(57)【要約】【課題】複数の撮影領域のそれぞれに適した位置でガードリング電極を使用可能とし、クロストークや無効領域からの流入電荷を低減して、アーチファクトや雑音の低減、ＳＮＲの向上、ダイナミックレンジの拡大などの画質の向上と無効被曝の低減を実現する。【解決手段】光電変換層を挟んで複数の画素電極117と共通電極とを設けた放射線検出器において、放射線検出素子の画素電極117間に素子間ガードリング電極111を隣接して配置し、素子間ガードリング電極111を電気的に解放した状態と接地電位と接続した状態との間で切り替えることで、放射線検出素子が放射線を検出する面積を変更する。【選択図】図３
2007319199.tif 000002
【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電極素子と、
前記複数の電極素子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、
前記電極素子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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用放射線診断装置、工業用Ｘ線検査装置、理学用Ｘ線解析装置、理学用放射線計測装置等の放射線撮像装置及びそれらの装置に用いられる半導体放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、半導体放射線検出器の一つであるＸ線検出器を、マルチスライスＸ線ＣＴ装置に適用した場合を代表例として説明する。Ｘ線ＣＴ装置は、複数方向から撮影した被写体のＸ線透過像から、そのＸ線吸収係数を算出して、被写体の断面図を得ることができる装置であり、医療や非破壊検査の分野で広く用いられている。その代表例として、例えば特許文献１が挙げられる。この撮影を実現するために、例えばＸ線管とＸ線検出器が被写体を挟んで配置され、更にこれらが回転台上に搭載されて被写体周りを移動できる構造を成す。このＸ線検出器は、擬似的にＸ線管を中心とした円弧状に配置された複数のＸ線検出素子から構成される。このＸ線検出素子には、Ｘ線を蛍光体で検出して光に変え、更にこの光をシリコン基板などで電気信号に変換する方式（間接型）が主に用いられている。
【０００３】
更にマルチスライスＸ線ＣＴ装置は、回転軸方向（スライス方向）へも複数段のＸ線検出素子列が形成される。このような２次元的にＸ線検出素子が配置されたＸ線検出器を用いることで、１回の撮影で回転軸方向に広い視野を撮影することや、広い視野を短時間で撮影することができるというメリットがあるため、Ｘ線ＣＴ装置のマルチスライス化が進んでいる。
【０００４】
このマルチスライスＸ線ＣＴ装置用のＸ線検出器は、従来、特許文献２に示されるように、全てのＸ線検出素子に対して読み出し回路を１対１に設ける方式が用いられていた。しかし、先に述べたようなマルチスライス化に伴う回路数の増大に伴い、これを防ぐことが可能な構造として、特許文献３に示されるような順次読み出し方式のＸ線検出器を搭載したＸ線ＣＴ装置も提案されている。この方式では、Ｘ線検出素子毎に電気信号を蓄積する容量と、この蓄積電荷を出力するためのスイッチを設け、同じ列（チャネル）のＸ線検出素子は、同一の読み出し回路に接続される。この構成により、スイッチをＯＮすることで１つの行（スライス）のＸ線検出素子の信号を取得し、この行を順次切り替えていくことで読み出しを行う素子を切り替え、共通の読み出し回路から異なる行のＸ線検出素子の信号を得ることができる。このように読み出し回路を共通に用いる構造にて、従来方式に比べて少ない読み出し回路で信号読み出しができるというメリットがある。
【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（ＣｄＺｕＴｅ）、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。
【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２００３−７２７５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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、Ｘ線ＣＴ装置では、特許文献２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。
【０００８】
このビンニングを行わない場合は、Ｘ線検出素子間に上記のガードリング構造を設けて、クロストークや無効領域からのリーク電流を低減することが望ましいが、ビンニングを行うときは、無効被曝を減らすためや取得信号のＳＮＲを高めるために、Ｘ線検出素子間に入射したＸ線の信号も画像形成に用いることが望ましい。しかしＸ線検出素子間にガードリング電極や溝などのガードリング構造がある場合、Ｘ線検出素子間に入射した信号を得ることができないという問題があった。
【０００９】
撮影を行うスライス幅を変更する際には、例えば１６スライスの検出器では、その中心の２スライス、４スライス、８スライスを使用するように選択し、信号を読み出す検出器領域と、Ｘ線照射領域をそれぞれ変更する。この場合、特許文献７に記されるように、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、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することが望ましいが、従来技術では、それぞれのＸ線検出領域の端部でガードリングを実現することは難しい。
【００１０】
