JP2001501071A - 補正システムを含む撮像装置及びｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 撮像装置は、副画像から副画像信号を導出することによって副画像を捕捉するための複数の画像センサ（２，３）と、副画像の輝度値及び補正信号から補正された輝度値を導出するための補正システム（４，４３，４４，４５）とを含む。補正システムは、露光された画像センサから１つ以上の測定信号を発生するために画像センサのうちの１つを露光するための光源（４）、例えばＬＥＤを有する。補正システムは、１つ以上の測定信号から補正信号を導出するよう配置される。この種類の撮像装置は、例えばＸ線検査装置の中で使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 補正システムを含む撮像装置及びＸ線検査装置 本発明は、副画像を捕捉するための複数の画像センサと、 上記副画像の輝度値及び補正信号から補正された輝度値を導出するための補正 システムとを含む撮像装置に関する。 本発明はまた、Ｘ線検査装置に関する。 係る撮像装置及び係るＸ線検査装置は、国際特許出願ＷＯ ９７／００５７３ より既知である。 既知のＸ線検査装置は、Ｘ線源及び撮像装置が光学的に結合されるＸ線画像増 倍管を含む。対象をＸ線源から放出されるＸ線ビームによって照射することによ って、例えばＸ線源とＸ線画像増倍管との間に配置される放射線によって検査さ れるべき患者といった対象から、Ｘ線像が形成される。Ｘ線像はＸ線画像増倍管 の入口スクリーン上に形成され、Ｘ線増倍管の出口窓上の光学像へ変換される。 光学像は、撮像装置によって捕捉され、電子画像信号へ変換される。出口スクリ ーンから発せられる光は部分的に透明なミラーを含む画像スプリッタによって２ つの副画像へ分割され、この副画像は夫々の画像センサによって捕捉される。 既知の撮像装置は、夫々が複数の感光素子からなる２つの固体画像センサを含 む。既知の撮像装置はまた、副画像信号から複合画像信号を導出するための組合 せユニットを含む。画像センサは、一方の画像センサによって捕捉された光学像 の画素が他方の画像センサの感光センサ素子との間の中間の空間に置かれるよう 配置される。各画像センサは夫々の副画像を捕捉し、この副画像から複合画像の ための複合画像信号を形成する組合せユニットへ夫々の副画像信号を印加する。 画像センサは、副画像から、副画像の中の輝度値を表わす信号レベルを有する電 子副画像信号を導出する。複合画像は、 副画像の補正された輝度値によって形成される。複合画像は、例えば個々のセン サによって捕捉された副画像の画像ラインから、例えば一方の画像センサからの 画像ラインが複合画像の奇数画像ラインを構成し、他方の画像センサからの画像 ラインが複合画像の偶数画像ラインを形成するよう複合される。画像を横断する 方向では、複合画像の画像ラインは、個々のセンサによって捕捉された副画像と 比較して約２倍の空間解像度を有する。 異なる画像センサからの画像ラインの輝度値の間には、例えば個々の画像セン サの感度の差により、差が生じやすい。係る画像センサの感度は、画像センサ上 に入射する光の強度に対する画像センサの中の光によって生成された画像信号の 信号レベルの比率によって表わされる。個々の画像センサの感度の係る差は、個 々の画像センサの感度の差に対して補正が行われなければ複合画像の中に外乱を 生じうる。複合画像は、例えば光学像の中の画像情報に全く関連しないのに個々 の画像センサの等しくない感度によって生じうる縞状のパターン等を示しうる。 既知の撮像装置は、係る差について副画像の輝度値を補正し、それにより個々の 画像センサの感度の差によって生ずる複合画像中の外乱の発生を防止する補正シ ステムを含む。副画像の輝度値の補正の精度は光学像に依存する。