JP3347708B2 - ２次元画像入力装置及びそれを用いた画像処理システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像入力装置に関
し、更に詳しくは、医療用、産業用ディジタルＸ線撮影
装置等の放射線撮像装置に好適に使用し得る大面積の２
次元画像入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】医療機器の分野では、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、そ
の流れの中で、従来フィルムを用いたＸ線撮像装置が主
流であったＸ線画像の分野においても、例えば直接対象
の透過Ｘ線をＸ線撮影装置に投射して表示装置に表示し
て、リアルタイムに診察する、" Ｘ線画像情報のディジ
タル化”による画像処理の要求が高まりつつある。

【０００３】この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、またさまざまな通信方式等により患者のＸ線画像
情報を、リアルタイムに遠隔地で見ることが可能とな
る。

【０００４】また、ディジタルのＸ線画像情報は画像処
理により、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
とができる。またこのディジタル化の流れは、医療の世
界ばかりでなく、産業分野においても進行しており、例
えばディジタルＸ線画像入力装置を材料の結晶解析に応
用したり、半導体製造装置用の一つとしてＸ線で半導体
露光装置に適用して極小細線の生成等によって、観測用
も含めて、微細で正確な半導体ウエハ加工に適用する研
究も行われている。

【０００５】現在、" Ｘ線画像情報のディジタル化”の
ための画像入力装置として、一つに２次元のＣＣＤ固体
撮像素子を、フィルムの代わりに用いたＸ線撮像装置が
開発されている。

【０００６】また水素化アモルファスシリコン（以下、
ａ−Ｓｉと記す）等の光電変換膜を用いて、光電変換素
子を大面積の基板に形成したフラットパネル型センサが
開発され、これを用いたＸ線撮像装置が開発されてい
る。

【０００７】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の半導体層とを同一の基板上に形成可能な利点
を有している。これとシンチレータと組み合わせて、等
倍の大面積センサが検討されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、現
在、大面積画像領域、コンパクト・軽量、高感度、高速
の動画対応のフラットパネル型Ｘ線画像入力装置が求め
られている。このＸ線画像入力装置の画素ピッチとし
て、１００μｍ以下が望ましく、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４０ｃｍ×４０ｃｍのサイズを有するこ
とが望ましい。

【０００９】（従来の問題）ここで、従来からの大画面
・Ｘ線画像入力装置の問題点として下記の項目が挙げら
れている。

【００１０】（１）ＣＣＤ固体撮像素子は、現状人体の
大きさに匹敵する大きさで作製することはできない。現
状のＣＣＤセンサ素子の大きさは２ｃｍ角である。従っ
て、ＣＣＤ固体撮像素子を用いて、大面積の画像入力を
行う場合、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。

【００１１】しかしながら、縮小光学系を用いたＣＣＤ
センサであるので、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比が一般的に、レンズを通す
前に比べ、２桁〜３桁ダウンし、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。

【００１２】そのため、縮小光学系とＣＣＤ固体撮像素
子の組み合わせを一組として、これらを複数配置して、
大面積に対応しつつ、Ｓ／Ｎを確保する形態が提案され
ているが、これでも等倍型に対して感度が劣り、またレ
ンズ系を用いるため大面積Ｘ線撮像装置が大型化すると
いった問題が生ずる。

【００１３】また、単結晶シリコンからなるＣＣＤ固体
撮像素子や、またその周辺回路に用いられる素子はＸ線
に対して耐久性が劣っており、Ｘ線遮蔽のための工夫が
要求される。

【００１４】ＣＣＤセンサを等倍光学系のファイバープ
レート、シンチレータと組み合わせた、図12に示すよう
な、従来例１として、ＣＣＤ固体撮像装置中、４枚のモ
ジュールからなる画素領域８２と、垂直・水平走査回路
や画像処理回路等の非画素領域８３と、その周辺部の引
出線用のコネクタ等の電気実装領域８４等から構成され
たものがある。上記従来例１に示されるような配置で、
４個のＣＣＤをつなぎあわせる形態も提案されている
が、せいぜい最大４個のつなぎあわせしかできず、到底
要求される大面積にはできない。

【００１５】そのため更に改良された案として、ＵＳＰ
５，８３４，７８２に、従来例２の形態が提案されてい
る。図13（ａ）に示すように、対象物の透過Ｘ線の入射
に対して、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサをＸ線の入射
方向に向けた片側読み出しの形態に設計し、エリアセン
サ９１を周辺領域が重なるように２段構えで配置し、フ
ァイバーアレイで各画像領域にＸ線を導入している。ま
た、図13（ｂ）によれば、Ｘ線入射方向から見た場合の
平面図であり、画素領域９４と信号取り出し部（非画素
領域）９３が配置され、単一の形態となる。これを、ス
テップを有するファイバーアレイ９２に配置すること
で、多数個の貼り合わせを実現している。この方法によ
れば、モジュールの段数であるステップの数を増やすこ
とで、原理的にはいくらでも大きな面積の画像入力装置
ができる。しかしながらこの方法では、エリアセンサー
の読み出しや走査回路を全てエリアセンサーの片側に配
せざるを得ないので、電気実装領域がパネルの４辺の内
２辺に集中することとなり、実装が困難になっている。
また、残り２辺の空間を無駄になってしまい、コンパク
トなフラットパネルを実現するためには障害となる。こ
れは小さなサイズのエリアセンサーを多数枚組み合わせ
る場合、特に大きな欠点となる。

【００１６】（２）フラットパネル型の問題点 フラットパネル型を用いる場合、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高い大面積化が可能
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。

【００１７】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。

【００１８】このフラットパネル型を採用した従来例１
に示されるような構成で、４枚のモジュールで１枚のパ
ネルを構成する方法が広く行われている。この方法では
２×２の４枚の組み合わせが限度であり、それ以上の枚
数を組み合わせて、より大面積のパネルを構成すること
ができない。このような４枚の組み合わせでは、パネル
の中央にどうしてもモジュールのつなぎめが位置する。
撮像パネルの中央は画像の情報を得る際利用される割合
が高く、そこにつなぎめがあることにより、つなぎめに
関わる画像上の問題が発生した場合、目立ちやすく、品
質問題になる可能性があった。

【００１９】また、ａ−ＳｉＴＦＴを用い、ａ−Ｓｉの
光電変換素子を用いるフラットパネルでは、ａ−Ｓｉの
半導体としての欠点から、更なる高感度化や、高速動作
が難しく、動画対応の高感度、高速動作のフラットパネ
ルの実現は困難と考えられる。そこで、本発明は上記困
難性を屈服することを課題とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】以上のような状況に鑑
み、前記従来の技術における問題点、課題を解決するた
めに、本発明においては、以下のような発明特定事項を
提示する。

【００２１】複数の画素が2次元状に配列された画素領
域を有するエリアセンサを含むモジュールを複数配置し
た画像入力装置において、一つ又は複数の前記画素領域
を含む第１の群と、画像入力方向から見た場合に、前記
第１の群に含まれる前記一つ又は複数の画素領域の周囲
を囲む形状に隣接して配置された複数の前記画素領域を
含む第２の群とを有し、前記第２の群に含まれる前記複
数の画素領域は、前記第１の群に含まれる前記一つ又は
複数の前記画素領域よりも画像入力面側に設けられてい
ることを特徴とする2次元画像入力装置を提供する。ま
た、複数のエリアセンサーからなる２次元画像入力装置
において、モジュールは複数の画素を長方形あるいは正
方形の形状に２次元に配した画素領域とそれ以外の非画
素領域を有する前記エリアセンサーと電気実装領域から
なり、複数のモジュールは、第１の群、第２の群、…、
第ｎ-１の群、第ｎの群からなり（ｎはｎ≧２の整
数）、前記第１の群は第１のモジュールからなり、画像
入力面の中心をなし、前記第２の群は第２から第９のモ
ジュールからなり、前記第１の群の第１のモジュールの
周囲に第２の群の８枚のモジュールを３×３で２次元に
配されるように、前記第ｎ-１の群はｎ＝２のとき１
枚、ｎ≧３のとき８×（ｎ-２）枚のモジュールからな
り、前記第ｎの群は８×（ｎ-１）枚のモジュールから
なり、前記第ｎ-１の群のモジュールの周囲に前記第ｎ
の群の８×（ｎ-１）枚のモジュールを（２ｎ-１）×
（２ｎ-１）で２次元に配し、各モジュールの画素領域
は光の入射方向から見て縦、横の画素ラインが連続する
ように配され、前記第ｎ-１の群のｎ＝２のとき１枚、
ｎ≧３のとき８×（ｎ-２）枚のモジュールの画素領域
は同一平面上に配され、第ｎの群の８×（ｎ-１）枚の
モジュールの画素領域は同一平面上に配され、前記第ｎ
-１の群の各モジュールの画素領域を含む平面とその周
囲の前記第ｎの群の各モジュールの画素領域を含む平面
は異なり、前記第ｎ-１の各モジュールの非画素領域と
実装領域は、第ｎの群の８×（ｎ-１）枚のモジュール
の少なくとも一つの裏側（光の入射方向と反対側）に配
されることを特徴とする２次元画像入力装置を提供す
る。

