JPH02231554A - 放射線像受像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば医療分野において人体組織等の観察等
に用いられる、Ｘ線等の放射線を利用して対象物の像を
得るための装置に関する。

〈従来の技術〉 放射線を利用して対象物の像を得る装置として、従来、
Ｘ線写真等のフィルムのほか、イメージインテンシファ
イア、イメージングプレート、あるいは半導体検出器ア
レイ等を用いてＣＲＴ上に画像を表現する装置等がある
。

第１０図乃至第１２図は、従来の半導体検出器アレイを
用いたＸ線受像装置の説明図である。

半導体検出器アレイは、第１０図に示すように、ＣｄＴ
ｅやＨｇＴｚ等の半導体Ｓの一面に共通のバイアス電極
１０１を形成し、他面には複数の信号取り出し電極１０
２・・・１０２を形成したもので、バイアス電極１０１
に逆バイアス電圧が印加される。半導体ＳにＸ線等の放
射線が入射したときに発生する電荷は、その入射位置に
対応する信号取り出し電極１０２からパルス信号として
取り出され、そのパルス信号を波高弁別後に計数するこ
とによって、各信号取り出し電極１０２・・・１０２が
配設された領域を画素する濃淡情報が得られる。

そして、このような半導体検出器アレイ１００を、第１
１図に示すように、上述の信号処理を行う回路１０３と
ともに２次元状に並べ、Ｘ線管１０４からのＸ線を被写
体Ｗを介して受線することによって、ＣＲＴ　１　０　
５上にＸ線像を得ている。

あるいは、第１２図に示すように、アレイ１００および
信号処理回路１０３を１次元状に並べて、Ｘ線管１０４
と被写体Ｗとの間に設けたスリット１０６と連動させて
スキャンすることによって、同様にＣＲＴ　１　０　５
上にＸ線像を得ている。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のような従来の半導体検出器アレイを用いた受像装
置では、放射線の被写体もしくは大気による散乱線を効
率よく除去する構造になっていないため、得られる像は
散乱線による劣化から免れることはできなかった。

このことはフィルムやイメージインテンシファイア等を
用いた他の従来装置も同様である。

なお、散乱線グリッドを受線面近傍に設けることによっ
て散乱線を吸収する方法もあるが、グリソドのピンチを
画素幅に応じて製作することが困難であること、グリッ
ドを各画素に対応させて正確に位置決めすることが困難
であること、更に、２次元状に並べられた画素について
は格子状のグリッドを必要とするが、現状ではこのよう
なグリッドがないこと等から、実際に散乱線を有効に除
去することは極めて難しい。

本発明の目的は、散乱線による影響を大幅に削減して、
高画質の像を得ることのできる放射線像受像装置を提供
することにある。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、第１図に示す基本
概念図を参照しつつ説明すると、本発明では、放射線の
入射側表面に共通のバイアス電橿ａが形成され、かつ、
その裏面にはそれぞれが画素に対応する複数の信号取り
出し電極ｂ・・・ｂが形成サた半導体検出器アレイＣの
、そのバイアス電極ｂの表面に、各信号取り出し電極ｂ
・・・ｂに対応するそれぞれの領域を交互に遮蔽するよ
う複数の放射線遮蔽体ｄ・・・ｄを所定の厚さで形成し
ている。

そして、この半導体検出器アレイＣを、放射線遮蔽体ｄ
・・・ｄが形成された画素と形成されていない画素の検
出平面上での位置が入れ替わるようにスキャンさせる駆
動手段ｅを設けるとともに、信号処理回路ｆでは、その
スキャン前後の各信号取り出し電極ｂ・・・ｂからの信
号を組み合わせて画像を形成するよう構成している。

〈作用〉 遮蔽体ｄが形成されていない画素領域に入射する放射線
のうち、ある角度以上の大角度で入射しようとする放射
線は、この領域に隣接形成された所定高さ助遮蔽体ｄに
よって阻止され、散乱線の影響は軽減する． 一方、遮蔽体ｄ・・・ｄが形成された画素領域には直接
線も入射しなくなるが、アレイＣを上述のようにスキャ
ンさせることにより、遮蔽体ｄ・・・ｄが形成されてい
ない画素領域によって全検出平面をカバーできる。

