CN110168405A - 光检测器 - Google Patents

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Abstract

该光检测器(100)具备：第一辨别部(4)，其对从多个光电转换元件(1)输出的第一信号进行辨别；第二辨别部(5)，其对基于从多个光电转换元件输出的信号的第二信号进行辨别；以及触发信号生成部(7)，其基于第一辨别部和第二辨别部的辨别结果来生成表示被入射了作为检测对象的光的触发信号。

Description

光检测器
技术领域
本发明涉及一种光检测器，特别是涉及一种包括通过盖革模式进行动作的光电转换元件的光检测器。
背景技术
以往，已知一种包括通过盖革模式进行动作的光电转换元件的光检测器。这种光检测器例如在日本特开2012-60012号公报中被公开。
在日本特开2012-60012号公报中公开了一种光检测器，其具备：多个雪崩光电二极管(光电转换元件)的阵列(SiPM：Silicon Photomultipliers：硅光电倍增管)，所述多个雪崩光电二极管通过被施加击穿电压以上的电压的盖革模式进行动作；多个辨别部，所述多个辨别部将来自各个雪崩光电二极管的输出信号分别转换为矩形脉冲(被二值化后的信号)；以及加法部，其将由多个辨别部生成的矩形脉冲相加后输出。该光检测器构成为：在将矩形脉冲相加得到的加法信号(电流)为3个单位(向雪崩光电二极管入射了3个光子的状态)以上的情况下，输出表示被入射了光的触发信号。另一方面，在由于暗电流等噪声而从雪崩光电二极管输出了比较小的信号的情况下，不会输出(误检测)触发信号。由此，能够高精度地检测是否入射了光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-60012号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在日本特开2012-60012号公报的光检测器中，在将矩形脉冲相加得到的加法信号(电流)为3个单位以上的情况下输出表示被入射了光的触发信号，因此在入射3个以上的光子之前不会输出触发信号。因此，实际上与入射了第1个光子的定时错开地输出触发信号。因而，在日本特开2012-60012号公报的光检测器中存在无法高精度地检测光(光子)入射的准确的时间这样的问题。
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，本发明的一个目的在于，提供一种能够在抑制误检测的同时高精度地检测光入射的准确的时间的光检测器。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的一个方面的光检测器具备：多个光电转换元件，所述多个光电转换元件通过被施加击穿电压以上的电压的盖革模式进行动作，并且通过被入射光来输出信号；第一辨别部，其基于第一阈值来辨别基于从多个光电转换元件输出的信号的第一信号；第二辨别部，其基于比第一阈值大的第二阈值来辨别基于从多个光电转换元件输出的信号的第二信号；以及触发信号生成部，其在第一辨别部辨别为第一信号比第一阈值大、且第二辨别部辨别为第二信号比第二阈值大的情况下，生成表示被入射了作为检测对象的光的触发信号。
在本发明的一个方面所涉及的光检测器中，如上所述那样设置有触发信号生成部，在第一辨别部辨别为第一信号比第一阈值大且第二辨别部辨别为第二信号比第二阈值大的情况下，该触发信号生成部生成表示被入射了作为检测对象的光的触发信号。由此，通过基于比较大的第二阈值辨别从光电转换元件输出的信号，能够抑制由噪声(比较小的信号)引起的误检测。另外，辨别为第一信号比第一阈值大的定时大致准确地反映光子入射的时间。其结果，通过基于由第一辨别部得到的信号和由第二辨别部得到的信号来生成表示被入射了作为检测对象的光的触发信号，能够在抑制误检测的同时高精度地检测光入射的准确的时间。
在上述的一个方面所涉及的光检测器中，优选的是，还具备延迟部，该延迟部设置在第一辨别部与触发信号生成部之间，并且用于使从第一辨别部向触发信号生成部传递的信号延迟。在此，第二阈值比第一阈值大，因此基于从光电转换元件输出的信号的第二信号达到第二阈值的时间与从光电转换元件输出的第一信号达到第一阈值的时间相比变长(延迟)。因此，通过在第一辨别部与触发信号生成部之间设置用于使从第一辨别部向触发信号生成部传递的信号延迟的延迟部，能够使第一信号成为High(H水平：高水平)的定时与第二信号成为High(H水平)的定时相比延迟。其结果，能够更高精度地兼顾光入射的准确的时间的检测和误检测的抑制两者。
在上述的一个方面所涉及的光检测器中，优选的是，第二辨别部构成为辨别第二信号的值是否比第二阈值大，该第二信号是将从多个光电转换元件分别输出的第一信号相加得到的信号。在此，第一信号包含与1个光子的入射对应的信号或由噪声引起的弱信号。而且，在对光检测器实际入射光子的情况下，在同时期入射多个光子。由此，第一信号在同时期多个(连续地)产生，因此第二信号连续地变大。另一方面，噪声在多个光电转换元件中偶尔产生，因此第二信号仍然比较小。因此，通过构成为辨别第二信号的值是否比第二阈值大，能够准确地检测是否入射了光，该第二信号是将从多个光电转换元件分别输出的第一信号相加得到的信号。
在上述的一个方面所涉及的光检测器中，优选的是，还具备二值化电路，该二值化电路设置在多个光电转换元件中的各个光电转换元件与第一辨别部之间和多个光电转换元件中的各个光电转换元件与第二辨别部之间中的至少一方，并且将从多个光电转换元件分别输出的信号进行二值化。在此，进行二值化得到的信号(数字信号)与没有被二值化的信号(模拟信号)相比处理负担比较少。因此，通过至少在多个光电转换元件中的各个光电转换元件与第一辨别部之间和多个光电转换元件中的各个光电转换元件与第二辨别部之间中的一方设置二值化电路，能够缩短检测是否入射了光的处理时间。
在该情况下，优选的是，二值化电路设置在多个光电转换元件中的各个光电转换元件与第一辨别部之间和多个光电转换元件中的各个光电转换元件与第二辨别部之间这两方。如果像这样构成，则与二值化电路仅设置在多个光电转换元件中的各个光电转换元件与第一辨别部之间的情况相比，能够进一步缩短检测是否入射了光的处理时间。
在上述的一个方面所涉及的光检测器中，优选的是，第一辨别部构成为对包含模拟信号的第一信号进行辨别，第二辨别部构成为对包含模拟信号的第二信号进行辨别。如果像这样构成，则不需要另外设置用于将从光电转换元件输出的信号进行数字化(二值化)的电路，因此能够简化光检测器的装置结构。
在该情况下，优选的是，还包括信号复制部，该信号复制部设置在光电转换元件与第一辨别部及第二辨别部之间，并且用于复制与向第一辨别部及第二辨别部传递的信号相同的信号，构成为利用由信号复制部复制得到的信号，来输出表示被入射了光的光电转换元件的位置和入射到光电转换元件的光的总量(与入射的伽马射线的能量对应的值)中的至少一方的信号。在此，在利用向多个光检测器中的一个光检测器的外部输出的信号来获取被入射了光的光电转换元件的位置和入射到光电转换元件的光的总量中的至少一方的情况下，由于光电转换元件的寄生电容与后级电路及其它光检测器等构成不期望的低通滤波器(LPF)，因此存在向一个光检测器的外部输出的信号劣化的情况。因此，通过构成为利用被信号复制部复制并且同由光电转换元件的寄生电容与后级电路及其它光检测器等形成的低通滤波器(LPF)绝缘的信号来以与其它光检测器绝缘的方式获取被入射了光的光电转换元件的位置和入射到光电转换元件的光的总量中的至少一方，能够在抑制信号的劣化的同时，获取被入射了光的光电转换元件的位置和入射到光电转换元件的光的总量中的至少一方。即，能够高精度地获取被入射了光的光电转换元件的位置和入射到光电转换元件的光的总量中的至少一方。