【００２２】また、エリアセンサーとファイバーアレイ
からなるモジュールを複数備えた２次元画像入力装置に
おいて、前記モジュールは複数の画素を、長方形あるい
は正方形の形状に２次元に配した画素領域とそれ以外の
非画素領域を有するエリアセンサーと電気実装領域とを
配置したモジュール基板と、可視光を透過する前記ファ
イバーアレイのファイバープレートとからなり、前記複
数のモジュールは、第１の群、第２の群、…、第ｎ-
１、第ｎの群を形成し（ｎはｎ≧２の整数）、前記第１
の群は第１から第４のモジュールからなり、前記第１の
群によって画像入力面の中心をなし、前記第２の群は第
５から第１６のモジュールからなり、前記第１の群の４
枚のモジュールの周囲に前記第２の群の８枚のモジュー
ルを３×３で２次元に配されるように、前記第ｎ-１の
群は４×（２ｎ-３）枚のモジュールからなり、前記第
ｎの群は４×（２ｎ-１）枚のモジュールからなり、前
記第ｎ-１の群のモジュールの周囲に前記第ｎの群の４
×（２ｎ-１）枚のモジュールを４ｎ×４ｎで２次元に
配し、前記各モジュールの画素領域は光の入射方向から
見て縦、横の画素ラインが連続するように配され、前記
第ｎ-１の群の４×（２ｎ-３）枚のモジュールの画素領
域は同一平面上に配され、前記第ｎの群の４×（２ｎ-
１）枚のモジュールの画素領域は同一平面上に配され第
ｎ-１の群の各モジュールの画素領域を含む平面とその
周囲の前記第ｎの群の各モジュールの画素領域を含む平
面は異なり、第ｎ-１の各モジュールの非画素領域と実
装領域は、前記第ｎの群の４×（２ｎ-１）枚のモジュ
ールの少なくとも一つの裏側（光の入射方向と反対側）
に配されることを特徴とする２次元画像入力装置を提供
する。

【００２３】また、少なくとも９個のエリアセンサーか
らなる２次元画像入力装置において、モジュールは、複
数の画素を長方形あるいは正方形の形状に２次元に配し
た画素領域とそれ以外の非画素領域を有する前記エリア
センサーと電気実装領域からなり、複数のモジュールは
第１の群と第２の群からなり、前記第１の群は第１のモ
ジュールからなって画像入力面の中心をなし、前記第２
の群は前記第１の群より光の入射側に位置すると共に第
２から第９のモジュールからなり、前記第１の群の第１
のモジュールの周囲に第２の群の８枚のモジュールを３
×３で２次元に配置され、前記各モジュールの画素領域
は光の入射方向から見て縦、横の画素ラインが連続する
ように配置され、前記光の入射方向に１平面の可視光に
変換するシンチレータを設け、前記シンチレータと前記
各モジュールの前記エリアセンサ間に可視光を透過する
グラスファイバアレイからなるグラスファイバプレート
を設けたことを特徴とする２次元画像入力装置を提供す
る。

【００２４】また、エリアセンサーとファイバーアレイ
からなるモジュールを複数備えた２次元画像入力装置に
おいて、前記モジュールは複数の画素を長方形あるいは
正方形の形状に２次元に配した画素領域とそれ以外の非
画素領域を有するエリアセンサーと電気実装領域とを配
置したモジュール基板と、可視光を透過する前記ファイ
バーアレイのファイバープレートとからなり、前記複数
のモジュールは、第１の群と第２の群とからなり、前記
第１の群は第１から第４のモジュールからなり、前記第
１の群によって画像入力面の中心をなし、前記第２の群
は第５から第１６のモジュールからなり、前記第１の群
の４枚のモジュールの周囲に前記第２の群の８枚のモジ
ュールを３×３で２次元に配置され、前記各モジュール
の画素領域は光の入射方向から見て縦、横の画素ライン
が連続するように配置され、前記第１の群及び前記第２
の群の前記各ファイバープレートの前記光の入射方向の
高さは同一として、前記光を可視光に変換するシンチレ
ータは前記第１の群と前記第２の群とで段差を設けたこ
とを特徴とする２次元画像入力装置を提供する。

【００２５】さらにまた、垂直方向及び水平方向に複数
の画素が2次元状に配列された画素領域と垂直走査回路
及び水平走査回路を有するエリアセンサを含むモジュー
ルを複数配置した画像入力装置において、一つ又は複数
の前記画素領域を含む第１の群と、画像入力方向から見
た場合に、前記第１の群に含まれる前記一つ又は複数の
画素領域の周囲を囲む形状に隣接して配置された複数の
前記画素領域を含む第２の群とを有し、前記第２の群に
含まれる前記複数の画素領域は、前記第１の群に含まれ
る前記一つ又は複数の前記画素領域よりも画像入力面側
に設けられ、前記第２の群に含まれる前記エリアセンサ
は、少なくとも一方に隣接する前記エリアセンサに含ま
れる前記垂直走査回路又は水平走査回路と同じ2次元平
面上にならないように、前記第２の群に含まれる前記複
数の画素領域は、異なる2次元平面上に配置されている
ことを特徴とする2次元画像入力装置を提供する。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明による実施形態について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００２７】［実施形態１］図１に本発明による第１の
実施形態の２次元画像入力装置の平面構造図を示す。図
１（ａ）は本実施形態の斜視図である。（ｂ）は図１
（ａ）中Ｐ−Ｑ面での断面図である。図２は本実施形態
のモジュール構成と作用効果を説明するための図であ
る。

【００２８】（エリアセンサーの説明）図１中、１０５
は複数の画素が水平方向及び垂直方向に配列された画素
領域を含むエリアセンサーである。現在主流の８インチ
のウエハーからほぼ１４０ｍｍ角のＣＭＯＳエリアセン
サーを一枚取りで作る。図４にそのレイアウトを示す。
図４において、エリアセンサ４０１は画素領域４０３
と、その左上の２画隅に非画素領域４０２とを有し、８
インチウエハー４０４から切り出される。画素領域４０
３内の１画素の画素サイズは１００μｍ角と大きいが、
回路構成等は従来の小型エリアセンサーのものをほとん
どそのまま踏襲でき、従来の半導体技術の延長で容易に
作成できる。

【００２９】また、図１（ｂ）において、上方からＸ線
が入射し、画像入力面を含むシンチレータ１０３を介し
て、Ｘ線を透過する等倍光学系としてファイバープレー
ト１０７を用い、モジュール基板１０６に形成したエリ
アセンサ１０５にＸ線を透過する。ここで、シンチレー
タ１０３とファイバプレート１０７間を含むファイバア
レイ１０２、エリアセンサ１０５、及びモジュール基板
１０６で、モジュール１０１を構成している。そして、
ファイバープレート１０７とＣＭＯＳエリアセンサ１０
５とで等倍光学系を組み合わせることで、従来のフラッ
トパネルを凌駕する感度を実現できる。さらにエリアセ
ンサは単結晶シリコンデバイスであるから、原理的に高
速動作に関しては問題ない。

【００３０】本実施形態は、この高感度、高速動作のエ
リアセンサー１０５を用いて、軽量コンパクトな高精度
Ｘ線画像入力装置を提供する。この時、３種類のエリア
センサー１０５を有するモジュールを作る。エリアセン
サ１０５の画素領域はｍ×ｍ（本実施形態ではｍ＝１３
５０）の正方形に形成した。また、正方形に限らず、長
方形であっても同様に構成できる。

