JPS58195543A - 放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は被写体を透過した放射線像を撮像する放射線撮
像装置に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来工９、例えば放射線診断装置では、被検体を透過し
た放射線に基づいて、特定のブラウン管に放射線像全再
現することは、既にガンマカメラ。

ＣＴｖｅ＠、Ｉ　＠Ｉ−撮像管方式において行なわｎて
いる０こ扛らの装置においては、光電管、気体電離、１
．１が用いらｎているが、いずｎも真空ないし気体？利
用したものであり固体化さｎていない。固体化放射線検
出器としてフォトダイオードアレー（元手導体列）と／
ンチレータとを組み合せたものがあるが、こｎら多数の
素子を平面的に配列することは技術的に困難であり、か
つ、経済的ニ好ましくない。又、７ンナレ一タｇｉ！ｔ
レンズを通して縮小し、固体化撮像管で撮影することは
１．１−撮像管方式とほぼ同一であって、ＩｍｇＩの分
解能ＫＴＶ方式としての走査線による限界がある。この
他、アレー状に固体化受光素子を配列して、配列方向に
交差する方向に鏡によって光を走査し、あるいは機械走
査によって受光素子を移動させる方式においては、１サ
イクルに２秒１１７１を必要とするため被検体の拍動等
に追随できない欠点がある。以上放射線診断装置ｉｉを
例に挙げて説明したように、従来の放射線撮像装置によ
ると、放射線検出器の固体化に伴う問題点、再生画像の
高分解能に関する問題点及び画像再生の際の高速動作を
達成する手段が解決さｎていない現状であるＯ 〔発明の目的〕 本発明は前記事情に鑑みてなさｎたものであり、放射線
検出器の固体化ヲ：′−るとともに画像の分解゛り 能を高めかつ高速動作可能な放射線検出器ＦＩＬを提供
することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するための本発明の概要は、被写体を透
過した放射４１儂を蛍光像に変換する蛍光物質が格子状
の仕切線に沿り１配列さｎたグリッドと、前記蛍光物質
の発光を受光すると共に、所定の位相の元のみを透過す
る第１の偏光板と、前記グリッドにおける格子状の一方
向に渋った仕切線に対応する縞状の電極が配列さｎると
共に、隣接する各電極間に異なる電位の電圧が印加さｎ
ることによって、隣接する各電極間の領域毎に光の位相
を回転させる性質ｔ−有する光学結晶と、前記光学結晶
の透過光を入射すると共に、前記第１の偏光板とは異な
る位相の元のみを透過する第２の偏光板と、前記縞状の
電極とは交差する方向に沿った前記グリッドにおける格
子状の仕切１ｉＭＫ対応して分割さｎると共に、前記第
２の偏光板の透過光を分割して案内する光案内手段と、
該元案内手よ。ａｉｘｔ′＋ｘオ６．！：ＡＫｆｔＫｆ
ｆｉ。４、・・：； 号音出力する充電変換手段とが順次積層さｎてな　　す
ること倉特偵とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面？参照して説明する。第
１図は本発明の一実施例である放射暑撮偉装置の概略斜
視図である。第１図において、放射線撮像装置ＩＦｉ放
射線の曝射方向である図示矢印Ｘ方向に沿って、グリッ
ド２．第１の偏光板３゜光学結晶４．第２の偏光板５１
元案内手段たるライトガイド６、光電変換手段たる線状
光学センサ７とが順次積層さｔ′ＬｆＣ構造となってい
る。前記グリッド２は、例えば鉛系金属で成型さｎた平
板上の一方より他方の面へ貫通して設けらｎた穴部に蛍
光物質全充填して得らｎた７ンチレータ２αを複数個格
子状に配列したもの・である。第１の偏光板６は、一方
の面を前記グリッド２に密着して設けらｎ１グリツド２
におけるシンチレータ２αが嘘射線倉受光することにＬ
り発光する元を入射するとともに、該入射光のうち特足
の位相を中心とした偏光のみを通過させる。第２の偏光
板５は、前記第１の偏光板６とともに光学結晶４（詳細
を後述する）の前後を挾むように配置さｔＳＳ生学結晶
４透過光のうち前記第１の偏光板６と直角方向の位相に
ある偏光のみを通過させる。次に前記光学結晶４につい
て第２図（ｄ）　、　（ｂ）　’ｔも参照に加えて説明
する。第２図（α）　、　（ｈ）は光学結晶４の正面図
、横断面図である。第２図（αン、（句において光学結
晶４は、前記第１の偏光板６と密着する一方の表面に絶
縁性の光学整合層４αがλ／４（λは透過光の波長）の
厚みで一様に塗布さｎている。そして、この光学整合層
４α會有する光学結晶４０表面と、光学整合層４αが塗
布さｎていない側の光学結晶４０表面とに１前記グリツ
ド２における各シンチレータ２αの図示矢印Ｘ方向の幅
に対応し虎幅を間隔としてグリッド２の仕切線部分に対
応する工うに配列さｒしるとともに、図示矢印Ｙ方向に
削って縞状に１対の透明電極４ｂ、４ｂ　（ＩｒＬ０２
／５ｎ０２等で組成さｎている）がぞｎぞｎ設けらｎて
いる。この１対の透明電＠ｋ　４ｂ、４ｂ　ｌ’ｉ第２
図（ｈ）ＩＩＣ示スＬ　ウ４Ｃハルスジｘネレータ８（
詳細を後述する）の出力層にそｎぞｎ一対毎に接続さｎ
ている。次にライトガイド乙について説明する。ライド
ガイド６は前記グリッド２にお−Ｊる／フチレータ２α
の図示矢印Ｙ方向の長さに対しｃｌ、シて分割さｎると
ともに、一方の面倉前記第２の偏光板５に密着し、他方
の面はグリッド２において図示矢印Ｘ方向１１ＣＧって
配列さｎたシンチレータ２αの個々エリ発光さ扛る元金
後述する光学線状センサ７に導くごとく例えば湾曲した
形状となっている０元電変換手段たる前記光学線状セン
サ７は、前記ライドガイド６の湾曲した頂点部に密着し
て設けらｎるとともに、前記ライトガイド７の各分割部
に対応して検出素子７αを有している。この検出索子７
αはライトガイド６ｔ−介して受光するｙｔ、ｉＫ心じ
た電気信号を出力する。前記パルスジェネレータ８は、
カウンタ、パルスアンプ等から成り、一定周期のパルス
を発生させて前記光学結晶４における１対の透明電極４
ｂＫパルス電圧を順次印加する。

