JP2001309909A - X線診断装置 - Google Patents

X線診断装置

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JP2001309909A
JP2001309909A JP2001085704A JP2001085704A JP2001309909A JP 2001309909 A JP2001309909 A JP 2001309909A JP 2001085704 A JP2001085704 A JP 2001085704A JP 2001085704 A JP2001085704 A JP 2001085704A JP 2001309909 A JP2001309909 A JP 2001309909A
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light
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diagnostic apparatus
rays
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JP2001085704A
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Masayuki Nishiki
雅行 西木
Manabu Tanaka
学 田中
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】固体の薄型平面X線検出器を用いたX線診断装
置においてX線の線量を最適に制御する。 【構成】X線診断装置は、X線を被検体に対して曝射す
るX線源303と、被検体のX線像を検出しビデオ信号
として出力するX線平面検出器101と、X線制御部3
11とを備える。X線平面検出器101は、X線源30
3から曝射されるX線を光に変換する光変換手段、及び
この光変換手段にて変換された光を電気信号に変換しビ
デオ信号として出力する光電変換手段を少なくとも備え
る。更に、このX線診断装置は、X線平面検出器101
からのX線又は光の透過量を検出するための検出器33
2と、この検出器332にて検出した透過量に応じてX
線源303から曝射するX線量を制御するX線制御部3
11とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被検体を透視したX線
を電気信号に変換し、被検体のX線透過像を検出してX
線検出を行うX線診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図11は、従来から用いられているX線
診断装置の構成の概要を示したものである。このX線診
断装置は、フィルムレス撮影を目的としたものであり、
次のようにして被検体のX線透過像をえている。X線源
(X線管303)からX線を被検体に曝射し、被検体を
透過して得たX線像をX線イメージインテンシファイア
(I.I.)305で増強した光学像に変換する。そし
て、複数のタンデムレンズからなる光学系306を用い
て光学像をテレビカメラ307で撮影し、制御部310
でサブストラクション処理などを行ってモニター323
で被検体のX線透過像を観察できるようになっている。
【0003】このようなX線診断装置では、最適な像を
得るためには適度な線量でX線管303からX線を曝射
する必要がある。そのため、次のような方法でX線量の
制御が行われている。
【0004】図12は、フィルム撮影を目的とした場合
の例を示したものであり、AEC(Automatic
Exposure Control)と知られている
方法である。被検体とフィルム324との間に配置され
たX線量検出用のセンサー325は、X線がある線量以
上になると信号を発生するものであり、この信号によっ
てX線制御部311はX線管303の管電流などを制限
し、X線の線量が一定になるようにしている。
【0005】図13は、図11で示したフィルムレス撮
影を目的とした場合に適用されるものであり、ABC
(Auto Brightness Control)
としてと知られている方法である。光学系306に光ガ
イド326を挿入して光の一部を取り出し、光電子増倍
管332で検出し、その検出信号を増幅器333で増幅
してX線制御部311に与えるようになっている。この
検出信号に応じてX線制御部311はX線管303の管
電流などを制御し、X線の線量が一定になるようにフィ
ードバック制御が行われている。
【0006】また、上述したようなI.I.を用いたX
線診断装置では糸まきひずみやシェーディング等の問題
点があり、これを改善するものとして固体の薄型平面X
線検出器が提案されている(Demonstratio
n of megavoltage and diag
