JPS63148186A

JPS63148186A - 光又は放射線入射位置検出装置

Info

Publication number: JPS63148186A
Application number: JP61295669A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamashita; 貴司山下; Keiji Shimizu; 啓司清水; Tomohide Omura; 知秀大村
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Research Development Corp of Japan
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1986-12-11
Filing date: 1986-12-11
Publication date: 1988-06-21
Also published as: JPH0520709B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は光又は放射線入射位置検出装置に係わり、特に
回路構成が簡単で安価であり、高速に最適位置を演算し
て求めることが可能な光又は放射線入射位置検出装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、マルチワイヤ読み出し回路による検出器等のよう
な複数個の出力を有する位置検出器や、シンチレーショ
ンカメラのように複雑個の検出器を用いてこれらの出力
から位置演算を行う装置においては、通常アナログ回路
による位置演算が行われており、例えば遅延線を用いる
方法や、抵抗マトリックスによる方法等が用いられてい
る。

第６図はこのような従来のシンチレーションカメラを示
す図で、同図（Ａ）はフォトマルチプライヤ（ＰＭＴ）
の２次元配置を示す回、同図（Ｂ）はシンチレーション
カメラの構造を示す図、同図（Ｃ）は位置演算回路を示
す図である。図中、４１は患者、４２はコリメータ、４
３はシンチレータ、４４はライトガイド、４５はＰＭＴ
、４６は位置演算回路、４７はプリアンプ、４８．４９
は重み付は演算回路、５ｏは演算回路、５１．５２．５
３は増幅器、５４．５５．５６はパルス伸長回路、５７
は演算回路、５８はシグナルチャンネルアナライザ、５
９は輝度変調回路、６ｏはＣＲＴである。

第６図（Ｂ）において、患者からの放射線によりコリメ
ータ４２を介してシンチレータ４３のある位置でシンチ
レーション光が生ずると、このシンナレーション光をラ
イトガイド４４を通して幾つかのＰＭＴ４５で受け、位
置演算回路４６により発光位置に相当するＸ、Ｙ座標の
信号と、エネルギー値を表すＺ信号を形成する。

第６図（Ｃ）により位置演算について説明すると、各Ｐ
ＭＴ４５からの出力は、各ＰＭＴ出力に対する重み付け
が逆の関係になっている重み付は演算回路４８．４９に
加えられると共に、各ＰＭＴ出力に対する重み付けをし
ない演算回路５ｏに加えられる。各演算回路の出力は増
幅器５１．５２．５３を介してパルス伸長回路５４．５
５．５６に加えられる０重み付けが逆の関係にある出力
ｘ”、ｘ−及びエネルギー値を表すＺ信号を演算回路５
７に加え、ここで（Ｘ”−Ｘ−’）／Ｚの演算を行う、
この演算において、ＸｏからＸ−を差し引くことにより
中心を０として左右逆符号の重み付けを行い、Ｘ方向に
対する位置信号を算出することができる。またＺ信号で
＃、Ｘすることにより、視野内におけるＺ信号の統計的
な揺らぎに起因する視野周辺での解像度の低下を防止す
ると共に、エネルギーの大きさの違いにより像の位置が
変化しないようにする。同様にＹ方向に対する位置信号
も算出する。これらＸ、Ｙ信号をＣＲＴ６０のＸ、Ｙ軸
に加え、Ｚ信号で輝度変調することによりシンチレーシ
ョン光が生じた場合に、その発光位置を表示することが
できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでこのようなアナログ位置演算は、温度に対する
安定性が低く、演算速度は遅く、調整が繁雑であると共
に、位置歪の補正が難しいなどの欠点がある。

そこで、このようなアナログ回路による位置演算をディ
ジタル化することが考えられるが、このディジタル化の
方法としては次のようなものが考えられる。

■名入力信号を直ちにＡ／Ｄ変換し、これらのディジタ
ル信号からディジタル位置演算を行う。

■重みを付加したアナログ加算後、これらをＡ／Ｄ変換
し、除算をディジタル演算処理によって行う。

■重み付は加算、除算のアナログ演算後のアナログ位置
信号をＡ／Ｄ変換し、ディジタル化する。

以上のディジタル化後、メモリーに記憶したり、ディス
プレイに表示するが、このようなディジタル化の方法は
、次のような欠点がある。

■の方法においては、複数個の検出器に対して全てにＡ
／Ｄ変換器を設置するため、回路構成量が増加してさら
に高価となり、また、Ａ／Ｄ変換後のディジタル情ａｔ
が膨大となり、リアルタイム処理するためには膨大なメ
モリＩＣ等が必要となる。

