JP2011503604A - 画像放射線コリメータ構造を有する放射線検出器 - Google Patents

Abstract

本発明は検出器素子５１の周期的パターンを持つ検出器アレイ５を有する放射線検出器３に関する。各検出器素子５１は入射放射線を電荷へと変換するためのセンサ素子５３を有する。センサ素子５３はセンサ中心間距離を置いて配置される。検出器アレイ５より上に画像放射線コリメータ構造７が配置される。画像放射線コリメータ構造は放射線吸収素子の周期的パターンを持ち、該放射線吸収素子はコリメータ中心間距離を置いて配置される。放射線検出器３は、放射線吸収素子のパターンの周期性の方向に隣接する偶数のセンサ素子のグループのセンサ素子の電荷からコンバイナ信号を生成するためのコンバイナを有する。コリメータ中心間距離は隣接センサ素子のグループの中心間距離の二倍におよそ等しい。放射線検出器３は、コンバイナ信号を受け取り、コリメータ中心間距離に対応するコリメータ周波数以上の周波数を持つコンバイナ信号の成分を抑制するためのローパスフィルタをさらに有し、こうして、検出器によって画像化される対象物の画像に目に見えるモアレ効果を導入することなく、既知の放射線検出器よりも製造しやすく、かつ、画像放射線コリメータ構造の放射線吸収素子の位置決めにとって比較的低度の正確さを要する放射線検出器を提供する。

Description

本発明は、
検出器素子の周期的パターンを持つ検出器アレイであって、各検出器素子は入射放射線を電荷へと変換するためのセンサ素子を有し、センサ素子はセンサ中心間距離を置いて配置される、検出器アレイと、
検出器アレイより上に配置され、かつコリメータ中心間距離を置いて配置される放射線吸収素子の周期的パターンを持つ画像放射線コリメータ構造とを有する、放射線検出器に関する。

そうした放射線検出器は米国特許出願ＵＳ２００３／００７６９２９から知られている。既知の放射線検出器は、検出器素子のアレイと、検出器素子に入射する散乱放射線の量を減少させるための吸収構造素子の迷放射線グリッド又はコリメータを有する。吸収構造素子は、少なくとも１つの方向、すなわち行方向または列方向におけるその検出器側の中心間距離が、検出器素子の中心間距離よりも整数倍大きいように作られ、それにより、検出器によって画像化される対象物の画像における妨害的なモアレ効果を回避する。

既知の放射線検出器の欠点は、検出器素子に対する、画像放射線コリメータ構造の吸収構造素子の十分に正確な製造及び位置決めが必要とされることである。

本発明の目的は、検出器によって画像化される対象物の画像に目に見えるモアレ効果を導入することなく、既知の放射線検出器よりも製造しやすく、かつ、画像放射線コリメータ構造の放射線吸収素子の位置決めにとって比較的低度の正確さを要する、導入部で述べた類の放射線検出器を提供することである。

この目的は、
放射線検出器が、放射線吸収素子のパターンの周期性の方向に隣接する偶数のセンサ素子のグループのセンサ素子の電荷からコンバイナ信号を生成するためのコンバイナを有し、
コリメータ中心間距離が隣接センサ素子のグループの中心間距離の二倍におよそ等しく、
放射線検出器が、コンバイナ信号を受け取り、コリメータ中心間距離に対応するコリメータ周波数以上の周波数を持つコンバイナ信号の成分を抑制するための、ローパスフィルタを有する
ことを特徴とする、本発明にかかる放射線検出器によって実現される。

偶数の隣接センサ素子のグループのセンサ素子の電荷からコンバイナ信号を生成することによって、検出器アレイのファンクショナル変調伝達関数（ＭＴＦ）が導入される。コンバイナ信号は、センサ素子の隣接グループの中心間距離に対応する検出器アレイのファンクショナルサンプル周波数において、ファンクショナルＭＴＦのゼロ変調応答を持つ。ファンクショナルサンプル周波数にはファンクショナルナイキスト周波数が関連する。サンプリングプロセス中、コンバイナ信号の変調応答はファンクショナルナイキスト周波数に至るまで周波数に対してサンプリングされる。ファンクショナルナイキスト周波数よりも高い周波数の場合、コンバイナ信号の変調応答はファンクショナルナイキスト周波数に対して折り返される。こうした周波数の場合、コンバイナ信号の変調応答は画像情報を含まずノイズだけである。従って、ファンクショナルナイキスト周波数よりも高い周波数の場合、コンバイナ信号の変調応答は検出器によって作られる画像に否定的な意味で貢献している。

