JP6818182B2 - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

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Description

本開示は、放射線画像撮影装置に関する。
従来、医療診断を目的とした放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が知られている。このような放射線画像撮影装置には、被写体を透過した放射線を検出し放射線画像を生成するための放射線検出器が用いられている。
放射線検出器としては、放射線に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が設けられたセンサ基板を備えたものがある。このような放射線検出器では、センサ基板の外部に設けられた回路部とセンサ基板とを電気的に接続することにより、各画素に蓄積された電荷が回路部の駆動によって読み出される。センサ基板と回路部との接続は、フレキシブルケーブル等のケーブルをセンサ基板の基材に電気的に接続することにより行われる。
また、このような放射線検出器として、センサ基板に可撓性の基材を用いたものが知られている(例えば、国際公開2010/070735号参照)。可撓性の基材を用いることにより、例えば、放射線画像撮影装置(放射線検出器)を軽量化でき、また、被写体の撮影が容易となる場合がある。
ところで、センサ基板に可撓性の基材を用いた放射線検出器の製造方法の例として、ラミネート法と呼ばれる方法が知られている。ラミネート法では、ガラス基板等の支持体に、可撓性の基材となるシートを貼り合わせ、さらにセンサ基板及び変換層を形成する。その後、変換層が形成されたセンサ基板を、支持体からメカニカル剥離により剥離する。
センサ基板を支持体からメカニカル剥離により剥離する場合、例えば、センサ基板の外縁の何れかの辺を剥離の起点とし、起点となる辺から対向する辺に向けて徐々にセンサ基板を支持体から引きはがしていく。
センサ基板に、外部に設けられた回路部が搭載された回路基板がケーブルにより電気的に接続された状態で、上記メカニカル剥離を行う場合がある。この状態でメカニカル剥離を行う場合、センサ基板を撓ませるため、センサ基板の撓みに応じて回路基板も撓むことになり、回路基板や、回路基板に搭載された部品が損傷する等の問題が生じる場合がある。
本開示は、第1部品がセンサ基板の予め定められた辺に対して交差する交差方向以外に、予め定められた長さ以上の辺、または最長の辺が沿った状態に搭載されている場合に比べて、第1部品に与える影響を抑制することができる放射線画像撮影装置を提供する。
本開示の第1の態様は、放射線画像撮影装置であって、可撓性の基材、及び放射線に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素を含むセンサ基板と、センサ基板の予め定められた辺に設けられた接続領域に、一端が電気的に接続された可撓性の第1ケーブルと、第1ケーブルの他端に電気的に接続され、かつ複数の画素に蓄積された電荷を読み出す場合に駆動する回路部の第1部品が、第1ケーブルが接続されたセンサ基板の予め定められた辺に対して交差する交差方向に、予め定められた長さ以上の辺、または最長の辺が沿った状態に搭載された第1回路基板と、を備える。
また、本開示の第2の態様は、第1の態様において、予め定められた長さは、センサ基板を撓ませる場合の曲率半径に応じて予め定められた長さであってもよい。
また、本開示の第3の態様は、第1の態様または第2の態様において、第1回路基板は可撓性の基板であってもよい。
また、本開示の第4の態様は、第1の態様から第3の態様において、第1回路基板は、第1部品が、予め定められた長さ以上の辺を複数有する場合、最長の辺が交差方向に沿った状態に搭載されてもよい。
また、本開示の第5の態様は、第1の態様から第4の態様において、第1部品は、複数の画素から電荷を読み出させる駆動部の部品を含んでもよい。
また、本開示の第6の態様は、第1の態様から第5の態様において、第1ケーブルは、センサ基板に熱圧着により電気的に接続されていてもよい。
また、本開示の第7の態様は、第1の態様から第6の態様において、第1ケーブルは、第1回路基板に熱圧着により電気的に接続されていてもよい。
また、本開示の第8の態様は、第1の態様から第7の態様において、センサ基板の予め定められた辺と異なる辺に設けられた接続領域に、一端が電気的に接続された可撓性の第2ケーブルと、第2ケーブルの他端に電気的に接続され、かつ回路部の第2部品が、第2ケーブルが接続されたセンサ基板の異なる辺に、予め定められた長さ以上の辺、または最長の辺が沿った状態に搭載された第2回路基板と、をさらに備えていてもよい。
また、本開示の第9の態様は、第1の態様から第7の態様において、センサ基板の予め定められた辺と異なる辺に設けられた接続領域に、一端が電気的に接続された可撓性の第2ケーブルと、第2ケーブルの他端に電気的に接続され、かつ回路部の複数の第2部品が、複数の異なる向きに搭載された第2回路基板と、をさらに備えていてもよい。
また、本開示の第10の態様は、第8の態様または第9の態様において、第2回路基板は、非可撓性の基板であってもよい。
また、本開示の第11の態様は、第8の態様から第10の態様において、第2部品は、複数の画素に蓄積された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部の部品を含んでもよい。
また、本開示の第12の態様は、第8の態様から第11の態様において、第2ケーブルは、第2回路基板にコネクタにより電気的に接続されていてもよい。
また、本開示の第13の態様は、第8の態様から第11の態様において、第2ケーブルは、センサ基板に熱圧着により電気的に接続されていてもよい。
本開示の第1の態様によれば、第1部品がセンサ基板の予め定められた辺に対して交差する交差方向以外に、予め定められた長さ以上の辺、または最長の辺が沿った状態に搭載されている場合に比べて、第1部品に与える影響を抑制することができる。
本開示の第2の態様によれば、予め定められた長さが、センサ基板を撓ませる場合の曲率半径に応じて予め定められた長さと異なる場合に比べて、第1部品に与える影響をより抑制することができる。
