JP2001311778A - Ｘ線診断装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
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- G01T1/2018—Scintillation-photodiode combinations
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｘ線管に対する高電圧発生器と、シンチレー
タ層およびマトリックス内に配置された感光性の画素要
素１３を持つ半導体層を備えたＸ線像変換器と、放射方
向の後方に配置され、マトリックス内に配置された背面
照射としての発光ダイオード１６と、高電圧発生器を制
御するために測定変換器と接続された検出器としてＸ線
線量を捕捉する感光性のセンサ１７とのアレイを有する
複合された背光線量測定ユニット１５とを含むＸ線診断
装置において、Ｘ線線量の簡単、迅速かつ確実な捕捉
を、Ｘ線放射の間に位置分解して可能にするが、感光性
の画素要素に測定のためにＸ線放射を当てないＸ線診断
装置を提供する。 【解決手段】 感光性のセンサ１７の前および発光ダイ
オード１６の間に、Ｘ線像変換器から放射の間に出発し
て複合された背光線量測定ユニット１５に入射する光を
感光性のセンサ１７に導く光導波路２０を配置する。
タ層およびマトリックス内に配置された感光性の画素要
素１３を持つ半導体層を備えたＸ線像変換器と、放射方
向の後方に配置され、マトリックス内に配置された背面
照射としての発光ダイオード１６と、高電圧発生器を制
御するために測定変換器と接続された検出器としてＸ線
線量を捕捉する感光性のセンサ１７とのアレイを有する
複合された背光線量測定ユニット１５とを含むＸ線診断
装置において、Ｘ線線量の簡単、迅速かつ確実な捕捉
を、Ｘ線放射の間に位置分解して可能にするが、感光性
の画素要素に測定のためにＸ線放射を当てないＸ線診断
装置を提供する。 【解決手段】 感光性のセンサ１７の前および発光ダイ
オード１６の間に、Ｘ線像変換器から放射の間に出発し
て複合された背光線量測定ユニット１５に入射する光を
感光性のセンサ１７に導く光導波路２０を配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線放射束を発生
するＸ線管に対する高電圧発生器と、シンチレータ層と
マトリックス内に配置された感光性の画素要素を有する
半導体層とを有するＸ線像変換器と、放射方向にその後
ろに配置されており、マトリックス内に配置された背面
照射としての発光ダイオードと、高電圧発生器を制御す
るために測定変換器と接続された検出器としてＸ線線量
を捕捉する感光性のセンサとのアレイを有する複合され
た背光線量測定ユニットとを含むＸ線診断装置に関す
る。
するＸ線管に対する高電圧発生器と、シンチレータ層と
マトリックス内に配置された感光性の画素要素を有する
半導体層とを有するＸ線像変換器と、放射方向にその後
ろに配置されており、マトリックス内に配置された背面
照射としての発光ダイオードと、高電圧発生器を制御す
るために測定変換器と接続された検出器としてＸ線線量
を捕捉する感光性のセンサとのアレイを有する複合され
た背光線量測定ユニットとを含むＸ線診断装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ特許出願公開第 196 06 873号明
細書から、この種のＸ線診断装置として、図１および２
に示すように、Ｘ線ユニットとしてＸ線発生器１から高
電圧および加熱電圧を供給されるＸ線管２を有し、Ｘ線
放射３の円錐状の束を発生し、このＸ線放射３が患者４
を貫通して、Ｘ線放射３に対して敏感な二次元のＸ線像
変換器５上に患者４の透過性に相応して減弱されてＸ線
像として入射するＸ線診断装置は公知である。Ｘ線像変
換器５はＸ線放射像を電気的信号に変換し、これらの電
気的信号はディジタル像データとして像システム７に供
