JPH08211518A

JPH08211518A - 放射線検出器及びｘ線撮影装置

Info

Publication number: JPH08211518A
Application number: JP1892495A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nishiki; 雅行西木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】高い感度を持ちつつ解像度の劣化が小さい固
体の薄型平面Ｘ線検出器を提供する。【構成】この放射線検出器は、Ｘ線像１画素分の検出
用のフォトダイオードを支持体の上側に複数配置し、フ
ォトダイオードからＸ線像の１画素づつ順次信号を読み
だしてＸ線像のビデオ信号として出力する放射線検出器
において、支持体とフォトダイオードの間に配置された
第１の蛍光体と、フォトダイオードの上方に配置された
第２の蛍光体と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体を透視したＸ線
を電気信号に変換し、被検体のＸ線透過像を検出してＸ
線検出を行うＸ線撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、被検体のＸ線透過像を検出す
るＸ線撮影装置として、例えば、フィルムと増感紙を組
み合わせたもの、イメージインテンシファイヤー（Ｉ．
Ｉ．）とＴＶカメラを組み合わせたもの、イメージング
プレートを用いたものなどがあり、今でもこれらを用い
てＸ線検出が行われている。

【０００３】また、これらのうちでＩ．Ｉ．を用いた装
置では糸まきひずみやシェーディング等の問題点であ
り、これを改善するものとして固体の薄型平面Ｘ線検出
器が提案されている（Demonstration of megavoltage a
nd diagnostic x-ray imagingwith hydrogenated amorp
hous silicon arrays（Med Phys.19(6),Nov/Dec 1992;
P.1455-1466）、特開昭６１−６２２８３「Ｘ線／電気
変換装置」、特開昭６１−２４４１７６「デジタルラジ
オグラフイ装置」等）。

【０００４】また、図８は、薄型平面Ｘ線検出器の断面
図であり、代表的な構成例を示したものである。この薄
型平面Ｘ線検出器１０１の各画素は、支持体１３６上に
ＴＦＴ（thin film transistor）１４０及びｐｉｎフォ
トダイオード（ＰＤ）１５０を１つ有し、これがマトリ
クス状に配置され、これらの上方に蛍光体１２２を有す
るという構造になっている。ＴＦＴ１４０及びＰＤ１５
０は、ＣＶＤ法によってアモルファスシリコンで形成さ
れ、その支持体１３６の材質としてはガラスなどを用い
ることができる。支持体１３６上にまずＡｌのゲート電
極１４５のパターンを形成し、その上にＣＶＤ法によっ
てＳｉＮ_x 膜１３２を成膜している。ＳｉＮ_x 膜１３２
上に、ｉ−アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜１４
８、ｎ⁺ −アモルファスシリコン（ｎ⁺ ａ−Ｓｉ）膜１
４３，１４７を形成してＴＦＴ１４０のチャネル領域１
４８、ＴＦＴ１４０のドレイン領域、ソース領域とし、
Ａｌのドレイン電極１４２、ソース電極１４６のパター
ンが形成されている。ソース電極１４６のパターン上に
は、ＰＤ１５０のｎ⁺ ａ−Ｓｉ層１５４、ｉ−Ｓｉ層１
５３、ｐ⁺ ａ−Ｓｉ層１５４を形成し、その上に透明電
極１２６が形成されている。各ＰＤ１５０は、Ａｌの金
属電極１２５で接続され、共通のレベルにされる。

【０００５】ＴＦＴ１４０及びＰＤ１５０の上方をポリ
イミド樹脂１２４及び透明保護膜１２３でコーティング
し、その上に蛍光体１２２が形成されている。蛍光体１
２２は、Ｘ線を吸収してＸ線強度に応じた蛍光を発する
ものであり、被検体のＸ線透過像に応じた光像がこの蛍
光体１２２で得られるようになっている。そして、Ｘ線
の入射面に設けられた光反射層１２１によって、蛍光体
１２２で生じた蛍光はＰＤ１５０の側に行くようになっ
ている。

【０００６】検出器に入射するＸ線はまず蛍光体で可視
光に変換され、ＰＤ１５０で電荷に変換される。ＰＤ１
５０でこの蛍光による光学像に応じて各画素の電荷が蓄
積され、ＴＦＴ１４０によるスイッチで、蓄積された電
荷が外部に読み出されビデオ信号として出力される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線撮影装置は、動画
像を撮影する場合と静止画像を撮影する場合とで異なっ
たモードを有しており、動画像を撮影するための透視モ
ードでは長い時間Ｘ線を曝射するため弱いＸ線を曝射
し、静止画像を撮影するための撮影モードではノイズの
少ない画像を得るために強いＸ線を曝射してＸ線検出が
行われる。透視モードでは弱いＸ線によって弱い光量が
光センサーに入射し、撮影モードでは強いＸ線によって
強い光量が光センサーに入射する。

