JP3595303B2

JP3595303B2 - 撮像装置および撮像方法

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Publication number: JP3595303B2
Application number: JP2001401105A
Authority: JP
Inventors: 靖大舘; 光一日塔; 哲夫桜井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003202382A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線やγ線等の放射線撮影により得られた画像を処理する撮像装置および撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非破壊検査手法の一例として、Ｘ線（γ線）によるラジオグラフィがある。Ｘ線は、レントゲン撮影として医療面や産業面等幅広い分野で利用されている。レントゲン撮影においては、被検体を透過したＸ線がシンチレータで可視光に変換され、この光により例えばＸ線用白黒フィルム上の銀粒子を黒化させることによって、被検体の透過画像が得られる。近年、撮像系としてＣＣＤ等の光検出素子を用い、Ｘ線フィルムを使わずに放射線の透過量の違いをデジタルに検出することも行われている。しかし、カメラはフィルムに比べると、ダイナミックレンジが狭く、暗い部分から明るい部分の輝度差が大きい被写体を忠実に撮影することが困難であるという欠点がある。そこで、画像処理によりダイナミックレンジを拡大することが要求されている。
【０００３】
Ｘ線撮影カメラにおける画像処理の従来例としては、特開平９−２８９９８５号公報に記載のＸ線画像表示方法及び装置がある。これは、異なる線質のＸ線を照射し、線質が異なる画像毎に色を決めて、静止画像として画像を再構成して表示するものであり、通常のデジタルカラー画像のフォーマットを用い、色毎に輝度や階調補正を行なって表示している。しかし、この従来例は、異なる色の画像の単なる合成であり、色空間を有効に使用できるが、ダイナミックレンジは拡大されない。
【０００４】
また、特開平７−２８２２４８号公報に記載のＸ線画像表示方法および装置では、デジタル値からなるＸ線画像データを諧調変換して画面または記録媒体に表示する際に、階調レベル毎に色分けして表示することにより、微細な信号レベル変化を明確化するものである。さらに、関心領域の色調と非関心領域の色調を変化させており、関心領域の大きさ、位置の特定が容易である。しかし、この従来例でもダイナミックレンジの拡大はできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のカメラを用いた放射線撮影にはダイナミックレンジが狭いという欠点がある。
【０００６】
本発明の目的はダイナミックレンジの広い放射線撮影画像を得ることができる撮像装置および撮像方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
【０００８】
本発明の撮像装置は、放射線が入射されると放射線に対する感度が異なる複数の色で発光するシンチレータと、前記シンチレータから発生された複数の色の光を撮像し、複数の色の画像信号を出力するカメラと、前記カメラからの複数の画像信号をその感度に応じて合成して１つのモノクロ画像を得る合成手段とを具備し、前記合成手段は基準値以上の高感度の画像信号を基準値とする第１変換手段と、基準値未満の低感度の画像信号を０とし、基準値以上の低感度の画像信号から基準値を減算する第２変換手段と、第１変換手段と第２変換手段の出力を加算する手段とを具備するものである。
【０００９】
