JPH1014907A - 医療用ｘ線テレビジョン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フレーム転送方式のＣＣＤエリアイメージセン
サによっても垂直スメアの影響を受けることなく高品質
画像を得ることができる医療用Ｘ線テレビジョン装置を
提供する。 【解決手段】医療用Ｘ線テレビジョン装置は、Ｘ線発生
器１と、ＦＴ方式のＣＣＤエリアイメージセンサ６を搭
載したＣＣＤカメラと、垂直フレーム転送信号の送信、
ＣＣＤ読出し信号の受信をするカメラ制御部８と、信号
を処理して表示する表示手段１６と、システム制御部３
とを備え、さらにカメラ制御部８は、Ｘ線発生器が連続
Ｘ線を発生するかパルスＸ線を発生するかにより垂直フ
レーム転送信号の転送時間を選択する選択手段１１、１
３と、Ｘ線発生器がパルスＸ線を発生する場合には垂直
フレーム転送信号を遅延させる遅延手段１２とを備え
る。パルスＸ線発生時にはフレーム転送を遅延させて垂
直スメアを防止する。連続Ｘ線発生時には、比較的短い
フレーム転送時間を選択し、垂直スメアを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用Ｘ線テレビ
ジョン装置に関わり、特にＣＣＤカメラの制御に特徴を
有する医療用テレビジョン装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、医療用分野においてはＸ線テ
レビジョン装置が用いられているが、最近ではＸ線テレ
ビジョンカメラとしてＣＣＤエリアイメージセンサを搭
載したＣＣＤカメラが使用されている。このような医療
用Ｘ線テレビジョン装置は、Ｘ線を発生させ被検体に照
射するＸ線発生器と、被検体を透過したＸ線を検出、増
幅し、特定方式のＣＣＤエリアイメージセンサにより撮
像するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラに対して信号電荷
の転送、読み出しを制御するカメラコントロールユニッ
トと、読出した信号を画像処理し、表示する表示手段
と、システム全体を制御するシステム制御部とを備えて
いる。

【０００３】ＣＣＤカメラではＸ線を検出したイメージ
インテシファイア（以下、Ｉ．Ｉ．と略す）の出力をＣ
ＣＤエリアイメージセンサで検出する。このＣＣＤエリ
アイメージセンサは、面状に配列されたフォトダイオー
ドとＣＣＤ走査回路とを集積化したもので、インターラ
イン転送方式（ＩＴ方式）、フレームインターライン転
送方式（ＦＩＴ方式）、フレーム転送方式（ＦＴ方
式）、フルフレーム転送方式（ＦＦＴ方式）等の方式が
あるが、医療用Ｘ線テレビジョン装置では、光のかぶり
が少ないため連続Ｘ線にも適用できるＩＴ方式やＦＩＴ
方式が多く用いられていた。

【０００４】しかしＩＴ方式やＦＩＴ方式では、光を受
けるセンサ部とＣＣＤ転送部とを平行に配列した構造に
なっているため、画面内のセンサーの占有面積をそれほ
ど大きくできないので、光の利用効率がよくない。この
ため、走査線数が１０００本以上の高画素数（走査線
数）化、高密度化が要求される医療用Ｘ線テレビジョン
装置では採用することができなかった。

【０００５】これに対し、ＦＴ方式やＦＦＴ方式のエリ
アイメージセンサでは、センサとＣＣＤ転送とをフォト
ダイオードが兼ねているので、光の利用効率がよく高密
度化が可能であるが、センサ部から蓄積部まで画像を転
送する期間に連続して光が入るとカブリを生じる。これ
はＸ線画像において、像の垂直方向に尾を引く現象（垂
直スメア）として観測され、画面上に白線となって現れ
るため診断の障害となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなＦＴ方式或
いはＦＦＴ方式を採用する場合の垂直スメアの問題は、
撮像領域のＣＣＤへ入力する光画像をパルス化し、光画
像の入力と次のパルスによる入力との間、即ち入力がな
いときに蓄積領域のＣＣＤに転送するという方法を採る
ことによって解決される。しかしながら、一般にＣＣＤ
カメラに搭載されたＩ．Ｉ．の出力は入力終了後も減衰
しながら残るため、Ｘ線パルスが高速化すると、前のパ
ルスについての出力と次のパルスについての出力とが重
なることにより画像にカブリを生ずる要因となる。

