(57)【要約】  検出器信号を検出し、処理ユニットに転送するための検出器装置（１０）が記載されている。この検出器装置は特に、Ｘ線の高解像度の検出のためのＣＴにおいて使用するために設けられ、前記処理ユニットは、ガントリ（１）の回転可能な部分上にある中央処理ユニット又はバッファメモリ（Ｚ）の形式である。高解像度の検出器装置の場合においても、最少数の接点又はプラグインコネクタを用いて検出器信号を転送するために、これは、複数の個別の検出器要素を持つ少なくとも１つの検出器モジュールと、前記検出器要素の信号を処理すると共に、光学検出器モジュールの出力信号を生成するための電気−光トランスデューサを持つ電気ユニットとを有している。
2007512524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の個別の検出器要素と、前記検出器要素の信号を処理すると共に、光学検出器モジュールの出力信号を生成するための電気−光トランスデューサを持つ電気ユニットとを持つ少なくとも１つの検出器モジュールを有する検出器装置。
【請求項２】
前記電気ユニットは、シリアル且つデジタルの検出器モジュールの出力信号を生成するためのアナログ−デジタル変換器及びパラレル−シリアル変換器を有する請求項１に記載の検出器装置。
【請求項３】
前記電気ユニットは、検出器モジュールの入力信号が前記検出器要素へ供給されるのに用いられる光−電気トランスデューサを有する請求項１に記載の検出器装置。
【請求項４】
前記電気−光トランスデューサ及び前記光−電気トランスデューサは夫々、フォトダイオード若しくはＬＥＤ及び／又はレーザーダイオードを有する請求項１又は３に記載の検出器装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの検出器モジュールが光ファイバケーブルに光学結合されるのに用いられる少なくとも１つの光ケーブルカプラを有する請求項１に記載の検出器装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの検出器モジュールは、検出器チップ、特にＣＭＯＳチップを有し、前記検出器要素が前記チップ上に形成されている請求項１に記載の検出器装置。
【請求項７】
前記電気ユニットは前記少なくとも１つの検出器チップに組み込まれている請求項６に記載の検出器装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの検出器モジュールは、前記電気ユニットのための内部空間を持つと共に、少なくとも１つの光ファイバケーブルのためのケーブルダクトを持っているモジュール担体を有する請求項１に記載の検出器装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの検出器モジュールは、２本のガイドレール間をスライドするように誘導され、前記２本のレールのうち少なくとも一方のレールは、前記検出器モジュールに電力を供給する端子を接続するために設けられる請求項８に記載の検出器装置。
【請求項１０】
前記検出器モジュールは、前記検出器モジュールを、当該検出器モジュールに隣接して配される他の検出器モジュールと、又は前記検出器装置を処理ユニット若しくは中央処理ユニットに接続するために設けられる光ファイバインタフェースと光学接続するためのモジュールコネクタを有する請求項１に記載の検出器装置。
【請求項１１】
前記光ファイバのインフラストラクチャは、前記検出器装置を前記処理ユニット又は前記中央処理ユニットに光学接続するための複数の埋設される光ファイバケーブルを持つプリント回路基板の形式である背面を有する請求項１０に記載の検出器装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の検出器装置を備えるガントリを有するＣＴ。
【請求項１３】
