JP2006319414A - 光または放射線の検出器及びこれを備えた光または放射線の撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 入射する光または放射線に応じた電気信号を好適に増幅することができる光または放射線用検出器及びこれを備えた光または放射線撮像装置を提供する。
【解決手段】 ＦＰＤ１の検出面は検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に区画されて、各検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３から得られる電気信号は、それぞれ異なる増幅率で増幅される。このＦＰＤ１を行方向ｕに移動させつつ、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３で撮影を行う。これにより、ＦＰＤ１の検出面上に形成されるＸ線の強度分布である検出対象Ｐの各部位Ｐ１、Ｐ２、……について、各検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３が重複して検出する。したがって、検出対象Ｐの同一の部位について、異なる増幅率で増幅された複数種類の信号が取得される。取得された信号を適宜に選択してＸ線画像を生成すれば、実質的にダイナミックレンジを広くすることができる。
【選択図】 図５

Description

この発明は、医療分野、工業分野等に用いられて光または放射線を検出する検出器及びこれを備えた光または放射線の撮像装置に関する。

光または放射線用検出器として近年、フラットパネル型検出器（または、「二次元センサ」ともいい、以下では適宜「ＦＰＤ」と記載する）が用いられる。ＦＰＤは、検出素子が行列状に配置されているアクティブマトリクス基板と、各検出素子から電気信号を読出し駆動する駆動基板と、増幅器とＡ／Ｄ変換器が設けられた信号処理基板とを備えている。

各検出素子は光感応型または放射線感応型のセンサとスイッチング素子等で構成されている。駆動基板は、このスイッチング素子にゲートパルスを与えて、各スイッチング素子に接続されるセンサから電気信号から読み出す。読み出された電気信号は、信号処理基板に送られて、所定の増幅率で増幅され、デジタル化される。なお、全てのセンサから信号が読み出されることで、画像の全画素分のデータが収集される。

ここで、増幅器の増幅率を切り替えられるように制御することで、ダイナミックレンジを広げることができる。この場合、操作者が照射条件や被検体に応じて手動で増幅率を制御するものや、設定された条件に基づいて自動的に増幅率を制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１―９４５３２号公報

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置において、増幅器の増幅率は全てのセンサに一律に設定され、センサからの読出しが終わるまで変更されることはない。そのため、光または放射線の線量の不足や過剰、被検体の透過率の高低により、得られるデジタル信号が低い範囲に集中することや、上限値を超えること（オーバーフロー）や、１つの画像の中に双方が混在することが起こり得る。この場合、画像情報が欠落し適切な画像表示が行われない。このように、増幅率を切り替え制御しても、結局ダイナミックレンジが不足してしまう可能性があり、高品質な画像を得ることが困難である。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、入射する光または放射線に応じた電気信号を好適に増幅することができる光または放射線用検出器及びこれを備えた光または放射線撮像装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、交差する２軸方向である行と列に沿って配列され、光または放射線を検出する複数個の検出素子と、列方向に並ぶ検出素子列ごとに読み出された電気信号を増幅する複数個の増幅手段と、を備える光または放射線の検出器において、全ての検出素子から形成される検出面は、少なくとも１つの検出素子列を含む複数の検出領域に区分され、前記増幅手段は、検出領域ごとに異なる増幅率が設定されていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、増幅手段によって、検出素子から読み出された電気信号は、検出領域ごとに異なる増幅率で増幅される。すなわち、仮に一の検出領域から得られた電気信号を増幅した信号が、低すぎたり、または、高すぎたり（オーバーフロー）であっても、他の検出領域では適正な信号を得ることができる。このような光または放射線検出器によれば、好適な増幅率が設定されている検出領域を選択的に使用することができる。また、増幅率を変えて電気信号を増幅した信号の中から適正な信号を選択することができる。なお、放射線とは、Ｘ線、γ線のような電磁波である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光または放射線の検出器と、前記検出器に検出される光または放射線の強度分布を与える検出対象に対して、前記検出器を行方向に相対的に変位させる変位手段と、各検出素子から電気信号の読み出しを行うタイミングを制御する制御手段と、を備える光または放射線の撮像装置において、前記変位手段によって前記検出器が相対的に変位して、前回の読み出し時において一の検出領域が検出した検出対象の部位と同一の部位を、他の検出領域が検出し得る時に、前記制御手段は次の読み出しを行うように制御することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、変位手段は、検出対象に対して光または放射線検出器を、検出素子列に直交する方向に相対的に変位させる。これにより、各検出領域はそれぞれスライドすることで検出対象の全体を検出することができる。制御手段は、前回の読み出し時において一の検出領域が検出した検出対象の部位と同一の部位を、他の検出領域が検出し得る時に、次の読み出しを行うので、検出対象の同一の部位を複数の検出領域によって効率よく検出する。よって、検出対象の同一の部位について、異なる増幅率で増幅された複数種類の信号を取得することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光または放射線の撮像装置において、検出領域を構成する検出素子列の数が、各検出領域間で同じであり、前回の読み出し時における一の検出領域が検出した検出対象の部位と、次の読み出し時における他の検出領域が検出する検出対象の部位とが重複することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、各検出領域間で行方向の長さが等しいので、前回の読み出し時に各検出領域が検出した検出対象の部位を、次の読み出し時にそれぞれ他の検出領域が過不足なく検出することができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の光または放射線の撮像装置において、前記変位手段は、前記検出器を行方向に移動させる検出器移動手段であり、前記検出器移動手段により前記検出器が移動して、前回の読み出し時において一の検出領域が配置されていた位置に、他の検出領域が配置される時に、次の読み出しが行われることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項４に記載の発明によれば、このような検出器移動手段を備えることで、検出対象に対して光または放射線検出器から好適にデータを読み出すことができる。

