(57)【要約】【課題】放射線の到達率が高い状況においても、波高弁別の精度を向上させる信号処理装置、放射線検出装置および信号処理方法を提供する。【解決手段】実施形態の信号処理装置は、判定手段と、保持手段と、生成手段と、第１積分手段と、第２積分手段と、切替手段と、差分演算手段と、を備える。判定手段は、光電変換手段からの電流にパイルアップが発生したかを判定する。保持手段は、最初のピーク値を保持する。生成手段は、ピーク値を用いて通常波形と等価な参照波形を生成する。第１積分手段は、参照波形の電流を積分して第１電荷を求める。第２積分手段は、光電変換手段からの電流に基づく値を積分して第２電荷を求める。切替手段は、第１電荷および第２電荷を出力するか、第１電荷および基準電荷を出力するかを切り替える。差分演算手段は、第２電荷と第１電荷との差分、および第１電荷と基準電荷との差分を求める。【選択図】図６
2016061614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する放射線に基づいて直接的または間接的に電流に変換する光電変換手段から出力された電流にパイルアップが発生したか否かを判定する判定手段と、
前記光電変換手段から前記電流を受信してから最初の前記電流のピーク値を保持する保持手段と、
前記判定手段によりパイルアップが発生したと判定された場合、前記ピーク値を用いて、前記電流についてのパイルアップが発生しない場合の通常波形と等価な参照波形を生成する生成手段と、
前記参照波形で示される電流を積分して第１電荷を求める第１積分手段と、
前記光電変換手段から出力された電流を積分して第２電荷を求める第２積分手段と、
前記判定手段によりパイルアップが発生したと判定された場合、前記第１電荷および前記第２電荷を出力する第１の状態、または、前記第１電荷および基準電荷を出力する第２の状態に切り替える切替手段と、
前記切替手段から出力される前記第２電荷と前記第１電荷との差分である第１差分電荷、および、前記切替手段から出力される前記第１電荷と前記基準電荷との差分である第２差分電荷を求める差分演算手段と、
を備えた信号処理装置。
【請求項２】
前記差分演算手段が出力する前記第１差分電荷と、前記第２差分電荷とを相互に異なるタイミングでデジタル信号に変換する変換手段を、さらに備えた請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記光電変換手段から出力された電流を所定時間遅延させて出力する遅延手段を、さらに備え、
前記第２積分手段は、前記遅延手段から出力された電流を積分して前記第２電荷を求める請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記光電変換手段から出力された電流を微分して算出した微分値のゼロクロスを検出し、前記光電変換手段から前記電流を受信してから所定時間内に立上りの前記ゼロクロスを２回検出した場合、前記電流にパイルアップが発生したと判定する請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記判定手段によりパイルアップが発生していないと判定された場合、
前記切替手段は、前記第２電荷および前記基準電荷を出力するように切り替え、
前記差分演算手段は、前記切替手段から出力される前記第２電荷と前記基準電荷との差分である第３差分電荷を求める請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記放射線を該放射線の波長よりも長い波長を有するシンチレーション光に変換するシンチレータと、
前記シンチレーション光を前記電流に変換する前記光電変換手段と、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の信号処理装置と、
を備えた放射線検出装置。
【請求項７】
入射する放射線に基づいて直接的または間接的に電流に変換する光電変換手段から出力された電流にパイルアップが発生したか否かを判定する判定ステップと、
前記光電変換手段から前記電流を受信してから最初の前記電流のピーク値を保持する保持ステップと、
パイルアップが発生したと判定した場合、前記ピーク値を用いて、前記電流についてのパイルアップが発生しない場合の通常波形と等価な参照波形を生成する生成ステップと、
前記参照波形で示される電流を積分して第１電荷を求める第１積分ステップと、
前記光電変換手段から出力された電流を積分して第２電荷を求める第２積分ステップと、
パイルアップが発生したと判定した場合、前記第１電荷および前記第２電荷を出力する第１の状態、または、前記第１電荷および基準電荷を出力する第２の状態に切り替える切替ステップと、
出力した前記第２電荷と前記第１電荷との差分である第１差分電荷、および、出力した前記第１電荷と前記基準電荷との差分である第２差分電荷を求める差分演算手段と、
を有する信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、信号処理装置、放射線検出装置および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンをベースとした光電子増倍器の開発が盛んになると共に、シンチレータと光電子増倍器とを用いた微弱光検出システム（例えば、Ｘ線等を検出する放射線検出装置）の開発が進んでいる。例えば、放射線検出装置は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等で利用され、患者または荷物等の断層撮影を可能としている。特に、光電子増倍器の検出単位となる光電変換素子として、アバランシェフォトダイオード（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：ＡＰＤ）とクエンチ抵抗との直列回路を複数並列に接続して構成されたＳｉＰＭ（Ｓｉ  Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）は、高いＳ／Ｎ比と高いダイナミックレンジを有し、低電圧駆動を実現している。このような、光電変換素子を利用した放射線検出装置は、光電変換素子から電流を検出し、電流を積分して電荷および電圧を求め、サンプルホールドされた後に、ＡＤ変換される。
【０００３】
一方、フォトンカウンティング方式の放射線検出装置においては、シンチレータに入射するＸ線の到達率は１０８［ｃｐｓ］程度となることが予測され、高速かつ高エネルギー分解能を持ったデータを数百チャンネルで同時に計測できる回路が求められる。また、上述のような放射線検出装置が検出できる計数率は、光電変換素子の回復時間、または、ＡＤ変換器の変換能力等に左右される。しかし、光電変換素子の回復時間を短縮するには、光電変換素子のクエンチ抵抗の値を小さくし、時定数を小さくする方法が挙げられるが、クエンチ抵抗の値が小さ過ぎる場合、クエンチング動作ができなくなる可能性があるため、回復時間を短縮するには限界があるという問題点がある。このため、光電変換素子に放射線（あるいはシンチレータにより変換されたシンチレーション光）の光子が入射する事象（以下、イベントという）が、光電変換素子の回復時間内に発生すると、いわゆるパイルアップが生じる。特に、上述のように、光子の到達率が高くなるとパイルアップが生じる確率は高まる。