これは、既知 の撮像装置の補正システムは、光学像の明るい部分から補正信号を導出するため である。正確な補正は、かなりの輝度の大きな部分を含む光学像が使用可能であ るときにのみ達成されうる。 本発明は、副画像から複合画像信号を形成するために副画像の輝度値のより正 確な補正を可能にする補正システムを含む撮像装置を提供することを目的とする 。 この目的は、上記補正システムは、露光された画像センサから１つ以上の測定 信号を発生するために上記画像センサのうちの少なくとも１つを露光するための 光源を含み、 上記補正システムは、上記１つ以上の測定信号から補正信号を導 出するよう配置されることを特徴とする本発明による撮像装置によって達成され る。 光源を使用して、画像センサのうちの１つが予め分かっている光度に露光され る時、露光された画像センサの電流感度を表わす測定信号が発生される。補正シ ステムは、露光された画像センサの電流感度及び露光された画像センサに対する 他の画像センサの相対感度から補正信号を導出する。露光された画像センサの感 度に対する他の露光されていない画像センサの感度は、別々の較正測定によって 容易に測定されうる。係る較正測定は、１回行われるだけでよい。例えば、係る 較正測定は、個々の画像センサによって均一な輝度の画像を捕捉することによっ て実行されうる。個々の画像センサの感度の相対的な差の変動は、例えば温度の 関数として正確に再生可能であることが分かっている。結果として、測定信号は また露光されていない画像センサの電流感度を表わす。副画像の輝度値は、測定 信号の信号レベル及び較正測定の結果を使用して、補正システムによって補正さ れうることが分かる。 光源によって複数の画像センサが露光されるとき、個々の画像センサは、種々 の画像センサの個々の感度を表わす測定信号を発生する。補正システムは、測定 信号の信号レベルによって副画像の輝度値を補正する。複数の画像センサが露光 されるとき、画像センサのうちの１つに対する個々の画像センサの相対感度を測 定するために別々の較正測定が要求されることはない。 補正信号は、例えば個々の画像センサの感度の比率を表わし、補正システムは 副画像の信号レベルに当該の比率を乗ずることによって補正された輝度値を導出 する。特に複数の画像センサからの測定信号は、画像センサの中の障害、例えば 障害のあるセンサ素子を示す。従って、補正信号はまた係る障害に対しても副画 像の輝度値を補正するのに適している。副画像はこのようにして補正され、補正 された副画像によって複合画像信号を構成することによって複合画 像信号中の外乱を打ち消すことができる。複合画像は副画像の補正された輝度値 によって形成される。補正は、より小さいため、更に正確に実行されうる。撮像 装置はまた、副画像信号から複合画像のための複合画像信号を導出するための組 合せユニットを含む。 複合画像信号が副画像信号から構成されるとき、複合画像信号は、複合画像信 号の信号レベルに当該の比率を乗ずることによって補正されうる。複合画像信号 の信号レベルは、副画像のうちの１つの夫々の輝度値を表わす。補正システムは 、このように副画像信号自体の信号レベル、又は副画像信号を含む複合画像の信 号レベルを補正信号の値によって乗することによって副画像の輝度値を補正する 。このように、画像センサの感度の間の差によって生ずる外乱は複合画像の中で 防止される。結果として、複合画像の中で小さな細部は適当に可視に再生されう る。 複合画像信号は異なる画像センサの感度の間の差に対して補正されるため、全 ての画像センサが全く同一の感度を有する必要がない。画像センサの感度に関す る許容耐性は比較的広く、本発明による撮像装置の中で比較的安価な画像センサ が使用されることを可能にする。 本発明による撮像装置の興味深い実施例は請求項２乃至６に定義される。 望ましくは、光源は発光ダイオードである。