具体实施方式

参照附图描述用于执行本实施例的方式。另外，当放射线摄像装置用于例如医学图像诊断装置和分析装置时，光包括可见光和红外光，并且放射线包括X射线、α射线、β射线和γ射线。

第一实施例

图1是用于示出根据本发明第一实施例的放射线摄像装置100的示意性构造的示例的透视图。在图1中，示出了xyz坐标系，在该坐标系中放射线R的入射方向设置为z方向，并且相互垂直的x方向和y方向垂直于z方向。

图2是用于示出根据本发明第一实施例的放射线摄像装置100的详细构造的示例的横截面图。在图2中，示出了与图1所示的xyz坐标系相对应的xyz坐标系；更具体地，图2示出根据第一实施例的放射线摄像装置100在由图1所示的x方向和z方向限定的平面中的详细构造。在图2中，与图1中所示的构造的部件相同的部件用相同的附图标记标示。

在第一实施例的以下描述中，图1和图2中所示的根据第一实施例的放射线摄像装置100被描述为“放射线摄像装置100-1”。

如图1和图2所示，放射线摄像装置100-1包括第一闪烁体板(第一荧光体板)130、第二闪烁体板(第二荧光体板)120和摄像部分110。另外，如图2所示，放射线摄像装置100-1还包括第一接合构件141和第二接合构件142，以及第一防湿性树脂151和第二防湿性树脂152。在图1中，为了便于描述，部件被示出为彼此间隔开，但是如图2所示，这些部件实际上是通过经由第一接合构件141和第二接合构件142堆叠而布置成的。

如图2所示，第一闪烁体板130包括第一闪烁体层131、反射层132和支撑基板133。

第一闪烁体层131是荧光体，其被构造为将穿过支撑基板133和反射层132进入第一闪烁体层131的放射线R(包括透射过检查对象H的放射线R)转换为可由摄像部分110的光电转换元件112检测的具有一定波长的光。第一闪烁体层131由例如CsI:Tl制成。在这种情况下，例如，第一闪烁体层131通过气相沉积法形成在配设有反射层132的支撑基板133上。

图2中所示的反射层132是用于在z方向上反射在第一闪烁体层131中产生的进入反射层132的光(其可能会包括在第二闪烁体层121中产生的光)的层，以将该光引导至摄像部分110的光电转换元件112。在第一实施例中并不总是需要反射层132。

支撑基板133是布置在第一闪烁体层131的使放射线R进入的放射线入射侧上并且被构造为支撑第一闪烁体层131的基板。可用于支撑基板133的材料的示例包括玻璃、非晶碳、CFRP、树脂膜、铝和钛。

在这种情况下，当支撑基板133由铝、钛或具有反射光的功能的其他材料制成时，并不总是需要反射层132。CsI:Tl具有潮解性，因此期望由CsI:Tl制成的第一闪烁体层131被支撑基板133和防湿性保护膜覆盖。考虑到防湿性，还期望在放射线摄像装置100-1的外周部分中配设第一防湿性树脂151。具体地，在支撑基板133与第二闪烁体板120的光纤板(FOP)122之间且在第一闪烁体层131的侧面上配设第一防湿性树脂151。图2示出了第一闪烁体层131与反射层132接触的示例性构造。然而，为了保护反射层132免受作为用于形成第一闪烁体层131的材料的CsI:Tl的影响，还可以在第一闪烁体层131与反射层132之间形成有机膜。

如图2所示，第二闪烁体板120经由第一接合构件141连接至第一闪烁体板130，并且还经由第二接合构件142连接至摄像部分110。如图1和图2所示，第二闪烁体板120包括第二闪烁体层121和光纤板(以下简称为“FOP”)122。

第二闪烁体层121是荧光体，其被构造为转换透射过包括第一闪烁体层131的第一闪烁体板130和FOP 122的放射线R。透射过检查对象H并且被转换成具有一定波长的光的放射线R可被摄像部分110的光电转换元件112检测。第二闪烁体层121由例如CsI:Tl制成。在这种情况下，第二闪烁体层121通过例如气相沉积法形成在FOP 122上。另外，如上所述，CsI:Tl具有潮解性，因此期望由CsI:Tl制成的第二闪烁体层121被FOP 122和防湿性保护膜(未示出)覆盖。有机膜，例如，聚对二甲苯，可用作防湿性保护膜。考虑到防湿性，还期望在放射线摄像装置100-1的外周部分中配设第二防湿性树脂152。具体地，在FOP 122与摄像部分110的摄像基板111之间且在第二闪烁体层121的侧面上配设第二防湿性树脂152。图2示出了第二闪烁体层121与FOP 122接触的构造示例。然而，为了确保粘附强度或防止闪烁体的柱状晶体受到干扰，可以在第二闪烁体层121与FOP 122之间形成有机膜。

