JP2023074957A - 直接変換型ｘ線検出器、ｘ線検出方法、およびｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直接変換型Ｘ線検出器のコーン角方向の空間分解能の低下を軽減すること。【解決手段】実施形態に係る直接変換型Ｘ線検出器は、複数のアノード電極と、少なくとも１つのカソード電極と、電界形成部とを備える。複数のアノード電極は、入射するＸ線のコーン角方向に配列される。カソード電極は、記複数のアノード電極よりもＸ線の入射側に位置し、複数のアノード電極と対向する。電界形成部は、複数のアノード電極とカソード電極との間にＸ線のコーン角に基づく向きの電界を形成させる。【選択図】図２

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、直接変換型Ｘ線検出器、Ｘ線検出方法、およびＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。

従来、Ｘ線コンピュータ断層撮影（Computed Tomography：ＣＴ）装置において、面状にＸ線変換素子が配列された検出モジュールをファン角方向に円弧状に並べることで、円弧面状のＸ線検出器を構築する技術が知られている。このような円弧面状のＸ線検出器はコーン角方向に平坦であるため、コーン角が大きくなる箇所ほどＸ線変換素子に対するＸ線の入射角が大きくなる。

一般に、検出されたＸ線の再構成理論としては、Ｘ線は入射したＸ線変換素子表面の位置で入射したものと見なされる。しかしながら、Ｘ線が斜入した場合には、当該Ｘ線は入射したＸ線変換素子に限らず、隣接する他のＸ線変換素子で吸収される可能性がある。これによってＸ線検出器のコーン角方向の空間分解能が低下し、Ｘ線画像データの画質の低下の要因となる場合がある。特に、Ｘ線を直接的に電荷に変換する直接変換型Ｘ線検出器に使用されるＸ線変換素子は、間接変換型Ｘ線検出器で使用されるＸ線変換素子よりも一般的に厚みがあるため、Ｘ線の斜入による影響を受けやすくなる。

特開２０２０－０７５０７８号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、直接変換型Ｘ線検出器のコーン角方向の空間分解能の低下を軽減することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係る直接変換型Ｘ線検出器は、複数のアノード電極と、少なくとも１つのカソード電極と、電界形成部とを備える。複数のアノード電極は、入射するＸ線のコーン角方向に配列される。カソード電極は、記複数のアノード電極よりもＸ線の入射側に位置し、複数のアノード電極と対向する。電界形成部は、複数のアノード電極とカソード電極との間にＸ線のコーン角に基づく向きの電界を形成させる。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図３は、比較例に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係るＸ線検出器の電界の向きの一例を詳細に示す図である。 図５は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるＸ線の検出の流れの一例を示すフローチャートである。 図６は、第２の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図７は、第３の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図８は、第４の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図９は、第４の実施形態に係るＸ線検出器の構成の他の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、直接変換型Ｘ線検出器、Ｘ線検出方法、およびＸ線コンピュータ断層撮影装置の実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影（Computed Tomography：CT）装置１（以下、Ｘ線ＣＴ装置１という）の構成の一例を示す図である。なお、Ｘ線ＣＴ装置１を放射線画像診断装置と称しても良い。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。

なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向とそれぞれ定義するものとする。図１では、説明の都合上、架台装置１０を複数描画しているが、実際のＸ線ＣＴ装置１の構成としては、架台装置１０は、一つである。

架台装置１０及び寝台装置３０は、コンソール装置４０を介したユーザからの操作、或いは架台装置１０、または寝台装置３０に設けられた操作部を介したユーザからの操作に基づいて動作する。架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とは互いに通信可能に有線または無線で接続されている。

架台装置１０は、被検体ＰにＸ線１００を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線１００の検出データを収集する撮影系を有する装置である。より具体的には、架台装置１０は、Ｘ線管１１（Ｘ線発生部）と、ウェッジ１６と、コリメータ１７と、Ｘ線検出器１２と、Ｘ線高電圧装置１４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）１８と、回転フレーム１３と、制御装置１５とを有する。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線１００を発生する真空管である。熱電子がターゲットに衝突することによりＸ線１００が発生される。Ｘ線管１１における管球焦点で発生したＸ線１００は、例えばコリメータ１７を介してコーンビーム形に成形され、被検体Ｐに照射される。例えば、Ｘ線管１１には回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管がある。

図１に示すように、コーンビーム形に照射されたＸ線１００は、Ｘ軸方向に扇（ファン）型に広がる形状となる。このため、コーンビーム形に照射されたＸ線１００のＸ軸方向の広がりを示す角度をファン角という。また、コーンビーム形に照射されたＸ線１００のＺ軸方向の奥行きを示す角度をコーン角という。このため、Ｘ軸方向をファン角方向、Ｚ軸方向をコーン角方向ともいう。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８へと出力する。

Ｘ線検出器１２は、例えば、Ｘ線管１１の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数の検出素子が配列された複数の検出素子列を有する。複数の検出素子の各々は、Ｘ線１００の入射量を検出する。なお、Ｘ線ＣＴ装置１には、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とが一体として被検体Ｐの周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第３世代ＣＴ）、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管１１のみが被検体Ｐの周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－Ｔｙｐｅ（第４世代ＣＴ）等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。

より詳細には、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電荷に変換する半導体素子を有する直接変換型Ｘ線検出器である。本実施形態のＸ線検出器１２は、少なくとも１つの高電圧電極と、少なくとも１つの半導体素子と、複数の読出電極とを備える。半導体素子は、Ｘ線変換素子ともいう。

また、Ｘ線検出器１２は、高電圧電極の電位を制御する電位制御装置１２０を備える。電位制御装置１２０は、本実施形態における電界形成部の一例である。Ｘ線検出器１２の構成の詳細については後述する。

