JP2004294182A - X線撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フルフレームトランスファーCCDセンサをX線撮像装置に用いることを目的とする。
【解決手段】X線を照射するX線発生部と、X線発生部から照射されたX線を入射するフルフレームトランスファーCCDセンサと、前記X線発生部と前記フルフレームトランスファーセンサの間に配置した遮蔽体を備え、遮蔽体を回転移動させることによりフルフレームトランスファーCCDセンサへのX線の入射、遮断を行い、前記フルフレームトランスファーCCDセンサにX線が入射した時に信号の蓄積、遮断された時に蓄積された信号の転送、出力を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】X線を照射するX線発生部と、X線発生部から照射されたX線を入射するフルフレームトランスファーCCDセンサと、前記X線発生部と前記フルフレームトランスファーセンサの間に配置した遮蔽体を備え、遮蔽体を回転移動させることによりフルフレームトランスファーCCDセンサへのX線の入射、遮断を行い、前記フルフレームトランスファーCCDセンサにX線が入射した時に信号の蓄積、遮断された時に蓄積された信号の転送、出力を行う。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被撮像物にX線を照射し、その透視画像を撮影するX線撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、X線検査装置においてX線撮像器としてアナログ撮影方式に代わり2次元X線イメージャーを用いたデジタル撮影方式が注目されている。デジタル撮影方式では画像のダイナミックレンジが広く従来のアナログ撮影方式では捉えることのできない微小なX線画像の濃淡差を検出できる。デジタル撮影の為の2次元X線イメージャーとしてはX線を検出できるX線CCDセンサやX線フラットパネルが知られている。中でもX線CCDはノイズレベルが低いのでS/N比の優れたX線画像の撮影が可能である。CCDにはフルフレームトランスファーCCD、フレームトランスファーCCD及びインターライントランスファーCCDがあり、素子の大型化が容易であること、検出感度が高いことからフルフレームトランスファーCCDがX線CCDセンサには向いている。また、X線イメージャの画素数を上げれば上げるほど精細な画像撮影が可能で近年は100万画素以上の画素数が求められている。(例えば特許文献1参照)
【0003】
【特許文献1】
特開2001−165873号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フルフレームトランスファーCCDは素子の構成上、CCDに入射した光子を電荷に変換し蓄積する蓄積機能と蓄積した電荷を転送する転送機能を単位画素の同一要素に持たせている為、外部のシャッター機能と併用して画像を撮る必要がある。
【0005】
この場合、可視光のような光の遮断が容易な場合はフォーカルプレーンシャッター等の可視光を遮断するシャッターを用いれば良いが、但しX線は透過力を有するので、このようなシャッターで遮断することはできない。
【0006】
しかし鉛やタングステン等の重くて密度の高いX線遮蔽能力の高い材料を用いる必要があるが短時間で開閉するには機構的な負荷が大きく、シャッターの短時間での連続開閉が必要となる動画は撮影することができなかった。
【0007】
また、X線検査装置に用いられるX線発生器はX線出力が弱い為、CCDに入射するX線量がシャッターの開閉に依存して位置により異なり、均一の光量のX線を照射しても画面内の明るさが異なる画像が得られるという欠点も有していた。
【0008】
これらの理由によりフルフレームトランスファーCCDを用いたX線センサは感度が高くノイズが低いという利点を有しながら、X線出力が高いノーマルフォーカスX線発生器を用い、静止画像の撮影しか必要としない歯科用の口腔内撮影装置やパノラマ撮影装置に使われるのみで非破壊検査を目的としたX線検査装置には用いられないという課題を有していた。
【0009】
また、フルフレームトランスファーCCDでは1回の蓄積で画像を撮影するので画像のダイナミックレンジはCCDの飽和電荷量に制約される。CCDの画素サイズを小さくし、分解能を上げると飽和電荷量が減りダイナミックレンジが減少するという課題も有していた。
【0010】
更に、高精細画像を撮影する為にCCDの画素数を増やすと、画素数が多ければ多いほどCCDセンサ内部で蓄積された電荷の転送時間が長くなり撮影周期が長くなる課題を有していた。