なお、本明細書は、次のような光または放射線用撮像装置に係る発明も開示している。

（１）請求項２から請求項４のいずれかに記載の光または放射線の撮像装置において、さらに、同一の検出対象の部位を検出して得られた電気信号を異なる増幅率で増幅した複数のデータの中から、画像の生成に用いる画像データとしていずれかを選択する選択手段を備えていることを特徴とする光または放射線の撮像装置。

前記（１）に記載の発明によれば、選択手段を備えることで、生成される画像は、適切な増幅率で増幅された電気信号に基づいて生成することができる。

（２）請求項２から請求項４のいずれかに記載の光または放射線の撮像装置において、さらに、光または放射線を照射する照射手段を備え、前記制御手段により読み出しを行うタイミングに同期して、前記照射手段は光または放射線を照射することを特徴とする光または放射線の撮像装置。

前記（２）に記載の発明によれば、各検出素子から電気信号を読み出す時のみ、光または放射線を照射させるので、光または放射線の照射量を低減できる。

この発明に係る光または放射線の検出器によれば、増幅手段によって、検出素子から読み出された電気信号は、検出領域ごとに異なる増幅率で増幅される。このような光または放射線の検出器によれば、各検出領域のうち、好適な増幅率が設定されている検出領域から得られる、電気信号を増幅した信号を選択することができる。これによって、仮に一の検出領域から得られる、電気信号を増幅した信号が、低すぎたり、または、高すぎたり（オーバーフロー）であっても、他の検出領域では適正な信号を得ることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の要部の垂直断面図であり、図２は、フラットパネル型Ｘ線検出器の平面図である。フラットパネル型Ｘ線検出器１は、この発明における光または放射線の検出器に相当する。

図１に示すように、本実施例に係るフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」という）１は、バイアス電圧を印加する印加電極３と、Ｘ線を電気信号に変換するＸ線変換層４と、変換された電気信号を収集する電荷収集電極５とアクティブマトリクス基板７とを備え、これらが、Ｘ線の入射側から順に積層されている。すなわち、ＦＰＤ１は、直接、Ｘ線を電気信号に変換する直接変換タイプである。

Ｘ線変換層４としては、アモルファス・セレン等が例示される。また、アクティブマトリクス基板７としては、電気絶縁性を有するガラス基板等が例示される。このアクティブマトリクス基板７に、以下に説明する回路が蒸着される。

