JP2009119116A - Ｘ線像取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質の向上されたＸ線像取得装置を提供すること。
【解決手段】Ｘ線像を撮像し、Ｘ線像を表す画像信号を出力する撮像部７と、撮像部７を制御するための制御信号を出力する制御回路６に着脱可能な接続部８と、撮像部７と接続部８とに接続されており、撮像部７と制御回路６との間で送受信される信号を伝送するための検出信号ラインＬ１１、制御信号ラインＬ１２、画像信号ラインＬ１３及びＧＮＤラインＬ１４の通る可撓性の信号ケーブルＬ１とを備え、信号ケーブルＬ１は、検出信号ラインＬ１１〜ＧＮＤラインＬ１４を覆うシールド部材５ａを含み、接続部８は、シールド部材５ａと接続部８の接地端子８１ａとの間に設けられた抵抗５ｃを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、Ｘ線像取得装置に関する。

特許文献１には、口腔内部位等のＸ線像を電気信号として出力するＸ線画像センサが記載されている。このＸ線画像センサは、Ｘ線蛍光板、ＣＣＤセンサ、及び、これらを収容する容器等を備える。この容器の内部には、Ｘ線蛍光板やＣＣＤセンサなどを包囲するアルミニウム箔等の導電部材が設けられており、この導電部材は電気的に接地される。そして、導電部材は、ＣＣＤセンサ等に接続された信号ケーブル内のシールド線に接続されている。
特開平７−２８０９４４号公報

このＸ線画像センサは、口腔内において様々に配置されるので、Ｘ線画像センサから延びる信号ケーブルは様々に引き回され、屈曲される。特に、信号ケーブルのうちＸ線画像センサとの接続箇所は高い頻度で屈曲される。このように高頻度で信号ケーブルが屈曲されるとシールド線が破断する虞がある。シールド線が破断すると、信号ケーブル内においてシールド線の一部が浮遊状態（電気的に何処にも接続されていない状態）となったフローティングシールドラインが形成される場合がある。このフローティングシールドラインは、ノイズに対しアンテナとして機能し、ノイズを拾う虞がある。信号ケーブルの曲げ具合によっては、フローティングシールドラインがシールド線と接触したり離れたりすることによってシールド線にノイズが入り込んだり入り込まなかったりする。シールド線にノイズが入り込んだ場合、ＣＣＤセンサから信号ケーブルを介して伝送される画像信号にノイズが重畳され、画像品質が低下する。

そこで本発明の目的は、画像品質の向上されたＸ線像取得装置を提供することである。

本発明は、Ｘ線像を撮像し該Ｘ線像を表す画像信号を出力する撮像部と、撮像部を制御するための制御信号を出力する制御回路に着脱可能な接続部と、撮像部と接続部とに接続されており、撮像部と制御回路との間で送受信される信号を伝送するための複数の信号ラインの通る可撓性の信号ケーブルとを備え、信号ケーブルは、複数の信号ラインを覆うシールド部材を含み、接続部は、シールド部材と接続部の接地端子との間に設けられた抵抗を含むことを特徴とする。また、抵抗は１００キロオーム以上１０メガオーム以下の抵抗値を有するのが好ましい。

シールド部材に破断が生じた場合、信号ケーブル内においてシールド部材の一部が浮遊状態となったフローティングシールドラインが形成される場合がある。このフローティングシールドラインは、ノイズに対しアンテナとして機能し、ノイズを拾う虞がある。信号ケーブルの曲げ具合によっては、フローティングシールドラインがシールド部材と接触したり離れたりすることによってシールド部材にノイズが入り込んだり入り込まなかったりする。しかし、本発明によれば、信号ケーブル内のシールド部材は、抵抗を介して接地端子に接続されているので、フローティングシールドラインからシールド部材にノイズが入り込んでも、シールド部材を流れるノイズは抵抗により低減される。よって、信号ケーブル内において画像信号に重畳されるノイズを低減できる。

また、本発明は、シールド部材と接地端子との間において抵抗と並列に設けられた容量を含むのが好ましく、抵抗は１００キロオーム（ｋΩ）以上１０メガオーム（ＭΩ）以下の抵抗値を有し、容量は１０ピコファラッド（ｐＦ）以上１マイクロファラッド（μＦ）以下の容量値を有するのが好ましい。

