JPS6283772A - Ｘ線像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、Ｘ線を電荷パターンに変換する導光体により
Ｘ線像を形成するために、この導光体の表面を局所的に
均一に帯電させる帯電装置と、導光体の表面上の種々の
点での電荷密度を変換するために、一行に並べられた複
数個の影響プローブを具える操作装置とを具えるＸ線像
形成装置に関するものである。

このような装置は、原理的には、ドイツ連邦共和国公開
特許願第２９４８６６０号及び米国特許第４、１３４．
１３７号から既知であり、後者では単一の影響プローブ
と協働している。

導光体（ｐｈｏ　ｔｏｃｏｎｄｕｃ　ｔｏｒ）は普段は
電気的に不導体である。しかし、Ｘ線にさらすと、照射
時に露光された区域で導電率が大きくなり、従ってこれ
らの区域では先行する帯電処理時に発生した電荷密度が
下がる。その程度は、Ｘ線が強く、導光体をＸ線にさら
す露光時間が長く、関連する区域での投与量が高い程大
きい。こうして導光体の表面上に形成される２次元電荷
パターンは、Ｘ線の強さの空間分布に本質的に対応する
が、走査装置により電気信号に変換される。そしてこれ
らの電気信号が増幅され、濾波され、ディジタル化され
てメモリに蓄わえられ、その後でディジタル画像処理に
用いられる。

この既知の装置では、導光体が平坦な担体上に設けられ
ている。Ｘ線に露光した後、電荷分布を走査装置により
読出さなければならず、走査装置は曲がりくねって導光
体表面を変位しなければならない。実際には導光体はＸ
′ｆａ露光時だけでなく、その部活で放電する。これに
より誤差を小さくするため、帯電の終了と走査の完了と
の間、特にＸ線露光と走査の完了との間の時間を小さく
しなければならない。しかし、これは曲がり（ねって走
査する上述した場合はほとんど不可能である。走査装置
に多数の影響プローブを設け、−個のＸ線像の一本の完
全なライン上の像点の電荷分布を同時に求めるようにす
れば高速走査も可能であろうが、大きなＸ線像を走査す
るのに十分な数の影響プローブを有する走査装置は未だ
ない。

この種類の装置では、影響プローブにより供給される信
号の振幅が走査される区域の電荷密度に依存するだけで
なく、導光体の表面と影響プローブとの間の距離にも依
存する。２〜３μｍの距離の変動があるだけでも信号が
相当間違ったものとなる。それ故、走査装置により導光
体の表面を走査する時、影響プローブからの距離をほぼ
一定に保たねばならない。これは、走査装置の機械的構
造及び導光体層の平坦さに厳しい要求を課する。

本発明の目的は、比較的簡単な手段で、電荷密度を迅速
且つ正確に読出せる上述した種類の装置を提供するにあ
る。

この目的を達成するため、本発明によれば、冒頭に述べ
たタイプの装置において、円柱担体の外面上に導光体を
設け、Ｘ線を、長軸が円柱担体の円柱軸線に平行に延在
する少な（とも１個のスリット状絞りを介して導光体上
に入射させ、円柱担体を円柱軸線を中心として回転させ
ると共に、この円柱担体の回転と同期して形成された放
射線ビームを検査区域に対してシフトさせるための駆動
装置を設け、影響プローブを円柱軸線の方向に互にオフ
セットするように配設し、駆動装置がＸ線露光后円柱担
体を更に回転させ、帯電装置を導光体の円柱軸線方向の
全長に亘って帯電させるように構成したことを特徴とす
る。

このように、本発明によれば、円柱担体の外側表面上に
導光体を設けるが、正確に円形の断面を有する円柱担体
を作ることは、正確に平坦な担体を作るのよりも簡単で
ある。また、このような担体に、例えば、蒸着で一様な
厚さで導光体層を設けることは、平坦な担体よりもずっ
と容易である。

