JP2021032744A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像領域の大サイズ化、装置の低コスト化および画像の高品質化を比較的簡素な構成で実現可能とする。【解決手段】放射線撮像装置は、放射線を間接変換方式で検出可能に構成された第１の撮像部と、前記第１の撮像部と共に撮像領域を形成するように配され、放射線を直接変換方式で検出可能に構成された第２の撮像部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、放射線撮像装置に関する。

放射線撮像装置の放射線検出方式の典型例として、放射線を直接的に電気信号に変換する直接変換方式と、放射線を光に変換して該光を電気信号に変換する間接変換方式と、が挙げられる（特許文献１参照）。また、放射線検出方式の他の例として、放射線フォトンを１個ずつ計測可能なフォトンカウンティング方式が挙げられる（特許文献２参照）。

直接変換方式は、放射線を直接的に電気信号に変換可能であるため、鮮鋭度の向上、即ち画像の高品質化に有利な場合がある。一方、間接変換方式は、比較的簡便に製造可能であると共に該製造に用いる材料を比較的安価に用意可能であり、撮像領域の大サイズ化および装置の低コスト化に有利な場合がある。また、フォトンカウンティング方式は、線量が比較的小さくても放射線を適切に検出可能であり、ＳＮ比の向上、即ち画像の高品質化に有利な場合がある。一般に、撮像領域の大サイズ化、装置の低コスト化および画像の高品質化を同時に実現することは難しい。

特許第５２３５４６６号 特許第６５１８６５１号 特開２０１７−１６１４５６号公報 特表２０１６−５２４１５２号公報

特許文献３〜４には、撮像領域を形成する撮像部（画素領域）の一部を他の部分とは異なる構造にすることが記載されている。例えば、特許文献３の構造によれば、シンチレータの一部を異なる構成にすることが記載されている。また、特許文献４によれば、シンチレータパネル上に別体の検出器を設けることが記載されている。しかしながら、上述の撮像領域の大サイズ化、装置の低コスト化および画像の高品質化を図るのに際して、これらは、製造の煩雑化や構造の複雑化の可能性があり、改良の余地があった。

本発明は、撮像領域の大サイズ化、装置の低コスト化および画像の高品質化を比較的簡素な構成で実現可能とすることを例示的目的とする。

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、放射線を間接変換方式で検出可能に構成された第１の撮像部と、前記第１の撮像部と共に撮像領域を形成するように配され、放射線を直接変換方式で検出可能に構成された第２の撮像部と、を備えることを特徴とすることを特徴とする。

本発明によれば、撮像領域の大サイズ化、装置の低コスト化および画像の高品質化を実現可能となる。

放射線検出方式の幾つかの例を示す模式図。 放射線撮像装置の構成例を示す模式図。 撮像ユニットの構成例を示す模式図。 撮像ユニットの構成例を示す模式図。 第１の撮像部および第２の撮像部の構成例を示す模式図。 第１の撮像部および第２の撮像部の構成例を示す模式図。 第１の撮像部および第２の撮像部の他の構成例を示す模式図。 第１の撮像部および第２の撮像部の他の構成例を示す模式図。 第１の撮像部および第２の撮像部の他の構成例を示す模式図。 第１の撮像部および第２の撮像部の他の構成例を示す模式図。 第１の撮像部および第２の撮像部の他の構成例を示す模式図。 撮像ユニットの作製方法の一例を示す模式図。 放射線画像の一例を示す模式図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１（Ａ）は、直接変換方式による放射線検出を実現可能な構成の一例として、放射線検出器９１の構成例を示す。放射線検出器９１は、それぞれが画素を形成する複数の放射線検出素子９１１を備える。各検出素子９１１は、例えば、放射線９１０を電荷（電子及び正孔）９１０’に変換する変換部９１２、並びに、画素電極９１３及び９１４、により形成される。変換部９１２は、例えばＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化亜鉛カドミウム）、ａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）、Ｓｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）等で構成され、特にＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等が好適に用いられうる。変換部９１２には画素電極９１３及び９１４により所定電圧が印加される。このような構成により、上記変換された電荷９１０’は所定の読出回路９１９を介して電気信号として読み出される。

即ち、直接変換方式の放射線検出器９１は、放射線を直接的に電気信号に変換することにより放射線を検出する。直接変換方式においては、一般に、鮮鋭度の向上、即ち画像の高品質化に有利な場合が多い。

図１（Ｂ）は、間接変換方式による放射線検出を実現可能な構成の一例として、放射線検出器９２の構成例を示す。放射線検出器９２は、それぞれが画素を形成する複数の放射線検出素子９２１を備える。各検出素子９２１は、例えば、放射線９２０を光９２０’に変換する変換部９２２、及び、光９２０’を電荷に変換する変換部９２３、により形成される。変換部９２２は、例えばＣｓＩ（ヨウ化セシウム）、ＧＯＳ（酸硫化ガドリニウム）等のシンチレータにより構成される。変換部９２２により変換された光９２０’はシンチレーション光とも称される。変換部９２３は、例えばフォトダイオード、ＰＩＮセンサ、ＭＩＳセンサ等の光電変換素子により構成される。このような構成により、上記変換された電荷は所定の読出回路９２９を介して電気信号として読み出される。

