光子計数検出装置及びその方法
【課題】光子計数検出装置を小型化して高解像度及び高対照度画像を同時に生成するための光子計数検出装置及び方法を提供する。
【解決手段】本発明による光子計数検出装置は、センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路を含む光子計数検出装置において、前記読出回路は、前記マルチ・エネルギー放射線が放射される撮影領域の画素に対応し、前記撮影領域のあらゆる画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた所定エネルギー帯域の光子を計数し、前記撮影領域の画素のうち、一部画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域の光子を計数する。
【解決手段】本発明による光子計数検出装置は、センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路を含む光子計数検出装置において、前記読出回路は、前記マルチ・エネルギー放射線が放射される撮影領域の画素に対応し、前記撮影領域のあらゆる画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた所定エネルギー帯域の光子を計数し、前記撮影領域の画素のうち、一部画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域の光子を計数する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療画像を生成するための光子計数検出装置及び方法に関し、特に、小型化して高解像度及び高対照度画像を同時に生成することのできる光子計数検出装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を用いた医療機器が使用又は開発中にある。
放射線を用いた医療画像機器であるＸ線画像撮影システムが、アナログ方式からデジタル方式に急速に変更しつつある。このような勢いに合せて、デジタルＸ線システムの核心部品であるＸ線検出装置も非常に速く発展しつつある。
デジタルＸ線検出技術は、Ｘ線を可視光に変えた後、可視光信号を電気信号に変換して画像を生成する間接方式と、Ｘ線信号を直ちに電気信号に変換して画像を生成する直接方式とに大別できる。
【０００３】
直接方式は、一定時間の間で変化した電気信号を累積して画像信号を生成する積分方式と、入射するＸ線光子の数を計数して画像信号を生成する光子計数方式とに大別できる。
このうち、光子計数方式は、一回の撮影だけでＸ線エネルギー帯域区分の可能な画像を作ることができ、少ないＸ線露出だけで高画質の画像を得ることができる方式であり、近年、光子計数方式の高性能化の研究が課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来のＸ線検出装置に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、光子計数検出装置を小型化して高解像度及び高対照度画像を同時に生成するための光子計数検出装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本発明による光子計数検出装置は、センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路を含む光子計数検出装置において、前記読出回路は、前記マルチ・エネルギー放射線が放射される撮影領域の画素に対応し、前記撮影領域のあらゆる画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた所定エネルギー帯域の光子を計数し、前記撮影領域の画素のうち、一部画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域の光子を計数することを特徴とする。
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明による光子計数検出方法は、センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路の内のいずれか一つの読出回路における光子計数検出方法において、前記光子のエネルギー帯域を決定する段階と、前記決定された光子のエネルギー帯域が、所定エネルギー帯域である時、前記光子が入射したピクセルに対応する読出回路で前記所定エネルギー帯域の光子を計数する段階と、前記決定された光子のエネルギー帯域が、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域である時、前記光子が入射したピクセルの位置に対応する読出回路で選択的に前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る光子計数検出装置及びその方法によれば、撮影領域のあらゆる画素（ピクセル）に対応する読出回路それぞれは、放射線に含まれた所定のエネルギー帯域の光子を計数するため、読出回路から出力された所定エネルギー帯域の光子計数検出結果に基づいて高解像度の画像を生成でき、撮影領域の画素の内の一部画素に対応する読出回路それぞれは、放射線に含まれた、所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域の光子を計数するため、光子をエネルギー帯域別に分けて計数でき、エネルギー帯域別光子計数検出結果に基づいて高対照度画像を生成できるという効果がある。
また、一つの比較器を用いてマルチ・エネルギー放射線に含まれた光子のエネルギー帯域を区分でき、光子計数検出装置を小型化でき、小型光子計数検出装置を用いて光子計数結果を出力して、高い解像度の画像を生成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による医療画像システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示した光子計数検出装置１１の一例を示す斜視図である。
【図３】図１に示した光子計数検出装置１１の一例を示す概略断面図である。
【図４】図３に示した読出回路３３の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】（２×２）区画内の読出回路が（２×２）画素内に入射された光子をエネルギー帯域別に計数することを説明するための概略ブロック図である。
【図６】図３に示した読出回路３３が計数器を共有する場合の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の光子計数検出装置を通じて生成された各画素の画像を説明するための図である。
【図８】図３に示した読出回路３３の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】図３に示した読出回路３３の一例を示す概略回路図である。
【図１０】図８に示した読出回路が動作する方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図９に示した読出回路が計数器を共有する場合の一例を示す構成図である。
【図１２】光子計数検出方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明に係る光子計数検出装置及びその方法を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による医療画像システムの構成を示す図である。
図１を参照すると、図１に示した本発明の一実施形態による医療画像システムは、放射線発生装置１０、光子計数検出装置１１、及び画像生成装置１２を備える。
【００１１】
放射線を用いる医療画像システムは、人体などの被検体を透過したマルチ・エネルギー放射線を、センサーを通じて検出し、センサーにより検出されたマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、エネルギー帯域によって区分して計数した結果に基づいて、人体領域のマルチ解像度画像１３、１４を生成する。
【００１２】
マルチ・エネルギー放射線が照射された被検体の種類、密度又は放射線のエネルギー帯域によって、被検体が放射線を吸収する程度は異なる。
例えば、骨はＸ線を多く吸収し、逆に筋肉などは、骨に比べてＸ線を多く吸収しない。
したがって、放射線発生装置１０で発生した放射線に含まれる光子は、骨を透過した場合と、他の人体組織を透過した場合とで検出される光子の数が互いに異なる。
【００１３】
また、放射線発生装置１０で発生した放射線に含まれる光子のエネルギー帯域によって、骨を透過した場合と、他の人体組織を透過した場合とで検出される光子のエネルギー帯域別数は互いに異なる。
画像生成装置１２は、撮影領域の各画素（ピクセル）に対応する光子計数検出装置１１で、光子それぞれをエネルギー帯域別に区分して計数し、計数した結果を用いて人体組織を鮮明に区分するＸ線画像を生成する。
【００１４】
放射線発生装置１０は、放射線を発生させて患者に照射する。
放射線発生装置１０から発生する放射線は、超音波、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、及び中性子線など色々なものになりうる。ただし、一般的に放射線とは、電離現象を起こして人体に害になるＸ線を意味し得る。発明の容易な説明のために、Ｘ線を例として説明するが、Ｘ線以外の放射線でも本発明が具現できるということは、当業者ならば理解できるであろう。
【００１５】
光子計数検出装置１１は、放射線を用いて被検体を撮影しようとする撮影領域に対応し、撮影領域の各画素に対応する読出回路を含んでいる。
光子計数検出装置１１は、それぞれの読出回路で計数した結果を画像生成装置１２に出力するため、同じ撮影領域内に画素の数を増加させるほど、画素に対応する読出チップの読出回路が多くなるので、画像生成装置１２は、高解像度の画像を生成できる。また、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を複数のエネルギー帯域に区分して計数することで、マルチ・エネルギー画像を通じて高コントラストの画像を生成できる。
【００１６】
画像生成装置１２で生成される高解像度画像は、非常に小さな病変を検出でき、マルチ・エネルギー画像の画像処理技法を用いて生成した高コントラスト画像は、柔組織間の区分が可能である。
例えば、Ｘ線を用いた乳癌検診など分野では、数十μｍサイズの石灰化の検出が要求されるため、高解像度の画像が必須であるが、相対的に周辺組織とのコントラスト比が高いので、高コントラストの画像は必ずしも必要なものではない。
【００１７】
これとは逆に、Ｍａｓｓ（腫ようなどの塊り）の場合、周辺の柔組織との区分のためには高コントラストの画像が必須であるが、相対的にサイズが大きいため、高解像度の画像が必ずしも必要なものではない。したがって、画像生成装置１２で高解像度画像及び高コントラスト画像を１回の放射線撮影を通じて生成して、小さなサイズの病変及びｍａｓｓを同時に検出できる。
【００１８】
光子計数検出装置１１の最も大きい技術的問題のうち一つは、高解像度のための小型読出回路を具現することである。
読出チップ内にアレイ状に含まれる読出回路は、対応する単位センサーから入力された電気信号を光子のエネルギー帯域別に区分して計数した結果を、画像生成装置１２に出力する。
単位センサーは、センサーの一定領域に該当し、単位出力端を通じて、対応する読出チップ内の読出回路で検出された光子による電気信号を出力する。
【００１９】
読出回路で単位センサーから入力された電気信号を読み出す方法には、電荷蓄積方式と光子計数型方式とがある。
電荷蓄積方式は、電荷蓄積用キャパシタを用いる方式であり、一定の時間中に発生した電気信号をキャパシタに蓄積して、Ａ／Ｄ変換器を通じて読み出す方式である。この方式は、光子のエネルギー帯域に関係なくあらゆる帯域の光子により発生する電気信号が蓄積されるので、光子のエネルギー帯域別に区分してデジタル信号に変換することが不可能である。
【００２０】
一方、光子計数型方式の読出回路は、光子を検出する単位センサーから入力された電気信号を、任意の臨界値と比較して「１」又は「０」のデジタル信号を出力し、計数器で「１」が何回出たかを計数してデジタル形態にデータを出力する。
光子計数型方式は、単一光子により信号が発生する度に、比較器を通じて予め定められた臨界値と比較して計数する方式を使用する。
光子計数検出装置１１は、光子計数型方式を用いた読出回路を具現して、各単位センサーから検出された光子を、単位センサーに対応する読出回路でエネルギー帯域別に区分して計数する。
【００２１】
図２は、図１に示した光子計数検出装置１１の一例を示す斜視図である。
図２を参照すると、光子計数検出装置１１は、センサー２１、及び読出チップ２２を備える。
センサー２１は、人体などの被検体を透過したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を検出し、検出した光子を電気信号に変換して、光子が検出された領域に対応する読出チップ２２の読出回路２３に、センサー２１の単位出力端を通じてその電気信号を出力する。センサー２１は撮影領域に対応し、撮影領域の各画素に対応するセンサー２１の一定領域を単位センサーという。単位センサーは入射した光子を電気信号に変換して、単位センサーに対応する単位出力端を通じて電気信号を出力する。
【００２２】
読出チップ２２は、撮影領域及びセンサー２１に対応し、撮影領域の各画素に対応する読出回路２３を備える。
したがって、撮影領域のサイズが定められれば、これに対応する読出チップ２２のサイズも定められる。もし、同じ撮影領域が複数の画素に分割されるためには、各画素に対応する読出回路２３も小さくならねばならないため、撮影領域の画素に対応する読出回路２３を小型化することが要求される。
読出回路２３を小型化して同じ撮影領域を複数の画素に分割すれば、同じ撮影領域を通じて高解像度の画像を生成できる。
【００２３】
図３は、図１に示した光子計数検出装置１１の一例を示す概略断面図である。
図３を参照すると、光子計数検出装置１１は、センサー３１、及び読出チップ３２を備える。
センサー３１は、光子を検出して電気信号に変換し、変換された電気信号をボンディング３４を通じて、センサーの各領域に対応する読出チップ３２の読出回路３３に出力する。
【００２４】
センサー３１は、光子がセンサー３１の空乏領域３１２に入射すれば、電子−正孔対を発生させ、電子−正孔対は、電界の影響でＮ型中性領域３１１とＰ型中性領域３１３とに引かれて外部に電流が流れるようになる。
例えば、センサー３１にマルチ・エネルギーＸ線（放射線）が入射すれば、センサー３１は、入射したマルチ・エネルギーＸ線（放射線）に含まれた光子のエネルギー帯域によって異なるサイズの電気信号を発生させ、発生した電気信号を、センサー３１の各領域に対応するＰ型中性領域３１３を通じて、読出チップ３２の読出回路３３に出力する。
Ｐ型中性領域３１３は、センサー３１の単位センサーに対応する単位出力端であり、センサー３１は、撮影領域の各画素に対応する単位センサーで光子を検出すれば、単位出力端を通じて電気信号を読出チップ３２の各読出回路３３に出力する。
【００２５】
センサー３１は、入射したマルチ・エネルギーＸ線（放射線）に含まれる光子のエネルギー帯域によって相異なる大きさの電気信号を発生させ、センサー３１に入射したマルチ・エネルギーＸ線（放射線）に含まれる光子の数に対応して電気信号を発生させる。
センサー３１は、光子が入射されれば電気信号を発生させ、発生した電気信号間には時間間隔が存在する。発生した電気信号間の時間間隔は、光子計数検出装置１１から入力された電気信号を通じて光子のエネルギー帯域を区分するのに十分な時間でありうる。ただし、センサー３１で発生した電気信号が、光子計数検出装置１１で区分して検出できないほどに短い時間間隔を持つ場合がありうるが、このような場合が発生する確率は非常に低いため、全体画像の生成に及ぼす影響は微小である。
【００２６】
図３では、センサー３１がＮ型中性領域３１１、空乏領域３１２及びＰ型中性領域３１３を含む場合を一例として示したが、これに限定されず、光子を検出する多様なセンサーが用いられるということは、当業者ならば理解できるであろう。
また、図３を通じて、センサー３１と読出チップ３２とがボンディング３４で接続されている場合を例としたが、センサー３１と読出チップ３２とはボンディング３４だけでなく、蒸着などの方法を通じて接続されうる。
【００２７】
読出チップ３２は、センサー３１の各領域に対応する読出回路３３のアレイで形成されており、読出回路３３は、センサー３１から入力した光子による電気信号を通じて、センサー３１に入射された光子のエネルギー帯域を区分して計数し、計数したデータを画像生成装置１２に出力する。
読出チップ３２は、撮影領域に対応するサイズを持ち、読出チップに含まれたそれぞれの読出回路３３は、撮影領域のそれぞれの画素に対応する。したがって、高解像度の画像を生成するためには、同じ撮影領域内に複数の画素が含まれねばならないため、各画素に対応する読出回路３３の小型化が要求される。画像生成装置１２が撮影領域の各画素に対して生成する画像は、撮影領域の各画素に対応する読出回路３３で光子を計数した結果に基づいて生成される。
【００２８】
読出回路３３は、センサー３１に入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子のエネルギー帯域を区分し、区分した結果によって光子のエネルギー帯域を表すデジタル信号を出力して、光子をエネルギー帯域別に計数する。
読出回路３３は、対応する単位センサーから電気信号が入力されれば、予め設定した臨界値と比較して、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子をエネルギー帯域別に区分して計数する。
例えば、読出回路３３は、対応する単位センサーから入力された電気信号を予め設定した臨界値と比較した結果、単位センサーから入力された電気信号が予め設定した臨界値より大きい場合、これに対応する計数器で光子を計数して、光子のエネルギー帯域を区分して計数できる。
【００２９】
ボンディング３４は、センサー３１と読出チップ３２のそれぞれの読出回路３３とを接続して、読出回路３３に対応するセンサー３１の領域で発生した電気信号を読出チップ３２の読出回路３３に移動させる。
図３では、センサー３１と読出チップ３２の読出回路３３とを接続する方式として、ボンディング３４を例として示したが、センサー３１と読出チップ３２の読出回路３３とを接続する方式は、読出チップ３２上にセンサー３１を、半導体工程を通じて蒸着する方式を使用してもよく、ボンディング及び蒸着などの方式に限定されないということは、当業者ならば理解できるであろう。
【００３０】
図４は、図３に示した読出回路３３の構成の一例を示すブロック図である。
図４を参照すると、読出回路３３は、増幅器４１、比較部４２、及び計数部４３を備える。
増幅器４１は、センサー３１から検出された光子を変換した電気信号が入力されて増幅し、増幅された電気信号を比較部４２に出力する。
【００３１】
比較部４２は、比較器４２１〜比較器４２３を備え、増幅器４１により増幅された電気信号を入力して、各比較器で予め設定した臨界値と比較して、比較結果を計数部４３に出力する。
比較部４２の比較器４２１〜比較器４２３は臨界値と対応し、比較器４２１は、臨界値Ｖｔｈ１と増幅器４１により増幅された電気信号とを比較し、比較器４２２は、臨界値Ｖｔｈ２と増幅器４１により増幅された電気信号とを比較し、比較器４２３は、臨界値ＶｔｈＮと増幅器４１により増幅された電気信号とを比較する。
【００３２】
図４では、比較器を３つのみ示したが、比較部４２は、臨界値の数ほどの比較器を備える。
Ｖｔｈ１〜ＶｔｈＮは、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子をエネルギー帯域別に区分するための臨界値である。
例えば、Ｖｔｈ１〜ＶｔｈＮを順次に大きい電圧値として予め設定するが、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子が持つエネルギー帯域を区分できるサイズの電圧値に設定できる。
すなわち、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子により発生する電気信号のサイズを予め測定し、測定された電気信号を区分できるサイズの電圧値を、Ｖｔｈ１〜ＶｔｈＮに設定できる。
【００３３】
各比較器は、臨界値と増幅器４１により増幅された電気信号とを比較した結果を計数器に出力する。
例えば、増幅器４１により増幅された電気信号がＶｔｈ１より大きい場合、比較器４２１は、「１」を計数器４３１に出力でき、逆の場合、比較器４２１は、「０」を計数器４３１に出力するか、または何の出力もしない。
比較器４２２、４２３も、上述した例と同じく動作する。当業者ならば、比較部４２が比較結果を出力する信号は、上述した場合以外にも可能であるということが理解できるであろう。
【００３４】
計数部４３は、計数器４３１、４３２を備え、比較部４２から比較結果が入力されて、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子をエネルギー帯域別に区分して計数し、計数した結果を画像生成装置１２に出力する。
計数器４３１、４３２は、比較器（４２１〜４２３）の内のいずれか一つから比較結果が入力され、計数器４３１と計数器４３２とは、相異なる比較器から比較結果が入力される。
例えば、計数器４３１が比較器４２１から比較結果が入力されれば、計数器４３２は、比較器４２２から比較結果が入力されうる。ただし、計数器４３１は、読出回路３３に含まれた比較器４２１から比較結果が入力されるが、計数器４３２は、読出回路３３に含まれた比較器４２２及び読出回路３３を備える周辺読出回路に含まれた比較器から比較結果が入力される。これに関しては図５を通じて詳細に説明する。
【００３５】
図５は、（２×２）区画内の読出回路が（２×２）画素内に入射された光子をエネルギー帯域別に計数することを説明するための概略ブロック図である。
図５では、（２×２）区画内の読出回路が、所定エネルギー帯域及び所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子を計数することを説明するために、読出回路を簡略に示す図面であり、読出回路に含まれる増幅器を省略して示し、比較器も各読出回路ごとに２個の比較器のみ含むように示した。
【００３６】
論理ゲート５１３が第１読出回路５１のみに含まれているよう示しているが、これは、比較器が２つである場合を、一例として挙げて理解を手伝うために簡略に表現したためであり、図６のように、論理ゲートは、第２〜第５読出回路（５２〜５４）にも含まれうる。
また、撮影領域が複数の（２×２）区画に区切られ、光子計数検出装置１１は、（２×２）画素に対応する（２×２）読出回路を含む。
したがって、以下で（２×２）読出回路の動作は、読出回路が（Ｎ×Ｎ）に区切られた場合、（Ｎ×Ｎ）読出回路にも同様に適用される。
【００３７】
第１〜第４読出回路（５１〜５４）は、所定エネルギー帯域及び所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子を計数する。
