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特開2022-115662放射線検出装置、及び、その装置を搭載した放射線検出システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022115662
(43)【公開日】2022-08-09
(54)【発明の名称】放射線検出装置、及び、その装置を搭載した放射線検出システム
(51)【国際特許分類】
A61B 6/00 20060101AFI20220802BHJP
G01T 7/00 20060101ALI20220802BHJP
G01T 1/17 20060101ALI20220802BHJP
G21K 1/02 20060101ALI20220802BHJP
A61B 6/06 20060101ALI20220802BHJP
G01N 23/04 20180101ALI20220802BHJP
【ＦＩ】
A61B6/00 300X
G01T7/00 A
G01T1/17 H
G01T1/17 A
G21K1/02 R
A61B6/00 300S
A61B6/06 300
A61B6/00 333
G01N23/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】22
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021012348
(22)【出願日】2021-01-28
(71)【出願人】
【識別番号】300059692
【氏名又は名称】ダイヤトレンド株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119585
【弁理士】
【氏名又は名称】東田 潔
(72)【発明者】
【氏名】山河 勉
(72)【発明者】
【氏名】宮下 清哉
(72)【発明者】
【氏名】大杉 淳
(72)【発明者】
【氏名】坂本 恭平
(72)【発明者】
【氏名】早川 龍太郎
【テーマコード（参考）】
2G001
2G188
4C093
【Ｆターム（参考）】
2G001AA01
2G001BA11
2G001CA01
2G001DA01
2G001DA06
2G001DA09
2G001EA03
2G001HA13
2G001JA06
2G001SA02
2G188AA02
2G188AA25
2G188BB02
2G188BB04
2G188CC16
2G188CC23
2G188DD05
2G188DD16
2G188DD23
2G188DD24
2G188EE01
2G188EE12
2G188EE25
2G188EE29
2G188EE32
2G188EE36
2G188FF11
2G188FF14
4C093AA01
4C093CA32
4C093EA07
4C093EB12
4C093EB13
4C093EB17
4C093EB19
4C093EB22
4C093EB24
4C093EC22
4C093ED01
4C093FA43
4C093FA54
4C093FA55
(57)【要約】 （修正有）
【課題】被ばく線量のより一層の低減化、より広い撮影領域の確保、及び、製造コストも抑えることができる放射線検出システムを提供する。
【解決手段】この放射線検出装置は、放射線を検知する画素を互いに直交する第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｚの２次元に配列させた画素配列を有するモジュールを複数、第１の方向に隣接して配置させたモジュール縦列体を有する。このモジュール縦列体は第１の方向Ｘに沿った長辺３１Ｌ及び第２の方向Ｚに沿った短辺３１Ｓを有し且つ長辺３１Ｌが短辺３１Ｓよりも長く、且つ、平面視で細長い矩形状に形成された細長検出器３１を備える。この細長検出器３１が複数、スキャン方向ＳＤに移動可能に支持される。
【選択図】図２
【解決手段】この放射線検出装置は、放射線を検知する画素を互いに直交する第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｚの２次元に配列させた画素配列を有するモジュールを複数、第１の方向に隣接して配置させたモジュール縦列体を有する。このモジュール縦列体は第１の方向Ｘに沿った長辺３１Ｌ及び第２の方向Ｚに沿った短辺３１Ｓを有し且つ長辺３１Ｌが短辺３１Ｓよりも長く、且つ、平面視で細長い矩形状に形成された細長検出器３１を備える。この細長検出器３１が複数、スキャン方向ＳＤに移動可能に支持される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射線を検知する画素を互いに直交する第１の方向及び第２の方向の２次元に配列させた画素配列を有するモジュールを複数、前記第１の方向に隣接して配置させたモジュール縦列体を有し、当該モジュール縦列体は前記第１の方向に沿った長辺及び第２の方向に沿った短辺を有し且つ前記長辺が前記短辺よりも長く、且つ、平面視で細長い矩形状に形成された細長検出器と、
前記放射線で対象物をスキャン可能のように複数の前記細長検出器を支持する検出器支持手段と、を
備えたことを特徴とする放射線検出装置。
前記放射線で対象物をスキャン可能のように複数の前記細長検出器を支持する検出器支持手段と、を
備えたことを特徴とする放射線検出装置。
【請求項2】
前記検出器支持手段は、前記複数の細長検出器のそれぞれの前記モジュール縦列体を前記第２の方向、又は、当該第２の方向に所定角度を以って斜めに向いた方向にスライド可能に支持する構成を有し、
前記放射線検出装置は、
前記放射線が照射される撮像時に、スキャン命令に応じて、前記複数の細長検出器を互いに同期して、前記第２の方向又は前記斜めに向いた方向に移動させるスキャン手段と、
を備えたことを特徴する請求項１に記載の放射線検出装置。
前記放射線検出装置は、
前記放射線が照射される撮像時に、スキャン命令に応じて、前記複数の細長検出器を互いに同期して、前記第２の方向又は前記斜めに向いた方向に移動させるスキャン手段と、
を備えたことを特徴する請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項3】
前記複数の細長検出器それぞれの前記モジュール縦列体は前記モジュールを複数、前記第１の方向において相互に所定幅の空隙を介して隣接して配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項4】
前記検出器支持手段は、前記複数の細長検出器を、前記第２の方向において離散的に備え且つそれぞれスライド可能に支持するように構成されている請求項１、２、又は３に記載の放射線検出装置。
【請求項5】
前記検出器支持手段は、
前記第２の方向において互いに距離を空けて離散的に前記複数の細長検出器を支持するように配置したことを特徴する請求項１～４の何れか一項に記載の放射線検出装置。
前記第２の方向において互いに距離を空けて離散的に前記複数の細長検出器を支持するように配置したことを特徴する請求項１～４の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項6】
前記検出器支持手段は、
前記複数の細長検出器を支持するベース体を備え、
前記スキャン手段は、
前記ベース体を前記スキャン命令に応答して前記スキャン方向に相当する前記第２の方向に移動可能な駆動機構を備えた
ことを特徴とする請求項２～５の何れか一項に記載の放射線検出装置。
前記複数の細長検出器を支持するベース体を備え、
前記スキャン手段は、
前記ベース体を前記スキャン命令に応答して前記スキャン方向に相当する前記第２の方向に移動可能な駆動機構を備えた
ことを特徴とする請求項２～５の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項7】
前記スキャン手段は、
前記駆動機構の駆動を制御して、少なくとも、前記複数の細長検出器それぞれが前記第２の方向において受け持つスキャン分担範囲をカバーする距離だけ前記ベース体を前記第２の方向に移動させる移動制御手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の放射線検出装置。
前記駆動機構の駆動を制御して、少なくとも、前記複数の細長検出器それぞれが前記第２の方向において受け持つスキャン分担範囲をカバーする距離だけ前記ベース体を前記第２の方向に移動させる移動制御手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の放射線検出装置。
【請求項8】
前記複数の細長検出器それぞれが受け持つ前記スキャン分担範囲は、前記第２の方向にて互いに同じであることを特徴とする請求項７に記載の放射線検出装置。
【請求項9】
前記複数の細長検出器それぞれが受け持つ前記スキャン分担範囲は、前記第２の方向にて互いに異なるか、または、互いに異なる当該スキャン分担範囲を含むように含んで構成されていることを特徴とする請求項７に記載の放射線検出装置。
【請求項10】
前記移動制御手段は、
前記複数の細長検出器それぞれを、少なくとも、当該検出器それぞれの前記スキャン分担範囲に相当する、前記第２の方向の前記距離を等速で移動させるように構成されている請求項７に記載の放射線検出装置。
前記複数の細長検出器それぞれを、少なくとも、当該検出器それぞれの前記スキャン分担範囲に相当する、前記第２の方向の前記距離を等速で移動させるように構成されている請求項７に記載の放射線検出装置。
【請求項11】
前記複数の細長検出器それぞれの前記移動の速度制御プロファイルとして、当該それぞれの検出器の移動開始位置から前記等速移動に移行するまでの加速範囲、当該等速移動を行う等速移動範囲、及び当該等速移動範囲から移動停止位置までの減速範囲を有し、
前記移動制御手段は、前記速度制御プロファイルに沿って前記駆動機構を前記第２の方向に移動させるように構成されている請求項１０に記載の放射線検出装置。
前記移動制御手段は、前記速度制御プロファイルに沿って前記駆動機構を前記第２の方向に移動させるように構成されている請求項１０に記載の放射線検出装置。
【請求項12】
前記速度制御プロファイルは、
前記複数の細長検出器のうち、前記スキャン方向における２番目及びそれ以降の細長検出器の前記減速範囲と、３番目及びそれ以降の細長検出器の前記加速範囲とを当該速度制御プロファイル上でそれぞれオーバーラップするように設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の放射線検出装置。
前記複数の細長検出器のうち、前記スキャン方向における２番目及びそれ以降の細長検出器の前記減速範囲と、３番目及びそれ以降の細長検出器の前記加速範囲とを当該速度制御プロファイル上でそれぞれオーバーラップするように設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の放射線検出装置。
【請求項13】
前記複数の細長検出器のうち、前記スキャン方向に相当する前記スキャン方向における１番目の当該細長検出器の前記加速範囲及び最終番目の当該細長検出器の前記減速範囲を除く、当該複数の細長検出器が前記第２の方向に移動して画成する、前記第１及び第２の方向を直交軸とする２次元範囲を前記放射線のスキャンによる撮影領域として設定するように構成された請求項１０～１２の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項14】
前記放射線はＸ線であることを特徴とする請求項１～１３の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項15】
前記複数の細長検出器は２本の細長検出器であることを特徴とする請求項１～１４の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項16】
前記複数の細長検出器は３本又はそれ以上の細長検出器であることを特徴とする請求項１～１４の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項17】
前記複数の細長検出器は２本の細長検出器であり、
前記ベース体は、
前記２本の細長検出器を互いに独立して移動可能に支持する２つのベース体を備え、且つ、当該２本の細長検出器を、前記スキャン方向に相当する前記第２の方向において互いに隣接する移動開始位置に配置され、且つ、当該移動開始位置から当該第２の方向において互いに反対方向に移動可能に支持し、
前記移動制御手段は、
前記スキャン命令に応じて前記ベース体を駆動して、前記第２の方向において互いに反対方向に相互に離反する移動を伴うように前記２本の細長検出器を移動させて、当該２本の細長検出器それぞれに自前の前記スキャン分担範囲をカバーさせるように構成したことを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出装置。
前記ベース体は、
前記２本の細長検出器を互いに独立して移動可能に支持する２つのベース体を備え、且つ、当該２本の細長検出器を、前記スキャン方向に相当する前記第２の方向において互いに隣接する移動開始位置に配置され、且つ、当該移動開始位置から当該第２の方向において互いに反対方向に移動可能に支持し、
前記移動制御手段は、
前記スキャン命令に応じて前記ベース体を駆動して、前記第２の方向において互いに反対方向に相互に離反する移動を伴うように前記２本の細長検出器を移動させて、当該２本の細長検出器それぞれに自前の前記スキャン分担範囲をカバーさせるように構成したことを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出装置。
【請求項18】
前記複数の細長検出器それぞれは、前記放射線は連続放射線であって、当該放射線のエネルギスペクトラムに設定した１つのエネルギ範囲で又は２つ以上のエネルギ範囲のそれぞれ毎に、当該放射線の光子の数を計測し、当該光子の数を当該放射線の量として検出する処理回路を備えた光子計数型の検出器であることを特徴とする請求項１～１７の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項19】
請求項１～１８の何れか一項に記載の放射線検出装置と、
請求項１～１８の何れか一項に記載の放射線を照射する放射線発生装置と、
前記放射線発生装置が発生した放射線を、前記複数の細長検出器の放射線入射窓にのみ放射線が照射されるように当該放射線の照射野を絞るスリットを有したコリメータと、
前記複数の放射線検出器の前記第２の方向への移動に同期して前記コリメータを当該第２の方向に移動させて、常に当該複数の細長検出器の放射線入射窓にのみ放射線が照射させるコリメータ移動手段と、を
備えたことを特徴とする放射線検出システム。
請求項１～１８の何れか一項に記載の放射線を照射する放射線発生装置と、
前記放射線発生装置が発生した放射線を、前記複数の細長検出器の放射線入射窓にのみ放射線が照射されるように当該放射線の照射野を絞るスリットを有したコリメータと、
前記複数の放射線検出器の前記第２の方向への移動に同期して前記コリメータを当該第２の方向に移動させて、常に当該複数の細長検出器の放射線入射窓にのみ放射線が照射させるコリメータ移動手段と、を
備えたことを特徴とする放射線検出システム。
【請求項20】
前記放射線検出装置の前記放射線の入射側に配置され、前記放射線の散乱線を遮断または低減させるグリッドを前記放射線検出器の一部として又は当該放射線検出とは別体で備えたことを特徴とする請求項１９に記載の放射線検出システム。
【請求項21】
前記放射線検出装置は、
前記細長検出器が水平な面又はオブリークな面に沿って移動されるように構成されたスキャン型の放射線検出装置であって、
患者がベッドに寝た状態で診断される放射線診断装置に組み込まれることを特徴とする請求項１９～２０の何れか一項に記載の放射線検出システム。
前記細長検出器が水平な面又はオブリークな面に沿って移動されるように構成されたスキャン型の放射線検出装置であって、
患者がベッドに寝た状態で診断される放射線診断装置に組み込まれることを特徴とする請求項１９～２０の何れか一項に記載の放射線検出システム。
【請求項22】
前記放射線検出装置は、
前記細長検出器が垂直な面に沿って移動されるように構成されたスキャン型の放射線検出装置であって、
患者が立位の状態で診断される放射線診断装置に組み込まれることを特徴とする請求項１９～２１の何れか一項に記載の放射線検出システム。
前記細長検出器が垂直な面に沿って移動されるように構成されたスキャン型の放射線検出装置であって、
患者が立位の状態で診断される放射線診断装置に組み込まれることを特徴とする請求項１９～２１の何れか一項に記載の放射線検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線などの放射線を電気信号として検出する放射線検出装置、及び、その装置を搭載した放射線検出システムに係り、とくに、放射線を検出する複数の画素を有したモジュールを複数、１つの方向に隣接して配置した、平面視で細長い形状を有する放射線検出器をスキャンさせながら当該放射線を検出する放射線検出装置、及び、その装置を搭載した放射線検出システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、Ｘ線やガンマ線を検出する放射線検出器には様々な種類のものが知られている。
【0003】
この検出器を形状から分類すると、放射線の検出素子を２次元に配置するか、１次元に配置するかによって２次元検出器やライン検出器がある。検出素子を１次元に配置すると言っても、実際には、検出画素を１個ずつ１次元に配置するわけではなく、検出画素を縦横の２次元に配置し、一方の軸に沿って配置する画素の数を他方の軸に沿って配置する画素（少なくとも１画素）の数よりも小さくする。このため、検出器を平面視したときに細長い矩形状になり、ライン状又はリニアな形状になるので、そのような細長い検出器を総称的にライン検出器、リニア検出器などと呼ばれている。
【0004】
このライン検出器の一例として、特許文献１に記載の構造が知られている。この特許文献１に記載の検出装置は、コンピュータ断層法を実施する装置（ＣＴ装置）の一例であり、放射線源から放射状の照射される放射線パスに向いて開口した、複数のライン検出器を装備した放射線検出器を備えている。
【0005】
その一方で、近年、医用モダリティや非破壊Ｘ線検査システムに使用されるライン検出器において、放射線（Ｘ線など）を直接、電気信号に変換する、所謂、直接変換型の検出器や、放射線を一度、光信号に変換し、その光信号を電気信号に変換する、所謂、間接変換型の検出器の進歩改善が進んでいる。
【0006】
この直接変換型及び間接変換型の何れにおいても、Ｘ線又は光を感知する回路として、検出画素をシリコンなどの半導体層に作り込む構造を採用する場合、その半導体層は、結晶インゴットを成長・成形・加工する必要がある。このため、大きな検出領域、即ち、複数の検出画素を２次元にマッピングした、所謂、２次元検出器を一面形成することは歩留まりやコスト面で困難である。
【0007】
このため、通常の製品レベルの製造では、半導体チップ上に例えば４０×４０個の検出画素（Ｘ線や光を感知する単位画素）を２次元に配置した矩形状のアレイ構造（例えば８ｍｍ×８ｍｍのサイズ）のモジュールを作成する。このモジュールを複数個用意し、それらを縦横２次元に相互に稠密に隣接させて、一方向に相互に稠密に隣接させて１次元検出器とも言えるライン検出器を構成する。
【0008】
このように複数のモジュールを稠密に隣接させる場合、組立て精度の向上や配線スペース等を確保するための、モジュール間に一定幅のギャップ（隙間、空隙）を設ける必要がある。このギャップの幅は通常、１検出画素の０．５倍～２倍程度する設定することが多い。
【0009】
勿論、このギャップを設けることは、ギャップの部分には検出画素が無いことで、再構成画像のアーチファクトや歪の原因にもなる。このため、モジュール型の２次元検出器やライン検出器によって収集されたＸ線透過データ（フレームデータ）を再構成する場合、かかるギャップの部分に検出画素が存在しないこと因る収集データの欠けを補う補正を行う必要がある。
【0010】
このように構成されるライン検出器を用いて一定面積のＸ線透過データを収集する場合、例えば特許文献２に示すように、ライン検出器を一定方向に移動させながら、Ｘ線発生器から照射され、対象物を透過してきたＸ線をライン検出器で検出する。
【0011】
詳しくは、この特許文献２によれば、
ｉ）ライン検出器全体をそのままスキャン方向（例えば、直交座標における横方向に設定）に直交する縦方向に対して、所定角度を以って斜めに配置する、所謂、「検出器斜め配置」の例、及び、
ｉｉ）ライン検出器自体は縦方向に配置するが、各検出モジュールをその縦方向を成す直交軸から所定角度を以って斜めに隣接配置する、所謂、「モジュール斜め配置」の例が示されている。
ｉ）ライン検出器全体をそのままスキャン方向（例えば、直交座標における横方向に設定）に直交する縦方向に対して、所定角度を以って斜めに配置する、所謂、「検出器斜め配置」の例、及び、
ｉｉ）ライン検出器自体は縦方向に配置するが、各検出モジュールをその縦方向を成す直交軸から所定角度を以って斜めに隣接配置する、所謂、「モジュール斜め配置」の例が示されている。
【0012】
一方で、近年、このライン検出器は、Ｘ線のエネルギ弁別が可能な光子計数型の検出器で構成することが着目されている。この光子計数型の検出器を採用した又は採用可能な検出構造として、特許文献３及び４に記載のものが知られている。
【0013】
この特許文献３によれば、ライン検出器及び２次元検出器の双方において、
ｉｉｉ）パノラマ撮影時における上記ｉｉ）の構成、及び
ｉｖ）モジュールそれ自体をひし形に形成し、その２次元配列の検出画素の座標系を上記直交軸に対して所定角度を以って斜めにした変形例が示されている。
ｉｉｉ）パノラマ撮影時における上記ｉｉ）の構成、及び
ｉｖ）モジュールそれ自体をひし形に形成し、その２次元配列の検出画素の座標系を上記直交軸に対して所定角度を以って斜めにした変形例が示されている。
【0014】
さらに特許文献４は、
ｖ）上記ｉ）に係るライン検出器の配置例を示している。
ｖ）上記ｉ）に係るライン検出器の配置例を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0015】
【特許文献1】米国特許７１２７０２９Ｂ２
【特許文献2】特許第４２５１３８６号
【特許文献3】特許第６０３３０８６号
【特許文献4】ＷＯ ２０１７／１７０４０８ Ａ１
【0016】
しかしながら、上記特許文献２～４の何れの、所謂、斜めスキャンを以ってしても、撮影領域の十分な確保及び後処理としての再構成処理に要する演算量の低減化の点で、現実的な製品レベルを考慮すると依然として課題があると言わざるを得ない。
【0017】
具体的には、上記「検出器斜め配置」の検出器をスキャンさせる撮影装置の場合、被ばく線量の低減の観点を考慮すると、放射線源側に配置するスリットの開口は、常に、斜め矩形状（ひし形）の放射線入射窓の全域に向けた大きさ及び姿勢を制御する採る必要がある。この点、オブジェクト空間を介して互いに対峙する撮影系として、被ばく線量の低減化の点で不利であった。
【0018】
一方、「モジュール斜め配置」の場合、この斜めモジュールの各画素から出力される検出信号のうち、検出器の撮影領域として寄与する撮影領域は、モジュール全体の領域の角部に内接する矩形状の部分である。このため、検出信号の取得に有効な画素領域が減ることになり、撮影領域が減少するという問題があった。
【0019】
さらにまた、「検出器斜め配置」及び「モジュール斜め配置」の双方共に、必要サイズの撮影領域全体をカバーしようとして、検出器をスキャンさせる、所謂、スキャン型撮影が必要である。この撮影において、特許文献３，４に記載のように、単に、１本のライン検出器をスキャンさせるだけでは、スキャン時間、つまり撮影時間が長くなり、スループットが低下する。また、Ｘ線管側に設置するＸ線照射領域を限定するスリット幅の開口率の関係で被ばく線量も大きくなる。
【0020】
また動くものを含む対象には時相の違いが顕著になって使用に堪えうる装置にならないという実情がある。この一例として、医用分野において肺野などを撮影領域とする場合、面積自体が広いことに加え、拍動する心臓を含むため、上記問題が顕在化する。この場合、ＥＣＧなどを使って心臓の拍動の同一時相で撮影することも想定されるが、撮影時間がより長くなり、患者スループットが低下するとともに、医師の操作負担が増すなどの不都合が容易に想定される。
【0021】
さらに、一定の面積のＸ線検出を担う２次元の検出装置を構成すれば、スキャンは不要になる。しかしながら、例えば胸部のような広い撮影領域を放射線撮影しようとすると、検出モジュールを、撮影領域をカバーするように面全体に配置すればよいが、ライン検出器の構成上、配線を横に出す必要性があることから、それらを併設して２次元に並べることは実用性がなくなるほど、検出器、しいては装置の製造コストが高くなる。とくに、直接変換型の半導体検出器の場合、画質面では優位であるものの、チャージシェアリングなどの性能面の課題、ポーラリゼーションなどの性能不安定性の問題もある。また面検出器の場合患者からの散乱線が顕著であり、散乱線を軽減するためのグリッドの装着や散乱線の除去ソフトなどの適用が必要である程度の散乱線除去効果はあるものの、散乱線除去精度の視点で限界がある。これら現状から、製造コストも割高で、医療や非破壊検査の現場に広く普及し難い側面があった。このため、現場からは、価格及び検出性能の両面でバランスの採れた装置の提供が待たれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0022】
本発明は、上述した従来の１本のライン検出器を用いたスキャン型の放射線検出器が抱える不都合に鑑みてなされたもので、とくに、被ばく線量のより一層の低減化、より広い撮影領域の確保、及び、製造コストも抑えることができる、より検査現場に導入し易い放射線検出装置及びその装置を搭載した放射線検出システムを提供する、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0023】
そこで、上記目的を達成するため、本発明に係る放射線検出装置の主要な特徴は以下のようである。
【0024】
この放射線検出装置は、
放射線を検知する画素を互いに直交する第１の方向及び第２の方向の２次元に配列させた画素配列を有するモジュールを複数、前記第１の方向に隣接して配置させたモジュール縦列体を有し、当該モジュール縦列体は前記第１の方向に沿った長辺及び第２の方向に沿った短辺を有し且つ前記長辺が前記短辺よりも長く、且つ、平面視で細長い矩形状(elongated (strip-shaped) and rectangular)に形成された細長検出器と、
前記放射線で対象物をスキャン可能なように複数の前記細長検出器を支持する検出器支持手段と、を
備えたことを特徴とする。
放射線を検知する画素を互いに直交する第１の方向及び第２の方向の２次元に配列させた画素配列を有するモジュールを複数、前記第１の方向に隣接して配置させたモジュール縦列体を有し、当該モジュール縦列体は前記第１の方向に沿った長辺及び第２の方向に沿った短辺を有し且つ前記長辺が前記短辺よりも長く、且つ、平面視で細長い矩形状(elongated (strip-shaped) and rectangular)に形成された細長検出器と、
前記放射線で対象物をスキャン可能なように複数の前記細長検出器を支持する検出器支持手段と、を
備えたことを特徴とする。
【0025】
例えば、前記検出器支持手段は、前記複数の細長検出器のそれぞれの前記モジュール縦列体を前記第２の方向、又は、当該第２の方向に所定角度を以って斜めに向いた方向にスライド可能に支持する構成を有し、前記放射線検出装置は、
前記放射線が照射される撮像時に、スキャン命令に応じて、前記複数の細長検出器を互いに同期して、前記第２の方向又は前記斜めに向いた方向に移動させるスキャン手段と、を備えたことが望ましい。
前記放射線が照射される撮像時に、スキャン命令に応じて、前記複数の細長検出器を互いに同期して、前記第２の方向又は前記斜めに向いた方向に移動させるスキャン手段と、を備えたことが望ましい。
【0026】
また例えば、前記複数の細長検出器それぞれの前記モジュール縦列体は前記モジュールを複数、前記第１の方向において相互に所定幅の空隙を介して隣接して配置される。
【0027】
さらに、例えば、前記検出器支持手段は、前記複数の細長検出器を、前記第２の方向において離散的に備え且つそれぞれスライド可能に支持するように構成されていることが望ましい。
【0028】
さらに、前記検出器支持手段は、前記複数の細長検出器を支持するベース体を備え、
前記スキャン手段は、前記ベース体を前記スキャン命令に応答して前記スキャン方向に相当する前記第２の方向に移動可能な駆動機構を備えた
ことが望ましい。
前記スキャン手段は、前記ベース体を前記スキャン命令に応答して前記スキャン方向に相当する前記第２の方向に移動可能な駆動機構を備えた
ことが望ましい。
【0029】
前記スキャン手段は、前記駆動機構の駆動を制御して、少なくとも、前記複数の細長検出器それぞれが前記第２の方向において受け持つスキャン分担範囲をカバーする距離だけ前記ベース体を前記第２の方向に移動させる移動制御手段を備えることができる。
【0030】
この場合、前記複数の細長検出器それぞれが受け持つ前記スキャン分担範囲は、前記第２の方向にて互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0031】
ここで、放射線はＸ線やガンマ線を含み、医療用及び非破壊検査のほか、宇宙から飛来する各種の放射線も含む。画素とは、細長検出器に入射する放射線を受ける物理的な検出画素の最小単位である。さらに、細長検出器の「細長」とは、背景技術の項で説明したように、平面視（即ち、放射線が入射する面（放射線入射窓を含む）を放射線側から見た視線方向に沿って見た視野を指す）で、モジュール縦列体の上面の形状が細長いということである。このため、細長い矩形（つまりモジュール縦列体）は、複数のモジュールが隣接して縦列配置（但し、モジュール相互間の隙間を含む）された方向（第１の方向）に伸びる長辺と、その長辺に直交する方向（第２の方向）に伸びる短辺（長さが長辺よりも短い）とを有する。この短辺に沿った方向、即ち、第２の方向は放射線撮影のためのスキャン方向に合致している。なお、細長検出器（モジュール縦列体）は、その長辺の方向が第１の方向に合致した姿勢を維持したまま、前記スキャン方向から所定角度だけ斜めの方向に移動される。
【0032】
このとき、モジュール相互間に設けられる空隙（隙間、ギャップ）は、平面視において、第１の方向（長辺の方向）には所定の幅を有して、第２の方向（短辺の方向、スキャン方向）に沿って平行な長方形を成す。
【0033】
なお、本開示において、「細長い」という用語は、前述したラインと同じ短冊形状を意味し、また、ストリップ状、ライン状、リニアなどとも呼んでよい形状を指す。
【発明の効果】
【0034】
この放射線検出装置において、複数の細長検出器によって一定面積の撮影領域がそれぞれ分担してスキャンされる。つまり、複数の細長検出器が併行して、スキャン方向である第２の方向又はその斜めの方向（実質的に第２の方向、即ち、スキャン方向であると見做せる）に移動される。これにより、複数の細長検出器それぞれは併行して、対象物を透過してきた放射線を検出する。このため、従来のように１本の細長検出器をスキャンさせて撮影領域をカバーさせる構成に比べて、スキャン時間が大幅に短縮される。
【0035】
例えば、複数の細長検出器をスキャン方向である第２の方向に相互に離間させ且つスキャン分担範囲が等分になるように配置されている場合、全体のスキャン時間は概略「１／検出器数」に短縮される。
【0036】
したがって、画質条件が同じである場合、散乱線の混入が少なくなると共に、撮影条件の短縮が図れる。同時に、被ばく線量の低減も期待できる。これらの視点は特に、医療分野の診断装置では極めて重要である。さらに、複数の細長検出器は、全体の撮影領域のうちのそれぞれが割り当てられたスキャン方向の分担範囲のみのデータ収集に従事すればよい。つまり、複数の細長検出器が分担して１つの撮影領域をスキャンすればよい。これによって、被ばく線量及びスキャン時間のバランスを図りながら、より広い撮影領域を確保し易くなる。
【0037】
さらに、検出モジュールを一面に並べた２次元検出器を採用する場合に比べて、一般に高価な後述の光子計数型や高感度の積分型の検出モジュールの使用数が少なくて済み、また、検出回路チャンネル数も少なくて済む。したがって、検出モジュールの部品コスト増に伴う製造コストの増加をでき、より検査現場に導入させ易い。
【0038】
なお、本開示では、元々は、第２の方向＝スキャン方向として設定しているので、このスキャン方向、即ち、モジュール縦列体の短手方向に沿った第２の方向に対して所定角度だけ斜めに向いた方向も実質的にスキャン方向と見做すことができる。
【0039】
なお、本開示に係る放射線検出装置は、複数の細長検出器を、それぞれ、放射線の光子の数を計測し、当該フォトンの数を当該放射線の量として検出する光子計数型の処理回路を備えた検出器に構成することが好適である。つまり、かかるスキャン型検出及び光子計数処理によって、撮影領域全体を検出画素で埋める回路構成や放射線から電気信号に直接変換する直接変換型の検出器回路構成に比べて、回路構成の抑制、発熱量の抑制、及び部品コストに拠る製造コストの低減化のほか、光子計数による検出感度の向上など検出性能の面での優位性は勿論、その検出データに基づく処理によってエネルギ識別による高精度な物質同定をも可能にするなどの利点を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
添付図面において、
【図1】本発明の一つの実施形態に係る、Ｘ線検出装置を備えたＸ線検査システムであって、細長検出器の第１の配置例を当該Ｘ線検出装置に備えた構成を説明する概略斜視図。
【図2】Ｘ線検出装置を説明する一部破断した平面図。
【図3】Ｘ線検出装置をその平面で見たときの、２本の細長検出器（Ｘ線検出器）の斜め移動を説明する図。
【図4】細長検出器の別の配置例である第２の配置例を説明する平面図。
【図5】細長検出器の別の配置例である第３の配置例を説明する平面図。
【図6】細長検出器の別の配置例である第４の配置例を説明する平面図。
【図7】細長検出器の別の配置例である第５の配置例を説明する平面図。
【図8】細長検出器の別の配置例である第６の配置例を説明する平面図。
【図9】細長検出器の別の配置例である第７の配置例を説明する平面図。
【図10】細長検出器の別の配置例である第８の配置例を説明する平面図。
【図11】細長検出器の一例を説明する斜視図。
【図12】細長検出器に搭載したＸ線検出のモジュールを説明する側面図。
【図13】モジュールの平面図。
【図14】モジュールのシンチレータブロックを中心とした概略構成を説明する斜視図。
【図15】シンチレータの発光動作を説明する図。
【図16】シンチレータの下面側に配置されたＳｉＰＭの配置を例示的に説明する図。
【図17】ＳｉＰＭの各画素分のマイクロセルの配置と配線を概略的に説明する図。
【図18】ＳｉＰＭの出力信号をエネルギ弁別して光子計数する処理回路を例示するブロック図。
【図19】Ｘ線検査システムのフロントエンドプロセッサを中心に実行されるスキャン動作を例示する概略フローチャート。
【図20】上記スキャン動作を２本の細長検出器で実施したときのスキャン分担範囲とそのスキャン制御のための速度制御プロファイルを説明する図。
【図21】上記スキャン分担範囲を撮影領域及び画像領域の位置関係で説明する説明図。
【図22】スキャン動作で収集された光子量に応じたデータの処理を説明する図。
【図23】データ処理の一工程である、細長検出器の斜め移動に伴う収集フレームデータを再構成空間に貼り付ける状態を模式的に説明する図。
【図24】細長検出器の別の配置例である、３面バッタブルを説明した第９の配置例を説明する平面図。
【発明を実施するための形態】
【0041】
以下、本発明に係る放射線検出装置、及び、その放射線検出装置を搭載した放射線検査システムの実施形態を説明する。
なお、この放射線検出装置は、入射する放射線を一度、光に変換してその線量を放射線光子数として電気的に計測する、所謂、間接変換型の検出装置である。この放射線検出装置で検出対象とする光は、光量が例えば数十ｐＷ～サブｆＷ程度と低いので、光子計数（フォトンカウンティング）によって検出することが好適な、所謂、微弱光に分類される光である。本実施形態では、この微弱光は、放射線（Ｘ線など）を光信号に変換した光として得られるとともに、その放射線は、例えば医療用或いは非破壊検査で使用される電磁波の一種である。
なお、この放射線検出装置は、入射する放射線を一度、光に変換してその線量を放射線光子数として電気的に計測する、所謂、間接変換型の検出装置である。この放射線検出装置で検出対象とする光は、光量が例えば数十ｐＷ～サブｆＷ程度と低いので、光子計数（フォトンカウンティング）によって検出することが好適な、所謂、微弱光に分類される光である。本実施形態では、この微弱光は、放射線（Ｘ線など）を光信号に変換した光として得られるとともに、その放射線は、例えば医療用或いは非破壊検査で使用される電磁波の一種である。
【0042】
このため、以下の実施形態では、放射線としてのＸ線を扱うので、その放射線検出装置はＸ線検出装置として実施され、放射線検査装置は医療用、非破壊検査などに好適なＸ線検査システムとして実施される。
[第１の実施形態]
＜基本的な構成＞
本開示に係るＸ線検出装置、及び、そのＸ線検出装置を搭載したＸ線検査システムの基本的な構成を図１～図３に示す。
[第１の実施形態]
＜基本的な構成＞
本開示に係るＸ線検出装置、及び、そのＸ線検出装置を搭載したＸ線検査システムの基本的な構成を図１～図３に示す。
【0043】
図１に示すように、Ｘ線検査システム１１は、Ｘ線発生装置２１及びＸ線検出装置２２をそれぞれ対峙して備えると共に、それらの駆動を制御する駆動・制御系のシステムを備える。この駆動・制御系のシステムとしては、Ｘ線発生装置２１を駆動させる駆動装置２３、及び、Ｘ線発生装置２１に搭載したコリメータ２１Ａの移動を制御する駆動装置２４を含む。さらに、この駆動・制御系のシステムには、Ｘ線検出装置２２に内蔵させた駆動機構２５が含まれる一方、それらの駆動装置２３，２４，２５の駆動を制御するとともにＸ線検出装置２２からのデータ収集を制御するフロントエンドプロセッサ２６、及び、その収集したデータを処理するユーザＰＣ（コンピュータ）２７も含まれる。
【0044】
Ｘ線検出装置２２は、後で詳述するが、図１及び図2に示すように、Ｘ線を入射させる最小単位である画素（物理的な検出画素）を二次元に配置した画素アレイＰＸａｙを有し、平面視で矩形状を成す、通常、モジュール１３２と呼ばれる、半導体チップ上に光学系及び電気系の回路を形成した単位素子を複数、搭載している。具体的には、このモジュール１３２を複数個、同一マザー基板上に一つの方向に沿って、所定幅のギャップＳＰ２を以って互いに隣接して縦列配置してモジュール縦列体１３２Ｍを構成している（図３参照）。
【0045】
このように、ギャップＳＰ２を伴いながら、平面視で細長い形状（短冊状、ライン状、又はリニアな形状）のＸ線検出器３１（以下、このＸ線検出器を細長検出器又は単に検出器と呼ぶ）を構成している。なお、平面視とは、このＸ線検出器、即ち細長検出器３１にＸ線を入射させるＸ線入射窓３１Ｗを上方から見た状態を言う。細長検出器は勿論、その配置方向に拠って縦長検出器とも横長検出器とも言える。
【0046】
モジュール縦列体１３２Ｍは、その平面視で細長い矩形状であるので、その長辺３１Ｌ（第１の方向）とそれに直交する短辺３１Ｓ（第２の方向）とを有する。このため、図示の如く、高さ方向、長手方向、及び短手方向、及び高さ方向を直交軸Ｘ，Ｙ，Ｚとする直交座標系を仮想的に設定できる。
【0047】
なお、ギャップＳＰ２は、モジュール縦列体１３２Ｍの長辺３１Ｌに沿った第１の方向（Ｙ軸方向）において、例えば検出画素の０．５画素分～２画素分の長さに設定した一定幅を有する。このため、通常、長辺３１Ｌに沿った方向のサイズよりも短辺３１Sに沿った方向のサイズの方が長くなる、平面視で矩形状のギャップになる。このギャップＳＰ２の部分には検出画素が存在せず、Ｘ線に対して不感領域となり、この不感領域が、隣接するモジュール１３２間に位置する。
【0048】
本実施形態では、細長検出器３１（形状的には、モジュール縦列体１３２Ｍと言い換えてもよい）は、その長辺３１Ｌが第１の方向Ｙ（Ｙ軸方向）に沿って位置された姿勢を維持しつつ、それに直交する第２の方向Ｚ（Ｚ軸方向）に移動しながらＸ線スキャンを行う。つまり、短辺３１Ｓが沿う第２の方向Ｚがスキャン方向ＳＤに設定されている。
【0049】
ただし、本実施形態では、実際にはＸ線検出器３１を、第２の方向、即ち、スキャン方向ＳＤに対して所定角度θ（通常、数度～２０度程度が画像処理の点から好適）だけ斜めに向いた方向ＭＤ（斜め方向）に移動させながら、その移動中に一定のフレームレートでＸ線スキャンを行うようになっている。
【0050】
なお、細長検出器３１を移動させる方向は、スキャン方向ＳＤ（第２の方向Ｚ）それ自体に一致していてもよいし、その斜め方向ＭＤに一致させてもよい。図１～３には、後者を例示している。
【0051】
この細長検出器３１をスキャン方向ＳＤ（斜め方向ＭＤも含む）にスキャンさせることで一定の２次元エリアである撮影領域２２ＷのＸ線検出を行う、所謂、スキャン型の構成を成している。
【0052】
検査対象ＯＢとの位置関係において、スキャン方向ＳＤをどの方向に設定するか、即ち、Ｘ線発生装置２１とＸ線検出装置２２とがオブジェクト空間を介して対峙させるときにスキャン方向ＳＤをどの方向に設定するかということは、特に、医用検査システムにおいて重要である。この点、例えば人の胸部を診断する場合には、胸部の左右方向がスキャン方向ＳＤになるように決めるか、胸部の上下方向がスキャン方向ＳＤになるように決めるという態様が考慮される。その場合、人は寝台に寝た状態で撮影するか、立位で撮影するかという態様も考慮される。
【0053】
加えて、１つのＸ線検出装置２２に搭載する細長検出器３１（Ｘ線検出器）の数もスキャン時間などを考慮して予め決められている。図１～３の例では、一定の撮影領域２２Ｗをスキャン方向ＳＤ（第２の方向Ｚ）において、お互いに等距離ずつ又は不等距離ずつ分担してスキャン担当すべく、複数本の細長検出器３１がディスクリートに搭載される。つまり、スキャン方向ＳＤに２本、３本、４本、…と互いに等距離又は不等距離だけ間を空けて並置した構成を採る。図１～３に示す例の場合、細長検出器３１は２本（３１１，３１２）であり、等距離のスキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２（Ｒ１＝Ｒ２）を分担するようにディスクリートに配置されている。スキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２は、それぞれの細長検出器３１が受け持つスキャンの受持ち区間とも言える。
【0054】
複数の細長検出器３１のそれぞれは、Ｘ線発生装置２１からのＸ線照射状態において、互いに同期して斜め方向ＭＤへ移動しながら、図３に示す如く、自分が分担するスキャン分担範囲Ｒ１（Ｒ２）をスキャンする。勿論、それらの細長検出器３１をスキャン方向ＳＤに移動させるスキャンであってもよい。
【0055】
等距離の場合には、複数の細長検出器３１のスキャン開始タイミングとスキャン終了タイミングは同じであることがスキャン制御の簡単化の観点から望ましい。また、不等距離の場合には、それらの開始及び終了のタイミングは異なってもよいし、スキャン速度調整によっては同じにしてもよい。複数の細長検出器３１のスキャンのさせ方には様々な態様があり、それは以下の様々な実施形態や変形例によって説明される。
【0056】
複数の細長検出器３１を設けて上述した如く、互いに等距離のスキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２（Ｒ１＝Ｒ２）を持たせる場合、細長検出器を１つ設けて全スキャン範囲（Ｒ１＋Ｒ２）をスキャンさせる構成に比べて、スキャン時間を概略、「１／検出器の数」に減少させることができる。
【0057】
＜Ｘ線検出器の配置例＞
次に、Ｘ線検出装置２２に搭載可能な１本又は複数本のＸ線検出器の様々な配置例を中心に装置構成を説明する。
次に、Ｘ線検出装置２２に搭載可能な１本又は複数本のＸ線検出器の様々な配置例を中心に装置構成を説明する。
【0058】
【0059】
図１に示すＸ線検出装置２２は、例えばＸ線検査システムとして医用モダリティに搭載される。勿論、医用用途に限られず、非破壊Ｘ線検査の装置にも好適に搭載される。
【0060】
医用モダリティとしては、Ｘ線透過撮影をスキャン型で行うＸ線撮影装置が好適な例である。その装置の形状としては、立位の患者の前後にＸ線検出器及びＸ線発生装置が位置させるシステムや、患者が横たわる寝台を上下に挟み込むようにＸ線発生装置とＸ線検出装置をＣ型のアームの両先端にそれぞれ支持させるシステムが挙げられる。
【0061】
このＸ線検出装置２２の外観形状は一例として、図１～３に示す如く、一定の厚さ及び上下面サイズを有する略ボックス状に形成されたケーシング４１を有する。このケーシング４１は、Ｘ線検査システム１１の、例えば着脱自在なカセッテとして検出器装填部１１Ｄに装填される。この検出器装填部１１Ｄに対峙するように、Ｘ線管２１Ｘ（点状のＸ線焦点Ｆ）、これを駆動する高電圧発生器を備えた駆動装置２３、及びコリメータ３３を備えたＸ線発生装置２１が配置される。
【0062】
このため、図３に示す如く、かかる対峙方向を高さ方向としてＸ軸方向に割り当てたときに、細長検出器３１、即ち、モジュール縦列体１３２Ｍの長辺３１Ｌに沿った長手方向（縦方向：第１の方向）をＹ軸とし、且つ、その短辺３１Ｓに沿った短手方向（幅方向：第２の方向）をＺ軸とした直交座標系ＸＹＺが設定される。本実施形態では、前述したように、そのＺ軸方向（短手方向、幅方向）をスキャン方向ＳＤとし、このスキャン方向ＳＤに対して所定角度θだけ斜めの斜め方向ＭＤに２本の細長検出器３１（３１１、３１２）それぞれを同期して移動させることが特徴の一つである。
【0063】
勿論、後述するが、Ｚ軸方向＝スキャン方向ＳＤ＝検出器移動方向、即ち、所定角度θ＝０に設定して互いに同期してスキャンさせることもできる。
【0064】
かかる２本の細長検出器３１（３１１、３１２）の移動のため、図３に示すように、斜め方向ＭＤを向いたガイドレール４２及び駆動機構４３を備える。２本の細長検出器３１（３１１、３１２）はそれぞれマザー基板４４に載置され、このマザー基板４４がケースを介して又はそのまま、コ字状の１つの支持フレーム４５（支持体）の上に載置されている。この支持フレーム４５の両アーム部分に、２本の細長検出器３１（３１１、３１２）がそれぞれ固設されている。
【0065】
駆動機構４３は、例えば電気モータを駆動源とするリニアアクチュエータにより構成され、その駆動と共に支持フレーム４５を移動させる。支持フレーム４５の裏面はガイドレール４２に係止されている。ガイドレール４２は、スキャン方向ＳＤ（第２の方向）に対して所定角度θを以って斜めに、即ち、斜め方向ＭＤに配置されている。このため、駆動機構４３が駆動すると、支持フレーム４５がガイドレール４２によってリニアに案内されつつ移動する。したがって、２本の細長検出器３１（３１１、３１２）が斜め方向ＭＤに移動される。
【0066】
勿論、２本の細長検出器３１が真横に、すなわち、その短辺３１Ｓに沿った短手方向Ｚ（第２の方向）に移動させる場合、ガイドレール４２その短手方向Ｚに平行に設ければよい。
【0067】
ガイドレール４２は、斜め方向ＭＤ又は短手方向Ｚ（＝スキャン方向）に沿って平行に２本以上設けてもよい。また、駆動機構４３及びガイドレール４２の別例として、ガイドレールの案内機能も兼ねて一軸アクチュエータと呼ばれる「駆動源＋案内レール」を一体化したデバイスを支持フレーム４５の裏面側に配設してもよい。
【0068】
何れの構成であっても、駆動機構４３の駆動源は、フロントエンドプロセッサ２６の制御下に置かれ、移動センサ（図示せず）を用いたフィードバック制御又はそれを用いないオープン制御によって、蟹の横歩きの如く、但し所定のスピードで、細長検出器３１の横方向（スキャン方向ＳＤ又は斜め方向ＭＤ）への直線的に移動・制御される。
【0069】
上述したコリメータ３３には、細長い矩形状の２つのスリット３３Ａ，３３Ｂが形成されている。コリメータ３３は、Ｘ線発生装置２１の内部において、細長検出器３１の移動に同期して同様に、斜め方向ＭＤ又はスキャン方向ＳＤへ移動するように制御される。この制御は、フロントエンドプロセッサ２６の制御下に置かれる、コリメータ駆動部２４により実行される。この駆動部２４は、例えば電動のパルスモータを備えて構成される。
【0070】
この２つのスリット３３Ａ，３３Ｂそれぞれの面積は、高さ方向ＸにおけるＸ線焦点Ｆと同スリットとの間の距離及びＸ線焦点Ｆと細長検出器３１（より詳しくは、そのＸ線入射窓３１Ｗ）との間の距離の比に応じた分より、スキャン走行の精度等によるＸ線照射視野の欠落が生じないように所定のマージンを設定した分だけ少し広く設定される。
【0071】
さらに、コリメータ３３の直線的な移動速度は、上記比の分だけ異なるが、その下方に位置する２本の細長検出器３１（３１１，３１２）のスキャン速度に同期して、斜め方向ＭＤ又はスキャン方向ＳＤに移動される。このため、Ｘ線によるスキャン動作中、コリメートされた２つのＸ線ファンビームＸＢは常に２つの細長検出器３１のＸ線入射窓３１Ｗをそれぞれ捕捉しながら斜め方向ＭＤ又はスキャン方向ＳＤに直線的に移動するように構成されている。
【0072】
このため、Ｘ線発生装置２１から出射されたＸ線束は、２つのファンビーム状のＸ線：ＸＢに形成され、検査対象ＯＢを透過してＸ線検出装置２２の２つの細長検出器３１（３１１，３１２）それぞれのＸ線入射窓３１Ｗに入射して、後述する検出画素により検出される。
【0073】
また、本実施形態及び本配置例において、２本の細長検出器３１（３１１，３１２）で検出されたデータに基づいて画像が再構成される。この再構成の演算では、再構成空間にデータがマップされるが、その再構成空間におけるモジュール間のギャップＳＰ２、即ち、不感領域に相当する複数の画素それぞれには、検出器自体の機械的な斜め移動によって、その移動に関わる周辺画素それぞれから数分の一ずつ提供される部分画素が提供される。このため、その数分の一ずつの画素値と面積比とを用いたサブピクセル法により、不感領域の画素が補完される。この補完法は、単に周辺画素から外挿（推定）する手法に比べて、部分画素の提供を受ける分、その補間精度が高い。
【0074】
以上のように、本第1の配置例によれば、図２に判り易く示すように、２本の細長検出器３１（３１１，３１２）は、その長辺３１Ｌに沿った長手方向Ｙに向いた姿勢を維持しながら、且つ、スキャン方向ＳＤにおいて相互に等距離離してディスクリート配置される。これにより、それぞれの細長検出器３１がスキャン方向ＳＤにおいて同じ距離のスキャン分担範囲Ｒ１＝Ｒ２のＸ線スキャンを担っている。２つの同じスキャン距離のスキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２の合計によって所望の一定面積の撮影領域２２Ｗが決まる。なお、このＸ線検出装置２２はスキャン型であるので、各細長検出器３１が初期位置Ｐ１ｓｔ（Ｐ２ｓｔ）から定速移動に至るまでの加速期間及び定速移動から停止位置Ｐ１ＦＩＮ（Ｐ２ＦＩＮ）までの減速区間を考慮してスキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２にオーバーラップ区間ＯＶを持たせている（図２参照）。
【0075】
ここで、各細長検出器３１を斜め方向ＭＤに動かしてスキャンする場合の所定角度θの設定法について説明する。
【0076】
所定角度θは、図３に示すように、各細長検出器３１の各モジュール１３２に配置される画素アレイＰＸａｙのうちの、短手方向Ｚ（第２の方向）に沿って並ぶ複数の検出画素Ｐｉｎが呈する距離：Ａ１と、長手方向Ｙ（第１の方向）における空隙ＳＰ２の幅：Ａ２との比に基づいて設定されている。具体的には、この所定角度：θは、距離：Ａ１、幅：Ａ２、及び、空隙ＳＰ２に画素が配置されると仮定したときの長手方向Ｙに並ぶ当該画素の数ｎ（ｎは０を除く正の実数）とに基づき、
θ≧ｔａｎ－１ｎ・（Ａ２／Ａ１）
により設定されている。特に、画素数ｎは、正の整数であってもよい。
θ≧ｔａｎ－１ｎ・（Ａ２／Ａ１）
により設定されている。特に、画素数ｎは、正の整数であってもよい。
【0077】
さらに、検出画素Ｐｉｎが長手方向Ｙ（第１の方向）の長さをｂとしたとき、幅：Ａ２はｂ＝（１／２）ｂ～２ｂの値を採ることが望ましい。
【0078】
なお、検出画素Ｐｉｎ及び画素アレイＰＸａｙの詳細な構成例は詳述する。
＜第２の配置例＞
第２の配置例を図４に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ａの場合、２本の細長検出器３１をそれぞれスキャン方向ＳＤ、即ち、短辺３１Ｓに沿った短手方向Ｚに等間隔にディスクリート配置している。
＜第２の配置例＞
第２の配置例を図４に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ａの場合、２本の細長検出器３１をそれぞれスキャン方向ＳＤ、即ち、短辺３１Ｓに沿った短手方向Ｚに等間隔にディスクリート配置している。
【0079】
この場合、２本の細長検出器３１は斜め方向ＭＤには移動しないので、後で詳述するように、画像再構成において、モジュール間のギャップＳＰ２による不感領域分の画素については外挿処理により画素値を補間する。
＜第３の配置例＞
第３の配置例を図５に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｂでは、３本の細長検出器３１（３１１、３１２、３１３）をそれぞれスキャン方向ＳＤに対して所定角度θを持つ斜め方向ＭＤに移動するように構成されている。第１の配置例と同様に、３本の細長検出器３１（３１１、３１２、３１３）は、スキャン方向ＳＤにおいて互いに等距離離して配置され、それぞれのスキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３も等しく設定されている。このため、３本の細長検出器３１（３１１、３１２、３１３）はスキャン方向ＳＤに対して斜め方向ＭＤに移動し、３つの細長検出器３１で３等分ずつの分担スキャンを実施する。このスキャン時に、互いに隣接するモジュール１３２間にギャップＳＰ２による不感領域であっても、３本の細長検出器３１が斜めに移動して機械的な斜めスキャンを実行するため、画像再構成時には、不感領域に由来する再構成画素にも周辺の関係する画素から数分の一ずつの画素値が与えられる。これにより、各再構成画素においては、それら数分の一ずつの画素値を例えば面積比で合成するサブピクセル法によって画素値が補間される。
＜第４の配置例＞
第４の配置例を図６に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｃは、上述した第３の配置例を、前述した第２の配置例にしたがって、３本の細長検出器３１（３１１、３１２、３１３）をそれぞれスキャン方向ＳＤ、即ち、短辺３１Ｓに沿った短手方向Ｚに等間隔にディスクリート配置している。
＜第３の配置例＞
第３の配置例を図５に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｂでは、３本の細長検出器３１（３１１、３１２、３１３）をそれぞれスキャン方向ＳＤに対して所定角度θを持つ斜め方向ＭＤに移動するように構成されている。第１の配置例と同様に、３本の細長検出器３１（３１１、３１２、３１３）は、スキャン方向ＳＤにおいて互いに等距離離して配置され、それぞれのスキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３も等しく設定されている。このため、３本の細長検出器３１（３１１、３１２、３１３）はスキャン方向ＳＤに対して斜め方向ＭＤに移動し、３つの細長検出器３１で３等分ずつの分担スキャンを実施する。このスキャン時に、互いに隣接するモジュール１３２間にギャップＳＰ２による不感領域であっても、３本の細長検出器３１が斜めに移動して機械的な斜めスキャンを実行するため、画像再構成時には、不感領域に由来する再構成画素にも周辺の関係する画素から数分の一ずつの画素値が与えられる。これにより、各再構成画素においては、それら数分の一ずつの画素値を例えば面積比で合成するサブピクセル法によって画素値が補間される。
＜第４の配置例＞
第４の配置例を図６に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｃは、上述した第３の配置例を、前述した第２の配置例にしたがって、３本の細長検出器３１（３１１、３１２、３１３）をそれぞれスキャン方向ＳＤ、即ち、短辺３１Ｓに沿った短手方向Ｚに等間隔にディスクリート配置している。
【0080】
この場合、３本の細長検出器３１は斜め方向ＭＤには移動しないので、画像再構成において、モジュール１３２間のギャップＳＰ２による不感領域分の画素については外挿処理により画素値を補間することになる。
＜第５の配置例＞
第５の配置例を図７に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｄは、図７に示すように、スキャン方向ＳＤが重力方向又はオブリークな方向になるように装置に組み込む状態を示している。これは例えば、患者が立位で胸部のＸ線写真を撮る場合を想定している。例えば、２本の細長検出器３１（３１１、３１２）は、胸部に対して上下方向に相当する短手方向Ｚに対し、所定角度θだけ斜めの方向ＭＤに移動しながら、分担スキャンを実施できる。
＜第５の配置例＞
第５の配置例を図７に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｄは、図７に示すように、スキャン方向ＳＤが重力方向又はオブリークな方向になるように装置に組み込む状態を示している。これは例えば、患者が立位で胸部のＸ線写真を撮る場合を想定している。例えば、２本の細長検出器３１（３１１、３１２）は、胸部に対して上下方向に相当する短手方向Ｚに対し、所定角度θだけ斜めの方向ＭＤに移動しながら、分担スキャンを実施できる。
【0081】
この場合も、勿論、３本以上の細長検出器３１（３１１、３１２、３１３）をスキャン方向ＳＤにおいてディスクリートに形成してもよい。また、各検出器の移動方向をスキャン方向ＳＤそれ自体に一致するように構成してもよい。
＜第６の配置例＞
第６の配置例を図８に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｅは、１本の細長検出器３１を採用し、この細長検出器３１がスキャン方向ＳＤに対して所定角度θだけ斜めの方向ＭＤに移動させる構成を採る。駆動機構４３の駆動による加速（スロースタート）期間、定速期間、及び減速（スローストップ）期間を辿る移動制御により（後述する図１９を参照）、この１本の細長検出器３１がスタート位置ＰＳＴから終点位置ＰＦＩＮまでガイドレール４２に沿って斜め方向ＭＤに移動する。これにより、全体の撮影領域２２Ｗをカバーしている。
＜第６の配置例＞
第６の配置例を図８に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｅは、１本の細長検出器３１を採用し、この細長検出器３１がスキャン方向ＳＤに対して所定角度θだけ斜めの方向ＭＤに移動させる構成を採る。駆動機構４３の駆動による加速（スロースタート）期間、定速期間、及び減速（スローストップ）期間を辿る移動制御により（後述する図１９を参照）、この１本の細長検出器３１がスタート位置ＰＳＴから終点位置ＰＦＩＮまでガイドレール４２に沿って斜め方向ＭＤに移動する。これにより、全体の撮影領域２２Ｗをカバーしている。
【0082】
勿論、この第６の配置例において、所定角度θの斜め方向を設定せずに、Ｙ軸方向（第１の方向Ｙ）に沿って直立させた１本の細長検出器３１を、そのＺ軸方向（第２の方向Ｚ）、即ち、スキャン方向ＳＤに向かって移動させるようにしてもよい。つまり、移動方向＝スキャン方向ＳＤという構成を採用してもよい。
＜第７の配置例＞
第７の配置例を図９に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｆは、図2～図3において説明した2本の細長検出器３１それぞれが分担するスキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２を、スキャン方向ＳＤにおいてＲ１≠Ｒ２に設定した構成を採用している。この例の場合、Ｒ１＞Ｒ２に設定されている。2本の細長検出器３１（３１１、３１２）のスキャン時間は互いに異なる（移動速度が同じ場合）、両検出器３１（３１１、３１２）の検出データそれぞれを同一の再構成空間において適宜マッピングすることで画像再構成が可能になる。
＜第７の配置例＞
第７の配置例を図９に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｆは、図2～図3において説明した2本の細長検出器３１それぞれが分担するスキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２を、スキャン方向ＳＤにおいてＲ１≠Ｒ２に設定した構成を採用している。この例の場合、Ｒ１＞Ｒ２に設定されている。2本の細長検出器３１（３１１、３１２）のスキャン時間は互いに異なる（移動速度が同じ場合）、両検出器３１（３１１、３１２）の検出データそれぞれを同一の再構成空間において適宜マッピングすることで画像再構成が可能になる。
【0083】
このように複数の細長検出器３１それぞれに不等距離ずつのスキャン範囲を担当させる場合、なるべく同一対象物或いは同一部位を一つの検出器でカバーしてしまいたいときに有効である。
＜第８の配置例＞
第８の配置例を図１０に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｇは、複数の細長検出器の移動開始位置及びその移動方向の別の設定を説明している。
＜第８の配置例＞
第８の配置例を図１０に示す。この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｇは、複数の細長検出器の移動開始位置及びその移動方向の別の設定を説明している。
【0084】
図１０の場合、複数の細長検出器それぞれに均等又は不均等に割り付けたそれぞれのスキャン範囲の一方の端から他方の端に移動するものではなく、撮影領域２２Ｗのスキャン方向ＳＤのほぼ中央部に互いに隣接するように初期位置設定した２本の細長検出器３１（３１１、３１２）がスキャン開始後、相互に離反する方向に移動することでそれらのスキャン分担範囲Ｒ１，Ｒ２が撮影領域２２Ｗをカバーするように構成されている。
【0085】
更に言えば、２本の細長検出器３１（３１１、３１２）は例えば図１０の－Ｚ軸方向に一旦、図示の往路の伴走期間ＲＢだけ移動する。伴走方向の先頭の細長検出器３１１は、その伴走期間ＲＢの一部である助走区間（加速区間）ＲＪ１として使用し、その助走区間ＲＪ１が終わればそのまま定速走行に移行して、－Ｚ軸方向に所定角度θで斜めの斜め方向ＭＤに移動する。
【0086】
これに対し、もう一方の細長検出器３１２は、往路の伴走期間ＲＢの終点まで、－Ｚ軸方向に所定角度θで斜めの斜め方向ＭＤに移動するが、その伴走期間ＲＢの終点ＰＫでその移動方向を、＋Ｚ軸方向に所定角度θで斜め方向ＭＤに反転させる(図１０の右側方向)。このため、もう一方の細長検出器３１２はその移動反転の後、上記助走区間ＲＪ２を助走した後、定速走行に移って、斜めの斜め方向ＭＤに移動する。
【0087】
これらの移動は、図示しないが、それぞれの検出器に別個に取り付けた駆動機構によって制御される。ガイドレールは図示しないが、それぞれの検出器に共通していてもよいし、相互に独立していてもよい。
【0088】
これによって、一方の細長検出器３１１の助走期間ＲＪ１であるため、検出データが安定し難い初期領域Ｒ１Ｎは、もう一方の細長検出器３１２の定速走行によってスキャンされる。このため、スキャン方向ＳＤの全域が両検出器３１の定速走行区間によってカバーされる。このため、加減速走行であるが故に検出データが不安定になる区間は少なくなり、減速区間の検出データのみ適宜に処理すれば済むことになる。
【0089】
なお、上述したＸ線検出装置２２、２２Ａ～２２Ｇにおいて、細長検出器を第１～第８の配置例のうちの何れかによって配置してもよい。
＜細長検出器の詳細構成＞
次いで、図１１～図１７を参照して、上述の各細長検出器（Ｘ線検出器）３１の構成及び動作を説明する。ここで、上述してきた構成要素と同一又は同等の機能を持つ構成要素には同一符号を割り当てて、その説明を省略又は簡単化する。
