特開 2024-160709 Ｘ線検出器、及びＸ線撮影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024160709

(43)【公開日】2024-11-15

(54)【発明の名称】Ｘ線検出器、及びＸ線撮影装置

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20241108BHJP

   H01L 27/144 20060101ALI20241108BHJP

   H01L 27/146 20060101ALI20241108BHJP

   A61B 6/42 20240101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

G01T1/20 C

G01T1/20 B

G01T1/20 E

G01T1/20 G

G01T1/20 D

H01L27/144 K

H01L27/146 D

H01L27/146 C

A61B6/00 300Q

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023068668

(22)【出願日】2023-04-19

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-11-07

(71)【出願人】

【識別番号】520487808

【氏名又は名称】シャープディスプレイテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 浩三

【テーマコード（参考）】

2G188

4C093

4M118

【Ｆターム（参考）】

2G188BB02

2G188CC12

2G188CC15

2G188CC18

2G188CC22

2G188DD05

2G188DD10

2G188DD42

4C093CA08

4C093EB12

4C093EB17

4C093EB30

4C093FA32

4C093FA53

4M118AA10

4M118AB01

4M118BA05

4M118CB11

4M118GD04

4M118GD07

(57)【要約】

【課題】ぼやけを抑えた画像が得られるＸ線検出器を提供する。
【解決手段】Ｘ線検出器１０は、複数のシンチレータであって、入射したＸ線を光に変換して出射するシンチレータ２－１，２－２，２－３と、複数のシンチレータと交互に積層された、屈折率が前記シンチレータより低い、複数の低屈折層３－１，３－２，３－３と、交互に積載されたシンチレータ及び低屈折層から出射された光を電気信号に変換する光電変換素子が複数配列された光電変換素子アレイ１と、を備える。シンチレータと低屈折層との少なくとも一方は、出射する光を対応する光電変換素子に向けて集光する集光部を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のシンチレータであって、個々のシンチレータが入射したＸ線を光に変換して出射する、複数のシンチレータと、
前記複数のシンチレータと交互に積層された、屈折率が前記シンチレータより低い、複数の低屈折層と、
交互に積載された前記シンチレータ及び前記低屈折層から出射された前記光を電気信号に変換する光電変換素子が複数配列された光電変換素子アレイと、を備え、
前記シンチレータと前記低屈折層との少なくとも一方は、出射する光を対応する前記光電変換素子に向けて集光する集光部を有する
Ｘ線検出器。

【請求項2】

前記集光部は、出射方向に向けて凸の凸レンズ形状を有した、前記シンチレータの前記低屈折層との境界面である
請求項１に記載のＸ線検出器。

【請求項3】

前記集光部は、前記低屈折層の有する、入射方向に向けて凸の凸レンズ形状部分である
請求項１に記載のＸ線検出器。

【請求項4】

前記シンチレータの入射側に積層され、前記シンチレータ側の第１面から入射した光を反射し、前記第１面の逆側の第２面から入射した光を透過させる半反射層をさらに備える
請求項１に記載のＸ線検出器。

【請求項5】

前記シンチレータの厚みは、前記シンチレータにおける前記Ｘ線の入射位置から前記光の出射位置までの前記光電変換素子の配列方向における距離が前記光電変換素子の前記配列方向の長さ以下となる厚みである
請求項１に記載のＸ線検出器。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のＸ線検出器を備える
Ｘ線撮影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、Ｘ線検出器、及びＸ線撮影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

身体などの対象物にＸ線を照射し、透過したＸ線を検出するＸ線検出器が知られている。そのようなＸ線検出器はＸ線撮影装置に用いられ、画像診断などに用いられる。Ｘ線撮影装置に用いられるＸ線検出器は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータと、シンチレータから出射された可視光を電気信号に変換する光電変換素子を複数有する光電変換素子アレイと、によってＸ線強度を電気信号として検出する。

【0003】

このようなＸ線検出器において得られる画像の解像度を向上させる技術として、特開２００９－２２２５７８号公報（以下、特許文献１）は、第１主面から入射したＸ線をそれよりも波長の長い光に変換して、第１主面の反対側の第２主面から光を出射し、第１主面及び第２主面の少なくともいずれかに集光レンズ形状を有するシンチレータと、第２主面側に設けられ、光を電気信号に変換する光電変換素子を有する光電変換素子アレイと、を備えたことを特徴とするＸ線固体検出器を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－２２２５７８号公報

