JP2729825B2 - 実時間デジタルラジオグラフィ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はテレビカメラ装置を画像の入力装置として用
いている分野、特にＸ線画像を実時間で取り込み画像処
理し診断する実時間デジタルラジオグラフィ装置（以
下，実時間DR装置と略記。）に関する。

〔従来の技術〕

最近の医療Ｘ線診断装置の分野では、Ｘ線画像情報を
一旦電気信号に変換し、その後、A/D変換、デジタル画
像処理を行ない、CRTディスプレイに表示、あるいはフ
ィルムにプリントし、診断するDR装置が多方面で利用さ
れている。

特に、従来から、１画像当りのＸ線線量を少なくし主
に撮像部位を決定するために利用する透視像を得るため
に使用されるＸ線イメージインテンシファイヤ（以下ｘ
線IIと略称する）とテレビカメラ装置からなるＸ−TVカ
メラ装置は手軽に実時間でＸ線画像情報を電気信号に変
換出来るため、DR装置の画像入力装置として早くから注
目されてきた。

そして、現在では、特開昭55−58682号公報に示すよ
うに血管への造影剤注入前後に取り込まれた画像間の差
演算を行い、コントラスト分解能に優れた血管像を描画
する実時間DR装置の一種であるデジタル・フルオログラ
フィ装置（DF装置）の画像入力装置として医療の現場で
広く利用されている。

つまり、DR装置では上述の透視像だけでなく、１画像
当りのＸ線々量を透視撮像時の約1000倍と多くし画質の
良いＸ線画像で、医師がその画像を観察し診断する、い
わゆる読影するための撮影像の両者を必要とする。

透視像と撮影像を比べると後者の比重が大となるた
め、DR装置に対しては空間分解能、コントラスト分解
能、時間分解能、画像化が可能なＸ線強度の範囲を表わ
すダイナミックレンジ、等に優れていることが強く要求
される。

これらDR装置の性能を決めているのは画像の入力部を
構成するＸ線IIとテレビカメラ装置であり、特にテレビ
カメラ装置の性能が大切である。

DR装置に利用するテレビカメラ装置は上記のDR装置に
要求されている性能を満すため、解像度、S/N、毎秒の
撮像枚数、いわゆるフレーム数が多いことにより達成さ
れる時間分解能が良いこと、高ダイナミックレンジであ
ること、等が要求される。

これらのうち解像度は主に使用する撮像管と走査線数
で決まる。撮像管は、例えばサチコン、プラビコン等の
高解像度タイプを使用したとすると高解像化のためには
走査線数を増す必要がある。

この走査線数の増加はフレーム数の減少を伴わずに実
現することは困難である。それは両者を同時に増加させ
るとビデオ帯域Ｂが広くなり、得られる画像のS/Nが悪
化するためである。つまりS/Nを考慮すると許容される
ビデオ帯域Ｂがある程度制限されるためである。

そこで特開昭62−177号公報に示すように両者の組合
せによる多数の走査モードを準備し、使用目的に応じて
その走査モードが任意に選択可能な手段で提供されてい
る。

S/Nは主に上述のビデオ帯域Ｂ、撮像管から前置増幅
器までの浮遊容量Co、撮像管からの信号電流i_Sで決ま
る。これらのうちＢはDR装置の仕様、すなわち毎秒の撮
影枚数と１画像当りの画素数、等により必然的に決ま
る。また、Coは採用する撮像管やFET、抵抗、コンデン
サ、等の部位、およびそれらの実装方法により決まるた
め、撮像管や部品の選択、実装、等には十分配慮するこ
とにより対処しているが未だ十分ではない。

信号電流i_Sは撮像管に入射する光量とその光量に対応
して光導電膜に蓄えられる電荷量を読み出す電子ビーム
の供給能力、すなわち撮像管の電子銃の能力により決ま
る。この入射光量は光源からの光出力、例えばｘ線IIか
らの光出力を全て利用している訳けでなく、多い場合に
は光学絞りを用いて入射光量を制限し撮像管の特性と一
致させている（焼付けやビーム不足の防止）。

ダイナミックレンジは基本的には撮像管の暗電流i_Dと
最大信号電流i_Smaxにより決まる。

i_Dは使用する撮像管が決まると必然的に決まる。

i_Smaxは最大入射光量と撮像管の特性により決まり、
入射光量に余裕のある場合は撮像管の特性に依存する。

また、撮像管からのi_Smaxが十分大きくとれた場合で
も、その信号を増幅する前置増幅部の特性が十分でない
場合にはテレビカメラ装置としてのダイナミックレンジ
は狭くなる。

以上述べたように、テレビカメラ装置に要求されてい
る特性のうち、解像度と時間分解能は多数の走査モード
を準備することにより解決しているが、S/Nとダイナミ
ックレンジについては未だ十分でない、特にDR装置に利
用されるテレビカメラ装置のように多数の走査モードを
有している場合、各走査モードに対して信号電流を大き
くする最適な実現手段は未だ見い出されていなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はDR装置に利用され、多数の走査モードを有し
ているテレビカメラ装置の高S/N化、高ダイナミックレ
ンジ化を達成するため、走査モードに対応しながら撮像
管からの信号電流i_Sを大とする手段及びその信号電流下
で良質の画像を得るためのテレビカメラ装置の動作条件
の最適化手段を提供する。即ち、動作条件が最適化され
たテレビカメラ装置を用いて、より安定で良好な画像の
取り込みが可能となる実時間DR装置を実現する。