FOP 122可以包括通过在第一闪烁体层131与第二闪烁体层121之间捆扎多根光纤而形成的光纤板。随着FOP 122的数值孔径NA减小，进入FOP 122的斜光可以被阻挡。即，FOP122可以通过数值孔径NA来限制入射光的入射角。在本实施例中，FOP 122的数值孔径NA可以小于约1.0。FOP 122还具有阻挡放射线R的功能，并且随着厚度变大而提供更大的屏蔽效果。根据本实施例的放射线摄像装置100-1采用这样的模式，其中透射过第一闪烁体层131的放射线R(未被第一闪烁体131吸收)被第二闪烁体层121吸收以转换成光。因此，在该实施例中，FOP 122的厚度可以为1.0mm以下。在这种情况下，考虑到用作第二闪烁体层121的支撑基板的FOP 122的作用，可以将FOP 122的厚度设置为0.5mm。

摄像部分110将在第一闪烁体层131中产生的光和在第二闪烁体层121中产生的光转换成电信号。如图1和图2所示，摄像部分110包括摄像基板111和光电转换元件112。

在摄像基板111上形成矩阵状布置的多个光电转换元件112。光电转换元件112检测入射光(在第一闪烁体层131中产生的光和在第二闪烁体层121中产生的光)，并且将入射光转换为电信号。可使用的光电转换元件112的示例包括均使用非晶硅的PIN型传感器和MIS型传感器。

对于第一接合构件141和第二接合构件142，可以使用可通过加热而熔融或软化的接合构件。第一接合构件141和第二接合构件142各自由含有例如苯乙烯基、烯烃基、氯乙烯基、氨基甲酸酯基或酰胺基的热塑性弹性体的片状或液态的接合材料(也称为“热熔树脂”)形成。对于第一接合构件141和第二接合构件142中的各个接合构件，还可以使用例如在室温下具有粘结功能的丙烯酸基或硅基的粘结片。

另外，考虑到防湿性，在放射线摄像装置100-1的外周部分中配设第一防湿性树脂151和第二防湿性树脂152。第一防湿性树脂151和第二防湿性树脂152可以由例如硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂或其他树脂制成。

如图1和图2所示，放射线摄像装置100-1包括从放射线R的入射侧以下述顺序布置的支撑基板133、第一闪烁体层131、FOP 122、第二闪烁体层121和摄像部分110。在这种情况下，第一闪烁体层131和第二闪烁体层121具有不同的厚度。

在由图1和图2中的箭头所示的方向上为了向着检查对象H曝光而发出的放射线R被检查对象H衰减，然后进入第一闪烁体层131和第二闪烁体层121。第一闪烁体层131和第二闪烁体层121各自将入射的放射线R转换成可被光电转换元件112检测的具有一定波长的光(例如，可见光)。然后，由第一闪烁体层131和第二闪烁体层121中的各个闪烁体层转换的光进入形成在摄像基板111上的光电转换元件112以被转换为电信号，并且基于该电信号生成放射线图像。通过重复该操作，放射线摄像装置100-1还可以获得与放射线图像有关的运动图像。放射线图像的清晰度描述如下。在仅配设一个闪烁体层131(不配设闪烁体层121)的情况下，透射过检查对象H的放射线R被闪烁体层131转换成可见光。当使转换后的光直线传播至光电转换元件112时，可以获得具有高清晰度的放射线图像。形成闪烁体层131的CsI:Tl是柱状晶体；并且，由于在闪烁体层131中的光散射少，因此具有高的光方向性。然而，在柱状晶体与柱状晶体之间的空气层形式的空隙(该空隙为空气层)造成难以完全限制柱状晶体中的光。因此，在闪烁体层131的使放射线R进入的表面的附近被转换的光在被反复散射的同时向着位于光电转换元件112侧的闪烁体层131的使光出射的表面扩散传播。同时，在闪烁体层131的使光出射的表面的附近转换的光的一部分在被反复散射的同时向着闪烁体层131的使放射线R进入的表面侧扩散传播，并且被反射层132反射以在进一步扩散的同时返回到闪烁体层131的出射表面。随着闪烁体层131的厚度变大，光扩散的范围变宽。因此，即使当使用FOP 122时，随着闪烁体层131的厚度变大，进入FOP 122的光中所包括的扩散光的比例也增加，并且放射线图像的清晰度降低。

