(57)【要約】      （修正有）【課題】入力エネルギーを計測する装置において、ＬＳＩの実装面積を削減すると同時に装置を小型化できる計測回路及びそれを用いた計測装置を提供する。【解決手段】入力エネルギーを電気信号に変換する検出素子群１９と、前記電気信号を波形整形して入力波形が設定した閾値を超えたことを示すトリガ信号を生成すると共にピークの波高値を保持するアナログ信号処理回路３９と、前記波高値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５０と、アナログ信号処理回路３９とＡ／Ｄ変換器５０を制御して入力位置と波高値を取得してデータを送出するデジタル信号処理回路７９とで構成する。前記検出素子群１９は、検出範囲をマトリクス状に分割して、互いに直交して延びるＸ軸検出信号１７とＹ軸検出信号１８が出力されるマイクロストリップ型検出素子群とし、アナログＬＳＩ及びデジタルＬＳＩの入出力信号ピン数及び計測回路を削減する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力エネルギーを電気信号に変換する検出素子を所定の配列で配置した検出素子群と、前記電気信号を波形整形して入力波形が設定した閾値を超えたことを示すトリガ信号を生成すると共にピークの波高値を保持するアナログＬＳＩと、前記波高値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記アナログＬＳＩと前記Ａ／Ｄ変換器を制御して入力位置と波高値を取得してデータを送出するデジタルＬＳＩとを具備し、前記検出素子群は、検出範囲をマトリクス状に分割して、前記マトリクス内で複数の検出素子に対し互いに直交して延びるＸ軸検出信号とＹ軸検出信号が出力される複数のマイクロストリップ型検出素子で構成されていることを特徴とする計測回路。
【請求項２】
請求項１に記載された計測回路において、前記アナログＬＳＩは、複数のトリガ信号を結線オアしたグループトリガ信号と、前記複数のトリガ信号を外部から選択して出力するセレクトトリガ信号と、複数のピークホールドされた波高値を外部から選択して出力するセレクト波高値信号を出力することを特徴とする計測回路。
【請求項３】
入力エネルギーを電気信号に変換する検出素子を所定の配列で配置した検出素子群と、前記電気信号を波形整形して入力波形が設定した閾値を超えたことを示すトリガ信号を生成すると共にピークの波高値を保持するアナログＬＳＩと、前記波高値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記アナログ信号処理回路と前記Ａ／Ｄ変換器を制御して入力位置と波高値を取得してデータを送出するデジタルＬＳＩとを備えた計測回路と、前記データをバッファリングし、データ補正を行うデータ収集装置と、前記計測回路を制御すると共に、前記データ収集装置からのデータを解析して内部メモリに格納するデータ制御装置と、前記計測回路の制御状態および前記データ制御装置で解析したデータを表示するデータ表示装置とを有する計測装置において、前記検出素子群が、検出範囲をマトリクス状に分割して、前記マトリクス内で複数の検出素子に対し互いに直交して延びるＸ軸検出信号とＹ軸検出信号が出力される複数のマイクロストリップ型検出素子で構成されていることを特徴とする計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の計測装置において、前記アナログＬＳＩは、複数のトリガ信号を結線オアしたグループトリガ信号と、前記複数のトリガ信号を外部から選択して出力するセレクトトリガ信号と、複数のピークホールドされた波高値を外部から選択して出力するセレクト波高値信号を出力することを特徴とする計測装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の計測装置において、前記計測回路が、前記データ収集装置、前記データ制御装置および前記データ表示装置によって遠隔操作されることを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測技術に関し、特に、検出素子により放射線等の入力エネルギーを計測するための計測回路および計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に、従来の基本的な計測回路の構成を示す。