JPH02102462A - Pulse frequency detecting circuit - Google Patents

Pulse frequency detecting circuit

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JPH02102462A
JPH02102462A JP25447588A JP25447588A JPH02102462A JP H02102462 A JPH02102462 A JP H02102462A JP 25447588 A JP25447588 A JP 25447588A JP 25447588 A JP25447588 A JP 25447588A JP H02102462 A JPH02102462 A JP H02102462A
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JP
Japan
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voltage
output
amplifier
comparator
switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP25447588A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Adachi
晋 足立
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately measure a pulse frequency even when the number of pulse signals is large by providing a voltage amplifier, a voltage comparator, and a counter. CONSTITUTION:This circuit is connected to a capacitor 5 and a switch 21 in parallel and provided with the voltage amplifier 3 which outputs a voltage corresponding to the number of inputted pulse signals and the voltage comparator 23 which is connected to the output side of the amplifier 3 and turns on the switch 21 temporarily when its output value reaches a prescribed value. Further, a counter 8 which is connected to the output side of the comparator 23 and counts the output signal of the comparator 23 is provided. Then, the switch 21 connected to a charge voltage converter in parallel is turned on and off to output a voltage corresponding to the number of pulse signals inputted to the amplifier 3 from the amplifier 3. Consequently, the frequency of operation of the comparator 23 and counter 8 is decreased greatly.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はX線等の光パルスの頻度を検出する回路の改良
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an improvement in a circuit for detecting the frequency of optical pulses such as X-rays.

(従来の技術〕 医療用その他に用いられるX線装置、産業用非破壊検査
装置等ではX線の検出装置が設けられている。従来から
用いられてきたX線検出方式にはフォトンカウンティン
グ方式(時間相関単一光子計数方式)とよばれるものが
あり、この方式は、入射したX線フォトンの数を計数し
、この計数値により濃淡画像を得ようとするものである
。この手法は、計測されたデータが、理論的に予測され
る統計的なゆらぎ以外の誤差を含まない点が特に優れて
おり、原理的にはS/Nを無限大にすることができる。
(Prior Art) X-ray detection devices are installed in X-ray devices used for medical purposes and other purposes, industrial non-destructive inspection devices, etc. The photon counting method ( There is a method called the time-correlated single photon counting method, which counts the number of incident X-ray photons and attempts to obtain a grayscale image using this count. The obtained data is particularly advantageous in that it contains no errors other than theoretically predicted statistical fluctuations, and in principle the S/N can be made infinite.

第4図は上記方式によるパルス頻度検出回路を示してお
り、X線(1)を検出する検出器(2)の出力側が電圧
増幅器(3)に接続されている。この電圧増幅器(3)
の出力側にはノイズを除去するための波形整形フィルタ
(4)が接続されるとともに、該電圧増幅器(3)には
コンデンサ(5)が並列接続されている。波形整形フィ
ルタ(4)の出力側は電圧比較器(6)の一方の入力と
接続され、該電圧比較器(6)の他方の入力には外部電
圧源(7)が接続されている。また、この電圧比較器(
6)の出力側にはカウンタ(8)が接続されている。
FIG. 4 shows a pulse frequency detection circuit according to the above method, in which the output side of a detector (2) for detecting X-rays (1) is connected to a voltage amplifier (3). This voltage amplifier (3)
A waveform shaping filter (4) for removing noise is connected to the output side of the voltage amplifier (3), and a capacitor (5) is connected in parallel to the voltage amplifier (3). The output side of the waveform shaping filter (4) is connected to one input of a voltage comparator (6), and the other input of the voltage comparator (6) is connected to an external voltage source (7). Also, this voltage comparator (
A counter (8) is connected to the output side of 6).

