JPH0436632B2 - - Google Patents

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JPH0436632B2
JPH0436632B2 JP60276856A JP27685685A JPH0436632B2 JP H0436632 B2 JPH0436632 B2 JP H0436632B2 JP 60276856 A JP60276856 A JP 60276856A JP 27685685 A JP27685685 A JP 27685685A JP H0436632 B2 JPH0436632 B2 JP H0436632B2
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ray
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Katsuhiro Ono
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Radiography Using Non-Light Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高解像度の透過X線画像を得ることが
できるX線撮影装置好適にはを用いたデイジタ
ルラジオグラフイに関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、コンピユータ技術の発達によりX線診断
技術の面においてもデイジタル画像技術が普及し
て来た。デイジタル画像技術においてきわめて重
要なのは高解像度X線検出器である。この目的で
多画素のリニアセンサーによるスキヤナ、輝じん
性蛍光体を用いたイメージプレートを用いたデイ
ジタルラジオグラフイーが出現した。これはいず
れも即時性が不足し、その用途が限られる。一
方、従来から用いられてきた、X線イメージイン
テンシフアイアーは即時性があるものの、その出
力画像を電気信号に変換する撮像素子に高解像度
のものがなく、これにより十分な空間解像度を得
ることが出来なかつた。
X線イメージインテンシフアイアーの出力画像
を電気信号に変換する方法としては、タンデムレ
ンズ系を介して撮像管を使用するものが一般的で
あつたが、撮像管の解像度は20lp/mm程度であり これによつてX線画像システムの解像度の限界
が生じている。このために、X線TVシステムは
単なるモニターとして使用し、診断の目的には出
力面のフイルム撮影を使用してきた。
この場合、フイルムの保管が大スペースを有す
ることやフイルムコストが高価なこと、画像処理
が出来ないことなどの欠点を有していた。
また、最近のビデオカメラの普及によりCCD
の発達はめざましいものがある。しかるに、
CCDはそのニーズが多画素化よりも小形化にあ
ること、多画素化にすると、歩留が悪化すること
等により当該分野に必要な十分な2000×2000程度
の画素を有するCCDの開発はきわめて困難であ
る。
CCDを使用して高解像度画質を得る試みはた
とえば特開昭60−136714に開示されている。これ
はインターラインCCDを用いて、この上での像
の位置を機械的に移動させてCCD受光部と他の
受光部との中間の位置に相当する画像部分を
CCD受光部分に移動させて受光間隔を実値的に
半分にし、解像度を2倍程度に向上することをね
らつている。
しかるに、この方式ではガラス板やプリズムを
記械的に移動させることが必要でありその信頼性
の確保がきわめて困難であること、また、画像上
の表示点が交互に時間遅れを有するため、対象物
の輝きがある場合に画像歪を生じること等の欠点
を有している。また、この方式では縦方向又は横
方向のいずれか一方の解像度は向上できるが、そ
の両方向の解像度を高めるのは不可能に近い。
〔発明の目的〕
この発明は、上述した欠点を除去し、十分高解
像度のX線画像をリアルタイムに得ることを可能
にするX線撮影装置を提供することを目的とす
る。
〔発明の概要〕
X線像を光像に変換するX線検出手段と、この
光像を複数の同一の光像に分配する光学手段と、
分配された複数個の光像をそれぞれ電気信号像に
変換する複数個の撮像素子と、この撮像素子の出
力を合成して同一画面上にX線像を表示する手段
とを有し、上記の撮像素子は上記の複数個に分配
された同一の光像を予め微小距離ずらした設定位
置で同時に検出しこれらの出力を合成して高解像
度の画像を得ることが出来るようにした、X線撮
影装置にある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例について第1図を参照
して説明する。
第1図において、1は、図示しないX線管から
発生したX線が被検体(図示せず)を通過した後
