KR930005083B1

KR930005083B1 - X선 영상화 시스템의 자동 밝기 보상회로

Info

Publication number: KR930005083B1
Application number: KR1019910005341A
Authority: KR
Inventors: 빈센트 멕카리엘토 토마스; 프레드릭 벨랑저 배리
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴패니; 어니스트 저글리
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1993-06-15
Also published as: KR910019482A; CA2034348C; CA2034348A1; IL97556A0; JPH04329934A; DE69104401T2; EP0450970B1; US5003572A; DE69104401D1; IL97556A; EP0450970A2; EP0450970A3; JPH0736811B2

Abstract

내용 없음.

Description

X선 영상화 시스템의 자동 밝기 보상회로

제1도는 본 발명에 따른 자동 영상 밝기 제어회로를 가진 X선 영상화 시스템의 개략블록도.

제2도는 제1도의 노출제어회로의 개략블록도.

제3도는 비디오 이득의 함수로써 영상표시 밝기를 나타낸 그래프.

제4도는 제1도의 비디오 이득 제어회로의 개략블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : X선 영상화 시스템 12 : X선 관

13 : 양극 14 : 음극

15 : 제어그리드 17 : 필라멘트 전력공급부

22 : 고전압공급부 26 : 그리드 전력공급부

31 : 셔터 33 : 테이블

36 : X선 영상증배관 46 : 비디오 이득제어회로

52 : 모니터 54 : 평균회로

60 : 노출제어회로 62 : 조작단자

본 발명은 X선 영상화 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 X선 영상화 장치에서 자동적으로 밝기를 조절할 수 있는 자동 밝기 제어시스템에 관한 것이다.

환자에 대한 형광 투시 검사동안 X선 영상은 비디오 모니터의 스크린상에 표시된다.

X선 영상을 발생시키기 위해 X선 영상을 가시광 영상으로 변환시키는 영상증배관이 환자를 통과한 X선을 검출한다. 비디오 카메라는 상기 영상증배관으로부터 가시광 영상을 수신하여 환자의 영상을 표시하는 모니터에 비디오 신호를 발생시킨다.

X선 빔이 환자의 다른 부분을 주사할 때 그 빔은 신체조직 및 뼈의 다른 두께 및 밀도를 통과하게 되는데, 이때에는 X선 빔이 감쇠된다.

따라서 이러한 감쇠로 인해 비디오 영상의 밝기가 변화하게 된다. 이와 같은 비디오 영상의 밝기 변화를 보상하기 위해서 여러 종류의 자동보상 시스템이 고안되고 있다. 상기와 같은 시스템의 일예는 “자동적으로 X선의 영상 밝기를 제어할 수 있는 제어장치”란 명칭의 미합중국 특허 제4,703,496호가 참조될 수 있다.

X선 영상화 장치가 형광투시모드에서 동작될 때 각 비디오 영상 필드는 화소의 휘도는 평균 영상 밝기에 비례하는 전압을 가진 신호를 발생하도록 평균화된다.

평균 밝기의 측정치는 X선 관의 여기 상태를 제어하는 귀환신호 및 비디오 영상 밝기를 일정하게 최적 레벨로 유지하는 장치의 비디오 이득으로서 사용된다. 밝기 제어회로는 관전류, 바이어스전압 및 비디오 이득을 조절하기 위한 분리된 3개의 루프를 포함한다. X선 관의 전류제어 루프에서는 기준전압대 측정된 평균 밝기의 전압의 비가 결정된다. 이 밝기 비율이 일정치 않은 경우에는 X선 관 전류 제어기가 기준 레벨로부터 실제 밝기의 편차를 제거하도록 전류레벨을 조정한다. 조정된 전류레벨에 비례하는 값은 다른 밝기 비율이 다음 비디오 영상계에 대한 비율로써 측정될때까지 저장된다.

X선 관의 바이어스 전압 제어 루프에서는, 규정된 전류 제한치에 대한 저장된 전류 레발값의 오차비율이 구해진다. 이 오차비율은 바이어스 전압 제어 루프가 어느정도의 밝기오차를 정정할 수 있는가를 나타내는 바이어스 접압 제어 비율을 제공하도록 제공된 영상 밝기비율 만큼 증배된다. 바이어스 전압 제어 비율은 바이어스 전압 변화와 영상 밝기 변화간의 비선형성을 위해 정정된다. 따라서 수득한 정정된 값은 X선 관의 양극에 인가된 전압을 조정하는 바이어스 전압 명령을 형성한다.

비디오 이득 제어 루프는 최종 비디오 필드에 대한 관전류 명령과 최대 전류 명령 제한값간의 제1비율을 계산하여 최종 바이어스 전압 제어 명령에서 최대 밝기 변화율로 얻어진 밝기 변화의 제2비율을 구한다.

상기 언급한 제1 및 제2비율과 제공된 영상 밝기 비율을 곱한 결과치는 새로운 비디오 이득 제어 신호가 된다. 새로운 비디오 이득 제어 신호는 비디오 카메라의 f-스텝과, 영상 밝기에 영향을 끼치는 전기이득을 변화시킨다. 종래에는 제어시스템에서 관전류 및 바이어스 전압레벨의 비율을 정하여, 그 결과에 따라 X선관 전류, 바이어스 전압 및 비디오 이득을 정해진 순서의 우선순위에 따라 동시에 조정하였다.

밝기를 효과적으로 증대시키기 위해서는 관의 전류를 제어하는 것이 바람직하며, 이차적으로는 관의 바이어스 전압을 제어하는 것이다. 표시된 X선 영상을 밝게하고 전기이득을 증가시키는 것은 영상에 영향을 미치는 인위적 잡음의 강도를 증가시킬 수 있으므로 비디오 이득 제어로 영상의 밝기를 조정하는 것이 바람직하다. 잡음이 증가하면 디스플레이는 사용자를 만족시키지 못하는 그레이너(grainer)가 된다. 이러한 악영향은 종종 X선 시스템이 선택된 선량레벨에서 그의 영상범위의 제한치에 도달되고 있음을 나타내므로 디스플레이 영상에서 오퍼레이터가 상태 악화를 인식하지 못하게 한다.

자동 밝기 제어회로를 구비하고 있지 않은 시스템에서 흔히 발생되듯이 영상이 영상 제한치에 도달하는 경우 조작자는 영상이 점점 어두워짐을 느끼게 된다.

X선 진단 시스템은 X선 영상을 가시영상으로 변화시키는 수단을 포함한다. 카메라는 가시영상을 수신하여 특정한 휘도 레벨을 가진 일련의 화소로 이루어진 비디오 영상신호를 발생시킨다. 비디오 영상은 시스템의 조작자에 영상 표시를 제공하는 모니터에 공급된다.

제어회로는 만족스러운 영상표시를 유지하기 위해 비디오 영상의 밝기를 조절한다.

상기 기능을 수행하기 위해서 제어회로는 비디오 영상의 평균 밝기의 표시값을 얻도록 선택된 화소의 휘도를 처리한다. 수득한 평균 밝기의 표시값은 기준레벨과의 밝기 편차를 결정하도록 기준값과 비교된다. 이와 같은 밝기 편차에 따라, 제어회로는 평균 밝기값이 기준레벨과 동등할때까지 비디오 영상의 밝기를 변경하도록 X선 관의 여기 상태를 조정하며 X선의 선량 비율을 변화시킨다.

단지 관의 여기 상태를 변화시키는 것만으로 양호한 영상 밝기를 유지하지 못하는 경우에는 제어회로가 표시된 비디오 영상의 밝기를 개선시키도록 비디오 신호에 인가된 비디오 이득을 조정하기 시작한다. 관의 여기 상태를 변경한 후에도 유지되는 밝기 편차의 나머지 부분은 기준 밝기 레벨을 얻는데 필요한 비디오 이득임을 나타낸다. 종래 시스템에서와 같이 실제비디오 이득을 필요한 레벨로 조정하는 대신에 실제 비디오 이득은 필요한 비디오 이득 레벨의 소정부분이 된다. 필요한 비디오 이득과 실제 이득간의 관계를 정의 하는 함수는 조작자에 의해 선택된 다양한 선량 비율 중 특정한 하나에 따르는 것이 바람직하다.

따라서, 필요한 비디오 이득 레벨이 증가하면 실질적으로 비디오 영상의 밝기가 감소함으로, 이에따라 시스템이 그의 영상 능력의 제한치에 도달하고 있음을 나타내는 표시를 영상 뷰어에 제공한다. 영상 밝기가 감소되지 않는 최소 레벨은 본 발명의 회로에 제공된다.