次に動作について説明する。X線(1)のX線フォトン
1個を検出した検出器(2)から1個のパルス信号が電
圧増幅器(3)に人力すると、この電圧増幅器(3)は
このパルス信号(1パルス)を増幅させて出力する。こ
の出力信号は、波形整形フィルタ(4)によりノイズを
除去された後、電圧比較器(6)により外部電圧源(7
)のしきい値(Vrar)と比較され、該出力信号がこ
のしきい値になるとカウンタ(8)に信号を出力し、こ
れによりカウンタ(8)はX線フォトン数を「1」 と
計数する。上記動作を繰り返してパルス頻度を検出する
ことによりX線フォトンの数を計数し、該計数値により
濃淡画像を形成するようにしている。
Next, the operation will be explained. When one pulse signal from the detector (2) that has detected one X-ray photon of the X-ray (1) is input to the voltage amplifier (3), this voltage amplifier (3) receives this pulse signal (one pulse). Amplify and output. After noise is removed from this output signal by a waveform shaping filter (4), the output signal is sent to an external voltage source (7) by a voltage comparator (6).
) is compared with the threshold value (Vrar) of . By repeating the above operations and detecting the pulse frequency, the number of X-ray photons is counted, and a grayscale image is formed based on the counted value.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上記回路を用いて高階調な画像を得るた
めには、かなり多数のX線フォトンを計数しなければな
らず、特に動画像を撮像する場合のように計測時間に制
限がある場合には、単位時間当りのカウント数を大幅に
増加させる必要があり、検出器(2)及び信号処理回路
に大ぎな負担がかかることになる。例えば100階調の
画像を1onsの撮像時間で得ようとする場合、約10
5個のX線フォトンをこの時間内に計数しなければなら
ない。即ち平均100nsに1回の高速カウントが必要
になり、これは検出器(2)の応答速度又はその後段の
アナログ回路の周波数特性を考慮するとかなり厳しいも
のとなっている。
However, in order to obtain a high-gradation image using the above circuit, it is necessary to count a large number of X-ray photons, especially when there is a limit on the measurement time such as when capturing moving images. , it is necessary to significantly increase the number of counts per unit time, which places a large burden on the detector (2) and the signal processing circuit. For example, when trying to obtain an image with 100 gradations in 1 ounce imaging time, approximately 10
Five X-ray photons must be counted within this time. That is, high-speed counting is required once every 100 ns on average, which is quite difficult considering the response speed of the detector (2) or the frequency characteristics of the analog circuit at the subsequent stage.

さらに、画像分解能(階調数)を1桁向上させようとす
れば、フォトンのカウントレートを2桁上げる必要があ
り、そのため上記従来の回路では、動画像の高階調化は
非常に困難であった。
Furthermore, in order to improve the image resolution (number of gradations) by one order of magnitude, it is necessary to increase the photon count rate by two orders of magnitude, which makes it extremely difficult to increase the gradation of moving images using the conventional circuits described above. Ta.

本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、
時間当りのパルス信号数が大きい場合でもパルス頻度を
精度良く測定できるパルス頻度検出回路を得ることを目
的とする。
The present invention was made to solve such problems,
It is an object of the present invention to provide a pulse frequency detection circuit that can accurately measure pulse frequency even when the number of pulse signals per time is large.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に係るパルス頻度検出回路は、コンデンサとスイ
ッチとに並列接続され、入力されたパルス信号数に応じ
た電圧を出力する電圧増幅器と、この電圧増幅器の出力
側に接続され、該電圧増幅器の出力値が所定値になると
上記スイッチを一時的に没入させる信号を出力する電圧
比較器と、この電圧比較器の出力側に接続され、該電圧
比較器の出力信号を計数するカウンタとを備えたもので
ある。
The pulse frequency detection circuit according to the present invention includes a voltage amplifier that is connected in parallel to a capacitor and a switch and outputs a voltage according to the number of input pulse signals, and a voltage amplifier that is connected to the output side of this voltage amplifier and that is A voltage comparator that outputs a signal to temporarily immerse the switch when the output value reaches a predetermined value, and a counter that is connected to the output side of the voltage comparator and counts the output signal of the voltage comparator. It is something.

