JP2017167125A - 光子計数型検出器及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光子計数処理の精度を向上すること。
【解決手段】実施形態の光子計数型検出器は、複数のＸ線検出素子と、コンデンサと、生成部とを備える。複数のＸ線検出素子は、Ｘ線を検出して電気信号を生成する。コンデンサは、各Ｘ線検出素子に対して設けられ、当該各Ｘ線検出素子において生成された電気信号を蓄積する。生成部は、低い放射線感受性を有し、複数の前記コンデンサにおける前記電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、光子計数型検出器及びＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置において使用されるＸ線検出器として光子計数型のＸ線検出器が知られている。光子計数型のＸ線検出器は、入射するＸ線の１つ１つを光子として捕らえ、光子数をカウントすることにより、Ｘ線の強度を計測する。また、光子計数型のＸ線検出器は、Ｘ線フォトンを電荷に変換する際に、Ｘ線フォトンがもつエネルギーに応じた電荷量が発生するため、Ｘ線フォトン１つ１つのエネルギーを測定する。このため、光子計数型のＸ線検出器は、Ｘ線のエネルギースペクトルも計測することが可能である。

国際公開第１０／０３５６７１号 特開２０１３−０９０２３３号公報

本発明が解決しようとする課題は、光子計数処理の精度を向上することができる光子計数型検出器及びＸ線ＣＴ装置を提供することである。

実施形態の光子計数型検出器は、複数のＸ線検出素子と、コンデンサと、生成部とを備える。複数のＸ線検出素子は、Ｘ線を検出して電気信号を生成する。コンデンサは、各Ｘ線検出素子に対して設けられ、当該各Ｘ線検出素子において生成された電気信号を蓄積する。生成部は、低い放射線感受性を有し、複数の前記コンデンサにおける前記電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係る検出器を説明するための図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係る検出器を説明するための図である。 図２Ｃは、第１の実施形態に係る検出器を説明するための図である。 図２Ｄは、第１の実施形態に係る検出器を説明するための図である。 図２Ｅは、第１の実施形態に係る検出器を説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係るＳｉＰＭの構成例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係るコンデンサ群の処理動作を説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係るＬＵＴの処理動作を説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係るＬＵＴの処理動作を説明するための図である。 図７Ａは、第１の実施形態の変形例を説明するための図である。 図７Ｂは、第１の実施形態の変形例を説明するための図である。 図７Ｃは、第１の実施形態の変形例を説明するための図である。 図８は、第２の実施形態に係る検出器の構成例を示す図である。 図９は、第３の実施形態に係るＳｉＰＭの構成例を示す図である。 図１０Ａは、その他の実施形態に係るコンデンサ群を説明するための図である。 図１０Ｂは、その他の実施形態に係るコンデンサ群を説明するための図である。 図１０Ｃは、その他の実施形態に係るコンデンサ群を説明するための図である。 図１０Ｄは、その他の実施形態に係るコンデンサ群を説明するための図である。 図１１は、その他の実施形態に係るＳｉＰＭの構成例を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る光子計数型検出器及びＸ線ＣＴ装置を説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。

以下の実施形態で説明するＸ線ＣＴ装置は、フォトンカウンティングＣＴを実行可能な装置である。すなわち、以下の実施形態で説明するＸ線ＣＴ装置は、従来の積分型（電流モード計測方式）の検出器ではなく、フォトンカウンティング方式の検出器を用いて被検体を透過したＸ線を計数することで、ＳＮ比の高いＸ線ＣＴ画像データを再構成可能な装置である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、架台１０と、寝台２０と、コンソール３０とを有する。

架台１０は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線に関するデータを収集する装置であり、高電圧発生器１１と、Ｘ線管１２と、検出器１３と、データ収集回路１４と、回転フレーム１５と、架台駆動回路１６とを有する。

回転フレーム１５は、Ｘ線管１２と検出器１３とを被検体Ｐを挟んで対向するように支持し、後述する架台駆動回路１６によって被検体Ｐを中心した円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。

Ｘ線管１２は、後述する高電圧発生器１１により供給される高電圧により被検体ＰにＸ線ビームを照射する真空管であり、回転フレーム１５の回転にともなって、Ｘ線ビームを被検体Ｐに対して照射する。Ｘ線管１２は、Ｘ線を放射するＸ線源である。

高電圧発生器１１は、Ｘ線管１２に高電圧を供給する装置であり、Ｘ線管１２は、高電圧発生器１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。すなわち、高電圧発生器１１は、Ｘ線管１２に供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量を調整する。

架台駆動回路１６は、回転フレーム１５を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線管１２と検出器１３とを旋回させる。

検出器１３は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出して電気信号を生成する複数の検出素子を有する。図２Ａから図２Ｅを用いて、検出器１３について説明する。図２Ａから図２Ｅは、第１の実施形態に係る検出器１３を説明するための図である。

図２Ａを用いて検出器１３が有する検出素子について説明する。図２Ａでは、検出器１３が有する複数の検出素子のうち、縦４列横４列に配置された１６個の検出素子を図示している。図２Ａに示すように、第１の実施形態に係る検出器１３が有する検出素子は、シンチレータと光センサとにより構成される間接変換型の検出器である。

シンチレータは、Ｘ線源から放射される入射Ｘ線をシンチレータ光に変換する。このシンチレータ光は、入射Ｘ線のエネルギーに応じた数のｐｈｏｔｏｎで構成される。そして、シンチレータには、Ｘ線入射方向側と対向する側の端部に光センサとしてのＳｉＰＭ（Silicon photomultiplier）１３０が配置される。なお、各シンチレータに設けられるＳｉＰＭは１画素を構成する。このため、ＳｉＰＭ１３０のことを１画素とも言う。

第１の実施形態に係るＳｉＰＭ１３０は、それぞれが個別に動作する複数のＡＰＤ（Avalanche Photo-Diode）１４１を含んだＡＰＤセル１４０を有する。一般的に、１画素には、数百個から数千個のＡＰＤが配置される。なお、図２Ｂに示す例では、ＡＰＤセル１４０が有するＡＰＤ１４１のうち、横９列縦８列に配置された７２個のＡＰＤ１４１を図示している。また、ＡＰＤ１４１のことを光電変換部とも言う。

ＡＰＤ１４１は、図２Ｃに示すように、アバランシェ領域１４１ａを有するフォトダイオードであり、逆バイアスを印加することにより光電流が増倍されるアバランシェ倍増作用を利用したフォトダイオードである。アバランシェ倍増作用とは、ＰＮ接合に逆電圧が印加されていると、空乏層で生成された電子と正孔との対は、電子はＮ層へ、正孔はＰ層へ流れるが、一部の電子、正孔は他の原子と衝突し、新たに電子と正孔との対を作る。この電子、正孔がさら原子と衝突し、また新たに電子と正孔との対を作るというように連鎖反応が起こる。すなわち、ＡＰＤ１４１では、入射光によって生成された電子と正孔との対よりも多くの電子と正孔との対が生成される。このように、ＡＰＤ１４１は、微弱光でも高出力が得られる高感度のフォトダイオードである。

図２Ｂに戻る。ＡＰＤセル１４０では、入射Ｘ線のエネルギーに比例したセル数のＡＰＤ１４１が発火する。言い換えると、ＡＰＤセル１４０では、入射Ｘ線のエネルギーに比例したセル数のＡＰＤ１４１が信号電流を作り出す。例えば、ＡＰＤセル１４０において、発火した各ＡＰＤ１４１は、１つのｐｈｏｔｏｎを検出して信号を出力する。そして、ＡＰＤセル１４０は、ＡＰＤセル１４０内の全ＡＰＤ１４１から出力された信号の総和を１画素の出力信号として出力する。