【０００８】このように異なったＸ線強度でＸ線検出を
行う場合、Ｉ．Ｉ．を用いた装置では、光量を調節する
ことが可能であり、弱いＸ線を用いる際にはアイリスを
開いて光量を増加させ、強いＸ線を用いる際には弱いと
きの１／１００〜１／１０００程度にアイリスを絞り込
んで光量を抑えてＸ線検出がなされる。しかし、図８の
アモルファスシリコンから成る光センサーのように、フ
ラットパネルイメージャーでは、大面積であることから
光量の調節も難しく、またＸ線強度の変化に対してダイ
ナミックレンジが不十分である。そのため、弱いＸ線を
用いたＸ線検出を可能にした場合、強いＸ線を用いる際
には光センサーなどが飽和してしまう。その逆に、弱い
Ｘ線を用いたＸ線検出を可能にした場合、強いＸ線を用
いる際には光量が不十分でＸ線検出が困難になる。この
ように、両方のモードに応じて良好なＸ線検出を行うこ
とは困難であるという問題がある。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、その第１の目的は、固体の薄型平面Ｘ線検出器に
おいて、Ｘ線強度の強弱に応じて良好なＸ線検出が可能
なＸ線撮影装置を提供することにある。

【００１０】また、上述した図８の薄型平面Ｘ線検出器
は、ダイナミックレンジがあまり大きくないことから、
蛍光体１２２で生じる蛍光の光量が小さい場合、ノイズ
に埋もれてしまってＸ線検出が困難になる。検出器の感
度を高めるために、入射するＸ線の利用効率をあげるに
は、蛍光体の厚さを増してＸ線の吸収率を高める事が必
要になる。しかし、蛍光体の厚さを大きくすると蛍光体
内部での光散乱が増えて解像度の劣化を引き起こす。

【００１１】そこで、本発明の第２の目的は、高い感度
を持ちつつ解像度の劣化が小さい固体の薄型平面Ｘ線検
出器を提供することとともに、この良好なＸ線検出器を
用いたＸ線撮影装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願請求項１の発明にかかるＸ線撮影装置は、Ｘ
線を被検体に対し曝射して得られるＸ線透過像を電気信
号として検出し撮影するＸ線撮影装置において、Ｘ線を
被検体に対して曝射するＸ線源と、被検体を透過したＸ
線透過像をその入力面から入力し増強してその出力面か
ら光像として出力するＸ線イメージインテンシファイア
と、Ｘ線イメージインテンシファイアの出力面側に設け
られ、光透過率を可変させることによって、出力面から
の光像を所定の光量に減衰させる光減衰器と、光減衰器
によって減衰された光像を電気信号に変換する光検出器
と、Ｘ線源から異なる強度のＸ線を曝射させるととも
に、Ｘ線の強弱に応じて、光減衰器の減衰量を増減させ
る制御部と、を備えたことを特徴としている。

【００１３】本願請求項２の発明にかかるＸ線撮影装置
は、本願請求項１の構成に加えて、光検出器は、平面状
のフラットパネルイメージャーであり、光減衰器は、液
晶を電極で挟んだ平面状の構成を有し、Ｘ線イメージイ
ンテンシファイアの出力面に光減衰器及び光検出器は順
次近接配置されていることを特徴とする。

【００１４】本願請求項５の発明にかかる放射線検出器
は、Ｘ線像１画素分の検出用のフォトダイオードを支持
体の上側に複数配置し、フォトダイオードからＸ線像の
１画素づつ順次信号を読みだしてＸ線像のビデオ信号と
して出力する放射線検出器において、支持体とフォトダ
イオードの間に配置された第１の蛍光体と、フォトダイ
オードの上方に配置された第２の蛍光体と、を備える。

【００１５】本願請求項６の発明にかかる放射線検出器
は、本願請求項５の構成に加えて、第１及び第２の蛍光
体は、１画素の長さの５０％から１５０％の厚さである
事を特徴とする。

【００１６】本願請求項７発明にかかる放射線検出器
は、本願請求項５の構成に加えて、第１の蛍光体の下方
に近接して配置された第１の光反射膜と、第２の蛍光体
の上方に近接して配置された第２の光反射膜と、をさら
に備える。

【００１７】本願請求項８の発明にかかる放射線検出器
は、本願請求項５の構成に加えて、フォトダイオードと
第１の蛍光体との間に、光ファイバープレートを有する
事を特徴とする。

【００１８】本願請求項９の発明にかかるＸ線撮影装置
は、Ｘ線を被検体に対し曝射して得られるＸ線透過像を
電気信号として検出し撮影するＸ線撮影装置において、
Ｘ線を被検体に対して曝射するＸ線源と、被検体を透過
したＸ線透過像の１画素分の検出用のフォトダイオード
を支持体の上側に複数配置し、フォトダイオードからＸ
線像の１画素づつ順次信号を読みだしてＸ線像のビデオ
信号として出力する放射線検出器であって、支持体とフ
ォトダイオードの間に配置された第１の蛍光体と、フォ
トダイオードの上方に配置された第２の蛍光体とを含ん
で構成されているＸ線検出器と、を含んで構成されてい
ることを特徴とする。

【００１９】本願請求項１０の発明にかかるＸ線撮影装
置は、本願請求項５の構成に加えて、第１及び第２の蛍
光体は、１画素の長さの５０％から１５０％の厚さを有
し、Ｘ線検出器は、第１の蛍光体の下方に近接して配置
された第１の光反射膜と、第２の蛍光体の上方に近接し
て配置された第２の光反射膜とを含んで構成されている
事を特徴とする。