本発明の撮像方法は、マルチカラーシンチレータからの複数色の光を撮像して得られた複数の色の画像信号をその感度に応じて合成して１つのモノクロ画像を得る撮像方法において、２つの画像信号の合成に際して、基準値以上の低感度の画像信号を基準値とする第１変換と、基準値未満の高感度の画像信号を０とし、基準値以上の高感度の画像信号から基準値を減算する第２変換と、第１変換結果と第２変換結果を加算するものである。
【００１０】
本発明によれば、同じ被写体を感度の異なる複数色の画像として撮像し、複数色の画像信号をその感度に応じて合成することにより、低輝度から高輝度まで飽和することなく、広いダイナミックレンジの放射線画像を撮像することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による撮像装置および撮像方法の実施形態を説明する。
【００１２】
第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係るカラーレントゲンＴＶ装置の概略構成を示す図である。１６は人体や各種物品等の測定対象１６であり、測定対象１６に対してＸ線管等のＸ線発生装置１０からのＸ線１４がコリメータ１２を介して照射される。撮影に使用する放射線は、Ｘ線（もしくはガンマ線）に限られるものではなく、β線や熱中性子線等を用いることも可能である。
【００１３】
測定対象１６により吸収もしくは散乱されたＸ線１４は、カラー発光手段としてのマルチカラーシンチレータ１８に照射される。マルチカラーシンチレータ１８は、後で詳述するように、Ｘ線１４等の放射線に対して感度の異なる複数色に発光する蛍光体を有している。マルチカラーシンチレータ１８から発光された複数色の発光は、測定対象１６で吸収もしくは散乱されたＸ線１４の分布に応じた輝度分布を有するものである。
【００１４】
マルチカラーシンチレータ１８の後方には、マルチカラーシンチレータ１８からの複数色の発光を一括して画像化する手段としての撮像装置２２が配置されており、測定対象１６に基づく画像信号が出力される。マルチカラーシンチレータ１８と撮像装置２２とはダークボックス２０内に配置されている。
【００１５】
マルチカラーシンチレータ１８は、プラスチックフィルムや不織布等からなる可撓性を有するシート基材を有しており、このシート基材上に蛍光体層が設けられている。蛍光体層の上部には、必要に応じて透明な保護膜、例えば厚さ数μｍ程度のポリエチレンテレフタレートフィルム等からなる保護膜が配置される。
【００１６】
蛍光体層は複数色に発光する蛍光体、すなわち複数の発光波長領域を有する蛍光体を含むものである。蛍光体層には、例えば撮像装置２２との組合せを考慮して、可視光領域（例えば波長４００〜７００ｎｍの領域）内の広い波長範囲で発光する蛍光体を用いることが好ましい。具体的には、可視光領域内の少なくとも２つの発光色に対応する発光スペクトルを有する蛍光体を用いることが好ましい。すなわち、発光色が互いに異なる主発光成分と副発光成分とを含む発光スペクトルを有する蛍光体を用いることが好ましい。
【００１７】
蛍光体の発光色としては、代表的には青色発光、緑色発光、赤色発光のうち少なくとも２つの発光色が挙げられる。ただし、本発明ではこれらの発光色に限定されるものではなく、撮像装置２２等で互いに区別できる発光色であれば種々の発光色を適用することができ、例えば紫外線に近い紫色発光や黄色発光等であってもよい。
【００１８】
本発明のカラーレントゲン装置は、複数の発光色により複数色の画像を一括して得ることで露光量範囲（ラティチュード）の拡大、ひいては画像のダイナミックレンジの拡大を図ったものである。
【００１９】
上述したような発光スペクトルを有する蛍光体としては、例えば各発光色に対応した複数の発光波長領域にそれぞれ発光ピークを有する蛍光体や、複数の発光波長領域にまたがる幅広い発光ピークを有する蛍光体等が挙げられる。前者の蛍光体の具体例としては、ユーロピウム付活酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ）蛍光体、ユーロピウム付活酸硫化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ）蛍光体、テルビウム付活酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）蛍光体等の希土類蛍光体が挙げられる。また、後者の蛍光体の具体例としては、タングステン酸カルシウム（ＣａＷＯ_４）蛍光体等が挙げられる。