【０００７】一方、垂直フレーム転送に要する時間（垂
直フレーム転送時間）を短くすることによってカブリを
低減することが考えられるが、垂直フレーム転送時間が
短すぎると飽和レベルが低下し、ダイナミックレンジが
狭くなり、画質が低下するという問題が生じる。

【０００８】本発明は、医療用Ｘ線テレビジョン装置の
ＣＣＤエリアイメージセンサとしてＦＴ方式を使用する
場合における上記問題点を解決し、ＦＴ方式のＣＣＤエ
リアイメージセンサによっても垂直スメアの影響を受け
ることなく、高画質なＸ線テレビ画像が得られる医療用
Ｘ線テレビジョン装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明の医療用Ｘ線テレビジョン装置は、連続
Ｘ線或いはパルスＸ線を出力するＸ線発生器と、被検体
を透過したＸ線を検出し、ＣＣＤ走査回路をフレーム転
送方式又はフルフレーム転送方式に集積したＣＣＤエリ
アイメージセンサにより撮像するＣＣＤカメラと、ＣＣ
Ｄカメラを制御するとともにＣＣＤカメラから読み出さ
れた信号を信号処理するカメラ制御部と、カメラ制御部
からの信号を画像処理し表示するための画像処理部と、
Ｘ線発生器の駆動を制御するシステム制御部とを備えた
ものであって、カメラ制御部は、Ｘ線発生器の出力する
Ｘ線が連続Ｘ線かパルスＸ線かによりＣＣＤ素子の転送
時間を選択的に切り替える選択手段と、Ｘ線発生器の出
力するＸ線がパルスＸ線のときにＣＣＤ素子の垂直フレ
ーム転送信号を遅延する遅延手段とを備えたものであ
る。

【００１０】この医療用Ｘ線テレビジョン装置では、Ｘ
線発生器によりパルスＸ線を発生する場合には、カメラ
制御部に設けられた垂直フレーム転送時間を選択的に切
り替える選択手段は所定の比較的長い垂直フレーム転送
時間を選択して転送信号とし、この転送信号は同じくカ
メラ制御部に設けられた遅延手段により所定時間遅延さ
れる。これにより転送信号はパルス入力とパルス入力と
の間にＣＣＤに送信され、しかも遅延時間を適切に設定
することにより、ＣＣＤカメラに搭載されたＩ．Ｉ．の
残留出力が全て終了するまで転送信号の送信を遅延させ
ることができるので、この残留出力によるカブリを防止
することができる。

【００１１】一方、Ｘ線発生器により連続Ｘ線を発生す
る場合には、カメラ制御部に設けられた垂直フレーム転
送時間を選択的に切り替える選択手段は、所定の短い垂
直フレーム転送時間を選択して転送信号とし、遅延させ
ることなくＣＣＤに送信する。この転送時間は要求され
るダイナミックレンジを犠牲にしない範囲で短く設定さ
れ、これにより垂直スメアの影響を防止することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の医療用Ｘ線テレビ
ジョン装置の構成の一例を示したブロック図である。本
発明の医療用Ｘ線テレビジョン装置は、Ｘ線を発生させ
被検体に照射するＸ線管１を備えたＸ線発生器と、被検
体が横臥する透視撮影台４と、被検体を透過したＸ線を
検出、増幅し、ＦＴ方式のＣＣＤエリアイメージセンサ
６により撮像するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラに対し
て信号電荷の転送、読み出しを制御するカメラコントロ
ールユニット８と、読み出された信号を処理する画像処
理装置１５と、画像処理されたデータを表示する表示手
段であるモニタ１６と、医療用Ｘ線テレビジョン装置全
体を制御するシステム制御装置３とを備えている。

【００１３】Ｘ線発生器は、被検体にＸ線を照射するＸ
線管１及びＸ線管１にＸ線発生のための高電圧を供給す
る高電圧発生器２を備えており、高電圧発生器２はシス
テム制御装置３にも接続されている。また、システム制
御装置３はＸ線出力方式をパルスとするか連続とするか
を選択する信号を外部から入力するための信号入力端子
（図示せず）を備えている。

【００１４】ＣＣＤカメラは、Ｘ線を検出し、増幅する
検出手段であるＩ．Ｉ．５、Ｉ．Ｉ．５から出力される
光画像を撮像するＦＴ方式のＣＣＤエリアイメージセン
サ６及びＩ．Ｉ．５の光画像をＣＣＤエリアイメージセ
ンサ６に光学的に結合するディストリビュータ７を備え
ている。

