JPH0784057A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射線透過特性の異なる領域が規則的に並ぶ
静止グリッドを介して放射線画像を得る放射線検出器に
おいて、画像の観察読影性の低下を招く画像のモアレ縞
やムラの発生を防止する 【構成】 各固体光検出素子Ｐｉごとに異なった種類の
開口パターンを有し、この異なった種類の開口パターン
がランダムに配置されるように、固体光検出素子Ｐｉを
配列する。グリッド30は、アルミニウムからなる領域21
とカーボンからなる領域22とが規則的に並んでいるた
め、カーボンからなる領域22を通過した放射線も、この
規則的に並んだ各領域21，22に応じて規則的な間隔で放
射線検出器31に到達するが、放射線検出器31の開口領域
は、その開口パターンが固体光検出素子Ｐｉ毎に異なる
ため、放射線検出器31により検出された画像情報に基づ
いて再生される画像には、モアレ縞やムラを生じること
はなく、画像の観察読影性が低下することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放射線検出器に関し、詳
細には放射線検出器の各画素を構成する各固体光検出素
子の開口パターンの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、医療診断を目的とする放射線
撮影の医療用放射線撮影、物質の非破壊検査等を目的と
する工業用放射線撮影等の種々の分野における放射線撮
影において、増感紙と放射線写真フイルムとを組合せた
いわゆる放射線写真法が利用されている。この方法によ
れば、被写体を透過したＸ線等の放射線が増感紙に入射
すると、増感紙に含まれる蛍光体はこの放射線のエネル
ギーを吸収して蛍光（瞬時発光）を発する。この発光に
より、増感紙に密着させるように重ね合わされた放射線
写真フイルムが感光し、放射線写真フイルム上には放射
線画像が形成される。このようにして放射線画像は直接
に放射線フイルム上に可視化された画像として得ること
ができる。

【０００３】一方、放射線写真フイルムに記録された放
射線画像を光電的に読み取って画像信号を得、この画像
信号に適切な画像処理を施した後、画像を再生記録する
ことが種々の分野で行われている。たとえば、後の画像
処理に適合するように設計されたガンマ値の低いフィル
ムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ線画像が記録され
たフィルムからＸ線画像を読み取って電気信号に変換
し、この電気信号（画像信号）に画像処理を施した後コ
ピー写真等に可視像として再生することにより、コント
ラスト，シャープネス，粒状性等の画質性能の良好な再
生画像を得ることが行われている（特公昭61-5193 号公
報参照）。

【０００４】また本願出願人により、放射線（Ｘ線，α
線，β線，γ線，電子線，紫外線等）を照射すると、こ
の放射線エネルギーの一部が蓄積され、その後可視光等
の励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じて輝
尽発光を示す蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用し
て、人体等の被写体の放射線画像情報を一旦シート状の
蓄積性蛍光体に記録し、この蓄積性蛍光体シートをレー
ザー光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得
られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、
この画像データに基づき被写体の放射線画像を写真感光
材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる
放射線画像記録再生システムがすでに提案されている
（特開昭55-12429号，同56-11395号，同55-163472 号，
同56-104645号，同55- 116340号等）。

【０００５】このシステムは、従来の銀塩写真を用いる
放射線写真システムと比較して極めて広い放射線露出域
にわたって画像を記録しうるという実用的な利点を有し
ている。すなわち、蓄積性蛍光体においては、放射線露
光量に対して蓄積後に励起によって輝尽発光する発光光
の光量が極めて広い範囲にわたって比例することが認め
られており、従って種々の撮影条件により放射線露光量
がかなり大幅に変動しても、蓄積性蛍光体シートより放
射される輝尽発光光の光量を読取ゲインを適当な値に設
定して光電変換手段により読み取って電気信号に変換
し、この電気信号を用いて写真感光材料等の記録材料、
ＣＲＴ等の表示装置に放射線画像を可視像として出力さ
せることによって、放射線露光量の変動に影響されない
放射線画像を得ることができる。

【０００６】しかしながら、上述の従来のシステムによ
り放射線画像を得るためには、上述した放射線画像を直
接可視化する際に、撮影に用いる放射線写真フイルムと
増感紙との感度領域を一致させて撮影を行う必要があ
る。