＜細長検出器の詳細構成＞
次いで、図１１～図１７を参照して、上述の各細長検出器（Ｘ線検出器）３１の構成及び動作を説明する。ここで、上述してきた構成要素と同一又は同等の機能を持つ構成要素には同一符号を割り当てて、その説明を省略又は簡単化する。
【0090】
この細長検出器３１の外観を図１１に例示する。この細長検出器３１は、その全体として細長い直方体状のケース１３１を備え、そのケース１３１が駆動機構４３によってスキャン方向ＳＤ又はそのスキャン方向ＳＤに所定角度θを持った斜めの方向ＭＤに移動する支持フレーム４５の上に固定・載置されている。
【0091】
＜Ｘ線検出モジュールの配置構成の概要＞
次に、それぞれの細長検出器３１が備える複数のＸ線検出モジュール１３２（以下、単に、検出モジュール又はモジュールとも呼ぶ）それぞれの構成を詳述する。
次に、それぞれの細長検出器３１が備える複数のＸ線検出モジュール１３２（以下、単に、検出モジュール又はモジュールとも呼ぶ）それぞれの構成を詳述する。
【0092】
図１１に、ケース１３１の上面（天井部分）を一部破断して矢印ＸＢ（入射Ｘ線）の方向から平面視したときに見える、細長検出器３１の平面図を示し、図１２に、検出モジュール１３２の縦方向（Ｙ軸方向）の一側面を見た側面図を示す。
【0093】
図１２に示すように、各検出モジュール１３２は、ケース１３１に収容されるマザー基板４４（図５参照）と、そのマザー基板４４の上に載置された、例えば１つの半導体チップ１４２とを備える。さらに、この各検出モジュール１３２は、半導体チップ１４２の横方向（Ｚ軸方向）の片側の一定範囲に寄せ且つ当該半導体チップ１４２に載置したシンチレータブロック１４３と、その半導体チップ１４２の横方向のもう一方の片側の一定範囲を占有し、かつ、シンチレータブロック１４３から離間して当該半導体チップ１４２に実装されたＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）ブロック１４４とを備える。
【0094】
なお、ケース１３１を使用せずに、マザー基板４４を直接、支持フレーム４５に実装するようにしてもよい。
【0095】
本構成において、検出モジュール１３２は、１つの半導体チップ１４２の面上にシンチレータブロック１４３とＡＳＩＣブロック１４４とが隣り合って、且つ、相互に離間して並置されていることが大きな特徴の一つである。シンチレータブロック１４３は後述するように、入射するＸ線ビームＸＢの光子（フォトン）を光パルスとして検出する素子である。
【0096】
さらに、シンチレータブロック１４３の下側において、半導体チップ１４２の面上にシリコンフォトマルチプライヤー（ＳｉＰＭ）の層が形成される。このＳｉＰＭは後述するように、入射するＸ線ビームＸＢの光子それぞれに応じた光パルスを電気パルス信号に変換する素子である。このため、ＳｉＰＭから出力された電気パルスが半導体チップ１４２の面上に形成された配線パターンを介して隣接するＡＳＩＣブロック１４４に伝送される。このレイアウト構造も大きな特徴の一つである。ＡＳＩＣブロック１４４は、その電気パルスを複数レベルの閾値で弁別処理することで、Ｘ線光子それぞれが持つエネルギを、複数のエネルギＢｉｎ（範囲）に振り分け可能な光子計数型の弁別処理を行い、その弁別結果に応じたデジタル信号を出力する。
【0097】
特に、Ｘ線ビームＸＢは、シンチレータブロック１４３の高さ方向（Ｘ軸方向）の上面に形成される検出画素に照射されて、その下面の各検出画素に対応した出射面から蛍光として発せられる。つまり、高さ方向に沿って照射されたＸ線：ＸＢが蛍光へ変換されることに伴って検出される電気パルス信号は、横方向（Ｚ軸方向）に伝送されてＡＳＩＣブロック１４４に達する。このため、図１２に模式的に示す如く、Ｙ軸方向から見た場合、Ｌ字状の信号伝達経路Ｌが構成される。
【0098】
このＬ字状の信号伝達経路Ｌの採用によって、図１３に示す如く、各検出モジュール１３２の平面視のときの４側面のうち、縦方向（Ｙ軸方向）の上下側面ＵＳ，ＬＳ及び横方向（Ｚ軸方向）の左側面ＬＦＳは空いている。したがって、この空いている側面ＵＳ、ＬＳ、ＬＦＳに対向して別の検出モジュール１３２を配置することができる。つまり、複数の検出モジュール１３２を１次元又は２次元に隣接配置して、Ｘ線の検出面積広げることができる。本実施形態では、１つの検出モジュール１３２の上下側面ＵＳ，ＬＳそれぞれに１つ又は複数の他の検出モジュール１３２を配置することを「２面バッタブル（ｂｕｔｔａｂｌｅ）の構造を採る」と呼んでいる。
【0099】
なお、１つの検出モジュール１３２の上下側面ＵＳ，ＬＳ及び左側面ＬＦＳそれぞれに１つ又は複数の他の検出モジュールを配置することを「３面バッタブルの構造を採る」と呼んでいる。ただし、３面バッタブルの構造を採る場合、上下側面ＵＳ，ＬＳに隣接させる他の検出モジュールは１つ又は複数個であるが、左側面ＬＦＳに隣接させる検出モジュールは１個に限定されるとともに、縦方向（Ｙ軸方向）の建付けを逆にすることが望ましい。
【0100】
本実施形態に係る細長検出器３１は、この「２面バッタブルの構造」を採用している。つまり、複数の検出モジュール１３２が、前述したように、縦方向（Ｙ軸方向）に微小な一定幅のギャップ（隙間）ＳＰ２を以って縦列に（図３及び図１１を参照）、マザー基板４４上に実装される。このギャップＳＰ２は例えば、１個又は複数の検出画素分に等しい幅に設定される。例えば、検出画素Ｐｉｎが２５０×２５０μｍであれば、その整数倍の２５０μｍ，５００μｍ、などである。勿論、必ずしも整数倍でなくても、例えば０．５倍、１．５倍のギャップＳＰ２を設定してもよい。
【0101】
これにより、前述したように、複数個の検出モジュール１３２からなる縦方向に延びる細長いモジュール縦列体１３２Ｍが形成される。ケース１３１は、モジュール縦列体１３２Ｍを搭載したマザー基板４４を内包するように形成される。
【0102】
なお、ケース１３１の上面の、上記モジュール縦列体１３２Ｍに対向した面には、Ｘ線を透過する材料で形成されるか、又は、開放された矩形状のＸ線入射窓３１Ｗが形成されている。特に、このＸ線入射窓３１Ｗは、後述するように、縦列配置されるシンチレータブロック１４３のみに対向していることが望ましく、後述するＡＳＩＣブロック１４４の部分は鉛板Ｐｐｂで覆われていることが望ましい（図１１参照）。
【0103】
また、後述の図２０に模式的に示すように、このＸ線検出装置２２の前面、即ち、Ｘ線入射側には、対象物ＯＢからのＸ線の散乱線を低減するグリッドＧＲを、当該装置２２と一体に又は別体で設けてもよい。このグリッドＧＲは、Ｘ線吸収の大きい複数の吸収はくを例えばスキャン方向ＳＤに沿って、各細長検出器３１のスキャン分担範囲Ｒ１（Ｒ２）毎にＸ線焦点Ｆに向かって斜めに集束する集束型グリッドを成すように形成されている。これにより、散乱線を効果的に除去してＸ線像のコントラスト向上に寄与させている。特に光子計数型検出器の場合、エネルギ情報の識別により物質弁別が可能なため、散乱線が混入して検出されることは、物質弁別の精度の劣化を招くため、グリッドによる散乱線の除去は重要である。
＜Ｘ線検出モジュールの詳細構造＞
［シンチレータブロック］
次いで、各検出モジュール１３２の詳細な構造を説明する。図１４及び図１５に示すように、シンチレータブロック１４３は、複数の柱状のシンチレータ１４３Ａ（柱状体）をその長さ方向の上下端を揃えて且つ平面方向において互いに所定の隙間を隔てて稠密に１つのブロックを成すように束ねられている。各シンチレータ１４３Ａは、Ｘ線の入射に応答して蛍光を発する無機結晶からなる発光物質であり、当該発光物質としては、ＧＡＧＧ、ＧＦＡＧ、ＢＧＯ、ＬＹＳＯ、ＬｕＡＧ、ＣｓＩ、又は、ＳｒＩ２（Ｅｕ）などが挙げられ、勿論、その他の蛍光物質であってもよい。各シンチレータ１４３Ａは、一例として、長さが数ミリで、上面及び下面のサイズが例えば２５０μｍ×２５０μｍの矩形状である。
＜Ｘ線検出モジュールの詳細構造＞
［シンチレータブロック］
次いで、各検出モジュール１３２の詳細な構造を説明する。図１４及び図１５に示すように、シンチレータブロック１４３は、複数の柱状のシンチレータ１４３Ａ（柱状体）をその長さ方向の上下端を揃えて且つ平面方向において互いに所定の隙間を隔てて稠密に１つのブロックを成すように束ねられている。各シンチレータ１４３Ａは、Ｘ線の入射に応答して蛍光を発する無機結晶からなる発光物質であり、当該発光物質としては、ＧＡＧＧ、ＧＦＡＧ、ＢＧＯ、ＬＹＳＯ、ＬｕＡＧ、ＣｓＩ、又は、ＳｒＩ２（Ｅｕ）などが挙げられ、勿論、その他の蛍光物質であってもよい。各シンチレータ１４３Ａは、一例として、長さが数ミリで、上面及び下面のサイズが例えば２５０μｍ×２５０μｍの矩形状である。
【0104】
このため、複数のシンチレータ１４３Ａを束ねることで、それらの長さ方向、即ち、検出モジュール１３２の高さ方向Ｘにおいて、その複数のシンチレータ１４３Ａそれぞれの上下面によりブロック上面１４３Ｕ及びブロック下面１４３Ｌ（図１２参照）が構成される。このブロック上面１４３Ｕにおいて、各シンチレータ１４３Ａの上面が本検出モジュール１３２、即ち、検出器３１の検出画素Ｐｉｎを成す。各検出画素Ｐｉｎのサイズは、各シンチレータ１４３Ａの上面のサイズと同じであり、例えば２５０μｍ×２５０μｍである。この稠密な束ね構造によって、ブロック上面１４３Ｕは、検出画素Ｐｉｎが２次元状に配置されたＸ線入射面として機能する。検出画素Ｐｉｎの数は配置するシンチレータ１４３Ａの数によって決まる。各シンチレータ１４３Ａの上下面のサイズを変更することで、検出画素のサイズを適宜変更することができる。
【0105】
同様に、ブロック下面１４３Ｌ（図１５（Ａ）参照）において、各シンチレータ１４３Ａの下面（底面）は、上述の例で言えば、検出画素サイズ：２５０μｍ×２５０μｍと同じサイズを持つＸ線の出射面Ｂｏｕｔとして機能する。この出射面Ｂｏｕｔの複数の２次元配置により、シンチレータブロック１４３のブロック下面１４３Ｌは蛍光出射面として機能する。この蛍光出射面は、半導体チップ１４２に光感知層（後述する）の表面に直接に又は間接的（例えば光学インターフェースを介して）に対向して配置される。
【0106】
さらに、複数のシンチレータ１４３Ａそれぞれの、隣接するシンチレータとの周囲の面は、その高さ方向Ｘの少なくとも一部が遮光材で覆われている。これは、各検出画素Ｐｉｎに入射したＸ線の光子が隣接するシンチレータ１４３Ａに漏れないようにする又はその漏れをノイズ低減等の観点から問題のない程度に低減させるためである。理想的には、各シンチレータ４３Ａの下面（出射面Ｂｏｕｔ）を除く側面及び、場合によっては上面（検出画素Ｐｉｎを成す面）を遮光材で覆ってもよい。この場合、上面を覆う遮光材はＸ線を透過する部材であることが必要である。
【0107】
なお、シンチレータブロック１４３の上述した稠密な束ね構造とは、製造後に束ねられている構造を意味し、各シンチレータ１４３Ａを切り出した後に束ねることもできるし、シンチレータ材の塊をレーザーカッターで溝を掘るなどして、上述の束ねたと同様の構造を持つように加工することもできる。
【0108】
このように、複数のシンチレータ１４３Ａそれぞれの周囲を遮光材で覆って稠密な束ね構造とするので、２次元配列の検出画素Ｐｉｎを含む画素区画のそれぞれのサイズは、例えば２５０μｍ×２５０μｍ（例えば、２００μm×２００μｍのサイズのシンチレータの周囲を２５μｍの厚さの遮光材が囲んで、検出画素Ｐｉｎ＝２５０μｍ×２５０μｍ）など、遮光材の厚みの分、大きくなる（実際には、例えば。したがって、実際に有効な検出機能持つ検出画素Ｐｉｎは、その平面視で、相互にディスクリートに２次元配列された構造になっている。
【0109】
各シンチレータ１４３ＡにＸ線の光子（フォトン）が入射すると、その光子がシンチレータ１４３Ａの内部を伝搬するときに、確率現象として、蛍光を励起させるシンチレーションを生じる。このように生じた蛍光は、シンチレータ１４３Ａの内部を反射しながら又は直線的に伝搬して、各出射面Ｂｏｕｔから蛍光として出射される。この蛍光の量は微弱光として定義される範疇のものである。
【0110】
［半導体チップ］
図１３は、図１２に示す矢印VIII-VIII線に沿った半導体チップ１４２の高さＸ方向におけるチップ上面ＵＳを模式的に示す。このチップ上面ＵＳは、前述したシンチレータブロック１４３のブロック下面１４３Ｌに図示しない光学インターフェース（例えば、透光性を有する樹脂から成る接着層）を介して対向している。
図１３は、図１２に示す矢印VIII-VIII線に沿った半導体チップ１４２の高さＸ方向におけるチップ上面ＵＳを模式的に示す。このチップ上面ＵＳは、前述したシンチレータブロック１４３のブロック下面１４３Ｌに図示しない光学インターフェース（例えば、透光性を有する樹脂から成る接着層）を介して対向している。
【0111】
半導体チップ１４２は、例えばシリコンウェーハの面に、洗浄、パターン焼付、エッチング、洗浄、電極形成、ウェーハ検査、ダイシング等の工程を経て、光電変換のための回路パターン及びその回路を後段のＡＳＩＣブロック１４４に配線する配線パターンが形成されている。この半導体チップ１４２はマザー基板４４にマウントされ（図１２，１４，１５（Ａ）参照）、このマザー基板４４と半導体チップ１４２及びＡＳＩＣブロック１４４との電気的接続（本実施形態ではボンディング接続）は、そのマウント後に行われる。
【0112】
このシリコン製半導体チップ１４２において、縦方向Ｙ及び横方向Ｚの大きさＹＬ，ＺＬは、一例として、ＹＬ<ＺＬに設定し、図１３の例に係る平面視で言えば、横長の長方形状に形成されている。このため、チップ上面ＵＳの領域もこれと同じで、横長の長方形状になっている。
【0113】
このチップ上面ＵＳの領域は、図１３の例で言えば、左側から順に、一方の細長い電源用パッド領域Ｒｐａｄ１、左側に寄せられて形成されセル領域として機能するシリコンフォトマルチプライヤー（ＳｉＰＭ）の領域ＲＳｉＰＭ、冷却目的や電磁的相互干渉防止などのため設けた隙間領域Ｒｓｐａｃｅ、ＡＳＩＣブロック１４４をマウントするＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣ、及び他方の細長い入出力用パッド領域Ｒｐａｄ２により占有されている。
【0114】
・光電変換回路（シリコンフォトマルチプライヤー（ＳｉＰＭ））
このうち、図１６（Ａ）に示すように、ＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭはその全体が光感知層として形成され、前述した複数のシンチレータ１４３Ａのブロック下面１４３Ｌを成す、前記複数の出射面Ｂout（つまり、検出画素Ｐｉｎの出力面）に対向している。このＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭには、上述したフォトリソグラフィによるパターン作成を介して、光電変換回路として機能するシリコンフォトマルチプライヤー（ＳｉＰＭ）１５１として作り込まれている。
このうち、図１６（Ａ）に示すように、ＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭはその全体が光感知層として形成され、前述した複数のシンチレータ１４３Ａのブロック下面１４３Ｌを成す、前記複数の出射面Ｂout（つまり、検出画素Ｐｉｎの出力面）に対向している。このＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭには、上述したフォトリソグラフィによるパターン作成を介して、光電変換回路として機能するシリコンフォトマルチプライヤー（ＳｉＰＭ）１５１として作り込まれている。
【0115】
具体的には、図１６（Ａ）（Ｂ）に示すように、このＳｉＰＭ：１５１は、そのＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭにおいて２次元的に画成され且つ前述した複数の蛍光の出射面Ｂout（つまり、検出画素Ｐｉｎの出力面）のそれぞれに対向した、複数の受光画素Ｐｏｐｔが形成されている。この複数の受光画素Ｐｏｐｔのそれぞれには、それぞれが光検知素子を有する微小領域として複数のマイクロセルＭＳが光電変換素子アレイとして形成されている。
【0116】
