JP3475847B2 - X線画像センサ - Google Patents

X線画像センサ

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敦志 坂田
和也 近藤
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医科、歯科などに
おいて用いられるX線撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のX線撮影装置としては、
医科で用いられる手、足などの関節部、胸部などを撮影
する一般X線撮影装置、歯科で用いられるパノラマX線
撮影装置などが知られており、その画像表示方法として
は、X線画像を白黒写真としてフィルム上に焼き付けて
使用されるものが一般的であった。
【0003】しかしながら、近年になって種々のデジタ
ル技術を用いたX線撮影装置が出現し、X線を可視光に
変換する蛍光材料とCCD( Charge Coupling Device )
との組み合わせによってビデオ撮影のように直接デジタ
ル画像として読み出す技術,そしてCCDの代わりに液
晶表示装置などに用いられるTFT(Thin Film Transi
stor)パネルとフォトダイオードを組み合わせた技術、
あるいは蛍光材料の代わりにX線を電荷に変換する光導
電材料を用いて直接TFTパネルで読み出す技術などに
よって撮影直後にリアルタイムにX線画像を表示できる
ものが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらのデジタル技術
を用いたX線撮影装置は、フィルムの場合と異なり、X
線撮影画像を画素単位で正確に読み出し、これによって
得られた個別の画素データを表示器上に整列しなおすこ
とで1枚の画像とする表現方法をとっているが、いずれ
の場合も加工上の理由でセンサユニットの大きさが制約
を受けるものであった。
【0005】このため、胸部X線撮影などの広い範囲に
わたる撮影を行おうとする場合、画像検出手段上にX線
検知手段載せて構成したセンサユニット複数個を一列に
組合せて長尺型のセンサとし、これをスライドさせて広
範囲の撮影を行ったり、あるいは縦横2次元方向にセン
サユニットをマトリクス状に組合せてひとつの面センサ
として撮影する方法が用いられており、いずれの場合も
複数のセンサユニットの一部、特にセンサユニットの端
部、を重複させて組合せることによって、組合せ部分に
画像の欠落が生じないようにしている。
【0006】しかし、このような方法をとると、当然の
ことながらセンサユニットの重複部分の画像は他の部分
に比べて画像の明るさが異なることになるので、これを
解消するための画像処理が必要となり、重複部分の構造
によっては画像の明るさが何段階にも変化するために極
めて複雑な画像処理が必要となるものであった。
【0007】本発明は、このような従来の課題を解決す
るもので、センサユニットの重複部分の構造を工夫する
ことによって、重複部分における画像処理が容易となる
ようにしたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、画像検出手段の撮像面上にX線検出手段
を設けてなるセンサユニットを、前記画像検出手段の有
効撮像範囲の一部が重なるように複数個重複配置して撮
像範囲を拡げたX線画像センサにおいて、前記X線検出
手段の外形形状がそれぞれの画像検出手段の有効撮像範
囲を超えることなく、かつ、X線照射方向に対して下側
に配置したセンサユニットのX線検出手段と上側に配置
したセンサユニットのX線検出手段とが一部重なるよう
に、X線検出手段の外形形状と位置とを規制したことを
第1の手段としたものである。そして第2の手段とし
て、X線検出手段と画像検出手段を内包するセンサユニ
ットのケース内面の一部に、X線検出手段の位置を規制
する溝を設けたものである。
【0009】また第3の手段として、X線検出手段と画
像検出手段を内包するセンサユニットのケース内面に、
X線検出手段が嵌合する第1の段差と、画像検出手段が
嵌合する第2の段差とを設けたものである。
【0010】 次に第4の手段として、画像検出手段の
撮像面上に設けるX線検出手段にGdS,CaW
,BaFCl,CsIなどからなる蛍光材料を用い
たものである。
【0011】さらに第5の手段として、画像検出手段の
撮像面上に設けるX線検出手段にCdTe,Se,PbOなどか
らなる光導電材料を用いたものである。