電荷収集電極５は、平面視２次元マトリクス状に分離形成されている。さらに、アクティブマトリクス基板７上には、電荷収集電極５ごとに、電気信号を蓄積するコンデンサＣａと、電荷収集電極５とコンデンサＣａとをソースＳに接続し、電気信号を取り出すスイッチング素子である薄膜トランジスタ（Thin Film Transistors）Ｔｒとが分離形成されている。これら１組の電荷収集電極５とコンデンサＣａと薄膜トランジスタＴｒとは、これに応じた領域のＸ線変換層４および印加電極３とを併せて、１個の検出素子ｄを構成する。

したがって、ＦＰＤ１の検出面には、図２に示すように、多数個の検出素子ｄが、交差する２軸方向である行方向ｕと列方向ｖに配列されていると見ることができる。図２では、便宜上、簡略化して図示しているが、実際は、例えば縦３０ｃｍ×横３０ｃｍ程の広さの検出面には、縦４０９６個×横４０９６個の検出素子ｄが配列されている。なお、各検出素子ｄは、生成されるＸ線画像を構成する各画素と対応関係にある。

さらに、アクティブマトリクス基板７には、検出素子ｄの行ごとにゲートライン１１が敷設されているとともに、検出素子ｄの列ごとにデータライン１３とが敷設されている。各ゲートライン１１は、各行の薄膜トランジスタＴｒのゲートに共通接続されている。また、各データライン１３は、各列の薄膜トランジスタＴｒのドレインに共通接続されている。すなわち、ゲートライン１１は行方向uに設けられ、データライン１３は列方向ｖに設けられている。

ＦＰＤ１は、さらに、アクティブマトリクス基板７の一端側に、駆動基板１５を、他の一端側に信号処理基板１７とを有している。

駆動基板１５には、アクティブマトリクス基板７から引き出された各ゲートライン１１が接続されている。

信号処理基板１７には、データライン１３の本数と同数の増幅器２１とＡ／Ｄ変換器２３が設けられている。各データライン１３は、アクティブマトリクス基板７から引き出されて、１本ずつ各増幅器２１の入力側に接続され、増幅器２１の出力側にＡ／Ｄ変換器２３が接続されている。

各増幅器２１は、複数本のデータライン１３ごとに予め異なる増幅率が設定されている。本実施例では、全てのデータライン１３を３つのデータライン群１３ａ、１３ｂ、１３ｃに等分し、各データライン群１３ａ、１３ｂ、１３ｃに接続される増幅器２１ａ、２１ｂ、２１ｃの増幅率を、それぞれ１倍、４倍、１６倍に予め設定している。なお、データライン群１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、または増幅器２１ａ、２１ｂ、２１ｃを特に区別しないときは、ゲートライン１３、または増幅器２１と記載する。また、増幅器２１は、この発明における増幅手段に相当する。

したがって、各検出素子ｄは、データライン群１３ａ、１３ｂ、１３ｃを介して、それぞれ増幅率の異なる増幅器２１ａ、２１ｂ、２１ｃに接続されている。本明細書では、ＦＰＤ１の検出面において、各増幅器２１ａ、２１ｂ、２１ｃに応じた検出素子ｄを含む領域を、それぞれ検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３と呼ぶ。なお、ＦＰＤ１の検出面とは、全ての各検出素子ｄによって囲まれている領域である。各検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を特に区別しない場合は、検出領域Ａと総称する。

なお、各データライン群１３ａ、１３ｂ、１３ｃに含まれるデータライン１３の本数は、互いに同数であるので、各検出領域Ａの行方向ｕの長さは同じである。

このようなＦＰＤ１内の動作について説明する。印加電極３にバイアス電圧を印加した状態でＸ線が入射すると、Ｘ線変換層４において電気信号が発生し、この電気信号は電荷収集電極５を介してコンデンサＣａに蓄積される。