給される。像システム７は公知の如く、図示しない計算
回路、フィルタ回路、変換器、像メモリおよび処理回路
を有していてよい。この像システムは、捕捉されたＸ線
放射像を再現するためモニター８と接続されている。操
作要素９は、システム制御および通信装置１０を介して
Ｘ線診断装置のその他の構成要素と接続されている。シ
ステム制御および通信装置１０は、Ｘ線線量を制御する
ためＸ線発生器１と接続されている少なくとも１つの測
定変換器をも有する。
細書から、この種のＸ線診断装置として、図１および２
に示すように、Ｘ線ユニットとしてＸ線発生器１から高
電圧および加熱電圧を供給されるＸ線管２を有し、Ｘ線
放射３の円錐状の束を発生し、このＸ線放射３が患者４
を貫通して、Ｘ線放射３に対して敏感な二次元のＸ線像
変換器５上に患者４の透過性に相応して減弱されてＸ線
像として入射するＸ線診断装置は公知である。Ｘ線像変
換器５はＸ線放射像を電気的信号に変換し、これらの電
気的信号はディジタル像データとして像システム７に供
給される。像システム７は公知の如く、図示しない計算
回路、フィルタ回路、変換器、像メモリおよび処理回路
を有していてよい。この像システムは、捕捉されたＸ線
放射像を再現するためモニター８と接続されている。操
作要素９は、システム制御および通信装置１０を介して
Ｘ線診断装置のその他の構成要素と接続されている。シ
ステム制御および通信装置１０は、Ｘ線線量を制御する
ためＸ線発生器１と接続されている少なくとも１つの測
定変換器をも有する。
【０００３】図２は、図１による公知のＸ線像変換器５
を一層詳細に示す。この変換器は、Ｘ線放射３が入射す
るシンチレータ１１を有し、それにより患者４による減
弱に相応して可視的なＸ線像を発生する。シンチレータ
１１はヨウ化セシウム（ＣｓＩ）から成る。シンチレー
タ１１で発生した可視光１２は、画素マトリックス内に
配置された多数の感光性の画素要素、例えばガラス基板
の上に配置された発光ダイオードに入射する。画素マト
リックスの半導体は、例えば水素ドープされた非晶質の
シリコン（ａＳｉ：Ｈ）から成る。
を一層詳細に示す。この変換器は、Ｘ線放射３が入射す
るシンチレータ１１を有し、それにより患者４による減
弱に相応して可視的なＸ線像を発生する。シンチレータ
１１はヨウ化セシウム（ＣｓＩ）から成る。シンチレー
タ１１で発生した可視光１２は、画素マトリックス内に
配置された多数の感光性の画素要素、例えばガラス基板
の上に配置された発光ダイオードに入射する。画素マト
リックスの半導体は、例えば水素ドープされた非晶質の
シリコン（ａＳｉ：Ｈ）から成る。
【０００４】Ｘ線放射３の方向に見てＸ線像変換器５の
後ろに、複合背光線量測定ユニット１５として、線量パ
ワー又は線量の同時測定の際にＸ線像変換器５の半導体
の照射により画素要素の残留電荷をリセットするため、
マトリックス内に配置された発光ダイオード１６および
フォトダイオード１７のアレイが設けられている。
後ろに、複合背光線量測定ユニット１５として、線量パ
ワー又は線量の同時測定の際にＸ線像変換器５の半導体
の照射により画素要素の残留電荷をリセットするため、
マトリックス内に配置された発光ダイオード１６および
フォトダイオード１７のアレイが設けられている。
【０００５】Ｘ線像変換器５の時間的な信号特性の改善
のため、背光線量測定ユニット１５の発光ダイオード１
６は光学的な背面光１８を発生する。２つの読出し過程
の間に、Ｘ線像変換器５のフォトダイオード１３から成
る画素マトリックスの照射によりリセットが行われる。
その結果、ダイオードは完全に放電され、かつ加速すべ
く低抵抗になる。照射を行毎に行わないので、全アレイ
の同時で共通のリセットが行える。
のため、背光線量測定ユニット１５の発光ダイオード１
６は光学的な背面光１８を発生する。２つの読出し過程
の間に、Ｘ線像変換器５のフォトダイオード１３から成
る画素マトリックスの照射によりリセットが行われる。
その結果、ダイオードは完全に放電され、かつ加速すべ
