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(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】P2022044918
(43)【公開日】2022-03-18
(54)【発明の名称】放射線撮像装置
(51)【国際特許分類】
G01T 7/00 20060101AFI20220311BHJP
A61B 6/03 20060101ALI20220311BHJP
【ＦＩ】
G01T7/00 B
A61B6/03 320R
A61B6/03 320H
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020150308
(22)【出願日】2020-09-08
(71)【出願人】
【識別番号】320011683
【氏名又は名称】富士フイルムヘルスケア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000350
【氏名又は名称】ポレール特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】小野内 雅文
(72)【発明者】
【氏名】石津 崇章
【テーマコード（参考）】
2G188
4C093
【Ｆターム（参考）】
2G188AA02
2G188BB02
2G188CC29
2G188DD05
2G188DD16
2G188FF16
2G188FF30
4C093AA22
4C093CA36
4C093EB13
4C093EB22
4C093EB30
(57)【要約】
【課題】放射線源の位置を固定したまま検出器とコリメータとの位置合わせが可能な放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】放射線を被写体に照射する放射線源と、前記放射線の光子を検出する複数の検出素子と、前記放射線源と前記検出素子との間に配置され、前記放射線が通過する複数の通過孔を形成する複数の壁を有するコリメータを備える放射線撮像装置であって、前記検出素子と前記コリメータは、前記壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、前記放射線が照射される方向と直交する方向において位置合わせされることを特徴とする。
【選択図】図４Ａ
【解決手段】放射線を被写体に照射する放射線源と、前記放射線の光子を検出する複数の検出素子と、前記放射線源と前記検出素子との間に配置され、前記放射線が通過する複数の通過孔を形成する複数の壁を有するコリメータを備える放射線撮像装置であって、前記検出素子と前記コリメータは、前記壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、前記放射線が照射される方向と直交する方向において位置合わせされることを特徴とする。
【選択図】図４Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射線を被写体に照射する放射線源と、
前記放射線の光子を検出する複数の検出素子と、
前記放射線源と前記検出素子との間に配置され、前記放射線が通過する複数の通過孔を形成する複数の壁を有するコリメータを備える放射線撮像装置であって、
前記検出素子と前記コリメータは、前記壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、前記放射線が照射される方向と直交する方向において位置合わせされることを特徴とする放射線撮像装置。
前記放射線の光子を検出する複数の検出素子と、
前記放射線源と前記検出素子との間に配置され、前記放射線が通過する複数の通過孔を形成する複数の壁を有するコリメータを備える放射線撮像装置であって、
前記検出素子と前記コリメータは、前記壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、前記放射線が照射される方向と直交する方向において位置合わせされることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項2】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比は、前記壁に沿って並ぶ複数の検出素子の出力信号が加算された値に基づいて算出されることを特徴とする放射線撮像装置。
前記壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比は、前記壁に沿って並ぶ複数の検出素子の出力信号が加算された値に基づいて算出されることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項3】
請求項２に記載の放射線撮像装置であって、
前記通過孔の中に前記壁に沿って三つ以上の検出素子が並ぶ場合、両端以外の検出素子の出力信号が加算されることを特徴とする放射線撮像装置。
前記通過孔の中に前記壁に沿って三つ以上の検出素子が並ぶ場合、両端以外の検出素子の出力信号が加算されることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項4】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記検出素子と前記コリメータとを位置合わせするときの前記壁と直交する方向における位置調整量ΔＡＬは、前記検出素子の大きさをＰ、前記壁の厚さをＷ、前記壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ１、Ｓ２とするとき、
