JP2007127734A - 放射線画像情報検出パネルおよび放射線画像情報読取装置 - Google Patents

放射線画像情報検出パネルおよび放射線画像情報読取装置 Download PDF

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Abstract

【課題】放射線画像情報検出パネルを、取り扱い性よく、簡単かつ安価な構成とする。
【解決手段】放射線画像検出パネル10を、放射線を吸収して、該放射線の量に応じた光を発する蛍光体を含有する放射線吸収性蛍光体層13と、蛍光体層13から発せられる光を吸収して該光の量に応じた量の電子−正孔電荷を生じ、該電荷をトラップすることにより放射線画像情報を蓄積記録し、励起光が照射されることによりトラップされている電荷を解放する蓄積性光導電体層15と、該蓄積性光導電体層15の上面および下面に付設された、電荷を検出するための、光透過性を有する一対の光電流検出用電極層14および16と、励起光を照射するパネル状光源25とから構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線画像情報を蓄積記録する放射線画像情報検出パネルおよび該パネルを備えた放射線画像情報読取装置に関するものである。
従来より、医療用Ｘ線撮影などにおける放射線画像を記録する画像記録媒体として、放射線画像情報に応じた放射線エネルギーを蓄積記録（一次励起）し、二次励起光が走査露光されることにより蓄積されたエネルギーに応じた輝尽発光光を発生（二次励起）する蓄積性蛍光体シートや、画像情報を静電潜像として記録し、読取光が走査露光されることにより静電潜像に応じた電流を発生する静電潜像記録シートが提案されている。
これらの画像記録媒体からの画像情報を読み取る際には、画像記録媒体に対して読取光あるいは二次励起光を走査露光して画像情報を読み取る方法が一般的である。
特許文献１に記載されている放射線画像情報を静電潜像として記録するタイプの画像情報検出シート（静電記録シート）からの画像読み出しは、読取光の照射により静電記録シート内に生じる電流を直接検出するものである。特許文献１には、読取光を発光する光源として、エレクトロルミネッセンス層（以下、「ＥＬ層」という）を備えたパネル状光源が静電潜像を記録するタイプの画像記録媒体と一体化して構成される画像読取装置が提案されている。なお、静電記録シートは、画像撮影時（静電潜像の記録時）には撮影装置（放射線線源）と同期させてシートに電場を印加する必要があり、画像撮影時にシートを電源に接続しておかなければならないため、撮影時に配線などの手間を要する。
特許文献２には、放射線のエネルギーを蓄積して記録するタイプの画像情報検出シート（蓄積性蛍光体シート）が記載されており、蓄積性蛍光体シートと略同じ面積を有し、輝尽発光光に感度を有する光導電体層を一体的に構成した放射線画像情報検出パネルが提案されているが、このシートからの画像読み出しは、二次励起光の照射により生じる輝尽発光光を読み取って行うものであり、読み出し時に２つの光が混在していることとなる。従って、光導電体層と蓄積性蛍光体層とを一体的に備えた放射線画像情報検出パネルにおいて画像読取りを精度よく（S/Nよく）行うためには、二次励起光と輝尽発光光との２つの光を切り分け、二次励起光による影響を抑制し、輝尽発光光のみを検出する必要がある。
一方、特許文献３においては、蓄積性蛍光体層として、蓄積されたエネルギーを電場励起により光として発する、グッデン−ポール（Gudden-Pohl)効果を示す蓄積性蛍光体を備え、電場励起により発生した光を、光導電体層を含む二次元光検出層において検出する構成の放射線画像情報検出パネルが記載されている。この放射線画像情報検出パネルによれば、蓄積性蛍光体層に対して二次励起光を照射する代わりに電場印加により励起しているため、二次励起光と輝尽発光光との混在を生じないという特徴があり、特許文献２で問題になっていた二次励起光と輝尽発光光の切り分けを行う必要がない。
さて一方、特許文献４には、半導体などの光電効果およびトラップ準位を有する材料に対して、該材料のエネルギーバンドギャップより大きな光子エネルギーの第１の光を照射させ、その後に、エネルギーバンドギャップより小さな光子エネルギーの第２の光を照射させた際に生じる光電流を測定することにより、第１の光の照射光量を測定する電子装置が提案されており、具体的には光量計やメモリ装置としての利用が提案されている。これは、第１の光の照射により材料内に該光の量に応じて電子−正孔電荷を生じ、この電荷がトラップ準位にトラップされ、第２の光の照射により電荷がトラップ準位から解放されるという原理を利用するものである。第２の光の照射により励起された電荷は電場を印加しておくことにより光電流として検出することができ、この光電流量は第１の光の照射量に依存することから、第２の光の照射により第１の光の情報を取得することができるというものである。
特開２０００−１６２７２６号公報 特開２０００−３３８２９７号公報 特開２００３−３２９７９７号公報 特開平７―９２０２３号公報
さて、現在においては放射線画像情報検出用パネルとしては、撮影装置とは非同期で画像記録を行えるカセッテ型として利用可能な取り扱い性のよいもの、簡単な構成のものが望まれており、また、放射線画像情報読取装置としても励起光と輝尽発光光との切り分けを必要としない簡単な構成で、かつ安価なものが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みて、取り扱い性に優れ、簡単な構成で生産性の高い安価な放射線画像情報検出パネルを提供すること、および該パネルを備えた簡単な構成でかつ安価な放射線画像情報読取装置を提供することを目的とするものである。
