JP2021076393A - 放射線撮像装置及び放射線撮像システム - Google Patents

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Abstract

【課題】高感度の放射線撮像装置を実現するとともに、放射線画像の鮮鋭度の低下を抑制する仕組みを提供する。
【解決手段】入射した放射線Ｒを光に変換する第１のシンチレータ層１３１と、第１のシンチレータ層１３１を透過した放射線を光に変換する第２のシンチレータ層１２１と、第１のシンチレータ層１３１と前記第２のシンチレータ層１２１との間に設けられたファイバオプティックプレート（ＦＯＰ）１２２と、第１のシンチレータ層１３１で発生した光及び第２のシンチレータ層１２１で発生した光を電気信号に変換する撮像部１１０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線を用いた撮像を行う放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関し、特に、医療画像診断装置や分析装置等に適用される放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関するものである。
一般的に、放射線撮像装置には、入射した放射線を光電変換素子が検出可能な波長の光（例えば可視光）に変換するシンチレータ（蛍光体）層と、シンチレータ層で発生した光を電気信号に変換する光電変換素子を有する撮像部を備える装置がある。また、医療画像診断に用いる放射線撮像装置では、患者の放射線被爆量を低減するため、高感度の放射線撮像装置が望まれている。高感度の放射線撮像装置を達成するための手法の１つとして、シンチレータ層の厚膜化が挙げられる。
一方で、シンチレータ層を厚膜化した場合には、シンチレータ層で変換された光がシンチレータ層内で散乱し、放射線画像の鮮鋭度が低下することが想定される。このため、シンチレータ層に用いるシンチレータには、光の指向性が高い柱状結晶のものが望ましい。この種のシンチレータの材料としては、例えばＣｓＩ（ヨウ化セシウム）にＴｌ（タリウム）をドープしたＣｓＩ：Ｔｌが知られている。また、光電変換素子の放射線劣化を防止しつつ、放射線画像の鮮鋭度を確保するため、撮像部とシンチレータ層との間にファイバオプティックプレート（ＦＯＰ）を配置する構造が知られている。例えば、特許文献１には、複数の光ファイバが束ねられて構成されたＦＯＰ上に、柱状結晶のシンチレータを形成したシンチレータプレートが記載されている。また、特許文献２には、ＦＯＰとシンチレータを貼り合わせたシンチレータプレートが記載されている。
特開２０１１−１５８２９１号公報 特開２０１６−１３６０９４号公報
特許文献１及び特許文献２では、シンチレータとして柱状結晶からなるものを用いているため、シンチレータ層内での光の散乱が少ない。しかしながら、シンチレータ層における柱状結晶と柱状結晶との間には隙間が存在し、この隙間は空気層であるため、光を柱状結晶に完全に閉じ込めることは困難である。このため、シンチレータとして柱状結晶からなるものを用いても、そのシンチレータ層を厚膜にする程、シンチレータ層内での光の散乱範囲が拡大することになる。即ち、厚膜化させたシンチレータ層で変換された光は、ＦＯＰに到達する前に当該シンチレータ層内で散乱するため、ＦＯＰが光を直進させる機能を有していても、放射線画像の鮮鋭度は低下する。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、高感度の放射線撮像装置を実現するとともに、放射線画像の鮮鋭度の低下を抑制する仕組みを提供することを目的とする。
本発明の放射線撮像装置は、入射した放射線を光に変換する第１のシンチレータ層と、前記第１のシンチレータ層を透過した放射線を光に変換する第２のシンチレータ層と、前記第１のシンチレータ層と前記第２のシンチレータ層との間に設けられたファイバオプティックプレートと、前記第１のシンチレータ層で発生した光および前記第２のシンチレータ層で発生した光を電気信号に変換する撮像部と、を有する。
また、本発明は、上述した放射線撮像装置を含み構成された放射線撮像システムを含む。
本発明によれば、高感度の放射線撮像装置を実現することができるとともに、放射線画像の鮮鋭度の低下を抑制することができる。
