【手続補正書】
【提出日】平成21年1月14日(2009.1.14)
【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】
光電変換層と、
前記光電変換層に設けられた複数の画素電極と、
前記複数の画素電極と対面するように前記光電変換層に設けられた共通電極と、
前記複数の画素電極のうち少なくとも一部の隣接する画素電極間に配置されたガードリング電極と、
前記ガードリング電極に接続された端子を電気的に解放した状態と接地電位に接続した状態との間で切り替える制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記電気的に解放した状態と前記接地電位に接続した状態との間の切り替えによって、放射線検出領域の面積を制御することを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１記載の放射線検出器において、前記複数の画素電極を包囲するように設けられた周辺ガードリング電極と、前記周辺ガードリング電極を接地電位に接続する手段を有することを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１記載の放射線検出器において、前記複数の画素電極の一部領域を放射線検出領域として利用するとき、前記制御手段は、前記放射線検出領域の外側に位置し前記放射線検出領域内の画素電極に隣接する前記ガードリング電極を前記接地電位に接続することを特徴とする放射線検出器。
【請求項４】
請求項１記載の放射線検出器において、前記ガードリング電極を挟んで隣り合う画素電極をビンニングするビンニング手段を具備し、前記ビンニング手段が当該ビンニングを行うとき、前記制御手段は、前記ビンニングされる画素電極に挟まれたガードリング電極の端子を前記解放状態にすることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項４記載の放射線検出器において、前記ビンニング手段が前記ビンニングを行うとき、前記制御手段は、前記ビンニングされる画素電極の出力信号と、前記ビンニングされる画素電極に挟まれたガードリング電極の出力信号とを加算して出力することを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項１記載の放射線検出器において、放射線照射によって前記光電変換層に発生した電荷を蓄積する容量と、前記画素電極毎に設けられ各画素電極に対応して蓄積された電荷の出力を切り換える複数のスイッチと、前記スイッチを制御して前記複数の画素電極に対応して蓄積された電荷を順次読み出す読み出し回路とを有することを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項１記載の放射線検出器において、前記複数の画素電極が前記ガードリング電極を挟む方向において、前記ガードリング電極の幅は当該ガードリング電極を挟む前記画素電極のそれぞれの幅より小さいことを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管と対向して配置され、光電変換層、前記光電変換層に設けられた複数の画素電極、前記複数の画素電極と対面するように前記光電変換層に設けられた共通電極、前記複数の画素電極のうち少なくとも一部の隣接する画素電極間に配置されたガードリング電極を有する放射線検出器と、
前記ガードリング電極に接続された端子を電気的に解放した状態と接地電位に接続した状態との間で切り替える制御手段と、
前記放射線検出器からの信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、
前記信号処理の結果を表示する表示手段と、
撮影視野を変更する視野変更手段とを有し、
前記制御手段は、前記視野変更手段による視野の変更に合わせ、放射線検出領域の外側に位置し前記放射線検出領域内の画素電極に隣接する前記ガードリング電極を前記接地電位に接続することを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項９】
請求項８記載のＸ線撮像装置において、前記放射線検出器は、前記複数の画素電極を包囲するように設けられた周辺ガードリング電極を有し、前記制御手段は、前記周辺ガードリング電極を接地電位に接続することを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項１０】
