JPH01291834A - X-ray ct scanner - Google Patents

X-ray ct scanner

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JPH01291834A
JPH01291834A JP63123529A JP12352988A JPH01291834A JP H01291834 A JPH01291834 A JP H01291834A JP 63123529 A JP63123529 A JP 63123529A JP 12352988 A JP12352988 A JP 12352988A JP H01291834 A JPH01291834 A JP H01291834A
Authority
JP
Japan
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charge
photodiode
ray
capacitor
operational amplifier
Prior art date
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Pending
Application number
JP63123529A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Shinoda
泰雄 信太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To restrain a drift error accompanied with the use of an operation amplifier so as to reduce artifact in data correction by actuating a photodiode only by use of passive element composed of resistor and condenser with no operation amplifier. CONSTITUTION:An output from a photodiode PD is delivered to a direct change circuit DC composed of a signal band limiting resistor R1, a capacitor C1 for charging signal charge and a signal reading switch SW1. An output from this direct charge circuit DC is delivered to an analog/digital converter A/D-C through a charge/voltage converter Q/V composed of a charge/voltage converting operation amplifier A2, a charge/voltage converting capacitor C2 and a reset switch 2.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、多チヤンネル型放射線検出器として固体検出
器を用いたX線CTスキャナ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an X-ray CT scanner device using a solid state detector as a multi-channel radiation detector.

(従来の技術) X線CTスキャナ装置は、例えば、第3世代のものであ
れば、第4図に示すように、被検体Pを挟んでX線源1
と多チヤンネル型放射線検出器2とが配置され、このX
線1Fjlと多チヤンネル型放射線検出器2との組は対
向させた状態で被検体Pの回りを回転しつつX線源1か
らX線を照射し、被検体Pを透過したX線を多チヤンネ
ル型放射線検出器2の各チャンネルにて受け、電気信号
として取出し、アナログ/ディジタル変換器を含むDA
S (Data Acquisltlon  Syst
em ) 3を介して演算装置4に与え、ここで再構成
処理を施すことにより、被検体PにおけるX線源1と多
チヤンネル型放射線検出器2とのX線放射方向にスライ
スされた画像が生成され、モニタ5に表示される。
(Prior Art) For example, if the X-ray CT scanner device is of the third generation, as shown in FIG.
and a multi-channel radiation detector 2 are arranged, and this X
A pair of the ray 1Fjl and the multi-channel radiation detector 2 is placed facing each other and rotates around the subject P while irradiating X-rays from the X-ray source 1, and transmits the X-rays that have passed through the subject P into multiple channels. It is received by each channel of type radiation detector 2, extracted as an electrical signal, and converted into a DA including an analog/digital converter.
S (Data Acquisltlon Syst
em ) 3 to the arithmetic unit 4 and performs reconstruction processing here, an image sliced in the X-ray emission direction of the X-ray source 1 and the multi-channel radiation detector 2 in the subject P is obtained. generated and displayed on the monitor 5.

ここで、多チヤンネル型放射線検出器2として固体検出
器を用いたものがあり、以下、この種の固体検出器及び
DASからなるデータ収集系の従来例について第4図を
参照して説明する。第4図は1チャンネル分を示してい
るが、固体検出器XDのフォトダイオードPDの出力電
流は、オペアンプを主体とする電流/電圧変換器1/V
−Cにより電圧信号に変換され、該電圧信号はオペアン
プ。
Here, a solid-state detector is used as the multi-channel radiation detector 2, and a conventional example of a data collection system consisting of this type of solid-state detector and DAS will be described below with reference to FIG. Although Figure 4 shows one channel, the output current of the photodiode PD of the solid-state detector XD is 1/V
-C is converted into a voltage signal by an operational amplifier.

コンデンサからなる積分器ICを経た後に全チャンネル
の信号を受けるマルチプレクサMUXを介してアナログ
/ディジタル変換器A/D−Cでディジタルデータとし
てDASの出力となる。
After passing through an integrator IC consisting of a capacitor, the signal is sent to an analog/digital converter A/DC via a multiplexer MUX which receives signals from all channels, and is output as digital data to the DAS.

