JPH0868864A

JPH0868864A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH0868864A
Application number: JP20697194A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Hori; 直行堀; Masaaki Ukita; 昌昭浮田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 1996-03-12
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JP3257270B2

Abstract

(57)【要約】【目的】センサのサチュレーションによる影響がな
く、もってダイナミックレンジの広い高品質の画像を得
ることができる撮像装置を提供する。【構成】アレイ状センサ１の所定位置のセンサにアブ
ソーバ１ａを設けて画像を形成する一つの画素をそのア
ブソーバ有と無のセンサでそれぞれ検出し、そのアブソ
ーバ有のセンサ出力に基づくフォトン計数値が基準値Ｔ
h 以上となった画素については、アブソーバ有のセンサ
により得られた計数値を画素データとして用いるように
構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば医用診断等に用
いられるＸ線画像をはじめとする放射線画像などの撮像
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放射線を利用して対象物の像を得る装置
として、線源から被写体の情報を含んだ放射線束をアレ
イ状センサに入射させ、その強度情報をＣＲＴなどの画
面上に表現する放射線撮像装置がある。また、この種の
撮像装置では、従来、放射線フォトンの入射によりセン
サから発生するパルス信号を計数し、その計数値を画像
の濃度情報とする、いわゆるフォトンカウンティング方
式が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アレイ状セ
ンサを構成する放射線検出器は、入射放射線の強度が強
いとサチュレーションを起こしてしまい、フォトン数の
カウントが不可となることがある。また、例えばＣｄＴ
ｅ等の化合物半導体を用いた放射線固体検出器では、入
射放射線の強度が強いと内部の電荷密度の増大や分極効
果等が生じ、これらの原因により入射強度がある値以上
となった時点で発生パルス数が急激に低下することがあ
る。

【０００４】そして、以上のサチュレーション等が発生
すると、その発生領域に対応する画素については計数値
の補正は不可能となり、得られる画像が非常に見難いも
のとなる。また、このようなサチュレーションの発生
は、ダイナミックレンジを狭くする原因ともなる。

【０００５】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、センサのサチュレー
ションによる影響がなく、もってダイナミックレンジの
広い高品質の画像を得ることができる撮像装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の撮像装置は、実施例に対応する図１に示す
ように、アレイ状センサ１に配列された複数のセンサＳ
・・Ｓのうち、所定位置のセンサ（１行目Ｌ1 構成するセ
ンサ）の入射面上に、当該センサＳへのフォトン入射量
を減弱するアブソーバ１ａを設けて、画像を形成する一
つの画素をそのアブソーバ有と無の各センサで、それぞ
れ、検出するように構成しているとともに、それらセン
サＳ・・Ｓの出力に基づくフォトン計数値を採り込むデー
タ処理手段（演算処理部４）と、上記アブソーバ有のセ
ンサ出力に基づくフォトン計数値を基準値Ｔh と比較す
る比較手段５を有し、上記データ処理手段は、上記の比
較結果が基準値Ｔh 以上となった画素については当該ア
ブソーバ有のセンサ出力に基づく計数値のみを画素デー
タとして出力することによって特徴づけられる。

【０００７】

【作用】放射線センサの入射面上にアブソーバを配置す
ると、図２のグラフに示すように、アブソーバ無の場合
に対して、入射放射線の強度を例えば１／２に減弱する
ことが可能である。換言すれば、アブソーバを配置した
センサでは、感度は低下するもののサチュレーションを
起こす入射放射線の強度がみかけ上大きくなり、限界入
射量が増大する。従って、アブソーバを配置したセンサ
では高線量領域の検出が可能になる。

【０００８】そこで、本発明では、一つの画素をアブソ
ーバ有と無のセンサでそれぞれ検出することにより、通
常のセンサ（アブソーバ無）で検出できない高線量領域
をアブソーバ有のセンサでカバーする。

【０００９】すなわち、図２に示すように、アブソーバ
無のセンサがサチュレーションを起こす限界入射量に近
い線量Ｘn （余裕値を含む）が、アブソーバ有のセンサ
に入射した際に発生するフォトン数を基準値Ｔh とし、
この基準値Ｔh とアブソーバ有のセンサ出力に基づくフ
ォトン計数値と比較し、その比較結果が基準値Ｔh 以上
となったときには、このアブソーバ有のセンサによる計
数値を画素データとして採用することにより高線量領域
の検出範囲を広げる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説
明する。図１は本発明実施例の構成図である。

