(57)【要約】  本発明の放射線検出器１は、検出セル７から出力されるアナログ電気パルスＰを所定のしきい値Ｖｔｈで二値化してデジタル電気パルスＰｐに変調するパルス幅変調回路１１と、放射線が入射する検出セル７の位置に関する入射位置パルスＰｘ、Ｐｙと放射線により検出されるデジタル電気パルスＰｐとを重畳して入射位置パルス列Ｐｔを出力するデータ重畳器１３とを備えるので、従来デジタル電気パルスＰｐの出力の後ろに付加されてきた位置情報をデジタル電気パルスＰｐの中に付加することができる。したがって、デジタル電気パルスＰｐの後ろに位置情報を付加して位置情報を伝送する従来技術に比べて、検出セル７に入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。
2009054233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の入射による発光をアナログの電気パルスに変換して放射線を検出する検出セルを複数備える放射線検出器において、前記アナログの電気パルスを所定のしきい値で二値化してデジタルの電気パルスを出力するパルス幅変調手段と、放射線が入射する前記検出セルの位置に関する情報を前記電気パルスに加えてなる入射位置パルス列を出力する位置情報付加手段を備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
請求項１記載の放射線検出器において、前記位置情報付加手段は前記アナログの電気パルスが所定のしきい値を上回るタイミングと下回るタイミングに同期して前記入射位置パルス列を出力することを特徴とする放射線検出器。
【請求項３】
請求項１または２記載の放射線検出器において、前記入射位置パルス列を構成する各パルスの幅はＸ方向とＹ方向とからなる２次元に配列される前記検出セルのＸチャネル番号とＹチャネル番号であることを特徴する放射線検出器。
【請求項４】
請求項１ないし３記載の放射線検出器において、前記入射位置パルス列を構成する各パルスの幅はＸ方向とＹ方向とＺ方向とからなる３次元に配列される前記検出セルのＸチャネル番号とＹチャネル番号とＺチャネル番号であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項５】
請求項１ないし４記載の放射線検出器において、前記入射位置パルス列を構成する各パルスのピッチは前記アナログの電気パルスの波高値に比例することを特徴とする放射線検出器。
【請求項６】
請求項１ないし５記載の放射線検出器において、前記入射位置パルス列を圧縮して圧縮パルス列を出力するパルス列圧縮手段と、前記圧縮パルス列を前記入射位置パルス列に復元するパルス列復元手段とを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項７】
請求項６記載の放射線検出器において、前記パルス列圧縮手段は複数の前記検出セルで構成されるグループごとに設けられ、前記圧縮パルス列は前記グループごとに出力されて、前記グループごとに出力される前記圧縮パルス列に前記グループの位置に関する情報を加えてなるグループパルス列をグループごとに出力するグループ位置情報付加手段とを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項８】
請求項７記載の放射線検出器において、前記グループパルス列を圧縮してグループ圧縮パルス列を出力するグループ圧縮手段と、前記グループ圧縮パルス列を前記グループパルス列に復元して前記グループパルス列を前記圧縮パルス列に復元するグループ復元手段とを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項９】
請求項１ないし６記載の放射線検出器において、前記位置情報付加手段は、前記検出セルの位置に関する情報に対応して出力される遅延信号（Ａ）を出力する遅延回路（Ｂ）と、前記電気パルスと前記遅延信号（Ａ）とが入力されると前記入射位置パルス列を出力する論理回路（Ｃ）とを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１０】
請求項９記載の放射線検出器において、前記論理回路（Ｃ）は、前記入射位置パルス列を構成する１つのパルスが前記遅延信号（Ａ）の立ち上がりと同期して立ち下がり、前記入射位置パルス列を構成する別のパルスが前記遅延信号（Ａ）の立ち下がりに同期して立ち下がり、前記１つのパルスと前記別のパルスとを列状に重ねて前記入射位置パルス列を出力する論理回路であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１１】
請求項１ないし６記載の放射線検出器において、前記位置情報付加手段は、前記検出セルの位置に関する情報に対応する容量を有するコンデンサと抵抗値を有する抵抗とで構成されて遅延信号（Ｄ）を出力する遅延回路（Ｅ）と、所定のしきい値と比較して前記遅延信号（Ｄ）が所定のしきい値を超えるとき前記入射位置パルス列を構成する各パルスを出力する比較器と、前記比較器から出力される各パルスを列状に重ねて前記入射位置パルス列を出力する論理回路（Ｆ）とを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１２】
請求項７または８記載の放射線検出器において、前記グループ位置情報付加手段は、前記グループの位置に関する情報に対応して出力される遅延信号（Ｇ）を出力する遅延回路（Ｈ）と、前記圧縮パルス列と前記遅延信号（Ｇ）とが入力されると前記グループパルス列を出力する論理回路（Ｉ）とを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１３】
請求項１２記載の放射線検出器において、前記論理回路（Ｉ）は、前記グループパルス列を構成する１つのパルスが前記遅延信号（Ｇ）の立ち上がりと同期して立ち下がり、前記グループパルス列を構成する別のパルスが前記遅延信号（Ｇ）の立ち下がりに同期して立ち下がり、前記１つのパルスと前記別のパルスとを列状に重ねて前記グループパルス列を出力する論理回路であることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１４】
請求項７または８記載の放射線検出器において、前記グループ位置情報付加手段は、前記グループの位置に関する情報に対応する容量を有するコンデンサと抵抗値を有する抵抗とで構成されて遅延信号（Ｊ）を出力する遅延回路（Ｋ）と、所定のしきい値と比較して前記遅延信号（Ｊ）が所定のしきい値を超えるとき前記グループパルス列を構成する各パルスを出力する比較器（Ｌ）と、前記比較器から出力される各パルスを列状に重ねて前記グループパルス列を出力する論理回路（Ｍ）とを備えることを特徴とする放射線検出器。
【請求項１５】
請求項１ないし６記載の放射線検出器において、前記パルス幅変調手段は、複数の比較器で構成され、これら各々の比較器を用いて前記アナログの電気パルスを所定のしきい値でそれぞれ二値化してデジタルの電気パルスをそれぞれ出力することを特徴とする放射線検出器。
【請求項１６】
請求項１ないし６記載の放射線検出器において、前記位置情報付加手段は、パルス幅およびパルス振幅が異なる多値論理手法を用いて前記入射位置パルス列を出力することを特徴とする放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射した放射線を電気パルスに変換して放射線を検出する検出セルを複数備える放射線検出器に関し、特に放射線が入射する検出セルの位置を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、放射線検出器であるＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）用検出器を例示して説明する。ＰＥＴ用検出器では、空間分解能の向上を目的として、小面積の検出セルを１ｍｍ程度のピッチで配列された放射線検出器が提案されている。このような小ピッチの検出セルを用いて有効な視野サイズを確保するには検出セルを２次元に並べる必要があるので、チャネル数が膨大となる。【０００３】