前記検出器装置と、前記検出器モジュールの出力信号を固定された評価ユニットにワイヤレス送信するための中央処理ユニット又はバッファメモリの形式である処理ユニットとは、前記ガントリの回転可能な部分に配され、前記検出器装置は、光ファイバのインフラストラクチャを介して前記中央処理ユニット又は前記バッファメモリに光学接続されている請求項１２に記載のＣＴ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出器信号を検出し、処理ユニットに転送するための検出器装置に関する。この検出器装置は特に、Ｘ線を検出し、検出器信号を、ガントリの回転可能な部分上にある中央処理ユニット又はバッファメモリに転送するＣＴ(computer tomography)に使用するために設けられる。本発明はさらに、上記検出器装置を有するＣＴにも関する。
【背景技術】
【０００２】
画像を検出するための検出器装置は一般的に、複数の個別の検出器要素を有し、これら要素は行及び列で配され、これら要素の数は、所望する画像の解像度及び所望する画像ピクセルの数に対応するように選択される。
【０００３】
最新の製造技術は、検出器装置がさらに小さな検出器要素を用いて製造されることを可能するので、例えば画像の解像度を向上させるために、同じ検出器エリアに対する検出器要素の数がさらに増大することが可能である。
【０００４】
その上、検出器装置をますます大きくするという傾向に進んでいるので、この理由により、検出器要素の数も常に増大し、故に転送されるべきデータ量も全体で大幅に増大する。
【０００５】
データのパラレル又はシリアル転送を有する従来の検出器システムは、前記検出器装置をデータ及び画像処理ユニットへ接続するのに必要とされる数の接点並びにプラグインコネクタのためのスペースがしばしば利用できないため、すぐにその限界に直面してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、複数の個別の検出器要素から検出器装置を製造することであり、その装置によれば、実質的に少ない数の接点及びプラグインコネクタを使用して、検出される検出器信号がさらに処理を行うために、先へ供給されることができる。
【０００７】
さらに、特に多数の検出器要素が存在する場合に蓄積する大量のデータは、比較的僅かな労力で検出されることができ、例えばデータ処理又は画像処理ユニットへ比較的少ない数のリード線を特に用いて転送可能である検出器装置が製造されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の本目的は、複数の個別の検出器要素を持つ少なくとも１つの検出器モジュールと、前記検出器要素の信号を処理すると共に、光学検出器モジュールの出力信号を生成するための電気−光トランスデューサを持つ電気ユニットとを持つ検出器装置を用いて達成される。
【０００９】
これら検出器要素は、このようにして、少なくとも１つの検出器モジュール上に置かれるグループに結合され、このモジュールが光学検出器モジュールの出力信号を生成する電気ユニットを持つため、接点及び接続要素の数は大幅に減少する。これは明らかなコスト削減にもなる。
【００１０】
この解決法の他の利点は、検出器装置のモジュラー構造が個別のモジュールを比較的簡単に交換可能にすると共に、必要であれば実装することも可能にすることである。
【００１１】
本発明の他の有利な態様は従属する請求項に含まれる。
【００１２】
請求項２に記載の実施例の内容は、検出器モジュールの出力信号を変換する好ましいやり方に関する。
【００１３】
前記検出器要素は、請求項３に記載の実施例を用いて稼動することも可能である。
【００１４】
請求項４は、光学トランスデューサの好ましい実施例を含んでいる。
【００１５】
請求項５は、検出器モジュールを光ファイバに光学結合する好ましいやり方を含んでいる。
【００１６】
請求項６は、検出器要素の好ましい実施例を含み、製造コストの点で有利である請求項７に記載の電気ユニットとの一体化を。
【００１７】
請求項８及び９は、検出器モジュールの好ましい構造的実施例を含んでいる。
【００１８】
請求項１０に記載の実施例は、検出器モジュールが比較的簡単なやり方で互いに光学結合されるだけでなく、光ファイバのインフラストラクチャとも光学結合されることを可能にする。請求項１１は、上記光ファイバのインフラストラクチャの好ましい実施例も含んでいる。