駆動基板１５は、順次にゲートライン１１を選択してゲートパルスを出力する。各薄膜トランジスタＴｒのゲートには、１行ごとにゲートパルスが供給される。各コンデンサＣａに蓄積された電気信号は、オン状態に移行した薄膜トランジスタＴｒを経由して各データライン１３に読み出される。読み出された電気信号は信号処理基板１７に供給される。

信号処理基板１７では、各増幅器２１が電気信号を増幅する。なお、各増幅器２１ａ、２１ｂ、２１ｃに入力される電気信号は、それぞれ検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３内の検出素子ｄから読み出されたものである。Ａ／Ｄ変換器２３は、増幅された電気信号をデジタル信号に変換する。

このように、実施例１に係るＦＰＤ１によれば、増幅率の異なる増幅器２１ａ、２１ｂ、２１ｃを備えているので、一様な構造をもつ検出対象に対し検出素子ｄから読み出された電気信号を異なる増幅率で増幅することができる。すなわち、一の検出領域Ａから得られたデジタル信号が、低すぎたり、または、高すぎたり（オーバーフロー）であっても、他の検出領域Ａでは適正なデジタル信号を得ることができる。このようなＦＰＤ１によれば、好適な増幅率が設定されている検出領域Ａを選択的に使用することができる。また、増幅率を変えて得られる複数種類のデジタル信号の中から適正なデジタル信号を選択することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図３は、実施例２に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。なお、実施例１と同じ構成については同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

本実施例２のＸ線撮影装置は、被写体Ｍを載置する天板３１と、被写体ＭにＸ線を照射するＸ線管３３と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＦＰＤ１と、Ｘ線管３３の管電圧や管電流を制御するＸ線管制御部３５と、ＦＰＤ１を行方向uに移動させるＦＰＤ移動機構３７と、ＦＰＤ１の各検出素子ｄから電気信号を読み出すタイミングを制御する読出し制御部３９と、ＦＰＤ１から出力されたデジタル信号を処理し、画像データを生成する画像処理部４１と、生成された画像データに基づいてＸ線画像を表示するモニタ４３とを備えている。ＦＰＤ１は、この発明における光または放射線の検出器に相当する。Ｘ線管３３は、この発明における照射手段に相当する。

さらに、画像処理部４１は、信号記憶部４５と信号選択部４７と画像生成部４９とを備えている。

天板３１は、Ｘ線透過材料などで構成される。Ｘ線管３３とＦＰＤ１とは、天板３１を挟んで対向配置される。Ｘ線管３３は、Ｘ線管制御部３５の制御のもと、所定の線量のＸ線を被検体Ｍに照射する。なお、Ｘ線照射のタイミングは、読出し制御部３９がＸ線管制御部３５を操作することで与えられる。

ＦＰＤ移動機構３７は、ＦＰＤ１を行方向ｕに移動する。なお、行方向ｕとは、各増幅器２１に接続される検出素子ｄが並ぶ方向である。本実施例では、各データライン１３が設けられる方向とも同じ方向となる。ＦＰＤ移動機構３７は、この発明における検出器移動手段に相当する。

読出し制御部３９は、直接的にはＦＰＤ１内の駆動基板１５と信号処理基板１７とを制御して、各検出素子ｄから電気信号を読み出すように制御する。この読み出しのタイミングは、ＦＰＤ移動機構３７によるＦＰＤ１の移動量に基づいて規定される。読出し制御部３９は、この発明における制御手段に相当する。

画像処理部４１の各部について説明する。なお、画像処理部４１の各部の諸機能は、各種処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、演算処理の作業領域となるＲＡＭ（Random-Access Memory）や、各種情報を記憶する固定ディスク等の記憶媒体等によって実現されている。

信号記憶部４５は、ＦＰＤ１内の信号処理基板１７に設けられるＡ／Ｄ変換器２３の出力側と接続されている。そして、Ａ／Ｄ変換器２３から出力されるデジタル信号を記憶する。信号記憶部４５は、記憶手段に相当する。

