JPH07280945A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】２次元的に配置した放射線検出素子とこの放射
線検出素子からの電気信号を処理する回路とを容易に構
成することができ、２次元的な放射線の検出する。ま
た、シンチレータと組み合わされた自己走査機能を持つ
イメージセンサのダイナミックレンジを拡大する。 【構成】１つのシリコンウエハをマトリックス状に複数
の領域に区画し、この区画された各領域毎に、１つの検
出素子として、フォトダイオード、オペアンプからなる
積分器、サンプルホールド回路、アドレススイッチをマ
ウントし、この各領域をそれぞれシンチレータで覆うも
の。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シンチレータとこの
シンチレータからの光エネルギーを電気エネルギーに変
換する複数個の光変換素子からなる放射線検出器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】放射線（Ｘ線）ＣＴ(computed tomograp
hy) 用放射線検出器は、現在１次元の検出器で構成され
ている。この１次元のＸ線検出器の要部構成を図９に示
す。Ｘ線を検出して電気エネルギーに変換するｎ個の検
出素子１１，１２，…１ｎを１列に配置し、この各検出
素子１１，１２，…，１ｎからの電気信号をアンプ部２
の各チャージアンプ２１，２２，…，２ｎで増幅してマ
ルチプレクサ３へ出力するようになっている。このマル
チプレクサ３からは適切なクロック信号により、前記各
検出素子１１，１２，…，１ｎ( 各チャージアンプ２
１，２２，…，２ｎ )の出力信号を複数組に分割し、そ
の各組毎に択一的に選択して順次出力するようになって
いる。

【０００３】この１次元の放射線検出器は、原理として
は、ガス電離箱、シンチレーションを使用したものが主
流である。最近では、全体の撮影時間の短縮を目的とし
て、上記１次元の検出器を複数列（例えば２列）並べた
装置も提案されている。

【０００４】また、Ｘ線ＣＴシステムでは、連続回転の
架台と寝台天板移動を組み合わせたヘリカルスキャンが
普及し、全体の撮影時間の短縮、スライス方向の空間分
解能の向上等が図られている。

【０００５】全体の撮影時間の短縮、スライス方向の空
間分解能の向上の目的を達成するシステムとしては、走
査方向ばかりでなくスライス方向にも広がりを持った２
次元的に広がりを持ったＸ線（コーンビーム）を使用
し、この２次元的に広がったＸ線を検出する２次元的に
Ｘ線検出素子を配列した検出器を組み込んだものが研究
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
に、２次元的にＸ線検出素子を配列した検出器では、Ｘ
線検出素子として、シンチレータとフォトダイオードと
を組み合わせたものを使用した場合、チャンネル数が膨
大な数になってしまい、Ｘ線検出素子とチャージアンプ
との接続等の実現上の困難が生じるという問題があっ
た。

【０００７】例えば、１０００×１０００の検出器の場
合、１００００００チャンネルも必要になる。すなわ
ち、１００００００本の接続線をＸ線検出素子とチャー
ジアンプとの間に接続しなければならない。

【０００８】そこで、その問題を解決できるＸ線検出素
子として、シンチレータと図１０に示すような自己走査
機能を持つイメージセンサが考えられる。シンチレータ
( 図示せず )によりＸ線は光エネルギーに変換され、こ
の変換された光エネルギーはｍ個のフォトダイオード４
１，４２，…，４ｍにより電気エネルギーに変換され
る。この電気エネルギーは前記フォトダイオード４１，
４２，…，４ｍで蓄積される。

【０００９】前記各フォトダイオード４１，４２，…，
４ｍは、バイアス電源Ｖssと出力端子間にそれぞれ各Ｆ
ＥＴ(field effect transistor) ５１，５２，…，５ｍ
を介して並列に接続されており、この各ＦＥＴ(field e
ffect transistor) ５１，５２，…，５ｍの各ゲート端
子はそれぞれシフトレジスタ６に接続されている。

【００１０】すなわち、このシフトレジスタ６により前
記各ＦＥＴ５１，５２，…，５ｍは順次オン動作され、
各フォトダイオード４１，４２，…，４ｍに蓄積された
電気エネルギーは、前記各ＦＥＴ５１，５２，…，５ｍ
のオン動作により、順次出力端子から出力されるように
なっている。

【００１１】しかし、このような自己走査機能を持つイ
メージセンサは、その電気エネルギー( 電荷 )蓄積量
が、バイアス電圧とフォトダイオード４１，４２，…，
４ｍの容量とで決定されてしまい、フォトダイオード４
１，４２，…，４ｍの容量( 接合容量 )が小さいため、
そのダイナミックレンジが狭く、Ｘ線ＣＴ装置として
は、一般的な使用に対応できないという問題があった。