本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置の詳細構成の一例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置の詳細構成の一例を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成の一例を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像装置の詳細構成の一例を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態を示し、第１〜第３の実施形態におけるいずれかの実施形態に係る放射線撮像装置を用いたＸ線撮像システム（放射線撮像システム）の概念図である。
以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。また、以下に記載する本発明の各実施形態においては、医療画像診断装置や分析装置等に用いられる放射線撮像装置を想定した説明を行う。なお、本発明においては、光は、可視光及び赤外線を含むものとし、また、放射線は、Ｘ線、α線、β線及びγ線を含むものとする。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明を行う。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００の概略構成の一例を示す斜視図である。また、この図１には、放射線Ｒの入射方向をｚ方向とし、ｚ方向と直交する方向であって相互に直交する方向をｘ方向及びｙ方向とした、ｘｙｚ座標系を図示している。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００の詳細構成の一例を示す断面図である。この図２には、図１に示すｘｙｚ座標系に対応するｘｙｚ座標系を図示しており、具体的に、図２は、図１に示すｘｚ断面における第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００の詳細構成を示している。また、図２において、図１に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
以下の第１の実施形態の説明では、図１及び図２に示す第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００を「放射線撮像装置１００−１」として記載する。
図１及び図２に示すように、放射線撮像装置１００−１は、第１のシンチレータプレート（第１の蛍光体プレート）１３０、第２のシンチレータプレート（第２の蛍光体プレート）１２０、及び、撮像部１１０を有して構成されている。また、放射線撮像装置１００−１は、図２に示すように、第１の接着部材１４１及び第２の接着部材１４２と、第１の耐湿性樹脂部材１５１及び第２の耐湿性樹脂部材１５２を更に有して構成されている。なお、図１では、説明のために各構成部を離して図示しているが、これらの構成部は、実際には、図２に示すように、接着部材１４１及び１４２を介して重ねて配置されている。
第１のシンチレータプレート１３０は、図２に示すように、第１のシンチレータ層１３１、反射層１３２、及び、支持基板１３３を有して構成されている。
第１のシンチレータ層１３１は、支持基板１３３及び反射層１３２を介して入射した放射線Ｒ（被検体Ｈを透過した放射線Ｒを含む）を、撮像部１１０の光電変換素子１１２が検出可能な波長の光に変換する蛍光体である。第１のシンチレータ層１３１は、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌで構成されている。ここで、第１のシンチレータ層１３１は、例えば、反射層１３２を備える支持基板１３３に蒸着方式により形成されている。
図２に示す反射層１３２は、第１のシンチレータ層１３１で発生した光（第２のシンチレータ層１２１で発生した光も含みうる）であって反射層１３２に入射した光を、撮像部１１０の光電変換素子１１２に導くべくｚ方向に反射するための層である。なお、この反射層１３２は、本実施形態においては必ずしも必要なものではない。
支持基板１３３は、第１のシンチレータ層１３１における放射線Ｒが入射する側に配置されており、第１のシンチレータ層１３１を支持するための基板である。この支持基板１３３は、例えば、ガラス、アモルファスカーボン、ＣＦＲＰ、樹脂フィルム、アルミニウム、チタニウムなどの材料を用いることができる。
ここで、支持基板１３３がアルミニウムやチタニウムなどの光を反射する機能を有する材料から構成されている場合には、反射層１３２は必ずしも必要なものではない。また、ＣｓＩ：Ｔｌは潮解性を有するため、ＣｓＩ：Ｔｌで構成されている第１のシンチレータ層１３１は、支持基板１３３と防湿保護膜で覆われていることが望ましい。さらに、防湿性の観点から、放射線撮像装置１００の外周部において、第１の耐湿性樹脂部材１５１を設けることが望ましい。具体的に、第１の耐湿性樹脂部材１５１は、支持基板１３３と第２のシンチレータプレート１２０のファイバオプティックプレート（ＦＯＰ）１２２との間であって、第１のシンチレータ層１３１の側方に設けられている。図２では、第１のシンチレータ層１３１が反射層１３２に接する構成例を示したが、第１のシンチレータ層１３１の構成材料であるＣｓＩ：Ｔｌから反射層１３２を保護するために、第１のシンチレータ層１３１と反射層１３２との間に更に有機膜を形成してもよい。