また、本実施形態のＸ線検出器１２は、エネルギー積分型（Energy Integrated）の収集方式でもよいし、フォトンカウンティング型の収集方式でもよい。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを回転軸回りに回転可能に支持する。具体的には、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。回転フレーム１３は、アルミニウム等の金属により形成された固定フレームに回転可能に支持される。回転フレーム１３は、制御装置１５の駆動機構からの動力を受けて回転軸回りに一定の角速度で回転する。

なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とに加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に支持する。このような回転フレーム１３は、撮影空間をなす開口（ボア）が形成された略円筒形状の筐体に収容されている。開口の中心軸は、回転フレーム１３の回転軸に一致する。

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧およびＸ線管１１に供給するフィラメント電流を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（図示しない）側に設けられても構わない。なお、固定フレームは回転フレーム１３を回転可能に支持するフレームである。

制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサとＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリとを有する。また、制御装置１５は、例えば、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等のプロセッサにより実現されてもよい。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサはメモリに保存されたプログラムを読み出して実行することで機能を実現する。一方、プロセッサがＡＳＩＣである場合、メモリにプログラムを保存する代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

また、制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３からの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、及び寝台装置３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３によって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現されてもよい。また、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線１００のＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線１００が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線１００を透過して減衰するフィルタである。ウェッジ１６は、例えばウェッジフィルタ（wedge filter）またはボウタイフィルタ（bow-tie filter）であり、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線１００をＸ線照射範囲に絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。

ＤＡＳ（Data Acquisition System）１８は、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳ１８が生成した検出データは、コンソール装置４０へと転送される。また、ＤＡＳ１８はデータ収集部の一例である。

なお、本実施形態において、単に「検出データ」という場合、Ｘ線検出器１２により検出され、前処理が施される前の純生データと、純生データに対して前処理が施された生データの両方の意味を包括する。なお、前処理前のデータ（検出データ）および前処理後のデータを総称して投影データと称する場合もある。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、天板支持フレーム３４とを備えている。基台３１は、天板支持フレーム３４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向に移動させるモータあるいはアクチュエータである。寝台駆動装置３２は、コンソール装置４０による制御、または制御装置１５による制御に従い、天板３３を移動する。天板支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、天板支持フレーム３４を天板３３の長軸方向に移動してもよい。

コンソール装置４０は、架台装置１０の制御、および架台装置１０によるスキャン結果に基づくＣＴ画像データの生成等を実行する装置である。コンソール装置４０は、メモリ４１（記憶部）と、ディスプレイ４２（表示部）と、入力インターフェース４３（入力部）と、処理回路４４（処理部）とを有する。メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４との間のデータ通信は、バス（ＢＵＳ）を介して行われる。

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ＨＤＤ（Hard disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、光ディスク等により実現される。また、メモリ４１は、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体や、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。また、メモリ４１の保存領域は、Ｘ線ＣＴ装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。また、メモリ４１は、本実施形態に係る制御プログラムを記憶する。また、メモリ４１は、記憶部の一例である。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro Luminescence Display）、プラズマディスプレイまたは他の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。また、ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。入力インターフェース４３としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。

なお、本実施形態において、入力インターフェース４３は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。また、入力インターフェース４３は、入力部の一例である。また、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

処理回路４４は、入力インターフェース４３から出力される入力操作の電気信号に応じて、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、スキャン制御機能４４４、画像処理機能４４５、および表示制御機能４４６を備える。ここで、例えば、図１に示す処理回路４４の構成要素であるシステム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、スキャン制御機能４４４、画像処理機能４４５、および表示制御機能４４６が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ４１内に記録されている。処理回路４４は、例えば、プロセッサであり、メモリ４１から各プログラムを読み出し、実行することで読み出した各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路４４は、図１の処理回路４４内に示された各機能を有することとなる。システム制御機能４４１は、制御部の一例である。前処理機能４４２は、前処理部の一例である。再構成処理機能４４３は、再構成処理部の一例である。スキャン制御機能４４４は、スキャン制御部の一例である。画像処理機能４４５は、画像処理部の一例である。表示制御機能４４６は、表示制御部の一例である。また、処理回路４４を制御部の一例としてもよい。

なお、図１においてはシステム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、スキャン制御機能４４４、および表示制御機能４４６が単一の処理回路４４によって実現される場合を示したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、処理回路４４は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路４４が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。

システム制御機能４４１は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各種機能を制御する。

前処理機能４４２は、ＤＡＳ１８から出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施したデータを生成する。

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データを生成する。

スキャン制御機能４４４は、スキャン範囲、撮影条件等を決定するための被検体Ｐの２次元の位置決め画像データを取得する。なお、位置決め画像データはスキャノ画像データ やスカウト画像データと呼ばれる場合もある。

画像処理機能４４５は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層像データや３次元画像データに変換する。なお、３次元画像データの生成は再構成処理機能４４３が直接行なっても構わない。

表示制御機能４４６は、画像処理機能４４５によって処理された断層像データおよび３次元画像データをディスプレイ４２に表示させる。また、表示制御機能４４６は、各種のＧＵＩ（Graphical User Interface）を、ディスプレイ４２に表示させる。

次に、Ｘ線検出器１２の詳細について説明する。

図２は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。図２では、Ｘ線検出器１２をＸ軸方向から見た状態を示す。

Ｘ線検出器１２は、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと、１つの半導体素子１２２と、複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅとを備える。複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと、半導体素子１２２と、複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅとは、１つの検出モジュール１２４を構成する。Ｘ線検出器１２は、ファン角方向に複数の検出モジュール５０を備える。なお、１つの検出モジュール１２４に含まれる高電圧電極１２１ａ～１２１ｅおよび読出電極１２３ａ～１２３ｅの数は、図２に示す例に限定されるものではない。

