(57)【要約】【課題】エネルギースペクトルの変化に対する検出感度を向上させること。【解決手段】実施形態に係る補正用Ｘ線検出器は、複数のフィルタと、複数の変換部と、複数の信号処理部とを備える。複数のフィルタは、Ｘ線を減衰する。複数の変換部は、前記複数のフィルタを通過したＸ線を電気信号に変換する。複数の信号処理部は、処理可能な電気信号の範囲として予め設定された入力レンジを有し、前記複数の変換部から出力された電気信号に信号処理を施す。前記複数の変換部の各々は、前記複数のフィルタのうちの対応するフィルタが有するＸ線遮蔽能と、前記入力レンジとに基づいて決定される、入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関する変換率を有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を減衰する複数のフィルタと、
前記複数のフィルタを通過したＸ線を電気信号に変換する複数の変換部と、
処理可能な電気信号の範囲として予め設定された入力レンジを有し、前記複数の変換部から出力された電気信号に信号処理を施す複数の信号処理部と
を具備し、
前記複数の変換部の各々は、前記複数のフィルタのうちの対応するフィルタが有するＸ線遮蔽能と、前記入力レンジとに基づいて決定される、入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関する変換率を有する、
補正用Ｘ線検出器。
【請求項２】
前記複数の変換率は、前記複数のフィルタを通過した入射Ｘ線のうちの２チャンネル以上で検出される線量又はフォトン数に依存する評価関数により規定されるＸ線管出力のエネルギースペクトル変化に対する感度が最大となるように設定される、請求項１に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項３】
前記評価関数の引数は、検出される線量又はフォトン数に応じた各チャンネルからの出力比を含む、請求項２に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項４】
前記複数の変換部は、形状、材質及び特性のうち少なくとも１つが互いに異なる、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項５】
前記複数の変換部の各々は、入射したＸ線に応じて蛍光を発生するシンチレータと、前記シンチレータからの蛍光に応じて電気信号を生成する光センサとを有し、
前記複数の変換部のうちの少なくとも１つの変換部は、前記シンチレータと前記光センサとの間に、前記蛍光を減衰する蛍光減衰部材をさらに有する、
請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項６】
前記複数の変換部のうちの少なくとも２つの変換部は、互いに減衰率が異なる前記蛍光減衰部材を有する、請求項５に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項７】
前記複数の変換部の各々は、入射したＸ線に応じて電気信号を生成するＸ線検出素子を有し、
前記複数の変換部のうちの少なくとも１つの変換部は、前記Ｘ線検出素子からの電気信号を減衰する信号減衰器をさらに有する、
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項８】
前記複数の変換部のうちの少なくとも２つの変換部は、互いに減衰率が異なる前記信号減衰器を有する、請求項７に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項９】
前記複数の変換部の各々は、入射したＸ線に応じて電気信号を生成するＸ線検出素子を有し、
前記複数の変換部のうちの少なくとも１つの変換部は、前記Ｘ線検出素子と、Ｘ線管の焦点との間に、Ｘ線を減衰するコリメータをさらに有する、
請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項１０】
前記複数の変換部のうちの少なくとも２つの変換部は、前記Ｘ線検出素子と、前記Ｘ線管の焦点との間に、互いに開口比が異なる前記コリメータを有する、請求項９に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項１１】
前記複数の信号処理部は、互いに異なる入力レンジを有する、請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項１２】
前記複数の変換部は、
入射したＸ線に応じて電荷パルスを生成する複数のＸ線検出素子と、
前記複数のＸ線検出素子からの電荷パルスを互いに異なる積分時間で加算する複数の積分器と
を有する、請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項１３】
前記複数のフィルタのうちの少なくとも３つのフィルタと、前記少なくとも３つのフィルタにそれぞれ対応する前記複数の変換部のうちの少なくとも３つの変換部とは、前記複数のフィルタへ入射するＸ線に関する第１の線量範囲に対応する第１の組と、第２の線量範囲に対応する第２の組とを含む少なくとも２つの組を形成する、請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項１４】
前記複数のフィルタ及び／又は前記複数の変換部を移動可能に支持する移動機構をさらに備え、
前記複数のフィルタは、各フィルタの間に配置される遮蔽部材を有し、
前記複数の変換部の各々へ入射するＸ線の線量は、前記複数の変換部に対する前記複数のフィルタの相対位置に関する変位量に応じて変化する、
請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項１５】
前記複数のフィルタ及び／又は前記複数の変換部を移動可能に支持する移動機構をさらに備え、
前記複数のフィルタの数は、前記複数の変換部の数とは異なり、
前記複数のフィルタのうちの前記複数の変換部の各々に対応するフィルタは、前記移動機構による前記複数の変換部に対する前記複数のフィルタの相対位置の変位量に応じて変化する、
請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項１６】
前記複数のフィルタ及び／又は前記複数の変換部を移動可能に支持する移動機構をさらに備え、
前記複数の変換部の各々へ入射するＸ線の線量は、前記移動機構による前記複数のフィルタ及び前記複数の変換部に関するスライス厚方向への変位量に応じて変化する、
請求項１乃至１５のうちいずれか１項に記載の補正用Ｘ線検出器。
【請求項１７】
Ｘ線を減衰する複数のフィルタと、
前記複数のフィルタを通過したＸ線を電気信号に変換する複数の変換部と、
処理可能な電気信号の範囲として予め設定された入力レンジを有し、前記複数の変換部から出力された電気信号に信号処理を施す複数の信号処理部と
を具備し、
前記複数の信号処理部の各々の入力レンジは、前記複数のフィルタのうちの対応するフィルタが有するＸ線遮蔽能と、入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関して前記複数の変換部のうちの対応する変換部が有する変換率とに基づいて決定される、
補正用Ｘ線検出器。
【請求項１８】
Ｘ線を減衰する複数のフィルタと、
前記複数のフィルタを通過したＸ線を電気信号に変換する複数の変換部と、
処理可能な電気信号の範囲として予め設定された入力レンジを有し、前記複数の変換部から出力された電気信号に信号処理を施す複数の信号処理部と
前記複数のフィルタ及び／又は前記複数の変換部を移動可能に支持する移動機構と
を具備し、
前記移動機構による前記複数のフィルタ及び／又は前記複数の変換部の変位量は、前記複数のフィルタが有する複数のＸ線遮蔽能と、入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関して前記複数の変換部が有する複数の変換率とに基づいて決定される、
補正用Ｘ線検出器。
【請求項１９】
Ｘ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出する撮影用Ｘ線検出器と、
前記Ｘ線管から発生され被検体を透過していないＸ線を検出する補正用Ｘ線検出器と
を具備し、
前記補正用Ｘ線検出器は、前記Ｘ線管から発生されたＸ線を減衰する複数のフィルタと、前記複数のフィルタを通過したＸ線を電気信号に変換する複数の変換部と、処理可能な電気信号の範囲として予め設定された入力レンジを有し、前記複数の変換部から出力された電気信号に信号処理を施す複数の信号処理部とを備え、
前記複数の変換部の各々は、前記複数のフィルタのうちの対応するフィルタが有するＸ線遮蔽能と、前記入力レンジとに基づいて決定される、入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関する変換率を有する、
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、補正用Ｘ線検出器及びＸ線コンピュータ断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
補正用Ｘ線検出器の出力は、Ｘ線管から出力される線量の不安定性の補正に用いられる。互いに異なる遮蔽能を有するＸ線フィルタを透過したＸ線は、互いに異なるエネルギースペクトルを有する。互いに異なるエネルギースペクトルを有するＸ線の補正用Ｘ線検出器からの出力信号が比較されることにより、管電圧の変化を検知することができる。エネルギースペクトルの形状はＸ線フィルタの遮蔽能を上げるほど変化していくので、当該補正用Ｘ線検出器の管電圧の変化に対する感度が高まるようにチャンネル間で異なるエネルギースペクトルを作る場合、遮蔽能もチャンネルごとに大きな差を持ちうる。
【０００３】
しかしながら、各チャンネル間のＡ／Ｄ変換器が共通の入力レンジを有する場合には、各Ｘ線フィルタの間における遮蔽能の比を大きくすると、全チャンネルが検出可能なＸ線フィルタへの入射線量の範囲は小さくなる。このような中、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置では、撮影に使用されるＸ線の線量、すなわち、Ｘ線フィルタへの入射線量の範囲が大きいため、各チャンネル間のＡ／Ｄ変換器が共通の入力レンジを有する場合には、全チャンネルで検出可能とするように各Ｘ線フィルタの遮蔽能を決定すると、各Ｘ線フィルタの間における遮蔽能の比は小さくなる。このように、Ｘ線フィルタデザインの自由度が制限されるとともに、エネルギースペクトルの変化に対する検出感度が低減されるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０２１５１４２号明細書
【特許文献２】米国特許第９９６８３２３号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０１７０７０８号明細書
【特許文献４】特開２００９−２０１８８５号公報
