JPH0654956B2 - デジタルラジオグラフイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は被検体に放射線を照射し、その透過した放射線
量をデジタル信号に変換して表示するデジタルラジオグ
ラフィ装置に関する。

［発明の技術的背景］ 第５図は、イメージインテンシファイヤ（以下Ｉ．Ｉ．
と称す。）と撮像管とにより放射線像を検出する従来の
デジタルラジオグラフィ装置の構成図である。即ち、Ｘ
線管１はＸ線制御部２１によって制御され、被検体に向
けてＸ線を曝射する。被検体Ｐを透過したＸ線は放射線
像となってＩ．Ｉ．２２に入射する。Ｉ．Ｉ．２２はこ
の放射線像を増幅し、光学像として出力する。この光学
像は、光学系２３を介してビシコン等の撮像管２４に入
力される。撮像管２４はこの光学像をアナログビデオ信
号に変換し、Ａ／Ｄ変換器に供給する。Ａ／Ｄ変換器７
はこのアナログビデオ信号をデジタルビデオ信号に変換
し、画像メモリ２８に供給する。画像メモリ２８はこの
デジタルビデオ信号を一旦蓄積する。画像メモリに蓄積
されたデジタルビデオ信号は画像処理部２６において、
デジタルサブトラクション等のデジタル画像処理が行な
われる。このデジタル画像処理されたデジタル信号はＤ
／Ａ変換器１０に供給される。Ｄ／Ａ変換器１０はこの
デジタル信号をアナログ信号に変換して、ＴＶモニター
２９上に表示する。

上記のようなＩ．Ｉ．と撮像管とを用いた従来のデジタ
ルラジオグラフィ装置では以下に列挙するような問題点
がある。

即ち、 Ｉ．Ｉ．は、電子レンズを内蔵する真空管であるた
め、その構造上視野を大きくすることには限度がある。
例えば、通常使用されているものは、１２インチ（３０
cm）φぐらいまでで、視野は円形である。

Ｉ．Ｉ．は入力面が凸又は凹形状の真空管であるため
に、出力画像に糸まきひずみなどのひずみを生じる。ま
た、均一吸収物体を撮影しても、出力画像の濃度分布が
一様でなく、特に画像周辺部でいわゆるシューディング
を生じる。

撮像管はダイナミックレンジが狭く、透視および撮影
の両方には使えない。

［発明の目的］ 本発明は上記問題点についてなされたもので、広いダイ
ナミックレンジを有し、軽量・コンパクトにして、大視
野が確保できて、出力画像にゆがみが生じないデジタル
ラジオグラフィ装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ この目的を達成するために本発明は、 （１）被検体に向けて放射線を照射する放射線源と、被
検体を透過した放射線を検出し、その強度に応じた電荷
を発生する１次元もしくは２次元に配列された放射線電
気変換部と、これら各放射線電気変換部と並列に接続さ
れた第１コンデンサと、これら第１コンデンサと並列に
接続される第２コンデンサと、第１コンデンサと第２コ
ンデンサとの接続を制御する接続制御部と各第１コンデ
ンサの一端子と接続される電源と、各第１コンデンサの
各他端子に設けられ、順次閉じられるスイッチ部と、ス
イッチ部が閉じられたときに前記コンデンサに前記電源
より流れる電流を出力する出力端と、この出力端に生じ
る電流量をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、こ
のデジタル信号を表示する表示部とを備えたことを特徴
とするデジタルラジオグラフィ装置（２）放射線源の出
力を第２コンデンサの接続と関連して増すように切り換
えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデジ
タルラジオグラフィ装置 （３）前記第２コンデンサの容量は第１コンデンサの容
量よりも大きいことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のデジタルラジオグラフィ装置 （４）前記接続制御部はダイオードとワエナーダイオー
ドとを並列に接続したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のデジタルラジオグラフィ装置 である。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は同実施例の構成図である。同図において高電圧発
生部１２は制御部１３からの制御信号によりＸ線管１を
駆動する電力を発生する。

