JPH11352230A - X線画像検出装置 - Google Patents

X線画像検出装置

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JPH11352230A
JPH11352230A JP10155946A JP15594698A JPH11352230A JP H11352230 A JPH11352230 A JP H11352230A JP 10155946 A JP10155946 A JP 10155946A JP 15594698 A JP15594698 A JP 15594698A JP H11352230 A JPH11352230 A JP H11352230A
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JP
Japan
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light
ray image
film
image
phosphor
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JP10155946A
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Tetsuro Endo
哲朗 遠藤
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Hamamatsu Photonics KK
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Hamamatsu Photonics KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光量調節を可能とした薄型で高感度かつ高S
/NのX線画像検出装置を提供する。 【解決手段】 X線を吸収して蛍光を発する蛍光体10
1と、この蛍光による光画像を伝送するFOP102
と、蛍光画像を検出する二次元固体撮像素子103を有
するX線画像検出装置において、FOP102と撮像素
子103との間に、EC膜202と固体電解質層203
とを透明導電膜201、204で挟んで構成された光量
調整手段200を配置している。この光量調整手段の導
電膜201、204間に電圧を印加すると、EC膜20
2は内部の化学反応によって透過率が変化する。これに
より、撮像素子103に入射する蛍光画像の光量を変え
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検体を透過した
X線透過画像を検出するX線画像検出装置に関し、特に
蛍光体と二次元固体撮像素子を利用したX線画像検出装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】医療用のX線画像撮影では、近年、X線
フィルムに代えて、X線イメージインテンシファイアと
TVカメラを組み合わせたものや、二次元固体撮像素子
を利用したX線画像検出装置が使用されている。
【0003】このうち二次元固体撮像素子を利用したX
線画像検出装置は、小型化、薄型化、大面積化が図れる
ことから、歯科用や胸部撮影、マンモグラフィーなどの
分野で利用されている。このうち、マンモグラフィーに
おいては、50〜100μmという微小石灰質を検出す
る必要があるため、高S/N画像の検出が必要とされ
る。
【0004】X線画像のS/N比を向上させるために
は、照射X線量を増やす必要があるが、照射X線に応じ
て蛍光体から発せられる光量も増大するため、画面の明
るい部分では、撮像素子の電荷が飽和してしまうことが
ある。しかし、飽和しない程度の光量となるよう照射X
線を減らすと、今度は、暗い部分が検出限界以下とな
り、検出特性が劣化してしまう。このため、高感度と高
S/Nを両立させることが難しかった。
【0005】こうした問題点を解決した技術として、特
開平8−211518号に開示されている技術がある。
この技術は、図7に示されるように、二次元固体撮像素
子103の受光面上に、偏光フィルタ206と、電極と
なる透明導電膜201、204ではさみ込んだ液晶層2
05とを積層して構成した光量調整層200を配置し、
その上にX線を吸収して蛍光を発する蛍光体101を配
置したものである。
【0006】透明導電膜201、204間に印加される
電圧を変えて液晶の透過率を制御することにより、暗い
部分についても検出に十分な光量を透過させつつ、明る
い部分でも撮像素子に蓄積される電荷が飽和しないよう
にすることができる。したがって、高感度と高S/Nを
両立させることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この調整層2
00では、液晶層205と偏光フィルタ206を必要と
することから、厚みが増し、薄型化が困難で、蛍光体1
01から発せられた光が二次元固体撮像素子103に到
達するまでに広がってしまい、解像度を低下させる。さ
らに、この調整層200では、透過率を最高にした場合
でも蛍光体で発せられた光のうち1/3程度しか透過し
ないため、感度が低下してしまう。
【0008】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、
光量調節を可能とした薄型で高感度かつ高S/NのX線
画像検出装置を提供することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のX線画像検出装置は、X線吸収に応じて蛍
光を発する蛍光体を、この蛍光による画像を検出する二
次元固体撮像素子の光入射面側に配置しているX線画像
検出装置において、蛍光体と二次元固体撮像素子の間
に、2枚の透明電極膜に挟まれたエレクトロクロミック
膜からなる光量調整手段を備えていることを特徴とす
る。
【0010】エレクトロクロミック膜は、安定状態では