【発明の概要】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示のＸ線固体検出器では、シンチレータ内部（上部）で光の屈折や散乱が大きすぎた場合、集光レンズ形状を有する面のみでは集光しきれない場合もある。この場合、対象物のエッジ部分はステップ状に輝度が変化せず、グラデーション状に変化することがある。そのため、画像のぼやけが発生してしまう場合がある。そこで、ぼやけを抑えた画像が得られるＸ線検出器、及びＸ線撮影装置が望まれる。

【0006】

ある実施の形態に従うと、Ｘ線検出器は、複数のシンチレータであって、個々のシンチレータが入射したＸ線を光に変換して出射する、複数のシンチレータと、複数のシンチレータと交互に積層された、屈折率が前記シンチレータより低い、複数の低屈折層と、交互に積載されたシンチレータ及び低屈折層から出射された光を電気信号に変換する光電変換素子が複数配列された光電変換素子アレイと、を備える。シンチレータと低屈折層との少なくとも一方は、出射する光を対応する光電変換素子に向けて集光する集光部を有する。

【0007】

更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施の形態に係るＸ線撮影装置の概略構成図である。

【図2】図２は、Ｘ線撮影装置に搭載されるＸ線検出器に含まれる光電変換素子アレイの概略構成図である。

【図3】図３は、第１の実施の形態に係るＸ線検出器の概略断面図である。

【図4】図４は、Ｘ線検出器に含まれるシンチレータの層厚を説明するための図である。

【図5】図５は、変形例に係るＸ線検出器の概略断面図である。

【図6】図６は、第２の実施の形態に係るＸ線撮影装置の概略構成図である。

【図7】図７は、第２の実施の形態に係るＸ線検出器の概略断面図である。

【図8】図８は、第３の実施の形態に係るＸ線撮影装置の概略構成図である。

【図9】図９は、第３の実施の形態に係るＸ線検出器の概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜１．Ｘ線検出器、及びＸ線撮影装置の概要＞

【0010】

（１）実施の形態に係るＸ線検出器は、Ｘ線検出器は、複数のシンチレータであって、個々のシンチレータが入射したＸ線を光に変換して出射する、複数のシンチレータと、複数のシンチレータと交互に積層された、屈折率が前記シンチレータより低い、複数の低屈折層と、交互に積載されたシンチレータ及び低屈折層から出射された光を電気信号に変換する光電変換素子が複数配列された光電変換素子アレイと、を備える。シンチレータと低屈折層との少なくとも一方は、出射する光を対応する光電変換素子に向けて集光する集光部を有する。

【0011】

複数のシンチレータが積層されることによって、これら複数のシンチレータの厚みの合計と同じ厚みを有する単一のシンチレータを備えた場合と比較して、光の屈折や散乱をより抑えることができる。

【0012】

複数のシンチレータと複数の低屈折層とが交互に積層され、シンチレータと低屈折層との少なくとも一方が集光部を有することで、シンチレータごとに、屈折や散乱した光が集光部において対応する光電変換素子の方向に集光される。その際、１つのシンチレータでの光の屈折や散乱が小さいため、各集光部において精度よく集光される。これにより、Ｘ線検出器を搭載したＸ線撮影装置ではぼやけが抑制された撮影画像が得られる。

【0013】

（２）（１）に記載のＸ線検出器において、好ましくは、集光部は、出射方向に向けて凸の凸レンズ形状を有した、シンチレータの低屈折層との境界面である。これにより、シンチレータごとに、光が集光部において対応する光電変換素子の方向に集光される。

【0014】

（３）（１）又は（２）に記載のＸ線検出器において、好ましくは、集光部は、低屈折層の有する、入射方向に向けて凸の凸レンズ形状部分である。これにより、シンチレータごとに、光が集光部において対応する光電変換素子の方向に集光される。

【0015】

（４）（１）～（３）のいずれか１つに記載のＸ線検出器であって、好ましくは、シンチレータの入射側に積層され、シンチレータ側の第１面から入射した光を反射し、第１面の逆側の第２面から入射した光を透過させる半反射層をさらに備える。半反射層によって、シンチレータにおいて光電変換素子アレイの逆側に向かう方向に散乱する光が反射層によって反射される。そのため、光電変換素子アレイの逆側に向かう方向に散乱する光がシンチレータに再度、入射し、シンチレータから光電変換素子アレイに向けて出射されるようになる。その結果、Ｘ線検出器では、検出感度を向上させることができる。

