JPH06342078A - 放射線２次元検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像のマトリクス数を任意に変更できるよう
にする。 【構成】 放射線による像を光の画像に変換するシンチ
レータ１２と、光の画像を電荷の画像に変換する光導電
膜１４とを有し、スイッチング部１５内の多数のスイッ
チング素子を駆動回路２１、２２によってオン・オフさ
せ、光導電膜１４に接触したマトリクス状の多数の電極
から電荷を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、Ｘ線等の放射線を検
出する、固体走査方式の放射線２次元検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、固体走査方式の放射線２次元
検出器として、Ｘ線を感知して電荷を発生するセンサを
多数マトリクス状に配置し、これらにそれぞれ電気スイ
ッチを設けて、各行ごとに電気スイッチを順次オンにし
て各列ごとにセンサの電荷を読み出すものが知られてい
る（特開平４−２１２４５６号公報）。これを用いてＸ
線画像信号を得る場合、Ｘ線源よりＸ線を被写体に向け
て照射し、被写体を透過したＸ線をこの放射線２次元検
出器に入射させると、上記のマトリクスに対応した画素
の画像信号が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
放射線２次元検出器では、得られる画像のマトリクス数
はハードウェア的に定まっており、任意に変更できない
という問題がある。実際に被写体を透過したＸ線の画像
を得ようとする場合、Ｘ線源と被写体と検出器との位置
関係によって画像の大きさ（拡大率）が変化するため、
これに合わせて最適な画像マトリクスを選択する必要が
あるが、従来の放射線２次元検出器ではこのような画像
マトリクスの変更ができない。また、画像の空間分解能
を上げるためにマトリクス数を増大させると、各画素
（センサ）の大きさが小さくなり、そのため画素当たり
の信号強度が低下し、画質が劣化するという関係がある
から、画像の用途に合致したマトリクス数を選ぶことが
望ましいのにもかかわらず、これができないので問題で
ある。

【０００４】この発明は、上記に鑑み、画像のマトリク
ス数を任意に変更できるように改善した、放射線２次元
検出器を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による放射線２次元検出器においては、放
射線による像を光の画像に変換するシンチレータと、該
シンチレータからの光の画像を電荷の画像に変換する光
導電膜と、該光導電膜上に設けられたスイッチング部
と、このスイッチング部を駆動する駆動回路とを備え、
該スイッチング部は、上記の光導電膜に接触したマトリ
クス状の多数の電極と、信号ラインと、該電極と信号ラ
インとの間にそれぞれ接続された多数のスイッチング素
子と、該スイッチング素子をオン・オフ駆動する、上記
の駆動回路に接続された駆動ラインとを有することが特
徴となっている。

【０００６】

【作用】選択されたマトリクス数に応じて駆動回路を制
御し、同時にオンにするスイッチング素子の数を定め、
信号ラインを通じて１画素ごとに画像信号を取り出す。
この場合、１画素の大きさは同時にオンになっているス
イッチング素子の数に対応する。そこで、このように１
画素の大きさを変更できるため、画像のマトリクス数を
任意のものとすることができる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、基
板１１の上にシンチレータ１２が蒸着法などによって設
けられ、つぎに透明電極１３、光導電膜１４がやはり蒸
着法によってＸ線が入射する面の全面に設けられる。こ
の光導電膜１４の上にスイッチング部１５が薄膜トラン
ジスタのようなフォトリソグラフィー技術を用いた製造
技術によって形成される。Ｘ線は基板１１の裏面側つま
り図では左側から基板１１を通ってシンチレータ１２に
入射し、シンチレータ１２において発光が生じる。この
光が光導電膜１４に導かれて入射光量に応じた電荷が発
生する。

【０００８】スイッチング部１５は光導電膜１４の電荷
を選択的に読み出すためのもので、図２に示すように、
光導電膜１４に接触しているマトリクス状の電極と、そ
の電極の各々に設けられたスイッチング素子１６と、Ａ
ＮＤ素子１７と、列方向駆動ライン（導体パターン）１
８と、行方向駆動ライン（導体パターン）１９と、信号
ライン（導体パターン）２０とを有している。