のX線像を高量子効率をもつて光像に変換させる
ためのX線イメージインテンシフアイアーであ
る。出力面1−aにおける光学像から発した光は
光学レンズ2によつて平行光線に変換される。3
−1は入射光を1/4だけ通過させ、3/4だけ反射す
るように作られた「ハーフミラー」であり入射光
に対して略45°傾斜して取付けてある。3−2は、
入射光を1/3だけ通過し、2/3だけ反射するように
作られた「ハーフミラー」であり、「ハーフミラ
ー」3−1の反射光の光軸に対いて略45°傾斜し
て取付けてある。3−3は、入射光を1/2だけ透
過し、1/2だけ反射するようにつくられた「ハー
フミラー」であり、「ハーフミラー」3−2の反
射光の光軸に対して略45°傾斜して取付けられて
いる。4−1及び4−2はミラーであり、入射光
を全反射するように使られている。
「ハーフミラー」3−1を通過した光A−1と
ミラー4−1から反射した光A−2と、「ハーフ
ミラー」3−3から反射した光A−3と、ミラー
4−2から反射した光A−4はそれぞれ光学レン
ズ5−1,5−2,5−3,5−4によつて
CCD素子6−1,6−2,6−3,6−4上に
集束させられ、これらの上で結像する。各光路に
上記した関係があるため、各CCD上では同じ明
るさの像が出来る。これらの像は、分離した位置
に全く同一の像を作ることができる。
この像は、ミラーの数や取付け方によつてはそ
の向きが異なる場合も生じるが、この発明では位
置調整のための合成時にテレビモニタを観察しな
がら、ミラーを支持している図示しない螺旋溝付
き軸をねじで調整するため容易に補正し、設定で
き 第2図aはインターライン形CCDの受光部を
模式的に表わしている。6−1−1,6−1−
2,6−1−3,……は各光軸からみてCCDの
各受光部を表わしており、これらは光検出器の各
画素を形成する。同図に示すように、画素幅をd2
とすると、画素間の不感帯幅d3があり、画素間膜
離d1はd1d2+d3となる。従つて、この素子によ
つて得られる画像はサンプリング間隔d1によつて
決められる。d3はデータ輸送用素子によつて占め
られる幅を示している。通常d3d2である。d1
小さくすること、つまり画素数を増すことは各方
面で試みられてはいるが、微細加工技術上の限界
と、各画素の信頼性向上(無欠陥化)の限界があ
り現在及び近い将来に、撮像面積内に2000×2000
個の素子を形成することは不可能視されている。
そこで、第2図aの構造のCCDを予め微小距
離d1/2d2d3だけ移動すなわち位置をずらせ
素子6−1,6−2,6−3,6−4を重ね合せ
ると第2図bのように全撮影面をくまなく有感部
が占めることになり、空間解感度がX方向、Y方
向共2倍に向上する。さらに、検出器上の不感部
がないため得られる画像の輝度も約4倍向上す
る。このようにして、きわめて良画質の像を得る
ことができる。
今、ここで説明したのは同一画像を異なる4個
の撮像素子検出器上で予め微小距離d1/2だけ位
置をずらせて設定した後撮影する場合について、
説明したが実際にはこのことは次のようにして実
現する。
同一の像を異なる4個の検出器上に結像するの
ではなく、得たい像を異なる位置での4個の同一
像として別々に結像させ、特性のそろつた4個の
撮像素子で受像する。この際、各素子と像との関
係は第2図bに示したように予め設定した微小距
離だけずらせてある。
これらの出力を合成することにより等価的に第
2図bに示したような解像度の高い画像に合成す
ることができる。
第1図の9はこれら撮像素子、ここではCCD、
を駆動させるためのドライバーであり、7−1,
7−2,7−3,7−4はそれぞれの素子の出力
を増幅するための増幅器である。これら増幅器の
出力はデイジタル化された後メモリー、8−1,
8−2,8−3,8−4にストアーされ、CPU
10により合成されて画像を表示装置、好適には
CRT11に表示される。各撮像素子による画像
6−1,6−2,6−3,6−4を合成して高解
像度の画像6−0を得る様子を第3図に示してい
る。ここでは主に−TV系を使つたデイジタル
ラジオグラフイについて述べたが、透視等の目的
でリアルタイム化が必要な場合には、増幅器7−
1,7−4の出力を水平方向スキヤンにおいては
微小時間好適にはd1/2とスキヤンするに関する
時間だけ時間差を持たせてそれぞれをスキヤンし
た出力を加え合せ、垂直方向ではd1/2間隔で、
7−2,7−3を出力を上記と同様にスキヤンす
る表示装置を使用すれば同上の目的が達成でき
る。
現在、製作可能なCCDは1000×1000画素のも
のが最高であり、それ以上の画素数のものは存在
しない。しかるに、医療用X線撮影装置では、十
分な診断能を得るためには画像数は2000×2000が
不可欠であるとされている。
本発明を採用すれば、現在の技術で上記の2000
×2000画素数に相当する高画質のX線画像を得る