信号選択部４７は、Ｘ線の強度分布である検出対象の同一の部位に応じた複数種類のデジタル信号の中から、いずれかを選択する。本実施例では、一つのアルゴリズムとして、まず、デジタル信号の値がオーバーフローして上限値となったものを除く。次に、上限値以外のデジタル信号の中から、最も高い増幅率で増幅される検出領域Ａから得られるデジタル信号を選択する。信号選択部４７は、この発明における選択手段に相当する。

画像生成部４９は、選択されたデジタル信号に基づいて所定の処理を行い、Ｘ線画像を生成する。

次に、図４を参照して、実施例２に係るＸ線撮影装置の各動作について説明する。図４は、Ｘ線画像を取得する処理を示すフローチャートである。

＜ステップＳ１＞ ＦＰＤ１を行方向ｕに移動させる
ＦＰＤ移動機構３７は、ＦＰＤ１を行方向ｕに移動させる。

図５を参照する。図５は、検出対象とＦＰＤとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は各時刻の正面図である。図５（ａ）に示すように、検出対象Ｐは、ＦＰＤ１によって検出される対象である。より詳しくは、被検体Ｍを透過したＸ線によってＦＰＤ１の検出面上に形成されるＸ線の強度分布である。したがって、検出対象Ｐは被検体Ｍではない。また、検出対象Ｐを区画した各部位には、符号「Ｐ１、Ｐ２、………、Ｐ５」を付す。

図５（ｂ）に示すように、ＦＰＤ１を位置Ｑ１から行方向ｕに位置Ｑ２、位置Ｑ３とスライド移動させる。各位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３にＦＰＤ１が移動したときの時刻をそれぞれ時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３とする。なお、ＦＰＤ１の位置は、行方向ｕのみであり、列方向ｖには全く移動しない。また、ＦＰＤ１が移動する範囲は、便宜上、行方向ｕに対してｕ１からｕ６の範囲として図示したが、特にこの範囲に限られるものではなく、検出対象Ｐに応じて、適宜に移動範囲が設定される。

＜ステップＳ２＞ Ｘ線を照射するとともに、各検出素子ｄから電気信号を読み出す
読出し制御部３９は、ＦＰＤ移動機構３７によるＦＰＤ１の移動量に基づいて、Ｘ線を照射するようにＸ線管制御部３５を操作し、かつ、各検出素子ｄから電気信号を読み出すようにＦＰＤ１を制御する。ここで、Ｘ線を照射するタイミングと、電気信号を読み出すタイミングとは、同期させる。以下では、Ｘ線の照射と、電気信号の読出しとを併せて、単に「撮影」という。また、ＦＰＤ１の移動量とは、各検出領域Ａの行方向ｕの長さに相当する距離ａをＦＰＤ１が移動した時ごとに行われる。

図５（ｂ）を参照する。時刻Ｔ１において、位置Ｑ１にあるＦＰＤ１は、１回目の撮影を行う。２回目の撮影のタイミングは、ＦＰＤ１が１回目の撮影時刻Ｔ１の位置Ｑ１から、距離Ｌを移動した時刻Ｔ２となる。また、３回目の撮影のタイミングは、ＦＰＤ１が２回目の撮影時刻Ｔ２の位置Ｑ２から、距離Ｌを移動した時刻Ｔ３となる。

なお、図５において、行方向ｕに付した座標情報ｕ１〜ｕ６の間隔は、距離ａとしている。

言い換えれば、先の撮影のタイミングである時刻Ｔ１において検出領域Ａ３が配置されていた位置（ｕ３−ｕ４）に、検出領域Ａ２、または検出領域Ａ１が配置される時刻である時刻Ｔ２、または時刻Ｔ３において、２回目、３回目の撮影を行うことになる。

また、検出対象Ｐについて見ると、先の撮影のタイミングである時刻Ｔ１において検出領域Ａ３が検出した検出対象Ｐの部位と、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３で検出領域Ａ２、Ａ１が検出する検出対象Ｐの部位とは部位Ｐ３で同一となり、各検出領域Ａで検出対象Ｐの部位Ｐ３を重複して検出することになる。なお、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３において、天板３１とＸ線管３３の位置は移動しないので、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３において検出領域Ａ２、Ａ１が検出する検出対象Ｐの部位はＰ３と同一となる。