【０００９】この列方向駆動ライン１８は列方向駆動回
路２１に接続されて駆動されるようになっており、行方
向駆動ライン１９は行方向駆動回路２２に接続されて駆
動されるようになっている。これらのライン１８、１９
が駆動されると、その交点に位置するＡＮＤ素子１７か
ら出力が生じてそのスイッチング素子１６がオンにな
る。光導電膜１４の反対側の面には透明電極１３が全面
に設けられて電源装置１６により電位が与えられてお
り、スイッチング素子１６がオンすることにより、光導
電膜１４上の電荷が信号ライン２０を通じて信号取り出
し回路３１により取り出される。

【００１０】被写体（図示しない）を透過したＸ線が入
射し、シンチレータ１２によりそのＸ線透過像が光学像
に変換されると、その光学像に対応した電荷像が光導電
膜１４上に形成される。光導電膜１４には上記のように
スイッチング部１５のマトリクス状の電極が接触してお
り、光導電膜１４は面方向には導電率が低いため、その
電極付近の電荷のみが上記のように取り出される。

【００１１】上記の列方向駆動回路２１及び行方向駆動
回路２２は、マトリクス数選択手段（手動による設定器
等よりなる）２４において選択されたマトリクス数に応
じてタイミング回路２３により制御される。たとえばこ
の実施例では、スイッチング部１５の電極（及びスイッ
チング素子１６、ＡＮＤ素子１７）の数が８×８で、最
大マトリクス数が８×８であるとすると、マトリクス数
を最大の８×８に選択したとき、タイミング回路２３の
制御の下に、列方向駆動回路２１及び行方向駆動回路２
２がそれぞれ列方向駆動ライン１８及び行方向駆動ライ
ン１９を順次１本ずつ駆動する。この場合、図３のＡで
示すように、オンになったライン１８、１９の交点位置
付近の電荷が１本の信号ライン２０に現われる。つまり
１つの画素５１の大きさはライン１８、１９の交点１個
分となる。

【００１２】マトリクス数を４×４に選択したときは、
列方向駆動ライン１８及び行方向駆動ライン１９の２本
ずつが順次オンになるので、図３のＢに示すようにライ
ン１８、１９の交点４個分の大きさを持つ画素５２の電
荷が２本の信号ライン２０に現われる。いずれにしても
信号ライン２０には１画素の信号が現われるため、信号
取り出し回路３１としては単にこれらの８本の信号ライ
ン２０を接続すればよい。

【００１３】こうして各画素の信号が順次取り出され、
その取り出された信号は１個のＡ／Ｄ変換器４１により
デジタル信号に変換されるが、図４に示すように８本の
信号ライン２０を４本ずつに分け、それぞれにＡ／Ｄ変
換器４１、４２を接続するというように、複数のＡ／Ｄ
変換器を用いることとすれば実質的なＡ／Ｄ変換時間を
短縮することができる。

【００１４】各画素の信号取り出し走査は、画素の１個
分ずつ駆動ライン１８、１９をずらしていくようにすれ
ばよいが、画素がオーバーラップするような走査も可能
である。たとえばマトリクス数を４×４としたときは最
小画素単位の４個分（２×２）が１画素の信号として取
り出されるが、図５の上段に示すようにその最小画素単
位４個分でなる画素５２を１つずつオーバーラップしな
いように矢印方向に走査させるようにしてもよいし、下
段に示すように画素５２が相互にオーバーラップするよ
う矢印方向に走査させるようにしてもよい。

