JP2005526961A

JP2005526961A - Ｘ線撮像素子

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Publication number: JP2005526961A
Application number: JP2003570155A
Authority: JP
Inventors: イヴァンピーモロヴ
Original assignee: ヴァリアンメディカルシステムズテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2005-09-08
Also published as: WO2003071307A1; CN1620616A; CN100386650C; AU2002357361A1; EP1481264A4; EP1481264B1; EP1481264A1; US7122804B2; EP2388622A3; US20050285044A1; EP2388622A2

Abstract

デジタルラジオグラフィー撮像装置（２００）は、検出層（２４０）に隣接した第１の面（２２６）と、前記検出層（２４０）と反対側の第２の面（２２４）と、を備えたＸ線変換層（２２０）を有しており、前記デジタルラジオグラフィー撮像装置（２００）は、Ｘ線が前記Ｘ線変換層（２２０）を介して伝搬する前に前記検出層を横切るように構成される。

Description

本発明は、概して、Ｘ線撮像素子に関し、より詳細には、平面型撮像装置に関する。

デジタルラジオグラフィー撮像装置は、従来のフィルムベースのＸ線撮像装置と比較すると幾つかの利点を提供する。例えば、デジタルラジオグラフィー撮像装置は、表示モニターと、大量のデジタル化された画像データを記憶し検索する能力と、高速なネットワークを介して画像データを転送する能力と、を有し、医者が、リアルタイムで画像を表示することができるようにする。しかしながら、デジタルフォーマットにおいて高解像度の画像を獲得することに関しては問題が存在する。

デジタルラジオグラフィー撮像装置の１つのタイプは、シンチレーティング物質を用いてＸ線を可視光線に変換する平面型撮像装置である。Ｘ線は、およそ０．０５オングストロームから１００オングストロームの範囲の波長を有する相対的に高エネルギーな光子である。可視光線は、約３９００から約７７００オングストロームの範囲の波長を有し、肉眼で知覚される電磁放射である。

平面型撮像装置は、感光素子の行列を有するパネルとして構成され、画素の光強度をデジタルビデオ信号に変え、さらに処理又は表示をするように、電子が読み出される。感光素子の上部に配置されるＸ線シンチレータは、Ｘ線を感知し、様々な医療及び産業のアプリケーションに用いられ得る。図１Ａは、従来技術の平面型撮像装置の断面図を例証する。Ｘ線パターンがシンチレータの上側から与えられる場合、それは、Ｘ線がシンチレータにより深く伝搬する際に強度が減少した可視光線を生成する。感光素子はシンチレータで生成された光を獲得し、さらに、電気信号が増幅され処理される。

与えられるＸ線が光線に変換される量は、数ある中で、シンチレータの厚さ次第である。シンチレータが厚くなるに連れて、光線の量は多く生成される。しかしながら、最も明るい領域が感光素子に対面する側と反対側であるシンチレータ側に近いため、シンチレータが厚くなるに連れて、発生する光の感光素子への到達は少なくなる。

これらのシンチレータ特性は、互いに矛盾しており、あらゆるシンチレータ物質、構造、及びＸ線エネルギーに対して、感光素子上に最大の信号を生成する最適な厚さが存在する。また、シンチレータで発生した光は全方向に拡散し、Ｘ線パターンの鋭い端部を滑らかにするので、シンチレータの厚さは、生成される画像の鮮明度に影響を与える。図１Ａに示されるように、より厚いシンチレータは、Ｘ線パターンの端部からさらに離れた光を拡散し、画質を落とすことに繋がる。

図１Ａに例証されるように、従来技術の平面型構造の基本的な不利益事項は、シンチレータで生成される光を感光素子に伝達する際の低い伝達効率である。幾つかの場合においては、６０％又はそれ以上の光がシンチレータを抜け出る。これは、感光素子によって生成される電気信号を低減させ、画像の空間解像度と同様に信号対ノイズ比を低くする。信号対ノイズ比は、電気的ノイズ又は量子Ｘ線ノイズによって引き起こされる干渉に対し、撮像装置によって検出されるＸ線強度のレベルである。空間解像度は、画像の小さな特徴部の間を認識する能力である。

様々な平面型撮像装置構成が、シンチレータベースの撮像装置の効率を改善するために試行されてきている。ある平面型の構成は、シンチレータのＸ線側で発生した光をシンチレータに、最終的にはフォトダイオード素子に対して反対に返すためにシンチレータのＸ線側にミラーを配置する。別の構成では、シンチレータ物質は、柱状構造を有するように成長され、発生した光の（図１Ａに例証されるような）水平の拡散を低減させ、それによって画質を改善する。しかしながら、両構成において、シンチレータ内で光は拡散し、柱状のシンチレータを用いても、画質は低下する。幾つかの場合においては、効率を改善するために、シンチレータの厚さは、画素サイズよりも数倍大きくなるように増やされ得る。しかしながら、シンチレータ内の光拡散の問題は、依然として存在する。