請求項８記載のＸ線撮像装置において、X線照射によって前記光電変換層に発生した電荷を蓄積する容量と、前記画素電極毎に設けられ各画素電極に対応して蓄積された電荷の出力を切り換える複数のスイッチと、前記スイッチを制御して前記複数の画素電極に対応して蓄積された電荷を順次読み出す読み出し回路とを有することを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項１１】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管と対向して配置され、光電変換層、前記光電変換層に設けられた複数の画素電極、前記複数の画素電極と対面するように前記光電変換層に設けられた共通電極、前記複数の画素電極のうち少なくとも一部の隣接する画素電極間に配置されたガードリング電極を有する放射線検出器と、
前記ガードリング電極に接続された端子を電気的に解放した状態と接地電位に接続した状態との間で切り替える制御手段と、
前記放射線検出器からの信号に対して信号処理を行う信号処理手段と、
前記信号処理の結果を表示する表示手段と、
隣接する前記画素電極をビンニングするビンニング手段とを有し、
当該ビンニング手段を用いるとき前記制御手段は、ビンニングされる画素電極に挟まれたガードリング電極の端子を解放状態にすることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１記載のＸ線撮像装置において、前記ビンニング手段を用いるとき前記制御手段は、ビンニングされる画素電極の出力信号と、前記ビンニングされる画素電極に挟まれたガードリング電極の出力信号とを加算して出力することを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項１３】
請求項１１記載のＸ線撮像装置において、前記複数の画素電極が前記ガードリング電極を挟む方向において、前記ガードリング電極の幅が、前記ガードリング電極を挟む前記画素電極のそれぞれの幅より小さいことを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項１４】
請求項１１記載のＸ線撮像装置において、X線の照射によって前記光電変換層に発生した電荷を蓄積する容量と、前記画素電極毎に設けられ各画素電極に対応して蓄積された電荷の出力を切り換える複数のスイッチと、前記スイッチを制御して前記複数の画素電極に対応して蓄積された電荷を順次読み出す読み出し回路とを有することを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項１５】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
光電変換層、前記光電変換層の一方の面に設けられた複数の画素電極、前記光電変換層の他方の面に前記複数の画素電極と対面するように設けられた共通電極、前記複数の画素電極のうち少なくとも一部の隣接する画素電極間に配置されたガードリング電極を備え、チャネル方向とスライス方向の２次元的に前記画素電極が配置された構造を有する放射線検出器が前記Ｘ線管と対向して円弧状に複数配置されたＸ線検出部と、
前記放射線検出器の前記ガードリング電極に接続された端子を電気的に解放状態と接地電位に接続した状態との間で切り替える制御手段と、
前記放射線検出器からの信号を用いて信号処理及び再構成演算処理を行う演算処理手段と、
前記演算処理手段の結果を表示する表示手段と、
スライス方向の撮影視野サイズを変更する視野変更手段とを有し、
前記制御手段は、前記視野変更手段による視野サイズの変更に合わせ、放射線検出領域の外側に位置し前記放射線検出領域内の画素電極に隣接するガードリング電極を接地電位に接続することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
請求項１５記載のＸ線ＣＴ装置において、前記放射線検出器は、前記複数の画素電極を包囲するように設けられた周辺ガードリング電極を有し、前記制御手段は、前記周辺ガードリング電極を接地電位に接続することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１７】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
光電変換層、前記光電変換層の一方の面に設けられた複数の画素電極、前記光電変換層の他方の面に前記複数の画素電極と対面するように設けられた共通電極、前記複数の画素電極のうち少なくとも一部の隣接する画素電極間に配置されたガードリング電極を備え、チャネル方向とスライス方向の２次元的に前記画素電極が配置された構造を有する放射線検出器が前記Ｘ線管と対向して円弧状に複数配置されたＸ線検出部と、
前記放射線検出器の前記ガードリング電極に接続された端子を電気的に解放状態と接地電位に接続した状態との間で切り替える制御手段と、
