JP2985731B2 - Ｘ線撮像装置 - Google Patents

Ｘ線撮像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療用のＸ線画像
撮影装置、特に歯科診療において使用されるＸ線画像撮
影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】人体の透過Ｘ線写真の撮影は医科及び歯
科の診断方法として広く行われてきた。例えば歯科にお
ける歯牙部の口腔内撮影は口腔外にＸ線発生装置を配置
し、口腔内の歯牙裏面にフィルムを指先で当接支持し、
フィルムをＸ線発生装置から放射され被写体である歯牙
部を透過したＸ線で感光させＸ線写真を得る。またパノ
ラマ撮影では固定された患者の周囲をＸ線源とフィルム
とを同期的にフィルムの移動を伴いながら回転しつつ、
スリット状のＸ線を照射してフィルムにＸ線写真を撮影
する。
【０００３】しかしながら、フィルムによるＸ線写真の
撮影は、Ｘ線照射後に、フィルムの現像、定着、水洗等
の手間と時間がかかるとともに、フィルムの保管や管理
も容易でない。
【０００４】また、Ｘ線フィルムの感度が低いためにＸ
線照射時間が比較的長く、口腔内の歯牙撮影では手指の
動き、またパノラマ撮影においては頭部の動きによるぶ
れが生じやすく診断に影響を及ぼすことがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】Ｘ線フィルムの代わり
にＸ線を直接電気信号に変換する固体撮像素子を用いれ
ば、撮影画像を電気信号として保管できるため保管や管
理が容易になる。
【０００６】Ｘ線撮影用の固体撮像素子としてＣＣＤ
（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）の受光
面側の全面にシンチレータを設けたものがあるが、シン
チレータのクロストークにより解像度が低下する欠点が
ある。またＸ線の検出効率をあげるにはシンチレータを
厚くする必要があるが、厚くするほどクロストークが増
え解像度が低下するのでシンチレータの厚さが制限され
検出効率の向上が困難であった。この欠点を克服するも
のとしてＣＣＤの各画素ごとに分割してシンチレータを
設けた構成が特開平５−９３７８０号公報に提案されて
いる。以下特開平５−９３７８０号に公示された例につ
いて図面を参照しながら説明する。図３はＸ線撮像用の
固体撮像素子の構成を示すもので３０は固体撮像素子、
３１は固体撮像素子の各画素ごとに分割して設けられた
シンチレータの柱状結晶である。この従来例においては
固体撮像素子３０の各画素ごとに凸状パターンが形成さ
れ、凸状パターンの上面にシンチレータの柱状結晶３１
が結晶成長されている。このような構成ではシンチレー
タが固体撮像素子３０の画素に対応して分割されている
のでクロストークは少ないが製造上新たに結晶成長の工
程が必要で複雑化する。また結晶成長の代わりにシンチ
レータ結晶を一面に貼り付けた後に切断によって固体撮
像素子の画素に対応して分割する手法も考えられるが製
造工程上画素サイズを小さくすることは困難で解像度を
上げることはできない。
【０００７】一方、ＣＣＤ上にＣｄＴｅやＧａＡsを設
けたものも考えられ、例が特表平６−５０５８００号公
報に提案されている。以下特表平６−５０５８００号に
公示された例について図４を参照しながら説明する。図
４において４０はＣＣＤ、４１はＣＣＤの各画素上に分
割して設けられたＣｄＴｅ、４２は線形増幅器、４３は
閾値計測器である。この例はγ線の入射によりＣｄＴｅ
４１で発生した電荷をＣＣＤ４０にて変換し線形増幅器
４２を経て閾値計測器にて計数するものである。この例
においても、ＣｄＴｅは分割されており製造上各画素の
サイズを小さくして解像度をあげることは困難である。
【０００８】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、Ｘ線を直接電気信号に変換でき、解像度及び検出効
率が高く、しかも製造しやすいＸ線撮像装置を提供する
ことを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の第１の手段は、放射線を電気信号に変換する
化合物半導体基板の少なくとも片方の面に複数個に分割
された分割電極を設け、この分割電極に対応して前記Ｃ
ＣＤの各画素上に電極を設けた構成を有するものであ
る。
【００１０】また、本発明の第２の手段は、分割電極か
ら出力される電荷を分流し一部を排出するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】上記の構成によれば、化合物半導
体基板に複数個の分割電極を設けることにより画素間が
電気的に分割される。従ってＸ線の入射により化合物半
導体基板で発生した電気信号は入射位置に対応したＣＣ
Ｄの画素にのみ収集され、周囲の画素に回り込むことは
なくクロストークは抑制される。また分割電極は広く行
われている光露光工程を利用して簡単に形成できるの