(作用〕 従来は波形を1つづつ分離して計数していたが、本発明
においては、電荷電圧変換器に並列接続されたスイッチ
のオン、オフ動作により、電圧増幅器に入力されるパル
ス信号の信号数に応じた強さの電圧を該電圧増幅器から
出力させることができる。これにより、電圧比較器及び
カウンタの動作回数を大幅に減少させることができる。
(Function) Conventionally, waveforms were separated and counted one by one, but in the present invention, the pulse signal input to the voltage amplifier is controlled by the on/off operation of a switch connected in parallel to the charge-voltage converter. A voltage having a strength corresponding to the number of signals can be output from the voltage amplifier.Thereby, the number of operations of the voltage comparator and counter can be significantly reduced.

(実施例) 以下本発明の一実施例を第1〜3図に基づいて説明する
。第1図に示すように、X線(1)を検出する検出器(
2)の出力側が電圧増幅器(3)に接続されている。こ
の電圧増幅器(3)は、人力されたパルス信号数に応じ
た強さの電圧を出力するようになっており、またコンデ
ンサ(5)とスイッチ(21)とがこの電圧増幅器(3
)に並列接続されている。該電圧増幅器(3)とコンデ
ンサ(5)とにより、検出器(2)より出される電荷を
電圧信号に変換する電荷電圧変換器(22)を構成して
いる。上記スイッチ(21)としてこの実施例ではアナ
ログスイッチを用いている。電圧増幅器(3)の出力側
には、該電圧増幅器(3)の出力値が所定値になるとス
イッチ(21)を−時的に投入させる信号を出力する電
圧比較器(23)が接続されており、この実施例では上
記所定値を設定するために、一方の人力(24)には電
圧増幅器(3)を接続し、他方の人力(25)には外部
電圧源(26)を接続している。電圧比較器(23)の
出力側は、スイッチ(21)を動作させるために該スイ
ッチ(21)の制御入力に接続され、また、該電圧比較
器(23)の出力信号を計数するカウンタ(8)にも接
続されている。この実施例ではカウンタ(8)としてバ
イナリ−カウンタが用いられている。
(Example) An example of the present invention will be described below based on FIGS. 1 to 3. As shown in Figure 1, a detector (
The output side of 2) is connected to a voltage amplifier (3). This voltage amplifier (3) is designed to output a voltage whose strength corresponds to the number of manually inputted pulse signals, and the capacitor (5) and switch (21) are connected to this voltage amplifier (3).
) are connected in parallel. The voltage amplifier (3) and the capacitor (5) constitute a charge-voltage converter (22) that converts the charge output from the detector (2) into a voltage signal. In this embodiment, an analog switch is used as the switch (21). A voltage comparator (23) is connected to the output side of the voltage amplifier (3), which outputs a signal to temporarily turn on the switch (21) when the output value of the voltage amplifier (3) reaches a predetermined value. In this embodiment, in order to set the above predetermined value, a voltage amplifier (3) is connected to one of the human power sources (24), and an external voltage source (26) is connected to the other human power source (25). There is. The output side of the voltage comparator (23) is connected to the control input of the switch (21) for operating the switch (21), and also connected to a counter (8) for counting the output signal of the voltage comparator (23). ) is also connected. In this embodiment, a binary counter is used as the counter (8).

次に動作について説明する。第2図はX線フォトン1個
に対する電荷電圧変換器(22)の応答を示す図で、時
間をtとし、電荷電圧変換器(22)の出力をu (t
)とすると、図示するように、1個のX線フォトンが入
射すると、変換器(22)の出力は一旦Soとなった後
、下記(1)式で示す曲線のように漸減していく。
Next, the operation will be explained. FIG. 2 is a diagram showing the response of the charge-voltage converter (22) to one X-ray photon, where time is t and the output of the charge-voltage converter (22) is u (t
), as shown in the figure, when one X-ray photon is incident, the output of the converter (22) once becomes So, and then gradually decreases as shown by the curve shown in equation (1) below.