前記放射線検出器からの信号を用いて信号処理及び再構成演算処理を行う演算処理手段と、
前記演算処理手段の結果を表示する表示手段と、
隣接する前記画素電極をビンニングするビンニング手段とを有し、
前記ビンニング手段を用いるとき前記制御手段は、前記ビンニングされる画素電極に挟まれたガードリング電極の端子を解放状態にすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１８】
請求項１７記載のＸ線ＣＴ装置において、前記ビンニング手段を用いるとき前記制御手段は、前記ビンニングされる画素電極の出力信号と、前記ビンニングされる画素電極に挟まれたガードリング電極の出力信号とを加算して出力することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１９】
請求項１７記載のＸ線ＣＴ装置において、前記複数の画素電極は前記ガードリング電極を挟む方向において、前記ガードリング電極の幅は、前記ガードリング電極を挟む前記画素電極のそれぞれの幅より小さいことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２０】
光電変換層と、
前記光電変換層に設けられた複数の画素電極と、
前記複数の画素電極と対面するように前記光電変換層に設けられた共通電極と、
検出信号を読み出す読出回路と、
前記画素電極の前記読出回路への接続を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記読出回路への接続の制御によって、放射線検出の領域の面積を制御することを特徴とする放射線検出器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
一方、マルチスライスによって、小さなスライス方向の画素サイズでも十分に広い視野を実現することができるため、スライス方向の画素サイズは縮小する方向で進んでいる。これは、例えばシングルスライスでは１０ｍｍ程度あったスライス方向の画素サイズが、例えば１６スライスでは１ｍｍ程度になり、例えば特許文献４に記されるように、再構成像において、スライス方向にもチャネル方向にも等しい空間分解能が実現されつつある。しかしこの画素のサイズダウンに伴って、１つの画素から生じる信号は小さくなるためＳＮＲは低下し、特に低線量時に、回路雑音の影響によって画質が低下する。これを防ぐ方法として、Ｘ線を直接電気信号に変換する直接型の検出器の適用がある。この検出器では、Ｘ線を電気信号に変換する光電変換材料として、例えばアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＣｄＺｎＴｅ）、ヨウ化水銀（ＨｇＩ２）などを用いることで、１つのＸ線光子あたりに間接型よりも多くの電気信号を発生することができる。この直接型のＸ線ＣＴ装置に関する代表例として、例えば特許文献５が挙げられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
これらのＸ線検出器では、一般に、１つの半導体基板や半導体層を形成した基板に、多数のＸ線検出素子が形成される。このような構成では、Ｘ線検出素子が隣接するため、素子同士の分離が不十分になり、半導体基板や半導体層内の電位の不均一、電荷のドリフトなどにより、隣接画素や画素周辺から信号が流出する場合がある。これはクロストークと言われる。特に直接型の場合、Ｘ線を検出するために比較的厚い半導体基板や半導体層が必要となり、クロストークが起こりやすい。これを防ぐ方法として、特許文献２では、Ｘ線検出素子間に溝を設け、Ｘ線検出素子の分離（ガードリング）を実現する構造を提案している。同様の効果を得るために特許文献６では、溝の代わりに、Ｘ線検出素子の電極の周辺に設けたガードリング電極を設け、これによって半導体基板や半導体層内の電位を均一し、電荷のドリフトが生じた場合でも、他画素へ流入する前にガードリング電極にてこれを読み出すことで、実質的にガードリングを実現する構造を提案している。更に特許文献７では、Ｘ線検出領域全体を囲むようにガードリング電極を設けることで、端部に位置するＸ線検出素子の電界の歪みを除去又は低減し、無効領域から信号が流入しない構造を提案している。これらのガードリング構造により、クロストークや無効領域からのリーク電流を低減できる。
【特許文献１】特開２００１−２４２２５３号公報
【特許文献２】特開２０００−３１６８４１号公報
【特許文献３】特開２００４−２１５９１１号公報
【特許文献４】特開２００４−２４６５９号公報
【特許文献５】特開平７−３３３３４８号公報
【特許文献６】特開２００５−１５９１５６号公報
【特許文献７】特開２００５−５７２８１号公報
