TWI421528B - Radiation imaging element and radiographic imaging method - Google Patents

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Description

放射線攝像元件及放射線攝像方法
本發明係關於將放射線畫像當成畫像訊號而取得之放射線攝像裝置，及使用此裝置之放射線攝像方法，特別是關於可以適合於***口腔內，而取得牙齒的放射線畫像之用途的小型、薄型化之放射線攝像裝置，及使用此之放射線攝像方法。
作為醫療用之X射線診斷裝置，代替X射線感光薄膜而使用CCD之放射線攝像系統逐漸普及。在此種放射線攝像系統中，係使用具有複數畫素之放射線攝像裝置，而將藉由放射線之2維畫像資料當成電氣訊號而取得，藉由處理裝置來處理此訊號，而表示於監視器上。
作為牙科用等之***口腔內使用的放射線攝像裝置，知道有專利文獻1所揭示形式之放射線攝像裝置。此放射線檢測器係於陶瓷或玻璃、環氧樹脂製之配線基板上配置由CCD等之固體攝像元件所形成的影像感測器，於此影像感測器的受光面配置有將放射線轉換為能以可見光等之影像感測器所檢測出的光線之閃爍器。
專利文獻1：日本專利特開2001－330678號公報
關於此種***口腔內之形式的放射線攝像裝置，被要求要能儘可能小型化、薄型化。反之，關於攝像面積，則期望能儘可能大型化。因此，需要使與攝像面同一面中之本體的投影面積儘可能接近影像感測器的面積。
專利文獻1所揭示之放射線攝像元件，和以往的攝像元件相比，雖小型化、薄型化，但是，載置影像感測器之基台，在橫方向比影像感測器廣，於維持攝像區域的面積下，要進一步小型化、薄型化，有其困難。
因此，本發明之課題在於提供：於確保攝像區域的面積下，可使裝置全體更小型化、薄型化之放射線攝像裝置，及使用其之放射線攝像方法。
為了解決前述課題，關於本發明之放射線攝像裝置，其特徵為具備：(1)因應入射X射線而產生特定波長之光的平板狀之閃爍器層；及(2)於基板的其中一面上，具備有：檢測閃爍器層所發出的特定波長之光的光檢測部及電極部，光檢測部與閃爍器層之其中一面密接，而且，電極部被配置成露出閃爍器層的外側之影像感測器；及(3)被配置於閃爍器層的另一面上，該電極部與影像感測器的電極部為電性連接之電路基板。
於此放射線攝像裝置中，係採用以影像感測器及電路基板來夾住閃爍器層之構造。而且，採用：藉由銲線等而將比閃爍器層更突出於外側之影像感測器的電極部電性連接於夾住閃爍器層而位於相反側之電路基板的電極之構造。
以更具備收容閃爍器層、影像感測器、電路基板的全部，且至少該放射線入射面為放射線透過性之機殼為佳。此機殼可以是全體為放射線透過性，也可以是與放射線入射面相反之面為不透過性。機殼以採用防濕構造為佳。
關於本發明之放射線攝像方法，係使用關於本發明之放射線攝像裝置，而將放射線畫像當成畫像訊號而取得之放射線攝像方法，其特徵為具備：(1)使放射線畫像從與影像感測器的光檢測部形成面相反之面射入，使透過影像感測器，(2)藉由到達閃爍器層之放射線，而於閃爍器層將放射線畫像轉換為藉由特定波長之光的光畫像，(3)以影像感測器的光檢測部來檢測所產生的光畫像，(4)將檢測出的畫像訊號從影像感測器的電極部傳送至電路基板，而通過電路基板加以取得之工程。
如依據本發明，於攝像裝置中，可將存在於比閃爍器層更突出於外側之區域的構成部份只限定為影像感測器的電極部。因此，可使突出於受光區域的外側之區域變小，裝置全體的小型化成為可能。藉由將電路基板形成於閃爍器層上，可以使用薄型的電路基板，能達成裝置全體的薄型化。進而，藉由做成此種配置，影像感測器的電極部與電路基板的電極部之配線作業也變得容易。
