JP2002172113A - 多チャンネル型検出器のデータ収集システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高精度・高速度のデータ収集ができるＤＡＳを
安価に構築する。 【解決手段】この発明のＤＡＳ４は、全チャンネルを区
分してグループ化した各グループＧＲ１〜ＧＲ６４毎に
ＡＤ変換器４ｃを設けて同時並行処理するセミ分散方式
であるので安価な上に高速度のデータ収集が行える。ま
た、ＡＤ変換処理と同期して信号強度が適切に変化する
アナログ変化信号とＡＤ変換対象のアナログ検出信号を
アナログ信号加算器４ｆで加算してからデジタル信号に
変換して加算するので、ＡＤ変換器４ｃの精度では切り
捨てとなる信号量の大きさに応じた回数だけ切上げ処理
が行われ、デジタル信号加算処理で切上げ処理での信号
量の積み増し分が切り捨て処理での信号量の不足分を補
うので、アナログ検出信号に的確に対応するデジタル信
号が得られ、高精度のデータ収集が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多チャンネル型
検出器の各チャンネルのアナログ信号をデジタル信号に
変換してデータとして収集するデータ収集システム（通
常、「ＤＡＳ＝Data Acquisition System 」と称され
る）に係り、特にデータ収集能力に優れたシステムを安
価に構築するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の医療用Ｘ線ＣＴ装置に用い
られるデータ収集システム（以下、適宜「ＤＡＳ」とい
う）の構成を示すブロック図である。図５のＤＡＳは、
先ず、Ｘ線断層撮影（Ｘ線ＣＴ撮影）対象の被検体（図
示省略）を透過したＸ線を検出する多チャンネル型Ｘ線
検出器９１の各チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのアナログ検
出信号が電流・電圧変換器９２で電圧に変換されてアナ
ログスイッチ９３により順番にＡＧＣアンプ（自動利得
増幅器）９４に送られて適当に増幅する。そして、サン
プルホールド回路９５で一定時間保持されている間にＡ
Ｄ変換器９６によりデジタル信号に変換されるととも
に、このデジタル信号が後段のデータ前処理部へ送られ
ることでデータの収集が行われる。つまり、完全集中方
式のシステムである。

【０００３】図５のＤＡＳの多チャンネル型Ｘ線検出器
９１にはＸ線を光に変換するシンチレータ９１ａと、シ
ンチレータ９１ａに生じる変換光を電流に変換するフォ
トダイオード９１ｂとを有するＸ線検出用のチャンネル
ＣＨ１〜ＣＨＭが１０００個前後の数で配備されてい
る。各チャンネルＣＨ１〜ＣＨＭのフォトダイオード９
１ｂの出力電流がアナログ検出信号として各電流・電圧
変換器９２へ送り出される。また、各アナログスイッチ
９３がチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭと対応付けられて切り
換え制御（オン・オフ制御）されることにより、各チャ
ンネルＣＨ１〜ＣＨＭのアナログ検出信号が順次デジタ
ル信号へ変換されることになる。

【０００４】一方、図５のＤＡＳにおいては、１０⁶ 程
にもなる大きなダイナミックレンジに対処する必要があ
るとともに、１０００個前後の極めて多いチャンネルの
信号を個々に短時間で処理する必要があり、具体的には
２０ビットの精度と１チャンネル当たりの変換レート１
〜２ｋＨｚの速度とに対処できなければならない。その
ためには、ＡＧＣアンプ９４を用いるのに加えて、ＡＤ
変換器９６として精度が高くて処理速度が速い変換器、
すなわちサブ・レンジング方式で逐次比較型のハイブリ
ッド（混成集積）タイプのＡＤ変換器が使われる。

【０００５】また、図６は従来の他のＤＡＳの構成を示
すブロック図である。図６のＤＡＳは、各チャンネルＣ
Ｈ１〜ＣＨＭごとに１個ずつＡＤ変換器９７が設けられ
ているとともに、信号収集タイミング制御用のインター
フェース回路９８を経由して各ＡＤ変換器９７のデジタ
ル信号が順に後段のデータ前処理部に送られるよう構成
されている以外は、先のＤＡＳと実質的に同一の構成と
なっている完全分散方式のシステムである。このＤＡＳ
におけるＡＤ変換器９７は、処理速度の速い２０ビット
精度のデルタシグマＡＤ変換器などが使われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の両ＤＡＳの場合、どちらも高価なシステムであると
いう問題がある。

【０００７】前者の完全集中方式のＤＡＳは、ＡＤ変換
器は１個でも、サブ・レンジング方式で逐次比較型のハ
イブリッドタイプのＡＤ変換器が非常に高価格であるの
で、どうしてもシステムが高価になる。

【０００８】また、完全集中方式のＤＡＳは、極めて多
数のチャンネルの処理を１個のＡＤ変換器で受け持つこ
とにより生じる幾つかの問題があり、実用性が十分とは
言えない。つまり、極めて多数のチャンネルのアナログ
信号を１ケ所に集めるので、配線が長くなってノイズが
乗り易いという問題が生じる。

