(57)【要約】【課題】フォトンカウンティング型の放射線撮像装置におけるフォトンカウント精度の向上に有利な技術を提供する。【解決手段】放射線を検出する検出素子を各々が含む複数のセンサ部が配列されたセンサパネルを備える放射線撮像装置であって、各センサ部の前記検出素子からの信号値を量子化する量子化部と、各センサ部について、該センサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果および該センサ部の周辺の他のセンサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果を含む第１パターンと、予め設定された参照パターンである第２パターンとが一致した回数をカウントするカウント部と、前記カウント部のカウント値を読み出す読出部と、をさらに備える。【選択図】図３
2016223950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出する検出素子を各々が含む複数のセンサ部が配列されたセンサパネルを備える放射線撮像装置であって、
各センサ部の前記検出素子からの信号値を量子化する量子化部と、
各センサ部について、該センサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果および該センサ部の周辺の他のセンサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果を含む第１パターンと、予め設定された参照パターンである第２パターンとが一致した回数をカウントするカウント部と、
前記カウント部のカウント値を読み出す読出部と、をさらに備える
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記量子化部および前記カウンタ部は、前記複数のセンサ部のそれぞれに配されており、各センサ部の前記カウント部は、該センサ部の前記量子化部からの出力値および該センサ部の周辺の他のセンサ部の前記量子化部からの出力値を含むパターンを前記第１パターンとして、前記第１パターンと前記第２パターンとが一致した回数をカウントする
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記センサパネルの放射線の照射面の側に配されたシンチレータをさらに備え、
前記検出素子は、前記シンチレータからの光を検出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記量子化部は、前記検出素子の電位の変化量をモニタするモニタ部と、該モニタされた変化量と２以上の基準値のそれぞれとの大小関係を比較する比較部とを含む
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記カウント部は、前記第１パターンと前記第２パターンとが一致するかどうかを判定する判定部と、前記第１パターンと前記第２パターンとが一致した場合にはその回数を記憶するメモリとを含む
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
各センサ部についての前記カウント部による前記カウントにおいて、前記判定部は、前記第１パターンと前記第２パターンとが一致した場合には、該センサ部およびその周辺の他のセンサ部のうち該センサ部に放射線のフォトンが入射したものと判定する
ことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記カウント部は、
前記第２パターンを複数受け、
前記第１パターンと、前記複数の第２パターンのうちの１つとが一致した場合にカウントする
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記カウント部は、前記複数の第２パターンのそれぞれについて、前記一致した回数をカウントする
ことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記カウント部は、前記第１パターンが前記複数の第２パターンのうちのいずれに一致したかに基づいて放射線のフォトンの入射方向を特定する特定部を含む
前記読出部は、該特定された入射方向を示す情報をさらに読み出す
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記複数のセンサ部は複数の行および複数の列を形成するように配列されており、
前記カウント部が用いる前記第１パターンは、
各センサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果と、
該センサ部と行方向で隣り合う２つのセンサ部のそれぞれの前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果と、
該センサ部と列方向で隣り合う２つのセンサ部のそれぞれの前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果と、
を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記複数のセンサ部は複数の行および複数の列を形成するように配列されており、
前記カウント部が用いる前記第１パターンは、
各センサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果と、
該センサ部の周りに該センサ部を取り囲むように配された８つのセンサ部のそれぞれの前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果と、
を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記読出部により読み出された前記カウント部のカウント値に基づいて画像データを生成するプロセッサをさらに備える
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
前記プロセッサは、
各センサ部について前記量子化部による前記量子化および前記カウント部による前記カウントを行う第１動作と、
前記第１動作で得られた前記カウント部のカウント値に基づいて１フレーム分の画像データを生成する第２動作と、を行う