別のタイプの従来技術のデジタルラジオグラフィー撮像装置は、半導体物質を用いて、Ｘ線を可視光線に変換するという中間ステップなしに、Ｘ線を電荷に直接変換する平面型撮像装置である。図１Ｂは、Ｘ線エネルギーを直接変換する従来技術の平面型撮像装置の一例を説明する。平面型撮像装置は、上部電極層と集電電極層との間に配置される半導体層を有する。電界は、上部電極に付帯する半導体層を横切って与えられる。Ｘ線が上部電極を通り、半導体層を介して伝搬する際に、それは、集電層に引き寄せられる電荷を半導体層内に作り出す。電荷は、収集され、増幅され、対応する画素に対するデジタルコードに量を定められる。

図１Ａに描写されるシンチレータベースの撮像装置に類似して、半導体層の厚さは、集電層の集電効率に影響を与える。従って、用いられる半導体物質次第で、最適な半導体の厚さに達することは、困難かつ扱いにくい。

本発明の概要
本発明は、エネルギー検出層に隣接した第１の面及びエネルギー検出層と反対側の第２の面と共にＸ線変換層を有するデジタルラジオグラフィー撮像装置に関する。デジタルラジオグラフィー撮像装置は、Ｘ線がＸ線変換層を介して伝搬する前にエネルギー検出層を横切るように配置される。

本発明は、例を通して説明されるが、添付図面における図に限定されるものではない。

以下の説明において、本発明の完全な理解を提供するために、特定の例、コンポーネント、回路、プロセス等のような多数の特定の詳細が示される。しかしながら、当業者にとっては、これらの特定の詳細が本発明を実行するのに使用される必要はないことが明らかである。他の例において、周知のコンポーネント又は方法は、不必要に本発明を不明確にすることを避けるために詳細に描写されていない。

デジタルラジオグラフィー撮像装置が描写される。一実施例において、デジタルラジオグラフィー撮像装置は、多層であり、平面型撮像装置である。平面型撮像装置は、シンチレータ層を含み、それを介して吸収されるＸ線から可視光線を発生させる。フォトダイオード層は、可視光線を検出し、画素ベースの画像を生成するために電荷を発生させる。

撮像装置は、保護層の上に配置されるフォトダイオード層、フォトダイオード層の上に配置される光透過層、光透過層の上に配置されるシンチレータ層、及びシンチレータ層の上に配置されるミラー層を有する。シンチレータ層は、光透過層に隣接した第１の面とミラー層に隣接した第２の面とを有する。択一的な実施例において、撮像装置は他の層、例えばフォトダイオード層と保護層との間に配置される基板層を含む。撮像装置は、Ｘ線がシンチレータ層を伝搬する前にフォトダイオード層を横切るように配置される。

本発明の実施例を幾つか描写するために、“上に配置される”、“下に配置される”、“間に配置される”、及びこれと同様の言い回しの用語が、例えばある層の相対的位置であって、任意の座標系における別の層に関する相対的な位置（例えば図の位置）を説明するために用いられ、例えば接地面に関する素子の任意の絶対的方向を包含することは意味していない。さらに、前記用語は、議論の下では層の間に介在する層の存在を妨げない。

最初にフォトダイオード側からＸ線を吸収することによって、シンチレータは、フォトダイオードの近傍に大きな光強度を作り出す。フォトダイオードによる光エネルギー収集は、より効果的であり、それによって、信号対ノイズ比及びデジタル化される画像の空間解像度を向上させる。シンチレータの厚さは、もはや、撮像に対する十分な光を作り出すためのＸ線吸収の要素ではない。一実施例において、平面型撮像装置は、電荷撮像素子（“ＣＣＤ”）光センサーを用いて統合される。別の実施例において、平面型撮像装置は、相補型漢族酸化膜半導体（“ＣＭＯＳ”）光センサーと統合される。さらに、ＣＣＤ及びＣＭＯＳ光センサーの議論を以下に示す。

別の実施例において、平面型撮像装置は、半導体を利用してＸ線エネルギーを電荷に直接変換する。平面型撮像装置は、集電層の上に配置される半導体層及び半導体層の上に配置されるバイアス電極層を有する。バイアス電極は、半導体層内に電界を発生させる。平面型撮像装置は、半導体層を介して伝搬する前に集電層を介してＸ線を受信するように構成される。一実施例において、平面型撮像装置は、ＴＦＴスイッチ又はスイッチングダイオードと統合される。

デジタルラジオグラフィー撮像装置は、デジタルラジオグラフィーシステムの一部として用いられる。システムは、患者の診断部位に対してＸ線を送信するためのＸ線光源を有する。患者の反対側で、ラジオグラフィー撮像装置は、Ｘ線を受信し、デジタル化された画像を生成する。一実施例において、ラジオグラフィー撮像装置は平面型撮像装置である。撮像装置は、保護層の上に配置されるフォトダイオード層、フォトダイオード層の上に配置される光透過層、光透過層の上に配置されるシンチレータ層、及びシンチレータ層の上に配置されるミラー層を有する。表示システムは、ラジオグラフィー撮像装置に接続されている。表示システムにより、デジタル化された画像のリアルタイム表示が可能となる。

図２は、ラジオグラフィー撮像装置の一実施例を分解組立図で説明する。一実施例において、デジタルラジオグラフィー撮像装置２００は、平面型撮像装置である。Ｘ線の電荷への変換は、２段階のプロセスを伴う。まず、Ｘ線は、シンチレータのようなエネルギー変換層を通過することによって可視光線を生成する。次に、フォトダイオード検出器のような光検出層が、可視光線を電荷に変換する。撮像装置は、ＣＣＤベース又はＣＭＯＳベースの光検出器と統合される。