【００３１】（モジュールの構成）本実施形態では３種
類Ａ、Ｂ、Ｃのモジュールにする。図２にそれぞれのモ
ジュールの形態と電気実装の様子を示す。このモジュー
ルＡ〜Ｃの形態は本実施形態の全体を構成する典型例で
ある。図２（ａ）は３種類のモジュールＡ〜Ｃを３×３
のモジュールに組み合わせた平面図を、図２（ｂ）はそ
の断面図を示している。図２において、モジュール２０
１はモジュール基板２０６と、エリアセンサー２０５
と、周辺回路とを構成する素子と、ファイバーアレイ２
０２等から構成される。図２（ａ）には、３種類のモジ
ュールＡ−Ｃから構成され、モジュールＡはモジュール
基板２０６上に画素領域２７と、その角の２辺に垂直方
向の画素を選択する垂直走査回路、水平方向の画素を選
択する水平走査回路等が配置された非画素領域２８と電
気実装領域２９とを備え、モジュールＢは画素領域２７
とその一辺に非画素領域２８と電気実装領域２９とを備
え、モジュールＣはモジュール基板２０６上に画素領域
２７と、その角の２辺に非画素領域２８と電気実装領域
２９とを備えている。また、中央のモジュールは、３種
類のどのモジュールでもよく、電気実装の方向は任意に
選べる。

【００３２】また、図２（ｂ）には、Ｘ線を可視光に変
換し、Ｘ線到来方向から画素領域２０７をカバーするシ
ンチレータ２０３と、ファイバープレート２０７とから
なるファイバーアレイ２０２で、モジュール基板２０８
上に形成したエリアセンサ２０５、当該エリアセンサ２
０５と外部への出力端までの信号処理を施す信号処理回
路を形成した電気実装領域２９と、その間を接続するワ
イヤボンド２０４とからなる構成が示されている。

【００３３】本実施形態において、ファイバーアレイ２
０２は、光ファイバーを多数束ねてプレート状に構成し
た等倍光学系であるファイバープレート２０７と画像入
力面を含むシンチレータ２０３の組み合わせをいう。モ
ジュール上の電気実装領域２０９には、エリアセンサー
２０５からの信号を処理する回路が形成されており、ハ
イブリッド化されている。またこの領域にはエリアセン
サー２０５との電源ラインや、信号ラインとこの周辺回
路とをつなぐためのボンディングパッドが配置されてい
る。

【００３４】（モジュールの配置）モジュールＡとＣは
画像読取り面上の配列の角に位置する。モジュールＢは
モジュールＡとＣをつなぐ位置に配する。本実施形態で
はこれらのモジュールを組み合わせて３×３の配列とす
る。配列の仕方を図２（ａ）に示す。この配列の仕方は
本実施形態の全体を構成する典型例である。

【００３５】中央の第１のモジュールを第１の群とし、
その周囲の８枚のモジュールを第２の群とする。中央に
１枚のモジュールを配する配置方法は本実施形態におけ
る発明の内容に関わる。第１のモジュールの画素領域の
４辺に沿うように、第２の群のモジュールを配してい
く。このとき、Ｘ線の入射方向からみて、各モジュール
の縦方向画素ラインと横方向画素ラインが連続するよう
に配置する。このとき第２の群のモジュールは同一の平
面上に配置されており、第１のモジュールの配置された
面とは異なっている。

【００３６】本発明に関わる本実施形態では、モジュー
ル毎のファイバーアレイの厚さを変えることにより実現
している（図１中、Ｌ＞Ｌ′の関係が成立する）。よっ
て、モジュールを配置したパネルの断面を見ると、図２
（ｂ）のように、第１のモジュールは一段下がった形と
なっている。エリアセンサーやモジュールを段差を介し
て配置する方法のみは公知の技術である。これにより、
画素領域はパネル全面で連続しながら、読み出し系やボ
ンディングパッドを配した電気実装領域は個別に配置で
きるので、電気実装が容易になる。

【００３７】本実施形態では３×３のモジュール配列を
示したが、図３に示すように、最内側のモジュールを第
１群とし、その周囲を第２群のモジュールとし、その周
囲を第３群のモジュールとし、順次第４，．．第ｎ群モ
ジュールとして構成し、モジュール数を増やした群番号
１〜ｎのモジュールが配置され、１片の数には２ｎ−１
×２ｎ−１配列のモジュールが配置され、各群中のモジ
ュール数は１〜８（ｎ−１）で構成される。この場合で
も、モジュールの種類としては上述の３種類によって構
成される。

【００３８】このように本発明の要点は、前記の最適モ
ジュールを適宜画面の中心に対して対称的に配し、かつ
３次元的にピラミッド型に配することが特徴である。

【００３９】本実施形態では、これらのモジュールを組
み立てたのち、Ｘ線を可視光に変換するためのシンチレ
ータ１０３，２０３として、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔ１を有した
蛍光体スクリーン２０３をファイバプレート２０７上の
画素領域全面に配した。シンチレータ１０３，２０３と
してはこの材料に何ら限定されない。ＣｓＩ（ヨウ化セ
シウム）をファイバープレート上に蒸着した形態のもの
を利用することもできる。また、ファイバーアレイとし
て、ファイバ自体にシンチレーションファイバを用いた
一体型ファイバープレートを採用することもできる。

【００４０】このモジュールとして、図２によって説明
すれば、ファイバーアレイ２０２に入射した１次の放射
線としてのＸ線は、シンチレータ２０３で吸収され、こ
こで第２の放射線に変換される。シンチレータ２０３で
吸収されなかったＸ線は、鉛粒子成分を含むファイバー
プレート２０７中でほぼ完全に吸収される。またファイ
バーアレイ２０２は、シンチレータ２０３で変換された
可視光に対しては、ほぼ１００％に近い透過率をもって
いる。

【００４１】以上の構成により、画像読み取り領域が４
０ｃｍ角のフラットパネル型２次元画像読取装置を作製
した。

【００４２】（作用効果）また、画像読み取り領域の中
央に、第１のモジュールを配置して、大面積パネルを形
成できたので、もっとも利用される中央付近のモジュー
ルのつなぎ目に関わる問題が解消した。

【００４３】本大画面の２次元画像入力装置を医療用に
利用する場合、人体に放射線照射を少なくする必要か
ら、照射Ｘ線量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、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するなど、電気実装を
コンパクトに行う必要がある。本実施形態では、パネル
中の各モジュールの電気実装領域が４方向に確保されて
おり、実装設計の自由度が大きいので、微少信号を扱う
のに最適な電気実装を行うことができる。

【００４４】モジュール上のエリアセンサーはファイバ
ーアレイで覆われているので、エリアセンサーの画素を
構成するフォトダイオードやトランジスタ、周辺回路を
構成するシフトレジスタやアンプのＸ線による劣化を防
止することができる。

【００４５】またモジュール上の電気実装領域にある信
号処理回路を形成するＩＣ等の素子は、十分な厚さのフ
ァイバーアレイがＸ線の遮蔽材となってＸ線があたる事
はなく、Ｘ線による素子の劣化をなくすことができた。

【００４６】本実施形態では、動画対応のためのパネル
としてセンサに、大板ＣＭＯＳセンサを用いたが、用途
を限定すれば、その他のセンサを用いることができる。
例えば従来のａ−Ｓｉを用いたセンサの構成にも適用で
き、従来４枚の組み合わせが限度であったものを更に多
数枚組み合わせ、より大面積なパネルを作製することが
できる。

【００４７】［実施形態２］図５に本発明になる第２の
実施形態を示す。図５（ａ）は本実施形態の斜視図であ
る。図５（ｂ）は図５（ａ）中Ｐ−Ｑ面での断面図であ
る。

【００４８】図中、各モジュール５０１は、モジュール
基板５０６と、モジュール基板５０６上に形成した画像
領域と非画像領域とを有するエリアセンサ５０５と、可
視光を透過するファイバーアレイ５０２を有するファイ
バープレート５０７と、各エリアセンサ２０５に対応す
るＸ線を可視光に変換する画像入力面を含むシンチレー
タ５０３とから構成される。

【００４９】この各モジュール５０１は、実施形態１と
同様な形態の３種類のエリアセンサーを使う。各エリア
センサ５０５の画素領域はｍ×ｍ（本実施形態ではｍ＝
１３５０）の正方形に形成した。

【００５０】このモジュール５０１を３種類のモジュー
ルＡ、Ｂ、Ｃにする。モジュールの形態は図２に示され
るものと同様にモジュール５０１はモジュール基板５０
６、エリアセンサー５０５、周辺回路を構成する素子、
ファイバーアレイ５０２等から構成され、モジュール上
の電気実装領域には、エリアセンサーからの信号を処理
する回路が形成されており、ハイブリッド化されてい
る。またこの領域にはエリアセンサーとの電源ライン
や、信号ラインと、この周辺回路とをつなぐためのボン
ディングパッドが配置されている。

