JP2997935B2 - 放射線画像補正装置 - Google Patents
放射線画像補正装置Info
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- Measurement Of Radiation (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、医療用または工業用の放射線画像装置など
に用いられる放射線画像補正装置に関する。 （従来の技術） 放射線受像装置として、半導体放射線検出器アレイを
用いて放射線量子個々の信号を検知し、その信号の計数
値を画素濃度として画像を表示する装置が開発されてい
る（特開昭59−100885号）。 この装置によれば、放射線量子個々のエネルギ情報
を、例えば波高弁別回路を用いることにより検知するこ
とができる。このため、例えばＸ線CT装置に適用すれ
ば、Ｘ線ハードニングの影響の除去や、さらにはＸ線エ
ネルギを可変にした場合のデータをもとに計算処理する
ことによる被検体の原子量分布測定等が可能となり、放
射線画像測定においては画期的なものである。 しかし、パルス検出技術は、半導体材料の開発や電子
回路技術の向上によりほぼ実用的なレベルに達している
が、高計数率における数え落としを原因とした直線性の
補正が成されにくいため、高いコンストラスト特性を持
つ高精度画像には適用されにくかった。 従来個々のセンサの直線性の補正には、非線型素子等
が用いられてきたが、計数機の発達により、近年は計算
による補正が実用化されはじめている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、高精度画像用センサアレイでは、センサの数
が多く、また個々のセンサの感度や直線性が異なるた
め、実用的な補正手段がないという問題があった。 本発明においては、半導体センサアレイの直線性の補
正を、センサ個々に、かつ高精度に行う手段を提供する
ことを目的とするものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、放射線量子を
個々のパルス信号としてセンサアレイで検知し、パルス
信号の計数値及び／若しくは計数値を計算処理して得ら
れた計算値を画素濃度として画像を形成する放射線画像
補正装置であって、画素を構成する複数個のセンサを並
列に配置したセンサアレイの個々のセンサに対応して、
それぞれのセンサからの出力に対し波高弁別を行う複数
のコンパレータと、各々のコンパレータから出力される
パルス信号をそれぞれ計数する複数のカウンタと、各々
のセンサ毎のパルス信号のマヒ時間τｉ（ｉ＝1,2,3,4,
・・・・・,N:Nは画素数）を記憶する手段と、マヒ時間
をτｉ、計数率をni、真の計数率をn0iとしたとき、 n0i＝ni/（１−niτｉ）を用いて演算する演算手段と
を有し、マヒ時間τｉは、各々のコンパレータの応答特
性により決定される構成としたものである。 （作 用） パルス計数において、マヒ時間τ（SEC）を有するセ
ンサにおいては、１秒間に測定された計数率をｎ（CP
S）とすると、真の計数率n0（CPS）は以下の式で表わさ
れることが知られている。 例えば、半導体センサでは、半導体内部でのパルス発
生の自走は非常に高速であり、１−10nsec以下である
が、実際に検出されるパルス出力は、回路の応答特性、
特にコンパレータの応答特性によって決まり、ほぼ100n
secから1000nsecで一定になることが判った。このた
め、（１）式において、τをコンレータの応答特性に設
定することにより、個々のセンサの直線性を補正するこ
とができる。 （実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す。センサアレイ１
は、例えばCdTeの半導体センサからなる個別素子２を線
状に配列したものである。そして、上記各個別素子で検
出された放射線量子信号は、パルスアンプ３で増幅され
る。増幅された前記信号は、波高弁別回路４によってノ
イズと分離され、放射線エネルギに対応した信号となっ
てカウンタ５に入力され、パルスのみが計数される。計
数は一定期間毎の積算値や計数率として後の計算装置
（CPU）６に送られ、CPU6内の記憶装置７に記憶され
る。記憶装置７には、さらに各センサに対応した時定数
に対する定数τが記憶されている。各計数データは、計
数率ｎと定数τにより、前記（１）式に基づいて補正さ
れる。 次に、定数τについて説明する。第２図に波高弁別回
路の一例を示す。コンパレータ21に入力された放射線量
子信号Vinは、比較電圧源22より出力された比較電圧Vd
より高い信号のときは、出力信号としてパルス幅τ
（秒）のパルス信号を出す。高計数率場においては、信
号間隔が狭くなるので信号が重なるようになり、これが
数え落としの原因となる。この数え落としを補正するた
めに、前記（１）式を用いる。（１）式の補正の精度
は、各信号におけるτのばらつきによる。τは放射線量
子信号Vinのパルス幅と、コンパレータの応答速度で決
まる。一般に、放射線量子信号Vinのパルス幅t1は、セ
ンサアレイ１の個別素子２よりの信号のパルス幅と、パ
ルスアンプ３の応答とにより決まる。我々の実験では、
放射線量子信号Vinのパルス幅は10nsec〜100nsec程度で
あり、個別素子２とパルスアンプ３とでほぼ一定な値t1
となる（t1const）。一方、コンパレータ21のパルス
幅τは、放射線量子信号Vinのパルス幅t1と、放射線量
子信号Vinが比較電圧Vdよりも下がった時点から出力信
号が零になるまでの時間（t2）の和で表される。これを
