(57)【要約】【課題】光電変換で生じた特性Ｘ線による画像のぼけを抑制できるＸ線撮影装置を提供することを目的とする。【解決手段】Ｘ線撮影装置１において、Ｘ線管制御部は、Ｘ線管から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちの最小のＫ殻吸収端よりも大きく、その元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけに影響が出るエネルギーの特性X線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値以下となるようにＸ線管を制御している（符号ＲＡ３参照）。これにより、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限ＵＬがぼけに影響が出るエネルギーの特性X線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値よりも大きい場合と比較して、Ｋ殻特性Ｘ線の放出数を減少させることができる。Ｘ線が入射して光電効果を起こした画素領域外に、Ｋ殻特性Ｘ線が出ることによる画像のぼけを抑制することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線管と、
被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線管を制御するＸ線管制御部と、を備え、
前記Ｘ線検出器は、入射したＸ線を電荷に変換し、単一又は複数の元素で構成される変換膜と、前記変換膜の少なくとも一方の面に複数個で設けられ、前記変換膜で変換された電荷を収集する収集電極とを有し、
前記Ｘ線管制御部は、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限が、前記変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちの最小のＫ殻吸収端よりも大きく、その元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値以下となるように前記Ｘ線管を制御することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線検出器は、前記収集電極ごとに収集された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換器と、Ｋ殻特性Ｘ線のエネルギーに対応する電圧信号以下をカットするように予め設定された閾値よりも、前記電荷電圧変換器で変換された電圧信号が大きい場合に、１個のフォトンを検出したことを示すフォトン検出信号を出力する比較器と、前記フォトン検出信号に基づきフォトン数を画素ごとにカウントする収集部とを有していることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＸ線撮影装置において、
前記ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端は、１５ｋｅＶ以上であることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
前記変換膜は、複数の元素で構成されており、
前記変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうち、ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端は、ＣｄのＫ殻吸収端よりも小さいことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線撮影装置において、
前記ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端は、ＴｅのＫ殻吸収端よりも大きいことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
前記変換膜は、複数の元素で構成されており、
前記変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうち、ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端は、放出されるＫ殻特性Ｘ線の減衰長が前記収集電極のピッチの２倍よりも小さくなるようなエネルギーであることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線管制御部は、前記エネルギー幅の上限が、前記ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端よりも大きくなるように前記Ｘ線管を制御することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
前記収集電極のピッチは、数十μｍ以下であることを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体にＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を検出してＸ線撮影を行うＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線撮影装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
Ｘ線検出器は、間接変換型と直接変換型の２つの検出方式で分類される。間接変換型のＸ線検出器は、シンチレータでＸ線を別の光に変換し、その光をフォトダイオード又はＣＣＤ等で電荷（電子−ホール対）に変換することによりＸ線を検出する。一方、直接変換型のＸ線検出器は、入射したＸ線を半導体膜で電荷に変換することによりＸ線を検出する。
【０００４】
間接変換型では、シンチレータのＸ線の反応位置と、フォトダイオードが捕らえた位置とで位置ずれが生じる。これに対し、直接変換型では、半導体膜において、Ｘ線の反応位置から直接電荷（電子またはホール）が収集用の電極に向かってドリフトするので、間接変換型よりも優れた位置分解能を得ることができる。直接変換型の変換膜としては、高感度なＳｉ（シリコン）、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化亜鉛カドミウム）、ＰｂＩ２（ヨウ化鉛）およびＴｌＢｒ（臭化タリウム）等の半導体が挙げられる。
【０００５】
また、Ｘ線検出器は、積分型と、フォトンカウンティング方式の２つの読み出し方式で分類される。積分型は、変換された電荷を蓄積するキャパシタに一定期間貯めた後、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチング素子で読み出す方式である。一方、フォトンカウンティング方式は、Ｘ線光子を１個ずつ計数する方式である。
【０００６】
また、Ｘ線検出器は、ＳＯＩ（Silicon-On Insulator）技術を用いて形成された１０μｍレベルの微細な画素を備えたものが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−０１９６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
直接変換型のＸ線検出器は、間接変換型のものに比べ高分解能である。しかしながら、画素電極のピッチ（画素ピッチ）を小さくしていくと、光電変換の際に生じる特性Ｘ線により、取得する画像にぼけが生じる。
【０００９】