X선 진단 시스템의 양호한 실시예에서, 비디오 이득은 카메라 아이리스(iris)의 크기 및 비디오 신호 증폭기의 이득을 결합 및 분리하여 변경함으로써 변경될 수 있다. 제어회로가 비디오 이득 증가가 필요함을 특정화할 때 증폭기의 이득은 설정 레벨까지 증가된다. 그후에, 추가의 비디오 이득은 카메라의 아이리스가 완전히 개방될때까지 카메라 아이리스를 개방함으로써 제공된다. 여전히 더 많은 비디오 이득이 필요한 경우 증폭기의 이득은 카메라의 아이리스가 완전히 개방상태로 유지되는 동안 설정 레벨 이상으로 증가된다.

상기의 역은 영상 밝기를 감소하도록 비디오 이득 감소가 요구될때 발생된다.

본 발명의 제1목적은 시각 영상표시를 얻도록 X선 영상의 비디오 영상표시의 밝기를 조절하기 위한 메카니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 초기에 X선의 노출 레벨을 변화시켜 디스플레이의 밝기를 실질적으로 일정한 레벨로 유지하기 위한 것이다.

본 발명의 제3목적은 X선의 노출 레벨만을 변화시키는 것만으로 불충분할 때 디스플레이의 밝기를 증가시키도록 시스템의 비디오 이득을 변경시키기 위한 것이다. 그러나, 일정한 영상 밝기를 유지하는데 있어서 비디오 이득의 레벨이 보다 크게 요구되는 경우 제공된 실제 비디오 이득은 시스템이 그의 영상제한치에 접근할 때 디스플레이의 밝기를 롤오프(rolloff)한다.

제1도는 형광투시 X선 영상화 시스템(10)의 기능적 요부를 나타내고 있다. 이 시스템은 회전형 양극(13), 결합된 음극/필라멘트(14) 및 제어그리드(15)를 가진 종래의 X선 관(12)를 내장하고 있다. 필라멘트 전류는 종래의 필라멘트 전력공급부(17)으로 구동되는 필라멘트 변성기(16)에 의해 공급된다. 필라멘트 전력공급부(17)는 라인(18)상의 제어신호에 따라 필라멘트 변성기(16)의 1차 권선에 공급되는 전류를 조정한다. 양극(13)과 음극 필라멘트(14)사이에 높은 바이어스 전압이 인가될 때 그들 사이에 흐르는 mA로 표시되는 X선 관 전류는 부분적으로 필라멘트 전류에 따른다.

KV의 양극에서 음극으로의 바이어스 양극(13)과 음극/필라멘트(14)사이에 결합된 2차 권선을 가진 고전압의 세트-업 변성기(20)로부터 공급된다. 세트-업 변성기(20)의 1차권선은 표준의 고전압 공급부(22)의 출력에 접속되어 있는데, 이 공급부는 라인(24)상의 KV명령으로 표시한 신호에 따른 종래의 방식으로 제어된다. 제어그리드(15)는 라인(28)상에 펄스폭 명령으로 표시한 신호에 따라 그리드 전력공급부(26)에 의해 바이어스된다. 이 신호는 시스템이 펄스형 형광 투시모드로 작동할 때 각 X선 펄스의 지속기간을 한정한다. 필라멘트 전류 및 KV의 바이어스 전압 변화에 추가하여, X선 영상의 밝기는 평균 관전류(mA)를 제어하는 X선 관이 펄스화 되는 기간을 조정함으로써 제어될 수 있다. 연속적인(비 펄스화된) 형광 투시모드 중에서, 펄스폭 명령은 관(12)내의 전자빔 전류를 조정하기 위해 그리드 전극의 바이어스 레벨을 제어한다.

적절히 여기 상태로 될 때, X선 관(12)은 점선(30)으로 표시한 X선 빔을 방출한다. 셔터(31)는 빔(30)의 형태를 한정하도록 시스템이 세트업되는 동안 수동적으로 조정된다. 제1도에 도시한 바와 같이, X선관(12)은 X선빔(30)에 투과되는 테이블(33)상에 놓이는 환자(32) 밑에 위치한다.

종래의 X선 영상증배관(36)은 환자(32)를 통과하는 X선을 수신하도록 위치한다. 이 영상증배관(36)은 X선에 민감한 입력발광 스크린(35), 광음극(37) 및 출력발광 스크린(35)을 포함하고 있다. X선이 입력방광 스크린(35)에 부딪치면 광음극(37)방향으로 지향되는 가시광이 발생한다.

이러한 가시광은 광음극(37)으로 하여금 영상증배관(36)내의 전자배율기(도시생략)에 의해 증폭되는 전자를 방출하게 한다. 전자배율기로부터 증폭된 전자는 가시광을 출력영상을 발생하는 출력발광 스크린(38)에 부딪친다.

영상증배관(36)으로부터의 출력영상은 렌즈(40) 및 반사체(42)에 의해 비디오 카메라(44)로 투영된다. 가변형 아이리스(48)는 비디오 카메라(44)의 전방에 서치되며 비디오 카메라(44)에 입력되는 광의 양을 변화시키도록 비디오 이득 제어회로(46)에 의해 제어된다. 상세히 설명한 바와 같이, 비디오 이득 제어회로(46)는 소정의 구멍크기로 아이리스(48)를 개방 또는 폐쇄하는 신호를 라인(49)를 통해 발생시킨다.

카메라(44)로부터의 비디오 신호는 가변 이득 증폭기(50)에 의해 증폭되어 의료진이 볼 수 있는 영상을 만들어내는 모니터(52)로 공급된다. 증폭기(50)의 이득은 비디오 이득 제어회로(46)로부터의 라인(51)상의 신호에 의해 제어된다. 또한, 증폭기(50)로부터의 출력신호는 라인(58)상에 각 비디오 필드의 평균 영상 밝기 레벨을 나타내는 출력을 만들어내는 평균회로(54)에 결합된다. 비디오 신호의 휘도성분을 평균화하는 밝기 평균회로(54)에 대한 상세한 것은 미합중국특허 제4,573,183호에 개시되어있으며, 이는 참조로 고려된다. 평균 밝기 표시 신호는 비디오 필드의 단부에서 라인(58)을 통해 노출제어회로(60)로 공급된다.

노출제어회로(60)는 조작단(62)으로부터 입력명령을 수신한다. 이 단자(62)는 조작자가 동작모드(펄스형 또는 연속 형광 투시형)를 선택할 수 있게 함은 물론 X선 노출동안 미리 규정된 선량의 비를 선택할 수 있도록 한다. 설명을 목적으로, 예시된 시스템에는 단지 저ㆍ중 및 고와 관련하여 미리 규정된 3개의 선량 비율만을 나타내었다. 그러나, 본 발명의 밝기 제어ㆍ기술은 임의 수의 선량비와 함께 사용될 수 있다. 조작단(62)은 또한 X선 시스템(10)의 다른 동작 파라미터의 시작 표시 상태를 제공할 수 있다.

[밝 (L) 수를 도 테]

종래의 비디오 이득 제어 시스템은 아이리스가 완전히 개방될 때까지 비디오 이득의 소망의 증가를 발생하도록 아이리스의 크기를 이용하였는데, 아이리스가 완전히 개방되는 점에서 비디오 증폭기의 전자 이득이 증가된다. 그러나, 초기에 제공된 비디오 이득 제어회로(46)가 비디오 이득의 작은 증가를 제공하도록 단지 전자이득만을 이용하였다. 큰 비디오 이득 레벨이 명령되는 경우, 즉 전자 이득이 설정된 임계치이상(즉 이득의 2 또는 그 이상)으로 증가되는 경우에 전자이득은 그의 설정된 임계치로 유지되며 명령된 이득이 나머지 부분은 아이리스 구멍을 개방함으로써 제공된다. 명령된 이득이 너무커서 아이리스의 구멍이 이 명령된 이득 레벨과 부합되지 않는 경우 전자 이득은 아이리스가 완전히 개방상태로 유지되는 동안 설정된 임계치 이상으로 증가된다.

을 만큼 충분히 변화될 수 있는가를 결정한다. 관전류를 그의 완전한 허용치로 변화시키는 것이 불충분할 경우 관의 바이어스 전압이 소망의 영상 밝기를 얻도록 변경되게 된다. 달리 말하면, 제어 메카니즘은 순간 환경으로 인해 바이어스 전압조정이 필요하며, 필라멘트 전류명령의 변화와 함께 동시에 KV명령을 변화시키는 것이 예상된다. 관의 바이어스 전압은 영상의 콘트라스트 감쇠가 증가하기 때문에 필요한 만큼 증가되지 않는다.