第３図に示す。 τ＝t1＋t2 （２） t2は、コンパレータ21の応答速度により決定される。
コンパレータの応答速度は、一般的に基準電圧Vdと放射
線量子信号Vinとの電位差によって変わるが、立下がり
信号については、前記電位差は基準電圧Vdで一定であ
り、放射線量子信号Vinの大きさによらない。つまり、 t2const （３） となる。 これより、τconst （４） なることがわかる。これにより、（１）式で高精度な直
線性の補正がなされる。 複数個の素子を並列に駆動する場合、複数個のコンパ
レータが使用される。個別コンパレータの応答速度は、
現在の半導体技術においてもばらつきが有り、標準値に
対して±50％程度に達する。選択して使用することも可
能であるが、コストの点では問題があった。このため、
個々センサ間の補正が必要となる。本発明における一例
は、これを記憶装置７に個々のデータとして記憶させる
ようにしたものである。 次に、τの求め方について説明する。前記（１）式か
ら明らかなように、真の計数率n0と測定された計数率ｎ
とがわかれば、τは容易に求められる。 しかし、真の計数率n0の測定は困難な場合が多い。こ
のため、第４図に示すように、２点以上の複数点の測定
データより求めるのが実用的である。例えば、２点の異
なる計数率N1,N2の測定を行い、n1,n2の結果を得たとす
る。N1,N2の値の絶対値は困難であるが、相対値は放射
線源の距離の変化や電流の可変により容易に求まる。例
えば、N1/N2をｋとすると、（１）式と第４図より、 が成り立つ。さらに、 であるから、 N1・n2−N1・n2・n1τ＝N2・n1−N2・n1・n2τ 両辺をN2で割ると、 （N1/N2）・n2−（N1/N2）・n2・n1τ＝n1−n1・n2τ （N1/N2）＝ｋより、 ｋ・n2−ｋ・n2・n1τ＝n1−n1・n2τ したがって、τは で表される。２点の異なる計数率N1,N2を適当に選ぶ
か、複数のサンプリングにより、τを正確に求めること
ができる。この方法によれば、多くの個別素子のτを簡
単に測定できるため、非常に簡単な構成で個別素子の直
線性の補正が実現できる。 （発明の効果） 本発明によれば、均一な計数率応答特性が必要な高精
度センサアレイに対して、各センサに対応した計数補正
値を記憶する記憶手段と演算手段という非常に簡単な構
成を設けることにより、多数の個別素子の計数率補正を
実現できる。このため、高いSN比と広いダイナミックレ
ンジを有したパルス計数法による放射線画像が簡単な構
成で実現可能となり、従来にない画期的高品質画像の実
用化を可能とすることができる。 また、実施に当たっては、センサの感度ばらつきの補
正における感度補正係数と同じように、一つの係数であ
るマヒ時間（τ）で定義付けできるため、ソフトウエア
の実施が非常に容易になる。
に用いられる放射線画像補正装置に関する。 （従来の技術） 放射線受像装置として、半導体放射線検出器アレイを
用いて放射線量子個々の信号を検知し、その信号の計数
値を画素濃度として画像を表示する装置が開発されてい
る（特開昭59−100885号）。 この装置によれば、放射線量子個々のエネルギ情報
を、例えば波高弁別回路を用いることにより検知するこ
とができる。このため、例えばＸ線CT装置に適用すれ
ば、Ｘ線ハードニングの影響の除去や、さらにはＸ線エ
ネルギを可変にした場合のデータをもとに計算処理する
ことによる被検体の原子量分布測定等が可能となり、放
射線画像測定においては画期的なものである。 しかし、パルス検出技術は、半導体材料の開発や電子
回路技術の向上によりほぼ実用的なレベルに達している
が、高計数率における数え落としを原因とした直線性の
補正が成されにくいため、高いコンストラスト特性を持
つ高精度画像には適用されにくかった。 従来個々のセンサの直線性の補正には、非線型素子等
が用いられてきたが、計数機の発達により、近年は計算
による補正が実用化されはじめている。 （発明が解決しようとする問題点） しかし、高精度画像用センサアレイでは、センサの数
が多く、また個々のセンサの感度や直線性が異なるた
め、実用的な補正手段がないという問題があった。 本発明においては、半導体センサアレイの直線性の補
正を、センサ個々に、かつ高精度に行う手段を提供する
ことを目的とするものである。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、放射線量子を
個々のパルス信号としてセンサアレイで検知し、パルス
信号の計数値及び／若しくは計数値を計算処理して得ら
れた計算値を画素濃度として画像を形成する放射線画像
補正装置であって、画素を構成する複数個のセンサを並
列に配置したセンサアレイの個々のセンサに対応して、
それぞれのセンサからの出力に対し波高弁別を行う複数
のコンパレータと、各々のコンパレータから出力される
パルス信号をそれぞれ計数する複数のカウンタと、各々
のセンサ毎のパルス信号のマヒ時間τｉ（ｉ＝1,2,3,4,
・・・・・,N:Nは画素数）を記憶する手段と、マヒ時間
をτｉ、計数率をni、真の計数率をn0iとしたとき、 n0i＝ni/（１−niτｉ）を用いて演算する演算手段と
を有し、マヒ時間τｉは、各々のコンパレータの応答特
性により決定される構成としたものである。 （作 用） パルス計数において、マヒ時間τ（SEC）を有するセ
ンサにおいては、１秒間に測定された計数率をｎ（CP
S）とすると、真の計数率n0（CPS）は以下の式で表わさ
れることが知られている。 例えば、半導体センサでは、半導体内部でのパルス発
生の自走は非常に高速であり、１−10nsec以下である
が、実際に検出されるパルス出力は、回路の応答特性、