蓋し、蒸着時に円柱担体をその軸線を中心として回転さ
せれば、その周りに一様な厚さのセレン層を作れるから
である。また、円柱担体の円周方向での電荷密度を走査
するには、単に、円柱担体を回転させればよいから、導
光体の表面上の電荷分布を平坦な導光体の場合よりも一
層正確に、しかも相当に速く求めることができる。導光
体の表面を完全に走査するのに、平坦な導光体の場合の
ように２個の相互に垂直な方向に動かす必要はなく、単
に影響プローブを一方向に変位させるだけでよい。露光
の前に帯電装置を活性化させ、担体を回転させつつ帯電
を行なえば、導光体の表面が回転中にラインのように帯
電させられる（ラインは回転軸線、部ち、円柱軸線に平
行に延在する）。

注意すべきことは、米国特許第３．８３２．５４６号は
、記録媒体として円柱担体を具え、ＸｖＡが長手方向が
円柱軸線と平行に延在する少なくとも１個のスリット状
絞りを経て担体に入射するＸ線像を形成する装置を開示
していることである。この既知の装置はまた担体を円柱
軸線を中心として回転させ、担体の回転と同期して形成
された放射線ビームを検査区域に対してシフトさせる駆
動装置を具えている。この担体は２個の同心の電極円筒
を具え、両者の間に比較的高圧下でガスを閉じ込めてい
る。

Ｘ線露光時に、このガスがイオン化し、これにより形成
される電荷担体が加速され、外側電極の内面か又は内側
電極の外面に設けられている誘電体箔を叩く。こうして
、この誘電体箔上に電荷分布が得られ、これが読出され
、既知の態様で可視像に変換される。

電極を円筒構造にした目的は、一方では、ガス圧を高く
しても電極間の距離をどこでも均一に保つに足る強さを
有し、他方では、十分薄くしてＸ線がガス内に迄入れる
装置を提供するにある。

また、欧州特許第００９４８４３号、特にその第８図は
、円柱担体の外面上にりんを設け、この担体を円柱軸線
を中心として回転させる駆動装置を具えるＸ線像を形成
する装置を開示している。りんがＸ線で励起され、レー
ザで走査すると光を発する。この光の強さはＸ線の強さ
に対応する。３個又は４個の区分に分けてりんを担体上
に設け、露光時に毎回一つの区分が露光されるようにす
る。

即ち、その区分の像の全ての像点を同時に露光する。露
光后、担体を回転させ、この区分をレーザ及び偏向鏡に
より読出せる位置に移す。

前述したように、導光体上の一本の像ラインの全ての像
点を同時に走査できるに足りる多数のプローブを具える
走査装置を作り、このような走査装置が担体を一回転さ
せるだけで導光体の前面に亘る電荷密度を求め得るよう
にすることは事実上不可能である。一本の像ラインの点
の数より相当に少い数の影響プローブを具える走査装置
に基づく本発明の一実施例は、走査装置を円柱軸線に平
行に変位せしめる装置を設け、変位速度の平均値を円柱
担体の周速度に比較して小さくしたことを特徴とする。

Ｎを一ライン内の像点の数と影響プローブの数との比と
した時、導光体の全面に亘る電荷分布を完全に求めるに
は、担体をＮ回転完全に行なわなければならない。走査
装置を円柱軸線の方向に変位させることは、間欠的でも
、連続的でもよい。間欠的変位の場合は、各プローブは
平行な円弧路に沿って導光体の表面を走査する。しかも
、このタイプの走査には欠点があって、走査装置を各変
位ステップで先ず加速し、次に再び減速させねばならな
いことである。それ故、この点で各プローブがらせん径
路に沿って表面を走査する連続的変位の方が一層魅力的
である。

もう一つの実施例は、走査装置の影響プローブを記録担
体の軸線方向に見て導光体上に均一に分布せしめたこと
を特徴とする。この場合導光体の表面を完全にカバーす
るために必要なことは走査装置を軸線方向内の２個の影
響プローブ間の距離だけ変位させることだけである（こ
の間に円柱担体は完全にＮ回転する）。