第２のシンチレータプレート１２０は、図２に示すように、第１の接着部材１４１を介して第１のシンチレータプレート１３０に接合され、また、第２の接着部材１４２を介して撮像部１１０に接合されている。この第２のシンチレータプレート１２０は、図１及び図２に示すように、第２のシンチレータ層１２１、及び、ファイバオプティックプレート（以下、単に「ＦＯＰ」と記載する）１２２を有して構成されている。
第２のシンチレータ層１２１は、第１のシンチレータ層１３１を含む第１のシンチレータプレート１３０及びＦＯＰ１２２を透過した放射線Ｒ（被検体Ｈを透過した放射線Ｒを含む）を、撮像部１１０の光電変換素子１１２が検出可能な波長の光に変換する蛍光体である。第２のシンチレータ層１２１は、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌで構成されている。ここで、第２のシンチレータ層１２１は、ＦＯＰ１２２に蒸着方式により形成されている。また、上述したようにＣｓＩ：Ｔｌは潮解性を有するため、ＣｓＩ：Ｔｌで構成されている第２のシンチレータ層１２１は、ＦＯＰ１２２と不図示の防湿保護膜で覆われていることが望ましい。この際の防湿保護膜は、例えばポリパラキシリレンなどの有機膜を用いることができる。さらに、防湿性の観点から、放射線撮像装置１００の外周部において、第２の耐湿性樹脂部材１５２を設けることが望ましい。具体的に、第２の耐湿性樹脂部材１５２は、ＦＯＰ１２２と撮像部１１０の撮像基板１１１との間であって、第２のシンチレータ層１２１の側方に設けられている。また、図２では、第２のシンチレータ層１２１がＦＯＰ１２２に接する構成例を示したが、密着力を確保するため、または、当該シンチレータの柱状結晶の乱れを防止するため、第２のシンチレータ層１２１とＦＯＰ１２２との間に更に有機膜を形成してもよい。
ＦＯＰ１２２は、複数の光ファイバが束ねられて構成され、第１のシンチレータ層１３１と第２のシンチレータ層１２１との間に設けられているファイバオプティックプレート（Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｐｌａｔｅ）である。このＦＯＰ１２２は、開口数ＮＡを小さくする程、ＦＯＰ１２２に入射する斜め方向の光を遮ることができる。即ち、ＦＯＰ１２２は、開口数ＮＡによって入射する光の角度を制限することができる。このため、本実施形態においては、ＦＯＰ１２２は、開口数ＮＡが１．０未満であるものとする。また、ＦＯＰ１２２は、放射線Ｒを遮蔽する機能を有しており、厚みが大きくなる程、遮蔽効果が大きくなる。本実施形態の放射線撮像装置１００−１では、第１のシンチレータ層１３１で吸収されずに透過した放射線Ｒを、第２のシンチレータ層１２１で吸収して光に変換する形態を採る。したがって、本実施形態においては、ＦＯＰ１２２は、厚みが１．０ｍｍ以下であることが望ましい。ここでは、ＦＯＰ１２２が第２のシンチレータ層１２１の支持基板としての役割も考慮して、ＦＯＰ１２２の厚みを０．５ｍｍとする。
撮像部１１０は、第１のシンチレータ層１３１で発生した光及び第２のシンチレータ層１２１で発生した光を電気信号に変換する構成部である。この撮像部１１０は、図１及び図２に示すように、撮像基板１１１、及び、光電変換素子１１２を有して構成されている。
撮像基板１１１上には、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子１１２が形成されている。光電変換素子１１２は、入射した光（第１のシンチレータ層１３１で発生した光及び第２のシンチレータ層１２１で発生した光）を検出して、電気信号に変換する。光電変換素子１１２としては、例えば非晶質シリコンを用いたＰＩＮ型センサやＭＩＳ型センサを用いることができる。この光電変換素子１１２の構成については、既知のものであるため、その詳細な説明は省略する。
接着部材１４１及び１４２は、加熱することにより溶融または軟化する特性を有する接着部材を用いることができる。接着部材１４１及び１４２は、例えば、スチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレタン系、アミド系などの熱可塑性エラストマーを含むシート状、または液状の接着材料で構成され、ホットメルト樹脂とも呼ばれる。また、接着部材１４１及び１４２としては、例えば、室温で接着機能を有するアクリル系、シリコン系などの接着シートを用いることもできる。