く低抵抗になる。照射を行毎に行わないので、全アレイ
の同時で共通のリセットが行える。
【０００６】シンチレータ１１により変換されたシンチ
レータ光の約１５％が、画素マトリックス１３の半導体
層およびガラス基板１４を貫通する。衝突する線量パワ
ーの尺度であるこの光強度は線量制御の目的で測定され
る。そのために複合された背光線量測定ユニット１５
は、発光ダイオード１６間に配置された小さいフォトダ
測定イオード１７を有し、これらダイオード１７はＸ線
線量を測定するため、任意のドミナントを選択するため
の各スイッチを介して測定変換器に接続されている。増
大するＸ線線量に対する尺度としてのＸ線放射により、
自動照射装置により進行中の放射は設定値に到達した後
にスイッチオフされる。
レータ光の約１５％が、画素マトリックス１３の半導体
層およびガラス基板１４を貫通する。衝突する線量パワ
ーの尺度であるこの光強度は線量制御の目的で測定され
る。そのために複合された背光線量測定ユニット１５
は、発光ダイオード１６間に配置された小さいフォトダ
測定イオード１７を有し、これらダイオード１７はＸ線
線量を測定するため、任意のドミナントを選択するため
の各スイッチを介して測定変換器に接続されている。増
大するＸ線線量に対する尺度としてのＸ線放射により、
自動照射装置により進行中の放射は設定値に到達した後
にスイッチオフされる。
【０００７】フォトダイオード１７が発生する電気的測
定信号１９は、線量パワー又は線量に対する、そして電
流Ｉ（ｔ）は線量パワーＤＬ（ｔ）に対する尺度であ
る。
定信号１９は、線量パワー又は線量に対する、そして電
流Ｉ（ｔ）は線量パワーＤＬ（ｔ）に対する尺度であ
る。
【０００８】フォトダイオード１７の測定信号１９は線
量制御のために利用される。そのために電流は時点ｔX
での線量Ｄ（ｔX）まで積分される。
量制御のために利用される。そのために電流は時点ｔX
での線量Ｄ（ｔX）まで積分される。
【数１】 所望の累積線量に到達した時点ｔXで、Ｘ線放射３がス
イッチオフされる。
イッチオフされる。
【０００９】複合された背光線量測定ユニット１５のフ
ォトダイオード１７を、発光ダイオード１６と等しい平
面内に、従ってまたＸ線像変換器５に対して平行に配置
したので、それらはＸ線放射に曝され、それにより線量
測定の際に誤りが生じ得る。また、あるフォトダイオー
ドのＸ線放射に耐性がないので、あらゆるフォトダイオ
ードが使用可能ではない。
ォトダイオード１７を、発光ダイオード１６と等しい平
面内に、従ってまたＸ線像変換器５に対して平行に配置
したので、それらはＸ線放射に曝され、それにより線量
測定の際に誤りが生じ得る。また、あるフォトダイオー
ドのＸ線放射に耐性がないので、あらゆるフォトダイオ
ードが使用可能ではない。
【００１０】ドイツ特許第44 05 233号明細書は、平面
状の像変換器を光学的結合手段を介して蛍光板に結合し
たＸ線像装置を開示する。さらに、自動照明装置の光セ
ンサを狭辺上に置くことによって、蛍光板の自然の側方
への光散乱が利用できる。
状の像変換器を光学的結合手段を介して蛍光板に結合し
たＸ線像装置を開示する。さらに、自動照明装置の光セ
ンサを狭辺上に置くことによって、蛍光板の自然の側方
への光散乱が利用できる。
【００１１】しかし蛍光板の側方への光伝搬は、位置分
解能のために常に最小化、即ち関心のある中央範囲の光
が殆どセンサに到達しないようにする必要がある。さら
に統合され、縁部を強調され、位置分解されていない光
の測定のみが可能である。
解能のために常に最小化、即ち関心のある中央範囲の光
が殆どセンサに到達しないようにする必要がある。さら
に統合され、縁部を強調され、位置分解されていない光
の測定のみが可能である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した種類のＸ線診断装置であって、Ｘ線線量の簡
単、迅速かつ確実な捕捉をＸ線照射中に位置分解して可
能にし、かつ感光性の画素要素を測定のためにＸ線放射