従来の検出素子１１は、入力エネルギーを電気信号１２に変換してアナログ信号処理回路３０に送る。アナログ信号処理回路３０は、波形整形回路３１、トリガ生成回路３２及びピークホールド回路３３を有する。波形整形回路３１は、電気信号１２を波形整形して、トリガ生成回路３２は波形整形した入力波形が設定した閾値を越えたかどうかを判断し、閾値を越えた場合はピークホールド回路３３が波高値を保持すると共に、トリガ生成回路３２がデジタル信号処理回路７０へトリガ信号５１を送る。デジタル信号処理回路７０は、トリガ検出回路７１、データ読出回路７２、トリガリセット回路７３及びデータ出力回路７４を有する。トリガ検出回路７１はトリガ信号５１を受け取ると、データ読出回路７２がＡ／Ｄ変換器５０に対して読出制御信号５３を制御してピークホールドした波高値５２をデジタル信号５４に変換し、データ出力回路７４へ送る。２次元入力位置は、検出素子１１から個々に出力される電気信号１２を受けたトリガ生成回路３２が生成するトリガ信号５１によって一意的に特定される。データ出力回路７４は検出データ９０を出力する。なお、読出動作が完了すると、トリガリセット回路７３は、トリガリセット信号により、読み出しを完了したトリガ生成回路３２及びピークホールド回路３３をリセットする。
【０００３】
図２に、前記した計測回路を搭載した従来の計測装置の例を示す。従来の計測装置に搭載される検出素子群１０は、従来の検出素子１１を２次元または３次元配置したものである。アナログＬＳＩ４０は、複数の検出素子１１からの電気信号１２を受けるために複数のアナログ信号処理回路３０を有しており、検出素子１１ごとのトリガ信号５１及び波高値５２を出力する。なお、波高値５２は、アナログＬＳＩでセレクトして出力する場合もある。デジタルＬＳＩ８０は、複数のトリガ信号５１を受けるために複数のデジタル信号処理回路７０を有しており、検出データ９０をデータ収集装置１００へ送出する。なお、複数の検出データ９０をデジタルＬＳＩ８０が纏めてデータ収集装置１００へ送出する場合もある。データ収集装置１００は、検出データ９０をバッファリングし、制御信号９１によりデータ補正を行ってからデータ制御装置１１０へデータ１０１を送出する。データ制御装置１１０は、計測回路を制御すると共に、データ収集装置１００からのデータ１０１を解析して内部メモリへ格納する。なお、データ制御装置１１０は、データ１０１を別の装置へ転送する機能を有している場合もある。データ表示装置１３０は、インターフェース１１１を介して計測装置の制御及び状態を表示すると共に、解析したデータを画面に表示する。
【０００４】
なお、データ収集装置１００、データ制御装置１１０、データ表示装置１３０は離れた場所に設置して遠隔操作するようになっている場合もある。
【０００５】
上述のような構成は、例えば、Ｘ線などの放射線を検出する計測回路及び計測装置で用いられている場合について、「放射線技術学シリーズ・核医学検査技術学、第４６−４８頁及び第８９−９０頁」で記載されている。
【０００６】
【非特許文献１】大西英雄・松本政典・増田一孝 共編：「放射線技術学シリーズ・核医学検査技術学」、第４６−４８頁、第８９−９０頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、検出素子の微細化により検出素子の集積度が向上してきており、同一計測範囲でも検出位置をより細かく計測することが可能となっているが、検出素子の増加によりアナログＬＳＩ及びデジタルＬＳＩの数も増える傾向にある。
【０００８】
しかし、計測装置の小型化を進める上ではアナログＬＳＩ及びデジタルＬＳＩを含めた計測回路の実装面積削減は必須であるが、ＬＳＩの高集積化や実装部品の削減だけでは限界がある。
【０００９】