信号電流i_Sは撮像管の電子銃の能力、その光導電膜上
に蓄積される電荷量Ｑ、およびその光電膜上に走査する
電子ビームの走査スピード、すなわち毎秒のフレーム数
N_F（以下、コマ数ともいう。）により決まる。これらの
うちN_Fは前述のようにDR装置の仕様を満足するために準
備するべき多数の走査モードに対応した値となる。

したがってi_Sを増加させるためには走査モードに対応
してＱを増す必要がある。

一般にＱを増すためには上記の光導電膜の静電容量C_S
を大とするか、あるいは上記の光導電膜に印加する電
圧、いわゆる撮像管のターゲット電圧V_Tを高くするか、
あるいは両者を並用すればよい。

C_Sを大とするためには光導電膜の比誘電率ε_Ｓを大と
するか、上記膜厚ｄを薄くするか、あるいは上記膜面の
走査面積A_Sを大さするか、のいずれかの方法を用いれば
良い。

以上のうち、ε_Ｓとｄは仕様する撮像管が決まると必
然的に決まる。また、A_Sは可能な限り大とする手段は採
用するが使用する撮像管とその口径が決まるとほぼ決ま
る。また、多数の走査モードを有する場合でも、走査モ
ード毎にこのA_Sを変える方式は殆ど採用しない。

それは、撮像管の走査面積、いわゆる走査範囲を走査
モード毎に、あるいは同一走査モード内で変化させる
と、残像や場合によっては焼付のため以前の走査範囲の
影響が表われ、良質の画像が得られないことや、DR装置
の入力部を構成する各装置のうちで、テレビカメラ装置
の解像度にそれ程の余裕がなく、電子拡大・縮小するメ
リットが余りないためである。

したがって、Ｑを大とするためには可能な限り走査範
囲を大とする手段とは別に、V_Tを大とする手段が有効で
ある。

V_Tの標準的な値は使用する撮像管の種類が決まるとほ
ぼ決まる。それは撮像管メーカが、現在広く普及してい
る標準放送方式、例えばNTS方式に対応して撮像管の品
質を保証するため推奨するV_Tの値を決めているためであ
る。

したがって、撮像管をDR装置用のテレビカメラ装置に
使用する場合、NTSC方式に準じた走査方式（525本走
査、2:1インタレース方式、30フレーム／秒）を採用す
る走査モードでは上記の推奨値を採用するのが望まし
く、他の走査モードではDR装置の仕様を満する特性が得
られる値とすべきである。

V_Tを変化させてi_Sを大とする手段としては特開昭60−
180284号公報に、Ｘ線々量の変化に応じてV_Tを変化させ
i_Sが飽和するのを防止する手段が提案されている。

しかしながら、DR装置では撮像部位の選択、透視モー
ド／撮像モードの選択、Ｘ線条件、等が選択されると利
用する走査モードが自動的に選択され、その選択と同時
に撮像管のV_T、あるいはビーム電流、フォーカス電圧あ
るいは電流、前置増幅器の利得が設定され、透視あるい
は撮像が開始され、Ｘ線画像の取込みが実行される。し
たがって走査モードに対応してV_Tを変化さる手段は非常
に有効であるが、同一走査モード内でV_Tを変化させる必
要は殆どない。また、同一走査モード内ではＸ線条件に
よりＸ線々量が大幅に変化し、撮像管への入射光量が大
幅に変化し、撮像管への入射光量が大幅に変化する場合
はV_Tの変化でこの光量変化を吸収するより、光学絞りで
吸収する。これはV_Tを変化させると、その後ある時間撮
像管の動作が一時的に不安定となるためである。つまり
V_Tはそのモードで画質を悪化させないで蓄積可能な最大
電荷量を規定する値すなわち信号電流を大とし、S/Nを
改善したり、ダイナミックレンジを大とする値に設定さ
れるべきである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では実時間DR装置に要求される空間分解能、時
間分解能、等に対処するため使用するテレビカメラ装置
（以下、DR用TVカメラ）において第１表に示すような４
種類の走査モードを有する。モード０はNTSC方式の標準
放送方式に準じた走査方式であり、主に透視像を得る
（以下、透視モードともいう。）場合に利用する。モー
ド１〜３は上記のNTSC方式とは異なる走査方式であり、
主に撮影像を得る（以下、撮影モードともいう。）場合
に利用する。モード１は毎秒のコマ数が60コマ／秒と高
速撮影が可能であり、時間分解能に優れているが１画像
の取込み画素数が512×512画素と少なく空間分解能が劣
っている。そこで、このモードは空間分解能より時間分
解能が要求される心臓、例えば左室、あるいは右室造
影、などの撮影に用いる。モード２は毎秒のコマ数15コ
マ／秒、取込画数1024×1024画素と空間分解能、時間分
解能のバランスがとれているモードであり、心臓の冠状
動脈、頭・腹部の血管、などの撮影に用いる。モード３
は画込込素 数2048×2048画素、3.75コマ／秒と空間分解能は優れて
いるが、時間分解能が劣っているので、余り動きのない
消化管や骨梁、などの撮像に用いる。