本開示の第3の態様によれば、第1回路基板が非可撓性の基板である場合に比べて、センサ基板を撓み易くすることができる。
本開示の第4の態様によれば、第1回路基板に、第1部品が、予め定められた長さ以上の辺を複数有する場合、最長の辺が交差方向に沿った状態に搭載されていない場合に比べて、第1部品に与える影響をより抑制することができる。
本開示の第5の態様によれば、第1部品が駆動部の部品を含む場合であっても、駆動部の部品に対する電気的な干渉の影響を抑制できる。
本開示の第6の態様によれば、第1ケーブルが、センサ基板にコネクタにより電気的に接続される場合に比べて、センサ基板を撓み易くすることができる。
本開示の第7の態様によれば、第1ケーブルが、第1回路基板にコネクタにより電気的に接続される場合に比べて、センサ基板を撓み易くすることができる。
本開示の第8の態様によれば、第2回路基板に、第2部品が、第2ケーブルが接続されたセンサ基板の異なる辺に、予め定められた長さ以上の辺、または最長の辺が沿った状態に搭載された場合であっても、第2部品に与える影響を抑制することができる。
本開示の第9の態様によれば、第2回路基板に、複数の第2部品が、複数の異なる向きに搭載された場合であっても、第2部品に与える影響を抑制することができる。
本開示の第10の態様によれば、第2回路基板が可撓性の基板である場合に比べて、第2部品に対する電気的な干渉を抑制することができる。
本開示の第11の態様によれば、信号処理部の部品が第2部品以外に含まれる場合に比べて、信号処理部の部品に対する電気的な干渉の影響を抑制できる。
本開示の第12の態様によれば、第2回路基板がコネクタを備えない場合に比べて、第2ケーブルのリワークを行い易くすることができる。
本開示の第13の態様によれば、第2ケーブルが、第2回路基板にコネクタにより電気的に接続される場合に比べて、センサ基板を撓み易くすることができる。
第1例示的実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 第1例示的実施形態の放射線検出器の構成の一例の概略を示す断面図である。 第1例示的実施形態の放射線画像撮影装置の一例を、基材の第1の面の側からみた平面図である。 第1例示的実施形態の駆動基板に駆動部品が搭載された状態の一例を示す平面図である。 長方形状の駆動部品の一例を説明するための説明図である。 センサ基板の撓みと、駆動部品の変形量との関係を説明するための説明図である。 第1例示的実施形態の駆動基板に信号処理部品が搭載された状態の一例を示す平面図である。 第1例示的実施形態の駆動基板に信号処理部品が搭載された状態の他の例を示す平面図である。 第1例示的実施形態の放射線画像撮影装置の製造方法の一例を説明する説明図である。 第1例示的実施形態の放射線画像撮影装置の製造方法の一例を説明する説明図である。 第2例示的実施形態の駆動基板に駆動部品が搭載された状態の一例を、基材の第1の面の側からみた平面図である。
以下、図面を参照して本開示の例示的実施形態を詳細に説明する。なお、本例示的実施形態は本開示を限定するものではない。
[第1例示的実施形態]
本例示的実施形態の放射線画像撮影装置は、撮影対象である被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を表す画像情報を出力することにより、撮影対象の放射線画像を撮影する機能を有する。
まず、図1を参照して本例示的実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の構成の一例の概略を説明する。図1は、本例示的実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、本例示的実施形態の放射線画像撮影装置1は、放射線検出器10、制御部100、駆動部102、信号処理部104、画像メモリ106、及び電源部108を備える。
放射線検出器10は、センサ基板12(図2参照)と、放射線を光に変換する変換層(図2参照)と、を備える。センサ基板12は、可撓性の基材14と、基材14の第1の面14Aに設けられた複数の画素16と、を備えている。なお、以下では、複数の画素16について、単に「画素16」という場合がある。
図1に示すように本例示的実施形態の各画素16は、変換層が変換した光に応じて電荷を発生して蓄積するセンサ部22、及びセンサ部22にて蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子20を備える。本例示的実施形態では、一例として、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)をスイッチング素子20として用いている。そのため、以下では、スイッチング素子20を「TFT20」という。本例示的実施形態では、センサ部22及びTFT20が形成され、さらに平坦化された層として基材14の第1の面14Aに画素16が形成された層が設けられる。以下では、画素16が形成された層についても、説明の便宜上「画素16」という場合がある。
画素16は、センサ基板12のアクティブエリア15に、一方向(図1の横方向に対応する走査配線方向、以下「行方向」ともいう)及び行方向に対する交差方向(図1の縦方向に対応する信号配線方向、以下「列方向」ともいう)に沿って二次元状に配置されている。図1では、画素16の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素16は行方向及び列方向に1024個×1024個配置される。
また、放射線検出器10には、画素16の行毎に備えられた、TFT20のスイッチング状態(オン及びオフ)を制御するための複数の走査配線26と、画素16の列毎に備えられた、センサ部22に蓄積された電荷が読み出される複数の信号配線24と、が互いに交差して設けられている。複数の走査配線26の各々は、それぞれ駆動部102に電気的に接続される。駆動部102には、後述する制御部100が接続されており、制御部100から出力される制御信号に応じて駆動信号を出力する。複数の走査配線26の各々は、駆動部102から出力される、TFT20を駆動してスイッチング状態を制御する駆動信号が、複数の走査配線の各々に流れる。また、複数の信号配線24の各々が、それぞれ信号処理部104に電気的に接続されることにより、各画素16から読み出された電荷が、電気信号として信号処理部104に出力される。信号処理部104は、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する。
