第6編 イメージアンプリファイアとテレビジョン

第6編 イメージアンプリファイアとテレビジョン

第1章 解説 X線 テ レ ビジ ョン装 置(以 下XTVと 略 す)の 普 及 は,消 化管 、 循 環器,外 科診断,治 療 位 置 ぎめ等 の分 野 で め ざま しい もの であ る。 この理 由 と して はω 医 師 と患 者 の被 ば ぐ量 の減少 ・ 図 明 るレ為部 屋 で の作業 が 可 能 。 個 多人 数 での観 察 が可能 の如 嚢利点 と同時 に.消 化 器 系 ガンに対 す る国民 全 般 の認 識 あるい は脈 管 系 の造 影検 査等 の必要 性 の増 加 と,そ れに対 す る装 置 の進 歩 蓼発 達 な ど幾 多 の要 因 を あげ る こ とが で きる. 現 在使 用 され てい るX線 テ レ ビジ 響ン装 置 は大 別 してイ メ ー ジア ンプ 塑フ γイ ア(以 下X線 蛍 光増 借 管 あ るい は ゐ ム と略 す)の 使用 の 有無,撮 像 酵の種 類 に よ劃 以下 の各 方 式 とな る. ω み ∬・とビジ 謹 ン式TVの 組 み合 わせ 側 ∫・∬・とプ ラン ピ コン式TVの 組 み合 わせ 、 醐 ∬・f・とイ メ ー ジオル シ コン式TVの 組 み 含わ せ 樹 蛍光 板 とイ メー ジオル シ コ ン式TVの 組 み合 わ せ 樹 蛍光 板 と可視光 イ メー ジァ ン プ リ7ア イ ア とイ メー ジオ滋 シ コン式TVの 組 み 合 わせ これ らの諸 方式 の性能 あ るい は総 括 的 な比 較 は い くっ か の報 告 ω鰍3)ω σ 籏 あ 動惣 とれ らのXTV砿 藩 今 日では郭 そ の仕 様 響性 能 の面 で完成 の域 に達 した もの と考 えられ てhる.し か し,被 ば く線量 の減少(感 度 の向上 渇 解像 力 。3押 比 な ど画質 を さ らに改 善 す る努 力 が な され て い る.被 ぱ く線 量の 減少 には当 然 量子 雑音 の 問題 が あ 蛎X線 蛍光増 倍 管 の 入力 蛍光 面 で のX線 量 子 の 吸収 を大 き くす る こと,あ るいはX線 を間 欠 的 にば く射 し、 何 らか の手 段 を用 ㎞画 糠 蓄積 を行 ない,許 容 し得 る程 度 ま で画像 の繰 返 し周 波 数 を下 げ る 方法 等 が考 え られ て い る.ま た画 質の改 善 にはr補 正 、 映爆 の拡 大 、 イ メ ー ジ憎 強等 の 回路 技 術 を応 用 す る 方法,あ る いはX線 テ レ ビジ ョン に適 した撮 像管 の 開発 に よ らね ぱ な らな いで あ ろ う.こ の よ う壊背景 の申 でレス ポンス 関 数の考 え方 は 今 に もま して重 要 左位 置 を しめ るで あろ う. 本 編 では第2章 で直接X線 用Pb⑪ ビジ コン を用 い れ ば ・解 像 力 が現 在 の医用 診断 に用 い られてhるXT 膿 置 の囎 力 約 栂 か 励 釧0倍 以 上 忙 な るが,視 野 が小 さい,感 度が 低 い等 欲 点 が ある と述べ て い る。 第5章 で は ピジ コ ン を用 い,残 像 と運 動 して い る 矩 形 状 チ ャ ー トの レ ス ポ ン ス の 関 係 を 求 め て い る. 第4章 で は ∬.∫、+イ メ ー ジ オル シ コ ン 式XTVに 艶 い て 破 ば く線 量 の低 下 に 伴 うX線 量 子 雑 音 の 闘 係 を 3丼 比 で 求 め 診∫.∬.へ の入 射X線 量 率 が25μ 電/εec以 下 で は量 子 雑 音 が 支 配 的 とな わ,他 の 改 善 の 効 果 が 少 な ぐ な る と述 べ てhる. 第5章 で は 超 音 波 振動 素 子 に よ る 電 気 遅 延 回路 を 用 い,水 平 懲 垂 直 ア パ ー チ ー 補 正 を 行 な う 「イ メ ー ジ増 強 装 置 」 に っ い て 述 べ,さ ら に 垂 直 解 燥 力 忙 関 す る問 題 に つ1いて 述 べ て い る. 第6章 で はN紐utr⑪n-Ph⑪t⑪nIC⑪nver艶rに 多 段 形 イ メ ∼ ジ 管 とTVを 結 合 し たNeutro無 R農di⑪graphy溺TV装 置 を 開 発 し,装 置 の 紹 介 と2,5の 応用 例 に っhて 述 べ て い る. 第 ア章 で は 最 近 開発 さ れ た島 津 可 変 視 野 イ メ ー ジ ァ ン プ リ フ ァイ ア の 原 理,構 造,特 性 等 に つ い て 述 べ て い る 趣

一144一 第8章 では可 視 光 イ メー ジ管 にっ い て,平 行 縞 パ ター ン を与 え た と きの出力線 の光学 的3〃 比瓢 検 知 隈 を 鯉 凱Fと 光 学雑 音 の組 み合 わせ か ら論 じて いる. な艶 イ メー ジ ァン プ リ7ア イ ア に関 し開発 され るに い た った背景,原 理 構 造滑 画質 に影 響 を与 え る諸 困子薯 レス ポ ンス関 数応用 例 等 が,第1巻 第 ア編 に 詳 細 に解 説 され てい るの でそ れを 参照 され た い. (野 田 記) 参 考 文 献 (1） 矢 仲;X線TVの 諸 方 式 に つ い て 、 医 学 と器 械,噛5蒙4,58 (2) 長 谷 規:X線 テ レ ビ ジ ョ ン の 現 状 、 応 用 物 理 畢36灘 壌 翫62∼67,(1967.薯) 田 部 他 謹 二医 用X線 テ レ ビジ ョ ン装 置,島 津 評 論 、25、 篤 乙O∼5犠(1865) (4) 的 崎 二医 用 テ レ ビ ジ ョ ン,テ レ ビ ジ ョ ン 議22,{O.816∼82翫(1968。 て0) (5) (5) 島本他7多段形イメージ管を用hたX線デレビ胃集検車,東芝レビュー22,6, ア55∼ ・759(196z6) 一2一

第2章

X線

用PbOビ

ジ コ ンの医 学 応 用 へ の可 能 性

名古 屋大 学 医学 部 放 射線 医学 教室(主 任  高 橋 信 次 教授)

飛 田 勝 弘

Performance Test of the New X-ray Television System Using the Direct X-ray Plumbicon By

Katsuhiro Tobita

Department of Radiology Nagoya University School of Medicine, Nagoya

(Director: Prof. Shinji Takahashi)

The performance test of the new X-ray television system using the direct X-ray plumbicon was carried

out from the standpoint of application to medical use. The results revealed 10 per cent at 9.53 line pairs/

mm of its resolving power in the square wave response and about 20 times direct image could be obtained.

But its sensitivity for X-ray is low (1: 20 comparing with image intensifier system) and its field is narrow

such as1'×1'.Therefore this new system is at present poor for medical use, but there may be some

possibility of annlication to the observation of detail of the comparatively small subjects.

緒 言 貌 在 医 用診 断 に 用 い られ てい るX線 テ レビ ジ ヨ ンの方 式 で は,先 ず,X線 を 光線 に変 換 し撮 像 管 に て テ レ ビ系 に 流 す方 式 が用 い られ て い る 。私 はX 線 を直 接 テ レビ信号 に変 換 して テ レビ像 を 得 る方 式 につ き,そ の像 の性 質 を調 ぺ た の で報 告 す る 。 研 究 材料 この方 式 に 用 い た 直 接X線 用Pρ ビジ コ ン は,静 岡大 学 工学 部 附 属 電 子工 学研 究 所 に於 い て 試 作せ る ものを 使 用 した鵬 勘4).(Fig・1)こ の 撮 豫 管 よ りの テ レビ信 号 をテ レ ビ像 に変 換 す る閉 鎖 回 路式 テ レ ビジ ョンは,走 査線 数1,⑪ ∞ 本,毎 秒 像 数2⑪枚.三 重 飛越 走 査方 式,使 用 周 波 数 帯域 巾7MCの ものを 使 用 した5》.X線 源 として は, 普通 診 断 に用 い られ て い る管 球 焦 点1㎜,全 波 整 流 方式 の もの で あ る 。鮮鋭 度を 調 ぺ るた め に は, 西 独ErlangenのOptik釘Funk社 製 の矩形 波 レ ス ポ ンス用Te$t-chart及 び岩 崎 通信 機 社 製SS 5004型 の シ ソク 隣ス コー プを使 用 した .

Fig. 1. PbO vidicon for X-ray produced at the electronic engineering laboratory of

zuoka University. 研 究 方 法 X線 管 球 焦 点 よ り25c㎜離 れ た 距 離 に シ ビ ジ 饗 ソ の 前 面 が 来 る 様 に テ レ ピ カ メ ラ を 装 置 し,ビ ジ コ ン前 面 の8㎜ の 所 に,試 験 体 で あ るTestchart又 は,大 人 の 乾 燥 骨(足 骨 の 第5PhalanXP「 か xima恥)を 置 い た,こ れ ら試 験 体 を 通 過 し たX線 は,X線 用 琉0ピ ジ コ ン に よ り電 気 信 号 に 変 換

一 奄46一 さ れ,T・V回 路 に選 られ 譜 こ の 後 増 巾 そ の 他 の 操 作 を うけ て,T-Vモ 並ノ ー と シ ソ ク 白ス コ ー プ に 分 配 され る.T・Vモ ニ タ ー に 分 配 さ れ た 儒 号 は モ 昌 タ ー の ブ ラ ウ ン管 上 に 豫 と な つ て 結 ば れ,更 に こ の 結 ば れ た 縁 をnikk。 難 の35㎜ カ メ ラ に て 近 接 撮 影 を 行 つ た.又 一 方 シ ン ク 鐸ス コ ー プ に 分 配 さ れ た 信 号 は,試 験 体 がTe§tch無 の 場 合 に はLine-Se1￠α 方 式 匿 よ り,シ ン ク コス コ ー プ の ブ ラ ウ ン 管 面 上 に 曲 線 と して 画 か せ,こ の 曲 線 を 前 の 方 法 と 同 様 に 雛i蛙。nの35㎜ カ メ ラ に て 撮 影 し,写 真 上 の こ の 曲 線 を 分 析 す る こ と に よ り,こ の 方 式 の 鮮 鋭 度 で あ る 矩 形 波 レス ポ ン ス 曲 線 を 算 出 し た. (Fig。2).