【０００９】また、ＡＧＣアンプのゲイン切り換えに伴
ってゲイン・リニヤリティが低下するという問題があ
る。つまり、ノイズの混入やゲイン・リニヤリティの低
下は、ＤＡＳがＸ線ＣＴ装置に用いられる場合だと、Ｘ
線ＣＴ画像の画質の低下を引き起こすこととなる。

【００１０】さらに、完全集中方式のＤＡＳの場合、Ａ
Ｄ変換器は極めて多数のチャンネルを処理しているの
で、既に余裕がなく処理速度のアップを見込めない。そ
のため、チャンネルの増加や処理速度のアップに対処し
難いという問題もある。

【００１１】一方、後者の分散方式のＤＡＳは、多数の
チャンネルを１個のＡＤ変換器で集中処理することによ
る問題はなくなるが、やはり高価な２０ビット精度のデ
ルタシグマＡＤ変換器がチャンネル総数に等しい個数だ
け必要となるので、システム全体としては極めて高価な
ものになってしまう。

【００１２】この発明は、上記の事情に鑑み、高精度・
高速処理が行え、かつ実用性に優れた安価な多チャンネ
ル型検出器のデータ収集システムを提供することを課題
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、検出用のチャンネルが多数
個配備されてなる多チャンネル型検出器の各チャンネル
ごとのアナログ検出信号をデジタル信号に変換してデー
タとして収集するよう構成されたデータ収集システムに
おいて、（ａ）近接する複数個のチャンネルで一つのチ
ャンネルグループをなすようにして全チャンネルが複数
個のグループに区分されることにより予め設定された各
チャンネルグループごとに、各チャンネルのアナログ検
出信号をＡＤ変換処理するｍビット精度のＡＤ変換手段
と、（ｂ）ＡＤ変換されたデジタル信号を各チャンネル
別に２ⁿ 回（但しｎは正の整数）ずつ加算処理するデジ
タル信号加算手段と、（ｃ）前記ＡＤ変換処理の進行と
同期して、前記デジタル信号の最下位ビット分に相当す
るＡＤ変換手段のアナログ入力信号を、２ⁿ 等分で区切
った時の２ⁿ 個の各区切り位置の信号強度へ同一信号強
度とならないようにして信号強度が経時的に変化するア
ナログ変化信号を繰り返し出力するアナログ変化信号発
生手段と、（ｄ）アナログ検出信号にアナログ変化信号
を加算してＡＤ変換手段へ出力するアナログ信号加算手
段とを備え、各チャンネルグループにおけるアナログ信
号のＡＤ変換処理およびデジタル信号の加算処理が同時
並行的に進行するよう構成されている。

【００１４】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の多チャンネル型検出器のデータ収集システムにおい
て、（ｅ）アナログ変化信号発生手段は、２ⁿ 個の各区
切り位置の信号強度へ信号強度順に変化するよう構成さ
れている。

【００１５】また、請求項３の発明は、請求項１または
２に記載の多チャンネル型検出器のデータ収集システム
において、（ｆ）多チャンネル型検出器は、Ｘ線ＣＴ装
置において被検体ＭにＸ線ビームを照射するＸ線管に被
検体Ｍを挟んで対向配置されるとともに、Ｘ線ビームの
照射に伴ってＸ線ＣＴ画像作成用のＸ線検出データが各
チャンネルからアナログ検出信号として出力されるよう
構成されている。

【００１６】〔作用〕次に、この発明に係るデータ収集
システム（ＤＡＳ）によってデータの収集を行う際の作
用を説明する。請求項１に記載のＤＡＳでは、多チャン
ネル型検出器の全チャンネルが近接する複数個のチャン
ネルで一つのチャンネルグループをなすようにして複数
個のグループに区分されている。この予め設定された各
チャンネルグループにおいて、ｍビット精度のＡＤ変換
手段による各チャンネルのアナログ検出信号のＡＤ変換
処理と、ＡＤ変換の精度を高めるためのＡＤ変換精度向
上処理とが、同時並行的に進行してデータが収集され
る。

【００１７】このＡＤ変換精度向上処理は、ＡＤ変換処
理の進行と同期してＡＤ変換処理のデジタル信号の最下
位ビット分に相当するＡＤ変換手段のアナログ入力信号
を２ ⁿ 等分（ｎは正の整数）で区切った時の２ⁿ 個の各
区切り位置の信号強度へ同一信号強度はとらないように
して信号強度が経時的に変化するアナログ変化信号をア
ナログ変化信号発生手段で繰り返し出力する。同時に各
チャンネルのアナログ検出信号にアナログ信号加算手段
でアナログ変化信号を加算してＡＤ変換手段へ出力し、
ＡＤ変換手段でＡＤ変換されたデジタル信号をデジタル
信号加算手段で各チャンネル別に２ⁿ 回ずつ加算処理す
ることによって実行される。