그러나, 예상 기술로써 관전류 및 바이어스 전압을 그들의 허용치만큼 증가시켜서 소망의 영상 밝기를 달성하게 되지 못하는 경우 비디오 이득이 다시 조정되어야 한다. 비디오 이득을 증가시키는 것은 임의의 보다 많으 영상 정보를 발생시키지 못할 때 행하는 마지막 수단이며, 이는 영상신호에 바람직하지 못한 잡음을 증대시키게 된다. 따라서 노출제어회로(60)에 의해 사용되는 예상되는 밝기 제어기술은 관전류, 바이어스 전압 및 비디오 이득 순서로 우선 순위에 따라 변경시킨다. 밝기의 변화가 크게 요구되는 경우, 3개의 모든 파라미터를 변경시킬 수 있는 혼합회로가 요구될 수 있다.

노출제어회로(60)에 대한 상세한 것은 제2도에 도시되어 있으며, 동일한 기능들은 마이크로 컴퓨터로 처리될 수 있지만 명확히 하기 위해 개별 디지탈 처리 구성 요소로 분리하여 예시하였다. 라인(58)상의 밝기 평균 회로(54)로부터의 출력은 제1분할기(80)의 B입력에 인가된다. 분할기의 A입력은 모니터(52)상에 시각적으로 최적인 영상의 평균 밝기에 대응하는 전압 레벨을 제공하는 기준 밝기원(82)에 접속된다.

밝기 비율로 표시한 제1분할기(80)의 출력은 A/B로 표시한 바와 같이 입력전압 B를 입력전압 A로 분할한 비율을 나타낸다. 따라서, 밝기 비율이 1보다 큰 경우, 측정된 평균 밝기는 기준 레벨보다 작게된다. 한편, 제1분할기(80)에 의해 계산된 밝기 비율이 1보다 작은 경우에는 측정된 평균 밝기는 기준 레벨 이상이 된다. 1의 비율값은 소망의 밝기 레벨이 존재한다는 것을 나타낸다.

한편, 밝기 비율의 크기는 평균 밝기가 기준 레벨과 편차가 있음을 나타낸다.

측정된 밝기의 비율과 기준 밝기 레벨과의 관계를 나타내는 제1분할기(80)로부터의 출력은 펄스폭 명령회로(84)에 인가된다. 이 회로(84)는 출력라인(85)상의 디지탈 펄스폭 명령을 발생시켜 밝기 비율에 응답한다. 전술한 미합중국 특허 제4,703,496호에 기재된 바와 같은 종래의 회로는 밝기 비율에 따라 펄스폭 명령을 발생하는데 이용될 수 있다. 펄스폭 명령의 디지탈 포맷은 라인(28)을 통해 제1도에 도시한 그리드 전력공급부(26)에 접속된 출력을 가진 디지탈 대 아날로그 변환기(DAC, 86)에 의해 아날로그 형태로 변환된다. 펄스폭 명령신호는 그리드 전력공급부(26)가 X선 관(12)을 바이어스하여 방출상태로 되게하는 비율 및 기간을 결정한다. 연속적인 형광 투시모드 중에서, 라인(28)상의 신호는 그리드의 바이어스 전압 레벨을 조정한다.

또, 펄스폭 명령회로(84)는 다른 명령값이 다음 비디오 필드에 대해 발생될 때까지 일시적으로 펄스폭 명령을 저장하는 내부 래치를 포함한다. 래치내에 저장된 값은 최종 래드 제어(LAST RAD CONTROL)로 표시된 신호를 발생하도록 제2출력라인(88)에 인가된다. 따라서, 비디오 필드에 대한 평균 밝기값이 라인(58)에서 수신될 때 최종 래드(LAST RAD)제어신호는 이전의 비디오 필드에서 얻어진 X선 관 전류를 나타낸다. 이 신호는 라인(88)을 통해 밝기 오차에 따라 X선 관의 바이어스 전압을 조정하는 노출제어회로(60)의 부분에 결합된다. 바이어스 전압은 펄스폭 명령으로 표시한 바와 같이 펄스폭 및 필라멘트 전류조정과 동시에 조정된다.

구체적으로, 라인(88)상의 최종 래드 제어(LAST RAD CONTROL)신호는 래드 제어 기준원(92)의 출력에 결합된 B입력을 가진 제2분할기(90)의 A입력에 인가된다. 래드 제어 기준원(92)은 역속 형광 투시 모드 중에서 최대관 전류의 95% 및 펄스형 형광 투시모드 중에서 최대 펄스폭의 95%에 해당하는 수동으로 선택되는 제어전압을 발생한다. 기타 5%는 펄스폭 명령회로(84)가 일반적인 바이어스 전압조정의 느린 응답을 기다리지 않고 작은 낮은 밝기 조건을 정정하는데 필요한 것이다. 이러한 방식으로, 관전류 또는 펄스폭 변화는 즉시 작은 밝기 오차에 대해 정정될 수 있다. 제2분할기(90)의 출력신호는 최종 래드 제어신호대 소스(92)로부터의 기준레벨의 전압비율을 나타낸다. 따라서, 이러한 출력신호는 관전류를 변화시켜 소망의 밝기를 발생시키도록 펄스폭 명령이 그 용량의 제한치에 도달하는 정도를 나타내는 표시를 제공한다.

제2분할기(90)의 출력은 제1분할기(80)로부터의 밝기 비율 신호와 함께 관의 바이어스 전압명령회로(94)의 입력에 인가된다. 두개의 신호는 소망의 영상 밝기 레벨에 필요한 바이어스 전압을 나타내는 관의 KV바이어스 제어 비율을 발생하도록 회로(94)내에서 함께 곱해진다.

관의 KV의 바이어스 제어비는 X선 관(12)에 대한 바이어스 전압 레벨을 나타내는 출력신호를 라인(95)상에 발생하는데 사용된다. 관의 바이어스 전압 명령회로(94)에 관한 상세한 것은 전술한 미합중국 특허 제4,703,496호에 기재되어 있으며, 이는 참조로 고려된다. 라인(95)상의 관의 바이어스 전압 명령회로(94)에 대한 출력은 라인(24)상에 KV의 명령신호를 발생하도록 제2의 디지탈 대 아날로그 변환기(96)에 의해 아날로그 형태로 변환된다.

X선 관의 전류는 그리드의 펄스폭의 함수뿐만 아니라 1차로 필라멘트 전류에 의해 결정되는 관(12)의 온도에 따른다. 필라멘트 전류를 조정하기 위해, 소망의 관전류를 나타내는 디지탈 펄스폭 명령이 표준 데이터 기능회로(98)에 인가된다. 테이퍼의 작용은 환자의 입구측(즉, 제1도의 테이블(33)의 상부면)상의 X선의 선량이 10R/min를 초과하지 않도록 하기 위한 것이다. 이렇게 X선의 선량이 10R/min를 초과하지 않도록 하기 위해 테이퍼 기능회로(98)가 디지탈 KV명령을 수신하며, 그 결과 회로가 X선 관의 바이어스 전압의 표시를 갖게 된다. 테이퍼 기능회로(98)로부터의 출력은 라인(18)을 통해 제1도에 도시한 필라멘트 전력 공급부(17)로 공급되는 필라멘트 명령신호를 발생하도록 제3의 디지탈 대 아날로그 변환기(99)로 공급된다.

전술한 바와 같이, 노출제어회로(60)는 일정하게 모니터(52)상의 밝기 레벨을 유지하도록 X선 관의 여기 파라미터를 수정한다. 이러한 소망의 밝기 레벨은 밝기 기준 회로(82)에 세트된다. 그러나 예외 조건에서, 관의 여기 파라미터는 최대로 허용가능한 X선의 방출을 발생할 수 있도록 변경될 수 있지만 모니터상에 소망의 밝기를 가진 영상을 만들어 내지는 못한다. 상기한 예외조건이 존재하는 경우 수용할 수 있는 밝기 레벨을 가진 영상을 발생하도록 비디오 이득이 조정되게 된다.

X선 관의 여기 파라미터가 그들의 최대 허용치에도 도달하는 때를 결정하도록 제2도의 라인(88)상의 최종 래드 제어 신호가 최대 래드 제어 제한원(102)으로부터 그의 B입력에서 신호를 수신하는 제3의 분할기(100)의 A입력에 인가된다. 래드 제어 제한원(102)은 조작자에 의해 선택된 선량 비율로 최대 허용가능한 X선을 방출하기 위한 펄스폭 명령에 대응하는 기준신호를 발생한다. 따라서, 펄스폭 명령의 수치값이 그의 제한치에 도달할 때 제3분할기(100)의 출력은 1의 수치값에 접근하게 된다.

