JP2020038145A - 放射線検出器、放射線診断装置及びチャージシェアリングの判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャージシェアリングによる誤検出を低減させること。【解決手段】実施形態の放射線検出器は、複数の主電極と、サブ電極と、判定部とを備える。複数の主電極は、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出する。サブ電極は、複数の主電極の間に配列され、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出し、主電極よりも配列方向の寸法が小さい。判定部は、主電極とサブ電極との出力に基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行なう。【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、放射線検出器、放射線診断装置及びチャージシェアリングの判定方法に関する。

Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置などの放射線診断装置において使用される放射線検出器として、光子計数型の放射線検出器が知られている。例えば、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線光子を電荷に変換する際に、Ｘ線光子がもつエネルギーに応じた電荷量が発生するため、Ｘ線光子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。

上記したＸ線及びガンマ線などの電磁放射線や、ベータ線、アルファ線、及び、重粒子線などの粒子放射線を検出する放射線検出器には、半導体検出素子を用いた直接変換型検出器が知られている。直接変換型検出器は、例えば、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム：cadmium telluride）やＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛：cadmium Zinc telluride）などの半導体検出素子の対向する面に電極が設けられ、バイアス電圧の印加によって電界が生じている。直接変換型検出器では、放射線が半導体検出素子に吸収されると電子正孔対が生成されて、電子が陽極側へと移動し、正孔が陰極側に移動することで、信号が出力される。

ここで、上記した放射線検出器では、例えば、陰極側が連続する電極で形成され、陽極側が複数の電極で形成され、陽極側の各電極によって検出された電子に基づく電荷をそれぞれ読み出すことで、陽極側の各電極に対応する各画素の信号を出力する。このような放射線検出器では、陽極側の各電極において隣接する電極間の境界に電子が入射されると、電子の一部分が一方の電極によって検出され、電子の他の部分が他方の電極によって検出されるチャージシェアリング（Charge Sharing）が生じる場合がある。このチャージシェアリングが生じると、隣接する２つの電極からそれぞれ読み出される電荷が１つの放射線光子に基づく電荷を分割したものとなり、本来のエネルギー情報とは異なる誤った情報が出力されることとなる。

米国特許出願公開第２０１７／０３２２３１９号明細書 米国特許出願公開第２００７／０２０６７２１号明細書

本発明が解決しようとする課題は、チャージシェアリングによる誤検出を低減させることである。

実施形態の放射線検出器は、複数の主電極と、サブ電極と、判定部とを備える。複数の主電極は、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出する。サブ電極は、前記複数の主電極の間に配列され、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出し、前記主電極よりも配列方向の寸法が小さい。判定部は、前記主電極と前記サブ電極との出力に基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行なう。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成の一例を示すブロック図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係るチャージシェアリングを説明するための図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係るチャージシェアリングを説明するための図である。 図３Ａは、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図３Ｂは、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係る判定回路による判定を説明するための図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る判定回路によるチャージシェアリングに関する判定の一例を説明するための図である。 図６Ｂは、第１の実施形態に係る判定回路によるチャージシェアリングに関する判定の一例を説明するための図である。 図６Ｃは、第１の実施形態に係る判定回路によるチャージシェアリングに関する判定の一例を説明するための図である。 図７は、第１の実施形態に係るＸ線検出器の処理の手順を説明するためのフローチャートである。 図８Ａは、その他の実施形態に係る判定回路による判定処理の一例を説明するための図である。 図８Ｂは、その他の実施形態に係る判定回路による判定処理の一例を説明するための図である。 図９は、その他の実施形態に係る判定回路による判定処理の一例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る放射線検出器、放射線診断装置及びチャージシェアリングの判定方法を説明する。以下では、放射線検出器としてＸ線検出器を一例に挙げて説明する。また、以下では、放射線診断装置としてＸ線ＣＴ装置を一例に挙げて説明する。ここで、本願に係る放射線検出器、放射線診断装置及びチャージシェアリングの判定方法は、以下に示す実施形態によって限定されるものではない。すなわち、本願に係る放射線検出器、放射線診断装置及びチャージシェアリングの判定方法は、Ｘ線を対象としたものに限られず、ベータ線、アルファ線、重イオンなどの粒子放射線や、ガンマ線などを対象とする場合でもよい。なお、本願では、Ｘ線及びガンマ線などの光子と、ベータ線やアルファ線などの粒子をまとめて放射線光子と記載する場合がある。

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、フォトンカウンティング方式のＸ線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。また、以下の実施形態で説明するＸ線検出器は、Ｘ線光子をエネルギーに比例する電荷に直接変換する直接変換型の検出器である。なお、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。

（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１の構成の一例を示す図である。図２に示すように、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。

ここで、図１においては、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向とする。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をＸ軸方向とする。また、Ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向とする。なお、図１は、説明のために架台装置１０を複数方向から描画したものであり、Ｘ線ＣＴ装置１が架台装置１０を１つ有する場合を示す。

架台装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線検出器１２と、回転フレーム１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、制御装置１５と、ウェッジ１６と、コリメータ１７と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）１８とを有する。

Ｘ線管１１は、熱電子を発生する陰極（フィラメント）と、熱電子の衝突を受けてＸ線を発生する陽極（ターゲット）とを有する真空管である。Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極から陽極に向けて熱電子を照射することで、被検体Ｐに対し照射するＸ線を発生する。例えば、Ｘ線管１１には、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管がある。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。例えば、回転フレーム１３は、アルミニウムを材料とした鋳物である。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１及びＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やウェッジ１６、コリメータ１７、ＤＡＳ１８等を更に支持することもできる。更に、回転フレーム１３は、図１において図示しない種々の構成を更に支持することもできる。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線が、予め定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。例えば、ウェッジ１６は、ウェッジフィルタ（wedge filter）やボウタイフィルタ（bow-tie filter）であり、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウム等を加工したフィルタである。

コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってスリットを形成する。なお、コリメータ１７は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。また、図２においては、Ｘ線管１１とコリメータ１７との間にウェッジ１６が配置される場合を示すが、Ｘ線管１１とウェッジ１６との間にコリメータ１７が配置される場合であってもよい。この場合、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射され、コリメータ１７により照射範囲が制限されたＸ線を透過して減衰させる。

Ｘ線高電圧装置１４は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が発生するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３に設けられてもよいし、図示しない固定フレームに設けられても構わない。

制御装置１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１５は、入力インターフェース４３からの入力信号を受けて、架台装置１０及び寝台装置３０の動作制御を行う。例えば、制御装置１５は、回転フレーム１３の回転や架台装置１０のチルト、寝台装置３０及び天板３３の動作等について制御を行う。一例を挙げると、制御装置１５は、架台装置１０をチルトさせる制御として、入力された傾斜角度（チルト角度）情報により、Ｘ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させる。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられてもよい。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線光子が入射するごとに、当該Ｘ線光子のエネルギー値を計測可能な信号を出力する。Ｘ線光子は、例えば、Ｘ線管１１から照射され被検体Ｐを透過したＸ線光子である。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線光子が入射するごとに、１パルスの電気信号（アナログ信号）を出力する複数の検出素子を有する。電気信号（パルス）の数を計数することで、各検出素子に入射したＸ線光子の数を計数することが可能である。また、この信号に対して、処理の演算処理を行なうことで、当該信号の出力を引き起こしたＸ線光子のエネルギー値を計測することができる。