一般に多数の検出セルのどの検出セルに放射線が入射したのかを同定する方法には２種類ある。１つ目は、チャネルから得られる信号を全て並列に読み出す方法である（例えば、特許文献１参照）。２つ目は、アンガー方式と呼ばれるアナログ回路による重心演算で実現する方法である（例えば、特許文献２参照）。従来、商用機においては回路部のコストを下げる必要があるので、ＰＭＴ（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  ｔｕｂｅ）を使用するアンガー方式が用いられている。
【特許文献１】特開平８−６８８６３号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】特開平７−３１１２７０号公報（第２−３頁、図２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術には次のような問題点がある。すなわち、１ｍｍ以下の空間分解能を達成するには信号配線が増加し、信号配線の引き回しが多くなるので、信号がノイズの影響を受けやすく所定の空間分解能や時間分解能が得られにくいという点である。【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、多数の検出セルで放射線を検出する場合でも、検出セルに入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる放射線検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明の放射線検出器は、入射した放射線をアナログの電気パルスに変換して放射線を検出する検出セルを複数備える放射線検出器において、前記アナログの電気パルスを所定のしきい値で二値化してデジタルの電気パルスを出力するパルス幅変調手段と、放射線が入射する検出セルの位置に関する情報を前記電気パルスに加えてなる入射位置パルス列を出力する位置情報付加手段を備えることを特徴とするものである。【０００７】
これにより、パルス幅変調手段は検出セルから出力されるアナログの電気パルスを所定のしきい値で二値化してデジタルの電気パルスに変調し、位置情報付加手段は放射線が入射する検出セルの位置に関する情報と放射線の入射により検出される電気パルスとを重畳して入射位置パルス列を出力するので、従来電気パルスの出力の後ろに付加されてきた位置情報を電気パルスの中に付加することができる。したがって、電気パルスの後ろに位置情報を付加して位置情報を伝送する従来技術に比べて、検出セルに入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。【０００８】
上述した本発明によれば、前記位置情報付加手段は前記アナログ電気パルスが所定のしきい値を上回るタイミングと下回るタイミングに同期して前記入射位置パルス列を出力することが好ましい。これにより、位置情報付加手段はアナログ電気パルスが所定のしきい値を上回るタイミングと下回るタイミングとに同期して入射位置パルス列を出力するので、アナログ電気パルスの大きさの変化に基づいて、検出セルに入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。【０００９】
上述した本発明によれば、前記入射位置パルス列を構成する各パルスの幅はＸ方向とＹ方向とからなる２次元に配列される前記検出セルのＸチャネル番号とＹチャネル番号であることが好ましい。これにより、放射線が入射する検出セルのＸチャネル番号とＹチャネル番号を正確に検出できるので、放射線が入射する検出セルのＸ方向とＹ方向の位置を短い時間で検出できる。【００１０】
上述した本発明によれば、前記入射位置パルス列を構成する各パルスの幅はＸ方向とＹ方向とＺ方向とからなる３次元に配列される前記検出セルのＸチャネル番号とＹチャネル番号とＺチャネル番号であることが好ましい。これにより、放射線が入射する検出セルのＸチャネル番号とＹチャネル番号とＺチャネル番号を正確に検出できるので、放射線が入射する検出セルのＸ方向とＹ方向とＺ方向の位置を短い時間で検出できる。【００１１】
上述した本発明によれば、前記入射位置パルス列を構成する各パルスのピッチは前記アナログの電気パルスの波高値に比例することが好ましい。これにより、入射位置パルス列を構成する各パルスのピッチはアナログの電気パルスの波高値に比例するので、各パルスのピッチに基づいて、検出セルに入射する放射線の波高値を短い時間で検出することができる。【００１２】
上述した本発明によれば、前記入射位置パルス列を圧縮して圧縮パルス列を出力するパルス列圧縮手段と、前記圧縮パルス列を前記入射位置パルス列に復元するパルス列復元手段とを備えることが好ましい。これにより、パルス列圧縮手段は検出セルごとに出力される入射位置パルス列を圧縮して圧縮パルス列を出力し、パルス列復元手段は伝送される入射位置パルス列を復元するので、検出セルの数よりも少ない数の伝送線で入射位置パルス列を伝送することができる。【００１３】
上述した本発明によれば、前記パルス列圧縮手段は複数の前記検出セルで構成されるグループごとに設けられ、前記圧縮パルス列は前記グループごとに出力されて、前記グループごとに出力される前記圧縮パルス列に前記グループの位置に関する情報を加えてなるグループパルス列をグループごとに出力するグループ位置情報付加手段とを備えることが好ましい。これにより、グループ位置情報付加手段は圧縮パルス列にグループの位置情報を加えてグループパルス列を出力するので、グループごとにまとめられた検出セルを備える放射線検出器においても、各グループから出力されるグループパルス列がどのグループから出力されたパルス列かを少ない数の伝送線で検出することができる。【００１４】
上述した本発明によれば、前記グループパルス列を圧縮してグループ圧縮パルス列を出力するグループ圧縮手段と、前記グループ圧縮パルス列を前記グループパルス列に復元して前記グループパルス列を前記圧縮パルス列に復元するグループ復元手段とを備えることが好ましい。これにより、グループ圧縮手段はグループ位置情報付加手段から出力されるグループパルス列を圧縮してグループ圧縮パルス列を出力し、グループ復元手段はグループ圧縮パルス列をもとのグループパルス列に復元するので、各グループごとに設けられるパルス列圧縮手段から圧縮パルス列が出力されるときでも、圧縮パルス列が出力されるグループの位置を短い時間で検出することができる。【００１５】
上述した本発明によれば、前記位置情報付加手段は、前記検出セルの位置に関する情報に対応して出力される遅延信号（Ａ）を出力する遅延回路（Ｂ）と、前記電気パルスと前記遅延信号（Ａ）とが入力されると前記入射位置パルス列を出力する論理回路（Ｃ）とを備えることが好ましい。これにより、位置情報付加手段は遅延回路（Ｂ）と論理回路（Ｃ）とを備え、遅延回路（Ｂ）は検出セルの位置に関する情報に対応する遅延信号（Ａ）を出力し、論理回路（Ｃ）は電気パルスと遅延信号（Ａ）とが入力されると入射位置パルス列を出力するので、位置情報付加手段は放射線が入射する検出セルの位置に関する情報に対応する入射位置パルス列を出力することができる。したがって、検出セルに入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。【００１６】