以下、個々の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅを区別しない場合には、単に高電圧電極１２１という。また、個々の読出電極１２３ａ～１２３ｅを区別しない場合には、単に読出電極１２３という。

また、図２の上部には、Ｘ線検出器１２に入射するＸ線のコーン角方向の位置ごとの、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの電位の分布を表すグラフが図示されている。高電圧電極１２１ａ～１２１ｅは負の電位を有するため、当該グラフの縦軸の単位は“－Ｖ”となる。

本実施形態においては、１つの検出モジュール１２４において、複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅおよび複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅは、それぞれ、Ｘ線１００のコーン角方向に配列される。

Ｘ線検出器１２では、複数の検出モジュール１２４がファン角方向にカーブを描くように配列されている。このため、Ｘ線検出器１２の形状は、ファン角方向には円弧面状となる。また、Ｘ線検出器１２の形状はコーン角方向には平坦な面状となる。このため、Ｘ線検出器１２のうち、コーン角が大きくなる箇所ほど半導体素子１２２に対するＸ線１００の入射角が大きくなる。

高電圧電極１２１ａ～１２１ｅは読出電極１２３ａ～１２３ｅよりもＸ線１００の入射側に位置し、読出電極１２３ａ～１２３ｅと対向する。高電圧電極１２１ａ～１２１ｅは、本実施形態におけるカソード電極の一例である。高電圧電極１２１ａ～１２１ｅは、入射するＸ線１００のコーン角方向に沿って配列される。

半導体素子１２２は、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間に位置し、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅ側から入射したＸ線１００を電荷に変換する。

読出電極１２３ａ～１２３ｅは、半導体素子１２２によってＸ線１００から変換された電荷を電気信号として読み出す。読出電極１２３ａ～１２３ｅによって読み出された電気信号は、ＤＡＳ１８により増幅された上でデジタル信号へ変換され、検出データとしてコンソール装置４０へ転送される。読出電極１２３ａ～１２３ｅは、本実施形態におけるアノード電極の一例である。読出電極１２３ａ～１２３ｅが電荷を読み出すことを、電荷を収集するともいう。

高電圧電極１２１ａ～１２１ｅは負の電位、読出電極１２３ａ～１２３ｅは正の電位を有する。高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと読出電極１２３ａ～１２３ｅとの電位差により、半導体素子１２２によってＸ線から変換された電荷は読出電極１２３ａ～１２３ｅに移動する。高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間には、電界が形成される。

より詳細には、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界は、無数の点電荷が形成する電界の集合により形成される。各点電荷の大きさおよび密度の分布により、全体として電界の向きが定められる。

また、本実施形態において、電位制御装置１２０は、入射するＸ線１００のコーン角方向に配列される複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅのうち、コーン角方向の中央（ミッドプレーン）から離れた高電圧電極１２１ほど電位が高くなるように、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの各々を制御する。例えば、電位制御装置１２０は、コーン角方向に沿った位置ごとに、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅに異なる電圧を印加することで、コーン角に基づいた向きの電界を発生させる。電位制御装置１２０は、不図示の電源装置から電力の供給を受ける。

図２に示すように、コーン角方向の中央に位置する高電圧電極１２１ｃの電位が最も低く、コーン角方向の端部に位置する高電圧電極１２１ａおよび高電圧電極１２１ｅの電位が最も高い。

なお、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの電位の具体的な値は、特に限定されるものではないが、Ｘ線検出器１２のＺ軸方向の長さ、およびＸ線１００のコーン角の大きさ等に応じて決定される。高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの極性や、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの数などはＸ線検出器１２の特性によって変化させてもよい。

なお、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅのうち最も電位が高い高電圧電極１２１ａ，１２１ｅの電位であっても、読出電極１２３ａ～１２３ｅの電位よりは低いものとする。また、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの電位は等しいものとする。

具体的には、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の向きは、Ｘ線検出器１２のコーン角方向の中央付近では高電圧電極１２１ｃから読出電極１２３ｃに向けて直進する。また、当該電界の向きは、Ｘ線検出器１２のコーン角方向の中央から離れた位置ほど、Ｘ線検出器１２のコーン角方向の中央と反対側の向きを向く。このため、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の向きは、Ｘ線１００のコーン角に基づく向きとなる。電荷は電界の向きに沿って移動するため、半導体素子１２２によってＸ線１００から変換された電荷は、Ｘ線１００のコーン角に基づく向きに沿って読出電極１２３ａ～１２３ｅへ移動する。

高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の向きは、例えば、Ｘ線管１１から直行するコーン角方向の中央の位置を中心として、両端部に向けて対称に広がるように傾いている。なお、当該電界の向きは、Ｘ線１００のコーン角と完全に等しくなくともよく、少なくとも傾きの方向が同じであればよい。

例えば、Ｘ線管１１から直進してＸ線検出器１２の高電圧電極１２１ｃに入射したＸ線１００から変換された電荷は、電界の向きに沿ってそのまま直進して読出電極１２３ｃへ移動する。この場合、高電圧電極１２１ｃに入射したＸ線１００から変換された電荷は、読出電極１２３ｃから電気信号として読み出される。また、高電圧電極１２１ｅに入射したＸ線１００から変換された電荷は、電界の向きに沿って斜めに移動し、読出電極１２３ｅへ移動する。このため、同一の高電圧電極１２１に入射したＸ線１００から変換された電荷は、同一の読出電極１２３によって読み出される。

ここで、図３および図４を用いて、電界の向きと電荷の読み出しの関係性について、詳細に説明する。

まず、比較例として、一般的なＸ線検出器の構成について説明する。

図３は、比較例に係るＸ線検出器５の構成の一例を示す図である。図３では、比較例に係るＸ線検出器５の一部をＸ軸方向から見た状態を示す。図３の右側がＸ線検出器５におけるコーン角方向の中央側、図３の左側が端部側である。