이와 유사하게, X선 관의 바이어스 전압은 그의 최대 허용제한치에 도달할 때를 결정하도록 평가된다. 그러나, 펄스폭 명령회로(84)의 출력과 달리 영상 밝기는 바이어스 전압을 형성하는 KV명령에 직접 비례 하지 않는다. X선의 영상 밝기와 바이어스 전압간의 관계는 특정한 X선 관(12)의 특징적 기능이다. 그 결과로, KV명령은 평균 밝기 및 최종 래드 제어신호와 호환성이 있는 궤환신호를 제공하도록 밝기 비율로 변환되어야 한다.

관의 바이어스 전압 명령회로는 기술자에 의해 특정한 X선 관(12)에 대한 바이어스 전압 대 영상 밝기 변환값으로 프래그램되는 조사테이블 메모리(도시생략)를 포함한다. 펄스폭 명령은 동등한 예상 밝기에 대응하는 출력을 발생하는 조사 테이블 메모리를 어드레스 한다. 이러한 동등한 밝기값은 래치에 저장되며 최종 밝기 계수의 신호로써 출력라인(97)에 인가된다. 상기 변환 방법은 전술한 밝기 제어 시스템에 사용되는 것으로써 공지되어 있다.

계속해서 제2도를 참조하면, 관의 바이어스 전압 명령회로(94)로부터의 최종 밝기 계수의 신호는 제4분할기(104)의 A입력에 인가된다. 제4분할기(104)의 B입력은 밝기 계수의 제한원(106)으로부터 기준값을 수신한다.

제4분할기(104)로부터의 수치 비율의 출력은 관의 바이어스 전압이 관(12)으로부터 최대로 허용가능한 X선의 선량을 발생하는 레벨에 접근할 때 1의 값에 접근한다. 최대 바이어스 전압 레벨에 대응하는 발기계수는 계수 제한원(106)내에 세트된다. 제4분할기(104)의 출력은 다른 입력에서 제1분할기(80)로부터 밝기 비율을 수신하는 제1배율기(108)의 하나의 입력에 제공된다. 제1배율기(108)의 적은 또다른 입력에서 제3의 분할기(100)로부터 출력을 수신하는 제2배율기(110)의 하나의 입력에 인가된다. 제2배율기(110)의 출력신호는 비디오 이득비로 표시되는데, 일반식은 다음과 같은 부분(100-100)의 동작에 의해 계산되어진다.

비디오 이득 비율은 비디오 신호의 이득이 기준 밝기(82)에 의해 설정된 레벨로 영상 밝기를 유지하는데 조정되어야 하는 정도를 나타낸다.

상기 식에서 알수 있듯이, 이 비율은 제공된 영상 밝기와 기준 레벨간의 편차의 크기와, 관의 전류 및 바이어스 전압이 그들의 최대 제한치에 얼마나 근접되어 있는냐에 따른다.

라인(118)상의 비디오 이득 비율 신호는 제어 신호로써 노출제어회로(60)의 나머지 부분(120-158)을 포함하는 비디오 이득 명령 회로에 인가된다. 제공된 노출제어회로(60)는 제2도에 점선으로 윤곽을 표시한 단일의 비디오 이득 테이퍼 회로(112)를 포함한다. 이 테이퍼 회로는 일정값으로부터 1로 소스로부터 기준밝기에 의해 세트된 레벨로 영상 밝기를 유지하는데 필요한 비디오 이득의 함수에 따라 감소되는 기준 레벨의 밝기를 효과적으로 변화시켰다. 기준 밝기 레벨을 발생하는 비디오 이득을 요구된 비디오 이득으로 표시하였다.

테이퍼회로(112)의 결과로서, 영상밝기는 제3도에 그래프로 표시한 바와 같이 요구 비디오 이득이 증가함에 따라 실질적으로 감소한다. 관의 여기 파라미터가 영상 밝기를 조정하는데 전적으로 사용되는 경우 비디오 이득은 일정하게 유지된다. 이러한 경우에, 평균 영상 밝기는 기준 밝기(82)에 의해 설정된 레벨, 즉 최대(MAX)로 표시한 레벨로 유지된다. 비디오 이득이 발기를 조정하는데 사용되는 전술한 예외적인 조건하에서는 기준 밝기는 그래프상에 점선의 수평라인으로 표시한 최대 레벨로 유지된다. 결국, 이득 제한값은 밝기의 강하를 발생시키는 비디오 이득을 증가시킨다.

제공된 비디오 이득 테이퍼회로(112)는 요구된 비디오 이득이 증가할 때 효과적으로 기준 밝기 레벨을 감소시키므로 영상 밝기는 조작자가 X선 노출을 선택한 3개의 예시적 선량 레벨(21, 중 및 고)중 어느 하나에 따르는 3개의 테이퍼 라인(114, 115, 116) 중 하나를 따른다. 도면에서 알수 있듯이, 3개의 테이퍼 각각은 다른 거울기를 갖지만, 궁극적으로 이들 모든 기울기를 최소 밝기 레벨(MIN)에 정주하게 된다. 따라서 밝기는 상기 점에서 요구된 비디오 이득의 추가의 증가에도 불구하고 일정하게 유지된다. 최소 밝기 레벨을 발생하는 최소의 요구 비디오 이득 레벨은 저, 중 및 고의 선량 비율에 대해 Gt(L), Gt(L) 및 Gt(H)로 표시되어 있다. 이들 각각의 차단점에서 이득을 결정하는데 있어서, 중간범위의 값은 Gt(M)으로 표시되며, 다른 점에 대한 값은 다음 관계식으로부터 결정된다.

Gt(L)=Gt(M)×[Gm(L)/Gm(M)]

Gt(H)=Gt(M)×[Gm(H)/Gm(M)]

여기서 Gm(L), Gm(M) 및 Gm(H)는 X선 선량 비율 각각에서의 최대 허용 가능한 비디오 이득이다. 최소 밝기 레벨에서의 비디오 이득으로부터 각각의 선형 테이퍼 함수의 기울기는 다음의 관계식으로부터 구할 수 있다.

여기서 i는 저(L), 중(M) 및 고(H)의 선량 비율의 테이퍼 라인을 나타내고, BRT1 및 VG1은 그 테이퍼 라인의 일점에서의 밝기 및 요구된 비디오 이득이며, BRT2 및 VG2는 다른 점에서의 대응 파라미터 값이다. 테이퍼 라인들은 요구된 비디오 이득이 1일 때 밝기가 최대값(MAX) 및 테이퍼 라인이 최소 밝기레벨(HIN)을 가로지르는 점에 의해 정의되므로, 일반적인 기울기 식은

으로 된다.

여기서, 테이퍼 함수 각각에 대한 기울기를 알면 테이퍼 함수에 의해 정의된 영상 표시 밝기에 대응하는 테이퍼된 밝기 기준값의 편차를 구할 수 있다. 테이퍼된 밝기 기준값(TBR)은 다음 식으로부터 구할 수 있다.

여기서 요구된 비디오 이득은 밝기 기준원(82)에 의해 설정된 레벨, 즉 제3도의 MAX레벨에서 영상 밝기를 유지하는데 요구되는 비디오 이득이다.

밝기 테이퍼 함수의 사용으로 시스템이 그의 영상화 능력의 제한치에 도달하고 있다는 것을 시각적인 표시로 조작자에 제공할 수 있다. 그 이유는 비디오 이득의 추가의 증가에 따라 영상의 밝기가 감소하기 시작하기 때문이다. 한편, 비디오 이득이 계속해서 증가하더라도 영상의 밝기가 감소된다. 뷰어에서 잡음을 쉽게 감지하지 못하는 상황이 결정될 수 있다. 그 결과로, 밝기 테이퍼 함수의 사용으로 디스플레이에 대한 비디오 이득을 적절히 증가시켜 보다 많은 정보를 얻을 수 있으며 잡음강도를 증가시키지 않는 착시를 제공할 수 있다.