一つの方法として、Ｘ線を検出して読み出しを行う領域外（無効領域）のＸ線検出素子を空読みすることで一定の電圧を加え、半導体基板や半導体層内の電位を均一にすることで、これらのＸ線検出素子の電極をガードリング電極して使用することができる。しかし、順次読み出し方式のＸ線検出器の場合は、共通の読み出し回路に接続されているため、無効領域のＸ線検出素子に電圧を加えるためにスイッチをＯＮにし、別途Ｘ線検出領域のＸ線検出素子の信号を読み出すことはできない。従って、無効領域のＸ線検出素子をガードリング電極として用いることはできない。このように順次読み出し方式の検出器では、撮影を行うスライス幅を変更する際に、無効領域のＸ線検出素子の電極をガードリング電極として用いることができないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、複数の撮影領域のそれぞれに適した位置でガードリング電極を使用可能とし、クロストークや無効領域からの流入電荷を低減して、アーチファクトや雑音の低減、ダイナミックレンジの拡大を実現すること、及びビンニングの際にガードリング電極位置に入射した放射線信号も読み出し可能として無効被爆を低減し、取得信号量を増大させ、画像のＳＮＲを向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による放射線検出器は、光電変換層と、光電変換層に設けられた複数の画素電極と、複数の画素電極と対面するように光電変換層に設けられた共通電極と、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、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との間で切り替える制御手段とを有し、制御手段は、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の切り替えによって、放射線検出領域の面積を制御する。制御手段がガードリング電極に接続された端子を接地電位へ切り替えた場合、クロストークの低減や、無効領域からのリーク電流の低減による雑音の低下とダイナミックレンジの拡大を実現できる。一方、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にした場合には、無効被爆の低減や取得信号量の増大によるＳＮＲの上昇を実現できる。これらを撮影条件に応じて実現することで、画質が良く、アーチファクトの少ない放射線検出器が得られる。
【００１３】
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、制御手段によって、放射線検出領域の外側に位置し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ように制御すると、放射線検出視野を変更した場合でも、その放射線検出領域の端部にガードリング電極を設けることができ、クロストークの低減や、無効領域からのリーク電流の低減による雑音の低下とダイナミックレンジの拡大を実現できる。
【００１４】
別形態として、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、ビンニング手段がビンニングを行うとき、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電気的に解放した状態にすると、ビンニングを行う画素電極の間に入射した放射線によって生じた信号を、それらの画素電極を読み出す際に得ることが可能となり、ビンニングを行った際に無効被爆の低減や取得信号量の増大が実現できる。
【００１５】
また、本発明を順次読み出し方式の放射線検出器に適用した場合にも、撮影条件によって撮影視野に応じた画素電極の放射線検出領域のすぐ外側に位置するガードリング電極を接地電位にしてガードリング機能を実現することができる。このときガードリングが実現されているので、放射線検出を行っている素子において、クロストークの低減や、無効領域からのリーク電流の低減による雑音の低下とダイナミックレンジの拡大を実現できる。
【００１６】
本発明の放射線検出器を搭載したＸ線撮像装置でも同様の効果を得ることができる。すなわち、放射線検出領域の異なる撮影領域や放射線検出素子のビンニングサイズに合わせて、ガードリング位置やガードリングの有無を変更できるため、画質が良く、アーチファクトの少ないＸ線像を撮影できる。また、本発明の放射線検出器を搭載したＸ線ＣＴ装置は、再構成を行うスライス厚や撮影を行うスライス幅に合わせて、ガードリング位置やガードリングの有無を変更できるため、画質が良く、アーチファクトの少ない再構成像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クロストークや無効領域からのリーク電流によるアーチファクトの発生、定量性の低減、空間分解能や時間分解能の低減、雑音の増加、ダイナミックレンジの縮小を抑えながら、撮影視野やビンニングの条件に応じて、画質の向上と無効被曝の低減を実現した半導体放射線検出器、及びこれを搭載した放射線撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［実施例１］
本実施例は、本発明の適用対象の一つである医療用のＸ線ＣＴ装置に関し、撮影視野の条件に合わせて、ガードリング位置・有無を変更することを可能とするものである。以下、図１から図１１を用いて、本発明の実施例１について説明する。
【００１９】
図１は、本実施例のＸ線ＣＴ装置の概略図である。図２は、図１のＸ線ＣＴ装置に搭載されるＸ線検出器の一例を示す説明図である。図３は、配線基板113上に形成された画素電極とガードリング電極の配置を示す説明図である。図４及び図５は、画素電極とガードリング電極の配線の一例を示す説明図である。図６及び図７は、図２及び図３の位置Ａでの断面図であり、周辺ガードリング電極114の有無による電界の違いを示す説明図である。図８及び図９は、素子間ガードリング電極111の有無による電界分布の違いを示す説明図である。図１０及び図１１は、ガードリングの出力画像に対する効果を説明する図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施例のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を照射するＸ線管100、Ｘ線照射野を限定するコリメータ109、Ｘ線を検出して電気信号に変換するＸ線検出器104、Ｘ線検出器104からの信号を収集する信号収集手段118、信号収集手段118からのデータを記憶して画像処理を行う中央処理手段105、画像処理の結果を表示する表示手段106、撮影開始やパラメータの入力設定を行う入力手段119、Ｘ線管100、Ｘ線検出器104、コリメータ109、回転体101を制御する制御手段115を有する。Ｘ線検出器104は、Ｘ線管100を略中心とした円弧状に複数個（図の例ではｋ個）配置されている。また、図示の例では、Ｘ線検出器104は４行２列（４スライス、２チャネル）のＸ線検出素子がマトリックス状に配置された構造を有するが、この数は説明を簡単にするためであり、本発明を限定するものではない。
