JPH09288184A - 光電変換装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＩＣからの発熱による悪影響を排して、高品
位の読取画像が得られ、かつ信頼性が高い光電変換装置
を実現する。加えて、ＩＣへのＸ線の曝射が、ＩＣの性
能低下や長期使用での故障を引き起こすという課題を解
決する。 【解決手段】 情報を担った光を受光して光電変換する
光電変換手段４０１と、該光電変換手段により変換され
た電気信号を処理するための集積回路素子４０３と、該
光電変換手段と該集積回路素子とを内部に有する筐体１
０１とを有し、該集積回路素子４０３と該筐体１０１と
の間に該集積回路素子と該筐体との間を熱的に連絡する
ための熱伝導材４０７を配した光電変換装置。また、集
積回路素子４０３は、放射線吸収材４０６で覆われてい
るため、Ｘ線による影響を防ぐことができる。
位の読取画像が得られ、かつ信頼性が高い光電変換装置
を実現する。加えて、ＩＣへのＸ線の曝射が、ＩＣの性
能低下や長期使用での故障を引き起こすという課題を解
決する。 【解決手段】 情報を担った光を受光して光電変換する
光電変換手段４０１と、該光電変換手段により変換され
た電気信号を処理するための集積回路素子４０３と、該
光電変換手段と該集積回路素子とを内部に有する筐体１
０１とを有し、該集積回路素子４０３と該筐体１０１と
の間に該集積回路素子と該筐体との間を熱的に連絡する
ための熱伝導材４０７を配した光電変換装置。また、集
積回路素子４０３は、放射線吸収材４０６で覆われてい
るため、Ｘ線による影響を防ぐことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光電変換装置に関
し、更に詳しくは、大面積でＳ／Ｎ特性の高い医療用デ
ィジタルＸ線撮像装置等の放射線撮像装置に好適に使用
し得る光電変換装置に関する。
し、更に詳しくは、大面積でＳ／Ｎ特性の高い医療用デ
ィジタルＸ線撮像装置等の放射線撮像装置に好適に使用
し得る光電変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高齢化社会を迎えつつある日本はもとよ
り、世界的にも、病院内での診断効率の向上や、より精
度の高い医療機器が強く望まれている。そういった状況
の中、従来、フィルムを用いたＸ線撮像装置（フィルム
方式）が主流であった。
り、世界的にも、病院内での診断効率の向上や、より精
度の高い医療機器が強く望まれている。そういった状況
の中、従来、フィルムを用いたＸ線撮像装置（フィルム
方式）が主流であった。
【０００３】図６は、従来のフィルム方式のＸ線撮像装
置の一例を説明するための概略構成図を示すものであ
り、図中、９０１はＸ線源、９０２は人体（患者）など
の被検査体、９０３はＸ線を吸収する物質とＸ線を透過
する物質を交互に配置させた解像度を良くするためのグ
リッドである。９０４はＸ線を吸収し可視光を発光する
シンチレータ（蛍光体）、９０５はその可視光を受ける
フィルムである。
置の一例を説明するための概略構成図を示すものであ
り、図中、９０１はＸ線源、９０２は人体（患者）など
の被検査体、９０３はＸ線を吸収する物質とＸ線を透過
する物質を交互に配置させた解像度を良くするためのグ
リッドである。９０４はＸ線を吸収し可視光を発光する
シンチレータ（蛍光体）、９０５はその可視光を受ける
フィルムである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなフィルム方
式では、以下に述べる問題点を有する。
式では、以下に述べる問題点を有する。
【０００５】まず、患者のＸ線画像を医師が得るまでに
は途中にフィルムの現像処理工程があるために手間と時
間がかかる。
は途中にフィルムの現像処理工程があるために手間と時
間がかかる。
【０００６】また、時としてはＸ線撮影中に患者が動い
てしまった場合や露出が合わない場合などに、再度撮影
のやり直しが余儀なくされる。これらは病院内での診療
の効率向上を妨げる要因である。
てしまった場合や露出が合わない場合などに、再度撮影
のやり直しが余儀なくされる。これらは病院内での診療
の効率向上を妨げる要因である。
【０００７】また、撮影しようとしている患部は撮るア
ングルによっては鮮明なＸ線画像が得られないため、診
断に必要とされるＸ線画像を得るためには撮影アングル
を変え数枚撮影しなければならない場合もある。これは
患者が特に乳幼児や妊婦であった場合好ましいことでは
ない。
ングルによっては鮮明なＸ線画像が得られないため、診
断に必要とされるＸ線画像を得るためには撮影アングル
を変え数枚撮影しなければならない場合もある。これは
患者が特に乳幼児や妊婦であった場合好ましいことでは
ない。
【０００８】さらに、撮影されたＸ線画像フィルムは病
院内である期間保管する必要があり、病院内でのそのフ
ィルムの枚数は膨大な量となり、患者の来院の度に出し
たり入れたりといった病院内での管理面でも効率が良く
ない。
院内である期間保管する必要があり、病院内でのそのフ
ィルムの枚数は膨大な量となり、患者の来院の度に出し
たり入れたりといった病院内での管理面でも効率が良く
ない。
【０００９】また、遠隔地にいる患者が例えば都心にあ
る大学病院なみの診察を受ける必要がある場合や患者が
海外に引っ越す場合、その他何らかの理由で病院を変更
しなければならなくなった場合など、これまでに撮影さ
れたＸ線フィルムを何らかの方法で次の病院へ送らなけ
ればならない。さもなければ、新たに通院する病院で再
度撮影しなおさなければならない。これらのことは、今
後の新しい医療社会を目指していくとき大きな障害とな
ってくる。
る大学病院なみの診察を受ける必要がある場合や患者が
海外に引っ越す場合、その他何らかの理由で病院を変更
しなければならなくなった場合など、これまでに撮影さ
れたＸ線フィルムを何らかの方法で次の病院へ送らなけ
ればならない。さもなければ、新たに通院する病院で再
度撮影しなおさなければならない。これらのことは、今
後の新しい医療社会を目指していくとき大きな障害とな
ってくる。
【００１０】近年医療業界において、“Ｘ線画像情報の
ディジタル化”の要求が高まりつつある。ディジタル化
が達成されればＸ線画像情報を光磁気ディスクのような
記録媒体を用いて管理でき、医師がリアルタイムに最適
なアングルでの患者のＸ線画像情報を得ることができ、
また、ファクシミリや他の通信方式等を利用すれば患者
のＸ線画像情報は世界中どの病院にでも短時間に送るこ
とが可能となる。更に、得られたディジタルのＸ線画像
情報はコンピュータを用いて画像処理を行えば、従来に
比べより一層高い精度での診断が可能となり、従来のフ
ィルム方式での上記課題を解決することが可能である。
ディジタル化”の要求が高まりつつある。ディジタル化
が達成されればＸ線画像情報を光磁気ディスクのような
記録媒体を用いて管理でき、医師がリアルタイムに最適
なアングルでの患者のＸ線画像情報を得ることができ、
また、ファクシミリや他の通信方式等を利用すれば患者
のＸ線画像情報は世界中どの病院にでも短時間に送るこ
とが可能となる。更に、得られたディジタルのＸ線画像
情報はコンピュータを用いて画像処理を行えば、従来に
比べより一層高い精度での診断が可能となり、従来のフ
ィルム方式での上記課題を解決することが可能である。
【００１１】最近では、“Ｘ線画像情報のディジタル
化”の要求に応えるべくＣＣＤ固体撮像素子をフィルム
の代わりに用いたＸ線撮像装置も考えられている。しか
しながら、ＣＣＤ固体撮像素子は、今のところ人体の大
きさに匹敵する大きさで作製することはできない。従っ
て、ＣＣＤ固体撮像素子を用いる場合、縮小光学系でシ
ンチレータからの蛍光すなわちＸ線像をＣＣＤ受光面に
結像させる必要がある。このことは、Ｘ線撮像装置が大
型化するといった問題が生ずる。またレンズを介して結
像するため、縮小率にも依存するがＳ／Ｎ比（シング
ル）が一般的に、レンズを通す前に比べ２桁〜３桁ダウ
ンすると言われ、高い階調性が要求される医療機器に利
用する場合、不利となることが予想される。
化”の要求に応えるべくＣＣＤ固体撮像素子をフィルム
の代わりに用いたＸ線撮像装置も考えられている。しか
しながら、ＣＣＤ固体撮像素子は、今のところ人体の大
きさに匹敵する大きさで作製することはできない。従っ
て、ＣＣＤ固体撮像素子を用いる場合、縮小光学系でシ
ンチレータからの蛍光すなわちＸ線像をＣＣＤ受光面に
結像させる必要がある。このことは、Ｘ線撮像装置が大
型化するといった問題が生ずる。またレンズを介して結
像するため、縮小率にも依存するがＳ／Ｎ比（シング
ル）が一般的に、レンズを通す前に比べ２桁〜３桁ダウ
ンすると言われ、高い階調性が要求される医療機器に利
用する場合、不利となることが予想される。
【００１２】最近、水素化アモルファスシリコン（以下
ａ−Ｓｉと記す）に代表される光電変換半導体薄膜の開
発により、光電変換素子を大面積の基板に形成し、情報
源と等倍の光学系読み取り、いわゆる密着型センサの開
発がめざましい。特にａ−Ｓｉは光電変換材料としてだ
けではなく、薄膜電界型トランジスタ（以下ＴＦＴと記
す）としても用いることができるので光電変換半導体と
ＴＦＴの半導体層とを、同時に、同一の基板上に形成可
能な利点を有している。また、縮小光学系を用いず等倍
で読み取ることが可能な精度の大面積化が可能なため、
Ｓ／Ｎ比の点でもＣＣＤ固体撮像素子に比べて有利にな
る。加えて、縮小光学系を必要としないことは機器の小
型化を促進させ、広いスペースを確保できない診療所
や、Ｘ線撮像装置を積載する検診用車両等に対し威力を
発揮する。これらのことから、ａ−Ｓｉ半導体薄膜を用
いたＸ線撮像装置の開発が積極的に行われている。すな
わち、図６内におけるフィルム部分９０５をａ−Ｓｉ半
導体薄膜を用いた光電変換素子やＴＦＴで構成し、Ｘ線
画像を電気的に読み取るＸ線撮像装置の開発が行われて
いる。
ａ−Ｓｉと記す）に代表される光電変換半導体薄膜の開
発により、光電変換素子を大面積の基板に形成し、情報
源と等倍の光学系読み取り、いわゆる密着型センサの開
発がめざましい。特にａ−Ｓｉは光電変換材料としてだ
けではなく、薄膜電界型トランジスタ（以下ＴＦＴと記
す）としても用いることができるので光電変換半導体と
ＴＦＴの半導体層とを、同時に、同一の基板上に形成可
能な利点を有している。また、縮小光学系を用いず等倍
で読み取ることが可能な精度の大面積化が可能なため、
Ｓ／Ｎ比の点でもＣＣＤ固体撮像素子に比べて有利にな
る。加えて、縮小光学系を必要としないことは機器の小
型化を促進させ、広いスペースを確保できない診療所
や、Ｘ線撮像装置を積載する検診用車両等に対し威力を
発揮する。これらのことから、ａ−Ｓｉ半導体薄膜を用
いたＸ線撮像装置の開発が積極的に行われている。すな
わち、図６内におけるフィルム部分９０５をａ−Ｓｉ半
導体薄膜を用いた光電変換素子やＴＦＴで構成し、Ｘ線
画像を電気的に読み取るＸ線撮像装置の開発が行われて
いる。
【００１３】病院でＸ線を人体に照射させる場合の線量
は、患部により異なるが上限がある。特に乳幼児や妊婦