本発明のもう一つの実施例は、ＸｖＡ露光后の円柱担体
の回転数をＸ線露光時の回転数よりも相当に高くしたこ
とを特徴とする。Ｘ線露光時の最大回転数はＸ線の強さ
により制約される。しかし、露光后導光体の表面上の電
荷密度を走査する時はこの制約はも早や存在しない。回
転数を高（すれば読出し速度も高くなる。しかし、影響
プローブと次の電子回路とはそれでも生じた高い周波数
を取り扱わねばならない。

図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図の符号１は、Ｘ線源、例えば、Ｘ線管を示す。し
かし、第１図はＸ線が放出されるその焦点しか示してい
ない。Ｘ線ビーム通路内に、第１の絞り３を設ける。こ
の第１の絞り３はＸ線を通すための直線スリット状開口
を具える。この開口は扇状のＸ線ビームを形成し、この
扇状のＸ線ビームは検査区域（図示せず）を通る。検査
区域を通過した後、Ｘ線ビームは別の絞り５を通る。こ
の別の絞り５は、絞り３のスリット状開口を介するＸ線
源１の投射とほぼ一致するように形成する。

別の絞り５のスリット状の開口を通るＸ線はセレンドラ
ム６の天頂線に入射する。セレンドラム６は金属、例え
ば、アルミニウムの円柱担体を具え、この円柱担体を図
示したように可変速度駆動モータ７によりその軸線を中
心として回転できる。担体の外面に厚さ約５００μｍの
アモルファスセレン層を設けるが、これは蒸着プロセス
において、担体をその軸線を通心として回転させながら
極めて均一に蒸着して形成する。ドラムの寸法は、例え
ば、長さ４００ｍｎ＋直径１５０ｍｍのＸ線像を設けら
れるようにする。セレンの代りに他の感光体、例えば、
酸化鉛を使うこともできるが、セレンの方が好ましい。

このような装置を用いると、時間的に迅速に相つぐ３個
の段階で一枚のＸ線像が形成される。

像−」Ｌ−エ この帯電段階では、Ｘ線をスイッチオフし、セレン層の
面を一定電位に帯電させる。この目的で、ドラム６の全
長に亘って延在し、回転軸線８と平行に延在する帯電装
置９を設ける。円柱の回転軸線８に垂直に切った第１図
の装置の一部の断面を示す第３図から明らかなように、
帯電装置９は、接地された金属レール９１を有するが、
このレール９１はＵ字状の断面を有し、ドラム６の方向
に口が開いている。このレール９１の中に一本（又は複
数本）の細いワイヤ９２を配置し、これに、例えば、５
ｋＶの電位をかける。セレンドラム６に面する側ではレ
ール９１は格子９３により閉じられ、この格子９３に、
レール９１に対して、例えば、−６０■の比較的低い負
のバイアス電圧をかける。この組立帯はセレンドラムの
極く近傍に設ける。

帯電させる時は、ワイヤ９２の動作電圧をスイッチオン
し、セレンドラム６を回転させる。同時に、例えば、−
１５００Ｖの値迄漸増する電圧をセレンドラムの担体６
１に印加する。ワイヤ９２の極く近傍の電界強度により
発生させられた正の電荷担体は格子９３を介して担体６
１の高い負のバイアス電圧により加速され、正の電荷担
体は担体６１上のセレン層６２に達し、こうして帯電さ
れる。セレン層６２の帯電は、電荷密度が非常に高く、
発生した電荷担体が格子９３やレール９１にも付着する
時終了する。こうしてセレン層の表面の電位は約Ｏ■に
達する。

