JPH01265184A

JPH01265184A - 放射線受像装置

Info

Publication number: JPH01265184A
Application number: JP63093752A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Funakoshi; 裕正船越; Masahiro Deguchi; 出口　昌宏; Toshiyuki Kawahara; 俊之河原; Yoshiyuki Yoshizumi; 嘉之吉住
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1989-10-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、医療分野及び工業分野において放射線を利用
し、非破壊断面像及び透過像の検出を行う放射線受像装
置に間するものである。

従来の技術従来の放射線受像装置の一方式として、放射線に感応す
る素子を７レイ状に並べ、各素子より出力されるパルス
数を画素濃度に対応させ、またこのアレイを走査するこ
とにより２次元画像を得るものがあった。このような放
射線受像方式として、例えば特開昭６０−８０７４６号
公報に記載されたものがある。これは各素子により検出
され出力されたパルスのパルス波高を複数のグループに
弁別分類し、各波高グループ毎にパルスをそれぞれのパ
ルスカウンタでカウントするものであった。

また、これに従来からの差分法の一種であるエネルギー
・サブトラクションも応用されていた。

第６図は従来の放射線受像装置の構成を示すブロック図
である。第６図において、ｌは放射線感応素子アレイ、
２は素子アレイの出力パルスを像幅する増幅器、３は増
幅器２の出力と基準レベルとを比較する比較器、４は比
較器３の出力パルスを計数するカウンタ、５はメモリ回
路であり、これらの要素は各々ｎ個存在する。７はＣＰ
Ｕ、８はデータ信号である。

上記構成において、放射線感応素子アレイｌに放射線が
入射され、発生した電荷がパルスとして検出され、この
パルスが増幅器２で増幅された後、比較器３に入力され
る。比較器３では、増幅器２出力が比較レベル設定回路
２０出力と比較され、入力条件を満足したときに、２値
化されたパルスとして出力され、カウンタ４でカウント
される。

なお、波高弁別を行うため、比較器３に供給される比較
レベル設定回路２０出力は、各々の比較器（３１〜３’
）で違っており、ｎ個存在する。このようにして得られ
たカウント１直は、それぞれメモリ回路５１〜５ｎにメ
モリされ、モしてＣＰＵ７から出力されるセレクト回路
９により、セレクト回路６で選択され、データ信号８と
して取り込まれる。

発明が解決しようとする課題しかしながら、このような従来の装置構成では、検出パ
ルスが高密度になってきた場合に、増幅器２の出力であ
るところの各検出パルスを一単位パルス毎に判別しにく
くなる。このパルスの判別能力は比較器３の応答速度に
依存している。つまり、全パルスを１パルス毎に判別し
ようとするならば、このパルスの発生間隔より比較器３
のオンやオフ時間が十分短いものでなければならないわ
けである。しかしながら比較器のオン・オフ時間の短縮
化にも自ずと限界がある。さて、放射線受像装置におい
ては、入力される光子は雨粒のようにランダムであり、
また装置にごく接近して放射像が入力される場合もある
。鮮明な画像を得るため放射線強度を上げると、入力光
子の入射密度は一層上昇する。第７図はこのような放射
線受像装置の動作を説明するパルス波形図である。第７
図（イ）に示すような増幅＠２の出力があるところのパ
ルス信号ｌＯが比較器３Ｉに入力された場合、例えばパ
ルスＣの入力信号（イ）、出力信号（ロ）を比較するこ
とで明かなように、パルス信号は一定時間遅延した後（
ＴＩ、Ｔ２）、出力信号が変化する。

