(57)【要約】【課題】小型化、低コスト化に適し、製造工程での作業性にもより優れた大面積のファイバープレート及びその製造方法を提供し、また、その大面積のファイバープレートを用いることにより、安価で画像品位の優れた放射線撮像装置、及び放射線撮像システムを提供する。【解決手段】個別ファイバープレート５ａ，５ｂの隣接配置される側の側面は、光ファイバー繊維と平行であり、かつ、同じブロック４から切断された個別ファイバープレート５ａ，５ｂを導光面を上下反対にして接合して、大面積のファイバープレートを得る。この大面積のファイバープレートを波長変換体と光電変換素子との間に設ける。光を透過しない領域を、接合部７の接着剤６のみの厚さ５〜１５μｍ程度と、きわめて小さくなるので、接合部７で発生していた光を伝播しない領域を小さくすることができる。【選択図】　　　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に導光面を有する厚さの等しい複数の個別ファイバープレートを、隣接配置して接合した大面積のファイバープレートにおいて、
前記個別ファイバープレートの隣接配置される側の側面は、光ファイバー繊維と平行であり、かつ、同じブロックから切断された個別ファイバープレートを導光面を上下反対にして接合されていることを特徴とするファイバープレート。
【請求項２】
前記導光面又は前記側面のうち少なくともいずれか一方は、研磨された面であることを特徴とする請求項１に記載のファイバープレート。
【請求項３】
接着剤又は金属のうち少なくとも一方により、前記側面同士が接合されている接合部を有することを特徴とする請求項１に記載のファイバープレート。
【請求項４】
前記接合部は、放射線遮蔽性材料を含むことを特徴とする請求項３に記載のファイバープレート。
【請求項５】
上下に導光面を有する厚さの等しい複数の個別ファイバープレートを、隣接配置して接合した大面積のファイバープレートの製造方法において、
前記個別ファイバープレートの隣接配置される側の側面は、光ファイバー繊維と平行であり、かつ、同じブロックから切断された個別ファイバープレートを導光面を上下反対にして接合することを特徴とするファイバープレートの製造方法。
【請求項６】
放射線を光に変換する波長変換体と、光を電気信号に変換する光電変換素子と、前記波長変換体と前記光電変換素子との間に設けた請求項１〜４のいずれかに記載のファイバープレートとを備えたことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、前記信号処理手段からの信号を表示するための放射線源とを備えたことを特徴とする放射線撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバープレート（ファイバーオプティックプレートともいう）及びその製造方法、放射線撮像装置、並びに放射線撮像システムに関し、特に、小型ファイバープレートを接合した大面積のファイバープレート及びその製造方法、前記大面積のファイバープレートを用いた放射線撮像装置、並びに前記放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放射線撮像装置、特に医療を目的とするＸ線撮影装置ではＸ線動画の撮像が可能で画像品位が優れ、かつ、薄型で大面積入力範囲を有するＸ線撮像装置が求められている。また医療用のみならず、産業用非破壊検査機等にも薄型で安価な大面積のＸ線撮像装置が求められている。
【０００３】
かかるＸ線撮像装置において、Ｘ線が直接光電変換素子に入射すると、読み出し時にノイズとなり、また光電変換素子内の半導体の結晶が破壊され特性が悪くなる場合がある。
【０００４】
そのため、Ｘ線を遮蔽するためファイバープレートが用いられる。ファイバープレートを用いれば、撮像された光学像をぼかすことなくＸ線を遮蔽することが可能である。
【０００５】
このようなＸ線撮像装置としては、例えば、（１）ファイバープレートのファイバー繊維に傾斜を設け、ファイバープレートの端部が、接続した光電変換素子（撮像素子）の不活性部を避けるようにして大面積化した装置（例えば、米国特許第５，５６３，４１４号）、（２）ファイバープレートの厚みに段差をつけ、ファイバープレートの端部が、各光電変換素子（撮像素子）の不活性部を避けるようにして大面積化した装置（例えば、米国特許第５，８３４，７８２号）等がある。