Fig. 2. Blockdiagram illustrating the ce test of the resolving power of the Pb0

vidicon for X-ray.

な お これ ら の 実 験 の 測 定 条 件 は 次 の 如 き も の で あ つ た. (a)T鰍chartの 場 合 透 視 条 件80KVP3。O血A X線 量 率(ピ ジ コ ン の 前 面 の 位 置 に て,ピ ク ト リン 型 線 量 率 計 に て 灘 定)2L8R〆m恥 シ ソ ク ロ ス 讐 一 プ の条 件 掃 引 時 間2μ 謝 増 巾 度2v。h/c揃 轟nε 、 テ レ ビ の 条 件 ET35VGゴ55VG2240V くb)足 の 乾 燥 骨 の 場 合 透 視 条 件60KVP2・5血A X線 量 率(T燈st￠h韻 の場 合 と同 じ測 定 方 法 に よ る)18。2R/m面 テ レ ビ の条 件 正 丁3骸VGゴ55VG饗24◎V 研 究 結 果 モ ニ ター の ブ ラ ウ ン管 面 上 に 現 わ れ たT餓 char礁 の像1=於 い て,そ の 最 小 線 で あ る9 _{。6騎 凋} pair4加 ηの線 が 左 端 に 明 瞭 に 見 られ る.更 にLipe-Sek蚊 方 式 に よ つ て 得 ら れ た 曲 線 を 分 析 して 得 た 矩 形 波 レス ポ ン ス 曲 繍 こよ海 ち こ のTestch訓 の 最ノ擁 禦 であ ゐ9。53hnep諭5ノ 禎 励 に於 い て も な お 10露 の レス ポ ン ス を 示 し て い も(P{g.3,F態4)。 次 に 成 人 男 子 の 足 骨 の 第5々 風 勘 叢pro翼iπ きa旛 の 一 部 を モ ニ タ ー の ブ ラ ウ ン 管 面 上 に 得 た 豫 を 近 接 撮 影 し て 得 た 写 真 と,直 接 フ イ ル ム の 上 に の

Fig. 3. Square response curve of the PbO vidic-on for X-ray, which indicates about 10% gain at 9.53 line pairs/mm (the most high frequen-CY of this test chart).

Fig. 4. The image of the test chart of the Opti-ker Funk produced on the Braun tube of the T-V monitor, which resolves the narrowest line (9.53 line pairs/mm) clearly on the left side the monitor screen.

せ て増 感 紙 無 レに て撮 影 した像 とを比 較 す るに, ブ ラ ウ ン管 面 上 の 像 は ぼ けを生 ぜず,縦,横,共 に 電 気 的 に約2⑪倍 程 度 に拡 大 され て お る.即 ち面 積 に して4⑪ ⑪倍 程 度,ぼ け無 しに拡 大 され てい る

こ とに な る(Fig。5乱b)、

Fig. 5-a. The direct radiography of the dry Oa phalanx proximalis of the ossa pedis of tilt

adult.

Fig. 5-b. The image of the above bone ed on the Braun tube (19 x15cm square) of

the T-V monitor. 考 搬 現 在 医 用診 断 に 用 い られ てい るX-TV装 置 の 解像 力 は 横方 向 に於 い て さえ,L⑪1五ne鉾 猛/mm 前 後 に て0な る レス ポ ンス を示 す 程 度 で恥,X 線 写真 のそ れ と比 較す る と非常 に 悪 く,微 細 な 点 の診 断 には 今 なお透 視 間 に撮 影 され るX線 写 真 に よつ て な され る.こ れ に反 し直接X線 用 ピジコ ンを 使用 す る この方式 は解 檬力 の点 で 普通 のX線 写 真 の そね りも優紅 お 鱗瀦 つて 微繍 造 の 透 授観察 と云 う点 か ら考 えて興 味 あ る 問 題 で あ り,そ の画質 が ど の様 な もの で あ るか を医 学 応 用 と云 う見 地 よ り実 験 測 定 す る こ とを試 みた 、 この 実験 に使 用 した 閉 鎖 回 路式T-Vは 前 述 の如 く高 精 細 度 の も ので あ ゆ,当 実 験 の 如 く微 細 構 造 の 観 察 と云 う点 か ら考 え て適 して い る と思 われ る.実 験 方 法 として は,こ の撮 豫 管 の感 度 の点 か ら管球 焦 点 と ビジ 胃 ン面 が25c囲 と云 う如 き近 距 離 に した 点,又 ビジ コ ンの入 力 颪 が ゴx1'程 度 の大 きさ の た め試験 体 として はOptik飯FunkのT鰍 嶺 蹴 の一 部 又,成 人 男 子 の 足骨 の 第5P』al卸xpm昏 m農li$程 度 の小 さ な もの しか 使 用 し得 な かつ た. 測 定 条件 は,種 々試 み た結 果 最 良 の 条 件 に て行 つ た 。Mo謡 ⑪rのBr紬n管 面 上 の豫 は35㎜ カ ヂラ に て近接 撮 影 を し,そ の上 で 現像,焼 付 け な ど を 行 つ て い るた め,実 際 の 豫 よ ウも 写 真 の 豫 は や や 劣 つて い る様 に 思 わ れ る.更 に 拡 大率,ぼ け,微 細 構 造 等 の状 態 の様 子 を 比 較 す る た め, 増 感 紙 無 しに て7イ ル ム上 に直 接 載 せ て撮 つ た写 真 を同 時 に掲 載 した.実 験 結 果 に つ い て は,そ の 項 で 述 べ た 如 く,鮮 鋭 度 に 関 し1⑪皿i雌ep鋤》㎜ に於 い て な お10%と 云 う如 き高 い値 を示 し,前 述 した様 に現 在 使 用 され て い るX線T-Vの そ れ よ りも良 い値 であ る.又 別 の見 方 をす れ ば,縦,横 の 各方 向 に約20倍 程 度,面 積 に して 鴫⑪0倍程 度, ひ どい ぼ け もな く拡 大 した 像 が 得 られ る と云 ケ利 点 が あ る.し か し この反 面 ビ ジ コ ンの撮 像面 が4 x1と 云 う狭 い面 積 を有 す るた め,二 の程 度 の小 さな物 体 しか観 察 し得 ない と 云 う 点,又 感 度 が

Opt漣rF㎜ 麗 のTe甑 舳art程 度 の薄 い ものを

見 る に も約22R加 量nと 云 う 嫁 量 率 を 必 要 とす る 程 低 い と云 う短 所 が あ る.更 に この種 のPbOピ ジ コ ンに於 いて 従 来 問題 視 され て 来 た 焼 付 け 現 象,残 豫 の 長 い点 な どは現 在 技 術的 に解 決 ず み の 様 で あ り,例 えば,3フ イ ー ル ド後 の残 留 信 号 は 10%以 下 で あ り,こ の値 は透 視 条件 を 変 えて もあ ま り変 らない 様 で あ るの.こ の様 な種 凌 の利 点. 欠 点 を考 慮 した場 合,比 較 的 小 さ な物 体 の 微 細構 造 を透 観 観 察 す る と云 う点 で は 現 在 の 段 階 で も大 い に 利用 し得 る と思 わ れ る. 結 論 新 らしいX線 テ レ ビ方 式 と し て の 直接X縁 用

_148-一 跳◎ ピ鐸 コソ の嵯 犠 壼OP甑 鉱Funk社 製 のT鰍 幽細=を 用 い た 方 式 に よ り矩 形 波 レス ポ ン入 を 測 定 し10伽6P豊 輪加 搬 に於 い て10%の レスボ ソス を得,又 この時"ビ ジ コン前面 で の 線 量率 は 約 22R価1皿 程 度 の蕨 で あ る こ とを 測 定 し得 た ・更 に医 学 へ の応 罵 の 可 能 性 と云 う点 か ら,成 人 男 子 の足 骨 の第5跳 ぬ 腿p螢 。xim自li宮の豫 を 透 視 し 面積 に して 約4⑪O倍 の殆 ん どぼ け の無 い縁 を 得 ・ これ に よ ウ比 較 的 小 さな物 質 の微 緬 構 造 の透 視 観 察の可 能 性 の存 在 す る こ とを 確 か め得 た ・ (こ の実 験 の た め に 直接X線 用Pρ ビ遊 コ ソ を貸 して い た だ き,又 種 々な る拍 導 を し て い た だ いた静 岡大 学 工 学 部 附 属 電 子工 学研 究所 教 授 西 田 亮三 先 生,及 び 岡 本 忍 先生 に対 し深 謝 します.) 丈 試 1)西 田亮 三,岡 本 忍 叢x蘇 爾 挑 ビジ コ ソ.テ ぴ縞 嗣電 子 管 研 究 委 員 会貰野 矛2勘 号 聾 儀 2)涯田亮三・岡本駄清水洋美鬼x線用ピトニ ン 蝿 肴 蓄 積 特 甑 テ 囲 用鷺 裾 研 究委 員 7 第 2 1 7 号 、 1 9 6 8 3)西 田旋 三,岡 本 忍 題X稼 用 ビ夢 コ ン.テ レピ ジヨン,20,192,1988. 4)西 田 亮 三,岡 本 忍=X隷 用Pbビ ジ3ソ の 特 性,昭 湘 翌 年 電 気 四 学 会 連 合 大 会15聡. 5)飛 田 勝 弘 霊 高 精 緬 テ レ ピ ジ 冒 ソ の 医 学 診 断 汽 の 応 用 に つ い て(1000本 走 査 載 慧 矯 す る 閉 鎖 回 路 式 テ レ ビ ジョ ン),第1靴 爵 医 放 誌, 27,595-597,1967. の 佐 幽 木 常 雄,飛 田 勝 菰,奥 村 寛=X隷 テ ン ビ ジ ヨ のMTFに よ る 画 像 の 評 価 響X隷 テ レ ピ ジ ヨ ソ の 研 究(第1報),日 医 放 誌,野, 272,1967. 一6一