本発明の第１の放射線画像情報検出パネルは、放射線を吸収して、該放射線の量に応じた光を発する蛍光体を含有する放射線吸収性蛍光体層と、
前記光を吸収して該光の量に応じた量の電子−正孔電荷を生じ、該電荷をトラップすることにより放射線画像情報を蓄積記録し、励起光の照射を受けて前記トラップされている電荷を解放する蓄積性光導電体層と、
該蓄積性光導電体層の上面および下面に付設された、前記解放された電荷を検出するための、光透過性を有する一対の光電流検出用電極層と、
前記蓄積性光導電体層に前記励起光を照射するパネル状光源とを備えてなることを特徴とするものである。
パネル状光源としては、前記励起光を発光するエレクトロルミネッセンス層と、前記エレクトロルミネッセンス層の上面および下面に付設された、該エレクトロルミネッセンス層に電場を印加するための一対の電極層であって、少なくとも前記蓄積性光導電体層側の電極層が光透過性を有する電場印加用電極層とを備えてなるものが好ましい。また、この場合、光電流検出用電極層のうちの少なくとも一方の電極層が、複数の線状電極が平行に配設されてなる第１のストライプ電極層であり、電場印加用電極層のうちの少なくとも一方の電極層が、複数の線状電極が平行に配設されてなる第２のストライプ電極層であり、第１のストライプ電極層の線状電極と第２のストライプ電極層の線状電極が直交して配設されていることが好ましい。
ここで、「光透過性を有する一対の光電流検出用電極層」は、放射線吸収性蛍光体層側に配される電極層は少なくとも該蛍光体層から発せられる光に対して透過性を有し、パネル状光源側に配される電極層は少なくとも該パネル状光源から発せられる励起光に対して透過性を有するものである。また、「光透過性を有する電場印加用電極層」は、少なくともエレクトロルミネッセンス層から発せられる光に対して透過性を有するものである。
本発明の第１の放射線画像情報読取装置は、本発明の第１の放射線画像情報検出パネルと、前記パネル状光源を制御して前記励起光により前記蓄積性光導電体層を走査させると共に、前記励起光の照射に伴い前記蓄積性光導電体層で解放された前記電荷を前記光電流検出用電極層を介して検出することにより、前記放射線画像情報を担持する画像信号を取得する画像信号取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明の第２の放射線画像情報検出パネルは、放射線を吸収して、該放射線の量に応じた光を発する蛍光体を含有する放射線吸収性蛍光体層と、
前記光を吸収して該光の量に応じた量の電子―正孔電荷を生じ、該電荷をトラップすることにより放射線画像情報を蓄積記録し、電場が印加されることにより前記トラップされている電荷を解放する蓄積性光導電体層と、
該蓄積性光導電体層の上面および下面に配された、前記電場を印加すると共に、前記電荷を検出するための一対の電極層であって、少なくとも前記蛍光体層側の電極層が光透過性を有する電流検出用電極層とを備えてなることを特徴とするものである。
ここで、前記一対の電極層のそれぞれが、複数の線状電極が平行に配設されてなるストライプ電極であり、互いの線状電極が直交して配設されていることが望ましい。
本発明の第２の放射線画像情報読取装置は、本発明の第２の放射線画像情報検出パネルと、前記電流検出用電極層を介して、前記蓄積性光導電体層に対する前記電場の印加を制御すると共に、該電場の印加に伴い前記蓄積性光導電体層で生じた電荷を検出して前記放射線画像情報を担持する画像信号を得る画像信号取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明の第１の放射線画像情報検出パネルは、電荷をトラップすることにより放射線画像情報を蓄積記録し、励起光の照射受けて電荷を解放する蓄積性蛍光体層を備えており、励起光走査により生じる電荷を光電流として検出することにより放射線画像情報を担持する画像信号を取得されうるので、従来の蓄積性蛍光体層と該蛍光体層からの光により導電性を呈する光導電体層とを備えていたパネルと比較して層数を少なくすることができ、また、輝尽発光光と励起光を切り分けるための構造を備える必要がないため簡単な構成とすることができ、生産性の高い安価なものとすることができる。さらに、撮影時には電場印加を要しないため、そのための電源や接続用配線を内蔵する必要がなくコンパクトに構成でき、かつ撮影装置と非同期で使用することができるので取り扱い性がよい。
本発明の第１の放射線画像情報読取装置は本発明の第１の放射線画像情報検出パネルを備え、励起光の照射により蓄積性光導電体層に生じる光電流を検出するものであり、励起光の照射により生じる輝尽発光光を検出して放射線画像情報を取得していた場合と比較して、励起光との混在によるＳ／Ｎの低下が生じないためＳ／Ｎよい画像信号を取得することができる。
本発明の第２の放射線画像情報検出パネルは、エネルギーを蓄積することにより放射線画像情報を蓄積記録し、電場の印加により電荷を生じる蓄積性光導電体層を備えており、電場印加により生じる電荷を電流として検出することにより放射線画像情報を担持する画像信号を取得されうるので、光励起により画像情報を取得する場合には必要であった光励起用光源を必要とせず、また、従来の蓄積性蛍光体層と該蛍光体層からの光により導電性を呈する光導電層とを備えていたパネルと比較して層数を少なくすることができ、また、輝尽発光光と励起光を切り分けるための構造を備える必要がないため簡単な構成とすることができ、生産性の高い安価なものとすることができる。さらに、撮影時には電場印加を要しないため、そのための電源や接続用配線を内蔵する必要がなくコンパクトに構成でき、かつ撮影装置と非同期で使用することができるので取り扱い性がよい。
