JPH08265646A

JPH08265646A - Ｘ線撮像装置

Info

Publication number: JPH08265646A
Application number: JP7069022A
Authority: JP
Inventors: Noburo Fujimura; 信朗藤村; Hisatake Yokouchi; 久猛横内; Fumitaka Takahashi; 文隆高橋
Original assignee: Hitachi Denshi KK; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Denshi KK; Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1995-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1996-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ＣＣＤの信号電荷垂直転送路に蓄積された暗電
流を取り除き、さらにはＸ線照射前にＣＣＤのフォトダ
イオードに蓄積される暗電流やその他の雑音成分を除去
して、高画質の画像信号を得ることができるＸ線撮像装
置を提供する。【構成】Ｘ線源と、Ｘ線イメージ・インテンシファイヤ
と、固体撮像素子を使用したテレビカメラとを有するＸ
線撮像装置において、掃き出し転送パルス制御信号６３
と、掃き出し転送パルスＡ６１とにより、掃き出し転送
パルスＡ６１の中から、掃き出し転送パルス制御信号６
３の発生期間内にある、全ての掃き出し転送パルスＢ６
７を発生する手段１５と、掃き出し転送パルスＢ６７
（６８）と読み出しパルス６５、６６とにより、掃き出
し転送パルスと３値パルスとを発生する手段１６とを有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体にＸ線を照射す
ることにより透過発生したＸ線像を、Ｘ線イメ−ジイン
テンシファイヤ（以下、Ｉ．Ｉ．と記す。）で光学像に
変換し、この光学像を固体撮像素子（以下、ＣＣＤと記
す。）を使用したテレビカメラで撮像して、画像信号を
画像モニタや画像記録装置等へ出力するＸ線撮像装置の
改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線装置にテレビカメラを組込んだＸ線
撮像装置が開発されてから久しく、テレビカメラに使用
される撮像素子も、イメージオルシコン管にはじまり、
いくつもの異なる撮像素子が使用されてきており、Ｘ線
撮像装置も全般的な改良が重ねられてきている。しかし
ながら、Ｘ線撮像装置には、被検体の厚さや撮像部分に
よりＸ線の透過条件が異なるという問題のために被検体
に応じてＸ線の照射時間を変える必要があり、条件によ
っては適正なレベルの画像を得るために複数フレームの
画像信号の加算を必要とする場合がある。このような場
合、画像処理が複雑となるため、この画像処理を簡単に
する一つの手段として、Ｘ線撮像装置に蓄積機能を備え
たＣＣＤ使用のテレビカメラを設けたものがある。

【０００３】図２に、ＣＣＤを使用したテレビカメラを
有するＸ線撮像装置の概略ブロック図を示す。図２にお
いて、１はＸ線照射制御信号に応じてＸ線を発生するＸ
線源、２は検査のためＸ線を照射される被検体、３はＸ
線像を蛍光面で光学像とし光電子増倍するＩ．Ｉ．、４
はアイリスを備えた光学系、５は光学系４を介してＩ．
Ｉ．３の光学像を撮像するＣＣＤを使用したテレビカメ
ラ、６はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器、７はディジタル画像信号に所要の処理を行な
う画像処理部、８はディジタル信号をアナログ信号に変
換するＤ／Ａ変換器、９は通常のテレビジョンフォーマ
ットの画像モニタ、１０は通常のテレビジョンフォーマ
ットの画像レコーダ、１１はＸ線撮像装置を制御する制
御回路、１２は、制御回路１１からの制御にもとづきＸ
線源１を制御するＸ線制御コントローラを示す。なお、
制御回路１１は、テレビカメラ５へ適正な露光を行なう
ために光学系４が備えるアイリスを制御するアイリスコ
ントローラ、テレビカメラ５の制御を行なうカメラコン
トローラ、あらかじめＸ線制御コントローラ１２に設定
した各種照射条件でＸ線源１の制御を行なうＸ線コント
ローラ、Ｘ線撮像装置全体の制御を行なうシステムコン
トローラ等を有している。

