JP7016280B2 - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

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Description

本発明は、放射線画像撮影装置に関する。
従来、医療診断を目的とした放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が知られている。このような放射線画像撮影装置には、被写体を透過した放射線を検出し放射線画像を生成するための放射線検出器が用いられている。
放射線検出器としては、放射線を光に変換するシンチレータ等の変換層と、変換層で変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が設けられたセンサ基板と、を備えたものがある。このような放射線検出器として、センサ基板に可撓性の基材を用いたものが知られている。可撓性の基材を用いることにより、例えば、放射線画像撮影装置（放射線検出器）を軽量化でき、また、被写体の撮影が容易となる場合がある。
ところで、放射線画像を撮影する場合に、放射線が被写体を透過することにより発生した散乱線を、被写体を透過した放射線から除去するために、グリッドを、放射線検出器の放射線が照射される側に設ける技術が知られている。
例えば、特許文献１には、可撓性の基材を用いたセンサ基板を備えた放射線検出器と、複数の線状の放射線吸収部材が設けられたグリッドと、を備えた放射線画像撮影装置が記載されている。
特開２０１２－１１２７２５号公報
センサ基板に可撓性の基材を用いる場合には、基材の厚みが非可撓性の基材に比べて、薄い場合が多い。厚みが薄いため、基材自身が吸収する散乱線の線量は、可撓性の基材の方が、非可撓性の基材に比べて少ない。
そのため、可撓性の基材を用いる場合、複数の線状の放射線吸収部材が設けられたグリッドでは、散乱線を十分に吸収できない場合等があり、散乱線の影響により放射線画像の画質が低下する場合があった。
本開示は、複数の線状の放射線吸収部材が設けられたグリッドを備える構成に比べて、放射線画像の画質を向上させることができる放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本開示の第１の態様の放射線画像撮影装置は、可撓性の基材、及び基材の第１の面に設けられ、かつ放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が形成された領域である画素領域を含むセンサ基板と、センサ基板の第１の面の側に設けられ、かつ放射線を光に変換する変換層と、基材の第１の面と反対側の第２の面の側に配置され、かつ予め定められた数の画素単位毎に区画された複数の区間にメッシュ状の放射線吸収部材が設けられた、放射線に応じた散乱線を除去する除去部を有するグリッドと、を備える。
また、本開示の第２の態様の放射線画像撮影装置は、第１の態様の放射線画像撮影装置において、除去部は、センサ基板の画素領域に対応する領域に配置され、グリッドは、基材の第２の面における、画素領域から予め定められた範囲内の画素領域外に対応する領域を覆う面状の放射線吸収部材が設けられた吸収部をさらに有する。
また、本開示の第３の態様の放射線画像撮影装置は、第１の態様の放射線画像撮影装置において、基材は、第１の面の側から平面視した形状が多角形状であり、多角形状の一辺における画素領域外に対応する領域が変換層側に屈曲している。
また、本開示の第４の態様の放射線画像撮影装置は、第３の態様の放射線画像撮影装置において、多角形は矩形である。
また、本開示の第５の態様の放射線画像撮影装置は、第３の態様または第４の態様の放射線画像撮影装置において、 センサ基板と、変換層と、グリッドとを収容する筐体をさらに備え、センサ基板とセンサ基板に対向する筐体の内面との間の距離が、センサ基板の基材が屈曲している側の方が、屈曲している側と対向する側よりも短い。
また、本開示の第６の態様の放射線画像撮影装置、第１の態様から第４の態様のいずれか１態様の放射線画像撮影装置において、放射線が照射される撮影面を備え、かつセンサ基板が変換層よりも撮影面側に配置された状態で、センサ基板と、変換層と、グリッドとを収容する筐体をさらに備えた。
また、本開示の第７の態様の放射線画像撮影装置は、第１の態様から第６の態様のいずれか１態様の放射線画像撮影装置において、メッシュの幅は、複数の区間の間隔と同一である。
また、本開示の第８の態様の放射線画像撮影装置は、第１の態様から第７の態様のいずれか１態様の放射線画像撮影装置において、センサ基板と変換層とグリッドとが積層された積層体全体を覆う保護膜をさらに備えた。
また、本開示の第９の態様の放射線画像撮影装置は、第１の態様から第７の態様のいずれか１態様の放射線画像撮影装置において、センサ基板と変換層とが積層された積層体全体を覆う保護膜をさらに備えた。