なお、撮影（読出し）のタイミングは、時刻Ｔ１〜Ｔ３の３回に限られず、ＦＰＤ１の移動範囲に応じて、適宜の回数に渡って行われる。

＜ステップＳ３＞ 電気信号を増幅し、デジタル化して記憶する
ステップＳ２で読み出された各検出素子ｄから読み出された電気信号は、それぞれ増幅器２１ａ、２１ｂ、２１ｃにより所定の増幅率で増幅される。増幅された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器２３によりデジタル信号に変換される。デジタル信号は、ＦＰＤ１から信号記憶部４５に出力される。信号記憶部４５は、デジタル信号を記憶する。このデジタル信号は、各検出素子ｄに応じた画素に対応付けられている。

図６を参照する。図６は、信号記憶部４５に記憶されるデジタル信号の構成を示す模式図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３に得られたものである。また、図６では、便宜上、１フレームは、３×３の合計９画素に区画されているものとしている。また、各画素のデジタル信号は、Ａ／Ｄ変換器２３の特性に依存するが、本実施例では１３ビット幅で０から８１９１までの出力範囲内の値を取り得るものとする。さらに、図６に示す検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３と、これらによって検出された検出対象Ｐの部位Ｐ１、Ｐ２、……、Ｐ５は、図５に対応する。

図６に示すように、デジタル信号は、各時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ごとに得られたフレームごとに、記憶されている。

＜ステップＳ４＞ デジタル信号を選択する
信号選択部４７は、複数種類のデジタル信号の中から、画像生成に用いるデジタル信号を選択する。

図６を参照して、検出対象Ｐの部位Ｐ３に応じたデジタル信号を選択する場合を考える。検出対象Ｐの部位Ｐ３に応じたデジタル信号は、上段、中段、下段に区画された３個の画素のデジタル信号である。検出対象の部位Ｐ３は、撮影の時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３にそれぞれ検出領域Ａ３、Ａ２、Ａ１で検出されているので、各画素についてそれぞれ3種類のデジタル信号が得られている。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各図において、これらのデジタル信号を枠で囲んで明示している。たとえば、上段の画素については、（８１９、２４５、６２）の３種類のデジタル信号が得られている。

信号選択部４７は、まず、デジタル信号の値がオーバーフローして上限値（８１９１）となったものを除く。図６に示すように、時刻Ｔ１に検出領域Ａ３から得られた下段の画素のデジタル信号が上限値（８１９１）となっているので、このデジタル信号は除かれる。

次に、上限値以外のデジタル信号の中から、最も高い増幅率で増幅される検出領域Ａから得られるデジタル信号を選択する。ここで、検出領域Ａ１、Ａ２、Ａ３に対応する各増幅器２１ａ、２１ｂ、２１ｃの増幅率は、それぞれ１倍、４倍、１６倍である。よって、上段と中段の画素については、時刻Ｔ１において検出領域Ａ１から得られたデジタル信号（上段は８１９であり、下段は４８７４である）が選択される。また、下段の画素については、検出領域Ａ１から得られたデジタル信号は除かれたので、検出領域Ａ２から得られたデジタル信号（２１１５）が選択される。但し、得られた値は、それぞれの増幅率を考慮して換算される。この例では、全て増幅率１６倍にあわせている。デジタル信号（２１１５）は増幅率４倍のデータなので、４を乗じて最終的なデータ（８４６０）とされる。

この結果、検出対象Ｐの部位Ｐ３について、図７に示すように、画素ごとのデジタル信号が選択される。図７は、信号選択部により選択されたデジタル信号である。このようにして、検出対象Ｐのその他の部位Ｐ１等についても、デジタル信号を選択する。

