KR20140024844A - 방사선 검출기 및 이 검출기를 구비한 방사선 촬상 장치 - Google Patents

Abstract

X선 검출기(22)는, 입사하는 방사선을 그 방사선량에 따른 화소 마다의 전기량의 데이터로 변환하는, 각 화소를 이루는 검출 엘리먼트(S)를 복수 가진 모듈(M)을 복수 구비한다. 복수의 모듈은, 스캔 방향을 제1 X축(X1)과 해당 제1 X축에 직교하는 제1 Y축(Y1) 중 한쪽의 축의 방향으로 설정했을 때의 해당 제1 X축 및 해당 제1 Y축 중 적어도 한쪽을 따라서 동일면 상에서 기지폭(旣知幅)의 간격으로 서로 인접하여 배열된다. 모듈의 각각의 복수의 검출 엘리먼트는, 제1 X축 및 제1 Y축에 대해 각각 비스듬하게 설정되고 또한 서로 직교한 제2 X축(X2)과 제2 Y축(Y2)에 따라서 2차원적으로 배열되고 있다.

Description

방사선 검출기 및 이 검출기를 구비한 방사선 촬상 장치{RADIATION DETECTOR, AND RADIATION IMAGING APPARATUS PROVIDED WITH DETECTOR}

본 발명은, 피검사자를 투과한 X선 등의 방사선의 양을 검출하는 방사선 검출기 및 이 방사선 검출기를 탑재하고, 이 검출기에 의해 검출한 방사선의 검출 데이터를 이용하여 피검사자의 화상을 생성하는 방사선 촬상 장치와 관련되어, 특히, 방사선을 직접, 거기에 대응한 양의 전기신호로 변환하는 반도체층을 가지는 직접변환형의 모듈을 복수 배치한 방사선 검출기, 또는, 방사선을 광(光)으로 변환해, 이 광(光)을 전기신호로 변환하는 검출 셀로 구성된 간접변환형의 모듈을 복수 배치한 대형의 방사선 검출기 및 이 방사선 검출기를 구비한 방사선 촬상 장치에 관한 것이다.

근년의 의료용 모달리티(modality)에 관한 기술의 발전에는 눈부신 것이 있다. 이러한 의료용 모달리티에는, X선을 이용하여 환자의 치열에 따른 단층상을 얻는 의료용의 파노라마 촬영 장치나, X선을 이용하여 환자의 전신이나 지정 부위의 임의 단면의 단층상을 얻는 의료용의 X선 CT장치도 포함된다.

이러한 X선에 관련되는 의료용 모달리티의 발전에는 X선 검출기의 성능 업(up)이 기여하고 있는 것도 놓칠 수 없다. 이러한 X선 검출기로서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 도시한 바와 같이 CdTe 등의 반도체로 이루어지는 검출층을 마련하고, 이 검출층에 입사하는 X선을 직접, 전기신호로 변환하는, 소위, 반도체를 이용한 직접변환형의 X선 검출기가 알려져 있다. 또한, 방사선으로부터 광(光)으로 변환하는 CsI나 GOS 등의 신틸레이터(scintillator)를 배치하여, 그 광(光)을 CCD나 포토 다이오드, C-MOS 회로로 전기신호로 변환하는, 소위, 간접변환형의 X선 검출기도 다용되고 있다.

이러한 X선 검출기 가운데, 반도체를 이용한 검출기의 경우, 그 X선의 검출층은 잉곳(ingot)에서 성장시켜 이것을 성형, 가공하여 제조한다. 이 때문에, 큰 검출 영역의 검출기를 1개의 소자로서 작성하는 것은 어렵다. 이 때문에, 2차원 어레이 형(array shape)에 소정수의 화소(예를 들면 40×40 화소)를 나열한 소정 사이즈(예를 들면 8 mm×8 mm의 구형상(矩形狀))의 모듈이 만들어진다. 이 모듈을 복수, 2차원 어레이 형으로 또는 라인 형(line shape)으로 서로 조밀하게 인접시키는, 즉, 모듈을 인접시켜 배치하는 구조를 채용하여, 2차원 또는 1차원(1차원 있어도 실제로는 모듈 1개 분의 검출폭을 가진다) 검출 영역을 가지는 X선 검출기가 제공되고 있다. 다만, 모듈을 조밀하게 배치하는 경우, 모듈의 조립 정도나 배선 스페이스를 확보할 필요가 있으므로, 모듈의 상호간에 일정폭의 틈새(갭(gap)이라고도 하며, 통상, 1 화소의 0.5배~5배 정도의 폭을 가진다)를 마련할 필요가 있다. 이 틈새는, 소형화의 관점으로부터 말하면, 데드 스페이스(Dead Space)가 된다.

한편, 파노라마 촬영 장치나 X선 CT장치의 경우, X선 검출기는 구형상의 각 화소의 종횡에 따른 직교좌표축 중 한쪽의 축방향으로 평행하게 스캔되는 것이 보통이다. 즉, 직교좌표의 예를 들면 횡방향의 축과 스캔 방향이 일치한다. 이 경우, 모듈의 상호간에 위치하는 일정폭의 틈새가 커지는 방향이, 스캔 방향과도 일치해 버린다. 그렇지만, X선 검출기를 횡방향으로 스캔하므로, 이 틈새가 대상물의 X선 투과 정보를 픽업 할 수 없는 불감대가 된다.

덧붙여, 이 X선 검출기의 경우, 각 모듈의 최외곽의 화소는 불안정한 X선 검출 특성을 나타내는 것이 많다. 즉, 데이터를 검출하지 않는 화소나 불안정한 검출 특성의 화소가 있는 X선 투과 데이터(프레임 데이터)를 이용하여 화상을 재구성하면, 화상에 인공음영물(artifact)이 생기거나, 화상 정보의 누락에 의해 독영(讀影)의 정도를 저하시키는 문제가 있었다.

이 문제를 개선하기 위해, 특허 문헌 2나 비특허 문헌 1에 도시한 바와 같이, 검출면이 구형상인 복수의 모듈을 스캔 방향에 대해 비스듬하게 되도록 배치한 X선 검출기도 알려져 있다. 이 검출기의 경우, 데드 스페이스가 되는, 모듈간의 틈새의 길이 방향도 스캔 방향에 대해서 경사져 있으므로, 데이터가 전혀 검출되지 않는 불감대 영역은 없어진다.

그런데, 근래, 특허 문헌 3, 특허 문헌 4, 특허 문헌 5, 더욱이 비특허 문헌 2에 나타낸 바와 같이, 광자 계수(포톤 카운팅: photon counting) 형의 X선 검출기가 사용되기 시작하고 있다.

특허 문헌 1 : 미국 특허 제 5, 952, 646호 특허 문헌 2 : 일본 특허공개 2010-125249 특허 문헌 3 : 일본 특허공개 2000-069369 특허 문헌 4 : 일본 특허공개 2004-325183 특허 문헌 5 : 일본 특허공개 2006-101926

비특허 문헌 1 : 「양자계수형 X선 촬영법의 흉부 질환의 화상 진단에 있어서의 유용성의 검토」, 키무라 카즈히코 외, NIPPON ACTA RAdiologica 1997;57;791-800 비특허 문헌 2 : J.S.Iwanczyk, et al, "Photon Counting Energy Dispersive Detector Arrays for X-ray Imaging"; Nuclear Science Symposium Conference Record, 2007.;NSS '07, IEEE

그렇지만, 전술한 특허 문헌 2나 비특허 문헌 2에 따른, 검출면의 형상이 구형(矩形)이며 스캔 방향에 대해 비스듬하게 배치하고, 검출기는 스캔 방향으로 이동시키는, 소위, 「기울기(斜) 배치의 스캔」을 실시하는 경우에도, 스캔 방향을 횡축으로 하는 직교좌표계의 검출 영역에 근거하여 화상이 재구성된다. 이 때문에, 스캔한 검출 영역 가운데 화상의 재구성에 사용되지 않는 부분 영역이 있어, 그 부분은 쓸데없는 데이터 수집이 된다. 이 수집 부분은 피검사자에 대해 필요 이상의 X선 피폭을 입힌다.

또한, 전술한 특허 문헌 3에 따른, 광자 계수형의 X선 검출기를 복수의 모듈의 인접 배치에 의해 제조하는 경우, 각 화소를 이루는 검출층의 직하에, 화소마다, 광자 계수를 위한 신호 처리 회로를 ASIC층으로서 만들 필요가 있다. 이 신호 처리 회로의 회로 볼륨은 신호 적분형의 X선 검출기의 그것에 비해 크다. 이 때문에, 광자 계수형 검출기의 경우, 각 화소를 작게(예를 들면 150μm 이하의 화소)하는 것은 구조적으로도, 또 성능면이나 코스트면에서도 곤란하므로, 통상, 200μm정도의 화소 사이즈가 현실적인 사이즈가 되어 버린다. 즉, 광자 계수형의 검출기의 경우, 신호 적분형의 검출기가 100μm정도의 화소로 데이터 수집하고 있는 것에 비해, 재구성된 화상의 해상도가 뒤떨어진다. 즉, 화상의 섬세함이 뒤떨어진다. 또한, 그 화상은 디지털적인 왜곡이 크기 때문에, 독영 정도도 저하한다.

본 발명은, 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 복수의 모듈을 인접 배치하여 구성되는 방사선 검출기에 있어서, 검출기의 불감대가 화상에 미치는 영향을 큰폭으로 경감할 수 있어, 보다 적은 방사선 피폭량으로 결이 미세하고 또한 높은 해상도의 화상을 제공 가능한 것을, 그 목적으로 한다. 또한, 이 방사선 검출기를 탑재한 방사선 촬상 장치에 의해, 검출기의 불감대가 화상에 미치는 영향이 보다 적고 또한 방사선 피폭량도 보다 감소하는 것과 동시에, 보다 아날로그적이고 자연에 가까운 감각이면서 해상도가 높고 고정밀 화상을 제공하는 것을, 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 그 하나의 양태로서, 입사하는 방사선을 그 방사선량에 따른 화소 마다의 전기량의 데이터로 변환하는, 각 화소를 이루는 검출 엘리먼트를 복수 가진 모듈을 복수 구비한 방사선 검출기가 제공된다. 이 검출기에 있어서, 상기 복수의 모듈은, 해당 방사선 검출기의 스캔 방향을 제1 X축과 해당 제1 X축에 직교하는 제1 Y축 중 한쪽의 축의 방향으로 설정했을 때의 해당 제1 X축 및 해당 제1 Y축 중 적어도 한쪽을 따라서 동일면 상에서 기지폭(旣知幅)의 간격으로 서로 인접하여 배열되고, 상기 모듈의 각각의 상기 복수의 검출 엘리먼트는, 상기 제1 X축 및 제1 Y축에 대해 각각 비스듬하게 설정되고 또한 서로 직교한 제2 X축과 제2 Y축에 따라 2차원적으로 배열되는, 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 다른 양태로서, 방사선원과 이 방사선원으로부터 방사되는 방사선을 그 방사선량에 따른 화소 마다의 디지털 전기량의 데이터로 변환하는, 각 화소를 이루는 검출 엘리먼트를 복수 가진 모듈을 복수 구비한 방사선 검출기와, 상기 데이터를 화소 데이터로 처리하는 처리 회로를 구비한 방사선 촬상 장치가 제공된다. 이 장치에 있어서, 상기 복수의 모듈은, 해당 방사선 검출기의 스캔 방향을 제1 X축과 해당 제1 X축에 직교하는 제1 Y축 중 한쪽의 축의 방향으로 설정했을 때의 해당 제1 X축 및 해당 제1 Y축 중 적어도 한쪽을 따라서 동일면 상에서 기지폭(旣知幅)의 간격으로 서로 인접하여 배열되고, 상기 모듈의 각각의 상기 복수의 검출 엘리먼트는, 상기 제1 X축 및 제1 Y축에 대해 각각 비스듬하게 설정되고 또한 서로 직교한 제2 X축과 제2 Y축에 따라 2차원적으로 배열되는, 것을 특징으로 한다.

복수의 모듈을 인접한 상태로 배치하여 구성되는 X선 검출기 등의 방사선 검출기에 있어서, 검출기의 불감대가 화상에 미치는 영향을 큰폭으로 경감할 수 있어, 보다 적은 방사선 피폭량으로 끝난다. 또한, 이 방사선 검출기를 탑재한 방사선 촬상 장치에 의해, 검출기의 불감대가 화상에 미치는 영향을 큰폭으로 경감할 수 있고 또한 보다 적은 방사선 피폭량으로 끝나는 것과 동시에, 보다 아날로그적이고 자연에 가까운 감각이면서 해상도가 높고 고정밀 화상을 제공할 수 있다.