を診察する必要がある場合は、できる限り少ない線量に
しなければならない。従って、一般的にＸ線を吸収し可
視光に変換するシンチレータ（蛍光体）での発光量や、
その蛍光を受光し光電変換するａ−Ｓｉ光電変換素子に
おける電荷量は小さい。微少な信号から鮮明な画像を得
るためには、光電変換パネルからの引き出されたアナロ
グ信号配線にノイズが乗らないようにできる限り配線を
短くし、バッファアンプで受けインピーダンスを低下さ
せなければならない。更に、ノイズを受けにくくするた
めにアナログ信号は、バッファアンプ近傍にてＡ／Ｄ変
換しメモリに格納されることが望ましい。
は、患部により異なるが上限がある。特に乳幼児や妊婦
を診察する必要がある場合は、できる限り少ない線量に
しなければならない。従って、一般的にＸ線を吸収し可
視光に変換するシンチレータ（蛍光体）での発光量や、
その蛍光を受光し光電変換するａ−Ｓｉ光電変換素子に
おける電荷量は小さい。微少な信号から鮮明な画像を得
るためには、光電変換パネルからの引き出されたアナロ
グ信号配線にノイズが乗らないようにできる限り配線を
短くし、バッファアンプで受けインピーダンスを低下さ
せなければならない。更に、ノイズを受けにくくするた
めにアナログ信号は、バッファアンプ近傍にてＡ／Ｄ変
換しメモリに格納されることが望ましい。
【００１４】ａ−Ｓｉ半導体薄膜を有する光電変換素子
を２次元状に配置させた光電変換パネルを用いて、ディ
ジタルＸ線撮像装置を構成する場合、解像度の観点で、
画素ピッチとして１００μｍ以下が望ましいと考えられ
ている。また、例えば人の胸部撮影を行う場合、光電変
換素子の有効画素エリアとして、少なくとも４００ｍｍ
×４００ｍｍのサイズを有することが望ましいと考えら
れている。４００ｍｍ×４００ｍｍの有効エリアを持つ
光電変換パネルを１００μｍで形成した場合、画素数は
１６００万画素と非常に多い。このような多数の画素の
光電変換信号の処理を行う場合、バッファアンプＩＣや
Ａ／Ｄ変換ＩＣは高速で動作させなければならない。特
に動画撮影を行う必要がある場合より高速性が求めら
れ、ＩＣとして消費電力が大きい。またディジタル化さ
れた大量のデータをＸ線撮影室外の遠方へ高速にデータ
伝送を行う場合、伝送エラーを除去するために必要なラ
インドライバは、一般的に高速タイプのものではバイポ
ーラトランジスタを主体としたＩＣであるため、高速仕
様になればなるほど消費電力が大きく、相当の発熱源に
なる。
を２次元状に配置させた光電変換パネルを用いて、ディ
ジタルＸ線撮像装置を構成する場合、解像度の観点で、
画素ピッチとして１００μｍ以下が望ましいと考えられ
ている。また、例えば人の胸部撮影を行う場合、光電変
換素子の有効画素エリアとして、少なくとも４００ｍｍ
×４００ｍｍのサイズを有することが望ましいと考えら
れている。４００ｍｍ×４００ｍｍの有効エリアを持つ
光電変換パネルを１００μｍで形成した場合、画素数は
１６００万画素と非常に多い。このような多数の画素の
光電変換信号の処理を行う場合、バッファアンプＩＣや
Ａ／Ｄ変換ＩＣは高速で動作させなければならない。特
に動画撮影を行う必要がある場合より高速性が求めら
れ、ＩＣとして消費電力が大きい。またディジタル化さ
れた大量のデータをＸ線撮影室外の遠方へ高速にデータ
伝送を行う場合、伝送エラーを除去するために必要なラ
インドライバは、一般的に高速タイプのものではバイポ
ーラトランジスタを主体としたＩＣであるため、高速仕
様になればなるほど消費電力が大きく、相当の発熱源に
なる。
【００１５】近年、消費電力の小さいＣＭＯＳ−ＩＣの
高速化の開発は著しく今後の更なる発展が期待されるも
のの、汎用ＩＣの範囲においてはバイポーラのものには
至っていない。このことは、高速のバイポーラトランジ
スタを主体としたＩＣを用いなければならず、消費電力
増大に伴うＩＣ自身からの発熱がＸ線撮像装置に及ぼす
影響が問題となる。
高速化の開発は著しく今後の更なる発展が期待されるも
のの、汎用ＩＣの範囲においてはバイポーラのものには
至っていない。このことは、高速のバイポーラトランジ
スタを主体としたＩＣを用いなければならず、消費電力
増大に伴うＩＣ自身からの発熱がＸ線撮像装置に及ぼす
影響が問題となる。
【００１６】ＩＣからの発熱は、Ｘ線撮像装置内でａ−
Ｓｉ光電変換素子やＴＦＴの温度を上昇させる。一般的
にａ−Ｓｉ光電変換素子の暗電流や光電流は、温度の上
昇により変化する。暗電流の変化は、２次元に配列され
た光電変換素子に温度差を生ずることにより、面内にお
いて暗電流がばらつき固定パターンノイズ（ＦＰＮ）と
して悪影響を及ぼすことがある。また暗電流増大に伴う
光電変換素子でのショットノイズがランダムノイズ（Ｒ
ＤＮ）として悪影響を及ぼすことがある。また読み取り
時における光電変換素子の温度むらは、出力に面内シェ
ーディングを引き起こすことがある。更に、蓄積された
光電変換素子の信号電荷をＴＦＴを介して転送する際
の、いわゆるＫＴＣノイズ（Ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：
絶対温度、Ｃ：転送系での容量）を発生させ、これは、
ＲＤＮとして悪影響を及ぼすことがある。以上述べたよ
うな、光電変換素子やＴＦＴの温度上昇は、Ｘ線撮像装
置としてのＳ／Ｎの低下や、画素間でのＳ／Ｎのばらつ
きを引き起こし、画質を乱す要因となり得る。かつ、機
器の信頼性を損なう要因となる場合がある。
Ｓｉ光電変換素子やＴＦＴの温度を上昇させる。一般的
にａ−Ｓｉ光電変換素子の暗電流や光電流は、温度の上
昇により変化する。暗電流の変化は、２次元に配列され
た光電変換素子に温度差を生ずることにより、面内にお
いて暗電流がばらつき固定パターンノイズ（ＦＰＮ）と
して悪影響を及ぼすことがある。また暗電流増大に伴う
光電変換素子でのショットノイズがランダムノイズ（Ｒ
ＤＮ）として悪影響を及ぼすことがある。また読み取り
時における光電変換素子の温度むらは、出力に面内シェ
ーディングを引き起こすことがある。更に、蓄積された
光電変換素子の信号電荷をＴＦＴを介して転送する際
の、いわゆるＫＴＣノイズ（Ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：
絶対温度、Ｃ：転送系での容量）を発生させ、これは、
ＲＤＮとして悪影響を及ぼすことがある。以上述べたよ
うな、光電変換素子やＴＦＴの温度上昇は、Ｘ線撮像装
置としてのＳ／Ｎの低下や、画素間でのＳ／Ｎのばらつ
きを引き起こし、画質を乱す要因となり得る。かつ、機
器の信頼性を損なう要因となる場合がある。
【００１７】しかしながら、Ｘ線は蛍光体内ですべて可
視変換されるわけではなく、一部散乱あるいは透過した
Ｘ線が光電変換パネル近傍の前述のバッファアンプ、メ
モリ、あるいは他のディジタルＩＣに曝射されることに
なる。このことは、結晶Ｓｉで形成されたＩＣの性能を
劣化させ、長期使用により機器が故障するといった信頼
性上の問題が生ずる場合がある。このため、上記問題に
加え、更にＸ線の不要な部位への曝射対策を施すことは
望ましい。
視変換されるわけではなく、一部散乱あるいは透過した
Ｘ線が光電変換パネル近傍の前述のバッファアンプ、メ
モリ、あるいは他のディジタルＩＣに曝射されることに
なる。このことは、結晶Ｓｉで形成されたＩＣの性能を
劣化させ、長期使用により機器が故障するといった信頼
性上の問題が生ずる場合がある。このため、上記問題に
加え、更にＸ線の不要な部位への曝射対策を施すことは
望ましい。
【００１８】このような問題はＸ線撮像装置に使用する
光電変換装置のみならず、光情報を電気的情報に変換し
得る大面積、多数画素の光電変換装置においても発生し
得る問題である。
光電変換装置のみならず、光情報を電気的情報に変換し
得る大面積、多数画素の光電変換装置においても発生し
得る問題である。
【００１９】また、Ｘ線のような放射線を光源とする撮
像装置の光電変換装置としてだけでなく、非破壊検査な
どにおいても速時性、高精細性、大面積に適用し得る光
電変換装置においても同様な問題が発生し得る。
像装置の光電変換装置としてだけでなく、非破壊検査な
どにおいても速時性、高精細性、大面積に適用し得る光
電変換装置においても同様な問題が発生し得る。
【００２０】［発明の目的］本発明は、膨大な画素を処
理するために必要な高速ＩＣからの発熱が光電変換素子
（たとえばａ−Ｓｉ半導体層を有する素子）やスイッチ
ング素子（たとえばＴＦＴ）の温度を上昇させ、Ｓ／Ｎ
比を低下させ、高品位の読取画像が得られないといった
問題を解決することを目的とする。
理するために必要な高速ＩＣからの発熱が光電変換素子
（たとえばａ−Ｓｉ半導体層を有する素子）やスイッチ
ング素子（たとえばＴＦＴ）の温度を上昇させ、Ｓ／Ｎ
比を低下させ、高品位の読取画像が得られないといった
問題を解決することを目的とする。
【００２１】また、本発明は装置内の温度上昇が信頼性
を大きく損なうといった問題を解決することを目的とす
る。
を大きく損なうといった問題を解決することを目的とす
る。
【００２２】更に本発明の目的は、周辺回路にＩＣを一
体的に組み込んだ光電変換装置において、周辺回路のＩ
Ｃから発生する熱による悪影響を防止した光電変換装置
を実現することにある。
体的に組み込んだ光電変換装置において、周辺回路のＩ
Ｃから発生する熱による悪影響を防止した光電変換装置
を実現することにある。
【００２３】加えて、本発明の目的は、結晶Ｓｉで構成
されたＩＣへのＸ線の曝射が、ＩＣの性能低下や長期使
用での故障を引き起こす場合があるという問題を解決す
ることを目的とする。
されたＩＣへのＸ線の曝射が、ＩＣの性能低下や長期使
用での故障を引き起こす場合があるという問題を解決す
ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、情報を担った光を受光して光
電変換する光電変換手段と、該光電変換手段により変換
された電気信号を処理するための集積回路素子（ＩＣ）
と、該光電変換手段と該集積回路素子とを内部に有する
筐体とを有し、該集積回路素子と該筐体との間に該集積
回路素子と該筐体との間を熱的に連絡するための熱伝導
材を配した光電変換装置を提供する。
決するための手段として、情報を担った光を受光して光
電変換する光電変換手段と、該光電変換手段により変換
された電気信号を処理するための集積回路素子（ＩＣ）
と、該光電変換手段と該集積回路素子とを内部に有する
筐体とを有し、該集積回路素子と該筐体との間に該集積
回路素子と該筐体との間を熱的に連絡するための熱伝導
材を配した光電変換装置を提供する。
【００２５】また本発明は、放射線を吸収して発光する
蛍光体と、該発光を受光して光電変換する光電変換手段
と、前記光電変換素子により変換された電気信号を処理
するＩＣと、前記光電変換手段と前記ＩＣとの間に配置
された放射線吸収部材と、上記各部材を一体的に保持す
るための放射線を透過する金属性のシャーシと、前記Ｉ
Ｃの少なくとも一部と前記シャーシ及び／又は前記放射
線吸収部材との間に配された、熱伝導率の高い部材を、
