JP5638914B2 - 放射線撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、被写体に放射線を照射して撮像を行う放射線撮像装置に関するものである。

Ｘ線撮像では、被写体にＸ線を照射し、被写体を通過したＸ線をシンチレータによって可視光に変換した後に、可視光を撮像素子に到達させている。そして、撮像素子の出力に対して信号処理を施すことにより、被写体に対応したＸ線画像を得ることができる。

シンチレータでは、Ｘ線の入射面における発光効率は、Ｘ線の射出面における発光効率よりも高いことが知られている。Ｘ線の射出面とは、Ｘ線がシンチレータを通過するときの射出面である。ここで、シンチレータおよび撮像素子が、Ｘ線の進行方向において並んで配置されている場合には、シンチレータにおけるＸ線の射出面で生成された可視光が、撮像素子に到達することになる。これにより、撮像素子の出力から得られる画像の解像度やコントラストが不十分となるおそれがある。

本発明である放射線撮像装置は、放射線が照射される被写体に対して一方向に移動して、被写体に対応した放射線画像を取得するための読み取りユニットと、読み取りユニットを駆動するアクチュエータと、を有する。ここで、読み取りユニットは、放射線を可視光に変換するシンチレータと、シンチレータにおける放射線の入射面から射出した可視光を受光して電気信号に変換するラインセンサと、シンチレータの入射面から射出した可視光をラインセンサに向けて反射し、プリズムで構成された反射部材と、を有する。

ラインセンサの受光面を、放射線が照射される側とは異なる方向に向けることができる。これにより、ラインセンサの受光面に放射線が入射するのを抑制することができる。そして、ラインセンサの出力信号に放射線によるノイズが含まれるのを抑制したり、放射線によるラインセンサの劣化を抑制したりすることができる。例えば、ラインセンサの受光面を、読み取りユニットの移動方向に向けることができる。

シンチレータの入射面から射出した可視光をラインセンサに向けて反射する反射部材を設けることにより、シンチレータの入射面から射出した可視光を、ラインセンサの受光面に容易に到達させることができる。例えば、プリズムの１つの面を用いて、可視光をラインセンサに向けて反射させることができる。

シンチレータ、ラインセンサおよび反射部材を覆うケースを設けることができる。ここで、ケースは、放射線を通過させる第１領域と、放射線の通過を阻止する第２領域とで構成することができる。

本発明によれば、シンチレータにおける放射線の入射面で生成された可視光を、ラインセンサに導いているため、ラインセンサの出力から得られる放射線画像の画質を向上させることができる。

実施例１におけるＸ線撮像システムを示す概略図である。 実施例１のＸ線撮像装置における読み取りユニットの断面図である。 シンチレータの発光作用を説明する図である。 実施例２のＸ線撮像装置における読み取りユニットの断面図である。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１であるＸ線撮像装置（放射線撮像装置に相当する）について説明する。図１は、本実施例のＸ線撮像装置を含むＸ線撮像システムの概略図である。

Ｘ線撮像システム１は、Ｘ線照射装置１０およびＸ線撮像装置２０を有する。Ｘ線照射装置１０は、所定の照射範囲ＷでＸ線を照射し、Ｘ線照射装置１０から照射されたＸ線は、被写体３０を通過して、Ｘ線撮像装置２０に到達する。Ｘ線撮像装置２０は、被写体３０を透過したＸ線を受けて、撮像動作を行う。Ｘ線照射装置１０およびＸ線撮像装置２０は、被写体３０を挟むように配置される。

Ｘ線撮像システム１は、医療診断や工業用の非破壊検査等において用いることができる。すなわち、被写体３０としては、人等の動物や、建物の内部構造といった非破壊検査の対象となるものが挙げられる。

Ｘ線撮像装置２０は、ケース２１と、ケース２１の内部に配置された読み取りユニット４０とを有する。読み取りユニット４０は、アクチュエータ５０からの駆動力を受けることにより、移動範囲Ｌにおいて、矢印Ｄの方向に移動する。ケース２１は、読み取りユニット４０を移動可能な状態で支持する。読み取りユニット４０は、図１の紙面と直交する方向に延びている。

次に、読み取りユニット４０の構造について、図２を用いて説明する。図２は、読み取りユニット４０の長手方向と直交する面で読み取りユニット４０を切断したときの断面図である。