【０００４】
従来の技術においては、パイルアップが生じた場合、パイルアップした電流波形についての電荷を求めることは困難であるため、パイルアップを検出した場合には、そのパイルアップに係る電流波形について計数しないものとしている。しかし、上述のように、光子の到達率が高い環境において、パイルアップに係る電流波形を計数しないものとすると、光子が入射するイベント数が減少し、波高弁別値の誤差を招来するという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２９１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、放射線の到達率が高い状況においても、波高弁別の精度を向上させる信号処理装置、放射線検出装置および信号処理方法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】
【０００７】
実施形態の信号処理装置は、判定手段と、保持手段と、生成手段と、第１積分手段と、第２積分手段と、切替手段と、差分演算手段と、を備える。判定手段は、入射する放射線に基づいて電流に変換する光電変換手段から出力された電流にパイルアップが発生したか否かを判定する。保持手段は、最初の電流のピーク値を保持する。生成手段は、判定手段によりパイルアップが発生したと判定された場合、ピーク値を用いて、電流についてのパイルアップが発生しない場合の通常波形と等価な参照波形を生成する。第１積分手段は、参照波形で示される電流を積分して第１電荷を求める。第２積分手段は、光電変換手段から出力された電流に基づく値を積分して第２電荷を求める。切替手段は、第１積分手段から第１電荷を入力し、第２積分手段から第２電荷を入力し、判定手段によりパイルアップが発生したと判定された場合、第１電荷および第２電荷を出力するか、第１電荷および基準電荷を出力するかを切り替える。差分演算手段は、切替手段から出力される第２電荷と第１電荷との差分である第１差分電荷、および、切替手段から出力される第１電荷と基準電荷との差分である第２差分電荷を求める。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】放射線検査装置の構成の例を示す図である。
【図２】放射線検出器の構成の例を示す図である。
【図３】光電変換部において検出される電流波形の例を示す図である。
【図４】通常波形についての微分波形および電荷波形の例を示す図である。
【図５】パイルアップ波形についての微分波形および電荷波形の例を示す図である。
【図６】信号処理装置の回路構成の例を示す図である。
【図７】信号処理装置の通常波形に対する信号処理のタイミングチャートである。
【図８】信号処理装置のパイルアップ波形に対する信号処理のタイミングチャートである。
【図９】信号処理装置の信号処理の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る信号処理装置、放射線検出装置および信号処理方法を詳細に説明する。また、以下の図面において、同一の部分には同一の符号が付してある。ただし、図面は模式的なものであるため、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【００１０】
図１は、放射線検査装置の構成の例を示す図である。図１を参照しながら、放射線検査装置１の全体構成の概要を説明する。
【００１１】
図１に示すように、放射線検査装置１は、放射線管１１と、被検体１２を挟んで放射線管１１に対向して設けられた放射線検出装置１０とを備えている。
【００１２】
放射線管１１は、対向する放射線検出装置１０に向かって、ファン状にＸ線等の放射線ビーム１１ａを出射する真空管である。放射線管１１から出射された放射線ビーム１１ａは、図示しない架台上の被検体１２を透過して、放射線検出装置１０に入射する。
【００１３】
放射線検出装置１０は、放射線管１１から出射され、少なくとも一部が被検体１２を透過する放射線ビーム１１ａを入射面２０ａで受けて、放射線を紫外線、可視光線および赤外線の少なくとも一部を含むシンチレーション光に変換し、それを電気信号として検出する装置である。放射線検出装置１０は、略円弧状に配列した複数の放射線検出部２０と、放射線検出部２０の入射面２０ａ側に設置されたコリメータ２１と、各放射線検出部２０の放射線管１１側とは反対側の電極に信号線２３により接続される信号処理装置２２とを有する。
【００１４】
放射線検出部２０は、入射面２０ａから入射した放射線（放射線ビーム１１ａ）をシンチレーション光に変換し、後述する光電変換素子３２によりシンチレーション光を電気信号（電流）に変換（光電変換）する。
【００１５】
コリメータ２１は、放射線検出部２０の入射面２０ａ側に設置され、放射線検出部２０に対して放射線が平行に入射するように屈折させる光学系である。
【００１６】
信号処理装置２２は、各放射線検出部２０によって光電変換された電気信号（電流）を、信号線２３を介して受信することによってイベントを検知し、受信した電流値により各放射線検出部２０に入射する放射線のエネルギーを算出する。
【００１７】
そして、放射線管１１および放射線検出装置１０は、上述の被検体１２を中心として回転するように配置されている。これによって、放射線検査装置１は、被検体１２の断面画像を生成することができる。なお、放射線検出装置１０を含む放射線検査装置１は、物品の内部の透視等を行うセキュリティ装置もしくはレントゲン装置、Ｘ線ＣＴ装置、またはマルチチャネルアナライザー等の各種装置としても適用できる。
【００１８】
図２は、放射線検出器の構成の例を示す図である。図２を参照しながら、放射線検出部２０および放射線検出器３０の構成について説明する。図２（ａ）は、略円弧状に配列した複数の放射線検出部２０の構成図であり、図２（ｂ）は、放射線検出部２０のうち放射線検出器３０の概略構成図である。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、複数の放射線検出部２０は、略円弧状に配列して構成され、
放射線の入射面側にはコリメータ２１が配置されている。図２（ｂ）に示すように、放射線検出部２０は、素子支持板２４上に放射線検出器３０が固定されている。放射線検出器３０は、内部に複数の光電変換素子３２が配設された光電変換層３１と、放射線をシンチレーション光に変換するシンチレータ３３とを有する。光電変換層３１およびシンチレータ３３は、光電変換層３１の入射面側とシンチレータ３３の出射面側とが接着層により接着された積層構造を有する。
