JP2010042089A - Ｘ線撮影装置およびその信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで高解像度の画像を生成することのできるＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】デジタルパノラマ撮影装置１は、被写体を通過したＸ線を受光する画素を備えるＸ線撮像手段３をＸ線入射方向に直交する方向に移動させる旋回駆動手段５と、画素幅より細かい分割領域に対応した複数個のメモリ領域を画素ごとに有する大容量処理画像記憶手段８と、Ｘ線撮像手段３の第１画素が画素幅だけ移動する時間内において、第１画素の出力信号値を第１画素の移動中の位置に応じて案分して第１画素用の各メモリ領域に積算すると共に、Ｘ線を第１画素の次に受光する第２画素の移動中の位置に応じて案分して第２画素の出力信号値を第１画素用の各メモリ領域に積算して処理画像を生成する画像信号処理手段１０とを備え、Ｘ線撮像手段３は、複数の画素の縦横の配列方向を、Ｘ線撮像手段３の移動方向からそれぞれ傾斜させて配設されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線撮影装置およびその信号処理方法に係り、特に、一般医療用や歯科用に撮影された断層画像の解像力を向上させるＸ線撮影装置およびその信号処理方法に関する。

従来、歯科用のＸ線断層撮影装置として、回転動作とスライド動作とを組み合わせたパノラマ撮影装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。特許文献１および特許文献２に開示された装置は、水平面（ＸＹ平面）で位置合わせされた歯列の位置において、歯列の鉛直面方向（Ｚ方向）の断層画像を取得するものである。
特開平１０−２１１２００号公報（００３３〜００４０、図４） 実公平４−４８１６９号公報（第３〜第４頁、第４図）

断層画像（パノラマ断層画像）は、Ｘ線撮像手段が回転およびスライドしながら撮像した複数の単純Ｘ線撮影像に相当するフレーム画像を重ね合わせることで生成される画像である。この断層画像の分解能は、撮影されたフレーム画像の画素サイズで決定される。つまり、フレーム画像の画素サイズが大きくなるほど、分解能が低下する。一般にデジタル画像記録系の画素サイズはアナログ系のそれに比して大きいため、デジタルパノラマ断層画像は、不鮮明になり易い傾向がある。そこで、より鮮明な画像を生成することが要望されている。高解像度を実現するためには、アナログ系程度の小さい画素サイズからなるＸ線撮像手段が必要である。しかしながら、このような小さい画素サイズからなるＸ線撮像手段は現時点では開発することが技術的に困難であり、また開発されたとしても、高価である。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、低コストで高解像度の画像を生成することのできるＸ線撮影装置およびその信号処理方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載のＸ線撮影装置は、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、前記被写体の所定点を通過したＸ線を受光する複数の画素が受光面上でそれぞれ直交する一方の軸および他方の軸に沿って２次元配列されたＸ線撮像手段と、前記Ｘ線撮像手段をＸ線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、前記Ｘ線撮像手段から出力される信号を処理することで処理画像を生成する画像信号処理手段と、前記信号処理結果として生成された処理画像を記憶する処理画像記憶手段とを備えるＸ線撮影装置であって、前記Ｘ線撮像手段が、前記受光面上で前記一方の軸および前記他方の軸に沿った複数の画素の配列方向を、前記Ｘ線撮像手段の移動方向からそれぞれ傾斜させて配設され、前記処理画像記憶手段が、前記画素を画素幅より細かく分割した領域に対応した複数個のメモリ領域を前記画素ごとに有し、前記画像信号処理手段が、前記Ｘ線撮像手段の移動に伴って前記Ｘ線撮像手段の所定画素が前記画素幅だけ移動する時間内において、前記所定画素から出力される信号の値を前記所定画素の移動中の位置に応じて案分して前記所定画素用の各メモリ領域に積算すると共に、前記被写体の所定点を通過するＸ線を前記所定画素の次に受光する前記所定画素に隣接した隣接画素の移動中の位置に応じて案分して前記隣接画素から出力される信号の値を前記所定画素用の各メモリ領域に積算することで前記処理画像を生成することを特徴とする。

また、請求項４に記載の信号処理方法は、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、前記被写体の所定点を通過したＸ線を受光する複数の画素が受光面上でそれぞれ直交する一方の軸および他方の軸に沿って２次元配列されたＸ線撮像手段と、前記Ｘ線撮像手段をＸ線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、前記Ｘ線撮像手段から出力される信号を処理することで処理画像を生成する画像信号処理手段と、前記信号処理結果として生成された処理画像を記憶する処理画像記憶手段とを備えるＸ線撮影装置における信号処理方法であって、前記Ｘ線撮像手段が、前記受光面上で前記一方の軸および前記他方の軸に沿った複数の画素の配列方向を、前記Ｘ線撮像手段の移動方向からそれぞれ傾斜させて配設され、前記処理画像記憶手段が、前記画素を画素幅より細かく分割した領域に対応した複数個のメモリ領域を前記画素ごとに有し、前記画像信号処理手段によって、前記Ｘ線撮像手段の移動に伴って前記Ｘ線撮像手段の所定画素が前記画素幅だけ移動する時間内において、前記所定画素から出力される信号の値を前記所定画素の移動中の位置に応じて案分して前記所定画素用の各メモリ領域に積算すると共に、前記所定点を通過するＸ線を前記所定画素の次に受光する前記所定画素に隣接した隣接画素の移動中の位置に応じて案分して前記隣接画素から出力される信号の値を前記所定画素用の各メモリ領域に積算することで前記処理画像を生成することを特徴とする。

かかる構成のＸ線撮影装置およびその信号処理方法によれば、Ｘ線撮影装置は、処理画像記憶手段に、Ｘ線撮像手段の備える画素を画素幅より細かく分割した領域に対応した複数個のメモリ領域を画素ごとに有しており、画像信号処理手段によって、被写体の所定点を通過するＸ線を受光する所定画素から出力される信号の値と、次に受光する隣接画素から出力される信号の値とを、それぞれの画素の位置に応じて案分して所定画素用の各メモリ領域に積算する。所定画素が所定の画素幅だけ移動する時間を経過した後において、隣接画素は、新たな所定画素として、当初の所定画素と同様にして被写体の所定点を通過するＸ線を受光しながら移動することとなる。ただし、新たな所定画素から出力される信号の値と、新たな隣接画素から出力される信号の値とは、新たな所定画素用の各メモリ領域に積算されることとなる。以下、同様である。

したがって、かかる構成のＸ線撮影装置およびその信号処理方法では、処理画像記憶手段において、画素ごとの各メモリ領域に積算された信号は、被写体の所定点から得られるＸ線強度信号の波形が三角波となる。この三角波を線対称の軸で切断した鋸歯状波形の底辺の長さは画素幅となる。一方、Ｘ線強度信号を各メモリ領域に積算しなければ、各画素の出力信号、あるいはそれを経過時間にしたがって積算した信号は、被写体の所定点から得られるＸ線強度信号が矩形波形となる。この矩形の長さは画素幅となる。解像力は波形周期の逆数から求められるので、鋸歯状波形の空間周波数は、矩形波形の空間周波数の２倍となる。また、一般に、ＬＳＦ（Line Spread Function）が矩形波である場合よりも、ＬＳＦが三角波である場合の方が、スペクトル領域でみるとカットオフ周波数の値が高くなる。すなわち、解像度が高くなることが知られている。ここで、仮にＸ線撮影装置において、Ｘ線撮像手段が、受光面上で画素の配列方向を移動方向に一致させていたとすると、その移動方向を示す横方向（一方の軸方向）または縦方向（他方の軸方向）の解像度が向上することとなる。ところが、本発明では、Ｘ線撮像手段は、受光面上で一方の軸および他方の軸に沿った複数の画素の配列方向を、Ｘ線撮像手段の移動方向からそれぞれ傾斜させて配設されているので、解像度が向上する方向は、横方向（一方の軸方向）および縦方向（他方の軸方向）の２方向となる。そのため、かかる構成のＸ線撮影装置および信号処理方法によれば、Ｘ線撮像手段を高解像度のものに変更することなく、横方向および縦方向に高解像度の画像を生成することができる。