【0016】

（５）（１）～（４）のいずれか１つに記載のＸ線検出器において、好ましくは、シンチレータの厚みは、シンチレータにおけるＸ線の入射位置から光の出射位置までの光電変換素子の配列方向における距離が光電変換素子の配列方向の長さ以下となる厚みである。これにより、各シンチレータによる光の拡散は対応する光電変換素子以内に抑えられ、隣接する光電変換素子には達しない。そのため、かかるＸ線検出器を搭載したＸ線撮影装置では、シンチレータによる光の拡散が抑えられる。

【0017】

（６）実施の形態に係るＸ線撮影装置は、（１）～（５）のいずれか１つに記載のＸ線検出器を備える。これにより、シンチレータによる光の屈折や散乱が抑えられ、ぼやけが抑制された撮影画像が得られる。

【0018】

＜２．Ｘ線検出器、及びＸ線撮影装置の例＞
［第１の実施の形態］
［Ｘ線撮影装置の構成］
図１は、第１の実施の形態に係るＸ線撮影装置１００の概略構成図である。Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線検出器１０と、光源４と、を含む。また、Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線検出器１０及び光源４に接続された制御装置５を含む。制御装置５は、プロセッサ５１とメモリ５２とを含む。制御装置５は図示しない操作部に接続されている。プロセッサ５１は、ユーザ操作に従ってメモリ５２に記憶されたプログラム５２１を実行することで、光源４によるＸ線の照射、及び、Ｘ線検出器１０による撮像を制御する。

【0019】

光源４は、制御装置５のコントローラによる制御に従ってＸ線を照射する。照射方向に被写体Ｓが存在すると、光源４から照射されたＸ線は被写体Ｓを透過する。被写体Ｓを透過したＸ線は、Ｘ線検出器１０に入射する。

【0020】

Ｘ線検出器１０は、光電変換素子アレイ１と、光電変換素子アレイ１の光源４側に配置された複数のシンチレータ２－１，２－２，２－３と、を有する。複数のシンチレータ２－１，２－２，２－３を代表させてシンチレータ２とも称する。なお、以降の説明において、光源４側を上位、その逆側、つまり、光電変換素子アレイ１側を下位とも称する。シンチレータ２－１，２－２，２－３は、上位からこの順に積層されている。

【0021】

シンチレータ２は、検出対象のＸ線に応じた材料によって構成されている。シンチレータ２の材料は、例えば、Ｔｌ：ＣｓＩ（タリウム賦活ヨウ化セシウム）、ＧＯＳ（酸硫化ガドリニウム）などの単結晶又は多結晶材料などである。そのため、シンチレータ２の屈折率ｎ１は、１．８～２．５程度である。

【0022】

シンチレータ２は、入射したＸ線を光に変換して出射する。シンチレータ２は、Ｘ線をＸ線より波長の長い光に変換する。シンチレータ２は、Ｘ線を、例えば、蛍光、紫外光、可視光、及び赤外光などに変換する。シンチレータ２から出射される光を、以降、シンチレーション光とも称する。

【0023】

Ｘ線検出器１０は、複数の低屈折層３－１，３－２，３－３を有する。低屈折層３－１，３－２，３－３は、上位からこの順に積層されている。複数の低屈折層３－１，３－２，３－３を代表させて低屈折層３とも称する。

【0024】

Ｘ線検出器１０は、複数のシンチレータ２の層と複数の低屈折層３との積層を繰り返す構造を有する。すなわち、低屈折層３は、シンチレータ２と交互に積層されている。具体的に、複数の低屈折層３－１，３－２，３－３は、それぞれ、複数のシンチレータ２－１，２－２，２－３の下位に積層されている。この例では、上位からシンチレータ２－１、低屈折層３－１、シンチレータ２－２、低屈折層３－２、シンチレータ２－３、低屈折層３－３の順に積層されている。なお、繰り返される積層構造は３層構造に限定されず、２層であってもよいし、４層以上であってもよい。また、低屈折層３は、複数のシンチレータ２のすべての下位に積層されていなくてもよい。

【0025】

低屈折層３は、シンチレータ２より屈折率が低く、屈折率ｎ２は１．４程度である。低屈折層３は、例えば、アクリル樹脂などによって構成されている。低屈折層３は、上位のシンチレータ２から入射された光を、シンチレータ２より低い屈折率で屈折させて出射する。