比較例に係るＸ線検出器５は、高電圧電極５１と、半導体素子５２と、複数の読出電極５３ａ～５３ｇとを備える。１セットの高電圧電極５１と、半導体素子５２と、複数の読出電極５３ａ～５３ｇとを１つの検出モジュール５０という。Ｘ線検出器５は、複数の検出モジュール５０を備える。個々の読出電極５３ａ～５３ｇを特に区別しない場合には、単に読出電極５３という。

本比較例においては、１つの検出モジュール５０には、１つの高電圧電極５１が含まれる。本比較例の高電圧電極５１側ではコーン角方向に電位の差はなく、一定である。このため、高電圧電極５１と複数の読出電極５３ａ～５３ｇとの間の電界の向きは、高電圧電極５１から複数の読出電極５３ａ～５３ｇへ向けて直行する。

高電圧電極５１に入射したＸ線１００ａ～１００ｃは、半導体素子５２によって電荷に変換されるが、半導体素子５２のＹ軸方向におけるどの位置でＸ線１００ａ～１００ｃが吸収されるかは統計的にランダムであるため制御が困難である。

例えば、図３に示す例において、高電圧電極５１に入射したＸ線１００ｂは、半導体素子５２の第１の領域５２１または第２の領域５２２で吸収される。Ｘ線１００ｂのうち、半導体素子５２の第１の領域５２１で吸収された部分から変換された電荷は、電界の向きに沿って読出電極５３ｄへ移動し、読出電極５３ｄから読み出される。また、Ｘ線１００ｂのうち、半導体素子５２の第２の領域５２２で吸収された部分から変換された電荷は、電界の向きに沿って読出電極５３ｃへ移動し、読出電極５３ｃから読み出される。つまり、比較例においては、高電圧電極５１のうちの同じ箇所から入射したＸ線１００ｂから変換された電荷の一部は読出電極５３ｄから読み出され、他の一部は読出電極５３ｄに隣接する読出電極５３ｃから読み出される。高電圧電極５１の他の箇所に入射したＸ線１００ａ，１００ｃから変換された電荷についても同様に、隣接する複数の読出電極５３にそれぞれ分かれて読み出される。

一般に、検出されたＸ線１００の再構成理論としては、Ｘ線１００は入射した半導体素子５２の表面の位置で入射したものと見做される。しかしながら、Ｘ線１００が斜入した場合には、当該Ｘ線１００は入射した半導体素子５２に限らず、隣接する他の半導体素子で吸収される可能性がある。これによってＸ線検出器５のコーン角方向の空間分解能が低下し、Ｘ線画像データの画質の低下の要因となる場合がある。特に、Ｘ線１００を直接的に電荷に変換する直接変換型Ｘ線検出器に使用されるＸ線変換素子は、間接変換型Ｘ線検出器で使用されるＸ線変換素子よりも一般的に厚みがあるため、Ｘ線の斜入による影響を受けやすくなる。

これに対して本実施形態のＸ線検出器１２は、比較例のＸ線検出器５とは異なり、高電圧電極１２１と読出電極１２３との間の電界の向きは、Ｘ線１００のコーン角に沿って傾いている。このため、Ｘ線１００がＸ線検出器１２に斜入した場合、当該斜入したＸ線１００から変換された電荷は、当該斜入したＸ線１００と同じ向きに移動する。

図４は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２の電界の向きの一例を詳細に示す図である。図４の右側がＸ線検出器１２におけるコーン角方向の中央側、図４の左側が端部側である。

なお、図４に示すＸ線検出器１２の検出モジュール１２４に含まれる高電圧電極１２１および読出電極１２３の数は図２に示した例と異なっているが、図２、図４のいずれに図示された検出モジュール１２４も一例であり、高電圧電極１２１および読出電極１２３の数はこれらに限定されるものではない。

図４に示すように、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２においては、高電圧電極１２１ａ～１２１ｇと読出電極１２３ａ～１２３ｇとの間の電界の向きの傾きによって、電荷はＸ線１００のコーン角と同じ向きに斜めに移動する。

例えば、高電圧電極１２１ｄに入射したＸ線１００ｂは、半導体素子１２２の領域１２２１で吸収される。そして、半導体素子１２２の領域１２２１で吸収されたＸ線１００ｂは、半導体素子１２２によって電荷に変換される。Ｘ線１００ｂから変換された電荷は、電界の向きに沿って中央から離れる方向へ移動し、読出電極１２３ｃによって読み出される。本実施形態のＸ線検出器１２においては、高電圧電極１２１ｄに入射したＸ線１００ｂに基づく電荷は、半導体素子１２２のどの深度方向の位置で吸収されたかに関わらず、すべて、読出電極１２３ｃによって読み出される。

また、高電圧電極１２１ｃに入射したＸ線１００ａに基づく電荷は、すべて、読出電極１２３ｂによって読み出される。高電圧電極１２１ｅに入射したＸ線１００ｃに基づく電荷は、すべて、読出電極１２３ｄによって読み出される。つまり、本実施形態のＸ線検出器１２においては、検出モジュール１２４に含まれる複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｇのうち、同じ高電圧電極１２１に入射したＸ線１００に基づく電荷は、同じ読出電極１２３から読み出される。また、図４に示すように、高電圧電極１２１に入射したＸ線１００は、高電圧電極１２１への入射位置よりもコーン角方向（Ｚ軸方向）に沿ってＸ線検出器１２の中心位置から離れる方向にずれた場所に位置する読出電極１２３によって読み出される。入射位置と読出電極１２３とのずれは、コーン角の大きさと入射位置に応じて変化する。読出電極１２３は、当該位置ずれを考慮した位置に配置される。なお、図４では、読出電極１２３ｂ～１２３ｄは、それぞれ高電圧電極１２１ｃ～１２１ｅと１対１で対応しているが、当該構成は一例であり、読出電極１２３ｂ～１２３ｄと高電圧電極１２１ｃ～１２１ｅとは１対１の関係でなくともよい。