また、本開示の第１０の態様の放射線画像撮影装置は、第１の態様から第９の態様のいずれか１態様の放射線画像撮影装置において、基材は、位置合わせのための第１アライメントマークを有し、グリッドは、第１アライメントマークに対応する第２アライメントマークを有する。
また、本開示の第１１の態様の放射線画像撮影装置は、第１の態様から第１０の態様のいずれか１態様の放射線画像撮影装置において、変換層における、センサ基板が設けられた側と反対側に設けられた弾力層をさらに備える。
本開示の第１の態様によれば、複数の線状の放射線吸収部材が設けられたグリッドを備える構成に比べて、放射線画像の画質を向上させることができる。
本開示の第２の態様によれば、グリッドが除去部と吸収部とを有していない場合に比べて、放射線画像の画質をより向上させることができる。
本開示の第３の態様によれば、基材の多角形状の一辺における画素領域外に対応する領域が変換層側に屈曲していない場合に比べて、マンモグラフィ装置に適用することができる。
本開示の第４の態様によれば、基材の形状が矩形ではない場合に比べて、マンモグラフィ装置に適用することがより好ましくなる。
本開示の第５の態様によれば、センサ基板とセンサ基板に対向する筐体の内面との間の距離が、センサ基板の基材が屈曲している側の方が、屈曲している側と対向する側よりも長い場合に比べて、マンモグラフィ装置に適用することができる。
本開示の第６の態様によれば、筐体の撮影面側にセンサ基板が配置された状態で筐体内に収容される場合に比べて、センサ基板に到達する散乱線を適切に抑制することができる。
本開示の第７の態様によれば、メッシュの幅が、複数の区間同士の間の間隔と同一ではない場合に比べて、散乱線をより多く吸収することができる。
本開示の第８の態様によれば、保護膜が、センサ基板と変換層とグリッドとが積層された積層体全体を覆わない構成に比べて、防湿効果をより高めることができる。
本開示の第９の態様によれば、保護膜が、センサ基板と変換層とが積層された積層体全体を覆わない構成に比べて、防湿効果を高めることができる。
本開示の第１０の態様によれば、基材及びグリッドの各々が第１アライメントマーク及び第２アライメントマークの各々を有していない場合に比べて、基材に、グリッドを配置し易くすることができる。
本開示の第１１の態様によれば、弾力層を備えない場合に比べて、センサ基板に撓みが生じた場合に、センサ基板を撓む前の状態に戻し易くすることができる。
実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。 実施形態の放射線検出器の一例の断面図である。 実施形態のセンサ基板と変換層とが積層された積層体の一例を、センサ基板の側からみた平面図である。 実施形態のグリッドの一例を、センサ基板が設けられた側と反対側からみた平面図である。 図４に示したグリッドのＡ－Ａ線断面図である。 本実施形態のグリッドにおけるメッシュの幅について説明するための説明図である。 本実施形態のグリッドの他の例の断面図である。 本実施形態のグリッドの効果を説明するための説明図である。 本実施形態の放射線検出器が筐体内に設けられた状態の一例を示す断面図である。 実施形態の放射線検出器の他の例の断面図である。 本実施形態のグリッドの他の例の断面図である。 実施形態の放射線検出器の他の例の断面図である。 実施形態の放射線検出器の他の例の断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明を限定するものではない。
本実施形態の放射線画像撮影装置は、撮影対象である被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を表す画像情報を出力することにより、撮影対象の放射線画像を撮影する機能を有する。
まず、図１を参照して本実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の構成の一例の概略を説明する。図１は、本実施形態の放射線画像撮影装置における電気系の要部構成の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の放射線画像撮影装置１は、放射線検出器１０、制御部１００、駆動部１０２、信号処理部１０４、画像メモリ１０６、及び電源部１０８を備える。
放射線検出器１０は、センサ基板１２（図２参照）と、放射線を光に変換する変換層３０（図２参照）と、を備える。センサ基板１２は、可撓性の基材１４と、基材１４の第１の面１４Ａに設けられた複数の画素１６と、を備えている。なお、以下では、複数の画素１６について、単に「画素１６」という場合がある。