【0026】

シンチレータ２と低屈折層３との少なくとも一方は集光部を有する。集光部は、シンチレーション光を対応する光電変換素子１４に向けて集光する。対応する光電変換素子１４は、光源４から照射されたＸ線がＸ線検出器１０の最上位のシンチレータ２－１に入射した位置（入射点）からＸ線の照射方向にある光電変換素子１４を指す。集光部については後述する。

【0027】

光電変換素子アレイ１は、積載された複数のシンチレータ２及び低屈折層３の、光源４の反対側に積載されている。言い換えると、光電変換素子アレイ１は、交互に積載されたシンチレータ２及び低屈折層３のうちの最下位の低屈折層３－３の下位に積層されている。光電変換素子アレイ１はセンサとして機能する。

【0028】

図２は、光電変換素子アレイ１の概略構成図である。光電変換素子アレイ１は複数の光電変換素子１４を含む。複数の光電変換素子１４は、基板１１にマトリクス状に配置されている。光電変換素子１４は、Ｘ線撮像画像を構成する画像の最小単位である１つの画素に対応する。

【0029】

光電変換素子アレイ１は、例えば、フォトダイオードと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）とを含む。光電変換素子１４は、低屈折層３－３を介してシンチレータ２から入射したシンチレーション光を、その光量に応じた電荷に変換する。変換された電荷に応じた信号は、データ信号として光電変換素子１４から制御装置５に出力される。

【0030】

［Ｘ線撮影装置での撮影方法］
被写体Ｓは、光源４と、交互に積載されたシンチレータ２及び低屈折層３のうちの最上位のシンチレータ２－１と、の間に置かれる（図１参照）。制御装置５の制御に従って、光源４からＸ線が照射される。被写体Ｓが置かれていると、Ｘ線は被写体Ｓに対して照射される。被写体Ｓを透過したＸ線は、シンチレータ２においてシンチレーション光に変換される。シンチレータ２から出射されたシンチレーション光は低屈折層３にて屈折し、光電変換素子アレイ１に入射する。制御装置５の制御に従って、光電変換素子アレイ１は入射したシンチレーション光を撮像する。制御装置５は、光電変換素子アレイ１から出力されたデータ信号に基づいて、Ｘ線撮像画像を生成する。一例として、プロセッサ５１は、画素ごとに、データ信号の電圧値に応じた画素値を設定する。

【0031】

［Ｘ線検出器の構成］
図３は、第１の実施の形態に係るＸ線検出器１０の概略断面図である。第１の実施の形態に係るＸ線検出器１０においては、低屈折層３が集光部３ａを有する。集光部３ａは、一例として、上位に積層されたシンチレータ２に向けて凸の凸レンズ形状部分である。集光部３ａは、例えばアクリル系樹脂である。集光部３ａは、低屈折層３の集光部３ａ以外の部分よりも屈折率が大きい。集光部３ａの屈折率は、例えば、１．５程度である。集光部３ａは、一例として、光電変換素子アレイ１に配列された複数の光電変換素子１４それぞれの上位に配置されている。

【0032】

光源４から照射されたＸ線Ａは、Ｘ線検出器１０の最上位のシンチレータ２－１上面の入射点Ｐ１から、シンチレータ２－１に入射する。入射点Ｐ１から入射したＸ線Ａは、シンチレータ２－１内でシンチレーション光Ｂ１に変換される。シンチレーション光Ｂ１はシンチレータ２－１内において屈折率ｎ１に従って屈折し、下位の低屈折層３に入射する。また、シンチレータ２－１に入射したＸ線Ａは、一部は変換されずに低屈折層３に入射する。

【0033】

シンチレータ２－１から入射したシンチレーション光Ｂ１は、低屈折層３－１の有する集光部３ａによって屈折する（シンチレーション光Ｃ１）。これにより、シンチレーション光Ｃ１は光電変換素子１４Ａに向かう方向で、下位のシンチレータ２－２に入射する。

【0034】

シンチレータ２－１において変換されなかったＸ線Ａは、シンチレータ２－２においてシンチレーション光に変換される。変換されたシンチレーション光は、低屈折層３－１から入射されたシンチレーション光Ｃ１とともにシンチレーション光Ｂ２として、屈折率ｎ１に従って屈折して低屈折層３－２に入射する。シンチレーション光Ｂ２は、低屈折層３－２の有する集光部３ａによって屈折する（シンチレーション光Ｃ２）。これにより、シンチレーション光Ｃ２は光電変換素子１４Ａに向かう方向で、下位のシンチレータ２－３に入射する。