【００５１】本実施形態では、Ｘ線を可視光に変換する
ためのシンチレータとして、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔ１を有した
蛍光体スクリーンのシンチレータ５０３を、各モジュー
ル５０１毎のファイバプレート５０７上の画素領域全面
に配した。シンチレータ５０３としてはこの材料に何ら
限定されない。ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）をファイバー
プレート５０７上に蒸着した形態のものを利用すること
もできる。ファイバーアレイ５０２として、ファイバ自
体にシンチレーションファイバを用いた一体型ファイバ
ープレート５０７を採用することもできる。

【００５２】本実施形態では、このモジュール５０１の
ファイバーアレイ５０２の厚さが、全てのモジュール５
０１で同じになっている（図５中、Ｌ＝Ｌ′の関係が成
立する）。このモジュールの形態は、以下のモジュール
の配列と相まって、本発明の内容に関わるものである。

【００５３】モジュールＡとＣは画像読取り面上の配列
の角に位置する。モジュールＢはモジュールＡとＣをつ
なぐ位置に配する。本実施形態ではこれらのモジュール
を組み合わせて３×３の配列とする。配列の仕方を図１
（ａ）に示す。この配列の仕方は本実施形態の典型例に
関わるものである。中央の第１のモジュールを第１の群
とし、その周囲の８枚のモジュールを第２の群とする。
中央に１枚のモジュールを配する配置方法は本実施形態
における典型例の内容に関わる。

【００５４】第１の群の第１のモジュールの画素領域の
４辺に沿うように、第２の群のモジュールを配してい
く。このときＸ線の入射方向からみて、各モジュールの
縦方向画素ラインと横方向画素ラインが連続するように
配置する。このとき第２の群のモジュールは同一の平面
上に配置されており、第１のモジュールの配置された面
とは異なっている。よってモジュールを配置したパネル
の断面を見ると、図１（ｂ）のように、第１のモジュー
ルは一段下がった形となっている。これにより、画素領
域はパネル全面で連続しながら、読み出し系やボンディ
ングパッドを配した実装領域は個別に配置できるので、
電気実装が容易になる。

【００５５】本実施形態では３×３のモジュール配列を
示したが、図３に示した構造として、一般に２ｎ−１×
２ｎ−１の配列が可能である。このように本発明の要点
は、前記の最適モジュールを適宜画面の中心に対して対
称的に配し、かつ３次元的にピラミッド型に配すること
が特徴である。

【００５６】以上の構成により画像読み取り領域が４０
ｃｍ角のフラットパネル型２次元画像読取装置を作製し
た。

【００５７】（作用効果）画像読み取り領域の中央に、
第１のモジュールを配置して、大面積パネルを形成でき
たので、もっとも利用される中央付近のモジュールのつ
なぎ目に関わる問題が解消した。

【００５８】医療用に利用する場合、照射Ｘ線量はでき
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、画像領域パネルから引き出され
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
り配線を短くするなど、電気実装をコンパクトに行う必
要がある。本実施形態では、パネル中の各モジュールの
電気実装領域が４方向に確保されており、実装設計の自
由度が大きいので、微少信号を扱うに最適な電気実装を
行うことができる。

【００５９】本実施形態で用いたＣＭＯＳエリアセンサ
ーは、画素を構成するフォトダイオードやトランジス
タ、周辺回路を構成するシフトレジスタやアンプのＸ線
による劣化を起こしやすい。これは結晶シリコンを用い
たデバイスに共通の問題である。Ｘ線を吸収するファイ
バーアレイをエリアセンサーの上面に配しても、透過Ｘ
線を完全になくすことはできない。また産業用に用いる
場合、非常に強いＸ線を当てる場合もある。このような
とき、モジュール毎にファイバーアレイの厚さが異なる
と、長時間利用後の劣化の具合がモジュール毎に変わっ
てしまう問題がある。そこで本実施形態のように、中央
に配するモジュールもその周辺に配するモジュールと、
同じ厚さのファイバーアレイを用いることで、モジュー
ル毎の劣化のばらつきを減らすことができる。

【００６０】モジュール上の電気実装領域にある信号処
理回路を形成するＩＣ等の素子は、十分な厚さのファイ
バーアレイがＸ線の遮蔽材となってＸ線があたる事はな
く、Ｘ線による素子の劣化をなくすことができた。

【００６１】本実施形態では動画対応のためのパネルと
してセンサに、大板ＣＭＯＳセンサを用いたが、用途を
限定すれば、その他のセンサを用いることができる。例
えば従来のａ−Ｓｉを用いたセンサの構成にも適用で
き、従来４枚の組み合わせが限度であったものを更に多
数枚組み合わせ、より大面積なパネルを作製することが
できる。

【００６２】［実施形態３］図６に本発明になる第３の
実施形態を示す。図６（ａ）は本実施形態の斜視図であ
る。（ｂ）は図６（ａ）中Ｐ−Ｑ面での断面図である。

【００６３】図中、各モジュール６０１は、モジュール
基板６０６と、モジュール基板６０６上に形成した画像
領域と非画像領域とを有するエリアセンサ６０５と、可
視光を透過するファイバーアレイ６０２を有するファイ
バープレート６０７と、各エリアセンサ６０５に対応す
るＸ線を可視光に変換する画像入力面を含むシンチレー
タ６０３とから構成される。当該２次元画像入力装置に
は、中央部には４枚のモジュールを接合した平面領域を
有し、その周囲に１２枚のモジュールが構成される。

【００６４】エリアセンサ６０５は上述したエリアセン
サーである。実施形態１と同様な形態の３種類のエリア
センサーを使う。エリアセンサーの画素領域はｍ×ｍ
（本実施形態ではｍ＝１３５０）の正方形に形成した。

【００６５】これを３種類のモジュールＡ、Ｂ、Ｃにす
る。モジュールの形態は図２に示されるものと同様に、
モジュール６０１はモジュール基板６０６、エリアセン
サー６０５、周辺回路を構成する素子、ファイバーアレ
イ６０２等から構成され、モジュール上の電気実装領域
には、エリアセンサーからの信号を処理する回路が形成
されており、ハイブリッド化されている。またこの領域
にはエリアセンサーとの電源ラインや、信号ラインとこ
の周辺回路とをつなぐためのボンディングパッドが配置
されている。

【００６６】本実施形態では、Ｘ線を可視光に変換する
ためのシンチレータ６０３として、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔ１を
有した蛍光体スクリーンを各モジュール毎のファイバプ
レート６０７上の画素領域全面に配した。シンチレータ
６０３としてはこの材料に何ら限定されない。ＣｓＩ
（ヨウ化セシウム）をファイバープレート６０７上に蒸
着した形態のものを利用することもできる。ファイバー
アレイ６０２として、ファイバ自体にシンチレーション
ファイバを用いた一体型ファイバープレートを採用する
こともできる。シンチレーションファイバはＸ線を吸収
して可視光に変換する素材を混入したファイバである。

【００６７】本実施形態では、このモジュールのファイ
バーアレイの厚さが、全てのモジュールで同じである
（図６中、Ｌ＝Ｌ′の関係が成立する）。このモジュー
ルの形態は以下のモジュールの配列と相まって、本発明
の内容に関わるものである。

【００６８】モジュールＡとＣは画像読取り面上の配列
の角に位置する。モジュールＢはモジュールＡとＣをつ
なぐ位置に配する。モジュールＢの配置の仕方が特徴的
である。これらのモジュールを組み合わせて４×４の配
列とする。配列の仕方を図６（ａ）に示す。この配列の
仕方は本実施形態の典型例の内容に関わるものである。
中央の第１から第４のモジュールを第１の群とし、その
周囲の１２枚のモジュールを第２の群とする。第１群の
モジュールの画素領域で形成される外周４辺に沿うよう
に、第２の群のモジュールを配していく。このときＸ線
の入射方向からみて、各モジールの縦方向画素ラインと
横方向画素ラインが連続するように配置する。このとき
第２の群のモジュールは同一の平面上に配置されてお
り、第１のモジュールの配置された面とは異なってい
る。

【００６９】よってモジュールを配置したパネルの断面
を見ると、図６（ｂ）のように、第１群のモジュールは
一段下がった形となっている。このようにエリアセンサ
ーやモジュールを段差を介して配置する方法は公知の技
術である。これにより、画素領域はパネル全面で連続し
ながら、読み出し系やボンディングパッドを配した実装
領域は個別に配置できるので、電気実装が容易になる。
本実施形態では４×４のモジュール配列を示したが、一
般に４ｎ×４ｎの配列が可能でその様子を図７に示す。
図７によれば、第１の群は１辺の数２、第１群中のモジ
ュール数は４個である。また、第２の群、．．第ｎ群に
対応して、一辺の数は４，．．２ｎ、群中のモジュール
数は１２，．．４（２ｎ−１）である。このように本実
施形態の要点は、前記の最適モジュールを適宜画面の中
心に対して対称的に配し、かつ３次元的にピラミッド型
に配することが特徴である。