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１７／０２５８４１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明が解決しようとする課題は、エネルギースペクトルの変化に対する検出感度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る補正用Ｘ線検出器は、複数のフィルタと、複数の変換部と、複数の信号処理部とを備える。複数のフィルタは、Ｘ線を減衰する。複数の変換部は、前記複数のフィルタを通過したＸ線を電気信号に変換する。複数の信号処理部は、処理可能な電気信号の範囲として予め設定された入力レンジを有し、前記複数の変換部から出力された電気信号に信号処理を施す。前記複数の変換部の各々は、前記複数のフィルタのうちの対応するフィルタが有するＸ線遮蔽能と、前記入力レンジとに基づいて決定される、入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関する変換率を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、図１のＸ線コンピュータ断層撮影装置における補正用Ｘ線検出器の配置及び構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、図２の補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る補正用Ｘ線検出器の配置及び構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、図４の補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、第３の変形例に係る補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、第４の変形例に係る補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、第５の変形例に係る補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第７の変形例に係る補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第１０の変形例に係る補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、第１１の変形例に係る補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第１２の変形例に係る補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、第１３の変形例に係る補正用Ｘ線検出器の構成の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、第１５の変形例に係る補正用Ｘ線検出器の配置及び構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら各実施形態に係る補正用Ｘ線検出器及びＸ線コンピュータ断層撮影装置を説明する。なお、以下の説明において、既出の図に関して前述したものと同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表されている場合もある。
【０００９】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（ＣＴ装置）には、第３世代ＣＴ、第４世代ＣＴ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも各実施形態へ適用可能である。ここで、第３世代ＣＴは、Ｘ線管と検出器とが一体として被検体の周囲を回転するRotate/Rotate-Typeである。第４世代ＣＴは、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するStationary/Rotate-Typeである。
【００１０】
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１の構成の一例を示す図である。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに対してＸ線を照射し、照射されたＸ線をＸ線検出器１２で検出する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、Ｘ線検出器１２からの出力に基づいて被検体Ｐに関するＣＴ画像を生成する。
【００１１】
図１に示すように、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、架台１０、寝台３０及びコンソール４０を有する。なお、図１では説明の都合上、架台１０が複数描画されている。架台１０は、被検体ＰをＸ線ＣＴ撮影するための構成を有するスキャン装置である。寝台３０は、Ｘ線ＣＴ撮影の対象となる被検体Ｐを載置し、被検体Ｐを位置決めするための搬送装置である。コンソール４０は、架台１０を制御するコンピュータである。例えば、架台１０及び寝台３０はＣＴ検査室に設置され、コンソール４０はＣＴ検査室に隣接する制御室に設置される。架台１０、寝台３０及びコンソール４０は互いに通信可能に有線または無線で接続されている。なお、コンソール４０は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール４０は、架台１０及び寝台３０とともに同一の部屋に設置されてもよい。また、コンソール４０が架台１０に組み込まれてもよい。
【００１２】
図１に示すように、架台１０は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、回転フレーム１３、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、ウェッジ１６、コリメータ１７及びデータ収集回路（Data Acquisition System：ＤＡＳ）１８を有する。
【００１３】
Ｘ線管１１は、Ｘ線を被検体Ｐに照射する。具体的には、Ｘ線管１１は、熱電子を発生する陰極と、陰極から飛翔する熱電子を受けてＸ線を発生する陽極と、陰極と陽極とを保持する真空管とを含む。Ｘ線管１１は、高圧ケーブルを介してＸ線高電圧装置１４に接続されている。陰極と陽極との間には、Ｘ線高電圧装置１４により管電圧が印加される。管電圧の印加により陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔する。陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔することにより管電流が流れる。Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子が飛翔し、熱電子が陽極に衝突することによりＸ線が発生される。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。
【００１４】
なお、Ｘ線を発生させるハードウェアはＸ線管１１に限られない。例えば、Ｘ線管１１に代えて、第５世代方式を用いてＸ線を発生させることにしても構わない。第５世代方式は、電子銃から発生した電子ビームを集束させるフォーカスコイルと、電磁偏向させる偏向コイルと、被検体Ｐの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってＸ線を発生させるターゲットリングとを含む。
【００１５】
Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、検出されたＸ線の線量に対応した電気信号をデータ収集回路１８に出力する。Ｘ線検出器１２は、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向）に複数配列された構造を有する。Ｘ線検出器１２は、例えば、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射Ｘ線量に応じた光量の光を出力する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射面側に配置され、散乱Ｘ線を吸収するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドは、コリメータ（１次元コリメータ又は２次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光の光量に応じた電気信号に変換する。光センサとしては、例えば、フォトダイオードが用いられる。なお、Ｘ線検出器１２は、直接変換型の検出器であってもよい。ここで、Ｘ線検出器１２は、撮影用Ｘ線検出器の一例である。
【００１６】
回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを回転軸（Ｚ軸）回りに回転可能に支持する円環状のフレームである。具体的には、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持する。回転フレーム１３は、固定フレーム（図示せず）に回転軸回りに回転可能に支持される。制御装置１５により回転フレーム１３が回転軸回りに回転することによりＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転軸回りに回転させる。回転フレーム１３は、制御装置１５の駆動機構からの動力を受けて回転軸回りに一定の角速度で回転する。回転フレーム１３の開口部１９には、画像視野（ＦＯＶ）が設定される。
【００１７】
なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸又は寝台３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、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、Ｚ軸方向に直交し床面に対し垂直である軸方向をＹ軸方向と定義する。
【００１８】
Ｘ線高電圧装置１４は、高電圧発生装置及びＸ線制御装置を有する。高電圧発生装置は、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に印加する高電圧及びＸ線管１１に供給するフィラメント電流を発生する。Ｘ線制御装置は、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行う。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構わない。Ｘ線高電圧装置１４は、架台１０内の回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台１０内の固定フレーム（図示しない）に設けられても構わない。
【００１９】
ウェッジ１６は、被検体Ｐに照射されるＸ線の線量を調節する。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線の線量が予め定められた分布になるようにＸ線を減衰する。例えば、ウェッジ１６としては、ウェッジフィルタ（wedge filter）やボウタイフィルタ（bow-tie filter）等のアルミニウム等の金属板が用いられる。
【００２０】
コリメータ１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を限定する。コリメータ１７は、Ｘ線を遮蔽する複数の鉛板をスライド可能に支持し、複数の鉛板により形成されるスリットの形態を調節する。なお、コリメータ１７は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。
【００２１】
データ収集回路１８は、Ｘ線検出器１２により検出されたＸ線の線量に応じた電気信号をＸ線検出器１２から読み出す。データ収集回路１８は、読み出した電気信号を増幅し、ビュー期間に亘り電気信号を積分（加算）することにより当該ビュー期間に亘るＸ線の線量に応じたデジタル値を有する検出データを収集する。検出データは、投影データと呼ばれる。データ収集回路１８は、例えば、投影データを生成可能な回路素子を搭載した特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）により実現される。投影データは、非接触データ伝送装置等を介してコンソール４０に伝送される。
【００２２】
なお、本実施形態では、積分型のＸ線検出器１２及び積分型のＸ線検出器１２が搭載されたＸ線コンピュータ断層撮影装置１を例として説明するが、本実施形態に係る技術は、光子計数型のＸ線検出器又は光子計数型のＸ線検出器が搭載されたＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても適用可能である。
【００２３】
制御装置１５は、コンソール４０の処理回路４４のシステム制御機能４４１に従いＸ線ＣＴ撮影を実行するためにＸ線高電圧装置１４やデータ収集回路１８を制御する。制御装置１５は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）あるいはMicro Processing Unit（ＭＰＵ）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。処理回路は、ハードウェア資源として、ＣＰＵ等のプロセッサとRead Only Memory（ＲＯＭ）やRandom Access Memory（ＲＡＭ）等のメモリとを有する。制御装置１５は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、各種の機能を実行する。なお、各種の機能は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能を実現するものとしても構わない。また、制御装置１５は、ＡＳＩＣやフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）により実現されてもよい。また、制御装置１５は、他の複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）又は単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）により実現されてもよい。制御装置１５は、コンソール４０若しくは架台１０に取り付けられた、後述する入力インターフェース４３からの入力信号を受けて、架台１０及び寝台３０の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台１０をチルトさせる制御、及び寝台３０及び天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台１０をチルトさせる制御は、架台１０に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台１０に設けられてもよいし、コンソール４０に設けられても構わない。