また、請求項２に記載のＸ線撮影装置は、請求項１に記載のＸ線撮影装置において、前記被写体を間に挟んで前記Ｘ線撮像手段側および前記Ｘ線源側に、前記被写体に照射されるＸ線を絞るスリットをそれぞれ備え、前記Ｘ線撮像手段側のスリットと前記Ｘ線源側のスリットのうち少なくとも前記Ｘ線撮像手段側のスリットの方向が、前記Ｘ線撮像手段の受光面上の前記画素の配列方向のいずれか一方と同じであることを特徴とする。

かかる構成によれば、Ｘ線撮影装置は、少なくともＸ線撮像手段側のスリットの方向が、Ｘ線撮像手段の画素の配列方向のいずれか一方と同じなので、Ｘ線撮像手段の受光面に入射したスリット形状のＸ線に照射される画素範囲の面積を広げることができる。そのため、被写体を通過するＸ線を受光する画素数が相対的に増加し、より多くの画素を有効に信号処理に用いることができる。このように、Ｘ線撮像手段側のスリットの方向を傾斜させた上で、さらに、Ｘ線源側のスリットの方向も、Ｘ線撮像手段側のスリットの方向と同様に傾斜させれば、Ｘ線源から照射されるＸ線を有効利用できる。

また、請求項３に記載のＸ線撮影装置は、請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置において、前記Ｘ線撮像手段が、前記画素の配列方向を、前記Ｘ線撮像手段の移動方向から４５度傾斜させて配設されることを特徴とする。

かかる構成によれば、Ｘ線撮影装置は、配列された画素の移動方向に対する傾斜角度が４５度であるので、横方向および縦方向の２方向に対して均等に解像度が向上する。また、Ｘ線撮影装置は、画像信号処理手段によって、横方向および縦方向の２方向に対して同じ処理を行えばよいので、他の傾斜角度で配設した場合と比べて処理負荷を低減できる。

本発明によれば、Ｘ線撮影装置は、低コストで高解像度の断層画像を生成することができる。

以下、図面を参照して本発明のＸ線撮影装置を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）について詳細に説明する。

［デジタルパノラマ撮影装置の構成］
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルパノラマ撮影装置を模式的に示す構成図である。デジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）１は、パノラマＸ線断層撮影法によって、被写体（人物）Ｋの上顎／下顎における歯列に沿った所定の断層面におけるＸ線像を撮影して歯科用の断層画像を生成するものであり、図１に示すように、Ｘ線源２と、Ｘ線撮像手段３と、アーム４と、旋回駆動手段５と、Ａ／Ｄ変換手段６と、大容量フレーム画像記憶手段７と、大容量処理画像記憶手段８と、全画像表示記憶手段９と、画像信号処理手段（フレーム画像処理）１０と、出力手段１１とを備えている。

デジタルパノラマ撮影装置１は、大別して、Ｘ線撮像手段３が受光面上の画素の配列方向をＸ線撮像手段３の移動方向から傾斜させて配設されている点（図６参照）と、撮影した画像データの信号処理の方法とに特徴がある。そこで、説明の都合上、以下では、まず、デジタルパノラマ撮影装置１の構成上の特徴の概要について図２ないし図４を参照して説明し、その後、各構成要素について説明した後、具体例を通しながら信号処理の方法について説明することとする。

図２は、図１に示したＸ線撮像手段の移動方向を示す説明図であり、図３は、Ｘ線撮像手段の移動方向から傾斜したＸ線撮像手段およびスリットの説明図である。デジタルパノラマ撮影装置１は、後記する信号処理のために、Ｘ線撮像手段３をＸ線入射方向に直交する方向に移動させている。図２では、信号処理の方法の原理に対応した構成を示している。ここでは、原理の説明を単純化するため、一例として、Ｘ線源２が固定されているものとする。Ｘ線源２から照射されたＸ線は、被写体Ｋを通過してＸ線撮像手段３で受光される。Ｘ線撮像手段３は、センサ筐体１０１に収納されている。センサ筐体１０１は、Ｘ線源２側の面にスリット（図２では非表示、図３の二次スリット２２ａ参照）を有し、支持手段１０２に支持されており、この支持手段１０２は、モータ１０３の駆動により回転する回転軸１０４上を図２において左右方向に移動する。つまり、Ｘ線撮像手段３は、Ｘ線入射方向（図２において奥行き方向）に直交する方向に移動する。

また、センサ筐体１０１に収納されているＸ線撮像手段３の画素の配列方向は、Ｘ線撮像手段３の移動方向に対して傾斜しており、Ｘ線源２側の一次スリット２１ａもＸ線撮像手段３と同じ角度で傾斜している。図３（ａ）および図３（ｂ）にそれぞれ従来の装置の配置と、本実施形態の装置の配置とを比較して示す。なお、図２および図３では、矩形のＸ線撮像手段３の辺の方向と画素の配列方向とは同じものとしている。つまり、図２および図３では、画素の配列方向の傾斜を、Ｘ線撮像手段３自体の傾斜で表している。

図３（ａ）に示すように、通常（従来）、Ｘ線源１１２から照射されるＸ線は、そのビーム径をコントロールするためにＸ線遮蔽部材１２１に穿設された一次スリット１２１ａを通過する。この一次スリット１２１ａを通過したＸ線ビームは、被写体Ｋを通過し、Ｘ線撮像手段１１３側において、Ｘ線ビームを素子サイズ等に合わせるために縮径するためにＸ線遮蔽部材１２２に穿設された二次スリット１２２ａを通過した後、受光される。例えば、歯科用であれば、Ｘ線撮像手段１１３やスリットを傾ける必要は無く、スリットの方向は上下方向に維持されている。

一方、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、Ｘ線源２から照射されるＸ線は、Ｘ線遮蔽部材２１に穿設された傾斜した一次スリット２１ａを通過する。この一次スリット２１ａを通過したＸ線ビームは、被写体Ｋを通過し、Ｘ線撮像手段３側において、Ｘ線遮蔽部材２２に穿設されている傾斜した二次スリット２２ａを通過した後、傾斜したＸ線撮像手段３に受光される。

ここで、図３（ｃ）に、二次スリット２２ａを通過してＸ線撮像手段３の受光面３１に入射したＸ線が照射する画素範囲３２をＸ線源２側から視た様子を示す。なお、図３（ｃ）において、Ｘ線撮像手段３は左に移動するものとする。Ｘ線撮像手段３が左に移動すると、相対的に、画素範囲３２は右方向に移動することになる。Ｘ線撮像手段３の移動に伴って画素範囲３２は形状やサイズが刻々と変化するが、図３（ｃ）に示すｐ方向およびｑ方向に移動するものと考えることができる。このように形状やサイズが刻々と変化したとしても、画素範囲３２はｐ方向およびｑ方向に対して均一なものと考えることができる。このようにＸ線撮像手段３の移動に伴って、画素配列に対応したｐ方向およびｑ方向に対して均一であるため、画素範囲３２に含まれる画素を、後記する信号処理に有効に用いることができる。

仮に、Ｘ線撮像手段３だけ傾斜していて、二次スリット２２ａが傾斜していない場合について、図３（ｄ）に、二次スリット２２ａを通過してＸ線撮像手段３の受光面３１に入射したＸ線が照射する画素範囲３２をＸ線源２側から視た様子を示す。図３（ｄ）においても、Ｘ線撮像手段３が左に移動するものとすると、同様に画素範囲３３は形状やサイズが刻々と変化するが、ｐ方向およびｑ方向に対して均一な領域は、画素範囲３３の中央付近のみであると考えることができる。したがって、Ｘ線撮像手段３だけが傾斜していても、後記する信号処理に有効に用いることのできる画素があるが、有効に使用できる画素領域は狭くなる。

前記した説明では、Ｘ線源２が固定されて、Ｘ線撮像手段３だけ移動しているものとして説明した。また、このとき、被写体Ｋから見た場合に、Ｘ線撮像手段３だけが移動していることになる。そのため、Ｘ線源２から連続的に照射されて被写体Ｋの１つの点を通過したＸ線は、Ｘ線撮像手段３の移動方向に隣り合った複数の画素に受光されることになる。