本発明の第２の放射線画像情報読取装置は本発明の第２の放射線画像情報検出パネルを備え、電場の印加により蓄積性光導電体層に生じる電荷を検出するものであり、励起光の照射により生じる輝尽発光光を検出して放射線画像情報を取得していた場合と比較して、励起光との混在によるＳ／Ｎの低下が生じないためＳ／Ｎよい画像信号を取得することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
は本発明の第１の実施の形態による、放射線画像情報検出パネル10の斜視図を示すものである。放射線画像情報検出パネル10は、第1の支持体（ベース）11と、反射層12と、放射線を吸収して、該放射線の量に応じた光を発する蛍光体を含有する放射線吸収性蛍光体層13と、多数の線状電極（エレメント）14ａをストライプ状に配列してなる第１ストライプ電極層14と、放射線吸収性蛍光体層13から発せられる光を吸収して電子および／または正孔をトラップするものであり、該バンドギャップよりも低いエネルギーの光が照射されることにより、トラップ電子あるいは正孔を解放するものである蓄積性光導電体層15と、平板電極である第１平板電極層16と、絶縁層17と、平板電極である第２平板電極層18と、蓄積性光導電体層15に対して照射する二次励起光を発光するエレクトロルミネッセンス層（以下、ＥＬ層という）19と、多数の線状電極（エレメント）20ａをストライプ状に配列してなる第２ストライプ電極20と、保護層である第２の支持体21がこの順に積層されて一体的に構成されたものである。本実施形態においては、ＥＬ層19、該ＥＬ層19の上下面に配されている第２平板電極層18および第２ストライプ電極層20によりパネル状光源25が構成されている。このパネル状光源25においてはこのＥＬ層と電極層との間にそれぞれ絶縁層が設けられてもよい。各層の詳細については以下に述べるが、本構成のパネル10においては、ＥＬ層19から蓄積性光導電体層15までの総膜厚は20μｍ程度以下とすることが良好な鮮鋭度の画像を得るために望ましい。平板電極層14、16は十分薄いものとし、絶縁層17を１μｍ、ＥＬ発光層を３μｍ程度に設定した場合、蓄積性光導電体層15は15μｍ程度まで厚くすることができる。
本実施形態のパネル10においては、第１ストライプ電極層14および第１平板電極層16により、蓄積性光導電体層15に生じる電子あるいは正孔を検出するための一対の光電流検出用電極層が構成されており、第２ストライプ電極層20および第２平板電極層18により、ＥＬ層19に電場を印加するための一対の電場印加用電極層が構成されている。
第１ストライプ電極層14のエレメント14ａと第２ストライプ電極層20のエレメント20ａとは、平面図上で直交するように配設されている。第１ストライプ電極14のエレメント14ａは矢印Ｘ方向にパネルの一端から他端まで延びる線状電極であり、矢印Ｙ方向に所定のピッチで配列（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3、・・・）されている。また、第２ストライプ電極20のエレメント20ａは、矢印Ｙ方向にパネルの一端から他端まで延びる線状電極であり、矢印Ｘ方向に所定のピッチで配列（Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、・・・）されている。この第２ストライプ電極20のエレメント20ａおよび第１ストライプ電極14のエレメント14ａの配列ピッチが主走査方向（矢印Ｘ方向）および副走査方向（矢印Ｙ方向）の画素ピッチを規定するものであり、いずれも並び方向に所望の画素数と同数のエレメントが配列されている。例えば、ストライプ電極として、幅80μｍの線状電極（エレメント）が100μｍピッチで平行に並んだ構造を有していれば、画素ピッチは100μｍとなる。勿論、複数の線状電極を１画素と対応させることも可能である。
第１ストライプ電極層14は少なくとも放射線吸収性蛍光体層11から発せられる光に対して透過性を有し、第１平板電極層16および第２平板電極層18はパネル状光源25からの光、すなわちＥＬ層から発光される励起光に対して透過性を有する。これらの光透過性の電極層は、ITO(Indium Tin Oxide)、インジウムドープ酸化亜鉛膜、金薄膜のほか、メッシュ状あるいは微細なストライプ状の金属電極のような部分的に光透過性を示す電極、さらにはそれらの組み合わせにより構成されていてもよい。
本実施形態のパネル10では、第１平板電極層16と第２平板電極層18との間に絶縁層19が設けられているが、絶縁層19を備えず、１つの平板電極層により両電極層を兼ねる構成とすることもできる。但し、この場合には、平板電極層として十分に導電率が高いものを用いる必要がある。
また、第１平板電極層は第１ストライプ電極層の複数のエレメントと対向して同様に配列される複数のエレメントを備えたストライプ電極層としてもよい。また、第２平板電極層は第２ストライプ電極層の複数のエレメントと対向して同様に配列される複数のエレメントを備えたストライプ電極層としてもよい。
さらに、第１ストライプ電極層を平板電極層とし、第２平板電極層を第２ストライプ電極層と直交するストライプ電極層として構成することもできる。このような電極構造の場合、パネル状光源は、点状光源が面状に配列されたものと等価なものとなる。しかし、点状光源の２次元走査を短時間で行うには一点あたりの光量を非常に大きくする必要がありより好ましい形態とはいえない。
第１の支持体11はカーボンからなり、１ｍｍ程度の厚みを有する。この支持体11側から画像情報を有する放射線として例えばＸ線が照射される。