【００２０】

【作用】本願請求項１の発明にかかるＸ線撮影装置によ
れば、Ｘ線源から曝射され、被検体を透過したＸ線透過
像はＸ線イメージンテンシファイアにより増強されて光
像に変換され、この光像は、光透過率可変の光減衰器に
より減衰されて、光検出器により電気信号に変換され
る。ここで、制御部により、Ｘ線源からのＸ線の強弱に
応じて光減衰器の減衰量は増減することから、イメージ
ンテンシファイアにより増強された光像は、光減衰器に
より適度な光量になる。適度な光量の光像が光検出器に
より電気信号に変換されるので、Ｘ線の強弱に関わりな
く良好なＸ線検出が可能となる。

【００２１】本願請求項２の発明にかかるＸ線撮影装置
によれば、Ｘ線イメージインテンシファイアの出力面に
光減衰器及び光検出器を順次近接配置するような構成に
より、イメージンテンシファイアの出力面からの光像に
ついて、その光学系の構造が非常に簡単なものになる。

【００２２】本願請求項５の発明にかかる放射線検出器
によれば、フォトダイオードの上方の第２の蛍光体を透
過したＸ線像は、フォトダイオードの下方の第１の蛍光
体でも可視光に変換されるので、Ｘ線像の光学像の光量
を増加させることができる。そして、第１の蛍光体の配
置は支持体とフォトダイオードの間であることから、第
１の蛍光体とフォトダイオードとの距離が小さくなるの
で、解像度の劣化が小さく高感度のＸ線像の検出ができ
る。

【００２３】本願請求項６の発明にかかる放射線検出器
によれば、第１及び第２の蛍光体の厚さを、１画素の長
さの５０％から１５０％にしておくことによって、解像
度の劣化を抑えることができる。そのため、解像度の劣
化が小さく高感度のＸ線像の検出ができる。

【００２４】本願請求項７発明にかかる放射線検出器に
よれば、第１の光反射膜及び第２の光反射膜とを第１及
び第２の蛍光体に近接して配置することにより、蛍光体
で生じた可視光の散乱を抑えて閉じ込める事ができる。
そのため、解像度の劣化が小さくより高感度のＸ線像の
検出ができる。

【００２５】本願請求項８の発明にかかる放射線検出器
は、フォトダイオードと第１の蛍光体との間に光ファイ
バープレートを有する事により、解像度の劣化を抑えて
機械的強度をあげる事ができる。

【００２６】本願請求項９及び１０の発明にかかるＸ線
撮影装置によれば、上記Ｘ線検出器を用いた構成によ
り、解像度の劣化が小さくより高感度のＸ線像の検出が
可能なＸ線撮影装置を簡単な構成にすることができる。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係るＸ線撮影装置を示
すブロック図である。第１の実施例のＸ線撮影装置１
は、Ｘ線光学・制御系として、Ｘ線管３、Ｘ線イメージ
インテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）５、液晶ユニット７、
光センサー部９、Ｘ線制御部１１を有し、キーボード等
の入力部（図示せず）とシステム制御部１３とを備えて
いる。また、このＸ線撮影装置１は、光センサー部９で
得た光学像のアナログ信号を処理して表示する信号処理
系として、Ａ／Ｄ変換部１５、画像メモリ１７、画像処
理部１９、Ｄ／Ａ変換部２１、ＴＶモニタ２３を備えて
いる。

【００２８】Ｘ線管３は、Ｘ線を被検体に対して曝射す
るためのＸ線源であり、そのＸ線強度はＸ線制御部１１
からの電圧に応じて変化するようになっている。Ｘ線制
御部１１は、システム制御部１３からの命令によりＸ線
管３のＸ線の曝射時間とＸ線量を制御する。Ｘ線Ｉ．
Ｉ．５は、Ｘ線管３から曝射され被検体を透過したＸ線
透過像をその入力面（図の上側）で電子像に変換し、そ
の電子を加速してその出力面（図の下側）の蛍光面で光
学像に増強して変換する。このＸ線Ｉ．Ｉ．５は、本実
施例では、その入力面が球状で、その内部が真空になっ
た通常用いられるタイプのものを用いている。

【００２９】液晶ユニット７は、Ｘ線Ｉ．Ｉ．５と同程
度の面積を有し、Ｘ線Ｉ．Ｉ．５のＸ線出力面側に（図
の下側に）設けられている。液晶ユニット７は、液晶駆
動回路７ａからの印加電圧により光透過率が変化するよ
うになっており、通過した光学像は透過率に応じて減衰
するようになっている。

【００３０】光センサー部９は、液晶ユニット７と同程
度の面積を有し、液晶ユニット７からの光学像をその光
量に応じたアナログ信号（電荷）に変換するためのもの
であり、前述の図のアモルファスシリコンによる薄型平
面Ｘ線検出器１０１から成るフラットパネルイメージャ
ーを用いている。

【００３１】図２は、液晶ユニット７および光センサー
部９の１画素分について断面を簡略化して示したもので
ある。Ｘ線Ｉ．Ｉ．５の出力面側（図２の上部側）か
ら、透明電極２５、液晶２７、下部透明電極２９が配置
され、これらが液晶ユニット７を構成している。液晶２
７は、透明電極２５と透明電極２９とに挟まれ、外部に
設けられた液晶駆動回路７ａから電極２５，２９との間
に印加された電圧によって光透過率が変化し、透過する
光学像の光量を調節できるようになっている。なお、下
部透明電極２９の下部に偏光フィルター３７を設けて、
液晶を通過した光を偏光させるようにしても良い。ま
た、この偏光フィルター３７は設けなくても良い。