비디오 이득 테이퍼회로(112)는 제3도에 예시된 함수에 따라 비디오 신호를 처리하도록 비디오 이득제어 회로에 의해 사용되는 밝기 기준 레벨을 효과적으로 변경시킬 수 있다. 구체적으로, 다시 제2도 참조로하여 설명하면, 라인(118)상의 비디오 이득 비율은 이전에 설정된 이득 레벨을 나타내는 최종 비디오 이득(LAST VIDEO GAIN)으로 표시한 입력값을 수신하는 제3의 배율기의 하나의 입력에 인가된다. 비디오 이득 비율은 밝기 기준원(82)에 의해 설정된 레벨과 비디오 이득이 보상되는 오차를 나타내는 기준 밝기 레벨간의 밝기 오차의 정도에 대응하는 오차신호이다. 배율기(120)에서 비디오 이득 비율과 최종 비디오 이득신호와의 곱은 밝기 기준원(82)에 의해 설정된 밝기 레벨(MAX)을 얻는데 필요한 비디오 이득을 나타내는 요구된 비디오 이득 레벨을 발생한다. 비디오 이득 크기 및 제한회로(122)에 의해 한정되는 요구 비디오 이득 레벨은 제한된다.

구성부분(124-129)은 테이퍼된 밝기 기준 레벨을 얻도록 제한회로(122)의 출력에서 선택된 노출 선량 레벨에 대한 테이퍼 함수를 요구된 비디오 이득에 적용시킨다. 구체적으로, 조작자는 단자(62, 제1도)를 통해 X선 노출에 대해 3개의 선량 비율(저, 중, 고) 중 어느것의 사용을 표시한다. 이러한 X선 선량 비율정보는 그 선량 레벨에 대한 테이퍼 함수기울기의 수치값을 제공하는 기울기 조사 테이블(LUT, 128)에 라인(127)을 통해 인가된다. 구성부분(124-129)은 상부에 기재한 식에 따라 테이퍼된 밝기 기준(TBR)을 계산한다. 조사테이블(128)에 저장된 테이퍼 함수의 기울기 및 제한회로(122)로부터의 요구 비디오 이득은 2개의 입력의 적을 나타내는 출력을 발생하도록 제4배율기(124)의 입력에 인가된다. 밝기 테이퍼는 네가티브 기울기를 갖는 것으로 정의된다(제3도 참조). 따라서, 기울기 및 제4배율기(124)로부터의 요구된 비디오 이득의 적은 네가티브 값으로 된다. 테이퍼된 밝기 기준식의 최종항은 밝기 기준원(82)의 출력값(MAX)으로부터 기울기를 뺀 절편회로(129)에서 계산된다.

제4배율기(124) 및 절편회로(129)로부터의 출력은 노드(130)에 테이퍼된 밝기 기준(TBR)값을 발생하록 가산기(126)에서 결합된다. 구성부분(124-129)에 의해 수행되는 산술연산으로 인해 계속해서 X선의 영상을 볼 수 있는 최소레벨(MIN) 이하의 밝기 레벨을 발생하는 테이퍼된 밝기 기준값을 위해 노드(130)에서 값이 산출됨을 주목해야 한다. 이러한 산술연산값이 산출되는 경우 테이퍼된 밝기 기준값은 제3도에 그래프로 도시한 바와 같이 최소 밝기 레벨을 발생하는 값으로 되어야 한다. 이러한 조건을 검출하기 위해, 가산기(126)의 출력이 최소 밝기 레벨(MIN)을 나타내는 회로(134)로부터 그의 다른 입력에서 신호를 수신하는 비교기(132)와 하나의 입력에 인가된다. 비교기(132)의 출력은 가산기(126)로부터의 출력 또는 회로(134)로부터의 최소 밝기 레벨 중 어느 하나를 선택하여 그 출력에 인가하는 제1의 멀티 플렉서(136)의 제어 입력에 인가된다.

따라서, 가산기(126)로부터의 출력이 최소 밝기 레벨과 동일하거나 또는 그 이상인 경우 그 출력은 제1멀티플렉서(136)를 통과하게 된다. 그러나, 가산기(126)로부터의 출력값이 최소 밝기 레벨 이하인 경우 회로(134)로부터의 출력은 제1멀티플렉서(136)를 통해서 공급되게 된다.

이와 같이, 비디오 이득 비율에 있어서 이득이 1보다 큰 것임을 나타낼 때 비디오 이득 테이퍼 회로(112)는 비디오 제어가 소스(82)로부터의 기준 레벨에 의해 정의된 것보다 낮은 영상 밝기의 정지 상태에 도달되게 테어퍼된 밝기 기준값을 발생한다. 테이퍼된 기준 밝기를 나타내는 제1멀티플렉서(136)의 출력은 제5분할기 회로(138)의 A입력에 인가된다. 제5분할기(138)의 다른 입력은 라인(58)상에서 제공된 X선 영상의 측정된 평균 밝기를 수신한다(제1도 참조). 제5분할기(138)는 테이퍼된 기준 레벨(테이퍼된 밝기비율)로부터 측정된 평균 밝기의 편차를 나타내는 출력신호를 발생한다.

그리하여, 제5분할기(138)의 출력이 1보다 큰 경우 제공된 밝기는 테이퍼된 기준 밝기 레벨 이하로 되며, 반면에 출력 1이하인 경우 제공된 밝기는 테이퍼된 레벨 이상으로 된다.

영상화 시스템(10)용의 비디오 신호 처리 회로는 항상 1과 동일하거나 또는 큰 이득을 갖는다. 영상이 너무 밝은 경우에 있어서는 비디오 이득은 감소될 수 있지만 1이하로 되지는 않는다. 그후 X선 관의 여기 상태는 소망의 영상밝기를 발생하기 위해 X선의 선량 비율을 감소하도록 변경된다. 이에따라, 비교기(140)는 제한회로(122)로부터의 요구된 비디오 이득 신호와 다시 1에 대응하는 기준레벨(REF)을 비교하도록 제공된다. 제한회로로부터 신호로 표시되는 이득이 적어도 1과 동일한 경우 비교기(140)는 AND게이트(142)의 하나의 입력에 인가되는 하이 논리레벨 출력을 발생시키게 된다. 테이퍼 이네이블로 표시된 제어신호는 AND게이트(142)의 다른 입력에 결합된다. 몇몇의 구성에 있어서, 조작자는 테이퍼 함수가 비작동상태, 즉 테이퍼 이네이블 신호가 로우 논리레벨 상태로 되는 경우가 되도록 소망할 수 있다. 따라서, AND게이트(142)의 출력은 테이퍼 함수가 디스에이블 또는 요구된 비디오 이득 레벨이 1이하 일때마다 로우 논리 레벨 상태로 된다. AND게이트(142)로부터의 이러한 로우 출력은 상기 로우 레벨 출력에 응답하여 제2배율기(110)로부터의 비디오 이득 비율을 그의 출력에 결합하는 제2멀티플렉서(144)의 제어단자에 인가된다. 이러한 경우에, 노출제어회로(60)는 종래 시스템과 동일한 방식으로 동작된다.

그러나, 비디오 이득 테이퍼링이 액티브 상태인 경우 하이 논리레벨의 테이퍼 이네이블 신호가 AND게이트(142)에 인가된다. 요구된 비디오 이득이 1이상인 액티브 상태인 경우에는 AND게이트(142)의 출력이 하이로 되므로 인해 제2멀티플렉서(144)가 제5분할기(138)로부터의 출력을 그의 출력(145)으로 전달한다. 따라서. 제2멀티플렉서(144)로부터의 출력은 테이퍼된 영상 밝기를 발생하도록 최종 비디오 이득 제어신호를 변경시키는 양을 표시하는 비율이다. 이 비율은 입력신호로써 최종 비디오 이득 레벨을 수신하는 제4배율기(146)의 하나의 입력에 인가한다. 장치(146)에서의 곱의 결과 테이퍼회로(112)의 출력라인(148)상에 새로운 비디오 이득 레벨이 발생하게 된다.

이러한 새로운 비디오 이득 레벨은 종래의 자동 밝기 제어 시스템과 마찬가지로 종래의 제로 오차 적분함수회로(150)에 인가된다. 이 함수는 새롭게 예상되는 비디오 이득 레벨과 종래의 비디오 이득 명령 레벨간의 델타 변화량을 비교한다. 1보다 작은 댐핑 계수 이득은 오버슈트를 최소화 하고 X선 시스템의 적절한 설정 시간과 부합하도록 델타 변화량만큼 회로(154)로부터 인가된다. 회로(152)에 의해 발생된 슬류제탄 계수는 시스템이 소정의 비디오 필드 비율에서 응답할 수 있는 제한치 이내로 예상된 변화량을 유지하는데 사용된다. 적당한 이득은 밝기에 대한 작은 변화에 따른 분해능을 유지하고 큰 댐핑값이 필요할 때 제로 오차로 시스템이 동작하도록 사용되어야 한다.