ΔＡＬ＝（Ｐ－Ｗ／２）・（Ｓ１－Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２）
として算出され、Ｓ１を出力する検出素子の側へ前記コリメータをΔＡＬ移動させることを特徴とする放射線撮像装置。
前記検出素子と前記コリメータとを位置合わせするときの前記壁と直交する方向における位置調整量ΔＡＬは、前記検出素子の大きさをＰ、前記壁の厚さをＷ、前記壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ１、Ｓ２とするとき、
ΔＡＬ＝（Ｐ－Ｗ／２）・（Ｓ１－Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２）
として算出され、Ｓ１を出力する検出素子の側へ前記コリメータをΔＡＬ移動させることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項5】
請求項４に記載の放射線撮像装置であって、
前記出力信号Ｓ１、Ｓ２の値に基づいて算出される位置調整量ΔＡＬを表示する表示部をさらに備えることを特徴とする放射線撮像装置。
前記出力信号Ｓ１、Ｓ２の値に基づいて算出される位置調整量ΔＡＬを表示する表示部をさらに備えることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項6】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記検出素子と前記コリメータとを、前記放射線が照射される方向を回転軸として回転する方向に位置合わせする場合、前記コリメータの四隅の通過孔の一つである第一通過孔と前記第一通過孔の一つ内側の通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号と、前記コリメータの四隅の通過孔の一つであって前記第一通過孔とは異なる第二通過孔と前記第二通過孔の一つ内側の通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号とに基づいて、位置調整量が算出されることを特徴とする放射線撮像装置。
前記検出素子と前記コリメータとを、前記放射線が照射される方向を回転軸として回転する方向に位置合わせする場合、前記コリメータの四隅の通過孔の一つである第一通過孔と前記第一通過孔の一つ内側の通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号と、前記コリメータの四隅の通過孔の一つであって前記第一通過孔とは異なる第二通過孔と前記第二通過孔の一つ内側の通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号とに基づいて、位置調整量が算出されることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項7】
請求項６に記載の放射線撮像装置であって、
前記検出素子の大きさをＰ、前記壁の厚さをＷとするとき、
第一の方向において、前記第一通過孔の一つ内側の通過孔と前記第一通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ１１１、Ｓ１１２とすると、前記第一通過孔における第一の方向への位置調整量ΔＡＬ１１は、
ΔＡＬ１１＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ１１１－Ｓ１１２）／（Ｓ１１１＋Ｓ１１２）
であり、前記第二通過孔の一つ内側の通過孔と前記第二通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ２１１、Ｓ２１２とすると、前記第二通過孔における第一の方向への位置調整量ΔＡＬ２１は、
ΔＡＬ２１＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ２１１－Ｓ２１２）／（Ｓ２１１＋Ｓ２１２）
であり、
前記放射線が照射される方向及び前記第一の方向と直交する方向である第二の方向において、前記第一通過孔の一つ内側の通過孔と前記第一通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ１２１、Ｓ１２２とすると、前記第一通過孔における第二の方向への位置調整量ΔＡＬ１２は、
ΔＡＬ１２＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ１２１－Ｓ１２２）／（Ｓ１２１＋Ｓ１２２）
であり、前記第二通過孔の一つ内側の通過孔と前記第二通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ２２１、Ｓ２２２とすると、前記第二通過孔における第二の方向への位置調整量ΔＡＬ２２は、
ΔＡＬ２２＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ２２１－Ｓ２２２）／（Ｓ２２１＋Ｓ２２２）
であることを特徴とする放射線撮像装置。
前記検出素子の大きさをＰ、前記壁の厚さをＷとするとき、
第一の方向において、前記第一通過孔の一つ内側の通過孔と前記第一通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ１１１、Ｓ１１２とすると、前記第一通過孔における第一の方向への位置調整量ΔＡＬ１１は、
ΔＡＬ１１＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ１１１－Ｓ１１２）／（Ｓ１１１＋Ｓ１１２）
