(57)【要約】【課題】放射線撮像パネルの解像度の向上に有利な技術を提供する。【解決手段】基板の第１の面に配される光電変換部と光電変換部を覆う第１の波長変換部と第１の面とは反対の第２の面を覆う第２の波長変換部とを含み、光電変換部は第１の光電変換素子が配された第１の画素と第１の光電変換素子よりも第２の波長変換部からの光の入射が抑制された第２の光電変換素子が配された第２の画素とを含み、第２の波長変換部は複数の区画を定義する隔壁部と隔壁部によって区画された領域に配される複数のシンチレータ部とを含み、隔壁部は行方向と交差する第１の方向に延在する第１の壁部および第１の方向と交差する第２の方向に延在する第２の壁部を含み、第１の面に対する正射影において第１の壁部および第２の壁部の交点が１つ、または、行および列方向のうち少なくとも一方に連続する２つ以上の第２の画素が配される画素領域と重なるように配される。【選択図】図１
2019095266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の第１の面に行方向および列方向にアレイ状に配される複数の画素を含む光電変換部と、前記光電変換部を覆うように配されるシンチレータ層を含む第１の波長変換部と、前記基板の前記第１の面とは反対側の第２の面を覆うように配される第２の波長変換部と、を含む放射線撮像パネルであって、
前記複数の画素のそれぞれは、光電変換素子と前記光電変換素子によって生成された電荷に応じた信号を読み出すためのスイッチ素子とを含み、
前記複数の画素は、前記光電変換素子のうち第１の光電変換素子がそれぞれ配された複数の第１の画素と、前記光電変換素子のうち前記第１の光電変換素子よりも前記第２の波長変換部からの光の入射が抑制された第２の光電変換素子がそれぞれ配された複数の第２の画素と、を含み、
前記第２の波長変換部は、所定の形状を有する複数の区画を定義する隔壁部と、前記隔壁部によって区画された複数の領域にそれぞれ配される複数のシンチレータ部と、を含み、
前記隔壁部は、前記行方向と交差する第１の方向に延在する第１の壁部および前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する第２の壁部を含み、前記複数のシンチレータ部で発生する光の前記複数のシンチレータ部間での拡散を抑制し、
前記第１の面に対する正射影において、前記第１の壁部および前記第２の壁部の交点が、１つの前記第２の画素、または、前記行方向および前記列方向のうち少なくとも一方に連続する２つ以上の前記第２の画素が配される画素領域と重なるように配されることを特徴とする放射線撮像パネル。
【請求項２】
前記第１の面に対する正射影において、前記交点が、前記画素領域の中央部と重なるように配されることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像パネル。
【請求項３】
前記光電変換部は、複数の前記画素領域を含み、
前記第１の方向および前記第２の方向において、前記複数のシンチレータ部が配されるピッチが、複数の前記画素領域が配されるピッチの自然数倍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パネル。
【請求項４】
前記行方向および前記列方向において、前記複数のシンチレータ部が配されるピッチが、前記複数の画素が配されるピッチの自然数倍であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
【請求項５】
前記放射線撮像パネルは、前記第２の光電変換素子と前記第２の波長変換部との間に、前記第２の光電変換素子に対する前記第２の波長変換部からの光の入射を抑制するための第１の遮光層を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
【請求項６】
前記放射線撮像パネルは、前記第１の光電変換素子と前記第１の波長変換部との間に、前記第１の光電変換素子に対する前記第１の波長変換部からの光の入射を抑制するための第２の遮光層を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
【請求項７】
前記第１の方向と前記第２の方向とが直交することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
【請求項８】
前記第１の面に対する正射影において、前記隔壁部が、前記第１の光電変換素子と重ならないように配されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
【請求項９】
前記第１の波長変換部が、前記シンチレータ層を複数の区画に区分する隔壁部を含まないことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
【請求項１０】
