JP2019084304A - 放射線撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
B1=2×H×(W/2+E)/(F−H)+W
=(2EH+FW)/(F−H) …(式1)
となる。台部204は、画素間で生じるチャージシェアリング等のクロストークを対称とするために、画素の境界203の直上へ対称に配置される。結果として、台部204は半導体層109に不感帯201を生じさせ、有感帯は200、202となる。不感帯201のZ方向幅はS1、有感帯200、202のZ方向幅はD1であり、焦点サイズや台部のY方向高さを無視すればS1≒B1と近似できるので、画素の中の有感帯が占める割合として表せられるX線利用効率はD1/(D1+S1)となる。ここで、スキャナ110の回転によって焦点移動が発生することを改めて考えると、焦点の移動方向は静止中の焦点206から回転中の焦点207への一方向となる。従って、台部204に本来必要とされる幅は片側のみの焦点移動を考慮したNであり、B1との差分Uは不要であるといえる。従来構造を有するコリメータは、この幅UだけX線利用効率を低下させている。この問題に対して、例えば、スキャナ110の回転による焦点移動量を予め把握し、焦点の移動距離が体軸方向(Z方向)に対称となる位置関係に焦点と検出素子モジュールの配置を調整することで、すなわち、焦点206と焦点207との中点が画素の境界203の直上となるように調整することで、不要な幅Uを無くすことが可能である。しかし、このような手法は、設計、検証、製造等のコストが増加するため望ましくない。
図4は、図3と同様に検出素子モジュール107を構成するコリメータ108と半導体層109とスキャナ110が静止中の焦点306とスキャナ110が回転中の焦点307の関係を示す断面図である。X線の入射方向(Y)、体軸方向(Z)、チャネル方向(X)も図3と同様である。半導体層109には画素の境界303によって複数の画素が構成される。コリメータ108は半導体層109と焦点306及び307の間に配置される。また、茎部305の高さはH、幅はWである。また、茎部305の半導体層109側端部と焦点306及び307の距離のY成分はFである。ここで、本実施形態ではまず、台部304の必要最低限の幅B2を茎部305の影の移動範囲から以下のように計算する。
B2=(W/2+E)/(F−H)×H+W+W/2/(F−H)×H
=(EH+FW)/(F−H) …(式2)
このとき(式1)と(式2)よりB2<B1であり、本実施形態における台部304の幅は、従来技術における台部204の幅よりも小さくなる。
(2EH+FW):FW …(式3)
に分離する位置に茎部305を配置する。台部304は画素の境界303に配置されているので、茎部305は境界303からシフトした位置に配置される。
T=(W/2+E)/(F―H) …(式4)
(式4)により求められるテーパー率Tを有する台部504では、斜辺の延長線上に茎部505の上面端部と焦点507が位置する。その結果、スキャナ110が回転中の焦点507に対しても、台部504によって生成される影の移動を抑制することが出来る。このとき、有感帯500、502間のクロストークを対称にするため、台部504の両斜辺のテーパー率を同一の値とすること、すなわち台部504が対称形状であることが望ましい。
第一実施形態では、コリメータの茎部を焦点の移動方向へシフトさせて配置することについて説明した。コリメータには重金属が用いられるため、複数の茎部を全体的にシフトさせて配置すると、コリメータの重心に偏りが生じる。スキャナをY−Z面内で傾斜させて撮影する、いわゆるチルト撮影では、スキャナ内の構造物の重心は体軸方向Zに対して中心付近にあることが望ましい。そこで本実施形態では、茎部がシフトした位置に配置されることによって生じるコリメータの重心の偏りを補正することについて説明する。
ZARRAY×WARRAY=ZMOUNT×WMOUNT …(式5)
となるようにZMOUNT、WMOUNTを設定する。
ZARRAY×WARRAY=ZSUPPORT×WSUPPORT …(式6)
となるようにZSUPPORT、WSUPPORTを設定する。
第一実施形態では、コリメータの茎部を焦点の移動方向へシフトさせて配置することについて説明した。このようなコリメータを備えた検出素子モジュールは焦点に対して適切な位置に調整されることが望ましい。そこで本実施形態では、検出素子モジュールの位置調整方法について説明する。検出素子モジュールの位置調整方法は2段階あり、第1段階ではコリメータと半導体層とを位置調整して検出素子モジュールを完成させ、第2段階では焦点と検出素子モジュールとを位置調整する。
第一実施形態では焦点移動によるコリメータの影の変化が与える影響を抑制するための構造について説明した。焦点の移動距離はスキャナの回転速度に依存するので、本実施形態では、スキャナの回転速度に応じて茎部及び台部の寸法を設定する手法について説明する。
第一実施形態では、スキャナの回転によって生じる焦点移動に着目した。焦点移動は焦点サイズの変更によっても生じる。焦点サイズ変更時の焦点移動の方向はチャネル方向である。本実施形態では、焦点サイズ変更時の焦点移動に対する感度変化を抑制する方法について説明する。
XARRAY×WARRAY=XMOUNT×WMOUNT …(式7)
となるようにXMOUNT、WMOUNTを設定する。
Claims (20)
- 放射線源と、前記放射線源の焦点から放射された放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置されるコリメータと、を備えた放射線撮像装置であって、
前記コリメータは台部と、前記台部よりも前記放射線源の側に配置され前記台部の幅よりも狭い幅を有する茎部とを有し、