一方、デジタルパノラマ撮影装置１は、アーム４と旋回駆動手段５とを備えており、例えば、図４に示すようなアーム４に、Ｘ線源２とＸ線撮像手段３とが固定され、いずれもが移動可能になっている。図４に示すアーム４は、基台４１に配設された支柱４２の上部に設けられている。このアーム４は、支柱４２から水平方向に延設された支持部４３と、この支持部４３の先端側下部の回転中心に対して回動可能かつこの回転中心をスライド可能に構成された旋回部４４とを有している。旋回部４４には、Ｘ線源２とＸ線撮像手段３とが、被写体Ｋを間に配置することができるように所定間隔をあけて吊り下げられている。

したがって、図４に示す構成では、被写体Ｋから見た場合に、Ｘ線源２とＸ線撮像手段３の両方が移動していることになる。そのため、Ｘ線源２からある瞬間に照射されて被写体Ｋの水平方向に並んだ複数の点を通過したＸ線は、Ｘ線撮像手段３の移動方向に隣り合った複数の画素に受光されることになる。逆に言えば、Ｘ線源２から連続的に照射されて被写体Ｋの１つの点を通過したＸ線は、Ｘ線撮像手段３の移動方向に隣り合った複数の画素に受光されることになる。つまり、図２および図３の構成（信号処理の原理を説明するための構成）と、図４の構成（本実施形態の構成）とは立場がそれぞれ異なるが、同じ信号処理の原理を用いることができる。

図１に戻って、デジタルパノラマ撮影装置１の各構成要素について説明する。
Ｘ線源２は、一次スリット２１ａを有しており、一次スリット２１ａを介してＸ線を照射することにより生成されるスリット状のビーム（Ｘ線ビーム）を所定のタイミングで被写体Ｋに照射するものである。一次スリット２１ａはその方向が、Ｘ線撮像手段３の移動方向からＸ線撮像手段３上の画素の配列方向への傾斜角度と同じように傾斜している。これにより、Ｘ線源２から照射されるＸ線を有効利用できる。

Ｘ線撮像手段３は、Ｘ線源２から照射されて被写体Ｋを透過したＸ線を受光して、被写体ＫのＸ線が透過した部分を所定のフレームレートで撮像するものである。このＸ線撮像手段３には、画素が受光面上でそれぞれ直交する一方の軸および他方の軸に沿って２次元配列されている。つまり、Ｘ線撮像手段３の受光面には、各画素が碁盤目状に横方向（一方の軸方向）および縦方向（他方の軸方向）に配列されている。Ｘ線撮像手段３は、Ｘ線イメージセンサやＸ線検出器、またはそれらの組合せである。ここで、イメージセンサは、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）センサ、ＣｄＴｅセンサ等である。また、Ｘ線検出器は、Ｘ線イメージインテンシファイア（Image Intensifier：Ｉ．Ｉ．）、フラットパネル検出器(Flat Panel Detector:ＦＰＤ)等である。本実施形態では、Ｘ線撮像手段３は、一般的な市販されているシンチレータ（scintillator）を備えたＣＣＤイメージセンサであるものとして説明する。この場合、１画素サイズを、例えば１００μｍ×１００μｍとして、１０００画素×１０００画素で配列されたものとしてＸ線撮像手段３を構成することができる。

アーム４は、Ｘ線源２とＸ線撮像手段３とを所定の間隔を空けて保持するものである。この間隔は、Ｘ線源２とＸ線撮像手段３との間に被写体Ｋが収まるように、例えば、３０ｃｍ〜１ｍに設定される。なお、Ｘ線源２の照射部とＸ線撮像手段３の受光面とは対向して配置される。また、アーム４は、回転中心Ｏの周りに回動およびスライド動作可能に構成されている。これにより、Ｘ線源２とＸ線撮像手段３とが所定の間隔を維持したまま、Ｘ線撮像手段３は、被写体Ｋの周囲の任意の方向の断層画像を撮影することができる。

旋回駆動手段（駆動手段）５は、Ｘ線撮像手段３をＸ線入射方向に直交する方向に移動させるものである。旋回駆動手段５は、モータやアクチュエータ等から構成され、アーム４を所定の角速度で回転するように旋回させる。この旋回駆動手段５と、Ｘ線源２と、Ｘ線撮像手段３とは、図示しないコントローラにより制御され、旋回駆動手段５がアーム４を旋回しながらＸ線源２がＸ線を照射して撮影を繰り返し、Ｘ線の照射タイミングに同期してＸ線撮像手段３が被写体ＫのＸ線像（単純Ｘ線撮影像）を撮像してＡ／Ｄ変換手段６に出力する。
Ａ／Ｄ変換手段６は、Ｘ線撮像手段３の出力信号（フレーム画像）を取得し、Ａ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換したＸ線撮像手段３の出力信号（フレーム画像）を、大容量フレーム画像記憶手段７に格納する。画像信号処理手段１０は、大容量フレーム画像記憶手段７から、そのフレーム画像を読み出して、これを用いて積算処理した結果を、処理画像として大容量処理画像記憶手段８に保存する。つまり、画像信号処理手段１０は、Ａ／Ｄ変換手段６が変換して出力したフレーム画像を取得してそれを処理する。

大容量フレーム画像記憶手段７と、大容量処理画像記憶手段８と、全画像表示記憶手段９と、画像信号処理手段１０とは、例えば、一般的なコンピュータ（計算機）で実現することができ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）と、入力／出力インタフェースとを含んで構成されている。

大容量フレーム画像記憶手段７は、Ａ／Ｄ変換されたＸ線撮像手段３の出力信号（フレーム画像）を記憶するものであり、一般的な画像メモリやハードディスク等から構成される。
大容量処理画像記憶手段８は、画像信号処理手段１０で積算処理の処理結果として生成された複数枚の処理画像を記憶するものであり、一般的な画像メモリやハードディスク等から構成される。この大容量処理画像記憶手段８は、Ｘ線撮像手段３の備える画素を画素幅より細かく分割した領域に対応した複数個のメモリ領域を画素ごとに有する。なお、具体例は後記する。大容量処理画像記憶手段８は、画像信号処理手段１０による画像の合成等の処理のために使用される。

全画像表示記憶手段９は、画像信号処理手段１０で合成処理結果として生成され出力手段１１に表示すべき断層画像（表示対象とする断層面に対応した断層画像）を記憶するものであり、一般的な画像メモリ等から構成される。この断層画像は、例えば、輝度値で表される。なお、出力手段１１は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＥＬ（Electronic Luminescence）等から構成される。

［断層画像］
ここで、全画像表示記憶手段９に記憶される断層画像について図５を参照して説明する。図５は、歯列の平面図である。図５に示す状態では、Ｘ線源２は、被写体Ｋ（図１参照）である人物の歯列の前歯部Ｐ側からＸ線を照射し、当該歯列の臼歯部Ｎ側において、Ｘ線撮像手段３が受光しているが、撮影中には、Ｘ線源２およびＸ線撮像手段３は回転およびスライドする。ここでは、歯列の前後方向の中央に断層面Ｆをとる。

図５に示した断層面Ｆにおける断層画像（パノラマ断層画像）は、複数枚の処理画像が所定の間隔で重ね合わされて形成される。なお、実際のパノラマ断層画像は、数百〜数千枚の処理画像を合成して構築される。また、すべての処理画像を等間隔で重ね合わせて形成してもよいし、シフト幅を変化させて重ね合わせるようにしてもよい。

図１に戻って、デジタルパノラマ撮影装置１の構成の説明を続ける。
画像信号処理手段１０は、Ａ／Ｄ変換手段６の出力信号（フレーム画像）を取得し、被写体Ｋのフレーム画像から処理画像を生成し、複数枚の処理画像を用いて断層画像を合成するものである。この画像信号処理手段１０は、ＲＯＭやＨＤＤ等に格納された所定のプログラムをＲＡＭに展開することで後記する各種の処理を実行するＣＰＵ等からなる制御手段を備えている。