画像放射線コリメータ構造は、放射線吸収素子のパターンの周期性の方向が、センサ素子とセンサ素子のグループが隣接する方向に対応するように、検出器より上に配置される。コンバイナ信号の変調応答は検出器アレイのファンクショナルＭＴＦと画像放射線コリメータ構造の周波数特性の積に等しい（後者は画像放射線コリメータ構造の固有特性である）。コンバイナ信号の変調応答が一定閾値を超えるとき、検出器によって作られる画像においてモアレ効果が見えるようになり、ひいては検出器によって作られる画像の画質を大幅に低下させる。

画像放射線コリメータ構造の放射線吸収素子のコリメータ中心間距離が、隣接センサ素子のグループの中心間距離の二倍におよそ等しいとき、対応するコリメータ周波数はファンクショナルナイキスト周波数におよそ等しい。ローパスフィルタはコリメータ周波数におけるコンバイナ信号の変調応答の一次高調波成分（基底変調）を抑制する。コンバイナ信号の変調応答の二次高調波成分は、検出器アレイのファンクショナルサンプル周波数の近くにあり、検出器アレイのファンクショナルＭＴＦがファンクショナルサンプル周波数においてゼロに等しいため、ゼロに近い値を持つ。ゼロに近いこの値のために、コンバイナ信号の変調応答の二次高調波成分は上述の閾値を超えず、検出器によって作られる画像に目に見えるモアレ効果を導入しない。とりわけ、放射線吸収素子のパターンの周期性の方向において、センサ素子が等しいサイズと等しい間隔であるとき、コンバイナ信号の変調応答の二次高調波成分に対して最小値が得られ、これは検出器によって作られる画像におけるモアレ効果の最大抑制をもたらす。

コンバイナ信号の変調応答の高次高調波成分ほど、本質的に低い値を持ち、特にコンバイナ信号の変調応答の高次の高調波ほど、検出器アレイのファンクショナルＭＴＦによって抑制される。

既知の放射線検出器と対照的に、本発明にかかる放射線検出器は、コリメータ中心間距離がセンサ中心間距離の整数倍に厳密に等しいような画像放射線コリメータ構造を持つ必要がない。本発明にかかる放射線検出器にとっては、画像放射線コリメータ構造のコリメータ中心間距離を、隣接センサ素子のグループの中心間距離の二倍に大まかに一致させれば十分である。これは、本発明にかかる放射線検出器を既知の放射線検出器よりも製造しやすくし、検出器素子に対する画像放射線コリメータ構造の放射線吸収素子の位置決めにとって比較的低度の正確さを必要とする。

本発明にかかる放射線検出器のさらなる利点は、そうした放射線検出器が、より小さな検出器素子を持つ放射線検出器へ向かう技術的進歩において非常に有用であることであり、これは、画像化される対象物のより詳細が、放射線検出器によって作られる画像において目に見えるように、画像がより高解像度で作られることを可能にする。画像放射線コリメータ構造のための既知の製造方法は、検出器素子に対する放射線吸収素子の正確な位置決めを必要とする。しかしながら、より小さな検出器素子へ進歩すると、検出器素子に対する放射線吸収素子の正確な位置決めはますます問題となる。本発明にかかる放射線検出器のコリメータ中心間距離は、放射線吸収素子のパターンの周期性の方向に隣接する偶数のセンサ素子のグループの中心間距離の二倍におよそ等しくなければならないので、本発明にかかる放射線検出器は、電荷がグループに合成されるセンサ素子の数の二倍に等しい倍数で画像放射線コリメータ構造の限界解像度をシフトすることを可能にする。

本発明にかかる放射線検出器のなおさらなる利点は、より小さな検出器素子へ、その結果より小さなセンサ中心間距離へと進歩するとき、画像放射線コリメータ構造を同程度に進歩させる必要が無いことである。前述の通り、偶数の隣接センサ素子のグループのセンサ素子の電荷からコンバイナ信号を生成することによって、検出器アレイのファンクショナルＭＴＦが導入される。センサ中心間距離に関連する本発明にかかる放射線検出器のＭＴＦに対して、本発明にかかる放射線検出器のファンクショナルＭＴＦは低周波数の方へシフトされる。検出器によって作られる画像におけるモアレ効果を最大抑制するためには、一般的に、検出器アレイのサンプル周波数の近くにあり、ゼロに近い値を持つ変調応答信号の二次高調波成分（これは画像放射線コリメータ構造の周波数特性を乗じる検出器アレイのＭＴＦの積に等しい）を持つ必要がある。特に検出器アレイが１よりも小さい線開口率（ｌｉｎｅａｒ ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）を持つ本発明にかかる放射線検出器の場合、本発明にかかる放射線検出器は非常に有利である。なぜなら、予想するものとは対照的に、本発明にかかる放射線検出器のファンクショナルＭＴＦはより低周波数へとシフトし、一方１よりも小さい線開口率を持つ既知の放射線検出器のＭＴＦはより高周波数へとシフトするからである。