【００１２】そこでこの発明は、２次元的に配置した放
射線検出素子とこの放射線検出素子からの電気信号を処
理する回路とを容易に構成することができ、２次元的な
放射線の検出できる放射線検出器を提供することを目的
とする。また、シンチレータと自己走査機能を持つイメ
ージセンサとからなる放射線検出器において、その検出
のダイナミックレンジを拡大することができる放射線検
出器を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
入射された放射線のエネルギーを光エネルギーに変換す
るシンチレータとこのシンチレータからの光エネルギー
を電気エネルギーに変換する複数個の光電気変換素子と
からなる放射線検出器において、各光電気変換素子毎
に、光電気変換素子から出力される電気エネルギーを積
分するオペアンプを設け、光電気変換素子及びオペアン
プの全てを同一のシリコンウエハ上に構成したものであ
る。

【００１４】請求項２対応の発明は、請求項１対応の発
明において、シリコンウエハ上のオペアンプをＸ線を遮
蔽するＸ線フィルタで覆ったものである。請求項３対応
の発明は、入射された放射線のエネルギーを光エネルギ
ーに変換するシンチレータとこのシンチレータからの光
エネルギーを電気エネルギーに変換する複数個の光電気
変換素子とからなる放射線検出器において、各光電気変
換素子毎に、光電気変換素子から出力される電気エネル
ギーを積分するオペアンプと、この各オペアンプ毎に、
オペアンプからの積分信号をサンプルホールドするサン
プルホールド回路と、この各サンプルホールド回路によ
りサンプルホールドされた各積分信号を順次シリアル信
号として取出す自己走査回路とを設け、光電気変換素
子、オペアンプ及びサンプルホールド回路の全てと、自
己走査回路とを同一のシリコンウエハ上に構成したもの
である。

【００１５】請求項４対応の発明は、入射された放射線
のエネルギーを光エネルギーに変換するシンチレータ
と、このシンチレータからの光エネルギーを電気エネル
ギーに変換する２次元的に配置された複数個のフォトダ
イオードから構成され、所定個数のフォトダイオード毎
に、それぞれ各フォトダイオードの電気エネルギーを順
次シリアル信号として取出す機能を有する自己走査形イ
メージセンサとからなる放射線検出器において、各フォ
トダイオード毎に、フォトダイオードに並列に接続した
１個又は複数個のコンデンサを設けたものである。

【００１６】請求項５対応の発明は、請求項４対応の発
明において、各フォトダイオード毎に、フォトダイオー
ドに並列に接続した１個又は複数個のコンデンサとの並
列接続状態を制御するスイッチを設けたものである。

【００１７】請求項６対応の発明は、請求項５対応の発
明において、各フォトダイオード毎に、各フォトダイオ
ードから出力される電気エネルギーの大きさ又はこの電
気エネルギーから得られるデータの大きさに基づいて、
最適な電荷蓄積容量が得られるように各スイッチを制御
するスイッチ制御手段を設けたものである。

【００１８】請求項７対応の発明は、請求項６対応の発
明において、各フォトダイオード毎に、このフォトダイ
オードから出力される電気エネルギーにより得られるデ
ータと共にスイッチ制御手段による制御情報を出力する
データ出力手段とを設けたものである。

【００１９】請求項８対応の発明は、請求項６対応の発
明において、各フォトダイオード毎に、スイッチ制御手
段による制御情報に基づいて、フォトダイオードから出
力される電気エネルギーにより得られるデータを固定容
量に対するデータに換算するデータ換算手段を設けたも
のである。請求項９対応の発明は、請求項５対応の発明
において、フォトダイオード、コンデンサ及びスイッチ
の全てを同一のシリコンウエハ上に構成したものであ
る。

【００２０】

【作用】請求項１対応の発明においては、各光電気変換
素子毎にオペアンプが設けられ、全ての光電気変換素子
及びオペアンプを同一のシリコンウエハ上に構成したこ
とにより、人が光電気変換素子とオペアンプとを接続す
る作業を行う必要がない。

【００２１】放射線のエネルギーは、シンチレータによ
り光エネルギーに変換され、この光エネルギーは、光電
気変換素子により電気エネルギーに変換され、この電気
エネルギーは各光電気変換素子毎に設けられたオペアン
プにより積分される。

【００２２】請求項２対応の発明においては、各光電気
変換素子毎にオペアンプが設けられ、全ての光電気変換
素子及びオペアンプを同一のシリコンウエハ上に構成し
たことにより、人が光電気変換素子とオペアンプとを接
続する作業を行う必要がない。また、シリコンウエハ上
のオペアンプはＸ線フィルタにより覆われているため、
Ｘ線からオペアンプが防護される。

【００２３】請求項３対応の発明においては、各光電気
変換素子毎にオペアンプが設けられ、全ての光電気変換
素子、オペアンプ及びサンプルホールド回路と、自己走
査回路とを同一のシリコンウエハ上に構成したことによ
り、人が光電気変換素子とオペアンプとを接続する作業
を行う必要がなく、さらに、シリコンウエハから出力さ
れる信号線の本数が少なくすることができる。