特にコンパレータの応答特性によって決まり、ほぼ100n
secから1000nsecで一定になることが判った。このた
め、（１）式において、τをコンレータの応答特性に設
定することにより、個々のセンサの直線性を補正するこ
とができる。 （実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す。センサアレイ１
は、例えばCdTeの半導体センサからなる個別素子２を線
状に配列したものである。そして、上記各個別素子で検
出された放射線量子信号は、パルスアンプ３で増幅され
る。増幅された前記信号は、波高弁別回路４によってノ
イズと分離され、放射線エネルギに対応した信号となっ
てカウンタ５に入力され、パルスのみが計数される。計
数は一定期間毎の積算値や計数率として後の計算装置
（CPU）６に送られ、CPU6内の記憶装置７に記憶され
る。記憶装置７には、さらに各センサに対応した時定数
に対する定数τが記憶されている。各計数データは、計
数率ｎと定数τにより、前記（１）式に基づいて補正さ
れる。 次に、定数τについて説明する。第２図に波高弁別回
路の一例を示す。コンパレータ21に入力された放射線量
子信号Vinは、比較電圧源22より出力された比較電圧Vd
より高い信号のときは、出力信号としてパルス幅τ
（秒）のパルス信号を出す。高計数率場においては、信
号間隔が狭くなるので信号が重なるようになり、これが
数え落としの原因となる。この数え落としを補正するた
めに、前記（１）式を用いる。（１）式の補正の精度
は、各信号におけるτのばらつきによる。τは放射線量
子信号Vinのパルス幅と、コンパレータの応答速度で決
まる。一般に、放射線量子信号Vinのパルス幅t1は、セ
ンサアレイ１の個別素子２よりの信号のパルス幅と、パ
ルスアンプ３の応答とにより決まる。我々の実験では、
放射線量子信号Vinのパルス幅は10nsec〜100nsec程度で
あり、個別素子２とパルスアンプ３とでほぼ一定な値t1
となる（t1const）。一方、コンパレータ21のパルス
幅τは、放射線量子信号Vinのパルス幅t1と、放射線量
子信号Vinが比較電圧Vdよりも下がった時点から出力信
号が零になるまでの時間（t2）の和で表される。これを
第３図に示す。 τ＝t1＋t2 （２） t2は、コンパレータ21の応答速度により決定される。
コンパレータの応答速度は、一般的に基準電圧Vdと放射
線量子信号Vinとの電位差によって変わるが、立下がり
信号については、前記電位差は基準電圧Vdで一定であ
り、放射線量子信号Vinの大きさによらない。つまり、 t2const （３） となる。 これより、τconst （４） なることがわかる。これにより、（１）式で高精度な直
線性の補正がなされる。 複数個の素子を並列に駆動する場合、複数個のコンパ
レータが使用される。個別コンパレータの応答速度は、
現在の半導体技術においてもばらつきが有り、標準値に
対して±50％程度に達する。選択して使用することも可
能であるが、コストの点では問題があった。このため、
個々センサ間の補正が必要となる。本発明における一例
は、これを記憶装置７に個々のデータとして記憶させる
ようにしたものである。 次に、τの求め方について説明する。前記（１）式か
ら明らかなように、真の計数率n0と測定された計数率ｎ
とがわかれば、τは容易に求められる。 しかし、真の計数率n0の測定は困難な場合が多い。こ
のため、第４図に示すように、２点以上の複数点の測定
データより求めるのが実用的である。例えば、２点の異
なる計数率N1,N2の測定を行い、n1,n2の結果を得たとす
る。N1,N2の値の絶対値は困難であるが、相対値は放射
線源の距離の変化や電流の可変により容易に求まる。例
えば、N1/N2をｋとすると、（１）式と第４図より、 が成り立つ。さらに、 であるから、 N1・n2−N1・n2・n1τ＝N2・n1−N2・n1・n2τ 両辺をN2で割ると、 （N1/N2）・n2−（N1/N2）・n2・n1τ＝n1−n1・n2τ （N1/N2）＝ｋより、 ｋ・n2−ｋ・n2・n1τ＝n1−n1・n2τ したがって、τは で表される。２点の異なる計数率N1,N2を適当に選ぶ
か、複数のサンプリングにより、τを正確に求めること
ができる。この方法によれば、多くの個別素子のτを簡
単に測定できるため、非常に簡単な構成で個別素子の直
線性の補正が実現できる。 （発明の効果） 本発明によれば、均一な計数率応答特性が必要な高精
度センサアレイに対して、各センサに対応した計数補正
値を記憶する記憶手段と演算手段という非常に簡単な構
成を設けることにより、多数の個別素子の計数率補正を
実現できる。このため、高いSN比と広いダイナミックレ
ンジを有したパルス計数法による放射線画像が簡単な構
成で実現可能となり、従来にない画期的高品質画像の実
用化を可能とすることができる。 また、実施に当たっては、センサの感度ばらつきの補
正における感度補正係数と同じように、一つの係数であ
るマヒ時間（τ）で定義付けできるため、ソフトウエア
の実施が非常に容易になる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図および
第３図は波高弁別回路の一実施例と動作の説明図、第４
図は計数率応答性を説明するための図である。 １……センサアレイ、２……個別素子、３……パルスア
ンプ、４……波高弁別回路、５……カウンタ、６……CP
U、７……記憶装置、21……コンパレータ、22……比較
電圧源。
第３図は波高弁別回路の一実施例と動作の説明図、第４
図は計数率応答性を説明するための図である。 １……センサアレイ、２……個別素子、３……パルスア