【００２０】
シンチレータ３３は、交差する２方向において所定のピッチで形成された光反射板３４を有する。光電変換層３１およびシンチレータ３３は、光反射板３４によって、マトリックス状に配列した複数の光電変換部３５に画定される。複数の光電変換部３５には、それぞれ複数の光電変換素子３２が含まれ、光電変換部３５ごとに、イベントの検知、および入射した放射線のエネルギー等が検出される。
【００２１】
放射線管１１（図１参照）から出射されたＸ線等の放射線は、放射線検出器３０のシンチレータ３３に入射する。放射線は、シンチレータ３３によって、電磁波としての放射線よりも波長の長い紫外線、可視光線または赤外線のうち少なくともいずれかを含むシンチレーション光に変換される。変換されたシンチレーション光は、光反射板３４によって反射されつつ、シンチレータ３３を通過して、光電変換層３１へ向かう。
【００２２】
シンチレータ３３から出射したシンチレーション光は、光電変換層３１に形成された複数の光電変換素子３２に入射する。光電変換素子３２は、シンチレーション光（光子）が入射することにより発生するアバランシェ降伏により、光電変換素子３２のＡＰＤのカソード側からアノード側へ向かう方向（逆バイアス方向）へ電気的に導通する。
【００２３】
光電変換素子３２は、信号処理装置２２（図１参照）により、逆バイアスとなる電圧が印加されている。このとき、上述のように光電変換素子３２に光子が入射することにより逆バイアス方向に導通することによって、光電変換素子３２（ＡＰＤおよびそれに直列に接続されたクエンチ抵抗）には逆バイアス方向に電流が流れる。そして、この電流は、信号線２３を介して信号処理装置２２により検出される。
【００２４】
ここで、光電変換素子３２に流れる逆バイアス方向の電流の値は、入射する光子の数（シンチレーション光の強度）にほとんど影響されない。例えば、１００個の光子が、１個の光電変換素子３２に入射してこの１個の光電変換素子３２に流れる電流値に対して、１００個の光子のうち、１０個の光電変換素子３２にそれぞれ１０個の光子が入射して１０個の光電変換素子３２に流れる電流の合計値は約１０倍になる。したがって、複数の光電変換素子３２が並列に接続された回路を含む光電変換部３５に入射した放射線の強度（電流）を精度よく検出するためには、光電変換部３５内の複数の光電変換素子３２にシンチレーション光が均等に入射する必要がある。このように、光電変換層３１に入射したシンチレーション光が、複数の光電変換素子３２に均等に入射することによって、光電変換部３５において、シンチレーション光の強度、すなわち、放射線検出器３０に入射した放射線の強度を精度よく反映した電流値が検出されることになる。
【００２５】
図３は、光電変換部において検出される電流波形の例を示す図である。図３を参照しながら、光電変換部３５において検出される電流波形について説明する。
【００２６】
図３に示すように、例えば、電流波形４００は、光電変換部３５に光子が１０個入射した場合に検出される電流の波形であるものとする。光電変換部３５は、上述のように、複数の光電変換素子３２が並列に接続された回路を含み、ＡＰＤとクエンチ抵抗とが直列に接続された複数の光電変換素子３２に光子（この場合、１０個）が同時に入射することによって、パイルアップのない電流波形４００のような形状の電流の波形（以下、通常波形という）を検出する。一方、光電変換部３５の各光電変換素子３２に入射する光子のタイミングにずれが生じた場合、光子が入射した複数の光電変換素子３２に流れる電流の波形が重なり合う現象であるパイルアップが生じることになる。電流の波形が重なり合うパイルアップが生じた波形を、以下、「パイルアップ波形」というものとする。パイルアップ波形については、図５において後述する。
【００２７】
また、図３に示す電流波形４０１は、光電変換部３５に光子が１００個入射した場合に検出される電流の波形であるものとする。電流波形４０１についても、複数の光電変換素子３２に光子（この場合、１００個）が同時に入射したものとする。この場合、図３に示すように、電流波形４００と電流波形４０１とは、波形のピークのタイミングがほぼ同一となり、かつ、電流波形４０１の電流のピーク値は、電流波形４００の電流のピーク値の約１０倍となる。
【００２８】
また、光電変換素子３２は、上述のようにＡＰＤとクエンチ抵抗との直列回路で構成されている。したがって、ＡＰＤに光子が入射して導通状態になっても、クエンチ抵抗の抵抗値に基づく時定数によって、通常波形は、図３に示すように、電流のピークから徐々に電流が減少するテール部分を有する。
【００２９】
図４は、通常波形についての微分波形および電荷波形の例を示す図である。図５は、パイルアップ波形についての微分波形および電荷波形の例を示す図である。
【００３０】
まず、図４を参照しながら、通常波形についての微分波形および電荷波形について説明する。放射線管１１からの放射線が光電変換部３５に入射し、光電変換素子３２のＡＰＤに光子が入射すると、図４（ａ）の通常波形５００で示される電流が流れる。上述のように、光電変換素子３２は、ＡＰＤに直列にクエンチ抵抗が接続されているため、通常波形５００で示される電流は、すぐには「０」とならずにテール部分が残る。
【００３１】
図４（ｂ）は、通常波形５００で示される電流Ｉを微分した微分値ｄＩ／ｄｔの波形である微分波形５０１を示している。図４（ｂ）に示す微分波形５０１において、微分値ｄＩ／ｄｔが正値から負値へ向かう方向で「０」となる時点、および負値から正値へ向かう方向で「０」となる時点、図４（ａ）の通常波形５００においては傾きが「０」になるゼロクロスとなる。具体的には、図４（ｂ）の微分波形５０１が示す微分値ｄＩ／ｄｔが負値から正値へ向かう場合の立上りのゼロクロスが検知されるタイミングは、通常波形５００が発生したタイミングである。また、微分波形５０１が示す微分値ｄＩ／ｄｔが正値から負値へ向かう場合の立下りのゼロクロスが検知されるタイミングは、通常波形５００のピークとなるタイミングである。すなわち、微分波形５０１で検出されるゼロクロスは、１組の立上りのゼロクロスおよび立下りのゼロクロスとなる。
【００３２】
図４（ｃ）は、積分器によって通常波形５００で示される電流が積分された電荷の波形である電荷波形５０２を示している。通常波形５００についての電荷波形５０２で示される電荷は、積分器の出力値として得ることができる。
【００３３】
次に、図５を参照しながら、パイルアップ波形についての微分波形（以下、パイルアップ微分波形という）および電荷波形（以下、パイルアップ電荷波形という）について説明する。放射線管１１からの放射線が光電変換部３５に入射し、光電変換素子３２のＡＰＤに光子が入射すると、図５（ａ）の通常波形５１０で示される電流が流れるものとする。上述のように、放射線の到達率は高いので、通常波形５１０のテール部分の電流が十分に低下する前に次の光子が到達する場合がある。この場合、次に到達した光子により発生する電流は、光電変換部３５から電流が出力されていない状態から最初に到達した光子による電流に加算されて、本来の電流（図５（ａ）の通常波形５２０）の信号の高さよりも高い信号が発生（パイルアップ）する。図５（ａ）においては、光電変換部３５から電流が出力されていない状態から最初に到達した光子による電流の波形である通常波形５１０に、次に到達した光子による電流の波形である通常波形５２０がパイルアップして、本来の通常波形５２０の信号の高さよりも高い信号として現れる波形をパイルアップ波形５３０として示している。