【0011】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、フルフレームトランスファーCCDを用いることができるX線検査装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のX線検査装置は、X線を照射するX線発生部と、X線発生部から照射されたX線を入射するセンサと、前記センサを制御する制御部と、前記X線発生部とセンサの間に配置し、X線の通過と遮蔽を行う遮蔽部を備え、前記センサとしてフルフレームトランスファーCCDを用い、前記遮蔽部として回転部材を用い、前記回転部材の一部にX線を通過させる通過部を設け、一方向に前記回転部材を回転させ、前記フルフレームトランスファーCCDが電荷蓄積時にX線を通過させることによりフルフレームトランスファーCCDセンサへのX線の入射、遮断を行い、前記フルフレームトランスファーCCDセンサにX線が入射した時に前記フルフレームトランスファーCCDセンサの信号の蓄積、遮断された時に蓄積された信号の転送、出力を行う構成にしている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0014】
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施形態におけるX線撮像装置の構成を示す概略図である。
【0015】
以下、本発明の実施の形態について、図1及び図2を用いて説明する。
【0016】
図1において、1はX線発生源、2はX線の出射口、3は扇状の金属板からなる遮蔽体、4はフルフレームトランスファーCCDセンサ、5は遮蔽体3の中心に回転軸を取り付けたモータ、6は位置センサ、7はフルフレームトランスファーCCDセンサの制御器、8はX線制御器、9はパーソナルコンピュータ、10は被写体、11は筐体、12はX線ビームである。
【0017】
図2は本発明の実施形態における動作方法を示すタイミングチャートである。20はパーソナルコンピュータ9から制御器7に送信される動画取り込み準備コマンド、21はパーソナルコンピュータ9からX線制御器8に送信される動画動作コマンド、22はパーソナルコンピュータ9から制御器7に送信される動画動作停止コマンド、23はモータ5の回転動作状態を示しHiの時モータ5が回転する。24は位置センサ6より送信されるシャッター開信号、25はフルトランスファーCCDセンサ4の転送動作を示すチャートである。
【0018】
以上のように構成されたX線撮像装置について、その動作を説明する。
【0019】
本実施例の撮像装置では筐体12の内部上面方向にX線発生源1が設けられている。X線発生源1は焦点サイズ7μmのマイクロフォーカスX線管で出力は10Wである。従って例えばX線の管電圧が70kVの時は140μAの管電流しか流すことができない。焦点サイズが700μmのノーマルフォーカスX線では8mA程度まで管電流を流すことができるのでX線出射口2から照射されるX線の強度はノーマルフォーカスX線に比べ1桁弱くなる。X線制御器8はX線発生源1を制御する。X線制御器8からX線発生源1へX線のON,OFF信号や管電圧、管電流指令等のX線制御信号が送られる。X線出射口2のX線ビーム12の照射方向に遮蔽体3が設けられる。遮蔽体3はタングステンを主成分とする部材から構成された扇状の遮蔽部3aと遮蔽部3aがなくX線が透過する扇状のX線通過部3bから構成され、モータ5により一方向に前記X線発生源1と前記フルフレームトランスファーCCDセンサ4とを結ぶ方向に対して略垂直方向に回転する。遮蔽体3の遮蔽部3aが出射口2を覆うとX線ビーム13は遮断される。一方、X線通過部3bが出射口2の出射側に位置するとX線ビーム12は被写体10に照射されフルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射する。つまり遮蔽体3をX線シャッターとして用いる。遮蔽体3を構成するタングステンは原子番号74、密度19.3の材料でありX線の遮蔽能力に優れるが密度が高く重い材料である。従って高トルクのモータ5で一方向に回転駆動することにより運動により負荷の少ないシャッター開閉を行う。モータ5は例えばステッピングモータである。X線通過部3bを通過したX線は被検査物10を透過してフルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射する。一方、遮蔽体3には開閉状態を検出する位置センサ6が設けられている。フルフレームトランスファーCCDセンサ4は、フルフレームトランスファーCCDセンサ4の動作を制御するCCD制御器7が接続され、CCD制御器7は制御指令を送信するパーソナルコンピュータ9と接続されている。またパーソナルコンピュータ9にはX線制御ユニット8も接続されている。