제로 오차의 적분 함수회로(150)로부터 출력은 다음 필드의 평균 밝기가 처리될 때 최종 비디오 이득의 궤환 신호를 제공하기 위해 회로(156)에 의해 1비디오 필드 간격만큼 지연된다. 추가로, 회로(150)로부터의 디지탈 출력은 제1도에 도시한 비디오 이득 제어회로(46)에 대한 비디오 이득 명령 신호를 라인(65)상에 발생하도록 디지탈 대 아날로그 변환기(158)에 의해 변환된다.

본 기술분야에 통상 지식을 가진자는 유사한 신호장치에 산술작용에 따른 동작이 수행되도록 제2도의 회로의 다른 점에 크기 계수가 신호로써 인가되어야 함을 바로 알 수 있을 것이다.

모든 변환요소 및 크기 계수는 적절한 기능 블록내에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.

제1도에 도시한 바와 같이, 비디오 이득 제어회로(46)는 노출제어회로(60)로부터 비디오 이득 명령을 수신하며 카메라 아이리스(48) 및 비디오 증폭기(50)에 의해 제공되는 명령 이득 부분을 결정한다. 비디오 이득은 이들 두 장치에 의해 제공된 개개의 신호 이득의 적이다.

종래의 비디오 이득 제어 시스템은 아이리스가 완전히 개방될 때까지 비디오 이득의 소망의 증가를 발생하도록 아이리스의 크기를 이용하였는데, 아이리스가 완전히 개방되는 점에서 비디오 증폭기의 전자 이득이 증가된다. 그러나, 초기에 제공된 비디오 이득 제어회로(46)가 비디오 이득의 작은 증가를 제공하도록 단지 전자이득만을 이용하였다. 큰 비디오 이득 레벨이 명령되는 경우, 즉 전자 이득이 설정된 임계치이상(즉 이득의 2 또는 그 이상)으로 증가되는 경우에 전자이득은 그의 설정된 임계치로 유지되며 명령된 이득이 나머지 부분은 아이리스 구멍을 개방함으로써 제공된다. 명령된 이득이 너무커서 아이리스의 구멍이 이 명령된 이득 레벨과 부합되지 않은 경우 전자 이득은 아이리스가 완전히 개방상태로 유지되는 동안 설정된 임계치 이상으로 증가된다.

제4도를 참조하면, 상기 제어 기술을 수행하는 비디오 이득 제어회로(46)는 디지탈 신호 처리 부분으로 분리되게 예시하였지만, 단일의 마이크로 컴퓨터로 구성될 수 있다. 도시한 바와 같이, 노출제어회로(60)로부터의 비디오 이득 명령은 두개의 분할기(160, 162)의 A입력에 인가된다. 제2분할기(162)는 아이리스 구멍이 비디오 이득을 제공하도록 개방되기 시작하는 비디오 이득 명령의 레벨에 대응하는 아이리스 제어임계회로(164)로부터 임계전압을 수신한다. 라인(65)상의 비디오 이득 명령이 아이리스의 제어 임계값을 초과하는 경우 분할기(162)로부터의 출력은 1보다 큰 값을 갖는다. 이 출력은 제어신호로써 종래의 아이리스 구경 드라이버(168)에 인가되는 출력을 가진 가합회로(166)의 비반전 입력에 인가된다. 구경 드라이버의 출력은 아이리스 구멍의 크기를 조정하는 경우에 라인(49)을 통해 카메라 아이리스(48)에 인가된다.

구경 드라이버(168)의 출력은 가합회로(166)의 반전입력에 인가되는 궤환신호로써 사용된다. 그러나, 아이리스의 구멍 영역이 직접적으로 비디오 이득 신호와 비례하지 않기 때문에 변환기(170)는 라인(49)상의 구경 드라이버로부터 출력신호를 수신하여 그 출력신호를 대응하는 비디오 이득 레벨로 변환한다. 이러한 비디오 이득 궤환 레벨은 변환기(170)의 출력으로부터 가합회로(166)의 반전입력 및 분할기(160)의 B입력에 인가된다.

비디오 이득 제어회로(46)의 동작에 대해서는 예시된 특정 실시예를 통해 잘 이해할 수 있을 것이다. 이들 예 중에서, 2의 비디오 이득 명령 레벨로 아이리스 제어 임계회로(164)가 세트된 것으로 가정한다. 제1의 예중에서, 노출제어회로로부터 라인(65)상의 비디오 이득 명령은 1보다 크고 2보다 작다. 또, 카메라 아이리스(48)에 대한 구멍은 최소의 구멍으로 되어 있는 것으로 가정한다. 이러한 예에서, 비디오 이득 명령은 소스(164)로부터의 아이리스 구멍의 열림이 최소인 경우에, 비디오 이득 변환기(170)에 대한 영역은 1과 동등한 수치의 출력 레벨을 발생하고 있다. 그 결과, 가합회로(166)로부터의 출력은 제로보다 작은 값이 되게된다. 이러한 네가티브값이 구경 드라이버(168)의 이벽에 인가되면, 드라이버는 아이리스를 최소로 열으므로 아이리스의 구멍을 변경시키지 않게 된다. 그러나, 영역의 출력으로부터 비디오 이득 변환기(170)로의 1의 같은 입력신호의 A/B비율에 대응하는 출력레벨을 발생하는 드라이버(160)의 B 입력에 인가된다. 이득 변환기에 대한 영역의 출력으로 표시한 아이리스 구멍에 의해 제공된 비디오 이득 명령에 대한 이득의 비율은 비디오 증폭기(50)에 의해 제공되는 전기 이득 성분을 나타낸다. 따라서, 라인(56)상의 비디오 이득 명령이 아이리스의 제어 임계원(164)으로부터 출력보다 작은 경우 비디오 이득은 증폭기(50)의 전자이득에 의해 전적으로 제공되게 된다.

제2의 예로써, 비디오 이득 명령의 3의 비디오 이득에 대응하고 아이리스 제어 임계치가 그의 이득으로 유지되고 있는 것으로 가정하면, 드라이버(162)에 의해 발생된 아이리스의 제어 임계치 대 비디오 이득명령의 비, 즉(3/2)는 1.5의 아이리스 이득을 나타내게 된다. 또, 제공된 아이리스 개구의 열림이 1의 이득에 대응하는 것으로 가정하면, 가합회로(166)의 출력은 구멍이 1.5의 이득을 제공하도록 열려져야 함을 구경 드라이버(168)에 표시되게 한다.

아이리스 구멍 제어에 따른 전기 성질로 인하여 소망의 구멍이득이 여러개의 비디오 필드 간격에 미치지 못할 수도 있음을 유의해야 한다. 따라서, 드라이버(160)는 그의 A입력에 인가되는 3의 비디오 이득 명령과, 영역으로부터 비디오 이득변환기(170)로 1의 초기 아이리스 이득 궤환 신호를 갖게된다. 라인(51)상의 초기 비디오 증폭기 이득 신호는 3의 이득에 대응하게 되므로 완전한 명령 비디오 이득 레벨을 보상할 수 있게 된다.

아이리스의 구멍이 열리기 시작하면, 영역으로부터 비디오 이득 변환기(170)로의 출력은 라인(51)상의 비디오 이득 신호에서의 대응감소의 발생을 증가 시키게 된다.

결과적으로, 아이리스(48)는 1.5의 소망의 아이리스 이득을 제공하는 위치까지 개방되게 된다. 이런 경우에, 가합회로(166)에 대한 양입력은 제공된 아이리스의 구멍 크기를 유지하도록 구경 드라이버(168)를 그의 전류 출력 레벨로 유지하는 출력 신호를 제공하는 1.5의 이득값에 대응하게 된다. 이때에, 영역으로부터 비디오 이득 변환기(170)로의 1.5의 이득과 동일한 아이리스의 이득 궤환신호가 드라이버(160)의 B입력에 인가되게 된다. 이 궤환 신호가 3의 비디오 이득 명령으로 분할되는 경우 소스(164)로부터 아이리스의 제어 임계치에 대응하는 2의 비디오 증폭기 이득에 대한 신호를 라인(51)상에 발생하게 된다. 라인(65)상의 비디오 이득 명령이 큰 비디오 이득 레벨로 지향되면 라인(52)상의 비디오 증폭기 이득은 아이리스의 구멍에 의해 제공되는 명령된 비디오 이득을 갖는 나머지 부분과 함께 2의 이득 계수를 계속 유지되게 된다.