■、■の方法においては、アナログ演算回路を一部に有
するため、前述したアナログ回路の欠点を一部に存し、
特に、位置歪の補正を行うためには複雑な回路を付加す
る必要がある。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、高速位置
演算が可能であり、温度安定性に優れ、回路構成が簡単
で調整が容易であり、安価な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、
複数個の検出器と、各検出器からのアナログ信号が入力
され、１つの群においては１つのスレッショールドレベ
ルを有し、各群が異なるスレッショールドレベルを有す
る複数のコンパレータ群と、各コンパレータ群出力が入
力され、該入力を位置信号へ変換する変換テーブルを備
えたメモリとからなることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の光又は放射線入射位置検出装置は、複数個の検
出器からのアナログ入力信号を、異なるスレッショール
ドレベルを有する各コンパレータ群に加えてディジタル
信号に変換し、これらをあらかじめメモリ中に設定した
変換テーブルによって位置信号に変換することにより、
高速位置演算を可能にし、温度安定性に優れ、回路構成
が簡単で安価であると共に調整も容易にすることができ
る。

〔実施例〕

以下、実施例を図面に基づき説明する。

本発明における光又は放射線入射位置検出原理を第１図
により説明する。

図において、１〜７はワイアーアノードで、光、又はγ
線入射位置（検出すべき信号入力位置）を中心として、
信号は図の破線８で示される分布で各アノードに分配さ
れる。

これに対して２個以上のスレッショールドレベル（闇値
レベル）Ｌｌ、Ｌ２を設定し、これを各信号レベルが越
えるか否かによりｒｌＪ、ｒＯＪの２値のディジタル信
号Ｐ１、Ｐ２を得る。これらの２値信号の組合せを判別
することにより、入射位置を演算する。演算方法として
は、のように重心計算を行う方法、あるいは、２４ａ信
号の組合せをメモリー中に作成したテーブルによりデコ
ードする方法等があり、これらを適宜適用すればよい。

このように、アナログ入力信号が所定のスレッショール
ドレベルを越えるか否かにより「１」又はｒＯＪのデジ
タル出力を得るようにしているので、Ａ／Ｄ変換器を使
用する場合に比して情報量（ビット数）を大幅に少なく
してアナログ人力信号に対するディジタル信号を得るこ
とができる。

また、スレッショールドレベルを２種類又はそれ以上に
設定して得られたディジタル信号を組み合わせることに
より、信号のピーク位置の算出精度がより向上し、入射
位置を高精度に求めることが可能となる。

第１図に示したものは、マルチワイアアノード検出器に
対して本発明を適用したが、各ワイアアノードに代えて
単体の検出器出力、例えば第６図のシンチレーシせンカ
メラにおける各ＰＭＴ出力等に適用することも勿論可能
である。

第２図は本発明による光又は放射線入射位置検出装置の
回路構成を示す図で、１１．〜１１、はワイアアノード
、１２．〜１２．ｌは増幅器、１３１〜１３．．１４．
〜１４．はコンパレータ、１５．１６．１７はＲＯＭで
ある。

図に示す演算回路では、各アノード１１、〜１１１、か
らの信号は、増巾後、それぞれに対応して設置された２
つのコンパレータ群１３１〜１３．ｌ、１４．〜１４Ｌ
ｌに導かれる。この時、２つのコンパレータ群は、異な
ったスレッショールドレベＪＬｚＶ１　、Ｖｔ　　（第
１図のＬｌ、Ｌ２に相当）が与えられている。各コンパ
レータ出力は、それぞれＲＯＭ１５．１６に導かれる。

このＲＯＭ内にはあらかじめ、それぞれのスレッショー
ルドレベルで得られた各コンパレータ出力の組み合わせ
を入射位置情報に変換するための変換テーブルが設定さ
れており、このテーブル変換により、入射位置アドレス
情報が得られる。そしてＲＯＭ１５．１６の出力をＲＯ
Ｍ１７に人力することにより、例えば前述の重心計算等
によるさらに精度のよい計算された位置情報に変換され
る。

本発明の回路構成による演算結果を第３図（Ａ）に示し
、比較のためスレッショールドレベルを１種類とした時
の結果を第３図（Ｂ）に示す。

この図から、２種のスレッショールドを設定した場合、
入射位置と演算結果が良好な直線性を示すことが分かる
。

第４図は本発明を二次元位置演算に拡張した実施例を示
し、第２図の回路構成をＸ方向、Ｙ方向に対して設けた
ものであり、第１図と同一番号は同一内容を示している
。図中、１１．’〜１１、′はワイアアノード、１２．
′〜１２、゛は増幅器、１３１′〜１３，１′、１４１
゛〜１４７′はコンパレータ、１５′、１６゛、１７゛
はＲＯＭである。

