JP6033086B2

JP6033086B2 - 放射線検出器、及び、この検出器を備えた放射線撮像装置

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Publication number: JP6033086B2
Application number: JP2012549834A
Authority: JP
Inventors: 浩一尾川; 勉山河; 大輔橋本; 竜也長野; 秀行長岡; 政廣辻田
Original assignee: TAKARA TELESYSTEMS CORP.
Current assignee: TAKARA TELESYSTEMS CORP.
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: US20140138553A1; JPWO2012086648A1; KR20140024844A; EP2674787A1; US9389320B2; WO2012086648A1

Description

本発明は、被検者を透過したＸ線などの放射線の量を検出する放射線検出器、及び、この放射線検出器を搭載し、この検出器により検出した放射線の検出データを用いて被検者の画像を生成する放射線撮像装置に係り、とくに、放射線を直接、それに対応した量の電気信号に変換する半導体層を有する直接変換型のモジュールを複数配置した放射線検出器、または、放射線を光に変換し、この光を電気信号に変換する検出セルで構成された間接変換型のモジュールを複数配置した大型の放射線検出器、及び、この放射線検出器を備えた放射線撮像装置に関する。

近年の医用モダリティに関する技術の発展には目覚しいものがある。このような医用モダリティには、Ｘ線を用いて患者の歯列に沿った断層像を得る医用のパノラマ撮像装置や、Ｘ線を用いて患者の全身や指定部位の任意断面の断層像を得る医用のＸ線ＣＴ装置も含まれる。

このようなＸ線に関わる医用モダリティの発展にはＸ線検出器の性能アップが寄与していることも見逃せない。かかるＸ線検出器としては、例えば特許文献１に示す如く、ＣｄＴｅなどの半導体から成る検出層を設け、この検出層に入射するＸ線を直接、電気信号に変換する、所謂、半導体を用いた直接変換型のＸ線検出器が知られている。また、放射線から光に変換するＣｓＩやＧＯＳなどのシンチレータを配し、その光をＣＣＤやフォトダイオード、Ｃ−ＭＯＳ回路で電気信号に変換する、所謂、間接変換型のＸ線検出器も多用されている。

これらのＸ線検出器のうち、半導体を用いた検出器の場合、そのＸ線の検出層はインゴットから成長させて、これを成形・加工して製造する。このため、大きな検出領域の検出器を１つの素子として作成することは難しい。このため、２次元アレイ状に所定数の画素（例えば４０×４０画素）を並べた所定サイズ（例えば８ｍｍ×８ｍｍの矩形状）のモジュールが作られる。このモジュールを複数、２次元アレイ状に又はライン状に相互に稠密に隣接させる、即ち、モジュールを隣接させて配置する構造を採用し、２次元又は１次元（１次元あっても実際にはモジュール１個分の検出幅を持つ）検出領域を有するＸ線検出器が提供されている。ただし、モジュールを稠密に配置する場合、モジュールの組み立て精度や配線スペースを確保する必要があるため、モジュールの相互間に一定幅の隙間（ギャップとも言われ、通常、１画素の０．５倍〜５倍程度の幅を有する）を設ける必要がある。この隙間は、小形化の観点から言えば、デッドスペースになる。

一方で、パノラマ撮像装置やＸ線ＣＴ装置の場合、Ｘ線検出器は矩形状の各画素の縦横に沿った直交座標軸のうちの一方の軸方向に平行にスキャンされることが普通である。つまり、直交座標の例えば横方向の軸とスキャン方向とが一致する。この場合、モジュールの相互間に位置する一定幅の隙間が伸びる方向が、スキャン方向とも一致してしまう。しかしながら、Ｘ線検出器を横方向にスキャンするので、この隙間が対象物のＸ線透過情報をピックアップできない不感帯となる。

加えて、このＸ線検出器の場合、各モジュールの最外郭の画素は不安定なＸ線検出特性を示すことが多い。つまり、データを検出してない画素や不安定な検出特性の画素があるＸ線透過データ（フレームデータ）を用いて画像を再構成すると、画像にアーチファクトを生じたり、画像情報の欠落により読影の精度を低下させたりするという問題があった。

この問題を改善するため、特許文献２や非特許文献１に示すように、検出面が矩形状の複数のモジュールをスキャン方向に対して斜めになるように配置したＸ線検出器も知られている。この検出器の場合、デッドスペースとなる、モジュール間の隙間の長さ方向もスキャン方向に対して傾斜しているので、全くデータ検出がされない不感領域は無くなる。

ところで、近年、特許文献３、特許文献４、特許文献５、さらには非特許文献２に示すように、光子計数（フォトンカウンティング）型のＸ線検出器が使用され始めている。

特許文献１：米国特許第５，９５２，６４６号
特許文献２：特開２０１０−１２５２４９
特許文献３：特開２０００−０６９３６９
特許文献４：特開２００４−３２５１８３
特許文献５：特開２００６−１０１９２６

非特許文献１：「量子計数型Ｘ線撮影法の胸部疾患の画像診断における有用性の検討」、木村和彦ほか、NIPPON ACTA RAdiologica 1997; 57; 791-800
非特許文献２：J.S.Iwanczyk, et al,“Photo Counting Energy Dispersive Detector Arrays for X-ray Imaging”; Nuclear Science Symposium Conference Record, 2007.; NSS ’07, IEEE

しかしながら、前述した特許文献２や非特許文献２に係る、検出面の形状が矩形であってスキャン方向に対して斜めに配置し、検出器はスキャン方向に移動させる、所謂、「斜め配置のスキャン」を行う場合であっても、スキャン方向を横軸とする直交座標系の検出領域に基づいて画像が再構成される。このため、スキャンした検出領域の中で画像の再構成に使用されない部分領域があり、その部分は無駄なデータ収集となる。この収集部分は被検者に対して余分なＸ線被曝を与える。

また、前述した特許文献３に係る、光子計数型のＸ線検出器を複数のモジュールの隣接配置により製造する場合、各画素を成す検出層の直下に、画素毎に、光子計数のための信号処理回路をＡＳＩＣ層として作り込む必要がある。この信号処理回路の回路ボリュームは信号積分型のＸ線検出器のそれに比して大きい。このため、光子計数型検出器の場合、各画素を小さく（例えば１５０μm以下の画素）することは構造的にも、また性能面やコスト面でも困難であることから、通常、２００μm程度の画素サイズが現実的なサイズになってしまう。つまり、光子計数型の検出器の場合、信号積分型の検出器が１００μm程度の画素でデータ収集していることに比して、再構成された画像の解像度が劣る。つまり、画像の細かさが劣る。また、その画像はデジタル的な歪が大きいため、読影精度も低下する。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、複数のモジュールを隣接配置して構成される放射線検出器において、検出器の不感帯が画像に及ぼす影響を大幅に軽減でき、より少ない放射線被曝量できめが細かく且つ高い解像度の画像を提供可能であることを、その目的とする。また、この放射線検出器を搭載した放射線撮像装置により、検出器の不感帯が画像に及ぼす影響がより少なく且つ放射線被ばく量もより少なくて済むとともに、よりアナログ的で自然に近い感覚でありながら解像度が高く高精細な画像を提供することを、別の目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、その１つの態様として、入射する放射線をその放射線量に応じた画素毎の電気信号に変換して出力する、各画素を成す正方形の検出エレメントが複数、配置されて成る正方形の放射線入射面を有するモジュールを複数備えた放射線検出器が提供される。この検出器において、前記複数のモジュールは、当該放射線検出器のスキャン方向を第１のＸ軸と当該第１のＸ軸に直交する第１のＹ軸との内の一方の軸の方向に設定したときの当該第１のＸ軸及び当該第１のＹ軸のうちの少なくとも一方に沿って同一面上で既知幅の間隔を以って相互に隣接して配列され、前記モジュールのそれぞれの前記複数の検出エレメントは、前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸に対してそれぞれ斜めに設定され且つ相互に直交した第２のＸ軸と第２のＹ軸に沿って２次元的に配列され、当該放射線検出器の前記放射線入射面の面積使用率、当該放射線検出器から出力されるデータの均一性補正に必要な必要領域率、及び、前記既知幅の前記スキャン方向における影響率に応じて設定された、前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸と前記第２のＸ軸及び第２のＹ軸と間の相対的な角度は６°〜２０．７°の範囲にある、ことを特徴とする。

また、本発明は別の態様として、放射線源と、この放射線源から放射される放射線をその放射線量に応じた画素毎の電気信号のデータに変換し且つ各画素を成す正方形の検出エレメントが複数、配置されて成る正方形の放射線入射面を有するモジュールを複数備え、当該複数のモジュールから出力される前記データをフレームデータとして規則的に繰り返し出力する放射線検出器と、前記フレームデータを画像データに生成する画像生成手段と、を備えた放射線撮像装置が提供される。この撮像装置において、前記複数のモジュールは、当該放射線検出器のスキャン方向を第１のＸ軸と当該第１のＸ軸に直交する第１のＹ軸との内の一方の軸の方向に設定したときの当該第１のＸ軸及び当該第１のＹ軸のうちの少なくとも一方に沿って同一面上で既知幅の間隔を以って相互に隣接して配列され、前記モジュールのそれぞれの前記複数の検出エレメントは、前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸に対してそれぞれ斜めに設定され且つ相互に直交した第２のＸ軸と第２のＹ軸に沿って２次元的に配列され、前記放射線検出器の前記放射線入射面の面積使用率、前記放射線検出器の出力データの均一性補正に必要な必要領域率、及び、前記既知幅の前記スキャン方向における影響率に応じて設定された、前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸と前記第２のＸ軸及び第２のＹ軸と間の相対的な角度は６°〜２０．７°の範囲にある、ことを特徴とする。

本発明の効果

複数のモジュールを隣接した状態で配置して構成されるＸ線検出器などの放射線検出器において、検出器の不感帯が画像に及ぼす影響を大幅に軽減でき、より少ない放射線被曝量で済む。また、この放射線検出器を搭載した放射線撮像装置により、検出器の不感帯が画像に及ぼす影響を大幅に軽減でき且つより少ない放射線被ばく量で済むとともに、よりアナログ的で自然に近い感覚でありながら解像度が高く高精細な画像を提供できる。

添付図面において、
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置および放射線検出器を実施した歯科用のパノラマ撮像装置の概要を説明する図、図２は、パノラマ撮像装置の電気的な構成の概要を説明するブロック図、図３は、パノラマ撮像装置の検出器の電気的な構成の概要を説明するブロック図、図４は、検出器のＸ線入射側の外面を一部破断し、また一部拡大して説明する平面図、図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿った概略断面図、図６は、検出器のモジュールの配置を説明する図、図７は、検出器のモジュールの１つの側面の概要を示す側面図、図８は、パノラマ撮像装置において実行されるデータ収集から画像生成までの処理の概要を説明するフローチャート、図９は、面積比に基づくサブピクセル法に用いるモジュール、その画素、及び仮想メモリ空間の位置関係を説明する図、図１０は、面積比に基づくサブピクセル法を説明する図、図１１は、モジュール相互間に設ける隙間による不都合を説明する図、図１２は、本発明に係る斜め・縦列配置によるスキャンと従来の斜め配置によるスキャンとの違いを説明する図、図１３は、従来のサブピクセル法の処理を説明する図、図１４は、本発明に係る、面積比に基づくサブピクセル法の処理を説明する図、図１５は、本発明に係る斜め・縦列配置によるスキャンと従来の斜め配置によるスキャンとの比較に供した、画素値のプロファイル分析の複数の方向を説明する図、図１６は、図１５に示す複数の方向に夫々に沿った画素値のプロファイルのシミュレーション結果を従来例と比較しながら示すグラフ、図１７は、本実施形態における別のプロファイル分析を説明する図、図１８は、モジュール相互間の隙間の幅の上限及び下限の推定説明に用いた図、図１９は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置としてのＣＴスキャナに搭載される放射線検出器を実施した検出器の概要を説明する平面図、図２０は、第２の実施形態の検出器のモジュールの２次元配置を示す図、図２１は、第２の実施形態に係るＣＴスキャナで実施される、面積比に応じたサブピクセル法の実施過程を説明する図、図２２は、変形例に係る放射線検出器としての検出器のモジュール配置を説明する平面図、図２３は、別の変形例に係る検出器の製造過程、とくにモジュールの配置の仕方を説明した図、図２４は、更に別の変形例に係る検出器の概略を説明する平面図、図２５は、更に別の変形例に係る検出器の概略を説明する平面図、図２６は、更に別の変形例に係る散乱Ｘ線による影響を抑制するための構造を示す検出器の部分側面図、である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る放射線検出器の各種の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１〜図１７を参照して、本発明に係る放射線検出器の第１の実施形態を説明する。

この実施形態では、本発明に係る放射線検出器は歯科用のＸ線パノラマ撮像装置（以下、パノラマ撮像装置と呼ぶ）に採用されたＸ線検出器である。勿論、この放射線検出器は、後述するが、医療用のＸ線ＣＴ（Computed Tomography）スキャナに限らず、工業用のＸ線ＣＴ装置に搭載することもできる。さらに、Ｘ線検出器は、一例として、光子計数型（フォトンカウンティング）のＸ線検出器として説明される。しかし、本発明に係る放射線検出器は、必ずしも光子計数型に限定されるものではなく、入射するＸ線の量を一定時間、積分した積分値として検出する積分型の検出器にも適用可能である。

図１に、パノラマ撮像装置１の概要を示す。このパノラマ撮像装置１は、被検者Ｐからデータを収集するガントリ（データ収集装置）２と、収集したデータを処理して画像などを作成するとともにガントリ２の動作を制御するコンソール３とを備える。

ガントリ２は、支柱１１を備える。この支柱が伸びる長手方向を縦方向（又は上下方向：Ｚ軸方向）と呼び、この縦方向に直交する方向を横方向（ＸＹ面に沿った方向）と呼ぶ。支柱１１には、略コ字状を成す上下動アームユニット１２が縦方向に移動可能に備えられる。上下動アームユニット１２は、支柱１１に沿って移動可能な縦アーム１２Ａと、この縦アーム１２Ａの上下端のそれぞれから横方向に延びる上側横アーム１２Ｂ及び下側横アーム１２Ｃを備える。上側横アーム１２Ｂの所定位置には、ＸＹ面内で回動可能な状態で、回動アームユニット１３が取り付けられている。下側横アーム１２Ｃの先端部は被検者Ｐの顎を載せるチンレスト１４として構成されている。このため、撮像時には、被検者Ｐが図中の仮想線のように顎を載せて撮像に臨む。上下動アームユニット１２の縦方向の位置は、図示しない駆動機構により、被検者Ｐの背丈に応じて調整される。

回動アームユニット１３は、下向きで略コ字状を成す横アーム１３Ａと、この横アーム１３Ａの両端のそれぞれから下向きに伸びる線源側縦アーム１３Ｂ及び検出側縦アーム１３Ｃとを備える。横アーム１３Ａが回転軸１３Ｄにより垂下され、図示しない電動モータなどの駆動機構により回転軸１３Ｄを中心に回動（回転）させられる。線源側縦アーム１３Ｂの下端部にはＸ線管２１が設置される。このＸ線管２１から例えばパルスＸ線として曝射されたＸ線は、コリメータＣＬでコリメートされた後、被検者Ｐの顎部を透過して検出側縦アーム１３Ｃに放射される（仮想線を参照）。検出側縦アーム１３Ｃの下端部には、Ｘ線入射窓Ｗ（例えば、横６．４ｍｍ×縦１５０ｍｍ）を有したＸ線検出器２２（以下、検出器と呼ぶ）が設置される。なお、コリメータＣＬのコリメート用スリットは、コリメート後のファンビームの大きさがＸ線入射窓Ｗに合致するように又はこの入射窓Ｗよりも若干（例えば１ｍｍ）程度大きくなるように設定されている。

この検出器２２は、入射する放射線を電気信号に直接に変換する半導体層を用いた、所謂、直接変換方式を採用した光子計数（フォトンカウンティング）型のＸ線検出器である。この検出器２２の積層構造は、図６を用いて後述するので、ここでは半導体層と画素との関係を説明しておく。

この光子計数型の検出器２２において、半導体層のＸ線を入射させる面には例えば−５００Ｖといった高電圧を印加させる荷電電極と言われる共通の電極が貼設され、他方の面には各画素を形成するべく集電電極が２次元アレイ状に貼設されている。このため、この集電電極の２次元の配置によって、この半導体層はＸ線検出素子を２次元アレイ状に配列したものと同等の構造になっている。この実質的に各画素を成すＸ線検出素子の部分を検出エレメントＳ（図３参照）と呼ぶことにする。

これにより、検出器２２は２次元に配列された検出エレメントＳ、すなわち画素（画素数は例えば３２×７５０画素）を有する。各画素のサイズは、例えば２００μｍ×２００μｍであり、この画素サイズは、Ｘ線をその光子（粒子として性質を持つ）の集合として検出することが可能な十分小さい値になっている。本実施形態において、Ｘ線をその粒子の集合として検出可能なサイズとは、「放射線（例えばＸ線）粒子が同一位置又はその近傍に複数個連続して入射したときの各入射に応答したパルス信号間の重畳現象の発生を実質的に無視可能な又はその量が予測可能なサイズ」であると定義される。この重畳現象が発生すると、Ｘ線粒子の「入射数対実際の計測数」の特性にＸ線粒子の数え落とし特性が発生する。このため、Ｘ線検出器１２に形成する収集画素のサイズは、この数え落とし特性が発生しない又は実質的に発生しないとみなせる大きさに、又は、数え落し量が推定できる程度に設定されている。

なお、この検出器２２は必ずしも半導体を用いた直接変換型の光子計数型の検出器に限定されず、例えば、シンチレータと光検出器を組み合せた検出器であってもよいし、また、その信号処理法も光子計数型に限定されず、積分型と呼ばれる信号処理回路を搭載した検出器であってもよい。

このため、検出器２２は、その全画素それぞれにより、入射Ｘ線の光子を計数し、その計数値を反映させた電気量のフレームデータを出力する。被検者Ｐは所定の撮像位置に立って、その顎部をチンレスト１４に載せた状態で、回動アームユニット１３が回転駆動される。この回転中に、Ｘ線管２１からＸ線が所定間隔又は連続的に曝射され、このＸ線は検出器２２により例えば３００ｆｐｓの高いフレームレートでフレームデータとして検出される。

コンソール３は、図２に示すように、信号の入出力を担うインターフェース（Ｉ／Ｆ）３１を備え、このインターフェース３１にバス３２を介して通信可能に接続されたコントローラ３３、第１の記憶部３４、画像プロセッサ３５、表示器３６、入力器３７、キャリブレーション演算器３８、第２の記憶部３９、ＲＯＭ４０、及び閾値付与器４１を備えている。

コントローラ３３は、ＣＰＵ（中央処理装置）を備え、このＣＰＵがＲＯＭ４０に予め与えられたプログラムに沿ってガントリ２の駆動を制御する。この制御には、Ｘ線管２１に高電圧を供給する高電圧発生装置４２への指令値の送出、画像プロセッサ３５への駆動指令、及び、キャリブレーション演算器３８への駆動指令も含まれる。第１の記憶部３４は、ガントリ２からインターフェース３１を介して送られてきたフレームデータを保管する。

画像プロセッサ３５は、ＣＰＵを備えたコンピュータである。画像プロセッサ３５は、コントローラ３３から処理開始の指令を受けたときに、画像プロセッサ３５はＲＯＭ４０に予め与えられたプログラムに基づいて動作する。この動作により、第１の記憶部３４に保管されたフレームデータを公知のシフト・アンド・アッド（shift and add）の演算を主体とするトモシンセシス法で処理し、被検者Ｐの口腔部の歯列のＸ線透過画像を作成する。表示器３６は、作成されるＸ線透過像の表示や、ガントリ２の動作状況を示す情報及び入力器３７を介して与えられるオペレータの操作情報の表示を担う。入力器３７は、オペレータが撮像に必要な情報をシステムに与えるために使用される。

また、キャリブレーション演算器３８は、コントローラ３３からの駆動指令に応じて動作する。ＲＯＭ４０には、キャリブレーション演算器３８の動作に必要なプログラムが格納されている。このキャリブレーション演算器３８は、後述するデータ収集回路おいて必要な、画素毎且つ各画素に対するエネルギ弁別系列毎に与えるエネルギ弁別のための閾値のキャリブレーションを担っている。第２の記憶部３９は、キャリブレーションにより画素毎、エネルギ弁別系列毎、及びエネルギ値毎に生成された閾値の値を記憶している。この閾値は、撮像時に呼び出され、後述するデータ収集回路に与えられる。

コントローラ３３、画像プロセッサ３５、キャリブレーション演算器３８、閾値付与器４１は共に、与えられたプログラムで稼動するＣＰＵを備えている。それらのプログラムは、ＲＯＭ４０に事前に格納されている。

ここで、上述した検出器２２を詳述する。具体的には、検出器２２の電気的な全体構成を説明した上で、モジュールと呼ばれる、複数の検出エレメントＳの集合体であって実装上の構成単位を中心とする構造面の詳細、及び、モジュールの実装法について説明する。

（検出器の電気的な全体構成）
最初に、図３を用いて、検出器２２の電気的な全体構成を説明する。

検出器２２は、そのＸ線入射面に、前述したように各画素を成す検出エレメントＳの２次元アレイ状の分布を有する。各検出エレメントＳは、この検出エレメントに入射するＸ線を検出して、そのＸ線エネルギに応じたパルス電気信号を出力する。この電気信号を処理すべく、各検出エレメントＳの出力側にデータ収集回路５１ｎ（ｎ＝１〜Ｎ：Ｎ＝全画素数＝全収集チャンネル数）が備えられている。