換言すれば、読出電極１２３ｃによって読み出された電荷に基づく投影データは、高電圧電極１２１ｄの位置からＸ線検出器１２に入射したＸ線１００ｂに基づくものである。他の読出電極１２３によって読み出された電荷に基づく投影データについても、Ｘ線検出器１２におけるいずれの高電圧電極１２１の位置から入射したＸ線１００に基づくものであるかが一意に特定可能である。

このため、処理回路４４の再構成処理機能４４３が投影データを再構成する際に、実際の高電圧電極１２１ａ～１２１ｇと読出電極１２３ａ～１２３ｇとの対応付けに即して再構成処理を実行することができる。

次に、以上のように構成された本実施形態のＸ線ＣＴ装置１におけるＸ線１００の検出の流れについて説明する。

図５は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１におけるＸ線１００の検出の流れの一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理の流れは、位置決め撮影および本撮影に共通する。このフローチャートの処理は、例えば、被検体Ｐが天板３３に載置された状態で、技師等がコンソール装置４０の入力インターフェース４３から撮影開始の操作をした場合に実行される。また、この図５の説明では、図２で説明したＸ線検出器１２の構成を例として説明する。

まず、電位制御装置１２０は、Ｘ線検出器１２に含まれる複数の検出モジュール１２４の各々に含まれる複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅのうち、コーン角方向の中央から離れた高電圧電極１２１ほど電位が高くなるように、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの各々を制御する。また、電位制御装置１２０は、Ｘ線検出器１２に含まれる複数の検出モジュール１２４の各々に含まれる複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅの電位を制御する（Ｓ１）。

このような電位の制御により、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の向きは、Ｘ線１００のコーン角と同様に、Ｘ線検出器１２の中央から両端部へ向かって広がる向きになる。

複数の検出モジュール１２４の各々に含まれる複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅの電位は、すべて等しい正の電位とする。なお、読出電極１２３の電位は全て等しいため、電位制御装置１２０による制御を受けずに常に同じ電位を維持してもよい。

そして、Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、Ｘ線１００を発生させる。Ｘ線管１１における管球焦点で発生したＸ線１００は、例えばコリメータ１７を介してコーンビーム形に成形され、被検体Ｐに照射される。また、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを保持した状態で、被検体Ｐの周囲を回転する（Ｓ２）。

Ｘ線管１１から照射されたＸ線１００は、Ｘ線検出器１２に入射する。Ｘ線検出器１２の半導体素子１２２は、入射したＸ線１００を電荷に変換する（Ｓ３）。

複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅに対応する複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅの各々は、Ｘ線１００から変換された電荷を電気信号として読み出す（Ｓ４）。

そして、ＤＡＳ１８は、Ｘ線検出器１２の読出電極１２３によって読み出された電気信号を増幅した上で、デジタル信号へＡ／Ｄ変換する（Ｓ５）。

ＤＡＳ１８は、デジタル信号に変換された信号を、検出データとしてコンソール装置４０へ転送する（Ｓ６）。ここで、このフローチャートの処理が終了する。このフローチャートでは、コンソール装置４０で実行される検出データの前処理、および再構成処理等については図示を省略する。

このように、本実施形態のＸ線検出器１２は、入射するＸ線１００のコーン角方向に配列される複数の読出電極１２３と、複数の読出電極１２３よりもＸ線１００の入射側に位置し、複数の読出電極１２３と対向する複数の高電圧電極１２１と、複数の読出電極１２３と読出電極１２３との間にコーン角に基づく向きの電界を形成させる電位制御装置１２０を備える。このため、本実施形態のＸ線検出器１２によれば、同じ位置から入射したＸ線１００がバラバラの読出電極１２３から読み出されることを低減することにより、Ｘ線検出器１２のコーン角方向の空間分解能の低下を軽減することができる。

より詳細には、本実施形態のＸ線検出器１２によれば、同じ位置から入射したＸ線１００は同じ読出電極１２３方読み出されるため、読出電極１２３から読み出された検出データに基づく投影データが再構成される際に、再構成理論における入射位置と実際の入射位置を一致させることができるため、再構成後のＣＴ画像データのコーン角方向の空間分解能の低下を軽減することができる。

コーン角方向の空間分解能の低下を軽減する他の方法として、検出モジュールをさらに小モジュールの配列とし、各小モジュール単位で面をＸ線入射方向に向ける、という比較例がある。この場合、コーン角方向に応じた向きに各小モジュールを向かせることができる。しかしながら、当該構造をとることで小モジュールの構造体起因の散乱線が発生するなどして、画質を悪化させる可能性があった。これに対して、本実施形態のＸ線検出器１２によれば、同一面内にＸ線検出器１２を構成しつつ、Ｘ線の斜入対策ができるため、比較例と比べて、散乱線起因の空間分解能の悪化を低減することができる。

また、本実施形態のＸ線検出器１２の電位制御装置１２０は、コーン角方向に沿った位置ごとに、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅに異なる電圧を印加することで、コーン角に基づいた向きの電界を発生させる。このため、本実施形態のＸ線検出器１２によれば、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの電位の分布を調整し、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅと複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅとの間の電界の向きをコーン角に応じて変更させることができる。

また、本実施形態のＸ線検出器１２によって実行される方法は、電位制御装置１２０により、Ｘ線検出器１２に含まれる複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅのうち、コーン角方向の中央から離れるほど電位が高くなるように、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの各々の電位を制御する電位制御ステップと、Ｘ線１００のコーン角方向に配列された複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅに対応する複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅの各々がＸ線１００から変換された電荷を読み出す読み出しステップとを含む。このため、本実施形態のＸ線検出器１２によれば、複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅの各々が、対応する高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの位置で入射したＸ線１００から変換された電荷を読み出すことにより、各読出電極１２３ａ～１２３ｅから読み出された電荷がコーン角方向のどの位置から入射したＸ線１００に基づくものであるかを容易に特定可能となる。