具体的に説明する。変換膜にＸ線が入射されて光電変換が起こると、特性Ｘ線が放出される。原子番号が大きいほど特性Ｘ線の放出確率が大きくなり、変換膜がＣｄＴｅの場合は、約３０ｋｅＶのＫ殻特性Ｘ線が放出される。Ｋ殻特性Ｘ線が光電変換を起こした画素領域の領域外に出ると、別の画素領域で電荷が生じることがある。なお、Ｋ殻特性Ｘ線が光電変換を起こした画素領域の領域外に出ることを、以下適宜、「Ｋエスケープ」と呼ぶ。３０ｋｅＶのＫ殻特性Ｘ線は、ＣｄＴｅの変換膜内で減衰長が約１００μmであり、画素（画素電極）の微細化に伴いＫ殻特性Ｘ線による画像のぼけが大きくなる。
【００１０】
また、上述の画像のぼけに対する対策として、フォトンカウンティング方式を用いる方法がある。その方法では、予め設定された閾値で、変換膜にＸ線が入射して変換膜で変換された電荷数のうち、Ｋ殻特性Ｘ線に対応する電荷数（波高値）をカットして、Ｋ殻特性Ｘ線に対応する電荷を除去している。しかしながら、その方法を用いると、変換膜で変換された電荷数の大部分がカットされ、大部分の線量が無駄になってしまう。その結果、画像を生成するために多くの線量が必要となる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光電変換で生じた特性Ｘ線による画像のぼけを抑制できるＸ線撮影装置を提供することを目的とする。また、変換膜に入射した線量の無駄を抑えたＸ線撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係るＸ線撮影装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管を制御するＸ線管制御部と、を備え、前記Ｘ線検出器は、入射したＸ線を電荷に変換し、単一又は複数の元素で構成される変換膜と、前記変換膜の少なくとも一方の面に複数個で設けられ、前記変換膜で変換された電荷を収集する収集電極とを有し、前記Ｘ線管制御部は、前記Ｘ線管から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限が、前記変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちの最小のＫ殻吸収端よりも大きく、その元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値以下となるように前記Ｘ線管を制御することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係るＸ線撮影装置によれば、Ｘ線管制御部は、Ｘ線管から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限が、変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちの最小のＫ殻吸収端よりも大きく、その元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値となるようにＸ線管を制御している。すなわち、変換膜を構成する元素のＫ殻吸収端に応じて、照射されるＸ線のエネルギー幅の上限を制御している。これにより、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限が、ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値よりも大きい場合と比較して、Ｋ殻特性Ｘ線の放出数を減少させることができる。そのため、Ｘ線が入射して光電効果を起こした画素領域外に、Ｋ殻特性Ｘ線が出ることによる画像のぼけを抑制することができる。
【００１４】
また、本発明に係るＸ線撮影装置において、前記Ｘ線検出器は、前記収集電極ごとに収集された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換器と、Ｋ殻特性Ｘ線のエネルギーに対応する電圧信号以下をカットするように予め設定された閾値よりも、前記電荷電圧変換器で変換された電圧信号が大きい場合に、１個のフォトンを検出したことを示すフォトン検出信号を出力する比較器と、前記フォトン検出信号に基づきフォトン数を画素ごとにカウントする収集部とを有していることが好ましい。
【００１５】
比較器は、Ｋ殻特性Ｘ線のエネルギーに対応する電圧信号以下をカットするように予め設定され、電荷電圧変換器で変換された電気信号がその閾値よりも大きい場合に、１個のフォトンを検出したことを示すフォトン検出信号を出力するようになっている。これにより、Ｘ線が入射した画素以外の画素において、フォトンを検出することが抑えられる。そのため、画像のぼけを抑制することができる。また、上述のように、Ｘ線管制御部の制御によりＫ殻特性Ｘ線の放出を抑えている。そのため、Ｘ線入射により得られる電圧信号分布が急峻になる。これにより、予め設定された閾値を用いて比較器で弁別する際に、照射されたＸ線が入射した画素の電気信号にも関わらず、フォトンを検出していないとして比較器が弁別することによる検出フォトン数の減少を抑えることができる。すなわち、線量の無駄を抑えることができる。
【００１６】
また、本発明に係るＸ線撮影装置において、前記ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端は、１５ｋｅＶ以上であることが好ましい。すなわち、１５ｋｅＶ以上のＫ殻吸収端に対応する特性Ｘ線は、ぼけに影響が出る。一方、１５ｋｅＶより小さいＫ殻吸収端の場合、Ｋ殻特性Ｘ線が放出されても、Ｋ殻特性Ｘ線の減衰長が小さくてＫ殻特性Ｘ線が広がらず、また、放出されるＫ殻特性Ｘ線のエネルギーも小さいので、Ｋ殻特性Ｘ線により生成される電荷量も少ない。例えば、ＴｌＢｒのＢｒから放出されるＫ殻特性Ｘ線は、１３ｋｅＶ程度であり、減衰長は２０μｍ程度である。また、１３ｋｅＶ程度のＫ殻特性Ｘ線から生成される電荷量も少ない。
【００１７】
また、本発明に係るＸ線撮影装置において、前記変換膜は、複数の元素で構成されており、前記変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうち、ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端は、ＣｄのＫ殻吸収端よりも小さいことが好ましい。これにより、放出されるＫ殻特性Ｘ線のエネルギーを小さくすることができ、Ｋ殻特性Ｘ線により生成される電荷量を少なくすることができる。そのため、Ｘ線が入射して光電効果を起こした画素以外の画素にＫ殻特性Ｘ線が到達しても、生成される電荷量が少ないので画像のぼけを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明に係るＸ線撮影装置において、前記ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端は、ＴｅのＫ殻吸収端よりも大きいことが好ましい。これにより、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限を設定する際に、上記Ｋ殻吸収端を基準とするので、より大きなエネルギーのＸ線を照射させることができる。
【００１９】
また、本発明に係るＸ線撮影装置において、前記変換膜は、複数の元素で構成されており、前記変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうち、ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端は、放出されるＫ殻特性Ｘ線の減衰長が前記収集電極のピッチの２倍よりも小さくなるようなエネルギーであることが好ましい。これにより、放出されるＫ殻特性Ｘ線が収集電極のピッチの２倍よりも小さい範囲に収まるので、画像のぼけを抑制することができる。
【００２０】