図１に示すように本実施形態の各画素１６は、変換層が変換した光に応じて電荷を発生して蓄積するフォトダイオード等のセンサ部２２、及びセンサ部２２にて蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子２０を備える。本実施形態では、一例として、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）をスイッチング素子２０として用いている。そのため、以下では、スイッチング素子２０を「ＴＦＴ２０」という。本実施形態では、センサ部２２及びＴＦＴ２０が形成され、さらに平坦化された層として基材１４の第１の面１４Ａに画素１６が形成された層が設けられる。以下では、画素１６が形成された層についても、説明の便宜上「画素１６」という場合がある。
画素１６は、センサ基板１２のアクティブエリア１５に、一方向（図１の横方向に対応する走査配線方向、以下「行方向」ともいう）及び行方向に対する交差方向（図１の縦方向に対応する信号配線方向、以下「列方向」ともいう）に沿って二次元状に配置されている。図１では、画素１６の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素１６は行方向及び列方向に１０２４個×１０２４個配置される。
また、放射線検出器１０には、画素１６の行毎に備えられた、ＴＦＴ２０のスイッチング状態（オン及びオフ）を制御するための複数の走査配線２６と、画素１６の列毎に備えられた、センサ部２２に蓄積された電荷が読み出される複数の信号配線２４と、が互いに交差して設けられている。複数の走査配線２６の各々は、駆動部１０２に電気的に接続される。駆動部１０２には、後述する制御部１００が接続されており、制御部１００から出力される制御信号に応じて駆動信号を出力する。複数の走査配線２６の各々は、駆動部１０２から出力される、ＴＦＴ２０を駆動してスイッチング状態を制御する駆動信号が、複数の走査配線の各々に流れる。また、複数の信号配線２４の各々が、それぞれ信号処理部１０４に電気的に接続されることにより、各画素１６から読み出された電荷が、電気信号として信号処理部１０４に出力される。信号処理部１０４は、入力された電気信号に応じた画像データを生成して出力する。
信号処理部１０４には後述する制御部１００が接続されており、信号処理部１０４から出力された画像データは制御部１００に順次出力される。制御部１００には画像メモリ１０６が接続されており、信号処理部１０４から順次出力された画像データは、制御部１００による制御によって画像メモリ１０６に順次記憶される。画像メモリ１０６は所定の枚数分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ１０６に順次記憶される。
制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むメモリ１００Ｂ、及びフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶部１００Ｃを備えている。制御部１００の一例としては、マイクロコンピュータ等が挙げられる。制御部１００は、放射線画像撮影装置１の全体の動作を制御する。
また、各画素１６のセンサ部２２には、各画素１６にバイアス電圧を印加するために、共通配線２８が信号配線２４の配線方向に設けられている。共通配線２８が、センサ基板１２の外部のバイアス電源（図示省略）に電気的に接続されることにより、バイアス電源から各画素１６にバイアス電圧が印加される。
電源部１０８は、制御部１００、駆動部１０２、信号処理部１０４、画像メモリ１０６、及び電源部１０８等の各種素子や各種回路に電力を供給する。なお、図１では、錯綜を回避するために、電源部１０８と各種素子や各種回路を接続する配線の図示を省略している。
さらに、本実施形態の放射線検出器１０について詳細に説明する。図２は、本実施形態の放射線検出器１０の一例の断面図である。
本実施形態の放射線検出器１０は、図２に示すように、基材１４及び画素１６を含むセンサ基板１２と、変換層３０と、保護膜３２と、を備えている。また、本実施形態の放射線検出器１０は、センサ基板１２と変換層３０とが積層された積層体１９と、グリッド４０とが一体的に構成されている。
なお、以下では、グリッド４０、基材１４、画素１６、及び変換層３０が並ぶ方向（図２における上下方向）を積層方向（図２、積層方向Ｐ参照）という。また、説明の便宜上、放射線検出器１０における積層方向Ｐの変換層３０側を「上」といい、センサ基板１２側を「下」という場合がある。また、「厚み」という場合は、積層方向Ｐにおける厚みのことをいう。
基材１４は、可撓性を有し、例えば、ポリイミド等のプラスチックを含む樹脂シートである。基材１４の具体例としては、ＸＥＮＯＭＡＸ（登録商標）が挙げられる。なお、基材１４は、所望の可撓性を有しておればよく、樹脂シートに限定されない。例えば、基材１４は、厚みが比較的薄いガラス基板等であってもよい。基材１４の厚みは、材質の硬度、及びセンサ基板１２の大きさ（第１の面１４Ａまたは第２の面１４Ｂの面積）等に応じて、所望の可撓性が得られる厚みであればよい。可撓性を有する例としては、矩形状の基材１４単体の場合に、基材１４の１辺を固定した状態で、固定した辺より１０ｃｍ離れた位置で基材１４の自重による重力で２ｍｍ以上、基材１４が垂れ下がる（固定した辺の高さよりも低くなる）ものを指す。基材１４が樹脂シートの場合の具体例としては、厚みが５μｍ～１２５μｍのものであればよい。基材１４がガラス基板の場合の具体例としては、一般に、一辺が４３ｃｍ以下のサイズでは、厚さが０．１ｍｍ以下ならば可撓性を有しているため、厚さが０．１ｍｍ以下のものであればよい。