【００２４】
寝台３０は、基台３１、支持フレーム３２、天板３３及び寝台駆動装置３４を備える。基台３１は、床面に設置される。基台３１は、支持フレーム３２を、床面に対して垂直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体である。支持フレーム３２は、基台３１の上部に設けられるフレームである。支持フレーム３２は、天板３３を回転軸（Ｚ軸）に沿ってスライド可能に支持する。天板３３は、被検体Ｐが載置される柔軟性を有する板である。
【００２５】
寝台駆動装置３４は、寝台３０の筐体内に収容される。寝台駆動装置３４は、被検体Ｐが載置された支持フレーム３２と天板３３とを移動させるための動力を発生するモータ又はアクチュエータである。寝台駆動装置３４は、コンソール４０等による制御に従い作動する。
【００２６】
コンソール４０は、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３及び処理回路４４を有する。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との間のデータ通信は、バス（BUS）を介して行われる。なお、コンソール４０は架台１０とは別体として説明するが、架台１０にコンソール４０又はコンソール４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。
【００２７】
メモリ４１は、種々の情報を記憶するHard Disk Drive（ＨＤＤ）やSolid State Drive（ＳＳＤ）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、Compact Disc（ＣＤ）、Digital Versatile Disc（ＤＶＤ）、Blu-ray（登録商標） Disc（ＢＤ）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体であってもよい。メモリ４１は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。メモリ４１は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。
【００２８】
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医用画像（ＣＴ画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。ディスプレイ４２としては、種々の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。例えばディスプレイ４２として、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、Cathode Ray Tube（ＣＲＴ）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electro Luminescence Display：ＯＥＬＤ）又はプラズマディスプレイが使用可能である。
【００２９】
なお、ディスプレイ４２は、制御室の如何なる場所に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、架台１０に設けられてもよい。また、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４０の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、ディスプレイ４２として、１又は２以上のプロジェクタが用いられてもよい。
【００３０】
入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、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。例えば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。入力インターフェース４３としては、例えば、マウス、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、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース４３は、マウス、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、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置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。また、入力インターフェース４３は、架台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。
【００３１】
処理回路４４は、入力インターフェース４３から出力される入力操作の電気信号に応じてＸ線コンピュータ断層撮影装置１全体の動作を制御する。処理回路４４は、Ｘ線検出器１２から出力された電気信号に基づいて画像データを生成する。例えば、処理回路４４は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＭＰＵ、ＧＰＵ等のプロセッサとＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを有する。処理回路４４は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、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、表示制御機能４４５等を実行する。
【００３２】
なお、各機能４４１〜４４５は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能４４１〜４４５を実現するものとしても構わない。
【００３３】
なお、処理回路４４は、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＳＰＬＤにより実現されてもよい。
【００３４】
システム制御機能４４１において処理回路４４は、Ｘ線ＣＴ撮影を行うためＸ線高電圧装置１４と制御装置１５とデータ収集回路１８とを制御する。
【００３５】
前処理機能４４２において処理回路４４は、データ収集回路１８から出力された投影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す。
【００３６】
再構成処理機能４４３において処理回路４４は、前処理機能４４２による前処理後の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、機械学習等を用いた再構成処理を行い、ＣＴ画像データを生成する。
【００３７】
画像処理機能４４４において処理回路４４は、再構成処理機能４４３によって生成されたＣＴ画像データを、任意断面の断面画像データや任意視点方向のレンダリング画像データに変換する。変換は、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行われる。例えば、処理回路４４は、当該ＣＴ画像データにボリュームレンダリングや、サーフェスレンダリング、画像値投影処理、ＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction）処理、ＣＰＲ（Curved MPR）処理等の３次元画像処理を施して、任意視点方向のレンダリング画像データを生成する。なお、任意視点方向のレンダリング画像データの生成は再構成処理機能４４３が直接行っても構わない。
【００３８】
表示制御機能４４５において処理回路４４は、画像処理機能４４４により生成された各種画像データに基づいて、画像をディスプレイ４２に表示させる。ディスプレイ４２に表示させる画像は、ＣＴ画像データに基づくＣＴ画像、任意断面の断面画像データに基づく断面画像、任意視点方向のレンダリング画像データに基づく任意視点方向のレンダリング画像等を含む。ディスプレイ４２に表示させる画像は、操作画面を表示するための画像を含む。
【００３９】
なお、コンソール４０は、単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明したが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。例えば、前処理機能４４２や再構成処理機能４４３等の処理回路４４の機能を分散して有しても構わない。
【００４０】
なお、処理回路４４は、コンソール４０に含まれる場合に限らず、複数の医用画像診断装置にて取得された検出データに対する処理を一括して行う統合サーバに含まれてもよい。
【００４１】
なお、後処理は、コンソール４０又は外部のワークステーションのどちらで実施することにしても構わない。また、コンソール４０とワークステーションの両方で同時に処理することにしても構わない。
【００４２】
なお、本実施形態に係る技術は、一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置にも、Ｘ線管と検出器との複数のペアを回転リングに搭載した、いわゆる多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置にも適用可能である。
【００４３】
なお、本実施形態に係る技術は、デュアルエネルギー方式で撮影できるように構成されたＸ線コンピュータ断層撮影装置１にも適用可能である。このとき、Ｘ線高電圧装置１４は、例えば２種の電圧値の高速スイッチングにより、Ｘ線管１１から射出されるＸ線のエネルギースペクトルを交互に切り替えることができる。つまり、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１は、管電圧変調の制御信号に従うタイミングで管電圧を変調しながら各収集ビューで投影データを収集できるように構成されている。被検体を異なる管電圧で撮影することにより、Ｘ線のエネルギースペクトルごとの物質のエネルギー透過性に基づいて、ＣＴ画像における濃淡のコントラストを向上させることができる。
【００４４】
なお、本実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置１は、逐次読み出し方式でＸ線検出器１２から電気信号を読み出すように構成されているとする。
【００４５】
ここで、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０について、図面を参照してより詳細に説明する。
【００４６】
図２は、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０の配置及び構成の一例を示す図である。図２に示すように、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０は、Ｘ線検出器１２とは別体に構成される。補正用Ｘ線検出器２０は、剛体のフレーム等の支持部材（図示しない）により、例えば架台１０内の回転フレーム１３に固定される。補正用Ｘ線検出器２０は、例えば、Ｘ線管１１とウェッジ１６との間に、Ｘ線検出器１２を用いた撮影領域に入らないように設けられる。つまり、この構成において、補正用Ｘ線検出器２０へ入射するＸ線には、ウェッジ１６やコリメータ１７によるＸ線の変化は生じない。
【００４７】
なお、補正用Ｘ線検出器２０は、ウェッジ１６やコリメータ１７と一体に構成されていてもよい。
【００４８】