また、本実施形態では、防湿性の観点から、放射線撮像装置１００の外周部において、耐湿性樹脂部材１５１及び１５２を設けている。この耐湿性樹脂部材１５１及び１５２は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂で構成することができる。
本実施形態においては、図１及び図２に示すように、放射線撮像装置１００−１は、放射線Ｒが入射する側から順に、支持基板１３３、第１のシンチレータ層１３１、ＦＯＰ１２２、第２のシンチレータ層１２１、撮像部１１０が配置されている。この際、第１のシンチレータ層１３１と第２のシンチレータ層１２１とは、厚みが異なっている形態を採りうる。
図１及び図２において矢印に示す方向から被検体Ｈに向けて曝射された放射線Ｒは、被検体Ｈにより減衰を受けた後、第１のシンチレータ層１３１及び第２のシンチレータ層１２１に入射する。各シンチレータ層１３１及び１２１は、この入射した放射線Ｒを光電変換素子１１２が検出可能な波長の光（例えば可視光）に変換する。そして、各シンチレータ層１３１及び１２１で変換された光は、撮像基板１１１上に形成された光電変換素子１１２に入射し、電気信号に変換され、この電気信号を元に放射線画像が生成される。放射線撮像装置１００−１がこの動作を繰り返すことで、放射線画像に係る動画像を得ることもできる。
次に、放射線画像の鮮鋭度について説明する。
ここでは、まず、１つのシンチレータ層１３１のみを設ける（シンチレータ層１２１は設けない）場合について説明する。被検体Ｈを透過した放射線Ｒは、シンチレータ層１３１で可視光に変換される。この変換された光を、光電変換素子１１２に直進させることができれば、鮮鋭度の高い放射線画像を得ることができる。シンチレータ層１３１を構成するＣｓＩ：Ｔｌは、柱状結晶であるため、光の指向性が高く、シンチレータ層１３１内での光の散乱が少ない。しかしながら、柱状結晶と柱状結晶との間には隙間が存在し、この隙間は空気層であるため、光を柱状結晶に完全に閉じ込めることは困難である。このため、シンチレータ層１３１における放射線Ｒの入射面近傍で変換された光は、光電変換素子１１２側に位置するシンチレータ層１３１の光出射面に向けて散乱を繰り返しながら拡散して進む。一方で、シンチレータ層１３１の光出射面の近傍で変換された光の一部は、シンチレータ層１３１における放射線Ｒの入射面側に散乱を繰り返しながら拡散して進み、反射層１３２で反射され、更に拡散してシンチレータ層１３１の光出射面に戻る。即ち、シンチレータ層１３１の厚みが厚くなる程、光の拡散範囲が広がる。このため、従来の技術のようにＦＯＰ１２２を用いた場合でも、シンチレータ層１３１の厚みが厚くなる程、ＦＯＰ１２２に入射する光に含まれる拡散光の割合が増加し、放射線画像の鮮鋭度が低下することになる。
そこで、本実施形態においては、シンチレータ層として、ＦＯＰ１２２を間に挟んで、第１のシンチレータ層１３１及び第２のシンチレータ層１２１における２層のシンチレータ層を設けるようにしている。本実施形態では、このように２層のシンチレータ層を設けているため、第１のシンチレータ層１３１の厚みと第２のシンチレータ層１２１の厚みとを合わせた合計厚みが、従来必要とされた１つのシンチレータ層の厚みと同等またはそれ以上になるように、各シンチレータ層１３１及び１２１の厚みを設定することが可能となる。第１のシンチレータ層１３１及び第２のシンチレータ層１２１のそれぞれの厚みは、従来必要とされた１つのシンチレータ層の厚みよりも小さく（薄く）することができるため、各シンチレータ層１３１及び１２１内での光の拡散範囲を小さくすることができる。この際、第１のシンチレータ層１３１及び第２のシンチレータ層１２１のそれぞれの厚みは、等しくしなくてもよい（異なるようにしてもよい）。ここで、本実施形態においては、放射線Ｒの入射側に位置する第１のシンチレータ層１３１は、主に低エネルギーの放射線Ｒを光に変換し、光電変換素子１１２側に位置する第２のシンチレータ層１２１は、主に第１のシンチレータ層１３１及びＦＯＰ１２２を透過した高エネルギーの放射線Ｒを光に変換する。このため、使用する放射線Ｒの性質に合わせて、各シンチレータ層１３１及び１２１の厚みを決定することが望ましい。
以下に、放射線画像の鮮鋭度について更に詳細に説明する。
