JPH0636032B2 - 光又は放射線入射位置検出装置 - Google Patents

光又は放射線入射位置検出装置

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JPH0636032B2
JPH0636032B2 JP13657287A JP13657287A JPH0636032B2 JP H0636032 B2 JPH0636032 B2 JP H0636032B2 JP 13657287 A JP13657287 A JP 13657287A JP 13657287 A JP13657287 A JP 13657287A JP H0636032 B2 JPH0636032 B2 JP H0636032B2
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光男 渡辺
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチワイヤー読み出し回路による検出器、
シンチレーションカメラのように複数個の検出器を持つ
検出器等のような複数個の出力を有する位置検出器にお
いて、各検出器出力を相互比較することにより最大出力
信号をもつ検出器を識別し、高速に入射位置を検出する
ことのできる光又は放射線入射位置検出装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
従来、2D−マルチワイヤーの位置検出法としては、主
として重心位置演算方式、ディレイ・ライン方式、コイ
ンシデンス・エンコード方式およびデュアル・コンパレ
ータ方式の4つが用いられている。
重心位置演算方式は第12図に示すように、x方向、y
方向のそれぞれのワイヤーを抵抗により接続し、両端か
ら得られる出力信号を加算し、この加算値で一端から得
られる信号を除算することにより入射位置を求めてい
る。
ディレイ・ライン方式は、予め各ワイヤー毎にディレイ
の重みづけをしておいてワイヤーの出力信号の到達時間
の違いにより、どのワイヤーの位置に信号が入力したか
を識別して位置を求めており、x方向、y方向とも同様
に行い、それぞれ識別されたワイヤーの交点として入射
位置を求めている。
コインシデンス・エンコード方式は、第13図に示すよ
うにワイヤーを接続し、信号が入った時、接続されたワ
イヤーの出力ライン間のコインシデンスがとれた所(図
ではx方向しか示していないが、y方向も同様)が入射
位置として求められる。
デュアル・コンパレータ方式は、第14図に示すよう
に、本出願人が先に提案した方式であり、各ワイヤーへ
の電子が拡がり分布に対して2つのスレッシュホールド
,Vを設定し、それぞれこのレベルを越えた時、
出力を1として得られる2つの信号ビットパターンをR
OM15、16の変換テープにより入射位置アドレス情
報に変換し、さらにROM17の変換テーブルでY方向
の位置情報により歪補正して精度のよいXアドレス信号
を得ている。Y方向に対しても同様である。
〔発明が解決すべき問題点〕
しかしながら、重心位置演算方式は位置分解能を高精度
にすることができるが、位置演算を必要とするため応答
速度の点で問題がある。又、A/D変換器を用いてディ
ジタル演算を行うにしても、高速なA/D変換器を使う
必要があり、経済性の点で問題がある。
ディレイ・ライン方式はディレイをもうけて位置を弁別
しているため、原理的に応答速度を上げることはできな
い。
コインシデンス・エンコード方式は多数本のワイヤーで
の位置検出には有利であるが、PMT内部での電子拡が
りが大きい場合には、信号弁別のレベルの設定によって
は多数本のコインシデンスがとれてしまう可能性があ
る。
デュアル・コンパレータ方式は応答速度がROMにより
制限されてしまう。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高速で入
射位置を検出でき、しかも回路構成は簡単で経済性の点
でも優れた光又は放射線入射位置検出装置を提供するこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そのために本発明の光又は放射線入射位置検出装置は、
2次元配列された複数個の検出器と、各検出器同士の出