高い透過率を有するが、電圧印加により内部の化学反応
により透過率が低下する。この透過率は、印加電圧およ
び印加時間により決まり、さらに電圧印加を停止した後
も透過率が保たれるメモリ性を有するという特徴があ
る。さらに、このエレクトロクロミック膜は数μm程度
に薄型化可能である。このようなエレクトロクロミック
膜を光量調整手段に用いることにより、光量調整手段が
薄型となり、解像度低下を最小限に抑えることができ
る。さらに、幅広い範囲でその透過率が調整されるの
で、光量調整が容易である。
【0011】さらに、この光量調整手段と蛍光体あるい
は二次元固体撮像素子との間にファイバ光学プレートを
備えていてもよい。これによれば、蛍光体から発した光
が固体撮像素子に導かれる。また、ファイバ光学プレー
トにより不要なX線が吸収されノイズを減らすことがで
きる。
【0012】また、光量調整手段は、エレクトロクロミ
ック膜と前記透明電極膜の一方との間にエレクトロクロ
ミック膜にイオンを供給する固体電解質層をさらに備え
ていることが好ましい。これによれば、固体電解質層か
らエレクトロクロミック膜の透過率変化を引き起こす化
学反応に寄与するイオンを供給するので、安定して化学
反応が引き起こされ、透過率が安定して調整される。
【0013】また、蛍光体は、放射線透過性基板上に形
成されており、放射線透過性基板とともに透明な有機膜
からなる保護膜に覆われていてもよい。これによれば、
蛍光体が吸湿性の場合でも吸湿による劣化が防止され
る。
【0014】本発明のX線画像検出装置は、対象物にX
線を照射して得られるX線透過画像を撮像する装置に特
に好適である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。なお、説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【0016】図1に、本発明に係るX線画像撮像装置の
好適な第1の実施形態の概略断面構成図を示す。図1に
示されるように、このX線画像撮像装置は、CCD(Ch
argeCoupled Device)、MOS(Metal Oxide Semicond
uctor)型などで構成され、光電変換を行う画素を二次
元に配列した二次元固体撮像素子103の光入射面上に
入射面側から、X線を吸収して蛍光を発する蛍光体10
1と、複数の光ファイバを束ねてプレート状に形成し、
ここで発せられた蛍光を導くファイバ光学プレート(F
OP)102と、導かれた光の透過光量を調製する光量
調整手段200が積層されて構成されている。このう
ち、光量調整手段200は、透明導電膜A、B201、
204の間に、電圧を印加することで透過率を調整でき
るWO3などからなるエレクトロクロミック膜(EC
膜)202と、このEC膜に反応用のイオンを供給する
TiO5などからなる固体電解質層203を積層した構
造になっている。そして、各透明導電膜A、B201、
204には、電源207からそれぞれへの印加電圧を切
り換える切り換えスイッチ206が接続されている。こ
の光量調整手段200は、全体でもその厚さは数μm程
度の厚さで製作することができる。したがって、X線画
像撮影装置自体の厚さに比べれば無視できるレベルであ
り、装置が厚くなることがないので光の伝達に伴う解像
度の低下を最小限に抑えることができる。
【0017】次に、本実施形態の動作を図1、図2を参
照して説明する。図2は、EC膜に電圧を印加した場合
のその透過率の時間変化を示したグラフである。
【0018】まず、図1に示される第1の実施形態のX
線画像撮像装置に、入射面方向に二次元的な空間分布を
有するX線が入射すると、蛍光体1は、この入射X線を
吸収して蛍光を発する。この蛍光による画像は、入射し
たX線による画像に相当するものとなる。こうして生成
された蛍光は、FOP102により光量調整手段200
に導かれる。
【0019】ここで、透明導電膜AとB201、204
間に電圧が印加される前の状態では、図2に示されるよ
うにEC膜202に入射した光の約80%が透過し、固
体電解質層203、透明導電膜B204を通過して、二
次元固体撮像素子103に入射し、各画素において入射
光に応じた電荷が生成される。この結果、入射した光画
像、つまりX線透過画像に対応する画像電気信号が生成
される。
【0020】次に、図1に示される切り換えスイッチ2
06をA−A’、B−B’で接続して透明導電膜AとB
201、204間に1.5Vの電圧を印加すると、EC
膜202の透過率は、図2に示されるように時間ととも
に減少していく。このとき、途中で電圧印加を停止す
る、つまり、図1に示される切り換えスイッチ206を
開放すると、図2の線A〜Dに示されるように、その開
放された時点での透過率が保持される。これがEC膜の
メモリ効果である。この透過率減少は、以下の反応によ
り起こる。
【0021】 WO3+xH++xe- → HxWO3 …(1) つまり、EC膜202中の透明の酸化タングステンが電
解質層203から供給されるプロトンと電子により還元
されて、青色のタングステンブロンズが生成されること
による。電圧の印加を停止しても生成された青色のタン
グステンブロンズは簡単には酸化されないので、設定し
た透明度で保持することが容易である。この結果、EC
膜202の透過率を最低で15%程度まで下げることが
できる。つまり、15〜80%という広い透過率範囲で
の調整が可能である。したがって、例えば、医療用の用
途、マンモグラフィー等に用いた場合には、X線量を極
端に増加させる必要がなく、患者のX線被爆量が低減さ
れる。
【0022】逆に、図1に示される切り換えスイッチ2
06をA−B’、B−A’と交叉接続して透明導電膜A
とB201、204間に透過率減少時とは逆に−1.5
Vの電圧を印加すると、図2の曲線Eで示されるよう
に、透過率が増大する。これは、(1)式とは逆に、青
色のタングステンブロンズが酸化して透明の酸化タング
ステンが生成される反応が起こることによる。このよう