各読出回路は、所定エネルギー帯域の光子を計数する第１計数器を備える。
すなわち、第１〜第４読出回路（５１〜５４）は、比較器（５１１、５２１、５３１、５４１）の比較結果を用いて、各読出回路で所定エネルギー帯域の光子を計数する。
また、第１読出回路５１は計数器５１５を備え、第１〜第４読出回路（５１〜５４）に入力された比較結果を通じて、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子を計数する。
【００３８】
すなわち、第１〜第４読出回路（５１〜５４）に対応する（２×２）画素に入射された第２エネルギー帯域の光子は、いずれも第１読出回路５１の計数器５１５で計数する。
したがって、計数結果だけで第２エネルギー帯域の光子が（２×２）画素に入射されたことが分かるが、どの画素に入射されたかは分からない。また、第２エネルギー帯域の光子を計数した結果で生成される画像は、あらゆる読出回路ごとに出力された第１エネルギー帯域の光子計数結果を用いて生成される画像に比べて、（２×２）読出回路の内の一つのみから出力された第２エネルギー帯域の光子計数結果を用いて生成されるので、１／４解像度を持つ。
すなわち、第２エネルギー帯域に対応する画像は、（２×２）画素に対し同じ画像が生成される。
【００３９】
第１読出回路５１の計数器５１５は、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）で比較した結果に基づいて計数する。
比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）は、増幅器４１により増幅された電気信号と臨界値Ｖｔｈ２を比較する。
第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）は、比較した結果を第１読出回路５１の計数器５１５に出力する。
【００４０】
例えば、第１読出回路５１の計数器５１５は、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）から、増幅器４１により増幅された電気信号がＶｔｈ２より大きいという信号（前記例では「１」）が２回入力された場合、２回計数できる。ここで、Ｖｔｈ１は、比較器（５１１、５２１、５３１、５４１）で増幅器４１により増幅された電気信号と比較する臨界値であり、Ｖｔｈ２は、比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）で増幅器４１により増幅された電気信号と比較する臨界値である。
【００４１】
第１読出回路５１は、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）から信号が入力されて、演算結果を出力する論理回路を含む。
論理回路が第１読出回路５１に含まれる場合、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）は、第１読出回路５１の論理回路に比較結果を出力する。論理回路は、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＯＲなどの論理演算を行う論理ゲートであり、複数の論理ゲートで構成された電子回路でありうる。
例えば、論理回路がＯＲゲートである場合、第１読出回路５１の計数器５１５は、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）の内の一つ以上から入力された信号が「１」である場合に計数できる。
【００４２】
図５のように、第１〜第４読出回路（５１〜５４）は、第１読出回路５１に備えられた計数器５１５を共有するため、第２〜第４読出回路（５２〜５４）は、１個の計数器（５２３、５３３、５４３）のみを備える。したがって、読出回路が２個の計数器を備える場合に比べて読出回路を小型化することができる。
また、小型化した読出回路を用いて、読出回路に対応する撮影領域の画素のサイズを縮めることができるので、同じ撮影領域を複数の画素に分割でき、各画素に対する光子計数結果を用いて高解像度の画像を生成できる。
【００４３】
画像生成装置１２は、撮影領域の各画素ごとに光子をエネルギー帯域別に取得した光子計数データを通じて、高コントラストの画像を生成できる。
すなわち、画像生成装置１２は、光子計数装置１１から光子をエネルギー帯域別に計数した結果が入力され、計数結果を用いてエネルギー帯域別画像を生成できる。
画像生成装置１２は、エネルギー帯域別に生成された画像を用いて高コントラストの画像を生成する。すなわち、同じ人体部位を透過した光子であってもエネルギー帯域によって透過程度が異なるため、他のエネルギー帯域の光子の透過程度を用いて高コントラストの画像を生成できる。
【００４４】
したがって、第１読出回路５１に備えられた計数器５１５を共有して光子計数検出装置１１を小型化し、各読出回路から出力された第１エネルギー帯域の光子計数結果を用いて高解像度の画像を生成できる。
また、（２×２）画素に入射された第２エネルギー帯域の光子を第１読出回路５１の計数器５１５を通じて計数した結果、及び第１エネルギー帯域の光子計数結果を用いてエネルギー帯域別光子データを取得することで、画像生成装置１２は高コントラストの画像を生成できる。
【００４５】
図５では、各読出回路に比較器が２つである場合を例として説明したが、各読出回路に比較器が２つ以上あってもよい。
各読出回路に比較器が４つ備えられ、各読出回路ごとに２つの計数器を備える場合を例として説明する。
この場合、第１読出回路５１では、増幅器４１により増幅された電気信号と臨界値Ｖｔｈ２との比較結果を用いて第２エネルギー帯域の光子を計数し、第２読出回路５２では、増幅器４１により増幅された電気信号と臨界値Ｖｔｈ３との比較結果を用いて第２エネルギー帯域の光子を計数する。
【００４６】
図６は、図３に示した読出回路が計数器を共有する場合の一例を示す回路図である。
図６を参照すると、第１〜第４読出回路（６１〜６４）は２個の計数器を備え、計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）を共有して、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１１〜６１５、６２１〜６２５、６３１〜６３５、６４１〜６４５）に対応する計数器（６１６、６１７、６２６、６２７、６３６、６３７、６４６、６４７）で計数する。
【００４７】
第１読出回路６１の計数器６１７は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）から比較結果が入力されて計数し、第２読出回路６２の計数器６２７は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１３、６２３、６３３、６４３）から比較結果が入力されて計数する。第３読出回路６３の計数器６３７は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１４、６２４、６３４、６４４）から比較結果が入力されて計数し、第４読出回路６４の計数器６４７は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１５、６２５、６３５、６４５）から比較結果が入力されて計数する。
【００４８】
第１〜第４読出回路（６１〜６４）は、比較器から信号が入力されて計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）に演算結果を出力する論理回路を含む。
論理回路は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器から信号が入力されて論理演算を行う電子回路である。
例えば、第１読出回路６１は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）から信号を入力されて、論理演算結果を第１読出回路６１の計数器６１７に出力する論理回路を含む。
【００４９】
論理回路が第１読出回路６１に含まれる場合、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）は、第１読出回路６１の論理回路６１８に比較結果を出力し、論理回路６１８は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）から比較結果が入力されて論理演算を行い、第１読出回路６１の計数器６１７に論理演算結果を出力する。
例えば、論理回路６１８がＯＲゲートである場合、論理回路６１８は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）の内の一つ以上から「１」（増幅器により増幅された電気信号が第２臨界値より大きい場合）が入力されれば、 第１読出回路６１の計数器６１７に「１」を出力する。
【００５０】
図６の場合、４つの隣接した読出回路（６１〜６４）が計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）を共有する場合を例として表現したが、Ｎ個の隣接した読出回路が計数器を共有してもよい。
Ｎ個の隣接した読出回路が計数器を共有すれば、各読出回路は（Ｎ＋１）個の比較器を備え、（Ｎ＋１）個の比較器の内のいずれか一つを通じて、高解像度画像を生成するための所定エネルギー帯域の光子計数結果を出力し、光子の所定エネルギー帯域を計数する計数器以外の計数器を通じては、高コントラスト画像を生成するための所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子計数結果を出力する。
【００５１】
この時、他のエネルギー帯域は、各読出回路ごとに異なるエネルギー帯域を意味する。
したがって、他のエネルギー帯域はいずれもＮ個のエネルギー帯域であり、Ｎ個の隣接した読出回路は、相異なるエネルギー帯域の光子を計数する。
各読出回路は、（Ｎ＋１）個の比較器の内のいずれか一つの比較器から比較結果が入力されて計数する計数器を備えるため、画像生成装置１２は、あらゆる読出回路から特定エネルギー帯域の光子を計数した結果が入力されて、高解像度の画像を生成できる。
【００５２】
一方、Ｎ個の読出回路は、相異なるエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備えるため、画像生成装置１２は、相異なる領域のエネルギー帯域の光子を計数した結果が入力されてエネルギー帯域別画像を生成できる。
したがって、あらゆる画素であらゆるエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備えず、それぞれの読出回路ごとに相異なるエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備えるため、読出回路のサイズを縮めることができる。読出回路のサイズが縮まれば、読出回路に対応する画像の画素のサイズも縮めることができるため、高解像度の画像を生成できる。
【００５３】
図６の場合、４つの読出回路が計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）を共有するため、あらゆる比較器ごとに計数器を連結しなくてもよいので、計数器の数を低減させられる。計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）が計数した結果を通じて生成された画像は、計数器（６１６、６２６、６３６、６４６）が計数した結果を通じて生成された画像の１／４の解像度を持つ。
例えば、第１読出回路６１の計数器６１７で光子の第２エネルギー帯域を計数した結果は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）に対応する撮影領域の画素に入射された光子に対する結果であるため、画像生成装置１２は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）に対応する回路に画像を生成する時、第１読出回路６１の計数器６１７で光子の第２エネルギー帯域を計数した結果に基づいて画像を生成する。
【００５４】
したがって、４つの画素で同じ画像が生成されるため、１つの画素ごとに画像を生成する時より解像度が１／４に低くなる。
共有した計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）を通じて相異なるエネルギー帯域の光子を計数した結果を出力するため、画像生成装置１２は、１／４の解像度を持つ４つの画像を生成でき、４つの画像を用いて高コントラストの画像を生成できる。
すなわち、４つの画像は光子のエネルギー帯域別画像であるので、エネルギー帯域別に人体の組織に対する透過程度が相異なって異なる画像が生成され、かかる特性を分析して画像生成装置１２は高コントラストの画像を生成できる。
【００５５】
したがって、図６のような読出回路を構成することで、画像生成装置１２は、あらゆる読出回路から所定エネルギー帯域の光子計数結果が入力されて高解像度の画像を生成し、計数器を共有する読出回路ごとに相異なるエネルギー帯域の光子計数結果が入力されてエネルギー帯域別画像を生成し、エネルギー帯域別画像を用いて高コントラストの画像を生成できる。
【００５６】
画像生成装置１２は、それぞれの読出回路から所定エネルギー帯域の光子計数結果が入力されて、それぞれの読出回路に対応する画素ごとに画像を生成する。
また、画像生成装置１２は、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子計数結果が入力されて、計数器を共有している読出回路に対応する撮影領域の画素全体に画像を生成する。
すなわち、画像生成装置１２は、一つの読出回路から所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子計数結果が入力されるが、複数の読出回路に対応する撮影領域の画素全体に同じ画像を生成する。
【００５７】
図７は、本発明の光子計数検出結果を用いて生成された各画素の画像を説明するための図である。
図７を参照すると、画像生成装置１２が（２×２）画素に画像を生成する一例を表したものであり、各画素に記載された第１〜第５画像は、画像生成装置１２が各画素に生成する画像を表す。
【００５８】
光子計数検出装置１１の各読出回路は、画像生成に用いられる光子計数検出結果を画像生成装置１２に出力し、画像生成装置１２は、読出回路から入力された光子計数検出データを用いてそれぞれの画素に医療画像を生成する。
図７を参照すると、画像生成装置１２は、あらゆる読出回路から所定エネルギー帯域の光子計数検出結果が入力されて、あらゆる画素で単一エネルギー帯域の第１画像を生成する。
また、画像生成装置１２は、読出回路から第２〜第５エネルギー帯域の光子計数検出結果が入力されて、各エネルギー帯域別画像（第２〜第５画像）を生成する。
【００５９】
すなわち、第２〜第５エネルギー帯域に対して（２×２）読出回路がエネルギー帯域別に分けて計数し、画像生成装置１２は、（２×２）読出回路から計数した結果が入力されて、（２×２）読出回路に対応する（２×２）全体画素に画像を生成する。
例えば、光子計数検出装置１１は、第２エネルギー帯域の光子が撮影領域の（２×２）画素に入射すれば、（２×２）画素に対応する（２×２）読出回路の内のいずれか一つの読出回路で（２×２）画素に入射された第２エネルギー帯域の光子を計数し、その結果を画像生成装置１２に出力する。
【００６０】
画像生成装置１２は、入力された光子計数結果に基づいて、第２エネルギー帯域の画像である第２画像を（２×２）画素に生成する。すなわち、（２×２）読出回路の内のいずれか一つの読出回路で第２エネルギー帯域の光子を計数するが、生成される画像は、（２×２）読出回路に対応する（２×２）画素全体に生成される。
したがって、（２×２）画素の各画素に生成される画像はいずれも同一であるため、（２×２）画素それぞれに別途の画像を生成する時の１／４解像度を持つ。
上記では第２画像が生成される工程を説明し、第２画像の生成工程と同じく第３〜第５画像も生成され、第３〜第５画像も１／４解像度を持つ。
すなわち、画像生成装置１２が生成する１画像はフル解像度画像であるが、第２〜第５画像は１／４解像度画像である。
【００６１】
画像生成装置１２は、生成された第２〜第５画像を用いて高コントラストの画像を生成できる。
同じ人体の組織を透過した放射線であっても、放射線のエネルギー帯域によって透過される程度は相異なる。
したがって、エネルギー帯域別に生成された画像は、同じ人体の組織を透過しても相異なる画像が生成される。このようにエネルギー帯域別に相異なる画像を分析した結果に基づいて、画像生成装置１２はコントラストの高い画像を生成できる。
【００６２】
図８は、図３に示した読出回路３３の構成の一例を示すブロック図である。
図８を参照すると、読出回路３３は、積分器８１、比較器８２、信号処理部８３、マルチプレクサ８４、及び計数器８５を備える。
【００６３】
積分器８１は、センサー３１から検出された光子を変換した電気信号が入力されて累積し、累積された電気信号を比較器８２に出力する。
積分器８１は、信号処理部８３からリセット指示が入力されるまでセンサー３１から入力される電気信号を累積し、信号処理部８３からリセット指示が入力されれば、電気信号を累積する前の状態に戻す。
積分器８１は、出力端で累積された電気信号による電圧値を、リセット指示があるまでは維持するため、比較器８２に一定の電圧値を出力し続ける。したがって、積分器８１はパルス形態の信号ではない、ＤＣ電圧のようにサイズの一定な形態の信号を出力する。
【００６４】
比較器８２は、積分器８１により累積された電気信号とマルチプレクサ８４から入力された臨界値とのサイズを比較して、その比較結果を信号処理部８３に出力する。
臨界値は、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子のエネルギー帯域を少なくとも２つ以上に区分するために予め定められたサイズの電圧値である。
したがって、比較する臨界値が多いほど、光子のエネルギー帯域を細密に分けて検出できる。
【００６５】
比較器８２が信号処理部８３に出力する比較結果は、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より大きいか、または臨界値が積分器８１により累積された電気信号より大きいということである。
例えば、比較器８２は、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より大きい場合、信号処理部８３に「１」を出力し、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より小さな場合、信号処理部８３に「０」を出力する。
上記では累積された信号が臨界値より大きい場合に、信号処理部８３に「１」を伝達することを例として挙げて説明したが、逆の場合も可能である。
【００６６】
比較器８２は、積分器８１から入力された電気信号と、マルチプレクサ８４から入力された臨界値とを順次に比較する。
比較器８２は、積分器８１から入力された電気信号と、マルチプレクサ８４から入力された臨界値とを比較し、比較結果を信号処理部８３に出力する。比較器８２は、マルチプレクサ８４から入力された臨界値が変更されれば、変更された臨界値と積分器８１から入力された電気信号とを再び比較し、その比較結果を信号処理部８３に出力する。比較器８２は、臨界値が変更される度に比較した結果を順次に計数部４３に出力する。
したがって、積分器８１により累積された電気信号を順次に臨界値と比較して、一つの比較器のみでも積分器８１により累積された電気信号のサイズを区分できる。
【００６７】
積分器８１の出力端で累積された電気信号による電圧値が維持されるため、比較器８２は、積分器８１から電圧値を入力され続けて、パルス信号が入力される時に比べて動作速度が速くなくても、積分器８１から入力された電気信号とマルチプレクサ８４から入力される臨界値とを順次に比較できる。
すなわち、パルス信号が入力される時には、比較器はパルス信号が一定電圧値以下に落ちる前に比較を終了せねばならないため、速い動作を必要とする。
しかし、積分器８１は、累積された電気信号による電圧を信号処理部８３のリセット指示があるまでは維持するため、比較器８２は、積分器８１から累積された電気信号による電圧が入力され続け、これを用いて臨界値と順次に比較できる。
動作速度が速い比較器は、動作速度が相対的に遅い比較器に比べて大きい電流を必要とするため、電力消費が激しい。比較器８２は、積分器８１から電圧を入力され続けるため動作速度が速くなくてもよいので、小さな電流で動作する比較器で具現して電力消費を低減させうる。
【００６８】
信号処理部８３は、比較器８２で臨界値と積分器８１により累積された電気信号とを順次に比較した結果が入力されて、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子のエネルギー帯域を区分するデジタル信号を計数器８５に出力する。
比較器８２の比較結果、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より大きい場合、信号処理部８３はマルチプレクサ８４に、マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値を変更するように指示し、これに対応するデジタル信号を計数器８５に出力する。
【００６９】
もし、臨界値を変更した後で比較した結果、積分器８１により累積された電気信号が変更された臨界値より大きい場合、上述した工程を繰り返す。
マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値を変更する時には、臨界値の大きさ順に順次に変更する。
もし、臨界値を変更した後で比較した結果、積分器８１により累積された電気信号が変更された臨界値より小さな場合、信号処理部８３は、これに対応するデジタル信号を計数器８５に出力する。
積分器８１により累積された電気信号が変更された臨界値よりさらに小さな場合、信号処理部８３は積分器８１にリセットを指示し、マルチプレクサ８４に最小臨界値を出力するように指示する。
【００７０】
信号処理部８３は、積分器８１により累積された電気信号と臨界値とを比較した結果が比較器８２から入力される。
比較器８２から入力される比較結果は、積分器８１により累積された電気信号と臨界値のうち、積分器８１により累積された電気信号が大きいか、または臨界値が大きいということを表す。
例えば、信号処理部８３は、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より大きい場合、比較器８２から「１」が入力され、累積された信号が臨界値より小さな場合、比較器８２から「０」が入力される。
上記では累積された信号が臨界値より大きい場合に、信号処理部８３が比較器８２から「１」を伝達することを例として挙げて説明したが、逆の場合も可能である。
【００７１】
信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が、積分器８１により累積された電気信号とどのような臨界値とを比較した結果であるかによって、それに対応するデジタル信号を計数器８５に出力する。
信号処理部８３は、積分器８１により累積された電気信号が光子のエネルギー帯域に対応する臨界値より小さな場合、該当臨界値より小さいということを表すデジタル信号を計数器８５に出力し、積分器８１により累積された電気信号が光子のエネルギー帯域に対応する臨界値より大きい場合、該当臨界値より大きいということを表すデジタル信号を計数器８５に出力する。
すなわち、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果がどのような臨界値と比較した結果であるかが、マルチプレクサ８４の制御により分かり、光子のエネルギー帯域に対応する臨界値との比較結果をデジタル信号を通じて計数器８５に出力する。
【００７２】
信号処理部８３は、積分器８１に対してリセットすることを指示して、積分器８１により累積された電気信号を除去する。
すなわち、上述した比較工程を通じて積分器８１により累積された電気信号のサイズが確認されれば、次に積分器８１に入力される電気信号を新たに累積するために、信号処理部８３は積分器８１に対してリセットを指示する。
【００７３】
例えば、積分器８１により累積された電気信号をＶｉｎ、マルチプレクサ８４から出力される臨界値を順次にＶｔｈｄ、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、Ｖｔｈ＿ｈｉｇｈとする時、Ｖｔｈｄは、センサー３１による漏れ電流又はノイズに対応するサイズの最小臨界値であり、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈは、光子のエネルギー帯域に対応する臨界値である。
【００７４】
ＶｉｎがＶｔｈｄより小さな場合には、Ｖｉｎがセンサー３１による漏れ電流又はノイズであるか、又は光子による電気信号であるかが確認できないため、信号処理部８３は、積分器８１に入力される電気信号を累積し続けられるように積分器８１にリセット指示をせず、マルチプレクサ８４にも臨界値を変更せよという指示をしない。
ＶｉｎがＶｔｈｄより大きい場合には、Ｖｉｎが光子による電気信号でありうるため、信号処理部８３は、積分器８１にリセット指示をせず、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈｄからＶｔｈ＿ｌｏｗに変更することを指示し、比較器８２がＶｉｎとＶｔｈｄ＿ｌｏｗとを比較可能にする。
【００７５】
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｌｏｗより小さな場合には、信号処理部８３は、Ｖｉｎをセンサー３１による漏れ電流又はノイズと判断し、信号処理部８３は、積分器８１にリセット指示をし、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈｄに変更することを指示して、比較器８２が次のＶｉｎとＶｔｈｄとを比較可能にする。
また、この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｌｏｗより小さいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｌｏｗより大きい場合には、Ｖｉｎが光子による電気信号であるため、信号処理部８３は、積分器８１にリセット指示をせず、マルチプレクサ８４に、臨界値をＶｔｈ＿ｌｏｗからＶｔｈ＿ｍｉｄに変更することを指示して、比較器８２がＶｉｎとＶｔｈ＿ｍｉｄとを比較可能にする。また、この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｌｏｗより大きいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
【００７６】
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｍｉｄより小さな場合には、信号処理部８３は、積分器８１にリセット指示をし、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｍｉｄからＶｔｈｄに変更することを指示する。この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｍｉｄより小さいというデジタル信号を計数部４３に出力する。
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｍｉｄより大きい場合には、信号処理部８３は積分器８１にリセット指示をせず、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｍｉｄからＶｔｈ＿ｈｉｇｈに変更することを指示し、比較器８２がＶｉｎとＶｔｈ＿ｈｉｇｈとを比較可能にする。この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｍｉｄより大きいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
【００７７】
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さな場合には、信号処理部８３は積分器８１にリセット指示をし、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｈｉｇｈからＶｔｈｄに変更することを指示する。この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｈｉｇｈより大きい場合には、信号処理部８３は積分器８１にリセット指示をし、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｈｉｇｈからＶｔｈｄに変更することを指示する。この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｈｉｇｈより大きいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
【００７８】
ここで、Ｖｔｈｄ、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈは、順次に大きい値を表す。
すなわち、ＶｔｈｄはＶｔｈ＿ｌｏｗより小さく、Ｖｔｈ＿ｌｏｗはＶｔｈ＿ｍｉｄより小さく、Ｖｔｈ＿ｍｉｄはＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さい。
Ｖｔｈｄは臨界値のうち最小値である。上述した一例では、臨界値が４つである場合を説明したが、臨界値がＮ個である場合にも、最小臨界値であるＶｔｈｄより小さな場合を除いて残り臨界値と順次に比較した結果、Ｖｉｎが残りの臨界値より小さな場合、計数部４３は積分器８１に対してリセットを指示する。すなわち、Ｖｉｎが光子のエネルギー帯域を区分するための臨界値より小さな場合、計数部４３は、積分器８１に対してリセットを指示する。
【００７９】
Ｖｔｈｄは、積分器８１により累積された電気信号がセンサー３１による漏れ電流又はノイズによるものであるかを判断するための臨界値である。
センサー３１による漏れ電流のサイズは、センサー３１に放射線を照射しない状態で発生するセンサー３１自体により発生した電流のサイズを測定して分かる。
このように測定された漏れ電流のサイズによってＶｔｈｄのサイズを予め設定して、積分器８１により累積された信号と比較することで、積分器８１により累積された電気信号が、放射線に含まれた光子によるものではなく、センサー３１の漏れ電流によるものであると判断できる。
【００８０】
Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈは、光子のエネルギー帯域を区分するために予め設定される電圧値であり、光子のエネルギー帯域によってセンサー３１により発生する電気信号のサイズを測定し、測定結果に基づいてＶｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈなどの電圧値を設定することで、センサー３１により検出された光子のエネルギー帯域を区分できる。
【００８１】
信号処理部８３が比較器８２の比較結果によって計数器８５に出力するデジタル信号は、次の通りである。
ＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「０」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより小さいというデジタル信号であり、
ＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより大きいというデジタル信号である。
ＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「０」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｍｉｄより小さいというデジタル信号であり、
ＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｍｉｄより大きいというデジタル信号である。
ＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「０」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さいというデジタル信号であり、
ＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｈｉｇｈより大きいというデジタル信号である。
上述した例は、「１」と「０」とで信号の大小を表現したが、逆の場合も可能であり、当業者ならば、比較結果を出力する信号は上述した場合以外にも可能であるということが分かる。
【００８２】
マルチプレクサ８４は、信号処理部８３の指示によって臨界値を変更し、比較器８２に順次に臨界値を出力する。
マルチプレクサ８４は、Ｖｔｈｄを比較器８２に出力し、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈｄより大きい場合、信号処理部８３の指示によって、Ｖｔｈ＿ｌｏｗを比較器８２に出力する。
また、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより大きい場合、信号処理部８３の指示によって、Ｖｔｈ＿ｍｉｄを比較器８２に出力する。
上述した工程は、積分器８１により累積された電気信号が比較される臨界値より大きい場合、マルチプレクサ８４がＶｔｈ＿ｈｉｇｈを出力するまで反復される。
この時、Ｖｔｈｄ、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈは、順次に大きい値を持つ。
【００８３】
計数器８５は、信号処理部８３から入力されたデジタル信号によって光子のエネルギー帯域を区分して計数する。
計数器８５は、信号処理部８３から積分器８１により累積された電気信号のサイズによるデジタル信号が入力される。
例えば、信号処理部８３から入力されたデジタル信号は、ＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「０」、ＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」、ＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「０」、ＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」、ＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「０」、ＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」でありうる。
【００８４】
計数器８５は、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒを含む。
Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、Ｖｔｈ＿ｌｏｗに対応するエネルギー帯域を持つ光子を計数し、Ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、Ｖｔｈ＿ｍｉｄに対応するエネルギー帯域を持つ光子を計数し、Ｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、Ｖｔｈ＿ｈｉｇｈに対応するエネルギー帯域を持つ光子を計数する。
【００８５】
計数器８５は、信号処理部８３からＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」が入力されれば、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数し、信号処理部８３からＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」が入力されれば、Ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数し、信号処理部８３からＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」が入力されれば、Ｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数する。
上述したように、計数器８５は、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒで信号処理部８３から、光子のエネルギー帯域を区分した結果による信号が入力されて計数する。
【００８６】
Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、デジタル計数器でありうる。
デジタル計数器は、一定のクロックを入力として所定順序に計数する回路を示す。
デジタル計数器は、カウント方向によってアップ計数器、ダウン計数器に区分できる。
例えば、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒがアップ計数器である場合、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、信号処理部８３から入力されたデジタル信号によって光子を計数する度に、数字を増加させて保存する。
例えば、計数器８５が信号処理部８３からＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」が３回入力されれば、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒでは３回計数して「３」という値を保存する。
【００８７】
図９は、図３に示した読出回路３３の一例を示す概略回路図である。
図９を参照すると、図８に示した読出回路３３の構成要素の一部を回路図として示した。したがって、以下省略された内容であっても、読出回路３３に関して以上で記述された内容は、図８の実施形態による読出回路３３にも適用される。
【００８８】
積分器９１は、増幅器９１１、キャパシタ９１２、及びスイッチ９１３などを備える。
増幅器９１１は、キャパシタ９１２及びスイッチ９１３と並列に接続される。すなわち、増幅器９１１の入力端及び出力端にキャパシタ９１２及びスイッチ９１３が接続される。増幅器９１１とキャパシタ９１２とが並列に接続されれば、積分器９１に入力された電流は、増幅器９１１の入力端の高い抵抗により増幅器９１１に入力されず、キャパシタ９１２にいずれも蓄積される。
キャパシタ９１２は、蓄積された電荷により両端に電圧差が発生する。増幅器９１１の出力端は、入力端よりキャパシタ９１２の両端に発生した電圧差程度の高い電圧を持つ。
【００８９】
キャパシタ９１２の両端の電圧Ｖ（ｔ）は、下記の数式１のように計算される。
【数１】
ここで、Ｃは、キャパシタ９１２の静電容量であり、Ｉ（τ）は、積分器９１に入力される電流を表し、Ｖ（０）は、キャパシタ９１２の初期電圧を表す。
【００９０】
マルチプレクサ９４は、臨界値の数ほどのスイッチを備え、スイッチの動作を制御して臨界値を比較器９２に出力する。
それぞれのスイッチは、回路外部から提供されるそれぞれの電圧源と接続されうる。電圧源それぞれは、Ｖｔｈｄ、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈのサイズを持つ電圧を提供する。
したがって、計数器９５の指示に応じて、マルチプレクサ９４はスイッチのうちいずれか一つのスイッチをターンオンし、スイッチがターンオンすれば、スイッチと接続された電圧源の電圧がマルチプレクサ９４から出力される。
例えば、マルチプレクサ９４の最初のスイッチがＶｔｈｄを供給する電圧源と接続された場合、最初のスイッチがターンオンすれば、マルチプレクサ９４は比較器９２にＶｔｈｄを出力する。
【００９１】
図１０は、本発明の一実施形態による光子のエネルギー帯域を区分する方法を説明するためのフローチャートである。
図１０を参照すると、本実施形態による光子のエネルギー帯域を区分する方法は、図３に示した読出回路３３で時系列的に処理される段階で構成される。
したがって、以下省略された内容であっても、読出回路３３に関して以上で記述された内容は、本実施形態による光子のエネルギー帯域を区分する方法にも適用される。読出回路３３で一つの比較器を用いた光子計数方法は、次のような段階で構成される。
【００９２】
まず、Ｓ１０１段階で、信号処理部８３は、積分器８１にリセットを指示する。
信号処理部８３のリセット指示に応じて、積分器８１はいかなる信号も累積しない初期状態になる。
次に、Ｓ１０２段階で、信号処理部８３は、マルチプレクサ８４に、比較器８２にＶｔｈｄを出力するように指示する。
【００９３】
次に、Ｓ１０３段階で、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合にＳ１０４段階に進み、「０」である場合にＳ１０２段階にもどる。
信号処理部８３が比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈｄより大きい場合であり、比較器８２から入力された比較結果が「０」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈｄより小さな場合である。
【００９４】
次に、Ｓ１０４段階で、信号処理部８３は、マルチプレクサ８４に、臨界値をＶｔｈｄからＶｔｈ＿ｌｏｗに変更するように指示する。
信号処理部８３の指示によって、マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値が変更される。
【００９５】
次に、Ｓ１０５段階で、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合にＳ１０６段階に進み、「０」である場合にＳ１０７段階に進む。
信号処理部８３が比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより大きい場合であり、比較器８２から入力された比較結果が「０」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより小さな場合である。
【００９６】
Ｓ１０６段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」という信号を出力し、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｍｉｄに変更するように指示する。
信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」という信号を出力して、計数器８５がＬｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数可能にし、マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値をＶｔｈ＿ｍｉｄに変更するように指示して、Ｓ１０８段階で、比較器８２をして、積分器８１により累積された電気信号とＶｔｈ＿ｍｉｄとを比較させる。
【００９７】
Ｓ１０７段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「０」という信号を出力し、Ｓ１０１段階にもどる。
信号処理部８３が計数器８５にＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「０」を出力する時は、計数器８５は計数しない。
【００９８】
次に、Ｓ１０８段階で、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合にＳ１０９段階に進み、「０」である場合にＳ１１０段階に進む。
信号処理部８３が比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｍｉｄより大きい場合であり、比較器８２から入力された比較結果が「０」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｍｉｄより小さな場合である。
【００９９】
Ｓ１０９段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」という信号を出力し、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｈｉｇｈに変更するように指示する。
信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」という信号を出力して、計数器８５がｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数可能にし、マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値をＶｔｈ＿ｈｉｇｈに変更するように指示して、Ｓ１１１段階で比較器８２をして、積分器８１により累積された電気信号とＶｔｈ＿ｈｉｇｈとを比較させる。
【０１００】
Ｓ１１０段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「０」という信号を出力し、Ｓ１０１段階にもどる。
信号処理部８３が計数器８５にＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「０」を出力する時は、計数器８５は計数しない。
【０１０１】
次に、Ｓ１１１段階で、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合にＳ１１２段階に進み、「０」である場合Ｓ１１３段階に進む。
信号処理部８３が比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｈｉｇｈより大きい場合であり、比較器８２から入力された比較結果が「０」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さな場合である。