第4図に示すように、フォトダイオードPDは、電流/
電圧変換器1/V−Cのオペアンプを用いて仮想接地で
受けるように構成して、フォトダイオードPDを無バイ
アス(又は逆バイアス)で動作させるようにしている。
As shown in FIG. 4, the photodiode PD
The operational amplifier of the voltage converter 1/V-C is configured to receive the signal at virtual ground, and the photodiode PD is operated with no bias (or reverse bias).

(発明が解決しようとする課題) このように従来の技術においては、固体検出器のフォト
ダイオードを電流/電圧変換器のオペアンプで受けるよ
うにしているため、オペアンプのオフセット電圧、バイ
アス電流の温度ドリフトが誤差となり、結果的に画像の
アーチファクトの原因となっていた。また、オペアンプ
自身が持つノイズも画質に寄与しないレベルまでに抑え
る必要がある。
(Problem to be Solved by the Invention) In the conventional technology, the photodiode of the solid-state detector is received by the operational amplifier of the current/voltage converter, so the offset voltage of the operational amplifier and the temperature drift of the bias current This resulted in an error, which resulted in image artifacts. It is also necessary to suppress the noise of the operational amplifier itself to a level that does not contribute to image quality.

この場合、パルスX線システムでは、データ収集の休止
時間に動作するオートゼロ回路等を付加することにより
、上記ドリフト誤差を抑制することができるが、連続X
線システムにおいては、連続的にデータ収集するので、
補正する時間は無く、このようなオートゼロ回路等の手
段を採用することはできない。
In this case, in a pulsed X-ray system, the above drift error can be suppressed by adding an auto-zero circuit etc. that operates during the data collection pause time, but continuous X-ray
Line systems collect data continuously, so
There is no time for correction, and means such as such an auto-zero circuit cannot be employed.

そこで本発明の目的は、連続X線及び固体検出器を用い
るシステムにおけるドリフト誤差を抑制し、データ収集
におけるアーチファクトを低減して良好な画像が得られ
るX線CTスキャナ装置を提供することを特徴とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide an X-ray CT scanner device that suppresses drift errors in a system using continuous X-rays and a solid-state detector, reduces artifacts in data collection, and obtains good images. do.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じた構成としている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention has a structure in which the following means are taken to solve the above problems and achieve the objects.

すなわち、本発明は、固体検出器を用いたX線CTスキ
ャナ装置において、固体検出器のフォトダイオードを、
オペアンプの反転端子と出力端子との間に接続し、該フ
ォトダイオードの出力をコンデンサに充電した後に信号
読出し用スイッチを介して取出し、電荷/電圧変換器、
A/D変換器に導入する構成のデータ収集系を具備した
ことを特徴とする。
That is, the present invention provides an X-ray CT scanner device using a solid-state detector, in which the photodiode of the solid-state detector is
Connected between the inverting terminal and the output terminal of the operational amplifier, the output of the photodiode is charged to a capacitor, and then taken out via a signal readout switch, and a charge/voltage converter,
It is characterized by comprising a data collection system configured to be introduced into an A/D converter.

(作用) このような構成によれば、フォトダイオードは、オペア
ンプを用いない抵抗、コンデンサによる受動素子だけで
動作させているので、従来例で発生していたオペアンプ
使用に伴うドリフト誤差を抑制することができ、よって
、データ収集におけるアーチファクトを低減して良好な
画像が得られる。
(Function) According to this configuration, since the photodiode is operated only by passive elements such as resistors and capacitors without using an operational amplifier, it is possible to suppress the drift error that occurs in the conventional example due to the use of operational amplifiers. Therefore, artifacts in data collection can be reduced and good images can be obtained.

(実施例) 以下本発明にかかるX線CTスキャナ装置の一実施例を
、その要部であるデータ収集系を示す第1図を参照して
説明する。
(Embodiment) An embodiment of the X-ray CT scanner apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIG. 1, which shows a data acquisition system which is a main part thereof.

