信号处理设备与信号处理方法技术

本发明专利技术公开了信号处理设备与信号处理方法。根据一实施例，信号处理设备包括积分器、第一模拟数字转换器、和直方图创建器。积分器配置为对与电磁波对应的电荷进行积分。第一模拟数字转换器配置为，与由积分器执行的积分操作并行地，执行模拟数字转换操作，该模拟数字转换操作使用来自积分器的积分输出来生成电荷的数字数据。直方图创建器配置为根据由第一模拟数字转换器生成的数字数据来创建表示电磁波的能量分布的直方图。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请基于2013年9月24日提交的日本专利申请No.2013-197355并要求其优先权的权益；该申请的全部内容通过引用结合于此。领域此处描述的实施例大体上涉及信号处理设备和信号处理方法。背景如今，已知其中使用实现光子计数技术的检测器的光子计数计算机断层照相(CT)设备。与积分型检测器不同，实现光子计数技术的检测器输出能实现对于穿过测试对象的X射线光子进行独立计数的信号。因此，在光子计数CT设备中，得以能重建具有高信噪比(SN比)的X射线CT图像。此外，由实现光子计数技术的检测器输出的信号可被用于测量(区分)X射线光子的能量。因此，在光子计数CT设备中，可通过将投影数据(通过一种类型的X射线管电压的X射线的轰击而收集)分为多个能量分量来完成成像。作为实现光子计数技术的检测器，已知“间接转换型检测器”，其中使用闪烁体临时将入射的X射线光子转换为可见光(闪烁体光)，且然后使用诸如光电倍增管之类的光传感器将该闪烁体光转换为电信号(电荷)。此处，光传感器独立地检测通过由闪烁体进行的辐射转换所获得的每一个闪烁体光子，且然后检测落在该闪烁体上的辐射并测量该辐射的能量。近年来，积极从事了基于硅的光电倍增管的研发。另外，已经存在关于弱光检测系统的研发，弱光检测系统诸如使用闪烁体和光电倍增管实现光子计数技术的检测器。在这个方面，正在以增强性能为目的进行进一步的研发。在常规的弱光检测系统中，从光电倍增管输出的电荷由积分电路积分达预定时间周期且电荷被转换为电压。然后，电压依序经受采样/保持以及AD转换(模拟到数字转换)。随后，相对于所获得数字信号执行数字信号处理，且创建直方图。在这样的常规弱光检测系统中，由于AD转换时间的原因，电荷的计数率(即，闪烁光子的计数率)是有限的。为了实现较高的计数率，期望的是实现高速AD转换方法，诸如闪光法。然而，由于诸如闪光法之类的高速AD转换方法要求大量比较器，这导致电路面积和功耗的增加。因此，在当前环境下，难以实现高速AD转换方法。特定地，在光子计数CT设备中，对于落在闪烁体上的X射线的计数率估计为，例如，约108cps(每秒108个计数)。为此理由，存在对于能以同时的方式在数百个通道中以高分辨率测量高速和高能数据的读取电路的研发要求。然而，如上文所述，诸如闪光法之类的高速AD转换方法要求大量比较器，藉此导致电路面积和功耗的增加。因此，难以实现高速AD转换方法。因此，使用当前可用的读取电路，难以在数百个通道中以同时的方式执行测量。
技术实现思路
各实施例的目的在于提供能以高计数率和高分辨率来实现信号处理的信号处理设备。根据一实施例，信号处理设备包括积分器、第一模拟数字转换器、和直方图创建器。积分器配置为对与电磁波对应的电荷进行积分。第一模拟数字转换器配置为，与由积分器执行的积分操作并行地，执行模拟数字转换操作，该转换操作使用来自积分器的积分输出来生成电荷的数字数据。直方图创建器配置为根据由第一模拟数字转换器生成的数字数据来创建表示电磁波的能量分布的直方图。根据上述信号处理设备，能够以高计数率和高分辨率提供信号处理。附图说明图1是示出根据第一实施例的光子计数计算机断层照相(CT)设备的配置的图；图2是部署在根据第一实施例的光子计数CT设备中的检测器的平面图；图3是部署在根据第一实施例的光子计数CT设备中的检测器中的模拟前端的框图；图4是根据第一实施例的光子计数CT设备的模拟前端中的每一个核心的积分器和第一模拟数字转换器(ADC)的周围部分的详细框图；图5是用于说明在根据第一实施例的每一个核心中围绕积分器和第一ADC的构成元件的操作的时序图；图6是部署在根据第一实施例的光子计数CT设备的模拟前端的每一个核心中的第二ADC的框图；图7是用于给出有关作为具有在两级中的AD转换器的结果而增强的分辨率的说明的图；图8是示出由部署在根据第一实施例的光子计数CT设备中的每一个核心中的计数器生成的示例性直方图的图；图9是根据第二实施例的光子计数CT设备的模拟前端中的每一个核心的积分器和第一ADC的周围部分的详细框图；图10是用于说明在根据第二实施例的每一个核心中围绕积分器和第一ADC的构成元件的操作的时序图；图11是根据第三实施例的光子计数CT设备的模拟前端中的每一个核心的积分器和第一ADC的周围部分的详细框图；图12是用于说明在根据第三实施例的每一个核心中围绕积分器和第一ADC的构成元件的操作的时序图；图13是根据第四实施例的光子计数CT设备的模拟前端中的每一个核心的积分器和第一ADC的周围部分的详细框图；图14是用于说明在根据第四实施例的每一个核心中围绕积分器和第一ADC的构成元件的操作的时序图；且图15是用于给出有关作为具有在两级中的AD转换器的结果而增强的分辨率的说明的图。详细描述下文参考相应附图来详细描述信号处理设备和信号处理方法的示例性实施例。可在将电磁波转换为电荷的转换单元中合适地实现该信号处理设备和信号处理方法。另外，可在具有高计数率的设备中合适地实现该信号处理设备和信号处理方法。参看相应附图，对于其中在包括“间接转换型检测器”(其中对应于X射线光子的闪烁体光转换为电荷)的光子计数CT设备中实现信号处理设备和信号处理方法的示例详细地给出下述说明。可选地，也可在其中入射的电磁波直接转换为电荷的“直接转换型检测器”中实现该信号处理设备和信号处理方法。在这个情况下也可实现与下述效果相同的效果。对于细节，可参考下述说明。第一实施例在光子计数CT设备中，使用实现光子计数技术的检测器来对于源自于已经通过测试对象的X射线的光子进行计数(即，对于X射线光子进行计数)；且因此重建具有高SN比的X射线CT图像数据。每一个独立光子具有不同量的能量。在光子计数CT设备中，通过测量光子的能量值获得与X射线的能量分量有关的信息。另外，在光子计数CT设备中，通过将投影数据(通过以一种类型的X射线管电压来驱动X射线管而收集)分为多个能量分量来完成成像。在图1中示出根据第一实施例的光子计数CT设备的配置。如图1中所示，光子计数CT设备包括架台设备10、躺卧设备20、和控制台设备30。架台设备10包括辐射控制器11、X射线生成设备12、检测器13、收集器(DAS：数据获取系统)14、旋转框架15、和驱动器16。架台设备10用X<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信号处理设备，包括：积分器，其配置为对与电磁波对应的电荷进行积分；第一模拟数字转换器，其配置为与由所述积分器执行的积分操作并行地执行模拟数字转换操作，所述模拟数字转换操作使用来自所述积分器的积分输出来生成电荷的数字数据；以及直方图创建器，其配置为根据由所述第一模拟数字转换器生成的所述数字数据来创建表示电磁波的能量分布的直方图。