【００１９】
最後に、請求項１２及び１３は、その目的に対する発明性のある検出器装置の利点からなる実施例を備えるＣＴに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のこれら及び他の態様は、限定を行わない実施例を介し、以下に記載される実施例を参照して明白であると共に、説明される。
【００２１】
図１は、ＣＴに用いられるようなガントリ１の回転可能なユニットの必須の構成要素を概略的に示している。この回転可能なユニットは、第１の駆動装置（図示せず）を用いて水平なｚ軸の周りを回転することが可能である。ファン形状のビームの束３を生成するのに用いるビーム源２、例えばＸ線源がこの回転可能なユニットに取り付けられている。このビームの束３は検出器装置１０に向けられ、この検出器装置は、前記ビーム源２と正反対に前記回転可能なユニットに固定されている。
【００２２】
ガントリ１の内側に検査オブジェクト４があり、このオブジェクトは好ましくは、第２の駆動装置（図示せず）を用いて、ガントリを通り前記水平なｚ軸方向に誘導される一方、同時に、第１の駆動装置を用いてガントリ１の回転可能ユニットが回転する。
【００２３】
この処理において、検査オブジェクト４を通過する及び／又はこのオブジェクトにより散乱したビームが前記検出器装置１０に当たる。
【００２４】
前記ビームにより製造される検出器信号は、ガントリ１の回転ユニット上にある中央処理ユニット（バッファメモリ）Ｚ（概略的に示す）に転送される。そこから、前記信号は好ましくは（例えば光又は電磁気のような）無線送信手段により、ガントリ１の外側にある評価ユニットに供給され、そこに記憶される。この評価ユニットは例えば、データ処理又は画像処理ユニットとすることができ、このユニットを用いて、画像が既知の方法により製造及び表示される。
【００２５】
特に、検出器装置１０は複数の検出器要素を有し、これら要素の各々は生成される画像のピクセルに関連付けされ、これら要素は少なくとも１つの行と複数の列とを有する行列形式で配されている。検出器要素の行は好ましくはガントリ１の円周方向に延在する一方、列はそれと垂直に延在する。
【００２６】
検出器装置１０はここで複数の検出器モジュールを有し、これらモジュールの各々は、少なくとも１つの検出器チップ（例えばＣＭＯＳチップ）上に好ましくは配される複数の検出器要素を有する。これら検出器モジュールは構造ユニットを各々形成し、そのユニットは例えば交換可能であると共に、検出器装置１０の組み立て及びガントリ１上への搭載を容易にする。
【００２７】
図２は上記検出器モジュールＤｘと、その必須部品とから成る好ましい構造レイアウトを三次元表示（２Ａ）及び端面図（２Ｂ）で示す。
【００２８】
この検出器モジュールＤｘはモジュール担体３０を有し、この担体３０は２本のガイドレール３１、３２の間にスライド可能であるように保持され、これにより幾つかの検出器モジュールが互いに一列に並べられることを可能にする。これら２本のガイドレール３１、３２の少なくとも一方は同時に検出器モジュールＤｘと電気的に接した状態にすることができ、検出器モジュールＤｘに対する電源の一つ又は両方の端子に給電するのに使用することができる。
【００２９】
検出器モジュールＤｘは、電気ユニット３３１を受け入れるための略Ｕ字形状の内部空間３３を有する。この内部空間３３の下に、１つ以上の光ファイバケーブル３４１用のケーブルダクト３４が前記モジュール担体３０に存在する。これらケーブルを用いて、個別のモジュールＤｘは互いに接続されると共に、関連する中央処理ユニットとも接続されることができる。電気リード線も例えば検出器モジュールＤｘに電力を供給するために、このケーブルダクト３４を通すことができる。
【００３０】
内部空間３３は、コネクタプレート３５により上方向に閉じられ、その上に複数の検出器要素を備えた検出器チップ（例えばシンチレータ３７を備えたＣＭＯＳチップ３６）が置かれる。
【００３１】