第1図に示すように、本実施例では、固体検出器XDの
フォトダイオードPDを、電源Eにより動作されるバイ
アス設定用のオペアンプAtの反転端子と出力端子との
間に接続し、このフォトダイオードPDの出力を、信号
帯域制限用の抵抗R1,信号電荷をチャージするための
コンデンサC1と、信号読出し用のスイッチSWIとに
よるダイレクトチャージ回路DCに導入する構成となっ
ている。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the photodiode PD of the solid-state detector The output of the diode PD is introduced into a direct charge circuit DC including a resistor R1 for signal band limitation, a capacitor C1 for charging signal charge, and a switch SWI for signal readout.

そして、このダイレクトチャージ回路DCの出力は、電
荷/電圧変換用のオペアンプA2と、電荷/電圧変換用
のコンデンサC2と、リセット用のスイッチSW2とに
よる電荷/電圧変換器Q/V−Cを経て、アナログ/デ
ィジタル変換器^/D−Cに送られる。
Then, the output of this direct charge circuit DC is passed through a charge/voltage converter Q/VC including an operational amplifier A2 for charge/voltage conversion, a capacitor C2 for charge/voltage conversion, and a reset switch SW2. , and sent to an analog/digital converter ^/D-C.

ここで、コンデンサCIは各chに対応して設けられる
が、これは多数のコンデンサを集合したコンデンサアレ
イを用いたり、また、信号読出し用のスイッチSWI 
も各ahに対応して設けられるが、これはFET素子等
の高速アナログスイッチアレイ等を用いられる。なお、
データ収集系にあっては、検出器XDからダイレクトチ
ャージ回路DCに至る回路系と、これ以降の回路系とを
区分して称しており、通常はダイレクトチャージ回路D
Cまでをフロントエンド部と称している。
Here, a capacitor CI is provided corresponding to each channel, but this may be done by using a capacitor array that collects a large number of capacitors, or by using a switch SWI for signal readout.
A high-speed analog switch array such as an FET element is used for this, which is provided corresponding to each ah. In addition,
In the data acquisition system, the circuit system from the detector
The section up to C is called the front end section.

次に上記の如く構成された本実施例の動作を第1図及び
第2図を参照して説明する。先ず、X線CTスキャナ装
置におけるデータ収集は、予め決められたサンプリング
レートにて繰返し動作となっている。その基本サイクル
について説明する。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained with reference to FIGS. 1 and 2. First, data collection in an X-ray CT scanner is a repetitive operation at a predetermined sampling rate. The basic cycle will be explained.

すなわち、データ収集の基本サイクルは、ダイレクトチ
ャージ回路DCの信号読出し用のスイッチSWtが、第
2図(a)(b)に示すように、各ch毎にONからO
FFへのタイミングで開始される。
That is, in the basic cycle of data collection, the signal readout switch SWt of the direct charge circuit DC is switched from ON to OFF for each channel, as shown in FIGS. 2(a) and 2(b).
It starts at the timing to FF.

このデータ収集の回路系の初期状態で、コンデンサCI
は前回の収集タイミングでチャージされた信号電荷を後
段のオペアンプA2へ伝達し、第2図(C)に示すよう
にスイッチSW2もOFFであってリセット状態にある
ものとする。
In the initial state of this data collection circuit system, capacitor CI
It is assumed that the signal charge charged at the previous acquisition timing is transmitted to the subsequent operational amplifier A2, and the switch SW2 is also OFF and in a reset state as shown in FIG. 2(C).

この状態で、オペアンプAIの非反転入力はOvであり
フォトダイオードPDの両端にはオペアンプA1のVO
3に等しい電位差が与えられる。
In this state, the non-inverting input of the operational amplifier AI is Ov, and the VO of the operational amplifier A1 is connected to both ends of the photodiode PD.
A potential difference equal to 3 is applied.