即ち、間接変換方式の放射線検出器９２は、放射線を光に変換して該光を電気信号に変換することにより放射線を検出する。間接変換方式においては、一般に、比較的簡便に製造可能であると共に該製造に用いる材料を比較的安価に用意可能であり、撮像領域の大サイズ化および装置の低コスト化に有利な場合が多い。

図１（Ｃ）は、フォトンカウンティング方式による放射線検出を実現可能な構成の一例として、放射線検出器９３の構成例を示す。本例においては、放射線検出器９３は、上記放射線検出器９２同様に間接変換方式の構成を有し、それぞれ画素を形成する複数の放射線検出素子９３１を備える。各検出素子９３１は、検出素子９２１に対応し、即ち、変換部９２２及び９２３にそれぞれ対応する変換部９３２及び９３３、により形成される。

フォトンカウンティング方式においては、複数の検出素子９３１の信号値（画素値）が所定のパターンに一致したことに基づいて放射線フォトン９３０の計測が行われる。このことは、上述の変換部９３２及び９３３により放射線フォトン９３０に基づく光９３０’を検出することで実現される。例えば、或る画素に放射線フォトン９３０が入射したとして、その画素及びその周辺の他の画素の画素値が所定の分布を示した場合、放射線フォトン９３０の入射態様（例えば、エネルギー値、入射位置、入射角等）が特定されうる。

放射線検出器９３は、放射線フォトン９３０を１個ずつ計測可能に構成されればよく、本例では間接変換方式の構成を示したが、他の例として直接変換方式の構成が採用されてもよい。直接変換方式においては、放射線を光に変換する変換部としてＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等が好適に用いられうる。

即ち、フォトンカウンティング方式の放射線検出器９３は、放射線フォトン９３０を１個ずつ計測することにより放射線を検出する。フォトンカウンティング方式においては、一般に、線量が比較的小さくても放射線を適切に検出可能であり、ＳＮ比の向上、即ち画像の高品質化に有利な場合が多い。

小括すると、直接変換方式およびフォトンカウンティング方式は、画像の高品質化に有利であるのに対して、間接変換方式は、撮像領域の大サイズ化および装置の低コスト化に有利である、と云える。

図２は、実施形態に係る放射線撮像装置１の構成例を示す。放射線撮像装置１は、放射線源２と、撮像ユニット３と、冷却ユニット４と、架台５と、プロセッサ６０と、ディスプレイ６１と、入力端末６２と、フットスイッチ６３と、を備える。

放射線源２は、放射線を発生する。本実施形態では放射線としてエックス線が用いられるものとするが、ガンマ線等、他の電磁波が用いられてもよい。撮像ユニット３は、詳細については後述とするが、２種類の撮像部がユニット化されて成り、放射線源２からの放射線を検出して放射線撮像を可能とする。撮像ユニット３は、放射線検出ユニットあるいは単に検出ユニット等と表現されてもよい。本実施形態では、放射線源２と撮像ユニット３とは、Ｃ型アーム８００の両端部にそれぞれ配されることにより互いに対向するように固定される。即ち、本実施形態においては、放射線撮像装置１はＣアーム型放射線診断装置である。

冷却ユニット４は、詳細については後述とするが、撮像ユニット３内の所定ユニットを冷却するための装置である。架台５は、放射線源２と撮像ユニット３との間に配され、架台５上には、患者等の被検者ＯＢを載せることが可能である。即ち、撮像ユニット３は、架台５上の被検者ＯＢを通過した放射線を検出する。

プロセッサ６０は、放射線撮像を実現するための放射線撮像装置１のシステム全体の制御を行い、本明細書で説明される個々の要素の駆動制御を直接的または間接的に行う。プロセッサ６０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、メモリおよび通信インタフェースを備えるコンピュータとし、上記駆動制御は、プロセッサ６０が所定のプログラムを実行することにより実現されるものとする。プロセッサ６０は、他の実施形態として、ＡＳＩＣ（特定用途向け半導体集積回路）等の半導体装置により実現されてもよく、即ち、上記駆動制御は、ハードウェアおよびソフトウェアの何れによっても実現可能である。

ディスプレイ６１は、所定情報を表示するための装置である。例えば、プロセッサ６０は、撮像ユニット３から受け取った信号に基づいて画像データを生成し、この画像データに基づく画像（放射線画像）をディスプレイ６１に表示させる。その際、プロセッサ６０は、画像処理部として機能して画像データに対して所定の画像処理を行うこと、及び／又は、信号補正部として機能して撮像ユニット３から受け取った信号に対して所定の補正処理を行うこと、も可能である。医師、放射線技師等のユーザは、ディスプレイ６１に表示された放射線画像に基づいて診断を行うことができる。

入力端末６２は、放射線撮像を行うのに必要な情報を入力するための装置である。プロセッサ６０は、ユーザにより入力端末６２に入力された情報に基づいて、例えば、放射線源２および撮像ユニット３を駆動制御する。例えば、プロセッサ６０は、放射線源２が発生する放射線の照射強度、照射時間等の撮像条件を設定し、また、撮像ユニット３内の各要素を駆動制御して放射線撮像を実現する。ここでは入力端末６２としてキーボードを図示したが、タッチパネル、マウス等の他の入力端末が付随的に用いられうる。