少なくとも有する光電変換装置を提供する。
蛍光体と、該発光を受光して光電変換する光電変換手段
と、前記光電変換素子により変換された電気信号を処理
するＩＣと、前記光電変換手段と前記ＩＣとの間に配置
された放射線吸収部材と、上記各部材を一体的に保持す
るための放射線を透過する金属性のシャーシと、前記Ｉ
Ｃの少なくとも一部と前記シャーシ及び／又は前記放射
線吸収部材との間に配された、熱伝導率の高い部材を、
少なくとも有する光電変換装置を提供する。
【００２６】また、本発明は、少なくとも、放射線を吸
収し可視発光する蛍光体と、その蛍光を受光し光電変換
する２次元状に配置された複数個の光電変換素子と、前
記光電変換素子の信号をスィッチングするためのスイッ
チング素子と、前記光電変換素子やスイッチング素子を
駆動するＩＣと、前記光電変換素子からの信号を読み取
るＩＣと、その信号を処理するＩＣ（Ａ／Ｄ、ＣＰＵ、
メモリ、ｅｔｃ）と、処理データを遠方へ伝送するライ
ンドライバーＩＣと、前記光電変換素子と前記複数種の
ＩＣとの間に介在する放射線吸収部材と、それらを機械
的に保持するための放射線を吸収しない金属性のシャー
シとで構成されるＸ線撮像装置であって、前記複数個の
ＩＣの一部が、前記銘板または前記シャーシに直接、ま
たは熱伝導率の高い放熱用シリコーン系グリスなどの部
材を介して接触している光電変換装置を提供する。
収し可視発光する蛍光体と、その蛍光を受光し光電変換
する２次元状に配置された複数個の光電変換素子と、前
記光電変換素子の信号をスィッチングするためのスイッ
チング素子と、前記光電変換素子やスイッチング素子を
駆動するＩＣと、前記光電変換素子からの信号を読み取
るＩＣと、その信号を処理するＩＣ（Ａ／Ｄ、ＣＰＵ、
メモリ、ｅｔｃ）と、処理データを遠方へ伝送するライ
ンドライバーＩＣと、前記光電変換素子と前記複数種の
ＩＣとの間に介在する放射線吸収部材と、それらを機械
的に保持するための放射線を吸収しない金属性のシャー
シとで構成されるＸ線撮像装置であって、前記複数個の
ＩＣの一部が、前記銘板または前記シャーシに直接、ま
たは熱伝導率の高い放熱用シリコーン系グリスなどの部
材を介して接触している光電変換装置を提供する。
【００２７】加えて、本発明は、周辺ＩＣを組み込んだ
光電変換装置において、周辺ＩＣから発生される熱によ
る悪影響、ＳＮ比の低下などの問題を防止するために、
周辺ＩＣを、光電変換素子を有する基板と周辺ＩＣを覆
う放熱性に優れたシャーシに熱伝導部材を介して熱的に
接触させた光電変換装置を提供する。
光電変換装置において、周辺ＩＣから発生される熱によ
る悪影響、ＳＮ比の低下などの問題を防止するために、
周辺ＩＣを、光電変換素子を有する基板と周辺ＩＣを覆
う放熱性に優れたシャーシに熱伝導部材を介して熱的に
接触させた光電変換装置を提供する。
【００２８】
［実施態様例］まず、本発明の光電変換装置に適用可能
な光電変換素子の好適な一例について説明する。
な光電変換素子の好適な一例について説明する。
【００２９】図７は、２次元の光電変換装置部分の４画
素分の光電変換素子４０１及びスイッチング素子４０２
を表した模式的平面図である。図中ハッチング部はたと
えばシンチレータからの蛍光を受光する、受光面として
機能をする領域である。４０２は光電変換素子４０１で
光電変換された信号電荷を処理回路側へ転送するスイッ
チング素子であり、７０８はそのスイッチング素子を制
御するコントロール線、７０９は処理回路へ結線される
信号線である。７１０は光電変換素子にバイアスを与え
る電源ラインである。また、７２０は光電変換素子４０
１とスイッチング素子４０２を接続するためのコンタク
トホールである。
素分の光電変換素子４０１及びスイッチング素子４０２
を表した模式的平面図である。図中ハッチング部はたと
えばシンチレータからの蛍光を受光する、受光面として
機能をする領域である。４０２は光電変換素子４０１で
光電変換された信号電荷を処理回路側へ転送するスイッ
チング素子であり、７０８はそのスイッチング素子を制
御するコントロール線、７０９は処理回路へ結線される
信号線である。７１０は光電変換素子にバイアスを与え
る電源ラインである。また、７２０は光電変換素子４０
１とスイッチング素子４０２を接続するためのコンタク
トホールである。
【００３０】図８は、図７の光電変換装置を図７内Ａ−
Ｂで切断した場合の模式的断面図である。図中、４００
は基板、４１０は保護層、７２１は第１の金属薄膜、７
２２は第２の金属薄膜、７２５は絶縁層、７２６は半導
体層、７２７はオーミックコンタクト層である。図示さ
れる光電変換装置部の形成方法の一例を説明する。
Ｂで切断した場合の模式的断面図である。図中、４００
は基板、４１０は保護層、７２１は第１の金属薄膜、７
２２は第２の金属薄膜、７２５は絶縁層、７２６は半導
体層、７２７はオーミックコンタクト層である。図示さ
れる光電変換装置部の形成方法の一例を説明する。
【００３１】まず、少なくとも表面が絶縁性の基板４０
０上にスパッタ法や抵抗加熱法によりクロム（Ｃｒ）を
第１の金属薄膜７２１として約５００オングストローム
蒸着し、フォトリソグラフィーによりパターニングし不
必要なエリアをエッチングする。この第１の金属薄膜７
２１は光電変換素子４０１の下部電極及びスイッチング
素子４０２のゲート電極となる。次に、ＣＶＤ法によ
り、同一真空内で絶縁層７２５（ｓ−ＳｉＮｘ）、半導
体層７２６（ｓ−Ｓｉ：Ｈ、シリコン原子を母体とし、
水素原子を含有する非晶質材料）、オーミックコンタク
ト層７２７をそれぞれ、２０００，５０００，５００オ
ングストロームずつ順次積層させる。これらの各層は、
光電変換素子４０１の絶縁層／光電変換半導体層／ホー
ル注入阻止層に夫々該当し、そしてスイッチング素子４
０２（ＴＦＴ）のゲート絶縁膜／半導体層／オーミック
コンタクト層となる。また、第１の金属薄膜７２１と第
２の金属薄膜７２２とのクロス部（交差部）（図７の７
３０で図示）の絶縁層としても利用される。各層の膜厚
は上記厚さに限らず光電変換装置として使用する電圧、
電荷、入射される光量（たとえば、シンチレータからの
入射蛍光量）等により最適に設計される。少なくとも、
ｓ−ＳｉＮｘ（シリコン原子と窒素原子とを有する非晶
質材料）は、エレクトロンとホールが通過できず、ま
た、ＴＦＴのゲート絶縁膜として十分機能できる材質と
され、厚みは５００オングストローム以上が望ましい。
０上にスパッタ法や抵抗加熱法によりクロム（Ｃｒ）を
第１の金属薄膜７２１として約５００オングストローム
蒸着し、フォトリソグラフィーによりパターニングし不
必要なエリアをエッチングする。この第１の金属薄膜７
２１は光電変換素子４０１の下部電極及びスイッチング
素子４０２のゲート電極となる。次に、ＣＶＤ法によ
り、同一真空内で絶縁層７２５（ｓ−ＳｉＮｘ）、半導
体層７２６（ｓ−Ｓｉ：Ｈ、シリコン原子を母体とし、
水素原子を含有する非晶質材料）、オーミックコンタク
ト層７２７をそれぞれ、２０００，５０００，５００オ
ングストロームずつ順次積層させる。これらの各層は、
光電変換素子４０１の絶縁層／光電変換半導体層／ホー
ル注入阻止層に夫々該当し、そしてスイッチング素子４
０２（ＴＦＴ）のゲート絶縁膜／半導体層／オーミック
コンタクト層となる。また、第１の金属薄膜７２１と第
２の金属薄膜７２２とのクロス部（交差部）（図７の７
３０で図示）の絶縁層としても利用される。各層の膜厚
は上記厚さに限らず光電変換装置として使用する電圧、
電荷、入射される光量（たとえば、シンチレータからの
入射蛍光量）等により最適に設計される。少なくとも、
ｓ−ＳｉＮｘ（シリコン原子と窒素原子とを有する非晶
質材料）は、エレクトロンとホールが通過できず、ま
た、ＴＦＴのゲート絶縁膜として十分機能できる材質と
され、厚みは５００オングストローム以上が望ましい。
【００３２】各層を堆積した後、コンタクトホール（図
７に７２０で図示）となるエリアをＲＩＥ（リアクティ
ブイオンエッチング）またはＣＤＥ（化学的ドライエッ
チング）等でドライエッチングし、その後、第２の金属
薄膜７２２としてアルミニウム（Ａｌ）をスパッタ法や
抵抗加熱法で約１００００オングストローム堆積させ
る。さらにフォトリソグラフィーによりパターニングし
不必要なエリアをエッチングする。第２の金属薄膜７２
２は光電変換素子４０１の上部電極、スイッチングＴＦ
Ｔのソース、ドレイン電極、その他の配線等となる。ま
た第２の金属薄膜７２２の成膜と同時にコンタクトホー
ル部で上下の金属薄膜が接続される。更に、ＴＦＴのチ
ャネル部を形成するために、ソース電極、ドレイン電極
間の一部をＲＩＥ法でエッチングし、その後、不必要な
ａ−ＳｉＮｘ層（絶縁層）、ａ−Ｓｉ：Ｈ層（半導体
層）、Ｎ+ 層（オーミックコンタクト層）をＲＩＥ法で
エッチングし各素子が分離される。これで、光電変換素
子４０１、スイッチングＴＦＴ４０２、他の配線類（７
０８，７０９，７１０）、コンタクトホール部７２０が
形成される。
７に７２０で図示）となるエリアをＲＩＥ（リアクティ
ブイオンエッチング）またはＣＤＥ（化学的ドライエッ
チング）等でドライエッチングし、その後、第２の金属
薄膜７２２としてアルミニウム（Ａｌ）をスパッタ法や
抵抗加熱法で約１００００オングストローム堆積させ
る。さらにフォトリソグラフィーによりパターニングし
不必要なエリアをエッチングする。第２の金属薄膜７２
２は光電変換素子４０１の上部電極、スイッチングＴＦ
Ｔのソース、ドレイン電極、その他の配線等となる。ま
た第２の金属薄膜７２２の成膜と同時にコンタクトホー
ル部で上下の金属薄膜が接続される。更に、ＴＦＴのチ
ャネル部を形成するために、ソース電極、ドレイン電極
間の一部をＲＩＥ法でエッチングし、その後、不必要な
ａ−ＳｉＮｘ層（絶縁層）、ａ−Ｓｉ：Ｈ層（半導体
層）、Ｎ+ 層（オーミックコンタクト層）をＲＩＥ法で
エッチングし各素子が分離される。これで、光電変換素
子４０１、スイッチングＴＦＴ４０２、他の配線類（７
０８，７０９，７１０）、コンタクトホール部７２０が
形成される。
【００３３】図８においては、２画素分のみしか図示さ
れていないが、多数の画素が同時に基板４００上に形成
されることは言うまでもない。最後に、耐湿性向上の目
的として、各素子、配線類をＳｉＮｘなどのパッシベー
ション膜（保護膜）４１０で被覆する。以上の説明の通
り、光電変換素子、スイッチングＴＥＴ、配線類が、共
通の第１の金属薄膜、ａ−ＳｉＮｘ層、ａ−Ｓｉ：Ｈ
層、Ｎ+ 層、および第２の金属薄膜の同時堆積と各層の
必要に応じたエッチングのみで形成される。また光電変
換素子内には注入阻止層が１ケ所でよく、かつ、金属薄
膜以外の各層は同一真空内で形成することができる。
れていないが、多数の画素が同時に基板４００上に形成
されることは言うまでもない。最後に、耐湿性向上の目
的として、各素子、配線類をＳｉＮｘなどのパッシベー
ション膜（保護膜）４１０で被覆する。以上の説明の通
り、光電変換素子、スイッチングＴＥＴ、配線類が、共
通の第１の金属薄膜、ａ−ＳｉＮｘ層、ａ−Ｓｉ：Ｈ
層、Ｎ+ 層、および第２の金属薄膜の同時堆積と各層の