画像信号処理手段１０は、信号積算手段としての機能と、画像合成手段としての機能とを有している。
画像信号処理手段１０は、信号積算手段の機能として、Ｘ線撮像手段３の移動に伴ってＸ線撮像手段３の所定画素が所定の画素幅だけ移動する時間内において、所定画素から出力される信号の値を所定画素の移動中の位置に応じて案分して所定画素用の各メモリ領域に積算すると共に、被写体の所定点を通過するＸ線を所定画素の次に受光する所定画素に隣接した隣接画素の移動中の位置に応じて案分して隣接画素から出力される信号の値を所定画素用の各メモリ領域に積算することで処理画像を生成するものである。具体例は後記する。

画像信号処理手段１０は、画像合成手段の機能として、信号処理された歯列の所定の断層面についての複数枚の処理画像を取得し、取得した複数枚の処理画像を所定のシフト幅で重ね合わせることにより、表示対象とする断層面に対応した画像（パノラマ断層画像）を合成するものである。なお、表示対象とする断層面は、予め定めておいてもよいし、図示しない入力装置からの情報で指定するようにしてもよい。合成された断層画像は、出力手段１１に出力される。

［具体例］
以下では、デジタルパノラマ撮影装置１における信号処理の方法について説明する。まず、画像信号処理手段１０について、信号積算手段の機能を具体的に説明する。デジタルパノラマ撮影装置１において、旋回駆動手段５が移動させるＸ線撮像手段３は、図６に示すように、受光面上で複数の画素Ｇが配列された配列方向（縦方向および横方向）を、Ｘ線撮像手段３の移動方向からそれぞれ傾斜させて配設されている。本実施形態では、Ｘ線撮像手段３は、受光面上の複数の画素Ｇの配列方向（縦方向および横方向）を、Ｘ線撮像手段３の移動方向からそれぞれ４５度傾斜させて配設されている。つまり、Ｘ線撮像手段３の受光面上の横方向（ＯＸ方向）と縦方向（ＯＹ方向）とは、移動方向（図６において左）に対して４５度ずつ傾斜している。ここで、各画素Ｇにおいて、画素幅ｄより細かく分割した領域を想定する。図６に示す例では、各画素Ｇは縦方向および横方向にそれぞれ仮想的に１０等分されているものとする。例えば、Ｘ線撮像手段３が、左に

だけ移動すると、Ｘ線撮像手段３は、受光面上の縦方向（ＯＸ方向）と、横方向（ＯＹ方向）にそれぞれ（ｄ／１０）だけ移動することとなる。この間に旋回駆動手段５がアーム４を旋回しながらＸ線源２がＸ線を照射することができる。なお、図６において、Ｘ線は、紙面に垂直な方向手前の位置から被写体に照射され、Ｘ線撮像手段３は、紙面に垂直な方向で被写体よりも奥の位置で左方に移動する。また、図６では、二次スリット２２ａ（図３参照）の図示を省略した。

Ｘ線撮像手段３が受光した結果を示す信号は、Ｘ線撮像手段３からＡ／Ｄ変換手段６を介して大容量フレーム画像記憶手段７に出力される。画像信号処理手段１０は、大容量フレーム画像記憶手段７から、フレーム画像を読み出して、これを用いて積算処理した結果を、処理画像として大容量処理画像記憶手段８に保存する。この過程で、画像信号処理手段１０は、大容量フレーム画像記憶手段７から読み込んだ信号を大容量処理画像記憶手段８のメモリ領域に積算する。大容量処理画像記憶手段８には、例えば、１０００×１０００個の画素別に、画素Ｇの仮想的な分割数（例えば１０×１０個）のメモリ領域を備える。Ｘ線撮像手段３に２次元配列された多数の画素に対応したメモリ領域についての説明の煩雑さを避けるため、ここでは、受光面に１次元配列された１２個の画素を備えるＸ線撮像手段を仮定する。また、画像信号処理手段１０の信号積算手段の機能の説明を優先させるために、この仮定されたＸ線撮像手段における画素の配列方向が移動方向に一致しているものとして説明をする。

ここで、図７を参照してメモリ領域について説明する。図７は、図１に示した大容量フレーム画像記憶手段の説明図であって、（ａ）は、被写体の所定点にコンボリューション（convolution）される記録系のＬＳＦを求める方法の一例を模式的に示しており、（ｂ）は画素ごとのメモリ領域を示している。ここで、仮定されたＸ線撮像手段を、Ｘ線撮像手段３ａと表記する。Ｘ線撮像手段３ａは、縦１画素（ピクセル）×横１２画素（ピクセル）の１ラインのＣＣＤイメージセンサであるものとする。この１ラインのＣＣＤイメージセンサは、画素（ピクセル）Ｇ₁，…，Ｇ₁₂を有し、各画素幅をｄとする。

ある時点では、図７（ａ）において上側に示すように、画素Ｇ₁が被写体のエッジＥの内側（左側）に配置され、画素Ｇ₂がエッジＥの外側（右側）に配置されている。図７において、Ｘ線撮像手段３ａは、エッジＥに接近する方向または遠ざかる方向に移動する。この例では、Ｘ線撮像手段３ａは、エッジＥに近づく方向に移動するものとする。大容量処理画像記憶手段８は、各画素を画素幅ｄより細かく分割した領域に対応した複数個のメモリ領域を画素ごとに有している。これをアドレス群と呼ぶ。例えば、画素Ｇ₁に対応してアドレス群Ａ₁、画素Ｇ₂に対応してアドレス群Ａ₂等が設けられている。この例では、各画素はＸ線撮像手段３ａの移動方向（図７中右から左に向かう方向）に仮想的に１０個に分割されている。そして、画素を仮想的に分割した分割領域に対応して、当該画素用のメモリ領域（アドレス群）は、１０個の記憶領域（アドレス）に分割されている。図７において、各画素が被写体のエッジＥの外側（右側）にあるときにエッジＥに最も近い分割領域に対応したアドレスの識別情報（領域ＩＤ）をＲ₁として、以下、順にＲ₂，…，Ｒ₁₀とする。以下では、所定画素を第１画素と呼び、被写体の所定点を通過するＸ線を所定画素の次に受光する所定画素に隣接した隣接画素を第２画素と呼ぶこととする。この場合、大容量処理画像記憶手段８は、図７（ｂ）に示すように、領域ＩＤＲ₁，…，Ｒ₁₀に対応した１０個のメモリ領域を１２個の画素ごとに有している。なお、図７（ｂ）において、アドレス群Ａ₁〜アドレス群Ａ₃に記載された数字は、信号強度の一例を示している。

画像信号処理手段１０は、第１画素が画素幅だけ移動するまでの経過時間にしたがって、第１画素から出力される信号の値（例えば、輝度値）を、第１画素の移動中の位置に応じて第１画素用の各メモリ領域に積算すると共に、第２画素から出力される信号の値を、第２画素の移動中の位置に応じて第１画素用の各メモリ領域に積算する。ここで、画像信号処理手段１０は、第１画素および第２画素から出力される信号の値を第１画素用の各メモリ領域に積算した後で、加算平均するようにしてもよい。例えば、第１画素および第２画素が出力する信号を合計１０回加算した場合にその加算値（積算値）を１０で割った値を記憶するようにしてもよい。この画像信号処理手段１０の処理によって、フレーム画像別に各画素用の各メモリ領域に積算された信号の値に基づいて、前記した処理画像が形成されることとなる。この画像信号処理手段１０は、処理結果である歯列の所定の断層面についての処理画像を大容量処理画像記憶手段８に出力する。

なお、画像信号処理手段１０は、ＣＰＵがＲＯＭ等に格納された所定のプログラムをＲＡＭに展開して実行することによりその機能が実現されるものである。したがって、画像信号処理手段１０は、一般的なコンピュータに、前記した画像信号処理手段１０の機能を実行させる信号処理プログラムを実行することで実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布することも可能であるし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。