一実施例において、撮像装置２００は、ミラー層２１０、シンチレータ層２２０、光透過層２３０、フォトダイオード層２４０、基板層２５０及び保護層２６０を有する。フォトダイオード２４２、２４４は、フォトダイオードアレーの代表であり、基板層２５０の上に配置されるフォトダイオード層２４０を形成する。一実施例において、ミラー層２２０はシンチレータ層２２０の上に配置され、シンチレータ層２２０は光透過層２３０の上に配置される。光透過層２３０はフォトダイオード層２３０の上に配置され、フォトダイオード層２４０は基板層２５０の上に配置される。基板層２５０は保護層２６０の上に配置される。

シンチレータ層２２０は、Ｘ線を吸収し、吸収されるＸ線の量に対応する可視光線を発生させる。フォトダイオード層２４０は、吸収されるＸ線の量に対応する光線を検出する。フォトダイオード層２４０は、可視光線を電荷に変換し、例えば図６のディスプレイ６６０のようなディスプレイ上に画素パターンを発生させる。上記の議論のように、Ｘ線がミラー層２１０を最初に通る方向から受信される場合、シンチレータ２２０の厚さ２２２は、可視画像を形成するのに十分な量の可視光線を生成する際に重要な役割を果たす。

ラジオグラフィー撮像装置２００は、Ｘ線が保護層２６０の方向から受信されるように構成される。この構成において、シンチレータ層２２０によって発生させられるＸ線可視光線（すなわち光強度）は、シンチレータ２２０の第１の面２２６に近いほどより大きく、シンチレータ２２０の第２の面２２４と比較すると代表のフォトダイオード２４２、２４４により近い。前記のように、フォトダイオード層２４０は、より多くの可視光線を電荷に変換し、画素ベースの画像をディスプレイ上に作り出す。ミラー２１０は、シンチレータ層２２０によって作り出された可視光線をフォトダイオード層２４０に反対方向に反射する役割を果たす。この方法で、検出のために獲得される可視光線の量は、最大化される。

加えて、シンチレータ層２２０の厚さ２２２は、もはや、可視画像を作り出す際の決定要素ではない。シンチレータ層２２０の厚さ２２２は、実質的には、削減され、それでも、十分な可視光線をＸ線から発生させ、可視光線をフォトダイオード層２４０に反射する。このようにすることにより、ラジオグラフィー撮像装置２００に対する製造コストは削減される。

保護層２６０は、撮像装置ケーシング（例えば図８のケーシング８１０）の一部である。それは、通常、撮像装置２００の外側の近傍に配置される。前記のように、この層の配置は、フォトダイオード層２４０近くの光強度を最大化するには重要ではない。

一実施例において、光透過層２３０は、フォトダイオード層を覆い、低いＸ線及び光のエネルギー吸収を有する任意の物質から作られている。代表のフォトダイオード２４２、２４４のようなフォトダイオードが、通常の利用及び取り扱いをしている間に容易に破損する要素を感知するため、光透過層２３０は、フォトダイオード層２４０を保護する役割を果たす。光透過層２３０に対する物質は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び関連するポリマーを含む。

択一的な実施例において、基板層２５０は、フォトダイオード層２４０の下に配置される。基板２５０は、低い減衰又はＸ線吸収を有する物質から作られる。Ｘ線を吸収する基板は、不利益なことに、シンチレータ２３０によって発生させられる対応する光強度を低減させる。基板層２５０は、シリコンから作られる。一実施例において、基板層２５０はガラス物質である。基板２５０を作るための物質は、上記のように従来技術として周知であり、詳細な説明はここではしない。

保護層２６０は、低いＸ線吸収を有する任意の物質で作られる。例えば、保護層２６０は、炭素繊維、プラスチック、及びアルミニウムを含む炭素繊維物質から作られる。保護層２６０は、Ｘ線に対しては透過的でなければならないが、光線に対してはそうではない。

図８は、ケーシング８１０に収容されるラジオグラフィー撮像装置８００の一実施例の平面図を例証する。ケーシング８１０は、ラジオグラフィー撮像装置の様々な層（例えば、上記図２に関して描写されるミラー層２１０、シンチレータ層２２０、及びフォトダイオード層２４０）を共に保持する。

ケーシング８１０は、ラジオグラフィー撮像装置８００の端部について幅８１４及び厚さ８１６を有するフレーム８１２を形成する。厚さ８１６は、ラジオグラフィー撮像装置８００の全ての層を含むほど十分に大きい。フレーム８１２の幅８１４は、例えばＸ線光源８２０からＸ線を受信するエリアを定義するアパーチャー８３０を作る。アパーチャー８３０の大きさは、撮像される対象物の大きさ次第で変化し得る。例えば、ラジオグラフィー撮像装置８００は、乳房部画像に対しては小さいアパーチャー８３０であるのと比較して胸部画像に対しては大きなアパーチャー８３０を有する。