ことを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記第１動作および前記第２動作を含む一連の動作を複数回行って動画を再生する
ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。
【請求項１５】
放射線を検出する検出素子を各々が含む複数のセンサ部が配列されたセンサパネルを備える放射線撮像装置の駆動方法であって、
前記放射線撮像装置の駆動方法は、
各センサ部の前記検出素子からの信号値を量子化する工程と、
各センサ部について、該センサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化結果および該センサ部の周辺の他のセンサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化結果を含む第１パターンと、予め設定された参照パターンである第２パターンとが一致した回数をカウントする工程と、
前記カウントする工程で得られた各センサ部についてのカウント値を読み出す工程と、
を含む
ことを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。
【請求項１６】
コンピュータに、請求項１５に記載の各工程を実行させる
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置、その駆動方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮像装置は、例えば、放射線を光に変換するシンチレータと、該シンチレータからの光（シンチレーション光）を検出する複数のセンサ部が配列されたセンサパネルとを備える。各センサ部では、シンチレーション光の光量に基づく信号が得られる。
【０００３】
放射線撮像装置のなかにはフォトンカウンティング型のものがある。フォトンカウンティング型の放射線撮像装置は、各センサ部により、シンチレーション光の検出の結果に基づいて放射線のフォトンの数を計測する。具体的には、シンチレータに放射線のフォトンが入射することによってシンチレーション光のフォトンが発生し、各センサ部により該シンチレーション光のフォトンを検出することによって放射線のフォトンの数を計測する。フォトンカウンティング型の放射線撮像装置によると、放射線画像は、該計測された放射線のフォトンの数に基づいて形成される。
【０００４】
ところで、シンチレーション光は、シンチレータ内において水平方向（センサパネルの上面と平行な方向）にも拡散しうる。そのため、放射線の入射位置に対応するセンサ部だけでなく、その周辺の他のセンサ部においても、シンチレーション光の検出に伴う信号成分が発生する場合がある。このことは、放射線画像の品質を低下させる原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１３−５０１２２６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、行列状に配列された複数の画素と、各画素の中央部に配されたカウンタと、隣接画素間に配された他のカウンタとを備える放射線撮像装置を開示している。特許文献１によると、各画素の画素値と、その画素と隣り合う他の画素の画素値とを比較した結果に基づいて、いずれのカウンタのカウント値を増やすかを決定する。しかしながら、この放射線撮像装置によると、イレギュラーな放射線のフォトンが入射した場合（例えば、２以上のフォトンが局所的に１度に入射した場合、宇宙線等の検出対象でない放射線が入射した場合など）には上記比較が適切に為されない可能性がある。
【０００７】
また、特許文献２には、シンチレーション光の輝度データを用いてシンチレータにおける輝点の重心を算出する放射線撮像装置を開示している。特許文献２によると、該算出の結果によってシンチレータにおける輝点の位置が分かるため、撮像精度を向上させることができる。しかしながら、この放射線撮像装置によると、上記イレギュラーな放射線のフォトンが入射した場合には、上記算出が適切に為されない可能性がある。
【０００８】
これらのことは、フォトンカウント精度の低下の原因となる。そこで、本発明は、フォトンカウンティング型の放射線撮像装置におけるフォトンカウント精度の向上に有利な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの側面は放射線撮像装置にかかり、前記放射線撮像装置は、放射線を検出する検出素子を各々が含む複数のセンサ部が配列されたセンサパネルを備える放射線撮像装置であって、各センサ部の前記検出素子からの信号値を量子化する量子化部と、各センサ部について、該センサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果および該センサ部の周辺の他のセンサ部の前記検出素子の信号値についての前記量子化部による量子化結果を含む第１パターンと、予め設定された参照パターンである第２パターンとが一致した回数をカウントするカウント部と、前記カウント部のカウント値を読み出す読出部と、をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フォトンカウント精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】放射線撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】センサ部から信号を読み出すための各ユニットの構成例を示す図である。
【図３】センサ部の構成例を示す図である。
【図４】照射期間と読出期間とを含む駆動タイミングチャートの例である。
【図５】照射期間における各センサ部での動作の例を示す図である。
【図６】シンチレーション光の強度分布の例を示す図である。
【図７】放射線フォトンの計測方法の例を示す図である。
【図８】読出期間における各センサ部での動作の例を示す図である。
【図９】シンチレーション光の強度分布の例を示す図である。
【図１０】放射線フォトンの計測方法の例を示す図である。
