JP4615977B2 - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯科医院等において、人体頭部の歯列、顎骨等からなる被写体をＸ線発生手段とそれに対向する撮像手段との間に配置し、Ｘ線発生手段と撮像手段を旋回させて透過Ｘ線像を撮影するＸ線撮影装置に関するものである。

近年、Ｘ線撮影装置として、従来の銀塩フィルム（以下、フィルムと称する）に代わり、電荷結合素子（以下、Ｘ線ＣＣＤと称する）等の固体撮像素子を用いたデジタル方式が広まりつつある。デジタル方式は、従来のフィルム方式と比較して、１）リアルタイム観察が可能、２）現像装置や廃液処理が不要、３）受光感度が高くＸ線照射量が低減、４）拡大・階調補正などの画像処理が容易、５）撮像画像の経時変化がなく、治療前後の比較も容易、６）保存場所を取らない等多くのメリットがある。

しかし、このような固体撮像素子を用いてＸ線画像を撮影しようとしたとき、通常の写真撮影を行う方法と同じ制御方法を用いた場合、フィルムと同等の横幅３００ｍｍ、高さ１５０ｍｍの有効撮像面積を有する固体撮像素子を準備する必要があり、その実現は困難であった。

そこで、固体撮像素子を用いてＸ線画像を撮影するために、固体撮像素子の前を移動する被写体の移動に合わせて固体撮像素子内の電荷を移動させながら撮影を行う方法が提案されている。この方法によれば、固体撮像素子は、水平方向にＸ線撮影装置の二次スリットを通り抜けてくるＸ線ビームの幅を有していればよい。

従来のＸ線撮影装置（従来例１）では、フィルムで撮影を行う際の撮影開始から撮影終了までの間の、フィルムの移動速度の変化状態を予め設定したデータ（以下、フィルム送り速度データと称する）に基づいて、撮影開始から撮影終了までの間にフィルムが固体撮像素子を構成する電荷発生素子の幅分の距離だけ進む毎の時刻を求め、撮影中その時刻毎に固体撮像素子において垂直シフトレジスタ内の電荷を一段水平シフトレジスタ方向に向かって転送させる垂直転送を行い、その後水平シフトレジスタ内の電荷信号を固体撮像素子の外部に出力する（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来例（従来例２）として、撮影中に逐次旋回アームの角速度ωと、旋回アームの回転角度θに応答し断層軌道を決める関数値ｆ(θ)とから、前記従来のＸ線撮影装置と同様に、固体撮像素子内で垂直シフトレジスタでの電荷を転送（以下、垂直転送と称する）を行うタイミングを求め制御を行うＸ線撮影装置もある（例えば、特許文献２参照）。

図１２は、従来例１としてのＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。

図１２において、従来のＸ線撮影装置は、Ｘ線を発生させるＸ線発生部２と、固体撮像素子であるＸ線ＣＣＤ２０３と、Ｘ線ＣＣＤ２０３が挿入されるセンサーカセッテ２０２と、センサーカセッテ２０２を挿入するカセッテ装着部２０１と、Ｘ線発生部２とカセッテ装着部２０１とを連結する旋回アーム４と、Ｘ線を制御する駆動信号の基準となる信号を発生する撮影動作管理部２０４と、対象歯列の撮影のためＸ線ＣＣＤ２０３に駆動信号を供給する駆動信号制御回路２０５と、Ｘ線ＣＣＤ２０３を駆動するタイミング情報を出力する駆動タイミング情報出力部２０６と、撮影された画像情報の処理を行うデータ処理回路２０７と、撮影された画像を表示する表示手段２０８とで構成される。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）、および図１３（ｃ）は、図１２に示す従来例１のＸ線撮影装置の外観を示すそれぞれ正面図、右側面図、および上面図である。

図１３において、被写体１は、Ｘ線発生部２とカセッテ装着部２０１に挟まれて位置している。Ｘ線発生部２とカセッテ装着部２０１（Ｘ線像検出部３）を連結する旋回アーム４は、支柱２０９によって旋回自在に支持されている。

次に、以上のように構成されたＸ線撮影装置の動作について説明する。

図１３（ｃ）に示すように、旋回アーム４は、被写体１の周りを上から見て時計回りに旋回する。

図５は、旋回中におけるＸ線ＣＣＤ２０３（図１２）の概略を示す模式図である。図５において、Ｘ線を電荷に変換する電荷発生素子であるセル１１４ａ、１１４ｂが、隙間無く二次元に配列されてＸ線ＣＣＤ２０３が構成されている。図５には、Ｘ線ＣＣＤ２０３の要部構成として、セルが横方向に連結し、連結したセル間で電荷の転送を行う垂直シフトレジスタ１１０と、セルが縦方向に連結し、連結したセル間で電荷の転送を行う水平シフトレジスタ１１１とが例示されている。被写体の微小部分１１２ａ、１１２ｂ（まとめて、１１２とも称する）を透過してＸ線ＣＣＤ２０３に到達したＸ線により電荷１１３ａ、１１３ｂが発生する。また、図５において、Ａ、Ｂ、・・・、Ｈは、列方向のセルを特定し、ａ、ｂ、・・・、ｆは、行方向のセルを特定するために補助的につけた記号である。

