JPH1070686A

JPH1070686A - 実時間デジタルラジオグラフィ

Info

Publication number: JPH1070686A
Application number: JP9195404A
Authority: JP
Inventors: Hisatake Yokouchi; 久猛横内; Yoichi Onodera; 小野寺洋一; Takakazu Funo; 孝和布野; Masayuki Tsuneoka; 雅幸常岡
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】動作条件が最適化されたテレビカメラ装置を用
い安定で良好な画像の取り込みが可能となる実時間ＤＲ
装置を実現する。【構成】被検体３に照射するＸ線を発生するＸ線発生源
２と、被検体のＸ線像を光学像に変換する像変換手段４
と、光学像をテレビカメラ６の撮像管に結像する光学系
５とを具備する実時間デジタルラジオグラフィ装置にお
いて、撮像管の走査モードとして、透視像を得る透視モ
ードと、撮影像を得る複数の撮影モードとを有し、走査
モードが撮影モードのときに撮像管に印加するターゲッ
ト電圧をＶ_S、走査モードが透視モードのときに撮像管
に印加するターゲットを電圧Ｖ_Fとするとき、Ｖ_S≧Ｖ_F
を満足するようにターゲット電圧を制御するターゲット
電圧制御手段を具備し、各撮影モードは毎秒当りのフレ
ーム数が異なり、ターゲット電圧制御手段はフレーム数
の減少に対応してターゲット電圧を増加させる制御を行
なう。【効果】各走査モードに対して高Ｓ／Ｎ，ダイナミック
レンジ化を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，テレビカメラ装置を画
像の入力装置として用いている分野，特にＸ線画像を実
時間で取り込み画像処理し診断する実時間デジタルラジ
オグラフィ装置（以下，実時間ＤＲ装置と略記。）に関
する。

【０００２】

【従来の技術】最近の医療Ｘ線診断装置の分野では，Ｘ
線画像情報を一旦電気信号に変換し，その後，Ａ／Ｄ変
換，デジタル画像処理を行ない，ＣＲＴディスプレイに
表示，あるいはフィルムにプリントし，診断するＤＲ装
置が多方面で利用されている。特に，従来から，１画像
当りのＸ線線量を少なくし主に撮像部位を決定するため
に利用する透視像を得るために使用されるＸ線イメージ
インテンシファイヤ（以下Ｘ線ＩＩと略称する）と，テ
レビカメラ装置とからなるＸ−ＴＶカメラ装置は，手軽
に実時間でＸ線画像情報を電気信号に変換出来るため，
ＤＲ装置の画像入力装置として早くから注目されてき
た。現在では，特開昭５５−５８６８２号公報に示すよ
うに，血管への造影剤注入前後に取り込まれた画像間の
差演算を行い，コントラスト分解能に優れた血管像を描
画する実時間ＤＲ装置の一種である，デジタル・フルオ
ログラフィ装置（ＤＦ装置）の画像入力装置として医療
の現場で広く利用されている。つまり，ＤＲ装置では上
述の透視像だけでなく，１画像当りのＸ線々量を透視撮
像時の約１０００倍と多くし画質の良いＸ線画像で，医
師がその画像を観察し診断する，いわゆる読影するため
の撮影像の両者を必要とする。

【０００３】透視像と撮影像とを比べると後者の比重が
大となるため，ＤＲ装置に対しては，空間分解能，コン
トラスト分解能，時間分解能，画像化が可能なＸ線強度
の範囲を表わすダイナミックレンジ，等に優れているこ
とが強く要求される。これらＤＲ装置の性能を決めてい
るのは画像の入力部を構成するＸ線ＩＩとテレビカメラ
装置であり，特にテレビカメラ装置の性能が大切であ
る。ＤＲ装置に利用するテレビカメラ装置では，上記の
ＤＲ装置に要求されている性能を満たすため，解像度，
Ｓ／Ｎ，毎秒の撮像枚数，いわゆるフレーム数が多いこ
とにより達成される時間分解能が良いこと，高ダイナミ
ックレンジであること，等が要求される。これらのうち
解像度は，主に使用する撮像管と走査線数で決まる。撮
像管は，例えばサチコン，プラビコン等の高解像度タイ
プを使用したとすると，高解像化のためには走査線数を
増す必要がある。この走査線数の増加は，フレーム数の
減少を伴わずに実現することは困難である。それは両者
を同時に増加させるとビデオ帯域Ｂが広くなり，得られ
る画像のＳ／Ｎが悪化するためである。つまりＳ／Ｎを
考慮すると許容されるビデオ帯域Ｂがある程度制限され
るためである。そこで特開昭６２−１７７号公報に示す
ように，両者の組合せによる多数の走査モードを準備
し，使用目的に応じてその走査モードが任意に選択可能
な手段が提供されている。

【０００４】Ｓ／Ｎは主に上述のビデオ帯域Ｂ，撮像管
から前置増幅器までの浮遊容量Ｃ₀，撮像管からの信号
電流ｉ_Sで決まる。これらのうちＢはＤＲ装置の仕様，
即ち毎秒の撮像枚数と１画像当りの画素数，等により必
然的に決まる。また，Ｃ₀は採用する撮像管やＦＥＴ，
抵抗，コンデンサ，等の部位，及びそれらの実装方法に
より決まるため，撮像管や部品の選択，実装，等には十
分配慮することにより対処しているが未だ十分ではな
い。信号電流ｉ_Sは，撮像管に入射する光量とその光量
に対応して光導電膜に蓄えられる電荷量を読み出す電子
ビームの供給能力，即ち撮像管の電子銃の能力により決
まる。この入射光量は，光源からの光出力，例えばＸ線
ＩＩからの光出力を全て利用している訳でなく，多い場
合には光学絞りを用いて入射光量を制限し撮像管の特性
と一致させている（焼付けやビーム不足の防止）。ダイ
ナミックレンジは基本的には撮像管の暗電流ｉ_Dと最大
信号電流ｉ_Smaxにより決まる。ｉ_Dは使用する撮像管が
決まると必然的に決まる。ｉ_Smaxは，最大入射光量と撮
像管の特性により決まり，入射光量に余裕のある場合は
撮像管の特性に依存する。また，撮像管からのｉ_Smaxが
十分大きくとれた場合でも，その信号を増幅する前置増
幅部の特性が十分でない場合には，テレビカメラ装置と
してのダイナミックレンジは狭くなる。

