JP5649207B2

JP5649207B2 - 局所的な高速フレームレート化の可変位置制御方法

Info

Publication number: JP5649207B2
Application number: JP2008207595A
Authority: JP
Inventors: 友江　剛; 剛友江
Original assignee: Yoshida Dental Mfg Co Ltd
Current assignee: Yoshida Dental Mfg Co Ltd
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2028-08-12
Also published as: JP2010042121A

Description

本発明は平面Ｘ線受像器の受像面の局所的な高速フレームレート化を行う際の可変位置制御方法に関するものである。

ＣＴ用（コンピュータ断層撮影用）の平面Ｘ線受像器（以下、ＦＰＤ(フラットパネルディテクタ)と称する）を使用してパノラマ撮影を行うに際し、より良い画質を得るためには、受像器の高速フレームレート化が必要となる。一般的は、ＣＴ(コンピュータトモグラフ)は３０ｆｐｓ程度、パノラマ撮影に使用するＣＭＯＳセンサは１００−３００ｆｐｓのフレームレートが用いられている。

従来、パノラマ撮影などの場合に読み出し範囲を局所的なエリアに限ることでフレームレートを高速化することが行われている。
しかし、この局所的なエリアはＸ線撮影中固定的なものであり、読み出し範囲を種々の箇所のエリアにＸ線撮影中に自由に移動設定し得るものではない。

本発明の目的は、同時出願の「Ｘ線断層撮影方法および装置」（特願２００８−２０７５８９）において、Ｘ線ビームが入射する平面Ｘ線受像器の受像面のさらに局所的なエリアをＸ線撮影中に外部制御などにより、可変的に位置制御して高速フレームレート化した局所エリアの位置および／またはエリアサイズを自由に設定制御する方法を提供せんとするものである。

本発明の他の目的は、外部制御による指令、若しくは外部からのトリガー信号を受けて予めプログラミングされた命令によって、高速フレームレート化した局所エリアの位置および／またはエリアサイズを自由に設定制御する方法を提供せんとするものである。

本発明局所的な高速フレームレート化の可変位置制御方法は、水平方向および垂直方向に格子状に並べられた画素配列を有する受像面と、該受像面の側面に設けられた水平読出し制御部および垂直読出し制御部と、該水平読出し制御部および垂直読出し制御部に接続され、オシレータからクロック信号を受ける制御部およびタイミングジェネレータと、該制御部およびタイミングジェネレータに接続され、外部制御指令を送出するメイン制御部と、前記垂直読出し制御部に接続された増幅器と、該増幅器に接続されたＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器に接続され、外部に信号を送出するラインドライバと、を備えるコンピュータ断層撮影用の平面Ｘ線受像器を使用してパノラマ撮影を行うに当たり、外部制御による指令、若しくは外部からのトリガー信号を受けてあらかじめプログラミングされた命令によって、高速フレームレート化した局所エリアの位置および／またはエリアサイズを制御することを特徴とする。

フレームレートのボトルネックは、A/D変換器の変換速度と、A/D変換器１つあたりの読み出し画素数によって決まり、つまり、既存のA/D変換器の能力を最大に引き出すためには、読み出しエリアを局所に絞った際、その分フレームレートを高速化するのが好適である。即ち、A/D変換器は同じ速度で作動するが、１フレームあたりの読み出し画素数が減少するため、１フレームの読み出しに掛かる時間が減少する。これは３０ｆｐｓ程度で大きな受像面が必要なCT撮影と、１００ｆｐｓ以上必要ではあるが、小さい（細い）受像面で質の良いパノラマ撮影を、同一のA/D変換器を利用して撮影するのに好適である。
本発明によれば、パノラマＸ線撮影の画質を一層良好ならしめるものである。