旋回アーム４が旋回することで、図５に示すように、被写体１を構成する微小部分１１２が、Ｘ線ＣＣＤ２０３に対して左から右へ、かつ垂直シフトレジスタ１１０に対して平行に移動する。

ある時刻に被写体１の微小部分１１２ａが図示の位置にあるとき、微小部分１１２ａを透過したＸ線がセル１１４ａに到達し、セル１１４ａにて電荷１１３ａが発生する。その後、ある時間経過後、微小部分１１２ｂが図示の位置に移動したとき、微小部分１１２ｂを透過したＸ線がセル１１４ｂに到達し、セル１１４ｂにて電荷１１３ｂが発生する。

ここで、被写体１の微小部分１１２ｂが図示の位置に来たと同時に垂直転送を行うと、セル１１４ａからセル１１４ｂに電荷１１３ａが移動し、その結果セル１１４ｂ内で電荷１１３ａと電荷１１３ｂとが足し合わされる。

微小部分１１２がＡ列ｄ行のセルの前方に来たときから、Ｇ列ｄ行のセルの前方から外れるときまで、上記電荷の移動と足し合わせが繰り返し行われ、微小部分１１２に対応した電荷１１３が、水平シフトレジスタ１１１内のＨ列ｄ行のセルに移動し、Ｘ線ＣＣＤ２０３から出力される。

この過程において、電荷をあるセルから隣のセルへ移動させるタイミングを以下の方法で予め求めている。

図３は、Ｘ線ＣＣＤ２０３内の電荷の垂直転送を行うタイミングを求める方法を説明するためのグラフである。図３において、曲線１０６は、フィルムで撮影を行う際の撮影開始から撮影終了までのフィルムのカセッテ装着部２０１（図１２）に対する相対的な移動速度（以下、フィルム送り速度と称する）の時間的変化を示す。

セルの幅をｗとして、撮影開始から距離ｗ、２ｗ、３ｗ、・・・、ｎｗ、・・・進むのに要する時間ｔ_ｎ（ｎ≧１）を求める。すなわち、Ｘ軸と、曲線１０６と、直線Ｘ＝ｔ_ｎと、直線Ｘ＝ｔ_ｎ−１（ｎ≧１）とで囲まれる領域の面積がｗになるように時間ｔ_ｎを求める。

ｔ_０＝０とし、求められたｔ_ｎと共に、時間差Δｔ_１、Δｔ_２、Δｔ_３、・・・、Δｔ_ｎ、・・・の値をそれぞれの以下の式で求める。

Δｔ_１＝ｔ_１−ｔ_０、Δｔ_２＝ｔ_２−ｔ_１、・・・、Δｔ_ｎ＝ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１、・・・
ここで求められたΔｔ_ｎを用いて、図４のタイミングチャートで示す時間間隔で垂直転送信号１０７が発生される。図４において、垂直転送信号１０７がＨｉｇｈレベルになったとき、垂直シフトレジスタ１１０（図５）内のセルから隣のセルへの電荷の転送が行われる。

また、従来例２としてのＸ線撮影装置では、Ｘ線撮影中、旋回アームの角速度ωと、旋回アームの回転角度θとから、垂直シフトレジスタ内での電荷の移動を制御するシフト用垂直転送用クロックの周波数を求め、その結果、被写体の微小部分の移動とそれに対応する電荷の移動とが一致するように制御が行われる。
特許第３４６５５８２号公報（第４−５頁、第１図、第２図） 特許第３２９１４０６号公報（第３−４頁、第２図）

しかし、従来のＸ線撮影装置において、前記の方法で電荷の移動を制御しＸ線撮影を行った場合、被写体となる人体の顔の正中線を境界とした左右対称な断層軌道を得るためのフィルム送り速度データに対応して撮影を行うと、得られたＸ線画像においては、本来正中線を境界として左右対称であると見たとき、左側、右側の対応する箇所（以下、点と称する）において、それらの点の組織構成が同一またはＸ線透過率が同一であれば画像の明るさは同一になるべきところ、画像の明るさが同一にならない、という問題があった。

Ｘ線画像を用いて診断を行う上で、左右の対象性および画像の明るさから、骨組織の状態をより正しく推測できることは重要な事項である。

Ｘ線画像において、被写体のＸ線の透過率が低い部分の画像の明るさはより白く、Ｘ線の透過率が高い部分の画像の明るさはより暗く表現される。一般に、骨組織において、骨密度が高いと画像の明るさはより白く、骨密度が低いと画像の明るさは黒く表現されるので、同じＸ線の照射条件で撮影した２つの骨組織の画像において、一方の画像の方が他方の画像よりも黒ければより黒い方の骨組織の骨密度が低く、骨として脆弱であると評価、診断することができる。

しかし、骨密度が同一もしくはＸ線の透過率が同一であっても画像の明るさが同一にならない、または骨密度が異なるが画像の明るさが同一になる可能性のある従来のＸ線撮影装置では、正確な比較、評価、診断が行えない。

