JPH0767863A - Ｘ線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高速・拡大撮影を可能にするＸ線撮像装置を提
供する。 【構成】被検体を透過したＸ線から得られた光学像を基
にしてＸ線透視画像を形成するＸ線撮像装置。２次元的
に配列された画素５ａ…５ａ群によって撮像面５ｂを構
成し、画素５ａ…５ａによって光学像を受光する撮像素
子５と、撮像面５ｂの読み出し領域を設定する読み出し
領域設定回路１２ｂと、読み出し領域設定回路１２ｂで
設定された読み出し領域に対応した画素５ａ…５ａを、
走査制御回路１２ａの制御に基づいて走査し、得られた
信号を各画素５ａ毎にＸ線透視画像として出力する垂直
シフトレジスタ１１ａ及び水平シフトレジスタ１１ｂと
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、患者を透過したＸ線か
ら得られたＸ線透視画像に基づいて各種の診断を行なう
Ｘ線撮像装置に係り、特に、受光素子を二次元的に配列
した受光素子群を撮像素子として備えたＸ線撮像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線撮像装置としては、例えば患者にＸ
線を曝射し、その透過Ｘ線から得られたＸ線透視画像を
ＴＶモニタで表示して診断を行なうものが知られてい
る。このようなＸ線撮像装置は、被検体内部のカテーテ
ルの動きや、造影剤の流れ等をモニタを通じて観察する
ことができ、各種診断に用いられている。

【０００３】Ｘ線透視画像は、患者を透過したＸ線を、
イメージインテンシファイヤ（以下、Ｉ．Ｉ．という）
で光学像に変換し、この光学像をＴＶカメラで画像信号
に変換して得られる。ＴＶカメラとして、以前はサチコ
ン、カルニコン等の撮像管が使われていたが、最近では
撮像管に代ってＣＣＤ等の固体撮像素子が広く使われて
いる。この固体撮像素子は、小型・軽量・低電力に加え
て、解像度が良い、ダイナミックレンジが広い、残像が
ない等の優れた特徴を有している。

【０００４】Ｘ線撮像装置では、固体撮像素子として二
次元配列された受光素子（画素を形成する）を備え、こ
の画素の走査方式がＩＴ（Interline Transfer；インタ
ーライン転送）方式のＣＣＤイメージセンサ（以下、単
にＣＣＤという）が一般的に使われている。

【０００５】このようなＩＴ方式のＣＣＤを用いたＸ線
撮像装置を図４〜図６に示す。

【０００６】図４に示す如くＸ線管２０から曝射された
Ｘ線は、Ｘ線絞り２１によって絞られながら患者Ｈに向
かって曝射される。患者Ｈを透過したＸ線は、Ｉ．Ｉ．
２２及び光学系２３によって光学像に変換され、その光
学像はＣＣＤ２４の撮像面２４ａ（図５参照）に形成さ
れている、二次元配列されたホトダイオード等の受光素
子２５…２５で光電変換される。

【０００７】この光電変換によって受光素子、すなわち
画素２５…２５に蓄積された電荷は、図５に示すよう
に、ＣＣＵ（Camera Controul Unit）２６からの制御信
号φに基づいて、画素列に平行に隣接して設けられた垂
直転送用ＣＣＤ２７で矢印ｓ1の方向（垂直方向）に高
速転送され、さらに、ＣＣＵ２６からの制御信号φに基
づいて、水平転送用ＣＣＤ２８で矢印ｓ2 の方向（水平
方向）に高速転送される。

【０００８】こうして水平転送された電荷は増幅器２９
で増幅され、画像信号として出力される。この画像信号
は、Ａ／Ｄ変換器３０によってデジタル画像信号に変換
された後、例えば画像メモリを備えた画像処理回路３１
によって必要に応じて種々の画像処理が行なわれる。

【０００９】そして、画像処理回路３１からの出力信号
は、Ｄ／Ａ変換器３２によってアナログ画像信号に変換
され、ＴＶモニタ３３で表示に供される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところでＣＣＤは通
常、水平転送ＣＣＤの駆動周波数の制限等から、１秒間
３０枚の画像（３０画像／秒）を読み出すことを前提に
設計・製作されている。また、ＩＴ方式のＣＣＤは、そ
の構造上、撮像面上の全画素を読み出さないと次フレー
ム画像を読み出すことができない（つまり、部分的な領
域を設定した読み出しができない）。

【００１１】一方、小児の心臓等の動きの速い被検体に
ついては、その動きの速い領域のみをより高速に、例え
ば１秒間１２０枚の画像（１２０画像／秒）を読み出す
ことができれば、診断上より有利である。