【００２１】
図１を用いて、撮影の手順を説明する。最初に、入力手段119から撮影条件の設定を行う。本実施例のＸ線ＣＴ装置では、撮影を行うスライス方向の視野サイズを切り替えて、複数の撮影視野を実現する機能を有し、本設定によって撮影視野を選択する。本実施例では、この選択可能な撮影視野の一例として、Ｘ線検出器104の２スライス幅視野と４スライス幅視野の撮影条件を有する。本実施例のＸ線検出器は、４スライスのＸ線検出素子を有する検出器であり、４スライス幅視野の条件では、全スライスのＸ線検出素子から信号を読み出し、２スライス幅視野では、中心の２スライス（２スライス目と３スライス目）のＸ線検出素子から信号を読み出すものとする。このとき、各撮影視野のスライス幅に合わせてコリメータ109が動作することで、Ｘ線照射野をそれぞれのスライス幅視野に限定する。
【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線源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。
【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、中央収集回路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。
【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（ＣｄＺｕＴｅ）、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。
【００２５】
画素電極117は、図３に示すようにそれぞれ分割されており、１つの画素電極117と共通電極130とが光電変換層112を挟む構造にてＸ線検出素子110を形成し、この領域の光電変換層112がＸ線を検出して電子とホールを生じる。図３では、ｊ列（スライス）目の画素電極117を117-ｊと記す。同様にそのＸ線検出画素も110-ｊと記す。光電変換層112に発生した電子とホールは、画素電極117と共通電極130の間に電位差を設けることで、それぞれ電極に移動させて読み出しを行う。この電位差は材質や用途によって異なり、例えば１μｍの膜厚あたり１ミリ〜数１００Ｖである。これを配線基板113上の電極パッドから印加し、Ｘ線によって生じた電気信号を読み出す。これを実現する構造の一例として、本実施例のＸ線検出器104では、図２に示すように、共通電極130はボンディングワイア160と電極パッド116を経て電極パッド121と電気的に接続し、電極パッド120は、図４に示すように各画素電極117と配線されて電気的に接続されている。
【００２６】
更に図３に示すように、Ｘ線検出器104の周囲には、周辺ガードリング電極114が設けられ、図５に示すように、電極パッド122-2と電気的に接続される。この周辺ガードリング電極は、接地電位へ接続することで電圧を印加する。これにより電界の一様性を向上し、光電変換層112の端部からの電荷の流入を防ぐことができる。これを、図６と図７を用いて説明する。
【００２７】
図６は、周辺ガードリング電極114を電気的に開放した状態（以降、電気的開放状態と記す）の電界である。この状態は、周辺ガードリング電極114を接地電圧に接続しない場合、周辺ガードリング電極114を設けない場合、周辺ガードリング電極114と共通電極130との電位差が、画素電極117と共通電極130との電位差に比べて無視できる程度、例えば１０％以下の場合など、周辺ガードリング電極114と共通電極130間に生じる電界が、画素電極117と共通電極130間に生じる電界に対して無視できる場合である。このとき、周辺ガードリング電極114と共通電極130間に流れる電流は無視できる。一方、図７は周辺ガードリング電極114を接地電位に接続して電圧を印加した場合の電界である。両図において矢印131が電界の方向を表し、４スライス幅視野のとき矢印126の範囲に、２スライス幅視野のとき矢印125の範囲に、それぞれＸ線が入射する。この電界131は、図６では端部の領域132で歪み、他の箇所と比較して非一様性が生じており、これによって領域132で生じた信号は、画素電極117-1、117-4に流入してしまう。一方、図７では、領域128の電極間に一様な電界131が生じ、領域128と領域139（図６の領域132）で生じた信号は、周辺ガードリング電極114から読み出され、画素電極117へ信号が流入するのを防げる。ここで、この周辺ガードリング電極114を接続する接地電位としては、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。
【００２８】
次に、撮影視野を変更した場合を考える。図７は４スライス幅視野のときの電界を示しているが、これをそのまま２スライス幅視野に変更すると、読み出しを行わない画素電極117-1、117-4は電気的開放状態のため、図８のように歪みのある電界を生じる。このとき、特に領域133で生じた電荷は、画素電極117-2及び117-3に読み出されることになる。しかし、素子間ガードリング電極111を設けてそれを接地電位に接続すると、電界は図９のようになる。このとき画素電極117-2や117-3の端部の電界の歪みは著しく減少して一様性は向上し、更にＸ線検出素子110-1や110-4で生じた信号は素子間ガードリング電極111にて読み出されるため、Ｘ線検出素子110-2や110-3への信号の流入を抑えることができる。従って、２スライス幅視野の選択があってＸ線を照射する前に、この接地電位への接続を行うことで、撮影視野外からの信号を除去・低減できる。