上記した検出素子は、例えば、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム：cadmium telluride）やＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛：cadmium Zinc telluride）などの半導体検出素子に電極が配置されたものである。すなわち、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線光子を、直接、電気信号に変換する直接変換型の検出器である。

Ｘ線検出器１２は、上記した検出素子と、検出素子に接続されて、検出素子が検出したＸ線光子を計数するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）とを複数有する。ＡＳＩＣは、検出素子が出力した個々の電荷を弁別することで、検出素子に入射したＸ線光子の数を計数する。また、ＡＳＩＣは、個々の電荷の大きさに基づく演算処理を行なうことで、計数したＸ線光子のエネルギーを計測する。さらに、ＡＳＩＣは、Ｘ線光子の計数結果をデジタルデータとしてＤＡＳ１８に出力する。なお、本実施形態に係るＸ線検出器１２の詳細については、後に詳述する。

ＤＡＳ１８は、Ｘ線検出器１２から入力された計数処理の結果に基づいて検出データを生成する。検出データは、例えば、サイノグラムである。サイノグラムは、Ｘ線管１１の各位置において各検出素子に入射した計数処理の結果を並べたデータである。サイノグラムは、ビュー方向及びチャンネル方向を軸とする２次元直交座標系に、計数処理の結果を並べたデータである。ＤＡＳ１８は、例えば、Ｘ線検出器１２におけるスライス方向の列単位で、サイノグラムを生成する。ここで、計数処理の結果は、エネルギービンごとのＸ線の光子数を割り当てたデータである。例えば、ＤＡＳ１８は、Ｘ線管１１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Ｘ線光子のエネルギーを弁別して計数処理の結果とする。ＤＡＳ１８は、生成した検出データをコンソール装置４０へ転送する。ＤＡＳ１８は、例えば、プロセッサにより実現される。

ＤＡＳ１８が生成したデータは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（Light Emitting Diode: ＬＥＤ）を有する送信機から、光通信によって、架台装置１０の非回転部分（例えば、固定フレーム等。図１での図示は省略している）に設けられた、フォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０へと転送される。ここで、非回転部分とは、例えば、回転フレーム１３を回転可能に支持する固定フレーム等である。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分へのデータの送信方法は、光通信に限らず、非接触型の如何なるデータ伝送方式を採用してもよいし、接触型のデータ伝送方式を採用しても構わない。

寝台装置３０は、撮影対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを有する。基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を、天板３３の長軸方向に移動する駆動機構であり、モータ及びアクチュエータ等を含む。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向に移動してもよい。

コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、処理回路４４とを有する。なお、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。メモリ４１は、例えば、投影データやＣＴ画像データを記憶する。また、例えば、メモリ４１は、Ｘ線ＣＴ装置１に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。なお、メモリ４１は、Ｘ線ＣＴ装置１とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）により実現されることとしてもよい。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された各種の画像を表示したり、操作者から各種の操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイである。ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

入力インターフェース４３は、操作者から各種の入力操作を受け付けて、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。また、例えば、入力インターフェース４３は、ＣＴ画像データを再構成する際の再構成条件や、ＣＴ画像データから後処理画像を生成する際の画像処理条件等の入力操作を操作者から受け付ける。

例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、コンソール装置４０とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。

処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ装置１全体の動作を制御する。例えば、処理回路４４は、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４、スキャン制御機能４４５及び表示制御機能４４６を実行する。ここで、例えば、図１に示す処理回路４４の構成要素であるシステム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４、スキャン制御機能４４５、及び表示制御機能４４６が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ４１内に記録されている。処理回路４４は、例えば、プロセッサであり、メモリ４１から各プログラムを読み出し、実行することで読み出した各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路４４は、図１の処理回路４４内に示された各機能を有することとなる。

なお、図１においては、システム制御機能４４１、前処理機能４４２、再構成処理機能４４３、画像処理機能４４４、スキャン制御機能４４５及び表示制御機能４４６の各処理機能が単一の処理回路４４によって実現される場合を示したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、処理回路４４は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路４４が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。

システム制御機能４４１は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路４４の各種機能を制御する。

前処理機能４４２は、ＤＡＳ１８から出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を施して投影データを生成する。

再構成処理機能４４３は、前処理機能４４２にて生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等を用いた再構成処理を行ってＣＴ画像データを生成する。再構成処理機能４４３は、再構成したＣＴ画像データをメモリ４１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、再構成処理機能４４３は、例えば、特定のエネルギー成分のＣＴ画像データを再構成することができる。また、再構成処理機能４４３は、例えば、複数のエネルギー成分それぞれのＣＴ画像データを再構成することができる。

また、再構成処理機能４４３は、例えば、各エネルギー成分の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、再構成処理機能４４３は、例えば、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。再構成処理機能４４３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。

ＣＴ画像データを再構成するには被検体の周囲一周、３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ファン角度分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式に対しても本実施形態へ適用可能である。以下、説明を簡単にするため、被検体周囲一周、３６０°分の投影データを用いて再構成する再構成（フルスキャン再構成）方式を用いるものとする。

画像処理機能４４４は、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを公知の方法により、任意断面の断層像やレンダリング処理による３次元画像等の画像データに変換する。画像処理機能４４４は、変換した画像データをメモリ４１に格納する。

スキャン制御機能４４５は、架台装置１０で行なわれるＣＴスキャンを制御する。例えば、スキャン制御機能４４５は、Ｘ線高電圧装置１４、Ｘ線検出器１２、制御装置１５、ＤＡＳ１８及び寝台駆動装置３２の動作を制御することで、架台装置１０における計数結果の収集処理を制御する。一例を挙げると、スキャン制御機能４４５は、位置決め画像（スキャノ画像）を収集する撮影及び診断に用いる画像を収集する本撮影（スキャン）における投影データの収集処理をそれぞれ制御する。

表示制御機能４４６は、メモリ４１が記憶する各種画像データを、ディスプレイ４２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１の構成について説明した。かかる構成のもと、Ｘ線ＣＴ装置１は、チャージシェアリングによる誤検出を低減させることを可能にする。ここで、まず、図２Ａ及び図２Ｂを用いて、チャージシェアリングについて説明する。図２Ａ及び図２Ｂは、第１の実施形態に係るチャージシェアリングを説明するための図である。なお、図２Ａは、Ｘ線検出器２２における検出素子の断面図を示し、図２Ｂは、Ｘ線検出器２２における検出素子を陽極側から見た場合の図を示す。また、図２Ａ及び図２Ｂは、１つの検出素子のみを示しているが、実際には、Ｘ線検出器２２は複数の検出素子を２次元アレイ状に有する。