【００１２】しかしながら、従来のＩＴ方式のＣＣＤを
用いたＸ線撮像装置では、常に撮像面の全画素を読み出
さなければならず、また、画像の読み出しスピードも３
０画像／秒であるので、上記の動きの速い被検体につい
ては、十分に対応することができなかった。

【００１３】また、上記問題点を解決するために、撮像
面の画素を複数行重ねて読み出すことも考えられている
が、水平転送ＣＣＤが保持できる電荷量に限界があるた
め、高速化に十分対応できるものではなかった。

【００１４】さらにＩＴ方式のＣＣＤを用いたＸ線撮像
装置において、図６に示すように被検体のある領域Ｅを
拡大して撮影したい場合（拡大撮影）、この領域Ｅのみ
を読み出せれば良いが、ＩＴ方式のＣＣＤでは領域を設
定した読み出しができない。このため、全画素を読み出
してから画像処理回路の画像メモリ等に一旦記憶し、メ
モリからの読み出しに工夫を施す等の手法によって実質
的な拡大撮影を実現していたが、拡大撮影であるにもか
かわらず全画素を読み出し、さらに画像処理回路で処理
するため処理時間が増大し、煩わしかった。

【００１５】本発明は上述した問題に鑑みてなされたも
ので、領域設定読み出しが可能な構成にすることによっ
て、高速・拡大撮影を迅速且つ簡単に行なうことができ
るＸ線撮像装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するた
め、請求項１記載のＸ線撮像装置は、Ｘ線管から曝射さ
れ、上記被検体を透過したＸ線を光学像に変換する変換
手段を備え、上記光学像からＸ線透視画像を形成し、こ
のＸ線透視画像をモニタに表示するようにしたＸ線撮像
装置において、２次元的に配列された受光素子群によっ
て撮像面を構成し、且つ上記受光素子によって上記光学
像を受光する撮像手段と、上記撮像面の読み出し領域を
設定する読み出し領域設定手段と、この読み出し領域設
定手段で設定された読み出し領域に対応した受光素子を
走査し、この走査により得られた信号を各受光素子毎に
Ｘ線透視画像として出力する走査手段とを備えている。

【００１７】また特に、請求項２記載のＸ線撮像装置で
は、前記Ｘ線管から前記被検体に曝射されるＸ線を絞る
Ｘ線絞り手段と、このＸ線絞り手段によるＸ線絞り量を
前記読み出し領域に対応して制御するＸ線絞り制御手段
とを備えている。

【００１８】

【作用】請求項１記載のＸ線撮像装置では、Ｘ線管から
被検体に向けて曝射され被検体を透過したＸ線は、光学
像に変換された後、２次元配列された受光素子群によっ
て構成された撮像手段の撮像面で受光される。

【００１９】今、診断の都合上、被検体のある特定の部
分を高速（あるいは拡大）撮影したいとする。

【００２０】このときオペレータからの入力等に基づい
て、読み出し領域設定手段によって特定の部分に対応し
た撮像面上の領域が読み出し領域として設定され、読み
出し領域情報が走査手段に送られる。走査手段では、送
られた読み出し領域に対応した受光素子が走査され、そ
の結果得られた信号は各受光素子毎にＸ線透視画像とし
て出力される。

【００２１】特に、請求項２記載のＸ線撮像装置では、
Ｘ線管から被検体に曝射されるＸ線を絞るＸ線絞り手段
と、Ｘ線絞り手段のＸ線絞り量を制御するＸ線絞り手段
とを備え、Ｘ線管から被検体に曝射されるＸ線の曝射量
が、読み出し領域設定手段で設定された読み出し領域に
準じた量となるように、Ｘ線絞り制御手段によって、Ｘ
線絞り手段の絞り量が制御される。

【００２２】

【実施例】以下、本発明に係るＸ線撮像装置の一実施例
を図１〜図３を参照して説明する。

【００２３】図１は、本実施例のＸ線撮像装置の構成を
示すブロック図である。

【００２４】図１に示すＸ線撮像装置は、Ｘ線を発生す
るＸ線管１と、発生されたＸ線を絞って不要部位への曝
射を防ぐＸ線絞り手段であるＸ線絞り２と、患者Ｈを透
過したＸ線を光学像に変換するイメージインテンシファ
イヤ（以下、Ｉ．Ｉ．という）３と、変換された光学像
を適切な大きさ及び強さに補正する光学系４と、補正さ
れた光学像を画像信号に変換するＸＹアドレス方式の撮
像素子５とを備えている。なお、Ｉ．Ｉ．３及び光学系
４が請求項１記載の変換手段を構成し、撮像素子５が請
求項１記載の撮像手段を構成する。