【図１１】センサ部の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。各図において、同一の部材または同一の構成要素には同一の参照番号を付しており、以下の各実施形態において、重複する説明を省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の放射線撮像装置１００（又は、「放射線撮像システム」と称されてもよい。）の構成例を示している。放射線撮像装置１００は、例えば、患者等の被検体に放射線を照射する照射部１０１と、照射部１０１を制御する照射制御部１０２と、放射線が照射された被検体を撮像する撮像部１０４と、プロセッサ１０３とを具備する。なお、放射線の概念には、例えば、放射線撮像に一般に用いられるＸ線の他、α線、β線等も含まれるものとする。
【００１４】
撮像部１０４は、例えば、入射した放射線を光に変換するシンチレータ１０５と、センサパネル１０６とを含む。シンチレータ１０５は、センサパネル１０６の放射線の照射面の側に配される。センサパネル１０６には、例えば、シンチレータ１０５からの光（シンチレーション光）を各々が検出する複数のセンサ部２０１が、複数の行および複数の列を形成するように配列されている。センサ部２０１は「画素」と称されてもよい。詳細は後述するが、各センサ部２０１は、フォトンカウンティング方式の放射線撮像を行うための構成を有し、シンチレーション光の検出結果に基づいて放射線のフォトン（以下、「放射線フォトン」と称する。）の数を計測する。
【００１５】
プロセッサ１０３は、撮像部１０４との間で信号ないしデータの授受を行い、具体的には、撮像部１０４を制御して放射線撮像を行い、それにより得られた信号を撮像部１０４から受ける。この信号は、放射線フォトンの計測値を含み、例えば、プロセッサ１０３は、該計測値に基づいて、例えばディスプレイ等の表示部（不図示）に放射線画像を表示させるための画像データを生成する。プロセッサ１０３は、該画像データに対して所定の補正処理を行ってもよい。また、プロセッサ１０３は、放射線照射を開始または終了するための信号を照射制御部１０２に供給する。また、プロセッサ１０３は、上述の各ユニットおよびそれを構成する各要素を同期制御しながらそれらを駆動する駆動部としての機能を兼ねてもよいが、該駆動部は、プロセッサ１０３とは別に配置されてもよい。
【００１６】
なお、放射線撮像装置１００の構成は、上述の例に限られるものではなく、あるユニットの一部の機能を、他のユニットが有するように構成されてもよいし、いくつかのユニットが一体になるように構成されてもよい。例えば、照射制御部１０２とプロセッサ１０３とが個別に配された構成を例示したが、これらは単一のユニットで実現されてもよい。
【００１７】
図２は、センサパネル１０６上の各ユニットの構成例を示している。センサパネル１０６は、例えば、複数のセンサ部２０１、垂直走査回路２０２、水平走査回路２０３および列選択回路２０８を含む。ここでは、理解を容易にするため、３行×３列のセンサ部２０１が配列された構成を例示したが、実際にはこの数よりも多く、例えば１７インチのセンサパネルの例では約２８００行×約２８００列のセンサ部２０１が配列されうる。
【００１８】
垂直走査回路２０２は、複数のセンサ部２０１を駆動するためのセンサ駆動部を形成しており、例えばシフトレジスタ等で構成されうる。具体的には、垂直走査回路２０２は、各行に対応する信号線２０５を用いて複数のセンサ部２０１の動作を行単位で駆動する。本例では、各行の信号線２０５は、２つの信号線（例えば、第１行について２０５−０Ｒ及び２０５−０Ｂ、第２行について２０５−１Ｒ及び２０５−１Ｂ、並びに、第３行について２０５−２Ｒ及び２０５−２Ｂ、とする。）を含む。センサ部２０１の信号は、対応する列信号線２０４を介して列選択回路２０８に出力される。
【００１９】
水平走査回路２０３および列選択回路２０８は、各センサ部２０１から信号を読み出すための読出部を形成している。具体的には、水平走査回路２０３は、例えばシフトレジスタ等で構成され、各列に対応する信号線２０７（２０７−０等）を用いて列選択回路２０８を制御し、対応する列のセンサ部２０１から信号を読み出す。該読み出された信号は、出力線２０６を介して水平転送され、出力データＤＡＴＡとして出力される。
【００２０】
図３は、単位センサ部２０１の構成例を示している。ここでは、ある１つのセンサ部２０１に着目し、該センサ部２０１を他のセンサ部２０１と区別するため「センサ部２０１１」とする。センサ部２０１１は、例えば、検出素子３０１、モニタ部３０２および比較部３０３を含む量子化部Ｕ１、判定部３０７およびメモリ３０４を含むカウント部Ｕ２、並びに、出力部３０５を有する。
【００２１】
検出素子３０１は、放射線を受けたシンチレータ１０５からのシンチレーション光を検出し、具体的には、該シンチレーション光をその光量に応じた電気信号に変換する。検出素子３０１には、公知の光電変換素子（例えばフォトダイオード等）が用いられればよい。
【００２２】
量子化部Ｕ１は、検出素子３０１により検出された光の強度（またはそれに応じた信号値）を量子化する。ここで「量子化」は、該光の強度を所定の基準に基づく数値に変換すること、該光の強度に対応する数値を算出すること等を含み、広義に解釈されうる。具体的には、量子化部Ｕ１において、モニタ部３０２は、検出素子３０１の電位の変化量をモニタする。モニタ部３０２には、例えば微分回路が用いられうる。比較部３０３は、モニタ部３０２によるモニタの結果（検出素子３０１の電位の変化量に対応する電圧）と、所定の基準値（基準電圧）との大小関係を比較し、その比較結果を信号線の群３０９のうち対応する信号線に出力する。
【００２３】
本例では、比較部３０３は２つ配されており（それぞれ、３０３−Ｒ、３０３−Ｂとする。）、該２つの比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂには、互いに電圧値の異なる基準電圧３０６−Ｒ及び３０６−Ｂが、それぞれ供給される。基準電圧３０６−Ｒ及び３０６−Ｂは、複数のセンサ部２０１に共通に供給されうる。例えば、比較部３０３−Ｂは、検出素子３０１の電位の変化量に対応する電圧が基準電圧３０６−Ｂよりも大きい場合には、信号線の群３０９のうち対応する信号線に、量子化部Ｕ１の出力値としてデジタル値「１」を出力する。一方、比較部３０３−Ｂは、検出素子３０１の電位の変化量に対応する電圧が基準電圧３０６−Ｂよりも小さい場合には、該対応する信号線に、量子化部Ｕ１の出力値としてデジタル値「０」を出力する。
【００２４】
ここで、信号線の群３０９は、センサ部２０１１の量子化部Ｕ１の出力値を伝達する信号線の他、センサ部２０１１の周辺の他のセンサ部２０１の量子化部Ｕ１の出力値を伝達する信号線を含む。