本発明にかかる放射線検出器の特定の実施形態は、コンバイナが加算器と読み出し器を有し、該読み出し器はセンサ素子の電荷を読み出し、それによってセンサ素子信号を作り出し、該加算器は隣接センサ素子のセンサ素子信号を加算し、それによってコンバイナ信号を作り出すことを特徴とする。この実施形態では、最初にセンサ素子の電荷が読み出され、その後読み出し信号が加算器によって加算される。このようにして生成されたコンバイナ信号の変調応答は、個々のセンサ素子から直接生じる信号の変調応答よりも、画像放射線コリメータ構造による影響が少ない。この実施形態は、検出器アレイの検出器素子が検出器素子あたり１つのセンサ素子のみを有するときに好ましい。検出器アレイの検出器素子が１つのセンサ素子のみを有するとき、コンバイナによって合成されるべき偶数の隣接センサ素子のグループの電荷は、隣接検出器素子から生じている。この場合、個々の検出器素子の電子機器はコンバイナの一部である。それらは複数の読み出し器としてはたらき、センサ素子信号を作り出す。同様にコンバイナの一部である別の加算器は、偶数の隣接センサ素子のセンサ素子信号を加算し、それによってコンバイナ信号を作り出す。この本発明の特定の実施形態は、関連技術が比較的単純であるという利点を持つ。

本発明にかかる放射線検出器の別の特定の実施形態は、コンバイナが加算器と読み出し器を有し、該加算器は隣接センサ素子の電荷を蓄積電荷に加算し、該読み出し器は蓄積電荷を読み出し、それによってコンバイナ信号を生成することを特徴とする。この実施形態では、最初にセンサ素子の電荷が加算器によって蓄積電荷に加算され、その後蓄積電荷が読み出し器によって読み出される。このようにして生成されたコンバイナ信号の変調応答は、個々のセンサ素子から直接生じる信号の変調応答よりも、画像放射線コリメータ構造による影響が少ない。この実施形態は、検出器アレイの検出器素子が検出器素子あたり１つよりも多くのセンサ素子を有するときに好ましい。検出器アレイの検出器素子が１つよりも多くのセンサ素子を有するとき、コンバイナによって合成されるべき偶数の隣接センサ素子のグループの電荷は、隣接検出器素子から、又はただ１つの検出器素子から生じている。この本発明の特定の実施形態の利点は、センサ素子の電荷の加算により、実際の読み出しが読み出し器によって実行される前に蓄積電荷が得られることであり、本発明にかかる放射線検出器の場合、個々のセンサ素子の電荷が別々に読み出されなければならない既知の放射線検出器よりも少ないコンバイナ信号が読み出されなければならないようになっていることである。

上記の特定の実施形態の両方から、コンバイナ信号が（ｉ）放射線検出器の選択可能な動作モードにおいて、（ｉｉ）検出器アレイの外側に形成されることができ、従ってコンバイナ信号を読み出すために特別に構成された複雑な回路レイアウトを必要としないことが明らかとなる。両方の特定の実施形態の利点は、本発明にかかる放射線検出器が、既知の放射線検出器の検出器素子のセンサ素子と同じ面積の検出器素子を覆うセンサ素子を有する検出器素子を持つとき、本発明にかかる放射線検出器は、既知の放射線検出器よりも画像放射線コリメータ構造によるモアレ効果のはるかに良い抑制を示すことである。

本発明にかかる放射線検出器のさらなる実施形態は、センサ素子の個々のグループの隣接センサ素子が直接電気的に接続されることを特徴とする。それらは例えば、金属線、ａ‐Ｓｉ、ＩＴＯ、またはＩＴＯ様材料によって直接電気的に接続されることができる。これらの電気接続は隣接センサ素子の個々のグループに対する加算器を形成し、コンバイナの一部である。この実施形態の利点は、生成されたコンバイナ信号の変調応答が、個々のセンサ素子から直接生じる信号の変調応答よりも画像放射線コリメータ構造による影響が少なく、一方検出器アレイはコンバイナ信号を読み出すために特別に構成された複雑な回路レイアウトを必要としないことである。