【００２４】請求項４対応の発明においては、自己走査
形イメージセンサを構成する各フォトダイオードに並列
に接続された１個又は複数個のコンデンサの容量が、各
フォトダイオードの容量として加算される。すなわち、
イメージセンサのダイナミックレンジを拡大することが
できる。

【００２５】請求項５対応の発明においては、自己走査
形イメージセンサを構成する各フォトダイオードにスイ
ッチにより並列に接続されたコンデンサの容量が、各フ
ォトダイオードの容量として加算される。すなわち、ス
イッチにより各フォトダイオードの容量を調節すること
ができ、イメージセンサのダイナミックレンジを調節す
ることができる。

【００２６】請求項６対応の発明においては、自己走査
形イメージセンサを構成する各フォトダイオードから出
力される電気エネルギーの大きさ又はこの電気エネルギ
ーから得られるデータの大きさに基づいて、スイッチ制
御手段により制御されたスイッチにより各フォトダイオ
ードに並列に接続された複数個のコンデンサの容量が、
各フォトダイオードの容量として加算される。すなわ
ち、各フォトダイオードから出力される電気エネルギー
の大きさ又はこの電気エネルギーから得られるデータの
大きさに基づいて、フォトダイオードの容量を最適な容
量に調節することができ、イメージセンサのダイナミッ
クレンジを最適に調節することができる。

【００２７】請求項７対応の発明においては、自己走査
形イメージセンサを構成する各フォトダイオードから出
力される電気エネルギーの大きさ又はこの電気エネルギ
ーから得られるデータの大きさに基づいて、スイッチ制
御手段により制御されたスイッチにより各フォトダイオ
ードに並列に接続された複数個のコンデンサの容量が、
各フォトダイオードの容量として加算される。すなわ
ち、各フォトダイオードから出力される電気エネルギー
の大きさ又はこの電気エネルギーから得られるデータの
大きさに基づいて、フォトダイオードの容量を最適な容
量に調節することができ、イメージセンサのダイナミッ
クレンジを最適に調節することができる。

【００２８】しかも、スイッチ制御手段によるスイッチ
の制御情報が、データ出力手段によりデータと共に出力
されるので、外部の例えばデータ処理装置では、その制
御データから、フォトダイオードの容量に加算されたコ
ンデンサの容量を算出でき、その結果、そのデータを固
定容量に対するデータに容易に換算することができる。

【００２９】請求項８対応の発明においては、自己走査
形イメージセンサを構成する各フォトダイオードから出
力される電気エネルギーの大きさ又はこの電気エネルギ
ーから得られるデータの大きさに基づいて、スイッチ制
御手段により制御されたスイッチにより各フォトダイオ
ードに並列に接続された複数個のコンデンサの容量が、
各フォトダイオードの容量として加算される。すなわ
ち、各フォトダイオードから出力される電気エネルギー
の大きさ又はこの電気エネルギーから得られるデータの
大きさに基づいて、フォトダイオードの容量を最適な容
量に調節することができ、イメージセンサのダイナミッ
クレンジを最適に調節することができる。

【００３０】しかも、スイッチ制御手段によるスイッチ
の制御情報に基づいて、データ換算手段により、データ
が固定容量に対するデータに換算される。請求項９対応
の発明においては、自己走査形イメージセンサを構成す
るフォトダイオード、コンデンサ及びスイッチの全てを
同一のシリコンウエハ上に構成したことにより、人がフ
ォトダイオードと、コンデンサ及びスイッチとを接続す
る作業を行う必要がない。

【００３１】

【実施例】この発明の第１実施例を図１乃至図３、及び
図７を参照して説明する。図１は、この発明を適用した
放射線検出器６０の全体の構成を示す図である。前記放
射線検出器６０は、同一のシリコンウエハ上に複数個の
検出素子６１，６１，…をマトリックス状( 行と列と )
に２次元的に配列して構成されている。各検出素子６
１，６１，…は全て同一構造に形成されている。

【００３２】図２は、前記放射線検出器６０の１つの検
出素子６１を示す斜視図である。この検出素子６１は、
シリコンウエハ上に複数個に区画し、その区画したうち
の１つの領域６２上を１個のシンチレータ６３で覆った
ものである。なお、ここでは説明のため、前記領域６２
がシリコンウエハから個別に取り出せるように図示され
ているが、実際には、前記放射線検出器６０で１枚のシ
リコンウエハから構成されており、各領域を分割するこ
とはできず、図２に示す領域６２の端面(側面 )は存在
しない。

【００３３】図３は、前記領域６２上にマウントされた
の回路配置を示す図である。６４は、Ｘ線が入射された
シンチレータ６３で発光した光を受光して、電荷を蓄積
する光電気変換素子としてのフォトダイオードである。