本実施形態の基材１４は、第１の面１４Ａから平面視した場合に一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形状を有している。また、センサ基板１２も基材１４と同様に、矩形状を有している。
図２に示すように、複数の画素１６は、基材１４の第１の面１４Ａにおける内側の一部の領域に設けられている。換言すると、本実施形態のセンサ基板１２では、基材１４の第１の面１４Ａの外周部には、画素１６が設けられていない。本実施形態では、基材１４の第１の面１４Ａにおける画素１６が設けられた領域をアクティブエリア１５としている。本実施形態のアクティブエリア１５が、本開示の画素領域の一例である。なお、本実施形態では、一例として、基材１４の第１の面１４Ａに、ＳｉＮ等を用いたアンダーコート層（図示省略）を介して、画素１６が設けられている。
また、図２に示すように、変換層３０は、アクティブエリア１５を覆っている。本実施形態の変換層３０は一例として、アクティブエリア１５の全体を含み、アクティブエリア１５よりも広い範囲を覆う。
本実施形態では、変換層３０の一例としてＣｓＩ（ヨウ化セシウム）を含むシンチレータを用いている。このようなシンチレータとしては、例えば、Ｘ線照射時の発光スペクトルが４００ｎｍ～７００ｎｍであるＣｓＩ：Ｔｌ（タリウムが添加されたヨウ化セシウム）やＣｓＩ：Ｎａ（ナトリウムが添加されたヨウ化セシウム）を含むことが好ましい。なお、ＣｓＩ：Ｔｌの可視光域における発光ピーク波長は５６５ｎｍである。
本実施形態の放射線検出器１０では、一例として、センサ基板１２上に直接、真空蒸着法、スパッタリング法、及びＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の気相堆積法によって柱状結晶としてＣｓＩの変換層３０を形成している。変換層３０の形成方法としては、例えば、変換層３０としてＣｓＩ：Ｔｌを用いた場合、真空度０．０１Ｐａ～１０Ｐａの環境下、ＣｓＩ：Ｔｌを抵抗加熱式のるつぼ等の加熱手段により加熱して気化させ、センサ基板１２の温度を室温（２０℃）～３００℃としてＣｓＩ：Ｔｌをセンサ基板１２上に堆積させる真空蒸着法が挙げられる。変換層３０の厚さとしては、１００μｍ～８００μｍが好ましい。
なお、本実施形態では、変換層３０の柱状結晶の、成長方向の基点側（本実施形態ではセンサ基板１２側）の端部を「根元」といい、成長方向における根元とは反対側の尖った端部を「先端」という。
なお、このように、センサ基板１２上に直接、気相堆積法によってＣｓＩの変換層を形成した場合、センサ基板１２と接する側とは反対側の面には、例えば、変換層３０で変換した光を反射する機能を有する反射層（図示省略）が設けられていてもよい。反射層は、変換層３０に直接設けられていてもよいし、粘着層等を介して設けてもよい。この場合の反射層の材料としては、有機系の材料を用いたものが好ましく、例えば、白ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、発泡白ＰＥＴ、ポリエステル系高反射シート、及び鏡面反射アルミ等の少なくとも１つを材料として用いたものが好ましい。特に、反射率の観点から、白ＰＥＴを材料として用いたものが好ましい。
なお白ＰＥＴとは、ＰＥＴに、ＴｉＯ２や硫酸バリウム等の白色顔料を添加したものである。また、ポリエステル系高反射シートとは、薄いポリエステルのシートを複数重ねた多層構造を有するシート（フィルム）である。また、発泡白ＰＥＴとは、表面が多孔質になっている白ＰＥＴである。
また、変換層３０としてＣｓＩのシンチレータを用いる場合、本実施形態と異なる方法で、センサ基板１２に変換層３０を形成することもできる。例えば、アルミの板等に気相堆積法によってＣｓＩを蒸着させたものを用意し、ＣｓＩのアルミの板と接していない側と、センサ基板１２の画素１６とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板１２に変換層３０を形成してもよい。
さらに、本実施形態の放射線検出器１０と異なり、変換層３０としてＣｓＩに替わり、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）等を用いてもよい。この場合、例えば、ＧＯＳを樹脂等のバインダに分散させたシートを、白ＰＥＴ等により形成された支持体に粘着層等により貼り合わせたものを用意し、ＧＯＳの支持体が貼り合わせられていない側と、センサ基板１２の画素１６とを粘着性のシート等により貼り合わせることにより、センサ基板１２に変換層３０を形成することができる。なお、変換層３０にＣｓＩを用いる場合の方が、ＧＯＳを用いる場合に比べて、放射線から可視光への変換効率が高くなる。