nostic x−ray imaging with
hydrogenated amorphous s
ilicon arrays(Med Phys.19
(6),Nov/Dec 1992;P.1455−1
466)、特開昭61−62283「X線/電気変換装
置」、特開昭61−244176「デジタルラジオグラ
フイ装置」等)。
【0007】図14及び15は、その薄型平面X線検出
器の代表的な構成例を示したものである。図14は、検
出器の1画素の断面図であり、図15は、検出器の回路
構成を示した図である。
【0008】図14に示すように、この薄型平面X線検
出器101の各画素は、支持体136上にTFT(th
in film transistor)140及びp
inフォトダイオード(PD)150を1つ有し、これ
がマトリクス状に配置され、これらの上方に蛍光体12
2を有するという構造になっている。TFT140及び
PD150は、CVD法によってアモルファスシリコン
で形成され、その支持体136の材質としてはガラスな
どを用いることができる。支持体136上にまずAlの
ゲート電極145のパターンを形成し、その上にCVD
法によってSiNx膜132を成膜している。SiNx
膜132上に、i−アモルファスシリコン(a−Si)
膜148、n+−アモルファスシリコン(n+a−S
i)膜143,147を形成してTFT140のチャネ
ル領域148、TFT140のドレイン領域、ソース領
域とし、Alのドレイン電極142、ソース電極146
のパターンが形成されている。ソース電極146のパタ
ーン上には、PD150のn+a−Si層154、i−
Si層153、p+a−Si層154を形成し、その上
に透明電極126が形成されている。各PD150は、
Alの金属電極125で接続され、共通のレベルにされ
る。
【0009】TFT140及びPD150の上方はポリ
イミド樹脂124及び透明保護膜123でコーティング
され、その上にさらに蛍光体122が形成されている。
そして、蛍光体122上のX線の入射面には光反射層1
21が設けられている。
【0010】図15に示すように、TFT140及びP
D150が1つの画素について1つづつ設けられてい
る。各PD150は、透明電極126を介してAlの金
属電極125で接続され、共通のレベルにされる。横方
向のシフトレジスタ170から順次TFT140のゲー
トに電圧を与えて順次オンにし、縦方向のシフトレジス
タ180から順次TFT190のゲートに電圧を与えて
順次オンにしていく、といういわゆるCCDと同じよう
な読みだし制御が成される。この読みだし制御によって
1画素づつ読み出されたPD150の電荷をチャージア
ンプ195で増幅し、X線像の1画素づつ順次読み出さ
れ増幅された信号をビデオ信号として出力するようにな
っている。
【0011】検出器に入射するX線はまず蛍光体で可視
光に変換され、PD150で電荷に変換される。PD1
50でこの蛍光による光学像に応じて各画素の電荷が蓄
積され、TFT140によるスイッチで、蓄積された電
荷が外部に読み出されビデオ信号として出力される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】フィルム撮影の場合や
I.I.を用いたX線診断装置は、前述したように、一
定になるようにX線の線量を制御できるようになってい
るが、X線診断装置に薄型平面X線検出器を用いた場合
は、問題点が生じる。
【0013】例えば、フィルム撮影の場合のAEC法で
は、センサーを検出器の前に配置しなければならないた
め、検出器の感度を落とすことになる。I.I.を用い
た場合のABC法は、検出器の感度低下は小さいがタン
デムレンズが必要であるため、X線診断装置に薄型平面
X線検出器を用いた場合では、適用できない。
【0014】そこで、本発明の目的は、固体の薄型平面
X線検出器を用いたX線診断装置においてX線の線量を
最適に制御することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本願の請求項に記載の発明にかかるX線診断装置
は、X線を被検体に対し曝射して得られるX線透過像を
検出し撮影するX線診断装置であり、前記X線を前記被
検体に対して曝射するX線源と、前記被検体のX線像を
検出しビデオ信号として出力するものであって、前記X
線源から曝射されるX線を光に変換する光変換手段、及
びこの光変換手段にて変換された光を電気信号に変換し
ビデオ信号として出力する光電変換手段を少なくとも備
えるX線平面検出器と、このX線平面検出器からの透過
量を検出するための検出手段と、この検出手段にて検出
した透過量に応じて前記X線源から曝射するX線量を制
御するX線制御部と、を含んで構成されていることを特
徴とする。
【0016】
【作用】本発明にかかるX線診断装置によれば、X線平
面検出器からの透過量が検出され、この透過量に応じて