【００２０】
Ｘ線撮像装置は、映したい部分とその周辺部とのＸ線透過率の違いを利用して撮像するシステムであり、被写体の密度と厚さの差を白黒の明暗の度合いとして表現する。Ｘ線の透過率が異なる複数の物体を、Ｘ線のエネルギー、Ｘ線管の印加電圧は同じ条件として、露光量（絞りが同じ場合は、シャッタ速度）のみを変えて２回撮像すると、Ｘ線の透過し難い物体は露光量を多くしなければ内部まで撮像することはできず、逆に透過し易い物体は露光量が多いと黒くつぶれてしまい、少なくしなければ撮像することができない。このような露光量の異なる２枚の画像を合成すると、Ｘ線の透過し易いものからし難いものまで、鮮明に撮像することができる。しかし、これらの２枚の画像は露光時間が異なるので、同時には撮像できない。
【００２１】
しかし、露光量の差をカメラのＸ線に対する感度に置き換えると、感度の異なるカラー情報を用いて露光量の違いを表現することにより、これらの画像を同時に撮像することができる。例えば、Ｘ線の透過し難い物体の画像は赤色の濃淡で表示し、透過し易い物体は例えば緑色の濃淡で表示することにすれば、両者の画像を同時に撮像することができる。露光量（ここでも、絞りは一定とし、露光時間と見なす）は、Ｘ線に対するカメラの感度が高くなれば露光時間は短くなり、感度が低くなれば露光時間は長くなる。このことから、Ｘ線に対する感度を赤色と緑色で異なるようなマルチカラーシンチレータを用いれば、同じ露光時間でも上記２枚の画像を同時に撮像できることになる。
【００２２】
図２にモノクロシンチレータとマルチカラーシンチレータを用いた場合の感度特性に関する概念図を示す。モノクロシンチレータでは同図（ａ）に示すように白と黒の濃淡として１本の特性曲線しか持たないが、カラーの場合には同図（ｂ）に示すように赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）それぞれの濃淡として感度の異なる３本の特性曲線を持つことができる。図３ではＲ、Ｇ、Ｂの感度をそれぞれ１桁ずらした状態を示しているが、調整の仕方では、ＲとＧを１桁以上ずらし、透過率の異なる物質に最適化することもできる。これにより、ダイナミックレンジを拡大することができる。同一の入射Ｘ線量に対してＲの光が最も高く、Ｂの光が最も低い。すなわち、Ｒが最も感度が高く、Ｂが最も感度が低いと言える。そのため、Ｒ画像よりＧ画像がより明るい光を、さらにＧ画像よりＢ画像がより明るい光を飽和することなく撮像できる。
【００２３】
図３はマルチカラーシンチレータ１８の発光特性と撮像装置２２のＣＣＤの分光感度特性とを示す。
【００２４】
図４（ａ）は、撮像装置２２の詳細なブロック図である。測定対象１６で吸収もしくは散乱されたＸ線１４の分布情報に基づく発光分布を有する複数色の発光（複数色の画像情報）が一括してＣＣＤ３２で受光される。ＣＣＤ３２で受光、検出された複数の色信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を含む画像情報は、サンプル／ホールド回路３４で離散信号から連続信号に変換され、アナログ／デジタル変換回路３６でデジタルデータに変換される。デジタルデータは信号処理回路３８でニー（ｋｎｅｅ）補正、ガンマ（γ）補正、ディテール補正、ホワイトバランス調整等を行なった後、それぞれの色に分離され、各色の単独画像信号ＶＲ、ＶＧ、ＶＢとしてそれぞれ検出される。
【００２５】