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
一方、Ｘ線ＣＴ装置では、特許文献５に記されるように、再構成を行うスライス厚や、Ｘ線を照射して撮影を行うスライス幅を変更して撮影を行うことがある。このスライス厚の変更では、撮影条件によってスライス方向に隣り合うＸ線検出素子の信号を重み付け加算（以降、ビンニングと記す）した信号を擬似的に１つの素子の信号と見なし、再構成処理を行う方法がある。この加算は、アナログ信号に対して行われる場合と、デジタル信号に対して行われる場合の双方がある。この処理により、雑音の少ない再構成像が得られ、データ量の圧縮、転送・処理時間の短縮ができるなどのメリットがある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
次に、入力手段119から撮影開始の入力を行うと、複数の金属板からなるコリメータ109が、その金属板を移動して、撮影視野条件に応じたＸ線照射野を限定する。この金属板は、例えば鉛製などである。照射野が決定した後、Ｘ線管100から寝台天板103に載った被写体102に向けてＸ線を照射する。このＸ線の一部は被写体102を透過し、Ｘ線検出器104のＸ線検出素子によって検出され、撮影視野に応じたＸ線検出素子から、Ｘ線量に応じた電気信号が出力される。この電気信号は、信号収集手段118にてアナログ−デジタル変換（ＡＤ変換）されてデジタル信号になる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
この撮影では、Ｘ線検出器104を構成する複数のＸ線検出素子から得られたデジタル信号の集まりが、１つの投影像を構成する。更に、Ｘ線管100、Ｘ線検出器104が搭載された回転体101を回転方向108に回転することで、被写体に対するＸ線の照射角度を変化させて、投影像をプロジェクション毎に、360度分取得する。この取得は、例えば0.4度ごとに行う。この間、制御手段115は、回転体101の回転と、Ｘ線検出器104の読み出しを制御する。取得された投影像に対して、中央処理回路105にて画像補正処理や再構成演算を実施する。この画像補正処理は、例えば、感度補正処理やオフセット補正処理である。この再構成演算の結果を表示手段106にて表示する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図２から図５を用いて、本発明のＸ線ＣＴ装置に搭載されるＸ線検出器104の一例について説明する。図２のＸ線検出器104は、Ｘ線が方向406から入射するように、図１に示すように円弧状に複数個並び、Ｘ線管100と対向して配置される。このとき、図２に示した方向107及び108が、図１の回転軸方向107及び回転方向108に対応するように配置される。このＸ線検出器104は、図２に示すように、Ｘ線を検出して電気信号を生じる光電変換層112と、電気信号を読み出すための配線基板113から成る。この光電変換層112は、例えばアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、テルル化亜鉛カドミウム（ＣｄＺｎＴｅ）、ヨウ化水銀（ＨｇＩ２）などの光電変換材料から成り、例えば１００〜１０００μｍの厚さを有する。光電変換層112は、上面に形成された共通電極130と、配線基板113上に形成された複数の画素電極（図２に図示せず）に挟まれた構造を有する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
素子間ガードリング電極111を接続する電位としては、特に隣接する画素電極と同一電位か、光電変換層112内の電場が大きく歪まない程度の電位が望ましい。また、周辺ガードリング電極114及び素子間ガードリング電極111は、接地電位へ接続回路を介して接続されている場合でも、読み出し回路には接続されておらず、信号の読み出しはされていない。そのため、これらから読み出された信号は、再構成像の作成には利用されない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