であり、前記第二通過孔の一つ内側の通過孔と前記第二通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ２１１、Ｓ２１２とすると、前記第二通過孔における第一の方向への位置調整量ΔＡＬ２１は、
ΔＡＬ２１＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ２１１－Ｓ２１２）／（Ｓ２１１＋Ｓ２１２）
であり、
前記放射線が照射される方向及び前記第一の方向と直交する方向である第二の方向において、前記第一通過孔の一つ内側の通過孔と前記第一通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ１２１、Ｓ１２２とすると、前記第一通過孔における第二の方向への位置調整量ΔＡＬ１２は、
ΔＡＬ１２＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ１２１－Ｓ１２２）／（Ｓ１２１＋Ｓ１２２）
であり、前記第二通過孔の一つ内側の通過孔と前記第二通過孔との間の壁を隔てて隣接する検出素子の各出力信号をＳ２２１、Ｓ２２２とすると、前記第二通過孔における第二の方向への位置調整量ΔＡＬ２２は、
ΔＡＬ２２＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ２２１－Ｓ２２２）／（Ｓ２２１＋Ｓ２２２）
であることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項8】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記検出素子は半導体層の中に形成され、
前記コリメータに対して複数の半導体層が対応付けられるとき、各半導体層において前記壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、前記放射線が照射される方向と直交する方向において、前記コリメータと各半導体層が位置合わせされることを特徴とする放射線撮像装置。
前記検出素子は半導体層の中に形成され、
前記コリメータに対して複数の半導体層が対応付けられるとき、各半導体層において前記壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、前記放射線が照射される方向と直交する方向において、前記コリメータと各半導体層が位置合わせされることを特徴とする放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は光子計数型検出器を搭載した放射線撮像装置に係り、散乱線除去に用いられるコリメータと光子計数型検出器との位置合わせに関する。
【背景技術】
【0002】
フォトンカウンティング方式を採用する検出器である光子計数型検出器は、従来の電荷積分型の検出器と異なり、半導体層に形成される各検出素子へ入射した放射線の光子が個々に計数されるとともに、各光子のエネルギーを計測できる。そのため光子計数型検出器を搭載したフォトンカウンティングＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置は、電荷積分型の検出器を搭載したＣＴ装置に比べてより多くの情報を得ることができる。
【0003】
ＣＴ装置に代表される放射線撮像装置では、被写体等で発生した散乱線の検出素子への入射を抑制するために、タングステンやモリブデン、タンタル等の重金属で形成されるスリットまたはグリッドであるコリメータが被写体と検出素子の間に配置される。ただし、検出素子に対するコリメータの位置合せの精度が不十分な場合、ＣＴ装置が生成する断層画像にアーチファクトと呼ばれる偽像が発生する。
【0004】
特許文献１には、検出素子に対してコリメータを高精度に位置合わせすることができる放射線撮像装置が開示されている。具体的には、コリメータの壁から所定数番目の検出素子の出力を異なる線源位置に対して取得し、二つの線源位置の中間を軸として一方の出力を反転させ、反転させた出力と他方の出力との差異に基づいて、検出素子とコリメータとを位置合わせすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第５８５２５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら特許文献１では、検出素子とコリメータとの位置合わせをするために、二つの線源位置において各検出素子の出力を取得する必要があり、位置合わせに要する工数が増加する。
【0007】
そこで本発明は、放射線源の位置を固定したまま検出素子とコリメータとの位置合わせが可能な放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために本発明は、放射線を被写体に照射する放射線源と、前記放射線の光子を検出する複数の検出素子と、前記放射線源と前記検出素子との間に配置され、前記放射線が通過する複数の通過孔を形成する複数の壁を有するコリメータを備える放射線撮像装置であって、前記検出素子と前記コリメータは、前記壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、前記放射線が照射される方向と直交する方向において位置合わせされることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、放射線源の位置を固定したまま検出器とコリメータとの位置合わせが可能な放射線撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明が適用されるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す図である。
