(57)【要約】【課題】外部光による画像劣化の防止すると共に、製造工程における歩留まりの悪化を抑制する放射線撮像装置を提供する。【解決手段】電子カセッテ２０は、基板１２０と、前記基板上に形成された画素７２と、放射線を前記画素７２が感度を有する光に変換するシンチレータ１２２と、を備え、前記基板１２０は、前記画素７２が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタ特性を有する。これにより、製造工程が簡単になり、製造工程における歩留まりの悪化を抑制することができると共に、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された画素と、
放射線を前記画素が感度を有する光に変換する光変換部と、
を備える放射線撮像装置であって、
前記基板は、前記画素が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタ特性を有する
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記基板は、前記画素の感度がピークとなる波長の光の透過を最も制限するフィルタ特性を有する
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記基板は、前記光変換部が変換する光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタ特性を有する
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の放射線撮像装置であって、
前記光変換部は、放射線が前記基板上に形成された前記画素に入射する側に設けられている
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜３に記載の放射線撮像装置であって、
前記光変換部は、放射線が前記基板上に形成された画素に入射する側とは反対側に設けられている
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を可視光に変換して光を撮像する放射線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野においては、放射線を人体に照射し、人体を透過した放射線の強度を検出することで人体内部の撮像を行う放射線撮像装置が用いられている。放射線撮像装置においては、放射線を直接電気信号に変換する直接変換型と、放射線を可視光に変換し、該変換した可視光を電気信号に変換する間接変換型とがある。
【０００３】
間接変換型の放射線撮像装置においては、太陽光や蛍光灯等の外部光が光電変換素子に入射することにより、放射線画像が劣化してしまうので、従来から、光電変換素子への外部光の入射を遮蔽する必要があり、下記に示す特許文献１には、光電変換部が設けられた基板の裏側に光吸収層を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３０３９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１に記載にように、光電変換部やＴＦＴを形成した基板に、別工程で外部光を遮蔽する光吸収層を設けると、製造工程が増えるのみならず、追加工程による不具合が発生する懸念があり、製造歩留まりの悪化の原因となる。また、基板の裏側に光吸収層を設けるので、基板の側面等、光吸収層が設けられていない領域から外部光が入射した場合は、該外部光は、基板を通過して光電変換素子に受光されてしまい、放射線画像が劣化してしまう。
【０００６】
そこで本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、外部光による画像劣化を抑制すると共に、製造工程における歩留まりの悪化を抑制する放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、放射線撮像装置であって、基板と、前記基板上に形成された画素と、放射線を前記画素が感度を有する光に変換する光変換部と、を備える放射線撮像装置であって、前記基板は、前記画素が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタ特性を有することを特徴とする。
【０００８】
前記基板は、前記画素の感度がピークとなる波長の光の透過を最も制限するフィルタ特性を有してもよい。
【０００９】
前記基板は、前記光変換部が変換する光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタ特性を有してもよい。
【００１０】
前記光変換部は、放射線が前記基板上に形成された前記画素に入射する側に設けられてもよい。
【００１１】