【0035】

シンチレータ２－１，２－２において変換されなかったＸ線Ａは、シンチレータ２－３においてシンチレーション光に変換される。変換されたシンチレーション光は、低屈折層３－２から入射されたシンチレーション光Ｃ２とともにシンチレーション光Ｂ３として、屈折率ｎ１に従って屈折して低屈折層３－３に入射する。シンチレーション光Ｂ３は、低屈折層３－３の有する集光部３ａによって屈折する（シンチレーション光Ｃ３）。これにより、シンチレーション光Ｃ３は光電変換素子１４Ａに入射する。

【0036】

［実施の形態の効果］
Ｘ線検出器１０は、複数のシンチレータ２の層と複数の低屈折層３との積層を繰り返す構造を有する。複数のシンチレータ２が積層されることによって、これら複数のシンチレータ２の厚みの合計と同じ厚みを有する単一のシンチレータを備えた場合と比較して、シンチレーション光の屈折や散乱をより抑えることができる。

【0037】

第１の実施の形態に係るＸ線検出器１０は、各低屈折層３が集光部３ａを有することで、シンチレータ２ごとに、屈折や散乱したシンチレーション光が、下位に積層された低屈折層３の集光部３ａにおいて光電変換素子１４Ａの方向に集光される。その際、１つのシンチレータ２でのシンチレーション光の屈折や散乱が小さいため、各集光部３ａにおいて精度よく集光される。これにより、Ｘ線検出器１０を搭載したＸ線撮影装置１００ではぼやけが抑制された撮影画像が得られる。

【0038】

［変形例］
図４は、シンチレータ２の層厚Ｈを説明するための図である。図４では、シンチレータ２－１，２－２，２－３のうちの１つのシンチレータ２について、Ｘ線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が入射し、それぞれ、シンチレータ光に変換されていることが示されている。シンチレータ光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、それぞれ、Ｘ線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が変換されたシンチレータ光のうちの最大に拡散したシンチレータ光を表している。Ｘ線Ｘ１に着目すると、Ｘ線Ｘ１は点Ｐ１（入射点Ｐ１）でシンチレータ２に入射し、最大に拡散したシンチレータ光Ｌ１は、点Ｐ２（出射点Ｐ２）から出射する。

【0039】

好ましくは、入射点Ｐ１から出射点Ｐ２までの光電変換素子１４の配列方向における距離Мが、光電変換素子１４の配列方向の長さｐ（以下、画素ピッチとも称する）以下となるように（М≦ｐ）、シンチレータ２それぞれの層厚Ｈが設定される。

【0040】

距離Мは、シンチレータ２のシンチレーション光の低屈折層３との境界面での臨界角θと、層厚Ｈとを用いて、М＝Ｈ／ｔａｎθで表される。臨界角θは、θ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ２／ｎ１）で得られる。従って、好ましくは、層厚Ｈは、Ｈ≦ｐ×ｔａｎθである。

【0041】

例えば、シンチレータ２の屈折率ｎ１を１．８（ｎ１＝１．８）、低屈折層３の屈折率ｎ２を１（ｎ２＝１）とすると、臨界角θはθ＝ａｒｃｓｉｎ（１／１．８）＝３３．７度となる。画素ピッチｐを１４０μｍとすると、シンチレータ２－１，２－２，２－３のそれぞれの層厚Ｈを８２．５μｍ（＝１４０×ｔａｎ３３．７）以下とすることが好ましい。また例えば、シンチレータ２の屈折率ｎ１を１．８（ｎ１＝１．８）、低屈折層３の屈折率ｎ２を１．４（ｎ２＝１．４）とすると、臨界角θはθ＝ａｒｃｓｉｎ（１．４／１．８）＝５１．１度となる。画素ピッチｐを１４０μｍとすると、シンチレータ２－１，２－２，２－３のそれぞれの層厚Ｈを１２４．８μｍ（＝１４０×ｔａｎ５１．１）以下とすることが好ましい。