【０００４】ＣＣＤを使用したテレビカメラを有するＸ
線撮像装置の動作を説明する。まず、制御回路１１のＸ
線コントローラからの制御により、あらかじめＸ線照射
時間等の各種照射条件を設定してあるＸ線制御コントロ
ーラ１２を介してＸ線源１を制御し、Ｘ線源１から所定
の時間Ｘ線を被検体２に照射する。Ｘ線の照射により被
検体２を透過し発生したＸ線像を、Ｉ．Ｉ．３により光
学像に変換する。この光学像は、制御回路１１のアイリ
スコントローラの制御により適正な露光を行なうように
アイリスを制御された光学系４を介して、ＣＣＤを使用
したテレビカメラ５により撮像され、テレビカメラ５か
ら画像信号がＡ／Ｄ変換器６へ出力される。画像信号
は、Ａ／Ｄ変換器６でディジタル信号化されて画像信号
処理部７へ出力され、画像信号処理部７で所要の信号処
理が行なわれてＤ／Ａ変換器８へ出力される。

【０００５】Ｄ／Ａ変換器８に入力したディジタル信号
の信号処理が行なわれた画像信号は、Ｄ／Ａ変換器８で
アナログ信号化され、画像モニタ９や画像レコーダ１０
へ出力される。画像モニタ９では、通常のテレビジョン
フォーマットで、被検体２を透過し螢光面で光学像とな
ったＸ線像が表示され、画像レコーダ１０では、通常の
テレビジョンフォーマットで画像信号が記録される。な
お、画像信号処理部７は、磁気ディスクや磁気テープ等
を使用したディジタルレコーダを接続し、画像信号処理
部７で処理したディジタルデータの画像信号を記録する
ことが可能である。

【０００６】ここで、図３に示すＣＣＤの読み出し動作
を説明するタイミングチャートを使用して、ＣＣＤの電
荷読み出しタイミングを簡単に説明する。図２に示した
テレビカメラ５に使用されているＣＣＤは、フレーム蓄
積インターレースモードのＣＣＤであり、ＣＣＤの偶数
フィールドＡ、奇数フィールドＢ（以下、Ａ、Ｂフィー
ルドと記す。）２つのフィールドに対して、それぞれ図
３（ａ）に示す垂直ブランキング信号ＶＢＬと同期した
図３（ｂ）、（ｃ）に示すような読み出しパルスＡおよ
びＢ（フォトダイオードで光電変換された電荷を垂直Ｃ
ＣＤに転送するためのパルス）を印加することにより、
Ａ、Ｂフィールドのそれぞれの蓄積期間に、対応するフ
ォトダイオードに蓄積された電荷が垂直ＣＣＤに転送さ
れ、最終的にＣＣＤから出力される際に電荷から電圧に
変換されて図３（ｄ）に示すようなＣＣＤ画像出力が得
られる。

【０００７】このような動作をするＣＣＤを使用したテ
レビカメラ５を有する従来のＸ線撮像装置において、被
検体２のＸ線透過画像を得る動作を、図４に示すＸ線撮
像装置のＸ線照射およびＣＣＤ読み出しの動作を説明す
るタイミングチャートを使用してさらに説明する。ま
ず、制御回路１１から、Ｘ線コントローラによりＸ線制
御コントローラ１２へ指示を行ない、Ｘ線源１へ、図４
（ｆ）に示すＴ２よりＴ３までの期間のパルスを持つＸ
線照射制御信号を、Ｘ線源１へ入力する。Ｘ線源１で
は、入力されたＴ２−Ｔ３期間のＸ線照射制御信号に基
づき、所定のＸ線管電圧、電流等のＸ線照射条件でＸ線
が発生し、被検体２へ照射される。照射されたＸ線は被
検体２を透過し、発生したＸ線像がＩ．Ｉ．３に入射
し、Ｉ．Ｉ．３で光学像に変換される。Ｉ．Ｉ．３の光
学像は、光学系４のアイリスで適正露光となるようにア
イリス制御されテレビカメラ５へ入射し、ＣＣＤを使用
したテレビカメラ５で画像信号に変換される。