最も高感度の赤色の画像信号ＶＲと緑色の画像信号ＶＧとが第１合成回路４０に供給され、その出力画像信号Ｖ１と最も低感度の青色の画像信号ＶＢとが第２合成回路４２に供給される。第２合成回路４２の出力画像信号Ｖ２がエンコーダ４４で所定のフォーマットのビデオ信号とされ、さらにデジタル／アナログ変換器４６を介してモニタへ出力される。
【００２６】
合成回路４０、４２の詳細なブロック図を図４（ｂ）に示す。合成回路４０、４２は２つの信号のうち高感度側の画像信号が供給される圧縮回路５０と、低感度側の画像信号が供給される圧縮／伸長回路５２と、圧縮回路５０と圧縮／伸長回路５２の出力を加算する加算器５４とからなる。
【００２７】
次に、合成回路４０、４２の作用を説明する。図５（ａ）は合成回路４０、４２に入力される２つの信号の特性（入射光／信号レベル）の違いを説明するための図である。合成回路４０に入力される２つの信号ＶＲ、ＶＧは図２（ｂ）に示すように赤色の画像信号ＶＲの方が緑色の画像信号ＶＧよりも高感度である。そのため、両信号とも入射光の増加に伴い出力レベルが増加するが、画像信号ＶＲの方が急激に増加し、早く飽和レベル（カメラ出力の最大値：ホワイトクリップレベル）ＷＣに達する。合成回路４０の出力Ｖ１と青色の画像信号ＶＢとの間にも同様な関係が成り立つ。そのため、以下、合成回路４０について説明し、合成回路４２についての説明は省略する。
【００２８】
圧縮回路５０に供給される赤色の画像信号ＶＲは第１基準値ＲＥＦ１未満の場合はそのまま出力され、第１基準値ＲＥＦ１以上の場合は第１基準値ＲＥＦ１として出力される。すなわち、圧縮回路５０は第１基準値ＲＥＦ１以上の信号を圧縮して、図５（ｂ）に示すような圧縮信号Ｖｃ１を出力する。圧縮／伸長回路５２に供給される緑色の画像信号ＶＧは第２基準値ＲＥＦ２（第１基準値未満）未満の場合は０とされ、第２基準値ＲＥＦ２以上の場合は第２基準値ＲＥＦ２を減算した値として出力される。すなわち、圧縮／伸長回路５２は第２基準値ＲＥＦ２未満の信号は圧縮して、第２基準値ＲＥＦ２以上の信号を伸長して、図５（ｂ）に示すような圧縮／伸長信号Ｖｃ２（斜線領域）を出力する。両信号Ｖｃ１、Ｖｃ２は加算器５４で加算されるので、加算器５４の出力は、図５（ｃ）に示すような合成信号Ｖ１となる。
【００２９】
加算器５４の出力は、通常は飽和してしまう高感度の画像信号ＶＲの高輝度部分の映像に、飽和していない低感度の画像信号ＶＧの高輝度部分を加算（合成）することにより、被写体の輝度の階調を損なうことなく、被写体の暗い部分から明るい部分までを飽和することなく広ダイナミックレンジで撮像することができる。
【００３０】
以上説明したように、第１実施形態によれば、マルチカラーシンチレータを用いて異なる感度の複数色の可視光を発生し、カラーカメラでこれらの複数色の画像を同時に撮像し、感度の異なる複数の撮像信号を感度に応じて圧縮、伸長してから合成する（具体的には飽和してしまう高感度の画像の高輝度部分の映像を圧縮して、そこに低感度の画像の映像を加算する）ことにより、被写体の輝度の階調を損なうことなく、ダイナミックレンジを拡大することができる。なお、第２基準値は必ずしも第１基準値未満でなく、第１基準値と同一でも構わない。また、合成回路４０、４２の第１、第２基準値は同一でもよいし、異なっていてもよい。
【００３１】
以下、本発明による撮像装置および撮像方法の他の実施形態を説明する。他の実施形態の説明において第１実施形態と同一部分は同一参照数字を付してその詳細な説明は省略する。
【００３２】
第２実施形態
図６に第２実施形態のブロック図を示す。同図（ａ）は撮像装置２２の詳細なブロック図であり、同図（ｂ）は合成回路４０、４２の詳細なブロック図である。第２実施形態の撮像装置２２は第１実施形態の撮像装置の構成に対して、制御回路６０、６２が追加された点が異なる。
【００３３】