【００３４】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す電流Ｉを微分した微分値ｄＩ／ｄｔの波形を示す図である。図５（ｂ）において、通常波形５１０を微分した波形を微分波形５１１、通常波形５２０を微分した波形を微分波形５２１、そして、パイルアップ波形５３０を微分した波形をパイルアップ微分波形５３１として示している。図５（ｂ）のパイルアップ微分波形５３１が示す微分値ｄＩ／ｄｔが負値から正値へ向かう場合の立上りのゼロクロスが検知されるタイミングは、通常波形５１０が発生したタイミング、および通常波形５２０が通常波形５１０にパイルアップしたタイミングである。また、パイルアップ微分波形５３１が示す微分値ｄＩ／ｄｔが正値から負値へ向かう場合の立下りのゼロクロスが検知されるタイミングは、パイルアップ波形５３０のピークとなるタイミングであり、図５（ｂ）に示すようにパイルアップ微分波形５３１においては２箇所ある。すなわち、パイルアップ微分波形５３１で検出されるゼロクロスは、２組の立上りのゼロクロスおよび２組の立下りのゼロクロスとなる。
【００３５】
図５（ｃ）は、図５（ａ）に示す電流Ｉを積分した積分値、すなわち、電荷Ｑの波形を示す図である。図５（ｃ）において、通常波形５１０を積分した波形を電荷波形５１２、通常波形５２０を積分した波形を電荷波形５２２、そして、パイルアップ波形５３０を積分した波形をパイルアップ電荷波形５３２として示している。これらの電荷波形が示す電荷は、後述する積分器２２５による積分動作によって求められる。ただし、図５（ｃ）に示す電荷波形のうち、電荷波形５２２は、仮に通常波形５２０が積分された場合の電荷の波形を示すものであり、通常波形５２０は通常波形５１０上でパイルアップされるので、実際には、積分器２２５により直接、積分されて求められることはない。
【００３６】
図６は、信号処理装置の回路構成の例を示す図である。図６を参照しながら、本実施形態に係る信号処理装置２２の回路ブロックの構成の一例を説明する。
【００３７】
図６に示すように、信号処理装置２２は、パイルアップ判定回路２２０（判定手段）と、ピークホールド回路２２１（保持手段）と、遅延回路２２２（遅延手段）と、参照波形生成回路２２３（生成手段）と、スイッチング制御回路２２４と、積分器２２５と、スイッチング回路２２６（切替手段）と、差動アンプ２２７（差分演算手段）と、ＡＤ変換器２２８（変換手段）と、を備えている。
【００３８】
パイルアップ判定回路２２０は、光電変換部３５によって検出され、放射線の強度（光子のエネルギー）を反映した電流Ｉを受信し、電流Ｉの波形についてパイルアップが発生したかを判定する回路である。具体的には、パイルアップ判定回路２２０は、受信した電流Ｉに対して微分処理を実行して微分値ｄＩ／ｄｔを算出し、微分値ｄＩ／ｄｔの波形（微分波形）からゼロクロスを検出する。次に、パイルアップ判定回路２２０は、立上りのゼロクロスを検出した場合に立ち上がらせ、立下りのゼロクロスを検出した場合に立ち下がらせるロジックパルス（矩形波）を生成する。そして、パイルアップ判定回路２２０は、電流Ｉを受信した時点から所定期間内におけるロジックパルスの立上りの回数をカウントする。パイルアップ判定回路２２０は、所定期間内にロジックパルスの立上りを２回カウントした場合、パイルアップが発生したと判定し、２回目のカウント時点でパイルアップ信号を参照波形生成回路２２３およびスイッチング制御回路２２４に出力する。また、パイルアップ判定回路２２０は、所定期間内にロジックパルスの立上りを１回カウントした場合、パイルアップ信号を出力しない。なお、パイルアップ判定回路２２０は、例えば、受信した電流Ｉの値が所定の閾値以上となった場合に、上述の電流Ｉに対する微分処理を開始するものとすればよい。
【００３９】
ピークホールド回路２２１は、光電変換部３５から電流Ｉを受信し、電流Ｉの波形の最初のピークの値であるピーク値Ｉｐを保持する回路である。ピークホールド回路２２１は、保持したピーク値Ｉｐを、参照波形生成回路２２３に出力する。
【００４０】
遅延回路２２２は、光電変換部３５から電流Ｉを受信し、電流Ｉの波形を維持したまま、所定時間だけ電流Ｉの出力タイミングを遅延させる回路である。具体的には、遅延回路２２２は、後述するように、参照波形生成回路２２３がピーク値Ｉｐに基づいて参照波形を生成する場合の処理時間分だけ、電流Ｉの出力タイミングを遅延させる。
【００４１】
参照波形生成回路２２３は、パイルアップ判定回路２２０からパイルアップ信号を受信した場合、ピークホールド回路２２１から受信したピーク値Ｉｐと、光電変換素子３２のクエンチ抵抗の抵抗値に基づく時定数とによって、電流Ｉの波形についてパイルアップが発生しなかった場合の電流波形を再現した波形である参照波形を生成する回路である。参照波形生成回路２２３は、再現した参照波形で示される電流を積分器２２５に出力する。
【００４２】
スイッチング制御回路２２４は、パイルアップ判定回路２２０からのパイルアップ信号の受信の有無に基づいて、スイッチング回路２２６のスイッチング素子の開閉を切り替える切替信号を出力する回路である。
【００４３】
積分器２２５は、参照波形生成回路２２３および遅延回路２２２から出力された電流に対して積分処理を行う回路である。積分器２２５は、コンデンサ２２５ａ（第１積分手段）と、コンデンサ２２５ｂ（第２積分手段）と、を含む。コンデンサ２２５ａは、参照波形生成回路２２３から出力された電流が流れ込むことによって電荷を蓄える。また、コンデンサ２２５ｂは、遅延回路２２２から出力された電流が流れ込むことによって電荷を蓄える。なお、積分器２２５が出力する信号は、コンデンサ２２５ａ、２２５ｂに蓄えられた電荷に伴う電圧の値であるが、電荷の値と電圧の値とは比例関係にあるため、以下の説明においては、電荷の値を出力するものとして説明する。
【００４４】
スイッチング回路２２６は、スイッチング制御回路２２４から出力される切替信号に従って、スイッチング素子２２６ａ〜２２６ｄを開閉させる回路である。
【００４５】
差動アンプ２２７は、＋端子に入力される電荷Ｑａと、−端子に入力される電荷Ｑｂとの差分としての電荷Ｑを出力する回路である。
【００４６】
ＡＤ変換器２２８は、差動アンプ２２７から出力された電荷Ｑの信号を非同期にＡＤ変換して、デジタル信号としての電荷Ｑを出力する回路である。
【００４７】