【0020】
以下、図2のタイミングチャートを交えて本実施例のX線撮像装置での動画撮影動作を説明する。パーソナルコンピュータ9から動画取り込み準備コマンド20がCCD制御器7に送られ、画像取り込みの待機状態になる。続けてX線制御器8に動画動作コマンドが送られる。動作コマンドの受信によりモータ5に回転開始指示が伝えられ、23に示すように遮蔽体3が回転を始める。遮蔽体3が回転を始めると位置センサ6が遮蔽部3aの有無を検出する。本実施例では出射口2の位置に遮蔽部3aが無いとき(X線通過部3bが位置する場合)24に示すように位置センサ6の出力がHiになる。位置センサ6の出力はCCD制御器7に送信されHiのときフルフレームトランスファーCCDセンサ4は蓄積期間になり、フルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射したX線が信号電荷に変換されフルフレームトランスファーCCDセンサ4を構成する画素に蓄積される。出射口2の位置に遮蔽部分3aがある時は位置センサ6の出力がLowになり、25に示すようにフルフレームトランスファーCCDセンサ4は読み出し期間になり前記フルフレームトランスファーCCDセンサ4に蓄積された信号電荷が転送され画像信号がフルフレームトランスファーCCDセンサ4からを出力され、CCD制御器7を経てパーソナルコンピュータ9に転送され画像が表示される。遮蔽体3の回転を続けると24及び25に示すように蓄積、転送のサイクルが連続して繰り返されパーソナルコンピュータ9の画面に動画が表示される。また、パーソナルコンピュータ9から動画動作停止コマンド22が送信されると上記回転が止められ、撮像動作が終了する。
【0021】
以上のように、本実施の形態によれば遮蔽能力の優れたタングステンからなる扇状の遮蔽体3を一方向に回転することによりフルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射するX線を断続的に遮断でき、X線照射中にX線の検出及びX線の入射により発生する信号電荷の蓄積を、遮断中に蓄積された信号電荷の読み出し及び画像表示することによりフルフレームトランスファーCCDセンサ4を用いた場合でもX線動画の撮影が可能になる。さらに、遮蔽体3が同一方向に回転するので、フルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射するX線量の遮蔽体3のけりによるCCDセンサ面内ばらつきが往復運動する時にくらべ最小限に抑制される。したがって、1周期当りの露光時間が短く前記けりの影響が大きな動画撮影でも均一なX線画像が撮影される。
【0022】
なお、本実施の形態ではX線発生源1を装置上面、フルフレームトランスファーCCDセンサ4の位置を装置下面として説明したが、これにとらわれずX線発生源1とフルフレームトランスファーCCDセンサ4が対向する位置にあれば良い。
【0023】
また、遮蔽体3を出射口2の間近に設けたが、出射口2とフルフレームトランスファーCCDセンサ4の間に遮蔽体3を位置させるのであればどの場所でも良い。
【0024】
また、遮蔽体3をタングステンから構成したが鉛、錫、鉄、銅の等の原子番号50以上、密度3以上の遮蔽能力の高い元素を含む構造体であれば良い。
【0025】
(実施の形態2)
以下、本発明の第2の実施の形態について図1及び図3を用いて説明する。図3は本発明の実施形態における動作方法を示すタイミングチャートである。30はパーソナルコンピュータ9からCCD制御器7に送信される静止画取り込み準備コマンド、31はパーソナルコンピュータ9からX線制御器8に送信される静止画動作コマンド、32はパーソナルコンピュータ9からモータ5に送信される動作コマンド、33はCCD制御器7に送信される電荷蓄積指示コマンド、34はフルフレームトランスファーCCDセンサ4のからパーソナルコンピュータ9への転送動作を示すチャートである。装置の構造については実施例1と共通するので説明を省略する。
【0026】