【００１５】また、列方向駆動ライン１８と行方向駆動
ライン１９とでは、同時にオンする数を同じにしなけれ
ばならないというわけではない。たとえば列方向駆動ラ
イン１８の４本を同時にオンし、行方向駆動ライン１９
は２本を同時にオンすれば、図６に示すように、最小画
素単位の４×２の８個分よりなる長方形画素５３とする
ことができる。テレビジョンモニター装置を画像表示装
置として使用することを考えると、縦方向は走査線によ
り区切られるのでデジタル的な表示となるが、横方向は
走査線上の連続的な変化となりアナログ的な表示である
ため、このような画像表示装置の特性に合わせた画素の
サイズ、形状の選択が可能となる。

【００１６】上記の実施例では列、行の両方向とも読み
出す単位（画素の大きさ）を定めているが、行方向のみ
駆動ライン１９を順次オンにし、列方向はすべてが信号
ライン２０に現われるようにし、この信号ライン２０を
選択することによって列の選択を行なう構成とすること
もできる。この場合、図２のＡＮＤ素子１７と列方向駆
動ライン１８と列方向駆動回路２１は不要となる。

【００１７】たとえば、図７のＡに示すように、１行ず
つ行方向駆動ライン１９を順次オンさせると、オンとな
っているｉ行の電荷が８本の信号ライン２０に同時に現
われる。図７のＢに示すように２行ずつ行方向駆動ライ
ン１９を順次オンさせればオンとなっているｉ行と（ｉ
＋１）行の電荷が、図７のＣに示すように４行ずつ行方
向駆動ライン１９を順次オンさせればオンとなっている
ｉ行、（ｉ＋１）行、（ｉ＋２）行、（ｉ＋３）行の電
荷が、それぞれ８本の信号ライン２０に同時に現われ
る。

【００１８】そこで、この場合、信号取り出し回路３１
は、信号選択加算回路３２と、マルチプレクサ回路３３
とにより構成する。信号選択加算回路３２は図７のＡで
は８本の信号ライン２０につきなんら加算せず、同Ｂで
は２本ずつ選択して加算し、同Ｃでは４本ずつ選択して
加算する。そしてマルチプレクサ回路３３はこれら信号
選択加算回路３２の出力を順次選択する。

【００１９】具体的には信号選択加算回路３２はたとえ
ば図８に示すようにスイッチＳ１〜Ｓ１２のスイッチ群
で構成する。そして、これらスイッチ群を経た後、＃１
〜＃８の８本の信号ライン２０を、積分回路３５をそれ
ぞれ介して２つのマルチプレクサ回路３３、３４に接続
し、Ａ／Ｄ変換器４１、４２に導く。

【００２０】マトリクス数が８×８のときは、スイッチ
Ｓ１〜Ｓ６はすべてオフ、スイッチＳ７〜Ｓ１２はすべ
てオンにし、図９のように信号ライン２０がそのまま積
分回路３５を経てマルチプレクサ回路３３、３４に接続
されるようにして図７のＡのように行方向駆動ライン１
９を１本ずつオンにする。このときマルチプレクサ回路
３３、３４で１本の信号ラインのみを順次選択すれば、
１つの行と１つの列との交点に位置する最小画素単位の
信号が順次得られる。

【００２１】マトリクス数が４×４のときは、スイッチ
Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１１をオン、スイッ
チＳ２、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１２をオフとす
る。すると図１０のように信号ライン２０を２本ずつま
とめた信号がマルチプレクサ回路３３、３４に入力され
るようになる。このとき、行方向駆動ライン１９は図７
のＢのように２本ずつ順次オンにされるので、マルチプ
レクサ回路３３、３４で順次入力信号を切り換えていく
ことにより、最小画素単位の２×２を１画素とした信号
が順次得られる。

【００２２】マトリクス数が２×２のときは、スイッチ
Ｓ１〜Ｓ６をすべてオン、Ｓ７〜Ｓ１２をすべてオフと
し、図１１で示すようにマルチプレクサ回路３３、３４
に信号ライン２０を４本ずつまとめた信号が入力される
ようにする。マルチプレクサ回路３３、３４はそれぞれ
入力が１つであるからそのまま出力すればよく、切り換
え動作は必要ない。このときは行方向駆動ライン１９は
図７のＣに示すように４本ずつが順次オンにされるの
で、マルチプレクサ回路３３、３４から最小画素単位の
４×４を１画素とした信号が同時に出力される。