첨부 도면에 있어서,
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 방사선 촬상 장치 및 방사선 검출기를 실시한 치과용의 파노라마 촬상 장치의 개요를 설명하는 도면.
도 2는, 파노라마 촬상 장치의 전기적인 구성의 개요를 설명하는 블록도.
도 3은, 파노라마 촬상 장치의 검출기의 전기적인 구성의 개요를 설명하는 블록도.
도 4는, 검출기의 X선 입사측의 외면을 일부 파단(破斷) 또는 일부 확대해 설명하는 평면도.
도 5는, 도 4중의 V-V선에 따른 개략 단면도.
도 6은, 검출기의 모듈의 배치를 설명하는 도면.
도 7은, 검출기의 모듈 하나의 측면의 개요를 도시하는 측면도.
도 8은, 파노라마 촬상 장치에 있어서 실행되는 데이터 수집에서 화상 생성까지의 처리의 개요를 설명하는 플로우차트(flow chart).
도 9는, 면적비에 근거하는 서브 픽셀법으로 이용하는 모듈, 그 화소, 및 가상 메모리 공간의 위치 관계를 설명하는 도면.
도 10은, 면적비에 근거하는 서브 픽셀법을 설명하는 도면.
도 11은, 모듈 상호 사이에 마련하는 틈새에 의한 부적합(不都合)을 설명하는 도면.
도 12는, 본 발명에 따른 기울기/종렬 배치에 의한 스캔과 종래의 기울기 배치에 의한 스캔과의 차이를 설명하는 도면.
도 13은, 종래의 서브 픽셀법의 처리를 설명하는 도면.
도 14는, 본 발명에 따른, 면적비에 근거하는 서브 픽셀법의 처리를 설명하는 도면.
도 15는, 본 발명에 따른 기울기/종렬 배치에 의한 스캔과 종래의 기울기 배치에 의한 스캔이라는 비교에 제공한, 화소치의 프로파일 분석의 복수의 방향을 설명하는 도면.
도 16은, 도 15에 도시한 복수의 방향으로 각각에 따른 화소치의 프로파일의 시뮬레이션 결과를 종래 예와 비교하면서 도시한 그래프.
도 17은, 본 실시 형태에 있어서의 다른 프로파일 분석을 설명하는 도면.
도 18은, 모듈 상호간의 틈새의 폭의 상한 및 하한의 추정 설명에 이용하는 도면.
도 19는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 방사선 촬상 장치로서의 CT스캐너에 탑재되는 방사선 검출기를 실시한 검출기의 개요를 설명하는 평면도.
도 20은, 제2 실시 형태의 검출기의 모듈의 2차원 배치를 도시한 도면.
도 21은, 제2 실시 형태에 따른 CT스캐너에서 실시되는, 면적비에 따른 서브 픽셀법의 실시 과정을 설명하는 도면.
도 22는, 변형례에 따른 방사 검출기로서의 검출기의 모듈 배치를 설명하는 평면도.
도 23은, 다른 변형례에 따른 검출기의 제조 과정, 특히 모듈의 배치의 방법을 설명하는 도면.
도 24는, 또 다른 변형례에 따른 검출기의 개략을 설명하는 평면도.
도 25는, 또 다른 변형례에 따른 검출기의 개략을 설명하는 평면도.
도 26은, 또 다른 변형례에 따른 산란 X선에 의한 영향을 억제하기 위한 구조를 도시한 검출기의 부분 측면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 방사선 검출기의 각종 실시 형태를 설명한다.

(제1 실시 형태)

도 1~도 17을 참조하여, 본 발명에 따른 방사선 검출기의 제1 실시 형태를 설명한다.

이 실시 형태에서는, 본 발명에 따른 방사선 검출기는 치과용의 X선 파노라마 촬상 장치(이하, 파노라마 촬상 장치라고 부른다)에 채용된 X선 검출기이다. 물론, 이 방사선 검출기는, 후술하지만, 의료용의 X선 CT(Computed Tomography) 스캐너에 한정하지 않고, 공업용의 X선 CT장치에 탑재할 수도 있다. 게다가 X선 검출기는, 일례로서 광자 계수형(포톤 카운팅)의 X선 검출기로서 설명된다. 그러나, 본 발명에 따른 방사선 검출기는, 반드시 광자 계수형으로 한정되는 것이 아니고, 입사하는 X선의 양을 일정시간, 적분한 적분치로서 검출하는 적분형의 검출기에도 적용 가능하다.

도 1에, 파노라마 촬상 장치(1)의 개요를 도시한다. 이 파노라마 촬상 장치(1)는, 피검사자 P로부터 데이터를 수집하는 갠트리(데이터 수집 장치)(2)와 수집한 데이터를 처리해 화상 등을 작성하는 것과 동시에 갠트리(2)의 동작을 제어하는 콘솔(3)을 구비한다.

갠트리(2)는, 지주(11)을 구비한다. 이 지주가 신장하는 장(長) 방향을 종방향(또는 상하 방향：Z축 방향)이라고 부르고, 이 종방향에 직교하는 방향을 횡방향(XY면에 따른 방향)이라고 부른다. 지주(11)에는, 대략 コ자형을 이루는 상하동 암 유닛(12)이 종방향으로 이동 가능하도록 구비된다. 상하동 암 유닛(12)는, 지주(11)에 따라서 이동 가능한 종 암(12A)와, 이 종 암(12A)의 상하단의 각각으로부터 횡방향으로 늘어나는 상측 횡 암(12B) 및 하측 횡 암(12C)를 구비한다. 상측 횡 암(12B)의 소정 위치에는, XY면내에서 회동 가능한 상태로, 회동 암 유닛(13)이 장착되고 있다. 하측 횡 암(12C)의 선단부는 피검사자 P의 턱을 위에 놓는 턱받침(chin rest, 14)로서 구성되어 있다. 이 때문에, 촬상시에는, 피검사자 P가 그림중의 가상선과 같이 턱을 위에 놓고 촬상에 임한다. 상하동 암 유닛(12)의 종방향의 위치는, 도시하지 않는 구동 기구에 의해, 피검사자 P의 키에 따라 조정된다.

회동 암 유닛(13)은, 하향으로 대략 コ자형을 이루는 종 암(13A)와, 이 종 암(13A)의 양단의 각각으로부터 하향으로 신장하는 선원측 종 암(13B) 및 검출측 종 암(13C)를 구비한다. 종 암(13A)이 회전축(13D)에 의해 수하(垂下)되어 도시하지 않는 전동 모터 등의 구동 기구에 의해 회전축(13D)를 중심으로 회동(회전)한다. 선원측 암(13B)의 하단부에는 X선관(21)이 설치된다. 이 X선관(21)으로부터 예를 들면 펄스 X선으로서 폭사(曝射)된 X선은, 콜리미터(collimeter, CL)로 콜리메이트(collimate)된 후, 피검사자 P의 턱부(顎部)를 투과해 검출측 종 암(13C)으로 방사된다(가상선을 참조). 검출측 종 암(13C)의 하단부에는, X선 입사창 W(예를 들면, 옆 6.4mm×세로 150mm)를 가진 X선 검출기(22)(이하, 검출기라고 부른다)가 설치된다. 덧붙여 콜리미터 CL의 콜리메이트용 슬릿은, 콜리메이트 후의 팬 빔의 크기가 X선 입사창 W에 합치하도록, 또는 이 입사창 W보다 약간(예를 들면 1 mm) 정도 커지도록 설정되어 있다.

이 검출기(22)는, 입사하는 방사선을 전기신호로 직접변환하는 반도체층을 이용한, 소위, 직접변환 방식을 채용한 광자 계수(포톤 카운팅) 형의 X선 검출기이다. 이 검출기(22)의 적층 구조는, 도 6을 이용하여 후술하므로, 여기에서는 반도체층과 화소와의 관계를 설명해 둔다.

이 광자 계수형의 검출기(22)에 있어서, 반도체층의 X선을 입사시키는 면에는 예를 들면-500 V와 같은 고전압을 인가하는 하전(荷電) 전극이라고 하는 공통의 전극이 첩설(貼設)되고, 다른 쪽의 면에는 각 화소를 형성하도록 집전전극(集電電極)이 2차원 어레이 형에 첩설되고 있다. 이 때문에, 이 집전전극의 2차원의 배치에 의해, 이 반도체층은 X선 검출 소자를 2차원 어레이 형에 배열한 것과 동등의 구조로 되어 있다. 이 실질적으로 각 화소를 이루는 X선 검출 소자의 부분을 검출 엘리먼트 S(도 3 참조)라고 부르기로 한다.

이에 따라, 검출기(22)는 2차원에 배열된 검출 엘리먼트 S, 즉 화소(화소수는 예를 들면 32×750 화소)를 가진다. 각 화소의 사이즈는, 예를 들면 200μm×200μm이며, 이 화소 사이즈는, X선을 그 광자(입자로서 성질을 가진다)의 집합으로서 검출하는 것이 가능한 충분히 작은 값으로 되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, X선을 그 입자의 집합으로서 검출 가능한 사이즈란, 「방사선(예를 들면 X선) 입자가 동일 위치 또는 그 근방에 복수개 연속해 입사했을 때의 각 입사에 응답한 펄스 신호간의 중첩 현상의 발생을 실질적으로 무시 가능한 또는 그 양이 예측 가능한 사이즈」이다라고 정의된다. 이 중첩 현상이 발생하면, X선 입자의 「입사수 대 실제의 계측수」의 특성에 X선 입자의 계수 누락(counting loss) 특성이 발생한다. 이 때문에, X선 검출기(12)에 형성하는 수집 화소의 사이즈는, 이 계수 누락 특성이 발생하지 않는, 또는 실질적으로 발생하지 않는다고 간주할 수 있는 크기에, 또는, 계수 누락량을 추정할 수 있는 정도로 설정되어 있다.

덧붙여 이 검출기(22)는 반드시 반도체를 이용한 직접변환형의 광자 계수형의 검출기로 한정되지 않고, 예를 들면, 신틸레이터(scintillator)와 광검출기를 조합한 검출기여도 무방하고, 또한, 그 신호 처리법도 광자 계수형으로 한정되지 않고, 적분형으로 불리는 신호 처리 회로를 탑재한 검출기여도 무방하다.

이 때문에, 검출기(22)는, 그 전 화소 각각보다, 입사 X선의 광자를 계수(計數)하여, 그 계수치를 반영시킨 전기량의 프레임 데이터를 출력한다. 피검사자 P는 소정의 촬상 위치에 서서, 그 턱부를 턱받침(14)에 얹은 상태로, 회동 암 유닛(13)이 회전 구동된다. 이 회전중에, X선관(21)으로부터 X선이 소정간격 또는 연속적으로 폭사되어 이 X선은 검출기(22)에 의해 예를 들면 300 fps의 높은 frame rate로 프레임 데이터로서 검출된다.

콘솔(3)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 신호의 입출력을 담당하는 인터페이스(I/F, 31)을 구비하고, 이 인터페이스(31)에 버스(32)를 통해 통신 가능하게 접속된 컨트롤러(33), 제1 기억부(34), 화상 프로세서(35), 표시기(36), 입력기(37), 캘리브레이션(calibration) 연산기(38), 제2 기억부(39), ROM(40), 및 임계치 부여기(41)을 구비하고 있다.

컨트롤러(33)는, CPU(중앙 처리장치)를 구비하고, 이 CPU가 ROM(40)에 미리 주어진 프로그램에 따라 갠트리(2)의 구동을 제어한다. 이 제어에는, X선관(21)에 고전압을 공급하는 고전압 발생 장치(42)에의 지령치의 송출, 화상 프로세서(35)에의 구동 지령, 및 캘리브레이션 연산기(38)에의 구동 지령도 포함된다. 제1 기억부(34)는, 갠트리(2)로부터 인터페이스(31)를 통해 보내져 온 프레임 데이터를 보관한다.

화상 프로세서(35)는, CPU를 구비한 컴퓨터이다. 화상 처리 프로세서(35)는, 컨트롤러(33)로부터 처리 개시의 지령을 받았을 때에, 화상 프로세서(35)는 ROM(40)에 미리 주어진 프로그램에 근거해 동작한다. 이 동작에 의해, 제1 기억부(34)에 보관된 프레임 데이터를 공지의 시프트 앤드 애드(shift and add)의 연산을 주체로 하는 토모신테시스(Tomosynthesis) 법으로 처리하여, 피검사자 P의 구강부의 치열의 X선 투과상을 작성한다. 표시기(36)는, 작성되는 X선 투과상의 표시나, 갠트리(2)의 동작 상황을 나타내는 정보 및 입력기(37)를 통해 주어지는 오퍼레이터의 조작 정보의 표시를 담당한다. 입력기(37)는, 오퍼레이터가 촬상에 필요한 정보를 시스템에게 주기 위해서 사용된다.

또한, 캘리브레이션 연산기(38)는, 컨트롤러(33)로부터의 구동 지령에 따라 동작한다. ROM(40)에는, 캘리브레이션 연산기(38)의 동작에 필요한 프로그램이 격납되고 있다. 이 캘리브레이션 연산기(38)는, 후술하는 데이터 수집 회로에서 필요한, 화소마다 또한 각 화소에 대한 에너지변별 계열마다 부여하는 에너지변별을 위한 임계치의 캘리브레이션을 담당하고 있다. 제2 기억부(39)는, 캘리브레이션에 의해 화소마다, 에너지변별 계열마다, 및 에너지값 마다 생성된 임계치의 값을 기억하고 있다. 이 임계치는, 촬상시에 호출되어 후술하는 데이터 수집 회로에 주어진다.

컨트롤러(33), 화상 프로세서(35), 캘리브레이션 연산기(38), 임계치 부여기(41)는 모두, 주어진 프로그램에서 가동하는 CPU를 구비하고 있다. 그러한 프로그램은, ROM(40)에 사전에 격납되고 있다.

여기서, 상술한 검출기(22)를 상술한다. 구체적으로는, 검출기(22)의 전기적인 전체 구성을 설명한 다음, 모듈이라고 불리는, 복수의 검출 엘리먼트 S의 집합체이며 실장(實裝) 상의 구성 단위를 중심으로 하는 구조면의 상세, 및 모듈의 실장법에 대해 설명한다.

(검출기의 전기적인 전체 구성)

우선, 도 3을 이용하여, 검출기(22)의 전기적인 전체 구성을 설명한다.

검출기(22)는, 그 X선 입사면에, 전술한 것처럼 각 화소를 이루는 검출 엘리먼트 S의 2차원 어레이 형의 분포를 가진다. 각 검출 엘리먼트 S는, 이 검출 엘리먼트에 입사하는 X선을 검출하고, 그 X선 에너지에 따른 펄스 전기신호를 출력한다. 이 전기신호를 처리할 수 있도록, 각 검출 엘리먼트 S의 출력 측에 데이터 수집 회로(51n, n=1~N：N=전화소수=전수집 채널수)가 구비되어 있다.

