JPH02183148A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、被検体のＸ線透過データを基に画像を再構成
するＸｔａＣＴ装置に関する。

（従来の技術） ＸＩＣＴ装置の構成は、例えば第１３図に示すように、
被検体１を挟んでＸ線管２と検出器３とが対向して配置
され、Ｘ線管２はＸ線を曝射しながら検出器３と一体的
に被検体１の周囲を回転することにより被検体１のＸ線
透過データを検出器３によって収集するようになってい
る。検出器３は例えば第１４図に示すように、Ｘ線を光
に変換するシンチレータ４と光を電流に変換するフォト
ダイオード５とが対となって、複数のチャンネル分一体
的に形成されている。６は各チャンネルに対して散乱線
の影響を受けないようにＸ線を導くためのコリメータで
ある。

第１５図はフォトダイオード５を含むＸ線検出回路（１
チャンネル分）を示すもので、フォトダイオード５によ
って検出された電流は演算増幅器７及び抵抗Ｒを含む電
流−電圧変換回路８に印加されて電圧に変換された後、
この電圧は演算増幅器９及びコンデンサＣを含む積分回
路１０に加えられて積分される。続いてこの電圧はＡ／
Ｄ変換器１１ににってディジタル値に変換されてＸ線透
過データとして再構成部１２に送られる。再構成部１２
ではこのＸ線透過データを基に被検体の画像を再構成す
ることになる。

ここでフォトダイオード５に流れる電流Ｉｄは抵抗Ｒに
よって決定される変換倍率分だり演算増幅器７によって
増幅されて、Ｖ＝ＴｄＸＲの電圧とされて電流−電圧変
換回路８から出力される。

抵抗Ｒの値としては通常数１００Ω乃至数ＭΩが選ばれ
る。

（発明が解決しようとする課題） ところで従来のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線検出回路の電流
−電圧変換回路８においてフォトダイオード５によって
検出された電流だけでなく、ノイズも増幅されてしまう
ので、このノイズの影響を受けて再構成される画像の質
が劣化するという問題がある。

本発明は以上のような問題に対処してなされたもので、
ノイズの影響を防止するようにしたＸ線ＣＴ装置を提供
することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、被検体を透過した
Ｘ線量に対応した電荷を発生させる半導体と、この半導
体の一端が出力に接続されると共に他端が入力に接続さ
れ、入力オフセット電圧を有する演算増幅器と、この演
算増幅器の前記入力オフセット電圧が印加されるように
前記演算増幅器の入力側に接続された第１のコンデンサ
と、前記演算増幅器と第１のコンデンサ間に接続された
複数のスイッチと、前記半導体からの電荷を蓄積するよ
うに前記演算増幅器に接続された第２のコンデンサとを
有し、前記半導体からの電荷を第２のコンデンサに蓄積
している期間に前記第１のコンデンサに印加されている
オフセット電圧と前記演算増幅器の入力オフセット電圧
との和がほぼ零になるように前記複数のスイッチを切換
えるように制御する制御回路とを有するようにしたもの
でおる。

（作　用） 例えばフォトダイオードのような半導体で検出された電
流は積分期間に第１のコンデンサに充電され、このコン
デンサの充電電圧は演算増幅器の一方の入力側に印加さ
れる。これにより充電電圧は積分されてＡ／Ｄ変換器に
出力される。また積分だけでなくこれと交互にリセット
動作が行われ、このように積分とリセットが交互に行わ
れることにより演算増幅器で生ずるリセット電圧は打消
されてフォトダイオードに加わらないので、フォトダイ
オードは正常な温度特性に基いて検出動作を行うことが
できる。従って電流−電圧変換回路を構成することがで
きるので、ノイズの影響を防止することができる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明実施例を説明する。

第１図は本発明のＸ線ＣＴ装置の第１の実施例を示す結
線図で１チャンネル分のＸ線検出回路を示している。積
分回路１０は演算増幅器１３と、演算増幅器１３の非反
転入力端子に接続された抵抗Ｒ１と、これに接続された
第１のコンデンサＣ１と、演算増幅器１３の反転入力端
子に接続された第２のコンデンサＣ２と、演算増幅器１
３の非反転入力端子と出力端子間に接続されたフォトダ
イオード５と、第１のコンデンサＣ１に並列接続された
第１のスイッチＳＷＩと、演算増幅器１３の反転入ツノ
端子と出力端子間に接続された第２のスイッチＳＷ２と
、第２のコンデンサＣ２を介して第２のスイッチＳＷ２
に並列接続された第３のスイッチＳＷ３と、第２のコン
デンサＣ２を介して演算増幅器１３の反転入力端子と非
反転入力端子間に接続された第４のスイッチＳＷ４と、
これら第１乃至第４のスイッチＳＷ１乃至ＳＷ４の切換
を行うスイッチ切換制御部１４とから構成されている。