以上のＬうに構成さｎた放射線撮像装置１１の作１ 用について説明する。装置全、体、の作用を説明する前
に、先ず光学結晶４０作用、〆、ついて説明する。

光学結晶４として柑いらｎるものにＰＬＺＴが挙げらｎ
る０このｐＬＺＴ　Ｖｉ一般に電気光学セラミックスト
称さｒｔ”ｃおり、Ｐｂ１ｒ０３　、　ＰｂＴ　ｔ　Ｏ
３、Ｌａの６つの配分によって性質を異にする多結晶で
あり、本発明に於て用いる組成はＺｒ７　、　６５Ｔ＊
　　　／、５５　、Ｌａが０．０８−０．１２％（原子
数）近辺のもので、２次電気元学材料と呼げルている。

この組成を有するｐＬＺＴは、他のＰＬＺＴと比べて光
透過性が最も高いものに属し、ｉｒＪ視領域から赤外領
域にわたって高い透過率を示すとと％ＫＳ表面での反射
損失（約６４チ）を除くと１００チに近い透過率７に有
する０又％ＰＬＺＴの表面には前記光学整合層４αがコ
ートさｎており、この光学整合層４αの膜厚を透過元の
波長に関係した厚さ例えばλＡ（λは透過元の波長）Ｋ
することに工９前記反躬損失を低減することができる○
上記の組成を有するＰＬＺＴは室温では常誘電相である
が、電界が印加さｎることに工９強誘電相が誘起さＩＬ
る０この是・め、電界を印加しないときは光学的に等方
性であ、、１２て複屈折（結晶内位相偏光）は零に近い
が、印加電界の増大とともに前記複屈折が電界の２乗に
比例して変化する性質がある。