第3章  X線 テ レ ビ に お け る 運 動 と残 像 の 一 実 験 日立亀戸工場  野 田 峰 男 目 的 X線 テ レ ビに おい て被写 体 の運 動 に よる蝕 の見 え に くさ は量 そ の系 を構 成 す る佃 々の変 換器 の残 搬性 に よ る と ころが大 き矯 残 録性 を 唱っ変 換器 と して 鵜 イ メー ジ ・イン テ ンシ ファイ ヤ ー(∬ ・ ∫),撮 籐 篇 ブ ラ ウン管 等 で あ為 ビジ ゴ ンを使 ったX線 テ レ ビの場 合 に は ビ ジコ ンの残諏 性 が ∫.∬_{量 ブ ラ ウン管 のそ} れ を上 回 る と撫 わ れ る。 そ こで, ビジ コン の残 縁性 を光 しや断 して5⑪ 鋭$配 後 の信 号電 流 の残 存率 で求 剃 さ らに,ム ∬とピ ジ コンの 結 合 状態 で,静 止時 と運動 時 句 鱒 端/$麗)の 矩形 波変 調 信号 を求 め,両 者 の関 係 にっ い て倹 討 し た噂 方 法 ω 光 しや断 して50耀5配 後 の信号 電 流 の残存 率 の測 定 法 図1測 定 の プ 凝 ッ ク 光 の し や 断 は 同 期 モ ー・タ ー に取 塑 っ け られ た チ ョ 壁バ に よ っ て 行 な い,同 期 モ ∼ タ ー の 電 源 は テ レ ビ の 垂 直 同 期 信 号(紘P。)に 同 期 させ,シ ン ク ロス コ ー プ上 で の 鋤 爾 を容 易 に し て い る.左 訟 チ ョ ッ バ に よ る光 の 断 続 周 波 数 は4f/3で あ る。 ま た,ス 帰 トに よ む ピ ジ コ ン 面 の 中 心 部 の み に 光 が あ た る よ う に し 量

一150一 ス リ甥 トとチ3ウ パ ゐ投入 位相 を確実 にす る ため に モー ター 自体 を回 転 で 蓮る構造 と癒 うて劃 馬 剣 定 を容 易 蕉 して い る。 倒 拒形 波 変 調 度 に よる残 激 の測 定法 」翅2,則 定 の プ ロ サ ク 図 劃定 を容 易促 す るた め 嶋 吸収 体 は入 っ て腰 いが,ビ ジ コン酬 鞭 は実 動 状態 の明 るさ にな る よ うに 揮・P・ フ ィル ター に よっ て調整 す るこ とが で きる. 副 独 幽 蕨 雌 一 ノ2の 列 ン セレ 外 演耽 蜘 て一 腔 間 厳 婁文贈 肌 瀞 止 時 嘆 調鵬 億 黒 差)を1G句%と し量 運 助 蒔(卸 一5置 鋤/誼6￠)の 変 講 信号 が 何%に な るか に よって行 なっ た。 聾2自 家 裂 で アク リル10現 摺 の基 板 に タ ングス テ ン粉 が 虜指 で 矩形 状(深 さ2魏 魏,長20遡 鵬 叩 鱒 離職5鱗3。5卿 舳謬,2.5桝 鵜2灘,緬 麟,1卿 辮 姻 め ら れてい る・) 結1果 碇 罧 姻5,耽 示 丸 この結 果 よ 馬50撚 α 後 の囎 と運動 時 矩形1媛 調度 との関 廉 図5 詠 す詫 れ よ鈎 ビジ コ 状x線 テ レ ビの通 常 の面 轍 劫5。 梛 郡 後 の蜘 象 麟 鰯 とす る と挿6 7γ 本 の 謹一3師 パ 鐸`の 運動 研 妓 変調 度 は60%程 度 とな る・ 一 呂 一

図5ビ ジ コ ン の 光 しや 断 し て50躍 ε霧ぐ 俊 の 信 号 電 流 の 残 存 率

面 照 度(z潔)

452一 50鯉 舘6後 の億号 電流 の 残存率 鰯) 図550寵8灘 後 の残 鍛 と運 動 時 矩形 波変 調度 との関 係 〔質 問 言寸茜禽⊃ 渡 辺=ム ノ ・ 訟 よび ピ ジ コン は ど こ の もの で す か. 野 田=∬ 」 。 はP垣li防 表9",ピ ジ コ ン は 芝 電 灘3-2臼 で す. 鍔=テ レ ビ の 走 査 方 式 は 野 田 書525本 整 送 像 画 数50枚/8麗 で す、. 鍔 書図5で50舗3配 褒 の 残 漂 が9%に 近 づ け ば 連 動 矩 形 波 変 調 度 は て0噸%に 近 づ くの で は 左 い か 、 野 田 含10嘱 よ 動低 い 残 爆 に つhて 実 験 は し て な 晦 が 墾 高 空 間 周 波 数 に 左 る と か 左 ら ず し 竜100%に 近 づ か 左い よ う で す 鄭 こ の 理 由 に っ い て わ か り ま せ ん. 佐 柳=ム ∬.の 残 瞭 が 考 え ら れ な い か聯 津 田 二 ∬・ ム の 残 隷 は バ ラ ツ キ が あ る よ う で す が250羅3麗 後 で は 数 嘱 と 思 わ れ ま す. 一1B一

第4章 イメージオルシコン管を使用したX線テレビ装置の一,二の特牲 株式会社 日立製作所 亀戸工場  矢 仲 重 信 野 田峰 男 ま え が き 医 療 用X線 テ レ ビ ジ ョン(以 下XTVと 略 す)に は,現 在 ビ ジ コ ン方 式 が 多 ぐ使 用 さ れ て い る が 、 感 度, 残 像,画 像 の 鮮 鋭 さ の 点 で は イ メ ー ジ オ ル シ コ ン(以 下LOと 略 す)方 式 の 方 が 有 利 で あ る 。 今 回1.0を 用 い たXTVに っ い て 肇 一・,二 の 興 味 あ る 特 性 を測 定 し た の で 報 告 す る. 実 験 方 法 実 験 装 置 の プ ロ ツ ク ダ イ ヤ グ ラ ム を 図 一1忙 示 す.画{象 の ε!御 は 画 像 中 央 部 の 1ineselect波 形 に=よ リ ハ イ ラ イ ト部 の 雑 音 波 高 値 を測 定 し α}式に よ り規 定 す る も の とす る。 8 -(4B)置20ゐ9 1v謁 墨 ・+で6・ 一 一 ω 1>P こ こ に 8㌶ 規 準 出 力 信 号 1>:雑 音 波 高 値 実 験結 果 と検 討 ωLO管 を用 いたXTVシ ス テ ムに 吾け る光学 的損 失 図一1で 撮 像 管 の面 照度 が 問題 に な るが ・XTVの 如 きタン デム レン ス系 の光 学 的損失 を表 わす近 似 式 と して 働式 を考 え る.

-4隔

妻(事 ♪2L--2〕

こ こ忙E雛 撮像 管面 照 度M=結 像 倍率 φ!:レ ンズロ 径/嘉 合 成 の レン 刈焦 点 距 離 ゐ 壽X線 イ メー ジ の二 次 蛍光 面の光 束発 散 度響 κ ご光学 系 の損 失 を表 わす定 数 そ こでκ に対 す る常 識 的 な値(第t2レ ンズ の透過 率 、 開 口効率 警 ミラー の反射率 等 を含 む)と して α5を 使用 し儒 式 を計 算す る とE≒0。04Lと な るが 高感 度 照 度計(東 芝 五y-∬ 刈)を 用 い て実測 した結 果 は 8-0.03Lで あ 塾,撮1象 管 面 照度 はX線 イ メー ジニ 次蛍 光面 の明 る さの 僅 か5%に 過 ぎない.被 写 体 と し 溜X糖 ・P腰 写 体 ・ ∫ 認 繍 メ ー ジ ・ 乙μ 卸 レ ン ズ(F15石00) ムジ 第2レ ン ズ(F2/135)・7∵ 撮 像 管(5820)・C=カ メ ラ剃 御 語 ・3:同 期 信 号 発 生 器 ・ 舷:モ ニ タ ー 図 て 実 験 装 置 の ブ ロ ック ダ イ ヤ グ ラ ム

45遺 一 て水20r謝.X糠 条件 と して ア0魔Vp暑tOmAを 考 え る と撮 蒙 管面 照 度 として は0・2∼O・08悪 ぎ 伊 辺 ∼%)と 勧 加 ラレ ンズ 轍 った場 合 鰍 噛n醗P⑪i煎 の レ10程 ⑳ 醐 酸 で燃# るこ と`麺な る、 12低[胤i黄 領 域 に 訟 ける画 質特 性 面  破 。2ム 以下 につ い 噂 覧バ ター ン(RET蠣A曲 蕊rt)を 用 いた場 台 と・X線"』 ジ を用 い た場 合 にっ い て の而 照 度 と ε/N肇 解像 力 の 関係 を 図 一2に 示 す ・ 面 照度 が 抵下 す るに つ れて 当然 ・ ⑤/A㌦ 解勧 購 下 鵡 焼 縮 一 ンでの 結 果 とX繍 メー 遊 用 い た場 合 の結果 を比 較 す る と0』25ム 以 下 で 敏後者03/A'が 急 激 に 低下 す る と同 時 に・ テ レ ビのモ ニ ター 画像 上 に 恵黒 い大 粒 ノ イ ズが 目立 って く る。 これ はX線 条 件 が 低下 し,X線 イ メー ジに入射 す るX線 量 子 数 が減少 したため に生 じるX線 量子 ノ イズ (quant匿n並 ⑪ise)が 現 わ れ た もの と考 え られ るの で次 に この点 にっ い て検 討 を加 え み 咽X線 量子 雑 音 の 検討 X線 量 子 雑 音 の影響 を知 る ため 忙 は・ TVカ メ ラの絞 血を利 用 して,撮 像管 ' 面 照 度一定 の条 件(即 ち ビー ム ノィ ズ とア ン プ系 の ノイ ズは一 定)でX線 量 1の み を変化 させ る こ とが必 要 で あ る。 と 1面 照 度 と し て0つ2姦 と墾0・01 i君 謝 を 選 び 釦X線 条 件 と3/Nの 関   ・係 を 測 定 し た が そ の 結 果 を 図 一5に,   1ま た 吸 収 体,水20礎 蹴 の 中 央 部 に 胃 む 1部 フ ァ ン トー ム を入 れ て 撮 像 した 場 合 ぼ }の モニ ター画像 の一 部 葛 図 ∼4に 示 … ・す. 図 一5,図 一4よ わX線 条件 が 低下 す る忙 っ れ てX線 量 子 雑 音 に よ 頚8ン魯 の低 下 す る(黒 い大 粒 ノ イズ が モ 置 タ ー上 に現 わ れ る)の は 明 らか であ る。 XTVの 利用 が広 ま るに つれ て綾 写体 の被 ぱ く線量 を下 げ る こ とが望 ま れ る が畢反 面 量子 雑 音 に よる診断 能 の低 下 屯また重 要 であ る、 今 回 の実験 よ蛎 画 質的見 地 か ら判 断す る と愚X線 イ メー ジ の入 射X線 量 率 で考 え て25μ 鳥!齢c位 と考 え ら れ瀞 これ 以下 にX線 条 件 を低 下 せ しめ 華 穫〕 撮 醸 管 面 照 慶 しa)一 図2.紬 象管 面 照 度 と画 質 の 関 係

