JPH0691633B2 - 放射線像撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は一次元的或は二次元的な解像力を持つ放射線検
出装置に関する。

ロ．従来の技術 従来Ｘ線透視像等の放射線画像を得る方法として、Ｘ線
フィルムを用いる方法或はイメージインテンシファイア
とテレビカメラを組合わせた方法が用いられて来たが、
近時半導体放射線検出素子を一次元或は二次元的に配列
し、放射線の画像データを画素に分解して取得する方法
が種々提案されるようになってきた（特開昭59−94046
号等）。また放射線検出素子アレーを用いる上記方法に
おいて、被写体の複雑な物質の組成或は密度の分布を表
す放射線像を得るために、エネルギー分析手段を組合わ
せることが提案されている（特開昭60−80746号）。こ
の方法は基本的には第４図に示すような放射線センサ１
と増幅器２とコンパレータ３とカウンタ４とよりなる一
画素分の回路を多数一次元或は二次元に配列するもの
で、一画素分の回路動作は放射線光子を放射線センサで
電気的なパルス信号に変換し、放射線検出パルスとノイ
ズとを弁別するため或はこのパルス信号の高さが放射線
光子のエネルギーと対応しているので、コンパレータ３
によってパルス高さを選別し、選別されたパルスをカウ
ンタで計数することによって特定のエネルギー即ち波長
の放射線を選択的に検出し測定するものである。

ハ．発明が解決しようとする問題点 第４図に示す回路構成は一画素分の回路構成で、高画像
分解能の撮像装置を得ようとすると、第４図のような回
路構成を高密度で集積させる必要がある。例えば一画面
1000×1000個の画素で構成されるようにしようとする
と、一次元アレーであっても、第４図の回路構成を1000
チャンネル並べる必要がある。他方第４図の回路構成は
放射線センサの感度，増幅器を構成しているトランジス
タの特性等が、チャンネル毎にばらついているから、コ
ンパレータに設定する比較電圧はチャンネル毎に適当に
設定しないと実際には存在しない濃淡が画像に現れる等
して、統一性のある高画質の像が得られない。しかるに
一次元アレーでも例えば1000チャンネルもあると、一チ
ャンネル毎に比較電圧を手作業で設定して行くことは莫
大な時間を要し、実際上実施は不可能に近い。

本発明は放射線検出素子アレーを用いる方法における上
述した比較電圧設定の問題を解決して高分解能高画質の
撮像を可能にしようとするものである。

ニ．問題点解決のための手段 第１図に例示したように、放射線センサ1,コンパレータ
3,カウタン４等よりなる一画素分のチャンネルを多数並
べた撮像装置で、コンパレータ３に設定する比較電圧を
CPUによって設定するようにし、CPUではコンパレータ３
に設定する比較電圧を例えば０から次第に上げて行きな
がら一定時間幅におけるカウンタ４の計数出力をディジ
タルコンパレータ９で基準計数値と比較し、両者が一致
或はカウンタ計数が基準計数値以下になる比較電圧を検
出し、この電圧をコンパレータの比較電圧とする動作を
各チャンネル毎に行って行くようにした。

ホ．作 用 第３図ａに示すようにコンパレータ３に設定する比較電
圧を上げて行きながらカウンタ４の一定時間幅内の計数
出力を取出すと、比較電圧が上がるにつれて計数出力は
低下して行く。この計数出力が一定の基準計数値を横切
るときの比較電圧をコンパレータの比較電圧とし、これ
を各チャンネル毎に行っていくので、放射線センサのア
レーに均一照度で放射線を照射し、上述動作を行えば、
各チャンネルの感度に応じて比較レベルが設定され、均
一照度に対して全チャンネルで同じカウンタ計数出力が
得られることになり、各チャンネルの感度のばらつきが
自動的に補正される。

ヘ．実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。１は放射線センサ、
２は増幅器、３はコンパレータ、４はカウンタで、放射
線センサ１に入射した放射線光子は電気的なパルス信号
に変換され、このパルス信号は増幅器２で増幅された後
コンパレータ３でパルス高さによる選別が行われ、選別
されたパルスがカウンタ４で計数される。以上は一画素
分の構成で図は略してあるがこのようなチャンネルが多
数配列されており、カウンタ４で一定時間パルスを計数
することにより、各チャンネル毎のカウンタに夫々の画
像の画像データが得られる。この画像データはマルチプ
レクサ５によって順次読出されてデータメモリ６に格納
される。コンパレータ３に設定される比較電圧はコンデ
ンサＣに充電保持される。