在上述的一个方面所涉及的光检测器中，优选的是，设置有多个包括光电转换元件、第一辨别部、第二辨别部以及触发信号生成部的组的信道，还具备：或门，其被输入按每个信道输出的触发信号；以及电阻器组，其被输入按每个信道输出的、表示被入射了光的光电转换元件的位置和入射到光电转换元件的光的总量中的至少一方的信号。如果像这样构成，则能够将按每个信道输出的触发信号以及表示位置和光的总量中的至少一方的信号进行汇总，因此能够减轻后级的电路(例如，计算光的入射定时、光的总量、入射位置的电路)中的处理负担。
在上述的一个方面所涉及的光检测器中，优选的是，光检测器用于正电子放射断层摄影装置。如果像这样构成，则能够更高精度地检测基于由于电子和正电子对湮灭而释放的伽玛射线的光入射的准确的时间。
发明的效果
根据本发明，如上所述，能够在抑制误检测的同时高精度地检测光入射的准确的时间。
附图说明
图1是说明本发明的第一实施方式、第二实施方式所涉及的正电子放射断层摄影装置的图。
图2是表示将本发明的第一实施方式所涉及的光检测器设为多信道结构后的整体结构的框图。
图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的光检测器的结构的图。
图4是表示本发明的第一实施方式所涉及的第一辨别部的结构的图。
图5是表示本发明的第一实施方式所涉及的第二辨别部的结构的图。
图6是表示本发明的第一实施方式所涉及的触发信号生成部的结构的图。
图7是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的触发信号的生成的时序图。
图8是表示本发明的第一实施方式所涉及的光检测器的光子检测概率为40％的情况下的触发精度对第一阈值的依赖性的图表。
图9是表示将本发明的第二实施方式所涉及的光检测器设为多信道结构后的整体结构的框图。
图10是表示本发明的第二实施方式所涉及的光检测器的结构的图。
图11是用于说明本发明的第二实施方式所涉及的触发信号的生成的时序图。
图12是表示本发明的第三实施方式所涉及的光检测器的结构的图。
图13是表示本发明的第一实施方式的变形例所涉及的第二辨别部的图。
图14是表示本发明的第一实施方式的变形例所涉及的光检测器的图。
图15是表示本发明的第一实施方式的变形例所涉及的光检测器的图。
图16是表示本发明的第一实施方式的变形例所涉及的光检测器的图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明将本发明具体化的实施方式。
[第一实施方式]
(整体结构)
首先，参照图1对本发明的第一实施方式所涉及的光检测器100的结构进行说明。在第一实施方式中，对在正电子放射断层摄影装置(PET装置)103中使用光检测器100的例子进行说明。
如图1的(a)所示，正电子放射断层摄影装置103是使用通过正电子发射核素标记的药剂来拍摄被检体(人体等)的内部的图像的装置。具体地说，正电子放射断层摄影装置103构成为：通过检测由于药剂的电子与正电子的对湮灭而产生的一对伽玛射线(放射线)，来获取发生了药剂的对湮灭的位置。而且，正电子放射断层摄影装置103构成为：通过获取多个发生了药剂的对湮灭的位置，来形成(拍摄)被检体的内部的图像。而且，所形成的图像用于癌细胞的有无等的图像诊断。
另外，在正电子放射断层摄影装置103中使用的光检测器100构成为拍摄仰卧位的被检体。具体地说，光检测器100构成了阵列状地集成的光检测器阵列101(参照图1的(b))。另外，在朝向被检体的体轴(从头部向脚部延伸的轴)的状态下以包围被检体的周围的方式配置有多个光检测器100。另外，在未图示的被检体的体轴的延伸方向(纸面内部方向)上也以同样的结构配置有多个光检测器100。在此，由于药剂的对湮灭而产生的伽玛射线是511keV的放射线，无法利用光检测器100直接检测。因此，在被检体与光检测器100(光检测器阵列101)之间设置闪烁体阵列102。由此，如图1的(b)所示，当向闪烁体阵列102中包括的闪烁体元件S入射伽玛射线时，闪烁体元件S内的荧光体由于伽玛射线而发光，产生闪烁光。而且，光检测器100构成为检测由于该伽玛射线而发出的闪烁光。此外，在此，通过将多个针对2行2列的光检测器100设置5行5列的闪烁体元件S的最小单位进行集成来构成光检测器阵列101和闪烁体阵列102。
接着，参照图2～图8对本发明的第一实施方式所涉及的光检测器100的结构进行说明。
如图2所示，第一实施方式所涉及的光检测器100包括在光检测器阵列101中，且被配置为矩阵状。该光检测器100的矩阵(光检测器阵列101)例如构成为8行8列共计64个。另外，光检测器阵列101具备多信道OR门(或门)E1、电阻器组E2以及位置和能量获取部E3。多个光检测器100中的一个光检测器100相当于一个信道，在各信道中包括多个光电转换元件1(后述，参照图3)。另外，从各个光检测器100延伸出两根信号线(触发信号线L1和阳极信号线L2)。作为第一信号线的触发信号线L1用于将从各个光检测器100输出的触发信号SigTrig传递到多信道OR门E1。另外，作为第二信号线的阳极信号线L2用于将从各个光检测器100输出的阳极信号SigAn传递到电阻器组E2。此外，各个光检测器100例如分别由SiPM(Silicon Photomultipliers；硅光电倍增管)构成。另外，在图2中信号线用粗线表示的部分是总线布线，表示多个信号线未被连接而分别独立且并排地延伸。
多信道OR门E1分别被输入从多个光检测器100分别输出的后述的触发信号SigTrig。然后，从各个光检测器100输出的触发信号SigTrig以单一的加法触发信号SigSumTrig的形式从多信道OR门E1输出。
电阻器组E2将接收到的从多个光检测器100分别输出的阳极信号SigAn的电流、电压进行调整后输出到位置和能量获取部E3。
位置和能量获取部E3基于从电阻器组E2输出的信号(从光检测器100输出的阳极信号SigAn)来计算检测到光的位置(与一个光检测器100对应的位置)和检测到的光的总量。在此，检测到的光的总量与入射到闪烁体阵列102的伽玛射线的能量对应。因而，能够基于计算出的光的总量来计算所入射的伽玛射线的能量。然后，计算出的与位置有关的位置信号SigPos以及与光的总量(入射的伽玛射线的能量)有关的能量信号SigEn从位置和能量获取部E3输出。
(光检测器的结构)
接着，参照图3对一个光检测器100的结构进行说明。此外，多个光检测器100的结构彼此相同。
如图3所示，光检测器100包括光电转换元件1，该光电转换元件1通过被施加击穿电压以上的电压的盖革模式进行动作，并且通过被入射光来输出信号。光电转换元件1例如包括雪崩光电二极管(APD：Avalanche Photodiode)。光电转换元件1是对p-n结施加了反偏压的半导体，在平常时除了暗电流以外不流通电流。在此，当向光电转换元件1入射光子时，利用光子产生电子和空穴对，从而流通电流。在盖革模式下，通过施加超过击穿电压的电压而引起连锁地生成电子和空穴对的情况，因此发生电流的急剧的增大、即盖革放电。由此，针对所入射的1个光子(微弱的光)流通S/N比良好的电流，因此能够进行高精度的光子的检测。