【図2A】検出素子モジュールの一例の上面図であり、一つのコリメータに一つの半導体層が対応付けられた場合について説明する図である。
【図3A】検出素子モジュールの他の例の上面図であり、一つのコリメータに二つの半導体層が対応付けられた場合について説明する図である。
【図4A】壁を隔てて隣接する検出素子について説明する図である。
【図4B】壁を隔てて隣接する検出素子間の出力信号について説明する図である。
【図5A】半導体層に対してコリメータの位置がずれている場合について説明する図である。
【図6A】コリメータに対して一方の半導体層の位置がずれている場合について説明する図である。
【図7A】半導体層に対してコリメータが回転してずれている場合について説明する図である。
【図8A】通過孔に三つの検出素子が並ぶときに位置合わせに用いられない検出素子について説明する図である。
【図8B】通過孔に四つの検出素子が並ぶときに位置合わせに用いられない検出素子について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお本発明の放射線撮像装置は、放射線源と、放射線の光子を検出する複数の検出素子を有する放射線検出器と、を備える装置に適用される。以降の説明では、放射線がＸ線、放射線検出器が光子計数型のＸ線検出器であり、放射線撮像装置がＸ線ＣＴ装置である例について述べる。
【0012】
＜第一実施形態＞
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、図１に示すように、Ｘ線を被写体７に照射するＸ線源１と、Ｘ線の光子を検出する複数の検出素子を有するＸ線検出器２と、信号処理部３と、画像生成部４とを備える。信号処理部３は、検出素子による検出信号に対し補正等の処理を行うとともに、Ｘ線ＣＴ装置の各部を制御する。画像生成部４は、信号処理部３で補正等の処理がなされた信号を用いて被写体７の画像を生成する。Ｘ線源１とＸ線検出器２は互いに対向する位置で回転板５に支持され、寝台６に横たわる被写体７の周りを、被写体７に対して相対的に回転するように構成される。なおＸ線源１、Ｘ線検出器２及び回転板５を含めスキャナともいう。
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、図１に示すように、Ｘ線を被写体７に照射するＸ線源１と、Ｘ線の光子を検出する複数の検出素子を有するＸ線検出器２と、信号処理部３と、画像生成部４とを備える。信号処理部３は、検出素子による検出信号に対し補正等の処理を行うとともに、Ｘ線ＣＴ装置の各部を制御する。画像生成部４は、信号処理部３で補正等の処理がなされた信号を用いて被写体７の画像を生成する。Ｘ線源１とＸ線検出器２は互いに対向する位置で回転板５に支持され、寝台６に横たわる被写体７の周りを、被写体７に対して相対的に回転するように構成される。なおＸ線源１、Ｘ線検出器２及び回転板５を含めスキャナともいう。
【0013】
Ｘ線検出器２は、複数の検出素子モジュール２００がＸ線源１を中心とする円弧状に配列されて構成される。検出素子モジュール２００は光子計数型検出器であり、コリメータ２０１と、高電圧配線２０２と、半導体層２０３と、光子計数回路２０４を有する。半導体層２０３は、例えばテルル化亜鉛カドミウム（ＣＺＴ）やテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ)等で構成され、入射するＸ線の光子に相当する電荷を生成する。光子計数回路２０４は、半導体層２０３が生成する電荷を計数し、計数した結果を計数信号として出力する。コリメータ２０１は、タングステンやモリブデンのような重金属で形成されるスリットまたはグリッドとして構成され、半導体層２０３に入射する散乱線を抑制する。高電圧配線２０２は、半導体層２０３が生成する電荷を光子計数回路２０４へ移動させるために、半導体層２０３に高電圧を供給する。検出素子モジュール２００の構造については図２Ａ及び図２Ｂを用いて後述される。
【0014】
対向配置されたＸ線源１とＸ線検出器２が被写体７の周りを回転する間に、Ｘ線源１からのＸ線照射と、被写体７を透過したＸ線のＸ線検出器２での検出とが繰り返される。Ｘ線検出器２の光子計数回路２０４が出力する計数信号は、信号処理部３において補正等の処理を施された後、画像生成部４に送信される。画像生成部４では送信された信号に基づいて被写体７の断層画像、いわゆるＣＴ像が生成される。なお図１において、Ｚ軸は回転板５の回転軸の方向であり、Ｙ軸はＸ線が照射される方向、Ｘ軸はＹＺ面に直交する方向である。つまり円弧状に配列される検出素子モジュール２００のそれぞれは、異なるＹ軸とＸ軸を有する。
【0015】
図２Ａ及び図２Ｂを用いて検出素子モジュール２００の一例の詳細な構造について説明する。図２Ａは検出素子モジュール２００の上面図であり、図２Ｂは図２ＡのＡ-Ａ断面図である。検出素子モジュール２００は、Ｘ線源１の側からコリメータ２０１、高電圧配線２０２、半導体層２０３、光子計数回路２０４の順に積み重ねられて構成される。
【0016】
コリメータ２０１は、重金属で形成される二次元グリッドであり、壁２０８で囲われる複数の通過孔２０５を有する。それぞれの通過孔２０５はＸ線が照射される方向と平行に形成され、等しい開口面積を有し、等間隔に設けられる。コリメータ２０１は、重金属のプレートが井桁状に組み合わされて構成されても良いし、三次元プリンタによって製造されても良い。通過孔２０５に対して斜めに入射する散乱線などは壁２０８によって吸収されるので、コリメータ２０１の後段では散乱線が抑制される。