【００１１】まず、この例で使用するアレイ状センサ１
は、放射線センサＳ・・Ｓを４行複数列に配列したライン
センサで、１行目Ｌ1 を構成する放射線センサＳ・・Ｓの
入射面にはアブソーバ１ａが形成されている。

【００１２】このアブソーバ１ａは、半導体微細加工技
術（蒸着・フォトリソグラフィ等）により形成されたＰ
ｂまたはＡｕ等の金属膜で、センサＳへの放射線入射量
を約１／２の程度にまで減弱できる。ただし、その放射
線強度は、この種の撮像装置で使用される領域（例えば
６０〜１４０KV）を対象としている。

【００１３】そして、以上のアレイ状センサ１は走査手
段２によって、図中矢印の方向に所定のピッチ（センサ
配列ピッチ）でステップ状に走査され、画像を形成する
一つの画素に対して、アレイの１行目Ｌ1 〜４行目Ｌ4
のセンサＳが順次に通過してゆく。従って、この例では
一つの画素が計４個のセンサで検出される。

【００１４】さて、アレイ状センサ１内の各センサＳの
出力は、それぞれアンプ，コンパレータ及びカウンタ等
からなる公知のフォトンカウンティング方式に基づく計
数回路３・・３に導入され、その計数回路３・・３の出力
（計数値）は演算処理部４に採り込まれる。また、これ
らの計数回路３・・３のうち、アレイ状センサ１の１行目
Ｌ1 に接続された計数回路３・・３の出力側にはそれぞれ
比較部５が接続されている。

【００１５】比較部５は、計数回路３が出力する計数値
と後述する基準値Ｔh とを比較し、その計数値が基準値
Ｔh 以上となった時点で、その旨を示す信号を演算処理
部４に供給する。

【００１６】演算処理部４は、比較部５での比較結果が
基準値Ｔh 以下であるときには、アレイ状センサ１の１
行目Ｌ1 〜４行目Ｌ4 の４個のセンサＳの各出力に基づ
く計数値を用いて加算等の演算を行い、その演算後の値
を一つの画素の画素データとして出力する。ただし、１
行目Ｌ1 のセンサＳの出力に基づく計数値についてはア
ブソーバ１ａによる線量減弱度を用いて補正を行ってお
く。一方、比較結果が基準値Ｔh 以上であるときには、
アレイ状センサ１の１行目Ｌ1 のセンサＳの出力に基づ
く計数値のみを画素データとして出力するように構成さ
れており、この演算処理部４から出力される画素データ
は、各画素ごとに画像メモリ６に順次に格納されてゆ
く。そして、画像メモリ６の記憶内容に基づく画像が表
示装置７に表示される。

【００１７】ここで、比較部５に設定する基準値Ｔh
は、図２に示したように、アブソーバ無のセンサＳ（２
行目Ｌ2 〜４行目Ｌ4 ）がサチュレーションを起こす限
界入射量に近い線量Ｘn が、アブソーバ有のセンサＳ
（１行目Ｌ1 ）に入射した際に発生するフォトン数とし
ており、これにより、撮像を行う領域内に、アブソーバ
無のセンサＳがサチュレーションを起こす高強度の領域
が存在するときには、その領域の画素データには、アレ
イ状センサ１の２行目Ｌ2 〜４行目Ｌ4 のセンサＳの出
力に基づく計数値は採用されず、１行目Ｌ1 のセンサＳ
の出力に基づく計数値のみが採用されることになる。

【００１８】従って、本発明実施例では、アブソーバ１
ａが形成された高カウント用のセンサＳとアブソーバ無
の低カウント用のセンサとを、各画素について使い分け
ることができ、これにより、例えば画像の背景や撮像対
象物の縁などの透過線量の高い部分は高カウント用のセ
ンサにより検出し、また、撮像対象物の内部は低カウン
ト用のセンサで検出することが可能となる。その結果、
サチュレーションの影響がないダイナミックレンジの広
い画像を得ることができる。