【００７０】以上の構成により画像読み取り領域が４０
ｃｍ角のフラットパネル型２次元画像読取装置を作製し
た。

【００７１】（作用効果）医療用に利用する場合、照射
Ｘ線量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、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するなど、電気実装をコンパクトに
行う必要がある。

【００７２】本実施形態では、パネル中の各モジュール
の電気実装領域が４方向に確保されており、実装設計の
自由度が大きいので、微少信号を扱うに最適な電気実装
を行うことができる。

【００７３】また、画像読み取り領域の中央に第１の群
を、その周りに第２の群を配置し、第２の群を全面に、
中央部分を後面に配置したので、各群内のモジュールか
らの引き出し線等の配線を余裕を持って組み立てること
ができる。

【００７４】本実施形態で用いたＣＭＯＳエリアセンサ
ーは、画素を構成するフォトダイオードやトランジス
タ、周辺回路を構成するシフトレジスタやアンプのＸ線
による劣化を起こしやすい。これは結晶シリコンを用い
たデバイスに共通の問題である。Ｘ線を吸収するファイ
バーアレイをエリアセンサーの上面に配しても、透過Ｘ
線を完全になくすことはできない。また産業用に用いる
場合、非常に強いＸ線を当てる場合もある。このような
とき、モジュール毎にファイバーアレイの厚さが異なる
と、長時間利用後の劣化の具合がモジュール毎に変わっ
てしまう問題がある。そこで本実施形態のように、中央
に配するモジュールもその周辺に配するモジュールと同
じ厚さのファイバーアレイを用いることで、モジュール
毎の劣化のばらつきを減らすことができる。

【００７５】モジュール上の電気実装領域にある信号処
理回路を形成するＩＣ等の素子は、十分な厚さのファイ
バーアレイがＸ線の遮蔽材となってＸ線があたる事はな
く、Ｘ線による素子の劣化をなくすことができた。

【００７６】本実施形態では、例えば動画対応のための
パネルとしてセンサに、大板ＣＭＯＳセンサを用いた
が、用途を限定すれば、その他のセンサを用いることが
できる。例えば従来のａ−Ｓｉを用いたセンサの構成に
も適用でき、従来４枚の組み合わせが限度であったもの
を更に多数枚組み合わせ、より大面積なパネルを作製す
ることができる。

【００７７】[実施形態4]図８に本発明の実施形態4を示
す。図８(a)は本実施形態の斜視図である。図８(b)は本
実施形態でのモジュール群の配置図である。

【００７８】図中は８０１は、エリアセンサであり、水
平方向及び垂直方向に画素が配列された画素領域803
と、それ以外の非画素領域803'とで構成されている。本
実施形態では２種類のエリアセンサを使う。本実施形態
では全てのエリアセンサにおいて、図４（ウエハ1枚取
りの図）に示した２辺取り出し（画隅の2辺に非画素領
域を設け、ここに垂直・水平シフトレジスタ等の走査回
路やマルチプレクサ、読出しアンプ、外部端子を設け
る）のエリアセンサを使うことができる。図ではモジュ
ール基板等は省略してある。外部端子部には電気接続用
バンプが形成され、モジュール基板の外部回路とはTAB
接続により接続されている。TAB方式ではバンプとTABの
接続部の厚さを50μm程度に設定することができ、ファ
イバープレート802を多段に用いる本実施形態では、フ
ァイバープレート同士の厚さの差を小さくでき、全体の
装置の厚さを薄くできるのでワイヤボンドを用いるより
好ましい方法である（詳細を後述）。

【００７９】次に、画像入力面を含むシンチレータ804
について説明する。

【００８０】Ｘ線を可視光に変換するためのシンチレー
タとして、Gd2O2S:Tlを有した蛍光体スクリーンをモジ
ュールのファイバープレート上の画素領域全面に配し
た。シンチレータとしてはこの材料に何ら限定されない
が、CMOSセンサの分光感度に合った発光波長を有するシ
ンチレータが好ましい。CsI（ヨウ化セシウム）をファ
イバーフレート上に蒸着した形態のものを利用すること
もできる。またGd2O2S:Tl等のシンチレータ粉末と樹脂
を混合したものを直接ファイバープレートに塗布しても
良い。蒸着法や塗布法ではファイバープレートの表面に
段差がある場合も、その段差を埋めるようにシンチレー
タ層を形成できるので、本実施形態と実施形態2を組み
合わせた実施形態ではより好適な方法である。

【００８１】本実施形態では、このモジュールのファイ
バーアレイは、2種類の厚さを有する。１つは３mm厚、
他の１つは４mm厚とした。このモジュールの形態は、以
下のモジュールの配列と相まって、本発明の内容に関わ
るものである。

【００８２】上記のエリアセンサ等を用いて実施形態1
で説明したモジュールA、Cを形成する。モジュールの形
態は実施形態1で説明したのと同様に、モジュール基
板、エリアセンサ、信号処理回路等を構成する素子、フ
ァイバーアレイ（シンチレータ804、ファイバアレイ80
2）等から構成され、モジュール基板上の電気実装領域
には、エリアセンサからの信号を処理する信号処理回路
が形成されており、ハイブリッド化されている。モジュ
ール基板は更に複数の基板を有する構造をとることがで
き、画像入力装置の実施形態に応じて、適宜設計でき
る。モジュール基板上の電気実装領域にはエリアセンサ
との電源ラインや、信号ラインと、この外部回路とをつ
なぐための接続端子が配置されており、エリアセンサに
接続されたTABを、ここでモジュール基板上の外部回路
と接続する。ファイバーアレイ用のファイバープレート
は、更に複数のファイバープレートを張り合わせること
で一体化したものでもよい本実施形態では、これらのモ
ジュールにより図8（ｂ）のように第１、2（2a、2b）の
群を構成する。

【００８３】本実施形態では第2ｂのモジュール群はフ
ァイバープレートを有していない。CMOSセンサは単結晶
シリコンを使った撮像素子であるので、X線の損傷を受
けやすいので、Ｘ線遮蔽を考慮して、ファイバープレー
ト付の構造とするのが好ましい。X線遮蔽としてファイ
バープレートを利用する場合、3mm程度以上の厚さを必
要とする。

【００８４】本実施形態ではこれらのモジュールを組み
合わせて3×3の配列とする。

【００８５】図８(b)に示すように、中央の第1のモジュ
ールを第1の群とし、その周囲にある8枚のモジュールを
第2の群とする。そして、第２の群は、第2ａ、第2ｂ郡
とからなり、第２a群と第2ｂ群とは、画素領域が重なら
ないように配されている。本実施形態では３段の高さで
各モジュール群をピラミッド状に配置する。

【００８６】第2ａのモジュール群により形成される画
素領域は同一の平面上に配置されており、第1のモジュ
ール群により形成される画素領域の配置された面とは異
なっている。さらに第2ｂのモジュール群を、第2ａのモ
ジュール群と画素領域が重ならないように配していく。
このとき第2ｂのモジュール群の画素領域は同一の平面
上に配置されており、第1、第２のモジュール群の画素
領域が配置された面とは異なっている。

【００８７】各群のモジュールは、X線の入射方向から
みて、各モジュールの縦方向画素ラインと横方向画素ラ
インが連続するように配置する。

【００８８】これにより、画素領域はパネル全面で連続
しながら、読み出し系やボンディングパッドを配した実
装領域は個別に配置できるので、電気実装が容易にな
る。

【００８９】このように本発明の要点は、前記の最適モ
ジュールを適宜画面の中心に対して対称的に配し、かつ
3次元的にピラミッド型に配することが特徴である。

【００９０】以上のように、画像読取り領域の中央に、
第1のモジュールを配置して、大面積パネルを形成でき
たので、もっとも利用される中央付近のモジュールのつ
なぎ目に関わる問題が解消した。

【００９１】また、微少な信号から鮮明な画像を得るた
めには、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するな
ど、電気実装をコンパクトに行う必要がある。本実施形
態では、パネル中の各モジュールの電気実装領域が4方
向に確保されており、実装設計の自由度が大きいので、
微少信号を扱うに最適な電気実装を行うことができる。