パルスＡとＢが接近している（高密度になった）場合に
は、パルスＡに対する出力が下がりきらないときに、パ
ルスＢが入力されるため、比較器３では両者を区別でき
なくなる。その結果、比較器３の出力としては同図（ロ
）に示すように２つのパルスを合成したような信号が得
られることになる。従って、比較器３の後段にあるカウ
ンタ４では、この２つのパルスが合成された信号が一つ
のパルスとしてカウントされてしまう、パルスが高密度
になればなるほど、このような現象は増加してくる。つ
まり高密度なパルスが検出されるはどカウンタ４ではカ
ウントミスが増加してくる。従つて、高密度パルスが入
力してくると、かえってカウント値が減少する事態も生
じる。これは、性能の良い比較器を用いれば多少改善さ
れるものの、基本的にＴＩ＝７２＝０にはならない。こ
のようなパルス検出に不具合中ずるものとして、極端な
場合には第７図（ハ）のように、複数の入力パルスがく
っついてしまうバイルアップが生じる。破線で示した入
力パルスが合成され、実線のように一つになる。バイル
アップが生じると、いくら性能の良い比較器を用いても
パルスの分離は不可能である。しかし、素子の限界まで
利用し、できるだけ多くのパルスを正確にカウントする
ことが分解能のより良い放射線画像を得る上で、どうし
ても必要であった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡単な
構成でより正確なパルス・カウントを行える分解能の優
れた放射線受像装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は上記課題を解決するため、まず、その第１の発
明の構成は、放射線感応素子からの出力パルスを増幅す
る増幅手段と、この増幅手段の出力信号レベルと設定基
準レベルとを比較しこの基準レベルを越える前記出力信
号が入力されたとき比較出力を発生する前記比較手段と
信号幅測定手段の閾に挿入され比較手段と、前記比較手
段の出力信号の信号幅を測定し所定幅を越える信号幅の
比較出力があったとき測定信号を出力する信号幅測定手
段と、前記比較手段出力と前記信号幅測定手段出力とを
論理演算し、演算出力を前記信号幅測定手段に供給する
論理手段とを備え、前記論理手段の出力を計数と画素濃
度情報を有するものである。

次に、第２の発明は放射線感応素子からの出力パルスを
増幅する増幅手段の出力を微分する微分手段を設け、こ
の微分手段によって出力パルスの波形の変化を明確にし
、パルスの有無を検出しやすくすることに特徴を有する
ものである。

また、第３の発明は、放射線感応素子からの出力パルス
を増幅する増幅手段の出力と設定基準レベルを比較する
比較手段を設けるとともに、この比較手段の入出力端子
を結合するスイッチング素子を設け、このスイッチング
素子のスイッチング特殊ならびに遅延特性を利用し、信
号を分離するものである。

作用本発明は上記したそれぞれの構成により、従来では判別
不可能であった高密度パルス（バイルアップも含む）も
、判別することが可能となる。

（１）パルス幅を測定することにより、予想される最大
幅以上の信号には、−度リセットを行い複数の信号であ
ると判断できる。

（２）微分することにより、変化量の激しい立上がり、
立下がりエッヂを検出でき、複数パルスの合成であるこ
とも容易に検出できる。

（３）各素子（比較器、スイッチング素子）の遅延時間
を最大幅とし、それ以上の信号に対しては（１）と同様
にリセットを行い複数信号だと判断できる。

実施例以下、本発明の一実施例の放射線受像装置について図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の放射線受像装置の構成
を説明する図であり、同図（ａ）はブロック図、同図（
ｂ）はその動作を説明するための波形図である。なお第
６図に示すところの従来例と同様の構成については同符
号を付してその詳細な説明は省略する。さて、第１図（
ａ）において、１１第６図に示した比較器３とカウンタ
４の間に挿入されたＡＮＤ論理のは論理回路、１２はこ
の論理回路１１の出力側に接続されたカウンタ、１３は
カウンタ１２のクロック信号である。

以下に本実施例の放射線受像装置の動作について説明す
る。なお、実施例を説明しやすくするため、バイルアッ
プの生じた場合を中心に説明するが、比較器３には分離
したパルスで入力し、出力で一つの信号になる場合も同
じことである。またその動作については第６図に示した
ような、ｎ個の比較器３のなかの１つについてだけを説
明する。

比較器３にパルス信号１０（第１図信号（イ））が入力
されると、このパルス信号レベルが比較レベルＬｌより
大なるときにＨレベルとなる信号（ロ）が得られ、論理
回路１１に入力される。論理回路１１は、カウンタ１２
の出力信号（ニ）と信号（ロ）との論理積を取る回路で
あって、その演算出力（ハ）がカウンタ１２のＣＬＲ（
クリア）端子およびカウンタ４に入力される。カウンタ
１２のクロック（ＣＫ）端子にはクロック信号１３が常
時供給されており、ＣＬＲ端子がＨレベルになった瞬間
からカウントを開始する。このカウンタ１２はそのカウ
ントサイクルが、バイルアップが生じないときの最大パ
ルス幅に設定されている。カウンタ１２のＣ端子はキャ
リ一端子であり、最大パルス幅以上の信号（ロ）が入力
されたときに１クロック分のＬレベル信号（ニ）が出力
される。

