JPH065904B2 - 画像入力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は放射線像を撮影しディジタル画像処理して表示
記憶するディジタル放射線像撮影装置に係わる。

〔発明の背景〕

従来の放射線像の入力装置は放射線像を光学像に変換す
るセンサー、いわゆるシンチレータとして増感紙や蛍光
板、あるいはＸ線イメージインテンシファイヤ（以下、
Ｘ線ＩＩと記述する）を使用し、その光学像を高空間分
解能で記録したい場合のセンサーとしてはＸ線フィルム
を使用し、高時間分解能で記録したい場合はシネフィル
ム、あるいはＴＶカメラを使用している。上記の光学像
を記録するセンサーのうちフィルムを使用すると現像と
いう化学的な処理を要するため、上記の放射線像をオン
ラインで観察するのは困難である。

したがってオンラインで、かつ高時間分解能を得るため
にはＴＶカメラを使用する必要がある。しかしながら従
来のＴＶカメラではＴＶカメラの空間分解能が悪いた
め、シンチレータが有している空間分解能を十分利用で
きず、結果として装置全体の空間分解能が不足するとい
う問題が生じている。この問題を解決するため高解像用
撮像管と走査線数を従来の５２５本から１０００本以上
に増やした、あわゆる高精細ＴＶカメラが使用され空間
分解能の不足が大分解消されてきた。しかし、上記のよ
うな高精細ＴＶカメラを使用し、かつ１０００本以上の
走査線数をそのまゝ使用した場合、時間分解能を良くし
ようとすると必要な周波数帯域Ｂやビーム電流ｉ_ｂが大
となり、Ｓ／Ｎが悪くなる。つまり、高空間分解能で、
かつ高時間分解能を有する放射線像撮影装置の開発は困
難であった。

一方、上記の放射線像撮影装置を利用する１例としての
医療分野では、心臓のように動きの速い部位の撮影では
時間分解能は秒間６０枚と高い値が要求される空間分解
能は１ｐ／mm程度で十分である。また、脳内血管や胃
のように動きの少ない部位の撮影では空間分解能は２〜
３ｐ／mm以上と高い値が要求されるが時間分解能は秒
間２〜５枚と低くても使用可能と云われている。つまり
開発された装置を利用する分野では高空間分解能、高時
間分解能を同時に満足する装置の出現は望ましいが、観
察対象によっては常時両特性の良いものを要求する必要
はなく、使い分けが出来る装置の出現が望まれている。
本発明は上記の要求を実現する放射線像を撮影しディジ
タル画像処理して表示記憶するディジタル放射線像撮影
装置を提供するものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、被検体の動きの少ない部位の撮影と被
検体の動きの速い部位の撮影にそれぞれ対応して、空間
分解能が良い場合と時間分解能が良い場合の２つのモー
ドを有するディジタル放射線像撮影装置において放射線
像、あるいは光学像を記憶しているイメージングプレー
トを走査して電気信号に変換する時、上記の２モードの
いずれの場合でも上記のプレートの走査残りがないよう
にモードの変更に従って走査ビーム径を制御してＳＮ比
の良い画像を得ることができるディジタル放射線像撮影
装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

取込み領域、すなわち視野を大きくし、かつ高空間分解
能で画像を入力したい画像入力装置ではイメージングプ
レート上の走査面積は出来るだけ大きく、かつ走査する
光ビームや電子ビーム、などのビーム径は最小に調整さ
れている。

視野を小さくしないで時間分解能をあげるためには、
(1)観察対象物の像をイメージングプレート上に結像す
る時の結像面積を小さくし、走査面積を狭くして１画像
の走査時間を短かくする方法、(2)イメージングプレー
ト上の結像面積は変更せず、走査ピッチを荒くし１画像
あたりの走査線数を少なくし、１画像の走査時間を短か
くする方法、の２つが考えられる。

