JP2010197404A - Apparatus and system for imaging radiation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、医療用測定器、非破壊検査器などに用いられる1次元或いは2次元の像を撮像するための放射線撮像装置及びシステムに関するものである。 The present invention relates to a radiation imaging apparatus and system for capturing a one-dimensional or two-dimensional image used for a medical measuring instrument, a nondestructive inspection instrument, and the like.
なお、本明細書では、放射線の範ちゅうにX線、α線、β線、γ線などの電磁波も含むものとする。 In this specification, the category of radiation includes electromagnetic waves such as X-rays, α-rays, β-rays, and γ-rays.
被写体を放射線によって曝射して得られた放射線の像を撮像する放射線撮像装置の代表例として、X線撮像装置を例に挙げて説明する。 As a representative example of a radiation imaging apparatus that captures an image of radiation obtained by exposing a subject with radiation, an X-ray imaging apparatus will be described as an example.
X線撮像装置においては、撮像素子によって受光されたX線像を電気信号に変換することにより撮像を行う。X線は可視光線に比べてエネルギーが高いので、撮像素子によってその全てのX線が吸収されるわけではなく、撮像素子を透過したX線の中には、撮像素子の周辺回路を構成している半導体集積回路素子に入射し、その半導体集積回路素子を誤動作させるものがでてくる恐れがある。 In an X-ray imaging apparatus, imaging is performed by converting an X-ray image received by an imaging element into an electrical signal. Since X-rays have higher energy than visible light, not all X-rays are absorbed by the image sensor. The X-rays transmitted through the image sensor constitute a peripheral circuit of the image sensor. The semiconductor integrated circuit element may be incident on the semiconductor integrated circuit element and cause the semiconductor integrated circuit element to malfunction.
そのために、米国特許第5、777、335号の明細書及び図面や特開平9−152486号公報には、そのようなX線から半導体集積回路素子を遮蔽するために、鉛のような遮蔽部材を配置する構成が提案されている。 Therefore, in the specification and drawings of US Pat. No. 5,777,335 and Japanese Patent Laid-Open No. 9-152486, a shielding member such as lead is used to shield a semiconductor integrated circuit element from such X-rays. A configuration has been proposed.
図16は、従来の放射線撮像装置の一例を示す模式図である。図16において、1は撮像素子、2は撮像素子基板1などの支持体、3は回路基板、4は鉛の板などの放射線遮蔽部材、5は半導体集積回路素子などの能動素子、11は筐体、12はフレキシブル配線基板などの配線部材、13は放射線である。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example of a conventional radiation imaging apparatus. In FIG. 16, 1 is an image sensor, 2 is a support such as an
図示しない放射線源から照射された放射線は被写体を透過して放射線撮像装置へと入射する。入射した放射線13には、被写体のX線情報が含まれている。
Radiation emitted from a radiation source (not shown) passes through the subject and enters the radiation imaging apparatus. The
撮像素子基板1に入射した被写体の情報を含むX線は、そこで直接或いは間接的に電荷を発生させ、電子回路により読み出すことができる電気信号となる。
The X-ray including the information of the subject incident on the image
X線は可視光に比べてエネルギーが高いために、撮像素子基板1において完全に吸収されず、撮像素子基板1を透過することがある。そこで、鉛板のような遮蔽部材4を撮像素子基板1の受光面とは反対側の面(裏面)側に設け、能動素子5を有する回路基板3にX線が入射することを妨げている。
Since X-rays have higher energy than visible light, they are not completely absorbed by the
しかし、図16に示したような構成では、X線遮蔽すべき回路基板3に比べて、かなり大きな面積を有する遮蔽部材4を搭載しているために、撮像装置がかなり重くなる。立位や臥位などの大型診察機器の用途としては許容される重量であっても、近年、市場の強い要望があるところの、診察室、ベッド、救急車などでも使用できる簡易型撮像装置としては、持ち運びがし難いものとなる。
However, in the configuration as shown in FIG. 16, since the
そこで、本発明は、軽量な放射線撮像装置及びシステムを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a lightweight radiation imaging apparatus and system.