また、本発明に係るＸ線撮影装置において、前記Ｘ線管制御部は、前記エネルギー幅の上限が、前記ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端よりも大きく、前記ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値以下になるように前記Ｘ線管を制御することが好ましい。すなわち、Ｘ線管制御部は、Ｘ線管から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限が、変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端よりも大きく、そのぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値以下となるようにＸ線管を制御する。これにより、さらに大きなエネルギーのＸ線を照射させることができる。
【００２１】
また、本発明に係るＸ線撮影装置において、前記収集電極のピッチは、数十μｍ以下であることが好ましい。これにより、収集電極のピッチが数十μｍ以下である場合に、画像のぼけを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るＸ線撮影装置によれば、Ｘ線管制御部は、Ｘ線管から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限が、変換膜を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちの最小のＫ殻吸収端よりも大きく、その元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値以下となるようにＸ線管を制御している。すなわち、変換膜を構成する元素のＫ殻吸収端に応じて、照射されるＸ線のエネルギー幅の上限を制御している。これにより、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限がぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端に応じた予め設定された値よりも大きい場合と比較して、Ｋ殻特性Ｘ線の放出数を減少させることができる。そのため、Ｘ線が入射して光電効果を起こした画素領域外に、Ｋ殻特性Ｘ線が出ることによる画像のぼけを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１に係るＸ線撮影装置の概略構成図である。
【図２】実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の構成を示す縦断面図である。
【図３】実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の構成を示す平面図である。
【図４】従来の、半導体膜のＫ殻吸収端と照射Ｘ線エネルギー（Ｘ線スペクトル）との関係を示す図である。
【図５】（ａ）は、ＣｄＴｅを用いた半導体膜のＫ殻吸収端と、照射Ｘ線エネルギー（Ｘ線スペクトル）との関係を示す図であり、（ｂ）は、ＴｌＢｒを用いた半導体膜のＫ殻吸収端と、照射Ｘ線エネルギー（Ｘ線スペクトル）との関係を示す図である。
【図６】（ａ）は、半導体膜としてＣｄＴｅを用いた場合の検出電荷分布を示す図であり、（ｂ）は、半導体膜としてＴｌＢｒを用いた場合の検出電荷分布を示す図である。
【図７】図６（ａ）と図６（ｂ）の紙面縦方向に積分して得られた検出電荷分布である。
【図８】実施例２に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の構成を示す図である。
【図９】（ａ）は、半導体膜としてＣｄＴｅを用い、閾値弁別なしの場合の検出電荷分布を示す図であり、（ｂ）は、半導体膜としてＣｄＴｅを用い、閾値弁別有りの場合の検出電荷分布を示す図である。
【図１０】（ａ）は、半導体膜としてＴｌＢｒを用い、閾値弁別なしの場合の検出電荷分布を示す図であり、（ｂ）は、半導体膜としてＴｌＢｒを用い、閾値弁別有りの場合の検出電荷分布を示す図である。
【図１１】変形例に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の構成を示す図である。
【実施例１】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は、実施例１に係るＸ線撮影装置の概略構成図である。
【００２５】
＜Ｘ線撮影装置＞
図１を参照する。まず、Ｘ線撮影装置１の構成を説明する。Ｘ線撮影装置１は、被検体Ｍを載置する天板２と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管３と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ：フラットパネルディテクタ）４とを備えている。なお、フラットパネル型Ｘ線検出器は、以下適宜、「ＦＰＤ」と称する。また、フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）４は、本発明のＸ線検出器に相当する。
【００２６】
また、Ｘ線撮影装置１は、Ｘ線管３の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部５を有し、Ｘ線管３を制御するＸ線管制御部６と、ＦＰＤ４から出力された画像に種々の処理を行う画像処理部７とを備えている。なお、Ｘ線管制御部６の詳細については、後述する。
【００２７】
また、Ｘ線撮影装置１は、Ｘ線管３、ＦＰＤ４およびＸ線管制御部６等の各構成を統轄して制御する主制御部８と、画像処理部７で処理された画像などを記憶する記憶部９と、操作者が入力設定を行う入力部１０と、画像処理部７で処理された画像などを表示する表示部１１とを備えている。
【００２８】
主制御部８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成される。記憶部９は、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）またはハードディスク等、取り外し可能なものを含む記憶媒体で構成される。入力部１０は、ジョイスティック、マウス、タッチパネルなどで構成される。表示部１１は、液晶モニタ等で構成される。
【００２９】
＜フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）＞
次に、ＦＰＤ４の構成を説明する。本実施例のＦＰＤ４は、蓄積型で構成されている。図２は、ＦＰＤ４の構成を示す縦断面図である。図２において、ＸＲ１は、照射Ｘ線または入射Ｘ線を示し、ＸＲ２は、Ｋ殻特性Ｘ線を示す。
【００３０】
図２のように、ＦＰＤ４は、入射したＸ線に感応して電荷を生成する半導体膜１６と、半導体膜１６の一方の面に設けられ、バイアス電圧Ｖｈを印加するための共通電極１７と、半導体膜１６の他方の面に設けられ、二次元マトリクス状に並べられた画素電極１８とを備えている。画素電極１８のピッチＰは、０より大きく、数十μｍ以下（すなわち１００μｍ未満）である。なお、画素電極１８は、本発明の収集電極に相当する。
【００３１】
半導体膜１６は、単一又は複数の元素で構成されている。すなわち、半導体膜１６は、例えばＳｉ、Ｓｅ（セレン）、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）、ＨｇＩ２（ヨウ化水銀）、ＰｂＩ２、ＰｂＯ（酸化鉛）、ＢｉＩ３（ヨウ化ビスマス）、ＴｌＢｒ、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、およびＩｎＰ（リン化インジウム）等で構成されている。単一の元素で構成される半導体膜１６としては、例えばＳｉ、Ｓｅが挙げられる。２つの元素で構成される半導体膜１６としては、例えばＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、ＰｂＩ２、ＰｂＯ、ＢｉＩ３、ＴｌＢｒ、ＧａＡｓおよびＩｎＰが挙げられる。また、３つの元素で構成される半導体膜１６としては、ＣｄＺｎＴｅが挙げられる。なお、複数の元素は、４つの元素以上であってもよい。
