JP3982242B2 - Ｘ線透視撮影装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、検査物や被検体などの検査対象を透過した透過Ｘ線を検出し、これを動画や静止画として画像化するＸ線透視撮影装置に係り、特に、Ｘ線ＴＶカメラやＸ線フラットパネル検出器などの走査型撮影手段で画像化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のＸ線透視撮影装置として、Ｘ線管と、透過Ｘ線を画像化する撮影装置とを備えたものがある。このような装置では、散乱Ｘ線を除去してコントラスト等を改善して画質向上を図るためのグリッドが撮影装置に取り付けられている。このグリッドは、グリッド自体が画像化されることのないようにグリッド移動機構によって動作され、撮影装置の前面でグリッドの配列方向に向けて直線的に往復移動されるようになっている。
【０００３】
なお、一般的に、動画を撮影する際にはグリッド移動機構を停止させてグリッドの揺動を停止させることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、撮影装置の空間分解能が低い（高域の周波数特性が悪い）場合には干渉縞が発生することはなかったが、最近では撮影装置の高分解能化が進み、その影響により静止画・動画を問わず干渉縞が発生することある。そのため撮影された画像の画質が低下するという問題がある。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、グリッドの動作を走査信号に同期させることにより、干渉縞の発生を防止して高画質の画像を撮影することができるＸ線透視撮影装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明者は、上記の問題を解決するために次のような知見を得た。
グリッドはグリッド移動機構によって反復動作されるので、一端側から他端側へ向けて動作されて一旦静止した後に一端側へ向けて戻るように動作する。また、その逆に動作する場合もやはりグリッドが一旦静止する状態が生じる。従来の装置では、グリッドの移動をＸ線の曝射信号に対してのみ同期させているので、撮影装置の走査が完了しないうちにグリッドが他端側または一端側へ達することがあり、これによりグリッドが静止することがある。これに起因して画像に干渉縞が生じることがあるのを突き止めた。このような知見に基づくこの発明は次のように構成されている。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の発明は、散乱Ｘ線除去のためのグリッドを備えた走査型撮像手段と、干渉縞を抑制するために前記グリッドを移動するグリッド移動機構とを備え、Ｘ線管から曝射された透過Ｘ線を画像化するＸ線透視撮影装置において、前記走査型撮像手段の走査信号に同期させて前記グリッド移動機構の移動を開始させるグリッド移動制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
（作用・効果）グリッド移動制御手段が走査型撮像手段の走査信号に同期させてグリッド移動機構を動作させると、走査が完了する前にグリッドが静止しないように制御することができる。したがって、走査中にグリッドが静止することによる干渉縞の発生を防止することができる。その結果、高画質の画像を撮影することができる。
【０００９】
また、グリッド移動制御手段によるグリッドの移動制御は、好ましくは走査信号に同期させるように行えばよい。
例えば、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、前記グリッド移動制御手段は、前記Ｘ線管からＸ線が曝射されている間は前記グリッド移動機構を作動させ続け、前記グリッドを移動させ続けることを特徴とするものである。
【００１０】
（作用・効果）Ｘ線曝射は一般的に走査信号に対して同期がとられているので、Ｘ線が曝射されている間はグリッドを移動させ続けることにより、走査中にグリッドが静止しないようにできる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のＸ線透視撮影装置において、動画として画像化する場合には、前記グリッド移動制御手段は、最初のフレームで前記グリッドを一端側から他端側へ移動させ、次の1フレームで一端側へ移動させることを特徴とするものである。
【００１２】
（作用・効果）動画として画像化する場合には、グリッドを、最初のフレームで往動作させ、次のフレームで復動作させることにより、走査中にグリッドが静止しないようにすることができる。したがって、動画撮影中であっても干渉縞の発生を防止することができる。