鉴于此，在第一实施例中，在作为闪烁体层的两个闪烁体层：第一闪烁体层131和第二闪烁体层121之间配设有被夹在中间的FOP 122。在第一实施例中，以这种方式配设两个闪烁体层，因此可以将第一闪烁体层131和第二闪烁体层121中的各个闪烁体层的厚度设置为使得第一闪烁体层131的厚度和第二闪烁体层121的厚度的总厚度等于或大于迄今为止所需的一个闪烁体层的厚度。可以使第一闪烁体层131和第二闪烁体层121中的各个闪烁体层的厚度比迄今所需的一个闪烁体层的厚度小(薄)，因此可以减小第一闪烁体层131和第二闪烁体层121中的各个闪烁体层内的光扩散范围。第一闪烁体层131和第二闪烁体层121的厚度可以设置为彼此不相等(可以设置为不同)。在这种情况下，位于放射线R的入射侧的第一闪烁体层131主要将低能放射线R转换成光，而位于光电转换元件112侧的第二闪烁体层121主要将透射过第一闪烁体层131和FOP 122的高能放射线R转换成光。因此，期望根据要使用的放射线R的性质来确定第一闪烁体层131和第二闪烁体层121中的各个闪烁体层的厚度。现在，如下更详细地描述放射线图像的清晰度。被第一闪烁体层131吸收的放射线R被转换成穿过FOP 122进入第二闪烁体层121的光。第一闪烁体层131的厚度比单闪烁体层结构中的闪烁体的厚度小(薄)。因此，进入FOP 122的光中所包括的扩散光的比例小。另外，由第一闪烁体层131转换的一些光朝向反射层132传播。该光被反射层132反射以进入FOP 122，但是由于第一闪烁体层131的厚度小(薄)，因此扩散范围更小。即，透射过FOP 122以进入第二闪烁体层121的光具有高清晰度。尚未被第一闪烁体层131吸收的放射线R透射过FOP 122而进入第二闪烁体层121。该放射线R被第二闪烁体层121转换成进入光电转换元件112的光。第二闪烁体层121的厚度也比单闪烁体层结构中的闪烁体层的厚度小(薄)，因此进入光电转换元件112的光中所包含的扩散光的比例小。另外，由第二闪烁体层121转换的一些光向FOP 122传播。该光的一部分被FOP 122反射以进入光电转换元件112。由于第二闪烁体层121的厚度小(薄)，所以扩散范围小。另外，进入FOP 122的光的一部分穿过第一闪烁体层131被反射层132反射，以沿着如上所述的相同路径返回。

如上所述，在放射线摄像装置100-1中，配设有两个闪烁体层：第一闪烁体层131和第二闪烁体层121，其间夹有FOP 122。可以使第一闪烁体层131和第二闪烁体层121中的各个闪烁体层的厚度比单个闪烁体层的厚度小(薄)。这样，通过将第一闪烁体层131的厚度和第二闪烁体层121的厚度的总厚度设置为等于或大于预定厚度，可以实现具有高灵敏度的放射线摄像装置，并且，还可以减小第一闪烁体层131和第二闪烁体层121中的各个闪烁体层内的光扩散范围，并减小进入光电转换元件112的光中所包括的扩散光的比例，从而能够抑制放射线图像的清晰度的降低。

此外，在第一闪烁体层131与第二闪烁体层121之间布置数值孔径NA小于1.0的FOP122，因此可以限制进入FOP 122的两个表面(上表面和下表面)的光的入射角。即，通过将FOP 122布置在第一闪烁体层131与第二闪烁体层121之间，可以校正接近于闪烁体层组(第一闪烁体层131和第二闪烁体层121)的中间的直线传播光的扩散光的扩散光。

第二实施例

在第二实施例的以下描述中，省略了对与上述第一实施例相同的事项的描述，而描述了与上述第一实施例的事项不同的事项。

图3是用于示出根据第二实施例的放射线摄像装置100的示意性构造的示例的透视图。在图3中，示出了与图1和图2所示的xyz坐标系相对应的xyz坐标系。此外，在图3中，与图1和图2中所示的构造的部件相同的部件用相同的附图标记标示，并且省略其详细描述。