なお１１．１２はインバータである。

積分回路１０の出力はＡ／Ｄ変換器１１を介して図示し
ない再構成部１２に加えられる。

積分回路１０は基本的に第９図に示すような電圧フォロ
ワ回路１５と、第１０図（ａ）に示すような積分回路１
６との組合せで構成されている。

第９図のように演算増幅器１３の使い方として反転入力
端子と出力端子間を短絡したとぎ演算増幅器１３の入力
インピーダンスＺｉ師（３）、出力インピーダンスＺｏ
”＝Ｏとなる。従ってこの状態で、非反転入力端子に電
圧Ｖｉを加えると入力信号の電流が演算増幅器１３の非
反転入力端子へ流れ込まないために出ツノ端子からはＶ
ｏ’＝Ｖ＋の出力が得られる。すなわちこのようにＺｉ
の高い回路構成によって入力電圧の正確な検出動作（積
分動作）が可能となる。

一方第１０図（ａ）のようにフォトダイオード５に直列
にコンデン９Ｃｔを接続すると共に、コンデンサＣ１に
スイッチＳＷｚを並列に接続すると、フォトダイオード
５からコンデンサＣ１に積分されて蓄えられる電荷はス
イッチＳＷＩをオンするごとに第１０図（ｂ）のように
放電されてリセッ１〜される。ｔｌ、ｔ３・・・がスイ
ッチオフからオンのタイミングを示し、ｔｏ、ｔ２・・
・がスイッチオンからオフのタイミングを示している。

第１０図（Ｃ）に示すような回路において、演算増幅器
１３には避けることのできないオフセット電圧Ｖｏｓが
ありこのＶｏｓがフォトダイオード５に印加されると、
フォトダイオード５の電圧−電流特性における温度特性
が第１１図に示すように指数関数的に増加するため、正
確な検出動作を行うのが困難になる。Ａは低負荷直線、
Ｂは高負荷直線、Ｃはバイアス印加時の負荷直線を示し
ている。しかしながら第１０図（ｂ）のように積分動作
とリセット動作を交互に切換えることによりオフセット
電圧■Ｏ３をキャンセルすることが可能となる。

従って第９図の回路と第１０図（ａ）の回路を組合せて
第１図の本実施例の積分回路１０を構成することにより
、オフセット電圧の影響を受けることなく正確なＸ線量
を検出することが可能となる。

次に本発明の第１の実施例の作用を説明する。

第１図の本実施例回路の動作は大別して第４図のタイム
チャートに基き（Ａ＞リセット期間と（Ｂ）１分期間と
の２つのモードから成り、これがスイッチ切換制御部１
４によって交互に切換えられる。

（Ａ）リセット期間： 第４図のタイムチャートのようにスイッチ切換制御部１
４によって時刻ｔ１において第１．第２及び第４のスイ
ッチＳＷ１　、ＳＷ２　、ＳＷ４をオンさせることによ
り、第２図の回路が構成される。それ迄第１のコンデン
サＣ１に蓄えられていたフォトダイオード５からの電荷
は放電されるに従い、演算増幅器１３の出力ｅｏも低下
する。また演算増幅器１３のオフセット電圧Ｖｏｓが第
２のコンデンサＣ２に印加される。

（Ｂ）積分期間： 次にスイッチ切換制御部１４によって時刻ｔ２において
第３のスイッチＳＷ３をオンさせることにより、第３図
の回路が構成される。放電により低下していた第１のコ
ンデンサＣ１内の電荷はフォトダイオード５に入射した
光量に対応して増加する。演算増幅器１３の出力ｅＯも
これに応じて増加する。またこのとき第２のコンデンサ
Ｃ２には前記オフセット電圧ＶＯ３と逆の極性の電圧が
印加されているので、オフセット電圧Ｖｏｓはキャンセ
ルされるようになる。つまりフォトダイオード５の両端
子間はほぼＯＶになる。