本実施形態の放射線検出器１０では、図２に示すように、矩形状を有する基材１４が有する一対の短辺の一方の辺におけるアクティブエリア１５外に対応する領域が、変換層３０側に屈曲しており、上記一方の辺において基材１４により変換層３０の端部が覆われている。
図３には、センサ基板１２と変換層３０とが積層された積層体１９を、センサ基板１２の側（基材１４の第２の面１４Ｂ側）からみた平面図を示す。基材１４の第２の面１４Ｂには、グリッド４０を配置する場合の位置合わせに用いられるアライメントマーク１３が、アクティブエリア１５外に対応する領域に設けられている。本実施形態では一例として、２つのアライメントマーク１３が、基材１４の、基材１４が屈曲している側の辺と対向する辺の両端部近傍に設けられているが、アライメントマーク１３を設ける位置がアクティブエリア１５外に対応する領域であればよく、その他のアライメントマーク１３を設ける数及び位置や、アライメントマーク１３の大きさ及び形状等は特に限定されるものではない。本実施形態のアライメントマーク１３が、本開示の第１アライメントマークの一例である。
また、本実施形態のグリッド４０は、図２に示すように、基材１４の第２の面１４Ｂ側に配置されている。図４には、本実施形態のグリッド４０を、センサ基板１２が設けられた側と反対側からみた平面図を示す。また、図５は、図４におけるグリッド４０のＡ－Ａ線断面図である。なお、図５では、説明の便宜上、画素１６（センサ部２２）も図示している。
図４に示すように、本実施形態のグリッド４０は、吸収部４０Ａ及び除去部４０Ｂを有する。除去部４０Ｂには、メッシュ状の放射線吸収部材４１が設けられている。図５に示すように、放射線吸収部材４１は、予め定められた数の画素毎に区画された複数の区間の間にメッシュが対応する状態で基材１４の第２の面１４Ｂ側に設けられる。本実施形態では、一例として、上記予め定められた数を「１」とし、１画素毎に区画された複数の区間の間に、換言すると各画素の間に、放射線吸収部材４１のメッシュが対応している。すなわち、本実施形態の放射線検出器１０は、アクティブエリア１５が、放射線吸収部材４１のメッシュによって、画素毎の区画に区切られる。また、本実施形態では、放射線吸収部材４１のメッシュの幅を画素１６と画素１６との間の間隔と同一としている。
なお、放射線吸収部材４１のメッシュの幅は、本実施形態に限定されないが、画素１６と画素１６との間の間隔以下であることが好ましく、画素１６に対応する領域には、メッシュが設けられていない状態、図５を参照して言えば、放射線吸収部材４１のメッシュが、基材１４を挟んで画素１６の上に載っていないことが好ましい。なお、トモグラフィ撮影を行う場合には、管球を含む放射線源から被写体に対して放射線を照射する角度を異ならせながら、複数枚の放射線画像を撮影するため、放射線検出器１０に入射する放射線の入射角度が±２０°程度変化する。そのため、斜めからの放射線の入射による、けられを生じにくくするためにメッシュの幅は、図６に示すように、センサ基板１２と放射線源（管球）５０までの距離に応じて幅をより狭くすることが望ましい。また、図７に示すように、上記の予め定められた数を「２」とする等してもよい。
また、放射線吸収部材４１のメッシュによって区切られる区画に含まれる画素の数（上記、「予め定められた数の画素」参照）は特に限定されないが、画素の数が小さいほど、メッシュの間隔が密になるため、散乱線の吸収量を多くすることができ、また複数方向からの散乱線を吸収することができる。よって複数の線状の放射線吸収部材が設けられたグリッドでは一方向からの散乱線のみを抑制する構成に比べて、メッシュ構造ではより散乱線を抑制でき、放射線画像の画質を向上させることができる。
また、放射線吸収部材４１のメッシュの厚みＭは、例えばマンモグラフィにおける管球の管電圧の範囲において透過率が１０％～７０％程度が好ましく、例えば、メッシュ素材として銅を用いた場合においては１０～３５μｍ程度が好ましい。
また、図４に示すように、吸収部４０Ａは、基材１４の第２の面１４Ｂにおける、アクティブエリア１５から予め定められた範囲外に対応する領域を覆う面状の放射線吸収部材４２が設けられている。本実施形態では、一例として、吸収部４０Ａは、基材１４の第２の面１４Ｂのアクティブエリア１５外全体に対応する領域を覆っている。なお、吸収部４０Ａの放射線吸収部材４２が覆う領域は本実施形態に限定されず、アクティブエリア１５外に対応する領域であればよい。
吸収部４０Ａには、センサ基板１２（基材１４）に配置する場合の位置合わせに用いられるアライメントマーク４３が基材１４のアライメントマーク１３に対応する位置に設けられている。なお、アライメントマーク４３は、アライメントマーク１３に対応する位置及び形状であればよく、上述したアライメントマーク１３と同様に、設ける数及び位置や、大きさ及び形状等は特に限定されるものではない。本実施形態のアライメントマーク４３が、本開示の第２アライメントマークの一例である。
