JP2000139884A

JP2000139884A - Ｘ線像撮像装置

Info

Publication number: JP2000139884A
Application number: JP10327898A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Ito; 克俊伊東
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2000-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】画像歪みが少なく、小型で、コス卜の低いＸ
線撮像装置を提供すること。【解決手段】被検体１２のＸ線像を光学像に変換する
画像変換装置１３と、この画像変換装置１３で変換され
た光学像が入射する撮像レンズ１４ａと、この撮像レン
ズ１４ａを通して入射する光学像を所定の出力信号に変
換する固体撮像素子を用いる撮像装置１４とを具備した
Ｘ線像撮像装置において、固体撮像素子の画素を、撮像
装置１４に入力する光学像の画像歪みに合わせて配置し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光路方向の長さ
を短縮し全体の構造を薄型化したＸ線像撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線像撮像装置は、被検体を透過したＸ
線像を電気信号など所定の出力信号に変換する装置で、
人体の病状を検査するＸ線診断装置やＸ線検査装置など
に使用されている。

【０００３】ここで、従来のＸ線像撮像装置について図
３を参照して説明する。符号３１はＸ線を発生するＸ線
管で、Ｘ線管３１が発生したＸ線は人体などの被検体３
２を透過し、Ｘ線像として画像変換装置３３の入力面に
入力する。画像変換装置３３はＸ線像を光学像に変換す
る装置で、たとえば、縦と横は３０ｃｍ程度、厚さは数
ｃｍの形状をしている。

【０００４】画像変換装置３３の後方に４台のＴＶカメ
ラ３４が配置されている。４台のＴＶカメラ３４には、
それぞれ撮像レンズ３４ａが設けられており、画像変換
装置３３から出力された光学像は、撮像レンズ３４ａを
通してＴＶカメラ３４に入力される。

【０００５】この場合、画像変換装置３３の出力面は、
たとえばほぼ４分割され、４台のＴＶカメラ３４は出力
面の１／４ずつの領域を分担して撮像している。また、
それぞれのＴＶカメラ３４が撮像する領域は互いの境界
部分を一部重複させている。そして、ＴＶカメラ３４に
は、たとえば、水平方向および垂直方向に約４０万個の
画素を配列した２／３インチＣＣＤが組み込まれてい
る。

【０００６】このように複数のＴＶカメラ３４を使用
し、また、画像変換装置３３の出力面を分担して撮像さ
せる構成とすることにより、画像変換装置３３とＴＶカ
メラ３４との間隔を短くしている。また、複数のＴＶカ
メラを使用した場合、ＣＣＤを用いたＴＶカメラの解像
度不足を補うこともできる。

【０００７】また、撮像レンズ３４ａには、画像変換装
置３３の出力面と、ＴＶカメラ３４に組み込まれたＣＣ
Ｄの受光面との距離（物像距離）が２０ｃｍ程度になる
ように、たとえば、焦点距離が約８ｍｍ、対角画角が約
６０゜で、光学歪みを無視できる特性のものが使用され
ている。

【０００８】そして、４台のＴＶカメラ３４から出力さ
れた電気的な映像信号は信号合成装置３５に入力され、
合成される。信号合成装置３５で合成された映像信号
は、たとえば２分され、モニタ装置３６および画像記録
装置３７に供給される。モニタ装置３６では、映像信号
が画像として表示される。また、画像記録装置３７で
は、映像信号が電気的あるいは光学的な信号として記録
される。

【０００９】次に、従来のＸ線像撮像装置のもう１つの
例について図４を参照して説明する。なお、図４では、
図３に対応する部分には同一の符号を付し、重複する説
明は省略する。

【００１０】図３では、複数のＴＶカメラ３４が使用さ
れている。これに対し、図４では、画像変換装置３３の
出力面全体を１台のＴＶカメラ３４で撮像している。こ
の場合、ＴＶカメラが１台であるため、映像信号を合成
するための信号合成装置３５（図３）は用いられていな
い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】複数のＴＶカメラを利
用する方法の場合、それぞれのＴＶカメラから出力され
た映像信号を合成するために信号合成装置が設けられて
いる。このため、構成が複雑になり、コストが増大し、
重量も大きくなる。その結果、Ｘ線像撮像装置を組み込
むＸ線診断装置やＸ線検査装置が大型化し、広い設置場
所が必要になるなど使い勝手が悪くなる。