이 복수의 데이터 수집 회로(51n, n=1~N)의 각각은, 검출 엘리먼트 S로부터 출력된 아날로그량의 전기신호를 받는 차지 앰프(charge amp, 52)를 가지고, 이 차지 앰프(52)의 후단에, 파형 정형 회로(53), 다단(多段)의 비교기(54₁~54_t, 여기에서는 t=4), 에너지 영역 배분회로(55), 다단의 카운터(56₁~56_t여기에서는 t=4), 다단의 D/A변환기(57₁~57_t, 여기에서는 t=4), 래치 회로(latch circuit, 58), 및 시리얼 변환기(59)를 구비한다.

차지 앰프(52)는, 각 검출 엘리먼트 S의 집전전극에 접속되고, X선 입자의 입사에 응답하여 집전되는 전하를 차지 앰프(charge amp)하여 전기량의 펄스 신호로서 출력한다. 이 차지 앰프(52)의 출력단은, 게인(gain) 및 오프셋(offset)이 조정 가능한 파형 정형 회로(53)에 접속되고 있어, 검지(檢知)한 펄스 신호의 파형을, 미리 조정되고 있는 게인 및 오프셋으로 처리해 파형 정형한다. 이 파형 정형 회로(53)의 게인 및 오프셋은, 검출 엘리먼트 S로 이루어지는 화소 마다의 전하 차지 특성의 불규칙성과 각 회로특성의 불규칙성을 고려하여, 캘리브레이션에 의해 조정된다.

이 파형 정형 회로(53)의 출력단은, 복수의 비교기(54₁~54_t)의 비교 입력단에 각각 접속되고 있다. 이 복수의 비교기(54₁~54_t) 각각의 기준 입력단에는, 각각 값이 다른 아날로그량의 임계치th₁(~th_t)(여기에서는 t=1~4)가 인가되고 있다. 이에 따라, 1개의 펄스 신호를 다른 임계치 th₁(~th_t)와 비교할 수 있다. 이 비교의 이유는, 입사한 X선 입자의 에너지량이, 사전에 복수로 나누어 설정한 에너지 영역 중 어느 영역에 들어가는지에 대해 조사하기(변별하기) 위함이다. 펄스 신호의 파고치(波高値, 즉, 각 입사 X선 입자의 에너지량을 나타낸다)가 임계치 th₁~th_t4의 어느 값을 초과하는지에 따라, 변별되는 에너지 영역이 다르다. 덧붙여 가장 낮은 임계치 th₁은, 통상, 외란(外亂)이나, 검출 엘리먼트 S, 차지 앰프(42) 등의 회로에 기인하는 노이즈, 혹은, 화상화에 필요 없는 저에너지의 방사선을 검출시키지 않기 위한 임계치로서 설정된다. 또한, 임계치의 수, 즉 비교기의 수는, 반드시 4개로 한정되지 않고, 상기 임계치 th₁의 분(分)을 포함해 2개 이상의 몇 개여도 무방하다.

상술한 임계치 th1~th4는, 구체적으로는, 콘솔(3)의 캘리브레이션 연산기(38)로부터 인터페이스(32)를 통해 디지털 값으로 화소마다, 즉 수집 채널마다 주어진다. 이 때문에, 비교기(54₁~54₄) 각각의 기준 입력단은 4개의 D/A변환기(57₁~57₄)의 출력단에 각각 접속되고 있다. 이 D/A변환기(57₁~57₄)는 래치 회로(58)을 통해 임계치 수신단 T₁(~T_N)에 접속되며, 이 임계치 수신단 T₁(~T_N)이 콘솔(3)의 인터페이스(32)에 접속되고 있다.

래치 회로(58)는, 촬상시에는 임계치 부여기(40)로부터 인터페이스(31) 및 임계치 수신단 T1(~TN)을 통해 주어진 디지털량의 임계치 th1~th4를 래치(latch)하여, 대응하는 D/A변환기 D/A변환기(57₁~57₄)에 각각 출력된다. 이 때문에, D/A변환기 D/A변환기(57₁~57₄)는 지령된 아날로그량의 임계치 th₁~th₄를 전압치로서 비교기(54₁~54₄) 각각에 부여된다.

이 때문에, 비교기(54₁~54₄)의 출력단은, 도 3에 도시한 바와 같이, 에너지 영역 배분회로(55)에 접속되고 있다. 이 에너지 영역 배분회로(55)는, 복수의 비교기(54₁~54_n)의 출력, 즉, 검출한 X선 입자의 에너지에 상당하는 펄스 전압과 임계치 th₁(~th₄)라는 비교 결과를 해독하여, 그 에너지값이 어느 에너지 영역(1~4)으로 분류되는가 하는 배분를 실시한다.

이 때문에, 카운터(56₁~56₄)의 각각은, 에너지 영역 배분회로(55)로부터 펄스 신호가 입력될 때마다 카운트업을 실시한다. 이 때문에, 담당하는 에너지 영역에 변별되는 에너지값의 X선 입자수를 일정시간 마다의 누적치로서 계측한다. 덧붙여 카운터(56₁~56₄)에는 콘솔(3)의 컨트롤러(33)로부터 스타트/스톱 단자 T2를 통해 기동 및 정지의 신호가 주어진다. 일정시간의 계측은, 자신이 가지는 리셋 회로를 사용해 외부로부터 관리된다.

이와 같이 하여, 리셋 될 때까지의 일정시간의 사이에, 복수의 카운터(56₁~56₄)에 의해, 검출기(12)에 입사한 X선의 입자수가, 화소마다 또는 에너지 영역마다 계측된다. 이 X선 입자수의 계수치는, 카운터(56₁~56₄)의 각각으로부터 디지털량의 계수 데이터로서 병렬로 출력된 후, 시리얼 변환기(59)에 의해 시리얼 포맷으로 변환된다. 이 시리얼 변환기(59)는 나머지 모든 채널(수집 화소)의 시리얼 변환기(59)와 시리얼로 접속되고 있다. 이 때문에, 마지막 채널의 시리얼 변환기(59)로부터 시리얼인 디지털량의 계수 데이터로서 출력되고, 그 계수 데이터가 출력단 T3를 통해 콘솔(3)에 보내진다. 콘솔(3)에서는, 인터페이스(31)가 그 계수 데이터를 수신하여 제1 기억부(34)에 격납한다.

그래서, 화상 프로세서(35)는, 입력기(36)로부터의 오퍼레이터 지령에 따라, 제1 기억부(34)에 격납되고 있는 계수 데이터를 독출하고, 이 계수 데이터를 이용하여 화상, 예를 들면 치열에 따른 어느A 단면의 X선 투과 화상(파노라마 화상)을 토모신테시스 법에 따라 재구성한다. 이 파노라마 화상은 예를 들면 표시기(46)에서 표시된다.

(검출기의 구조 및 실장법)

이어서, 모듈로 불리는 실장상의 단위 디바이스를 이용하여 구성되는 검출기(22)의 구조를 설명한다.

검출기(22)의 외관을 도 4, 5에 도시한다. 같은 그림에 도시한 바와 같이, 검출기(22) 그 자체는 장방형(長方形)으로 소정 높이를 가지는 도시락 상자 모양의 하우징(101)을 가지고, 이 하우징(101)의 내부에 필요한 구성요소가 내장되고 있다. 이 구성요소에는 판상(板狀)의 메인보드(102)가 포함된다. 이 하우징(101)에는, 카본재 등의 장방형상(長方形狀)의 X선 입사창 W이 형성되고 있다. 이 입사창 W의 직하에 모듈의 배열 구조체가 놓여진다.

즉, 이 메인보드(102) 상에 있으며, X선 입사창 W의 직하에, 입사 X선을 전기 펄스 신호로 화소마다 직접변환하기 위한 단위 소자(즉 검출 엘리먼트 S)를 한 무리로 하는 모듈 M이 복수, 실장되고 있다. 모듈 M이란, 제조 가능한 단위이며, 2차원의 어레이 형에 분포시킨 복수의 검출 엘리먼트 S를 가지는 실장상의 단위 디바이스이다. 이 모듈 M을, 복수, 기지량(旣知量)의 폭의 틈새(갭) G를 비워 서로 인접상태에서 메인보드(102) 상에 배치하는 것으로, 검출기(22)에 필요한 검출 소자군을 구성하고 있다.

이 모듈 M은, 도 4에 도시한 바와 같이, 일례로서 8 mm×9 mm의 사이즈를 가지는 판상이며 구형(矩形)의 구조체이다. 이 8 mm × 9 mm의 평면 사이즈 가운데, 1 mm 분(分)은 리드 선 인출부이므로, 검출면을 이루는 평면 사이즈는 정방형(正方形)의 8 mm×8 mm이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 이 8 mm×8 mm의 정방형의 영역 안에 40×40개의 화소(즉 검출 엘리먼트 S)가, 제2 X축：X2 및 제2 Y축：Y2로 이루어지는 직교좌표계(제2 직교좌표계)에 따라, 종횡으로 조밀하게 2차원상(狀)에 배열되고 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 각 모듈 M은, 그 X선 입사측으로부터 차례로, 층상의 공통의 하전 전극 E1, 반도체로 이루어진 검출층 K1, 층상에서 또한 각 화소 분(分)의 집전전극 E2, 및 ASIC(특정 용도용 집적회로) 층 K2가 이 순서로 적층된 상태로 구성되어 있다.

하전 전극 E1에는, 예를 들면-수십~-수백 볼트 정도의 비교적 높은 전압이 인가된다. 검출층 K1은, 텔루르화 카드뮴 반도체(CdTe 반도체), 카드뮴 징크 텔루라이드 반도체(CdZnTe 반도체), 실리콘 반도체(Si반도체) 등의 반도체 재료를 이용하여 층상에 구성된다. 또한, 집전전극 E2는, 각 검출 화소를 구성할 수 있도록, 소정 사이즈의 격자 모양으로 분할되고 있다. 이 사이즈는 예를 들면 200μm×200μm이며, 전술한 것처럼 「X선을 그 입자로서 검출 가능한 사이즈」이다. 이에 따라, 광자 계수(포톤 카운팅)가 가능하게 되어 있다.

이 때문에, 검출층 K1에 입사한 X선 광자로 인해, 그 층 내부에 전자와 정공의 쌍이 발생하여, 전자가 상대적으로 정전위의 집전전극 E2에 모아진다. 이 전자가 가져오는 전하가 펄스상의 전기신호로서 집전전극 E2에 의해 검지된다. 즉, 검출기(22)에 입사한 X선은 전기량의 펄스 신호로 직접적으로 변환된다.

ASIC층 K2는, 복수의 집전전극 E2 각각 납땜 접속부(도시하지 않음)를 통해 접속되도록 메인보드(102)에 적층되고 있다. 이 ASIC층 K2에, 전술한 복수의 데이터 수집 회로(51n, n=1~N)의 각각이, 검출층 K1의 집전전극 E2 마다, 즉, 검출 화소마다 만들어지고 있다.

이 ASIC층 K2에 만들어지는, 각 검출 화소의 시리얼 변환기(59)로부터, 각 모듈 M의 검출 신호, 즉 「40×40」 화소 분의 펄스 전기신호가 출력된다. 이 펄스 전기신호는 메인보드(102) 상의 회로를 사용하여 시리얼로 모아지고, 도 3과 같이 출력단 T3에서 출력된다.

다음으로, 도 6을 다시 참조하여, 상술한 모듈 M의 배치례를 설명한다. 이 복수의 모듈 M을 어떻게 배치하는가 하는 것은 본 발명의 가장 중요한 특징을 이룬다.

도 6에는, 일부 상술했지만 2가지의 직교좌표계가 도시되어 있다. 한쪽의 제1 직교좌표계는, 제1 X축：X1 및 이것에 직교하는 제1 Y축：Y1으로 이루어지는 좌표계이다. 다른 쪽의 제2 직교좌표계는, 제2 X축：X2 및 이것에 직교하는 제2 Y축：Y2로 이루어지는 좌표계이다. 제1 X축：X1는, 예를 들면 X선 파노라마 촬영을 실시할 때에, 검출기(22) 및 X선관(21)의 쌍을 피검사자 P의 주위에 회전이동시킬 때의 방향, 즉 스캔 방향으로 일치시키고 있다.

게다가, 제2 직교좌표계, 즉 제2 X축：X2 및 제2 Y축：Y2는, 제1 직교좌표계, 즉 제1 X축：X1 및 제1 Y축：Y1에 대해, 일례로서 도 6에 도시한 바와 같이 오른쪽 상승으로 α=14.08°만큼 기울고 있다. 물론, 이 기울기 α는, 제1및 제2 직교좌표계의 사이의 상대적인 기울기를 말하는 것이며, 제1 직교좌표계 X1, Y1에 대해 왼쪽 상승으로 14.08°만 경사하는 값이여도 무방하다. 이 14.08°의 각도 α는 제조나 실장의 오차 등을 고려하면, 실질적으로 14°라고도 말할 수 있는 각도이다. 또한, 이 기울기의 각도 α는 반드시 14.08°에 한정하지 않고, 기울기의 일정 범위의 각도이면 무방하다. 이 기울기 각도 α의 범위로서는 후술하는 것처럼, 예를 들면 6°~ 20.7°의 범위에 속하는 각도이다.

