JPS6069580A

JPS6069580A - シンチレ−シヨンカメラ

Info

Publication number: JPS6069580A
Application number: JP17783283A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kumazawa; 熊澤　良彦
Original assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1983-09-26
Publication date: 1985-04-20
Also published as: JPH0430553B2

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】（イ）産業上の利用分野この発明は、アンガー型シンチレーションカメラの改良
に関する。

（ロ）従来技術アンガー型シンチレーションカメラ叱よく知られている
ように、シンチレータに放射線が入射した場合これが吸
収されてシンナレーション光が発生することを利用し、
この光をシンチレータの裏面に多数配列された光電子増
倍管（以下、ＰＭＴと略す）に導き、この８ＰＭＴの１
０カを積分した後重み付は加算回路よりなる位置演算回
路に入力することにより、シンチレーション光の発生位
置を算出して放射性物質の濃度分布像を得るものである
。

通常のアンガー型シンチレーションカメラでは、空間分
解能の向上、空間画歪（または空間的非直線性ともいう
）およびそれに起因する不均一性の改＾、またはパイル
アップの検出などを目的として、各ＰＭＴに対応して非
線形増幅器を使用するようにしている（特公昭５１−２
９８３９゜特公昭５６−５１３１２、特開昭５３−８４
３７８、特開昭５５−４４９９８および特開昭５７−１
６３８８４等の公報参照）。

しかし、通常はＰＭＴの出力を積分する積分時間が一定
のため、低計数率時の空間分解能と高計数率特性とが背
反し、両者が妥協する積分時間を使用する。この関係を
改善する構成として、通常モードでは積分時間を長くし
、低計数率時の高分解能を確保するとともに、高計数率
特性が必要な際は高計数率モードに切り換えて積分時間
を短くする構成が考えられる。

その場合、上記非線形増幅器の非線形効果の位置信号へ
の影響が積分時間に依存するため、積分時間が異なると
空間画歪およびそれに起因する不均一性が変化するとい
う問題が生じる。

もっとも、各ＰＭＴの出力信号が積分された後に非線形
増幅器に入力される構成をとるならば、上記の問題は発
生しないが、通常モードと高計数率モードとで積分時間
を変えるには、各ＰＭＴ毎にアナログスイッチで積分時
間が制御される積分回路を設けるか、または各ＰＭＴ毎
の波形整形回路の波形整形定数を選択切換可能とするこ
とが必要となり、回路が複雑で高価となる（特に前者の
構成では雑音の増大による空間分解能の劣化を伴ない易
い）。また、非線形特性の曲線が滑らかになり難く、ダ
イオードクリップ等のようにダイオードのスレッショル
ド特性を利用した場合には、非線形特性曲線が滑らかと
なるように入力信号を小さくすると温度依存性が著しく
なるという問題も生じる。

そこで、各ＰＭＴの出力信号をまず非線形増幅した後で
屯み付は演算をし、その後で積分を行ない、規格化する
構成が好ましいことになる。しかし、この構成では上記
問題、すなわち積分時間によって空間画歪が変化する問
題が発生する。

特にメモリを用いて空間画歪を補正する機能を付加した
構成（たとえば特公昭５６−１８９１２、特開昭５３−
１２３５８６、特開昭５４−９２３８６、ｔｊよび公表
特ｊ公報昭５６−５０１０２３等を参ＩＫ１）において
は、仮に通常モードで空間画歪が最小となるように補正
係数を記憶しておくとすると、この補正係数を使って積
分時間の短かい高計数イイモード測定を行なった場合、
固有の空間画歪が生じ、不均一な画像となってしまう。

モードによって補正係数を変更すれば上記問題は解決さ
れるが、メモリの容量が倍になり、回路の複雑化とコス
トの大幅な上Ａを生む。

（ハ）目的この発明は、非線形増幅器による非線形増幅機能と積分
時間の切換（すなわちモードの選択）の機能とメモリを
用いた空間画歪の補ｊ［能とを有するシンチレーション
カメラにおいて、筒車な回路を付加するだけで、積分時
間を変えても常に空間画歪およびそれに起因する不均一
性を良好に改善することを目的とする。