必要に応じたエッチングのみで形成される。また光電変
換素子内には注入阻止層が１ケ所でよく、かつ、金属薄
膜以外の各層は同一真空内で形成することができる。
【００３４】次に、光電変換素子４０１単体のデバイス
動作について説明する。
動作について説明する。
【００３５】図９（ａ）及び図９（ｂ）はそれぞれリフ
レッシュモードおよび光電変換モードの動作を示す光電
変換素子の概略的エネルギバンド図で、図８の各層の厚
さ方向の状態を表している。６０２はＣｒで形成された
下部電極（以下Ｇ電極と記す）である。６０７は電子、
ホール共に通過を阻止するＳｉＮで形成された絶縁層で
あり、その厚さはトンネル効果により電子、ホールが移
動できない程度の厚さである５００オングストローム以
上に設定される。６０４は水素化アモルファスシリコン
ａ−Ｓｉの真性半導体ｉ層で形成された光電変換半導体
層、６０５は光電変換半導体層６０４へのホールの注入
を阻止するリンなどがドープされたａ−Ｓｉのｎ層の注
入阻止層、６０６はＡｌで形成される上部電極（以下Ｄ
電極と記す）である。本実施例ではＤ電極はｎ層を完全
には覆っていないがＤ電極とｎ層との間は電子の移動が
自由に行われるためＤ電極とｎ層の電位は常に同電位で
あり以下説明ではそれを前提としている。本光電変換素
子にはＤ電極、Ｇ電極の電圧の印加の仕方によりリフレ
ッシュモードと光電変換モードという２種類の動作があ
る。
レッシュモードおよび光電変換モードの動作を示す光電
変換素子の概略的エネルギバンド図で、図８の各層の厚
さ方向の状態を表している。６０２はＣｒで形成された
下部電極（以下Ｇ電極と記す）である。６０７は電子、
ホール共に通過を阻止するＳｉＮで形成された絶縁層で
あり、その厚さはトンネル効果により電子、ホールが移
動できない程度の厚さである５００オングストローム以
上に設定される。６０４は水素化アモルファスシリコン
ａ−Ｓｉの真性半導体ｉ層で形成された光電変換半導体
層、６０５は光電変換半導体層６０４へのホールの注入
を阻止するリンなどがドープされたａ−Ｓｉのｎ層の注
入阻止層、６０６はＡｌで形成される上部電極（以下Ｄ
電極と記す）である。本実施例ではＤ電極はｎ層を完全
には覆っていないがＤ電極とｎ層との間は電子の移動が
自由に行われるためＤ電極とｎ層の電位は常に同電位で
あり以下説明ではそれを前提としている。本光電変換素
子にはＤ電極、Ｇ電極の電圧の印加の仕方によりリフレ
ッシュモードと光電変換モードという２種類の動作があ
る。
【００３６】リフレッシュモードの図９（ａ）におい
て、Ｄ電極はＧ電極に対して負の電位が与えられてお
り、ｉ層６０４中の黒丸で示されたホールは電界により
Ｄ電極に導かれる。同時に白丸で示された電子はｉ層６
０４に注入される。このとき一部のホールと電子はｎ層
６０５、ｉ層６０４において再結合して消滅する。十分
に長い時間この状態が続けばｉ層６０４内のホールはｉ
層６０５から掃き出される。
て、Ｄ電極はＧ電極に対して負の電位が与えられてお
り、ｉ層６０４中の黒丸で示されたホールは電界により
Ｄ電極に導かれる。同時に白丸で示された電子はｉ層６
０４に注入される。このとき一部のホールと電子はｎ層
６０５、ｉ層６０４において再結合して消滅する。十分
に長い時間この状態が続けばｉ層６０４内のホールはｉ
層６０５から掃き出される。
【００３７】この状態から光電変換モードの図９（ｂ）
にするには、Ｄ電極にＧ電極に対して正の電位を与え
る。するとｉ層６０４層の電子は瞬時にＤ電極に導かれ
る。しかしホールはｎ層６０５が注入阻止層として働く
ためｉ層６０４に導かれることはない。この状態でｉ層
６０４内に光が入射すると、光は吸収され電子・ホール
対が発生する。この電子は電界によりＤ電極に導かれ、
ホールはｉ層６０４内を移動しｉ層６０４と絶縁層６０
７との界面に達する。しかし、絶縁層６０７内には移動
できないため、ｉ層６０４内に留まることになる。この
とき電子はＤ電極に移動し、ホールはｉ層６０４内の絶
縁層６０７界面に移動するため、素子内の電気的中性を
保つため電流がＧ電極から流れる。この電流は光により
発生した電子・ホール対に対応するため、入射した光に
比例する。
にするには、Ｄ電極にＧ電極に対して正の電位を与え
る。するとｉ層６０４層の電子は瞬時にＤ電極に導かれ
る。しかしホールはｎ層６０５が注入阻止層として働く
ためｉ層６０４に導かれることはない。この状態でｉ層
６０４内に光が入射すると、光は吸収され電子・ホール
対が発生する。この電子は電界によりＤ電極に導かれ、
ホールはｉ層６０４内を移動しｉ層６０４と絶縁層６０
７との界面に達する。しかし、絶縁層６０７内には移動
できないため、ｉ層６０４内に留まることになる。この
とき電子はＤ電極に移動し、ホールはｉ層６０４内の絶
縁層６０７界面に移動するため、素子内の電気的中性を
保つため電流がＧ電極から流れる。この電流は光により
発生した電子・ホール対に対応するため、入射した光に
比例する。
【００３８】ある期間光電変換モードの図９（ｂ）を保
った後、再びリフレッシュモードの図９（ａ）の状態に
なると、ｉ層６０４に留まっていたホールは前述のよう
にＤ電極に導かれ、同時にこのホールに対応した電流が
流れる。このホールの量は光電変換モード期間に入射し
た光の総量に対応する。この時ｉ層６０４内に注入され
る電子の量に対応した電流も流れるが、この量はおよそ
一定なため差し引いて検出すればよい。つまり、本例に
おいての光電変換素子は、リアルタイムに入射する光の
量を出力すると同時に、ある期間に入射した光の総量も
出力することもできる。
った後、再びリフレッシュモードの図９（ａ）の状態に
なると、ｉ層６０４に留まっていたホールは前述のよう
にＤ電極に導かれ、同時にこのホールに対応した電流が
流れる。このホールの量は光電変換モード期間に入射し
た光の総量に対応する。この時ｉ層６０４内に注入され
る電子の量に対応した電流も流れるが、この量はおよそ
一定なため差し引いて検出すればよい。つまり、本例に
おいての光電変換素子は、リアルタイムに入射する光の
量を出力すると同時に、ある期間に入射した光の総量も
出力することもできる。
【００３９】しかしながら、何らかの理由により光電変
換モードの期間が長くなったり、入射する光の照射が強
い場合、光の入射があるにもかかわらず電流が流れない
ことがある。これは図９（ｃ）のように、ｉ層６０４内
にホールが多数留まり、このホールのためｉ層６０４内
の電界が小さくなり、発生した電子がＤ電極に導かれな
くなりｉ層６０４内のホールと再結合してしまうからで
ある。この状態で光の入射の状態が変化すると、電流が
不安定に流れることもあるが、再びリフレッシュモード
にすればｉ層６０４内のホールは掃き出され次の光電変
換モードでは再び光に比例した電流が得られる。
換モードの期間が長くなったり、入射する光の照射が強
い場合、光の入射があるにもかかわらず電流が流れない
ことがある。これは図９（ｃ）のように、ｉ層６０４内
にホールが多数留まり、このホールのためｉ層６０４内
の電界が小さくなり、発生した電子がＤ電極に導かれな
くなりｉ層６０４内のホールと再結合してしまうからで
ある。この状態で光の入射の状態が変化すると、電流が
不安定に流れることもあるが、再びリフレッシュモード
にすればｉ層６０４内のホールは掃き出され次の光電変
換モードでは再び光に比例した電流が得られる。
【００４０】また、前述の説明において、リフレッシュ
モードでｉ層６０４内のホールを掃き出す場合、全ての
ホールを掃き出すのが理想であるが、一部のホールを掃
き出すだけでも効果はあり、前述し等しい電流が得ら
れ、問題はない。つまり、次の光電変換モードでの検出
機会において図９（ｃ）の状態になっていなければよ
く、リフレッシュモードでのＤ電極のＧ電極に対する電
位、リフレッシュモードの期間およびｎ層６０５の注入
阻止層の特性を決めればよい。
モードでｉ層６０４内のホールを掃き出す場合、全ての
ホールを掃き出すのが理想であるが、一部のホールを掃
き出すだけでも効果はあり、前述し等しい電流が得ら
れ、問題はない。つまり、次の光電変換モードでの検出
機会において図９（ｃ）の状態になっていなければよ
く、リフレッシュモードでのＤ電極のＧ電極に対する電
位、リフレッシュモードの期間およびｎ層６０５の注入
阻止層の特性を決めればよい。
【００４１】また、さらにリフレッシュモードにおいて
ｉ層６０４への電子の注入は必要条件でなく、Ｄ電極の
Ｇ電極に対する電位は負に限定されるものでもない。ホ
ールが多数ｉ層６０４に留まっている場合には、例えＤ
電極のＧ電極に対する電位が正の電位であってもｉ層内
の電界はホールをＤ電極に導く方向に加わるからであ
る。ｎ層６０５の注入阻止層の特性も同様に電子をｉ層
６０４に注入できることが必要条件ではない。
ｉ層６０４への電子の注入は必要条件でなく、Ｄ電極の
Ｇ電極に対する電位は負に限定されるものでもない。ホ
ールが多数ｉ層６０４に留まっている場合には、例えＤ
電極のＧ電極に対する電位が正の電位であってもｉ層内
の電界はホールをＤ電極に導く方向に加わるからであ
る。ｎ層６０５の注入阻止層の特性も同様に電子をｉ層
６０４に注入できることが必要条件ではない。
【００４２】次に、図１０と図１１を用いて、上記光電
変換素子を利用したＸ線撮像装置における光電変換部１
画素の動作について説明する。図１０は１画素分の光電
変換素子およびスイッチングＴＦＴを含んだ等価回路の
一例であり、図１１はその動作を示すタイミングチャー
トの一例である。まず、光電変換素子４０１をリフレッ
シュするためにバイアス電源８０１をある電圧値（Ｖ
ｒ）にした状態でスイッチングＴＦＴ４０２のゲートＶ
ｇ（８３０）およびリセット用スイッチング素子８０５
をＯＮする。これにより光電変換素子４０１のＤ電極が
Ｖｒに、Ｇ電極がリセット用電源８０７のバイアスＶBT
にリフレッシュされ（Ｖｒ＜ＶBT）、この操作以降、光
電変換素子は蓄積状態（読みとりモード）になる。その
後、Ｘ線源９０１をＯＮし、人体とグリッド９０３を通
過したＸ線がシンチレータ９０４に照射され、その蛍光
が光電変換素子４０１に照射され光電変換される。光電
変換素子を構成するａ−ＳｉＮｘ絶縁層、ａ−Ｓｉ：Ｈ
光電変換半導体層は誘導体でもあるため、光電変換素子
は容量素子としても機能する。すなわち、光電変換素子
で光電変換された信号電荷は光電変換素子内に蓄積され
る。その後、ＴＦＴのＶｇをＯＮさせ、光電変換素子内
の信号電荷を容量素子８１３に転送する。容量素子８１
３は特に図７上素子として形成されているわけではな
く、ＴＦＴの上下電極間の容量や信号線７０９とゲート
線７０８のクロス部７３０等で必然的に形成されてい
る。もちろん、設計に応じて素子として別途作り込んで
もよい。以上の動作が、電源供給やＴＦＴのゲート制御
を除いて、絶縁基板上に形成されたアモルファスデバイ
スで行われる。その後、容量素子８１３の信号電荷が処
理回路内にスイッチング素子８２５により容量８２０に
転送され、オペアンプ８２１により信号が出力される。
その後、スイッチ８２２により容量８２０が、スイッチ
８０５により容量素子８１３がリセットされ、１画素分