【００１２】また、複数のＴＶカメラから出力される映
像信号を合成している。このため、ＴＶカメラ間の映像
信号レベルに相違があると、合成した画像の継ぎ目など
が不自然な感じになる。このような画像の不自然さを解
消するためには、ＴＶカメラに使用するＣＣＤの特性を
均一化する必要がある。しかし、特性が均一なＣＣＤを
得るためには、特別な選別作業工程が必要とされ、結果
としてＴＶカメラのコストを増大させる。また、このよ
うな高価なＴＶカメラを複数台必要とするため、Ｘ線診
断装置など装置全体の価格が増大する。

【００１３】なお、ＴＶカメラ間の画質の不均一さを、
回路的あるいはソフトウェア的に修正する方法もある。
しかし、この場合も、画質を均一化するために複雑な回
路や高度な技術が必要となり、コストが増大する。

【００１４】一方、１台のＴＶカメラを使用する方法
は、複数のＴＶカメラを用いる方法に比べ、小形で、コ
ストも低減する。しかし、画像変換装置とＴＶカメラと
の間隔が長くなり、装置全体が大型化する。

【００１５】なお、画像変換装置とＴＶカメラとの間隔
を短くするために、たとえば、焦点距離が約４ｍｍ、対
角画角が約１００゜の撮像レンズ、いわゆる視野が広い
広角レンズを使用する方法がある。

【００１６】しかし、広角レンズを使用すると、広角レ
ンズには樽型歪み特性があるため、たとえば図５に示す
ように直線ｍ１、ｍ２、…が外側に膨らむ画像歪みが発
生する。このような樽型歪みは２次元画像処理などによ
って補正できるものの、そのための補正回路が別に必要
となり、コストが増大する。また、情報量が多い実際の
Ｘ線像の場合には、歪みの大きい周辺部などにおいて処
理による誤差が付加され、原画像との相違が大きくな
る。

【００１７】上記したように、（ａ）複数のＴＶカメラ
を使用する方法は、信号合成装置を必要とし、回路構成
が複雑になる。また、ＴＶカメラ間の画像を均一化する
必要があり、コストが増大する。また、（ｂ）１台のＴ
Ｖカメラを使用する方法は、光路長が長くなり、装置全
体が大きくなる。また、（ｃ）光路長を短くするために
広角レンズを用いる方法は、画像歪みが発生し、あるい
は、画像歪みを補正するための対策が必要となり、コス
トが増大する。

【００１８】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、画像歪みが少なく、小型で、コス卜の低いＸ線撮像
装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検体のＸ線
像を光学像に変換する画像変換装置と、この画像変換装
置で変換された前記光学像が入射する撮像レンズと、こ
の撮像レンズを通して入射する前記光学像を所定の出力
信号に変換するために固体撮像素子を用いる撮像装置と
を具備したＸ線像撮像装置において、前記固体撮像素子
を構成する画素を、前記撮像装置に入射する前記光学像
の画像歪みに合わせて配置したことを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図１の
装置構成図を参照して説明する。符号１１はＸ線を発生
するＸ線管で、Ｘ線管１１が発生したＸ線は人体などの
被検体１２を透過し、Ｘ線像として画像変換装置１３の
入力面に入力する。

【００２１】画像変換装置１３は、一方の側すなわち被
検体１２の位置する側が入力面を形成し、他方の側が出
力面を形成し、また、入力面と出力面との間にマイクロ
チャンネルプレートが設けられた構造になっている。そ
して、入力面に入力したＸ線像は光学像に変換され、ま
た輝度が増加されて、出力面から出力される。なお、画
像変換装置１３は、たとえば、縦と横が３０ｃｍ、厚さ
は数ｃｍの形状をしている。

【００２２】画像変換装置１３の後方には、撮像装置と
して、たとえば１台のＴＶカメラ１４が配置されてい
る。ＴＶカメラ１４には、光学像を入力するための撮像
レンズ１４ａとして広角レンズが設けられている。した
がって、画像変換装置１３から出力された光学像は、撮
像レンズ１４ａを通してＴＶカメラ１４に入力される。
ＴＶカメラ１４には、撮像素子としてたとえばＣＣＤが
組み込まれている。ＴＶカメラ１４に入力する光学像は
ＣＣＤによって電気的な映像信号に変換され、ＴＶカメ
ラ１４から映像信号として出力される。

【００２３】ＴＶカメラ１４から出力された映像信号
は、たとえば２分され、モニタ装置１５および画像記録
装置１６に供給される。モニタ１５に供給された映像信
号は画像として表示される。また、画像記録装置１６に
供給された映像信号は電気的、あるいは、光学的な信号
として記録される。