従って印加電界を制御することによりＰＬＺＴｔ元７ヤ
ツタとして利用することができる。この尤シャッタとし
ての性質ｔさらに詳細に説明すると、第２図に示す工う
に光学結晶４の両面には、両面上の相対向する位置に−
・対の透明電極４ｂが縞状に設けらｎており、この一対
の透明電極４に、４ｂＦｉそｎぞれパルスジェネレータ
εの出力端に接続さｎている。そこで、図示矢印Ｘ方向
に涜って相隣９合うそｎぞ扛一対の透明電極４ｂｌ＃４
ｂｌと透明電極４ｈｚ　＊　４Ｇとに同時に異なる電位
の電圧を印加する０例えば一方の透明ｔ　＆　４ｂ＋　
−４ｂｌに所足電位の電圧を印加し、他方の透明電極４
ｂ２　ｒ　４ｂｚに前記電圧工りも低電位を有する電圧
を印加すると、この相隣り合う透明電極４４１＃　４ｂ
ｌ間に電界が生じ、この領域内にある光学結晶４が複屈
折を生ずることになる。従って、前記領域内を通過する
元は、光学結晶４の複屈折効果に工って位相が回転する
ことになる０この複屈折効果によって元／ヤツタとして
の機能が発揮できるものであジ、即ち、光学結晶４への
尤の入射方向（図示矢印Ａ方向）に相前後して第１．第
２の偏光板６，５を設けることＫＬり、複屈折効果が生
じた領域全通過する尤のみを取り出すことができ、複屈
折効果が生じない他の領域を通過する光は遮断すること
ができる。この　□ことを第６図ケも参照に加えて説明
すると、図示矢印Ｘ方向に清って第゛１の偏光板６に入
射する元は、第１の偏光板３を通過することによっであ
る特定の位相を中心とした偏光のみに限足さｆろ。

この偏光は光学結晶４に入射するが、透明電極４ｂ間に
電界が生じない限りそのまま通過して第２の偏光板５に
入射する。ところが、第２の偏光板５は前記第１の偏光
板３を通過する偏光と直角方向の位相にある元のみを通
過させるため、前記の入射元Ｖｉ第２の偏光板５によっ
て全て遮断さｎることになる。そこで、光学結晶４の相
隣り合う透明電極４ｂ間に複屈折効果を生じさせて、そ
の領域内に入射する偏光の位相を回転することにエリ、
光学結晶４に入射する尤のうち図示矢印Ｙ方向に削つ交
特定の領域内を通過する尤のみ？第２の偏光板５エク取
り出すことができる。そして、相隣り合う透明電極４ｂ
に順次選択してパルス電圧を印加することに↓９、図示
矢印Ｘ方向に沿って元学結晶４における透明電極４６間
の領域毎に順次走査して元を通過させることができる。