なお、本実施形態においては、電位制御装置１２０がＸ線検出器１２に含まれる複数の高電圧電極１２１の各々の電位を制御するものとしたが、制御主体はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、またはコンソール装置４０の処理回路４４が、複数の高電圧電極１２１の各々の電位を制御してもよい。例えば、処理回路４４のシステム制御機能４４１が複数の高電圧電極１２１の各々の電位を制御する機能を備えてもよい。

なお、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅの電位の分布の調整方法は、電位制御装置１２０による電圧の制御に限定されるものではない。例えば、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅごとに、異なる値の抵抗が設けられてもよい。この場合は、電位制御装置１２０は、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅに対して個別の制御をしなくともよい。例えば、電位制御装置１２０は、単に高電圧電極１２１ａ～１２１ｅに一律の電圧を印加する。あるいは、Ｘ線検出器１２は、電位制御装置１２０を備えず、電源装置が高電圧電極１２１ａ～１２１ｅに一律の電圧を印加してもよい。当該構成を備える場合には、電位制御装置１２０または電源装置と、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅごとに設けられた抵抗とが、電界形成部の一例となる。

（第２の実施形態）
上述の第１の実施形態では、Ｘ線検出器１２は、検出モジュール１２４ごとに、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅを備えていていた。これに対して、この第２の実施形態では、半導体素子１２２の表面に位置する高電圧電極とは異なる第２電極を備えることで、電界の向きをコーン角に沿った向きに調整する。

図６は、第２の実施形態に係るＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。図６に示すように、本実施形態のＸ線検出器１２は、１つの検出モジュール１２４あたり、１つの高電圧電極１１２１と、１つの半導体素子１２２と、複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅと、１つの第２電極１２５とを備える。Ｘ線検出器１２は、ファン角方向に複数の検出モジュール５０を備える。なお、１つの検出モジュール１２４に含まれる読出電極１２３ａ～１２３ｅおよびの第２電極１２５の数は、図６に示す例に限定されるものではない。なお、第２電極１２５と区別する場合に、高電圧電極１１２１を第１電極と称してもよい。

本実施形態においては、高電圧電極１１２１は、各検出モジュール１２４に１つ含まれる。このため、高電圧電極１１２１はコーン角方向に均一な負の電位を有する。本実施形態において、電位制御装置１２０は、単に高電圧電極１１２１に規定の電圧を印加する。あるいは、Ｘ線検出器１２は、電位制御装置１２０を備えず、電源装置が高電圧電極１１２１に規定の電圧を印加してもよい。

第２電極１２５は、負の電位を有する電極であり、Ｘ線１００のコーン角方向の少なくとも一部の領域において、Ｘ線１００の入射方向に高電圧電極１１２１と重なる位置に設けられる。第２電極１２５の電位の値は特に限定されるものではないが、高電圧電極１１２１の電位よりも低いものとする。高電圧電極１１２１および第２電極１２５は、本実施形態におけるカソード電極の一例である。

また、本実施形態において、高電圧電極１１２１と第２電極１２５とが重なる一部領域は、図６に示すように、コーン角方向の中央付近の領域とする。このため、図６のグラフに示すように、コーン角方向の中央付近のカソード電極の電位が、コーン角方向の両端部の電位よりも低くなっている。

このため、本実施形態においても、コーン角方向の電位差により、高電圧電極１１２１と複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の向きは、Ｘ線１００のコーン角と同様に、両端部に向かって広がるように傾きを有する状態となる。つまり、本実施形態においても、高電圧電極１１２１のうちの同じ箇所から入射したＸ線１００は、半導体素子１２２のどの深度方向の位置で吸収されたかに関わらず、同じ読出電極１２３によって読み出される。

このように、本実施形態のＸ線検出器１２によれば、コーン角方向の少なくとも一部の領域に、Ｘ線１００の入射方向に複数のカソード電極を備えることにより、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態のＸ線検出器１２では、検出モジュール１２４ごとに複数の高電圧電極を備えなくともよいため、部品点数が増加することを低減することができる。

（第２の実施形態の変形例）
また、高電圧電極１１２１と第２電極１２５とが重なる一部の領域は、コーン角方向の両端部であってもよい。この場合、第２電極１２５は、例えば正の電位を有する。第２電極１２５により、コーン角方向の両端部における電位が中央に対して相対的に高くなるため、高電圧電極１１２１と複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の向きは、Ｘ線１００のコーン角と同様に、両端部に向かって広がるように傾きを有する状態となる。

また、第２電極１２５の数は、１つまたは２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。

（第３の実施形態）
上述の第２の実施形態では、高電圧電極１１２１に重ねて第２電極１２５が設けられていた。これに対して、この第３の実施形態では、Ｘ線検出器１２は、高電圧電極１１２１と重ならない位置に、他の電極を備える。

図７は、第３の実施形態に係るＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。図７に示すように、本実施形態のＸ線検出器１２は、１つの検出モジュール１２４あたり、１つの高電圧電極１１２１と、１つの半導体素子１２２と、複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅと、１つの第３電極１２６と、１つの第４電極１２７とを備える。Ｘ線検出器１２は、ファン角方向に複数の検出モジュール５０を備える。

なお、１つの検出モジュール１２４に含まれる読出電極１２３ａ～１２３ｅの数は、図６に示す例に限定されるものではない。また、図２では、Ｘ線検出器１２は、第３電極１２６および第４電極１２７という２つの追加電極を有するが、追加電極の数は、２つに限定されるものではない。例えば、追加電極の数は１以上であるものとする。