【００２９】
ここで、画素電極117-1〜117-4は、スライス方向107に一定のピッチで配置されている。隣接する画素電極117の間に配置されている素子間ガードリング電極111のスライス方向の幅は、隣接する画素電極117のスライス方向の幅より小さい。特に素子間ガードリング電極111のスライス方向の幅は、隣接する画素電極117のスライス方向の幅に対して無視できる程度、例えば０．１倍以下が望ましい。
【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、接地電位への接続回路に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。
【００３１】
次に図１０と図１１を用いて、出力画像に対する撮影視野外からの信号による影響と、素子間ガードリング電極111の効果について説明する。ここでは、２スライス幅視野で撮影したときで、図６の矢印125の範囲に均一にＸ線を入射したが、被写体からの散乱線などにより、矢印127の範囲にもＸ線が入射した場合を考える。Ｘ線照射は１フレームのみ行い、後のフレームではＸ線を照射しない。このとき得られた出力値を、両図の縦軸に表し、横軸は、図１０ではスライス番号、図１１では連続して取得したフレームの番号とした。図中の白丸は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ときの出力を表し、三角は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の出力を表す。
【００３２】
１フレーム目の出力を考える。範囲127へのＸ線入射がない場合、範囲125に均一にＸ線を入射したのであるから、図１０のプロファイル140のように、Ｘ線検出素子110-2とＸ線検出素子110-3の出力は同一になる。しかし、範囲127に入射したＸ線によりＸ線検出素子110-1でも信号が生じるため、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、Ｘ線検出素子110-1の信号がＸ線検出素子110-2に流入し、プロファイル141のように、Ｘ線検出素子110-2の信号はＸ線検出素子110-3に比べて大きくなってしまう。このような現象はクロストークと呼ばれ、再構成像において、ＣＴ値の定量性の低下、空間分解能の低下、アーチファクトの発生の原因となる。一方、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、Ｘ線検出素子110-1からの信号は素子間ガードリング電極111にて読み出されるため、クロストークは低減・除去され、プロファイル140にほぼ等しい出力を得ることができる。
【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、画素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。
【００３４】
一方、４スライス幅視野のときに、再構成像に対するＸ線検出素子110間のクロストークの影響が小さい場合や、補正処理や再構成処理などにより影響を小さくできる場合は、素子間ガードリング電極111を電気的に開放状態にして、領域129の信号を得ることが望ましい。これにより無効被曝を減らし、信号量増加によるＳＮＲ向上によって再構成像のノイズが減少し、画質を向上することが可能となる。
【００３５】
このように、撮影条件によって素子間ガードリング電極111の接地電位への接続を切り替えて、ガードリングの位置、有無を変更する機能は、無効被曝の低減や画質の向上に対して有効である。従って、本実施例のＸ線検出器104によると、撮影視野に応じて素子間ガードリング電極111の接地電位への接続を切り替えることにより、ＣＴ値の定量性の向上、時間分解能・空間分解能の向上、アーチファクトの低減・除去と、無効被曝の低減、再構成像の雑音低減による画質向上のそれぞれの効果を実現することが可能となる。
【００３６】
本実施例では、スライス方向にのみガードリング電極を設けたが、本発明はこれに限るものではなく、チャネル方向にＸ線照射野が変化する場合にも同様に行うことができる。このとき、チャネル方向に隣り合うＸ線検出素子間にガードリング電極を設けて、印加電圧への接地を切り替えればよい。更に、その双方向で行う場合などもあり得る。
【００３７】
本実施例では、ガードリング電極111、114と画素電極117を光電変換層112と配線基板113に挟まれる位置に設けたが、これに限られない。ガードリング電極111、114と画素電極117を、光電変換層112の上面に設けても構わない。このとき、光電変換層112と配線基板113に挟まれる位置には、共通電極130を設ける。
【００３８】
本実施例では、画素電極117のスライス方向107に一定のピッチに配置し、その幅も一定であったが、本発明はこれに限るものではない。例えば２、３スライス目がピッチが１ｍｍピッチ、１，４スライス目で２ｍｍピッチのように、検出器中心で小さく、端部で大きくし、画素電極117のスライス方向の幅も検出器中心で薄く、端部で厚くしても構わない。この場合、ガードリング電極111は異なる幅の画素電極117に隣接するが、その幅は、小さい方の画素電極117の幅よりも小さいこと、特に十分に小さいことが望ましい。更にさまざまな位置で画素電極117が不等ピッチの場合や、その幅が異なる場合なども有り得る。
【００３９】
本実施例では、Ｘ線検出器が直接検出型の場合を記したが、間接型であっても構わない。このとき間接型の検出器は、例えば結晶／ポリ／アモルファス状態のシリコンやなどの材料の光電変換層112の上面に、ヨウ化セシウムやGOS（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータを搭載した構造を成す。この検出では、光電変換層112は、シンチレータで生じた光を検出して電気信号に変換する。そのため光電変換層112の厚さは直接型検出器の場合に比べて薄く、例えば５０ｎｍ〜数μｍである。更に共通電極130は、シンチレータで生じた光を透過するために、ＩＴＯ膜（インジウム・スズ酸化膜）や酸化スズ（ＳｎＯ2）膜などの透明導電膜で形成される。