図７は、信号処理装置の通常波形に対する信号処理のタイミングチャートである。図７を参照しながら、本実施形態に係る信号処理装置２２の通常波形の電流に対する信号処理の動作を説明する。
【００４８】
まず、光電変換部３５は、放射線（光子）が入射され、図７に示す通常波形である電流波形６００で示される電流Ｉを出力したものとする。光電変換部３５は、電流波形６００で示される電流Ｉを、パイルアップ判定回路２２０、ピークホールド回路２２１および遅延回路２２２のそれぞれに出力する。
【００４９】
パイルアップ判定回路２２０は、光電変換部３５から受信した電流波形６００で示される電流Ｉに対して微分処理を実行して微分値ｄＩ／ｄｔを算出し、微分値ｄＩ／ｄｔの波形である微分波形６０３からゼロクロスを検出する。次に、パイルアップ判定回路２２０は、微分波形６０３において、立上りのゼロクロスを検出した場合に立ち上がらせ、立下りのゼロクロスを検出した場合に立ち下がらせるロジックパルス６０３ａを生成する。そして、パイルアップ判定回路２２０は、電流波形６００で示される電流Ｉを受信した時点から所定期間内におけるロジックパルス６０３ａの立上りの回数をカウントする。パイルアップ判定回路２２０は、所定期間内にロジックパルス６０３ａの立上りを１回カウントするので、パイルアップは発生していないと判定し、パイルアップ信号を出力しない。
【００５０】
また、ピークホールド回路２２１は、光電変換部３５から電流波形６００で示される電流Ｉを受信し、ピークホールド波形６０７に示すように、電流Ｉのピーク値Ｉｐを保持し、ピーク値Ｉｐを参照波形生成回路２２３に出力する。
【００５１】
また、参照波形生成回路２２３は、パイルアップ判定回路２２０からパイルアップ信号を受信していないので、ピークホールド回路２２１からピーク値Ｉｐを受信しても、ピーク値Ｉｐ等に基づく参照波形は生成しない。
【００５２】
また、遅延回路２２２は、光電変換部３５から電流波形６００で示される電流Ｉを受信し、所定時間だけ出力タイミングを遅延させた遅延電流波形６０９で示される電流Ｉｄを積分器２２５に出力する。ここで、所定時間とは、参照波形生成回路２２３がピーク値Ｉｐ等に基づいて参照波形を生成したと仮定した場合における処理時間である。
【００５３】
また、積分器２２５のコンデンサ２２５ａは、参照波形生成回路２２３から参照波形で示される電流が出力されないので、電流に対する積分処理は行わない。また、積分器２２５のコンデンサ２２５ｂは、遅延回路２２２から出力された遅延電流波形６０９で示される電流Ｉｄに対する積分処理を行い、遅延側電荷波形６１３で示される電荷Ｑｄを出力する。
【００５４】
また、スイッチング制御回路２２４は、パイルアップ判定回路２２０からパイルアップ信号を受信していないので、スイッチング回路２２６に対して切替信号φ１（図７の切替信号６１６）を出力する。スイッチング回路２２６は、スイッチング制御回路２２４から切替信号φ１を受信すると、スイッチング素子２２６ａ、２２６ｄを閉状態にし、スイッチング素子２２６ｂ、２２６ｃを開状態にする。この場合、コンデンサ２２５ｂが出力した電荷Ｑｄは、スイッチング素子２２６ｄを介して、差動アンプ２２７の＋端子に電荷Ｑａとして入力する。また、グランド電圧が、スイッチング素子２２６ａを介して、差動アンプ２２７の−端子に電荷Ｑｂ（基準電荷）として入力する。なお、ピークホールド回路２２１は、例えば、図７のピークホールド波形６０７に示すように、スイッチング制御回路２２４によって切替信号φ１が出力されたタイミングで、保持動作を解除するものとすればよい。
【００５５】
また、差動アンプ２２７は、＋端子に電荷Ｑｄである電荷Ｑａが入力され、かつ、−端子にグランド電圧に対応する電荷Ｑｂが入力されると、電荷Ｑａと電荷Ｑｂとの差分を求め、アンプ出力電荷波形６１７で示される電荷Ｑ１（第３差分電荷）として出力する。そして、ＡＤ変換器２２８は、差動アンプ２２７から電荷Ｑ１が出力されたタイミング（ＡＤ変換タイミング６１８）で非同期に電荷Ｑ１をＡＤ変換して、デジタル信号としての電荷Ｑ１を外部に出力する。この電荷Ｑ１は、遅延電流波形６０９で示される電流Ｉｄを積分した電荷、すなわち、電流波形６００で示される電流Ｉを積分した電荷と同一である。
【００５６】
光電変換部３５に光子が入射し、光電変換部３５から出力される通常波形で示される電流Ｉに対して、以上のような図７に示す信号処理が実行されることによって、光電変換部３５に入射した光子がイベントして計数され、かつ、光子のエネルギーを反映した電荷を求めることができる。
【００５７】
なお、コンデンサ２２５ａは、例えば、図７の遅延側電荷波形６１３に示すように、ＡＤ変換器２２８が差動アンプ２２７から出力された電荷Ｑ１をＡＤ変換するタイミングで、蓄えた電荷を放電するものとすればよい。
【００５８】
図８は、信号処理装置のパイルアップ波形に対する信号処理のタイミングチャートである。図８を参照しながら、本実施形態に係る信号処理装置２２のパイルアップ波形の電流に対する信号処理の動作を説明する。
【００５９】
まず、光電変換部３５は、放射線（光子）が入射され、図８に示す通常波形である電流波形７００で示される電流を出力したとする。さらに、電流波形７００のテール部分の電流が十分低下する前に、次の光子が光電変換部３５に入射したことにより発生する電流が、光電変換部３５から電流が出力されていない状態から最初に到達した光子による電流波形７００で示される電流に加算されて、本来の電流（図８の電流波形７０１）の信号の高さよりも高い電流が発生（パイルアップ）したものとする。すなわち、図８においては、光電変換部３５から電流が出力されていない状態から最初に到達した光子による電流の波形である電流波形７００に、次に到達した光子による電流の波形である電流波形７０１がパイルアップして、本来の電流波形７０１の信号の高さよりも高い信号として現れる波形をパイルアップ波形７０２（電流波形７００と重なる部分も含む）として示している。
【００６０】
パイルアップ判定回路２２０は、光電変換部３５から受信したパイルアップ波形７０２で示される電流Ｉに対して微分処理を実行して微分値ｄＩ／ｄｔを算出し、微分値ｄＩ／ｄｔの波形であるパイルアップ微分波形７０５からゼロクロスを検出する。なお、図８では、電流波形７００で示される電流に対して微分処理を実行した微分値の波形を微分波形７０３として示し、電流波形７０１で示される電流に対して微分処理を実行した微分値の波形を微分波形７０４として示している。次に、パイルアップ判定回路２２０は、パイルアップ微分波形７０５において、立上りのゼロクロスを検出した場合に立ち上がらせ、立下りのゼロクロスを検出した場合に立ち下がらせるロジックパルス７０５ａを生成する。そして、パイルアップ判定回路２２０は、パイルアップ波形７０２で示される電流Ｉを受信した時点から所定期間内におけるロジックパルス７０５ａの立上りの回数をカウントする。パイルアップ判定回路２２０は、所定期間内にロジックパルス７０５ａの立上りを２回カウントするので、パイルアップが発生したと判定し、２回目のカウント時点でパイルアップ信号７０６を、参照波形生成回路２２３およびスイッチング制御回路２２４に出力する。