第１のシンチレータ層１３１で吸収された放射線Ｒは、光に変換され、この光はＦＯＰ１２２を介して第２のシンチレータ層１２１に入射する。第１のシンチレータ層１３１は、上述したように従来必要とされた１つのシンチレータ層の厚みよりも厚みが小さい（薄い）ため、ＦＯＰ１２２に入射する光に含まれる拡散光の割合は小さい。また、第１のシンチレータ層１３１で変換された光には、反射層１３２に向けて進む光もある。この光は、反射層１３２で反射されてＦＯＰ１２２に入射するが、第１のシンチレータ層１３１の厚みが小さい（薄い）ため、拡散の範囲は小さい。即ち、ＦＯＰ１２２を透過して第２のシンチレータ層１２１に入射する光は、鮮鋭度の高い光となる。一方で、第１のシンチレータ層１３１で吸収されなかった放射線Ｒは、ＦＯＰ１２２を透過して第２のシンチレータ層１２１に入射する。この放射線Ｒは、第２のシンチレータ層１２１で光に変換され、この光は、光電変換素子１１２に入射する。第２のシンチレータ層１２１も、上述したように従来必要とされた１つのシンチレータ層の厚みよりも厚みが小さい（薄い）ため、光電変換素子１１２に入射する光に含まれる拡散光の割合は小さい。また、第２のシンチレータ層１２１で変換された光には、ＦＯＰ１２２に向けて進む光もある。この光の一部は、ＦＯＰ１２２で反射されて光電変換素子１１２に入射するが、第２のシンチレータ層１２１の厚みが小さい（薄い）ため、拡散の範囲が小さい。さらに、一部の光は、ＦＯＰ１２２に入射し、第１のシンチレータ層１３１を介して反射層１３２で反射され、上述した内容と同様の経路で戻ってくる。
以上説明したように、第１の実施形態に係る放射線撮像装置１００−１では、ＦＯＰ１２２を間に挟んで、第１のシンチレータ層１３１及び第２のシンチレータ層１２１における２層のシンチレータ層を設けるようにしている。
かかる構成によれば、第１のシンチレータ層１３１及び第２のシンチレータ層１２１のそれぞれの厚みを、従来必要とされた１つのシンチレータ層の厚みよりも小さく（薄く）することができる。これにより、第１のシンチレータ層１３１の厚みと第２のシンチレータ層１２１の厚みとの合計厚みを所定以上の厚みとすることによって高感度の放射線撮像装置を実現することができるとともに、各シンチレータ層１３１及び１２１内での光の拡散範囲を小さくできて光電変換素子１１２に入射する光に含まれる拡散光の割合を小さくできることから放射線画像の鮮鋭度の低下を抑制することができる。
さらに、本実施形態では、開口数ＮＡが１．０未満のＦＯＰ１２２を、第１のシンチレータ層１３１と第２のシンチレータ層１２１との間に配置しているため、ＦＯＰ１２２の上面及び下面の両面に入射する光の入射角度を制限することができる。即ち、シンチレータ層１３１及び１２１の間にＦＯＰ１２２を配置することで、シンチレータ層１３１及び１２１のシンチレータ層群の途中において、拡散光を直進光に近い状態に補正することができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明を行う。なお、以下に記載する第２の実施形態の説明では、上述した第１の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる事項について説明を行う。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００の概略構成の一例を示す斜視図である。この図３には、図１及び図２に示すｘｙｚ座標系に対応するｘｙｚ座標系を図示している。また、この図３では、図１及び図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００の詳細構成の一例を示す断面図である。この図４には、図３に示すｘｙｚ座標系に対応するｘｙｚ座標系を図示しており、具体的に、図４は、図３に示すｘｚ断面における第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００の詳細構成を示している。また、図４において、図３に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
以下の第２の実施形態の説明では、図３及び図４に示す第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００を「放射線撮像装置１００−２」として記載する。以下、上述した第１の実施形態と異なる点について説明する。
図３及び図４に示すように、放射線撮像装置１００−２は、第１のシンチレータプレート１３０、第２のシンチレータプレート１２０、撮像部１１０、及び、固定基板１６０を有して構成されている。また、放射線撮像装置１００−２は、図４に示すように、第１の接着部材１４１及び第２の接着部材１４２と、第１の耐湿性樹脂部材１５１及び第２の耐湿性樹脂部材１５２と、固定部材１７０を更に有して構成されている。なお、図３では、説明のために各構成部を離して図示しているが、これらの構成部は、実際には、図４に示すように、接着部材１４１及び１４２並びに固定部材１７０を介して重ねて配置されている。