图4是用于示出根据第二实施例的放射线摄像装置100的详细构造的示例的横截面图。在图4中，示出了与图3所示的xyz坐标系相对应的xyz坐标系，更具体地，图4是根据第二实施例的放射线摄像装置100在由图3所示的x方向和z方向限定的平面中的详细构造的图示。在图4中，与图3中所示的构造的部件相同的部件用相同的附图标记标示。

在第二实施例的以下描述中，图3和图4中所示的放射线摄像装置100被描述为“放射线摄像装置100-2”。下面描述与上述第一实施例的不同之处。

如图3和图4所示，放射线摄像装置100-2包括第一闪烁体板130、第二闪烁体板120、摄像部分110和固定基板160。另外，如图4所示，放射线摄像装置100-2还包括第一接合构件141和第二接合构件142、第一防湿性树脂151和第二防湿性树脂152以及固定构件170。在图3中，为了便于描述，这些部件被示出为彼此间隔开，但是如图4所示，这些部件实际上是通过经由第一接合构件141、第二接合构件142和固定构件170堆叠而布置成的。

如图3和图4所示，放射线摄像装置100-2包括多个摄像部分110。各个摄像部分110包括以矩阵形式布置在摄像基板111上的多个光电转换元件112中的一个，并且被构造为检测在第一闪烁体层131中产生的光和在第二闪烁体层121中产生的光，以将该光转换为电信号。例如，可以使用采用结晶硅的CMOS传感器，作为光电转换元件112。

多个摄像部分110经由固定构件170固定到固定基板160。在用作光电转换元件112的CMOS传感器中，结晶硅晶片的尺寸受到限制，因此期望的大尺寸的摄像基板可能无法通过使用单个摄像基板111来制造。鉴于此，如图3所示，与第一实施例不同，包括摄像基板111的摄像部分110通过以2×4矩阵布置而形成。然而，排列的摄像基板111的数量不限于该2×4矩阵阵列。

可以用于固定基板160的材料的示例包括玻璃、非晶碳、CFRP和铝。

对于固定构件170，可以使用例如通过在具有空隙的泡沫体的上方和下方布置接合层而获得的片状接合材料。这种接合材料由于发泡体中的空隙而具有大的弹性，因此对于吸收多个摄像基板111的高度变化以及使摄像表面平坦化是有效的。也可以使用例如含有例如硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂或热熔树脂的片状或液态的接合材料。

另外，如图3和图4所示，第二闪烁体板120包括第二闪烁体层121和多个FOP 122。各个FOP 122通过捆扎多根光纤而构成，因此期望的大尺寸的FOP可能无法通过使用多个FOP来制造。鉴于此，如图3所示，采用了以3×3矩阵布置FOP 122的方式。然而，阵列状的FOP122的数量不限于该3×3矩阵阵列。

放射线摄像装置100-2还包括两个闪烁体层：第一闪烁体层131和第二闪烁体层121，其间夹有FOP 122，因此可以产生与上述第一实施例的效果相同的效果。即，利用放射线摄像装置100-2，可以实现具有高灵敏度的放射线摄像装置，并且还可以减小在进入光电转换元件112的光中所包括的扩散光的比例，从而能够抑制放射线图像的清晰度的降低。

第三实施例

接下来，描述第三实施例。在第三实施例的以下描述中，省略了对与上述第一和第二实施例相同的事项的描述，而描述了与上述第一和第二实施例的事项不同的事项。

图5是用于示出根据本发明第三实施例的放射线摄像装置100的示意性构造的示例的透视图。在图5中，示出了与图1和图2所示的xyz坐标系相对应的xyz坐标系。此外，在图5中，与图1和图2中所示的构造的部件相同的部件用相同的附图标记标示，并且省略其详细描述。

图6是用于示出根据本发明第三实施例的放射线摄像装置100的详细构造的示例的横截面图。在图6中，示出了与图5所示的xyz坐标系相对应的xyz坐标系，更具体地，图6是放射线摄像装置100在由图5所示的x方向和z方向限定的平面中的详细构造的图示。在图6中，与图5中所示的构造的部件相同的部件用相同的附图标记标示。

在第三实施例的以下描述中，图5和图6中所示的放射线摄像装置100被描述为“放射线摄像装置100-3”。下面描述与上述第一和第二实施例的不同之处。

如图5和图6所示，放射线摄像装置100-3包括第一闪烁体板130、第二闪烁体板120和摄像部分110。另外，如图6所示，放射线摄像装置100-3还包括第一接合构件141、第三接合构件143和第二防湿性树脂152。在图5中，为了便于描述，这些部件被示出为彼此间隔开，但是如图6所示，这些部件可以通过经由第一接合构件141和第三接合构件143堆叠而布置成。