ことができ、医療用診断装置、特にデイジタルラ
ジオグラフイーの分野で大きなメリツトが生じ
る。
デイジタルラジオグラフイーの分野では、過去
に種々の方法が提案されて来たが、主に即時性の
点から−TVシステムがその主流になりつつあ
る。しかるに−TVシステムでは撮像装置の限
界により十分な解像度が得られず、高解像度撮像
システムの出現が待望されていた。本発明を採用
すれば、これらの目的が達成できる。
また、同様の効果を得るために、1個の撮像素
子の前面にプリズムやミラー等の光学デバイスを
機械的に動かすことにより結像位置を微小距離
(d/2相当)移動させる技術がたとえば特開昭
60−136714に開示されている。この方法では、機
械的可動部を有するため、その信頼性を確保する
のがきわめて困難である。また、上記の特開昭60
−136714に開示された技術は画素間で交互に時間
差を生じるため、即時性に問題がある。また、開
示された技術はX方向、Y方向のいずれか一方向
に結像位置を移動させる技術であり、本発明のよ
うに全平面をカバーするように予め位置をずらし
て移動させることはきわめて困難である。
本発明では機械的移動部分がないため、高信頼
度の画像システムを提供することができる。さら
に、CCDを使用すると、数が4個であるにもか
かわらず、ミラーや「ハーフミラー」、レンズ等
が小さくなり、全体としてコンパクトにまとま
る。また、比較的画素数の少ないCCDで使用し
ても高画質が得られるもので、画素数の多い
CCDを開発して使用するよりも歩留りの点で有
利となる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第4図は、X方向、Y方向のいずれか一方向の解
像度を2倍にするためのもので、第1図と同一と
箇所は同一の符号で示してある。各出力像の合成
が一方向であること以外は前述した第1図と同様
の動作をする。
第5図はさらに他の実施例を示す。第5図にお
いて、12−1,12−2,12−3,……は各
CCD、6−1,6−2,6−3,……の前面に
置かれたシヤドーマスクであり、その構造は第6
図aに示すように各CCDの画素間隔d1をピツチ
として画素の受光部幅d2よりも小さなdoを幅とす
る開孔部Aを有している。この部分は精密加工さ
れておりその加工精度は十分高くできる。第5図
では、このシヤドーマスクを分離した多数のマス
クで表わしているが、1枚のシヤドーマスクで構
成できることは勿論である。また、第1図におい
て、フイールドトランスフアー形CCDを使用し
た場合等にシヤドーマスク(図示せず)を用いて
各素子の取付け精度を上げることも出来る。
さて、第6図aに示すように、受光部の幅d2
りも小さい幅doを有する開孔部Aを有するシヤド
ーマスクを使用すると共に、出力像を第1図に
説明したものと同様にしてn個に分離し、それぞ
れの位置で結像させ、これらを第6図bで示すよ
うに素子A〜Pを過不足なく合成することにより
得られた画像は単一の撮像素子の場合に比べてX
方向、Y方向共d1/do倍に高められた解像度を有
する。
この場合、前記した複数個の撮像素子の数をN
とするとき第1のハーフミラーでは検出器出力像
からの光量の1/Nだけ透過しN−1/Nだけ反射 し、第2のハーフミラーは1/N−1だけ透過し、 N−2/N−1だけ反射し、同様に第i番目のハーフミ ラーは1/N−i+1だけ透過し、N−1/N−i+1
だけ 反射するように作られている。
これとは逆に、前記した複数個の撮像素子の数
をNとするとき、第1の「ハーフミラー」では入
射光のN−1/Nだけ透過し、1/Nだけ反射し、 第2の「ハーフミラー」では入射光のN−2/N−1だ け透過し、1/N−1だけ反射し、第i番目の「ハ ーフミラー」は入射光のN−i/N−i+1だけ透過し
、 1/N−i+1だけ反射するように作られていても 同様の効果を発揮できる。
この発明を採用すれば、X線撮影装置全体の解
像度のX線検出素子(たとえば)の出力像が持
つ解像度に限りなく近づけることができる。
また、撮像素子として、600×400程度の画素を
持つ普及形のCCDを使用しても2000×2000程度
以上の解像度を有する高画質画像を得ることがで
きる。
ここでは主に、撮像素子としてCCDを採用し
た場合について説明したが、撮像管を用いても良
いことは勿論である。
さらに前記したように、各撮像素子の出力は等
しくなるように使われているが、素子間のバラツ
キ等によりその出力間に違いがある場合には、ア
ンプ7−1〜7−4の利得を調整することにより
補正することができる。
第1図では各撮像素子の出力をそれぞれ別々の
メモリーにストアーしているが、必ずしも必要が
なく、同一のメモリーにタクレシエアリンク等で
ストアーしても良いことは勿論である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、普及形の撮像素子で十分高い