好ましい実施形態は、検出器素子がＸ線感受性であり、画像放射線コリメータ構造が迷放射線グリッドである、本発明にかかる放射線検出器である。

別の好ましい実施形態は、検出器素子がガンマ放射線感受性であり、画像放射線コリメータ構造がコリメータである、本発明にかかる放射線検出器である。核医学の分野では、ガンマ放射線の線源は検査される患者の臓器の内部に位置する。検出器アレイに衝突する、患者の臓器から放出された非散乱ガンマ放射線は、その臓器の活動の時間曲線を生じる。この時間曲線はその臓器の機能の決定を可能にする。検出器アレイに衝突する散乱ガンマ放射線は、検出器によって検出される画像の画質を大幅に低下させる。従って散乱ガンマ放射線を可能な限り多く吸収するためにコリメータを使用することが必須である。コリメータは検出器アレイより上に配置され、検出される画像の投影方向を定める放射線吸収素子の規則的パターンを持つ。コリメータは非散乱ガンマ放射線が検出器アレイに衝突することを可能にする。この方向で検出器アレイに入射しないガンマ放射線、特に散乱ガンマ放射線は、コリメータの放射線吸収素子によって吸収されるか、又は大幅に減衰させられる。

本発明のこれらの、及び他の態様は、図面を参照して説明される。

本発明の一実施形態例にかかるフラットＸ線検出器を備える医用Ｘ線検査装置の側面図を概略的に示す。 １に等しい線開口率を持つ既知のフラットＸ線検出器の検出器アレイの変調伝達関数（ＭＴＦ）のグラフ表示を示す。 １よりも小さい線開口率を持つ既知のフラットＸ線検出器の検出器アレイの変調伝達関数（ＭＴＦ）のグラフ表示を示す。 １００μｍのセンサ中心間距離を持つ検出器アレイを有する既知の放射線検出器の数値例における２つの変調伝達関数のグラフ表示を示し、グラフ（ａ）は１に等しい線開口率を持つ検出器アレイのＭＴＦに対応し、グラフ（ｂ）は０．６５に等しい線開口率を持つ検出器アレイのＭＴＦに対応する。 ５０μｍのセンサ中心間距離を持つ検出器アレイを有する本発明にかかる放射線検出器の数値例における３つの変調伝達関数（ＭＴＦ）のグラフ表示を示し、グラフ（ａ）は１に等しい線開口率を持つ検出器アレイのＭＴＦに対応し、グラフ（ｂ）は０．６５に等しい線開口率を持つ検出器アレイのＭＴＦに対応し、グラフ（ｃ）は放射線吸収素子の周期性の方向に隣接する２つのセンサ素子のグループのセンサ素子の電荷からコンバイナ信号が生成されるときの検出器アレイのファンクショナルＭＴＦに対応する。 １００μｍのセンサ中心間距離を持つ検出器アレイを有する既知のフラットＸ線検出器の数値例におけるモアレ効果の可視性のグラフ表示を示す。 本発明にかかるフラットＸ線検出器の数値例におけるモアレ効果の可視性のグラフ表示を示す。 検出器素子が２つのセンサ素子を有する、本発明にかかる放射線検出器の検出器アレイの一部の図式的概観を示す。 最初にセンサ素子の電荷が読みだされ、その後読み出し信号が加算器によって加算される、本発明にかかる放射線検出器の特定の実施形態の検出器アレイの一部の図式的概観を示す。 最初にセンサ素子の電荷が加算器によって蓄積電荷に加算され、その後読み出し信号が加算器によって加算される、本発明にかかる放射線検出器の特定の実施形態の検出器アレイの一部の図式的概観を示す。 センサ素子の個々のグループの隣接センサ素子が例えば金属線によって直接電気的に接続される、本発明にかかる放射線検出器の特定の実施形態の検出器アレイの一部の図式的概観を示す。 既知の放射線検出器の検出器アレイの図式的概観を示す。

図１は、フラットＸ線検出器３を備える医用Ｘ線検査装置１の側面図を概略的に示す。フラットＸ線検出器３は本発明にかかる放射線検出器であり、Ｘ線感受性の検出器アレイ５と、迷放射線グリッド７を有する。Ｘ線検査装置１はＣアーム９を有し、そこからＸ線源１１とフラットＸ線検出器３がつるされている。Ｃアーム９はスリーブ１３を通して可動であり、水平軸１５まわりに回転可能である。患者台１７がＸ線源１１とフラットＸ線検出器３の間に置かれる。検査される患者（図示せず）は患者台１７上に位置付けられる。

検査される患者の一部の画像を形成するために、Ｘ線源１１から発するＸ線はフラットＸ線検出器３の方向に直線１９上を伝播し、その結果患者を通って伝播する。患者を通って伝播する際、Ｘ線の一部は散乱し、一方Ｘ線の別の部分は散乱しない。非散乱Ｘ線がフラットＸ線検出器３の検出器アレイ５に衝突するとき、それらは画像化される患者の部分の空間分解減衰値分布を生じる。散乱Ｘ線がフラットＸ線検出器３の検出器アレイ５に衝突するとき、それらは検出器によって検出される画像の画質を大幅に低下させる。検出器によって検出される画像の画質を改善するために、迷放射線グリッド７が検出器アレイ５より上に配置される。この迷放射線グリッド７は、Ｘ線源１１の方向にフォーカスされる放射線吸収素子の規則的パターン、すなわち鉛層板を持つ。検出器アレイ５の側面（すなわち迷放射線グリッド７が検出器アレイ５より上に配置されている側面）において、放射線吸収素子はコリメータ中心間距離を置いて配置される。迷放射線グリッドにより、非散乱Ｘ線は直線経路１９をたどって検出器アレイ５に衝突することができる。この方向で検出器アレイ５に入射しないＸ線、特に散乱Ｘ線は、迷放射線グリッド７の放射線吸収素子によって吸収されるか、又は大幅に減衰される。最後に、患者の一部の画像をディスプレイ２１に表示するために、フラットＸ線検出器３によって検出される画像が読み出され、電子機器２３を用いて可視画像に変換される。