パーソナルコンピュータ9から静止画取り込み準備コマンド30がCCD制御器7に送られ、画像取り込みの待機状態になる。続けてX線制御器8に静止画動作コマンド31が送られる。奇数回目の動作コマンドの受信によりモータ5に回転開始指示が伝えられ、遮蔽体3が回転を始めX線通過部3bで停止する。次いで偶数回目のコマンドでモータ5に同一方向への回転指示が与えられ遮蔽体3がX線発生器1の出射口2に遮断部3aを配置する位置で停止する。遮蔽部3aの有無は位置センサ6により検出される。本実施例では遮蔽部3が無いとき(X線通過部3bが出射口2に位置する場合)は、34に示すように位置センサ6の出力がHiになる。位置センサ6の出力はCCD制御器7に送信されHiのときフルフレームトランスファーCCDセンサ4は蓄積期間になり、フルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射したX線が信号電荷に変換されフルフレームトランスファーCCDセンサ4を構成する画素に蓄積される。遮断部3aが出射口2に位置する時は位置センサ6の出力がLowになり、34に示すようにフルフレームトランスファーCCDセンサ4は読み出し期間になり前記フルフレームトランスファーCCDセンサ4に蓄積された信号電荷が転送され画像信号がフルフレームトランスファーCCDセンサ4からを出力されCCD制御器7を経てパーソナルコンピュータ9に転送され画像データとして保管される。これらの動作を複数周期行い各周期の画像データを加算処理するかまたは加算されたデータを周期の繰返し回数に応じて除算することにより静止画像データとしてパーソナルコンピュータ9の記憶器に保管されるとともに画面に表示される。本実施例では遮蔽体3が同一方向に回転するので、フルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射するX線量の遮蔽体3のけりによるフルフレームトランスファーCCDセンサ4面内ばらつきが往復運動する時にくらべ最小限に抑制され、前記けりの大きな低露光時間での撮影でも均一なX線画像が撮影される。
【0027】
以上のように、本実施の形態によれば遮蔽能力の優れたタングステンからなる扇状の遮蔽体3を一方向に回転し、複数回、X線の通過位置で画像蓄積、遮断位置で画像転送を繰り返し、パーソナルコンピュータ9に送られた画像データを加算または加算平均することにより、フルフレームトランスファーCCDセンサ4から送られる画像信号をフルフレームトランスファーCCDセンサ4の飽和容量以上に蓄積可能となる。したがって装置のダイナミックレンジがフルフレームトランスファーCCDセンサ4の飽和容量つまり画素サイズに関係なく広げられ、S/Nの優れた画像が撮影できる。また、画像のサンプリングを複数回繰り返すことにより画像の量子ノイズも低減されノイズの少ない滑らかな画像が撮影できる。
【0028】
なお、本実施の形態ではX線発生源1を装置上面、フルフレームトランスファーCCDセンサ4の位置を装置下面として説明したが、これにとらわれずX線発生源1とフルフレームトランスファーCCDセンサ4が対向する位置にあれば良い。
【0029】
また、遮蔽体3を出射口2の間近に設けたが、出射口2とフルフレームトランスファーCCDセンサ4の間に遮蔽体3を位置させるのであればどの場所でも良い。
【0030】
また、遮蔽体3をタングステンから構成したが鉛、錫、鉄、銅の等の原子番号50以上、密度3以上の遮蔽能力の高い元素を含む構造体であれば良い。
【0031】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のX線撮像装置では感度が高くノイズの低いフルフレームトランスファーCCDセンサでのX線動画像撮影を可能にできる。
【0032】
さらに、フルフレームトランスファーCCDセンサの画素サイズに起因する飽和容量に制約されず画像信号を蓄積できダイナミックレンジの広いX線画像が撮影できるとともに画像の量子ばらつきも抑制でき滑らかな画像が撮影できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1〜2におけるX線撮影装置の構成を示す概略図
【図2】本発明の実施の形態1における動作方法を示すタイミングチャート
【図3】本発明の実施の形態2における動作方法を示すタイミングチャート
【符号の説明】
1 X線発生源
2 出射口
3 遮蔽体
4 フルフレームトランスファーCCDセンサ
5 モータ
6 位置センサ
7 CCD制御器
8 X線制御器