【００１８】また、請求項１の発明のＤＡＳの場合は、
各チャンネルグループごとにＡＤ変換処理が同時平行的
に行われるセミ分散方式であるので、ＡＤ変換手段の数
は予め設定されるチャンネルグループの数と同じ数だけ
あればよく、また複数個のＡＤ変換手段によるＡＤ変換
処理の同時分担によりＡＤ変換手段１個当たりの処理負
担が軽減されるので、各ＡＤ変換手段は精度・処理速度
が高くない低価格の変換器（例えばモノリシックＡＤ変
換器）でも全体としては十分に高精度・高速処理が実現
される。

【００１９】さらに、請求項１の発明のＤＡＳの場合、
各チャンネルグループでは複数個のチャンネルが近接し
ている上に、ＡＤ変換精度向上処理に必要な手段も各チ
ャンネルグループごとに配設されているので、アナログ
検出信号やアナログ変化信号用の配線が長くなる事態が
回避される。つまり、ノイズが乗り易いという問題が解
消されるとともに、上記のＡＤ変換精度向上処理による
精度向上により、ＡＧＣアンプ配設の必要がないのでゲ
イン切り換えに伴って生じるゲイン・リニヤリティの低
下の問題も解消される。また、各ＡＤ変換器１個当たり
の受持ちチャンネルの数が少なく、処理負担が軽減され
て処理能力の余裕があるので、チャンネル数の増加や処
理速度のアップにも十分に対処できる。

【００２０】請求項２の発明のＤＡＳの場合、アナログ
検出信号に加算されるアナログ変化信号は２ⁿ 個の各区
切り位置の信号強度へ信号強度順に変化してゆく。この
ように２ⁿ 個の各区切り位置の信号強度へ信号強度順に
変化するアナログ変化信号を発生させるのが容易であ
る。

【００２１】請求項３の発明のＤＡＳの場合、Ｘ線ＣＴ
装置においてＸ線ビーム照射用のＸ線管に対向配置され
た多チャンネル型検出器の各チャンネルからＸ線ビーム
の照射に伴ってＸ線検出データがアナログ検出信号とし
て出力される。出力されたＸ線検出データは高精度で迅
速にＡＤ変換処理されるとともに、ＡＤ変換処理された
Ｘ線検出データに従って高画質のＸ線ＣＴ画像が作成さ
れることになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】続いて、この発明の一実施例を図
面を参照しながら説明する。図１は実施例に係るＤＡＳ
によりデータ収集を行う医療用Ｘ線ＣＴ装置の要部構成
を示すブロック図、図２は実施例のＤＡＳまわりの構成
を示すブロック図である。図１のＸ線ＣＴ装置は、被検
体Ｍにファン状のＸ線ビームＦＢを照射するＸ線管１
と、多数のＸ線検出用のチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭがＸ
線ビームＦＢの扇の拡がりに沿って一次元アレイ配列で
配備された多チャンネル型Ｘ線検出器（以下、単に「Ｘ
線検出器」という）２と、被検体Ｍを載置したまま被検
体Ｍの体軸Ｚの方向へ往復移動することなどの動きが可
能な天板３とを備えている。Ｘ線断層撮影の際には、Ｘ
線管１およびＸ線検出器２が被検体Ｍを挟んで対向した
状態で被検体Ｍの周りを回転するとともに、天板３とと
もに被検体Ｍが体軸Ｚの方向に直進移動するよう構成さ
れている。

【００２３】また、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１によるＸ
線ビームＦＢの照射に伴ってＸ線検出器２の各チャンネ
ルＣＨ１〜ＣＨＭから出力されるアナログ（電流）信号
をデジタル信号に変換した上でＸ線ＣＴ画像（Ｘ線コン
ピュータ断層画像）作成用のＸ線検出データとして収集
するＤＡＳ（データ収集システム）４と、Ｘ線検出デー
タに対してチャンネル間の感度のバラツキを解消する感
度補正などの前処理を行うデータ前処理部５と、データ
前処理部５から送り込まれる前処理済データに基づき画
像再構成を行ってＸ線ＣＴ画像を作成するコンピュータ
（ＣＰＵ）６とを備えている。また、最終的に得られる
Ｘ線ＣＴ画像を画面に表示するモニタ７や、装置の稼働
に必要な入力操作を行う操作卓８なども備えている。

【００２４】なお、図１のＸ線ＣＴ装置によるＸ線断層
撮影の場合、Ｘ線管１およびＸ線検出器２は被検体Ｍを
例えば１秒で１回転する速度で移動しながらＸ線ビーム
ＦＢを照射するとともに、Ｘ線検出器２でＸ線を検出す
ることになる。

【００２５】一方、ＤＡＳ４はＸ線管１およびＸ線検出
器２が１回転する間に全チャンネルのデータを収集する
処理を、例えば１°刻みで繰り返し行っている。一般
に、１回のデータ収集処理は１ビューと称されてもい
る。以下、Ｘ線検出器２およびＤＡＳ４の構成を中心に
具体的に説明する。

【００２６】Ｘ線検出器２には、図２で示すように、Ｘ
線を光に変換するシンチレータ２ａと、このシンチレー
タ２ａに生じる変換光を電流に変換するフォトダイオー
ド２ｂとを具備した例えば１０２４個のＸ線検出用チャ
ンネルＣＨ１〜ＣＨＭが配備されていて、各チャンネル
ＣＨ１〜ＣＨＭのフォトダイオード２ｂの出力電流がア
ナログ検出信号としてＤＡＳ４へ送り出される構成とな
っている。