の動作が完了する。
変換素子を利用したＸ線撮像装置における光電変換部１
画素の動作について説明する。図１０は１画素分の光電
変換素子およびスイッチングＴＦＴを含んだ等価回路の
一例であり、図１１はその動作を示すタイミングチャー
トの一例である。まず、光電変換素子４０１をリフレッ
シュするためにバイアス電源８０１をある電圧値（Ｖ
ｒ）にした状態でスイッチングＴＦＴ４０２のゲートＶ
ｇ（８３０）およびリセット用スイッチング素子８０５
をＯＮする。これにより光電変換素子４０１のＤ電極が
Ｖｒに、Ｇ電極がリセット用電源８０７のバイアスＶBT
にリフレッシュされ（Ｖｒ＜ＶBT）、この操作以降、光
電変換素子は蓄積状態（読みとりモード）になる。その
後、Ｘ線源９０１をＯＮし、人体とグリッド９０３を通
過したＸ線がシンチレータ９０４に照射され、その蛍光
が光電変換素子４０１に照射され光電変換される。光電
変換素子を構成するａ−ＳｉＮｘ絶縁層、ａ−Ｓｉ：Ｈ
光電変換半導体層は誘導体でもあるため、光電変換素子
は容量素子としても機能する。すなわち、光電変換素子
で光電変換された信号電荷は光電変換素子内に蓄積され
る。その後、ＴＦＴのＶｇをＯＮさせ、光電変換素子内
の信号電荷を容量素子８１３に転送する。容量素子８１
３は特に図７上素子として形成されているわけではな
く、ＴＦＴの上下電極間の容量や信号線７０９とゲート
線７０８のクロス部７３０等で必然的に形成されてい
る。もちろん、設計に応じて素子として別途作り込んで
もよい。以上の動作が、電源供給やＴＦＴのゲート制御
を除いて、絶縁基板上に形成されたアモルファスデバイ
スで行われる。その後、容量素子８１３の信号電荷が処
理回路内にスイッチング素子８２５により容量８２０に
転送され、オペアンプ８２１により信号が出力される。
その後、スイッチ８２２により容量８２０が、スイッチ
８０５により容量素子８１３がリセットされ、１画素分
の動作が完了する。
【００４３】次に、図１０で示された光電変換素子を具
体的に２次元に拡張して構成した場合における光電変換
動作の一例について説明する。図１２は、２次元に配列
した光電変換装置の一例の等価回路図であり、図１３は
その動作の一例を示すタイミングチャートである。
体的に２次元に拡張して構成した場合における光電変換
動作の一例について説明する。図１２は、２次元に配列
した光電変換装置の一例の等価回路図であり、図１３は
その動作の一例を示すタイミングチャートである。
【００４４】図１２において、Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変
換素子で下部電極側をＧ、上部電極側をＤで示してい
る。Ｔ１１〜Ｔ３３はスイッチングＴＦＴである。Ｖｓ
は読み出し用電源、Ｖｒはリフレッシュ用電源であり、
それぞれスイッチＳＷｓ，ＳＷｒを介して全光電変換素
子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極に接続されている。スイッチ
ＳＷｓはインバータを介して、スイッチＳＷｒは直接に
リフレッシュ制御回路ＲＦに接続されており、リフレッ
シュ期間はＳＷｒがｏｎ、その他の期間はＳＷｓがｏｎ
するよう制御されている。１画素は１個の光電変換素子
とスイッチングＴＦＴで構成され、その信号出力は信号
配線ＳＩＧにより検出用集積回路ＩＣに接続されてい
る。ここでの光電変換装置は計９個の画素を３つのブロ
ックに分け１ブロックあたり３画素の出力を同時に転送
しこの信号配線ＳＩＧを通して検出用集積回路ＩＣによ
って順次出力に変換され出力される（Ｖｏｕｔ）。また
１ブロック内の３画素を横方向に配置し、３ブロックを
順に縦に配置することにより各画素を二次元的に配置し
ている。
換素子で下部電極側をＧ、上部電極側をＤで示してい
る。Ｔ１１〜Ｔ３３はスイッチングＴＦＴである。Ｖｓ
は読み出し用電源、Ｖｒはリフレッシュ用電源であり、
それぞれスイッチＳＷｓ，ＳＷｒを介して全光電変換素
子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極に接続されている。スイッチ
ＳＷｓはインバータを介して、スイッチＳＷｒは直接に
リフレッシュ制御回路ＲＦに接続されており、リフレッ
シュ期間はＳＷｒがｏｎ、その他の期間はＳＷｓがｏｎ
するよう制御されている。１画素は１個の光電変換素子
とスイッチングＴＦＴで構成され、その信号出力は信号
配線ＳＩＧにより検出用集積回路ＩＣに接続されてい
る。ここでの光電変換装置は計９個の画素を３つのブロ
ックに分け１ブロックあたり３画素の出力を同時に転送
しこの信号配線ＳＩＧを通して検出用集積回路ＩＣによ
って順次出力に変換され出力される（Ｖｏｕｔ）。また
１ブロック内の３画素を横方向に配置し、３ブロックを
順に縦に配置することにより各画素を二次元的に配置し
ている。
【００４５】はじめにシフトレジスタＳＲ１およびＳＲ
２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＨｉが印加
される。すると転送用スイッチングＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ
３３とスイッチＭ１〜Ｍ３が導通し、全光電変換素子Ｓ
１１〜Ｓ３３のＧ電極はＧＮＤ電位になる（積分検出器
Ａｍｐの入力端子はＧＮＤ電位に設計されているた
め）。同時にリフレッシュ制御回路ＲＦがＨｉを出力し
スイッチＳＷｒがｏｎし全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３
のＤ電極はリフレッシュ用電源Ｖｒにより正電位にな
る。すると全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３はリフレッシ
ュモードになりリフレッシュされる。つぎにリフレッシ
ュ制御回路ＲＦがＬｏを出力しスイッチＳＷｓがｏｎし
全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極は読み取り用電
源Ｖｓにより正電位になる。すると全光電変換素子Ｓ１
１〜Ｓ３３は光電変換モードになる。この状態でシフト
レジスタＳＲ１およびＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ
３、ｓ１〜ｓ２にＬｏが印加される。すると転送用スイ
ッチングＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３のスイッチＭ１〜Ｍ３
がｏｆｆし、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は
ＤＣ的にはオープンになるが各光電変換素子はコンデン
サでもあるため電位は保持される。しかしこの時点では
Ｘ線は入射されていないため全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ
３３には光は入射されず光電流は流れない。この状態で
Ｘ線がパルス的に出射され、人体、シンチレータ等を通
過し、シンチレータからの蛍光がそれぞれの光電変換素
子Ｓ１１〜Ｓ３３に入射する。この光は人体等の内部構
造の情報が含まれている。この光により流れた光電流は
電荷としてそれぞれの光電変換素子内に蓄積されＸ線の
入射終了後も保持される。つぎにシフトレジスタＳＲ１
により制御配線ｇ１にＨｉの制御パルスが印加され、シ
フトレジスタＳＲ２の制御配線ｓ１〜ｓ３への制御パル
ス印加によって転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ１３、スイッ
チＭ１〜Ｍ３を通してｖ１〜ｖ３が順次出力される。同
様にシフトレジスタＳＲ１，ＳＲ２の制御により他の光
信号も順次出力される。これにより人体等の内部構造の
二次元情報がｖ１〜ｖ９として得られる。静止画像を得
る場合はここまでの動作であるが動画像を得る場合はこ
こまでの動作を繰り返す。
２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＨｉが印加
される。すると転送用スイッチングＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ
３３とスイッチＭ１〜Ｍ３が導通し、全光電変換素子Ｓ
１１〜Ｓ３３のＧ電極はＧＮＤ電位になる（積分検出器
Ａｍｐの入力端子はＧＮＤ電位に設計されているた
め）。同時にリフレッシュ制御回路ＲＦがＨｉを出力し
スイッチＳＷｒがｏｎし全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３
のＤ電極はリフレッシュ用電源Ｖｒにより正電位にな
る。すると全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３はリフレッシ
ュモードになりリフレッシュされる。つぎにリフレッシ
ュ制御回路ＲＦがＬｏを出力しスイッチＳＷｓがｏｎし
全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極は読み取り用電
源Ｖｓにより正電位になる。すると全光電変換素子Ｓ１
１〜Ｓ３３は光電変換モードになる。この状態でシフト
レジスタＳＲ１およびＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ
３、ｓ１〜ｓ２にＬｏが印加される。すると転送用スイ
ッチングＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３のスイッチＭ１〜Ｍ３
がｏｆｆし、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は
ＤＣ的にはオープンになるが各光電変換素子はコンデン
サでもあるため電位は保持される。しかしこの時点では
Ｘ線は入射されていないため全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ
３３には光は入射されず光電流は流れない。この状態で
Ｘ線がパルス的に出射され、人体、シンチレータ等を通
過し、シンチレータからの蛍光がそれぞれの光電変換素
子Ｓ１１〜Ｓ３３に入射する。この光は人体等の内部構
造の情報が含まれている。この光により流れた光電流は
電荷としてそれぞれの光電変換素子内に蓄積されＸ線の
入射終了後も保持される。つぎにシフトレジスタＳＲ１
により制御配線ｇ１にＨｉの制御パルスが印加され、シ
フトレジスタＳＲ２の制御配線ｓ１〜ｓ３への制御パル
ス印加によって転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ１３、スイッ
チＭ１〜Ｍ３を通してｖ１〜ｖ３が順次出力される。同
様にシフトレジスタＳＲ１，ＳＲ２の制御により他の光
信号も順次出力される。これにより人体等の内部構造の
二次元情報がｖ１〜ｖ９として得られる。静止画像を得
る場合はここまでの動作であるが動画像を得る場合はこ
こまでの動作を繰り返す。
【００４６】図１４に２０００×２０００個の画素を持
つ検出器の実装を示す概念図を示す。２０００×２００