図３は、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図３に示すように、補正用Ｘ線検出器２０は、フィルタモジュール５０及び複数のＸ線検出チャンネル９０を備える。
【００４９】
以下の説明では、Ｘ線管１１からフィルタモジュール５０に入射するＸ線及びその単位面積あたりの線量を、それぞれ、フィルタ入射Ｘ線及びフィルタ入射Ｘ線量と呼ぶ。また、フィルタモジュール５０を通過して複数のＸ線検出チャンネル９０へ入射するＸ線及びその単位面積あたりの線量を、それぞれ、チャンネル入射Ｘ線及びチャンネル入射Ｘ線量と呼ぶ。
【００５０】
フィルタモジュール５０は、Ｘ線管１１からのＸ線（フィルタ入射Ｘ線）が入射するように設けられる。フィルタモジュール５０は、複数のフィルタ５１及びフィルタ間の遮蔽部材５３を有する。フィルタモジュール５０において、複数のフィルタ５１及びフィルタ間の遮蔽部材５３は、例えば、剛体のフレーム等の支持部材（図示しない）により一体に支持されている。
【００５１】
複数のフィルタ５１は、Ｘ線管１１から複数のＸ線検出チャンネル９０に照射されるＸ線の線量（チャンネル入射Ｘ線量）を調節する。具体的には、複数のフィルタ５１の各々は、チャンネル入射Ｘ線のエネルギースペクトルが予め定められた分布になるように、フィルタ入射Ｘ線を減衰する。ここで、エネルギースペクトルは、例えば、Ｘ線のエネルギー又は波長（光子エネルギー）と、Ｘ線の強度（光子数）との関係を示す。複数のフィルタ５１の各々は、互いに異なるＸ線遮蔽能を有する。換言すれば、複数のフィルタ５１の各々を通過したＸ線（チャンネル入射Ｘ線）のエネルギースペクトルは、互いに異なる。複数のフィルタ５１としては、例えば、銅やタングステン、アルミ等の金属板が用いられる。図３に示す例では、複数のフィルタ５１として、第１のフィルタ５１ａ及び第２のフィルタ５１ｂが示されている。第１のフィルタ５１ａ及び第２のフィルタ５１ｂは、互いに異なるＸ線遮蔽能を有する。
【００５２】
なお、複数のフィルタ５１の各々が有するＸ線遮蔽能は、それぞれ、例えば厚さ（フィルタ５１内でのＸ線の透過経路長）により変化させるが、材質により変化させてもよい。
【００５３】
フィルタ間の遮蔽部材５３は、複数のフィルタ５１の間に配置される。フィルタ間の遮蔽部材５３は、各フィルタ内で生じた散乱Ｘ線が、対応するＸ線検出素子６１の他のＸ線検出素子６１で検出されないように、当該散乱Ｘ線を遮蔽する。フィルタ間の遮蔽部材５３としては、例えば鉛など、高電子密度の金属板が用いられる。
【００５４】
複数のＸ線検出チャンネル９０の各々は、チャンネル入射Ｘ線量に応じた電気信号を検出する。図３に示す例では、複数のＸ線検出チャンネル９０として、第１のフィルタ５１ａに対応する第１のＸ線検出チャンネル９０ａと、第２のフィルタ５１ｂに対応する第２のＸ線検出チャンネル９０ｂとが示されている。図２及び図３に示すように、複数のＸ線検出チャンネル９０は、Ｘ線検出モジュール６０及び補正用ＤＡＳ８０を含む。
【００５５】
Ｘ線検出モジュール６０は、複数のフィルタ５１を通過したＸ線（チャンネル入射Ｘ線）が入射するように設けられる。Ｘ線検出モジュール６０は、複数のＸ線検出素子６１を有する。図３に示す例では、複数のＸ線検出素子６１として、第１のＸ線検出チャンネル９０ａに含まれる第１のＸ線検出素子６１ａと、第２のＸ線検出チャンネル９０ｂに含まれる第２のＸ線検出素子６１ｂとが示されている。複数のＸ線検出素子６１の各々は、複数のフィルタ５１のうちの対応するフィルタを通過したＸ線に応じた電気信号を生成する。複数のＸ線検出素子６１は、複数のシンチレータ７１及び複数の光センサ７３を有する。ここで、複数のＸ線検出素子６１は、複数の変換部の一例である。
【００５６】
複数のシンチレータ７１は、例えば、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）やビスマス酸ジャーマネイト（ＢＧＯ）等を材料として形成される。複数のシンチレータ７１の片面は、それぞれ、Ｘ線の入射面として機能する。複数のシンチレータ７１の入射面の反対側の面（以下、接合面と呼ぶ）には、複数の光センサ７３が設けられる。複数のシンチレータ７１の各々は、入射面から入射されたＸ線フォトンのエネルギーを吸収し、蛍光（シンチレーション光）を発生する。発生されるシンチレーション光は、由来するＸ線フォトンのエネルギーに応じたエネルギーを有する。各シンチレーション光は、複数のシンチレータ７１の各々の内部を伝播し、接合面を介して、複数の光センサ７３の各々に到達する。図３に示す例では、複数のシンチレータ７１として、第１のＸ線検出素子６１ａに含まれる第１のシンチレータ７１ａと、第２のＸ線検出素子６１ｂに含まれる第２のシンチレータ７１ｂとが示されている。
【００５７】
複数の光センサ７３は、例えば、フォトダイオード（PhotoDiode：ＰＤ）や光電子増倍管（PhotoMultiplier Tube：ＰＭＴ）等の受光素子である。複数の光センサ７３の各々は、対応するシンチレータ７１からのシンチレーション光のエネルギーに応じた電荷量を有する電流信号を発生する。なお、発生される電流信号は、電荷パルスである。図３に示す例では、複数の光センサ７３として、第１のＸ線検出素子６１ａに含まれる第１の光センサ７３ａと、第２のＸ線検出素子６１ｂに含まれる第２の光センサ７３ｂとが示されている。
【００５８】
このように、複数のＸ線検出素子６１は、チャンネル入射Ｘ線の強度を電流信号の電荷量に変換する。発生された電流信号は、補正用ＤＡＳ８０に供給される。
【００５９】
なお、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のフィルタ５１及び複数のＸ線検出素子６１は、例えばファン方向（チャンネル方向）に配列されているとするが、これに限らない。複数のフィルタ５１及び複数のＸ線検出素子６１は、例えばスライス厚方向（体軸方向、列方向、Ｚ方向）に配列されていてもよいし、２次元に配列されていてもよい。
【００６０】
補正用ＤＡＳ８０は、複数のＸ線検出素子６１からのアナログの電気信号（電流信号）を入力する。補正用ＤＡＳ８０は、例えば、ＤＡＳ１８と同様である。補正用ＤＡＳ８０は、図２に示すように、複数の積分器８１及び複数のＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）８３を有する。なお、説明の簡単のために、図３おいて複数の積分器８１は図示されていない。
【００６１】
複数の積分器８１は、例えば、抵抗、コンデンサ及びアンプからなる。複数の積分器８１は、複数のＸ線検出素子６１からの電気信号（電流信号）を入力する。複数の積分器８１の各々は、Ｘ線検出素子６１から所定時間に読み出された電荷パルス（電流信号）を積分（加算）する。所定時間は、例えば、１ビューに相当する時間に応じて設定される。以下、積分された電荷パルスを積分信号と呼ぶ。生成されたアナログの積分信号（電流信号）は、対応するＩ／Ｖ変換回路（図示しない）を介して、対応するＡＤＣ８３に供給される。
【００６２】
複数のＡＤＣ８３の各々は、対応する複数の積分器８１から、対応するＩ／Ｖ変換回路（図示しない）を介して、アナログの積分信号（電圧信号）を入力する。複数のＡＤＣ８３は、入力されたアナログの積分信号をＡ／Ｄ変換して、デジタルの積分信号を生成する。複数のＡＤＣ８３は、処理可能な電気信号の範囲として予め設定された共通の入力レンジを有する。入力レンジは、例えば電気信号に関する大きさ（例えば振幅）の範囲である。電気信号の振幅は、アナログの積分信号の電圧値を示す。生成されたデジタルの電気信号は、コンソール４０に供給される。図３に示す例では、複数のＡＤＣ８３として、第１のＸ線検出チャンネル９０ａに含まれる第１のＡＤＣ８３ａと、第２のＸ線検出チャンネル９０ｂに含まれる第２のＡＤＣ８３ｂとが示されている。ここで、複数のＡＤＣ８３は、複数の信号処理部の一例である。
【００６３】
コンソール４０に供給された補正用Ｘ線検出器２０の出力は、Ｘ線管１１から出力される線量とエネルギースペクトルの不安定性の補正に用いられる。補正用Ｘ線検出器２０において、互いに異なる遮蔽能を有する複数のフィルタ５１を透過したＸ線は、互いに異なるエネルギースペクトルを有する。例えば処理回路４４は、互いに異なるエネルギースペクトルを有するＸ線の補正用Ｘ線検出器２０からの出力（各Ｘ線検出チャンネル９０の間の出力信号の比）に基づいて、管電圧等のＸ線のエネルギースペクトルに係る情報を得る。また、Ｘ線検出チャンネル９０の間における入射Ｘ線エネルギースペクトルの差を大きくすることにより補正用Ｘ線検出器２０の管電圧の変化に対する感度を高めるため、各フィルタ５１の間における遮蔽能の比、すなわち、各Ｘ線検出チャンネル９０の間におけるチャンネル入射Ｘ線量の比を大きくする場合がある。
【００６４】
しかしながら、各Ｘ線検出チャンネル９０の間におけるチャンネル入射Ｘ線量の比が大きくなるほど、各ＡＤＣ８３へ入力される電気信号の大きさの比も大きくなる。入力される電気信号の大きさがＡＤＣ８３の入力レンジから外れている場合、そのＸ線検出チャンネル９０では、適切なチャンネル入射Ｘ線量を検出できない。つまり、複数のＡＤＣ８３が共通の入力レンジを有する場合には、各フィルタ５１の間における遮蔽能の比を大きくすると、全Ｘ線検出チャンネル９０が検出可能なフィルタ入射Ｘ線量の範囲は小さくなる。
【００６５】
このような中、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置１では、撮影に使用されるＸ線の線量、すなわち、フィルタ入射Ｘ線量の範囲が大きい。また、各フィルタ５１には、少なくとも各Ｘ線検出素子６１で検出できる線量のＸ線を射出することが要求される。つまり、複数のＡＤＣ８３が共通の入力レンジを有する場合には、全Ｘ線検出チャンネル９０で検出可能とするように各フィルタ５１の遮蔽能を決定すると、各フィルタ５１の間における遮蔽能の比が小さくなる。
【００６６】
このように、各フィルタ５１の間における遮蔽能の比を大きくすることにより、補正用Ｘ線検出器２０の各Ｘ線検出チャンネル９０の間の出力信号の比（出力比）を大きくして、エネルギースペクトルの変化に対する検出感度を向上させる場合があるが、全Ｘ線検出チャンネル９０で検出可能とするためには、各フィルタ５１の間における遮蔽能の比を小さくすることが要求される。これは、フィルタデザインの自由度を制限するとともに、エネルギースペクトルの変化に対する検出感度を低下させる。
【００６７】
そこで、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１の各々は、複数のフィルタ５１のうちの対応するフィルタが有するＸ線遮蔽能と、複数のＡＤＣ８３が共通に有する入力レンジとに基づいて決定される、チャンネル入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関する変換率を有するように構成される。換言すれば、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１の各々は、複数のフィルタ５１のうちの対応するフィルタごとに、互いに異なる変換率を有するように構成される。
【００６８】
ここで、チャンネル入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関する変換率の一例について説明する。
【００６９】
図３に示すように、単位面積あたりのフィルタ入射Ｘ線量が単位面積あたり線量Ｉ０である場合を考える。このとき、第１のフィルタ５１ａ及び第２のフィルタ５１ｂからは、それぞれ、単位面積あたり線量Ｉ１及び単位面積あたり線量Ｉ２のＸ線が射出されるとする。つまり、第１のＸ線検出チャンネル９０ａ及び第２のＸ線検出チャンネル９０ｂへのチャンネル入射Ｘ線量は、それぞれ、単位面積あたり線量Ｉ１及び単位面積あたり線量Ｉ２であるとする。
【００７０】
また、複数のＸ線検出素子６１の各々に関して、チャンネル入射Ｘ線量に応じて生じる電荷Ｑの大きさについては、以下のことが言える。
Ｘ線検出素子６１に関して、対応するフィルタ５１からのＸ線が入射する入射面の面積Ｓが大きくなるほど、電荷Ｑは大きくなる。
シンチレータ７１に関して、厚さＬが大きくなるほど、電荷Ｑは大きくなる。
シンチレータ７１に関して、対応するフィルタ５１からのＸ線の検出効率ｆ（Ｌ）が大きくなるほど、電荷Ｑは大きくなる。ここで、検出効率ｆ（Ｌ）は、例えば厚さＬの関数である。
シンチレータ７１に関して、Ｘ線からシンチレーション光へのエネルギー変換効率Ａが大きくなるほど、電荷Ｑは大きくなる。
光センサ７３に関して、対応するシンチレータ７１からのシンチレーション光の検出効率Ｂが大きくなるほど、電荷Ｑは大きくなる。
【００７１】
