(57)【要約】【課題】必要な厚さ(強度)を確保しつつ、放射線検出器全体を薄くする構成を提案することを目的とする。【解決手段】放射線を電気信号に変換する変換素子を含む画素が複数配置された絶縁性基板１と、変換素子に光を照射するための光源４と、光源４からの光を変換素子に伝播するための導光板３と、を有する放射線検出装置において、絶縁性基板１は、導光板３の光出射側の表面上に配置され、導光板３には、絶縁性基板１を保持するための枠部３ａが設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を電気信号に変換する変換素子を含む画素が複数配置された基板と、前記変換素子に光を照射するための光源と、該光源からの前記光を前記変換素子に伝播するための導光板と、を有する放射線検出装置において、
前記基板は、前記導光板の光出射側の表面上に配置され、
前記導光板には、前記基板を保持するための枠部が設けられることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記基板及び前記導光板は多角形であり、前記枠部は前記導光板の少なくとも一辺には設けられることを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記枠部の外側の端が傾斜形状になっていることを特徴とする請求項１又は２記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記光源は前記導光板の内部に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記基板の側面と前記枠部との間に接着層が設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記基板の前記画素が配置された面と対向する面と、前記導光板の前記表面との間に、前記基板及び前記導光板と屈折率がほぼ等しい接着層が設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の放射線検出装置。
【請求項７】
前記導光板の前記表面と対向する面には反射層が設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の放射線検出装置。
【請求項８】
前記基板の前記画素が配置された面と対向する面と、前記導光板の前記表面との間に、前記導光板から出射された光を拡散・散乱させ、該光を画素が形成される面に集めるための拡散板が設けられることを特徴とする請求項１から５及び７のいずれか１項記載の放射線検出装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の放射線検出装置と、
前記放射線検出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表示手段と、
前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする放射線検出システム 。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療画像診断装置、非破壊検査装置、分析装置等に応用されているＸ線、α線、β線、γ線等の放射線を検出する放射線検出装置及び放射線検出システムに関する。特に、放射線を電気信号に変換する変換素子と、非晶質シリコンなどの非単結晶半導体を用いたスイッチ素子とを含む画素が絶縁基板上に２次元に配置されたセンサアレイを有する放射線検出装置及び放射線検出システムに関するものである。なお、本明細書では、放射線として、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線などが含まれる。それ以外には、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、放射線に含まれるものとする。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ用ＴＦＴ技術の進歩、情報インフラの整備が充実した現在では、画素が基板上にマトリクス状に複数配置されて構成されたセンサーパネルが注目されている。この画素は、放射線又はシンチレータからの光を電気信号に変換する変換素子とスイッチ素子とを有している。
【０００３】
特に、上記の変換素子がアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉとする）等の非結晶半導体を用いて形成され、スイッチ素子も非結晶半導体を用いて形成され薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとする）であるものが注目されている。これをフラットパネル検出器（以下、ＦＰＤ）という。
【０００４】
このＦＰＤは、放射線画像を瞬時に読み取り、瞬時にディスプレイ上に表示できるものである。
【０００５】
また、画像は、デジタル情報として直接取り出すことが可能であるため、データの保管、加工又は転送等の取り扱いが容易であると言った特徴がある。
【０００６】
また、ＦＰＤの感度等の諸特性は撮影条件に依存するが、従来のスクリーンフィルム系撮影法やコンピューティッドラジオグラフィ撮影法に比較して、同等又はそれ以上であることが確認されている。
【０００７】
このＦＰＤを用いた放射線検出装置では、長時間の使用における特性変動や、ダーク電流によるＳ／Ｎ低下が発生する可能性があった。
【０００８】
そこで、特許文献１から３に開示されているように、上記の特性変動やＳ／Ｎの低下といった課題を低減するために、光源を有する放射線検出装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−４０１４４号公報