図３は、デジタルラジオグラフィー撮像装置３００の一実施例の断面図を例証する。一実施例において、デジタルラジオグラフィー撮像装置３００は、平面型撮像装置である。デジタルラジオグラフィー撮像装置３００は、ミラー層３１０、シンチレータ層３２０、光透過層３３０、フォトダイオード層３４０、基板層３５０及び保護層３６０を有する。フォトダイオード３４２、３４４は、フォトダイオードアレーを代表し、基板層３４０の上に配置されるフォトダイオード層３４０を形成する。

一実施例において、ミラー層３１０は、シンチレータ層３２０の上に配置され、シンチレータ層３２０は、光透過層３３０の上に配置される。光透過層３３０は、フォトダイオード層３４０の上に配置され、フォトダイオード３４０は、基板層３５０の上に配置される。基板層３５０は、保護層３６０の上に配置される。シンチレータ層３２０は、光透過層３３０に隣接した第１の面３２２及びミラー層３１０に隣接した第２の面３２４を有する。択一的な実施例において、基板層３５０は、撮像装置３００から外される。基板層３５０は、必ずしも必要というわけではなく、その結果、フォトダイオード層３４０が保護層３６０の上に直接配置される。シンチレータ層３５０又は保護層３６０は、撮像装置３００に対する基板としての役割を果たす。

デジタルラジオグラフィー撮像装置３００は、Ｘ線が保護層３６０の方向から受信されるように構成される。Ｘ線は、シンチレータ層３２０を介して伝搬する前に、フォトダイオード層３４０を伝搬して、第１の面３２２に入射する。この構成において、最も強度の高い可視光線は、フォトダイオード層３４０に最も隣接したシンチレータ３２０の第１の面３２２に近傍で発生する。しかしながら、Ｘ線がミラー層の方向から受信され、シンチレータ３２０の第２の面３２４に入射した場合、最も強度の高い可視光線は第２の面３２４の近傍で発生する。

十分なシンチレータの厚さ３２６を備える関係のため、フォトダイオード層３４０の方向からＸ線を受信することが明白ではなく、Ｘ線エネルギーの可視量は、可視光線を発生させるために吸収され得る。しかしながら、デジタルラジオグラフィー撮像装置３００は、Ｘ線がフォトダイオード層を最初に横切るように構成されるため、シンチレータの厚さ３２６は、光拡散を有するＸ線吸収を考量する場合にもはや重大な要素ではない。一実施例において、シンチレータ３２０は、従来のシンチレータの厚さよりも大きな厚さ３２６を有する。別の実施例おいては、シンチレータ３２０は、従来の厚さよりも薄いか、又は可視光線を発生させ、フォトダイオード層３４０に対して光を反射するために十分薄い。

上述したように、シンチレータは、Ｘ線を吸収し可視光線を発生させる物質である。理想的なシンチレータは、入力Ｘ線エネルギーの１ＫｅＶにつき２０から５０の可視光子が典型である、入力Ｘ線光子の各々に最大量の光子を生じさせる。シンチレータは、通常、原子番号の高い物質からなり、高いＸ線吸収を有する。一実施例において、シンチレータは、蛍光体のように粒状である。蛍光体は、Ｘ線にさらされる場合に成長する物質である。最大明度に対して、Ｘ線撮像に用いられる蛍光体は、他の希土類でドープされた希土類酸硫化物から作られる。シンチレータ物質は、ヨウ化セシウム（“ＣｓＩ”）、ガドリニウム酸硫化物（“ＧＯＳ”）、及び他のロードファイバ（ｌｏａｄｅｄｆｉｂｅｒｓ）を含む。

また、シンチレータは、他の物質、例えばヨウ化セシウムからも作られる。また、セシウム及びヨウ素は、高い原子番号を有する。ヨウ化セシウムは、密集したニードルアレーとして成長する特性を有する。これは、シンチレータのＸ線入力側近傍で発生した光子に対する柱状に類似した経路として動作する結晶を作り出す。図３は、シンチレータ３２０の一方の終端からもう一方の終端へ光子を導く光線の列で構成されるシンチレータ３２０を例証する。個々の光線の列３２４、３２６は、シンチレータ３２０の列を代表する。例えば、一実施例において、ミラー層３１０を介して伝搬するＸ線は、シンチレータ３２０によって可視光線に変換される。柱状構造３２４、３２６は、光がフォトダイオード層３４０に到達するために通過しなければならないシンチレータ３２０の距離によって引き起こされる光拡散を最小にすることによって、光をフォトダイオード層３４０に導く。

一実施例において、Ｘ線は、保護層３５０からミラー層３１０への方向に吸収される。前記のように、シンチレータ３２０は、フォトダイオード層３４０に隣接した第１の面３２２でＸ線を吸収する。シンチレータ３２０の柱状構造（例えば、３２４、３２６）により、可視光線は、光線をフォトダイオードと反対向きに反射することによってフォトダイオード層３４０におけるフォトダイオード（例えば、３４２、３４４）を目標とすることができる。従って、柱状構造を備えたシンチレータ３２０を有する平面型撮像装置３００は、フォトダイオード層３４０に面する第１の面３２２でシンチレータ３２０を通るＸ線を受信するような構成で結合され、画像を生成する光線方向の効率をさらに向上させる。