【００１５】カメラコントロールユニット８は、ＣＣＤ
カメラのＣＣＤエリアイメージセンサ６に垂直フレーム
転送信号を送出するための回路と、ＣＣＤカメラのＣＣ
Ｄエリアイメージセンサ６から出力されるＣＣＤ読出し
信号を受信する回路とを備えている。

【００１６】垂直フレーム転送信号を送出するための回
路は、垂直フレーム転送を行なうための標準信号又は高
速信号をそれぞれ発生させる２つの信号発生器９、１
０、システム制御装置３に接続され、信号発生器９によ
り発生された標準信号のオン・オフを選択するセレクト
回路１１、セレクト回路１１により選択された標準信号
を遅延させる遅延回路１２、及びシステム制御装置３に
接続され、遅延回路１２からの信号又は遅延されない高
速信号のいずれかを選択するセレクト回路１３を備えて
いる。これにより、パルスＸ線発生時には、セレクト回
路１１により選択された標準信号が遅延回路１２で遅延
され、セレクト回路１３により選択されて垂直フレーム
転送信号を送出することができ、一方、連続Ｘ線発生時
には、信号遅延のない高速信号がセレクト回路１３によ
り選択されて垂直フレーム転送信号を送出することがで
きる。

【００１７】ＣＣＤ読出し信号を受信する回路は、ＣＣ
Ｄ読出し信号を処理するプロセス回路１４を備えてお
り、以後の画像処理過程へと接続される。

【００１８】次に、この医用Ｘ線テレビジョン装置の動
作についてパルスＸ線を照射する場合と連続Ｘ線を照射
する場合とに分けて説明する。

【００１９】まず、パルスＸ線を照射する場合について
図２に示す各種信号のタイミング図を用いて説明する。
パルスＸ線照射する場合には、システム制御装置３にパ
ルスセレクト信号Ｈをハイレベルで入力する。これによ
り、システム制御装置３は高電圧発生器２にパルス信号
を送信するのでパルス状の高電圧が発生し、Ｘ線管１を
介してパルスＸ線が波形Ａに示すように照射される。照
射されたＸ線は透視撮影台４及びこれに横臥した被検体
を透過し、Ｉ．Ｉ．５に検出され、光画像が出力され
る。光画像はディストリビュータ７を介してＣＣＤエリ
アイメージセンサ６に照射される。Ｉ．Ｉ．５の出力部
での光出力は波形Ｂに示すように、Ｘ線照射時だけでな
く、Ｘ線の入力が終了した後もしばらくの間減衰しなが
ら残存する。この残光像が、高速パルスＸ線による撮像
ではカブリ現象の原因となるが、本発明では後述するよ
うにＣＣＤエリアイメージセンサ６の垂直フレーム転送
を遅延させることにより、この影響を回避する。

【００２０】一方、システム制御装置３は、ハイレベル
のパルスセレクト信号Ｈの入力により、カメラコントロ
ールユニット８のセレクト回路１１にハイレベルの制御
信号Ｇを送出するとともに、セレクト回路１３にハイレ
ベルの制御信号Ｆを送出する。セレクト回路１１には、
信号発生器９から送出される標準信号Ｓ及び信号発生器
１０から送出される高速信号Ｋが入力されているが、シ
ステム制御装置３からハイレベルの制御信号Ｇが入力さ
れると標準信号Ｓのオンを選択して遅延回路１２に送出
する。遅延回路１２は標準信号Ｓを予め設定されている
遅延時間ＴDLだけ遅延して出力し、セレクト回路１３に
送出する。セレクト回路１３には遅延回路１２によって
遅延された標準信号と遅延されない高速信号Ｋとが入力
されるが、セレクト回路１３にハイレベルの制御信号Ｆ
が入力されているときには遅延された標準信号Ｓを選択
して、ＣＣＤエリアイメージセンサ６へ送出し、これが
垂直フレーム転送信号Ｄとなる。垂直フレーム転送信号
Ｄを受信したＣＣＤエリアイメージセンサ６はこの遅延
された垂直フレーム転送信号Ｄに基づき垂直フレーム転
送を行い、最下段の水平ＣＣＤからＣＣＤ読出し信号Ｃ
を出力し、これをプロセス回路１４が受信して、画像処
理装置１５で画像処理され、モニタ１６にＸ線テレビ画
像が表示される。