【０００７】また、上述した放射線写真フイルム、蓄積
性蛍光体シートを用いて光電的に放射線画像を読み取る
システムにおいては、放射線画像に画像処理をおこなっ
て目的に応じた濃度およびコントラストを有するように
調整したり、放射線画像を一旦電気信号に変換しなけれ
ばならず、そのための画像読取装置を用いて読取り走査
を行う必要があり、放射線画像を得るための操作が煩雑
なものとなり、放射線画像を得るまでの時間がかかるも
のとなっている。

【０００８】そこで、従来のシステムによる上記のよう
な問題点を解決するために、放射線検出器が提案されて
いる（例えば特開昭59-211263 号公報、特開平2-164067
号公報、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ92/06501号、Signal,n
oise,and read out considerations in the developmen
t of amorphous silicon photodiode arrays for radio
therapy and diagnostic x-ray imaging，L.E.Antonuk
et.al ，University of Michigan，R.A.Street Xerox，
PARC，SPIE Vol.1443 Medical Imaging V;Image Physic
s(1991) ，p.108-119 ）。

【０００９】この放射線検出器は、例えば厚さ3mm の石
英ガラスからなる基板にアモルファス半導体膜を挟んで
透明導電膜と導電膜とからなるマトリックス状に配され
た複数の固体光検出素子および互いに直交するようにマ
トリクス状にパターン形成される複数の信号線と走査線
とから構成されている固体光検出器に放射線を可視光に
変換するシンチレータを積層することにより構成されて
なるものである。

【００１０】この放射線検出器をシンチレータが放射線
入射側の面を向くように配置し、放射線検出器に被写体
を透過した放射線を照射することにより、放射線がシン
チレータに直接入射して可視光に変換され、この変換さ
れた可視光が固体光検出素子の光電変換部により検出さ
れて放射線画像情報を担持する画像信号に光電変換され
る。この画像信号は、放射線検出器の各固体光検出素子
に設けられた転送部から所定の読出手段により読み出さ
れて出力される。

【００１１】一方、シンチレータを要しない放射線検出
器も提案されており、この放射線検出器は上述の放射線
検出器において、シンチレータを除去し、通常の固体光
検出器の代わりに、(i) 放射線の透過方向の厚さが通常
のものより10倍程度厚く設定された固体光検出器（MATE
RIAL PARAMETERS IN THICK HYDROGENATED AMORPHOUS SI
LICON RADIATION DETECTORS,Lawrence Berkeley Labora
tory.University of California,Berkeley.CA 94720 Xe
rox Parc.Palo Alto.CA 94304)、あるいは、(ii)放射線
の透過方向に、金属板を介して２つ以上積層された固体
光検出器(Metal/Amorphous Silicon Multilayer Radiat
ion Detectors,IEE TRANSACTIONS ONNUCLEAR SCIENCE.V
OL.36.NO.2.APRIL 1989) 、あるいは、(iii) ＣｄＴｅ
等の半導体放射線検出器（特開平1-216290号公報）を用
いた構成の放射線検出器であって、可視光を介すことな
く、直接に放射線を検出して電気信号等に変換し、この
信号は、前述の放射線検出器と同様に走査線に入力され
る読出信号により、マトリクス状に配された固体光検出
素子（上記(i) 〜(iii) の放射線検出器を構成する多数
の素子）より各別に読み出されて出力される。

【００１２】このように出力された画像信号は、後段の
信号処理装置により種々の信号処理が成された後にＣＲ
Ｔ等の再生手段により可視情報等として再生される。

【００１３】上記放射線検出器を用いることにより、被
写体の放射線画像を煩雑な操作を行うことなくリアルタ
イムで放射線画像情報を得ることができ、直ちに再生す
ることができ、上述した従来のシステムの欠点を解消す
ることができる。

【００１４】ところで被写体を透過した放射線には、被
写体の放射線画像情報を担持する直進成分の他に、被写
体の表面や内部の構造物により散乱されて、被写体より
出射する散乱成分を含んでいるため、放射線画像撮影に
おいて単に被写体を透過した放射線を検出しただけで
は、この散乱成分がノイズとなり、検出される放射線像
情報のＳ／Ｎが低下するという問題がある。