に、透明導電膜A・B201、204間に印加する電圧
を制御することで容易にEC膜202を所望の透過率に
調整することが可能である。
【0023】こうして所望の透過率に調整されたEC膜
202を透過する光は、所望の光量に抑えられている。
この光は、二次元固体撮像素子103に入射して、二次
元の光量分布に対応する電気信号に変換される。このと
き、光量が抑えられているので、各画素に蓄積される電
荷が飽和してしまうことがない。この結果、飽和時に電
荷が隣の画素に流れ込むことによって起こるブルーミン
グ現象を防止することができる。また、透過率を所定の
レベルに調整することで、入射X線量の少ない領域につ
いても検出に十分なレベルの光量を透過させて、二次元
固体撮像素子103で検出することができる。したがっ
て、高感度と高S/Nを両立させることが可能である。
【0024】FOP102により蛍光体101で発生し
た蛍光は、蛍光体の位置に応じた位置の二次元撮像素子
103に入射するように導かれるので、解像度の劣化を
抑えることができる。さらに、FOP102は、蛍光体
101で吸収されなかったX線を吸収することで、二次
元固体撮像素子103で発生するX線によるノイズを抑
制するとともに、反射、透過等による患者の被爆を抑え
る働きもある。特に、口腔内に挿入される歯科医療用途
の装置では、被爆量を抑えるため、FOP102のファ
イバに鉛を混入することが好ましい。
【0025】図3は、本発明の第2の実施形態を示す概
略断面図である。以下、説明を簡単にするため、光量調
整手段200を一つの層として示す。この実施形態で
は、光量調整層200をFOP102と蛍光体101の
間に設けている。この場合は、調整された光がFOP1
02を経て二次元固体撮像素子103に導かれる。この
実施形態でも第1の実施形態と同様に光量の調整が容易
である。
【0026】図4は、本発明の第3の実施形態を示す概
略断面図である。この実施形態では、FOP102をな
くし、蛍光体101と二次元固体撮像素子103の間に
直接光量調整層200を配置している。この場合は、さ
らに装置全体を薄型にすることができる。
【0027】また、蛍光体101としてCsIのような
吸湿性材料を用いる場合は、蛍光体101と光量調整層
200を直接接触させると、蛍光体101が吸湿により
特性が劣化するおそれがある。したがって、図5、図6
に示されるように、アルミなどの放射線透過基板104
上に蛍光体101を形成し、これをパリレン等の透明の
有機膜等からなる耐湿保護膜105で覆った上で、光量
調整層200上に配置することが好ましい。ここで、図
5は、前述の図3に示す第2の実施形態の変形であり、
図6は、図4に示す第3の実施形態の変形に当たる。
【0028】以上の説明では、EC膜202にイオンを
供給する固体電解質層203を密接配置している場合に
ついて説明したが、この電解質層203は必ずしも設け
る必要はない。しかし、安定して透過率を変化させるた
めには、配置することが好ましい。
【0029】EC膜202、電解質層203の材料とし
ては各種の材料が知られており、いずれの材料でも用い
ることができる。
【0030】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
EC膜を光量調整に用いることにより、広い透過率範囲
で光量調整が行える薄型の光量調整手段を付加したX線
画像撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す概略断面図であ
る。
【図2】図1の実施形態のEC膜の透過率の時間変化を
示す図である。
【図3】本発明の第2の実施形態を示す概略断面図であ
る。
【図4】本発明の第3の実施形態を示す概略断面図であ
る。
【図5】図3の実施形態の変形を示す概略断面図であ
る。
【図6】図4の実施形態の変形を示す概略断面図であ
る。
【図7】従来のX線画像撮像装置を示す概略断面図であ
る。
【符号の説明】
101…蛍光体、102…FOP、103…二次元固体
撮像素子、104…放射線透過性基板、105…耐湿保
護膜、200…光量調整手段、201…透明誘電膜A、
202…EC膜、203…固体電解質膜、204…透明
誘電膜B。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線吸収に応じて蛍光を発する蛍光体
    を、前記蛍光による画像を検出する二次元固体撮像素子
    の光入射面側に配置しているX線画像検出装置におい
    て、 前記蛍光体と前記二次元固体撮像素子の間に、2枚の透
    明電極膜に挟まれたエレクトロクロミック膜からなる光
    量調整手段を備えていることを特徴とするX線画像検出
    装置。
  2. 【請求項2】 前記光量調整手段と前記蛍光体あるいは
    前記二次元固体撮像素子との間にファイバ光学プレート
    を備えていることを特徴とする請求項1記載のX線画像
    検出装置。
  3. 【請求項3】 前記光量調整手段は、前記エレクトロク
    ロミック膜と前記透明電極膜の一方との間に前記エレク
    トロクロミック膜にイオンを供給する固体電解質層をさ
    らに備えていることを特徴とする請求項1記載のX線画
    像検出装置。
  4. 【請求項4】 前記蛍光体は、放射線透過性基板上に形
    成されており、前記放射線透過性基板とともに透明な有
    機膜からなる保護膜に覆われていることを特徴とする請
    求項1記載のX線画像検出装置。
  5. 【請求項5】 前記X線画像検出装置は、対象物にX線
    を照射して得られるX線透過画像を撮像することを特徴
    とする請求項1〜4のいずれかに記載のX線画像検出装
    置。
JP10155946A 1998-06-04 1998-06-04 X線画像検出装置 Pending JPH11352230A (ja)

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