信号処理部104には後述する制御部100が接続されており、信号処理部104から出力された画像データは制御部100に順次出力される。制御部100には画像メモリ106が接続されており、信号処理部104から順次出力された画像データは、制御部100による制御によって画像メモリ106に順次記憶される。画像メモリ106は所定の枚数分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ106に順次記憶される。
制御部100は、CPU(Central Processing Unit)100A、ROM(Read Only Memory)とRAM(Random Access Memory)等を含むメモリ100B、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部100Cを備えている。制御部100の一例としては、マイクロコンピュータ等が挙げられる。制御部100は、放射線画像撮影装置1の全体の動作を制御する。
なお、本例示的実施形態の放射線画像撮影装置1では、画像メモリ106及び制御部100等は、制御基板110に形成されている。
また、各画素16のセンサ部22には、各画素16にバイアス電圧を印加するために、共通配線28が信号配線24の配線方向に設けられている。共通配線28が、センサ基板12の外部のバイアス電源(図示省略)に電気的に接続されることにより、バイアス電源から各画素16にバイアス電圧が印加される。
電源部108は、制御部100、駆動部102、信号処理部104、画像メモリ106、及び電源部108等の各種素子や各種回路に電力を供給する。なお、図1では、錯綜を回避するために、電源部108と各種素子や各種回路を接続する配線の図示を省略している。
さらに、本例示的実施形態の放射線検出器10について詳細に説明する。図2は、本例示的実施形態の放射線検出器10の一例の概略を示す断面図である。
本例示的実施形態の放射線検出器10は、図2に示すように、基材14及び画素16を含むセンサ基板12と、変換層30と、を備えており、基材14、画素16、及び変換層30がこの順に設けられている。なお、以下では、基材14、画素16、及び変換層30が積層された方向(図2における上下方向)を積層方向という。
基材14は、可撓性を有し、例えば、ポリイミド等のプラスチックを含む樹脂製のシートである。基材14の具体例としては、XENOMAX(登録商標)が挙げられる。なお、基材14は、所望の可撓性を有しておればよく、樹脂シートに限定されない。例えば、基材14は、厚みが比較的薄いガラス基板等であってもよい。基材14の厚みは、材質の硬度、及びセンサ基板12の大きさ(第1の面14Aまたは第2の面14Bの面積)等に応じて、所望の可撓性が得られる厚みであればよい。例えば、基材14が樹脂シートの場合、厚みが5μm〜125μmのものであればよい。また例えば、基材14がガラス基板の場合、一般に、一辺が43cm以下のサイズでは、厚さが0.1mm以下ならば可撓性を有しているため、厚さが0.1mm以下のものであればよい。
図2に示すように、複数の画素16は、基材14の第1の面14Aにおける内側の一部の領域に設けられている。すなわち、本例示的実施形態のセンサ基板12では、基材14の第1の面14Aの外周部には、画素16が設けられていない。本例示的実施形態では、基材14の第1の面14Aにおける画素16が設けられた領域をアクティブエリア15としている。なお、本例示的実施形態では、一例として、基材14の第1の面14Aに、SiN等を用いたアンダーコート層(図示省略)を介して、画素16が設けられている。
また、図2に示すように、基材14の第1の面14Aの外周は、信号配線24または走査配線26に電気的に接続された端子が設けられる端子領域34となっている。本例示的実施形態の端子領域34が、本開示の接続領域の一例である。
また、図2に示すように、変換層30は、アクティブエリア15を覆っている。本例示的実施形態では、変換層30の一例としてCsI(ヨウ化セシウム)を含むシンチレータを用いている。このようなシンチレータとしては、例えば、X線照射時の発光スペクトルが400nm〜700nmであるCsI:Tl(タリウムが添加されたヨウ化セシウム)やCsI:Na(ナトリウムが添加されたヨウ化セシウム)を含むことが好ましい。なお、CsI:Tlの可視光域における発光ピーク波長は565nmである。
本例示的実施形態では、センサ基板12上に直接、真空蒸着法、スパッタリング法、及びCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の気相堆積法によって柱状結晶としてCsIの変換層30を形成している。この場合、変換層30における画素16と接する側が、柱状結晶の成長方向基点側となる。
なお、このように、センサ基板12上に直接、気相堆積法によってCsIの変換層を形成した場合、センサ基板12と接する側と反対側の面には、例えば、変換層30で変換した光を反射する機能を有する反射層(図示省略)が設けられていてもよい。反射層は、変換層30に直接設けられていてもよいし、粘着層等を介して設けてもよい。この場合の反射層の材料としては、有機系の材料を用いたものが好ましく、例えば、白PET(Polyethylene Terephthalate)、TiO、AL、発泡白PET、ポリエステル系高反射シート、及び鏡面反射アルミ等の少なくとも1つを材料として用いたものが好ましい。特に、反射率の観点から、白PETを材料として用いたものが好ましい。
なお白PETとは、PETに、TiOや硫酸バリウム等の白色顔料を添加したものである。また、ポリエステル系高反射シートとは、薄いポリエステルのシートを複数重ねた多層構造を有するシート(フィルム)である。また、発泡白PETとは、表面が多孔質になっている白PETである。
また、変換層30としてCsIのシンチレータを用いる場合、本例示的実施形態と異なる方法で、センサ基板12に変換層30を形成することもできる。例えば、アルミの板等に気相堆積法によってCsIを蒸着させたものを用意し、CsIのアルミの板と接していない側と、センサ基板12の画素16とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板12に変換層30を形成してもよい。