反射層12は、例えば、AlとSiO2を含有してなる層である。この反射層19は省略することもできる。ただし、第１の支持体11としてカーボン板のような光反射率の低い素材を用いて高感度の放射線検出器（例えば被曝を最小限にすべき小児用の検出器）を作る場合は反射層を設ける方が好ましい。一方、高鮮鋭度タイプ放射線検出器（例えばマンモグラフィー用検出器）の場合は反射層を備えなくてもよい。
放射線吸収性蛍光体層13としては、例えば、Ｘ線を吸収して青色の光を発するCsＩ:Na、あるいはＸ線を吸収して紫外光を発するLu2O3:Gdなどの蛍光体を含む層を用いることができる。厚みは100〜800μｍ程度が好ましい。そのほか、放射線吸収性蛍光体としては、特開2003-329797号公報に記載のような、LnTaO4系（ただし、付活剤として機能する不純物を含有しないもの、Lnは希土類元素）、LnTaO4：（Nb，Gd，Tm）系、Ln2SiO5：Ce系、LnAlO3：Ce系、LnOX：（Tb，Tm）系（Xはハロゲン）、Ln2O3：Ｅｕ系、Ln2O2S：（Gd，Tb，Tm）系、CsX：Na系、CsX：Tl系、CsX：Eu系、BaFX：Eu系、ZnWO4、CaWO4、HfP2O7、Hf3（PO4）3などを挙げることができる。蛍光体の密度は7.0以上であることが好ましく、特に好ましくは9.0以上である。そのような蛍光体の例としては、LuTaO4、LuTaO4：Nb、Lu2SiO5：Ce、LuAlO3：Ce、Lu2O2S：（Gd，Tb，Tm）系、Lu2O3：（Eu，Gd，Tb，Er，Tm）系、Gd2O3：（Tb，Tm）系、Gd2O2S：Tb、Gd2O2S：（Pr，Ce）、CdWO4、Gd3Ga5O12：（Cr，Ce）、HfO2、TlCl：（Be，I）、Bi4Ge3O12などを用いることができる。
蓄積性光導電体層15の材料としては、例えば、特開平7-92023号公報に記載の半導体材料、好ましくは多結晶薄膜ダイヤモンドが挙げられ、さらに他の例として、単結晶ダイヤモンド、SiC、BN（立方晶）、ZnO、ZnS、ZnSe、CdS、AlNなどのワイドバンドギャップ半導体が挙げられる。これらはP型、i型、n型のいずれでも良く、さらに不純物を添加しても良い。また、Si、Ge、Se、AlAs、AlSb、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、PbO、CdSe、CdTe、その他化合物半導体が挙げられる。あるいはこれらの積層体であってもよい。
また、輝尽発光蛍光体の母体として知られている材料を用いることもできる。具体的には、BaFX(X=Cl,Br,I)、CsX(X=Cl,Br,I)、SrS、CaS、Zn2SiO4などが挙げられ、これらにトラップ形成のために不純物を添加したものを用いてもよい。
さらに、上記以外の、その他の半導体、フォトクロミック材料（辻岡強、光学、2003年発行32巻９号、P.548-550参照）、フォトリフラクティブ材料を用いてもよい。具体的には、GaN、BiI3、Bi12TiO20、Bi12GeO20、Bi12SiO20、LiNbO3、WO3などの無機材料、Diarylethene (T. Tsujioka, et al., Applied Physics Letters Vol.85, No.15 P.3128-3130（2004.10.11発行）参照）などの有機材料が挙げられる。
ＥＬ層19としては、（Ca・Sr)S:Eu2+などからなり蛍光体を含有するものが挙げられる。また、ＥＬ層を備えたパネル状光源としては、例えば、国際公開第０２／０８０６２６号パンフレット記載のＥＬ素子がパネル状に形成されたものを用いることができる。具体的には、ＥＬ層として、エレクトロルミネッセンス発光粒子群が誘電体バインダー中に分散された発光層を備えたものが挙げられる。ここで、エレクトロルミネッセンス発光粒子群とは、蛍光体粒子、誘電体粒子表面に蛍光体層を有する粒子、蛍光体粒子表面に誘電体表面被覆層を有する粒子、誘電体粒子表面に蛍光体層と誘電体表面被覆層を有する粒子、またはこれらの組み合わせからなる粒子群をいうものである。ＥＬ層からの発光は、ＥＬ層を挟むように配置された１対の電極層間に電圧が印加されることによりなされる。この発光光は、放射線画像情報読取りの際の二次励起光として用いられるのみならず、読取り後に蓄積性蛍光体層に残留するエネルギーを消去する際の消去光にも利用することができる。なお、パネル状光源の基板でもある第２の支持体21は、例えばPETからなる10〜1000μｍ程度の厚みのものを用いることができる。
パネル状光源に用いられるＥＬ素子としては上記のもの以外にも以下のものを用いることもできる。
１）特開2004-311422号公報記載の、基板と、該基板状に形成されている第1の電極層と、誘電性を有する厚膜であって、第1の電極層が形成された基板に、誘電性を有する材料の粉体を噴射して堆積させることにより形成された絶縁層と、該絶縁膜の上に形成されたＥＬ層と、該ＥＬ層の上層に形成されている第２の電極層とを備えた素子。
２）特開2005-093358号公報に記載の１対の電極間に、既述のエレクトロルミネッセンス発光粒子群と、該粒子群をなす粒子間の空隙を充填する充填材料とからなる発光層と、少なくとも前記発光層の片側に設けられた絶縁層とを有してなり、粒子群をなす粒子同士が互いに接触または融着しており、発光層中における粒子群の充填材料に対する体積比が1.0以上とされている素子。
３）特開2005-116503号公報に記載の、ホットエレクトロンにより衝突励起される発光中心を含んだ蛍光体粒子が分散された、0.05ｍＶ／ｃｍ以上の電解強度で発光を開始する、15μｍ以下の層厚を有する発光層を備えてなる素子。