【００２５】
カウント部Ｕ２は、量子化部Ｕ１の出力値等を用いて、放射線フォトンの数を計測する。具体的には、カウント部Ｕ２において、判定部３０７は、信号線の群３０９から、センサ部２０１１の量子化部Ｕ１の出力値と他のセンサ部２０１の量子化部Ｕ１の出力値とを含むパターン３１０（第１パターン）を受ける。判定部３０７には、予め設定された参照パターン３０８（第２パターン）が供給されており、判定部３０７は、信号線の群３０９から受けたパターン３１０と、参照パターン３０８とが一致するかどうかを判定する。判定部３０７は、パターン３１０と参照パターン３０８とを照合する照合部と称されてもよい。そして、これらが互いに一致した場合には、メモリ３０４の値が加算される。即ち、メモリ３０４は、パターン３１０と参照パターン３０８とが一致した回数の計測値をカウント部Ｕ２のカウント値として保持する。また、詳細は後述するが、該メモリ３０４の値は、放射線フォトンの数の計測結果を示す。
【００２６】
本例では、判定部３０７は２つ配されており（それぞれ、３０７−Ｒ、３０７−Ｂとする。）、該２つの判定部３０７−Ｒ及び３０７−Ｂには、互いに内容の異なる参照パターン３０８−Ｒ及び３０８−Ｂがそれぞれ供給される。また、メモリ３０４は、該２つの判定部３０７−Ｒ及び３０７−Ｂに対応するように２つ配されている（それぞれ、３０４−Ｒ、３０４−Ｂとする。）。例えば、判定部３０７−Ｂは、信号線の群３０９から受けたパターン３１０と参照パターン３０８−Ｂとが一致した場合には、メモリ３０４−Ｂの値に「１」を加算する。一方、判定部３０７−Ｂは、パターン３１０と参照パターン３０８−Ｂとが一致しなかった場合には、メモリ３０４−Ｂの値をそのままとする（メモリ３０４−Ｂの値に「１」を加算しない。）。なお、上記判定は、例えば排他的論理和などの所定の演算処理によって為されればよく、判定部３０７−Ｒ及び３０７−Ｂを比較的簡易な回路で構成することが可能である。
【００２７】
出力部３０５は、上記２つのメモリ３０４−Ｒ及び３０４−Ｂに対応するように２つ配されている（それぞれ、３０５−Ｒ、３０５−Ｂとする。）。例えば、出力部３０５−Ｂは、例えば信号線２０５−０Ｂを介して供給された制御信号に基づいて、対応するメモリ３０４−Ｂから、その値を、列信号線２０４を介して出力する。出力部３０５−Ｒについても同様である。
【００２８】
以上の構成例によると、各センサ部２０１では、量子化部Ｕ１は、検出素子３０１により検出された光の強度を量子化する。そして、カウント部Ｕ２は、該量子化部Ｕ１の出力値と、それ以外の（該量子化部Ｕ１が属するセンサ部２０１の周辺の他のセンサ部２０１の）量子化部Ｕ１の出力値とに基づいて、放射線フォトンの数を計測する。より具体的な計測方法については後述する。
【００２９】
図４は、放射線撮像装置１００の駆動タイミングチャートの概略を例示しており、本例は、動画モードでの態様を示している。図中において、横軸を時間軸とし、縦軸には、装置１００の動作、放射線量（ハイレベルは照射している状態を示し、ローレベルを非照射の状態を示す。）、及び、出力線２０６を介して出力される出力データＤＡＴＡを示している。動画モードでは、放射線撮像装置１００は、放射線フォトンの数を計測する計測動作（第１動作）と、該計測動作による計測結果を読み出す読出動作（第２動作）と、を交互に行う。上記計測動作が為される期間では放射線が照射され（図中において、この期間を「照射期間Ａ」と示す。）、上記読出動作が為される期間では放射線の照射が中止される（図中において、この期間を「読出期間Ｂ」と示す。）。そして、上記読出動作で得られた放射線フォトンの数の計測結果を用いて、プロセッサ１０３により１フレーム分の画像データが生成される（第３動作）。動画モードでは、これらの一連の動作を複数回行えばよく、１回分の該一連の動作で得られる１フレーム分の画像データを順に表示部に出力することによって動画を再生することができる。ここでは、動画モードの態様を例示したが、連続撮影モードの場合も同様の動作が為されればよい。また、静止画モードの場合には、上記一連の動作を１回行えばよい。
【００３０】
以下、図５〜図７を参照しながら、照射期間Ａにおける放射線フォトンの計測方法を述べる。図５は、照射期間Ａにおけるセンサ部２０１１の動作を説明するためのタイミングチャートである。図中において、横軸を時間軸とし、縦軸には、入射した放射線フォトンを矢印で示しつつ、モニタ部３０２の出力、比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂの出力、並びに、メモリ３０４−Ｒ及び３０４−Ｂの値を示す。
【００３１】
まず、図中の第１の放射線フォトンがシンチレータ１０５に入射した場合について述べる。第１の放射線フォトンの入射に応じて、検知素子３０１の電位が変化し、モニタ部３０２の出力が変化する。本例では、モニタ部３０２の出力は、基準電圧３０６−Ｒより大きく且つ基準電圧３０６−Ｂより小さいものとする。この場合、比較部３０３−Ｒの出力は「１」となり、また、比較部３０３−Ｂの出力は「０」となる。判定部３０７―Ｒは、信号線の群３０９を介して、このセンサ部２０１１での比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂの比較結果を受けると共に、その周辺の他のセンサ部２０１での比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂの比較結果を更に受ける。
【００３２】
前述のとおり、センサ部２０１１での比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂの比較結果は、センサ部２０１１の量子化部Ｕ１の出力値に対応する。同様に、周辺の他のセンサ部２０１での比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂの比較結果は、該他のセンサ部２０１の量子化部Ｕ１の出力値に対応する。センサ部２０１１における判定部３０７―Ｒは、これらの出力値を、前述のパターン３１０として受ける。判定部３０７―Ｒは、パターン３１０と参照パターン３０６−Ｒとを照合してこれらが一致するかどうかを判定し、一致した場合にはメモリ３０４−Ｒの値に「１」を加算し、一致しなかった場合には加算しない。判定部３０７―Ｂについても同様である。本例では、メモリ３０４−Ｒの値に「１」が加算され、メモリ３０４−Ｂの値には加算されていない（メモリ３０４−Ｒの値は「１」となり、メモリ３０４−Ｂの値は「０」のままとなる。）。