第１実施形態では、高輝度部の階調は得られるものの、暗い被写体を撮像した場合に、低感度の画像に十分な明るさが得られず、加算する信号が殆ど無い状態で、高感度の画像を圧縮してしまうため、合成画像のコントラストが低下する場合がある。また、特に高感度の画像の圧縮値（第１基準値）が一定であると、加算部分のダイナミックレンジが固定であるため、明るい部分のコントラストが十分に得られないということがある。
【００３４】
第２実施形態はこれに対処すべく、制御回路６０、６２により、圧縮回路５０の第１基準値、および圧縮／伸長回路５２の第２基準値を可変制御するものである。制御回路６０（６２）には、合成回路４０（４２）に供給される２つの信号のうち低感度側の画像信号ＶＧ（ＶＢ）（圧縮／伸長回路５２に供給される信号）が供給される。制御回路６０（６２）はこの信号から画像の明るさを検出し、明るさに応じて第１、第２基準値ＲＥＦ１、ＲＥＦ２を可変制御する。画像の明るさは画面全体の明るさでも良いが、主被写体の領域のみの明るさでもよい。明るさは画像信号の積分値でもよいし、ピーク値でもよい。なお、画像の明るさは高感度側の画像信号ＶＲ（Ｖ１）（圧縮回路５０に供給される信号）に基づいても検出できるが、この信号は高輝度の被写体については飽和することがあり、明るさを正しく検出できないこともあるので、解像度は低いが低感度側の画像信号に基づく方が確実に検出できる。
【００３５】
制御回路６０、６２は画像が暗い場合は、第１基準値ＲＥＦ１、第２基準値ＲＥＦ２を高くして、高感度で撮像した画像信号が合成信号に多く含まれるようにする。これにより、ダイナミックレンジの小さい暗い被写体に対して最適なコントラストを得られる。また、制御回路６０、６２は画像が明るい場合には、第１基準値ＲＥＦ１、第２基準値ＲＥＦ２を低くして、低感度で撮像した画像信号が合成信号に多く含まれるようにする。これにより、ダイナミックレンジの大きい明るい被写体に対しても最適なコントラストを得られる。
【００３６】
図７は基準値を可変制御することによって得られる合成信号を模式的に示す図である。
【００３７】
高感度の画像信号ＶＲ（Ｖ１）が入力される圧縮回路５０は、信号値が第１基準値ＲＥＦ１未満の場合はそのまま出力され、第１基準値ＲＥＦ１以上の場合は第１基準値ＲＥＦ１として出力される。第１基準値ＲＥＦ１が高い（画像が暗い）場合の圧縮信号Ｖｃ１_Ｈと第１基準値ＲＥＦ１が低い（画像が明るい）場合の圧縮信号Ｖｃ１_Ｌを図７に示す。低感度の画像信号ＶＧ（ＶＢ）が入力される圧縮／伸長回路５２は、信号値が第２基準値ＲＥＦ２未満の場合は０とされ、第２基準値ＲＥＦ２以上の場合は第２基準値ＲＥＦ２を減算した値として出力される。第２基準値ＲＥＦ２が高い（画像が暗い）場合の圧縮／伸長信号Ｖｃ２_Ｈと第２基準値ＲＥＦ１が低い（画像が明るい）場合の圧縮信号Ｖｃ２_Ｌを図７に示す。
【００３８】
加算器５４から出力される合成信号Ｖ１（Ｖ２）は、圧縮回路５０の出力と圧縮／伸長回路５２の出力とを加算したものであり、図７に基準値が高い（画像が暗い）場合の合成信号Ｖ１_Ｈ（Ｖ２_Ｈ）と、基準値が低い（画像が明るい）場合の合成信号Ｖ１_Ｌ（Ｖ２_Ｌ）を示す。
【００３９】
第２実施形態によれば、圧縮回路５０の第１基準値、および圧縮／伸長回路５２の第２基準値を可変制御することにより、暗い被写体を撮像した場合は、高感度の画像を圧縮する量を減らすため、ダイナミックレンジの狭い被写体からダイナミックレンジの広い被写体まで最適なコントラストで撮像できる。
【００４０】
第３実施形態
図８に第３の実施形態の撮像装置２２のブロック図を示す。第３実施形態の撮像装置２２は第２実施形態の撮像装置の構成に対して、制御回路６０、６２が出力する第１基準値ＲＥＦ１を補正して合成回路４０、４２に供給する補正回路６４、６６が追加された点が異なる。
【００４１】
第２実施形態では高感度の画像の圧縮値（第１基準値）は可変であるが、画面全体で同一であるので、画面の特定部分に特に明るい部分がある被写体、あるいは明るい部分と暗い部分の輝度差が極めて大きい被写体には明るい部分で十分なコントラストを得られなかった。
【００４２】