【００２３】これらにおいて、マルチプレクサ回路３
３、３４の切り換え動作と、行方向駆動ライン１９の順
次駆動動作はつぎのように行われる。図１２に示すよう
に、マルチプレクサ回路３３、３４からの信号がＡ／Ｄ
変換器４１、４２でＡ／Ｄ変換され、その動作が終了す
ると、タイミング回路４３、４４にＡ／Ｄ完了信号が送
られる。すると、これらのタイミング回路４３、４４か
らマルチプレクサ回路３３、３４に信号が出されてマル
チプレクサ回路３３、３４における信号切り換えが行わ
れる。そのため、タイミング回路４３、４４は、Ａ／Ｄ
完了信号を入力信号とするシフトレジスタを内蔵してい
る。このマルチプレクサ回路３３、３４の信号切り換え
動作が一巡して、それぞれのＡ／Ｄ変換器４１、４２が
担当している信号ライン２０のすべての変換動作が終了
すると、タイミング回路４３、４４からＡ／Ｄ完了信号
が発生してＡＮＤ回路４５に送られる。ＡＮＤ回路４５
の２つの入力が揃うことによりＡＮＤ回路４５より出力
が生じて、これが行方向駆動回路２２に送られる。この
ＡＮＤ回路４５の出力信号は信号ライン２０のすべての
Ａ／Ｄ変換動作が完了したことを表わす。行方向駆動回
路２２ではこの信号入力に応じて行方向駆動ライン１９
のスイッチングを行なう。

【００２４】行方向駆動回路２２には図１３に示すよう
に、駆動データが格納されたシフトレジスタ６１と、こ
のシフトレジスタ６１の各々の内容に応じて駆動される
スイッチＳＬ１〜ＳＬ８が備えられている。上記のＡＮ
Ｄ回路４５からの信号はこのシフトレジスタ６１のビッ
ト移動信号として用いられる。スイッチＳＬ１〜ＳＬ８
がオンになると基準電位が行方向駆動ライン１９に与え
られ、そのライン１９がオンになる。

【００２５】シフトレジスタ６１に格納される初期デー
タは、選択されたマトリクス数に応じて図１４のＡ、
Ｂ、Ｃ（Ａはマトリクス数８×８のとき、Ｂはマトリク
ス数４×４のとき、Ｃはマトリクス数２×２のとき）の
ように定められる。これらが、シフトレジスタ６１をい
ったんクリアした（全部を「０」にした）後、順次書き
込まれる。そこで、マトリクス数が８×８のときはシフ
トレジスタ６１の内容は、最初は図１５のＡのようにな
っており、ＡＮＤ回路４５からの信号入力があるごと
に、順次Ｂ、Ｃ、Ｄ、…のように１ビットずつ移動して
いく。そのためデータ「１」に対応する行方向駆動ライ
ン１９がオンになるとともに、これが１本ずつずれてい
く。

【００２６】マトリクス数が４×４のときは、シフトレ
ジスタ６１の内容は、最初は図１６のＡのようになって
おり、ＡＮＤ回路４５からの信号入力があるごとに、順
次Ｂ、Ｃ、…のように２ビットずつ移動していき、同時
にオンになる２本の行方向駆動ライン１９が２本ずつず
れていく。マトリクス数が２×２のときは、シフトレジ
スタ６１の内容は、最初は図１７のＡのようになってお
り、ＡＮＤ回路４５からの信号入力があるごとに、順次
Ｂ、Ａ、Ｂ、…と４ビットずつ移動していき（交互にＡ
の状態とＢの状態とをとり）、同時にオンになる４本の
行方向駆動ライン１９が４本ずつずれていく。