で、画素サイズや画素ピッチが小さくなっても製造が困
難になることはない。さらに化合物半導体基板を厚くし
Ｘ線の検出効率を上げても各画素が電気的に分離されて
いるのでクロストークが増加することはない。
【００１２】
【実施例】（実施例１） 以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明
する。図１は本発明の実施例１を示す構成図である。図
１においてはＣｄＴｅ、２はＣＣＤ、１１はＣｄＴｅに
設けた分割電極、１２は共通電極、１３は電気力線の境
界を示す点線、１４はＣｄＴｅに印加された電圧、１５
はバンプ、１６は分割電極１１に接続した接地線、１７
は抵抗体、また、２１はＣＣＤ２の拡散層、２２はＣＣ
Ｄの転送部、２３は拡散層に設けた電極でＣｄＴｅ１の
分割電極１１とＣＣＤ２の拡散層２１が電極２３とバン
プ１５で電気的に接合されている。また３０はＸ線、３
１は電子、３２は正孔、ａはＣｄＴｅ１内の電子の流れ
を示す矢印である。
【００１３】以上のように構成されたＸ線撮像装置につ
いて以下その動作を説明する。ＣｄＴｅ１には分割電極
１１と共通電極１２が設けられている。各分割電極１１
と共通電極１２間に電圧を印加すると分割電極間に電気
力線の境界１３ができ電気的に分割される。ＣｄＴｅ１
にＸ線３０が入射するとＣｄＴｅ１内で電子３１と正孔
３２に変換される。電界により電子は矢印ａに示すよう
に分割電極１１に向かい移動し収集される。この際、分
割電極１１間は電気力線１３で分割されているので電子
が隣接する分割電極１１に流れることはない。分割電極
１１で収集された電子の一部はバンプ１５及びＣＣＤ２
の拡散層２１上の電極２３を介してＣＣＤ２の拡散層２
１へ入る。ＣＣＤ内では拡散層２１に入った電子は転送
部２２に移された後転送され映像信号として出力され
る。一方、分割電極１１に収集された残りの電子は接地
線１６、抵抗１７を経て接地される。
【００１４】本発明のＸ線撮像装置はＣｄＴｅ１は電気
的に各画素に分離されているので画素間のクロストーク
はほとんどなく、またＸ線の検出効率を上げるためにＣ
ｄＴｅ１の厚みを増してもクロストークは増加しない。
また分割電極の形成のみで画素を分割できるので画素間
の機械切断は必要なく、画素サイズを小さくして解像度
を上げることが可能である。またＣＣＤ２から映像信号
が電気信号として出力されるので光磁気ディスク等の記
憶媒体へ容易に保管でき、撮影画像管理が容易である。
またＣｄＴｅ１はフィルムに比してＸ線の検出効率が高
く、フィルムに比して撮影時間を短縮できる。
【００１５】またＸ線３０の実効エネルギーは医療診断
領域では３０ｋｅＶ以上ある。一方ＣｄＴｅ１でのＸ線
の入射により発生する電子の数は１個のＸ線光子当たり
前記実効エネルギーで理論的に１０００個オーダであ
る。一般にＣＣＤ２の転送部の容量は限定されているの
でＣｄＴｅ１で発生した電子がすべて転送部２２に移る
と、少量のＸ線光子の入射で転送部２１が飽和する場合
が考えられるので入射Ｘ線光子の数が上限が制限されダ
イナミックレンジが狭くなる可能性がある。本発明のＸ
線撮像装置ではＣｄＴｅ１で発生した電子３１の一部を
接地線１６で排出するので、転送部２２へ入るＸ線光子
１個当たり電子の数を抑制できる。従って入射Ｘ線光子
数の上限を増やすことができダイナミックレンジを広く
とることができる。
【００１６】なお本実施例では分割電極１１で分流しＣ
ｄＴｅ１で発生した電子の一部を接地線２１にて排出し
たが、拡散層２１にて分流する等の転送部２２に入る電
子数を抑制できる手段であればよい。
【００１７】（実施例２） 以下本発明の実施例２について、図面を参照しながら説
明する。図２は実施例２を示す構成図である。図２にお
いて３は増幅器、４は画像処理部、５は画像表示部、２
０はＣＣＤ２の画素で画像処理部４の中にはスイッチ１
００、メモリ１０１、演算素子１０２を設けている。な
お図１と同じ構成部分については同じ符号で示した。
【００１８】以上のように構成されたＸ線撮像装置につ
いて以下その動作を説明する。ＣｄＴｅ１は実施例１と
同様の構造で、Ｘ線の入射による電荷の発生機構、動き
の説明は省略する。またＣｄＴｅ１は電気力線１３によ
り画素毎に電気的に分離されていることも同様である。
本実施例ではＣｄＴｅ１の出力は分流されなくバンプ１
５を通りＣＣＤ２の画素２０に入力される、映像信号と
して出力される。映像信号は増幅器３で増幅され画像処
理部４に入力される。画像処理部４にはスイッチ１００
が設けられている。スイッチ１００の切り替えでメモリ
１０１ａからメモリ１０１ｎに映像信号を分割して記憶
される。演算素子１０２ではメモリ１０１ａからメモリ
１０１ｎに分割された映像信号を加算し画像表示部５に
画像表示される。実施例１で述べたようにＸ線の照射量
によりＣＣＤ２の画素２０が飽和する恐れがある。本実
施例ではＣＣＤ２の読みとり周期を画素２０が飽和しな
い時間間隔に設定し、スイッチ１００により、例えば１
周期目の信号をメモリ１０１ａに２周期目の信号をメモ
リ１０１ｂに、ｎ周期目の信号を１０１ｎに分割記憶さ