［デジタルパノラマ撮影装置の動作］
図１に示したデジタルパノラマ撮影装置の動作として主に画像信号処理手段１０の動作について図８を参照（適宜図１参照）して説明する。図８は、図１に示したデジタルパノラマ撮影装置の動作を示すフローチャートである。まず、デジタルパノラマ撮影装置１は、Ａ／Ｄ変換手段６によって、歯列の所定の断層面についてＸ線撮像手段３で撮像されて各画素から出力される信号をＡ／Ｄ変換する（ステップＳ１）。Ａ／Ｄ変換されたＸ線撮像手段３の出力信号（フレーム画像）は、大容量フレーム画像記憶手段７に格納される。そして、デジタルパノラマ撮影装置１は、画像信号処理手段１０によって、大容量フレーム画像記憶手段７から、フレーム画像を読み出して、Ｘ線撮像手段３の移動中の画素の位置に応じて第１画素の出力信号および第２画素の出力信号を、大容量処理画像記憶手段８の第１画素用のメモリ領域に積算する（ステップＳ２）。そして、デジタルパノラマ撮影装置１は、画像信号処理手段１０によって、フレーム画像別に各画素ごとの各メモリ領域に積算された信号を大容量処理画像記憶手段８に格納する。ここで、Ｘ線撮像手段３の画素が画素の所定幅だけ移動する間に積算された信号を格納する。そして、デジタルパノラマ撮影装置１は、画像信号処理手段１０によって、大容量処理画像記憶手段８から複数フレーム画像に対応した複数枚の処理画像を取得し（ステップＳ３）、取得した各処理画像を大容量処理画像記憶手段８に展開して所定のシフト幅で重ねあわせることで合成し（ステップＳ４）、合成された断層画像を全画像表示記憶手段９に格納する。そして、デジタルパノラマ撮影装置１は、全画像表示記憶手段９から、合成された断層画像を読み出して出力手段１１に出力する（ステップＳ５）。

［デジタルパノラマ撮影装置の動作の具体例］
ここでは、説明を単純化するために、受光面に１次元配列された１２個の画素を備えるＸ線撮像手段３ａを仮定する。図９は、エッジ近傍の信号強度の一例を示す図である。この図９は、各画素がエッジＥに近づく方向（図９中左側）に移動する様子を時系列に図中縦方向に１０段階で示している。ここでは、エッジＥより内側（図９中左側）にある画素Ｇ₁を第１画素として、これに隣接した画素Ｇ₂を第２画素とする。また、エッジＥより内側（図９中左側）において、画素Ｇ₁が受光する信号の強度を「０」とする。したがって、この場合には、第１画素（画素Ｇ₁）が出力する信号は、「０」であり、この値が積算されることとなる。また、エッジＥより外側（図９中右側）において、各画素Ｇ₂，Ｇ₃が受光する信号の強度を「１００」とする。そして、画素Ｇ₂の画素幅ｄの１０％の長さに相当する領域がエッジＥより内側（図９中左側）に移動した場合には、その画素が受光する信号の強度は「９０」となる。以下、同様に、画素Ｇ₂の画素幅ｄのα％の長さに相当する領域がエッジＥより内側（図９中左側）に移動した場合には、画素Ｇ₂が受光する信号の強度は「１００−α」となる。

画像信号処理手段１０は、例えば、画素Ｇ₂が受光する信号の強度が「９０」の場合、すなわち、画素Ｇ₂の画素幅ｄの１０％の長さに相当する領域がエッジＥより内側（図９中左側）に移動した場合、大容量処理画像記憶手段８のアドレス群Ａ₁の１０個のメモリ領域のうち領域ＩＤ「Ｒ₁₀」のアドレスに、信号の強度として「９（＝９０／１０）」だけ加算する。また、画像信号処理手段１０は、例えば、画素Ｇ₂が受光する信号の強度が「８０」の場合、すなわち、画素Ｇ₂の画素幅ｄの２０％の長さに相当する領域がエッジＥより内側（図９中左側）に移動した場合、大容量処理画像記憶手段８のアドレス群Ａ₁の１０個のメモリ領域のうち領域ＩＤ「Ｒ₁₀」，「Ｒ₉」のアドレスに、信号の強度として「８（＝８０／１０）」だけ加算する。以下、同様である。

また、画像信号処理手段１０は、画素Ｇ₂を第１画素として、これに隣接した画素Ｇ₃を第２画素として、同様な処理を行う。具体的には、画像信号処理手段１０は、画素Ｇ₂の画素幅ｄの例えば２０％の長さに相当する領域がエッジＥより内側（図９中左側）に移動した場合には、アドレス群Ａ₂の１０個のメモリ領域のうち、領域ＩＤ「Ｒ₁」ないし「Ｒ₈」のアドレスに、信号の強度として「８」だけそれぞれ加算する。また、図９に示した区間例では、画素Ｇ₃が受光する信号の強度は変化せずに「１００」のままである。したがって、画像信号処理手段１０は、例えば、画素Ｇ₃の画素幅ｄの２０％の長さに相当する領域が図９中左側に移動した場合には、アドレス群Ａ₂の１０個のメモリ領域のうち、領域ＩＤ「Ｒ₁₀」，「Ｒ₉」のアドレスに、信号の強度として「１０」だけそれぞれ加算する。

画像信号処理手段１０は、図９に示した信号強度の変化のうち、画素Ｇ₁の出力信号と、画素Ｇ₂のうちエッジＥより内側（図９中左側）に移動した領域に案分される画素Ｇ₂の出力信号について、大容量処理画像記憶手段８のアドレス群Ａ₁の各メモリ領域に積算する。また、画像信号処理手段１０は、図９に示した信号強度の変化のうち、画素Ｇ₂のうちエッジＥより外側（図９中右側）に配置されている領域に案分される画素Ｇ₂の出力信号と、画素Ｇ₃のうちエッジＥより外側（図９中右側）に画素幅ｄまでの範囲に配置されている領域に案分される画素Ｇ₃の出力信号とについて、大容量処理画像記憶手段８のアドレス群Ａ₂の各メモリ領域に積算する。さらに、画像信号処理手段１０は、図９に示した信号強度の変化のうち、画素Ｇ₃のうちエッジＥより外側（図９中右側）に画素幅ｄから２ｄまでの範囲に配置されている領域に案分される画素Ｇ₃の出力信号と、画素Ｇ₃に隣接した図示しない画素Ｇ₄のうちエッジＥより外側（図９中右側）に画素幅ｄから２ｄまでの範囲に配置されている領域に案分される画素Ｇ₄の出力信号とについて、大容量処理画像記憶手段８のアドレス群Ａ₃の各メモリ領域に積算する。以下、同様である。このとき、アドレス群Ａ_１、アドレス群Ａ₂およびアドレス群Ａ₃に格納される信号強度の推移を図１０に示す。なお、図１０では、図９に示した時系列の１０段階をｔ＝１〜１０とした。

以上、簡便に説明するために、１次元のＣＣＤイメージセンサであるＸ線撮像手段３ａおよびそれに対応したメモリ領域を仮定して説明したが、ここで、画素が２次元配列されたＸ線撮像手段３において１つの画素を縦横にそれぞれ１０等分した領域に対応したアドレス群の具体例について、図１１および図１２を参照（適宜図６および図１０参照）して説明する。図１１は、図６に示したＸ線撮像手段に対応してメモリ領域に積算される信号強度を説明するため説明図であり、図１２は、図１１に示す積算された信号強度と画素の配列との対応関係を示す図である。

図１１に示す記憶構造は、１０行×１０列が交差する１００個のブロックを備えている。行Ｍ₁〜Ｍ₁₀は、それぞれが３段のデータを有し、１つの画素を縦に１０等分した領域に対応した各アドレスを示している。また、図１１に示す列Ｎ₁〜Ｎ₁₀は、１つの画素を横に１０等分した領域に対応した各アドレスを示している。図１１に示した左端最下部のブロック（行Ｍ₁₀，列Ｎ₁）を、図６に示した４５度傾斜したＸ線撮像手段３の移動方向先頭の画素の左端であるものとして視るように、図１１に示す記憶構造全体を時計回りに約７０度回転させると、図１１に示した記憶構造を、図６に示したＸ線撮像手段３の移動方向先頭の１つの画素と対応させることができる。以下、各ブロックの３段のデータのそれぞれの意味を順次説明する。