【００１３】
また、この発明は次のような課題解決手段も開示している。
【００１４】
散乱Ｘ線除去のためのグリッドを備えた走査型撮像手段によって、干渉縞を抑制するために前記グリッドを移動させつつＸ線管から曝射された透過Ｘ線を画像化するＸ線透視撮影装置の制御方法において、前記走査型撮像手段の走査信号に同期させて前記グリッドを動作させることを特徴とするＸ線透視撮影装置の制御方法。
【００１５】
走査型撮像手段の走査信号に同期させてグリッドを移動させると、走査が完了する前にグリッドが静止しないように制御することができる。したがって、走査中にグリッドが静止することによる干渉縞の発生を防止することができる。その結果、高画質の画像を撮影することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図１はこの発明の一実施例に係り、この図は実施例に係るＸ線透視撮影装置の概略構成を示したブロック図である。
【００１７】
天板１は、Ｘ線透過材料によって構成され、検査対象である被検体Ｍが載置される。この天板１は、図示しない移動機構によって昇降（図の上下方向）及び長手方向への進退（紙面方向）並びに長手方向に直交する方向に進退（図の左右方向）される。天板１の上方には、Ｘ線管３が配備されている。そのＸ線放射方向には、Ｘ線の曝射範囲を制限するためのコリメータ５が取り付けられている。天板１を挟んだＸ線管３の対向位置には撮像素子７が配置されているとともに、そのＸ線管３側には図示しないグリッド９が配置されている。このグリッド９は、グリッド揺動機構１１によってグリッドの配列方向に往復移動あるいは揺動移動される。なお、撮像素子７は、本発明における走査型撮像手段に相当するものである。
【００１８】
上記の撮像素子７としては、複数個のＸ線検出素子を備えた、例えば、二次元センサとも呼ばれるＸ線フラットパネル検出器が例示される。このＸ線フラットパネル検出器は、Ｘ線検出素子の配列として、例えば、横１０２４×縦１０２４（ｘ×ｙ）の正方形マトリックス構成のものが挙げられる。また、この平面寸法としては、縦横約３０ｃｍが例示される。外形としては平面形状を呈することから、胸部や腹部などの大きな部位を撮影するのに適した方形の検出面を構成させることが可能であること、視野周辺の歪みがほとんどなく高解像度であること、薄型・軽量であることなどの多くの利点を有する。
【００１９】
このように多くの利点を備えたＸ線フラットパネル検出器１の具体的な構成は、次のようなものである。
すなわち、入射Ｘ線を電荷あるいは光に変換するＸ線変換層と、このＸ線変換層で生じた電荷あるいは光を検出する素子が縦横にマトリックス状に配置されてなる検出アレイ層との積層構造を有する。このＸ線フラットパネル検出器としては、直接変換タイプと、Ｘ線変換層がシンチレータ層からなり、検出アレイ層の表面に形成されたフォトダイオードなどの光検出素子によって光検出を行い、コンデンサに電荷を蓄える構成の間接変換タイプとがある。
【００２０】
Ｘ線変換層は、入射Ｘ線を直ちに電荷に変換するセレン層(アモルファスセレン層)やＣｄＺｎＴｅ層などから構成されている。その下層に位置する検出アレイ層の表面には電荷検出素子が形成されており、表面電極に対向形成された電荷収集電極により電荷の検出を行ってコンデンサに蓄電する構成となっている。上記各電荷検出素子と、その上層のＸ線変換層の一部と、上記コンデンサとが一つのＸ線検出素子を構成している。
【００２１】
各Ｘ線検出素子は、それぞれＴＦＴ(Thin Film Transistor)を介して縦横に延出された読み出し配線に接続されている。これらの読み出し配線は、それぞれが横読み出し駆動部または縦読み出し駆動部に接続されており、これらには読み出し用の走査信号が与えられる。Ｘ線フラットパネル検出器に形成されている複数個のＸ線検出素子を特定するには、横方向アドレスと縦方向アドレスを指定する縦・横の走査信号を出力すればよい。
【００２２】
上記のような読み出しに係る走査信号に相当する撮像素子垂直同期信号Ｓ１の制御は、グリッド移動制御部１５と連携して動作する撮像素子走査制御部１７によって行われる。さらに、撮像素子垂直同期信号Ｓ１に応じて出力される信号は、画像収集コントローラ１９に収集される。また、Ｘ線管３の管電圧等のＸ線照射条件は、図示しないコンソールからの指示に基づいてＸ線曝射制御部２１によって行われる。Ｘ線曝射制御部２１から出力されるＸ線曝射信号Ｓ２は、Ｘ線管３を直接的に制御するＸ線制御部２３に与えられる。Ｘ線曝射制御部２１は、グリッド移動制御部１５と連携して動作する。
【００２３】
本発明のグリッド移動制御手段に相当するグリッド移動制御部１５は、グリッド移動機構１１に対して動作指示のためのグリッド位置制御信号Ｓ３を与える。このグリッド位置制御信号Ｓ３は、往復移動されるグリッド９の移動開始・停止及び移動速度などを規定する。
【００２４】
上記のように構成されているＸ線透視撮影装置の動作について、図２を参照して説明する。なお、図２は、Ｘ線曝射信号、撮像素子垂直同期信号、グリッド位置制御信号のタイミング例を示したタイムチャートである。
【００２５】
ここでは、図示しないコンソールからの指示に基づき「動画」の撮影が行われる場合を例に採って説明する。
【００２６】
撮像素子走査制御部１７は、撮影者が操作するコンソール（図示省略）からの指示に応じて時点ｔ０〜ｔ１、この時点から一定時間後の時点ｔ４〜ｔ５のように順次に撮像素子垂直走査信号Ｓ１を出力する。なお、このとき時点ｔ０〜ｔ１から時点ｔ４までが動画の1フレームに相当する。
【００２７】
また、Ｘ線曝射制御部２１は、撮像素子走査制御部１７と連携し、上記の撮像素子垂直走査信号Ｓ１に対して同期するように、Ｘ線曝射信号Ｓ２をＸ線制御部２３に対して与える。つまり、時点ｔ０〜ｔ１を含む時点ｔ０〜ｔ２まで、時点ｔ４〜ｔ５を含む時点ｔ４〜ｔ６までのように順次にＸ線曝射信号Ｓ２を出力する。
【００２８】
さらにグリッド移動制御部１５は、撮像素子走査制御部１７と連携し、上記の撮像素子走査信号Ｓ１に対して同期するように、グリッド位置制御信号Ｓ３をグリッド移動機構１１に対して出力する。
【００２９】
具体的には、時点ｔ０において一端側から他端側への移動を開始し（往動作）、かつＸ線が曝射されている間（時点ｔ０〜ｔ２）は停止しない速度で移動させる。そして、他端側に到達した時点ｔ３において移動を停止させる。次の撮像素子垂直走査信号Ｓ１（時点ｔ４〜ｔ５）に対しては、時点ｔ４〜ｔ７にわたって他端側から一端側へ戻るように移動させる（復動作）。このような動作を動画撮影が行われている間、繰り返し実行するのである。
【００３０】
このようにグリッド位置制御信号Ｓ３を撮像素子垂直走査信号Ｓ１に対して同期させることにより、撮像素子垂直走査信号Ｓ１に同期させてグリッド移動機構１１を動作させるようにしたので、撮像素子７が走査を完了する前にグリッド９が停止しないようにすることができる。したがって、撮像素子７の走査中にグリッド９が停止してしまうことによる干渉縞の発生を防止することができる。その結果、画像収集コントローラ１９に高画質の画像を得ることができる。
【００３１】
なお、グリッド９は、ｔ３時点において停止することになるが、この時点ｔ３では既にＸ線曝射が終了しているので何ら問題は生じない。
【００３２】
＜変形例１＞
また、上記のようなグリッド９の同期制御に代えて、図３に示すように制御してもよい。なお、図３は、Ｘ線曝射信号、撮像素子垂直同期信号、グリッド位置制御信号のタイミング例を示したタイムチャートである。
【００３３】
上記の実施例では、最初のフレームにて往動作を行い、次のフレームにて復動作を行うようにしているが、1フレーム内で往復動作させるようにしてもよい。すなわち、時点ｔ０〜ｔ４のほぼ中間点にあたる時点ｔ３において他端側へ達するように移動させ（往動作）、時点ｔ４において一端側へ戻るように移動させる（復動作）。このように動作させると、グリッド９が反転動作するｔ３時点においてグリッド９が一旦停止する状態が生じるが、この時点ｔ３では既にＸ線曝射が終了しているので、何ら問題がなく干渉縞の発生は生じない。
【００３４】
＜変形例２＞
また、上記のような同期制御に代えて、図４に示すように制御してもよい。なお、図４は、Ｘ線曝射信号、撮像素子垂直同期信号、グリッド位置制御信号のタイミング例を示したタイムチャートである。
【００３５】
この変形例では、次のような動画撮影を想定している。
つまり、Ｘ線曝射信号Ｓ２を時点ｔ０〜ｔ４にわたって出力し、上記実施例に比較して長い時間Ｘ線を曝射する。最初に出力されている撮像素子垂直同期信号Ｓ１は、時点ｔ０〜ｔ１と時点ｔ２〜ｔ３に出力されているが、最初の信号に対しては読み出し禁止が設定されている。したがって、実際に画像収集コントローラ１９に撮像素子７からの信号が取り込まれるのは時点ｔ２〜ｔ３の撮像素子垂直同期信号Ｓ１時だけである。このように２フレームに相当するようにＸ線を曝射して撮影することにより、写真における長時間露光のような動画撮影を行うことができ、秒間撮影コマ数が減少するもののＸ線撮影においてはＳ／Ｎ比を向上させて高画質の画像を得ることができる。
【００３６】
このような撮影法においては、グリッド９を次のように制御すればよい。
すなわち、撮像素子垂直同期信号Ｓ１の周期の整数倍でグリッド９の周期を変化させる。具体的には、Ｘ線が曝射されている期間である時点ｔ０〜ｔ４にわたってグリッド９を移動させ続ける。例えば、図４（ｃ）のように、ｔ０時点において一端側から移動を開始し、ｔ４時点において他端側に移動するように動作を制御する。これにより撮像素子７が走査を完了する前にグリッド９が静止しないようにでき、このような撮影法においても上述した実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３７】