9 パーソナルコンピュータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被撮像物にX線を照射し、その透視画像を撮影するX線撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、X線検査装置においてX線撮像器としてアナログ撮影方式に代わり2次元X線イメージャーを用いたデジタル撮影方式が注目されている。デジタル撮影方式では画像のダイナミックレンジが広く従来のアナログ撮影方式では捉えることのできない微小なX線画像の濃淡差を検出できる。デジタル撮影の為の2次元X線イメージャーとしてはX線を検出できるX線CCDセンサやX線フラットパネルが知られている。中でもX線CCDはノイズレベルが低いのでS/N比の優れたX線画像の撮影が可能である。CCDにはフルフレームトランスファーCCD、フレームトランスファーCCD及びインターライントランスファーCCDがあり、素子の大型化が容易であること、検出感度が高いことからフルフレームトランスファーCCDがX線CCDセンサには向いている。また、X線イメージャの画素数を上げれば上げるほど精細な画像撮影が可能で近年は100万画素以上の画素数が求められている。(例えば特許文献1参照)
【0003】
【特許文献1】
特開2001−165873号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フルフレームトランスファーCCDは素子の構成上、CCDに入射した光子を電荷に変換し蓄積する蓄積機能と蓄積した電荷を転送する転送機能を単位画素の同一要素に持たせている為、外部のシャッター機能と併用して画像を撮る必要がある。
【0005】
この場合、可視光のような光の遮断が容易な場合はフォーカルプレーンシャッター等の可視光を遮断するシャッターを用いれば良いが、但しX線は透過力を有するので、このようなシャッターで遮断することはできない。
【0006】
しかし鉛やタングステン等の重くて密度の高いX線遮蔽能力の高い材料を用いる必要があるが短時間で開閉するには機構的な負荷が大きく、シャッターの短時間での連続開閉が必要となる動画は撮影することができなかった。
【0007】
また、X線検査装置に用いられるX線発生器はX線出力が弱い為、CCDに入射するX線量がシャッターの開閉に依存して位置により異なり、均一の光量のX線を照射しても画面内の明るさが異なる画像が得られるという欠点も有していた。
【0008】
これらの理由によりフルフレームトランスファーCCDを用いたX線センサは感度が高くノイズが低いという利点を有しながら、X線出力が高いノーマルフォーカスX線発生器を用い、静止画像の撮影しか必要としない歯科用の口腔内撮影装置やパノラマ撮影装置に使われるのみで非破壊検査を目的としたX線検査装置には用いられないという課題を有していた。
【0009】
また、フルフレームトランスファーCCDでは1回の蓄積で画像を撮影するので画像のダイナミックレンジはCCDの飽和電荷量に制約される。CCDの画素サイズを小さくし、分解能を上げると飽和電荷量が減りダイナミックレンジが減少するという課題も有していた。
【0010】
更に、高精細画像を撮影する為にCCDの画素数を増やすと、画素数が多ければ多いほどCCDセンサ内部で蓄積された電荷の転送時間が長くなり撮影周期が長くなる課題を有していた。
【0011】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、フルフレームトランスファーCCDを用いることができるX線検査装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のX線検査装置は、X線を照射するX線発生部と、X線発生部から照射されたX線を入射するセンサと、前記センサを制御する制御部と、前記X線発生部とセンサの間に配置し、X線の通過と遮蔽を行う遮蔽部を備え、前記センサとしてフルフレームトランスファーCCDを用い、前記遮蔽部として回転部材を用い、前記回転部材の一部にX線を通過させる通過部を設け、一方向に前記回転部材を回転させ、前記フルフレームトランスファーCCDが電荷蓄積時にX線を通過させることによりフルフレームトランスファーCCDセンサへのX線の入射、遮断を行い、前記フルフレームトランスファーCCDセンサにX線が入射した時に前記フルフレームトランスファーCCDセンサの信号の蓄積、遮断された時に蓄積された信号の転送、出力を行う構成にしている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0014】
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施形態におけるX線撮像装置の構成を示す概略図である。
【0015】
以下、本発明の実施の形態について、図1及び図2を用いて説明する。
【0016】
図1において、1はX線発生源、2はX線の出射口、3は扇状の金属板からなる遮蔽体、4はフルフレームトランスファーCCDセンサ、5は遮蔽体3の中心に回転軸を取り付けたモータ、6は位置センサ、7はフルフレームトランスファーCCDセンサの制御器、8はX線制御器、9はパーソナルコンピュータ、10は被写体、11は筐体、12はX線ビームである。
