JP2015148446A - 放射線撮像装置及び放射線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像の鮮鋭度を向上させるのに有利な技術を提供する。【解決手段】放射線撮像装置は、複数のセンサが配列されたセンサパネルと、前記センサパネルの上に配された柱状結晶のシンチレータと、前記シンチレータの上に配された光反射性の板材と、前記板材の下面に配され、光反射性の材料および遮光性の材料の少なくとも一方で構成された部材と、を備え、前記部材は、その少なくとも一部の下面が、前記柱状結晶の前記シンチレータのうちの突出した部分の頂よりも下に位置している。【選択図】図２

Description

本発明は、放射線撮像装置及び放射線検査装置に関する。

特許文献１には、複数のセンサが配列されたセンサパネルと、該センサパネルの上に形成された柱状結晶のシンチレータと、該シンチレータの上に保護膜を介して配された光反射性の板材と、を備える放射線撮像装置が開示されている。光反射性の板材の下面（シンチレータ側の面）には、テーパー状の凹凸形状が形成されている。

特許文献１によると、シンチレータから光反射性の板材への発光光は、このテーパー状の凹凸形状で、発光位置近傍のシンチレータに向かって反射される。また、シンチレータが、特異的に形成された柱状結晶の突出部を有する場合でも、該突出部から光反射性の板材への発光光が、このテーパー状の凹凸形状で、該突出部近傍に向かって反射される。

特開２０１２−８３１５０号公報

特許文献１によると、テーパー状の凹凸形状での光の反射方向がテーパー角に依存する一方で、シンチレータからの発光光の方向も任意であるため、該発光光の反射方向を制御することが難しい。このことは、放射線画像の鮮鋭度の低下をもたらしうる。

なお、このことに対する１つの方法として、シンチレータと板材との間に、光反射性ないし光吸収性の材料で構成された部材を配置することが考えられる。しかしながら、上述のように、シンチレータは、特異的に形成された柱状結晶の突出部を有する場合があるため、上記部材を、突出部との関係でどのように配置するかを考慮する必要がある。

本発明の目的は、放射線画像の鮮鋭度を向上させるのに有利な技術を提供することにある。

本発明の一つの側面は放射線撮像装置にかかり、前記放射線撮像装置は、複数のセンサが配列されたセンサパネルと、前記センサパネルの上に配された柱状結晶のシンチレータと、前記シンチレータの上に配された光反射性の板材と、前記板材の下面に配され、光反射性の材料および遮光性の材料の少なくとも一方で構成された部材と、を備え、前記部材は、その少なくとも一部の下面が、前記柱状結晶の前記シンチレータのうちの突出した部分の頂よりも下に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、放射線画像の鮮鋭度を向上させることができる。

放射線撮像装置の構成例を説明する図。 放射線撮像装置の構成例を説明する断面図。 部材の形状の例を説明する上面図。 部材の形状の例を説明する上面図。 放射線撮像装置の構成例を説明する断面図。 放射線撮像装置の構成例を説明する断面図。 放射線撮像装置の構成例を説明する断面図。 放射線撮像装置の構成例を説明する断面図。 部材の形状の例を説明する上面図。 放射線検査装置の構成例を説明する図。

（第１実施形態）
図１〜４を参照しながら、第１実施形態の放射線撮像装置１００（以下、単に「撮像装置１００」と記す。）を説明する。

図１は、撮像装置１００の構成例を説明するための模式図である。撮像装置１００は、複数のセンサが配列されたセンサパネル１１０と、センサパネル１１０の上に配された、放射線を光に変換するシンチレータ１２０と、シンチレータ１２０の上に配された上部パネル１４０と、を備えている。なお、図１では、撮像装置１００の構成の説明を容易にするため、センサパネル１１０、シンチレータ１２０および上部パネル１４０の各部材を離して描いたが、実際にはこれらは物理的に接続される。

図中の矢印で示されるように、上部パネル１４０側から入射した放射線は、シンチレータ１２０で光に変換され、該変換された光は、センサパネル１１０の各センサで検出される。

センサパネル１１０は、複数のセンサが、例えば複数の行および複数の列を形成するように基板上に配されて成り、公知の製造方法で製造することが可能である。例えば、センサパネル１１０は、ガラス基板と、該ガラス基板の上にアモルファスシリコンを用いて形成された複数のセンサ（ＰＩＮ型センサやＭＩＳ型センサ等）と、を備えるものでもよい。あるいは、センサパネル１１０は、シリコン基板等の半導体基板と、該半導体基板に形成された複数の光電変換部（フォトダイオード等）と、を備えるものでもよい。