フットスイッチ６３は、ユーザが放射線撮像の開始の要求指示を行う際に押圧するための装置である。プロセッサ６０は、フットスイッチ６３が押圧されたことに応じて、放射線源２および撮像ユニット３を駆動制御し、放射線撮像を開始する。フットスイッチ６３は入力端末６２の一部であってもよく、例えば、ユーザは、フットスイッチ６３に代替して／付随して、入力端末６２を用いて放射線撮像の開始の要求指示を行うことも可能である。

尚、放射線撮像装置１の構成は上述の例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で部分的に変更が加えられてもよい。例えば、装置１の或る要素の機能の一部は他の要素に設けられてもよく、一例として、プロセッサ６０の画像処理及び／補正処理の機能は撮像ユニット３に設けられてもよい。

図３は、撮像ユニット３の構成例を示す斜視図である。図中においては（後述の他の図についても同様であるが）、構造の理解の容易化のため、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示す。Ｘ方向は、撮像ユニット３による放射線の検出面（放射線が入射する面）と平行な一方向に対応する。Ｙ方向は、この検出面と平行かつＸ方向と実質的に直交する方向に対応する。また、Ｚ方向は、この検出面に対して垂直な方向（放射線が入射する方向）に対応する。本実施形態では、撮像ユニット３は、平面視において（Ｚ方向で見た場合（上面視））略矩形形状の外形を有しており、Ｘ方向は短手方向に対応し、Ｙ方向は長手方向に対応するものとする。

詳細については後述とするが、撮像ユニット３の撮像領域Ｒ０は、図３に示されるように、２つの領域Ｒ１及びＲ２により形成される。本実施形態では、第１の領域Ｒ１は、撮像領域Ｒ０における周縁部に対応し、第２の領域Ｒ２は、撮像領域Ｒ０における中央部に対応する。領域Ｒ２は中央領域等と表現されてもよいし、領域Ｒ１は周縁領域、周辺領域、外周領域、端部領域等と表現されてもよい。

図４は、撮像ユニット３の構成例を示す断面模式図である。撮像ユニット３は、パネルユニット３１と、機能性部材３２と、第１の回路基板３３１と、第２の回路基板３３２と、熱伝導性の板材３４と、これらを収容する筐体３０と、を含む。

パネルユニット３１は、詳細については後述とするが、領域Ｒ１に対応する第１の撮像部３１１と、領域Ｒ２に対応する第２の撮像部３１２と、を含む。

機能性部材３２は、パネルユニット３１下方に配される。回路基板３３１は、機能性部材３２下方に配され、信号線３９１を介して撮像部３１１から受け取った信号に対して所定の信号処理を行う。回路基板３３２は、機能性部材３２と回路基板３３１との間に配され、信号線３９２を介して撮像部３１２から受け取った信号に対して所定の信号処理を行う。機能性部材３２は、例えば鉛（Ｐｂ）等で構成されたシールド部材であり、放射線源２から回路基板３３１及び３３２への放射線と、回路基板３３１及び３３２への外来ノイズと、を遮蔽可能に構成されうる。

本実施形態では、回路基板３３１は、信号線３９３を介して回路基板３３２から信号を受け取り、撮像部３１１の信号と撮像部３１２の信号とを信号線３９４を介してプロセッサ６０に出力する。他の実施形態として、撮像部３１１の信号および撮像部３１２の信号は、回路基板３３１および回路基板３３２からそれぞれ個別にプロセッサ６０に出力されてもよい。

熱伝導性の板材３４は、熱伝導率の比較的高い材料（例えば銅等）で構成され、回路基板３３１下方に配される。例えば、回路基板３３１に実装されている複数の電子部品のうち発熱量が比較的大きいもの（電子部品３３１１とする。）は、熱伝導性の部材３４１を介して板材３４に接続される。このような構成により、電子部品３３１１から板材３４への放熱が実現されうる。電子部品３３１１の例としては、撮像部３１１からの信号に対して信号処理を行うための半導体パッケージ等が挙げられる。

本実施形態においては、撮像部３１２は、チューブ４１１を介して冷却ユニット４に接続され、また、板材３４は、チューブ４１２を介して冷却ユニット４に接続される。このような構成により、冷却ユニット４は、撮像部３１２および板材３４に冷却媒体を循環させ、それらを冷却可能とする。冷却媒体の例としては水が挙げられ、冷却ユニット４には公知のウォータポンプが用いられうる。

図５（Ａ）は、パネルユニット３１の内部構成の一例を示す断面模式図である。パネルユニット３１は、筐体３０内において、２種類の撮像部３１１及び３１２、並びに、これらを封止ないし密封するためのケース３１９を含む。

撮像部３１１は、変換部３１１０と、基板３１１１と、センサパネル３１１２と、基台３１１３と、位置調整用の台３１１４と、を含む。本実施形態では、変換部３１１０は、ＣｓＩで構成され、放射線を光に変換する。また、基板３１１１は、変換部３１１０を形成する際の下地層として機能する。また、センサパネル３１１２は、上記変換された光を検出するための複数の光電変換素子が配列された半導体基板である。即ち、変換部３１１０およびセンサパネル３１１２は、前述の間接変換方式の放射線検出器９２（図１（Ｂ）参照）を実現する。