上述した本発明によれば、前記論理回路（Ｃ）は、前記入射位置パルス列を構成する１つのパルスが前記遅延信号（Ａ）の立ち上がりと同期して立ち下がり、前記入射位置パルス列を構成する別のパルスが前記遅延信号（Ａ）の立ち下がりに同期して立ち下がり、前記１つのパルスと前記別のパルスとを列状に重ねて前記入射位置パルス列を出力する論理回路であることが好ましい。これにより、入射位置パルス列には、デジタル電気パルスが立ち上がってから遅延信号（Ａ）が立ち上がるまでの時間情報と、デジタル電気パルスが立ち下がってから遅延信号（Ａ）の立ち下がるまでの時間情報とが重畳される。したがって、これらの時間情報に基づいてデジタル電気パルスが検出セルに入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。【００１７】
上述した本発明によれば、前記位置情報付加手段は、前記検出セルの位置に関する情報に対応する容量を有するコンデンサと抵抗値を有する抵抗とで構成されて遅延信号（Ｄ）を出力する遅延回路（Ｅ）と、所定のしきい値と比較して前記遅延信号（Ｄ）が所定のしきい値を超えるとき前記入射位置パルス列を構成する各パルスを出力する比較器と、前記比較器から出力される各パルスを列状に重ねて前記入射位置パルス列を出力する論理回路（Ｆ）とを備えることが好ましい。これにより、遅延回路（Ｅ）を構成するコンデンサと抵抗は電気パルスの出力を変化させ、比較器はコンデンサと抵抗を通って出力される電気パルスが所定のしきい値を越えると二値化して入射位置パルス列を構成する各パルスを出力し、論理回路（Ｆ）は比較器から出力される各パルスを束ねるので、位置情報付加手段は放射線が入射する検出セルの位置に関する情報に対応する入射位置パルス列を出力することができる。したがって、検出セルに入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。【００１８】
上述した本発明によれば、前記グループ位置情報付加手段は、前記グループの位置に関する情報に対応して出力される遅延信号（Ｇ）を出力する遅延回路（Ｈ）と、前記圧縮パルス列と前記遅延信号（Ｇ）とが入力されると前記グループパルス列を出力する論理回路（Ｉ）とを備えることが好ましい。これにより、グループ位置情報付加手段は遅延回路（Ｈ）と論理回路（Ｉ）とを備え、遅延回路（Ｈ）はグループの位置に関する情報に対応する遅延信号（Ｇ）を出力し、論理回路（Ｉ）は圧縮パルス列と遅延信号（Ｇ）とが入力されるとグループパルス列を出力するので、グループ位置情報付加手段は圧縮パルス列が出力されるグループの位置に関する情報に対応するグループパルス列を出力することができる。したがって、圧縮パルス列が出力されるグループの位置を短い時間で検出することができる。【００１９】
上述した本発明によれば、前記論理回路（Ｉ）は、前記グループパルス列を構成する１つのパルスが前記遅延信号（Ｇ）の立ち上がりと同期して立ち下がり、前記グループパルス列を構成する別のパルスが前記遅延信号（Ｇ）の立ち下がりに同期して立ち下がり、前記１つのパルスと前記別のパルスとを列状に重ねて前記グループパルス列を出力する論理回路であることが好ましい。これにより、圧縮パルス列が出力されるグループの位置を短い時間で検出することができる。【００２０】
上述した本発明によれば、前記グループ位置情報付加手段は、前記グループの位置に関する情報に対応する容量を有するコンデンサと抵抗値を有する抵抗とで構成されて遅延信号（Ｊ）を出力する遅延回路（Ｋ）と、所定のしきい値と比較して前記遅延信号（Ｊ）が所定のしきい値を超えるとき前記グループパルス列を構成する各パルスを出力する比較器（Ｌ）と、前記比較器（Ｌ）から出力される各パルスを列状に重ねて前記グループパルス列を出力する論理回路（Ｍ）とを備えることが好ましい。これにより、遅延回路（Ｊ）を構成するコンデンサと抵抗は圧縮パルス列の出力を変化させ、比較器（Ｌ）はコンデンサと抵抗を通って出力される圧縮パルス列が所定のしきい値を越えると二値化してグループパルス列を構成する各パルスを出力し、論理回路（Ｍ）は比較器（Ｌ）から出力されるグループパルス列を束ねるので、グループ位置情報付加手段は圧縮パルス列が出力されるグループの位置に関する情報に対応するグループパルス列を出力することができる。したがって、圧縮パルス列が出力されるグループの位置を短い時間で検出することができる。【００２１】
上述した本発明によれば、前記パルス幅変調手段は、複数の比較器で構成され、これら各々の比較器を用いて前記アナログの電気パルスを所定のしきい値でそれぞれ二値化してデジタルの電気パルスをそれぞれ出力することが好ましい。これにより、より正確な波高値やタイミング情報を得ることができる。【００２２】
上述した本発明によれば、前記位置情報付加手段は、パルス幅およびパルス振幅が異なる多値論理手法を用いて前記入射位置パルス列を出力することが好ましい。これにより、各パルスをアナログ加算して、パルス幅およびパルス振幅が異なる入射位置パルス列を出力することができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に係る放射線検出器によれば、パルス幅変調手段は検出セルから出力されるアナログの電気パルスを所定のしきい値で二値化してデジタルの電気パルスに変調し、位置情報付加手段は放射線が入射する検出セルの位置に関する情報と放射線の入射により検出される電気パルスとを重畳して入射位置パルス列を出力するので、従来電気パルスの出力の後ろに付加されてきた位置情報を電気パルスの中に付加することができる。したがって、電気パルスの後ろに位置情報を付加して位置情報を伝送する従来技術に比べて、検出セルに入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１に係る放射線検出器の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１に係る放射線検出器における信号付加を示すタイミングチャートである。
【図３】実施例１に係る放射線検出器に備えられるデータ重畳器の回路図である。
【図４】実施例１に係る放射線検出器に備えられるデータ重畳器で表現できる情報量を示す模式図である。
【図５】実施例１に係る放射線検出器に備えられる検出セル群の模式図である。
【図６】実施例２に係る放射線検出器における信号付加を示すタイミングチャートである。
【図７】実施例２に係る放射線検出器に備えられるＣＲデータ重畳器の回路図である。
【図８】実施例３に係る放射線検出器の全体構成を示すブロック図である。
【図９】実施例３に係る放射線検出器に備えられる検出器ブロックの模式図である。
【図１０】実施例４に係る放射線検出器に備えられるパルス幅変調回路およびデータ重畳器の回路図である。
【図１１】実施例４に係るパルス幅変調回路およびデータ重畳器のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１      …  放射線検出器
７      …  検出セル
１１    …  パルス幅変調回路
１３    …  データ重畳器
１７    …  圧縮器
Ｐ      …  アナログ電気パルス
Ｐｐ    …  デジタル電気パルス
Ｐｘ    …  検出セルのＸチャネル番号を示す入射位置パルス
Ｐｙ    …  検出セルのＹチャネル番号を示す入射位置パルス
Ｐｗ    …  Ｐｐのパルス幅
Ｐｗ１  …  Ｐｘのパルス幅
Ｐｗ２  …  Ｐｙのパルス幅
Ｐｗ３  …  ＰｘとＰｙの立ち上がり時間差
Ｐｔ    …  入射位置パルス列
Ｐｐ１  …  デジタル電気パルス
Ｐｐ２  …  デジタル電気パルス
Ｐｐ３  …  デジタル電気パルス
Ｐｐ４  …  デジタル電気パルス
Ｐｗ４  …  Ｐｐ１のパルス幅
Ｐｗ５  …  Ｐｐ２のパルス幅
Ｐｗ６  …  Ｐｐ３のパルス幅
Ｐｗ７  …  Ｐｐ４のパルス幅
Ｐｗ８  …  Ｐｘのパルス幅
Ｐｗ９  …  Ｐｙのパルス幅
Ｐｔ２  …  Ｐｐ３およびＰｐ４を有した入射位置パルス列
Ｐｔ３  …  （多値論理の）入射位置パルス列
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