【００４０】
［実施例２］
本実施例のＸ線ＣＴ装置は実施例１にて説明した図１と同様であり、Ｘ線検出器104の構造も実施例１で説明した図２と同様である。図１２は、本実施例におけるＸ線検出器104のガードリング電極の配置の一例を示す説明図である。図１３は、図１２のガードリング電極の配線の一例を示す説明図である。本実施例のＸ線ＣＴ装置は、隣接するＸ線検出素子同士の信号を加算する機能（ビンニング）を具備し、ビンニング条件に応じてガードリングの位置・有無を変化することができる。図１４と図１５は、ビンニング有りの場合と無しの場合の電界の様子を説明する断面図である。
【００４１】
ここでは、ビンニングの異なる撮影条件の一例として、ビンニングを行わないビンニングなし撮影と、１スライス目と２スライス目、３スライス目と４スライス目の信号をそれぞれビンニングする２画素ビンニング撮影について説明する。ビンニングは、図１に記した信号収集手段118内に設けられたアナログ信号加算回路にて行われる。
【００４２】
図１２に示すように、周辺ガードリング電極114はビンニングを行う画素電極117を囲むように設けられ、その画素電極117間に素子間ガードリング電極111が設けられている。画素電極117は実施例１の図４に示したのと同様に電極パッド120と電気的に接続され、ガードリング電極は図１３に示すように電極パッド122-1、122-2と電気的に接続される。周辺ガードリング電極114には、ビンニングの条件によって切り替えることなく接地電位を印加する。この接地電位は、画素電極への印加電圧と等しいことが望ましい。
【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、電荷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。
【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４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。
【００４５】
Ｘ線検出素子110間の信号も検出して用いた場合の信号増加量を概算する。例えば、Ｘ線検出素子110からスライス方向に隣のＸ線検出素子110までが１ｍｍであり、その画素電極117のスライス幅が０．８ｍｍ、その間の０．２ｍｍの間隔に幅がほぼ０．２ｍｍと見なせる素子間ガードリング電極111がある場合、ガードリングを行ったままの場合、ビンニング後の有効なスライス幅は１．６ｍｍなのに対して、ガードリングを行わないことで１．８ｍｍのスライス幅を実現でき、約１２．５％の信号量の増加を実現できる。このように、ビンニングの際には素子間ガードリング電極111を接地電位へ接続しないことで、単にビンニングした場合に比べて多くの信号を得ることができ、ＳＮＲの向上を実現することがきると共に、無効被曝を減らすことができる。
【００４６】
本実施例では、検出器信号の加算処理は、信号収集手段118にてアナログ信号加算にて行ったが、これに限るものではない。信号収集手段118において平均化処理や重み付け加算処理を行う場合や、Ｘ線検出器104内部でこれらの処理を行う場合もあり得る。更にＡＤ変換後の信号に対して、デジタル信号加算処理、平均化処理、重み付け加算処理などを行う場合もあり得る。
【００４７】
本実施例では、スライス方向にのみビンニングを行ったが、これに限るものではなく、チャネル方向にビンニングを行う場合もあり得る。その場合、素子間ガードリング電極111はチャネル方向に隣り合う画素電極117間に設けられる。
【００４８】
更にチャネル、スライスの両方向に行う場合もあり得る。これを実現する配線基板113の一例を図１６に示す。図１６に示した例では、４つの画素電極117ごとに周辺ガードリング電極114を設け、それら４つの画素電極117の間に素子間ガードリング電極111を設ける。これらのガードリング電極は、図１７に示すように、電極パッド122にそれぞれ電気的に接続し、電極パッド122-1は常時、接地電位に接続する。このような構造にて、撮影の際には、ビンニングを行わないときは、電極パッド122-2〜122-5の全てを接地電位に接続する。スライス方向へのビンニングの時は、スライス１とスライス２、スライス３とスライス４との信号加算を行うが、電極パッド122-2と122-5を接地電位に接続し、電極パッド122-3と122-4を接地電位に接続しないように制御する。チャネル方向へのビンニングの時は、隣り合うチャネルの信号加算を行うが、電極パッド122-3と122-4を接地電位に接続し、電極パッド122-2と122-5を接地電位に接続しないように制御する。４画素ビンニングのときは、電極パッド122-2〜122-5の全てを接地電位に接続しないように制御する。
【００４９】
このような接地電位への接地切り替え制御により、ビンニングを行わない場合には、各画素間のクロストークを抑えることができ、スライス方向へのビンニングの際には、チャネル方向の画素間のクロストークを抑え、ビンニングを行う画素間に入射したＸ線信号も読み出すことができ、チャネル方向へのビンニングの際には、スライス方向の画素間のクロストークを抑え、ビンニングを行う画素間に入射したＸ線信号も読み出すことができ、４画素ビンニングの際には、ビンニングを行うそれぞれの画素間に入射したＸ線信号も読み出すことができる。このような制御により、ビンニング位置に応じた位置の画素間信号を得ることが可能となる。
【００５０】
本実施例では、ビンニング条件に応じてガードリングの位置、有無を変化したが、更に実施例１に示したように撮影視野に合わせて、ガードリングの位置、有無の変更をする場合もあり得る。
【００５１】
［実施例３］
本実施例のＸ線ＣＴ装置は、実施例１にて説明した図１と同様である。実施例２のＸ線ＣＴ装置では、素子間ガードリング電極111は読み出し回路に接続されていなかったが、本実施例では、素子間ガードリング電極111を読み出し回路に接続可能にし、ビンニング条件に応じて、接地電位への接地と読み出し回路への接続を切り替えるようにした。