【００３３】
次に、第２の放射線フォトンがシンチレータ１０５に入射し、モニタ部３０２の出力が変化した場合について述べる。本例では、モニタ部３０２の出力は、基準電圧３０６−Ｒ及び３０６−Ｂの双方より大きいものとする。この場合、比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂの双方の出力は「１」となる。そして、判定部３０７―Ｒ及び３０７−Ｂのそれぞれは、同様の手順で判定を行い、その結果、本例では、メモリ３０４−Ｒ及び３０４−Ｂの双方の値に「１」が加算される（メモリ３０４−Ｒの値は「２」となり、メモリ３０４−Ｂの値は「１」となる。）。
【００３４】
第３の放射線フォトンがシンチレータ１０５に入射した場合については、第３の放射線フォトンは第１の放射線フォトンと同程度のエネルギーを有しており、第１の放射線フォトンが入射した場合と同様の動作が為される。その結果、本例では、メモリ３０４−Ｒの値に「１」が加算され、メモリ３０４−Ｂの値には加算されていない（メモリ３０４−Ｒの値は「３」となり、メモリ３０４−Ｂの値は「１」のままとなる。）。
【００３５】
ここで、例えば、１つの放射線フォトンがセンサ部２０１１に向かって入射した場合、それによってシンチレータ１０５で発生したシンチレーション光は、水平方向（センサパネル１０６の上面に並行な方向）にも拡散しうる。
【００３６】
図６（ａ）は、エネルギーが比較的大きい放射線フォトンが入射した場合のシンチレーション光の強度分布（輝度分布）と、それをモニタ部３０２の出力に対応する値に換算した分布とを示している。該換算した分布には、比較のため、基準電圧３０６−Ｒ及び３０６−Ｂを図示している。図６（ｂ）は、エネルギーが比較的小さい放射線フォトンが入射した場合について、図６（ａ）と同様に示している。
【００３７】
図６（ａ）の場合、図中の中央のセンサ部２０１１での光の強度は、基準電圧３０６−Ｂに対応する値よりも大きい。また、図６（ａ）の場合、隣接する他のセンサ部２０１での光の強度が、基準電圧３０６−Ｒに対応する値よりも大きくなりうる。一方、図６（ｂ）の場合、図中の中央のセンサ部２０１１での光の強度は、基準電圧３０６−Ｒに対応する値よりも大きく且つ基準電圧３０６−Ｂに対応する値よりも小さい。また、図６（ｂ）の場合、隣接する他のセンサ部２０１での光の強度は、基準電圧３０６−Ｒに対応する値よりも小さくなっている。
【００３８】
図７は、上記図６（ａ）の場合におけるシンチレーション光の強度分布を数値化したものであり、個々の値は、前述の量子化部Ｕ１により量子化された値である。以下では、説明を容易にするため、「光の強度」と表現する（又は、単に「強度」と表現する場合がある。）。具体的には、図中の中央のセンサ部２０１１での光の強度は「２」と示され、それと対辺方向および対角方向において隣接する他のセンサ部２０１での光の強度は「１」と示され、それらの外側の他のセンサ部２０１での光の強度は「０」と示されている。これらの値は、比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂの比較結果により与えられ、信号線の群３０９から読み出されうる。より具体的には、例えば、比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂの双方の出力が「１」であれば光の強度は「２」とされる。比較部３０３−Ｒの出力が「１」かつ比較部３０３−Ｂの出力が「０」であれば光の強度は「１」とされる。また、比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂの双方の出力が「０」であれば光の強度は「０」とされる。
【００３９】
ここで、図中の中央のセンサ部２０１１において、カウント部Ｕ２の判定部３０７は、信号線の群３０９から、センサ部２０１１についての光の強度「２」と、その周辺の他のセンサ部２０１についての光の強度とを受ける。ここで、該他のセンサ部２０１は、センサ部２０１１と行方向で隣り合う２つのセンサ部２０１と、センサ部２０１１と列方向で隣り合う２つのセンサ部２０１とを含む（いずれについても光の強度「１」である。）。即ち、判定部３０７は、センサ部２０１１と、それと行方向および列方向のそれぞれで隣り合う４つのセンサ部２０１との計５つのセンサ部２０１についての光の強度を受ける。本例では、上記５つのセンサ部２０１についての光の強度のパターン３１０と、参照パターン３０８とが一致し、それに応じて判定部３０７はメモリ３０４の値に「１」を加算する。
【００４０】
一方、センサ部２０１１の対角方向で隣り合うセンサ部２０１（区別のため「センサ部２０１２」とする。）では、カウント部Ｕ２の判定部３０７は、信号線の群３０９から、該センサ部２０１２についての光の強度「１」と、その周辺の他のセンサ部２０１についての光の強度とを受ける。ここで、該他のセンサ部２０１は、センサ部２０１２と行方向で隣り合う２つのセンサ部２０１（一方については光の強度「１」であり、他方については光の強度「０」である。）と、センサ部２０１２と列方向で隣り合う２つのセンサ部２０１（一方については光の強度「１」であり、他方については光の強度「０」である。）と、を含む。センサ部２０１２については、これら計５つのセンサ部２０１についての光の強度のパターン３１０と、参照パターン３０８とが不一致のため、判定部３０７はメモリ３０４の値に「１」を加算しない。
【００４１】
前述のとおり、１つの放射線フォトンがセンサ部２０１１に向かって入射した場合、それによってシンチレータ１０５で発生したシンチレーション光は、水平方向にも拡散しうる。即ち、シンチレーション光の一部（実質的に大部分）がセンサ部２０１１に向かう一方で、該光の他の一部は、センサ部２０１１の周辺の他のセンサ部２０１に向かいうる。その結果、センサ部２０１１からの信号だけでなく、他のセンサ部２０１からの信号までもが、シンチレーション光の検出に伴う信号成分を有することになってしまう。そのため、これらの信号を画像データの一部として用いると、画像の品質が低下する可能性がある。
【００４２】