読み取りユニット４０は、ケース４１を有しており、ケース４１には、Ｘ線を通過させるための開口部４１ａが設けられている。ケース４１は、Ｘ線を通過させない材料で形成されており、Ｘ線は、開口部４１ａだけを通過するようになっている。例えば、ケース４１を鉛等で形成すれば、Ｘ線がケース４１を通過するのを阻止することができる。ケース４１を形成する材料としては、鉛の他にも、例えば、鉄、ステンレス、銅、タングステン、バリウムがある。

ケース４１の内部には、プリズム４２が配置されており、プリズム４２は、３つの面４２ａ〜４２ｃを有する。３つの面４２ａ〜４２ｃは、図２の紙面と直交する方向に延びている。プリズム４２は、可視光とＸ線を透過させることができればよく、例えば、アクリル、ガラス、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートで形成することができる。

プリズム４２の第１面４２ａには、シンチレータ４３が固定されている。シンチレータ４３は、Ｘ線を可視光に変換するものであり、放射線の検出器として用いられている。シンチレータ４３の構成については、公知であるため、詳細な説明は省略する。

プリズム４２の第２面４２ｂは、読み取りユニット４０の移動方向（図２の左右方向）に対して傾斜しているとともに、第１面４２ａおよび第３面４２ｃに対して傾斜している。プリズム４２の第３面４２ｃは、読み取りユニット４０の移動方向と直交する面であり、第３面４２ｃには、ラインセンサ４４が固定されている。

ラインセンサ４４は、図２の紙面と直交する方向に長い形状の、シリンドリカルレンズ（レンズ部という）４４ａを有するレンズアレイと、複数の撮像素子４４ｂを有する。レンズ部４４ａが、読み取りユニット４０の長手方向（図２の紙面と直交する方向）において配置されることにより、レンズアレイが構成されている。また、複数の撮像素子４４ｂは、レンズ部４４ａに対応した長さで設けられている。レンズ部４４aは、入射面が凸状に形成され、射出面が略平面に形成されている。撮像素子４４ｂとしては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いることができる。

次に、読み取りユニット４０の動作について説明する。

Ｘ線照射装置１０から照射されたＸ線は、被写体３０を通過して、Ｘ線撮像装置２０に到達する。ここで、Ｘ線は、ケース４１の開口部４１ａを通過して、読み取りユニット４０の内部に侵入する。Ｘ線は、プリズム４２を通過して、シンチレータ４３に到達する。図２において、実線で示す矢印は、Ｘ線の進行方向（一例）を示している。

シンチレータ４３は、Ｘ線を可視光に変換することにより、可視光を射出する。具体的には、プリズム４２の第１面４２ａと接触するシンチレータ４３の面、言い換えれば、Ｘ線が入射するシンチレータ４３の面において、可視光が生成される。シンチレータ４３で生成される可視光の発光量は、シンチレータ４３に到達するＸ線の強度に応じて変化する。ここで、シンチレータ４３で生成された可視光は、プリズム４２に入射する。プリズム４２に入射した可視光は、プリズム４２の第２面４２ｂで反射して、ラインセンサ４４に向かう。図２において、点線で示す矢印は、可視光の進行方向（一例）を示している。

ラインセンサ４４のレンズ部４４ａは、プリズム４２の第２面４２ｂからの可視光を、撮像素子４４ｂに向けて集光する。撮像素子４４ｂは、レンズ部４４ａを透過した可視光を受光して、電気信号に変換する。これにより、被写体３０を通過したＸ線の強度分布に応じた画像を取得することができる。この画像は、被写体３０の全体を示す画像を、読み取りユニット４０の移動方向Ｄ（図１参照）で複数に分割したときの、１ライン分の画像となる。

読み取りユニット４０が移動方向Ｄに所定量だけ移動するたびに、ラインセンサ４４が画像を取得すれば、被写体３０の全体を示す画像を得ることができる。すなわち、１ライン分の画像をつなげれば、被写体３０の全体を示す画像が得られる。

本実施例によれば、Ｘ線が入射したシンチレータ４３の面で可視光を生成し、この可視光をラインセンサ４４に導いているため、Ｘ線の強度に応じた発光量を有する可視光が得られる。シンチレータ４３におけるＸ線の入射面では、シンチレータ４３におけるＸ線の射出面よりも可視光の発光効率が高くなる。