ここで、Ｘ線検出器２２は、本実施形態に係るＸ線検出器１２と同様に、直接変換型の検出器である。すなわち、Ｘ線検出器２２における検出素子は、半導体検出素子２２１の対向する面に対して電極２２２と電極２２３が配置されている。そして、Ｘ線検出器２２は、バイアス電圧の印加によって電界が生じ、電極２２２及び電極２２３がそれぞれ陰極及び陽極として用いられる。したがって、図２Ａに示すように、電極２２２側からＸ線が入射して半導体検出素子に吸収されて電子正孔対が生成されると、電子は陽極側の電極２２３へ移動し、正孔は陰極側の電極２２２へ移動することとなる。

陽極側の電極２２３は、図２Ｂに示すように、２次元アレイ状に複数の電極が配置されており、各電極からの出力が画素に対応することとなる。ここで、Ｘ線検出器２２では、１つの検出素子２２４に対して２次元アレイ状に複数の電極（図中では９つの電極）が配置され、各電極からの出力をまとめた出力を１つの画素に対応させる。具体的には、図２Ｂに示す各電極には読み出し回路がそれぞれ接続される。そして、Ｘ線検出器２２は、各電極から読み出されたエネルギー弁別の結果を１つにまとめて（１つの画素に対応させて）出力する。

このように、１つの検出素子に対して複数の電極を配置して、各電極から電荷を読み出すことで、Ｘ線検出器の高計数率化が可能となり、高い線量で照射が実行される場合などにおいても、正確に検出することが可能となる。

直接変換型の検出器の場合、読み出し側の電極が複数の電極で形成され、電極ごとに電荷の読み出しを行う。ここで、１つのＸ線光子によって生成される電子正孔対は、Ｘ線光子のもつエネルギーに比例した数が生成される。陽極側の電極によって検出される電子群が複数の電極に跨って入射されると、電子群の一部分が一方の電極によって検出され、電子群の他の部分が他方の電極によって検出されるチャージシェアリングが生じることとなる。

例えば、図２Ｂに示すように、１つのＸ線光子から生成された電子群５０が、電極２２３ａと電極２２３ｂの間に入射されると、電子群５０が分割されて、電極２２３ａ及び電極２２３ｂに検出されるチャージシェアリングが生じることとなる。すなわち、電極２２３ａに接続される読み出し回路及び電極２２３ｂに接続される読み出し回路が、入射された電子群５０の一部分に対応する電荷をそれぞれ読み出すこととなり、実際に半導体検出素子に吸収された１つのＸ線光子のエネルギーよりも低いエネルギーの２つのＸ線光子を吸収したとする誤検出が生じることとなる。

このようなチャージシェアリングは、電極のサイズが小さくなるほど生じやすくなり、例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示すような、１つの検出素子２２４に対して２次元アレイ状に複数の電極を配置した検出器では、より生じやすくなる。

このチャージシェアリングに対しては、隣接する電極間での検出が略同時である場合に、チャージシェアリングが生じたものと判定して、一方の出力に対して他方の出力を加算する手法が考えられる。しかしながら、この場合、隣接する電極が、異なるＸ線光子に基づく電子を略同時にそれぞれ検出した場合にもチャージシェアリングが生じたものと判定してしまい、誤検出が生じることとなる。

そこで、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１では、Ｘ線検出器１２において、陽極側の電極間にチャージシェアリングに関する判定に用いるためのサブ電極を配置して、陽極側の電極からの出力とサブ電極からの出力とに基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行うことで、チャージシェアリングによる誤検出を低減する。なお、以下では、陽極側の電極を主電極と記載する。

具体的には、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２は、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出する複数の主電極と、複数の主電極の間に配列され、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出し、主電極よりも配列方向の寸法が小さいサブ電極と、主電極とサブ電極との出力に基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行なう判定部とを有する。以下、図３Ａ〜図４を用いて第１の実施形態に係るＸ線検出器１２の構成について説明する。図３Ａ〜図４は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２の構成の一例を示す図である。ここで、図３Ａは、Ｘ線検出器２２における検出素子の断面図を示し、図２Ｂは、Ｘ線検出器２２における検出素子を陽極側から見た場合の図を示す。また、図３Ａ及び図３Ｂは、１つの検出素子のみを示しているが、実際には、Ｘ線検出器１２は複数の検出素子を２次元アレイ状に有する。

例えば、Ｘ線検出器１２における検出素子は、図３Ａに示すように、半導体検出素子１２１と、電極１２２と、主電極１２３ａと、サブ電極１２３ｂとを有し、半導体検出素子１２１のＸ線が入射される面に電極１２２が配置され、対向する面に主電極１２３ａ及びサブ電極１２３ｂが配置されている。そして、Ｘ線検出器１２は、バイアス電圧の印加によって電界が生じ、電極１２２が陰極として用いられ、主電極１２３ａ及びサブ電極１２３ｂが陽極として用いられる。すなわち、図３Ａに示すように、電極１２２側からＸ線が入射して半導体検出素子１２１に吸収されて電子正孔対が生成されると、電子は陽極側の主電極１２３ａ及びサブ電極１２３ｂへ移動し、正孔は陰極側の電極１２２へ移動することとなる。

陽極側の主電極１２３ａは、図３Ｂに示すように、１つの検出素子１２４に対して２次元アレイ状に複数の電極が配置されており、サブ電極１２３ｂは、主電極１２３ａの間にそれぞれ１つずつ配置されている。ここで、サブ電極１２３ｂは、主電極１２３ａとの配列方向の寸法が小さくなるように形成されている。例えば、図３Ｂに示すように、主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂの横方向の配列（例えば、図３Ｂにおける最上段の横方向に配置された主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂ）では、サブ電極１２３ｂの横方向の長さ（幅）が、主電極１２３ａの横方向の長さ（幅）よりも小さくなるように形成されている。なお、上記した横方向に配列された主電極１２３ａ及びサブ電極１２３ｂは、縦方向の長さは略同一となるように形成されている。

また、例えば、図３Ｂに示すように、主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂの縦方向の配列（例えば、図３Ｂにおける左端の縦方向に配置された主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂ）では、サブ電極１２３ｂの縦方向の長さ（幅）が、主電極１２３ａの縦方向の長さ（幅）よりも小さくなるように形成されている。なお、上記した縦方向に配列された主電極１２３ａ及びサブ電極１２３ｂは、横方向の長さは略同一となるように形成されている。

このように、サブ電極１２３ｂは、主電極１２３ａよりも配列方向の寸法が小さくなるように形成されている。ここで、サブ電極１２３ｂの配列方向とは異なる方向の長さ（例えば、縦方向に配列された際の横方向の長さや、横方向に配列された際の縦方向の長さ）は、近接するサブ電極と接しない長さであれば、主電極１２３ａの寸法よりも大きくなってもよい。例えば、図３Ｂにおける最上段の横方向に配置された主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂにおいては、サブ電極１２３ｂの縦方向の長さ（幅）は、主電極１２３ａの縦方向の長さ（幅）よりも大きくなるように形成されてもよい。同様に、図３Ｂにおける左端の縦方向に配置された主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂにおいては、サブ電極１２３ｂの横方向の長さ（幅）は主電極１２３ａの横方向の長さ（幅）よりも大きくなるように形成されてもよい。