前記光変換部は、放射線が前記基板上に形成された画素に入射する側とは反対側に設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、画素が形成される基板に、画素が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタとしての機能を持たせたので、製造工程が簡単になり、製造工程における歩留まりの悪化を抑制することができると共に、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。
【００１３】
画素が形成される基板は、該画素の感度がピークとなる波長の光の透過を最も制限するので、さらに、外部光の影響による放射線画像の劣化を防止することができる。
【００１４】
画素が形成される基板は、光変換部が変換する光の波長帯域以外の光の透過を制限するので、光変換部が、基板の画素が形成されていない側に形成された場合であっても、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態の放射線撮像システムの構成図である。
【図２】図１に示す電子カセッテの斜視図である。
【図３】放射線変換パネルにおける画素の配列と、画素とカセッテ制御部との間の電気的接続を模式的に示す図である。
【図４】図１に示す電子カセッテの回路構成を示す図である。
【図５】図３及び図４に示す放射線変換パネルの概略断面及び放射線変換パネルの基板に外部光が入射したときの状態の一例を示す図である。
【図６】画素の感度特性、及び、基板のフィルタ特性の一例を示す図である。
【図７】図５に示す放射線変換パネルの基板に、画素が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタとしての機能を持たせない場合に、該基板に入射した外部光の状態を示す図である。
【図８】基板の画素が設けられていない側にシンチレータを形成した場合の図３及び図４に示す放射線変換パネルの概略断面及び放射線変換パネルの基板に外部光が入射したときの状態の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る放射線撮像装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態の放射線撮像システムの構成図である。放射線撮像システム１０は、ベッド等の撮像台１２に横臥した被写体１４である患者に対して、撮像条件に従った線量からなる放射線１６を照射する放射線源１８と、被写体１４を透過した放射線１６を検出して放射線画像に変換する電子カセッテ（放射線撮像装置）２０と、放射線源１８及び電子カセッテ２０を制御するコンソール２４と、放射線画像を表示する表示装置２６とを備える。
【００１８】
コンソール２４と、放射線源１８と、電子カセッテ２０と、表示装置２６との間には、例えば、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）、ＩＥＥＥ８０２．１１．ａ／ｇ／ｎ等の無線ＬＡＮ、又は、ミリ波等を用いた無線通信により信号の送受信が行われる。なお、ケーブルを用いた有線通信により信号の送受信を行ってもよい。
【００１９】
コンソール２４には、病院内の放射線科において取り扱われる放射線画像やその他の情報を統括的に管理する放射線科情報システム（ＲＩＳ）２８が接続され、ＲＩＳ２８には、病院内の医事情報を統括的に管理する医事情報システム（ＨＩＳ）３０が接続されている。
【００２０】
図２は、図１に示す電子カセッテの斜視図であり、電子カセッテ２０は、パネル部３２と、該パネル部３２上に配置された制御部３４とを備える。なお、パネル部３２の厚みは、制御部３４の厚みよりも薄く設定されている。
【００２１】
パネル部３２は、放射線１６を透過可能な材料からなる略矩形状の筐体４０を有し、パネル部３２の撮像面４２には放射線１６が照射される。撮像面４２の略中央部には、被写体１４の撮像領域及び撮像位置を示すガイド線４４が形成されている。ガイド線４４の外枠が、放射線１６の照射野を示す撮像可能領域３６になる。また、ガイド線４４の中心位置（ガイド線４４が十字状に交差する交点）は、撮像可能領域３６の中心位置であるとともに、電子カセッテ２０の幾何学的な中心位置とされる。
【００２２】
制御部３４は、放射線１６に対して非透過性の材料からなる略矩形状の筐体５０を有する。該筐体５０は、撮像面４２の一端に沿って延在しており、撮像面４２における撮像可能領域３６の外に制御部３４が配設される。この場合、筐体５０の内部には、後述するパネル部３２を制御するカセッテ制御部８０と、バッテリ等の電源部１０８と、コンソール２４との間で無線による信号の送受信が可能な通信部１１０等が配置されている（図３、図４参照）。電源部１０８は、パネル部３２に電力供給を行う一方で、カセッテ制御部８０及び通信部１１０に対しても電力供給を行う。
【００２３】