【００３４】このフォトダイオード６４で受光により電
流が流れ、この電流により生成された電気信号を積分す
るオペアンプからなる積分器６５、この積分器６５で積
分された電気信号を所定のタイミングで保持するサンプ
ルホールド回路６６、サンプルホールド回路６６で保持
された電気信号の所定のタイミングで出力するアドレス
スイッチ６７が、前記領域６２上に、前記フォトダイオ
ード６４と共にマウントされている。

【００３５】前記サンプルホールド回路６６及び前記ア
ドレススイッチ６７により自己走査回路が構成され、自
己走査機能を有することになる。さらに、前記領域６２
上の前記フォトダイオード６４以外の領域、すなわち前
記積分器６５、前記サンプルホールド回路６６及び前記
アドレススイッチ６７がマウントされた領域上には、前
記シンチレータ６３で発光した光を遮るマスクパターン
６８が形成されている。なお、前記シンチレータ６３は
破線６３で示す領域を覆うようになっている。

【００３６】図７は、この領域１２及び後述する各実施
例の領域のマウント構成の相等回路の一例を示す図であ
る。フォトダイオード７１，７１，…( ６４ )のカソー
ド端子はグラウンドに接続され、そのアノード端子は、
積分器７２，７２，…( ６５ )を介してサンプルホール
ド回路７３が接続されており、このサンプルホールド回
路７３，７３，…(６６ )は、アドレススイッチ７４，
７４，…( ６７ )を介して、この放射線検出器の外部へ
出力するようになっている。

【００３７】前記サンプルホールド回路７３，７３，…
及び前記アドレススイッチ７４，７４，…により自己走
査回路が構成されている。前記積分器７２，７２，…
は、非反転入力端子をグラウンドに接続したオペアンプ
７５，７５，…の反転入力端子とその出力端子間に、第
１のコンデンサ７６，７６，…と、外部制御信号により
オン／オフ動作して積分のタイミングを制御する第１の
スイッチ７７，７７，…とからなる並列回路を接続して
構成されている。前記フォトダイオード７１，７１，…
のアノード端子は、前記オペアンプ７５，７５，…の反
転入力端子に接続されている。

【００３８】前記サンプルホールド回路７３，７３，…
は、外部制御信号によりオン／オフ動作してサンプルホ
ールドのタイミングを制御する第２のスイッチ７８，７
８，…と、この第２のスイッチ７８，７８，…の一端と
グラウンドとの間に接続された第２のコンデンサ７９，
７９，…とから構成されている。前記第２のスイッチ７
８，７８，…の他端は、前記オペアンプ７５，７５，…
の出力端子に接続され、前記第２のスイッチ７８，７
８，…の前記第２のコンデンサと接続された一端は、前
記アドレススイッチ７４，７４，…と接続されている。

【００３９】このような構成の第１実施例においては、
Ｘ線がシンチレータ６３に入射されると、シンチレータ
６３が発光し、この発光した光がフォトダイオード６３
で受光される。すると、フォトダイオード６３で受光量
に応じてアノード・カソード間に電流が流れ、この電流
に応じた電気信号が積分器６５で積分される。フォトダ
イオード６３の出力を積分器６４のオペアンプに接続し
たことで、フォトダイオード６３を電荷蓄積モードでな
く、電流出力モードで使用することになる。電流出力モ
ードでは、フォトダイオード６３の接合容量による制限
がなく、放射線検出器としてのダイナミックレンジが大
きくとれる。

【００４０】前記積分器６５で積分された電気信号は、
サンプルホールド回路６６でサンプルホールドされ、予
め設定されたタイミングでアドレススイッチ６７により
出力され、所定個数の検出素子６１，…，６１からシリ
アル信号として出力される。すなわち、サンプルホール
ド回路６６及びアドレススイッチ６７により自己走査機
能が実施される。

【００４１】この放射線検出器６０と外部データ処理装
置との間には、最少でシリアル信号の本数分接続される
だけで良い。このようにこの第１実施例によれば、１つ
のシリコンウエハをマトリックス状に複数の領域に区画
し、この区画された各領域毎に、１つの検出素子とし
て、フォトダイオード、オペアンプからなる積分器、サ
ンプルホールド回路、アドレススイッチをマウントし、
この各領域をそれぞれシンチレータで覆うことにより、
シリコンウエハ上で各領域毎に電気信号を処理する回路
が設けられているので、人がフォトダイオードとオペア
ンプからなる積分器とを接続する作業を行う必要がな
い。

【００４２】また、オペアンプからなる積分器を使用し
ているので、フォトダイオードを電荷蓄積モードで使用
せず、電流出力モードで使用しているので、最大信号量
がフォトダイオードの容量に左右されず、放射線検出器
として、ダイナミックレンジを大きくすることができ
る。