【０００８】ＣＣＤを使用したテレビカメラ５での画像
信号への変換は、図４（ｇ）に示す読み出しパルスＡ
（図３（ｂ）に示す読み出しパルスＡと同じ。）と図４
（ｈ）に示す読み出しパルスＢ（図３（ｃ）に示す読み
出しパルスＢと同じ。）とにより、ＣＣＤのフォトダイ
オードに蓄積された電荷を垂直ＣＣＤへ転送して行なう
が、Ｘ線が照射される図４（ｆ）に示すＴ２〜Ｔ３期間
の全蓄積電荷を読み出すため、このＴ２〜Ｔ３期間は、
読み出しパルスの発生を休止（図４（ｈ）に示すように
読み出しパルスＢが休止している。）し、Ｘ線照射後の
読み出しパルスＡ、Ｂに基づき、ＣＣＤから画像信号を
出力するようにしている。しかしながら、Ｘ線が照射さ
れる期間とその発生タイミングは不定であるので、前述
のようにＸ線が照射される図４（ｆ）に示すＴ２〜Ｔ３
期間の発生タイミングと図４（ｇ）あるいは（ｈ）に示
す読み出しパルスＡあるいはＢとの発生タイミングが一
致していない場合、例えば図４（ｇ）に示す読み出しパ
ルスＡのＸ線が照射される前の読み出しパルスと図４
（ｆ）のＸ線照射開始までの期間Ｔ１−Ｔ２にＣＣＤで
発生する暗電流やその他の雑音成分がＣＣＤに蓄積さ
れ、その後に読み出される画像信号に重畳されてしまう
ため、画質を劣化させてしまうことになる。

【０００９】この期間Ｔ１−Ｔ２にＣＣＤで発生する暗
電流やその他の雑音成分を除去するために、本願出願人
は、Ｘ線照射直前にＣＣＤにおいてシャッタ動作を行な
い画質の劣化を防止する「Ｘ線撮像装置」（特願平６−
２６９０２６号）を提案している。この技術を、図５に
示すＣＣＤのシャッタ動作を説明するタイミングチャー
トを使用して、シャッタ動作タイミングを中心に簡単に
説明する。Ｘ線撮像装置は、制御回路１１からの制御に
よりＸ線制御コントローラ１２からＸ線照射制御信号
（図５の信号波形ｋ参照。）をＸ線源１に入力し、Ｘ線
源１から被検体２へＸ線照射を行ない、テレビカメラ５
に組み込まれているＣＣＤ駆動制御回路からのＸ線照射
開始のタイミングで発生するシャッタパルス（図５の信
号波形ｎ参照。）、およびＸ線照射終了後のそれぞれの
フィールドの最先の垂直ブランキング期間に発生する読
み出しパルス（図５の信号波形ｏ、ｐ参照。）でＣＣＤ
を駆動する。まず、シャッタパルスによりＸ線照射開始
のタイミングでＣＣＤのフォトダイオードに蓄積された
不要電荷が掃き出され、以後、読み出しパルスによりＸ
線照射期間に蓄積された信号電荷がＸ線照射終了後の１
フレームにおいて読み出されるため、Ｘ線照射以前に蓄
積された雑音成分の除去されたＸ線画像信号（図５の信
号波形ｑ参照。）を得ることができる。（なお、図５の
信号波形ｍに示すように、Ｘ線照射制御信号直前のシャ
ッタパルスでも、Ｘ線照射制御信号直後のシャッタパル
スｎと同一の働きをする。）