このように本実施例によれば、スイッチ切換制御部１４
によって第１乃至第４のスイッチＳＷＩ乃至ＳＷ４の切
換タイミングを第４図のタイムチャートのように制御す
ることにより、第１図の回路は（Ａ）リセット期間と（
Ｂ）積分期間との２つのモードが交互に行われて、演算
増幅器１３のオフセット電圧Ｖｏｓはキャンセルされる
のでフォトダイオード５には電圧が印加されない。

なおオフセット電圧Ｖｏｓのキャンセルはリセット期間
において行われ、このキャンセルいわゆるオートゼロ機
能の動作は独立して行う必要はない。

第１２図はオートゼロ期間とリセット期間との関係を示
すもので、リセット期間の開始時刻とオートゼロ期間の
終了時刻との間の時間は数μｓ以下に選ばれる。このよ
うにオートゼロ期間を特別に設【プることなくリセット
期間と同時に行うことにより、児かＣプ上オートゼロ期
間をなくしてオフセット電圧ＶＯ５のキャンセルを行え
るので回路構成を簡単にすることができる。またオフセ
ットキャンセル用の第２のコンデンサＣ２を充電する時
間とリセット時間とを同時に行うことにより、高速な検
出動作を行わせることができる。

このようにオフセット電圧ＶＯ３がキャンセルされてフ
ォトダイオード５に印加されないことにより、フォトダ
イオード５の電圧−電流特性における温度特性は第１１
図の低負荷直線へのようになる。従って温度に対してリ
ニアな検出動作を行うことができるので温度変化に関す
る複雑な補正回路を必要としなくなる。また本実施例に
よれば従来に比べて電流−電圧変換回路が不要なので、
この分演算増幅器が少なくてよいため回路構成を簡単に
することができる。ざらに積分回路１０の動作をリセッ
ト期間と積分期間との２つのモードに分けて交互に切換
えるように制御しているので、制御が容易となる。

第５図は本発明の第２の実施例を示すもので、演算増幅
器１３０の反転入力端子に接続された第１のコンデンサ
Ｃ１ｏと、非反転入力端子に接続された第２のコンデン
サＣ２０と、非反転入力端子と反転入力端子間に接続さ
れたフォトダイオード５０と、第２のコンデンサＣ２０
を介して演算増幅器１３０の反転入力端子と非反転入力
端子間に接続された第１のスイッチＳ　Ｗ　ｓｏと、第
１のスイッチＳＷ＋ｏに直列接続された第２のスイッチ
５Ｗ２０と、第２のコンデンサＣ２０を介して第２のス
イッチ５Ｗ２０に並列接続された第３のスイッチ５Ｗ３
０と、演算増幅器１３０の反転入力端子と出力端子間に
接続された第４のスイッチ５Ｗ４０と、これら第１乃至
第４のスイッチ５Ｗ１ｏ乃至５Ｗ７ｉｏの切換を行うス
イッチ切換制御部１４０とから構成されている。

次に本発明の第２の実施例の作用を説明する。

第５図の本実施例回路の動作は大別して第８図のタイム
チャートに基き（Ａ＞リセット期間と（Ｂ）積分期間と
の２つのモードから成り、これがスイッチ切換制御部１
４０によって交互に切換えられる。

（Ａ＞リセット期間： 第８図のタイムチャートのようにスイッチ切換制御部１
４０によって時刻ｔ１において第１及び第３のスイッチ
５ＷＩＯ，５ＷＸＩをオンさせ、これから少し遅れたｔ
′１において第４のスイッチ５Ｗ４）をオンさせること
により、第６図の回路が構成される。それ迄第１のコン
デンサＣ１ｏに蓄えられていたフォトダイオード５から
の電荷は徐々に放電されるのに従い、演算増幅器１３０
の出力ｅ□も徐々に低下する。また演算増幅器１３０の
オフセット電圧ｙｏｓが第２のコンデンサ０２０に印加
される。なお第４のスイッチＳＷａ：＋１！ｉ−ｔ’ｔ
のタイミングでオンさせるのは、ｔｌでオンさせると第
１のコンデンサＣｒｏがＳＷ＠を通して完全に放電され
ずに、電荷の一部がフォトダイオード５０を介して第２
のコンデンサＣ２０に充電されてしまうのを防止するた
めの配慮である。このようにＳＷ５を遅らせたタイミン
グでオンさせるには、スイッチ切換制御部１４０の５Ｗ
４０を制御するラインに遅延回路を設ければよい。しか
しながら必ずしも５Ｗ４０を遅らせることは必要でなく
、原則的に５ＷＩＯ，５Ｗ３０と同じタイミングでオン
させるようにすることもできる。