이러한 2개의 직교좌표계 가운데, 복수의 모듈 M의 각각에서 복수의 화소, 즉 복수의 검출 엘리먼트 S는, 동일면 상에서 제2 직교좌표계인 제2 X축：X2 및 제2 Y축：Y2에 따라 2차원 어레이 형에 배열되고 있다. 이에 대해, 복수의 모듈 M 그 자체는 제1 직교좌표계에 따라서 배치되고 있다. 이 도 4~도 6의 예의 경우, 제1 Y축：Y1에 따라 종방향으로 서로 인접시키면서, 또한, 모듈 상호간에 규정폭의 틈새 G를 비우면서 1열에 배열되고 있다(도 4, 6 참조).

이 틈새 G의 폭은, 이미 알고 있으면, 어떠한 값이어도 무방하다. 그렇기는 하지만, 이 틈새 G의 폭은, 수집한 프레임 데이터를 처리하는 연산 부하의 저감(低減)의 관점에서, 매우 적합하게는, 검출 엘리먼트 S로 구성되는 각 화소의 사이즈의 1/N(N는 2이상의 양의 정수)의 정수배인 것이 좋다. 이 틈새 G의 폭은 화소 사이즈의 1/2, 1/3, 1/4, …의 1배, 2배, 3배이다. 일례로서, 화소 사이즈 200μm로 했을 때에는, 틈새 G는 100μm, 200μm, 300μm, …가 된다. 이 틈새 G의 폭의 최대치는, 비스듬하고 서로 인접하는 모듈 M끼리 너무 떨어져 있기 때문에, 스캔 시에 피검사자로부터 화소 데이터를 수집하지 않는 띠모양의 불감 영역을 갖게 하지 않게 할 때의 한계의 값으로 설정하는 것이 좋다.

이와 같이, 복수의 모듈 M은, 메인보드(102) 위에 비스듬하게(제1 직교좌표계에 대해) 또한 종렬로(제1 Y축：Y1에 따라) 배치, 실장되고 있다. 이에 따라, 각 모듈 M의 직교 배열의 화소도 제1 X축：X1 및 제1 Y축：Y1에 대해 비스듬하게 배열되게 된다. 이 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 예를 들면 200×200μm의 정방형의 화소(검출 엘리먼트 S)가 「40×40」개분, 정방형상(正方形狀)으로 나열한 화소군(모듈 M)이 제1 Y축：Y1에 따라 종방향으로 조밀하게 늘어서고, 또한, 각 화소군이 제1 X축：X1 및 제1 Y축：Y1에 대해 14.08°만 기울어져 늘어서게 된다. 즉, 「40×모듈 M의 수」분의 화소가 제1 Y축：Y1에 따라 지그재그 형상 ZG(도 6 참조)를 그리면서 늘어서게 된다.

이 때문에, 동일한 정방형상의 복수의 모듈 M이 도 6과 같이 제1 Y축：Y1을 따라 늘어서는 것에 의해, 이러한 모듈 M의 전체에 의해 형성되는 X선의 검출면도 이와 같이 제1 Y축：Y1을 따라 지그재그 형상 ZG를 이루는 종장(縱長)이 된다. 이 지그재그 형상 ZG의 검출면에 대해, 후술하는 좌표변화를 위한 시야 F1가 가상적으로 설정되어 있다. 이 시야 F1는 본 실시 형태에서는, 각 모듈 M의 정방형의 각부에 내접(內接)하는 장방형으로 설정된다. 다만, 이 시야 F1는 반드시 내접(內接)하는 영역에 한정되지 않고, 각 정방형의 각부에 외접(外接)하는 장방형의 시야 F2이어도 무방하고(도 6 참조), 경우에 따라서는, 외접(外接)하는 장방형의 시야 F2보다 큰 장방형의 시야이어도 무방하다.

(신호 수집 및 화상 재구성의 처리)

다음으로, 도 8을 참조하여, 콘솔(3)의 컨트롤러(33) 및 화상 프로세서(35)가 제휴하여 실행하는 신호 수집 및 화상 재구성의 처리를 설명한다.

이 X선 파노라마 촬상 장치에 의해, 파노라마 촬상의 개시가 지시되면, 컨트롤(3)의 컨트롤러(33)는, 단계 S1에서, X선관(21) 및 검출기(22)의 쌍을 피검사자 P의 턱부의 주위에 회전시키도록(듯이) 지시하는 것과 동시에, 소정의 순서에 따라서 X선관(21)의 폭사를 지시한다. 이 때문에, X선관(21) 및 검출기(22)가 회전하는 동안에, X선관(21)으로부터 예를 들면 펄스 X선이 소정 타이밍마다 폭사된다. 이 X선 폭사가 실시될 때마다, 그 X선이 피검사자 P의 턱부를 투과해 검출기(22)에 입사한다. 이 X선 입사에 응답하여 검출기(22)의 복수의 모듈 M이, 각각의 화소마다, 입사 X선의 광자 수에 따른 양을 반영한 디지털 전기량의 화소 데이터를 출력한다.

이 때문에, 콘솔(3)의 화상 프로세서(35)는, 단계 S2에서, 인터페이스(31)를 통해, 도 9(A)에 모식적으로 도시한 바와 같이, 이러한 화소 데이터로 이루어지며 또한 복수의 모듈 M이 그 전체로 이루는 검출면 Pall로부터 지그재그 형상 ZG를 가지는 장방형의 프레임 데이터 D_FRAME를 수신한다. 이 프레임 데이터 D_FRAME는 화상 프로세서(35)의 내부 메모리에 일시 보관된다.

이 프레임 데이터 D_FRAME 가운데, 전술한 틈새 G에 상당하는 슬릿 상(狀)의 영역에는, 검출 엘리먼트 S가 존재하지 않으므로, 화상 데이터가 없다. 이 때문에, 화상 프로세서(35)는, 다음의 단계 S3에서, 그 영역에 화소치=0을 매핑한다. 이 매핑에 의해, 지그재그 형상 ZG를 가지는 장방형의 영역에 상당하는 장방형 검출면 Pall의 크기를 유지한 프레임 데이터 D_FRAME가 생성된다.

그 다음으로, 화상 프로세서(35)는, 단계 S4에서, 프레임 데이터 D_FRAME를 제1 기억부(34)에 격납한다. 이 프레임 데이터의 수신, 화소치=0의 매핑, 및 데이터 격납은 일정한 frame rate로 반복된다(단계 S5). 이 때문에, X선관(21) 및 검출기(22)의 쌍의 회전 동작이 끝나면, 그 일련의 스캔의 사이에 일정 frame rate로 정해지는 다수의 수집 타이밍에 수집한 다수의 프레임 데이터 D_FRAME가 기억부(34)에 격납되고 있다.

다음으로, 화상 프로세서(35)는, 단계 S6에서, 제1 기억부(34)에 격납되고 있는 복수 프레임의 프레임 데이터 D_FRAME를 각각 호출하고, 호출한 각 프레임 데이터 D_FRAME에, 면적비에 근거하여 화소치를 결정하는 서브 픽셀법으로 실시한다. 이에 따라, 도 9(B)에 모식적으로 도시한 바와 같이, 수집 화소, 즉 검출 엘리먼트 S보다 작은 사이즈의 서브 픽셀이며, 제1 직교좌표계(X1, Y1)에 따른 화소 S1(＜S)로 이루어지는 새로운 장방형상의 프레임 데이터 D_{FRAME -A}가 생성된다. 즉, 제2 직교좌표계(X2, Y2)에 따라 수집된 원래의 프레임 데이터 D_FRAME를, 검출면 Pall에 대응하여 가상적으로 설정되는 시야 F1를 이용하여, 제1 직교좌표계(X1, Y1)로 변환하고 서브 픽셀에 근거하는 프레임 데이터 D_FRAME-A가 생성된다. 이 시야 F1는, 화상 프로세서(35)가 가지는 메모리에 가상 메모리 공간 VM로서 설정된다(도 2 참조).

여기서, 도 10을 참조하여, 면적비에 근거해 서브 픽셀의 화소치를 결정하는 서브 픽셀법의 개념을 설명한다.

지금, 제2 직교좌표계(X2, Y2)에 따라 수집된 원래의 프레임 데이터 D_FRAME를, 모의적으로 도 10(A)에 도시한 바와 같이, 오른쪽 상승으로 기울어져 도시한 4개의 화소 P1~P4이며, 그러한 화소치는 P1=2, P2=6, P3=6, P4=2인 것으로 한다. 거기서, 같은 그림에 도시한 바와 같이, 검출면 Pall에 대응해 가상 메모리 공간 VM으로 설정되는 시야 F1(예를 들면 제1 X축：X1의 방향의 폭 5.8 mm)에 대응한 사이즈를 가진다, 예를 들면 제1 기억부(34)에 서브 픽셀로 이루어지는 영역 K를 가상적으로 설정한다. 이 영역 K는 예를 들면 16개의 서브 픽셀 K1~K16로 이루어지는 정방형상이며, 제1 직교좌표계(X1, Y1)에 따라서 배치되어 있다. 수집 화소 P1(~4)의 면적은 서브 픽셀 K1(~K16)의 그것의 1/4인 것으로 한다. 거기서, 프레임 데이터 D_FRAME의 4개의 화소 P1~P4가 이루는 정방형의 영역을, 그 기울기의 각도 α=14.08°를 보지(保持)한 상태로 또한 중심 위치를 맞추어, 서브 픽셀 K1~K16의 16개의 서브 픽셀이 이루는 영역 K에 중첩한다.

이 결과, 도 10(A)에 도시한 바와 같이, 서브 픽셀 K1~K16 각각의 작은 정방형의 영역을 비스듬하게 구분되도록, 이들 영역으로 기울기 배열이 큰 화소 P1~P4가 중심 위치를 동일하게 하여 중첩할 수 있다. 덧붙여 이하의 설명으로 언급하는 「면적비」란, 비스듬하게 되지 않은 각 서브 픽셀 K1(~K16)에 기울기 배치의 각 화소 P1(~P4)가 겹친 부분의 면적이, 해당 각 화소 P1(~P4)의 면적에 어느 정도의 비율을 점유하는지를 나타낸다. 덧붙여 서브 픽셀 K1~K16는 거기에 겹친 화소 P1~P4에 대해서, 면적비에 대해서, 일정한 점대칭성을 가진다. 이 때문에, 도시와 같이, 서브 픽셀 K1~K16를 4개의 서브 픽셀 A, B, C, D로 이루어지는 집합으로서 취급할 수 있다. 점대칭성을 고려하면, 서브 픽셀 A~D는 도 10(A)과 같이 배치된다. 이 때,

「서브 픽셀 A의 면적비＋서브 픽셀 B의 면적비＋서브 픽셀 C의 면적비＋서브 픽셀 D의 면적비 = 1 = 각 화소 P1(~P4)의 면적비」

라고 나타낼 수 있다.

이 때문에, 도 10(A)에 있어서 서브 픽셀 A~D가 화소 P1~P4에 겹쳐진 부분 영역을 a, b, c1, d1, c2, d2라고 표기하면, 그러한 부분 영역 a, b, c1, d1, c2, d2의 면적비는, 예를 들면,

a=0.16, b=0.25, c1=0.13, d1=0.22, c2=0.09, d2=0.03

이 된다. 따라서, 제1 직교좌표계(X1, Y1)에 따른 서브 픽셀 A, B, C, D 각각의 화소치는, 기울기 배치(제2 직교좌표계(X2, Y2)에 따름)의 화소 P1~P4의 화소치를 사용하고, 면적비를 고려한 서브 픽셀법에 의해, 서브 픽셀 A~D의 화소치는,

서브 픽셀 A의 화소치=(2×a)×게인

서브 픽셀 B의 화소치=(2×b)×게인

서브 픽셀 C의 화소치=(2×c1＋6×c2)×게인

서브 픽셀 D의 화소치=(2×d1＋6×d2)×게인

이 된다. 여기서, 2는 화소 P1의 화소치, 6은 화소 P3의 화소치, 게인은 서브 픽셀의 화상을 보기 쉽게 하기 위해서 설정하는 계수이며, 일정치(예를 들면 게인=2)이다.

거기서, 예를 들면 서브 픽셀 K1(=A), K2(=B), K5(=C), K6(=D)에 주목하면,

서브 픽셀 K1(=A)의 화소치=2×0.16×2=0.64

서브 픽셀 K2(=B)의 화소치=2×0.25×2=1

서브 픽셀 K5(=C)의 화소치=(2×0.13+6×0.09)×2=1.6

서브 픽셀 K6(=D)의 화소치=(2×0.22+6×0.03)×2=1.24

다른 서브 픽셀 K3, K4, K7, K8, K19~K16에 대해서도, 이러한 화소는 서브 픽셀 A~D가 이루는 군이 3개 모인 것이기 때문에, 마찬가지로 그러한 서브 픽셀의 화소치를 연산할 수 있다.

이와 같이, 서브 픽셀 K1~K12의 각각을 어떠한 면적비로 수집 화소 P1~P4가 점유하는지에 따라, 그 화소 P1~P4의 화소치로부터 서브 픽셀 K1~K12의 화소가 연산된다. 이 도 10(A)의 예의 경우, 같은 그림(B)에 도시한 바와 같이 서브 픽셀 K1~K12를 얻을 수 있다. 실제로 수집되는 프레임 데이터 D_FRAME의 화소는 더 많지만, 원리적으로는, 상술의 연산법에 의해, 면적비에 근거하는 서브 픽셀법이 실시된다.

이 서브 픽셀법의 실시에 의해서, 기억부(34)에는 스캔 방향에 합치한 직교좌표계인 제1 직교좌표계(X1, Y1)에 따라 매핑된, 수집 횟수 분(分)의 프레임 데이터 D_{FRAME -A}(도 9(B) 참조)가 격납되고 있다. 거기서, 화상 프로세서(35)는, 단계 S7에서, 이 복수 매(枚)의 프레임 데이터 D_{FRAME -A}의 각각, 화상의 균일성을 개선시키기 위한 화상 처리를 가한다. 여기서, 화상의 균일성이란, 검출기(22)에 균일로 상정되는 방사선(X선, 감마선 등)이 조사되었을 때에, 검출기의 검출 특성이 균일화되고 있는 정도이다. 이하, 무엇 때문에, 그러한 화상 처리가 필요한가에 대해 설명한다.