【００２１】ここで遅延回路１２による遅延時間ＴDLに
は前述のカブリを防止するのに十分な時間が設定されて
いるため、垂直フレーム転送信号ＤはＸ線パルスの入力
がなく、かつ、Ｉ．Ｉ．５の残光の影響を受けないタイ
ミングとすることができる。また、標準信号Ｓの垂直フ
レーム転送時間ＴVFTPは、十分に広いダイナミックレン
ジを実現できる時間（通常２ミリ秒程度）に設定されて
おり、このようにして、パルスＸ線照射時も垂直スミア
の影響なく、しかも広ダイナミックレンジにおける撮像
が可能となる。

【００２２】次に、連続Ｘ線を照射する場合について図
３に示す各種信号のタイミング図を用いて説明する。連
続Ｘ線照射する場合には、システム制御装置３にパルス
セレクト信号Ｈをローレベルで入力する。これにより、
システム制御装置３は高電圧発生器２に連続信号を送信
するので連続した高電圧が発生し、Ｘ線管１を介して連
続Ｘ線が波形Ａに示すように照射される。照射されたＸ
線は透視撮影台４及びこれに横臥した被検体を透過し、
Ｉ．Ｉ．５に検出され、光画像が出力される。光画像は
ディストリビュータ７を介してＣＣＤエリアイメージセ
ンサ６に照射される。Ｉ．Ｉ．５の出力部での光出力は
波形Ｂに示すように連続的なものである。従って、Ｉ．
Ｉ．５の光出力は絶えずＣＣＤエリアイメージセンサ６
に照射されている。

【００２３】またシステム制御装置３はローレベルのパ
ルスセレクト信号Ｈの入力により、カメラコントロール
ユニット８のセレクト回路１１にローレベルの制御信号
Ｇを送出するとともに、セレクト回路１３にローレベル
の制御信号Ｆを送出する。セレクト回路１１は、制御信
号Ｇがローレベルのときには、信号発生器９から送出さ
れる標準信号Ｓをオフとし、これにより信号発生器１０
から送出される高速信号Ｋのみを出力する。この高速信
号Ｋは遅延回路１２を経ることなくセレクト回路１３に
入力される。セレクト回路１３はローレベルの制御信号
Ｇの入力により遅延のない高速信号Ｋを選択して、高速
の垂直フレーム転送信号ＤとしてＣＣＤエリアイメージ
センサ６に送出する。垂直フレーム転送信号Ｄを受信し
たＣＣＤエリアイメージセンサ６はこの垂直フレーム転
送信号Ｄに基づき垂直フレーム転送を行い、最下段の水
平ＣＣＤからＣＣＤ読出し信号Ｃを出力し、これをプロ
セス回路１４が受信して、画像処理装置１５で画像処理
され、モニタ１６にＸ線テレビ画像が表示される。

【００２４】前述したように、通常連続Ｘ線による場合
は、ＣＣＤエリアイメージセンサ６は垂直フレーム転送
時においても露光しているため、垂直スミアが生じる
が、本実施例の医用Ｘ線テレビジョン装置では、高速信
号Ｋを使用することにより、垂直フレーム転送時間を標
準信号Ｓで決められる垂直フレーム転送時間ＴVFTPより
短い時間ＴVFTCとし、これにより垂直スミアの発生を最
小限としている。但し、垂直フレーム転送時間ＴVFTCは
あまり短すぎるとダイナミックレンジが狭くなり、画質
が低下し実用的でなくなるので、要求されるダイナミッ
クレンジに合わせて最短となるように選択する。例えば
垂直フレーム転送時間ＴVFTCを標準信号Ｓのときの転送
時間（約２ミリ秒）に比べて４分の１程度（０．５ミリ
秒程度）とすることにより、連続Ｘ線照射時も垂直スミ
アの影響を実用可能な程度に押さえ、しかもダイナミッ
クレンジに大きな影響を与えることなく撮像が可能とな
る。

【００２５】尚、本実施例では、信号発生器９及び１０
により発生する信号の垂直フレーム転送時間ＴVFTは予
め固定したものとして扱っているが、垂直フレーム転送
時間ＴVFTを可変にできる機構とし、設定のための手段
を設けてもよい。即ち、要求されるタイナミックレンジ
に合わせて最適な垂直フレーム転送時間を設定するよう
にすることができる。ここで垂直フレーム転送時間ＴVF
Tを可変にした場合には、信号発生器は一つとすること
も可能である。また、遅延時間ＴDLについても予め固定
的に設定することなく、遅延時間を設定する手段を設け
て、遅延時間TDLを可変にしてもよい。