X線源から曝射するX線量が制御されるので、X線平面
検出器を用いたX線診断装置においても曝射されるX線
量が最適になる。
【0017】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
前述の従来例と同一若しくは同等のものについては同一
の符号を用いるものとし、その説明を省略し若しくは簡
略化するものとする。
【0018】図1は、本発明の第1の実施例に係るX線
診断装置を示すブロック図であり、このX線診断装置
は、X線管303、制御部310、モニター323、X
線制御部311は前述の従来例と同等のものが用いられ
ているが、X線検出に前述した固体の薄型平面X線検出
器101を用い、その後ろ側にX線条件制御用の採光部
350と、採光部350につながれた光検出器332と
を有する点に特徴がある。そして、採光部350および
光検出器332がX線平面検出器101を透過したX線
を検出する手段を成し、X線制御部311にフィードバ
ックしX線平面検出器101を透過したX線量に応じて
X線源から曝射するX線量を制御している点に特徴があ
る。
【0019】X線管303は、X線を被検体に対して曝
射するためのX線源であり、そのX線強度はX線制御部
311からの電圧に応じて変化するようになっている。
X線制御部311は、図示せぬ操作パネルで設定した一
定の線量になるようにX線の制御を行うためのものであ
り、光電子増倍管332からの信号により線量が一定に
なるようにしている。また、X線制御部311には、後
述するように、採光部350の光マスク354のマスク
する範囲に応じた信号が与えられており、その範囲の面
積にあわせて一定の線量になるように制御している。
【0020】図2は、X線検出器101と採光部350
とを拡大して示したものである。X線平面検出器101
は、被検体のX線像を検出しビデオ信号として出力する
フラットパネルイメージャーであり、40cm四方程度
の大きさを有し、胸部一般撮影から外科用透視に至るま
で全X線診断に用いること可能であり、撮影条件により
検出器の稼働領域を変えてX線診断に用いられる。そし
て、X線検出器101は、光反射層121及び蛍光体1
22がX線の入射方向の側になるように配置されてい
る。符号160は、図14の符号125から132の光
センサー部を示す。
【0021】採光部350は、X線平面検出器101の
背面側に配置され、X線検出器101の側から蛍光体膜
352、光マスク354、光ガイド系356a,356
bで構成されている。そして、採光部350のX線検出
器101の接合部分には遮光フィルム315が貼られて
おり、X線検出器101と採光部350との間で光が遮
断されるようになっている。これによって、蛍光体膜3
52で発生した光がX線検出器101側に入り込んでノ
イズが発生するのを防いでいる。
【0022】蛍光体膜352は、X線検出器101を通
過したX線により蛍光を発するものであり、X線検出器
101のように光の位置検出を行うほどの感度を要しな
いことから、GOSを用いた増感紙で十分である。この
他に、例えばCsIなどを用いても良い。
【0023】光マスク354は、蛍光体膜352からの
蛍光のうち必要な部分の光のみを光ガイド356aに通
すためのものである。この実施例では、光マスク354
に液晶を用い、図3にしめす平面図のように5×5のマ
トリクス状のマスクとしている。そして、液晶コントロ
ーラ(図1符号354b)からの制御によりマスクする
範囲を撮影対象の大きさに合わせて変え、撮影条件に応
じて必要な部分の光だけを光ガイド356aに通すよう
に調節できるようにしている(図3は周辺部を遮光した
場合を示している)。尚、このマスク範囲は、オペレー
タの操作により決定するようにしても良い。この制御信
号はX線制御部311にも与えられている。なお、光マ
スク354は、液晶を用いていることからより細かいマ
トリクス状にすることが可能である。
【0024】光ガイド系356a,356bは、光マス
ク354を通ってきた光を光検出器332に導くための
ものである。集光用光ガイド356aは光マスク354
を通ってきた光を一括して集めるためのものであり、そ
の材質としてアクリルやガラスなどの光を通すものであ
れば良い。また、光ガイド356bは、集められた光を
光検出器332に導くためのもので、光ファイバを用い
ている。図4は、光ガイド系356a,356bの構成
を示したものであり、1方向に集光できるように底面に
傾斜を持たせ、集光用光ガイド356aを厚くしないよ
うにしている。
【0025】また、図5のように光ファイバを複数本用
いて集光用光ガイド356aの幅分につけるようにする
こともでき、また、集光用光ガイド356aを図6の形
状にすることもできる。さらに、図7のように光マスク
354のマトリクス別に光ガイド356a,356bを
設けるようにすることもできる。集光用光ガイド356