上記課題を解決するために、本発明の骨子は、入射された放射線を電気信号に変換する変換素子を有する撮像素子基板と、前記撮像素子基板に接続された複数のフレキシブル回路基板と、前記撮像素子基板の側方に配置され、前記複数のフレキシブル回路基板のいずれか1つを介して前記撮像素子基板にそれぞれが接続された複数の回路チップと、複数の放射線遮蔽部材と、を有する放射線撮像装置であって、前記複数の回路チップと前記複数の放射線遮蔽部材とは一対一に対応しており、前記複数の放射線遮蔽部材のそれぞれは、対応する回路チップの面のうち、前記放射線が入射する側の面を覆う位置に設けられており、前記放射線が入射する側の面以外の面を覆う位置には設けられていないことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the gist of the present invention is an imaging device substrate having a conversion element that converts incident radiation into an electrical signal, a plurality of flexible circuit boards connected to the imaging device substrate, and the imaging Radiation imaging having a plurality of circuit chips disposed on the side of the element substrate and connected to the imaging element substrate via any one of the plurality of flexible circuit boards, and a plurality of radiation shielding members The plurality of circuit chips and the plurality of radiation shielding members have a one-to-one correspondence, and each of the plurality of radiation shielding members is incident on the radiation of the corresponding circuit chip. It is provided in the position which covers the surface on the side to perform, and is not provided in the position which covers the surface other than the surface on which the radiation is incident .
さらに、本発明の骨子は、上述した放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置によって撮像された像を表示するためのディスプレイと、を具備する放射線撮像システムであることを特徴とする。 Furthermore, the gist of the present invention is a radiation imaging system including the above-described radiation imaging apparatus and a display for displaying an image captured by the radiation imaging apparatus.
本発明によると、重量のある遮蔽部材を小さくすることが可能となるので、放射線撮像装置及びシステムを軽量化することができる。 According to the present invention, since a heavy shielding member can be reduced, the radiation imaging apparatus and system can be reduced in weight.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)図1は、本発明の実施形態1の放射線撮像装置の断面図である。ここで、符号1は撮像素子基板、2は支持体、3は回路基板、11は筐体、12は配線部材である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a radiation imaging apparatus according to
撮像素子基板1としては、X線のような放射線を吸収し電荷を発生させるタイプの直接型変換素子、或いは、放射線を一旦可視光線に変換した後、その可視光線を吸収し電荷を発生させる間接型変換素子、のうち何れかを用いることができる。
As the image
例えば、間接型の撮像素子基板1としては、撮像素子基板1上に薄膜半導体プロセスによって所要の光電変換素子を作成し、その撮像素子基板1上には、さらに、シンチレータ、蛍光体のような波長変換体を設けた構成があり、この場合には蛍光体により、光電変換素子の感度波長域において、X線が可視光線に波長変換され、撮像素子基板1に入射することで光電変換後の電気信号となる。なお、撮像素子基板1は、複数の光電変換素子基板からなる。
For example, as the indirect image
具体的には、水素化アモルファスシリコン(以下、「a−Si」と称する。)のような非単結晶半導体材料により、光電変換素子の光電変換半導体層と、薄膜電界効果型トランジスタ(以下、「TFT」と称する。)の半導体層とを同時又は順次形成して、可視光線の2次元エリア型撮像素子を作成し、これにCsI蛍光体のような波長変換体のシートを貼り合せて、放射線撮像素子を形成する。 Specifically, a non-single-crystal semiconductor material such as hydrogenated amorphous silicon (hereinafter referred to as “a-Si”) is used to form a photoelectric conversion semiconductor layer of a photoelectric conversion element and a thin film field effect transistor (hereinafter referred to as “ The two-dimensional area-type imaging device for visible light is formed simultaneously or sequentially with a semiconductor layer (referred to as “TFT”), and a sheet of a wavelength converter such as a CsI phosphor is bonded to the radiation layer. An imaging element is formed.
また、別の間接型変換素子としては、単結晶シリコン基板にホトダイオードとともにCCDやMOSトランジスタを作成し、その受光面上に波長変換体を設けた構成であってもよい。 Another indirect conversion element may be a structure in which a CCD or MOS transistor is formed on a single crystal silicon substrate together with a photodiode, and a wavelength converter is provided on the light receiving surface.
一方、直接型変換素子としては、単結晶シリコン基板や、ガラス基板の表面にトランジスタなどでアドレス回路を形成し、そのアドレス回路にGaAsなどの化合物半導体からなる放射線吸収素子を接続した構成の素子が用いられる。 On the other hand, as a direct conversion element, there is an element having a configuration in which an address circuit is formed with a transistor or the like on the surface of a single crystal silicon substrate or a glass substrate, and a radiation absorbing element made of a compound semiconductor such as GaAs is connected to the address circuit. Used.