【０００６】
図１５は、上記（１）のＸ線撮像装置の概略的断面図である。Ｘ線撮像装置は、Ｘ線を可視光に変換する蛍光体等からなるシンチレータ３と、シンチレータ３によって変換された可視光をＣＣＤセンサ等の光電変換素子１側へ導く光ファイバー等の個別ファイバープレート２と、個別ファイバープレート２によって導かれた可視光を電気信号に変換する光電変換素子１とを有する。
【０００７】
このＸ線撮像装置は、個別ファイバープレート２を光電変換素子１に対して傾斜させており、個別ファイバープレート２間には、各光電変換素子１からの電気信号を処理する処理回路等が設けられている。
【０００８】
図１６は、上記（２）のＸ線撮像装置の概略的斜視図である。なお、図１７において、図１６と同様の部分には、同一の符号を付している。図１７に示すように、ファイバープレート２の長さを部分的に変えて、例えば３つのＣＣＤセンサ等の光電変換素子１を一組として各組毎に段差を設けることによって、各光電変換素子１に処理回路等を備えるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記（１）の構成は、光ファイバーの軸に対して斜めに交差する導光面（光入出射面）を有しており、それぞれのファイバープレートの光ファイバーの軸が互いに交差するように配置されている。この構成では、Ｘ線撮像装置の更なる小型化が困難である。
【００１０】
一方、上記（２）の構成は、Ｘ線撮像装置が更に大型化する。また、各段差部分と光電変換素子との位置合わせ精度が厳しいため、製造工数が多くなり、かつ高精度な位置合わせ装置が必要になる。これらを鑑みると上記（２）の構成は現実的ではない。
【００１１】
このように、上記従来のＸ線撮像装置では、装置の大型化、低コスト化、製造工程での作業性等の点で必ずしも十分なものではなかった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、小型化、低コスト化に適し、製造工程での作業性にもより優れた大面積のファイバープレート及びその製造方法を提供することにあり、また、その大面積のファイバープレートを用いることにより、安価で画像品位の優れた放射線撮像装置、及び放射線撮像システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明では、上下に導光面を有する厚さの等しい複数の個別ファイバープレートを、隣接配置して接合した大面積のファイバープレートにおいて、前記個別ファイバープレートの隣接配置される側の側面は、光ファイバー繊維と平行であり、かつ、同じブロックから切断された個別ファイバープレートを導光面を上下反対にして接合されている。
【００１４】
また、上下に導光面を有する厚さの等しい複数の個別ファイバープレートを、隣接配置して接合した大面積のファイバープレートの製造方法において、前記個別ファイバープレートの隣接配置される側の側面は、光ファイバー繊維と平行であり、かつ、同じブロックから切断された個別ファイバープレートを導光面を上下反対にして接合する。
【００１５】
さらに、放射線撮像装置において、放射線を光に変換する波長変換体と、光を電気信号に変換する光電変換素子と、前記波長変換体と前記光電変換素子との間に設けた前記大面積のファイバープレートとを備える。
【００１６】
さらに、放射線撮像システムにおいて、前記放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、前記信号処理手段からの信号を表示するための放射線源とを備える。
【００１７】
すなわち、一枚の大面積ファイバープレート下に複数の光電変換素子を隣接配置することで従来からの問題点を解決し、かつ、複数の個別ファイバープレートを側面接着により大面積化したファイバープレートは、同じブロックから切取られた個別ファイバープレートのファイバー繊維方向は揃っているため、ブロック内で同じ辺だったもの同士の導光面を上下反対に接合することで、ファイバー接合部分で発生していた光を伝播しない領域を小さくするように改善することができる。