力を相互比較する第1のコンパレータ群と、各検出器か
らの検出信号、及びスレッシュホールドレベル信号が入
力される第2のコンパレータ群とを備え、検出器出力が
スレッシュホールドレベル以上のときの第1のコンパレ
ータ群出力から入射位置を求めることを特徴とする。
〔作用〕
本発明は、2次元配列された検出器出力の隣同士の出力
を相互比較することにより、出力信号のピークを有する
検出器を検出することにより光又は放射線入射位置を安
価な構成で、超高速で検出することができる。
〔実施例〕
以下、2D−マルチワイヤーPMTを用いた場合の実施
例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明による光又は放射線入射位置検出装置の
検出原理を示す図、第2図は入射位置とコンパレータ出
力の関係を示す図で、Aは電子の分布拡がり分布曲線、
#1〜#9はワイヤーアノード、21〜28はコンパレ
ータである。
図において、図示しないPMTに入射した光はその位置
で光電変換され、増幅され、例えば曲線Aのような電子
拡がりをもってワイヤーに入力する。隣り合ったワイヤ
ーのコンパレータのリファレンス入力を、第2図に示す
ように一方向に決めて比較を行うと、コンパレータ出力
は、図示するように入力信号の電子の拡がりのピークを
もつワイヤー5の前後で変化することが分かる。このよ
うにコンパレータ出力の変化したワイヤー5のところ
が、信号入力位置となる。なお、全てのワイヤーについ
て同時に比較しているため、信号入力から離れたワイヤ
ーのコンパレータ出力はバラつくが、これはスレッシュ
ホールドレベルVにより無効とすればよい。つまり、
有効なコンパレータ出力の変化点を求めることにより入
射位置を検出することができる。
第3図は16×16ワイヤーの2D−マルチワイヤーP
MTを使った場合の本発明による光又は放射線入射位置
検出装置の実施例の回路構成を示す図、第4図は第3図
の場合の信号検出のロジックを説明するための図であ
る。図中、#0〜#15はワイヤーアノード、100〜
115は増幅器、300〜315はスレッシュホールド
信号との比較用コンパレータ、321〜335は隣り同
士の検出器出力の比較用コンパレータ、40はラッチ回
路、501〜514はエクスクルーシブOR回路、60
0〜615はAND回路、70はエンコーダ、80はラ
ッチ回路である。
図において、ワイヤーアノード#0〜#15から得られ
る信号は、増幅器100〜115で増幅した後、コンパ
レータ300〜315で所定レベル以上の場合のみ信号
出力が得られ、ラッチ回路40でラッチされる。また、
コンパレータ321〜335で隣り同士の検出器出力信
号を、図のように一方向に決めて比較し、その出力を同
様にラッチする。
今、第4図に示すような入力があったとすると、コンパ
レータ321〜335からは図のような出力が得られ、
この隣り合う出力同士をエクスクルーシブOR501〜
514で比較し、エクスクルーシブOR出力が「1」と
なる所、即ち、コンパレータ出力が「0」→「1」とな
る箇所を検出する。この場合、ピークの変化点にあるワ
イヤーだけ「1」となり、スレッシュホールド比較出力
とのANDをとってやれば、16本のワイヤーの1本を
選択することができる。そして、スレッシュホールドレ
ベル以上の有効な出力であれば、エンコーダ70でアド
レス信号に変換し、ラッチ回路80で4ビットのXアド
レス信号として出力する。
なお、上記説明ではx方向のみの検出回路を示している
が、y方向も同様であり、本実施例は電子拡がりがワイ
ヤー間を比較していった場合ピークを1つしかもたない
時有効である。
第5図は種々な電子拡がり分布波形を示す図である。
第5図(イ)は、ワイヤーの左端での出力が最も大きい
場合で、第3図に示すような相互比較では、コンパレー
タ出力は全て「1」となり、第5図(ロ)の場合は、ワ
イヤーの右端での出力が最も大きい場合で、コンパレー
タの出力は全て「0」となる。このように、ワイヤーの
端が最も大きい場合には、前述したようなピークの変化
点はあらわれないが、全てが「1」であるか、全てが
「0」であるかにより左端、または右端を入射位置とし
て検出する。この場合、第5図(ロ)の場合は、「0」
を反転して「1」として利用すればよい。