放射線が入射する検出セルの位置に関する情報と放射線の入射により検出される電気パルスとを重畳して入射位置パルス列を出力することで、検出セルに入射する放射線の位置を正確に短い時間で検出するという目的を実現した。
【実施例１】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は、実施例１に係る放射線検出器の全体構成を示すブロック図であり、図２は、その放射線検出器で検出される電気パルスに遅延信号を付加して入射位置パルス列発生させるタイミングチャートであり、図３は、その入射位置パルス列を発生させるデータ重畳器の回路図であり、図４は、そのデータ重畳器で表現できるチャネル数を示す模式図であり、図５は複数の検出セル７がＸ方向とＹ方向の二次元に配列される検出セル群を示す図である。【００２８】
図１に示すように、実施例１に係る放射線検出器１は、シンチレータ３と光電子増倍管５とを有する検出セル７１ないし７６４（以下、総称するときは検出セル７とよぶ、）と、検出セル７で検出されるアナログ電気パルスＰを増幅する前置増幅器９１ないし９６４（以下、総称するときは前置増幅器９とよぶ。）と、パルス幅変調回路１１とデータ重畳器１３とを有するメタデータ付加器１５１ないし１５６４（以下、総称するときはメタデータ付加器１５）と、メタデータ付加器１５から出力される入射位置パルス列Ｐｔを圧縮する圧縮器１７とを備える。圧縮器１７から出力される圧縮パルス列は、復元器１９でもとの入射位置パルス列Ｐｔに復元される。入射位置パルス列Ｐｔは位置計算回路２１に出力されて、位置計算回路２１は入射位置パルス列Ｐｔから放射線が検出セルに入射する位置を計算する。【００２９】
放射線検出器１は、シンチレータ３と光電子増倍管（ＰＭＴ：ＰｈｏｔｏＭｕｌｔｉｐｌｉｅｒ  Ｔｕｂｕ）５、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）、ＳｉＰＭ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ＰｈｏｔｏＭｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）等の受光素子を組み合わせた放射線検出器あるいは半導体検出器である。【００３０】
検出セル７は、図５に示すように、X方向とY方向の二次元に配列されて検出セル群８を構成する。検出セル群８のＸ方向には検出セル７が８個配列され、Y方向には検出セル７が８個配列される。すなわち、検出セル７はX方向にｘ１ないしｘ８のチャネル番号と、Y方向にｙ１ないしｙ８のチャネル番号を有する。そして、各検出セル７は検出セル７１（ｘ＝１，ｙ＝１）、検出セル７２（ｘ＝２，ｙ＝１）などのチャネル情報を有する。検出セル群８は、検出セル７１ないし７６４までの検出セル７を備える。【００３１】
図１および図２を参照してパルス幅変調回路１１について説明する。図１に示すように、パルス幅変調回路１１は、前置増幅器９から入力されるアナログ電気パルスＰをデジタル電気パルスＰｐに変調してデータ重畳器１３に出力する。パルス幅変調回路１１は、検出セル７から入力されるアナログ電気パルスＰとしきい値電圧Ｖｔｈとを比較して、アナログ電気パルスＰがしきい値電圧Ｖｔｈを上回ればＨｉｇｈを出力し、アナログ電気パルスＰがしきい値電圧Ｖｔｈを下回ればＬｏｗ出力する。なお、パルス幅変調回路１１の出力Ｐｐは図２におけるＩｎに当たる。このとき、図２に示すように、アナログ電気パルスＰの電圧値がしきい値電圧Ｖｔｈを上回る時間Ｔが長いほど、パルス幅変調回路１１が出力するデジタル電気パルスＰｐ（図２に示すＩｎ）の出力Ｈｉｇｈの幅Ｐｗも長くなる。反対にアナログ電気パルスＰの電圧値がしきい値電圧Ｖｔｈを上回る時間Ｔが短いほど、ハルス幅変調回路１１が出力するデジタル電気パルスＰｐの出力Ｈｉｇｈの幅Ｐｗも短くなる。また、アナログ電気パルスＰの信号強度（電圧値）が大きいほど幅Ｐｗは長くなり、アナログ電気パルスＰの信号強度（電圧値）が小さいほど幅Ｐｗは短くなる。すなわち、パルス幅変調回路１１はアナログ電気パルスＰの信号強度をパルス幅Ｐｗにエンコードする。なお、パルス幅変調回路１１はこの発明のパルス幅変調手段に相当する。【００３２】
図３を参照してデータ重畳器１３に備えられる回路を説明する。パルス幅変調回路１１は、デジタル電気パルスＰｐを遅延発生器２３とＮＯＴ回路２５に出力する。ＮＯＴ回路２５はデジタル電気パルスＰｐをＮＯＲ回路２７とＡＮＤ回路２９とに出力する。一方、遅延発生器２３は、アナログ電気パルスＰが出力される検出セル７１ないし７６４のいずれかのＸチャネル番号に対応する遅延信号ＤｘをＮＯＲ回路２７に出力し、アナログ電気パルスＰが出力される検出セル７１ないし７６４のいずれかのＹチャネル番号に対応する遅延信号ＤｙをＡＮＤ回路２９に出力する。遅延発生器２３は、例えばＤフリップフロップを用いたシフトレジスタ回路である。ここでいうアナログ電気パルスＰは、デジタル電気パルスＰｐが二値化される前のパルスを指す。ＮＯＲ回路２７はＸチャネル番号に対応する入射位置パルスＰｘをＯＲ回路３１に出力し、ＡＮＤ回路２９はＹチャネル番号に対応する入射位置パルスＰｙをＯＲ回路３１に出力する。ＯＲ回路３１は入射位置パルスＰｘ、Ｐｙに基づいて入射位置パルス列Ｐｔを圧縮器１７に出力する。なお、データ重畳器１３はこの発明の位置情報付加手段に相当する。なお、遅延信号Ｄｘ、Ｄｙはこの発明の遅延信号（Ａ）に相当し、遅延発生器２３はこの発明の遅延回路（Ｂ）に相当し、ＮＯＴ回路２５とＮＯＲ回路２７とＡＮＤ回路２９とＯＲ回路３１はこの発明の論理回路（Ｃ）に相当する。【００３３】
図２を参照してデジタル電気パルスに位置情報を付加するタイミングを説明する。図２は縦軸を信号値とし、横軸を時間とするタイミングチャートである。Ｉｎはパルス幅変調回路１１から出力されるデジタル電気パルスＰｐである。ＩｎバーはＮＯＴ回路２５から出力される信号である。Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄｘ、Ｄｙは遅延発生器２３から出力される遅延信号である。Ｏｕｔは入射位置パルスＰｘ、Ｐｙからなる入射位置パルス列Ｐｔである。Ｐｗ１は入射位置パルスＰｘがＨｉｇｈのときのパルス幅を示す。Ｐｗ２は入射位置パルスＰｙがＨｉｇｈのときのパルス幅を示す。Ｐｗ３は入射位置パルスＰｘの立ち上がりから入射位置パルスＰｙの立ち上がりまでの時間差を示す。なお、遅延信号Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３はこの発明の遅延信号（Ａ）に相当する。【００３４】
入射位置パルスＰｘはＩｎ（Ｐｐ）の立ち上がりに同期して立ち上がり、遅延信号Ｄｘの立ち上がりに同期して立ち下がる。入射位置パルスＰｙはＩｎ（Ｐｐ）の立ち下がりに同期して立ち上がり、遅延信号Ｄｙの立ち下がりに同期して立ち下がる。【００３５】
このように、入射位置パルス列Ｐｔを構成する入射位置パルスＰｘのパルス幅Ｐｗ１と入射位置パルスＰｙのパルス幅Ｐｗ２は、アナログ電気パルスＰが出力される検出セル７のＸチャネル番号とＹチャネル番号を意味する。入射位置パルス列Ｐｔを構成する入射位置パルスＰｘと入射位置パルスＰｙとの立ち上がり時間差を示すＰｗ３は、アナログ電気パルスＰの大きさによって変化するので、アナログ電気パルスＰの波高値Ｈを意味する。入射位置パルス列Ｐｔあるいは入射位置パルスＰｘの立ち上がりは、放射線が検出セル７に入射するタイミングを意味する。【００３６】
図４を参照して、入射位置パルス列Ｐｔが重畳できる検出セル７のチャネル数について説明する。ここで、チャネル数とは図５に示す検出セル７１ないし７６４として表される検出セル７の個数を意味する。【００３７】