その逆に、サブ電極１２３ｂの配列方向とは異なる方向の長さ（例えば、縦方向に配列された際の横方向の長さや、横方向に配列された際の縦方向の長さ）は、主電極１２３ａの寸法よりも小さくなってもよい。例えば、図３Ｂにおける最上段の横方向に配置された主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂにおいては、サブ電極１２３ｂの縦方向の長さ（幅）は、主電極１２３ａの縦方向の長さ（幅）よりも小さくなるように形成されてもよい。同様に、図３Ｂにおける左端の縦方向に配置された主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂにおいては、サブ電極１２３ｂの横方向の長さ（幅）は主電極１２３ａの横方向の長さ（幅）よりも小さくなるように形成されてもよい。

また、サブ電極１２３ｂは、主電極１２３ａよりも配列方向の寸法が小さくなるように形成されていれば、矩形で形成されなくてもよい。例えば、サブ電極１２３ｂは、楕円や、ひし形など、任意の形状で形成されてもよい。すなわち、サブ電極１２３ｂは、主電極１２３ａよりも面積が小さく形成されていれば、形状は任意である。

ここで、サブ電極１２３ｂにおける主電極１２３ａとの配列方向の寸法は、例えば、Ｘ線光子のもつエネルギーに応じて設計される。上記したように、１つのＸ線光子によって生成される電子正孔対は、Ｘ線光子のもつエネルギーに比例した数が生成される。すなわち、Ｘ線光子のもつエネルギーに比例して、生成された電子群の拡がりのサイズが変化する。例えば、Ｘ線光子のもつエネルギーが大きくなるほど、電子群の拡がりのサイズが大きくなる。

そこで、本実施形態に係るＸ線検出器１２においては、サブ電極１２３ｂにおける主電極１２３ａとの配列方向の寸法は、例えば、Ｘ線管１１から放射される連続Ｘ線のスペクトルにおいて、ピークとなるエネルギーに基づいて決定されてもよい。具体的には、ピークとなるエネルギーに基づいて電子群の拡がりのサイズが推定される。サブ電極１２３ｂにおける主電極１２３ａとの配列方向の寸法は、推定された電子群の拡がりのサイズに基づいて、電子群がサブ電極１２３ｂに入射された場合に、電子群の一部が隣接する主電極１２３ａにも入射されるサイズに設定される。一例を挙げると、Ｘ線管１１から放射される連続Ｘ線のピークが６０ＫｅＶである場合に、サブ電極１２３ｂにおける主電極１２３ａとの配列方向の寸法は、「２０〜３０μｍ」で設計されてもよい。

例えば、図３Ｂに示す検出素子１２４が、「１ｍｍ」四方である場合、主電極１２３ａが「３００μｍ」四方で形成され、サブ電極１２３ｂにおける主電極１２３ａとの配列方向の幅が「２０〜３０μｍ」で形成される。

そして、Ｘ線検出器１２においては、主電極１２３ａ及びサブ電極１２３ｂに読み出し回路がそれぞれ接続され、各電極から読み出されたエネルギー弁別の結果を１つにまとめて（１つの画素に対応させて）出力する。

例えば、Ｘ線検出器１２においては、図４に示すように、隣接する２つの主電極１２３ａ及びサブ電極１２３ｂに対してＡＳＩＣ１２５が接続される。ＡＳＩＣ１２５は、例えば、コンデンサ１２５ａと、増幅回路１２５ｂと、波形整形回路１２５ｃと、判定回路１２５ｄと、処理回路１２５ｅと、コンパレータ回路１２５ｆと、カウンタ１２５ｇとを有する。ここで、上記した読み出し回路は、例えば、コンデンサ１２５ａ、増幅回路１２５ｂ及び波形整形回路１２５ｃに相当する。また、判定回路１２５ｄは、判定部の一例である。

なお、図４においては、説明の便宜上、隣接する主電極１２３ａ１及び主電極１２３ａ２とサブ電極１２３ｂに対応するＡＳＩＣ１２５のみを示しているが、実際には、Ｘ線検出器１２は、隣接する２つの主電極１２３ａ及びサブ電極１２３ｂごとの複数のＡＳＩＣ１２５を有し、以下で説明する処理を実行する。また、図４におけるコンパレータ回路１２５ｆ及びカウンタ１２５ｇは、Ｘ線検出器１２における検出素子ごとに設けられる。例えば、図４に示すコンパレータ回路１２５ｆ及びカウンタ１２５ｇは、図３Ｂに示す検出素子１２４に含まれる９つの主電極１２３ａの出力に基づく出力値が入力され、各出力値を処理する。

コンデンサ１２５ａは、各電極（主電極１２３ａ１、主電極１２３ａ２及びサブ電極１２３ｂ）が出力した個々の電荷をそれぞれ蓄積する。増幅回路１２５ｂは、各電極によって検出された電子に応答してコンデンサ１２５ａに集電される電荷を積分して電気量のパルス信号としてそれぞれ出力する回路である。このパルス信号は、Ｘ線光子のエネルギー量に対応する波高及び面積を有する。すなわち、この電気信号（パルス）の波高値は、Ｘ線光子のエネルギー値と相関性を有する。

波形整形回路１２５ｃは、増幅回路１２５ｂから出力されるパルス信号の周波数特性を調整し、かつゲイン及びオフセットを与えることによってパルス信号の波形を整形する回路である。

Ｘ線検出器１２においては、２つの主電極１２３ａ１及び主電極１２３ａ２と１つのサブ電極１２３ｂからの出力それぞれを、上記した処理により、Ｘ線光子のエネルギー値に応じた波高値を有するパルス信号に変換する。

判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａ１及び主電極１２３ａ２のうち少なくとも一方及びサブ電極１２３ｂの出力に基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行なう。具体的には、判定回路１２５ｄは、波形整形回路１２５ｃからそれぞれ出力された複数のパルス信号に基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行なう。ここで、判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａ１及び主電極１２３ａ２のうち少なくとも一方及びサブ電極１２３ｂの出力において、略同時に出力された出力値を比較する。すなわち、判定回路１２５ｄは、波形整形回路１２５ｃから出力された複数のパルス信号が略同時に出力された信号であるか否かを判定し、略同時に出力された信号である場合に、チャージシェアリングに関する判定を行なう。

例えば、判定回路１２５ｄは、少なくとも半導体検出素子１２１に基づいて設定される時間範囲内に出力タイミングが含まれる主電極１２３ａの出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値を、略同時に出力された出力値と判定して、チャージシェアリングに関する判定を行なう。図５は、第１の実施形態に係る判定回路１２５ｄによる判定を説明するための図である。ここで、図５においては、横軸に時間（ｔ）を示し、縦軸に電圧（Ｖ）を示したパルス信号のグラフを示す。

例えば、判定回路１２５ｄは、図５に示すように、波形整形回路１２５ｃから出力されたパルス信号６１の立ち上がりを基準として、出力タイミングが時間範囲（ｔ１）内に含まれるパルス信号を、パルス信号６１と略同時に出力された出力値と判定する。すなわち、判定回路１２５ｄは、出力タイミングが時間範囲（ｔ１）に含まれるパルス信号６２を、パルス信号６１と略同時に出力された出力値と判定する。