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように構成したＸ
線撮像装置においては、Ｘ線が照射される前の読み出し
パルスからＸ線照射制御信号までの期間にＣＣＤのフォ
トダイオードに生じる雑音成分を除去することはできる
が、ＣＣＤの信号電荷垂直転送路において生じる暗電流
が蓄積し画像信号のＳ／Ｎが劣化するという問題があっ
た。本発明は、これらの欠点を除去し、ＣＣＤの信号電
荷垂直転送路に蓄積された暗電流を取り除き、さらには
Ｘ線照射前にＣＣＤのフォトダイオードに蓄積される暗
電流やその他の雑音成分を除去して、高画質の画像信号
を得ることができるＸ線撮像装置を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のＸ線撮像装置は、Ｘ線を発生し被検体に照
射するＸ線源と、前記被検体を透過し発生したＸ線像を
光学像に変換するＸ線イメージ・インテンシファイヤ
と、該Ｘ線イメージ・インテンシファイヤが表示する光
学像を撮像する固体撮像素子を使用したテレビカメラと
を有するＸ線撮像装置において、前記Ｘ線の照射開始、
終了のタイミングに基づき少なくとも１フレーム分に相
当する掃き出し転送パルスを発生する手段と、前記掃き
出し転送パルスにより前記固体撮像素子の垂直転送路に
蓄積された不要電荷の掃き出し転送動作を行なう手段
と、前記Ｘ線の照射終了のタイミングに基づき前記固体
撮像素子のフォトダイオードに蓄積された電荷を読み出
すためのパルスを発生する手段と、該電荷を読み出すた
めのパルスにより前記Ｘ線の照射終了後の１フレームの
み、前記固体撮像素子の蓄積電荷の読み出し動作を行な
う手段とを有する構成としたものである。

【００１２】また、本発明のＸ線撮像装置は、Ｘ線を発
生し被検体に照射するＸ線源と、前記被検体を透過し発
生したＸ線像を光学像に変換するＸ線イメージ・インテ
ンシファイヤと、該Ｘ線イメージ・インテンシファイヤ
が表示する光学像を撮像する固体撮像素子を使用したテ
レビカメラとを有するＸ線撮像装置において、前記Ｘ線
の照射開始のタイミングに同期してシャッタパルスを発
生する手段と、該シャッタパルスにより前記固体撮像素
子のシャッタ動作を行なう手段と、前記Ｘ線の照射開
始、終了のタイミングに基づき少なくとも１フレーム分
に相当する掃き出し転送パルスを発生する手段と、該掃
き出し転送パルスにより前記固体撮像素子の垂直転送路
に蓄積された不要電荷の掃き出し転送動作を行なう手段
と、前記Ｘ線の照射終了のタイミングに基づき前記固体
撮像素子のフォトダイオードに蓄積された電荷を読み出
すためのパルスを発生する手段と、該電荷を読み出すた
めのパルスにより前記Ｘ線の照射終了後の１フレームの
み、前記固体撮像素子の蓄積電荷の読み出し動作を行な
う手段とを有する構成としたものである。

【００１３】

【作用】本発明のＸ線撮像装置は、Ｘ線照射開始のタイ
ミングでシャッタパルスを発生し、該シャッタパルスに
よってＸ線照射前にＣＣＤのフォトダイオードに蓄積さ
れた暗電流やその他の雑音成分を掃き出し、Ｘ線の照射
開始、終了のタイミングに基づき掃き出し転送パルスを
発生し、該掃き出し転送パルスによりＣＣＤの垂直転送
路に蓄積された不要電荷を掃き出し、Ｘ線照射終了のタ
イミングに基づきＣＣＤのフォトダイオードに蓄積され
た電荷を読み出すためのパルスを発生し、該パルスによ
りＸ線照射終了後の１フレームのみＣＣＤのフォトダイ
オードに蓄積された電荷を読み出す動作を行なうことに
より、暗電流やその他の雑音成分を除去した高画質の画
像信号を出力することができる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例を図１、図２、図６を使用
して説明する。図１は、本発明のＸ線撮像装置のテレビ
カメラに組み込まれているＣＣＤ駆動制御回路における
読み出しパルスを制御するパルス制御回路の一例を示
す。本発明のＸ線撮像装置の概略ブロック図は、従来技
術で説明したＸ線撮像装置の概略ブロック図と同様であ
るので、本発明の説明においても図２を使用する。図６
は、本発明のＸ線撮像装置におけるＸ線源へのＸ線照射
制御信号の出力からテレビカメラから画像出力を得るま
でのタイミングチャートを示す。Ｘ線撮像装置におい
て、制御回路１１（図２）から、Ｘ線コントローラの制
御によりＸ線制御コントローラ１２へ指示を行ない、Ｘ
線制御コントローラ１２にあらかじめ設定してある各種
照射条件の中から所要のＸ線照射制御信号をＸ線源１へ
出力するとともに、このＸ線照射制御信号をテレビカメ
ラ５に組み込まれているＣＣＤ駆動制御回路へも出力す
る。