４）特開2005-093359号公報に記載の、電界発光を示す発光層と、該発光層の少なくとも片側に設けられた絶縁層とを備えてなり、絶縁層が、平均粒子径が異なる少なくとも第1の高誘電体粒子群と第２の高誘電体粒子群を合計70％以上の充填率で含む層厚0.5μｍ以上、20μｍ以下の層であって、第1の高誘電体粒子群の平均粒子径が150ｎｍ以上であり、第２の高誘電体粒子群の平均粒子径が第１の高誘電体粒子群の平均粒子径の1/2以下である素子。
５）特開2005-203336号公報に記載の、誘電体コアと、該誘電体コアの外側に設けられた蛍光体被覆層とを含む、多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子が誘電体バインダー中に分散された発光層を有してなるエレクトロルミネッセンス素子であって、該エレクトロルミネッセンス素子に電圧を印加した際、多数のエレクトロルミネッセンス発光粒子の蛍光体被覆層にかかる平均電界強度が、発光層全体にかかる平均電界強度の1.5倍以上となる素子。
ＥＬ素子としては従来の分散型ＥＬ素子および薄膜層型ＥＬ素子を用いてもよいが、上記の素子を用いることにより、従来のＥＬ素子と比較して高輝度なものを得ることができ、二次励起光として高輝度なものを用いることにより鮮鋭度の高い画像取得が可能となり、また、高輝度な発光を行う素子を備えたパネル状光源を後述の消去光源として用いれば、消去効率の向上にも繋がる。なお、ＥＬ素子としては、無機に限らず有機ＥＬ素子を用いてもよい。
図２は、上記放射線画像情報検出パネル10に放射線画像を撮影する撮影装置の概略構成を示すものである。まず、放射線画像情報検出パネル10への放射線画像情報の記録（放射線画像の撮影）について説明する。
放射線画像撮影にあたっては、パネル10の第1の支持体11側が被写体４に対面するように配置する。放射線源３からＸ線等の放射線を被写体４に曝射し、被写体４を透過した放射線、すなわち被写体４の放射線画像情報を担持する放射線は支持体11および反射層12を透過し、放射線吸収性蛍光体層13に入射する。放射線吸収性蛍光体層13は入射した放射線量に応じた光を発し、該光が蓄積性光導電体層15に入射する。蓄積性光導電体層15は入射した光の量に応じた両の電子−正孔電荷対を生じ、その電荷はトラップ準位にトラップされる。すなわち、蓄積性光導電体層15は、放射線のエネルギー量に応じた電荷を蓄積することにより放射線画像情報を蓄積記録する。Ｘ線等の放射線照射を第2の支持体21側から行っても良い。
撮影時には、蓄積性光導電体層などに電場を印加しておく必要はないため、検出部やパネル状光源を備えない従来の蓄積性蛍光体シートが装填されたカセッテ同様に撮影装置と非同期で取り扱うことができる。
図３は、放射線画像情報検出パネル10を備えた放射線画像情報読取装置１の概略構成を示すものである。
放射線画像情報読取装置１は、図１に示した放射線画像情報検出パネル10と、パネル状光源25を制御して励起光走査を行うと共に、励起光走査により蓄積性光導電体層15に生じる電荷を光電流として検出するための検出用電極層14および16を介して検出して放射線画像情報を担持する画像信号を取得する画像信号取得手段40を備えている。なお、ここで光電流とは、光励起により生じる電流を意味するものである。
画像信号取得手段40は、パネル状光源25による励起光走査を制御する励起光源制御手段41と、電流検出回路を備えた電流検出手段45とを備えている。
励起光源制御手段41は、第２平板電極層18と第２ストライプ電極層20との間に、第２ストライプ電極層20の各エレメント20ａ毎に、あるいは複数または全てのエレメント20ａに対して同時に、所定の電場を印加するものであり、駆動電圧を出力する駆動電源部42と、該駆動電源部42から出力される駆動電圧をＥＬ層19に印加するエレメント20ａをスイッチングするスイッチング手段43とを備えている。なお、第２平板電極層18は接地されている。
スイッチング手段43は、駆動電源部42に電気的に接続されており、第２ストライプ電極層20の各エレメント20ａ毎に接続されたスイッチング素子43ａを備えており、スイッチング素子43ａのＯＮ／ＯＦＦ動作により各エレメント20ａと駆動電源部42とを電気的に接続させる。
画像読取時には、スイッチング手段43は、走査方向（矢印Ｘ方向）に並ぶエレメント20ａと駆動電源部42とを順次電気的に接続するように、すなわち、エレメント20ａに図中Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3・・・で示した順に接続するように動作する。これにより、駆動電源部42から駆動電圧が矢印Ｘ方向に並ぶエレメント20ａに順次印加されていき、エレメント20ａと平板電極18とに挟まれた領域のＥＬ層19からのライン光が矢印Ｘ方向に向かって走査することとなる。
電流検出手段45は、蓄積性光導電体層15に電界を生じさせるために第１ストライプ電極層14および第１平板電極層16間に所定の電場を印加する電源46およびスイッチ47を備えた電圧印加手段と、第１ストライプ電極層14の各エレメント14ａ毎に接続された多数の電流検出アンプ48ａを備えた電流検出アンプ部48とからなる。
電圧印加手段は不図示の制御手段からの指令により、スイッチ47を接続し（ＯＮさせ）、両電極層14、16間に直流電圧を印加するものである。
電流検出アンプ48ａは、励起光の露光により蓄積性光導電体層15に生じる電荷を光電流としてエレメント14ａ毎に並列的に検出するものである。第１ストライプ電極層14は接続手段47を介して電源46の負極に接続されるようになっており、電源46の正極は各電流検出アンプ48ａに接続されている。電流検出手段45は、励起光の走査により蓄積性光導電体層15で発生した電荷による光電流を検出して、蓄積性光導電体層15に蓄積された放射線画像情報を担持する画像信号を取得する機能を有するものである。