【０１０２】
Ｓ１１２段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」という信号を出力し、Ｓ１０１段階にもどる。
信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」という信号を出力して、計数器８５がｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数可能にする。
Ｓ１１３段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「０」という信号を出力し、Ｓ１０１段階にもどる。
信号処理部８３が計数器８５にＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「０」を出力する時は、計数器８５は計数しない。
信号処理部８３は上述した段階を制御して、積分器８１により累積された電気信号を臨界値と順次に比較し、比較結果を計数器８５に出力する。
【０１０３】
上述した方法は、コンピュータで行われるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を用いてプログラムを動作させる汎用ディジタルコンピュータで具現できる。
また、上述した方法で使われるデータの構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にいろいろな手段を通じて記録される。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ、ラム、ＵＳＢ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）を含む。
【０１０４】
図１１は、図９に示した読出回路が計数器を共有する場合の一例を示す構成図である。
図１１は、図６の各読出回路（６１〜６４）を図９の読出回路に変更し、読出回路（１２０〜１５０）が計数器を共有する技術的特徴は、図６の場合と同様に適用できる。
したがって、以下省略された内容であっても、図６で記述された内容は図１１の実施形態にも適用される。
【０１０５】
図１１を参照すると、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の信号処理部（１２３、１３３、１４３、１５３）は、比較器（１２２、１３２、１４２、１５２）から臨界値と積分器により累積された電気信号とを比較した結果が入力されて、光子のエネルギー帯域を区分するデジタル信号を、計数器（１２４、１２５、１３４、１３５、１４４、１４５、１５４、１５５）又は第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の信号処理部（１２３、１３３、１４３、１５３）に出力する。
【０１０６】
すなわち、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の各信号処理部は、各信号処理部に備えられた読出回路の計数器で計数する場合には、該当計数器にデジタル信号を出力し、他の読出回路の計数器で計数する場合には、該当読出回路の信号処理部にデジタル信号を出力する。
例えば、第１読出回路１２０の信号処理部１２３は、比較器１２２で臨界値と積分器により累積された電気信号とを比較した結果が入力されて、第１読出回路１２０の計数器（１２４、１２５）のうちいずれか一つで計数する場合には、該当計数器にデジタル信号を出力して該当計数器が計数可能にし、第１読出回路１２０の計数器（１２４、１２５）で計数する場合でなければ、該当計数器を備える第２〜第４読出回路（１３０〜１５０）の信号処理部にデジタル信号を出力して、該当読出回路の計数器で計数可能にする。
【０１０７】
第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）は２つの計数器を備え、１つの計数器を共有する。
例えば、第１読出回路１２０は計数器（１２４、１２５）を備え、計数器１２５を第２〜第４読出回路（１３０〜１５０）と共有する。第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の計数器（１２４、１３４、１４４、１５４）は、臨界値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ５の内のいずれか一つと対応するエネルギー帯域の光子を計数でき、計数器（１２４、１３４、１４４、１５４）は同じ臨界値に対応する。
例えば、第１読出回路の計数器１２４がＶｔｈ１に対応するエネルギー帯域の光子を計数すれば、第２〜第４読出回路（１３０〜１５０）の計数器（１３４、１４４、１５４）も、Ｖｔｈ１に対応するエネルギー帯域の光子を計数する。
【０１０８】
第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の計数器（１２５、１３５、１４５、１５５）は、計数器（１２４、１３４、１４４、１５４）が対応する臨界値を除外した残りの臨界値とそれぞれ対応する。
すなわち、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の計数器（１２５、１３５、１４５、１５５）は、相異なる臨界値と対応する。
例えば、計数器（１２４、１３４、１４４、１５４）がＶｔｈ１に対応する場合、第１読出回路１２０の計数器１２５はＶｔｈ２に、第２読出回路１３０の計数器１３５はＶｔｈ３に、第３読出回路１４０の計数器１４５はＶｔｈ４に、第４読出回路１５０の計数器１５５はＶｈｔ５にそれぞれ対応する。
【０１０９】
したがって、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）に対応するセンサーから検出された光子のうち、Ｖｔｈ２に対応するエネルギー帯域の光子は、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の内の第１読出回路１２０の計数器１２５で計数し、
Ｖｔｈ３に対応するエネルギー帯域の光子は第２読出回路１３０の計数器１３５で計数し、
Ｖｔｈ４に対応するエネルギー帯域の光子は第３読出回路１４０の計数器１４５で計数し、
Ｖｔｈ５に対応するエネルギー帯域の光子は第４読出回路１５０の計数器１５５で計数する。
【０１１０】
図９に示した読出回路を用いることで、各読出回路に備えられる比較器を一つに低減させ、周辺読出回路が計数器（１２５、１３５、１４５、１５５）を共有することで、あらゆるエネルギー帯域別に計数器を備える場合に比べて計数器の個数を低減させて読出回路の小型化が可能である。
【０１１１】
図１２は、光子計数検出方法の一例を説明するためのフローチャートである。
図１２を参照すると、光子計数検出装置１１は光子のエネルギー帯域を定め、所定エネルギー帯域の光子である場合、光子が入射された画素（ピクセル）に対応する読出回路で計数し、所定エネルギー帯域の光子ではない場合、光子が入射された画素（ピクセル）の位置によって選択的に他のエネルギー帯域の光子を計数する。
【０１１２】
光子計数検出装置１１に含まれているそれぞれの読出回路は、所定エネルギー帯域の光子を計数する第１計数器を備えているので、所定エネルギー帯域の光子が入射された場合には、光子が入射されたピクセルに対応する読出回路で計数する。しかし、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子は、（Ｎ×Ｎ）読出回路の内のいずれか一つで計数するため、光子が入射された画素（ピクセル）を含む（Ｎ×Ｎ）回路に対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路のうちいずれか一つで計数する。
この時、所定エネルギー帯域は、特定エネルギー帯域の一つを意味し、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域は、所定エネルギー帯域を除外した相異なる複数のエネルギー帯域を意味する。
【０１１３】
したがって、他のエネルギー帯域は、（Ｎ×Ｎ）読出回路ごとに相異なるエネルギー帯域を意味するものであり、所定エネルギー帯域の光子ではない場合には、該当エネルギー帯域の光子を計数する（Ｎ×Ｎ）読出回路のうちいずれか一つの読出回路で該当エネルギー帯域の光子を計数する。
例えば、（Ｎ×Ｎ）読出回路は、第１臨界値〜第５臨界値に対応するエネルギー帯域の光子を計数でき、第１臨界値に対応するエネルギー帯域の光子は（Ｎ×Ｎ）読出回路いずれもで計数できるが、第２〜第５臨界値に対応するエネルギー帯域の光子は、（Ｎ×Ｎ）読出回路で分けて計数する。
すなわち、（Ｎ×Ｎ）読出回路の内のいずれか一つは、第２臨界値に対応するエネルギー帯域の光子を計数し、他の一つは、第３臨界値に対応するエネルギー帯域の光子を計数する。第４、第５臨界値に対応するエネルギー帯域の光子も、第２、第３臨界値に対応するエネルギー帯域の光子を計数する読出回路以外の読出回路でそれぞれ計数する。
【０１１４】
まず、Ｓ２１０段階で、光子計数検出装置１１は、センサーに入射された光子のエネルギー帯域を決定する。
光子計数検出装置１１は、複数の比較器を用いて複数の臨界値とセンサーにより変換された電気信号とを比較して、光子のエネルギー帯域を決定する。
すなわち、センサーにより変換された電気信号を特定の臨界値と比較して、センサーにより変換された電気信号が特定の臨界値より大きいか、または小さいという比較結果を通じて、センサーにより変換された電気信号のサイズを決定する。
このようにセンサーにより変換された電気信号のサイズを定め、定められた電気信号のサイズによってセンサーに入射された光子のエネルギー帯域が定められる。
【０１１５】
また、光子計数検出装置１１は、一つの比較器を用いて、センサーにより変換された電気信号を複数の臨界値と順次に比較して光子のエネルギー帯域を決定する。
すなわち、センサーにより変換された電気信号を一つの比較器で何回も臨界値と比較し、順次に臨界値と比較した結果、特定の臨界値間でサイズを持つことを確認してセンサーにより変換された電気信号のサイズを決定できる。定められた電気信号のサイズによって、センサーに入射された光子のエネルギー帯域は定められる。
【０１１６】
次に、Ｓ２２０段階で、光子計数検出装置１１は、Ｓ２１０段階で定められた光子のエネルギー帯域が所定エネルギー帯域であるかどうかを判断する。
もし、所定エネルギー帯域であれば、Ｓ２３０段階に進み、所定エネルギー帯域でなければ、Ｓ２４０段階に進む。
光子のエネルギー帯域が所定エネルギー帯域であるということは、センサーにより変換された電気信号が第１臨界値と比較してさらに大きいということを表す。この場合、所定エネルギー帯域は第１エネルギー帯域になる。
【０１１７】
複数の比較器を通じて光子のエネルギー帯域を決定する場合には、第１臨界値と比較する第１比較器で、センサーにより変換された電気信号が第１臨界値より大きいという比較結果が出力された場合、第１エネルギー帯域の光子であるということを表す。
また、一つの比較器を通じて光子のエネルギー帯域を決定する場合には、比較器で第１臨界値と比較した結果、センサーにより変換された電気信号が第１臨界値より大きいという比較結果が出力された場合、第１エネルギー帯域の光子であるということを表す。
第１エネルギー帯域の光子ではない場合は、複数の比較器の内の第１臨界値ではない他の臨界値と比較する比較器から結果が出力される場合を表す。また、一つの比較器を通じて比較する場合には、第１臨界値ではない他の臨界値と比較した結果が出力された場合を表す。
【０１１８】
Ｓ２３０段階で、光子計数検出装置１１は、光子が入射された画素（ピクセル）に対応する読出回路で所定エネルギー帯域の光子を計数する。
所定エネルギー帯域の光子をあらゆる読出回路で計数するため、光子が入射された画素（ピクセル）に対応する読出回路で所定エネルギー帯域の光子を計数する。
【０１１９】
Ｓ２４０段階で、光子計数検出装置１１は、光子が入射された画素（ピクセル）を含む（Ｎ×Ｎ）画素に対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路の内のいずれか一つで、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子を計数する。
他のエネルギー帯域の光子は、（Ｎ×Ｎ）読出回路の内のいずれか一つのみで計数するため、該当エネルギー帯域の光子を計数する読出回路で計数する。
したがって、光子の他のエネルギー帯域がいかなる帯域であるかが定められれば、（Ｎ×Ｎ）読出回路の内の該当エネルギー帯域の光子を計数する読出回路に、該当エネルギー帯域の光子が入力された結果を出力する。
【０１２０】
（Ｎ×Ｎ）読出回路は、所定エネルギー帯域以外に相異なるエネルギー帯域の光子を計数する。
（Ｎ×Ｎ）読出回路は、相異なるエネルギー帯域の光子を計数する計数器をそれぞれ一つずつ備え、所定エネルギー帯域を除外したあらゆるエネルギー帯域の光子を分けて計数する。
これにより、（Ｎ×Ｎ）読出回路は、所定エネルギー帯域を除外したあらゆるエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備えなくてもよいため、光子計数検出装置１１を小型化できる。
【０１２１】
上述した段階を通じて、所定エネルギー帯域の光子が入射された場合には、該当光子が入射された画素（ピクセル）に対応する読出回路で所定エネルギー帯域の光子を計数し、所定エネルギー以外の他のエネルギー帯域の光子が入射された場合には、定められたエネルギー帯域によって光子が入射されたピクセルを含む（Ｎ×Ｎ）画素に対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路のうち、定められたエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備える読出回路で光子を計数する。
【０１２２】
これにより、（Ｎ×Ｎ）読出回路は、所定エネルギー帯域の光子に対する光子計数検出結果と、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子に対する光子計数検出結果とを同時に出力できる。
所定エネルギー帯域の光子はあらゆる読出回路で計数するので、これを通じて高解像度の画像を生成でき、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子は、エネルギー帯域別に（Ｎ×Ｎ）読出回路で分けて計数するので、エネルギー帯域別光子計数検出結果を通じて複数の画像を生成し、複数の画像を通じて高コントラスト画像を生成できる。
【０１２３】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、医療画像機器の分野の、特に、Ｘ線画像撮影システムの光子計数検出装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０ 放射線発生装置
１１ 光子計数検出装置
１２ 画像生成装置
１３、１４ マルチ解像度画像
２１、３１ センサー
２２、３２ 読出チップ
２３、３３ 読出回路
３４ ボンディング
４１ 増幅器
４２ 比較部
４３ 計数部
５１〜５４、６１〜６４ 第１〜第４読出回路
３１１ Ｎ型中性領域
３１２ 空乏領域
３１３ Ｐ型中性領域
４２１〜４２３、５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２ 比較器
４３１、４３２、５１４、５１５、５２３、５３３、５４３ 計数器
５１３ 論理ゲート
６１１〜６１５、６２１〜６２５、６３１〜６３５、６４１〜６４５ 比較器
６１６、６１７、６２６、６２７、６３６、６３７、６４６、６４７ 計数器
６１８、６２８、６３８、６４８ 論理回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療画像を生成するための光子計数検出装置及び方法に関し、特に、小型化して高解像度及び高対照度画像を同時に生成することのできる光子計数検出装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を用いた医療機器が使用又は開発中にある。
放射線を用いた医療画像機器であるＸ線画像撮影システムが、アナログ方式からデジタル方式に急速に変更しつつある。このような勢いに合せて、デジタルＸ線システムの核心部品であるＸ線検出装置も非常に速く発展しつつある。
デジタルＸ線検出技術は、Ｘ線を可視光に変えた後、可視光信号を電気信号に変換して画像を生成する間接方式と、Ｘ線信号を直ちに電気信号に変換して画像を生成する直接方式とに大別できる。
【０００３】
直接方式は、一定時間の間で変化した電気信号を累積して画像信号を生成する積分方式と、入射するＸ線光子の数を計数して画像信号を生成する光子計数方式とに大別できる。
このうち、光子計数方式は、一回の撮影だけでＸ線エネルギー帯域区分の可能な画像を作ることができ、少ないＸ線露出だけで高画質の画像を得ることができる方式であり、近年、光子計数方式の高性能化の研究が課題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来のＸ線検出装置に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、光子計数検出装置を小型化して高解像度及び高対照度画像を同時に生成するための光子計数検出装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本発明による光子計数検出装置は、センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路を含む光子計数検出装置において、前記読出回路は、前記マルチ・エネルギー放射線が放射される撮影領域の画素に対応し、前記撮影領域のあらゆる画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた所定エネルギー帯域の光子を計数し、前記撮影領域の画素のうち、一部画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域の光子を計数することを特徴とする。
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明による光子計数検出方法は、センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路の内のいずれか一つの読出回路における光子計数検出方法において、前記光子のエネルギー帯域を決定する段階と、前記決定された光子のエネルギー帯域が、所定エネルギー帯域である時、前記光子が入射したピクセルに対応する読出回路で前記所定エネルギー帯域の光子を計数する段階と、前記決定された光子のエネルギー帯域が、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域である時、前記光子が入射したピクセルの位置に対応する読出回路で選択的に前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る光子計数検出装置及びその方法によれば、撮影領域のあらゆる画素（ピクセル）に対応する読出回路それぞれは、放射線に含まれた所定のエネルギー帯域の光子を計数するため、読出回路から出力された所定エネルギー帯域の光子計数検出結果に基づいて高解像度の画像を生成でき、撮影領域の画素の内の一部画素に対応する読出回路それぞれは、放射線に含まれた、所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域の光子を計数するため、光子をエネルギー帯域別に分けて計数でき、エネルギー帯域別光子計数検出結果に基づいて高対照度画像を生成できるという効果がある。
また、一つの比較器を用いてマルチ・エネルギー放射線に含まれた光子のエネルギー帯域を区分でき、光子計数検出装置を小型化でき、小型光子計数検出装置を用いて光子計数結果を出力して、高い解像度の画像を生成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による医療画像システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示した光子計数検出装置１１の一例を示す斜視図である。
【図３】図１に示した光子計数検出装置１１の一例を示す概略断面図である。
【図４】図３に示した読出回路３３の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】（２×２）区画内の読出回路が（２×２）画素内に入射された光子をエネルギー帯域別に計数することを説明するための概略ブロック図である。
【図６】図３に示した読出回路３３が計数器を共有する場合の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の光子計数検出装置を通じて生成された各画素の画像を説明するための図である。
【図８】図３に示した読出回路３３の構成の一例を示すブロック図である。
【図９】図３に示した読出回路３３の一例を示す概略回路図である。
【図１０】図８に示した読出回路が動作する方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図９に示した読出回路が計数器を共有する場合の一例を示す構成図である。
【図１２】光子計数検出方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明に係る光子計数検出装置及びその方法を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による医療画像システムの構成を示す図である。
図１を参照すると、図１に示した本発明の一実施形態による医療画像システムは、放射線発生装置１０、光子計数検出装置１１、及び画像生成装置１２を備える。
【００１１】
放射線を用いる医療画像システムは、人体などの被検体を透過したマルチ・エネルギー放射線を、センサーを通じて検出し、センサーにより検出されたマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、エネルギー帯域によって区分して計数した結果に基づいて、人体領域のマルチ解像度画像１３、１４を生成する。
【００１２】
マルチ・エネルギー放射線が照射された被検体の種類、密度又は放射線のエネルギー帯域によって、被検体が放射線を吸収する程度は異なる。
例えば、骨はＸ線を多く吸収し、逆に筋肉などは、骨に比べてＸ線を多く吸収しない。
したがって、放射線発生装置１０で発生した放射線に含まれる光子は、骨を透過した場合と、他の人体組織を透過した場合とで検出される光子の数が互いに異なる。
【００１３】
また、放射線発生装置１０で発生した放射線に含まれる光子のエネルギー帯域によって、骨を透過した場合と、他の人体組織を透過した場合とで検出される光子のエネルギー帯域別数は互いに異なる。
画像生成装置１２は、撮影領域の各画素（ピクセル）に対応する光子計数検出装置１１で、光子それぞれをエネルギー帯域別に区分して計数し、計数した結果を用いて人体組織を鮮明に区分するＸ線画像を生成する。