（ニ）構成この発明によるシンチレーションカメラは、補正係数メ
モリより読み出された補正係数に基づき定められる補正
量を、選択されたモードに応じて修正することを特徴と
している。

（ホ）実施例ｍ１図において、シンチレータｌの裏面にライトガイド
２を介して多数のＰＭＴ３が配列されており、シンチレ
ータｌに放射線が入用するとこのシンチレータｌのなか
でシンチレーション光が発生し、この光がライトガイド
２を経てＰＭＴ３の各々に導かれる。ＰＭＴ３の各々か
ら生じた電流信号はそれぞれ対応するプリアンプ４で線
形にかつあまり積分されない形で電圧信号に変換され、
対応する非線形増幅器５により非線形に増幅され、Ｘ方
向位置演算回路６１．Ｙ方向位置演算回路６２および加
算回路６３とに入力される。これらの回路６１〜６３の
各々で重み（＝Ｊけ位置演算またζＪ加算され、さらに
電圧電流変換された後に積分回路７１〜７３の各々に入
力されて一定時間積分される。これら積分回路７１〜７
コ３の各出力はタイミング信号Ｈ１によってサンプルホ
ールド回路８１〜８３の各々に取り込まれて保持された
後、除算回路９１．９２でエネルギに関する規格化を受
け、さらにタイミング信号Ｈ２によってサンプルボール
ド回路１２１．１２２の各々に取り込まれて保持され、
位置信号Ｘ　ａ　、　Ｙ　ａが得られる。

これら位置信号Ｘａ、Ｙａは、さらに、Ａ／Ｄスタート
信号信号上ってＡ／Ｄ変換器１３１，１３２の各々でデ
ジタル信号に変換される。このデジタル信号は補正係数
メモリ１４０をアドレスし、名位置に対応する補正ベク
トルｌｉｌが読み出され、この補正ベクトル量はＤ／Ａ
変換器１４１．１４２の各々でアナログ量に変換された
後、増幅器１５１．１５２の各々を通って加算回路１６
１．１６２の各々に送られ、この加算回路１６１．１６
２の各々で上記位置信号Ｘａ、Ｙａにそれぞれ加算され
る。こうして加算回路１６１．１６２より得られる補正
後の位置信号Ｘｃ、Ｙｃは表示装置１７０に入力される
。なお、補正前の位置信号Ｘ　ａ　、　Ｙ　ａを用いて
、直交平行線パターンまたはその他のパターンによるイ
メージを測定したりあるいはフランドイメージを測定し
て不均一性を調べる等により、あらかじめ各位置に関す
る空間的歪ベクトル量をめ、その逆ベクトルである歪補
正ベクトル量を、歪補正前の空間の各位置に関して算出
し、これを補正係数メモリ１４０にあらかじめ記憶させ
ておくものとする。

他方、各プリアンプ４の出力は、加算回路６４にも入力
されて加算された後、電圧電流変換器６５を経て積分回
路７４に送られ、この積分回路７４で一定時間積分され
ることによりエネルギ信号Ｚが得られる。このエネルギ
信号Ｚは波高分析器１００に入力され、この波高分析器
１００においてエネルギ信号Ｚがあらかじめ設定された
所定のコネルキウインド内に入っているか否かが判定さ
才１、入っＣいる場合にはアンプランク信号発生回路１
０　’］を通じてアンプランク信号が発生する。