本発明のＸ線像取得装置は、上述の抵抗と、この抵抗に並列に設けられた容量とを有する。したがって、フローティングシールドラインからシールド部材にノイズが入り込んでも、高周波のノイズは容量を介してグランドに流れることにより除去可能となり、他の周波数のノイズは抵抗により低減される。よって、信号ケーブル内において画像信号に重畳されるノイズを十分に低減できる。

本発明によれば、画像品質の向上されたＸ線像取得装置が提供できる。

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。まず、図１（ａ）を参照してＸ線撮像システム１０の構成を説明する。Ｘ線撮像システム１０は、医療用のＸ線撮像システムであり、被検者の歯牙等に対するＸ線撮像を行うためものものである。このＸ線撮像システム１０は、Ｘ線照射装置１、Ｘ線撮像装置２、ＰＣ３（PC：Personal Computer）及びディスプレイ４を備える。Ｘ線照射装置１は、歯牙等にＸ線照射を行う装置であり、固定設置型に構成されている。Ｘ線照射装置１は、Ｘ線の照射開始の指示入力に応じて、Ｘ線の照射終了の指示入力までの間（或いは、照射終了用のタイマが満了するまでの間）にＸ線照射を行う。

Ｘ線照射装置１は、高周波インバータ方式で得られる完全直流電圧の電圧波形に応じた定常的なＸ線照射を行う構成であってもよいし、又は、ＡＣ電源電圧の半波整流波形に応じた周期的なＸ線照射を行う構成であってもよい。Ｘ線撮像装置２は、歯牙等のＸ線像を撮像するための装置であり、Ｘ線像取得装置５と制御回路６とを備える。Ｘ線像取得装置５は、撮像部７と接続部８とを有しており、撮像部７は信号ケーブルＬ１を介して接続部８に接続されている。また、Ｘ線像取得装置５は、後述するトリガ生成ユニット９を有する。撮像部７は、後述のＣＣＤ７２を有し、ＣＣＤ７２によって歯牙等のＸ線像が撮像される。撮像部７は、被検者の口腔内に容易に挿入可能な寸法形状を有している。ここで、図１（ｂ）に、撮像部７が被検者の口腔内に挿入された状態の一例を示す。撮像部７は、被検者の上顎にある前歯の内側に挿入され、この撮像部７からは信号ケーブルＬ１が口腔の外部に延びている。

制御回路６は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル等の信号ケーブルＬ２を介してＰＣ３に接続されている。制御回路６は、ＰＣ３からＸ線像取得装置５に送信される各種制御指示に応じて、Ｘ線像取得装置５（特に撮像部７）を制御したり、ＰＣ３に画像データを送信したりする。

ＰＣ３は、信号ケーブルＬ２を介して、Ｘ線撮像装置２に対する各種設定（例えば、解像度の設定等）やＸ線撮像指示を行ったり、Ｘ線撮像装置２からＸ線像を表す画像データを取り込んで各種解析（例えば、画像の特定領域の抽出・拡大等）を行ったり、更には、この画像データや解析結果を表すデータをメモリに保存したりする。ＰＣ３は、Ｘ線撮像装置２から取り込んだ画像データに基づいて、ディスプレイ４にＸ線像を表示したり、この画像データに対する上記の解析結果等を表示したりする。ここで、ディスプレイ４は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置を有する。

図２は、信号ケーブルＬ１の構成を示す図である。信号ケーブルＬ１は、チューブ１１を有しており、このチューブ１１の内側に１０数本（本実施形態においては１４本）のケーブルＫ１〜ケーブルＫ４が束ねられた多芯ケーブルである。信号ケーブルＬ１は、長さが約２ｍ程度、直径が約３ｍｍ程度であり、細くて長い寸法形状となっている。チューブ１１は、撮像部７が被検者の口腔内に挿入された状態（図１（ｂ）を参照）において被検者の不快感や苦痛が十分軽減できるような、可撓性に優れた素材（例えば、ＰＶＣやフッ素樹脂）によって構成される。

信号ケーブルＬ１は、ケーブルＫ１、ケーブルＫ３及びケーブルＫ４をそれぞれ一本ずつ含み、ケーブルＫ２を１１本含む。ケーブルＫ１、ケーブルＫ３及びケーブルＫ４と、１本のケーブルＫ２とは、信号ケーブルＬ１の中央部に配置されており、これら４本のケーブルの周囲に配置された１０本のケーブルＫ２によって囲まれている。ケーブルＫ１〜ケーブルＫ４は、それぞれ、図３に示す検出信号ラインＬ１１、制御信号ラインＬ１２、画像信号ラインＬ１３及びＧＮＤラインＬ１４（GND：GrouND）に含まれている。