本構成例によると、センサ部２０１１のカウント部Ｕ２は、センサ部２０１１の量子化部Ｕ１からの出力値（即ち、センサ部２０１１での光の強度の量子化結果である。）およびセンサ部２０１１の周辺の他のセンサ部２０１の量子化部Ｕ１からの出力値（即ち、該他のセンサ部２０１での光の強度の量子化結果である。）を含むパターン３１０を受ける。そして、カウント部Ｕ２において、判定部３０７は、パターン３１０と参照パターン３０８とが一致するか否かを判定する。上記パターン３１０と参照パターン３０８とが一致した場合には、センサ部２０１１に放射線フォトンが入射したものとして、カウント部Ｕ２のメモリ３０４の値に「１」が加算される。一方、上記パターン３１０と参照パターン３０８とが一致しなかった場合には、センサ部２０１１には放射線フォトンが入射していないものとして、カウント部Ｕ２のメモリ３０４の値を変更しない（「１」を加算しない）。参照パターン３０８は、即ち、シンチレータ１０５における光の拡散（センサ部２０１１の直上からその周辺のセンサ部２０１への光の拡散）から推定される該光の強度分布を示す予測パターンであるとも言える。
【００４３】
他の表現では、センサ部２０１１は、その周辺の他のセンサ部２０１との間で、シンチレーション光の検出値を共有する。そして、センサ部２０１１は、センサ部２０１１自身での検出値とその周辺の他のセンサ部２０１での検出値とに基づいて、センサ部２０１１に放射線のフォトンが入射したのか否かを、参照パターン３０８を参照して判断する。
【００４４】
以上の例では、上記他のセンサ部２０１として、センサ部２０１１と行方向で隣接する２つのセンサ部２０１と、センサ部２０１１と列方向で隣接する２つのセンサ部２０１とを例示した。しかしながら、該他のセンサ部２０１は、センサ部２０１１の周辺または近傍に配されたものであればよく、センサ部２０１１と行方向または列方向において隣り合うものでもよいが、それ以外のものでもよい。例えば、該他のセンサ部２０１は、センサ部２０１１と対角方向において隣り合うものを含んでもよいし、センサ部２０１１と隣り合っていないものを含んでもよいし、或いは、これらを組み合わせたものでもよい。また、本例では、参照パターン３０８として、センサ部２０１１に関連付けられる値（本例では「２」である。）と、センサ部２０１１と行方向で隣接する２つのセンサ部２０１に関連付けられる値（本例では「１」である。）と、センサ部２０１１と列方向で隣接する２つのセンサ部２０１に関連付けられる値（本例では「１」である。）と、の計５つの値を含むものを例示した。しかしながら、参照パターン３０８は、本例のパターンに限られるものではなく、より多くの値を含むものでもよい。
【００４５】
また、本構成例によると、センサ部２０１１において、放射線フォトンの数の計測は、カウント部Ｕ２により、検出素子３０１によって検出された光の強度「１」及び「２」のそれぞれについて為される。具体的には、２つの比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂを用いることにより、モニタ部３０２の出力が基準電圧３０６−Ｒより小さい場合には強度「０」とされ、この場合、放射線フォトンはセンサ部２０１１には入射していないものと判断されればよい。また、該出力が基準電圧３０６−Ｒより大きく且つ基準電圧３０６−Ｂより小さい場合には強度「１」とされ、この場合、該強度「１」に対応するエネルギーの放射線フォトンがセンサ部２０１１に入射したものと判断されればよい。該出力が基準電圧３０６−Ｂより大きい場合には強度「２」とされ、この場合、該強度「２」に対応するエネルギーの放射線フォトンがセンサ部２０１１に入射したものと判断されればよい。そして、カウント部Ｕ２は、放射線フォトンの計測を上記強度ごとに行うことができ、換言すると、カウント部Ｕ２は、放射線フォトンの計測を該放射線フォトンのエネルギーごとに行うことができる。
【００４６】
このことは、参照パターン３０８が上記強度ごとに設定されることによって為されうる。本例の構成では、参照パターン３０８−Ｒは、強度「１」に対応するように設定され、参照パターン３０８−Ｂは、強度「２」に対応するように設定されればよい。そして、参照パターン３０８−Ｒを受ける判定部３０７−Ｒでは、強度「１」に対応する放射線フォトンの数が計測され、参照パターン３０８−Ｂを受ける判定部３０７−Ｂでは、強度「２」に対応する放射線フォトンの数が計測される。なお、例えば、図７に例示された参照パターン３０８は、強度「２」に対応する放射線フォトンが入射したことを計測するためのものに対応する。これにより、カウント部Ｕ２では、どの程度のエネルギーの放射線フォトンがセンサ部２０１１に入射したのかを特定することも可能である。なお、比較部３０３−Ｒ及び３０３−Ｂ等、上記各ユニットの数は、本例では２としたが、３以上にしてもよい。
【００４７】
以上では、放射線フォトンの数の計測方法を、ある１つのセンサ部２０１１に着目して述べたが、それ以外の各センサ部についても同様であり、複数のセンサ部２０１のそれぞれにおいてカウント部Ｕ２によって放射線フォトンの数が計測される。そして、それらの計測結果（即ち、カウント部Ｕ２のカウント値）は、出力部３０５によりプロセッサ１０３に出力され、画像データを生成するのに用いられる。
【００４８】
なお、照射期間Ａにおける上述の計測動作は、センサ部２０１１（主に量子化部Ｕ１及びカウント部Ｕ２）の動作周波数と、照射部１０１の照射量とを、放射線フォトンを１個ずつ計測することができる値に設定することにより為されうる。例えば、センサ部２０１１の動作周波数は、１０［ｋＨｚ］から数［ＭＨｚ］の範囲内（例えば１００［ｋＨｚ］程度）で設定されてもよい。例えば、照射部１０１の照射量は、管電圧を１００［ｋＶ］程度とし、管電流を１０［ｍＡ］程度としたときの値で設定されてもよい。
【００４９】
図８は、上述の計測方法により得られた計測結果の読出方法の一例として、読出期間Ｂにおけるセンサ部２０１での動作の例を示している。図中において、横軸を時間軸とし、縦軸には、図２を参照しながら述べた信号線２０５（２０５−０Ｒ等）及び信号線２０７（２０７−０等）を伝搬する制御信号の波形、並びに、出力線２０６を伝搬する出力データＤＡＴＡを示す。読出期間Ｂでは、信号線２０５−０Ｒ、２０５−０Ｂ、２０５−１Ｒ、２０５−１Ｂ、２０５−２Ｒおよび２０５−２Ｂのそれぞれの信号を順に活性化させる。また、各信号が活性化されている間に、信号線２０７−０、２０７−１および２０７−２のそれぞれの信号を順に活性化させる。