【００３２】液晶ユニット７の下側には、平滑化部３
１、光センサー３３、電界効果トランジスタ３５が配置
され、これらが光センサー部９を構成している。平滑化
部３１は、光センサー３３と電界効果トランジスタ３５
の凹凸を平滑化するためのものであり、この材質とし
て、例えばポリイミドを用いることができる。光センサ
ー３３は、光学像の１画素分をアナログ信号に変換する
アモルファスシリコンのフォトダイオードであり、この
実施例ではＰＩＮ構造で作成されている。電界効果トラ
ンジスタ３５は、アモルファスシリコンによるＭＯＳ型
で作成され、光センサー３３からのアナログ信号を読み
出すためのスイッチを成す。

【００３３】図３は、光センサー部９の回路構成を示し
たものである。光センサー３３、電界効果トランジスタ
３５が縦横に配置され、電界効果トランジスタ３５のゲ
ートに接続された横方向の配線を順次ハイレベルにして
トランジスタを順次オンにして行くことにより、光セン
サー３３からのアナログ信号を順次読み出してビデオ信
号として出力するようになっている。

【００３４】図１のシステム制御部１３は、オペレータ
から入力部を介して入力される指示により、Ｘ線検出の
制御を行うためのコントローラであり、透視モードまた
は撮影モードでＸ線検出ができるようになっている。シ
ステム制御部１３は、透視モードまたは撮影モードに対
応した命令をＸ線制御部１１及び液晶駆動回路７ａに与
える。システム制御部１３が透視モードの命令を与える
と、Ｘ線管３からのＸ線の強度が小さくなるように、Ｘ
線制御部１１はＸ線管３へ予め決められた印加電圧を与
えると共に、液晶ユニット７の光透過率が大きく減衰量
が小さくなるように液晶駆動回路７ａは液晶ユニット７
へ予め決められた印加電圧を与える。また、撮影モード
の命令を与えると、Ｘ線制御部１１は、Ｘ線管３からの
Ｘ線の強度が大きくなるようにＸ線管３へ他の予め決め
られた印加電圧を与えると共に、液晶駆動回路７ａは、
液晶ユニット７の光透過率を減少させて減衰量を大きく
するように、液晶ユニット７へ予め決められた印加電圧
を与える。

【００３５】例えば、透視モードの場合は光透過率１０
０％としたときに、撮影モードの場合は光透過率１％と
なるように予め電圧値を決めておく。なお、この光透過
率は前記の値に限らず、例えば撮影モードの場合は光透
過率０．１％としても良い。

【００３６】また、この電圧値は入力部により可変にな
っており、Ｘ線検出中でも光透過率を可変させることが
できる。例えば、ＴＶモニタ２３に表示される画像状況
に応じて光透過率を変化させることができ、これによ
り、より見易い画像に調整することができる。

【００３７】Ａ／Ｄ変換部１５は、光センサー部９によ
って変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換する
ための回路であり、画像メモリ１７は、Ａ／Ｄ変換され
たデジタル信号を一時記憶する。そして、画像処理部１
９は、画像メモリ１７に蓄積されているデジタル信号に
対し、デジタルサブトラクション等のデジタル画像処理
を行う回路であり、Ｄ／Ａ変換部２１は、デジタル画像
処理されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。そ
して、ＴＶモニタ２３は、前記アナログ信号を画面表示
する。

【００３８】次に、本実施例のＸ線撮影装置１の動作を
図１を用いて説明する。まず、オペレータは、動画観察
等で弱いＸ線を長時間曝射する透視モード、または、記
録等で強いＸ線を短時間曝射する撮影モードの指示をシ
ステム制御部１３の入力部から入力する。システム制御
部１３では、透視モードまたは撮影モードを行う旨の指
示を受けると、Ｘ線制御部１１と液晶駆動回路７ａに対
してそのモードに応じた命令を出力する。

【００３９】Ｘ線制御部１１では、Ｘ線管３に対し、透
視モードまたは撮影モードに対応する命令に応じた予め
決められたＸ線の曝射時間とＸ線量が設定される。一
方、液晶駆動回路７ａでは、透視モードまたは撮影モー
ドに対応した光透過率となるように上部透明電極２５と
下部透明電極２９に印加する電圧値が設定される。

【００４０】そして、この状態でＸ線管３によるＸ線の
曝射が開始され、Ｘ線Ｉ．Ｉ．５では、被検体を透過し
たＸ線透過像が増強されて光学像に変換される。この増
強された光学像は、液晶ユニット７を通過することによ
り、適度に減衰し、適度な光量になる。例えば、上述の
透過率の設定にした場合、透視モードの場合に対して撮
影モードの場合は１／１００に光学像は減衰する。しか
し、Ｘ線の強度が透視モードの場合は撮影モードの場合
に対して１／１００になっているので、液晶ユニット７
を通過する前の光学像の光量は、透視モードの場合に対
して撮影モードの場合は１００倍になっている。したが
って、液晶ユニット７を通過した光学像の光量は、透視
モードの場合でも撮影モードの場合でも同じ程度にな
る。