【００１５】ＣＣＤ駆動制御回路に入力したＸ線照射制
御信号（図６の信号波形６２）の立上り、機能的にはＸ
線照射開始のタイミングで立ち上がり発生するシャッタ
パルス（図６の信号波形６４）がＣＣＤの電子シャッタ
駆動回路に供給されることにより、Ｘ線照射前にＣＣＤ
のフォトダイオードに蓄積された暗電流やその他の雑音
成分が掃き出される。Ｘ線照射制御信号６２の発生期間
にＸ線照射が行なわれ、この期間にＣＣＤの電荷蓄積動
作が行なわれる。また、図１に示すパルス制御回路にお
いては、掃き出し転送パルスＡ入力端子１７に垂直ブラ
ンキング信号（ＶＢＬ、図６の信号波形６０）から発生
させた掃き出し転送パルスＡ（図６の信号波形６１）が
印加され、掃き出し転送パルス制御信号入力端子１８に
Ｘ線照射制御信号から発生した掃き出し転送パルス制御
信号（図６の信号波形６３）（Ｘ線照射期間検知手段を
設け、検知したＸ線照射期間検知信号からも発生でき
る。）が印加されＡＮＤゲート１５に入力する。ＡＮＤ
ゲート１５は、掃き出し転送パルスＡ６１の中から、掃
き出し転送パルス制御信号６３の発生期間内にある、全
ての掃き出し転送パルスＢ６７（図６の信号波形６
７）、あるいは少なくとも１フレーム分に相当する掃き
出し転送パルスＢ６８（図６の信号波形６８）を抽出し
て３値パルス発生回路１６へ出力する。

【００１６】この掃き出し転送パルスＢ６７（あるいは
掃き出し転送パルスＢ６８）は、ＣＣＤに蓄積された電
荷を読み出すための読み出しパルス１および２（図６の
信号波形６５、６６）のそれぞれ１フィールド以上前あ
るいは１フィールド前から読み出しパルス１および２の
直前までの期間において、ＣＣＤの信号電荷垂直転送路
に蓄積された不要電荷の掃き出し転送を行なう。３値パ
ルス発生回路１６には、ＡＮＤゲート１５からの掃き出
し転送パルスＢ６７（あるいは掃き出し転送パルスＢ６
８）と、読み出しパルス入力端子１９に印加された、Ｘ
線照射終了後のそれぞれのフィールドの最先の垂直ブラ
ンキング期間に発生する読み出しパルス１および２（図
６の信号波形６５、６６）とが入力し、３値パルス１お
よび２（図６の信号波形６９、７０）を発生して、３値
パルス出力端子２０からＣＣＤ駆動制御回路へ出力す
る。このようにＣＣＤ駆動制御回路において、Ｘ線照射
の開始、終了のタイミングに基づき発生した掃き出し転
送パルスと読み出しパルスとによりＣＣＤを駆動するこ
とで、ＣＣＤ素子内の垂直転送路に蓄積される暗電流を
除去した高画質の画像出力（図６の信号波形７１）を得
ることができる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、ＣＣＤに蓄積した電荷
を読み出す読み出しパルスの１フィールド以上前あるい
は１フィールド前から、読み出しパルスの直前までの期
間において、掃き出し転送を行うことにより、ＣＣＤの
信号電荷垂直転送路に蓄積された暗電流を取り除き、高
画質の画像信号を得ることができるＸ線撮像装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＸ線撮像装置に使用するＣＣＤ駆
動制御回路のパルス制御回路ブロック図。