【００１５】そこで放射線画像撮影の際には、蓄積性蛍
光体シート等の放射線画像情報記録媒体や放射線検出器
と被写体との間に、記録媒体に散乱成分が入射するのを
阻止するグリッドを設けることが通常行われている。

【００１６】このグリッドは、画素の大きさと同程度の
幅を有する帯状のアルミニウムからなる領域とカーボン
からなる領域とが互いに隣接して並設された平面状の板
体であって、被写体を透過した放射線のうち直進成分の
通過を許容するが、散乱成分の通過を阻止するものであ
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし上述の放射線検
出器を用い、上記グリッドを介した放射線画像情報を検
出すると、再生される放射線画像にモアレ縞を生じた
り、また画像のムラを生じる場合がある。

【００１８】このモアレ縞やムラを生じる原因は以下の
理由による。すなわち、放射線検出器は、放射線検出面
の全面に亘って放射線を検出しうるものではなく、放射
線検出面のうち上述の信号線，走査線，および信号読出
回路が配された領域は放射線を検出することはできな
い。このように現実に放射線を検出しうる領域（以下、
開口という）は、各固体光検出素子（画素）が占有する
領域の一部であり、その開口のパターン、すなわち開口
の形状および上記占有領域における配置は、全ての画素
について同一であるから、放射線検出器全体として開口
パターンは規則的に並ぶこととなり、所定の空間周波数
のグリッドと放射線検出器とが重なることによって再生
される放射線画像にモアレ縞やムラを生じる。

【００１９】このようにモアレ縞やムラの生じた画像は
観察読影性が低下するという問題がある。

【００２０】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、グリッドを使用した放射線画像撮影において、再
生される画像にモアレ縞やムラを生じることのない放射
線検出器を提供することを目的とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の放射線検出器
は、放射線検出器を構成する固体光検出素子の現実に放
射線を検出する開口領域のパターンが、固体光検出素子
毎に異なり、またこの異なる開口パターンがランダムに
配置されるように構成されることを特徴とするものであ
る。

【００２２】すなわち本発明の放射線検出器は請求項１
に記載したように、２次元状に多数の固体光検出素子が
規則的に配列されてなり、画像情報を担持する放射線を
検出して全体として放射線画像を表す画像信号に変換す
る放射線検出器において、前記各固体光検出素子が、各
固体光検出素子ごとに異なった種類の開口パターンを有
し、該異なった種類の開口パターンがランダムに配置さ
れるように、前記固体光検出素子が配列されていること
を特徴とするものである。

【００２３】ここで上記開口とは、各固体光検出素子の
うち信号線，走査線，および信号読出回路が配された領
域以外の領域であって、現実に放射線を検出しうる領域
を意味する。

【００２４】また開口パターンとは、各固体光検出素子
が占有する領域内における開口の形状と配置とにより形
成されるパターンを意味するものであり、各固体光検出
素子に開口を介して入射する放射線量が同一となるよう
に、開口の面積は全ての固体光検出素子において同一に
することが望ましい。

【００２５】なお上記放射線検出器としては、例えば、
所定の厚さの石英ガラスからなる基板に、アモルファス
半導体膜を挟んで透明導電膜と導電膜とからなるマトリ
ックス状に配された複数の固体光検出素子および互いに
直交するようにマトリクス状にパターン形成される複数
の信号線と走査線とから構成されてなる固体光検出器で
あって、前述した(i) 放射線の透過方向の厚さが通常の
ものより10倍程度厚く設定された固体光検出器や、(ii)
放射線の透過方向に、金属板を介して２つ以上積層され
た固体光検出器や、(iii) ＣｄＴｅ等の半導体放射線検
出器などを用いることができる。さらに通常のフォトダ
イオード等の固体光検出素子からなる固体光検出器を用
いることもでき、この場合は放射線の照射を受け、その
放射線の強度に応じた強度の可視光に変換するＧｄ₂ Ｏ
₂ Ｓ，ＣｓＩ等の蛍光体からなるシンチレータを、固体
光検出器に積層した構成も採用することができる。