【0017】
半導体層２０３は、Ｘ線の光子が入射すると電荷を生成する半導体であり、Ｘ線が入射する側の全面に高電圧配線２０２が、反対側に複数の画素電極２０６が二次元に等間隔で設けられる。接地電圧である画素電極２０６に対して高電圧が高電圧配線２０２に印加されることにより、画素電極２０６と高電圧配線２０２との間に電界が形成される。半導体層２０３で生成される電荷は、形成された電界によって、最も近い画素電極２０６へ移動し、画素電極２０６に接続される光子計数回路２０４によって出力信号として読み出される。すなわち、画素電極２０６へ電荷が移動する領域が半導体層２０３の検出素子に相当する。なお半導体層２０３には検出素子の間に物理的な境界は存在しないが、図２Ａ及び図２Ｂでは検出素子の間の境界である画素境界２０７が仮想的に点線で示される。また図２Ａでは、ＺＸ面での画素電極２０６の位置が仮想的に明示される。
【0018】
図２Ａ及び図２Ｂでは、一つのコリメータ２０１に対して一つの半導体層２０３が対応付けられ、半導体層２０３にはＸ方向に８個、Ｚ方向に１６個の画素電極２０６が設けられる。またコリメータ２０１にはＸ方向に４個、Ｚ方向に８個の通過孔２０５が設けられ、一つの通過孔２０５に対して４つの画素電極２０６が対応付けられる。
【0019】
図３Ａ及び図３Ｂを用いて検出素子モジュール２００の他の例について説明する。図２Ａ及び図２Ｂとの違いは、Ｚ方向に並べられる半導体層２０３Ａと半導体層２０３Ｂの二つが一つのコリメータ２０１に対応付けられる点である。一般的に半導体は面積が大きくなるほど歩留まりが低下する。そこで図２Ａ及び図２Ｂの半導体層２０３を、図３Ａ及び図３Ｂの半導体層２０３Ａと半導体層２０３Ｂに分割することにより、検出素子モジュール２００の生産性を向上させることができる。なお、その他については図２Ａ及び図２Ｂと同様である。すなわち、画素電極２０６はＸ方向に４個、Ｚ方向に８個、通過孔２０５はＸ方向に４個、Ｚ方向に８個が設けられ、一つの通過孔２０５に対して４つの画素電極２０６が対応付けられる。一つの通過孔２０５に対して複数の画素電極２０６が対応付けられることにより、より高い計数率特性が確保できる。
【0020】
図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂに例示される構成では、通過孔２０５の中心が４つの画素電極２０６の中心と略一致するように、例えば１０％未満の誤差で位置合わせされることが望ましい。両者の位置合わせの精度が不十分である場合、ＣＴ装置が生成する断層画像にはアーチファクトと呼ばれる偽像が発生する。そこで本実施形態では、コリメータ２０１の壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号に基づいて、複数の検出素子を有する半導体層２０３とコリメータ２０１とが位置合わせされる。より具体的には、壁２０８を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、半導体層２０３とコリメータ２０１とが位置合わせされる。
【0021】
図４Ａ及び図４Ｂを用いてコリメータ２０１の壁２０８を隔てて隣接する検出素子間の出力信号について説明する。なお図４Ａは、一つのコリメータ２０１に半導体層２０３Ａと半導体層２０３Ｂの二つを対応させた検出素子モジュール２００の上面図であり、縦軸であるＸ軸及び横軸であるＺ軸の座標の単位は検出素子の数である。
【0022】
図４Ａには、コリメータ２０１の壁２０８を隔てて隣接する検出素子が例示される。すなわち、（２、１）の検出素子と（３、１）の検出素子とは、Ｚ＝２とＺ＝３の間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子同士の一例である。通過孔２０５の中心が４つの画素電極２０６の中心と略一致する場合、（２、１）の検出素子の出力信号と（３、１）の検出素子の出力信号は略等しい。
【0023】
図４Ｂは、半導体層２０３とコリメータ２０１が正確に位置合わせされたときの出力信号の例であり、縦軸は各検出素子の出力信号、横軸はＺ軸である。図４Ｂに例示されるように、半導体層２０３とコリメータ２０１が正確に位置合わせされた場合、各検出素子の出力信号は等しい。そこで本実施形態では、壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号の組に基づいて、半導体層２０３とコリメータ２０１とが位置合わせされる。より具体的には、壁２０８を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または相対値の差が所定範囲、例えば比であれば０．９～１．１、相対値の差であれば－０．１～０．１の範囲に収まるように両者が位置合わせされる。
【0024】
なお壁２０８に沿って並ぶ複数の検出素子はまとめられても良い。例えば、Ｚ＝６とＺ＝７ではＸ＝１からＸ＝８までの検出素子がまとめられ、Ｚ＝６とＺ＝７の間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子同士として示される。またＺ＝１２とＺ＝１３ではＸ＝３からＸ＝６までの検出素子がまとめてられ、Ｚ＝１２とＺ＝１３の間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子同士として示される。
【0025】