基台３１１３は、上述の要素３１１０〜３１１２を下方から支持する。また、位置調整用の台３１１４は、基台３１１３下方に配され、基台３１１３の高さを調整可能とする。詳細については後述とするが、所望の厚さの台３１１４を用いることにより上述の要素３１１０〜３１１２のＺ方向の位置を調整することができる。

撮像部３１２は、変換部３１２０と、基板３１２１と、回路基板３１２２と、基台３１２３と、冷却素子３１２４と、熱伝導性の台３１２５と、を含む。本実施形態では、変換部３１２０は、ＣｄＴｅで構成され、放射線を電荷に変換する。また、基板３１２１は、変換部３１２０を形成する際の下地層として機能する。また、回路基板３１２２は、上記変換された電荷を電気信号として読み出すための読出回路が設けられた半導体基板である。即ち、変換部３１２０および回路基板３１２２は、前述の直接変換方式の放射線検出器９１（図１（Ａ）参照）を実現する。

基台３１２３は、上述の要素３１２０〜３１２２を下方から支持する。また、冷却素子３１２４は、信号線３９５を介して受け取った電気信号に基づいて温度調整を行う。冷却素子３１２４には、典型的にはペルチェ素子が用いられうる。また、熱伝導性の台３１２５は、板材３４同様、熱伝導率の比較的高い材料（例えば銅等）で構成され、チューブ４１１を介して冷却ユニット４に接続される。

ケース３１９は、乾燥空気で充填され、本実施形態では、撮像部３１１及び３１２の双方がケース３１９により封止されるものとする。前述のとおり、撮像部３１２においては、冷却素子３１２４での冷却および台３１２５での冷却（冷却ユニット４による冷却）が行われるため、結露が生じることが考えられる。よって、撮像部３１１及び３１２のうち少なくとも撮像部３１２が、ケース３１９により封止され、外気（湿気）から保護されればよい。

ここで、撮像部３１１において、位置調整用の台３１１４には、冷却素子３１２４および台３１２５の厚みに相当する位置調整を実現可能なものが用いられればよい。

図５（Ｂ）は、パネルユニット３１の内部構成の他の例（区別のため、パネルユニット３１’とする。）を示す断面模式図である。パネルユニット３１’においては、撮像部３１２の冷却素子３１２４および台３１２５は省略され、それに伴い、撮像部３１１の台３１１４も省略される。撮像部３１２についての上記冷却が不要である場合にはパネルユニット３１’の構造が採用されればよい。

図６は、パネルユニット３１（図５（Ａ）参照）の詳細構成を説明するための分解模式図を示す。図中から分かるように、領域Ｒ１に対応する上述の要素３１１０〜３１１３は、中央部に開口を形成するように環状のセンサパネルを撮像部３１１として形成している。一方、領域Ｒ２に対応する上述の要素３１２０〜３１２３は、この開口を埋めるように配置された他のセンサパネルを撮像部３１２として形成している。

ここで、センサパネル３１１２は、少なくとも２種類のサイズのセンサパネルが複数配列されて成る。例えば、２［ｃｍ］×１５［ｃｍ］の小サイズのセンサパネルを２０枚準備し、２［ｃｍ］×１０［ｃｍ］の更に小サイズのセンサパネルを１０枚準備する。これら２種類のセンサパネルをタイリングすることにより、３０［ｃｍ］×３０［ｃｍ］の大サイズのセンサパネル３１１２を、その中央部に１０［ｃｍ］×１０［ｃｍ］の開口が形成されるように構成することが可能である。２種類のセンサパネルの個々は、公知の半導体製造プロセスを用いて比較的簡便に製造可能であるため、センサパネル３１１２は比較的安価に作製可能である。

他の実施形態として、上記開口を形成することは、上記更に小サイズのセンサパネル（２［ｃｍ］×１０［ｃｍ］のセンサパネル）のみをタイリングすることによっても（２［ｃｍ］×１５［ｃｍ］のセンサパネルを用いずに）、実現可能である。即ち、上記開口を有するセンサパネル３１１２は、１種類のセンサパネルをタイリングすることにより実現可能であり、必ずしも２種類のサイズのセンサパネルが用いられる必要はない。

尚、図６には示されていないが、位置調整用の台３１１４は、基台３１１３の個々の辺部を支持可能に設けられてもよいし、基台３１１３の個々の角部を支持可能に設けられてもよいし、或いは、基台３１１３の外周部全体を支持可能に一体に設けられてもよい。

ここで、撮像ユニット３全体の重心のバランスをとることを目的の一つとして、撮像部３１１及び３１２は、それらの重心位置がＺ方向（放射線の入射方向）において互いに一致するように並設されるとよい。図５（Ａ）の例では、撮像部３１１及び３１２が共にＺ方向における略同じ位置（略同じ高さ）に並設された構造を示したが、撮像部３１１及び３１２の位置はＺ方向において互いに異なっていてもよい。