【0012】そして第6の手段として、画像検出手段に
固体撮像素子または固体撮像素子の一部を用いたもので
ある。
【0013】また第7の手段として、画像検出手段にT
FTなどの2次元スイッチング素子アレイを用いたもの
である。
【0014】そして第8の手段として、画像検出手段に
CMOSなどの半導体で構成される2次元撮像素子を用
いたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】上記第1の手段により、センサ重
複部分の画像の明るさの変化を最小限にすることがで
き、重複部分の画像処理を簡単な処理で済ませられるよ
うになる。
【0016】そして第2の手段により、複数のセンサユ
ニットを一列に組合せて長尺型としたX線画像センサの
X線検出手段の位置を容易に規制できるようになる。
【0017】また第3の手段により、縦横2次元方向に
センサユニットを組合せてひとつの面センサとしたX線
画像センサのX線検出手段の位置を容易に規制できるよ
うになる。そして第4の手段により、X線を効率よく可
視光に変換できるので、感度よくX線画像を検出できる
ようになる。
【0018】さらに第5の手段により、X線を直接電荷
に変換して読み出せるので光散乱が生じることがなく、
鮮鋭度の高い画像を得られるようになる。
【0019】そして第6の手段により、高い解像度で高
速に画像を読み出せるようになる。
【0020】また第7の手段により、一般的な半導体ウ
ェハーを使わなくてよくなり、ひとつのセンサユニット
広い範囲の画像検出手段を作ることができるようにな
る。
【0021】そして第8の手段により、固体撮像素子,
TFTアレイなどのように特殊な製造技術と製造設備な
しに汎用的な半導体工程を利用して撮像素子が製造でき
るようになる。
【0022】 (実施の形態1) 以下、本発明の実施例について図1〜図5をもとに説明
する。図1は本発明の動作を示す説明図で、図中1は画
像検出手段で本実施の形態においては、CCDを用いて
いる。2は画像検出手段1の撮像面上に設けられたX線
検出手段で、GdS,CaWo,BaFCl
CsIなどが用いられる。3は画像検出手段1、及び、
X線検出手段2を固定する基板であり、4は画像検出手
段1とX線検出手段2および基板3を含むセンサユニッ
トである。
【0023】つぎに、図1にもとづいてその動作を説明
する。
【0024】図1中上段中のグラフは、X線検出手段2
が画像検出手段1の片側全面を覆う形態、即ち、X線検
出手段2が画像検出手段1の有効撮像範囲を超えて設け
られた場合の画像上の輝度分布を示しており、下段に示
したものは本発明にもとづいてX線検出手段2の外形形
状と位置が画像検出手段1の有効撮像範囲を超えないよ
うに規制した場合の輝度分布を示してある。
【0025】図1からわかるように、上方からX線照射
が行われると、撮影画像の一部分が重なるように配置さ
れたセンサユニットのうち下側にくるセンサユニットに
は、重複部分における上側のセンサユニットが投影され
る。
【0026】このため、画像上にセンサユニットの影が
障害陰影として写り込むことになり、重複部分の画像の
輝度が暗くなる現象を避けることができず、診断に用い
ることのできる撮影画像を得るためには、この部分の輝
度を適正な輝度に戻すためのなんらかの画像処理が必要
となる。ところが、X線検出手段2は、照射X線を可視
光あるいは電荷などに変換する機能を有しているため、
ここを透過して下側のセンサユニットに達するX線量
は、X線検出手段2のX線変換効率が高くなればなるほ
ど減ることになる。
【0027】このため、図1の上段に示したように、X
線検出手段2の外形形状が上側の画像検出手段1の有効
撮像範囲を超えている部分については、下側のセンサユ
ニット4に到達するX線量が大幅に低下するため、全体
画像としたときにこの部分の輝度だけが大幅に低下する
ことになり、比較的X線の透過しやすい基板3などの障
害陰影部分にくらべて極端に暗い画像となる。したがっ
て、画像の輝度を適正に補正するための処理も、2段階
の輝度低下に対応するための複雑な画像処理手法を取る
必要が生じてくる。このような観点から、本実施の形態
では、画像検出手段1の有効画像範囲内にX線検出手段
2をおく構成としているが、その形態について図2
(a)、(b)にセンサユニット4の上面図として示し
ている。図2(a)によれば、X線検出手段2は画像検
出手段1の左右両端にスペースを残した形で載せられて
いる。この図2(a)に示す実施の形態は、複数のセン