【特許文献２】特表平１１−５１３２２１号公報
【特許文献３】特開２００４−３３６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、放射線検出器に拡散板や光源、反射板等を単純に重ね合わせをする構成では、放射線検出器自体が厚く重たくなってしまう。特に、カセッテタイプの放射線検出器に応用する場合には可搬性が失われる。
【００１０】
また、上記の特許文献には拡散板や光源、反射板等の層構成の記載はあるものの、具体的な実装形態については開示されていない。
【００１１】
そこで、本発明は、必要な厚さ(強度)を確保しつつ、放射線検出器全体を薄くする構成を提案することを目的とする。
【００１２】
また、具体的な実装形態について提案し、より低コストで簡素な実装方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、放射線を電気信号に変換する変換素子を含む画素が複数配置された基板と、前記変換素子に光を照射するための光源と、該光源からの前記光を前記変換素子に伝播するための導光板と、を有する放射線検出装置において、前記基板は、前記導光板の光出射側の表面上に配置され、前記導光板には、前記基板を保持するための枠部が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、反射層と光源が一体となった導光板が支持基板となり、放射線検出器全体を薄くすることができる。
【００１５】
また、絶縁性基板（センサ基板）を支持基板に実装する時は、絶縁性基板を支持基板の枠部に突き当てるだけで正確な位置決めができるため、より低コストで簡素な実装が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の放射線検出装置について説明する。
【００１８】
図１は第１の実施形態の模式的平面図であり、説明の都合上、電気部品６を平面に配置した状態を示している。  
【００１９】
図２は図１のＡ−Ａ‘における模式的断面図であり、電気部品６は、実際に導光板端面に実装・配置された状態を示している。
【００２０】
図１、図２において、１は、光電変換素子やスイッチ素子であるＴＦＴ等からなる複数の画素を有するガラス等の絶縁性基板(センサ基板)である。３はアクリル系樹脂などを射出成型して作製された均一な透光性部材からなる導光板である。４はＬＥＤや冷陰極管(Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ) 等の光電変換素子に光を照射するための光源である。５は反射ドット、マイクロリフレクタ、反射シート又はそれらを組み合わせた反射層である。６は駆動回路や信号処理回路を有するテープ・キャリア・パッケージ（以下、ＴＣＰとする。）である電気部品、７は放射線を電気信号に変換する画素が複数配置されている画素領域である。
【００２１】
本実施形態では、導光板３は絶縁性基板１を保持する支持基板として機能しており、絶縁性基板１を保持するために、表面とその表面の周囲に枠部３ａを有している。
【００２２】
絶縁性基板１は、導光板３の表面上に枠部３ａに保持されて配置されている。本実施形態では、導光板３の周囲２辺に枠部３ａを有しており、他の２辺は枠部３ａがない構成となっている。
【００２３】
電気部品６は、図示しない異方性導電性接着剤により絶縁性基板１上のパッド部（不図示）に電気的に接続され、導光板３の端面に配置されている。
【００２４】
光源４は、電気部品６と対向する側面に配置されている。
【００２５】
反射層５は、例えば、反射ドットと反射シートから構成される。
【００２６】
反射ドットは、例えば、チタン白(ＴｉＯ２)や沈降性バリウム(ＢａＳＯ４)など光学的に吸収が無く、反射率の高い顔料とバインダーを練り合わせた反射インクで構成される。
【００２７】
反射シートは、反射ドットに当たった光の一部で導光板背面に出てしまう成分を、反射して正面に向かわせたもので、高い反射率を持つ素材が用いられている。具体的には、ＰＥＴやポリカーボネート等、光学的に透明度の高い樹脂を微細発泡（内部に微細な空気の粒を入れる）させて作られる。
【００２８】
反射層５の他の構成としては、マイクロリフレクタと反射シートがある。導光板内を伝播する内部伝播光はマイクロリフレクタに遭遇し、そのマイクロリフレクタに内部入力される。内部入力された光は、光路が折り曲げられ、導光板３の出射面からほぼ正面方向に出射される。
【００２９】
次に、光源４について説明する。
【００３０】
光源４から出射された光は、導光板３内を全反射しながら進んでいくうちに、反射ドット又はマイクロリフレクタに当たって向きを変え、全反射角より小さくなった成分光が導光板３の表面に出て行く。
【００３１】
導光板３より出射した光は、絶縁性基板１上の画素間を通り抜け、後記するシンチレータで反射し光電変換素子に照射される。また、光の一部は画素間から直接光電変換素子に入射される。
【００３２】
次に、シンチレータにより放射線が光に変換され、画素領域７内の光電変換素子で吸収されずに画素間を通り抜けた光について説明する。
【００３３】
画素領域７内の光電変換素子で吸収されずに画素間を通り抜けた光は、絶縁性基板１を通り抜け反射層５に到達する。
【００３４】
反射層５は、拡散板の機能も兼ね備えており、反射層５での散乱反射により、絶縁性基板１へ反射しノイズの原因となる光を抑えることができる。
【００３５】
このように導光板３が枠部３ａを有し、反射層５と光源４が一体となった導光板３が支持基板となる構成にすると、絶縁性基板１の保持に必要な強度(厚さ)を確保しつつ検出器全体を薄くすることができる。
【００３６】
また、絶縁性基板１を導光板３に実装する時は、絶縁性基板１を導光板３の枠部３ａ側面に突き当てるだけで正確で簡素な位置決めができる。
【００３７】