【００２６】なお、上記所定の厚さとは、放射線の吸収
量が放射線画像の画質を低下させるほどに大きくない程
度の厚さをいうが、具体的には固体光検出器を支持する
ためのある程度の強度が必要であるため、数百ミクロン
程度であることをいう。

【００２７】

【作用および発明の効果】本発明の放射線検出器によれ
ば、放射線検出器を構成する固体光検出素子の開口パタ
ーンが固体光検出素子毎に異なり、放射線検出器全体と
してこの開口パターンがランダムに配置されるように固
体光検出素子が配列されているため、開口は不規則に並
び、放射線透過率の異なる領域が規則正しく並ぶグリッ
ドと重ね合わせて放射線画像を撮影した場合にも、得ら
れた画像情報に基づいて再生される画像にモアレ縞やム
ラを生じることはなく、画像の観察読影性が低下するこ
とはない。

【００２８】

【実施例】以下、本発明による放射線検出器の実施例に
ついて図面を用いて説明する。

【００２９】図１は本発明の放射線検出器の一実施態様
を示す斜視図、図２は図１に示した放射線検出器31の各
画素に用いられる複数の開口パターンを示す平面図、図
３は放射線検出器の１つの画素（固体光検出素子Ｐｉ）
の詳細な基本構造を説明するための構成を示す平面図で
ある。図３に示すように放射線検出器31を構成する固体
光検出素子Ｐｉは、樹脂シートからなる基板31Ａの上に
パターン成形した導電膜からなる信号線31Ｂ，31Ｈがあ
り、アモルファスシリコン31Ｃと透明電極31Ｄとからな
る光電変換部としてのフォトダイオード31Ｅ、アモルフ
ァスシリコン31Ｆ内に転送電極31Ｊを有する、転送部と
しての薄膜トランジスタ31Ｇ、により構成されてなるも
のである。ここで転送電極31Ｊはゲートであり図示しな
い走査線に接続され、信号線31Ｈはドレインであり図示
しない信号線に接続されている。そしてこのように構成
された固体光検出素子Ｐｉを２次元状に複数配置するこ
とにより放射線検出器31が構成されている。この固体光
検出素子Ｐｉの作用は、入射した光（放射線）がフォト
ダイオード31Ｅにより受光され、フォトダイオード31Ｅ
において信号電荷が発生して蓄電される。次いで走査線
に接続された図示しない信号読出回路から走査線に所定
の走査信号が送られ、走査線に接続されたゲートとして
の転送電極31Ｊに電圧がかかり、信号線31Ｂ／31Ｈ間を
電流が流れる状態となる。すなわち、フォトダイオード
31Ｅで発生した信号電荷は薄膜トランジスタ31Ｇを通じ
て図示しない転送レジスタに転送されて出力される。

【００３０】上述のように放射線検出器31が現実に放射
線を検出しうる領域は、１つの画素領域の全体ではな
く、薄膜トランジスタ31G などの信号読出しにかかる領
域を除いた開口領域だけである。

【００３１】本実施例の放射線検出器31は図１に示すよ
うに、２次元状に多数の固体光検出素子Ｐｉが規則的に
配列されてなり、図中の情報より下方に向けて照射され
る放射線を検出して、全体として放射線の強度に応じた
画像信号に変換する放射線検出器であって、各固体光検
出素子Ｐｉが、各固体光検出素子Ｐｉごとに異なった種
類の開口パターンを有し、この異なった種類の開口パタ
ーンがランダムに配置されるように、固体光検出素子Ｐ
ｉが配列された構成である。

【００３２】ここで上記開口パターンとしては、具体的
には図２に示すように、画素領域全体のうち（ａ）左側
半分の領域，（ｂ）右側半分の領域，（ｃ）中央の領
域，（ｄ）上側半分の領域，（ｅ）下側半分の領域，
（ｆ）横方向の中央に配された縦長の領域，（ｇ）縦方
向の中央に配された横長の領域，（ｈ）上辺に接する矩
形の領域，（ｉ）下辺に接する矩形の領域，（ｊ）右辺
に接する矩形の領域，（ｋ）左辺に接する矩形の領域な
ど種々の態様を採ることができ、これらの開口パターン
をランダムに配列したマスクによりエッチングすること
により得ることができる。