【００４１】光センサー部９で、液晶ユニット７を通過
した光学像がその光量に応じたアナログビデオ信号に変
換され、Ａ／Ｄ変換部１５で、光センサー部９によって
得られたアナログビデオ信号がデジタル信号に変換さ
れ、画像メモリ１７にＸ線透過像をデジタルデータとし
て一時蓄積された後、画像処理部１９で、画像メモリ１
７に蓄積されているＸ線透過像に対し、デジタルサブト
ラクション等のデジタル画像処理が行われる。そして、
Ｄ／Ａ変換部２１で、デジタル画像処理されたＸ線透過
像がアナログ信号に変換された後、ＴＶモニタ２３に処
理されたＸ線透過像が表示される。

【００４２】この様に、Ｘ線管３のＸ線の強弱に応じて
光減衰器の減衰量を増減させることにより、Ｘ線の強度
によらずに液晶ユニット７を通過した光学像は適度な光
量にすることができる。すなわちＸ線の強弱に関係なく
安定した画像を得ることができる。そのため、ダイナミ
ックレンジの小さな光センサー部９でも、飽和させずに
良好なＸ線透過像を検出できる。また、液晶ユニット７
の透過率は１００％ではないので、必ず通過した光学像
の光量は減衰するのであるが、Ｘ線Ｉ．Ｉ．５のイメー
ジ増強でカバーされることになる。従って、Ｘ線管３の
Ｘ線がかなり弱くても、Ｘ線Ｉ．Ｉ．５のイメージ増強
により、ダイナミックレンジの小さな光センサー部９で
も黒レベルに隠れてしまうのを防ぐことが可能になり、
良好なＸ線透過像を検出できる。

【００４３】さらに、Ｘ線Ｉ．Ｉ．５の出力面に、平面
状の光減衰器及び光センサー部を近接配置するという構
造により、出力面からの光像が光減衰器を通過し光セン
サー部で検出されるという光学系の構成になっているこ
とから明らかなように、光学系の構成は非常に簡単にな
っている。

【００４４】なお、本発明は上記実施例に限られず様々
な変形が可能である。例えば、本実施例では、液晶ユニ
ット７の液晶２７の光透過率は、全範囲で同一の値とし
ているがこれに限らず、液晶２７、上部透明電極２５、
下部透明電極２９を複数の領域、例えば光センサー部９
の光センサー３３の各画素に対応する領域に区切り、こ
の領域毎に前記上部透明電極２５、下部透明電極２９に
印加する電圧を可変にするようにしても良い。

【００４５】この場合、光透過率は前記領域毎に可変に
なるので、この場合、光センサー３３の全画素または任
意の画素に蓄積されるアナログ信号をモニターし（例え
ば光センサー３３からアナログ信号が出力されたときに
そのアナログ信号量をモニターする）、その値が予め設
定したしきい値以上となったときにその画素に対応する
前記領域の光透過率を低くするようにするのが、より望
ましい。

【００４６】このようにすることによって、透視中に一
部の範囲で強いＸ線がＸ線Ｉ．Ｉ．５に入射し光量が増
加することになったとしても、その範囲において光セン
サー部９の蓄積アナログ信号の飽和を防止することがで
きる。

【００４７】また、本実施例の光センサー部９は、アモ
ルファスシリコンによって作成され、薄型大面積化を図
っているが、これに限らず、他の薄型平面Ｘ線検出器、
例えば多結晶シリコンを用いた薄型平面Ｘ線検出器を用
いても良い。

【００４８】さらに、Ｘ線Ｉ．Ｉ．５は、平行平板の電
極構造をもつ近接型を用いる事ができる。上記実施例で
は光センサー部９の大きさを小さいものにできるという
利点があるのに対し、近接型を用いればうす型にできる
という別のメリットがある。

【００４９】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図４は、本発明の第２の実施例にかかる薄型平面
Ｘ線検出器の断面を示したものである。

【００５０】この薄型平面Ｘ線検出器の支持体１３６上
に、まず光反射層１３５が形成され、光反射層１３５上
に蛍光体１３４が形成されている。この蛍光体１３４上
に形成された透明保護膜上に、Ａｌのゲート電極１４５
のパターンが形成され、その上にＣＶＤ法によってＳｉ
Ｎ_x 膜１３２が成膜されている。

【００５１】ＳｉＮ_x 膜１３２上に、ｉ−アモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ）膜１４８、ｎ⁺ −アモルファスシ
リコン（ｎ⁺ ａ−Ｓｉ）膜１４３，１４７を形成してＴ
ＦＴ１４０のチャネル領域１４８、ＴＦＴ１４０のドレ
イン領域、ソース領域とし、Ａｌのドレイン電極１４
２、ソース電極１４６のパターンが形成され、ＭＯＳ構
造のＴＦＴ（thin film transistor）１４０をなしてい
る。ソース電極１４６のパターン上には、ｎ⁺ ａ−Ｓｉ
層１５４、ｉ−Ｓｉ層１５３、ｐ⁺ ａ−Ｓｉ層１５４を
形成し、その上に透明電極１２６が形成され、ＰＤ１５
０をなしている。ＴＦＴ１４０及びＰＤ１５０は、ＣＶ
Ｄ法をもちいてアモルファスシリコンで形成され、マト
リクス状に配置されている。１３１は、蛍光体１３４か
らの光を透過できるように、透明な電極である。