【００９２】また、各モジュールの裏側（X線入射と反
対側）に、エリアセンサ用電源回路や、エリアセンサか
らの信号処理回路を載せたPCB基板等を配置することも
できるので、よりコンパクトな画像入力装置とすること
ができる。

【００９３】さらに、エリアセンサは２辺取り出しの構
造でよいので、ウエハ上のセンサ回路等の設計は容易に
なる。

【００９４】次に、図8（ａ）のＰＱ面の断面図（図10
（c））及びその拡大図（図8（ｄ））について説明す
る。CMOSエリアセンサとモジュール基板805との実装を
バンプ806とTAB807で行う。エリアセンサ801の外部端子
部には電気接続用バンプが形成され、モジュール基板の
外部端子とはTAB接続により接続されている。TAB方式で
はバンプとTABの接続部の厚さを５０μm程度に設定する
ことができ、ファイバープレートを多段に用いる本実施
形態では、ファイバープレート同士の厚さの差を小さく
でき、全体の装置の厚さを薄くできるのでワイヤボンド
を用いるより好ましい方法である。

【００９５】本実施形態では実装しやすさを考慮して、
ファイバープレートの厚さはL'＝3mmとL＝4mmとして、
その厚さの差を1mmとした。エリアセンサの厚さは500μ
mであり、500μの間隙で、ウエハと外部回路との接続を
行った。ファイバープレートの厚さの差は、原理的に
は、バンプとTABの接続の厚さ50μmとエリアセンサの厚
さ（出来上がりウエハの厚さ）程度にすることが可能で
ある。エリアセンサは裏面研磨を行うことで、50μm程
度にはすることができるので、全体で100μm程度の厚さ
が実現できる。ファイバープレートの表面を研磨するこ
とで、この程度の厚さの差を形成することができる。一
般的にファイバープレートの表面は研磨仕上げを行うの
で、材料コストはファイバープレートの厚さを変えても
変わらない。よって図８（d）に示したように3mm厚のフ
ァイバープレートを基準に用いて、これを更に100μmm
研磨したファイバープレートを用いることができる。

【００９６】図ではファイバープレートの厚さを強調し
て描いてあるが、８インチウエハからおよそ140mm角のC
MOSエリアセンサを1枚取りし、これを３×３の９枚、３
段のモジュール構成で、画像読取り領域（画像入力面）
として40cm角を確保することができ、装置全体の厚さは
50mmとすることができた。薄型、フラットパネル型、２
次元画像入力装置を実現できた。

【００９７】また、CMOSセンサを用いているので、ラン
ダムアクセスや非破壊読出しが可能である。大板の画像
入力装置を形成し、静止画、動画等撮影のモードを切り
変えて使うなどシステムを組みやすくなり、高性能の静
止画、動画兼用の大板でかつ高速多機能の画像入力装置
を実現できる。またCMOSセンサは消費電力がCCDセンサ
に比べ一桁程度以上小さく、本発明のように大板の画像
入力装置では、発熱が少なくとくに好ましい。

【００９８】各モジュールの画素領域から構成される画
像は、画像の繋ぎ目のない高品位なものが得られる。

【００９９】ファイバープレートはテーパ状に比べ、加
工がしやすく、より低コストで製造できるストレートの
ものを利用できる。

【０１００】［実施形態５］図９に本発明になる第５の
実施形態を示す。図9(a)は本実施形態の斜視図である。
図９(b)は本実施形態でのモジュール群の配置図であ
る。

【０１０１】図中は９０１エリアセンサである。本実施
形態では実施形態4と同様な２種類のエリアセンサを使
う。本実施形態では２辺取り出しのエリアセンサを使う
ことができる。

【０１０２】モジュールの形態は実施形態4と同様であ
る。本実施形態では、このモジュールのファイバーアレ
イは、３種類の厚さを有する。このモジュールの形態
は、以下のモジュールの配列と相まって、本発明の内容
に関わるものである。本実施形態ではこのモジュールに
より第１、２（２ａ、2ｂ、2ｃ）の群を構成する。

【０１０３】本実施形態では第２ｃのモジュール群はフ
ァイバープレートを有していないが、Ｘ線遮蔽を考慮し
て、ファイバープレート付の構造としても良い。

【０１０４】本実施形態ではこれらのモジュールを組み
合わせて3×3の配列とする。図９(b)に示すように、中
央の2つのモジュールを第1の群とし、その周辺に配置さ
れた10枚のモジュールを第２の群とする。そして、第２
の群は、それぞれ画素領域が重ならないように配置され
た第２ａ、第２ｂ、第２ｃの群からなる。

【０１０５】本実施形態では４段の高さで各モジュール
群をピラミッド状に配置する。

【０１０６】第1のモジュール群が形成する画素領域の
２辺に沿うように、第2ａの群のモジュールを配してい
く。このとき第2ａのモジュール群により形成される画
素領域は同一の平面上に配置されており、第1のモジュ
ール群により形成される画素領域の配置された面とは異
なっている。さらに第2ｂのモジュール群を、第2ａのモ
ジュール群と画素領域が重ならないように配していく。
このとき第2ｂのモジュール群の画素領域は同一の平面
上に配置されており、第1、第２ａのモジュール群の画
素領域が配置された面とは異なっている。さらに第2ｃ
のモジュール群を、第2ｂのモジュール群と画素領域が
重ならないように配していく。このとき第2ｃのモジュ
ール群の画素領域は同一の平面上に配置されており、第
1、第２ａ、第2ｂのモジュール群の画素領域が配置され
た面とは異なっている。

【０１０７】各群のモジュールは、X線の入射方向から
みて、各モジュールの縦方向画素ラインと横方向画素ラ
インが連続するように配置する。

【０１０８】これにより、画素領域はパネル全面で連続
しながら、読み出し系やボンディングパッドを配した実
装領域は個別に配置できるので、電気実装が容易にな
る。このように本発明の要点は、前記の最適モジュール
を適宜画面の中心に対して対称的に配し、かつ3次元的
にピラミッド型に配することが特徴である。

【０１０９】以上の構成により画像読取り領域が40cm角
のフラットパネル型２次元画像読取装置を作製した。

【０１１０】微少な信号から鮮明な画像を得るために
は、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するなど、電
気実装をコンパクトに行う必要がある。本実施形態で
は、パネル中の書くモジュールの電気実装領域が4方向
に確保されており、実装設計の自由度が大きいので、微
少信号を扱うに最適な電気実装を行うことができる。ま
た段数が多いモジュール全体の厚さはやや大きくなる
が、エリアセンサの背面側の空間を電気実装のためによ
り効率的に使えば、装置全体の厚さは大して大きくはな
らない。エリアセンサは２辺取り出しの構造でよいの
で、ウエハ上のセンサ回路等の設計は容易になる。

【０１１１】本実施形態でも実施形態4で説明したよう
にバンプとTABによりエリアセンサとモジュール基板と
の接続を行えば、ファイバープレートの厚さの差を極力
小さくできるので、段数が多くなっても、装置全体の厚
さは大して大きくならず、コンパクトなフラットパネル
型画層入力装置を実現できる。

【０１１２】本実施形態では40cm×530cmのより大きい
画像入力面を実現できるので、医療用ばかりでなく、大
面積の検査が必要な非破壊検査用のX線画像入力装置と
して利用できる。

【０１１３】本実施形態でもCMOSセンサを用いているの
で、ランダムアクセスや非破壊読出しが可能である。大
板の画像入力装置を形成し、静止画、動画等撮影のモー
ドを切り変えて使うなどシステムを組みやすくなり、高
性能の静止画、動画兼用の大板でかつ高速多機能の画像
入力装置を実現できる。またCMOSセンサは消費電力がCC
Dセンサに比べ一桁程度以上小さい。戸外で用いる大型
の非破壊検査用画像入力装置では、発熱が少なく、また
消費電力が少ないことは特に好ましい。

【０１１４】［実施形態6］図１０に本発明の実施形態6
を示す。図１０(a)は本実施形態の斜視図である。図１
０(b)は本実施形態でのモジュール群の配置図である。

【０１１５】図中は１００１エリアセンサである。本実
施形態では実施形態4と同様な２種類のエリアセンサを
使う。

【０１１６】これを用いてモジュールA、Cにする。モジ
ュールの形態は実施形態4と同様である。本実施形態で
は、このモジュールのファイバーアレイは、３種類の厚
さを有する。このモジュールの形態は、以下のモジュー
ルの配列と相まって、本発明の内容に関わるものであ
る。本実施形態ではこのモジュールにより第１、２（２
ａ、２ｂ、２ｃ）の群を構成する。