また、Ｘ線撮影の一つである顎関節四分割撮影などにおいては、左側顎関節を撮影した画像と右側顎関節を撮影した画像とが不連続で表示されるため、被写体の写っていない背景となる部分の明るさの差がより明確に認識されてしまい、同一条件で撮影されていないのではないかと、撮影自身への信頼性が薄らいでしまう。

次に、問題となる現象の発生過程を考察する。

フィルム送り速度は、図３の曲線１０６で示すように、正中線を境界として左右対称になるように設計されている。つまり、Ｘ線像検出部３（図１３）が正中部の正面から撮影終了まで移動する間のフィルム送り速度の変化状況は、撮影開始から正中部の正面まで達するまで移動する間のフィルム送り速度の変化状況を時間的に逆順で並べたものとなる。

従来のＸ線撮影装置によるＸ線撮影は断層撮影であり、フィルムの送り速度により断層の深さが変わる。よって、撮影の対象となる歯列形状を左右対称と想定し、左右で同じ深さの断層の像を得るには同じ速度で移動する必要があるのである。

図６は、実際のＸ線画像の一例を表示した図である。Ｘ線画像として表示される画像は、一般的にＸ線の露光量が少ない点ほど白くなるように表現される。

パノラマ画像の幅を２ｎ−１ピクセルと想定する。ある行で画像中左からｍピクセル目の点ＰＬは、画像中右からｍピクセル目の点ＰＲに対応する。これら点ＰＬと点ＰＲに対応する被写体の部分は左右でほぼ同じ位置にあり、通常の健康な骨組織であれば同等の組織構造を持つと考えられるので、Ｘ線画像において同じ明るさであることが望ましい。

Ｘ線画像において左の列から順に出力されてくるものとして説明する。

一回の垂直転送信号の発信で電荷は一段の垂直転送を行い、また各垂直シフトレジスタ内で水平シフトレジスタに一番近い各セルの電荷が水平シフトレジスタに転送されＸ線ＣＣＤ２０３（図１２）から出力される。

つまり、一つ目の垂直転送信号の発信でＸ線画像の一番左側の列が出力され、またＸ線画像の幅が２ｎ−１ピクセルであるということは、撮影中に垂直転送信号は２ｎ−１回発信されたということである。

ここで、左からｍピクセル目の点ＰＬはｍピクセル目の垂直転送信号の発信により出力され、また左からｍピクセル目の点ＰＬに対応する右側からｍピクセル目の点ＰＲは２ｎ−ｍ番目の垂直転送信号の発信により出力される。

ここで、ＣＣＤの垂直シフトレジスタの段数をＫとする。

図７は、Ｘ線ＣＣＤ２０３（図１２）の概略構成図である。

図７において、ｍ番目の垂直転送信号で出力された点ＰＬ（図６）を表す電荷は、ｍ番目の垂直転送信号で垂直シフトレジスタ１１０のＫ段目のセルから水平シフトレジスタ１１１に移動したことになり、またｍ−１番目の垂直転送信号でＫ−１段目のセルから垂直シフトレジスタ１１０のＫ段目のセルに移動したことになる。よって、電荷が１段目のセル１０４から２段目のセルに移動したのは、ｍ−Ｋ＋１番目の垂直転送信号が発信されたときとなり、またｍ−Ｋ番目の垂直転送信号が発信された瞬間に１段目のセル１０４に現れたということになる。よって、点ＰＬを表す電荷がＣＣＤの垂直シフトレジスタ１１０に留まっていた時間は、ｍ−Ｋ番目の垂直転送信号が発信されたときからｍ番目の垂直転送信号が発信されたときまでの時間ということになる。

同様に、点ＰＲ（図６）を表す電荷がＣＣＤの垂直シフトレジスタ１１０に留まっていた時間は、２ｎ−ｍ−Ｋ番目の垂直転送信号が発信されたときから２ｎ−ｍ番目の垂直転送信号が発信されたときまでの時間ということになる。

これらの時間を図８のグラフで確認する。図８において、ｊ番目の垂直転送信号が発信された時間をｔ_ｊで表している。また垂直シフトレジスタ１１０の段数Ｋ＝５として図示している。

図８において、時間ｔ_ｍに対応する速度と時間ｔ_２ｎ−ｍに対応する速度は同一ではない。時間ｔ_ｍと同一の速度に対応する時間はｔ_{２ｎ−ｍ−１}であり、一つ右にずれている。

図８のグラフにおいて、ｔ_ｍ−ｋからｔ_ｍまでの時間差とｔ_{２ｎ−ｍ−Ｋ}からｔ_２ｎ−ｍまでの時間差を比較すると、ｔ_ｍ−ｋからｔ_ｍまでの時間差の方が短い。これは、その時間帯の速度がｔ_{２ｎ−ｍ−Ｋ}からｔ_２ｎ−ｍの時間帯の速度よりも速いため、同じ距離を進むのにより短い時間で済むためである。

よって、図６に示す点ＰＬを表す電荷の方が点ＰＲを表す電荷より短い時間しかＸ線ＣＣＤ２０３の中に留まっていなかったことになる。これはつまり、Ｘ線により露光されていた時間が短いことを示し、その結果、点ＰＬは点ＰＲよりも白く表現されることになってしまう。

撮影により得られたパノラマ画像の幅が２ｎピクセルであるときも同様に考えられる。

以上から、本発明の目的は、左右対称の位置に同等の組織構造を有する、もしくは同等のＸ線透過率の微小領域を持つ被写体を撮影したとき、左右で対応する点それぞれの明るさを同等の明るさで表示可能なＸ線撮影装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明に係る第１のＸ線撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を電荷に変換する電荷発生素子を水平方向に一列に連ねて配置もしくは二次元に配置したＸ線像検出部と、Ｘ線発生部とＸ線像検出部を対向させて被写体の周囲を旋回させる旋回アームと、旋回アームの旋回に伴うＸ線像検出部に対する被写体の相対的な移動に合わせて電荷発生素子の電荷を順次移動させるための垂直転送情報を予め生成し、保持する垂直転送情報保持部と、垂直転送情報保持部により保持されている垂直転送情報に基づいて垂直転送を行うタイミングを制御しつつ、Ｘ線像検出部の駆動を制御する駆動制御部と、垂直転送情報保持部により保持されている垂直転送情報に基づいてＸ線像検出部から出力された各電荷信号がＸ線像検出部内で生成される過程で、被写体がＸ線に露光された時間を求める露光時間導出部と、各電荷信号の露光時間から、各電荷信号から変換され得られる画像信号の値を補正する補正係数を求める補正係数導出部と、Ｘ線像検出部から出力される電荷信号と補正係数とから画像信号を生成する画像生成部を備えている。

この構成により、予め画像中の各点に対応した露光時間を求め、また左右対称の点に対応する電荷信号の値を露光時間の比で補正し、左右で対応する点それぞれの明るさの比を被写体中の対応する部分それぞれのＸ線透過率の比と同一にすることになり、左右で対応する点それぞれの明るさを同等の明るさで表示可能となる。

また、前記の目的を達成するため、本発明に係る第２のＸ線撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、Ｘ線を電荷に変換する電荷発生素子を水平方向に一列に連ねて配置もしくは二次元に配置したＸ線像検出部と、Ｘ線発生部とＸ線像検出部を対向させて被写体の周囲を旋回させる旋回アームと、旋回アームの旋回に伴うＸ線像検出部に対する被写体の相対的な移動に合わせて電荷発生素子の電荷を順次移動させるための垂直転送情報を撮影中に順次生成する垂直転送情報生成部と、垂直転送情報生成部により生成される垂直転送情報に基づいて垂直転送を行うタイミングを制御しつつ、Ｘ線像検出部の駆動を制御する駆動制御部と、撮影の間、垂直転送情報生成部により垂直転送情報が生成された時間間隔を記録する垂直転送情報記録部と、垂直転送情報記録部に記録された垂直転送が行われた時間間隔に基づいてＸ線像検出部から出力された各電荷信号がＸ線像検出部内で生成される過程で、被写体がＸ線に露光された時間を求める露光時間導出部と、各電荷の露光時間から、電荷信号から変換される画像信号の値を補正する補正係数を求める補正係数導出部と、Ｘ線像検出部から出力される電荷信号と補正係数とから画像信号を生成する画像生成部を備えている。

この構成により、撮影中の旋回アームの旋回状況から画像中の各点に対応した露光時間を求め、左右対称の点に対応する電荷信号の値を露光時間の比で補正し、左右で対応する点それぞれの明るさの比を被写体中で対応する部分それぞれのＸ線透過率の比と同一にすることになり、左右で対応する点それぞれの明るさを同等の明るさで表示可能となる。

本発明によれば、画像中における左右対称の点に対応する電荷信号の値を露光時間の比で補正することにより、画像中における左右対称の点の明るさが同等であった場合は、その点に対応する被写体の部分が同等の組織構造もしくは同等のＸ線透過率であると評価、診断でき、また明るさに差があった場合は、組織構造もしくはＸ線透過率に違いがあると評価、診断することができる画像を生成し、表示することができる、という格別な効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＸ線撮影装置の一構成例を示すブロック図である。なお、図１において、従来例１の説明で参照した図１２および図１３と同様の構成および機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１において、本実施の形態１のＸ線撮影装置は、従来と同様のＸ線発生部２、Ｘ線像検出部３、および旋回アーム４に加えて、旋回アーム４の旋回に伴うＸ線像検出部３に対する被写体１の相対的な移動に合わせてＸ線ＣＣＤ（図示しないが、図１２の２０３に相当）内の電荷の垂直転送を行うための垂直転送情報を予め生成し、保持する垂直転送情報保持部５と、垂直転送情報保持部５により保持されている垂直転送情報に基づいて垂直転送を行うタイミングを制御しつつ、Ｘ線像検出部の駆動を制御する駆動制御部７ａと、垂直転送情報保持部６により保持されている垂直転送情報に基づいてＸ線像検出部３から出力された各電荷信号がＸ線像検出部３内で生成される過程で、被写体１がＸ線に露光された時間を求める露光時間導出部８と、各電荷信号の露光時間から、各電荷信号からＡ／Ｄ変換器で変換され得られる画像信号の値（明るさ）を補正する（露光時間に対応するように画像信号の値を補正する）補正係数を求める補正係数導出部９と、Ｘ線像検出部３から出力される電荷信号と補正係数とから画像信号を生成する画像生成部１０とで構成される。