−ユー u (t)  = Soe ”           
   ・・・(1)但しSo、では定数 従来はこの第2図に示すようなX線フォトン1個に対す
る変換器(22)の出力の変化の回数をそのままカウン
トしていたためカウント回数が非常に多くなっていた。
−U (t) = Soe”
...(1) However, in So, the constant is conventionally counted as the number of changes in the output of the converter (22) for one X-ray photon as shown in Figure 2, so the number of counts was very large. It had become.

これに対して本実施例においては、波形を1つ1つ分離
せず第3図(a)に示すように、多数個(例えば100
〜200個)のX線フォトンの入射によって生じる変換
器(22)の出力の波形(31)が所定値りになると、
電圧比較器(23)の出口信号が反転するように構成し
ている。
On the other hand, in this embodiment, instead of separating the waveforms one by one, a large number (for example, 100
When the waveform (31) of the output of the converter (22) generated by the incidence of X-ray photons (~200 pieces) reaches a predetermined value,
The output signal of the voltage comparator (23) is configured to be inverted.

まず初期状態として電荷電圧変換器(22)の出力がu
(0)=O1電圧比較器(23)の出力が「L(又は0
)」、スイッチ(21)はオフと仮定する。この状態の
検出回路にX線フォトンが単位時間にX個入射したとす
ると、変換器出力u (t)は(2)式に従って変化し
、これが上記波形(31)を形成する。
First, in the initial state, the output of the charge voltage converter (22) is u
(0) = O1 The output of the voltage comparator (23) is “L” (or 0
)'', the switch (21) is assumed to be off. If X X-ray photons are incident on the detection circuit in this state per unit time, the converter output u (t) changes according to equation (2), which forms the above waveform (31).

工L u(t)  =uo(x)’  (t−eT:)   
  ・(2)u (t)は時間tとともに単調に増加し
、やがて電圧比較器(23)の所定のしきい値v、、r
= hをこえる。この時刻を1=10とする。すると、
第3図(b)に示すように、電圧比較器(23)の出力
は「L(又はO)JからrH(又は1)」となり、これ
によりスイッチ(21)が−時的にオンし、コンデンサ
(5)は急速に放電され、u (t)はu(t)=Oと
なる。この時電圧比較器(23)の出力は再びrl、J
に戻るとともに、カウンタ(8)にカウント「1」が記
録される。以下u(t)=hとなる毎に、この動作が繰
り返され、この電圧比較器(23)の動作回数が最終的
なカウント数としてカウンタ(8)に記録されることと
なる。
Engineering L u(t) = uo(x)' (t-eT:)
・(2) u (t) increases monotonically with time t, and eventually reaches the predetermined threshold value v,,r of the voltage comparator (23)
= Exceeds h. Let this time be 1=10. Then,
As shown in FIG. 3(b), the output of the voltage comparator (23) becomes "L (or O) J to rH (or 1)", which turns on the switch (21) momentarily. The capacitor (5) is rapidly discharged and u (t) becomes u(t)=O. At this time, the output of the voltage comparator (23) is again rl, J
At the same time, the count "1" is recorded in the counter (8). This operation is repeated every time u(t)=h, and the number of times the voltage comparator (23) operates is recorded in the counter (8) as the final count number.

即ち入射フォトンの頻度Xと出力カウント数2との関係
は(3)式で与えられる。
That is, the relationship between the frequency X of incident photons and the output count number 2 is given by equation (3).

z = 1 / t 0             ・
・・(3)但しt。は(1)式のtに七〇を代入した下
記(4)式の解である。
z = 1 / t 0 ・
...(3) However, t. is the solution of the following equation (4) by substituting 70 for t in equation (1).

したがって本実施例においては、高階調なX線画像を比
較的低速なシステム(センサ、信号処理回路)を用いて
撮像することができることとなる。
Therefore, in this embodiment, a high-gradation X-ray image can be captured using a relatively slow system (sensor, signal processing circuit).