また、図１７から判るように、ＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭには、各マイクロセルＭＳに電源及びアースを接続する配線パターンＷＰpgと、その各マイクロセルＭＳから引き出される出力用の配線パターンＷＰoutの一部とが形成される。この出力用の配線パターンＷＰoutの残りの部分は、その隣の隙間領域Ｒspaceを通ってＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩｃの所定のバンプボンディング位置にまで一気に達している。つまり、この出力用の配線パターンＷＰoutは、１つの半導体チップ（シリコンチップ）１４２のチップ上面ＵＳに沿って、後述するように横方向Ｚに配線されていることが特徴の一つになっている。
【0117】
各マイクロセルＭＳには、図１６（Ｃ）（Ｄ）に示すように、例えばガイガーモードで駆動するように、光電変換素子であるアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）及びクエンチ抵抗（Ｒ）が作りこまれ、このクエンチ抵抗（Ｒ）とセル回路固有の静電容量成分（Ｃ）とにより電気パルス発生時の時定数が決まるようになっている。
【0118】
図１６は、セル領域として機能するＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭを中心に示し（同図（Ａ））、さらに、この領域ＲＳｉＰＭを２次元的に画成する複数の検出画素Ｐｉｎ（各シンチレータ１４３Ａの横方向断面積に相当するサイズを持つ）と（同図（Ａ）～（Ｃ））、各検出画素Ｐｉｎの内側にそれぞれ１つ形成される受光画素Ｐｏｐｔと（同図（Ｃ））、この受光画素Ｐｏｐｔそれぞれに形成される光電変換素子アレイを成す複数のマイクロセルＭＳ（同図（Ｄ）とを模式的に示す。
【0119】
また、本実施形態では、各検出画素Ｐｉｎ及び各受光画素Ｐｏｐｔは共に、平面視で正方形を成し、かつ両者の中心位置Ｏは平面視で一致させている。つまり、シンチレータ１４３Ａが供する各検出画素Ｐｉｎからの集光効率及び互いに隣接する受光画素Ｐｏｐｔ間の光分離を考慮すると、そのようにセンタリングすることが望ましい。
【0120】
さらに、上述した一例から判るように、チップ上面ＵＳの各検出画素Ｐｉｎに対向する領域には、マイクロセルＭＳから成る光電変換素子アレイ、即ち、受光画素Ｐｏｐｔ自体が占める光感知領域Ｒａｃｔが形成されている。この光感知領域Ｒａｃｔの面積は、各検出画素Ｐｉｎのそれよりも小さいため、上記対向領域には、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が配置されない領域が残されている。この残された領域を光不感領域Ｒｄｅａｄと呼ぶことにすると、光不感領域Ｒｄｅａｄは受光画素Ｐｏｐｔの周囲４辺に跨って存在する。
【0121】
このように、本実施形態の画素構成によれば、サイズ関係について、「受光画素Ｐｏｐｔ＜検出画素Ｐｉｎ」に設定し、光不感領域Ｒｄｅａｄを残すことが特徴である。
【0122】
具体的には、検出画素Ｐｉｎの縦方向Ｙ及び横方向ＺのサイズをそれぞれＷＬ，ＷＨとすると（ＷＬ＝ＷＨ）、受光画素ＰｏｐｔのそれらＷＬ１，ＷＨ１は、ＷＬ（＝ＷＨ）よりも縦横それぞれ５～４５％の間の選択値だけ小さく、且つ、ＷＬ１＜ＷＨ１に設定されている。つまり、一例として、縦方向ＹにおいてＷＬ＝ＷＬ１＋２Ｗ１（Ｗ１：光不感領域Ｒｄｅａｄの幅）とし、横方向ＺにおいてＷＨ＝ＷＨ１＋２Ｗ２（Ｗ２：光不感領域Ｒｄｅａｄの幅）とすると、縦方向Ｙの光不感領域Ｒｄｅａｄの幅Ｗ１として、その全体の幅ＷＬの２５％を確保し、且つ、横方向Ｚの光不感領域Ｒｄｅａｄの幅Ｗ２として、その全体の幅ＷＨの５％分だけ残すように設定される。
【0123】
勿論、光不感領域Ｒｄｅａｄの幅Ｗ１，Ｗ２は、５～４５％の間で、要求される光検出特性に応じて適宜に変更してもよい。例えば、上述の条件において、幅Ｗ１の占める割合は１０％であり、幅Ｗ２が占める割合は２０％であってもよい。
【0124】
この受光画素Ｐｏｐｔを上記５～４５％の任意の選択値だけ小さく理由は、図１５、下段（Ｂ）の模式図で定性的に説明される。数値それ自体は設計条件によって変わる。
【0125】
図１５、下段（Ｂ）は、縦方向Ｙ及び横方向Ｚにおいて相互に隣接する複数の受光画素Ｐｏｐｔそれぞれの光感知領域Ｒａｃｔ（つまり、複数のマイクロセルＭＳ）、及び、ＳｉＰＭ：５１の下面１４３Ｌにて縦方向Ｙ及び横方向Ｚにおいて相互に隣接する複数の蛍光の出射面Ｂout（つまり、検出画素Ｐｉｎの出力面）を、縦方向Ｙから模式的にみた状態を示している。この図には、さらに横軸方向Ｚにおいて各出射面Ｐｏｕｔから出射される蛍光Ｌｓｃｉｎの分布を示す。この出射される蛍光Ｌｓｃｉｎは、各シンチレータ１４３Ａ（柱状体）の内部から直接又は壁面で反射しながら間接的に出射面Ｂoutから光学インターフェース1５２を介して対向する各光感知領域Ｒａｃｔに入射する。このため、蛍光Ｌｓｃｉｎの分布は、統計的に、各光感知領域Ｒａｃｔの横方向Ｚの中心部で一番高い光量を示す山なりの曲線を示す。このため、蛍光Ｌｓｃｉｎの分布曲線は、互いに隣接する光感知領域Ｒａｃｔの間で重なり合う部分ＯＶＣが存在する。
【0126】
この蛍光Ｌｓｃｉｎの重なり合う曲線部分ＯＶＣの成分は、互いに、隣接する光感知領域Ｒａｃｔへの光のクロストーク成分になる。このため、この重なり合う曲線部分ＯＶＣでの光量を十分に下げると、隣接する光感知領域Ｒａｃｔへクロストーク成分も減らせることになるので、各受光画素Ｐｏｐｔに占める光感知領域Ｒａｃｔに占める面積の割合を小さくしている。特に、縦方向Ｙ及び横方向Ｚにおいて検出画素Ｐｉｎ同士の境界位置にて、上記重なり合う曲線部分ＯＶＣの光量レベルが十分小さくなるように受光画素Ｐｏｐｔと光感知領域Ｒａｃｔの面積割合を決めることで（受光画素Ｐｏｐｔ＞光感知領域Ｒａｃｔ）、かかるクロストークを十分に抑制できる。また、製造時に受光画素Ｐｏｐｔと光感知領域Ｒａｃｔの縦方向Ｙ及び横方向の位置ずれがあったとしても、それを吸収し且つ上記大小関係を維持することもできる。
【0127】
一方で、図１７に説明したように、受光画素Ｐｏｐｔには複数の小さなマイクロセルＭＳが２次元アレイ状に形成される。このマイクロセルＭＳそれぞれの面積は小さいほど光感知感度が良いが、画素全体としては、マイクロセルＭＳの数を極力多くして受光量を増やしたい。マイクロセルＭＳそれぞれの出力配線を引き出すための面積も必要になる。これらの要求をバランスさせるため、本実施形態においては、図１７に示したように、横方向Ｚ（行方向）に並ぶマイクロセルＭＳの数を縦方向Ｙ（列方向）に並ぶそれよりも多くしている。つまり、長方形状の光感知領域Ｒａｃｔを形成している。これにより、各受光画素Ｐｏｐｔにおいて縦方向Ｙの両サイドに形成する光不感領域Ｒｄｅａｄを出力配線パターンＷＰoutの領域として確保するとともに、マイクロセルＭＳの数を増やし、受光感度を維持しつつ、受光量を多くでき、耐ノイズ性を向上させている。
【0128】
［配線領域］
このため、光不感領域Ｒdeadとしては、図１7の場合、受光画素Ｐｏｐｔが占める光感知領域の縦方向Ｙの上下それぞれに幅Ｗ１の光不感領域部分が、また横方向Ｚの左右それぞれに幅Ｗ２の光不感領域部分が形成され、この光不感領域部分が形成される。この幅Ｗ１，Ｗ２の上下左右の光不感領域部分によって光不感領域Ｒdead（マイクロセルを置かずに配線領域として機能させる）が形成される。シンチレータブロック１４３を平面視した場合、そのブロック下面１４３Ｌにおいては、受光画素Ｐｏｐｔの光感知領域は、横方向Ｚに延ばされ、横長の長方形を成している。この長方形に形成する分、その内側に配置するマイクロセルＭＳの数は、同一間隔での配置の場合、より多くの量の光を感知することができる。どの程度の横方向延長をするかどうは、検知したい光量と光分離（ノイズ）の程度によって変わる。
このため、光不感領域Ｒdeadとしては、図１7の場合、受光画素Ｐｏｐｔが占める光感知領域の縦方向Ｙの上下それぞれに幅Ｗ１の光不感領域部分が、また横方向Ｚの左右それぞれに幅Ｗ２の光不感領域部分が形成され、この光不感領域部分が形成される。この幅Ｗ１，Ｗ２の上下左右の光不感領域部分によって光不感領域Ｒdead（マイクロセルを置かずに配線領域として機能させる）が形成される。シンチレータブロック１４３を平面視した場合、そのブロック下面１４３Ｌにおいては、受光画素Ｐｏｐｔの光感知領域は、横方向Ｚに延ばされ、横長の長方形を成している。この長方形に形成する分、その内側に配置するマイクロセルＭＳの数は、同一間隔での配置の場合、より多くの量の光を感知することができる。どの程度の横方向延長をするかどうは、検知したい光量と光分離（ノイズ）の程度によって変わる。
【0129】
図１７の画素構成において、図１５に示すように、各検出画素Ｐｉｎに対して光学インターフェース１５２を介して、それぞれの受光画素Ｐｏｐｔが対向している。なお、光学インターフェース1５２は、実際には、例えば１０μｍ程度の薄い厚さの光学的透過層として形成されることが望ましい。
【0130】
このため、シンチレータブロック１４３の各シンチレータ１４３ＡでＸ線光子に励起された蛍光（パルス状の微弱光）はそれら各シンチレータ１４３Ａの下面（つまり、各検出画素Ｐｉｎ）からシンチレータブロック１４３の内部に四方八方に向かって出射される。各シンチレータ１４３Ａの側面の多くの部分が薄い遮光材で覆われているので、蛍光の出射方向は下面からの出射に限定される。出射された蛍光パルスの一部は、各受光画素Ｐｏｐｔの複数のマイクロセルＭＳそれぞれのアバランシェフォトダイオードＡＰＤに入射する。入射した蛍光パルスは、そのアバランシェフォトダイオードＡＰＤの光電変換機能とクエンチ抵抗Ｒとにより電気パルス信号に変換される。変換された電気パルス信号は、マイクロセルＭＳの静電容量成分Ｃを介して、各マイクロセルＭＳから出力される。複数のマイクロセルＭＳはセルの外側で配線パターンにより互いにワイヤードオア接続されているので（図１７，１８参照）、そのオア接続により、複数のマイクロセルＭＳからの電気パルス信号が１つの電気パルス信号として、少なくとも１つのマイクロセルＭＳが応答する毎に取り出される。
【0131】
この出力信号を処理する回路は、本実施形態では、後述する図１８に示す如く、光子計数型の検出機能を持たせた処理回路１４８により構成されている。この処理回路１４８は、本実施形態では、ＡＳＩＣブロック１４４に実装されている。この処理回路１４８は、Ｘ線光子それぞれが異なるエネルギを持つことに着目し、予め定めた複数のエネルギ領域に基づくエネルギ弁別を行ってエネルギ領域毎にＸ線光子を計数し、その計数値に基づき、対象物Ｐに含まれる物質の少なくとも種類及び性状を同定可能な、所謂、物質同定をも行うことができるように構成されている。勿論、エネルギ領域毎の計数値に基づく、所謂、単純透過像を得ることもできる。
【0132】
この処理回路１４８のエネルギ弁別機能部分の構成は、例えば国際特許公開公報ＷＯ 2013/047788 A1などで知られている。
【0133】
［配線パターニング］
本実施形態では、その処理回路１４８における入力回路部分及び入力端子に至る、前述したＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭから隙間領域Ｒspaceを介してＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣに至る配線接続、並びに、当該ＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣとＡＳＩＣブロック４４との電気的接続、さらには、ＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣからマザー基板４４への出力信号の引き出し構成の特徴を持つ。加えて、前述したマザー基板４４とＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭに存在する複数のマイクロセルＭＳとの間の電源供給線及びアース線の採り方も特徴の一つである。
本実施形態では、その処理回路１４８における入力回路部分及び入力端子に至る、前述したＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭから隙間領域Ｒspaceを介してＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣに至る配線接続、並びに、当該ＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣとＡＳＩＣブロック４４との電気的接続、さらには、ＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣからマザー基板４４への出力信号の引き出し構成の特徴を持つ。加えて、前述したマザー基板４４とＳｉＰＭ領域ＲＳｉＰＭに存在する複数のマイクロセルＭＳとの間の電源供給線及びアース線の採り方も特徴の一つである。
【0134】
図１７に示すように、各受光画素Ｐｏｐｔにおける複数のマイクロセルＭＳの出力ラインは縦方向Ｙで縦列するもの同士を一度、ワイヤードオア接続して上側の空き領域、即ち、光不感領域Ｒdeadの上側の領域に引き出し、その引き出した各縦列の引き出し線を再度、今度は横方向Ｚに引き回しながらワイヤードオア接続し、受光画素Ｐｏｐｔ毎の出力端Ｔpixelに纏めている。つまり、受光画素Ｐｏｐｔ毎に、その画素内のマイクロセルＭＳから出力された電気パルス信号は、この出力端Ｔpixelから取り出される。
【0135】
この出力端Ｔpixelに集められた１つ又は複数の電気パルス信号は、光不感領域Ｒdeadの上側の領域を横方向Ｚに走行する１本の出力配線パターン（ライン）ＷＰoutを通してＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣに画素毎に形成したパッドＰＤ（図１２参照）に至る。勿論、マイクロセルＭＳ自身の回路要素を含め、この出力ラインから上記パッドまで一貫して、チップ上面ＵＳにフォトリソグラフィにより形成される。
【0136】
図１７に示すように、上述した受光画素ＰｏｐｔをＰｏｐｔ１と表記すると、その横方向Ｚにて隣接した受光画素Ｐｏｐｔ２に対しても同様に、ワイヤードオア接続によりその隣接受光画素Ｐｏｐｔ２からの１本の出力配線パターンＷＰoutが横方向Ｚに沿って走行し、ＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣに形成した対応するパッドＰＤoutに電気的に接続されている。以下、これに横方向Ｚにて隣接した受光画素Ｐoptについても同様である。
【0137】
さらに、図１７に示すように、２段目の横方向Ｚにて互いに隣接する複数の受光画素Ｐｏｐｔについても１段目と同様に、縦方向Ｙにおける光不感領域Ｒdeadの上側の空き領域を使って横方向Ｚに、個々のパッドＰＤoutまで出力配線パターンＷＰoutを介して引き出されている。以下、図１７には図示していないが、第３段目以降の横方向Ｚにて互いに隣接する複数の受光画素Ｐｏｐｔについても同様である。
【0138】
なお、図１７から判るように、上記出力配線パターンＷＰoutをパターニングする場合に、横方向Ｚに隣接した出力配線パターンＷＰoutと、その下側、すなわち縦方向Ｙに隣接した、横方向隣接の出力配線パターンＷＰoutとの間に、光不感領域Ｒdeadの一部の領域（Ｗ１の領域）をパターニングせずに残している。これにより、受光画素Ｐｏｐｔの相互間の電磁波干渉を低減でき、互いの電磁的アイソレーションを取りやすくなる。
【0139】
勿論、これは配線幅、配線数、配線密度等を考慮して決められる。上記一部の領域（Ｗ１の領域）を残さずに配線パターンに使用してもよい。
【0140】
このように、各受光画素Ｐoptから横方向Ｚの片側に出力配線パターンＷＰoutを引き出している理由は、その横方向Ｚの片側にＡＳＩＣブロック１４４をチップ上面ＵＳに並置しているからである。
【0141】
［ＡＳＩＣ領域とパッド配置］
ＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣには、各受光画素Ｐｏｐｔの数分のパッド（図示せず）が２次元配列されている。それら複数のパッドは様々な態様で配列すればよく、これもフォトリソグラフィにより形成される。
ＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣには、各受光画素Ｐｏｐｔの数分のパッド（図示せず）が２次元配列されている。それら複数のパッドは様々な態様で配列すればよく、これもフォトリソグラフィにより形成される。
【0142】
上記パッドＰＤは、実装するＡＳＩＣブロック１４４の真下に位置し、ＡＳＩＣブロック１４４に設けるチャンネル分の入力端子Ｔｉｎ（図１８参照）に位置合わせされている。この複数チャンネルは、複数の受光画素Ｐｏｐｔの画素毎のチャンネル１４８１～１４８ｎの数（プリアンプから弁別回路に至る回路部の数に相当している。
【0143】
これらのパッドは、バンプボンディング用であり、バンプボンディングによりＡＳＩＣブロック１４４の複数チャンネル１４８１～１４８ｎの入力端子Ｔｉｎに電気的に接続される（図１２の拡大部分参照）。
【0144】
［ＡＳＩＣブロック］
ＡＳＩＣブロック１４４は、図１８に示す複数チャンネル１４８１～１４８ｎの分の処理部（即ち処理回路１４８）をＩＣ化したデバイスであり、その外形は半導体チップ１４２の縦方向Ｙの長さと同じ長さに設定され、横方向Ｚには所定の幅（図１２参照）。これは、半導体チップ１４２、即ち、検出モジュール１３２を縦方向Ｙに縦列状態で隣接配置するために、そのような寸法設定になっている。
ＡＳＩＣブロック１４４は、図１８に示す複数チャンネル１４８１～１４８ｎの分の処理部（即ち処理回路１４８）をＩＣ化したデバイスであり、その外形は半導体チップ１４２の縦方向Ｙの長さと同じ長さに設定され、横方向Ｚには所定の幅（図１２参照）。これは、半導体チップ１４２、即ち、検出モジュール１３２を縦方向Ｙに縦列状態で隣接配置するために、そのような寸法設定になっている。
【0145】
このＡＳＩＣブロック１４４の内部の集積化された処理回路１４８としては、各入力端子Ｔｉｎに電気的に繋がるチャンネル１４８１（～１４８ｎ）毎に、図１８に示すように、波形整形回路１６１、Ｘ線エネルギースペクトルに複数ｎ個のエネルギＢＩＮ（範囲）を設定するための複数「ｎ＋１」個（ｎは２以上の正の整数）の比較器１６２１，１1６２２，６２３，１６２４、及び、これらの比較器１６２１，１６２２，１６２３，１６２４に個別接続され、各エネルギＢＩＮに入るエネルギを有するＸ線光子の数を計数するカウンタ１６３１，１６３２，１６３３，１６３４を備えている。
【0146】
各波形整形回路１６１は、各受光画素Ｐｏｐｔの複数のマイクロセルＭＳから同時に又は一定のタイミング差を以って出力され、ワイヤードオア加算されて出力配線パターンＷＰout及びバンプボンディングＢＤを介して入力する１つ又は複数の電気パルス信号に一定時間毎に微積分処理を施す回路により構成される。これにより、この微積分処理により１つ又は複数のパルス信号が１つのパルス信号に合成され、この合成されたパルス信号が一定時間毎に出力される。本実施形態では、ＳｉＰＭ１５１は複数の小さいマイクロセルＭＳを備え、それらの
マイクロセルＭＳの光電変換素子は、適度なバイアス電圧の印加の下、ガイガーモードで動作するＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を搭載し、アバランシェ効果による１０６程度の高いゲインで信号が発生し、クエンチ抵抗で放電することで、４０～５０ｎｓのパルスとなる。ピクセルの出力は、シンチレータ材料がＧＦＡＧの場合、シンチレーションの遅延時間特性に従い、各マイクロセル合成出力として、立ち上がりから立下りまでの時間が２００ｎｓ前後という高速応答をさせることができる。
マイクロセルＭＳの光電変換素子は、適度なバイアス電圧の印加の下、ガイガーモードで動作するＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を搭載し、アバランシェ効果による１０６程度の高いゲインで信号が発生し、クエンチ抵抗で放電することで、４０～５０ｎｓのパルスとなる。ピクセルの出力は、シンチレータ材料がＧＦＡＧの場合、シンチレーションの遅延時間特性に従い、各マイクロセル合成出力として、立ち上がりから立下りまでの時間が２００ｎｓ前後という高速応答をさせることができる。
【0147】
比較器１６２１，１６２２，１６２３，１６２４には、Ｘ線エネルギＢＩＮの閾値に相当する基準電圧（閾値）ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ４が印加されている。この基準電圧ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ４は、例えばＸ線エネルギが１８ｋｅＶ，２５ｋｅＶ，３８ｋｅＶ，及び５０ｋｅＶ（管電圧に相当）に相当する電圧値である。これにより、Ｘ線エネルギースペクトルが１８～２５ｋｅＶ，２５～３８ｋｅＶ，及び３８～５０ｋｅＶの３つのエネルギＢＩＮが演算上、設定される。なお、０～１８ｋｅＶのエネルギ範囲に入るＸ線光子はノイズであるとして光子計数から除外される。
【0148】
このため、比較器１６２１，１６２２，１６２３，１６２４は、それぞれ、その入力端に基準電圧ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３，ＴＨ４を超えたとき波高値の電気パルス信号（光感知素子毎に合成された電気パルス信号）が到来したときに、その出力「１」を示す論理信号を出力する。このため、カウンタ１６３１(１６３２，１６３３，１６３４)はその出力に応答して計数値をインクリメントすることで、Ｘ線光子の数を計数する。
【0149】
さらに、ＡＳＩＣブロック１４４の内部の集積回路には、各カウンタ１６３１，１６３２，１６３３，１６３４の後段に接続された計数値記録回路１６４及び計数値読出回路１６５を備える。計数値記録回路１６４は、各カウンタ１６３１，１６３２，１６３３，１６３４から計数値を受け取り、それら計数値の相互差分によりエネルギＢＩＮ毎の光子計数値を演算し、一旦、内部メモリ記録する。この光子計数値は、計数値読出回路１６５により受光画素毎（即ち検出画素毎）に且つエネルギＢＩＮ毎に一定のタイミングで読み出されるとともに、所定ビット数のデジタル信号として複数の出力端Ｔｏｕｔから時系列に順次出力される。
【0150】
このＡＳＩＣブロック１４４の複数の出力端Ｔｏｕｔは、別のバンプボンディングを経由して、半導体チップ１４２のＡＳＩＣ領域ＲＡＳＩＣに戻され、入出力用パッド領域Ｒｐａｄ２に形成された入出力パッドＰＤｉaに接続されている。この入出力パッドＰＤｉaは半導体チップ１４２の配線パターンによってチップ上面ＵＳによって形成されている。
【0151】
この入出力パッドＰＤｉaは、図１２に模式的に示すように、ワイヤーボンディングＷＢによってマザー基板４４の所定端子に電気的に接続されている。この所定端子を介して、Ｘ線検出装置２２の光子計数値を示すデジタルデータがフロントエンドプロセッサ２６を介してユーザＰＣ：２７に送られる。
【0152】
ユーザＰＣ：２７は、かかるデジタルデータに基づいて物質同定及び／又は画像生成を実行し、その結果をＸ線非破壊検査や医用Ｘ線検査に供する。
【0153】
＜スキャン動作＞
次に、図１９に基づきＸ線検査システム１１のスキャン動作及びその作用効果を説明する。
次に、図１９に基づきＸ線検査システム１１のスキャン動作及びその作用効果を説明する。
【0154】
図１９に示すフローチャートは、フロントエンドプロセッサ２６及びユーザＰＣが協働して行う各要素の駆動及び制御、並びに画像処理を説明している。
【0155】
同図に示すように、ユーザＰＣは、ユーザとの間でインターラクティブに撮影条件を設定し（ステップＳ１１）、フロントエンドプロセッサ２６にＸ線検出装置２２への調整を指示する（ステップＳ１２）。
【0156】
これを受けて、フロントエンドプロセッサ２６は、駆動機構２４、４３に指令を与えて、コリメータ３３及び２本の細長検出器３１１，３１２をそれらの初期位置へ位置付ける（ステップＳ１３）。これにより、図２０及び図２１に示すように、２本の細長検出器３１１，３１２がそれらの所定の初期位置ＳＴ１，ＳＴ２へディスクリートに整列させられる。なお、初期位置ＳＴ１，ＳＴ２は、それら検出器３１１，３１２それぞれの左端位置が最左端位置になる状態で決めるものとする。
【0157】
このとき、コリメータ３３も同様にスキャン方向ＳＤ（実際には、その斜め方向ＭＤ）の初期位置に位置付けられる。したがって、Ｘ線発生装置２１から照射されたＸ線はコリメータ３３の開口３３Ａ，３３Ｂによりコリメートされ、２本のファンビームＸ線に成形され、初期位置ＳＴ１，ＳＴ２に在る検出器３１１，３１２のＸ線入射窓３１Ｗ１，３１Ｗ２のみに、又は、それより前述の所定マージンを持たせたエリアにのみ照射される。
【0158】
次いで、フロントエンドプロセッサ２６は、駆動機構２４，４３に所定の速度制御プロファイル（速度パターンとも言う）に沿ったスキャン命令を与えて、コリメータ３３及び２本の細長検出器３１１，３１２を斜め方向ＭＤに移動開）始させる（ステップＳ１４）。つまり、コリメータ３３（開口３３Ａ，３３Ｂ）及び検出器３１１，３１２は互いに同期して斜め方向ＭＤに移動される。このとき、ガイドレール４２がスキャン方向ＳＤに対して所定角度θだけ斜めになっているので、それらコリメータ３３及び検出器３１１，３１２は互いに同期状態でスキャン方向ＳＤに対して角度θだけ斜めの方向ＭＤに引き上げられつつ、スキャン方向ＳＤに沿って移動する。
【0159】
このスキャン動作は、駆動機構２４，４３の例えばサーボ制御による停止位置の指令又は停止センサが停止位置情報を出すまで、初期位置ＳＴ１，ＳＴ２から加速区間（助走区間）、定速区間、及び減速区間から成る台形状の速度制御プロファイルによって続けられる（ステップＳ１４、Ｓ１５：図２０及び図２１参照）。つまり、これらの図に示す例の場合、一方の検出器３１１は、その初期位置ＳＴ１から一定速度に達する位置Ａ１までの間の加速区間とし、その位置Ａ１から減速開始する位置Ｂ１までの区間を定速区間とし、減速開始位置Ｂ１から停止する位置ＳＰ１までの区間を減速区間としている。加速区間ＳＴ１～Ａ１はスロースタートとも呼ばれ、逆に、減速区間Ｂ１～ＳＰ１をスローストップとも呼ばれている。同様に、他方の検出器３１２についても、加速区間ＳＴ２～Ａ２、定速区間Ａ２～Ｂ２、及び減速区間Ｂ２～ＳＰ２が設定されている。
【0160】
このため、一方の検出器３１１については、位置ＳＴ１～ＳＰ１までがスキャン担当範囲Ｒ１であり、他方の検出器３１２については、位置ＳＴ２～ＳＰ２までがスキャン担当範囲Ｒ２であり、両スキャン担当範囲Ｒ１，Ｒ２は途中でオーバーラップ区間ＯＶを設けている。このオーバーラップ区間ＯＶにおけるＸ線検出データに基づいて、両範囲Ｒ１、Ｒ２のＸ線検出データを繋ぎ、撮影領域２２Ｗに対するＸ線検出データをデジタル化した、一定レート毎のフレームデータを作成することができる。
【0161】
上記スキャン動作が終了すると（ステップＳ１６）、フロントエンドプロセッサ２６は駆動機構２４，４３に停止命令及び初期位置へのリターン命令を出す（ステップＳ１６， Ｓ１７）。次いで、次のスキャン動作が指令されたかどうか判断しながら、終了まで同様のスキャン動作を繰り返す（ステップＳ１８，Ｓ１９）。
【0162】
＜データ収集、フレームデータ生成、及び作用効果＞
フロントエンドプロセッサ２６は、予め定めた手順に沿って、上述したスキャン動作と併行したリアルタイム又は一定の遅延時間をおいて、又はポストプロセスとして、図１９の右欄に示すデータ収集及びフレームデータ生成処理を行う。
フロントエンドプロセッサ２６は、予め定めた手順に沿って、上述したスキャン動作と併行したリアルタイム又は一定の遅延時間をおいて、又はポストプロセスとして、図１９の右欄に示すデータ収集及びフレームデータ生成処理を行う。
【0163】
この収集及び生成の処理は、Ｘ線検出装置２２に搭載した処理回路１４８の計数値読出回路１６５から出力される検出器３１１，３１２それぞれの、所定フレームレート（例えば１６０００ｆｔｓ）毎のフレームデータＦＲＩＮＩを読み込み、順次、その内部メモリ２２Ｍ（図２２参照）に一時保存する（ステップＳ３１，Ｓ３２）。
【0164】
この読込及び一時保存により、内部メモリ２２Ｍには、検出器毎に、それぞれ縦列した複数のモジュール１３２それぞれの画素アレイＰａｙからのデジタル量のＸ線フォトンの計数値（即ち、画素Ｐｉｎ毎のＸ線量を表す画素値）が保存される。このとき、モジュール１３２の相互間にはギャップである、所定幅の隙間ＳＰ２があるため、内部メモリ２２Ｍにおける検出器フレームデータＦＲＩＮＩの対応位置には画素値は存在していない（図２２参照）。
【0165】
そこで、フロントエンドプロセッサ２６は、例えば公知の外挿処理によって、例えば隙間ＳＰ２を分割する画素Ｐｉｎｅｓそれぞれの画素値をその周辺の画素の既知の画素値に基づき推定する（ステップＳ３３：図２２参照）。このため、隙間ＳＰ２の長手方向Ｙの長さは、つまり、ギャップの幅は画素Ｐｉｎのサイズ（例えば２００、２５０，３００μｍなど）に合わせて設定してことで外挿演算がより簡単化される。このように隙間ＳＰ２の画素の値が充足された検出器フレームデータＦＲＤＥＣは次の処理までメモリ２２Ｍに保存される。
【0166】
なお、この外挿処理は省略してもよい。
【0167】
次いで、フロントエンドプロセッサ２６は、内部メモリ２２Ｍに保存されている外挿済みの検出器フレームデータＦＲＤＥＣを、同様に内部メモリ２２Ｍに構築された再構成空間Ｓｒｅｃ（画素Ｐｒｅｃ）にマッピングするとともに、両検出器３１１，３１２からそれぞれ収集された所定フレームレート分のマッピング画素をシフト＆アッド法で合成しながらサブピクセル法を実施して、撮影領域２２Ｗの分のフレームデータを生成する（ステップＳ３４：図２２参照）。これにより生成されたフレームデータは、内部メモリ２２Ｍに保存される（ステップＳ３５）。この保存されたフレームデータは、データ収集が終われば、ユーザＰＣ２７に出力されて画像再構成、その画像に基づく物質の種類の同定などに供される（ステップＳ３６，Ｓ３７）。
【0168】
ここで、本願に係る検出器３１の斜め方向の移動を伴う斜めスキャンとも言える、ステップＳ３４で実施されるシフト＆アッド法及びサブピクセル法に基づくフレームデータの生成を、図２３を用いて詳述する。
【0169】
図２３は、所定サイズの画素Ｐｒｅｃを持つ再構成空間Ｓｒｅｃに、例えばフレームレート１６０００ｆｐｓで収集されるフレームデータのうち、時刻ｔ＝ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４で順次収集され且つ隙間ＳＰ２に画素値が補填されたフレームデータを順次貼り付けた状態を示している。物理画素である画素Ｐｉｎ及び再構成画素Ｐｒｅｃのサイズは共に、例えば前述した２５０×２５０μｍと同じであり、検出器３１の短手方向Ｚ（スキャン方向ＳＤ）の画素数は４つに簡略化して模式的に示している。また、所定角度θは、検出器３１がスキャン方向ＳＤに画素Ｐｉｎの４つ分移動したときに、長手方向Ｙに画素Ｐｉｎの１つ分移動する値に模式的に描いている。
【0170】
なお、画素Ｐｉｎ及び再構成画素Ｐｒｅｃのサイズは互いに違っていてもよい。
【0171】
また、検出器３１は、所定角度θの斜め方向ＭＤへ一定速度（定速区間）で移動している状態を想定しているので、スキャン方向ＳＤ及び斜め方向ＭＤへの各時刻ｔのフレームデータの移動量は一定である。つまり、図２０に示す速度制御プロファイルのうち、定速区間Ａ1～Ｂ１，Ａ２～Ｂ２の区間での速度に同期した移動量に応じてフレームデータのマッピング（貼付け）を示している。
【0172】
このように本実施形態によれば、このため、検出器３１の隙間ＳＰ２の部分の画素値が外挿により補填された、モジュール縦列体１３２Ｍの全検出データ分のフレームデータが再構成空間Ｓｒｅｃにおいて所定角度θの斜めの方向に順次マッピングされる。このとき、画素値が補填されてはいるが直接の検出データではない隙間ＳＰ２の部分も所定角度θを以って斜め移動（シフト）していく。
【0173】