この複数のデータ収集回路５１ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）のそれぞれは、検出エレメントＳから出力されたアナログ量の電気信号を受けるチャージアンプ５２を有し、このチャージアンプ５２の後段に、波形整形回路５３、多段の比較器５４_１〜５４_ｔ（ここではｔ＝４）、エネルギ領域振分け回路５５、多段のカウンタ５６_１〜５６_ｔ（ここではｔ＝４）、多段のＤ／Ａ変換器５７_１〜５７_ｔ（ここではｔ＝４）、ラッチ回路５８、及びシリアル変換器５９を備える。

チャージアンプ５２は、各検出エレメントＳの集電電極に接続され、Ｘ線粒子の入射に応答して集電される電荷をチャージアップして電気量のパルス信号として出力する。このチャージアンプ５２の出力端は、ゲイン及びオフセットが調整可能な波形整形回路５３に接続されており、検知したパルス信号の波形を、予め調整されているゲイン及びオフセットで処理して波形整形する。この波形整形回路５３のゲイン及びオフセットは、検出エレメントＳから成る画素毎の電荷チャージ特性のバラツキと各回路特性のバラツキを考慮して、キャリブレーションにより調整される。

この波形整形回路５３の出力端は、複数の比較器５４_１〜５４_４の比較入力端にそれぞれ接続されている。この複数の比較器５４_１〜５４_４それぞれの基準入力端には、それぞれ値が異なるアナログ量の閾値ｔｈ_１（〜ｔｈ_ｔ）（ここではｔ＝１〜４）が印加されている。これにより、１つのパルス信号を異なる閾値ｔｈ_１（〜ｔｈ_４）と比較することができる。この比較の理由は、入射したＸ線粒子のエネルギ量が、事前に複数に分けて設定したエネルギ領域のうちのどの領域に入るのかについて調べる（弁別する）ためである。パルス信号の波高値（つまり、各入射Ｘ線粒子のエネルギ量を表す）が閾値ｔｈ１〜ｔｈ４のどの値を超えているかにより、弁別されるエネルギ領域が異なる。なお、最も低い閾値ｔｈ_１は、通常、外乱や、検出エレメントＳ、チャージアンプ５２などの回路に起因するノイズ、或いは、画像化に必要のない低エネルギの放射線を検出させないための閾値として設定される。また、閾値の数、すなわち比較器の数は、必ずしも４個に限定されず、上記閾値ｔｈ_１の分を含めて２個以上の何個であってもよい。

上述した閾値ｔｈ_１〜ｔｈ_４は、具体的には、コンソール３のキャリブレーション演算器３８からインターフェース３２を介してデジタル値で画素毎、即ち収集チャンネル毎に与えられる。このため、比較器５４_１〜５４_４それぞれの基準入力端は４つのＤ／Ａ変換器５７_１〜５７_４の出力端にそれぞれ接続されている。このＤ／Ａ変換器５７_１〜５７_４はラッチ回路５８を介して閾値受信端Ｔ_１（〜Ｔ_Ｎ）に接続され、この閾値受信端Ｔ_１（〜Ｔ_Ｎ）がコンソール３のインターフェース３２に接続されている。

ラッチ回路５８は、撮像時には閾値付与器４０からインターフェース３１及び閾値受信端Ｔ_１（〜Ｔ_Ｎ）を介して与えられたデジタル量の閾値ｔｈ_１〜ｔｈ_４をラッチし、対応するＤ／Ａ変換器Ｄ／Ａ変換器５７_１〜５７_４にそれぞれ出力される。このため、Ｄ／Ａ変換器Ｄ／Ａ変換器５７_１〜５７_４は指令されたアナログ量の閾値ｔｈ_１〜ｔｈ_４を電圧値として比較器５４_１〜５４_４それぞれに与えることができる。

このため、比較器５４_１〜５４_４の出力端は、図３に示すように、エネルギ領域振分け回路５５に接続されている。このエネルギ領域振分け回路５５は、複数の比較器５４_１〜５４_ｎの出力、すなわち、検出したＸ線粒子のエネルギに相当するパルス電圧と閾値ｔｈ_１（〜ｔｈ_４）との比較結果を解読し、そのエネルギ値がどのエネルギ領域１〜４に分類されるかという振分けを行う。

このため、カウンタ５６_１〜５６_４のそれぞれは、エネルギ領域振分け回路５５からパルス信号が入力される度にカウントアップを行う。このため、担当するエネルギ領域に弁別されるエネルギ値のＸ線粒子数を一定時間毎の累積値として計測する。なお、カウンタ５６_１〜５６_４にはコンソール３のコントローラ３３からスタート・ストップ端子Ｔ２を介して起動及び停止の信号が与えられる。一定時間の計測は、自身が有するリセット回路を使って外部から管理される。

このようにして、リセットされるまでの一定時間の間に、複数のカウンタ５６_１〜５６_４により、検出器１２に入射したＸ線の粒子数が、画素毎に且つエネルギ領域毎に計測される。このＸ線粒子数の計数値は、カウンタ５６_１〜５６_４のそれぞれからデジタル量の計数データとして並列に出力された後、シリアル変換器５９によりシリアルフォーマットに変換される。このシリアル変換器５９は残り全てのチャンネル（収集画素）のシリアル変換器５９とシリアルに接続されている。このため、最後のチャンネルのシリアル変換器５９からシリアルなデジタル量の計数データとして出力され、その計数データが出力端Ｔ３を介してコンソール３に送られる。コンソール３では、インターフェース３１がその計数データを受信して第１の記憶部３４に格納する。

そこで、画像プロセッサ３５は、入力器３７からのオペレータ指令に応じて、第１の記憶部３４に格納されている計数データを読み出し、この計数データを用いて画像、例えば歯列に沿ったある断面のＸ線透過画像（パノラマ画像）をトモシンセシス法の元で再構成する。このパノラマ画像は例えば表示器４６で表示される。

（検出器の構造及び実装法）
続いて、モジュールと呼ばれる実装上の単位デバイスを用いて構成される検出器２２の構造を説明する。

検出器２２の外観を図４、５に示す。同図に示すように、検出器２２それ自体は長方形で所定高さを有する弁当箱状のハウジング１０１を有し、このハウジング１０１の内部に必要な構成要素が内蔵されている。この構成要素には板状のマザーボード１０２が含まる。このハウジング１０１には、カーボン材などの長方形状のＸ線入射窓Ｗが形成されている。この入射窓Ｗの直下にモジュールの配列構造体が置かれている。

つまり、このマザーボード１０２上であって、Ｘ線入射窓Ｗの直下に、入射Ｘ線を電気パルス信号に画素毎に直接変換するための単位素子（つまり検出エレメントＳ）を一群とするモジュールＭが複数、実装されている。モジュールＭとは、製造可能な単位であって、２次元のアレイ状に分布させた複数の検出エレメントＳを有する実装上の単位デバイスである。このモジュールＭを、複数、既知量の幅の隙間（ギャップ）Ｇを空けて互いに隣接状態でマザーボード１０２上に配置することで、検出器２２に必要な検出素子群を構成している。

このモジュールＭは、図４に示すように、一例として８ｍｍ×９ｍｍのサイズを有する板状で矩形の構造体である。この８ｍｍ×９ｍｍの平面サイズのうち、１ｍｍ分はリード線引き出し部であるので、検出面を成す平面サイズは正方形の８ｍｍ×８ｍｍである。図６に示すように、この８ｍｍ×８ｍｍの正方形の領域の中に４０×４０個の画素（すなわち検出エレメントＳ）が、第２のＸ軸：Ｘ２および第２のＹ軸：Ｙ２からなる直交座標系（第２の直交座標系）の元で、縦横に稠密に２次元状に配列されている。

図７に示すように、各モジュールＭは、そのＸ線入射側から順に、層状の共通の荷電電極Ｅ１、半導体からなる検出層Ｋ１、層状で且つ各画素分の集電電極Ｅ２、及びＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）層Ｋ２がこの順に積層された状態で構成されている。

荷電電極Ｅ１には、例えば−数十〜−数百ボルト程度の比較的高い電圧が印加される。検出層Ｋ１は、テルル化カドミウム半導体（ＣｄＴｅ半導体）、カドミュームジンクテルライド半導体（ＣｄＺｎＴｅ半導体）、シリコン半導体（Ｓｉ半導体）などの半導体材料を用いて層状に構成される。また、集電電極Ｅ２は、各検出画素を構成すべく、所定サイズの碁盤の目状に分割されている。このサイズは例えば２００μｍ×２００μｍであり、前述したように「Ｘ線をその粒子として検出可能なサイズ」である。これにより、光子計数（フォトンカウンティング）が可能になっている。

このため、検出層Ｋ１に入射したＸ線光子に因り、その層内部に電子と正孔の対が発生し、電子が相対的に正電位の集電電極Ｅ２に集められる。この電子がもたらす電荷がパルス状の電気信号として集電電極Ｅ２により検知される。つまり、検出器２２に入射したＸ線は電気量のパルス信号に直接的に変換される。

ＡＳＩＣ層Ｋ２は、複数の集電電極Ｅ２それぞれにハンダ接続部（図示せず）を介して接続されるようにマザーボード１０２に積層されている。このＡＳＩＣ層Ｋ２に、前述した複数のデータ収集回路５１ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）のそれぞれが、検出層Ｋ１の集電電極Ｅ２毎に、すなわち、検出画素毎に作り込まれている。

このＡＳＩＣ層Ｋ２に作り込まれる、各検出画素のシリアル変換器５９から、各モジュールＭの検出信号、すなわち「４０×４０」画素分のパルス電気信号が出力される。このパルス電気信号はマザーボード１０２上の回路を使ってシリアルに集められ、図３に示すように出力端Ｔ３から出力される。

次に、図６を再度参照して、上述したモジュールＭの配置例を説明する。この複数のモジュールＭをどのように配置するかということは本発明の最重要な特徴を成す。

図６には、一部上述したが２通りの直交座標系が示されている。一方の第１の直交座標系は、第１のＸ軸：Ｘ１及びこれに直交する第１のＹ軸：Ｙ１から成る座標系である。他方の第２の直交座標系は、第２のＸ軸：Ｘ２およびこれに直交する第２のＹ軸：Ｙ２から成る座標系である。第１のＸ軸：Ｘ１は、例えばＸ線パノラマ撮像を行うときに検出器２２及びＸ線管２１の対を被検者Ｐの周りに回転移動させるときの方向、すなわちスキャン方向に一致させている。

さらに、第２の直交座標系、すなわち第２のＸ軸：Ｘ２及び第２のＹ軸：Ｙ２は、第１の直交座標系、すなわち第１のＸ軸：Ｘ１及び第１のＹ軸：Ｙ１に対して、一例として、図６に示すように右肩上がりにα＝１４．０８°だけ傾いている。勿論、この傾きαは、第１及び第２の直交座標系の間の相対的な傾きを言うものであり、第１の直交座標系Ｘ１，Ｙ１に対して左肩上がりに１４．０８°だけ傾斜する値でもよい。この１４．０８°の角度αは製造や実装の誤差などを考慮すると、実質的に１４°であるとも言える角度である。また、この斜めの角度αは必ずしも１４．０８°に限らず、斜めの一定範囲の角度であればよい。この斜め角度αの範囲としては後述するように、例えば６°〜２０．７°の範囲に属する角度である。