支持体2は、金属、セラミックス或いはガラスなどからなる板状のものであり、表面側に撮像素子基板1が平面的に重なるように固定され、裏面側には、回路基板3などが固定されていて、これを筐体11としての外装カバーにて覆っている。
The
撮像素子基板1側より入射されたX線は、蛍光体の板により可視光線に波長変換され、撮像素子基板1に入射し、光電変換素子による光電変換後の電気信号となるが、波長変換されないX線は、蛍光体の板が搭載された撮像素子基板1を透過し、撮像素子基板1の裏面側(図面下方)に配置された回路基板3に爆射される。
X-rays incident from the
回路基板3は、銅などの導電層パターンとガラスエポキシなどの絶縁層が積層された構成の所謂プリント回路基板が用いられる。多数の導電層パターンと多数の絶縁層が相互に積層された多層プリント配線基板とすれば、より高密度な実装が可能である。
The
回路基板3には、例えば、撮像素子基板1の動作を制御するための制御回路ブロックや、撮像素子基板1から得られた画像信号を記憶したり、画像処理する画像処理回路ブロックや、外部とのインターフェース回路ブロックなどが形成される。
The
配線部材12としては、半導体集積回路チップを有するテープキャリアパッケージのTABテープを用いてもよいし、単純なフレキシブルプリント回路基板であってもよい。
As the
回路基板3の回路は、個別ダイオードや個別トランジスタなどの個別半導体素子や、半導体集積回路素子のような能動素子5と、コンデンサや抵抗などの受動素子6などにより構成され、これらがコネクタなどと共に回路基板3の表面或いは裏面のうち少なくとも何れか一方に実装されている。
The circuit of the
特に、そのうちの単結晶半導体素子からなる能動素子5は、X線により誤動作することで、取り出される情報信号の品質の低下や装置自体の信頼性を低下させる可能性がある。
In particular, the
そこで、本実施形態においては、図1のように、撮像素子基板1のガラス基板の裏面で対向して配置されている支持体2と回路基板3との間に撮像素子基板1及び回路基板3のいずれよりも小さい面積の遮蔽部材4を設けている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
換言すれば、撮像素子基板1の下方には、部分的に設けられた層状のX線遮蔽用の遮蔽部材4があり、これの設置位置に対応して回路基板3上に能動素子5を設けており、透過X線から能動素子5を保護することができる。また、回路基板3を、撮像素子基板1の周辺に配置するのではなく、X線投射方向に重ねた位置に置き、そこに能動素子5を設けている。
In other words, below the image
このようにすることで、撮像素子基板1を透過したX線が遮蔽部材4によって遮蔽され、回路基板3の能動素子5へのX線曝射を回避することが可能になる。
By doing so, the X-rays that have passed through the
(実施形態2)図2は、本発明の実施形態2としての放射線撮像装置の断面図である。本実施形態では、図2に示すように、撮像素子基板1の裏面で対向して配置されている支持体2と回路基板3に搭載された能動素子5との間にのみ、それぞれ、遮蔽部材4を設けている。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view of a radiation imaging apparatus as
遮蔽部材4は、撮像素子基板1の裏面側回路基板3上に設けられた能動素子5に一対一に対応して分割されて、より小型化された層状の遮蔽部材4が複数設けられている。これによって、透過X線から周辺回路を効率良く保護することができる。
The shielding
ここでは、遮蔽部材4の大きさ(回路基板3の表面に沿った面における面積)は、能動素子5の外形の大きさより若干大きなものとしている。また、回路基板3は両面実装基板としており、能動素子5はその一方の面にのみ実装している。
Here, the size of the shielding member 4 (the area on the surface along the surface of the circuit board 3) is slightly larger than the size of the outer shape of the
こうすることにより、回路基板3上の各種部品のレイアウトに応じて、遮蔽部材4がレイアウトしやすい構成となる。そして、遮蔽部材の面積の合計は、回路基板の面積よりも小さい。
By doing so, the shielding
また、回路基板3を、撮像素子基板1の周辺に配置するのではなく、X線投射方向に重ねた位置に配置しており、しかも、回路基板3上の能動素子5に対応して、より小型化された遮蔽部材4が設けているので、X線遮蔽部材の材料である重金属の使用量を低減することができ、装置全体がより一層軽量化でき、これによって装置本体の筐体11なども簡単化や薄肉化ができるため、装置全体の小型化も達成できる。
In addition, the
次に本実施形態に用いられる遮蔽部材4の変形例について述べる。
Next, a modified example of the shielding
遮蔽部材4は、図3(a)に示すように、重金属及び重金属を含有した材料で構成される。具体的には、表面が樹脂などでコートされた鉛板が挙げられる。