【０００５】以上述べたように，テレビカメラ装置に要
求されている特性のうち，解像度と時間分解能は，多数
の走査モードを準備することにより解決しているが，Ｓ
／Ｎとダイナミックレンジについては未だ十分でない，
特にＤＲ装置に利用されるテレビカメラ装置のように多
数の走査モードを有している場合，各走査モードに対し
て信号電流を大きくする最適な実現手段は未だ見い出さ
れていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はＤＲ装置に利
用され，多数の走査モードを有しているテレビカメラ装
置の高Ｓ／Ｎ化，高ダイナミックレンジ化を達成するた
め，走査モードに対応しながら撮像管からの信号電流ｉ
_Sを大とする手段，及びその信号電流下で良質の画像を
得るためのテレビカメラ装置の動作条件の最適化手段を
提供する。即ち，動作条件が最適化されたテレビカメラ
装置を用いて，より安定で良好な画像の取り込みが可能
となる実時間ＤＲ装置を実現する。信号電流ｉ_Sは，撮
像管の電子銃の能力，その光導電膜上に蓄積される電荷
量Ｑ，及びその光導電膜上に走査する電子ビームの走査
スピード，即ち毎秒のフレーム数Ｎ_F（以下，コマ数と
もいう。）により決まる。これらのうちＮ_Fは前述のよ
うにＤＲ装置の仕様を満足するために準備すべき多数の
走査モードに対応した値となる。従って，ｉ_Sを増加さ
せるためには，走査モードに対応してＱを増す必要があ
る。一般にＱを増すためには，上記の光導電膜の静電容
量Ｃ_Sを大とするか，あるいは上記の光導電膜に印加す
る電圧，いわゆる撮像管のターゲット電圧Ｖ_Tを高くす
るか，あるいは両者を並用すればよい。Ｃ_Sを大とする
ためには光導電膜の比誘電率ε_Sを大とするか，上記膜
厚ｄを薄くするか，あるいは上記膜面の走査面積Ａ_Sを
大さするか，の何れかの方法を用いれば良い。以上のう
ち，ε_Sとｄは使用する撮像管が決まると必然的に決ま
る。また，Ａ_Sは可能な限り大とする手段は採用するが
使用する撮像管とその口径が決まるとほぼ決まる。ま
た，多数の走査モードを有する場合でも，走査モード毎
にこのＡ_Sを変える方式は殆ど採用しない。それは，撮
像管の走査面積，いわゆる走査範囲を走査モード毎に，
あるいは同一走査モード内で変化させると，残像や場合
によっては焼付のため以前の走査範囲の影響が表われ，
良質の画像が得られないことや，ＤＲ装置の入力部を構
成する各装置のうちで，テレビカメラ装置の解像度にそ
れ程の余裕がなく，電子拡大・縮小するメリットが余り
ないためである。

【０００７】従って，Ｑを大とするためには可能な限り
走査範囲を大とする手段とは別に，Ｖ_Tを大とする手段
が有効である。Ｖ_Tの標準的な値は使用する撮像管の種
類が決まるとほぼ決まる。それは撮像管メーカが，現在
広く普及している標準放送方式，例えばＮＴＳ方式に対
応して撮像管の品質を保証するため推奨するＶ_Tの値を
決めているためである。従って，撮像管をＤＲ装置用の
テレビカメラ装置に使用する場合，ＮＴＳＣ方式に準じ
た走査方式（５２５本走査，２：１インタレース方式，
３０フレーム／秒）を採用する走査モードでは，上記の
推奨値を採用するのが望ましく，他の走査モードではＤ
Ｒ装置の仕様を満する特性が得られる値とすべきであ
る。Ｖ_Tを変化させｉ_Sを大とする手段としては特開昭６
０−１８０２８４号公報に，Ｘ線々量の変化に応じてＶ
_Tを変化させｉ_Sが飽和するのを防止する手段が提案され
ている。しかしながら，ＤＲ装置では，撮像部位の選
択，透視モード／撮像モードの選択，Ｘ線条件，等が選
択されると利用する走査モードが自動的に選択され，そ
の選択と同時に撮像管のＶ_T，あるいはビーム電流，フ
ォーカス電圧あるいは電流，前置増幅器の利得が設定さ
れ，透視あるいは撮像が開始され，Ｘ線画像の取込みが
実行される。従って，走査モードに対応してＶ_Tを変化
させる手段は非常に有効であるが，同一走査モード内で
Ｖ_Tを変化させる必要は殆どない。また，同一走査モー
ド内ではＸ線条件によりＸ線々量が大幅に変化し，撮像
管への入射光量が大幅に変化し，撮像管への入射光量が
大幅に変化する場合はＶ_Tの変化でこの光量変化を吸収
するより，光学絞りで吸収する。これはＶ_Tを変化させ
ると，その後ある時間撮像管の動作が一時的に不安定と
なるためである。つまりＶ_Tはそのモードで画質を悪化
させないで蓄積可能な最大電荷量を規定する値，即ち信
号電流を大とし，Ｓ／Ｎを改善したり，ダイナミックレ
ンジを大とする値に設定されるべきである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では，実時間ＤＲ
装置に要求される空間分解能，時間分解能，等に対処す
るため使用するテレビカメラ装置（以下，ＤＲ用ＴＶカ
メラ）において図１に示すような４種類の走査モードを
有する。モード０はＮＴＳＣ方式の標準放送方式に準じ
た走査方式であり，主に透視像を得る（以下，透視モー
ドともいう。）場合に利用する。モード１〜３は上記の
ＮＴＳＣ方式とは異なる走査方式であり，主に撮影像を
得る（以下，撮像モードともいう。）場合に利用する。
モード１は毎秒のコマ数が６０コマ／秒と高速撮影が可
能であり，時間分解能に優れているが，１画像の取込み
画素数が５１２×５１２画素と少なく空間分解能が劣っ
ている。そこで，このモードは空間分解能より時間分解
能が要求される心臓，例えば左室，あるいは右室造影，
等の撮影に用いる。モード２は毎秒のコマ数１５コマ／
秒，取込画数１０２４×１０２４画素と空間分解能，時
間分解能のバランスがとれているモードであり，心臓の
冠状動脈，頭・腹部の血管，等の撮影に用いる。モード
３は画込込素数２０４８×２０４８画素，３.７５コマ
／秒と空間分解能は優れているが，時間分解能が劣って
いるので，余り動きのない消化管や骨梁，等の撮像に用
いる。なお，これら各走査モードと撮像部位の関係はあ
くまで１例であり，必ずしも固定的なものではなく，医
師の診療目的に合った最良の組合に設定される。使用す
る線量は，透視モードの場合には少なく，そのためＴＶ
カメラへの入射光量も少なくなり，殆どの場合，撮像管
の信号電流が約３０〜１００ｍＡ程度と非常に小さい値
となる。撮像モードの場合には上記の透視モードの場合
よりは多いが，必ずしも一様でなく，撮像部位により大
幅に異なる。つまり，左室，右室，及び冠状動脈，等の
心臓関連では１画素当りの線量は透視モード時の約２０
倍，頭，腹部血管，消化管等では約１０００倍，多くな
っている。この１０００倍の線量変化，即ち光量変化は
光学絞りにより，使用する撮影管の光電変換特性の良好
な動作範囲に制限されるが，それでも約５０〜１００倍
程度になる。つまり，撮像管の信号電流の最大値は透視
モード時と撮影モード時では約５０〜１００倍，撮影モ
ード内でも約５〜１０倍変化する。