【００１８】
また、複数の個別ファイバープレートを接合し大面積化したファイバープレートは、接合後に両面研磨することで、接合時の段差の発生や接着剤のはみ出し等を除去でき、シンチレータの成膜や光電変換素子を接着する際に、特性が出し易い。
【００１９】
また、接着剤の中にＸ線を遮蔽する材料を混合することで、ファイバープレート接合部分から漏れ抜ける光電変換素子に有害なＸ線を吸収することができ、ノイズ特性、信頼性に優れたＸ線撮像装置を提供することができる。
【００２０】
したがって、この方法で製造された大面積ファイバープレートを放射線撮像装置に用いることで、つなぎ目のない画像品位の優れた大面積、低コストの放射線撮像装置を提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１〜１０は、本発明によるファイバープレートの製造方法を示す図である。
【００２２】
ファイバープレートを製作する前に、まず、シングルファイバーを製作する。図１は、シングルファイバーの製造方法を示す図である。シングルファイバー１は、中心のコアガラス２１とその周囲を被覆するクラッドガラス２２と吸収体ガラス２３から形成されている。コアガラス２１＋クラッドガラス２２＋吸収体ガラス２３の複合体を、加熱装置を通し延伸することにより複合体と断面が相似形のシングルファイバー１が得られる。
【００２３】
次に、上記シングルファイバー１を用いてマルチファイバーを製作する。図２、図３は、マルチファイバーの製造方法を示す図であり、シングルファイバー１を積層し、加熱延伸してマルチファイバー３を製造する。
【００２４】
２は、シングルファイバー１を積層した積層体を示す。図２（ａ）に示すようにシングルファイバー１を長さ方向に揃えて、積層体２を形成する。積層体２は、ここでは図２（ｂ）のように断面が６角形となるように積層したがマルチファイバー３が隙間なく積層できれば他の形状でもよい。
【００２５】
図３に示すように、シングルファイバーの積層体２を図１の場合と同様に加熱延伸しマルチファイバー３を得る。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ′断面を示している。
【００２６】
次に、マルチファイバー３を用いてファイバーブロック４を製作する。
【００２７】
図４は、ファイバーブロックの製造方法を示す図であり、マルチファイバー３を加熱プレス装置の金型１００内に積層し、高温プレスしている。金型１００とマルチファイバー３との溶着を防ぐため金型１００の内側に金属箔を入れ、ファイバーブロック４を完成させる。
【００２８】
図５は、完成したファイバーブロック４の外観を示す図である。この際、温度分布プレスの荷重分布やマルチファイバー３の外形不ぞろい、あるいは、変形等により、ファイバーブロック４が多少であるが変形する。
【００２９】
また、この際、温度分布、荷重分布によりファイバーが光を透過しなくなる欠陥が発生することや、ブロック内の残留応力、温度差から大きなファイバーブロック４を製作することは大変困難である。
【００３０】
図６は、ファイバーブロック４のスライス方法を示す図である。ファイバーブロック４は、まずブロック外形にそってスライス装置を用いて切断し、個別ファイバープレート５を得る。
【００３１】
図７は、個別ファイバープレート５の外形とファイバー繊維方向を揃える方法を示す図である。個別ファイバープレート５は、そのままでは、その外形とファイバーの繊維方向が揃っていないので、側面研磨装置を用いて個別ファイバープレート５とファイバー繊維方向を揃える。ステージ角度が任意に設定できる研磨装置のステージ２００上に個別ファイバープレート５を固定し研磨砥石２０１を回転させながら研磨する。
【００３２】
図８は、個別ファイバープレート５同士の接着方法を示す図である。このとき、図５，６にも示したとおり、ファイバーブロック４は変形している。すなわち、図８（ａ）に示すように、ファイバーブロック４の中でファイバー繊維の方向が平行でないということであり、ファイバーブロック４から切り出された個別ファイバープレート５も同様にファイバー繊維の方向が不ぞろいとなる。図８（ｂ）に示すように、２枚の個別ファイバープレート５同士を接着すると、接合部７においてファイバーの繊維方向が揃っていないため、光の伝播しない領域が発生してしまう。