つまり、複数のＸ線検出素子６１の各々に関して、チャンネル入射Ｘ線の単位面積あたり線量Ｉ（単位面積あたり線量Ｉ１及び単位面積あたり線量Ｉ２）と、電荷Ｑ（電荷Ｑ１及び電荷Ｑ２）の大きさとの関係は、以下の関係式により表現できる。
Ｑ＝ＩＡＢＳｆ(Ｌ)．                                              （１）
【００７２】
ここで、複数のＸ線検出素子６１の各々が有する単位面積あたり線量Ｉから電荷Ｑの大きさへの変換率を変換率αとすると、式（１）の関係式は、次のように表される。
Ｑ＝αＩ．                                                        （２）
【００７３】
したがって、第１のＸ線検出素子６１ａが有する単位面積あたり線量Ｉ１から電荷Ｑ１への第１の変換率α１と、第２のＸ線検出素子６１ｂが有する単位面積あたり線量Ｉ２から電荷Ｑ２への第２の変換率α２とは、それぞれ、以下のように表すことができる。
α１＝Ａ１Ｂ１Ｓ１ｆ１(Ｌ１)，                                   （３）
α２＝Ａ２Ｂ２Ｓ２ｆ２(Ｌ２)．                                   （４）
ここで、添え字の１及び２は、それぞれ、第１のＸ線検出素子６１ａ及び第２のＸ線検出素子６１ｂに対応する。
【００７４】
各Ｘ線検出チャンネル９０に関して、複数のＡＤＣ８３に共通の入力レンジから、検出可能なＱの範囲が決定される。また、各Ｘ線検出チャンネル９０に関して、対応するフィルタ５１の遮蔽能から、チャンネル入射Ｘ線の単位面積あたり線量Ｉが決定される。ここで、式（２）を用いることにより、各Ｘ線検出チャンネル９０に関して要求される変換率αの範囲が決定される。つまり、各Ｘ線検出素子６１は、式（３）及び式（４）により表される変換率α１及び変換率α２が、決定された変換率αの範囲内となるように、その形状等が決定される。
【００７５】
例えば、第１のＡＤＣ８３ａ及び第２のＡＤＣ８３ｂの入力レンジは共通である。一方で、図３に示す例では、第１のフィルタ５１ａが第２のフィルタ５１ｂより厚いため、第１のフィルタ５１ａの遮蔽能は、第２のフィルタ５１ｂの遮蔽能より高い。換言すれば、第１のチャンネル９０ａへのチャンネル入射Ｘ線量は、第２のチャンネル９０ｂへのチャンネル入射Ｘ線量より小さい。このため、図３に示す例では、電荷Ｑ１に応じたアナログ信号と、電荷Ｑ２に応じたアナログ信号とが、ともにＡＤＣ８３の入力レンジに収まるように、第１の変換率α１が第２の変換率α２より大きい値に決定される。具体的には、図３に示す例では、第１のＸ線検出素子６１ａの面積Ｓ１が、第２のＸ線検出素子６１ｂの面積Ｓ２より大きくなるように、補正用Ｘ線検出器２０が構成されている。
【００７６】
なお、本実施形態では、各Ｘ線検出素子６１の入射面の面積が対応するフィルタ５１ごとに異なる場合を例として説明したが、これに限らない。ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αが、Ｘ線検出チャンネル９０（対応するフィルタ５１）ごとに異なっていればよく、例えば、対応するフィルタ５１ごとにシンチレータ７１の厚さＬが異なっていてもよい。
【００７７】
なお、Ｘ線検出素子６１の形状として、シンチレータ７１及び光センサ７３のうちいずれか一方の形状のみがＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される場合もあり得る。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０において、各Ｘ線検出素子６１の形状は、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される。換言すれば、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０は、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αが、対応するフィルタ５１が異なる各Ｘ線検出チャンネル９０の間で互いに異なるように構成されている。
【００７９】
この構成によれば、各Ｘ線検出チャンネル９０の間におけるチャンネル入射Ｘ線量の比を大きくするとともに、ＡＤＣ８３へ入力される電気信号の大きさを全Ｘ線検出チャンネル９０でＡＤＣ８３の入力レンジ内にすることができる。したがって、本実施形態に係る技術によれば、スペクトル変化に関する検出感度を向上させることができるため、管電圧変化の検出感度を向上させることができる。管電圧変化の検出感度の向上は、Ｘ線管１１から出力される線量の不安定性の補正精度の向上に寄与する。また、本実施形態に係る技術によれば、対応するフィルタ５１ごとに異なる変換率αを設定できるため、単一のＸ線検出素子が用いられる場合と比較して、フィルタ５１に関して設計の自由度を向上させることができる。
【００８０】
例えば、フィルタ５１の設計（デザイン）は、全Ｘ線検出チャンネル９０において、チャンネル入射Ｘ線量に応じた電気信号が、複数のＡＤＣ８３の入力レンジに収まる程度の遮蔽能を有することを条件とした上で、一定の基準を用いて複数のフィルタ及び複数のＸ線検出素子６１について最適化することにより行われる。例えば、フィルタ構造の探索は、管電圧などの、エネルギースペクトルに影響を与えるパラメータの変化に対し、複数のＸ線検出チャンネル９０からの出力信号を引数とする評価関数の感度が高くなるようにして行われる。換言すれば、複数の変換率αは、複数のフィルタ５１を通過した入射Ｘ線のうちの２チャンネル以上で検出される線量に依存する評価関数により規定されるＸ線管出力のエネルギースペクトル変化に対する感度が最大となるように設定される。ここで、評価関数の引数の一例としては、各Ｘ線検出チャンネル９０の間における出力比がある。換言すれば、評価関数の引数は、検出される線量に応じた各Ｘ線検出チャンネル９０からの出力比を含む。このとき、例えば、複数のフィルタ５１を通過した入射Ｘ線の線量の比の、管電圧に対する感度が最大となるように複数の変換率が設定される。この最適化の結果、いずれかのＸ線検出素子６１に対応するフィルタ５１が存在しない場合もあり得る。つまり、複数のフィルタ５１の遮蔽能が０である場合もあり得る。
【００８１】
なお、本実施形態では、対応するフィルタ５１の遮蔽能と、ＡＤＣ８３の入力レンジとに基づいて変換率αが決定される場合を例として説明したが、これに限らない。つまり、複数のＸ線検出素子６１が複数の変換部の一例であり、複数のＡＤＣ８３が複数の信号処理部の一例であるとした場合を例として説明したが、これに限らない。
【００８２】
例えば、変換率αは、ＡＤＣ８３の入力レンジに代えて、Ｉ／Ｖ変換器又は積分器８１の入力レンジに基づいて決定されてもよい。Ｉ／Ｖ変換器又は積分器８１の入力レンジとしては、ＡＤＣ８３の入力レンジに基づいて決定された範囲が用いられてもよいし、各々が処理可能な電気信号の範囲そのものが用いられてもよい。これらの場合、例えば、複数のＸ線検出素子６１が複数の変換部の一例であり、複数の積分器８１、複数のＩ／Ｖ変換器及び複数のＡＤＣ８３が信号処理部の一例であると捉えることもできる。また、例えば、複数のＸ線検出素子６１及び複数の積分器８１が複数の変換部の一例であり、複数のＩ／Ｖ変換器及び複数のＡＤＣ８３が信号処理部の一例であると捉えることもできる。また、例えば、複数のＸ線検出素子６１、複数の積分器８１及び複数のＩ／Ｖ変換器が複数の変換部の一例であり、複数のＡＤＣ８３が信号処理部の一例であると捉えることもできる。これらの場合であっても、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
【００８３】
［第２の実施形態］
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器及びＸ線コンピュータ断層撮影装置を説明する。第１の実施形態では、エネルギー積分型の補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。本実施形態では、フォトンカウンティング型の補正用Ｘ線検出器２０を例として、主に第１の実施形態との相違点について説明する。
【００８４】
図４は、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０の配置及び構成の一例を示す図である。図５は、図４の補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。
【００８５】
図４に示すように、本実施形態に係る補正用ＤＡＳ８０は、複数の積分器８１に代えて、複数のカウンタ８５を備える。複数のカウンタ８５の各々は、各Ｘ線検出素子６１から読み出された電荷パルスに基づいて、各シンチレータ７１に吸収されたＸ線のフォトンが属するエネルギー領域を、Ｘ線のエネルギースペクトル上の複数のエネルギー領域（ビン）の中から特定することによって、複数のエネルギー領域のそれぞれについてＸ線のフォトン数を計数（カウント）する。エネルギー領域ごとのフォトン数は、Ｘ線検出チャンネル９０ごとにビュー単位で集計される。以下、各ビューについて集計されたエネルギー領域ごとのフォトン数を検出カウント数Ｎと呼ぶことにする。なお複数のエネルギー領域は、予め設定されている。
【００８６】
図５に示すように、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０において、各フィルタ５１は、複数のＸ線検出チャンネル９０に対応する。図５に示す例では、複数のＸ線検出チャンネル９０として、第１のフィルタ５１ａに対応する３つの第１のＸ線検出チャンネル９０ａと、第２のフィルタ５１ｂに対応する４つの第２のＸ線検出チャンネル９０ｂとが示されている。各第１のＸ線検出チャンネル９０ａ及び各第２のＸ線検出チャンネル９０ｂに関して、チャンネルあたりのＸ線検出素子６１の入射面の面積Ｓは、それぞれ、面積Ｓｃｈ１及び面積Ｓｃｈ２であるとする。ここで、面積Ｓｃｈ１及び面積Ｓｃｈ２は、それぞれ、第１の実施形態に係る面積Ｓ１及び面積Ｓ２に対応する。
【００８７】
本実施形態では、Ｘ線管１１からフィルタモジュール５０に入射する単位面積あたりのＸ線の入射数をフィルタ入射数と呼ぶ。また、各Ｘ線検出チャンネル９０に入射する単位面積あたりのＸ線の入射数をチャンネル入射数と呼ぶ。ここで、フィルタ入射数及びチャンネル入射数は、第１の実施形態に係るフィルタ入射Ｘ線量及びチャンネル入射Ｘ線量に対応する。
【００８８】
本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０において、チャンネル入射数の大きさからアナログ信号の大きさへの変換に関する変換率は、対応するフィルタ５１が異なるチャンネル９０の間において異なる。換言すれば、補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１は、対応するフィルタ５１ごとに異なる変換率を有するように構成されている。具体的には、各Ｘ線検出素子６１に関して、チャンネル入射数に応じた検出カウント数に相当するアナログの電気信号の大きさがＡＤＣ８３の入力レンジ内となるように各変換率が決定される。例えば、複数の変換率αは、複数のフィルタ５１を通過した入射Ｘ線のうちの２チャンネル以上で検出されるフォトン数に依存する評価関数により規定されるＸ線管出力のエネルギースペクトル変化に対する感度が最大となるように設定される。ここで、評価関数の引数の一例としては、各Ｘ線検出チャンネル９０の間における出力比がある。換言すれば、評価関数の引数は、検出されるフォトン数に応じた各Ｘ線検出チャンネル９０からの出力比を含む。このとき、例えば、複数のフィルタ５１を通過した入射Ｘ線のフォトン数の比が最大となるように複数の変換率が設定される。
【００８９】
フォトンカウンティング型の補正用Ｘ線検出器２０では、単位時間あたりにシンチレータ７１内で発生される蛍光の数が多くなると、光センサ７３から供給される電荷パルス同士がオーバラップする（パイルアップする）。フォトンカウンティング型の補正用Ｘ線検出器２０では、電荷パルスをＸ線フォトンとみなしてカウントするため、電荷パルスのオーバラップがＸ線フォトンの計数能に大きく影響する。したがって、ＡＤＣ８３に供給される電荷パルスの数は、電荷パルスのオーバラップが発生しない程度に少なくてよい。このことから、本実施形態に係るＡＤＣ８３の入力レンジは、検知可能であり、かつ、電荷パルスのオーバラップが発生しない検出カウント数Ｎに対応するアナログ信号の大きさの範囲である。
【００９０】