また、本発明によれば、ＣＴ撮影を行う場合には平面Ｘ線受像器（ＦＰＤ）全体を使用し、パノラマ撮影を行う場合には平面Ｘ線受像器（ＦＰＤ）一部の狭い領域を使用することによって高速フレームレート処理を行うようにする。従って、３０ｆｐｓ程度で大きな受像面が必要なＣＴ撮影と、１００ｆｐｓ以上必要ではあるが小さい（細い）受像面で質の良いパノラマ撮影とを、同一のA/D変換器を利用して好適に撮影することができ、経費を削減することができる。さらに撮像系の回転アームの回転中心を固定した場合、パノラマ撮影の間、受像面を水平方向に移動させる必要があるが、本発明によれば上述した機能を充分達成することができる。

本発明による局所的な高速フレームレート化の可変位置制御方法は、同時出願の「Ｘ線断層撮影方法および装置」においてＸ線ビームが入射する平面Ｘ線受像器の受像面のさらに局所的なエリアを外部制御などにより、可変的に位置制御して高速フレームレート化した局所エリアの位置および／またはエリアサイズを制御する方法および装置を提供せんとするものであり、図１に示すように、被写体１をほぼ中心としてＸ線源２および平面Ｘ線受像器３を対向配置し、回転アーム（図示せず）を介して固定し、回転可能な撮像系を構成すると共にＸ線源２の前方に第１スリット板４を設ける。この第１スリット板４は、ほぼ１８０度乃至２４０度程度の円弧状のＸ線遮蔽板で構成し、中央部に縦長のスリット孔が形成されたものであり、このスリット板によってＸ線源２をほぼ囲むように配置されている。また、このスリット板４はＸ線源２の前面でほぼ１８０度乃至２４０度程度Ｘ線源２を中心に回転または回動するように構成し、前記撮像系の回転に伴ってスリット孔を通過し、被写体１を透過したＸ線ビームが平面Ｘ線受像器３の平面内の所望局部箇所の縦および横の幅内に位置し、且つ撮像系の回転の開始時にスリット孔を通過し、被写体１を透過したＸ線ビームが平面Ｘ線受像器（ＦＰＤ）３の平面内の左端側に投射され、撮像系の回転と共に平面Ｘ線受像器３の平面内を右側に移動し、撮像系の回転の終了時に平面Ｘ線受像器３の平面内の右端側に位置し得るように構成配置する。

斯様にして、平面Ｘ線受像器３の平面に入射した局所位置のＸ線ビームを本発明による局所的な高速フレームレート化の可変位置制御方法によって高速に読み出し得るようにするものである。

この際、Ｘ線ビームが入射した局所位置は外部制御指令、若しくは外部からのトリガー信号を受けてあらかじめプログラミングされた命令によって、高速フレームレート化した局所エリアの位置および／またはエリアサイズを制御して迅速に読み出し得るようにする。

外部制御指令としては、以下のようなものが考えられる。
・水平読み出し開始位置
・水平読み出し終了位置
・垂直読み出し開始位置
・垂直読み出し終了位置
・エリア変更指令
予め、読み出しエリアがプログラミングされている場合には、外部トリガーを入力するたびに読み出しエリアのパターンを変更していくようにする。

図面を参照し、本発明局所的な高速フレームレート化の可変位置制御装置の構成を説明する。
図４において、１１はパノラマＸ線撮影を行う際にＸ線源（図示せず）からのＸ線を受像する平面Ｘ線受像器（ＦＰＤ）を示し、その受像面１２には水平方向および垂直方向に格子状に並べられた画素が配置されているものとする。この受像面１２には、その側面に垂直方向に、水平読出し制御部１３および側面の水平方向に、垂直出し制御部１４をそれぞれ設け、これら水平読出し制御部１３および垂直出し制御部１４をそれぞれ制御およびタイミングジェネレータ１５に接続する。この制御およびタイミングジェネレータ１５は、これにオシレータ１６から発信信号を受けるとともにメイン制御部１７に接続し、外部制御指令を供給し得るようにする。

また、前記垂直出し制御部１４は増幅器１８およびA/D変換器１９を経てラインドライバ２０に接続し、このラインドライバ２０から外部のコンピュータに接続し、所望の画像データを取出し得るようにする。