藉由收容於將放射線入射面設為放射線透過性之機殼內，裝置的耐濕性、耐久性提升，另外，裝置的處理也變得容易。特別是，作為***口腔內之形式的放射線攝像裝置，藉由做成外側沒有凹凸之形狀，被驗者之負擔減輕，攝影時之自由度增加。
藉由使放射線從影像感測器的背側射入，可以遮斷成為雜訊之原因的低能量放射線。因此，可使到達閃爍器層之放射線畫像成為鮮明畫像，藉此所產生的光畫像也成為少雜訊之畫像，以影像感測器也可檢測鮮明之畫像。
以下，參照所附圖面，詳細說明本發明之合適的實施形態。
為了使說明之理解變得容易，於各圖面中，對於相同的構成要素，儘可能賦予相同的參照號碼，省略重複之說明。
第1圖係關於本發明之放射線攝像裝置100的縱剖面圖，第2圖係收容於第1圖之機殼5的內部之攝像部200的縱剖面圖。此放射線攝像裝置100係於樹脂製的機殼5內收容有攝像部200者，攝像部200係被載置於保護用之橡膠薄板4上。此放射線攝像裝置100係***被驗者之口腔內，來取得其之牙齒等之放射線畫像，橡膠薄板4側之機殼表面係成為入射面5a。
攝像部200係採用於影像感測器1上層積閃爍器薄膜2、電路基板3之構造。影像感測器1係於長方形之平板狀的矽基板10上形成CCD(電荷耦合元件：Charge Coupled Device)來作為光檢測部11，沿著其之短邊的一方形成有訊號讀出及感測器控制用之電極部(銲墊)12。
如第3圖所示般，閃爍器薄膜2係成為3層之層積構造，於支撐基板20上堆積有閃爍器21，以保護膜22覆蓋其表面。作為支撐基板20例如雖使用塑膠，但是，也可使用陶瓷或玻璃、具有光反射性之金屬基板，例如鋁。作為閃爍器21之材料，可以使用摻雜Tb之Gd2 O2 或摻雜T1之CsI等。作為保護膜22可以使用透明之有機膜或無機膜，以水分不透過性為佳。例如，可以使用PET(Polyethylene terephthalate：聚乙烯對苯二甲酯)、聚對二甲苯基矽樹脂，於聚對二甲苯樹脂(Three bond公司製，商品名Parylene)中，以聚對氯二甲苯(同公司製，商品名Parylene C)等為合適。
電路基板3係由安裝有電子零件之FPC(Flexible Printed Circuit：軟性印刷電路)、PCB(Printed Circuit Board：印刷電路基板)或陶瓷基板所形成的基板30；及安裝於其上之電路零件31、電極部32所構成。影像感測器1的電極部12與對應之電路基板3的電極部32，係藉由銲線6而被電性連接。設置於電路基板3的特定之電路零件31之輸出端子33係連接有輸出電纜34，貫穿機殼5而被引出於機殼外，而與未圖示出之處理裝置或顯示裝置連接。
接著，具體說明此放射線攝像裝置的製造方法。最初，準備如第4圖、第5圖所示之影像感測器1。此影像感測器1係於矽晶圓上使用通常之半導體製造製程，來形成將受光畫素予以二維排列的光檢測部11、及與其電性連接之電極部12，藉由切割而將其分割為小片而獲得。光檢測部11的有效受光區域為30mmX20mm之程度，基板10的面積為32mmX22mm之程度。光檢測部11係偏向長方形的基板10之一方的短邊側而配置，沿著另一短邊側而配置有電極部12。基板10的厚度在半導體製造製程結束時，為600~700 μ m之程度，但是，如藉由研磨光檢測部11的相反面(入射面)10a，使其厚度薄至300 μ m之程度時，裝置可進一步薄型化，更為理想。