シンチレータ１２０は、例えばタリウム活性化ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）で構成され、例えば真空蒸着法によって形成された柱状結晶の蛍光体である。シンチレータ１２０は放射線を受けて発光する。この発光光（「シンチレーション光」とも称される）は、センサパネル１１０の各センサが検出可能な波長を有する。

上部パネル１４０は、光反射性の材料（例えば金属材料）で構成された反射板材ないし反射膜を含みうる。これにより、シンチレータ１２０から上部パネル１４０へのシンチレーション光はシンチレータ１２０側に反射される。

以上のような構成により、照射された放射線に応じた電気信号が取得され、撮像装置１００は、該電気信号に基づく放射線画像を形成する。

図２は、撮像装置１００の断面構造の一部を示す模式図である。センサパネル１１０は、基板１１２と、基板１１２の上に配された複数のセンサ１１１と、センサ１１１を覆う、センサ１１１を保護するための保護膜１１３と、を含みうる。

センサパネル１１０の上には、上述の柱状結晶のシンチレータ１２０が形成されている。シンチレータ１２０は、前述のとおり、例えば真空蒸着法により形成され、所望の高さで形成された第１部分１２０_１と、該第１部分１２０_１よりも上面が突出した第２部分１２０_２とを有しうる。この第２部分１２０_２は、シンチレータ１２０の形成工程において特異的に形成された柱状結晶の突出部であり、「スプラッシュ」とも称される。

シンチレータ１２０の上には、接着部材１３０を介して、上部パネル１４０が配されている。接着部材１３０は、上部パネル１４０をシンチレータ１２０の上面に接着して固定する。上部パネル１４０は、板材１４２および部材１４１を含みうる。

板材１４２は、光反射性の材料（例えば、アルミニウム等の金属材料、酸化チタンを含有した白色ＰＥＴ樹脂、等）で構成されうる。シンチレータ１２０から上部パネル１４０へのシンチレーション光は、板材１４２によってシンチレータ１２０側に反射される。

部材１４１は、例えば、光反射性の材料で構成され、センサパネル１１０の各センサ１１１の境界部の上方に形成されている。部材１４１は、複数のセンサ１１１を１つずつ区画するように形成されており、即ち、部材１４１が１つのセンサ１１１に対して１つの区画を形成するように設けられており、１つの画素Ｐを形成している。

ここで、部材１４１は、その下面（シンチレータ１２０側の面）が、シンチレータ１２０の第２部分１２０_２の頂よりも下に位置するように形成されている。この構成によると、例えば、図中の矢印で示されるように、ある画素Ｐ（「Ｐ_Ａ」とする）におけるシンチレータ１２０から上部パネル１４０へのシンチレーション光の、隣接画素Ｐ（「Ｐ_Ｂ」とする）への漏れが防止される。

図３は、部材１４１の外形を説明するための上部パネル１４０の上面図である。前述のとおり、部材１４１は、センサパネル１１０の各センサ１１１の境界部の上方に、複数のセンサ１１１を１つずつ区画するように形成されており、図３に例示されるように、平面視において格子形状に形成されている。

部材１４１は、例えば酸化チタンを含有する有機樹脂で構成されればよく、例えば、板材１４２の上に印刷方式で形成することができ、部材１４１は、板材１４２の下面で固定されている。部材１４１は、板材１４２と一体に形成され、板材１４２と同じ材料で構成されてもよい。その後、部材１４１が形成された板材１４２を、センサパネル１１０の上に形成されたシンチレータ１２０に、部材１４１がシンチレータ１２０の第１部分１２０_１に近接するように、接着部材１３０を介して貼り合わせる。以上のようにして撮像装置１００が作製されうる。

本実施形態によると、部材１４１の下面がシンチレータ１２０の第２部分１２０_２の頂よりも下に位置していることにより、隣接画素間でのシンチレーション光の漏れが防止される。また、本実施形態によると、シンチレータと光反射性の板材との距離を小さくすることもでき、シンチレーション光の散乱を防ぎ、放射線画像の鮮鋭度をさらに向上させるのに有利である。