これらの２つの直交座標系のうち、複数のモジュールＭのそれぞれにおける複数の画素、すなわち複数の検出エレメントＳは、同一面上で第２の直交座標系である第２のＸ軸：Ｘ２及び第２のＹ軸：Ｙ２に沿って２次元アレイ状に配列されている。これに対し、複数のモジュールＭそれ自体は第１の直交座標系に沿って配置されている。この図４〜図６の例の場合、第１のＹ軸：Ｙ１に沿って縦方向に相互に隣接させながら、且つ、モジュール相互間に規定幅の隙間Ｇを空けつつ１列に配列されている（図４，６参照）。

この隙間Ｇの幅は、既知であれば、どのような値でもよい。そうではあるももの、この隙間Ｇの幅は、収集したフレームデータを処理する演算負荷の低減の観点から、好適には、検出エレメントＳで構成される各画素のサイズの１／Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の整数倍である方がよい。この隙間Ｇの幅は画素サイズの１／２、１／３、１／４、…の１倍、２倍、３倍である。一例として、画素サイズ２００μｍとしたときには、隙間Ｇは１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、…となる。この隙間Ｇの幅の最大値は、斜めで互いに隣接するモジュールＭ同士が離れすぎているがために、スキャン時に被検者から画素データを収集しない帯状の不感領域を持たせないようにするときの限界の値に設定する方がよい。

このように、複数のモジュールＭは、マザーボード１０２の上に斜めに（第１の直交座標系に対して）且つ縦列に（第１のＹ軸：Ｙ１に沿って）配置・実装されている。これにより、各モジュールＭの直交配列の画素も第１のＸ軸：Ｘ１及び第１のＹ軸：Ｙ１に対して斜めに配列されることになる。この結果、図６に示す如く、例えば２００×２００μｍの正方形の画素（検出エレメントＳ）が「４０×４０」個分、正方形状に並べた画素群（モジュールＭ）が第１のＹ軸：Ｙ１に沿って縦方向に稠密に並び、且つ、各画素群が第１のＸ軸：Ｘ１および第１のＹ軸：Ｙ１に対して１４．０８°だけ傾いて並んでいることになる。つまり、「４０×モジュールＭの数」分の画素が第１のＹ軸：Ｙ１に沿ってジグザグ形状ＺＧ（図６参照）を描きながら並んでいることになる。

このため、同一の正方形状の複数のモジュールＭが図６に示すように第１のＹ軸：Ｙ１に沿って並んだことによって、これらのモジュールＭの全体によって形成されるＸ線の検出面も同様に第１のＹ軸：Ｙ１に沿ってジグザグ形状ＺＧを成す縦長のものになる。このジグザグ形状ＺＧの検出面に対し、後述する座標変換のための視野Ｆ１が仮想的に設定されている。この視野Ｆ１は本実施形態では、各モジュールＭの正方形の角部に内接する長方形に設定される。ただし、この視野Ｆ１は必ずしも内接する領域に限られず、各正方形の角部に外接する長方形の視野Ｆ２であってもよいし（図６参照）、場合によっては、外接する長方形の視野Ｆ２よりも大きい長方形の視野であってもよい。

（信号収集及び画像再構成の処理）
次に、図８を参照して、コンソール３のコントローラ３３及び画像プロセッサ３５が連携して実行する信号収集及び画像再構成の処理を説明する。

このＸ線パノラマ撮像装置により、パノラマ撮像の開始が指示されると、コントロール３のコントローラ３３は、ステップＳ１にて、Ｘ線管２１及び検出器２２の対を被検者Ｐの顎部の周りに回転させるように指示するとともに、所定のシーケンスに沿ってＸ線管２１の曝射を指示する。このため、Ｘ線管２１及び検出器２２の回転の間に、Ｘ線管２１から例えばパルスＸ線が所定タイミング毎に曝射される。このＸ線曝射が行われる毎に、そのＸ線が被検者Ｐの顎部を透過して検出器２２に入射する。このＸ線入射に応答して検出器２２の複数のモジュールＭが、それぞれの画素毎に、入射Ｘ線の光子数に応じた量を反映したデジタル電気量の画素データを出力する。

このため、コンソール３の画像プロセッサ３５は、ステップＳ２にて、インターフェース３１を介して、図９（Ａ）に模式的に示す如く、かかる画素データから成り且つ複数のモジュールＭがその全体で成す検出面Ｐallからジグザグ形状ＺＧを有する長方形のフレームデータＤ_FRAMEを受信する。このフレームデータＤ_FRAMEは画像プロセッサ３５の内部メモリに一時保管される。

このフレームデータＤ_FRAMEのうち、前述した隙間Ｇに相当するスリット状の領域には、検出エレメントＳが存在しないために、画像データが無い。このため、画像プロセッサ３５は、次のステップＳ３にて、その領域に画素値＝０をマッピングする。このマッピングにより、ジグザグ形状ＺＧを有する長方形の領域に相当した長方形検出面Ｐallの大きさを維持したフレームデータＤ_FRAMEが生成される。

次いで、画像プロセッサ３５は、ステップＳ４にて、フレームデータＤ_FRAMEを第１の記憶部３４に格納する。このフレームデータの受信、画素値＝０のマッピング、及びデータ格納は一定のフレームレートで繰り返される（ステップＳ５）。このため、Ｘ線管２１及び検出器２２の対の回転動作が終わると、その一連のスキャンの間に一定フレームレートで決まる多数の収集タイミングで収集した多数のフレームデータＤ_FRAMEが記憶部３４に格納されている。

次に、画像プロセッサ３５は、ステップＳ６にて、第１の記憶部３４に格納されている複数フレームのフレームデータＤ_FRAMEをそれぞれに呼び出し、呼び出した各フレームデータＤ_FRAMEに、面積比に基づいて画素値を決めるサブピクセル法に実施する。これにより、図９（Ｂ）に模式的に示す如く、収集画素、すなわち検出エレメントＳよりも小さいサイズのサブピクセルであって、第１の直交座標系（Ｘ１、Ｙ１）に沿った画素Ｓ１（＜Ｓ）から成る新たな長方形状のフレームデータＤ_FRAME−Ａが生成される。つまり、第２の直交座標系（Ｘ２、Ｙ２）の元で収集された生のフレームデータＤ_FRAMEを、検出面Ｐallに対応して仮想的に設定される視野Ｆ１を利用して、第１の直交座標系（Ｘ１、Ｙ１）に変換し且つサブピクセルに基づくフレームデータＤ_FRAME−Ａが生成される。この視野Ｆ１は、画像プロセッサ３５が有するメモリに仮想メモリ空間ＶＭとして設定される（図２参照）。

ここで、図１０を参照して、面積比に基づいてサブピクセルの画素値を決めるサブピクセル法の概念を説明する。

いま、第２の直交座標系（Ｘ２，Ｙ２）の元で収集された生のフレームデータＤ_FRAMEを、模擬的に図１０（Ａ）に示すように、右肩上がりに傾けて示す４つの画素Ｐ１〜Ｐ４であり、それらの画素値はＰ１＝２、Ｐ２＝６、Ｐ３＝６、Ｐ４＝２であるとする。そこで、同図に示すように、検出面Ｐallに対応して仮想メモリ空間ＶＭに設定される視野Ｆ１（例えば第１のＸ軸：Ｘ１の方向の幅５．８ｍｍ）に対応したサイズを有する、例えば第１の記憶部３４にサブピクセルからなる領域Ｋを仮想的に設定する。この領域Ｋは例えば１６個のサブピクセルＫ１〜Ｋ１６から成る正方形状であって、第１の直交座標系（Ｘ１、Ｙ１）に沿って配置されている。収集画素Ｐ１（〜４）の面積はサブピクセルＫ１（〜Ｋ１６）のそれの１／４であるとする。そこで、フレームデータＤ_FRAMEの４つの画素Ｐ１〜Ｐ４が成す正方形の領域を、その斜めの角度α＝１４．０８°を保持した状態で且つ中心位置を合わせて、サブピクセルＫ１〜Ｋ１６の１６個のサブピクセルが成す領域Ｋに重ねる。

この結果、図１０（Ａ）に示す如く、サブピクセルＫ１〜Ｋ１６それぞれの小さい正方形の領域を斜めに分けるように、それらの領域に斜め配列の大きい画素Ｐ１〜Ｐ４が中心位置を同じくして重ねられる。なお、以下の説明で言及する「面積比」とは、斜めになっていない各サブピクセルＫ１（〜Ｋ１６）に斜め配置の各画素Ｐ１（〜Ｐ４）が重なった部分の面積が、当該各画素Ｐ１（〜Ｐ４）の面積にどの程度の割合を占めるかを示す。なお、サブピクセルＫ１〜Ｋ１６はそれに重ねられる画素Ｐ１〜Ｐ４に対して、面積比について、一定の点対称性を有する。このため、図示の如く、サブピクセルＫ１〜Ｋ１６を４個のサブピクセルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄから成る集合として扱うことができる。点対称性を考慮すると、サブピクセルＡ〜Ｄは図１０（Ａ）に示すように配置される。このとき、
「サブピクセルＡの面積比＋サブピクセルＢの面積比＋サブピクセルＣの面積比＋サブピクセルＤの面積比＝１＝各画素Ｐ１（〜Ｐ４）の面積比」
と表すことができる。

このため、図１０（Ａ）においてサブピクセルＡ〜Ｄが画素Ｐ１〜Ｐ４に重なった部分領域をａ，ｂ，ｃ１，ｄ１，ｃ２，ｄ２と表記すると、それらの部分領域ａ，ｂ，ｃ１，ｄ１，ｃ２，ｄ２の面積比は、例えば、
ａ＝0.16、ｂ＝0.25、c1=0.13, d1=0.22, c2=0.09, d2=0.03
となる。したがって、第１の直交座標系（Ｘ１、Ｙ１）に沿ったサブピクセルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれの画素値は、斜め配置（第２の直交座標系（Ｘ２，Ｙ２）に沿った）の画素Ｐ１〜Ｐ４の画素値を使って、面積比を考慮したサブピクセル法により、サブピクセルＡ〜Ｄの画素値は、
サブピクセルＡの画素値＝（２×ａ）×ゲイン
サブピクセルＢの画素値＝（２×ｂ）×ゲイン
サブピクセルＣの画素値＝（２×ｃ１＋６×ｃ２）×ゲイン
サブピクセルＤの画素値＝（２×ｄ１＋６×ｄ２）×ゲイン
となる。ここで、２は画素Ｐ１の画素値、６は画素Ｐ３の画素値、ゲインはサブピクセルの画像を見易くするために設定する係数であり、一定値（例えばゲイン＝２）である。