図３は、本実施の形態のシンチレータが配置された放射線検出装置を示す斜視図である。
【００３８】
図３に示すように、シンチレータ２０は、画素領域７を覆うように絶縁性基板１上に配置されている。
【００３９】
シンチレータ２０は、放射線を光に変換する機能を果たし、ＧＯＳ、ＣｓＩ等からできている。
【００４０】
シンチレータは、保護層上に直接ＣｓＩ等のシンチレータ材料を積層させてもよいが、カーボン板やフィルムにＣｓＩ等のシンチレータ層を設けて、接着層を介して絶縁性基板１に貼り合わせてもよい。
【００４１】
本実施形態では、放射線を光に変換するシンチレータとシンチレータで変換された光を電気信号に変換する光電変換素子によって構成された放射線検出装置について説明した。しかしながら、放射線を直接電気信号に変換する直接変換型の変換素子(アモルファスセレン等)を用いた放射線検出装置についても適用可能である。
【００４２】
また、図４の模式的平面図に示すように、導光板３の枠部３ａを有する２辺において電気部品６を配置してもよい。
【００４３】
さらに、図５の模式的平面図に示すように、導光板３の枠部３ａを有する３辺において電気部品６を配置してもよい。
【００４４】
またさらに、図６又は図７に示すように、導光板３の枠部３ａを有する４辺において電気部品６を配置してもよい。その場合、光源４は導光板３の背面に配置される。
【００４５】
電気部品６は、導光板３の枠部３ａを有する辺に実装されることが好ましい。導光板３の枠部３ａを有する辺において絶縁性基板１に電気部品６を実装した方が実装強度に対する耐性が向上するからである。
【００４６】
また、導光板３の枠部３ａは１辺以上あれば良いが、枠部３ａが多い程支持基板として強度が強くなるため、絶縁性基板１の周囲の大部分を取り囲むように導光板３の周囲の辺に枠部３ａを設けることが好ましい。導光板３の周囲の辺すべてに枠部３ａを設けることがより好ましいが、辺の１部においてのみ枠部３ａが設けられていない構成でもよい。
【００４７】
また、図８又は図９の模式断面図に示されるように、電気部品６が配置されている辺の導光板３の端部形状は、図１から図７に示されているような四角形状に限定されるものではなく、適宜最適な形状を用いることが可能である。また、導光板３の端面にも端面反射層８がさらに設けられてもよい。
【００４８】
導光板３の端部を図８又は図９に示されるような端部形状にすると、チッピング等による導光板の欠けを防止することができる。
【００４９】
また、導光板３の枠部３ａ端面に配置された端面反射層８に使用される端面反射シートは、導光板３の端面に入射する光が端面を透過することを防止し、光の利用効率を向上させる。また、端面反射層８を図１から図５に適用することも可能である。
【００５０】
また、図１０の模式的断面図に示されるような導光板３の端部形状及び絶縁性基板１の端部形状を用いてもよい。
【００５１】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る放射線検出装置について説明する。
【００５２】
図１１は第２の実施形態における放射線検出装置の模式的断面図である。なお、図１１において、第１の実施形態で示した放射線検出装置と同様の構成要素は同一の番号で示し、その詳細な説明は割愛する。
【００５３】
本実施形態と第１の実施形態との違いは、光源４が導光板３内に配置されているところである。
【００５４】
このような構成にすると、放射線検出装置のサイズを小さくすることができる。特に、絶縁性基板１の４辺に電気部品６が配置されている枠部３ａを導光板３の周囲の辺に設けた放射線検出装置に適用すると、光源４の厚さ分を薄くすることができる。
【００５５】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る放射線検出装置について説明する。
【００５６】
図１２又は図１３は第３の実施形態における放射線検出装置の模式的断面図である。なお、図１２において、第１及び第２の実施形態で示した放射線検出装置と同様の構成要素は同一の番号で示し、その詳細な説明は割愛する。
【００５７】
第１及び第２の実施形態と本実施形態との違いは、絶縁性基板１の端面と導光板３の枠部３ａとをアクリル等からなる接着層２により接着しているところである。このような構成にすると、端面での機械的強度が向上する。
【００５８】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態に係る放射線検出装置について説明する。図１４は第４の実施形態における放射線検出装置の模式的断面図である。なお、図１４において、第３の実施形態で示した放射線検出装置と同様の構成要素は同一の番号で示し、その詳細な説明は割愛する。
【００５９】
本実施形態と第３の実施形態との違いは、絶縁性基板１の画素領域７に対応する領域の背面と導光板３の表面とをアクリル等の絶縁性基板１及び導光板３と屈折率のほぼ等しい接着層２により接着しているところである。
【００６０】
ガラス（屈折率約１．５）からなる絶縁性基板１と、アクリル系樹脂からなる導光板３（屈折率約１．５）と、アクリル系接着剤からなる接着層２（屈折率約１．５）とを用いている。このことにより、屈折率マッチングにより絶縁性基板１と導光板３との界面での反射を防止できる。
【００６１】
ここで、本実施形態では絶縁性基板１の画素領域７に対応する領域の背面と導光板３の表面との間に、絶縁性基板１及び導光板３と屈折率のほぼ等しい接着層２を設けている。
【００６２】
しかしながら、本実施形態はそれに限定されるものではなく、図１５のような形態にしてもよい。
【００６３】
図１５は実施形態の模式的断面図に示されるような絶縁性基板１の背面及び端面と導光板３の表面及び枠部３ａとの間に、絶縁性基板１及び導光板３と屈折率のほぼ等しい接着層２を設けたものである。このような構成にすると、全面接着されているため、機械的強度がさらに向上する。