さらに、本例示的実施形態の放射線検出器10と異なり、変換層30としてCsIに替わり、GOS(GdS:Tb)等を用いてもよい。この場合、例えば、GOSを樹脂等のバインダに分散させたシートを、白PET等により形成された支持体に粘着層等により貼り合わせたものを用意し、GOSの支持体が貼り合わせられていない側と、センサ基板12の画素16とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板12に変換層30を形成することができる。
なお、放射線検出器10の一部または全体、もしくは変換層30等を覆う保護膜や帯電防止膜を設けてもよい。保護膜としては、例えば、パリレン(登録商標)膜や、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート等が挙げられる。また、帯電防止膜としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート(フィルム)に、アルミ箔を接着させる等してアルミを積層したアルペット(登録商標)のシートや、帯電防止塗料「コルコート」(商品名:コルコート社製)を用いた膜等が挙げられる。
次に、本例示的実施形態の放射線検出器10と、駆動部102及び信号処理部104との接続について詳細に説明する。図3には、本例示的実施形態の放射線検出器10に駆動部102及び信号処理部104が接続された状態の一例を、基材14の第1の面14Aの側からみた平面図を示す。
放射線検出器10の基材14の端子領域34に設けられた端子(図示省略)には、図3に示すように、フレキシブルな(可撓性を有する)ケーブル220及びケーブル320が電気的に接続される。なお、本例示的実施形態では、ケーブル220及びケーブル320を含め、「ケーブル」と称する部品に関する接続は、特に言及しない限り、電気的な接続を意味する。なお、ケーブル220及びケーブル320は、導体からなる信号線(図示省略)を含み、この信号線が端子に接続されることにより、電気的に接続される。本例示的実施形態のケーブル220が本開示の第1ケーブルの一例であり、本例示的実施形態のケーブル320が本開示の第2ケーブルの一例である。また、以下で「ケーブル」という場合、フレキシブルな(可撓性を有する)もののことである。
図3には、本例示的実施形態の放射線検出器10の端子領域34に、ケーブル220及びケーブル320が接続された状態の一例を、基材14の第1の面14Aの側からみた平面図を示す。図3に示すように、本例示的実施形態では、矩形状の放射線検出器10の外縁部14L1及び外縁部14L2の各々に端子領域34が設けられている。外縁部14L1に対応する辺と、外縁部14L2に対応する辺とは、放射線検出器10における互いに隣り合う二辺である。換言すると、放射線検出器10における外縁部14L1に対応する辺と、外縁部14L2に対応する辺とは交差している。なお、本例示的実施形態の外縁部14L1に対応する辺が本開示の予め定められた辺の一例であり、本例示的実施形態の外縁部14L2に対応する辺が本開示の予め定められた辺と異なる辺の一例である。
外縁部14L1には、複数(図3では、4つ)のケーブル220の一端が、端子領域34の端子(図示省略)に熱圧着されている。ケーブル220は、駆動部102と走査配線26(図1参照)とを接続する機能を有する。ケーブル220に含まれる複数の信号線(図示省略)は、端子領域34の端子を介して、センサ基板12の走査配線26(図1参照)に接続される。
一方、ケーブル220の他端は、駆動基板202の外縁部202L1の端子領域204に設けられた端子(図示省略)に熱圧着されている。ケーブル220に含まれる複数の信号線(図示省略)は、端子領域204の端子を介して、駆動基板202に搭載された回路及び素子等(以下、「駆動部品」という、図4A、駆動部品250参照)と接続される。なお、本例示的実施形態の駆動基板202が本開示の第1回路基板の一例であり、本例示的実施形態の駆動部品250が本開示の第1部品の一例である。
図A4には、駆動基板202に駆動部品250が搭載された状態の一例を示す。図4では、一例として、9個の駆動部品250(250A〜250I)が駆動基板202に搭載された状態を示している。図4Aに示すように、本例示的実施形態の駆動部品250は、センサ基板12の外縁部14L1に対応する辺と交差する方向である交差方向Xに、沿って配置されている。
具体的には、図4Bに示した駆動部品250Aのように、平面視した場合の形状が矩形であり、一対の長辺250L1、及び一対の短辺250L2を有する長方形状の場合、長辺250L1が交差方向Xに沿った状態で駆動基板202に搭載される。すなわち、図4Aに示した一例では、駆動部品250A〜250E、250H、250Iは、各々長辺250L1が交差方向Xに沿った状態で、駆動基板202に搭載されている。本例示的実施形態の長辺250L1が、本開示の第1部品における最長の辺の一例である。
一方、図4Aに示した駆動部品250F、250Gのように、平面視した場合の形状が矩形であり、各辺の長さが同一である正方形状の場合、いずれかの辺が交差方向Xに沿った状態で駆動基板202に搭載される。
なお、図4Cに示したように、センサ基板12を撓ませる場合の撓みの曲率半径をRとし、駆動部品250の撓み方向Y(センサ基板12の外縁部14L1に沿った方向)の長さをLとすると、駆動部品250における撓み量Zは、下記(1)式で表される。
Z=R(1−cos(θ/2)) ・・・(1)
ただし、sin(θ/2)=L/2R
従って、センサ基板12を撓ませた場合の駆動部品250の変形量は、撓み量Zに応じた量となる。駆動部品250の変形を考慮すると撓み量Zは、下記(2)式を満たすことが好ましい。
Z>0.1×L ・・・(2)
換言すると、駆動部品250の撓み方向Yの長さLは、下記(3)式を満たすことが好ましい。
L<10×Z ・・・(3)
従って、長方形状の駆動部品250の短辺250L2は、上記(3)式を満たすことが好ましい。本例示的実施形態の上記(3)式を満たす長さLが、本開示の予め定められた長さの一例である。
また、ケーブル220には、駆動回路部212が搭載されている。駆動回路部212は、ケーブル220に含まれる複数の信号線(図示省略)に接続されている。