(1)の方法では高空間分解能モードで使用する場合、イ
メージングプレート上の結像面積を大きくする必要があ
る。つまり高空間分解能モードで使用する場合と高時間
分解能モードで使用する場合、モード毎に走査面積を変
更する必要がある。この走査面積の変更は光学系や走査
系の設計、調整が複雑となるばかりでなく、イメージン
グプレートとしてＴＶカメラ用の撮像管を使用する場合
は撮像管の焼付現象のため、上記の走査面積変更による
２モード切換えは困難である。

(2)の方法ではモード切換え毎に走査面積の変更をしな
いので(1)の方法で述べた問題は生じないが走査ピッチ
を荒くするため走査残りが生じる恐れがある。この走査
残りを防ぐための相隣り合う走査線のビームの重なりは
ビームの分布をガウス分布だと仮定するとピーク値の３
０％前後の値だと云われている。

本発明では(2)の方法を採用し、次に述べる方法で走査
残りを解決する。

イメージングプレートを光ビームで走査する場合、第１
図に示すように波長をλ、レンズ２の焦点距離をｆ、レ
ンズへの入射ビーム径をＤとすると焦点面でのビーム径
Ｄ_０はビームの分布をガウス分布だと仮定するとＤ_０＝
（４／π）×（λf/D）で示される。λは使用する光に
より決まり、ｆを変化させるのは光学系が複雑となるの
で、Ｄ_０を変化させるためには絞り１を変化させ、レン
ズに入射するビーム径Ｄを制御すればよい。ただ、この
場合、焦点面での光量が変化するのでＤ_０を大巾に変更
するのは得策でないが、実際にはＤ_０を倍、半分も変化
させないので実用上問題ない。

また、イメージングプレートを電子ビームで走査する場
合、例えばＴＶカメラの場合第２図に示すように電子ビ
ーム径Ｄ_０は電子レンズ２に入射するビーム径をＤ、電
子レンズの焦点距離をｆ、焦点深度をΔｆとするとＤ_０
＝Ｄ×Δｆ／ｆで示される。

この場合、ビーム径Ｄはアパーチ１で決定され、このＤ
を変化させるのは容易でないが、焦点距離ｆは容易に変
化する。すなわち、ｆは焦点コイルに流す電流ｉに比例
して変化するので、撮像管の焦点コイルの電流ｉを制御
することにより電子ビームの径Ｄ_０を変化させることが
出来る。

以上述べたように、本発明では放射線像、あるいは光学
像を電気信号に変えて入力する時、走査のビーム径を最
小に絞り、走査線数を多くして時間分解能は多少犠牲に
しても高空間分解能で入力するモードと、ビーム径を太
くし、走査線数を少なくして空間分解能を多少犠牲にし
ても高時間分解能で入力するモードの２モードを有する
ディジタル放射線像撮影装置を提供する。

〔発明の実施例〕

本発明の１実施例を第３図に示す。この実施例では放射
線像をＸ線ＩＩとＴＶカメラを使用して被検体の撮影を
行なうディジタル放射線像撮影装置の例を示している。

１はＸ線発生装置、２は被検体、３はＸ線ＩＩである。
装置１から放射されたＸ線は被験体２を透過する。この
透過したＸ線像はＸ線ＩＩ３で検出され光学像に変換さ
れる。４は光学レンズであり、Ｘ線ＩＩ３からの光学像
をＴＶカメラ５の撮像管面上に結像する。結像された像
のサイズは使用する撮像管で許容される最大限のサイズ
となる。これは以下の理由による。