入射位置パルス列Ｐｔに重畳できる検出セル７のチャネル数は、入射位置パルスＰｘ、Ｐｙで表現できるＸ方向のチャネル数とＹ方向のチャネル数の積である。入射位置パルスＰｘが表現できる検出セル７のＸ方向のチャネル数は、測定する必要のある放射線の波高値の最小値(パルス幅Ｐｗ１の最小値)すなわちＰｘとＰｙとの立ち上がり時間差（以下、パルスピッチという。）Ｐｗ３を復元器１９の読み出し時間分解能Ｔｒで割った数となる。なお、パルス幅Ｐｗ１すべてをチャネル情報に使用すると、パルス幅Ｐｗ１とパルス幅Ｐｗ２との境目が判別できないので、少なくとも１Ｔｒ分だけ隔てることが好ましい。Ｘ方向のチャネル数をＸとして式で表すと、Ｘ＝Ｐｗ３÷Ｔｒ−１  となる。同様に、Ｙ方向のチャネル数をＹとして式で表すと、Ｙ＝Ｐｗ２÷Ｔｒ−１  となる。求められたＸとＹの積がパルス幅Ｐｗ１、Ｐｗ２で表現できる検出セルのチャネル数となる。【００３８】
詳細に求めるならば、図４に示すように、ＸとＹは各チャネルで生じる最少パルス幅Ｐｗ１ｍｉｎ、要求される最大カウントレートＣＲｍａｘ、後段の読み出し方法の時間分解能Ｔｒに依存し、Ｘ＝Ｐｗ１ｍｉｎ／Ｔｒ−１となり、Ｙ＝（１／ＣＲｍａｘ−Ｐｗ１ｍａｘ）／Ｔｒ−１となる。Ｐｗ１ｍａｘは、入射位置パルスＰｘのパルス幅Ｐｗ１の最大値である。これはパルスピッチＰｗ３と同じ値である。ＣＲｍａｘは、放射線検出器に要求されるカウントレートの最大値である。１／ＣＲｍａｘは、次に放射線が入射するまでの最少時間である。Ｔｒは復元器１９の読み出し時間分解能である。【００３９】
例えば、読取手段の時間分解能を１０ｎｓ、イベント入射時に各チャネルで生じるパルスＰｐ１のパルス幅が１００ないし２００ｎｓ、要求される最大カウントレートが４Ｍｃｐｓの場合には、Ｘ＝１００ｎｓ÷１０ｎｓ−１＝９となり、Ｙは（２５０ｎｓ−２００ｎｓ）÷１０ｎｓ−１＝４となり、この条件において表現できる情報の数は、Ｘ×Ｙ＝９×４＝３６となる。これは大規模なシステムにおいては不十分な数であるが、時間分解能Ｔｒを向上させれば、飛躍的に表現できる情報の数を増加させることができる。例えば、Ｔｒが５ｎｓの場合はＸ×Ｙ＝１７１、Ｔｒが２ｎｓの場合はＸ×Ｙ＝１１７６となり、読取手段の時間分解能が２ｎｓ程度あれば１０００ｃｈを超すチャネル数を表現できる。または、パルス列として後段に更にパルスを付加することによっても、表現できるチャネル数を増加させることができる。【００４０】
圧縮器１７は各検出セル７から出力される入射位置パルス列Ｐｔを圧縮して圧縮パルス列Ｐｃを復元器１９に出力する。復元器１９は圧縮パルス列Ｐｃをもとの入射位置パルス列Ｐｔに復元する。なお、圧縮器１７はこの発明のパルス列圧縮手段に相当し、復元器１９はこの発明のパルス列復元手段に相当する。【００４１】
実施例１記載の放射線検出器１によれば、パルス幅変調回路１１は検出セル７から出力されるアナログ電気パルスＰを所定のしきい値Ｖｔｈで二値化してデジタル電気パルスＰｐに変調し、データ重畳器１３は放射線が入射する検出セル７の位置に関する入射位置パルスＰｘ、Ｐｙと放射線により検出されるデジタル電気パルスＰｐとを重畳して入射位置パルス列Ｐｔを出力するので、従来デジタル電気パルスＰｐの出力の後ろに付加されてきた位置情報をデジタル電気パルスＰｐの中に付加することができる。したがって、デジタル電気パルスＰｐの後ろに位置情報を付加して位置情報を伝送する従来技術に比べて、検出セル７に入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。【００４２】
実施例１記載の放射線検出器１によれば、データ重畳器１３はアナログ電気パルスＰが所定のしきい値Ｖｔｈを上回るタイミングと下回るタイミングに同期して入射位置パルス列Ｐｔを構成する入射位置パルスＰｘ、Ｐｙを出力するので、アナログ電気パルスＰｐの大きさの変化に従って入射位置パルス列Ｐｔを出力できる。したがって、入射位置パルス列Ｐｔのパルスピッチの変化に基づいて、検出セル７に入射する放射線の波高値を短い時間で検出することができる。【００４３】
実施例１記載の放射線検出器１によれば、入射位置パルス列Ｐｔを構成する入射位置パルスＰｘがＨｉｇｈであるときのパルス幅Ｐw１、入射位置パルスＰｙがＨｉｇｈであるときのパルス幅Ｐw２は、Ｘ方向とＹ方向からなる２次元に配列される検出セル７のＸチャネル番号とＹチャネル番号であるので、放射線が入射する検出セル７のＸチャネル番号とＹチャネル番号を正確に検出できる。そして、データ重畳器１３はパルス幅Ｐｗ１の入射位置パルスＰｘとパルス幅Ｐｗ２の入射位置パルスＰｙとをデジタル電気パルスＰｐに重畳して入射位置パルス列Ｐｔを出力するので、放射線が入射する検出セル７のＸ方向とＹ方向の位置を短い時間で検出できる。【００４４】
実施例１記載の放射線検出器１によれば、入射位置パルス列Ｐｔを構成する各パルスの幅はＸ方向とＹ方向とＺ方向とからなる三次元に配列される検出セル７のＸチャネル番号とＹチャネル番号とＺチャネル番号であるので、放射線が入射する検出セル７のＸチャネル番号とＹチャネル番号とＺチャネル番号を正確に検出できる。したがって、放射線が入射する検出セル７のＸ方向とＹ方向とＺ方向の位置を短い時間で検出できる。【００４５】
実施例１記載の放射線検出器１によれば、入射位置パルス列Ｐｔを構成する入射位置パルスＰｘと入射位置パルスＰｙの立ち上がり時間差Ｐｗ３はアナログ電気パルスＰの波高値に比例するので、入射位置パルスＰｘと入射位置パルスＰｙの立ち上がり時間差Ｐｗ３に基づいて、検出セル７に入射する放射線の位置と波高値とを短い時間で検出することができる。【００４６】
実施例１記載の放射線検出器１によれば、圧縮器１７は検出セル７ごとに出力される入射位置パルス列Ｐｔを圧縮して圧縮パルス列Ｐｃを出力し、復元器１９は圧縮パルス列Ｐｃを入射位置パルス列Ｐｔに復元することができるので、検出セル７に入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。また、従来技術と比べて圧縮器１７から復元器１９までの伝送線数を減らすことができる。【００４７】
実施例１記載の放射線検出器１によれば、データ重畳器１３は遅延発生器２３とＮＯＴ回路２５とＮＯＲ回路２７とＡＮＤ回路２９とを備える。放射線が検出セル７に入射すると、遅延発生器２３は検出セル７が検出するデジタル電気パルスＰｐに基づき、検出セル７に固有のＸチャネル番号に対応する遅延信号ＤｘをＮＯＲ回路２７に出力し、検出セル７に固有のＹチャネル番号に対応する遅延信号ＤｙをＡＮＤ回路２９に出力する。ＮＯＴ回路２５は検出セル７が検出するデジタル電気パルスＰｐを反転してＮＯＲ回路２７とＡＮＤ回路２９に出力する。ＮＯＲ回路２７は反転されたデジタル電気パルスＰｐを入力すると、入力位置パルスＰｘを立ち上げてＯＲ回路３１に出力する。そして、遅延信号Ｄｘと反転されたデジタル電気パルスＰｐとがＮＯＲ回路２７に出力されると、ＮＯＲ回路２７は入射位置パルスＰｘを立ち下げて出力を停止する。一方、ＡＮＤ回路２９は、反転されたデジタル電気パルスＰｐが入力されても入射位置パルスＰｙを出力しないが、反転されたデジタル電気パルスＰｐの立ち上がりと遅延信号Ｄｙとが入力されると、入射位置パルスＰｙを立ち上げてＯＲ回路３１に出力する。ＯＲ回路３１は入射位置パルスＰｘ、Ｐｙが入力されるごとに入射位置パルスＰｘ、Ｐｙを入射位置パルス列Ｐｔとして出力する。したがって、入射位置パルスＰｘ、Ｐｙは検出セル７に固有のパルス幅Ｐｗ１、Ｐｗ２を有し、入射位置パルスＰｘ、Ｐｙはデジタル電気パルスＰｐに重畳されて入射位置パルス列Ｐｔとして出力されるので、検出セル７に入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。
【実施例２】
【００４８】
次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。図６は、実施例２に係る放射線検出器で検出される電気パルスから入射位置パルス列を発生させるタイミングチャートであり、図７は、その入射位置パルス列を発生させるＣＲ型データ重畳器の回路図である。【００４９】