ここで、時間範囲（ｔ１）は、例えば、半導体検出素子１２１の厚みに基づいて、設定される。半導体検出素子１２１によって生成された正孔及び電子がそれぞれ陰極側の電極１２２及び陽極側の電極１２３に達するまでに要する時間は、半導体検出素子１２１の厚みに応じて変化する。すなわち、半導体検出素子１２１が厚くなるほど、Ｘ線光子が吸収された位置から電極までの距離が遠くなり、到達までに時間を要するケースが生じる。そこで、時間範囲（ｔ１）は、例えば、半導体検出素子１２１の厚みが厚くなるほど長くなるように設定される。

上記したように、判定回路１２５ｄは、まず、主電極１２３ａによって検出された電子に基づくパルス信号と、サブ電極１２３ｂによって検出された電子に基づくパルス信号とを、略同時に出力されたものであるか否かを判定し、略同時に出力されたものであると判定した場合に、チャージシェアリングに関する判定を行なう。

ここで、判定回路１２５ｄは、波形整形回路１２５ｃから出力された複数のパルス信号に基づいて、１つのＸ線光子に基づく電子が複数の電極によって検出されたチャージシェアリングであるか、或いは、複数のＸ線光子に基づく同時計数であるかを判定する。さらに、判定回路１２５ｄは、チャージシェアリングである場合には、波形整形回路１２５ｃから出力された複数のパルス信号をどのように処理するかを判定する。以下、図６Ａ〜図６Ｃを用いて、チャージシェアリングに関する判定の例について説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、第１の実施形態に係る判定回路１２５ｄによるチャージシェアリングに関する判定の一例を説明するための図である。

判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａの出力値とサブ電極１２３ｂの出力値とを比較して、主電極１２３ａの出力値がサブ電極１２３ｂの出力値よりも高い場合に、サブ電極１２３ｂの出力値を主電極１２３ａの出力値に加算すると判定する。すなわち、判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａの出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値が共に「０」ではなく、主電極１２３ａの出力値とサブ電極１２３ｂの出力値とを比較して、主電極１２３ａの出力値がサブ電極１２３ｂの出力値よりも高い場合に、チャージシェアリングが生じていると判定して、サブ電極１２３ｂの出力値を主電極１２３ａの出力値に加算すると判定する。

例えば、判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号と、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号が、略同時に出力されたものであると判定して、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号の波高値が、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号の波高値よりも高い場合に、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号を主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号に加算する。上述したように、サブ電極１２３ｂの主電極１２３ａ１との配列方向における寸法は、１つのＸ線光子に基づく電子群の拡がりよりも狭く、サブ電極１２３ｂに電子が入射した場合には、主電極１２３ａ１（或いは、主電極１２３ａ２）にも入射されるように設計される。したがって、１つの主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号と、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号が、略同時に出力されたものである場合、判定回路１２５ｄは、チャージシェアリングが生じていると判定することができる。

また、判定回路１２５ｄは、サブ電極１２３ｂに隣接する複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値それぞれと当該サブ電極１２３ｂの出力値とをそれぞれ比較して、複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値のうち最も高い値を示す出力値に、複数の主電極１２３ａ及び１２３ａ２の出力値のうち低い値を示す出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値を加算すると判定する。

例えば、判定回路１２５ｄは、図６Ａの右側の出力波形の図に示すように、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号の波高値が、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号の波高値よりも高く、主電極１２３ａ２の出力に基づくパルス信号の波高値よりも高い場合に、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号に対して、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号及び主電極１２３ａ２の出力に基づくパルス信号を加算すると判定する。

図６Ａの右側に示す出力波形の場合、例えば、図６Ａの左側の図に示すように、１つのＸ線光子に基づく電子群５１が、主電極１２３ａ１側に寄った状態で、主電極１２３ａ１、サブ電極１２３ｂ、及び、主電極１２３ａ２に入射されたと考えられる。すなわち、図６Ａの右側に示す出力波形の場合、チャージシェアリングが生じていると判定することができる。

また、判定回路１２５ｄは、サブ電極１２３ｂに隣接する複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値それぞれと当該サブ電極１２３ｂの出力値とをそれぞれ比較して、複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値それぞれがサブ電極１２３ｂの出力値よりも高い場合に、複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値それぞれが異なる光子に基づく出力であると判定する。

例えば、判定回路１２５ｄは、図６Ｂの右側の出力波形の図に示すように、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号が「０」であり、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号の波高値と、主電極１２３ａ２の出力に基づくパルス信号の波高値が同程度である場合に、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号と主電極１２３ａ２の出力に基づくパルス信号とが、それぞれ異なるＸ線光子に由来すると判定する。すなわち、判定回路１２５ｄは、かかる場合には、同時計数であると判定する。

図６Ｂの右側に示す出力波形の場合、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号が「０」であり、両隣の主電極において略同時にパルス信号が検出されていることから、例えば、図６Ｂの左側の図に示すように、１つのＸ線光子に基づく電子群５２が、主電極１２３ａ１に入射され、他のＸ線光子に基づく電子群５３が、主電極１２３ａ２に入射されたと考えられる。すなわち、図６Ａの右側に示す出力波形の場合、同時計数であると判定することができる。

また、判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａの出力値とサブ電極１２３ｂの出力値とを比較して、サブ電極１２３ｂの出力値が主電極１２３ａの出力値よりも高い場合に、主電極１２３ａの出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値を破棄する、又は、サブ電極１２３ｂの出力値を主電極１２３ａの出力値に加算すると判定する。すなわち、判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａの出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値が共に「０」ではなく、主電極１２３ａの出力値とサブ電極１２３ｂの出力値とを比較して、サブ電極１２３ｂの出力値が主電極１２３ａの出力値よりも高い場合に、チャージシェアリングが生じていると判定して、出力値を破棄する、或いは、サブ電極１２３ｂの出力値を主電極１２３ａの出力値に加算すると判定する。

例えば、判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号と、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号が、略同時に出力されたものであると判定して、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号の波高値が、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号の波高値よりも高い場合に、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号及びサブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号を破棄する。或いは、判定回路１２５ｄは、かかる場合に、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号を主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号に加算する。

また、判定回路１２５ｄは、サブ電極１２３ｂに隣接する複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値それぞれと当該サブ電極１２３ｂの出力値とをそれぞれ比較して、サブ電極１２３ｂの出力値が複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値それぞれよりも高い場合に、複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値及びサブ電極の出力値を破棄する、又は、複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値のどちらか一方の出力値とサブ電極１２３ｂの出力値とを複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値の他方の出力値に加算すると判定する。

例えば、判定回路１２５ｄは、図６Ｃの右側の出力波形の図に示すように、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号の波高値が、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号の波高値及び主電極１２３ａ２の出力に基づくパルス信号の波高値よりも高い場合に、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号の波高値及び主電極１２３ａ２の出力に基づくパルス信号を破棄すると判定する。或いは、判定回路１２５ｄは、上記した場合に、主電極１２３ａ１又は主電極１２３ａ２のどちらかのパルス信号に対して、他方のパルス信号とサブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号を加算すると判定する。