に曝さないＸ線診断装置を提供することにある。
に記載した種類のＸ線診断装置であって、Ｘ線線量の簡
単、迅速かつ確実な捕捉をＸ線照射中に位置分解して可
能にし、かつ感光性の画素要素を測定のためにＸ線放射
に曝さないＸ線診断装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、複合された背光線量測定ユニットの感光性のセン
サの前に、Ｘ線像変換器から放射の間に出発して複合さ
れた背光線量測定ユニットに入射する光を感光性のセン
サに導く光導波路が配置される。
れば、複合された背光線量測定ユニットの感光性のセン
サの前に、Ｘ線像変換器から放射の間に出発して複合さ
れた背光線量測定ユニットに入射する光を感光性のセン
サに導く光導波路が配置される。
【００１４】本発明によれば、感光性のセンサはカバー
によりＸ線放射に対して遮蔽されおよび／又はＸ線放射
の外側に配置される。
によりＸ線放射に対して遮蔽されおよび／又はＸ線放射
の外側に配置される。
【００１５】背面光の均一性は、Ｘ線像変換器と背光線
量測定ユニットとの間に拡散層を配置することで改善で
きる。
量測定ユニットとの間に拡散層を配置することで改善で
きる。
【００１６】中央範囲内での測定の精度は、光導波路の
光入射面を背光線量測定ユニットの中央により密に配置
することで改善できる。
光入射面を背光線量測定ユニットの中央により密に配置
することで改善できる。
【００１７】Ｘ線像変換器が、ａ−Ｓｉ：Ｈ製の検出器
を有すると有利である。
を有すると有利である。
【００１８】個々のフォトダイオードの測定信号を、所
謂ドミナントを形成するべく群にまとめるならば、測定
を任意の範囲内で行える。
謂ドミナントを形成するべく群にまとめるならば、測定
を任意の範囲内で行える。
【００１９】高い測定精度を得るための構造的な費用
は、多くの光導波路をフォトダイオードのそれぞれ１つ
に対応付けることで、簡単化できる。
は、多くの光導波路をフォトダイオードのそれぞれ１つ
に対応付けることで、簡単化できる。
【００２０】光入射面が均等又は不均等な分布を有する
ようにするとよい。不均等な分布の場合には、中央およ
び／又はドミナント内の光入射面の密度をより大きくす
る。
ようにするとよい。不均等な分布の場合には、中央およ
び／又はドミナント内の光入射面の密度をより大きくす
る。
【００２１】背面照射用の発光ダイオードと、Ｘ線線量
の検出器としての感光性センサとを有するＸ線診断装置
用の複合化背光線量測定ユニットにおいて、光導波路の
光入射面をアレイの発光ダイオード間に配置し、光導波
路を後ろに小さく湾曲させかつアレイの後ろで側部に一
緒に集め、さらにマトリックス内に配置した感光性のセ
ンサを、光導波路と側部でかつアレイの範囲の外側で結
合すると、構成をコンパクトにする上で目的に適う。
の検出器としての感光性センサとを有するＸ線診断装置
用の複合化背光線量測定ユニットにおいて、光導波路の
光入射面をアレイの発光ダイオード間に配置し、光導波
路を後ろに小さく湾曲させかつアレイの後ろで側部に一
緒に集め、さらにマトリックス内に配置した感光性のセ
ンサを、光導波路と側部でかつアレイの範囲の外側で結
合すると、構成をコンパクトにする上で目的に適う。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例により本
発明を一層詳細に説明する。
発明を一層詳細に説明する。
【００２３】図３に示す本発明の実施例では、フォトダ
イオードに代えて光導波路２０を発光ダイオード１６間
に設け、これら光導波路で、入射する光を他の場所、例
えば背光線量測定ユニット１５の縁に配置した感光性の
センサ、例えばフォトダイオード１７に向けて転向させ
る。これらの場所は、例えばＸ線放射３の外側に位置
し、Ｘ線放射３から、例えば鉛から成るカバー２１によ
り遮蔽されている。
イオードに代えて光導波路２０を発光ダイオード１６間
に設け、これら光導波路で、入射する光を他の場所、例