係る発光ダイオード（ＬＥＤ）は 安定した色及び強度を有する光を発する。従って、測定信号が露光された画像セ ンサの感度を正確に表わすことが達成される。望ましくは、副画像の光の波長と 略等しい波長を有する光を発するＬＥＤが使用される。 ビームスプリッタにＬＥＤといった光源が取り付けられるとき、光源による露 光中及び副画像の捕捉中に、できれば光源によって発せられた光の波長及び強度 を除き、画像センサが比較可能な環境で露光されることが達成される。画像セン サは特に光源による露光中 及び副画像の捕捉中に、略同じ入射角で露光される。光源によってビームスプリ ッタの反射器からの反射に露光されている画像センサが、副画像の捕捉中に上記 反射器によって透過の中で露光されること（またはその逆）を考慮することは容 易である。更に、光源は、副画像を表わす光線以外の角度でビームスプリッタへ 光線を発するような向きとされうる。結果として、光線は副画像の捕捉を妨げな い。 補正信号の高い精度は、画像センサが光源による露光中及び副画像の捕捉中に 露光される環境の間の差を考慮することによって達成される。係る正確な補正信 号を使用して、異なる画像センサの感度の間の差による外乱を略含まない複合画 像信号が導出されうる。異なる環境は、特に光源の光及び副画像の光の波長（色 ）強度に関する。 或いは、補正システムは、少なくとも１つの画像センサの温度から補正信号を 導出するよう配置される。画像センサの温度は、本質的に画像センサの感度を決 定する。画像センサの感度はこのようにしてそれらの温度から導出されうる。例 えば、画像センサは予め容易に較正されうる。係る画像センサの感度は次に温度 の関数として測定され、較正結果は例えば電子ルックアップテーブルといったテ ーブルの中に記憶される。例えば、複数の画像センサの温度は個々に測定され、 画像のセンサの感度はこの温度測定から導出されうる。或いは、単一の画像セン サの温度が測定されうる。これは、撮像装置の動作中、全ての画像センサは略同 じ温度を有するか、又は少なくとも個々の画像センサの間の温度差は略一定であ ることが分かっているからである。係る温度差は容易に測定されうる。画像セン サの較正は画像センサが撮像装置に取り付けられるときに行われることが望まし い。次に動作中に生ずる温度差もまた測定されうる。測定された温度差が較正結 果について考慮されるとき、補正信号を導出するために単一の画像センサの電流 温度を測定することで 十分である。撮像装置は、副画像信号から複合画像信号を導出する組合せユニッ トを含む。 補正信号は、画像センサのうちの少なくとも１つの暗電流の電流強度から導出 されることが望ましい。 画像センサの暗電流は、画像センサの温度に非常に敏感である。暗電流は主に 熱的に励起された電荷キャリアによって発生される。結果として暗電流の電流強 度は、画像センサの温度を正確に表わす。暗電流は、読み出しの前にある時間に 亘って画像センサ上に全く又は殆ど光が入射していないときに画像センサを読み 出すことによって測定され、それにより実質的に排他的に熱的に励起された電荷 キャリアが読み出される。 本発明によるＸ線検査装置は、例えばＸ線像から光学像を導出するためのＸ線 検出器と、光学像から画像信号を導出するための請求項１又は５記載の撮像装置 とを有する。 光学像は、Ｘ線像の中の画像情報を表わす。光学像が本発明による撮像装置に よって捕捉される場合、複合画像信号が発生されそれによりＸ線像の画像情報は 高い診断上の質によって再生されうる。これは、Ｘ線像の中に低いコントラスト の小さな細部が複合画像の中で適当に可視に再生されることを意味する。係る高 い診断上の質の複合画像は、信頼できる診断を行う上で、医師、例えば放射線医 師に対する適当な技術的な補助となる。 