ここで、出力値を加算すると判定する場合、例えば、判定回路１２５ｄは、複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値のうち最も高い値を示す出力値に、複数の主電極１２３ａ１及び１２３ａ２の出力値のうち低い値を示す出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値を加算すると判定する。

図６Ｃの右側に示す出力波形の場合、例えば、図６Ｃの左側の図に示すように、１つのＸ線光子に基づく電子群５１が、サブ電極１２３ｂを中心とした位置の状態で、主電極１２３ａ１、サブ電極１２３ｂ、及び、主電極１２３ａ２に入射されたと考えられる。すなわち、図６Ｃの右側に示す出力波形の場合、チャージシェアリングが生じていると判定することができる。

図４に戻って、処理回路１２５ｅは、判定回路１２５ｄの判定結果に基づいて、主電極１２３ａの出力値とサブ電極１２３ｂの出力値の加算、或いは、破棄の処理を実行する。具体的には、処理回路１２５ｅは、上記した各判定結果に応じて、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号、主電極１２３ａ２の出力に基づくパルス信号、及び、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号の加算処理、或いは、破棄処理を実行する。そして、処理回路１２５ｅは、加算したパルス信号を後段のコンパレータ回路１２５ｆに送出する。なお、処理回路１２５ｅは、判定回路１２５ｄに同時計数であると判定された場合、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号及び主電極１２３ａ２の出力に基づくパルス信号をそのまま後段のコンパレータ回路１２５ｆに送出する。

コンパレータ回路１２５ｆは、入射したＸ線光子に基づくパルス信号の波高或いは面積を、弁別すべき複数のエネルギー帯域に対応して予め設定された閾値と比較して、閾値との比較結果を後段のカウンタ１２５ｇに出力する回路である。具体的には、コンパレータ回路１２５ｆは、処理回路１２５ｅから入力された主電極１２３ａごとのパルス信号の波高或いは面積を閾値と比較して、比較結果に応じて、対応するエネルギー帯のカウンタ１２５ｇに結果を出力する。

ここで、コンパレータ回路１２５ｆは、１つの検出素子に含まれる全ての主電極１２３ａの出力に基づくパルス信号の入力を受け付けて、受け付けたパルス信号を処理する。例えば、コンパレータ回路１２５ｆは、検出素子１２４に含まれる９つの主電極１２３ａの出力に基づくパルス信号を処理する。

カウンタ１２５ｇは、対応するエネルギー帯域毎にパルス信号をカウントすることで、エネルギー帯域ごとのＸ線光子を計数して、計数結果をデジタルデータとしてＤＡＳ１８に出力する。具体的には、カウンタ１２５ｇは、コンパレータ回路１２５ｆからの入力に応じて、エネルギー帯域毎の計数値をカウントアップし、計数結果をＤＡＳ１８に出力する。

ここで、コンパレータ回路１２５ｆが検出素子１２４に含まれる９つの主電極１２３ａの出力に基づくパルス信号を処理することから、カウンタ１２５ｇの計数結果は、検出素子１２４に含まれる９つの主電極１２３ａの出力に基づくパルス信号を処理することとなる。これにより、Ｘ線検出器１２は、９つの主電極１２３ａを用いたＸ線光子の計数結果から１つの画素の画像情報を生成することができる。

Ｘ線検出器１２は、２つの主電極１２３ａと１つのサブ電極１２３ｂごとに、上記した判定処理を実行して、検出素子ごとのＸ線光子の計数結果を収集する。すなわち、Ｘ線検出器１２は、上記した主電極１２３ａ１、主電極１２３ａ２及びサブ電極１２３ｂ以外の組み合わせの主電極１２３ａ及びサブ電極１２３ｂについても上記と同様の判定処理を実行する。例えば、図３Ｂに示す検出素子１２４においては、９つの主電極１２３ａの中心に位置する主電極１２３ａは、上下左右に配置された主電極１２３ａと、各主電極１２３ａとの間に配置されたサブ電極１２３ｂとの間で形成される４つの組み合わせで判定処理がそれぞれ実行される。すなわち、４つの組み合わせのそれぞれに対応する判定回路１２５ｄ及び処理回路１２３ｅが配置される。

その他の主電極１２３ａも同様に、隣接する（辺が対向する）主電極１２３ａとその主電極１２３ａとの間に配置されたサブ電極１２３ｂと組み合わせが形成され、組み合わせに対応する判定回路１２５ｄ及び処理回路１２３ｅが配置される。

Ｘ線検出器１２は、検出素子ごとに上記した構成が形成されて、上記した判定処理を実行することで、検出素子ごとのＸ線光子の計数結果を収集する。

次に、図７を用いて、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２の処理について説明する。図７は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１２の処理の手順を説明するためのフローチャートである。

第１の実施形態に係るＸ線検出器１２では、読み出し回路が、主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂの電荷を読み出す（ステップＳ１０１）。そして、判定回路１２５ｄは、読み出されたパルス信号が所定の時間内に出力されたものであるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ここで、所定の時間内に出力されたものである場合には（ステップＳ１０２肯定）、判定回路１２５ｄは、パルス信号の波高値を比較して（ステップＳ１０３）、チャージシェアリングが生じているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、チャージシェアリングが生じていないと判定した場合（ステップＳ１０４否定）、判定回路１２５ｄが同時計数と判定して、処理回路１２５ｅが各主電極１２３ａの出力値として処理する（ステップＳ１０５）。

一方、チャージシェアリングが生じていると判定した場合（ステップＳ１０４肯定）、判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａの出力に基づくパルス信号の波高値が、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号の波高値よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、主電極１２３ａの出力に基づくパルス信号の波高値が、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号の波高値よりも高い場合（ステップＳ１０６肯定）、判定回路１２５ｄは、出力値を加算して処理すると判定する（ステップＳ１０８）。

一方、主電極１２３ａの出力に基づくパルス信号の波高値が、サブ電極１２３ｂの出力に基づくパルス信号の波高値よりも低い場合（ステップＳ１０６否定）、判定回路１２５ｄは、出力値を無視するか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、出力値を無視しない場合には（ステップＳ１０７否定）、判定回路１２５ｄは、出力値を加算して処理すると判定する（ステップＳ１０８）。

一方、出力値を無視する場合には（ステップＳ１０７肯定）、Ｘ線検出器１２は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ここで、終了しない場合には（ステップＳ１０９否定）、Ｘ線検出器１２は、ステップＳ１０１に戻って、処理を継続する。一方、処理を終了する場合には（ステップＳ１０９肯定）、Ｘ線検出器１２は処理を終了する。なお、ステップＳ１０５及びステップＳ１０８の処理後、Ｘ線検出器１２は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０９）。