＜ステップＳ５＞ 画像を生成する
画像生成部４９は、信号選択部４７により選択されたデジタル信号に基づいて、画像データを生成する。

このように、実施例２に係るＸ線撮影装置によれば、ＦＰＤ移動機構３７を備えることで、検出対象Ｐに対してＦＰＤ１を行方向ｕに好適に変位させることができる。

また、検出対象Ｐが大きくても、ＦＰＤ１を移動させることで好適に検出することができるので、ＦＰＤ１を検出対象Ｐに合わせて必要以上に大きくすることを要しない。

また、読出し制御部３９を備えることで、前回の読み出し時において一の検出領域Ａが検出した検出対象Ｐの部位Ｐ１、Ｐ２、……と同一の部位を、他の検出領域Ａが検出し得る時に、次の読み出しを行うので、検出対象Ｐの同一の部位を複数の検出領域Ａによって効率よく検出する。よって、検出対象Ｐの同一の部位について、異なる増幅率で増幅された複数種類のデジタル信号を取得することができる。

また、読出し制御部３９は各検出素子ｄから電気信号を読み出すタイミングにのみ、Ｘ線を照射させるように制御するので、Ｘ線の照射量を低減できる。

また、各検出領域Ａの行方向ｕの長さが互いに等しいので、前回の読み出し時に各検出領域Ａが検出した検出対象Ｐの部位Ｐ１、Ｐ２、……を、次の読み出し時にそれぞれ他の検出領域Ａが過不足なく検出することができる。

また、信号選択部４７は、デジタル信号を選択する際、デジタル信号の出力範囲の上限値の値を有するデジタル信号を除くので、オーバーフローした可能性のあるデジタル信号を排除することができる。よって、ダイナミックレンジの不足を招くことがなく、実質的にダイナミックレンジを広くすることができる。

また、上限値以外のデジタル信号の中から、最も高い増幅率で増幅される検出領域Ａから得られるデジタル信号を選択するので、誤差を抑制することができる。また、選択されるデジタル信号が低い範囲に集中することがなく、デジタル信号の出力範囲を有効に利用することができる。このため、得られるＸ線画像の濃度分解能を向上させることができる。

また、画像処理においては、複数種類のデジタル信号を用いて、平均化処理やノイズ低減処理等を行うことが可能であり、これらの処理を行うことにより、さらにＸ線画像の画質を向上させることができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、説明の便宜上、ＦＰＤ１の検出面を区画する検出領域Ａの個数や、各増幅器２１ａ、２１ｂ、２１ｃの増幅率や、デジタル信号の出力範囲や、各画素のデジタル信号の値を具体的に例示したが、これに限られるものではなく、適宜に設計選択されるものである。

（２）上述した実施例２では、読出し制御部３９は、各検出素子ｄから電気信号を読み出すタイミングと同期して、Ｘ線を照射させるように制御していたが、これに限られない。読出しを行う各時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を含む所定の期間にわたって、常にＸ線を照射させるように制御してもよい。

（３）上述した実施例２では、ＦＰＤ移動機構３７はＦＰＤ１をｕ軸方向に移動させるものとのみ説明した。ここで、ＦＰＤ１を連続的に移動させてもよいし、各検出領域Ａの行方向ｕの長さに相当する距離ａを移動するごとにＦＰＤ１を停止してもよい。

（４）また、上述した実施例２では、ＦＰＤ移動機構３７によって、検出対象Ｐに対してＦＰＤ１を行方向ｕに変位させていたが、これに限られない。天板３１を行方向ｕに移動させる天板移動機構を新たに設けることでＸ線撮像装置を構成してもよい。この天板移動機構によっても、検出対象Ｐに対してＦＰＤ１を行方向ｕに相対的に変位させることができる。また、この場合、ＦＰＤ移動機構３７を省略してＦＰＤ１を静止させるように構成してもよい。

さらに、この天板移動機構は、Ｘ線管３３も天板３１と同期して行方向ｕに移動させて、Ｘ線管３３と天板３１との相対的な位置関係を変えないように構成してもよい。

（５）上述した実施例２において、信号選択部４７は、所定の条件に合致するデジタル信号を選択するように構成したが、この条件は適宜に設計変更できる。たとえば、複数種類のデジタル信号の平均値等の統計量を算出して、これを画像生成に用いるデジタル信号として扱ってもよい。