図７（Ａ）は、図５（Ａ）の構造の変形例として、撮像部３１２が撮像部３１１に対して放射線の入射側に位置するように構成した場合の一例を示す。図７（Ｂ）は、図５（Ｂ）の構造の変形例を図７（Ａ）同様に示す。これらの例においては、撮像部３１２は支柱８０１により撮像部３１１上方に支持される。このような構成によれば、撮像ユニット３全体の重心のバランスを調整することが可能となる。

また、撮像部３１１と撮像部３１２とは互いに異なる高さに固定されるため、図７（Ａ）および図７（Ｂ）の例によれば、平面視において撮像部３１１と撮像部３１２との間に生じうる空隙を解消することも可能となる。即ち、撮像部３１１と撮像部３１２とは、Ｚ方向において部分的に重なるとよい。このような構成によれば、撮像領域Ｒ０に生じうる画素抜けを低減ないし防止することが可能となる。これにより、撮像部３１１の信号に基づく画像データと、撮像部３１２の信号に基づく画像データとを適切に単一の画像データに合成することが可能となる。

尚、上述の観点から、撮像部３１１及び３１２が並設されていることは、平面視において撮像部３１１及び３１２が並んでいればよく、それらの相対位置がＺ方向において互いに異なる態様をも含む。

図８（Ａ）は、図５（Ａ）の構造の他の変形例として、撮像部３１１が撮像部３１２に対して放射線の入射側に位置するように構成した場合の一例を示す。図８（Ｂ）は、図５（Ｂ）の構造の変形例を図８（Ａ）同様に示す。これらの例においては、撮像部３１１は支柱８０１により撮像部３１２上方に支持される。これらの例によっても、図７（Ａ）および図７（Ｂ）の例同様の効果を実現可能である。

ここで、図７（Ａ）及び図８（Ａ）においては２つの撮像部３１２が並設される。図７（Ａ）においては、撮像部３１２が撮像部３１１上方に位置することとなるため、信号線３９２が撮像部３１１による撮像の妨げとならないように、２つの撮像部３１２の間に信号線３９２を配置した。一方、図８（Ａ）においては、撮像部３１２が撮像部３１１下方に位置することとなるため、信号線３９２を撮像部３１２側方かつ撮像部３１１下方に配置することが可能となる。よって、図８（Ａ）においては、２つの撮像部３１２を、互いに近接した状態あるいは互いに接触した状態で並設可能となる。このことは図８（Ｂ）についても同様である。

図９は、パネルユニット３１の内部構成の他の例（区別のため、パネルユニット３１ｂとする。）を、その電気接続の一態様と共に示す断面模式図である。パネルユニット３１ｂにおいては、撮像部３１２の電気接続を信号線３９２に代替してバンプ３９２’により実現することにより（このような接続態様はバンプ接続と称されうる。）、撮像部３１１及び３１２間の間隔をパネルユニット３１（又は３１’）に比べて小さくしている。また、本例においては、回路基板３３１及び３３２を単一の回路基板３３で構成する。即ち、回路基板３３は、撮像部３１１とは信号線３９１で電気接続され（パネルユニット３１同様）、その一方で、撮像部３１２とは信号線３９２ではなくバンプ３９２’で電気接続される。

パネルユニット３１ｂにおいては、撮像部３１２の基板３１２１は撮像部３１１上まで延在する。このような構成によれば、基板３１２１の電気接続を、撮像部３１１側方で（平面視において撮像部３１１外方の位置で）実現可能となる。このことは、信号線３９２が存在したことによる放射線画像における影（偽像）を解消し、画像の高品質化にも有利と云える。尚、基板３１２１と撮像部３１１とは接触していてもよいし、それらの間に空隙が存在してもよい。

図１０（Ａ）は、撮像ユニット３の他の構成例（区別のため、撮像ユニット３’とする。）を示す斜視図である。図１０（Ｂ）は、上記撮像ユニット３’についての撮像部３１２を通る断面での断面模式図である（切断面はＹ−Ｚ平面と平行とする。）。

前述の撮像ユニット３（図３参照）においては、領域Ｒ１に対応する撮像部３１１が撮像領域Ｒ０における周縁部に配され、領域Ｒ２に対応する撮像部３１２が撮像領域Ｒ０における中央部に配された構成を示した。これに対して、撮像ユニット３’は、図１０（Ａ）から分かるように、領域Ｒ１に対応する撮像部３１１は、領域Ｒ２に対応する撮像部３１２の両側方に設けられている。本実施形態においては、撮像部３１１はＸ方向において撮像部３１２と隣り合うものとし、即ち、撮像部３１２は撮像領域Ｒ０のＹ方向の一端から他端まで延設される。尚、他の実施形態として、撮像部３１１はＹ方向において撮像部３１２と隣り合ってもよい（撮像部３１２は撮像領域Ｒ０のＸ方向の一端から他端まで延設されてもよい。）。

ここでは、撮像部３１２は、Ｙ方向に一体に延設された基板３１２１と、基板３１２１に配列された複数の変換部３１２０と、複数の変換部３１２０に対応してそれぞれ設けられた複数の回路基板３１２２と、により形成されるものとする。この構成においては、基板３１２１は、側方（Ｙ方向にける端部領域）において電気接続が可能であり、また、複数の回路基板３１２２は、それぞれバンプ３９２’（図９参照）により電気接続が可能である。