具体的には、図３に示すように、シンチレータ４３にＸ線が照射された場合において、シンチレータ４３の面（入射面）４３ａにＸ線が入射し、シンチレータ４３の面（射出面）４３ｂからＸ線が射出するものとする。このとき、入射面４３ａにおける発光効率は、射出面４３ｂにおける発光効率よりも高くなる。このため、Ｘ線の入射面で生成された可視光をラインセンサ４４に導くことにより、ラインセンサ４４の出力から得られる画像の画質（具体的には、解像度やコントラスト）を向上させることができる。

また、本実施例では、Ｘ線の光路から外れた位置にラインセンサ４４が設けられているため、ラインセンサ４４にＸ線が到達するのを防止することができる。言い換えれば、ラインセンサ４４（撮像素子４４ｂ）の受光面は、Ｘ線が照射される側とは異なる方向を向いているため、Ｘ線がラインセンサ４４に到達するのを防止できる。

本実施例では、ラインセンサ４４の受光面が、読み取りユニット４０の移動方向を向いている。なお、ラインセンサ４４の受光面は、読み取りユニット４０の移動方向とは異なる方向を向いていてもよい。すなわち、Ｘ線が照射される側とは異なる方向に、ラインセンサ４４の受光面が向いていればよい。

これにより、撮像素子４４ｂにＸ線が到達して、撮像素子４４ｂの出力にノイズが含まれるのを防止することができる。また、Ｘ線によって、撮像素子４４ｂが劣化してしまうのを防止することができる。

本実施例で説明した読み取りユニット４０は、図２に示す構造を有しているが、これに限るものではない。すなわち、Ｘ線の光路上にシンチレータ４３を配置し、シンチレータ４３で生成された可視光を反射して、ラインセンサ４４に導くことができる構成であれば、いかなる構成であってもよい。

本実施例では、プリズム４２の第２面４２ｂで可視光を反射して、ラインセンサ４４に導いているが、複数の面で可視光を反射させてから、ラインセンサ４４に到達させることができる。これにより、ラインセンサ４４の配置の自由度を向上させることができる。

本実施例では、Ｘ線の通過を阻止するケース４１を用いているが、これに限るものではない。ラインセンサ４４にＸ線が到達することは、上述したように、ノイズの発生や、撮像素子４４ｂの劣化の点で好ましくない。そこで、ラインセンサ４４を囲む位置に、Ｘ線の通過を阻止するケースを設けることができる。この場合には、可視光が撮像素子４４ｂに向かう光路を避けるように、ケースを配置する必要がある。

本実施例では、プリズム４２を用いているが、これに限るものではない。すなわち、シンチレータ４３で生成された可視光を反射して、ラインセンサ４４に導くことができればよい。具体的には、プリズム４２の第２面４２ｂに対応した位置に、ミラー部材（反射部材に相当する）を設けるだけでもよい。この場合には、シンチレータ４３やラインセンサ４４は、ケース４１の内壁面に固定しておけばよい。

本発明の実施例２であるＸ線撮像装置について説明する。図４は、本実施例のＸ線撮像装置で用いられる読み取りユニットの断面図である。本実施例では、読み取りユニットの構造が、実施例１と異なっている。

実施例１では、シンチレータ４３で生成された可視光を反射させることにより、ラインセンサ４４に到達させている。本実施例では、シンチレータで生成された可視光を、直接、ラインセンサに到達させている。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。

読み取りユニット６０のケース６１には、開口部６１ａが設けられており、Ｘ線は、開口部６１ａだけを通過して、ケース６１の内部に侵入する。ケース６１の内部には、プリズム６２が設けられており、開口部６１ａを通過したＸ線は、プリズム６２の第１面６２ａに入射する。プリズム６２を通過したＸ線は、プリズム６２の第２面６２ｂに設けられたシンチレータ６３に到達する。図４において、実線で示す矢印は、Ｘ線の進行方向（一例）を示している。