【００２５】また、Ｘ線撮像装置は、撮像素子５によっ
て変換された画像信号をディジタル画像信号に変換する
Ａ／Ｄ変換器６と、このデジタル画像信号に対して必要
に応じて種々の画像処理を施す画像処理回路７と、画像
処理が施されたディジタル画像信号をアナログ画像信号
に変換するＤ／Ａ変換器８と、このアナログ画像信号を
Ｘ線透過像として表示するＴＶモニタ９とを備えてい
る。なお、撮像素子５から出力される画像信号を直接Ｔ
Ｖモニタ９に入力してＸ線透過像を表示する構成も可能
である。

【００２６】一方、撮像素子５は、図２に示すように、
例えばリング状のゲート電極を持っった受光素子である
埋め込み型ＭＯＳトランジスタ５ａ（以下、単にＭＯＳ
トランジスタという）を、例えば１０２４×１０２４
個、正方状に配列して構成されている。このＭＯＳトラ
ンジスタ５ａは、二次元アドレス｛（ｒ、ｓ）；１≦
ｒ，ｓ≧１０２４｝を有した画素として、全体で撮像面
５ｂを形成している（以下、この構成を埋め込み型ＭＯ
Ｓイメージセンサという）。なお、撮像面５ｂはＴＶモ
ニタ９の画像表示面に対応している。

【００２７】また、撮像素子５は、所定アドレスのＭＯ
Ｓトランジスタ５ａを選択走査可能な垂直シフトレジス
タ１１ａ及び水平シフトレジスタ１１ｂを備えている。

【００２８】さらに撮像素子５には、ＣＣＵ（Camera C
ontroul Unit）１２が接続されている。ＣＣＵ１２は、
垂直シフトレジスタ１１ａ及び水平シフトレジスタ１１
ｂの選択走査を制御する走査制御回路１２ａと、オペレ
ータ等からの入力に応じて撮像面５ｂの中の読み出し領
域を設定し、読み出し領域情報Ｆとして走査制御回路１
２ａへ出力する読み出し領域設定回路１２ｂとを備えて
いる。

【００２９】この読み出し領域設定回路１２ｂはメモリ
を備え、オペレータ等から例えばＴＶモニタ９上のカー
ソルで指定された領域（すなわち、指定画素領域）を撮
像面５ｂ上の二次元アドレスとして出力する。

【００３０】また、走査制御回路１２ａは、垂直シフト
レジスタ１１ａ及び水平シフトレジスタ１１ｂへの駆動
信号φを制御して、読み出し領域設定回路１２ｂから指
定されたアドレスの画素のみが走査されるように設定す
る。

【００３１】一方、Ｘ線撮像装置は、読み出し領域設定
回路１２ｂによって設定された読み出し領域外にＸ線が
曝射されないように、Ｘ線絞り２の絞り量を制御する、
Ｘ線絞り制御手段であるＸ線絞り制御装置１３を備えて
いる。

【００３２】なお、垂直シフトレジスタ１１ａ、水平シ
フトレジスタ１１ｂ、及び走査制御回路１２ａが請求項
１記載の走査手段を構成し、読み出し領域設定回路１２
ｂが請求項１記載の読み出し領域設定手段を構成する。

【００３３】次に、本実施例の全体動作を説明する。

【００３４】Ｘ線撮像装置では、Ｘ線管１から被検体Ｈ
に向けてＸ線が曝射され、被検体Ｈを透過したＸ線は、
Ｉ．Ｉ．３及び光学系４によって所定の大きさの光学像
に変換される。この光学像は、通常、撮像素子５の撮像
面５ｂ全体で受光されＸ線透視画像が形成される。そし
て、このＸ線透視画像は必要に応じて画像処理が施され
た後、ＴＶモニタ９で表示される。

【００３５】ここで診断の都合上、例えばＴＶモニタ９
の略中央部分（図３の中央部分の破線で囲まれた領域
（例えば画素数５１２×５１２）；読み出し領域Ｅ）に
表示されている画像を特に高速に表示したいとする。こ
のときオペレータは、読み出し領域設定回路１２ｂを介
して表示したい領域（読み出し領域Ｅ）をアドレス値と
して指定する。つまり、読み出し領域設定回路１２ｂで
は、アドレスadr1(257,257) 〜adr2(257,768) 〜adr3(7
68,257) ）〜adr4( 768,768)が生成され、この指定アド
レスが、Ｘ線絞り制御装置１３、及び走査制御回路１２
ａに出力される。