図１１は、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示される撮像ユニット３’の断面模式図である。図１１から分かるように、撮像ユニット３’のパネルユニット３１（区別のため、パネルユニット３１ｃとする。）においては、図９に例示される撮像ユニット３のように撮像部３１２の基板３１２１を撮像部３１１上まで延在させる必要がなく、構造の更なる簡素化に有利と云える。

撮像部３１１の変換部３１１０は、公知の製造プロセスを用いて作製可能である。例えば、変換部３１１０としてのＣｓＩは、公知の真空蒸着装置を用いた蒸着法により基板３１１１上に形成される。

一例として、図１２（Ａ）に示されるように、基板３１１１およびその上に蒸着された変換部３１１０を、それらの中央部に開口が形成されるように、切断機８０２を用いて切断する（図中の破線は切断線を示す。）。即ち、この開口の側面は、切断機８０２により形成された切断面（実質的に平坦面）となる。このような切断態様は、撮像ユニット３（図３参照）の作製に適用可能である。

尚、切断機８０２としては、レーザ光によって部材を切断可能なレーザ切断装置が用いられてもよいし、部材を機械的に切断可能な切断装置（例えば電動のこぎり）が用いられてもよい。

他の実施形態として、図１２（Ｂ）に示されるように、基板３１１１およびその上に蒸着された変換部３１１０を、２つに分離するように、切断機８０２を用いて切断してもよい（図中の破線は切断線を示す。）。このような切断態様は、撮像ユニット３’（図１０（Ａ）参照）の作製に適用可能である。

更に他の実施形態として、図１２（Ｃ）に示されるように、基板３１１１上に変換部３１１０を蒸着させる際、基板３１１１と蒸着源８０３との間に、遮蔽板８０４を配置することも可能である。遮蔽板８０４は、蒸着源８０３から基板３１１１へのＣｓＩを遮蔽し、これにより、基板３１１１表面における中央部および周縁部のうち周縁部のみにＣｓＩが形成されることとなる。

ここで、ＣｓＩは潮解性を有するため、基板３１１１上に変換部３１１０が形成された後、変換部３１１０を覆うように防湿性の保護膜が形成されうる。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）の態様においては、切断面において変換部３１１０が外気（湿気）に晒されるため、実質的に真空環境あるいは乾燥した環境の下で、変換部３１１０及び基板３１１１の切断を行う必要がある。このことは、図１２（Ｃ）の態様においては考慮の必要がないため、図１２（Ｃ）の態様は製造面において比較的簡便と云える。一方、前述のとおり撮像部３１１及び３１２は並設されるため、例えばパネルユニット３１の小型化を目的の一つとして、撮像部３１１及び３１２間に形成されうる空隙は小さいことが好ましい。この場合、図１２（Ｄ）に示されるように、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）の態様は、撮像部３１１及び３１２間の空隙Ｇを小さくするのに好適と云える。

図１３は、撮像ユニット３（撮像部３１１及び３１２が並設されたパネルユニット３１）を用いて得られた放射線画像の一例を示す。本実施形態においては、注目対象となりうる中央部に、画像の高品質化に有利な直接変換方式の撮像部３１２が設置され、それ以外の部位である周縁部に、撮像領域の大サイズ化および装置の低コスト化に有利な間接変換方式の撮像部３１１が設置される。これら撮像部３１１及び３１２から得られる画像データに基づく放射線画像の品質は互いに異なりうるため、それらの画像データを単一の画像データに合成する際にはプロセッサ６０による所定の画像処理ないし補正処理が求められる。

即ち、プロセッサ６０は、撮像部３１１からの信号と、撮像部３１２からの信号とに対して互いに異なる信号処理を行う。これにより、撮像部３１１からの信号（或いは、その画像データ）に基づく画像（図１３において周縁部の画像ＩＭ１として示される。）と、撮像部３１２からの信号（或いは、その画像データ）に基づく画像（図１３において中央部の画像ＩＭ２として示される。）と、の不整合を緩和あるいは解消し、違和感のない単一の放射線画像を生成することを可能とする。図中の破線は、画像ＩＭ１及びＩＭ２間の境界部を示し、該境界部は後述の補完により描写されうる。

例えば、プロセッサ６０は、例えばハードディスク、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶部を備えており、この記憶部には、撮像部３１１からの信号に基づく画像ＩＭ１と、撮像部３１２からの信号に基づく画像ＩＭ２とを合成するための情報が記憶される。この情報は、例えば、上記２つの画像ＩＭ１及びＩＭ２の境界部を補完するための情報、及び／又は、それらの画像の鮮鋭度の差を示す情報、を含む。付随的／代替的に、この情報は、例えば、撮像部３１１及び３１２の画素ピッチの差を示す情報、それらの相対位置を示す情報、及び／又は、それらのノイズ耐性（或いはノイズ特性）の差を示す情報、を含む。

例えば、上記２つの画像ＩＭ１及びＩＭ２の境界部を補完するための情報は、撮像部３１１及び３１２間の空隙により生じうる画素抜けを補完するのに用いられうる。この補完は、公知の画像処理ないし補正処理により実現可能であり、例えば、画素抜けとなった画素周辺に存在する幾つかの他の画素の信号値（画素値）の加算平均をとることにより行われうる。