■

図ろ,燃

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棘

の閲係

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る と と は 診 断 に 対 す る本 来 の 目的 か ら意 味 が な い よ う に思 わ れ る。 な お 図_5で0.02Zκ と0.D1姦 の測 定 値 が 交 叉 す る 原 因 と して は・ 低 照 度 領 域 に お け る10管 の 残 像 効 果 を考 え る と と が で き る。 ㈲X線 イ メ ー ジ の 入 射X紛25μ 左/sec{`)6.0μ 刃/sec 線 量 率 →67μ π/sec 図4X線 量 子 雑 音 に よ る 画 豫 の 劣 化

一156一 第5章  X線TV像 に お け る イ メ ー ジ 増 強 と 垂 直 解 像 力 東 大 放  竹 中 栄 一 芝 電  鍔 晃 一

芝電基礎研 

木

下 幸 次

郎

§1イ メー ジ増 強 X線 管 の焦 点 趣蛍 光 板,レ ンズ.撮 像管 の ビー ム径 に よる アバ ー チ ャ特 性 の劣 化 に よる解線 力 の 低下 は, X線TV蝕 の画質評 価 に大 きな影 響を 訟 よぼ して い る戯 従来 象 これ等 の改 善方 法 と して水 平 アバ ー チ ャ補正 手段 が用 い られ る ことが あ っ たが ・ この方法 で は文 字通 う1方 向 の みの改善 しか で きない。 一 般 に光 学 的 懸 物理 的 ボケ は立体 的拡 が わを もPて 訟 り・投 影 面 に 澄い て は2次 元 的拡 が 妙を示 す(第{図 端 第1図 イ メ ージ増 強装 置 電 気系 統 図 。. 一14一

こ の よ う左2次 元 的 ボ ケ を 修 正 す る方 法 と し て,写 真 法 で一 部 、 行 左 わ れ て い る が 婁X線TV像 の ご と き電 気 信 号 系 に よ る場 合 は容 易 で は なh、 しかb最 近 超 音 波 振 動 素 子 に よ る電 気 遅 延 回 路 の よ い も の が 出 現 し た の で ・TV信 号 を1走 査 線 分 遅 延 させ る こ と は さ ほ ど難 か し ぐ 左 く な 湘 た.こ 』で は,こ の 遅 延 素 子 を 2組 用 い て 上 下 方 向 に 対 して も、 ポす を 修 正 す る 垂 直 ア ノ・一一チ ャ補 正 回 路 と,従 来 の 水 平 ア ノ・一 チ ャ補 正 回 路 を 組 み 合 わ せ た,「 イ メ ー ジ増 強 装 置 」 忙 っhて 報 告 ず る 、 第 ↑図 は そ の 系 統 を 示 し た 噛の で・ 主 信 号 に対 しそ の1っ 前 の走 査 線 信号,お よび1っ 後 の 信号 を 曇 そ れ ぞ れ 適 当 な レ ベ ル で 減 算 し ・ ボ ケ の 成 分 を打 消 す もの で あ る。 い ま,補 正 前 の 信号 を ∫(の 禦 補 正 後 の 信 号 寮(の と し,謹 走 査 線 期 間 を ↑(65・5μ ガ ・ ・標 準 方 式 の場 合),補 正 係 数 を ξ とす れ 鮨 乎(ぜ)導 プ('一 一・ア 〉一 ξ 〔 ノ(')+∫('-2↑)〕11} 一般 に 蓋 ノ(')鷹C⑪S心 ゆ'と _{か け る か ら,/1)は 次 の 如 く表 わ せ る.} 9(♂)島 〔1-2ξcOsω'〕c⑪sω(ま 一rr)12} この ξの 値 は 最 大0.5迄 で あ 蛎 そ れ 以 上 で は 信 号 極 性 が 反 転 す る. しか し,単 純 に 線 形 演 算 を行 な う と,減 算 を し た分 だ け 比/列 し て ε/N(信 号 対 雑 音 比)が 低 下 ナ る こ とに な 蛎 画 質 改 善 効 果 は 少 な い 。 一般 に 人 間 の視 感 覚 は,明 る い 場 合 に は 鮮 鋭 に 見 蔑 る が,暗 くな る に 従 が っ て 解 繰 力 は 劣 化 ナ る と と は よ く知 ら れ て い る.そ こ で警 信 号 レ ベ ル が 高 くな っ た と き(像 が 明 か る い と 嚢)忙,こ の 補 正 を強 くか け,暗 い と き は 殆 ん ど行 な わ な い よ う に し て,雑 音 の増 加 を 押 え ・れ ば 良 い.第1図 の 系 統 に示 すSLICEが そ れ で あ 鮎 非 線 形 回 路 を用 い て補 正 後 の 立 上 動 を さ ら に シ ヤ ー プ忙 し て い る.補 正 後 の3/Nは ξ 璽0.壌 で 一2び ム0 _{。2で 一5げ8と な っ て お ウ曇 通 常 ξは この 範 囲 で用 い れ ば 充 分 で あ る。} 水 平 方 向 に 対 して も 垂 直 方 向 の 補 正 と同 様,1絵 素 子 分 に 相 当 す る遅 延 素 子 を2組 用 い て,同 様 の 演 算 を行 な う。 水 平 方 向 に対 し て は,解 像 力 を 上 げ る た め 、 講絵 素 子 の 大 き さを小 さ く採 る べ き で あ る が 、 あ ま ウ小 さ くす る と灘 垂 直 方 向 と の バ ラ ン ス が くず 拓 円 形 の ボ ケ 忙 苅 して楕 円 形 の 修 正 を行 左 う よ うに な る、 ・ そ の た め,ほ 宝垂 直 方 向 と 同 様 の ピ ッチ に す る た め 、100∼150灘3の 遅 延 素 子 を 用 い た.こ の 結 果, 水平 方 向 の 周 波 数 特 性 は 約 δ.5ル 暇 鑑 を ピー ク とす る形 に な っ た。 垂 直 方 向 の 周 波 数 特 性 は 第2図 に 示 す よ う に,7薯875丑 忽 を ピー ク と し水 平 周 期 で あ る 薯5懲750〃 露で 零 忙 落 ち る形 と な る 。 ヒの イ メー ジ増 強 装 置 をTVカ メ ラ に 接 着 し。 テ ス トチ ャ ー ㌧ 鉛 に 小 穴 を あけ た も の 表 ど を 撮 影 し て 効 果 を 調 べ た。 ワ イ ヤ ー チ ャー一ト忙 よ る テ ス ト結 果 は,水 平 方 向 の 解 像 力(最 少 識 別 可 能 の ワ イ ヤ ー径)は, 補 正 前1(較 べ て 落 ち,0。45→0.6栩 栩 と な る。 し か し水 平 垂 直 方 向 に 於 け る1.0窮 魏 径 の ワ イ ヤ ー一は,補 正 前 に く ら べ,か な リ コ ン トラ ス トが 上 昇 す る。2切 加 厚 の 鉛 板 に2,5、5,4,2瑠 栩(左 か ら)の 円 形 穴 を あ け た もの を1水20ご 惣 を通 したX線 に よ ウ撮 彫 し たTV像 に対 し て,補 正 前 後 の 波 形 を第5図 に 示 し た 、 これ に よ れ ば,エ ッジ が シ ャー プに な 払 レ ス ポ ン ス も改 善 さ れ て い る こ とが 明 らか で あ る.(こ の 場 合 の ξは 約0.15で あ る) X線TV系 に わ け る 像 の ボ ケ は比 較 的 低 域 で あ 蛎 こ の 程 度 の 周 波 数 特 性 を 噛つ もの で9充 分 効 果 的 捕 正 が 行 な え る こ とが 分 か っ た.し か レ さ ら に 解 像 力 を 上 げ ん とす れ 偽 走 査 線 数 を増 し、 絵 素 子 の ピ ッチ を 細 か くと る こ と も 可 能 で あ る。

一一158-一 ノ(の 一c⑪ 呂 ω ぜ 野(')富 ・c⑪ε むo('一 一7)一 ξ 〔￡ ⑪呂 面ぜ+c⑪S・ ω(f-2rr)〕 ≒ 〔1-2ξCOS憩 ま コc⑪ 呂 α 一7)ξ … 穂 正 係 数 垂 直 ア バ ー チ 鞭 コ レ ク シ 欝 ン 回 路 周 波 数 特 性 水 平 ア パ ー チ ャ コ レ ク シ ョ ン 回 路 周 波 数 持 性 第2図 一 謹6一

第5図 ω 適 常'

一160-一 §2.垂 直 解 徐力 従来,観 念的 にTVの 走 査 線数 を増 加 させ れば、 そ れに比 例 して 垂直方 向の解 嫁力 が 向上 す る 亀の と考 え られて い たが劇TVの 撮像 管 は標 準TV方 式 に 訟い て最 竜効 率 が上 る よ うに作 られて 軸 蛎 そ れをそ のま ま 用 い て走 査 線 のみ 増加 させ て も,効 果 が あ ま 歩上 らな い と とが知 られて い る.そ の理 由 は簡 単 であ る。走 査 電子 ピー・ムの直 径 が 有限 であ り,残 像 を少 な くナ る ため に も525本 走 査 線 で.ほ ど よ く隣 と重 な る よ うに 配 慮 され て いる ため・ 走査 線 数 を増 せ ぱ ζの重 な りが さ らに多 くな って・ 電荷 ρ取 ウ出 し量 が比 例 して 少 な くなる ため 藤3/」Vが 低 下 し。解 壕 力 もあ ま り上 らない結 果 と なる、TVの 面 走 査(毎 秒 駒 数)数 を下 げ れ 鵡 そ の間 に蓄 積 ナる電 荷が 上 るの で.走 査 線数 をそ の分 だ け増 して も5/〃 は変 ら ない。(た 繋し飛越 走 査 の場 合 であ 蛎 順次 走 査 では多 少 条件 が 変 る)・ こ の関 係 を調 べ た のが第4図 であ る。 こ れは飛 越走 査 を して い るイ メ ージ オル シ コ ン(直 径 ア5ミ リ形) につ い ての代表 的 准値 であ る・ 潔 〃は 垂直 限界 解 壕力 を示 す。 これ に よ れば・1,00Q本 走査 時 の3/κ は 525本 走 査 時 の約半 分 に なる ことが分 る。 そ の た め1…,⑪0⑪本 時 のR拶 は約6⑪0本 とな る癖(5/Nを 考慮 に入 れ なけ れ ぱ約 ア20本) と ころで曹 垂直方 向 の解 像力 は標 準TV方 式 の場 合 。550本 止 ウであ 勤、 円形 像 であ るX線TVの 場 合 これ では細 かい デ ィ テール が見 え ない と の不 満 が一 部 にあ るが.水 平 方 向 の解像 力 との関 係 を調 べ る と,ち ょ うど45に 射 か れ た細線 が 最 噛 よ ぐ見 え る(解 壕 度 が 高 い)こ とが分 か る.(第5図) す な わ ち,あ る太 さ の線 を斜 めに 置 い た と き,水 平 方 向 の走 査 電子 ビ ー ムに よ って 得 られ る儒号 の幅(の は,そ の 角度 の余 弦 に 逆比例 ナ るた め,見 か け上 太 い線 と同様 の信 号 と して現 わ れ る.逆 に 周波数 特 性 が 一 定 左 らば葺 この角 度 θが少 さ くな る に従 って,よ 動細 い線 ま で見 え る と とにな る、 一方,垂 直 方 向 の解 像力 は,こ の ρが大 き くな る に従 って 向上 す る.ρこの2っ の関 係 を 同 図下 に示 ナ.ナ なわ ち.ρ 一45。 で解 像 慶は 最高 とな 蛎 標 準525本 方 式 で 恵懸約750TV本 に も達 す る.っ ま り45愈 に置か れ た細 線 が一番 よ く見 え,理 論 的 に は0.5窺 辮程 度 ま で識 別 し得 るこ とに なる。 実 際 の テス トで も これ は確 認 で き た.X線 によ る透 視 の際 は9あ ら ゆる角度 に像 が分 布 す る こ とを考 えれば,垂 直 方 向の解 像力 の みに とらわ れる こ と は な も 標 準TV方 式 の525本 方 式 で も充 分嚢少 さ な部分 を見 る ことが で きる もの と思わ れ る。 一1葛 一