＜各ブロックの１段目＞
例えば、図１１の最下行Ｍ₁₀の１段目の各数値は、図６に示したＸ線撮像手段３の移動方向先頭の画素の左端から下端へ向かう辺に対応した１０個の仮想的なサブピクセルの各データに対応している。この図１１に示す行Ｍ₁₀の１段目の数値は、図１０に示したアドレス群Ａ₂の時刻ｔ＝１０までに積算された領域ＩＤ「Ｒ₁」〜「Ｒ₁₀」のアドレスの信号強度をそれぞれ示している。これは、１次元のＣＣＤラインセンサを仮想的に（横に）１０等分した場合の結果と同様である。その他の行Ｍ₁〜Ｍ₉の１段目の数値は、行Ｍ₁₀の１段目の数値と同じである。

＜各ブロックの２段目＞
例えば、図１１の最左列Ｎ₁の各ブロックの２段目に、行Ｍ₁₀の方から（下から）行Ｍ₁へ向かって（上へ向かって）並べられた数値は、図６に示したＸ線撮像手段３の移動方向先頭の画素の左端から上端へ向かう辺に対応した１０個の仮想的なサブピクセルの各データに対応している。この図１１に示す列Ｎ₁の各ブロックの２段目に下から並べられた数値は、図１０に示したアドレス群Ａ₂の時刻ｔ＝１０までに積算された領域ＩＤ「Ｒ₁」〜「Ｒ₁₀」のアドレスの信号強度をそれぞれ示している。これは、１次元のＣＣＤラインセンサを仮想的に（縦に）１０等分した場合の結果と同様である。その他の列Ｎ₂〜Ｎ₁₀の２段目の数値は、列Ｎ₁の２段目の数値と同じである。

＜各ブロックの３段目＞
各ブロックにおいて、３段目の数値は、１段目の数値と２段目の数値との合計値である。つまり、これら３段目の数値が、２次元配列されたＸ線撮像手段３について１つの画素を１００等分した領域に対応した各アドレスに時刻ｔ＝１０までに積算された信号強度を示している。図１２では、図１１に示すブロック（Ｍ₁，Ｎ₁）〜（Ｍ₁₀，Ｎ₁₀）の３段目の数値を、図６に示したＸ線撮像手段３の画素配列方向の傾斜角に合わせて、時計回りに４５度傾斜させている。なお、図１２において各ブロックに示す数値は、大容量処理画像記憶手段８において、１つの画素に対応した各メモリ領域に積算される信号値である。図１２において最も左に位置したブロックは、図６に示す画素Ｇを仮想的に分割した最も左に位置した領域に対応しており、移動方向の先頭なので信号値が最も低い。一方、図１２において最も右に位置したブロックは、図６に示す画素Ｇを仮想的に分割した最も右に位置した領域に対応しており、移動方向の最後尾なので信号値が最も高い。図１２において行Ｌ₁〜Ｌ₁₇は、図６に示すＸ線撮像手段３の移動方向に対応して連続するメモリ領域に積算された信号強度を示す。例えば、行Ｌ₉では、左から右へ並べられた数値が、「１１０，１２８，１４４，１５８，１７０，１８０，１８８，１９４，１９８，２００」なので、隣接した数値の差分は、「１８，１６，１４，１２，１０，８，６，４，２」となっている。ここで、説明を単純化するため、再び、１次元のＣＣＤイメージセンサであるＸ線撮像手段３ａおよびそれに対応したメモリ領域を仮定して、ＥＳＦ（Edge Spread Function）およびＬＳＦを説明する。

図１０に示したアドレス群Ａ₁の１０個のメモリ領域の時刻ｔ＝１０の場合のそれぞれの信号強度と、アドレス群Ａ₂の１０個のメモリ領域の時刻ｔ＝１０の場合のそれぞれの信号強度とをグラフにして図１３に示す。図１３のグラフの横軸は、領域ＩＤに対応してエッジＥからの距離を、ｄ＝１０に正規化したものである。具体的には、エッジＥからの距離「−９」〜「０」の信号強度は、アドレス群Ａ₁の領域ＩＤ「Ｒ₁」〜「Ｒ₁₀」のアドレスの信号強度をそれぞれ示す。また、エッジＥからの距離「１」〜「１０」の信号強度は、アドレス群Ａ₂の領域ＩＤ「Ｒ₁」〜「Ｒ₁₀」のアドレスの信号強度をそれぞれ示す。なお、エッジＥからの距離「１１」の信号強度は、アドレス群Ａ₃の領域ＩＤ「Ｒ₁」のアドレスの信号強度を示す。図１３は、図９に示した信号強度の例についてのＥＳＦを示すグラフである。例えば、エッジからの距離が「１〜１０」までの信号強度は、「５５，６４，７２，７９，８５，９０，９４，９７，９９，１００」である。

図１３に示した“エッジからの距離「０」”を中心に左右対称の信号強度について差を求めると図１４に示すグラフが得られる。この図１４は、図１３に示したＥＳＦを微分することで得ることができるＬＳＦを示すグラフである。図１４のグラフの横軸は、エッジＥからの距離の差Δを示す。ここで、Δ＝１０は、画素幅ｄに相当する。Δ＝−１０は、エッジＥからの距離「−１０」の信号強度と、エッジＥからの距離「−９」の信号強度との差を示す。また、Δ＝−９は、エッジＥからの距離「−９」の信号強度と、エッジＥからの距離「−８」の信号強度との差を示す。Δ＝−８は、エッジＥからの距離「−８」の信号強度と、エッジＥからの距離「−７」の信号強度との差を示す。以下、同様である。なお、エッジＥからの距離「−１０」の信号強度は「０」とした。この図１４に示すように、エッジからの距離「０」を中心に左右対称の信号強度についての差から得られるＸ線強度信号は三角波形となる。本実施形態のデジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）１によれば、エッジＥから得られるＸ線強度信号の形状が三角波となる。これは、エッジから離間する一方向の信号強度についての差から得られるＸ線強度信号の形状が鋸歯状波形となることを意味する。なお、この鋸歯状波形の底辺の長さは画素幅ｄとなる。

［生成される画像の解像度］
ここで、本実施形態のデジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）１により生成される画像の解像度について、図１５ないし図１８を参照して説明する。図１５は、図１４に示したＬＳＦの説明図であって、（ａ）は三角波、（ｂ）は（ａ）をフーリエ変換した関数をそれぞれ示しており、図１６は、図１４に示したＬＳＦの説明図であって、（ａ）は矩形波、（ｂ）は（ａ）をフーリエ変換した関数をそれぞれ示している。また、図１７は、空間周波数の説明図であって、（ａ）は静止時、（ｂ）および（ｃ）は信号処理時をそれぞれ示している。図１８は、図１４に示したＬＳＦから求められたＭＴＦを示すグラフである。

まず、図１５を参照して本実施形態のデジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）１によって生成されるＬＳＦに相当する三角波について説明する。エッジＥにおいて、図１５（ａ）に示した三角波Ａ（ｘ）をＬＳＦとすると、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）は、実空間領域（ｘ空間）では、式（１）で示される演算により求められる。式（１）の「＊」は、畳み込み積分の演算記号を示す。なお、式（１）中の三角波Ａ（ｘ）は式（２）で示される。また、エッジＥを示す関数ｆ（ｘ）は式（３）で示される。

前記した式（１）の演算を周波数領域で行うため、図１５（ａ）に示した三角波Ａ（ｘ）をフーリエ変換すると式（４）が得られる。式（４）のωは、空間周波数（ω空間）を示す。この式（４）の右辺で示される複素積分を実行してその実数部分を求めると、式（５）が得られる。式（５）で示される波形を図１５（ｂ）に示す。これにより、前記した式（１）の演算を周波数領域で行うと、式（６）が得られることとなる。

次に、本実施形態のデジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）１で生成されるＬＳＦとの比較例について図１６を参照して説明する。エッジＥにおいて、図１６（ａ）に示した矩形波Ｃ（ｘ）を入力とするＭＴＦは、実空間領域では、式（７）で示される演算により求められる。なお、式（７）中の矩形波Ｃ（ｘ）は式（８）で示される。また、エッジＥを示す関数ｆ（ｘ）は前記した式（３）で示される。