另外，光电转换元件1设置有多个(光电转换元件11、12、13、…、1n：n个)。多个光电转换元件1互相并联地连接。
另外，光检测器100包括灭弧元件2(21～2n)。灭弧元件2与多个光电转换元件1分别串联地连接。在此，当从光电转换元件1流出电流时，利用电流在对应的灭弧元件2(21～2n中的某一个)中产生电压。在该情况下，灭弧元件2使向对应的光电转换元件1施加的电压降低至小于击穿电压。由此，光电转换元件1中的盖革放电停止。其结果，对光电转换元件1再次施加击穿电压以上的电压。即，光电转换元件1恢复为能够检测光子的入射的状态。此外，灭弧元件2由电阻、晶体管等构成。
另外，光检测器100包括二值化电路3。二值化电路3连接在多个光电转换元件1的阳极侧与灭弧元件2之间。另外，二值化电路3设置在各个光电转换元件1与后述的第一辨别部4之间，并且设置在多个光电转换元件1中的各个光电转换元件与后述的第二辨别部5之间。即，二值化电路3设置在多个光电转换元件1中的各个光电转换元件与第一辨别部之间和多个光电转换元件1中的各个光电转换元件与第二辨别部之间这两方。具体地说，在1个光电转换元件1与第一辨别部之间和1个光电转换元件1与第二辨别部之间设置有共用的一个二值化电路3。
二值化电路3当接收到基于向光电转换元件1进行的光子入射的电压的信号时，输出High(H水平、On)的信号脉冲。具体地说，二值化电路3构成为：在从光电转换元件1接收的电压的信号超过二值阈值ThBin的期间输出High(H水平、On)的信号SigBin，在从光电转换元件1接收的电压的信号低于二值阈值ThBin的期间输出Low(L水平：低水平、Off)的信号SigBin。即，从二值化电路3输出矩形的信号(脉冲)。此外，二值化电路3例如由逆变器构成。
另外，光检测器100包括第一辨别部4，该第一辨别部4基于第一阈值Th1来辨别基于从多个光电转换元件1输出的信号的第一信号Sig1。具体地说，第一辨别部4由OR门构成，该OR门如图4所示那样被输入第一信号Sig1，该第一信号Sig1是从多个二值化电路3(31～3n)输出的信号SigBin的集合。另外，第一辨别部4在第一信号Sig1超过第一阈值Th1的情况下输出High的信号。设定第一阈值Th1，使得在从某一个二值化电路3输出了High的信号时输出High的定时信号SigTim，在从任一个二值化电路3均没有输出High的信号的情况下，输出Low的定时信号SigTim。即，第一辨别部4由OR门构成，因此在从多个二值化电路3输出的信号中的任一个信号为High的期间，输出High的定时信号SigTim，在除此以外的期间输出(辨别出)Low的定时信号SigTim。因而，从第一辨别部4输出的定时信号SigTim成为矩形的信号(脉冲)。
另外，光检测器100包括第二辨别部5，该第二辨别部5基于比第一阈值Th1大的第二阈值Th2来辨别基于从光电转换元件1输出的信号的第二信号Sig2。具体地说，第二辨别部5构成为辨别第二信号Sig2的值是否比第二阈值Th2大，该第二信号Sig2是从多个二值化电路3(31～3n)输出的信号SigBin的集合。此外，第一辨别部4和第二辨别部5被集聚地输入从共用的多个二值化电路3(31～3n)的组输出的信号SigBin，因此第一信号Sig1和第二信号Sig2是相同的信号。
如图5所示，第二辨别部5构成为：将从多个二值化电路3(31～3n)分别输出的信号SigBin集合，在超过第二阈值Th2的期间输出High的水平信号SigLev，并且在低于第二阈值Th2的期间输出Low的水平信号SigLev。第二阈值Th2例如被设定为与从二值化电路3分别输出的High的信号SigBin中的5个信号SigBin相当的值。在该情况下，在从5个以上的二值化电路3输出了High的信号的期间(各个矩形波的High的期间互相重叠5个以上的期间)，第二信号Sig2超过第二阈值，因此第二辨别部5输出High的水平信号SigLev。另外，在除此以外的期间，第二信号Sig2小于第二阈值，因此第二辨别部5输出Low的水平信号SigLev。第二辨别部5以与多个二值化电路3(31～3n)对应的方式包括多个电阻51(511、512、513、…、51n)。而且，电压加法器52将从多个二值化电路3(31～3n)分别经由电阻51输入的被二值化后的信号SigBin相加，并且在将相加得到的信号放大后进行输出。
另外，第二辨别部5包括电阻53。电阻53与电压加法器52并联地连接，来调整电压加法器52的放大率。
另外，第二辨别部5包括比较器(CMP)54。比较器54将从电压加法器52输出的相加得到的信号的电压与第二阈值Th2的电压进行比较，在相加得到的信号的电压超过第二阈值Th2的电压的情况下，输出High的水平信号SigLev，在除此以外的情况下，输出Low的水平信号SigLev。
如上所述，作为第二阈值Th2，设定用于辨别噪声和信号的适当的值(例如，与5个至10个光子的入射相当的值)，由此能够辨别由噪声引起的信号和由光子的入射产生的信号，从而能够适当地进行信号处理。在此，在将第二阈值Th2设定得过大的情况下，由闪烁光产生的信号小于第二阈值Th2，有可能错漏掉闪烁光的检测。另外，在将第二阈值Th2设定得过小的情况下，由在同时期产生的多个噪声引起的信号超过第二阈值Th2，从而无法进行闪烁光与噪声的辨别。因此，例如将第二阈值Th2设定为与5个至10个光子的入射相当的值。由此，第二辨别部5不对由噪声引起的第二信号Sig2起反应(输出High)。另外，第二辨别部5在接收到第二信号Sig2超过与在同时期(比较短的期间内连续地)入射了多个光子的情况对应的第二阈值的信号的期间，输出High的水平信号SigLev。此外，从第二辨别部5输出的水平信号SigLev成为矩形的信号(脉冲)。
此外，也可以对从作为加法电路的电压加法器52输出的信号设置上限值。上限值需要比第二阈值Th2大。另外，由于噪声的产生是偶发的，因此从多个光电转换元件1同时期产生噪声的概率随着光检测器100中包括的光电转换元件1的个数变多而变高。因此，与光检测器100的尺寸(与所包括的光电转换元件1的个数对应)等相应地将第二阈值设定为适当的值。
另外，如图3所示，光检测器100包括延迟部6，该延迟部6设置在第一辨别部4与触发信号生成部7(后述)之间，并且用于使从第一辨别部4向触发信号生成部7传递的定时信号SigTim延迟。
延迟部6构成为使从第一辨别部4输入的定时信号SigTim延迟地输出。其结果，延迟部6输出使定时信号SigTim的High与Low的切换定时延迟后的延迟定时信号SigDelTim。此时，延迟定时信号SigDelTim以比水平信号SigLev的输出略微(例如，几纳秒～几十纳秒左右)延迟的方式输出。基于图7的时序图在后面详细地进行说明。另外，延迟部6例如由延迟电路构成。
在此，第一实施方式所涉及的光检测器100包括触发信号生成部7，在第一辨别部4辨别为第一信号Sig1比第一阈值Th1大且第二辨别部5辨别为第二信号Sig2比第二阈值Th2大的情况下，该触发信号生成部7生成表示被入射了作为检测对象的光的触发信号SigTrig。
如图6所示，触发信号生成部7由AND门(与门)构成。另外，向触发信号生成部7输入利用延迟部6使从第一辨别部4输出的定时信号SigTim延迟后的延迟定时信号SigDelTim以及从第二辨别部5输出的水平信号SigLev。而且，触发信号生成部7构成为：在延迟定时信号SigDelTim和水平信号SigLev均为High的期间生成High的触发信号SigTrig，在除此以外的期间生成Low的触发信号SigTrig。而且，由触发信号生成部生成的触发信号SigTrig被输出到多信道OR门E1(参照图2)。