【０００９】撮影管の電流信号を電圧信号に変換し，そ
の出力の最大値を常にほぼ一定に（この前置増幅部以降
の増幅部の設計を容易にし，かつＴＶカメラとして良好
な特性を維持するため，）になるよう増幅する前置増幅
部では，ビデオ帯域で上記のように大幅に変化する信号
電流を１系統の増幅器で対処するのはＳ／Ｎ，周波数特
性，等の特性を確保する点から困難である。そこで本発
明では，予め前置増幅部の後段部に利得Ｇの異なる複数
の増幅器を準備する。そして，各走査モードの利用法が
決まると，その利用法と整合のとれた利得を有する上記
の増幅器の中の１つを選択する手段を提供し，上記の目
的を達成する。前置増幅部は撮像管からの信号電流の最
大値ｉ_Smaxにより信号増幅系統を３系統に分ける。第１
系統ＰＧ₁はｉ_Smaxが０.１μＡ以下の場合で利得Ｇが最
大となっており，Ｓ／Ｎより利得が重要視される。第
２，３系統ＰＧ₂，ＰＧ₃は利得よりＳ／Ｎが重要視され
る系統であり，ＰＧ₂はｉ_Smaxが１μＡ以下の場合で利
得が中程度，ＰＧ₃はｉ_Smaxが４μＡ以下の場合で利得
が最も低く抑えられている。また，ｉ_Smaxが上記の４μ
Ａを越える場合は光学系の光量調節機構で入射光量を制
限し，前置増幅部の出力が飽和するのを防止する。つま
り，前置増幅部は透視モードに多用される走査モード０
では最大利得を有する系統のＰＧ₁に，走査モード１〜
３では，予めその走査モードを使って撮影する部位を決
定するので，撮影時の信号電流の最大値が決まり，その
最大信号電流が，上記の前置増幅で飽和しない利得を有
する系統に選択・設定される。また，走査モード１〜３
の場合には，Ｘ線々量，光学絞り，等の調整により可能
な限り信号電流を大とし，高Ｓ／Ｎ化，高ダイナミック
レンジ化を達成する手段を施こすのは言うまでもない。

【００１０】そのため，撮影管のターゲット電圧Ｖ_Tを
高くする。ところが，その最適電圧が各走査モード毎に
異なるので，本発明では走査モード毎にＶ_Tを設定する
手段を用いて上記目的を達成する。以下，その理由につ
いて述べる。信号電流ｉ_Sを大にするということは，そ
のｉ_Sを生み出すために光導電膜に蓄積されている電荷
量Ｑを大にすると同時に，そのＱを読み出すビーム電ｉ
_bも大にするということである。即ちｉ_bとしては常にｉ
_b／ｉ_s≧１の条件を満す必要があり，一般的な使われ方
としては，両者の比は２〜３倍に設定し，２倍ビーム，
あるいは３倍ビームと言われる。これらｉ_Sに対応する
入射光量が想定値をはるかにオーバする場合があり，そ
のような場合でもビーム不足を生じないようにするため
である。これに対して実時間ＤＲ装置ではＸ線管電
圧，Ｘ線管電流，Ｘ線発生時間，等のＸ線条件，被写
体，及びＸ線管と被写体間の距離，等が決まっているの
で自動光量調節機構を利用するとＴＶカメラへの最大入
射光量が想定値より大きくずれることはない。そこで，
ｉ_bとｉ_sの比は１.２〜１.５程度に設定可能である。

【００１１】標準ターゲット電圧５０Ｖの撮像管Ａ，及
び７５Ｖの撮像管Ｂを例にとり，Ｖ _Tをパラメータにビ
ーム電流制御（電極）電圧Ｅ_C1とそのＥ_C1における読み
出し可能最大信号電流，いわゆるビーム電流ｉ_bの関係
を図２，図３，図４，図５に示す。これらの図２〜図５
において，図２はモード０の場合，図３はモード１の場
合，図４はモード２の場合，図５はモード３の場合を示
す。これらの図２〜図５において，Ａの撮像管の場合，
モード０ではＶ_Tを標準の５０Ｖにしても，１.４倍の７
０ＶにしてもＥ_C1に対するｉ_bは殆ど変化しないが，モ
ード２，３ではＶ_Tをある程度高くするとｉ_bが大きくな
る。しかしながらその効果に限界があり，その値はモー
ド２では７０Ｖ，モード３では９０Ｖである。また，モ
ード１の場合の特性はモード０の場合の特性とほぼ同一
である。これは次の理由による，即ちモード０の走査方
式が１画面上を１本おきに２回走査して１画面の走査を
完了する２：１のインタレース方式であるため，毎秒の
コマ数は３０コマ／秒であるが画面上の走査回数として
は毎秒６０回となる。一方，モード１の場合はその走査
方式が１：１のノンインタレース方式のため，毎秒のコ
マ数６０コマ／秒と，画面上の走査回数は同じ６０回と
なっている。このような場合，ここで使用した撮像管の
ように使用する撮像管の種類によってはそのビーム径φ
_bと走査ピッチΔｌの比φ_b／Δｌがある値以下となり，
走査残りを生じる条件が満され，走査方式による差が少
なくなる場合が発生するためである。また，Ｂの場合で
はＡの場合と異なり，モード０，１でその特性が異な
り，同一のＶ_T＝７５ＶでもＮ_Fの多いモード１の方がｉ
_bが多くとれることが分る。以上より，各走査モードに
おけるｉ_Sを大とするためにはターゲット電圧Ｖ_Tを各走
査モード毎に変える必要が生じ，本発明ではＡの撮像管
の場合，モード０，１では標準のＶ_T＝５０Ｖ，モード
２では７０Ｖ，モード３では９０Ｖに，Ｂの撮像管の場
合，モード０，１では標準のＶ_T＝７５Ｖ，モード２で
は１３５Ｖ，モード３では１４５Ｖに設定する。以上よ
り分るように，各走査モードに対するターゲット電圧の
絶対値は使用する撮像管の種類により異なるが，各走査
モード毎にターゲット電圧を設定する手段の有効性は何
ら変わるものではない。

【００１２】また，信号電流ｉ_Sと毎秒のコマ数Ｎ_F，光
導電膜面上の蓄積電荷量Ｑ，このＱに対応する光導電膜
面上の電位上昇分ΔＶ，走査領域の静電容量Ｃ_S，ター
ゲット電圧Ｖ_T，１コマのくり返しに要する走査時間ｔ_F
と上記の走査領域を走査するに要する時間ｔ_Sの比α
_F（＝ｔ_S／ｔ_F），等の関係は，α＝ΔＶ／Ｖ_Tとして，

【００１３】

【数１】ｉ_S＝ＱＮ_F／α_F＝Ｃ_SΔＶＮ_F／α_F＝Ｃ_SαＶ_TＮ_F／α_F （数１）で示されるので，本発明では次の手段も提案する。即
ち，α_FはＴＶカメラ回路技術より決まり，一般に走査
モードにより変化しないので，Ｑを一定とすると（数
１）よりｉ_S∝Ｎ_Fとなり，Ｎ_Fが大なる程ｉ_Sも大とな
る。逆にＮ_Fが小さい場合はｉ_Sを大としようとするとＱ
を大にする必要が生じる。このＱを大とするためには，
走査モードにかかわらず走査領域を一定とするとＣ_Sは
変化しないので，ΔＶを大にする必要がある。ところ
が，このΔＶをＶ_Tに比し余り大きくしすぎると，つま
り光導電膜面上の電位上昇率αが１に近づく程，光導電
膜の光電変換特性の直線性いわゆるガンマ（γ）特性が
悪化する。そこでαの値は上記の直線性を考慮して決定
し，ある値以下に制限される。そこで，既に述べたよう
にＶ_Tを高くする手段，特にＮ_Fが小さい程大にする手段
が有効となる。つまり，多数の走査モードを有し，その
毎秒のコマ数が異なっている場合，コマ数が少ない走査
モードのＶ_Tはコマ数の多い走査モードのＶ_Tに比し，同
じか，あるいは高くする手段が有効である。そこで，本
発明ではＡの撮像管を例にとると，４走査モードのうち
コマ数が最も少ないモード３ではＶ_T＝９０Ｖと最も高
く，次いでモード２の７０Ｖ，モード０，１は最も低
く，かつ標準の５０Ｖに設定している。また，上記のα
の値は標準放送のように直線性を重視する場合にはα₀
≦０.２５程度と小さく抑えられるが，上記の直線性を
別の手段で補正可能な場合や，あるいは直線性を多少犠
牲にしても入射光量のダイナミックレンジを大としたい
場合には必ずしも小さい値に抑える必要はない。

【００１４】図６は，前記のＡ，Ｂの２種類の撮像管を
用いて，前記の４走査モードに対して，それぞれｉ_S，
Ｖ_T，Ｅ_C1を決めｉ_b，及びその後，大略１.５倍ビーム
としてｉ_Smaxを求め，それぞれのｉ_b，ｉ_Smaxに対する
α_b，α_Sを示す。この図６に示した２種類の撮像管のう
ち上段のＡと下段のＢでは光導電膜の膜厚がＢの方がＡ
に比し１.５倍厚いため標準ターゲット電圧がＡの場合
５０Ｖ，Ｂの場合１.５倍の７５Ｖとなっている。得ら
れるｉ_bはＶ_T，Ｎ_F，Ｅ_C，等，撮像管の動作条件の他
に，撮像管に使用されている電子銃の能力に大きく影響
され，その能力の優れているＢの方が大となっている。
α_S値はＡ，Ｂ両撮像管ではその絶対値は多少異なって
いるが，全て０.６５以下になっている。また，α_S，α
_b値と毎秒のコマ数Ｎ_Fの関係はＡ，Ｂの撮像管の種類に
かかわらず，Ｎ_Fが小さい走査モードほどα_S，α_bが大
となっている。上記から分るように，大信号電流化を達
成しようとするとα_Sが必ずしも小さくならず，０.２５
より大となる場合も発生する。そのような場合撮像管の
光電変換特性が悪い範囲まで利用することになるので全
体として直線性が悪化する。この直線性を確保したい場
合，本発明ではＴＶカメラからのビデオ信号をＡ／Ｄ変
換器で量子化したデジタル信号に対して上記の直線性を
補正する手段を提案する。つまり，各走査モードに対応
可能なルックアップテーブルを準備し，各画素当りのデ
ジタル値Ｄを上記テーブルのアドレスとし，そのアドレ
スに対応して，記憶されている直線性補正データを読み
出し，その値を上記各画素の新たなデジタル値Ｄ_Cとし
て利用する。また，本発明では直線性を補正する必要の
ない場合はこの直線性補正ルックアップテーブルをスル
ーする手段も準備する。