【００２７】このＸ線検出器２の場合、一次元配列ライ
ンに沿って連続して並んで近接状態にある１６個のチャ
ンネルで一つのチャンネルグループを構成している。つ
まり、全チャンネルをグループに区分することによって
６４個のチャンネルグループＧＲ１〜ＧＲ６４が予め設
定されている。

【００２８】すなわち、この実施例装置の場合、１０２
４個のチャンネルＣＨ１〜ＣＨＭは、チャンネルＣＨ１
〜ＣＨ１６と、チャンネルＣＨ１７〜ＣＨ３２と、・・
・・、およびチャンネルＣＨ（Ｍ−１５）〜ＣＨＭとか
らなり、それぞれが１６チャンネルで一つのグループを
なすように予め区分されている。なお、チャンネルグル
ープＧＲ１〜ＧＲ６４では、説明の便宜上、１６個のチ
ャンネルを数字の若い方から順にｃｈ１〜ｃｈ１６の番
号をそれぞれ重ねて割りふる。

【００２９】一方、ＤＡＳ４の方では、図２に示すよう
に、各チャンネルグループＧＲ１〜ＧＲ６４ごとにＡＤ
変換処理を同時並行的に行う６４個のＤＡＳユニットＵ
１〜Ｕ６４がひとつずつ配設されている。そして、ＤＡ
Ｓ４の場合、各ＤＡＳユニットＵ１〜Ｕ６４ごとに、フ
ォトダイオード２ｂから出力されるアナログ電流を電圧
に変換してアナログ検出信号としてアナログスイッチＳ
Ｗ１〜ＳＷ１６を介して後段へ出力する電流・電圧変換
器４ａと、アナログ検出信号を必要期間ホールドするＳ
／Ｈ（サンプルホールド）回路４ｂと、各チャンネルｃ
ｈ１〜ｃｈ１６のアナログ検出信号をＡＤ変換処理する
ｍビット精度のＡＤ変換器４ｃと、ＡＤ変換器４ｃでＡ
Ｄ変換されたデジタル信号を各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ
１６別に２ⁿ 回（但しｎは正の整数）ずつ加算処理する
ＦＰＧＡ（Field Programable Gate Array）４ｄとを備
えている。

【００３０】さらに、実施例装置のＤＡＳ４の場合、各
ＤＡＳユニットＵ１〜Ｕ６４では、ＡＤ変換の精度を高
めるための（詳しくは後述する）ＡＤ変換精度向上処理
が行えるように、ＦＰＧＡ４ｄとＤＡ変換器４ｅとによ
って、ＡＤ変換処理の進行と同期して前記デジタル信号
の最下位ビット分に相当するＡＤ変換器４ｃのアナログ
入力信号の信号量を２ⁿ 等分で区切っている。この２ⁿ
個の各区切り位置の信号強度へ同一信号強度とならない
ようにして信号強度が経時的に変化するアナログ変化信
号を繰り返し出力するよう構成されている。

【００３１】また、アナログ検出信号にアナログ変化信
号を加算してＡＤ変換器４ｃへ出力するアナログ信号加
算器４ｆも備えている。従って、ＦＰＧＡ４ｄは、デジ
タル信号を２ⁿ 回加算するデジタル信号加算手段を担う
だけでなく、ＤＡ変換器４ｅと共同してアナログ変化信
号を出力するアナログ変化信号発生手段も担っている。

【００３２】続いて、実施例のＤＡＳユニットＵ１〜Ｕ
６４におけるＡＤ変換精度向上処理について、ｍ＝１
６，ｎ＝３（つまり２ⁿ ＝８）の場合に即して図３を参
照しながら具体的に説明する。

【００３３】先ず、ＦＰＧＡ４ｄとＤＡ変換器４ｅとに
より発生するアナログ変化信号について説明する。ＡＤ
変換器４ｃのデジタル信号の最上位ビットに相当する測
定フルレンジ信号の信号強度を「Ｆ」とすると、デジタ
ル信号の最下位ビットに相当する測定ミニマムレンジ信
号の信号強度はＦ／２^m ＝Ｆ／２¹⁶である。このＦ／２
¹⁶の信号量を８等分で区切った時の８個の各区切り位置
の信号強度は、図３の上側のグラフの縦軸に示すよう
に、０，０．１２５Ｆ／２¹⁶，０．２５Ｆ／２¹⁶，０．
３７５Ｆ／２¹⁶，０．５０Ｆ／２¹⁶，０．６２５Ｆ／２
¹⁶，０．７５Ｆ／２¹⁶，０．８７５Ｆ／２¹⁶となる。Ｆ
ＰＧＡ４ｄは０〜０．８７５Ｆ／２¹⁶の信号強度に対応
するデジタル信号を、ＡＤ変換処理の進行に同期して０
から０．８７５Ｆ／２¹⁶まで強度順に出力する。