放射線吸収部材４１と放射線吸収部材４２とは、同一の材料を用いている。金、タンタル、鉛、モリブデン、銅、銀、アルミ等の金属等の放射線を吸収する能力が比較的高い部材が用いられ、一般的なグリッドの材料を用いることができるが、グリッド４０の厚みを薄くして薄膜化できるため重金属を用いることが好ましい。また、放射線吸収部材４１と放射線吸収部材４２とは一体的に形成されていることが好ましい。
放射線が照射されることにより被写体内で発生する散乱線は、被写体に照射される放射線よりもエネルギーが低い、いわゆる、軟Ｘ線等と呼ばれる放射線であり、センサ基板１２の基材１４を透過しにくい傾向にある。本実施形態の放射線検出器１０（放射線画像撮影装置１）では、上述のようにグリッド４０を設けることにより、被写体内で発生した散乱線を除去部４０Ｂの放射線吸収部材４１で吸収して、センサ基板１２に到達する放射線に含まれる散乱線を除去することができるため、散乱線によるコントラスト低下やボケを低減することができる。
また、図８に示したように、照射された放射線に応じて変換層３０で発生し、画素１６間を通過して基材１４内を透過した光９０（図８、実線の矢印Ｅ参照）は、本実施形態の放射線検出器１０と異なり、放射線吸収部材４１が設けられていない場合、基材１４の空気との界面で反射する。また、この場合、可撓性の基材１４の厚みが薄いため、基材１４内を透過した光があまり減衰せずに矢印Ｆ方向に反射してしまう。この場合、画素１６のセンサ部２２の裏面（基材１４側の面）から光９０が照射されるため、クロストークが生じやすくなる。しかし本実施形態の放射線検出器１０では、グリッド４０の除去部４０Ｂの放射線吸収部材４１を黒色や変換層の発光波長に対して吸収または反射防止効果を持つように形成することで、点線の矢印Ｆで示した方向に反射することがないようにすることもできる。つまり、本実施形態の放射線検出器１０によれば、上述のように、放射線吸収部材４１が光９０を吸収または反射防止効果を持つように形成することで、基材１４の界面における反射を抑制するため、クロストークを低減することができる。従って本実施形態の放射線検出器１０によれば、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を向上させることができる。
また、本実施形態の放射線検出器１０は、図２に示すように、保護膜３２が、積層体１９とグリッド４０とが積層された状態の積層体全体を覆っている。換言すると、保護膜３２は、グリッド４０、センサ基板１２、及び変換層３０が積層された積層体全体を覆う。
保護膜３２としては、例えば、パリレン（登録商標）膜や、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート等の防湿膜が用いられる。
上述した放射線検出器１０は、放射線画像撮影装置１として用いる場合、図９に示した一例のように、筐体１２０内に設けられる。
図９には、ＩＳＳ（Irradiation Side Sampling)方式に本実施形態の放射線画像撮影装置１を適用した場合における、放射線検出器１０が筐体１２０内に設けられた状態の一例を示す。なお、ＩＳＳ方式とは、放射線の入射側に積層体１９のセンサ基板１２が位置し、放射線の出射側に積層体１９の変換層３０が位置した状態で用いられる方式をいう。本実施形態では、筐体１２０の撮影面１２０Ａ側に放射線検出器１０の基材１４が対向した状態で筐体１２０内に放射線検出器１０が設けられている。
図９に示すように、筐体１２０の内面１２０Ｂと放射線検出器１０（センサ基板１２）との距離が、内面１２０Ｃと放射線検出器１０（センサ基板１２）との距離よりも短い。放射線画像撮影装置１をマンモグラフィ装置に適用する場合、被写体の胸壁側に放射線検出器１０のアクティブエリア１５を近付ける必要がある。そのため、図９に示すように被写体の胸壁側の内面１２０Ｂとセンサ基板１２との距離が短くなっている。また、本実施形態の放射線検出器１０では、基材１４が上述のように変換層３０側へ屈曲していることにより、内面１２０Ｂとセンサ基板１２との距離を短くしている。なお、内面１２０Ｂと、対向するアクティブエリア１５との距離Ｌの最大値は、規格により定められている。
以上説明したように、上記各実施形態の放射線画像撮影装置１は、可撓性の基材１４、及び基材１４の第１の面１４Ａに設けられ、かつ放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素１６が形成された領域であるアクティブエリア１５を含むセンサ基板１２と、センサ基板１２における第１の面１４Ａの側に設けられ、かつ放射線を光に変換する変換層３０と、基材１４の第１の面１４Ａと反対側の第２の面１４Ｂの側に配置され、かつ予め定められた数の画素単位毎に区画された複数の区画の間にメッシュ状の放射線吸収部材４２が設けられた、放射線に応じた散乱線を除去する除去部４２Ｂを有するグリッド４０と、を備える。