일반적으로, 본 실시 형태에 따른 검출기(22)와 같이 복수의 모듈 M을 동일면을 따라 병치(倂置)하는 경우, 그것들 복수의 모듈 M의 상호간에 틈새(틈새) G(예를 들면 도 4, 6 참조)를 열 필요가 있는 것은 전술한 대로이다. 틈새 G를 마련할 필요가 있으면, 그 틈새 G의 폭을 정확하게 관리하여, 이 틈새 G의 영역에는 수집 화소가 없는 것을 의식한 화상 처리를 할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는 틈새 G의 영역에 상당하는 수집 화소에는 화소치=0을 주고, 그러한 화상 처리를 실시하고 있다(단계 S3). 그렇지만, 그런데도 재구성한 화상에 틈새 G의 영향, 즉 수집 화소가 없는 것으로 인해 불균일성(주기적인 띠모양의 인공음영물(artifact) 등)이 나타나는 경우가 있다.

본 발명자 등은, 이 불균일성의 발생 요인을 이하와 같이 분석했다. 일반적으로, X선 검출기의 모듈 M의 상호간에 갭 G를 가지는 경우, 동일한 뷰에 있어서 입사하는 X선의 입체각은, 모듈 M을 구성하는 화소(검출 엘리먼트 S)의 위치에 따라 바뀐다. 게다가 모듈 M의 단부를 형성하는 화소와 그 화소보다도 모듈 M의 안쪽에 위치하는 화소와는, 입사하는 X선이 이루는 입체각의 크기가 다르다. 즉, 모듈 M의 단부를 형성하는 화소의 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, Δθ만 넓은 입체각의 X선이 입사한다. 이 때문에, 동일 모듈 M이라도 화소마다 검출 감도가 다르다. 틈새 G의 영역이 있으면, 이 검출 감도의 차이가 보다 강조되고, 화상 상에 띠모양의 왜곡이 생기기 쉽다. 이 왜곡을 제거하기 위해, 스캔하고 재구성을 실시한 화상에 틈새에 의한 불균일을 보정하는 후처리를 실시하는 것을 행하는 것도 생각할 수 있다. 그렇지만, 이 후처리를 실시해도, 처리 후의 화상에도 왜곡이 남아, 사용할 만하지 않은 경우가 있다.

이 후처리를 실시해도 불균일성을 제거할 수 없는 원인으로서 이하와 같은 여러 가지 이유를 생각할 수 있다. 그 하나로 검출 감도와 관련되는 이유가 있다. 구체적으로는, 도 11에 도시한 바와 같이, 입사하는 X선의 입체각이 화소(엘리먼트 S) 마다, 즉, 틈새 G를 포함한 위치마다 다른 것, 및 이빨, 턱부 등의 실체물(즉 피검체의 촬영 부위)로 산란 X선이 발생하는 것부터, 틈새 G의 영역 내여도 검출 감도가 복잡하게 변화하고 있는 것이다. 게다가 화상의 재구성의 전제 조건에 유래하는 이유를 들 수 있다. 파노라마 화상을 재구성할 경우에는 시프트 앤드 애드의 처리가 실행되지만, 실체물이 그 재구성되는 면에 존재하면, 그 부분은 재구성 화상 상에서 실상으로서 적확(的確)(그 부분의 사이즈를 정확하게 반영해)하게 묘출(描出)된다. 그러나, 그렇지 않은 경우, 피검체는 재구성 화상에 어떻게 묘출되는지는 분명치 않고, 적확한 묘출은 보증되어 있지 않다. 이것도 상술의 이유의 하나로 생각할 수 있다. 즉, 재구성 후의 파노라마 화상에서, 모듈 M의 주변부의 화소치는, 재구성면에 피검체가 있다고 하는 전제에서 처리된 것이다. 이 때문에, 파노라마 촬영에서 장애 음영이 있다든가, 파노라마 궤도로부터 구강부가 어긋나 있는 경우에는, 피검체(실체물)가 재구성면에 없다고 말할 수 있으므로, 재구성된 화상 상에서 모듈 주변의 화소로부터 틈새에 위치하는 화소의 값을 추정하는 것은 정당한 처리는 아니다. 따라서, 정도가 높은 추정치는 얻을 수 없다.

거기서, 본 발명자 등은, 실체물의 있는 그대로의 위치 및 형태의 정보를 무너뜨리지 않고 가지고 있는 데이터는, 검출기(22)로부터 수집한 프레임 데이터, 또는, 그 프레임 데이터를 후술과 같이 가상 메모리 공간에 매핑한 데이터인 것에 주목했다. 즉, 화상 재구성의 시프트 앤드 애드의 처리를 실시하기 전의 데이터를 전처리 하는 것이, 재구성되는 화상의 균일화를 향상시키는데 있어서, 본질적으로 중요하다.

이것을 고려해, 본 실시 형태에서는, 화상 프로세서(35)는, 단계 S7에서 전처리로서 복수의 프레임 데이터 D_{FRAME -A}, 즉 화상 재구성 전의 화상 데이터에, 프레임마다, 이하의 2가지의 화상 처리를 각각 단독으로 또는 조합하여 적용한다.

(1) 틈새 G의 데이터가 없는 영역을, 모듈 M의 양단부 부근의 화소치로부터 추정해 보완한다, 또는,

(2) 검출기(22)의 이동량이 정확하게 추정 또는 검출 가능한 경우에는, 검출기(22)가 비스듬하게 실장되는 이점을 이용하여, 틈새(22)의 영역에 상당하는 데이터를, 그 전후의 프레임 데이터에서 실데이터가 존재하는 화소로부터 계산을 통해 연산하고, 그 화소치로 틈새 G의 영역의 화소를 채운다.

덧붙여 상술한 (1)항에 따른 추정 보완 대신에, 수집한 복수의 프레임 데이터 D_FRAME를 가상 메모리의 공간에 매핑한 단계에서 실행해도 무방하다. 즉, 이 처리는, 후술하는 단계 S6에서 면적비에 근거하는 서브 픽셀법을 실시할 때의 전처리로서 실행된다.

요컨대, 이러한 화상 균일성의 개선 처리는, 후술하는 화상 재구성 전에 실행하는 것이 좋다. 한 번, 화상 재구성을 실시해 버리면, 전술한 이유에 의해, 화상의 균일화를 도모하는 것은 용이하지 않다. 이에 대해, 본 실시 형태의 경우에는, 상기 (1)항 및/또는 (2)항의 화상 균일화의 개선 처리를, 화상 재구성 전에 실행하는 것으로, 틈새 G가 존재하는 것으로 인한 화상의 왜곡을 보다 효과적으로 추정하여 저감(低減)할 수 있다. 덧붙여 본 수법을 채용했을 경우에서도 약간 남는 모듈 상호간의 틈새로 인한 화상 균일성에의 영향은, 재구성 후의 화상에 종래 알려져 있는 보정법을 후처리로서 적용해도 되는 것은 물론이다. 이에 따라, 화상의 균일성을 보완적으로 향상시킬 수 있다.

그 다음으로, 화상 프로세서(35)는, 단계 S8에서, 균일화의 처리를 거친 복수 매의 프레임 데이터 D_{FRAME -A}에 시프트 앤드 애드로 불리는 화상 재구성법을 실시하고, 예를 들면 피검사자 P의 치열에 따른 단층면의 화상을 재구성한다.

덧붙여 전술한 면적비에 따라 화소치를 배분하는 서브 픽셀법과 화상 재구성을 위한 시프트 앤드 애드의 처리를 하나의 처리로서 실시하는 것도 가능하다.

이 재구성된 화상에는, 그 횡방향, 즉 제1 X축：X1의 방향으로 생길 수 있는 통계 노이즈에 의한 화상 얼룩이 생기는 경우가 있다. 거기서, 화상 프로세서(35)는, 그러한 화상 얼룩을 저감 시키기 위해, 공지의 디노이즈(De-noise)나 균질 보정 등의 후처리를 가하여(단계 S8), 그 화상을 표시기(36)에 표시한다(단계 S9).

이상과 같이, 본 실시 형태의 파노라마 촬상 장치에 의하면, 이하와 같은 여러 가지 작용 효과를 얻을 수 있다.

우선, 본 실시 형태에 따른 파노라마 촬상 장치에서는, 스캔 방향의 양단부가 생기는 화상 재구성에 도움이 되지 않는 영역의 검출이 불필요하게 된다. 즉, 그 만큼, X선 피폭량을 저감 시킬 수 있다. 이것을, 도 12(A)를 이용하여 알기 쉽게 설명한다. 지금, 종래의 기울기 배치의 검출기 DEC를 스캔 방향에 따라 이동시키는 「종래의 기울기 배치에 의한 스캔」을 행한다고 한다. 이 때, 필요한 촬영 영역 RGN를 확보하려고 하면, 이 영역 RGN의 스캔 방향의 양단의 3 각형의 부분 RX도 여분으로 스캔 해야 한다. 즉, 이 2개의 부분 RX의 X선 폭사만큼 X선 피폭이 커진다.

이에 대해, 본 실시 형태의 경우, 도 12(B)에 도시한 바와 같이, 검출기(22)의 화소 그 자체는 스캔 방향에 대해서, 전술한 것처럼 각도 α만큼 비스듬하게 배열되고 있지만, 복수의 모듈 M은 종방향으로 배치되어 있다. 이 검출기(22)에 의해 스캔(이하, 기울기/종렬 배치에 의한 스캔이라고 부른다)이 스캔 방향으로 실시된다. 이 「기울기/종렬 배치에 의한 스캔」의 경우, 검출기(22)가 스캔 방향(제1 X축：X1)에 직교하고 있으므로, 이 검출기(22)를 스캔 시켜도, 전술한 것 같은 여분의 피폭 영역 RX가 불필요하다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따른 파노라마 촬상 장치의 경우, 종래의 기울기 배치의 검출기를 채용한 장치에 비해, X선 피폭량을 크게 줄일 수 있다.

또한, 검출기(22)의 복수의 화소, 즉 복수의 검출 세그먼트(segment) S는 스캔 방향에 대해서, 예를 들면α=14.08°이라고 하는 비교적 낮은 교차각을 가지면서 그 기울기의 배열 자세로 스캔 방향으로 이동한다. 이 때문에, 피검사자 P가 있는 부분을 통과하는 검출 세그먼트(segment) S의 위치는, 제2 Y축：Y2의 방향의 위치에 관해, 스캔이 진행되는 것에 따라 바뀐다. 이 때문에, 각각의 수집 타이밍에 검출되는 프레임 데이터 D_FRAME의 각 화소에는, 동일 지점의 횡방향(제1 X축：X1) 뿐만 아니라 종방향(제1 Y축：Y1)의 화소치의 변화 성분도 포함되어 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 의한 재구성 화상은, 화소 배열을 스캔 방향에 대해 비스듬하게 하지 않는 종래의 검출기를 이용하는 촬상 장치에 있어서의 재구성 화상에 비해, 디지털 화상의 독특한 왜곡이 경감되는 것과 동시에, 재구성 화상의 종방향 및 횡방향의 양쪽 모두에 있어서의 해상도를 개선할 수 있다.

여기서, 도 13~도 17을 참조하여, 상술의 해상도의 개선을 모식적으로 상술한다. 덧붙여 이 기술은 본 발명자 등이 실제로 수행한 시뮬레이션에 근거하고 있다.

지금, 13(A)에 도시한 바와 같이, 피검사자 P 안에 십(十) 자형의 구조체(사선 부분) PX를 상정한다. 이 구조체 PX를 투과한 X선은, 가상 셀 Rima마다 화소치=1을 생성하고, 그 이외의 부분은 화소치=0을 생성하는 것으로 한다. 가상 셀 Rima는 화소치를 모식적으로 카운트하기 위한 가상적인 승목(升目)이다. 피검체 P를 투과한 X선을 검출기(22)가 검출한다. 이 때, 검출기(22)의 검출 화소(검출 엘리먼트 S)는 모식적으로 P1~P4의 4개인 것으로 한다. 검출기(22)의 검출 화소의 제2 직교좌표계(X2, Y2)는 스캔 방향에 따른 제1 직교좌표계(X1, Y1)와 일치하고 있어, 전술한 기울기/종렬 배치에 의한 스캔이 아니고, 모듈의 기울기 배치가 없는 종래의 스캔인 것으로 한다. 스캔의 피치는 1/2 화소이다. 즉, X선관(21) 및 검출기(22)의 쌍은 피검체 P에 대해서 1/2 화소의 피치로 이동한다. 이 이동에 수반하여 검출 영역 Rdec가 도시와 같이, 스캔 방향에 따라 피치 분씩 이동한다. 이 이동마다 1 쇼트의 촬상이 실시되고, 도 13(B)에 도시한 바와 같이 순서(Seq) 1~7까지의 7매의 프레임 데이터 D_{FRAME -1}~D_{FRAME -7}가 생성된다. 이 7매의 프레임 데이터 D_{FRAME -1}~D_{FRAME -7}의 각각의 검출 화소는, 각 쇼트에 있어서 검출한, 구조체 PX 상에 존재하는 가상 셀 Rima의 수분(數分)의 화소치를 가진다. 예를 들면 순서 1의 프레임 데이터 D_{FRAME -1}의 검출 화소 P1는 구조체 PX상에 2개 분(分)의 가상 셀 Rima를 포함하므로 화소치=2가 된다. 또한, 순서 3의 프레임 데이터 D_{FRAME -3}의 검출 화소 P2는 구조체 PX 상에 10개 분의 가상 셀 Rima를 포함하므로 화소치=10이 된다. 이 결과, 검출한 7매의 프레임 데이터 D_{FRAME -1}~D_{FRAME -7}을 이동량=1/2 화소 분씩 이동시키면서 서로 화소치를 가산하는 처리(시프트 앤드 애드)의 일종인 서브 픽셀법이 실시된다. 이에 따라, 도 13(C)에 도시한 바와 같이, 면적비에 따라 화소치를 배분한 서브 픽셀 Psub의 재구성 화상 Pimage-A가 생성된다. 여기에서는, 각 서브 픽셀 Psub의 사이즈는, 각 검출 화소 P1(~P4)의 그것의 1/2이 되어 있다.