なお、これら各走査モードと撮影部位の関係はあくま
で１例であり、必ずしも固定的なものではなく、医師の
診療目的に合った最良の組合に設定される。

使用する線量は、透視モードの場合には少なく、その
ためTVカメラへの入射光量も少なくなり、殆どの場合、
撮像管の信号電流が約304〜100mA程度と非常に小さい値
となる。

撮影モードの場合には上記の透視モードの場合よりは
多いが、必ずしも一様でなく、撮影部位により大幅に異
なる。つまり、左室、右室、および冠状動脈、等の心臓
関連では１画素当りの線量は透視モード時の約20倍、
頭、腹部血管、消化管等では約1000倍、多くなってい
る。

この1000倍の線量変化、すなわち光量変化は光学絞り
により、使用する撮影管の光電変換特性の良好な動作範
囲に制限されるが、それでも約50〜100倍程度になる。

つまり、撮像管の信号電流の最大値は透視モード時と
撮影モード時では約50〜100倍、撮影モード内でも約５
〜10倍変化する。

撮影管の電流信号を電圧信号に変換し、その出力の最
大値を常にほぼ一定に（この前置増幅部以降の増幅部の
設計を容易にし、かつTVカメラとして良好な特性を維持
するため、）になるよう増幅する前置増幅部では、ビデ
オ帯域で上記のように大幅に変化する信号電流を１系統
の増幅器で対処するのはS/N、周波数特性、等の特性を
確保する点から困難である。

そこで本発明では、良め前置増幅部の後段部に利得Ｇ
の異なる複数の増幅器を準備する。そして、各走査モー
ドの利用法が決まると、その利用法と整合のとれた利得
を有する上記の増幅器の中の１つを選択する手段を提供
し、上記の目的を達成する。

前置増幅部は撮像管からの信号電流の最大値i_Smaxに
より信号増幅系統を３系統に分ける。

第１系統PG₁はi_Smaxが0.1μＡ以下の場合で利得Ｇが
最大となっており、S/Nより利得が重要視される。第
２、３系統PG₂、PG₃は利得よりS/Nが重要視される系統
であり、PG₂はi_Smaxが１μＡ以下の場合で利得が中程
度、PG₃はi_Smaxが４μＡ以下の場合で利得が最も低く抑
えられている。

また、i_Smaxが上記の４μＡを越える場合は光学系の
光量調節機構で入射光量を制限し、前置増幅部の出力が
飽和するのを防止する。

つまり、前置増幅部は透視モードに多用される走査モ
ード０では最大利得を有する系統のPG₁に、走査モード
１〜３では、予めその走査モードを使って撮影する部位
を決定するので、撮影時の信号電流の最大値が決まり、
その最大信号電流が、上記の前置増幅で飽和しない利得
を有する系統に選択・設定される。また、走査モード１
〜３の場合には、Ｘ線々量、光学絞り、等の調整により
可能な限り信号電流を大とし、高S/N化、高ダイナミッ
クレンジ化を達成する手段を施こすのは言うまでもな
い。

そのため、撮影管のターゲット電圧V_Tを高くする。と
ころが、その最適電圧が各走査モード毎になるので、本
発明では走査モード毎にV_Tを設定する手段を用いて上記
目的を達成する。

以下、その理由について述べる。

信号電流i_Sを大にするということは、そのi_Sを生み出
すために光導電膜に蓄積されている電荷重Ｑを大にする
と同時に、そのＱを読み出すビーム電i_bも大にするとい
うことである。すなわちi_bとしては常にi_b/i_S≧１の条
件を満す必要があり、一般的な使われ方としては、両者
の比は２〜３倍に設定し、２倍ビーム、あるいは３倍ビ
ームと言われる。これらi_Sに対応する入射光量が想定置
をはるかにオーバする場合があり、そのような場合でも
ビーム不足を生じないようにするためである。

これに対して実時間DR装置ではＸ線管電圧、Ｘ線管電
流、Ｘ線発生時間、などのＸ線条件、被写体、およびＸ
線管と被写体間の距離、等が決まっている自動光量調節
機構を利用するTVカメラへの最大入射光量が想定値より
大きくずれることはない。そこで、i_bとi_Sの比は1.2〜
1.5程度に設定可能である。

標準ターゲット電圧50Vの撮像管Ａ及び75Vの撮像管Ｂ
を例にとり、V_Tをパラメータにビーム電流制御（電極）
電圧 における読み出し可能最大信号電流、いわゆるビーム電
流i_bの関係を第１図の（ａ）〜（ｄ）に示す。