【００６１】
また、ピークホールド回路２２１は、光電変換部３５からパイルアップ波形７０２で示される電流Ｉを受信し、ピークホールド波形７０７に示すように、電流Ｉのピーク値Ｉｐを保持し、ピーク値Ｉｐを参照波形生成回路２２３に出力する。
【００６２】
また、参照波形生成回路２２３は、パイルアップ判定回路２２０からパイルアップ信号を受信するので、ピークホールド回路２２１から受信したピーク値Ｉｐと、光電変換素子３２のクエンチ抵抗の抵抗値に基づく時定数とによって、電流Ｉの波形についてパイルアップが発生しなかった場合の電流波形７００を再現した波形である参照波形７０８を生成する。参照波形生成回路２２３は、再現した参照波形７０８で示される電流Ｉｒを積分器２２５に出力する。
【００６３】
また、遅延回路２２２は、光電変換部３５からパイルアップ波形７０２で示される電流Ｉを受信し、所定時間だけ出力タイミングを遅延させた遅延パイルアップ波形７１１で示される電流Ｉｄを積分器２２５に出力する。ここで、所定時間とは、参照波形生成回路２２３がピーク値Ｉｐ等に基づいて参照波形７０８を生成した場合における処理時間である。なお、図８では、上述の電流波形７００で示される電流の出力タイミングを所定時間だけ遅延させた波形を遅延電流波形７０９として示し、電流波形７０１で示される電流の出力タイミングを所定時間だけ遅延させた波形を遅延電流波形７１０として示している。
【００６４】
また、積分器２２５のコンデンサ２２５ａは、参照波形生成回路２２３から出力された参照波形７０８で示される電流Ｉｒに対する積分処理を行い、参照側電荷波形７１２で示される電荷Ｑ１ａ（第１電荷）を出力する。また、積分器２２５のコンデンサ２２５ｂは、遅延回路２２２から出力された遅延パイルアップ波形７１１で示される電流Ｉｄに対する積分処理を行い、遅延側パイルアップ電荷波形７１５で示される電荷Ｑ３（第２電荷）を出力する。なお、図８では、上述の遅延電流波形７０９で示される電流に対する積分処理が行われたとした場合の波形を遅延側電荷波形７１３として示し、遅延電流波形７１０で示される電流に対する積分処理が行われた場合の波形を遅延側電荷波形７１４として示している。
【００６５】
また、スイッチング制御回路２２４は、コンデンサ２２５ａに電荷Ｑ１ａが蓄えられ、かつ、コンデンサ２２５ｂに電荷Ｑ３が蓄えられると、パイルアップ判定回路２２０からパイルアップ信号を受信しているので、まず、スイッチング回路２２６に対して切替信号φ２（図８の切替信号７１６ａ）を出力する。スイッチング回路２２６は、スイッチング制御回路２２４から切替信号φ２を受信すると、スイッチング素子２２６ｂ、２２６ｄを閉状態にし、スイッチング素子２２６ａ、２２６ｃを開状態にする。この場合、コンデンサ２２５ｂが出力した電荷Ｑ３は、スイッチング素子２２６ｄを介して、差動アンプ２２７の＋端子に電荷Ｑａとして入力する。また、コンデンサ２２５ａが出力した電荷Ｑ１ａは、スイッチング素子２２６ｂを介して、差動アンプ２２７の−端子に電荷Ｑｂとして入力する。なお、ピークホールド回路２２１は、例えば、図８のピークホールド波形７０７に示すように、スイッチング制御回路２２４によって切替信号φ２が出力されたタイミングで、保持動作を解除するものとすればよい。
【００６６】
また、差動アンプ２２７は、＋端子に電荷Ｑ３である電荷Ｑａが入力され、かつ、−端子に電荷Ｑ１ａである電荷Ｑｂが入力されると、電荷Ｑａと電荷Ｑｂとの差分を求め、アンプ出力電荷波形７１７ａで示される電荷Ｑ２ａ（第１差分電荷）として出力する。そして、ＡＤ変換器２２８は、差動アンプ２２７から電荷Ｑ２ａが出力されたタイミング（ＡＤ変換タイミング７１８ａ）で非同期に電荷Ｑ２ａをＡＤ変換して、デジタル信号としての電荷Ｑ２ａを外部に出力する。この電荷Ｑ２ａは、遅延パイルアップ波形７１１で示される電流Ｉｄを積分した電荷Ｑ３（パイルアップ波形７０２で示される電流Ｉを積分した電荷）から、参照波形７０８で示される電流Ｉｒを積分した電荷Ｑ１ａ（電流波形７００で示される電流を積分したとした場合の電荷）を差し引いた電荷である遅延電流波形７１０で示される電流を積分した電荷、すなわち、電流波形７０１で示される電流を積分したとした場合の電荷と同一となる。
【００６７】
以上のようなパイルアップ波形７０２で示される電流Ｉに対して、以上のような図８に示す信号処理が実行されることによって、電流波形７００にパイルアップし、直接、積分して電荷を求めることができない電流波形７０１で示される電流を積分したとした場合の電荷を求めることができる。すなわち、通常波形である電流波形７００にパイルアップした電流波形７０１に係る光子についてもイベントとして計数され、かつ、その光子のエネルギーを反映した電荷を求めることができる。
【００６８】
なお、コンデンサ２２５ｂは、例えば、図８の遅延側パイルアップ電荷波形７１５に示すように、ＡＤ変換器２２８が差動アンプ２２７から出力された電荷Ｑ２ａをＡＤ変換するタイミングで、蓄えた電荷を放電するものとすればよい。
【００６９】
また、スイッチング制御回路２２４は、ＡＤ変換器２２８によって、ＡＤ変換タイミング７１８ａで電荷Ｑ２ａがＡＤ変換された後に、スイッチング回路２２６に対して切替信号φ３（図８の切替信号７１６ｂ）を出力する。スイッチング回路２２６は、スイッチング制御回路２２４から切替信号φ３を受信すると、スイッチング素子２２６ａ、２２６ｃを閉状態にし、スイッチング素子２２６ｂ、２２６ｄを開状態にする。この場合、コンデンサ２２５ａが出力した電荷Ｑ１ａは、スイッチング素子２２６ｃを介して、差動アンプ２２７の＋端子に電荷Ｑａとして入力する。また、グランド電圧が、スイッチング素子２２６ａを介して、差動アンプ２２７の−端子に電荷Ｑｂ（基準電荷）として入力する。
【００７０】
また、差動アンプ２２７は、＋端子に電荷Ｑ１ａである電荷Ｑａが入力され、かつ、−端子にグランド電圧に対応する電荷Ｑｂが入力されると、電荷Ｑａと電荷Ｑｂとの差分を求め、アンプ出力電荷波形７１７ｂで示される電荷Ｑ１ａ（第２差分電荷）として出力する。そして、ＡＤ変換器２２８は、差動アンプ２２７から電荷Ｑ１ａが出力されたタイミング（ＡＤ変換タイミング７１８ｂ）で非同期に電荷Ｑ１ａをＡＤ変換して、デジタル信号としての電荷Ｑ１ａを外部に出力する。この電荷Ｑ１ａは、参照波形７０８で示される電流Ｉｒを積分した電荷、すなわち、電流波形７００で示される電流を積分したとした場合の電荷と同一となる。
【００７１】
以上のようなパイルアップ波形７０２で示される電流Ｉに対して、以上のような図８に示す信号処理が実行されることによって、電流波形７０１によってパイルアップされ、直接、積分して電荷を求めることができない電流波形７００で示される電流について、参照波形７０８で示される電流Ｉｒを積分することにより、電流波形７００で示される電流を積分したとした場合の電荷を求めることができる。すなわち、電流波形７０１によってパイルアップされた通常波形である電流波形７００に係る光子についてもイベントして計数され、かつ、その光子のエネルギーを反映した電荷を求めることができる。