本発明によるＸ線検査装置の他の実施例は、Ｘ線像から副画像信号を導出する ことによって副画像を捕捉する複数のＸ線検出器と、上記副画像の輝度値及び補 正信号から補正された輝度値を導出するための補正システムとを含み、上記補正 システムは、露光されたＸ線検出器から１つ以上の測定信号を発生するために上 記Ｘ線検出器のうちの少なくとも１つを露光するための光源を有し、上記補正シ ステムは１つ以上の測定信号から補正信号を導出するよう配置される。 Ｘ線検出器は、入射Ｘ線によってその中で光が発生される変換層、例えばタリ ウムでドープされたヨウ化セシウム層を有する。Ｘ線検出器はまた変換層の光か ら電荷を導出するために、感光素子、例えばフォトダイオードを含む。個々のＸ 線検出器の電荷は副画像信号を形成するために使用される。１つ以上のＸ線検出 器が光源、望ましくは１つ以上のＬＥＤからの光に露光されるとき、電荷は感光 素子の中で発生され、この電荷から１つ以上の測定信号が導出される。測定信号 の信号レベルは個々のＸ線検出器の感度を表わす。露光されたＸ線検出器に対す るＸ線検出器の相対感度が別々の較正測定中に測定されるとき、Ｘ線源によって 単一のＸ線検出器のみを測定し、較正測定及び測定信号の信号レベルの結果から 補正信号を導出することで十分である。望ましくは、入射Ｘ線によって変換層の 中で発生された光と略同じ波長を有する光を発するＬＥＤが使用されることが望 ましい。Ｘ線検査装置はまた副画像信号から複合画像用の複合画像信号を導出す る組合せユニットを含む。 本発明の上述及び他の面は、以下説明される実施例を参照して明らかとなろう 。 図中、 図１は本発明によるＸ線検査装置の１つの実施例の概略図を示す図であり、 図２は本発明による撮像装置の概略図を示す図であり、 図３は本発明によるＸ線検査装置の他の実施例の概略図を示す図である。 図１は本発明によるＸ線検査装置の１つの１つの実施例の概略図を示す図であ る。Ｘ線源１０は、例えば放射線によって検査されるべき患者といった対象１２ を照射するＸ線ビーム１１を発する。患者の中のＸ線吸収の差により、Ｘ線像は Ｘ線画像増倍管３０の入口スクリーン３４上に形成される。入口スクリーン上に 入射したＸ線は、電子光学系３１によって出口窓３２へ案内される光電子へ変換 される。光電子は、出口窓３２上の蛍光層３３上に光学像を発生し、この光学像 は撮像装置１によって捕捉される。信号出力１３を通じて、撮像装置はＸ線像の 画像情報が視覚化されるモニタ１５へ電子ビデオ信号（ＣＳ）を印加するか、又 は画像信号の更なる処理のために画像処理ユニット１４へ印加する。 出口窓３２上の光学像は、レンズ系３５及びビームスプリッタ５によって２つ の画像センサ２，３上で結像される。画像センサは例えば、多数の感光素子を含 み、一方の画像センサの感光素子上で結像された光学像の中の画素が他の画像セ ンサの感光素子の間の中間の空間の中で結合されるようビームスプリッタ５に対 して配置されるＣＣＤセンサである。例えば、ビームスプリッタはその傾斜面５ ３が互いに対向して配置される１対の分光プリズム５１，５２を含む。傾斜面５ ３は部分的に透明な反射器を構成する。例えば、個々の画像センサは光学像の交 番するバンドを捕捉する。各画像センサは、電子副画像信号（ＩＳ）に副画像中 の輝度値を表わす信号レベルを供給する。副画像信号（ＩＳ）は、複合画像の輝 度値を表わす信号レベルを有する電子ビデオ信号の形の複合画像信号（ＣＩＳ） を形成するよう、信号処理モジュール４０の中で結合される。撮像装置１は、小 さな細部を含む医療Ｘ線画像の中で画像情報の適当に可視の再生を可能とするよ う、高い解像度を有する複合画像のための電子ビデオ信号を供給する。 図２は本発明による撮像装置の概略図を示す図である。撮像装置１は、測定信 号を発生するよう、画像センサ２，３を露光する発光ダイオード４を含む。