【００１５】以上述べたように，各走査モード毎に
Ｖ_T，Ｅ_C1を設定し，ｉ_bを変化させると電子ビームのフ
ォーカス条件が変化する場合がある。そこで，各走査モ
ード毎に電子ビームのフォーカスを調節する手段が有効
となり，本発明では，電子ビームフォーカス制御電圧Ｅ
_fを各走査モード毎に設定する手段を設け，上記の目的
を達成する。また，本発明では各走査モード毎に，その
使用条件が十分確立している場合，上記のＶ_T，Ｅ_C1，
Ｅ_f，等の値を予め準備し，その結果をメモリに記憶し
ておき，使用走査モードが指定されると，直ちにそれら
の各値を読み出し，Ａ／Ｄ変換後増幅し最適動作条件に
設定する。この手段の有効性は今まで述べてきた事柄に
より十分理解される。

【００１６】

【作用】本発明では実時間ＤＲ装置に要求される各種仕
様を満すため，その装置に使用するＴＶカメラにおい
て，毎秒のコマ数と１画像当りの走査線数の組合わせに
より４つの走査モードを準備する。そして，これら各走
査モードに対して高Ｓ／Ｎ化，大ダイナミックレンジ化
を達成し，安定で良好な画像の取込みが可能となる画像
入力装置を提供する。そのため提案した各手段とその効
果について順次述べる。

【００１７】（Ａ）高Ｓ／Ｎ化，大ダイナミックレンジ
化のため可能な限り信号電流を大とする手段として，
（１）各走査モード毎に撮像管のターゲット電圧Ｖ_Tを
設定可能とする，（２）上記Ｖ_Tの値として，毎秒のコ
マ数の少ない走査モードの場合，コマ数の多い走査モー
ドの場合に比べ，同じか，あるいは高くする，（３）各
走査モード毎に撮像管のビーム電流制御電極電圧Ｅ_C1を
設定可能とする。

【００１８】（Ｂ）更に大ダイナミックレンジ化を確保
するためＴＶカメラの前置増幅部で大信号電流時に飽和
しないようにしたり，また小信号電流時に必要な出力信
号レベルを確保するための利得不足が生じないようにす
るための手段として，（４）前置増幅部内に利得Ｇの異
なる複数の増幅系統を準備し，各走査モード毎に設定可
能とする。

【００１９】（Ｃ）更に上記の（Ａ）の場合，各走査モ
ード毎に撮像管のビーム電流が変わり，電子ビームのフ
ォーカス条件がくずれる場合がある。そのような場合，
取り込んだ画像がボケることになるので，これを防止す
る手段として，（５）各走査モード毎に撮像管のフォー
カス制御電圧Ｅ_fを設定可能とする。

【００２０】（Ｄ）各走査モード毎に許容される撮像管
の光導電膜面上の電位上昇ΔＶが大信号電流化のため大
となり，その時のターゲット電圧Ｖ_Tとの比，いわゆる
光導電膜面電位昇率α（＝ΔＶ／Ｖ_T）も大となる場
合，撮像管の光電変換特性の悪い範囲まで使用すること
になり，全体として直線性が悪化する。上記の直線性が
悪化した場合の補正手段として，（６）ＴＶカメラから
のビデオ信号をＡ／Ｄ変換器で量子化し，その変換され
たデジタル信号に対して各走査モード毎に対応可能な直
線性補正ルックアップテーブルを準備する。また，補正
の必要がない場合は上記のルックアップテーブルをスル
ーする手段も合わせ準備する。

【００２１】（Ｅ）更に，各走査モード毎に，その使用
条件が十分確立している場合は，上記の（Ａ）〜（Ｃ）
の各条件を毎回切換えスイッチにより選択しながら設定
する不便を防止する手段として，（７）各走査モード毎
に，上記のＶ_T，Ｅ_C1，Ｅ_f等の値を予めメモリに記憶し
ておき，使用する走査モードが指定されると，その走査
モードに対応する上記条件を読み出し，設定可能とす
る。

【００２２】（Ｆ）実時間ＤＲ装置として上記のＴＶカ
メラを使用する場合，上記の（Ａ）〜（Ｄ）の手段の他
に，透視モード時の動作を安定にし，かつ時間分解能を
確保する手段として，（８）透視モードでは撮像モード
に比べ照射Ｘ線々量が少なく，信号電流が大となること
が殆どないので，このモードに使用する走査モードのＶ
_Tは撮像モードに使用する走査モードのＶ_Tより低いか，
あるいは使用する撮像管メーカより推奨されている値，
即ち標準値に設定する。また，この場合，毎秒のコマ数
が３０コマ／秒以上のコマ数を有する走査モードを選択
する。

【００２３】以上，各種の条件は各走査モードと１：１
対応の形で述べてきたが必ずしも１：１である必要がな
く，その条件がお互いに似かよっている場合は，それら
を１つのグループとして取扱っても本発明の有効性は何
ら変わるものではない。

【００２４】また，今までは主に１台のＴＶカメラ装置
で多数の走査モードを有し高Ｓ／Ｎ化，大ダイナミック
レンジ化に対処する手段について述べてきたが，上記の
目的を達成するためには，（Ｇ）お互に走査モードが異なる多数のＴＶカメラを準
備し，各々，その有する走査モードに対して今まで述べ
てきたような最適な動作条件を設定し，使用目的に応じ
て，これらＴＶカメラを切換えて使用する。

【００２５】（Ｈ）ＴＶカメラは多くの場合，カメラヘ
ッド部と称せられる光電変換素子を含んだ部分と，カメ
ラ制御部と称せられる信号増幅部，同期信号発生部，電
源部，等を含んだ部分の２つの部分より構成されている
ので，（Ｇ）のＴＶカメラの代わりにカメラヘッド部を
各走査モードに対応して多数準備し，かつそれらの各ヘ
ッドに対して今まで説明してきたような最適な動作条件
の設定を可能とし，使用目的に応じて，これらカメラヘ
ッド部を切換えて使用する，等の手段も有効である。