前記シンチレータ層と前記複数のシンチレータ部とが、互いに異なるシンチレータ材料を含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
【請求項１１】
前記シンチレータ層が、柱状結晶のシンチレータを含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
【請求項１２】
前記柱状結晶のシンチレータが、ヨウ化セシウムを含むことを特徴とする請求項１１に記載の放射線撮像パネル。
【請求項１３】
前記複数のシンチレータ部のそれぞれが、粒子状結晶のシンチレータを含むことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の放射線撮像パネル。
【請求項１４】
前記粒子状結晶のシンチレータが、硫酸化ガドリニウムを含むことを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像パネル。
【請求項１５】
基板と、前記基板の第１の面に行方向および列方向にアレイ状に配される複数の画素を含む光電変換部と、前記光電変換部を覆うように配されるシンチレータ層を含む第１の波長変換部と、を含む放射線撮像パネルであって、
前記複数の画素のそれぞれは、光電変換素子と前記光電変換素子によって生成された電荷に応じた信号を読み出すためのスイッチ素子とを含み、
前記複数の画素は、前記光電変換素子のうち第１の光電変換素子がそれぞれ配された複数の第１の画素と、前記光電変換素子のうち前記第１の光電変換素子よりも前記第１の波長変換部からの光の入射が抑制された第２の光電変換素子がそれぞれ配された複数の第２の画素と、を含み、
前記第１の波長変換部は、所定の形状を有する複数の区画を定義する隔壁部と、前記隔壁部によって区画された複数の領域にそれぞれ配される複数のシンチレータ部と、を含み、
前記隔壁部は、前記行方向と交差する第１の方向に延在する第１の壁部および前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する第２の壁部を含み、前記複数のシンチレータ部で発生する光の前記複数のシンチレータ部間での拡散を抑制し、
前記第１の面に対する正射影において、前記第１の壁部および前記第２の壁部の交点が、１つの前記第２の画素、または、前記行方向および前記列方向のうち少なくとも一方に連続する２つ以上の前記第２の画素が配される画素領域と重なるように配されることを特徴とする放射線撮像パネル。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の放射線撮像パネルと、
前記放射線撮像パネルを制御するための制御部と、
前記放射線撮像パネルから出力される信号を処理するための信号処理部と、
を含む放射線撮像装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置に放射線を照射するための放射線源と、
を含む放射線撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像パネル、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療画像診断や非破壊検査において、放射線撮像パネル（フラットパネルディテクタ：ＦＰＤ）を用いた放射線撮像装置が広く使用されている。ＦＰＤを用いた撮影方法のひとつに、エネルギ成分が異なる放射線を用いてエネルギサブトラクション画像を取得する方法が知られている。特許文献１の図８には、青色の蛍光を発するシンチレータ層、他方の面の上に緑色の蛍光を発するシンチレータ層を配する放射線検出装置が示されている。この基板の一方の面に、青色の波長域に感度を有する光電変換素子と緑色の波長域に感度を有する光電変換素子を配し、それぞれの光電変換素子で生成される画像データからエネルギサブトラクション画像が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の放射線検出装置において、一方のシンチレータで変換された光は基板を介して光電変換素子に到達するため、他方のシンチレータで変換され基板を介さずに光電変換素子に到達する光と比較して光路長が長くなる。光路長が長くなると、散乱などの影響によって解像度が低下しうる。
【０００５】
本発明は、放射線撮像パネルの解像度の向上に有利な技術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】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像パネルは、基板と、基板の第１の面に行方向および列方向にアレイ状に配される複数の画素を含む光電変換部と、光電変換部を覆うように配されるシンチレータ層を含む第１の波長変換部と、基板の第１の面とは反対側の第２の面を覆うように配される第２の波長変換部と、を含む放射線撮像パネルであって、複数の画素のそれぞれは、光電変換素子と光電変換素子によって生成された電荷に応じた信号を読み出すためのスイッチ素子とを含み、複数の画素は、光電変換素子のうち第１の光電変換素子がそれぞれ配された複数の第１の画素と、光電変換素子のうち第１の光電変換素子よりも第２の波長変換部からの光の入射が抑制された第２の光電変換素子がそれぞれ配された複数の第２の画素と、を含み、第２の波長変換部は、所定の形状を有する複数の区画を定義する隔壁部と、隔壁部によって区画された複数の領域にそれぞれ配される複数のシンチレータ部と、を含み、隔壁部は、行方向と交差する第１の方向に延在する第１の壁部および第１の方向と交差する第２の方向に延在する第２の壁部を含み、複数のシンチレータ部で発生する光の複数のシンチレータ部間での拡散を抑制し、第１の面に対する正射影において、第１の壁部および第２の壁部の交点が、１つの第２の画素、または、行方向および列方向のうち少なくとも一方に連続する２つ以上の第２の画素が配される画素領域と重なるように配されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段によって、放射線撮像パネルの解像度の向上に有利な技術を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る放射線撮像パネルの概略を示す図。
【図２】図１の放射線撮像パネルの変形例を示す断面図。
【図３】図１の放射線撮像パネルの変形例を示す断面図。
【図４】放射線撮像パネルの比較例を示す断面図。
【図５】図１の放射線撮像パネルを用いた放射線撮像装置の構成例を示す図。
【図６】図５の放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る放射線撮像パネルの具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。また、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。
【００１０】
図１〜６を参照して、本発明の実施形態による放射線撮像パネル１００の構成について説明する。図１（ａ）〜１（ｃ）は、本発明の放射線撮像パネル１００の構成例を示す概略図である。図１（ａ）は、放射線撮像パネル１００の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線における放射線撮像パネル１００の断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ’線における放射線撮像パネル１００の断面図である。
【００１１】
放射線撮像パネル１００は、それぞれ光電変換素子１０４が配された複数の画素およびそれぞれ光電変換素子１０７が配された複数の画素を含むセンサパネル１０２と、波長変換部１０１と、波長変換部１２０と、を含む。センサパネル１０２は、基板１０３と、基板１０３の表面１５１にアレイ状に配される複数の画素（それぞれ光電変換素子１０４または光電変換素子１０７を備える。）を含む光電変換部１１４と、光電変換部１１４を保護するために光電変換部１１４を覆うように配されるセンサ保護層１０５と、を含む。光電変換素子１０４または光電変換素子１０７をそれぞれ備える複数の画素は、基板１０３の表面１５１に図１（ｃ）に示すｘ方向（行方向および列方向の一方）およびｙ方向（行方向および列方向の他方）に沿って２次元アレイ状に配される。ここで、ｘ方向とｙ方向とは、図１（ｃ）に示されるように直交していてもよい。さらに、センサパネル１０２は、光電変換素子１０７のそれぞれと波長変換部１２０との間に、光電変換素子１０７に対する波長変換部１２０からの光の入射を抑制するための遮光層１０８を含む。つまり、センサパネル１０２に配される光電変換素子は、光電変換素子１０４と、光電変換素子１０４よりも波長変換部１２０からの光の入射が抑制された光電変換素子１０７と、を含む。この構成によって、放射線撮像パネル１００において、ワンショットでエネルギ成分が異なる放射線を用いたエネルギサブトラクション画像が取得できる。具体的には、光電変換素子１０４は、波長変換部１０１で放射線から変換された光と、波長変換部１２０で放射線から変換された光と、の両方の光に基づいて信号を生成する。また、光電変換素子１０７は、波長変換部１０１で放射線から変換された光に基づいて信号を生成する。これら２つの信号の差分から、エネルギサブトラクション画像が取得できる。
【００１２】
また、センサパネル１０２は、センサパネル１０２をセンサパネル１０２の外部の実装基板などと接続するための、フレキシブルケーブルなどを用いた配線部１１２が接続される接続パッド部１１１を含む。光電変換部１１４に配された複数の画素のそれぞれには、配された光電変換素子１０４、１０７によって生成された電荷に応じた信号を読み出すためのスイッチング素子（不図示）が、それぞれの光電変換素子１０４、１０７に対応して配される。つまり、複数の画素のそれぞれは、光電変換素子１０４または光電変換素子１０７と、前記光電変換素子によって生成された電荷に応じた信号を読み出すためのスイッチ素子と、を含みうる。基板１０３は、ガラス基板やプラスティック基板などの波長変換部１０１、１２０で放射線から変換された光に対して透明な絶縁性基板でありうる。光電変換素子１０４、１０７は、基板１０３上に堆積されたシリコンなどの半導体層に形成されうる。