また、例えば、上記２つの画像ＩＭ１及びＩＭ２の鮮鋭度の差を示す情報は、それらの画像の品質の差に伴う不整合ないし違和感を低減するのに用いられうる。このことは、例えば、フィルタ処理、エッジ協調処理等、公知の画像処理により実現可能である。尚、撮像部３１１及び３１２の画素ピッチの差を示す情報、それらの相対位置を示す情報、及び、それらのノイズ耐性の差を示す情報も同様に利用可能である。

撮像部３１１及び３１２は、それぞれ、行列状に配列された複数の画素を含んでおり、それらの画素ピッチ（画素の配列間隔）は互いに異なりうる。多くの場合、注目対象となりうる中央部に配される撮像部３１２は比較的小さい画素ピッチで構成され、このことは本実施形態においても同様とする。ここで、何れの画像データ或いは画像データの何れの部分に対しても上述の信号処理を一様に実行可能とするため、例えば、撮像部３１１の画素ピッチは、撮像部３１２の画素ピッチの整数倍であることが好ましい。本実施形態では、撮像部３１２の画素ピッチは５０［μｍ］に設定され、撮像部３１１の画素ピッチは１５０［μｍ］に設定されているものとする。

このような構成においては、中央部の画像ＩＭ２は、等倍表示においては周縁部の画像ＩＭ１に比べて拡大された表示態様となりうる。上述の撮像部３１１及び３１２の画素ピッチの差を示す情報は、画像処理ないし補正処理に際して、画像ＩＭ１及び／又はＩＭ２が適切な縮尺となるように、より詳細には画像ＩＭ１が拡大され及び／又は画像ＩＭ２が縮小されるように、用いられうる。付随的に、上述の上記２つの画像の境界部を補完するための情報は、画像処理ないし補正処理に際して用いられうる。

また、このような構成においては、画像ＩＭ１及びＩＭ２に画像処理を行わない場合、中央部の画像ＩＭ２が周縁部の画像ＩＭ１に比べて低ノイズかつ高鮮鋭度となることにより不整合ないし違和感のある放射線画像となりうる。上述の上記２つの画像ＩＭ１及びＩＭ２の鮮鋭度の差を示す情報、及び／又は、撮像部３１１及び３１２のノイズ耐性の差を示す情報は、画像処理ないし補正処理に際して、これらの不整合ないし違和感が解消されるように、用いられうる。

尚、ノイズについては、撮像部３１１及び３１２における個々のノイズの低減処理の内容を個別に設定することにより、上述の不整合ないし違和感を予め低減することも可能である。この場合、ノイズの低減処理には公知のもの（例えばガウシアンフィルタ等）が用いられればよい。同様に鮮鋭度についても公知の補正処理（例えば逆畳み込み処理等）が用いられうる。

本実施形態においては、プロセッサ６０は筐体３０外に設けられ、上述の信号処理は撮像ユニット３外で行われるものとするが、他の実施形態として、プロセッサ６０は筐体３０内に設けられ、上述の信号処理は撮像ユニット３内で行われてもよい。

以上、本実施形態によれば、放射線撮像装置１は、放射線を間接変換方式で検出可能に構成された撮像部（第１の撮像部）３１１と、放射線を直接変換方式で検出可能に構成された撮像部（第２の撮像部）３１２と、を備える。撮像部３１１及び３１２は、共に単一の撮像領域を形成するように並設される。一般に、直接変換方式は、画像の高品質化に有利であるのに対して、間接変換方式は、撮像領域の大サイズ化および装置の低コスト化に有利である。本実施形態によれば、直接変換方式の撮像部３１２を撮像領域の一部に用いることにより画像の高品質化を図り、それと共に、間接変換方式の撮像部３１１を撮像領域の他の部分に用いることにより撮像領域の大サイズ化および装置の低コスト化を図ることができる。これにより、撮像領域の大サイズ化、装置の低コスト化および画像の高品質化の何れをも実現可能となる。

また、注目対象となりうる部位に撮像部３１２を設置し且つそれ以外の部位に撮像部３１１を設置すればよいため、図１２を参照しながら説明した製造方法によれば、上述のことは比較的簡素な構成で実現可能と云える。

特に、直接変換方式においては放射線を光に変換する変換部としてＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等が好適に用いられうるが、これらは一般に製造（結晶を成長させること）が比較的難しい。本実施形態によれば、直接変換方式の撮像部３１２が用いられるのは撮像領域の一部に留まるため、放射線撮像装置１の製造面においても有利と云える。

尚、他の実施形態として、撮像部３１２は、放射線をフォトンカウンティング方式で検出可能に構成されてもよく、これによっても同様の効果が得られうる。特に、直接変換方式のフォトンカウンティング方式においては、放射線を光に変換する変換部として、製造が比較的難しいＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ等が好適に用いられうる。そのため、上記同様の理由により、この場合においても放射線撮像装置１の製造面においても有利と云える。