次に２フレーム目以降の出力を考えると、素子間ガードリング電極111を設けて接地電位へ接続した場合には、入射Ｘ線はないので、出力は図１１のプロファイル142のようにゼロになる。しかし、素子間ガードリング電極111を電気的開放状態にした場合には、プロファイル143のように、出力はゼロにはならない。これは、Ｘ線検出素子110-1での電界が弱い領域などで生じた電荷信号が、徐々に読み出されてくるためである。すなわちクロストークが、後のフレームまで残る。このような現象により、ＣＴ値の定量性の低下、時間分解能の低下、アーチファクトの発生が生じる。一方、素子間ガードリング電極111を設けて接地電位に接地することにより、このような信号も低減・除去することができ、プロファイル142にほぼ等しい出力を得ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図１４と図１５は、図１２の位置Ａでの断面図であり、図１４はビンニングなし撮影のとき、図１５は２画素ビンニング撮影のときである。ビンニングなし撮影のときは、素子間ガードリング電極111を接地電位へ接続して電圧を印加して、ガードリングとして用いる。これにより図１４の領域129の信号は素子間ガードリング電極111から読み出される。更に、周辺ガードリング電極114によって領域128及び領域139の信号は読み出される。これらのガードリング電極によって、各Ｘ線検出素子110のクロストークを低減することができる。ここで、周辺ガードリング電極114及び素子間ガードリング電極111は、電圧印加回路に接続されるが、読み出し回路には接続されない。そのため、これらの電極から読み出された信号は、再構成像の作成には利用されない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
一方、２画素ビンニング撮影の際は、素子間ガードリング電極111を接地電位へ接続しないなどの方法により、電気的開放状態にする。このとき電界はＸ線検出素子110-1と110-2、110-3と110-4の間のそれぞれの領域で、図１５のように電界が若干歪む。そのため、図１４に示した領域129に対応する領域に入射したＸ線によって生じた信号は隣接した画素電極117に引き寄せられて読み出され、画素電極117からこの領域の信号も加えた信号を得ることができる。この２画素ビンニング撮影では、２つのＸ線検出素子を１つのＸ線検出素子とみなすため、それらの間にはガードリングを行う必要は無く、そのＸ線検出素子110間の信号も検出して用いることが望ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
本実施例のＸ線ＣＴ装置は、ビンニングを行わない場合は、素子間ガードリング電極111を接地電位へ接続する。一方、ビンニングを行う場合には、素子間ガードリング電極111を、信号収集手段118内の読み出し回路に接続する。このときの信号収集手段118の処理の一例を図１８に示す。図１８に示すように、画素電極117と素子間ガードリング電極111の出力信号は、それぞれ積分器150で所定の時間積分されて電圧信号に変換され、この電圧信号をＡＤ変換器151にてデジタル信号に変換する。このデジタル信号を用いて、ビンニングを行う画素電極117とその間の素子間ガードリング電極111の信号を重み付け加算手段152にて重み付け加算する。この重み付けは、例えば全て１の一律である。このように重み付け加算した信号を中央処理手段105に出力する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
撮影ではまず、入力手段119から撮影開始の入力を行い、Ｘ線管100から被写体102に向けてＸ線を照射する。このＸ線の一部は被写体102を透過し、Ｘ線検出器104で検出され、Ｘ線量に依存した電気信号を生じる。この電気信号は、信号収集手段118にてＡＤ変換されて、デジタル信号になる。この撮影で、Ｘ線検出器104の多数のＸ線検出素子から得られたデジタル信号の集まりが、１つの投影像を構成する。次に、Ｘ線検出信号のデジタル信号に対して、中央処理手段105にて画像補正処理を実施する。補正処理は、例えば、感度補正処理やオフセット補正処理である。この結果得られた画像を、表示手段106に表示する。Ｘ線ＤＲ装置では、この投影像を１枚撮影する静止画撮影と、連続的に撮影する動画撮影の双方を切り替えて行うことができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
１００…Ｘ線管、１０１…回転体、１０２…被写体、１０３…寝台天板、１０４…Ｘ線検出器、１０５…中央処理手段、１０６…表示手段、１０７…回転軸方向（スライス方向）、１０８…回転方向（チャネル方向）、１０９…コリメータ、１１０…Ｘ線検出素子、１１１…素子間ガードリング電極、１１２…光電変換層、１１３…配線基板、１１４…周辺ガードリング電極、１１５…制御手段、１１６，１２０，１２１，１２２…電極パッド、１１７…画素電極、１１８…信号収集手段、１１９…入力手段、１３０…共通電極、１３１…電界、１５０…積分器、１５１…ＡＤ変換器、１５２…重み付け加算手段、１５３，１６３…端子、１５４，１６０…スイッチ、１５５…シフトレジスタ、１５７…制御線、１５８…信号線、１５９…スイッチ制御手段、１６０…ボンディングワイア、４０６…Ｘ線入射方向