前記台部は前記放射線検出器の画素の境界に配置され、
前記茎部は前記焦点が前記放射線検出器に対して相対的に移動する方向である第一方向へ前記境界からシフトした位置に配置されることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項1に記載の放射線撮像装置であって、
前記台部の前記第一方向の幅と、前記茎部が配置される位置とは、前記焦点の移動距離と、前記茎部の高さ及び前記第一方向の幅と、前記焦点から前記茎部までの距離と、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2に記載の放射線撮像装置であって、
前記台部の前記第一方向の幅Bは、前記焦点の移動距離をE、前記茎部の高さをH、前記焦点から前記台部までの距離をF、前記茎部の前記第一方向の幅をWとしたときに、
B=(EH+FW)/(F−H)
によっ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に記載の放射線撮像装置であって、
前記茎部が配置される位置は、前記第一方向において前記台部を
(2EH+FW):FW
に分離する位置であることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項1に記載の放射線撮像装置であって、
前記台部の断面形状が前記焦点側の辺よりも前記放射線検出器側の辺が長い台形であることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項5に記載の放射線撮像装置であって、
前記台形の前記焦点側の辺と前記放射線検出器側の辺との間でのテーパー率は、前記焦点の移動距離と、前記茎部の高さと、前記焦点から前記台部までの距離と、前記茎部の前記第一方向の幅と、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6に記載の放射線撮像装置であって、
前記テーパー率Tは、前記茎部の高さをH、前記焦点から前記台部までの距離をF、前記茎部の前記第一方向の幅をWとしたときに、
T=(E+W/2)/(F−H)
によって算出されることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項5に記載の放射線撮像装置であって、
前記台形は対称形状であることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項1に記載の放射線撮像装置であって、
前記茎部がシフトした位置に配置されることによって生じる前記コリメータの重心の偏りを、所定の位置に補正する構造を有することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項9に記載の放射線撮像装置であって、
前記所定の位置が前記第一方向における前記放射線検出器の中心であることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項9に記載の放射線撮像装置であって、
前記コリメータの重心の偏りを取り付け部で補正することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項9に記載の放射線撮像装置であって、
前記コリメータの重心の偏りを補強部で補正することを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項1に記載の放射線撮像装置であって、
前記コリメータに対する前記放射線検出器の位置は、前記放射線検出器の前記第一方向での位置の全域における感度に基づいて設定されることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項13に記載の放射線撮像装置であって、
前記焦点に対する前記放射線検出器の位置は、静止スキャン時に計測された感度と最速スキャン時に計測された感度とに基づいて設定されることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項14に記載の放射線撮像装置であって、
前記台部の幅は最速スキャン時の回転速度が大きくなるにつれて広く設定されることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項1に記載の放射線撮像装置であって、
前記焦点が、前記第一方向に直交するとともに放射線放射方向とも直交する方向である第二方向にも移動する際に、前記茎部は前記境界から前記第二方向にもシフトした位置に配置されることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項16に記載の放射線撮像装置であって、
前記台部の前記茎部に対する前記第一方向のはみ出し幅は前記第二方向のはみ出し幅よりも大きいことを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項16に記載の放射線撮像装置であって、
前記台部の前記第二方向の幅と、前記茎部が前記第二方向にシフトして配置される位置とは、前記焦点の前記第二方向への移動距離と、前記茎部の高さ及び前記第二方向の幅と、前記焦点から前記茎部までの距離と、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1に記載の放射線撮像装置であって、
前記茎部と前記台部とが別部品として構成されることを特徴とする放射線撮像装置。 - 請求項19に記載の放射線撮像装置であって、
前記茎部と前記台部とが異なる材料であることを特徴とする放射線撮像装置。
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