【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、ビンニングを行う電極素子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。
【００５３】
このような動作により、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にてＸ線検出素子110間のクロストークを抑え、ビンニングを行う場合には、素子間ガードリング電極111部に入射して検出したＸ線信号も含めた信号を得ることが可能となる。
【００５４】
本実施例では、信号収集手段118にてデジタル信号の重み付け加算を行ったが、これに限るものではなく、積分器150の後に重み付け加算器を設けてアナログ的に重み付け加算し、その後にＡＤ変換器151にてＡＤ変換しても構わない。また、信号収集手段118では重み付け加算手段処理を行わず、中央処理手段105にデジタル信号を出力し、中央処理手段105にて補正処理を行った後のデジタル信号に対して重み付け加算処理を行ってもよい。
【００５５】
本実施例では、一律の重み付けで加算を行ったが、これに限るものではない。例えば、ビンニングを行う画素電極117と素子間ガードリング電極111とのＳＮＲが同じとなる比率で加算する場合など、さまざまな重み付けがあり得る。更に重み付け加算後の値を、圧縮するように処理する場合などもあり得る。
【００５６】
本実施例では、画素電極117と素子間ガードリング電極111に同一の積分器150、ＡＤ変換器151を用いたが、これに限るものではない。例えば、画素電極117と素子間ガードリング電極111の面積比に応じて積分器150の積分容量が異なる場合や、面積比から出力が小さいと推測される素子間ガードリング電極111には、画素電極117よりも回路雑音が小さな積分器を用いる場合や、ＡＤ変換器のビット数が異なる場合や、ＡＤ変換器のＡＤ変換の割合（入力電圧に対する出力値の比率）が異なる場合など、さまざまな場合があり得る。
【００５７】
［実施例４］
本実施例は、フラットパネル検出器を搭載したＸ線ＤＲ装置に関する。図１９は、本実施例のＸ線ＤＲ装置の一例を示す説明図である。図２０は、図１９のＸ線検出器104の構造を説明するための断面図である。図２１は、図２０のＸ線検出器104の配線基板113に形成された画素電極117と周辺ガードリング電極114の配置を説明するための説明図である。図示したフラットパネル検出器104には、６行４列のマトリックス状のＸ線検出素子110が設置されているが、この数は単なる一例であり、本発明はこれに限定するものではない。
【００５８】
図１９に示すように、本実施例のＸ線ＤＲ装置は、基本構成として、Ｘ線を照射するＸ線管100、コリメータ109、Ｘ線を検出して電気信号に変換するＸ線検出器（フラットパネル検出器）104、フラットパネル検出器104からの信号を収集する信号収集手段118、信号収集手段118からのデータを記憶して画像処理を行う中央処理手段105、画像処理の結果を表示する表示手段106、撮影開始やパラメータの設定や入力を行う入力手段119、Ｘ線管100、コリメータ109、フラットパネル検出器104を制御する制御手段115を有する。
【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線源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。
【００６０】
本実施例のＸ線検出器104は、図２０に示すように、画素電極117と周辺ガードリング電極114が形成された配線基板113上に光電変換層112が形成され、その光電変換層112の上面には共通電極130が形成された構造を成し、それぞれの画素電極117に対してＸ線検出素子110を形成する。画素電極117と周辺ガードリング電極114は図２１に示すように配置される。すなわち画素電極117は６行４列のマトリックス状に配置され、全てのＸ線検出素子110を覆うように周辺ガードリング電極114-1が形成され、中心の４行２列のＸ線検出素子110を覆うように周辺ガードリング電極114-2が形成される。これらのＸ線検出素子110の行数や列数は、単なる一例であり、本発明を限定するものではない。更にｊ行ｉ列目の画素電極117の出力は、コネクタ150の端子151-i-jと電気的に接続され、周辺ガードリング電極114-1、114-2はコネクタ152の端子153-1、153-2とそれぞれ接続される。
【００６１】
このＸ線撮像装置は、周辺ガードリング電極114-1に囲まれる領域Aと、114-2に囲まれる領域Bの２つの撮影視野を、切り替えて撮影する機能を有する。例えば静止画撮影においては領域Aを用い、動画撮影においては領域Bを用いて撮影を行う。この撮影視野切り替えは、入力手段119にて選択して行う。領域Aを選択したとき、制御手段115により、コリメータ109は領域Aの範囲にＸ線照射野を限定するように動作する。更に制御手段115は、コネクタ152の端子153-1を接地電位に接続することで、周辺ガードリング電極114-1が、領域AのＸ線検出素子110へ、その外から信号が流入することをガードリングする。これらのＸ線検出素子110の出力は、コネクタ150の端子151-i-jから信号収集手段118に出力される。一方、領域Bを選択したとき、制御手段115により、コリメータ109は領域Bの範囲にＸ線照射野を限定するように動作する。更に制御手段115は、コネクタ152の端子153-2を接地電位に接続し、周辺ガードリング電極114-2が、領域BのＸ線検出素子110へ、その外から信号が流入することをガードリングする。領域BのＸ線検出素子110の出力は、コネクタ150の端子151-i-jから信号収集手段118に出力される。このとき領域Bの外のＸ線検出素子110の画素電極117は、読み出し回路と電気的に接続されない状態であり、電気的開放状態である。
【００６２】
このようにして、それぞれの撮影視野に合わせてガードリング電極を変更することで、撮影視野外からの信号流入を効率的に防ぐことが可能となる。
【００６３】
本実施例では、フラットパネル検出器が直接検出型の場合を記したが、実施例１と同様に間接型であっても構わない。