【００５２】図５は、この薄型平面Ｘ線検出器の配線を
示したものであり、ＴＦＴ１４０及びＰＤ１５０が１つ
の画素について１つづつ設けられている。各ＰＤ１５０
は、透明電極１２６を介してＡｌの金属電極１２５で接
続され、共通のレベル（バイアスレベル）にされる。横
方向のシフトレジスタ１７０から順次ＴＦＴ１４０のゲ
ートに電圧を与えて順次オンにし、縦方向のシフトレジ
スタ１８０から順次ＴＦＴ１９０のゲートに電圧を与え
て順次オンにしていく、といういわゆるＣＣＤと同じよ
うな読みだし制御が成される。この読みだし制御によっ
て１画素づつ読み出されたＰＤ１５０の電荷をチャージ
アンプ１９５で増幅し、Ｘ線像の１画素づつ順次読み出
され増幅された信号をビデオ信号として出力するように
なっている。１画素の１辺の大きさは、検出器の大きさ
にもよるが、およそ３０μｍから２００ないし３００μ
ｍ程度の大きさで形成され、金属電極１２５の幅はせい
ぜい数μｍ程度であることから、１画素の面積のほとん
どがＰＤ１５０で占められている。

【００５３】ＴＦＴ１４０及びＰＤ１５０の上方はポリ
イミド樹脂１２４及び透明保護膜１２３でコーティング
され、その上にさらに蛍光体１２２が形成されている。
そして、蛍光体１２２上のＸ線の入射面には光反射層１
２１が設けられている。

【００５４】ＰＤ１５０の上方にある蛍光体１２２及び
下方にある蛍光体１３４の厚さは、１画素の１辺の５０
〜１３０％で形成される。蛍光体１２２，１３４を形成
するには、増感紙と同じ材質で同じように接着剤で固め
て形成する方法と、シンチレータなどに用いられるＣｓ
Ｉを蒸着して形成する方法とがある。しかし、いずれの
方法を用いても、ＴＦＴ１４０及びＰＤ１５０のアモル
ファスシリコン形成プロセスのように精度は良くない。

【００５５】蛍光体１２２，１３４の厚さは、ともに１
画素の１辺の大きさにするのが最良であり、例えば、１
画素の１辺の大きさが２００μｍであれば、蛍光体１２
２，１３４の厚さはそれぞれ２００μｍにするのが望ま
しい。しかし、蛍光体１２２，１３４の厚さを正確に１
画素の１辺の大きさにするのが不可能であるので、蛍光
体１２２，１３４を上述の範囲にすることにより、その
厚さを１画素の１辺の大きさ程度にすることができる。
例えば、１画素の１辺の大きさが２００μｍであれば、
蛍光体１２２，１３４の厚さはそれぞれ１００〜２６０
μｍにする。なお、１画素が長方形の場合は短辺を１画
素の１辺として蛍光体１２２，１３４の厚さをきめる。

【００５６】検出器に入射したＸ線はまず蛍光体１２２
で可視光に変換され、一部は蛍光体１２２及びＰＤ１５
０を通過する。しかし、通過したＸ線は下方にある蛍光
体１３４で蛍光体１２２で可視光に変換される。そし
て、Ｘ線の入射面側の光反射層１２１だけでなく、蛍光
体１３４の下側にも光反射層１３５が設けられているこ
とによって、蛍光体１２２，１３４で生じた蛍光は、こ
れらの間で閉じ込められ、ほとんどがＰＤ１５０で電荷
に変換されることになる。

【００５７】前述の従来例で示した検出器では蛍光体の
厚さが２００μｍ程度であるとＸ線吸収率を５０％以上
にするのは非常に難しい。これに対し、本実施例では、
蛍光体１２２，１３４単体のＸ線吸収率がそれぞれαで
あると、蛍光体１２２および１３４によるＸ線吸収率は
単純計算でα（２−α）程度になる。すなわち、蛍光体
１２２，１３４だけで、前述の従来例で示した検出器に
対し検出効率は（２−α）倍（＞１）に良化する。さら
に、光反射層１２１，１３５によって、蛍光体中で発生
した光を効率良くＰＤに導くことができる。

【００５８】こうして蛍光体１２２，１３４によって被
検体のＸ線透過像に応じた光像がより光量の大きいもの
として得られる。蛍光体１３４の配置は支持体１３６と
ＰＤ１５０の間であることから、蛍光体１３４とフォト
ダイオード１５０との距離が小さくなるので、解像度の
劣化は小さくなる。さらに、蛍光体１２２，１３４内部
で光の散乱があったとしても、その厚さが１画素の１辺
の大きさ程度であることから、ＰＤ１５０で電荷に変換
されたとしても、目立たない程度であり、解像度の劣化
が抑えられる。また、光反射膜１２１，１３５を蛍光体
１２２，１３４に近接して配置することにより、蛍光体
で生じた可視光の散乱を抑え、解像度の劣化が抑えられ
ている。

【００５９】こうして、解像度の劣化を抑えつつより光
量の大きい光学像により各画素のＰＤ１５０により大き
な電荷が蓄積されて外部に読み出されることから、出力
されたビデオ信号は感度がよくダイナミックレンジの大
きい上に、解像度の劣化がないものになる。

【００６０】このように、上記構成により、解像度の劣
化を抑えつつ高感度でダイナミックレンジの大きい薄型
平面Ｘ線検出器を得ることができる。次に、本発明の第
３の実施例について説明する。