制御部３４の短手方向の側面５２には、外部の電源から電源部１０８に対して充電を行うためのＡＣアダプタの入力端子５４と、外部機器との間で情報を送受信可能なインターフェース手段としてのＵＳＢ端子５６と、ＰＣカード等のメモリカードを装填するためのカードスロット５８とが設けられている。
【００２４】
パネル部３２は、後述する放射線変換パネル及び駆動回路部を有する。放射線変換パネルは、被写体１４を透過した放射線１６をシンチレータ（光変換部）により可視光領域に含まれる蛍光に一端変換し、変換した前記蛍光をアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の物質からなる光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型の放射線変換パネルである。
【００２５】
図３は、放射線変換パネルにおける画素の配列と、画素とカセッテ制御部との間の電気的接続を模式的に示す図である。放射線変換パネル７０では、多数の画素７２が図示しない基板上に配列され、これらの画素７２に対して駆動回路部７４から制御信号を供給するための複数のゲート線７６と、複数の画素７２から出力される電気信号を読み出して駆動回路部７４に出力する複数の信号線７８とが配列されている。画素７２は、光電変換素子を有する。制御部３４のカセッテ制御部８０は、駆動回路部７４に制御信号を供給することで駆動回路部７４を制御する。
【００２６】
図４は、電子カセッテの回路構成を示す図である。放射線変換パネル７０は、可視光を電気信号に変換するａ−Ｓｉ等の物質からなる光電変換素子を有する各画素７２が形成された光電変換層を、行列状のＴＦＴ８２のアレイの上に配置した構造を有する。この場合、駆動回路部７４を構成するバイアス回路８４からバイアス電圧が供給される各画素７２では、可視光を電気信号（アナログ信号）に変換することにより発生した電荷が蓄積され、各列毎にＴＦＴ８２を順次オンにすることにより前記電荷を画像信号として読み出すことができる。
【００２７】
各画素７２に接続されるＴＦＴ８２には、列方向と平行に延びるゲート線７６と、行方向に平行に延びる信号線７８とが接続される。各ゲート線７６は、ゲート駆動回路８６に接続され、各信号線７８は、駆動回路部７４を構成するマルチプレクサ９２に接続される。ゲート線７６には、列方向に配列されたＴＦＴ８２をオンオフ制御する制御信号がゲート駆動回路８６から供給される。この場合、ゲート駆動回路８６には、カセッテ制御部８０からアドレス信号が供給され、ゲート駆動回路８６は、該アドレス信号に応じてＴＦＴ８２をオンオフ制御する。
【００２８】
信号線７８には、行方向に配列されたＴＦＴ８２を介して各画素７２に保持されている電流が流出する。この電荷は、増幅器８８によって増幅される。増幅器８８には、サンプルホールド回路９０を介してマルチプレクサ９２が接続される。マルチプレクサ９２は、信号を出力する信号線７８を切り替えるＦＥＴスイッチ９４と、１つのＦＥＴスイッチ９４をオンにして選択信号を出力させるマルチプレクサ駆動回路９６とを有する。マルチプレクサ駆動回路９６には、カセッテ制御部８０からアドレス信号が供給され、該アドレス信号に応じて１つのＦＥＴスイッチ９４をオンにする。ＦＥＴスイッチ９４には、Ａ／Ｄ変換器９８が接続されＡ／Ｄ変換器９８によってデジタル信号に変換された放射線画像が、フレキシブル基板１１２を介してカセッテ制御部８０に供給される。フレキシブル基板１１２は、カセッテ制御部８０と駆動回路部７４とを電気的に接続するものである。
【００２９】
なお、スイッチング素子として機能するＴＦＴ８２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の、他の撮像素子と組み合わせて実現してもよい。さらに、ＴＦＴで言うところのゲート信号に相当するシフトパルスにより電荷をシフトしながら転送するＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサに置き換えることも可能である。
【００３０】
カセッテ制御部８０は、ゲート駆動回路８６及びマルチプレクサ駆動回路９６に対して供給するアドレス信号を発生するアドレス信号発生部１００と、放射線変換パネル７０によって検出された放射線画像を記憶する画像メモリ１０２とを備える。画像メモリ１０２に記憶された放射線画像は、通信部１１０によりコンソール２４等に送信される。
【００３１】