このアンプランク信号は表示装置１７０に入力され、上
記位置信号Ｘｃ、Ｙｃにより規定される位置に輝点を生
じさせる。

また、加算回路６４の出力は、ディスクリミオータ１１
０において所定のスレッショルドレベルと比較され、こ
のスレッショルドレベルを越えた場合クイミンング回路
１１２に信号が伝達され、このタイミング回路１１２か
ら、積分回路７１〜７４の積分時間を制御する信号１゛
が発生する。なお、モード設定器１１１から出力される
モード信号Ｍがタイミング回路１１２に人力されでおり
、信号′ｒがこのモード信号Ｍにより制御されることに
より、」二記積分時間が選択されたモー１゛に応じＣ長
短２種類に変えられるようになっている。また、波高分
析器１００の出力がこのタイミング回路１１２に入力さ
れるようになってい−（、波高分析器１００から出力信
号が生じた時に上記のタイミング信号Ｈ１、Ｈ２，Ａ／
Ｄスタート信号信号上びアンプランク信号発生回路１０
１に与えるタイミング信号Ｕがそれぞれ出力される。

このモード設定器１１１は、通常モードと高係数率モー
ドとのいずれかを設定するためのもので、操作者により
任意に設定される。このモード設定器１１１から出力さ
れるモード信号Ｍは、補正量修正回路１５０にも送られ
、この補正量修正回路１５０から得られた信号Ｇで増幅
器１５１．１５２の増幅度が変化させられる。

加算回路６４の出力は、さらに、非線形レベル制御回路
１１３にも送られ、上記非線形増ｌ１７Ｊ器５の各々の
非線形特性を制御する非線形レベル制御信号ＮＬを、放
射線入射の各事象毎に適宜変化調整する。このとき、非
線形増幅器５の動作中は信号ＮＬがあまり変化しないこ
とが望ましく、この安定性が得られるように非線形レベ
ル制御回路１１３を工夫してもよいが、図で点線で示す
ように積分回路７４の出力を、加算回路６４の出力にあ
る比率で加えて信号ＮＬを作ることでこの安定性を得る
ようにしてもよい。

つぎに上記のように構成されたシンチレーションカメラ
の動作について説１１する。まず、補正係数メモリ１４
０による補１１日について説明する。一般に、各１’Ｍ
Ｔ３や各プリアンプ４の増幅度は等しく調整され、また
各ＰＭＴ３の感度の方向依存性は小さいので、そのため
各ＰＭＴ３の中心軸上の位置でポットスポットとなるよ
うな、ＰＭＴ配列間隔を空間的基本周波数とする歪が、
シンチレーションカメラ固有の空間的中の主体となって
いる。また、空間分解能を向上させるためライト刀イド
２（およびシンチレータｌ）の厚さを薄くしたり、各Ｉ
）ＭＴ３毎にスレッショルド特性を有する非線形増幅器
５を使用することが従来より行なわれているが、このよ
うに構成すると上記の歪（すなわも各ＰＭＴ上でホット
スボ−／　ｌ・が生じるような歪）が一層強められる性
質がある。そこで、補１１：、係数メモリ１４０に各位
置における補正係数をあらかじめ記憶させておいて、位
置信号Ｘａ、Ｙａでその位置に関する補正係数を読み出
し、これに基づき増幅器１５１，１５２より補正量を出
力させ、この補正量を加算回路１６１．１６２でもとの
位置信号Ｘ　ａ　、　Ｙ　ａに加えるようにして、上記
の歪を補正するようにしている。

しかし、補正係数メモリ１４０にも容量の制限があり、
補正係数のビット精度と補正係数を記憶すべき所定の位
置の数に上限がある。そのため」二記の歪が著しい場合
には補正しきれない事態も生じ、たとえばモアレパター
ンのような不均一性が現われる。特に、通常モードと高
４数率モードとに応じて積分時間を切換える場合には、
その両方についての補正係数を補正係数メモリ１４０に
記憶させておく訳にはいかないので問題である。

そこで、増幅器１５１．１５２の増幅度を補正量修正回
路１５０により選択されたモードに応じて変更し、もと
の位置信号Ｘａ、Ｙａに加えるべき補正量を修正するよ
うにしているのである。