この図において（ａ）はモード０の場合、（ｂ）はモ
ード１の場合、（ｃ）はモード２の場合、（ｄ）はモー
ド３の場合を示す。これらの図において、Ａの撮像管の
場合モード０ではV_Tを標準の50Vにしても、1.4倍の70V
にしても に対するi_bは殆ど変化しないが、モード2,3ではV_Tをあ
る程度高くするとi_bが大きくなる。しかしながらその効
果に限界があり、その値はモード２では70V、モード３
では90Vである。

また、モード１の場合の特性はモード０の場合の特性
とほぼ同一である。これは次の理由による、すなわちモ
ード０の走査方式が１画面上を１本おきに２回走査して
１画面の走査を完了する2:1のインタレース方式である
ため、毎秒のコマ数は30コマ／秒であるが画面上の走査
回数としては毎秒60回となる。一方、モード１の場合は
その走査方式が1:1のノンインタレース方式のため、毎
秒のコマ数60のコマ／秒と、画面上の走査回数は同じ60
回となっている。このような場合、ここで使用した撮像
管のように使用する撮像管の種類によってはそのビーム
径φ_ｂと走査ピッチΔｌの比φ_b/Δｌがある値以下とな
り、走査残りを生じる条件が満され、走査方式による差
が少なくなる場合が発生するためである。

また、Ｂの場合ではＡの場合と異なり、モード0,1で
その特性が異なり、同一のV_T＝75VでもN_Fの多いモード
１の方がi_bが多くとれることが分る。

以上より、各走査モードにおけるi_Sを大とするために
はターゲット電圧V_Tを各走査モード毎に変える必要が生
じ、本発明ではＡの撮像管の場合、モード0,1では標準
のV_T＝50V、モード２では70V、モード３では90Vに、Ｂ
の撮像管の場合、モード0,1では標準のV_T＝75V、モード
２では135V、モード３では145Vに設定する。

以上より分るように、各走査モードに対するターゲッ
ト電圧の絶対値は使用する撮像管の種類により異なる
が、各走査モード毎にターゲット電圧を設定する手段の
有効性は何ら変わるものではない。

また、信号電流i_Sと毎秒のコマ数N_F、光導電膜面上の
蓄積電荷量Ｑ、このＱに対応する光導電膜面上の電位上
昇分ΔＶ、走査領域の静電容量C_S、ターゲット電圧V_T、
１コマのくり返しに要する走査時間t_Fと上記の走査領域
を走査するに要する時間t_Sの比α_Ｆ（＝t_S/t_F）、等の
関係は i_S＝QN_F/α ＝C_SΔVN_F/α_Ｆ ＝c_SαV_TN_F/α_Ｆ ここで α＝ΔV/V_T で示されるので、本発明では次の手段も提案する。すな
わち、α_ＦはTVカメラ回路技術より決まり、一般に走査
モードより変化しないので、Ｑを一定とすると式より
i_S∝N_Fとなり、N_Fが大なる程i_Sも大となる。逆にN_Fが小
さい場合はi_Sを大としようとするとＱを大にする必要が
生じる。このＱを大とするためには、走査モードにかか
わらず走査領域を一定とするとC_Sは変化しないので、Δ
Ｖを大にする必要がある。ところが、このΔＶをV_Tに比
し余り大きくしすぎると、つまり光導電膜面上の電位上
昇率αが１に近づく程、光導電膜の光電変換特性の直線
性いわゆるガンマ（γ）特性が悪化する。そこでαの値
は上記の直線性を考慮して決定し、ある値以下に制限さ
れる。そこで、既に述べたようにV_Tを高くする手段、特
にN_Fが小さい程大にする手段が有効となる。

つまり、多数の走査モードを有し、その毎秒のコマ数
が異なっている場合、コマ数が少ない走査モードのV_Tは
コマ数の多い程走査モードのV_Tに比し、同じか、あるい
は高くする手段が有効である。そこで、本発明ではＡの
撮像管を例にとると、４走査モードのうちコマ数が最も
少ないモード３ではV_T＝90Vと最も高く、次いでモード
２の70V、モード0,1は最も低く、かつ標準の50Vに設定
している。

また、上記のαの値は標準放送のように直線性を重視
する場合にはα_０≦0.25程度と小さく抑えられるが、上
記の直線性を別の手段で補正可能な場合や、あるいは直
線性を多少犠牲にしても入射光量のダイナミックレンジ
を大としたい場合には必ずしも小さい値ち抑える必要は
ない。

第２表は、前記のA,B2種類の撮像管を用いて、前記の
４走査モードに対して、それぞれi_S、V_T、 を決め、i_b、およびその後、大略1.5倍ビームとしてi
_Smaxを求め、それぞれのi_b、i_Smaxに対するα_ｂ、α_Ｓ
を示したものである。

この表に示した２種類の撮像管のうち上段のＡと下段
のＢでは光導電膜の膜厚がＢの方がＡに比し1.5倍厚い
ため標準ターゲット電圧がＡの場合50V、Ｂの場合1.5倍
の75Vとなっている。

