放射線撮影装置及び製造方法
【課題】反射層の反射効率を低下させることなく、シンチレータで発生した長波長成分のクロストークを抑制する。
【解決手段】センサパネル２３を透過した放射線は、シンチレータ３７の放射線入射領域で光に変換される。この光の短波長成分９０ａは、柱状結晶３９内を全反射しながら反射層２５に向けて進行し、ダイクロイックフィルタからなる第１の反射層４２により鏡面反射されてセンサパネル２３に向かうので、センサパネル２３の検出光量が低下することはない。また、光の長波長成分９０ｂは、屈折しにくいため、シンチレータ３７の柱状結晶３９間を透過し、光の発生位置から離れた位置で反射層２５に入射するが、長波長成分９０ｂは、第１の反射層４２を透過し、再帰性反射層である第２の反射層４３によって再帰反射されるので、光の発生位置から近い位置でセンサパネル２３に入射される。
【解決手段】センサパネル２３を透過した放射線は、シンチレータ３７の放射線入射領域で光に変換される。この光の短波長成分９０ａは、柱状結晶３９内を全反射しながら反射層２５に向けて進行し、ダイクロイックフィルタからなる第１の反射層４２により鏡面反射されてセンサパネル２３に向かうので、センサパネル２３の検出光量が低下することはない。また、光の長波長成分９０ｂは、屈折しにくいため、シンチレータ３７の柱状結晶３９間を透過し、光の発生位置から離れた位置で反射層２５に入射するが、長波長成分９０ｂは、第１の反射層４２を透過し、再帰性反射層である第２の反射層４３によって再帰反射されるので、光の発生位置から近い位置でセンサパネル２３に入射される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータによって放射線から変換された光を検出するセンサパネルとを備えた放射線撮影装置及び製造方法に関し、更に詳しくは、シンチレータで変換された光をセンサパネルに向けて反射する反射層を備えた放射線撮影装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照射された放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを対面配置した間接変換方式の放射線検出器を用いて、照射された放射線により表される放射線画像を撮影できるようにした放射線撮影装置が実用化されている。また、シンチレータから放射された光を有効利用するため、シンチレータのセンサパネルに対面する光出射方向とは反対側に、シンチレータから放射された光をセンサパネルに向けて反射する鏡面状の反射層を備えた放射線撮影装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
シンチレータには、ヨウ化セシウム（以下、ＣｓＩと呼ぶ）等を基板に蒸着することにより、光出射方向に沿って複数の柱状結晶を立設したものがある。柱状結晶からなるシンチレータでは、放射線の照射によって発生した光は、柱状結晶のライトガイド効果によって柱状結晶中を全反射しながらセンサパネルに向けて進行するので、シンチレータから出射される光の散乱が抑制される。したがって、柱状結晶からなるシンチレータを用いた放射線撮影装置では、照射された放射線を画像として検出する際に、画像の鮮鋭度の低下を抑制することができる。
【０００４】
柱状結晶からなるシンチレータでは、クロストークと呼ばれる現象の発生を防止するため、複数の柱状結晶間に隙間が設けられている。クロストークとは、柱状結晶同士が接触することにより、柱状結晶中を進行する光の一部が接触している他の柱状結晶へ移る現象である。シンチレータでクロストークが発生すると、シンチレータ内での光の発生位置と、その光がセンサパネルに入射する位置とに大きなずれが生じ、放射線画像のボケが引き起こされてしまう。
【０００５】
上記クロストークは、柱状結晶同士が接触していなくても発生する。図１３は、複数の柱状結晶１２１を備えたシンチレータ１２０の模式図であり、柱状結晶１２１ａ中を全反射しながら進行する光１２２は、柱状結晶１２１ａの内壁面に対する入射角度θｘが臨界角θｃ以下になったときに柱状結晶１２１ａから放射され、隣接する柱状結晶１２１ｂ内に入射してしまうためである。なお、ＣｓＩからなる柱状結晶の屈折率を１．８、柱状結晶間に存在する空気の屈折率を１．０としたとき、臨界角θｃはおよそ３４°となる。
【０００６】
また、柱状結晶１２１ａから柱状結晶１２１ｂに入射した光１２２は、柱状結晶１２１ｂから更に隣接する柱状結晶に放射され、柱状結晶１２１ｂから遠く離れた柱状結晶まで透過していくことがある。これは、柱状結晶１２１ａと柱状結晶１２１ｂとの間隔が非常に狭いため、柱状結晶１２１ａから放射された光１２２はほとんど屈折せず、光１２２の長波長成分１２２ｂは短波長成分１２２ａに比べて屈折しにくいため、柱状結晶１２１ｂに対する入射角度が臨界角θｃ以下となる状態が維持されるためである。
【０００７】
上述した光の入射角度を原因とするクロストークは、シンチレータから直接センサパネルに向かって進行する光だけでなく、反射層によって反射されてセンサパネルに向かう光でも発生する。図１４に示すように、シンチレータ１２０に入射した放射線は、シンチレータ１２０の入射領域で多くが光に変換される。この光のうち、短波長成分１２２ａは、比較的屈折しやすいため、柱状結晶１２１ａ内を全反射しながら反射層１２４に向かう。また、短波長成分１２２ａの反射層１２４に対する入射角度が臨界角以下となり、柱状結晶１２１ａから柱状結晶１２１ｂに短波長成分１２２ａが放射された場合でも、短波長成分１２２ａは、屈折して臨界角以上の入射角度になりやすいため、シンチレータ１２０内での発生位置と、センサパネル１２５に対する入射位置とが大きく離れることはない。
【０００８】
これに対し、図１５に示すように、シンチレータ１２０の柱状結晶１２１ｃの入射領域で発生した光の長波長成分１２２ｂは、短波長成分１２２ａに比べて屈折しにくいため、反射層１２４まで伝播される間に光の発生位置から大きく離れてしまい、反射層１２４で反射されてセンサパネル１２５まで伝播される間に、光の発生位置から更に遠くまで離れた柱状結晶１２１ｄの位置でセンサパネル１２５に入射してしまう。
【０００９】
また、間接変換方式の放射線検出器には、図１４に示すように、放射線の入射側からセンサパネル１２５、シンチレータ１２０及び反射層１２４を順に配置し、センサパネル１２５を透過した放射線をシンチレータ１２０で光に変換してセンサパネル１２５で検出する「表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling)」と、詳しくは図示しないが、放射線の入射側から反射層、シンチレータ及びセンサパネルを順に配置し、反射層を透過した放射線をシンチレータで光に変換する「裏面読取方式(ＰＳＳ：Penetration Side Sampling)」とがある。ＰＳＳ方式では、シンチレータの放射線入射領域で発生した光は、すぐ近くに配置されている反射層により反射されてセンサパネルに向かうが、ＩＳＳ方式では、シンチレータの放射線入射領域で発生した光は、シンチレータ内を反射層まで伝播され、反射層で反射されて再びシンチレータ内を伝播してセンサパネルに入射されるため、光の伝播距離がＰＳＳ方式のほぼ２倍となり、クロストークの影響が大きくなる。
【００１０】
上記問題を解決するため、反射層に再帰性反射層を用いることが考えられる（例えば、特許文献２、３参照）。反射層に再帰性反射層を用いると、反射層に入射した光は、反射層によって入射方向に反射されるため、屈折しにくい長波長成分の光であっても、シンチレータ内での光の発生位置から比較的近い位置でセンサパネルに入射させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２７１５０４号公報
【特許文献２】特開２００２−０５５１６８号公報
【特許文献３】特開平０９−０９０１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
再帰性反射層には、多数の微小なガラスビーズを用いたものと、多数の微小なプリズムを用いたものとがあるが、光の入射位置や入射角度によって光が再帰反射されずに、吸収または拡散する場合がある。そのため、再帰性反射層は、鏡面反射層に比べて反射効率が低いことが知られている。このような再帰性反射層を放射線撮影装置の反射層として用いた場合、センサパネルに対する入射光量が低下してしまい、放射線画像の画質が悪化することが懸念される。
【００１３】
本発明は、上記問題を解決するため、反射層の反射効率を低下させることなく、シンチレータで発生した長波長成分の光のクロストークを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の放射線撮影装置は、照射された放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータの光出射側に配置され、シンチレータにより変換された光を検出するための光センサを有するセンサパネルと、シンチレータの光出射側と反対側に配置され、シンチレータによって変換された光を光出射側に向けて、選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層と、を備えている。
【００１５】
反射層は、シンチレータにより変換された光の波長に応じて、選択的に鏡面反射または再帰反射を行なうようにしてもよい。この場合、反射層は、シンチレータによって変換された光の短波長成分を鏡面反射し、長波長成分を再帰反射することが好ましい。
【００１６】
反射層は、短波長成分の光を鏡面反射し、長波長成分の光を透過させる第１の反射層と、第１の反射層を透過した長波長成分の光を再帰反射する第２の反射層とから構成してもよい。この場合、第１の反射層として、ダイクロイックフィルタを用いてもよい。
【００１７】
本発明は、シンチレータの放射線照射側にセンサパネルが配置され、シンチレータには、センサパネルを透過した放射線が照射されるようにされた構成に対して特に有効である。また、本発明は、複数の立設された柱状結晶からなるシンチレータを用いた放射線撮影装置にも有効である。このようなシンチレータの材質としては、ＣｓＩ：Ｔｌを用いるのが好ましい。
【００１８】
また、本発明の放射線撮影装置の製造方法は、放射線を光に変換するシンチレータを、シンチレータによって変換された光を検出するための光センサを備えたセンサパネルに形成する工程と、シンチレータのセンサパネル側と反対側の面に、シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、から構成してもよい。
【００１９】
また、本発明の別の放射線撮影装置の製造方法としては、支持基板上に設けられた剥離層上に、放射線を光に変換するシンチレータを形成する工程と、シンチレータから剥離層及び支持基板を剥離する工程と、シンチレータに、シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、シンチレータと、シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを貼り合わせる工程と、から構成してもよい。
【００２０】
また、本発明の更に別の放射線撮影装置の製造方法としては、光透過性を有する支持基板上に、放射線を光に変換するシンチレータを形成する工程と、支持基板上にシンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、シンチレータと、シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを貼り合わせる工程と、から構成してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、比較的屈折しやすくクロストークが発生しにくい短波長成分の光を選択的に鏡面反射するので、センサパネルによる検出光量の低下を防止することができる。また、短波長成分の光に比べて屈折しにくく、クロストークが発生しやすい長波長成分の光を選択的に再帰反射するので、長波長成分のクロストークを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】放射線撮影装置を一部破断して示す斜視図である。
【図２】放射線撮影装置の概略断面図である。
【図３】放射線検出器の端部側断面図である。
【図４】ＣｓＩ：Ｔｌの発光特性を示すグラフである。
【図５】ＣｓＩ：Ｎａの発光特性を示すグラフである。
【図６】光センサの構成を模式的に示した断面図である。
【図７】放射線撮影装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図８】コンソール及び放射線発生装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図９】シンチレータの放射線入射領域で発生した光の短波長成分及び長波長成分の反射状態を示す模式的に示す概略図である。
【図１０】シンチレータの反射層近傍で発生した長波長成分の光の反射状態を模式的に示す概略図である。
【図１１】シンチレータ及び反射層の製造手順を模式的に示す概略図である。
【図１２】シンチレータ及び反射層の別の製造手順を模式的に示す概略図である。
【図１３】従来のシンチレータ内での光の経路を模式的に示す概略図である。
【図１４】反射層により鏡面反射された短波長成分の光の経路を模式的に示す概略図である。
【図１５】反射層により鏡面反射された長波長成分の光の経路を模式的に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示すように、本発明に係る放射線撮影装置１０は、全体形状がおよそ箱形で、矩形状の上面が放射線の照射面１１とされた筐体１２を備えている。筐体１２は、放射線を透過させる材料からなり、照射面１１が設けられている天板１３以外の部分は、例えばＡＢＳ樹脂等から構成され、天板１３は例えばカーボン等から構成されている。これにより、天板１３による放射線の吸収を抑制しつつ、天板１３の強度が確保される。なお、筐体１２は、放射線により感光材料に画像を記録する構成を備えた旧来のカセッテと同サイズであり、当該カセッテに代えて使用できるようになっている。
【００２４】
放射線撮影装置１０の照射面１１には、複数個のＬＥＤからなり、放射線撮影装置１０の動作モード(例えば「レディ状態」や「データ送信中」等)やバッテリの残容量等の動作状態を表示するための表示部１６が設けられている。なお、表示部１６は、ＬＥＤ以外の発光素子で構成してもよいし、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示手段で構成してもよい。また、表示部１６は、照射面１１以外の部位に設けてもよい。