実施例２に係る放射線検出器１の全体構成は、おおよそ実施例１に係る放射線検出器１の全体構成と同じであるが、実施例１に記載されるデータ重畳器１３ではなくＣＲデータ重畳器５１を備える点で相違する。【００５０】
図７を参照してＣＲデータ重畳器５１の回路図について説明する。ＣＲデータ重畳器５１は、バッファ回路５３Ａ、５３Ｂと、コンデンサ５５Ａ、５５Ｂと、抵抗５７Ａ、５７Ｂと、比較器５９Ａ、５９Ｂと、ＯＲ回路６１とを備えるＣＲ回路で構成される。なお、コンデンサ５５Ａ、５５Ｂと、抵抗５７Ａ、５７Ｂとはこの発明の遅延回路（Ｅ）に相当し、ＯＲ回路６１はこの発明の論理回路（Ｆ）に相当する。【００５１】
デジタル電気パルスＰｐはパルス幅変調回路１１からバッファ回路５３Ａに入力される。次に、デジタル電気パルスＰｐはバッファ回路５３Ａからコンデンサ５５Ａに入力される。次に、デジタル電気パルスＰｐは抵抗５７Ａで放電されながらコンデンサ５５Ａから出力される。この出力をＣＲｏｕｔＡとする。ＣＲｏｕｔＡは比較器５９Ａに入力される。ＣＲｏｕｔＡはしきい値ＶｔｈＡにより二値化されて比較器５９ＡからＯＲ回路６１に入力される。この二値化された出力を入射位置パルスＰｘとする。入射位置パルスＰｘは比較器Ｂから同様に出力される入射位置パルスＰｙと重畳されて入射位置パルス列Ｐｔになる。入射位置パルス列ＰｔはＯＲ回路６１から圧縮器１７に入力される。なお、ＣＲｏｕｔＡ、ＣＲｏｕｔＢはこの発明の遅延信号（Ｄ）に相当する。【００５２】
コンデンサ５５Ａ、５５Ｂは同じ容量を有するが、その容量はデジタル電気パルスＰｐが出力される検出器７ごとに異なる。各検出セル７とコンデンサ５５Ａ、５５Ｂの容量との対応関係は、例えばルックアップテーブルとして図示されないメモリに記憶されている。検出セル７ごとに容量の異なるコンデンサ５５Ａ、５５Ｂを用意してもよい。【００５３】
抵抗５７Ａ、５７Ｂもコンデンサ５５Ａ、５５Ｂと同様の構成を採る。各検出セル７と抵抗５７Ａ、５７Ｂの抵抗値とは対応関係を有する。【００５４】
図６を参照して、ＣＲデータ重畳器５１が放射線検出器１で検出されるデジタル電気パルスＰｐから入射位置パルス列Ｐｔを発生させるタイミングを説明する。【００５５】
実施例１と同様にＩｎはパルス幅変調回路１１から出力されるデジタル電気パルスＰｐである。ＣＲｏｕｔＡは、コンデンサ５５Ａと抵抗５７Ａとで構成されるＣＲ回路にデジタル電気パルスＰｐが入力されるときに比較器５９Ａに出力される電圧値である。ＶｔｈＡは、ＣＲｏｕｔＡを正の値で二値化するしきい値電圧である。Ｐｘは、デジタル電気パルスＰｐを二値化して得られる入射位置パルスである。Ｐｘは、比較器５９ＡからＯＲ回路６１に出力される。【００５６】
ＣＲｏｕｔＢは、コンデンサ５５Ｂと抵抗５７Ｂとで構成されるＣＲ回路にデジタル電気パルスＰｐが入力されるときに比較器５９Ｂに出力される電圧値である。ＶｔｈＢは、ＣＲｏｕｔＢを負の値で二値化するしきい値電圧である。Ｐｙは、デジタル電気パルスＰｐを二値化して得られる入射位置パルスである。Ｐｙは、比較器５９ＢからＯＲ回路６１に出力される。【００５７】
この入射位置パルスＰｘ、Ｐｙのパルス幅Ｐｗ１、Ｐｗ２は、検出セル７ごとに異なる。パルス幅Ｐｗ１は検出セル７のＸチャネル番号を意味し、パルス幅Ｐｗ２は検出セル７のＹチャネル番号を意味する。また、ＰｘとＰｙとの立ち上がり時間差Ｐｗ３も検出セル７ごとに異なる。ＰｘとＰｙとの立ち上がり時間差Ｐｗ３は検出セル７で検出されるアナログ電気パルスＰの波高値Ｈを意味する。入射位置パルス列Ｐｔあるいは入射位置パルスＰｘの立ち上がりは、放射線が検出セル７に入射するタイミングを意味する。【００５８】
ＯＲ回路６１は、入射位置パルスＰｘ、Ｐｙが入力されるごとに入射位置パルスＰｘをＰｙを入射位置パルス列Ｐｔとして出力する。【００５９】
実施例２に係る放射線検出器１によれば、各検出セル７からＣＲデータ重畳器５１にデジタル電気パルスＰｐが入力されると、コンデンサ５５Ａは電荷を蓄え、蓄えられた電荷の一部は接地された抵抗５７を通して放電され、残りのＣＲｏｕｔＡは比較器５７Ａに出力される。比較器５７ＡはＣＲｏｕｔＡがしきい値電圧ＶｔｈＡを上回るあいだ入射位置パルスＰｘをＯＲ回路６１に出力する。一方、コンデンサ５５Ｂ、抵抗５７Ｂも同様にＣＲｏｕｔＢを比較器５７Ｂに出力する。比較器５７ＢはＣＲｏｕｔＢがしきい値電圧ＶｔｈＢを下回るあいだ入射位置パルスＰｙをＯＲ回路６１に出力する。ＯＲ回路６１は入射位置パルスＰｘ、Ｐｙが入力されるごとに入射位置パルス列Ｐｔを出力する。入射位置パルスＰｘ、Ｐｙは各検出セル７に固有のコンデンサ５５Ａ、５５Ｂの容量と抵抗５７Ａ、５７Ｂの抵抗値とによってパルス幅Ｐｗ１、Ｐｗ２が決定され、入射位置パルスＰｘ、Ｐｙは入射位置パルス列Ｐｔとして出力されるので、検出セル７に入射する放射線の位置を短い時間で検出することができる。
【実施例３】
【００６０】
次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。図８は、実施例３に係る放射線検出器において複数の検出セルがグループを構成する場合に圧縮パルス列にグループ位置情報を付加できる放射線検出器の全体構成を示すブロック図であり、図９は、複数の検出セル７がＸ方向とＹ方向とＺ方向の二次元に配列されるＤＯＩ検出器を示す図である。【００６１】
図９を参照してＤＯＩ検出器７０を構成するグループ７１を説明する。ＤＯＩ検出器７０は基本的には実施例１、２の検出セル群８と同様の構成を採るが、検出セル７がＸ方向とＹ方向とＺ方向に配列され、グループ７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ、７１Ｄの４層構造である。グループ７１Ａは検出セル７１ないし７６４を備え、グループ７１Ｂは検出セル７６５ないし７１２８を備え、グループ７１Ｃは検出セル７１２９ないし７１９４を備え、グループ７１Ｄは検出セル７１９５ないし７２５６を備える。各検出セルは、例えば検出セル７１ならば（ｘ＝１、ｙ＝１、ｚ＝１）、７２５６ならば（ｘ＝８、ｙ＝８、Ｚ＝４）などのチャネル情報を有する。【００６２】
図８を参照して、実施例３に係る放射線検出器１の全体構成を説明する。ここでは、検出セル７は複数集合してグループ７１Ａないし７１Ｄを構成する。なお、各グループ７１に備えられる検出セル７、前置増幅器９、メタデータ付加器１５、圧縮器１７は実施例１、２と同様であるので、説明を省略する。各グループ７１の後ろには、各グループ７１からの出力にグループアドレスを重畳するグループアドレス重畳器７３と、グループアドレス重畳器７３からの各出力を圧縮するグループ圧縮器７５と、圧縮された出力をグループ７１ごとの出力に復元するグループ復元器７７とを備える。グループ復元器７７の後ろには図示されないがこのグループごとの出力を検出セルごとの出力に復元する復元器１９が備えられる。【００６３】
各グループ７１は、シンチレータの深さ方向の情報ＤＯＩ（ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）を得る目的でシンチレータが多層に配列されるＤＯＩ検出器７０を構成する各層の検出器である。また、例えば多数のブロック型検出器を円周上に配列し、それを体軸方向に複数個並べた多数型リングＰＥＴ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｒｉｎｇ  ＰＥＴ）に備えられるブロック型検出器であってもよい。【００６４】
各グループ７１に備えられる圧縮器１７は、各検出セル７から出力される入射位置パルス列Ｐｔを圧縮した圧縮パルス列Ｐｃをグループアドレス重畳器７３に出力する。【００６５】
グループアドレス重畳器７３は、各グループ７１から出力される圧縮パルス列Ｐｃに各グループの位置情報を重畳する。各グループの位置情報が重畳された圧縮パルス列Ｐｃをグループパルス列Ｐｃ１と呼ぶ。グループアドレス重畳器７３はグループパルス列Ｐｃ１をグループ圧縮器７５に出力する。グループ圧縮器７５は各グループ７１のグループパルス列Ｐｃ１を圧縮する。この圧縮されたグループパルス列Ｐｃ１をグループ圧縮パルス列Ｐｃ２と呼ぶ。グループ圧縮器７５はグループ圧縮パルス列Ｐｃ２をグループ復元器７７に出力する。なお、グループアドレス重畳器７３はこの発明のグループ位置情報付加手段に相当し、グループ圧縮器７５はこの発明のグループ圧縮手段に相当する。【００６６】