接著，準備縱橫比此影像感測器1之光檢測部11大少許(31mmX21mm)之閃爍器薄膜2(厚度300 μ m程度)，覆蓋光檢測部11，使其之保護膜22朝向光檢測部11側而藉由接著劑、樹脂等予以貼附(參照第6圖、第7圖)閃爍器薄膜2之支撐基板20、閃爍器21、保護膜22之個別的厚度例如為150 μ m、150 μ m、10 μ m。此接著劑、樹脂係選擇固化時具有可使閃爍器21所發出之光透過的特性者。而且，於電極部12不使用接著劑、樹脂等，為了使電極部12確實露出，所以，貼附時(於影像感測器1側塗佈接著劑、樹脂時，則為塗佈時)，將電極部12及其周圍遮蔽而覆蓋。
接著，於閃爍器薄膜2上接著零件安裝完畢之電路基板3(參照第8圖、第9圖)。另外，也可以先於閃爍器薄膜2之基板20上接著電路基板3，而將其貼附於影像感測器1。此處，電路基板3之電極部32係被配置於影像感測器1之電極部12側，配置成對應之電極彼此相對向。然後，藉由銲線6來連接對應之電極間。此時，注意進行配線不使銲線6從電極部12突出於外側。
藉此，可獲得第2圖所示之攝像部200。安裝有零件之電路基板3的厚度為500 μ m之程度，所以，攝像部200全體的厚度可以極為薄至1.1mm之程度。另外，在攝像部200中，可使比有效受光區域更突出於外側之區域變小，而且，銲線6不會從影像感測器1突出於外側，所以，攝像部200可小型化。
將如此所製造之攝像部200載置於機殼5內的橡膠薄板4，於輸出端子33連接輸出電纜34，在輸出電纜34貫穿機殼5之狀態下，將機殼5加以密閉。藉此，可以獲得關於第1圖所示之本發明的放射線攝像裝置100。
橡膠薄板4的厚度有200 μ m之程度即可，機殼5的外皮之厚度可以設為0.5mm之程度，所以，可使放射線攝像裝置100全體之厚度成為3mm以下，能夠充分薄型化、小型化。
接著，參照第10圖來說明使用此放射線攝像裝置之放射線攝像方法。於被驗者7的口腔內配置放射線攝像裝置100，從放射線源8朝向放射線攝像裝置100而投射放射線。此時，入射面5a側被配置於放射線源8側。放射線攝像裝置100為小型、薄型的關係，於***被驗者7之口腔內時，可以緩和被驗者7感知之異物感，另外，具有配置於口腔內時之自由度也提升的優點。
從放射線源8所發出之放射線射入被驗者7的口腔內時，被牙齒、齒根等所吸收，在具有因應彼等之放射線畫像資訊之狀態下，而射入放射線攝像裝置100。由入射面5a所射入之放射線通過機殼5、橡膠薄板4，而射入攝像部200的影像感測器1之入射面10a。於通過影像感測器1時，低能量的放射線被吸收，高能量的放射線射入閃爍器薄膜2。
射入閃爍器薄膜2之放射線會通過其之保護膜22，在閃爍器21被吸收，而產生因應該能量之特定波長之光(在本實施形態中，以波長550nm為中心的光)。所產生之光係直接或被支撐基板20所反射，而射入影像感測器1的光檢測部11，在各畫素中，被轉換為電氣訊號，到達光檢測部11之光係含有原來之放射線畫像資訊的光畫像，對應此光，在各畫素所獲得之電氣訊號係成為對應原來之放射線畫像者。
被轉換的電氣訊號係通過各畫素及未圖示出的轉送線，而被轉送至電極部12，進而，介由銲線6、電極部32而被轉送至電路基板3，於進行特定的訊號處理後，藉由連接於輸出端子33之輸出電纜34，而被轉送至外部的處理裝置90。在處理裝置90中，進行被轉送的畫像資訊之對外部記憶裝置的儲存、保存，或以畫像資訊為基礎而進行放射線畫像對監視器91之顯示等。
如依據關於本發明之放射線攝像裝置100時，藉由以影像感測器1的基板來遮蔽低能量的放射線，可減少雜訊成分，而獲得鮮明的放射線畫像。另外，在閃爍器薄膜2的閃爍器21所產生的光之中，藉由將往與影像感測器1相反方向進行的光以基板20予以反射而導向影像感測器1，可以有效率地將在閃爍器21所產生的光導向影像感測器1，能增加光輸出，而鮮明地獲得對比高的畫像。因此，放射線量可以少，也有降低被驗者與操作者之被曝露量的效果。