【００１３】
センサ保護層１０５は、光電変換部１１４を覆うように配される。センサ保護層１０５は、例えば、ＳｉＮ、ＴｉＯ２、ＬｉＦ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯなどを用いて形成されうる。また、センサ保護層１０５は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリアリレート樹脂などを用いて形成されてもよい。さらに、センサ保護層１０５は、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いて形成されてもよい。ただし、波長変換部１０１によって放射線から変換された光がセンサ保護層１０５を通過することができるように、波長変換部１０１で変換された光の波長について高い透過率を有する材料で構成される。
【００１４】
波長変換部１０１は、シンチレータ層１０６と、接着層１０９と、保護層１１０と、を含む。シンチレータ層１０６は、基板１０３の表面１５１の側に、光電変換部１１４を覆うように配される。
【００１５】
波長変換部１２０は、基板１０３の光電変換部１１４が配される表面１５１とは反対側の裏面１５２を覆うように配される。波長変換部１２０は、所定の形状を有する複数の区画を定義する隔壁部１２２と、隔壁部１２２によって区画された複数の領域にそれぞれ配される複数のシンチレータ部１２１と、を含む。
【００１６】
シンチレータ層１０６および複数のシンチレータ部１２１のそれぞれは、放射線撮像パネル１００に入射した放射線を光に変換する。シンチレータ層１０６および複数のシンチレータ部１２１のそれぞれは、柱状結晶のシンチレータおよび粒子状結晶のシンチレータの何れかを含む。
【００１７】
柱状結晶のシンチレータは、シンチレータで放射線から変換された光が柱状結晶内を伝搬するため、光散乱が少なく高い解像度を得ることができる。柱状結晶を形成するシンチレータの材料としては、ハロゲン化アルカリを主成分とする材料が用いられる。例えば、柱状結晶のシンチレータは、ヨウ化セシウムや臭化セシウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ化カリウムなどを主成分とする。また、柱状結晶のシンチレータは、タリウム、ナトリウム、ユーロピウムなどの賦活剤を含みうる。つまり、柱状結晶のシンチレータは、例えば、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＣｓＢｒ：Ｔｌ、ＮａＩ：Ｔｌ、ＬｉＩ：Ｅｕ、ＫＩ：Ｔｌなどが用いられる。例えば、ＣｓＩ：Ｔｌは、ＣｓＩとＴｌＩを同時に蒸着することによって形成できる。
【００１８】
粒子状結晶のシンチレータは、放射線を光に変換する複数のシンチレータ粒子と、複数のシンチレータ粒子を互いに固定するバインダとを含みうる。粒子状結晶のシンチレータは、塗布などで容易に形成することができ、安価にシンチレータ層１０６やシンチレータ部１２１を得ることができる。例えば、粒子状結晶のシンチレータとして、微量のテルビウム（Ｔｂ）が添加された硫酸化ガドリニウム（ＧＯＳ：Ｔｂ）が用いられうる。粒子状結晶のシンチレータは、耐湿性、発光効率、熱プロセス耐性、残光性の観点から、一般式Ｍｅ２Ｏ２Ｓ：Ｒｅで示される金属酸硫化物で構成されうる。ここで、ＭｅはＬａ、Ｙ、Ｇｄのいずれか１つであり、ＲｅはＴｂ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｔｍの少なくとも１つである。
【００１９】
バインダには、例えば、様々な種類の樹脂が用いられる。バインダは、有機溶剤に溶解するものであり、かつチクソトロピックな特性を有するものであってもよい。具体的に、バインダに用いられる樹脂は、エチルセルロース、ニトロセルロースなどのセルロース系樹脂、ポリメチルメタアクリレートなどのアクリル系、ポリビニルブチラール溶剤系グレードなどのポリビニルアセタール系樹脂で構成されてもよい。バインダは、これらの樹脂の２種類以上の組み合わせで構成されていてもよい。粒子状結晶のシンチレータおよびバインダは、バインダを溶解する有機溶剤に添加される。これによってシンチレータ製造用ペーストが形成される。粒子状結晶を含むシンチレータは、このシンチレータ製造用ペーストペーストを基板１０３に直接塗布して形成されてもよいし、また、別の工程でシート状に形成してから接着材などを介してセンサ基板に貼り合わせて形成されてもよい。
【００２０】
接着層１０９は、シンチレータ層１０６と保護層１１０とを結合し、保護層１１０をセンサパネル１０２に固定する。接着層１０９は、シンチレータ層１０６で変換された光の波長について高い透過率を有する材料で構成されうる。