【００２５】
放射線撮影装置１０の筐体１２内には、照射面１１に対面するように、被撮影者の体を透過した放射線を検出するために、パネル状の放射線検出器１９が配置されている。また、筐体１２の内部には、照射面１１の短手方向に沿った一端側に、マイクロコンピュータを含む各種の電子回路や、充電可能かつ着脱可能なバッテリ(二次電池)を収容するケース２０が配置されている。放射線検出器１９を含む放射線撮影装置１０の各種電子回路は、ケース２０内に収容されたバッテリから供給される電力によって作動する。筐体１２内のうちケース２０の照射面１１側には、ケース２０内に収容された各種電子回路が放射線の照射に伴って損傷することを回避するため、鉛板等からなる放射線遮蔽部材が配設されている。
【００２６】
放射線検出器１９は、放射線が照射される方向に沿って、照射面１１側からセンサパネル２３、シンチレータパネル２４及び反射層２５が積層された構成を有している。図２に示すように、センサパネル２３は、天板１３の内面に全面に亘って接着剤により貼り付けられている。センサパネル２３の下面には、シンチレータパネル２４が配置されており、シンチレータパネル２４の下面には、反射層２５が配置されている。シンチレータパネル２４の外周には、シンチレータを湿気などから保護する封止剤２８が設けられている。筐体１２内の底面には、制御基板２９が配置されている。制御基板２９とセンサパネル２３とは、フレキシブルケーブル３０を介して電気的に接続されている。
【００２７】
図３は、放射線検出器１９の端縁側の断面図である。センサパネル２３は、シンチレータパネル２４から放射された光を検出するものであり、平板状で平面視における外形形状が矩形状とされたセンサ基板３３と、センサ基板３３の下面に設けられた光センサ３４とを備えている。センサ基板３３には、光センサ３４を構成するフォトダイオード(ＰＤ：PhotoDiode)を、例えばアモルファスシリコンの蒸着によって形成するため、耐熱性を有するガラス基板が用いられている。センサ基板３３の厚みは、例えば７００μｍ程度である。
【００２８】
シンチレータパネル２４は、センサ基板３３上に蒸着により設けられたシンチレータ３７と、シンチレータ３７の外周を覆う保護膜３８とから構成されている。シンチレータ３７は、被撮影者の体を透過して筐体１２の照射面１１に照射され、天板１３及びセンサパネル２３を透過して照射された放射線を吸収して光を放出する。一般に、シンチレータとしては、例えばＣｓＩ：Ｔｌ(タリウムを添加したヨウ化セシウム）)や、ＣｓＩ：Ｎａ(ナトリウム賦活ヨウ化セシウム)、ＧＯＳ(Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ)等の材料を用いることができる。本実施形態では、シンチレータ３７として、センサ基板３３にＣｓＩ：Ｔｌを蒸着することにより、シンチレータ３７からセンサパネル２３に向かう光出射方向に沿って、複数の柱状結晶３９を形成している。柱状結晶３９は、その平均径が柱状結晶３９の長手方向に沿っておよそ均一である。
【００２９】
シンチレータ３７で発生した光は、柱状結晶３９のライトガイド効果によって柱状結晶３９内を進行し、センサパネル２３へ射出される。その際に、センサパネル２３側へ射出される光の拡散が抑制されるので、放射線撮影装置１０によって検出される放射線画像のボケが抑制される。また、シンチレータ３７の深部に到達した光は、反射板２５によってセンサパネル２３側へ反射されるので、センサパネル２３に入射される光量(シンチレータ３７で発光された光の検出効率)が向上する。
【００３０】
上記構成のシンチレータ３７におけるＣｓＩの充填率には適切な範囲があり、厚みにも依存するが、例えば７０〜８５％程度が最適である。すなわち、ＣｓＩの充填率が過小(例えば７０％未満)になるとシンチレータ３７の発光量の低下が顕著になる一方、ＣｓＩの充填率が過大に(例えば８５％よりも高く)なると、ある厚み以上では隣り合う柱状結晶が接触し始めるために、柱状結晶間で光のクロストークが発生する。このクロストークが発生すると、シンチレータ３７への放射線照射量のパターンに対してシンチレータ３７からの光の射出光量のパターンが変化し、放射線検出精度の低下(照射された放射線を画像として検出する場合は検出画像の鮮鋭度の低下)が引き起こされる。従って、放射線検出の感度及び精度を確保するために、隣り合う柱状結晶の間には適当な大きさの隙間を設ける必要がある。
【００３１】
保護膜３８には、大気中の水分に対してバリア性を有する材料が用いられ、例えば熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の気相重合で得られる有機膜が用いられる。有機膜としては、ポリパラキシリレン製樹脂の熱ＣＶＤ法によって形成された気相重合膜、または含フッ素化合物不飽和炭化水素モノマーのプラズマ重合膜不飽和炭化水素モノマーのプラズマ重合膜が用いられる。また有機膜と無機膜の積層構造を用いることも出来、無機膜の材料としては、例えば、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜、酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）膜、Ａｌ２Ｏ３等が好適である。
【００３２】
なお、本実施形態では、シンチレータパネル２４の放射線照射面側にセンサパネル２３が配置されているが、シンチレータとセンサパネルとをこのような位置関係で配置する方式は、「表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling)」と称する。シンチレータは、放射線入射側がより強く発光するので、シンチレータの放射線入射側に光検出部を配置する表面読取方式（ＩＳＳ）は、シンチレータの放射線入射側と反対側に光検出部を配置する「裏面読取方式(ＰＳＳ：Penetration Side Sampling)」よりも光検出部とシンチレータの発光位置とが接近することから、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高く、また光検出部の受光量が増大することで、結果として放射線撮影装置の感度が向上する。
【００３３】
反射層２５は、シンチレータパネル２４の下面に密着された第１の反射層４２と、第１の反射層４２の下面に貼り合わされた第２の反射層４３とから構成されている。第１の反射層４２は、ダイクロイックフィルタからなり、長波長域の光を透過し、それ以下の波長域の光を鏡面反射する。図４に示すように、ＣｓＩ：Ｔｌが発生する光は、発光ピーク波長が５６５ｎｍであるが、幅広い波長域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光を含んでいる。本実施形態における長波長域の光とは、シンチレータ３７の発光ピーク波長５６５ｎｍよりも長い波長域であり、例えば、６２０〜６３０ｎｍ以上の波長域の光を表している。
【００３４】
また、図５に示すように、シンチレータ３７として、ＣｓＩ：Ｎａを用いた場合には、第１の反射層４２は、ＣｓＩ：Ｎａの発光ピーク波長（例えば、４００ｎｍ程度）よりも長波長域の光、例えば４８０ｎｍ以上の波長域の光を透過し、それ以下の波長域の光を鏡面反射する。
【００３５】
第２の反射層４３は、再帰性反射層からなり、第１の反射層４２を透過してきた長波長域の光をその入射方向に向けて再帰反射する。第２の反射層４３を構成する再帰性反射層には、例えば、微小なガラスビーズを塗料内に混在させた再帰性反射塗料が塗布された再帰性反射板や、表面に多数のマイクロプリズムが設けられた再帰性反射板が用いられる。
【００３６】
第１の反射層４２は、センサパネル２３にシンチレータ３７が蒸着され、保護膜３８によってシンチレータ３７が覆われた後に、保護膜３８の密着力を用いてシンチレータパネル２４に密着されている。なお、光透過性の高い接着剤により、第１の反射層４２とシンチレータパネル２４とが貼り合わされていてもよい。また、第２の反射層４３は、光透過性の高い接着剤によって第１の反射層４２に貼り合わされている。
【００３７】
次に、センサパネル２３の光センサ３４について説明する。図６に示すように、光センサ３４は、フォトダイオード(ＰＤ：PhotoDiode)等からなる光電変換部４６、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ：Thin Film Transistor)４７、及び蓄積容量４８を備えた画素部４９からなり、画素部４９は、センサ基板３３上にマトリクス状に複数形成されている。また、センサパネル２３のうち、放射線の到来方向と反対側の面には、センサ基板３３上を平坦にするための平坦化層５０が形成されている。上述したように、センサパネル２３は、接着層５１によって天板１３に貼り付けられている。
【００３８】
光電変換部４６は、下部電極４６ａと上部電極４６ｂとの間に、シンチレータ３７から放出された光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する光電変換膜４６ｃが配置されて構成されている。なお、下部電極４６ａは、シンチレータ３７から放出された光を光電変換膜４６ｃに入射させる必要があるため、少なくともシンチレータ３７の発光波長に対して透明な導電性材料で構成することが好ましく、具体的には、可視光に対する透過率が高く、抵抗値が小さい透明導電性酸化物（TCO;Transparent Conducting Oxide）を用いることが好ましい。
【００３９】
なお、下部電極４６ａとしてＡｕなどの金属薄膜を用いることもできるが、９０％以上の光透過率を得ようとすると抵抗値が増大し易くなるため、ＴＣＯの方が好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２等を用いることが好ましく、プロセス簡易性、低抵抗性、透明性の観点からＩＴＯが最も好ましい。なお、下部電極４６ａは、全画素部共通の一枚構成としてもよいし、画素部毎に分割してもよい。
【００４０】
光電変換膜４６ｃを構成する材料は、光を吸収して電荷を発生する材料であればよく、例えば、アモルファスシリコンや有機光電変換材料等を用いることができる。光電変換膜４６ｃをアモルファスシリコンで構成した場合、シンチレータ３７から放出された光を広い波長域に亘って吸収するように構成することができる。アモルファスシリコンからなる光電変換膜４６ｃの形成には、蒸着を行う必要があるため、センサ基板３３には、耐熱性を有するガラス基板を用いるのが好ましい。
【００４１】
ＴＦＴ４７は、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び活性層(チャネル層)が積層され、更に活性層上にソース電極とドレイン電極が所定の間隔を隔てて形成されている。活性層は、例えばアモルファスシリコンや非晶質酸化物、有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかにより形成することができるが、活性層を形成可能な材料はこれらに限定されるものではない。
【００４２】
図７に示すように、光センサ３４には、一定方向(行方向)に沿って延設され個々のＴＦＴ４７をオンオフさせるための複数本のゲート配線５４と、前記一定方向と交差する方向(列方向)に沿って延設され、蓄積容量４８(及び光電変換部４６の下部電極４６ａと上部電極４６ｂの間)に蓄積された電荷をオン状態のＴＦＴ４７を介して読み出すための複数本のデータ配線５５が設けられている。
【００４３】
センサパネル２３の個々のゲート配線５４はゲート線ドライバ５８に接続されており、個々のデータ配線５５は信号処理部５９に接続されている。被撮影者の体を透過した放射線(被撮影者の体の画像情報を担持した放射線)が放射線撮影装置１０に照射されると、シンチレータ３７のうち照射面１１上の各位置に対応する部分からは、前記各位置における放射線の照射量に応じた光量の光が放出され、個々の画素部４９の光電変換部４６では、シンチレータ３７のうちの対応する部分から放出された光の光量に応じた大きさの電荷が発生され、この電荷が個々の画素部４９の蓄積容量４８(及び光電変換部４６の下部電極４６ａと上部電極４６ｂの間)に蓄積される。
【００４４】
上記のようにして個々の画素部４９の蓄積容量４８に電荷が蓄積されると、個々の画素部４９のＴＦＴ４７は、ゲート線ドライバ５８からゲート配線５４を介して供給される信号により行単位で順にオンされ、ＴＦＴ４７がオンされた画素部４９の蓄積容量４８に蓄積されている電荷は、アナログの電気信号としてデータ配線５５を伝送されて信号処理部５９に入力される。従って、個々の画素部４９の蓄積容量４８に蓄積された電荷は行単位で順に読み出される。
【００４５】
信号処理部５９は、個々のデータ配線５５毎に設けられた増幅器及びサンプルホールド回路を備えており、個々のデータ配線５５を伝送された電気信号は増幅器で増幅された後にサンプルホールド回路に保持される。また、サンプルホールド回路の出力側にはマルチプレクサ、Ａ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換器が順に接続されており、個々のサンプルホールド回路に保持された電気信号はマルチプレクサに順に(シリアルに)入力され、Ａ／Ｄ変換器によってデジタルの画像データへ変換される。
【００４６】
信号処理部５９には画像メモリ６２が接続されており、信号処理部５９のＡ／Ｄ変換器から出力された画像データは画像メモリ６２に順に記憶される。画像メモリ６２は複数フレーム分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ６２に順次記憶される。
【００４７】
画像メモリ６２は、放射線撮影装置１０全体の動作を制御する制御部６４と接続されている。制御部６４は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ６４ａ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むメモリ６４ｂ、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部６４ｃを備えている。
【００４８】