また本実施例においては単位時間に入射するX線量が比
較的大きい系において、その入射X線の線量を精度良く
測定でき、しかも、システムの構成要素は比較的低速で
良い。さらに回路の動作回数が少ないため低消費電力で
あり、しかも、回路構成も単純である。
Furthermore, in this embodiment, in a system in which the amount of X-rays incident on a unit time is relatively large, the dose of the incident X-rays can be measured with high accuracy, and the system components can be used at relatively low speeds. Furthermore, since the number of circuit operations is small, power consumption is low, and the circuit configuration is also simple.

このように本発明は、回路構成が単純であることもその
特徴とするため、アレイセンサ用回路、又はもう少し拡
張して2次云平面アレイセンサ用回路としても有効であ
る。
As described above, since the present invention is characterized by a simple circuit configuration, it is also effective as a circuit for an array sensor or, by expanding a little more, as a circuit for a second-order planar array sensor.

なお、上記実施例はX線の場合について述べたが、他の
光パルス、例えば可視光線、赤外線、レーザ光等であっ
てもよい。
Although the above embodiments have been described with respect to the case of X-rays, other light pulses such as visible light, infrared rays, laser light, etc. may also be used.

(発明の効果) 本発明は以上説明したとおり、電圧増幅器にコンデンサ
とスイッチを並列接続し、複数のパルス信号が入力して
該電圧増幅器の出力値が所定値になると電圧比較器の出
力信号が反転して上記スイッチを一時的に投入させる構
成にしたことから、上記電圧比較器及びカウンタ等の動
作回数を大幅に減少させることができることとなり、パ
ルス信号数が大きくてもパルス頻度を精度よく測定する
ことができる。
(Effects of the Invention) As explained above, the present invention connects a capacitor and a switch in parallel to a voltage amplifier, and when a plurality of pulse signals are input and the output value of the voltage amplifier reaches a predetermined value, the output signal of the voltage comparator changes. Since the switch is reversed and turned on temporarily, the number of operations of the voltage comparator and counter can be significantly reduced, allowing accurate measurement of pulse frequency even when the number of pulse signals is large. can do.

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

第1〜,3図は本発明の一実施例を示す図で、第1図は
回路図、第2図はX線フォトン1個に対する電荷電圧変
換器の応答を示すグラフ、第3図は多数のX線フォトン
に対する実施例回路の応答例を示すグラフ、第4図は従
来のパルス頻度検出回路を示す回路図で第1図相当図で
ある。 ・・・電圧増幅器、 ・・・コンデンサ、 ・・・カウンタ、 21)・・・スイッチ、 23)・・・電圧比較器。 なお、 各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Figures 1 to 3 are diagrams showing one embodiment of the present invention. Figure 1 is a circuit diagram, Figure 2 is a graph showing the response of a charge-voltage converter to one X-ray photon, and Figure 3 is a graph showing a large number of FIG. 4 is a graph showing an example of the response of the embodiment circuit to X-ray photons, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional pulse frequency detection circuit, corresponding to FIG. ...voltage amplifier, ...capacitor, ...counter, 21) ...switch, 23) ...voltage comparator. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] コンデンサとスイッチとに並列接続され、入力されたパ
ルス信号数に応じた電圧を出力する電圧増幅器と、この
電圧増幅器の出力側に接続され、該電圧増幅器の出力値
が所定値になると上記スイッチを一時的に投入させる信
号を出力する電圧比較器と、この電圧比較器の出力側に
接続され、該電圧比較器の出力信号を計数するカウンタ
とを備えたことを特徴とするパルス頻度検出回路。
A voltage amplifier is connected in parallel to the capacitor and the switch and outputs a voltage according to the number of input pulse signals, and the voltage amplifier is connected to the output side of the voltage amplifier, and when the output value of the voltage amplifier reaches a predetermined value, the switch is turned on. 1. A pulse frequency detection circuit comprising: a voltage comparator that outputs a signal for temporarily turning on the pulse; and a counter connected to the output side of the voltage comparator and counting the output signal of the voltage comparator.
JP25447588A 1988-10-07 1988-10-07 Pulse frequency detecting circuit Pending JPH02102462A (en)

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