図５は、図３及び図４に示す放射線変換パネルの概略断面及び放射線変換パネルの基板に外部光が入射したときの状態の一例を示す図である。図５に示す放射線変換パネル７０は、基板１２０と、基板１２０上に形成された光を電気信号に変換する画素７２と、画素７２の上に形成された、放射線を画素７２が感度を有する光に変換するシンチレータ１２２とを有する。シンチレータ１２２は、入射した放射線を吸収して蛍光を発光する発光体を有する。発光体としては、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、又は、ガドリニウム硫酸化物（ＧＯＳ）を用いてもよい。ＣｓＩを用いた発光体の放射線照射時の発光スペクトルは、例えば、４２０ｎｍ〜６００ｎｍである。また、ＧＯＳを用いた発光体の放射線照射時の発光スペクトルは、５５０ｎｍ付近に急峻なピークを有する。シンチレータが発光する蛍光は、画素７２が感度を有する波長帯域（可視光の波長帯域）の範囲内である。なお、図示しないがＴＦＴも基板１２０上に形成されている。
【００３２】
基板１２０は、画素７２が感度を有する波長帯域の光（可視光）の透過を制限するフィルタ特性を有する。基板１２０がガラス系の材質からなる場合は、金属、顔料等を該ガラス系の材質に練り込むことで、基板１２０がプラスチック系からなる場合は、金属、顔料、染料等をプラスチック系の材質に練り込むことで、基板１２０を、画素７２が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタとして機能させることができる。
【００３３】
例えば、汎用品である一般の光学フィルタ（例えば、バンドパスフィルタ）で使用されている材料をプラスチックに練り込むことで、基板１２０を構成してもよい。なお、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）に比べ可視光にシャープな吸収スペクトルを持つ有機光電変換材料を用いて光電変換素子を成形し、フィルタとして機能する基板１２０と併用すると、より一層フィルタとしての効果が高くなる。また、基板１２０は、画素７２が感度を有しない波長帯域の光の透過も制限するフィルタ特性であってもよい。
【００３４】
図６は、画素の感度特性、及び、基板のフィルタ特性を示す図である。図６に示す実線は、画素７２の感度特性を示しており、点線は、基板１２０のフィルタ特性を示している。画素７２は、波長ａで最も感度が高くなり（ピーク感度となり）、波長ａより小さく、及び大きくなると感度が低下していく。感度が高い波長とは、同じ強度の光が画素７２に入射した場合に、出力される電気信号が大きくなる波長のことをいう。
【００３５】
また、基板１２０は、画素７２が感度を有する波長帯域の光の透過を少なくとも制限しており、画素７２がピーク感度となる波長ａの光の透過を最も制限することが好ましい。なお、基板１２０は、画素７２が感度を有する波長帯域の光、又は、波長ａの光を完全に透過させないような構造を有していてもよい。
【００３６】
図７は、図５に示す放射線変換パネルの基板に、画素が感度を有する波長帯域の光の透過を制限するフィルタとしての機能を持たせない場合に、該基板に入射した外部光の状態を示す図である。放射線がシンチレータ１２２に入射すると、該シンチレータ１２２は、入射した放射線を吸収して、蛍光を発光する。つまり、放射線を蛍光に変換する。画素７２は、該変換された蛍光を受光する。一方で、外部光が基板１２０に入射すると、基板１２０は、ガイドライトとして機能し、基板１２０に入射された外部光は、基板１２０を介して画素７２で受光されてしまう。これにより、撮像された放射線画像が劣化してしまう。
【００３７】
しかしながら、本実施の形態では、基板１２０は、画素７２が感度を有する波長帯域の光の透過を制限する基板として機能させることで、図５に示すように、基板１２０に入射した外部光の殆どは、基板１２０で吸収されてしまい、画素７２に入射する外部光を大幅に抑制することができる。これにより、放射線画像の劣化を防止することができる。
【００３８】
なお、図５では、表面撮像を例にしているが、裏面撮像の場合でも同様である。裏面撮像とは、基板１２０の画素７２が設けられていない側（図５に示す放射線変換パネル７０のシンチレータ１２２が設けられていない側）から、放射線を放射線変換パネル７０に入射させて撮像を行う方法のことをいう。この場合は、入射された放射線は、基板１２０を透過してシンチレータ１２２に入射し、シンチレータ１２２は、入射した放射線を蛍光に変換する。画素７２は、シンチレータ１２２によって変換された蛍光を受光する。
【００３９】
図８は、基板の画素が設けられていない側にシンチレータを形成した場合の図３及び図４に示す放射線変換パネルの概略断面及び放射線変換パネルの基板に外部光が入射したときの状態の一例を示す図である。図８に示す放射線変換パネル７０は、シンチレータ１２２が、画素７２の上ではなく、基板１２０の画素７２が形成されていない側に形成されている点が、図５に示す放射線変換パネル７０と異なる。また、図８に示す基板１２０は、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域の光を透過し、該蛍光の波長帯域の光の透過を制限するフィルタ特性を有する。シンチレータ１２２に、例えば、ＧＯＳを用いる場合は、基板１２０は、５５０ｎｍを含む近傍数十ｎｍの透過率が高く、それ以外の波長帯域をカット、または、透過率が低いフィルタ（バンドパスフィルタ）であることが好ましい。なお、図８に示す基板に、画素７２が感度を有する波長帯域の光のうち、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域の光を透過し、該蛍光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタ特性を有していてもよい。
