JP3815766B2 - 二次元撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次元撮像装置に関し、更に詳しくは、Ｘ線撮影などに用いることができる二次元撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線撮影などに用いる撮像装置は、例えば、図１に示されるように、Ｘ線を可視光に変換する蛍光板１と、この可視光を電気信号に変換する光電変換素子２ａと、この光電変換素子２ａをその上に形成した基板２ｂと、この基板２ｂを支持する基台７と、光電変換された電気信号を処理する回路基板５ａ、５ｂと、これらの配線と、これらを収容する装置筐体８とを有している。
【０００３】
ここで、光電変換素子２ａの基板２ｂ（以下、基板という）には、半導体素子との化学作用のないこと、半導体形成プロセスの温度に耐えること、寸法安定性、などの必要性から、ガラス板が多く用いられる。また、蛍光板１には、金属化合物の蛍光体を樹脂板に塗布したものが用いられる。蛍光板１と光電変換素子２ａの間隔は、光電変換素子２ａの画素寸法（例えば、数百マイクロメートル程度）に比べ、充分小さい値（例えば、数十マイクロメートル以下）に保持する必要があり、実用上は、蛍光板１と基板２ｂとを接着している。なお、図では蛍光板１および不透湿フィルム６を含めて、基板２ｂ上に形成された部材を総称して、光学変換装置１０２と称している。
【０００４】
また、光電変換素子２ａに耐湿性が求められる場合、不透湿性で、しかも、Ｘ線透過性のフィルム６により、蛍光板１と光電変換素子２ａとを密封することがある。そして、これらを基台７に接着固定した上で、装置筐体８に収め、Ｘ線撮像装置が構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の撮像装置は、定置式のＸ線撮影装置に利用されていたが、より迅速かつ高精度な撮影を可能にするため、近年、軽量で小型な、可搬型の撮像装置が求められるようになってきた。
【０００６】
そして、上記の構成では、運搬時に加わる衝撃から、基板２ｂなどを保護する目的、及び、Ｘ線撮影時に加わる外部荷重２０１（主に、被写体である人体の荷重など）による変形を防止することが要求されるため、基台７、装置筐体８を強固な構造とする必要があり、これを満足するために、前述の撮像装置の小型化、軽量化の妨げになっていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、外部から加えられる衝撃や筐体の撓みなどの変形を吸収して、外部荷重で筐体が変形しても、内部保護が確保され、復元性を維持することができるＸ線撮像装置の実装構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、基板上に形成された複数の光電変換素子を有する二次元光電変換装置と、前記基板を支持する基台とを、装置筐体内に収納した二次元撮像装置において、前記光電変換装置は、前記光電変換装置の受光部側とは反対側に配置された基台に固定され、前記装置筐体の前記光電変換装置の受光部に対向する部分は、前記基台より剛性が小さく、外部から受ける荷重により変位可能としたことを特徴とする。
【０００９】
なお、前記光電変換装置と前記装置筐体の前記光電変換装置の前記受光部に対向する部分との間に緩衝手段を有することが好ましく、前記緩衝手段は気嚢であることが好ましい。更に、前記光電変換素子の電気信号を処理する回路基板を、前記装置筐体内に収納し、前記回路基板上の電子部品に接して前記装置筐体との間に、冷却液が封入された容器を有するものである。
【００１０】
また、前記装置筐体の前記光電変換装置の前記受光部に対向する部分は、樹脂であり、前記樹脂は炭素繊維強化樹脂を含むとしてもよい。
【００１１】
更に、前記光電変換装置は蛍光体を有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を、図面を参照して、具体的に説明する。なお、図２、図３の（ａ）、図４、図５は、それぞれ、本発明の二次元撮像装置の一例を説明するための模式的断面図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示される二次元撮像装置の模式的斜視図である。また、本発明は、以下の説明および使用図面に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲において、適宜変形が可能である。
【００１４】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態を図２に示す。なお、図２においては、図１に示したのと同じ構成部材について、同一の符号を用いている。特に、この実施の形態では、少なくとも筐体を構成するトッププレート８１を変位可能な材質で構成している。これにより、小さい衝撃に関してはトッププレート８１と光電変換装置１０２との間に設けられた空間中でトッププレート８１が変位することで光電変換装置１０２に衝撃を伝達しないか、伝達しても、その影響を低減することができる。
【００１５】
また、この実施の形態では、光電変換装置１０２が載置固定される基台７の剛性（力を加えることによる変位のし難さ）がトッププレート８１より大きくなっているので、図２に示されるように、荷重２０１がトッププレート８１に加えられても、加えられた力はトッププレート８１より変位量（変形量）が少ない基台７で受け止められ、光電変換装置１０２を変形損傷させることがなくなる。
【００１６】
なお、トッププレート８１は耐衝撃性を有し、かつ、荷重などの力が除去された後の復元性に優れる材質とすることが好ましい。具体的には、カーボンやケブラーなどを用いた強化樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などを、好適に使用することができる。中でも、カーボンを用いた炭素繊維強化樹脂はＸ線の透過特性なども含めて好ましい材質であるといえる。
【００１７】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態を、図３の（ａ）および（ｂ）を参照して、具体的に説明する。なお、ここで、符号１は蛍光板、２ａは二次元光電変換素子、２ｂはガラスなどの基板、６は不透湿フィルムで、不透湿フィルム６と蛍光板１と基板２ｂとは、互いに一体に接着されている。
【００１８】
また、符号５ａは光電変換素子の信号を取り出すためのフレキシブル回路基板、５ｂは信号処理に用いられる回路基板であり、これらは、小型化のために、基板２ｂの裏側に折り畳まれて、装置されている。なお、上記の部品は、いずれも、ガラス板及び半導体部品など、きわめて、脆く衝撃に弱い材料である。
【００１９】
これらと装置筐体８との隙間には、緩衝手段として、内部に空気などの気体を封入した容器９、例えば、気嚢が、万遍なく挿入されている。容器９は、Ｘ線透過性の弾性素材で形成され、装置筐体８に対して光電変換素子２ａの位置を規定すると共に、その内部気体の圧縮変形性によって、衝撃荷重を吸収し、基板２ｂなどの脆い部品を、運搬などの衝撃から保護している。
【００２０】
また、Ｘ線撮影時には、前述のように、装置筐体８に被写体の荷重が加わり、装置筐体８が撓むなどの変形を起こすこともあるが、容器９により、荷重が分散され、基板２ｂなどの一部に集中荷重が加わることを防止し、これらが破損することを防止している。
【００２１】
なお、装置筐体８自体は、前述のように、Ｘ線透過の性能、そして、軽量であることが必要なため、金属板およびＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）などの素材を組み合わせて構成されるが、耐荷重性能については、容器９の弾性変形が強度上の補填をなし、内部部品の保護を果たしているので、従来のような、特別な配慮（板厚を増すなど、軽量化に反する配慮）をする必要がない。
【００２２】
（第３の実施の形態）
また、図４には本発明の第３の実施の形態が示されている。ここでは、回路基板５ｂに搭載された電子部品５ｃの多くが、電力を消費し、発熱するために、少なくとも、これに接する容器９については、その内部に冷却液９ａを封入し、冷却効果を発揮させている。即ち、これによって、電子部品の放熱を促し、熱による回路の誤動作を防止すると共に、筐体の一層の小型化を達成できるのである。
【００２３】
なお、この冷却液を封入した容器９は、前記電子部品５ｃと装置筐体８とに同時に接していることが望ましい。また、筐体８の、この容器９と接する部分は、金属などの熱伝導率に優れた材料で構成することが有利であることは、言うまでもない。更に、その大きさが許される範囲で、装置筐体８には、放熱フィン（図示せず）を取り付けることも有効である。
【００２４】
（第４の実施の形態）
本発明における緩衝手段として働く容器９の形状および大きさには、特に限定はないが、図５には、Ｘ線１０１の入射側の容器９を、１つの容器９で受光面全体が、あるいは、少なくとも大部分が覆われるような大きさにした例を示す。
【００２５】
このようにすることで、容器９の、Ｘ線透過方向における僅かなＸ線の吸収も抑え、より一層、透過Ｘ線量の分解能を向上することができる。なお、容器９内には、気体、液体以外にも、ゲル状、変形可能な固体状の物質を用いてもよい。但し、受光面側においては、所望とする波長の電磁波の透過特性を十分に考慮することが望ましい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようになり、耐衝撃および／または耐荷重性に優れた構成とすることで、より一層の装置の小型化、軽量化を達成することができる。また、それによって、良好な可搬性を有する二次元撮像装置を提供することができる。
【００２７】
特に、基板とこの上に形成された二次元光電変換素子とを、装置筐体内に収納した二次元Ｘ線撮像装置において、前記基板と前記装置筐体の間隙に複数の容器、例えば、気嚢のような緩衝部材を挿入し、前記装置筐体の内壁面と前記基板とが互いに接触しないようにすることで、筐体やトッププレートが変形しても、内部の構成要素への損傷の可能性を、より一層、低減するので、更なる装置の小型化、軽量化が達成され、良好な可搬性が保持され、また、容器の幾つかに冷却液を収納することで、回路の放熱を良好にする効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】通常の二次元撮像装置の一例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す（ａ）断面図、および（ｂ）斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 蛍光板
２ａ 光電変換素子
２ｂ 基板
５ａ フレキシブル回路基板
５ｂ 回路基板
５ｃ 電子部品
６ 不透湿フィルム
８，８′ 筐体
９ 容器（緩衝手段、緩衝部材）
９ａ 冷却液
１０１ Ｘ線
１０２ 光電変換装置
２０１ 荷重