より具体的には、ＡＰＤセル１４０の各ＡＰＤ１４１は、１つのｐｈｏｔｏｎを検出したら同じパルスを出力する。このため、ＡＰＤセル１４０は、ｐｈｏｔｏｎを検出したＡＰＤ１４１の総数に相当する出力信号を出力する。例えば、１つのｐｈｏｔｏｎが検出された場合の出力信号をＡとする。ＡＰＤセル１４０は、図２Ｄに示すように、ｐｈｏｔｏｎが１つ検出された場合には、出力信号Ａを出力し、ｐｈｏｔｏｎがｎ個検出された場合には、出力信号ｎ×Ａを出力する。このように、ＡＰＤセル１４０は、１画素当たりにつき、ｐｈｏｔｏｎを検出したＡＰＤ１４１の総数に対応する出力信号を出力する。言い換えると、ＡＰＤセル１４０は、Ｘ線のエネルギーに応じた出力信号を出力する。

また、検出器１３は、図２Ｅに示すように、ＳｉＰＭをチャネル方向及びスライス方向に多列に並べた面検出器である。スライス方向の列が多いほど、１回転で収集できる画像の範囲は広くなる。また、検出器１３の画素数は任意であるが、一例として８０００画素程度であるものとして説明する。例えば、検出器１３は、３０００（ビュー／秒）で撮影する。ここで、検出器１３が１秒間に３回転する場合、１回転で撮影するビュー数は、１０００ビューとなる。

図１に戻って、データ収集回路１４は、検出器１３の出力信号を用いた計数処理の結果である計数結果を収集する。データ収集回路１４は、Ｘ線管１２から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線に由来する光子（Ｘ線光子）を計数し、当該計数した光子のエネルギーを弁別した結果を計数結果として収集する。そして、データ収集回路１４は、計数結果を、コンソール３０に送信する。

具体的には、データ収集回路１４は、検出素子が出力した各パルスを弁別して計数したＸ線光子の入射位置（検出位置）と、当該Ｘ線光子のエネルギー値とを計数結果として、Ｘ線管１２の位相（管球位相）ごとに収集する。データ収集回路１４は、例えば、計数に用いたパルスを出力した検出素子の位置を、入射位置とする。また、データ収集回路１４は、例えば、パルスのピーク値とシステム固有の応答関数とからエネルギー値を演算する。或いは、データ収集回路１４は、例えば、パルスの強度を積分することで、エネルギー値を演算する。データ収集回路１４は、演算したエネルギー値（Ｅ）を複数のエネルギー弁別域に振り分ける。

本実施形態に係るデータ収集回路１４は、演算したエネルギー値を、例えば、比較器（コンパレータ）を用いて、複数のエネルギー弁別域に振り分ける。複数のエネルギー弁別域は、データ収集回路１４がエネルギーの値を、所定の粒度のエネルギー範囲に弁別して振り分けるために、閾値を用いて設定されるエネルギー分割セットとなる。

例えば、データ収集回路１４が収集する計数結果は、『管球位相「α１」では、入射位置「Ｐ１１」の検出素子において、エネルギー弁別域「Ｅ１＜Ｅ≦Ｅ２」の光子の計数値が「Ｎ１」であり、エネルギー弁別域「Ｅ２＜Ｅ≦Ｅ３」の光子の計数値が「Ｎ２」である』といった情報となる。或いは、データ収集回路１４が収集する計数結果は、『管球位相「α１」では、入射位置「Ｐ１１」の検出素子において、エネルギー弁別域「Ｅ１＜Ｅ≦Ｅ２」の光子の単位時間当たりの計数値が「ｎ１」であり、エネルギー弁別域「Ｅ２＜Ｅ≦Ｅ３」の光子の単位時間当たりの計数値が「ｎ２」である』といった情報となる。

寝台２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２と、寝台駆動装置２１とを有する。天板２２は、被検体Ｐが載置される板であり、寝台駆動装置２１は、天板２２をＺ軸方向へ移動して、被検体Ｐを回転フレーム１５内に移動させる。

なお、架台１０は、例えば、天板２２を移動させながら回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。または、架台１０は、天板２２を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム１５を回転させて被検体Ｐを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。

コンソール３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台１０によって収集された計数情報を用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する装置である。コンソール３０は、図１に示すように、入力インターフェース３１と、ディスプレイ３２と、スキャン制御回路３３と、前処理回路３４と、投影データ記憶回路３５と、画像再構成回路３６と、画像記憶回路３７と、システム制御回路３８とを有する。

入力インターフェース３１は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、システム制御回路３８に転送する。例えば、入力インターフェース３１は、操作者からＸ線ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件や、Ｘ線ＣＴ画像データに対する画像処理条件等を受け付ける。

ディスプレイ３２は、操作者によって参照されるモニタであり、システム制御回路３８による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像データを操作者に表示したり、入力インターフェース３１を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。

スキャン制御回路３３は、後述するシステム制御回路３８の制御のもと、高電圧発生器１１、架台駆動回路１６、データ収集回路１４及び寝台駆動装置２１の動作を制御することで、架台１０における計数情報の収集処理を制御する。

前処理回路３４は、データ収集回路１４から送信された計数結果に対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の補正処理を行なうことで、エネルギー弁別域ごとの投影データを生成する。

投影データ記憶回路３５は、前処理回路３４により生成された投影データを記憶する。すなわち、投影データ記憶回路３５は、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成するための投影データを記憶する。

画像再構成回路３６は、検出器１３が出力した信号に基づいてＣＴ画像を生成する。画像再構成回路３６は、投影データ記憶回路３５が記憶する投影データを、例えば、逆投影処理することで、Ｘ線ＣＴ画像データを再構成する。逆投影処理としては、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法による逆投影処理が挙げられる。なお、画像再構成回路３６は、例えば、逐次近似法により、再構成処理を行なっても良い。また、画像再構成回路３６は、Ｘ線ＣＴ画像データに対して各種画像処理を行なうことで、画像データを生成する。画像再構成回路３６は、再構成したＸ線ＣＴ画像データや、各種画像処理により生成した画像データを画像記憶回路３７に格納する。

ここで、フォトンカウンティングＣＴで得られる計数結果から生成された投影データには、被検体Ｐを透過することで減弱されたＸ線のエネルギーの情報が含まれている。このため、画像再構成回路３６は、例えば、特定のエネルギー成分のＸ線ＣＴ画像データを再構成することができる。また、画像再構成回路３６は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのＸ線ＣＴ画像データを再構成することができる。

また、画像再構成回路３６は、例えば、各エネルギー成分のＸ線ＣＴ画像データの各画素にエネルギー成分に応じた色調を割り当て、エネルギー成分に応じて色分けされた複数のＸ線ＣＴ画像データを重畳した画像データを生成することができる。また、画像再構成回路３６は、物質固有のＫ吸収端を利用して、当該物質の同定が可能となる画像データを生成することができる。画像再構成回路３６が生成する他の画像データとしては、単色Ｘ線画像データや密度画像データ、実効原子番号画像データ等が挙げられる。