【００６４】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態に係る放射線検出装置について説明する。図１６は第５の実施形態における放射線検出装置の模式的断面図である。なお、図１４において、第１〜４の各実施形態で示した放射線検出装置と同様の構成要素は同一の番号で示し、その詳細な説明は割愛する。
【００６５】
本実施形態と先に説明した各実施形態との違いは、導光板３と絶縁性基板１との間に拡散板９が追加されている点である。さらに、拡散板９はその端面が接着層２により、導光板３に固定されている。
【００６６】
拡散板９は、導光板３からの光を拡散・散乱させ、光を画素が形成される面に集めて輝度を上げる働きを持つ。
【００６７】
拡散板３は、ＰＥＴのフィルム上にアクリルビーズとバインダーからなる拡散層が形成されている。
【００６８】
その表面に凹凸をつけることにより光を拡散・散乱させる。そのため、拡散板９全面に接着層２を塗布すると、光拡散・散乱効果が薄れることになるため、周辺のみ接着層２にて固定される。
【００６９】
（応用例）
図１７は、本発明による放射線検出装置を用いたＸ線診断システムへの応用例を示したものである。
【００７０】
Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレータ（シンチレータ）を上部に実装した放射線検出装置６０４０に入射する。
【００７１】
この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。
【００７２】
この情報はデジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。
【００７３】
また、イメージプロセッサ６０７０は、イメージセンサ６０４０から出力された電気信号を電話回線６０９０等の伝送処理手段を介して遠隔地へ転送し、ドクタールーム等の別の場所にある表示手段（ディスプレイ）６０８１に表示することもできる。
【００７４】
また、イメージセンサ６０４０から出力された電気信号を光ディスク等の記録手段に保存し、この記録手段を用いて遠隔地の医師が診断することも可能である。また、記録手段となるフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、医療診断機器、非破壊検査機器等に用いられる、光電変換装置、放射線検出用基板及び放射線検出装置に用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施形態としての放射線検出装置の模式的平面図である。
【図２】図１の放射線検出装置のＡ−Ａ‘における模式的断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の放射線検出装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態としての放射線検出装置の模式的平面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態としての放射線検出装置の模式的平面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態としての放射線検出装置の模式的平面図である。
【図７】図５の放射線検出装置のＡ−Ａ‘における模式的断面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態としての放射線検出装置の模式的断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態としての放射線検出装置の模式的断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態としての放射線検出装置の模式的断面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態としての放射線検出装置の模式的断面図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態としての放射線検出装置の模式的断面図である。
【図１３】本発明の第９の実施形態としての放射線検出装置の模式的断面図である。
【図１４】本発明の第１０の実施形態としての放射線検出装置の模式的断面図である。
【図１５】本発明の第１１の実施形態としての放射線検出装置の模式的断面図である。
【図１６】本発明の第１２の実施形態としての放射線検出装置の模式的断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態としての放射線検出装置を用いたＸ線診断システムへの応用例を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  絶縁性基板
２  接着層
３  導光板
３ａ  枠部
４  光源
５  反射層
６  電気部品
７  画素領域
８  端面反射層
９  拡散板
２０  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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007278878.tif 000013
【図１２】
2007278878.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007278878.tif 000017
【図１６】
2007278878.tif 000018
【図１７】
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