一 篤2一

図5

第6章  中 性 子TV装 置 と そ の 応 用

東芝中研  亀 井 久

Neutr⑪ 髄一凶ot膿Converterに 多 段 形 イ メー ジ増 巾 管 を組 み 合 せ,さ ら に,TVC鍛era

を結 合 し たNe駆tm勲Radio・8raphy用TV装 置 を 開 発 した.こ のTV方 式 に ・ 高 出 力 中 性 子 発 生 装 置(Neut憩nGe盤erator)を 中 性 子 源 と し た 新 しい 装 置 で世 界 で 最 初 の 加 速 器 利 用 のNeutron Radi⑪ 離 融画 を 得 た.こ 飯 で は 装 置 の 齪 略 と 応 用 例 の2,5忙 っ い て 報 告 す る。 従 来 のN鋤tr⑪ 灘R澱di⑪ 離 菰P赴yで は θ4箔 の 放 射 化 直 接 撮 影 法 ・ 恥 箔 転 写 法 な ど フ ィル ム に よ る 稜 分 的 記 録 法 が 行 な わ れ,X線 攻 ど と ぐ ら べ てN⑪ 鳳D鮒tructl鴨 艶sti血 艦 に要 す る 蒔 間 は 著 し く 長 い 欠 点が あ っ た が,TV方 式 は 従 来 に 対 し 、 い わ ぱ 敬 分 的 記 録 法 で 撮 影 所 要 時 間 は 種端 に 短 縮 可 能 で あ る ば か ㌻ で な く、 被 写 体 の 動 的 状 態 の 観 察 が 可 能 に な る 逸 TV装 置 の 中 性 子 発 生 装 置 と組 み 合 せ た場 合 の 概 念 図 を 図 擁に 示 す.図 中 の 減速 系 は 発 生 装 置 か ら の 中 性 図 協1 子 が141MeVの 単 エ ネ ル ギ ー一を 有 す る もの 馬 こ の ま 玉で はNeutm皿R且dllogra画yに 適 さ 左 い の で,パ ラ7イ ン な どの 所 謂 減 速 物 質 を通 し てThermah澱ti⑪nを す る た め の 唱の で あ る.原 子 炉 を 使 用 す る 場 合 は こ の 点 は必 要 と し な い. N像utr⑪n-P血 ⑪t⑪nC⑪ 蹴v燈r聡rは ム評 ・FとZ麓5(・4蘇)を 重 量比 で で 暮4で 混 合 し・ べ 一 ス (例 え ばA君 飯)に 適 当 厚 忙 沈 着 し た 臨 の で憩 試 作 叢 置 で は 悠0×150mmで あ る.原 理 的 紀 は ガ の (箔 α)反 応 を利 用 し,発 生 窺 粒 子 がZ,謬(確)で エ ネ ル ギ ー損 失 し・ 光 を発 生 させ る ζ と を利 用 した も の で,五 評 を 選 択 し た理 由 は熱 中 性 子 に 対 す る(舘,窃)庚 応 の断 面 積 が965barnsで 他 の 物 質 に 比 し蓼 非 常 忙 大 き い こ と に よ る. 10㌧ 〆 α ガsecの 中 性 子 束 で0。005君 罪 程 度 の 光 に 変 換 し得 る こ とが 実 験 的 に 鍵 め ら れ て い る.

一 賜 謹一 図2 Neutr⑪ 職一P血 ⑪匙⑪nC⑪nver雄rか ら の橡 は レ ン ズ 系 を 通 して 薗 多 段 形 イ た 一ジ増 市 管 の 光 電 面 で受 け 警 イ メ ー ジ管 で5×1ぴ 倍 忙 光 増 倍 され て 惣 同 管 出 力 面 に取 わ出 され る.こ の イ メ ー ジ管 は 当 社 で 暴近 開 発 し た もの で 、 光 電 面 物 質 と し て5ゐC釦 黎 出 力 面 物 質 と し て 加Cば3(・4の を用 い て い る. 粕電 子 増 倍 は4段 の 透 過 形 ア ル カ リハ イ ラ イ ド膜 ダ イ ノ ー ドで行 な い鐘 光 電 子 流 集 束 制 鶴 す な φ ち像 の歪 剖御 の た め に 軸 方 向 磁 界 を加 え て い る。(第3図) 函5 一22一

以 上 の装 置 の特 徴 は,Raul隷ndC⑪rp。(払5、 み)で 試 作 した類 似 装 置 に くらべ て、N雌 賀 ⑪n-ph碗 ⑪皿Co無vα 胎rが 管 中 に ない た 晦 蛍 光藤 を大 き くで 削 従 って灘視 野 を大 嚢 くで きる と とに ある繕 イ メ・一ジ管 か らの出力 像 は汎 用TV℃ 鼠m曜raで ブラ ウン管 面 上 に受 像 され る。 動 作例 と して,銅 バ イ プ中 の水 流 のRadi⑪g照phyを 行 な った。 鋼 バ イ プは 内径4mmで ス パ イラ ル状 に巻 い た 噛の であ る.ポ ン プを使 用 して水 を循環 させ.ボ イ ドな どを コン トロール注 入 した. TVモ ニ タに よる観 測 結果 は図4躍 ・ 畠 凸4に 示す 如 も 水 流 の状態 変 化 が 明確 に判 る。 図中 蓼 スメ イ ラル状 の黒 く見 え る部分 が水 の 織 イ ブ中 に入 って い る状態 を示 す 噛の で,図4檸 の バ イプ のX線 に よ る嫁 との対 比 が 出来 よう.以 上 の実 験 例 か ら言 える事 は熱 中性子 に よる線 は.各 物 質 に対 す る熱 中性子 の 吸収 断 面積 が他 の 輻射 織 稠 えぱX線 とは全 く異 って い る事 に基 づ き毒非 常 に特 徴的 であ る事 で あ る.中 性 子 ラジ オグ ラ フーイー は含 水 素 暢体 あ るい は原 子 番号 の相 隣 る物 質 で構 成 される被 写 体 な どに対 して有効 であ る舜 中 性子 ラ ジオ グ ラ フ ィは ある意 味 でX線 ラ ジオ グ ラフ ィ と相補 的手毅 であ る と言 え る. 中性 子TV装 置 の囎発 に よ って中性 子 ラ ジオグ ラ フ ィーの嬉用 範 囲 が相 当拡 大 され る 屯の と思 わ れる.応 用 例 と して.一石 油化学 プ ラン トの監視,冷 熱 機 器 中 の含 水素 流体 の挙動 ・ 熱交 換 器 内 での 沸騰現 象 の観灘, モ ご タ畢 原子 炉 材 の検 査,液 面計 と しての応 用 瞭生 体 への応用 響 爆 薬検 査 等 々が あ る息 肇 際 の応 用例 と して欝冷 凍機 用 コン プ レ 狸サ内 の油 の挙動 を調 ぺ 拠 コン プ レ ゥサ の起 動 時 に於 け る フ 諸 ζ ミング現象 は冷凍 機 の性能 に対 して影響 が大 匙い と とか 従来 周題 に な うて い るに 噛拘 らず有 効 な観潮 手毅 が ない た め放 置 さ れて 擁 た傾 向 が あ る.コ ン プレ ッサ単 体 の フ 隷一 ミング現 象 の観 測 は 密閉 ケース の一 部 に ガラス 窓 をっけ 、外 部 か ら観 測 で 港よ ウが 、 冷 凍 シ ステ ムの全 体 の動 作時 忙実 際使 用 の 周囲条 件下 で観 澗 す る場 合 には シズ デム にd蛤tεrba血c駐 を与 え るため ラジオ グ ラブ イが有 効 で ある・ ζの場 合 ・含 水素 物 質 で あ る油 の観 察 には中 性 子 ラジ オグ ラ フィがX線 に比 し硬 れ て い る.図5は 静止 時 の油 レベ ル を0と し て.コ ン プレ ジサ を動 作 した場 合 の フ 才一 ミング に伴 うレベル の 時間 的変化 を測 定 した結果 を示 す. ゆ 以 上,2,5の 例 を上 げ たが,本 装 置 の開発 に よ うて魯中 姓子 ラ ジォ グ ラ フィ もX線 ゼr線 ラ ジォグ ラフ ィと同様 に実 用化 さ れる 日唱間近 い と考 え られ る.今 後,得 られ る画 質 の改善,明 る さ の向上 を計 るべ も 装置 の諸改 良 を進 め た い.

一 考66-一 、 図4 `a) ゆ) (c) (d)

に)

一24一

1_1占8一

第7章

島 津 可 変 視 野 イ メ ジ ア ン プ リ フ ァ イ ア

津 田 元 久 ・吉 村 公 男 ・足 立 勝

Shimadzu Dual Field Image Amplifier

by Motohisa TSUDA, Masao YOSHIMURA and Masaru ADACHI

Electronic Tube Plant, Shimadzu Seisakusho Ltd., Kyoto (Received August 31, 1968)

Abstract

In general, an X-ray image amplifier with a large field of view is comparatively poor in resolution.