えば背光線量測定ユニット１５の縁に配置した感光性の
センサ、例えばフォトダイオード１７に向けて転向させ
る。これらの場所は、例えばＸ線放射３の外側に位置
し、Ｘ線放射３から、例えば鉛から成るカバー２１によ
り遮蔽されている。
【００２４】光導波路２０の光入射面および発光ダイオ
ード１６が平面内に位置するこの配置により、複合され
た背光線量測定ユニット１５に入射するシンチレータ光
１２が光路の外側に配置された感光性のセンサ、例えば
フォトダイオード１７に導かれる。背面照射の均一性に
影響するような大きい中間空間が生じないよう、光導波
路２０の光入射面は発光ダイオード１６の面より小さく
てよい。多くの、更には、全ての光導波路２０をフォト
ダイオード１７にまとめることもできる。
ード１６が平面内に位置するこの配置により、複合され
た背光線量測定ユニット１５に入射するシンチレータ光
１２が光路の外側に配置された感光性のセンサ、例えば
フォトダイオード１７に導かれる。背面照射の均一性に
影響するような大きい中間空間が生じないよう、光導波
路２０の光入射面は発光ダイオード１６の面より小さく
てよい。多くの、更には、全ての光導波路２０をフォト
ダイオード１７にまとめることもできる。
【００２５】図４は、光導波路２０の光入射面２２およ
び発光ダイオード１６の光出射面２３がモザイク状に配
置された背光線量測定ユニット１５の能動的な側の概要
を示す。光入射面２２は、全面の５０％未満を覆ってい
る。それらはその際、図４中に示すように、均等な分布
を有する。しかし分布は不均等であってもよく、その
際、中央およびドミナントでは光入射面２２の密度はよ
り大きい。
び発光ダイオード１６の光出射面２３がモザイク状に配
置された背光線量測定ユニット１５の能動的な側の概要
を示す。光入射面２２は、全面の５０％未満を覆ってい
る。それらはその際、図４中に示すように、均等な分布
を有する。しかし分布は不均等であってもよく、その
際、中央およびドミナントでは光入射面２２の密度はよ
り大きい。
【００２６】個々の光入射面２２に対応するフォトダイ
オード１７の各測定信号１９は、多くのフォトダイオー
ド１７が、例えば測定変換器に接続される所謂ドミナン
トを形成するため群にまとめられる。それにより、平均
線量のみを評価する、より大きい面が得られる。しか
し、線量測定のために必要な範囲の固定的な対応付けが
与えられ、かつ単にフォトダイオード１７の選択を介し
て範囲選択が行われるように、多くの光導波路２０をフ
ォトダイオード１７に導いてもよい。
オード１７の各測定信号１９は、多くのフォトダイオー
ド１７が、例えば測定変換器に接続される所謂ドミナン
トを形成するため群にまとめられる。それにより、平均
線量のみを評価する、より大きい面が得られる。しか
し、線量測定のために必要な範囲の固定的な対応付けが
与えられ、かつ単にフォトダイオード１７の選択を介し
て範囲選択が行われるように、多くの光導波路２０をフ
ォトダイオード１７に導いてもよい。
【００２７】図６に示すように、背面光１８は、各発散
性の光束の重なりにより感光性の画素１３を有するガラ
ス基板１４を完全に均等には照射しない。
性の光束の重なりにより感光性の画素１３を有するガラ
ス基板１４を完全に均等には照射しない。
【００２８】ガラス基板１４照明時の均等性を一層改善
するため、Ｘ線像変換器５と背光線量測定ユニットとの
間に拡散層２５を取付けてもよい。
するため、Ｘ線像変換器５と背光線量測定ユニットとの
間に拡散層２５を取付けてもよい。
【図１】Ｘ線像変換器を有するＸ線診断装置。
【図２】公知のＸ線像変換器の構成。
【図３】本発明によるＸ線像変換器の構成。
【図４】複合された背光線量測定ユニットの画素要素の
配置。
配置。
【図５】複合された背光線量測定ユニットの画素要素の
別の実施例による配置。
別の実施例による配置。
【図６】Ｘ線像変換器の別の本発明による構成。