く実施例〉 第２図は本発明実施例の半導体検出器アレイＡの外観図
である。

ＣｄＴｅやＨｇｌ．等の半導体１の表面に共通のバイア
ス電極２が形成され、その裏面には複数の信号取り出し
電極３・・・３がマトリクス状に形成されている。

そして、バイアス電極２の上面における、各信号取り出
し電極３・・・３に対応する各領域には、交互に放射線
遮蔽体４・・・４が形成されている。

放射線遮蔽体４・・・４は、フォトリソグラフイと電気
めっき技術を用いて少なくとも１種類の金属を該当箇所
に部分めっきしたもので、好ましくは２種類以上の金属
を層状にめっきし、下層から上層に向かうに従い放射線
吸収係数が大きくなるような金属を選ぶとよい。この例
では、下層の金属４ａとしてＮｉもしくはＣｕを、上層
の金属４ｂとしてＰ　ｂ　／　Ｓ　ｎを用いている。

このような半導体検出器アレイＡを複数個用いて、従来
の第１１図と同様に面センサを形成するが、このような
面センサを形成した場合でも、その全体を１画素分だけ
例えば上下方向にスキャンさせる駆動機構を設ける。な
お、この駆動機構は従来のラインセンサをスキャンさせ
るものと同等のものでよい。

そして、各信号取り出し電極３・・・３の出力は、第３
図に示すような信号処理回路に導かれる。すなわち、各
信号取り出し電極３・・・３ごとに波高弁別回路１１と
カウンタ１２が設けられ、全てのカウンタ１２・・・１
２の出力はそれぞれ画素濃淡情報としてメモリ１３内の
対応するアドレスに記憶される。

第４図は本発明実施例の面センサの画素とメモリ１３の
アドレスとの関係を模式的に示す動作原理図で、（ａｌ
はスキャン前の面センサの位置を示す図で、（ｂ）は１
画素分下方にスキャン後の面センサの位置を示す図であ
り、それぞれ斜線部分が放射線遮蔽体４を形成した画素
を表している。また、（Ｃ）はメモリ１３内のアドレス
を検出平面上での画素位置に対応させて示す図である。

この実施例において、まず、第４図（ａ）に示す位置で
放射線を受像する。このとき、全画素のうち、放射線遮
蔽体４が形成されていない画素についてのみ直接線のデ
ータが得られ、メモリ１３内には同図（Ｃ）に“ａ”を
付したアドレスについてのみデータが格納される。

次に、面センサ全体を第４図ｔｂ＋に示すように１画素
分下方にスキャンさせて放射線を受像する．この１画素
分のスキャンにより、検出平面上において放射線遮蔽体
４・・・４の形成された画素と形成されていない画素と
の位置が入れ替わるので、このスキャン後の受像によっ
て、メモリ１３内には同図（Ｃ）に“ｂ”を付したアド
レスにデータが格納され、このスキャンの前と後との受
像により、検出平面における全画素のデータが得られる
わけである。

ここで、第２図に示す半導体検出器アレイＡの、放射線
遮蔽体４が形成されていない画素領域に入射する放射線
は、その周囲に存在する所定高さを持った放射線遮蔽体
４・・・４により、入射面に直交する線に対してある角
度以上の大角度を持つものが遮蔽される結果、散乱線が
殆んど入射せず、ほぼ直接線のみとなる。従って、メモ
リ１３内に格納されるデータは、散乱線の影響の少ない
データとなり、高画質の画像が得られる。

ところで、放射線源としてＸ線管等の点線源を用いる場
合には、線源からの放射線は広がりを持つ。従って、こ
の場合には直接線についてもその検出平面上での画素位
置に応じて異なる角度でセンサに入射するから、この点
を考慮して放射線遮蔽体４・・・４を形成する必要があ
る。