【００３４】同時にＤＡ変換器４ｅは、０〜０．８７５
Ｆ／２¹⁶の信号強度に対応するデジタル信号を順次ＤＡ
変換処理に変換することにより、図３の信号波形ＰＡが
示すアナログ変化信号を出力する。

【００３５】つまり、ＤＡ変換器４ｅから出力されるア
ナログ変化信号は、１周期の間に時間Ｔ₀ 〜Ｔ₇ のタイ
ミングで８個の各区切り位置の０〜０．８７５Ｆ／２¹⁶
の各信号強度へ信号強度の小さい順にステップ状に上昇
変化する信号となっている。

【００３６】そして、アナログ信号加算器４ｆは一つの
チャンネル（ここではチャンネルｃｈ１とする）のアナ
ログ検出信号にアナログ変化信号を加算した後、加算結
果をＡＤ変換器４ｃがＡＤ変換処理する。ここで、図３
に示すように、アナログ検出信号Ｉ_k がＦ・ｋ／２¹⁶〜
Ｆ・（ｋ＋１）／２¹⁶の間の信号強度のＦ・（ｋ＋０．
７５）／２¹⁶の信号強度であるとする。

【００３７】したがって、ＡＤ変換器４ｃは、図３に信
号波形ＰＢに示すように、Ｆ・（ｋ＋０．７５）／２¹⁶
のアナログ検出信号Ｉ_k に、アナログ変化信号により
０，０．１２５Ｆ／２¹⁶，０．２５Ｆ／２¹⁶，０．３７
５Ｆ／２¹⁶，０．５０Ｆ／２¹⁶，０．６２５Ｆ／２¹⁶，
０．７５Ｆ／２¹⁶，０．８７５Ｆ／２¹⁶の信号量を加算
した上で次々と８回のＡＤ変換処理を行うことになる。

【００３８】その結果、最初の２回のＡＤ変換処理で
は、アナログ変化信号を加えても、Ｆ・（ｋ＋０．７
５）／２¹⁶Ｐ，Ｆ・（ｋ＋０．８７５）／２¹⁶と、いず
れもＦ・（ｋ＋１）／２¹⁶未満であるから、図３に信号
波形ＰＣの左端側部分が示すように、ＡＤ変換処理結果
は２回ともＦ・（ｋ）／２¹⁶に対応するデジタル信号が
得られるだけである。しかし、３〜８回目は、アナログ
変化信号を加えることによって、３回目のＦ・（ｋ＋
１．００）が最小で全てＦ・（ｋ＋１）／２¹⁶以上であ
るので、図３に信号波形ＰＣの立ち上がり以降部分に示
すように、各ＡＤ変換処理結果は、６回ともＦ・（ｋ＋
１）／２¹⁶に対応するデジタル信号が得られる。

【００３９】そして、得られた８個のデジタル信号をＦ
ＰＧＡ４ｄで加算処理した結果は、最初の２回の２×Ｆ
・（ｋ）／２¹⁶と、後の６回の６×Ｆ・（ｋ＋１）／２
¹⁶とを加え合わせた８×Ｆ・（ｋ＋０．７５）／２¹⁶に
対応するデジタル信号となり、デジタル信号加算処理の
結果はアナログ検出信号のＦ・（ｋ＋０．７５）／２ ¹⁶
に的確に対応するものとなる。

【００４０】つまり、従来装置であれば、ＡＤ変換器４
ｃの１６ビット精度では切り捨てとなるところ、本実施
例装置では、アナログ検出信号Ｉ_k に信号強度が適切に
経時変化するアナログ変化信号を加えることにより、Ａ
Ｄ変換器４ｃによる８回のＡＤ変換処理で、ＡＤ変換器
４ｃの１６ビット精度では切り捨てとなる信号量の大き
さに比例した回数だけ切上げ処理が行われる。そして、
ＦＰＧＡ４ｄによる８回のデジタル信号加算処理におい
て、図３の領域Ｐａが示す切上げ処理による信号量の積
み増し分が、図３の領域Ｐｂが示す切り捨て処理による
信号量の不足分に充当される。その結果、アナログ検出
信号に的確に対応するＡＤ変換処理結果が得られるので
ある。

【００４１】また、デジタル信号の最下位ビットに相当
するＡＤ変換器４ｃの測定ミニマムレンジ信号の信号量
の区切りは細かいほど、つまりｎが大きくなるほど切上
げ処理の積み増し分による切り捨て処理による不足分の
充当が正確に行われるので、ＡＤ変換処理の精度はｎに
比例して向上する。すなわち、ＡＤ変換処理全体として
はｍビットの精度が（ｍ＋ｎ）ビットの精度へ向上す
る。図３のｍ＝１６，ｎ＝３の場合は（１６＋３）と１
９ビット精度でＡＤ変換処理が行われる。

【００４２】なお、８個の各区切り位置の信号強度は、
図３では０が最小値であったが、０．１２５Ｆ／２¹⁶，
０．２５Ｆ／２¹⁶，０．３７５Ｆ／２¹⁶，０．５０Ｆ／
２¹⁶，０．６２５Ｆ／２¹⁶，０．７５Ｆ／２¹⁶，０．８
７５Ｆ／２¹⁶，Ｆ／２¹⁶と１段階上の０．１２５Ｆ／２
¹⁶が最小値となるようにしてもよい。