【０１１７】本実施形態では第2ｃのモジュール群はフ
ァイバープレートを有していないが、Ｘ線遮蔽を考慮し
て、ファイバープレート付の構造としても良い。

【０１１８】本実施形態ではこれらのモジュールを組み
合わせて3×3の配列とする。

【０１１９】図１０(b)に示すように、中央の4つののモ
ジュールを第1の群とし、その周囲に配置された12枚の
モジュールを第２の群とする。そして、第２の群は、そ
れぞれ画素領域が重ならないように配置された第２ａ、
第２ｂ、第２ｃの群からなる。

【０１２０】本実施形態では４段の高さで各モジュール
群をピラミッド状に配置する。

【０１２１】第1のモジュール群が形成する画素領域の
２辺に沿うように、第2の群のモジュールを配してい
く。このとき第2ａのモジュール群により形成される画
素領域は同一の平面上に配置されており、第1のモジュ
ール群により形成される画素領域の配置された面とは異
なっている。さらに第2ｂのモジュール群を、第2ｂのモ
ジュール群と画素領域が重ならないように配していく。
このとき第2ｃのモジュール群の画素領域は同一の平面
上に配置されており、第1、第２ａのモジュール群の画
素領域が配置された面とは異なっている。さらに第2ｃ
のモジュール群を、第2ｄのモジュール群と画素領域が
重ならないように配していく。このとき第2ｄのモジュ
ール群の画素領域は同一の平面上に配置されており、第
1、第２ａ、第2ｂのモジュール群の画素領域が配置され
た面とは異なっている。

【０１２２】各群のモジュールは、X線の入射方向から
みて、各モジュールの縦方向画素ラインと横方向画素ラ
インが連続するように配置する。

【０１２３】これにより、画素領域はパネル全面で連続
しながら、読み出し系やボンディングパッドを配した実
装領域は個別に配置できるので、電気実装が容易にな
る。

【０１２４】このように本発明の要点は、前記の最適モ
ジュールを適宜画面の中心に対して対称的に配し、かつ
3次元的にピラミッド型に配することが特徴である。

【０１２５】以上の構成により画像読取り領域が40cm角
のフラットパネル型２次元画像読取装置を作製した。

【０１２６】微少な信号から鮮明な画像を得るために
は、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するなど、電
気実装をコンパクトに行う必要がある。本実施形態で
は、パネル中の書くモジュールの電気実装領域が4方向
に確保されており、実装設計の自由度が大きいので、微
少信号を扱うに最適な電気実装を行うことができる。

【０１２７】エリアセンサは２辺取り出しの構造でよい
ので、ウエハ上のセンサ回路等の設計は容易になる。

【０１２８】本実施形態でもバンプとTABによりエリア
センサと外部回路との接続を行えば、ファイバープレー
トの厚さの差を極力小さくできるので、段数が多くなっ
ても、装置全体の厚さは大して大きくならず、コンパク
トなフラットパネル型画層入力装置を実現できる。

【０１２９】本実施形態では530cm×530cmのより大きい
画像入力面を実現できるので、医療用ばかりでなく、大
面積の検査が必要な非破壊検査用のX線画像入力装置と
して利用できる。

【０１３０】本実施形態でもCMOSセンサを用いているの
で、ランダムアクセスや非破壊読出しが可能である。大
板の画像入力装置を形成し、静止画、動画等撮影のモー
ドを切り変えて使うなどシステムを組みやすくなり、高
性能の静止画、動画兼用の大板でかつ高速多機能の画像
入力装置を実現できる。またCMOSセンサは消費電力がCC
Dセンサに比べ一桁程度以上小さい。戸外で用いる大型
の非破壊検査用画像入力装置では、発熱が少なく、また
消費電力が少ないことは特に好ましい。

【０１３１】[実施形態7]図11は、実施形態1〜6で説明
した画像入力装置を用いた画像処理システム（X線診断
システム）である。

【０１３２】X線チューブ６０５０で発生したX線６０６
０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過
し、シンチレータ等を上部に実装した実施形態1〜6の画
像入力装置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。X線の入
射に対応してシンチレータは発光し、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−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。

【０１３３】また、この情報は電気回線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−ル
ームなどディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディス
ク等の保存しゅだｎ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。

【０１３４】

【発明の効果】本発明によれば、中心対照的にすり鉢状
にモジュールを構成することで実装を容易にし、多数枚
の組み合わせが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施形態を示す。（ａ）は
本実施形態の斜視図であり（ｂ）は（ａ）中Ｐ−Ｑ面で
の断面図である。

【図２】本発明による本実施形態のモジュール構成と作
用効果を示した図である。

【図３】本発明によるモジュール数を増やした２ｎ−１
×２ｎ−１配列の例を示す。

【図４】本発明による８インチのウエハーからほぼ１４
０ｍｍ角のＣＭＯＳエリアセンサーを一枚取りで作る場
合のレイアウトを示す。

【図５】本発明による第２の実施形態を示す。（ａ）は
本実施形態の斜視図である。（ｂ）は（ａ）中Ｐ−Ｑ面
での断面図である。

【図６】本発明になる第３の実施形態を示す。（ａ）は
本実施形態の斜視図である。（ｂ）は（ａ）中Ｐ−Ｑ面
での断面図である。

【図７】本発明による第３の実施形態のモジュール数を
増やした４ｎ×４ｎの配列図である。

【図８】本発明による実施形態4を表す図である。

【図９】本発明による実施形態5を表す図である。

【図１０】本発明による実施形態6を表す図である。

【図１１】実施形態1乃至実施形態6の画像入力装置を用
いた画像処理システムを表す図である。

【図１２】従来例によるモジュール構成と作用効果を示
した図である。

【図１３】従来例によるモジュール構成と作用効果を示
した図である。

【符号の説明】

１０１，２０１，５０１，６０１ モジュール １０６，２０６，５０６，６０６ モジュール基板 ９２，１０２，２０２，５０２，６０２，９０２ ファ
イバーアレイ １０７，２０７，５０７，６０７，８０２，９０２，１
００２ ファイバープレート １０３，２０３，５０３，６０３，８０４，９０４，１
００４ シンチレータ １０５，２０５，５０５，６０５，８０１，９０１，１
００１ エリアセンサー １０４，２０４，５０４，６０４ ワイヤーボンド ８２，９４，２０７，４０２，８０３，９０３，１００
３ 画素領域 ８３，９３，２０８，４０３，８０３’，９０３’，１
００３’ 非画素領域 ８４，２０９，８０４ 電気実装領域 ４０４ ウエハー Ｌ，Ｌ’ ファイバーアレイの厚さ ８０６ バンプ ８０７ ＴＡＢ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｚ 5/32 5/32 5/335 5/335 Ｖ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01T 1/20 H04N 5/225 H04N 5/32 H04N 5/335