在以上的說明中，雖使用閃爍器薄膜2，但是，也可以將閃爍器材料直接堆積於影像感測器的光檢測部11上。在此情形，於閃爍器上形成保護膜即可，將保護膜做成多層構造，以於其間形成反射膜為佳。另外，藉由機殼可確保充分的耐濕性、氣密性時，不一定需要保護膜。
在以上的說明中，作為攝像元件雖以使用CCD之情形為例而做說明，但是，以可以使用CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互補型金屬氧化物半導體)或其它的固體攝像元件。閃爍器因放射線入射所產生的光，並不限定為可見光，只要是影像感測器可以檢測出之波長範圍的光，也可以是紅外光或紫外光。
前述裝置係具備：平板狀的閃爍器薄膜2；及具有與閃爍器薄膜2的其中一面密接之光檢測部11及於閃爍器薄膜2的外側之區域中露出的電極部12之影像感測器1；及具有配置於閃爍器薄膜2的另一面上，且與影像感測器1的電極部12電性連接之電極部32的電路基板3；及收容閃爍器薄膜2、影像感測器1、電路基板3之全部，至少其之放射線入射線以放射線透過性的材料所構成之機殼5；及介於機殼5的內面與閃爍器薄膜2之間的保護用之橡膠薄板4。放射線透過性之材料可舉塑膠樹脂等。橡膠薄板4之材料可舉：尿烷樹脂、矽橡膠等，由放射線透過性的彈性材料所形成。在此裝置中，雖可在確保攝像區域的面積下，使裝置全體更小型化、薄型化，但是，在使放射線入射面變薄之狀態下，可以彈性材料的橡膠薄板4來將其加以補強，而且，橡膠薄板4可利用彈性力來保護機械強度弱的閃爍器薄膜2與影像感測器1。
產業上之利用可能性
本發明可以使用於放射線攝像裝置及使用此裝置之放射線攝像方法。
1．．．影像感測器
2．．．閃爍器薄膜
3．．．電路基板
4．．．橡膠薄板
5．．．機殼
5a．．．入射面
6．．．銲線
7．．．被驗者
8．．．放射線源
10．．．矽基板
10a．．．入射面
11．．．光檢測部
12．．．電極部
20．．．支撐基板
21．．．閃爍器
22．．．保護膜
30．．．基板
31．．．電路零件
32．．．電極部
33．．．輸出端子
34．．．輸出電纜
90．．．處理裝置
91．．．監視器
100．．．放射線攝像裝置
200．．．攝像部
第1圖係關於本發明之放射線攝像裝置100的縱剖面圖。
第2圖係收容於第1圖之裝置的機殼5的內部之攝像部200的縱剖面圖。
第3圖係表示第1圖之裝置的閃爍器薄膜2的構造之縱剖面圖。
第4圖係第1圖之裝置所使用之影像感測器1的平面圖。
第5圖係第4圖的縱剖面圖。
第6圖係表示於第4圖的影像感測器1貼附有閃爍器薄膜2之狀態的平面圖。
第7圖係第6圖的縱剖面圖。
第8圖係表示於第5圖的閃爍器薄膜2上搭載有電路基板3之狀態的平面圖。
第9圖係第8圖之縱剖面圖。
第10圖係說明第1圖之裝置的使用方法圖。
1．．．影像感測器
2．．．閃爍器薄膜
3．．．電路基板
4．．．橡膠薄板
5．．．機殼
5a．．．入射面
6．．．銲線
11．．．光檢測部
12．．．電極部
31．．．電路零件
32．．．電極部
33．．．輸出端子
34．．．輸出電纜
100．．．放射線攝像裝置
200．．．攝像部

Claims (8)