図において、Ｘ方向、Ｙ方向の各回路の動作は第２図の
場合と同様である。検出器のもつ位置歪みは、例えばＸ
方向に関してはＹ方向の位置が変わると歪み方も異なっ
てくるが、本実施例においては、座標（Ｘ、Ｙ）の位置
演算において、Ｘ方向の位置演算にＹ方向の位置情報を
、Ｙ方向の位置演算にＸ方向の位置情報をそれぞれ加え
ることによりそれぞれの方向の位置歪を補正し、二次元
的に最適な位置演算を実施することができる。

なお、前述の実施例においてはスレソシッールドレベル
を２種類としたが、これ以上のレベル数を設定してもよ
く、またコンパレータ出力からアドレス情報へ変換する
ための変換テーブルはＲＯＭに設定するようにしたが、
ＲＡＭ等他の形式の記憶手段を利用してもよいことは勿
論である。

第５図はアノードワイヤピッチが４ｍの位置検出型ＰＭ
Ｔに３．５ｆｉピツチのＢＧＯシンチレータアレイを結
合した検出器（γ線検出器）に本発明の回路を適用して
得られた位置弁別結果例を示す図で、同図（Ａ）はＴ線
入対位置と検出頻度の関係を示す図、同図（Ｂ）は検出
器の概略構成を示す図である０図中、２１〜２９はＢＧ
Ｏシンチレータ、３０は位置検出ＰＭＴ、３１は位置演
算回路である。

図において、ＢＧＯシンチレータは３．５ｆｌピツチで
配置されているが、同図（Ａ）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
ことが分かる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、Ａ／Ｄ変換器を用いるこ
と無く、簡便にディジタル的に位置演算することができ
るので、位置演算を高速で行うことができると共に、温
度安定性に優れた位置演算回路を得ることができる。ま
た、ディジタル変換後の信号量（ビット数）が少ないた
め、少数個のメモリにより、リアルタイムで位置演算が
可能となり、回路構成が簡単で安価となると共に、調整
も容易となる。更に二次元に拡張した時、直交する位置
座標の情報を各方向で利用することにより、位置歪を補
正することができ、二次元的に最適な位置演算を行うこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光又は放射線入射位置検出原理を説明
するための図、第２図は本発明の光又は放射線入射位置
検出装置の回路例を示す図、第３図（Ａ）は本発明によ
る検出結果を示す図、第３図（Ｂ）はスレッシュホール
ドレベルが１種類のときの検出結果を示す図、第４図は
２次元に拡張した本発明による光又は放射線入射位置検
出装置の回路例を示す図、第５図は位置検出型ＰＭＴに
３ｍｍ巾の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６図は従来のシンチレーションカメラによる位
置検出を示す図で、同図（Ａ）はＰＭＴの配置を示す図
、同図（Ｂ）はシンチレーションカメラの構造を示す図
、同図（Ｃ）は位置演算回路を示す図である。１〜７、ＬＬｔ〜１１．．１１１’〜１１，１　′・・
・ワイアアノード、１２１〜１２，１．１２１’〜１２
、、′・・・増幅器、１３．〜１３．．１３＋　　’〜
１３１１　′、１４．〜１４１１，１４１’〜１４゜′
・・・コンパレータ、１５．１５′、１６．１６′、１
７．１７′・・・メモリ、２１〜２９・・・ＢＧＯシン
チレータ、３０・・・位置検出ＰＭＴ、３１・・・位置
演算回路。出　願　人　　　　浜松ホトニクス株式会社（外１名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数個の検出器と、各検出器からのアナログ信号
が入力され、１つの群においては１つのスレッショール
ドレベルを有し、各群が異なるスレッショールドレベル
を有する複数のコンパレータ群と、各コンパレータ群出
力が入力され、該入力を位置信号へ変換する変換テーブ
ルを備えたメモリとからなる光又は放射線入射位置検出
装置。
（２）前記複数のコンパレータ群は、Ｘ方向、Ｙ方向に
対して設けられ、それぞれの出力を変換して得られたＸ
方向、Ｙ方向の位置情報を、互いに他の方向の位置歪補
正用に利用することを特徴とす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。