一般に多用されているＸ線ＩＩ３のサイズは９インチで
あり、その空間分解能は3.5ｐ／mm前後である。一
方、ＴＶカメラ５は１インチ撮像管走査面積は約１０mm
×１０mmが多用されており、その空間分解能は６０ｐ
／mm前後である。Ｘ線ＩＩでは９インチ、すなわち２２
０mmφの視野で被検体の放射線像を検出し、１インチの
撮像管面上の１０mm□に結像する。つまり、撮像管面上
の像は２２倍に拡大されるのでＴＶカメラ５の空間分解
能はＸ線、ＩＩ３面上では約2.7ｐ／mmとなる。つま
り、この装置全体の空間分解能を向上させるためにはＸ
線ＩＩ３の入力面のサイズＡとＴＶカメラ５の走査面積
Ｓの比Ａ／Ｓを可能な限り小さくすることが必要であ
り、そのためにはＳを大きくすることが必要である。そ
れはＡを小さくすると視野が狭くなり利用者からの要求
が満せなくなるためである。７−１，７−２は撮像管の
焦点コイル、８−１，８−２は水平偏向コイル、９−
１，９−２は垂直偏向コイル、６はＴＶカメラの制御回
路である。装置全体の制御部１４から今回のモードは高
空間分解能モードが、あるいは高時間分解能モードかの
指令がＴＶカメラ５の制御回路６、Ａ／Ｄ変換部１０、
画像処理部１１、表示部１２、画像ファイル部１３の各
部に伝達されるので、各部はその指令に従った動作を行
なう。

上記の指令が高空間分解能モードの指令であれば制御回
路６は焦点コイル７を使って走査ビーム径が最小になる
ように調整し、かつ走査コイル８と９を使って毎秒の取
込み枚数が１５コマ、走査線数が１１２５本となるよう
にＴＶカメラの動作を設定する。

Ａ／Ｄ変換部１０は制御回路６からのビーム信号をディ
ジタル化し、その２次元画像データを画像処理部１１に
転送する。画像処理部１１では制御部１４の指令に従っ
て取込まれた画像のガンマ補正とか、画像の強調とか、
白黒反転とか、２枚の画像間の差や和の演算、などの処
理を行ない、その結果を表示部１２で表示する。

また必要な場合はファイル部１３に処理結果を転送し放
射線像をファイルする。

また、制御部１４からの指令が高時間分解能モードであ
る場合は秒間の取込み枚数を６０コマ、走査線数を５２
５本となるようにＴＶカメラ系がセットされ、装置１０
〜１３は高空間分解能モードの時と同様の動作を行な
う。ただこのモードでは放射線像は必ずファイルし、後
で放射線像を再チェックできるようにする。

以上の説明ではＸ線発生装置１の制御については特に言
及しなかったが、良好は放射線像を得るために必要な線
量の確保と、被検者に対して可能なかぎり被ばく線量を
少なくするという制御がされているのは云うまでもな
い。また、Ｘ線管としては上記の制御に十分耐える負荷
容量を有している。

第４図は放射線像を記憶しているイメージングプレート
に光ビームを走査して放射線情報を読み出す、ディジタ
ル放射線像撮影装置の１実施例を示す。第３図と異なる
部分は入力系である。

２１はＸ線発生装置、２２は被検体２３は増感紙、２４
は被異性化蛍光材料を使ったイメージングプレート、２
５は水平方向の走査を行なう回転多面体、２６−１，２
６−２は光学レンズ、２７は垂直方向の走査を行なうガ
ルバノミラー、２８はＨｅ−Ｎｅレーザー２９は絞り機
構部、３０は回転多面体２５とガルバノミラー２７を制
御する走査駆動制御部、３１はイメージングプレート２
４に記憶された放射線像を消去するための消去光源、３
２はイメージングプレートからの放射線像情報を検出す
る被電子増倍管（以下ＰＭと略す。）である。

３３から３７は第３図の実施例の１０から１４と同様で
ある。すなわち、３３はＡ／Ｄ変換部、３４は画像処理
部、３５は表示部、３６は画像ファイル部、３７は装置
全体の制御部である。

Ｘ線発生装置２１から放射されたＸ線は被検体２２を透
過し放射線像を作成する。この放射線像は増感紙２３で
光学像に変換され、イメージングプレート２４に光学像
として記憶される。