이에 대해, 도 13에 도시한 종래 스캔과 같은 조건이면서, 본 발명에 따르는 기울기/종렬 배치에 의한 스캔의 상태를 도 14에 도시한다. 도 14(A)에, 기울기/종렬 배치의 검출기(22)의 스캔 방향에 있어서 7개의 순서 Seq.1~7와 쇼트 위치의 관계를 도시하고, 같은 그림(B)에, 수집된 순서 Seq.1~7각각에 있어서 7매의 프레임 데이터 D_{FRAME -1}~D_{FRAME - 7}와 그 화소치를 도시하고, 게다가 같은 그림(C)에, 전술과 마찬가지로, 면적비에 따라 화소치를 배분한 서브 픽셀 Psub의 재구성 화상 Pimage-B가 도시하고 있다. 덧붙여 이 서브 픽셀법의 실시에 즈음하여, 면적비의 뽑는 방법 및 서브 픽셀 Psub의 화소치는, 전술한 도 10으로 설명한 것과 같은 조건에 따라 연산된다. 이 결과, 도 14(C)에 도시한 바와 같이, 재구성 화상 Pimage-B의 서브 픽셀 Psub는 통상 스캔의 그것(도 14(C) 참조)와 비교하여, 횡방향 및 종방향(즉, 제1 X축：X1 및 제1 Y축：Y1의 양방향) 모두, 피검체 P의 구조체 PX를 존재하는 부위를 강조한 화소치를 도시하고 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 구조체 PX가 크로스 하고 있는 등 긴밀하게 되어 있는 부분만큼 화소치는 높아지고 있어 기울기 배치가 없는 종래의 스캔의 그것이 제1 Y축：Y1에 따른 변화하지 않는 화소치를 나타내고 있는 것과 구별할 수 있다. 이러한 종래의 스캔의 경우에는 밋밋하게 화상이 되는데 반해, 기울기/종렬 배치에 의한 스캔의 경우에는 종횡 방향 모두 강약 있는 화상이 되는 것은 화소치를 본 것만으로도 알 수 있다.

실제로, 위에서 설명한 바와 같이 수행한 기울기 배치가 없는 종래의 스캔과 기울기/종렬 배치에 의한 스캔과의 화소치의 프로파일을 검토해 보면, 그 차이는 분명하다. 이 프로파일을 연산하는 위치는, 도 15에 도시한 바와 같이, 재구성 화상 Pimage-A 및 Pimage-B의 점선으로 둘러싼 영역 Dot의 상하단의 좌우 방향 및 좌우단의 상하 방향으로 설정한 4 방향 D1, D2, D3, D4이다. 재구성 화상 Pimage-A 및 Pimage-B의 각각에 있어, 이 4 방향 D1~D4의 각각의 위치에서 연산한 화소치의 프로파일을 도 16(A)~(D)에 도시한다. 같은 그림(A)는 재구성 화상 Pimage-A 및 Pimage-B의 중심 영역 Dot의 상단부를 좌우로 진행하는 방향 D1에 따른 프로파일이다. 횡축에 방향 D1에 따른 위치를 도시하고, 종축에 화소치(상대치)를 도시한다. 「기울기/종렬」이란 본 발명에 따른 기울기/종렬 배치에 의한 스캔 시의 프로파일 곡선을 도시하고, 「종래」란 기울기 배치가 없는 종래의 스캔 시의 프로파일 곡선을 도시하고 있다. 마찬가지로 같은 그림(B)은 이러한 중심 영역 Dot의 상단부를 좌우로 진행하는 방향 D2에 따른 프로파일이다. 같은 그림(C)은 이러한 중심 영역 Dot의 좌단부를 상하로 진행하는 방향 D3에 따른 프로파일이며, 같은 그림(D)은 이러한 중심 영역 Dot의 우단부를 상하로 진행하는 방향 D4에 따른 프로파일이다.

이 프로파일로부터, 이 예와 같이 가장 왜곡이 생기기 쉬운 디지털화의 경우에서도, 그 디지털화에 수반하는 왜곡을 경감할 수 있어, 재구성 시 해상도를 회복시키는 효과가 있다는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 재구성 화상의 종횡 방향 모두 해상도를 올릴 수 있는 이유는, 전술한 것처럼, 검출 화소군은 스캔 방향에 따라서 이동하지만, 각 검출 화소 자체는 스캔 방향에 대해서 기울어져 있기 때문이다. 이 기울기에 의해서, 검출 영역이 스캔 방향 뿐만 아니라, 종방향에 대해 그 이동과 함께 서서히 피검체와 검출 화소의 위치 관계가 변화한다. 이 때문에, 피검체의 동일점을 다른 복수의 검출 화소가 파악하는 것으로, 각 검출 화소의 검출 정보에는 종방향의 화소치 변화 정보도 포함되어 있다. 이 정보가 재구성 화상에 반영되므로, 제1 Y축：Y1에 따른 종방향에 대해서도 해상도를 회복하는 것이다.

이 상태를 도 17에 도시한다. 도 17(A)의 시뮬레이션은, 화소수가 8×8의 검출면을 가지는 모듈 M을 2개 종렬 시킨 검출기(22A)를 본 발명의 원리에 근거해 기울기/종렬에 배치하고(기울기 α=14.08°), 이것을 피검체 P에 대해 스캔 방향으로 등속도로 이동시키면서, 일정 간격마다 촬상하는 상황을 상정하고 있다. 덧붙여 2개의 모듈 M의 사이에는 1 화소 분(分)의 틈새 G가 설정되어 있다. 피검체 P로서 그린 승목은, 검출기(22A)의 각 검출 화소의 1/2의 사이즈를 가지는 가상 메모리에 있어서의 서브 픽셀을 나타내고 있고, 제1 직교좌표계(X1, Y1)에 따르고 있다. 덧붙여 좌표변화에 사용하는 유효 시야 F1는 검출기(22) A의 검출면에 내접(內接)하는 장방형으로서 설정되어 있다.

이 이동 중에 일정 간격마다 실행되는 복수의 수집 순서에 의해 복수의 프레임 데이터가 수집되고, 그러한 프레임 데이터가 전술한 것처럼 면적비에 따른 서브 픽셀법 및 시프트 앤드 애드의 처리를 받아 피검체 P가 있는 단면의 화상이 재구성된다.

이 재구성된 화상에 있어서의, 피검체 P를 나타내는 승목군의 중앙의 위치 C의 면의 화소치의 프로파일을 도 17(B)에 도시한다. 이 프로파일의 횡축은 단면 위치이며, 종축은 화소치(검출 화소가 겹치는(즉 수집한다) 서브 픽셀의 수의 합계치)이다. 이 프로파일로부터 알 수 있듯이, 단면 위치의 중앙 부근, 즉, 2개의 모듈 M의 사이의 틈새 G가 스캔 방향으로 이동하는 부분의 화소치는 그 이외의 부분(규격화하여 화소치=1로 한다)보다도 저하한다(화소치= 약 0.25).

그렇지만, 반대로 말하면, 틈새 G, 즉 수집하는 검출 화소가 없는 부분인 것에도 불구하고, 다른 검출 화소의 일부가 틈새 G에 상당하는 피검체 부분을 대체 수집하여, 최저 일정한 화소치= 약 0.25(규격화 후)를 얻는다고도 말할 수 있다. 이만큼의 화소치(최저 약 0.25)가 있으면, 화상 재구성 후의 균일성 보정이 유효성을 발휘할 수 있다. 본 발명자 등이 실시한 시뮬레이션에 의하면, 그 균일성 보정에 의해, 화소치가 약 0.72까지 회복하고, 모듈 M의 상호간에 틈새 G를 마련하지 않으면 안 되는 것의 화상에의 영향을 큰폭으로 완화할 수 있는 것이 판명되었다. 즉, 모듈 M의 상호간에 검출 화소가 없는 것의 화상 재구성에의 영향을 최소한으로 멈출 수 있다.

전술한 것처럼, 이 외, 시프트 앤드 애드의 처리를 실시할 때, 모듈 M의 종방향(제2 Y축：Y2의 방향)으로 늘어선 검출 화소도 틈새 G의 부분의 화상 재구성에 기여한다. 이 때문에, 화소의 불균일성으로 인한 횡방향(제1 X축：X1의 방향)에 인공음영물이 출현하기 어려워져, 디지털 화상에 있기 십상인 왜곡도 생기기 어려워진다고 하는 이점이 있다.

더욱이, 본 실시 형태에 있어서는, 모듈 M(제2 X축：X2)은 스캔 방향(제1 X축：X1)에 대해 α=14.08°만큼 기울어져 있어, 이에 따라, 상술한 각종의 이점이 있다. 그렇지만, 이 기울기 각도 α는 반드시 14.08°로 한정되는 것이 아니고, 제조나 실장의 오차 등을 고려하면 약 14°라고도 말할 수 있는 각도이다. 본 발명자 등이 실시한 시뮬레이션에 의하면, 6°≤α≤20.7°의 범위에서 선택되는 것으로, 상술의 이점을 향수(享受)할 수 있는 것이 판명되었다.

이 각도 범위 6°≤α≤20.7°에 대해서, 도 18을 참조하여 설명한다. 같은 그림에 도시한 바와 같이, 8 mm×8 mm의 정방형의 모듈 M을 3개, 스캔 방향에 대해 비스듬하게 배치했다고 한다. 여기서,

α：스캔 방향인 제1 X축：X1과 모듈 M이 이루는 각도,

B：스캔 방향으로 직교하는 축(제1 Y축：Y1)에 평행이며, 모듈 M에 대해 내접(內接)하는 시야(전술한 시야 F1에 상당)의 폭,

C：스캔 방향으로 직교하는 축방향에 있어서 틈새 G(데드 스페이스)의 영향으로 검출이 불균일하게 되는 거리,

로 한다. 덧붙여 틈새 G는 0.4 mm의 폭을 가진다고 한다.

이 지오메트리에 있어서, 각도 α를 크게 하는 만큼, 그 만큼 내접 시야 B(=F1)의 스캔 방향의 폭은 보다 좁아지고, 또한 거리 C는 보다 커진다. 즉, 이 3개의 물리량 α, B, C는 서로 상반되는 관계에 있어, 그것들에 적절한 관계를 부여하는 각도 α가 존재할 것이다. 이 각도 α=14°로 가정하면, 그 때의 시야 B의 폭= 약 5.83 mm, 거리 C= 약 2.82 mm가 된다. 또한, 거리 D=8.24이다. 이에 따라,

Ⅰ) 제조 코스트에 영향을 주는 검출기의 면적 사용률

=(B×D/(8×8)×100

=(5.83×8.24/(8×8))×100

= 약 75%

가 되고,

Ⅱ) 화질에 영향을 주는, 직교좌표계에 있어서 검출기의 균일성 보정의 필요 영역률

=(C/D)×100

= 약 34%

가 되고,

Ⅲ) 보정하기 쉬움의 기준인, 틈새 G의 스캔 방향에 있어서의 영향률

=(E/B)×100

=(1.65/5.83)×100

= 약 28%

가 된다.

이 때문에, 상술의 면적 사용률=50%이상, 필요 영역률=50%이하, 및 영향률=50%이하인 것을 각도 α의 설정의 타당성을 나타내는 지표로서 들 수 있다.

도 18에 도시한 예의 경우, 필요 영역률의 지표를 만족시키는 각도 α는 α＜22.5°, 영향률의 지표를 만족시키는 각도 α는α＜20.7°, 영향률의 지표를 만족시키는 각도 α는 α＞6°이다. 따라서, 이것들 3개의 지표를 모두 만족시키는 각도 α의 범위는, 「6°＜α＜20.7°」라는 것이 된다. 이 예의 경우, 검출기의 형태는 정방형이며, 그 사이즈는 8 mm×8 mm인 것으로서 설명했지만, 이 사이즈는 정방형이면, 상술의 설명과 거의 같은 조건이 성립한다.

덧붙여, 검출기의 형상이 정방형이 아닌 경우, 즉, 구형(矩形)이어도 그 종횡의 비가 1：1이 아닌 경우, 전술한 지표는 크게 변동하므로, 그 점을 고려한 적당한 설계가 요구된다. 역으로 말하면, 검출기의 형상이 정방형이면, 각도 A의 범위를 최적화하기 쉽고, 「6°＜α＜20.7°」의 각도 범위가 바람직하다라는 것이 된다.

게다가 본 실시 형태에 의하면, 화상 재구성 전에, 즉 시프트 앤드 애드의 처리 전에, 재구성되는 화상을 균일화시키는 처리를 실행하고 있다. 이 때문에, 검출기(22)의 모듈 M의 사이에 틈새 G가 존재하는 것으로 인한 검출 감도의 변동을 억제할 수 있어 재구성된 화상의 균일화를 큰폭으로 개선시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 파노라마 촬상 장치에 의하면, 기울기/종렬 배치에 의한 스캔에 의해 불감대가 적어지고, 또한, 보다 적은 X선 피폭으로 끝나는 것과 동시에, 보다 아날로그적인 자연스러운 감각이면서 해상도가 높고, 고정밀 치열에 따른 단면상을 제공할 수 있다.