図２ａは、１に等しい線開口率を持つ既知のフラットＸ線検出器の検出器アレイの変調伝達関数（ＭＴＦ）のグラフ表示を示す。垂直軸に沿ってＭＴＦが対数目盛上にプロットされ、一方水平軸に沿って周波数が任意単位でプロットされる。検出器アレイの周期性の方向の線開口率が１に等しい（すなわち検出器アレイの周期性の方向において検出器素子がセンサ素子によって完全に覆われる）ならば、検出器アレイのＭＴＦは放射線検出器の変換層の周波数特性を乗じるｓｉｎｃ関数に等しい。検出器アレイのＭＴＦはサンプル周波数ｆ_ｓにおいて最初のゼロ変調応答を持ち、サンプル周波数ｆ_ｓは１／（検出器アレイのセンサ中心間距離）に等しい。

図２ｂは１よりも小さい線開口率を持つ（すなわち検出器アレイの周期性の方向において検出器素子がセンサ素子によって部分的にしか覆われない）既知のフラットＸ線検出器の検出器アレイのＭＴＦのグラフ表示を示す。図２ａと同様に、ＭＴＦは垂直軸に沿って対数目盛上にプロットされ、一方水平軸に沿って周波数が任意単位でプロットされる。検出器アレイの周期性の方向における線開口率が１未満であるならば、検出器アレイのＭＴＦは放射線検出器の変換層の周波数特性を乗じるｓｉｎｃ関数に等しい。検出器アレイのＭＴＦは、線開口率で除されるサンプル周波数ｆ_ｓに等しい周波数において最初のゼロ変調応答を持つ。図２ａ及び図２ｂに示される通り、フラットＸ線検出器の検出器アレイのＭＴＦの最初のゼロ変調応答は、線開口率が減少すると高周波数へシフトする。

図３ａは１００μｍのセンサ中心間距離を持つ検出器アレイを有する既知の放射線検出器の数値例における線開口率の異なる値に対する２つの変調伝達関数のグラフ表示を示す。垂直軸に沿って変調伝達関数が対数目盛上にプロットされ、一方水平軸に沿って周波数がミリメートルあたりの線対の数（ｌｐ／ｍｍ）でプロットされる。１００μｍのセンサ中心間距離を持つ検出器アレイのサンプル周波数ｆ_ｓは１０ ｌｐ／ｍｍに等しい。グラフ（ａ）は１に等しい線開口率を持つ検出器アレイのＭＴＦに対応する。グラフ（ａ）の場合ＭＴＦは放射線検出器の変換層の周波数特性を乗じるｓｉｎｃ関数である。グラフ（ａ）の場合検出器アレイのＭＴＦはサンプル周波数ｆ_ｓ＝１０ ｌｐ／ｍｍにおいて最初のゼロ変調応答を持つ。グラフ（ｂ）は０．６５に等しい線開口率を持つ検出器アレイのＭＴＦに対応する。グラフ（ｂ）の場合ＭＴＦは放射線検出器の変換層の周波数特性を乗じるｓｉｎｃ関数である。グラフ（ｂ）の場合検出器アレイのＭＴＦは１／（０．６５）を乗じるサンプル周波数ｆ_ｓ＝１５ ｌｐ／ｍｍにおいて最初のゼロ変調応答を持つ。図２ａ及び図２ｂと同様に、検出器アレイのＭＴＦの最初のゼロ変調応答は線開口率が減少すると高周波数へシフトする。