【0017】
図2は本発明の実施形態における動作方法を示すタイミングチャートである。20はパーソナルコンピュータ9から制御器7に送信される動画取り込み準備コマンド、21はパーソナルコンピュータ9からX線制御器8に送信される動画動作コマンド、22はパーソナルコンピュータ9から制御器7に送信される動画動作停止コマンド、23はモータ5の回転動作状態を示しHiの時モータ5が回転する。24は位置センサ6より送信されるシャッター開信号、25はフルトランスファーCCDセンサ4の転送動作を示すチャートである。
【0018】
以上のように構成されたX線撮像装置について、その動作を説明する。
【0019】
本実施例の撮像装置では筐体12の内部上面方向にX線発生源1が設けられている。X線発生源1は焦点サイズ7μmのマイクロフォーカスX線管で出力は10Wである。従って例えばX線の管電圧が70kVの時は140μAの管電流しか流すことができない。焦点サイズが700μmのノーマルフォーカスX線では8mA程度まで管電流を流すことができるのでX線出射口2から照射されるX線の強度はノーマルフォーカスX線に比べ1桁弱くなる。X線制御器8はX線発生源1を制御する。X線制御器8からX線発生源1へX線のON,OFF信号や管電圧、管電流指令等のX線制御信号が送られる。X線出射口2のX線ビーム12の照射方向に遮蔽体3が設けられる。遮蔽体3はタングステンを主成分とする部材から構成された扇状の遮蔽部3aと遮蔽部3aがなくX線が透過する扇状のX線通過部3bから構成され、モータ5により一方向に前記X線発生源1と前記フルフレームトランスファーCCDセンサ4とを結ぶ方向に対して略垂直方向に回転する。遮蔽体3の遮蔽部3aが出射口2を覆うとX線ビーム13は遮断される。一方、X線通過部3bが出射口2の出射側に位置するとX線ビーム12は被写体10に照射されフルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射する。つまり遮蔽体3をX線シャッターとして用いる。遮蔽体3を構成するタングステンは原子番号74、密度19.3の材料でありX線の遮蔽能力に優れるが密度が高く重い材料である。従って高トルクのモータ5で一方向に回転駆動することにより運動により負荷の少ないシャッター開閉を行う。モータ5は例えばステッピングモータである。X線通過部3bを通過したX線は被検査物10を透過してフルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射する。一方、遮蔽体3には開閉状態を検出する位置センサ6が設けられている。フルフレームトランスファーCCDセンサ4は、フルフレームトランスファーCCDセンサ4の動作を制御するCCD制御器7が接続され、CCD制御器7は制御指令を送信するパーソナルコンピュータ9と接続されている。またパーソナルコンピュータ9にはX線制御ユニット8も接続されている。
【0020】
以下、図2のタイミングチャートを交えて本実施例のX線撮像装置での動画撮影動作を説明する。パーソナルコンピュータ9から動画取り込み準備コマンド20がCCD制御器7に送られ、画像取り込みの待機状態になる。続けてX線制御器8に動画動作コマンドが送られる。動作コマンドの受信によりモータ5に回転開始指示が伝えられ、23に示すように遮蔽体3が回転を始める。遮蔽体3が回転を始めると位置センサ6が遮蔽部3aの有無を検出する。本実施例では出射口2の位置に遮蔽部3aが無いとき(X線通過部3bが位置する場合)24に示すように位置センサ6の出力がHiになる。位置センサ6の出力はCCD制御器7に送信されHiのときフルフレームトランスファーCCDセンサ4は蓄積期間になり、フルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射したX線が信号電荷に変換されフルフレームトランスファーCCDセンサ4を構成する画素に蓄積される。出射口2の位置に遮蔽部分3aがある時は位置センサ6の出力がLowになり、25に示すようにフルフレームトランスファーCCDセンサ4は読み出し期間になり前記フルフレームトランスファーCCDセンサ4に蓄積された信号電荷が転送され画像信号がフルフレームトランスファーCCDセンサ4からを出力され、CCD制御器7を経てパーソナルコンピュータ9に転送され画像が表示される。遮蔽体3の回転を続けると24及び25に示すように蓄積、転送のサイクルが連続して繰り返されパーソナルコンピュータ9の画面に動画が表示される。また、パーソナルコンピュータ9から動画動作停止コマンド22が送信されると上記回転が止められ、撮像動作が終了する。
【0021】