aの形状は、図8のように、1方向に傾斜した細かい傷
を入れたような構造にしても良い。また、感度が十分で
あれば、図9のように単純な直方体にしても良い。
【0026】採光部350の蛍光体膜352、光マスク
354、集光用光ガイド356aは、面積がX線検出器
101と同じになるようにしている。これによって、X
線検出器101を透過したX線は、採光部35によって
散乱線を発生し、採光部35があるかないかで散乱線の
発生が異なるのであるが、この散乱線の不均一さが取り
除かれ、均一なものになる。また、これらのものは、X
線検出器101の後方へのX線の遮蔽も兼ねることにな
る。
【0027】光検出器332としては、光電子増倍管や
フォトダイオードを用いることができるが、この実施例
では、光電子増倍管を用い、その検出信号を増幅器33
3で増幅してX線制御部311に与えている。
【0028】X線制御部311には、後述するように、
採光部350の光マスク354のマスクする範囲に応じ
た信号が与えられている。光マスク354のそのマスク
する範囲によって集光用光ガイド356aに入射する光
量が違い、光検出器332の検出出力も異なってくる。
そのため、光検出器332の検出出力を単にフィードバ
ックしてX線の条件制御を行うと、マスクによって光量
が減少した場合、X線量を増加させ得られる画像は明る
すぎるものとなってしまう。これに対し、本実施例で
は、そのマスクする範囲の面積に応じた上記信号が与え
られることによって、X線制御部311は、そのマスク
する範囲の面積の変化にかかわらず一定の線量になるよ
うに制御している。すなわち、X線照射領域、検出器の
稼働領域といったX線撮影条件を設定したときに、光マ
スク354のマスクする範囲が決まるのであるが、この
マスクされた領域の面積をX線制御部311にフィード
バックさせている。そして、その採光領域で得られる光
量におけるX線量の最適条件を設定する。X線制御部3
11では、例えば、光マスク354によって採光面が小
さくなれば、X線量の最適条件を決める光量も小さくす
るように制御し、採光面が大きくなれば、X線量の最適
条件を決める光量も大きくするように制御する。
【0029】次に、この装置の動作に付いて説明する。
X線管303からX線制御部311により制御された線
量のX線が照射され、被検体を透過したX線がX線平面
検出器101に入射する。この入射X線は、まず、X線
平面検出器101の蛍光体層122で光に変換され、そ
の光は光センサー部160のPD150によって検知さ
れ、図15に示したように、画素ごとに読み出され、被
検体のX線透過像はビデオ信号としてX線平面検出器1
01から検出され出力される。そして、制御部310で
サブストラクション処理などを行ってモニター323で
被検体のX線透過像を撮影できるようになっている。
【0030】ここで、X線平面検出器101に入射した
X線は、すべてが蛍光体層122で光に変換されるので
はなく一部は、蛍光体層122、光センサー部160、
支持体136すなわちX線平面検出器101を透過す
る。このX線平面検出器101を透過したX線は、採光
部350の蛍光体膜352で光に変換される。蛍光体膜
352からの蛍光は、光マスク354で一部が遮蔽され
て、集光用光ガイド356aに入射する。そして、この
入射した光は光ファイバー354bに導かれて光検出器
332で電流に変換され、増幅器333で増幅してX線
制御部311に与えられる。この電流に応じて、X線制
御部311は、X線管303のX線が適正な一定の線量
になるようにX線管303の照射を制御する。これによ
って、過大な被爆や失敗撮影を防ぐことができる。
【0031】X線平面検出器101を通過するX線には
被検体を通らなかったものもあり、これが採光部350
の蛍光体膜352に入射するのであるが、マスクしなか
った場合その部分の光量が多くなり、その情報がフィー
ドバックされてX線量を抑えることになる。しかし、こ
の実施例の装置では、光マスク354によって不要な蛍
光が光ガイド356aに入射することが押さえられ、す
なわち被検体を通らなかったX線がマスクされるので、
良好なX線像が得られる。しかも、マスクする範囲を調
節可能であるので、胸部一般撮影から外科用透視に至る
まで全X線診断に応じて、撮影条件に合わせて良好なX
線像が得られる。また、撮影条件により検出器の稼働領
域を変えて撮影する範囲をX線診断中に変えたとして
も、撮影条件に応じた良好なX線像が得られる。とく
に、関心領域を絞り込んで見るような場合には有効であ
る。
【0032】この様に、X線平面検出器を用いたX線診
断装置において、光マスク354によって不要な部分の
X線を等価的に取り除くため、画質が一定となるので、
撮影などの精度が上がると共に、照射するX線量を最適
化して行うのでX線曝射量が減少する。また、自動でX
線量を制御するため、オペレータの負担が軽減する。こ
うして、X線撮影を最適条件で行うことができる。ま