コンピュータCPU、DA変換器７、アナログスイッチ８の
系統は各画素チャンネル毎のコンパレータ３に比較電圧
を設定するための回路で、CPUから各画素チャンネルの
コンパレータに設定すべき比較電圧に対応するディジタ
ルデータが順番に出力され、そのデータがDA変換器７に
よって電圧信号に変換され、アナログスイッチ８を介し
てCPUが順次指定するチャンネルのコンパレータの比較
電圧入力端子に接続されているコンデンサＣに上記電圧
信号が充電保持される。

各チャンネルのコンパレータに設定される比較電圧の決
定は次のようにして行われる。９はディジタルコンパレ
ータで、マルチプレクサ５によって各チャンネルのカウ
ンタ４から読出された計数データを基準計数値と比較
し、カウンタの計数データが基準計数値と一致するか基
準計数値より小さくなると信号を出す。比較電圧設定の
原理は、各チャンネル毎に放射線センサ１に所定の放射
線を入射させ、そのときのカウンタ４の計数出力をディ
ジタルコンパレータで基準計数値と比較しながらCPUの
制御によってコンパレータ３に接続されているコンデン
サＣの充電電圧を上げて行き、カウンタ計数出力が基準
計数値より小さくなったことが検出された所でコンデン
サＣの充電電圧の上昇を停止し、そのときの電圧値のデ
ィジタルコードを電圧メモリ10に記憶させると云う動作
を行うものである。第２図にCPUによる上記動作の一実
施例のフローチャートを示す。動作は時間幅ｔを一動作
単位として進行する。この時間幅は要求される放射線測
定精度によって必要となる計数時間にデータ処理に必要
な一定時間を加えた幅に設定される。撮像装置の受線
面、即ち各画素チャンネルの放射線センサのアレー状配
列面に均一照度で放射線を入射開始させる。こゝで均一
照度と云うのは照度０つまり放射線を入射させない場合
も含む。放射線照射開始後比較電圧設定動作をスタート
させる。CPUは撮像装置のチャンネル番号ｎを１にセッ
ト（イ）する。次にDA変換器７に出力する電圧ｉ（２進
数）を０にする（ロ）。次いでマルチプレクサ５及びア
ナログスイッチ８にチャンネルｎを指定する（ハ）。最
初ｎ＝１である。その後一定時間カウンタ４によりパル
ス計数を行う（ニ）。この一定時間は上述した単位時間
ｔ内に含まれる時間である。計数終了後第ｎチャンネル
のカウンタ計数がディジタルコンパレータ９に入力され
ているから、それを基準計数値と比較（ホ）し、全チャ
ンネルのカウンタをリセットする。比較の結果カウンタ
計数が基準計数より小さいとコンパレータ９から信号が
出力されるので、CPUはこの信号の有無をチェック
（ヘ）し、信号がないとき（NO）は、DA変換器７への電
圧データｉに１を加え（ト）、動作は（ハ）のステップ
に戻って一単位動作を終わる。このようにして単位動作
を繰返す度にDC変換器に出力される電圧データが１ずつ
増加して行くので、コンパレータ３の比較電圧は第３図
ａに示すように階段状に上昇して行く。従って初め放射
線センサから出力される全てのパルスがカウンタで計数
されているが比較電圧の上昇につれてコンパレータ３に
よって低いパルスが次第にカットされるようになり、カ
ウンタの計数出力は第３図ｂのように階段状に低下して
行き、やがてディジタルコンパレータ９に設定してある
基準計数値Ｓより低くなる。そしてカウンタ計数出力が
基準計数値より小さくなった最初の単位動作において第
３図ｃに示す信号がディジタルコンパレータ９から出力
されると、（ヘ）のステップの判定がYESとなり、動作
は（チ）のステップに進み、そのときのDC変換器７へ出
力されている電圧データが電圧メモリ10のｎ番目チャン
ネルに対応するアドレスにメモリせられる。次いでチャ
ンネル番号ｎが最終チャンネルか否か判定（リ）され、
判定がNOのときはチャンネル番号ｎに１を加え（ヌ）て
動作は（ロ）のステップに戻る。このようにして各チャ
ンネル毎に比較電圧のデータが決定されて電圧メモリ10
に格納され、全チャンネルについて比較電圧が決定され
ると（リ）の判定がYESとなり、比較電圧設定動作が終
了する。