(第一实施方式的触发信号的时序图)
接着，参照图7对第一实施方式所涉及的光检测器100(触发信号生成部7)的触发信号SigTrig生成进行说明。图7是按时间轴示出从光检测器100上的各部位输出的信号的图。图的左侧表示输出了信号的部位。另外，最上部的图表示入射到光检测器100的光(信号)。
首先，设为由于暗电流等噪声，从光电转换元件11输出了脉冲P1(三角脉冲)。然后，在时间T1～T2的期间，脉冲P1的大小比二值化电路3的二值阈值ThBin大，因此从二值化电路3输出High的矩形脉冲R1。然后，High的矩形脉冲R1被输入到第一辨别部4。在此，第一辨别部4由OR门构成(即，第一辨别部4的第一阈值Th1为与二值阈值ThBin相同的值)，因此在时间T1～T2的期间从第一辨别部4输出High的矩形脉冲。另一方面，由于暗电流等噪声的产生是偶发的，因此噪声在同时期多个(连续地)产生的可能性低。因此，向第二辨别部5输入的第一信号Sig1(第二信号Sig2)不进行相加(或者，即使进行相加也比较小)，因此第二信号Sig2不会超过第二阈值Th2。即，从第二辨别部5输出Low的信号。
接着，设为在期间τ向光检测器100入射了光。在该情况下，从光电转换元件11、12、···、1n中的多个光电转换元件1分别输出脉冲P2、P3、···。该多个脉冲P2、P3、···的输出连续地发生。具体地说，首先，在时间T3，向第一辨别部4输入的第一信号Sig1超过第一阈值Th1，因此表示光子的入射定时的定时信号SigTim成为High。在该时间点，第二辨别部5的第二信号Sig2比第二阈值Th2小，因此从第二辨别部5输出Low的水平信号SigLev。
接着，通过连续地输出脉冲P3···，在时间T4，第二辨别部5的第二信号Sig2超过第二阈值。由此，从第二辨别部5输出的水平信号SigLev成为High。之后，在时间T5以后光的入射变为峰值之后，光的入射逐渐地减少。然后，在时间T6，第二辨别部5的第二信号Sig2低于第二阈值Th2，因此从第二辨别部5输出的水平信号SigLev成为Low。然后，在时间T7，向第一辨别部4输入的第一信号Sig1消失(低于第一阈值Th1)，因此从第一辨别部4输出的定时信号SigTim成为Low。
从第一辨别部4输出的定时信号SigTim被输入到延迟部6。由此，从延迟部6输出使定时信号SigTim延迟后的延迟定时信号SigDelTim。
在此，关于定时信号SigTim，由于1个光子的入射而输出High的信号。因此，直到信号的上升为止所花费的时间与从发生光子的入射起直到产生电流为止的时间对应，大致定为固定值。另一方面，水平信号SigLev由于5个光子的连续的入射而输出High的信号。然而，在从第一个光子入射起直到第二、第三、…、第五个光子入射为止的时间内产生偏差，因此直到信号的上升为止所花费的时间变长，并且成为比较不准确的值。因而，利用延迟部6使定时信号SigTim与水平信号SigLev相比延迟。具体地说，与水平信号SigLev的上升定时(时刻T4)相比，延迟定时信号SigDelTim的上升定时(时刻T5)延迟。此外，如果实际上存在由伽玛射线的入射引起的闪烁光(光子束)的入射，则例如从几百～几万个光电转换元件1输出信号。
然后，触发信号生成部7生成取延迟定时信号SigDelTim与水平信号SigLev的AND结果的触发信号SigTrig。在图7中，在延迟定时信号SigDelTim与水平信号SigLev这两方为High的时间T5，触发信号SigTrig为High。然后，在水平信号SigLev为Low的时间T6，触发信号SigTrig为Low。
这样，仅在向多个光电转换元件1入射闪烁光的情况下(水平信号SigLev为High的情况下)，触发信号SigTrig为High(On)。由此，能够区分由噪声产生的信号和由光的入射产生的信号。另外，触发信号SigTrig的上升的定时在时刻T5与延迟定时信号SigDelTim一致。在此，预先测量延迟定时信号SigDelTim相对于定时信号SigTim成为大致固定的值的延迟时间(延迟电路延迟时间)以及由于后级的电路而成为大致固定的值的延迟时间(传播延迟时间)。由此，通过从触发信号SigTrig成为High的时间减去已知的延迟时间，能够使触发信号SigTrig的上升(成为High)定时与定时信号SigTim的上升定时一致。即，能够大致准确地获取(计算)最初光子入射到光检测器100的时间。根据上述的结构，能够从简单的读出电路获得触发信号SigTrig的生成的高精度。
另外，光电转换元件1构成不期望的模拟的电容器(寄生电容)。因此，在光检测器100的阳极信号SigAn中，寄生电容和后级的电路(电阻器组E2以及位置和能量获取部E3)构成不期望的低通滤波器(LPF)。并且，其它光检测器100的寄生电容也影响低通滤波器，因此如果光检测器100的个数增加，则信号的高频成分变得不显著而发生劣化。在此，触发信号SigTrig是在光检测器100内生成的(与其它光检测器100绝缘)，因此能够减轻其它光检测器100的寄生电容的影响或从其它光检测器100产生的噪声的影响。此外，光电转换元件1的信号经由二值化电路3被输入到第一辨别部4和第二辨别部5，因此触发信号SigTrig在光检测器100内也能够减轻各个光电转换元件1的寄生电容的影响。
另外，能够根据光入射的准确的时间来准确地获取由药剂的对湮灭(电子和正电子对湮灭)产生的伽玛射线的信息。其结果，正电子放射断层摄影装置103能够准确地获取发生了药剂的对湮灭的位置。
(触发信号的精度)
接着，基于图8来说明触发精度对阈值(特别是，值小的第一阈值Th1)的依赖性。图8的图表是计算出在向光检测器100入射了多个光子的情况下检测的概率为每个光子40％的模拟的结果。为了简单化，考虑了同时发生多个格子的入射的情况。另外，图表的横轴是将触发成为High的阈值的大小换算为所检测出的光子的个数所得到的值。另外，图表的纵轴是将触发信号的抖动的半值宽度换算为入射光子的个数所得到的值，对应于光子的检测数的偏差。如上所述，随着光电转换元件1的个数增加，同时刻产生噪声的概率也增加。因此，越增大阈值的值，光子的检测数越易于产生波动(误差)。
如上所述，利用触发精度高的与1个光子的检测相当的第一阈值Th1，来获取光子的检测定时，因此能够准确地获得光子入射的定时信息。由此，能够准确地检测伽玛射线入射的时刻。
(第一实施方式的效果)
在第一实施方式中，能够获得如下那样的效果。
在第一实施方式中，如上所述那样设置触发信号生成部7，在第一辨别部4辨别为第一信号Sig1比第一阈值Th1大且第二辨别部5辨别为第二信号Sig2比第二阈值Th2大的情况下，该触发信号生成部7生成表示被入射了作为检测对象的光的触发信号SigTrig。由此，通过基于比较大的第二阈值Th2辨别从光电转换元件1输出的信号，能够抑制由噪声(比较小的信号)引起的误检测。另外，辨别为第一信号Sig1比第一阈值Th1大的定时大致准确地反映光入射的时间。其结果，通过基于由第一辨别部4得到的定时信号SigTrig和由第二辨别部5得到的水平信号SigLev生成表示被入射了作为检测对象的光的触发信号SigTrig，能够在抑制误检测的同时高精度地检测光入射的准确的时间。