得られるi_bはV_T,N_F,E_C,等，撮像管の動作条件の他
に、撮像管に使用されている電子銃の能力に多きく影響
され、その能力の優れているＢの方が大となっている。

α_Ｓ値はA,B両撮像管ではその絶対値は多少異なって
いるが、全て0.65以下になっている。

また、α_S,α_ｂと毎秒のコマ数N_Fの関係はA,Bの撮像
管の種類にかかわらず、N_Fが小さい走査モードほどα_S,
α_ｂが大となっている。

上記から分るように、大信号電流化を達成しようとす
るとα_Ｓが必ずしも小さならず、0.25より大となる場合
も発生する。そのような場合撮像管の光電変換特性が悪
い範囲まで利用することになるので全体として直線性が
悪化する。この直線性を確保したい場合、本発明ではTV
カメラからのビデオ信号をA/D変換器で量子化したデジ
タル信号に対して上記の直線性を補正する手段を提案す
る。つまり、各走査モードに対応可能なルックアップテ
ーブルを準備し、各画素当りのデジタル値Ｄを上記デー
ブルのアドレスとし、そのアドレスに対応して、記憶さ
れている直線性補正データを読み出し、その値を上記各
画素の新たなデジタル値D_Cとして利用する。

また、本発明では直線性を補正する必要のない場合は
この直線補正ルックアップテーブルをスルーする手段も
準備する。

以上述べたように、各走査モード毎にV_T、 を設定し、i_bを変化させると電子ビームのフォーカス条
件が変化する場合がある。そこで、各走査モード毎に電
子ビームのフォーカスを調節する手段が有効となり、本
発明では、電子ビームフォーカス制御電圧E_fを各走査モ
ード毎に設定する手段を設け、上記の目的を達成する。

また、本発明では各走査モード毎に、その使用条件が
十分確立している場合、上記のV_T, E_f、等の値を予め準備し、その結果をメモリに記憶して
おき、使用走査モードが指定されると、直ちにそれらの
各値を読み出し、A/D変換後増幅し最適動作条件に設定
する。

この手段の有効性は今まで述べてきた事柄により十分
理解される。

〔作用〕

本発明では実時間DR装置に要求される各種仕様を満す
ため、その装置に使用するTVカメラにおいて、毎秒のコ
マ数と１画像当りの走査線数の組合わせにより４つの走
査モードを準備する。

そして、これら各走査モードに対して高S/N化、大ダ
イナミックレンジ化を達成し、安定で良好な画像の取込
みが可能となる画像入力装置を提供する。そのため提案
した各手段とその効果について順次述べる。

高S/N化、大デイナミックレンジ化のため可能な限り
信号電流を大とする手段として （１）各走査モード毎に撮像管のターゲット電圧V_Tを設
定可能とする。

（２）上記V_Tの値として、毎秒のコマ数の少ない走査モ
ードの場合、コマ数の多い走査モードの場合に比べ、同
じか、あるいは高くする。

（３）各走査モード毎に撮像管のビーム電流制御電極電
圧 を設定可能とする。

更に大ダイナミックレンジ化を確保するためTVカメラ
の前置増幅部で大信号電流時に飽和しないようにした
り、また小信号電流時に必要な出力信号レベルを確保す
るための利得不足が生じないようにするための手段とし
て， （４）前置増幅部内に利得Ｇの異なる複数の増幅系統を
準備し、各走査モード毎に設定可能とする。

更に上記のの場合、各走査モード毎に撮像管のビー
ム電流が変わり、電子ビームのフォーカス条件がくずれ
る場合がある。そのような場合、取り込んだ画像がボケ
ることになるので、これを防止する手段として、 （５）各走査モード毎に撮像管のフォーカス制御電圧E_f
を設定可能とする。

各走査モード毎に許容される撮像管の光導電膜面上の
電位上昇ΔＶが大信号電流化のため大となり、その時の
ターゲット電圧V_Tとの比、いわゆる光導電膜面電位上昇
率α（＝ΔV/V_T）も大となる場合、撮像管の光電変換特
性の悪い範囲まで使用することになり、全体として直線
性が悪化する。上記の直線性が悪化した場合の補正手段
として、 （６）TVカメラからのビデオ信号をA/D変換器で量子化
し、その変換されたデジタル信号に対して各走査モード
毎に対応可能な直線性補正ルックアップテーブルを準備
する。また、補正の必要がない場合は上記ルックアップ
テーブルをスルーする手段も合わせ準備する。

更に、各走査モード毎に、その使用条件が十分確立し
ている場合は、上記の〜の各条件を毎回切換えスイ
ッチより選択しながら設定する不便を防止する手段とし
て、 （７）各走査モード毎に、上記のV_T、 E_f、等の値を予めメモリに記憶しておき、使用する走査
モードが指定されると、その走査モードに対応する上記
条件を読み出し、設定可能とする。

実時間DR装置として上記のTVカメラを使用する場合、
上記の〜の手段の他に、透視モード時の動作を安定
にし、かつ時間分解能を確保する手段として、 （８）透視モードでは撮像モードに比べ照射Ｘ線々量が
少なく、信号電流が大となることが殆どないので、この
モードに使用する走査モードのV_Tは撮影モードに使用す
る走査モードのV_Tより低いか、あるいは使用する撮像管
メーカにより推奨されるている値、すなわち標準値に設
定する。