【００３３】
そこで、本発明では、図８（ｃ）に示すとおり同じブロックからとれた一つの個別ファイバープレート５ａに別の個別ファイバープレート５ｂを上下反対にして接合する。すなわち、順次切り出した個別ファイバープレート５を接合する際、一方を裏返して接合する。同じファイバーブロック４内ではファイバー繊維の歪の方向がほぼ同じであるため、個別ファイバープレート５同士を上下反対にして接合すると、光を透過しない領域を、接合部６の接着剤７のみの厚さ５〜１５μｍ程度と、きわめて小さくなるので、接合部６で発生していた光を伝播しない領域を小さくすることができる。このようにファイバーブロック４の製造時発生した歪みを吸収することができる。
【００３４】
なお、接着剤７は、具体例としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等が挙げる、これらは単独、又は２種類以上を組み合わせて使用される。また、添加剤としてＸ線遮蔽材料である鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、銀、スズ、ガドリニウム、タングステン、鉛、金、ランタン等の少なくとも一種の材料又は合金、又は化合物が用いられる。
【００３５】
また、接着剤７として、融点がファイバープレート材料より低くかつＸ線を遮蔽する、例えば鉛、ランタン、ガドリウム、ガドリニウム等の酸化物等の重金属を多く含む低融点ガラスや低融点金属の鉛、スズ、亜鉛、インジュウム、銀等の金属を２種類以上含む合金を用いてもよい。例えば半田やろうづけによる接着でもよい。
【００３６】
図９は、大面積ファイバープレートの研磨方法を示す図である。最後に、両面研磨装置３００にて個別ファイバープレート同士を接着した際の厚みのばらつきや段差、あるいは、接着剤のはみ出しを、研磨により取り去り大面積のファイバープレート８を完成させる。
【００３７】
図１０は、上述した製造方法で製作された大面積ファイバープレート８を示す外観図である。大面積ファイバープレート８は、例えば３０ｃｍ×３０ｃｍの大きさで厚みは３ｍｍ程度である。この大きさは構成するＸ線撮像装置の有効面積より少し大きい方が好ましい。
【００３８】
厚みは、Ｘ線を十分に遮蔽する厚みが求められ、例えば、ランタン系のガラスを用いた場合、厚みが３ｍｍであれば、Ｘ線は、１／１０から１／１０００に減衰する。この値は使用するＸ線の波長により変化するのもであるから、装置の使用するＸ線波長に合わせてファイバープレートの厚みを決めればよい。
【００３９】
この大面積のファイバープレート８を図１１、図１２のように組み合わせ、Ｘ線撮像装置を構成する。
【００４０】
図１１は、上述したファイバープレート８を用いたＸ線撮像装置の基本的な構成を示す模式図である。９は、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ、バイポーラ型イメージセンサ、ＣＭＤ型イメージセンサ、薄膜トランジスタ型イメージセンサ等の集積回路チップで構成された光電変換素子（撮像素子）であり、複数の光電変換素子９ａが並べられた大面積の光電変換素子９が構成されている。
【００４１】
８は、図１０で示した大面積のファイバープレートであるが、ここでは、ファイバープレート５同士の接合部分を省略し、大面積ファイバープレート８のみを示している。大面積ファイバープレート８の導光面は上下の主面（光入出射面）である。
【００４２】
また、１０は、放射線を可視光に変換するシンチレータでありＧｄ２Ｏ２Ｓ（Ｔｂ）のようなガドリニウム硫化酸化物、ＣｓＩ（ＴＩ）のようなヨウ化セシウムに代表されるハロゲン化アルカリ金属等の材料からなる層状部材である。
【００４３】
貼り合わされた大面積ファイバープレート８の導光面積を、貼り合わされた大面積光電変換素子９の有効受光面積と同じか、それよりも大きなものとし、さらに、シンチレータ１０の有効面積は、貼り合わされた大面積ファイバープレート８の導光面積と同じか、それより大きくするとよい。