【００３６】Ｘ線絞り制御装置１３は、アドレス指定さ
れた読み出し領域Ｅ外にＸ線が曝射されないようにＸ線
絞り２の絞り量を制御する。

【００３７】一方、走査制御回路１２ａは、垂直シフト
レジスタ１１ａ及び水平シフトレジスタ１１ｂへの駆動
信号φを制御する。これにより、垂直シフトレジスタ１
１ａ及び水平シフトレジスタ１１ｂから指定されたアド
レスの画素５ａ…５ａを走査するスイッチング信号r267
〜r768及びｓ267 〜ｓ768 が出力される。

【００３８】この結果、スイッチング信号r267 〜r768
及びｓ267 〜ｓ768 によって読み出し領域Ｅの画素５ａ
…５ａが各画素毎に順次走査されて電荷が読み出され、
この電荷は画像信号として出力される。

【００３９】この場合、画素走査スピードが変らないと
すると、従来、部分的な「５１２×５１２」の画素領域
を読み出すのに要する時間は、全画素領域（１０２４×
１０２４）の読み出し時間と同じであったが、本構成の
場合、読み出したい領域の画素（５１２×５１２）を直
接読み出すことによって、約４倍（1024² / 512² )の
速さにすることができる。

【００４０】また、撮像素子の読み出し領域を設定し、
この領域のみを直接読み出すことができるため、全画素
を読み出すことなく、且つ画像処理によらずに拡大撮影
を高速に行なうことができる。

【００４１】さらに、設定された読み出し領域に対応し
てＸ線絞りの絞り量を制御して、読み出し領域外へのＸ
線の曝射を防ぐことによって、不要なＸ線曝射を低減さ
せることができる。

【００４２】なお、本実施例においてＸ線絞り２及びＸ
線絞り制御手段１３は、必要に応じて取り外してもよ
い。

【００４３】また、本実施例において読み出し領域を示
すアドレスを、予め読み出し領域設定回路のメモリに記
憶しておき、自動的に記憶されたアドレスを読み出せる
ように設定しておくことによって、自動的に高速撮影及
び拡大撮影を行なうことができる。

【００４４】さらに、本実施例では撮像素子として埋め
込み型ＭＯＳイメージセンサを用いたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば通常のＭＯＳトラン
ジスタを用いた撮像素子等、ＸＹアドレス方式の撮像素
子であれば何でも良い。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載のＸ線
撮像装置によれば、動きの速い部位等、診断上関心の高
い部分の領域を読み出し領域として設定し、この読み出
し領域のみを撮影することができるため、診断上関心の
高い領域を高速又は拡大撮影することができる。

【００４６】特に、請求項２記載のＸ線撮像装置では、
診断上関心の高い領域を読み出し領域として設定する際
に、Ｘ線を絞って読み出し領域以外にＸ線が曝射される
のを防ぐことができるため、無用な曝射を的確に排除で
き、安全性をより向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るＸ線撮像装置の概略
構成を示すブロック図。

【図２】撮像素子の構成の一部を示す概略図。

【図３】本実施例に係る部分読み出しの一例を画素領域
に対応させて説明する図。

【図４】従来のＸ線撮像装置の概略構成を示すブロック
図。

【図５】従来の撮像素子の一例を示す概略構成図。

【図６】拡大撮影における撮像面の状態を説明する図。

【符号の説明】

１ Ｘ線管 ２ Ｘ線絞り装置 ３ Ｉ．Ｉ． ４ 光学系 ５ 撮像素子 ５ａ ＭＯＳトランジスタ（画素） ５ｂ 撮像面 ６ Ａ／Ｄ変換器 ７ 画像処理回路 ８ Ｄ／Ａ変換器 ９ ＴＶモニタ １１ａ 垂直シフトレジスタ １１ｂ 水平シフトレジスタ １２ａ 走査制御回路 １２ｂ 読み出し制御回路 １３ Ｘ線絞り制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線管から曝射され、上記被検体を透過
   したＸ線を光学像に変換する変換手段を備え、上記光学
   像からＸ線透視画像を形成し、このＸ線透視画像をモニ
   タに表示するようにしたＸ線撮像装置において、２次元
   的に配列された受光素子群によって撮像面を構成し、且
   つ上記受光素子によって上記光学像を受光する撮像手段
   と、上記撮像面の読み出し領域を設定する読み出し領域
   設定手段と、この読み出し領域設定手段で設定された読
   み出し領域に対応した受光素子を走査し、この走査によ
   り得られた信号を各受光素子毎にＸ線透視画像として出
   力する走査手段とを備えたことを特徴とするＸ線撮像装
   置。
2. 【請求項２】 前記Ｘ線管から前記被検体に曝射される
   Ｘ線を絞るＸ線絞り手段と、このＸ線絞り手段によるＸ
   線絞り量を前記読み出し領域に対応して制御するＸ線絞
   り制御手段とを備えた請求項１記載のＸ線撮像装置。