第5図(ハ)は電子拡がりにゆらぎをもつ場合であり、
第5図(ニ)に真のダブルイベントの場合であり、何れ
もエンコーダ70で除外されてしまうことになる。
次に、第5図(ハ)の場合の検出方法について、第6図
〜第7図により説明する。
第6図は電子拡がりにゆらぎをもつ場合の検出方法を示
す原理図である。
ゆらぎの条件として、1つおきのワイヤーを比較してい
ったとき、図の曲線B、Cが得られるが、これらのピー
クがそれぞれ1つである場合、これらのピークの1つを
検出することにより入射位置の検出が可能である。な
お、これ以上のゆらぎも、2つ以上毎のワイヤーを比較
することにより検出可能である。
第7図は1つおきのワイヤーを比較する場合の本発明の
実施例を示す図、第8図は第7図の場合におけるロジッ
タを示す図で、第3図と同一符号は同一内容を示してい
る。なお、341〜354はコンパレータ、401〜4
15はインバータ、421〜434はアンド回路であ
る。
第3図の場合の回路構成との違いは、1つおきのワイヤ
ーにもコンパレータ341〜354を入れて電子拡がり
のゆらぎをほぼ吸収している点である。即ち、第8図
(イ)に示すような電子拡がりである場合、隣同士のワ
イヤー出力を比較するコンパレータ321〜325は、
図示するように(0,0,1,0,1,1,1,1)と
なり、1つおき、即ち偶数番目毎、及び奇数番目毎のコ
ンパレータ341〜354の出力は、それぞれ(0,
0,1,1)、(0,0,0,1,1)となる。したが
って、隣同士のコンパレータ出力をインバータ401〜
414により反転し、反転した出力と、隣のコンパレー
タ出力とのANDをとることにより、AND回路421
〜434の出力は第8図(ロ)に示すようになる。ま
た、1つおきのコンパレータ出力の「0」→「1」に変
化する位置をエクスクルーシブORで検出し、これとA
ND回路422〜433の出力とのANDを、AND回
路701〜712でとり、さらにスレッシュホールド比
較出力とのANDをAND回路600〜615でとるこ
とにより出力「1」となるワイヤーを検出することがで
きる。
このように、第3図の回路構成で行ったようなエクスク
ルーシブORを使っていたのでは、コンパレータの変化
点が沢山出るので、インバータとANDで0→1の変化
点のみ1となるように構成し、1つおきではピークは1
つであるという条件により、エクスクルーシブORを使
用して1つのピークだけ選択する。そして第3図の場合
と同様にスレッシュホールドの処理とエンコードを行
い、入射位置アドレス情報を得ることができる。
第9図、第10図は本発明による光又は放射線入射位置
検出装置の具体的応用例を示す図である。
第9図はモザイクシンチレータと2D−マルチワイヤー
PMTとのを組み合わせの構成を示す図、第10図はモ
ザイクシンチレータとワイヤーが1:1に対応している
ことを示す図である。
図において、xy各ワイヤーの交差点上にそのモザイク
シンチレータアレイを1:1に対応するように置く。2
D−マルチワイヤーPMT内部でのワイヤーへの電子拡
がりは多少のゆらぎあるが、ワイヤー間を比較していっ
た場合信号の入った近傍のワイヤーでは、ピークは1つ
しかもたないことが仮定でき、第3図に示したような回
路構成により入射位置を検出することができる。もし、
電子拡がりの信号ゆらぎが大きく、この仮定が保証され
ない場合は、前述したように隣同士のワイヤーのコンパ
レータに加え、1つおきのワイヤー間にもコンパレータ
を入れることにより、このゆらぎはほぼ吸収できる。こ
れ以上のゆらぎに対しては、さらにワイヤー間のコンパ
レータを増やしていけば吸収できるが、実用上は1つお
きのコンパレータを入れることにより問題なく、ダブル
イベントとして除去できる。
第11図は、アノードワイヤピッチが4mmの位置検出型
PMTに4mmピッチのBGOシンチレータアレイを結合
した検出器(γ線検出器)に本発明の回路構成第3図を
適用して得られた位置弁別結果例を示す図で、γ線入射
位置と位置精度の関係を示している。(但し、X方向の
8ワイヤーのみを使用。) 図において、BGOシンチレータは4mmピッチで配置さ
れているが、同図から分かるように各シンチレータでの
検出の分離が極めて良好になされていることがわかる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、マルチワイヤーの読み出