以上、いくつかの好適な態様を例示したが、本発明はこれらの例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部が変更され又は組み合わされてもよい。また、本明細書に記載された個々の用語は、本発明を説明する目的で用いられたものに過ぎず、本発明は、その用語の厳密な意味に限定されるものでないことは言うまでもなく、その均等物をも含む。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：放射線撮像装置、３１１：第１の撮像部、３１２：第２の撮像部。

Claims (21)

1. 放射線を間接変換方式で検出可能に構成された第１の撮像部と、
   前記第１の撮像部と共に撮像領域を形成するように配され、放射線を直接変換方式で検出可能に構成された第２の撮像部と、を備える
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記第２の撮像部は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）及び／又はＣｄＺｎＴｅ（テルル化亜鉛カドミウム）を用いて構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
3. 放射線を間接変換方式で検出可能に構成された第１の撮像部と、
   前記第１の撮像部と共に撮像領域を形成するように配され、放射線をフォトンカウンティング方式で検出可能に構成された第２の撮像部と、を備える
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
4. 前記第２の撮像部は、行列状に配列された複数の画素を含んでおり、該複数の画素の信号値が所定のパターンに一致したことに基づいて放射線フォトンを計測するように構成されている
   ことを特徴とする請求項３記載の放射線撮像装置。
5. 前記第１の撮像部は、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）を用いて構成されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項記載の放射線撮像装置。
6. 前記第２の撮像部は前記撮像領域における中央部に設けられ、前記第１の撮像部は前記撮像領域における周縁部に設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項記載の放射線撮像装置。
7. 前記第１の撮像部と前記第２の撮像部とを収容する筐体と、
   前記筐体内に設けられた画像処理部と、を更に備え、
   前記画像処理部は、前記第１の撮像部からの信号と、前記第２の撮像部からの信号とに対して互いに異なる信号処理を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項記載の放射線撮像装置。
8. 前記第１の撮像部と前記第２の撮像部とを収容する筐体と、
   前記筐体外に設けられた画像処理部と、を更に備え、
   前記画像処理部は、前記第１の撮像部からの信号と、前記第２の撮像部からの信号とに対して互いに異なる信号処理を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項記載の放射線撮像装置。
9. 前記画像処理部は記憶部を含んでおり、前記記憶部には、前記第１の撮像部からの信号に基づく第１の画像と、前記第２の撮像部からの信号に基づく第２の画像とを合成するための情報が記憶される
   ことを特徴とする請求項７または請求項８記載の放射線撮像装置。
10. 前記記憶部に記憶される前記情報は、前記第１の画像と前記第２の画像との境界部を補完するための情報、前記第１の画像および前記第２の画像の鮮鋭度の差を示す情報、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部の画素ピッチの差を示す情報、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部の相対位置を示す情報、及び／又は、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部のノイズ耐性の差を示す情報、を含む
    ことを特徴とする請求項９記載の放射線撮像装置。
11. 前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、それらの重心位置が放射線の入射方向において互いに一致するように設けられている
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか１項記載の放射線撮像装置。
12. 前記第２の撮像部は、前記第１の撮像部に対して放射線の入射側に位置する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか１項記載の放射線撮像装置。
13. 前記第１の撮像部は、前記第２の撮像部に対して放射線の入射側に位置する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか１項記載の放射線撮像装置。
14. 乾燥空気で充填され且つ少なくとも前記第２の撮像部を封止するケースを更に備える
    ことを特徴とする請求項１から請求項１３の何れか１項記載の放射線撮像装置。
15. 前記第１の撮像部は、平面視において、前記第２の撮像部の周縁部に沿って前記第２の撮像部を取り囲むように設けられている
    ことを特徴とする請求項１から請求項１４の何れか１項記載の放射線撮像装置。
16. 前記第１の撮像部は、前記平面視において、少なくとも２種類のサイズのセンサパネルが複数配列されて成る
    ことを特徴とする請求項１５記載の放射線撮像装置。
17. 前記第１の撮像部は、前記平面視において、その中央部に開口を形成するように構成された第１のセンサパネルであり、
    前記第２の撮像部は、前記平面視において、前記開口に配置された第２のセンサパネルである
    ことを特徴とする請求項１５または請求項１６記載の放射線撮像装置。
18. 前記第１の撮像部は、平面視において、前記第２の撮像部の両側方に設けられている
    ことを特徴とする請求項１から請求項１４の何れか１項記載の放射線撮像装置。
19. 前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、それぞれ、行列状に配列された複数の画素を含んでおり、前記第１の撮像部の画素ピッチと前記第２の撮像部の画素ピッチとは互いに異なる
    ことを特徴とする請求項１から請求項１８の何れか１項記載の放射線撮像装置。
20. 前記第１の撮像部および前記第２の撮像部は、それぞれ、行列状に配列された複数の画素を含んでおり、前記第１の撮像部の画素ピッチは、前記第２の撮像部の画素ピッチの整数倍である
    ことを特徴とする請求項１から請求項１９の何れか１項記載の放射線撮像装置。
21. 前記第１の撮像部と前記第２の撮像部とは並設され、前記第１の撮像部の前記第２の撮像部側の側面は切断面となっている
    ことを特徴とする請求項１から請求項２０の何れか１項記載の放射線撮像装置。

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