另外，在第一实施方式中，如上所述，在光检测器100中，在第一辨别部4与触发信号生成部7之间设置延迟部6，该延迟部6用于使从第一辨别部4向触发信号生成部7传递的定时信号SigTrig延迟。在此，由于第二阈值Th2比第一阈值Th1大，因此基于从光电转换元件1输出的信号的第二信号Sig2达到第二阈值Th2的时间比从光电转换元件1输出的第一信号Sig1达到第一阈值Th1的时间长(延迟)。因此，通过在第一辨别部4与触发信号生成部7之间设置用于使从第一辨别部4向触发信号生成部7传递的定时信号SigTrig延迟的延迟部6，能够使第一信号Sig1成为High的定时与第二信号Sig2成为High的定时相比延迟。其结果，能够更高精度地兼顾光入射的准确的时间的检测和误检测的抑制这两者。
另外，在第一实施方式中，如上所述，第二辨别部5构成为辨别第二信号Sig2的值是否比第二阈值Th2大，该第二信号Sig2是将从多个光电转换元件1分别输出的第一信号Sig1相加得到的信号。在此，第一信号Sig1包含与1个光子的入射对应的信号或由噪声引起的信号。而且，在对光检测器100实际入射光子的情况下，在同时期入射多个光子。由此，第一信号Sig1在同时期多个(连续地)产生，因此第二信号Sig2连续地变大。另一方面，由于噪声在多个光电转换元件1中偶尔产生，因此第二信号Sig2仍比较小。因此，通过构成为辨别第二信号Sig2的值是否比第二阈值Th2大，能够准确地检测是否入射了光，该第二信号Sig2是将从多个光电转换元件1分别输出的第一信号Sig1相加得到的信号。
另外，在第一实施方式中，如上所述，光检测器100设置有二值化电路3，该二值化电路3至少设置在多个光电转换元件1中的各个光电转换元件1与第一辨别部4之间和多个光电转换元件1中的各个光电转换元件1与第二辨别部5之间中的、多个光电转换元件1中的各个光电转换元件1与第一辨别部4之间，并且用于将从多个光电转换元件1分别输出的信号进行二值化。由此，作为进行二值化得到的信号(数字信号)的二值化信号SigBin与没有进行二值化的信号(模拟信号)相比，处理负担比较少。因此，通过至少在多个光电转换元件1中的各光电转换元件1与第一辨别部4之间设置二值化电路3，能够缩短检测是否入射了光的处理时间。
另外，在第一实施方式中，如上所述，共用的二值化电路3设置在多个光电转换元件1中的各个光电转换元件1与第一辨别部4之间和多个光电转换元件1中的各个光电转换元件1与第二辨别部之间这两方。由此，与二值化电路3仅设置在多个光电转换元件1中的各个光电转换元件1与第一辨别部4之间的情况相比，能够进一步缩短检测是否入射了光的处理时间。
另外，在第一实施方式中，如上所述，光检测器100用于正电子放射断层摄影装置(PET装置)101。由此，能够更高精度地检测基于由于电子和正电子对湮灭而释放的伽玛射线的光入射的准确的时间。
[第二实施方式]
接着，参照图9～图11对本发明的第二实施方式所涉及的光检测器200的结构进行说明。在第二实施方式中，与上述第一实施方式不同，光检测器200没有设置二值化电路3。另外，在第二实施方式中，与上述第一实施方式不同，光检测器200设置有信号复制部8。此外，关于与第一实施方式相同的结构，标注了相同的附图标记并省略说明。
如图9所示，第二实施方式所涉及的光检测器200与第一实施方式同样地被配置为矩阵状(8行8列)，且具备多信道OR门E1、电阻器组E2以及位置和能量获取部E3。从光检测器200输出的检测信号(慢信号SigSlow)经由慢信号线L20被输入到电阻器组E2。慢信号SigSlow是利用信号复制部8(后述，参照图10)复制阳极SigAn信号所得到的信号。
如图10所示，光检测器200包括多个光电转换元件1、与光电转换元件1(11～1n)分别串联地连接的多个灭弧元件2(21～2n)、信号复制部8、第一辨别部40、第二辨别部50以及触发信号生成部70。
第一辨别部40和第二辨别部50构成为对作为信号复制部8的模拟信号输出的第一信号Sig11和第二信号Sig12进行辨别。信号复制部8被设置为在光电转换元件1与第一辨别部40及第二辨别部50之间共用，并且用于复制与光电转换元件1输出的阳极信号SigAn相同的信号。另外，光检测器200构成为利用由信号复制部8复制得到的慢信号SigSlow来获取被入射了光的光电转换元件1的位置和入射到光电转换元件1的光的总量。具体地说，信号复制部8向第一辨别部40输出第一信号Sig11，向第二辨别部50输出第二信号Sig12，向电阻器组E2输出慢信号SigSlow。此外，第一信号Sig11、第二信号Sig12以及慢信号SigSlow是对阳极信号SigAn进行复制所得到的相同的信号，该阳极信号SigAn是从各个光电转换元件1输出的信号的集合。
另外，通过利用信号复制部8对从各个光电转换元件1输出的信号(阳极信号SigAn)进行复制并输出，能够将光电转换元件1n的寄生电容与后级的电路(电阻器组E2以及位置和能量获取部E3)绝缘，来避免形成由光电转换元件1n的寄生电容和后级电路构成的低通滤波器。而且，复制信号也同样与其它光检测器200的光电转换元件1n绝缘，因此不受其它光检测器200的光电转换元件1n的寄生电容的影响。其结果，能够减轻与其它光检测器200之间的相互影响，来抑制信号的劣化。
具体地说，如果不设置信号复制部8而直接使用从(多个)光检测器200输出的阳极信号SigAn以获取能量和位置，则受到光检测器200自身的光电转换元件1的寄生电容(不期望的电容器的形成)的影响，在阳极信号SigAn中产生劣化(高频成分的畸变)。在该情况下，为了生成触发信号SigTrig而输出的信号(向第一辨别部40和第二辨别部50分别输出的信号)也成为受到同样的劣化的影响的状态，因此最终从触发信号生成部70输出的触发信号SigTrig也发生劣化。另外，如果在触发信号生成部70中直接使用阳极信号SigAn，则(由于触发信号生成部70的电路的输入阻抗不是0，)同样受到由光电转换元件1n产生的寄生电容的影响，从而发生信号的劣化。
因此，信号复制部8对从光电转换元件1的阳极侧输出的阳极信号SigAn进行复制，将与阳极信号SigAn同等的信号分别输出到与电阻器组E2(参照图9)连接的信号线、与第一辨别部40连接的信号线以及与第二辨别部50连接的信号线。被输出到电阻器组E2的信号是慢信号SigSlow。而且，与第一实施方式同样地，位置和能量获取部E3基于从电阻器组E2输出的信号(从各个光检测器200输出的慢信号SigSlow)，来计算检测到光的光检测器200的位置和检测到的光的总量(入射的伽玛射线的能量)。然后，从位置和能量获取部E3输出与计算出的位置有关的信号以及与能量有关的信号。另外，被输出到第一辨别部40和第二辨别部50的信号用于生成触发信号SigTrig。
在此，为了生成触发信号SigTrig而从信号复制部8向第一辨别部40及第二辨别部50分别输出的两个复制信号以及为了获取位置和能量而向后级的电路输出的各个复制信号同光电转换元件1n的寄生电容以及由光电转换元件1n、后级的电路及其它光检测器200形成的不期望的低通滤波器(LPF)绝缘。即，通过使用由信号复制部8复制且被绝缘的信号，来抑制对触发信号SigTrig和慢信号SigSlow产生寄生电容、低通滤波器的影响(劣化)。另外，由于触发信号SigTrig与慢信号SigSlow互相绝缘，因此也能够抑制触发信号SigTrig与慢信号SigSlow互相影响。此外，在将多个光检测器200进行连接的情况下，即使将各个触发信号生成部70进行连接(即使将各个触发信号SifTrig进行集合)，由于触发信号SigTrig被进行二值化(由于与各个光检测器200所具有的光电转换元件1n多重地绝缘)，因此信号中出现的影响轻微，不存在问题。另外，信号复制部8进行后级的电路(多信道OR门E1、电阻器组E2以及位置和能量获取部E3)的驱动，因此即使将多个光检测器200的慢信号SigSlow进行连接(即使将各个慢信号SigSlow进行集合)，影响也轻微，不存在问题。