０個の検出器を構成する場合で示した破線内の素子を縦
・横に数を増せばよいが、この場合制御配線もｇ１〜ｇ
２０００と２０００本になり信号配線ＳＩＧもｓｉｇ１
〜ｓｉｇ２０００と２０００本になる。またシフトレジ
スタＳＲ１や検出用集積回路ＩＣも２０００本の制御・
処理をしなければならず大規模となる。これをそれぞれ
１チップの素子で行なうことは１チップが非常に大きく
なり製造時の歩留りや価格等で不利である。そこで、シ
フトレジスタＳＲ１は例えば１００段ごと１個のチップ
に形成し、２０個（ＳＲ１−１〜ＳＲ１−２０）を使用
すればよい。また検出用集積回路も１００個の処理回路
ごとに１個のチップに形成し、２０個（ＩＣ１〜ＩＣ２
０）を使用する。
つ検出器の実装を示す概念図を示す。２０００×２００
０個の検出器を構成する場合で示した破線内の素子を縦
・横に数を増せばよいが、この場合制御配線もｇ１〜ｇ
２０００と２０００本になり信号配線ＳＩＧもｓｉｇ１
〜ｓｉｇ２０００と２０００本になる。またシフトレジ
スタＳＲ１や検出用集積回路ＩＣも２０００本の制御・
処理をしなければならず大規模となる。これをそれぞれ
１チップの素子で行なうことは１チップが非常に大きく
なり製造時の歩留りや価格等で不利である。そこで、シ
フトレジスタＳＲ１は例えば１００段ごと１個のチップ
に形成し、２０個（ＳＲ１−１〜ＳＲ１−２０）を使用
すればよい。また検出用集積回路も１００個の処理回路
ごとに１個のチップに形成し、２０個（ＩＣ１〜ＩＣ２
０）を使用する。
【００４７】図１４は左側（Ｌ）に２０チップ（ＳＲ１
−１〜ＳＲ１−２０）と下側（Ｄ）に２０チップ実装
し、１チップあたり１００本の制御配線、信号配線をお
のおのワイヤーボンディングでチップと接線している。
図１４中破線部は図１２の破線部に相当する。また外部
への接続は省略している。また、ＳＷｒ，ＳＷｓ，Ｖ
ｒ，Ｖｓ，ＲＦ等も省略している。検出集積回路ＩＣ１
〜ＩＣ２０からは２０本の出力（Ｖｏｕｔ）があるが、
これらはスイッチ等を介して１本にまとめたり、２０本
をそのまま出力し並列処理すればよい。
−１〜ＳＲ１−２０）と下側（Ｄ）に２０チップ実装
し、１チップあたり１００本の制御配線、信号配線をお
のおのワイヤーボンディングでチップと接線している。
図１４中破線部は図１２の破線部に相当する。また外部
への接続は省略している。また、ＳＷｒ，ＳＷｓ，Ｖ
ｒ，Ｖｓ，ＲＦ等も省略している。検出集積回路ＩＣ１
〜ＩＣ２０からは２０本の出力（Ｖｏｕｔ）があるが、
これらはスイッチ等を介して１本にまとめたり、２０本
をそのまま出力し並列処理すればよい。
【００４８】
【実施例】以下、上述したような光電変換素子を利用し
た本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
た本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
【００４９】［実施例１］図１は、本発明の第１の実施
形態を示すＸ線撮像装置の光電変換装置として好適に適
用される光電変換装置の模式的断面構成図である。ま
た、図２は、図１に示す光電変換装置１００を含むＸ線
撮像装置を説明するための概略構成図である。
形態を示すＸ線撮像装置の光電変換装置として好適に適
用される光電変換装置の模式的断面構成図である。ま
た、図２は、図１に示す光電変換装置１００を含むＸ線
撮像装置を説明するための概略構成図である。
【００５０】図２において、Ｘ線源９０１からのＸ線
は、人体など被検査体９０２に照射され、肺、骨、血
管、あるいは病巣といった体内物質に応じて被検査体内
で吸収、透過、散乱が起こり、被検査体内を通過してき
たＸ線が、グリッド９０３の方向へ向かう。
は、人体など被検査体９０２に照射され、肺、骨、血
管、あるいは病巣といった体内物質に応じて被検査体内
で吸収、透過、散乱が起こり、被検査体内を通過してき
たＸ線が、グリッド９０３の方向へ向かう。
【００５１】図３、図４は、グリッドの構成を示す模式
的断面図であり、グリッドは、Ｘ線を吸収する物質（例
えば鉛）とＸ線を透過する物質（例えばアルミニウム）
とが交互に配列されている。グリッドを設ける理由とし
ては、被検査体内で散乱されたＸ線による解像度の低下
を防ぐことにある。すなわち特定方向（グリッドの断面
方向）のＸ線のみが、Ｘ線透過物質（Ａ１）を通過し、
光電変換装置１００に到達し、体内で散乱されたＸ線は
グリッドの吸収物質（Ｐｂ）で吸収され光電変換装置１
００には到達できない。
的断面図であり、グリッドは、Ｘ線を吸収する物質（例
えば鉛）とＸ線を透過する物質（例えばアルミニウム）
とが交互に配列されている。グリッドを設ける理由とし
ては、被検査体内で散乱されたＸ線による解像度の低下
を防ぐことにある。すなわち特定方向（グリッドの断面
方向）のＸ線のみが、Ｘ線透過物質（Ａ１）を通過し、
光電変換装置１００に到達し、体内で散乱されたＸ線は
グリッドの吸収物質（Ｐｂ）で吸収され光電変換装置１
００には到達できない。
【００５２】図１は、本実施形態の光電変換装置１００
の内部構成を示す模式的断面構成図である。図１におい
て、光電変換装置の筐体である外部シャーシ１０１はＸ
線を透過させる材料（たとえばアルミニウム、炭素材な
ど）が用いられ、被検査体内のＸ線情報を含んだＸ線は
シンチレータ（蛍光体）１０２に照射される。Ｘ線は、
シンチレータ内で蛍光物質で励起（吸収）し、光電変換
素子４０１の分光感度波長領域内の波長をもつ蛍光がシ
ンチレータから発せられる。
の内部構成を示す模式的断面構成図である。図１におい
て、光電変換装置の筐体である外部シャーシ１０１はＸ
線を透過させる材料（たとえばアルミニウム、炭素材な
ど）が用いられ、被検査体内のＸ線情報を含んだＸ線は
シンチレータ（蛍光体）１０２に照射される。Ｘ線は、
シンチレータ内で蛍光物質で励起（吸収）し、光電変換
素子４０１の分光感度波長領域内の波長をもつ蛍光がシ
ンチレータから発せられる。
【００５３】シンチレータの材料としては、ＣｓＩ：Ｔ
ａ、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂ、Ｙ2 Ｏ2Ｓ：Ｅｕ等が用いら
れる。
ａ、Ｇｄ2 Ｏ2 Ｓ：Ｔｂ、Ｙ2 Ｏ2Ｓ：Ｅｕ等が用いら
れる。
【００５４】光電変換素子４０１は、シンチレータ１０
２からのＸ線像に対応する蛍光を光電変換しスイッチン
グ素子４０２により、処理ＩＣ４０３に信号電荷が転送
される。光電変換素子４０１及びスイッチング素子４０
２は絶縁基板４００上に作り込まれており、４００はシ
ンチレータ１０２の下側（Ｘ線源の反対側）に配置され
る。４０１，４０２上には素子を保護するため保護膜４
１０で覆われている。
２からのＸ線像に対応する蛍光を光電変換しスイッチン
グ素子４０２により、処理ＩＣ４０３に信号電荷が転送
される。光電変換素子４０１及びスイッチング素子４０
２は絶縁基板４００上に作り込まれており、４００はシ
ンチレータ１０２の下側（Ｘ線源の反対側）に配置され
る。４０１，４０２上には素子を保護するため保護膜４
１０で覆われている。
【００５５】図１からわかる様に、処理ＩＣ４０３は光
電変換素子４０１近傍に配置されている。これは、光電
変換素子からの微弱な信号電荷を転送するための配線を
長く引き延ばすことにより外部のノイズがその配線に乗
る悪影響を極力取り除くためである。処理ＩＣ４０３
は、図１０で説明すれば、例えば、リセット用スイッチ
素子８０５、リセット用電源８０７、容量８２０、オペ
アンプ８２１、スイッチ８２２及びスイッチング素子８
２５の機能を有し、または、図１４上のＩＣ１〜ＩＣ２
０に相当する。
電変換素子４０１近傍に配置されている。これは、光電
変換素子からの微弱な信号電荷を転送するための配線を
長く引き延ばすことにより外部のノイズがその配線に乗
る悪影響を極力取り除くためである。処理ＩＣ４０３
は、図１０で説明すれば、例えば、リセット用スイッチ
素子８０５、リセット用電源８０７、容量８２０、オペ
アンプ８２１、スイッチ８２２及びスイッチング素子８
２５の機能を有し、または、図１４上のＩＣ１〜ＩＣ２
０に相当する。
【００５６】処理ＩＣ４０３は、フレキシブルケーブル
４０４上に実装されている。処理ＩＣ４０３からの信号
はＰＣＢ（プリント配線板：印刷手法で製作された回路
基板）上に実装されたＩＣにコネクタ４０８を介して送
られる。ＰＣＢ上のＩＣのひとつは高速Ａ／Ｄコンバー
タであり、信号はそこでディジタル化される。ディジタ
ル化することにより、以後、外部のノイズの影響を受け
にくくなる。ＰＣＢ上の他のＩＣとしては、ディジタル
化されたデータを一時記憶するためのメモリ（ＲＡＭ）
や、データの演算処理を行ったりするＣＰＵや、プログ
ラムを記憶するための不揮発性のメモリ（ＲＯＭ）や、
データを遠方へ高速に伝送するためのラインドライバな
どが実装されている。
４０４上に実装されている。処理ＩＣ４０３からの信号
はＰＣＢ（プリント配線板：印刷手法で製作された回路
基板）上に実装されたＩＣにコネクタ４０８を介して送
られる。ＰＣＢ上のＩＣのひとつは高速Ａ／Ｄコンバー
タであり、信号はそこでディジタル化される。ディジタ
ル化することにより、以後、外部のノイズの影響を受け
にくくなる。ＰＣＢ上の他のＩＣとしては、ディジタル
化されたデータを一時記憶するためのメモリ（ＲＡＭ）
や、データの演算処理を行ったりするＣＰＵや、プログ
ラムを記憶するための不揮発性のメモリ（ＲＯＭ）や、
データを遠方へ高速に伝送するためのラインドライバな
どが実装されている。
【００５７】これらのＩＣは、結晶Ｓｉを主たる材料と
して作られており、Ｘ線のような非常に高いエネルギー
を持った放射線の照射により、ＩＣとしての性能が低下
し、最悪の事態としてその機能が完全に損なわれる場合
がある。
して作られており、Ｘ線のような非常に高いエネルギー
を持った放射線の照射により、ＩＣとしての性能が低下
し、最悪の事態としてその機能が完全に損なわれる場合
がある。
【００５８】放射線吸収材４０５は、ＩＣを放射線から
遮断するために設けた言わばシールド材であり、Ｘ線の
場合それを吸収する材質、たとえばＰｂでできてる。光
電変換素子４０１やＴＦＴ４０２を配置した絶縁基板４
００と、上記ＩＣを配置したＰＣＢとの間に介在させた
構成となっている。この構成にすることにより、シンチ
レータ１０２からの可視域の蛍光は光電変換素子に照射
され、シンチレータで可視光に変換されなかったＸ線
（通過したＸ線）は、絶縁基板４００を通過こそする
が、直下のＰｂ板に吸収されＰＣＢ上のＩＣに照射され
ることはない。
遮断するために設けた言わばシールド材であり、Ｘ線の
場合それを吸収する材質、たとえばＰｂでできてる。光
電変換素子４０１やＴＦＴ４０２を配置した絶縁基板４
００と、上記ＩＣを配置したＰＣＢとの間に介在させた
構成となっている。この構成にすることにより、シンチ
レータ１０２からの可視域の蛍光は光電変換素子に照射
され、シンチレータで可視光に変換されなかったＸ線
（通過したＸ線）は、絶縁基板４００を通過こそする
が、直下のＰｂ板に吸収されＰＣＢ上のＩＣに照射され