システム制御回路３８は、架台１０、寝台２０及びコンソール３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置の全体制御を行う。具体的には、システム制御回路３８は、スキャン制御回路３３を制御することで、架台１０で行なわれるＣＴスキャンを制御する。また、システム制御回路３８は、前処理回路３４や、画像再構成回路３６を制御することで、コンソール３０における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、システム制御回路３８は、画像記憶回路３７が記憶する各種画像データを、ディスプレイ３２に表示するように制御する。

以上、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、フォトンカウンティング方式の検出器を用いてＸ線ＣＴ画像データを再構成する。

ところで、ＳｉＰＭ１３０は、アナログ信号を出力する。このアナログ信号は微弱であり、アナログ信号へのノイズの混入を避ける観点から、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）はＳｉＰＭ１３０の近傍に配置されることが望ましい。しかしながら、検出器１３が面検出器である場合、ＳｉＰＭ１３０の近傍には、ＡＤＣを配置するスペースが十分に確保できない。

また、ＡＤＣには、アナログ信号を受け取ってデジタル信号に変換する際に、１０＾７〜１０＾８（ｃｐｓ）を満たす処理性能が求められる。このような高速な処理性能を満たす場合、ＡＤＣでは、消費電流や発熱が問題となる。更に、ＡＤＣは、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）プロセスほど微細化ができないので、集積化には不利である。このように回路規模、消費電力、処理性能等の面で大規模な面検出器を実現するには課題が多い。

このため検出器から出力される信号をアナログ信号ではなくデジタル信号にして出力するメリットは大きい。例えば、ＡＤＣを使用しないで、ＡＰＤセル１４０からの出力値を直接デジタル値としてカウントするＣＭＯＳ回路を前提とした組み合わせ回路が提案されている。このような組み合わせ回路において、ＣＭＯＳ回路は、基本ブロックとしてＦＦ（Flip-Flop）、カウンタ、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等を有する。しかしながら、基本ブロックを微細化すると、放射線が半導体内に入射する場合がある。かかる場合、例えば、ＳＲＡＭ等の基本ブロックでは論理が反転するソフトエラーが発生する可能性が高まる。基本ブロックでソフトエラーが発生すると、検出器１３における光子計数処理の信頼性が低下する。

また、ＳｉＰＭ１３０により面検出器を構成する際、数１０００画素が毎秒数１０００ビューのデータを出力する。これらのデータには、検出器素子に依存する補正処理が必要であり、Ｘ線検出素子数が増えるに伴って後段での補正処理の負荷が高くなる。

このようなことから、第１の実施形態では、検出器１３を放射線の影響を受けない構成にすることにより、光子計数処理の精度を向上する。例えば、ＳｉＰＭ１３０は、各Ｘ線検出素子に対して設けられ、当該各Ｘ線検出素子において生成された電気信号を蓄積するコンデンサと、低い放射線感受性を有し、複数のコンデンサにおける電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する生成部とを備える。以下では、図３から図６を用いて、第１の実施形態に係るＳｉＰＭ１３０について説明する。

図３は、第１の実施形態に係るＳｉＰＭ１３０の構成例を示す図である。なお、図３では、１画素に対応するＳｉＰＭ１３０のみを図示している。図３に示すように、ＳｉＰＭ１３０は、ＡＰＤセル１４０と、ＬＵＴ（Look Up Table）１５０と、コンデンサ群１６０とを有する。なお、図３におけるＶｈは印加電圧を示し、例えば、８０Ｖである。また、印加電圧の値は任意に変更可能である。

ＡＰＤセル１４０は、上述したように複数のＡＰＤを有する。各ＡＰＤは、上述したように１つのｐｈｏｔｏｎを検出して信号を出力する。なお、図３では、ｎ個のＡＰＤを有するＡＰＤセル１４０を図示している。また、図３では、各ＡＰＤをＤ１、Ｄ２、・・・、Ｄｎとして示している。なお、以下では、例えば、Ｄ１であるＡＰＤのことをＡＰＤ（Ｄ１）と記載する。

コンデンサ群１６０は、複数のコンデンサと、複数のコンパレータとを有し、各Ｘ線検出素子に対して設けられ、当該各Ｘ線検出素子において生成された電気信号を蓄積する。

例えば、コンデンサ群１６０は、各ＡＰＤ１４１によって生成された電気信号を蓄積する複数のコンデンサを有する。なお、図３では、ｎ個のコンデンサを有するコンデンサ群１６０を図示している。また、図３では、各コンデンサをＣ１、Ｃ２、・・・、Ｃｎとして示している。ここで、コンデンサＣ１は、ＡＰＤ（Ｄ１）に接続され、ＡＰＤ（Ｄ１）から出力された電気信号を蓄積する。また、コンデンサＣ２は、ＡＰＤ（Ｄ２）に接続され、ＡＰＤ（Ｄ２）から出力された電気信号を蓄積する。同様に、コンデンサＣｎは、ＡＰＤ（Ｄｎ）に接続され、ＡＰＤ（Ｄｎ）から出力された電気信号を蓄積する。すなわち、各コンデンサは、対応するＡＰＤから出力された電気信号を蓄積する。

また、コンデンサ群１６０には、各コンデンサに対してコンパレータが接続される。なお、図３では、ｎ個のコンパレータを有するコンデンサ群１６０を図示している。また、図３では、各コンパレータをＡ１、Ａ２、・・・、Ａｎとして示している。ここで、コンパレータＡ１は、コンデンサＣ１に接続され、コンデンサＣ１に蓄積された電気信号と比較電位Ｖｔｈと比較する。また、コンパレータＡ２は、コンデンサＣ２に接続され、コンデンサＣ２に蓄積された電気信号と比較電位Ｖｔｈと比較する。同様に、コンパレータＡｎは、コンデンサＣｎに接続され、コンデンサＣｎに蓄積された電気信号と比較電位Ｖｔｈと比較する。すなわち、各コンパレータは、対応するコンデンサに蓄積された電気信号と比較電位Ｖｔｈと比較する。

図４は、第１の実施形態に係るコンデンサ群１６０の処理動作を説明するための図である。図４では、コンデンサ群１６０が有する複数のコンデンサのうちコンデンサＣ１を用いて電気信号を蓄積時の処理動作を説明するが、他のコンデンサにおいても電気信号を蓄積時の処理動作は同様である。図４の右中図に示すように、コンデンサＣ１は、リセット信号の入力を受け付けてスイッチが閉じられることで、蓄積していた電気信号をリセットする。そして、図４の右端図に示すように、コンデンサＣ１は、スイッチが解放されて、光子入射待ち状態となる。

続いて、シンチレータが発光する期間に画素に光子がランダムに入射する。各画素内の各セルに光子が入射すると、ＡＰＤはアバランシェ動作をして、電流が流れ、各ＡＰＤに対応したコンデンサに電荷が蓄積される。例えば、コンデンサＣ１は、図４の左端図に示すように、ＡＰＤ（Ｄ１）がｐｈｏｔｏｎを検出すると、ＡＰＤ（Ｄ１）から出力された電気信号の蓄積を開始する。

そして、コンパレータＡ１は、図４の左中図に示すように、蓄積した電気信号をセンスアップで検出し、比較電位Ｖｔｈと比較する。そして、コンパレータＡ１は、蓄積した電気信号がＶｔｈ以上であると判定した場合、蓄積結果として出力値として１をＬＵＴ１５０に出力する。一方、コンパレータＡ１は、蓄積した電気信号がＶｔｈ未満であると判定した場合、蓄積結果として出力値として０をＬＵＴ１５０に出力する。なお、各コンパレータは、リセット信号が入力されるまで、対応するコンデンサに蓄積された電気信号をセンスアップで検出し、蓄積された電気信号と比較電位Ｖｔｈとを比較する処理を継続して実行する。