另外，输出不直接用于测定(测量)的阳极信号SigAn的端子构成为与低阻抗的电源或接地电位(GROUND：GND)连接，以避免输出阳极信号SigAn的端子受到寄生电容的影响而形成低通滤波器。如果发生阳极信号SigAn的劣化，则即使复制阳极信号SigAn来使用，被复制的信号也为劣化的状态，因此需要以不发生劣化的状态对阳极信号SigAn进行信号的复制。
第一辨别部40在被输入的第一信号Sig11超过第一阈值Th1的期间输出High的定时信号SigTim，在被输入的第一信号Sig11低于第一阈值Th1的期间输出Low的定时信号SigTim。第二辨别部50在被输入的第二信号Sig12超过第二阈值Th2的期间输出High的水平信号SigLev，在被输入的第二信号Sig12低于第二阈值Th2的期间输出Low的水平信号SigLev。
延迟部60使从第一辨别部40输出的定时信号SigTim延迟，并输出延迟定时信号SigDelTim。在此，延迟定时信号SigDelTim的上升定时(成为High的定时)与水平信号SigLev的上升定时相比延迟。而且，在被输入的延迟定时信号SigDelTim和水平信号SigLev双方均为High的情况下，触发信号生成部70输出High的触发信号SigTrig，在除此以外的情况下，输出Low的触发信号SigTrig。由此，能够区分由噪声产生的信号和由光的入射产生的信号。
(第二实施方式的触发信号的时序图)
接着，参照图11对第二实施方式所涉及的光检测器200(触发信号生成部70)的触发信号SigTrig生成进行说明。
首先，设为由于暗电流等噪声，从光电转换元件1向信号复制部8输出与1个光电转换元件1的信号对应的1个脉冲P0，由信号复制部8进行脉冲P0的复制所得到的信号被输入到第一辨别部40和第二辨别部50。即，设为向第一辨别部40输入了与1个光电转换元件1的信号对应的信号(脉冲P0的复制信号)来作为第一信号Sig11。在该情况下，在时间T21～T22的期间，第一信号Sig11(脉冲P0的复制信号)比第一辨别部40的第一阈值Th1大，因此从第一辨别部40输出作为矩形脉冲R0的High的定时信号SigTim。另一方面，还向第二辨别部50同样地输入了与1个光电转换元件1的信号对应的信号(脉冲P0的复制信号)来作为第二信号Sig12。在该情况下，向第二辨别部50输入的第二信号Sig12(脉冲P0的复制信号)不会超过与将多个脉冲相加的情况对应的第二阈值Th2。即，从第二辨别部50不输出High的水平信号SigLev而输出Low的水平信号SigLev。
接着，设为在期间τ0向光检测器200入射了光。在该情况下，从光电转换元件11、12、···、1n中的多个光电转换元件1连续地发生脉冲的输出。因此，第二信号Sig12(第一信号Sig11)变得比较大。具体地说，首先，在时间T23，向第一辨别部40输入的第一信号Sig11超过第一阈值Th1，因此表示光子的入射定时的定时信号SigTim成为High。在该时间点，第二辨别部50的第二信号Sig12比第二阈值Th2小，因此从第二辨别部5输出Low的水平信号SigLev。
接着，在时间T24，第二辨别部50的第二信号Sig12超过第二阈值Th2。由此，从第二辨别部50输出的水平信号SigLev成为High。之后，在时间T25以后光的入射成为峰值，之后光的入射逐渐地减少。然后，在时间T26，第二辨别部50的第二信号Sig12低于第二阈值Th2，因此从第二辨别部5输出的水平信号SigLev成为Low。然后，在时间T27，向第一辨别部40输入的第一信号Sig11消失(低于第一阈值Th1)，因此从第一辨别部40输出的定时信号SigTim成为Low。
在此，从第一辨别部40输出的定时信号SigTim被输入到延迟部60。由此，从延迟部60输出使定时信号SigTim延迟后的延迟定时信号SigDelTim。
然后，触发信号生成部70生成取延迟定时信号SigDelTim与水平信号SigLev的AND结果的触发信号SigTrig。在图11中，在延迟定时信号SigDelTim与水平信号SigLev双方均成为High的时间T25，触发信号SigTrig成为High。然后，在水平信号SigLev成为Low的时间T26，触发信号SigTrig成为Low。这样，触发信号SigTrig与上升的定时反映了光子的准确的入射时间的延迟定时信号SigDelTrig一致。另外，在表示并非噪声的光子的入射的水平信号SigLev为High的情况下，触发信号SigTrig成为High。
此外，第二实施方式的其它结构与第一实施方式的结构相同。
(第二实施方式的效果)
在第二实施方式中，如上所述，第一辨别部40构成为对包含模拟信号的第一信号Sig11进行辨别，第二辨别部50构成为对包含模拟信号的第二信号Sig12进行辨别。由此，不需要另外设置用于将从光电转换元件1输出的信号进行数字化(二值化)的电路，因此能够简化光检测器200的装置结构。
另外，在第二实施方式中，如上所述，光检测器200包括信号复制部8，该信号复制部8设置在光电转换元件1与第一辨别部40及第二辨别部50之间，并且用于复制与从光电转换元件1输出的阳极信号SigAn相同的信号。然后，利用由信号复制部8复制得到的慢信号SigSlow，来获取被入射了光的光电转换元件1的位置和入射到光电转换元件1的光的总量。在此，在利用向多个光检测器200中的一个光检测器200的外部输出的没有被复制的阳极信号SigAn，来获取被入射了光的光电转换元件1的位置和入射到光电转换元件1的光的总量中的至少一方的情况下，由于光电转换元件1的寄生电容以及后级电路及其它光检测器200等构成不期望的低通滤波器(LPF)，因此存在向一个光检测器200的外部输出的信号劣化的情况。因此，通过构成为利用由信号复制部8复制并且与由光电转换元件1的寄生电容以及后级电路及其它光检测器200等形成的低通滤波器(LPF)绝缘的慢信号SigSlow，来获取被入射了光的光电转换元件1的位置和入射到光电转换元件1的光的总量中的至少一方，能够在抑制信号的劣化的同时，获取被入射了光的光电转换元件1的位置和入射到光电转换元件1的光的总量。即，能够高精度地获取被入射了光的光电转换元件1的位置和入射到光电转换元件1的光的总量(所入射的伽玛射线的能量)。
此外，第二实施方式的其它效果与第一实施方式的效果相同。
[第三实施方式]
接着，参照图12对本发明的第三实施方式所涉及的光检测器300的结构进行说明。此外，关于与第一实施方式相同的结构，标注了相同的附图标记并省略说明。
如图12的(a)所示，光检测器元件301被配置为l行m列的矩阵状。因此，为了表示光检测器元件301的在X方向的位置，附加了0、1、2…、l-1中的某个编号，为了表示光检测器元件301的在Y方向的位置，附加了0、1、2…、m-1中的某个编号。在此，光检测器300具备位于与4个(2行2列)的分区对应的(0，0)、(0，1)、(1，0)以及(1，1)((X，Y))的光检测器元件301。此外，例如在设为l-1＝7且m-1＝7的情况下，光检测器元件301被配置为8行8列的矩阵状。