【００４３】さらに、シンチレータ６３で積分器６５、
サンプルホールド回路６６、アドレススイッチ６７を覆
っているので、それらの回路への放射線、Ｘ線の影響を
減少させ、それらの回路の正常動作を保証することがで
きる。

【００４４】また、サンプルホールド回路及びアドレス
スイッチにより自己走査機能を付加したため、所定個数
の検出素子からの信号を１本の信号線で取り出すことが
でき、この放射線検出器６０と外部のデータ処理装置と
の接続を容易にすることができる。

【００４５】この発明の第２実施例を図４及び図５( 図
１、図７ )を参照して説明する。なお、この第２実施例
は、放射線検出器の全体の構成は、前述した第１実施例
の放射線検出器６０と同様であり、異なるのはこの放射
線検出器６０を構成する検出素子の構造である。

【００４６】図４は、この発明を適用した放射線検出器
を構成する１つの検出素子８１を示す斜視図である。こ
の検出素子８１は、シリコンウエハ上に複数個に区画さ
れた１つの領域８２上の略半分を１個のシンチレータ８
３で覆い、その残りの略半分をＸ線フィルタ８４で覆っ
たものである。なお、ここでは説明のため、前記領域８
２がシリコンウエハから個別に取り出せるように図示さ
れているが、上述した第１実施例と同様に、実際には、
１枚のシリコンウエハから構成されている。

【００４７】図５は、前記領域８２上にマウントされた
回路配置を示す図である。８５は、Ｘ線が入射されたシ
ンチレータ８３で発光した光を受光して、電荷を蓄積す
る光電気変換素子としてのフォトダイオードである。

【００４８】このフォトダイオード８５は受光により電
流が流れ、この電流により生成された電気信号を積分す
るオペアンプからなる積分器８６、この積分器８６で積
分された電気信号を所定のタイミングで保持するサンプ
ルホールド回路８７、サンプルホールド回路８７で保持
された電気信号を所定のタイミングで出力するアドレス
スイッチ８８が、前記領域８２上に、前記フォトダイオ
ード８５と共にマウントされている。なお、前記シンチ
レータ８３は破線８３で示す領域を覆い、前記Ｘ線フィ
ルタ８４は破線８４で示す領域を覆うようになってい
る。

【００４９】前記サンプルホールド回路８７及び前記ア
ドレススイッチ８８により自己走査回路が構成され、自
己走査機能を有することになる。このマウント構成の一
例は、上述した第１実施例の図７を参照して説明したの
と同一であるので、ここではその説明は省略する。

【００５０】このようにこの第２実施例によれば、上述
した第１実施例と同様な効果を得ることができる。さら
に、Ｘ線フィルタ８４により、積分器８６、ホールド回
路８７及びアドレススイッチ８８を覆っているので、そ
れらの回路へのＸ線の入射を遮蔽するので、それらの回
路の正常動作を確実に保証することができる。

【００５１】この発明の第３実施例を図６を参照して説
明する。図６は、この発明を適用した放射線検出器９０
の全体の構成を示す図である。前記放射線検出器９０
は、同一のシリコンウエハ上を２区画し、その一方の領
域をシンチレータとフォトダイオードにより構成された
受光エリア９１とし、他方の領域をオペアンプからなる
積分器、サンプルホールド回路及びアナログスイッチ等
から構成された回路エリア９２とする。

【００５２】さらに、前記受光エリア９１は、複数個の
検出素子９３，９３，…をマトリックス状に２次元的に
配列して構成されている。この各検出素子９３，９３，
…は、前記受光エリア９１のシリコンウエハ上に複数個
に区画された１つの領域にフォトダイオードをマウント
し、このフォトダイオードをシンチレータで覆ったもの
である。

【００５３】また、前記回路エリア９２は、前記受光エ
リア９１の各フォトダイオードに対応してそれぞれオペ
アンプからなる積分器、サンプルホールド回路及びアナ
ログスイッチ等が設けられており、この回路エリア９２
の全体は、Ｘ線フィルタ９４により覆われている。

【００５４】このようにこの第３実施例によれば、上述
した第２実施例と同様な効果を得ることができる。この
発明の第４実施例を図８を参照して説明する。なお、こ
の第４実施例は、上述した第１、第２及び第３実施例に
おいて回路構成において、オペアンプからなる積分器、
サンプルホールド回路及びアドレススイッチを使用せ
ず、自己走査機能を有する２次元画像を読取るイメージ
センサを使用したものである。

【００５５】図８は、この発明を適用した放射線検出器
で使用されるイメージセンサを構成する複数の検出素子
の要部回路構成を示す図である。シンチレータからの光
を受光して電荷を蓄積するフォトダイオード１００のア
ノード端子には制御電源Ｖssが接続され、そのカソード
端子は、直接データ出力手段としてのデータ収集回路１
０１の出力判定部１０２に接続されていると共に自己走
査用ＦＥＴ(field effect transistor) １０３を介して
前記データ収集回路１０１のＡ／Ｄ( analogue/digital
)変換器１０４に接続されている。