以下、上記構成の放射線画像情報読取装置１において、放射線画像情報検出パネル10に記録された放射線画像情報を読み出す方法について説明する。
放射線画像情報検出パネル10に蓄積記録された放射線画像情報を読み出す際は、スイッチ47を接続し（ＯＮさせ）、電極層14、16間に直流電圧を印加させた状態で、光源制御手段41により、エレメント20ａを矢印Ｘ方向に順次切り替えながら、夫々のエレメント20ａと平板電極18との間に所定の電圧を印加する。この電圧の印加によりエレメント20ａと平板電極18とに挟まれたＥＬ層19からＥＬ光が発せられる。エレメント20ａは矢印Ｙ方向にパネルの端から端まで延びる線状になっているから、ＥＬ光は線状の励起光として利用される。すなわちパネル状光源としては、線状光源を面状に配列したものと等価となり、エレメント20ａを順次切り替えてＥＬ発光させることにより、Ｙ方向（副走査方向）に延びる線状の励起光で蓄積性光導電体層15をＸ方向（主走査方向）に走査させることとなる。
励起光は蓄積性光導電体層15に入射し、蓄積性光導電体層15においては該励起光の照射を受けてトラップ準位にトラップされていた電子および正孔が解放される。蓄積性光導電体層15には電場が印加されているので、電子および正孔はそれぞれ正電極および負電極側に移動し光電流として電流検出アンプ48ａにより検出される。このとき、電流は電流検出アンプａの出力部に観察される電圧変化として取得される。
各エレメント14ａ毎に電流検出アンプ48ａが接続されているため、エレメント14ａの配列方向である副走査方向（矢印Ｙ方向）には同時読み出しがなされる。励起光の主走査、すなわちスイッチング手段43によるエレメント20ａの順次切換えに伴って、Ｘ方向に順次生じる電荷を光電流として検出して画像信号を得る。なお、画像信号取得手段40により取得された信号はデータ処理部に入力され、所定の画像処理が施され、画像表示手段上に放射線画像情報に基づく可視画像として表示される。
本実施形態の放射線画像情報読取装置は、励起光の照射により生じる輝尽発光光を検出して放射線画像情報を取得していた場合と比較して、励起光との混在によるＳ／Ｎの低下が生じないためＳ／Ｎよい画像信号を取得することができる。また、放射線画像情報検出パネルにパネル状光源が備えられているため、別途励起光照射手段を備える必要がなく、読取装置としてもコンパクトに構成されうる。
なお、画像読取終了後、実際には完全に光電流に変換されず、蓄積性光導電体層15のトラップ準位にトラップされたまま電荷が残留していることがある。このようにトラップ準位電荷が残留したまま次の撮影を行った場合、次の放射線画像情報に基づく潜像に先の潜像が加算されてしまい、読取り時に残像現象やＳ／Ｎ劣化などの問題を生じる。
そこで、画像読取終了後、次の撮影前の間に、蓄積性光導電体層15に電場を印加した状態で所定の光（消去光）を蓄積性光導電体層15に照射することにより、トラップされたままの残留電荷を放出させる処理を行う。
放射線画像情報読取装置１は、この消去光を発する消去光源として励起光照射のためのパネル状光源を用いることができる。消去光源を別体に設けてもよいが、励起光と消去光を同一の光源を使用して発するようにすれば、装置の部品点数を削減することができ、安価な装置にすることができる。
次に、本発明の第２の実施形態の放射線画像情報検出パネルについて説明する。図４は、第２の実施形態の放射線画像情報検出パネル30の斜視図である。放射線画像情報検出パネル30は、第１の支持体（ベース）31と、反射層32と、放射線を吸収して、該放射線の量に応じた光を発する蛍光体を含有する放射線吸収性蛍光体層33と、多数の線状電極（エレメント）34ａをストライプ状に配列してなる第１ストライプ電極層34と、放射線吸収性蛍光体層から発せられる光を吸収して該光の量に応じたエネルギーを蓄積することにより放射線画像情報を蓄積記録し、電場が印加されることにより蓄積されたエネルギーに応じた電荷を生じる蓄積性光導電体層35と、多数の線状電極（エレメント）36ａをストライプ状に配列してなる第２ストライプ電極層36と、保護層である第２の支持体37がこの順に積層されて一体的に構成されたものである。各層の詳細については以下に述べるが、本構成のパネル30においては、蓄積性光導電体層の膜厚は20μｍ程度以下であることが良好な鮮鋭度の画像を得るために望ましい。
本実施形態の放射線画像情報検出パネル30においては、第１ストライプ電極層34および第２ストライプ電極層36により、蓄積性光導電体層35に生じる電荷を検出する電流検出用電極層が構成されている。
第１ストライプ電極層34のエレメント34ａと第２ストライプ電極層36のエレメント36ａとは、平面図上で直交するように配設されている。第１ストライプ電極34のエレメント34ａは矢印Ｘ方向にパネルの一端から他端まで延びる線状電極であり、矢印Ｙ方向に所定のピッチで配列（Ｙ1、Ｙ2、Ｙ3、・・・）されている。また、第２ストライプ電極36のエレメント36ａは、矢印Ｙ方向にパネルの一端から他端まで延びる線状電極であり、矢印Ｘ方向に所定のピッチで配列（Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、・・・）されている。第１の実施形態の場合と同様に、この第２ストライプ電極36のエレメント36ａおよび第１ストライプ電極34のエレメント34ａの配列ピッチが主走査方向（矢印Ｘ方向）および副走査方向（矢印Ｙ方向）の画素ピッチを規定するものであり、いずれも並び方向に所望の画素数と同数のエレメントが配列されている。