信号ケーブルＬ１は、シールド部材５ａを含む。シールド部材５ａは、チューブ１１の内側に設けられており、ケーブルＫ１〜ケーブルＫ４を覆う。シールド部材５ａは、導電性の材料から成り、可撓性を有している。シールド部材５ａは、信号ケーブルＬ１内（チューブ１１の内側）を電気的に遮蔽する。シールド部材５ａは、図３に示す撮像部７の筐体７ａ内に設けられたシールド部材５ｂに接続されており、接続部８のコネクタ８１の接地端子８１ａに抵抗５ｃを介して電気的に接続されている。抵抗５ｃは、シールド部材５ａによって形成される浮遊容量と共にローパスフィルタを構成する。抵抗５ｃの抵抗値は１００キロオーム（ｋΩ）以上１０メガオーム（ＭΩ）以下である。

図３は、Ｘ線撮像装置２の構成を示す図である。撮像部７は、シンチレータ７１、ＣＣＤ７２及びＣＣＤ制御回路７３を有しており、これらは筐体７ａ内に収容されている。シンチレータ７１は、Ｘ線が入射すると、このＸ線のエネルギー量に応じた光量の可視光を発光する。ＣＣＤ７２は、シンチレータ７１から可視光が照射されると、この可視光を光電変換し、この可視光の光量に応じた電荷（画像を表す電荷であり、以下、画像情報という。）を生成し、この電荷を読み取り可能な状態で蓄積する（撮像を意味する）。

ＣＣＤ制御回路７３は、ＣＣＤ７２と、制御信号ラインＬ１２及び画像信号ラインＬ１３とに接続されている。ＣＣＤ制御回路７３は、ＣＣＤ７２に対する制御信号を制御回路６から制御信号ラインＬ１２を介して受信すると、この制御信号に応じてＣＣＤ７２を駆動制御する。ここで、ＣＣＤ７２に対する制御信号とは、例えば、Ｘ線像の撮像指示やＸ線像を表す画像情報の読み取り指示等である。ＣＣＤ制御回路７３は、制御回路６による制御に基づいて、ＣＣＤ７２から画像情報を読み取り、この読み取った画像情報を画像信号ラインＬ１３を介して制御回路６に出力する。

筐体７ａ内には、導電性のシールド部材５ｂが設けられており、シールド部材５ｂは、ＣＣＤ７２やＣＣＤ制御回路７３等を覆っている。シールド部材５ｂは、撮像部７内（筐体７ａの内側）を電気的に遮蔽する。シールド部材５ｂは、信号ケーブルＬ１内のシールド部材５ａに接続されている。

接続部８は、信号ケーブルＬ１に接続されており、Ｘ線像取得装置５を制御回路６に着脱自在に接続する機能を有する。撮像部７に対する制御信号は、接続部８と制御信号ラインＬ１２とを介して制御回路６から撮像部７に伝送される。ＣＣＤ７２から読み取られる画像情報は、画像信号ラインＬ１３と接続部８とを介して制御回路６に伝送される。

接続部８は、コネクタ８１と抵抗５ｃとを有する。コネクタ８１は、接地端子８１ａを有する。抵抗５ｃは、シールド部材５ａと接地端子８１ａとの間に設けられており、シールド部材５ａと接地端子８１ａとに接続されている。接地端子８１ａは、抵抗５ｃを介してシールド部材５ａに電気的に接続されている。

次に、トリガ生成ユニット９について説明する。トリガ生成ユニット９は、Ｘ線像の撮像開始の指示及び撮像終了の指示を示すトリガ信号を生成し、このトリガ信号を制御回路６に出力する。トリガ生成ユニット９は、Ｘ線検出回路９０、検出信号ラインＬ１１及びトリガ生成回路９３を有する。Ｘ線検出回路９０は、ＰＤ９１（PD：Photo Diode）及び増幅回路９２を有する。Ｘ線検出回路９０は撮像部７に設けられている。

ＰＤ９１は、撮像部７に照射されるＸ線をモニタするためのモニタ用のフォトダイオードであり、ＣＣＤ７２に設けられている。ＰＤ９１は、増幅回路９２に接続されている。ＰＤ９１は、Ｘ線照射装置１により照射されるＸ線により生じる可視光を検出する。ＰＤ９１は、検出したＸ線のエネルギー量に応じた電気信号（以下、信号Ｓ１という）を出力する。信号Ｓ１は、Ｘ線照射期間（数１０ｍｓｅｃ〜数秒程度）に対応するパルス幅のパルスＰ１を含む。