次に、以上のように構成された本実施の形態のＸ線撮影装置の動作について説明する。

撮影に先立って、撮影中にＸ線ＣＣＤの垂直シフトレジスタ内の電荷信号を対応する被写体の微小部分の移動に合わせて移動させるための垂直転送信号発信時間間隔（垂直転送情報）Δｔ_１、Δｔ_２、Δｔ_３・・・Δｔ_ｎ・・・が、フィルム送り速度データなどに基づいて予め求められ、垂直転送情報保持部５に保持される。なお、垂直転送信号発信時間間隔Δｔ_１、Δｔ_２、Δｔ_３・・・Δｔ_ｎ・・・は、図３および図４を参照して説明した従来例における時間差に相当する。

撮影に際して、被写体１をＸ線発生部２とＸ線像検出部３の間に配置する。旋回アーム４により、Ｘ線発生部２とＸ線像検出部３を被写体１の周囲を旋回させる。旋回中に、Ｘ線発生部２はＸ線を照射し、またＸ線像検出部３は被写体１を透過しＸ線像検出部３の受光面に到達するＸ線の量に相当する電荷を発生する。

Ｘ線が照射されている間、垂直転送情報保持部５に保持されている垂直転送信号発信時間間隔に基づき、駆動制御部７ａが、図４に示す時間間隔で垂直転送信号をＸ線像検出部３に発信する。図４に示す垂直転送信号１０７がＨｉｇｈレベルになったとき、Ｘ線ＣＣＤの垂直シフトレジスタ内のセルから隣のセルへの電荷の転送を行う垂直転送信号が駆動制御部７ａから発信される。

その後、駆動制御部７ａは、Ｘ線ＣＣＤの水平シフトレジスタでの電荷の転送制御を行い、電荷信号がＸ線像検出部３から画像生成部１０に出力される。

露光時間導出部８は、垂直転送情報保持部により保持されている垂直転送信号発信時間間隔に基づいてＸ線像検出部３から出力された各電荷信号がＸ線像検出部３内で生成される過程で、被写体１がＸ線に露光された時間を求める。

ここで、露光時間導出部８における露光時間の求め方について、図７を参照して説明する。なお、Ｘ線像検出部３においてＸ線ＣＣＤの垂直シフトレジスタの段数がＫ段であるとする。

電荷信号は、一回垂直転送信号が発信される毎にＸ線画像の一列分がＸ線ＣＣＤから出力される。撮影開始後一回目の垂直転送信号の発信によりＫ段目のセル１０４中の電荷が水平シフトレジスタ１１１に転送され、またＸ線ＣＣＤから一列目の画像信号が出力される。同様に、二回目の垂直転送信号の発信後に二列目の画像信号が出力される。つまり、ｎ列目の画像信号の元となるｎ番目に出力される電荷信号は、ｎ回目の垂直転送信号の発信で垂直シフトレジスタ１１０から水平シフトレジスタ１１１に転送され、またＸ線ＣＣＤから出力される。

電荷信号は、垂直シフトレジスタ１１０内にあるときＸ線から露光される。

ｎ回目の垂直転送信号によりＸ線ＣＣＤから出力される電荷信号がＸ線ＣＣＤ内の１段目のセル１０４に発生するのは、ｎ−Ｋ回目の垂直転送信号が発信された直後である。この電荷が１段目のセル１０４に留まっている時間は、ｎ−Ｋ＋１回目の垂直転送信号が発信されるまでであるので、先に求めた垂直転送信号発信時間間隔Δｔ_{ｎ−Ｋ＋１}となる。よって、ｎ番目に出力される電荷信号がＸ線に露光されている時間をＩ_ｎとするとＩ_ｎは次式で求められる。

Ｉ_ｎ＝Δｔ_{ｎ−Ｋ＋１}＋Δｔ_{ｎ−Ｋ＋２}＋・・・＋Δｔ_ｎ−１＋Δｔ_ｎ
補正係数導出部９は、Ｘ線画像において正中線を境界とする左右対称の位置の点について、被写体における正中を境界にして右側の点における露光時間を基準として、左側の点が対応する右側の点と同等の露光時間であった場合に得られる値を求めるための補正係数を求める。

ここで、補正係数導出部９における補正係数の求め方について説明する。

本実施の形態としては、Ｘ線画像は、横幅の点数が２ｎ−１ピクセルであり、端部からｎピクセル目が正中部に相当するものとする。このＸ銭画像において、画像左側からｍピクセル目の点の補正係数をｋｍで表すことにする。

画像左側からｍピクセル目の点ＰＬｍに対応する画像右側からｍピクセル目の点ＰＲｍは、画像左側から２ｎ−ｍピクセル目である。よって、点ＰＬｍの露光時間はＩ_ｍ、点ＰＲｍの露光時間はＩ_２ｎ−ｍとなる。よって、点ＰＬｍの補正係数をｋ_ｍ、点ＰＲｍの補正係数をｋ_２ｎ−ｍとして、それぞれの補正係数を以下の式で求める。