【００２４】ここで、ＴＶカメラに組み込まれたＣＣＤ
について図２を参照して説明する。ＣＣＤは、水平方向
および垂直方向にそれぞれ多数の画素（たとえば水平方
向に７６０画素、垂直方向に５００画素）が配列されて
いる。図２では、多数の画素のうち主要部分に配列され
た画素を抜き出し、それを模式的に黒い点Ｄ1 〜Ｄ25で
示している。

【００２５】たとえば、撮像レンズ１４ａとして広角レ
ンズを用いた場合、ＴＶカメラに入射する光学像は広角
レンズによって樽型歪みが生じる。樽型歪みは、垂直方
向に延びる複数の平行な線と水平方向に延びる複数の平
行な線からなる格子模様を撮像した場合、図２に示すよ
うに、水平方向の線Ｍ1 〜Ｍ5 および垂直方向の線Ｎ1
〜Ｎ5 は、周辺が外側に膨らんだ形になる。

【００２６】たとえば、水平方向の線Ｍ1 〜Ｍ5 は、画
面の垂直方向の中心にあるＭ3 は直線となり、そして、
画面の垂直方向の中心から離れた位置では水平方向の中
心部分がもっとも外側に膨らんだ形にある。このとき、
外側への膨らみは垂直方向の中心から離れるほど大きく
なる。

【００２７】また、垂直方向の線Ｎ1 〜Ｎ5 は、画面の
水平方向の中心にあるＮ3 は直線となり、そして、画面
の垂直方向の中心から離れた位置では垂直方向の中央部
分がもっとも外側に膨らんだ形になる。このとき、外側
への膨らみは水平方向の中心から離れるほど大きくな
る。

【００２８】なお、水平方向の線Ｍ1 〜Ｍ5 および垂直
方向の線Ｎ1 〜Ｎ5 は、画面の中心に対して左右、上下
に対称な形をしている。そして、画素は、黒い点Ｄ1 〜
Ｄ25で示すように樽型歪みに合わせて配列されている。

【００２９】上記したように、撮像レンズの樽型歪みに
合わせて画素を配置している。このようにすると、画像
変換装置の出力面上の画像と、これを撮像するＴＶカメ
ラのＣＣＤの各画素とが正しく対応する。その結果、撮
像レンズで発生する樽型歪みが解消された映像信号がＴ
Ｖカメラから出力される。

【００３０】上記した構成によれば、撮像レンズとして
広角レンズを使用しても、樽型歪みが解消されるため、
画像変換装置とＴＶカメラとの間の光路長を短くでき、
薄型でコンパクトなＸ線撮像装置を実現できる。

【００３１】なお、撮像レンズの樽型歪みに合わせて画
素を配列したＣＣＤは次のような方法で製造できる。

【００３２】１つの方法は、たとえば、撮像レンズの樽
型歪みを解析し、ＣＣＤを製造する場合の露光マスクの
パターンを樽型歪みに合わせておく方法である。

【００３３】もう１つの方法は、露光マスクのパターン
を形成するための露光工程で使用されるレンズ系を樽型
歪みに合わせる方法である。

【００３４】これらの方法は、既存ＣＣＤのリソグラフ
ィー技術や製造技術、あるいは光学技術によって容易に
実現される。

【００３５】なお、このような画素配置としたＣＣＤの
感度や暗電流の差あるいは固定パターンノイズなどの画
像の不均一性は内容が単純で容易に解析できる。したが
って、これらの問題は、ソフトウェア的な逆補正などの
手法で十分解決される。

【００３６】以上の説明では、ＣＣＤの画素を撮像レン
ズの画像歪みに合わせて配列している。しかし、画像変
換装置が画像歪みを発生する場合は、ＣＣＤの画素を画
像変換装置の画像歪みに合わせて配列すれば、同様に、
画像変換装置の画像歪みを解消できる。

【００３７】上記の実施形態では、画像変換装置とし
て、入力面と出力面との間にマイクロチャンネルプレー
トが設けた構造のものが用いられている。他の例とし
て、画像変換装置としてＸ線イメージインテンシファイ
アなどを用いることもできる。

【００３８】なお、Ｘ線イメージインテンシファイアを
用いた場合は糸巻歪となる。したがって、この場合は、
ＣＣＤの画素を糸巻歪みに合わせて配置される。

【００３９】また、ＣＣＤの画素を、撮像レンズの画像
歪みと画像変換装置の画像歪みとを総合した画像歪みに
合わせて配置すれば、撮像レンズおよび画像変換装置に
よる画像歪みを総合して解消した映像信号が得られる。