【００１９】なお、以上の実施例では、アレイ状センサ
１の１行目Ｌ1 を構成するセンサＳのみにアブソーバ１
ａを形成しているが、このほか、例えば図３(A) または
(B)に示すように、アレイ状センサ１の２行目Ｌ2 、ま
たは３行目Ｌ3 まで覆う形状で、膜厚が行ごとに変化す
るアブソーバ１ａ’または１ａ”をアレイ状センサ１に
形成しておいてもよい。この場合、画像の各画素につい
て、低・中・高の３種以上のカウント用センサの使い分
けが可能になる。

【００２０】また、以上の例では、アレイ状センサ１を
４行複数列としているが、その行数は任意で、少なくと
も２行のラインセンサであれば本発明は実施可能であ
る。さらに、本発明は、ラインセンサの走査により画像
を得る装置のほか、面センサアレイを利用して画像を得
る方式の撮像装置にも適用可能である。その実施例を図
４を参照しつつ説明する。

【００２１】まず、面センサアレイ１１は、多数の放射
線センサＳ・・Ｓをマトリクス状に配列したもので、線源
（図示せず）に対して固定した状態で使用される。この
面センサアレイ１１は、互いに隣合う４個のセンサＳ・・
Ｓが、画像の１画素Ｐを構成しており、これら４個のセ
ンサＳのうち、一つセンサ（図中、斜線を付けたセン
サ）の入射面に、先の実施例と同等なアブソーバ１１ａ
が形成されている。

【００２２】そして、この例においても、先の実施例と
同様な演算処理により画素データが得られる。すなわ
ち、アブソーバ１１ａを形成したセンサＳの出力に基づ
く計数値を基準値Ｔh と比較し、この比較結果が基準値
Ｔh 以上となった画素Ｐについては、アブソーバ有のセ
ンサＳの出力に基づく計数値が画素データとして用いら
れる。また、比較結果が基準値Ｔh 以下のときには、１
画素Ｐを構成する４個のセンサＳの各出力に基づく計数
値から画素データの演算する。

【００２３】なお、この例において一つの画素Ｐを構成
するセンサの個数を４個としているが、その個数は任意
で、少なくとも２個のセンサで１画素を構成すれば、本
発明は実施可能である。

【００２４】図５は本発明の他の実施例の構成を示す図
である。この実施例で注目すべきところは、アレイ状セ
ンサ１０１の上方位置に、アブソーバ１０１ａを配置し
た状態で撮像を行う点にある。

【００２５】そのアブソーバ１０１ａは、図示しない調
整機構によりアレイ状センサ１０１の行方向への移動が
可能な構造となっており、この図５に示す状態では、ア
レイ状センサ１０１の１行目Ｌ1 と２行目Ｌ2 を構成す
るセンサＳ・・Ｓの入射面の上方を覆う位置に配置されて
いる。また、アブソーバ１０１ａは走査手段１０２によ
って図中矢印の方向に、アレイ状センサ１０１と同期し
てステップ状に走査される。

【００２６】そして、この例においても、先の図１に示
した実施例と同様に、アレイ状センサ１０１の各センサ
Ｓの出力が、それぞれ計数回路１０３・・１０３に導入さ
れ、その各計数回路１０３の出力が演算処理部１０４に
採り込まれる。また、これらの計数回路のうちアレイ状
センサ１の１行目Ｌ1 に接続された計数回路１０３の出
力（計数値）が比較部１０５で基準値Ｔh と比較され、
その比較結果を基にして演算処理部１０４が先と同等な
演算により画素データを求めて出力する。

【００２７】ただし、この例では、アブソーバ１０１ａ
の位置調整により、１行目Ｌ1 のセンサＳへの入射放射
線の減弱度を調整できるので、比較部１０５に設定する
基準値Ｔh は、その減弱度の調整量に応じて変更する。
また、アブソーバ１０１ａを２行目Ｌ2 以降のセンサＳ
にも配置する場合には、そのセンサ出力に基づく計数値
には、アブソーバ１０１ａによる線量減弱度を用いて補
正を行っておく。

