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公開番号2025113059
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2024007696
出願日2024-01-22
発明の名称放射線検出器及び放射線撮像システム
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H04N 25/30 20230101AFI20250725BHJP(電気通信技術)
要約【課題】本発明は、画質劣化を低減可能な放射線検出器を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の一態様は、複数の画素が配置された画素領域と、第1の画素に接続される第1の出力線と、第2の画素に接続される第2の出力線と、前記第1の出力線に接続される第1の信号処理回路と、前記第2の出力線に接続される第2の信号処理回路と、を有し、前記第1の信号処理回路は、前記第1の出力線に接続される第1の駆動回路と、第1のAD変換回路と、第1の保持回路と、第1の水平走査回路と、を含み、前記第2の出力線に接続される第2の駆動回路と、第2のAD変換回路と、第2の保持回路と、を含み、平面視で、前記第1の信号処理回路は、前記画素領域と前記第2の信号処理回路との間に配置され、前記平面視で、前記第1の水平走査回路は、前記画素領域と前記第2のAD変換回路との間に配置される。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
放射線を電荷に直接変換する複数の画素が第１の方向及び前記第１の方向に交差する第２の方向に並んで配置された画素領域と、
前記複数の画素のうちの第１の画素に接続される第１の出力線と、
前記第１の画素と並んで前記第１の方向に配置された第２の画素に接続される第２の出力線と、
前記第１の出力線に接続される第１の信号処理回路と、
前記第２の出力線に接続される第２の信号処理回路と、を有し、
前記第１の信号処理回路は、前記第１の出力線に接続される第１の駆動回路と、前記第１の出力線からの信号を比較する第１のＡＤ変換回路と、前記第１のＡＤ変換回路からの信号を保持する第１の保持回路と、前記第１の保持回路からの信号の転送を制御する第１の水平走査回路と、を含み、
前記第２の出力線に接続される第２の駆動回路と、前記第２の出力線からの信号を比較する第２のＡＤ変換回路と、前記第２のＡＤ変換回路からの信号を保持する第２の保持回路と、を含み、
前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向から視た平面視で、前記第１の信号処理回路は、前記画素領域と前記第２の信号処理回路との間に配置され、
前記平面視で、前記第１の水平走査回路は、前記画素領域と前記第２のＡＤ変換回路との間に配置されることを特徴とする放射線検出器。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記第２の信号処理回路は、前記第２の保持回路からの信号の転送を制御する第２の水平走査回路を含み、
前記平面視で、前記第１の水平走査回路は、前記画素領域と前記第２の水平走査回路との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記平面視で、前記第１の水平走査回路は、前記第１のＡＤ変換回路と前記第２のＡＤ変換回路との間に配置され、
前記第１の水平走査回路は、前記第２の保持回路からの信号の転送を制御することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記平面視で、前記第１の駆動回路、前記第１のＡＤ変換回路、前記第１の保持回路、前記第１の水平走査回路、前記第２の駆動回路、前記第２のＡＤ変換回路、前記第２の保持回路、及び前記第２の水平走査回路が、前記第１の方向にこの順で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記平面視で、前記第１の駆動回路、前記第１のＡＤ変換回路、前記第１の保持回路、前記第１の水平走査回路、前記第２の水平走査回路、前記第２の保持回路、前記第２のＡＤ変換回路、及び前記第２の駆動回路が、前記第１の方向にこの順で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記複数の画素のうち前記第１の画素及び前記第２の画素と並んで前記第１の方向に配置された第３の画素に接続される第３の出力線と、
前記第３の出力線に接続される第３の信号処理回路と、を有し、
前記第３の信号処理回路は、前記第３の出力線に接続される第３の駆動回路と、前記第３の出力線からの信号を比較する第３のＡＤ変換回路と、前記第３のＡＤ変換回路からの信号を保持する第３の保持回路と、前記第３の保持回路からの信号の転送を制御する第３の水平走査回路と、を含み、