【００５６】前記自己走査用ＦＥＴ１０３は自己走査機
能を実施するためのもので、シフトレジスタ１０５によ
り他の検出素子との順番が設定され、その順番にしたが
って所定のタイミングでオン動作する。

【００５７】前記データ収集回路１０２は、各検出素子
から、前記自己走査用ＦＥＴ１０３等により順次出力さ
れたシリアルアナログ信号を順次Ａ／Ｄ変換し、そのＡ
／Ｄ変換により得たシリアルデータを外部のデータ処理
装置１０６に出力するＡ／Ｄ変換器１０４と、リアルタ
イムに前記フォトダイオード１００の電荷蓄積量を監視
して適切なフォトダイオード１００の容量を判定し、そ
の判定結果から生成されたコンデンサ制御信号をコンデ
ンサ切換コントローラ１０７に出力すると共に、その判
定結果から生成されたコンデンサ制御情報( 換算データ
)をデータ処理装置１０６に出力する。

【００５８】なお、ここでは前記出力判定部１０２が、
コンデンサ制御情報を前記データ処理装置１０６に出力
するようになっているが、直接前記Ａ／Ｄ変換器１０４
に出力するようにして、前記Ａ／Ｄ変換器１０４の前記
自己走査用ＦＥＴ１０３からのシリアルアナログ信号の
Ａ／Ｄ変換の変換換算値を、このコンデンサ制御情報に
基づいて制御するようにしても良いものである。このと
き、Ａ／Ｄ変換器１０４によりデータ換算手段が構成さ
れている。

【００５９】前記フォトダイオード１００には並列に、
それぞれ容量制御用ＦＥＴ１０８と容量拡張用コンデン
サ１０９とからなる直列回路が複数個接続されている。
さらに、この直列回路の容量制御用ＦＥＴ１０８には並
列に、リセット用ＦＥＴ１１０が接続されている。

【００６０】前記各容量制御用ＦＥＴ１０８のゲート端
子は、それぞれ前記コンデンサ切換コントローラ１０７
に接続されており、このコンデンサ切換コントローラ１
０７により前記容量制御用ＦＥＴ１０８は、並列接続状
態を制御するスイッチとして、前記データ収集回路１０
１の出力判定部１０２からのコンデンサ制御信号に基づ
いて、オン／オフ制御されるようになっている。また、
前記各リセット用ＦＥＴ１１０のゲート端子も前記コン
デンサ切換コントローラ１０７に接続されており、この
コンデンサ切換コントローラ１０７により、１回の放射
線検出の開始前又は終了後に、フォトダイオード１００
及び容量拡大用コンデンサ１０９に蓄積されている電荷
を放電させる。

【００６１】前記出力判定部１０２及び前記コンデンサ
切換コントローラ１０７によりスイッチ制御手段が構成
されている。なお、以上説明した回路は、上述した第
１、第２及び第３実施例で説明したのと同様に、１枚の
シリコンウエハ上の各検出素子の領域毎にマウントして
も良いし、また回路エリアとして受光エリアの各検出素
子の全てに対応して回路エリアにまとめてマウントして
も良いものである。

【００６２】このような構成の第４実施例においては、
Ｘ線がシンチレータに入射されると、シンチレータが発
光し、この発光した光がフォトダイオード１００で受光
される。するとフォトダイオード１００に受光量に応じ
て電荷が蓄積される。

【００６３】この電荷の蓄積量は、データ収集回路１０
１の出力判定部１０２により監視され、その電荷の蓄積
量が大きい場合には、容量制御用ＦＥＴ１０８のオン動
作の個数を増加させ、その電荷蓄積量が小さい場合に
は、容量制御用ＦＥＴ１０８のオン動作個数を減少させ
るように、コンデンサ制御信号がコンデンサ切換コント
ローラ１０７に出力される。

【００６４】コンデンサ切換コントローラ１０７は、こ
のコンデンサ制御信号に基づいて、容量制御用ＦＥＴ１
０８をオン／オフ動作させる。なお、この時点ではシフ
トレジスタ１０５により自己走査用ＦＥＴ１０３はオフ
状態となっている。

【００６５】オン動作された容量制御用ＦＥＴ１０８に
接続された容量拡張用コンデンサ１０９は、フォトダイ
オード１００に並列に接続され、フォトダイオード１０
０と容量拡張用コンデンサ１０９とからなる並列回路の
合成容量が、フォトダイオード１００の光検出により蓄
積される電荷の容量の上限となる。

【００６６】すなわち、出力判定部１０２により監視さ
れた電荷蓄積量が大きい場合には、フォトダイオード１
００に並列に接続される容量拡張用コンデンサ１０９の
個数が増加され、フォトダイオード１００の光検出によ
り蓄積される電荷の容量の上限も上昇される。その結
果、この放射線検出器としてダイナミックレンジが拡大
されることになる。