  1. 一種放射線攝像裝置，具備：因應入射X射線而產生特定波長之光的平板狀之閃爍器層；及影像感測器，具備有：長方形的矽基板、於前述矽基板的其中一面上檢測前述閃爍器層所發出的特定波長之光的光檢測部、及電極部，該光檢測部與前述閃爍器層之其中一面密接，而且，該電極部被配置成露出前述閃爍器層的外側；及電路基板，係被配置於前述閃爍器層的另一面上，該電極部與前述影像感測器的前述電極部為電性連接；前述影像感測器的前述光檢測部以及前述電極部，兩者皆被配置於前述矽基板之前述其中一面上；前述電路基板具備有：長方形基板，及搭載在前述長方形基板的其中一面上的電路零件，及搭載在前述長方形基板的前述其中一面上的前述電極部；前述長方形基板的另一面，乃是覆蓋了前述閃爍器層上與前述長方形基板相對向之整個表面；前述電路基板的前述電極部與前述影像感測器的前述電極部，是利用銲線做電性連接。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之放射線攝像裝置，其中，更具備收容前述閃爍器層、前述影像感測器、 前述電路基板的全部，且至少該放射線入射面為放射線透過性之機殼。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之放射線攝像裝置，其中，前述影像感測器的前述電極部具備有複數個電極，而且，沿著長方形的前述矽基板的其中一邊配置；前述電路基板的前述電極部，係位置於與前述影像感測器的前述電極部相鄰。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之放射線攝像裝置，其中，前述電路基板以及前述閃爍器層的大小，兩者皆比前述矽基板小，使得前述影像感測器的前述電極部，露出於前述閃爍器層的外部。
  5. 一種放射線攝像方法，係使用申請專利範圍第1項至第4項中任一項所記載之放射線攝像裝置，而將放射線畫像當成畫像訊號而取得之放射線攝像方法，其特徵為具備：使放射線畫像從與前述影像感測器的光檢測部形成面相反之面射入，使透過前述影像感測器，藉由到達前述閃爍器層之放射線，而於閃爍器層將放射線畫像轉換為藉由特定波長之光的光畫像，以前述影像感測器的光檢測部來檢測所產生的光畫像，將檢測出的畫像訊號從前述影像感測器的電極部傳送至前述電路基板，而通過前述電路基板加以取得之工程。
  6. 一種放射線攝像裝置，具備： 平板狀的閃爍器層；及影像感測器，具有：使密接於前述閃爍器層的其中一面之光檢測部位置於表面側之長方形的矽基板、及在前述閃爍器層的外側區域中露出之電極部；及電路基板，配置於前述閃爍器層之另一面上，且具有與前述影像感測器的前述電極部電性連接之電極部；及收容前述閃爍器層、前述影像感測器、前述電路基板的全部，且至少該放射線入射面為以放射線透過性之材料所構成之機殼；及介於前述機殼的內面與前述閃爍器層之間之由放射線透過性的彈性材料所形成的薄板前述影像感測器的前述光檢測部以及前述電極部，兩者皆被配置於前述矽基板之其中一面上；前述電路基板具備有：長方形基板，及搭載在前述長方形基板的其中一面上的電路零件，及搭載在前述長方形基板的前述其中一面上的前述電極部；前述長方形基板的另一面，乃是覆蓋了前述閃爍器層上與前述長方形基板相對向之整個表面；前述電路基板的前述電極部與前述影像感測器的前述電極部，是利用銲線做電性連接。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之放射線攝像裝置，其中，前述影像感測器的前述電極部具備有複數個電 極，而且，沿著長方形的前述矽基板的其中一邊配置；前述電路基板的前述電極部，係位置於與前述影像感測器的前述電極部相鄰。
  8. 如申請專利範圍第6項所記載之放射線攝像裝置，其中，前述電路基板以及前述閃爍器層的大小，兩者皆比前述矽基板小，使得前述影像感測器的前述電極部，露出於前述閃爍器層的外部。
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