JP2007155563A - 放射線画像検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像検出モジュールと後段信号処理回路とを結ぶ配線を通る信号が、外来ノイズ等の影響を受けないようにし、また支持部材に対する応力緩和を実現可能にする。
【解決手段】放射線画像検出モジュールＭと後段信号処理回路１２とを、支持部材１１に設けられた貫通孔２０に通した配線１８により電気的に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、支持部材の上部に設置された放射線画像検出モジュールから出力される信号を、前記支持部材の下方に設置された後段信号処理回路に対し、電気配線を通じて伝達する放射線画像検出装置に関する。

従来の放射線画像検出装置として、放射線画像検出モジュールと後段信号処理回路とを支持部材の上下にそれぞれ配置したものが提供されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

これらのうち、放射線画像検出モジュールは、対象物の放射線画像信号をピクセル単位で検出する放射線検出素子と、この放射線検出素子で検出した放射線量に相当する電気信号を出力する集積回路素子とを備えている。

一方、前記後段信号処理回路は、放射線画像検出モジュールを搭載する回路基板上面から前記支持部材上面および側面を通る配線を通じて、前記放射線量情報を入力する。この放射線量情報にもとづき、後段信号処理回路は信号のアナログデジタル変換、デジタル通信の制御等を行う。

また、前記後段信号処理回路は、前記放射線画像の構成等の処理を行った情報にもとづき、後段信号処理回路に接続されたコンピュータ等画像処理表示装置において対象物の濃淡画像を構成表示するために必要な信号を生成する。
米国特許第６０３５０１３号公報 米国特許第６４０３９６４Ｂ１号公報 特表平１０−５０５４６９号公報

しかしながら、前記のような従来の放射線画像検出装置にあっては、前記回路基板上面から後段信号処理回路への配線長が大きい(長い)ため、隣接する配線間の信号のクロストークや、外来ノイズの影響を受け易く、集積回路素子から後段信号処理回路へ伝搬される放射線量情報信号の品質劣化を招くという問題があった。

また、放射線画像検出モジュールの発熱にもとづく熱応力を受けて、前記支持部材が熱変形する場合があるという問題があった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、放射線画像検出モジュールを戴置する支持部材に貫通孔を設け、この貫通孔に放射線画像検出モジュールと後段信号処理回路とを結ぶ配線を通すことにより、この配線を信号の、外来ノイズ等による劣化を回避できるとともに、支持部材に作用する熱応力等の緩和を実現できる放射線画像検出装置を得ることを目的とする。

前記目的達成のために、本発明にかかる放射線画像検出装置は、放射線検出素子と集積回路素子とが電気的に接続されてなる放射線画像検出モジュールと、複数の前記放射線画像検出モジュールを上部に支持する支持部材と、該支持部材の下方に設置され、前記放射線検出画像モジュールが出力する放射線量信号にもとづき、信号のアナログデジタル変換や本装置に接続されるコンピュータ等画像処理表示装置が必要とする対象物の放射線画像の構成や解析を行う後段信号処理回路と、を備え、前記放射線画像検出モジュールと後段信号処理回路とが、前記支持部材に設けられた貫通孔を通る配線により電気的に接続されてなることを特徴とする。

この構成により、放射線画像検出モジュールと後段信号処理回路は、支持部材の上面や側面を遠回りすることがなく、貫通孔を通る配線によって最短距離にて電気的に接続される。このため、外来ノイズ等の配線への誘導を極力抑制することができ、この配線を通過する信号の品質劣化を回避することができる。

また、前記貫通孔は支持部材に複数個設けられるため、前記放射線検出モジュールが発熱する熱により、支持部材が熱応力を受けて変形または破壊するのを未然に防止でき、放射線画像検出装置全体の耐久性を向上することができる。

また、本発明にかかる放射線画像検出装置は、前記支持部材に形成される貫通孔の配置パターンが、格子状であることを特徴とする。

この構成により、貫通孔に配線を通した際に、放射線画像検出モジュールを、支持部材上において格子状（タイル状）に、かつ隙間なく配置することができる。

また、本発明にかかる放射線画像検出装置は、前記支持部材に形成される貫通孔の配置パターンが、千鳥状であることを特徴とする。

この構成により、各貫通孔間の距離を平均的に大きく保つことができ、放射線画像検出モジュールの発熱に伴う熱応力や外力による支持部材の反りや捩れを抑制できる。

また、各貫通孔を通る配線間で、信号のクロストークが発生するのを回避することもできる。さらに、各放射線画像検出モジュールを、支持部材上において格子状（タイル状）に、隙間なく配置することができる。