担体が回転するため、２〜３回転后全面が帯電される。

垣−」［−ル セレンドラムの面を均一に帯電させた後、Ｘ線源１をス
イッチオンする。次に、例えば、１秒当り１回転の所定
の速度で回転させる。同時にこのセレンドラム６の回転
数に依存する速度でユニソ１−１．３，５．６を（矢印
で示すように）変位させる。こうしてＸ線ビームを検査
区域に対して変位させる速度は、検査区域の一点のＸ線
投射が何時もドラムの面上の同じ点と一致するように選
ばねばならない。装置を患者ではなく物体を検査するの
に使用する時は、代りに、静止ユニット１゜３．５．６
を用い、物体を対応する速さで反対方向に動かす。

こうして検査対象物体のＸ線影像が順次にセレンドラム
の上に投射され、これより表面の電荷密度が検査区域に
おけるＸ線の吸収の関数として低下する。

帯電の程度、従って後述する走査装置により供給される
信号の振幅は、Ｘ線の強さ及び検査区域の吸収率に依存
するだけでな（、表面がＸ線に露光される期間にも依存
する。ドラム速度を下げればこの期間を長くとれるが、
そうすると、Ｘ線露光が長くなり、従ってＸ′ｌＪＡ源
の負荷も大きくなる。

ドラムの個々の区分の露光期間を増す一層魅力的な方法
は、扇状Ｘ′！ａビームを（絞り３及び５のスリット状
開口の幅を広げることにより広（することである。しか
し、こうして幅を広げることもすぐ上限に達する。蓋し
、Ｘ線ビームの変位とドラムの比を最適にしても、セレ
ンドラム上の検査区域内の一点の投射がセレンドラム上
でその位置を変え、従って空間分解能が下がるからであ
る。しかし、ドラムの直径が１５０ｍｍで、ドラムとＸ
線源の間の距離を１ｍとすると、絞り３及び５のスリッ
ト状開口の幅を、何時もセレンドラムの表面上の１ない
し２ｃｍの幅を有するストリップがＸ線にさらされるよ
うに選ぶことができ、従って、セレンドラムの表面上の
各点は約４０ｍ５間露光される（セレンドラムの速度が
毎分６０回転の時）。これは単一行の検出器を具え、毎
回唯一つのイメージライン（即ち、検出弱行）だけが露
光される装置より相当にすぐれた利点を与える。

リ−Ｕ↓− この段階の時もＸ線が再びスイッチオフされる。

また、Ｘ線露光の時と同じく、帯電装置９のワイヤ９２
及び格子９３の電圧はスイッチオフされ、担体６１が未
だ大地に対して−１，５００Ｖの電圧を担う。

セレン層６２の個々の点での電荷密度、即ち、表面電位
はＸ線の投与量に比例する。この電荷密度は円柱軸線８
に平行に直線をなして配設され且つドラム面から短かい
距離離れている複数個の影響プローブを含む走査装置に
より測定される。この影響プローブは静電誘導により表
面上の電荷密度に対応する電気信号を発生する。セレン
ドラムは同時に回転させられるが、露光時の速度より高
い速度、例えば、毎分６００回転とすると好適である。

走査装置が一行に、−イメージライン内の像点と同数の
影響プローブを含むとすると最適な状態が生ずるであろ
う。この場合はセレンドラムの一回転后、即ち、０．１
秒后、全電荷分布が測定されるであろう。しかし、−イ
メージラインが約２０４９個の像点を具え得ることを考
慮すると、走査装置は長さ４０ｃｍの一行内に２０４８
個の隣接して位置する影響プローブを含まねばならない
。しかし、このような走査装置を経済的に作ることは事
実上不可能である。

それ故、第１図に示す装置はセレンドラムの長さに比較
して短かい基板を具え、その上に互に短かい距離をおい
て複数個のプローブ電極を配置している。このような走
査装置はドイツ国公開特許願第４８．６６０号から既知
である。しかし、セレンドラムが一回転する時その長さ
に対応する部分の電荷密度分布しか測定できない。セレ
ンドラムの全長に亘る電荷密度分布を測定するには、走
査装置が円柱軸線と平行に延在する案内レール１２を具
え、その上に影響プローブ１１をモータＩ３により変位
せしめ得るように配設する。これらの影響プローブは複
数回の回転時にドラムのほぼ全長に亘って間欠的又は連
続的に変位させねばならない。