【００４０】
図８に示す画素７２及び基板１２０に入射した放射線は、画素７２及び基板１２０を透過して、シンチレータ１２２に入射する。シンチレータ１２２は、入射した放射線を蛍光に変換する。画素７２は、シンチレータ１２２によって変換され、基板１２０を透過した蛍光を受光する。一方で、シンチレータ１２２を介して基板１２０に入射した外部光及び直接基板１２０に入射した外部光のうち、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域に含まれる外部光は、基板１２０を通過して画素７２に入射するが、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域に含まれない外部光の殆どは、基板１２０に吸収される。これにより、基板１２０は、入射した外部光のうち、一部の外部光のみしか透過しないので、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。
【００４１】
なお、図８では、表面撮像を例にしているが、裏面撮像であってもよい。裏面撮像とは、上述したように基板１２０の画素が設けられていない側（図８に示すシンチレータ１２２が設けられた側）から、放射線を放射線変換パネル７０に入射させて撮像を行う方法である。この場合は、入射された放射線は、シンチレータ１２２によって蛍光に変換され、該変換された蛍光は基板１２０を透過して画素７２に入射する。
【００４２】
このように、画素７２が形成される基板１２０に、画素７２が感度を有する波長帯域の光を透過するフィルタとしての機能を持たせたので、製造工程が簡単になり、製造工程における歩留まりの悪化を抑制することができるとともに、外部光による放射線画像の劣化を抑制することができる。
【００４３】
また、画素７２が形成される基板１２０に、画素７２の感度がピークとなる波長の光の透過を最も制限するフィルタとしての機能を持たせることで、さらに外部光の影響による放射線画像の劣化を防止することができる。
【００４４】
また、画素７２が形成される基板１２０に、シンチレータ１２２が変換する光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタとしての機能を持たせることで、基板１２０の画素７２が形成されていない側に（放射線が画素７２に入射する側とは反対側に）シンチレータ１２２が形成された場合であっても、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。
【００４５】
上記実施の形態では、図５に示す放射線変換パネル７０の基板１２０には、図６に示すようなフィルタ特性を持たせるようにしたが、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域の光を透過し、該蛍光の波長帯域の透過を制限するフィルタ特性、又は、画素７２が感度を有する波長帯域の光のうち、シンチレータ１２２が発光する蛍光の波長帯域を透過し、該蛍光の波長帯域以外の光の透過を制限するフィルタ特性を持たせるようにしてもよい。この場合であっても、外部光の影響による放射線画像の劣化を抑制することができる。
【００４６】
また、上記実施の形態では、画素７２が感度を有する波長帯域は、可視光の波長帯域としたが、画素７２が感度を有する波長帯域は、可視光の波長帯域以外に波長帯域（例えば、赤外線や紫外線）に対しても感度を有してもよい。
【００４７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４８】
１０…放射線撮像システム          １２…撮像台
１４…被写体                      １６…放射線
１８…放射線源                    ２０…電子カセッテ
２４…コンソール                  ２６…表示装置
２８…放射線科情報システム        ３０…医事情報システム
３２…パネル部                    ３４…制御部
７０…放射線変換パネル            ７２…画素
８２…ＴＦＴ                      １２０…基板
１２２…シンチレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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