【００２１】
保護層１１０は、シンチレータ層１０６を保護するほか、電磁シールドやシンチレータ層１０６で発生した光を光電変換部１１４の側に反射する反射層として機能しうる。シンチレータ層１０６と保護層１１０との間に、保護層１１０とは別に反射層（不図示）を配してもよい。保護層１１０は、例えば、金属箔または金属薄膜で構成されうる。保護層１１０の厚さは、例えば、１μｍ以上かつ１００μｍ以下でありうる。保護層１１０の厚さが１μｍより薄い場合、保護層１１０の形成時に、保護層１１０にピンホール欠陥が発生しやすく、また遮光性に劣る可能性がある。一方、保護層１１０の厚さが１００μｍを超えた場合、入射する放射線の吸収量が大きくなり過ぎる場合や、保護層１１０によって形成される段差が大きくなり過ぎる場合がある。保護層１１０の材料として、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、アルミ合金などの金属材料が用いられうる。これらの中で、放射線透過性が高い材料であるアルミニウムが、保護層１１０として用いられてもよい。また、保護層１１０は、金属材料層に耐擦傷性を向上させるために、ＰＥＴなど所望の樹脂層を最外層に形成した積層構造を有していてもよい。
【００２２】
次に、波長変換部１２０について図１（ｃ）を用いて説明する。波長変換部１２０は、上述のように隔壁部１２２によって区画された複数の領域のそれぞれに複数のシンチレータ部１２１が配される。隔壁部１２２は、ｘ方向およびｙ方向と交差する方向に延在する壁部１２２ａ、および、壁部１２２ａが延在する方向と交差する方向に延在する壁部１２２ｂを含む。また、隔壁部１２２は、複数のシンチレータ部１２１で発生する光の複数のシンチレータ部間の相互での拡散を抑制する。
【００２３】
ここで、画素領域１７０について説明する。１つの画素領域１７０には、光電変換素子１０７が配された複数の画素のうち１つの画素、または、光電変換素子１０７が配された複数の画素のうちｘ方向およびｙ方向のうち少なくとも一方に連続する２つ以上の画素が配される。図１（ｃ）に示される構成では、１つの画素領域１７０には、１つの光電変換素子１０７を備える画素が配される。画素領域１７０の外縁は、該連続する２つ以上の画素の外縁を含むように引かれ得る接線で規定され得る。基板１０３の表面１５１に対する正射影において、隔壁部１２２の壁部１２２ａおよび壁部１２２ｂの交点１２２ｃが、この画素領域１７０と重なるように配される。
【００２４】
隔壁部１２２の交点１２２ｃの位置を精度良く加工することは、技術的に困難であり、交点１２２ｃ付近で光電変換素子１０４と隔壁が重なってしまい開口率が低下する場合があった。光電変換素子１０４の波長変換部１２０に対する開口率を高めるために、隔壁部１２２の交点１２２ｃの位置精度を高めようとすると、放射線撮像パネル１００の製造コストが、技術的な観点から高くなってしまいうる。本実施形態において、隔壁部１２２の交点１２２ｃが、遮光層１０８が配される光電変換素子１０７を備える画素が配される画素領域１７０と重なるように配されている。このため、比較的広い範囲に交点１２２ｃが配されるように隔壁部１２２を形成でき、結果として隔壁部１２２の交点１２２ｃの精度に対する要求が低減され、加工が容易になる。これによって、放射線撮像パネル１００を製造するためのコストを抑制できる。また、波長変換部１０１および波長変換部１２０からの光を受光する光電変換素子１０４に対する開口率の低下を抑制しつつ隔壁部１２２を配することができる。画素領域１７０に配される光電変換素子１０７を備える画素は、上述のように波長変換部１２０から入射する光が光電変換素子１０４よりも抑制されるように配されるため、隔壁部１２２の交点１２２ｃが配されることによって、光電変換素子１０７に対する影響は少ない。また、遮光層１０８によって波長変換部からの光が光電変換素子１０７に入射しない場合、隔壁部１２２の交点１２２ｃが配されることによる光電変換素子１０７の受光特性に変化はないと言える。
【００２５】
さらに、基板１０３の裏面１５２の側に配される波長変換部１２０からの光は、光電変換素子１０４までの光路長が長いため、散乱などの影響によって拡散してしまい、得られる放射線画像の解像度が低下しうる。しかしながら、波長変換部１２０に隔壁部１２２が配されることによって、複数のシンチレータ部１２１のそれぞれで放射線から変換された光の拡散が抑制され、指向性が高まる。これによって、センサパネル１０２の両面に配された波長変換部１０１、１２０両方で変換される光を検出する光電変換素子１０４の解像度が向上しうる。結果として、得られるエネルギサブトラクション画像の解像度が向上しうる。
【００２６】