【００４０】また、上記の実施形態では、画像変換装置
の出力面を１台のＴＶカメラで撮像する例で説明してい
る。しかし、画像変換装置の出力面を複数に分割し、そ
して、複数に分割した出力面を本発明にもとづく複数の
ＴＶカメラで分担して撮像することもできる。この場
合、複数のＴＶカメラにそれぞれ広角レンズを組み合わ
せれば光路長のより短いＸ線撮像装置を実現できる。

【００４１】この場合、分割された出力面では、水平方
向および垂直方向における画像歪みのパターンが相違し
ている。したがって、固体撮像素子として使用されるＣ
ＣＤなどの画素は、分担する領域に合わせてＴＶカメラ
ごとに相違させて配置される。

【００４２】また、広角レンズの使用により、ＴＶカメ
ラによる撮像領域が広がるため、使用するＴＶカメラの
台数を少なくできる。

【００４３】なお、画像を表示するモニタ装置やＴＶカ
メラの出力信号を記録する画像記録装置は、変更の必要
がなく従来通りのものが使用できる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、画像歪みが少なく、小
型で、コス卜の低いＸ線撮像装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態を説明するための装置構成
図である。

【図２】この発明の実施形態を説明するための図で、画
像歪みとＣＣＤの画素配列の関係を模式的に示してい
る。

【図３】従来例を説明するための装置構成図である。

【図４】他の従来例を説明するための装置構成図であ
る。

【図５】撮像レンズの歪みを説明するための模式図であ
る。

【符号の説明】

１１…Ｘ線管１２…被検体１３…画像変換装置１４…ＴＶカメラ１４ａ…撮像レンズ１５…モニタ装置１６…画像記録装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体のＸ線像を光学像に変換する画像
変換装置と、この画像変換装置で変換された前記光学像
が入射する撮像レンズと、この撮像レンズを通して入射
する前記光学像を所定の出力信号に変換するために固体
撮像素子を用いる撮像装置とを具備したＸ線像撮像装置
において、前記固体撮像素子を構成する画素を、前記撮
像装置に入射する前記光学像の画像歪みに合わせて配置
したことを特徴とするＸ線像撮像装置。
【請求項２】被検体のＸ線像を光学像に変換する画像
変換装置と、この画像変換装置で変換された前記光学像
が入射する撮像レンズと、この撮像レンズを通して入射
する前記光学像を所定の出力信号に変換するために固体
撮像素子を用いる撮像装置とを具備したＸ線像撮像装置
において、前記固体撮像素子を構成する画素を、前記画
像変換装置および前記撮像レンズの少なくとも一方で生
じる画像歪みに合わせて配置したことを特徴とするＸ線
像撮像装置。
【請求項３】被検体のＸ線像を光学像に変換する画像
変換装置と、この画像変換装置で変換された前記光学像
が入射する撮像レンズと、この撮像レンズを通して入射
する前記光学像を所定の出力信号に変換するために固体
撮像素子を用いる撮像装置とを具備したＸ線像撮像装置
において、前記固体撮像素子を構成する画素を、前記画
像変換装置および前記撮像レンズの両方の画像歪みを総
合した画像歪みに合わせて配置したことを特徴とするＸ
線像撮像装置。
【請求項４】固体撮像素子を構成する画素の水平方向
の配置は、画面の垂直方向の中心部分では直線で、画面
の垂直方向の中心から離れた位置では水平方向の中心部
分がもっとも外側に膨らんでいる請求項１ないし請求項
３のいずれか１つに記載のＸ線像撮像装置。
【請求項５】固体撮像素子を構成する画素の垂直方向
の配置は、画面の水平方向の中心部分では直線で、画面
の水平方向の中心から離れた位置では垂直方向の中央部
分がもっとも外側に膨らんでいる請求項１ないし請求項
３のいずれか１つに記載のＸ線像撮像装置。
【請求項６】撮像用レンズが広角レンズである請求項
１ないし請求項３のいずれか１つに記載のＸ線像撮像装
置。
【請求項７】撮像装置が、画像変換装置の出力面の相
違する領域を分担して撮像する複数で構成され、かつ、
それぞれの撮像装置の固体撮像素子を構成する画素の配
置が、撮像装置ごとに相違する請求項１ないし請求項３
のいずれか１つに記載のＸ線像撮像装置。
【請求項８】画像変換装置がＸ線イメージ管である請
求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のＸ線像撮
像装置。