【００３３】次に本実施例の放射線検出器31の作用につ
いて説明する。

【００３４】図４は本放射線検出器31の作用を説明する
ための、放射線画像情報を検出するシステムの概略を示
す図である。図示しない放射線源より出射した放射線Ｒ
は被写体10を透過し、静止グリッド20に入射する。静止
グリッド20は、所定の厚さを有し、画素の大きさより僅
かに小さい幅を有する帯状のアルミニウムからなる領域
21と放射線透過特性の高いカーボンからなる領域22とが
互いに隣接して規則正しく並設された平面状の板体であ
って、被写体10を透過した放射線のうち、カーボンから
なる領域22に対応する放射線の直進成分の通過を許容す
るが、アルミニウムからなる領域21に対応する放射線と
散乱成分の通過を阻止する。これによりグリッド20を通
過し放射線検出器31に入射する、被写体10の放射線画像
情報を担持した放射線は、散乱成分によるノイズの少な
いものとなる。

【００３５】グリッド20のカーボンからなる領域22を通
過した放射線のうち、放射線検出器31の開口領域に対応
する放射線は、アモルファスシリコン31C （図３参照）
により検出される。そしてこの放射線が画像信号に変換
され、アモルファスシリコン31C 内に放射線の強度に応
じた静電容量信号Ｃp として各固体光検出素子Ｐｉに蓄
積され、この蓄積された各静電容量信号Ｃp は図示しな
い信号読出回路から所定の走査信号が付与されることに
より各固体光検出素子Ｐｉから各別に読み出される。

【００３６】ここでグリッド30の各領域21，22が規則的
に並んでいるため、上述のグリッド20のカーボンからな
る領域22を通過した放射線も、この規則的に並んだ各領
域21，22に応じて規則的な間隔で放射線検出器31に到達
するが、放射線検出器31の開口領域は、その開口パター
ンが固体光検出素子Ｐｉ毎に異なるため、放射線検出器
31により検出された画像情報に基づいて再生される画像
には、モアレ縞やムラを生じることはなく、画像の観察
読影性が低下することはない。

【００３７】このように本発明の放射線検出器によれ
ば、画像の観察読影性の低下を招く画像のモアレ縞やム
ラの発生を防止することができる。

【００３８】なお、本実施例の放射線検出器としては、
例えば前述した(i) 放射線の透過方向の厚さが通常のも
のより10倍程度厚く設定された固体光検出器、または(i
i)放射線の透過方向に、金属板を介して２つ以上積層さ
れた固体光検出器、または(iii) ＣｄＴｅ等の半導体放
射線検出器などにより構成し、放射線を直接に電気信号
等に変換するものであってもよいし、またこの放射線検
出器に、放射線を可視光に変換するシンチレータを具備
する構成のものであってもよい。シンチレータを具備す
る構成の放射線検出器の場合は、可視光を光電変換する
通常の固体光検出器を用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線検出器の一実施態様を示す斜視
図

【図２】図１に示した放射線検出器31の各画素に用いら
れる複数の開口パターンを示す平面図

【図３】放射線検出器の１つの画素の詳細な基本構造を
説明するための構成を示す平面図

【図４】本放射線検出器31の作用を説明するための、放
射線画像情報を検出するシステムの概略を示す図

【符号の説明】

10 被写体 20 静止グリッド 21 アルミニウムからなる領域 22 カーボンからなる領域 31 放射線検出器 Ｐｉ 画素（固体光検出素子） Ｒ 放射線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/09 Ｈ０４Ｎ 5/32

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元状に多数の固体光検出素子が規則
   的に配列されてなり、画像情報を担持する放射線を検出
   して全体として放射線画像を表す画像信号に変換する放
   射線検出器において、 前記各固体光検出素子が、各固体光検出素子ごとに異な
   った種類の開口パターンを有し、該異なった種類の開口
   パターンがランダムに配置されるように、前記固体光検
   出素子が配列されていることを特徴とする放射線検出
   器。