光電変換素子１０７を備える画素が配される画素領域１７０の配置は、図１（ｃ）の配置に限られることはない。例えば、図２（ａ）に示されるように、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ連続する２つずつ、合計４つの光電変換素子１０７を備える画素が画素領域１７０に配されてもよい。画素領域１７０は、図１（ｃ）に示される場合と同様に千鳥状に配されてもよい。また、例えば、図２（ｂ）に示されるように、１つの光電変換素子１０７を備える画素によって構成される画素領域１７０が、ｘ方向およびｙ方向に５つの光電変換素子ごとに互い違いに配されてもよい。また、例えば、図２（ｃ）に示されるように、ｘ方向に連続する２つおよびｙ方向に１つ、合計２つの光電変換素子１０７を備える画素によって画素領域１７０が構成され、この画素領域１７０が千鳥状に配されてもよい。これらの場合であっても、隔壁部１２２のｘ方向およびｙ方向と交差する方向に延在する壁部１２２ａと壁部１２２ｂとの交点１２２ｃは、基板１０３の表面１５１に対する正射影において、画素領域１７０と重なるように配されうる。壁部１２２ａが延在する方向と壁部１２２ｂが延在する方向とは、図１（ｃ）、図２（ａ）、２（ｂ）のような画素領域１７０の配置の場合、直交しうる。換言すると、基板１０３の表面１５１に対する正射影において、壁部１２２ａと壁部１２２ｂとは直交しうる。また、図１（ｃ）、図２（ａ）、２（ｃ）のような画素領域１７０の配置の場合、隔壁部１２２が、複数の光電変換素子１０４と重ならないように配されてもよい。隔壁部１２２と光電変換素子１０４とが、極力重ならないように配されることによって、光電変換素子１０４の波長変換部１２０に対する開口率の低下が抑制され、結果として、放射線撮像パネル１００の感度が向上しうる。
【００２７】
ここで、画素領域１７０の外縁は、例えば、図１（ｃ）、図２（ａ）〜２（ｃ）にそれぞれ示されるように、ｘ方向に互いに隣接する光電変換素子１０４と光電変換素子１０７との中心間を２等分する点を通るｙ方向に沿った線でありうる。同様に、画素領域１７０の外縁は、例えば、ｙ方向に互いに隣接する光電変換素子１０４と光電変換素子１０７との中心間を２等分する点を通るｘ方向に沿った線でありうる。画素領域１７０は、これらの画素領域１７０の外縁を定義する線によって囲まれた領域でありうる。また、交点１２２ｃは、図１（ｃ）、図２（ａ）〜２（ｃ）にそれぞれ示されるように、画素領域１７０の中央部と重なるように配されてもよい。中央部は、それぞれの画素領域１７０の外縁の対角線を４等分し、対角線の頂点と交点との間の、対角線を４等分する点同士を結んだ領域でありうる。
【００２８】
ここで、光電変換部１１４は、図１（ｃ）、図２（ａ）〜２（ｃ）にそれぞれ示されるように複数の画素領域１７０を含む。これに対して、壁部１２２ａが延在する方向および壁部１２２ｂが延在する方向において、複数のシンチレータ部１２１が配されるピッチが、複数の画素領域１７０が配されるピッチの自然数倍であってもよい。また、ｘ方向およびｙ方向において、複数のシンチレータ部１２１が配されるピッチが、複数の画素領域１７０が配されるピッチの自然数倍であってもよい。また、ｘ方向およびｙ方向において、複数のシンチレータ部１２１が配されるピッチが、光電変換素子１０４または光電変換素子１０７をそれぞれ備える複数の画素が配されるピッチの自然数倍であってもよい。
【００２９】
隔壁部１２２は、隔壁部１２２を形成するための基板を切削して立方体や直方体などの空洞を配することによって形成してもよいし、隔壁格子構造と底面となる基板とを貼り合わせることによって形成してもよい。例えば、隔壁部１２２は、アルミニウム、金、銀、銅、アルミ合金などの金属材料や種々の樹脂材料を切削加工やエッチング加工を行うことで形成されうる。また、隔壁部１２２は、樹脂材料の表面にセラミックやガラス、金属粒子などを含有させた塗料を印刷することによって形成されてもよい。隔壁部１２２のそれぞれのシンチレータ部１２１は、導光性能を向上させるために反射性を高くかつ遮光性を高くしてもよい。例えば、高反射かつ遮光性の高い材料で、高いアスペクト比のエッチングが可能な材料を適宜用いることができる。この隔壁部１２２に、例えばシンチレータを充填しシンチレータ部１２１を形成することによって、波長変換部１２０を得ることができる。
【００３０】
ここで、シンチレータ層１０６とシンチレータ部１２１とは、同じ材料のシンチレータが用いられてもよい。また、シンチレータ層１０６とシンチレータ部１２１とに、互いに異なるシンチレータ材料が用いられてもよい。例えば、シンチレータ層１０６が、ヨウ化セシウムを用いた柱状結晶のシンチレータであり、複数のシンチレータ部１２１のそれぞれが、硫酸化ガドリニウムを用いた粒子状結晶のシンチレータであってもよい。粒子状結晶のシンチレータは、柱状結晶のシンチレータと比較して光の指向性が低い。しかしながら、シンチレータ部１２１に粒子状結晶のシンチレータを用いた場合であっても、隔壁部１２２が存在するため、シンチレータ部１２１で変換される光の拡散を抑制することができる。
【００３１】
また、図１（ｂ）に示されるように、シンチレータ層１０６は、シンチレータ部１２１と比較して光電変換部１１４のそれぞれの光電変換素子１０４までの光路長が短い。このため、波長変換部１０１が、シンチレータ層１０６を複数の区画に区分する波長変換部１２０に配されるような隔壁部を含まなくてもよい。