前記平面視で、前記第２の水平走査回路は、前記第１の水平走査回路と前記第３の水平走査回路との間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記複数の画素のうち前記第１の画素及び前記第２の画素と並んで前記第１の方向に配置された第３の画素に接続される第３の出力線と、
前記第３の出力線に接続される第３の信号処理回路と、を有し、
前記第３の信号処理回路は、前記第３の出力線に接続される第３の駆動回路と、前記第３の出力線からの信号を比較する第３のＡＤ変換回路と、前記第３のＡＤ変換回路からの信号を保持する第３の保持回路と、前記第３の保持回路からの信号の転送を制御する第３の水平走査回路と、を含み、
前記複数の画素のうち前記第１の画素、前記第２の画素、及び前記第３の画素と並んで前記第１の方向に配置された第４の画素に接続される第４の出力線と、
前記第４の出力線に接続される第４の信号処理回路と、を有し、
前記第４の信号処理回路は、前記第４の出力線に接続される第４の駆動回路と、前記第４の出力線からの信号を比較する第４のＡＤ変換回路と、前記第４のＡＤ変換回路からの信号を保持する第４の保持回路と、前記第４の保持回路からの信号の転送を制御する第４の水平走査回路と、を含み、
前記平面視で、前記第２の駆動回路、前記第２のＡＤ変換回路、前記第２の保持回路、前記第２の水平走査回路、前記第３の水平走査回路、前記第３の保持回路、前記第３のＡＤ変換回路、及び前記第３の駆動回路が、前記第１の方向にこの順で配置されており、
前記第１の信号処理回路と前記第２の信号処理回路とは並進対象に配置され、
前記第３の信号処理回路と前記第４の信号処理回路とは並進対象に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項８】
前記複数の画素のうち前記第１の画素及び前記第２の画素と並んで前記第１の方向に配置された第３の画素に接続される第３の出力線と、
前記第３の出力線に接続される第３の信号処理回路と、を有し、
前記第３の信号処理回路は、前記第３の出力線に接続される第３の駆動回路と、前記第３の出力線からの信号を比較する第３のＡＤ変換回路と、前記第３のＡＤ変換回路からの信号を保持する第３の保持回路と、前記第３の保持回路からの信号の転送を制御する第３の水平走査回路と、を含み、
前記複数の画素のうち前記第１の画素、前記第２の画素、及び前記第３の画素と並んで前記第１の方向に配置された第４の画素に接続される第４の出力線と、
前記第４の出力線に接続される第４の信号処理回路と、を有し、
前記第４の信号処理回路は、前記第４の出力線に接続される第４の駆動回路と、前記第４の出力線からの信号を比較する第４のＡＤ変換回路と、前記第４のＡＤ変換回路からの信号を保持する第４の保持回路と、前記第４の保持回路からの信号の転送を制御する第４の水平走査回路と、を含み、
前記平面視で、前記第１の駆動回路、前記第１のＡＤ変換回路、前記第１の保持回路、前記第１の水平走査回路、前記第２の水平走査回路、前記第２の保持回路、前記第２のＡＤ変換回路、及び前記第２の駆動回路が、前記第１の方向にこの順で配置されており、
前記第１の信号処理回路と前記第３の信号処理回路とは並進対象に配置され、
前記第２の信号処理回路と前記第４の信号処理回路とは並進対象に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線検出器。
【請求項９】
前記第１の出力線と前記第２の出力線は、前記第１の方向において実質的に均一の配線長となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項１０】
前記第１の信号処理回路及び前記第２の信号処理回路を含む複数の信号処理回路が、前記画素領域に対して前記第１の方向に配され、
前記複数の信号処理回路に共通の参照信号を入力する参照信号生成回路を有し、
前記参照信号生成回路は、前記複数の信号処理回路のうちの前記画素領域に最も近い信号処理回路と前記画素領域から最も遠い信号処理回路とに対して等距離となる位置に配されることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器及び放射線撮像システムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