【００６４】
［実施例５］
本実施例のＸ線撮像装置は、図１９に示した実施例４のＸ線撮像装置と同様であるが、Ｘ線検出器104の構造と制御方法が実施例４と異なり、信号を順次に読み出して取得する。この読み出しを実現するために、本実施例のＸ線検出器104は、その一例として図２２に示すようなＸ線検出素子110及び配線基板113構成を有する。図２２に示すように、本実施例のＸ線検出器104は、Ｘ線検出素子110毎にスイッチ154を具備する。このスイッチ154のドレイン電極は画素電極117に接続され、ソース電極は同一列ごとに共通の信号線158にて、積分器156を経てコネクタ150の端子151に接続され、ゲート電極は行ごとに共通の制御線157にてシフトレジスタ155に接続される。ここで図２２では、ｊ行目の制御線を157-j、ｉ列目の端子を151-iと記す。また本実施例のフラットパネル検出器104には、６行４列のマトリックス状にＸ線検出素子110が設置されているが、この数は単なる一例であり、本発明はこれに限定するものではない。
【００６５】
画素電極117は、Ｘ方向に一定のピッチで配置され、Ｙ方向にも一定のピッチで配置されている。隣接する画素電極117の間には、素子間ガードリング電極111あるいは周辺ガードリング電極が配置されている。素子間ガードリング電極111及び周辺ガードリング電極の幅は、画素電極117の幅より小さい。
【００６６】
このＸ線検出器104におけるＸ線検出信号の読み出し方法について説明する。Ｘ線が入射すると、光電変換層112にて検出し、電子とホールを生じる。図２４は、図２２の位置ＣにおけるＸ線検出器104の断面図であるが、この図に示すように、電極117と共通電極130は対を成し、少なくとも領域170にてコンデンサ構造を成して電気容量を有するため、これらの電荷はこの容量に蓄積される。例えば共通電極130の電位が電極117よりも高いとき、電子は共通電極130に引き寄せられ、ホールは電極117に引き寄せられて、それぞれ蓄積される。これらの電荷を読み出すためには、まずシフトレジスタ155が制御線157-1のみに、スイッチ154をオンにするための信号（以下、オン信号と記す）を入力し、１行目の全てのＸ線検出素子110の電荷を読み出す。この電荷読み出しは列毎に行われ、積分器156で積分されて電圧信号を生じ、端子151からそれぞれ出力される。次に、順次に制御線157-2、157-3、…とオン信号を入力していくと、異なる行のＸ線検出素子110の出力を、同一の端子151から得ることができる。このような読み出しの間、端子153-1と153-2を接地電位に接続して、周辺ガードリング電極114と素子間ガードリング電極111に接地電位を印加し、隣接するＸ線検出素子110から信号が流入するのをガードリングする。
【００６７】
本実施例のＸ線検出器104は、行方向に対して２つのＸ線検出素子110の出力をビンニングする機能を有する。これは、例えば静止画撮影の際にはビンニングは行わずに、動画撮影の際にはビンニングを行うように制御される。
【００６８】
このビンニングを行う際は、シフトレジスタ155が制御線157-1と157-2に同時にオン信号を入力する。このとき端子153-1を接地電位に接続し、端子153-2を接地電位に接続せずに電気的に開放にし、周辺ガードリング電極114のみに電圧を印加する。これにより同一列の１行目と２行目のＸ線検出素子110の信号が加算されて出力され、その間の空間に入射したＸ線信号もこれらのＸ線検出素子110から読み出される。一方、この２つのＸ線検出素子110は、周辺ガードリング電極114によって、その外からの流入信号をガードリングできる。次に、制御線157-3と157-4に同時にオン信号を入力していくことで、同様に３行目と４行目のＸ線検出素子110をビンニングした出力を得ることができ、これを順次に行うことで投影像を得ることができる。
【００６９】
このようなＸ線検出器104の構造及び制御により、ビンニングを行わない場合はＸ線検出素子110間のクロストークを十分に抑え、ビンニングを行う場合には、ビンニングを行ったＸ線検出素子110の外からの信号流入を抑えながら、それらのＸ線検出素子110間の空間に入力したＸ線信号も検出して利用することができ、無効被曝の低減や信号量増加による画質改善が実現できる。
【００７０】
本実施例は、更に実施例４に示した、撮影視野に合わせたガードリング電極の変更も合わせて行うことも可能である。
【００７１】
本実施例において、放射線によって生じた電荷は、電極117と共通電極130にて形成されるコンデンサ容量にて蓄積されたが、これは一例であり、これに限定するものではない。別途にコンデンサを形成し、この容量に電荷を蓄積してもかまわない。
【００７２】
本実施例では、画素電極117のＸ方向、Ｙ方向に一定のピッチに配置し、その幅も一定であったが、本発明はこれに限るものではない。例えば、素子間ガードリング電極111に不等ピッチであり、素子間ガードリング電極111を挟んで画素電極117の幅が異なっていても構わない。この場合、ガードリング電極111は異なる幅の画素電極117に隣接するが、小さい方の画素電極117の幅よりも小さいこと、特に十分に小さいことが望ましい。更に位置によって、画素電極117がＸ方向または／及びＹ方向に不等なピッチで配置される場合や、その幅がＸ方向または／及びＹ方向に異なる場合なども有り得る。
【００７３】
［実施例６］
本実施例のＸ線撮像装置は、図１９に示した実施例４の構成と同様であるが、Ｘ線検出器104の構造が異なる。本実施例のＸ線検出器104は、その一例として図２３に示すようなＸ線検出素子110及び配線基板113構成を有する。このＸ線検出器104は、実施例５のＸ線検出器104と同様に、Ｘ線検出素子110毎にスイッチ154を有し、電極117と共通電極130によってコンデンサ容量が形成され、光電変換層112にてＸ線が検出されて生じた電荷をこの容量にて蓄積し、スイッチ154を実施例５と同様にシフトレジスタ155にて制御することで、列毎に端子151から、順次に異なる行のＸ線検出素子110の出力を得ることができる。更に、本実施例のＸ線検出器104のＸ線検出素子110は、スイッチ160を具備する。このスイッチ160は、制御線162で電気的に接続したスイッチ制御手段159によって、列ごとに切り替えられ、オン電圧が入力されると、信号線161で電気的に接続した端子163に印加された電圧が、その電極117に印加される。