第５図は点線源を用いた場合の直接線の入射角度と放射
線遮蔽体４・・・４の形状の１次元的な説明図である。

この図において（ａ）はセンサの中央部で、（Ｃｌは最
端部、山）はその中間部分を示している。

中心部分では直接線は検出平面に対してほぼ直角に入射
するのに対し、端へ行くほど傾斜がきつくなる。従って
、中心部分では第５図（ａ）に示すように、放射線遮蔽
体４・・・４は画素全面を覆うように形成すればよいが
、端部では同じように放射線遮蔽体４・・・４を形成す
ると入射しなければならない直接線もその一部が遮蔽さ
れてしまうので、同図（ｂ）．　（Ｑ）に示すように、
端部へ向かうほど放射線遮蔽体４・・・４の幅を狭くす
る必要がある。なお、この幅については、直接線の入射
角に応じて、第５図に図示するｌ，，ｌ！およびｌ３の
寸法が一致するように定めればよい。

面センサでは、以上のことは２次元的に考慮する必要が
あり、この場合、第６図に斜線で示すような平面形状の
放射線遮蔽体４・・・４を作ればよい．すなわち、（ａ
ｌは中心部分、ｆｃ）は最も隅の部分で、山｝はその中
間部分の形状を示している。このとき、（ｂｌおよび（
Ｃ）に示すように、直接線が放射線遮蔽体４の形成され
た画素領域に入射しないように、ごく薄い「形の遮蔽壁
４０・・・４０を設けることが望ましい。この遮蔽壁４
０・・・４０の形成により、非遮蔽画素の有感面積はわ
ずかに減少するが、この部分は隣接画素とのクロストー
クの原因となる箇所であるため、画像のぼけを抑止する
効果も期待できる。

さて、次に、以上のような放射線遮蔽体４・・・４の存
在によって、これらに吸収され、あるいは検出器有感面
に到達する放射線に関して、線源としてＸ線管７０を用
いた場合について第７図を参照しつつ考察する。

Ｘ線管７０から放射され、被写体Ｗを透過して検出平面
に到達するＸ線は、その経過過程によって５つに分けら
れる。なお、この例では遮蔽体４で遮蔽された画素につ
いても信号を取り出している。

図中でＩで示すものは、゛被写体Ｗを透過して非遮蔽画
素領域に入射し、直接線としてカウントされるＸ線であ
る。■は、同じく直接線であるが、遮蔽体４によって吸
収され、カウントされないものである。

また、■は被写体Ｗにより散乱され、進行方向が変化し
て遮蔽画素領域に入射して、散乱線信号としてカウント
されるＸ線である。■は同じく敗乱線であるが、遮蔽体
４によって吸収され、カウントされないものである。更
にＶは、同じく散乱綿であるが、非遮蔽画素領域に入射
して、直接線としてカウントされるものである。

以上のことから明らかなように、この例において■と■
で示される散乱線量が直接線像から除去されることにな
り、散乱線による影響は大幅に低減する。なお、■で示
される直接線はスキャン後にカウントされ、問題はない
。

更に、■の散乱線のカウント値は、原理的に散乱線の空
間分布情報となり、遮蔽体４・・・４の組成、高さの比
を最適化することによって、直接線カウント値中に含ま
れた散乱線成分（Ｖ）と同程度の量とすることができ、
あるいは同程度にならなくとも適当な信号処理を施した
後、これを直接線信号Ｉ＋Ｖから減算することによって
■の影響をも除去することができ、より鮮明な画像を得
ることができる。

本発明は面センサのみならず、第１２図に示すようなラ
インセンサにも適用できる。ラインセンサは、通常、ス
キャン方向に数画素を持った、本質的には面センサによ
るマルチラインで構成される．この場合、本発明を効率
的に適用するには、マルチラインの上半分と下半分とが
互いに対称となるように放射線遮蔽体４・・・４による
遮蔽画素を設け、そのライン数の半分づつ連続的にスキ
ャンさせつつデータを得て行くことが望ましい．その例
と動作原理を第８図に示す。