本実施形態では、部材１４１が光反射性の材料で構成された構造を例示したが、部材１４１は光吸収性（例えば、黒色）の材料で構成されてよい。この構造によっても、隣接画素間でのシンチレーション光の漏れが防止され、該シンチレーション光の迷光を防ぐのに有利である。なお、この構造では、該光吸収性の部材によってシンチレーション光の総光量が必要以上に低下しないように、部材１４１の幅を、例えば隣接センサ間距離よりも小さくするとよい。

また、本実施形態では、部材１４１が複数のセンサを１つずつ区画するように形成された構造を例示したが、部材１４１は２以上のセンサを１単位として区画するように形成されてもよい。例えば、部材１４１の格子形状の格子の間隔を、センサパネル１１０のセンサ１１１のピッチの２倍（またはそれ以上）にしてもよい。また、部材１４１は、所定数のセンサを区画するのではなく、単に、所定の間隔で区画するように形成されてもよい。

また、本実施形態では、部材１４１の外形が格子形状の構造を例示したが、部材１４１は、他の形状を採ってもよい。例えば、部材１４１は複数の部分を有していてもよい。該複数の部分のそれぞれは、図４（ａ）に例示されるように、区画の辺に沿ってライン状に形成されてもよいし、図４（ｂ）に例示されるように、区画のコーナー部に十字状に形成されてもよい。

また、本実施形態では、シンチレータ１２０と板材１４２とが接着部材１３０で接着され、固定された構造を例示したが、本発明はこの構造に限られない。例えば、図５に示される撮像装置１００’では、板材１４２は、接着部材１３０の上に空気の層１３１（エアギャップ）を介して配されており、部材１４１の一部が接着部材１３０に埋設されている。この構造によると、図中の矢印で示されるように、シンチレータ１２０から上部パネル１４０へのシンチレーション光は、板材１４２の他、接着部材１３０と空気の層１３１との界面で反射される。その結果、該界面で反射されるシンチレーション光の光路長が短くなり、該シンチレーション光の散乱が、より効果的に防止されうる。

（第２実施形態）
図６を参照しながら、第２実施形態の放射線撮像装置１００_２（以下、単に「撮像装置１００_２」と記す。）を説明する。本実施形態は、主に、板材１４２が可撓性を有するという点で、前述の第１実施形態と異なる。

図６は、撮像装置１００_２の断面構造の一部を示す模式図である。板材１４２には、例えばポリイミドシート等の可撓性材料が用いられればよい。板材１４２が可撓性を有するため、板材１４２はシンチレータ１２０の第２部分１２０_２によって変形しうる。なお、部材１４１は可撓性を有していなくてもよく、例えば、銅または金メッキ加工された銅が部材１４１に用いられてもよい。

本実施形態によると、シンチレータ１２０の第１部分１２０_１と板材１４２との距離（接着部材１３０の厚さ）をより小さくすることが可能であり、シンチレーション光の散乱をより効率的に防ぎ、放射線画像の鮮鋭度をさらに向上させるのに有利である。また、本実施形態によると、板材１４２がシンチレータ１２０の第２部分１２０_２によって変形し、撮像装置１００_２の製造面においても有利である。

また、前述のとおり（図４参照）、部材１４１が複数の部分を有しており、各部分の形状がライン状や十字状に形成されてもよい。板材１４２が可撓性を有するため、この構造によると、シンチレータ１２０の第２部分１２０_２の直上に部材１４１が位置している場合でも、板材１４２が変形する。よって、この構造によると、撮像装置１００_２の製造面において、より有利である。

（第３実施形態）
図７を参照しながら、第３実施形態の放射線撮像装置１００_３（以下、単に「撮像装置１００_３」と記す。）を説明する。本実施形態は、主に、部材１４１が可撓性を有するという点で、前述の第１実施形態と異なる。

図７は、撮像装置１００_３の断面構造の一部を示す模式図である。部材１４１は、例えばウレタン樹脂などで構成されればよい。上記構造によると、シンチレータ１２０の第２部分１２０_２の直上に部材１４１が位置している場合でも、部材１４１が第２部分１２０_２によって変形しうる。

よって、本実施形態によると、シンチレータ１２０の第１部分１２０_１と板材１４２との距離（接着部材１３０の厚さ）をより小さくすることが可能であり、シンチレーション光の散乱をより効率的に防ぎ、放射線画像の鮮鋭度をさらに向上させるのに有利である。また、本実施形態によると、前述の第２実施形態と同様の理由から、撮像装置１００_３の製造面においても有利である。