【００２６】更に、垂直フレーム転送信号の遅延及び垂
直フレーム転送時間の選択を実現するための構成は実施
例の構成に限定されるものではなく、パルスＸ線照射時
には標準的な垂直フレーム転送時間の標準信号を適切な
時間遅延させて垂直フレーム転送信号とし、連続Ｘ線照
射時には比較的短い垂直フレーム転送時間の高速信号を
遅延なく垂直フレーム転送信号として選択できる構成と
なっているものであればどのようなものであってもかま
わない。

【００２７】

【発明の効果】本発明の医用Ｘ線テレビジョン装置は、
発生させるＸ線が連続Ｘ線かパルスＸ線かによりＣＣＤ
素子の転送時間を選択的に切り替える選択手段と、パル
スＸ線のときにＣＣＤ素子の垂直フレーム転送信号を遅
延する遅延手段とを備え、パルスＸ線照射時には標準的
な垂直フレーム転送時間の標準信号を適切な時間遅延さ
せて垂直フレーム転送信号とすることにより、ＣＣＤエ
リアイメージセンサとしてＦＴ方式やＦＦＴ方式を採用
した場合にも垂直スメアの影響を受けず、しかも残光に
よるカブリを回避することができ、高画質なＸ線テレビ
画像を得ることができる。一方、連続Ｘ線照射時には比
較的短い垂直フレーム転送時間の高速信号を垂直フレー
ム転送信号として選択することにより、ダイナミックレ
ンジに影響を与えない範囲で連続Ｘ線照射時も垂直スミ
アの影響を実用可能な程度に押さえることができる。ま
た垂直フレーム転送信号の切り換えは、Ｘ線出力の方式
を選択する信号に基づく制御信号により行うことができ
るため、現実的に使用し易いものとなる。

【００２８】このように本発明の医用Ｘ線テレビジョン
装置によれば、ＦＴ方式やＦＦＴ方式のＣＣＤエリアイ
メージンセンサを用いても、垂直スメアの影響を軽減で
きるので、ＦＴ方式やＦＦＴ方式のＣＣＤエリアイメー
ジンセンサを搭載して高画素化、高密度化の要求に対応
した医用Ｘ線テレビジョン装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の医療用Ｘ線テレビジョン装置の一実施
例のブロック図。

【図２】パルスＸ線発生時の本発明の医療用Ｘ線テレビ
ジョン装置の信号タイミング図。

【図３】連続Ｘ線発生時の本発明の医療用Ｘ線テレビジ
ョン装置の信号タイミング図。

【符号の説明】

１ Ｘ線管（Ｘ線発生器） ３ システム制御装置（システム制御部） ５ イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．） ６ ＣＣＤエリアイメージセンサ ８ カメラコントロールユニット（カメラ制御部） ９、１０ 信号発生器 １１、１３ セレクト回路（選択手段） １２ 遅延回路（遅延手段） Ｃ ＣＣＤ読出し信号 Ｄ 垂直フレーム転送信号 Ｓ 標準信号 Ｋ 高速信号 Ｆ、Ｇ 制御信号 Ｈ パルスセレクト信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続Ｘ線或いはパルスＸ線を出力するＸ線
   発生器と、被検体を透過したＸ線を検出し、ＣＣＤ（電
   荷結合素子）走査回路をフレーム転送方式又はフルフレ
   ーム転送方式に集積したＣＣＤエリアイメージセンサに
   より撮像するＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラを制御
   するとともに前記ＣＣＤカメラから読み出された信号を
   信号処理するカメラ制御部と、前記カメラ制御部からの
   信号を画像処理し表示するための画像処理部と、前記Ｘ
   線発生器の駆動を制御するシステム制御部とを備えた医
   療用Ｘ線テレビジョン装置において、 前記カメラ制御部は、前記Ｘ線発生器の出力するＸ線が
   連続Ｘ線かパルスＸ線かにより前記ＣＣＤ素子の転送時
   間を選択的に切り替える選択手段と、前記Ｘ線発生器の
   出力するＸ線がパルスＸ線のときに前記ＣＣＤ素子の垂
   直フレーム転送信号を遅延する遅延手段とを備えたこと
   を特徴とする医療用Ｘ線テレビジョン装置。