また、制御部６４には無線通信部６６が接続されている。無線通信部６６は、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ等に代表される無線ＬＡＮ(Local Area Network)規格に対応しており、無線通信による外部機器との間での各種情報の伝送を制御する。制御部６４は、無線通信部６６を介してコンソール７０(図８参照)と無線通信が可能とされており、コンソール７０との間で各種情報の送受信が可能とされている。
【００４９】
また、放射線撮影装置１０には電源部６７が設けられており、上述した各種電子回路(ゲート線ドライバ５８や信号処理部５９、画像メモリ６２、無線通信部６６、制御部６４等)は電源部６７と各々接続され(図示省略)、電源部６７から供給された電力によって作動する。電源部６７は、放射線撮影装置１０の可搬性を損なわないように、前述のバッテリ(二次電池)を内蔵しており、充電されたバッテリから各種電子回路へ電力を供給する。ゲート線ドライバ５８、信号処理部５９、画像メモリ６２、制御部６４、無線通信部６６及び電源部６７は、上述したケース２０内、もしくは制御基板２９に設けられている。
【００５０】
図８に示すように、コンソール７０はコンピュータからなり、装置全体の動作を司るＣＰＵ７１、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ７２、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ７３、及び、各種データを記憶するＨＤＤ７４を備え、これらはバスを介して互いに接続されている。またバスには、通信Ｉ／Ｆ部７５及び無線通信部７６が接続され、ディスプレイ７７がディスプレイドライバ７８を介して接続され、更に、操作パネル７９が操作入力検出部８０を介して接続されている。
【００５１】
通信Ｉ／Ｆ部７５は接続端子７５ａ、通信ケーブル８２及び放射線発生装置８３の接続端子８３ａを介して放射線発生装置８３と接続されている。コンソール７０(のＣＰＵ７１)は、放射線発生装置８３との間での曝射条件等の各種情報の送受信を通信Ｉ／Ｆ部７５経由で行う。無線通信部７６は放射線撮影装置１０の無線通信部６６と無線通信を行う機能を備えており、コンソール７０(のＣＰＵ７１)は放射線撮影装置１０との間で、画像データ等の各種情報の送受信を無線通信部７６経由で行う。また、ディスプレイドライバ７８はディスプレイ７７への各種情報を表示させるための信号を生成・出力し、コンソール７０(のＣＰＵ７１)はディスプレイドライバ７８を介して操作メニューや撮影された放射線画像等をディスプレイ７７に表示させる。また、操作パネル７９は複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される。操作入力検出部８０は操作パネル７９に対する操作を検出し、検出結果をＣＰＵ７１へ通知する。
【００５２】
放射線発生装置８３は、放射線源８５と、コンソール７０との間で曝射条件等の各種情報の送受信を行う通信Ｉ／Ｆ部８６と、コンソール７０から受信した曝射条件(この曝射条件には管電圧、管電流の情報が含まれている)に基づいて放射線源８５を制御する線源制御部８７とを備えている。
【００５３】
次に本実施形態の作用を説明する。放射線撮影装置１０を使用して放射線画像の撮影を行う場合、撮影者(例えば放射線技師等)は、被撮影者の撮影対象部位と撮影台との間に、照射面１１側を上方へ向けた放射線撮影装置１０を挿入し、向きや位置等を調整する準備作業を行う。
【００５４】
撮影者は、準備作業が完了すると、操作パネル７９を操作して撮影開始を指示する。これにより、コンソール７０では、曝射開始を指示する指示信号を放射線発生装置８３へ送信し、放射線発生装置８３は放射線源８５から放射線を射出させる。放射線源８５から射出された放射線は、被撮影者の体を透過して放射線撮影装置１０の照射面１１に照射され、天板１３及びセンサパネル２３を透過してシンチレータ３７の照射／光射出面に照射される。シンチレータ３７は照射／光射出面に照射された放射線を吸収し、吸収した放射線量に応じた光量の光を射出する。
【００５５】
センサパネル２３は、画素部４９に照射された光を画像として検出し、画像メモリ６２に画像データを記憶する。ＣＰＵ６４ａは、画像メモリ６２に記憶された画像データを無線通信部６６によってコンソール７０へ送信する。コンソール７０のＣＰＵ７１は、放射線撮影装置１０から受信した画像データを、ＲＡＭ７３を介してＨＤＤ７４に記憶する。また、ＣＰＵ７１は、ディスプレイドライバ７８を介して、ＨＤＤ７４に記憶されている画像データからなる放射線画像をディスプレイ７７に表示させる。
【００５６】
図１５に示すように、従来の放射線検出器では、シンチレータ１２０の入射領域で発生した光の長波長成分１２２ｂは、短波長成分１２２ａに比べて屈折しにくいため、反射層１２４まで伝播される間にその発生位置から大きく離れてしまい、反射層１２４で反射されてセンサパネル１２５まで伝播される間に、光の発生位置から更に遠くまで離れてしまう傾向があった。シンチレータ内での光の発生位置と、その光がセンサパネルに入射する位置とが離れていると、放射線画像にボケが生じてしまう。また、再帰性反射層を用いた従来の放射線検出器では、再帰性反射層の反射効率が鏡面反射層よりも低いため、センサパネルによる検出光量が低下するという問題があった。センサパネルの検出光量が低下すると、放射線画像の画質が低下する。
【００５７】
これに対し、本実施形態の放射線検出器１９では、図９に示すように、シンチレータ３７で発生した光の短波長成分９０ａは、第１の反射層４２によって鏡面反射されるので、高い反射効率を得ることができ、検出光量の低下を防止することができる。また、短波長成分９０ａは、比較的屈折しやすく、柱状結晶３９に対する入射角度が臨界角以上になりやすいので、鏡面反射を用いた場合でも、シンチレータ３７内での光の発生位置から近い位置でセンサパネル２３に入射させることができ、画像のボケを抑制することができる。
【００５８】
また、短波長成分９０ａよりも屈性しにくい長波長成分９０ｂは、反射層２５に向けて伝播される間に光の発生位置から離れていくが、第１の反射層４２を透過して第２の反射層４３により再帰反射されるので、光の発生位置に近い位置でセンサパネル２３に入射させることができる。これにより、長波長成分９０ｂのクロストークを原因とする画像のボケを抑制することができる。このように、本発明では、光の波長に応じて鏡面反射と再帰反射とを選択的に適用しているので、鏡面反射と再帰反射とメリットを同時に享受しながら、鏡面反射と再帰反射とのデメリットは抑制することができるので、放射線画像の画質が向上する。
【００５９】
なお、シンチレータ３７に放射された放射線は、反射層２５の近傍でシンチレータ３７により光に変換される場合もある。図１５に示す従来の放射線検出器では、反射層１２４の近傍で発生した長波長成分１２２ｂも反射層１２４で反射されてセンサパネル１２５まで伝播される間に光の発生位置から遠くまで離れてしまう。しかし、図１０に示すように、本実施形態では、長波長成分９０ｂは、第２の反射層４２を透過して第２の反射層４３により再帰反射されるので、反射された光をその発生位置まで近付けることができる。
【００６０】
上記実施形態では、シンチレータ３７から発生された光の波長に応じて鏡面反射と再帰反射とを選択的に適用しているが、例えば光の入射角度に応じて鏡面反射と再帰反射とを選択的に適用してもよい。この場合、例えば、反射層に対する光の入射角度が柱状結晶の臨界角以上であるときには、第１の反射層で鏡面反射し、反射層に対する光の入射角度が柱状結晶の臨界角以下であるときには、第１の反射層を透過させ、第２の反射層で再帰反射すればよい。このような構成であっても、上記実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、シンチレータ３７をセンサパネル２３に直接蒸着して形成したが、別の支持基板に蒸着してシンチレータ３７を形成し、その後にシンチレータとセンサパネル２３とを貼り合わせてもよい。この場合、例えば、図１１（Ａ）に示すように、アルミニウム等からなる支持基板１００上に設けられた剥離層１０１にシンチレータ３７を蒸着し、同図（Ｂ）に示すように、シンチレータ３７から支持基板１００及び剥離層１０１を剥離し、同図（Ｃ）に示すように、シンチレータ３７に反射層２５を密着させるとよい。
【００６２】
また、図１２（Ａ）に示すように、光透過性及び耐熱性を有する樹脂からなる支持基板１０５上にシンチレータ３７を蒸着し、同図（Ｂ）に示すように、支持基板１０５の他方の面に反射層２５を形成し、あるいは反射層２５を貼り合わせてもよい。この場合、支持基板１０５に用いる樹脂としては、透明ポリイミド、ポリアリレート（ＰＡＲ）、二軸延伸ポリスチレンシート、アラミド等を用いることができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、光電変換部４６の光電変換膜４６ｃをアモルファスシリコンによって構成したが、光電変換膜４６ｃは、有機光電変換材料を含む材料で構成してもよい。この場合、主に可視光域で高い吸収を示す吸収スペクトルが得られ、光電変換膜４６ｃによるシンチレータ３７から放出された光以外の電磁波の吸収が殆ど無くなるので、Ｘ線やγ線等の放射線が光電変換膜４６ｃで吸収されることで発生するノイズを抑制できる。また、有機光電変換材料からなる光電変換膜４６ｃは、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを用いて有機光電変換材料をセンサ基板３３上に付着させることで形成させることができ、センサ基板３３に対して耐熱性は要求されない。このため、ガラス以外の材質からなるセンサ基板を用いることもできる。
【００６４】
光電変換膜４６ｃを有機光電変換材料で構成した場合、光電変換膜４６ｃで放射線が殆ど吸収されないので、放射線が透過するようにセンサパネル２３が配置される表面読取方式（ＩＳＳ）において、センサパネル２３を透過することによる放射線の減衰を抑制することができ、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。従って、光電変換膜４６ｃを有機光電変換材料で構成することは、特に表面読取方式(ＩＳＳ)に好適である。
【００６５】
光電変換膜４６ｃを構成する有機光電変換材料は、シンチレータ３７から放出された光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ３７の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ３７の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ３７から放出された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ３７の放射線に対する発光ピーク波長との差が１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
【００６６】
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ３７の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光電変換膜４６ｃで発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。
【００６７】
放射線検出パネルに適用可能な光電変換膜４６ｃについて具体的に説明する。放射線検出パネルにおける電磁波吸収／光電変換部位は、電極４６ａ、４６ｂと、該電極４６ａ,４６ｂに挟まれた光電変換膜４６ｃを含む有機層である。この有機層は、より具体的には、電磁波を吸収する部位、光電変換部位、電子輸送部位、正孔輸送部位、電子ブロッキング部位、正孔ブロッキング部位、結晶化防止部位、電極、及び、層間接触改良部位等を積み重ねるか、若しくは混合することで形成することができる。
【００６８】
上記有機層は、有機ｐ型化合物または有機ｎ型化合物を含有することが好ましい。有機ｐ型半導体(化合物)は、主に正孔輸送性有機化合物に代表されるドナー性有機半導体(化合物)であり、電子を供与しやすい性質を有する有機化合物である。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物である。従って、ドナー性有機化合物としては、電子供与性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。有機ｎ型半導体(化合物)は、主に電子輸送性有機化合物に代表されるアクセプター性有機半導体(化合物)であり、電子を受容し易い性質を有する有機化合物である。更に詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物である。従って、アクセプター性有機化合物は、電子受容性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。
【００６９】
有機ｐ型半導体及び有機ｎ型半導体として適用可能な材料や、光電変換膜４６ｃの構成については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【００７０】
また、光電変換部４６は、少なくとも電極対４６ａ,４６ｂと光電変換膜４６ｃを含んでいればよいが、暗電流の増加を抑制するため、電子ブロッキング膜及び正孔ブロッキング膜の少なくとも何れかを設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。
【００７１】
電子ブロッキング膜は、上部電極４６ｂと光電変換膜４６ｃとの間に設けることができ、上部電極４６ｂと下部電極４６ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、上部電極４６ｂから光電変換膜４６ｃに電子が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。電子ブロッキング膜には電子供与性有機材料を用いることができる。実際に電子ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜４６ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より１．３ｅＶ以上電子親和力(Ｅａ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜４６ｃの材料のイオン化ポテンシャル(Ｉｐ)と同等のＩｐ、若しくはそれより小さいＩｐを有するものが好ましい。この電子供与性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【００７２】