測定 信号（ＭＳ）を発生するために、ＬＥＤ４は、制御ユニット４１によってＬＥＤ へ活性化信号（ＡＳ）を印加することによって活性化される。例えば、活性化信 号は、ＬＥＤが光を発し始めるよう、ＬＥＤに対して前方極性の直流電圧を印加 する。ＬＥＤからの光の影響により、画像センサは測定信号を発生する。或いは 、画像センサが露光されていないときに、画像センサ へ読出し信号（ＲＳ）を印加することによって画像センサの暗電流を測定するこ とが可能である。画像センサによって供給される暗電流の電流強度は、次に測定 信号として作用する。画像センサ２，３によって発生された測定信号は、切換ユ ニット４２を通じて算術演算装置４３へ印加される。切換ユニットはまた制御ユ ニット４１によって制御される。このため、制御ユニットは切換ユニットの制御 入力へ切換信号（ＳＳ）を印加する。例えば、切換ユニットは、ゲート接触にあ る電圧に基づいて開閉される１つ以上のトランジスタを含む。切換ユニット４２ は、画像センサ２，３からの測定信号（ＭＳ）を算術演算装置へ送信し、画像２ ，３からの副画像信号（ＩＳ）を乗算器４５へ送信する。制御ユニット４１は、 例えば電子（マイクロ）プロセッサである。測定信号の信号レベルに基づいて、 算術演算装置４３は、感光センサ素子毎の画像センサの感度の間の差を示す補正 値を計算する。算術演算装置は、画像センサのセンサ素子に関連する測定信号の 信号レベルの比率を計算する。これらの比率から、算術演算装置４３は、画像セ ンサが光源によって露光されている環境と副画像の捕捉中の環境との間の差を考 慮して補正値を計算する。算術演算装置による測定信号の信号レベルの比率から の補正値の計算は実験的に決定される。このため、例えば均一の輝度の副画像が 捕捉され、算術演算装置は電子ビデオ信号が均一の輝度の画像を示すよう調整さ れる。算術演算装置の調整は、算術演算装置の適当なプログラミングに関する。 算術演算装置によって発生された補正値は、メモリユニット４４の中に記憶され る。記憶された補正値が使用される場合、補正値を繰り返し計算する必要がない 。乗算器４５、例えば調整可能な信号増幅器を使用して、副画像信号１５の信号 レベルは補正された副画像信号（ＣＩＳ）を形成するよう当該の補正値（ＣＶ） によって乗ぜられる。補正された副画像信号の信号レベルは、副画像の補正され た輝度値を表わす。補正値は、補正信号の信号レベルを形成する。補正された副 画像信号 （ＣＩＳ）は組合せユニット４６へ印加される。補正された副画像信号に基づい て組合せユニット４６は、信号処理モジュール４０の信号出力１３において使用 可能な電子ビデオ信号の形の複合画像信号を形成する。メモリユニット４４の読 み出しは、当該の補正値が適当な時点で乗算器４５へ印加されることを確実にす ると共に、制御ユニット４１によって発生されるアドレス信号（ＡＤＲ）によっ て制御され、メモリユニット４４にアドレス入力へ印加される。 制御ユニット４１はデータバス４７を通じて補正システムの様々な構成要素に 接続される。信号処理モジュール４０、画像センサ及びＬＥＤを制御するよう制 御ユニットによって供給される様々な信号は、上記データバスを通じて通信され る。補正システムは、光源４、算術演算装置４３、記憶ユニット４４及び乗算器 ４５を含む。 また、組合せユニットを使用して、まず副酉像の補正されていない輝度値を表 わす副画像信号を結合し、続いて複合画像信号を形成するために複合画像信号の 信号レベルを当該の補正値によって乗算することが可能である。 図３は、本発明によるＸ線検査装置の更なる実施例の概略図を示す図である。 幾つかのＸ線検出器６０を使用して、検査されるべき対象１２の中のＸ線１１の 吸収の局所的な差に基づいて、Ｘ線像の副画像が形成される。各Ｘ線検出器６０ は、例えばマトリックス状に配置された多数の感光素子６２、例えばフォトダイ オードを含む感Ｘ線センサマトリックスである。