図３ｂは５０μｍのセンサ中心間距離を持つ検出器アレイを有する本発明にかかる放射線検出器の数値例における３つの変調伝達関数のグラフ表示を示す。図３ａと同様に、変調伝達関数は垂直軸に沿って対数目盛上にプロットされ、一方水平軸に沿って周波数がミリメートルあたりの線対の数（ｌｐ／ｍｍ）でプロットされる。５０μｍのセンサ中心間距離を持つ検出器アレイのサンプル周波数ｆ_ｓは２０ ｌｐ／ｍｍに等しい。グラフ（ａ）は１に等しい線開口率を持つ検出器アレイのＭＴＦに対応する。グラフ（ａ）の場合、ＭＴＦは放射線検出器の変換層の周波数特性を乗じるｓｉｎｃ関数である。グラフ（ａ）の場合検出器アレイのＭＴＦはサンプル周波数ｆ_ｓ＝２０ ｌｐ／ｍｍにおいて最初のゼロ変調応答を持つ。グラフ（ｂ）は０．６５に等しい線開口率を持つ検出器アレイのＭＴＦに対応する。グラフ（ｂ）の場合ＭＴＦは放射線検出器の変換層の周波数特性を乗じるｓｉｎｃ関数である。グラフ（ｂ）の場合検出器アレイのＭＴＦは１／（０．６５）を乗じるサンプル周波数ｆ_ｓ＝３０ ｌｐ／ｍｍにおいて最初のゼロ変調応答を持つ。点線で示されるグラフ（ｃ）は、放射線吸収素子の周期性の方向に隣接する２つのセンサ素子のグループのセンサ素子の電荷からコンバイナ信号が生成されるときの検出器アレイのファンクショナルＭＴＦに対応する。ファンクショナルＭＴＦは検出器アレイのファンクショナルサンプル周波数ｆ_ｓ'において最初のゼロ変調応答を持ち、これは２つのセンサ素子の隣接グループの中心間距離に対応する。ファンクショナルサンプル周波数ｆ_ｓ'は検出器アレイの線開口率から独立している。これはファンクショナルサンプル周波数ｆ_ｓ'が１０ ｌｐ／ｍｍに等しいことを意味する。図３ａ及び図３ｂから直接わかる通り、図３ｂのグラフ（ｃ）は図３ａのグラフ（ａ）に等しい。これは、本発明にかかる放射線検出器の検出器アレイの開口率から完全に独立して、放射線吸収素子のパターンの周期性の方向に隣接する２つのセンサ素子のグループのセンサ素子の電荷からコンバイナ信号が生成される、５０μｍのセンサ中心間距離を持つ本発明にかかる放射線検出器に対して、１００μｍのセンサ中心間距離を持ち１に等しい線開口率を持つ検出器アレイを有する既知の放射線検出器と同じ（ファンクショナル）ＭＴＦが得られることを意味する。この数値例と同様に、特有のセンサ中心間距離、１未満の線開口率を持ち、放射線吸収素子のパターンの周期性の方向に隣接する偶数のセンサ素子のグループのセンサ素子の電荷からコンバイナ信号を生成するためのコンバイナを有する、本発明にかかる放射線検出器に対して、ファンクショナルＭＴＦが得られ、これは、１に等しい線開口率と、本発明にかかる放射線検出器の偶数のセンサ素子のグループの中心間距離に等しいセンサ中心間距離とを持つ既知の放射線検出器のＭＴＦに等しい。

図４ａは１００μｍのセンサ中心間距離を持つ既知のフラットＸ線検出器の数値例におけるモアレ効果の可視性のグラフ表示を示す。既知のフラットＸ線検出器は、検出器アレイのナイキスト周波数におよそ等しいコリメータ周波数を持つ迷放射線グリッドを有する。つまり、検出器アレイのナイキスト周波数は５ ｌｐ／ｍｍであり、一方コリメータ周波数（すなわち迷放射線グリッドの基底周波数）は４．８ ｌｐ／ｍｍである。垂直軸に沿ってＭＴＦが対数目盛上にプロットされ、一方水平軸に沿って周波数がミリメートルあたりの線対の数（ｌｐ／ｍｍ）でプロットされる。迷放射線グリッドの二次高調波は９．６ ｌｐ／ｍｍにある。既知のフラットＸ線検出器の変調応答は検出器アレイのＭＴＦと迷放射線グリッドの周波数特性の積に等しい。サンプリングプロセス中、変調応答は検出器アレイのナイキスト周波数に至るまで周波数毎にサンプリングされる。ナイキスト周波数よりも高い周波数の場合、変調応答はナイキスト周波数について折り返され、その結果検出器によって形成される画像に否定的な意味で貢献する。図４ａにおける点線はローパスフィルタの周波数特性を示す。ローパスフィルタはコリメータ周波数（４．８ ｌｐ／ｍｍ）以上の周波数を持つ変調応答の成分を抑制する。従って、迷放射線グリッドの基底周波数はローパスフィルタによって抑制される。しかしながら、図４ａにおいて矢印で示されるように、０．４ ｌｐ／ｍｍにおける迷放射線グリッドの折り返された二次高調波はローパスフィルタによって抑制されない。変調応答のこの成分は０．０１（すなわち１％）直下の値を持つ。この特定の数値例においては、もし変調応答が０．００１５（すなわち０．１５％）の閾値を超える場合、検出器によって形成される画像においてモアレ効果が目に見えるようになる。図４ａから、既知のフラットＸ線検出器の場合、検出器によって形成される画像においてモアレ効果が目に見えることが明らかである。