内部空間３３において、検出器モジュールＤｘの各々は、図２（Ｂ）に示されるように、検出器要素、さらに正確に言うと検出器チップの信号を処理するための電気ユニット３３１を含んでいる。このユニット３３１は、検出器モジュールの光出力部（モジュール出力部）に存在する光学検出器モジュールの出力信号を生成するための少なくとも１つの電気−光トランスデューサを有する。
【００３２】
電気ユニット３３１はさらに、アナログ−デジタル変換器及びパラレル−シリアル変換器も含むことができ、これらを用いて、パラレルで発生し、検出器チップ３６、３７により検出されるアナログの検出器信号は、モジュール出力部において、シリアル且つデジタルである光学検出器モジュールの出力信号として利用可能となる。
【００３３】
このモジュール出力部において、前記信号は、図２（Ｂ）に示されるように、光ファイバカプラを用いてケーブルダクト３４内を走っている光ファイバケーブル３４１に注入され、中央処理ユニットＺに供給されることができ、それ故に、ケーブルレスの光学（又は応用可能ならばさらに電磁気）送信装置を用いて、中央処理ユニットＺからガントリ１の回転可能なユニットの外側にある評価ユニット又は他の入力ユニットへ転送する。
【００３４】
その上、電気ユニット３３１は、光−電気トランスデューサと、必要であればシリアル−パラレル変換器とを有することができ、これらを用いて、検出器モジュールＤｘのモジュール入力部に存在する入力信号が検出器要素、さらに正確に言うと検出器チップに供給される。上記検出器モジュールの入力信号は、例えば検出器要素、さらに正確に言うと検出器チップに対する制御信号とすることができる。前記モジュール入力部は次いで、光ファイバカプラを用いて同様にケーブルダクト３４内を走っている光ファイバケーブル３４１と光学結合される。
【００３５】
電気−光トランスデューサ及び光−電気トランスデューサは、慣例的なフォトダイオード若しくはＬＥＤ、レーザーダイオード又は他の半導体要素を有してもよく、各々は光ファイバカプラを介して光ファイバケーブル３４１に光学結合される光学送信器又は受信器を表している。しかしながら、原則的に、光ファイバケーブルを介してではなく、電気ケーブル又はワイヤレスにより電気信号形式で、これら信号を送信及び受信することも可能である。
【００３６】
光学送信器は、デジタル検出器モジュールの出力信号のシリアル高速データ転送を行うための出力段を用いて稼動することができる。この出力段は、回路工学技術により、好ましくは（特にアナログ−デジタル変換器及びパラレル−シリアル変換器のような）他の電気ユニットと一緒に検出器チップ３６（特に本場合はＣＭＯＳチップ）に組み込まれることができる。
【００３７】
検出器チップ、さらに正確に言うとＣＭＯＳチップ３６を使用する場合、ＬＥＤ又はレーザーダイオードは、検出器モジュールの出力信号をワイヤレスで送信するためか、又はこれら信号を光ファイバケーブル３４１に供給し、光ファイバインタフェースユニットを稼動させるために直接稼動することもできる。
【００３８】
対応するレーザー送信器又はＬＥＤ送信器、並びに応用可能ならばフォトダイオード受信器は、フリップチップ技術と同じように、例えば検出器要素に面している検出器チップ３６の後側に直接搭載及び接することも可能である。さらにこれらユニットは、検出器チップの構成で実施されることも可能である。
【００３９】
送信及び受信装置、すなわちモジュール入力部及びモジュール出力部と光ファイバケーブル３４１との光学接続に対し、ビームスプリッタを備える慣例的な光ファイバカプラを使用することも可能であり、これを用いて、既知の方法により、ビームは部分的な反射により光ファイバケーブル３４１に注入又はケーブルから抽出される。
【００４０】
光ファイバケーブル３４１がケーブルダクト３４を通らない場合、代わりにダクト自体が光ファイバ形式とすることができる。隣接する検出器モジュールＤｘ間の光学結合は、例えばプラグイン要素の形式の光学モジュールコネクタを用いて行うことができ、これはケーブルダクト３４（光ファイバ）の光学接続用のレンズ要素を持つことが可能である。
【００４１】