【0042】

Ｘ線Ｘ１が変換され、拡散されたシンチレーション光のうち、低屈折層３との境界面に対して臨界角θ以下で入射するシンチレーション光は、境界面において全反射される。そのため、シンチレーション光Ｌ１の入射点Ｐ１から出射点Ｐ２までの、光電変換素子１４の配列方向における距離Ｌは最大でも隣接する光電変換素子１４までの距離となり、シンチレーション光Ｌ１が隣接する光電変換素子１４には達しない。従って、Ｘ線検出器１０においてシンチレータ２－１，２－２，２－３それぞれの層厚ＨがＨ≦ｐ×ｔａｎθであることで、複数のシンチレータ２－１，２－２，２－３では、それぞれ、光の拡散が対応する光電変換素子１４Ａ以内に抑えられる。そのため、かかるＸ線検出器１０を搭載したＸ線撮影装置１００では、シンチレータ２による光の拡散が抑えられて対応する光電変換素子１４Ａに集光され、ぼやけが抑制された撮影画像が得られる。

【0043】

［変形例］
図５は、変形例に係るＸ線検出器１０の概略断面図である。変形例に係るＸ線検出器１０においては、シンチレータ２が集光部２ａを有する。集光部２ａは、下位に積層された低屈折層３に向けて凸の凸レンズ形状部である。集光部２ａは、一例として、シンチレータ２の低屈折層３との境界面に設けられる。

【0044】

変形例に係るＸ線検出器１０においては、入射点Ｐ１から入射したＸ線Ａは、シンチレータ２－１内でシンチレーション光Ｂ１に変換され、屈折率ｎ１に従って屈折する。シンチレーション光Ｂ１は集光部２ａで光電変換素子１４Ａに向かう方向に集光され、下位の低屈折層３に入射する。シンチレータ２－２，シンチレータ２－３でも同様に集光される。

【0045】

これにより、最下位の低屈折層３－３から出射するシンチレーション光Ｃ３は光電変換素子１４Ａに入射する。すなわち、集光部がシンチレータ２に設けられる場合も、低屈折層３に設けられる場合と同様に、シンチレータ２による光の屈折や散乱が抑えられ、撮影画像のぼやけが抑制される。なお、集光部は、シンチレータ２と低屈折層３との両方に設けられてもよい。

【0046】

［第２の実施の形態］
［Ｘ線検出器の構成］
図６は、第２の実施の形態に係るＸ線撮影装置１００の概略構成図である。第２の実施の形態に係るＸ線撮影装置１００は、Ｘ線検出器１０に替えてＸ線検出器１０Ａを有する。図７は、第２の実施の形態に係るＸ線検出器１０Ａの概略断面図である。図７においては、集光部は省略されている。Ｘ線検出器１０Ａにおいて、集光部は、低屈折層３に含まれてもよいし、シンチレータ２に含まれてもよいし、両方に含まれてもよい。

【0047】

Ｘ線検出器１０Ａは、複数のシンチレータ２－１，２－２，２－３それぞれの入射側、つまり上位に積層された反射層６－１，６－２，６－３を有する。反射層６－１，６－２，６－３を代表させて反射層６とも称する。反射層６は、第１面から入射した光を反射し、第１面の逆側の第２面から入射した光を透過させる、半反射（ハーフミラー）構造を有する。Ｘ線検出器１０Ａにおいては、反射層６－１，６－２，６－３は、それぞれ、第１面をシンチレータ側としてシンチレータ２－１，２－２，２－３の上位側に積層される。なお、反射層６は、低屈折層３と一体構造であってもよい。

【0048】

Ｘ線検出器１０Ａでは、シンチレータ２において光源４に向かう方向に散乱する光が、上位に積層された反射層６によって反射される。そのため、光源４に向かう方向に散乱した光がシンチレータ２に再度、入射する。その結果、シンチレータ２から光源４に向かう方向に散乱する光がシンチレータ２から下位の低屈折層３に向けて出射されるようになる。そのため、Ｘ線検出器１０Ａでは、検出感度を向上させることができる。その結果、Ｘ線検出器１０Ａを搭載したＸ線撮影装置１００では、ぼやけが抑制された撮影画像が得られるとともに、高感度の撮影画像が得られる。