As shown in FIG. 3A, the shielding
また、図3(b)に示すように、遮蔽効果がないか、遮蔽効果が低い材料からなる支持体52の両面に、上記遮蔽材料の層51を一体的に設けたものでもよい。
Further, as shown in FIG. 3B, the shielding
さらには、図3(c)に示すように、1対の支持体52にて遮蔽材料の層を挟み込んだ構成であってもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 3C, a configuration in which a layer of a shielding material is sandwiched between a pair of
さらには、図3(d)に示すように、バインダ53の中に遮蔽材54を多数分散させて一体化したもので遮蔽部材4を構成してもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 3D, the shielding
図4は、図2の能動素子5に対して一対一で遮蔽部材4を配置する場合の構成を示す模式図である。能動素子5、特に、単結晶半導体素子からなる半導体集積回路素子の場合には、図4(a)に示すように遮蔽部材4は、半導体集積回路素子から分離して、詳しくは、半導体集積回路素子のパッケージから離した位置に配置する。例えば支持体2に固定してもよい。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration when the
また、半導体集積回路素子等からなる能動素子5の上に、直接、貼り付け、または、印刷・塗布などの方法により、遮蔽部材4を固定してもよい。図4の(b)は、半導体集積回路素子のパッケージの大きさよりも、若干大きな遮蔽部材4を、パッケージに固定した場合を示している。
Further, the shielding
本実施形態によれば、特に、遮蔽部材4が小型化されることで、両面テープなどによる簡易な固定方法でも、遮蔽部材を支持体2や能動素子5に固定することができるので、コストの点からも効果がある。
According to this embodiment, in particular, since the shielding
(実施形態3)本発明の実施形態3では、能動素子5としての半導体集積回路素子に入射する放射線から該素子5を遮蔽するための遮蔽部材4を、半導体集積回路素子に一対一に対応して設けている。そして、遮蔽部材4の面積は、対応する半導体集積回路素子のパッケージより小さく且つ該半導体集積回路素子の半導体集積回路チップより大きくしている。
(Embodiment 3) In
図5(a)は、本発明の実施形態3の放射線撮像装置に用いられる回路基板3に搭載される半導体集積回路素子の模式的な断面図である。図5(a)において、61はシリコン基板などに形成された半導体集積回路チップ、62はボンディングワイヤとしての金線、63は外部接続用のリード、64はチップ61を支持するフレーム、65は封止用の樹脂などからなるパッケージである。
FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of a semiconductor integrated circuit element mounted on the
半導体集積回路素子の多くは、図示したようにその外形を決めているパッケージ6の大きさに比べて、半導体集積回路チップ61の大きさは相当小さい。そこで、遮蔽部材4の実装面積(回路基板3の実装面に沿った面における面積)をパッケージ65の実装面積より小さく且つ半導体集積回路チップ61の面積と同等かそれより大きなものとする。
In many of the semiconductor integrated circuit elements, the size of the semiconductor integrated
論理回路やシステムLSIのような大規模な半導体集積回路素子の中には、チップの面積がパッケージの面積に比べて極端に小さいものもあり、そのような場合には、使用する遮蔽部材4をより小さくすることができる。
Some large-scale semiconductor integrated circuit elements such as logic circuits and system LSIs have an extremely small chip area as compared with the package area. In such a case, the shielding
図5(b)は、図5(a)の変形例を示す図であり、回路基板3の片面に遮蔽部材4を配置し、もう片方の面に半導体集積回路素子5を配置している。
FIG. 5B is a diagram showing a modification of FIG. 5A, in which the shielding
もちろん、図5(a)の構成と図5(b)の構成とを組み合わせて、半導体集積回路チップの両面を遮蔽することも好ましいものである。 Of course, it is also preferable to shield both surfaces of the semiconductor integrated circuit chip by combining the configuration of FIG. 5A and the configuration of FIG.