It is, therefor, required to employ a small image amplifier (5 inches or 7 inches) in the studies of small objects, such as diagnosis of coronary arteries. In ordinary diagnosis, on the other hand, a large field

of view is required and 9 inch or 11 inch image amplifiers are most commonly employed. The dual fled X-ray image amplifier has been developed to be used in both of these cases. This paper refers to the principle, construction, and perforemance of the Shimadzu Dual Field Image Amplifier. 要旨 一般 に,イ メジ ア ンプ リファ イアは視野 の大き い ものほど解像度 が低 ドす る傾向 があ る。 この ために,冠 動脈 の診 断などの よ うに極端 にこまかいものを対象とする場含には,5インチないし7インチのイメジアンプリファイアが川いられることがある。いっぼう,普通の 診断で は大巻 な視 野が 要求 され る ことが 多く9イ ンチない し11インチ のイ メジ アンフ リファ イアが川い られて いる。そと で,こめ両 方 の 要 求を1本 の イメジ管 で満たす ような 可変視野 イメジ アンプ リファ イアの出現が望 まれ ていた。 ここで は,最 近開 発され 島津可 変視野 イメジ ア ンプ リファ イアの原理 ・構造 ・特性な どにつ いて紹介 す る。 Lは じ め に イメジ アンプ リツァ ィアは視野 が大 きい も⑳ ほ ど解 燥度が 鍾r す る燈 向があ る.X練 透 視診断 を行な うとき.広 い幌野 で概観 的に 透 視 し,問 題に なる部分 を小 さい 観野 で精 度よ く観 察す る ことが 望 ま しい.こ のよ うな要求 を薦 たず もの として,1本 の イメ夢管⑳ 巾 で,電 子 レ ンズ⑳ 切 夢換 えによ つて大 小 懲種 類の視 野が選択 で 毒る 可 変親野 イメジ管 が開発 され た. このよ うに徴変換 管で,倍 率を静電 レンズ系 の切 め換え で変 化 さ せ る方法 につ いて は,V。K.Z脚ry㎞ 博 士 が19髄 無に発表 して お む可変観 野 イメ鋳 アンブ リファ ィアは覆 の考 え方 をx纏 働変 換管 に適 雌 した ものと考え てよい撃 最近開 発 された 島津班ノ7形可変視 野 イ メ壁 アンプ 墾ファ イ アは 大 視野 で11イ ンチ.小 視野 で?イ ンチに 切 む換え られ るもので,視 野 の大 毒い ことに特 長が あ 臼,こ れ まで生産 されて い る9イ ンチ 毒よ ぴUイ ンチ形 と伺 じ光学 兼が僅 用で嚢,選 親台へ ⑳取 む付 け も 懸イ ン チ,鷲 インチ形 と全 く同様 であ る。 ここで纏島 津U〆7形 可変視 野 イメジ ア ンブ ワファ イアにつ いて. 原理 ・構造 ・性 能を鞘 介 し,静 霞 レンズ系の 設計 鉱にr>い て も言及 す る. a可 変 視 野 イ メ ジ ア ン プ リ フ γ イ ヂの 原 理 と 構 造 鑑1可 変 視野 イメ 撃管 図ilv.鼠.鑑 響の略・緬n慶)司1嚢麟 第嬢鍛換管 罵臨r量麟 且馴 鋤 懸面 恥繊 謂樋 血 議鉾 鳴雌nv鰍 貯n憶 齢限伽 ￠奪棚 呼v,紘 菰騨碇廊i弧 注 《り 放射隷事 業部 電 子管工燭 嗣26-・

1936年VK.Zwo=ykinの 発表 した論 文9に よ ると,図1の よ うな 電 極構成 の静 電 レ ンズを 用いた像変 換管 で,各 電極 に与え る電圧を 変 化す ると,像 の 寸法,し たがっ て,隷 の臆小率が変 化す る。 図 玉 でV置 をV含 とV4の 問で変化 させた場 台,V32V4と する と縮 小率 は最 小に な り,V2=V思 で縮小率 が最大 に な る。 この像変換 管は赤 外線 像を入 力光電面 に投 影 し.可 視 光線の惚 を出 力けい光面 か ら取 り出す もので あった。 可変視 野 イメジ管は このよ うな手法をX線 川の瞭変 換管に適 川」し た ものセ あって,図2に 示すよ うな構造を待 ってい る。一般 の イメ ジ管 との大 きな違 いは覇極 の前に補 助陽極 をそ う入 してい るこ とで ある。第1グ リッ ド,第2グ リッ ドおよび補 動陽極 に与え る電 位を 切 り換え ることに よって,管 内の静電 レンズを変化 させ る と像 の縮 小率 が変化 す るの で,出 力 けい光面 上の一定 面積内に入 力 けい光面 .ヒの像全 体が 結像 され る覇 合(大 視野)と.入 力げい光 面 の中央の 一 部分が拮 像 され る場合(小 視野)と を任 意に猷 す る ことが で き る。 大棍 野お よび小 視野 の ときの各電擁の電位 を,陽極 電位を100% 図2可 変観 野 イメジ管 の構遭 Construction of dual field X-ray image tube

{b)

〔a)

図3島 津可変複野 イメジ管(IA-8形} Shimadzu dual field X-ray image tube type IA-a

と した ときの百分率 で示 した 値 が表1に 記 入 され てい る。 図3は 島津可 変視野X線 イ メ ジ管(1A-8形)の 外 凝写真 で ある。 実 際に.た とえば 胃を透 視 した と き の 様 子を図4に 示 す。 図4の 出力鍛の変 化は, 光学 系で ズー ミングと してよ く知 られた ものであ る。 可変 視野 イメ ジ管 内の静電 レ ンズ 系 を光学系 にお きかえ てみ る 表1可 変観 野イ メひ管 の慮璽 堪位分布 の一翻 An example of potential fed to electrode of dual field image tube

と図5の よ うにな る 。す なわ ち,小 襯 野の場 合信主 として補 助陽極 と陰 極間の電 子 レンズが 有効 に働いて い るので,こ れを1個 の とつ レンズで代表 させ ることがで きる.大 筏野の場 合は補助 鶴極 と陽颪 の 間の電位差が 大 き くな るので,こ の 鶴分に も,い ま1個 の とつ レ ンズが形成 され ると考 えてよい 。結 局,大 擁 野 ・小視野 の切 り換 え は,補 助陽極 と陽極の 間にで きるとつ レ ンズを そ う入す る ことおよ び取 り去 ること と等価 であ る。 この 第2の レンズに よってズー ミン グが 行なわれ る ζとは図5か ら明臼で あろ う。 図4可 変祝野 イノ夢簿によ る筏野 の切 り換え Change over of viewing field of dual field X•ray imago tube

図5竃 変温野 イメ ジ管の 光掌的 モデ ル Optical model of dual field X-ray image tube

イメジ管の出ノ」懐の輝度 は,陰 極 ・陽極!版ご加え られ る電 圧と嫁 の縮 小率 の 肖乗 の積に比例 す るので,小 径 野像 は大視野酸 に比べて 暗 くなる。 この ために,大 窺野 隈と小視野 像で揮 度を同一 に しよ う と思 えぱ,小 複野 縁で透 観を行 なう ときは,大 睨野の ときよ りもX 糠量 率を多 くし彗げれば な らな い。 イメジ管には ゲ ッタ ィオ ン ボンプが組 み込 まれ ていて,適 時動 作 させ るこ とに よって管 内の爽空度 を保つ よ うに してい る。

一 ↑70-・

図6雌 変視野fノ ジ ア}イ リ77.fア 用電漂藩 の画鴎 Circuit cf dual field X-ray Image Amplifier Power

2.2雷 漂 部 ・菅容 器お よび光学 系 可変 浸野 イメジ管を動作 させる電源 部 と しては,一 殼 の イメ 夢管 を 動作 させ るの に必 要 な陽 極直 流 高電 圧(25∼30kV>,第1お よび 第2グ リッ ドへ供給 す る直流 置圧(数100V)の ほか に,観野 を幼 り 換 える ために補助鶏 極へ供 給する直流 高電圧 が2種 類必要 である。 図6はIl∫変 視野 イメジ アン ブ リファ ・fアll」の電涯 部(PS-6形)の 同 路を示す もの である。図6を 見て わか るよ うに補 助勝極へ供 給す る2種 類 の電圧は,2個 の整流 回路 か ら別 個に与え られ るようにな ってお り,そ れぞれ 独立 に電 圧調整が で きるよ うになって いる.榮 1お よび 第2グ リッ ドへ供給す る電圧 は 小 複 野 で零,大 視野 で数 100Vに 切 り換 え られ る。大 視野 の 場 合,各 ザ リッ ドには管容 盟に 組 み込 まれ た調撃可能 な電圧 分割器 を通 って電 励{11≒給 され るよ う になっ ているコ大視 野 ・小 擁野の電 圧切 り換 えは リレーに よって瞬 時 に行 なわれ る。 この電源部 には,イ メジ管 に組 み込 まれた ゲ ッタ ィオ ン ボンプ を 鋤作 させ るための霞 源回路 も内蔵 され てい る。 イメ ジ管に電 了加 速電 圧を供 紐 してい る状態で ゲッ タ イオン ホ ンプを働 かせ ると, イメジ管が 放電 を起 こす ので.リ レーを設け て両方の電 源が同 時に 作動 しない ように して いる。 管容 器ば鉄 製の円筒形 で図7の よ うな外観で ある。X線 防護 のた めに鉛 を内張 り し,さ らに磁気 シール ドと して高透 磁率金 属を内 張 りして いる。 イメジ管に外部 か ら磁界が侵入 す ると,電 了の運 動方 向に垂 直な力が 働 くので 出力像の ヒズ ミや ズ レが起 こる。 この現象 を防 ぐために磁 気 シール ドを設け ている。 管容器 のX線 入射剣は金 属要 の リン グで,透 棍台へ の結 合部 となる。 中心 部の嗣孔は薄 いベ ー ケライ トでふ たが して あり, X線 の吸 収を少 な くする よう霞 考 してい る。畠 力鮒 には レン ズ が組 み込 まれ るよ うにな ってお り,そ のつぎに さらに映嫁分 配 器が 取 り付け られ る。 管 容器 には イメジ管の各電 極 に電 濠部 で発堂 され た電圧を 供 給す るた めのケー ブルが接続 さ れ るよ うになつて いる9そ の う 図7可 変 規野 イメ ジ管の客 盟 Housing of dual held

X-ray image tube

ち,第1お よび 第2グ リッ ドに供 給され る電 圧 は前述 したよ うに管容器 に組み込 まれた分 圧 盟を通 ってか ら供給 され るが,こ の分圧器 は外 部か ら容 易に親 整す るこ とがで きる。 こ の調 整に よって出 力醸の ピン トが調整 で きる よ うにな ってい る.な お,補 助陽極 の電位 に よ って もピ ン トは変 わ るが,こ れ の調整 は電 源部 で行 な うよ うに な って いる。 映鍛 分配 器に は各 種 方式 の もの. があ り診断 技法 に応して.選 択す ることが可 能で あり,他 の形 の島 嘩イ メジ アンブ リ ファ ィア2,と la}3方 向反蔚 墨 `OP-907形, (b,3方 向 反射 僻 {OP-ga2B形) ト {c}1方 向 反 射 露 、 くOP-go3形, 図5各 堰映像分配器