【００４３】また、アナログ変化信号は、信号強度の高
い方から低い方へ順にステップ状に下降変化する信号で
あってもよい。さらに、アナログ変化信号の信号強度の
変化は、必ずしも信号強度順である必要はないが、アナ
ログ変化信号の信号強度の変化が、信号強度順であれば
アナログ変化信号を容易に発生させられる。

【００４４】また，実施例装置ののＤＡＳ４の場合は、
ＤＡＳユニットＵ１〜Ｕ６４ごとにＡＤ変換処理が同時
平行的に行われるセミ分散方式であるので、ＡＤ変換器
４ｃの数は予め設定されるチャンネルグループの数と同
じ数の６４個だけあればよい。さらに、６４個のＡＤ変
換器４ｃによるＡＤ変換処理の同時分担によりＡＤ変換
器４ｃ１個あたりの処理負担が軽減されるので、各ＡＤ
変換器４ｃは精度・処理速度が格別ではない低価格の変
換器（例えば、モノリシックＡＤ変換器）でも全体とし
ては十分に高精度・高速処理が実現される。

【００４５】さらに、各ＤＡＳユニットＵ１〜Ｕ６４で
は、それぞれのチャンネルが近接している上に、ＡＤ変
換精度向上処理に必要な構成も各チャンネルグループご
とに配設されている。つまり、アナログ検出信号やアナ
ログ変化信号用の配線が長くなる事態を回避することが
できるので、ノイズが乗り易いという問題が解消され
る。

【００４６】また、上記のＡＤ変換精度向上処理による
精度向上により、ＡＧＣアンプ配設の必要がないのでゲ
イン切り換えに伴って生じるゲイン・リニヤリティの低
下の問題も解消される。

【００４７】さらに、各ＡＤ変換器１個あたりの受持ち
チャンネルの数が少なく、処理負担が軽減されて処理能
力の余裕があるので、チャンネル数の増加や処理速度の
アップにも十分に対処できるので、実用性にも優れてい
る。

【００４８】したがって、実施例装置のＤＡＳ４によれ
ば、チャンネル総数より少ない数の低価格のＡＤ変換器
でもって高精度・高速度のデータ収集ができるシステム
を安価に構築できる。

【００４９】なお、実施例のＤＡＳ４に用いるＡＤ変換
器４ｃとしては、精度・処理速度の良好な電荷再配分方
式の逐次比較型１６ビット・モノリシックＩＣタイプの
ＡＤ変換器の他に、逐次比較型に限らず積分型やフラッ
シュ型など他のＡＤ変換器などが挙げられる。

【００５０】また、Ｘ線ＣＴ装置のＤＡＳ４の必要精度
についてみた場合、１１０ｄＢほどのＳ／Ｎ（信号対雑
音比）が必要でＡＤ変換処理の精度は２０ビット欲しい
ところであるので、実施例のＤＡＳ４の場合、ＡＤ変換
器４ｃ自体の精度が１６ビットであれば、ｎを「４」に
設定して合計２０ビットの精度が確保されるようにする
のが適当である。

【００５１】さらに、実施例のＤＡＳ４は、操作卓８の
入力操作でｎの値を変更できるよう構成されていて、必
要に応じてＡＤ変換処理の精度を選択することができる
が、ｎの値はひとつ（例えばｎ＝４）に固定されている
構成であってもよい。

【００５２】続いて、以上に述べた構成を有する実施例
のＸ線ＣＴ装置によりＸ線断層撮影（Ｘ線ＣＴ撮影）を
行う際のＤＡＳ４の各ＤＡＳユニットＵ１〜Ｕ６４にお
ける１回分のＡＤ変換処理プロセスを、図面を参照しな
がら具体的に説明する。

【００５３】図４は実施例のＤＡＳ４の各ＤＡＳユニッ
トによるＡＤ変換処理プロセスを示すフローチャートで
ある。以下では、被検体Ｍを天板３に載せて撮影位置へ
セットした後、操作卓８からの入力操作によりＸ線断層
撮影を開始し、Ｘ線管１とＸ線検出器２が被検体Ｍの周
りを一体的に回転しながらＸ線管１がＸ線ビームＦＢの
照射するとともに、Ｘ線検出器２がＸ線の検出を開始し
た以降から説明する。また、各ＤＡＳユニットＵ１〜Ｕ
６４では処理が同時平行で行われるので、ＤＡＳユニッ
トＵ１の場合について説明する。

【００５４】〔ステップＳ１〕ＤＡＳユニットＵ１のＦ
ＰＧＡ４ｄがリセットされるのに続いて、ＤＡ変換器４
ｅがアナログ変化信号の初期値である０にセットされ
る。

【００５５】〔ステップＳ２〕ＤＡＳユニットＵ１のス
イッチＳＷ１〜ＳＷ１６のうちの処理対象のチャンネル
に対応するスイッチ（最初はスイッチＳＷ１）が閉じら
れるとともに、処理対象のチャンネルのアナログ検出信
号がＳ／Ｈ回路４ｂによってホールドされる。