在此，光检测器300设置有4个与一个信道对应的光检测器元件301，该光检测器元件301分别设置有多个光电转换元件1、与光电转换元件1分别串联地连接的灭弧元件2、第一辨别部4、第二辨别部5、延迟部6以及触发信号生成部7的组。具体地说，一个光检测器元件301例如构成为与第一实施方式所涉及的一个光检测器100相同。另外，如图12的(b)所示，还具备：电阻器组E20(省略图示)，其被输入按每个与信道对应的光检测器元件301输出的表示被入射了光的光电转换元件1的位置和入射到光电转换元件1的光的总量的阳极信号SigAn；以及多信道OR门E10(省略图示)，其被输入按每个与信道对应的光检测器元件301输出的触发信号SigTrig。此外，多信道OR门E10是专利权利要求书的“OR门”的一例。
多信道OR门E10将从所连接的光检测器元件301输出的多个触发信号SigTrig(0，0)、(0，1)、(1，0)以及(1，1)进行整合，来作为单一的触发信号SigTrig输出。另外，电阻器组E20将从所连接的光检测器元件301输出的阳极信号SigAn与光检测器元件301的位置相应地输出。具体地说，例如，位于(0，0)的光检测器元件301的信号作为信号SigA(与X＝0对应)和信号SigB(与Y＝0对应)被输出。另外，位于(0，1)的光检测器元件301的信号作为信号SigA(与X＝0对应)和信号SigD(与Y＝1对应)被输出。即，电阻器组E20构成为输出与X方向及Y方向的坐标的信息对应的信号。由此，能够在后级的电路中获取从哪个位置的光检测器元件301输出了信号。
关于与上述的4个(2行2列)光检测器元件301的集合对应的光检测器300的结构，对于其它光检测器元件301而言，也独立地(按每4个)进行。这样，与针对l行m列的光检测器元件301的所有光检测器元件(例如，64)将触发信号SigTrig和阳极信号SigAn汇总为一个信号来进行处理的情况相比，按作为小单位的每4个进行汇总，因此后级的电路(例如，计算光的入射定时、光的总量、入射位置的电路)的处理负担变少。此外，也可以设置未图示的位置和能量获取部，该位置和能量获取部被输入在多个光检测器300各自具备的电阻器组E20中输出的上述信号SigA～D各信号，并输出表示被入射了光的光检测器元件301的(特定的)位置信号和表示入射到光检测器元件301的光的总量(入射的伽玛射线的能量)的能量信号。
此外，第三实施方式的其它结构与第一实施方式的结构相同。
(第三实施方式的效果)
在第三实施方式中，如上所述，设置有多个与包括光电转换元件1、第一辨别部4、第二辨别部5以及触发信号生成部7的组的信道对应的光检测器元件301，该光检测器还具备：多信道OR门E10(OR门)，其被输入按每个与信道对应的光检测器元件301输出的触发信号SigTrig；以及电阻器组E20，其被输入按每个与信道对应的光检测器元件301输出的、表示被入射了光的光电转换元件1的位置和入射到光电转换元件1的光的总量(入射的伽玛射线的能量)的阳极信号SigAn。由此，能够将按每个信道输出的触发信号SigTrig以及表示位置和能量中的至少一方的阳极信号SigAn进行汇总，因此能够减轻后级的电路(例如，计算光的入射定时、总量、入射位置的电路)中的处理负担。
此外，第三实施方式的其它效果与第一实施方式的效果相同。
(变形例)
此外，应该认为此次公开的实施方式的所有点是例示，而并非限制性的内容。本发明的范围并非由上述实施方式的说明来表示，而是由专利权利要求书来表示，并且包括与专利权利要求书等效的意义和范围内的所有变更(变形例)。
例如，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中，示出了延迟部6设置在第一辨别部4与触发信号生成部7之间的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以将延迟部6设置在第一辨别部4的内部。
另外，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中，示出了光检测器100(200)构成为8行8列(共计64个)的矩阵状的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，例如，既可以设置64个以外的个数的光检测器100(200、300)，也可以将光检测器100(200)配置为矩阵状以外的状态(1列状等)。
另外，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中示出了以下例子：通过将多个针对2行2列的光检测器100设置5行5列的闪烁体元件S的最小单位进行集成来构成光检测器阵列101和闪烁体阵列102，但本发明并不限于此。在本发明中，例如，光检测器100(200)与闪烁体元件S的对应关系的个数为几个都可以(例如，针对3行3列的光检测器100(200)设置4行4列的闪烁体元件S等)。另外，也可以设为针对1个光检测器100设置1个闪烁体元件S的结构。另外，也可以设为针对光检测器100(200)所包括的光检测器阵列101整体设置1个闪烁体元件S的结构。另外，也可以不存在光检测器100(200)与闪烁体元件S的既定的对应关系。
另外，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中，将由延迟部6(60)产生的相对于定时信号SigTim的延迟时间设为固定值，但本发明并不限于此。例如，也可以按每个光检测器100(200)进行调整。
另外，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中，示出了将第一阈值Th1调整为与入射了1个光的信号相当的值的例子，但本发明并不限于此。例如，第一阈值Th1也可以被调整为与入射了1个以外的个数的光的信号相当的值。
另外，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中，示出了将第二阈值Th2调整为与入射了5个至10个光的信号相当的值的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以将第一阈值Th1调整为与入射了5个至10个以外的个数的光的信号相当的值。
另外，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中，示出了将第一阈值Th1和第二阈值Th2设定为在所有光检测器100(200)中都相同的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以按每个光检测器100(200)调整第一阈值Th1和第二阈值Th2。
另外，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中，示出了第一辨别部4(40)由OR门构成的例子，但本发明并不限于此。例如，与第二辨别部5(50)同样地，也可以将第一辨别部4(40)由电压加法器52等构成。此外，基于电路的响应速度和电路的小型化的观点，OR门是有利的。