図３に戻る。ＬＵＴ１５０は、各Ｘ線検出素子に対して設けられる。例えば、図３に示すように、ＬＵＴ１５０は、１画素内の各コンパレータに接続される。図３に示す例では、ＬＵＴ１５０は、ＳｉＰＭ１３０内のコンパレータＡ１、コンパレータＡ２、・・・、コンパレータＡｎに接続される。

また、ＬＵＴ１５０は、放射線に耐性を有する。言い換えると、ＬＵＴ１５０は、低い放射線感受性を有する。第１の実施形態では、ＬＵＴ１５０は、例えば、マスクＲＯＭ（Read Only Memory）や磁気メモリで構成されるものとして説明する。

また、ＬＵＴ１５０は、参照情報を予め記憶する。ここで言う、参照情報とは、各コンパレータからの出力値と、全コンパレータからの出力値に対応する２進数表現の値とを関係付けた情報である。

そして、ＬＵＴ１５０は、各Ｘ線検出素子において生成された電気信号の蓄積結果に応じた出力信号を、参照情報を用いて所定期間ごとに生成する。例えば、ＬＵＴ１５０は、複数のコンデンサにおける電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する。なお、ＬＵＴ１５０のことを生成部とも言う。続いて、図５及び図６を用いてＬＵＴ１５０の処理動作を説明する。図５及び図６は、第１の実施形態に係るＬＵＴ１５０の処理動作を説明するための図である。

図５の右図に示すように、シンチレータの発光期間中は次のＸ線が入射しても発光しない期間(シンチレータの不感期間）にあわせたゲート時間（Ｔｇ)が設定される。このゲート時間は、リセット信号が入力されてから、次のリセット信号が入力されるまでの時間に相当する。ＬＵＴ１５０は、このゲート時間にＡＰＤで検出されたｐｈｏｔｏｎに対する電気信号の蓄積結果に応じた出力信号を、参照情報を用いて所定期間ごとに生成する。ここで、ＬＵＴ１５０は、参照情報を用いることで、蓄積結果に対して線形のデジタル信号を出力する。

例えば、図５の左図では、ＡＰＤセル１４０において、ゲート時間に６つのＡＰＤでｐｈｏｔｏｎが検出された場合を示している。ＬＵＴ１５０は、図５の左図に示す例の場合、蓄積結果として、６つのコンパレータから出力値１の入力を受け付け、他のコンパレータから出力値０の入力を受け付ける。ここで、参照情報が、出力値１の数を示す２進数表現の値を関係付けた情報である場合、ＬＵＴ１５０は、出力値が１である数を示す出力信号を生成する。より具体的には、ＬＵＴ１５０は、２進数で６を示す出力信号「１１０」を生成する。このように、ＬＵＴ１５０は、複数のＡＰＤからの出力値の入力を受け付け、入力値の合計値に対応したデジタル信号を参照情報に基づいて生成する。

図６では、ＬＵＴ１５０による処理のタイミングを示す。図６に示すように、時間ｔ１、時間ｔ３、時間ｔ５、時間ｔ７でリセット信号が入力される。これらリセット信号は一定間隔で入力される。また、リセット信号が入力されてから次のリセット信号が入力されるまでの時間がゲート時間Ｔｇである。言い換えると、リセット信号の入力のタイミングはＴｇと同期する。

また、図６に示す例では、時間ｔ１から時間ｔ３までの間に、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡ１、コンパレータＡｎ、コンパレータＡ２の３つのコンパレータから出力された出力値１の入力を受け付ける。そして、ＬＵＴ１５０は、リセットの直前にリード信号の入力を受け付け、出力信号を生成して、生成した出力信号をＦＩＦＯ１７０に出力する。例えば、ＬＵＴ１５０は、時間ｔ２でリード信号の入力を受け付け、２進数で３を示す出力信号「１１」を生成する。

また、図６に示す例では、時間ｔ３から時間ｔ５までの間に、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡ２、コンパレータＡ３、コンパレータＡ１の３つのコンパレータと、図示しない１つのコンパレータとから出力された出力値１の入力を受け付ける。そして、ＬＵＴ１５０は、時間ｔ４でリード信号の入力を受け付け、２進数で４を示す出力信号「１００」を生成する。

同様に、図６に示す例では、時間ｔ５から時間ｔ７までの間に、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡｎ、コンパレータＡ１、コンパレータＡ２の３つのコンパレータから出力された出力値１の入力を受け付ける。そして、ＬＵＴ１５０は、時間ｔ６でリード信号の入力を受け付け、２進数で３を示す出力信号「１１」を生成する。

図３に戻る。ＬＵＴ１５０は、生成した出力信号を、例えば磁気メモリで構成されるＦＩＦＯ（First In First Out）１７０に出力する。ＦＩＦＯ１７０は、検出器１３が有する各ＬＵＴ１５０から出力された出力信号の入力をパラレルに受け付けて、データ収集回路１４にシリアルに出力する。

そして、データ収集回路１４は、各Ｘ線検出素子それぞれから出力信号を収集する。例えば、データ収集回路１４は、出力信号をエネルギービンごとに弁別し、弁別した出力信号を加算してヒストグラムを生成する。これにより、画像再構成回路３６は、データ収集回路１４により収集された出力信号を用いて画像を再構成する。

上述したように、第１の実施形態では、放射線に耐性のあるＬＵＴ１５０は、ｐｈｏｔｏｎを検出したＡＰＤによって生成された電気信号の蓄積結果に応じた出力信号を、参照情報を用いて所定期間ごとに生成する。すなわち、第１の実施形態では、ＡＤＣを使用しないで、ＡＰＤセル１４０からの出力値をデジタル信号にして出力する。これにより、ＡＰＤセル１４０からの出力値へのノイズの混入を低減することが可能になる。

また、第１の実施形態では、ＡＤＣを使用しないで、ＡＰＤセル１４０からの出力値をデジタル信号に変換する。これにより、回路規模、消費電力、処理性能等の面で検出器１３を大規模にすることなく、検出器１３を面検出器とすることが可能になる。

また、ＬＵＴ１５０が放射線の影響を受けないマスクＲＯＭで構成されることにより、放射線が半導体内に入射する場合でも、ソフトエラーの発生を防止することができる。この結果、検出器１３における光子計数処理の信頼性が低下するのを防止できる。このように、第１の実施形態によれば、光子計数処理の精度を向上することができる。

（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。以下では、図７Ａから図７Ｃを用いて、第１の実施形態の変形例について説明する。図７Ａから図７Ｃは、第１の実施形態の変形例を説明するための図である。

上述した実施形態では、１画素に構成されるＡＰＤ１４１の数は数百個から数千個であるものと仮定して説明した。例えば、１画素に構成されるＡＰＤ１４１がｎ個である場合、ＬＵＴ１５０は、図７Ａに示すように、各ＡＰＤ１４１に対応するコンパレータから出力された出力値の入力を受け付ける。なお、図７Ａに示す、コンパレータＡ１は、ＡＰＤ（Ｄ１）に対応するコンパレータであり、コンパレータＡ２は、ＡＰＤ（Ｄ２）に対応するコンパレータである。また、図７Ａに示す、コンパレータＡ３は、ＡＰＤ（Ｄ３）に対応するコンパレータであり、コンパレータＡ４は、ＡＰＤ（Ｄ４）に対応するコンパレータであり、コンパレータＡｎは、ＡＰＤ（Ｄｎ）に対応するコンパレータである。