本例示的実施形態では、駆動基板202に搭載された駆動部品250と、駆動回路部212とにより、駆動部102が実現される。駆動回路部212は、駆動部102を実現する各種回路及び素子のうち、駆動基板202に搭載されている駆動部品250と異なる回路を含むIC(Integrated Circuit)である。
ケーブル220により、センサ基板12と駆動基板202とが電気的に接続されることにより、駆動部102と走査配線26の各々とが接続される。
なお、本例示的実施形態の駆動基板202は、可撓性のPWB(Printed Circuit Board)基板であり、いわゆるフレキシブル基板である。
一方、外縁部14L2には、複数(図3では、4つ)のケーブル320の一端が、端子領域34の端子(図示省略)に熱圧着されている。ケーブル320に含まれる複数の信号線(図示省略)は、端子領域34の端子を介して、信号配線24(図1参照)に接続される。ケーブル320は、信号処理部104と信号配線24(図1参照)とを接続する機能を有する。
一方、ケーブル320の他端は、信号処理基板304の外縁部304L2に設けられたコネクタ330に電気的に接続されている。ケーブル320に含まれる複数の信号線(図示省略)は、コネクタ330を介して、信号処理基板304に搭載された回路及び素子等(以下、「信号処理部品」という、図5A、図5B、信号処理部品350参照)と接続される。例えばコネクタ330としては、ZIF(Zero Insertion Force)構造のコネクタや、Non−ZIF構造のコネクタが挙げられる。なお、本例示的実施形態の信号処理基板304が本開示の第2回路基板の一例であり、本例示的実施形態の信号処理部品350が本開示の第2部品の一例である。
図5Aには、信号処理基板304に信号処理部品350が搭載された状態の一例を示す。図5Aでは、一例として、9個の信号処理部品350(350A〜350I)が信号処理基板304に搭載された状態を示している。図5Aに示すように、本例示的実施形態の信号処理部品350は、センサ基板12の外縁部14L2に対応する辺に沿った方向である、交差方向Xに信号処理部品350の長辺350L1が沿った状態に沿って配置されている。例示的実施形態の長辺350L1が、本開示の第2部品における最長の辺の一例である。
なお、信号処理基板304に搭載される信号処理部品350の向きは、特に限定されない。例えば、図5Bに一例を示すように、複数の異なる向きに搭載されていてもよい。図5Bに示した一例では、信号処理部品350A〜350Gは、図5Aに示した一例と同様に、交差方向Xに沿って配置されており、信号処理部品350H、350Iは、撓み方向Yに沿って配置されている。
このように、信号処理基板304に搭載される信号処理部品350の向きは特に限定されないため、信号処理部品350の配線に応じた配置に搭載することができ、例えば、配線距離が最短となる配置とすることができる。
また、ケーブル320には、信号処理回路部314が搭載されている。信号処理回路部314は、ケーブル320に含まれる複数の信号線(図示省略)に接続されている。
本例示的実施形態では、信号処理基板304に搭載された信号処理部品350と、信号処理回路部314とにより、信号処理部104が実現される。信号処理回路部314は、信号処理部104を実現する各種回路及び素子のうち、信号処理基板304に搭載されている信号処理部品350と異なる回路を含むICである。
ケーブル320及びコネクタ330により、センサ基板12と信号処理基板304とが電気的に接続されることにより、信号処理部104と信号配線24の各々とが接続される。
なお、本例示的実施形態の信号処理基板304は、非可撓性のPWB基板であり、いわゆるリジッド基板である。そのため、信号処理基板304の厚みは、駆動基板202の厚みよりも厚い。また、駆動基板202よりも剛性が高い。
図1及び図3に示した放射線画像撮影装置1の製造方法について、図6及び図7を参照して説明する。
まず、図6に示すように、基材14に比べて厚さの厚いガラス基板等の支持体200に、剥離層(図示省略)を介して、基材14が形成される。ラミネート法により基材14を形成する場合、支持体200上に、基材14となるシートを貼り合わせる。基材14の第2の面14Bが剥離層(図示省略)に接する。
さらに、基材14の第1の面14Aに、画素16が形成される。なお、本例示的実施形態では、一例として、基材14の第1の面14Aに、SiN等を用いたアンダーコート層(図示省略)を介して、画素16が形成される。
さらに、画素16の上に、変換層30が形成される。本例示的実施形態では、センサ基板12上に直接、真空蒸着法、スパッタリング法、及びCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の気相堆積法によって柱状結晶としてCsIの変換層30が形成される。この場合、変換層30における画素16と接する側が、柱状結晶の成長方向基点側となる。
なお、このように、センサ基板12上に直接、気相堆積法によってCsIの変換層30を設けた場合、変換層30のセンサ基板12と接する側と反対側の面には、例えば、変換層30で変換した光を反射する機能を有する反射層(図示省略)が設けられていてもよい。反射層は、変換層30に直接設けられてもよいし、密着層等を介して設けられてもよい。反射層の材料としては、有機系の材料を用いたものが好ましく、例えば、白PET、TiO、Al、発泡白PET、ポリエステル系高反射シート、及び鏡面反射アルミ等の少なくとも1つを材料として用いたものが好ましい。特に、反射率の観点から、白PETを材料として用いたものが好ましい。なお、ポリエステル系高反射シートとは、薄いポリエステルのシートを複数重ねた多層構造を有するシート(フィルム)である。
また、変換層30としてCsIのシンチレータを用いる場合、本例示的実施形態と異なる方法で、センサ基板12に変換層30を形成することもできる。例えば、アルミの板等に気相堆積法によってCsIを蒸着させたものを用意し、CsIのアルミの板と接していない側と、センサ基板12の画素16とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板12に変換層30を形成してもよい。この場合、アルミの板も含めた状態の変換層30全体を保護膜により覆った状態のものを、センサ基板12の画素16と貼り合わせることが好ましい。なお、この場合、変換層30における画素16と接する側が、柱状結晶の成長方向の先端側となる。