また、本発明にかかる放射線画像検出装置は、前記放射線画像検出モジュールのそれぞれが、該放射線画像検出モジュールに一体のスペーサを介して前記支持部材の上部に支持されてなることを特徴とする。

また、本発明にかかる放射線画像検出装置は、前記放射線画像検出モジュールに一体のスペーサが、前記支持部材上に形成された位置決め溝に嵌合される位置決め突起を持つことを特徴とする。

この構成により、位置決め突起と位置決め溝との嵌合により、複数の放射線画像検出モジュールを、支持部材上に隙間なく、また決められた位置に正確に、整然と配置することができる。

本発明によれば、放射線画像検出モジュールと後段信号処理回路とを、支持部材に設けられた貫通孔を通る配線により電気的に接続したことによって、その配線を支持部材の上面や側面を通さずに、貫通孔を通すことで、この配線距離を最短にすることができる。このため、各配線を通る信号に対する外来ノイズ等の悪影響を極力抑制することができ、その信号の品質劣化を効果的に回避することができる。

以下、本発明の実施形態による放射線画像検出装置を、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による放射線画像検出装置を概念的に示す断面図である。この放射線画像検出装置Ａは、放射線画像検出モジュールＭと、支持部材１１と、後段信号処理回路１２と、を備えている。

これらのうち、放射線画像検出モジュールＭは、放射線検出素子１３と集積回路素子１４とを電気的に接続したものからなり、回路基板１５上に設置されている。図１では、３個の放射線画像検出モジュールＭを水平に並べた状態で示してある。

各放射線画像検出モジュールＭ下面の所定位置には、所定厚の板状のスペーサ１６が接着層１７を介して接着されている。このスペーサ１６の下面中央部には、同一形状、サイズの位置決め突起１６ａが突設されている。

前記放射線画像検出モジュールＭにおいて、放射線検出素子１３は、例えばモノリシックアレイ型の半導体からなる。この半導体としては、γ線の検出感度が高いＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＨｇＩ２などが用いられ、例えば短辺が５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、長辺が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の四角形で、厚さが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に形成されている。

一方、集積回路素子１４は、放射線検出素子１３が検出してピクセル単位で出力する放射線情報にもとづいて、ピクセルごとの放射線量に相当する電気信号を出力するように機能する。この集積回路素子１４の集積回路面（上面）には、複数の信号処理側ピクセル電極パッドが設けられている。

これらの信号処理側ピクセル電極パッドは、放射線検出素子１３下面のピクセル電極パッドに対応するものに、それぞれフリップチップボンド方式によって接続されている。また、集積回路素子１４の出力信号は、集積回路素子１４の出力を、例えば細線を通して導出する回路基板１５から、配線１８を通して後段信号処理回路１２に入力される。

配線１８端にはコネクタ２３が接続され、このコネクタ２３は後段信号処理回路１２を搭載した後段信号処理回路基板２１上のコネクタ（図示しない）に接続可能になっている。また、この配線１８は、一枚の絶縁シート（フレキシブルシート）１８ａ内に敷設されている。

前記支持部材１１は、例えばアルミニウムなどからなる熱伝導性の金属からなり、上面には所定の間隔をおいて複数の位置決め溝１９が配置されている。これらの位置決め溝１９には、前記スペーサ１６に設けられた突起１６ａが略密に嵌合可能となっている。

また、この支持部材１１には、各放射線画像検出モジュールＭの略縁部に対応する位置に貫通孔としてのスリット２０が形成されている。これらのスリット２０近傍の支持部材１１下面には、垂直に立てた第１の後段信号処理回路基板２１の上端が固定され、第１の後段信号処理回路基板２１の下端には、水平配置された第２の後段信号処理回路基板２２が固定されている。

前記第１の後段信号処理回路基板２１には、各配線１８端のコネクタ２３を後段信号処理回路１２に接続するためのコネクタ（図示しない）が、後段信号処理回路１２に隣接して、前述のように取り付けられている。第１の後段信号処理回路基板２１と、これらに対応する第２の後段信号処理回路基板２２とは、コネクタ２４、２５および配線２６を介して電気的に接続されている。

また、前記支持部材１１は、支柱２７を介して第２の後段信号処理回路基板２２上に支持され、この第２の後段信号処理回路基板２２は、前記各一の第１の後段信号処理回路基板２１を介して、支持部材１１を支持する形態をなす。