図５に示すように、フィルタ入射数が入射数Ｆ０である場合を考える。このとき、第１のフィルタ５１ａ及び第２のフィルタ５１ｂから、第１のＸ線検出チャンネル９０ａ及び第２のＸ線検出チャンネル９０ｂへのチャンネル入射数は、それぞれ、入射数Ｆ１及び入射数Ｆ２であるとする。また、図５に示すように、第１のＸ線検出素子６１ａ及び第２のＸ線検出素子６１ｂは、それぞれ、入射数Ｆ１及び入射数Ｆ２を、検出カウント数Ｎ１及び検出カウント数Ｎ２に相当する大きさのアナログ信号に変換するとする。
【００９１】
ここで、チャンネル入射数からアナログ信号の大きさへの変換に関する変換率を変換率βとする。また、Ｘ線検出素子６１に関して、対応するフィルタ５１からのＸ線が入射する入射面の面積Ｓｃｈと、対応するフィルタ５１からのＸ線の検出効率ｆ（Ｌ）とのうち少なくとも１つが大きくなるほど、検出カウント数Ｎは大きくなる。これらのことから、第１の実施形態と同様にして、チャンネル入射数である入射数Ｆ（入射数Ｆ１及び入射数Ｆ２）と、チャンネル入射数に応じた検出カウント数Ｎ（検出カウント数Ｎ１及び検出カウント数Ｎ２）との関係は、以下の関係式により表現できる。
Ｎ＝βＦ，                                                      （５）
β＝Ｓｃｈｆ(Ｌ)．                                             （６）
【００９２】
例えば、第１のＡＤＣ８３ａ及び第２のＡＤＣ８３ｂの入力レンジは共通である。一方で、図５に示す例では、第１のチャンネル９０ａへのチャンネル入射数（入射数Ｆ１）は、第２のチャンネル９０ｂへのチャンネル入射数（入射数Ｆ２）より小さい。このため、第１の変換率β１が第２の変換率β２より小さい値に決定されている。具体的には、第１のＸ線検出素子６１ａのチャンネルあたりの面積Ｓｃｈ１が、第２のＸ線検出素子６１ｂのチャンネルあたりの面積Ｓｃｈ２より大きくなるように、補正用Ｘ線検出器２０が構成されている。
【００９３】
なお、本実施形態では、チャンネルあたりの面積Ｓｃｈが対応するフィルタ５１ごとに異なる場合を例として説明したが、これに限らない。ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率βが、対応するフィルタ５１ごとに異なっていればよく、例えば、対応するフィルタ５１ごとにシンチレータ７１の厚さＬが異なっていてもよい。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０において、各Ｘ線検出素子６１の形状は、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される。換言すれば、補正用Ｘ線検出器２０は、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率βが、対応するフィルタ５１ごとに異なるように構成されている。この構成であっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９５】
［第３の実施形態］
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器及びＸ線コンピュータ断層撮影装置を説明する。第１の実施形態及び第２の実施形態では、間接変換型の補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。本実施形態では、直接変換型の補正用Ｘ線検出器２０を例として、主に第１の実施形態との相違点について説明する。
【００９６】
図６は、本実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図６に示すように、本実施形態に係る複数のＸ線検出素子６１は、半導体検出素子などの直接変換型のＸ線検出素子である。各Ｘ線検出素子６１の厚さをＬとすれば、第１の実施形態と同様にして、各Ｘ線検出素子６１が有する変換率αは、以下のように表すことができる。
α＝ＡＳｆ(Ｌ)．                                                （７）
【００９７】
例えば、図６に示す例では、電荷Ｑ１に応じたアナログ信号の大きさと、電荷Ｑ２に応じたアナログ信号の大きさとが、ともにＡＤＣ８３の入力レンジ内になるように、第１の変換率γ１が第２の変換率γ２より小さい値に決定されている。具体的には、図６に示す例では、第１のＸ線検出素子６１ａの面積Ｓ１が、第２のＸ線検出素子６１ｂの面積Ｓ２より小さくなるように、補正用Ｘ線検出器２０が構成されている。この構成であっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９８】
なお、本実施形態に係る技術は、第２の実施形態に係るフォトンカウンティング型の補正用Ｘ線検出器２０にも適用可能である。このとき、各Ｘ線検出素子６１の厚さをＬとすれば、第２の実施形態と同様にして、各Ｘ線検出素子６１が有する変換率βは、以下のように表すことができる。
β＝Ｓｆ(Ｌ)．                                                  （８）
この構成であっても、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９９】
［変形例］
以下、実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０及びＸ線コンピュータ断層撮影装置１の各変形例を説明する。なお、以下の説明において、上述した構成要素と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
【０１００】
（第１の変形例）
第１及び第２の各実施形態では、各Ｘ線検出チャンネル９０の間でＸ線検出素子６１の形状が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。本変形例では、各Ｘ線検出素子６１の形状に代えて、各Ｘ線検出チャンネル９０の間でシンチレータ７１の材質が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として、主に第１の実施形態との相違点について説明する。
【０１０１】
本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、第１のシンチレータ７１ａと、第２のシンチレータ７１ｂとは、異なる材質で構成されている。換言すれば、第１のシンチレータ７１ａと、第２のシンチレータ７１ｂとは、対応するフィルタ５１からのＸ線の検出効率ｆ（Ｌ）と、Ｘ線からシンチレーション光へのエネルギー変換効率Ａとのうち、少なくとも１つが異なる。このとき、式（３）及び式（４）に示されるように、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αを、対応するフィルタ５１ごとに異ならせることができる。この構成であっても、上述の各実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０２】
（第２の変形例）
第１〜第３の各実施形態では、各Ｘ線検出チャンネル９０の間でＸ線検出素子６１の形状が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。本変形例では、各Ｘ線検出素子６１の形状に代えて、各Ｘ線検出チャンネル９０の間で光センサ７３の種類が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として、主に第１の実施形態との相違点について説明する。ここで、第１の実施形態及び第２の実施形態において光センサ７３の種類が異なることは、第３の実施形態において直接変換型のＸ線検出素子６１の種類が異なることに相当する。
【０１０３】
本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、第１の光センサ７３ａと、第２の光センサ７３ｂとは、量子効率やゲインが互いに異なるように構成されている。換言すれば、第１の光センサ７３ａと、第２の光センサ７３ｂとは、シンチレーション光の検出効率Ｂが異なる。このとき、式（３）及び式（４）に示されるように、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αを、対応するフィルタ５１ごとに異ならせることができる。この構成であっても、上述の各実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０４】
なお、本変形例に係る技術は第１の変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１０５】
（第３の変形例）
第１の実施形態では、各Ｘ線検出チャンネル９０の間でＸ線検出素子６１の形状が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。本変形例では、複数の減光フィルタ７５をさらに備え、各Ｘ線検出素子６１の形状に代えて、各Ｘ線検出チャンネル９０の間で減光フィルタ７５が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として、主に第１の実施形態との相違点について説明する。
【０１０６】
図７は、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図７に示すように、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１は、複数の減光フィルタ７５（蛍光減衰部材）をさらに備える。複数の減光フィルタ７５は、複数のシンチレータ７１と、複数の光センサ７３との間に配置される。換言すれば、複数のＸ線検出素子６１において、複数のシンチレータ７１と、複数の光センサ７３とは、複数の減光フィルタ７５を介して接合される。図７に示す例では、複数の減光フィルタ７５として、第１のＸ線検出チャンネル９０ａに含まれる第１の減光フィルタ７５ａと、第２のＸ線検出チャンネル９０ｂに含まれる第２の減光フィルタ７５ｂとが示されている。各減光フィルタ７５としては、例えば、ＮＤフィルタが用いられる。なお、各減光フィルタ７５は、蛍光（シンチレーション光）を完全に遮光することなく、シンチレーション光のエネルギーを減衰可能な物質であればいかなる物質で形成されていてもよく、例えば、アルミ等で形成されていてもよい。
【０１０７】
本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、第１の減光フィルタ７５ａ及び第２の減光フィルタ７５ｂは、シンチレーション光に関して、互いに異なる透過率Ｔ（透過率Ｔ１及び透過率Ｔ２）を有する。
【０１０８】
なお、異なる透過率Ｔは、減光フィルタ７５の材質や特性の違いにより実現されてもよいし、減光フィルタ７５の厚さの違いにより実現されてもよい。
【０１０９】
なお、異なる透過率Ｔは、光センサ７３のシンチレーション光の入射面に関して、その一部を覆うように構成及び／又は配置された減光フィルタ７５により実現されてもよい。つまり、減光フィルタ７５は、光センサ７３の入射面の全面に亘って設けられていなくてもよい。このように、減光フィルタ７５が光センサ７３の入射面の一部に設けられる場合には、減光フィルタ７５として、アルミ薄膜などのシンチレーション光が透過しない遮光フィルタが用いられてもよい。
【０１１０】
なお、異なる透過率Ｔは、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αによっては、減光フィルタ７５の有無により実現されてもよい。
【０１１１】
なお、各減光フィルタ７５としては、ＮＤフィルタに限らず、例えば、ＲＧＢフィルタなどの波長特性の異なるフィルタが用いられてもよい。
【０１１２】
減光フィルタ７５に関して、透過率Ｔが大きくなるほど、シンチレーション光が光センサ７３に入射する確率が大きくなり、電荷Ｑが大きくなるため、本変形例に係る変換率αは、以下のように表すことができる。
α＝ＴＡＢＳｆ(Ｌ)．                                            （９）
【０１１３】
式（９）に示されるように、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αを、減光フィルタ７５の透過率Ｔにより対応するフィルタ５１ごとに異ならせることができる。なお、減光フィルタ７５が存在しない場合には、式（９）における透過率Ｔの値は１である。この構成であっても、上述の各実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１４】
なお、本変形例に係る技術は第１及び第２の各変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１１５】