【００３２】
半導体膜１６の膜厚は、数１００μｍ以上で構成される。これにより、検出効率を高く保持できる。また、画素電極１８、半導体膜１６および共通電極１７は、その順番で、アクティブマトリクス基板１９に蒸着等により形成される。なお、半導体膜１６は、本発明の変換膜に相当する。
【００３３】
アクティブマトリクス基板１９は、半導体膜１６で生成された電荷を蓄積するキャパシタ２１と、キャパシタ２１に蓄積された電荷の読み出しを行うスイッチング素子としてのＴＦＴ２２と、ガラス等で構成される絶縁基板２３とを備えている。絶縁基板２３には、キャパシタ２１、ＴＦＴ２２、ゲート線２４およびデータ線２５等が形成される。
【００３４】
図２の破線で示すように、１画素に対応するＸ線検出素子ＤＵは、半導体膜１６、共通電極１７、画素電極１８、キャパシタ２１およびＴＦＴ２２等で構成される。また、図３は、ＦＰＤ４の構成を示す平面図である。Ｘ線検出素子ＤＵは、図３に示すように、二次元マトリクス状に複数個で構成されている。そのため、キャパシタ２１およびＴＦＴ２２等は、二次元マトリクス状の画素ごとに設けられている。また、Ｘ線検出素子ＤＵは、図３において、図示の便宜上、３×３画素で示すが、例えば１０２４×１０２４画素で構成される。
【００３５】
アクティブマトリクス基板１９は、図３中の行方向（Ｘ方向）に１列で並んでいる複数のＴＦＴ２２のゲートと接続するゲート線２４と、図３中に列方向（Ｙ方向）に１列で並んでいる複数のＴＦＴ２２のソースと接続するデータ線２５とを備えている。なお、ＴＦＴ２２のドレインには、キャパシタ２１が接続されている。
【００３６】
また、ゲート線２４の一端には、ゲートドライバ回路２６が接続されている。ゲートドライバ回路２６は、ＴＦＴ２２をゲート線２４ごと（ラインごと）に順番に駆動させるようになっている。例えば、ゲートドライバ回路２６は、図３中の上側から順番にゲート線２４に駆動信号を与えることで、ゲート線２４に接続されたＴＦＴ２２をＯＮ状態にする。これにより、キャパシタ２１に蓄積された電荷は、ＯＮ状態のＴＦＴ２２を通じてデータ線２５に送られ、データ線２５を通じて読み出される。
【００３７】
データ線２５の出力側には、電荷電圧変換器群２７、マルチプレクサ２８、Ａ／Ｄ変換器２９が順番に接続されている。電荷電圧変換器群２７は、電荷を増幅して電圧信号に変換する。電荷電圧変換器群２７は、データ線２５ごとに設けられたアンプ２７ａを有している。マルチプレクサ２８は、複数の電圧信号から１つの電圧信号を選択して出力する。Ａ／Ｄ変換器２９は、アナログの電圧信号をディジタルの電圧信号に変換する。
【００３８】
ゲートドライバ回路２６、電荷電圧変換器群２７、マルチプレクサ２８およびＡ／Ｄ変換器２９は、ＦＰＤ制御部３０により制御される。また、ＦＰＤ制御部３０は、主制御部８により制御される。
【００３９】
＜半導体膜とＸ線管制御部＞
次に、本発明の特徴部分の１つを説明する。本発明に係るＸ線撮影装置１によれば、Ｋ殻特性Ｘ線による画像のぼけを抑制することができる。本実施例では、半導体膜１６に応じたＸ線管制御部６による制御、すなわち、半導体膜１６のＫ殻吸収端のエネルギーとＸ線管制御部６で制御される照射Ｘ線エネルギーとの対応関係により、特性Ｘ線による画像のぼけを抑制する。
【００４０】
図４は、従来の、半導体膜のＫ殻吸収端と照射Ｘ線エネルギー（Ｘ線スペクトル）との関係を示す図である。なお、図４、後述する図５（ａ）および図５（ｂ）において、横軸は、単位ｋｅＶのエネルギーを示し、縦軸はＸ線光子数（相対数）を示す。
【００４１】
図４において、符号ＸＳ１は、管電圧を１００ｋＶに設定して、Ｘ線管３から照射されたＸ線のＸ線スペクトルを示しており、照射Ｘ線エネルギーの幅の上限ＵＬが１００ｋｅＶであるとする。また、このときの半導体膜１６は、ＣｄＴｅが用いられているとする。ＣｄのＫ殻吸収端は、約２７ｋｅＶであり、ＴｅのＫ殻吸収端は、約３２ｋｅＶである。最大値１００ｋｅＶの照射Ｘ線エネルギー幅を持ったＸ線を照射すると、光電効果の際に、表１のＫ殻特性Ｘ線収率で表される確率でＣｄおよびＴｅそれぞれでＫ殻特性Ｘ線が放出される。例えば、Ｃｄは、図４中の斜線のように、ＣｄのＫ殻吸収端である約２７ｋｅＶよりも大きいエネルギーのX線において、光電効果の際にＫ殻特性Ｘ線が放出される。そのため、多くのＫ殻特性Ｘ線が放出される。また、ＣｄとＴｅのＫ殻特性Ｘ線は、それぞれ約３０ｋｅＶ程度と大きく、約３０ｋｅＶ程度のＫ殻特性Ｘ線の減衰長はＣｄＴｅ内で約１００μｍと長い。その結果、広範囲で多くの電荷が検出されて画像のぼけが生じる。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
そこで、図５（ａ）のように、本実施例のＸ線管制御部６は、Ｘ線管３から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、半導体膜１６を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちの画像のぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端付近となるようにＸ線管３を制御する。なお、ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端は、以下適宜、「ぼけ影響Ｋ殻吸収端」と呼ぶものとする。具体的には、Ｘ線管制御部６は、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、半導体膜１６を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけ影響Ｋ殻吸収端よりも大きく、そのぼけ影響Ｋ殻吸収端に応じた予め設定された値以下となるようにＸ線管３を制御する（符号ＲＡ１，ＲＡ２参照）。
【００４４】
ここで、ぼけ影響Ｋ殻吸収端について説明する。ぼけ影響Ｋ殻吸収端は、１５ｋｅＶ以上の吸収端すべてで、最大のＫ殻吸収端を含んでおり、さらに最小のＫ殻吸収端を含んでもよい。すなわち、ぼけ影響Ｋ殻吸収端は、単一又は複数の元素各々のＫ殻吸収端の全て又は一部を含んでいる。Ｘ線管制御部６が考慮するのはぼけに影響が出る１５ｋｅＶ以上のＫ殻吸収端のうち最小のＫ殻吸収端である。例えば、半導体膜１６がＣｄＴｅで構成される場合、上述のように、ＣｄとＴｅのＫ殻特性Ｘ線は、それぞれ約３０ｋｅＶ程度と大きく、約３０ｋｅＶ程度のＫ殻特性Ｘ線の減衰長はＣｄＴｅ内で約１００μｍと長いので、広範囲で多くの電荷が検出されて画像のぼけが生じる。そのため、ＣｄとＴｅは共に、ぼけ影響Ｋ殻吸収端となる。ぼけ影響Ｋ殻吸収端であるか否かは、例えば、Ｋ殻特性Ｘ線の減衰長と画素ピッチの関係から決定される。Ｘ線管制御部６は、ぼけ影響Ｋ殻吸収端であるＣｄおよびＴｅのいずれかを基準に設定されたエネルギーのＸ線を照射するようにＸ線管３を制御する。
【００４５】
また、ぼけ影響Ｋ殻吸収端に応じた予め設定された値とは、ぼけ影響Ｋ殻吸収端＋所定値Ｆであり、所定値Ｆは、実験等により予め準備された値である。本実施例では、ぼけ影響Ｋ殻吸収端に応じた予め設定された値を、例えば、ぼけ影響Ｋ殻吸収端＋４０％として説明するが、所定値Ｆは、＋４０％に限定されない。
【００４６】
図５（ａ）は、ＣｄＴｅを用いた半導体膜のＫ殻吸収端と、照射Ｘ線エネルギー（Ｘ線スペクトル）ＸＳ２との関係を示す図である。半導体膜１６がＣｄＴｅで構成される場合、ＣｄとＴｅは共に、ぼけ影響Ｋ殻吸収端である。
【００４７】
ＣｄのＫ殻吸収端の約２７ｋｅＶを基準とする場合、Ｘ線管制御部６は、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、約２７ｋｅＶよりも大きく、約２７ｋｅＶ＋４０％（約３７．８ｋｅＶ）以下となるようにＸ線管３を制御して、Ｘ線を照射させる（符号ＲＡ２参照）。これにより、図４の斜線で示す領域と比較して、図５（ａ）の斜線で示す領域が小さくなる。そのため、ＣｄによるＫ殻特性Ｘ線の放出数を少なくすることができ、同様に、ＴｅによるＫ殻特性Ｘ線の放出数を少なくすることができる。Ｋ殻特性Ｘ線の放出数が少なくなると、Ｋ殻特性Ｘ線により生成される電荷量も減るので、画像のぼけを抑制することができる。