本実施形態の放射線画像撮影装置１では、単なる線状の放射線吸収部材が設けられたグリッドを備える構成に比べて、センサ基板１２に到達する散乱線を抑制し、また、変換層３０で発生した光９０が基材１４と空気との界面で反射してセンサ部２２の裏面から入射されるのを抑制することができる。従って、本実施形態の放射線画像撮影装置によれば、放射線の散乱線を抑制し、かつ変換層で発生した光のクロストークを抑制し、放射線画像の画質を向上させることができる。
ＩＳＳ方式の放射線画像撮影装置をマンモグラフィに適用するには非可撓性の基材では、吸収が大きい問題があった。例えば通常のＴＦＴで主に使用される厚さが０．７ｍｍの無アルカリガラスでは、Ｍｏ管球／Ｍｏフィルタ、及び管電圧が２４ｋＶの条件において基材１４のＸ線透過率が約２０％であり、変換層３０には約２０％のＸ線しか到達しなかった。一方、可撓性の基材でポリイミド基板（例えば、厚みが０．０４ｍｍ）では、Ｍｏ管球／Ｍｏフィルタ、及び管電圧が２４ｋＶの条件であっても基材１４のＸ線透過率は９９．６％でほとんどロスを無くすことができる。 特に、本実施形態の放射線画像撮影装置１では、可撓性の基材１４を用いていても、上述のように散乱線を十分に吸収できるため、ＩＳＳ方式の放射線画像撮影装置１として、マンモグラフィ装置に適用される場合であっても、放射線の画質を向上させることができる。
なお、本実施形態では、保護膜３２が、グリッド４０、センサ基板１２、及び変換層３０が積層された積層体全体を覆う形態について説明したが、保護膜３２を設ける領域は本実施形態に限定されない。例えば、図１０に示すように、保護膜３２が、センサ基板１２と変換層３０とが積層された積層体１９全体を覆っていてもよい。この場合、図１０に示すように、グリッド４０は、保護膜３２に覆われた状態の積層体１９の、基材１４の第２の面１４Ｂ側の上に配置される。図１０に示した放射線検出器１０では、センサ基板１２とグリッド４０と保護膜３２により一体化しないことにより、例えば、除去部４０Ｂの放射線吸収部材４１によるメッシュの間隔が異なるグリッド４０に交換する場合等、グリッド４０の交換等が容易になる。
また、トモグラフィ撮影を実施する場合には、放射線を照射する角度を異ならせながら複数回、撮影を行うため、放射線検出器１０に入射する放射線の入射角度が±２０°程度変化する。そのため、斜めからの放射線の入射による、けられが生じにくくするために、メッシュの幅は、図１１に示すようにセンサ基板１２と管球までの距離に応じて幅をより狭くしてもよいし、平行グリッドとなるように形成してもよい。また、トモグラフィを実施しない装置である場合には、放射線の入射角度が固定されるため、収束グリッドとなるようにメッシュを形成してもよい。収束グリッドとするためには、エッチングでメッシュを１層形成した後に、さらに上に吸収層を形成し、収束グリッドの角度になるように再度エッチングすることを複数回繰り返して収束グリッドを形成してもよいし、収束グリッドが形成されるようにメッシュを形成したフィルムを複数枚重ねることによって形成してもよい。また、これらの装置の仕様に応じて貼り合わせるグリッドを選択してもよい。
なお、いずれの形態においても保護膜３２は、上述したように基材１４が屈曲した状態において設けることが好ましい。また、本実施形態では、保護膜３２は単一の膜である形態について説明したが、保護膜３２が複数の保護膜を含んでいてもよい。
また、放射線検出器１０は、積層体１９の変換層３０側、またはセンサ基板１２側に、他の機能を有する層や膜が設けられていてもよい。例えば、図１２に示した一例のように、基材１４の第２の面１４Ｂの側に、帯電防止膜３８が設けられていてもよい。帯電防止膜３８としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の絶縁性のシート（フィルム）に、アルミ箔を接着させる等してアルミを積層したアルペット（登録商標）のシート、帯電防止塗料「コルコート」（商品名：コルコート社製）、ＰＥＴ、及びポリプロピレン等を用いた膜等を適用できる。
また例えば、図１３に示した一例のように、変換層３０における、センサ基板１２が設けられた側と反対側に弾力層３９が設けられていてもよい。弾力層３９は、センサ基板１２（基材１４）に撓みが生じた場合に、センサ基板１２を撓む前の状態に戻す復元力を有する。具体的には、弾力層３９は、センサ基板１２よりも撓みに対する高い復元力を有しており、かつセンサ基板１２（基材１４）を撓みにくくするために、センサ基板１２よりも高い剛性を有している。このような特性を有する弾力層３９としては、有機系の材料を用いたものが好ましく、例えば、ＰＥＴ、白ＰＥＴ、及び発泡白ＰＥＴ等の少なくとも１つを材料として用いたシート等が好ましい。
また、本実施形態では、矩形状の基材１４の一つの辺のみが屈曲している形態について説明したが、本実施形態に限定されず、複数の辺が同様に屈曲していてもよい。