この形態による放射線画像検出装置Ａでは、放射線画像検出モジュールＭを構成する放射線検出素子１３がピクセル単位で放射線を検出し、放射線画像信号を出力する。集積回路素子１４ではその放射線検出信号にもとづき、ピクセルごとの放射線量に相当する電気信号を生成する。

この放射線量の信号は、回路基板１５から放射線画像検出モジュールＭごとに設けられた配線１８およびコネクタ２３を介して、後段信号処理回路１２へ伝えられる。

この後段信号処理回路１２では、放射線画像検出モジュールＭから得られた信号を処理し、例えば信号のアナログデジタル変換等の各処理を行う。また、第２の後段信号処理回路基板２３では、デジタル処理した信号を、例えば表示装置（図示しない）等へ出力するように機能する。

前記のような放射線画像検出装置Ａの動作では、放射線画像検出モジュールＭからの信号が、これらを最短距離で接続する配線１８を介して、後段信号処理回路１２に出力される。このため、放射線画像検出モジュールＭごとに引き出される前記配線１８が、隣接する他の配線１８からの信号や、外来の雑音を誘導するのを抑制することができる。

この結果、各放射線画像検出モジュールＭから各後段信号処理回路１２へ送出される信号の品質が劣化するのを防ぐことができる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態による放射線画像検出装置Ａを概念的に示す断面図である。

前記第１の実施形態が、放射線画像検出モジュールＭごとに垂直に立てられた各一の後段信号処理回路基板２１に、各一の後段信号処理回路１２を設けたのに対し、この第２の実施形態では、水平に配置した大形の一枚の後段信号処理回路基板２８に、各放射線画像検出モジュールＭに対応する各一の後段信号処理回路１２を設けている。この場合には、後段信号処理回路基板２８に支持部材１１を支持させるための支柱２９を、短くすることができる。

また、各一の放射線画像検出モジュールＭと後段信号処理回路１２との距離が縮まるため、後段信号処理回路１２にコネクタ２３を介して接続する前記配線１８を、さらに短くすることができる。支柱２９を含めて放射線画像検出装置Ａ全体の厚みが薄くなり、この放射線画像検出装置Ａの小形化および取扱いの容易化を図ることができる。

図３は、前記放射線画像検出モジュールＭを、前記支持部材１１上に設置する状況を示す説明図である。ここでは、前記スペーサ１６が下面に位置決め突起１６ａを持たない場合について、説明する。

前記複数のスリット２０が、所定の形状、サイズおよび配置にて支持部材１１に設けられている。これらのスリット２０は縦横比の大きい長方形をなし、放射線画像検出モジュールＭのサイズに合わせてその配置が決められている。

従って、前記各放射線画像検出モジュールＭを、これの配線１８を前記スリット２０に通すようにして、支持部材１１上に戴置することにより、各放射線画像検出モジュールＭの隣り合うものどうしが、図４に示すように、隙間なく格子状に配列することができる。

このような隙間のない配置により、デッドピクセルを少なくすることができ、複数の放射線画像検出モジュールＭを配置した大面積の放射線画像検出装置Ａを形成することができる。

図５は、前記同形状、同サイズのスリット２０を支持部材１１に千鳥状に配置した例を示す。ここでは、前記スペーサ１６が下面に位置決め突起１６ａを持たない場合について説明する。

この場合には、スリット２０の隣り合うものどうし間の、水平方向の距離を大きく離すことができ、従って、これらのスリット２０を通過する配線１８どうしの距離も離すことができる。

これにより、各スリット２０は、放射線画像検出モジュールＭが発生する熱や外力による支持部材１１の反りやねじれなどを抑制する。また、各配線１８への外部雑音の侵入を抑制できるほか、各配線１８間で信号のクロストークが発生するのを回避することができ、結果として前記信号の品質劣化を防止することができる。

この場合においても、各スリット２０の形状、サイズおよび配置を考慮すれば、各スリット２０に配線１８を通して、各放射線画像検出モジュールＭを支持部材１１上に設置すると、図６に示すように、これらが隙間なく千鳥状に配置可能となる。

図７は、前記スリット２０と位置決め溝１９の両方を持った支持部材１１に対し、放射線画像検出モジュールＭを装着する例を示す斜視図である。この支持部材１１では、放射線画像検出モジュールＭの配線１８をスリット２０に挿通する際に、スペーサ１６の位置決め突起１６ａが位置決め溝１９に嵌合される。