ｋ_ｍ＝Ｉ_２ｎ−ｍ／Ｉ_ｍ
ｋ_２ｎ−ｍ＝Ｉ_２ｎ−ｍ／Ｉ_２ｎ−ｍ＝１
これを１からｎ−１の範囲のｍについて求める。

画像生成部１０は、補正の実行と画像の生成を行う。補正の実行は、画像左側からｍピクセル目の点ＰＬｍに対応する補正前の画像信号の値をＶ_ｍ、補正後の画像信号の値をＶ_ｍ’とすると、
Ｖ_ｍ’＝ｋ_ｍ×Ｖ_ｍ
と求められ、点ＰＬｍに対応する点ＰＲｍの補正前の画像信号の値をＶ_２ｎ−ｍ、補正後の値をＶ_２ｎ−ｍ’とすると、
Ｖ_２ｎ−ｍ’＝ｋ_２ｎ−ｍ×Ｖ_２ｎ−ｍ
と求められる。

これにより、左側の点ＰＬｍが、右側の点ＰＲｍと同等の露光時間であったときに得られる値に補正される。

なお、補正係数の計算方法は、被写体１における正中を境界にして左側の点における露光時間を基準として、
ｋ_ｍ＝Ｉ_ｍ／Ｉ_ｍ＝１
ｋ_２ｎ−ｍ＝Ｉ_ｍ／Ｉ_２ｎ−ｍ
としても良い。

また、補正係数の計算方法は、左右対称の点それぞれの露光時間の平均をＩ_ＡＶＥとして、
Ｉ_ＡＶＥ＝（Ｉ_ｍ＋Ｉ_２ｎ−ｍ）／２
ｋ_ｍ＝Ｉ_ＡＶＥ／Ｉ_ｍ
ｋ_２ｎ−ｍ＝Ｉ_ＡＶＥ／Ｉ_２ｎ−ｍ
として求めても良い。

または、撮影開始から撮影終了までの各画素の露光時間の変化が正中を境界にして左右対称であり、かつ正中部分で滑らかに変化するような露光時間の分布を求め、その露光分布から求められる画像左側からｍ番目の点での露光時間をＩＴ_ｍ（＝ＩＴ_２ｎ−ｍ）として、
ｋ_ｍ＝ＩＴ_ｍ／Ｉ_ｍ
ｋ_２ｎ−ｍ＝ＩＴ_ｍ／Ｉ_２ｎ−ｍ
として求めても良い。

なお、フィルム送り速度データから画像の正中位置を求め、この正中位置から左右等間隔にある画素を左右対称位置に相当するものとして補正係数を求めても良い。以下に、フィルム送り速度データから画像の正中位置を求める方法の一例について説明する。

任意の撮影時間のフィルム送り速度データと、そのフィルム送り速度データによる撮影の間に出力された画像を考える。フィルム送り速度データは、パノラマ撮影の特性上、歯列を撮影するための部分について正中線を撮影する時刻を中心として対称になる。よって、任意の撮影時間のフィルム送り速度データから、ある時刻を中心に対称となる部分を求め、撮影開始時刻からその時刻までの間にフィルムが進む距離を求め、その距離を、画像の１ピクセルの横幅に相当する長さで割った値Ｓを求めることで、画像中で撮影開始時の端部からＳ列目の画素が正中に相当するものとして求められる。

以上のように、露光時間導出部８と、補正係数導出部９とを設け、画像中における各点の露光時間を求め、また画像の左右対称の点について、その二つの点に対応する露光時間の値を用いて、各々の点についての補正係数を求め、画像の各点に対応する画像信号の値を補正する。これにより、左右対称の位置に同等の組織構造を有する、もしくは同等のＸ線透過率の微小領域を持つ被写体を撮影したとき、左右で対応する点それぞれの明るさを同等の明るさで表示可能となる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係るＸ線撮影装置の一構成例を示すブロック図である。なお、図２において、実施の形態１の説明で参照した図１と同様の構成および機能を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図２において、本実施の形態のＸ線撮影装置は、実施の形態１におけるＸ線発生部２、Ｘ線像検出部３、旋回アーム４、露光時間導出部８、補正係数導出部９、および画像生成部１０に加えて、駆動制御部７ｂと、旋回アーム４の撮影開始時からの旋回アーム４の回転角と、旋回しながら変化する角速度を随時検出し、旋回アーム４の旋回に伴うＸ線像検出部３に対する被写体１の相対的な移動に合わせてＸ線検出部３内で電荷信号を順次移動させるための垂直転送情報を撮影中逐次生成し、垂直転送を行うタイミングを駆動制御部７ｂに出力する垂直転送情報生成部１１と、垂直転送情報生成部１１が撮影の間に出力した垂直転送タイミングの時間間隔を記録する垂直転送情報記録部１２とで構成される。