【００４４】
放射線がシンチレータ１０の上面に入射すると、シンチレータ１０は、可視光域の光を発光する。シンチレータ１０と光電変換素子９との間に配されたファイバープレート８が、この光を光電変換素子９の受光部に導く。受光部に入射した光はそこで画素毎に光電変換され電気信号として読み出される。
【００４５】
ここで、大面積ファイバープレート８は放射線が光電変換素子９へ入射することを防いでいるので、光電変換素子９の誤動作、ノイズの生成を抑制することができる。
【００４６】
なお、本発明の撮像装置はＸ線撮像装置に好適に用いることができるが、特にその用途はＸ線に限定されるものではなくα、β、γ線等の放射線像を検出する放射線撮像装置にも用いることができる。また、光は、画素により検出可能な波長領域の電磁波であり、可視光を含む。
【００４７】
図１２は、本発明におけるＸ線撮像装置の具体的構成例の断面図である。Ｘ線撮像装置は、Ｘ線を可視光等の光電変換素子で検知可能な波長の光に変換するシンチレータ１０と、シンチレータ１０によって変換された光を光電変換素子９側へ導く複数のファイバープレートを接着した大面積ファイバープレート８と、光を電気信号に変換する光電変換用受光素子を備えた複数の光電変換素子９ａとを有する。
【００４８】
この装置は、必要に応じて以下の要素を有する。すなわち、大面積ファイバープレート８と複数の画素を備えた光電変換素子９とを接着する弾性にすぐれた透明接着剤１６、各光電変換素子９ａからの電気信号を外部に出力するための配線を有するフレキシブル基板１９、フレキシブル基板１９と各光電変換素子９ａとを電気的に接続するバンプ１５、フレキシブル基板１９が接続される駆動回路基板であるプリント基板２０、シンチレータ１０を保護するアルミ保護シート１１、光電変換素子９を搭載するベース基板１３、ベース基板１３を保持するための筐体１４、筐体１４に備えられた筐体カバー１２、光電変換素子９とファイバープレート８との間に設けられた一定間隔を保持するためのスペーサ１７、透明接着剤１６をファイバープレート８と各光電変換素子９ａとの間に介在させるための目地うめ剤１８を有する。
【００４９】
大面積ファイバープレート８は、上記の方法にて貼り合わされており、つなぎ目で光を伝播しない領域の幅は５〜１５μｍに仕上げている。また、光電変換素子９の画素ピッチは１６０μｍであり画素に光を伝播しない領域がかかったとしても残りの光を伝播する部分で十分に光による像データを入手できる。また、出力は他の画素に比べ低下しているので画像処理によって補正することでより良い画像が得られる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態により、大面積のファイバープレートがシームレスで、かつ、安価に製作できることから大面積の有効受光部と高い画像品位また、低コストを兼ね備えた放射線撮像装置が構成できる。
【００５１】
以下に述べる放射線撮像システムの形態は、上述した放射線撮像装置を用いたシステムである。
【００５２】
図１３は、本発明におけるＸ線撮像装置を備えた非破壊検査システムの構成を示す概念図である。非破壊検査システムは、上述した実施形態のＸ線撮像装置１０００と、被写体２０００と、被写体２０００にＸ線を照射するマイクロフォーカスＸ線発生器３０００と、Ｘ線撮像装置１０００から信号を処理する画像処理装置６０００と、画像処理された画像を表示するモニタ４０００と、これらを制御するコントローラ５０００を有する。
【００５３】
非破壊検査システムにおいて、マイクロフォーカスＸ線発生器３０００により発生したＸ線を非破壊検査したい被写体２０００に照射すると、被写体２０００内部の欠陥有無の情報が、Ｘ線撮像装置１０００を通じて画像処理装置６０００に出力される。画像処理装置６０００では、出力信号を上述しているファイバープレート間つなぎ部で出力の低下した部分の補正を行い、必要に応じて暗信号補正等も施してモニタ４０００に画像を表示する。
【００５４】
モニタ４０００に表示されている画像は、コントローラ５０００によって、例えば拡大縮小、濃淡の制御ができる。こうしてモニタ４０００に表示された画像を通じて被写体２０００の内部の欠陥を発見、不良品として製造工程から除外する。