この図においては、スキャン方向に４画素を持つライン
センサの例を示している。そして、上方の２ラインと下
方の２ラインとが上下に線対称となるような位置に遮蔽
体４・・・４を設けている．この場合、２画素分ずつス
キャンさせつつ順次画素データを採取していく。第８図
（ａ）〜（Ｃ）はそのスキャン過程における画素位置で
、同図（ｄ）は画素データを格納するメモリのアドレス
を示している．この例でも、２画素分のスキャンによっ
て遮蔽画素と非遮蔽画素との検出平面上での位置が入れ
替わり、その連続によって全検出平面をカバーできる．
なお、クロストークを防止する対策として、第６図（ｂ
ｌ，　（Ｃｌに示すような遮蔽壁４０を形成するほかに
、放射線遮蔽体４の形成領域を工夫することも考えられ
る。第９図はその説明図である。同図（ａｌに示すよう
な遮蔽体４のみでは、特に点線源に対して中心から離れ
た部分でクロストークが生じやすい。そこで、同図（ｂ
）に示すように、放射線遮蔽体４を、中心側に隣接する
非遮蔽画素の領域にまで若干量Δだけはみ出させ、この
部分に斜めに入射する放射線を吸収することで、クロス
トークを防止することができる。

また、本発明に基づく面センサを用いた受像装置におい
ては、■画素分のスキャンによって情報損失のない像が
得られるわけであるが、スキャンをしない場合でも、情
報量は半減するもののリアルタイムで像が得られる。こ
のことを利用して、被写体の目標部分を探し出すのには
スキャンを行わずに撮像し、これによって探しだされた
目標部分だけをスキャンさせて正確に↑最像するという
ような使用方法も可能である。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、放射線の入射側
の各画素領域に交互に所定の高さの放射線遮蔽体を形成
することによって、その形成されていない隣接する画素
領域への散乱線の入射を阻止するよう構成したので、全
ての画素への散乱線入射量が大幅に低減し、鮮明な像を
得ることが可能となった。

また、放射線遮蔽体が形成された画素の信号をも取り出
すように構成すると、散乱線の分布像をも得ることが可
能となるとともに、この散乱線の情報を、直接線によっ
て形成した画像情報から直接もしくは信号処理後に差し
引くことによって、より鮮明な像を得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す基本概念図、第２図は本発
明実施例の半導体検出器アレイの外観図、 第３図はその信号処理回路の構成例を示すブロック図、 第４図は本発明実施例の面センサの画素とメモリのアド
レスの関係を模式的に示す動作原理図、第５図は本発明
実施例に点線源を用いた場合の直接線の入射角と放射線
遮蔽体４・・・４の形状の１次元的説明図、 第６図は同じく点線源を用いた場合の放射線遮蔽体４・
・・４０２次元形状の説明図、第７図は本発明実施例の
作用説明図、 第８図は本発明をラインセンサに適用した場合の動作原
理図、 第９図は本発明の放射線遮蔽体４・・・４の形状の変形
例の説明図である。 第１０図は従来の半導体検出器アレイの外観図、第１１
図および第１２図はそれぞれ従来の半導体検出器アレイ
を用いて面センサおよびラインセンサを構成した放射線
受像装置の説明図である。 １・・・半導体 ２・・・バイアス電極 ３・・・３・・・信号取り出し電極 ４・・・放射線遮蔽体 １１・・・波高弁別回路 １２・・・カウンタ １３・・・メモリ 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射線の入射側表面に共通のバイアス電極が形成され、
   かつ、その裏面にはそれぞれが画素に対応する複数の信
   号取り出し電極が形成されてなる半導体放射線検出器ア
   レイと、上記各信号取り出し電極から取り出された信号
   を画素濃淡情報として画像を形成する信号処理回路を備
   えた装置において、上記バイアス電極の表面に、上記各
   信号取り出し電極に対応するそれぞれの領域を交互に遮
   蔽するよう複数の放射線遮蔽体を所定の厚さで形成する
   とともに、その遮蔽体が形成された画素と形成されてい
   ない画素の検出平面上での位置が入れ替わるよう上記検
   出器アレイをスキャンさせる駆動手段を設け、上記信号
   処理回路は、上記スキャン前後の上記各信号取り出し電
   極からの信号を組み合わせて画像を形成するよう構成し
   たことを特徴とする放射線像受像装置。