そこで、本発明は、入力エネルギーを計測する装置において、ＬＳＩの実装面積を削減すると同時に装置を小型化できる計測回路及びそれを用いた計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、下記に示すような特徴を有する。
【００１１】
（１）本発明の計測回路は、入力エネルギーを電気信号に変換する検出素子を所定の配列で配置した検出素子群と、前記電気信号を波形整形して入力波形が設定した閾値を超えたことを示すトリガ信号を生成すると共にピークの波高値を保持するアナログＬＳＩと、前記波高値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記アナログＬＳＩと前記Ａ／Ｄ変換器を制御して入力位置と波高値を取得してデータを送出するデジタルＬＳＩとを具備し、前記検出素子群は、検出範囲をマトリクス状に分割して、前記マトリクス内で複数の検出素子に対し互いに直交して延びるＸ軸検出信号とＹ軸検出信号が出力される複数のマイクロストリップ型検出素子で構成されていることを特徴とする。
【００１２】
例えば、ｎ×ｎの検出素子群を有する場合、図２の検出素子群１０であればアナログ信号処理回路への入力はｎ２必要になるが、マイクロストリップ型検出素子を用いることで２ｎで済むことになり、アナログＬＳＩへの入力信号ピン数の削減、及び波形整形回路やトリガ生成回路、ピークホールド回路などを削減できる。
【００１３】
なお、上述したマイクロストリップ型検出素子群の配置方法については、後述する本発明の実施例の中で説明する。
【００１４】
（２）前記構成の計測回路において、前記アナログＬＳＩが、複数のトリガ信号を結線オアしたグループトリガ信号と、前記複数のトリガ信号を外部から選択して出力するセレクトトリガ信号と、複数のピークホールドされた波高値を外部から選択して出力するセレクト波高値信号を出力することを特徴とする。
【００１５】
トリガ信号及び波高値信号をアナログＬＳＩ内でセレクトして出力することで、アナログＬＳＩ及びデジタルＬＳＩの入出力信号ピン数を削減できる。
【００１６】
なお、上述したアナログＬＳＩの制御方法については、後述する本発明の実施例の中で説明する。
【００１７】
（３）本発明の計測装置は、入力エネルギーを電気信号に変換する検出素子を所定の配列で配置した検出素子群と、前記電気信号を波形整形して入力波形が設定した閾値を超えたことを示すトリガ信号を生成すると共にピークの波高値を保持するアナログＬＳＩと、前記波高値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記アナログ信号処理回路と前記Ａ／Ｄ変換器を制御して入力位置と波高値を取得してデータを送出するデジタルＬＳＩとを備えた計測回路と、前記データをバッファリングし、データ補正を行うデータ収集装置と、前記計測回路を制御すると共に、前記データ収集装置からのデータを解析して内部メモリに格納するデータ制御装置と、前記計測回路の制御状態および前記データ制御装置で解析したデータを表示するデータ表示装置とを有する計測装置において、前記検出素子群が、検出範囲をマトリクス状に分割して、前記マトリクス内で複数の検出素子に対し互いに直交して延びるＸ軸検出信号とＹ軸検出信号が出力される複数のマイクロストリップ型検出素子で構成されていることを特徴とする。
【００１８】
（４）前記構成の計測装置において、前記アナログＬＳＩは、複数のトリガ信号を結線オアしたグループトリガ信号と、前記複数のトリガ信号を外部から選択して出力するセレクトトリガ信号と、複数のピークホールドされた波高値を外部から選択して出力するセレクト波高値信号を出力することを特徴とする。
【００１９】
（５）前記構成の計測装置において、前記計測回路が、前記データ収集装置、前記データ制御装置および前記データ表示装置によって遠隔操作されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、入力エネルギーを計測する装置において、アナログＬＳＩ及びデジタルＬＳＩの入出力信号ピン数及び計測回路を削減することで、ＬＳＩの実装面積を削減すると同時に装置を小型化できる計測回路及びそれを用いた計測装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳述する。