【００１４】
放射線発生装置１０は、放射線を発生させて患者に照射する。
放射線発生装置１０から発生する放射線は、超音波、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、Ｘ線、及び中性子線など色々なものになりうる。ただし、一般的に放射線とは、電離現象を起こして人体に害になるＸ線を意味し得る。発明の容易な説明のために、Ｘ線を例として説明するが、Ｘ線以外の放射線でも本発明が具現できるということは、当業者ならば理解できるであろう。
【００１５】
光子計数検出装置１１は、放射線を用いて被検体を撮影しようとする撮影領域に対応し、撮影領域の各画素に対応する読出回路を含んでいる。
光子計数検出装置１１は、それぞれの読出回路で計数した結果を画像生成装置１２に出力するため、同じ撮影領域内に画素の数を増加させるほど、画素に対応する読出チップの読出回路が多くなるので、画像生成装置１２は、高解像度の画像を生成できる。また、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を複数のエネルギー帯域に区分して計数することで、マルチ・エネルギー画像を通じて高コントラストの画像を生成できる。
【００１６】
画像生成装置１２で生成される高解像度画像は、非常に小さな病変を検出でき、マルチ・エネルギー画像の画像処理技法を用いて生成した高コントラスト画像は、柔組織間の区分が可能である。
例えば、Ｘ線を用いた乳癌検診など分野では、数十μｍサイズの石灰化の検出が要求されるため、高解像度の画像が必須であるが、相対的に周辺組織とのコントラスト比が高いので、高コントラストの画像は必ずしも必要なものではない。
【００１７】
これとは逆に、Ｍａｓｓ（腫ようなどの塊り）の場合、周辺の柔組織との区分のためには高コントラストの画像が必須であるが、相対的にサイズが大きいため、高解像度の画像が必ずしも必要なものではない。したがって、画像生成装置１２で高解像度画像及び高コントラスト画像を１回の放射線撮影を通じて生成して、小さなサイズの病変及びｍａｓｓを同時に検出できる。
【００１８】
光子計数検出装置１１の最も大きい技術的問題のうち一つは、高解像度のための小型読出回路を具現することである。
読出チップ内にアレイ状に含まれる読出回路は、対応する単位センサーから入力された電気信号を光子のエネルギー帯域別に区分して計数した結果を、画像生成装置１２に出力する。
単位センサーは、センサーの一定領域に該当し、単位出力端を通じて、対応する読出チップ内の読出回路で検出された光子による電気信号を出力する。
【００１９】
読出回路で単位センサーから入力された電気信号を読み出す方法には、電荷蓄積方式と光子計数型方式とがある。
電荷蓄積方式は、電荷蓄積用キャパシタを用いる方式であり、一定の時間中に発生した電気信号をキャパシタに蓄積して、Ａ／Ｄ変換器を通じて読み出す方式である。この方式は、光子のエネルギー帯域に関係なくあらゆる帯域の光子により発生する電気信号が蓄積されるので、光子のエネルギー帯域別に区分してデジタル信号に変換することが不可能である。
【００２０】
一方、光子計数型方式の読出回路は、光子を検出する単位センサーから入力された電気信号を、任意の臨界値と比較して「１」又は「０」のデジタル信号を出力し、計数器で「１」が何回出たかを計数してデジタル形態にデータを出力する。
光子計数型方式は、単一光子により信号が発生する度に、比較器を通じて予め定められた臨界値と比較して計数する方式を使用する。
光子計数検出装置１１は、光子計数型方式を用いた読出回路を具現して、各単位センサーから検出された光子を、単位センサーに対応する読出回路でエネルギー帯域別に区分して計数する。
【００２１】
図２は、図１に示した光子計数検出装置１１の一例を示す斜視図である。
図２を参照すると、光子計数検出装置１１は、センサー２１、及び読出チップ２２を備える。
センサー２１は、人体などの被検体を透過したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を検出し、検出した光子を電気信号に変換して、光子が検出された領域に対応する読出チップ２２の読出回路２３に、センサー２１の単位出力端を通じてその電気信号を出力する。センサー２１は撮影領域に対応し、撮影領域の各画素に対応するセンサー２１の一定領域を単位センサーという。単位センサーは入射した光子を電気信号に変換して、単位センサーに対応する単位出力端を通じて電気信号を出力する。
【００２２】
読出チップ２２は、撮影領域及びセンサー２１に対応し、撮影領域の各画素に対応する読出回路２３を備える。
したがって、撮影領域のサイズが定められれば、これに対応する読出チップ２２のサイズも定められる。もし、同じ撮影領域が複数の画素に分割されるためには、各画素に対応する読出回路２３も小さくならねばならないため、撮影領域の画素に対応する読出回路２３を小型化することが要求される。
読出回路２３を小型化して同じ撮影領域を複数の画素に分割すれば、同じ撮影領域を通じて高解像度の画像を生成できる。
【００２３】
図３は、図１に示した光子計数検出装置１１の一例を示す概略断面図である。
図３を参照すると、光子計数検出装置１１は、センサー３１、及び読出チップ３２を備える。
センサー３１は、光子を検出して電気信号に変換し、変換された電気信号をボンディング３４を通じて、センサーの各領域に対応する読出チップ３２の読出回路３３に出力する。
【００２４】
センサー３１は、光子がセンサー３１の空乏領域３１２に入射すれば、電子−正孔対を発生させ、電子−正孔対は、電界の影響でＮ型中性領域３１１とＰ型中性領域３１３とに引かれて外部に電流が流れるようになる。
例えば、センサー３１にマルチ・エネルギーＸ線（放射線）が入射すれば、センサー３１は、入射したマルチ・エネルギーＸ線（放射線）に含まれた光子のエネルギー帯域によって異なるサイズの電気信号を発生させ、発生した電気信号を、センサー３１の各領域に対応するＰ型中性領域３１３を通じて、読出チップ３２の読出回路３３に出力する。
Ｐ型中性領域３１３は、センサー３１の単位センサーに対応する単位出力端であり、センサー３１は、撮影領域の各画素に対応する単位センサーで光子を検出すれば、単位出力端を通じて電気信号を読出チップ３２の各読出回路３３に出力する。
【００２５】
センサー３１は、入射したマルチ・エネルギーＸ線（放射線）に含まれる光子のエネルギー帯域によって相異なる大きさの電気信号を発生させ、センサー３１に入射したマルチ・エネルギーＸ線（放射線）に含まれる光子の数に対応して電気信号を発生させる。
センサー３１は、光子が入射されれば電気信号を発生させ、発生した電気信号間には時間間隔が存在する。発生した電気信号間の時間間隔は、光子計数検出装置１１から入力された電気信号を通じて光子のエネルギー帯域を区分するのに十分な時間でありうる。ただし、センサー３１で発生した電気信号が、光子計数検出装置１１で区分して検出できないほどに短い時間間隔を持つ場合がありうるが、このような場合が発生する確率は非常に低いため、全体画像の生成に及ぼす影響は微小である。
【００２６】
図３では、センサー３１がＮ型中性領域３１１、空乏領域３１２及びＰ型中性領域３１３を含む場合を一例として示したが、これに限定されず、光子を検出する多様なセンサーが用いられるということは、当業者ならば理解できるであろう。
また、図３を通じて、センサー３１と読出チップ３２とがボンディング３４で接続されている場合を例としたが、センサー３１と読出チップ３２とはボンディング３４だけでなく、蒸着などの方法を通じて接続されうる。
【００２７】
読出チップ３２は、センサー３１の各領域に対応する読出回路３３のアレイで形成されており、読出回路３３は、センサー３１から入力した光子による電気信号を通じて、センサー３１に入射された光子のエネルギー帯域を区分して計数し、計数したデータを画像生成装置１２に出力する。
読出チップ３２は、撮影領域に対応するサイズを持ち、読出チップに含まれたそれぞれの読出回路３３は、撮影領域のそれぞれの画素に対応する。したがって、高解像度の画像を生成するためには、同じ撮影領域内に複数の画素が含まれねばならないため、各画素に対応する読出回路３３の小型化が要求される。画像生成装置１２が撮影領域の各画素に対して生成する画像は、撮影領域の各画素に対応する読出回路３３で光子を計数した結果に基づいて生成される。
【００２８】
読出回路３３は、センサー３１に入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子のエネルギー帯域を区分し、区分した結果によって光子のエネルギー帯域を表すデジタル信号を出力して、光子をエネルギー帯域別に計数する。
読出回路３３は、対応する単位センサーから電気信号が入力されれば、予め設定した臨界値と比較して、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子をエネルギー帯域別に区分して計数する。
例えば、読出回路３３は、対応する単位センサーから入力された電気信号を予め設定した臨界値と比較した結果、単位センサーから入力された電気信号が予め設定した臨界値より大きい場合、これに対応する計数器で光子を計数して、光子のエネルギー帯域を区分して計数できる。
【００２９】
ボンディング３４は、センサー３１と読出チップ３２のそれぞれの読出回路３３とを接続して、読出回路３３に対応するセンサー３１の領域で発生した電気信号を読出チップ３２の読出回路３３に移動させる。
図３では、センサー３１と読出チップ３２の読出回路３３とを接続する方式として、ボンディング３４を例として示したが、センサー３１と読出チップ３２の読出回路３３とを接続する方式は、読出チップ３２上にセンサー３１を、半導体工程を通じて蒸着する方式を使用してもよく、ボンディング及び蒸着などの方式に限定されないということは、当業者ならば理解できるであろう。
【００３０】
図４は、図３に示した読出回路３３の構成の一例を示すブロック図である。
図４を参照すると、読出回路３３は、増幅器４１、比較部４２、及び計数部４３を備える。
増幅器４１は、センサー３１から検出された光子を変換した電気信号が入力されて増幅し、増幅された電気信号を比較部４２に出力する。
【００３１】
比較部４２は、比較器４２１〜比較器４２３を備え、増幅器４１により増幅された電気信号を入力して、各比較器で予め設定した臨界値と比較して、比較結果を計数部４３に出力する。
比較部４２の比較器４２１〜比較器４２３は臨界値と対応し、比較器４２１は、臨界値Ｖｔｈ１と増幅器４１により増幅された電気信号とを比較し、比較器４２２は、臨界値Ｖｔｈ２と増幅器４１により増幅された電気信号とを比較し、比較器４２３は、臨界値ＶｔｈＮと増幅器４１により増幅された電気信号とを比較する。
【００３２】
図４では、比較器を３つのみ示したが、比較部４２は、臨界値の数ほどの比較器を備える。
Ｖｔｈ１〜ＶｔｈＮは、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子をエネルギー帯域別に区分するための臨界値である。
例えば、Ｖｔｈ１〜ＶｔｈＮを順次に大きい電圧値として予め設定するが、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子が持つエネルギー帯域を区分できるサイズの電圧値に設定できる。
すなわち、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子により発生する電気信号のサイズを予め測定し、測定された電気信号を区分できるサイズの電圧値を、Ｖｔｈ１〜ＶｔｈＮに設定できる。
【００３３】
各比較器は、臨界値と増幅器４１により増幅された電気信号とを比較した結果を計数器に出力する。
例えば、増幅器４１により増幅された電気信号がＶｔｈ１より大きい場合、比較器４２１は、「１」を計数器４３１に出力でき、逆の場合、比較器４２１は、「０」を計数器４３１に出力するか、または何の出力もしない。
比較器４２２、４２３も、上述した例と同じく動作する。当業者ならば、比較部４２が比較結果を出力する信号は、上述した場合以外にも可能であるということが理解できるであろう。
【００３４】
計数部４３は、計数器４３１、４３２を備え、比較部４２から比較結果が入力されて、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子をエネルギー帯域別に区分して計数し、計数した結果を画像生成装置１２に出力する。
計数器４３１、４３２は、比較器（４２１〜４２３）の内のいずれか一つから比較結果が入力され、計数器４３１と計数器４３２とは、相異なる比較器から比較結果が入力される。
例えば、計数器４３１が比較器４２１から比較結果が入力されれば、計数器４３２は、比較器４２２から比較結果が入力されうる。ただし、計数器４３１は、読出回路３３に含まれた比較器４２１から比較結果が入力されるが、計数器４３２は、読出回路３３に含まれた比較器４２２及び読出回路３３を備える周辺読出回路に含まれた比較器から比較結果が入力される。これに関しては図５を通じて詳細に説明する。
【００３５】
図５は、（２×２）区画内の読出回路が（２×２）画素内に入射された光子をエネルギー帯域別に計数することを説明するための概略ブロック図である。
図５では、（２×２）区画内の読出回路が、所定エネルギー帯域及び所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子を計数することを説明するために、読出回路を簡略に示す図面であり、読出回路に含まれる増幅器を省略して示し、比較器も各読出回路ごとに２個の比較器のみ含むように示した。
【００３６】
論理ゲート５１３が第１読出回路５１のみに含まれているよう示しているが、これは、比較器が２つである場合を、一例として挙げて理解を手伝うために簡略に表現したためであり、図６のように、論理ゲートは、第２〜第５読出回路（５２〜５４）にも含まれうる。
また、撮影領域が複数の（２×２）区画に区切られ、光子計数検出装置１１は、（２×２）画素に対応する（２×２）読出回路を含む。
したがって、以下で（２×２）読出回路の動作は、読出回路が（Ｎ×Ｎ）に区切られた場合、（Ｎ×Ｎ）読出回路にも同様に適用される。
【００３７】
第１〜第４読出回路（５１〜５４）は、所定エネルギー帯域及び所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子を計数する。
各読出回路は、所定エネルギー帯域の光子を計数する第１計数器を備える。
すなわち、第１〜第４読出回路（５１〜５４）は、比較器（５１１、５２１、５３１、５４１）の比較結果を用いて、各読出回路で所定エネルギー帯域の光子を計数する。
また、第１読出回路５１は計数器５１５を備え、第１〜第４読出回路（５１〜５４）に入力された比較結果を通じて、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子を計数する。
【００３８】
すなわち、第１〜第４読出回路（５１〜５４）に対応する（２×２）画素に入射された第２エネルギー帯域の光子は、いずれも第１読出回路５１の計数器５１５で計数する。
したがって、計数結果だけで第２エネルギー帯域の光子が（２×２）画素に入射されたことが分かるが、どの画素に入射されたかは分からない。また、第２エネルギー帯域の光子を計数した結果で生成される画像は、あらゆる読出回路ごとに出力された第１エネルギー帯域の光子計数結果を用いて生成される画像に比べて、（２×２）読出回路の内の一つのみから出力された第２エネルギー帯域の光子計数結果を用いて生成されるので、１／４解像度を持つ。
すなわち、第２エネルギー帯域に対応する画像は、（２×２）画素に対し同じ画像が生成される。
【００３９】
第１読出回路５１の計数器５１５は、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）で比較した結果に基づいて計数する。
比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）は、増幅器４１により増幅された電気信号と臨界値Ｖｔｈ２を比較する。
第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）は、比較した結果を第１読出回路５１の計数器５１５に出力する。
【００４０】
例えば、第１読出回路５１の計数器５１５は、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）から、増幅器４１により増幅された電気信号がＶｔｈ２より大きいという信号（前記例では「１」）が２回入力された場合、２回計数できる。ここで、Ｖｔｈ１は、比較器（５１１、５２１、５３１、５４１）で増幅器４１により増幅された電気信号と比較する臨界値であり、Ｖｔｈ２は、比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）で増幅器４１により増幅された電気信号と比較する臨界値である。
【００４１】
第１読出回路５１は、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）から信号が入力されて、演算結果を出力する論理回路を含む。
論理回路が第１読出回路５１に含まれる場合、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）は、第１読出回路５１の論理回路に比較結果を出力する。論理回路は、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＯＲなどの論理演算を行う論理ゲートであり、複数の論理ゲートで構成された電子回路でありうる。
例えば、論理回路がＯＲゲートである場合、第１読出回路５１の計数器５１５は、第１〜第４読出回路（５１〜５４）の比較器（５１２、５２２、５３２、５４２）の内の一つ以上から入力された信号が「１」である場合に計数できる。
【００４２】
図５のように、第１〜第４読出回路（５１〜５４）は、第１読出回路５１に備えられた計数器５１５を共有するため、第２〜第４読出回路（５２〜５４）は、１個の計数器（５２３、５３３、５４３）のみを備える。したがって、読出回路が２個の計数器を備える場合に比べて読出回路を小型化することができる。
また、小型化した読出回路を用いて、読出回路に対応する撮影領域の画素のサイズを縮めることができるので、同じ撮影領域を複数の画素に分割でき、各画素に対する光子計数結果を用いて高解像度の画像を生成できる。
【００４３】
画像生成装置１２は、撮影領域の各画素ごとに光子をエネルギー帯域別に取得した光子計数データを通じて、高コントラストの画像を生成できる。
すなわち、画像生成装置１２は、光子計数装置１１から光子をエネルギー帯域別に計数した結果が入力され、計数結果を用いてエネルギー帯域別画像を生成できる。
画像生成装置１２は、エネルギー帯域別に生成された画像を用いて高コントラストの画像を生成する。すなわち、同じ人体部位を透過した光子であってもエネルギー帯域によって透過程度が異なるため、他のエネルギー帯域の光子の透過程度を用いて高コントラストの画像を生成できる。
【００４４】
したがって、第１読出回路５１に備えられた計数器５１５を共有して光子計数検出装置１１を小型化し、各読出回路から出力された第１エネルギー帯域の光子計数結果を用いて高解像度の画像を生成できる。
また、（２×２）画素に入射された第２エネルギー帯域の光子を第１読出回路５１の計数器５１５を通じて計数した結果、及び第１エネルギー帯域の光子計数結果を用いてエネルギー帯域別光子データを取得することで、画像生成装置１２は高コントラストの画像を生成できる。
【００４５】
図５では、各読出回路に比較器が２つである場合を例として説明したが、各読出回路に比較器が２つ以上あってもよい。
各読出回路に比較器が４つ備えられ、各読出回路ごとに２つの計数器を備える場合を例として説明する。
この場合、第１読出回路５１では、増幅器４１により増幅された電気信号と臨界値Ｖｔｈ２との比較結果を用いて第２エネルギー帯域の光子を計数し、第２読出回路５２では、増幅器４１により増幅された電気信号と臨界値Ｖｔｈ３との比較結果を用いて第２エネルギー帯域の光子を計数する。
【００４６】
図６は、図３に示した読出回路が計数器を共有する場合の一例を示す回路図である。
図６を参照すると、第１〜第４読出回路（６１〜６４）は２個の計数器を備え、計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）を共有して、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１１〜６１５、６２１〜６２５、６３１〜６３５、６４１〜６４５）に対応する計数器（６１６、６１７、６２６、６２７、６３６、６３７、６４６、６４７）で計数する。
【００４７】
第１読出回路６１の計数器６１７は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）から比較結果が入力されて計数し、第２読出回路６２の計数器６２７は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１３、６２３、６３３、６４３）から比較結果が入力されて計数する。第３読出回路６３の計数器６３７は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１４、６２４、６３４、６４４）から比較結果が入力されて計数し、第４読出回路６４の計数器６４７は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１５、６２５、６３５、６４５）から比較結果が入力されて計数する。
【００４８】
第１〜第４読出回路（６１〜６４）は、比較器から信号が入力されて計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）に演算結果を出力する論理回路を含む。
論理回路は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器から信号が入力されて論理演算を行う電子回路である。
例えば、第１読出回路６１は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）から信号を入力されて、論理演算結果を第１読出回路６１の計数器６１７に出力する論理回路を含む。
【００４９】
論理回路が第１読出回路６１に含まれる場合、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）は、第１読出回路６１の論理回路６１８に比較結果を出力し、論理回路６１８は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）から比較結果が入力されて論理演算を行い、第１読出回路６１の計数器６１７に論理演算結果を出力する。
例えば、論理回路６１８がＯＲゲートである場合、論理回路６１８は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）の比較器（６１２、６２２、６３２、６４２）の内の一つ以上から「１」（増幅器により増幅された電気信号が第２臨界値より大きい場合）が入力されれば、 第１読出回路６１の計数器６１７に「１」を出力する。
【００５０】