つぎに通常モードと高計数率モードとではどのように歪
が変化するかについて説明を加える。まず、非線形増幅
器５の非線形１キ性がｗＳ２図Ａに示されるようにスレ
ッショルド型になっていて空間分解能が向上するように
構成されている場合について述べる。この場合、スレッ
・ショルドレベルをＩｊｌ　０１１”る信号ＮＩ、がモ
ードによらず一定とすると（この点については後述）、
プリアンプ４と非線形増幅器５の各出力の信号波形はた
とえば第３図への実線（前者）および点ｍ（後者）のよ
うになる。積分時間Ｔがたとえば通常モードで９００１
１３ｅＣ，高計数率モードで５００ｎｓｅｃとすると、
名モーＩζにおける積分後の１１１力特性はｉ３図Ｂの
ようになる。第３図Ｂで点線が非線形増幅器５の出力の
積分値を示しくこの非線形増幅器５を通さない前のプリ
アンプ４の出力の積分値は実線で表わされている）、こ
れから分るように積分時間が長い場合のイメージに比べ
て短い場合のイメージの方力；】・ＭＴ上位置でのホッ
トスポットが減少する方向、またはＩ’ＭＴ上位置でコ
ールドスポｙ　）が生じる方向に空間的中およびそれに
起因する不均一性が変化する。

また、非線形増幅器５の非線形特性を第２図Ｂに示すよ
うな抑圧型とし、空間的中およびそれに起因する不均一
性を改善し、その結果ライトガイド２（およびシンチレ
ータｌ）の厚さを薄くすることができるようになり、空
間分解能も間接的に向上させることができる構成をとっ
た場合、抑圧型特性の折れ曲がりレベルを制御する信号
ＮＬがモードによらず一定とすると、プリアンプ４と非
線形増幅器５の各出力の信号波形はたとえば第４図Ａに
示すようになる（実線がプリアンプ４出力、点線が非線
形増幅器５出力）。前述と同様に各モードにおける非線
形増幅器５の出力の積分後の出力特性は第４図Ｂの点線
で示すようになり（実線は非線形増幅器５を通る前のプ
リアンプ４の積分値を表わす）、上記の場合と同様に積
分時間が長い場合に比べて積分時間が短い場合のイメー
ジの方がＰＭＴ上位置でのホットスポットが減少する方
向、またはＰＭＴ上位置でコールドスポットが生じる方
向に空間的中およびそれに起因する不均一性が変化する
。

なお、第１図の構成ではノ１線形レベル制御信号ＮＬが
１１Ｖ４であるが、複数の場合でも同様である。ずなわ
ぢ第３図や第４図を用いて説ｌＪＪ　Ｌだ変ｆ１１は、
第２図Ｃに示すように折れ曲がりレベルを２情景り持つ
場合や、第２図りに示すようにスレッショルド特性ど抑
圧４、ν性との両方を持つ場合、またはスレッショルド
や折れ曲がりが連続的に滑らかな場合でも、同様に生じ
る。

ところで、制御信号ＮＬは、第１図の構成でｔ」、非線
形レベル制御回路１１３の入力として、加算回路ｆ３４
の出力の他に積分回路７４の出力を加えるか１１？かに
かかわらず、一定と見なせる。たとえば、　’［＝　９
００　ｎ５ｅｃ　（７）−Ｅ−一ドの場合でもＴ＝　５
００　＋１ｓｅｐのモードの場合でも、積分開始から５
００　ｎ５ｅｃ以内の間では、加算回路６４の出力はも
らろん積分回路７４の出力さえ、同じ信号となる。ただ
し、５００　ｎ５ｅｃ以隆は一１’−５００１１ｓｅｃ
の千−ドの場合積分回路７４の出力が一定となるがｒ＝
９００ｎｓｅｃのモードの場合積分回路７４の出力がさ
らに増大していく。そのため高計数率モードのときは通
常モードのときより制御信号ＮＬが多少小さくなるとも
、−ｒえるが、はとんど一定と見なすことができる。な
お、たとえば非線形増幅器５の前に遅延回路を設け、か
つ積分回路７４の積分動作だけは他の積分回路７１〜７
３より先行して行なうよう構成した場合、積分回路７４
の出力が高計数率モードのときに通常モードのときより
多少小さくなり、仮に積分回路７４の出力を非線形レベ
ル制御回路１１３に入力する構成をとるとすれば、制御
信号ＮＬがモードについて一定でなくなる。しかし、こ
の構成では、高計数率モードのときは通常モードのどき
に比べてスレッショルドレベルや折れ曲がりレベルが低
くなるため、Ｐ　Ｍ　ＴＪ−のホットスポット向または
Ｐ　Ｍ　Ｔ　ｌにコールドスポットが生じる方向の変化
が、さらに顕著になるだけであって、木質的傾向は」−
記と同様で変わらない。