【００４８】
なお、半導体膜１６が、ＳｉやＳｅ等の単一の元素で構成される場合、ぼけ影響Ｋ殻吸収端は、その単一の元素のＫ殻吸収端となる。
【００４９】
また、次のように実施してもよい。半導体膜１６が複数の元素で構成されている場合は、図５（ａ）の符号Ｅ１のように、最大のＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端をＣｄのＫ殻吸収端よりも小さいものを用いる。これにより、最大のＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端の元素から放出されるＫ殻特性Ｘ線のエネルギーをＣｄよりも小さくすることができる。Ｋ殻特性Ｘ線のエネルギーを小さくすると、Ｋ殻特性Ｘ線の減衰長を抑えることができ、Ｋ殻特性Ｘ線により生成される電荷量を少なくすることができる。これを実現する半導体膜１６の材料として、例えばＺｎＴｅおよびＩｎＰが挙げられる。
【００５０】
なお、この変形例において、ぼけ影響Ｋ殻吸収端は、少なくとも最大のＫ殻吸収端を含んでいるものとする。また、ぼけ影響Ｋ殻吸収端（最大のＫ殻吸収端を含む）以外のＫ殻吸収端は、少なくとも最小のＫ殻吸収端を含んでおり、また、１５ｋｅＶより小さいＫ殻吸収端であってもよい。
【００５１】
また、次のように実施してもよい。図５（ｂ）は、ＴｌＢｒを用いた半導体膜のＫ殻吸収端と、照射Ｘ線エネルギー（Ｘ線スペクトル）との関係を示す図である。半導体膜１６は、複数の元素で構成されているとする。この場合、半導体膜１６を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうち、最大のＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端は、１５ｋｅＶより小さく、その最大のＫ殻吸収端は、コントラストをつけたいエネルギー領域よりも高いエネルギーのもので構成されてもよい。これを実現する半導体膜１６の材料として、例えばＴｌＢｒが挙げられる。このＴｌＢｒを構成する２つの元素であるＴｌとＢｒのＫ殻吸収端は、Ｔｌが約８５ｋｅＶであり、Ｂｒが約１２ｋｅＶである。Ｘ線管制御部６は、上述のように、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、約８５ｋｅＶよりも大きく、約８５ｋｅＶ＋４０％以下となるようにＸ線管３を制御して、Ｘ線を照射させる（符号ＲＡ１参照）。
【００５２】
これにより、半導体膜１６を構成する複数の元素のうち、最大のＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端が１５ｋｅＶよりも小さいので、最大のＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端を含む元素から放出されるＫ殻特性Ｘ線のエネルギーをＣｄよりも小さくすることができる。更に、最大のＫ殻吸収端が大きいので、ＣｄＴｅより大きな照射Ｘ線エネルギーのＸ線を照射することができる。なお、最大のＫ殻吸収端よりも大きな照射Ｘ線エネルギーのＸ線を照射した場合であっても、最大のＫ殻吸収端付近であれば、大部分のX線は吸収端以下のエネルギーなので、最大のＫ殻吸収端に係るＫ殻特性Ｘ線によるぼけの影響を抑えることができる。
【００５３】
なお、この変形例において、ぼけ影響Ｋ殻吸収端は、同様に、少なくとも最大のＫ殻吸収端を含んでいるものとする。また、ぼけ影響Ｋ殻吸収端（最大のＫ殻吸収端を含む）以外のＫ殻吸収端は、少なくとも最小のＫ殻吸収端を含んでおり、また、１５ｋｅＶより小さいＫ殻吸収端であってもよい。また、上述の説明では、最大のＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端は、１５ｋｅＶより小さいものであったが、最大のＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端がＣｄよりも小さいものであってもよい。また、コントラストをつけたいエネルギー領域よりも高いエネルギーとは、数十ｋｅＶ以上であり、例えば、ＴｅのＫ殻吸収端よりも大きいエネルギーが挙げられる。
【００５４】
次に、Ｘ線撮影装置１の基本動作と、半導体膜１６に応じたＸ線管制御部６の制御とによる作用について説明する。まず、Ｘ線撮影装置１の基本動作を説明する。
【００５５】
まず、図１のように、天板２に被検体Ｍが載置される。操作者は、入力部１０により必要な情報を入力する。主制御部８は、操作者による入力に従い、Ｘ線管制御部６に半導体膜１６の材料に対応した管電圧等の設定データを送る。Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３を制御し、その設定データに基づくＸ線を照射させる。Ｘ線は天板２上の被検体Ｍに照射され、被検体Ｍを透過したＸ線は、ＦＰＤ４の半導体膜１６に入射する。
【００５６】
図２および図３において、共通電極１７にバイアス電圧Ｖｈが印加されており、共通電極１７と画素電極１８との電位差により半導体膜１６内に電場が形成される。これにより、半導体膜１６で生成された電荷が移動し、画素電極１８で収集されて、キャパシタ２１に蓄積される。キャパシタ２１に蓄積された電荷は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の駆動によりデータ線２５側に読み出される。ゲートドライバ回路２６は、ゲート線２４に上から順番に駆動信号を送ることで、ＴＦＴ２２をゲート線２４ごとに駆動させる。
【００５７】
ＴＦＴ２２が駆動してＯＮ状態になると、キャパシタ２１に蓄積された電荷は、ＴＦＴ２２を通じてデータ線２５に送られ、データ線２５を通じて、電荷電圧変換器群２７、マルチプレクサ２８に順番に送られる。電荷電圧変換器群２７は、電荷を増幅して電圧信号に変換し、マルチプレクサ２８は、複数の電圧信号から１つの電圧信号を選択して出力する。Ａ／Ｄ変換器２９は、アナログからディジタルの画像に変換する。
【００５８】
ＦＰＤ４から出力された画像は、画像処理部７によりコントラスト調整等の必要な処理が行われる。画像処理部７で処理された画像は、記憶部９に記憶され、また、表示部１１に表示される。
【００５９】
次に、Ｘ線管制御部６によるＸ線照射の作用について説明する。
【００６０】
図２には、光電効果によりＫ殻特性Ｘ線（符号ＸＲ２参照）を放出した場合の電荷生成の模式図を示している。半導体膜１６に入射したＸ線が半導体膜１６内で光電効果を起こすと、光電子が１個放出され、その運動エネルギーを失うまで電荷（電子−ホール対）を生成する。一方、光電子を失って励起状態にある電子が基底状態に遷移する過程には、特性Ｘ線が放出される場合と、オージェ電子が放出される場合がある。
【００６１】
特性Ｘ線が放出される場合は、Ｘ線が入射した画素内で特性Ｘ線が吸収されれば、特性Ｘ線の光電効果により生成された電荷は、入射Ｘ線の光電効果により生成された電荷に加えられ、入射Ｘ線の光電効果のイベントの一部となる。一方、Ｘ線が入射した画素内で特性Ｘ線が吸収されず、特性Ｘ線が、その領域外に出るとき、エスケープイベントと呼ばれるものになり、特性Ｘ線が元のX線の入射画素領域外の画素領域で吸収されても、その画素で電荷が発生し信号が生じる。また、オージェ電子が放出される場合、オージェ電子は、光電子と同様に、その運動エネルギーを失うまで電荷（電子−ホール対）を生成する。結局、入射したＸ線のエネルギーは全て電子−ホール対を生成するのに費やされる。
【００６２】