Claims (7)

1. 基板上に形成された複数の光電変換素子を有する二次元光電変換装置と、前記基板を支持する基台とを、装置筐体内に収納した二次元撮像装置において、
   前記光電変換装置は、前記光電変換装置の受光部側とは反対側に配置された基台に固定され、前記装置筐体の前記光電変換装置の受光部に対向する部分は、前記基台より剛性が小さく、外部から受ける荷重により変位可能としたことを特徴とする二次元撮像装置。
2. 前記光電変換装置と前記装置筐体の前記光電変換装置の前記受光部に対向する部分との間に緩衝手段を有する請求項１に記載の二次元撮像装置。
3. 前記緩衝手段は気嚢であることを特徴とする請求項２に記載の二次元撮像装置。
4. 更に前記光電変換素子の電気信号を処理する回路基板を、前記装置筐体内に収納し、前記回路基板上の電子部品に接して前記装置筐体との間に、冷却液が封入された容器を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の二次元撮像装置。
5. 前記装置筐体の前記光電変換装置の前記受光部に対向する部分は、樹脂であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の二次元撮像装置。
6. 前記樹脂は炭素繊維強化樹脂を含むことを特徴とする請求項５に記載の二次元撮像装置。
7. 前記光電変換装置は蛍光体を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の二次元撮像装置。

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