【0049】

［第３の実施の形態］
［Ｘ線検出器の構成］
図８は、第３の実施の形態に係るＸ線撮影装置１００の概略構成図である。第３の実施の形態に係るＸ線撮影装置１００は、Ｘ線検出器１０に替えてＸ線検出器１０Ｂを有する。図９は、第３の実施の形態に係るＸ線検出器１０Ｂの概略断面図である。図９においては、集光部は省略されている。Ｘ線検出器１０Ｂにおいて、集光部は、低屈折層３に含まれてもよいし、シンチレータ２に含まれてもよいし、両方に含まれてもよい。

【0050】

Ｘ線検出器１０Ｂは、最上位に光電変換素子アレイ１が配置され、その下位にシンチレータ２及び低屈折層３が配置される。複数のシンチレータ２－１，２－２，２－３、及び、複数の低屈折層３－１，３－２，３－３は、それぞれ、上位からこの順に積層されている。

【0051】

Ｘ線検出器１０Ｂでは、複数の低屈折層３－１，３－２，３－３は、それぞれ、複数のシンチレータ２－１，２－２，２－３の上位に積層されている。この例では、上位から低屈折層３－１、シンチレータ２－１、低屈折層３－２、シンチレータ２－２、低屈折層３－３、シンチレータ２－３の順に積層されている。

【0052】

Ｘ線検出器１０Ｂにおいては、被写体Ｓを透過したＸ線は、低屈折層３－１を透過してシンチレータ２－１に到達し、シンチレータ２－１においてシンチレーション光に変換される。シンチレーション光は、集光部によって集光されて光電変換素子１４Ａに入射する。シンチレータ２－１を透過した一部のＸ線は、同様に、シンチレータ２－２，シンチレータ２－３でシンチレーション光に変換され、集光部によって集光されて光電変換素子１４Ａに入射する。

【0053】

従って、Ｘ線検出器１０Ｂを搭載したＸ線撮影装置１００でも、シンチレータ２による光の屈折や散乱が抑えられ、ぼやけが抑制された撮影画像が得られる。

【0054】

＜３．付記＞
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

【符号の説明】

【0055】

１：光電変換素子アレイ、２，２－１，２－２，２－３：シンチレータ、２ａ，３ａ：集光部、３，３－１，３－２，３－３：低屈折層、４：光源、６，６－１，６－２，６－３：反射層、１０，１０Ａ，１０Ｂ：Ｘ線検出器、１４，１４Ａ：光電変換素子、１００：Ｘ線撮影装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2024-10-04

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のシンチレータであって、個々のシンチレータが入射したＸ線を光に変換して出射する、複数のシンチレータと、
前記複数のシンチレータと交互に積層された、屈折率が前記シンチレータより低い、複数の低屈折層と、
交互に積載された前記シンチレータ及び前記低屈折層から出射された前記光を電気信号に変換する光電変換素子が複数配列された光電変換素子アレイと、を備え、
前記シンチレータと前記低屈折層との少なくとも一方は、出射する光を対応する前記光電変換素子に向けて集光する集光部を有し、
前記シンチレータの入射側に積層され、前記シンチレータ側の第１面から入射した前記Ｘ線を変換した光を反射し、前記第１面の逆側の第２面から入射した前記Ｘ線を変換した光を透過させる半反射層を、さらに備える
Ｘ線検出器。

【請求項2】

複数のシンチレータであって、個々のシンチレータが入射したＸ線を光に変換して出射する、複数のシンチレータと、
前記複数のシンチレータと交互に積層された、屈折率が前記シンチレータより低い、複数の低屈折層と、
交互に積載された前記シンチレータ及び前記低屈折層から出射された前記光を電気信号に変換する光電変換素子が複数配列された光電変換素子アレイと、を備え、
前記シンチレータと前記低屈折層との少なくとも一方は、出射する光を対応する前記光電変換素子に向けて集光する集光部を有し、
前記シンチレータの厚みは、前記シンチレータにおける前記Ｘ線の入射位置から前記光の出射位置までの前記光電変換素子の配列方向における距離が前記光電変換素子の前記配列方向の長さ以下となる厚みである
Ｘ線検出器。

【請求項3】

前記集光部は、出射方向に向けて凸の凸レンズ形状を有した、前記シンチレータの前記低屈折層との境界面である
請求項１又は２に記載のＸ線検出器。

【請求項4】

前記集光部は、前記低屈折層の有する、入射方向に向けて凸の凸レンズ形状部分である
請求項１又は２に記載のＸ線検出器。

【請求項5】

請求項１又は２に記載のＸ線検出器を備える
Ｘ線撮影装置。