上述の表１を参照する。表１は、ＣｄＴｅとＴｌＢｒのＫ殻特性Ｘ線のエネルギー等の一覧を示す図である。原子番号が大きいほどＫ殻特性Ｘ線の放出確率（Ｋ殻特性Ｘ線収率）が大きくなる。ＣｄＴｅの場合は、光電効果が起こると、約８５％の確率で約３０ｋｅＶのＫ殻特性Ｘ線が放出される。Ｋ殻特性Ｘ線が、Ｘ線が入射して光電効果を起こした画素の領域外に出ると（Ｋエスケープ）、近傍の別の画素領域で電荷が放出されることがある。３０ｋｅＶのＫ殻特性Ｘ線は、ＣｄＴｅ内での減衰長が約１００μｍになり、画素ピッチの微細化に伴いＫ殻特性Ｘ線によるぼけが大きくなる。
【００６３】
例えば、被検体Ｍがある程度厚く（密度換算した厚み）、管電圧を１００ｋＶ程度でＸ線照射する場合は、半導体膜１６としてＴｌＢｒを用いる。管電圧１００ｋＶ程度以下で使用すると、ＣｄＴｅのようなＫエスケープによるぼけを抑制できると考えられる。表１のように、ＴｌＢｒから放出されるＫ殻特性Ｘ線のエネルギー（ＫαおよびＫβ参照）は、約１３ｋｅＶと約８０ＫｅＶである。管電圧１００ｋＶの場合、フィルター等の介在する部材がなければ、Ｘ線管３から照射されるＸ線は、１００ｋｅＶの照射Ｘ線エネルギーを有する。そのため、ＴｌのＫ殻吸収端である約８５ｋｅＶ以上の照射Ｘ線エネルギーのＸ線が存在するが、その約８５ｋｅＶ以上のＸ線量は、全体の１０％未満なので、主に放出されるＫ殻特性Ｘ線は、約１３ｋｅＶのものである。約１３ｋｅＶのＫ殻特性Ｘ線は、ＴｌＢｒ内の減衰長が２０μｍ程度と短くＫエスケープのイベントが減り、また、生成させる電荷量は小さいので、画像のぼけを抑制することができる。
【００６４】
＜シミュレーション結果（１）＞
図６（ａ）および図６（ｂ）に、シミュレーション結果を示す。図６（ａ）は、半導体膜１６としてＣｄＴｅを用いたものであり、図６（ｂ）は、半導体膜１６としてＴｌＢｒを用いたものである。シミュレーションでは、２０μｍ□（２０μｍ×２０μｍ）の画素に管電圧１００ｋＶに対応するスペクトルのＸ線、１０万個を一様に照射した際の検出電荷分布を観察している。なお、そのシミュレーションにおいて、変換膜厚は５００μｍであり、バイアス電圧は２００Ｖである。図６（ａ）および図６（ｂ）によれば、ＴｌＢｒの方が、ＣｄＴｅよりも検出電荷が広がっておらず、Ｋエスケープによる画像のぼけを抑制できることが分かる。また、図７は、図６（ａ）と図６（ｂ）の紙面縦方向に積分して、各々の全電荷量を１．０とした検出電荷分布である。ＴｌＢｒの方がＣｄＴｅよりも広がっておらず、急峻であることが分かる。
【００６５】
本実施例によれば、Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、半導体膜１６を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけ影響Ｋ殻吸収端よりも大きく、その元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけ影響Ｋ殻吸収端に応じた予め設定された値以下となるようにＸ線管３を制御している。すなわち、半導体膜１６を構成する元素のＫ殻吸収端に応じて、照射されるＸ線のエネルギー幅の上限を制御している。これにより、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限がぼけ影響Ｋ殻吸収端に応じた予め設定された値よりも大きい場合と比較して、Ｋ殻特性Ｘ線の放出数を減少させることができる。そのため、Ｘ線が入射して光電効果を起こした画素領域外に、Ｋ殻特性Ｘ線が出ることによる画像のぼけを抑制することができる。
【００６６】
また、Ｘ線管制御部６は、Ｘ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、ぼけ影響Ｋ殻吸収端よりも大きくなるようにＸ線管３を制御する。これにより、さらに大きなエネルギーのＸ線を照射させることができる。
【００６７】
また、半導体膜１６は、例えばＴｌＢｒを用いた場合、複数の元素で構成されており、半導体膜１６を構成するＴｌとＢｒ（元素）各々のＫ殻吸収端のうち、ＴｌのＫ殻吸収端（ぼけ影響Ｋ殻吸収端）以外のＢｒのＫ殻吸収端は、１５ｋｅＶよりも小さい。これにより、放出されるＸ殻特性Ｘ線のエネルギーを小さくすることができ、Ｋ殻特性Ｘ線により生成される電荷量を少なくすることができる。そのため、Ｘ線が入射して光電効果を起こした画素以外の画素にＫ殻特性Ｘ線が到達しても、生成される電荷量が少ないので画像のぼけを抑制することができる。さらに、ＴｌのＫ殻吸収端は、ＴｅのＫ殻吸収端よりも大きい。これにより、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限ＵＬを設定する際に、１５ｋｅＶ以上のＫ殻吸収端を基準とするので、より大きなエネルギーのＸ線を照射させることができる。
【００６８】
また、画素電極１８のピッチは、数十μｍ以下である。これにより、画素電極１８のピッチが数十μｍ以下である場合に、画像のぼけを抑制することができる。
【実施例２】
【００６９】
次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。図８は、実施例２に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の構成を示す図である。なお、実施例１と重複する説明は省略する。
【００７０】
実施例１のＦＰＤ４は、読み出し方式が積分型であったが、実施例２のＦＰＤ４１は、フォトンカウンティング方式である。なお、図８は、実施例２に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）の構成を示す図である。
【００７１】
実施例２のＦＰＤ４１は、画素電極で収集された電荷を処理する読み出し回路として、画素電極１８で画素ごとに収集した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換器４３と、Ｋ殻特性Ｘ線のエネルギーに対応する値以下をカットするように予め設定された閾値ＴＨよりも、電荷電圧変換器４３で変換された電気信号が大きい場合に、１個のフォトンを検出したことを示すフォトン検出信号を出力する比較器４５と、比較器４５から出力されたフォトン検出信号に基づきフォトン数を画素ごとにカウントするカウンター４７とを備えている。電荷電圧変換器４３、比較器４５およびカウンター４７は、ＦＰＤ制御部３０により制御される。
【００７２】
なお、実施例１と同様に、画素電極１８は、画素ごとに設けられている。また、カウンター４７は、本発明の収集部に相当する。
【００７３】
電荷電圧変換器４３は、アンプ４３ａ、キャパシタ４３ｂおよび抵抗器４３ｃを備えている。比較器４５は、電荷電圧変換器４３で変換された電圧信号と、予め設定された閾値ＴＨとを比較し、閾値ＴＨよりも電圧信号が大きい場合に、１個のフォトンを検出したとしてフォトン検出信号を出力する。また、比較器４５において、閾値ＴＨは、Ｋ殻特性Ｘ線のエネルギーに対応する電圧信号（波高値）以下をカットするような値が予め設定される。また、閾値ＴＨは、感度むらや暗電流などを考慮して各々の画素で設定される。なお、閾値ＴＨは、各々の画素で設定されずに、全画素で同じであってもよい。なお、図３のアンプ２７ａも図８の電荷電圧変換器４３のように、アンプ４３ａ、キャパシタ４３ｂおよび抵抗器４３ｃを備えていてもよい。
【００７４】
なお、図８において、画素電極１８ごとに、比較器４５およびカウンター４７等を備えているが、図３のようなマルチプレクサを、２次元マトリクス状に配置された画素の例えばＹ方向の列ごとに電荷電圧変換器４３の出力側に設けて、比較器４５の個数を少なくするようにしてもよい。
【００７５】
次に、フォトンカウンティング方式のＦＰＤ４１の動作を説明する。実施例１のように、半導体膜１６に応じたＸ線管制御部６の制御により、Ｘ線管３から天板２上の被検体Ｍに向けてＸ線を照射している。被検体Ｍを透過したＸ線は、ＦＰＤ４１の半導体膜１６に入射する。
【００７６】