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素が2次元状に配列された画素
   領域を有するエリアセンサを含むモジュールを複数配置
   した画像入力装置において、 一つ又は複数の前記画素領域を含む第１の群と、 画像入力方向から見た場合に、前記第１の群に含まれる
   前記一つ又は複数の画素領域の周囲を囲む形状に隣接し
   て配置された複数の前記画素領域を含む第２の群とを有
   し、 前記第２の群に含まれる前記複数の画素領域は、前記第
   １の群に含まれる前記一つ又は複数の前記画素領域より
   も画像入力面側に設けられていることを特徴とする2次
   元画像入力装置。
2. 【請求項２】 前記モジュールは、実装領域を含むこと
   を特徴とする請求項1に記載の2次元画像入力装置。
3. 【請求項３】 前記モジュールは、ファイバアレイを含
   むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の2次元
   画像入力装置。
4. 【請求項４】 前記ファイバアレイは、1次の放射線を2
   次の放射線に変換する機能を有し、前記1次の放射線を
   吸収し、前記２次の放射線を透過することを特徴とする
   請求項3に記載の2次元画像入力装置。
5. 【請求項５】 前記第１の群に含まれる前記ファイバア
   レイの画像入力面は、前記第２の群に含まれる前記ファ
   イバアレイの画像入力面と同じ2次元平面上であること
   を特徴とする請求項3又は請求項4のいづれか1項に記載
   の2次元画像入力装置。
6. 【請求項６】 前記第2の群に含まれる前記ファイバア
   レイの画像入力面は、前記第1の群に含まれる前記ファ
   イバアレイの画像入力面と異なる2次元平面上であるこ
   とを特徴とする請求項3又は請求項4のいづれか1項に記
   載の2次元画像入力装置。
7. 【請求項７】 前記第１の群に含まれる前記ファイバア
   レイと、前記第２の群に含まれるファイバアレイの厚さ
   が同じであることを特徴とする請求項6に記載の2次元画
   像入力装置。
8. 【請求項８】 前記複数のエリアセンサは、前記画素領
   域の周辺部の2辺に沿ってそれぞれ走査回路を有してい
   るエリアセンサと、前記画素領域の1辺に沿って走査回
   路を有しているエリアセンサを含むことを特徴とする請
   求項1乃至請求項7に記載の2次元画像入力装置。
9. 【請求項９】 前記第２の群に含まれる前記画素領域の
   それぞれは、2辺に隣接する前記第２に含まれる画素領
   域のうち、少なくとも1辺に隣接する画素領域とは異な
   る2次元平面上に配置していることを特徴とする請求項1
   乃至請求項7のいずれか1項に記載の2次元画像入力装
   置。
10. 【請求項１０】 前記エリアセンサのそれぞれは、前記
    画素領域の周辺部の2辺に沿ってそれぞれ走査回路を有
    していることを特徴とする請求項9に記載の2次元画像入
    力装置。
11. 【請求項１１】 複数のエリアセンサーからなる２次元
    画像入力装置において、モジュールは複数の画素を長方
    形あるいは正方形の形状に２次元に配した画素領域とそ
    れ以外の非画素領域を有する前記エリアセンサーと電気
    実装領域からなり、複数のモジュールは、第１の群、第
    ２の群、…、第ｎ-１の群、第ｎの群からなり（ｎはｎ
    ≧２の整数）、前記第１の群は第１のモジュールからな
    り、画像入力面の中心をなし、前記第２の群は第２から
    第９のモジュールからなり、前記第１の群の第１のモジ
    ュールの周囲に第２の群の８枚のモジュールを３×３で
    ２次元に配されるように、前記第ｎ-１の群はｎ＝２の
    とき１枚、ｎ≧３のとき８×（ｎ-２）枚のモジュール
    からなり、前記第ｎの群は８×（ｎ-１）枚のモジュー
    ルからなり、前記第ｎ-１の群のモジュールの周囲に前
    記第ｎの群の８×（ｎ-１）枚のモジュールを（２ｎ-
    １）×（２ｎ-１）で２次元に配し、各モジュールの画
    素領域は光の入射方向から見て縦、横の画素ラインが連
    続するように配され、前記第ｎ-１の群のｎ＝２のとき
    １枚、ｎ≧３のとき８×（ｎ-２）枚のモジュールの画
    素領域は同一平面上に配され、第ｎの群の８×（ｎ-
    １）枚のモジュールの画素領域は同一平面上に配され、
    前記第ｎ-１の群の各モジュールの画素領域を含む平面
    とその周囲の前記第ｎの群の各モジュールの画素領域を
    含む平面は異なり、前記第ｎ-１の各モジュールの非画
    素領域と実装領域は、第ｎの群の８×（ｎ-１）枚のモ
    ジュールの少なくとも一つの裏側（光の入射方向と反対
    側）に配されることを特徴とする２次元画像入力装置。
12. 【請求項１２】 エリアセンサーとファイバーアレイか
    らなるモジュールを複数備えた２次元画像入力装置にお
    いて、 前記モジュールは複数の画素を、長方形あるいは正方形
    の形状に２次元に配した画素領域とそれ以外の非画素領
    域を有するエリアセンサーと電気実装領域とを配置した
    モジュール基板と、可視光を透過する前記ファイバーア
    レイのファイバープレートとからなり、前記複数のモジ
    ュールは、第１の群、第２の群、…、第ｎ-１、第ｎの
    群を形成し（ｎはｎ≧２の整数）、前記第１の群は第１
    から第４のモジュールからなり、前記第１の群によって
    画像入力面の中心をなし、前記第２の群は第５から第１
    ６のモジュールからなり、前記第１の群の４枚のモジュ
    ールの周囲に前記第２の群の８枚のモジュールを３×３
    で２次元に配されるように、前記第ｎ-１の群は４×
    （２ｎ-３）枚のモジュールからなり、前記第ｎの群は
    ４×（２ｎ-１）枚のモジュールからなり、前記第ｎ-１
    の群のモジュールの周囲に前記第ｎの群の４×（２ｎ-
    １）枚のモジュールを４ｎ×４ｎで２次元に配し、前記
    各モジュールの画素領域は光の入射方向から見て縦、横
    の画素ラインが連続するように配され、前記第ｎ-１の
    群の４×（２ｎ-３）枚のモジュールの画素領域は同一
    平面上に配され、前記第ｎの群の４×（２ｎ-１）枚の
    モジュールの画素領域は同一平面上に配され第ｎ-１の
    群の各モジュールの画素領域を含む平面とその周囲の前
    記第ｎの群の各モジュールの画素領域を含む平面は異な
    り、第ｎ-１の各モジュールの非画素領域と実装領域
    は、前記第ｎの群の４×（２ｎ-１）枚のモジュールの
    少なくとも一つの裏側（光の入射方向と反対側）に配さ
    れることを特徴とする２次元画像入力装置。
13. 【請求項１３】 少なくとも９個のエリアセンサーから
    なる２次元画像入力装置において、 モジュールは、複数の画素を長方形あるいは正方形の形
    状に２次元に配した画素領域とそれ以外の非画素領域を
    有する前記エリアセンサーと電気実装領域からなり、複
    数のモジュールは第１の群と第２の群からなり、前記第
    １の群は第１のモジュールからなって画像入力面の中心
    をなし、前記第２の群は前記第１の群より光の入射側に
    位置すると共に第２から第９のモジュールからなり、前
    記第１の群の第１のモジュールの周囲に第２の群の８枚
    のモジュールを３×３で２次元に配置され、前記各モジ
    ュールの画素領域は光の入射方向から見て縦、横の画素
    ラインが連続するように配置され、前記光の入射方向に
    １平面の可視光に変換するシンチレータを設け、前記シ
    ンチレータと前記各モジュールの前記エリアセンサ間に
    可視光を透過するグラスファイバアレイからなるグラス
    ファイバプレートを設けたことを特徴とする２次元画像
    入力装置。
14. 【請求項１４】 エリアセンサーとファイバーアレイ
    からなるモジュールを複数備えた２次元画像入力装置に
    おいて、 前記モジュールは複数の画素を長方形あるいは正方形の
    形状に２次元に配した画素領域とそれ以外の非画素領域
    を有するエリアセンサーと電気実装領域とを配置したモ
    ジュール基板と、可視光を透過する前記ファイバーアレ
    イのファイバープレートとからなり、前記複数のモジュ
    ールは、第１の群と第２の群とからなり、前記第１の群
    は第１から第４のモジュールからなり、前記第１の群に
    よって画像入力面の中心をなし、前記第２の群は第５か
    ら第１６のモジュールからなり、前記第１の群の４枚の
    モジュールの周囲に前記第２の群の８枚のモジュールを
    ３×３で２次元に配置され、前記各モジュールの画素領
    域は光の入射方向から見て縦、横の画素ラインが連続す
    るように配置され、前記第１の群及び前記第２の群の前
    記各ファイバープレートの前記光の入射方向の高さは同
    一として、前記光を可視光に変換するシンチレータは前
    記第１の群と前記第２の群とで段差を設けたことを特徴
    とする２次元画像入力装置。
15. 【請求項１５】 垂直方向及び水平方向に複数の画素が
    2次元状に配列された画素領域と垂直走査回路及び水平
    走査回路を有するエリアセンサを含むモジュールを複数
    配置した画像入力装置において、 一つ又は複数の前記画素領域を含む第１の群と、 画像入力方向から見た場合に、前記第１の群に含まれる
    前記一つ又は複数の画素領域の周囲を囲む形状に隣接し
    て配置された複数の前記画素領域を含む第２の群とを有
    し、 前記第２の群に含まれる前記複数の画素領域は、前記第
    １の群に含まれる前記一つ又は複数の前記画素領域より
    も画像入力面側に設けられ、前記第２の群に含まれる前
    記エリアセンサは、少なくとも一方に隣接する前記エリ
    アセンサに含まれる前記垂直走査回路又は水平走査回路
    と同じ2次元平面上にならないように、前記第２の群に
    含まれる前記複数の画素領域は、異なる2次元平面上に
    配置されていることを特徴とする2次元画像入力装置。