【００５６】〔ステップＳ３〕アナログ信号加算器４ｆ
がアナログ検出信号Ｉ_k とアナログ変化信号とを加算し
てＡＤ変換器４ｃに出力する。

【００５７】〔ステップＳ４〕ＡＤ変換器４ｃがアナロ
グ検出信号とアナログ変化信号の加算結果をＡＤ変換す
る。

【００５８】〔ステップＳ５〕ＡＤ変換器４ｃから出力
されるデジタル信号がＦＰＧＡ４ｄで加算される。

【００５９】〔ステップＳ６〕加算回数が所定回数（２
ⁿ 回）に達したか否かがチェックされ、所定回数に達し
ていなければステップＳ３に戻る。加算回数が所定回数
に達していれば、次のステップＳ７に進む。

【００６０】〔ステップＳ７〕処理対象のチャンネルが
チャンネル１６ｃｈであるか否かがチェックされる。チ
ャンネル１６ｃｈでなければ、ステップＳ１へ戻る。チ
ャンネル１６ｃｈであれば、次のステップＳ８に進む。

【００６１】〔ステップＳ８〕ＦＰＧＡ４ｄによるデジ
タル信号加算処理の結果をインターフェース回路４ｇへ
送出すれば、それで１回分のＡＤ変換処理は完了であ
る。もちろん、Ｘ線断層撮影では、以上のデータ収集処
理がさらに続行されて必要な全データが収集されるとと
もに、ＤＡＳ４の後段のコンピュータ６が収集データに
従って画像再構成処理およびＸ線ＣＴ画像の作成を行う
ことになる。

【００６２】この発明は、上記実施の形態に限られるこ
とはなく、下記のように変形実施することができる。 （１）実施例の場合、アナログ変化信号がステップ的に
上昇変化する構成であったが、アナログ変化信号が一定
の勾配で連続的に上昇変化する三角波形である構成のも
のが変形例として挙げられる。

【００６３】（２）実施例において、さらにアナログ変
化信号の加算やデジタル波形の加算をせずに１回のＡＤ
変換処理結果をインターフェース回路４ｇへ送出する２
ⁿ ＝１（即ちｎ＝０）の形態も操作卓８などの入力操作
で選択することができる構成のものが、変形例として挙
げられる。この変形例の場合、２ⁿ ＝１の形態が選択さ
れた場合、ＡＤ変換精度向上処理抜きとなるので画質が
低下する恐れがあるが、加算処理抜きであるのでデータ
の収集速度は速くなる。

【００６４】（３）またＤＡＳのチャンネルグループの
数や、各チャンネルグループにおけるチャンネル数は実
施例に示された数に何ら限定されない。

【００６５】（４）実施例のＤＡＳが適用されているＸ
線検出器は、シンチレータとフォトダイオードを用いた
固体式検出器であったが、実施例のＤＡＳを適用するＸ
線検出器は電離箱を用いたガス式検出器であってもよ
い。

【００６６】（５）実施例のＤＡＳは、医療用のＸ線Ｃ
Ｔ装置に用いられていたが、この発明のＤＡＳは医療用
のＸ線ＣＴ装置に限らず、例えば工業用Ｘ線ＣＴ装置の
Ｘ線検出器のデータを収集したり、Ｘ線ＣＴ装置以外の
例えば生体電流源測定装置の多チャンネル型ＳＱＩＤセ
ンサの磁気データを収集したりするのに用いることもで
きる。

【００６７】

【発明の効果】以上に詳述したように、請求項１の発明
の多チャンネル型検出器のＤＡＳによれば、ＡＤ変換処
理の進行と同期して信号強度が適切に経時変化するアナ
ログ変化信号をＡＤ変換対象のアナログ検出信号に加算
しながらＡＤ変換処理が行われる。また、このＡＤ変換
結果をデジタル信号加算処理する構成であるので、ＡＤ
変換処理においては、ＡＤ変換手段の変換精度では切り
捨てとなる信号量の大きさに応じた回数だけ切上げ処理
が行われる。さらに、デジタル信号加算処理において、
切上げ処理による信号量の積み増し分が切り捨て処理に
よる信号量の不足分に充当される。その結果、アナログ
検出信号に的確に対応するＡＤ変換処理結果が得られ、
ＡＤ変換処理精度が向上するので、データ収集を高精度
で行うことができる。

【００６８】また、請求項１の発明の多チャンネル型検
出器のＤＡＳによれば、複数個のチャンネルに対してＡ
Ｄ変換手段を各１個設けて同時平行的に処理を行うセミ
分散方式であるので、ＡＤ変換手段の数は予め設定され
るチャンネルグループの数と同じ数で済む。さらに、複
数個のＡＤ変換手段によるＡＤ変換処理の同時分担でＡ
Ｄ変換器１個当たりの処理負担を軽減することができる
ので、各ＡＤ変換手段は精度・処理速度が格別なもので
はない低価格の変換器でもって高精度、かつ高速度でデ
ータを収集することができる。