図６の場合、４つの隣接した読出回路（６１〜６４）が計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）を共有する場合を例として表現したが、Ｎ個の隣接した読出回路が計数器を共有してもよい。
Ｎ個の隣接した読出回路が計数器を共有すれば、各読出回路は（Ｎ＋１）個の比較器を備え、（Ｎ＋１）個の比較器の内のいずれか一つを通じて、高解像度画像を生成するための所定エネルギー帯域の光子計数結果を出力し、光子の所定エネルギー帯域を計数する計数器以外の計数器を通じては、高コントラスト画像を生成するための所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子計数結果を出力する。
【００５１】
この時、他のエネルギー帯域は、各読出回路ごとに異なるエネルギー帯域を意味する。
したがって、他のエネルギー帯域はいずれもＮ個のエネルギー帯域であり、Ｎ個の隣接した読出回路は、相異なるエネルギー帯域の光子を計数する。
各読出回路は、（Ｎ＋１）個の比較器の内のいずれか一つの比較器から比較結果が入力されて計数する計数器を備えるため、画像生成装置１２は、あらゆる読出回路から特定エネルギー帯域の光子を計数した結果が入力されて、高解像度の画像を生成できる。
【００５２】
一方、Ｎ個の読出回路は、相異なるエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備えるため、画像生成装置１２は、相異なる領域のエネルギー帯域の光子を計数した結果が入力されてエネルギー帯域別画像を生成できる。
したがって、あらゆる画素であらゆるエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備えず、それぞれの読出回路ごとに相異なるエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備えるため、読出回路のサイズを縮めることができる。読出回路のサイズが縮まれば、読出回路に対応する画像の画素のサイズも縮めることができるため、高解像度の画像を生成できる。
【００５３】
図６の場合、４つの読出回路が計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）を共有するため、あらゆる比較器ごとに計数器を連結しなくてもよいので、計数器の数を低減させられる。計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）が計数した結果を通じて生成された画像は、計数器（６１６、６２６、６３６、６４６）が計数した結果を通じて生成された画像の１／４の解像度を持つ。
例えば、第１読出回路６１の計数器６１７で光子の第２エネルギー帯域を計数した結果は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）に対応する撮影領域の画素に入射された光子に対する結果であるため、画像生成装置１２は、第１〜第４読出回路（６１〜６４）に対応する回路に画像を生成する時、第１読出回路６１の計数器６１７で光子の第２エネルギー帯域を計数した結果に基づいて画像を生成する。
【００５４】
したがって、４つの画素で同じ画像が生成されるため、１つの画素ごとに画像を生成する時より解像度が１／４に低くなる。
共有した計数器（６１７、６２７、６３７、６４７）を通じて相異なるエネルギー帯域の光子を計数した結果を出力するため、画像生成装置１２は、１／４の解像度を持つ４つの画像を生成でき、４つの画像を用いて高コントラストの画像を生成できる。
すなわち、４つの画像は光子のエネルギー帯域別画像であるので、エネルギー帯域別に人体の組織に対する透過程度が相異なって異なる画像が生成され、かかる特性を分析して画像生成装置１２は高コントラストの画像を生成できる。
【００５５】
したがって、図６のような読出回路を構成することで、画像生成装置１２は、あらゆる読出回路から所定エネルギー帯域の光子計数結果が入力されて高解像度の画像を生成し、計数器を共有する読出回路ごとに相異なるエネルギー帯域の光子計数結果が入力されてエネルギー帯域別画像を生成し、エネルギー帯域別画像を用いて高コントラストの画像を生成できる。
【００５６】
画像生成装置１２は、それぞれの読出回路から所定エネルギー帯域の光子計数結果が入力されて、それぞれの読出回路に対応する画素ごとに画像を生成する。
また、画像生成装置１２は、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子計数結果が入力されて、計数器を共有している読出回路に対応する撮影領域の画素全体に画像を生成する。
すなわち、画像生成装置１２は、一つの読出回路から所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子計数結果が入力されるが、複数の読出回路に対応する撮影領域の画素全体に同じ画像を生成する。
【００５７】
図７は、本発明の光子計数検出結果を用いて生成された各画素の画像を説明するための図である。
図７を参照すると、画像生成装置１２が（２×２）画素に画像を生成する一例を表したものであり、各画素に記載された第１〜第５画像は、画像生成装置１２が各画素に生成する画像を表す。
【００５８】
光子計数検出装置１１の各読出回路は、画像生成に用いられる光子計数検出結果を画像生成装置１２に出力し、画像生成装置１２は、読出回路から入力された光子計数検出データを用いてそれぞれの画素に医療画像を生成する。
図７を参照すると、画像生成装置１２は、あらゆる読出回路から所定エネルギー帯域の光子計数検出結果が入力されて、あらゆる画素で単一エネルギー帯域の第１画像を生成する。
また、画像生成装置１２は、読出回路から第２〜第５エネルギー帯域の光子計数検出結果が入力されて、各エネルギー帯域別画像（第２〜第５画像）を生成する。
【００５９】
すなわち、第２〜第５エネルギー帯域に対して（２×２）読出回路がエネルギー帯域別に分けて計数し、画像生成装置１２は、（２×２）読出回路から計数した結果が入力されて、（２×２）読出回路に対応する（２×２）全体画素に画像を生成する。
例えば、光子計数検出装置１１は、第２エネルギー帯域の光子が撮影領域の（２×２）画素に入射すれば、（２×２）画素に対応する（２×２）読出回路の内のいずれか一つの読出回路で（２×２）画素に入射された第２エネルギー帯域の光子を計数し、その結果を画像生成装置１２に出力する。
【００６０】
画像生成装置１２は、入力された光子計数結果に基づいて、第２エネルギー帯域の画像である第２画像を（２×２）画素に生成する。すなわち、（２×２）読出回路の内のいずれか一つの読出回路で第２エネルギー帯域の光子を計数するが、生成される画像は、（２×２）読出回路に対応する（２×２）画素全体に生成される。
したがって、（２×２）画素の各画素に生成される画像はいずれも同一であるため、（２×２）画素それぞれに別途の画像を生成する時の１／４解像度を持つ。
上記では第２画像が生成される工程を説明し、第２画像の生成工程と同じく第３〜第５画像も生成され、第３〜第５画像も１／４解像度を持つ。
すなわち、画像生成装置１２が生成する１画像はフル解像度画像であるが、第２〜第５画像は１／４解像度画像である。
【００６１】
画像生成装置１２は、生成された第２〜第５画像を用いて高コントラストの画像を生成できる。
同じ人体の組織を透過した放射線であっても、放射線のエネルギー帯域によって透過される程度は相異なる。
したがって、エネルギー帯域別に生成された画像は、同じ人体の組織を透過しても相異なる画像が生成される。このようにエネルギー帯域別に相異なる画像を分析した結果に基づいて、画像生成装置１２はコントラストの高い画像を生成できる。
【００６２】
図８は、図３に示した読出回路３３の構成の一例を示すブロック図である。
図８を参照すると、読出回路３３は、積分器８１、比較器８２、信号処理部８３、マルチプレクサ８４、及び計数器８５を備える。
【００６３】
積分器８１は、センサー３１から検出された光子を変換した電気信号が入力されて累積し、累積された電気信号を比較器８２に出力する。
積分器８１は、信号処理部８３からリセット指示が入力されるまでセンサー３１から入力される電気信号を累積し、信号処理部８３からリセット指示が入力されれば、電気信号を累積する前の状態に戻す。
積分器８１は、出力端で累積された電気信号による電圧値を、リセット指示があるまでは維持するため、比較器８２に一定の電圧値を出力し続ける。したがって、積分器８１はパルス形態の信号ではない、ＤＣ電圧のようにサイズの一定な形態の信号を出力する。
【００６４】
比較器８２は、積分器８１により累積された電気信号とマルチプレクサ８４から入力された臨界値とのサイズを比較して、その比較結果を信号処理部８３に出力する。
臨界値は、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子のエネルギー帯域を少なくとも２つ以上に区分するために予め定められたサイズの電圧値である。
したがって、比較する臨界値が多いほど、光子のエネルギー帯域を細密に分けて検出できる。
【００６５】
比較器８２が信号処理部８３に出力する比較結果は、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より大きいか、または臨界値が積分器８１により累積された電気信号より大きいということである。
例えば、比較器８２は、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より大きい場合、信号処理部８３に「１」を出力し、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より小さな場合、信号処理部８３に「０」を出力する。
上記では累積された信号が臨界値より大きい場合に、信号処理部８３に「１」を伝達することを例として挙げて説明したが、逆の場合も可能である。
【００６６】
比較器８２は、積分器８１から入力された電気信号と、マルチプレクサ８４から入力された臨界値とを順次に比較する。
比較器８２は、積分器８１から入力された電気信号と、マルチプレクサ８４から入力された臨界値とを比較し、比較結果を信号処理部８３に出力する。比較器８２は、マルチプレクサ８４から入力された臨界値が変更されれば、変更された臨界値と積分器８１から入力された電気信号とを再び比較し、その比較結果を信号処理部８３に出力する。比較器８２は、臨界値が変更される度に比較した結果を順次に計数部４３に出力する。
したがって、積分器８１により累積された電気信号を順次に臨界値と比較して、一つの比較器のみでも積分器８１により累積された電気信号のサイズを区分できる。
【００６７】
積分器８１の出力端で累積された電気信号による電圧値が維持されるため、比較器８２は、積分器８１から電圧値を入力され続けて、パルス信号が入力される時に比べて動作速度が速くなくても、積分器８１から入力された電気信号とマルチプレクサ８４から入力される臨界値とを順次に比較できる。
すなわち、パルス信号が入力される時には、比較器はパルス信号が一定電圧値以下に落ちる前に比較を終了せねばならないため、速い動作を必要とする。
しかし、積分器８１は、累積された電気信号による電圧を信号処理部８３のリセット指示があるまでは維持するため、比較器８２は、積分器８１から累積された電気信号による電圧が入力され続け、これを用いて臨界値と順次に比較できる。
動作速度が速い比較器は、動作速度が相対的に遅い比較器に比べて大きい電流を必要とするため、電力消費が激しい。比較器８２は、積分器８１から電圧を入力され続けるため動作速度が速くなくてもよいので、小さな電流で動作する比較器で具現して電力消費を低減させうる。
【００６８】
信号処理部８３は、比較器８２で臨界値と積分器８１により累積された電気信号とを順次に比較した結果が入力されて、マルチ・エネルギー放射線に含まれる光子のエネルギー帯域を区分するデジタル信号を計数器８５に出力する。
比較器８２の比較結果、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より大きい場合、信号処理部８３はマルチプレクサ８４に、マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値を変更するように指示し、これに対応するデジタル信号を計数器８５に出力する。
【００６９】
もし、臨界値を変更した後で比較した結果、積分器８１により累積された電気信号が変更された臨界値より大きい場合、上述した工程を繰り返す。
マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値を変更する時には、臨界値の大きさ順に順次に変更する。
もし、臨界値を変更した後で比較した結果、積分器８１により累積された電気信号が変更された臨界値より小さな場合、信号処理部８３は、これに対応するデジタル信号を計数器８５に出力する。
積分器８１により累積された電気信号が変更された臨界値よりさらに小さな場合、信号処理部８３は積分器８１にリセットを指示し、マルチプレクサ８４に最小臨界値を出力するように指示する。
【００７０】
信号処理部８３は、積分器８１により累積された電気信号と臨界値とを比較した結果が比較器８２から入力される。
比較器８２から入力される比較結果は、積分器８１により累積された電気信号と臨界値のうち、積分器８１により累積された電気信号が大きいか、または臨界値が大きいということを表す。
例えば、信号処理部８３は、積分器８１により累積された電気信号が臨界値より大きい場合、比較器８２から「１」が入力され、累積された信号が臨界値より小さな場合、比較器８２から「０」が入力される。
上記では累積された信号が臨界値より大きい場合に、信号処理部８３が比較器８２から「１」を伝達することを例として挙げて説明したが、逆の場合も可能である。
【００７１】
信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が、積分器８１により累積された電気信号とどのような臨界値とを比較した結果であるかによって、それに対応するデジタル信号を計数器８５に出力する。
信号処理部８３は、積分器８１により累積された電気信号が光子のエネルギー帯域に対応する臨界値より小さな場合、該当臨界値より小さいということを表すデジタル信号を計数器８５に出力し、積分器８１により累積された電気信号が光子のエネルギー帯域に対応する臨界値より大きい場合、該当臨界値より大きいということを表すデジタル信号を計数器８５に出力する。
すなわち、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果がどのような臨界値と比較した結果であるかが、マルチプレクサ８４の制御により分かり、光子のエネルギー帯域に対応する臨界値との比較結果をデジタル信号を通じて計数器８５に出力する。
【００７２】
信号処理部８３は、積分器８１に対してリセットすることを指示して、積分器８１により累積された電気信号を除去する。
すなわち、上述した比較工程を通じて積分器８１により累積された電気信号のサイズが確認されれば、次に積分器８１に入力される電気信号を新たに累積するために、信号処理部８３は積分器８１に対してリセットを指示する。
【００７３】
例えば、積分器８１により累積された電気信号をＶｉｎ、マルチプレクサ８４から出力される臨界値を順次にＶｔｈｄ、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、Ｖｔｈ＿ｈｉｇｈとする時、Ｖｔｈｄは、センサー３１による漏れ電流又はノイズに対応するサイズの最小臨界値であり、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈは、光子のエネルギー帯域に対応する臨界値である。
【００７４】
ＶｉｎがＶｔｈｄより小さな場合には、Ｖｉｎがセンサー３１による漏れ電流又はノイズであるか、又は光子による電気信号であるかが確認できないため、信号処理部８３は、積分器８１に入力される電気信号を累積し続けられるように積分器８１にリセット指示をせず、マルチプレクサ８４にも臨界値を変更せよという指示をしない。
ＶｉｎがＶｔｈｄより大きい場合には、Ｖｉｎが光子による電気信号でありうるため、信号処理部８３は、積分器８１にリセット指示をせず、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈｄからＶｔｈ＿ｌｏｗに変更することを指示し、比較器８２がＶｉｎとＶｔｈｄ＿ｌｏｗとを比較可能にする。
【００７５】
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｌｏｗより小さな場合には、信号処理部８３は、Ｖｉｎをセンサー３１による漏れ電流又はノイズと判断し、信号処理部８３は、積分器８１にリセット指示をし、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈｄに変更することを指示して、比較器８２が次のＶｉｎとＶｔｈｄとを比較可能にする。
また、この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｌｏｗより小さいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｌｏｗより大きい場合には、Ｖｉｎが光子による電気信号であるため、信号処理部８３は、積分器８１にリセット指示をせず、マルチプレクサ８４に、臨界値をＶｔｈ＿ｌｏｗからＶｔｈ＿ｍｉｄに変更することを指示して、比較器８２がＶｉｎとＶｔｈ＿ｍｉｄとを比較可能にする。また、この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｌｏｗより大きいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
【００７６】
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｍｉｄより小さな場合には、信号処理部８３は、積分器８１にリセット指示をし、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｍｉｄからＶｔｈｄに変更することを指示する。この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｍｉｄより小さいというデジタル信号を計数部４３に出力する。
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｍｉｄより大きい場合には、信号処理部８３は積分器８１にリセット指示をせず、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｍｉｄからＶｔｈ＿ｈｉｇｈに変更することを指示し、比較器８２がＶｉｎとＶｔｈ＿ｈｉｇｈとを比較可能にする。この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｍｉｄより大きいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
【００７７】
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さな場合には、信号処理部８３は積分器８１にリセット指示をし、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｈｉｇｈからＶｔｈｄに変更することを指示する。この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
ＶｉｎがＶｔｈ＿ｈｉｇｈより大きい場合には、信号処理部８３は積分器８１にリセット指示をし、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｈｉｇｈからＶｔｈｄに変更することを指示する。この場合、信号処理部８３は、ＶｉｎがＶｔｈ＿ｈｉｇｈより大きいというデジタル信号を計数器８５に出力する。
【００７８】
ここで、Ｖｔｈｄ、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈは、順次に大きい値を表す。
すなわち、ＶｔｈｄはＶｔｈ＿ｌｏｗより小さく、Ｖｔｈ＿ｌｏｗはＶｔｈ＿ｍｉｄより小さく、Ｖｔｈ＿ｍｉｄはＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さい。
Ｖｔｈｄは臨界値のうち最小値である。上述した一例では、臨界値が４つである場合を説明したが、臨界値がＮ個である場合にも、最小臨界値であるＶｔｈｄより小さな場合を除いて残り臨界値と順次に比較した結果、Ｖｉｎが残りの臨界値より小さな場合、計数部４３は積分器８１に対してリセットを指示する。すなわち、Ｖｉｎが光子のエネルギー帯域を区分するための臨界値より小さな場合、計数部４３は、積分器８１に対してリセットを指示する。
【００７９】
Ｖｔｈｄは、積分器８１により累積された電気信号がセンサー３１による漏れ電流又はノイズによるものであるかを判断するための臨界値である。
センサー３１による漏れ電流のサイズは、センサー３１に放射線を照射しない状態で発生するセンサー３１自体により発生した電流のサイズを測定して分かる。
このように測定された漏れ電流のサイズによってＶｔｈｄのサイズを予め設定して、積分器８１により累積された信号と比較することで、積分器８１により累積された電気信号が、放射線に含まれた光子によるものではなく、センサー３１の漏れ電流によるものであると判断できる。
【００８０】
Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈは、光子のエネルギー帯域を区分するために予め設定される電圧値であり、光子のエネルギー帯域によってセンサー３１により発生する電気信号のサイズを測定し、測定結果に基づいてＶｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈなどの電圧値を設定することで、センサー３１により検出された光子のエネルギー帯域を区分できる。
【００８１】
信号処理部８３が比較器８２の比較結果によって計数器８５に出力するデジタル信号は、次の通りである。
ＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「０」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより小さいというデジタル信号であり、
ＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより大きいというデジタル信号である。
ＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「０」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｍｉｄより小さいというデジタル信号であり、
ＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｍｉｄより大きいというデジタル信号である。
ＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「０」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さいというデジタル信号であり、
ＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｈｉｇｈより大きいというデジタル信号である。
上述した例は、「１」と「０」とで信号の大小を表現したが、逆の場合も可能であり、当業者ならば、比較結果を出力する信号は上述した場合以外にも可能であるということが分かる。
【００８２】
マルチプレクサ８４は、信号処理部８３の指示によって臨界値を変更し、比較器８２に順次に臨界値を出力する。
マルチプレクサ８４は、Ｖｔｈｄを比較器８２に出力し、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈｄより大きい場合、信号処理部８３の指示によって、Ｖｔｈ＿ｌｏｗを比較器８２に出力する。
また、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより大きい場合、信号処理部８３の指示によって、Ｖｔｈ＿ｍｉｄを比較器８２に出力する。
上述した工程は、積分器８１により累積された電気信号が比較される臨界値より大きい場合、マルチプレクサ８４がＶｔｈ＿ｈｉｇｈを出力するまで反復される。
この時、Ｖｔｈｄ、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈは、順次に大きい値を持つ。
【００８３】
計数器８５は、信号処理部８３から入力されたデジタル信号によって光子のエネルギー帯域を区分して計数する。
計数器８５は、信号処理部８３から積分器８１により累積された電気信号のサイズによるデジタル信号が入力される。
例えば、信号処理部８３から入力されたデジタル信号は、ＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「０」、ＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」、ＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「０」、ＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」、ＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「０」、ＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」でありうる。
【００８４】
計数器８５は、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒを含む。
Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、Ｖｔｈ＿ｌｏｗに対応するエネルギー帯域を持つ光子を計数し、Ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、Ｖｔｈ＿ｍｉｄに対応するエネルギー帯域を持つ光子を計数し、Ｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、Ｖｔｈ＿ｈｉｇｈに対応するエネルギー帯域を持つ光子を計数する。
【００８５】
計数器８５は、信号処理部８３からＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」が入力されれば、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数し、信号処理部８３からＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」が入力されれば、Ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数し、信号処理部８３からＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」が入力されれば、Ｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数する。
上述したように、計数器８５は、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒで信号処理部８３から、光子のエネルギー帯域を区分した結果による信号が入力されて計数する。
【００８６】
Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、デジタル計数器でありうる。
デジタル計数器は、一定のクロックを入力として所定順序に計数する回路を示す。
デジタル計数器は、カウント方向によってアップ計数器、ダウン計数器に区分できる。
例えば、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒがアップ計数器である場合、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、ｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒ、及びｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒは、信号処理部８３から入力されたデジタル信号によって光子を計数する度に、数字を増加させて保存する。
例えば、計数器８５が信号処理部８３からＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」が３回入力されれば、Ｌｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒでは３回計数して「３」という値を保存する。
【００８７】
図９は、図３に示した読出回路３３の一例を示す概略回路図である。
図９を参照すると、図８に示した読出回路３３の構成要素の一部を回路図として示した。したがって、以下省略された内容であっても、読出回路３３に関して以上で記述された内容は、図８の実施形態による読出回路３３にも適用される。
【００８８】
積分器９１は、増幅器９１１、キャパシタ９１２、及びスイッチ９１３などを備える。
増幅器９１１は、キャパシタ９１２及びスイッチ９１３と並列に接続される。すなわち、増幅器９１１の入力端及び出力端にキャパシタ９１２及びスイッチ９１３が接続される。増幅器９１１とキャパシタ９１２とが並列に接続されれば、積分器９１に入力された電流は、増幅器９１１の入力端の高い抵抗により増幅器９１１に入力されず、キャパシタ９１２にいずれも蓄積される。
キャパシタ９１２は、蓄積された電荷により両端に電圧差が発生する。増幅器９１１の出力端は、入力端よりキャパシタ９１２の両端に発生した電圧差程度の高い電圧を持つ。
【００８９】
キャパシタ９１２の両端の電圧Ｖ（ｔ）は、下記の数式１のように計算される。
【数１】
ここで、Ｃは、キャパシタ９１２の静電容量であり、Ｉ（τ）は、積分器９１に入力される電流を表し、Ｖ（０）は、キャパシタ９１２の初期電圧を表す。
【００９０】
マルチプレクサ９４は、臨界値の数ほどのスイッチを備え、スイッチの動作を制御して臨界値を比較器９２に出力する。
それぞれのスイッチは、回路外部から提供されるそれぞれの電圧源と接続されうる。電圧源それぞれは、Ｖｔｈｄ、Ｖｔｈ＿ｌｏｗ、Ｖｔｈ＿ｍｉｄ、及びＶｔｈ＿ｈｉｇｈのサイズを持つ電圧を提供する。
したがって、計数器９５の指示に応じて、マルチプレクサ９４はスイッチのうちいずれか一つのスイッチをターンオンし、スイッチがターンオンすれば、スイッチと接続された電圧源の電圧がマルチプレクサ９４から出力される。
例えば、マルチプレクサ９４の最初のスイッチがＶｔｈｄを供給する電圧源と接続された場合、最初のスイッチがターンオンすれば、マルチプレクサ９４は比較器９２にＶｔｈｄを出力する。
【００９１】
図１０は、本発明の一実施形態による光子のエネルギー帯域を区分する方法を説明するためのフローチャートである。
図１０を参照すると、本実施形態による光子のエネルギー帯域を区分する方法は、図３に示した読出回路３３で時系列的に処理される段階で構成される。
したがって、以下省略された内容であっても、読出回路３３に関して以上で記述された内容は、本実施形態による光子のエネルギー帯域を区分する方法にも適用される。読出回路３３で一つの比較器を用いた光子計数方法は、次のような段階で構成される。
【００９２】
まず、Ｓ１０１段階で、信号処理部８３は、積分器８１にリセットを指示する。
信号処理部８３のリセット指示に応じて、積分器８１はいかなる信号も累積しない初期状態になる。
次に、Ｓ１０２段階で、信号処理部８３は、マルチプレクサ８４に、比較器８２にＶｔｈｄを出力するように指示する。
【００９３】
次に、Ｓ１０３段階で、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合にＳ１０４段階に進み、「０」である場合にＳ１０２段階にもどる。
信号処理部８３が比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈｄより大きい場合であり、比較器８２から入力された比較結果が「０」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈｄより小さな場合である。
【００９４】
次に、Ｓ１０４段階で、信号処理部８３は、マルチプレクサ８４に、臨界値をＶｔｈｄからＶｔｈ＿ｌｏｗに変更するように指示する。
信号処理部８３の指示によって、マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値が変更される。
【００９５】
次に、Ｓ１０５段階で、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合にＳ１０６段階に進み、「０」である場合にＳ１０７段階に進む。
信号処理部８３が比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより大きい場合であり、比較器８２から入力された比較結果が「０」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｌｏｗより小さな場合である。
【００９６】
Ｓ１０６段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」という信号を出力し、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｍｉｄに変更するように指示する。
信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「１」という信号を出力して、計数器８５がＬｏｗ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数可能にし、マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値をＶｔｈ＿ｍｉｄに変更するように指示して、Ｓ１０８段階で、比較器８２をして、積分器８１により累積された電気信号とＶｔｈ＿ｍｉｄとを比較させる。
【００９７】
Ｓ１０７段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「０」という信号を出力し、Ｓ１０１段階にもどる。
信号処理部８３が計数器８５にＯＵＴ＿ｌｏｗ＝「０」を出力する時は、計数器８５は計数しない。
【００９８】
次に、Ｓ１０８段階で、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合にＳ１０９段階に進み、「０」である場合にＳ１１０段階に進む。
信号処理部８３が比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｍｉｄより大きい場合であり、比較器８２から入力された比較結果が「０」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｍｉｄより小さな場合である。
【００９９】
Ｓ１０９段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」という信号を出力し、マルチプレクサ８４に臨界値をＶｔｈ＿ｈｉｇｈに変更するように指示する。
信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「１」という信号を出力して、計数器８５がｍｉｄ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数可能にし、マルチプレクサ８４から比較器８２に出力する臨界値をＶｔｈ＿ｈｉｇｈに変更するように指示して、Ｓ１１１段階で比較器８２をして、積分器８１により累積された電気信号とＶｔｈ＿ｈｉｇｈとを比較させる。
【０１００】
Ｓ１１０段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「０」という信号を出力し、Ｓ１０１段階にもどる。
信号処理部８３が計数器８５にＯＵＴ＿ｍｉｄ＝「０」を出力する時は、計数器８５は計数しない。
【０１０１】
次に、Ｓ１１１段階で、信号処理部８３は、比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合にＳ１１２段階に進み、「０」である場合Ｓ１１３段階に進む。
信号処理部８３が比較器８２から入力された比較結果が「１」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｈｉｇｈより大きい場合であり、比較器８２から入力された比較結果が「０」である場合は、積分器８１により累積された電気信号がＶｔｈ＿ｈｉｇｈより小さな場合である。
【０１０２】
Ｓ１１２段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」という信号を出力し、Ｓ１０１段階にもどる。
信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「１」という信号を出力して、計数器８５がｈｉｇｈ＿ｃｏｕｎｔｅｒで計数可能にする。
Ｓ１１３段階で、信号処理部８３は、計数器８５にＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「０」という信号を出力し、Ｓ１０１段階にもどる。
信号処理部８３が計数器８５にＯＵＴ＿ｈｉｇｈ＝「０」を出力する時は、計数器８５は計数しない。
信号処理部８３は上述した段階を制御して、積分器８１により累積された電気信号を臨界値と順次に比較し、比較結果を計数器８５に出力する。
【０１０３】
上述した方法は、コンピュータで行われるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を用いてプログラムを動作させる汎用ディジタルコンピュータで具現できる。
また、上述した方法で使われるデータの構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にいろいろな手段を通じて記録される。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ、ラム、ＵＳＢ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）を含む。
【０１０４】
図１１は、図９に示した読出回路が計数器を共有する場合の一例を示す構成図である。
図１１は、図６の各読出回路（６１〜６４）を図９の読出回路に変更し、読出回路（１２０〜１５０）が計数器を共有する技術的特徴は、図６の場合と同様に適用できる。
したがって、以下省略された内容であっても、図６で記述された内容は図１１の実施形態にも適用される。
【０１０５】
図１１を参照すると、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の信号処理部（１２３、１３３、１４３、１５３）は、比較器（１２２、１３２、１４２、１５２）から臨界値と積分器により累積された電気信号とを比較した結果が入力されて、光子のエネルギー帯域を区分するデジタル信号を、計数器（１２４、１２５、１３４、１３５、１４４、１４５、１５４、１５５）又は第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の信号処理部（１２３、１３３、１４３、１５３）に出力する。
【０１０６】
すなわち、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の各信号処理部は、各信号処理部に備えられた読出回路の計数器で計数する場合には、該当計数器にデジタル信号を出力し、他の読出回路の計数器で計数する場合には、該当読出回路の信号処理部にデジタル信号を出力する。
例えば、第１読出回路１２０の信号処理部１２３は、比較器１２２で臨界値と積分器により累積された電気信号とを比較した結果が入力されて、第１読出回路１２０の計数器（１２４、１２５）のうちいずれか一つで計数する場合には、該当計数器にデジタル信号を出力して該当計数器が計数可能にし、第１読出回路１２０の計数器（１２４、１２５）で計数する場合でなければ、該当計数器を備える第２〜第４読出回路（１３０〜１５０）の信号処理部にデジタル信号を出力して、該当読出回路の計数器で計数可能にする。
【０１０７】
第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）は２つの計数器を備え、１つの計数器を共有する。
例えば、第１読出回路１２０は計数器（１２４、１２５）を備え、計数器１２５を第２〜第４読出回路（１３０〜１５０）と共有する。第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の計数器（１２４、１３４、１４４、１５４）は、臨界値Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ５の内のいずれか一つと対応するエネルギー帯域の光子を計数でき、計数器（１２４、１３４、１４４、１５４）は同じ臨界値に対応する。
例えば、第１読出回路の計数器１２４がＶｔｈ１に対応するエネルギー帯域の光子を計数すれば、第２〜第４読出回路（１３０〜１５０）の計数器（１３４、１４４、１５４）も、Ｖｔｈ１に対応するエネルギー帯域の光子を計数する。
【０１０８】
第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の計数器（１２５、１３５、１４５、１５５）は、計数器（１２４、１３４、１４４、１５４）が対応する臨界値を除外した残りの臨界値とそれぞれ対応する。
すなわち、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の計数器（１２５、１３５、１４５、１５５）は、相異なる臨界値と対応する。
例えば、計数器（１２４、１３４、１４４、１５４）がＶｔｈ１に対応する場合、第１読出回路１２０の計数器１２５はＶｔｈ２に、第２読出回路１３０の計数器１３５はＶｔｈ３に、第３読出回路１４０の計数器１４５はＶｔｈ４に、第４読出回路１５０の計数器１５５はＶｈｔ５にそれぞれ対応する。
【０１０９】
したがって、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）に対応するセンサーから検出された光子のうち、Ｖｔｈ２に対応するエネルギー帯域の光子は、第１〜第４読出回路（１２０〜１５０）の内の第１読出回路１２０の計数器１２５で計数し、
Ｖｔｈ３に対応するエネルギー帯域の光子は第２読出回路１３０の計数器１３５で計数し、
Ｖｔｈ４に対応するエネルギー帯域の光子は第３読出回路１４０の計数器１４５で計数し、
Ｖｔｈ５に対応するエネルギー帯域の光子は第４読出回路１５０の計数器１５５で計数する。
【０１１０】
図９に示した読出回路を用いることで、各読出回路に備えられる比較器を一つに低減させ、周辺読出回路が計数器（１２５、１３５、１４５、１５５）を共有することで、あらゆるエネルギー帯域別に計数器を備える場合に比べて計数器の個数を低減させて読出回路の小型化が可能である。
【０１１１】
図１２は、光子計数検出方法の一例を説明するためのフローチャートである。
図１２を参照すると、光子計数検出装置１１は光子のエネルギー帯域を定め、所定エネルギー帯域の光子である場合、光子が入射された画素（ピクセル）に対応する読出回路で計数し、所定エネルギー帯域の光子ではない場合、光子が入射された画素（ピクセル）の位置によって選択的に他のエネルギー帯域の光子を計数する。
【０１１２】
光子計数検出装置１１に含まれているそれぞれの読出回路は、所定エネルギー帯域の光子を計数する第１計数器を備えているので、所定エネルギー帯域の光子が入射された場合には、光子が入射されたピクセルに対応する読出回路で計数する。しかし、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子は、（Ｎ×Ｎ）読出回路の内のいずれか一つで計数するため、光子が入射された画素（ピクセル）を含む（Ｎ×Ｎ）回路に対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路のうちいずれか一つで計数する。
この時、所定エネルギー帯域は、特定エネルギー帯域の一つを意味し、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域は、所定エネルギー帯域を除外した相異なる複数のエネルギー帯域を意味する。
【０１１３】
したがって、他のエネルギー帯域は、（Ｎ×Ｎ）読出回路ごとに相異なるエネルギー帯域を意味するものであり、所定エネルギー帯域の光子ではない場合には、該当エネルギー帯域の光子を計数する（Ｎ×Ｎ）読出回路のうちいずれか一つの読出回路で該当エネルギー帯域の光子を計数する。
例えば、（Ｎ×Ｎ）読出回路は、第１臨界値〜第５臨界値に対応するエネルギー帯域の光子を計数でき、第１臨界値に対応するエネルギー帯域の光子は（Ｎ×Ｎ）読出回路いずれもで計数できるが、第２〜第５臨界値に対応するエネルギー帯域の光子は、（Ｎ×Ｎ）読出回路で分けて計数する。
すなわち、（Ｎ×Ｎ）読出回路の内のいずれか一つは、第２臨界値に対応するエネルギー帯域の光子を計数し、他の一つは、第３臨界値に対応するエネルギー帯域の光子を計数する。第４、第５臨界値に対応するエネルギー帯域の光子も、第２、第３臨界値に対応するエネルギー帯域の光子を計数する読出回路以外の読出回路でそれぞれ計数する。
【０１１４】
まず、Ｓ２１０段階で、光子計数検出装置１１は、センサーに入射された光子のエネルギー帯域を決定する。
光子計数検出装置１１は、複数の比較器を用いて複数の臨界値とセンサーにより変換された電気信号とを比較して、光子のエネルギー帯域を決定する。
すなわち、センサーにより変換された電気信号を特定の臨界値と比較して、センサーにより変換された電気信号が特定の臨界値より大きいか、または小さいという比較結果を通じて、センサーにより変換された電気信号のサイズを決定する。
このようにセンサーにより変換された電気信号のサイズを定め、定められた電気信号のサイズによってセンサーに入射された光子のエネルギー帯域が定められる。