（第４の変形例）
第１及び第３の各実施形態では、各Ｘ線検出チャンネル９０の間でＸ線検出素子６１の形状が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。本変形例では、複数の信号減衰器７７をさらに備え、各Ｘ線検出素子６１の形状に代えて、各Ｘ線検出チャンネル９０の間で信号減衰器７７が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として、主に第１の実施形態との相違点について説明する。
【０１１６】
図８は、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図８に示すように、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１は、複数の信号減衰器７７をさらに備える。複数の信号減衰器７７は、複数のＸ線検出素子６１の後段に配置される。具体的には、複数の信号減衰器７７は、複数のＸ線検出素子６１と複数のＡＤＣ８３との間に配置される。図８に示す例では、複数の信号減衰器７７として、第１のＸ線検出チャンネル９０ａに含まれる第１の信号減衰器７７ａと、第２のＸ線検出チャンネル９０ｂに含まれる第２の信号減衰器７７ｂとが示されている。
【０１１７】
本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、第１の信号減衰器７７ａ及び第２の信号減衰器７７ｂは、対応する光センサ７３からのアナログ信号の大きさに関して、互いに異なる減衰率Ｄ（減衰率Ｄ１及び減衰率Ｄ２）を有する。
【０１１８】
なお、異なる減衰率Ｄは、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αによっては、信号減衰器７７の有無により実現されてもよいし、信号減衰器７７に代えて信号増幅器が用いられて実現されてもよい。
【０１１９】
信号減衰器７７に関して、減衰率Ｄが小さくなるほど、光センサ７３からのアナログ信号の大きさがＡＤＣ８３に入力されるまでに減衰量が大きくなり、電荷Ｑが小さくなるため、本変形例に係る変換率αは、以下のように表すことができる。
α＝ＤＡＢＳｆ(Ｌ)．                                            （１０）
【０１２０】
式（１０）に示されるように、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αを、信号減衰器７７の減衰率Ｄにより対応するフィルタ５１ごとに異ならせることができる。なお、信号減衰器７７が存在しない場合には、式（１０）における減衰率Ｄの値は１である。この構成であっても、上述の各実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２１】
なお、本変形例に係る技術は第１〜第３の各変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１２２】
（第５の変形例）
第１及び第３の各実施形態では、各Ｘ線検出チャンネル９０の間でＸ線検出素子６１の形状が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。本変形例では、複数のコリメータ７９をさらに備え、各Ｘ線検出素子６１の形状に代えて、各Ｘ線検出チャンネル９０の間でコリメータ７９が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として、主に第１の実施形態との相違点について説明する。
【０１２３】
図９は、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図９に示すように、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１は、複数のコリメータ７９をさらに備える。複数のコリメータ７９は、複数のＸ線検出素子６１の入射側に配置される。具体的には、複数のコリメータ７９は、Ｘ線管１１の陽極上の焦点と、複数のＸ線検出素子６１の入射面との間に配置される。図９に示す例では、複数のコリメータ７９として、第１のＸ線検出チャンネル９０ａに含まれる第１のコリメータ７９ａと、第２のＸ線検出チャンネル９０ｂに含まれる第２のコリメータ７９ｂとが示されている。
【０１２４】
なお、図９に示す例ではコリメータ７９は、フィルタ５１とＸ線検出素子６１との間に配置されているが、フィルタ５１とＸ線管１１の焦点との間に配置されても同様の効果が得られる。
【０１２５】
本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、第１のコリメータ７９ａ及び第２のコリメータ７９ｂは、互いに異なる開口部の面積割合（開口比）Ｃ（面積割合Ｃ１及び面積割合Ｃ２）を有する。ここで、各コリメータ７９の開口部の面積割合Ｃは、対応するフィルタ５１からのＸ線に関する各コリメータ７９の通過率であるとも表現できる。
【０１２６】
なお、異なる開口部の面積割合Ｃは、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αによっては、コリメータ７９の有無により実現されてもよい。
【０１２７】
コリメータ７９に関して、開口部の面積割合Ｃが大きくなるほど、対応するフィルタ５１を通過したＸ線検出チャンネル９０に入射する割合が大きくなり、電荷Ｑが大きくなるため、本変形例に係る変換率αは、以下のように表すことができる。
α＝ＣＡＢＳｆ(Ｌ)．                                          （１１）
【０１２８】
式（１１）に示されるように、ＡＤＣ８３の入力レンジ及び対応するフィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される変換率αを、コリメータ７９の開口部の面積割合Ｃにより対応するフィルタ５１ごとに異ならせることができる。なお、コリメータ７９が存在しない場合には、式（１１）における開口部の面積割合Ｃの値は１である。この構成であっても、上述の各実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２９】
なお、本変形例に係る技術は第１〜第４の各変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１３０】
（第６の変形例）
第１及び第３の各実施形態では、各Ｘ線検出チャンネル９０の間でＸ線検出素子６１の形状が異なる補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。各Ｘ線検出素子６１の形状に代えて、各Ｘ線検出チャンネル９０の間でＡＤＣ８３の入力レンジが異なっていてもよいし、積分器８１における電荷の積分時間が異なっていてもよい。これらの構成であっても、上述の各実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３１】
ここで、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、例えば、複数の積分器８１における電荷の積分時間が互いに異なるとき、複数のＸ線検出素子６１及び複数の積分器８１は、複数の変換部の一例であり、複数のＡＤＣ８３は複数の信号処理部の一例であると表現できる。
【０１３２】
また、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、例えば、複数のＡＤＣ８３における入力レンジが互いに異なるとき、各々の入力レンジは、複数のフィルタ５１のうちの対応するフィルタが有するＸ線遮蔽能と、入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関して複数のＸ線検出素子６１（複数の変換部）のうちの対応するＸ線検出素子６１（変換部）が有する変換率とに基づいて決定される。
【０１３３】
なお、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１における変換率は共通であってもよい。
【０１３４】
なお、本変形例に係る技術は第１〜第５の各変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１３５】
（第７の変形例）
第１の実施形態に係る技術と、第１〜第６の各変形例に係る技術とは、任意に組合せ可能である。つまり、対応するフィルタ５１ごとに複数の構成要素に関して相違することにより、互いに異なる変換率が実現されていてもよい。図１０は、第７の変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図１０に示す例では、第１の実施形態に係る補正用Ｘ線検出器２０において、第３の変形例に係る複数の減光フィルタ７５と、第４の変形例に係る複数の信号減衰器７７と、第５の変形例に係る複数のコリメータ７９とがさらに設けられている。さらに、複数のフィルタ５１のうちの対応するフィルタ５１ごとにシンチレータ７１の厚さＬが異なっている。このような構成であっても、上述の実施形態又は各変形例と同様の効果が得られる。
【０１３６】
（第８の変形例）
第２の実施形態に係る技術と、第１、第２及び第５の各変形例に係る技術とは、任意に組合せ可能である。つまり、対応するフィルタ５１ごとに複数の構成要素に関して相違することにより、互いに異なる変換率が実現されていてもよい。このような構成であっても、上述の実施形態又は各変形例と同様の効果が得られる。
【０１３７】
（第９の変形例）
第３の実施形態に係る技術と、第２、第４〜第６の各変形例に係る技術とは、任意に組合せ可能である。つまり、対応するフィルタ５１ごとに複数の構成要素に関して相違することにより、互いに異なる変換率が実現されていてもよい。このような構成であっても、上述の実施形態又は各変形例と同様の効果が得られる。
【０１３８】
（第１０の変形例）
上述の各実施形態及び各変形例では、２つのフィルタ５１の間で互いに変換率が異なるように構成される補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。補正用Ｘ線検出器２０は、３つ以上の複数のフィルタ５１と、各フィルタに対応する３つ以上の複数のＸ線検出チャンネル９０を有していてもよい。
【０１３９】
図１１は、第１０の変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図１１に示す例では、複数のフィルタ５１として、第１のフィルタ５１ａ、第２のフィルタ５１ｂ及び第３のフィルタ５１ｃが示されている。また、第１のフィルタ５１ａ、第２のフィルタ５１ｂ及び第３のフィルタ５１ｃに対応する複数のＸ線検出チャンネル９０として、それぞれ、第１のＸ線検出チャンネル９０ａ、第２のＸ線検出チャンネル９０ｂ及び第３のＸ線検出チャンネル９０ｃが示されている。
【０１４０】
ここで、各フィルタ５１の遮蔽能は、第１のフィルタ５１ａ、第２のフィルタ５１ｂ、第３のフィルタ５１ｃの順に低くなるとする。換言すれば、各Ｘ線検出チャンネル９０に関して、チャンネル入射Ｘ線量は、第１のＸ線検出チャンネル９０ａ、第２のＸ線検出チャンネル９０ｂ、第３のＸ線検出チャンネル９０ｃの順に高くなるとする。
【０１４１】
このとき、各Ｘ線検出素子６１の有する変換率は、それぞれ異なっていてもよいし、全て同一であってもよい。
【０１４２】
このような構成であれば、フィルタ入射線量に応じて使用するＸ線検出チャンネル９０を変更することができる。例えば、フィルタ入射線量の範囲（第１の線量範囲）が高線量側であるとき、第１のフィルタ５１ａに対応した第１のＸ線検出チャンネル９０ａと、第２のフィルタ５１ｂに対応した第２のＸ線検出チャンネル９０ｂと（第１の組）が用いられる。一方で、フィルタ入射線量の範囲（第２の線量範囲）が低線量側であるとき、第２のフィルタ５１ｂに対応した第２のＸ線検出チャンネル９０ｂと、第３のフィルタ５１ｃに対応した第３のＸ線検出チャンネル９０ｃと（第２の組）が用いられる。
【０１４３】
なお、フィルタ入射線量によっては、第１のフィルタ５１ａに対応した第１のＸ線検出チャンネル９０ａと、第３のフィルタ５１ｃに対応した第３のＸ線検出チャンネル９０ｃとが用いられてもよい。
【０１４４】
なお、フィルタ入射線量によっては、複数のフィルタ５１のうち、少なくとも１つのフィルタ５１が設けられていなくてもよい。
【０１４５】
このように、本変形例に係る技術によれば、上述の各実施形態及び各変形例で得られる効果に加えて、検出可能なフィルタ入射線量の範囲をさらに拡大できるという効果がある。
【０１４６】
（第１１の変形例）