なお、この発明は、上述した実施例及び変形例の他に以下のように種々の変形実施が可能である。
【００３８】
（１）上述したグリッド９の移動制御では、移動開始時点を全て撮像素子垂直同期信号Ｓ１の立ち上がり時点に合わせているが、グリッド移動機構１１の動作特性を考慮して早めに動作を開始するようにしてもよい。
【００３９】
つまり、カム等によってグリッド９を往復動作させる構成のグリッド移動機構１１では、動作開始時に立ち上がりに時間が遅いものがある。このような特性を有するグリッド移動機構１１において上記のような移動制御を行うと、例えば、Ｘ線曝射時間が短い（写真撮影での高速シャッタ速度による撮影に相当）撮影法においては、グリッド９の移動速度が遅いことに起因して十分に干渉縞を防止することができない場合がある。このような場合には、Ｘ線の曝射時点でグリッド９の速度が十分に速くなるように、早めにグリッド９の移動を開始すればそのような不都合を解消することができる。
【００４０】
（２）撮像素子７としては、上述したＸ線フラットパネル検出器に代えてイメージインテンシファイアとＴＶカメラを組み合わせたものであってもよい。
【００４１】
（３）この発明は、上述した動画の撮影だけでなく静止画の撮影において適用することができる。つまり、上述した１フレーム分に相当する制御、または上記変形例２のように複数フレームのうち最後のフレームにおいてのみ信号の収集を行う際の制御を行えば、上述した実施例及び変形例と同様の効果を得ることが可能である。
【００４２】
（４）グリッド移動機構１１はグリッド９の移動を往動作（一端側から移動開始）から行っているが、復動作（他端側から移動開始）から行ってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、走査信号に同期させてグリッド移動機構を動作させるようにしたので、走査型撮像手段が走査を完了する前にグリッドが静止しないようにできる。そのため走査中にグリッドが静止することによる干渉縞の発生を防止することができ、Ｘ線透視撮影装置において高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るＸ線透視撮影装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】（ａ）はＸ線曝射信号、（ｂ）は撮像素子垂直同期信号、（ｃ）はグリッド位置制御信号のタイミング例を示すタイムチャートである。
【図３】第１の変形例に係り、（ａ）はＸ線曝射信号、（ｂ）は撮像素子垂直同期信号、（ｃ）はグリッド位置制御信号のタイミング例を示すタイムチャートである。
【図４】第２の変形例に係り、（ａ）はＸ線曝射信号、（ｂ）は撮像素子垂直同期信号、（ｃ）はグリッド位置制御信号のタイミング例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ … 天板
Ｍ … 被検体
３ … Ｘ線管
５ … コリメータ
７ … 撮像素子（走査型撮像手段）
９ … グリッド
１１ … グリッド移動機構
１５ … グリッド移動制御部（グリッド移動制御手段）
１７ … 撮像素子走査制御部
１９ … 画像収集コントローラ
２１ … Ｘ線曝射制御部
２３ … Ｘ線制御部
Ｓ１ … 撮像素子垂直同期信号
Ｓ２ … Ｘ線曝射信号
Ｓ３ … グリッド位置制御信号

Claims (3)

1. 散乱Ｘ線除去のためのグリッドを備えた走査型撮像手段と、干渉縞を抑制するために前記グリッドを移動するグリッド移動機構とを備え、Ｘ線管から曝射された透過Ｘ線を画像化するＸ線透視撮影装置において、前記走査型撮像手段の走査信号に同期させて前記グリッド移動機構の移動を開始させるグリッド移動制御手段を備えることを特徴とするＸ線透視撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、前記グリッド移動制御手段は、前記Ｘ線管からＸ線が曝射されている間は前記グリッド移動機構を作動させ続け、前記グリッドを移動させ続けることを特徴とするＸ線透視撮影装置。
3. 請求項１または２に記載のＸ線透視撮影装置において、動画として画像化する場合には、前記グリッド移動制御手段は、最初のフレームで前記グリッドを一端側から他端側へ移動させ、次の1フレームで一端側へ移動させることを特徴とするＸ線透視撮影装置。

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