また、本例示的実施形態の放射線検出器10と異なり、変換層30としてCsIに替わり、GOS(GdS:Tb)等を用いてもよい。この場合、例えば、GOSを樹脂等のバインダに分散させたシートを、白PET等により形成された支持体に粘着層等により貼り合わせたものを用意し、GOSの支持体が貼り合わせられていない側と、センサ基板12の画素16とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板12に変換層30を形成することができる。なお、変換層30にCsIを用いる場合の方が、GOSを用いる場合に比べて、放射線から可視光への変換効率が高くなる。
さらに、センサ基板12の端子領域34(図2、3参照)の端子(図示省略)にケーブル220を熱圧着し、ケーブル220に含まれる複数の信号線(図示省略)とセンサ基板12の走査配線26(図1参照)とを電気的に接続させる。また、センサ基板12の端子領域34(図2、3参照)の端子(図示省略)にケーブル320を熱圧着し、ケーブル320に含まれる複数の信号線(図示省略)とセンサ基板12の信号配線24(図1参照)とを電気的に接続させる。
さらに、駆動基板202の端子領域204(図3参照)の端子(図示省略)にケーブル220を熱圧着し、ケーブル220に含まれる複数の信号線(図示省略)と駆動基板202に搭載された駆動部品250とを電気的に接続させる。
この後、図7に示すように放射線検出器10を支持体200から剥離する。メカニカル剥離により剥離を行う場合、図7に示した一例では、センサ基板12における、ケーブル320が接続された辺と対向する辺を剥離の起点とし、起点となる辺からケーブル320が接続された辺に向けて徐々にセンサ基板12を支持体200から、図7に示した矢印D方向に引きはがすことにより、メカニカル剥離を行い、放射線画像撮影装置1が得られる。
なお、剥離の起点とする辺は、センサ基板12を平面視した場合における、最長の辺と交差する辺が好ましい。換言すると、剥離により撓みが生じる剥離方向の辺は、最長の辺であることが好ましい。本例示的実施形態では、駆動基板202側の辺(外縁部14L1に対応する辺)の方が、信号処理基板304側の辺(外縁部14L2に対応する辺)よりも長いため、上述のように剥離の起点を、ケーブル320が接続された辺と対向する辺としている。
メカニカル剥離を行うにあたり、本例示的実施形態の放射線画像撮影装置1では、図3及び図7に示したように、駆動基板202がフレキシブルな基板であるため、センサ基板12の撓みに応じて駆動基板202も撓む。
駆動基板202に搭載されている駆動部品250の向きが本例示的実施形態(図4A参照)と異なる場合、すなわち、駆動部品250の長辺250L1が撓み方向Yに沿った状態等、交差方向Xに沿った状態で搭載されていない場合、駆動基板202が撓むことによる駆動部品250の変形量が駆動部品250の辺250Lに比して大きくなる。そのため、駆動基板202に搭載された駆動部品250が損傷し易くなったり、駆動部品250を固定するための半田が剥離したりする懸念がある。
これに対して、本例示的実施形態の放射線画像撮影装置1では、図4Aに示した一例のように、駆動部品250の長辺250L1が交差方向Xに沿った状態で搭載されているため、駆動基板202が撓んだ場合の駆動部品250の変形量を抑制することができる。従って、本例示的実施形態の放射線画像撮影装置1では、駆動基板202に搭載された駆動部品250に対する撓みの影響を抑制することができる。
本例示的実施形態では、さらに、支持体200からセンサ基板12を剥離した後、放射線検出器10のケーブル320と、信号処理基板304のコネクタ330とを電気的に接続する。なお、本例示的実施形態に限定されず、放射線検出器10のケーブル320と、信号処理基板304のコネクタ330とを電気的に接続させたのち、上記メカニカル剥離を行ってもよい。この場合、センサ基板12の剥離後に、センサ基板12と信号処理基板304とが接続されるため、信号処理基板304に搭載された信号処理部品350は、センサ基板12の撓みによる影響を受けない。
[第2例示的実施形態]
図8には、本例示的実施形態の放射線画像撮影装置1の駆動基板202に駆動部品250が搭載された状態の一例の平面図を示す。
図8に示すように本例示的実施形態の放射線画像撮影装置1では、駆動基板202が、第1例示的実施形態の放射線画像撮影装置1の駆動基板202(図3、4A参照)と異なっている。
図8に示すように、本例示的実施形態の駆動基板202は、撓み方向Yに並んだ、非可撓性の領域202Aと、可撓性の領域202Bとを有する。
非可撓性の領域202Aは、信号処理基板304と同様に、いわゆるリジッド基板である。一方、可撓性の領域202Bは、第1例示的実施形態の駆動基板202と同様に、いわゆるフレキシブル基板である。なお、このように、非可撓性の領域202A及び可撓性の領域202Bを有する基板として、いわゆる、リジッドフレキシブル基板を適用することができる。
なお、図8に示した一例のように、駆動部品250は、非可撓性の領域202Aに搭載されていることが好ましい。また、駆動部品250は、非可撓性の領域202Aと可撓性の領域202Bとの境界に亘って搭載されていないことが好ましい。
このように、本例示的実施形態の放射線画像撮影装置1では、駆動基板202の一部に非可撓性の領域202Aを有していても、支持体200から放射線検出器10をメカニカル剥離する場合等、放射線検出器10を撓ませた場合、可撓性の領域202Bにより、駆動基板202が撓みやすくなる。一方、非可撓性の領域202Aの部分は、撓みにくくなるため、駆動基板202を撓ませた場合に、非可撓性の領域202Aに搭載された駆動部品250に与える影響をより抑制することができる。
また、非可撓性の領域202Aの厚みの方が、可撓性の領域202Bの厚みより厚い場合が多い。厚みを有する領域に駆動部品250を搭載することにより、領域(可撓性の領域202B)の厚み方向において、信号線や部品同士等を離間して配置することができるため、電気的な干渉、例えば、駆動部品250に対する電源線からの干渉を抑制することができる。なお、本例示的実施形態にておいて、「電源線」とは、電源電圧の供給に用いられる信号線のことであり、グランド電位を供給する信号線も含む。