第１ストライプ電極層34は少なくとも放射線吸収性蛍光体層31から発せられる光に対して透過性を有する。光透過性の電極層は、ITO(Indium Tin Oxide)、インジウムドープ酸化亜鉛膜、金薄膜のほか、メッシュ状あるいは微細なストライプ状の金属電極のような部分的に光透過性を示す電極、さらにはそれらの組み合わせにより構成されていてもよい。
第１の支持体31、反射層32および放射線吸収性蛍光体層33は、いずれも第１の実施形態の第１の支持体11、反射層12および放射線吸収性蛍光体層13と同様の材料および厚みで構成することができる。また第２の支持体37はPETなどにより構成することができ、厚みは、例えば100μｍ程度とする。
蓄積性光導電体層35としては、例えば、特開2003-329797号公報に記載のGudden-Pohl効果を示す材料である、ZnS:Cu、ZnS:Mn,Cu、ZnS:Mn,Pb,Cl、SrS:Eu,Sm、KI:Cu、CdS:Agなどを用いることができる。これらの材料は、電場印加によりGudden-Pohl効果に伴う電流が流れる機能を有する。なお、発光機能を備える必要はないので発光機能を有する不純物を発光機能を有しない不純物に置き換えて用いてもよい。
この第２の実施形態の放射線画像情報検出パネル30を用いた放射線画像の撮影は、第１の実施形態のパネル10を用いた撮影と同様の手順で行うことができる。
放射線画像撮影にあたっては、パネル30の第1の支持体31側が被写体に対面するように配置する。放射線源からＸ線等の放射線を被写体に曝射し、被写体を透過した放射線、すなわち被写体の放射線画像情報を担持する放射線は支持体31および反射層32を透過し、放射線吸収性蛍光体層33に入射する。放射線吸収性蛍光体層33は入射した放射線量に応じた光を発し、該光が蓄積性光導電体層35に入射する。蓄積性光導電体層35は入射した光の量に応じたエネルギーを蓄積することにより放射線画像情報を蓄積記録する。
この場合も撮影時には、蓄積性光導電体層などに電場を印加しておく必要はないため、検出部やパネル状光源を備えない従来の蓄積性蛍光体シートが装填されたカセッテ同様に撮影装置と非同期で取り扱うことができる。
図５は、放射線画像情報検出パネル30を備えた放射線画像情報読取装置２の概略構成を示すものである。
放射線画像情報読取装置２は、図４に示した放射線画像情報検出パネル30と、電極層34および36を介して蓄積性光導電体層35に対する電場の印加を制御すると共に、該電場の印加に伴い蓄積性光導電体層35で生じた電荷を検出して放射線画像情報を担持する画像信号を得る画像信号取得手段50とを備えている。
画像信号取得手段50は、第１ストライプ電極34の各エレメント34ａごとに接続された多数の電流検出アンプ51ａを備えた電流検出アンプ部51、電源52、第２ストライプ電極36の各エレメント36ａごとに接続された多数のスイッチング素子53ａを備えたスイッチング手段53、および図示しない制御手段を備えている。
電源52の正極は電流検出アンプ51ａに接続され、電源52の負極は、スイッチング素子53ａの一方の端子に共通に接続されている。
電源52とスイッチング手段53とは、第１ストライプ電極34と第２ストライプ電極36との間に所定の電圧を印加するものであり、放射線画像情報の読取り時には、第２ストライプ電極36の各エレメント36ａを順次切り替えながらエレメント36ａが第１ストライプ電極34の各エレメント34ａと接続されるように構成されているスイッチング手段53におけるスイッチング素子53ａの切り替えは図示しない制御手段により行われる。
電流検出アンプ部51は各アンプ51ａにより、電圧の印加により蓄積性光導電体層35に生じる電荷を、該電荷の移動により生じる電流として検出して、蓄積性光導電体層35に蓄積された放射線画像情報（二次元状に蓄積された放射線のエネルギー分布）を担持する画像信号を取得する機能を有するものである。
以下、上記構成の放射線画像情報読取装置２において、放射線画像情報検出パネル30に記録された放射線画像情報を読み出す方法について説明する。
放射線画像情報検出パネル30に蓄積記録された放射線画像情報を読み出す際には、スイッチング手段53により第２ストライプ電極36の各エレメント36ａをパネルのＸ方向一端から他端側に順次切り替えてエレメントに沿った線状の領域に順次電場を印加して励起電場走査を行う。
蓄積性光導電体層35の、電場が印加された領域においては、該領域に蓄積されたエネルギーに応じた電荷が生じ、この電荷が電極層を介して各電流検出アンプ51ａにより検出される。
各エレメント34ａ毎に電流検出アンプ51ａが接続されているため、エレメント34ａの配列方向である矢印Ｙ方向には同時読み出しがなされる。スイッチング手段53によるエレメント36ａの順次切り替えに伴ってＸ方向に順次生じる電荷を検出することにより、二次元状のエネルギー分布として蓄積記録されている放射線画像情報に基づく画像信号を得る。なお、画像信号取得手段50により取得された信号はデータ処理部に入力され、該データ処理部において所定の画像処理が施され、画像表示手段上に放射線画像情報に基づく可視画像として表示される。
本実施形態の放射線画像情報読取装置２は、光励起を行わず、電場励起により生じた電荷を検出するものであるため、励起光光源を必要とせず非常に簡単な構成の放射線画像情報検出パネルとすることができる。励起光の照射により生じる輝尽発光光を検出して放射線画像情報を取得していた場合のような、光の混在によるＳ／Ｎの低下の問題は生じなることなく、Ｓ／Ｎよい画像信号を取得することができる。