第２図に示す変形例はこの点で一層魅力的である。こ＼
では、セレンドラムの全長に亘って複数個、例えば、３
２個の影響プローブ１１１が均一に分布させられている
。ボード１１２上に配設させられた前置増幅器と組んで
、これらの影響プローブは共通フレーム１１３内に配設
された閉じたユニットを形成する。イメージング処理の
時この共通フレームは案内レール１２及び駆動モータ（
図示せず）により円柱軸線に平行に連続的に駆動される
。斯くして全変位路は２個の影響プローブ間の距離に対
応する。斯くしてセレンドラムの前面上の電荷密度は、
画素サイズが２００Ｘ　２００μｍ２の場合約６４回転
で測定できる。上述した速度の場合これは約６秒で読出
せることになる。

電荷密度を電気信号に変換したものを一義的に像点に割
振るために、セレンドラムに対する影響プローブの位置
を任意の瞬時に正確に知ることができる。それ故、ドラ
ム６を適当する程高分解能で、ドラムの関連する回転位
置に対応する電気信号を発生するインクリメンタル角度
発生器（図示せず）に結合する。同じように、ユニソ目
１の軸線方向の位置を決めるために適当な位置発生器を
設けねばならない。

第４図のｔａ＋ないし［０）は、Ｘ線露光時に検査区域
（患者４で象徴している）に対しＸ線ビームをシフトさ
せる種々の可能性を示す。第４図のｆａ）では、Ｘ線源
１、絞り３及び５、ドラム６を互に剛固に連結し、Ｘ線
ビームに垂直な方向に一様な速度で直線的に動かす。こ
れは通常はＸ線管をスタンドに連結したもので、相当に
重いＸ線源１を比較的長距離に亘って迅速に動かさねば
ならないという欠点を有する。

この点で一層魅力的な装置は、第４図の（ｂｌに示した
装置で、こ−ではＸ線源１、絞り３及び５、セレンドラ
ム６が露光時に焦点を通って延在する軸線を中心として
旋回する旋回ロンドにより互に連結する。こうすれば並
進運動の代りにＸ線管を旋回させることだけで済む。し
かし、これにも欠点があって、こうするとセレンドラム
が円弧に沿って動かねばならず、被検体とセレンドラム
の間の距離が相当に変化する。

第４図の（Ｃ１では、Ｘ線源の方は全熱その位置を変え
ず、絞り３及び５並びにセレンドラム６が焦点からそれ
らの距離に比例する速度で直線的に変位する。絞り５と
セレンドラム６の天頂との間の距離が短かい場合は、両
者が同じ速度で動けばよく、絞り５はセレンドラム６の
ホルダに剛固に連結できる。

第５図はこのような構造を有するＸ線検査装置を示す。

Ｘ線源（Ｘ線管）１を垂直な柱２の上に、Ｘ線源１が図
面に垂直に、Ｘ線源１の焦点１０１を貫ぬいて延在する
水平軸線を中心として旋回できるように取り付ける。Ｘ
線源１の下方に絞り装置３を設ける。絞り装置３は、長
軸が第５図の図面に垂直な方向に延在し、患者４を通る
扇状のＸ線ビーム１５を形成するスリット状の開口を含
む。患者は基台１６に枢着した検査テーブル１４の上に
寝かせる。検査テーブル１４の下に台車１７を設ける。

台車１７の上側には扇状のＸ線ビームを通すためのスリ
ット状の開口を設ける。また、検査テーブル１４の下に
はセレンドラム６を回転自在に設ける。台車１７には、
帯電装置９及び走査装置１１並びに（図示していないが
）要素７，１２及び１３（第１図）を連結する。モータ
１８により、台車１７は初期位置（実線で示す〉から端
位置（破線で示す）迄動く。