そこで、例えばサブピクセルＫ１（＝Ａ）、Ｋ２（＝Ｂ），Ｋ５（＝Ｃ），Ｋ６（＝Ｄ）に着目すると、
サブピクセルＫ１（＝Ａ）の画素値＝2×0.16×2=0.64
サブピクセルＫ２（＝Ｂ）の画素値＝2×0.25×2=1
サブピクセルＫ５（＝Ｃ）の画素値＝(2×0.13+6×0.09)×2=1.6
サブピクセルＫ６（＝Ｄ）の画素値＝(2×0.22+6×0.03)×2=1.24
他のサブピクセルＫ３、Ｋ４，Ｋ７，Ｋ８，Ｋ１９〜Ｋ１６についても、これらの画素はサブピクセルＡ〜Ｄが成す群が３つ集まったものであるから、同様にしてそれらのサブピクセルの画素値を演算することができる。

このように、サブピクセルＫ１〜Ｋ１２のそれぞれをどのような面積比を以って収集画素Ｐ１〜Ｐ４が占有するかに応じて、その画素Ｐ１〜Ｐ４の画素値からサブピクセルＫ１〜Ｋ１２の画素が演算される。この図１０（Ａ）の例の場合、同図（Ｂ）に示すようなサブピクセルＫ１〜Ｋ１２が得られる。実際に収集されるフレームデータＤ_FRAMEの画素はもっと多いが、原理的には、上述の演算法によって、面積比に基づくサブピクセル法が実施される。

このサブピクセル法の実施によって、記憶部３４にはスキャン方向に合致した直交座標系である第１の直交座標系（Ｘ１，Ｙ１）に沿ってマッピングされた、収集回数分のフレームデータＤ_FRAME−Ａ（図９（Ｂ）参照）が格納されている。そこで、画像プロセッサ３５は、ステップＳ７にて、この複数枚のフレームデータＤ_FRAME−Ａのそれぞれに、画像の均一性を改善させるための画像処理を施す。ここで、画像の均一性とは、検出器２２に均一と想定される放射線（Ｘ線、ガンマ線など）が照射されたときに、検出器の検出特性が均一化されている度合いである。以下、何故、そのような画像処理が必要なのかについて説明する。

一般的に、本実施形態に係る検出器２２のように複数のモジュールＭを同一面に沿って併置する場合、それら複数のモジュールＭの相互間に隙間（隙間）Ｇ（例えば図４，６参照）を開ける必要があることは前述した通りである。隙間Ｇを設ける必要があれば、その隙間Ｇの幅を正確に管理し、この隙間Ｇの領域には収集画素が無いことを意識した画像処理をする必要がある。本実施形態では隙間Ｇの領域に相当する収集画素には画素値＝０を与えて、そのような画像処理を行っている（ステップＳ３）。しかしながら、それでも再構成した画像に隙間Ｇの影響、すなわち収集画素が無いことに因って不均一性（周期的な帯状のアーチファクトなど）が現われることがある。

本発明者等は、この不均一性の発生要因を以下のように分析した。一般的に、Ｘ線検出器のモジュールＭの相互間にギャップＧを有する場合、同一のビューにおいて入射するＸ線の立体角は、モジュールＭを構成する画素（検出エレメントＳ）の位置に応じて変わる。さらに、モジュールＭの端部を形成する画素とその画素よりもモジュールＭの内側に位置する画素とでは、入射するＸ線が成す立体角の大きさが異なる。つまり、モジュールＭの端部を形成する画素の場合、図１１に示すように、Δθだけ広い立体角のＸ線が入射する。このために、同一モジュールＭであっても画素毎に検出感度が異なる。隙間Ｇの領域があると、この検出感度の相違がより強調され、画像上に帯状の歪が生じ易い。この歪を除去せんがため、スキャンして再構成を行った画像に隙間による不均一を補正する後処理を行うことを行なうことも考えられる。しかしながら、この後処理を行っても、処理後の画像にも歪が残り、使用に耐えない場合がある。

この後処理を行っても不均一性を取りきれない原因として、以下のような様々な理由が考えられる。その１つに検出感度に関わる理由がある。具体的には、図１１に示すように、入射するＸ線の立体角が画素（エレメントＳ）毎に、すなわち、隙間Ｇを含めた位置毎に違うこと、及び、歯、顎部などの実体物（つまり被検体の撮像部位）で散乱Ｘ線が発生することから、隙間Ｇの領域内であっても検出感度が複雑に変化していることである。さらに、画像の再構成の前提条件に由来する理由が挙げられる。パノラマ画像を再構成するときにはシフト・アンド・アッドの処理が実行されるが、実体物がその再構成される面に存在すれば、その部分は再構成画像上で実像として的確（その部分のサイズを正確に反映して）に描出される。しかし、そうで無い場合、被検体は再構成画像にどのような描出されるかは定かではなく、的確な描出は保証されていない。このことも上述の理由の１つと考えられる。つまり、再構成後のパノラマ画像における、モジュールＭの周辺部の画素値は、再構成面に被検体が在るという前提で処理されたものである。このため、パノラマ撮像における障害陰影があるとか、パノラマ軌道から口腔部がずれているという場合には、被検体（実体物）が再構成面に無いと言えるので、再構成された画像上でモジュール周辺の画素から隙間に位置する画素の値を推定することは正当な処理ではない。したがって、精度の高い推定値は得られない。

そこで、本発明者等は、実体物の有りのままの位置及び形態の情報を崩さずに有しているデータは、検出器２２から収集したフレームデータ、又は、そのフレームデータを後述するように仮想メモリ空間にマッピングしたデータであるということに注目した。すなわち、画像再構成のシフト・アンド・アッドの処理を行う前のデータを前処理することが、再構成される画像の均一化を向上させる上で、本質的に重要である。

このことを考慮し、本実施形態では、画像プロセッサ３５は、ステップＳ７にて前処理として、複数のフレームデータＤ_FRAME−Ａ、すなわち画像再構成前の画像データに、フレーム毎に、以下の２通りの画像処理をそれぞれ単独で又は組み合せて適用する。

（１）隙間Ｇのデータのない領域を、モジュールＭの両端部付近の画素値から推定して補完する、又は、
（２）検出器２２の移動量が正確に推定又は検出可能な場合には、検出器２２が斜めに実装されている利点を利用し、隙間２２の領域に相当するデータをその前後のフレームデータで実データが存在する画素から計算で求め、その画素値で隙間Ｇの領域の画素を埋める。

なお、上述した（１）項に係る推定補完の代わりに、収集した複数のフレームデータＤ_FRAMEを仮想メモリの空間にマッピングした段階で実行してもよい。つまり、この処理は、後述するステップＳ６において面積比に基づくサブピクセル法を実施するときの前処理として実行される。

要するに、これらの画像均一性の改善処理は、後述する画像再構成の前に実行する方がよい。一度、画像再構成を行ってしまうと、前述した理由により、画像の均一化を図ることは容易でない。これに対し、本実施形態の場合には、上記（１）項及び／又は（２）項の画像均一化の改善処理を、画像再構成前に実行することで、隙間Ｇが存在することに因る画像の歪をより効果的に推定し低減できる。なお、本手法を採用した場合でも若干残るモジュール相互間の隙間に因る画像均一性への影響は、再構成後の画像に従来知られている補正法を後処理として適用してもよいことは勿論である。これにより、画像の均一性を補完的に向上させることができる。

次いで、画像プロセッサ３５は、ステップＳ８にて、均一化の処理を経た複数枚のフレームデータＤ_FRAME−Ａにシフト・アンド・アッドと呼ばれる画像再構成法を実施して、例えば被検者Ｐの歯列に沿った断層面の画像を再構成する。

なお、前述した面積比に応じて画素値を配分するサブピクセル法と画像再構成のためのシフト・アンド・アッドの処理を１つの処理として実施することもできる。

この再構成された画像には、その横方向、つまり第１のＸ軸：Ｘ１の方向に生じることがある統計ノイズによる画像ムラを生じることがある。そこで、画像プロセッサ３５は、そのような画像ムラを低減させるため、公知のデノイズや均質補正などの後処理を施し（ステップＳ８）、その画像を表示器３６に表示させる（ステップＳ９）。

以上のように、本実施形態のパノラマ撮像装置によれば、以下のような様々な作用効果が得られる。

まず、本実施形態に係るパノラマ撮像装置では、スキャン方向の両端部の生じる画像再構成に資することのできない領域の検出が不要になる。つまり、その分、Ｘ線被曝量を低減させることができる。これを、図１２（Ａ）を用いて分かりやすく説明する。いま、従来の斜め配置の検出器ＤＥＣをスキャン方向に沿って移動させる「従来の斜め配置によるスキャン」を行なうとする。このとき、必要な撮像領域ＲＧＮを確保しようとすると、この領域ＲＧＮのスキャン方向の両端の３角形の部分ＲＸも余分にスキャンしなければならない。つまり、この２つの部分ＲＸのＸ線曝射だけＸ線被曝が大きくなる。

これに対して、本実施形態の場合、図１２（Ｂ）に示すように、検出器２２の画素そのものはスキャン方向に対して、前述したように角度αだけ斜めに配列されているが、複数のモジュールＭは縦方向に配置されている。この検出器２２によりスキャン（以下、斜め・縦列配置によるスキャンと呼ぶ）がスキャン方向に行われる。この「斜め・縦列配置によるスキャン」の場合、検出器２２がスキャン方向（第１のＸ軸：Ｘ１）に直交しているので、この検出器２２をスキャンさせても、前述したような余分な被曝領域ＲＸが不要である。これ故に、本実施形態に係るパノラマ撮像装置の場合、従来の斜め配置の検出器を採用した装置に比して、Ｘ線被曝量を大きく減らすことができる。

また、検出器２２の複数の画素、すなわち複数の検出セグメントＳはスキャン方向に対して、例えばα＝１４．０８°という比較的低目の交差角を持ちながらその斜めの配列姿勢でスキャン方向に移動する。このため、被検者Ｐのある部分を通過する検出セグメントＳの位置は、第２のＹ軸：Ｙ２の方向の位置に関して、スキャンが進むにつれて変わる。このため、それぞれの収集タイミングで検出されるフレームデータＤ_FRAMEの各画素には、同一地点の横方向（第１のＸ軸：Ｘ１）のみならず縦方向（第１のＹ軸：Ｙ１）の画素値の変化成分も含まれている。このため、本実施形態による再構成画像は、画素配列をスキャン方向に対して斜めにしない従来の検出器を用いる撮像装置における再構成画像に比べて、デジタル画像独特の歪が軽減されるとともに、再構成画像の縦方向および横方向の両方における解像度を改善することができる。