(제2 실시 형태)

도 19~도 22를 참조하여, 본 발명에 따른 방사선 검출기의 제2 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 전술의 제1 실시 형태에서 설명한 것과 같이 또는 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 교부하고, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

이 실시 형태는, 본 발명을 실시한 X선 CT(Computed Tomography) 스캐너에 적용하는 예에 관한 것이다. 이 X선 CT스캐너 자체의 구성은 공지이므로, 그 설명은 생략 하지만, 이 X선 CT스캐너에 도 19에 도시한 X선 검출기(80)가 채용되고 있다. 이 검출기(80)도, 제1 실시 형태로 설명한 검출기(22)와 같이, 박스 형(shape)의 하우징(81)을 가지고, 이 하우징(81)의 내부에 메인보드(82)를 두고 있다. 또한, 하우징(81)의 상면에는, 구형 모양의 X선 입사창 W가 형성되고 있다. 이 입사창 W의 직하에 위치하는, 메인보드(82)의 상면에는 복수의 모듈 M이 배열되고 있다. 이 모듈 M은 제1 실시 형태에서 설명한 것 것과 같고, 그 X선 검출면이 정방형(8 mm×8 mm)을 이루고 있다. 덧붙여 모듈 M의 상세 구조도 제1 실시 형태로 설명한 것과 동일하다.

이 복수의 모듈 M은 전체적으로, 도 20에 도시한 바와 같이, 제1 X축：X1 및 제1 Y축：Y1로 이루어지는 제1 직교좌표계를 따라 종횡으로 2차원 어레이 형에 배열되어 있다. 한편, 각각의 모듈 M을 구성하는 복수의 검출 엘리먼트 S도, 제1 실시 형태와 같이, 제2 X축：X2 및 제2 Y축：Y2로 이루어지는 제2 직교좌표계를 따라 종횡으로 2차원 어레이 형에 배열되어 있다.

게다가 각각의 모듈 M은 그 자체, 스캔 방향, 즉 제1 X축：X1에 대해서 각도 α만큼 오른쪽 상승(또는 왼쪽 상승)으로 기울어져 배치되어 있다. 즉, 복수의 모듈 M이 기울기/종렬 배치로 실장되고 있다. 이 때, 제1 X축：X1 및 제1 Y축：Y1의 양방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 모듈 M의 사이에는 틈새 G1, G2가 각각 설치되고 있다(도 18 참조). 이것도 복수의 모듈 M을 동일면 상에서 인접시켜 배치하는데 있어서 필요한 틈새이며, 모두 기지량의 폭의 틈새이다. 이러한 틈새 G1, G2는, 기지(旣知)의 양이면 되고, 예를 들면 검출 엘리먼트 S로 구성되는 각 화소의 사이즈의 1/N(N는 2이상의 양의 정수)의 정수배이어도 무방하다. 또한, 제2 X축：X2의 방향의 틈새 G1와 제2 Y축：Y2의 방향의 틈새 G2는 서로 같아도 되고, 차이가 나도 무방하다. 예를 들면, G1＞G2이어도 된다. 이 검출기(80)로 설정하는 가상적인 시야는 내접(內接)하는 시야 F1의 외, 내부에만 설정하는 시야 F2, F3 등 여러 가지로 설정할 수 있다.

이 검출기(80)을 이용하여 피검체 P를 스캔하는 경우, 종래 주지하는 바와 같이, 도 21에 도시한 바와 같이, X선관(21)으로 검출기(80)의 쌍을 갠트리(도시하지 않음)의 내부에서 회전시킨다. 피검체 P는 갠트리 G의 통 모양 돔에 재치(載置)된다. 이 회전 중에, X선관(21)으로부터 일정 간격으로 X선이 폭사된다. 피검체 P를 투과한 X선은 그때마다, 대향하는 검출기(80)에 의해 검출된다. 즉, 회전중의 각각의 투영 각도마다 검출기(80)에서 디지털량으로 되는 프로젝션 데이터(프레임 데이터)가 출력된다. 이 프로젝션 데이터는, 기울기/종렬 배치에 의한 검출 데이터이다. 이 검출에 의한 수집된 프로젝션 데이터를 PD1, PD2, PD3,…, PDn으로 하면, 예를 들면 시계열상에서 근접하는 복수 프레임의 프로젝션 데이터 PD1, PD2, PD3를 이용하여 전술한 시프트 앤드 애드를 실시하는 것으로 투영 각도θ=θ1에서 제1 직교좌표계(X1, Y1)로 변환된 프로젝션 데이터 PD_θ1을 얻을 수 있다. 마찬가지로, 프로젝션 데이터 PD2, PD3, PD4를 이용하여 전술한 시프트 앤드 애드를 실시하는 것으로 투영 각도θ=θ2에서 제1 직교좌표계(X1, Y1)로 변환된 프로젝션 데이터 PD_θ2를 얻을 수 있다. 이하, 이것을 반복하는 것으로, 원래의 프로젝션 데이터 PD1, PD2, PD3,…, PDn를 수집한 투영 각도(수집 타이밍)와는 다른 투영 각도(타이밍)이며, 스캔 방향에 따른 제1 직교좌표계의 프로젝션 데이터 PD_θn로 변환할 수 있다. 이에 따라, 자동적으로 틈새 G의 영역의 화소치를 보완할 수 있다. 이 때문에, 이 프로젝션 데이터 PD_θn에 종래 주지의 재구성법을 적용하는 것으로, CT단층상을 얻을 수 있다.

이러한 구성으로 하기 위해서, 본 실시 형태에서는, 통상의 CT의 재구성에 필요한 프레임 수집 속도보다 빠르고, 더욱 세밀한 피치(pitch)로 각 뷰의 데이터 수집을 실시하고 있다. 본 실시 형태에 따른 검출기(22)는, 직접변환형의 반도체 검출기이므로, 그러한 고속의 데이터 수집에 대응할 수 있다.

이와 같이 복수의 모듈 M이 스캔 방향에 따라 또는 그에 대해 비스듬하게 배치되는 것과 동시에, 스캔 방향으로 직교하는 방향에는 정렬시키고 있다. 이 때문에, 전술한 제1 실시 형태의 검출기의 이점을 향수할 수 있는 것과 동시에, X선 입사면을 넓게 2차원으로 확장한 검출기(80)을 제공할 수 있다. 따라서, 이 검출기(80)을 탑재한 X선 CT스캐너도, 불감대의 부분이 없고 또한 보다 적은 X선 피폭으로 끝나는 것과 동시에, 보다 아날로그적인 자연스러운 감각이면서, 해상도가 높은 X선 단층상을 제공할 수 있다.

(변형례)

도 22에, 상술한 실시 형태의 제1 변형례에 따른 X선 검출기(90)를 도시한다. 같은 그림에 도시한 바와 같이, 이 검출기(90)도 하우징(91)의 내부에 메인보드(92)를 구비하고, 이 메인보드(92)의 동일 상면에, 전술한 제1 실시 형태에서 설명한 검출기(22)의 모듈 M의 배열과 제2 실시 형태로 설명한 검출기(80)의 모듈 M의 배열을 조합한 모듈 배열을 갖게 하고 있다. 각 모듈 M의 구조 및 배열은 전술한 각 실시 형태의 그것과 같다.

이 기울기/종렬 배열의 특징은, 제1 X축：X1(스캔 방향) 및 제1 Y축：Y1에 따라 2차원으로 배열한 복수의 모듈 M의 군MA에 더하여, 제1 X축：X1의 방향(횡방향)의 한가운데의 모듈 배열 MB만이 제1 Y축：Y1의 방향(종방향)에 따라 연장되고 있다. 즉, 모듈군 MA에서 모듈군 MC가 종방향으로 뚫고 나온 형태를 이루고 있다. 이 때문에, X선 입사창 W도 이 「2차원＋1차원(화소로 본 경우, 2차원)」의 모듈 배열 구조에 맞추어 형성되고 있다.

이것은, 이 검출기(90)가 파노라마 촬상용의 검출기와 X선 CT용의 검출기를 겸용하고 있기 때문이다. 파노라마 촬상용 시에는, 신호 처리 측에 있어서, 모듈군 MB 및 MC만을 사용하고, X선 CT용 시에는 신호 처리 측에 있어서 모듈군 MA만을 사용하면 좋다. 이에 따라, 1대의 검출기(90)에 의해서 양쪽 모두의 모달리티에 대응할 수 있어 그 범용성을 높일 수 있다.

도 23에, 도 22에 도시한 겸용 타입의 검출기(90)에 있어서의 모듈 M의 실장법을 도시한다. 도 23에 도시한 바와 같이, 동일 사이즈 및 동일 장변상(長邊狀)의 모듈 실장 기판(프린트 기판) PB1~PBn를 복수 준비한다. 이 기판 PB1~PBn은 모두, 모듈 M의 제2 Y축：Y2의 방향의 길이보다 틈새 G의 분(分)만큼 큰 폭을 가지고 있다.

이 각 모듈 실장 기판 PB1(~PBn)에 소망수의 모듈 M을 각각 소망 위치에 실장한다. 이 실장은, 도시와 같이, 구성하고 싶은 검출면의 형상에 맞추어서 결정할 수 있다. 제1 모듈 실장 기판 PB1이면, 그 횡방향의 한가운데의 위치에 1개 모듈 M이 실장된다. 제11번째의 모듈 실장 기판 PB11이면, 그 횡방향의 소정 위치에 9개의 모듈 M이 각각 실장된다.

그 다음으로, 이러한 모듈 실장 기판 PB1~PBn를 스캔 방향으로서 정한 제1 X축：X1에 대해 각도 α로 예를 들면 도시하지 않는 메인보드 상에 비스듬하게 설치한다. 이 때, 모듈 실장 기판 PB1~PBn는 서로 접해 배치하면 좋다. 이에 따라, 도시하지 않지만, 제2 Y축：Y2의 방향으로 틈새 G가 자동적으로 설정된다. 각 모듈 실장 기판 PB1(~PBn)의 양단 또는 한쪽 편으로부터 메인보드에 신호선을 접속한다.

이에 따라, 모듈 실시 기판이 동일한 사이즈 및 형상을 가지고, 또는, 그 형상이 구형이므로, 모듈의 실장이 용이화 되어 검출기의 제조 코스트도 억제된다.

도 24에, 상술한 실시 형태의 제2 변형례에 따른 X선 검출기(93)을 도시한다. 같은 그림에 도시한 바와 같이, 이 검출기(93)도 하우징(91)의 내부에 메인보드(92)를 구비하고, 이 메인보드(92)의 동일 상면에, 전술한 제1 실시 형태에서 설명한 검출기(22)의 모듈 M의 배열과 평행사변형을 이루도록 배열된 모듈 M을 조합한 모듈 배열을 갖게 하고 있다. 각 모듈 M의 구조 및 배열 그 자체는 전술한 각 실시 형태의 그것과 같다.

이 기울기/종렬 배열은, 제1 X축：X1(스캔 방향)에 평행한 2변을 가지고 또한 제1 Y축：Y1에 각도 β(예를 들면, β=α이며, β=14.1°)로 비스듬하게 되는 2변을 가지는 평행사변형을 이루도록 2차원 배열한 복수의 모듈 M의 군MD를 가진다. 이 모듈 M의 군MD는, 이 평행사변형의 2사면(斜面)에 평행한 중심부의 모듈 열이 그대로 사면 상하로 뚫고 나온 모듈렬군 ME를, 그 일부로 포함한다. 이 때문에, X선 입사창 W도 이 「2차원＋1차원(화소로 본 경우, 2차원)」의 모듈 배열 구조에 맞추어 형성되고 있다.

이 X선 검출기(93)도 파노라마 촬영과 X선 CT촬영에 겸용된다. 이 때문에, 이 검출기(93)에는, 회전 기구(94)가 설치되고 있다. 이 회전 기구(94)에 의해, 파노라마 촬영 때에는 자세(1)을 채택한다. 즉, 각도 β=0이 되도록 검출기(93)가 도 24 상에서 반시계방향으로 회전한다. 이 때문에, 전체의 모듈 M이 제1 Y축：Y1에 평행하게 늘어서지만, 제1 X축：X1에 대해 오른쪽 상승의 기울기/종렬의 배치가 된다. 이 기울기/종렬 배치 상태에서, 1차원 배열의 모듈군 ME가 파노라마 촬영에 제공된다.

한편, 회전 기구(94)에 의해, X선 CT촬영 때에는 자세(2)를 채택한다. 즉, 제1 Y축：Y1에 대해 각도 β=14.1°만큼 기울어지게 된다. 이에 따라, 모듈군 MD는 스캔 방향, 즉 제1 X축：X1에 평행한 평행사변형을 이룬다. 이 상태에서 모듈군 MD의 각 모듈에서 검출한 신호가 X선 CT촬영에 사용된다.

이에 따라, 1대의 검출기(93)에 의해서 양쪽 모두의 모달리티에 대응할 수 있어, 그 범용성을 높일 수 있다. 또한, X선 CT 촬영 시에는, 스캔 방향에 대해 비스듬한 화소 배열에는 되지 않지만, 동일한 시야 F4를 확보하려고 했을 때에, 도 22의 모듈군 MA의 경우 보다도 모듈 수가 적어도 되는 이점이 있다. 덧붙여 각도 β의 값은 상술한 것으로 한정되지 않는다.