前記した式（７）の演算を周波数領域で行うため、図１６（ａ）に示した矩形波Ｃ（ｘ）をフーリエ変換すると式（９）が得られる。この式（９）の右辺で示される複素積分を実行してその実数部分を求めると、式（１０）が得られる。式（１０）で示される波形を図１６（ｂ）に示す。これにより、前記した式（７）の演算（ｘ空間の演算）を周波数領域（ω空間の演算）で行うと、式（１１）が得られることとなる。

ここで、空間周波数ωについて、図１７を参照して説明する。デジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）１のＸ線撮像手段３（図７参照）が仮に静止している場合には、被写体の所定点にコンボリューションされる記録系のＬＳＦは、図１７（ａ）に示すように、矩形波となる。図１７（ａ）に示す領域２０１において、矩形の幅は、画素幅ｄ（図７参照）と同じである。表示される画像の連続する２つの画素を用いて等しい幅を持つ明暗の線対（ラインペア：Line Pair）を形成するとき、領域２０１と、この領域２０１と等しい幅を有する領域２０２とを合わせた部分は、矩形波の１周期（２ｄ）に相当する。この場合、空間周波数ωは、式（１２）で示される。例えば、画素幅ｄが０．１［ｍｍ］＝１００［μｍ］であれば、空間周波数ωは、５［cycles／ｍｍ］となる。

また、図１０に例示した信号強度の推移を利用してグラフを作成するときに、アドレス群Ａ₁およびアドレス群Ａ₂のすべてのメモリ領域の信号強度を用いる代わりに、時刻ｔ＝１０の場合について、アドレス群Ａ₁うち領域ＩＤ「Ｒ₁₀」のアドレスの信号強度と、アドレス群Ａ₂のすべてのメモリ領域の信号強度とに基づいて、エッジＥより外側（図９中右側）に画素幅ｄまでの範囲の信号強度を用いてグラフを作成することもできる。この場合には、図１３に示したＥＳＦを示すグラフにおいてエッジＥからの距離「０」の位置から右側の範囲のみのグラフを作成することができる。これによれば、ＬＳＦのグラフは、図１４に示したＬＳＦを示すグラフにおいてエッジＥからの距離の差「０」の位置から右側の範囲のみの鋸歯状波形のグラフを作成することができる。このときに作成されるグラフを図１７（ｂ）に示す。図１７（ｂ）に示す波形は、表示される画像の単一画素に相当する。なお、破線部分も含めると、図１４に示したＬＳＦに対応する。

図１７（ｂ）に示す実線で示す波形をつなげて構成した波形は、表示される画像において連続する画素に相当する。このときに作成されるグラフを図１７（ｃ）に示す。図１７（ｃ）に示す領域２１１，２１２，２１３は、表示される画像において連続する３つの画素に相当する。領域２１１，２１２，２１３は、鋸歯状波の１周期（ｄ）に相当する。この場合、空間周波数ωは、式（１３）で示される。例えば、鋸歯状波の幅ｄが０．１［ｍｍ］＝１００［μｍ］であれば、空間周波数ωは、１０［cycles／ｍｍ］となる。

次に、本実施形態のデジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）１により生成される画像のＭＴＦについて、図１８を参照して説明する。
前記した式（６）において、ω＝０の原点における振幅を１に正規化すると、ＭＴＦが得られる。図１８に実線で示すように、ＭＴＦの値が「０」になるときのωの値は「１／ｄ」である。一方、前記した式（１１）において、ω＝０の原点における振幅を１に正規化して得られたＭＴＦは、図１８に破線で示すように、ＭＴＦの値が「０」になるときのωの値は「１／（２ｄ）」である。つまり、本実施形態のデジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）１により生成される画像は、このような信号処理を全く行わない場合と比較すると、図１８に示すように、スペクトル領域でみるとカットオフ周波数の値が高くなる。すなわち、画像信号処理手段１０により生成される画像は、高解像度の画像となる。なお、図１７（ｂ）に示した鋸歯状波をフーリエ変換した後の波形において、ω軸（横軸）との交点の位置は、図１５（ｂ）と同じ位置となる。したがって、この場合にも、矩形波の場合と比べて、スペクトル領域でみるとカットオフ周波数の値が高くなるので、画像の解像度を向上させることができる。

以上、簡便に説明するために、１次元のＣＣＤイメージセンサであるＸ線撮像手段３ａおよびそれに対応したメモリ領域を仮定してＥＳＦおよびＬＳＦを説明したが、画素が２次元配列されたＸ線撮像手段３においても解像度が同様に向上することはもちろんである。例えば、図１２において行Ｌ₉の信号値「１１０，１２８，１４４，１５８，１７０，１８０，１８８，１９４，１９８，２００」は、図１３に示したエッジからの距離が「１〜１０」までの信号強度をそれぞれ２倍したものと同じである。したがって、図１３と同様なＥＳＦを求めることが可能である。本実施形態のデジタルパノラマ撮影装置１では、Ｘ線撮像手段３の受光面上に配列された画素の配列方向がＸ線撮像手段３の移動方向に対して４５度傾斜しているので、横方向（水平方向）および縦方向（垂直方向）の２方向に対して均等に解像度が向上する。

本実施形態によれば、デジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）１は、Ｘ線撮像手段３を高解像度のものに変更することなく、信号処理により、横方向（一方の軸方向）および縦方向（他方の軸方向）の２方向に対して高解像度の画像を生成することができる。そのため、低コストで高解像度の断層画像を生成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。例えば、本実施形態では、Ｘ線撮像手段３の受光面上に配列された画素の配列方向を、Ｘ線撮像手段３の移動方向に対して４５度傾斜させるものとして説明したが、傾斜角度はこれに限定されるものではない。ただし、傾斜角度が４５度である場合には、画像信号処理手段１０によって、横方向（一方の軸方向）および縦方向（他方の軸方向）の２方向に対して同様に積算処理を行えばよいので、他の傾斜角度で配設した場合と比べて容易に計算でき、処理負荷を低減できる。

また、本実施形態では、図６に例示したように、矩形のＸ線撮像手段３において、各画素が、外周の各辺に平行な軸に沿って２次元配列されているものとしたが、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ線撮像手段３に設けられた各画素が、矩形のＸ線撮像手段３の外周の各辺から例えば４５度傾斜した軸に沿って２次元配列されているもの、すなわち、菱形の画素配列のＸ線撮像手段を用いてもよい。この場合には、菱形の画素配列のＸ線撮像手段自体を傾斜させずに移動させることで、縦横２方向に対して高解像度の画像を生成することができる。また、本実施形態では、図６に例示したように、Ｘ線撮像手段３において各画素が、正方形の形状であるものとしたが、これに限定されるものではなく、画素の形状は、例えば、長方形、６角形等の多角形、円、楕円等でもよい。また、本実施形態では、パノラマ撮影において、Ｘ線撮像手段３を横方向（水平方向）に移動させるものとして説明したが、縦方向（鉛直方向）に連続して動かすようにしてもよい。

また、本実施形態では、Ｘ線撮像手段３の画素の配列方向、一次スリット２１ａ、二次スリット２２ａのすべてが、Ｘ線撮像手段３の移動方向からそれぞれ傾斜させて配設されているベストモードとして説明したが、本発明は、これに限らず、Ｘ線撮像手段３の画素の配列方向が、Ｘ線撮像手段の移動方向から傾斜させて配設されていれば、信号処理により二次元の解像度を向上させることができる。また、Ｘ線撮像手段３に加えて、二次スリット２２ａを同様に傾斜させて配設した場合には、スリットの方向が画素の配列方向と異なる場合と比べて、Ｘ線撮像手段３においてＸ線を受光できる領域の面積を広げることができる。そのため、被写体を通過するＸ線を受光する画素数が相対的に増加し、より多くの画素を有効に信号処理に用いることができる。なお、ベストモードの場合には、Ｘ線源２から照射されるＸ線を有効利用できるので、より好ましい。