せ、後段の演算素子１０２にて加算処理することにより
Ｘ線の情報量を減らすことなしに広いダイナミックレン
ジでＸ線画像を表示できる。
【００１９】本実施例においても実施例１と同様に画素
間のクロストークはほとんどなく、またＸ線の検出効率
を上げるためにＣｄＴｅ１の厚みを増してもクロストー
クは増加しない。また同様に画素サイズを小さくして解
像度を上げることが可能である。またＣＣＤ２から映像
信号が電気信号として出力されるので光磁気ディスク等
の記憶媒体へ容易に保管でき、撮影画像管理が容易であ
る。またフィルムに比して撮影時間を短縮できる。
【００２０】なお本実施例では演算素子１０２での処理
を加算処理として説明したが、加算平均等の画像処理手
段が可能なことは言うまでもない。
【００２１】また実施例１，２とも化合物半導体基板を
ＣｄＴｅとして説明したがＧａＡｓまたはＨｇＩ２また
はＰｂＳ等の実効原子番号が大きくＸ線吸収効率の高い
材料であればよい。また化合物半導体基板やＣＣＤの形
状も図面にはとらわれない。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明は化合物半導体基板
に複数個に分割された分割電極を設けることにより画素
間を電気的に分離できるので化合物半導体基板の厚みを
増し検出効率を上げてもクロストークがほとんどなく、
また分割電極は光露光工程で容易に形成されるので画素
サイズを小さくでき、解像度が高く検出効率の高いＸ線
撮像装置を提供できる。
【００２３】また、前記分割電極から出力される電荷を
分流し一部を排出すること、または画像処理部に複数個
のメモリと演算素子を設けＣＣＤからの映像信号を複数
個のメモリに分割して記憶し、前記演算素子にて加算し
て出力する構成によりＣＣＤの飽和を防ぎ広いダイナミ
ックレンジを実現できる。
【００２４】従ってＸ線撮影の時間を短縮でき患者の動
きによる画像のぶれも少なく鮮明なＸ線画像が撮影でき
る。またＣＣＤから映像信号が電気信号として出力され
るので光磁気ディスク等の記憶媒体へ容易に保管でき、
撮影画像管理が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のＸ線撮像装置の構成図
【図２】本発明の実施例２のＸ線撮像装置の構成図
【図３】従来のＸ線撮像装置の構成図
【図４】従来のＸ線撮像装置の構成図
【符号の説明】
１ ＣｄＴｅ ２ ＣＣＤ ４ 画像処理部 １１ 分割電極 １６ 接地線 １７ 抵抗 ２２ 転送部 １０１ メモリ １０２ 演算素子
フロントページの続き (72)発明者 丹治 能彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 遊津 隆義 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−7336（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−200246（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−116168（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−174261（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−143425（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−10059（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−87933（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−505800（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 6/00 G01T 1/20 G01T 1/24 H01L 27/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｘ線または放射線を電荷に変換する化合
    物半導体基板と、前記化合物半導体基板で変換された電
    荷を映像信号に変換するＣＣＤとから構成され、前記化
    合物半導体基板の少なくとも片方の面に複数個に分割し
    た分割電極を設け、この分割電極に対して前記ＣＣＤの
    各画素に電極を設けたＸ線撮像装置。
  2. 【請求項２】 化合物半導体基板の分割電極から出力さ
    れる電荷を分流し、一方の電荷はＣＣＤの転送部に送
    り、他方の電荷は排出する請求項１記載のＸ線撮像装
    置。
  3. 【請求項３】 化合物半導体基板がＣｄＴｅまたはＧａ
    ＡｓまたはＨｇＩ２またはＰｂＳである請求項１または
    請求項２いずれかに記載のＸ線撮像装置。
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