本実施の形態が実施の形態１と異なるのは、実施の形態１では、撮影前に予め垂直転送信号発信時間間隔を求めておいて、垂直転送情報保持部５に保持し、撮影の間垂直転送信号の発信を制御し、また垂直転送情報保持部５により保持されている垂直転送信号発信時間間隔から、露光時間導出部８により各電荷信号の露光時間を求めていたのに対して、本実施の形態では、垂直転送情報生成部１１により、撮影を行いながら随時旋回アーム４の旋回状況から垂直転送を行うタイミングを求めて垂直転送信号の発信を制御し、また垂直転送情報記録部１２により、撮影の間垂直転送が行われた時間間隔を記録し、垂直転送情報記録部１２に記録されている時間間隔から、露光時間導出部８により各画素の露光時間を求めるようにした点にある。

次に、以上のように構成された本実施の形態のＸ線撮影装置の動作について説明する。

まず、被写体１をＸ線発生部２とＸ線像検出部３の間に配置する。旋回アーム４により、Ｘ線発生部２とＸ線像検出部３を被写体１の周囲を旋回させる。旋回中にＸ線発生部２はＸ線を照射し、またＸ線像検出部３は、被写体１を透過しＸ線像検出部３の受光面に到達するＸ線の量に相当する電荷を発生する。

Ｘ線が照射されている間、駆動制御部７ｂは、垂直転送情報生成部１１から出力される垂直転送実行タイミングに従って図９に示す垂直転送信号１０７を発信し、Ｘ線像検出部３のＸ線ＣＣＤに垂直転送を行わせる。図９において、垂直転送信号１０７がＨｉｇｈレベルになったときに、Ｘ線ＣＣＤの垂直シフトレジスタ内のセルから隣のセルへの電荷の転送が行われる。

また、駆動制御部７は、Ｘ線ＣＣＤの水平シフトレジスタでの電荷の転送制御を行い、電荷信号をＸ線像検出部３から画像生成部１０へ出力させる。

次に、垂直転送情報生成部１１による垂直転送実行タイミングの出力過程について説明する。

図１０は、実施の形態２によるＸ線撮影装置の垂直転送情報生成部１１の主な構成を示すブロック図である。なお、図２と同じ部分については、同一の符号を付している。

図１０において、垂直転送情報生成部１１は、旋回アーム４の旋回を行う旋回制御部１１５と、旋回アーム４の撮影開始からの回転角θを逐次検出し出力する回転角検出器１１６と、旋回アーム４の角速度ωを逐次検出し出力する角速度検出器１１７とを含んでいる。

図１１は、撮影中のＸ線発生部２と、Ｘ線像検出部３と、被写体１との位置関係を示す模式図である。図１１において、１１８は予めＸ線撮影装置に記録保持されているかまたは撮影前に測定などにより求められた被写体１となる歯列の形状、１１２は被写体１中の微小領域、１１９は撮影開始時におけるＸ線発生部２とＸ線像検出部３の中心を結ぶ直線、１２０は撮影中の旋回アームが角度θだけ旋回した時点におけるＸ線発生部２とＸ線像検出部３の中心を結ぶ直線、１２１はＸ線ビームの照射野、１２２は回転中心を示す。

被写体１中でＸ線ビームの照射野に入る微小領域１１２のＸ線像がＸ線像検出部３に投影され撮影される。

次に、撮影開始から旋回アーム４が角度θだけ旋回した時点でＸ線ビームの照射野に入っている微小領域１１２について考える。

旋回アーム４が角度θだけ旋回した時点での旋回アーム４の旋回角速度をωとする。また、歯列形状が旋回アーム４の回転中心１２２を中心とする円形状ではないため、角度θが変化することによって、回転中心１２２から微小領域１１２までの距離Ｌが変化し、この距離Ｌは、角度θの関数f(θ)となり、Ｌ＝f(θ)として求めることができる。よって、微小領域１１２の移動速度はｆ(θ)×ωとなる。

ここで、Ｘ線発生部２から発生し、Ｘ線像検出部３のＸ線ＣＣＤに到達するＸ線はほぼ平行照射であると考えられる。よって、被写体１上の微小領域１１２のＸ線像検出部３上でのＸ線像の移動速度もｆ(θ)×ωとなる。Ｘ線像検出部３の一つのセルの幅をｗとすると、一つのセルの上を通過するのにかかる時間はｗ／（ｆ(θ)×ω）となる。よって、垂直転送情報生成部１１（図２）は、時間ｗ／（ｆ(θ)×ω）毎に垂直転送実行タイミングを出力する。

垂直転送情報記録部１２は、撮影開始から順次、垂直転送情報生成部１１から垂直転送実行タイミングが発信された時間間隔を計測し、記録保持する。

露光時間導出部８は、垂直転送情報記録部１２が保持する垂直転送実行タイミングの発信時間間隔に基づいて、Ｘ線像検出部３から出力される各電荷信号がＸ線像検出部３内でＸ線に露光された時間を求める。

なお、垂直転送情報記録部１２が記録保持しているｎ−１回目の垂直転送実行タイミングが発信されてからｎ回目の垂直転送実行タイミングが発信されるまでの発信時間間隔をΔｔｎとした場合の露光時間導出部８における露光時間の求め方、補正係数導出部９における補正係数の求め方、および画像生成部１０における補正の実行と画像の生成方法については、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明を省略する。