前記部３７からのモード指定が高空間分解能モードであ
れば絞り機構部２９は絞りを可能な限り大きく開きレー
ザー２８からのレーザービーム径が最小になるようにす
る。また、駆動制御部３０は走査用ミラー２５と２７を
低速走査モードで動作させる。このようにして高空間分
解能モードではイメージングプレート２４上を最小ビー
ム径で、かつ最大の走査線数で走査しイメージングプレ
ート２４上に記憶されている放射線像を読み出しＰＭ３
２で検出する。検出された放射線像情報はＡ／Ｄ変換部
３３でディジタル化され第３図の実施例と同様の動作を
行なう。像の取込みが終了すると制御部３７は消去光源
３１に指令を送り、消去光をイメージングプレート２４
に照射し、次の放射線像の撮影にそなえる。

次に制御部３７からのモード指定が高時間分解能モード
であれば絞り機構部２９は絞りを指定された大きさにな
るまで動作させ、ビーム径を指定の大きさにする。ま
た、駆動制御部３０は走査用ミラー２５と２７を高速走
査モードで動作させ、放射線像を取込み、その後消去光
を照射し、再度高速走査を行ない像を取込む。

以上述べたように本発明では電気的、あるいは光学的走
査を利用して放射線像や光学像を高空間分解能で、ある
いは高時間分解能で効果的に撮影することができる。

〔発明の効果〕

本発明では放射線像や光学像を電気的、あるいは光学的
に走査し、撮影する時、簡単な手段で上記の走査ビーム
径と走査速度を可変にし、高空間分解能で撮影したり、
あるいは高時間分解能で撮影したりすることを効果的に
行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は本発明の原理図、第３図，第４図は本
発明の実施例の構成図である。 ｆ…光学レンズ、あるいは電子レンズの焦点距離、Ｄ…
レンズに入射する光ビーム、あるいは電子ビームの入射
径、Ｄ_０…光ビーム、あるいは電子ビームの焦点面での
径、λ…光の波長、Δｆ…電子レンズの焦点深度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 常岡 雅幸 千葉県柏市新十余二２―１ 株式会社日立 メデイコ研究開発センタ内 (56)参考文献 特開 昭58−195870（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線発生部からの放射線を、被検体に照
   射して得られる前記被検体の放射線像を光学像に変換し
   て検出する検出部、前記検出部で得た前記光学像を撮影
   する撮影部、前記撮影部からの画像信号をディジタル変
   換するＡ／Ｄ変換部、ディジタル変換された画像信号を
   演算処理する画像処理部、前記画像処理部で処理して得
   られた画像を表示する表示部、前記処理して得られた画
   像を記憶する画像ファイル部、及び前記の各部を制御す
   る制御部を含み、前記撮影部をテレビカメラで構成し、
   前記光学像を前記テレビカメラの撮像管面に結像させ、
   前記撮像管面に結像された１画像あたりの、画像を読み
   だすための前記テレビカメラの撮像管の電子ビームの走
   査線数を増減し、１画像の読み取りに要する前記電子ビ
   ームの走査時間を可変にすることにより、単位時間あた
   りに撮影する前記光学像の画像の数を可変とし、前記電
   子ビームの走査線数の増減に対応させて前記テレビカメ
   ラの撮像管の焦点レンズに流す電流を増減し前記電子ビ
   ームの径を制御し、前記電子ビームの走査線数を少なく
   前記電子ビームの径を太く制御して、前記被検体の動き
   の速い部位の撮影を行なう第１の撮影モードと、前記電
   子ビームの走査線数を多く前記電子ビームの径を細く制
   御して、前記被検体の動きの少ない部位の撮影を行なう
   第２の撮影モードを有することを特徴とするディジタル
   放射線像撮影装置。
2. 【請求項２】前記検出部がＸ線イメージインテンシファ
   イヤからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のディジタル放射線像撮影装置。
3. 【請求項３】前記第２の撮影モードにおいて前記電子ビ
   ームの走査線が１１２５本であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のディジタル放射線像撮影装
   置。