2017年12月8日

フォトンカウンティング

通常の可視光カメラ(CMOS、CCDなど)は蓄積型または積分形と呼ばれる方式です。これは、ある一定時間シャッターを開けておき、その時間内に入射した光(フォトン)に対応する信号量を出力する方式です。

一方で、1つのフォトンに対して1出力を行う方式をフォトンカウンティングと呼びます。蓄積型の場合は最上位画素から最下位画素まで順次スキャン方式で信号を読み出しますが、フォトンカウンティングの場合にはすべての画素が独立でこれを行います。これによりフォトン1つの情報を得ることができるようになり、蓄積方式と比較して非常に小さな信号を検知することが出来るようになり、X線センサとしては高感度化に繋がります。

X線センサに用いるメリット

蓄積方式ではシャッターを開けている時間に取りたいX線以外の信号(ノイズ)も同時に積算してしまうため、S/N(シグナル-ノイズ比率)が悪くなり画質劣化を起こします。一方で、フォトンカウンティングの場合には検知するべきものが「フォトンの数」となり、これはフォトン毎に強度情報を持つため、時間方向に混入するノイズとは別の次元でのしきい(閾)値を設けることが出来ます。これによりノイズが無いセンシングが可能になり、S/Nを大幅に向上させる事ができます。

特にフォトンカウンティングの場合、フォトン1つから計測することができるように成るために感度も大幅に向上でき、蓄積と比較して100倍や1000倍といった感度を実現します。