(実施形態4)本発明の実施形態4の放射線撮像装置においては、放射線遮蔽部材として、回路基板3に被着されたハンダによって遮蔽部材4を形成するものである。
(Embodiment 4) In a radiation imaging apparatus according to
図6は、本発明の実施形態4の放射線撮像装置の回路基板3の模式的な断面図であり、遮蔽部材4を鉛と錫を含むハンダで形成している。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the
このハンダの層が回路基板3の表面に占める面積は、回路基板3の面積よりも小さく、且つ能動素子5の実装面積よりも大きくしている。
The area occupied by the solder layer on the surface of the
(実施形態5)図7は、本発明の実施形態5の放射線撮像装置の一例を説明するための概略斜視図である。図示のように、本実施形態の放射線撮像装置においては、遮蔽部材4が撮像素子基板1の光電変換基板より小さく、且つ、回路基板3の上方の必要な部分のみを覆えるように配されている。
(Embodiment 5) FIG. 7 is a schematic perspective view for explaining an example of a radiation imaging apparatus according to
即ち、支持体2上には、複数(この事例では4個)の光電変換素子基板からなる撮像素子基板1が配置され、また、撮像素子基板1の下方であって筐体11としての外装カバーの底部側に設けた回路基板3上には、複数の能動素子5が配置され、少なくとも、これら能動素子5に対応して、撮像素子基板1と回路基板3との間に遮蔽部材4が配置されている。
That is, on the
なお、光電変換素子基板上の光電変換素子(図示せず)からの電気信号は、フレキシブル回路基板のような配線部材12を介して、回路基板3側に伝達される。また、筐体11としての外装カバーは、その上面に、撮像素子基板1のX線照射領域に対応する開口11aが形成されている。
An electrical signal from a photoelectric conversion element (not shown) on the photoelectric conversion element substrate is transmitted to the
また、本実施形態では、支持体2上に4つの光電変換素子基板を配設しているが、1個の撮像素子基板1を配設するシンプル構造としてもよいことはもちろんである。
In this embodiment, four photoelectric conversion element substrates are disposed on the
以上の各実施形態においては、回路基板3に鉛を含まないハンダ、例えば銀、銅、ビスマスから選択される少なくとも一種と、錫とを含む鉛フリーハンダで能動素子5等の各種部品を取り付け、遮蔽部材4のみに鉛を用いることも好ましいものである。
In each of the embodiments described above, various components such as the
この場合には、遮蔽部材4のみを取り外せば、使用できなくなった装置の解体、修理、破棄を行いやすくなる。さらにこの場合には、鉛を含む遮蔽部材4を樹脂などで封止した状態で組み立てておけば尚よい。
In this case, if only the shielding
(実施形態6)本発明の実施形態6について説明する前に、図8〜図10を参照して参考例による放射線撮像装置の構成について述べる。
(Embodiment 6) Before describing
図8は、本発明の実施形態6のカセッテ型の撮像装置の内部構成を示す断面図である。装置の外枠は、筐体14にグリッド15をビス留めした構成であり、装置内に図示している点線枠で囲われた領域に放射線撮像素子モジュール16がある。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an internal configuration of a cassette type imaging apparatus according to
放射線撮像素子モジュール16は装置内で支持台17に支えられ、接着材、或いは、粘着剤を両面に有する固定材18で支持台17ならびにグリッド15に固定されている。
The radiation
放熱板19と平板41との間に放射線撮像素子モジュール16内のフレキシブル回路基板33を挟みビス42で二つの板の間隔を狭めることでフレキシブル回路基板33を放熱板19に固定する。
The
さらに、放熱板19は筐体14にビス42で接続されることによって、機械的に筐体14に固定される。同時に、フレキシブル回路基板33に搭載された画像信号読み出し用のIC35から発する熱は放熱板19を介して筐体14へと導かれ、放熱面積を稼いでよりよい冷却効果をあげている。
Further, the
またプリント回路基板34は取り付け板21を介してビス42によって筐体14に固定されている。55、56は放射線7を遮蔽する鉛板、22は蛍光板30において変換されず且つ基台28を透過したX線である。
The printed
図9は、図8の放射線撮像素子モジュール16の断面図である。図10は、図8の放射線撮像素子モジュール16の上面図である。図9,図10において、23〜26は上面が受光部であるセンサ基材、27はセンサ基材23〜26の上に各々形成された画素領域であり、光電変換素子とTFT素子(トランジスタ)とが備えられている。28はセンサ基材23〜26を保持する基台、29はセンサ基材23〜26と基台28とを固定する接着材である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the radiation
センサ基材23〜26は2次元方向に画素ピッチが合うよう位置合わせされた状態で基台28に固定されている。これは製造歩留まりのよい小型基板を複数個配列させ大判化するといった目的で行われている。したがって、歩留まりのよい1枚の大面積基板が製造可能であれば、基台29を有しない放射線固体撮像素子を構成してもよい。
The
また、30は放射線を可視光に変換する蛍光体の板でCaWO4やGd2O2S:Tb3等の粒状の蛍光材を樹脂板に塗布したものやCsI蒸着物の層などが用いられる。31はセンサ基材23〜26と蛍光板30を貼り合わせるための接着材である。32は画素領域に備えている光電変換素子及びTFT素子を駆動させるための入力信号とX線情報を読み取った出力信号とをセンサ基材23〜26外にある入力或いは出力システムとのやりとりを行う引き出し電極部である。
なお、ここでは、蛍光板30と光電変換素子とで変換手段を構成するようにしているが、放射線を直接電気信号に変換するような変換手段を用いれば、蛍光板30は不要となる。
Here, the
引き出し電極部32はフレキシブル回路基板33を介してプリント回路基板34に接続されている。フレキシブル回路基板33上とプリント回路基板34との各々には入力信号或いは出力信号を処理するIC35,36が各々搭載されている。
The
また、引き出し電極部32とフレキシブル回路基板33の接合部において、引き出し電極部32の電食を防止するためシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの封止材37を設けている。
In addition, a sealing
さらに、38は不透湿かつ放射線透過性の性質を有する金属フィルムであり、蛍光板30上に接着材39を介して接続されている。光電変換素子及びTFT素子に防湿或いは電磁波遮蔽が求められる場合に、金属フィルム38は蛍光板30と光電変換素子及びTFT素子とを密閉する目的で用いられる。
Furthermore, 38 is a metal film having moisture-impermeable and radiation-transmitting properties, and is connected to the
さらに蛍光板30と光電変換素子及びTFT素子との密閉をより確実にするため、金属フィルム38上からセンサ基材23〜26の間を封止材40で充填するとよい。
Further, in order to more surely seal the
このように構成された放射線撮像装置は、放射線源から被写体を透過して装置内に入射した放射線7を蛍光板30内で可視光へと変換する。この可視光は、蛍光板30直下の接着材31を透過しセンサ基材上に形成された光電変換素子に入射される。
The radiation imaging apparatus configured in this way converts the
光電変換素子では、これを光電変換し2次元画像を形成するために出力する。この時、蛍光板30によって全ての放射線7が可視光へ変換されることが望ましい。実際は、変換しきれなかった放射線22がセンサ基材や基台28を透過して、支持台17に備えられている鉛板56に照射されることがある。
In the photoelectric conversion element, this is photoelectrically converted and output to form a two-dimensional image. At this time, it is desirable that all the
仮に鉛板56がない場合、放射線22はさらに支持台17を透過し、下方にあるプリント回路基板34に搭載しているIC36に入射される。IC36へのX線入射は誤動作を起こし、また光電変換素子の特性を劣化させる問題に進展することがある。
If there is no
したがって放射線固体撮像装置は、鉛板56を設けてプリント回路基板34上のIC36に放射線が照射されないよう工夫がされている。しかしながら、前述したように鉛板56などの重量により装置が重くなってしまう。
Therefore, the radiation solid-state imaging device is devised so that the
以下、図面を用いて本発明の実施形態6について説明する。
図11は、本発明の実施形態6の放射線撮像装置の構成を示す図である。図11においては、遮蔽部材4を、放射線遮蔽性を有する材料を例えば粉末にし混入させた有機化合物もしくは無機化合物からなる材料で作成している。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a radiation imaging apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 11, the shielding
シンチレーターであるところの蛍光板30によって変換されなかった放射線9は撮像素子モジュール16と支持台17とを透過して、プリント回路基板34上のIC(能動素子)36に照射される。
The radiation 9 that has not been converted by the
放射線9を遮蔽するため、プリント回路基板34上に遮蔽部材4を設ける。遮蔽部材4は回路基板34のIC36の実装面と逆の面上にIC36の実装面の面積と同等或いはそれより大きな面積となるように形成する。
In order to shield the radiation 9, the shielding
また、本実施形態では、筐体14を透過した放射線8が、90度に折り曲げられたフレキシブル回路基板33上のIC35に照射されないように、IC35を包み込むように遮蔽部材4を形成している。理論的には、遮蔽部材4を形成していなければ放射線8が入射するであろう領域にだけ遮蔽部材4を形成すればよいので、IC35の側面をカバーすればよいことになる。
In the present embodiment, the shielding