ここで、図１３〜図１７を参照して、上述の解像度の改善を模式的に詳述する。なお、この記述は本発明者等が実際に行ったシミュレーションに基づいている。

いま、１３（Ａ）に示すように、被検者Ｐの中に十字形の構造体（斜線部分）ＰＸを想定する。この構造体ＰＸを透過したＸ線は、仮想セルＲｉｍａ毎に画素値＝１を生成し、それ以外の部分は画素値＝０を生成するものとする。仮想セルＲｉｍａは画素値を模式的にカウントするための仮想的な升目である。被検体Ｐを透過したＸ線を検出器２２が検出する。このとき、検出器２２の検出画素（検出エレメントＳ）は模式的にＰ１〜Ｐ４の４個であるとする。検出器２２の検出画素の第２の直交座標系（Ｘ２，Ｙ２）はスキャン方向に沿った第１の直交座標系（Ｘ１，Ｙ１）と一致しており、前述した斜め・縦列配置によるスキャンではなく、モジュールの斜め配置の無い従来のスキャンであるとする。スキャンのピッチは１／２画素である。つまり、Ｘ線管２１及び検出器２２の対は被検体Ｐに対して１／２画素のピッチで移動する。この移動に伴い検出領域Ｒｄｅｃが図示の如く、スキャン方向に沿ってピッチ分ずつ移動する。この移動毎に１ショットの撮像が行なわれて図１３（Ｂ）に示すようにシーケンス（Ｓｅｑ）１〜７までの７枚のフレームデータＤ_FRAME−１〜Ｄ_FRAME−７が生成される。この７枚のフレームデータＤ_FRAME−１〜Ｄ_FRAME−７のそれぞれの検出画素は、各ショットにおいて検出した、構造体ＰＸ上に存在する仮想セルＲｉｍａの数分の画素値を有する。例えばシーケンス１のフレームデータＤ_FRAME−１の検出画素Ｐ１は構造体ＰＸ上に２つ分の仮想セルＲｉｍａを含むので画素値＝２となる。また、シーケンス３のフレームデータＤ_FRAME−３の検出画素Ｐ２は構造体ＰＸ上に１０個分の仮想セルＲｉｍａを含むので画素値＝１０となる。この結果、検出した７枚のフレームデータＤ_FRAME−１〜Ｄ_FRAME−７を移動量＝１／２画素分ずつ移動させながら相互に画素値を加算する処理（シフト・アンド・アッド）の一種であるサブピクセル法が実施される。これにより、図１３（Ｃ）に示すように、面積比に応じて画素値を配分したサブピクセルＰsubの再構成画像Ｐimage-Aが生成される。ここでは、各サブピクセルＰsubのサイズは、各検出画素Ｐ１（〜Ｐ４）のそれの１／２になっている。

これに対し、図１３に示す従来スキャンと同じ条件でありながら、本発明に従う斜め・縦列配置によるスキャンの様子を図１４に示す。図１４（Ａ）に、斜め・縦列配置の検出器２２のスキャン方向における７つのシーケンスSeq.1〜７とショット位置の関係を示し、同図（Ｂ）に、収集されたシーケンスSeq.1〜７それぞれにおける７枚のフレームデータＤ_FRAME−１〜Ｄ_FRAME−７とその画素値を示し、さらに、同図（Ｃ）に、前述と同様に、面積比に応じて画素値を配分したサブピクセルＰsubの再構成画像Ｐimage-Bが示されている。なお、このサブピクセル法の実施に際し、面積比の採り方及びサブピクセルＰsubの画素値は、前述した図１０で説明したものと同じ条件の元で演算される。この結果、図１４（Ｃ）に示すように、再構成画像Ｐimage-BのサブピクセルＰsubは通常スキャンのそれ（図１４（Ｃ）参照）と比較して、横方向および縦方向（つまり、第１のＸ軸：Ｘ１および第１のＹ軸：Ｙ１の両方向）共に、被検体Ｐの構造体ＰＸを存在する部位を強調した画素値を呈していることが分かる。つまり、構造体ＰＸがクロスしているなど密になっている部分ほど画素値は高くなっており、斜め配置の無い従来のスキャンのそれが第１のＹ軸：Ｙ１に沿った変化しない画素値を呈しているものと区別できる。かかる従来のスキャンの場合にはのっぺりとして画像になるのに対し、斜め・縦列配置によるスキャンの場合には縦横方向共にめりはりの利いた画像になることは画素値を見ただけでも分かる。

実際に、上述のように行った斜め配置の無い従来のスキャンと斜め・縦列配置によるスキャンとの画素値のプロファイルを検討してみると、その差は歴然としている。このプロファイルを演算する位置は、図１５に示すように、再構成画像Ｐimage-A及びＰimage-Bの点線で囲った領域Ｄｏｔの上下端の左右方向および左右端の上下方向に設定した４方向Ｄ１、Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４である。再構成画像Ｐimage-A及びＰimage-Bのそれぞれにおいて、この４方向Ｄ１〜Ｄ４のそれぞれの位置にて演算した画素値のプロファイルを図１６（Ａ）〜（Ｄ）に示す。同図（Ａ）は再構成画像Ｐimage-A及びＰimage-Bの中心領域Ｄｏｔの上端部を左右に進む方向Ｄ１に沿ったプロファイルである。横軸に方向Ｄ１に沿った位置を示し、縦軸に画素値（相対値）を示す。「斜め・縦列」とは本発明に係る斜め・縦列配置によるスキャン時のプロファイル曲線を示し、「従来」とは斜め配置の無い従来のスキャン時のプロファイル曲線を示している。同様に、同図（Ｂ）はかかる中心領域Ｄｏｔの上端部を左右に進む方向Ｄ２に沿ったプロファイルである。同図（Ｃ）はかかる中心領域Ｄｏｔの左端部を上下に進む方向Ｄ３に沿ったプロファイルであり、同図（Ｄ）はかかる中心領域Ｄｏｔの右端部を上下に進む方向Ｄ４に沿ったプロファイルである。

このプロファイルから、この例のように最も歪が生じ易いデジタル化の場合でも、そのデジタル化に伴う歪を軽減でき、再構成時に解像度を回復させることができるという効果がある、ことが分かる。

このように、再構成画像の縦横方向共に解像度を上げることができる理由は、前述したように、検出画素群はスキャン方向に沿って移動するが、各検出画素自体はスキャン方向に対して傾いていることに拠る。この傾きによって、検出領域がスキャン方向のみならず、縦方向についてその移動と共に徐々に被検体と検出画素の位置関係が変化する。このため、被検体の同一点を異なる複数の検出画素が捉えることで、各検出画素の検出情報には縦方向の画素値変化情報も含まれている。この情報が再構成画像に反映されるので、第１のＹ軸：Ｙ１に沿った縦方向についても解像度が回復するのである。

この様子を図１７に示す。図１７（Ａ）のシミュレーションは、画素数が８×８の検出面を有するモジュールＭを２個縦列させた検出器２２Ａを本発明の原理に基づいて斜め・縦列に配置し（傾きα＝１４．０８°）、これを被検体Ｐに対してスキャン方向に等速度で移動させながら、一定間隔毎に撮像する状況を想定している。なお、２つのモジュールＭの間には１画素分の隙間Ｇが設定されている。被検体Ｐとして描いた升目は、検出器２２Ａの各検出画素の１／２のサイズを有する仮想メモリにおけるサブピクセルをも表しており、第１の直交座標系（Ｘ１，Ｙ１）に沿っている。なお、座標変換に使用する有効視野Ｆ１は検出器２２Ａの検出面に内接する長方形として設定されている。

この移動中に一定間隔毎に実行される複数の収集シーケンスにより複数のフレームデータが収集され、それらのフレームデータが前述したように面積比に応じたサブピクセル法及びシフト・アンド・アッドの処理を受け、被検体Ｐのある断面の画像が再構成される。

この再構成された画像における、被検体Ｐを表す升目群の中央の位置Ｃの面の画素値のプロファイルを図１７（Ｂ）に示す。このプロファイルの横軸は断面位置であり、縦軸は画素値（検出画素が重なる（つまり収集する）サブピクセルの数の合計値）である。このプロファイルから分かるように、断面位置の中央付近、すなわち、２つのモジュールＭの間の隙間Ｇがスキャン方向に移動する部分の画素値はそれ以外の部分（規格化して画素値＝１とする）よりも低下する（画素値＝約０．２５）。

しかしながら、逆に言えば、隙間Ｇ、すなわち収集する検出画素が無い部分であるにも関わらず、他の検出画素の一部が隙間Ｇに相当する被検体部分を代替収集し、最低でも一定の画素値＝約０．２５（規格化後）を得るとも言える。これだけの画素値（最低でも約０．２５）があれば、画像再構成後の均一性補正が有効性を発揮できる。本発明者等が行ったシミュレーションによれば、その均一性補正により、画素値が約０．７２まで回復し、モジュールＭの相互間に隙間Ｇを設けなければならないことの画像への影響を大幅に緩和できることが判明した。つまり、モジュールＭの相互間に検出画素が無いことの画像再構成への影響を最小限に止めることができる。

前述したように、この他、シフト・アンド・アッドの処理を行うときに、モジュールＭの縦方向（第２のＹ軸：Ｙ２の方向）に並んだ検出画素も隙間Ｇの部分の画像再構成に寄与する。このため、画素の不均一性に因る横方向（第１のＸ軸：Ｘ１の方向）にアーチファクトが出現し難くなり、デジタル画像にありがちな歪も生じ難くなるという利点がある。

さらに、本実施形態にあっては、モジュールＭ（第２のＸ軸：Ｘ２）はスキャン方向（第１のＸ軸：Ｘ１）に対してα＝１４．０８°だけ傾けており、これにより、上述した各種の利点がある。しかしながら、この傾き角度αは必ずしも１４．０８°に限定されるものではなく、製造や実装の誤差などを考慮すると約１４°とも言える角度である。本発明者等が行ったシミュレーションによれば、６°≦α≦２０．７°の範囲で選択されることで、上述の利点を享受できることが判明した。

この角度範囲６°≦α≦２０．７°について、図１８を参照して説明する。同図に示すように、８ｍｍ×８ｍｍの正方形のモジュールＭを３個、スキャン方向に対して斜めに配置したとする。ここで、
α：スキャン方向である第１のＸ軸：Ｘ１とモジュールＭが成す角度、
Ｂ：スキャン方向に直交する軸（第１のＹ軸：Ｙ１）に平行であって、モジュールＭに対して内接する視野（前述した視野Ｆ１に相当）の幅、
Ｃ：スキャン方向に直交する軸方向において隙間Ｇ（デッドスペース）の影響で検出が不均一になる距離、
とする。なお、隙間Ｇは０．４ｍｍの幅を持つとする。

このジオメトリにおいて、角度αを大きくするほど、それだけ内接視野Ｂ（＝Ｆ１）のスキャン方向の幅はより狭まり、また距離Ｃはより大きくなる。つまり、この３つの物理量α，Ｂ，Ｃは互いに相反する関係にあり、それらに適切な関係を与える角度αが存在する筈である。この角度α＝１４°と仮定すると、そのときの視野Ｂの幅＝約５．８３ｍｍ、距離Ｃ＝約２．８２ｍｍとなる。なお、距離Ｄ＝８．２４である。これにより、
I) 製造コストに影響する検出器の面積使用率
＝（Ｂ×Ｄ／（８×８）×１００
＝（５．８３×８．２４／（８×８））×１００
＝約７５％
となり、
II) 画質に影響する、直交座標系のおける検出器の均一性補正の必要領域率
＝（Ｃ／Ｄ）×１００
＝約３４％
となり、
III) 補正のし易さの目安である、隙間Ｇのスキャン方向における影響率
＝（Ｅ／Ｂ）×１００
＝（１．６５／５．８３）×１００
＝約２８％
となる。