なお、駆動基板202において、非可撓性の領域202A及び可撓性の領域202B各々の大きさ、及び数については特に限定されない。駆動基板202に搭載される駆動部品250の配置、大きさ、及び数等や、センサ基板12の撓ませ方(撓ませ量、曲率半径R)等に応じて定めればよい。
以上説明したように、上記各例示的実施形態の放射線画像撮影装置1は、可撓性の基材14、及び放射線に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素16を含むセンサ基板12と、センサ基板12の外縁部14L1に対応する辺に設けられた端子領域34に、一端が電気的に接続された可撓性のケーブル220と、ケーブル220の他端に電気的に接続され、かつ複数の画素16に蓄積された電荷を読み出す場合に駆動する駆動部102の駆動部品250が、ケーブル220が接続されたセンサ基板12の外縁部14L1に対応する辺に対して交差する交差方向Xに、予め定められた長さ以上の辺、または最長の辺が沿った状態に搭載された駆動基板202と、を備える。
このように、上記各例示的実施形態の放射線画像撮影装置1は、駆動基板202には、センサ基板12の外縁部14L1に対応する辺に対して交差する交差方向Xに、予め定められた長さ以上の辺、または最長の辺が沿った状態に駆動部品250が搭載されている。従って、上記各例示的実施形態の放射線画像撮影装置1では、センサ基板12の撓みに伴い、駆動基板202が撓んだ場合の駆動部品250の変形量を抑制することができるため、センサ基板12の撓みが駆動部品250に与える影響を抑制することができる。
特に、放射線画像撮影装置1の製造方法としてラミネート法を適用した場合、センサ基板12にケーブル220、320、及び駆動基板202が接続された状態で、支持体200からセンサ基板12をメカニカル剥離することがある。この場合、支持体200からセンサ基板12を剥離する場合にセンサ基板12が撓むのに伴い、駆動基板202も撓むが、駆動部品250に与える影響を抑制することができる。また、上記各例示的実施形態の放射線画像撮影装置1によれば、センサ基板12が撓ませ易くなるため、支持体200からセンサ基板12を剥離し易くすることができる。
なお、上記各例示的実施形態では、平面視した場合における駆動部品250が矩形状である場合について説明したが、駆動部品250の形状は矩形状に限定されない。例えば、駆動部品250を平面視した場合の形状は、5角形等の他の多角形状であってもよいし、円形状であってもよい。このように駆動部品250が矩形状ではない場合、例えば、駆動部品250を内接する最小の矩形の長辺について、上述した駆動部品250の長辺L1と同様に扱えばよい。また例えば、最長の辺を、上述した駆動部品250の長辺L1と同様に扱えばよい。
また、上記各例示的実施形態では、駆動部品250の各辺が直線である場合について説明したが、曲線である辺を含んでいてもよい。また、上記各例示的実施形態では、駆動部品250の長辺L1が交差方向Xと平行な状態に沿って配置される形態について説明したが、長辺L1と、交差方向Xとの関係は平行に限定されない。例えば、長辺L2の向きがやや傾いた状態で駆動部品250と搭載されていてもよい。この場合、交差方向Xと平行となる矩形であり、かつ駆動部品250を内接する最小の矩形の長辺について、上述した駆動部品250の長辺L1と同様に扱えばよい。
また、上記各例示的実施形態の放射線画像撮影装置1において、駆動回路部212を駆動させるための電源電力を供給する電源線(図示省略)は、基材14の厚みが比較的薄いため、駆動基板202及びケーブル220に設けることが好ましい。換言すると、センサ基板12には、電源線(図示省略)を設けないことが好ましい。また、駆動回路部212を駆動させるための信号が流れる信号線(図示省略)は、センサ基板12及びケーブル220に設けることが好ましい。
また、上記各例示的実施形態の放射線画像撮影装置1における信号処理基板304に搭載される信号処理部品350はアナログ系の処理を行う場合が多い。アナログ系の処理を行う部品は、電気的な干渉、換言するとノイズの影響を大きく受けてしまう傾向がある。そのため、信号処理部品350は、ノイズの影響を受けにくい環境に設けることが好ましい。上述したように、リジッド基板の厚みは、フレキシブル基板の厚みに比べて厚い場合が多い。そのため、リジッド基板では、フレキシブル基板に比べて、部品と電磁ノイズを発生する電源線や信号線との間の距離を広くしたり、電源層やグランド層の厚みを厚くすることにより電位を安定させてノイズが干渉し難くしたりすることができる。従って、上記各例示的実施形態のように、信号処理基板304を、リジッド基板とすることにより、信号処理部品350をノイズの影響を受け難くすることができる。
一方、駆動基板202に搭載される駆動部品250はデジタル系の処理を行う場合が多い。デジタル系の処理を行う部品は、アナログ系の部品よりも、電気的な干渉、換言するとノイズの影響を大きく受け難い傾向がある。そのため、駆動基板202の厚みは、信号処理基板304よりも厚みを薄くすることができる。従って、上記各例示的実施形態のように、駆動基板202を、フレキシブル基板とすることができる。
なお、ラミネート法を用いて放射線画像撮影装置1を製造する場合、センサ基板12に駆動基板202やケーブル220を接続させる前に、支持体200からセンサ基板12をメカニカル剥離することも可能である。しかしながら、この場合、駆動基板202からセンサ基板12を剥離した後に、センサ基板12に、駆動基板202やケーブル220を接続するが、センサ基板12が可撓性を有しているため、駆動基板202やケーブル220を、センサ基板12における端子領域34の端子に熱圧着し難くなり、また、位置ずれを起こしやすくなる。従って、上記各例示的実施形態のように、センサ基板12に、駆動基板202及びケーブル220を接続させた後、支持体200からセンサ基板12を剥離することが好ましい。