作動に当たり、受像面の画素にＸ線が当たると電荷に変換され、各画素毎に電荷が蓄えられる。この電荷への変換方式としては直接変換方式および間接変換方式があるが、本発明では何れの変換方式を使用しても差し支えない。
蓄積された電荷は、水平読み出し制御部１３および垂直読み出し制御部１４による水平読み出し制御および垂直読み出し制御によって、電荷が読み出される。本発明ではこの電荷読み出し範囲の局所的なエリアの画素の座標を後述するように選択するものである。

選択された画素の電荷は増幅器１８によって増幅され、A/D変換器１９によってデジタル値に変換される。
また、変換されたデジタル値はメモリに格納されたり、ラインドライバ２０を通してコンピュータPCなどに送られる。

水平読み出し制御および垂直読み出し制御によって、電荷が読み出される画素の座標を選択する場合には、通常の受像面を走査するように、水平読み出しと垂直読み出しを行っている。（図２(a)参照）

また、上記受像面の走査の際、あらかじめ設定された限定エリアに限って走査が行われている。（図２(b)参照）

しかし、本発明によれば、電荷の読み出し実行中でも、メイン制御部より入力される外部制御指令に従って、限定エリアを可変・移動させることができるものである。
本例では、外部制御指令として、
・水平読み出し開始位置１００
・水平読み出し終了位置２００
・垂直読み出し開始位置５０
・垂直読み出し終了位置１５０を用いて
・エリア変更指令をON状態にし、
図３(a)に示すような限定された読み出しエリアを位置決めして電荷の走査を行うようにする。

更に外部制御指令として、
・水平読み出し開始位置１５０
・水平読み出し終了位置３００
・垂直読み出し開始位置２００
・垂直読み出し終了位置２５０を用いて
・エリア変更指令をON状態にし、
図３(b)に示すような限定された読み出しエリアを可変的に移動させて位置決めし、電荷の走査を行うようにする。

受像面の通常の電荷読み出しは、以下のように行われる。
１．外部制御指令を受けていない場合に通常の受像面の電荷読み出しを行うようデフォルトで設定されている。
２．外部制御指令にて通常の受像面の電荷読み出しを行うよう設定する。
３．あらかじめプログラミングされた命令のうちの１つが通常の受像面の電荷読み出しを行うよう設定されている。

図１は本発明局所的な高速フレームレート化の可変位置制御方法を適用するに好適な、同時出願の「Ｘ線断層撮影方法および装置」の概略構成を示す説明図である。図２(ａ)は受像面を水平読出しおよび垂直出し走査する状態を示す説明図である。図２(ｂ)はあらかじめ設定された限定エリアに限って水平読出しおよび垂直出し走査する状態を示す説明図である。図３(ａ)は本発明方法により高速フレームレート化の可変位置制御を行ない外部指令により限定された読み出しエリアを示す説明図である。図３(ｂ)は本発明方法により高速フレームレート化の可変位置制御を行ない外部指令により限定された読み出しエリアを示す説明図である。図４は本発明局所的な高速フレームレート化の可変位置制御方法の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１平面Ｘ線受像器
２受像面
３水平読出し制御部
４垂直読出し制御部
５タイミングジェネレータ
６オシレータ
７メイン制御部
８増幅器
９Ａ／Ｄ変換器
１０ラインドライバ

Claims

水平方向および垂直方向に格子状に並べられた画素配列を有する受像面と、該受像面の側面に設けられた水平読出し制御部および垂直読出し制御部と、該水平読出し制御部および垂直読出し制御部に接続され、オシレータからクロック信号を受ける制御部およびタイミングジェネレータと、該制御部およびタイミングジェネレータに接続され、外部制御指令を送出するメイン制御部と、前記垂直読出し制御部に接続された増幅器と、該増幅器に接続されたＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器に接続され、外部に信号を送出するラインドライバと、を備えるコンピュータ断層撮影用の平面Ｘ線受像器を使用してパノラマ撮影を行うに当たり、外部制御による指令、若しくは外部からのトリガー信号を受けてあらかじめプログラミングされた命令によって、高速フレームレート化した局所エリアの位置および／またはエリアサイズを制御することを特徴とする局所的な高速フレームレート化の可変位置制御方法。