し回路による検出器、シンチレーションカメラのような
複数個の検出器をもつ検出器等のような複数個の出力を
有する位置検出器において、コンパレータと単純なゲー
トロジックからなる簡単な構成で各ワイヤー(検出器)
への入力信号積分後、超高速(100nsec以内)で位置
検出することができる。なお、空間分解能はワイヤー
(検出器)のピッチと本数に依存する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光又は放射線入射位置検出装置の
検出原理を示す図、第2図は入射位置とコンパレータ出
力の関係を示す図、第3図は16×16ワイヤーの2D
−マルチワイヤーPMTを使った場合の本発明の一実施
例の回路構成を示す図、第4図は第1図の場合の信号検
出のロジックを説明するための図、第5図は種々な電子
拡がり分布波形を示す図、第6図は電子拡がりにゆらぎ
をもつ場合の検出方法を示す原理図、第7図は1つおき
のワイヤー比較を行う場合の本発明の他の実施例の回路
構成を示す図、第8図は第7図の場合におけるロジック
を示す図、第9図、第10図は本発明による光又は放射
線入射位置検出装置の具体的応用例を示す図、第11図
は位置検出型PMTに4mmピッチのBGOシンチレータ
アレイを結合した検出器に本発明の回路を適用して得ら
れた位置弁別結果例を示す図、第12図は重心位置演算
方式による従来の入射位置検出装置を示す図、第13図
はコインシデンス・エンコード方式による従来の入射位
置検出装置を示す図、第14図はデュアルコンパレータ
方式により従来の入射位置検出装置を示す図である。 A……電子の分布拡がり分布曲線、#1〜#9……ワイ
ヤーアノード、21〜28……コンパレータ、#1〜#
15……ワイヤーアノード、100〜115……増幅
器、300〜315……スレッシュホールド信号との比
較用コンパレータ、321〜335……隣り同士の比較
用コンパレータ、40……ラッチ回路、501〜515
……エクスクルーシブOR回路、600〜615……A
ND回路、70……エンコーダ、80……ラッチ回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2次元配列された複数個の検出器と、各検
    出器同士の出力を相互比較する第1のコンパレータ群
    と、各検出器からの検出信号、及びスレッシュホールド
    レベル信号が入力される第2のコンパレータ群とを備
    え、検出器出力がスレッシュホールドレベル以上のとき
    の第1のコンパレータ群出力から入射位置を求めること
    を特徴とする光又は放射線入射位置検出装置。
  2. 【請求項2】前記第1コンパレータ群は、隣同士の検出
    器出力を比較するコンパレータ群からなる特許請求の範
    囲第1項記載の光又は放射線入射位置検出装置。
  3. 【請求項3】前記第1のコンパレータ群は、隣同士の検
    出器出力を比較する第3のコンパレータ群と、1つ以上
    おきの検出器同士の出力を比較する第4のコンパレータ
    群とからなる特許請求の範囲第1項記載の光又は放射線
    入射位置検出装置。
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JPH0623670B2 (ja) * 1989-09-14 1994-03-30 浜松ホトニクス株式会社 光電子増倍管
FR2755815B1 (fr) * 1996-11-08 1998-12-18 Commissariat Energie Atomique Dispositif et procede de determination de la position presumee d'un evenement par rapport a un ensemble de photodetecteurs, et application aux gamma-cameras
JP4178232B2 (ja) * 2003-02-28 2008-11-12 独立行政法人放射線医学総合研究所 入射位置検出装置

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