このため、上述の面積使用率＝５０％以上、必要領域率＝５０％以下、及び影響率＝５０％以下であることを角度αの設定の妥当性を示す指標として挙げることができる。

図１８に示す例の場合、必要領域率の指標を満足させる角度αはα＜２２．５°、影響率の指標を満足させる角度αはα＜２０．７°、影響率の指標を満足させる角度αはα＞６°である。したがって、これら３つの指標を全て満足させる角度αの範囲は、「６°＜α＜２０．７°」ということになる。この例の場合、検出器の形は正方形であって、そのサイズは８ｍｍ×８ｍｍであるとして説明したが、このサイズは正方形であれば、上述の説明とほぼ同じ条件が成立する。

なお、検出器の形状が正方形でない場合、つまり、矩形であってもその縦横の比が１：１でない場合、前述した指標は大きく変動するので、その点を考慮した適宜な設計が要求される。逆に言えば、検出器の形状が正方形であれば、角度Ａの範囲を最適化し易く、「６°＜α＜２０．７°」の角度範囲が好ましいということになる。

さらに、本実施形態によれば、画像再構成の前に、すなわちシフト・アンド・アッドの処理の前に、再構成される画像を均一化させる処理を実行している。このため、検出器２２のモジュールＭの間に隙間Ｇが存在することに因る検出感度の変動を抑制でき、再構成された画像の均一化を大幅に改善させることができる。

以上のように、本実施形態に係るパノラマ撮像装置によれば、斜め・従来配置によるスキャンによって不感帯が少なくなり、また、より少ないＸ線被ばくで済むとともに、よりアナログ的な自然な感覚でありながら解像度が高く、高精細な歯列に沿った断面像を提供することができる。

（第２の実施形態）
図１９〜図２２を参照して、本発明に係る放射線検出器の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態において、前述の第１の実施形態で説明したものと同様又は同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。

この実施形態は、本発明を実施したＸ線ＣＴ（Computed Tomography）スキャナに適用する例に関する。このＸ線ＣＴスキャナ自体の構成は公知であるので、その説明は省略するが、このＸ線ＣＴスキャナに図１９に示すＸ線検出器８０が採用されている。この検出器８０も、第１の実施形態で説明した検出器２２と同様に、ボックス状のハウジング８１を有し、このハウジング８１の内部にマザーボード８２を置いている。また、ハウジング８１の上面には、矩形状のＸ線入射窓Ｗが形成されている。この入射窓Ｗの直下に位置する、マザーボード８２の上面には複数のモジュールＭが配列されている。このモジュールＭは第１の実施形態で説明したものと同じであって、そのＸ線検出面が正方形（８ｍｍ×８ｍｍ）を成している。なお、モジュールＭの詳細構造も第１の実施形態で説明したものと同一である。

この複数のモジュールＭは全体として、図２０に示すように、第１のＸ軸：Ｘ１及び第１のＹ軸：Ｙ１から成る第１の直交座標系に沿って縦横に２次元アレイ状に配列してある。一方、それぞれのモジュールＭを構成する複数の検出エレメントＳも、第１の実施形態と同様に、第２のＸ軸：Ｘ２及び第２のＹ軸：Ｙ２から成る第２の直交座標系に沿って縦横に２次元アレイ状に配列してある。

さらに、それぞれのモジュールＭはそれ自体、スキャン方向、すなわち第１のＸ軸：Ｘ１に対して角度αだけ右肩上がりに（又は左肩上がりに）傾けて配置されている。つまり、複数のモジュールＭが斜め・縦列配置で実装されている。このとき、第１のＸ軸：Ｘ１及び第１のＹ軸：Ｙ１の両方向において相互に隣接する２つのモジュールＭの間には隙間Ｇ１，Ｇ２がそれぞれ設けられている（図１８参照）。これも複数のモジュールＭを同一面上で隣接させて配置する上で必要な隙間であって、共に既知量の幅の隙間である。これらの隙間Ｇ１，Ｇ２は、既知の量であればよく、例えば検出エレメントＳで構成される各画素のサイズの１／Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の整数倍であってもよい。また、第２のＸ軸：Ｘ２の方向の隙間Ｇ１と第２のＹ軸：Ｙ２の方向の隙間Ｇ２は互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、Ｇ１＞Ｇ２であってもよい。この検出器８０に設定する仮想的な視野は内接する視野Ｆ１の他、内部だけに設定する視野Ｆ２，Ｆ３など様々に設定することができる。

この検出器８０を用いて被検体Ｐをスキャンする場合、従来周知のように、図２１に示すように、Ｘ線管２１と検出器８０の対をガントリ（図示せず）の内部で回転させる。被検体ＰはガントリＧの筒状ドームに載置される。この回転中に、Ｘ線管２１から一定間隔でＸ線が曝射される。被検体Ｐを透過したＸ線はその都度、対向する検出器８０により検出される。つまり、回転中の夫々の投影角度毎に検出器８０からデジタル量で成るプロジェクションデータ（フレームデータ）が出力される。このプロジェクションデータは、斜め・縦列配置による検出データである。この検出による収集されたプロジェクションデータをＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，…，ＰＤｎとすると、例えば時系列上で近接する複数フレームのプロジェクションデータＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３を用いて前述したシフト・アンド・アッドを行うことにより投影角度θ＝θ１にて第１の直交座標系（Ｘ１，Ｙ１）に変換されたプロジェクションデータＰＤ_θ１が得られる。同様に、プロジェクションデータＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４を用いて前述したシフト・アンド・アッドを行うことにより投影角度θ＝θ２にて第１の直交座標系（Ｘ１，Ｙ１）に変換されたプロジェクションデータＰＤ_θ２が得られる。以下これを繰り返すことで、元のプロジェクションデータＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，…，ＰＤｎを収集した投影角度（収集タイミング）とは異なった投影角度（タイミング）であって、スキャン方向に沿った第１の直交座標系のプロジェクションデータＰＤ_θｎに変換することができる。これにより、自動的に隙間Ｇの領域の画素値を補完することができる。このため、このプロジェクションデータＰＤ_θｎに従来周知の再構成法を適用することで、ＣＴ断層像を得ることができる。

このような構成にするために、本実施形態では、通常のＣＴの再構成に必要なフレーム収集速度より速く、更に精細なピッチで各ビューのデータ収集を行っている。本実施形態に係る検出器２２は、直接変換型の半導体検出器であるため、そのような高速なデータ収集に対応できている。

このように複数のモジュールＭがスキャン方向に沿い且つそれに対して斜めに配置されるともに、スキャン方向に直交する方向には整列させている。このため、前述した第１の実施形態の検出器の利点を享受できるとともに、Ｘ線入射面を広く２次元に広げた検出器８０を提供することができる。したがって、この検出器８０を搭載したＸ線ＣＴスキャナも、不感帯の部分が無く且つより少ないＸ線被ばくで済むとともに、よりアナログ的な自然な感覚でありながら、解像度の高いＸ線断層像を提供することができる。

（変形例）
図２２に、上述した実施形態の第１の変形例に係るＸ線検出器９０を示す。同図に示すように、この検出器９０もハウジング９１の内部にマザーボード９２を備え、このマザーボード９２の同一上面に、前述した第１の実施形態で説明した検出器２２のモジュールＭの配列と第２の実施形態で説明した検出器８０のモジュールＭの配列とを組み合わせたモジュール配列を持たせている。各モジュールＭの構造及び配列は前述した各実施形態のそれと同じである。

この斜め・縦列配列の特徴は、第１のＸ軸：Ｘ１（スキャン方向）及び第１のＹ軸：Ｙ１に沿って２次元に配列した複数のモジュールＭの群ＭＡに加え、第１のＸ軸：Ｘ１の方向（横方向）の真ん中のモジュール配列ＭＢだけが第１のＹ軸：Ｙ１の方向（縦方向）に沿って延長されている。つまり、モジュール群ＭＡからモジュール群ＭＣが縦方向に突き出た形を成している。このため、Ｘ線入射窓Ｗもこの「２次元＋１次元（画素でみた場合、２次元）」のモジュール配列構造に合わせて形成されている。

これは、この検出器９０がパノラマ撮像用の検出器とＸ線ＣＴ用の検出器とを兼用しているからである。パノラマ撮像用のときには、信号処理側において、モジュール群ＭＢ及びＭＣだけを使用し、Ｘ線ＣＴ用のときには信号処理側においてモジュール群ＭＡだけを使用すればよい。これにより、１台の検出器９０によって両方のモダリティに対応でき、その汎用性を高めることができる。

図２３に、図２２に示した兼用タイプの検出器９０におけるモジュールＭの実装法を示す。図２３に示すように、同一サイズ及び同一長辺状のモジュール実装基板（プリント基板）ＰＢ１〜ＰＢｎを複数準備する。この基板ＰＢ１〜ＰＢｎは共に、モジュールＭの第２のＹ軸：Ｙ２の方向の長さよりも隙間Ｇの分だけ大きい幅を有している。

この各モジュール実装基板ＰＢ１（〜ＰＢｎ）に所望数のモジュールＭをそれぞれ所望位置に実装する。この実装は、図示の如く、構成したい検出面の形状に合わせて決められる。第１のモジュール実装基板ＰＢ１であれば、その横方向の真ん中の位置に１個モジュールＭが実装される。第１１番目のモジュール実装基板ＰＢ１１であれば、その横方向の所定位置に９個のモジュールＭがそれぞれ実装される。

次いで、これらのモジュール実装基板ＰＢ１〜ＰＢｎをスキャン方向として定めた第１のＸ軸：Ｘ１に対して角度αを以って例えば図示しないマザーボード上に斜めに設置する。このとき、モジュール実装基板ＰＢ１〜ＰＢｎは互いに接して配置すればよい。これにより、図示しないが、第２のＹ軸：Ｙ２の方向に隙間Ｇが自動的に設定される。各モジュール実装基板ＰＢ１（〜ＰＢｎ）の両端又は片側からマザーボードに信号線を接続する。

これにより、モジュール実装基板が同一のサイズ及び形状を有し、且つ、その形状が矩形であるので、モジュールの実装が容易化され、検出器の製造コストも抑制される。

図２４に、上述した実施形態の第２の変形例に係るＸ線検出器９３を示す。同図に示すように、この検出器９３もハウジング９１の内部にマザーボード９２を備え、このマザーボード９２の同一上面に、前述した第１の実施形態で説明した検出器２２のモジュールＭの配列と平行四辺形を成すように配列されたモジュールＭとを組み合わせたモジュール配列を持たせている。各モジュールＭの構造及び配列それ自体は前述した各実施形態のそれと同じである。