グループ復元器７７は、グループ圧縮パルス列Ｐｃ２をグループドレスの位置情報に従って各グループ７１の圧縮パルス列Ｐｃに復元する。グループ復元器７７は復元された圧縮パルス列Ｐｃを復元器１７に出力する。復元器１７は圧縮パルス列Ｐｃを各検出セル７の入射位置パルス列Ｐｔに復元する。なお、グループ復元器７７はこの発明のグループ復元手段に相当する。【００６７】
実施例３に係る放射線検出器１によれば、グループアドレス重畳器７３は圧縮パルス列Ｐｃにグループ７１ごとの位置情報を加えてグループパルス列Ｐｃ１を作る。したがって、複数の検出セル７で構成されるグループ７１ａないし７１ｎを備える放射線検出器において、各グループ７１に設けられるメタデータ付加器１５から出力される入射位置パルス列Ｐｔがどのグループ７１から出力される入射位置パルス列Ｐｔなのかを容易に検出できる。その結果、放射線がグループ７１を構成する検出セル７に入射するときでも、放射線が入射される検出セルの位置を短時間で検出することができる。【００６８】
実施例３に係る放射線検出器１によれば、グループ圧縮器７５はグループパルス列Ｐｃ１を圧縮してグループ圧縮パルス列Ｐｃ２を作る。したがって、グループ圧縮パルス列Ｐｃ２はグループ復元器７７に入力されると、もとの圧縮パルス列Ｐｃに復元される。したがって、複数の検出セルで構成されるグループ７１ａないし７１ｎを備える放射線検出器１において、多数の各グループ７１からグループパルス列Ｐｃ１が出力されるときでも、圧縮パルス列Ｐｃが出力されるグループ７１の位置を短い時間で検出することができる。
【実施例４】
【００６９】
次に、図面を参照して本発明の実施例４を説明する。図１０は、実施例４に係る放射線検出器において複数のしきい値電圧を用いてより正確なパルス波高値やタイミング情報を得る場合にパルス幅変調回路およびデータ重畳器の構成を示す回路図であり、図１１は、実施例４に係るパルス幅変調回路およびデータ重畳器のタイミングチャートである。【００７０】
実施例４に係る放射線検出器１の全体構成は、おおよそ実施例１に係る放射線検出器１の全体構成と同じであるが、実施例１に記載されるパルス幅変調回路１１およびデータ重畳器１３ではなく、複数のしきい値電圧でそれぞれ二値化するパルス幅変調回路１１および多値論理手法を用いたデータ重畳器１３を備える点で相違する。【００７１】
図１０を参照してパルス幅変調回路１１およびデータ重畳器１３の回路図について説明する。パルス幅変調回路１１は、２つの比較器８１Ａ，８１Ｂ（図１０では「比較器１」、「比較器２」で表記）および排他的論理和回路であるＸＯＲ回路８３で構成される。なお、パルス幅変調回路１１はこの発明のパルス幅変調手段に相当する。【００７２】
アナログ電気パルスＰを、比較器８１Ａ，８１Ｂに入力する。次に、比較器８１Ａは、アナログ電気パルスＰとしきい値電圧Ｖｔｈ１とを比較して、デジタル電気パルスＰｐ１を出力するとともに、比較器８１Ｂは、アナログ電気パルスＰとしきい値電圧Ｖｔｈ２とを比較して、デジタル電気パルスＰｐ２を出力する。比較器８１Ａから出力されたデジタル電気パルスＰｐ１をＸＯＲ回路８３に入力するとともに、比較器８１Ｂから出力されたデジタル電気パルスＰｐ２をＸＯＲ回路８３に入力する。ＸＯＲ回路８３は、パルスＰｐ３およびＰｐ４を有した入射位置パルス列Ｐｔ２を出力する。【００７３】
データ重畳器１３は、２つのＤフリップフロップ８５Ａ，８５Ｂ（図１０では「ＤＦＦ１」、「ＤＦＦ２」で表記）、２つの遅延器８７Ａ，８７Ｂ、加算器８９およびＮＯＴ回路９１で構成される。ＮＯＴ回路９１についてはパルス幅変調回路１１の方に備えられてもよい。なお、データ重畳器１３はこの発明の位置情報付加手段に相当する。【００７４】
比較器８１Ａから出力されたデジタル電気パルスＰｐ１をＤフリップフロップ８５Ａのクロック入力部に入力するとともに、比較器８１Ｂから出力されたデジタル電気パルスＰｐ２をＮＯＴ回路９１が反転して、その反転されたパルスをＤフリップフロップ８５Ｂのクロック入力部に入力する。Ｄフリップフロップ８５ＡはＱ端子から入射位置パルスＰｘを出力するとともに、Ｄフリップフロップ８５ＢはＱ端子から入射位置パルスＰｙを出力する。Ｄフリップフロップ８５ＡのＱ端子出力は遅延器８７Ａを介してＤフリップフロップ８５Ａのリセット部Ｒに入力するとともに、Ｄフリップフロップ８５ＢのＱ端子出力は遅延器８７Ｂを介してＤフリップフロップ８５Ｂのリセット部Ｒに入力する。ＸＯＲ回路８３から出力された入射位置パルス列Ｐｔ２、Ｄフリップフロップ８５Ａ，８５Ｂから出力された入射位置パルスＰｘ，Ｐｙを加算器８９に入力する。加算器８９は、それらの入射位置パルスＰｔ２，Ｐｘ，Ｐｙをアナログ加算して、入射位置パルス列Ｐｔ３を出力する。【００７５】
図１１を参照してアナログ電気パルスからパルス変調回路が入射位置パルス列Ｐｔ２を出力するタイミングを説明するとともに、その入射位置パルス列Ｐｔ２に位置情報を付加するタイミングについて説明する。図２と同様に、図１１は縦軸を信号値とし、横軸を時間とするタイミングチャートである。Ｐｐ１は比較器８１Ａから出力されたデジタル電気パルス（図１１では「比較器１出力」で表記）である。Ｐｐ２は比較器８１Ｂから出力されたデジタル電気パルス（図１１では「比較器２出力」で表記）である。Ｐｔ２はＸＯＲ回路８３から出力された入射位置パルス列（図１１では「パルス幅変調出力」で表記）である。Ｐｐ２バーはＮＯＴ回路９１から反転されたパルスであり、比較器８１Ｂから出力されたデジタル電気パルスＰｐ２の反転信号（図１１では「比較器２反転出力」で表記）である。ＤＦＦ１出力はＤフリップフロップ８５Ａから出力された入射位置パルスＰｘである。ＤＦＦ２出力はＤフリップフロップ８５Ｂから出力された入射位置パルスＰｙである。Ｐｗ４はデジタル電気パルスＰｐ１（比較器１出力）がＨｉｇｈのときのパルス幅を示す。Ｐｗ５はデジタル電気パルスＰｐ２（比較器２出力）がＨｉｇｈのときのパルス幅を示す。Ｐｗ６はパルスＰｐ３のパルス幅を示す。Ｐｗ７はパルスＰｐ４のパルス幅を示す。Ｐｗ８は入射位置パルスＰｘがＨｉｇｈのときのパルス幅を示す。Ｐｗ９は入射位置パルスＰｙがＨｉｇｈのときのパルス幅を示す。【００７６】
比較器８５Ａは、アナログ電気パルスＰとしきい値電圧Ｖｔｈ１とを比較して、アナログ電気パルスＰがしきい値電圧Ｖｔｈ１を上回ればＨｉｇｈを出力し、アナログ電気パルスＰがしきい値電圧Ｖｔｈ１を下回ればＬｏｗを出力して、デジタル電気パルスＰｐ１を出力する。比較器８５Ｂは、アナログ電気パルスＰとしきい値電圧Ｖｔｈ２とを比較して、アナログ電気パルスＰがしきい値電圧Ｖｔｈ２を上回ればＨｉｇｈを出力し、アナログ電気パルスＰがしきい値電圧Ｖｔｈ２を下回ればＬｏｗを出力して、デジタル電気パルスＰｐ２を出力する。このとき、図１１に示すように、アナログ電気パルスＰの電圧値がしきい値電圧Ｖｔｈ１を上回る時間が長いほど、比較器８５Ａから出力されたデジタル電気パルスＰｐ１（図１１に示す比較器１出力）の出力Ｈｉｇｈの幅Ｐｗ４も長くなり、アナログ電気パルスＰの電圧値がしきい値電圧Ｖｔｈ２を上回る時間が長いほど、比較器８５Ｂから出力されたデジタル電気パルスＰｐ２（図１１に示す比較器２出力）の出力Ｈｉｇｈの幅Ｐｗ５も長くなる。反対にアナログ電気パルスＰの電圧値がしきい値電圧Ｖｔｈ１を上回る時間が短いほど、比較器８５Ａから出力されたデジタル電気パルスＰｐ１の出力Ｈｉｇｈの幅Ｐｗ４も短くなり、アナログ電気パルスＰの電圧値がしきい値電圧Ｖｔｈ２を上回る時間が短いほど、比較器８５Ｂから出力されたデジタル電気パルスＰｐ２の出力Ｈｉｇｈの幅Ｐｗ５も短くなる。また、アナログ電気パルスＰの信号強度（電圧値）が大きいほど幅Ｐｗ４，Ｐｗ５は長くなり、アナログ電気パルスＰの信号強度（電圧値）が小さいほど幅Ｐｗ４，Ｐｗ５は短くなる。すなわち、比較器８５Ａはアナログ電気パルスＰの信号強度をパルス幅Ｐｗ４にエンコードするとともに、比較器８５Ｂはアナログ電気パルスＰの信号強度をパルス幅Ｐｗ５にエンコードする。【００７７】