도 25에 제3의 변형례를 설명한다. 이 변형례는 본 발명에 적용 가능한 방사선 검출기의 모듈의 다른 배열 구조에 관한 것이다. 같은 그림에 도시한 X선 검출기(95)는, 복수의 모듈 M을 제1 Y축：Y1에 따라 종렬 상태로 또한 제1 X축：X1 및 제1 Y축：Y1에 대해 각도 α의 비스듬한 상태에서 1차원에 종렬 배치한 것이다. 이 모듈 M그 자체는, 전술한 실시 형태 및 변형례의 것과는 달라, 그 검출면은 평행사변형을 이루고 있다. 평행사변형이면, 장방형의 평행사변형이어도, 정방형의 평행사변형이어도 무방하다. 이러한 모듈 M이 기지량의 폭의 틈새 G로 종렬 배치되어 있다. 다만, 각 모듈 M에는 제2 직교좌표계(X2, Y2)에 따라 복수의 검출 엘리먼트 S가 2차원으로 배치되어 있다. 이 때문에, 각 모듈 M의 검출 엘리먼트 S는 각각 스캔 방향에 대해 비스듬하게 기운 채로 스캔되어, 지금까지 설명해 온 정방형의 모듈과 같은 작용 효과를 발휘한다. 덧붙여 이 평행사변형의 모듈 M의 경우, 제2 X축：X2의 방향의 양단부에 존재하는 정방형의 화소가 되지 않는 부분에는, 화소를 형성하지 않도록 해도 무방하다.

그런데, 전술한 실시 형태에서는, 전 화소 분(分)에 대응한 검출 엘리먼트 S 및 데이터 수집 회로(51n)는 ASIC에 의해 CMOS에서 일체로 구성되어 있다고 하였다. 그렇지만, 이 데이터 수집 회로(51n)는, 검출 엘리먼트 S의 군과는 서로 별체의 회로 또는 디바이스로서 구성해도 무방하다.

덧붙여 본 발명은, 반드시 상술한 실시 형태 및 그 변형례의 구조로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 한층 더 적당히 변형 가능하다.

예를 들면, 전술한, 검출기(22)의 모듈 M의 상호간에 틈새 G가 존재하는 것의 영향의 경감, 즉 화상의 균일화를 도모하는 다른 수단을, 도 26에 도시한 바와 같이 구성할 수 있다. 같은 그림에 도시한 바와 같이, 틈새 G의 모듈 M의 측면을, 전기적 절연성을 가지고 또한 에너지 흡수 능력이 높은, 예를 들면 판상의 차폐체(遮蔽體, 97)로 채운다. 이에 따라, 모듈 M의 측면에서 입사하는 X선을 줄일 수 있으며, 모듈 M의 주변부에서 검출 감도의 균일성이 저하되는 영향을 되도록 억제할 수 있다. 이 차폐체(97)는, 틈새 G보다 얇은 텅스텐, 몰리브덴, 납 등의 소재를 절연 코팅 하거나 고비중의 세라믹판 등의 절연성이 높은 소재 그 자체로 형성하거나 하면 좋다. 덧붙여 이 차폐체(97)의 설치와 전술한 도 8의 단계 S7에서 설명한 전처리를 병용하는 것으로, 화상 균일화의 효과는 보다 향상한다.

게다가 모듈 상호 사이에 마련하지 않으면 안 되는 틈새의 폭을 보다 좁게 하는 구성으로서, 센서 부분(하전 전극 E1, 검출층 K1, 및 집전전극 E2)의 크기를 약간, ASIC층 K2(차지 앰프(52) 등)보다 넓게 하고, 모듈 주변부의 화소를 크게 해도 무방하다. 이에 따라, 틈새 G에 입사하는 X선량을 등가적으로 줄일 수 있어 틈새 G로 인한 전술한 영향을 억제할 수 있다.

게다가 전술한 것처럼, 화상 프로세서(35)로 설정되는 가상 메모리 공간 VM에 서브 픽셀법에 따라 얻을 수 있던 화소치가 매핑 되지만, 이 매핑을 이하와 같이 변형해도 무방하다. 이 변형은, 복수의 모듈 M을 메인보드(102)에 배치할 경우에, 실제로는 아무래도 불규칙성이 생기므로, 결국, 틈새 G의 폭도 규정치에서 벗어나는 것을 고려한 것이다. 구체적으로는, 모듈 M을 배치한 후에, 그 상호간의 틈새 G의 폭의 실제치를 광계측기 등의 계측 수단으로 측정한다. 이 측정 결과에 따라, 화상 프로세서(35)는 가상 메모리 공간 VM에 화소치를 매핑하는 위치(즉 화소)를 변경한다. 이에 따라, 모듈 M의 배치의 불균형을 화소치의 매핑으로 흡수할 수 있으므로, 그 만큼, 모듈 배치에 요구되는 배치 정도가 완화된다.

산업상의 이용 가능성

본 발명에 의하면, X선 피폭량을 억제할 수 있고, 또한 X선에 의한 검출을 높은 해상도로 실시할 수 있는, 모듈의 기울기/종렬 배치에 의한 스캔의 방사선 검출기 및 이 검출기를 이용한 방사선 촬상 장치를 제공할 수 있다.

1: 치과용의 파노라마 촬상 장치(방사선 촬상 장치)
3: 콘솔
21: X선관(방사선원)
22: 검출기(방사선 검출기)
33: 컨트롤러
35: 화상 프로세서
51: 데이터 수집 회로
81, 90, 95: 검출기
97: 차폐체(遮蔽體)
S: 검출 엘리먼트(화소)
M: 모듈
VM: 가상 메모리 공간

Claims (25)

1. 입사하는 방사선을 그 방사선량에 따른 화소 마다의 전기량의 데이터로 변환하는, 각 화소를 이루는 검출 엘리먼트를 복수 가지는 모듈을 복수 구비한 방사선 검출기에 있어서,
   상기 복수의 모듈은, 해당 방사선 검출기의 스캔 방향을 제1 X축과 해당 제1 X축에 직교하는 제1 Y축 중 한쪽의 축의 방향으로 설정했을 때의 해당 제1 X축 및 해당 제1 Y축 중 적어도 한쪽을 따라서 동일면 상에서 기지폭(旣知幅)의 간격으로 서로 인접하여 배열되고,
   상기 모듈의 각각의 상기 복수의 검출 엘리먼트는, 상기 제1 X축 및 제1 Y축에 대해 각각 비스듬하게 설정되고 또한 서로 직교한 제2 X축과 제2 Y축에 따라 2차원적으로 배열되는,
   것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 서로 인접하는 모듈의 상호간의 틈새에, 해당 틈새보다 좁은 폭을 가지고, 표면을 전기적인 절연체로 씌우고, 또는, 상기 검출 엘리먼트와 동등 또는 그 이상의 비중의 소재를 내부에 배치한 차폐체(遮蔽體)를 배치한 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 절연체는, 텅스텐, 몰리브덴, 구리, 납, 카드뮴 텔루르(Cadmium Telluride: CdTe), 또는, 고비중 세라믹을 포함한 물질을 전기적 절연 처리한 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 기지폭(旣知幅)의 간격은 상기 화소의 사이즈의 1/N(N는 2이상의 양의 정수)의 정수배인, 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 복수의 모듈은 상기 제1 X축 또는 제1 Y축을 따라 1차원적으로 배치되는, 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 복수의 모듈은 상기 제1 X축 및 제1 Y축을 따라 2차원적으로 배치되는, 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 복수의 모듈은, 부분적으로는 상기 제1 X축 또는 제1 Y축을 따라 1차원적으로 배치되는 것과 동시에, 다른 부분적으로는 상기 제1 X축 및 제1 Y축을 따라 2차원적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 모듈은, 해당 복수의 모듈이 그 전체로 상기 방사선을 입사하도록 형성하는 실제의 검출면의 영역에 내접(內接)하는 시야, 외접(外接)하는 시야, 또는, 그 외접하는 시야보다 큰 시야를 가상적으로 설정 가능하게 배치되는, 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 모듈의 각각은, 상기 제2 X축 및 상기 제2 Y축의 방향으로 같은 수의 정방형(正方形)의 상기 검출 엘리먼트를 배치한 전체가 정방형의 검출면을 가지는 모듈인 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 엘리먼트의 각각은, 상기 방사선을 디지털량의 상기 전기신호로 직접변환하도록 형성되는 방사선 검출기.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 전기량의 데이터를 화소 데이터로 처리하는 처리 회로를 구비하고, 이 처리 회로는 상기 방사선의 입자수를 계수(計數)하여, 해당 계수 결과에 근거하는 상기 화소 데이터를 생성하도록 구성한 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 회로는 ASIC층으로서, 상기 반도체층에 적층 상태에서 일체로 만들어지고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검출기.
13. 방사선원과,
    이 방사선원으로부터 방사되는 방사선을 그 방사선량에 따른 화소 마다의 디지털 전기량의 데이터로 변환하고 또한 각 화소를 이루는 검출 엘리먼트를 복수 가지는 모듈을 복수 구비하고, 해당 복수의 모듈로부터 출력되는 상기 데이터를 프레임 데이터로서 규칙적으로 반복 출력하는 방사선 검출기와,
    상기 프레임 데이터를 화상 데이터로 생성하는 화상 생성 수단을 구비한 방사선 촬상 장치에 있어서,
    상기 복수의 모듈은, 해당 방사선 검출기의 스캔 방향을 제1 X축과 해당 제1 X축에 직교하는 제1 Y축 중 한쪽의 축의 방향으로 설정했을 때의 해당 제1 X축 및 해당 제1 Y축 중 적어도 한쪽을 따라서 동일면 상에서 기지폭(旣知幅)의 간격으로 서로 인접하여 배열되고,
    상기 모듈의 각각의 상기 복수의 검출 엘리먼트는, 상기 제1 X축 및 제1 Y축에 대해 각각 비스듬하게 설정되고 또한 서로 직교한 제2 X축과 제2 Y축에 따라 2차원적으로 배열되는,
    것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 방사선원 및 상기 방사선 검출기의 쌍을, 해당 방사선원만을, 또는, 해당 방사선원만을 피검사자에 대해서 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 화상 생성 수단은, 상기 방사선 검출기의 화소 각각보다 작은 사이즈의 화소를 2차원적으로 배열한 가상 메모리 공간을 이용하여, 서브 픽셀법에 의해, 상기 화소 데이터를 해당 가상 메모리 공간의 각 화소의 화소치로 변환하는 변환 수단을 구비하고,
    상기 가상 메모리 공간의 화소는 상기 제1 X축 및 제1 Y축으로 이루어지는 좌표계에 준하여 매핑되고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 가상 메모리 공간이 나타내는 2차원의 메모리 공간의 사이즈는, 상기 복수의 모듈이 그 전체에서 상기 방사선을 입사하도록 형성하는 실제의 검출면의 영역에 내접(內接)하는 시야에, 외접(外接)하는 시야에, 또는, 그 외접하는 시야보다 큰 시야에 상당하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가상 메모리 공간이 나타내는 2차원의 메모리 공간의 각 화소의 사이즈는, 상기 각 모듈의 화소의 사이즈보다 작은 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 가상 메모리 공간이 나타내는 2차원의 메모리 공간의 각 화소의 사이즈는, 상기 각 모듈의 화소의 사이즈의 1/N(N는 2이상의 양의 정수)의 정수배 이하인 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변환 수단은, 상기 프레임 데이터의 화소 데이터를 상기 가상 메모리 공간에 중첩했을 때에 해당 가상 메모리 공간의 각 화소를 점유하는 상기 화소 데이터의 면적비에 근거해 해당 가상 메모리 공간의 각 화소의 값을 연산하는 연산 수단과, 이 연산 결과를 해당 가상 메모리 공간의 각 화소에 매핑하는 매핑 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
20. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변환 수단은, 상기 방사선 검출기로부터 일정기간마다 출력된 상기 복수의 프레임 데이터의 화소 데이터를 상기 가상 메모리 공간 상에서의 이동량을 가미하여 중첩했을 때에 해당 가상 메모리 공간의 각 화소를 점유하는 화소 데이터의 면적비에 근거해 해당 가상 메모리 공간의 각 화소의 화소치를 연산하는 연산 수단과, 이 연산된 화소치를 해당 메모리 공간의 각 화소에 매핑하는 매핑 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 연산 수단은, 상기 검출면에 있어서 상기 복수의 모듈의 상호간에 위치하는 틈새에 상당하는 화소는 화소치가 0이라고 가정하고 상기 메모리 공간의 각 화소의 화소치를 연산하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화상 생성 수단은,
    상기 방사선 검출기로부터 출력되는 상기 프레임 데이터에, 상기 복수의 모듈의 상호간의 틈새에 검출 화소가 없는 것으로 인해 발생하는 감도 얼룩을 보정하고, 재구성 후의 화상의 균일화를 도모하기 위한 처리를 가하는 균일화 수단과,
    이 균일화 수단에 의해 감도 얼룩을 보정한 상기 복수의 프레임 데이터를 이용하여 화상을 재구성하는 재구성 수단
    을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선 촬상 장치.
23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 매핑 수단은, 계측 수단에서 계측된, 상기 복수의 모듈의 상기 틈새의 실제치를 고려하여, 상기 연산 수단의 연산 결과를 상기 메모리 공간의 각 화소에 매핑하는 것을 특징으로 한 방사선 촬상 장치.
24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈은 상기 방사선이 입사하는 방향에서 보았을 때에 정방형의 X선 입사면을 가지고,
    상기 제1 X축 및 제1 Y축과, 상기 제2 X축 및 제2 Y축과 사이의 상대적인 각도는 6°~ 20.7°의 범위에 있는, 것을 특징으로 하는 방사선 검출기 또는 방사선 촬상 장치.
25. 제24항에 있어서,
    상기 상대적인 각도는, 바람직하게는, 14.08°인 것을 특징으로 하는 방사선 검출기 또는 방사선 촬상 장치.

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