第３電極１２６および第４電極１２７は、コーン角方向において高電圧電極１１２１および読出電極１２３ａ～１２３ｅと重ならない位置に設けられる。

第３電極１２６および第４電極１２７は、正の電位を有する。このため、図７のグラフに示すように、コーン角方向の中央付近の高電圧電極１１２１、第３電極１２６、および第４電極１２７側の電位が、コーン角方向の両端部の電位よりも低くなっている。このため、高電圧電極１１２１と読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の向きが、両端部に引っ張られるように傾く。

このような構成により、本実施形態においても、コーン角方向の電位差により、高電圧電極１１２１と複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の向きは、Ｘ線１００のコーン角と同様に、両端部に向かって広がるように傾きを有する状態となる。

このように、本実施形態のＸ線検出器１２によれば、コーン角方向において高電圧電極１１２１および読出電極１２３ａ～１２３ｅと重ならない位置に第３電極１２６および第４電極１２７を備えることにより、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、本実施形態のＸ線検出器１２においても、検出モジュール１２４ごとに複数の高電圧電極を備えなくともよいため、部品点数が増加することを低減することができる。

（第４の実施形態）
上述の第２、第３の実施形態では、Ｘ線検出器１２は、半導体素子１２２の表面に位置する高電圧電極１１２１とは異なる第２電極１２５、第３電極１２６、または第４電極１２７を備えていたが、この第４の実施形態では、高電圧電極１１２１と半導体素子１２２との間に、誘電体を設けることにより、電界の向きを調整する。

図８は、第４の実施形態に係るＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。図８に示すように、本実施形態のＸ線検出器１２は、１つの検出モジュール１２４あたり、１つの高電圧電極１１２１と、１つの半導体素子１２２と、複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅと、１つの誘電体１２８とを備える。Ｘ線検出器１２は、ファン角方向に複数の検出モジュール５０を備える。

誘電体１２８は、Ｘ線検出器１２のコーン角方向の中央から離れるほど厚くなる形状をしている。図８に示す例では、誘電体１２８は、Ｘ線検出器１２のコーン角方向の中央を中心とし、端部に向けて対称に厚くなる楔型の凹部を有する。誘電体１２８は、高電圧電極１１２１と複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の抵抗となるため、誘電体１２８が厚い個所ほど、相対的に電界が弱まる。このため、Ｘ線検出器１２のコーン角方向の中央では高電圧電極１１２１から複数の読出電極１２３ｃに向けて直行する電荷が、コーン角方向の端部に近づくほど、中央から離れる方向に斜めに移動することとなる。換言すれば、誘電体１２８は、電界をコーン角に基づく向きに変形させる。本実施形態において、電位制御装置１２０は、単に高電圧電極１１２１に規定の電圧を印加する。あるいは、Ｘ線検出器１２は、電位制御装置１２０を備えず、電源装置が高電圧電極１１２１に規定の電圧を印加してもよい。電位制御装置１２０または電源装置と、誘電体１２８とは、本実施形態における電界形成部の一例である。あるいは、電界の形成は電界の変形を含むものとし、誘電体１２８単体を、本実施形態における電界形成部の一例としてもよい。

このような構成により、本実施形態においても、高電圧電極１１２１と複数の読出電極１２３ａ～１２３ｅとの間の電界の向きは、Ｘ線１００のコーン角と同様に、両端部に向かって広がるように傾きを有する状態となる。

このように、本実施形態のＸ線検出器１２によれば、高電圧電極１１２１と半導体素子１２２との間にコーン角方向の中央から離れるほど厚くなる形状の誘電体１２８を備えるため、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態のＸ線検出器１２では、複数の高電圧電極１２１ａ～１２１ｅ、第２電極１２５、第３電極１２６、または第４電極１２７等を備えなくともよいため、高電圧供給系を単一系統とすることができ、部品点数の削減および制御の簡素化に寄与することができる。

なお、誘電体１２８の形状は、図８に示す例に限定されるものではない。図９は、第４の実施形態に係るＸ線検出器１２の構成の他の一例を示す図である。図９に示すように、誘電体１１２８は、両表面が双曲線状に窪んだ凹レンズのような形状をしていてもよい。この場合も、誘電体１１２８は、コーン角方向の中央から離れるほど厚くなる形状とする。

（第１～第４の実施形態の変形例１）
なお、上述の各実施形態においては、直接変換型Ｘ線検出器の一例としてＸ線ＣＴ装置１に備えられるＸ線検出器１２を挙げたが、直接変換型Ｘ線検出器はこれに限定されるものではない。例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）を直接変換型Ｘ線検出器の一例としてもよい。

（第１～第４の実施形態の変形例２）
また、上述の各実施形態における図２、図６～図９では、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅ，１１２１を上方、読出電極１２３ａ～１２３ｅを下方に図示していたが、高電圧電極１２１ａ～１２１ｅ，１１２１と読出電極１２３ａ～１２３ｅとの位置関係はこれに限定されるものではない。例えば、読出電極が上方、高電圧電極が下方に位置してもよい。

なお、本明細書において扱う各種データは、典型的にはデジタルデータである。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、直接変換型Ｘ線検出器のコーン角方向の空間分解能の低下を軽減することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

以上の実施形態に関し、発明の一側面および選択的な特徴として以下の付記を開示する。

（付記１）
入射するＸ線のコーン角方向に配列される複数のアノード電極と、
前記複数のアノード電極よりもＸ線の入射側に位置し、前記複数のアノード電極と対向する少なくとも１つのカソード電極と、
前記複数のアノード電極と前記カソード電極との間に前記Ｘ線のコーン角に基づく向きの電界を形成させる電界形成部と、
を備える、直接変換型Ｘ線検出器。