サユニット4の画像検知手段1のうち、左右両端に残し
たスペースの部分を互いに重ね合せ1列につなげること
により、1ラインの長尺センサを構成する際に用いるこ
とができる。また、図2(b)によれば、X線検出手段
2は画像検出手段1の上下左右4端面にスペースを残し
た形で載せられている。この図2(b)に示す実施の形
態は、複数のセンサユニット4の画像検知手段1のう
ち、左右両端に残したスペースの部分を互いに重ね合せ
1列につなげ、その1列のセンサユニットの上下端面の
スペースに夫々センサユニット4を載せることによっ
て、マトリクス状のセンサを構成することができる。
【0028】かかるセンサ構成とすると、即ち、X線検
出手段2の外形形状と位置が上側の画像検出手段1の有
効撮像範囲を超えないように規制した場合(図1の下
段)、下側のセンサユニット4にX線が到達するまでの
ロスを最小限に押さえることが可能となり、グラフに示
すように、センサユニット4の重なり部分における輝度
が他の部分の輝度に近づく。なお、図示しない画像処理
手段における輝度補正の方法如何によっては、重なり部
分とその周囲の輝度を同等とすることも可能である。
【0029】しかも、画像検出手段1は、ほとんどの場
合X線透過率のきわめて高いSi(シリコン)系の材料
で構成されているため、画像に写り込む障害陰影も少な
く、かつ均一な輝度低下に抑えることができる。
【0030】そしてこれにより、輝度補正のための画像
処理も大幅に簡略化することができる。
【0031】(実施の形態2)図3はセンサユニット4
の重ねかたを、X線の照射方向に対して斜めに変えた場
合の他の実施例を示したものである。この場合も、図1
の場合と同じ効果を得ることができるのはいうまでもな
く、図3より明らかである。
【0032】(実施の形態3)図4は、複数のセンサユ
ニットを一列に組合せて長尺型のセンサとする場合にお
いて、X線検出手段2の位置を規制するための具体的な
手段を示す実施例である。
【0033】図4において、5はX線検出手段2を画像
検出手段1に押圧、固定するためのクッション材、6は
センサユニット4およびクッション材5を内包するケー
スである。そして、このケース6の内面にはX線検出手
段2の位置が画像検出手段1の長手方向の有効撮像範囲
を超えることなく、かつ重複範囲内におさまるように規
制できる位置に溝7が設けられている。
【0034】図4の構成によれば、ケース6の内部に、
クッション材5をはめ込み、つぎにX線検出手段2を溝
7に合わせて挿入し、その上から画像検出手段1および
基板3をはめ込めば、特別な位置合わせなしに、誰でも
簡単に、X線検出手段2の位置規制を行うことができる
ものであり、しかも、X線検出手段2の外形形状が所定
の大きさになっていないときはケース6の溝7にきちん
と収まらないので、外形形状が適切かどうかも確認する
ことができる。
【0035】(実施の形態4)図5は、縦横2次元方向
にセンサユニットを組合せてひとつの面センサとする場
合におけるX線検出手段2の位置を規制する具体的手段
の実施例である。
【0036】図5中、8はX線検出手段2が嵌合する第
1の段差で、9は画像検出手段1が嵌合する第2の段差
である。ここで、第1の段差と第2の段差の位置関係
は、実施の形態3の場合と同様に、X線検出手段2の位
置が画像検出手段1の縦横双方向の有効撮像範囲を超え
ることなく、かつ重複範囲内におさまるように設定され
ている。
【0037】したがってこの場合も、ケース6にクッシ
ョン材5,X線検出手段2,画像検出手段1および基板
3を順次はめ込んでゆくだけで、X線検出手段2と画像
検出手段1の位置関係を、意識する必要もなく、容易に
設定することができる。
【0038】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、X線検出
手段の外形形状がそれぞれの画像検出手段の有効撮像範
囲を超えることなく、かつ、X線照射方向に対して下側
に配置したセンサユニットのX線検出手段と上側に配置
したセンサユニットのX線検出手段とが一部重なるよう
に、X線検出手段の外形形状と位置とを規制することに
よって、複数のセンサユニットの一部を重複させて組合
せて広い範囲のX線画像を撮影するときに生じる重複部
分の画像処理を、複雑な処理方法をとることなく、簡単
な画像処理で済ますことができるようになり、 実用価値の高いものである。
【0039】また、X線検出手段のの位置規制の手段と
して、ケース内面に溝あるいは段差を設ける方法を用い