【００６１】図６は、本発明の第３の実施例にかかる薄
型平面Ｘ線検出器の断面を示したものである。上記第３
の実施例と同一または同等の構成要素については同一の
符号を付すと共にその説明を省略しもしくは簡略化する
ものとする。

【００６２】この図６の検出器は、上記第３の実施例と
ほぼ同じ構成を有するのであるが、透明保護膜１３３と
蛍光体１３４との間に光ファイバプレート１６０が設け
られている点に特徴がある。光ファイバプレート１６０
によって蛍光体１３４からの蛍光が導かれることになる
ので、解像度の劣化が抑えられている。光ファイバプレ
ート１６０を用いた場合、厚さによる解像度の劣化が少
ないので、光ファイバプレート１６０を厚くすることが
できる。これにより、機械的強度が増し、構造がより頑
丈になるという利点がある。

【００６３】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。図７は、本発明の第４の実施例に係るＸ線撮影装
置を示すブロック図であり、上記第１の実施例と同一ま
たは同等の構成要素については同一の符号を付してい
る。

【００６４】この図６の検出器は、Ｘ線Ｉ．Ｉ．５，液
晶ユニット７及び液晶駆動回路７ａを除いた上記第１の
実施例とほぼ同じ構成を有するのであるが、光センサー
部９に第２の実施例にかかる薄型平面Ｘ線検出器を用い
た点に特徴がある。

【００６５】このＸ線撮影装置は、Ｘ線光学・制御系と
して、Ｘ線管３、光センサー部９、Ｘ線制御部１１を有
し、キーボード等の入力部（図示せず）とシステム制御
部１３とを備えている。また、このＸ線撮影装置１は、
光センサー部９で得た光学像のアナログ信号を処理して
表示する信号処理系として、Ａ／Ｄ変換部１５、画像メ
モリ１７、画像処理部１９、Ｄ／Ａ変換部２１、ＴＶモ
ニタ２３を備えている。

【００６６】次に、本実施例のＸ線撮影装置の動作を用
いて説明する。まず、オペレータは、モードの指示をシ
ステム制御部１３の入力部から入力する。システム制御
部１３では、透視モードまたは撮影モードを行う旨の指
示を受けると、Ｘ線制御部１１に対してそのモードに応
じた命令を出力する。Ｘ線制御部１１では、Ｘ線管３に
対し、透視モードまたは撮影モードに対応する命令に応
じた予め決められたＸ線の曝射時間とＸ線量が設定され
る。

【００６７】そして、Ｘ線管３によるＸ線の曝射が開始
され、光センサー部９で被検体を透過したＸ線透過像が
増強された光学像のアナログビデオ信号に変換される。
Ａ／Ｄ変換部１５で、光センサー部９によって得られた
アナログビデオ信号がデジタル信号に変換され、画像メ
モリ１７にＸ線透過像をデジタルデータとして一時蓄積
された後、画像処理部１９で、画像メモリ１７に蓄積さ
れているＸ線透過像に対し、デジタルサブトラクション
等のデジタル画像処理が行われる。そして、Ｄ／Ａ変換
部２１で、デジタル画像処理されたＸ線透過像がアナロ
グ信号に変換された後、ＴＶモニタ２３に処理されたＸ
線透過像が表示される。

【００６８】図７から明らかなように本実施例のＸ線撮
影装置は非常に簡単な構成になるだけでなく、光センサ
ー部９に図４の検出器を用いていることから、解像度の
劣化を抑えつつ高感度でダイナミックレンジの大きいＸ
線撮影装置を得ることができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本願請求項１の発
明によれば、Ｘ線源からのＸ線の強弱に応じて光減衰器
の減衰量は増減することから、イメージンテンシファイ
アにより増強された光像は、光減衰器により適度な光量
になって光検出器により電気信号に変換されるので、Ｘ
線の強弱に関わりなく良好なＸ線検出が可能となる。

【００７０】本願請求項２の発明によれば、光学系の構
造が非常に簡単なものになる。本願請求項５の発明にか
かる放射線検出器によれば、フォトダイオードの上方の
第２の蛍光体を透過したＸ線像は、フォトダイオードの
下方の第１の蛍光体でも可視光に変換されるので、Ｘ線
像の光学像の光量を増加させることができる。そして、
第１の蛍光体の配置は支持体とフォトダイオードの間で
あることから、第１の蛍光体とフォトダイオードとの距
離が小さくなるので、解像度の劣化が小さく高感度のＸ
線像の検出ができる。

【００７１】本願請求項６の発明にかかる放射線検出器
によれば、解像度の劣化を抑えることができるため、よ
り解像度の劣化が小さく高感度のＸ線像の検出ができ
る。本願請求項７発明にかかる放射線検出器によれば、
第１の光反射膜及び第２の光反射膜とを第１及び第２の
蛍光体に近接して配置することにより、蛍光体で生じた
可視光の散乱を抑えて閉じ込める事ができる。そのた
め、解像度の劣化が小さくより高感度のＸ線像の検出が
できる。

【００７２】本願請求項８の発明にかかる放射線検出器
は、フォトダイオードと第１の蛍光体との間に光ファイ
バープレートを有する事により、解像度の劣化を抑えて
機械的強度をあげる事ができる。