【００６９】さらに、請求項１の発明の多チャンネル型
検出器のＤＡＳによれば、各チャンネルグループでは複
数個のチャンネルが近接しているとともに、ＡＤ変換精
度向上処理に必要な手段も各チャンネルグループごとに
配設されているので、アナログ検出信号用やアナログ変
化信号用の配線が長くなるという事態が回避される。そ
のため、ノイズが乗り易い問題が解消される他、ＡＤ変
換精度向上処理による高精度化のためにＡＧＣアンプを
設ける必要もないので、ゲイン切り換えに伴って生じる
ゲイン・リニヤリティの低下の問題も解消される。さら
に、ＡＤ変換手段１個あたりの処理負担が少なくて処理
能力に余裕があるので、チャンネル数の増加や処理速度
のアップに十分に対処できるようになり、実用性に優れ
たシステムとなる。

【００７０】また、請求項２の発明の多チャンネル型検
出器のデータ収集システムによれば、アナログ検出信号
に加算されるアナログ変化信号が２ⁿ 個の各区切り位置
の信号強度へ信号強度順に変化してゆく構成であるの
で、アナログ変化信号は発生させるのが容易である。

【００７１】請求項３の発明の多チャンネル型検出器の
データ収集システムによれば、Ｘ線ＣＴ装置においてＸ
線ビーム照射用のＸ線管に対向配置された多チャンネル
型検出器から出力されるＸ線検出データとしてのアナロ
グ検出信号が高精度・高速度でＡＤ変換処理されるの
で、高画質のＸ線ＣＴ画像を速やかに作成することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のＤＡＳを用いたＸ線ＣＴ装置の要部構
成を示すブロック図である。

【図２】実施例のＤＡＳまわりの構成を示すブロック図
である。

【図３】実施例におけるアナログ変化信号とアナログ検
出信号の一例を示すグラフである。

【図４】実施例のＤＡＳユニットにおけるＡＤ変換処理
プロセスを示すフローチャートである。

【図５】従来の完全集中方式のＤＡＳの要部構成を示す
ブロック図である。

【図６】従来の完全分散方式のＤＡＳの要部構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

２ …多チャンネル型Ｘ線検出器 ４ …データ収集システム ４ｃ …ＡＤ変換器 ４ｄ …ＦＰＧＡ（デジタル信号加算手段とアナログ変
化信号発生手段の一部） ４ｅ …ＤＡ変換器（アナログ変化信号発生手段の一
部） ４ｆ …アナログ信号加算器 ＧＲ１〜ＧＲ６４…チャンネルグループ ＣＨ１〜ＣＨＭ …チャンネル Ｃｈ１〜ＣＨ１６…チャンネル Ｉ_k …アナログ検出信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出用のチャンネルが多数個配備されて
   なる多チャンネル型検出器の各チャンネルごとのアナロ
   グ検出信号をデジタル信号に変換してデータとして収集
   するよう構成されたデータ収集システムにおいて、
   （ａ）近接する複数個のチャンネルで一つのチャンネル
   グループをなすようにして全チャンネルが複数個のグル
   ープに区分されることにより予め設定された各チャンネ
   ルグループごとに、各チャンネルのアナログ検出信号を
   ＡＤ変換処理するｍビット精度のＡＤ変換手段と、
   （ｂ）ＡＤ変換されたデジタル信号を各チャンネル別に
   ２ⁿ 回（但しｎは正の整数）ずつ加算処理するデジタル
   信号加算手段と、（ｃ）前記ＡＤ変換処理の進行と同期
   して、前記デジタル信号の最下位ビット分に相当するＡ
   Ｄ変換手段のアナログ入力信号を、２ⁿ 等分で区切った
   時の２ⁿ 個の各区切り位置の信号強度へ同一信号強度と
   ならないようにして信号強度が経時的に変化するアナロ
   グ変化信号を繰り返し出力するアナログ変化信号発生手
   段と、（ｄ）アナログ検出信号にアナログ変化信号を加
   算してＡＤ変換手段へ出力するアナログ信号加算手段と
   を備え、各チャンネルグループにおけるアナログ信号の
   ＡＤ変換処理およびデジタル信号の加算処理が同時並行
   的に進行するよう構成されていることを特徴とする多チ
   ャンネル型検出器のデータ収集システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の多チャンネル型検出器
   のデータ収集システムにおいて、（ｅ）アナログ変化信
   号発生手段は、２ⁿ 個の各区切り位置の信号強度へ信号
   強度順に変化するよう構成されている多チャンネル型検
   出器のデータ収集システム。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の多チャンネル
   型検出器のデータ収集システムにおいて、（ｆ）多チャ
   ンネル型検出器は、Ｘ線ＣＴ装置において被検体ＭにＸ
   線ビームを照射するＸ線管に被検体Ｍを挟んで対向配置
   されるとともに、Ｘ線ビームの照射に伴ってＸ線ＣＴ画
   像作成用のＸ線検出データが各チャンネルからアナログ
   検出信号として出力されるよう構成されている多チャン
   ネル型検出器のデータ収集システム。