以上説明した元ンヤツタ機能を有する放射線撮像装置１
全体の作用を説明する。グリッド２上に放射線像が結像
すると、グリッド２に格子状に配列さｔ′Ｌ次各７７テ
レータ２ａが放射線の強度に応じて発光する。各シンチ
レータ２ａにおいて発光さｎ九九は、第１の偏光板３を
介することによって特定の位相を中心とした偏光となり
、この偏光が光学結晶４に入射する。光学結晶４は前述
したようにパルスジェネレータ８のパルスピッチに同期
して＠接する透明電極４ｂ間の領域毎に、図示矢印Ｘ方
向に沿って複屈折効果が生じ、従って、第２の偏光板５
ｔ−通過できる位相の元が、順次図示Ｘ方向に走査さｎ
て取９出さｎることになる。尚、前記透明電極４ｂ間の
領域は、・□伸記グリッド２におけ、す る各シンチレータ２αの図示矢印Ｘ方向の幅と対応して
いるため、第２の偏光板５に透過する元は、図示矢印Ｘ
方向の所定位置に対応した一列のシンチレータ２α毎に
順次Ｘ方向に走査さｎて取９出さｎることになる。第２
の偏光板５の透過光は、次にライトガイド６に入射する
。ライトガイド６＃′ｉ、前記グリッド２における各シ
ンチレータ２αの図示矢印Ｙ方向の長さと対応して分割
さｎているため、図示矢印Ｘ方向に沿った所定位置にお
いて第２の偏光板５を同時に透過する元は、各シンチレ
ータ２αの図示矢印Ｘ方向の位置毎に各ライトガイド６
に入射して、該透過光を集束して見学線状センサ７の各
検出素子７αに導くことになる。従って、各シンチレー
タ２αにおいて発光した元は、図示矢印Ｘ方向をパルス
ジェネレータ８の動作に基づいて、光学結晶４にＬり元
の通過が制御さｎ１図図示矢印Ｘ方向位置毎に見学線状
センサ７においてその光量が検出さｎるため、各シンチ
レータ２αにおい「１ て発光した九の光閂ｔもシンチレータ２αのＸ方向位置
、Ｙカ向位−に対応付けて測定することかできることに
なる。光学線状センサ７における各検出索子７αは入射
光ＪｉｉｔＫ応じた電位Ｈする電気値　　　　１号を出
力し７、この田力信号ｆｉ放射板像の再生に供さｎるこ
とになる。以上の工うにして得ら扛た出力信号に工って
再生さｎる画像は分解能の高いものとなっている。即ち
、前記縞状の透明電極勅の相互間の間隔ｔ−狭め扛ば、
この相ｇ４９合う透明電極４ｂへ印加するそｎぞ扛の電
圧の電位差を少なくして電界強度を高めることができる
が、この−例として透明電極４ｂの相互間の間隔ｔ　Ｏ
，５ｍｓとして、３００Ｖの電位差で透明電極４ｂに印
加すると電界強ＦＩ　Ｆｉ６　ＫＶ／ｃ＠となり、無印
加時と較べて６０倍ものコントラストを得ることができ
るからである。次に、この放射線撮像装置１１の高速動
作機能について説明する。光学結晶４としての前述した
組成ｔ−ＶするｐＬＺＴ　Ｆｉ、電気的ヒステリ７スが
なく複屈折のサイクルタイムが短いため高速度で電圧印
加区間を切替えることができる。−例として、光学線状
センサ７の検出索子７ａが図示矢印Ｙ方向に沿って８０
０列（ピッチ０．５■）あるものとし、透明電極４ｈの
間隔を図示矢印Ｘ方向毎に０．５−としてこの透明電極
４ｂに介在するｐＬＺＴの列ｔ８つ０列とし、４０ａａ
Ｘ４０−の撮影面に自惚表示する場合において、ＰＬＺ
Ｔに入射した元が検出素子７αにおいて測定処理さｎる
ために要する時間は、ＰＬＩＴサイクル時間ｘｐＬＺＴ
列数　・・川・（ｌ＋検出索子７αのサイクル時間ＸＰ
ＬＺＴ列数　・・・・・・　（２）のいすｎか遅い方と
なる。

ここでＰＬ／Ｔサイクル時間ケ１０μｓとすｎは式ｌ）
で＃を婢芒扛る時間は、 １０　ｐｒ　ｘ　８００　＝　８　ｍｙ　　−（１１’
となる０恢出素子７αのサイクル時間は、検出素子７ａ
がフォトｉランジスタタイプの場合にＶｉｉ　ｏμＳ〜
１００μ３であり、従って式（２）で計算さｎる時間は
、ｔＪＩＬも遅い場合でも １００／ｌｊＳｘ８００＝８０ｍｊ　・・・・・・（２
１’となる。工って、１００μｌのサイクル時間で図示
矢印Ｙ万［「１Ｊに溢った１列のＰＬＩＴの出力を８０
０列の検出索子７αにおいて並列同時処理してメモリ動
作を完了し、図示矢印Ｘ方向に削った８００列のＰＬＺ
Ｔの出力ｔ８０ｍＪで測定できることになる〇ここで、
例えば１６本のパスラインで同時処理を行うとすｎば、
パスラインの切換えに要する回数は、 ８００÷１６＝５０回　・・・・・・（３）となる。パ
スラインの切換時間音無視すｎば１００μＩ１５０　＝
　２μＩの間にメモリ動作を完了すｎは工いことになる
。現在、ＩＣメモリでＦｉｉ　ｎｚ／ビットが可能であ
るため、２μＳの間に２０００ビツトのメモリ処理がで
きることとなり、検出素子７αのデータが３桁〜４桁の
数値であることから充分な処理能力があるといえる。以
上、ｐＬＺＴｆ用いて平面画像ｔｓｏｍ、ｐ以内にメモ
リ処理可能であることを数値例を挙けて説明したが、８
０７ＩＬＪＦｉ最も遅い場合の例であり、検出−子８α
リサイクル時間によっては２　Ｑ　ｍｙ以内でも泰境可
能である。