以上のように、本実施の形態によれば遮蔽能力の優れたタングステンからなる扇状の遮蔽体3を一方向に回転することによりフルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射するX線を断続的に遮断でき、X線照射中にX線の検出及びX線の入射により発生する信号電荷の蓄積を、遮断中に蓄積された信号電荷の読み出し及び画像表示することによりフルフレームトランスファーCCDセンサ4を用いた場合でもX線動画の撮影が可能になる。さらに、遮蔽体3が同一方向に回転するので、フルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射するX線量の遮蔽体3のけりによるCCDセンサ面内ばらつきが往復運動する時にくらべ最小限に抑制される。したがって、1周期当りの露光時間が短く前記けりの影響が大きな動画撮影でも均一なX線画像が撮影される。
【0022】
なお、本実施の形態ではX線発生源1を装置上面、フルフレームトランスファーCCDセンサ4の位置を装置下面として説明したが、これにとらわれずX線発生源1とフルフレームトランスファーCCDセンサ4が対向する位置にあれば良い。
【0023】
また、遮蔽体3を出射口2の間近に設けたが、出射口2とフルフレームトランスファーCCDセンサ4の間に遮蔽体3を位置させるのであればどの場所でも良い。
【0024】
また、遮蔽体3をタングステンから構成したが鉛、錫、鉄、銅の等の原子番号50以上、密度3以上の遮蔽能力の高い元素を含む構造体であれば良い。
【0025】
(実施の形態2)
以下、本発明の第2の実施の形態について図1及び図3を用いて説明する。図3は本発明の実施形態における動作方法を示すタイミングチャートである。30はパーソナルコンピュータ9からCCD制御器7に送信される静止画取り込み準備コマンド、31はパーソナルコンピュータ9からX線制御器8に送信される静止画動作コマンド、32はパーソナルコンピュータ9からモータ5に送信される動作コマンド、33はCCD制御器7に送信される電荷蓄積指示コマンド、34はフルフレームトランスファーCCDセンサ4のからパーソナルコンピュータ9への転送動作を示すチャートである。装置の構造については実施例1と共通するので説明を省略する。
【0026】
パーソナルコンピュータ9から静止画取り込み準備コマンド30がCCD制御器7に送られ、画像取り込みの待機状態になる。続けてX線制御器8に静止画動作コマンド31が送られる。奇数回目の動作コマンドの受信によりモータ5に回転開始指示が伝えられ、遮蔽体3が回転を始めX線通過部3bで停止する。次いで偶数回目のコマンドでモータ5に同一方向への回転指示が与えられ遮蔽体3がX線発生器1の出射口2に遮断部3aを配置する位置で停止する。遮蔽部3aの有無は位置センサ6により検出される。本実施例では遮蔽部3が無いとき(X線通過部3bが出射口2に位置する場合)は、34に示すように位置センサ6の出力がHiになる。位置センサ6の出力はCCD制御器7に送信されHiのときフルフレームトランスファーCCDセンサ4は蓄積期間になり、フルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射したX線が信号電荷に変換されフルフレームトランスファーCCDセンサ4を構成する画素に蓄積される。遮断部3aが出射口2に位置する時は位置センサ6の出力がLowになり、34に示すようにフルフレームトランスファーCCDセンサ4は読み出し期間になり前記フルフレームトランスファーCCDセンサ4に蓄積された信号電荷が転送され画像信号がフルフレームトランスファーCCDセンサ4からを出力されCCD制御器7を経てパーソナルコンピュータ9に転送され画像データとして保管される。これらの動作を複数周期行い各周期の画像データを加算処理するかまたは加算されたデータを周期の繰返し回数に応じて除算することにより静止画像データとしてパーソナルコンピュータ9の記憶器に保管されるとともに画面に表示される。本実施例では遮蔽体3が同一方向に回転するので、フルフレームトランスファーCCDセンサ4に入射するX線量の遮蔽体3のけりによるフルフレームトランスファーCCDセンサ4面内ばらつきが往復運動する時にくらべ最小限に抑制され、前記けりの大きな低露光時間での撮影でも均一なX線画像が撮影される。
【0027】
以上のように、本実施の形態によれば遮蔽能力の優れたタングステンからなる扇状の遮蔽体3を一方向に回転し、複数回、X線の通過位置で画像蓄積、遮断位置で画像転送を繰り返し、パーソナルコンピュータ9に送られた画像データを加算または加算平均することにより、フルフレームトランスファーCCDセンサ4から送られる画像信号をフルフレームトランスファーCCDセンサ4の飽和容量以上に蓄積可能となる。したがって装置のダイナミックレンジがフルフレームトランスファーCCDセンサ4の飽和容量つまり画素サイズに関係なく広げられ、S/Nの優れた画像が撮影できる。また、画像のサンプリングを複数回繰り返すことにより画像の量子ノイズも低減されノイズの少ない滑らかな画像が撮影できる。