ＣＬＲ端子における信号（ハ）のレベルが１−レベルで
あるとき、Ｃ端子はＨレベルであるため、比較器３出力
（ロ）がＨレベルになった瞬間にＣＬＲ端子はＨレベル
になる。従って、最大パルス幅以上の信号が比較器３出
力（ロ）に現れると、論理回路１１の出力（１１）とし
ては第１図（ｂ）に示すように複数の信号として、カウ
ンタ４でカウントされる。どの結果、比較器３の出力を
直接カウンタ４に入力する構成にあっては、バイルアッ
プ等により一つのパルスと判断されたものでも、正しく
複数に分離できる。

なお、本実施例ではＡＮＤ論理の論理回路を用いたが、
比較器３．カウンタ１２の極性に応じて、ＯＲ論理等の
他の論理回路を用いることはいうまでもない。

次に、第２図は本発明の第２の実施例の放射線受像装置
の構成を説明する図であり、同図（ａ）はブロック図、
同図（ｂ）はその動作説明のためのタイミング図である
。第２図（ａ）において、１５はモノステーブル・マル
チバイブレータ（ＭＭＢ）であり、第１の実施例におけ
るカウンタ１２と同様の役割を果たす、なお、他の構成
は第１図に示した構成と同様であるので同符号を付して
その詳細な説明を省略する。さて、ＭＭＢ　１５のＡ端
子にはＯＲ論理の論理回路１４から演算出力が供給され
、その信号の立上がりエッヂが入力されたときから、時
間幅Ｔ３のＬレベル信号がＹ端子より出力される。なお
、Ｙ端子は通常Ｈレベル状態に設定されてでいる。

第２図（ｂ）には、第２図（ａ）で示した構成における
信号伝達間係が各素子の伝搬遅延時閉を考慮して示しで
ある。比較器３出力がＨレベルになったとき、論理回路
１４を経て論理回路出力（ハ）すなわちＭＭＢｌ　５の
Ａ端子レベルもＨレベルになる。Ａ端子に信号（ハ）の
立ち上がりエッヂが入った瞬間から、幅Ｔ３のＬレベル
信号（ニ）がＭＭＢｌ５のＹ端子より出力され、このＹ
端子出力（ニ）がＬレベルになってから論理回路１４の
伝搬遅延の後、Ａ端子入力（ハ）もＬレベルになる。そ
して、Ｙ端子出力がＬレベルとなってからＴ３後、Ｙ端
子出力はＨレベルとなり、これにともなってＡ端子入力
が再度立上がりＨレベルとなり、同様の動作を繰り返す
、なお、ここでは予想される最大パルス幅をＴ３に設定
しである。

従って、バイルアップの生じた信号（イ）が入力され、
最大パルス幅以上の信号（ロ）が比較器３出力に現れて
も、ＭＭＢｌ５と論理回路１４とによって信号（ハ）の
ように複数の信号に分離され、この論理回路１４の出力
（ハ）がカウンタ４でカウントされる。この結果、比較
器３の出力を゛カウンタ４で直接カウントする構成にお
いて′は、バイルアップ等により一つのパルスと判断さ
れたものでも正しく複数に分離され計数できる。

次に、第３図は第３の実施例の放射線受像装置の構成を
説明する図であり、同ｒｙＪ（ａ）はブロック図、同図
（ｂ）は波形図である。なお、第３図において第１図に
示したもの“と同様の構成については同符号を付してそ
の詳細な説明は省略する。

さて、第３図において、１６はパルス信号ｌＯを微分す
る微分回路であり、この微分出力（ロ）が比較器１７に
入力され、比較レベルＤＬと比較される、そして微分出
力（ロ）が比較レベルＤ−Ｌを越えるレベルのものであ
るとき比較器出力（ハ）のパルス信号が得られる。また
同時に、従来例（第６図）と同様に比較器３出力（ニ）
も得られる。

比較器３．１７の出力の両者がアンド論理の論理手段１
８に入力され、出力論理（ホ）を出力する。

論理手段１８は本実施例では、ＡＮＤ回路を用いている
が、比較器３．１７の極性により変える必要があるのは
言うまでもない。なお、同様のことが第１、第２の実施
例でも言える。比較器１７の入力であるＤＬは、ノイズ
による誤動作のないような低いレベルに設定されており
、比較器３の信号（ニ）の立ち上がりエッヂでは常に信
号（ハ）はＨレベルである。