そこで、フロントエンドプロセッサ２６は、再構成空間Ｐｒｅｃの再構成画素Ｐｒｅｃ毎に、各フレームの画素Ｐｉｎが寄与する画素値とその面積とに基づいて、所謂、サブピクセル法に基づいて再構成画素Ｐｒｅｃの画素値を演算する。例えば図２３の中央付近の画素Ｐｒｅｃ－ｎに着目すると、その再構成画素Ｐｒｅｃは、画素部分Ｐａ（隙間ＳＰ２の部分の画素の一部であり、外挿された画素値を持つ）、画素部分Ｐｂ（時刻ｔ＝ｔ４の画素の一部）、画素部分Ｐｃ（時刻ｔ＝ｔ3の画素の一部）、及び画素部分Ｐｄ（時刻ｔ＝ｔ2の画素の一部）から成る。このため、それらの画素部分の面積（ここでは画素全面積の1／４ずつの面積）に応じて加算されて再構成画素Ｐｒｅｃ－ｎの画素値が演算される。
【0174】
なお、前述した外挿処理を省略した場合、画素部分Ｐａは存在しないことにして、画素部分Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの画素値及び面積から画素Ｐｒｅｃ－ｎの画素値を決めてもよい。
【0175】
その他の再構成画素Ｐｒｅｃも同様である。特に、２つの検出器３１が分担するスキャン範囲Ｒ１，Ｒ２のオーバーラップ区間ＯＶにおいても画素値が同様に演算される。ただ、このオーバーラップ区間ＯＶにおいて、両検出器３１が共に検出する画素がある場合、その両画素値は平均されてサブピクセル法に供される。この平均化演算を減らすという観点から、図２０における速度制御プロファイルにおいて、Ｂ１＝Ａ２、即ち、一方の検出器３１１の定速区間の終了点と他方の検出器３１２の定速区間の開始点とを一致させることが望ましい。
【0176】
さらに、フロントエンドプロセッサ２６は、上述のようにフレームデータをマッピングしてサブピクセル法を実行する途中で、又は、その実行後に、一方の検出器３１１の加速区間ＳＴ１～Ａ１、他方の検出器３１２の減速区間Ｂ２～ＡＰ２、一方の検出器３１１の長手方向Ｙの上下端における三角形を成す検出器斜め移動部分ＤＰ１，ＤＰ３、並びに、他方の検出器３１２の長手方向Ｙの上下端における検出器斜め移動部分ＤＰ３，ＤＰ４の画素データを破棄する。
【0177】
これにより、図２１に示すように、両検出器３１のスキャン動作に基づく矩形状の画像領域ＩＭａｒｅａが撮影領域２２Ｗの内側に提供される。この画像領域ＩＭａｒｅａのフレームデータは、スキャン方向ＳＤの両端の加速区間及び減速区間のデータ、及び、検出器３１の斜め移動に伴う上下端のデータ不足に因り不安定な三角形部分のデータが排除された、安定で且つ信頼性の高いデータになる。このフレームデータがユーザＰＣ２７に送られる。
＜第９の配置例＞
ここで、図２４を用いて、前述した細長検出器の３面バッタブルの配置例を第９の配置例として説明する。
＜第９の配置例＞
ここで、図２４を用いて、前述した細長検出器の３面バッタブルの配置例を第９の配置例として説明する。
【0178】
この配置例に係るＸ線検出装置２２Ｈは、図２４に示すように、この検出装置は２つの細長検出器３１１，３１２を搭載し、かつ、それら２つの細長検出器３１１，３１２の初期位置が撮影領域２２Ｗのスキャン方向ＳＤおける左端にて互いに背中合わせに隣接配置されている。つまり、一方の細長検出器３１１がスキャン方向ＳＤの進行方向の先頭側に配置されるとともに、他方の細長検出器３１２がスキャン方向ＳＤの進行方向の後ろ側に配置され、両検出器３１１、３１２の両矩形状のＸ線入射窓３１Ｗ１、３１Ｗ２は長手方向Ｙ（第１の方向）に沿って且つ互いに隣接するように配置されている。つまり、他方の細長検出器３１２のもう一方の検出器３１１に対する長手方向Yの向きを逆にしている。
【0179】
両方のＸ線入射窓３１Ｗ１、３１Ｗ２の間の隙間は可能な限り０にすることが望ましいが、製造上、例えば一定の隙間ＳＰ３（例えば１画素分前後に相当する隙間）だけ空けてもよい。
【0180】
さらに特徴的な配置構造として、両検出器３１１、３１２はそれらの長手方向Ｙにおいて所定距離Ｄだけ互いに相違させている。この所定距離Ｄは、Ｄ＝０．５＋Ｎ（Ｎは１以上の正の整数）の画素分に相当する長さである。このため、Ｄ＝１．５画素、２．５画素、…となり、画素のサイズに対して処理し易い長さに設定されている。勿論、この所定距離Dは０．５画素分の長さであってもよいことはよい。
【0181】
このように２つの細長検出器３１１、３１２を３面バッタブルの配置にすることのよって、それらのＸ線入射窓３１Ｗ１、３１Ｗ２は互いに少なとも一定の隙間SP3を空けて隣接させることができる。つまり、１本の細長検出器に比べて、スキャン方向SDのX線入射窓の長さ、つまりX線を受ける開口長さを広げることができ、より２次元面検出器の検出機能に近づけることができる。
【0182】
この２つの細長検出器３１１、３１２を、長手方向Yの所定距離Dの差を保持した状態でスキャン方向SDに対して所定角度θだけ斜めの方向MDに一緒に移動させることによって、より広いＸ線入射窓３１Ｗ１＋３１Ｗ２を以ってスキャンさせることができる。これにより、前述したように斜めに移動させることによって、超解像効果をより効果的に得られる。
【0183】
なお、スキャン方向SDの一定の隙間SP3に画素が存在しないことに対しても、前述した長手方向Yの隙間SP２に対する補正と同様に補正処理される。
以上のように本実施形態に係るＸ線検査システム１１及びこれに搭載するスキャン型のＸ線検出装置２２を様々な検出器配置例と共に説明してきた。この実施形態に拠れば、特に、細長検出器を長手方向Ｙに沿ってディスクリートに複数配置する、本発明者等が「多列配置」と呼んでいる構成による作用効果と、１つ又は複数の細長検出器をスキャン方向ＳＤから所定角度θだけ斜めに移動させる（引き上げる、引き下げる）、本発明者等が「機械式斜めスキャン」による作用効果とに大別できる。勿論、上述したように、多列配置と機械式斜めスキャンとを組み合わせて実施することで、それら両者の作用効果を得ることができる。
以上のように本実施形態に係るＸ線検査システム１１及びこれに搭載するスキャン型のＸ線検出装置２２を様々な検出器配置例と共に説明してきた。この実施形態に拠れば、特に、細長検出器を長手方向Ｙに沿ってディスクリートに複数配置する、本発明者等が「多列配置」と呼んでいる構成による作用効果と、１つ又は複数の細長検出器をスキャン方向ＳＤから所定角度θだけ斜めに移動させる（引き上げる、引き下げる）、本発明者等が「機械式斜めスキャン」による作用効果とに大別できる。勿論、上述したように、多列配置と機械式斜めスキャンとを組み合わせて実施することで、それら両者の作用効果を得ることができる。
【0184】
＜多列配置＞
多列配置を採用した場合、まず、１つの撮影領域２２Ｗを例えば２本の細長検出器３１１，３１２で分担してスキャンできる。これにより１本の検出器をスキャンさせる場合に比べて、スキャン時間、即ちデータ収集に要する撮影時間を１／複数分だけ短縮させることができる。
多列配置を採用した場合、まず、１つの撮影領域２２Ｗを例えば２本の細長検出器３１１，３１２で分担してスキャンできる。これにより１本の検出器をスキャンさせる場合に比べて、スキャン時間、即ちデータ収集に要する撮影時間を１／複数分だけ短縮させることができる。
【0185】
また、図２１において説明した、フレームデータ生成時に破棄する部分領域ＤＰ１～ＤＰ４の面積は、多列配置にすることによって、１本の細長検出器で従来の斜めスキャンを行い場合に比べて、少ない。このため、収集したデータを極力、無駄なく使用できる。
【0186】
＜機械式斜めスキャン＞
また、機械式斜めスキャンの場合、各細長検出器３１がその相互に隣接するモジュール１３２の間に隙間ＳＰ２があって物理的な検出画素が無い場合であっても、その隙間ＳＰ２に相当する画素値が外挿により補間された上で、再構成空間Ｐｒｅｃに斜めに貼り付けられていく（図２３参照）。このため、隙間ＳＰ２に検出画素が無いことによる影響はなく、再構成空間Ｐｒｅｃとの相対的に斜め方向へのマッピングによって、隙間ＳＰ２が存在していても高解像度で、画素の変化が滑らかなデジタルっぽくない画素Ｐｒｅｃから成るフレームデータを再構成できる。また、斜めにスキャンすると統計ノイズが減るため、再構成画素サイズの割には統計ノイズが減る。つまり被ばく線量が減る。
また、機械式斜めスキャンの場合、各細長検出器３１がその相互に隣接するモジュール１３２の間に隙間ＳＰ２があって物理的な検出画素が無い場合であっても、その隙間ＳＰ２に相当する画素値が外挿により補間された上で、再構成空間Ｐｒｅｃに斜めに貼り付けられていく（図２３参照）。このため、隙間ＳＰ２に検出画素が無いことによる影響はなく、再構成空間Ｐｒｅｃとの相対的に斜め方向へのマッピングによって、隙間ＳＰ２が存在していても高解像度で、画素の変化が滑らかなデジタルっぽくない画素Ｐｒｅｃから成るフレームデータを再構成できる。また、斜めにスキャンすると統計ノイズが減るため、再構成画素サイズの割には統計ノイズが減る。つまり被ばく線量が減る。
【0187】
これらの優位性が互いに有機的に連携して作用することによって、ユーザＰＣで撮影可能な対象物内の物質の種類や性状を同定する、所謂、物質同定がより高精度で信頼性の高いものになる。
【0188】
このように、既知である一定間隔の隙間ＳＰ２の存在が許容された状態でモジュール縦列体１３２Ｍ、即ち、細長検出器３１を製造できる。つまり、複数のモジュール１３２を隙間なく隣接しなければならないという制約が緩和又は無くなるので、その分、組立作業が容易化され、組立コストの低減にもなる。
【0189】
さらに、画像領域ＩＭａｒｅａの画像データを生成する過程において、再構成空間に検出器のフレームデータを貼付けるので、検出画素よりも小さい画素を持つ解像度の復元も可能になる。また、面検出器に比べて被写体（対象物）からの散乱線の混入を軽減できる。
【0190】
＜多列配置、機械式スキャン＞
また、この多列配置を前提として機械式斜めスキャンの場合、図２１で説明したように、スキャン分担領域Ｒ１，Ｒ２の合計である撮影領域２２Ｗの内、実際には、検出データがスキャン速度の変化（加速、減速）や画素値の不安定な部分領域を排除して画像領域ＩＭａｒｅａのデータを得ている。このため、より安定し且つ分解能が高い領域のデータのみを得ることができ、再構成画像の高品質化も図ることができる。
また、この多列配置を前提として機械式斜めスキャンの場合、図２１で説明したように、スキャン分担領域Ｒ１，Ｒ２の合計である撮影領域２２Ｗの内、実際には、検出データがスキャン速度の変化（加速、減速）や画素値の不安定な部分領域を排除して画像領域ＩＭａｒｅａのデータを得ている。このため、より安定し且つ分解能が高い領域のデータのみを得ることができ、再構成画像の高品質化も図ることができる。
【0191】
さらに、本実施形態では、多列配置および機械式スキャン共に、コリメータ３３に形成する開口３３Ａ， ３３Ｂ（又は、そのうちの一つ）の長さ及び幅を、より小さくすることができる。つまり、図２１に示すように、最終的に欲しい収集領域は、図示した画像領域ＩＭａｒｅａである。各検出器３１はＸ線入射窓３１Ｗを有しているため、その入射窓３１Ｗの幅Ｗｃは決まるが、長手方向Ｙの長さＨｃは画像領域ＩＭａｒｅａの縦方向の長さを満足すればよい。このため、開口３３Ａ，３３Ｂの縦横の幅は画像領域ＩＭａｒｅａ一部分である長さＨｃ×幅Ｗｃの矩形状に、又は、それよりも前述の所定のマージンを持った矩形状に、Ｘ線をコリメートできればよい。この長さＨｃ×幅Ｗｃというサイズにコリメートする場合、従来の検出器自体を斜めに配置する同等サイズの斜めスキャン（例えば前述したＷＯ ２０１７／１７０４０８ Ａ１に記載のスキャン構造）に比べて小さくでき、したがって、対象に対するＸ線被ばくの軽減にも貢献する。
【0192】
＜光子計数型でスキャン型の検出器であることの作用効果＞
上記実施形態に係る細長検出器３１は、Ｘ線の量として、その光子数を計数する光子計数型の検出器であって、且つ、対象をスキャンしながら面検出器として動作させるスキャン型の検出器である。
上記実施形態に係る細長検出器３１は、Ｘ線の量として、その光子数を計数する光子計数型の検出器であって、且つ、対象をスキャンしながら面検出器として動作させるスキャン型の検出器である。
【0193】
これにより、従来の積分型のＸ線検出器に比べて、検出器を離散的に配置することによる、患者からの散乱成分の混入の軽減は元より、シンチレータの光拡散に相当するボケが少ないので解像度が優れていること、電気ノイズの混入を低減できるのでコントラスト分解能が高いこと、また、そのことに加え、線量と出力がリニアになるので、ダイナミックがより広いことが挙げられる。さらに、検出器感度が高いこともある。さらに、Ｘ線のパルス信号処理までの過程を高速化できるので、高速応答も可能である。さらには、光子計数型であるので、透過Ｘ線のエネルギ情報を高精度で弁別・処理できるので、いわゆる物質同定などのエネルギ弁別に依存した処理に向いている。さらには、医用診断装置で昨今問題となっている患者のみならず、医師へのＸ線被ばく線量を大幅に軽減させることができる。これは、検出感度が高く、かつ電気ノイズの少ないことに拠る。
【0194】
一方、ＣｄＴｅなどの半導体を用いた直接変換型のＸ線検出器に比べると、本願の細長検出器３１は検出できるエネルギ範囲（ｋeV）が広いこと、検出感度を高くできること、さらには画素間のクロストーク（チャージシェアリングに相当）が少ないため、エネルギ描出能が高く、結果として計数率特性（1% count loss/1mm2）が優れている。これによって、この検出器の応用範囲がより広い点が挙げられる。加えて、ポーラリゼーションなどの不安定要因がより少ないことから、医療用CTや食品異物検査などで要求される検出能力にも対応可能である。さらには、ＣｄＴｅ半導体の動作に必要な高いバイアス電圧の供給が不要であり、検出器の回路設計を容易化でき、医療安全規格への対応もより容易になる。勿論、製造コストもより低く抑えることが可能である。
【0195】
更に、スキャン型とすることで、対象物からの散乱線の混入が極めて少なくなり、画質（コントラスト分解能）が向上し、光子計数型の検出構成を採用した場合には物質同定の精度向上にも寄与する。とくに、スリット３３との同期連動を併用しているので、Ｘ線の照射野は、移動する細長検出器３１に必要なＸ線入射窓３１Ｗの幅にコリメートされるとともに、長手方向Ｙの長さは本実施形態では図２１に示す長さＨｃ又はそれに一定のマージンを加えた長さにコリメートされる。これによって、Ｘ線被ばく線量がより一層低減さされる。この照射野の長手方向Ｙにおける長さＨｃへのコリメートは、本実施形態に係る機械式スキャンならではのものであり、従来のように検出器自体を斜めに傾けてスキャンするタイプに対して優位な点の一つである。
【0196】
なお、本発明は前述した実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、さらに様々な構成を組み合わせて実施してもよい。
【符号の説明】
【0197】
１１ Ｘ線検査システム
２１ Ｘ線発生装置
２２，２２Ａ～２２Ｇ Ｘ線検出装置
２２Ｗ 撮影領域
２３、２４ 駆動装置
２５ 駆動機構
２６ フロントエンドプロセッサ
２７ ユーザＰＣ
３１ 細長検出器（Ｘ線検出器）
３１Ｗ Ｘ線入射窓
３１Ｌ 長辺（第１の方向を提供）
３１Ｓ 短辺（第２の方向を提供）
３３ コリメータ
３３Ａ，３３Ｂ 第１、第２のスリット
４２ ガイドレール
４４ マザー基板
４５ 支持フレーム（支持体）
１３２Ｍ モジュール縦列体
ＰＸａｙ 画素アレイ
１３１ ケース
１３２ モジュール
ＳＰ２ 隙間（ギャップ）
Ｙ 長手方向
Ｚ 短手方向
θ 所定角度
ＭＤ 斜め方向
ＩＭａｒｅａ 画像領域
ＯＢ 検査対象
Ｒ１， Ｒ２ スキャン範囲（スキャン分担範囲）
ＸＢ Ｘ線ファンビーム（Ｘ線）
２１ Ｘ線発生装置
２２，２２Ａ～２２Ｇ Ｘ線検出装置
２２Ｗ 撮影領域
２３、２４ 駆動装置
２５ 駆動機構
２６ フロントエンドプロセッサ
２７ ユーザＰＣ
３１ 細長検出器（Ｘ線検出器）
３１Ｗ Ｘ線入射窓
３１Ｌ 長辺（第１の方向を提供）
３１Ｓ 短辺（第２の方向を提供）
３３ コリメータ
３３Ａ，３３Ｂ 第１、第２のスリット
４２ ガイドレール
４４ マザー基板
４５ 支持フレーム（支持体）
１３２Ｍ モジュール縦列体
ＰＸａｙ 画素アレイ
１３１ ケース
１３２ モジュール
ＳＰ２ 隙間（ギャップ）
Ｙ 長手方向
Ｚ 短手方向
θ 所定角度
ＭＤ 斜め方向
ＩＭａｒｅａ 画像領域
ＯＢ 検査対象
Ｒ１， Ｒ２ スキャン範囲（スキャン分担範囲）
ＸＢ Ｘ線ファンビーム（Ｘ線）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】