従って、支持部材１１上における各放射線画像検出モジュールＭおよび位置決め突起１６ａの形状、サイズおよび配置を予め適切に設計しておくことにより、位置決め溝１９に位置決め突起１６ａが嵌合された複数の放射線画像検出モジュールＭは、図８に示すように、支持部材１１上の正確な位置に、隙間なく整然と、また位置ずれすることなく固定される。

このような隙間のない放射線画像検出モジュールＭの配置により、デッドピクセルの少ない対象物の放射線画像を検出（測定)し、表示装置上に表示することができる。

この場合においても、前記スリット２０を通じて配線１８を放射線画像検出モジュールＭと後段信号処理回路１２との間に最短距離で接続できる。このため、配線１８を通過する信号が、前記同様に外来ノイズ等により劣化するのを未然に回避することができる。

図９は、前記放射線画像検出モジュールＭの複数個を、前記支持部材１１上に設置する他の構成例を示す。ここでは、２個の放射線画像検出モジュールＭが、その２個分のサイズ（面積）を持つ一枚の回路基板１５上に並べて設置され、この回路基板１５の下面に、接着層１７を介して、この回路基板１５と同サイズのスペーサ１６が一体に取り付けられている。

また、回路基板１５からは、前記２個の放射線画像検出モジュールＭごとに取り出される信号を、一枚の絶縁シート１８ａに設けられた前記配線１８にまとめられて、一括して導出可能とされている。

従って、支持部材１１には、２個の放射線画像検出モジュールＭから取り出される信号を一括して導出する配線１８およびコネクタ２３を挿通できるスリット２０が設けられている。

２個の放射線画像検出モジュールＭを、回路基板１５を介して支持する前記スペーサ１６には、１個の所定サイズの位置決め突起１６ａが設けられ、この位置決め突起１６ａに適合するサイズの位置決め溝１９が支持部材１１に形成されている。

従って、１枚の回路基板１５上の、２個の各放射線画像検出モジュールＭを１組として、これの複数組（例えば、９組）を、配線１８を前記スリット２０に通すようにして、支持部材１１上に戴置することにより、各放射線画像検出モジュールＭの隣り合うものどうしを、図１０に示すように、隙間なく格子状に配列することができる。

このような隙間のない配置により、デッドピクセルを少なくすることができ、複数の放射線画像検出モジュールＭを配置した大面積の放射線画像検出装置Ａを形成することができる。

また、２個の放射線画像検出モジュールＭ対応分の配線のうち、電源やグランドなどの重複する回路線数を減らすことができ、合わせて装置を構成する部品点数も減らすことができる。

さらに、前記同様に、配線１８を、スリットを通じて後段信号処理回路１２に最短で接続することができる。

図１１は、前記放射線画像検出モジュールＭを、前記支持部材１１上に設置する他の例を示す。ここでは、４個の放射線画像検出モジュールＭが、その４個分のサイズ（面積）を持つ一枚の回路基板１５上に、一方向に並べて設置されている。また、この回路基板１５の下面に、接着層１７を介して、同サイズのスペーサ１６が一体に取り付けられている。

また、回路基板１５からは、前記４個の放射線画像検出モジュールＭごとに取り出される信号を、一枚の絶縁シート１８ｂに設けられた前記配線１８により、一括して導出可能とされている。

従って、支持部材１１には、４個の放射線画像検出モジュールＭから取り出される信号を一括して導出する配線１８およびコネクタ２３を挿通できるサイズのスリット２０が設けられている。

４個の放射線画像検出モジュールＭを回路基板１５を介して支持する前記スペーサ１６には、１個の所定サイズの位置決め突起１６ａが設けられ、この位置決め突起１６ａに適合するサイズの位置決め溝１９が支持部材１１に形成されている。

従って、１枚の回路基板１５上の、４個の各放射線画像検出モジュールＭを１組として、これの複数組（例えば、６組）を、配線１８を前記スリット２０に通すようにして、支持部材１１上に戴置することにより、各放射線画像検出モジュールＭの隣り合うものどうしを、図１２に示すように、隙間なく格子状に配列することができる。

このような隙間のない配置により、デッドピクセルを少なくすることができ、複数の放射線画像検出モジュールＭを配置した大面積の放射線画像検出装置Ａを形成することができる。