ここで、vosはオペアンプAIのオフセット’に圧で
ある。そして、スイッチSWIがOFFの状態で検出器
XDのシンチレータからの光出力をフォトダイオードP
Dが信号電流に変換する。次に、フすトダイオードPD
からの信号電流は抵抗R1を通してコンデンサC1にチ
ャージされる。
Here, vos is the offset voltage of the operational amplifier AI. Then, with the switch SWI in the OFF state, the optical output from the scintillator of the detector XD is transferred to the photodiode P.
D converts it into a signal current. Next, the foot diode PD
The signal current from is charged to the capacitor C1 through the resistor R1.

コンデンサCtへのチャージに伴いオペアンプAIの非
反転入力電位も上昇するが、オペアンプAtの出力も追
従するため、フォトダイオードPDの両端にはVosの
電位差が保持されて、無バイアスの動作を続けることに
なる。
As the capacitor Ct is charged, the non-inverting input potential of the operational amplifier AI also rises, but the output of the operational amplifier At also follows, so the potential difference of Vos is maintained across the photodiode PD, allowing non-biased operation to continue. become.

データ収集が完了すると、スイッチSWIがOFF→O
Nに変化し、コンデンサCIにチャージされた電荷をオ
ペアンプA2に転送する。このとき、フォトダイオード
PDからの信号電流もオペアンプA2に流れるため、フ
ォトダイオードPDからの信号電流は全て収集でき、第
2図(f)に示すように、アナログ/ディジタル変換器
A/D−Cから出力が得られるようになる。これは、連
続X線システムにおいて、フォトダイオードPDを従来
のようにオペアンプを用いないで、抵抗、コンデンサに
よる受動素子だけで動作させているので、−切無駄なX
線被曝が無くして従来例で発生していたオペアンプ使用
に伴うドリフト誤差を抑制することができ、よってデー
タ収集におけるアーチファクトを低減して良好な画像が
得られるものである。
When data collection is completed, switch SWI turns OFF → ON.
N, and the charge charged in the capacitor CI is transferred to the operational amplifier A2. At this time, since the signal current from the photodiode PD also flows to the operational amplifier A2, all the signal current from the photodiode PD can be collected, and as shown in FIG. You can now get output from . This is because in a continuous X-ray system, the photodiode PD is operated only with passive elements such as resistors and capacitors, without using an operational amplifier as in the past.
By eliminating radiation exposure, it is possible to suppress the drift errors associated with the use of operational amplifiers that occur in the conventional example, thereby reducing artifacts in data collection and obtaining good images.

ここで、オペアンプA2の出力を式で示すと次のように
なる。
Here, the output of the operational amplifier A2 is expressed as follows.

となる。becomes.

ここで、1s(t)はフォトダイオードPDからの信号
電流であり(第2図(d)) 、voはオペアンプAt
出力電圧であり(第2図(d)) 、Tはサンプリング
期間である。
Here, 1s(t) is the signal current from the photodiode PD (Fig. 2(d)), and vo is the operational amplifier At
is the output voltage (FIG. 2(d)), and T is the sampling period.

上記の式によれば、感度はコンデンサC2のみで決まる
。これは、フロントエンド部のコンデンサC1は感度特
性に影響を与えないことなので、多チヤンネルフロント
エンド部の製造に際しての部品選定を容易にする、利点
がある。
According to the above equation, the sensitivity is determined only by capacitor C2. This is because the capacitor C1 of the front end section does not affect the sensitivity characteristics, which has the advantage of facilitating component selection when manufacturing a multi-channel front end section.

さらに、フロントエンド部の各CHの出力は、バス構成
として各CHのスイッチSWIを順次ONにして読出す
ことにより、オペアンプA2の数を減らすことができ、
多チャンネルのデータ収集系を、部品の選定を容易にし
て高密度にて実装化することができる。この場合、オペ
アンプA2の数は必要なサンプリングレートに対応して
DASの構成を決めれば良い。
Furthermore, the number of operational amplifiers A2 can be reduced by reading out the output of each CH of the front end section by sequentially turning on the switch SWI of each CH as a bus configuration.
A multi-channel data collection system can be mounted with high density by facilitating component selection. In this case, the number of operational amplifiers A2 may be determined in accordance with the required sampling rate in the configuration of the DAS.

本発明は上記実施例に限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できるもので
ある。
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be implemented with various modifications without departing from the gist of the present invention.