【００２２】
図３は、本発明の一実施例である計測回路の概略構成を示す図である。本実施例の計測回路は、マイクロストリップ型検出素子群１９とアナログ信号処理回路３９とＡ／Ｄ変換器５０とデジタル信号処理回路７９で構成される。以下、本発明の計測回路の各構成を説明する。
【００２３】
図４は、図３で示したマイクロストリップ型検出素子群１９の概略構成を示す図である。なお、図４では、３×３の２次元配置したマイクロストリップ型検出素子群を一例として説明する。
【００２４】
マイクロストリップ型検出素子１は、入力エネルギーを電気信号に変換してＸ軸用検出信号１５とＹ軸用検出信号１６を出力する。２次元配置したマイクロストリップ型検出素子群１９は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並んだもの同士の検出信号を結線オアした複数のＸ軸検出信号１７とＹ軸検出信号１８を出力する。入力位置は、Ｘ軸検出信号１７とＹ軸検出信号１８の交点から特定する。３×３のマイクロストリップ型検出素子群１９を用いる場合、図２の検出素子群１０であればアナログＬＳＩへの入力は９本必要になるが、マイクロストリップ型検出素子１を用いることで６本となり、アナログＬＳＩへの入力信号ピン数、波形整形回路、トリガ生成回路、ピークホールド回路などが削減できる。
【００２５】
図５は、図３で示したアナログ信号処理回路３９の概略構成を示す図である。なお、図５では、３×３のマイクロストリップ型検出素子群を対象とした場合のアナログ信号処理回路を一例として説明する。
【００２６】
波形整形回路３１は、複数のＸ軸検出信号１７とＹ軸検出信号１８を波形整形し、トリガ生成回路３２は波形整形した入力波形が設定した閾値を越えたかどうかを判断し、閾値を越えた場合はピークホールド回路３３がピークの波高値を保持する。波形整形回路３１とトリガ生成回路３２とピークホールド回路３３は、入力されるＸ軸検出信号及びＹ軸検出信号毎に実装される。Ｘ軸側のトリガ生成回路３２から出力されているトリガ信号５１は結線オアされてＸ軸側トリガ信号６２として出力し、Ｙ軸側のトリガ生成回路３２から出力されているトリガ信号５１は結線オアされてＹ軸側トリガ信号６３として出力する。各トリガ信号はトリガセレクト回路６０に入力され、外部からのセレクト信号６６によって各トリガ信号は選択されてトリガセレクト信号６４として出力される。
【００２７】
また、ピークホールドされた各波高値５２は波高値選択回路６１に入力され、外部からのセレクト信号６６によって各波高値５２は選択されてセレクト波高値信号６５として出力される。グループ化されたＸ軸とＹ軸のトリガ生成回路及びピークホールド回路のリセットは、リセット信号５５にて一括して行う。３×３の検出素子を用いる場合、図２のアナログＬＳＩであればトリガ信号は検出素子毎に９本出力しているが、本発明におけるアナログ信号処理回路では、Ｘ軸、Ｙ軸側トリガ信号の２本となり、アナログＬＳＩ及びデジタルＬＳＩの入出力信号ピン数を削減できる。
【００２８】
図６は、図３で示したＡ／Ｄ変換器５０とデジタル信号処理回路７９の概略構成を示す図である。トリガ検出回路７１は、Ｘ軸側トリガ信号６２とＹ軸側トリガ信号６３の同時性を判断する。トリガ検出回路がトリガの同時性を検出すると、トリガ読出回路７５がセレクト信号６６を制御してアナログＬＳＩからＸ軸トリガ信号及びＹ軸トリガ信号を選択したセレクトトリガ信号６４として順次読み出す。トリガ読出回路７５が読み出したセレクトトリガ信号６４でトリガを検出したら、データ読出回路７２がＡ／Ｄ変換器５０に対して読出制御信号５３を制御して、セレクト信号６６によって選択されたセレクト波高値信号６５をデジタル信号５４に変換しデータ出力回路７４へ送る。２次元入力位置情報は、位置特定回路７６がＸ軸トリガ信号とＹ軸トリガ信号から交点を判断して特定する。データ出力回路７４は、検出データ９０を出力する。なお、読出動作が完了すると、リセット回路７３がグループ化したＸ軸及びＹ軸の各トリガ生成回路及びピークホールド回路を一括してトリガリセット信号５５によりリセットする。