なお、画像読取終了後、蓄積性光導電体層35中にエネルギーが完全に放出されず残留してしまう場合がある。このようなエネルギーが残留したまま次の撮影を行った場合、次の放射線画像情報に基づくエネルギーに残留エネルギーが加算されてしまい、読取り時に残像現象やＳ／Ｎ劣化などの問題を生じる。そこで、画像読取終了後、次の撮影前の間に、蓄積性光導電体層35に所定の電場を印加して、残留エネルギーを放出させる処理を行うことが望ましい。
なお、上述の第１の実施形態の放射線画像情報検出パネルに備えられている蓄積性光導電体層15および第２の実施形態の放射線画像情報検出パネルに備えられている蓄積性光導電体層35はいずれも、既述の材料の薄膜あるいは粒子、特に有機物中に無機粒子を含む有機無機コンポジット材料を用いることが好ましい。さらに該粒子はナノオーダーの粒径を持つことが特に好ましい。該コンポジット材料は、（１）フレキシブルな層を印刷、塗布、インクジェットなどによって形成できる、（２）他の機能層との張り合わせが容易であり、デバイスを安価に製造できる、（３）有機半導体より無機半導体の方が移動度が大きく安定性の高いものが多いので実用性の観点で選択肢が広い、などの点で有利である。
本発明の第1の実施形態にかかる放射線画像情報検出パネルの斜視図 放射線画像情報検出パネルを用いた放射線画像撮影を説明するための図 図１の放射線画像情報検出パネルを備えた放射線画像情報読取装置の概略構成を示す図 本発明の第２の実施形態にかかる放射線画像情報検出パネルの斜視図 図４の放射線画像情報検出パネルを備えた放射線画像情報読取装置の概略構成を示す図
符号の説明
１、２ 放射線画像情報読取装置
10、30 放射線画像情報検出パネル
11 第１の支持体
12 反射層
13 放射線吸収性蛍光体層
14 第１ストライプ電極層
15 蓄積性光導電体層
16 第１平板電極層
17 絶縁層
18 第２平板電極層
19 エレクトロルミネッセンス層
20 第２ストライプ電極層
21 第２の支持体
25 パネル状光源
31 第１の支持体
32 反射層
33 放射線吸収性蛍光体層
34 第１ストライプ電極層
35 蓄積性光導電体層
36 第２ストライプ電極層
37 第２の支持体
40、50 画像信号取得手段
41 光源制御手段
45 電流検出手段

Claims (7)

  1. 放射線を吸収して、該放射線の量に応じた光を発する蛍光体を含有する放射線吸収性蛍光体層と、
    前記光を吸収して該光の量に応じた量の電子−正孔電荷を生じ、該電荷をトラップすることにより放射線画像情報を蓄積記録し、励起光の照射を受けて前記トラップされている電荷を解放する蓄積性光導電体層と、
    該蓄積性光導電体層の上面および下面に付設された、前記解放された電荷を検出するための、光透過性を有する一対の光電流検出用電極層と、
    前記蓄積性光導電体層に前記励起光を照射するパネル状光源とを備えてなることを特徴とする放射線画像情報検出パネル。
  2. 前記パネル状光源が、前記励起光を発光するエレクトロルミネッセンス層と、前記エレクトロルミネッセンス層の上面および下面に付設された、該エレクトロルミネッセンス層に電場を印加するための一対の電極層であって、少なくとも前記蓄積性光導電体層側の電極層が光透過性を有する電場印加用電極層とを備えてなるものであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像情報検出パネル。
  3. 前記光電流検出用電極層のうちの少なくとも一方の電極層が、複数の線状電極が平行に配設されてなる第１のストライプ電極層であり、
    前記電場印加用電極層のうちの少なくとも一方の電極層が、複数の線状電極が平行に配設されてなる第２のストライプ電極層であり、
    前記第１のストライプ電極層の線状電極と前記第２のストライプ電極層の線状電極が直交して配設されていることを特徴とする請求項２記載の放射線画像情報検出パネル。
  4. 請求項１から３いずれか１項記載の放射線画像情報検出パネルと、
    前記パネル状光源を制御して前記励起光により前記蓄積性光導電体層を走査させると共に、前記励起光の照射に伴い前記蓄積性光導電体層で解放された前記電荷を前記光電流検出用電極層を介して検出することにより、前記放射線画像情報を担持する画像信号を取得する画像信号取得手段とを備えたことを特徴とする放射線画像情報読取装置。
  5. 放射線を吸収して、該放射線の量に応じた光を発する蛍光体を含有する放射線吸収性蛍光体層と、
    前記光を吸収して該光の量に応じた量の電子−正孔電荷を生じ、該電荷をトラップすることにより放射線画像情報を蓄積記録し、電場が印加されることにより前記トラップされている電荷を解放する蓄積性光導電体層と、
    該蓄積性光導電体層の上面および下面に配された、前記電場を印加すると共に、前記電荷を検出するための一対の電極層であって、少なくとも前記蛍光体層側の電極層が光透過性を有する電流検出用電極層とを備えてなることを特徴とする放射線画像情報検出パネル。
  6. 前記一対の電極層のそれぞれが、複数の線状電極が平行に配設されてなるストライプ電極であり、互いの線状電極が直交して配設されていることを特徴とする請求項５記載の放射線画像情報検出パネル。
  7. 請求項５または６記載の放射線画像情報検出パネルと、
    前記電流検出用電極層を介して、前記蓄積性光導電体層に対する前記電場の印加を制御すると共に、該電場の印加に伴い前記蓄積性光導電体層で生じた電荷を検出して前記放射線画像情報を担持する画像信号を得る画像信号取得手段とを備えたことを特徴とする放射線画像情報読取装置。
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