第二闪烁体层121例如由CsI:Tl制成。在这种情况下，第二闪烁体层121通过气相沉积法形成在摄像基板111上。另外，如上所述，CsI:Tl具有潮解性，因此期望由CsI:Tl制成的第二闪烁体层121被摄像基板111和防湿性保护膜(未示出)覆盖。形成在第二闪烁体层121上的防湿性保护膜或第二闪烁体层121可以经由第三接合构件143连接至FOP 122。

如图6所示，第一闪烁体板130包括第一闪烁体层131和支撑基板133。图6示出了其中未配设与图2中所示的反射层132对应的部件的示例。第一闪烁体板130是非柱状闪烁体板，其中通过涂覆法在支撑基板133上形成树脂和形成第一闪烁体层131的颗粒状的Gd₂O₂S(GOS)荧光体。在本实施例中，期望支撑基板133由具有将光反射的功能的材料制成。对于支撑基板133，不仅可以使用金属材料，而且可以使用例如含有氧化钛(TiO₂)颗粒的PET树脂板。在树脂布置在GOS颗粒周围的情况下，形成第一闪烁体层131的GOS还由于湿度而表现出较少的劣化，因此在图6中未布置第一防湿性树脂151。非柱状闪烁体板可以通过涂覆法来制造，因此在某些情况下可以降低生产成本。形成第一闪烁体层131的GOS是颗粒状的，因此闪烁体层中的光散射和扩散大于柱状CsI:Tl中的光散射和扩散。然而，可以通过将由CsI:Tl制成的第二闪烁体层121布置在摄像基板111的侧面并增加第二闪烁体层121的厚度来减小由GOS制成的第一闪烁体层131的厚度。即，第一闪烁体层131的厚度比第二闪烁体层121的厚度小(薄)。还可以通过在第一闪烁体层131与第二闪烁体层121之间布置FOP 122来将第一闪烁体层131的扩散光校正为接近于直线传播光的扩散光。

放射线摄像装置100-3还可以包括两个闪烁体层：第一闪烁体层131和第二闪烁体层121，其间夹有FOP 122，因此可以产生与上述第一实施例的效果相同的效果。即，利用根据本实施例的放射线摄像装置100-3，可以实现具有高灵敏度的放射线摄像装置，并且还可以减小在进入光电转换元件112的光中所包括的扩散光的比例，从而能够抑制放射线图像的清晰度的降低。

第四实施例

接下来，描述第四实施例。在第四实施例的以下描述中，省略了对与上述第一至第三实施例相同的事项的描述，而描述了与上述第一至第三实施例的事项不同的事项。

图7是根据第四实施例的X射线摄像系统(放射线摄像系统)的概念图，其使用了根据第一至第三实施例中的任一个的放射线摄像装置100。

作为由X射线管210(放射线产生单元)产生的放射线R的X射线211透射过要被检查的人220的胸部221，例如检查对象H，以进入根据第一至第三实施例中的任一个的放射线摄像装置100。进入该放射线摄像装置100的X射线211包括关于要被检查的人220的身体内部的信息。

在放射线摄像装置100中，第一闪烁体层131和第二闪烁体层121响应于进入放射线摄像装置100的X射线211而出射光。在这些闪烁体层中产生的光被摄像部分110光电转换成电信号，从而获得关于要被检查的人220的身体内部的电信息。该电信息被转换为数字信号并由用作信号处理单元的图像处理器230进行图像处理，因此可以在控制室的用作显示单元的显示器240上观察到。

此外，由放射线摄像装置100获得并由图像处理器230处理的电信息可以通过传输单元250(例如电话线)转发到远程站点，并且可以传输到例如位于另一个地方的医生室。在位于另一个地方的医生室中，可以将经由传输单元250接收到的电信息显示在用作显示单元的显示器241上，或者可以将其存储在诸如光盘的记录单元中，从而远程站点中的医生也可以进行诊断。也可以通过用作记录单元的胶片处理器260将电信息记录在用作记录介质的胶片261上。

上述所有实施例仅描述了用于实施本发明的具体示例。因此，本发明的技术范围不应被上述实施例所限制。具体地，在不脱离本发明的技术思想或主要特征的情况下，可以以各种形式来实施本发明。

应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。下述权利要求的范围应当被赋予最宽的解释，以便涵盖所有这类修改以及等同的结构和功能。