【0028】
なお、本実施の形態ではX線発生源1を装置上面、フルフレームトランスファーCCDセンサ4の位置を装置下面として説明したが、これにとらわれずX線発生源1とフルフレームトランスファーCCDセンサ4が対向する位置にあれば良い。
【0029】
また、遮蔽体3を出射口2の間近に設けたが、出射口2とフルフレームトランスファーCCDセンサ4の間に遮蔽体3を位置させるのであればどの場所でも良い。
【0030】
また、遮蔽体3をタングステンから構成したが鉛、錫、鉄、銅の等の原子番号50以上、密度3以上の遮蔽能力の高い元素を含む構造体であれば良い。
【0031】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のX線撮像装置では感度が高くノイズの低いフルフレームトランスファーCCDセンサでのX線動画像撮影を可能にできる。
【0032】
さらに、フルフレームトランスファーCCDセンサの画素サイズに起因する飽和容量に制約されず画像信号を蓄積できダイナミックレンジの広いX線画像が撮影できるとともに画像の量子ばらつきも抑制でき滑らかな画像が撮影できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1〜2におけるX線撮影装置の構成を示す概略図
【図2】本発明の実施の形態1における動作方法を示すタイミングチャート
【図3】本発明の実施の形態2における動作方法を示すタイミングチャート
【符号の説明】
1 X線発生源
2 出射口
3 遮蔽体
4 フルフレームトランスファーCCDセンサ
5 モータ
6 位置センサ
7 CCD制御器
8 X線制御器
9 パーソナルコンピュータ
Claims (11)
- X線を照射するX線発生部と、X線発生部から照射されたX線を入射するセンサと、前記センサを制御する制御部と、前記X線発生部とセンサの間に配置し、X線の通過と遮蔽を行う遮蔽部を備え、前記センサとしてフルフレームトランスファーCCDを用い、前記遮蔽部として回転部材を用い、前記回転部材の一部にX線を通過させる通過部を設け、一方向に前記回転部材を回転させ、前記フルフレームトランスファーCCDが電荷蓄積時にX線を通過させるX線撮像装置。
- 遮蔽部によるX線通過時にフルフレームトランスファーCCDに電荷を蓄積し、遮蔽部によるX線遮蔽時に前記フルフレームトランスファーCCDに蓄積された電荷を転送して画像信号を出力し、前記X線通過とX線遮蔽を回繰り返して動画像を形成する請求項1記載のX線撮像装置。
- 遮蔽部によるX線通過時にフルフレームトランスファーCCDに電荷を蓄積し、遮蔽部によるX線遮蔽時に前記フルフレームトランスファーCCDに蓄積された電荷を転送して画像信号を出力し、前記X線通過とX線遮蔽を回繰り返し、各々出力される画像信号を加算または加算平均して画像を得る請求項1記載のX線撮像装置。
- 前記回転部材を回転する駆動部を設け、前記回転部材の位置を検出する検出器を設け、位置検出器からの信号に基づいて前記フルフレームトランスファーCCDを制御する請求項1から3のいずれかに記載のX線撮像装置。
- 前記回転部材を回転する駆動部を設け、フルフレームトランスファーCCDまたは制御部からの信号に基づいて前記駆動部を制御する請求項1から4のいずれかに記載のX線撮像装置。
- 前記回転部材は扇形形状の遮蔽部分と扇形形状の通過部を有した請求項1から5のいずれかに記載のX線撮像装置。
- 前記回転部材の回転方向を前記X線発生部と前記フルフレームトランスファーCCDを結ぶ方向に対して略垂直方向とした請求項1から6のいずれかに記載のX線撮像装置。
- 前記回転部材が鉛、タングステン、錫、鉄、銅の少なくとも1種類の元素を含むことを特徴とした請求項1から7のいずれかに記載のX線撮像装置。
- 駆動部にステッピングモータを用いた請求項1から8のいずれかに記載のX線撮像装置。
- フルフレームトランスファーCCDを構成する複数の画素の出力信号を加算する請求項1から9のいずれかに記載のX線撮像装置。
- 必要とされる画像の詳細さによってフルフレームトランスファーCCDを構成する複数の画素の出力信号を加算するのを切り替える請求項10記載のX線撮像装置。
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