電子ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部４６の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００７３】
正孔ブロッキング膜は、光電変換膜４６ｃと下部電極４６ａとの間に設けることができ、上部電極４６ｂと下部電極４６ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、下部電極４６ａから光電変換膜４６ｃに正孔が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。正孔ブロッキング膜には電子受容性有機材料を用いることができる。実際に正孔ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜４６ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より１．３ｅＶ以上イオン化ポテンシャル(Ｉｐ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜４６ｃの材料の電子親和力(Ｅａ)と同等のＥａ、若しくはそれより大きいＥａを有するものが好ましい。この電子受容性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【００７４】
正孔ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部４６の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００７５】
なお、光電変換膜４６ｃで発生した電荷のうち、正孔が下部電極４６ａに移動し、電子が上部電極４６ｂに移動するようにバイアス電圧を設定する場合には、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜の位置を逆にすれば良い。また、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜は両方設けることは必須ではなく、何れかを設けておけば、或る程度の暗電流抑制効果を得ることができる。
【００７６】
また、ＴＦＴ４７の活性層を形成可能な非晶質酸化物としては、例えば、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｏ系)が好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも２つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系)がより好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物が特に好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物としては、結晶状態における組成がＩｎＧａＯ３(ＺｎＯ)ｍ(ｍは６未満の自然数)で表される非晶質酸化物が好ましく、特に、ＩｎＧａＺｎＯ４がより好ましい。なお、活性層を形成可能な非晶質酸化物はこれらに限定されるものではない。
【００７７】
また、活性層を形成可能な有機半導体材料としては、例えば、フタロシアニン化合物や、ペンタセン、バナジルフタロシアニン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、フタロシアニン化合物の構成については、特開２００９−２１２３８９号公報で詳細に説明されているため、説明を省略する。
【００７８】
ＴＦＴ４７の活性層を非晶質酸化物や有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかによって形成すれば、Ｘ線等の放射線を吸収せず、或いは吸収したとしても極めて微量に留まるため、ノイズの発生を効果的に抑制することができる。
【００７９】
また、活性層をカーボンナノチューブで形成した場合、ＴＦＴ４７のスイッチング速度を高速化することができ、また、ＴＦＴ４７における可視光域の光の吸収度合いを低下させることができる。なお、活性層をカーボンナノチューブで形成する場合、活性層にごく微量の金属性不純物が混入しただけでＴＦＴ４７の性能が著しく低下するため、遠心分離等により非常に純度の高いカーボンナノチューブを分離・抽出して活性層の形成に用いる必要がある。
【００８０】
なお、有機光電変換材料で形成した膜及び有機半導体材料で形成した膜は何れも十分な可撓性を有しているので、有機光電変換材料で形成した光電変換膜４６ｃと、活性層を有機半導体材料で形成したＴＦＴ４７と、を組み合わせた構成であれば、患者の体の重みが荷重として加わるセンサパネル２３の高剛性化は必ずしも必要ではなくなる。
【００８１】
また、センサ基板３は、光透過性を有し且つ放射線の吸収が少ないものであればよい。ここで、ＴＦＴ４７の活性層を構成する非晶質酸化物や、光電変換部４６の光電変換膜４６ｃを構成する有機光電変換材料は、いずれも低温での成膜が可能である。従って、センサ基板３３としては、半導体基板、石英基板、及びガラス基板等の耐熱性の高い基板に限定されず、合成樹脂製の可撓性基板、アラミド、バイオナノファイバを用いることもできる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の可撓性基板を用いることができる。このような合成樹脂製の可撓性基板を用いれば、軽量化を図ることもでき、例えば持ち運び等に有利となる。なお、センサ基板３３には、絶縁性を確保するための絶縁層、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、平坦性あるいは電極等との密着性を向上するためのアンダーコート層等を設けてもよい。
【００８２】
なお、アラミドは２００度以上の高温プロセスを適用できるため、透明電極材料を高温硬化させて低抵抗化でき、また、ハンダのリフロー工程を含むドライバＩＣの自動実装にも対応できる。また、アラミドはＩＴＯ（indium tin oxide）やガラス基板と熱膨張係数が近いため、製造後の反りが少なく、割れにくい。また、アラミドは、ガラス基板等と比べて基板を薄型化できる。なお、超薄型ガラス基板とアラミドを積層してセンサ基板３３を形成してもよい。
【００８３】
また、バイオナノファイバは、バクテリア(酢酸菌、Acetobacter Xylinum)が産出するセルロースミクロフィブリル束（バクテリアセルロース）と透明樹脂とを複合したものである。セルロースミクロフィブリル束は、幅５０ｎｍと可視光波長に対して１／１０のサイズで、かつ、高強度、高弾性、低熱膨である。バクテリアセルロースにアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂を含浸・硬化させることで、繊維を６０〜７０％も含有しながら、波長５００nmで約９０％の光透過率を示すバイオナノファイバが得られる。バイオナノファイバは、シリコン結晶に匹敵する低い熱膨張係数（３−７ｐｐｍ）を有し、鋼鉄並の強度(４６０ＭＰa)、高弾性(３０ＧＰａ)で、かつフレキシブルであることから、ガラス基板等と比べてセンサ基板３３を薄型化できる。
【００８４】
センサ基板３３としてガラス基板を用いた場合、センサパネル２３全体としての厚みは、例えば０．７ｍｍ程度になるが、センサ基板３３として光透過性を有する合成樹脂からなる薄型の基板を用いることにより、センサパネル２３全体としての厚みを、例えば０．１ｍｍ程度に薄型化できると共に、センサパネル２３に可撓性をもたせることができる。また、センサパネル２３に可撓性をもたせることで、放射線撮影装置１０の耐衝撃性が向上し、放射線撮影装置１０に衝撃が加わった場合にも破損し難くなる。また、プラスチック樹脂や、アラミド、バイオナノファイバ等は何れも放射線の吸収が少なく、センサ基板３３をこれらの材料で形成した場合、センサ基板３３による放射線の吸収量も少なくなるため、表面読取方式(ＩＳＳ)によりセンサパネル２３を放射線が透過する構成であっても、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。
【００８５】
上記実施形態では、センサパネル２３として、光電変換部４６及びＴＦＴ４７からなる光センサ３４を用いたが、ＣＭＯＳセンサ、あるいは光電変換部（フォトダイオード）に有機光電変換材料を用いた有機ＣＭＯＳセンサを光センサとして使用してもよい。基板に単結晶シリコンを用いるＣＭＯＳセンサまたは有機ＣＭＯＳセンサは、アモルファスシリコンを用いた光電変換部と比べてキャリア移動度が３〜４桁ほど速く、放射線透過性が高いという特性を有しているためＩＳＳ方式の放射線検出器に好適である。なお、有機ＣＭＯＳセンサについては、特開２００９−２１２３７７号公報において詳細に説明されているので、詳しい説明は省略する。
【００８６】
上記ＣＭＯＳセンサまたは有機ＣＭＯＳセンサにフレキシブル性を付与するため、ＣＭＯＳセンサまたは有機ＣＭＯＳセンサを、プラスチックフイルム上に形成された有機薄膜トランジスタによって構成してもよい。なお、有機薄膜トランジスタについては、「Tsuyoshi Sekitani、「Flexible organic transistors and circuits with extreme bending stability」、Nature Materials 9、平成２２年１１月７日、p.1015-1022」において詳細に説明されているので、詳しい説明は省略する。
【００８７】
また、上記ＣＭＯＳセンサまたは有機ＣＭＯＳセンサにフレキシブル性を付与するため、フレキシブル性を有するプラスチック基板上に、単結晶シリコンによって形成されたフォトダイオード及びトランジスタを配置した構成を用いてもよい。プラスチック基板上へのフォトダイオード及びトランジスタの配置には、例えば、数十ミクロン程度の大きさのデバイスブロックを溶液中で散布し、任意の基板上の必要な位置に配置する技術であるFluidic Self-Assembly(FSA)法を用いることができる。なお、ＦＳＡ法については、「前澤宏一、「Fluidic Self-Assemblyのための共鳴トンネルデバイスブロック作製技術」、電子情報通信学会技術研究報告 ED,電子デバイス、社団法人電子情報通信学会、平成２０年６月６日、１０８巻、８７号、p.67-71」において詳細に説明されているので、詳しい説明は省略する。
【００８８】
上記実施形態では、柱状結晶からなるシンチレータを用いた放射線検出器を例に説明したが、柱状結晶以外のシンチレータを用いた放射線検出器にも適用可能である。また、ＩＳＳ方式の放射線検出装置を例に説明したが、本発明は、ＰＳＳ方式の放射線検出装置にも適用が可能である。また、放射線検出器をカセッテサイズの筐体に組み込む例について説明したが、立位型、臥位型の撮影装置や、マンモグラフィ装置に組み込むことも可能である。その他、上記の実施形態で説明した本発明に係る放射線撮影装置の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 放射線撮影装置
１９ 放射線検出器
２３ センサパネル
２４ シンチレータパネル
２５ 反射層
３７ シンチレータ
３８ 保護膜
３９ 柱状結晶
４２ 第１の反射層
４３ 第２の反射層
９０ａ 短波長成分
９０ｂ 長波長成分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータによって放射線から変換された光を検出するセンサパネルとを備えた放射線撮影装置及び製造方法に関し、更に詳しくは、シンチレータで変換された光をセンサパネルに向けて反射する反射層を備えた放射線撮影装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照射された放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを対面配置した間接変換方式の放射線検出器を用いて、照射された放射線により表される放射線画像を撮影できるようにした放射線撮影装置が実用化されている。また、シンチレータから放射された光を有効利用するため、シンチレータのセンサパネルに対面する光出射方向とは反対側に、シンチレータから放射された光をセンサパネルに向けて反射する鏡面状の反射層を備えた放射線撮影装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
シンチレータには、ヨウ化セシウム（以下、ＣｓＩと呼ぶ）等を基板に蒸着することにより、光出射方向に沿って複数の柱状結晶を立設したものがある。柱状結晶からなるシンチレータでは、放射線の照射によって発生した光は、柱状結晶のライトガイド効果によって柱状結晶中を全反射しながらセンサパネルに向けて進行するので、シンチレータから出射される光の散乱が抑制される。したがって、柱状結晶からなるシンチレータを用いた放射線撮影装置では、照射された放射線を画像として検出する際に、画像の鮮鋭度の低下を抑制することができる。
【０００４】
柱状結晶からなるシンチレータでは、クロストークと呼ばれる現象の発生を防止するため、複数の柱状結晶間に隙間が設けられている。クロストークとは、柱状結晶同士が接触することにより、柱状結晶中を進行する光の一部が接触している他の柱状結晶へ移る現象である。シンチレータでクロストークが発生すると、シンチレータ内での光の発生位置と、その光がセンサパネルに入射する位置とに大きなずれが生じ、放射線画像のボケが引き起こされてしまう。
【０００５】
上記クロストークは、柱状結晶同士が接触していなくても発生する。図１３は、複数の柱状結晶１２１を備えたシンチレータ１２０の模式図であり、柱状結晶１２１ａ中を全反射しながら進行する光１２２は、柱状結晶１２１ａの内壁面に対する入射角度θｘが臨界角θｃ以下になったときに柱状結晶１２１ａから放射され、隣接する柱状結晶１２１ｂ内に入射してしまうためである。なお、ＣｓＩからなる柱状結晶の屈折率を１．８、柱状結晶間に存在する空気の屈折率を１．０としたとき、臨界角θｃはおよそ３４°となる。
【０００６】