しかし、ビス42による取り付け板21のビス留めの仕方によっては、フレキシブル回路基板33が若干傾いて固定されることもあるので、IC35の放射線7からの遮蔽に万全を期すためには、IC35を包み込むように形成するとよい。なお、図11において図8〜図10と同様の部分には、同一の符号を付している。
However, depending on how the mounting
図12は、図11のセンサ基材の引き出し電極部32及びフレキシブル回路基板33周辺の拡大図である。図12において、55は必要に応じて設けられる絶縁膜であり遮蔽部材4の下部に設けられている。これは、仮に遮蔽を必要とするエリアに絶縁保護されていない部品や配線がある場合に有用である。
FIG. 12 is an enlarged view of the periphery of the
また、54はPb、Ta、Ba、Wなどの金属のように、放射線遮蔽性を有する材料である。実際は粒状に加工しやすい点からハンダボールが適している。53は有機化合物もしくは無機化合物のバインダであり、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルミナ、炭化けい素が挙げられる。中でもシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂を選択すれば、IC35,36上に例えば膜状に形成することが容易になる。
なお、ハンダボールの材料であるハンダは、例えばSn−Pb(63wt%:37wt%)の共晶ハンダやSn−Pb(10wt%:90wt%)の高融点ハンダを用いている。 For example, Sn—Pb (63 wt%: 37 wt%) eutectic solder or Sn—Pb (10 wt%: 90 wt%) high melting point solder is used as the solder used as the solder ball material.
また、遮蔽部材4を液状のまま必要なエリアにディスペンサー、スプレーなどによる塗布或いはフレキソなどの印刷によりコーティングし、その後熱、2液混合、湿気、紫外線などで硬化させることもできる。
Further, the shielding
さらに、フレキシブル回路基板33のように形状が変形するものに塗布等しても剥れないように、軟らかな材質が望まれる。先に挙げた材料の中ではシリコーン樹脂がもっとも適している。
Furthermore, a soft material is desired so that it does not peel off even if it is applied to a material whose shape is deformed, such as the
また、IC35,36を遮蔽部材4で覆えば、どの方向から放射線が装置内に入射しても、遮蔽できる。
Further, if the
(実施形態7)図13は、本発明の実施形態7の放射線撮像装置の構成を示す図である。本実施形態は図11に示したカセッテ型放射線撮像装置に、さらに、別の鉛板56を備えたものである。
(Embodiment 7) FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a radiation imaging apparatus according to
図13に示すように、IC36を覆うように鉛板56を備えることによって、筐体14内に侵入した放射線8が、筐体14の底に達して散乱した場合、散乱線8の強度によってはプリント回路基板34上のIC36の表面に放射線7が照射されることも考えられる。
As shown in FIG. 13, by providing the
そのため、プリント回路基板34上のIC36の表面をも鉛板56で覆っている。その際、IC36が絶縁保護されてない場合は、図12に示したようにIC36と鉛板56との間に絶縁膜を介在させることが望ましい。
Therefore, the surface of the
(実施形態8)図14(a)、図14(b)は本発明の実施形態8の放射線撮像装置の模式的な構成図及び模式的な断面図である。光電変換素子とTFTはa−Siセンサ基材6011内に複数個形成され、シフトレジスタ又は検出用集積回路を構成しているIC35が実装されたフレキシブル回路基板6010が180℃に折り曲げられて接続されている。
フレキシブル回路基板6010の逆側は回路基板PCB1、PCB2に接続されている。a−Siセンサ基材6011の複数枚が基台6012の上に接着され大型の光電変換装置を構成する基台6012の下には処理回路6018内のメモリ6014をX線から保護するため遮蔽部材としての鉛板6013が実装されている。
The opposite side of the
a−Siセンサ基材6011上にはX線を可視光に変換するためのシンチレーター6030例えばCsIが、蒸着されている。図14(b)に示されるように全体をカーボンファイバー製のケース6020に収納している。
A
次に、本発明の放射線撮像システムについて説明する。 Next, the radiation imaging system of the present invention will be described.
図15は、前述した各実施形態による放射線撮像装置を用いたX線診断システムへの応用例を示す図である。放射線源としてのX線チューブ6050で発生したX線6060は患者或いは被験者6061の胸部6062を透過し、シンチレーターを上部に実装した放射線撮像装置6040に入射する。この入射したX線には患者6061の体内部の情報が含まれている。
FIG. 15 is a diagram illustrating an application example to an X-ray diagnosis system using the radiation imaging apparatus according to each of the above-described embodiments.