高電圧発生部１２からＸ線管１に供給する電力には大き
く分けて、弱いＸ線を照射して透視を行うための電力
と、強いＸ線を照射して撮影を行うための電力の２種類
がある。そして透視の電力は撮影の電力に比べて１００
分の１以下である。Ｘ線管１から照射されたＸ線は被検
体２を透過し例えば増感紙のようなＸ線エネルギーを光
エネルギーに変換するイメージングプレート３に入射す
る。イメージングプレート３に入射するＸ線量は被検体
２で吸収しきれなかった残りの量に相当し、これがＸ線
像となる。この入射Ｘ線は検出部４内の２次元アレイで
構成された光電変換素子でＸ線量に応じたアナログ電気
信号に変換される。電気変換されたアナログ信号は時系
列的にＡ／Ｄ変換部７によりデジタル変換されイメージ
メモリ８に記憶される。イメージメモリ８は１枚もしく
は数画像分のデータを記憶することができ、制御部１３
からの制御信号で特定のアドレスにデータを順次記憶す
る。演算処理部９はイメージメモリ８からデータを取出
し演算し、結果を再びイメージメモリ８に返還する。演
算されたイメージメモリ８のデータはＤ／Ａ変換部１０
によりアナログ信号に変換される。このアナログ信号は
イメージモニタ１１にＸ線像として表示される。

次にＸ線で発光した光量を電気信号に変換する検出部４
を第２図のブロック図によりさらに詳細に説明する。

光を電気に変換する光電変換素子を含むエレメントｅ1,
1〜ｅ128,128が２次元アレイ状に均等に配列されてい
る。エレメントｅ1,1〜ｅ128,128の横一列の１２８個は
スイッチを介して一本の共通信号線で共通に接続されて
いる。横１２８個のエレメントと同じものが縦方向にも
１２８個配列されている。すなわち１２８本の共通信号
線がある。そしての夫々の共通信号線のマルチプレクサ
６の入力と接続されている。

マルチプレクサ６は制御部１３からの制御信号ＣＫ₂に
より１２８本の共通信号線の中から１本を順次に選択し
検出部４の出力信号としてＡ／Ｄ変換部７に出力する。

このようにして検出部は１２８本の共通信号を時系列で
マルチプレクサ６より出力する。実際には１２８×１２
８より多く２０４８×２０４８などが用いられマルチプ
レクサ６の出力も複数本となるがここでは簡単のため上
述のような例で説明する。

次に検出部４の横１２８個のエレメントの一部の回路図
を第３図に示す。光電変換素子Ｐd1〜Ｐd128の陽極は電
源Ｅの負極に接続されている。またコンデンサＣd1〜Ｃ
d128は光電変換素子Ｐd1〜Ｐd128に並列接続されてい
る。さらにコンデンサＣd1〜Ｃd128よりも大きい容量の
コンデンサＣe1〜Ｃe128がスイッチc1〜Ｓc128を介して
コンデンサＣd1〜Ｃd128と並列接続されている。コンデ
ンサＣe1〜Ｃe128と直列に接続されているスイッチＳe1
〜Ｓe128は制御部１３からの制御信号ＣＫ３によってス
イッチの開閉がなされる。Ｘ線量の少ない透視ではこの
スイッチＳc1〜Ｓc128を開にして行う。またＸ線量の多
い撮影はこのスイッチＳc1〜Ｓc128を閉にし、光電変換
素子Ｐd1〜Ｐd128に並列に接続されたコンデンサの容量
を大きくして行う。このようにコンデンサＳc1〜Ｓc128
を接続すれば、容量が大きくなるので入射Ｘ線量が多い
場合でも充電した電荷が飽和することもなく、また入射
Ｘ線量の少ない場合でもスイッチＳc1〜Ｓc128を開にす
ればＳ／Ｎ比を損うことはない。コンデンサＣd1〜Ｃd1
28の容量Ｃｄは透視のＸ線に適したコンデンサの容量で
ある。また撮影のＸ線に適したコンデンサの容量をＣ０
とすると、コンデンサＣe1〜Ｃe128の容量Ｃｅは、スイ
ッチの浮遊容量も加えた実効的容量で Ｃｅ＝Ｃ０−Ｃｄとなる。