基板３４０は、Ｘ線の低い減衰又は吸収を有する物質で作られる。Ｘ線を吸収する基板は、不利益なことに、シンチレータ３２０によって発生させられる対応する光強度を削減する。これは、基板層３４０を通過した後にＸ線エネルギーの削減を補償するためにはより高い放射線量を必要とするという結果を招く。一実施例において、基板層３４０は、シリコンから作られる。別の実施例において、基板層３４０は、ガラス物質である。基板３４０を作るための物質は、従来技術において及び前記のように周知であり、詳細な説明は、ここではしない。

一実施例において、基板３４０は、およそ１．１ミリメートルの厚さを有する。フォトダイオード３２４、３２６は、それぞれおよそ２ミクロンの厚さを有する。シンチレータ層３２０は、およそ０．６ミリメートルの厚さを有する。

図４は、フォトダイオードに最近接のシンチレータ面で又はその近傍でＸ線を受信するように構成されているデジタルラジオグラフィー撮像装置（すなわち、平面型撮像装置）を有する利点をグラフ形状で例証する。グラフ４００は、図１Ａ及び図３に関して説明されている。横軸４１０は、シンチレータの面、すなわちＸ線の入力面又は反対のＸ線出力面のいずれか一方の面上の水平測定位置を表す。縦軸４２０は、シンチレータによって発生させられる可視光線強度を表す。Ｘ線パターン端部４５０は、シンチレータの水平の長さを示す。

特性４３０は、シンチレータのＸ線入力面で計測された光強度に対応する。特性４４０は、Ｘ線入力面と反対の面で計測された光強度に対応する。一実施例において、特性４３０は、図３に例証されるような第１の面３２２の近傍の光強度に対応する。特性４４０は、第２の面３２４の近傍の光強度に対応する。グラフ４００は、Ｘ線入力面の光強度をＸ線入力でない面のそれと比較する場合に、特にＸ線パターン端部４５０に至るまでの比較をすると、Ｘ線入力面での光強度がかなり大きいことを示す。従って、Ｘ線入力面に対応するシンチレータ面の可視光線を検出することによって、Ｘ線入力面と反対のシンチレータ面の光線エネルギーを検出するのと比較して、信号対ノイズ比と空間解像度の両方が１００％近くまで改善することが期待される。Ｘ線パターン端部４５０を越えると、特性４３０及び４４０の光強度４２０は指数関数的に減衰する。

別の実施例において、デジタルラジオグラフィー撮像装置は、シンチレータ層なしにＸ線を電荷に直接変換する平面型撮像装置（すなわち、直接的なＸ線撮像装置）である。このタイプの撮像装置は、半導体又は光導電体層をシンチレータ層に置き換える。以下の図を描写する場合に、“半導体”及び“光導電体”という用語は、直接変換Ｘ線撮像装置を描写する際に互換性を有して用いられる。図５は、半導体ベース平面型撮像装置の一実施例の断面図を例証する。撮像装置５００は、バイアス電極層５２０、半導体層５３０、集電層５４０、及び基板層５５０を有する。択一的な実施例において、プリント回路基板（“ＰＣＢ”）層５１０は、バイアス電極層５２０の上に配置される。バイアス電極層５２０は、半導体層５３０の上に配置される。半導体層５３０は、集電層５４０の上に配置され、集電層５４０は、基板層５５０の上に配置される。集電層５４０は、集電電極（例えば、電極５４２、５４４）のアレーを有する。電荷半導体層５３０は、集電層５４０に隣接した第１の面５３２を有する。また、半導体層５３０は、バイアス電極層５２０に隣接した第２の面５３４を有する。電界は、半導体層を横切って電極層５２０を介して与えられる。

利用の際、Ｘ線は、平面型撮像装置５００の層を介して伝搬する。平面型撮像装置５００は、Ｘ線が集電層５４０を横切るように構成され、Ｘ線が半導体層５３０を介して伝搬する前に半導体層５３０の第１の面５３２に入射する。半導体層５３０は、Ｘ線を吸収するとき、電荷５３２、５３４を代表とする電荷は、集電層５４０の集電電極（例えば５４２、５４４）に向けて引き寄せられる。電荷は、収集され、増幅され、対応する画素に対するデジタルコードに量を定められ画像を生成する。

図５に例証されるような本発明の一実施例において、Ｘ線は、半導体層５３０の第１の面５３２を介して伝搬する。第１の面５３２は、集電層５４０に隣接しているため、電荷（例えば、５３２、５３４）は、集電層５４０に到達するために厚い半導体層５３０を横切って進行する必要がない。前記のように、電荷（例えば、５３２、５３４）の拡散は、最小にされ、シンチレータ５３０の第２の面５３４に入射するＸ線を伝搬するのと比較して集電層５４０の効率が良い。半導体（光検出器）ベース撮像装置に対して、半導体物質は、アモルファスセレン（“ａ−Ｓｅ”）、酸化沿ヨウ化物及び酸化物、ヨウ化水銀、ＣｄＴｂ及びＣｄＺｎＴｅを含む。

シンチレータ及び半導体ベース平面型撮像装置（例えば、それぞれ図３及び５）の両方において、発生する電荷パターンは、電気的読み出し機構によって感知され、デジタル画像を生成する。一実施例において、平面型撮像装置は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）又はスイッチングダイオードのアレーに基づいた読み出し機構を有する。ＴＦＴアレーは、フォトダイオード又は集電電極のいずれか一方がＴＦＴと同じ面又はその上部に配置された状態で多層基板上に置かれている。前記のように、ＴＦＴアレーは、典型的には、Ｘ線吸収及び検出の位置に隣接している。この構成により、平面型撮像装置は、薄くすることが可能となり、大きな画像領域をカバーすることがきる。