また、柱状結晶１２１ａから柱状結晶１２１ｂに入射した光１２２は、柱状結晶１２１ｂから更に隣接する柱状結晶に放射され、柱状結晶１２１ｂから遠く離れた柱状結晶まで透過していくことがある。これは、柱状結晶１２１ａと柱状結晶１２１ｂとの間隔が非常に狭いため、柱状結晶１２１ａから放射された光１２２はほとんど屈折せず、光１２２の長波長成分１２２ｂは短波長成分１２２ａに比べて屈折しにくいため、柱状結晶１２１ｂに対する入射角度が臨界角θｃ以下となる状態が維持されるためである。
【０００７】
上述した光の入射角度を原因とするクロストークは、シンチレータから直接センサパネルに向かって進行する光だけでなく、反射層によって反射されてセンサパネルに向かう光でも発生する。図１４に示すように、シンチレータ１２０に入射した放射線は、シンチレータ１２０の入射領域で多くが光に変換される。この光のうち、短波長成分１２２ａは、比較的屈折しやすいため、柱状結晶１２１ａ内を全反射しながら反射層１２４に向かう。また、短波長成分１２２ａの反射層１２４に対する入射角度が臨界角以下となり、柱状結晶１２１ａから柱状結晶１２１ｂに短波長成分１２２ａが放射された場合でも、短波長成分１２２ａは、屈折して臨界角以上の入射角度になりやすいため、シンチレータ１２０内での発生位置と、センサパネル１２５に対する入射位置とが大きく離れることはない。
【０００８】
これに対し、図１５に示すように、シンチレータ１２０の柱状結晶１２１ｃの入射領域で発生した光の長波長成分１２２ｂは、短波長成分１２２ａに比べて屈折しにくいため、反射層１２４まで伝播される間に光の発生位置から大きく離れてしまい、反射層１２４で反射されてセンサパネル１２５まで伝播される間に、光の発生位置から更に遠くまで離れた柱状結晶１２１ｄの位置でセンサパネル１２５に入射してしまう。
【０００９】
また、間接変換方式の放射線検出器には、図１４に示すように、放射線の入射側からセンサパネル１２５、シンチレータ１２０及び反射層１２４を順に配置し、センサパネル１２５を透過した放射線をシンチレータ１２０で光に変換してセンサパネル１２５で検出する「表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling)」と、詳しくは図示しないが、放射線の入射側から反射層、シンチレータ及びセンサパネルを順に配置し、反射層を透過した放射線をシンチレータで光に変換する「裏面読取方式(ＰＳＳ：Penetration Side Sampling)」とがある。ＰＳＳ方式では、シンチレータの放射線入射領域で発生した光は、すぐ近くに配置されている反射層により反射されてセンサパネルに向かうが、ＩＳＳ方式では、シンチレータの放射線入射領域で発生した光は、シンチレータ内を反射層まで伝播され、反射層で反射されて再びシンチレータ内を伝播してセンサパネルに入射されるため、光の伝播距離がＰＳＳ方式のほぼ２倍となり、クロストークの影響が大きくなる。
【００１０】
上記問題を解決するため、反射層に再帰性反射層を用いることが考えられる（例えば、特許文献２、３参照）。反射層に再帰性反射層を用いると、反射層に入射した光は、反射層によって入射方向に反射されるため、屈折しにくい長波長成分の光であっても、シンチレータ内での光の発生位置から比較的近い位置でセンサパネルに入射させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２７１５０４号公報
【特許文献２】特開２００２−０５５１６８号公報
【特許文献３】特開平０９−０９０１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
再帰性反射層には、多数の微小なガラスビーズを用いたものと、多数の微小なプリズムを用いたものとがあるが、光の入射位置や入射角度によって光が再帰反射されずに、吸収または拡散する場合がある。そのため、再帰性反射層は、鏡面反射層に比べて反射効率が低いことが知られている。このような再帰性反射層を放射線撮影装置の反射層として用いた場合、センサパネルに対する入射光量が低下してしまい、放射線画像の画質が悪化することが懸念される。
【００１３】
本発明は、上記問題を解決するため、反射層の反射効率を低下させることなく、シンチレータで発生した長波長成分の光のクロストークを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の放射線撮影装置は、照射された放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータの光出射側に配置され、シンチレータにより変換された光を検出するための光センサを有するセンサパネルと、シンチレータの光出射側と反対側に配置され、シンチレータによって変換された光を光出射側に向けて、選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層と、を備えている。
【００１５】
反射層は、シンチレータにより変換された光の波長に応じて、選択的に鏡面反射または再帰反射を行なうようにしてもよい。この場合、反射層は、シンチレータによって変換された光の短波長成分を鏡面反射し、長波長成分を再帰反射することが好ましい。
【００１６】
反射層は、短波長成分の光を鏡面反射し、長波長成分の光を透過させる第１の反射層と、第１の反射層を透過した長波長成分の光を再帰反射する第２の反射層とから構成してもよい。この場合、第１の反射層として、ダイクロイックフィルタを用いてもよい。
【００１７】
本発明は、シンチレータの放射線照射側にセンサパネルが配置され、シンチレータには、センサパネルを透過した放射線が照射されるようにされた構成に対して特に有効である。また、本発明は、複数の立設された柱状結晶からなるシンチレータを用いた放射線撮影装置にも有効である。このようなシンチレータの材質としては、ＣｓＩ：Ｔｌを用いるのが好ましい。
【００１８】
また、本発明の放射線撮影装置の製造方法は、放射線を光に変換するシンチレータを、シンチレータによって変換された光を検出するための光センサを備えたセンサパネルに形成する工程と、シンチレータのセンサパネル側と反対側の面に、シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、から構成してもよい。
【００１９】
また、本発明の別の放射線撮影装置の製造方法としては、支持基板上に設けられた剥離層上に、放射線を光に変換するシンチレータを形成する工程と、シンチレータから剥離層及び支持基板を剥離する工程と、シンチレータに、シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、シンチレータと、シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを貼り合わせる工程と、から構成してもよい。
【００２０】
また、本発明の更に別の放射線撮影装置の製造方法としては、光透過性を有する支持基板上に、放射線を光に変換するシンチレータを形成する工程と、支持基板上にシンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、シンチレータと、シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを貼り合わせる工程と、から構成してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、比較的屈折しやすくクロストークが発生しにくい短波長成分の光を選択的に鏡面反射するので、センサパネルによる検出光量の低下を防止することができる。また、短波長成分の光に比べて屈折しにくく、クロストークが発生しやすい長波長成分の光を選択的に再帰反射するので、長波長成分のクロストークを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】放射線撮影装置を一部破断して示す斜視図である。
【図２】放射線撮影装置の概略断面図である。
【図３】放射線検出器の端部側断面図である。
【図４】ＣｓＩ：Ｔｌの発光特性を示すグラフである。
【図５】ＣｓＩ：Ｎａの発光特性を示すグラフである。
【図６】光センサの構成を模式的に示した断面図である。
【図７】放射線撮影装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図８】コンソール及び放射線発生装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。
【図９】シンチレータの放射線入射領域で発生した光の短波長成分及び長波長成分の反射状態を示す模式的に示す概略図である。
【図１０】シンチレータの反射層近傍で発生した長波長成分の光の反射状態を模式的に示す概略図である。
【図１１】シンチレータ及び反射層の製造手順を模式的に示す概略図である。
【図１２】シンチレータ及び反射層の別の製造手順を模式的に示す概略図である。
【図１３】従来のシンチレータ内での光の経路を模式的に示す概略図である。
【図１４】反射層により鏡面反射された短波長成分の光の経路を模式的に示す概略図である。
【図１５】反射層により鏡面反射された長波長成分の光の経路を模式的に示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１に示すように、本発明に係る放射線撮影装置１０は、全体形状がおよそ箱形で、矩形状の上面が放射線の照射面１１とされた筐体１２を備えている。筐体１２は、放射線を透過させる材料からなり、照射面１１が設けられている天板１３以外の部分は、例えばＡＢＳ樹脂等から構成され、天板１３は例えばカーボン等から構成されている。これにより、天板１３による放射線の吸収を抑制しつつ、天板１３の強度が確保される。なお、筐体１２は、放射線により感光材料に画像を記録する構成を備えた旧来のカセッテと同サイズであり、当該カセッテに代えて使用できるようになっている。
【００２４】
放射線撮影装置１０の照射面１１には、複数個のＬＥＤからなり、放射線撮影装置１０の動作モード(例えば「レディ状態」や「データ送信中」等)やバッテリの残容量等の動作状態を表示するための表示部１６が設けられている。なお、表示部１６は、ＬＥＤ以外の発光素子で構成してもよいし、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示手段で構成してもよい。また、表示部１６は、照射面１１以外の部位に設けてもよい。
【００２５】
放射線撮影装置１０の筐体１２内には、照射面１１に対面するように、被撮影者の体を透過した放射線を検出するために、パネル状の放射線検出器１９が配置されている。また、筐体１２の内部には、照射面１１の短手方向に沿った一端側に、マイクロコンピュータを含む各種の電子回路や、充電可能かつ着脱可能なバッテリ(二次電池)を収容するケース２０が配置されている。放射線検出器１９を含む放射線撮影装置１０の各種電子回路は、ケース２０内に収容されたバッテリから供給される電力によって作動する。筐体１２内のうちケース２０の照射面１１側には、ケース２０内に収容された各種電子回路が放射線の照射に伴って損傷することを回避するため、鉛板等からなる放射線遮蔽部材が配設されている。
【００２６】
放射線検出器１９は、放射線が照射される方向に沿って、照射面１１側からセンサパネル２３、シンチレータパネル２４及び反射層２５が積層された構成を有している。図２に示すように、センサパネル２３は、天板１３の内面に全面に亘って接着剤により貼り付けられている。センサパネル２３の下面には、シンチレータパネル２４が配置されており、シンチレータパネル２４の下面には、反射層２５が配置されている。シンチレータパネル２４の外周には、シンチレータを湿気などから保護する封止剤２８が設けられている。筐体１２内の底面には、制御基板２９が配置されている。制御基板２９とセンサパネル２３とは、フレキシブルケーブル３０を介して電気的に接続されている。
【００２７】
図３は、放射線検出器１９の端縁側の断面図である。センサパネル２３は、シンチレータパネル２４から放射された光を検出するものであり、平板状で平面視における外形形状が矩形状とされたセンサ基板３３と、センサ基板３３の下面に設けられた光センサ３４とを備えている。センサ基板３３には、光センサ３４を構成するフォトダイオード(ＰＤ：PhotoDiode)を、例えばアモルファスシリコンの蒸着によって形成するため、耐熱性を有するガラス基板が用いられている。センサ基板３３の厚みは、例えば７００μｍ程度である。
【００２８】
シンチレータパネル２４は、センサ基板３３上に蒸着により設けられたシンチレータ３７と、シンチレータ３７の外周を覆う保護膜３８とから構成されている。シンチレータ３７は、被撮影者の体を透過して筐体１２の照射面１１に照射され、天板１３及びセンサパネル２３を透過して照射された放射線を吸収して光を放出する。一般に、シンチレータとしては、例えばＣｓＩ：Ｔｌ(タリウムを添加したヨウ化セシウム）)や、ＣｓＩ：Ｎａ(ナトリウム賦活ヨウ化セシウム)、ＧＯＳ(Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ)等の材料を用いることができる。本実施形態では、シンチレータ３７として、センサ基板３３にＣｓＩ：Ｔｌを蒸着することにより、シンチレータ３７からセンサパネル２３に向かう光出射方向に沿って、複数の柱状結晶３９を形成している。柱状結晶３９は、その平均径が柱状結晶３９の長手方向に沿っておよそ均一である。
【００２９】
シンチレータ３７で発生した光は、柱状結晶３９のライトガイド効果によって柱状結晶３９内を進行し、センサパネル２３へ射出される。その際に、センサパネル２３側へ射出される光の拡散が抑制されるので、放射線撮影装置１０によって検出される放射線画像のボケが抑制される。また、シンチレータ３７の深部に到達した光は、反射板２５によってセンサパネル２３側へ反射されるので、センサパネル２３に入射される光量(シンチレータ３７で発光された光の検出効率)が向上する。
【００３０】
上記構成のシンチレータ３７におけるＣｓＩの充填率には適切な範囲があり、厚みにも依存するが、例えば７０〜８５％程度が最適である。すなわち、ＣｓＩの充填率が過小(例えば７０％未満)になるとシンチレータ３７の発光量の低下が顕著になる一方、ＣｓＩの充填率が過大に(例えば８５％よりも高く)なると、ある厚み以上では隣り合う柱状結晶が接触し始めるために、柱状結晶間で光のクロストークが発生する。このクロストークが発生すると、シンチレータ３７への放射線照射量のパターンに対してシンチレータ３７からの光の射出光量のパターンが変化し、放射線検出精度の低下(照射された放射線を画像として検出する場合は検出画像の鮮鋭度の低下)が引き起こされる。従って、放射線検出の感度及び精度を確保するために、隣り合う柱状結晶の間には適当な大きさの隙間を設ける必要がある。