예외 조건하에서, 라인(65)상의 비디오 이득 명령은 아이리스 구멍을 완전히 열면 제공될 수 있는 레벨 이상의 비디오 이득레벨을 지향할 수 있다. 이러한 현상이 발생하면, 가합회로(166)의 출력이 보다 큰 이득을 제공하도록 구경 드라이버(168)로 하여금 계속해서 아이리스를 열고 있으라고 지령한다 하더라도 기계적으로 아이리스(48)는 더이상 구멍을 열고 있을 수 없다. 이와 같은 경우에, 명령레벨에 도달하는데는 추가의 이득이 필요하다. 이러한 추가의 이득은 아이리스 이득 제어 임계치 이상으로 비디오 증폭기(50)의 전자 이득을 증가시킴으로써 제공되어진다.

예컨대, 라인(65)상에 비디오 이득 명령으로 표시된 소망의 이득이 6이고, 아이리스에 의해 제공될 수 있는 최대 이득이 2.5라고 가정하면, 명령된 비디오 이득에 대한 아이리스 제어 임계값(2의 이득)의 비는 3의 아이리스 이득이 요구됨을 나타내는 드라이버(162)로부터 출력을 발생하게 된다. 그러나, 아이리스를 완전히 열어놓은 상태에서 얻을 수 있는 최대 이득은 2.5이다. 따라서, 아이리스(48)가 그의 최대값까지 열리는 경우 영역으로부터 비디오 이득 변환기(170)로 출력되는 궤환신호는 2.5의 아이리스의 비디오 이득을 타나내게 된다. 이런 상태에서, 가합회로의 출력은 아이리스(48)로부터 추가의 이득이 요구되어짐을 계속해서 표시한다. 그러나, 구경 드라이버(168)는 구멍의 그의 제한값에 있으므로 더이상 응답하지 않게 된다.

또, 변환기(170)로부터의 아이리스 이득 궤환 신호는 2.4의 이득이 증폭기(50)으로부터 얻어져야 함을 나타내는 비디오 증폭기 이득신호를 발생하는 드라이버(160)의 B입력에 인가된다. 이러한 출력 레벨은 라인(63)상의 비디오 이득 명령 대 아이리스(48)에 의해 제공된 비디오 이득의 양의 비(즉, 6/2.5의 비)에 대응한다. 따라서, 명령된 비디오 이득이 아이리스 제어 임계치 및 최대 아이리스 이득의 적에 대응하는 레벨을 초과할 때 전자이득은 아이리스 제어 임계치에 의해 설정된 레벨 이상으로 증가하게 된다.

상기 예에서, 아이리스가 보다 큰 비디오 이득을 제공하는 속도는 전기이득이 변경될 수 있는 속도보다 늦어진다. 따라서, 비디오 이득 초기보다 6배 증가하여 증폭기(50)에 의해 제공되게 된다. 아이리스가 열리게 되면 아이리스가 완전히 열릴때마다 2.4의 이득을 제공하도록 전자이득이 감소하게 된다.

비디오 이득이 감소하게 되면 역작용이 발생할 수도 있다. 초기에, 전자이득은 아이리스 제어 임계원(164)에 의해 설정된 레벨에 도달할 때 까지 감소 상태로 된다. 추가의 이득 감소가 요구되는 경우, 아이리스(48)는 그의 최소 프리세트 역링에 도달될때까지 폐쇄 상태로 된다. 그후에, 추가의 비디오 이득 감소는 증폭기(50)에 의해 제공된 전자이득을 낮게 함으로써 달성될 수 있다. 전술한 예에서와 같이, 구멍이득의 전-기 제어가 전기이득보다 느리기 때문에 전기이득은 비디오 이득의 전체 명령 감소를 제공하는 레벨로 초기에는 감소되지만 그후에는 폐쇄된 아이리스에 의해 제공되는 이득부분이 감소되기 때문에 증가하게 된다.

Claims

여기될 때 X선빔을 방출하는 X선관과, 상기 X선 빔에 의해 발생된 영상을 비디오 신호로 변환하여 상기 비디오 신호에 비디오 이득을 적용하는 장치와, 상기 비디오 신호로부터 비디오 영상을 표시하기 위한 수단을 가진 형광투시영상화 시스템에 있어서, 기준 밝기 레벨과 상기 비디오 영상의 밝기와의 편차를 결정하는 수단과 ; 상기 결정수단에 따라, 상기 기준 밝기 레벨과 상기 비디오 영상의 밝기와의 편차를 감소시키기 위해 X선관의 여기상태를 변경하기 위한 수단과 ; 상기 X선관의 여기상태를 변경하기 위한 수단이 상기 기준 밝기 레벨과 상기 비디오 영상의 밝기와의 편차를 제거할 수 없는 정도를 표시하는 수단과 ; 상기 표시수단에 따라, 상기 비디오 영상의 밝기를 상기 기준 밝기 레벨과 동일하게 하는데 필요한 비디오 이득을 나타내는, 즉 요구비디오 이득으로 표시된 표시를 발생하기 위한 수단과 ; 요구 비디오 이득이 증가할때 비디오 이득이 변화되어 비디오 영상의 밝기를 감소하도록 상기 비디오 이득을 변화시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 X선관의 여기상태를 변경하기 위한 수단은 X선관에서 발생되는 전자빔의 전류레벨을 나타내는 제1신호를 발생하기 위한 수단과, 상기 X선관의 양극과 음극 사이에 인가되는 바이어스 전압레벨을 나타내는 제2신호를 발생하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제2항에 있어서, 상기 X선관의 여기상태를 변경하기 위한 수단은 초기에 밝기 편차를 감소시키기 위해 제1신호를 변화시키며, 단지 제1신호만을 변화시키는 것만으로 상기 밝기편차를 감소시키지 못할 경우 제2신호도 변화시키는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 비디오 이득을 변화시키는 수단은 다음과 같이 선형 함수로써 주어진 기준 밝기의 테이퍼 값(TBF)을 발생하기 위한 수단을 구비하며, TBF=m(요구비디오 이득)+b, 여기서 m은 네가티브 값을 가진 선형함수의 기울기이고, b는 상수인 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제4항에 있어서, 상기 선형 함수의 기울기 m은

로 정의되는데, 여기서 BRT1은 요구 비디오 이득의 제1의 주어진 값 VG1에서 얻어진 비디오 영상 밝기이고, BRT2는 요구비디오 이득의 제2의 주어진 값 VG2에서 얻어진 비디오 영상밝기인 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 비디오 이득을 변화시키기 위한 수단은 동일한 복수의 X선의 선량중의 하나가 소정의 노출량으로서 선택되어질때 선형함수의 m 및 b에 대한 복수의 미리 규정된 설정치중의 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제4항에 있어서, 상기 비디오 이득을 변화시키는 수단은, 기준 밝기의 테이퍼 값과 비디오 영상의 밝기를 비교하는 수단과, 상기 비교수단에 따라 비디오 이득값을 발생하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제4항에 있어서, 상기 비디오 이득을 변화시키는 수단은 최소값이하로 기준 밝기의 테이퍼값을 발생시키지 않는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 비디오 이득을 변화시키는 수단은 최소레벨(MIN)이하로 비디오 영상의 밝기를 감소시키지 않는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 X선빔에 의해 발생된 영상을 비디오 신호로 변환하는 장치는 가변가능한 광학 아이리스와 가변이득증폭기를 구비하며, 상기 비디오 이득을 변환시키는 수단은 소정의 이득 임계치가 도달될때까지 증폭기의 이득을 가변시키고, 그후에 광학 아이리스가 최대로 열릴때까지 증폭기의 이득의 추가 변화를 금지하는 수단과, 증폭기의 이득이 소정의 이득임계치에 도달된후에 광학 아이리스를 변화시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 X선빔에 의해 발생된 영상을 비디오 신호로 변환하는 상기 장치는 가변 가능한 광학 아이리스와 가변이득 증폭기를 구비하며, 상기 영상의 밝기를 제어하기 위한 상기 회로는, 아이리스의 제어 임계치와 소망의 비디오 이득레벨과를 비교하는 수단과, 상기 소망의 비디오 이득레벨이 아이리스의 제어 임계치를 초과하고 있음을 상기 비교수단이 표시할때 아이리스의 구멍의 크기를 변경하기 위한 수단과, 아이리스에 의해 제공된 비디오 이득레벨에 대응하는 값을 구하기 위한 수단과, 아이리스에 의해 제공된 비디오 이득레벨에 대응하는 값과 소망의 비디오 이득레벨간의 차이에 따라 증폭기의 이득을 변화시키기 위한 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제1항에 있어서, 상기 비디오 이득을 변화시키는 수단은 동일한 복수의 X선량중의 하나가 소정의 노출량으로써 선택되는 요구비디오 이득에 따라 비디오 이득에 대한 레벨을 결정하도록 복수의 규정된 산술항수중 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
여기될때 X선을 방출하는 X선관과, X선영상을 가시광영상으로 변환하기 위한 수단과, 상기 가시광영상을 나타내는 전기 신호를 발생하는 카메라와, 상기 전기 신호로부터 비디오 영상을 표시하기 위한 수단을 가진 형광투시 영상화 시스템에 있어서, 상기 비디오 영상의 밝기를 제어하기 위한 회로를 구비하는데, 상기 회로는 상기 비디오 영상의 밝기 표시를 얻기위한 수단과, 기준값으로부터 편차를 결정하도록 기준 밝기값과 비디오영상 밝기 표시와를 비교하는 수단과, 상기 비교수단에 따라, 기준밝기값으로부터 구해진 영상밝기표시의 편차를 감소하도록 X선관의 여기 상태를 변경하기 위한 수단과, 상기 X선관의 여기상태를 변경하기 위한 수단이 그의 제한값에 도달할때를 표시하기 위한 수단과, 상기 표시수단에 따라, 상기 변경수단이 그 제한값에 도달할때 전기신호로 인가된 이득을 변화시켜 비디오 영상의 밝기를 변경시킬 수 있도록 하고 보다 많은 밝기의 편차를 보상하도록 요구될때 영상의 밝기가 감소되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제13항에 있어서, 상기 X선관의 여기 상태를 변경하는 수단은, X선관의 전자빔의 전류를 변화시키는 제1수단과, X선관에 인가된 바이어스 전압을 변화시키는 제2수단을 구비하며, 상기 제1수단은 초기에 밝기 편차를 감소하도록 전자빔의 전류를 변경시키지만, 전자빔의 전류만을 변화시켜셔 밝기 편차를 제거하는데 불충분한 경우 제2수단이 추가로 밝기 편차를 감소하도록 바이어스 전압을 변경시키는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제13항에 있어서, 상기 이득변환수단은 다음식을 이용하여 전기신호로 인가되는 이득을 결정하는데,