第３実施形態はこれに対処すべく、画面の特定部分で特に明るい部分がある被写体、あるいは明るい部分と暗い部分の輝度差が極めて大きい被写体においても十分なコントラストを得ることができるように第１基準値を補正するものである。
【００４３】
図９は補正回路６４、６６の詳細なブロック図である。補正回路６４（６６）は高感度の画像信号ＶＲ（Ｖ１）と制御回路６０（６２）から出力された第１基準値ＲＥＦ１とを入力し、次のような補正基準値ＲＥＦ１′を生成する。
【００４４】
ＲＥＦ１′＝（ＲＥＦ１−（ＶＲ（またはＶ１）−ＲＥＦ１）×Ｋ（ただし、ＶＲ（またはＶ１）≧ＲＥＦ１の場合）
ＲＥＦ１′＝ＲＥＦ１（ただし、ＶＲ（またはＶ１）＜ＲＥＦ１の場合）
すなわち、高感度の画像信号ＶＲ（Ｖ１）と圧縮レベルを制御する第１基準値ＲＥＦ１とを図９に示すような演算を行い、セレクタ８０でＶＲ（Ｖ１）とＲＥＦ１との大小関係に基づいてＲＥＦ１をそのまま出力するかあるいは演算した信号を出力するのかを選択する。
【００４５】
このため、補正回路６４（６６）は、ＶＲ（またはＶ１）とＲＥＦ１とを比較する比較器７２と、ＶＲ（またはＶ１）からＲＥＦ１を減算する減算器７４と、ＲＥＦ１から減算器７４の出力を減算する減算器７６と、減算器７４の出力に係数Ｋを乗算する乗算器７８と、比較器７２の出力に基づいて乗算器７８の出力とＲＥＦ１とを選択するセレクタ８０と、乗算器７８の出力が所定値以下になることを防止するリミッタ８２と、セレクタ８０の出力の高域をカットする高域カットフィルタ８４を具備する。係数Ｋ（ＲＥＦ１′の減衰部分の傾きとなる）はカメラの撮像条件（用途）によって最適となる値に設定する。実験では０．５から１が良好であった。リミッタ８２は必要以上にＲＥＦ１′が低下して映像が不自然になることを防止するためのものである。フィルタ８４は明るさの変化でＲＥＦ１′が急激に変化して合成部分の切り替り（画像信号ＶＧ（ＶＢ）が加算され始める部分）が不自然にならないようにするためのものである。
【００４６】
図１０（ａ）は図５（ａ）と同じで、画像信号ＶＲ（Ｖ１）、ＶＧ（ＶＢ）の波形を示す。ダイナミックレンジの最大値に相当するホワイトクリップ値はＷＣであり、信号ＶＳ及びＶＦがＷＣ以上となることはない。
【００４７】
図１０（ｂ）は、圧縮回路５０から出力される信号ＶＲ（Ｖ１）の波形を示している。圧縮回路５０に供給される信号ＶＲ（Ｖ１）は第１基準値ＲＥＦ１′未満の場合はそのまま出力され、第１基準値ＲＥＦ１′以上の場合は第１基準値ＲＥＦ１′として出力される。基準値ＲＥＦ１′は図９に示す補正回路６４（６６）により生成される。基準値ＲＥＦ１′は信号ＶＲ（Ｖ１）のレベルがＲＥＦ１未満である場合は、ＲＥＦ１と同じレベルであり、信号ＶＲ（Ｖ１）のレベルがＲＥＦ１以上の場合には、ＲＥＦ１よりも低いレベルをもつ基準値ＲＥＦ１′が適用される。この場合、信号ＶＲ（Ｖ１）のレベルが高ければ高いほど基準値ＲＥＦ１′は低下し、このＲＥＦ１′と同一のレベルを有する信号Ｖｃ１が生成される。なお、このときの波形の傾きは、上記係数Ｋにより決定される。また、この傾きにより下降する基準値ＲＥＦ１′は所定値未満とならないようにリミッタ回路８２により制限され（信号ＶＲ（Ｖ１）のレベルがいくら高くても、基準値ＲＥＦ１′は一定のレベルに保たれ、このＲＥＦ１′と同一のレベルを有する信号Ｖｃ１が生成される。
【００４８】
低感度側の画像信号ＶＧ（ＶＢ）は圧縮／伸張回路５２で第２基準値ＲＥＦ２が減算され、図中の斜線部分が抽出される。
【００４９】
図１０（ｄ）は合成信号Ｖ１（Ｖ２）を示す。すなわち、図１０（ｃ）で得られた斜線部の信号は、圧縮／伸長回路５２においてさらに増幅処理され、図１０（ｄ）の斜線部に相当する信号とされた後、信号ＶＳ′に加算される。上述したように、信号ＶＲ（Ｖ１）のレベルが高ければ高いほど基準値ＲＥＦ１′は低下するので、画像のある特定部分に明るいところがあると、基準値ＲＥＦ１′が小さくなり、低感度側の画像信号ＶＧ（ＶＢ）の加算領域を大きくとることができ、その部分のコントラストを改善することができる。