結局、」−記の各場合ではいずれも、高５１数率モード
のときは、通常モードのときに比べてＰＭＴ」−のホッ
トスポットが減少する方向またはＰＭＴＪ−に１−ルド
スボットが生しる方向に変化するので、高１；Ｉ数率モ
ードのとき増幅器１５１，１５２の増ｌｌｑ．を度を減
少（または符号の反転も含む）させて、？ｌｌｉ　＋［
星を少なく（または符号を変える）ようにすればよいこ
とになる。

すなＬ）も、非線形増幅器５がスレッショルド特性のみ
を有しく第２図へ彷照）、名ＰＭＴａ上にポン１スポツ
トが生しる構成とした場合（このとき、ラ−（　トガイ
ド２等を薄くシライトガイド２内にマスクを配置しであ
る程度ＰＭ．Ｔ３にのホラトスボンＩが軽減されるよう
な構成を伺加してもよい）、通常モードに関し一Ｃ最適
の補ｌ係数をメモリ１４（）内に記憶させておき、高．
ｉＩ数数千モードとき（」、増幅器１５１，１５２の増
幅度を減少（またば符号の反転も含む）させるよう構成
することにｊ゛す、高計数率モードに関しても空間画歪
、Ｊ５よひ（く均一性の良好な改善が可能となる。

あるいは、ライト刀イド２等を充分に薄くし、非線形増
幅器５に抑圧特性を持たせる（第２図Ｂ．Ｃ参照。なお
、第２図りのようにこの抑圧特性に加えてスレッショル
ド特性を備えていてもよい。）ようにして各ＰＭＴａ上
のホットスポットがある程度軽減されるように構成した
場合、」二記と同様に、通常モードに関して最適の補正
係数をメモリ１４０内に記憶させておき、高計数率モー
ドのときは、増幅器１５１．１５２の増幅度を減少（ま
たは符号の反転も含む）させるよう構成することにより
、高計数率モードに関しても空間画歪および不均一性の
良好な改善がｉｔ（能となる。

なお、第１図では詳細なタイミングに関しては省略した
が、それぞれ適当なタイミングで動作するよう構成され
ているものとし、また本発明の趣旨を変えない範囲で種
々の回路構成の変更かり能である。たとえば、非線形増
幅器５がプリアンプ４に組み込まれた構成も可能である
。また、非線形増幅器５の特性を放射線入射の各１１１
−象毎にエネルギ信号に関係する信号（たとえば加算回
路６４の出力や積分回路７４の出力）の代りに波高分析
器１００のエネルギウィンドレベルに応じて変化するよ
うな構成の場合にも適用できる。さらに、油止係数メモ
リ１４０の部分に、補間計算手段をｆＩｉｌえさせたり
、乱数の加減算を含む等の構成や、位置付−３Ｘ、ａ、
Ｙａと補正量、の加算や補止量の修＋Ｅがデジタル計算
で行なわれる構成、Ｄ／Ａ変換器１４１，１４２自身が
乗算型で増幅器１５１゜１５２の機能を兼ね備える構成
、エネルギ信号のｆ）シ置依、ｆｆ性に起因する不均一
性を補正する機能を付加した構成、等々の構成が可能で
ある。また、４ｈ分時間すなわちモードの種類が２種類
よりも多い構成もｉｆ）能である。