た、採光部350の蛍光体膜352、光マスク354、
集光用光ガイド356aをX線平面検出器101と同じ
面積にするため、後方散乱の影響が均一になり、画質の
劣化を防ぐことができる。また、X線量の制御に用いる
採光部を、平面検出器の後方に設けたので、採光部の影
響による画像の劣化がない。また、後方散乱の遮蔽にな
り、X線を防護することができる。
【0033】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図10は、本発明の第2の実施例に係るX線診断
装置を示すブロック図であり、このX線診断装置は、上
記第1実施例と同等の構成を有するが、採光部350の
光マスク354が固定になっている点に特徴がある。
【0034】撮影や透視といったモードでは、X線平面
検出器101の中心付近を主に使用することが多いと思
われるので、光マスク354は、図3のような中心付近
を開口部としてマスク領域外とし、マスク領域固定にし
ている。この光マスク354材質としては遮光フィルム
(315と同様)などを用いることができる。
【0035】このX線診断装置では、マスク領域固定で
あるのでマスク領域を変えるためのコントローラは不要
である。X線制御部311は、光マスク354のマスク
領域で得られる光量におけるX線量の最適条件を設定す
るようにフィードバック制御を行う。
【0036】このX線診断装置は、マスク領域固定であ
る点を除いて上記第1実施例と同じ動作をし、X線管3
03のX線が適正な一定の線量になるようにX線管30
3の照射を制御するので、過大な被爆や失敗撮影を防ぐ
ことができる。マスク領域固定であることから柔軟性に
欠ける点はあるかもしれないが、上記第1実施例よりも
若干構成は簡単であるという利点がある。
【0037】なお、図7のように、集光用光ガイドを複
数有する場合、集光用光ガイドごとに光検出器を配置
し、光検出器の出力を切り替えることにより等価的にマ
スク領域を可変にすることが可能になる。この場合、第
1実施例と同等である。
【0038】また、図5のように、光ファイバーを複数
有する場合、光ファイバーごとに光検出器を配置し、光
検出器の出力を切り替えることにより等価的にマスク領
域を可変にすることが可能になる。
【0039】
【発明の効果】本発明にかかるX線診断装置によれば、
X線平面検出器からの透過量が検出され、この透過量に
応じてX線源から曝射するX線量が制御されるので、X
線平面検出器を用いたX線診断装置においても曝射され
るX線量が最適になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るX線診断装置を示
すブロック図。
【図2】X線検出器101と採光部350とを拡大して
示した図。
【図3】光マスクの平面図。
【図4】光ガイド系の構成を示した図。
【図5】光ガイド系の構成を示した図。
【図6】光ガイド系の構成を示した図。
【図7】光ガイド系の構成を示した図。
【図8】光ガイド系の構成を示した図。
【図9】光ガイド系の構成を示した図。
【図10】本発明の第2の実施例に係るX線診断装置を
示すブロック図。
【図11】従来から用いられているX線診断装置の構成
の概要を示した図。
【図12】適度な線量でX線を曝射する方法の例を示す
図。
【図13】適度な線量でX線を曝射する方法の例を示す
図。
【図14】平面X線検出器の断面図。
【図15】平面X線検出器の回路構成を示した図。
【符号の説明】
101 X線平面検出器 303 X線管 311 X線制御部 332 光検出器 350 採光部 351 遮光フィルム 352 蛍光体膜 354 光マスク 356a 集光用光ガイド 356b 光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // G01T 1/20 G01T 1/20 C E G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線を被検体に対し曝射して得られるX
    線透過像を検出し撮影するX線診断装置において、前記
    X線を前記被検体に対して曝射するX線源と、前記被検
    体のX線像を検出しビデオ信号として出力するものであ
    って、前記X線源から曝射されるX線を光に変換する光
    変換手段、及びこの光変換手段にて変換された光を電気
    信号に変換しビデオ信号として出力する光電変換手段を
    少なくとも備えるX線平面検出器と、このX線平面検出
    器からの透過量を検出するための検出手段と、この検出
    手段にて検出した透過量に応じて前記X線源から曝射す
    るX線量を制御するX線制御部と、を含んで構成されて
    いることを特徴とするX線診断装置。
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