光電変換素子Ｐd1〜Ｐd128の陰極は、各前置増幅器Ａ１
〜Ａ128の入力につながれていると同時に光電変換素子
側のスイッチＳd1〜Ｓd128にも接続されている。そして
このスイッチを閉じると電源電圧Ｅの電荷はコンデンサ
に充電される。前置増幅器Ａ１〜Ａ128は夫々のＰd1〜
Ｐd128の陰極の電位を高インピーダンスで入力し、増幅
してから低インピーダンスで出力する。前置増幅器Ａ１
〜Ａ128の出力は各出力側のスイッチＳa1〜Ｓa128に接
続されている。シフトレジスタＦは制御部１３からの制
御信号ＣＫ１によりスイッチＳd1〜Ｓd128およびＳa1〜
Ｓa128の開閉を制御する。このシフトレジスタＦの制御
により蓄積された電荷に応じた信号は時系列で共通信号
線に出力される。

次に本実施例の作用について説明する。まず透視の場
合、スイッチＳc1〜Ｓc128は開いた状態である。そして
各コンデンサＣd1〜Ｃd128は電源電圧Ｅにより電荷が供
給され端子間電圧に充電されている。Ｘ線管１は管電流
が数ｍＡの弱い連続Ｘ線を被検体に向けて照射する。被
検体により減衰を受けて透過したＸ線はイメージングプ
レート３で光に変換されダイオードＰd1〜Ｐd128にそれ
ぞれ入射し、それぞれの強度に応じた電荷を発生する。
これらの電荷はコンデンサＣd1〜Ｃd128に流れ込み、予
め充電された電荷を打ち消す。すなわち、入射したＸ線
強度に比例した電荷が減少する。透過中、スイッチＳa1
〜Ｓa128はシフトレジスタＦにより同期的に順次閉じら
れる。スイッチＳa1が閉じられたときＸ線によって打ち
消された電荷の分だけ電源電圧Ｅより電流がコンデンサ
Ｃd1に供給される。この電流が出力端ＯＵＴで検出さ
れ、Ａ／Ｄ変換部７に出力される。このスイッチＳa1が
閉じられている間に、コンデンサＣd1は初期状態に充電
される。次にスイッチＳa2が閉じられ、同様にダイオー
ドＰd2に入射したＸ線量が検出される。このようにし
て、Ｘ線が照射されている間、各ダイオードＰd1〜Ｐd1
28に入射したＸ線量が順次同期的に検出される。

また撮影時はスイッチＳc1〜Ｓc128が全て閉じられる。
そして透視と同じようにコンデンサＣd1〜Ｃd128および
コンデンサＣe1〜Ｃe128に電源電圧Ｅにより電荷が供給
され、端子間電圧に充電されている。Ｘ線管１は管電流
数百ｍＡの強いＸ線パルスを被検体２に爆射する。被検
体２を透過したＸ線は透視と同じようにダイオードＰd1
〜Ｐd128によって電流に変えられる。これらの電流はコ
ンデンサＣd1〜Ｃd128およびＣe1〜Ｃe128に蓄えられた
電荷を打ち消す。スイッチＳa1〜Ｓa128は透視の場合と
異なり、１つのＸ線パルスに対して１回だけ順次閉じら
れる。そして、各スイッチＳa1〜Ｓa128が閉じられたと
き透視と同様に出力端ＯＵＴに入射Ｘ線強度に応じた出
力が得られる。

各スイッチＳa1〜Ｓa128が閉じている時間はコンデンサ
が初期状態に充電されるまでの長さが必要である。従っ
てコンデンサの容量が小さくて、多くの電荷を蓄積でき
ない。透視の場合、スイッチの閉じている時間は撮影の
場合より短くて済む。