さらに壁２０８に沿って並ぶ複数の検出素子がまとめられる方向はＸ方向に限らず、Ｚ方向であっても良い。例えば、Ｘ＝２とＸ＝３ではＺ＝１５とＺ＝１６の検出素子がまとめられ、Ｘ＝２とＸ＝３の間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子同士として示される。またＸ＝４とＸ＝５ではＺ＝２からＺ＝５までの検出素子がまとめてられ、Ｘ＝４とＸ＝５の間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子同士として示される。
【0026】
複数の検出素子がまとめられるとき、各検出素子の出力信号は加算される。出力信号が加算されることにより、出力信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が向上し、より高精度な位置合わせが可能になる。ここで加算された出力信号を、まとめられた複数の検出素子の座標を用いて表記することとし、例えばＸ＝４においてＺ＝２からＺ＝５までの検出素子がまとめられる場合、加算された出力信号はＳ（２～５、４）と表記される。なお、壁２０８を隔てて隣接する検出素子の一方の出力信号が加算された値である場合、他方も同様に加算された出力信号が用いられる。例えば、Ｚ＝６とＺ＝７の間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子同士では、Ｓ（６、１～８）とＳ（７、１～８）の出力信号の加算値が位置合わせに用いられる。
【0027】
また加算された出力信号が用いられる場合、最外郭の検出素子、具体的にはＸ＝１、Ｘ＝８、Ｚ＝１、Ｚ＝１６の検出素子を除外することが望ましい。最外郭の検出素子の出力信号は、最外郭以外の検出素子の出力信号と応答特性が異なることがあるため、最外郭の検出素子を除外することにより、より高精度な位置合わせが可能になる。
【0028】
図５Ａ及び図５Ｂを用いて、半導体層２０３Ａと半導体層２０３Ｂに対してコリメータ２０１がＺ方向に位置ずれしている場合、すなわちＺ方向への位置合わせが必要な場合について説明する。なお図５Ａは、コリメータ２０１と半導体層２０３Ａ、半導体層２０３Ｂを含む検出素子モジュール２００の上面図であって図４Ａと同様の座標系であり、図５Ｂは図５Ａの場合の各検出素子の出力信号のＺ方向における分布である。なお図５Ｂの出力信号は、単一の検出素子の出力信号であっても良いし、複数の検出素子の出力信号が加算された値であっても良い。単一の検出素子の出力信号である場合も複数の検出素子の出力信号が加算された値である場合も、同じＸ座標の検出素子の出力信号が用いられる。
【0029】
図５Ａでは、半導体層２０３Ａと半導体層２０３Ｂに対して、コリメータ２０１がＺ方向に位置ずれしているため、図５Ｂに示されるように、各検出素子の出力信号に差異が生じる。本実施形態では、壁２０８を隔てて隣接する二つの検出素子の出力信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて、壁２０８に直交する方向における位置調整量ΔＡＬが例えば次式を用いて算出される。
【0030】
ΔＡＬ＝（Ｐ－Ｗ／２）・（Ｓ１－Ｓ２）／（Ｓ１＋Ｓ２） … （１）
ここで、Ｐは検出素子の一辺の長さ、Ｗは壁２０８の厚さである。
ここで、Ｐは検出素子の一辺の長さ、Ｗは壁２０８の厚さである。
【0031】
式（１）によって算出されるΔＡＬが正の値であればＳ１を出力する検出素子の側へコリメータ２０１をΔＡＬ移動させる。例えばＺ座標が偶数である検出素子の出力信号をＳ１、Ｚ座標が奇数である検出素子の出力信号をＳ２とするとき、図５Ｂの出力信号の分布であればΔＡＬが正の値になるので、コリメータ２０１はＳ１を出力する検出素子の側である－Ｚの方向へ移動させられる。なお位置合わせされる方向は、図５Ａ及び図５Ｂにて説明したＺ方向に限定されない。Ｘ方向に位置ずれしている場合にも、Ｚ座標をＸ座標に読み替えた出力信号Ｓ１、Ｓ２と式（１）によって算出されるＸ方向における位置調整量ΔＡＬを用いて、コリメータ２０１を移動させれば良い。算出された位置調整量ΔＡＬは液晶ディスプレイ等の表示部に表示されても良い。
【0032】
図６Ａ及び図６Ｂを用いてコリメータ２０１に対して半導体層２０３Ａは正確に位置合わせされているものの半導体層２０３ＢがＺ方向に位置ずれしている場合について説明する。なお図６Ａは、コリメータ２０１と半導体層２０３Ａ、半導体層２０３Ｂを含む検出素子モジュール２００の上面図であって図４Ａと同様の座標系であり、図６Ｂは図６Ａの場合の各検出素子の出力信号のＺ方向における分布である。なお図６Ｂの出力信号も、図５Ｂの場合と同様に、単一の検出素子の出力信号であっても良いし、複数の検出素子の出力信号が加算された値であっても良い。
【0033】
図６Ａでは、コリメータ２０１に対して半導体層２０３ＢがＺ方向に位置ずれしているため、図６Ｂに示されるように、半導体層２０３Ｂの各検出素子の出力信号に差異が生じる。このような場合にも、壁２０８を隔てて隣接する二つの検出素子の出力信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて算出される、壁２０８に直交する方向における位置調整量ΔＡＬを用いて、コリメータ２０１と半導体層２０３Ｂとの位置合わせをすれば良い。ΔＡＬの算出には、例えば式（１）が用いられる。なお図６Ａ及び図６Ｂでは、移動させる対象が半導体層２０３Ｂであるので、ΔＡＬが正の値であればＳ２を出力する検出素子の側へ半導体層２０３Ｂを移動させる。例えばＺ座標が奇数である検出素子の出力信号をＳ１、Ｚ座標が偶数である検出素子の出力信号をＳ２とするとき、図６Ｂの出力信号の分布であれば、半導体層２０３ＡではΔＡＬ＝０であり、半導体層２０３ＢではΔＡＬ＞０である。すなわち半導体層２０３Ａでは位置調整が不要である一方、半導体層２０３ＢではＺ方向への位置調整が必要であり、Ｓ２を出力する検出素子の側である－Ｚの方向へ半導体層２０３Ｂが移動させられる。 図７Ａ及び図７Ｂを用いて半導体層２０３Ａ及び半導体層２０３Ｂに対してコリメータ２０１がＹ軸を回転軸とする回転方向に位置ずれしている場合について説明する。なお図７Ａは、コリメータ２０１と半導体層２０３Ａ、半導体層２０３Ｂを含む検出素子モジュール２００の上面図であって図４Ａと同様の座標系である。また、図７Ｂは、図７Ａの場合の検出素子の出力信号のＺ方向における分布であり、Ｘ＝８、６、４、２について示される。