放射線撮像装置１００−２では、図３及び図４に示すように、複数の撮像部１１０を有して構成されている。各撮像部１１０は、撮像基板１１１上に、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子１１２を有し、第１のシンチレータ層１３１で発生した光及び第２のシンチレータ層１２１で発生した光を検出して電気信号に変換する。光電変換素子１１２としては、例えば結晶シリコンを用いたＣＭＯＳセンサを用いることができる。この光電変換素子１１２の構成については、既知のものであるため、その詳細な説明は省略する。
そして、複数の撮像部１１０は、固定部材１７０を介して固定基板１６０に固定されている。光電変換素子１１２として適用されるＣＭＯＳセンサは、結晶シリコンウエハのサイズに制限があるため、１枚の撮像基板１１１では、所望する大判の撮像基板を作製できない場合がある。そこで、本実施形態においては、図３に示すように、第１の実施形態とは異なり、撮像基板１１１を含む撮像部１１０が２×４のマトリクス状に配列された形態となっている。但し、本実施形態においては、撮像基板１１１の配列数は、この２×４のマトリクス状の配列に限定されるものではない。
固定基板１６０は、例えば、ガラス、アモルファスカーボン、ＣＦＲＰ、アルミニウムなどの材料を用いることができる。
固定部材１７０は、例えば、空隙を有する発泡体の上下に接着層を配置したシート状の接着材料を用いることができる。この種の接着材料は、発泡体内の空隙により、大きな伸縮性を有するため、複数の撮像基板１１１の高さばらつきを吸収し、撮像面の平坦化に有効である。その他、固定部材１７０としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ホットメルト樹脂などを含むシート状、または液状の接着材料を用いることができる。
また、本実施形態では、第２のシンチレータプレート１２０は、図３及び図４に示すように、第２のシンチレータ層１２１、及び、複数のＦＯＰ１２２を有して構成されている。ＦＯＰ１２２は、複数の光ファイバが束ねられて構成されているため、１枚のＦＯＰ１２２では、所望する大判のＦＯＰを作製できない場合がある。そこで、本実施形態においては、図３に示すように、第１の実施形態とは異なり、ＦＯＰ１２２が３×３のマトリクス状に配列された形態となっている。但し、本実施形態においては、ＦＯＰ１２２の配列数は、この３×３のマトリクス状の配列に限定されるものではない。
第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００−２も、ＦＯＰ１２２を間に挟んで、第１のシンチレータ層１３１及び第２のシンチレータ層１２１における２層のシンチレータ層を設けるようにしているため、上述した第１の実施形態と同様の効果が得られる。即ち、第２の実施形態に係る放射線撮像装置１００−２によれば、高感度の放射線撮像装置を実現することができるとともに、光電変換素子１１２に入射する光に含まれる拡散光の割合を小さくできることから放射線画像の鮮鋭度の低下を抑制することができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明を行う。なお、以下に記載する第３の実施形態の説明では、上述した第１及び第２の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１及び第２の実施形態と異なる事項について説明を行う。
図５は、本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像装置１００の概略構成の一例を示す斜視図である。この図５には、図１及び図２に示すｘｙｚ座標系に対応するｘｙｚ座標系を図示している。また、この図５では、図１及び図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像装置１００の詳細構成の一例を示す断面図である。この図６には、図５に示すｘｙｚ座標系に対応するｘｙｚ座標系を図示しており、具体的に、図６は、図５に示すｘｚ断面における第３の実施形態に係る放射線撮像装置１００の詳細構成を示している。また、図６において、図５に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。
以下の第３の実施形態の説明では、図５及び図６に示す第３の実施形態に係る放射線撮像装置１００を「放射線撮像装置１００−３」として記載する。以下、上述した第１及び第２の実施形態と異なる点について説明する。