ることはない。
【００５９】このＰｂ板を図１のように配置することに
より、装置としての耐Ｘ線において、高い信頼性を確保
する事ができる。
より、装置としての耐Ｘ線において、高い信頼性を確保
する事ができる。
【００６０】なお、処理ＩＣ４０３は図１上、外部の耐
ノイズ性を重視するべく光電変換素子の近傍に配置した
ことを前述したが（すなわちＰＣＢ上には配置していな
いが）、処理ＩＣ４０３もまた結晶Ｓｉを材料にしてい
るため、Ｘ線が照射されるのであればそのＩＣの周囲に
Ｐｂを配置しなければならないことは言うまでもない。
ノイズ性を重視するべく光電変換素子の近傍に配置した
ことを前述したが（すなわちＰＣＢ上には配置していな
いが）、処理ＩＣ４０３もまた結晶Ｓｉを材料にしてい
るため、Ｘ線が照射されるのであればそのＩＣの周囲に
Ｐｂを配置しなければならないことは言うまでもない。
【００６１】図１においては処理ＩＣ４０３を鉛材（Ｐ
ｂ）のような放射線吸収材で覆った場合の例を示してい
る。光電変換素子（基板４００）の周囲に実装された処
理ＩＣ４０３において、Ｘ線の照射範囲がこの処理ＩＣ
４０３の配置領域までに至らないのであれば鉛材４０６
の必要はない。
ｂ）のような放射線吸収材で覆った場合の例を示してい
る。光電変換素子（基板４００）の周囲に実装された処
理ＩＣ４０３において、Ｘ線の照射範囲がこの処理ＩＣ
４０３の配置領域までに至らないのであれば鉛材４０６
の必要はない。
【００６２】さて、図１において、４０７は熱伝導率の
大きい例えばシリコーン系のグリスに代表されるような
良熱伝導材であり、前述の処理ＩＣ４０３やＰＣＢ上の
ＩＣやＰＣＢ本体に接触している構成となっている。熱
伝導材４０７はさらに、前述のＸ線を吸収する放射線吸
収材４０５または、Ｘ線を透過するＡｌのシャーシ１０
１に接触している構成となっている。
大きい例えばシリコーン系のグリスに代表されるような
良熱伝導材であり、前述の処理ＩＣ４０３やＰＣＢ上の
ＩＣやＰＣＢ本体に接触している構成となっている。熱
伝導材４０７はさらに、前述のＸ線を吸収する放射線吸
収材４０５または、Ｘ線を透過するＡｌのシャーシ１０
１に接触している構成となっている。
【００６３】このような構成にすることにより、非常に
多くの画素情報を高速に処理するために不可欠なバイポ
ーラトランジスタ主体のＩＣからの発熱を、熱伝導率の
高いＰｂやＡｌの金属に放熱させることを可能にする。
ＰＣＢに接触しているシリコーン系グリスはＰＣＢから
の放熱にも寄与する。
多くの画素情報を高速に処理するために不可欠なバイポ
ーラトランジスタ主体のＩＣからの発熱を、熱伝導率の
高いＰｂやＡｌの金属に放熱させることを可能にする。
ＰＣＢに接触しているシリコーン系グリスはＰＣＢから
の放熱にも寄与する。
【００６４】ＰＣＢの配線材には、一般的には抵抗率の
小さいＣｕが用いられ、Ｃｕは同時に熱伝導率において
も優れている。従って、ＰＣＢ上でのＩＣの未実装領域
ではできるだけＣｕのベタパターンを施しその上部にシ
リコーン系の放熱グリス配置し、他方をＰｂまたはＡｌ
に接触させることによりＩＣの熱をＰＣＢを介して放熱
させることができる。
小さいＣｕが用いられ、Ｃｕは同時に熱伝導率において
も優れている。従って、ＰＣＢ上でのＩＣの未実装領域
ではできるだけＣｕのベタパターンを施しその上部にシ
リコーン系の放熱グリス配置し、他方をＰｂまたはＡｌ
に接触させることによりＩＣの熱をＰＣＢを介して放熱
させることができる。
【００６５】また、処理ＩＣ４０３やＰＣＢ上のＩＣか
らの発熱を、熱伝導率の高いシリコーン系の高い放熱用
グリスなどの熱伝導材４０７を用いることなく、直接Ｐ
ｂ板やＡｌのシャーシに接触することで放熱させること
も可能である。シリコーン系グリスを用いた場合に比べ
いくぶん放熱の効果は薄らぐが、ＩＣの発熱の程度が小
さい場合直接接触させることで放熱させても良い。もち
ろん、確実な熱伝導を考慮すると、グリスなどの熱伝導
材を介することは望ましい。
らの発熱を、熱伝導率の高いシリコーン系の高い放熱用
グリスなどの熱伝導材４０７を用いることなく、直接Ｐ
ｂ板やＡｌのシャーシに接触することで放熱させること
も可能である。シリコーン系グリスを用いた場合に比べ
いくぶん放熱の効果は薄らぐが、ＩＣの発熱の程度が小
さい場合直接接触させることで放熱させても良い。もち
ろん、確実な熱伝導を考慮すると、グリスなどの熱伝導
材を介することは望ましい。
【００６６】また、同一のＸ線撮像装置内においてＩＣ
の発熱の程度によっては、一部をシリコーン系放熱グリ
スを介してＰｂ，Ａｌに放熱させ、一部をＰｂ，Ａｌに
直接接触させてももちろんよい。
の発熱の程度によっては、一部をシリコーン系放熱グリ
スを介してＰｂ，Ａｌに放熱させ、一部をＰｂ，Ａｌに
直接接触させてももちろんよい。
【００６７】なお、Ａｌのシャーシには、放熱としての
目的とＸ線透過させるという目的以外にも、前述の蛍光
体、絶縁基板、ＩＣ実装付きＰＣＢ，Ｐｂの板などを機
械的に支持するための目的を持たせて良いのはもちろん
である。
目的とＸ線透過させるという目的以外にも、前述の蛍光
体、絶縁基板、ＩＣ実装付きＰＣＢ，Ｐｂの板などを機
械的に支持するための目的を持たせて良いのはもちろん
である。
【００６８】また、熱伝導率の高い部材である熱伝導材
４０７としては、シリコーン系グリスの他にも、カプト
ンやアルミニウムを基材にした放熱用接着テープなどを
用いることもできる。
４０７としては、シリコーン系グリスの他にも、カプト
ンやアルミニウムを基材にした放熱用接着テープなどを
用いることもできる。
【００６９】より詳細には、熱伝導率の高い部材４０７
としては、シリコーン系グリースの他にも、放熱用シリ
コーンゴム、放熱用片面接着テープ、放熱用両面接着テ
ープ、放熱用接着剤等の加熱部材を用いることもでき
る。
としては、シリコーン系グリースの他にも、放熱用シリ
コーンゴム、放熱用片面接着テープ、放熱用両面接着テ
ープ、放熱用接着剤等の加熱部材を用いることもでき
る。
【００７０】前記シリコーン系グリスを用いた放熱に関
しては、安定的にＩＣとＰｂまたはＡｌを固定するため
にＩＣをパッケージするＴＣＰ等とＰｂまたはＡｌとを
機械的に支持するなどの放熱構造をとることもできる。
しては、安定的にＩＣとＰｂまたはＡｌを固定するため
にＩＣをパッケージするＴＣＰ等とＰｂまたはＡｌとを
機械的に支持するなどの放熱構造をとることもできる。
【００７１】熱伝導性を高めるために、セラミックス
系、たとえば酸化アルミニウム等の粒子を配合したシリ
コーン系グリスや放熱用シリコーンゴム、放熱用接着剤
を好適に使用できる。また、強度を高めるために、ガラ
スクロスを配合した放熱用シリコーンゴムを好適に使用
できる。
系、たとえば酸化アルミニウム等の粒子を配合したシリ
コーン系グリスや放熱用シリコーンゴム、放熱用接着剤
を好適に使用できる。また、強度を高めるために、ガラ
スクロスを配合した放熱用シリコーンゴムを好適に使用
できる。
【００７２】前記放熱用片面接着テープ、放熱用両面接
着テープにはセラミックス系、たとえば酸化アルミニウ
ム等、の粒子を含むアクリル系の感圧接着剤テープがあ
り、基剤にポリイミド系樹脂やアルミニウム、ガラスク
ロス等を用いたもの、基材のない粘着剤のみから形成さ
れるもののいずれも使用することができる。
着テープにはセラミックス系、たとえば酸化アルミニウ
ム等、の粒子を含むアクリル系の感圧接着剤テープがあ
り、基剤にポリイミド系樹脂やアルミニウム、ガラスク
ロス等を用いたもの、基材のない粘着剤のみから形成さ
れるもののいずれも使用することができる。
【００７３】［実施例２］図５は本発明における他の実
施形態を示すＸ線撮像装置の断面構成図である。図１の
内容と同一の部材については同一の符号を記している。
図５においては、筐体であるＡｌのシャーシ部分の外部
側表面とＸ線を遮蔽するためのＰｂ板の部分に、凹凸形
状を意図的に形成されている。このような構成にするこ
とにより、ＰＣＢ上のＩＣや処理ＩＣ４０３からの熱
を、シリコーン系グリスや放熱用シリコーンゴム、放熱
用片面接着テープ、放熱用両面接着テープ、放熱用接着
剤等の熱伝導材を用いＰｂなどの放射線吸収材やＡｌな
どのシャシーなどの放熱材に放熱する際、ＰｂやＡｌと
周囲に存在する空気との接触面積が大きくなり、放熱の
効率を向上させることができる。
施形態を示すＸ線撮像装置の断面構成図である。図１の
内容と同一の部材については同一の符号を記している。
図５においては、筐体であるＡｌのシャーシ部分の外部
側表面とＸ線を遮蔽するためのＰｂ板の部分に、凹凸形
状を意図的に形成されている。このような構成にするこ
とにより、ＰＣＢ上のＩＣや処理ＩＣ４０３からの熱
を、シリコーン系グリスや放熱用シリコーンゴム、放熱
用片面接着テープ、放熱用両面接着テープ、放熱用接着
剤等の熱伝導材を用いＰｂなどの放射線吸収材やＡｌな
どのシャシーなどの放熱材に放熱する際、ＰｂやＡｌと
周囲に存在する空気との接触面積が大きくなり、放熱の
効率を向上させることができる。
【００７４】前記シリコーン系グリスを用いた放熱に関
しては、安定的にＩＣとＰｂまたはＡｌを固定するため
にＩＣをパッケージするＴＣＰ等とＰｂまたはＡｌとを
機械的に支持するなどの放熱構造をとることもできる。
しては、安定的にＩＣとＰｂまたはＡｌを固定するため
にＩＣをパッケージするＴＣＰ等とＰｂまたはＡｌとを
機械的に支持するなどの放熱構造をとることもできる。
【００７５】本実施例における熱伝導材も前述した各種
熱伝導材を含む熱伝導材から必要に応じて適宜選択し得
るものである。
熱伝導材を含む熱伝導材から必要に応じて適宜選択し得
るものである。
【００７６】もちろん、熱伝導材は銅や燐青銅のような
金属などの熱伝導性と弾性とを利用して、あるいは更に
前述した熱伝導材とを組合せて良いのは云うまでもな
い。
金属などの熱伝導性と弾性とを利用して、あるいは更に
前述した熱伝導材とを組合せて良いのは云うまでもな
い。
【００７７】また、放射線源（たとえばＸ線源）を含む
光源から照射されるエネルギーを直接感知可能であれば
上述の蛍光体は不要であるし、蛍光体以外の別の波長変
換体を用いても良いことは云うまでもない。
光源から照射されるエネルギーを直接感知可能であれば
上述の蛍光体は不要であるし、蛍光体以外の別の波長変
換体を用いても良いことは云うまでもない。
【００７８】加えて、Ｘ線のような高エネルギー照射に
よるＩＣなどの周辺回路の劣化、損傷を考慮する必要が
ない場合には、上述したＰｂなどの放射線吸収材を用い
ずとも良いものである。
よるＩＣなどの周辺回路の劣化、損傷を考慮する必要が
ない場合には、上述したＰｂなどの放射線吸収材を用い
ずとも良いものである。
【００７９】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明は、ＩＣ
からの熱をＰｂ板のような放射線吸収材またはＡｌのよ
うなシャーシ部に放熱させ、光電変換素子やＴＦＴに余
計な熱を伝えない、あるいは伝わっても実質上問題が生
じないようにすることで、Ｓ／Ｎ比の低下の問題を解決