Various types of image distributors 衷2イ メジ ァン プリフノイ アと組 み合 わせ ちれ る

カ メラお よび テレ ビジ望ン装置

Cameras and television units available fur image Amplifier

f.・'_ρ4 『.」 一

烈1鵡 で 鵡 。 贈1絡 種⑳映 鋤 縣鎧 を管容器 と紐み 鋼 ・せ た 写 真を 示す.各 種⑳ カメラ,テ レ ビジ簿 ン ヵメラおよび観 察光学 系 が 駿橡 丑配器1こ取 り付け られ る.表 豊に,紅 み脅 わせ られ葛標準 の カメラおよ びテ ぴビ葦ヨン装置が あげ てある軸 3.可 変 視 野 イ メ 鐸 ア ン プ リ フ ァ イ ア の 特 性 3、1可 変視 野イメ 繋ア ンプリフ ァイアの性能 表31ご 可変提野 イメ葦 ア ンプ リファ《ア σA-u♂7形}の 性能を 示す群 各項 「}につ いて 以 ドに説 題を加 える・ 表き 需嚢i観野イメ薪鷺⑳:嘱髭dA一 護羅》

Performance if Aimaizu dual fia,1d X-ray image tube type IA-f

掃.1.ユ 裡 野 大 視野 鰯は直経 糖 癒 《1三インチ}.小 観野 翻は直羅 膿o恥瑚 藍7 イン チ)で ある.出 力舞 は,大 棍野 弼で直窪 約 器 耽ユ鵬 であ 姦が 、小 視 野側で は直径が 難 瓢瓢 よ のも大 きい範囲 に結搬す 葛。 しか し、換 は申心か らあ る程 度は なれ ると急激 にボ ケてゆ くので、実撫 には直 径 艶皿m以 内 の部 分だけを 使用す る、 3.12:懐 ⑳籟 小率 大視野 側で捻,小 観 野 翻 で7、写で あ る響 縁 の縮 小 率 はV。 瓦 翌蜘 呼騰 き既 韓験 に も見 ら れ るよ うに.各 電 楓 こ与 え 弓電 圧によ っ て連続 的に変 化す る.電 圧 と縁 の鰭小率の 関係は 図 日のようにな る 図 慧 縮小撃 と告電極選 圧爵}腿縣 嶋 極竃 廷 鮪 瞳v磯 鶏 剖 Relack. between minification and Voflages

'electrodes in deal beld X-ra), image rube

の で,各 電 極の電Jl三を圃 働の』ll曜に したが って同時 に変化 させ れば 視野 は連読 的に変 え蒋れ るこ とになるが,い つで も ビン トが 最適 に な葛よ うにギ誓憲圧を 鑓闘す る ことは実 灘 上困難 なので,欝 点 だけを 選 んで切 り換 え るよ うに してい る撒 表3の 最 縫の行 は,補 助轟 極 鷹与 え る電 圧の陽極 喧庄に対 す る百 分 率であ る{, 出力酸 の揮度は 腰の繍 小率碑 自乗 に比 醐す るので,縮 小 率は大 き い捧 どよい,し か し,縮 小率を あま 塁大 き くと葛と,出 力けい光面 韓粒状 洪か ら醐製 を受 けて解態魔 が低 くなって しま うこと,お よび 蟄礁.11形 め イ メ夢 アンプlj;ファ イアに使用す る対 物 レン ぎや光 学 系が 共遜的 に漢珊で きる こと を 苫 慮 して,表 鈍)値 を選ん でい 篇欝 $.簾.3霞 了加速電 旺 出力 橡の輝度 は電 子加 速電 旺に比 釧す るの で,電 子 加速 電旺慧 高 いほ どよい.ま た,イ メ並管 の光 学的 レス ボン訊関凱 したが って 解像度 も 舗速櫃 圧が高 いほ どよ い.し か し1イ メジ管 と して の講 電 圧には隈 度が あ るので無 制服 に高 くす るわ けには ゆかない。 器∼ 櫛kVは この ような条件か ら出 て ぎた値 で ある. 3,1.壕 変操 係数 変 操係数は,線 質を規 定 したx緑(全 渡整 流 もし くは完 全平 滑渡 形で,慧9醗鶴 の アル ミニ ウムを 透過 した後 の半価縷 がアル ミニ ウム で7盤 鱗であ るよ うに督X線 のエ ネルギを決 勢てい る轡 こ⑳ ときX 線 管焦 点 と測 定難 との顯 離憾7α姻 とす る)を 一定纏 量率(1穣R隔 距離 鴇蝋)で イメジ管に人 射 させ たと 妻の出力橡 の輝度 を,Cd無 麟 の単 位で灘定 した と嚢の数値 で表わ され る.表 隷の数 髄は一例 で, 大視 野鰯鋤.小 視野 翻翌0であ 畜が、 出力蝋度が 縮小率 の 自乗 に比例 す るこ とを 考え ると,11段/響蔀邸ノ熟翻蕊雛忍 と な って い ることが うな ず ける.視 野を切 の換えた ど き出力 縁の輝度 を同 じに保 とうとす る な らば.小 視野の と きのX線 量率 は大 視野 の ときの 約2.5倍1こ しな けれ ば ならない.X線 管の許容 負荷 の うえか らも大 小両視野 ⑳寸法 比 を これ蟻 上大 き くと ることはむず か しい. 3.1.5解 像度 は じめ に述 援た よ うに、小 祖野 ⑳解 慷度 は大視野 の解像度 よ 勢も 良 嬬 この勅 珂 変 観野 伊 ジ ア ン プ 仰 ア イアの最大 研 聴 で ある.解 像 度 として は大概野 嵐線対 ノ如,小 視野推 纏対 海瓢 であ る。 図1⑪は可 変親野 イ メジ管 の光学 的 レスポン ス関数 であ 娠 大小視 野 の差が よ くわか るゆ この差 は,第1に は出力 けい光画 の光学的 レ スポ ンス関 数が,小 視野 の場 合に は像拡 大の ために高 くなる ことに 起 因一して お 勤,第 慧にば電 子 レン ズ系 の レスポンス関数 も小視野⑳ 方 が高い値 を示す ことに起 因 して い 姦, 図10・ 灘憂裡野 イ メ埜管鋤 毘学 的 レス講ン翻爆 Optical transfer functiou of dual field X-ray image tube

_4ア2一 aa入 カス クー リンについて 入 力ス ウ 夢一ンは図ll軸)⑳ よ うな構造 を持 ってい る.従 来 用い られて きた副1(b)の 構造 と異 な り,ガ ラス極を 介在 しないの で, 光の散乱が 少な く'㌧ ク グ ラ ン ドが少 な くな るな この ために像 の コン トラス トが改善 され た. また。従 来の ス ク 壁一 ンでは,ガ ラス板 を光が透 過す る闇に光が 佃)新 入 カ スク 喋一ン 掛}従 来の入 カス クサーン 溺 奪馨x綜 ぜメ ジ管の入 カズ ク リー ン Input screen of Xi-ay image tube

(助 大 混 野

く恥 小 裡 野

図 舵 可変撹野 ぜメ夢管鱒難位 量布 とプ ウンシ'軸 蹴子 の転選 Potential distribution and principal electron path

of dual field X-ray image tube

横方向 に広が ってボ ケを作 るが,図U侮)の 構造 で はそれが ない燃 この ために光学 的 レスポ ンス関数 も従 来に比 べてい ち じるし く向上 し,後 述 す る竃 子 レンズの高性 能 とあい まって,画 質 も良好 になっ てい る轟 この よ うな画質 の向上 は.と ぐに被検 体を透視 して いる ときに目 立つ もの であ って,一 一例 をあげ ると,人 体胸部 に平行銅糠群 を重 ね て1Bン チの視野 でテ レ ビ塑ヨ ン透 視を 行な ったと き,従 来形式 の 入 力ス ク リー ンを 用いた イ メジ ア ン プ ワファ イ アで は驚α65盃匿φ の練 を解像ず る程度 であ ったが,新 形式 の入 力 スク リー ンを使用 し た場合 は,α55励 切 まで解畿 するよ うにな った.ま た,ゴ ン トラス トの向 上 もあ り肺紋理 など の見え ぐあい も一段 と よ くなって いる。 この 新形式 の入カ スク リーンは他 の島津7形 ・豊形 および11形 の イ メジ管 に も使 用 婁れ てい る,, 葱3齢 鷺 レンズ系 島津可変 視野 イメジ管 の静電 レンズ系は図12(a)、 図12(b)の よ うな もので,電 位 分布 も共にえがか れて い る。 入 力 スク ワーン上の光電 面の一点 か ら初速度零 で.光 電 面に垂 直 に轟発 した 冠子を プ リンシパル電 子 と呼 ぷが.図 ユ2(a).図 翅(b) には この プ リンシパル電 子の軌道 もえが かれて い る。プ リン シ'勤レ 電子 の執道 は、{象の縮小率,橡 の ヒズ ミな どを検討 す るうえに重要 侮,大 観 野 ゆ)小 視 野 破線 瞠 プリン￡!パル躍 子 灘嘗3可 鷺機野 イ メ夢管 の懸 カンダ 蓼霞手 の麟遭 Secoudary electron. path of dual field X-ray image tube