另外，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中，示出了基于从光电转换元件1的阳极侧输出的阳极信号SigAn来获取位置和能量的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以基于从第一辨别部4(40)或第二辨别部5(50)输出的信号，来根据超过各个阈值的时间的长度及时间差获取位置和能量。另外，也可以构成为基于从光电转换元件1的阴极侧输出的阴极信号来获取位置和能量。具体地说，也可以构成为将多信道OR门E1、电阻器组E2以及位置和能量获取部E3连接于阴极信号侧。在该情况下，连接于光电转换元件的灭弧元件2、二值化电路3、第一辨别部4(40)、第二辨别部5(50)、延迟部6(60)以及触发信号生成部7(70)、信号复制部8等有助于生成触发信号SigTrig的电路也同样连接于光电转换元件1的阴极侧。
另外，在上述第一实施方式中示出了将第二辨别部5设为如图5所示那样的在使用电压加法器52将从二值化电路3或光电转换元件1输出的电压的信号相加后进行辨别的结构的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，也可以如图13所示那样利用开关55、电流源56、电流电压转换器57以及比较器58构成第二辨别部150。此外，开关55是与二值化电路3或光电转换元件1分别连接的开关的集合，在所对应的光电转换元件1中进行了光的检测的情况下，开关55接通，从而流过电流的信号。电流电压转换器57将从光电转换元件1输出的电流的信号转换为电压的信号。而且，仅在输入了超过第二阈值Th2的电压的情况下，利用比较器58输出High的水平信号SigLev。
另外，在上述第一实施方式和上述第二实施方式中，示出了将光检测器100(200)用于正电子放射断层摄影装置的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，例如，也可以将光检测器100(200)使用于放射性同位素照相机、分光分析、制造部件的检查、测距装置或其它测量和探测目的等用于检测光的用途。
另外，在上述第一实施方式中，示出了共用的二值化电路3设置在多个光电转换元件1中的各个光电转换元件1与第一辨别部4及第二辨别部5之间的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，也可以如图14所示的光检测器400那样仅在各个光电转换元件1与第一辨别部4之间设置二值化电路3A。在该情况下，在利用二值化电路3将信号进行二值化的过程中信号略微延迟。因此，在将二值化电路3仅设置在第一辨别部的情况下，只有与由第二辨别部产生的水平信号SigLev相比信号的上升靠前的从第一辨别部输出的定时信号SigTim在二值化的过程中略微延迟。由此，能够缩小水平信号SigLev与定时信号SigTim之间的上升的时间差。另外，如图15所示的光检测器500那样，也可以仅在各个光电转换元件1与第二辨别部5之间设置二值化电路3B。另外，也可以如图16所示的光检测器600那样，在各个光电转换元件1与第二辨别部5之间和各个光电转换元件1与第二辨别部5之间分别设置独立的二值化电路3C和3D。此外，关于图14～图16的光检测器400、500、600结构，与被输入从相同的二值化电路3输出的信号SigBin的、在各个光电转换元件1与第二辨别部5之间和各个光电转换元件1与第二辨别部5之间设置共用的二值化电路3的情况不同，第一信号与第二信号不同。
另外，在上述第三实施方式中，示出了以下例子：按2行2列的4个光检测器元件301将触发信号SigTrig与作为表示位置以及入射的光的总量(入射的伽玛射线的能量)的信号的阳极信号SigAn进行汇总，但本发明并不限于此。在本发明中。将触发信号SigTrig与阳极信号SigAn进行汇总的单位也可以不是4个。另外，不限于汇总为矩阵状的情况，也可以汇总每列、每行的一维的光检测器元件301的排列。
另外，在上述第三实施方式中，示出了构成为一个光检测器元件301与第一实施方式所涉及的一个光检测器100相同的例子，但本发明并不限于此。在本发明中，也可以构成为一个光检测器元件301与第二实施方式所涉及的一个光检测器200相同。
附图标记说明
1：光电转换元件；3、3A、3B、3C：二值化电路；4、40：第一辨别部；5、50：第二辨别部；6、60：延迟部；7、70：触发信号生成部；8：信号复制部；100、200、300、400、500、600：光检测器；103：正电子放射断层摄影装置(PET装置)；301：光检测器元件(信道)；E1、E10：多信道OR门(OR门)；E2、E20：电阻器组。

Claims (9)

1.一种光检测器，具备：
多个光电转换元件，所述多个光电转换元件通过被施加击穿电压以上的电压的盖革模式进行动作，并且通过被入射光来输出信号；
第一辨别部，其基于第一阈值来辨别基于从多个所述光电转换元件输出的信号的第一信号；
第二辨别部，其基于比所述第一阈值大的第二阈值来辨别基于从多个所述光电转换元件输出的信号的第二信号；以及
触发信号生成部，其在所述第一辨别部判别为所述第一信号比所述第一阈值大、且所述第二辨别部判别为所述第二信号比所述第二阈值大的情况下，生成表示被入射了作为检测对象的光的触发信号。
2.根据权利要求1所述的光检测器，其特征在于，
还具备延迟部，该延迟部设置在所述第一辨别部与所述触发信号生成部之间，并且用于使从所述第一辨别部向所述触发信号生成部传递的信号延迟。
3.根据权利要求1所述的光检测器，其特征在于，
所述第二辨别部构成为辨别所述第二信号的值是否比所述第二阈值大，该第二信号是对从多个所述光电转换元件分别输出的所述第一信号相加得到的信号。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的光检测器，其特征在于，
还具备二值化电路，该二值化电路设置在多个所述光电转换元件中的各个所述光电转换元件与所述第一辨别部之间和多个所述光电转换元件中的各个所述光电转换元件与所述第二辨别部之间中的至少一方，并且将从多个所述光电转换元件分别输出的信号进行二值化。
5.根据权利要求4所述的光检测器，其特征在于，
所述二值化电路设置在多个所述光电转换元件中的各个所述光电转换元件与所述第一辨别部之间和多个所述光电转换元件中的各个所述光电转换元件与所述第二辨别部之间这两方。
6.根据权利要求1～3中的任一项所述的光检测器，其特征在于，
所述第一辨别部构成为对包含模拟信号的所述第一信号进行辨别，所述第二辨别部构成为对包含模拟信号的所述第二信号进行辨别。
7.根据权利要求6所述的光检测器，其特征在于，
还具备信号复制部，该信号复制部设置在所述光电转换元件与所述第一辨别部及所述第二辨别部之间，并且用于复制与从所述光电转换元件输出的信号相同的信号，
所述光检测器构成为利用由所述信号复制部复制得到的信号，来输出表示被入射了光的所述光电转换元件的位置和入射到所述光电转换元件的光的总量中的至少一方的信号。
8.根据权利要求1～3中的任一项所述的光检测器，其特征在于，
设置有多个包括所述光电转换元件、所述第一辨别部、所述第二辨别部以及所述触发信号生成部的组的信道，
所述光检测器还具备：或门，其被输入按每个所述信道输出的所述触发信号；以及电阻器组，其被输入按每个所述信道输出的、表示被入射了光的所述光电转换元件的位置和入射到所述光电转换元件的光的总量中的至少一方的信号。
9.根据权利要求1～3中的任一项所述的光检测器，其特征在于，
所述光检测器用于正电子放射断层摄影装置。
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