し、光電変換装置及びそれを有するシステムの信頼性を
より一層向上することができる。
からの熱をＰｂ板のような放射線吸収材またはＡｌのよ
うなシャーシ部に放熱させ、光電変換素子やＴＦＴに余
計な熱を伝えない、あるいは伝わっても実質上問題が生
じないようにすることで、Ｓ／Ｎ比の低下の問題を解決
し、光電変換装置及びそれを有するシステムの信頼性を
より一層向上することができる。
【００８０】また、本発明によれば、周辺回路としてＩ
Ｃを有する光電変換装置において、周辺回路のＩＣが発
生する熱による悪影響による問題が生じない又は実質的
に生じない。
Ｃを有する光電変換装置において、周辺回路のＩＣが発
生する熱による悪影響による問題が生じない又は実質的
に生じない。
【００８１】加えて、本発明によれば、固定パターンノ
イズやランダムノイズを上昇させることなく、高いＳ／
Ｎ比を確保することができ、良質な読取画像を長時間に
亘り、あるいは、連続して、更には長期間に亘って提供
することができる。
イズやランダムノイズを上昇させることなく、高いＳ／
Ｎ比を確保することができ、良質な読取画像を長時間に
亘り、あるいは、連続して、更には長期間に亘って提供
することができる。
【００８２】更に、本発明によれば固定パターンノイズ
やランダムノイズを上昇させることなく、ａ−Ｓｉ半導
体薄膜を用いた光電変換素子本来の高いＳ／Ｎを確保す
ることができ、良質な読取画像を提供できる。
やランダムノイズを上昇させることなく、ａ−Ｓｉ半導
体薄膜を用いた光電変換素子本来の高いＳ／Ｎを確保す
ることができ、良質な読取画像を提供できる。
【００８３】また、本発明の光電変換装置は、光電変換
装置を有するＸ線撮像装置を有するディジタルＸ線診断
装置の一翼を担うものとなり得、たとえば病院での診断
効率の向上や建造物等の診断効率の向上に寄与するとと
もに、将来的には全世界を網羅した診断情報ネットワー
クシステムの構築を可能にする。
装置を有するＸ線撮像装置を有するディジタルＸ線診断
装置の一翼を担うものとなり得、たとえば病院での診断
効率の向上や建造物等の診断効率の向上に寄与するとと
もに、将来的には全世界を網羅した診断情報ネットワー
クシステムの構築を可能にする。
【００８４】また、本発明によれば、近年医療産業にお
いて強く望まれている、“Ｘ線画像情報のディジタル
化”の要求が満たされ、病院内において大幅な診療の効
率がアップするのは言うまでもなく、全国での医療診断
情報ネットワークの構築も可能となり、遠隔地にいても
都心の病院の医療が受けられるといったような医療界全
体での診断効率を向上することができる。
いて強く望まれている、“Ｘ線画像情報のディジタル
化”の要求が満たされ、病院内において大幅な診療の効
率がアップするのは言うまでもなく、全国での医療診断
情報ネットワークの構築も可能となり、遠隔地にいても
都心の病院の医療が受けられるといったような医療界全
体での診断効率を向上することができる。
【図１】本発明の光電変換装置の一例を説明するための
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図２】Ｘ線撮像装置の一例を説明するための概略的構
成図である。
成図である。
【図３】グリッドの一例を説明するための模式的部分断
面斜視図である。
面斜視図である。
【図４】グリッドの一例を説明するための模式的部分断
面斜視図である。
面斜視図である。
【図５】本発明の光電変換装置の一例を説明するための
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【図６】Ｘ線撮像装置の一例を説明するための概略的構
成図である。
成図である。
【図７】光電変換装置の読取領域の一例を説明するため
の模式的平面図である。
の模式的平面図である。
【図８】光電変換装置の読取領域の一例を説明するため
の模式的断面図である。
の模式的断面図である。
【図９】光電変換素子の動作の一例を説明するための模
式的エネルギーバンド図である。
式的エネルギーバンド図である。
【図１０】光電変換装置の概略的等価回路図である。
【図１１】光電変換装置を駆動するためのタイミングチ
ャートである。
ャートである。
【図１２】２次元の読取部を有する光電変換装置の一例
を説明するための概略的等価回路図である。
を説明するための概略的等価回路図である。
【図１３】光電変換装置を駆動するためのタイミングチ
ャートである。
ャートである。
【図１４】光電変換装置の一例を示す模式的平面図であ
る。
る。
１００ 光電変換装置 １０１ 外部シャーシ １０２ シンチレータ（蛍光体） ４００ 絶縁基板 ４０１ 光電変換素子 ４０２ スイッチング素子 ４０３ 処理ＩＣ ４０６ 放射線吸収材 ４０７ 熱伝導材 ４１０ 保護膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨名腰 章 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 竹田 慎市 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 林 眞一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 森下 正和 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 多胡 晃 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 田村 敏和 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 渡辺 実 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (23)
- 【請求項１】 情報を担った光を受光して光電変換する
光電変換手段と、 該光電変換手段により変換された電気信号を処理するた
めの集積回路素子と、 該光電変換手段と該集積回路素子とを内部に有する筐体
とを有し、 該集積回路素子と該筐体との間に該集積回路素子と該筐
体との間を熱的に連絡するための熱伝導材を配した光電
変換装置。 - 【請求項２】 前記集積回路素子は、複数有する請求項
１記載の光電変換装置。 - 【請求項３】 前記光電変換手段の光入射側に波長変換
体を有する請求項１記載の光電変換装置。 - 【請求項４】 前記波長変換体は、蛍光体を有する請求
項３記載の光電変換装置。 - 【請求項５】 前記光電変換手段の光入射側とは反対側
に放射線吸収材を有する請求項１記載の光電変換装置。 - 【請求項６】 前記放射線吸収材は、鉛を有する請求項
５記載の光電変換装置。 - 【請求項７】 前記集積回路素子の少なくとも一部は、
前記筐体に直接接している請求項２記載の光電変換装
置。 - 【請求項８】 前記集積回路素子を複数有し、その少な
くとも一部は前記光電変換手段の光入射側とは反対側に
配された放射線吸収材に直接接している請求項１記載の
光電変換装置。 - 【請求項９】 前記筐体に直接接している前記集積回路
素子は、放射線吸収材で覆われている請求項７記載の光
電変換装置。 - 【請求項１０】 前記筐体は、少なくとも外部側表面に
凹凸を有する請求項１〜９のいずれかに記載の光電変換
装置。 - 【請求項１１】 前記放射線吸収材は、表面に凹凸を有
する請求項５又は６記載の光電変換装置。 - 【請求項１２】 前記熱伝導材は、シリコーン系グリー
スを有する請求項１〜１１のいずれかに記載の光電変換
装置。 - 【請求項１３】 前記熱伝導材は、シリコーンゴムを有
する請求項１〜１１のいずれかに記載の光電変換装置。 - 【請求項１４】 前記熱伝導材は、セラミック粒子を含
む請求項１〜１３のいずれかに記載の光電変換装置。 - 【請求項１５】 前記熱伝導材は、ガラスクロスを含む
請求項１〜１３のいずれかに記載の光電変換装置。 - 【請求項１６】 放射線を吸収して発光する蛍光体と、 該発光を受光して光電変換する光電変換手段と、 前記光電変換手段により変換された電気信号を処理する
ＩＣと、 前記光電変換手段と前記ＩＣとの間に配置された放射線
吸収部材と、 上記各部材を一体的に保持するための放射線を透過する
金属性のシャーシと、 前記ＩＣの少なくとも一部と前記シャーシ及び／又は前
記放射線吸収部材との間に配された、熱伝導率の高い部
材を、少なくとも有する光電変換装置。 - 【請求項１７】 前記熱伝導率の高い部材は、前記ＩＣ
と前記シャーシ及び／又は前記放射線吸収部材と接触し
て配されている請求項１６記載の光電変換装置。 - 【請求項１８】 前記ＩＣの少なくとも一部が、直接、
前記シャーシ及び／又は前記放射線吸収部材に、接触し
ている請求項１６又は１７記載の光電変換装置。 - 【請求項１９】 前記放射線吸収部材及び／又は前記シ
ャーシは、その表面が凹凸形状として表面積を増加させ
た請求項１６〜１８のいずれかに記載の光電変換装置。 - 【請求項２０】 前記熱伝導率の高い部材は、シリコー
ン系グリスである請求項１６〜１９のいずれかに記載の
光電変換装置。 - 【請求項２１】 前記放射線吸収部材は、鉛である請求
項１６〜２０のいずれかに記載の光電変換装置。 - 【請求項２２】 少なくとも、 放射線を吸収して発光する蛍光体と、 その光を受光し光電変換する２次元状に配置された複数
個の光電変換素子と、 前記光電変換素子の信号をスイッチングするためのスイ
ッチング素子と、 前記光電変換素子と前記スイッチング素子を駆動するＩ
Ｃと、 前記光電変換素子からの信号を読み取るＩＣと、 その信号を処理するＩＣと、 処理データを転送するラインドライバーＩＣと、を有す
る請求項１６〜２１のいずれかに記載の光電変換装置。 - 【請求項２３】 前記光電変換素子は、 絶縁基板側から、 下部電極として第１の金属薄膜、 エレクトロン及びホールの通過を阻止するアモルファス
窒化シリコン絶縁層（ａ−ＳｉＮｘ）、 水素化アモルファスシリコン光電変換層（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）、 ホールキャリアの注入を阻止するＮ型の注入阻止層また
はエレクトロンキャリアの注入を阻止するＰ型の注入阻
止層、 上部電極としての透明導電層または前記注入阻止層上の
一部に配置した第２の金属薄膜で構成され、 前記スイッチング素子は、 前記絶縁基板側から、 下部ゲート電極として第１の金属薄膜、 アモルファス窒化シリコンのゲート絶縁層（ａ−ＳｉＮ
ｘ）、 水素化アモルファスシリコンの半導体層（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）、 Ｎ型またはＰ型のオーミックコンタクト層、 ソース、ドレインの電極としての透明導電層または第２
の金属薄膜で構成され、 前記光電変換素子と前記スイッチング素子は、同一の絶
縁基板上に同時に形成された各層を利用して形成された
ものである請求項２２に記載の光電変換装置。
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