（８）積分期間： 次にスイッチ切換制御部１４０によって時刻ｔ２におい
て第２のスイッチ５Ｗ２０をオンさせることにより、第
７図の回路が構成される。放電により低下していた第１
のコンデンサＣ１ｏの電圧はフォトダイオード５０から
の電荷により徐々に増加するに従い、演算増幅器１３０
の出力ｅｏも徐々に増加する。またこのとき第２のコン
デンサＣ２０には前記オフセット電圧ＶＯ３と逆の極性
の電圧が維持されているので、オフセット電圧ＶＯＳは
キャンセルされるようになる。

このように本実施例によっても（Ａ）リセット期間と（
Ｂ）積分期間との２つのモードが交互に切換えられるの
で、演算増幅器１３０のオフセット電圧ＶＯＳはキャン
セルされるためフォトダイオード５０の印加電圧はほぼ
零になる。従って前記実施例と同様な効果を得ることが
できる。

また本実施例によればこのようにフォトダイオード５０
に加わる電圧をほぼ零にすることにより、フォトダイオ
ード５０の電圧−電流特性における温度特性は通常のリ
ニア特性となるので、そのシャント抵抗の温度変化によ
る演算増幅器１３０の出力電圧変動Δｃｍを少なく抑え
られるという効果も得られる。従ってフオトダイオード
５０に対して温度調節器を用意するような必要はなくな
る。

［発明の効果］ 以上説明して明らかなように本発明によれば、電流−電
圧変換回路を不要となしてＸ線検出を行うようにしたの
でノイズの影響が少ないため画質を向上することができ
、しかもオフセット１圧の影響を受けることなく実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＸ線ＣＴ装置の実施例を示す結線図、
第２図は本実施例装置でリセット動作を行う場合の結線
図、第３図は本実施例装置で積分動作を行う場合の結線
図、第４図は本実施例装置を制御するためのタイムチャ
ート、第５図は本発明の他の実施例を示す結線図、第６
図は本実施例装置でリセット動作を行う場合の結線図、
第７図は本実Ｎ＠￥Ａ＠で積分動作を行う場合の結線図
、第８図は実施例１ｉ置を制御するためのタイムチャー
ト、第９図は本発明の原理の電圧フォロ９回路を示す結
線図、第１０図（ａ）、（ｂ）。 （Ｃ）は本発明の原理の積分回路を示す結線図。 特性図及び結線図、第１１図はフォトダイオードの電流
−電圧特性図、第１２図は本発明におけるリセット動作
とオートゼロ動作の関係を示すタイムチャート、第１３
図はＸ線ＣＴ装置の構成を示す概略図、第１４図は第１
３図における検出器の構成を示す概略図、第１５図は従
来例を示す結線図である。 ３・・・検出器、 ５．５０・・・フォトダイオード、 １０・・・積分回路、 １３．１３０・・・演算増幅器、 １４．１４０・・・スイッチ切換制御部、Ｃ１，Ｃｔｏ
・・・第１のコンデンサ （ｆａ分用コンデンサ）、 Ｃ２、Ｃ２０・・・第２のコンデンサ ｙｏｓ・・・演算増幅器のオフセット電圧、ＳＷｔ乃至
ＳＷａ　、５Ｗｔｏ乃至ＳＷａ。 ・・・スイッチ。 １−＝−＋−Ｊ Ｌ−＋　　　　　　　　　Ｊ Ｌ−Ｊ 〉 朗Ｖ 曵雰

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体を透過したＸ線量に対応した電荷を発生させる半
   導体と、この半導体の一端が出力に接続されると共に他
   端が入力に接続され、入力オフセット電圧を有する演算
   増幅器と、この演算増幅器の前記入力オフセット電圧が
   印加されるように前記演算増幅器の入力側に接続された
   第１のコンデンサと、前記演算増幅器と第１のコンデン
   サ間に接続された複数のスイッチと、前記半導体からの
   電荷を蓄積するように前記演算増幅器に接続された第２
   のコンデンサとを有し、前記半導体からの電荷を第２の
   コンデンサに蓄積している期間に前記第１のコンデンサ
   に印加されているオフセット電圧と前記演算増幅器の入
   力オフセット電圧との和がほぼ零になるように前記複数
   のスイッチを切換えるように制御する制御回路とを有し
   たことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。