【００６７】また、出力判定部１０２により監視された
電荷蓄積量が小さい場合には、フォトダイオード１００
に並列に接続される容量拡張用コンデンサ１０９の個数
が減少され、フォトダイオード１００の光検出により蓄
積される電荷の容量の上限も降下される。その結果、こ
の放射線検出器としてダイナミックレンジが縮小される
ことになる。

【００６８】一方、出力判定部１０２からは、コンデン
サ制御情報がデータ処理装置１０６に出力されるので、
Ａ／Ｄ変換器１０４から出力されたシリアルデジタルデ
ータをそのコンデンサ制御情報に基づいて固定容量( 基
準容量 )、例えばフォトダイオード自体の容量( 接合容
量 )に対するデータとして換算することができる。

【００６９】また、出力判定部１０２から直接、コンデ
ンサ制御情報がＡ／Ｄ変換器１０４に出力されれば、シ
リアルアナログ信号のＡ／Ｄ変換の変換換算値がそのコ
ンデンサ制御情報に基づいて固定容量( 基準容量 )、例
えばフォトダイオード自体の容量に対するデータとして
Ａ／Ｄ変換し、この変換したシリアルデータがデータ処
理装置１０６に出力される。

【００７０】また、１回検出が終了すると、コンデンサ
切換コントローラ１０７によりリセット用ＦＥＴ１１０
がオン動作されて、フォトダイオード１００及び容量拡
張用コンデンサ１０９に蓄積された電荷が放電される。

【００７１】このように第４実施例によれば、各検出素
子のフォトダイオード１００毎にそれぞれ並列に接続さ
れた複数個の容量拡張用コンデンサ１０９と、この容量
拡張用コンデンサ１０９とフォトダイオード１００との
接続状態を制御する容量制御用ＦＥＴ１０８と、この各
容量制御用ＦＥＴ１０８を制御するコンデンサ切換コン
トローラ１０７と、フォトダイオード１００の電荷蓄積
状態を監視して容量拡張用コンデンサ１０９とフォトダ
イオード１００との接続状態を指定するコンデンサ制御
信号を出力すると共にそのコンデンサ制御情報を外部の
データ処理装置へ出力する出力判定部１０２とを設けた
ことにより、フォトダイオード１００からなる検出素子
のダイナミックレンジを拡大することができる。

【００７２】また、出力判定回路１０２によりフォトダ
イオード１００の電荷蓄積状態の監視から容量拡張用コ
ンデンサ１０９の接続状態を指定して、コンデンサ切換
コントローラ１０７により容量制御用ＦＥＴをオン／オ
フ制御することにより、シンチレータからの光の強さが
小さいときには、フォトダイオード１００と容量拡大用
コンデンサ１０９とからなる並列回路の合成容量を小さ
くしてノイズを抑え、シンチレータからの光の強さが大
きいときには、フォトダイオード１００と容量拡大用コ
ンデンサ１０９とからなる並列回路の合成容量を大きく
して、ダイナミックレンジを拡大すると共に、オーバー
フローを防止することができ、すなわち、最適なレンジ
で放射線を検出できる。

【００７３】また、フォトダイオード１００と容量拡大
用コンデンサ１０９とからなる並列回路の合成容量を変
化させても、コンデンサ制御情報をＡ／Ｄ変換器１０４
から出力されるシリアルデータと共に外部のデータ処理
装置へ出力できるので、固定容量に対するデータに容易
に換算することができる。あるいは、コンデンサ制御情
報を直接Ａ／Ｄ変換器１０４に出力することにより、Ａ
／Ｄ変換器１０４によりＡ／Ｄ変換の変換換算値を調整
することができるので、固定容量に対するデータに換算
したシリアルデータをデータ処理装置へ出力することが
できる。

【００７４】また、フォトダイオード１００、自己走査
用ＦＥＴ１０３、コンデンサ切換コントローラ１０７、
容量制御用ＦＥＴ１０８、容量拡張用コンデンサ１０
９、リセット用ＦＥＴ１１０からなる検出素子を全て１
枚のシリコンウエハ上に形成したことにより、フォトダ
イオードと他の回路の接続作業が不必要となる。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
２次元的に配置した放射線検出素子とこの放射線検出素
子からの電気信号を処理する回路とを容易に構成するこ
とができ、２次元的な放射線の検出できる放射線検出器
を提供できる。また、シンチレータと自己走査機能を持
つイメージセンサとからなる放射線検出器において、そ
の検出のダイナミックレンジを拡大することができる放
射線検出器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の放射線検出器の概略の
構成を示す図。