図４ｂは、５０μｍのセンサ中心間距離を持つ、本発明にかかるフラットＸ線検出器の数値例におけるモアレ効果の可視性のグラフ表示を示す。垂直軸に沿ってＭＴＦが対数目盛上にプロットされ、一方水平軸に沿って周波数がミリメートルあたりの線対の数（ｌｐ／ｍｍ）でプロットされる。迷放射線グリッドの周期性の方向に隣接する２つのセンサ素子のグループのセンサ素子の電荷からコンバイナ信号が生成される。そうすることにより、検出器アレイのファンクショナルＭＴＦが導入される。コンバイナ信号は１０ ｌｐ／ｍｍのファンクショナルサンプル周波数においてファンクショナルＭＴＦのゼロ変調応答を持つ。ファンクショナルサンプル周波数にはファンクショナルナイキスト周波数が関連する。本発明にかかるフラットＸ線検出器は、検出器アレイのファンクショナルナイキスト周波数におよそ等しいコリメータ周波数を持つ迷放射線グリッドを有し、すなわち検出器アレイのナイキスト周波数は５ ｌｐ／ｍｍであり、一方コリメータ周波数（すなわち迷放射線グリッドの基底周波数）は４．８ ｌｐ／ｍｍである。迷放射線グリッドの二次高調波は９．６ ｌｐ／ｍｍにある。コンバイナ信号の変調応答は検出器アレイのファンクショナルＭＴＦと迷放射線グリッドのＭＴＦの積に等しい。サンプリングプロセス中、コンバイナ信号の変調応答は検出器アレイのファンクショナルナイキスト周波数に至るまで周波数毎にサンプリングされる。ファンクショナルナイキスト周波数よりも高い周波数の場合、コンバイナ信号の変調応答はファンクショナルナイキスト周波数に対して折り返され、その結果検出器によって形成される画像に否定的な意味で貢献する。図４ａと同様に図４ｂにおける点線はローパスフィルタの周波数特性を示す。ローパスフィルタはコリメータ周波数（４．８ ｌｐ／ｍｍ）以上の周波数を持つコンバイナ信号の変調応答の成分を抑制する。従って、迷放射線グリッドの基底周波数はローパスフィルタによって抑制される。図４ｂにおいて矢印で示されるように、０．４ ｌｐ／ｍｍにおける折り返された迷放射線グリッドの二次高調波はローパスフィルタによって抑制されない。コンバイナ信号の変調応答のこの成分は０．００１（すなわち０．１％）直下の値を持ち、これは図４ａ及び図４ｂの特定の数値例の閾値０．００１５（すなわち０．１５％）をはるかに下回る。従って、本発明にかかる放射線検出器の場合、検出器によって画像化される対象物の画像に目に見えるモアレ効果が導入されない。

検出器によって形成される画像においてモアレ効果が目に見えるか否かを示す０．００１５の閾値は、コリメータ中心間距離が隣接センサ素子のグループの中心間距離の二倍から外れ得る程度も示す。しかしながら図４ａ及び図４ｂの実施例における０．００１５の閾値は画像化プロセス中の正確な状況に依存することに注意すべきである。

図５は、検出器素子５１が、２つのセンサ素子５３と、ソースフォロワ、スイッチ、ゲインキャパシタなどの電子機器５５を有する、本発明にかかる放射線検出器の検出器アレイ５の一部の図式的概観を示す。検出器アレイ５の一部の隣で、矢印がｙ方向を示しており、これは迷放射線グリッドの放射線吸収素子が主に広がる方向である。放射線吸収素子のパターンの周期性の方向は、ｙ方向に垂直で、図５の面内にある。ｙの各値に対し放射線吸収素子のパターンの周期性の方向においてセンサ素子５３が等しいサイズで等しい間隔である、すなわちｙの特定値に対し全てのセンサ素子５３が幅ｗ（ｙ）を持つが、２つのセンサ素子５３間の距離はａ_１（ｙ）＋ａ_２（ｙ）であり、ａ_１（ｙ）は検出器素子５１の片側とセンサ素子５３との間の距離であり、ａ_２（ｙ）はセンサ素子５３と検出器素子５１の反対側との間の距離である、という要件が満たされるとき、検出器によって形成される画像においてモアレ効果が最も良く抑制される。その結果、上記の要件が満たされる限り、検出器素子内のセンサ素子は任意の形状であることができる。