【００２８】なお、この例で使用するアブソーバ１０１
ａは、単体品である程度の強度が要求されることから材
料としてＣｕ等が適している。また、アブソーバ１０１
ａをＣｕ製とした場合、厚さを０．４mm程度とすれば、
例えば１４０KV程度の強度の放射線を５０％程度に減弱
できることが現状で確認できている。

【００２９】さらに、この例では、楔形のアブソーバ１
０１ａを使用しているが、その形状は任意で、例えば平
板であっても本発明は実施可能である。ただし、楔形の
アブソーバを使用する方が次の点で有利である。

【００３０】すなわち、アブソーバを楔形として先端部
を図５に示すような刃状とすることにより、アレイ状セ
ンサ１０１への位置合わせの際に、アブソーバの先端が
センサ行間の境界ラインに正確に一致しなくても、その
境界の両側のセンサへの放射線の入射量に対する影響は
殆どなく、従ってアブソーバの位置調整が簡単になる
点、また、アブソーバの位置の変更により、サチュレー
ションを起こす限界入射量を任意にかつ滑らかに調整で
きる、等の点で有利である。

【００３１】ここで、図１の実施例と図５の実施例とを
比較すると、図１の構造では、半導体加工技術によりセ
ンサＳの入射面にアブソーバ１ａを直に形成しているの
で、アブソーバ１ａの各センサに対する位置精度が高く
しかも膜厚が均一となるので検出精度の面で優れ、ま
た、アレイ状センサ１そのものにアブソーバ１ａを形成
しているので、センサの走査途中においてアレイ状セン
サ１とアブソーバ１ａとの間に位置ずれが発生すること
がない、等の利点がある。これに対し、図５の構造で
は、前記したようにサチュレーションを起こす限界入射
量を任意に調整できる点に加えて、アレイ状センサ１０
１として既存のものを使用できる、等の利点がある。

【００３２】なお、本発明は、放射線撮像装置のほか、
光のフォトンを計数して、その計数値に基づいて画像を
得る撮像装置にも適用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の撮像装置
によれば、アレイ状センサの所定位置のセンサにアブソ
ーバを設けて、画像を形成する一つの画素をそのアブソ
ーバ有と無のセンサでそれぞれ検出し、そのアブソーバ
有のセンサ出力に基づくフォトン計数値が基準値以上と
なった画素については、アブソーバ有のセンサにより得
られた計数値を画素データとして用いるように構成して
いるので、通常のセンサ（アブソーバ無）では検出でき
ない高カウント領域を、アブソーバ有のセンサでカバー
することができる。その結果、サチュレーションの影響
のないダイナミックレンジの広い高品質画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成図

【図２】本発明の作用説明図

【図３】本発明実施例のアレイ状センサ１に形成するア
ブソーバのの変形例を示す図

【図４】本発明の別の実施例の説明図で、面センサアレ
イ１１の構造を示す図

【図５】本発明の他の実施例の構成図

【符号の説明】

１アレイ状センサＳ・・Ｓ放射線センサ１ａアブソーバ２走査手段３・・３計数回路４演算処理部５比較部６画像メモリ７表示装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線や光のフォトンの入射によりパル
ス状の電気信号を発生するセンサを１次元もしくは２次
元状に配列したアレイ状センサを用いて、被写体の情報
を含んだ放射線または光を検出し、その検出結果から各
画素のフォトン計数値を得て、それら計数値を画素濃度
とする画像を得る装置において、上記アレイ状センサに
配列された複数のセンサのうち、所定位置のセンサの入
射面上に、当該センサへのフォトン入射量を減弱するア
ブソーバを設けて、画像を形成する一つの画素をそのア
ブソーバ有と無の各センサでそれぞれ検出するように構
成しているとともに、これらセンサの出力の基づくフォ
トン計数値を採り込むデータ処理手段と、上記アブソー
バ有のセンサ出力に基づくフォトン計数値を基準値と比
較する比較手段を有し、上記データ処理手段は、上記比
較結果が基準値以上となった画素については当該アブソ
ーバ有のセンサ出力に基づく計数値のみを画素データと
して出力することを特徴とする撮像装置。