本発明は前記実施例に限定−ｎｂ＋ｏ−ｃはヶく、４よ
。ｇ！８゜□、７１慾、ヵ０．に とは言５″！でもない。例えば、第２図に示す光学結晶
４に電＆を形成する変形例として第４図（α）。

（ｂ）に示す工うにしても工い。即ち、第４図（−）に
示す工９に、光学結晶４の一方の表面に元学整合層本を
塗布した後、光学結晶４を所定間隔でスライスしてその
溝に導電物質４ｄｋ充填させても、前記実施例と同様に
元シャッタとしての機能を有することができる。導電物
質躬としては導電ペイント。

４ｔゴム、銀ペースト等ガラスと密着性の良いものが望
ましい。ｐＬＺＴは０．６５■程度で薄いため、第１の
偏光板６に接着後線引加工（切断を含む）した方が作業
能率の同上を図ることができる。この他、第４図Ｃｂ）
に示すように、光学結晶４の両面に導電性の光学整合層
４０に縞状に塗布し、この縞状の各別毎の光学整合層４
Ｃの表面に透明電極４ｂを設けても、前記と同様の効果
ケ奏することができる０又、ライトガイ、ドロを通過す
る光量の測定は前記元学醜状七〜−７に限らず、ライト
ガイド７・、ｉ） の湾曲状の一部に、［１，（’例えば〕−オドダイオー
ド等ｔ：″１．１） Ｉ７Ｉｃ着して充電変換手段とすることもできる。さら
に、第１図図示矢印Ｘ方向に清って、第２の偏光板５の
透過光を順次充電変換手段に導く光案内手段７としては
、ライトガイドに限らず元ファイバーを用いることもで
きるＯこの場合、グリッド２における各シンチレータ２
ａと対応する第２の偏光板５上の各位置に元ファイバー
の一端會そｎぞｎ密着させ、図示矢印Ｘ方向に配列さｎ
た１列の７ンテレータ２αに対応する元ファイバー１１
束として、図示矢印Ｙ方向の列毎に複数束の元ファイバ
ーを備え、元ファイバーの各束毎の４ｓにそｎぞｎ充電
変換手段例えばフォトダイオード等を設けることにより
前記実施例と同様の効果を奏することができる。この工
うに光ファイノ（−ヲ使用することに工って、製造が比
較的容易になるとともに、放射線撮儂装［１１の小型化
會も図ることができる０又、光学結晶４の材料としては
、前述したｐＬＺＴに限らず、ＰＬＺＴとほぼ同等の性
質を有するＬｉＮｂＯ２、ＬｉＴａＯ３＊　　Ｂａ２Ｎ
ａＮｂ５０１５　、　　Ｂａｄ（ＫＮａ　　）Ｎｂ５０
．、　　。

（ＳｒＢ）Ｎｂ、０６　等の結晶も利用することができ
る０以上説明した放射線撮像装置１ケ利用することにエ
リ、種々の分野において優ｎた性能を発揮することがで
きる０例えば、放射線會被写体に曝射することに工って
得らｒＬる放射ｍＷを再生して、被写体の損傷等を画像
診断する際には、本発明の放射線撮像装置により高速に
しかも鮮明な画像によって診断することができる。又、
本発明は特に診断のための医療機器に応用することにエ
リ、擾７″した効果を奏することができる。以下、医療
機器に応用した実施例について説明する。第５図は、本
発明倉利用したＸ＠診断装置の概略説明図である０第５
図中、放射線撮像装置１については、第１図図示のもの
と同一であるから、放射線撮像装置１の谷溝成部材には
第１図と同一符号を付してその説明倉省略する。第５図
において、９はＸ線管であり、被検体１０に向けてＸ線
を曝射す６゜１１は７Ｖ１）コンバータであり、放射線
撮像装置ｉ１における光学線状センサ７の各検出素子７
αの出力信号倉人力し、ルω変換して出力する。１２は
画ｌ舶痺ＪＪｙ、装置であり、ＶＤコンバータ１１の出
力倉入力して、ＭｉＪｆｆｉ入力に基ついてｘＨ透過像
を再構成してディスプレイ１６上において画像表示する
０ 以上のように構成さｎだＸ廁診断装百において、Ｘ＠管
９１？）Ｘ＠が曝射さ３ると、該Ｘ＠は被検体１０を透
過して放射線撮像装置１１におけるグリッド２上にＸ線
透過像を結像する。放射線撮４ａ装置１は前述した動作
に基づいて、このＸ線透過像を光学像に変換し、光学像
を構成する元を順次取り出してそのｙｔ、１ｌｔＫ応じ
た電気信号全出力する。