上記実施例によれば、パルス信号１０を微分することに
より、変化量の顕著な部分を抜き出すことができ、バイ
ルアップで生じた２つ目以降のパルスも検出できる。但
し、バイルアップが生じてステップ信号のような２値化
された状態に近くなれば検出できないが、そのような信
号は殆ど皆無であるため実質的には問題ない。また微分
し、かつ低レベルで２１ｒＭ化するためノイズに弱くな
るが、比較器３出力がゲート信号のように働くため誤動
作は殆どない。

次に、第４図は第４の実施例の放射線受像装置の構成を
説明する図であり、同図（ａ）はブロック図、同図（ｂ
）はその動作説明のための波形図である。なお、第４図
において第６図に示したものと同様のものについては同
符号を付してその詳細な説明は省略する。第４図におい
て、１９はダイオードであり、順方向電圧の小さいもの
を使用する。１８は増幅器２の出力に接続された抵抗で
あるが、増幅器２（第６図）の出力インピーダンスに応
じて挿入しなくても良い。上記構成において、比較器３
ヘパルス信号が入力されていない場合（比較器３入力が
Ｌレベルのとき）、ダイオード１９は逆バイアス状態で
あって、カットオフ状態である。さて、パルス信号（イ
）が入力されると時間経過にともなってそのレベルが上
昇し、比較器３の出力として（レベルＬｌ）−（パルス
信号レベル）がマイナス方向に大きくなる。比較器入力
信号（ロ）と出力信号（ハ）のレベル差がダイオード１
９の順方向電圧を越えると、ダイオード１９が導通し、
電流が流れ、その結果、抵抗１８て電圧降下を生じ比較
器３入力（ロ）は低下する。

これを実線で示しである。なおダイオード１９がない場
合には同図（ｂ）の信号波形（ロ）に破線で示したよう
になる。さて、パルス信号１０のレベルが低下するとと
もに、比較器出力も反転し［Ｉレベルになる。その結果
、ダイオード１９もカットオフ状態になる。その時バイ
ルアップの生じたパルスがまだ連続して入力されていれ
ば、再度同じ動作を繰り返す。

つまり、本実施例によれば、スイッチング素子であるダ
イオード１９のスイッチング特性と信号伝達の遅延特性
および比較器３の信号伝達の遅延特性を利用し、例えば
バイルアップの生じている入力信号をより、計数しやす
いように分離することができ、後段の時特性の急峻なカ
ウンタ４による計数を可能にすることができる。なお、
予想される最大パルス幅に応じて、遅延時間合計を長く
したければ、抵抗、コンデンサ等を付加することでも調
整できる。一つだけのパルスであれば、ダイオード無付
加の場合に比較して入力が早く変化するだけ出力信号も
狭くなる。その結果、従来よりパルス間隔が増加したの
と同等となり、パルスの識別が容易になる。

なお、ダイオードを用いた場合のみ説明したが、トラン
ジスタに置き換え、ベースと比較器出力、コレクタと入
力信号、エミッタとＧＮＤをつないでも同じである。

次に、第５図は本発明の第５の実施例の放射線受像装置
の構成を説明する図であり、同図（ａ）はブロック図、
同図（ｂ）はその動作を説明するための波形図である。

本実施例は、第４の実施例で入力信号を変化させていた
ものを、比較レベル側にフィードバックしたものである
。つまり第４の実施例で入力信号を変化させていたもの
を、本実施例では比較レベル信号を変化させるわけであ
る。第５図（ｂ）の波形（ロ）にはその比較レベルの変
化を示しである。

パルス信号（イ）が入力され、比較器３出力が比較レベ
ルよりダイオード１９の順方向電圧より高くなったとき
に、ダイオード１９はオン状態となる。波形図（ｂ）に
おいて、ダイオード１９が挿入されている場合のダイオ
ード１９の出力波形（比較器３の反転入力）を実線でダ
イオードなしの場合を破線で示す。信号Ｌ１とダイオー
ド１９出力を加算した比較器３の反転入力のレベルが、
パルス信号１０から信号Ｌｌを差し引いたレベルより大
きくなると、比較器３出力は多少の時間遅延を持ちなが
らＬレベルになる。比較器３出力がＬレベルになるとダ
イオード１９がカットオ゛フ状態になり、パルス信号１
０を入力する前の初期状態に戻る。入力条件によっては
再度同じ動作を繰り返す。

