JPS5920153A - 電流計測装置 - 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】 本発明は、Ｘ線ＣＴ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ　Ｔ
ｏｍｏｇｒａｐｈ）’）装置において使用する電流計測
装置に関するものである。

Ｘ線ＣＴ装置においては、被検体へＸ線を照射しその゛
透過Ｘ線を多数の電離箱で検知し、その信号に基づき被
検体に関する投影データを得るように構成している。こ
の場合、多チャ／ネルの電離箱から出力される透過Ｘ線
量に比例した電流をそれぞれ計測するために多点電流計
測装置が、Ｘ線ＣＴ装置に備えられている。

Ｘ線ＣＴ装置における一般的な電流計測装置は、まず電
離箱よ＃）得られる透過Ｘ線ｉに応じた信号電流を各チ
ャンネルに設けたコンデンサで積分し電流・電圧変換を
行なう。そして、この各チャンネルのコンデンサ電圧を
サンプリングスイッチにより順次選択して、次段の増幅
器により適切な値に増幅した後、Ａ−Ｄ変換器にてアナ
ログ信号をデジタル信号へ変換する。このデジタル化さ
れた各チャンネルの信号電流は、その後、メモリに格納
され、投影データとして使用される。

一方、上述で得たコンデンサの電圧値には、信号電流の
ほかに漏れ電流などの誤差要素（以下オフセットと総称
する）も含まれており、高精度の計測を行なうためには
、これらのオフセットを除去するように補正する必要が
ある。そこで、各チャンネルごとのオフセットのみを測
定し、１オフセツトを含む信号電流の測定値”からこの
第２吃ットを減算する補正を行なっている。

このような電流計測装置においては、上述したようにイ
ｇ号電流に基づく電圧をＡ−Ｄ変換器によりデジタル信
号へ変換しているが、このＡ−Ｄ変換器には、原理的に
１デジツトの誤差（以下、量子化誤差と言う）がある。

すなわち、Ａ・Ｄ変換器におけるＬＳＢ　（Ｌｅａｓｔ
　５１ｇｎ１ｆｉｃａｎｔ　Ｂｉｔ　）　ｎ不確実なも
のである。そして、この量子化誤差は常に生じているも
のであるため入力信号レベルが小さい場合には、量子化
誤差の占める割合が大きくなり誤差として無視できない
ものとなる。

本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、Ａ−
Ｄ変換器の量子化誤差を軽減した電流計測装置を提供し
ようとするものである。

本発明を要約すれば、Ａ・Ｄ変換器の前段へレンジ手段
と、これを制御するレンジ制御回路とを設けることによ
り、Ａ−Ｄ変換器の動作点（入出力レベル）を高く保つ
ようにして、信号電流が小さい場合でも、Ａ−Ｄ変換器
の入出力に従来のものと比べて高くなるようにしている
。従って、デジタル出力中に占めるＬＳＢの比率は小さ
くなるので、量子化誤差も小さくすることができる。そ
してレンジ切換えによるＡ−Ｄ変換器出力の不連続性を
補正する演算器を設けてリニアな信号電流・デジタル変
換を行なうようにしたものである。

以下図面に基づいて本発明を説明する。

腑１図は、本発明に係る電流計測装置の１構成例を示す
図である。第１図において、１に１チャンネル分の信号
電流源を表わし、前記した電離箱における１検出隔室で
検出されｆｃＸ線量に対応する電流が流れる。なお、Ｘ
線ＣＴ装置で使用する電流計測装置は、多チャンネルに
わたる′電流を計測するものであるが、本発明をわかり
易く説明するため、第１図では、１チャンネル分のみの
場合を描いたものでちる。３は信号電流を電圧に変換す
る電流・電圧変換器であり、通常コンデンサが用いられ
る。５は可変ゲイン増幅器（以下、単に増幅器と略す）
であり、例えば増幅器の帰還抵抗の大きさを適宜切り換
えて増幅度を可変できるようにしたレンジ手段としての
槻能を有するものである。７はコンパレータを表わし、
電流・電圧変換器３の出力と所定の電圧レベルとを比較
して信号を出力するものである。９はコンパレータ７か
らの信号を導入し増幅器５の増幅度を定める、すなわち
測定レンジを定めるレンジ制御回路である。

１１は増幅器５の出力を導入しデジタル信号へ変換する
Ａ−Ｄ変換器である。１３と１５はメモリであり、例え
ばメモリ１３には上述したオフセットが格納され、メモ
リ１５にはオフセットを含む信号′は流側定値が格納さ
れる６　１７に減算器であり、メモリ１３と１５の内容
全項り出して減ｐ：するものである。すなわち、オフセ
ット全会むイｇ号’、ｌｉ流の測定直からオフセットを
減算するためのものである。１９は演算器であり、減算
器１７の出力とレンジ制ｉ卸回路の出力と會演算するこ
とにより、１ｇ号電流の大きさに対応したリニアな（レ
ンジｇＪ挾えによる不連続特性ではない）デジタルデー
タを得るンでめのものである。