【００５０】
なお、圧縮／伸長回路９において、図３（ｃ）で得られた斜線部の信号を増幅する際に、ＶＧ（ＶＢ）のレベルに応じて増幅率を変化させることにより、加算後の信号のレベルを適宜調整することが望ましい。図１０（ｄ）の例では、ＶＲ（Ｖ１）がＲＥＦ１′と共に下降を開始する点からリミッタ８２により下降を制止される点までの範囲（横軸方向）では第１の増幅率を適用し、リミッタ８２により下降を制止された点以降の範囲（横軸方向）では上記第１の増幅率よりも小さい第２の増幅率を適用することにより、加算後の信号がなるべくＷＣを超えないように調整している。なお、上記第１の増幅率を適用する範囲、及び第２の増幅率を適用する範囲は、制御回路６０、６２から知得できる。
【００５１】
第３実施形態によれば、低感度側の画像信号に対しては圧縮／伸張回路５２の伸張率をより大きく設定することができ、結果として高輝度部分のコントラストを改善することができ、画面の特定部分に特に明るい部分がある被写体、あるいは明るい部分と暗い部分の輝度差が極めて大きい被写体にも明るい部分で十分なコントラストを得られる。これにより、従来では信号処理（ニー補正、ガンマ補正等）で圧縮され、殆ど潰れてしまっていた高輝度部分の階調を得ることができる。
【００５２】
第４実施形態
上述の実施形態は単板式の撮像装置の例であったが、本発明は３板式の撮像装置にも適用できる。第１実施例を３板式の撮像装置に適用した第４実施形態のブロック図を図１１に示す。マルチカラーシンチレータ１８からの複数色の発光は、プリズム９０により波長毎に分離（分光）される。分離された各色の光信号はそれぞれ第１、第２、第３のモノクロＣＣＤ３２ａ、３２ｂ、３２ｃでそれぞれ検出される。すなわち、第１モノクロＣＣＤ３２ａは赤色成分のみを受光し、第２モノクロＣＣＤ３２ｂは緑色成分のみを受光し、第３のモノクロＣＣＤ３２ｃは青色成分のみを受光する。ＣＣＤ３２以下、サンプル／ホールド回路３４、アナログ／デジタル変換回路３６、信号処理回路３８は赤色、緑色、青色毎にそれぞれ設けられている。他は、第１実施形態と同じである。
【００５３】
なお、図示しないが、第２実施形態、第３実施形態も同様に、３板式の撮像装置にも適用できる。
【００５４】
なお、光の分離にはプリズム９０以外にも、ダイクロックミラー１４、金属干渉フィルタ、色ガラスフィルタ、バンドパスフィルタ等の光学フィルタ、あるいはグレーティング（回折格子）等を用いてもよい。
【００５５】
変形例
本発明は上述した実施形態に限定されず、種々変形して実施可能である。例えば、光信号の検出素子はＣＣＤに限らず、各種の光検出素子を使用することができる。マルチカラーシンチレータの発光色は３色に限らず、２色でもよいし、４色以上でもよい。また、具体的な色名は上述した色に限らず、他の色でもよい。さらに、３色（あるいは以上）の画像信号を２つづつ合成する際に、上述した組み合わせで合成するものに限定されず、ＶＢとＶＧとを先ず合成して、その合成結果とＶＲとを次に合成してもよい。
【００５６】
本願発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低輝度から高輝度まで飽和することなく、広いダイナミックレンジの放射線画像を得ることができる撮像装置および撮像方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮像装置の第１実施形態であるカラーレントゲン装置の構成を示す図。
【図２】マルチカラーシンチレータの発光特性を示す図。
【図３】マルチカラーシンチレータの発光特性と撮像装置の感度特性を示す図。
【図４】第１実施形態の撮像装置のブロック図。
【図５】第１実施形態の撮像装置の合成回路の作用を示す図。
【図６】第２実施形態の撮像装置のブロック図。
【図７】第２実施形態の撮像装置の合成回路の作用を示す図。