また、この場合、毎秒のコマ数が30コマ／秒以上のコ
マ数を有するモードを選択する。

以上、各種の条件は各走査モードと1:1対応の形で述
べてきたが必ずしも1:1である必要がなく、その条件が
お互いに似かよっている場合は、それらを１つのグルー
プとして取扱っても本発明の有効性は何ら変わるもので
はない。

また、今までは主に１台のTVカメラ装置で多数の走査
モードを有し高S/N化、大ダイナミックレンジ化に対処
する手段について述べてきたが、上記の目的を達成する
ためには、 お互に走査モードが異なる多数のTVカメラを準備し、
各々、その有する走査モードに対して今まで述べてきた
ような最適な動作条件を設定し、使用目的に応じて、こ
れらTVカメラを切換えて使用する。

TVカメラは多くの場合、カメラヘッド部と称せられる
光電変換素子を含んだ部分と、カメラ制御部と称せられ
る信号増幅部、同期信号発生部、電源部、等を含んだ部
分の２つの部分より構成されているので、のTVKカメ
ラの代わりにカメラヘッド部を各走査モードに対応して
多数準備し、かつそれらの各ヘッドに対して今まで述べ
てきたような最適な動作条件の設定を可能とし、使用目
的に応じて、これらカメラヘッド部を切換えて使用す
る、 等の手段も有効である。

〔実施例〕

第２図は、本発明の一実施例を示す実時間DR装置のブ
ロック構成図である。図中、１はＸ線の発生を制御する
Ｘ線発生・制御部、２はＸ線を発生するＸ線管、３は被
写体、４は該被検体３を通過したＸ線透視像を光学像に
変換するＸ線II、５はＸ線IIの光学像を６のTVカメラ上
に結像する光学レンズ系と、入射光量を調整する自動、
あるいは手動の光量調接機構を備えた光学レンズ部であ
る。６は走査線数と毎秒のコマ数の組合による４つの走
査モードを初めとして本発明で提案する種々の手段を備
えたDR用TVカメラである。７はTVカメラからのビデオ信
号を走査モードに対して、その通過帯域を、例えば走査
モード０の場合は5MHzに、走査モード１〜３の場合は10
MHzにと制限し、波形整形したのち量子化することによ
りデジタル信号に変換するA/D変換部、８は撮像管のガ
ンマ（γ）特性の補正や、リニアデータを対数データに
変換するデータ補正、変換部であり、テーブルルックア
ップ方式により実現する。また、８では上記のテーブル
を参照する場合、（１）γ補正だけをする場合、（２）
対数データ変換だけをする場合、（３）γ補正、対数デ
ータ変換の両者を行う場合、（４）テーブルを全く参照
しない場合、の４通りの利用法が可能である。９は、８
からのデジタル化された映像信号に対する画像処理が表
示・記憶制御を行う画像制御部、10は該画像制御部９の
画像出力を表示する表示部、11は上記画像制御部９の出
力を記憶・格納する記憶部である。

12は５の光学レンズ部、６のTVカメラ、７のA/D変換
部、８のデータ補正・変換部、等画像の取込みを制御す
る入力制御部、13はＸ線発生制御部１、入力制御部12、
画像制御部９を統合的に制御する統合制御部、14は該統
合制御部13に対して操作者から様々な指令を入力した
り、装置全体の状態をモニターする監視制御卓である。

監視制御卓14に、透視モード、あるいは撮影モードの
開始命令、及び撮影モード時には使用する走査モードも
合わせ入力すると統合制御部13は、その命令に従って、
Ｘ線発生・制御部１にＸ線発生指令、入力制御部12に画
像入力開始指令、画像制御部９に画像取込み開始指令
を、それぞれ出力する。

Ｘ線制御部１は、Ｘ線発生指令を受けるとその内容に
従ってＸ線管２にＸ線発生を指示し、Ｘ線管２からの被
写体３に対するＸ線照射が行なわれる。被検体３は、Ｘ
線II4上にその体内状態により異なる様々なＸ線像を作
る。Ｘ線IIにはＸ線像が入る毎にその像を実時間で光学
像に変換する。この光学像は５の光学レンズ部を介して
６のTVカメラの入射光量は５の光量調節機構により、別
途指定される走査モードに対応した最適な光量に調整さ
れる。

入力制御部12は、画像入力開始指令を受けるその内容
に従って、光学レンズ部５、TVカメラ６、A/D変換部
７、データ補正・変換部８に対し必要な指示、および画
像入力開始指示を出す。

TVカメラ６は入力制御部12の画像入力指示を受ける
と、指定された走査モードでＸ線II4および光学レンズ
部５の出力像のテレビ撮影と、A/D変換部7,データ補正
・変換部８を経由しての画像制御部９へのテレビ画像の
入力を開始する。