しかしながら、１画素に構成されるＡＰＤ１４１の数が多い場合、コンデンサ群１６０とＬＵＴ１５０との配線が複雑になる。そこで、図７Ｂに示すように、例えば、ＡＰＤ１４１を行方向にまとめ、まとめた単位ごとに各ＬＵＴに出力信号を入力させるようにしてもよい。言い換えると、ＬＵＴは、所定数のコンデンサ毎に設けられ、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と前記参照情報とを用いてデジタル信号を生成する。

より具体的には、図７Ｂにおいて、１行目のＡＰＤ１４１に対応するコンパレータＡ１、コンパレータＡ２、コンパレータＡ３及びコンパレータＡ４をまとめて、ＬＵＴ−Ａに出力信号を入力させる。また、２行目のＡＰＤ１４１に対応するコンパレータＡ５、コンパレータＡ６、コンパレータＡ７及びコンパレータＡ８をまとめて、ＬＵＴ−Ｂに出力信号を入力させる。同様に、ｎ行目のＡＰＤ１４１に対応するコンパレータＡｎ−３、コンパレータＡｎ−２、コンパレータＡｎ−１及びコンパレータＡｎをまとめて、ＬＵＴ−Ｊに出力信号を入力させる。

そして、各ＬＵＴは、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と参照情報とを用いてデジタル信号を生成する。かかる場合、各ＬＵＴは、生成したデジタル信号をＦＩＦＯ１７０に出力する。

また、図７Ｃに示すように、ＬＵＴ１５０は、第１のＬＵＴ１５１と、第２のＬＵＴ１５２とを有するようにしてもよい。図７Ｃに示す例では、ＬＵＴ１５０は、第１のＬＵＴ１５１として、ＬＵＴ−Ａ、ＬＵＴ−Ｂ、・・・、ＬＵＴ−Ｊを有する。ここで、第１のＬＵＴ１５１は、所定数のコンデンサ毎に設けられ、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と第１の参照情報とを用いて第１のデジタル信号を生成する。より具体的には、図７Ｃに示す第１のＬＵＴ１５１は、図７Ｂに示す例と同様に、ＡＰＤ１４１を行方向にまとめ、まとめた単位ごとに出力された出力信号の入力を受け付ける。

そして、第２のＬＵＴ１５２は、第１のＬＵＴ１５１によって生成された第１のデジタル信号と第２の参照情報とを用いて第２のデジタル信号を生成し、生成した第２のデジタル信号をデジタル信号とする。より具体的には、図７Ｃに示すように、第２のＬＵＴ１５２は、第１のＬＵＴ１５１であるＬＵＴ−Ａ、ＬＵＴ−Ｂ、・・・、ＬＵＴ−Ｊによって生成された第１のデジタル信号と第２の参照情報とを用いて第２のデジタル信号を生成する。そして、第２のＬＵＴ１５２は、生成した第２のデジタル信号をＦＩＦＯ１７０に出力する。

なお、上述した第１の実施形態の変形例では、ＡＰＤ１４１を行方向にまとめる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＡＰＤ１４１を列方向にまとめてもよい。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ＬＵＴ１５０をマスクＲＯＭで構成し、参照情報を用いることで、蓄積結果に対して線形の出力信号を出力するものとして説明した。ところで、検出器１３において、Ｘ線の入射していない場合でも、１画素内のあるＡＰＤや１画素自体が常に光子を検出した故障状態となる場合がある。このような場合、故障状態であるＡＰＤや故障状態である画素からの出力信号を補正することが望ましい。

そこで、第２の実施形態では、参照情報が、出力値１の数に対して、非線形な値を２進数表現で関係付けた情報である場合について説明する。すなわち、第２の実施形態では、ＬＵＴは、参照情報を用いることで、蓄積結果に対して非線形のデジタル信号を出力する。

なお、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成は、検出器１３内の一部の構成が異なる点を除いて、図１に示した構成例と同様である。このため、図１と同様の構成については説明を省略する。図８は、第２の実施形態に係る検出器１３の構成例を示す図である。

なお、図８に示す例では、検出器１３を簡略化して図示している。例えば、図８では、検出器１３が有する各ＳｉＰＭ１３０のうちＬＵＴ１５０のみを図示している。第２の実施形態では、ＬＵＴ１５０は、例えば、磁気メモリで構成される。磁気メモリで構成されるＬＵＴ１５０では、参照情報の書き換えが可能である。また、検出器１３は、図８に示すように、制御用演算処理装置１８０と、通信モジュール１９０とを有する。

また、検出器１３の外部には、コンソール３０の制御下で機能する外部通信モジュール３９が設けられる。なお、図８に示す例では、外部通信モジュール３９がコンソール３０の外部に設けられている場合を示すが、外部通信モジュール３９はコンソール３０の内部に設けられてもよい。

通信モジュール１９０と外部通信モジュール３９とはＮＦＣ（Near Field Communication）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を用いて、互いに通信可能である。例えば、外部通信モジュール３９は、コンソール３０の制御下で、参照情報を通信モジュール１９０に送信する。

ここで、コンソール３０は、例えば、事前に各画素やＡＰＤ１４１の不良を検出し、不良画素や不良ＡＰＤからの出力信号を反映しないように参照情報を生成する。より具体的には、Ｘ線の入射していない状態で出力値が常に１となるＡＰＤや、Ｘ線の入射していない状態で全てのＡＰＤからの出力値が常に１となる画素について、出力信号をカウント値から除外するように参照情報が生成される。このように、参照情報は、蓄積結果に対する所定の補正値を示す。

そして、通信モジュール１９０は、外部通信モジュール３９から受信した参照情報を制御用演算処理装置１８０に転送する。そして、制御用演算処理装置１８０は、各ＬＵＴ１５０に受信した参照情報を設定する。すなわち、参照情報は、外部装置からのアクセスによって設定可能である。

そして、第２の実施形態に係るＬＵＴ１５０は、参照情報を用いることで、故障状態であるＡＰＤや故障状態である画素からの出力値を補正した出力信号を生成する。言い換えると、第２の実施形態に係るＬＵＴ１５０は、参照情報を用いることで、前処理として補正処理を実行することが可能である。なお、これらの補正処理は後段でも処理可能である。しかし、後段においてソフトウェアで補正処理を実行する場合、数１０００画素それぞれについて浮動小数点演算が必要である。このため、後段での補正処理には時間を要する。一方、第２の実施形態に係るＬＵＴ１５０は、数１０００画素それぞれについて後段での補正処理を省略することができるので、画像再構成にかかる時間を短縮することが可能である。この結果、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、処理負荷を軽減してスループットをあげることができる。

また、ＬＵＴ１５０は、この参照情報を積極的に利用することで、単純な光子カウント以外の補正処理も実現できる。例えば、Ｘ線の入射していない状態でも、ある確率でＡＰＤが作り出す暗示電流が発生する場合がある。そこで、事前に暗示電流分に相当するカウント値を推定しておき、暗示電流分のカウント値を補正した参照情報をＬＵＴ１５０に設定する。そして、ＬＵＴ１５０は、暗示電流分のカウント数を補正した出力信号を出力するようにしてもよい。また、例えば、統計的に擬似的なカウント値が現れる場合には、この擬似的なカウント値を差し引いた参照情報をＬＵＴ１５０に設定しておいてもよい。