【００７２】
なお、コンデンサ２２５ａは、例えば、図８の参照側電荷波形７１２に示すように、ＡＤ変換器２２８が差動アンプ２２７から出力された電荷Ｑ１ａをＡＤ変換するタイミングで、蓄えた電荷を放電するものとすればよい。
【００７３】
また、パイルアップ信号を受信した場合、まず、スイッチング制御回路２２４が切替信号φ２を出力し、差動アンプ２２７が電荷Ｑ２ａを出力し、その次に、スイッチング制御回路２２４が切替信号φ３を出力し、差動アンプ２２７が電荷φ１ａを出力するものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、スイッチング制御回路２２４は、切替信号φ２よりも先に切替信号φ３を出力し、差動アンプ２２７は、電荷φ２ａよりも先に電荷φ１ａを出力するものとしてもよい。
【００７４】
図９は、信号処理装置の信号処理の動作を示すフローチャートである。図９を参照しながら、本実施形態に係る信号処理装置２２の信号処理の動作を総括的に説明する。
【００７５】
まず、光電変換部３５は、放射線（光子）が入射され、特定の電流波形で示される電流を出力したとする。
【００７６】
＜ステップＳ１１＞
遅延回路２２２は、光電変換部３５から特定の電流波形で示される電流Ｉを受信し、所定時間だけ出力タイミングを遅延させた遅延電流波形で示される電流Ｉｄを積分器２２５に出力する。そして、ステップＳ１２へ移行する。
【００７７】
＜ステップＳ１２＞
積分器２２５のコンデンサ２２５ｂは、遅延回路２２２から出力された遅延電流波形で示される電流Ｉｄに対する積分処理を行い、遅延側電荷波形として示される電荷を出力する。そして、後述するステップＳ１６、および、Ｓ１９またはＳ２０の処理が終了した時点で、ステップＳ２１へ移行する。
【００７８】
＜ステップＳ１３＞
ピークホールド回路２２１は、光電変換部３５から特定の電流波形で示される電流Ｉを受信し、電流Ｉのピーク値Ｉｐを保持し、ピーク値Ｉｐを参照波形生成回路２２３に出力する。そして、ステップＳ１４へ移行する。
【００７９】
＜ステップＳ１４＞
ここで、パイルアップ判定回路２２０によってパイルアップが発生したと判定され、パイルアップ信号が出力された場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５へ移行し、パイルアップ信号が出力されない場合（ステップ１４：Ｎｏ）、ステップＳ１５およびＳ１６をスキップする。
【００８０】
＜ステップＳ１５＞
参照波形生成回路２２３は、パイルアップ判定回路２２０からパイルアップ信号を受信し、ピークホールド回路２２１から受信したピーク値Ｉｐと、光電変換素子３２のクエンチ抵抗の抵抗値に基づく時定数とによって、電流Ｉの波形についてパイルアップが発生しなかった場合の通常波形を再現した波形である参照波形を生成する。参照波形生成回路２２３は、再現した参照波形で示される電流Ｉｒを積分器２２５に出力する。そして、ステップＳ１６へ移行する。
【００８１】
＜ステップＳ１６＞
積分器２２５のコンデンサ２２５ａは、参照波形生成回路２２３から出力された参照波形で示される電流Ｉｒに対する積分処理を行い、参照側電荷波形として示される電荷を出力する。そして、ステップＳ１２、および、後述するステップＳ１９またはＳ２０の処理が終了した時点で、ステップＳ２１へ移行する。
【００８２】
＜ステップＳ１７＞
パイルアップ判定回路２２０は、光電変換部３５から受信した特定の電流波形で示される電流Ｉに対して微分処理を実行して微分値ｄＩ／ｄｔを算出し、微分値ｄＩ／ｄｔの波形である微分波形からゼロクロスを検出する。次に、パイルアップ判定回路２２０は、微分波形において、立上りのゼロクロスを検出した場合に立ち上がらせ、立下りのゼロクロスを検出した場合に立ち下がらせるロジックパルスを生成する。そして、パイルアップ判定回路２２０は、特定の電流波形で示される電流Ｉを受信した時点から所定期間内におけるロジックパルスの立上りの回数をカウントする。パイルアップ判定回路２２０は、所定期間内にロジックパルスの立上りを１回カウントした場合、パイルアップが発生していないと判定し、パイルアップ信号を出力しない。一方、パイルアップ判定回路２２０は、所定期間内にロジックパルスの立上りを２回カウントした場合、パイルアップが発生したと判定し、２回目のカウント時点でパイルアップ信号を、参照波形生成回路２２３およびスイッチング制御回路２２４に出力する。そして、ステップＳ１８へ移行する。
【００８３】
＜ステップＳ１８＞
パイルアップ判定回路２２０によってパイルアップが検出された場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１９へ移行し、パイルアップが検出されない場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、ステップＳ２０へ移行する。
【００８４】
＜ステップＳ１９＞
スイッチング制御回路２２４は、コンデンサ２２５ａに電荷が蓄えられ、かつ、コンデンサ２２５ｂに電荷が蓄えられると、パイルアップ判定回路２２０からパイルアップ信号を受信しているので、まず、スイッチング回路２２６に対して切替信号φ２を出力する。スイッチング回路２２６は、スイッチング制御回路２２４から切替信号φ２を受信すると、スイッチング素子２２６ｂ、２２６ｄを閉状態にし、スイッチング素子２２６ａ、２２６ｃを開状態にする。この場合、コンデンサ２２５ｂが出力した電荷は、スイッチング素子２２６ｄを介して、差動アンプ２２７の＋端子に電荷Ｑａとして入力する。また、コンデンサ２２５ａが出力した電荷は、スイッチング素子２２６ｂを介して、差動アンプ２２７の−端子に電荷Ｑｂとして入力する。
【００８５】
また、スイッチング制御回路２２４は、後述のステップＳ２１およびＳ２２において、切替信号φ２に基づいて差動アンプ２２７に入力された電荷の差分の電荷が出力され、ＡＤ変換器２２８によってＡＤ変換された後に、スイッチング回路２２６に対して切替信号φ３を出力する。スイッチング回路２２６は、スイッチング制御回路２２４から切替信号φ３を受信すると、スイッチング素子２２６ａ、２２６ｃを閉状態にし、スイッチング素子２２６ｂ、２２６ｄを開状態にする。この場合、コンデンサ２２５ａが出力した電荷は、スイッチング素子２２６ｃを介して、差動アンプ２２７の＋端子に電荷Ｑａとして入力する。また、グランド電圧が、スイッチング素子２２６ａを介して、差動アンプ２２７の−端子に電荷Ｑｂとして入力する。
【００８６】
そして、ステップＳ１２、および、ステップＳ１６の処理が終了した時点で、ステップＳ２１へ移行する。
【００８７】
＜ステップＳ２０＞