図８において、共通電極１７にはバイアス電圧Ｖｈが印加されており、共通電極１７と画素電極１８との電位差により半導体膜１６に電場が形成される。この電場により、半導体膜１６で生成された電荷が移動し、移動した電荷が画素電極１８で収集される。電荷電圧変換器４３は、画素電極１８ごとに収集された電荷を増幅して電圧信号に変換する。比較器４５は、Ｋ殻特性Ｘ線のエネルギーに対応する値以下をカットするように予め設定された閾値ＴＨよりも、電荷電圧変換器４３で変換された電気信号が大きい場合に、１個のフォトンを検出したことを示すフォトン検出信号を出力する。なお、電荷電圧変換器４３で変換された電気信号がその閾値ＴＨよりも小さい場合は、フォトン検出信号を出力しないが、フォトンを検出しなかった、カウントされない信号を出力するようにしてもよい。
【００７７】
カウンター４７は、比較器４５から出力されたフォトン検出信号に基づきフォトン数を画素ごとにカウントする。２次元方向の全体的に十分な量のフォトン数をカウントした後、画素ごとにカウントしたデータを画像として出力する。
【００７８】
ＦＰＤ４１から出力された画像は、画像処理部７によりコントラスト調整等の必要な処理が行われる。画像処理部７で処理された画像は、記憶部９に記憶され、また、表示部１１に表示される。
【００７９】
なお、従来の画像のぼけが生じている状態では、図６（ａ）および図７のように、電荷数（電圧信号）が比較的なだらかな分布となる。比較器４５の閾値ＴＨによっては、検出フォトン数が大幅に減少する。そのため、例えば、照射Ｘ線エネルギーの小さい軟Ｘ線を用いたイメージングができなくなる。そこで、実施例１では、半導体膜１６に応じてＸ線管制御部６の制御により、画像のぼけを抑制している。これにより、電荷数（電圧信号）分布が、広範囲でなだらかであったのに対し、狭い範囲で急峻とすることができる。また更に、本実施例では、閾値弁別およびカウントするので、検出フォトン数が大幅に減少することを抑えることができる。
【００８０】
＜シミュレーション結果（２）＞
図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、シミュレーション結果を示す。これらの図は、上述の図６（ａ）等と異なり、各２次元ヒストグラムの１ビン（区間）が２０μｍ□の画素に相当する。なお、シミュレーションは、上述の図６（ａ）と同様に、管電圧１００ｋｅＶ、半導体膜１６の膜厚５００μｍ、バイアス電圧２００Ｖ等の条件で行っている。
【００８１】
図９（ａ）および図９（ｂ）は、半導体膜１６としてＣｄＴｅを用い、また、図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、半導体膜１６としてＴｌＢｒを用いている。また、図９（ａ）等は、閾値弁別の有無を示している。すなわち、図９（ａ）および図１０（ａ）は、閾値弁別なしの場合の電荷分布を示し、読み出し方式が実施例１の積分型のときの電荷分布を示す。一方、図９（ｂ）および図１０（ｂ）は、閾値弁別有りの場合の検出電荷分布を示し、読み出し方式がフォトンカウンティング方式のときの検出電荷分布を示す。
【００８２】
図９（ｂ）および図１０（ｂ）の結果では、閾値ＴＨとして、各半導体膜１６のＫ殻特性Ｘ線に対応する電子数（電荷数）で設定している。図９（ｂ）のＣｄＴｅでは、閾値ＴＨとして「６０００ｅ」を設定し、図１０（ｂ）のＴｌＢｒでは、閾値ＴＨとして「２０００ｅ」を設定している。なお、図８において、電荷電圧変換器４３は電荷を電圧信号に変換するが、比較器４５は、例えば「６０００ｅ」の場合、その電荷を電圧信号に換算して得た値を閾値ＴＨとして、弁別するようになっている。
【００８３】
図９（ｂ）および図１０（ｂ）のように、閾値弁別を行うとＣｄＴｅおよびＴｌＢｒは、図９（ａ）および図１０（ａ）に対し、それぞれ電荷分布の広がりが小さくなる。ＣｄＴｅの場合は、３０ｋｅＶ付近に対応する電荷数で閾値ＴＨを設定すると、電荷分布が比較的なだらかであるので、６０ｋｅＶまでのＸ線の約９割が検出できなくなる。ＴｌＢｒのほうが積分型でも電荷分布の広がりが小さく、閾値弁別を行う場合でも、ＣｄＴｅのように検出フォトン数が大幅に減少することを回避することができる。
【００８４】
本実施例によれば、ＦＰＤ４１は、画素電極１８ごとに収集された電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換器４３と、Ｋ殻特性Ｘ線のエネルギーに対応する電圧信号以下をカットするように予め設定された閾値ＴＨよりも、電荷電圧変換器４３で変換された電圧信号が大きい場合に、１個のフォトンを検出したことを示すフォトン検出信号を出力する比較器４５と、フォトン検出信号に基づきフォトン数を画素ごとにカウントするカウンター４７とを有する。
【００８５】
比較器４５は、Ｋ殻特性Ｘ線のエネルギーに対応する電気信号以下をカットするように予め設定され、電荷電圧変換器４３で変換された電気信号がその閾値ＴＨよりも大きい場合に、１個のフォトンを検出したことを示すフォトン検出信号を出力するようになっている。これにより、Ｘ線が入射した画素以外の画素において、フォトンの検出が抑えられる。そのため、画像のぼけを防止することができる。また、上述のように、Ｘ線管制御部６の制御によりＫ殻特性Ｘ線の放出を抑えている。そのため、Ｘ線入射により得られる電圧信号分布が急峻になる。これにより、予め設定された閾値を用いて比較器４５で弁別する際に、照射されたＸ線が入射した画素の電気信号にも関わらず、フォトンを検出していないとして比較器４５が弁別することによる検出フォトン数の減少を抑えることができる。すなわち、線量の無駄を抑えることができる。
【００８６】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００８７】
（１）上述した各実施例では、図５（ａ）および図５（ｂ）のように、Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、半導体膜１６を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけ影響Ｋ殻吸収端よりも大きく、そのぼけ影響Ｋ殻吸収端に応じた予め設定された値以下になるようにＸ線管３を制御していた（符号ＲＡ１，ＲＡ２参照）。しかしながら、これに限定されない。例えば、Ｘ線管制御部６は、照射されるＸ線のエネルギーの上限ＵＬが、半導体膜１６を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうちの最小のＫ殻吸収端よりも大きくなるようにＸ線管３を制御してもよい（符号ＲＡ３参照）。
【００８８】
すなわち、照射されるＸ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、ぼけ影響Ｋ殻吸収端のうちの例えば最大のＫ殻吸収端よりも大きければ、大きいエネルギーのＸ線を用いることができる。しかしながら、その最大のＫ殻吸収端以下であってもよく、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限ＵＬが最小のＫ殻吸収端に近ければ、最小のＫ殻吸収端によるＫ殻特性Ｘ線の放出数を抑えることができる。また、照射Ｘ線のエネルギー幅の上限ＵＬがその最大のＫ殻吸収端に近ければ、より大きなエネルギーのＸ線を照射することができる。また、最小のＫ殻吸収端以下はＫ殻特性Ｘ線が放出されないので、最小のＫ殻吸収端よりも大きい範囲が対象となる。
【００８９】
例えば、被検体Ｍが薄く（密度換算した厚み）、３０ｋｅＶ以下の軟Ｘ線領域を主に使用する場合は、半導体膜１６の材料としてＣｄＴｅを用いる。ＣｄＴｅのＫ殻吸収端は、約３０ｋｅＶなので、Ｋ殻特性Ｘ線が放出されても、放出数が少ないので、画像のぼけを抑制することができる。
【００９０】