図１３は、この放射線画像検出装置Ａを持つ放射線画像検出システムを示すブロック図である。

同図において、３１は撮影する対象物、３２は放射線源、３４は放射線源３２で発生したX線やガンマ線などの放射線、３５は対象物３１を透過して減衰した透過放射線であり、本発明の放射線画像検出装置Ａに入射する。

また、３３は放射線画像検出装置Aから伝えられた信号を処理し画像化、保存、表示する機能をもった画像処理表示装置である。

この放射線画像検出装置Aでは、対象物３１の内部構成情報を含む透過放射線３５の電気信号への変換、アナログデジタル変換を経て、ピクセル位置情報（Ｘ軸、Ｙ軸情報）および濃淡情報（Ｚ軸情報）を前記のように求めて、これらの各情報（デジタル信号）を、画像処理表示装置３３へ送る。

この画像処理表示装置３３では、前記情報にもとづいて、すべてのピクセルに対して計測された放射線量を、単色の濃度差あるいは色相差として画像構成を行い、被測定対象物中の内部構成物の分布状態を画像化可能にする。

本発明にかかる放射線画像検出装置は、貫通孔を通じて放射線画像検出モジュールと後段信号処理回路とを接続する配線を通る信号が、外来ノイズ等の影響を受けて劣化するのを回避できるとともに、支持部材に対する応力緩和を実現できるという効果を有し、放射線画像検出モジュールから出力される信号を、前記支持部材の下部に設置された後段信号処理回路に、電気配線により供給する放射線画像検出装置等に有用である。

本発明の実施形態による放射線画像検出装置を概念的に示す断面図である。 本発明の他の実施形態による放射線画像検出装置を概念的に示す断面図である。 図１の放射線画像検出モジュールが装着される支持部材を示す斜視図である。 図３の支持部材上に放射線画像検出モジュールが装着された状態を示す斜視図である。 図１の放射線画像検出モジュールが装着される別の支持部材を示す斜視図である。 図５の支持部材上に放射線画像検出モジュールが装着された状態を示す斜視図である。 図１の放射線画像検出モジュールが装着される別の支持部材を示す斜視図である。 図７の支持部材上に放射線画像検出モジュールが装着された状態を示す斜視図である。 本発明による放射線画像検出モジュールの支持部材に対する他の支持構成を示す斜視図である。 図９における放射線画像検出モジュールの支持部材に対する支持状態を示す斜視図である。 本発明による放射線画像検出モジュールの支持部材に対する他の支持構成を示す斜視図である。 図１１における放射線画像検出モジュールの支持部材に対する支持状態を示す斜視図である。 本発明の放射線画像検出装置を含む放射線画像検出システムを示すブロック図である。

符号の説明

Ａ 放射線画像検出装置
Ｍ 放射線画像検出モジュール
１１ 支持部材
１２ 後段信号処理回路
１３ 放射線検出素子
１４ 集積回路素子
１５ 回路基板
１６ スペーサ
１６ａ 位置決め突起
１７ 接着層
１８ 配線
１８ａ、１８ｂ 絶縁シート
１９ 位置決め溝
２０ スリット(貫通孔)
２１、２２、２８ 後段信号処理回路基板
２３、２４、２５ コネクタ
２６ 信号ケーブル
２７、２９ 基板固定用シャーシ
３１ 対象物
３２ 放射線源
３３ 画像処理表示装置
３４ 照射放射線
３５ 透過放射線

Claims (5)

1. 放射線検出素子と集積回路素子とが電気的に接続されてなる放射線画像検出モジュールと、複数の前記放射線画像検出モジュールを上部に支持する支持部材と、該支持部材の下方に設置され、前記放射線画像検出モジュールが出力する放射線量に相当する信号をアナログデジタル変換し、このデジタル信号の通信を制御する後段信号処理回路と、を備え、前記放射線画像検出モジュールと後段信号処理回路とが、前記支持部材に設けられた貫通孔を通る配線により電気的に接続されてなることを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記支持部材に設けられた複数の貫通孔の配置パターンが、格子状であることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記支持部材に設けられた複数の貫通孔の配置パターンが、千鳥状であることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
4. 複数の前記放射線画像検出モジュールが、該放射線画像検出モジュールに一体のスペーサを介して前記支持部材の上部に並列支持されてなることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
5. 前記放射線画像検出モジュールに一体のスペーサが、前記支持部材上に形成された位置決め溝に嵌合可能な位置決め突起を持つことを特徴とする請求項４に記載の放射線画像検出装置。

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