撮像を行う場合、CPUは電圧メモリ10内のデータを順次
読出し、アナログスイッチ８を制御して読出した電圧デ
ータをDC変換器７で電圧信号に変換し、対応チャンネル
のコンデンサＣを充電して行く。このようにして全チャ
ンネルに比較電圧を設定した後、被検体の放射線照射を
行い、一定時間カウンタ４で計数を行い、その後マルチ
プレクサ５を操作して各チャネルのカウンタ４の計数値
を順次読出し、データメモリ６に格納して一回の撮像動
作を終る。

放射線像の撮像に当って放射線のエネルギー選別は行わ
ず、ノイズのみを除去したい場合比較電圧の設定は次の
ようにして行う。放射線センサには放射線を入射させ
ず、ディジタルコンパレータ９に設定する基準計数値を
０にする。このようにして前述した比較電圧決定動作を
行わせると、放射線入力が０であるから、この場合コン
パレータ３に入力される信号は放射線センサ及び回路自
身から発せられるノイズだけであり、当初これらのノイ
ズは全てカウンタで計数されるが、コンパレータの比較
電圧が高くなるにつれ計数出力は次第に低下し、遂に０
になる。そのときの比較電圧はコンパレータに入力され
るパルスからノイズレベルのパルスをカットする電圧に
なっており、その電圧のデータが電圧メモリ10に格納さ
れる。

或るエネルギー以上即ち或波長より短波長の放射線だけ
を検出したい場合、半導体放射線センサの出力パルスの
高さが放射線のエネルギーに対応して高くなるので、コ
ンパレータ３に設定される比較電圧も高く設定される必
要がある。この場合放射線源として最も高エネルギーの
放射線を出すラジオアイソトープ例えば241Am（約60Ke
V）を放射線源として撮像装置の受線面を直接照射し、
ディジタルコンパレータ９に設定する基準計数値を０に
しておく。このようにすると各チャンネルのコンパレー
タの比較電圧は上記放射線の検出パルスをもカットする
レベルに設定される。任意のエネルギー以上の放射線を
検出したい場合、上述のようにして決定された比較電圧
に対して比例計算で算出された電圧を比較電圧として用
いればよい。

上述実施例ではコンパレータ３は一定レベル以上のパル
スを通過させるものであるが、その代りにウインドウ型
のコンパレータを用いて或るエネルギー範囲の放射線だ
けを測定するようにすることももちろん可能である。こ
の場合コンパレータに設定する比較電圧は下限レベルを
決めるものと上限レベルを決めるものの２種が必要であ
る。下限レベル用の比較電圧の決定には上述した方式が
そのまゝ使える。上限レベル用の比較電圧は、例えば下
限レベルの比較電圧を決定の上各チャンネルのコンパレ
ータに設定し、カウンタ４の計数出力がディジタルコン
パレータ９に設定した基準計数値ωと一致するか基準計
数値以上になったときディジタルコンパレータ９から信
号を出すようにして、下限レベル比較電圧決定と同様に
して上限レベル比較電圧を一段ずつ上げて行きディジタ
ルコンパレータから信号がでたときの比較電圧信号を上
限レベル用比較電圧のデータとして電圧メモリに格納す
ればよい。

ト．効 果 本発明によれば放射線検出素子のアレーを用いた多チャ
ンネル型の放射線撮像装置で、各チャンネルの感度のば
らつきを補正するための信号が自動的にかつ撮像動作と
同程度の時間で決定されるので、この型の撮像装置では
従来得られなかったような高画質の放射線像の画像デー
タが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置の要部回路図、第２図は
同実施例における比較電圧決定動作のフローチャート、
第３図は上記動作を説明するグラフ、第４図は多チャン
ネル型撮像装置の基本的構成を示すブロック図である。 １……放射線センサ、２……増幅器、３……コンパレー
タ、４……カウンタ、５……マルチプレクサ、６……デ
ータメモリ、７……DA変換器、８……アナログスイッ
チ、９……ディジタルコンパレータ、10……電圧メモ
リ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線センサとそれに後続するコンパレー
   タ，カウンタ等よりなる信号処理回路とで一画素分のチ
   ャンネルを構成し、このようなチャンネルを多数配列し
   た型の放射線像撮像装置において、各チャンネルのコン
   パレータに設定する比較電圧を決定するため、コンパレ
   ータに設定する比較電圧を変化させながらカウンタ計数
   出力を取出し、それを基準値と照合して両者が一致或は
   カウンタ計数出力が基準値を横切るときの比較電圧を検
   出する動作を各チャンネル毎に行う制御手段を設けたこ
   とを特徴とする放射線像撮像装置。