ＣｓＩ：Ｔ１変換層６１は、入 射Ｘ線を、フォトダイオード６２が感度を有する低エネルギー放射線、特に緑光 へ変換する。更に、各Ｘ線検出器６０は、感光素子６２の中で発生された電荷を 読み出し、そこから副画像信号を導出するための読出し回路６３を含む。この種 類のＸ線検出器はそれ自体として、例えばフランス国特許出願第２５９３３４３ 号より既知である。制御ユニット４１は感光素子を露光するために光源４を活性 化し、結果として光源の光によって感光素子中に電荷が発生される。 測定信号は、個々のＸ線検出器からの電荷から導出される。このため、制御ユニ ット４１は、Ｘ線検出器６０の読出し回路６３へ読出し信号（ＲＳ）を印加する 。補正信号は測定信号（ＭＳ）から導出され、信号処理モジュール４０によって 副画像から補正された輝度値を導出するために使用される。信号処理ユニットの 動作は、図２を参照して説明された信号処理モジュールの動作と類似する。望ま しくは、略同一のＬＥＤ４が使用されるか、又は両方のＸ線検出器を露光するこ とができるよう配置された単一のＬＥＤが使用される。 現時のＸ線検査装置又は現時の撮像装置では、信号処理モジュールの機能は望 ましくは適当にプログラムされたコンピュータ又は専用（マイクロ）プロセッサ によって実行される。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｎ 5/32 Ａ６１Ｂ 6/00 ３５０Ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 副画像を捕捉するための複数の画像センサ（２，３）と、 上記副画像の輝度値及び補正信号から補正された輝度値を導出するための補正 システム（４，４３，４４，４５）とを含む撮像装置であって、 上記補正システムは、露光された画像センサから１つ以上の測定信号を発生す るために上記画像センサのうちの少なくとも１つを露光するための光源（４）を 含み、 上記補正システムは、上記１つ以上の測定信号から補正信号を導出するよう配 置されることを特徴とする装置。 ２． 上記光源は発光ダイオードであることを特徴とする、請求項１記載の撮像 装置。 ３． 上記画像センサに入射光線を分配するためのビームスプリッタ（５）を更 に有する撮像装置であって、 上記ビームスプリッタは上記光源を有することを特徴とする請求項１記載の撮 像装置。 ４． 上記補正信号を導出するために、上記補正システムは、副画像の捕捉のた めの画像センサの感度と光源によって露光される画像センサの感度との間の差を 考慮するよう配置されることを特徴とする、請求項１記載の撮像装置。 ５． 副画像を捕捉するための複数の画像センサと、 上記副画像の輝度値及び補正信号から補正された輝度値を導出するための補正 システムとを含む撮像装置であって、 上記補正システムは、上記画像センサのうちの少なくとも１つの 温度から補正信号を導出するよう配置されることを特徴とする撮像装置。 ６． 上記補正システムは上記画像センサのうちの少なくとも１つの暗電流の強 さから上記補正信号を導出するよう配置されることを特徴とする、請求項５記載 の撮像装置。 ７． Ｘ線像から光学像を導出するためのＸ線検出器と、 上記光学像から画像信号を導出するための請求項１又は請求項５記載の撮像装 置とを含む、Ｘ線検査装置。 ８． Ｘ線像から副画像信号を導出することによって副画像を捕捉する複数のＸ 線検出器（５０）と、 上記副画像の輝度値及び補正信号から補正された輝度値を導出するための補正 システム（４０）とを含み、 上記補正システム（４０）は、露光されたＸ線検出器から１つ以上の測定信号 を発生するために上記Ｘ線検出器のうちの少なくとも１つを露光するための光源 （４）を有し、 上記補正システムは１つ以上の測定信号から補正信号を導出するよう配置され る、Ｘ線検査装置。