【００３１】
保護膜３８には、大気中の水分に対してバリア性を有する材料が用いられ、例えば熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の気相重合で得られる有機膜が用いられる。有機膜としては、ポリパラキシリレン製樹脂の熱ＣＶＤ法によって形成された気相重合膜、または含フッ素化合物不飽和炭化水素モノマーのプラズマ重合膜不飽和炭化水素モノマーのプラズマ重合膜が用いられる。また有機膜と無機膜の積層構造を用いることも出来、無機膜の材料としては、例えば、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜、酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜、酸窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）膜、Ａｌ２Ｏ３等が好適である。
【００３２】
なお、本実施形態では、シンチレータパネル２４の放射線照射面側にセンサパネル２３が配置されているが、シンチレータとセンサパネルとをこのような位置関係で配置する方式は、「表面読取方式（ＩＳＳ：Irradiation Side Sampling)」と称する。シンチレータは、放射線入射側がより強く発光するので、シンチレータの放射線入射側に光検出部を配置する表面読取方式（ＩＳＳ）は、シンチレータの放射線入射側と反対側に光検出部を配置する「裏面読取方式(ＰＳＳ：Penetration Side Sampling)」よりも光検出部とシンチレータの発光位置とが接近することから、撮影によって得られる放射線画像の分解能が高く、また光検出部の受光量が増大することで、結果として放射線撮影装置の感度が向上する。
【００３３】
反射層２５は、シンチレータパネル２４の下面に密着された第１の反射層４２と、第１の反射層４２の下面に貼り合わされた第２の反射層４３とから構成されている。第１の反射層４２は、ダイクロイックフィルタからなり、長波長域の光を透過し、それ以下の波長域の光を鏡面反射する。図４に示すように、ＣｓＩ：Ｔｌが発生する光は、発光ピーク波長が５６５ｎｍであるが、幅広い波長域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光を含んでいる。本実施形態における長波長域の光とは、シンチレータ３７の発光ピーク波長５６５ｎｍよりも長い波長域であり、例えば、６２０〜６３０ｎｍ以上の波長域の光を表している。
【００３４】
また、図５に示すように、シンチレータ３７として、ＣｓＩ：Ｎａを用いた場合には、第１の反射層４２は、ＣｓＩ：Ｎａの発光ピーク波長（例えば、４００ｎｍ程度）よりも長波長域の光、例えば４８０ｎｍ以上の波長域の光を透過し、それ以下の波長域の光を鏡面反射する。
【００３５】
第２の反射層４３は、再帰性反射層からなり、第１の反射層４２を透過してきた長波長域の光をその入射方向に向けて再帰反射する。第２の反射層４３を構成する再帰性反射層には、例えば、微小なガラスビーズを塗料内に混在させた再帰性反射塗料が塗布された再帰性反射板や、表面に多数のマイクロプリズムが設けられた再帰性反射板が用いられる。
【００３６】
第１の反射層４２は、センサパネル２３にシンチレータ３７が蒸着され、保護膜３８によってシンチレータ３７が覆われた後に、保護膜３８の密着力を用いてシンチレータパネル２４に密着されている。なお、光透過性の高い接着剤により、第１の反射層４２とシンチレータパネル２４とが貼り合わされていてもよい。また、第２の反射層４３は、光透過性の高い接着剤によって第１の反射層４２に貼り合わされている。
【００３７】
次に、センサパネル２３の光センサ３４について説明する。図６に示すように、光センサ３４は、フォトダイオード(ＰＤ：PhotoDiode)等からなる光電変換部４６、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ：Thin Film Transistor)４７、及び蓄積容量４８を備えた画素部４９からなり、画素部４９は、センサ基板３３上にマトリクス状に複数形成されている。また、センサパネル２３のうち、放射線の到来方向と反対側の面には、センサ基板３３上を平坦にするための平坦化層５０が形成されている。上述したように、センサパネル２３は、接着層５１によって天板１３に貼り付けられている。
【００３８】
光電変換部４６は、下部電極４６ａと上部電極４６ｂとの間に、シンチレータ３７から放出された光を吸収し、吸収した光に応じた電荷を発生する光電変換膜４６ｃが配置されて構成されている。なお、下部電極４６ａは、シンチレータ３７から放出された光を光電変換膜４６ｃに入射させる必要があるため、少なくともシンチレータ３７の発光波長に対して透明な導電性材料で構成することが好ましく、具体的には、可視光に対する透過率が高く、抵抗値が小さい透明導電性酸化物（TCO;Transparent Conducting Oxide）を用いることが好ましい。
【００３９】
なお、下部電極４６ａとしてＡｕなどの金属薄膜を用いることもできるが、９０％以上の光透過率を得ようとすると抵抗値が増大し易くなるため、ＴＣＯの方が好ましい。例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２等を用いることが好ましく、プロセス簡易性、低抵抗性、透明性の観点からＩＴＯが最も好ましい。なお、下部電極４６ａは、全画素部共通の一枚構成としてもよいし、画素部毎に分割してもよい。
【００４０】
光電変換膜４６ｃを構成する材料は、光を吸収して電荷を発生する材料であればよく、例えば、アモルファスシリコンや有機光電変換材料等を用いることができる。光電変換膜４６ｃをアモルファスシリコンで構成した場合、シンチレータ３７から放出された光を広い波長域に亘って吸収するように構成することができる。アモルファスシリコンからなる光電変換膜４６ｃの形成には、蒸着を行う必要があるため、センサ基板３３には、耐熱性を有するガラス基板を用いるのが好ましい。
【００４１】
ＴＦＴ４７は、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び活性層(チャネル層)が積層され、更に活性層上にソース電極とドレイン電極が所定の間隔を隔てて形成されている。活性層は、例えばアモルファスシリコンや非晶質酸化物、有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかにより形成することができるが、活性層を形成可能な材料はこれらに限定されるものではない。
【００４２】
図７に示すように、光センサ３４には、一定方向(行方向)に沿って延設され個々のＴＦＴ４７をオンオフさせるための複数本のゲート配線５４と、前記一定方向と交差する方向(列方向)に沿って延設され、蓄積容量４８(及び光電変換部４６の下部電極４６ａと上部電極４６ｂの間)に蓄積された電荷をオン状態のＴＦＴ４７を介して読み出すための複数本のデータ配線５５が設けられている。
【００４３】
センサパネル２３の個々のゲート配線５４はゲート線ドライバ５８に接続されており、個々のデータ配線５５は信号処理部５９に接続されている。被撮影者の体を透過した放射線(被撮影者の体の画像情報を担持した放射線)が放射線撮影装置１０に照射されると、シンチレータ３７のうち照射面１１上の各位置に対応する部分からは、前記各位置における放射線の照射量に応じた光量の光が放出され、個々の画素部４９の光電変換部４６では、シンチレータ３７のうちの対応する部分から放出された光の光量に応じた大きさの電荷が発生され、この電荷が個々の画素部４９の蓄積容量４８(及び光電変換部４６の下部電極４６ａと上部電極４６ｂの間)に蓄積される。
【００４４】
上記のようにして個々の画素部４９の蓄積容量４８に電荷が蓄積されると、個々の画素部４９のＴＦＴ４７は、ゲート線ドライバ５８からゲート配線５４を介して供給される信号により行単位で順にオンされ、ＴＦＴ４７がオンされた画素部４９の蓄積容量４８に蓄積されている電荷は、アナログの電気信号としてデータ配線５５を伝送されて信号処理部５９に入力される。従って、個々の画素部４９の蓄積容量４８に蓄積された電荷は行単位で順に読み出される。
【００４５】
信号処理部５９は、個々のデータ配線５５毎に設けられた増幅器及びサンプルホールド回路を備えており、個々のデータ配線５５を伝送された電気信号は増幅器で増幅された後にサンプルホールド回路に保持される。また、サンプルホールド回路の出力側にはマルチプレクサ、Ａ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換器が順に接続されており、個々のサンプルホールド回路に保持された電気信号はマルチプレクサに順に(シリアルに)入力され、Ａ／Ｄ変換器によってデジタルの画像データへ変換される。
【００４６】
信号処理部５９には画像メモリ６２が接続されており、信号処理部５９のＡ／Ｄ変換器から出力された画像データは画像メモリ６２に順に記憶される。画像メモリ６２は複数フレーム分の画像データを記憶可能な記憶容量を有しており、放射線画像の撮影が行われる毎に、撮影によって得られた画像データが画像メモリ６２に順次記憶される。
【００４７】
画像メモリ６２は、放射線撮影装置１０全体の動作を制御する制御部６４と接続されている。制御部６４は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ６４ａ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含むメモリ６４ｂ、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部６４ｃを備えている。
【００４８】
また、制御部６４には無線通信部６６が接続されている。無線通信部６６は、ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ等に代表される無線ＬＡＮ(Local Area Network)規格に対応しており、無線通信による外部機器との間での各種情報の伝送を制御する。制御部６４は、無線通信部６６を介してコンソール７０(図８参照)と無線通信が可能とされており、コンソール７０との間で各種情報の送受信が可能とされている。
【００４９】
また、放射線撮影装置１０には電源部６７が設けられており、上述した各種電子回路(ゲート線ドライバ５８や信号処理部５９、画像メモリ６２、無線通信部６６、制御部６４等)は電源部６７と各々接続され(図示省略)、電源部６７から供給された電力によって作動する。電源部６７は、放射線撮影装置１０の可搬性を損なわないように、前述のバッテリ(二次電池)を内蔵しており、充電されたバッテリから各種電子回路へ電力を供給する。ゲート線ドライバ５８、信号処理部５９、画像メモリ６２、制御部６４、無線通信部６６及び電源部６７は、上述したケース２０内、もしくは制御基板２９に設けられている。
【００５０】
図８に示すように、コンソール７０はコンピュータからなり、装置全体の動作を司るＣＰＵ７１、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ７２、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ７３、及び、各種データを記憶するＨＤＤ７４を備え、これらはバスを介して互いに接続されている。またバスには、通信Ｉ／Ｆ部７５及び無線通信部７６が接続され、ディスプレイ７７がディスプレイドライバ７８を介して接続され、更に、操作パネル７９が操作入力検出部８０を介して接続されている。
【００５１】
通信Ｉ／Ｆ部７５は接続端子７５ａ、通信ケーブル８２及び放射線発生装置８３の接続端子８３ａを介して放射線発生装置８３と接続されている。コンソール７０(のＣＰＵ７１)は、放射線発生装置８３との間での曝射条件等の各種情報の送受信を通信Ｉ／Ｆ部７５経由で行う。無線通信部７６は放射線撮影装置１０の無線通信部６６と無線通信を行う機能を備えており、コンソール７０(のＣＰＵ７１)は放射線撮影装置１０との間で、画像データ等の各種情報の送受信を無線通信部７６経由で行う。また、ディスプレイドライバ７８はディスプレイ７７への各種情報を表示させるための信号を生成・出力し、コンソール７０(のＣＰＵ７１)はディスプレイドライバ７８を介して操作メニューや撮影された放射線画像等をディスプレイ７７に表示させる。また、操作パネル７９は複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される。操作入力検出部８０は操作パネル７９に対する操作を検出し、検出結果をＣＰＵ７１へ通知する。
【００５２】
放射線発生装置８３は、放射線源８５と、コンソール７０との間で曝射条件等の各種情報の送受信を行う通信Ｉ／Ｆ部８６と、コンソール７０から受信した曝射条件(この曝射条件には管電圧、管電流の情報が含まれている)に基づいて放射線源８５を制御する線源制御部８７とを備えている。
【００５３】
次に本実施形態の作用を説明する。放射線撮影装置１０を使用して放射線画像の撮影を行う場合、撮影者(例えば放射線技師等)は、被撮影者の撮影対象部位と撮影台との間に、照射面１１側を上方へ向けた放射線撮影装置１０を挿入し、向きや位置等を調整する準備作業を行う。
【００５４】
撮影者は、準備作業が完了すると、操作パネル７９を操作して撮影開始を指示する。これにより、コンソール７０では、曝射開始を指示する指示信号を放射線発生装置８３へ送信し、放射線発生装置８３は放射線源８５から放射線を射出させる。放射線源８５から射出された放射線は、被撮影者の体を透過して放射線撮影装置１０の照射面１１に照射され、天板１３及びセンサパネル２３を透過してシンチレータ３７の照射／光射出面に照射される。シンチレータ３７は照射／光射出面に照射された放射線を吸収し、吸収した放射線量に応じた光量の光を射出する。
【００５５】
センサパネル２３は、画素部４９に照射された光を画像として検出し、画像メモリ６２に画像データを記憶する。ＣＰＵ６４ａは、画像メモリ６２に記憶された画像データを無線通信部６６によってコンソール７０へ送信する。コンソール７０のＣＰＵ７１は、放射線撮影装置１０から受信した画像データを、ＲＡＭ７３を介してＨＤＤ７４に記憶する。また、ＣＰＵ７１は、ディスプレイドライバ７８を介して、ＨＤＤ７４に記憶されている画像データからなる放射線画像をディスプレイ７７に表示させる。