なお、この変形例において、最小のＫ殻吸収端とぼけ影響Ｋ殻吸収端は、同じＫ殻吸収端であってもよい。その場合、Ｘ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、図５（ａ）の符号ＲＡ２のような範囲となる。また、上述の説明では、照射されるＸ線のエネルギーの上限ＵＬの範囲の下側を、最小のＫ殻吸収端を基準に設定しているが、最小のＫ殻吸収端以外のＫ殻吸収端であってもよい。
【００９１】
（２）上述した各実施例および変形例（１）では、ぼけ影響Ｋ殻吸収端は、ぼけに影響が出るエネルギーの特性Ｘ線に対応するＫ殻吸収端であると説明した。この点、ぼけ影響Ｋ殻吸収端は、さらに、１５ｋｅＶ以上のものであってもよい。すなわち、半導体膜１６を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうち、１５ｋｅＶ以上のＫ殻吸収端をぼけ影響Ｋ殻吸収端とする。これにより、Ｘ線管制御部６による制御を、ぼけ影響Ｋ殻吸収端が１５ｋｅＶ以上のＫ殻吸収端を基準に行われる。一方、ぼけ影響Ｋ殻吸収端が１５ｋｅＶより小さいものの場合は、Ｋ殻特性Ｘ線が放出されても、Ｋ殻特性Ｘ線の減衰長が小さくてＫ殻特性Ｘ線が広がらず、また、放出されるＫ殻特性Ｘ線のエネルギーも小さいので、Ｋ殻特性Ｘ線により生成される電荷量も少ない。例えば、ＴｌＢｒのＢｒから放出されるＫ殻特性Ｘ線は、１３ｋｅＶ程度であり、減衰長は２０μｍ程度である。また、１３ｋｅＶ程度のＫ殻特性Ｘ線から生成される電荷量も少ない。
【００９２】
なお、１５ＫｅＶより小さいＫ殻吸収端は、ぼけ影響Ｋ殻吸収端に該当せず、ぼけの影響が出ないものとして、Ｘ線制御の際に考慮に入れないものとしてもよい。すなわち、Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３から照射されるＸ線のエネルギー幅の上限ＵＬが、１５ｋｅＶ以上、その元素各々のＫ殻吸収端のうちのぼけ影響Ｋ殻吸収端に応じた予め設定された値以下となるようにＸ線管３を制御する。
【００９３】
（３）上述した各実施例および各変形例において、半導体膜１６は、複数の元素で構成されており、半導体膜１６を構成する元素各々のＫ殻吸収端のうち、ぼけ影響Ｋ殻吸収端以外のＫ殻吸収端は、放出されるＫ殻特性Ｘ線の減衰長が画素電極１８のピッチＰの２倍よりも小さくなるようなエネルギーであってもよい。これにより、放出されるＫ殻特性Ｘ線が画素電極１８のピッチＰの２倍よりも小さい範囲に収まるので、画像のぼけを抑制することができる。例えば、ＴｌＢｒのＢｒから放出されるＫ殻特性Ｘ線は、１３ｋｅＶ程度であり、減衰長は２０μｍ程度である。画素電極１８のピッチＰが５０μｍ未満であれば、画像のぼけが２画素ピッチ以内に収まる。
【００９４】
（４）上述した各実施例および各変形例では、半導体膜１６に複数で設けられ、半導体膜１６で変換された電荷を収集する収集電極として、画素電極１８を説明した。この点、図１１のＦＰＤ７１のように、収集電極は、ストリップ電極７３，７４であってもよい。
【００９５】
ＦＰＤ７１の構成を説明する。半導体膜１６のＸ線入射側１６ａには、Ｘ方向に長手のストリップ電極７３が設けられており、半導体膜１６のＸ線入射反対側１６ｂには、Ｘ方向のストリップ電極７３と交わるＹ方向に長手のストリップ電極７４が設けられている。なお、ストリップ電極７３，７４は、互いにほぼ直交している。複数のストリップ電極７３および複数のストリップ電極７４は、並列に配置されている。
【００９６】
半導体膜１６にＸ線が入射すると、電荷（正孔および電子）が生成される。例えばストリップ電極７３にバイアス電圧が印加されており、ストリップ電極７３，７４の電位差により変換膜３内に電場が形成される。これにより、半導体膜１６で生成された正孔および電子が反対方向に移動し、それぞれがストリップ電極７３，７４に収集される。
【００９７】
収集された正孔および電子はそれぞれ、電荷電圧変換器４３で電圧信号に変換され、比較器４５で予め設定された上述の閾値ＴＨに基づき分別される。電圧信号が閾値ＴＨより大きければ、フォトン検出信号を出力し、入射位置特定回路７５は、ストリップ電極７３側およびストリップ電極７４側のフォトン検出信号に基づき、Ｘ線の入射位置を特定する。データ収集部７７は、入射位置特定回路７５で特定したＸ線入射位置（画素）およびＸ線入射数（検出フォトン数）のデータを収集し、Ｘ線画像を出力する。
【００９８】
収集電極がストリップ電極７３，７４である場合も同様に、画像のぼけが生じている状態では、比較器４５の閾値ＴＨによっては、検出フォトン数が大幅に減少する。入射位置特定回路７５は、ストリップ電極７３側およびストリップ電極７４側のフォトン検出信号に基づき、Ｘ線の入射位置を特定するので、検出フォトン数の減少により、特定できるＸ線の入射位置が減少してしまう。しかしながら、実施例１では、半導体膜１６に応じたＸ線管制御部６の制御により、画像のぼけを抑制している。これにより、電荷数（電圧信号）分布が、広範囲でなだらかであったのに対し、狭い範囲で急峻とすることができ、更に、閾値弁別およびカウントするので、検出フォトン数が大幅に減少することを抑えることができる。なお、入射位置特定回路７５およびデータ収集部７７は、本発明の収集部に相当する。
【００９９】
（５）上述した各実施例および各変形例では、変換膜として、入射したＸ線に感応して電荷を生成する半導体膜１６を説明した。すなわち、半導体膜１６は、直接変換型であった。この点、変換膜は、間接変換型であってもよい。なお、上述のように、間接変換型では、シンチレータのＸ線の反応位置と、フォトダイオードが捕らえた位置とで位置ずれが生じるが、これを考慮しない場合において、画像のぼけを抑制することができる。
【０１００】
間接変換型の変換膜は、Ｘ線を別の光に変換するシンチレータと、そのシンチレータで変換された別の光を電荷に変換する、例えばフォトダイオード等の受光素子と等で構成される。光電効果は、シンチレータおよび受光素子で行われる。なお、図２において、半導体膜１６をシンチレータに置き換え、画素電極１８をフォトダイオードおよび画素電極と置き換えてもよい。本変形例における画素電極は、例えばフォトダイオードで変換された電荷を収集する電極に相当し、フォトダイオードの構成の一部であってもよい。
【０１０１】
（６）上述した各実施例および各変形例において、Ｘ線撮影装置１は、複数のＦＰＤ４（又は４１および７１）を備えており、複数のＦＰＤ４は、互いに異なる半導体膜１６（例えばＣｄＴｅとＴｌＢｒ）を有しており、Ｘ線管制御部６は、選択された１つのＦＰＤ４に応じてＸ線管３を制御するものであってもよい。検査に合わせていずれかのＦＰＤ４を選択し、Ｘ線管制御部６によりＦＰＤ４の半導体膜１６に応じてＸ線管３を制御することで、検査によって異なるエネルギーのＸ線を照射させても、画像のぼけを抑制することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１      …  Ｘ線撮影装置
３      …  Ｘ線管
４，４１，７１…  フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
６      …  Ｘ線管制御部
８      …  主制御部
１６    …  半導体膜
１８    …  画素電極
２７    …  電荷電圧変換器群
４３    …  電荷電圧変換器
４５    …  比較器
４７    …  カウンター
５１    …  読み出し基板
５１ａ  …  配線
５３    …  ＩＣチップ
５３ａ  …  配線
５５，６１…  バンプ
５９    …  シリコン貫通電極（ＴＳＶ）
７３，７４…  ストリップ電極
７５    …  入射位置特定回路
７７    …  データ収集部
ＵＬ    …  照射Ｘ線のエネルギー幅の上限
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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