検出器装置１０から中央処理ユニットＺ（及びその逆）へ信号を中継するために、光ファイバのインフラストラクチャをガントリ１に設けることができ、これは検出器モジュールＤｘ、さらに正確に言うとガントリ１上の検出器装置１０の取り付け地点において、光学検出器モジュールの出力信号を受信(pick up)し、これら信号を中央処理ユニットＺへ中継するか、又はその逆に、検出器モジュールの入力信号を中央処理ユニットＺから検出器モジュールＤｘ若しくは検出器装置１０に夫々送信するかである。
【００４２】
特にこの目的のために、検出器モジュールＤｘがガントリ１に搭載されている場合、検出器モジュールＤｘと、ガントリ１上の光ファイバのインフラストラクチャの対応する入力点及び出力点との間に光学接続が生じるように、光学プラグを備えるモジュールコネクタは製造される。
【００４３】
ガントリ１に固定されるモジュール担体３０の構成に依存して、モジュールコネクタは、小さなレンズを備えることも可能であるため、光学調整に対する公差も大きくなる。このようなレンズ又は他の光ファイバインタフェース要素は、モジュール担体３０に機械的に取り付けられることができる。
【００４４】
特に、このようにして、レンズ及び光ファイバインタフェース要素を持つモジュールコネクタを製造することが可能であり、このモジュールコネクタは前記モジュール担体３０に組み込まれている。
【００４５】
このようにして、検出器モジュールＤｘ上のモジュールコネクタは、検出器モジュールＤｘのシリアルな相互接続に、又はこれら検出器モジュールの少なくとも幾つかをパラレルに（も）相互接続するために、データ信号を複数の光ファイバのうち１つの光ファイバに注入又はファイバから抽出を夫々行うのにも用いられる。
【００４６】
好ましくは、検出器モジュールＤｘは、例えば４つから８つのモジュールから成るグループに組み合わされると共に、相互接続されチェーン（デージーチェーン）を形成する。これを用いて、検出器モジュールの出力信号は、光ファイバのインフラストラクチャを介して、同期したシーケンスで中央処理ユニットＺに供給される。
【００４７】
図３は、上述した検出器モジュールＤｘの１つと、検出器信号を上述したやり方で中央処理ユニットＺへ送信するのに必要な必須の電気要素との好ましい回路レイアウトを概略的に示す。
【００４８】
複数の個別の検出器要素を持つ検出器チップ（例えばシンチレータ３７を備えるＣＭＯＳチップ３６）が検出器モジュールＤｘの一方の表面上に置かれる。
【００４９】
各検出器モジュールＤｘはさらに、検出した検出器信号を加工又は処理するために設けられる電気ユニット３３１も含んでいるので、これら信号は中央処理ユニットＺに送信されることができる。
【００５０】
この目的のために、前記検出器信号用の慣例的な増幅回路に加え、電気ユニット３３１（モジュール電子機器）は、上述したように、特にアナログ−デジタル変換器Ａ／Ｄ、パラレル−シリアル変換器Ｐ／Ｓ及び電気−光トランスデューサ３３１ａ（例えばレーザーダイオード）を有し、前記検出器信号のシリアル且つデジタルの光学ストリームを生成する。
【００５１】
その上、光−電気トランスデューサ３３１ｂ（例えばフォトダイオード）、シリアル−パラレル変換器Ｓ／Ｐ及びデジタル−アナログ変換器Ｄ／Ａも例示され、これらを用いて、検出器モジュールＤｘに供給される制御信号が処理され、検出器チップ３６、３７、さらに正確に言うと検出器要素に中継される。
【００５２】
その一端が電気−光トランスデューサ３３１ａの出力部と、光−電気トランスデューサ３３１ｂの入力部とに結合されている光ファイバカプラ３３２は、検出器モジュールＤｘを中央処理ユニットＺと光学接続するために設けられる。
【００５３】
前記光ファイバカプラ３３２の他端は、光学モジュールコネクタ３３３に接続され、このコネクタを介して、モジュールの行の夫々隣接する検出器モジュールＤｘが互いに光学接続されることができる。
【００５４】
その都度複数の検出器モジュールＤｘにより形成される、検出器装置１０の各モジュールの行は最後に光学背面５０に接続され、これを用いて、全ての検出器モジュールＤｘの検出器信号が集められ、中央処理ユニットＺに送信される。
【００５５】