ンプ、４……波高弁別回路、５……カウンタ、６……CP
U、７……記憶装置、21……コンパレータ、22……比較
電圧源。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大森 康以知
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 大土 哲郎
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 渡辺 正則
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 昭57−28276（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−134585（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−37579（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−191787（ＪＰ，Ａ)
特公 昭50−14550（ＪＰ，Ｂ１)
河田 燕「放射線計測技術」東京大学
出版会 1978．５．10発行 53〜54頁、
90〜91頁
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．放射線量子を個々のパルス信号としてセンサアレイ
で検知し、前記パルス信号の計数値及び若しくは前記計
数値を計算処理して得られた計算値を画素濃度として画
像を形成する放射線画像補正装置であって、 画素を構成する複数個のセンサを並列に配置した前記セ
ンサアレイの個々のセンサに対応して、それぞれのセン
サからの出力に対し波高弁別を行う複数のコンパレータ
と、 前記各々のコンパレータから出力されるパルス信号をそ
れぞれ計数する複数のカウンタと、 前記各々のセンサ毎のパルス信号のマヒ時間τｉ（ｉ＝
1,2,3,4,・・・・・,N:Nは画素数）を記憶する手段と、 マヒ時間をτｉ、計数率をni、真の計数率をn0iとした
とき、 n0i＝ni/（１−niτｉ）を用いて演算する演算手段とを
有し、 前記マヒ時間τｉは、前記各々のコンパレータの応答特
性により決定されることを特徴とする放射線画像補正装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62289370A JP2997935B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 放射線画像補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62289370A JP2997935B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 放射線画像補正装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01132984A JPH01132984A (ja) | 1989-05-25 |
| JP2997935B2 true JP2997935B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=17742328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62289370A Expired - Fee Related JP2997935B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 放射線画像補正装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997935B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008050283A2 (en) | 2006-10-25 | 2008-05-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Apparatus, imaging device and method for detecting x-ray radiation |
| JP6808693B2 (ja) * | 2018-08-16 | 2021-01-06 | 日本電子株式会社 | Ｘ線分析装置および計数率の補正方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5341621B2 (ja) * | 1973-06-13 | 1978-11-06 | ||
| JPS62134585A (ja) * | 1985-12-09 | 1987-06-17 | Hitachi Ltd | 数え落し補正による放射線計測方法 |
-
1987
- 1987-11-18 JP JP62289370A patent/JP2997935B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 河田 燕「放射線計測技術」東京大学出版会 １９７８．５．１０発行 ５３〜５４頁、９０〜９１頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01132984A (ja) | 1989-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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