増幅回路９２は、ＣＣＤ制御回路７３に設けられている。増幅回路９２は、Ｉ−Ｖ変換アンプ９２ａ及びゲインアンプ９２ｂを有する。Ｉ−Ｖ変換アンプ９２ａは、ＰＤ９１とゲインアンプ９２ｂとに接続されており、ゲインアンプ９２ｂは、Ｉ−Ｖ変換アンプ９２ａと検出信号ラインＬ１１とに接続されている。Ｉ−Ｖ変換アンプ９２ａは、ＰＤ９１から入力された信号Ｓ１を電流値から電圧値に変換し、ゲインアンプ９２ｂは、この電圧値に変換された信号Ｓ１を、後段のトリガ生成回路９３が処理できる信号レベルにまで増幅して信号Ｓ２（Ｘ線検出信号）を生成する。そして、ゲインアンプ９２ｂは、この信号Ｓ２を、検出信号ラインＬ１１を介してトリガ生成回路９３に出力する。

トリガ生成回路９３は、コンパレータ９３ａ、単安定マルチバイブレータ９３ｂ、ＲＣ回路９３ｃ及びＮＯＲ回路９３ｄを有する。トリガ生成回路９３は、接続部８に設けられている。トリガ生成回路９３は、検出信号ラインＬ１１を介してＸ線検出回路９０に接続されている。コンパレータ９３ａは、検出信号ラインＬ１１、基準電源９３ｅ、単安定マルチバイブレータ９３ｂ及びＮＯＲ回路９３ｄに接続されており、検出信号ラインＬ１１を介してゲインアンプ９２ｂに接続されている。コンパレータ９３ａは、検出信号ラインＬ１１を介して入力される信号Ｓ２が基準信号レベルＳ３以上の場合に、信号Ｓ４を単安定マルチバイブレータ９３ｂ及びＮＯＲ回路９３ｄに出力する。基準信号レベルＳ３は、可変となっている基準電源９３ｅにより決定される。この信号Ｓ４は、信号Ｓ２が基準信号レベルＳ３以上となっている時間幅（Ｘ線照射期間に略等しい時間幅）に相当するパルス幅のパルスＰ２を含む。

単安定マルチバイブレータ９３ｂは、コンパレータ９３ａ及びＮＯＲ回路９３ｄに接続されており、ＲＣ回路９３ｃは、単安定マルチバイブレータ９３ｂ及び直流電源Ｖｃｃに接続されている。単安定マルチバイブレータ９３ｂは、コンパレータ９３ａから信号Ｓ４が入力されると、この信号Ｓ４の含むパルスＰ２の立ち上がり（開始）に同期してパルスＰ３（信号Ｓ５）をＮＯＲ回路９３ｄに出力する。パルスＰ３は、ＲＣ回路９３ｃに含まれるキャパシタンスＣ及び抵抗Ｒの各値によって決まるパルス幅（２０〜４０ｍｓｅｃ）を有する。

ＮＯＲ回路９３ｄは、コンパレータ９３ａ及び単安定マルチバイブレータ９３ｂに接続されている。ＮＯＲ回路９３ｄは、信号Ｓ５にパルスＰ３が含まれているか、或いは、信号Ｓ４にパルスＰ２が含まれているかの何れかの状態であれば、その状態が続いている期間にわたってＬｏｗ信号を出力し、その他の場合、すなわち、信号Ｓ５にパルスＰ３が含まれておらず、且つ、信号Ｓ４にパルスＰ２が含まれていない状態であれば、その状態が続いている期間にわたってＨｉｇｈ信号を出力する。従って、ＮＯＲ回路９３ｄは、Ｘ線照射期間に、この期間の長さに対応するパルス幅のＬｏｗ信号パルスＰ４を含むトリガ信号Ｓ６（Ｘ線像の撮像開始の指示及び撮像終了の指示を示すトリガ信号）を出力する。トリガ生成ユニット９は、高周波インバータ方式で得られる完全直流電圧の電圧波形に応じた定常的なＸ線照射、及び、ＡＣ電源電圧の半波整流波形に応じた周期的なＸ線照射の何れに対しても、Ｘ線像の撮像開始の指示及び撮像終了の指示を示すトリガ信号Ｓ６が出力できる。