複数の画素を高速に読み出すための１つの手段として、複数の画素が２次元状に配置された撮像装置において、複数行の画素から同時に信号を読み出す方法がある。特許文献１には、電流源とＡＤ変換回路と保持回路とを含むＡＤ変換部を列方向に複数並べて１つのＡＤＣアレイとして配置することが開示されている。そして、ＡＤＣアレイとは離れた位置に、各ＡＤ変換部から出力される信号の転送を制御する制御信号を供給するシフトレジスタを配置することが開示されている。ＡＤＣアレイは複数の画素が配置された画素領域とシフトレジスタとの間に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－２０２４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の撮像装置では、シフトフトレジスタからＡＤ変換部のそれぞれに制御信号を共有する必要があり、各ＡＤ変換部をまたいで制御信号を供給するための配線を配置する必要がある。制御信号を供給する配線が各ＡＤ変換部をまたいで配置されると、クロストークが悪化し、画質劣化を起こす可能性がある。本発明は、画質劣化を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、放射線を電荷に直接変換する複数の画素が第１の方向及び前記第１の方向に交差する第２の方向に並んで配置された画素領域と、前記複数の画素のうちの第１の画素に接続される第１の出力線と、前記第１の画素と並んで前記第１の方向に配置された第２の画素に接続される第２の出力線と、前記第１の出力線に接続される第１の信号処理回路と、前記第２の出力線に接続される第２の信号処理回路と、を有し、前記第１の信号処理回路は、前記第１の出力線に接続される第１の駆動回路と、前記第１の出力線からの信号を比較する第１のＡＤ変換回路と、前記第１のＡＤ変換回路からの信号を保持する第１の保持回路と、前記第１の保持回路からの信号の転送を制御する第１の水平走査回路と、を含み、前記第２の出力線に接続される第２の駆動回路と、前記第２の出力線からの信号を比較する第２のＡＤ変換回路と、前記第２のＡＤ変換回路からの信号を保持する第２の保持回路と、を含み、前記第１の方向及び前記第２の方向に直交する第３の方向から視た平面視で、前記第１の信号処理回路は、前記画素領域と前記第２の信号処理回路との間に配置され、前記平面視で、前記第１の水平走査回路は、前記画素領域と前記第２のＡＤ変換回路との間に配置される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、画質劣化を低減可能な放射線検出器を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
実施形態１の放射線検出器の構成を示すブロック図
実施形態１の放射線検出器の回路の詳細な構成を示す図
実施形態１の放射線検出器の変形例の構成を示す図
実施形態２の放射線検出器の構成を示すブロック図
実施形態３の放射線検出器の構成を示すブロック図
実施形態４の放射線検出器の構成を示すブロック図
実施形態５の放射線検出器の構成を示すブロック図
実施形態６の放射線検出器の回路の詳細な構成を示す図
実施形態７に係る放射線撮像システムを示す図
実施形態８に係る放射線撮像システムを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら各実施形態を説明する。以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係は、説明を明確にするために誇張していることがある。以下の説明において、同一の構成については同一の番号を付して説明を省略することがある。また、構成が同様であるものについては、符号の末尾にａ、ｂ、ｃ等の「アルファベット」を付して説明を省略することがある。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及び、それらの用語を含む別の用語）を用いる。それらの用語の使用は図面を参照した実施形態の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【０００９】
本明細書において、平面とは、複数の画素が並ぶ方向に直交する方向から視た面をいう。例えば、行列状に複数の画素が並ぶ場合は、第１の方向（例えば行方向）及び第２の方向（列方向）に直交する第３の方向から視た面をいう。また、平面は、半導体層の放射線が入射する面に対して垂直な方向から視た面であってもよく、断面は、半導体層の放射線が入射する面と垂直な方向における面であってもよい。微視的に見て半導体層の放射線が入射する面が粗面である場合は、巨視的に見たときの面を基準として平面及び断面を定義する。平面視とは、前述の平面を視た場合を指す。
【００１０】
以下に述べる各実施形態では、放射線検出器の一例として、撮像装置としてのイメージセンサを用いて説明する。具体的には、以下では、入射する放射線を直接電荷に変換する変換素子を備えた直接変換型の放射線検出器について説明する。ただし、各実施形態は、撮像装置に限られるものではなく、他の例にも適用可能である。例えば、測距装置（焦点検出やＴＯＦ（ＴｉｍｅＯｆＦｌｉｇｈｔ）を用いた距離測定等の装置）、測光装置（入射光量の測定等の装置）などがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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