X線の入射に対応してシンチレーターは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換されイメージプロセッサ6070により画像処理され制御室のディスプレイ6080で観察できる。 The scintillator emits light in response to the incidence of X-rays, and this is photoelectrically converted to obtain electrical information. This information is converted into digital data, processed by an image processor 6070, and can be observed on a display 6080 in a control room.
また、この情報は電話回線6090等の伝送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどディスプレイ6081に表示もしくは光ディスク等の保存手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。またフィルムプロセッサ6100によりフィルム6110に記録することもできる。
Further, this information can be transferred to a remote place by a transmission means such as a
なお、以上説明した各実施形態では、X線を用いた場合を例に説明したが、 α,β,γ線等の放射線を用いることができる。また、光は光電変換素子により検出可能な波長領域の電磁波であり、可視光を含む。さらに、例えば放射線を含む電磁波を電気信号に変換する電磁波電気信号変換装置にも適用することができる。 In each of the embodiments described above, the case where X-rays are used has been described as an example. However, radiation such as α, β, and γ rays can be used. Light is an electromagnetic wave in a wavelength region that can be detected by a photoelectric conversion element, and includes visible light. Furthermore, for example, the present invention can be applied to an electromagnetic wave electric signal conversion device that converts an electromagnetic wave including radiation into an electric signal.
1 撮像素子基板
2 支持体
3 回路基板
4 遮蔽部材
5 能動素子
11,14 筐体
12 配線部材
15 グリッド
16 放射線撮像素子モジュール
17 支持台
18 固定材
19 放熱板
21 取り付け板
23〜26 センサ基材
27 画素領域
28 基台
29,31,39 接着材
30 蛍光板
32 引き出し電極部
33 フレキシブル回路基板
34 プリント回路基板
35,36 IC
37,40 封止材
38 金属フィルム
41 平板
42 ビス
DESCRIPTION OF
37, 40
Claims (7)
前記撮像素子基板に接続された複数のフレキシブル回路基板と、
前記撮像素子基板の側方に配置され、前記複数のフレキシブル回路基板のいずれか1つを介して前記撮像素子基板にそれぞれが接続された複数の回路チップと、
複数の放射線遮蔽部材と、
を有し、
前記複数の回路チップと前記複数の放射線遮蔽部材とは一対一に対応しており、
前記複数の放射線遮蔽部材のそれぞれは、対応する回路チップの面のうち、前記放射線が入射する側の面を覆う位置に設けられており、前記放射線が入射する側の面以外の面を覆う位置には設けられていないことを特徴とする放射線撮像装置。 An image sensor substrate having a conversion element for converting incident radiation into an electrical signal;
A plurality of flexible circuit boards connected to the imaging device substrate;
A plurality of circuit chips disposed on the side of the image pickup device substrate, each connected to the image pickup device substrate via any one of the plurality of flexible circuit boards;
A plurality of radiation shielding members;
Have
The plurality of circuit chips and the plurality of radiation shielding members correspond one to one,
Each of the plurality of radiation shielding members is provided at a position that covers the surface on which the radiation is incident, and covers a surface other than the surface on which the radiation is incident. The radiation imaging apparatus is not provided in the radiation imaging apparatus.
前記複数の回路チップは、前記筐体に固定された放熱板によって固定されていることを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。 A housing,
The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the plurality of circuit chips are fixed by a heat radiating plate fixed to the housing .
前記回路基板と前記撮像素子基板との間に配置されており、Pb、Ta、Ba、Wから選択された少なくとも一種の金属を含む更なる複数の放射線遮蔽部材と、
をさらに有し、
前記更なる複数の回路チップと前記更なる複数の放射線遮蔽部材とは一対一に対応しており、前記更なる複数の放射線遮蔽部材のそれぞれは、対応する回路チップを前記放射線から遮蔽する位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 A circuit board that is disposed on the side opposite to the radiation incident side, and further includes a plurality of circuit chips electrically connected to the imaging element substrate via the plurality of flexible circuit boards;
A plurality of further radiation shielding members that are disposed between the circuit board and the imaging element substrate and include at least one metal selected from Pb, Ta, Ba, and W;
Further comprising
The further plurality of circuit chips and the further plurality of radiation shielding members correspond one-to-one, and each of the further plurality of radiation shielding members is located at a position where the corresponding circuit chip is shielded from the radiation. The radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the radiation imaging apparatus is provided .
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