また、上記各例示的実施形態では、信号処理基板304に設けられたコネクタ330にケーブル320を接続することにより、ケーブル320と信号処理基板304とを電気的に接続しているが、コネクタ330を用いずに、熱圧着により電気的に接続してもいい。なお、信号処理基板304は上述したように、リジッド基板であるため、フレキシブル基板に比べて重量が重い傾向にあり、重量に応じて引っ張られる等してしまい、信号処理基板304にケーブル320を熱圧着する場合に、ケーブル320が位置ずれを起こす懸念がある。そのため、上記各例示的実施形態の放射線画像撮影装置1のように、コネクタ330を用いて、信号処理基板304とケーブル320とを接続する場合の方がリワークし易くなるため好ましい。なお、「リワーク」とは、不具合や位置ずれ等により、基板に接続した部品やケーブルを取り外して、新たに接続し直すことをいう。
また、上記各例示的実施形態では、ケーブル320に搭載された信号処理回路部314及び信号処理基板304により信号処理部104を構成する形態について説明したが、特に限定されるものではない。例えば、ケーブル320に信号処理部104そのものを搭載し、信号処理基板304の代わりに制御基板110と、ケーブル320とを電気的に接続してもよい。
また、上記各例示的実施形態では、図1に示したように画素16がマトリクス状に2次元配列されている態様について説明したがこれに限らず、例えば、1次元配列であってもよいし、ハニカム配列であってもよい。また、画素の形状も限定されず、矩形であってもよいし、六角形等の多角形であってもよい。さらに、アクティブエリア15の形状も限定されないことはいうまでもない。
また、上記各例示的実施形態の放射線検出器10(放射線画像撮影装置1)は、変換層30の放射線が入射する側にセンサ基板12を配置する、換言すると、放射線検出器10において放射線が照射される側にセンサ基板12が配置される、いわゆる、ISS(Irradiation Side Sampling)方式に適用してもよい。また、放射線検出器10は、変換層30の放射線が入射する側と反対側にセンサ基板12を配置する、換言すると、放射線検出器10において放射線が照射される側と反対側にセンサ基板12を配置する、いわゆる、PSS(Penetration Side Sampling)方式に適用してもよい。
その他、上記各例示的実施形態で説明した放射線画像撮影装置1及び放射線検出器10等の構成や製造方法等は一例であり、本開示の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。
日本出願2018−058965の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (13)

  1. 可撓性の基材、及び放射線に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素を含むセンサ基板と、
    前記センサ基板の予め定められた辺に設けられた接続領域に、一端が電気的に接続された可撓性の第1ケーブルと、
    前記第1ケーブルの他端に電気的に接続され、かつ前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す場合に駆動する回路部の第1部品が、前記第1ケーブルが接続された前記センサ基板の前記予め定められた辺に対して交差する交差方向に、予め定められた長さ以上の辺、または最長の辺が沿った状態に搭載された第1回路基板と、
    を備えた放射線画像撮影装置。
  2. 前記予め定められた長さは、前記センサ基板を撓ませる場合の曲率半径に応じて予め定められた長さである、請求項1に記載の放射線画像撮影装置。
  3. 前記第1回路基板は可撓性の基板である、請求項1または請求項2に記載の放射線画像撮影装置。
  4. 前記第1回路基板は、前記第1部品が、予め定められた長さ以上の辺を複数有する場合、最長の辺が前記交差方向に沿った状態に搭載される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  5. 前記第1部品は、前記複数の画素から電荷を読み出させる駆動部の部品を含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  6. 前記第1ケーブルは、前記センサ基板に熱圧着により電気的に接続されている、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  7. 前記第1ケーブルは、前記第1回路基板に熱圧着により電気的に接続されている、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  8. 前記センサ基板の前記予め定められた辺と異なる辺に設けられた接続領域に、一端が電気的に接続された可撓性の第2ケーブルと、
    前記第2ケーブルの他端に電気的に接続され、かつ前記回路部の第2部品が、前記第2ケーブルが接続された前記センサ基板の前記異なる辺に、予め定められた長さ以上の辺、または最長の辺が沿った状態に搭載された第2回路基板と、
    をさらに備えた、
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  9. 前記センサ基板の前記予め定められた辺と異なる辺に設けられた接続領域に、一端が電気的に接続された可撓性の第2ケーブルと、
    前記第2ケーブルの他端に電気的に接続され、かつ前記回路部の複数の第2部品が、複数の異なる向きに搭載された第2回路基板と、
    をさらに備えた、
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  10. 前記第2回路基板は、非可撓性の基板である、
    請求項8または請求項9に記載の放射線画像撮影装置。
  11. 前記第2部品は、前記複数の画素に蓄積された電荷に応じた電気信号が入力され、入力された前記電気信号に応じた画像データを生成して出力する信号処理部の部品を含む、請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  12. 前記第2ケーブルは、前記第2回路基板にコネクタにより電気的に接続されている、請求項8から請求項11のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
  13. 前記第2ケーブルは、前記センサ基板に熱圧着により電気的に接続されている、請求項8から請求項11のいずれか1項に記載の放射線画像撮影装置。
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