この電気信号はルωコンバータ１１においてＡ／Ｄ変換
さｎ１画像再構成装［１１２でＸ４Ｉ透過像に基づいた
画像を再構成してディスプレイ１３上に画像表示するこ
とができる。以上の工うにして得らｆ′Ｌ比Ｉ＃りは、
前述した放射線撮像装ｒＩｔ１の作用にエリ、極めて分
解能の高いものであり、適正な診断を図るＣとができる
。又、放射線撮像装置１１が高速動作可能であるため、
例えば被検体１０における心臓部分の撮影をする場合で
あっても、心臓′： の拍動に追随した画像を再□構成することができ、′ｉ
５ しかもこの場合、被検体１．０に対して被曝＃量の低減
化も合わせて図ることができるため、被検体１０の被曝
に対する安全性倉も高めることができる０ 〔発明の効果〕 以上説明したＬうに、この発明によると放射線像が結像
する二次元面上に格子状に蛍光物質を配列した固体化放
射線検出器を用い、かつ、この蛍光物質での発光光量を
二次元位置に対応付けて取り出すことにエリ、再構成さ
７１．た画像の分解能を高めるとともに、高速動作ｔも
達成することができる放射脚撮４ａ装置を提供すること
ができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である放ｌＦＪ線撮像装置Ｉ
ｆｆｒ示す概略斜視図、第２図（ａ）　、　（ｈ）は元
学結晶４の正面図、横断面図、第６図は九／ヤツタ動作
を説明するための概略゛斜視図、第４図（α）　、　（
ｂ）　ｉｉ元光学晶４の変形例を説明するための横断面
図、第５図は、本発明の、１放刺縁撮像装＠を含むＸ＠
診断装、１− 置の一実施例を不す概略説明図である０□ １・・・放オ、＋５ｕｅｉｑ装置、　２・・・グリド、
　２α・・・／ンテレータ、　６・・・第１の偏光板、
　４・・・光学　　　１結晶、４ｂ・・・透明電極、４
ｄ・・・＊’ｉ物質、５・・・第２の偏ｙｔＳ板、　６
・・・元案内手段、　　７・・・５ｔ１１Ｌ変換手段、
　８・・・パルスジェネレータ。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑（―か１名）０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写体を透過した放射線像を蛍光像に変換する蛍光物質
   が格子状の仕切４ｉ　Ｋ　Ｇって配列さｎたグリッドと
   、前記蛍光物質め発光を受光すると共に１所定の位相の
   元のみを透過する＃！１の偏光板と、前記グリッドにお
   ける格子状の一方向に沿った仕切線に対応する縞状の電
   極が配列さｎると共に、隣接する各電極間に異なる電位
   の電圧が印加さｎることによって、隣接する各電極間の
   領域毎に元の位相を回転させる性質倉有する光学結晶と
   、前記光学結晶の透過光を入射すると共に、前記＠１の
   偏光板とは異なる位相の元のみを透過する＠２の偏光板
   と、前記縞状の電極とは交差する方向に沿った前記グリ
   ッドにおける格子状の仕切１１に対応して分割さｎると
   共に、前記第２の偏光板の透過光を分割して案内する光
   案内手段と、該光案内手段の透過光を受光すると共に光
   量に応じた電気信号を出力する光電変換手段とが順次積
   層さｎてなることｔ％黴とする放射線撮像装置。