上述したように、第１の実施形態によれば、複数の主電極１２３ａは、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出する。サブ電極１２３ｂは、複数の主電極１２３ａの間に配列され、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出し、主電極１２３ａよりも配列方向の寸法が小さい。判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂとの出力に基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行なう。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、チャージシェアリング及び同時計数を判定することができ、チャージシェアリングによる誤検出を低減させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａの出力値とサブ電極１２３ｂの出力値とを比較して、主電極１２３ａの出力値がサブ電極１２３ｂの出力値よりも高い場合に、サブ電極１２３ｂの出力値を主電極１２３ａの出力値に加算すると判定する。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、チャージシェアリングを正しい検出結果に補正することができ、チャージシェアリングによる影響を低減させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、判定回路１２５ｄは、サブ電極１２３ｂに隣接する複数の主電極１２３ａの出力値それぞれと当該サブ電極１２３ｂの出力値とをそれぞれ比較して、複数の主電極１２３ａの出力値のうち最も高い値を示す出力値に、複数の主電極１２３ａの出力値のうち低い値を示す出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値を加算すると判定する。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、複数の主電極１２３ａに跨ったチャージシェアリングをより正しい検出結果に補正することができる。

また、第１の実施形態によれば、判定回路１２５ｄは、サブ電極１２３ｂに隣接する複数の主電極の出力値それぞれと当該サブ電極の出力値とをそれぞれ比較して、複数の主電極１２３ａの出力値それぞれがサブ電極１２３ｂの出力値よりも高い場合に、複数の主電極１２３ａの出力値それぞれが異なるＸ線光子に基づく出力であると判定する。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、チャージシェアリングと同時計数とを識別することができ、チャージシェアリングによる誤検出を低減させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、判定回路１２５ｄは、主電極１２３ａの出力値とサブ電極１２３ｂの出力値とを比較して、サブ電極１２３ｂの出力値が主電極１２３ａの出力値よりも高い場合に、主電極１２３ａの出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値を破棄する、又は、サブ電極１２３ｂの出力値を主電極１２３ａの出力値に加算すると判定する。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、電子が入射された位置に応じた処理を実行することができ、チャージシェアリングによる誤検出を低減させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、判定回路１２５ｄは、サブ電極１２３ｂに隣接する複数の主電極１２３ａの出力値それぞれと当該サブ電極１２３ｂの出力値とをそれぞれ比較して、サブ電極１２３ｂの出力値が複数の主電極１２３ａの出力値それぞれよりも高い場合に、複数の主電極１２３ａの出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値を破棄する、又は、複数の主電極１２３ａの出力値のどちらか一方の出力値とサブ電極１２３ｂの出力値とを複数の主電極１２３ａの出力値の他方の出力値に加算すると判定する。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、複数の主電極１２３ａに電子が入射された場合でも電子が入射された位置に応じた処理を実行することができ、チャージシェアリングによる誤検出を低減させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、判定回路１２５ｄは、出力値を加算すると判定した場合に、複数の主電極１２３ａの出力値のうち最も高い値を示す出力値に、複数の主電極１２３ａの出力値のうち低い値を示す出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値を加算すると判定する。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、複数の主電極１２３ａに電子が入射されたより正確な位置に応じた処理を実行することができ、チャージシェアリングによる誤検出を低減させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、判定回路１２５ｄは、略同時に出力された主電極１２３ａの出力値とサブ電極１２３ｂの出力値とを比較する。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、チャージシェアリング及び同時計数の対象となる出力値のみを対象として処理することができ、チャージシェアリングによる誤検出を効率よく低減させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、判定回路１２５ｄは、少なくとも半導体検出素子１２１に基づいて設定される時間範囲内に出力タイミングが含まれる主電極１２３ａの出力値及びサブ電極１２３ｂの出力値を、略同時に出力された出力値と判定する。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、半導体検出素子１２１に応じて略同時を判定することができる。

また、第１の実施形態によれば、複数の主電極１２３ａは、半導体検出素子１２１の一面に２次元アレイ上に配列される。サブ電極１２３ｂは、複数の主電極１２３ａの間にそれぞれ１つ配列される。従って、第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、チャージシェアリングと同時計数を簡易な構成で容易に判定することができる。

（その他の実施形態）
さて、これまで第１の実施形態について説明したが、上述した第１の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

上述した実施形態では、１つの主電極１２３ａと１つのサブ電極１２３ｂとの組み合わせ、或いは、２つの主電極１２３ａと１つのサブ電極１２３ｂとの組み合わせについて判定処理を行う場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、判定処理の対象となる主電極１２３ａとサブ電極１２３ｂとの組み合わせは任意である。

図８Ａ及び図８Ｂは、その他の実施形態に係る判定回路１２５ｄによる判定処理の一例を説明するための図である。例えば、判定回路１２５ｄは、図８Ａに示すように、主電極１２３ａ１と、サブ電極１２３ｂ１と、サブ電極１２３ｂ２との組み合わせについて判定処理を行うこともできる。かかる場合には、主電極１２３ａ１、サブ電極１２３ｂ１、及び、サブ電極１２３ｂ２にそれぞれ読み出し回路が接続される。そして、判定回路１２５ｄは、各読み出し回路からの出力（パルス信号）を受け付けて、判定処理を実行する。

かかる場合には、例えば、パルス信号の比較結果から、図８Ａに示すように、１つのＸ線光子が吸収されることで生成された電子群５５が、主電極１２３ａ１、サブ電極１２３ｂ１、及び、サブ電極１２３ｂ２に入射されたと判定した場合に、判定回路１２５ｄは、サブ電極１２３ｂ１の出力に基づくパルス信号及びサブ電極１２３ｂ２の出力に基づくパルス信号を、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号に加算すると判定する。

なお、判定回路１２５ｄは、例えば、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号の波高値が、サブ電極１２３ｂ１の出力に基づくパルス信号の波高値及びサブ電極１２３ｂ２の出力に基づくパルス信号の波高値よりも高い場合に、電子群５５が図８Ａに示すように入射したと判定する。

また、例えば、判定回路１２５ｄは、複数の主電極１２３ａと、複数のサブ電極１２３ｂとの組み合わせについて判定処理を行うこともできる。かかる場合には、複数の主電極１２３ａ及び複数のサブ電極１２３ｂにそれぞれ読み出し回路が接続される。そして、判定回路１２５ｄは、各読み出し回路からの出力（パルス信号）を受け付けて、判定処理を実行する。

例えば、パルス信号の比較結果から、図８ｂに示すように、１つのＸ線光子が吸収されることで生成された電子群５６が、主電極１２３ａ１、主電極１２３ａ２、サブ電極１２３ｂ１、サブ電極１２３ｂ２、サブ電極１２３ｂ３、及び、サブ電極１２３ｂ４に入射されたと判定した場合に、判定回路１２５ｄは、各電極の出力に基づくパルス信号を廃棄すると判定する。

なお、判定回路１２５ｄは、例えば、複数のサブ電極１２３ｂの出力に基づく複数のパルス信号の波高値が主電極１２３ａの出力に基づくパルス信号の波高値よりも高い場合に、電子群５６が図８Ｂに示すように入射したと判定する。

また、上述した実施形態では、複数の主電極１２３ａの間に１つのサブ電極１２３ｂが配置される場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の主電極１２３ａの間に複数のサブ電極１２３ｂが配置される場合でもよい。一例を挙げると、図９に示すように、主電極１２３ａ１と主電極１２３ａ２との間に、サブ電極１２３ｂ１及びサブ電極１２３ｂ２が配置される場合でもよい。なお、図９は、その他の実施形態に係る判定回路による判定処理の一例を説明するための図である。