【００２７】これらで、シフトレジスタ６１がＡＮＤ回
路４５からの信号入力のたびに何ビット移動するかは、
初期データの連続している「１」の数に対応させればよ
い。まず１ビットシフトさせ、つぎの初期データを読み
取り、これが「０」ならばそこでシフトを停止し、
「１」ならばさらに「１」ビットシフトさせるという構
成で可能である。もちろんこのようなシフトレジスタ６
１を用いることなく、マイクロプロセッサを用いたソフ
トウェアによりスイッチＳＬ１〜ＳＬ８をスイッチング
させることもできる。

【００２８】なお、これらの実施例では、説明の便宜の
ため最大マトリクス数を８×８として説明したが、実際
にはたとえば１０２４×１０２４のように多いものであ
る。Ａ／Ｄ変換器は１個または２個、マルチプレクサ回
路は２個用いたが、これらの数もこれらの実施例に限定
されずもっと多くすることもできる。

【００２９】

【発明の効果】以上、実施例について説明したように、
この発明の放射線２次元検出器によれば、画像のマトリ
クス数をたとえば２５６×２５６、５１２×５１２、１
０２４×１０２４のように任意に選択でき、用途に応じ
たマトリクス数の画像信号を得ることができる。また、
スイッチング部はＡＮＤ素子を設ける場合でもフォトリ
ソグラフィーを用いた半導体製造技術で容易に製造でき
るため、全体として製造コストを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の模式的な斜視図。

【図２】同実施例のスイッチング部を示すブロック図。

【図３】画素の大きさ及び位置を示す模式図。

【図４】信号ラインとＡ／Ｄ変換器との接続関係を示す
図。

【図５】画素の走査を示す図。

【図６】長方形画素を示す図。

【図７】第２の実施例での行方向駆動ラインと信号取り
出し回路とを示すブロック図。

【図８】同実施例のより具体的な回路を示すブロック
図。

【図９】同実施例において８×８のマトリクス数での接
続状態を示すブロック図。

【図１０】同実施例において４×４のマトリクス数での
接続状態を示すブロック図。

【図１１】同実施例において２×２のマトリクス数での
接続状態を示すブロック図。

【図１２】同実施例におけるＡ／Ｄ変換器と行方向駆動
回路との間の回路を示すブロック図。

【図１３】同実施例における行方向駆動回路の具体的構
成を示すブロック図。

【図１４】図１３のシフトレジスタに格納する初期デー
タを示す図。

【図１５】８×８のマトリクス数でのシフトレジスタの
状態を示す図。

【図１６】４×４のマトリクス数でのシフトレジスタの
状態を示す図。

【図１７】２×２のマトリクス数でのシフトレジスタの
状態を示す図。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ シンチレータ １３ 透明電極 １４ 光導電膜 １５ スイッチング部 １６ 電源装置 １７ ＡＮＤ素子 １８ 列方向駆動ライン １９ 行方向駆動ライン ２０ 信号ライン ２１ 列方向駆動回路 ２２ 行方向駆動回路 ２３ タイミング回路 ２４ マトリクス数選択手段 ３１ 信号取り出し回路 ３２ 信号選択加算回路 ３３、３４ マルチプレクサ回路 ３５ 積分回路 ４１、４２ Ａ／Ｄ変換器 ４３、４４ タイミング回路 ４５ ＡＮＤ回路 ５１、５２ 画素 ６１ シフトレジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線による像を光の画像に変換するシ
   ンチレータと、該シンチレータからの光の画像を電荷の
   画像に変換する光導電膜と、該光導電膜上に設けられた
   スイッチング部と、このスイッチング部を駆動する駆動
   回路とを備え、該スイッチング部は、上記の光導電膜に
   接触したマトリクス状の多数の電極と、信号ラインと、
   該電極と信号ラインとの間にそれぞれ接続された多数の
   スイッチング素子と、該スイッチング素子をオン・オフ
   駆動する、上記の駆動回路に接続された駆動ラインとを
   有することを特徴とする放射線２次元検出器。