【００３２】
また、図１（ｂ）に示す構成では、光電変換素子１０４は、波長変換部１０１のシンチレータ層１０６と波長変換部１２０のシンチレータ部１２１からの光をそれぞれ受光するように構成されるが、これに限られることはない。例えば、図３に示すように、光電変換素子１０４のそれぞれと波長変換部１０１との間に、複数の光電変換素子１０４に対する波長変換部１０１からの光の入射を抑制するための遮光層１０８’を含む。これによって、光電変換素子１０４は、波長変換部１２０のシンチレータ部１２１からの光に応じた信号を生成し、光電変換素子１０７は、波長変換部１０１のシンチレータ層１０６からの光に応じた信号を生成する。この構成においても、放射線撮像パネル１００において、ワンショットでエネルギ成分が異なる放射線を用いたエネルギサブトラクション画像を取得することができる。
【００３３】
次いで、放射線撮像パネル１００の製造方法について実施例を用いて説明する。
【００３４】
実施例１
まず、基板１０３の表面１５１のうち光電変換素子１０７が形成される部分に遮光層１０８を形成した。次いで、光電変換素子１０４または光電変換素子１０７と、スイッチ素子と、をそれぞれ備える複数の画素を含む光電変換部１１４を形成した。光電変換素子１０４が配された画素および光電変換素子１０７が配された画素は、図１（ｃ）に示すように千鳥格子状に配置した。具体的には、ｘ方向およびｙ方向において互いに隣り合う位置に、異なる種類の光電変換素子１０４または光電変換素子１０７を備える画素を配した。また、ｘ方向およびｙ方向と交差する斜めの方向に同種の光電変換素子１０４または光電変換素子１０７を備える画素を配した。次いで、光電変換部１１４が形成された基板１０３の上にポリイミドを含む保護層材料を塗布し、これを２００℃で２時間硬化させることによって、センサ保護層１０５を形成した。次いで、センサ保護層１０５が形成されたセンサパネル１０２上に、シンチレータとしてＣｓＩ：Ｔｌを用いて、光電変換部１１４を覆うようにシンチレータ層１０６を形成した。具体的には、センサパネル１０２の光電変換素子１０４が配される光電変換部１１４の領域の外側にマスキングを行い、所望の領域にシンチレータ層１０６を蒸着によって形成した。
【００３５】
次に、耐擦傷性を向上させるためのＰＥＴ層と耐湿保護層であるＡｌ層とが積層されたフィルム状シートに、さらに接着層１０９を積層させた保護シートを、シンチレータ層１０６全体を覆うようにセンサパネル１０２に貼りあわせた。貼りあわせには、真空ラミネータを使用し、シンチレータ層１０６の上に積層シートを配し、０．４Ｐａ、９０℃で５分間、保持した。これによって、シンチレータ層１０６全体が保護シートによって被覆され、保護シートの周端部の接着層１０９がセンサパネル１０２に全周接するように接着された。
【００３６】
次に波長変換部１２０の製造方法について説明する。まず、シリコンウェーハをエッチングし、図１（ｂ）、１（ｃ）に示されるような格子パターンを有する、深さ３５０μｍの凹部を形成した。次いで、形成された凹部にシンチレータ部１２１として粒子状結晶のシンチレータとして硫酸化ガドリニウム（ＧＯＳ：Ｔｂ）を充填し、波長変換部１２０を得た。
【００３７】
波長変換部１２０は、図１（ｃ）に示されるように、基板１０３の裏面１５２に、光電変換素子１０７を備える画素が配される画素領域１７０の中央部と隔壁部１２２の交点１２２ｃとが重なるように配し、周辺をエポキシ樹脂で封止して固定した。２つの波長変換部１０１、１２０を形成したセンサパネル１０２に設けられた接続パッド部１１１に配線部１１２を熱圧着した。これによって、図１（ａ）に示すような放射線撮像パネル１００を得た。
【００３８】
実施例２
図３に示される実施例２の放射線撮像パネル１００を形成した。光電変換素子１０４の上にシンチレータ層１０６から入射する光を遮光するための遮光層１０８’を配する以外は、上述の実施例１と同様の方法によって製造した。遮光層１０８’は、Ａｌなどの金属層を配してもよし。また、遮光層１０８’は、光電変換素子１０４のシンチレータ層１０６の側の電極を金属など遮光性のある材料で形成することによって、遮光層１０８’として機能させてもよい。
【００３９】
比較例１
実施例１と同様の方法でセンサパネル１０２および波長変換部１０１を形成した。波長変換部１３０は、ＰＥＴ基板１３２に粒子状結晶のシンチレータである硫酸化ガドリニウム（ＧＯＳ：Ｔｂ）をバインダ樹脂に分散させたペーストをスリットコータ法によって塗布、乾燥して２００μｍ厚シンチレータ層１３１を形成した。この波長変換部１３０を、センサパネル１０２の基板１０３の裏面１５２に、シンチレータの側を３０μｍのアクリル接着材を介して基板１０３と貼り合わせた。これによって、図４に示すような、比較例１の放射線撮像パネル２００を得た。
【００４０】
比較例２