れば、誰でも簡単にX線検出手段と画像検出手段の位置
関係を設定できるので、製造時の組立性の面でも極めて
有用である。
【0040】さらに、X線検出手段として蛍光材料ある
いは光導電材料を用いれば、X線を可視光あるいは電荷
に容易に変換することができ、実用的であるし、また画
像検出手段として固体撮像素子、TFTアレイあるいは
CMOS撮像素子などを用いれば、画像鮮鋭度、大面積
撮影、汎用製造設備使用など種々の目的に応じたものと
することができ、有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のX線撮影装置の一実施形態の動作を示
す説明図
【図2】本発明の一実施の形態におけるセンサユニット
の上面図
【図3】本発明のX線撮影装置の他の実施形態の動作を
示す説明図
【図4】本発明のX線撮影装置の一実施形態の構成を示
す斜視図
【図5】本発明のX線撮影装置の他の実施形態の構成を
示す断面図
【符号の説明】
1 画像検出手段 2 X線検出手段 4 センサユニット 6 ケース 7 溝 8 第1の段差 9 第2の段差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 和也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 井野 芳浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開2000−278607(JP,A) 特開2002−58669(JP,A) 特開 平11−299774(JP,A) 特開 平3−113390(JP,A) 特開 平10−93061(JP,A) 特表2000−505673(JP,A) 特表2000−513443(JP,A) 特表2001−527295(JP,A) 特表2000−514557(JP,A) 英国特許出願公開2322233(GB,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01T 1/24 A61B 6/00 A61B 6/03 A61B 6/14

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像検出手段の撮像面上にX線検出手段
    を設けてなるセンサユニットを、前記画像検出手段の有
    効撮像範囲の一部が重なるように複数個重複配置して撮
    像範囲を拡げたX線画像センサにおいて、前記X線検出
    手段の外形形状がそれぞれの画像検出手段の有効撮像範
    囲を超えることなく、かつ、X線照射方向に対して下側
    に配置したセンサユニットのX線検出手段と上側に配置
    したセンサユニットのX線検出手段とが一部重なるよう
    にしたことを特徴とするX線画像センサ
  2. 【請求項2】 X線検出手段と画像検出手段を内包する
    センサユニットのケース内面の一部に、X線検出手段の
    位置を規制する溝を設けたことを特徴とする請求項1記
    載のX線画像センサ
  3. 【請求項3】 X線検出手段と画像検出手段を内包する
    センサユニットのケース内面に、X線検出手段が嵌合す
    る第1の段差と、画像検出手段が嵌合する第2の段差と
    を設けたことを特徴とする請求項1記載のX線画像セン
  4. 【請求項4】 画像検出手段の撮像面上に設けるX線検
    出手段にGdS,CaWo,BaFCl,Cs
    Iなどからなる蛍光材料を用いたことを特徴とする請求
    項1または2記載のX線画像センサ
  5. 【請求項5】 画像検出手段の撮像面上に設けるX線検
    出手段にCdTe,Se,PbOなどからなる光導電材
    料を用いたことを特徴とする請求項1または2記載のX
    画像センサ
  6. 【請求項6】 画像検出手段に固体撮像素子または固体
    撮像素子の一部を用いたことを特徴とする請求項1また
    は2記載のX線画像センサ
  7. 【請求項7】 画像検出手段にTFTなどの2次元スイ
    ッチング素子アレイを用いたことを特徴とする請求項1
    または2記載のX線画像センサ
  8. 【請求項8】 画像検出手段にCMOSなどの半導体で
    構成される2次元撮像素子を用いたことを特徴とする請
    求項1または2記載のX線画像センサ
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