画像制御９は統合制御部13からの画像取込み開始指令
を受けると、その指令から画像処理の有無、内容、表示
の条件および記憶・格納の有無等を読取り、それに従っ
て必要な処理を行うとともに、表示部10および記憶部11
へ指示を出す。

表示部10は、画像制御部９のモニタ出力を指示する表
示条件で画像表示する。なお、表示条件は、マニュアル
によっても、多少の調整が可能である。また、必要な場
合はこの表示部にレーザビームプリンタを準備し、ハー
ドコピーをとることが可能である。

記憶部11は画像制御部９からの記憶指示を受けたとき
のみ、その画像データを記憶・格納する。もちろん、こ
の記憶部11は、記憶媒体や記憶方式を選択することによ
って、アナログ画像、デジタル画像、あるいは動画、静
止画とも記憶が可能である。

第３図は実施例におけるTVカメラ６の構成図である。
20は電磁収束、電磁偏向方式（以下、Ｍ−Ｍ式と略記す
る。）の１インチ撮像管であり、21はターゲットリン
グ、22はメッシュ電極GD₄、23はビーム収束電極GD₃、24
は加速電極GD₂、25はビーム（電流）制御電極GD₁、26は
カソード、27はフォーカスコイル、28はアライメントコ
イル、29は水平偏向コイル、30は垂直偏向コイル、31は
撮像管の負荷抵抗R_L、32は前置増幅部、33は主増幅部、
34はターゲット電圧制御部、35は高電圧発生部、36は偏
向信号発生部、37はビーム電流制御部、38はフォーカス
制御部、39は同期信号発生部、10は制御部である。

第２図の監視制御卓14によりモードが指定され、電源
が投入されると、22〜24の各電極のGD₄〜GD₂には高電圧
発生部35により必要な高電圧が、また撮像管のカソード
26及びヒータには必要な電圧が印加され、指定された走
査モード、例えばモード０の状態となる。すなわち、第
２図の監視制御卓14にて走査モード、及び透視か撮像か
を指定すると、指定されたモードを示す信号が統合制御
部13、入力制御部を介して第３図のTVカメラの制御部40
に伝達される。制御部40は各部に対して必要な指示を与
える。これにより、指定された走査モード（例えばモー
ド０）に対応する水平・垂直の各同期信号が同期信号発
生部39で発生し、偏向信号発生部36に送られる。36では
水平・垂直各各偏向信号を発生し、水平・垂直偏向コイ
ル29,30に偏向電流を流す。また、上記走査モードに対
応するターゲット電圧V_Tがターゲット電圧制御部34より
撮像管のターゲットリングへ印加され、ビーム電流制御
電圧 がビーム電流制御部37より発生し、撮像管のビーム制御
電極25に印加される。また、上記走査モードに対応する
フォーカス電圧E_fがフォーカス制御部38より発生し、フ
ォーカスコイル27に最適なフォーカス電流を流す。ま
た、同時に、前置増幅部32では上記モードに対応した増
幅系統PGが選択される。

第４図は実施例の前値増幅部32を詳細に示す。50は電
流−電圧変換部であり、撮像管20からの信号電流100を
電圧信号に変換・増幅する。51〜53はそれぞれ利得が異
なる増幅部であり、51は前述のPG₁、52はPG₂、53はPG₃
に対応する。55はデコーダであり、制御部40からの上記
増幅部PG₁〜PG₃の１つを選択する信号、すなわち走査モ
ードに対応した選択信号102,103をデータコードし、指
定された番号を出力する。56−１〜56−３は選択スイッ
チSW₁₁〜SW₁₃をオン／オフするためのバッファアンプで
あり、デコーダ55でデコードされた信号、すなわち指定
された番号に対応する選択用スイッチをオンする。54は
ビデオ信号用のバッファアンプであり、電流−電圧変換
部50、選択された増幅部、例えば51を経由したビデオ信
号の波形整形を行い、101のビデオ信号を次段の主増幅
部33に伝送する。

第５図は実施例におけるターゲット電圧制御部34の詳
細に示す。60は電源部であり、可変抵抗器VR₂₀〜VR₂₃の
接点位置により各走査モードに対応したターゲット電圧
V_Tが設定されている。

例えば、VR₂₀が走査モード０に、VR₂₁が走査モード１
に、VR₂₂が走査モード２に、VR₂₃が走査モード３に対応
しているとすると、撮像管Ａではそれぞれの出力は50V,
50V,70V,90Vとなる。61はデコーダ、62−０〜62−３バ
ッファアンプ、SW₂₀〜SW₂₃はV_T選択用スイッチであり、
第４図で述べたデコーダ、バッファアンプ、選択用スイ
ッチと同様の働きをする。すなわち制御40からの走査モ
ード選択信号111,112をデコードし、その走査モードに
対応したターゲット電圧を選択し、負荷抵抗31を経由し
て撮像管20のターゲットリング21に印加する。

第６図は実施例における電流制御部37の具体的構成を
示す。70は電源部であり、可変抵抗器VR₃₀〜VR₃₃の接点
位置により各走査モードに対応したビーム電流制御電極
電圧E_c1が設定されている。