図５及び図６に示すように、放射線撮像装置１００−３は、第１のシンチレータプレート１３０、第２のシンチレータプレート１２０、及び、撮像部１１０を有して構成されている。また、放射線撮像装置１００−３は、図６に示すように、第１の接着部材１４１及び第３の接着部材１４３と、耐湿性樹脂部材１５２を更に有して構成されている。なお、図５では、説明のために各構成部を離して図示しているが、これらの構成部は、実際には、図６に示すように、接着部材１４１及び１４３を介して重ねて配置されている。
第２のシンチレータ層１２１は、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌで構成されている。ここで、第２のシンチレータ層１２１は、撮像基板１１１に蒸着方式により形成されている。また、上述したようにＣｓＩ：Ｔｌは潮解性を有するため、ＣｓＩ：Ｔｌで構成されている第２のシンチレータ層１２１は、撮像基板１１１と不図示の防湿保護膜で覆われていることが望ましい。この際、第２のシンチレータ層１２１または第２のシンチレータ層１２１上に形成された防湿保護膜は、第３の接着部材１４３を介してＦＯＰ１２２と接続される。
第１のシンチレータプレート１３０は、図６に示すように、第１のシンチレータ層１３１、及び、支持基板１３３を有して構成されている。また、図６では、図２に示す反射層１３２に相当する構成部を設けていない例を図示している。本実施形態においては、第１のシンチレータプレート１３０は、第１のシンチレータ層１３１を構成する粒状のＧｄ2Ｏ2Ｓ（ＧＯＳ）の蛍光体と樹脂を、支持基板１３３に塗布法により形成した非柱状のシンチレータプレートである。本実施形態においては、支持基板１３３は、光の反射機能を有する材料で構成されていることが望ましい。支持基板１３３は、金属材料以外にも、酸化チタニウム（ＴｉＯ2）粒子を含有したＰＥＴ樹脂プレートなどを用いることができる。また、第１のシンチレータ層１３１を構成するＧＯＳは、湿度による劣化が小さく、ＧＯＳ粒子の周辺には樹脂が配置されているため、図６では、第１の耐湿性樹脂部材１５１を配置していない。非柱状のシンチレータプレートは、塗布方式による製造が可能であるため、生産コストが安価にできる場合がある。一方で、第１のシンチレータ層１３１を構成するＧＯＳは粒状であるため、柱状のＣｓＩ：Ｔｌに比べてシンチレータ層内での光の散乱及び拡散が大きい。しかしながら、本実施形態のように、撮像基板１１１側にＣｓＩ：Ｔｌで構成された第２のシンチレータ層１２１を配置し、この第２のシンチレータ層１２１の厚みを厚くすることにより、ＧＯＳで構成された第１のシンチレータ層１３１の厚みを薄くできる。即ち、本実施形態においては、第１のシンチレータ層１３１の厚みは、第２のシンチレータ層１２１の厚みよりも小さい（薄い）ものとなっている。また、第１のシンチレータ層１３１と第２のシンチレータ層１２１との間にＦＯＰ１２２を配置することにより、第１のシンチレータ層１３１の拡散光を直進光に近い状態に補正することができる。
第３の実施形態に係る放射線撮像装置１００−３も、ＦＯＰ１２２を間に挟んで、第１のシンチレータ層１３１及び第２のシンチレータ層１２１における２層のシンチレータ層を設けるようにしているため、上述した第１の実施形態と同様の効果が得られる。即ち、第３の実施形態に係る放射線撮像装置１００−３によれば、高感度の放射線撮像装置を実現することができるとともに、光電変換素子１１２に入射する光に含まれる拡散光の割合を小さくできることから放射線画像の鮮鋭度の低下を抑制することができる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明を行う。なお、以下に記載する第４の実施形態の説明では、上述した第１〜第３の実施形態と共通する事項については説明を省略し、上述した第１〜第３の実施形態と異なる事項について説明を行う。
図７は、本発明の第４の実施形態を示し、第１〜第３の実施形態におけるいずれかの実施形態に係る放射線撮像装置１００を用いたＸ線撮像システム（放射線撮像システム）の概念図である。
Ｘ線チューブ２１０（放射線発生手段）で発生した放射線ＲとしてのＸ線２１１は、被検体Ｈである被検者２２０の胸部２２１を透過し、第１〜第３の実施形態におけるいずれかの実施形態に係る放射線撮像装置１００に入射する。この放射線撮像装置１００に入射したＸ線２１１には、被検者２２０の体内部の情報が含まれている。
放射線撮像装置１００では、入射したＸ線２１１に対応して第１のシンチレータ層１３１及び第２のシンチレータ層１２１が発光し、これらのシンチレータ層で発生した光を撮像部１１０で電気信号に光電変換して、被検者２２０の体内部の電気的情報を得る。この電気的情報は、デジタル信号に変換され、信号処理手段となるイメージプロセッサ２３０によって画像処理され、制御室の表示手段となるディスプレイ２４０で観察できる。