次に検出部４の第２の実施例と第４図の回路図より説明
する。第１の実施例と第２の実施例の違いは、スイッチ
Ｓc1〜Ｓc128の代りにダイオードとツェナーダイオード
を用いて自動的に容量を切換ようとするものである。ダ
イオードＤ１〜Ｄ128とツェナーダイオードＺ１〜Ｚ128
はそれぞれ並列接続されている。これらと直列にコンデ
ンサＣe1〜Ｃe128が接続されている。これら直列接続さ
れたものがコンデンサＣd1〜Ｃd128に並列接続されてい
る。さらにコンデンサＣd1〜Ｃd128は光電変換素子Ｐd1
〜Ｐd128に並列接続されている。第２図の蓄積モードの
読取り動作は以下のように行う。一度スイッチＳd1〜Ｓ
d128およびＳa1〜Ｓa128を閉にし、コンデンサＣd1〜Ｃ
d128を充電したのちスイッチを開にする。このときのコ
ンデンサの端子間電圧は、電源電圧Ｅを２０（Ｖ）とす
ると、コンデンサＣd1〜Ｃd128の端子間電圧は２０
（Ｖ）、コンデンサＣe1〜Ｃe128の端子間電圧はダイオ
ードＤ１〜Ｄ128の電圧降下（０．７Ｖ）のため１９．
３（Ｖ）になる。入射したＸ線で打ち消される電荷はコ
ンデンサＣd1〜Ｃd128に充電した２０（Ｖ）の電荷から
始まる。ツェナーダイオードＺ１〜Ｚ128のツェナー電
圧が１２（Ｖ）とすると、コンデンサＣd1〜Ｃd128の電
圧が７．３（Ｖ）に下るまでツェナーダイオードＺ１〜
Ｚ128は導通しないのでコンデンサＣe1〜Ｃe128の電圧
は下らない。しかしコンデンサＣd1〜Ｃd128の電圧が
７．３（Ｖ）以下になるとツェナーダイオードの端子間
の電圧がツェナー電圧よりも高くなりツェナーダイオー
ドＺ１〜Ｚ128が導通し、コンデンサＣe1〜Ｃe128から
コンデンサＣd1〜Ｃd128に電流が流れコンデンサＣe1〜
Ｃe128の電圧は下る。このように第２の実施例において
は打ち消される電荷の量が多くなると自動的にコンデン
サＣe1〜Ｃe128も使用される。すなわちりツェナーダイ
オードＺ１〜Ｚ128とダイオードＤ１〜Ｄ128を用いるこ
とで自動的に容量を切換えることができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、少なくとも２個のコンデ
ンサを光電変換素子に並列接続し、Ｘ線の照射量に対応
して蓄積容量を変えることにより幅広いＸ線量に対応す
ることのできるダイナミックレンジを有するデジタルラ
ジオグラフィ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるデジタルラジオグラフィ装置の一
実施例のブロック図、第２図は同実施例の検出部のブロ
ック図、第３図は同検出部のエレメントの第１の実施例
の回路図、第４図は同検出部のエレメントの第２の実施
例の回路図、第５図は従来のデジタルラジオグラフィ装
置の全体の構成図である。 １……Ｘ線管，４……検出部 Ｐd1〜Ｐd128……光電交換素子，Ｃd1〜Ｃd128……コン
デンサ Ｃ1〜Ｃe128……コンデンサ，Ｓd1〜Ｓd128……スイッ
チ Ｓc1〜Ｓc128……スイッチ，Ａ１〜Ａ128……前置増幅
器 Ｄ１〜Ｄ128……ダイオード，Ｚ１〜Ｚ128……ツェナー
ダイオード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体に向けて放射線を照射する放射線源
   と、被検体を透過した放射線を検出し、その強度に応じ
   た電荷を発生する１次元もしくは２次元に配列された放
   射線電気変換部と、これら各放射線電気変換部と並列に
   接続された第１コンデンサと、これら第１コンデンサと
   並列に接続される第２コンデンサと、第１コンデンサと
   第２コンデンサとの接続を制御する接続制御部と各第１
   コンデンサの一端子と接続される電源と、各第１コンデ
   ンサの各他端子に設けられ、順次閉じられるスイッチ部
   と、スイッチ部が閉じられたときに前記コンデンサに前
   記電源より流れる電流を出力する出力端と、この出力端
   に生じる電流量をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部
   と、このデジタル信号を表示する表示部とを備えたこと
   を特徴とするデジタルラジオグラフィ装置。
2. 【請求項２】放射線源の出力を第２コンデンサの接続と
   関連して増すように切り換えることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のデジタルラジオグラフィ装置。
3. 【請求項３】前記第２コンデンサの容量は第１コンデン
   サの容量よりも大きいことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のデジタルラジオグラフィ装置。
4. 【請求項４】前記接続制御部はダイオードとツェナーダ
   イオードとを並列に接続したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のデジタルラジオグラフィ装置。