【０１１５】
また、光子計数検出装置１１は、一つの比較器を用いて、センサーにより変換された電気信号を複数の臨界値と順次に比較して光子のエネルギー帯域を決定する。
すなわち、センサーにより変換された電気信号を一つの比較器で何回も臨界値と比較し、順次に臨界値と比較した結果、特定の臨界値間でサイズを持つことを確認してセンサーにより変換された電気信号のサイズを決定できる。定められた電気信号のサイズによって、センサーに入射された光子のエネルギー帯域は定められる。
【０１１６】
次に、Ｓ２２０段階で、光子計数検出装置１１は、Ｓ２１０段階で定められた光子のエネルギー帯域が所定エネルギー帯域であるかどうかを判断する。
もし、所定エネルギー帯域であれば、Ｓ２３０段階に進み、所定エネルギー帯域でなければ、Ｓ２４０段階に進む。
光子のエネルギー帯域が所定エネルギー帯域であるということは、センサーにより変換された電気信号が第１臨界値と比較してさらに大きいということを表す。この場合、所定エネルギー帯域は第１エネルギー帯域になる。
【０１１７】
複数の比較器を通じて光子のエネルギー帯域を決定する場合には、第１臨界値と比較する第１比較器で、センサーにより変換された電気信号が第１臨界値より大きいという比較結果が出力された場合、第１エネルギー帯域の光子であるということを表す。
また、一つの比較器を通じて光子のエネルギー帯域を決定する場合には、比較器で第１臨界値と比較した結果、センサーにより変換された電気信号が第１臨界値より大きいという比較結果が出力された場合、第１エネルギー帯域の光子であるということを表す。
第１エネルギー帯域の光子ではない場合は、複数の比較器の内の第１臨界値ではない他の臨界値と比較する比較器から結果が出力される場合を表す。また、一つの比較器を通じて比較する場合には、第１臨界値ではない他の臨界値と比較した結果が出力された場合を表す。
【０１１８】
Ｓ２３０段階で、光子計数検出装置１１は、光子が入射された画素（ピクセル）に対応する読出回路で所定エネルギー帯域の光子を計数する。
所定エネルギー帯域の光子をあらゆる読出回路で計数するため、光子が入射された画素（ピクセル）に対応する読出回路で所定エネルギー帯域の光子を計数する。
【０１１９】
Ｓ２４０段階で、光子計数検出装置１１は、光子が入射された画素（ピクセル）を含む（Ｎ×Ｎ）画素に対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路の内のいずれか一つで、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子を計数する。
他のエネルギー帯域の光子は、（Ｎ×Ｎ）読出回路の内のいずれか一つのみで計数するため、該当エネルギー帯域の光子を計数する読出回路で計数する。
したがって、光子の他のエネルギー帯域がいかなる帯域であるかが定められれば、（Ｎ×Ｎ）読出回路の内の該当エネルギー帯域の光子を計数する読出回路に、該当エネルギー帯域の光子が入力された結果を出力する。
【０１２０】
（Ｎ×Ｎ）読出回路は、所定エネルギー帯域以外に相異なるエネルギー帯域の光子を計数する。
（Ｎ×Ｎ）読出回路は、相異なるエネルギー帯域の光子を計数する計数器をそれぞれ一つずつ備え、所定エネルギー帯域を除外したあらゆるエネルギー帯域の光子を分けて計数する。
これにより、（Ｎ×Ｎ）読出回路は、所定エネルギー帯域を除外したあらゆるエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備えなくてもよいため、光子計数検出装置１１を小型化できる。
【０１２１】
上述した段階を通じて、所定エネルギー帯域の光子が入射された場合には、該当光子が入射された画素（ピクセル）に対応する読出回路で所定エネルギー帯域の光子を計数し、所定エネルギー以外の他のエネルギー帯域の光子が入射された場合には、定められたエネルギー帯域によって光子が入射されたピクセルを含む（Ｎ×Ｎ）画素に対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路のうち、定められたエネルギー帯域の光子を計数する計数器を備える読出回路で光子を計数する。
【０１２２】
これにより、（Ｎ×Ｎ）読出回路は、所定エネルギー帯域の光子に対する光子計数検出結果と、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子に対する光子計数検出結果とを同時に出力できる。
所定エネルギー帯域の光子はあらゆる読出回路で計数するので、これを通じて高解像度の画像を生成でき、所定エネルギー帯域を除外した他のエネルギー帯域の光子は、エネルギー帯域別に（Ｎ×Ｎ）読出回路で分けて計数するので、エネルギー帯域別光子計数検出結果を通じて複数の画像を生成し、複数の画像を通じて高コントラスト画像を生成できる。
【０１２３】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は、医療画像機器の分野の、特に、Ｘ線画像撮影システムの光子計数検出装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１２５】
１０ 放射線発生装置
１１ 光子計数検出装置
１２ 画像生成装置
１３、１４ マルチ解像度画像
２１、３１ センサー
２２、３２ 読出チップ
２３、３３ 読出回路
３４ ボンディング
４１ 増幅器
４２ 比較部
４３ 計数部
５１〜５４、６１〜６４ 第１〜第４読出回路
３１１ Ｎ型中性領域
３１２ 空乏領域
３１３ Ｐ型中性領域
４２１〜４２３、５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１、５４２ 比較器
４３１、４３２、５１４、５１５、５２３、５３３、５４３ 計数器
５１３ 論理ゲート
６１１〜６１５、６２１〜６２５、６３１〜６３５、６４１〜６４５ 比較器
６１６、６１７、６２６、６２７、６３６、６３７、６４６、６４７ 計数器
６１８、６２８、６３８、６４８ 論理回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路を含む光子計数検出装置において、
前記読出回路は、前記マルチ・エネルギー放射線が放射される撮影領域の画素に対応し、
前記撮影領域のあらゆる画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた所定エネルギー帯域の光子を計数し、
前記撮影領域の画素のうち、一部画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域の光子を計数することを特徴とする光子計数検出装置。
【請求項２】
前記読出回路は、（Ｎ×Ｎ）（Ｎは、自然数）画素に対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路に区切られ、
前記（Ｎ×Ｎ）読出回路それぞれは、前記所定エネルギー帯域の光子を計数する第１計数器と、
前記少なくとも一つの他のエネルギー帯域の内のいずれか一つのエネルギー帯域の光子を計数する第２計数器とを含み、
前記第２計数器は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路ごとに相異なるエネルギー帯域の光子を計数することを特徴とする請求項１に記載の光子計数検出装置。
【請求項３】
前記（Ｎ×Ｎ）読出回路それぞれは、前記センサーにより変換された電気信号を複数の臨界値と比較する比較部をさらに含み、
前記第１計数器は、前記比較部の第１比較器から前記臨界値の内の第１臨界値との比較結果を入力して計数し、
前記第２計数器は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路の比較部の第２比較器から前記臨界値の内の第２臨界値との比較結果を入力して計数することを特徴とする請求項２に記載の光子計数検出装置。
【請求項４】
前記第２計数器は、前記センサーにより変換された電気信号が前記第２臨界値との比較結果より大きいという比較結果が入力された時、計数を行うことを特徴とする請求項３に記載の光子計数検出装置。
【請求項５】
前記第２臨界値との比較結果を入力して論理演算を行い、第２計数器に演算結果を出力する論理回路をさらに備え、
前記第２計数器は、前記論理回路の論理演算結果を入力して計数することを特徴とする請求項３に記載の光子計数検出装置。
【請求項６】
前記論理回路は、ＯＲゲートであることを特徴とする請求項５に記載の光子計数検出装置。
【請求項７】
前記（Ｎ×Ｎ）読出回路それぞれは、前記センサーにより変換された電気信号を入力して累積する積分器と、
前記積分器により累積された電気信号を、複数の臨界値の内のいずれか一つと比較する比較器と、
前記比較結果によって前記臨界値を順次に変更することを指示し、前記変更された臨界値それぞれに対して、前記比較器から順次に入力された比較結果を用いて、光子のエネルギー帯域を区分するデジタル信号を出力する信号処理部とをさらに備え、
前記第１計数器は、前記信号処理部から前記臨界値の内の第１臨界値との比較結果に基づいた前記デジタル信号を入力して光子を計数し、
前記第２計数器は、前記信号処理部から、前記臨界値の内の第２臨界値との比較結果に基づいた前記デジタル信号を入力して光子を計数することを特徴とする請求項２に記載の光子計数検出装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路の信号処理部から前記第２臨界値との比較結果を受けて、前記第２計数器に出力することを特徴とする請求項７に記載の光子計数検出装置。
【請求項９】
前記信号処理部は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路の信号処理部からの前記第２臨界値との比較結果を用いて、論理演算を実行し、前記第２計数器に演算結果を出力することを特徴とする請求項７に記載の光子計数検出装置。
【請求項１０】
前記論理演算は、ＯＲ演算であることを特徴とする請求項９に記載の光子計数検出装置。
【請求項１１】
センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路の内のいずれか一つの読出回路における光子計数検出方法において、
前記光子のエネルギー帯域を決定する段階と、
前記決定された光子のエネルギー帯域が、所定エネルギー帯域である時、前記光子が入射したピクセルに対応する読出回路で前記所定エネルギー帯域の光子を計数する段階と、
前記決定された光子のエネルギー帯域が、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域である時、前記光子が入射したピクセルの位置に対応する読出回路で選択的に前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階とを有することを特徴とする光子計数検出方法。
【請求項１２】
前記読出回路は、（Ｎ×Ｎ）ピクセルに対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路に区切られ、
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記光子が入射したピクセルの位置が、（Ｎ×Ｎ）読出回路の第１位置ならば、前記他のエネルギー帯域の光子を計数し、
前記光子が入射したピクセルの位置が、（Ｎ×Ｎ）読出回路の第２位置ならば、前記第２位置に対応する読出回路に前記光子のエネルギー帯域の決定結果を出力することを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１３】
前記光子のエネルギー帯域を決定する段階は、前記センサーにより変換された電気信号を複数の臨界値と比較する段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１４】
前記所定エネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記臨界値の内の第１臨界値との比較結果に基づいて実行されることを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１５】
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記臨界値の内の第２臨界値との比較結果に基づいて実行されることを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１６】
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路から前記第２臨界値との比較結果を入力して、論理演算を行った結果に基づいて行われることを特徴とする請求項１４に記載の光子計数検出方法。
【請求項１７】
前記論理演算は、ＯＲ演算であることを特徴とする請求項１６に記載の光子計数検出方法。
【請求項１８】
前記光子のエネルギー帯域を決定する段階は、前記センサーにより変換された電気信号を入力して累積する段階と、
前記累積された電気信号を複数の臨界値の内のいずれか一つと比較する段階と、
前記比較結果によって前記臨界値を順次に変更することを指示し、前記変更された臨界値それぞれに対して前記比較結果を用いて光子のエネルギー帯域を区分する段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１９】
前記所定エネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記累積された電気信号が前記臨界値の内の第１臨界値より大きい場合、実行されることを特徴とする請求項１８に記載の光子計数検出方法。
【請求項２０】
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記累積された電気信号が前記臨界値の内の第２臨界値より大きい場合、実行されることを特徴とする請求項１８に記載の光子計数検出方法。
【請求項２１】
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路から前記臨界値の内の第２臨界値との比較結果を入力して、論理演算を行った結果に基づいて行われることを特徴とする請求項１８に記載の光子計数検出方法。
【請求項１】
センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路を含む光子計数検出装置において、
前記読出回路は、前記マルチ・エネルギー放射線が放射される撮影領域の画素に対応し、
前記撮影領域のあらゆる画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた所定エネルギー帯域の光子を計数し、
前記撮影領域の画素のうち、一部画素に対応する読出回路それぞれは、前記マルチ・エネルギー放射線に含まれた、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域の光子を計数することを特徴とする光子計数検出装置。
【請求項２】
前記読出回路は、（Ｎ×Ｎ）（Ｎは、自然数）画素に対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路に区切られ、
前記（Ｎ×Ｎ）読出回路それぞれは、前記所定エネルギー帯域の光子を計数する第１計数器と、
前記少なくとも一つの他のエネルギー帯域の内のいずれか一つのエネルギー帯域の光子を計数する第２計数器とを含み、
前記第２計数器は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路ごとに相異なるエネルギー帯域の光子を計数することを特徴とする請求項１に記載の光子計数検出装置。
【請求項３】
前記（Ｎ×Ｎ）読出回路それぞれは、前記センサーにより変換された電気信号を複数の臨界値と比較する比較部をさらに含み、
前記第１計数器は、前記比較部の第１比較器から前記臨界値の内の第１臨界値との比較結果を入力して計数し、
前記第２計数器は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路の比較部の第２比較器から前記臨界値の内の第２臨界値との比較結果を入力して計数することを特徴とする請求項２に記載の光子計数検出装置。
【請求項４】
前記第２計数器は、前記センサーにより変換された電気信号が前記第２臨界値との比較結果より大きいという比較結果が入力された時、計数を行うことを特徴とする請求項３に記載の光子計数検出装置。
【請求項５】
前記第２臨界値との比較結果を入力して論理演算を行い、第２計数器に演算結果を出力する論理回路をさらに備え、
前記第２計数器は、前記論理回路の論理演算結果を入力して計数することを特徴とする請求項３に記載の光子計数検出装置。
【請求項６】
前記論理回路は、ＯＲゲートであることを特徴とする請求項５に記載の光子計数検出装置。
【請求項７】
前記（Ｎ×Ｎ）読出回路それぞれは、前記センサーにより変換された電気信号を入力して累積する積分器と、
前記積分器により累積された電気信号を、複数の臨界値の内のいずれか一つと比較する比較器と、
前記比較結果によって前記臨界値を順次に変更することを指示し、前記変更された臨界値それぞれに対して、前記比較器から順次に入力された比較結果を用いて、光子のエネルギー帯域を区分するデジタル信号を出力する信号処理部とをさらに備え、
前記第１計数器は、前記信号処理部から前記臨界値の内の第１臨界値との比較結果に基づいた前記デジタル信号を入力して光子を計数し、
前記第２計数器は、前記信号処理部から、前記臨界値の内の第２臨界値との比較結果に基づいた前記デジタル信号を入力して光子を計数することを特徴とする請求項２に記載の光子計数検出装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路の信号処理部から前記第２臨界値との比較結果を受けて、前記第２計数器に出力することを特徴とする請求項７に記載の光子計数検出装置。
【請求項９】
前記信号処理部は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路の信号処理部からの前記第２臨界値との比較結果を用いて、論理演算を実行し、前記第２計数器に演算結果を出力することを特徴とする請求項７に記載の光子計数検出装置。
【請求項１０】
前記論理演算は、ＯＲ演算であることを特徴とする請求項９に記載の光子計数検出装置。
【請求項１１】
センサーに入射したマルチ・エネルギー放射線に含まれる光子を、複数のエネルギー帯域に区分して計数する複数の読出回路の内のいずれか一つの読出回路における光子計数検出方法において、
前記光子のエネルギー帯域を決定する段階と、
前記決定された光子のエネルギー帯域が、所定エネルギー帯域である時、前記光子が入射したピクセルに対応する読出回路で前記所定エネルギー帯域の光子を計数する段階と、
前記決定された光子のエネルギー帯域が、前記所定エネルギー帯域を除外した少なくとも一つの他のエネルギー帯域である時、前記光子が入射したピクセルの位置に対応する読出回路で選択的に前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階とを有することを特徴とする光子計数検出方法。
【請求項１２】
前記読出回路は、（Ｎ×Ｎ）ピクセルに対応する（Ｎ×Ｎ）読出回路に区切られ、
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記光子が入射したピクセルの位置が、（Ｎ×Ｎ）読出回路の第１位置ならば、前記他のエネルギー帯域の光子を計数し、
前記光子が入射したピクセルの位置が、（Ｎ×Ｎ）読出回路の第２位置ならば、前記第２位置に対応する読出回路に前記光子のエネルギー帯域の決定結果を出力することを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１３】
前記光子のエネルギー帯域を決定する段階は、前記センサーにより変換された電気信号を複数の臨界値と比較する段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１４】
前記所定エネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記臨界値の内の第１臨界値との比較結果に基づいて実行されることを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１５】
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記臨界値の内の第２臨界値との比較結果に基づいて実行されることを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１６】
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路から前記第２臨界値との比較結果を入力して、論理演算を行った結果に基づいて行われることを特徴とする請求項１４に記載の光子計数検出方法。
【請求項１７】
前記論理演算は、ＯＲ演算であることを特徴とする請求項１６に記載の光子計数検出方法。
【請求項１８】
前記光子のエネルギー帯域を決定する段階は、前記センサーにより変換された電気信号を入力して累積する段階と、
前記累積された電気信号を複数の臨界値の内のいずれか一つと比較する段階と、
前記比較結果によって前記臨界値を順次に変更することを指示し、前記変更された臨界値それぞれに対して前記比較結果を用いて光子のエネルギー帯域を区分する段階とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の光子計数検出方法。
【請求項１９】
前記所定エネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記累積された電気信号が前記臨界値の内の第１臨界値より大きい場合、実行されることを特徴とする請求項１８に記載の光子計数検出方法。
【請求項２０】
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記累積された電気信号が前記臨界値の内の第２臨界値より大きい場合、実行されることを特徴とする請求項１８に記載の光子計数検出方法。
【請求項２１】
前記他のエネルギー帯域の光子を計数する段階は、前記（Ｎ×Ｎ）読出回路から前記臨界値の内の第２臨界値との比較結果を入力して、論理演算を行った結果に基づいて行われることを特徴とする請求項１８に記載の光子計数検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−９６９９３（Ｐ２０１３−９６９９３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３７０２３（Ｐ２０１２−２３７０２３）
【出願日】平成２４年１０月２６日（２０１２．１０．２６）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２６日（２０１２．１０．２６）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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