で あるばか りでな く,プ リン シパル電 子 と同じ点か ら山発 し.光 電 面 の接線方 向に任意 の初速 で飛び出す 電子の軟 道童計算 す る基礎 に 1なる 。 このよ うな電子 を セカン ダ リ電 子 と呼 ぷΩ図13(a),図13 (b)は セ カンダ リ電 了の極道 を示 して い る。 プ リン シパル電子 および セカン ダ リ電 子の軌 道の計算 について は 」.Vi轟eの詳 細な 報 告3レが あるので文 献を参照 された いoセ カンダ リ電子 の軌道は プ リンシパル竃子 の軌 道 を軸 と して,そ のまわ りの 有 阻の筒 の上に分 布 して い る。 このよ うな電子軌 道の束は光 電面の 一点 か ら出発す るが_{,し ば ら くして断面積最 大にな り.つ ぎに徐 々} に細 くな って賜極内 の出力 けい光 面の位置で最 小にな ってい るこ と が必要 に なる。すな わち,こ の状態 にな って い るとき ピン トが 合? てい る ことにな るゆ結 局,出 力けい光面 上で,プ リンシパル電 了を 中心 と して その まわ りにセ カン ダ リ電 子が分布 す ることにな るが, この 分布範囲が 広けれ ばボケ が大 きい ことに な り,範 囲 が狭けれ ば ボケが少 ない ことに なる。 また,分 布 の範囲は 伺 じで も,分 布 の状 態 に よって も像 の質は違 った ものにな る。 実 際問 麺 として電子 レンズの設計 をす る うえで セ カンダ リ電子 の 朝 道を追 跡す ることの効 用は,大 略 の ボケの大 き さがわか ることで あって,分 布 まで は求 め ることはで きな い(も し分布 まで わかれ ば たち どころに静電 レ ンズ系 の光学的 レス ポ ンス関数 が求め られて し まうが)プ リンシパル電子 や,セ カン ダ リ電 子の トレー スをす るこ とで,線 の縮 小 軍,像 の ヒズ ミ,像 のボ ケのお よその大 きさな どが わか るが,さ らに つぎの段階 では図14の よ うな組み立 式静電 レンズ 試験 管に よる実 験 によって も う少 し詳 しい結 像状態を 知 ることがで きる。 魍 匿4総 立式静竃 レンズ鼠験 管 Demountable tube for testing electrostatic lens

最終的 には,以 上の結 果か ら求め られ た諺霊 レンズについて実 際 の イメジ管を試作 し,結 像状 態を見 なが ら細 部の修 正を して静電 レ ンズを決定 す るわ げであ る。 このよ うな個子軌 道の問 題のほか に,イ メジ管では しば しば{象と 無 闘係な リング状 の発光帯が 現われ ることが ある。 この リングが 橡 の部 分に入 りこむ と,そ の編分は コン トラス トが 低下 し,変1111的な 輝度 の向 上が あ って 非常 にふ つご うで ある。 このよ うな俵が現わ れ ないよ うに,あ るいは現わ れて も像 の夕喜に出 るよ うにす る ζとが重 要 な設計上 の問題で あ る。(図15参 照) 3.4画 賀 (の,ン ヴは出 力鯨の そとにあ るり 縞像状 蜜は もワと も 良い伏 霞、 観野は半分 は鉛板 でおお われてもてるが, リングが写真 に うつ るよ うに露 出を勤大 にしτ いる の でハレー ショをお こしてい る。 ・・㌔ (り,ワ ン グ酬像 の周辺に よウてい るoj翻 陰執錫 はや や 悪い ◎ リングは3カ 所 で とぎれ てい るづ (c〕 ウン グが醸の 都分 に人 り込 んでい る可 縞像状起 は も っと も悪 い。 即5イ ノ 靖 出 力面に おけ るリン ゲ{幌 繍 Ring shaped fluorescence on the output screen

of an image tube 最 初に問題 にな るのに テ レビジョン像の両 質で あろ う。総16は テ レビジョ ン モニ タの像を35m孤 カメ ラで撮 影 した もので あ るが大 視野 で9線 対/c叫 小1薩野で14線 対/c皿 程 度を解豫 してい る。 図17は70㎜ カメラによ る記録像で あ る。70㎜ 累記 録 は イメ ジ アンプ リラァ1イアの 出力膝を撮 影す るので,直 接撮影 の約協 のX線 量で撮 れ る。 しか も,短 時間露 出で よいか ら述 動 ボケが 鐸常 に少な いので 良好 な画質が得 られ る。 解燥度 椎 イ メジ管の解豫 度 と同等の 解像度 と考え てよい。 この ほか,35mmカ メ ラで は大観野 で13縁対'C叫 小 視 野で15線 対/Cm,ま た16㎜ 映画 撮影で はだ いたい テレ ビジョ ンと同程慶 の 解像度 にな るよ うであ 観` 図18は イメジ アンブ リフ7イ アの 出力像の バ ック グ ラン ドの程 度 を示 す もので あ る。X線 量率 を一定 に してお いて イ メジ管の 直前 にX線 絞 りを 置いて出力 触中心 部の輝 度を担墜定す るので あ るが,こ の とき絞 りの大 き さを変 えて いった ときの出力 輝慶 変化が 菌18に 示 されて い る。 乙れか らみ ると出力換 ・r法が同 じであれば,大 視野, 小視野 いず れで もパ フク グ ラン ドは同 程度で ある とい え る。 可変 裡野 イメ ジ アンツ リファ イアは,イ ノジ管内 で 像 の拡大を 行な うもので あるが,こ のほか に沓か ら行なわれ て きた拡大 法 と し ては,等倍 録影 を した フィル ムを光 学的;こ引 き仲 ぱす 方法.小 焦点X 線 管を使 って幾何学 的に拡 大す る方 法な どがあ る。 これ らの拡大法

一174一 ■■■■■■■圏隔隔畳 一■■■ (助 大 視 野 (b♪ 小 視 野 暗 室 時 計 図16可 変 撹野 イメ ジ ア ンブリ7ノ イアのX線 テレ ビョン橡 X•ray televiNiou picture by dual field X•ray image tube

(の 大 視 野(c》 大 視 野

`b}'藍 、 視 当…f`d)層 、 観 堅P 解 像 度 駐 験 片 頂 骨(マ ス シ入 む} 図1T7}mmr7ノ う に ょ る可 婁5視野 イ メ ジ ア ン ヲ1」フ ァ ・f7像

Fluorogram by dual field X-ray imag tube

図19可 愛笹野 イ メジ ア ン ブリファイ アの照鮒野 と輝旋の醐 係 Brightness of dual field X-ray Image Amplifier

and size of irr-adiated field

が豫 の識 別度 におよぼす影 響 について,く わ しい比 較をJ,Feddεma らが行 なって い る4㌔ それに よ招 ざ,拡 大によ る画 質改善 の程渡 は 茎線鉱 大,イ メ ジ管に よる拡 大,光 学 的拡大 の願で ある とい う_{。 し} か し,イ メジ ア ンプ リファ イアの場合 は一股 に小焦 点 翼線管 が組 み合わ され てい るか ら,幾 儂学的 拡大 法を採 惨入 れ ること も可能 で あ り。 イメ ジ管に よる 拡大 と 併 用 して も 有劫な 使い 方 が可 能 であ る。 4.む す び イメジ アンブ リファ ィアが 始め て発売 された のは1952年 で.い ま か ら16年前で あった。 当時 イメ ジ ア ン ブ リファ イアのよ うな高価 な装 置がはた して薄及す る ものか どうかあ やぶまれ たこ ともあった が、現 在では あざま し く普 及 してい る。 こ の あ いだに イメジ ア ン プ リファ イアの蝶 能 も日進 月歩 で向上 して きたが,最 近 の 目新 しい 鼓 術的 な進歩 と して 可変 蕊野 イメ ジ管の 開発が あげ られ る と患 う。 今後 もどのよ うな発展 を遂げ るか予 断を 許さな いが,さ らに新規 な 技術 が出て くるに違 いなか ろ う。' 以上で島津 可変 規野 イメジ アンブ リフ7イ アの紹 介を終 わるが, 可変税 野 イメジ管の閲発 に力を 貸 して いた だいたか たがた に謝意を 表 しノニい。 女 献

1) V. K. Zworylcin : "Electron Optical System and Their Art. phcation" J.I.E.E., 79,1 (1936)

2)田 部 津 田 厳 か 島 津 イ メ ジ ア ン ブ リフ ァ イ プ,島 _{津 評 論 ,24,} 67{1967)

3) J. Vine : "Electron Optical Ray Tracing in Cathode Lenses" 1.E.E E. Transactions on Electron Devices, ED-l3, 7, 544

(1966)

4) J. Feddema, P. J. M. Botden : "Magnification Techniques , Especially Geometric Enlargement, Diagnostic Radiologic Instrumentation" Charles C. Thomas Publisher 362--395 (1965)

-32-第8章  イ メ ー ジ 管 の 解像 度 電気通信大学  長 谷 川 伸 イメー ジ管 は きわめ て暗 い入力 像 を明 か るい 可提 出力壕 に変 え る電 子管 で、そ の画 質評 価 には 普通 限界 解 像 度が 用 い られ て 幼,近 年 耀Fの 測 定結 果 も酷 され てい るL掲 一 方 暗 喉 写 体 の検 知限 は 光緬 姻 着す る量 子(光 子)数 の パ ラツ キで定 ま る こと も知 られてい る卸 しか し,イ メージ 管 の使 用 に さ い して は 結局 出力 像 を 目で見 て判 定 を行 な うので あ る か ら,出 力 画 俵 の信 号 雑音 比(3/丼)が 重要 な意 味 を持 つ と 思 わ れ る。 この比 は光 学雑 音 特性 とM劉Fの 組 み合 わせ で定 ま 妬 ファ クシ ミル等 ではす でに研 究 報省 が見 られ るが イ メー ジ管 で は研 究 され てい ない疇 イ メージ管 の雑 音 の主 左 もの は入力 側 で発 生 す る光 量子 敬 射 雑音 と光 電面 の熱 電 子放 出,出 力 側 で附 加 さ れ る蛍 光 体 の粒 状雑音 であ る。 この うち入力 側 で発 生 ナ る雑 音 に っ いて は管 球の 持 つ掴7Fの 帯域 巾 に よ り 高周 波 成分 が 除 か れ塞 出力 側 で は雑 音 パ ワー が減少 す る.こ の性 質 は特 に利得 の高 い イ メー ジ管 で重要 であ る。 こ こでは イ メー ジ管 忙平 行 縞 バ ター ン を与 え た と きの出 力懐 の光学 的 ε/坪 比,検 知隈 をM7隊Fと 光 学 雑音.の組 み 合 わせ か ら論 ず る。 1。 信 骨 雑 音比 の解 析 管 の入力 燥 と して 呂 本6栩 解 の平 行 縞 バ ター ンを与 え た場 合 の出 力 巌 の光学 的3/N比 を考 え る、 入 力 光量 子 は夫 々空 閥 的に点 と して表 わ され,積 分 時 間 ま内 の入 力 信号 の状 態 は 図 慧(の の よ うに表 わ され る. 明部 の平 均 光 子劉 着 密度 を 簸ph⑪to皿s/伽 躍 タ εec,信 号 の幅 を実 効 的 に 乃と し溜 この間 の事 象 を積分 して見 る と仮 定 し信 号 を1次 元(ぎ)で 扱 う ことにす る と.入 力 信 号 は 図1(δ).出 力信 号 は図 噂(`)、 (、の の ごと くに与 え られ る. 図1イ メー ジ管 の入 力 像(σ,6)出 力 像(`.4)の モ デ ル 1)I.Stahnke.H.Heinrich=Adv.EIect.Phys,22A,355(1966) 2)長 谷 川:応 用 物 理,55き105(1966)-5)J.D・McGee=Rep.Pro9.Phy3.,24。167(1961)