例えば、VR₃₀〜VR₃₃をそれぞれ０〜３の走査モードに
対応さたとすると、撮像管Ａではそれぞれの出力は30V,
30V,30V,21Vとなる。

71はデコーダ、72−０〜72−３はバッファアンプ、SW
₃₀〜SW₃₃はE_C1選択用スイッチであり、第４図、あるい
は第５図で述べたのと同様の働きをする。すなわち、制
御部40からの走査モード選択信号121,122をデコード
し、その走査モードに対応したビーム電流制御電極電圧
を選択し撮像管20のビーム制御電極25に印加する。

また、この回路はフォーカス制御部38にもそのまま適
用可能である。但し，電源電圧の絶対値はフォーカス用
に合わせる必要があるのは言うまでもない。

第７図は実施例における制御部40の具体的構成を示
す。130の信号は透視モード／撮影モードの選択信号で
あり、透視モーザ時には（０）、撮影モード時には
（１）となる。

131,132の信号は走査モード指定信号であり、走査モ
ード０では（0,0）、走査モード１では（0,1）、走査モ
ード２では（1,0）、走査モード３では（1,1）となる。

82〜84はメモリであり、そのアドレスは136、137の両
信号により指定され、リード／ライトの制御は133〜135
の各信号により実行される。また、メモリのデータとし
てはターゲット電圧が82に、ビーム電流制御電圧が83
に、フォーカス制御電圧が84にストアされている。この
メモリのデータの書き換えは制御部40から転送されるデ
ータライン138と上記のアドレス、及びライト制御信号
により実行される。

85〜87はD/A変換器と増幅部であり、各メモリからの
リードデジタルデータ139〜141をアナログ信号に変換
し、それぞれの信号を受信するターゲット制御部34、ビ
ーム電流制御部37、フォーカス制御部38で必要とする大
きさまで増幅する。

上記のアドレス信号136,137は下記のようにして決定
される。すなわち、80,81はANDゲートなので、透視モー
ド時には、走査モード指定信号のいかんにかかわらず常
に10,01となる。

また、撮影モード時には、走査モード指定信号がその
ままアドレス信号となる。

以上述べた第７図の実施例の場合は第５図、第６図の
実施例が不要となるのは明らかである。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、毎秒のコマ数と１
画像当りの走査線数の組合せによる複数の走査モードを
有するテレビカメラ装置において、各走査モード毎に最
適なターゲット電圧を印加する手段を設け、各走査モー
ドに対してS/N、ダイナミックレンジ化を達成する。

また、必要な場合は上記の各走査モード毎に、最適な
ビーム電流制御（電極）電圧、フォーカス制御電圧、等
を印加する手段、および前置増幅部の利得の異なる増幅
系統の選択手段を設ける。

以上により、より安定で良好な画像の取込みが可能と
なる画像入力装置、特に、実時間DR装置を実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の原理を示す撮像管のビ
ーム電流特性、第２図〜第７図は本発明の一実施例であ
り、第２図は実時間DR装置全体のブロック図、第３図は
テレビカメラ装置のブロック図、第４図はテレビカメラ
装置における前置増幅部の回路図、第５図は撮像管のタ
ーゲット電圧制御部の回路図、第６図は撮像管のビーム
電流制御部の回路図、第７図はテレビカメラ装置の制御
部の回路図である。 符号の説明 1:X線発生制御部、2:X線管、3:被検体、4:X線蛍光増倍
管（Ｘ線II）、5:光学レンズ系、6:テレビカメラ、7:A/
D変換部、8:データ補正・変換部、9:画像制御部、10:画
像表示部、11:画像の記憶部、12:入力制御部、13:統合
制御部、14:監視制御卓、20:撮像管、32:前置増幅部、3
3:主増幅部、34:ターゲット電圧制御部、35:高電圧発生
部、36:偏向信号発生部、37:ビーム電流制御部、38:フ
ォーカス制御部、39:同期信号発生部、40:テレビカメラ
装置の制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 常岡 雅幸 千葉県柏市新十余二２―１ 株式会社日 立メデイコ柏工場内 (56)参考文献 特開 昭61−113432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−180284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−88024（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−245675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−102067（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−38135（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体に照射するＸ線を発生するＸ線発生
   源と、前記被検体のＸ線像を光学像に変換する像変換手
   段と、前記光学像をテレビカメラの撮像管に結像する光
   学系とを具備する実時間デジタルラジオグラフィ装置に
   おいて、前記撮像管は毎秒当りのフレーム数と１画像当
   りの走査線数の組合せが異なる複数の撮影モードを有
   し、N_F1＜N_F2とするとき、前記フレーム数がN_F1である
   前記撮影モードのとき前記撮像管に印加する前記ターゲ
   ット電圧をV₁、前記フレーム数がN_F2である前記撮影モ
   ードのとき前記撮像管に印加する前記ターゲット電圧を
   V₂とするとき、V₁＞V₂を満足するように前記ターゲット
   電圧を制御するターゲット電圧制御手段を具備すること
   を特徴とする実時間デジタルラジオグラフィ装置。