【００２６】

【実施例】図７は，本発明の一実施例を示す実時間ＤＲ
装置のブロック構成図である。図中，１はＸ線の発生を
制御するＸ線発生・制御部，２はＸ線を発生するＸ線
管，３は被検体，４は該被検体３を通過したＸ線透視像
を光学像に変換するＸ線ＩＩ，５はＸ線ＩＩの光学像を
６のＴＶカメラ上に結像する光学レンズ系と，入射光量
を調整する自動，あるいは手動の光量調節機構を備えた
光学レンズ部である。６は走査線数と毎秒のコマ数の組
合による４つの走査モードを初めとして本発明で提案す
る種々の手段を備えたＤＲ用ＴＶカメラである。７はＴ
Ｖカメラからのビデオ信号を走査モードに対して，その
通過帯域を，例えば走査モード０の場合は５ＭＨｚに，
走査モード１〜３の場合は１０ＭＨｚにと制限し，波形
整形したのち量子化することによりデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換部，８は撮像管のガンマ（γ）特性の補
正や，リニアデータを対数データに変換するデータ補
正，変換部であり，テーブルルックアップ方式により実
現する。また，８では上記のテーブルを参照する場合，
（１）γ補正だけをする場合，（２）対数データ変換だ
けをする場合，（３）γ補正，対数データ変換の両者を
行う場合，（４）テーブルを全く参照しない場合，の４
通りの利用法が可能である。９は，８からのデジタル化
された映像信号に対する画像処理が表示・記憶制御を行
う画像制御部，１０は該画像制御部９の画像出力を表示
する表示部，１１は上記画像制御部９の出力を記憶・格
納する記憶部である。１２は５の光学レンズ部，６のＴ
Ｖカメラ，７のＡ／Ｄ変換部，８のデータ補正・変換
部，等画像の取込みを制御する入力制御部，１３はＸ線
発生制御部１，入力制御部１２，画像制御部９を統合的
に制御する統合制御部，１４は該統合制御部１３に対し
て操作者から様々な指令を入力したり，装置全体の状態
をモニターする監視制御卓である。

【００２７】監視制御卓１４に，透視モード，あるいは
撮影モードの開始命令，及び撮影モード時には使用する
走査モードも合わせ入力すると統合制御部１３は，その
命令に従って，Ｘ線発生・制御部１にＸ線発生指令，入
力制御部１２に画像入力開始指令，画像制御部９に画像
取込み開始指令を，それぞれ出力する。Ｘ線制御部１
は，Ｘ線発生指令を受けるとその内容に従ってＸ線管２
にＸ線発生を指示し，Ｘ線管２からの被検体３に対する
Ｘ線照射が行なわれる。被検体３は，Ｘ線ＩＩ４上にそ
の体内状態により異なる様々なＸ線像を作る。Ｘ線ＩＩ
はＸ線像が入る毎にその像を実時間で光学像に変換す
る。この光学像は５の光学レンズ部を介して６のＴＶカ
メラの入射光量は５の光量調節機構により，別途指定さ
れる走査モードに対応した最適な光量に調整される。入
力制御部１２は，画像入力開始指令を受けるとその内容
に従って，光学レンズ部５，ＴＶカメラ６，Ａ／Ｄ変換
部７，データ補正・変換部８に対し必要な指示，及び画
像入力開始指示を出す。ＴＶカメラ６は入力制御部１２
の画像入力指示を受けると，指定された走査モードでＸ
線ＩＩ４，及び光学レンズ部５の出力像のテレビ撮影
と，Ａ／Ｄ変換部７，データ補正・変換部８を経由して
の画像制御部９へのテレビ画像の入力を開始する。

【００２８】画像制御９は統合制御部１３からの画像取
込み開始指令を受けると，その指令から画像処理の有
無，内容，表示の条件，及び記憶・格納の有無等を読取
り，それに従って必要な処理を行うとともに，表示部１
０，及び記憶部１１へ指示を出す。表示部１０は，画像
制御部９のモニタ出力を指示する表示条件で画像表示す
る。なお，表示条件は，マニュアルによっても，多少の
調整が可能である。また，必要な場合はこの表示部にレ
ーザビームプリンタを準備し，ハードコピーをとること
が可能である。記憶部１１は画像制御部９からの記憶指
示を受けたときのみ，その画像データを記憶・格納す
る。もちろん，この記憶部１１は，記憶媒体や記憶方式
を選択することによって，アナログ画像，デジタル画
像，あるいは動画，静止画とも記憶が可能である。

【００２９】図３は実施例におけるＴＶカメラ６の構成
図である。２０は電磁収束，電磁偏向方式（以下，Ｍ−
Ｍ方式と略記する。）の１インチ撮像管であり，２１は
ターゲットリング，２２はメッシュ電極ＧＤ₄，２３は
ビーム収束電極ＧＤ₃，２４は加速電極ＧＤ₂，２５はビ
ーム（電流）制御電極ＧＤ₁，２６はカソード，２７は
フォーカスコイル，２８はアライメントコイル，２９は
水平偏向コイル，３０は垂直偏向コイル，３１は撮像管
の負荷抵抗Ｒ_L，３２は前置増幅部，３３は主増幅部，
３４はターゲット電圧制御部，３５は高電圧発生部，３
６は偏向信号発生部，３７はビーム電流制御部，３８は
フォーカス制御部，３９は同期信号発生部，１０は制御
部である。