また、他の補正係数の計算方法についても、実施の形態１と同様である。

以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態１の利点に加えて、以下の利点を有する。

垂直転送情報生成部１１ならびに垂直転送情報記録部１２を備え、撮影中の旋回アーム４の旋回を監視し垂直転送情報を生成、記録することで、旋回アーム４の旋回制御が高精度ではなく、旋回アーム４の旋回速度がばらつく場合や、設計上予期しない障害などにより、旋回アーム４の旋回速度が設計上設定された旋回速度からずれた場合においても、適切に露光時間を求めることができる。

本発明に係るＸ線撮影装置は、被写体中で同等の組織構造もしくは同等のＸ線透過率である部分の画素の値を揃えることができ、例えば画素の明るさの比較により一方に対してもう一方の骨密度が同等であるか、もしくは高い／低いなどの評価を行うことができ、複数の部位の比較による読影診断に対して有効である。

また、本発明の補正方法は、左右顎関節部分を撮影する顎関節２分割撮影、顎関節４分割撮影への適用も有効である。

本発明の実施の形態１に係るＸ線撮影装置の一構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るＸ線撮影装置の一構成例を示すブロック図 Ｘ線ＣＣＤ内の電荷の垂直転送を行うタイミングを求める方法を説明するためのグラフ 各時間間隔で制御される垂直転送信号を示すタイミングチャート Ｘ線ＣＣＤ内での垂直シフトレジスタにおける電荷と被写体の微小部分との関係を示す模式図 Ｘ線画像の一例を示す図 Ｘ線ＣＣＤの概略構成図 従来のＸ線撮影装置における問題が発生する原因を説明するためのグラフ 本発明の実施の形態２に係るＸ線撮影装置における各垂直転送タイミングで制御される垂直転送信号を示すタイミングチャート 本発明の実施の形態２に係るＸ線撮影装置の垂直転送情報生成部の主要構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るＸ線撮影装置のＸ線発生部と、Ｘ線像検出部と、被写体との位置関係を示す模式図 従来例１のＸ線撮影装置の構成を示すブロック図 図１２に示す従来例１のＸ線撮影装置の外観を示すそれぞれ正面図（ａ）、右側面図（ｂ）、および上面図（ｃ）

符号の説明

１ 被写体
２ Ｘ線発生部
３ Ｘ線像検出部
４ 旋回アーム
５ 垂直転送情報保持部
７ａ、７ｂ 駆動制御部
８ 露光時間導出部
９ 補正係数導出部
１０ 画像生成部
１１ 垂直転送情報生成部
１２ 垂直転送情報記録部

Claims (2)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
   Ｘ線を電荷に変換する電荷発生素子を水平方向に一列に連ねて配置もしくは二次元に配置したＸ線像検出部と、
   前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線像検出部を対向させて被写体の周囲を旋回させる旋回アームと、
   前記旋回アームの旋回に伴う前記Ｘ線像検出部に対する前記被写体の相対的な移動に合わせて前記電荷発生素子の電荷を順次移動させるための垂直転送情報を予め生成し、保持する垂直転送情報保持部と、
   前記垂直転送情報保持部により保持されている垂直転送情報に基づいて垂直転送を行うタイミングを制御しつつ、前記Ｘ線像検出部の駆動を制御する駆動制御部と、
   前記垂直転送情報保持部により保持されている垂直転送情報に基づいて前記Ｘ線像検出部から出力された各電荷信号が前記Ｘ線像検出部内で生成される過程で、前記被写体がＸ線に露光された時間を求める露光時間導出部と、
   各電荷信号の露光時間から、各電荷信号の変換により得られる画像信号の値を補正する補正係数を求める補正係数導出部と、
   前記Ｘ線像検出部から出力される電荷信号と前記補正係数とから画像信号を生成する画像生成部とを備えたＸ線撮影装置。
2. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
   Ｘ線を電荷に変換する電荷発生素子を水平方向に一列に連ねて配置もしくは二次元に配置したＸ線像検出部と、
   前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線像検出部を対向させて被写体の周囲を旋回させる旋回アームと、
   前記旋回アームの旋回に伴う前記Ｘ線像検出部に対する前記被写体の相対的な移動に合わせて前記電荷発生素子の電荷を順次移動させるための垂直転送情報を撮影中に順次生成する垂直転送情報生成部と、
   前記垂直転送情報生成部により生成される垂直転送情報に基づいて垂直転送を行うタイミングを制御しつつ、前記Ｘ線像検出部の駆動を制御する駆動制御部と、
   撮影の間、垂直転送情報が前記垂直転送情報生成部により生成された時間間隔を記録する垂直転送情報記録部と、
   前記垂直転送情報記録部に記録された垂直転送が行われた前記時間間隔に基づいて前記Ｘ線像検出部から出力された各電荷信号が前記Ｘ線像検出部内で生成された過程で、前記被写体がＸ線に露光された時間を求める露光時間導出部と、
   各電荷信号の露光時間から、電荷信号の変換により得られる画像信号の値を補正する補正係数を求める補正係数導出部と、
   前記Ｘ線像検出部から出力される電荷信号と前記補正係数とから画像信号を生成する画像生成部とを備えたＸ線撮影装置。

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