【図２】同実施例の放射線検出器の１つの検出素子を示
す斜視図。

【図３】同実施例の放射線検出器のシリコンウエハ上の
１つの領域にマウントされた回路配置を示す図。

【図４】この発明の第２実施例の放射線検出器の１つの
検出素子を示す斜視図。

【図５】同実施例の放射線検出器のシリコンウエハ上の
１つの領域にマウントされた回路配置を示す図。

【図６】この発明の第３実施例の放射線検出器の全体の
構成を示す図。

【図７】上述した第１、第２及び第３実施例で共通す
る、シリコンウエハ上の１つの領域にマウント構成の相
等回路一例を示す図。

【図８】この発明の第４実施例の放射線検出器で使用さ
れたイメージセンサの１つの検出素子の要部回路構成を
示す図。

【図９】従来の１次元のＸ線検出器の要部構成を示すブ
ロック図。

【図１０】イメージセンサの要部回路構成を示す図。

【符号の説明】

６０，９０…放射線検出器、 ６１，８１，９３…検出素子、 ６３，８３…シンチレータ、 ６４，７１，８５，１００…フォトダイオード、 ６５，７２，８６…オペアンプからなる積分器、 ６６，７３，８７…サンプルホールド回路、 ６７，７４，８８…アドレススイッチ、 ８４，９４…Ｘ線フィルタ、 １０２…出力判定部、 １０７…コンデンサ切換コントローラ、 １０８…容量制御用ＦＥＴ、 １０９…容量拡張用コンデンサ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射された放射線のエネルギーを光エネ
   ルギーに変換するシンチレータとこのシンチレータから
   の光エネルギーを電気エネルギーに変換する複数個の光
   電気変換素子とからなる放射線検出器において、前記各
   光電気変換素子毎に、光電気変換素子から出力される電
   気エネルギーを積分するオペアンプを設け、前記光電気
   変換素子及び前記オペアンプの全てを同一のシリコンウ
   エハ上に構成したことを特徴とする放射線検出器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の放射線検出器において、
   シリコンウエハ上のオペアンプをＸ線を遮蔽するＸ線フ
   ィルタで覆ったことを特徴とする放射線検出器。
3. 【請求項３】 入射された放射線のエネルギーを光エネ
   ルギーに変換するシンチレータとこのシンチレータから
   の光エネルギーを電気エネルギーに変換する複数個の光
   電気変換素子とからなる放射線検出器において、前記各
   光電気変換素子毎に、光電気変換素子から出力される電
   気エネルギーを積分するオペアンプと、この各オペアン
   プ毎に、オペアンプからの積分信号をサンプルホールド
   するサンプルホールド回路と、この各サンプルホールド
   回路によりサンプルホールドされた各積分信号を順次シ
   リアル信号として取出す自己走査回路とを設け、前記光
   電気変換素子、前記オペアンプ及び前記サンプルホール
   ド回路の全てと、前記自己走査回路とを同一のシリコン
   ウエハ上に構成したことを特徴とする放射線検出器。
4. 【請求項４】 入射された放射線のエネルギーを光エネ
   ルギーに変換するシンチレータと、このシンチレータか
   らの光エネルギーを電気エネルギーに変換する２次元的
   に配置された複数個のフォトダイオードから構成され、
   所定個数の前記フォトダイオード毎に、それぞれ各フォ
   トダイオードの電気エネルギーを順次シリアル信号とし
   て取出す機能を有する自己走査形イメージセンサとから
   なる放射線検出器において、前記各フォトダイオード毎
   に、フォトダイオードに並列に接続した１個又は複数個
   のコンデンサを設けたことを特徴とする放射線検出器。
5. 【請求項５】 請求項４記載の放射線検出器において、
   各フォトダイオード毎に、フォトダイオードに並列に接
   続した１個又は複数個のコンデンサとの並列接続状態を
   制御するスイッチを設けたことを特徴とする放射線検出
   器。
6. 【請求項６】 請求項５記載の放射線検出器において、
   各フォトダイオード毎に、各フォトダイオードから出力
   される電気エネルギーの大きさ又はこの電気エネルギー
   から得られるデータの大きさに基づいて、最適な電荷蓄
   積容量が得られるように各スイッチを制御するスイッチ
   制御手段を設けたことを特徴とする放射線検出器。
7. 【請求項７】 請求項６記載の放射線検出器において、
   各フォトダイオード毎に、このフォトダイオードから出
   力される電気エネルギーにより得られるデータと共にス
   イッチ制御手段による制御情報を出力するデータ出力手
   段とを設けたことを特徴とする放射線検出器。
8. 【請求項８】 請求項６記載の放射線検出器において、
   各フォトダイオード毎に、スイッチ制御手段による制御
   情報に基づいて、前記フォトダイオードから出力される
   電気エネルギーにより得られるデータを固定容量に対す
   るデータに換算するデータ換算手段を設けたことを特徴
   とする放射線検出器。
9. 【請求項９】 請求項５記載の放射線検出器において、
   フォトダイオード、コンデンサ及びスイッチの全てを同
   一のシリコンウエハ上に構成したことを特徴とする放射
   線検出器。