【００５６】
図１５に示すように、従来の放射線検出器では、シンチレータ１２０の入射領域で発生した光の長波長成分１２２ｂは、短波長成分１２２ａに比べて屈折しにくいため、反射層１２４まで伝播される間にその発生位置から大きく離れてしまい、反射層１２４で反射されてセンサパネル１２５まで伝播される間に、光の発生位置から更に遠くまで離れてしまう傾向があった。シンチレータ内での光の発生位置と、その光がセンサパネルに入射する位置とが離れていると、放射線画像にボケが生じてしまう。また、再帰性反射層を用いた従来の放射線検出器では、再帰性反射層の反射効率が鏡面反射層よりも低いため、センサパネルによる検出光量が低下するという問題があった。センサパネルの検出光量が低下すると、放射線画像の画質が低下する。
【００５７】
これに対し、本実施形態の放射線検出器１９では、図９に示すように、シンチレータ３７で発生した光の短波長成分９０ａは、第１の反射層４２によって鏡面反射されるので、高い反射効率を得ることができ、検出光量の低下を防止することができる。また、短波長成分９０ａは、比較的屈折しやすく、柱状結晶３９に対する入射角度が臨界角以上になりやすいので、鏡面反射を用いた場合でも、シンチレータ３７内での光の発生位置から近い位置でセンサパネル２３に入射させることができ、画像のボケを抑制することができる。
【００５８】
また、短波長成分９０ａよりも屈性しにくい長波長成分９０ｂは、反射層２５に向けて伝播される間に光の発生位置から離れていくが、第１の反射層４２を透過して第２の反射層４３により再帰反射されるので、光の発生位置に近い位置でセンサパネル２３に入射させることができる。これにより、長波長成分９０ｂのクロストークを原因とする画像のボケを抑制することができる。このように、本発明では、光の波長に応じて鏡面反射と再帰反射とを選択的に適用しているので、鏡面反射と再帰反射とメリットを同時に享受しながら、鏡面反射と再帰反射とのデメリットは抑制することができるので、放射線画像の画質が向上する。
【００５９】
なお、シンチレータ３７に放射された放射線は、反射層２５の近傍でシンチレータ３７により光に変換される場合もある。図１５に示す従来の放射線検出器では、反射層１２４の近傍で発生した長波長成分１２２ｂも反射層１２４で反射されてセンサパネル１２５まで伝播される間に光の発生位置から遠くまで離れてしまう。しかし、図１０に示すように、本実施形態では、長波長成分９０ｂは、第２の反射層４２を透過して第２の反射層４３により再帰反射されるので、反射された光をその発生位置まで近付けることができる。
【００６０】
上記実施形態では、シンチレータ３７から発生された光の波長に応じて鏡面反射と再帰反射とを選択的に適用しているが、例えば光の入射角度に応じて鏡面反射と再帰反射とを選択的に適用してもよい。この場合、例えば、反射層に対する光の入射角度が柱状結晶の臨界角以上であるときには、第１の反射層で鏡面反射し、反射層に対する光の入射角度が柱状結晶の臨界角以下であるときには、第１の反射層を透過させ、第２の反射層で再帰反射すればよい。このような構成であっても、上記実施形態と同様の作用、効果を得ることができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、シンチレータ３７をセンサパネル２３に直接蒸着して形成したが、別の支持基板に蒸着してシンチレータ３７を形成し、その後にシンチレータとセンサパネル２３とを貼り合わせてもよい。この場合、例えば、図１１（Ａ）に示すように、アルミニウム等からなる支持基板１００上に設けられた剥離層１０１にシンチレータ３７を蒸着し、同図（Ｂ）に示すように、シンチレータ３７から支持基板１００及び剥離層１０１を剥離し、同図（Ｃ）に示すように、シンチレータ３７に反射層２５を密着させるとよい。
【００６２】
また、図１２（Ａ）に示すように、光透過性及び耐熱性を有する樹脂からなる支持基板１０５上にシンチレータ３７を蒸着し、同図（Ｂ）に示すように、支持基板１０５の他方の面に反射層２５を形成し、あるいは反射層２５を貼り合わせてもよい。この場合、支持基板１０５に用いる樹脂としては、透明ポリイミド、ポリアリレート（ＰＡＲ）、二軸延伸ポリスチレンシート、アラミド等を用いることができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、光電変換部４６の光電変換膜４６ｃをアモルファスシリコンによって構成したが、光電変換膜４６ｃは、有機光電変換材料を含む材料で構成してもよい。この場合、主に可視光域で高い吸収を示す吸収スペクトルが得られ、光電変換膜４６ｃによるシンチレータ３７から放出された光以外の電磁波の吸収が殆ど無くなるので、Ｘ線やγ線等の放射線が光電変換膜４６ｃで吸収されることで発生するノイズを抑制できる。また、有機光電変換材料からなる光電変換膜４６ｃは、インクジェットヘッド等の液滴吐出ヘッドを用いて有機光電変換材料をセンサ基板３３上に付着させることで形成させることができ、センサ基板３３に対して耐熱性は要求されない。このため、ガラス以外の材質からなるセンサ基板を用いることもできる。
【００６４】
光電変換膜４６ｃを有機光電変換材料で構成した場合、光電変換膜４６ｃで放射線が殆ど吸収されないので、放射線が透過するようにセンサパネル２３が配置される表面読取方式（ＩＳＳ）において、センサパネル２３を透過することによる放射線の減衰を抑制することができ、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。従って、光電変換膜４６ｃを有機光電変換材料で構成することは、特に表面読取方式(ＩＳＳ)に好適である。
【００６５】
光電変換膜４６ｃを構成する有機光電変換材料は、シンチレータ３７から放出された光を最も効率良く吸収するために、その吸収ピーク波長が、シンチレータ３７の発光ピーク波長と近いほど好ましい。有機光電変換材料の吸収ピーク波長とシンチレータ３７の発光ピーク波長とが一致することが理想的であるが、双方の差が小さければシンチレータ３７から放出された光を十分に吸収することが可能である。具体的には、有機光電変換材料の吸収ピーク波長と、シンチレータ３７の放射線に対する発光ピーク波長との差が１０ｎｍ以内であることが好ましく、５ｎｍ以内であることがより好ましい。
【００６６】
このような条件を満たすことが可能な有機光電変換材料としては、例えばキナクリドン系有機化合物及びフタロシアニン系有機化合物が挙げられる。例えばキナクリドンの可視域における吸収ピーク波長は５６０ｎｍであるため、有機光電変換材料としてキナクリドンを用い、シンチレータ３７の材料としてＣｓＩ（Ｔｌ）を用いれば、上記ピーク波長の差を５ｎｍ以内にすることが可能となり、光電変換膜４６ｃで発生する電荷量をほぼ最大にすることができる。
【００６７】
放射線検出パネルに適用可能な光電変換膜４６ｃについて具体的に説明する。放射線検出パネルにおける電磁波吸収／光電変換部位は、電極４６ａ、４６ｂと、該電極４６ａ,４６ｂに挟まれた光電変換膜４６ｃを含む有機層である。この有機層は、より具体的には、電磁波を吸収する部位、光電変換部位、電子輸送部位、正孔輸送部位、電子ブロッキング部位、正孔ブロッキング部位、結晶化防止部位、電極、及び、層間接触改良部位等を積み重ねるか、若しくは混合することで形成することができる。
【００６８】
上記有機層は、有機ｐ型化合物または有機ｎ型化合物を含有することが好ましい。有機ｐ型半導体(化合物)は、主に正孔輸送性有機化合物に代表されるドナー性有機半導体(化合物)であり、電子を供与しやすい性質を有する有機化合物である。さらに詳しくは２つの有機材料を接触させて用いたときにイオン化ポテンシャルの小さい方の有機化合物である。従って、ドナー性有機化合物としては、電子供与性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。有機ｎ型半導体(化合物)は、主に電子輸送性有機化合物に代表されるアクセプター性有機半導体(化合物)であり、電子を受容し易い性質を有する有機化合物である。更に詳しくは２つの有機化合物を接触させて用いたときに電子親和力の大きい方の有機化合物である。従って、アクセプター性有機化合物は、電子受容性を有する有機化合物であれば何れの有機化合物も使用可能である。
【００６９】
有機ｐ型半導体及び有機ｎ型半導体として適用可能な材料や、光電変換膜４６ｃの構成については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【００７０】
また、光電変換部４６は、少なくとも電極対４６ａ,４６ｂと光電変換膜４６ｃを含んでいればよいが、暗電流の増加を抑制するため、電子ブロッキング膜及び正孔ブロッキング膜の少なくとも何れかを設けることが好ましく、両方を設けることがより好ましい。
【００７１】
電子ブロッキング膜は、上部電極４６ｂと光電変換膜４６ｃとの間に設けることができ、上部電極４６ｂと下部電極４６ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、上部電極４６ｂから光電変換膜４６ｃに電子が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。電子ブロッキング膜には電子供与性有機材料を用いることができる。実際に電子ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜４６ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より１．３ｅＶ以上電子親和力(Ｅａ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜４６ｃの材料のイオン化ポテンシャル(Ｉｐ)と同等のＩｐ、若しくはそれより小さいＩｐを有するものが好ましい。この電子供与性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【００７２】
電子ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部４６の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００７３】
正孔ブロッキング膜は、光電変換膜４６ｃと下部電極４６ａとの間に設けることができ、上部電極４６ｂと下部電極４６ａとの間にバイアス電圧を印加したときに、下部電極４６ａから光電変換膜４６ｃに正孔が注入されて暗電流が増加してしまうことを抑制することができる。正孔ブロッキング膜には電子受容性有機材料を用いることができる。実際に正孔ブロッキング膜に用いる材料は、隣接する電極の材料及び隣接する光電変換膜４６ｃの材料等に応じて選択すればよく、隣接する電極の材料の仕事関数(Ｗｆ)より１．３ｅＶ以上イオン化ポテンシャル(Ｉｐ)が大きく、かつ、隣接する光電変換膜４６ｃの材料の電子親和力(Ｅａ)と同等のＥａ、若しくはそれより大きいＥａを有するものが好ましい。この電子受容性有機材料として適用可能な材料については、特開２００９−３２８５４号公報において詳細に説明されているため説明を省略する。
【００７４】
正孔ブロッキング膜の厚みは、暗電流抑制効果を確実に発揮させると共に、光電変換部４６の光電変換効率の低下を防ぐため、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００７５】
なお、光電変換膜４６ｃで発生した電荷のうち、正孔が下部電極４６ａに移動し、電子が上部電極４６ｂに移動するようにバイアス電圧を設定する場合には、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜の位置を逆にすれば良い。また、電子ブロッキング膜と正孔ブロッキング膜は両方設けることは必須ではなく、何れかを設けておけば、或る程度の暗電流抑制効果を得ることができる。
【００７６】
また、ＴＦＴ４７の活性層を形成可能な非晶質酸化物としては、例えば、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｏ系)が好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも２つを含む酸化物(例えばＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系)がより好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物が特に好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系非晶質酸化物としては、結晶状態における組成がＩｎＧａＯ３(ＺｎＯ)ｍ(ｍは６未満の自然数)で表される非晶質酸化物が好ましく、特に、ＩｎＧａＺｎＯ４がより好ましい。なお、活性層を形成可能な非晶質酸化物はこれらに限定されるものではない。
【００７７】
また、活性層を形成可能な有機半導体材料としては、例えば、フタロシアニン化合物や、ペンタセン、バナジルフタロシアニン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、フタロシアニン化合物の構成については、特開２００９−２１２３８９号公報で詳細に説明されているため、説明を省略する。
【００７８】
ＴＦＴ４７の活性層を非晶質酸化物や有機半導体材料、カーボンナノチューブ等のうちの何れかによって形成すれば、Ｘ線等の放射線を吸収せず、或いは吸収したとしても極めて微量に留まるため、ノイズの発生を効果的に抑制することができる。
【００７９】
また、活性層をカーボンナノチューブで形成した場合、ＴＦＴ４７のスイッチング速度を高速化することができ、また、ＴＦＴ４７における可視光域の光の吸収度合いを低下させることができる。なお、活性層をカーボンナノチューブで形成する場合、活性層にごく微量の金属性不純物が混入しただけでＴＦＴ４７の性能が著しく低下するため、遠心分離等により非常に純度の高いカーボンナノチューブを分離・抽出して活性層の形成に用いる必要がある。
【００８０】
なお、有機光電変換材料で形成した膜及び有機半導体材料で形成した膜は何れも十分な可撓性を有しているので、有機光電変換材料で形成した光電変換膜４６ｃと、活性層を有機半導体材料で形成したＴＦＴ４７と、を組み合わせた構成であれば、患者の体の重みが荷重として加わるセンサパネル２３の高剛性化は必ずしも必要ではなくなる。
【００８１】