【００３０】図７の監視制御卓１４によりモードが指定
され，電源が投入されると，２２〜２４の各電極のＧＤ
₄〜ＧＤ₂には高電圧発生部３５により必要な高電圧が，
また撮像管のカソード２６，及びヒータには必要な電圧
が印加され，指定された走査モード，例えばモード０の
状態となる。即ち，図７の監視制御卓１４にて走査モー
ド，及び透視か撮像かを指定すると，指定されたモード
を示す信号が統合制御部１３，入力制御部を介して図８
のＴＶカメラの制御部４０に伝達される。制御部４０は
各部に対して必要な指示を与える。これにより，指定さ
れた走査モード（例えばモード０）に対応する水平・垂
直の各同期信号が同期信号発生部３９で発生し，偏向信
号発生部３６に送られる。３６では水平・垂直各各偏向
信号を発生し，水平・垂直偏向コイル２９，３０に偏向
電流を流す。また，上記走査モードに対応するターゲッ
ト電圧Ｖ_Tがターゲット電圧制御部３４より撮像管のタ
ーゲットリングへ印加され，ビーム電流制御電圧Ｅ_C1が
ビーム電流制御部３７より発生し，撮像管のビーム制御
電極２５に印加される。また，上記走査モードに対応す
るフォーカス電圧Ｅ_fがフォーカス制御部３８より発生
し，フォーカスコイル２７に最適なフォーカス電流を流
す。また，同時に，前置増幅部３２では上記モードに対
応した増幅系統ＰＧが選択される。

【００３１】図９は実施例の前値増幅部３２を詳細に示
す。５０は電流−電圧変換部であり，撮像管２０からの
信号電流１００を電圧信号に変換・増幅する。５１〜５
３はそれぞれ利得が異なる増幅部であり，５１は前述の
ＰＧ₁，５２はＰＧ₂，５３はＰＧ₃に対応する。５５は
デコーダであり，制御部４０からの上記増幅部ＰＧ₁〜
ＰＧ₃の１つを選択する信号，即ち走査モードに対応し
た選択信号１０２，１０３をデータコードし，指定され
た番号を出力する。５６−１〜５６−３は選択スイッチ
ＳＷ₁₁〜ＳＷ₁₃をオン／オフするためのバッファアンプ
であり，デコーダ５５でデコードされた信号，即ち指定
された番号に対応する選択用スイッチをオンする。５４
はビデオ信号用のバッファアンプであり，電流−電圧変
換部５０，選択された増幅部，例えば５１を経由したビ
デオ信号の波形整形を行い，１０１のビデオ信号を次段
の主増幅部３３に伝送する。

【００３２】図１０は実施例におけるターゲット電圧制
御部３４の詳細に示す。６０電源部であり，可変抵抗器
ＶＲ₂₀〜ＶＲ₂₃の接点位置により各走査モードに対応し
たターゲット電圧Ｖ_Tが設定されている。例えば，ＶＲ
₂₀が走査モード０に，ＶＲ₂₁が走査モード１に，ＶＲ₂₂
が走査モード２に，ＶＲ₂₃が走査モード３に対応してい
るとすると，撮像管Ａではそれぞれの出力は５０Ｖ，５
０Ｖ，７０Ｖ，９０Ｖとなる。６１はデコーダ，６２−
０〜６２−３はバッファアンプ，ＳＷ₂₀〜ＳＷ₂₃はＶ_T
選択用スイッチであり，図９で述べたデコーダ，バッフ
ァアンプ，選択用スイッチと同様の働きをする。即ち制
御４０からの走査モード選択信号１１１，１１２をデコ
ードし，その走査モードに対応したターゲット電圧を選
択し，負荷抵抗３１を経由して撮像管２０のターゲット
リング２１に印加する。

【００３３】図１１は実施例における電流制御部３７の
具体的構成を示す。７０は電源部であり，可変抵抗器Ｖ
Ｒ₃₀〜ＶＲ₃₃の接点位置により各走査モードに対応した
ビーム電流制御電極電圧Ｅ_C1が設定されている。例え
ば，ＶＲ₃₀〜ＶＲ₃₃をそれぞれ０〜３の走査モードに対
応させたとすると，撮像管Ａではそれぞれの出力は３０
Ｖ，３０Ｖ，３０Ｖ，２１Ｖとなる。７１はデコーダ，
７２−０〜７２−３はバッファアンプ，ＳＷ₃₀〜ＳＷ₃₃
はＥ_C1選択用スイッチであり，図９，あるいは図１０で
述べたのと同様の働きをする。即ち，制御部４０からの
走査モード選択信号１２１，１２２をデコードし，その
走査モードに対応したビーム電流制御電極電圧を選択し
撮像管２０のビーム制御電極２５に印加する。また，こ
の回路はフォーカス制御部３８にもそのまま適用可能で
ある。但し，電源電圧の絶対値はフォーカス用に合わせ
る必要があるのは言うまでもない。

【００３４】図１２は実施例における制御部４０の具体
的構成を示す。１３０の信号を透視モード／撮影モード
の選択信号であり，透視モード時には（０），撮影モー
ド時には（１）となる。１３１，１３２の信号は走査モ
ード指定信号であり，走査モード０では（０，０），走
査モード１では（０，１），走査モード２では（１，
０），走査モード３では（１，１）となる。８２〜８４
はメモリであり，そのアドレスは１３６，１３７の両信
号により指定され，リード／ライトの制御は１３３〜１
３５の各信号により実行される。また，メモリのデータ
としてはターゲット電圧が８２に，ビーム電流制御電圧
が８３に，フォーカス制御電圧が８４にストアされてい
る。このメモリのデータの書き換えは制御部４０から転
送されるデータライン１３８と上記のアドレス，及びラ
イト制御信号により実行される。８５〜８７はＤ／Ａ変
換器と増幅部であり，各メモリからのリードデジタルデ
ータ１３９〜１４１をアナログ信号に変換し，それぞれ
の信号を受信するターゲット制御部３４，ビーム電流制
御部３７，フォーカス制御部３８で必要とする大きさま
で増幅する。上記のアドレス信号１３６，１３７は下記
のようにして決定される。即ち，８０，８１はＡＮＤゲ
ートなので，透視モード時には，走査モード指定信号の
いかんにかかわらず常に１０，０１となる。また，撮影
モード時には，走査モード指定信号がそのままアドレス
信号となる。以上述べた図１２の実施例の場合は図１
０，図１１の実施例が不要となるのは明らかである。