以上の作用により、バイルアップが生じたパルスも複数
に分割することが可能であり、そうでない場合も出力パ
ルス幅を狭くできるのでパルス識別が容易になる。第４
の実施例と同様にダイオードをトランジスタで置き換え
られるのは言うまでもない。

発明の効果本発明によれば、放射線強度を上げたときに生じ、入力
放射線光子に対応する高密度パルスをバイルアップまで
含めて、従来より正しくカウントできる・従って、従来
より分解能の優れた鮮明な画像を得られるため、実用上
極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　　（ｂ）は本発明の第１の実施例の放
射線受像装置のブロック図および波形図、第２図（ａ）
、　　（ｂ）は同第２の実施例のブロック図およびタイ
ミング図、第３図（ａ）、　　（ｂ）は同第３の実施例
のブロック図および波形図、第４図（ａ）、　　（ｂ）
は同第４の実施例のブロック図および波形図、第５図は
第５の実施例のブロック図および波形図、第６図は従来
例の放射線受像装置のブロック図、第７図は同受像装置
の動作説明のための波形図である。ｌ・・・・・・放射線感応素子アレイ、２・・・・・・
増幅器、３．１７・・・・・・比較器、４．１２・・・
・・・カウンタ、ｌＯ・・・・・・パルス信号、１５・
・・・・・ＭＭＢ、１６・・・・・・微分回路、１９・
・・・・・ダイオード。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第　１　図
　　　　　　　　　１１−　　論理同語（６しン４、Ｓ第２図　　　　　　　　７４−裏會理口跡（ａ、）比較器（ｂ）第３図（（Ｌ）／７よし牟更ヒト／Ｌ、　　　　　　　＼Ｊ１Ｌ較７δ、ｔｂ）・ｉ’＋　　（Ｓ　　Ｉｌｌ：イ）方ｚＩ？Ｔ悶Ｕさソζ、木子アレイ ≦ −Ｓ　　　ユ　　（ −句１１、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　Ｉン！　　　　　　−λ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放射線感応素子からの出力パルスを増幅する増幅
手段と、この増幅手段の出力信号レベルと設定基準レベ
ルとを比較し、この基準レベルを越える前記増幅手段出
力を発生する比較手段と、前記比較手段の出力信号の信
号幅を測定し所定幅を越える信号幅の比較出力があった
とき測定信号を出力する信号幅測定手段と、前記比較手
段と信号幅測定手段の間に挿入され、前記比較手段出力
と前記信号幅測定手段出力とを論理演算し演算出力を前
記信号幅測定手段に供給する論理手段とを備え、前記論
理手段の出力を計数し画素濃度情報とすることを特徴と
する放射線受像装置。
（２）放射線感応素子からの出力パルスを増幅する増幅
手段と、この増幅手段の出力信号レベルと第１の基準レ
ベルとを比較し、この第１の基準レベルとを比較し、こ
の第１基準レベルを越える前記増幅手段出力信号が入力
されたとき第１の比較出力を発生する第１の比較手段と
、前記増幅手段の出力信号を微分する微分手段と、この
微分手段の出力レベルと第２の基準レベルとを比較し、
２値信号を出力する第２の比較手段と、前記第１、第２
の比較手段出力を入力とし前記第１、第２の比較手段か
らそれぞれ基準レベルより大なる入力があったことを示
す比較出力が入力されたときパルス検出を示す演算出力
を発生する論理手段とを備え、前記論理手段の出力を計
数し画素濃度情報とすることを特徴とする放射線受像装
置。
（３）放射線感応素子からの出力パルスを増幅する増幅
手段と、この増幅手段の出力信号レベルと設定基準レベ
ルとを比較し、この基準レベルを越える前記増幅手段の
出力信号が入力されたとき比較出力を発生する比較手段
と、この比較手段の入出力を電気的に結合するスイッチ
ング素子とを備え、前記スイッチング素子は前記出力信
号レベルが前記設定基準レベルより所定レベル大なると
きオン状態となる特性を有し、少なくとも前記増幅手段
の出力信号のバイルアップ部分の立下がりを検出してオ
フ状態となり前記比較手段出力に分離したパルス信号を
出力されるように信号をフィードバックし、前記比較手
段の出力を計数し画素濃度情報とすることを特徴とする
放射線受像装置。