かかる場合には、主電極１２３ａ１、主電極１２３ａ２、サブ電極１２３ｂ１、及び、サブ電極１２３ｂ２にそれぞれ読み出し回路が接続される。そして、判定回路１２５ｄは、各読み出し回路からの出力（パルス信号）を受け付けて、判定処理を実行する。この構成により、例えば、判定回路１２５ｄは、同時計数において、一方の電子群がサブ電極１２３ｂに跨って入射された場合でも、同時計数を判定することができる。

一例を挙げると、２つのＸ線光子が半導体検出素子１２１に吸収されることによって生成された２つの電子群のうち、一方が主電極１２３ａ１に入射し、他方が主電極１２３ａ２とサブ電極１２３ｂ２との間に入射した場合に、判定回路１２５ｄは、４つの電極（主電極１２３ａ１、主電極１２３ａ２、サブ電極１２３ｂ１、及び、サブ電極１２３ｂ２）からの出力に基づいて、同時計数を判定することができる。

すなわち、判定回路１２５ｄは、サブ電極１２３ｂ１からの出力がないことから、主電極１２３ａ１の出力に基づくパルス信号と、主電極１２３ａ２及びサブ電極１２３ｂ２の出力に基づく２つのパルス信号とが、別々の電子群に基づいたパルス信号であることを判定することができ、同時計数を判定することができる。判定回路１２５ｄは、さらに、主電極１２３ａ２及びサブ電極１２３ｂ２の出力に基づく２つのパルス信号がチャージシェアリングであると判定して、サブ電極１２３ｂ２の出力に基づくパルス信号を、主電極１２３ａ２の出力に基づくパルス信号に加算すると判定する。

また、上述した実施形態では、Ｘ線を検出するＸ線検出器１２について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ガンマ線や、粒子放射線等を検出する放射線検出器においても、上述した実施形態を適用可能である。また、上述した実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置１以外にも、放射線検出器を備えた放射線診断装置にも適用可能である。かかる場合、放射線診断装置には、例えば、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission Computed Tomography）装置等が含まれる。

また、上述した実施形態では、処理回路４４において複数の機能を実行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、複数の機能を独立の回路としてコンソール装置４０内に設け、各回路がそれぞれの機能を実行するようにしてもよい。

上述した実施形態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。更に、各装置にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該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、上述した実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサはメモリ４１に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、メモリ４１にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。更に、各図における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

ここで、上述した実施形態で説明したチャージシェアリングの判定方法は、予め用意されたチャージシェアリングの判定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。このチャージシェアリングの判定プログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）やメモリ等に予め組み込まれて提供される。なお、このチャージシェアリングの判定プログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。また、このチャージシェアリングの判定プログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このチャージシェアリングの判定プログラムは、後述する各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、チャージシェアリングによる誤検出を低減させるができる。

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。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１２ Ｘ線検出器
１２１ 半導体検出素子
１２２、１２３ 電極
１２３ａ、１２３ａ１、１２３ａ２ 主電極
１２３ｂ、１２３ｂ１、１２３ｂ２ サブ電極
１２５ｄ 判定回路

Claims (12)

1. 放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出する複数の主電極と、
   前記複数の主電極の間に配列され、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出し、前記主電極よりも配列方向の寸法が小さいサブ電極と、
   前記主電極と前記サブ電極との出力に基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行なう判定部と、
   を備える、放射線検出器。
2. 前記判定部は、前記主電極の出力値と前記サブ電極の出力値とを比較して、前記主電極の出力値が前記サブ電極の出力値よりも高い場合に、前記サブ電極の出力値を前記主電極の出力値に加算すると判定する、請求項１に記載の放射線検出器。
3. 前記判定部は、前記サブ電極に隣接する前記複数の主電極の出力値それぞれと当該サブ電極の出力値とをそれぞれ比較して、前記複数の主電極の出力値のうち最も高い値を示す出力値に、前記複数の主電極の出力値のうち低い値を示す出力値及び前記サブ電極の出力値を加算すると判定する、請求項２に記載の放射線検出器。
4. 前記判定部は、前記サブ電極に隣接する前記複数の主電極の出力値それぞれと当該サブ電極の出力値とをそれぞれ比較して、前記複数の主電極の出力値それぞれが前記サブ電極の出力値よりも高い場合に、前記複数の主電極の出力値それぞれが異なる放射線光子に基づく出力であると判定する、請求項１に記載の放射線検出器。
5. 前記判定部は、前記主電極の出力値と前記サブ電極の出力値とを比較して、前記サブ電極の出力値が前記主電極の出力値よりも高い場合に、前記主電極の出力値及び前記サブ電極の出力値を破棄する、又は、前記サブ電極の出力値を前記主電極の出力値に加算すると判定する、請求項１に記載の放射線検出器。
6. 前記判定部は、前記サブ電極に隣接する前記複数の主電極の出力値それぞれと当該サブ電極の出力値とをそれぞれ比較して、前記サブ電極の出力値が前記複数の主電極の出力値それぞれよりも高い場合に、前記複数の主電極の出力値及び前記サブ電極の出力値を破棄する、又は、前記複数の主電極の出力値のどちらか一方の出力値と前記サブ電極の出力値とを前記複数の主電極の出力値の他方の出力値に加算すると判定する、請求項５に記載の放射線検出器。
7. 前記判定部は、出力値を加算すると判定した場合に、前記複数の主電極の出力値のうち最も高い値を示す出力値に、前記複数の主電極の出力値のうち低い値を示す出力値及び前記サブ電極の出力値を加算すると判定する、請求項６に記載の放射線検出器。
8. 前記判定部は、略同時に出力された前記主電極の出力値と前記サブ電極の出力値とを比較する、請求項１〜７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
9. 前記判定部は、少なくとも前記半導体素子に基づいて設定される時間範囲内に出力タイミングが含まれる前記主電極の出力値及び前記サブ電極の出力値を、略同時に出力された出力値と判定する、請求項８に記載の放射線検出器。
10. 前記複数の主電極は、前記半導体素子の一面に２次元アレイ上に配列され、
    前記サブ電極は、前記複数の主電極の間にそれぞれ１つ配列される、請求項１〜９のいずれか１つに記載の放射線検出器。
11. 放射線を発生する放射線発生器と、
    前記放射線を検出して信号を出力する放射線検出器と、
    前記放射線検出器により出力される前記信号に基づいて、画像を生成する生成部と、を備え、
    前記放射線検出器は、
    放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出する複数の主電極と、
    前記複数の主電極の間に配列され、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出し、前記主電極よりも配列方向の寸法が小さいサブ電極と、
    前記主電極と前記サブ電極との出力に基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行なう判定部とを有する、放射線診断装置。
12. 放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出する主電極と、複数の主電極の間に配列され、放射線の入射に応じた電子を半導体素子から検出し、前記主電極よりも配列方向の寸法が小さいサブ電極との出力に基づいて、チャージシェアリングに関する判定を行なう、
    ことを含む、チャージシェアリングの判定方法。

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