変位の速度は正確にドラム面の周速度に対応する。

カップリングロッド１９を介して、台車Ｉ７にＸ線源１
を連結し、その際台車が動くと、Ｘ線源１が焦点１０１
を通って延在する軸線を中心として回動するようにする
。この時Ｘ線は患者４の影を施した部分を通る。前述し
たように、正しいイメージングを行なうためには、台車
１７の変位の速度と、セレンドラムの表面の一点が回転
軸線８を中心として動く速度が同じであることが必要で
ある。台車の駆動モータ１８及びセレンドラムの駆動モ
ータ７は、それ故、電子的に同期させ、この要求を何時
も満足しなければならない。

しかし、例えば、米国特許第３．８３２，５４６号がら
既知のように、ドラムの回転運動から並進を機械的に導
き出せばこの要求は満足される。ドラムと、ドラムの回
転運動を並進運動に変換する装置との間には、しかし、
カップリングを設け、帯電及び読出し段階では、並進を
伴なわずにドラムだけを回転できるようにしなければな
らない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る一実施例の本質的部分の斜視図
、 第２図は、この実施例の好適な変形例の斜視図、第３図
は、帯電装置の魅力的な実施例の断面図、第４図は、ド
ラムの回転と同期をとって扇状のＸ線ビームを変位させ
る種々の方法を示す説明図、第５図は、Ｘ線検出装置の
断面図である。 ■・・・Ｘ線源（工０１・・・焦点） ２・・・柱 ３・・・第１の絞り ４・・・患者 ５・・・別の絞り ６・・・セレンドラム（６１・・・担体、６２・・・セ
レン層）７・・・可変速度駆動モータ ８・・・回転軸線 ９・・・帯電装置（９１・・・レール、９２・・・ワイ
ヤ、９３・・・格子） １１・・・影響プローブ（１１１・・・影響プローブ、
１１２・・・ボード、　１１３・・・共通フレーム）１
２・・・案内レール １３・・・モータ １４・・・検査テーブル １５・・・Ｘ線ビーム １６・・・基台 １７・・・台車 １８・・・モータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｘ線を電荷パターンに変換する導光体によりＸ線像
   を形成するために、この導光体の表面を局所的に均一に
   帯電させる帯電装置と、導光体の表面上の種々の点での
   電荷密度を変換するために、一行に並べられた複数個の
   影響プローブを具える操作装置とを具えるＸ線像形成装
   置において、円柱担体（６１）の外面上に導光体（６２
   ）を設け、Ｘ線を、長軸が円柱担体の円柱軸線（８）に
   平行に延在する少なくとも１個のスリット状絞り（３，
   ５）を介して導光体上に入射させ、円柱担体（６）を円
   柱軸線を中心として回転させると共に、この円柱担体の
   回転と同期して形成された放射線ビーム （１５）を検査区域に対してシフトさせるための駆動装
   置（７）を設け、影響プローブ（１１）を円柱軸線の方
   向に互にオフセットするように配設し、駆動装置（７）
   がＸ線露光后円柱担体を更に回転させ、帯電装置（９）
   を導光体の円柱軸線方向の全長に亘って帯電させるよう
   に構成したことを特徴とするＸ線像形成装置。 ２、走査装置（１１）を円柱軸線に平行に変位せしめる
   装置（１３）を設け、変位速度の平均値を円柱担体（６
   ）の周速度に比較して小さくしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のＸ線像形成装置。 ３、走査装置の影響プローブを記録担体の軸線方向に見
   て導光体上に均一に分布せしめたことを特徴とする特許
   請求の範囲前記各項のいずれか一項に記載のＸ線像形成
   装置。 ４、Ｘ線露光后の円柱担体の回転数をＸ線露光時の回転
   数よりも相当に高くしたことを特徴とする特許請求の範
   囲前記各項のいずれか一項に記載のＸ線像形成装置。 ５、各露光に先立って帯電装置（９）を活性化せしめ、
   円柱担体（６）を回転せしめることを特徴とする特許請
   求の範囲前記各項のいずれか一項に記載のＸ線像形成装
   置。