さらに、上記各実施形態で説明した放射線画像撮影装置１及び放射線検出器１０等の構成や製造方法等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることはいうまでもない。
また、上記各実施形態では、図１に示したように画素１６がマトリクス状に２次元配列されている態様について説明したがこれに限らず、例えば、１次元配列であってもよいし、ハニカム配列であってもよい。また、画素の形状も限定されず、矩形であってもよいし、六角形等の多角形であってもよい。さらに、アクティブエリア１５の形状も限定されないことはいうまでもない。
１ 放射線画像撮影装置
１０ 放射線検出器
１２ センサ基板
１３、４３ アライメントマーク
１４ 基材、１４Ａ 第１の面、１４Ｂ 第２の面
１５ アクティブエリア
１６ 画素
１９ 積層体
２０ ＴＦＴ（スイッチング素子）
２２ センサ部
２４ 信号配線
２６ 走査配線
２８ 共通配線
３０ 変換層
３２ 保護膜
３８ 帯電防止膜
３９ 弾力層
４０ グリッド、４０Ａ 吸収部、４０Ｂ 除去部
４１、４２ 放射線吸収部材
９０ 光
１００ 制御部、１００Ａ ＣＰＵ、１００Ｂ メモリ、１００Ｃ 記憶部
１０２ 駆動部
１０４ 信号処理部
１０６ 画像メモリ
１０８ 電源部
１１０ 制御基板
１１２ ケーブル
１１４ 電源線
１１６ シート
１１８ 基台
１２０ 筐体、１２０Ａ 撮影面、１２０Ｂ、１２０Ｃ 内面
Ｅ、Ｆ 矢印
Ｌ 距離
Ｍ 厚み
Ｐ 積層方向

Claims (11)

  1. 可撓性の基材、及び前記基材の第１の面に設けられ、かつ放射線から変換された光に応じて発生した電荷を蓄積する複数の画素が形成された領域である画素領域を含むセンサ基板と、
    前記センサ基板の前記第１の面の側に設けられ、かつ放射線を前記光に変換する変換層と、
    前記基材の前記第１の面と反対側の第２の面の側に配置され、かつ予め定められた数の画素単位毎に区画された複数の区間にメッシュ状の放射線吸収部材が設けられた、前記放射線に応じた散乱線を除去する除去部を有するグリッドと、
    を備えた放射線画像撮影装置。
  2. 前記除去部は、前記センサ基板の前記画素領域に対応する領域に配置され、
    前記グリッドは、前記基材の前記第２の面における、前記画素領域から予め定められた範囲内の前記画素領域外に対応する領域を覆う面状の放射線吸収部材が設けられた吸収部をさらに有する、
    請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
  3. 前記基材は、第１の面の側から平面視した形状が多角形状であり、前記多角形状の一辺における前記画素領域外に対応する領域が前記変換層側に屈曲している、
    請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
  4. 前記多角形は矩形である、
    請求項３に記載の放射線画像撮影装置。
  5. 前記センサ基板と、前記変換層と、前記グリッドとを収容する筐体をさらに備え、
    前記センサ基板と前記センサ基板に対向する前記筐体の内面との間の距離が、前記センサ基板の前記基材が屈曲している側の方が、前記屈曲している側と対向する側よりも短い、
    請求項３または請求項４に記載の放射線画像撮影装置。
  6. 放射線が照射される撮影面を備え、かつ前記センサ基板が前記変換層よりも前記撮影面側に配置された状態で、前記センサ基板と、前記変換層と、前記グリッドとを収容する筐体をさらに備えた、
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  7. 前記メッシュの幅は、前記複数の区間の間隔と同一である、
    請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  8. 前記センサ基板と前記変換層と前記グリッドとが積層された積層体全体を覆う保護膜をさらに備えた、
    請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  9. 前記センサ基板と前記変換層とが積層された積層体全体を覆う保護膜をさらに備えた、
    請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  10. 前記基材は、位置合わせのための第１アライメントマークを有し、
    前記グリッドは、前記第１アライメントマークに対応する第２アライメントマークを有する、
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
  11. 前記変換層における、前記センサ基板が設けられた側と反対側に設けられた弾力層をさらに備える、
    請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
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