図６は本発明にかかる放射線検出器の特定の実施形態の検出器アレイ５の一部の図式的概観を示し、最初に偶数のセンサ素子のグループのセンサ素子５３の電荷が読み出され、センサ素子信号５９が生成される。その後偶数のセンサ素子５３の別個のグループのセンサ素子信号５９が別個の加算器５７によって加算され、その結果コンバイナ信号６１をもたらす。別個の加算器５７のように、個々の検出器素子５１の電子機器５５はコンバイナの一部である。電子機器５５は複数の読み出し器としてはたらく。同等に、センサ素子信号５９を加算する代わりに、偶数のセンサ素子５３の別個のグループの電圧が別個の加算器５７によって平均化されてもよい。

図７は本発明にかかる放射線検出器の特定の実施形態の検出器アレイ５の一部の図式的概観を示し、最初に偶数のセンサ素子のグループのセンサ素子５３の電荷が加算器（明示せず）によって蓄積電荷６３に加算される。その後偶数のセンサ素子５３の別個のグループの蓄積電荷６３が別個の読み出し器６５によって読み出され、その結果コンバイナ信号６１'をもたらす。別個の読み出し器６５のように、個々の検出器素子５１の電子機器５５はコンバイナの一部である。それらは複数の加算器としてはたらき、電荷６３を蓄積する。同等に、センサ素子の電荷を蓄積電荷６３に加算する代わりに、偶数のセンサ素子の別個のグループの加算器によって電圧が平均化され、その後平均化された電圧が読み出し器によって読み出されることができるようになっていてもよい。

図８は図７に示されたような本発明にかかる放射線検出器の特定の実施形態の検出器アレイ５の一部の図式的概観を示す。センサ素子の個々のグループの隣接センサ素子５３は金属線６７によって直接電気的に接続され、それによって偶数のセンサ素子のグループの別個のセンサ素子５３の電荷を蓄積する。その後偶数のセンサ素子５３の別個のグループの蓄積電荷６３が別個の読み出し器（図示せず）によって読み出され、それによってコンバイナ信号をもたらす。

図９は既知の放射線検出器の検出器アレイ５の図式的概観を示す。図８と図９の比較から、本発明にかかる放射線検出器における偶数のセンサ素子のグループ内のセンサ素子５３の総面積が既知の放射線検出器の別個のセンサ素子の面積に等しいとき、両放射線検出器の解像度は同等であることが明らかである。しかしながら、より小さな検出器素子へと進歩する際、本発明にかかる放射線検出器は、より小さな画像放射線コリメータ構造へと同程度に進歩する必要がなく、このことは、画像放射線コリメータ構造の最先端の製造プロセスによって妨げられることなく、より小さな検出器素子へと進歩することを可能にする。

Claims (6)

1. 検出器素子の周期的パターンを持つ検出器アレイであって、各検出器素子は入射放射線を電荷へと変換するためのセンサ素子を有し、前記センサ素子はセンサ中心間距離を置いて配置される、検出器アレイと、
   前記検出器アレイより上に配置され、かつコリメータ中心間距離を置いて配置される放射線吸収素子の周期的パターンを持つ画像放射線コリメータ構造と、
   を有する放射線検出器であって、
   前記放射線検出器は、前記放射線吸収素子の前記パターンの周期性の方向に隣接する偶数のセンサ素子のグループの前記センサ素子の前記電荷からコンバイナ信号を生成するためのコンバイナを有し、
   前記コリメータ中心間距離は前記隣接センサ素子のグループの前記中心間距離の二倍におよそ等しく、
   前記放射線検出器は、前記コンバイナ信号を受け取り、前記コリメータ中心間距離に対応するコリメータ周波数以上の周波数を持つ前記コンバイナ信号の成分を抑制するためのローパスフィルタを有する
   ことを特徴とする、放射線検出器。
2. 前記コンバイナが加算器と読み出し器とを有し、前記読み出し器は前記センサ素子の前記電荷を読み出し、それによりセンサ素子信号を生成し、前記加算器は隣接センサ素子の前記センサ素子信号を加算し、それにより前記コンバイナ信号を生成することを特徴とする、請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記コンバイナが加算器と読み出し器とを有し、前記加算器は前記隣接センサ素子の電荷を蓄積電荷に加算し、前記読み出し器は前記蓄積電荷を読み出し、それによって前記コンバイナ信号を生成することを特徴とする、請求項１に記載の放射線検出器。
4. センサ素子の個々のグループの前記隣接センサ素子が直接電気的に接続されることを特徴とする、請求項３に記載の放射線検出器。
5. 前記検出器素子がＸ線感受性であり、前記画像放射線コリメータ構造が迷放射線グリッドである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線検出器。
6. 前記検出器素子がガンマ放射線感受性であり、前記画像放射線コリメータ構造がコリメータである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線検出器。

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