解像度を持ち、しかも輝度損失の少ない高画質
で、しかも即時性があるX線画像を得ることがで
きるデイジタルラジオグラフイ用X線撮影装置を
提供することができ、普及形の撮像素子が使用で
きるため低価格で高解像度X線装置が実現でき
る。
また素子数を変えることにより任意の解像度の
装置が実現でき、機械的可動部がないので信頼性
が高い装置にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を表わす構成図、第2
図及び第3図は本発明の原理を説明するための
図、第4図及び第5図は他の実施例を表わす構成
図、第6図は第5図の実施例の原理を説明するた
めの図である。 1……X線イメージインテンシフアイアー、3
−1,3−2,3−3……ハーフミラー、4−
1,4−2……ミラー、5−1,5−2,5−
3,5−4……光学レンズ、6−1,6−2,6
−3,6−4……CCD素子、7−1,7−2,
7−3,7−4……撮像素駆動用ドライバー、8
−1,8−2,8−3,8−4……メモリー、1
0……CPU、11……CRT。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 X線像を光像に変換するX線検出手段と、こ
    の光像を複数の同一の光像に分配する光学手段
    と、分配された複数個の光像をそれぞれ電気信号
    像に変換する複数個の撮像素子と、この撮像素子
    の出力を合成して同一画面上にX線像を表示する
    手段とを有し、上記の撮像素子は上記の複数個に
    分配された同一の光像を予め微小距離ずらした設
    定位置で同時に検出するように構成したことを特
    徴とするX線撮影装置。 2 前記微小距離とは画素間隔の1/N(Nは整
    数)であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のX線撮影装置。 3 前記X線像を光像に変換するX線検出手段は
    X線イメージインテンシフアイアーであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のX線撮影
    装置。 4 前記撮像素子はCCDであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項〜第2項記載のX線撮影
    装置。 5 各撮像素子の表面上において同一光量になる
    ように光路を分割したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項〜第4項記載のX線撮影装置。 6 前記複数個の撮像素子の数をNとするとき、
    前記X線検出手段の出力光像の光量を1/Nだけ
    透過し、N−1/Nだけ反射する第1番目のハー
    フミラーと、このハーフミラーから反射した光量
    の1表/N−1だけ、透過し、N−2/N−1だ
    け反射する第2のハーフミラーと、第(i−1)
    番目のハーフミラーから反射した光量を1/N−
    i+1だけ透過し、 N−1/N−i+1だけ反射する第i番目のハ
    ーフミラーとを有することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項〜第5項記載のX線撮影装置。 7 前記X線検出手段の出力光像の光量をN−
    1/Nだけ透過し、1/Nだけ反射する第1番目
    のハーフミラーと、このハーフミラーを透過した
    光量のN−2/N−1だけ透過し、1/N−1だ
    け反射する第2番目のハーフミラーと、第(i−
    1)番目のハーフミラーを透過した光量をN−
    1/N−i−1だけ透過し、1/N−i−1だけ
    反射する第i番目のハーフミラーとを有すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載
    のX線撮影装置。 8 N=4であることを特徴とする特許請求の範
    囲第6項〜第7項記載のX線撮影装置。 9 前記撮像素子はインターライン形CCDであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第8
    項記載のX線撮影装置。
JP60276856A 1985-12-11 1985-12-11 X線撮影装置 Granted JPS62137037A (ja)

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JPS62137037A JPS62137037A (ja) 1987-06-19
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