ＸＯＲ回路８３は、比較器８１Ａ，８１Ｂからそれぞれ出力されたデジタル電気パルスＰｐ１，Ｐｐ２の排他的論理和演算を行い、入射位置パルス列Ｐｔ２を出力する。すなわち、デジタル電気パルスＰｐ１，Ｐｐ２がともにＨｉｇｈ、ともにＬｏｗのときには、入射位置パルス列Ｐｔ２をＬｏｗに出力し、デジタル電気パルスＰｐ１，Ｐｐ２のいずれか一方がＨｉｇｈ，他方がＬｏｗのときには、入射位置パルス列Ｐｔ２をＨｉｇｈに出力する。図１１では、デジタル電気パルスＰｐ１がＨｉｇｈで、デジタル電気パルスＰｐ２がＬｏｗのときには、デジタル電気パルスＰｐ２の立ち上がりまではパルスＰｐ３を出力するとともに、デジタル電気パルスＰｐ２の立ち下がりからはパルスＰｐ４を出力する。なお、しきい値電圧Ｖｔｈ２＞しきい値電圧Ｖｔｈ１なので、アナログ電気パルスＰの電圧値がしきい値電圧Ｖｔｈ２を上回っているときには、しきい値電圧Ｖｔｈ１を必ず上回っている。したがって、アナログ電気パルスＰの電圧値がしきい値電圧Ｖｔｈ２を上回っている時間でもあるデジタル電気パルスＰｐ２がＨｉｇｈのときには、アナログ電気パルスＰの電圧値がしきい値電圧Ｖｔｈ１を上回っている時間でもあるデジタル電気パルスＰｐ１も必ずＨｉｇｈである。【００７８】
パルスＰｐ３の立ち上がりからパルスＰｐ４の立ち下がりまでの間隔はパルス幅Ｐｗ４であり、パルスＰｐ３の立ち下がりからパルスＰｐ４の立ち上がりまでの間隔はパルス幅Ｐｗ５である。上述のようにパルスＰｐ３のパルス幅はＰｗ６であり、パルスＰｐ４のパルス幅はＰｗ７である。また、アナログ電気パルスＰの信号強度（電圧値）が大きいほど幅Ｐｗ６，Ｐｗ７は短くなる。すなわち、ＸＯＲ回路８３はアナログ電気パルスＰの信号強度をパルス幅Ｐｗ６，Ｐｗ７にエンコードする。このように、２つの比較器８１Ａ，８１ＢおよびＸＯＲ回路８３で構成されたパルス幅変調回路１１は、アナログ電気パルスＰの信号強度をパルス幅Ｐｗ４，Ｐｗ５，Ｐｗ６，Ｐｗ７にエンコードする。【００７９】
Ｄフリップフロップ８５ＡのＱ端子は、比較器８１Ａから出力されたデジタル電気パルスＰｐ１のＨｉｇｈへの立ち上がりに同期して立ち上がり、遅延器８７Ａの遅延時間Ｄｘを経過した後にリセットされて立ち下がり、パルス幅Ｐｗ８を有した入射位置パルスＰｘ（図１１ではＤＦＦ１出力）を出力する。Ｄフリップフロップ８５ＢのＱ端子は、比較器８１Ｂから出力されＮＯＴ回路９１で反転されたＰｐ２バーの立ち上がり（すなわちパルスＰｐ２の立ち下がり）に同期して立ち上がり、遅延器８７Ｂの遅延時間Ｄｙを経過した後にリセットされて立ち下がり、パルス幅Ｐｗ９を有した入射位置パルスＰｙ（図１１ではＤＦＦ２出力）を出力する。次に、加算器８９は、入射位置パルスＰｔ２，Ｐｘ，Ｐｙをアナログ加算して、多値論理の入射位置パルス列Ｐｔ３（図１１ではデータ重畳器出力）を生成する。【００８０】
実施例１記載の遅延発生器２３と同様に、遅延器８７Ａは、アナログ電気パルスＰが出力される検出セル７１ないし７６４のいずれかのＸチャネル番号に対応する遅延信号Ｄｘを出力するとともに、遅延器８７Ｂは、アナログ電気パルスＰが出力される検出セル７１ないし７６４のいずれかのＹチャネル番号に対応する遅延信号Ｄｙを出力する。このように、入射位置パルス列Ｐｔ３を構成する入射位置パルスＰｘのパルス幅Ｐｗ８と入射位置パルスＰｙのパルス幅Ｐｗ９は、アナログ電気パルスＰが出力される検出セル７のＸチャネル番号とＹチャネル番号をそれぞれ意味する。入射位置パルス列Ｐｔ３のパルスＰｐ３，Ｐｐ４のパルス幅Ｐｗ６，Ｐｗ７、パルスＰｐ３の立ち上がりからパルスＰｐ４の立ち下がりまでの時間差Ｐｗ４、パルスＰｐ３の立ち下がりからパルスＰｐ４の立ち上がりまでの時間差Ｐｗ５は、アナログ電気パルスＰの大きさによって変化するので、アナログ電気パルスＰの波高値Ｈを意味する。入射位置パルス列Ｐｔ３の立ち上がりおよび立ち下がりは、放射線が検出セル７に入射するタイミングを意味する。【００８１】
なお、本実施例４では、データ重畳器１３にＤフリップフロップを用いてＰｘ，Ｐｙを生成しているが、実施例２に示したようなＣＲおよび比較回路などの他の回路で構成しても構わない。【００８２】
実施例４に係る放射線検出器１によれば、パルス幅変調回路１１は、２つの比較器８１Ａ，８１Ｂで構成され、これら各々の比較器８１Ａ，８１Ｂを用いてアナログ電気パルスＰを所定のしきい値電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２でそれぞれ二値化してデジタル電気パルスＰｐ１，Ｐｐ２をそれぞれ出力している。これにより、より正確な波高値やタイミング情報を得ることができる。このように、実施例１、２では、パルス変調回路１１のしきい値電圧Ｖｔｈを１個に設定しているが、本実施例４では、しきい値電圧を２個以上設定し、より正確なパルス波高値やタイミング情報を得ている。もちろん、しきい値電圧を３個以上設定して、より正確なパルス波高値やタイミング情報を得て、入射位置パルス列に追加してもよい。【００８３】
実施例４に係る放射線検出器１によれば、データ重畳器１３は、パルス幅（パルスの時間軸の幅）およびパルス振幅（パルスの電圧軸の幅）が異なる多値論理手法を用いて入射位置パルス列Ｐｔ３を出力している。これにより、各パルスをアナログ加算して、パルス幅およびパルス振幅が異なる入射位置パルス列Ｐｔ３を出力することができる。【００８４】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。【００８５】
（１）上述した各実施例では、ＰＥＴ装置に備えられる放射線検出器１を例に挙げて説明したが、ＳＰＥＣＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に備えられる放射線検出器１であっても構わない。【００８６】
（２）上述した実施例１、２では、デジタル電気パルスＰｐに入射位置パルスＰｘ、Ｐｙを重畳することを例に挙げて説明したが、デジタルパルスＰｐの出力後に続いて入射位置パルスＰｘ、Ｐｙを付加しても構わない。【００８７】
（３）上述した実施例１、２では、同じ圧縮器１７に接続される検出セル７のどれか１つに１イベントのみ放射線が入射したと想定しているが、同時あるいは短時間差に他の検出セル７にもイベントが起こる場合もある。その場合、あらかじめ検出セル７すべてのアナログ電気パルスＰを加算し、その信号レベルが２個以上と判断された場合はその信号を除去する回路を付加することで対処しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明は、多数の検出セルで放射線を検出する場合に、検出セルに入射する放射線の位置を短い時間で検出することに適している。
【図１】
2009054233.tif 000003
【図２】
2009054233.tif 000004
【図３】
2009054233.tif 000005
【図４】
2009054233.tif 000006
【図５】
2009054233.tif 000007
【図６】
2009054233.tif 000008
【図７】
2009054233.tif 000009
【図８】
2009054233.tif 000010
【図９】
2009054233.tif 000011
【図１０】
2009054233.tif 000012
【図１１】
2009054233.tif 000013
【国際調査報告】
2009054233.tif 000014
2009054233.tif 000015
2009054233.tif 000016
2009054233.tif 000017