（第２の実施形態の変形例）
なお、上述した第２の実施形態では、参照情報は、蓄積結果に対する所定の補正値を示す場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、参照情報は、蓄積結果に応じたエネルギー帯を示すようにしてもよい。より具体的には、カウント値をさらにエネルギービンに置き換える。一例を挙げると、カウント値αの値がα１＜α≦α２である場合はエネルギーＥ１に弁別し、α２＜α≦α３である場合はエネルギーＥ２に弁別し、α３＜α≦α４である場合はエネルギーＥ３に弁別し、α４＜α≦α５である場合は、エネルギーＥ４に弁別するように参照情報を設定する。かかる場合、ＬＵＴ１５０は、参照情報を用いて、エネルギー帯ごとのカウント値を示す出力信号を生成することが可能になる。すなわち、Ｘ線ＣＴ装置は、検出器１３において、エネルギー弁別が可能になるので、後段での処理負荷を軽減することが可能になる。

また、上述した第２の実施形態では、ＮＦＣやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信によりＬＵＴ１５０に参照情報を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＬＵＴ１５０は、デュアルポートインターフェースを有するようにしてもよい。かかる場合、ＬＵＴ１５０は、外部からアドレスの指定と指定されたアドレスに対するデータとを受付けて、参照情報を設定する。

また、デュアルポートインターフェースを有するＬＵＴ１５０に対して外部からアドレス及びデータを指定して参照情報を設定する場合、ＣＳ（Clear To Send），ＷＲ，ＲＤ等の制御信号は、パラレル・シリアルのどちらでも可能である。なお、制御信号がシリアルであると信号線が少なくなる等の利点が多い。

また、上述した第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例では、初期値として参照情報を設定する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例は、初期値として設定された参照情報を書き換える場合にも同様に適用可能である。

なお、上述した第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例では、ＬＵＴ１５０が磁気メモリを用いて構成される場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、上述した第２の実施形態及び第２の実施形態の変形例は、マスクＲＯＭを用いて構成される第１の実施形態に係るＬＵＴ１５０においても同様に適用可能である。なお、マスクＲＯＭを用いて構成される第１の実施形態に係るＬＵＴ１５０では、参照情報を更新することはできない。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、外部装置によってＬＵＴの参照情報を事前に設定する場合について説明した。ところで、検出器１３の特性は温度によって変化する。また、暗示電流は、温度に依存する。このため、検出器１３内の温度変化に応じて、ＬＵＴの参照情報を動的に書き換えるようにしてもよいものである。そこで、第３の実施形態では、検出器１３内の温度を温度センサによって測定し、温度の変化に応じてＬＵＴの参照情報をリアルタイムに書き換える場合について説明する。

なお、第３の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成は、検出器１３内の一部の構成が異なる点を除いて、図１に示した構成例と同様である。このため、図１と同様の構成については説明を省略する。図９は、第３の実施形態に係るＳｉＰＭ１３０の構成例を示す図である。なお、図９に示すＡＰＤセル１４０及びコンデンサ群１６０は、図３で説明したＡＰＤセル１４０及びコンデンサ群１６０と同様の機能を有する。

図９に示すように、ＳｉＰＭ１３０の近傍には温度センサ２００が設けられる。なお、図９に示す例では、各ＳｉＰＭ１３０の近傍に温度センサ２００が設けられるものとして説明するが、温度センサ２００は、検出器１３内において１つだけ設けられてもよいし、複数のＳｉＰＭ１３０に対して１つの割合で設けられてもよい。

第３の実施形態に係るＬＵＴ１５０は、複数の参照情報を記憶する。例えば、第３の実施形態に係るＬＵＴ１５０は、温度に応じた参照情報を複数記憶する。以下では、ＬＵＴ１５０が、参照情報Ａ、参照情報Ｂ、参照情報Ｃ及び参照情報Ｄを記憶する場合について説明する。

温度センサ２００により測定された温度をＴとした場合、参照情報Ａは、Ｔ＜Ｔ１である場合に想定される暗示電流を補正した参照情報である。また、参照情報Ｂは、Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２である場合に想定される暗示電流を補正した参照情報である。そして、参照情報Ｃは、Ｔ２≦Ｔ＜Ｔ３である場合に想定される暗示電流を補正した参照情報である。更に、参照情報Ｄは、Ｔ３≦Ｔである場合に想定される暗示電流を補正した参照情報である。なお、温度Ｔ１＜温度Ｔ２＜温度Ｔ３であるものとする。

温度センサ２００は、温度を測定し、制御用演算処理装置１８０に測定した温度を出力する。そして、制御用演算処理装置１８０は、温度センサ２００により測定された温度に応じて、複数の参照情報のうちいずれか一つを選択する。例えば、制御用演算処理装置１８０は、温度センサにより測定された温度ＴをＴ１、Ｔ２及びＴ３と比較して、温度センサ２００により測定された温度Ｔが温度Ｔ１からＴ３の温度の範囲のうちどの温度範囲に近似するかを判定する。そして、制御用演算処理装置１８０は、判定結果に基づいて、適切な参照情報を選択し、ＬＵＴ１５０に設定する。これにより、ＬＵＴ１５０は、選択された参照情報を用いて、出力信号を生成する。一例を挙げると、制御用演算処理装置１８０は、例えば、温度ＴがＴ２≦Ｔ＜Ｔ３である場合、参照情報Ｃを選択してＬＵＴ１５０に設定する。かかる場合、ＬＵＴ１５０は、参照情報Ｃを用いて、出力信号を生成する。

なお、制御用演算処理装置１８０は、ビュー間、スライス間、又はＳｉＰＭ１３０のリセット期間中に参照情報を切り替えるものとし、画像収集中には参照情報を切り替えないこととする。

なお、上述した第３の実施形態では、ＬＵＴ１５０は、複数の参照情報を記憶するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、制御用演算処理装置１８０は、温度センサ２００により測定された温度に基づいて参照情報をリアルタイムに生成し、生成した参照情報をＬＵＴ１５０に設定するようにしてもよい。言い換えると、制御用演算処理装置１８０は、温度センサ２００により測定された温度に応じて、参照情報をリアルタイムに書き換える。

また、上述した第３の実施形態では、検出器１３内の温度と暗示電流分のカウントについて説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、温度以外の外部要因でも同様の仕組みで参照情報を切り替えるようにしてもよい。

（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。

例えば、上述した実施形態においては、コンデンサ群１６０には、各ＡＰＤ１４１に対して１つのコンデンサが設けられるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、コンデンサ群１６０は、各ＡＰＤ１４１に対して複数のコンデンサが設けられ、所定期間内にコンデンサを切り替えて電気信号を蓄積するようにしてもよい。言い換えると、コンデンサは、各ＡＰＤ１４１に対して複数設けられ、所定期間内にコンデンサを切り替えて電気信号を蓄積する。図１０Ａから図１０Ｄは、その他の実施形態に係るコンデンサ群１６０を説明するための図である。