[発明の効果] 以上のように本発明では、固体検出器のフォトダイオー
ドを、オペアンプの反転端子と出力端子との間に接続し
、該フォトダイオードの出力をコンデンサに充電した後
に信号読出し用スイッチを介して取出し、電荷/電圧変
換器、A/D変換器に導入する構成のデータ収集系を具
備したことにより、フォトダイオードは、オペアンプを
用いない抵抗、コンデンサによる受動素子だけで動作さ
せているので、従来例で発生していたオペアンプ使用に
伴うドリフト誤差を抑制することができ、よって、デー
タ収集におけるアーチファクトを低減して良好な画像が
得られる。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, the photodiode of the solid state detector is connected between the inverting terminal and the output terminal of the operational amplifier, and after charging the output of the photodiode to the capacitor, the signal readout switch is connected. By having a data acquisition system configured to take out the data through the charge/voltage converter and introduce it into the charge/voltage converter and A/D converter, the photodiode can be operated using only passive elements such as resistors and capacitors without using an operational amplifier. Therefore, it is possible to suppress the drift error caused by the use of an operational amplifier, which occurs in the conventional example, thereby reducing artifacts in data collection and obtaining a good image.

よって本発明によれば、連続X線及び固体検出器を用い
るシステムにおけるドリフト誤差を抑制し、データ収集
におけるアーチファクトを低減して良好な画像が得られ
るX線CTスキャナ装置を提供できる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an X-ray CT scanner device that suppresses drift errors in a system using continuous X-rays and a solid-state detector, reduces artifacts in data collection, and obtains good images.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にかかるX線CTスキャナ装置の要部で
あるデータ収集系の構成を示す図、第2図は同実施例の
作用を示す波形図、第3図はX線CTスキャナ装置の全
体を示す図、第4図は従来例を示す図である。 XD・・・固体検出器、PD・・・フォトダイオード、
At、A2・・・オペアンプ、R1・・・抵抗、C1゜
C2・・・コンデンサ、SWI・・・スイッチ、DC・
・・ダイレクトチャージ回路、Q/V−C・・・電荷/
電圧変換器、A/D−C・・・アナログ/ディジタル変
換器。 第1図 (C) 5W2 (d) 第2図
Fig. 1 is a diagram showing the configuration of a data collection system which is a main part of the X-ray CT scanner device according to the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram showing the operation of the same embodiment, and Fig. 3 is the X-ray CT scanner device. FIG. 4 is a diagram showing a conventional example. XD... solid state detector, PD... photodiode,
At, A2... operational amplifier, R1... resistor, C1゜C2... capacitor, SWI... switch, DC...
...Direct charge circuit, Q/V-C...Charge/
Voltage converter, A/D-C...analog/digital converter. Figure 1 (C) 5W2 (d) Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 固体検出器を用いたX線CTスキャナ装置において、固
体検出器のフォトダイオードを、オペアンプの反転端子
と出力端子との間に接続し、該フォトダイオードの出力
をコンデンサに充電した後に信号読出し用スイッチを介
して取出し、電荷/電圧変換器、A/D変換器に導入す
る構成のデータ収集系を具備したことを特徴とするX線
CTスキャナ装置。
In an X-ray CT scanner device using a solid-state detector, the photodiode of the solid-state detector is connected between the inverting terminal and the output terminal of an operational amplifier, and after charging a capacitor with the output of the photodiode, a signal readout switch is connected. 1. An X-ray CT scanner device comprising a data collection system configured to take data out through a charge/voltage converter and introduce it into a charge/voltage converter and an A/D converter.
JP63123529A 1988-05-20 1988-05-20 X-ray ct scanner Pending JPH01291834A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007077799A1 (en) * 2006-01-04 2007-07-12 Hitachi, Ltd. X-ray ct apparatus, and signal processing method for the x-ray ct apparatus

Cited By (2)

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JPWO2007077799A1 (en) * 2006-01-04 2009-06-11 株式会社日立製作所 X-ray CT apparatus and signal processing method for X-ray CT apparatus

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