上述の各実施形態及び各変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、各フィルタ５１と、各フィルタ５１に対応するＸ線検出チャンネル９０とは、相対位置が変更可能に構成されていてもよい。相対位置は、ファン方向に変更されてもよいし、スライス厚方向に変更されてもよい。以下、一例として、ファン方向に相対位置が変更される場合を説明する。
【０１４７】
図１２は、第１１の変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図１２に示すように、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、フィルタモジュール５０は、可動体５５をさらに備える。可動体５５は、例えば、フィルタモジュール５０を支持するフレームと、フレームを移動させる移動機構とを有する。また、図１２に示すように、各Ｘ線検出素子６１の間には、チャンネル間の遮蔽部材６３がさらに設けられている。チャンネル間の遮蔽部材６３は、例えばフィルタ間の遮蔽部材５３と同様である。
【０１４８】
本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１の有する変換率αは、可動体５５による相対位置のファン方向（チャンネル方向）への変位量にさらに基づいて決定される。
【０１４９】
図１２に示すように、例えばフィルタモジュール５０が可動体５５により方向ｄ１へ移動させられたとき、各Ｘ線検出素子６１の入射面の面積を減少させることができる。
【０１５０】
なお、複数のフィルタ間の遮蔽部材５３に関して、各遮蔽部材５３の間で各Ｘ線検出素子６１の入射面に対向する面の大きさが異なっていてもよい。この構成であれば、例えばフィルタモジュール５０が可動体５５により方向ｄ１へ移動させられたとき、各Ｘ線検出素子６１の間で減少する入射面の面積を異ならせることができる。
【０１５１】
なお、フィルタモジュール５０に限らず、複数のＸ線検出素子６１が移動させられてもよい。また、フィルタモジュール５０及び複数のＸ線検出素子６１がともに移動させられてもよい。
【０１５２】
本変形例に係る技術によれば、上述の各実施形態及び各変形例で得られる効果に加えて、検出可能なフィルタ入射線量の範囲をさらに拡大できるという効果がある。
【０１５３】
なお、本変形例に係る技術は第１〜第１０の各変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１５４】
（第１２の変形例）
上述の第１０及び第１１の各変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のフィルタ５１の数と、複数のＸ線検出チャンネル９０の数とは、互いに異なっていてもよい。
【０１５５】
図１３は、第１２の変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図１３に示すように、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０では、複数のフィルタ５１の数と、複数のＸ線検出チャンネル９０の数とは異なる。図１３に示す例では、３つのフィルタ５１と、２つのＸ線検出チャンネル９０とが示されている。
【０１５６】
本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のフィルタ５１及び複数のＸ線検出素子６１は、例えばファン方向（チャンネル方向、Ｘ方向）に配列されているとする。このとき、複数のＸ線検出素子６１の有する変換率αは、可動体５５によるファン方向への相対位置の変位量にさらに基づいて決定される。換言すれば、変換率αは、複数のフィルタ５１のうちの対応するフィルタ５１となり得る各フィルタ５１の遮蔽能に基づいて決定される。
【０１５７】
この構成であれば、第１０の変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０と同様に、フィルタ入射線量に応じて使用するＸ線検出チャンネル９０とフィルタ５１との組を選択することができる。例えば、図１３に示す状態から、フィルタモジュール５０が可動体５５により方向ｄ３へ移動させられたとき、より高線量のフィルタ入射線量に対応できる。また、第１１の変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０と同様に、各Ｘ線検出素子６１の入射面の面積を減少させることができる。例えば、図１３に示す状態から、フィルタモジュール５０が可動体５５により方向ｄ２又は方向ｄ３へ移動させられたとき、各Ｘ線検出素子６１の入射面の面積を変更することができる。
【０１５８】
さらに、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０では、使用するＸ線検出チャンネル９０を固定できる。この構成によれば、複数のＸ線検出素子６１や複数のＡＤＣ８３などの個体差の影響をなくすことができるという効果がさらに得られる。
【０１５９】
なお、フィルタモジュール５０に限らず、複数のＸ線検出素子６１が移動させられてもよい。また、フィルタモジュール５０及び複数のＸ線検出素子６１がともに移動させられてもよい。
【０１６０】
なお、本変形例に係る技術は第１〜第１１の各変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１６１】
（第１３の変形例）
上述の各実施形態及び各変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のフィルタ５１及び複数のＸ線検出チャンネル９０は、体軸方向ｄ４（スライス厚方向、列方向、Ｚ方向）に移動させられてもよい。
【０１６２】
図１４は、第１３の変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０の構成の一例を示す図である。図１４に示すように、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０では、複数のフィルタ５１及び複数のＸ線検出チャンネル９０の各組２０ａ，２０ｂは、図示しない可動体により、体軸方向ｄ４へ移動可能に構成されている。Ｘ線管１１から発生されるＸ線の線量は、陽極から射出される角度に応じて、位置依存性を有する。このため、例えば、図１４に示すように、各組２０ａ，２０ｂの少なくとも一方を列方向へ移動させることにより、フィルタ入射Ｘ線量を調節できるようになる。つまり、本変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１の有する変換率αは、可動体５５によるスライス厚方向への変位量にさらに基づいて決定される。この構成によれば、検出可能なフィルタ入射Ｘ線量の範囲や各Ｘ線検出チャンネル９０の間におけるチャンネル入射Ｘ線量の比をさらに大きくできるという効果がある。
【０１６３】
なお、本変形例に係る技術は第１〜第１２の各変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１６４】
（第１４の変形例）
第１１乃至第１３の変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０において、複数のＸ線検出素子６１における変換率は共通であってもよいし、異なっていてもよい。複数のＸ線検出素子６１が共通の変換率を有するとき、可動体による複数のフィルタ５１及び／又は複数のＸ線検出素子６１（複数の変換部）の変位量は、複数のフィルタ５１が有する複数のＸ線遮蔽能と、入射Ｘ線の強度から電気信号の大きさへの変換に関してＸ線検出素子６１（複数の変換部）が有する複数の変換率とに基づいて決定される。この構成であっても、上述と同様の効果が得られる。
【０１６５】
なお、本変形例に係る技術は第１〜第１３の各変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１６６】
（第１５の変形例）
上述の各実施形態及び各変形例において、Ｘ線管１１とウェッジ１６との間に配置される補正用Ｘ線検出器２０を例として説明したが、これに限らない。図１５は、第１５の変形例に係る補正用Ｘ線検出器２０の配置及び構成の一例を示す図である。図１５に示すように、補正用Ｘ線検出器２０は、撮影用のＸ線検出器１２とともに配置されてもよい。例えば、補正用Ｘ線検出器２０は、撮影用のＸ線検出器１２と同一の検出面上に配置される。
【０１６７】
なお、撮影用のＸ線検出器１２と補正用Ｘ線検出器２０とは、一体に構成されていてもよい。
【０１６８】
なお、補正用ＤＡＳとＤＡＳ１８とは、一体に構成されていてもよい。
【０１６９】
これらの構成であっても、上述と同様の効果が得られる。
【０１７０】
なお、本変形例に係る技術は第１〜第１４の各変形例に係る技術と組合せ可能である。
【０１７１】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、エネルギースペクトルの変化に対する検出感度を向上させることができる。
【０１７２】
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、ＧＰＵ、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（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）等の回路を意味する。ＰＬＤは、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）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）を含む。プロセッサは記憶回路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。プログラムが保存された記憶回路は、コンピュータ読取可能な非一時的記録媒体である。なお、記憶回路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。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現してもよい。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。さらに、図１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。
【０１７３】
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。
【符号の説明】
【０１７４】
１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、
１０…架台、
１１…Ｘ線管、
１２…Ｘ線検出器（撮影用Ｘ線検出器）、
１３…回転フレーム、
１４…Ｘ線高電圧装置、
１５…制御装置、
１６…ウェッジ、
１７…コリメータ、
１８…データ収集回路（ＤＡＳ）、
１９…開口部、
２０…補正用Ｘ線検出器、
２０ａ，２０ｂ…Ｘ線検出チャンネルの各組、
３０…寝台、
３１…基台、
３２…支持フレーム、
３３…天板、
３４…寝台駆動装置、
４０…コンソール、
４１…メモリ、
４２…ディスプレイ、
４３…入力インターフェース、
４４…処理回路、
４４１…システム制御機能、
４４２…前処理機能、
４４３…再構成処理機能、
４４４…画像処理機能、
４４５…表示制御機能、
５０…フィルタモジュール、
５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）…フィルタ、
５３…フィルタ間の遮蔽部材、
５５…可動体、
６０…Ｘ線検出モジュール、
６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）…Ｘ線検出素子（複数の変換部）、
６３…チャンネル間の遮蔽部材、
７１（７１ａ，７１ｂ）…シンチレータ、
７３（７３ａ，７３ｂ）…光センサ、
７５（７５ａ，７５ｂ）…減光フィルタ（蛍光減衰部材）、
７７（７７ａ，７７ｂ）…信号減衰器、
７９（７９ａ，７９ｂ）…コリメータ、
８０…補正用ＤＡＳ、
８１…積分器、
８３…Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）（複数の信号処理部）、
８５…カウンタ、
９０（９０ａ，９０ｂ，９０ｃ）…Ｘ線検出チャンネル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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