【００２９】
図７に、かかる計測回路を搭載した本発明の計測装置の一実施例を示す。アナログＬＳＩ４０は複数のアナログ信号処理回路３９を有し、デジタルＬＳＩ８０は複数のデジタル信号処理回路７９を有する。計測回路は、図２と同じく、データ収集装置１００とデータ制御装置１１０とデータ表示装置１３０に接続している。図中、２は、本発明の計測装置に搭載されるマイクロストリップ型検出素子群を示す。
【００３０】
なお、データ収集装置１００、データ制御装置１１０、データ表示装置１３０は、離れた場所に設置して遠隔操作することも可能である。また、検出素子を３次元化した検出素子群と、３次元化に対応したアナログＬＳＩとデジタルＬＳＩとデータ収集装置とデータ制御装置とデータ表示装置を有するように構成してもよい。
【００３１】
以上、本発明を上述した実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、かかる実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更しうることは言うまでもない。
【００３２】
以上詳述したように、本発明によれば、マイクロストリップ型検出素子を用いることで、アナログＬＳＩの入出力信号ピン数及び制御回路を削減することができる。また、トリガ信号及び波高値信号をアナログＬＳＩ内でセレクトして出力することで、アナログＬＳＩ及びデジタルＬＳＩの入出力信号ピン数を削減することができる。入出力信号ピン数及び制御回路の削減により、ＬＳＩ実装面積の削減と同時に装置の小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の基本的な計測回路の構成を示す図。
【図２】図１の計測回路を搭載した従来の計測装置の構成を示す図。
【図３】本発明の一実施例である計測回路の構成を説明する図。
【図４】図３のマイクロストリップ型検出素子群の構成を示す図。
【図５】図３のアナログ信号処理回路の構成を示す図。
【図６】図３のＡ／Ｄ変換器及びデジタル信号処理回路の構成を示す図。
【図７】本発明の計測回路を搭載した計測装置の一実施例の構成を説明する図。
【符号の説明】
【００３４】
１…マイクロストリップ型検出素子、２…本発明の計測装置に搭載されるマイクロストリップ型検出素子群、１０…従来の計測装置に搭載される検出素子群、１１…従来の検出素子、１２…検出素子から出力される電気信号、１５…検出素子から出力されるＸ軸用検出信号、１６…検出素子から出力されるＹ軸用検出信号、１７…Ｘ軸検出信号、１８…Ｙ軸検出信号、１９…マイクロストリップ型検出素子群、３０…従来のアナログ信号処理回路、３１…波形整形回路、３２…トリガ生成回路、３３…ピークホールド回路、３９…本発明の一実施例におけるアナログ信号処理回路、４０…アナログＬＳＩ、５０…Ａ／Ｄ変換器、５１…検出器毎のトリガ信号、５２…波高値信号、５３…Ａ／Ｄ変換器への制御信号、５４…デジタル変換した波高値信号、５５…トリガリセット信号、６２…結線オアしたＸ軸側トリガ信号、６３…結線オアしたＹ軸側トリガ信号、６４…セレクトトリガ信号、６５、セレクト波高値信号、６６…セレクト信号、７０…従来のデジタル信号処理回路、７１…トリガ検出回路、７２…データ読み出し回路、７３、トリガリセット回路、７４…データ出力回路、７５…トリガ読出回路、７６…位置特定回路、７９…本発明の一実施例におけるデジタル信号処理回路、８０…デジタルＬＳＩ、９０…検出データ、１００…データ収集装置、１０１…データ制御装置とデータ収集装置のインターフェース、１１０…データ制御装置、１１１…データ制御装置とデータ表示装置のインターフェース、１３０…データ表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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