また、センサ基板３は、光透過性を有し且つ放射線の吸収が少ないものであればよい。ここで、ＴＦＴ４７の活性層を構成する非晶質酸化物や、光電変換部４６の光電変換膜４６ｃを構成する有機光電変換材料は、いずれも低温での成膜が可能である。従って、センサ基板３３としては、半導体基板、石英基板、及びガラス基板等の耐熱性の高い基板に限定されず、合成樹脂製の可撓性基板、アラミド、バイオナノファイバを用いることもできる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の可撓性基板を用いることができる。このような合成樹脂製の可撓性基板を用いれば、軽量化を図ることもでき、例えば持ち運び等に有利となる。なお、センサ基板３３には、絶縁性を確保するための絶縁層、水分や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、平坦性あるいは電極等との密着性を向上するためのアンダーコート層等を設けてもよい。
【００８２】
なお、アラミドは２００度以上の高温プロセスを適用できるため、透明電極材料を高温硬化させて低抵抗化でき、また、ハンダのリフロー工程を含むドライバＩＣの自動実装にも対応できる。また、アラミドはＩＴＯ（indium tin oxide）やガラス基板と熱膨張係数が近いため、製造後の反りが少なく、割れにくい。また、アラミドは、ガラス基板等と比べて基板を薄型化できる。なお、超薄型ガラス基板とアラミドを積層してセンサ基板３３を形成してもよい。
【００８３】
また、バイオナノファイバは、バクテリア(酢酸菌、Acetobacter Xylinum)が産出するセルロースミクロフィブリル束（バクテリアセルロース）と透明樹脂とを複合したものである。セルロースミクロフィブリル束は、幅５０ｎｍと可視光波長に対して１／１０のサイズで、かつ、高強度、高弾性、低熱膨である。バクテリアセルロースにアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂を含浸・硬化させることで、繊維を６０〜７０％も含有しながら、波長５００nmで約９０％の光透過率を示すバイオナノファイバが得られる。バイオナノファイバは、シリコン結晶に匹敵する低い熱膨張係数（３−７ｐｐｍ）を有し、鋼鉄並の強度(４６０ＭＰa)、高弾性(３０ＧＰａ)で、かつフレキシブルであることから、ガラス基板等と比べてセンサ基板３３を薄型化できる。
【００８４】
センサ基板３３としてガラス基板を用いた場合、センサパネル２３全体としての厚みは、例えば０．７ｍｍ程度になるが、センサ基板３３として光透過性を有する合成樹脂からなる薄型の基板を用いることにより、センサパネル２３全体としての厚みを、例えば０．１ｍｍ程度に薄型化できると共に、センサパネル２３に可撓性をもたせることができる。また、センサパネル２３に可撓性をもたせることで、放射線撮影装置１０の耐衝撃性が向上し、放射線撮影装置１０に衝撃が加わった場合にも破損し難くなる。また、プラスチック樹脂や、アラミド、バイオナノファイバ等は何れも放射線の吸収が少なく、センサ基板３３をこれらの材料で形成した場合、センサ基板３３による放射線の吸収量も少なくなるため、表面読取方式(ＩＳＳ)によりセンサパネル２３を放射線が透過する構成であっても、放射線に対する感度の低下を抑えることができる。
【００８５】
上記実施形態では、センサパネル２３として、光電変換部４６及びＴＦＴ４７からなる光センサ３４を用いたが、ＣＭＯＳセンサ、あるいは光電変換部（フォトダイオード）に有機光電変換材料を用いた有機ＣＭＯＳセンサを光センサとして使用してもよい。基板に単結晶シリコンを用いるＣＭＯＳセンサまたは有機ＣＭＯＳセンサは、アモルファスシリコンを用いた光電変換部と比べてキャリア移動度が３〜４桁ほど速く、放射線透過性が高いという特性を有しているためＩＳＳ方式の放射線検出器に好適である。なお、有機ＣＭＯＳセンサについては、特開２００９−２１２３７７号公報において詳細に説明されているので、詳しい説明は省略する。
【００８６】
上記ＣＭＯＳセンサまたは有機ＣＭＯＳセンサにフレキシブル性を付与するため、ＣＭＯＳセンサまたは有機ＣＭＯＳセンサを、プラスチックフイルム上に形成された有機薄膜トランジスタによって構成してもよい。なお、有機薄膜トランジスタについては、「Tsuyoshi Sekitani、「Flexible organic transistors and circuits with extreme bending stability」、Nature Materials 9、平成２２年１１月７日、p.1015-1022」において詳細に説明されているので、詳しい説明は省略する。
【００８７】
また、上記ＣＭＯＳセンサまたは有機ＣＭＯＳセンサにフレキシブル性を付与するため、フレキシブル性を有するプラスチック基板上に、単結晶シリコンによって形成されたフォトダイオード及びトランジスタを配置した構成を用いてもよい。プラスチック基板上へのフォトダイオード及びトランジスタの配置には、例えば、数十ミクロン程度の大きさのデバイスブロックを溶液中で散布し、任意の基板上の必要な位置に配置する技術であるFluidic Self-Assembly(FSA)法を用いることができる。なお、ＦＳＡ法については、「前澤宏一、「Fluidic Self-Assemblyのための共鳴トンネルデバイスブロック作製技術」、電子情報通信学会技術研究報告 ED,電子デバイス、社団法人電子情報通信学会、平成２０年６月６日、１０８巻、８７号、p.67-71」において詳細に説明されているので、詳しい説明は省略する。
【００８８】
上記実施形態では、柱状結晶からなるシンチレータを用いた放射線検出器を例に説明したが、柱状結晶以外のシンチレータを用いた放射線検出器にも適用可能である。また、ＩＳＳ方式の放射線検出装置を例に説明したが、本発明は、ＰＳＳ方式の放射線検出装置にも適用が可能である。また、放射線検出器をカセッテサイズの筐体に組み込む例について説明したが、立位型、臥位型の撮影装置や、マンモグラフィ装置に組み込むことも可能である。その他、上記の実施形態で説明した本発明に係る放射線撮影装置の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８９】
１０ 放射線撮影装置
１９ 放射線検出器
２３ センサパネル
２４ シンチレータパネル
２５ 反射層
３７ シンチレータ
３８ 保護膜
３９ 柱状結晶
４２ 第１の反射層
４３ 第２の反射層
９０ａ 短波長成分
９０ｂ 長波長成分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された放射線を光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータの光出射側に配置され、前記シンチレータにより変換された光を検出するための光センサを有するセンサパネルと、
前記シンチレータの光出射側と反対側に配置され、前記シンチレータによって変換された光を前記光出射側に向けて、選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層と、を備えたことを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記反射層は、前記シンチレータにより変換された光の波長に応じて、選択的に鏡面反射または再帰反射を行なうことを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記反射層は、前記シンチレータによって変換された光の短波長成分を鏡面反射し、長波長成分を再帰反射することを特徴とする請求項２記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記反射層は、短波長成分の光を鏡面反射し、長波長成分の光を透過させる第１の反射層と、前記第１の反射層を透過した長波長成分の光を再帰反射する第２の反射層と、を備えていることを特徴とする請求項３記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記第１の反射層は、ダイクロイックフィルタであることを特徴とする請求項４記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記センサパネルは、前記シンチレータの放射線照射側に配置されており、前記シンチレータには、前記センサパネルを透過した放射線が照射されることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記シンチレータは、複数の立設された柱状結晶からなることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記シンチレータは、ＣｓＩ：Ｔｌからなることを特徴とする請求項７記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
放射線を光に変換するシンチレータを、前記シンチレータによって変換された光を検出するための光センサを備えたセンサパネルに形成する工程と、
前記シンチレータの前記センサパネル側と反対側の面に、前記シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、を備えたことを特徴とする放射線撮影装置の製造方法。
【請求項１０】
支持基板上に設けられた剥離層上に、放射線を光に変換するシンチレータを形成する工程と、
前記シンチレータから、前記剥離層及び前記支持基板を剥離する工程と、
前記シンチレータに、前記シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、
前記シンチレータと、前記シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを貼り合わせる工程と、を備えたことを特徴とする放射線撮影装置の製造方法。
【請求項１１】
光透過性を有する支持基板上に、放射線を光に変換するシンチレータを形成する工程と、
前記支持基板上に、前記シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、
前記シンチレータと、前記シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを貼り合わせる工程と、を備えたことを特徴とする放射線撮影装置の製造方法。
【請求項１】
照射された放射線を光に変換するシンチレータと、
前記シンチレータの光出射側に配置され、前記シンチレータにより変換された光を検出するための光センサを有するセンサパネルと、
前記シンチレータの光出射側と反対側に配置され、前記シンチレータによって変換された光を前記光出射側に向けて、選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層と、を備えたことを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記反射層は、前記シンチレータにより変換された光の波長に応じて、選択的に鏡面反射または再帰反射を行なうことを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記反射層は、前記シンチレータによって変換された光の短波長成分を鏡面反射し、長波長成分を再帰反射することを特徴とする請求項２記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記反射層は、短波長成分の光を鏡面反射し、長波長成分の光を透過させる第１の反射層と、前記第１の反射層を透過した長波長成分の光を再帰反射する第２の反射層と、を備えていることを特徴とする請求項３記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記第１の反射層は、ダイクロイックフィルタであることを特徴とする請求項４記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記センサパネルは、前記シンチレータの放射線照射側に配置されており、前記シンチレータには、前記センサパネルを透過した放射線が照射されることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記シンチレータは、複数の立設された柱状結晶からなることを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記シンチレータは、ＣｓＩ：Ｔｌからなることを特徴とする請求項７記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
放射線を光に変換するシンチレータを、前記シンチレータによって変換された光を検出するための光センサを備えたセンサパネルに形成する工程と、
前記シンチレータの前記センサパネル側と反対側の面に、前記シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、を備えたことを特徴とする放射線撮影装置の製造方法。
【請求項１０】
支持基板上に設けられた剥離層上に、放射線を光に変換するシンチレータを形成する工程と、
前記シンチレータから、前記剥離層及び前記支持基板を剥離する工程と、
前記シンチレータに、前記シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、
前記シンチレータと、前記シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを貼り合わせる工程と、を備えたことを特徴とする放射線撮影装置の製造方法。
【請求項１１】
光透過性を有する支持基板上に、放射線を光に変換するシンチレータを形成する工程と、
前記支持基板上に、前記シンチレータによって変換された光を選択的に鏡面反射または再帰反射する反射層を設ける工程と、
前記シンチレータと、前記シンチレータによって変換された光を検出するセンサパネルとを貼り合わせる工程と、を備えたことを特徴とする放射線撮影装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２２０２７２（Ｐ２０１２−２２０２７２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４５１１（Ｐ２０１１−８４５１１）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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