【技术特征摘要】
2013.09.24 JP 2013-1973551.一种信号处理设备，包括：
积分器，其配置为对与电磁波对应的电荷进行积分；
第一模拟数字转换器，其配置为与由所述积分器执行的积分操作并行地执
行模拟数字转换操作，所述模拟数字转换操作使用来自所述积分器的积分输出来生
成电荷的数字数据；以及
直方图创建器，其配置为根据由所述第一模拟数字转换器生成的所述数字
数据来创建表示电磁波的能量分布的直方图。
2.如权利要求1所述的信号处理设备，其特征在于，还包括积分周期设置单
元，其配置为相对于所述积分器来设置电荷的积分周期，其中
所述积分器包括
积分电容器，其配置为在其中存储电荷，和
放电电路，其配置为对所述积分电容器进行放电，且
所述第一模拟数字转换器包括
比较器，其配置为将所述积分输出与预定阈值进行比较，和
计数器，其配置为将所述积分输出的值变得等于或大于所述预定阈值的
次数输出作为所述电荷的数字数据，且
所述第一模拟数字转换器被配置为，在积分周期期间，当所述积分值的值
等于或大于所述预定阈值时，将所述比较器的比较输出提供至所述放电电路并对所
述积分电容器进行放电。
3.如权利要求2所述的信号处理设备，其特征在于，还包括：
输出控制器，其配置为在积分周期结束时，输出具有比所述预定阈值更低
的值的积分输出；和
第二模拟数字转换器，其配置为生成具有比所述预定阈值更低的值的积分
输出的数字数据，其中
所述直方图创建器被配置为根据由所述第一模拟数字转换器生成的数字数
据和由所述第二模拟数字转换器生成的数字数据来创建表示电磁波的能量分布的

\t直方图。
4.如权利要求2或3所述的信号处理设备，其特征在于，
所述积分器包括配置为存储电荷的至少两个积分电容器，和配置为将电荷
存储在所述积分电容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：舟木英之，木村俊介，河田刚，板仓哲朗，古田雅则，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP