JP5817227B2 - 放射線撮像装置および放射線撮像表示システム - Google Patents
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Description
1.実施の形態(放射線耐性が相対的に低い回路を撮像領域から相対的に遠くに配置した例)
2.変形例
変形例1(正電源側LS回路および負電源側LS回路の配置を逆にした例)
変形例2,3(正電源側LS回路,負電源側LS回路間に他の回路を配置した例)
3.適用例(放射線撮像表示システムへの適用例)
4.その他の変形例
[放射線撮像装置1の全体構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る放射線撮像装置(放射線撮像装置1)の全体のブロック構成を表すものである。放射線撮像装置1は、α線,β線,γ線,X線に代表される放射線を波長変換して、放射線に基づく被写体の情報を読み取る(撮像する)ものである。この放射線撮像装置1は、撮像領域31内に配設された撮像部11と、この撮像部11(撮像領域31)の外縁領域(周辺領域)に配設された周辺回路32およびシステム制御部16とを備えている。周辺回路32は、行走査部13、A/D変換部14および列走査部15からなる。
撮像部11は、入射した放射線に応じて電気信号を発生する部分である。この撮像部11には、入射した放射線の光量(線量)に応じた電荷量の光電荷を発生して内部に蓄積する光電変換部(後述する光電変換素子21)を有する複数の画素(撮像画素,単位画素)20が、行列状(マトリクス状)に2次元配置されている。なお、図1中に示したように、以下、撮像部11内における水平方向(行方向)を「H」方向とし、垂直方向(列方向)を「V」方向として説明する。
図1に示した行走査部13は、後述するシフトレジスタ回路やレベルシフト回路等を含んで構成されており、撮像部11内の複数の画素20を、例えば行単位で駆動(順次走査)する画素駆動部(走査回路)である。このような行単位での駆動は、上記した読み出し制御線Lreadを介して、上記した行走査信号を供給することによりなされる。
(1.基本動作)
この放射線撮像装置1では、図2および図6(A)に示したように、所定の放射線源51(例えばX線源)から照射された放射線Rradが撮像部11へ入射すると、この放射線Rradは、波長変換層114において可視光に変換される。この可視光は、例えば図2(A)に示した光電変換層111(図3に示した各画素20内の光電変換素子21)において、信号電荷に変換(光電変換)される。この光電変換によって発生した電荷により、蓄積ノードNでは蓄積ノード容量に応じた電圧変化が生じる。具体的には、蓄積ノード容量をCs、発生した電荷をqとすると、蓄積ノードNでは(q/Cs)の分だけ電圧が低下する。このような電圧変化に応じて、トランジスタ22のドレインには入力電圧Vin(光電変換素子21で発生した信号電荷)が印加される。このトランジスタ22へ供給される入力電圧Vinは、読み出し制御線Lreadから供給される行走査信号に応じてトランジスタ22がオン状態になると、その電荷が信号線Lsigへ出力される(読み出される)。
ところで、このような放射線撮像装置1では、図6(B)(図6(A)中の符号P1で示した領域付近の拡大図)に示したように、撮像の際に、保護プレート18を介して撮像領域31側へ入射した放射線Rradの一部が、周辺回路32へ入射する場合がある。具体的には、放射線源51から周辺回路32へ直接入射する放射線Rrad1と、被写体51内で散乱された後に周辺回路32へ入射する放射線Rrad2とが存在し得る。このように、周辺回路32上には放射線遮蔽板19が配設されているにも関わらず、撮像の際に放射線Rradが周辺回路32へ入射してしまう場合がある。
ここで、図8に示した比較例に係る行走査部(行走査部103)では、図4に示した本実施の形態の行走査部13とは異なり、シフトレジスタ回路132とバッファ回路133との間に、複数のレベルシフト回路101を含むレベルシフト回路部100が配設されている。すなわち、行走査部103では行走査部13と比べ、放射線耐性が相対的に低い回路(レベルシフト回路部100)の配置が、撮像領域31に近くなっている。
これに対して本実施の形態では、例えば図4に示した行走査回路13のような回路配置となっている。すなわち、この行走査回路13では、放射線耐性が相対的に高いデジタル回路(バッファ回路133およびシフトレジスタ回路132)よりも、放射線耐性が相対的に低いアナログ回路(レベルシフト回路部131)のほうが、撮像領域31から遠い位置に配設されている。
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1,2)について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
図9は、変形例1に係る行走査部(行走査部13A)のブロック構成例を表したものである。本変形例の行走査部13A内では、行走査部13と同様に、撮像部11(撮像領域31)側から、バッファ回路133、シフトレジスタ回路132およびレベルシフト回路部131Aの順に配設されている。すなわち、放射線耐性が相対的に高いデジタル回路(バッファ回路133およびシフトレジスタ回路132)よりも、放射線耐性が相対的に低いアナログ回路(レベルシフト回路部131A)のほうが、撮像領域31から遠い位置に配設されている。
図10および図11はそれぞれ、変形例2に係る行走査部(行走査部13B,13C)のブロック構成例を表したものである。
続いて、上記実施の形態および各変形例(変形例1,2)に係る放射線撮像装置の放射線撮像表示システムへの適用例について説明する。
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
(1)
入射した放射線に応じて電気信号を発生する複数の画素を有する撮像部と、
前記撮像部の外縁領域に配設された周辺回路と
を備え、
前記周辺回路は、
放射線耐性が相対的に高い第1の回路と、
前記第1の回路よりも前記撮像部から遠い位置に配設され、放射線耐性が相対的に低い第2の回路と
を有する放射線撮像装置。
(2)
前記第1の回路がデジタル回路であり、前記第2の回路がアナログ回路である
上記(1)に記載の放射線撮像装置。
(3)
前記アナログ回路が、レベルシフト回路である
上記(2)に記載の放射線撮像装置。
(4)
前記レベルシフト回路が、
正電源側のレベルシフトを行う第1のレベルシフト回路と、
負電源側のレベルシフトを行う第2のレベルシフト回路とからなる
上記(3)に記載の放射線撮像装置。
(5)
前記第2のレベルシフト回路が、前記第1のレベルシフト回路よりも前記撮像部から遠い位置に配設されている
上記(4)に記載の放射線撮像装置。
(6)
前記撮像部と前記第1のレベルシフト回路との間に、前記第1の回路としての第1のデジタル回路が配設され、
前記第1のレベルシフト回路と前記第2のレベルシフト回路との間に、第2のデジタル回路が配設されている
上記(5)に記載の放射線撮像装置。
(7)
前記レベルシフト回路は、P型トランジスタおよびN型トランジスタの双方を用いて構成されている
上記(3)ないし(6)のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
(8)
前記デジタル回路が、シフトレジスタ回路、論理回路およびバッファ回路のうちの少なくとも1つである
上記(2)ないし(7)のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
(9)
前記周辺回路が、前記複数の画素に対する順次走査を行う走査回路である
上記(1)ないし(8)のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
(10)
前記撮像部は、入射した放射線に対して波長変換を行う波長変換層を有する
上記(1)ないし(9)のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
(11)
前記撮像部は、光電変換層を有する
上記(1)ないし(10)のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
(12)
前記撮像部は、撮像素子と、この撮像素子の撮像面側に配設された縮小光学系とを有する
上記(1)ないし(10)のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
(13)
前記放射線がX線である
上記(1)ないし(12)のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。
(14)
放射線撮像装置と、この放射線撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備え、
前記放射線撮像装置は、
入射した放射線に応じて電気信号を発生する複数の画素を有する撮像部と、
前記撮像部の外縁領域に配設された周辺回路と
を備え、
前記周辺回路は、
放射線耐性が相対的に高い第1の回路と、
前記第1の回路よりも前記撮像部から遠い位置に配設され、放射線耐性が相対的に低い第2の回路と
を有する放射線撮像表示システム。
Claims (12)
- 入射した放射線に応じて電気信号を発生する複数の画素を有する撮像部と、
前記撮像部の外縁領域に配設された周辺回路と
を備え、
前記周辺回路は、
放射線耐性が相対的に高いと共にデジタル回路からなる第1の回路と、
前記第1の回路よりも前記撮像部から遠い位置に配設され、放射線耐性が相対的に低いと共にアナログ回路としてのレベルシフト回路からなる第2の回路と
を有し、
前記レベルシフト回路が、
正電源側のレベルシフトを行う第1のレベルシフト回路と、
前記第1のレベルシフト回路よりも前記撮像部から遠い位置に配設され、前記第1のレベルシフト回路よりも放射線耐性が低いと共に負電源側のレベルシフトを行う第2のレベルシフト回路とからなる
放射線撮像装置。 - 前記第1および第2のレベルシフト回路がそれぞれ、P型トランジスタおよびN型トランジスタの双方を用いて構成されている
請求項1に記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線の照射により生じる、前記P型トランジスタおよび前記N型トランジスタでの閾値電圧シフトの際に、
前記N型トランジスタでは、ソース・ドレイン間の電流が増加し、
前記P型トランジスタでは、ソース・ドレイン間の電流が減少する
請求項2に記載の放射線撮像装置。 - 前記N型トランジスタは、前記P型トランジスタよりも放射線耐性が高い
請求項2または請求項3に記載の放射線撮像装置。 - 前記撮像部と前記第1のレベルシフト回路との間に、前記第1の回路としての第1のデジタル回路が配設され、
前記第1のレベルシフト回路と前記第2のレベルシフト回路との間に、第2のデジタル回路が配設されている
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 - 前記デジタル回路が、シフトレジスタ回路、論理回路およびバッファ回路のうちの少なくとも1つである
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 - 前記周辺回路が、前記複数の画素に対する順次走査を行う走査回路である
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 - 前記撮像部は、入射した放射線に対して波長変換を行う波長変換層を有する
請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 - 前記撮像部は、光電変換層を有する
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 - 前記撮像部は、撮像素子と、この撮像素子の撮像面側に配設された縮小光学系とを有する
請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 - 前記放射線がX線である
請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 - 放射線撮像装置と、この放射線撮像装置により得られた撮像信号に基づく画像表示を行う表示装置とを備え、
前記放射線撮像装置は、
入射した放射線に応じて電気信号を発生する複数の画素を有する撮像部と、
前記撮像部の外縁領域に配設された周辺回路と
を備え、
前記周辺回路は、
放射線耐性が相対的に高いと共にデジタル回路からなる第1の回路と、
前記第1の回路よりも前記撮像部から遠い位置に配設され、放射線耐性が相対的に低いと共にアナログ回路としてのレベルシフト回路からなる第2の回路と
を有し、
前記レベルシフト回路が、
正電源側のレベルシフトを行う第1のレベルシフト回路と、
前記第1のレベルシフト回路よりも前記撮像部から遠い位置に配設され、前記第1のレベルシフト回路よりも放射線耐性が低いと共に負電源側のレベルシフトを行う第2のレベルシフト回路とからなる
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