（付記２）
前記直接変換型Ｘ線検出器の前記電界形成部は、前記コーン角方向に沿った位置ごとに異なる電圧を印加することで前記コーン角に基づいた向きの電界を発生させてもよい。

（付記３）
前記直接変換型Ｘ線検出器は、前記コーン角方向に沿って配列される複数の前記カソード電極を備える。

（付記４）
前記直接変換型Ｘ線検出器は、前記コーン角方向の少なくとも一部の領域において、前記Ｘ線の入射方向に複数のカソード電極を備える。

（付記５）
前記直接変換型Ｘ線検出器において、前記一部の領域は、前記コーン角方向の中央付近の領域、または、前記コーン角方向の両端部である。

（付記６）
前記直接変換型Ｘ線検出器は、前記コーン角方向において前記カソード電極および前記複数のアノード電極と重ならない位置に１以上の他の電極を設ける。

（付記７）
前記直接変換型Ｘ線検出器は、前記カソード電極と前記複数のアノード電極との間に、入射したＸ線を電荷に変換する半導体素子をさらに備え、
前記電界形成部は、前記カソード電極と前記半導体素子との間に位置する、前記コーン角方向の中央から離れるほど厚くなる形状の誘電体である。

（付記８）
直接変換型Ｘ線検出器に含まれるＸ線のコーン角方向に配列された複数のカソード電極のうち、前記コーン角方向の中央から離れるほど電位が高くなるように、前記複数のカソード電極の各々の電位を制御する電位制御ステップと、
前記Ｘ線のコーン角方向に配列された、前記複数のカソード電極に対応する複数のアノード電極の各々が、前記Ｘ線から変換された電荷を読み出す読み出しステップと、
を含む方法。

（付記９）
Ｘ線を発生させるＸ線発生部と、
直接変換型Ｘ線検出器と、を備え、
前記直接変換型Ｘ線検出器は、
入射する前記Ｘ線のコーン角方向に配列される複数のアノード電極と、
前記複数のアノード電極よりもＸ線の入射側に位置し、前記複数のアノード電極と対向する少なくとも１つのカソード電極と、
前記複数のアノード電極と前記カソード電極との間に前記Ｘ線のコーン角に基づく向きの電界を形成させる電界形成部と、を備える、
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１１ Ｘ線管
１２ Ｘ線検出器
１８ ＤＡＳ
４０ コンソール装置
４１ メモリ
４２ ディスプレイ
４３ 入力インターフェース
４４ 処理回路
１００ Ｘ線
１２０ 電位制御装置
１２１，１２１ａ～１２１ｇ，１１２１ 高電圧電極
１２２ 半導体素子
１２３，１２３ａ～１２３ｇ 読出電極
１２４ 検出モジュール
１２５ 第２電極
１２６ 第３電極
１２７ 第４電極
１２８，１１２８ 誘電体
４４１ システム制御機能
４４２ 前処理機能
４４３ 再構成処理機能
４４４ スキャン制御機能
４４５ 画像処理機能
４４６ 表示制御機能
Ｐ 被検体

Claims (9)

1. 入射するＸ線のコーン角方向に配列される複数のアノード電極と、
   前記複数のアノード電極よりもＸ線の入射側に位置し、前記複数のアノード電極と対向する少なくとも１つのカソード電極と、
   前記複数のアノード電極と前記カソード電極との間に前記Ｘ線のコーン角に基づく向きの電界を形成させる電界形成部と、
   を備える、直接変換型Ｘ線検出器。
2. 前記電界形成部は、前記コーン角方向に沿った位置ごとに異なる電圧を印加することで前記コーン角に基づいた向きの電界を発生させる、
   請求項１に記載の直接変換型Ｘ線検出器。
3. 前記コーン角方向に沿って配列される複数の前記カソード電極を備える、
   請求項２に記載の直接変換型Ｘ線検出器。
4. 前記コーン角方向の少なくとも一部の領域において、前記Ｘ線の入射方向に複数のカソード電極を備える、
   請求項２に記載の直接変換型Ｘ線検出器。
5. 前記一部の領域は、前記コーン角方向の中央付近の領域、または、前記コーン角方向の両端部である、
   請求項４に記載の直接変換型Ｘ線検出器。
6. 前記コーン角方向において前記カソード電極および前記複数のアノード電極と重ならない位置に１以上の他の電極を設ける、
   請求項１に記載の直接変換型Ｘ線検出器。
7. 前記カソード電極と前記複数のアノード電極との間に、入射したＸ線を電荷に変換する半導体素子をさらに備え、
   前記電界形成部は、前記カソード電極と前記半導体素子との間に位置する、前記コーン角方向の中央から離れるほど厚くなる形状の誘電体である、
   請求項１に記載の直接変換型Ｘ線検出器。
8. 直接変換型Ｘ線検出器に含まれるＸ線のコーン角方向に配列された複数のカソード電極のうち、前記コーン角方向の中央から離れるほど電位が高くなるように、前記複数のカソード電極の各々の電位を制御する電位制御ステップと、
   前記Ｘ線のコーン角方向に配列された、前記複数のカソード電極に対応する複数のアノード電極の各々が、前記Ｘ線から変換された電荷を読み出す読み出しステップと、
   を含む方法。
9. Ｘ線を発生させるＸ線発生部と、
   直接変換型Ｘ線検出器と、を備え、
   前記直接変換型Ｘ線検出器は、
   入射する前記Ｘ線のコーン角方向に配列される複数のアノード電極と、
   前記複数のアノード電極よりもＸ線の入射側に位置し、前記複数のアノード電極と対向する少なくとも１つのカソード電極と、
   前記複数のアノード電極と前記カソード電極との間に前記Ｘ線のコーン角に基づく向きの電界を形成させる電界形成部と、を備える、
   Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。

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