【００５０】
例えば、まず、信号線２０５−０Ｒの信号を活性化させ、その間に、信号線２０７−０、２０７−１および２０７−２のそれぞれの信号を順に活性化させる。これにより、第１行の各センサ部２０１におけるメモリ３０４−Ｒの値が、出力部３０５−Ｒにより列信号線２０４を介して読み出され、且つ、出力線２０６を介して第１列、第２列、第３列の順にそれぞれ出力される。その後、同様にして、信号線２０５−０Ｂの信号を活性化させ、その間に、信号線２０７−０、２０７−１および２０７−２のそれぞれの信号を順に活性化させる。これにより、第１行の各センサ部２０１におけるメモリ３０４−Ｂの値が、出力部３０５−Ｂにより列信号線２０４を介して読み出され、且つ、出力線２０６を介して第１列、第２列、第３列の順にそれぞれ出力される。これにより、第１行の各センサ部２０１におけるカウント部Ｕ２のカウント値の読み出しが完了する。その後、第１行についての上記読み出しと同様にして、第２行および第３行の各センサ部２０１におけるカウント部Ｕ２のカウント値の読み出しが順に為される。これにより、全てのセンサ部２０１についてのカウント部Ｕ２のカウント値の読み出しが完了する。
【００５１】
プロセッサ１０３は、このようにして読み出されたカウント部Ｕ２のカウント値（即ち、放射線フォトンの数の計測結果）を用いて１フレーム分の画像データを生成する。なお、前述のとおり、放射線フォトンの数の計測を該放射線フォトンのエネルギーごとに行うことが可能であるため、画像データに基づく放射線画像は、エネルギーレベルに対応する色が付された状態でディスプレイ等の表示部に表示されてもよい。
【００５２】
以上、本実施形態によると、センサ部２０１の検出素子３０１により光が検出された場合であっても、パターン３１０と参照パターン３０８とが一致しなかったときには、放射線フォトンが該センサ部２０１に入射していないものとして放射線フォトンの数を計測しない。そのため、例えば、イレギュラーな放射線フォトンが入射した場合に、それによって生じうる放射線フォトンの誤計測を防ぐことができる。なお、イレギュラーな放射線フォトンが入射した場合とは、例えば、２以上のフォトンが局所的に１度に入射した場合、検出対象の放射線とは異なる種類の放射線（例えば宇宙線等が挙げられる。）のフォトンが入射した場合、放射線フォトンが直接的に（シンチレータ１０５で光に変換されずに）検出素子３０１に入射した場合などをいう。よって、本実施形態によると、フォトンカウント精度を向上させることができる。このことは、特に、該入射した放射線が比較的大きいエネルギーを有する場合や、シンチレーション光の水平方向への拡散量が大きい場合等において効果的である。
【００５３】
なお、上記イレギュラーな放射線フォトンについては、該イレギュラーな放射線フォトンを検出するためのパターンを参照パターン３０８に追加することによって計測することも可能である。また、これと併せて、該イレギュラーな放射線フォトンを検出するための他の比較部３０３がセンサ部２０１に追加されてもよい。
【００５４】
（第２実施形態）
図９〜１０を参照しながら第２実施形態を述べる。前述の第１実施形態では、放射線フォトンの入射に応じて発生したシンチレーション光が、水平方向に均一に拡散する場合を例示した。しかしながら、放射線フォトンのなかには、例えば、被検体を通過する際にその進行方向が変わってセンサパネル１０６の上面に対して斜めに入射するものがあり、この場合、シンチレーション光の拡散方向は偏りうる。本実施形態は、該シンチレーション光の拡散方向の偏りに基づいて放射線フォトンの入射角を特定する、という点で前述の第１実施形態と異なる。
【００５５】
図９（ａ）は、放射線フォトンがセンサパネル１０６の上面に対して斜めに（図中において左上から右下への方向に）入射した場合のシンチレーション光の強度分布と、それをモニタ部３０２の出力に対応する値に換算した分布とを示している。図９（ｂ）は、放射線フォトンが図９（ａ）の例の方向とは交差する方向に（図中において、右上から左下への方向に）入射した場合について示している。図９（ａ）及び（ｂ）によると、シンチレーション光が斜めに入射すると、該入射方向と平行な方向へのシンチレーション光の拡散量は、それと交差する方向へのシンチレーション光の拡散量よりも大きくなりうる。
【００５６】
図１０は、上記図９（ｂ）の場合におけるシンチレーション光の強度分布を数値化したものである。本例では、センサ部２０１１と対辺方向の一方において隣接する他のセンサ部２０１での光の強度は「０」と示されている点で、第１実施形態の例（図７参照）と異なる。
【００５７】
各センサ部２０１では、カウント部Ｕ２は、第１実施形態と同様の手順で、対応するパターン３１０と参照パターン３０８とが一致するか否かを判定する。ここで、本例では、参照パターン３０８が複数準備されており（それぞれ３０８１〜３０８５とする。）、複数の参照パターン３０８１〜３０８５は、それぞれシンチレーション光の拡散方向の偏りに対応する。例えば、本例では、パターン３０８１（第１実施形態と同様のパターンである。）は、シンチレーション光の拡散方向に偏りがない場合に対応する。パターン３０８２は、該偏りが行方向の場合に対応する。パターン３０８３は、該偏りが列方向の場合に対応する。パターン３０８４は、該偏りが対角方向の一方の場合に対応する。パターン３０８５は、該偏りが対角方向の他方の場合に対応する。
【００５８】
例えばセンサ部２０１１について、パターン３１０は、複数の参照パターン３０８のうちパターン３０８５に一致するため、メモリ３０４の値に「１」を加算する。この場合において、カウント部Ｕ２は、シンチレーション光の入射方向を特定する特定部をさらに含んでいてもよく、該特定部は、パターン３１０が複数の参照パターン３０８のうちのいずれに一致したかに基づいて該入射方向を特定してもよい。そして、カウント部Ｕ２のカウント値と共に該特定された入射方向を示す情報が読み出されうる。プロセッサ１０３は、該読み出されたカウント部Ｕ２のカウント値と該特定された入射方向とを用いて１フレーム分の画像データを生成する。
【００５９】
なお、センサ部２０１２については、パターン３１０は、複数の参照パターン３０８のいずれにも一致しないため、メモリ３０４の値に「１」を加算しない。
【００６０】