【００７４】
本実施例のＸ線撮像装置は、撮影視野に合わせて読み出しを行う行数を変更する機能を有する。例えば、広視野撮影では図２３の全行全列の視野で信号を取得するのに対して、狭視野撮影では真ん中の３行目と４行目のみの信号を取得する。
【００７５】
この広視野撮影のとき、図１９に示す制御手段115は、コリメータ109を制御して照射野を撮影視野に限定し、Ｘ線管100からＸ線を照射すると共に、端子153-1を接地電位に接地してガードリングを行いながら、撮影視野内のＸ線検出素子110の信号を読み出す。一方、狭視野撮影の場合は、更に端子163を接地電位に接地した状態で、スイッチ制御手段159にて２行目と５行目のスイッチ160にオン信号を出力する。これにより２行目と５行目の電極117に接地電位の電圧を印加することができ、撮影視野外からのクロストーク信号の流入をガードリングするガードリング電極として用いることができる。このようなＸ線検出器104の構造及び制御により、Ｘ線検出素子110の電極を、撮影視野を変更した際には必要に応じてガードリング電極として用いることが可能となる。すなわち、電極117は、撮影時に、画像化に用いる信号を読み出す回路へ接続手段を介するなどして接続される場合には画素電極として機能し、当該回路に接続されない場合にはガードリング電極として機能するものとすることができる。これによって、電極117の読み出し回路への接続を制御して撮影視野の範囲を制御することができる。
【００７６】
本実施例に示したフラットパネル検出器104のＸ線検出素子110の数、撮影視野の数やその範囲などは単なる一例であり、本発明はこれに限定するものではない。
【００７７】
本実施例では、ガードリングとして行方向のみを変更可能な構造を記したが、本発明はこれに限るものではない。列方向に共通にスイッチ160がスイッチ制御手段159と接続されて撮影視野に合わせて制御される場合や、Ｘ線検出素子110毎にスイッチ160がスイッチ制御手段159と接続されて制御される場合もあり得る。更に全てのＸ線検出素子110がスイッチ160を有するのではなく、例えば狭視野撮影領域の周辺のＸ線検出素子110のみがスイッチ160を有し、これらがスイッチ制御手段159と接続されて撮影視野に合わせて制御される場合など、さまざまな変形例があり得る。
【００７８】
上記実施例１から３では医療用のＸ線ＣＴ装置の実施例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、実施例に記したＸ線検出器104を搭載した、又は更に制御手段115、信号収集手段118、中央処理手段105などを搭載した、あらゆる装置に適用できることは言うまでもない。その一例として、非破壊検査用のＣＴ装置、Ｘ線コーンビームＣＴ装置、デュアルエネルギーＣＴ装置などがある。また上記実施例４から６ではＸ線ＤＲ装置の実施例を示したが、本発明はこれに限るものではなく、実施例に記したＸ線検出器104を搭載した、又は更に制御手段115、信号収集手段118、中央処理手段105などを搭載した、あらゆる装置に適用できることは言うまでもない。その一例として、Ｘ線単純撮影装置、放射線検出器を用いて画像化を行う放射線顕微鏡、ガンマ線カメラ用の放射線撮像装置、宇宙、天体、環境の観測や撮影用の放射線撮像装置など、商用、研究用、教育用を問わずさまざまな装置が考えられる。
【００７９】
更に本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、実施の段階では、その要旨を逸脱しない範囲でさまざまに変形して実施することが可能である。更に、上記実施形態にはさまざまな段階が含まれており、開示された複数の構成要素における適宜な組み合わせにより、さまざまな変形例が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が、削除されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明によるＸ線ＣＴ装置の一例を示す概略図。
【図２】本発明によるＸ線検出器の一例の説明図。
【図３】配線基板上に形成された画素電極とガードリング電極の配置の説明図。
【図４】画素電極とガードリング電極の配線の一例の説明図。
【図５】画素電極とガードリング電極の配線の一例の説明図。
【図６】図２及び図３の位置Ａでの断面図。
【図７】図２及び図３の位置Ａでの断面図。
【図８】素子間ガードリング電極の有無による電界の違いを説明する図。
【図９】素子間ガードリング電極の有無による電界の違いを説明する図。
【図１０】ガードリングの出力画像に対する効果を説明する図。
【図１１】ガードリングの出力画像に対する効果を説明する図。
【図１２】Ｘ線検出器のガードリング電極の配置の一例の説明図。
【図１３】ガードリング電極の配線の一例の説明図。
【図１４】ビンニング有りの場合と無しの場合の電界の様子を説明する断面図。
【図１５】ビンニング有りの場合と無しの場合の電界の様子を説明する断面図。
【図１６】配線基板の一例の説明図。
【図１７】ガードリング電極の配線の一例の説明図。
【図１８】信号収集手段による処理の一例を示す説明図。
【図１９】Ｘ線ＤＲ装置の一例の説明図。
【図２０】Ｘ線検出器の構造を示す断面図。
【図２１】画素電極と周辺ガードリング電極の配置を示す説明図。
【図２２】Ｘ線検出素子及び配線基板の構成例を示す図。
【図２３】Ｘ線検出素子及び配線基板の構成例を示す図。
【図２４】Ｘ線検出器の断面構造図。
【符号の説明】
【００８１】
１００…Ｘ線源、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
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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