여기서, 요구이득은 기준값으로 정의된 레벨로 비디오 영상의 밝기를 유지하는데 요구되는 이득의 양이며, BRT1는 요구이득의 제1의 주어진 값 DG1에서 얻어진 비디오 영상밝기이고, BRT2는 요구 이득의 제2의 주어진 값 DG2에서 얻어진 비디오 영상 밝기인 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제13항에 있어서, 상기 이득변환수단은 최소 레벨이하로 비디오 영상의 밝기를 감소시키지 않는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
필라멘트를 가진 진공관과, X선빔을 방출하는 양극 및 음극과, 상기 X선빔에 따라 상기 X선 빔에 의해 발생된 영상을 나타내는 비디오 신호를 발생하기 위한 변환기와, 상기 비디오 신호로부터 비디오 영상을 표시하기 위한 수단을 구비하는 형광투시 영상화 시스템에 있어서, 비디오 영상의 밝기를 제어하기 위한 회로를 구비하는데, 상기 회로는, 비디오 영상의 밝기의 표시를 구하는 수단과 ; 상기 기준밝기 값과 상기 영상밝기 표시와를 비교하여 2개의 비교된 신호의 관계를 나타내는 제1제어신호를 발생하기 위한 제1수단과 ; 상기 제1제어 신호에 따라 상기 기준밝기값과 상기 영상밝기 표시와의 편차를 감소시키기 위해 진공관에 필라멘트 전류를 적용하기 위한 수단과 ; 상기 적용된 필라멘트 전류와 기준전류값을 비교하여 그들 사이의 관계를 나타내는 제2제어 신호를 발생하기 위한 제2수단과 ; 상기 제1 및 제2제어신호에 따라, 기준 밝기값과 영상밝기표시와의 편차를 추가로 감소하도록 X선관의 양극 및 음극 양단에 걸리는 바이어스 전압을 인가하기 위한 수단과 ; 상기 인가된 X선관의 바이어스 전압과 바이어스 전압제한치와를 비교하여 그들 사이의 관계를 나타내는 제3제어 신호를 발생하기 위한 제3수단과 ; 상기 인가된 필라멘트 전류와 전류제한치와를 비교하여 그들 사이의 관계를 나타내는 제4제어 신호를 발생하는 제4수단과 ; 상기 제1, 제3 및 제4제어 신호에 따라, 기준 밝기값과 영상밝기 표시와의 편차를 제거하는데 요구되는 비디오 신호의 이득의 양을 나타내는 제5제어 신호를 발생하는 수단과 ; 상기 비디오 신호에 비디오 이득을 인가하는 수단을 구비하는데, 상기 비디오 이득은 특정한 편차를 감소하도록 비디오 이득이 증가되어야함을 제5제어 신호가 나타낼때 비디오 영상의 밝기가 감소되도록 제5제어 신호에 비례하여 변하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제17항에 있어서, 상기 비디오 이득을 인가하기 위한 수단은 선형항수로써 이하에 주어진 기준 밝기의 테이퍼 값(TBF)을 발생하기 위한 수단을 구비하는데,

여기서, 요구비디오 이득은 기준값으로 정의된 밝기로 비디오 영상의 밝기를 유지하는데 요구되는 비디오 이득의 레벨이며, BRT1은 요구 비디오 이득의 제1값 VG1에서 얻어진 비디오 영상밝기이고, BRT2는 요구비디오 이득의 제2값 VG2에서 얻어진 비디오 영상밝기이며, 기준 밝기의 테이퍼 값과 비디오 영상의 밝기와를 비교하는 수단과 ; 상기 비교수단에 따라 비디오 이득값을 발생하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제18항에 있어서, 상기 기준 밝기의 테이퍼 값을 발생하기 위한 수단은 최소 레벨이하로 상기 기준 밝기의 테이퍼 값이 감소되는 것을 방지하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제18항에 있어서, 상기 변환기는 가변 가능한 광학 아이리스와 가변 이득증폭기를 구비하며, 소망의 비디오 이득 레벨과 아이리스의 제어 임계치와를 비교하는 제5수단과, 소망의 비디오 이득레벨이 아이리스의 제어임계치를 초과하고 있음을 상기 제5수단이 나타낼때 아이리스의 구멍크기를 변경하는 수단과, 아이리스에 의해 제공된 비디오 이득레벨에 대응하는 값을 구하는 수단과, 아이리스에 의해 제공된 비디오 이득레벨과 소망의 비디오 이득레벨에 대응하는 값들간의 차이에 따라 증폭기의 이득을 변화시키는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
여기될때 X선빔을 방출하는 X선관과, 상기 X선 빔에 의해 발생된 영상을 비디오 신호로 변환시키며, 상기 신호에 비디오 이득을 인가하기 위해 가변 가능한 광학 아이리스와 가변이득 증폭기를 갖고 있는 장치와, 상기 비디오 신호로부터 비디오 영상을 표시하기 위한 수단을 구비하는 형광투시 영상화 시스템에 있어서, 비디오 영상의 밝기를 제어하기 위한 회로를 구비하는데, 상기 회로는, 기준밝기 레벨과 비디오 영상의 밝기와의 편차를 결정하기 위한 수단과 ; 상기 결정수단에 따라, 기준밝기 레벨로부터 비디오 영상 밝기의 편차를 감소시키도록 X선관의 여기상태를 변경하기 위한 수단과 ; 상기 X선관의 여기상태 변경수단이 상기 기준 밝기 레벨과 비디오 영상의 밝기와의 편차를 감소시킬 수 없는 정도로 표시하는 수단과 ; 상기 표시수단에 따라, 상기 신호로 인가되는 소망의 비디오 이득의 표시를 발생하기 위한 수단과 ; 증폭기의 이득이 임계레벨 이하일때는 증폭기의 이득을 조정하여, 증폭기의 이득이 임계레벨로 조정되었을때 광학 아이리스가 실질적으로 최대로 열릴때까지 비디오 이득을 추가하며 이러한 상황에서 추가의 비디오 이득이 요망되는 경우 증폭기의 이득을 다시 조정함으로써 소망의 비디오 이득을 발생시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제21항에 있어서, 상기 소망의 비디오 이득표시 발생 수단은 소망의 비디오 이득의 크기가 증가할때 비디오 영상의 밝기가 감소되도록 하는 표시를 발생하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.
제21항에 있어서, 상기 표시발생 수단은, 상기 수단에 따라 기준 밝기의 테이퍼 값을 구하는 수단과 ; 상기 기준밝기의 테이퍼 값과 비디오 영상의 밝기와를 비교하는 수단과 ; 상기 비교수단에 따라 소망의 비디오 이득값의 표시를 발생하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 형광투시 영상화 시스템.