図１０Ａでは、その他の実施形態に係るコンデンサ群１６０が有するコンデンサの構成例を示す。なお、図１０Ａでは、その他の実施形態に係るコンデンサ群１６０が有する複数のコンデンサのうちコンデンサＣ１ａ及びコンデンサＣ１ｂのみを図示して説明する。図１０Ａに示すように、ＡＰＤ（Ｄ１）に対してコンデンサＣ１ａとコンデンサＣ１ｂとが設けられる。そして、コンデンサＣ１ａとコンデンサＣ１ｂのいずれか一方が選択的にＡＰＤ（Ｄ１）と接続される。また、コンデンサＣ１ａとコンデンサＣ１ｂとに対してコンパレータＡ１が設けられる。そして、コンデンサＣ１ａとコンデンサＣ１ｂのいずれか一方が選択的にコンパレータＡ１と接続される。

例えば、図１０Ｂに示すように、選択信号の入力を受け付けてスイッチＳｗ１ａ及びスイッチＳｗ１ｂがコンデンサＣ１ａに接続されることで、コンデンサＣ１ａは、ＡＰＤ（Ｄ１）に接続される。ここで、選択信号の入力を受け付けてスイッチＳｗ１ｃが解放されることで、コンデンサＣ１ａは、ＡＰＤ（Ｄ１）から出力された電気信号を蓄積する。そして、コンパレータＡ１は、コンデンサＣ１ａに蓄積された電気信号をセンスアップで検出し、比較電位Ｖｔｈと比較する。そして、コンパレータＡ１は、蓄積された電気信号がＶｔｈ以上であると判定した場合、蓄積結果として出力値として１をＬＵＴ１５０に出力する。なお、以下では、コンデンサＣ１ａに蓄積された電気信号の蓄積結果を出力する場合、出力値Ａ１−１と記載する。なお、図１０Ｂに示す例では、Ｓｗ１ｄは、選択信号の入力を受け付けて閉じられ、コンデンサＣ１ｂに蓄積された電気信号はリセットされる。

また、例えば、図１０Ｃに示すように、選択信号の入力を受け付けてスイッチＳｗ１ａ及びスイッチＳｗ１ｂがコンデンサＣ１ｂに接続されることで、コンデンサＣ１ｂは、ＡＰＤ（Ｄ１）に接続される。ここで、選択信号の入力を受け付けてスイッチＳｗ１ｄが解放されることで、コンデンサＣ１ｂは、ＡＰＤ（Ｄ１）から出力された電気信号を蓄積する。そして、コンパレータＡ１は、コンデンサＣ１ｂに蓄積された電気信号をセンスアップで検出し、比較電位Ｖｔｈと比較する。そして、コンパレータＡ１は、蓄積された電気信号がＶｔｈ以上であると判定した場合、蓄積結果として出力値として１をＬＵＴ１５０に出力する。なお、以下では、コンデンサＣ１ｂに蓄積された電気信号の蓄積結果を出力する場合、出力値Ａ１−２と記載する。なお、図１０Ｃに示す例では、Ｓｗ１ｃは、選択信号の入力を受け付けて閉じられ、コンデンサＣ１ａに蓄積された電気信号はリセットされる。

図１０Ｄでは、各ＡＰＤに対して複数のコンデンサが設けられる場合のＬＵＴ１５０による処理のタイミングを示す。図１０Ｄに示す例では、時間ｔ１から時間ｔ５、時間ｔ５から時間ｔ９、時間ｔ９から時間ｔ１３がゲート時間となる。また、図１０Ｄに示すように、コンデンサ群１６０は、時間ｔ３、時間ｔ５、時間ｔ７、時間ｔ９、時間ｔ１１及び時間ｔ１３で選択信号の入力を受け付ける。

また、図１０Ｄに示す例では、時間ｔ１から時間ｔ５までの間に、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡ１−１、コンパレータＡｍ−１の２つのコンパレータから出力された出力値１の入力をｔ２で受け付けた後、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡ１−１、コンパレータＡｍ−１から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をＦＩＦＯ１７０に出力する。そして、ＬＵＴ１５０の入力は、時間ｔ３で選択信号の入力を受け付けた後に、Ａ１−２・・・Ａｍ−２に切り替わり、同時にＡ１−１・・・・Ａｍ−１のコンパレータのコンデンサはリセットされる。その後、ＬＵＴ１５０に接続されたコンパレータＡ１−２から出力された出力値１の入力をｔ４で受け付けた後、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡ１−２から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をＦＩＦＯ１７０に出力する。

また、図１０Ｄに示す例では、時間ｔ５から時間ｔ９までの間に、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡ１−１から出力された出力値１の入力をｔ６で受け付けた後、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡ１−１から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をＦＩＦＯ１７０に出力する。そして、ＬＵＴ１５０の入力は、時間ｔ７で選択信号の入力を受け付けた後に、Ａ１−２・・・Ａｍ−２に切り替わり、同時にＡ１−１・・・・Ａｍ−１のコンパレータのコンデンサはリセットされる。その後、ＬＵＴ１５０に接続されたコンパレータＡ１−２、コンパレータＡ２−２の２つのコンパレータから出力された出力値１の入力をｔ８で受け付けた後、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡ１−２、コンパレータＡ２−２から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をＦＩＦＯ１７０に出力する。

同様に、図１０Ｄに示す例では、時間ｔ９から時間ｔ１３までの間に、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡｍ−１、コンパレータＡ２−１の２つのコンパレータから出力された出力値１の入力をｔ１０で受け付けた後、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡｍ−１、コンパレータＡ２−１から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をＦＩＦＯ１７０に出力する。そして、ＬＵＴ１５０の入力は、時間ｔ１１で選択信号の入力を受け付けた後に、Ａ１−２・・・Ａｍ−２に切り替わり、同時にＡ１−１・・・・Ａｍ−１のコンパレータのコンデンサはリセットされる。その後、ＬＵＴ１５０に接続されたコンパレータＡ１−２から出力された出力値１の入力をｔ１２で受け付けた後、ＬＵＴ１５０は、コンパレータＡ１−２から出力された出力値に基づいて、出力信号を生成して、生成した出力信号をＦＩＦＯ１７０に出力する。

上記実施例のように、１つのセルに複数のコンデンサを配置し、センスアンプとの接続を順次切り替えることでより高頻度にフォトンのカウントを行なうことができる。これにより高線量時に計数可能なカウント数を増加させ、パイルアップの抑制を行なうことができる。

また、上述した実施形態においてコンデンサ群１６０は、リセット信号の入力を受け付けた場合、個々のスイッチを制御して、コンデンサに蓄積された電気信号をリセットするものとして説明した。ところで、リセット用のスイッチは、トランジスタにより構成される場合が一般的であるので、ソフトエラーが発生する場合がある。かかる場合、リセット用のスイッチがオフからオンへと切り替わる可能性がある。このようなことから、リセット用のスイッチに対するソフトエラーを防止する実施形態について説明する。図１１は、その他の実施形態に係るＳｉＰＭ１３０の構成例を示す図である。

図１１に示すように、ＳｉＰＭ１３０の外部には、リセットタイミング制御回路２１０が設けられる。ここで、リセットタイミング制御回路２１０は、放射線遮断区域内に設けられる。リセットタイミング制御回路２１０は、所定期間を空けて前記蓄積された電気信号を消去する。ここで、所定期間は、間接変換型のＸ線検出素子に設けられるシンチレータの発光期間に基づいて設定される。例えば、所定期間は、シンチレータの発光が半減する時間より長い。そして、リセットタイミング制御回路２１０は、各コンデンサに蓄積された電気信号を所定のタイミングで消去させるリセット信号を各コンデンサに出力する。そして、各コンデンサに蓄積された電気信号を消去させるための各リセット用のスイッチは、リセットタイミング制御回路２１０から出力されたリセット信号に基づいて制御される。