【図２】Ｘ線撮像装置の概略ブロック図。

【図３】ＣＣＤの読み出しの動作を説明するタイミング
チャート。

【図４】Ｘ線撮像装置のＸ線照射およびＣＣＤ読み出し
の動作を説明するタイミングチャート。

【図５】Ｘ線撮像装置のＸ線照射およびＣＣＤ読み出し
におけるシャッタの動作を説明するタイミングチャー
ト。

【図６】本発明によるＸ線撮像装置のＸ線照射およびＣ
ＣＤ読み出しの動作を説明するタイミングチャート。

【符号の説明】

１…Ｘ線源、２…被検体、３…Ｘ線イメージ・インテン
シファイヤ、４…光学系、５…ＣＣＤを使用したテレビ
カメラ、６…Ａ／Ｄ変換器、７…画像処理部、８…Ｄ／
Ａ変換器、９…画像モニタ、１０…画像レコーダ、１１
…制御回路、１２…Ｘ線制御コントローラ、１５…ＡＮ
Ｄゲート、１６…３値パルス発生回路、１７…掃き出し
転送パルスＡ入力端子、１８…掃き出し転送パルス制御
信号入力端子、１９…読み出しパルス入力端子、２０…
３値パルス出力端子。６０…垂直ブランキング信号、６１…掃き出し転送パル
スＡ、６２…Ｘ線照射制御信号、６３…掃き出し転送パ
ルス制御信号、６４…シャッタパルス、６５…読み出し
パルス１、６６…読み出しパルス２、６７、６８…掃き
出し転送パルスＢ、６９…３値パルス１、７０…値パル
ス２、７１…画像出力。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋文隆東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線を発生し被検体に照射するＸ線源
と、前記被検体を透過し発生したＸ線像を光学像に変換する
Ｘ線イメージ・インテンシファイヤと、該Ｘ線イメージ・インテンシファイヤが表示する光学像
を撮像する固体撮像素子を使用したテレビカメラとを有
するＸ線撮像装置において、前記Ｘ線の照射開始、終了のタイミングに基づき少なく
とも１フレーム分に相当する掃き出し転送パルスを発生
する手段と、前記掃き出し転送パルスにより前記固体撮像素子の垂直
転送路に蓄積された不要電荷の掃き出し転送動作を行な
う手段と、前記Ｘ線の照射終了のタイミングに基づき前記固体撮像
素子のフォトダイオードに蓄積された電荷を読み出すた
めのパルスを発生する手段と、該電荷を読み出すためのパルスにより前記Ｘ線の照射終
了後の１フレームのみ、前記固体撮像素子の蓄積電荷の
読み出し動作を行なう手段とを有することを特徴とする
Ｘ線撮像装置。
【請求項２】Ｘ線を発生し被検体に照射するＸ線源
と、前記被検体を透過し発生したＸ線像を光学像に変換する
Ｘ線イメージ・インテンシファイヤと、該Ｘ線イメージ・インテンシファイヤが表示する光学像
を撮像する固体撮像素子を使用したテレビカメラとを有
するＸ線撮像装置において、前記Ｘ線の照射開始のタイミングに同期してシャッタパ
ルスを発生する手段と、該シャッタパルスにより前記固体撮像素子のシャッタ動
作を行なう手段と、前記Ｘ線の照射開始、終了のタイミングに基づき少なく
とも１フレーム分に相当する掃き出し転送パルスを発生
する手段と、該掃き出し転送パルスにより前記固体撮像素子の垂直転
送路に蓄積された不要電荷の掃き出し転送動作を行なう
手段と、前記Ｘ線の照射終了のタイミングに基づき前記固体撮像
素子のフォトダイオードに蓄積された電荷を読み出すた
めのパルスを発生する手段と、該電荷を読み出すためのパルスにより前記Ｘ線の照射終
了後の１フレームのみ、前記固体撮像素子の蓄積電荷の
読み出し動作を行なう手段とを有することを特徴とする
Ｘ線撮像装置。