【００７３】本願請求項９及び１０の発明にかかるＸ線
撮影装置によれば、上記Ｘ線検出器を用いた構成によ
り、解像度の劣化が小さくより高感度のＸ線像の検出が
可能なＸ線撮影装置を簡単な構成にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るＸ線撮影装置の一
実施例を示すブロック図である。

【図２】液晶ユニットおよび光センサー部の断面を簡略
化して表す説明図である。

【図３】光センサー部を回路で表す説明図である。

【図４】本発明に係る薄型平面Ｘ線検出器の断面を示す
説明図である。

【図５】本発明に係る薄型平面Ｘ線検出器の回路図であ
る。

【図６】本発明に係る薄型平面Ｘ線検出器の断面を示す
図である。

【図７】本発明の第２の実施例に係るＸ線撮影装置の一
実施例を示すブロック図である。

【図８】従来の薄型平面Ｘ線検出器の断面を示す説明図
である。

【符号の説明】

１Ｘ線撮影装置、３Ｘ線管（Ｘ線源）、５Ｘ線
Ｉ．Ｉ．７液晶ユニット（光減衰器）、７ａ液晶駆動回
路、９光センサー部（光検出器）、１１Ｘ線制御
部、１３システム制御部、１５Ａ／Ｄ変換部、
１７画像メモリ、１９画像処理部、２１Ｄ／
Ａ変換部、２３ＴＶモニタ、２５上部透明電
極、２７液晶、２９下部透明電極、３１平滑
化部、３３光センサー、３５電界効果トランジ
スタ、３７偏光フィルター２１０光センサー部（光検出器）１２２，１３４蛍光体、１２３，１３５光反射層、
１２６透明電極１４０ＴＦＴ、１５０ＰＤ、１６０光ファイバ
プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 5/32 Ｈ０５Ｇ 1/64 ＥＦ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を被検体に対し曝射して得られるＸ
線透過像を電気信号として検出し撮影するＸ線撮影装置
において、前記Ｘ線を前記被検体に対して曝射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線透過像をその入力面から入力
し増強してその出力面から光像として出力するＸ線イメ
ージインテンシファイアと、前記Ｘ線イメージインテンシファイアの出力面側に設け
られ、光透過率を可変させることによって、前記出力面
からの光像を所定の光量に減衰させる光減衰器と、前記光減衰器によって減衰された光像を電気信号に変換
する光検出器と、前記Ｘ線源から異なる強度のＸ線を曝射させるととも
に、前記Ｘ線の強弱に応じて前記光減衰器の減衰量を増
減させる制御部と、を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】前記光検出器は、平面状のフラットパネ
ルイメージャーであり、前記光減衰器は、液晶を電極で挟んだ平面状の構成を有
し、前記Ｘ線イメージインテンシファイアの出力面に前記光
減衰器及び前記光検出器は順次近接配置されていること
を特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】前記光減衰器は、複数の領域に区切ら
れ、前記領域毎に光透過率を可変させ、Ｘ線強度に依ら
ず所定の光量の光像に減衰させることを特徴とする請求
項１記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】前記光検出器は、その光検出部がアモル
ファスシリコン若しくは多結晶シリコンを含んで構成さ
れていることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装
置。
【請求項５】Ｘ線像１画素分の検出用のフォトダイオ
ードを支持体の上側に複数配置し、前記フォトダイオー
ドから前記Ｘ線像の１画素づつ順次信号を読みだして前
記Ｘ線像のビデオ信号として出力する放射線検出器にお
いて、前記支持体とフォトダイオードとの間に配置された第１
の蛍光体と、前記フォトダイオードの上方に配置された第２の蛍光体
と、を備える放射線検出器。
【請求項６】前記第１及び第２の蛍光体は、前記１画
素の長さの５０％から１５０％の厚さである事を特徴と
する請求項５記載の放射線検出器。
【請求項７】前記第１の蛍光体の下方に近接して配置
された第１の光反射膜と、前記第２の蛍光体の上方に近接して配置された第２の光
反射膜と、をさらに備える事を特徴とする請求項５記載の放射線検
出器。
【請求項８】前記フォトダイオードと前記第１の蛍光
体との間に、光ファイバープレートを有する事を特徴と
する請求項５ないし７記載の放射線検出器。
【請求項９】Ｘ線を被検体に対し曝射して得られるＸ
線透過像を電気信号として検出し撮影するＸ線撮影装置
において、前記Ｘ線を前記被検体に対して曝射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線透過像の１画素分の検出用の
フォトダイオードを支持体の上側に複数配置し、前記フ
ォトダイオードから前記Ｘ線像の１画素づつ順次信号を
読みだして前記Ｘ線像のビデオ信号として出力する放射
線検出器であって、前記支持体とフォトダイオードとの
間に配置された第１の蛍光体と、前記フォトダイオード
の上方に配置された第２の蛍光体とを含んで構成されて
いるＸ線検出器と、を含んで構成されていることを特徴とするＸ線撮影装
置。
【請求項１０】前記第１及び第２の蛍光体は、前記１
画素の長さの５０％から１５０％の厚さを有し、前記Ｘ線検出器は、前記第１の蛍光体の下方に近接して
配置された第１の光反射膜と、前記第２の蛍光体の上方
に近接して配置された第２の光反射膜とを含んで構成さ
れている事を特徴とする請求項９記載のＸ線撮影装置。