第２面６２ｂに接触するシンチレータ６３の面は、Ｘ線が入射する面となる。シンチレータ６３におけるＸ線の入射面では、Ｘ線が可視光に変換され、この可視光は、プリズム６３を透過して、ラインセンサ６４に向かう。ここで、シンチレータ６３におけるＸ線の入射面と、ラインセンサ６４（撮像素子６４ｂ）の受光面とは、図４の左右方向（言い換えれば、読み取りユニット６０の移動方向）において、向かい合っている。このため、シンチレータ６３で生成された可視光は、ラインセンサ６４に向かう。ラインセンサ６４は、プリズム６２の第３面６２ｃに固定されている。

プリズム６２の第３面６２ｃから射出した可視光は、レンズ６４ａによって集光されてから、撮像素子６４ｂに到達する。撮像素子６４ｂは、可視光を光電変換することにより、受光量に応じた電気信号を生成する。撮像素子６４ｂの出力信号は、所定の信号処理が施された後に、画像が形成される。

本実施例においても、Ｘ線がラインセンサ６４に直接、到達しないため、Ｘ線によってラインセンサ６４の出力にノイズが含まれたり、Ｘ線によってラインセンサ６４が劣化したりしてしまうのを防止することができる。すなわち、ラインセンサ６４の受光面は、Ｘ線の照射側とは異なる方向を向いているため、Ｘ線がラインセンサ６４の受光面に到達するのを阻止できる。

また、シンチレータ６３は、Ｘ線が入射する面において、可視光を生成しているため、シンチレータ６３に到達するＸ線の強度に応じて、効率良く可視光を生成することができる。これにより、ラインセンサ６４の出力に基づいて生成される画像の解像度やコントラストを向上させることができる。

本実施例では、Ｘ線を通過させないケース６１が、プリズム６２やラインセンサ６４を覆っているが、これに限るものではない。すなわち、ラインセンサ６４にＸ線が到達しない構成であればよい。例えば、ラインセンサ６４だけを、Ｘ線の通過を阻止するケースで覆うことができる。

また、ラインセンサ６４を配置する位置は、適宜設定することができる。すなわち、シンチレータ６３で生成された可視光が、ラインセンサ６４に直接入射することができればよい。例えば、プリズム６２の第１面６２ａに沿ってラインセンサ６４を配置することができる。シンチレータ６３（言い換えれば、プリズム６２の第２面６２ｂ）の傾斜角度を変えることにより、ラインセンサ６４の位置を設定することができる。

本実施例では、プリズム６２を用いているが、これに限るものではない。すなわち、シンチレータ６３で生成された可視光を、直接、ラインセンサ６４に入射させることができればよい。例えば、プリズム６２を省略することができる。この場合には、シンチレータ６３およびラインセンサ６４は、ケース６１の内壁面に固定しておけばよい。

１：Ｘ線撮像システム １０：Ｘ線照射装置
２０：Ｘ線撮像装置（放射線撮像装置） ２１：ケース
３０：被写体 ４０，６０：読み取りユニット
４１，６１：ケース ４１ａ，６１ａ：開口部
４２，６２：プリズム ４２ａ，６２ａ：第１面
４２ｂ，６２ｂ：第２面 ４２ｃ，６２ｃ：第３面
４３，６３：シンチレータ ４４，６４：ラインセンサ
４４ａ，６４ａ：レンズ部 ４４ｂ，６４ｂ：撮像素子
５０：アクチュエータ

Claims (4)

1. 放射線が照射される被写体に対して一方向に移動して、前記被写体に対応した放射線画像を取得するための読み取りユニットと、
   前記読み取りユニットを駆動するアクチュエータと、を有し、
   前記読み取りユニットは、
   放射線を可視光に変換するシンチレータと、
   前記シンチレータにおける放射線の入射面から射出した可視光を受光して電気信号に変換するラインセンサと、
   前記シンチレータの前記入射面から射出した可視光を前記ラインセンサに向けて反射し、プリズムで構成された反射部材と、
   を有することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記ラインセンサの受光面は、放射線が照射される側とは異なる方向を向いてい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. 前記ラインセンサの受光面は、前記読み取りユニットの移動方向を向いていることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記シンチレータ、前記ラインセンサおよび前記反射部材を覆うケースを有しており、
   前記ケースは、放射線を通過させる第１領域と、放射線の通過を阻止する第２領域とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の放射線撮像装置。

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