スイッチング制御回路２２４は、パイルアップ判定回路２２０からパイルアップ信号を受信していないので、スイッチング回路２２６に対して切替信号φ１を出力する。スイッチング回路２２６は、スイッチング制御回路２２４から切替信号φ１を受信すると、スイッチング素子２２６ａ、２２６ｄを閉状態にし、スイッチング素子２２６ｂ、２２６ｃを開状態にする。この場合、コンデンサ２２５ｂが出力した電荷は、スイッチング素子２２６ｄを介して、差動アンプ２２７の＋端子に電荷Ｑａとして入力する。また、グランド電圧が、スイッチング素子２２６ａを介して、差動アンプ２２７の−端子に電荷Ｑｂとして入力する。そして、ステップＳ１２、および、ステップＳ１６の処理が終了した時点で、ステップＳ２１へ移行する。
【００８８】
＜ステップＳ２１＞
差動アンプ２２７は、＋端子に電荷Ｑａが入力され、かつ、−端子に電荷Ｑｂが入力されると、電荷Ｑａと電荷Ｑｂとの差分を求め、差分である電荷Ｑを出力する。そして、ステップＳ２２へ移行する。
【００８９】
＜ステップＳ２２＞
ＡＤ変換器２２８は、差動アンプ２２７から電荷Ｑが出力されたタイミングで非同期に電荷ＱをＡＤ変換して、デジタル信号としての電荷Ｑを外部に出力する。
【００９０】
以上で本実施形態に係る信号処理装置２２の信号処理の動作が終了する。
【００９１】
以上のように、パイルアップ判定回路２２０によって受信した電流波形にパイルアップが検出された場合、まず、参照波形生成回路２２３が、ピークホールド回路２２１から受信したピーク値Ｉｐと、光電変換素子３２のクエンチ抵抗の抵抗値に基づく時定数とによって、電流Ｉの波形についてパイルアップが発生しなかった場合の電流波形を再現した波形である参照波形を生成し、参照波形で示される電流Ｉｒを積分器２２５に出力する。また、遅延回路２２２は、光電変換部３５からパイルアップ波形で示される電流Ｉを受信し、所定時間だけ出力タイミングを遅延させた遅延パイルアップ波形で示される電流Ｉｄを積分器２２５に出力する。また、コンデンサ２２５ａは、参照波形生成回路２２３から出力された参照波形で示される電流Ｉｒに対する積分処理を行い、参照側電荷波形として示される電荷Ｑ１ａを出力する。また、コンデンサ２２５ｂは、遅延回路２２２から出力された遅延パイルアップ波形として示される電流Ｉｄに対する積分処理を行い、遅延側パイルアップ電荷波形として示される電荷Ｑ３を出力する。そして、差動アンプ２２７は、電荷Ｑ１ａおよび電荷Ｑ３を用いて、その差分である電荷Ｑ２ａを出力する。この電荷Ｑ２ａは、直接積分することができない図８に示す電流波形７０１で示される電流を積分した場合の電荷と同一になる。さらに、差動アンプ２２７は、参照波形に基づく電荷Ｑ１ａを出力する。この電荷Ｑ１ａは、直接積分することができない図８に示す電流波形７００で示される電流を積分した場合の電荷と同一になる。したがって、光電変換部３５が出力する電流Ｉにパイルアップが発生しても、パイルアップされる電流波形（図８に示す電流波形７００）に係る光子がイベントして計数され、かつ、その光子のエネルギーを反映した電荷を求めることができる。それと共に、パイルアップする電流波形（図８に示す電流波形７０１）に係る光子についてもイベントして計数され、その光子のエネルギーを反映した電荷を求めることができる。ゆえに、パイルアップに係る電流波形についてもイベントとして計数することが可能となり、波高弁別の精度を向上させることができる。
【００９２】
また、アナログ回路によるパイルアップ波形の分離により、高速なＡＤ変換器、およびデジタル回路における高速演算が必要ないため、消費電力を削減することができる。
【００９３】
また、直接積分することができない電流波形（図８の電流波形７００、７０１）に係るそれぞれの電荷のＡＤ変換を非同期で行うため、例えば、フォトンカウンティング方式のＸ線ＣＴ装置等において、取得するデータ量を削減することができる。
【００９４】
なお、パイルアップに係る電流波形についても、パイルアップする側およびパイルアップされる側の電流に基づく電荷が求められるので、電荷とイベント数とのヒストグラム等を精度よく作成することもできる。
【００９５】
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。これらの新規な実施形態は、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、および変更を行うことができる。これらの実施形態およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００９６】
１  放射線検査装置
１０  放射線検出装置
１１  放射線管
１１ａ  放射線ビーム
１２  被検体
２０  放射線検出部
２０ａ  入射面
２１  コリメータ
２２  信号処理装置
２３  信号線
２４  素子支持板
３０  放射線検出器
３１  光電変換層
３２  光電変換素子
３３  シンチレータ
３４  光反射板
３５  光電変換部
２２０  パイルアップ判定回路
２２１  ピークホールド回路
２２２  遅延回路
２２３  参照波形生成回路
２２４  スイッチング制御回路
２２５  積分器
２２５ａ、２２５ｂ  コンデンサ
２２６  スイッチング回路
２２６ａ〜２２６ｄ  スイッチング素子
２２７  差動アンプ
２２８  ＡＤ変換器
４００、４０１  電流波形
５００  通常波形
５０１  微分波形
５０２  電荷波形
５１０  通常波形
５１１  微分波形
５１２  電荷波形
５２０  通常波形
５２１  微分波形
５２２  電荷波形
５３０  パイルアップ波形
５３１  パイルアップ微分波形
５３２  パイルアップ電荷波形
６００  電流波形
６０３  微分波形
６０３ａ  ロジックパルス
６０７  ピークホールド波形
６０９  遅延電流波形
６１３  遅延側電荷波形
６１６  切替信号
６１７  アンプ出力電荷波形
６１８  ＡＤ変換タイミング
７００、７０１  電流波形
７０２  パイルアップ波形
７０３、７０４  微分波形
７０５  パイルアップ微分波形
７０５ａ  ロジックパルス
７０６  パイルアップ信号
７０７  ピークホールド波形
７０８  参照波形
７０９、７１０  遅延電流波形
７１１  遅延パイルアップ波形
７１２  参照側電荷波形
７１３、７１４  遅延側電荷波形
７１５  遅延側パイルアップ電荷波形
７１６ａ、７１６ｂ  切替信号
７１７ａ、７１７ｂ  アンプ出力電荷波形
７１８ａ、７１８ｂ  ＡＤ変換タイミング
【図１】
2016061614.tif 000003
【図２】
2016061614.tif 000004
【図３】
2016061614.tif 000005
【図４】
2016061614.tif 000006
【図５】
2016061614.tif 000007
【図６】
2016061614.tif 000008
【図７】
2016061614.tif 000009
【図８】
2016061614.tif 000010
【図９】
2016061614.tif 000011