【0034】
図７Ａでは、半導体層２０３Ａ及び半導体層２０３Ｂに対してコリメータ２０１が時計回りの方向に位置ずれしているため、図７Ｂに示されるように、半導体層２０３Ｂの各検出素子の出力信号に差異が生じる。特に、壁２０８を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の差または比は、Ｘ座標やＺ座標によって異なる。このような場合であっても、壁２０８を隔てて隣接する二つの検出素子の出力信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて、位置調整量は算出される。ただし、Ｙ軸を回転軸とする回転方向への移動であるので、検出素子の座標によってＸ方向及びＺ方向への位置調整量が異なる。特にコリメータ２０１の四隅の通過孔２０５－１１、１２、２１、２２のいずれかは、回転軸からの距離が全ての通過孔２０５のうちで最大になるので、通過孔２０５－１１、１２、２１、２２のいずれかにおいて位置調整量が最大となる。
【0035】
そこで図７Ａ及び図７Ｂでは、四隅の通過孔のうちの二つである第一通過孔と第二通過孔とに対応する検出素子と、第一通過孔及び第二通過孔の一つ内側の通過孔に対応する検出素子の出力信号に基づいて、位置調整量が算出される。位置調整量は、第一通過孔と第二通過孔のそれぞれの位置において、第一の方向と、第一の方向及びＸ線が照射される方向と直交する方向である第二の方向とについて算出される。各位置における各方向への位置調整量の算出には、例えば次式が用いられる。
【0036】
ΔＡＬ１１＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ１１１－Ｓ１１２）／（Ｓ１１１＋Ｓ１１２） …（２）
ΔＡＬ２１＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ２１１－Ｓ２１２）／（Ｓ２１１＋Ｓ２１２） …（３）
ΔＡＬ１２＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ１２１－Ｓ１２２）／（Ｓ１２１＋Ｓ１２２） …（４）
ΔＡＬ２２＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ２２１－Ｓ２２２）／（Ｓ２２１＋Ｓ２２２） …（５）
ここでΔＡＬ１１は第一通過孔における第一の方向への位置調整量、ΔＡＬ２１は第二通過孔における第一の方向への位置調整量、ΔＡＬ１２は第一通過孔における第二の方向への位置調整量、ΔＡＬ２２は第二通過孔における第二の方向への位置調整量である。またＰは検出素子の一辺の長さ、Ｗは壁２０８の厚さである。さらにＳ１１１とＳ１１２は第一の方向において第一通過孔の一つ内側の通過孔と第一通過孔との間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号である。またＳ２１１とＳ２１２は第二の方向において第一通過孔の一つ内側の通過孔と第一通過孔との間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号である。さらにＳ１２１とＳ１２２は第一の方向において第二通過孔の一つ内側の通過孔と第二通過孔との間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号である。またＳ２２１とＳ２２２は第二の方向において第二通過孔の一つ内側の通過孔と第二通過孔との間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号である。
ΔＡＬ２１＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ２１１－Ｓ２１２）／（Ｓ２１１＋Ｓ２１２） …（３）
ΔＡＬ１２＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ１２１－Ｓ１２２）／（Ｓ１２１＋Ｓ１２２） …（４）
ΔＡＬ２２＝（Ｐ－Ｗ／２）・｛Ｓ２２１－Ｓ２２２）／（Ｓ２２１＋Ｓ２２２） …（５）
ここでΔＡＬ１１は第一通過孔における第一の方向への位置調整量、ΔＡＬ２１は第二通過孔における第一の方向への位置調整量、ΔＡＬ１２は第一通過孔における第二の方向への位置調整量、ΔＡＬ２２は第二通過孔における第二の方向への位置調整量である。またＰは検出素子の一辺の長さ、Ｗは壁２０８の厚さである。さらにＳ１１１とＳ１１２は第一の方向において第一通過孔の一つ内側の通過孔と第一通過孔との間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号である。またＳ２１１とＳ２１２は第二の方向において第一通過孔の一つ内側の通過孔と第一通過孔との間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号である。さらにＳ１２１とＳ１２２は第一の方向において第二通過孔の一つ内側の通過孔と第二通過孔との間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号である。またＳ２２１とＳ２２２は第二の方向において第二通過孔の一つ内側の通過孔と第二通過孔との間の壁２０８を隔てて隣接する検出素子の出力信号である。