【図８】第３実施形態の撮像装置のブロック図。
【図９】第３実施形態の撮像装置の補正回路のブロック図。
【図１０】第３実施形態の撮像装置の合成回路の作用を示す図。
【図１１】第４実施形態の撮像装置のブロック図。
【符号の説明】
１０…Ｘ線発生装置
１８…マルチカラーコリメータ
２２…撮像装置
３８…信号処理回路
４０、４２…合成回路
５０…圧縮回路
５２…圧縮／伸長回路
５４…加算器

Claims

放射線が入射されると放射線に対する感度が異なる複数の色で発光するシンチレータと、
前記シンチレータから発生された複数の色の光を撮像し、複数の色の画像信号を出力するカメラと、
前記カメラからの複数の画像信号をその感度に応じて合成して１つのモノクロ画像を得る合成手段とを具備し、
前記合成手段は基準値以上の高感度の画像信号を基準値とする第１変換手段と、基準値未満の低感度の画像信号を０とし、基準値以上の低感度の画像信号から基準値を減算する第２変換手段と、第１変換手段と第２変換手段の出力を加算する手段とを具備する撮像装置。
前記第２変換手段の基準値は前記第１変換手段の基準値以下である請求項１記載の撮像装置。
前記第１変換手段と第２変換手段の基準値を画像の明るさに応じて変化させる手段をさらに具備する請求項１または請求項２記載の撮像装置。
前記第１変換手段と第２変換手段の基準値を低感度の画像信号に応じて変化させる手段をさらに具備する請求項３記載の撮像装置。
前記第１変換手段の基準値に高感度の画像信号に応じた所定の演算を施す手段と、前記第１変換手段の基準値と高感度の画像信号との大小関係に応じて前記演算手段の出力と高感度の画像信号とのいずれかを選択し、選択信号を前記第１変換手段の基準値として合成手段に供給する手段とをさらに具備する請求項４記載の撮像装置。
マルチカラーシンチレータからの複数色の光を撮像して得られた複数の色の画像信号をその感度に応じて合成して１つのモノクロ画像を得る撮像方法において、
２つの画像信号の合成に際して、基準値以上の低感度の画像信号を基準値とする第１変換と、基準値未満の高感度の画像信号を０とし、基準値以上の高感度の画像信号から基準値を減算する第２変換と、第１変換結果と第２変換結果を加算する撮像方法。
前記第２変換の基準値は前記第１変換の基準値以下である請求項６記載の撮像方法。
前記第１変換と第２変換の基準値は画像の明るさに応じて変化される請求項６または請求項７記載の撮像方法。
前記第１変換と第２変換の基準値は低感度の画像信号に応じて変化される請求項８記載の撮像方法。
前記第１変換の基準値を高感度の画像信号に応じて演算し、前記第１変換の基準値と高感度の画像信号との大小関係に応じて前記演算結果と高感度の画像信号とのいずれかを選択し、選択結果を前記第１変換の基準値とする請求項９記載の撮像方法。
入射放射線に対して異なる感度の第１、第２、第３の色成分光を発生するシンチレータと、
前記シンチレータから発生された３つの色成分光を撮像し、第１、第２、第３の色成分画像信号を出力するカメラと、
前記カメラからの３つの画像信号を１つのモノクロ画像信号に合成する演算手段と、
を具備し、前記演算手段は最も高感度の第１色成分画像信号と中感度の第２色成分画像信号とを合成する第１合成手段と、第１合成手段の出力と最も低感度の色成分画像信号とを合成する第２合成手段とを具備し、
前記第１合成手段は第１基準値以上の第１色成分画像信号を第１基準値とする圧縮手段と、第１基準値以下の第２基準値未満の第２色成分画像信号を０とし、第２基準値以上の第２色成分画像信号から第２基準値を減算する圧縮伸長手段と、圧縮手段と圧縮伸長手段の出力を加算する手段とを具備し、
前記第２合成手段は第１基準値以上の第１合成手段の出力を第１基準値とする圧縮手段と、第１基準値以下の第２基準値未満の第３の色成分画像信号を０とし、第２基準値以上の第３の色成分画像信号から第２基準値を減算する圧縮伸長手段と、圧縮手段と圧縮伸長手段の出力を加算する手段とを具備する撮像装置。