【００５５】
図１４は、上述した実施形態によるＸ線撮像装置を備えたＸ線診断システムの構成を示す概念図である。Ｘ線診断システムは、Ｘ線撮像装置１０００を備えたベッドと、被写体２０００にＸ線を照射するためのＸ線発生装置７０００と、Ｘ線撮像装置１０００から出力される画像信号の処理及びＸ線発生装置７０００からのＸ線照射時期等を制御するイメージプロセッサ８０００と、イメージプロセッサ８０００によって処理された画像信号を表示するモニタ４０００を有する。なお、図１３において、図１２で示した部分と同様の部分には同一符号を付している。
【００５６】
Ｘ線診断システムにおいて、Ｘ線発生装置７０００はイメージプロセッサ８０００からの指示に基づいてＸ線を発生させ、このＸ線をベッド上の被写体２０００に照射すると被写体２０００のレントゲン情報がＸ線撮像装置１０００を通じてイメージプロセッサ８０００に出力される。イメージプロセッサ８０００では、出力された信号を上述したファイバープレート間つなぎ部で出力の低下した部分の補正を行い、必要に応じて暗信号補正等も施してモニタ４０００に画像を表示する。
【００５７】
モニタ４０００に表示されている画像は、コントローラによってたとえば拡大縮小、濃淡の制御ができる。こうしてモニタ４０００に表示された画像を通じて被写体２０００の病変を医師等が診断する。また、医師が診察した後の被写体２０００のレントゲン情報は、本システムに記録手段を設けて、ディスク状の記録媒体等に記録してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の大面積のファイバープレート及びその製造方法によれば、小型のファイバープレートをファイバー繊維方向に揃え、かつ隣接するファイバーは同じインゴットから切り出したファイバープレートを導光面を上下反対にして接合することにより、プレート間につなぎ目の発生しない大面積のファイバープレートを安価に製作することができる。
【００５９】
また、この大面積のファイバープレートを放射線撮像装置に用いることで低価格で高品位画像かつ大面積の放射線撮像装置及び放射線撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シングルファイバーの製造方法を示す図
【図２】マルチファイバーの製造方法を示す図
【図３】マルチファイバーの製造方法を示す図
【図４】ファイバーブロックの製造方法を示す図
【図５】ファイバーブロックの外観を示す図
【図６】ファイバーブロックのスライス方法を示す図
【図７】個別ファイバープレートの外形とファイバー繊維方向を揃える方法を示す図
【図８】個別ファイバープレート同士の接着方法を示す図
【図９】大面積ファイバープレート研磨方法を示す図
【図１０】大面積ファイバープレートを示す外観図
【図１１】大面積ファイバープレートを用いたＸ線撮像装置の基本的な構成を示す模式図
【図１２】本発明おけるＸ線撮像装置の具体的構成例の断面図
【図１３】非破壊検査システムの構成を示す概念図
【図１４】Ｘ線診断システムの構成を示す概念図
【図１５】従来例（１）のＸ線撮像装置の概略的断面図
【図１６】従来例（２）のＸ線撮像装置の概略的斜視図
【符号の説明】
１　シングルファイバー
２　シングルファイバー積層体
３　マルチファイバー
４　ファイバーブロック
５　個別ファイバープレート
６　接合部
７　接着剤
８　大面積ファイバープレート
９　光電変換素子
１０　シンチレータ
１００　金型プレス
２００　研磨装置ステージ
２０１　研磨砥石
３００　両面研磨装置
１０００　Ｘ線撮像装置
２０００　被写体
３０００　マイクロフォーカスＸ線発生器
４０００　モニタ
５０００　コントローラ
６０００　画像処理装置
７０００　Ｘ線発生装置
８０００　イメージプロセッサ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2004109608.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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