また、放射線撮像装置１００で得られ、イメージプロセッサ２３０で処理された電気的情報は、電話回線等の伝送手段２５０により遠隔地へ転送でき、例えば、別の場所のドクタールームに伝送することができる。そして、別の場所のドクタールームでは、伝送手段２５０を介して受信した電気的情報を、表示手段となるディスプレイ２４１に表示、もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、記録手段となるフィルムプロセッサ２６０により記録媒体となるフィルム２６１に記録することもできる。
なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
１００：放射線撮像装置、１１０：撮像部、１１１：撮像基板、１１２：光電変換素子、１２０：第２のシンチレータプレート、１２１：第２のシンチレータ層、１２２：ファイバオプティックプレート（ＦＯＰ）、１３０：第１のシンチレータプレート、１３１：第１のシンチレータ層、１３２：反射層、１３３：支持基板、１４１：第１の接着部材、１４２：第２の接着部材、１５１：第１の耐湿性樹脂部材、１５２：第２の耐湿性樹脂部材、Ｒ：放射線、Ｈ：被検体

Claims (10)

  1. 入射した放射線を光に変換する第１のシンチレータ層と、
    前記第１のシンチレータ層を透過した放射線を光に変換する第２のシンチレータ層と、
    前記第１のシンチレータ層と前記第２のシンチレータ層との間に設けられたファイバオプティックプレートと、
    前記第１のシンチレータ層で発生した光および前記第２のシンチレータ層で発生した光を電気信号に変換する撮像部と、
    を有することを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 前記ファイバオプティックプレートは、開口数ＮＡが１．０未満であることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
  3. 前記ファイバオプティックプレートは、厚みが１．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮像装置。
  4. 前記第１のシンチレータ層および前記第２のシンチレータ層は、ＣｓＩ：Ｔｌで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  5. 前記第１のシンチレータ層は、ＧＯＳで構成されており、
    前記第２のシンチレータ層は、ＣｓＩ：Ｔｌで構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  6. 前記第１のシンチレータ層と前記第２のシンチレータ層とは、厚みが異なっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  7. 前記放射線が入射する側から順に、前記第１のシンチレータ層、前記ファイバオプティックプレート、前記第２のシンチレータ層、前記撮像部が配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  8. 前記ファイバオプティックプレートと前記撮像部との間であって前記第２のシンチレータ層の側方に、耐湿性樹脂部材を更に有することを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
  9. 前記第１のシンチレータ層における前記放射線が入射する側に、前記第１のシンチレータ層を支持する支持基板と、
    前記支持基板と前記ファイバオプティックプレートとの間であって前記第１のシンチレータ層の側方に、第１の耐湿性樹脂部材と、
    前記ファイバオプティックプレートと前記撮像部との間であって前記第２のシンチレータ層の側方に、第２の耐湿性樹脂部材と、
    を更に有することを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
  10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記撮像部で得られた前記電気信号を処理する信号処理手段と、
    前記信号処理手段で処理された電気信号を記録するための記録手段と、
    前記信号処理手段で処理された電気信号を表示するための表示手段と、
    前記信号処理手段で処理された電気信号を伝送するための伝送手段と、
    前記放射線を発生させるための放射線発生手段と、
    を有することを特徴とする放射線撮像システム。
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