図４は、互いにパラレルに配されるモジュールの列Ｍｘに配される複数の検出器モジュールＤｘを備える検出器装置１０の上記一部を平面図で概略的に示す。これら検出器モジュールＤｘは好ましくは図２に示されるように２つの個別のガイドレール３１、３２間に誘導される。
【００５６】
上述したように、検出器モジュールＤｘは、モジュールコネクタ３３３により互いに各々が光学結合されているので、各検出器モジュールＤｘにより検出及び処理された検出器信号は、各モジュールの行Ｍｘ内において、ある検出器モジュールＤｘから次の検出器モジュールＤｘへ送信され、前記背面５０に達する。検出器モジュールの検出器信号、特に制御信号の送信は、中央処理ユニットＺから背面５０を介して検出器モジュールＤｘへの逆方向も可能である。
【００５７】
電源を供給するのに必要とされるプラグ及び接続要素は、ガイドレール３１、３２が電圧を供給するのに使用されない限り、検出器モジュールＤｘにおいて従来の技術方法により実現されることが可能である。
【００５８】
図４は、検出器装置１０の縁に配される背面５０も示し、既知のやり方で、この背面が各モジュールの行Ｍｘの夫々隣接する検出器モジュールＤｘと光学結合するために埋設された光ファイバケーブル及びレンズを備えるプリント回路基板形式である。この背面５０は、モジュールの行Ｍｘのガイドレール３１、３２がこの背面５０に適切に取り付けられている場合、検出器装置に対する機械的な支持体としても使用可能である。
【００５９】
上記背面５０は、ガントリ１上の光ファイバのインフラストラクチャの少なくとも一部の実施例を表し、これを用いて検出器装置１０と中央処理装置Ｚとの間に光学信号が送信されることが可能である。
【００６０】
前記背面５０は、この接続において、例えば検出器モジュールＤｘに電力を供給するための従来の電気構成要素、及び各モジュールの行Ｍｘの夫々隣接する検出器モジュールＤｘに対する対応するプラグ接点をさらに備えることができる。
【００６１】
幾つかの上記背面５０又は対応するプリント回路基板の起こり得る接続時に、光学結合が同様にこれらの間に設けられるので、（双方向の）データの転送が光学手段により完全に行われることができる。
【００６２】
検出器モジュールの出力信号を評価ユニットに送信するためのワイヤレス送信器に加え、中央処理ユニットＺは好ましくはワイヤレス受信器も有する。これらを介して、検出器モジュールの入力信号（例えば検出器装置を制御する信号）が入力され、上述したように検出器モジュールＤｘに中継される。
【００６３】
これらの場合、ガントリ１の回転ユニットに置かれる電気構成要素、すなわち中央処理ユニットＺを備える検出器装置１０に対し、１つだけの接続、言い換えると中央処理ユニットＺ及び検出器装置１０に電力を供給するための１つだけのプラグインコネクタが必要とされ、これがスリップリング(slip-ring)接点により慣例的且つ比較的簡単なやり方で行われることができる。
【００６４】
記載した実施例の他の利点は、さらに大きな検出器を用いた大量のデータの蓄積が検出器要素から中央処理ユニットＺへの全ルートにわたり光学的に送信されることが可能であるため、複雑な変換が必要ないことにある。検出器装置１０の搭載及び配線に含まれる労力も同様に、従来のシステムが持つ労力よりも大幅に少なく、クロストークの問題も発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】ＣＴのガントリの必須の構成要素を概略的に示す。
【図２Ａ】検出器モジュールの構造レイアウトを示す。
【図２Ｂ】検出器モジュールの構造レイアウトを示す。
【図３】検出器モジュール及びこのモジュールを処理ユニットに接続させるための別々の電気要素からなるブロック図である。
【図４】図２に示されるような複数の検出器モジュールを持つ検出器装置の一部を示す。
【図１】
2007512524.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
2007512524.tif 000007
【国際調査報告】
2007512524.tif 000008
2007512524.tif 000009
2007512524.tif 000010
2007512524.tif 000011