実施例２の波長変換部１２０を上述の比較例１と同様の波長変換部１３０と置き換えた比較例２の放射線撮像パネル２００を製造した。
【００４１】
評価
放射線撮像パネル１００、２００を、図５に示すように、放射線撮像パネルを制御するための制御部５０１および放射線撮像パネルから出力される信号を処理するための信号処理部５０２に配線部１１２を介して接続させ、放射線撮像装置６０４０を得た。放射線撮像パネル１００または放射線撮像パネル２００、制御部５０１、信号処理部５０２は、図５に示されるように、１つの筐体５００内に収められうる。放射線撮像装置６０４０は、さらに、各構成を動作させるためのバッテリなどの電源部や放射線撮像装置６０４０の外部と通信するための通信部などを含んでいてもよい。また、図５に示される構成では、制御部５０１と信号処理部５０２は、別々の構成で示されているが、一体の構成であってもよい。
【００４２】
得られた放射線撮像装置６０４０を評価装置にセットし、放射線撮像装置６０４０と放射線源との間に２０ｍｍＡｌフィルタをセットした。次いで、放射線撮像装置６０４０と放射線源との距離を１３０ｃｍに調整した。この状態で、管電圧８０ｋＶ、管電流２５０ｍＡ、５０ｍｓで放射線パルスを３回爆射してファントムを用いて画像を取得した。それぞれの実施例および比較例において、異なるエネルギ成分の画像を２つ取得し、エネルギサブトラクション画像を得た。実施例１は比較例２と比べて、また、実施例２は比較例２と比べて、それぞれ得られた画像の画質の劣化を低減することができた。波長変換部１２０に隔壁部１２２を配する放射線撮像パネル１００によって、鮮鋭度に優れた放射線撮像装置６０４０が得られた。
【００４３】
以上、本発明に係る実施形態および実施例を示したが、本発明はこれらの実施形態および実施例に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
【００４４】
上述の実施形態は、エネルギサブトラクション画像を取得するために、基板１０３の両面に波長変換部１０１、１２０を配した放射線撮像パネル１００において、遮光層１０８の配される光電変換素子１０７を備える画素が配された画素領域１７０と重なる位置に隔壁部１２２の交点１２２ｃを配した。しかしながら、１つの波長変換部のみが配される放射線撮像パネルにおいても、上述の隔壁部の交点の配置を採用することができる。例えば、光電変換部にオプティカルブラックなど遮光を必要とする画素、換言すると通常の画素よりも波長変換部からの光の入射が抑制されるような画素が配される場合を考える。この場合、波長変換部に隔壁部を配し、基板に対する正射影において、オプティカルブラック画素と重なる位置に隔壁部の交点を配してもよい。これによって、放射線撮像パネルの感度の低下を抑制しつつ、隔壁部によって区画されるそれぞれのシンチレータ部で放射線から変換される光の指向性が向上し、得られる画像の鮮鋭性を向上させることが可能となる。
【００４５】
以下、図６を参照しながら本発明の放射線撮像パネル１００が組み込まれた上述の放射線撮像装置６０４０を適用した放射線撮像システムについて例示的に説明する。放射線撮像装置６０４０に放射線を照射するための放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者または被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線に患者または被験者６０６１の体内部の情報が含まれる。放射線撮像装置６０４０において、Ｘ線６０６０の入射に対応してシンチレータが発光し、これが光電変換素子で光電変換され、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され信号処理部としてのイメージプロセッサ６０７０によって画像処理され、制御室の表示部としてのディスプレイ６０８０で観察できる。
【００４６】
また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク６０９０などの伝送処理部によって遠隔地へ転送できる。これによって別の場所のドクタールームなどの表示部であるディスプレイ６０８１に表示し、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この情報は、光ディスクなどの記録媒体に記録することができ、またフィルムプロセッサ６１００によって記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
【符号の説明】
【００４７】
１００：放射線撮像パネル、１０１，１２０：波長変換部、１０４，１０７：光電変換素子、１０６：シンチレータ層、１１４：光電変換部、１２１：シンチレータ部、１２２：隔壁部、１２２ａ，１２２ｂ：壁部、１２２ｃ：交点
【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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