【0037】
より具体的には、第一通過孔が通過孔２０５－２１であるとき、第一通過孔の一つ内側の通過孔は、第一の方向であるＺ方向では通過孔２０５－２１Ｚであり、第二の方向であるＸ方向では通過孔２０５－２１Ｘである。また壁２０８を隔てて隣接する検出素子の組はＺ方向では（２、８）と（３、８）の組、Ｘ方向では（１、７）と（１、６）の組である。そして第二通過孔には通過孔２０５－１１、１２、２２のいずれかが用いられる。
【0038】
式（２）～（５）を用いて、位置調整量が算出されることにより、Ｙ軸を回転軸とする回転方向に位置ずれしたコリメータ２０１を半導体層２０３に位置合わせすることができる。特に位置調整量が最大となるコリメータ２０１の四隅の通過孔のうちの二つの位置において、第一の方向と第二の方向の位置調整量が算出されるのでより高精度な位置合わせが可能になる。
【0039】
以上、説明したように、コリメータ２０１の壁２０８を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、コリメータ２０１と半導体層２０３を移動させることにより、両者の位置合わせが可能になる。本実施形態によれば、Ｘ線源１の位置を固定したままで、コリメータ２０１と半導体層２０３を位置合わせできるので、位置合わせに要する工数の増加を抑制できる。
【0040】
なおＹ軸を回転軸とする回転方向の位置調整と、Ｚ方向またはＸ方向への位置調整とを実施する必要がある場合は、回転方向の位置調整をした後、Ｚ方向またはＸ方向への位置調整をすることが望ましい。回転方向の位置調整を先に実施することにより、Ｚ方向またはＸ方向への位置調整をするときに、複数の検出素子の加算値を用いることができるので、より高精度な位置合わせが可能になる。
【0041】
＜第二実施形態＞
第一実施形態では、コリメータ２０１が有する通過孔２０５の中に壁２０８に沿って二つの検出素子が並ぶ場合の複数の検出素子を有する半導体層２０３とコリメータ２０１との位置合わせについて説明した。通過孔２０５の中に壁２０８に沿って並べられる検出素子の数は二つに限定されず、三つ以上であっても良い。本実施例では、通過孔２０５の中に壁２０８に沿って三つ以上の検出素子が並ぶ場合の位置合わせについて説明する。なお本実施形態には、第一実施形態で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
第一実施形態では、コリメータ２０１が有する通過孔２０５の中に壁２０８に沿って二つの検出素子が並ぶ場合の複数の検出素子を有する半導体層２０３とコリメータ２０１との位置合わせについて説明した。通過孔２０５の中に壁２０８に沿って並べられる検出素子の数は二つに限定されず、三つ以上であっても良い。本実施例では、通過孔２０５の中に壁２０８に沿って三つ以上の検出素子が並ぶ場合の位置合わせについて説明する。なお本実施形態には、第一実施形態で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。
【0042】
図８Ａ及び図８Ｂを用いて、本実施形態において位置合わせに用いられない検出素子について説明する。なお図８Ａは通過孔２０５の中に壁２０８に沿って三つの検出素子が並ぶ場合の上面図であり、図８Ｂは四つの検出素子が並ぶ場合の上面図である。通過孔２０５の中に並べられる検出素子の数が多くなるにつれて各検出素子の出力信号は小さくなるため、複数の検出素子の出力信号を加算してＳＮＲを向上させることが望ましい。ただし、位置ずれが生じても変化しない出力信号は加算されないほうが良い。また位置ずれの方向を特定しにくい出力信号も加算されないほうが良い。
【0043】
そこで本実施形態では、コリメータ２０１の壁２０８と重ならない検出素子や、通過孔２０５の中の四隅に配置される検出素子の出力信号を加算に含めない。すなわち図８Ａ及び図８Ｂにおいて斜線で示される除外素子８０１の出力信号を用いずに半導体層２０３とコリメータ２０１との位置合わせが実施される。なお位置合わせの方向と直交する方向に並ぶ検出素子の出力信号が加算されるので、通過孔の中に壁２０８に沿って並ぶ検出素子のうち両端以外の検出素子の出力信号が加算されることになる。そして第一実施形態と同様に、壁２０８を隔てて隣接する検出素子間の出力信号の比または差が所定範囲に収まるように、半導体層２０３とコリメータ２０１とが位置合わせされる。
【0044】
本実施形態によれば、通過孔２０５の中に並べられる検出素子の数が多くなり、各検出素子の出力信号が小さくなる場合であっても、より高精度に半導体層２０３とコリメータ２０１とを位置合わせできる。
【0045】
以上、本発明の放射線撮像装置について複数の実施形態を説明した。本発明の放射線撮像装置は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。
【符号の説明】
【0046】
１：Ｘ線源、２：Ｘ線検出器、３：信号処理部、４：画像生成部、５：回転板、６：寝台、７：被写体、２００：検出素子モジュール、２０１：コリメータ、２０２：高電圧配線、２０３、２０３Ａ、２０３Ｂ：半導体層、２０４：光子計数回路、２０５：通過孔、２０６：画素電極、２０７：画素境界、２０８：壁、８０１：除外素子
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】