以ド、第１図の動作を詳細に説明する。

なお、第２図は１ｇ号′−流とこれのデジタル変換値と
の関係を示す図であり、本出願に係る電流計測装置で得
ようとしているものでおる。また第３図は、本発明の要
点を親切するための図であり信号電流とＡ−Ｄ変換器１
１の出力との関係を表わす図である。

まず、第１図において、信号電流源１がら電流が電流・
電圧変換器３へ流入し電圧に変換される。

この電圧は、増幅器５で適宜増幅され、Ａ−Ｄ変換器１
１によシデジタル値に変換される。Ａ−Ｄ変換器１１の
最大定格出力値を第２図に示す如くＡｍとすると、この
人ｍの最小ビット（ＬＳＢ）ｆｄ不確実な値である。一
方、第２図に示すように、信号電流が小さい場合（Ｉ、
）のＡ−Ｄ変換器１１の出力′（ｌｌ−Ａ、　　とすれ
ば、このＡ１　のＬＳＢも不確実な値であり、しかもこ
の人、は小さいのでＡ。

中に占めるＬＳＢの割合は高くなり、電流の測定精度は
悪くなる。

しかしながら本発明においては、以下の手段により小信
号電流時の量子化誤差を軽減しているうすなわち、増幅
器５によ多信号電流に基づく宴王を増幅して、Ａ−Ｄ変
換器１１の入力レベルを高くしている。この場合の動作
を第３図を用いて説明すると、例えば信号電流がＩ、　
、　Ｉ２．　Ｉ３．　Ｉ４　　の場合にＡ−Ｄ変換器１
１の出力が定格値Ａｍとなるような電圧値を増幅器５か
らＡ−Ｄ変換器１１へ加える。言い換えると、信号電流
がＯ〜■、までに、第３図のａ、ＶＣ示す傾きの電圧を
増幅器５からＡ−Ｄ変換器１１へ加える。そして、電流
工。

の時点でＡ−Ｄ変換器１１の出力が定格値Ａｍとなるの
で、この電流１１　に相当する電圧をコンパレータ７で
検出し、レンジ制御回路９によジ増幅器５のレンジを切
り換えて傾きａ２の増幅度とする。以下、同様に、Ａ−
Ｄ変換器１１の出力が定格値Ａｍとなる時点にて増幅器
５のレンジを切り換える。

このように増幅器５からの電圧を高いレベルに保ってい
るので、Ａ・Ｄ変換器１１での量子化誤差は軽減される
。これ全具体例で述べると、例えば、Ａｍ＝　４　Ａ、
であるとすれば、信号電流０〜Ｉ。

の佃゛子化誤差は従来のものと比較して％となる。

一方、このようにして、増幅器５のゲインを適宜切換え
たことによりＡ−Ｄ変換器１１の出力と信号電流の関係
は、第３図に示すような鋸波状のものとなる。しかしな
がら、電流計測装置で得たい特性は、第３図の特性でな
く、信号電流値に比例したデジタル量、すなわち、第２
図のような特性である。

第１図の装置では、レンジ制御回路からの信号を利用し
て、第２図の特性へ変換している。たとえば減算器１７
の出方が第３図のａｌ　の部分であるときは、この時の
レンジに対応して、４で割算を行なう（Ａｍ＝４Ａ、で
あると仮定）。以下、同様にして、各レンジに対応した
係数でその時の減算器１７からの値を除算することによ
り第２図のような特性のデータを得ることができる。

なお、第１図では、１チャンネル分のみの例で説明した
が、多チャ／ネルの場合は、信号電流源１と電流・電圧
変換器３のベアからなる多数の回路の各電圧をマルチプ
レクサで順次選択する工うに構成したものとなる。

甘た、各信号を流１１　、’２−１ｓ、Ｉ４　　のレン
ジ切換点付近で入力信号が変化した場合、レンジ切換え
の動作が激しく生ずることを防ぐ意味から、第３図に示
すような、ヒステリシス特性を装置に持たせることもで
きる。

まに１第１図では、増幅器にレンジ機能を持たせるよう
に説明したが、これを増幅器とレンジ切換手段の２つに
別構成しても本発明は成立する。

以上の説明のように、本発明によれば、Ａ・Ｄ変換器の
量子化誤差を軽減することができ高精度な電流測定を行
なうことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電流計測装置の１構成例を示す図
、第２図は信号電流とデジタル変換値との関係を示す図
、第３図は本発明の要点であるレンジ切換え動作を説明
するための図である。 １・・・信号電流源、３・・・電流・電圧変換器、５・
・・増幅器、７・・・コンパレータ、９・・・し／ジ制
御回路、１１・・・Ａ−Ｄ変換器、１３．１５・・・メ
モリ、１７・・減算器、１９・・・演算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１Ｘ線ＣＴ装置における透過Ｘ線量に応じ比信号電
   流を測定する装置において、 Ａ−Ｄ変換器と、このＡ−Ｄ変換器の前段へ設けたレン
   ジ手段と、このレンジ手段を制御するレンジ制御回路と
   、前記Ａ−Ｄ変換器の出力に基づく信号と前記レンジ制
   御回路の出力に基づく信号とを導入して補正演算をする
   演算器（１９）とを備えた電流計測装置。