また、本実施形態では、各画素を１０個に仮想的に分割するものとして説明したが、２個以上であれば構わない。例えば、ｎ（ｎ≧２）個に等分割した場合、すなわち、画素幅ｄを「ｎ（ｎ≧２）」とした場合には、以下のようになる。この場合には、各画素の分割領域に対応した複数個のメモリ領域の識別情報（領域ＩＤ）を、エッジＥに近い方から順にＲ₁，…，Ｒ_nとする。また、大容量処理画像記憶手段８は、各画素ごとに（アドレス群ごとに）各領域Ｒ₁，…，Ｒ_nに対応したｎ個のメモリ領域を有する。すると、所定画素に対応したアドレス群のメモリ領域のうちで、エッジＥに近い方からｉ（１≦ｉ≦ｎ）番目のアドレスに積算される信号の強度は、式（１４）および式（１５）で示されることとなる。ここで、例えば、ｎ＝１０として、ｉ＝１，２とすると、図１３の横軸の値が「１」である場合の結果と、「２」である場合の結果とがそれぞれ得られる。

また、本実施形態では、各画素を仮想的に等分割したが、図１４に示した三角波の波形、または図１７（ｂ）に示した鋸歯状波と同様な波形を生成できるのであれば、必ずしも等分割する必要はない。この場合には、Ｘ線撮像手段３を移動させる速度を一定とする必要がないので、Ｘ線撮像手段３を複雑な動きで移動させることで、多様な画像を得ることができる。

また、本実施形態では、画像信号処理手段１０は、画像合成手段の機能として、所定の断層面における断層画像を合成するものとしたが、これに限定されるものではなく、指定された任意の複数の断層面における画像を示す多断層画像を合成するようにしてもよい。この多断層画像は、例えば、特開２００６−１８０９４４号公報に開示された方法で生成することができる。なお、画像信号処理手段１０から画像合成手段としての機能を分離して別に設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、歯科用のデジタルパノラマ撮影装置１で説明したが、本発明は、パノラマ撮影に限定されるものではなく、また、歯科用のＸ線撮影に限定されるものではなく、被写体の所定点を通過したＸ線の入射方向に直交する方向に移動可能なＸ線撮像手段を備えていれば、一般医療用に用いることができる。例えば、内科用として、胸部Ｘ線撮影装置に適用してもよい。また、本発明において、被写体は人体に限定されるものではなく、例えば、鉱物等の自然に存在するものや各種産業の製品でもよい。この場合には、各種分析や被破壊検査等を行うことができる。

本発明の実施形態に係るデジタルパノラマ撮影装置を模式的に示す構成図である。 図１に示したＸ線撮像手段の移動方向を示す説明図である。 Ｘ線撮像手段の移動方向から傾斜したＸ線撮像手段およびスリットの説明図である。 図１に示した旋回駆動手段の一例を示す説明図である。 歯列の平面図である。 図１に示したＸ線撮像手段の一例を模式的に示す説明図である。 図１に示した大容量処理画像記憶手段の説明図であって、（ａ）は、Ｘ線撮像手段とメモリ領域との対応関係、（ｂ）は画素ごとのメモリ領域をそれぞれ示している。 図１に示した画像信号処理手段の動作を示すフローチャートである。 各画素で時刻別に受光する信号強度を説明するため説明図である。 図９に示した信号強度をメモリ領域に積算していく様子を時系列で示す図である。 図６に示したＸ線撮像手段に対応してメモリ領域に積算される信号強度を説明するため説明図である。 図１１に示す積算された信号強度と画素の配列との対応関係を示す図である。 図１０に示す積算された信号強度についてのＥＳＦを示すグラフである。 図１３に示したＥＳＦから求められたＬＳＦを示すグラフである。 図１４に示したＬＳＦの説明図であって、（ａ）は三角波、（ｂ）は（ａ）をフーリエ変換した関数をそれぞれ示している。 図１４に示したＬＳＦの説明図であって、（ａ）は矩形波、（ｂ）は（ａ）をフーリエ変換した関数をそれぞれ示している。 空間周波数の説明図であって、（ａ）は静止時、（ｂ）および（ｃ）は信号処理時をそれぞれ示している。 図１４に示したＬＳＦから求められたＭＴＦを示すグラフである。

符号の説明

１ デジタルパノラマ撮影装置（Ｘ線撮影装置）
２ Ｘ線源
３（３ａ） Ｘ線撮像手段
４ アーム
５ 旋回駆動手段（駆動手段）
７ 大容量フレーム画像記憶手段
８ 大容量処理画像記憶手段（処理画像記憶手段）
９ 全画像表示記憶手段
１０ 画像信号処理手段
１１ 出力手段
２１ａ 一次スリット
２２ａ 二次スリット

Claims (4)

1. 被写体にＸ線を照射するＸ線源と、前記被写体の所定点を通過したＸ線を受光する複数の画素が受光面上でそれぞれ直交する一方の軸および他方の軸に沿って２次元配列されたＸ線撮像手段と、前記Ｘ線撮像手段をＸ線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、前記Ｘ線撮像手段から出力される信号を処理することで処理画像を生成する画像信号処理手段と、前記信号処理結果として生成された処理画像を記憶する処理画像記憶手段とを備えるＸ線撮影装置であって、
   前記Ｘ線撮像手段は、前記受光面上で前記一方の軸および前記他方の軸に沿った複数の画素の配列方向を、前記Ｘ線撮像手段の移動方向からそれぞれ傾斜させて配設され、
   前記処理画像記憶手段は、前記画素を画素幅より細かく分割した領域に対応した複数個のメモリ領域を前記画素ごとに有し、
   前記画像信号処理手段は、前記Ｘ線撮像手段の移動に伴って前記Ｘ線撮像手段の所定画素が前記画素幅だけ移動する時間内において、前記所定画素から出力される信号の値を前記所定画素の移動中の位置に応じて案分して前記所定画素用の各メモリ領域に積算すると共に、前記被写体の所定点を通過するＸ線を前記所定画素の次に受光する前記所定画素に隣接した隣接画素の移動中の位置に応じて案分して前記隣接画素から出力される信号の値を前記所定画素用の各メモリ領域に積算することで前記処理画像を生成することを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記被写体を間に挟んで前記Ｘ線撮像手段側および前記Ｘ線源側に、前記被写体に照射されるＸ線を絞るスリットをそれぞれ備え、
   前記Ｘ線撮像手段側のスリットと前記Ｘ線源側のスリットのうち少なくとも前記Ｘ線撮像手段側のスリットの方向は、前記Ｘ線撮像手段の受光面上の前記画素の配列方向のいずれか一方と同じであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記Ｘ線撮像手段は、前記画素の配列方向を、前記Ｘ線撮像手段の移動方向から４５度傾斜させて配設されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置。
4. 被写体にＸ線を照射するＸ線源と、前記被写体の所定点を通過したＸ線を受光する複数の画素が受光面上でそれぞれ直交する一方の軸および他方の軸に沿って２次元配列されたＸ線撮像手段と、前記Ｘ線撮像手段をＸ線入射方向に直交する方向に移動させる駆動手段と、前記Ｘ線撮像手段から出力される信号を処理することで処理画像を生成する画像信号処理手段と、前記信号処理結果として生成された処理画像を記憶する処理画像記憶手段とを備えるＸ線撮影装置における信号処理方法であって、
   前記Ｘ線撮像手段は、前記受光面上で前記一方の軸および前記他方の軸に沿った複数の画素の配列方向を、前記Ｘ線撮像手段の移動方向からそれぞれ傾斜させて配設され、
   前記処理画像記憶手段は、前記画素を画素幅より細かく分割した領域に対応した複数個のメモリ領域を前記画素ごとに有し、
   前記画像信号処理手段によって、前記Ｘ線撮像手段の移動に伴って前記Ｘ線撮像手段の所定画素が前記画素幅だけ移動する時間内において、前記所定画素から出力される信号の値を前記所定画素の移動中の位置に応じて案分して前記所定画素用の各メモリ領域に積算すると共に、前記被写体の所定点を通過するＸ線を前記所定画素の次に受光する前記所定画素に隣接した隣接画素の移動中の位置に応じて案分して前記隣接画素から出力される信号の値を前記所定画素用の各メモリ領域に積算することで前記処理画像を生成することを特徴とする信号処理方法。

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