（第４実施形態）
図８および図９を参照しながら、第４実施形態の放射線撮像装置１００_４（以下、単に「撮像装置１００_４」と記す。）を説明する。本実施形態は、主に、部材１４１がセンサ１１１の直上に配されており、板材１４２が可撓性を有するという点で、前述の第１実施形態と異なる。

図８は、撮像装置１００_４の断面構造の一部を示す模式図であり、図９は、部材１４１の外形を説明するための上部パネル１４０の上面図である。本実施形態では、部材１４１が複数のセンサ１１１に対応して複数の部分１４１_Ｐを有しており、各部分１４１_Ｐが対応するセンサ１１１の直上に配されている。

上記構造によっても、シンチレータ１２０の第１部分１２０_１と板材１４２との距離（接着部材１３０の厚さ）をより小さくすることが可能であり、シンチレーション光の散乱をより効率的に防ぎ、放射線画像の鮮鋭度をさらに向上させるのに有利である。また、本実施形態によると、前述の第２実施形態と同様の理由から、撮像装置１００_４の製造面においても有利である。

また、図９に示されるように、部材１４１は、各部分１４１_Ｐの幅が、例えば、隣接する部材１４１の部分１４１_Ｐとの距離よりも大きくなるように形成されるとよい。この構造によると、各部分１４１_Ｐでの反射光量が大きくなり、放射線画像の鮮鋭度をさらに向上させるのに有利である。

以上の４つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的等に応じて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、その一部を変更してもよいし、各実施形態を組み合わせてもよい。

（放射線撮像システムへの適用例）
図１０に例示されるように、上記各実施形態で述べた放射線撮像装置は、放射線検査装置等に代表される撮像システムに適用されうる。放射線は、Ｘ線、α線、β線、γ線等を含む。ここでは、代表例としてＸ線を用いる場合を述べる。

Ｘ線チューブ６１０（放射線源）で発生したＸ線６１１は、被検者６２０の胸部６２１を透過し、放射線撮像装置６３０に入射する。入射したＸ線には患者６２０の体内の情報が含まれており、該Ｘ線により電気的情報が得られる。この電気的情報は、ディジタル信号に変換された後、例えばイメージプロセッサ６４０等の信号処理部により所定の信号処理が為され、これにより放射線画像が得られる。医師等のユーザは、該放射線画像を、例えばコントロールルームのディスプレイ６５０等の表示部で観察することができる。ユーザは、放射線画像ないしそのデータを、所定の通信手段６６０により遠隔地へ転送することができ、該放射線画像を、例えばドクタールーム等の他の場所のディスプレイ６５１で観察することもできる。また、ユーザは、該放射線画像ないしそのデータを、光ディスク等の所定の記録媒体に記録することもでき、例えば、フィルムプロセッサ６７０によってフィルム６７１に記録することもできる。

Claims (11)

1. 複数のセンサが配列されたセンサパネルと、
   前記センサパネルの上に配された柱状結晶のシンチレータと、
   前記シンチレータの上に配された光反射性の板材と、
   前記板材の下面に配され、光反射性の材料および光吸収性の材料の少なくとも一方で構成された部材と、を備え、
   前記部材は、その少なくとも一部の下面が、前記柱状結晶の前記シンチレータのうちの突出した部分の頂よりも下に位置している
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記部材は、前記センサパネルの上面に対する平面視において格子形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記部材は、前記複数のセンサを区画する複数の部分を有し、
   前記複数の部分のそれぞれは、区画の辺に沿ってライン状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
4. 前記部材は、前記複数のセンサを区画する複数の部分を有し、
   前記複数の部分のそれぞれは、区画のコーナー部に十字状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
5. 前記部材は、前記複数のセンサに対応する複数の部分を有し、
   前記複数の部分のそれぞれは、対応するセンサの上に配されており、その幅が、隣接する他の部分との距離よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
6. 前記部材は可撓性を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記板材は可撓性を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
8. 前記シンチレータと前記板材との間に配され、前記シンチレータと前記板材とを固定する接着部材をさらに備え、
   前記部材は、前記接着部材の中に埋設されている
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記シンチレータの上に配された接着部材をさらに備え、
   前記板材は、前記接着部材の上に空気の層を介して配されており、
   前記部材の一部が前記接着部材に埋設されている
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記部材は、
    前記板材の下面で固定されていること、及び、
    前記板材と一体に形成されていること、
    の一方を満たす
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
    放射線を発生する放射線源と、
    を備えることを特徴とする放射線検査装置。

Images