【００３５】

【発明の効果】以上述べた如く，本発明によれば，毎秒
のコマ数と１画像当りの走査線数の組合せによる複数の
走査モードを有するテレビカメラ装置において，各走査
モード毎に最適なターゲット電圧を印加する手段を設
け，各走査モードに対して高Ｓ／Ｎ，ダイナミックレン
ジ化を達成する。また，必要な場合は上記の各走査モー
ド毎に，最適なビーム電流制御（電極）電圧，フォーカ
ス制御電圧，等を印加する手段，及び前置増幅部の利得
の異なる増幅系統の選択手段を設ける。以上により，よ
り安定で良好な画像の取込みが可能となる画像入力装
置，特に，実時間ＤＲ装置を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に実施例で使用するテレビカメラ装置に
おける４種類の走査モードを説明する図。

【図２】本発明の原理を示す撮像管のビーム電流特性
（モード０）を示す図。

【図３】本発明の原理を示す撮像管のビーム電流特性
（モード１）を示す図。

【図４】本発明の原理を示す撮像管のビーム電流特性
（モード２）を示す図。

【図５】本発明の原理を示す撮像管のビーム電流特性
（モード３）を示す図。

【図６】本発明の一実施例であり，２種類の撮像管の４
走査モードに対する光導電膜面電位上昇率を示す図。

【図７】本発明の一実施例であり，実時間ＤＲ装置全体
のブロック図。

【図８】本発明の一実施例であり，テレビカメラ装置の
ブロック図。

【図９】本発明の一実施例であり，テレビカメラ装置に
おける前置増幅部の回路図。

【図１０】本発明の一実施例であり，撮像管のターゲッ
ト電圧制御部の回路図。

【図１１】本発明の一実施例であり，撮像管のビーム電
流制御部の回路図。

【図１２】本発明の一実施例であり，テレビカメラ装置
の制御部の回路図。

【符号の説明】

１…Ｘ線発生制御部，２…Ｘ線管，３…被検体，４…Ｘ
線蛍光増倍管（Ｘ線ＩＩ），５…光学レンズ系，６…テ
レビカメラ，７…Ａ／Ｄ変換部，８…データ補正・変換
部，９…画像制御部，１０…画像表示部，１１…画像の
記憶部，１２…入力制御部，１３…統合制御部，１４…
監視制御卓，２０…撮像管，３２…前置増幅部，３３…
主増幅部，３４…ターゲット電圧制御部，３５…高電圧
発生部，３６…偏向信号発生部，３７…ビーム電流制御
部，３８…フォーカス制御部，３９…同期信号発生部，
４０…テレビカメラ装置の制御部。

───────────────────────────────────────────────────── 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株式会社日立メディコ柏工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に照射するＸ線を発生するＸ線発生
源と，前記被検体のＸ線像を光学像に変換する像変換手
段と，前記光学像をテレビカメラの撮像管に結像する光
学系とを具備する実時間デジタルラジオグラフィ装置に
おいて，前記撮像管の走査モードとして，透視像を得る
透視モードと，撮影像を得る複数の撮影モードとを有
し，前記走査モードが前記撮影モードのときに前記撮像
管に印加する前記ターゲット電圧をＶ_S，前記走査モー
ドが前記透視モードのときに前記撮像管に印加する前記
ターゲットを電圧Ｖ_Fとするとき，Ｖ_S≧Ｖ_Fを満足する
ように前記ターゲット電圧を制御するターゲット電圧制
御手段を具備し，前記各撮影モードは毎秒当りのフレー
ム数が異なり，前記ターゲット電圧制御手段は前記フレ
ーム数の減少に対応して前記ターゲット電圧を増加させ
る制御を行なうことを特徴とする実時間デジタルラジオ
グラフィ装置。
【請求項２】被検体に照射するＸ線を発生するＸ線発生
源と，前記被検体のＸ線像を光学像に変換する像変換手
段と，前記光学像をテレビカメラの撮像管に結像する光
学系とを具備する実時間デジタルラジオグラフィ装置に
おいて，前記撮像管の走査モードとして，透視像を得る
透視モードと，撮影像を得る複数の撮影モードとを有
し，前記走査モードが前記撮影モードのときに前記撮像
管に印加する前記ターゲット電圧をＶ_S，前記走査モー
ドが前記透視モードのときに前記撮像管に印加する前記
ターゲットを電圧Ｖ_Fとするとき，Ｖ_S≧Ｖ_Fを満足する
ように前記ターゲット電圧を制御するターゲット電圧制
御手段を具備し，前記各撮影モードは１画像当りの走査
線数が異なり，前記ターゲット電圧制御手段は前記走査
線数の増加に対応して前記ターゲット電圧を増加させる
制御を行なうことを特徴とする実時間デジタルラジオグ
ラフィ装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の実時間デジ
タルラジオグラフィ装置において，前記各撮影モードに
対応して，前記撮像管のビーム電流を制御する手段を有
することを特徴とする実時間デジタルラジオグラフィ装
置。
【請求項４】請求項１又は請求項２に記載の実時間デジ
タルラジオグラフィ装置において，前記各撮影モードに
対応して，前記撮像管の電子ビームのフォーカスを制御
する手段を有することを特徴とする実時間デジタルラジ
オグラフィ装置。
【請求項５】請求項１又は請求項２に記載の実時間デジ
タルラジオグラフィ装置において，前記撮像管からの信
号電流を増幅する前置増幅器を有し，該前置増幅器は複
数の利得をもつ増幅部からなり前記各撮影モードに対応
して所定の利得をもつ前記増幅部を選択する手段を有す
ることを特徴とする実時間デジタルラジオグラフィ装
置。
【請求項６】請求項１又は請求項２に記載の実時間デジ
タルラジオグラフィ装置において，前記撮影モードは走
査線数が２１００本である撮影モードを含むことを特徴
とする実時間デジタルラジオグラフィ装置。
【請求項７】被検体に照射するＸ線を発生するＸ線発生
源と，前記被検体のＸ線像を光学像に変換する像変換手
段と，前記光学像をテレビカメラの撮像管に結像する光
学系とを具備する実時間デジタルラジオグラフィ装置に
おいて，前記撮像管は，走査線数が２０００本以上であ
る走査モードを有することを特徴とする実時間デジタル
ラジオグラフィ装置。