以上説明したＸ線像取得装置５において、シールド部材５ａに破断が生じた場合に、この破断により、このシールド部材５ａの一部が、信号ケーブルＬ１内において浮遊状態のフローティングシールドラインになる場合がある。このフローティングシールドラインは、ノイズに対しアンテナとして機能し、ノイズを拾う虞がある。信号ケーブルＬ１の曲げ具合によっては、フローティングシールドラインがシールド部材５ａと接触したり離れたりすることによってシールド部材５ａにノイズが入り込んだり入り込まなかったりする。しかし、信号ケーブルＬ１内のシールド部材５ａは、抵抗５ｃを介して接地端子８１ａに接続されているので、フローティングシールドラインからシールド部材５ａにノイズが入り込んでも、シールド部材５ａを流れるノイズは抵抗５ｃにより低減される。よって、信号ケーブルＬ１内において画像信号に重畳されるノイズを低減できる。

図４は、別の実施形態であるＸ線撮像装置２ａの構成を示す図である。Ｘ線撮像装置２ａは、Ｘ線撮像装置２の構成に加えて、１０ピコファラッド（ｐＦ）以上１マイクロファラッド（μＦ）以下の容量値の容量５ｄを更に有しており、この点においてのみＸ線撮像装置２と異なる。容量５ｄは、シールド部材５ａと接地端子８１ａとの間において抵抗５ｃと並列に設けられている。すなわち、信号ケーブルＬ１内のシールド部材５ａは、抵抗５ｃと容量５ｄとを介して接地端子８１ａに接続されている。したがって、フローティングシールドラインからシールド部材５ａにノイズが入り込んでも、高周波のノイズは容量５ｄを介してグランドに流れることにより除去可能となり、他の周波数のノイズは抵抗５ｃにより低減される。よって、信号ケーブルＬ１内において画像信号に重畳されるノイズを十分に低減できる。

実施形態に係るＸ線撮像システムの構成を示す図である。 実施形態に係る信号ケーブルの構成を示す図である。 実施形態に係るＸ線像取得装置の構成を示す図である。 別の実施形態に係るＸ線像取得装置の構成を示す図である。

符号の説明

Ｌ１，Ｌ２…信号ケーブル、Ｌ１１…検出信号ライン、Ｌ１２…制御信号ライン、Ｌ１３…画像信号ライン、Ｌ１４…ＧＮＤライン、Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４…ケーブル、１…Ｘ線照射装置、１０…Ｘ線撮像システム、１１…チューブ、２、２ａ…Ｘ線撮像装置、３…ＰＣ、４…ディスプレイ、５…Ｘ線像取得装置、５ａ…シールド部材、５ｃ…抵抗、５ｄ…容量、５ｂ…シールド部材、６…制御回路、７…撮像部、７ａ…筐体、７１…シンチレータ、７２…ＣＣＤ、７３…ＣＣＤ制御回路、８…接続部、８１…コネクタ、８１ａ…接地端子、９…トリガ生成ユニット、９０…Ｘ線検出回路、９１…ＰＤ、９２…増幅回路、９２ａ…Ｉ−Ｖ変換アンプ、９２ｂ…ゲインアンプ、９３…トリガ生成回路、９３ａ…コンパレータ、９３ｃ…ＲＣ回路、９３ｄ…ＮＯＲ回路、９３ｂ…単安定マルチバイブレータ、９３ｅ…基準電源

Claims (4)

1. Ｘ線像を撮像し該Ｘ線像を表す画像信号を出力する撮像部と、
   前記撮像部を制御するための制御信号を出力する制御回路に着脱可能な接続部と、
   前記撮像部と前記接続部とに接続されており、前記撮像部と前記制御回路との間で送受信される信号を伝送するための複数の信号ラインの通る可撓性の信号ケーブルと
   を備え、
   前記信号ケーブルは、前記複数の信号ラインを覆うシールド部材を含み、
   前記接続部は、前記シールド部材と前記接続部の接地端子との間に設けられた抵抗を含む
   ことを特徴とするＸ線像取得装置。
2. 前記シールド部材と前記接地端子との間において前記抵抗と並列に設けられた容量を含むことを特徴とする請求項１記載のＸ線像取得装置。
3. 前記抵抗は１００キロオーム以上１０メガオーム以下の抵抗値を有する、ことを特徴とする請求項１記載のＸ線像取得装置。
4. 前記抵抗は１００キロオーム以上１０メガオーム以下の抵抗値を有し、
   前記容量は１０ピコファラッド以上１マイクロファラッド以下の容量値を有する、ことを特徴とする請求項２記載のＸ線像取得装置。

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