この斜め・縦列配列は、第１のＸ軸：Ｘ１（スキャン方向）に平行な２辺を有し且つ第１のＹ軸：Ｙ１に角度β（例えばβ＝αであり、β＝１４．１°）で斜めになる２辺を有する平行四辺形を成すように２次元配列した複数のモジュールＭの群ＭＤを有する。このモジュールＭの群ＭＤは、この平行四辺形の斜め２辺に平行な中心部のモジュール列がそのまま斜め上下に突き出たモジュール列群ＭＥを、その一部に含む。このため、Ｘ線入射窓Ｗもこの「２次元＋１次元（画素でみた場合、２次元）」のモジュール配列構造に合わせて形成されている。

このＸ線検出器９３もパノラマ撮像とＸ線ＣＴ撮影とに兼用される。このため、この検出器９３には、回転機構９４が設けられている。この回転機構９４により、パノラマ撮像のときには姿勢１を採る。つまり、角度β＝０となるように検出器９３が図２４上で反時計回りに回転させられる。このため、全体のモジュールＭが第1のＹ軸：Ｙ１に平行に並ぶが、第１のＸ軸：Ｘ１に対して右肩上がりの斜め・縦列の配置となる。この斜め・縦列配置の状態で、1次元配列のモジュール群ＭＥがパノラマ撮像に供される。

一方、回転機構９４により、Ｘ線ＣＴ撮影のときには姿勢２を採る。つまり、第1のＹ軸：Ｙ１に対して角度β＝１４．１°だけ傾くようになる。これにより、モジュール群ＭＤはスキャン方向、すなわち第1のＸ軸：Ｘ１に平行な平行四辺形を成す。この状態でモジュール群ＭＤの各モジュールで検出した信号がＸ線ＣＴ撮影に使用される。

これにより、１台の検出器９３によって両方のモダリティに対応でき、その汎用性を高めることができる。また、Ｘ線ＣＴ撮影時には、スキャン方向に対して斜めの画素配列にはならないものの、同一の視野Ｆ４を確保しようとしたときに、図２２のモジュール群ＭＡの場合よりもモジュール数が少なくて済むという利点がある。なお、角度βの値は上述したものに限定されない。

図２５に第３の変形例を説明する。この変形例は本発明に適用可能な放射線検出器のモジュールの別の配列構造に関する。同図に示すＸ線検出器９５は、複数のモジュールＭを第１のＹ軸：Ｙ１に沿って縦列状態で且つ第１のＸ軸：Ｘ１及び第１のＹ軸：Ｙ１に対して角度αの斜め状態で１次元に縦列配置したものである。このモジュールＭそれ自体は、前述した実施形態及び変形例のものとは違い、その検出面は平行四辺形を成している。平行四辺形であれば、長方形の平行四辺形であっても、正方形の平行四辺形であってもよい。これらのモジュールＭが既知量の幅の隙間Ｇを以って縦列配置されている。ただし、各モジュールＭには第２の直交座標系（Ｘ２、Ｙ２）に沿って複数の検出エレメントＳが２次元に配置されている。このため、各モジュールＭの検出エレメントＳはそれぞれスキャン方向に対して斜めに傾いたままスキャンされることになり、これまで説明してきた正方形のモジュールと同様の作用効果を発揮する。なお、この平行四辺形のモジュールＭの場合、第２のＸ軸：Ｘ２の方向の両端部に存する正方形の画素にならない部分には、画素を形成しないようにしてもよい。

ところで、前述した実施形態では、全画素分に対応した検出エレメントＳ及びデータ収集回路５１ｎはＡＳＩＣによりＣＭＯＳで一体に構成されているとした。しかしながら、このデータ収集回路５１ｎは、検出エレメントＳの群とは互いに別体の回路又はデバイスとして構成してもよい。

なお、本発明は、必ずしも上述した実施形態及びその変形例の構造に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさらに適宜に変形可能である。

例えば、前述した、検出器２２のモジュールＭの相互間に隙間Ｇが存在することの影響の軽減、すなわち画像の均一化を図る別の手段を、図２６に示すように構成することができる。同図に示すように、隙間ＧのモジュールＭの側面を、電気的絶縁性を有し且つエネルギ吸収能力の高い、例えば板状の遮蔽体９７で埋める。これにより、モジュールＭの側面から入射するＸ線を減らすでき、モジュールＭの周辺部で検出感度の均一性が低下するという影響をできるだけ抑えることができる。この遮蔽体９７は、隙間Ｇより薄いタングステン、モリブデン、鉛などの素材を絶縁コーティングしたり、高比重のセラミック板などの絶縁性の高い素材そのもので形成したりすればよい。なお、この遮蔽体９７の設置と前述した図８のステップＳ７で説明した前処理とを併用することで、画像均一化の効果はより向上する。

さらに、モジュール相互間に設けなければならない隙間の幅をより狭くする構成として、センサー部分（荷電電極Ｅ１、検出層Ｋ１、及び集電電極Ｅ２）の大きさを若干、ＡＳＩＣ層Ｋ２（チャージアンプ５２など）よりも広くして、モジュール周辺部の画素を大きくしてもよい。これにより、隙間Ｇに入射するＸ線量を等価的に減らすことができ、隙間Ｇに因る前述した影響を抑制することができる。

さらに、前述したように、画像プロセッサ３５に設定される仮想メモリ空間ＶＭにサブピクセル法によって得られた画素値がマッピングされるが、このマッピングを以下のように変形してもよい。この変形は、複数のモジュールＭをマザーボード１０２に配置するときに、実際にはどうしてもバラツキが生じるので、結局、隙間Ｇの幅も規定値に対してばらつくことを考慮したものである。具体的には、モジュールＭを配置した後に、その相互間の隙間Ｇの幅の実際値を光計測器などの計測手段で測定する。この測定結果に応じて、画像プロセッサ３５は仮想メモリ空間ＶＭに画素値をマッピングする位置（すなわち画素）を変更する。これにより、モジュールＭの配置のバラツキを画素値のマッピングで吸収することができるので、その分、モジュール配置に要求される配置精度が緩和される。

本発明によれば、Ｘ線被曝量を抑制でき、且つ、Ｘ線による検出を高い解像度で行うことができる、モジュールの斜め・縦列配置によるスキャンの放射線検出器、及び、この検出器を用いた放射線撮像装置を提供できる。

１歯科用のパノラマ撮像装置（放射線撮像装置）
３コンソール
２１Ｘ線管（放射線源）
２２検出器（放射線検出器）
３３コントローラ
３５画像プロセッサ
５１データ収集回路
８１、９０、９５検出器
９７遮蔽体
Ｓ検出エレメント（画素）
Ｍモジュール
ＶＭ仮想メモリ空間

Claims

入射する放射線をその放射線量に応じた画素毎の電気信号に変換して出力する、各画素を成す正方形の検出エレメントが複数、配置されて成る正方形の放射線入射面を有するモジュールを複数備えた放射線検出器において、
前記複数のモジュールは、当該放射線検出器のスキャン方向を第１のＸ軸と当該第１のＸ軸に直交する第１のＹ軸との内の一方の軸の方向に設定したときの当該第１のＸ軸及び当該第１のＹ軸のうちの少なくとも一方に沿って同一面上で既知幅の間隔を以って相互に隣接して配列され、
前記モジュールのそれぞれの前記複数の検出エレメントは、前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸に対してそれぞれ斜めに設定され且つ相互に直交した第２のＸ軸と第２のＹ軸に沿って２次元的に配列され、
当該放射線検出器の前記放射線入射面の面積使用率、当該放射線検出器から出力されるデータの均一性補正に必要な必要領域率、及び、前記既知幅の前記スキャン方向における影響率に応じて設定された、前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸と前記第２のＸ軸及び第２のＹ軸と間の相対的な角度は６°〜２０．７°の範囲にある、ことを特徴とする放射線検出器。
前記複数の互いに隣接するモジュールの相互間の隙間に、当該隙間よりも狭い幅を有し、電気的な絶縁性を有し、且つ、前記検出エレメントと同等又はそれ以上の比重の素材を有する遮蔽体が配置され、
前記遮蔽体は、表面が電気的な絶縁体で覆われたタングステン、モリブデン、銅、或いは鉛であるか、又は、高比重セラミックそれ自体の何れかであることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
前記既知幅の間隔は前記画素のサイズの１／Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の整数倍である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出器。
前記複数のモジュールは前記第１のＸ軸又は第１のＹ軸に沿って１次元的に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は３に記載の放射線検出器。
前記複数のモジュールは前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸に沿って２次元的に配置されている、ことを特徴とする請求項１又は３に記載の放射線検出器。
前記検出エレメントのそれぞれは、前記放射線をデジタル量の前記電気信号に直接変換するように形成されており、
前記電気信号を画素データに処理する処理回路を備え、この処理回路は前記放射線の粒子数を計数して当該計数結果に基づく前記画素データを生成するように構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の放射線検出器。
放射線源と、
この放射線源から放射される放射線をその放射線量に応じた画素毎の電気信号に変換し且つ各画素を成す正方形の検出エレメントが複数、配置されて成る正方形の放射線入射面を有するモジュールを複数備え、当該複数のモジュールから出力される前記電気信号をフレームデータとして規則的に繰り返し出力する放射線検出器と、
前記フレームデータを画像データに生成する画像生成手段と、を備えた放射線撮像装置において、
前記複数のモジュールは、当該放射線検出器のスキャン方向を第１のＸ軸と当該第１のＸ軸に直交する第１のＹ軸との内の一方の軸の方向に設定したときの当該第１のＸ軸及び当該第１のＹ軸のうちの少なくとも一方に沿って同一面上で既知幅の間隔を以って相互に隣接して配列され、
前記モジュールのそれぞれの前記複数の検出エレメントは、前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸に対してそれぞれ斜めに設定され且つ相互に直交した第２のＸ軸と第２のＹ軸に沿って２次元的に配列され、
前記放射線検出器の前記放射線入射面の面積使用率、前記放射線検出器の出力データの均一性補正に必要な必要領域率、及び、前記既知幅の前記スキャン方向における影響率に応じて設定された、前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸と前記第２のＸ軸及び第２のＹ軸と間の相対的な角度は６°〜２０．７°の範囲にある、ことを特徴とする放射線撮像装置。
前記画像生成手段は、前記放射線検出器の画素それぞれよりも小さいサイズの画素を２次元的に配列した仮想メモリ空間を用いて、サブピクセル法により、前記データを当該仮想メモリ空間の各画素の画素値に変換する変換手段を備え、
前記仮想メモリ空間の画素は前記第１のＸ軸及び第１のＹ軸から成る座標系に準じてマッピングされていることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
前記変換手段は、前記放射線検出器から一定期間毎に出力された複数の前記フレームデータを成す画素データを前記仮想メモリ空間上での移動量を加味して重ねたときに当該仮想メモリ空間の各画素に占める画素データの面積比に基づいて当該仮想メモリ空間の各画素の画素値を演算する演算手段と、この演算された画素値を当該仮想メモリ空間の各画素にマッピングするマッピング手段とを有し、
前記演算手段は、検出面において前記複数のモジュールの相互間に位置する隙間に相当する画素は画素値が０であると仮定して前記仮想メモリ空間の各画素の画素値を演算するように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。