（へ）効果この発ＩＪＩによるシンチレーションカメラでは、補Ｉ
Ｌ係数メ士りより読み出された捕１三係数に基づき定め
られる補正量を選択されたモードに応じて修正するＪ：
うにしているため、簡単な回路構成の伺加だＩ）で、低
計数率用の積分時間が長く空間分解能が高い通常モード
と、積分時間が短くて計数率特性が高い高計数率モード
との何れの場合でも、空間画歪およびそれに起因する不
均一性を良好に改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図Ａ、
、Ｂ、Ｃ，Ｄは第１図の非線形増幅器５の入出力特性例
を示すグラフ、第３図Ａ、Ｂは非線形増幅器５の特性が
スレッショルド型の場合に関するもので、第３図Ａはプ
リアンプ４および非線形増幅器５の各出力波形を表わす
グラフ、第３図ＢはＰＭＴ３の出力に対するプリアンプ
４および非線形増幅器５の各出力の積分値の関係を表わ
すグラフ、第４図Ａ、Ｂは非線形増幅器５の特性が抑圧
型の場合に関するもので、第４図Ａはプリアンプ４およ
び非線形増幅器５の各出力波形を表わすグラフ、ｆ５４
図ＢはＰＭＴ３の出力に対するプリアンプ４および非線
形増幅器５の各出力の積分値の関係を表わすグラフであ
る。ｌ・・・シンチレータ　２・・・ライトカイト３・・・
ＰＭＴ　４川プリアンプ５・・・非線形増幅器６１・・・Ｘ方向位置演算回路６２・・・Ｙ方向位置演算回路６３．６４．１６１．１（３２・・・加算回路６５・・
パ屯ハ’、’ｉ［ｉ流変換器　７１〜７４・・・積分回
路８１〜８：Ｓ、１２１．１２２・・・サンプルホール
ド９１．９２・・・除算回路　回路ｉｏｏ・・・波高分析器ｌｏｔ・・・−）“ンブランク信号発生回路１１０・・
・ディスクリミネータ１１１・・・十−ド設定器１１２・・・タイミング回路１１３・・・Ｊ１線形レベル制御回路１３１．１３２・・・Ａ／Ｄ変換器１４０・・・ｈ１目［係数メモリ１４１、【４２・・・Ｄ／Ａ変換器１５０・・・ｈｌｉ　ｉＥ量修正回路１５１、【５２・・・増幅器　１７０・・・表示装置出
願人　株式会社島律製作所浮２劇Ａ茅２区（Ｃ）力＄２ｒｄｆｒか１１１フがリレベ市答３目Ａ− ＰＨＴ川ノ用滲ｑ肩

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シンチレータと、このシンチレータの裏面に４夕
９される多数の光電子増倍管と、これらの光電子増倍管
の各出力をそれぞれ非線形増幅する非線形増幅器と、こ
れら非線形増幅器の各出力の重みイ＝Ｊけ加算および積
分によりシンチレーション光の位置をめる位置演算回路
と、各位置イσに補正係数があらかじめ記憶させられて
いる補正係数メモリと、］−、記位置演算回路によって
得られた位置上′−５により上記補正係数メモリから読
み出される補Ｊ■二係数に基づき補正量を定めこの補正
量を」−記の位置信号に作用させて補正する補止回路と
、」−配積分時間を少なくとも２ｓ類のいずれかに選択
できるモード設定器と、このモード設定器で設定ｙれた
モーｉ−に応じて」−記の補ＩＥ量を修正する修正回路
と、上記光電子増倍管の出力を全て加評することにより
エネルギ信号を得る加算回路と、このエネルギ信号の波
高があらかじめ設定されたエネルギウィンド内に入って
いるか否かを判別し入っているときにアンプランク信号
を発生する波高分析器と、上記補正後の位置信号と上記
アンプランク信号とが入力されアンプランク信号が入力
されたときに上記補ＪＥ後の位置信号により規定される
位置にドツトを表示する表示装置とを有するシンチレー
ションカメラ。