例えば、図１１に示すように、コンデンサ群１６０において、各コンデンサに蓄積された電気信号を消去させるための各リセット用のスイッチは、他のリセット用のスイッチと直列に接続される。そして、コンデンサ群１６０は、リセットタイミング制御回路２１０から出力されたリセット信号に基づいて、他のリセット用のスイッチと同期して蓄積した電気信号を消去させる。言い換えると、各リセット用のスイッチは、リセットタイミング制御回路２１０から出力されたリセット信号に基づいて、他のスイッチと同期して各コンデンサが蓄積した電気信号を消去させる。これにより、Ｘ線ＣＴ装置は、リセット用のスイッチに対するソフトエラーを防止することが可能になる。なお、図１１に示す例では、リセットタイミング制御回路２１０が、放射線遮断区域内に設けられる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、各リセット用のスイッチが同時にオンにならないとリセット処理にならない構成にすることができれば、リセットタイミング制御回路２１０を放射線遮断区域外に設けても良い。

上述した実施形態では、検出器１３は、回転フレーム１５に支持され、被検体Ｐを中心した円軌道にて高速に回転するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、複数の光子計数型検出器（ＰＣＤ）が第４世代の配列で配置される場合にも上述した実施形態は適用可能である。ここで、第４世代のＸ線ＣＴ装置では、所定の数の光子計数型検出器（ＰＣＤ）は、スキャン対象である被検体の周りの所定の円に沿う固定位置にまばらに配置される。また、第３世代の幾何形状で配置されたエネルギー積分検出器と、第４世代の幾何形状で疎に配置された光子計数型検出器（ＰＣＤ）とをともに備えるハイブリッド型のＸ線ＣＴ装置にも、上述した実施形態は適用可能である。

また、上述した実施形態では、検出器１３は、間接変換型の光子計数型検出器である場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、検出器１３のＸ線検出素子は、直接変換型であってもよい。かかる場合、Ｘ線検出素子は、例えば、テルル化カドミウム(ＣｄＴｅ：cadmium telluride)半導体やテルル化カドミウム亜鉛(ＣｄＺｎＴｅ：cadmium zinc telluride)半導体等によって構成される。

上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、光子計数処理の精度を向上することができる。

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

１０ 架台
１３ 検出器
１４０ ＡＰＤセル
１４１ ＡＰＤ
１５０ ＬＵＴ

Claims (21)

1. Ｘ線を検出して電気信号を生成する複数のＸ線検出素子と、
   各Ｘ線検出素子に対して設けられ、当該各Ｘ線検出素子において生成された電気信号を蓄積するコンデンサと、
   低い放射線感受性を有し、複数の前記コンデンサにおける前記電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する生成部と、
   を備える光子計数型検出器。
2. 前記生成部は、前記参照情報を用いることで、前記蓄積結果に対して線形のデジタル信号を出力する、請求項１に記載の光子計数型検出器。
3. 前記Ｘ線検出素子は複数の光電変換部を有し、
   前記生成部は、前記複数の光電変換部からの出力値の入力を受け付け、入力値の合計値に対応した前記デジタル信号を前記参照情報に基づいて生成する、請求項２に記載の光子計数型検出器。
4. 前記生成部は、前記参照情報を用いることで、前記蓄積結果に対して非線形のデジタル信号を出力する、請求項１に記載の光子計数型検出器。
5. 前記参照情報は、前記蓄積結果に対する所定の補正値を示す、請求項４に記載の光子計数型検出器。
6. 前記参照情報は、前記蓄積結果に応じたエネルギー帯を示す、請求項４に記載の光子計数型検出器。
7. 前記生成部は、マスクＲＯＭ（Read Only Memory）で構成される、請求項１に記載の光子計数型検出器。
8. 前記生成部は、磁気メモリで構成される、請求項１に記載の光子計数型検出器。
9. 前記参照情報は、外部装置からのアクセスによって設定可能である、請求項８に記載の光子計数型検出器。
10. 温度センサを更に備え、
    前記外部装置は、温度センサにより測定された温度に応じて、前記参照情報をリアルタイムに書き換える、請求項９に記載の光子計数型検出器。
11. 前記生成部は、複数の参照情報を記憶し、
    前記外部装置は、温度センサにより測定された温度に応じて、前記複数の参照情報のうちいずれか一つを選択する、請求項１０に記載の光子計数型検出器。
12. 各コンデンサに蓄積された電気信号を所定のタイミングで消去させる制御信号を前記各コンデンサに出力する制御部を更に備え、
    前記各コンデンサに蓄積された電気信号を消去させるための各スイッチは、前記制御部から出力された前記制御信号に基づいて制御される、請求項１に記載の光子計数型検出器。
13. 前記制御部は、放射線遮断区域内に設けられる、請求項１２に記載の光子計数型検出器。
14. 前記制御部は、所定期間を空けて前記蓄積された電気信号を消去するものであり、
    前記所定期間は、間接変換型のＸ線検出素子に設けられるシンチレータの発光期間に基づいて設定される、請求項１２に記載の光子計数型検出器。
15. 前記所定期間は、シンチレータの発光が半減する時間より長い、請求項１４に記載の光子計数型検出器。
16. 前記各Ｘ線検出素子は複数の光電変換部を有する間接変換型のＸ線検出素子である、請求項１に記載の光子計数型検出器。
17. 前記コンデンサは、各光電変換部に対して複数設けられ、所定期間内にコンデンサを切り替えて電気信号を蓄積する、請求項１６に記載の光子計数型検出器。
18. 各コンデンサに蓄積された電気信号を消去させるための各スイッチは、他のスイッチと直列に接続され、前記制御部から出力された前記制御信号に基づいて、他のスイッチと同期して各コンデンサが蓄積した電気信号を消去させる、請求項１２に記載の光子計数型検出器。
19. 前記生成部は、所定数のコンデンサ毎に設けられ、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と前記参照情報とを用いてデジタル信号を生成する、請求項１に記載の光子計数型検出器。
20. 前記生成部は、
    所定数のコンデンサ毎に設けられ、所定数のコンデンサ毎の蓄積結果と第１の参照情報とを用いて第１のデジタル信号を生成する第１の生成部と、
    前記第１の生成部によって生成された第１のデジタル信号と第２の参照情報とを用いて第２のデジタル信号を生成し、生成した第２のデジタル信号を前記デジタル信号とする第２の生成部とを有する、請求項１に記載の光子計数型検出器。
21. Ｘ線を検出して電気信号を生成する複数のＸ線検出素子と、
    各Ｘ線検出素子に対して設けられ、当該各Ｘ線検出素子において生成された電気信号を蓄積するコンデンサと、
    低い放射線感受性を有し、複数の前記コンデンサにおける前記電気信号の蓄積結果と、予め記憶された参照情報とを用いて、デジタル信号を生成する生成部と、
    を備える光子計数型検出器と、
    前記各Ｘ線検出素子のそれぞれから前記デジタル信号を収集する収集部と、
    前記収集部により収集されたデジタル信号を用いて画像を再構成する再構成部と、
    を備える、Ｘ線ＣＴ装置。