１ Ｘ線発生器 ２ Ｘ線管 ３ Ｘ線放射 ４ 患者 ５ 固体像変換器 ６ ディジタル像データ ７ 像システム ８ モニター ９ 操作要素 １０ システム制御および通信装置 １１ シンチレータ １２ 光 １３ 画素マトリックス １４ ガラス基板 １５ 複合された背光線量測定ユニット １６ 発光ダイオード １７ フォトダイオード １８ 光学的な背面光 １９ 測定信号 ２０ 光導波路 ２１ カバー ２２ 光入射面 ２３ 光出射面 ２４ 拡散層
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ２１Ｋ 5/02 Ｇ２１Ｋ 5/02 Ｘ
Claims (11)
- 【請求項１】 Ｘ線放射束（３）を発生するためのＸ線
管（２）に対する高電圧発生器（１）と、 シンチレータ層と、マトリックス内に配置された感光性
の画素要素（１３）を有する半導体層とを備えたＸ線像
変換器（５）と、 放射方向にその後ろに配置されており、マトリックス内
に配置された背面照射としての発光ダイオード（１６）
と、高電圧発生器（１）を制御するために測定変換器
（１０）と接続されている検出器としてＸ線線量を捕捉
する感光性のセンサ（１７）とのアレイを有する複合さ
れた背光線量測定ユニット（１５）とを含むＸ線診断装
置において、 感光性のセンサ（１７）の前および発光ダイオード（１
６）の間に、Ｘ線像変換器（５）から放射の間に出発し
て複合された背光線量測定ユニット（１５）に入射する
光を感光性のセンサ（１７）に導く光導波路（２０）を
配置したことを特徴とするＸ線診断装置。 - 【請求項２】 感光性のセンサ（１７）がカバー（２
１）によりＸ線放射（３）に対し遮蔽されたことを特徴
とする請求項１記載のＸ線診断装置。 - 【請求項３】 感光性のセンサ（１７）が、Ｘ線放射
（３）の外側に配置されたことを特徴とする請求項１又
は２記載のＸ線診断装置。 - 【請求項４】 Ｘ線像変換器（５）と背光線量測定ユニ
ット（１５）との間に、拡散体層（２４）が配置された
ことを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載のＸ線
診断装置。 - 【請求項５】 光導波路（２０）が、背光線量測定ユニ
ット（１５）の中央により密に配置された光入射面（２
２）を有することを特徴とする請求項１ないし４の１つ
に記載のＸ線診断装置。 - 【請求項６】 Ｘ線像変換器（５）が、ａＳｉ：Ｈ検出
器を有することを特徴とする請求項１ないし５の１つに
記載のＸ線診断装置。 - 【請求項７】 各光入射面（２２）に対応付するフォト
ダイオード（１７）の測定信号（１９）が、所謂ドミナ
ントを形成するため群にまとめられたことを特徴とする
請求項１ないし６の１つに記載のＸ線診断装置。 - 【請求項８】 多くの光導波路（２０）が、各フォトダ
イオード（１７）に対応することを特徴とする請求項１
ないし７の１つに記載のＸ線診断装置。 - 【請求項９】 光入射面（２２）が均等な分布を有する
ことを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載のＸ線
診断装置。 - 【請求項１０】 光入射面（２２）が不均等な分布を有
し、中央および／又はドミナント内で光入射面（２２）
の密度がより大きいことを特徴とする請求項１ないし８
の１つに記載のＸ線診断装置。 - 【請求項１１】 請求項１ないし１０の１つによる、背
面照射としての発光ダイオード（１６）と、Ｘ線線量の
検出器としての感光性のセンサ（１７）とを有するＸ線
診断装置用の複合された背光線量測定ユニット（１５）
において、光導波路（２０）の光入射面（２２）がアレ
イの発光ダイオード（１６）の間に配置されており、光
導波路（２０）が後ろに小さく湾曲してかつアレイの後
ろで側部に一緒に集められ、さらにマトリックス内に配
置された感光性のセンサ（１７）が光導波路（２０）
と、側部ならびにアレイの範囲の外側で結合されたこと
を特徴とする複合された背光線量測定ユニット。
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