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果が得られる他、放射線フォトンの入射角を特定することも可能であり、該特定された入射角に基づいて被検体の情報を立体的に算出することができ、それにより、放射線画像を３Ｄ表示させることもできる。
【００６１】
（第３実施形態）
前述の第１〜第２実施形態による放射線フォトンの計測方法は、量子化部Ｕ１及びカウント部Ｕ２を用いたものであったが、これらの機能は、例えばプロセッサ１０３においてプログラム上またはソフトウェア上で実現されてもよい。即ち、センサ部２０１を、シンチレーション光の光量に応じた信号を出力するための回路で構成し、該光の強度の量子化およびそれに基づく放射線フォトンの数の計測をセンサ部２０１の外部で行ってもよい。
【００６２】
図１１は、第３実施形態に係るセンサ部２０１’の構成例を示している。センサ部２０１’は、検出素子３０１の他、例えば、リセット部５１０、信号増幅部５２０、光感度選択部５３０、クランプ部５４０、第１のサンプリング部５５０および第２のサンプリング部５６０を有する。リセット部５１０は、トランジスタＭ１を含み、トランジスタＭ１を導通状態にすることにより検出素子３０１の電位をリセットする。信号増幅部５２０は、電流源に接続されたトランジスタＭ２〜Ｍ３を含む。トランジスタＭ２を導通状態にすることによりトランジスタＭ３はソースフォロワ動作を行い、これにより、検出素子３０１で生じた電荷の量に応じた信号が増幅される。
【００６３】
光感度選択部５３０は、トランジスタＭ４〜７および容量Ｃ４〜Ｃ５を含む。例えば、トランジスタＭ４を導通状態にすることにより容量Ｃ４がトランジスタＭ３のゲートに接続され、且つ、トランジスタＭ６を導通状態にすることによりトランジスタＭ７はソースフォロワ動作を行う。これにより、上記検出素子３０１で生じた電荷量に応じた信号の信号増幅率を変更することができる。さらにトランジスタＭ５を導通状態にすることにより容量Ｃ４がトランジスタＭ３のゲートに接続され、該信号増幅率をさらに変更することができる。
【００６４】
クランプ部５４０は、トランジスタＭ８〜Ｍ１０および容量Ｃ１を含む。容量Ｃ１の一方の端子ｎ１には、検出素子３０１がリセットされたときの信号増幅部５２０からの出力が供給され、容量Ｃ１の他方の端子ｎ２には、トランジスタＭ８を導通状態にすることにより電源電圧が供給される。これにより、検出素子３０１がリセットされたときの電圧が端子ｎ１−ｎ２間にノイズ成分としてクランプされる。その後、トランジスタＭ８を非導通状態にし、トランジスタＭ９を導通状態にすることによりトランジスタＭ１０はソースフォロワ動作を行う。検出素子３０１が光を検出したことに伴う端子ｎ２の電圧の変化に相当する信号が、トランジスタＭ１０のソースフォロワ動作により増幅され、サンプリング部５５０または５６０に出力される。
【００６５】
サンプリング部５５０は、トランジスタＭ１１〜１３、容量Ｃ２およびアナログスイッチＳＷ２を含み、検出素子３０１により検出された光の光量に相当する信号（Ｓ信号）をサンプリングする。具体的には、トランジスタＭ１１を制御することによりクランプ部５４０からの信号をサンプリングして容量Ｃ２に保持することができる。該信号は、ソースフォロワ動作を行うトランジスタＭ１２により増幅され、アナログスイッチＳＷ２を介して列信号線２０４に出力される。なお、トランジスタＭ１３は、例えば、容量Ｃ２と、センサ部２０１’の周辺の他のセンサ部の容量Ｃ２との間の電気経路に配されうる。トランジスタＭ１３を導通状態にすることにより、センサ部２０１’のＳ信号と、その周辺の他のセンサ部のＳ信号との平均を取得することもでき、また、これらの間でのノイズ成分の差を緩和することもできる。サンプリング部５６０は、ノイズ成分に相当する信号（Ｎ信号）をサンプリングし、サンプリング部５５０と同様の構成をとればよい。
【００６６】
以上のようにして各センサ部２０１’から読み出された信号の値は、検出素子３０１により検出された光の強度を示すため、プロセッサ１０３は、該信号の値に基づいて、各センサ部２０１’についての光の強度を量子化することができる。即ち、プロセッサ１０３は、前述の量子化部Ｕ１の機能を達成することができる。また、プロセッサ１０３は、該量子化の結果に基づいて前述のパターン３１０を取得し、パターン３１０と参照パターン３０８とが一致するかどうかを判定し、該一致した回数をカウントすることができる。即ち、プロセッサ１０３は、前述のカウンタ部Ｕ２の機能を達成することができる。
【００６７】
なお、本実施形態で例示されたセンサ部２０１’は、図１１の構成例に限られるものではなく、放射線を検出するための他の構成がとられてもよい。例えば、量子化部Ｕ１の機能をセンサ部に備えさせ、カウンタ部Ｕ２の機能をプロセッサ１０３が有するように構成されてもよい。
【００６８】
以上、本実施形態によると、公知の構成のセンサ部を用いながら、量子化部Ｕ１およびカウンタ部Ｕ２のそれぞれの機能を該センサ部の外部で実現することにより、放射線フォトンの計測を行うこともでき、第１実施形態等と同様の効果が得られる。
【００６９】
（その他）
以上では、いくつかの好適な実施形態を例示したが、本発明がこれらの例に限られるものでないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、各例の一部が変形されてもよい。また、以上の例では、放射線をシンチレータ１０５により光に変換して該光を検出素子３０１により電気信号に変換する所謂「間接変換型」の構成を参照したが、本発明は、放射線を直接的に電気信号に変換する所謂「直接変換型」の構成に適用されてもよい。
【００７０】
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１００：放射線撮像装置、１０５：シンチレータ、１０６：センサパネル、２０１：センサ部、３０１：検出素子、Ｕ１：量子化部、Ｕ２：カウント部、３０８：第２パターン（参照パターン）、３１０：第１パターン。
【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７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図６】
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【図９】
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