また、シンチレータベース平面型撮像装置は、電荷結合素子（“ＣＣＤ”）に基づいた読み出し機構を組み込んでいる。ＣＣＤ画像は、半導体面に共に非常に近接して作られている一連の金属酸化物半導体コンデンサーを有する。光学的諸特性が、シンチレータから放射される光線を獲得するのに用いられる。

図６は、平面型撮像装置を使用しているデジタルラジオグラフィーシステム６００の一実施例を説明する。患者６３０は、Ｘ線光源６１０と平面型撮像装置６４０の間の指示具６２０に横になっている。平面型撮像装置６４０は、保護層６４２の上に配置されるフォトダイオード層６４４を有する。シンチレータ層６４６は、保護層６４４の上に配置される。ミラー層６４８は、シンチレータ層６４６の上に配置される。シンチレータ６４６は、保護層６４４に隣接した（示されていない）第１の面及びミラー層６４８に隣接した（示されていない）第２の面を有する。択一的な実施例において、（示されていない）基板層は、フォトダイオード層６４４と保護層の間に配置される。加えて、（示されていない）光透過層は、シンチレータ層６４６とフォトダイオード層６４４の間に配置される。

Ｘ線は、患者６３０の一部を介して伝搬し、平面型撮像装置６４０によって受信され、デジタル化された画像を生成する。平面型撮像装置６４０は、Ｘ線がフォトダイオード層６４４を介して伝搬し、フォトダイオード層６４４に隣接したシンチレータ６４６の第１の面に入射するように構成されている。前記のように、撮像装置６４０のこの構成により、シンチレータ６４６は、フォトダイオード層６４４の近傍で可視光線の強度を最大にすることができ、最良であり得る画像を生成する。別の実施例において、平面型撮像装置６４０は、図５に関して描写したように、シンチレータなしにＸ線を光線に直接変換する撮像装置のタイプである。

また、撮像方法を説明する。一実施例において、平面型撮像装置が利用される。Ｘ線は、上面及び下面を有する基板層を介して伝送される。上面は、感光素子、例えばフォトダイオードを有する。基板層を介して伝送された後にシンチレータ層に入射するＸ線が、平面型撮像装置によって受信される。シンチレータ層は、感光素子に隣接した第１の面及び第１の面に対して感光素子からさらに遠い方向に第２の面を有する。択一的実施例において、ミラー層は、シンチレータ層の第２の面に隣接して配置される。加えて、保護層は、基板層の下面に隣接して配置される。

Ｘ線は、シンチレータ層を介して伝搬する前にシンチレータ層の第１の面で受信される。感光素子は、シンチレータ層によって発生させられる可視光線を検出する。より大きな光強度は、シンチレータ層の第２の面に相対して第１の面で発生させられる。平面型撮像装置は、対象物のデジタル画像を生成する。平面型撮像装置は、リアルタイム表示するために画像データを表示システムに送信する。

撮像方法の別の実施例において、Ｘ線は、平面型撮像装置の集電層を透過した後に半導体層に入射して受信される。集電層は、集電電極のアレーを有する。半導体層は、集電層に隣接した第１の面及び第１の面に対して集電層からさらに遠い方向に第２の面を有する。加えて、保護層は、半導体層に対してさらに遠い方向の集電層の面に隣接して配置される。

電界は、半導体層を横切って与えられる。Ｘ線は、Ｘ線が半導体層を介して伝搬する後に半導体層の第１の面で受信される。集電層は、半導体層によって吸収されるＸ線に対応する電荷を半導体層から検出する。半導体層は、半導体層の第２の面に相対して集電層に隣接した半導体層の第１の面の近傍で大きな電荷を発生させる。平面型撮像装置は、対象物体のデジタル画像を生成する。平面型撮像装置は、リアルタイム表示するために画像データを表示システムに送信する。

これまで述べてきた明細書において、本発明は、特定の典型的な実施例を参照して描写されている。しかしながら、様々な変更及び変化が、添付される請求項に示されるような、より広範な意図及び範囲の本発明から出発することなしになされることは明らかである。従って、明細書及び図面は、限定的な感覚というよりもむしろ例示的であるとみなされるべきである。

従来技術のデジタルラジオグラフィー撮像装置の側面図を例証する。別の従来技術のデジタルラジオグラフィー撮像装置を例証する。分解組立図で示されるデジタルラジオグラフィー撮像装置の一実施例を説明する。断面図で示されるデジタルラジオグラフィー撮像装置の一実施例を説明する。シンチレータのＸ線入力面及び入力面でない面における光強度を示すグラフを例証する。デジタルラジオグラフィー撮像装置の一実施例を断面図で説明する。デジタルラジオグラフィーシステムの一実施例を説明する。撮像方法の一実施例を説明する。撮像方法の択一的な実施例を説明する。ケーシング内のデジタルラジオグラフィー撮像装置の一実施例を説明する。