（６）上述した各実施例のＦＰＤ１において、さらにＡ／Ｄ変換器２３によって変換されるデジタル信号を時分割多重化するマルチプレクサを備える構成としてもよい。または、各増幅器２１の出力信号を時分割多重化するように、増幅器２１とＡ／Ｄ変換器２３との間にマルチプレクサを設けてもよい。

（７）上述した各実施例では、ＦＰＤ１を例に採って説明したが、検出面に複数個の検出素子を有するＸ線検出器であれば、この発明を適用することができる。

（８）上述した各実施例の検出素子ｄは、入射したＸ線をＸ線変換層４によって電気信号に直接的に変換するものであったが、これに限られない。たとえば、入射したＸ線をシンチレータによって光に変換し、光感応型の物質で形成された半導体層によってその光を電気信号に変換する間接型の検出素子であってもよい。

（９）また、上述した各実施例においては、Ｘ線の入射を検出するＦＰＤ１、またはそれを備えたＸ線撮像装置であったが、入射するものはＸ線に限定されない。Ｘ線以外の放射線、または、光を入射させる場合にも適用できる。

（１０）上述した実施例では、ＦＰＤ１またはＸ線撮像装置の用途を特定していないが、たとえば、医用分野に用いられるＸ線撮影装置に適用してもよい。また、Ｘ線以外の放射線を用いる装置にも適用することができ、また、非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの工業分野などに用いられる放射線撮影装置にも適用できる。

実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の要部の垂直断面図である。 フラットパネル型Ｘ線検出器の平面図である。 実施例２に係るＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 Ｘ線画像を取得する処理を示すフローチャートである。 検出対象とＦＰＤとの位置関係を示す模式図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は各時刻の正面図である。 信号記憶部に記憶されるデジタル信号の構成を示す模式図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３に得られたものである。 信号選択部により選択されたデジタル信号である。

符号の説明

１ …フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
２１ …増幅器
３１ …天板
３３ …Ｘ線管
３５ …Ｘ線管制御部
３７ …ＦＰＤ移動機構
３９ …読出し制御部
４５ …信号記憶部
４７ …信号選択部
ｄ …検出素子
Ｍ …被写体
Ａ（Ａ１、Ａ２、Ａ３） …検出領域
ｕ …行方向
Ｐ …検出対象
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５ …検出対象の部位

Claims (4)

1. 交差する２軸方向である行と列に沿って配列され、光または放射線を検出する複数個の検出素子と、列方向に並ぶ検出素子列ごとに読み出された電気信号を増幅する複数個の増幅手段と、を備える光または放射線の検出器において、全ての検出素子から形成される検出面は、少なくとも１つの検出素子列を含む複数の検出領域に区分され、前記増幅手段は、検出領域ごとに異なる増幅率が設定されていることを特徴とする光または放射線の検出器。
2. 請求項１に記載の光または放射線の検出器と、前記検出器に検出される光または放射線の強度分布を与える検出対象に対して、前記検出器を行方向に相対的に変位させる変位手段と、各検出素子から電気信号の読み出しを行うタイミングを制御する制御手段と、を備える光または放射線の撮像装置において、前記変位手段によって前記検出器が相対的に変位して、前回の読み出し時において一の検出領域が検出した検出対象の部位と同一の部位を、他の検出領域が検出し得る時に、前記制御手段は次の読み出しを行うように制御することを特徴とする光または放射線の撮像装置。
3. 請求項２に記載の光または放射線の撮像装置において、検出領域を構成する検出素子列の数が、各検出領域間で同じであり、前回の読み出し時における一の検出領域が検出した検出対象の部位と、次の読み出し時における他の検出領域が検出する検出対象の部位とが重複することを特徴とする光または放射線の撮像装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の光または放射線の撮像装置において、前記変位手段は、前記検出器を行方向に移動させる検出器移動手段であり、前記検出器移動手段により前記検出器が移動して、前回の読み出し時において一の検出領域が配置されていた位置に、他の検出領域が配置される時に、次の読み出しが行われることを特徴とする光または放射線の撮像装置。
   
   

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