Claims

エネルギー検出層と、前記エネルギー検出層の上に配置されるＸ線変換層と、を含むデジタルラジオグラフィー撮像装置であって、
前記Ｘ線変換層は、前記エネルギー検出層に隣接した第１の面と、前記エネルギー検出層と反対側の第２の面と、を有し、
前記デジタルラジオグラフィー撮像装置は、前記Ｘ線変換層を介して伝搬する前にＸ線が前記エネルギー検出層を横切るように構成されていることを特徴するデジタルラジオグラフィー撮像装置。
前記撮像装置によって受信される前記Ｘ線に対応する強度レベルは、前記エネルギー変換層の前記第２の面に対して前記第１の面の近傍で相対的に大きいことを特徴とする請求項１に記載のデジタルラジオグラフィー撮像装置。
前記Ｘ線変換層は、可視光線をＸ線から生成するためにシンチレーティング物質を備えることを特徴とする請求項２に記載のデジタルラジオグラフィー撮像装置。
前記エネルギー検出層は、前記可視光線を検出するためにフォトダイオードを備えることを特徴とする請求項３に記載のデジタルラジオグラフィー撮像装置。
前記Ｘ線変換層は、半導体物質を備え、前記半導体物質を横切って電荷を引き寄せることを特徴とする請求項２に記載のデジタルラジオグラフィー撮像装置。
前記Ｘ線変換層は、前記半導体物質を横切る電荷を生成するために光導電体物質を備えることを特徴とする請求項２に記載のデジタルラジオグラフィー撮像装置。
前記エネルギー検出層は、前記電荷を収集するために複数の集電電極を備えることを特徴とする請求項５に記載のデジタルラジオグラフィー撮像装置。
さらに、前記エネルギー検出層の下に配置される保護層を備えている請求項１に記載のデジタルラジオグラフィー撮像装置。
さらに、前記エネルギー検出層と前記保護層の間に配置される基板層を備えている請求項８に記載のデジタルラジオグラフィー撮像装置。
フォトダイオード層と、前記フォトダイオード層の上に配置される光透過層と、前記光透過層の上に配置されるシンチレータ層と、を備える平面型撮像装置であって、
前記シンチレータ層は、前記光透過層に隣接した第１の面と、前記光透過層の反対側の第２の面と、を有し、
前記平面撮像装置は、Ｘ線が前記シンチレータ層を介して伝搬する前に前記フォトダイオード層を横切るように構成されていることを特徴とする平面型撮像装置。
前記シンチレータ層によって発生させられる光強度は、前記シンチレータ層の前記第２の面に対して前記光透過層に隣接した前記シンチレータ層の前記第１の面の近傍で相対的により大きいことを特徴とする請求項１０に記載の平面型撮像装置。
前記フォトダイオード層は、ＣＣＤベースのセンサーを備えることを特徴とする請求項１１に記載の平面型撮像装置。
前記フォトダイオード層は、ＣＭＯＳベースのセンサーを備えることを特徴とする請求項１１に記載の平面型撮像装置。
さらに、前記フォトダイオード層の下に配置されるＴＦＴ層を備えている請求項１１に記載の平面型撮像装置。
前記シンチレータ層は、蛍光体シンチレータを備えることを特徴とする請求項１０に記載の平面型撮像装置。
前記シンチレータ層は、ヨウ化セシウムシンチレータを備えることを特徴とする請求項１０に記載の平面型撮像装置。
ミラー層は、前記シンチレータ層の上に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の平面型撮像装置。
保護層は、前記フォトダイオード層の下に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の平面型撮像装置。
基板層は、前記保護層と前記フォトダイオード層の間に配置されていることを特徴とする請求項１８に記載の平面型撮像装置。
さらに、前記平面型撮像装置を保持するケーシングを備えると共に、前記ケーシングは、Ｘ線を受信するためにアパーチャーウィンドウを形成することを特徴とする請求項１９に記載の平面型撮像装置。
集電層の上に配置される半導体層と、
前記半導体層の上に配置されるバイアス電極であって、前記半導体層内で電界を発生させる前記バイアス電極と、
を備えている平面型撮像装置であって、
前記半導体層は、前記集電層に隣接した第１の面と、前記バイアス電極に隣接した第２の面と、を有し、
前記平面型撮像装置は、Ｘ線が前記半導体層を介して伝搬する前に前記集電層を横切るように構成されていることを特徴とする平面型撮像装置。
前記半導体層を横切って引き寄せられる電荷は、前記集電層の前記第２の面に対して前記集電層に隣接した前記半導体層の前記第１の面の近傍で相対的により大きいことを特徴とする請求項２１に記載の平面型撮像装置。
さらに、前記集電層の下に配置されるＴＦＴ行列層を備えている請求項２１に記載の平面型撮像装置。
前記半導体層は、アモルファスセレン物質を備えることを特徴とする請求項２１に記載の平面型撮像装置。
前記集電層は、複数の集電電極を備えることを特徴とする請求項２１に記載の平面型撮像装置。
さらに、前記平面型撮像装置を保持するケーシングを備えると共に、前記ケーシングは、Ｘ線を受信するためにアパーチャーウィンドウを形成することを特徴とする請求項２２に記載の平面型撮像装置。
Ｘ線を送信するためのＸ線光源と、
前記Ｘ線を受信し、デジタル化された画像を生成するための平面型撮像装置と、
を含むデジタルラジオグラフィーであって、
平面型撮像装置は、
フォトダイオードと、
前記フォトダイオード層の上に配置される光透過層と、
前記光透過層の上に配置されるシンチレータ層と、
前記シンチレータ層の上に配置されるミラー層と、
前記平面型撮像装置に接続される表示システムであって、前記デジタル化された画像を表示するための前記表示システムと、
を含むデジタルラジオグラフィーにおいて、
前記シンチレータ層は、前記光透過層に隣接した第１の面と、前記ミラー層に隣接した第２の面と、を有し、
前記平面型撮像装置は、Ｘ線が前記シンチレータ層を介して伝搬する前に前記フォトダイオード層を横切るように構成されていることを特徴とするデジタルラジオグラフィーシステム。
前記シンチレータ層によって発生させられる光強度は、前記シンチレータ層の前記第２の面に対して前記光透過層に隣接した前記シンチレータ層の前記第１の面の近傍で相対的により大きいことを特徴とする請求項２７に記載のシステム。
前記フォトダイオードは、ＣＣＤベースのセンサーを備えることを特徴とする前記２７に記載のシステム。
前記フォトダイオードは、ＣＭＯＳベースのセンサーを備えることを特徴とする前記２７に記載のシステム。
さらに、前記平面型撮像装置を保持するケーシングを備えると共に、前記ケーシングは、Ｘ線を受信するためにアパーチャーウィンドウを形成することを特徴とする請求項２７に記載の平面型撮像装置。
Ｘ線を送信するためのＸ線光源と、
前記Ｘ線を受信し、デジタル化された画像を生成するための平面型撮像装置と、
を備えるデジタルラジオグラフィーシステムであって、
平面型撮像装置は、
集電層の上に配置される半導体層と、
前記半導体層の上に配置されるバイアス電極層であって、前記半導体層内で電界を発生させるための前記バイアス電極と、
前記平面型撮像装置に接続される表示システムであって、前記デジタル化された画像を表示するための前記表示システムと、
を含むデジタルラジオグラフィーにおいて、
前記半導体層は、前記集電層に隣接した第１の面と、前記バイアス電極隣接した第２の面と、を有し、
前記平面型撮像装置は、Ｘ線が前記半導体層を介して伝搬する前に前記集電層を横切るように構成されていることを特徴とするデジタルラジオグラフィーシステム。
前記半導体層を横切って引き寄せられる電荷は、前記集電層の前記第２の面に対して前記集電層に隣接した前記半導体層の前記第１の面の近傍で相対的により大きいことを特徴とする請求項３２に記載のシステム。
前記平面型撮像装置は、ＴＦＴベースの撮像装置であることを特徴とする請求項３２に記載のデジタルラジオグラフィーシステム。
前記平面型撮像装置は、ＣＣＤベースの撮像装置であることを特徴とする請求項３２に記載のデジタルラジオグラフィーシステム。
さらに、前記平面型撮像装置を保持するケーシングを備えると共に、前記ケーシングは、Ｘ線を受信するためにアパーチャーウィンドウを形成することを特徴とする請求項３３に記載の平面型撮像装置。
Ｘ線を感光素子に送信すること、及び
前記感光素子を透過後にシンチレータ層に入射する前記Ｘ線を受信すること、を備える撮像方法。
前記シンチレータ層は、前記感光性層の上に配置され、前記シンチレータ層は、前記感光性層素子に隣接した第１の面と、前記第１の面に対して前記感光素子からさらに遠い第２の面と、を有し、
受信は、前記Ｘ線が前記シンチレータ層を介して伝搬する前に前記シンチレータ層の前記第１の面で前記Ｘ線を受信することをさらに備えることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
受信は、前記シンチレータ層の前記第２の面に対して前記感光素子に隣接した前記シンチレータ層の前記第１の面の近傍で相対的により大きな光強度を発生させることをさらに備える請求項３８に記載の方法。
前記感光素子によって前記シンチレータ層から発生させられる可視光線を検出することをさらに備えている請求項３９に記載の方法。
ミラー層は、前記シンチレータ層の前記第２の面に隣接して配置されることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
基板層は、前記感光性層の下に配置されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
保護層は、前記基板層の下に配置されることを特徴とする請求項４２に記載の方法。
Ｘ線を集電層に送信すること、及び
前記集電層の透過後に半導体層に入射する前記Ｘ線を受信すること、を備えている撮像方法。
前記半導体層は、前記集電層の上に配置され、前記半導体層は、前記集電層に隣接した第１の面と、前記第１の面に対して前記集電層からさらに遠い第２の面と、を有し、
受信は、前記Ｘ線が前記半導体層を介して伝搬する前に前記半導体層の前記第１の面で前記Ｘ線を受信することをさらに備えている請求項４４に記載の方法。
前記半導体層内で電界を発生させることをさらに備えている請求項４５の方法。
受信は、前記半導体層の前記第２の面に対して前記集電層に隣接した前記半導体層の前記第１の面の近傍で相対的により大きな電荷を発生させることをさらに備えている請求項４６に記載の方法。
前記集電層によって、前記半導体層を横切って引き寄せられる電荷を検出することをさらに備えている請求項４７に記載の方法。
ミラー層は、前記半導体層の上に配置されることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
保護層は、前記集電層の下に配置されることを特徴とする請求項４９に記載の方法。