(57)【要約】【課題】Ｘ線撮影中に、被写体が動ない場合だけでなく、動く場合にも、被写体ブレを補正することができ、また、撮像面の面方向のブレ補正だけでなく、画像の拡大率のブレ補正にも有効な被写体ブレ補正手段を提供する。【解決手段】Ｘ線発生器１と、被写体保持手段４に保持された被写体Ｐを挟んでＸ線発生器１に対向配置されたＸ線撮像器２とを備え、被写体ＰのＸ線画像を得る医療用Ｘ線撮影装置で用いられる被写体ブレ補正手段６であって、被写体のブレを検出するセンサ手段６２を、被写体保持手段４上の撮影目的位置ＰＡの近傍に設置し、この被写体保持手段４の基準位置４２に対する撮影目的位置ＰＡの位置変化量を検出するものとし、Ｘ線撮影中のセンサ手段６２による位置変化量の検出情報に基づき、ブレ補正演算手段６１によってＸ線撮像器２で得られた画像のブレ補正を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生器と、被写体保持手段に保持された被写体を挟んで前記Ｘ線発生器に対向配置されたＸ線撮像器とを備え、被写体のＸ線画像を得る医療用Ｘ線撮影装置で用いられる被写体ブレ補正手段であって、
被写体のブレを検出するセンサ手段を、前記被写体保持手段上の撮影目的位置の近傍に設置して、この被写体保持手段の基準位置に対する前記撮影目的位置の位置変化量を検出し、Ｘ線撮影中の前記センサ手段による位置変化量の検出情報に基づき前記Ｘ線撮像器で得られた画像のブレ補正を行うことを特徴とする被写体ブレ補正手段。
【請求項２】
請求項１において、
上記被写体ブレ補正手段は、
被写体のＸ線画像の撮影時において生成した一連の画像フレームについて、上記センサ手段の検知信号に基づいて算出した位置変化量、拡大率に基づいてブレの有無を判別し、
このとき、ブレのあった画像フレームに対して、上記センサ手段で検出された位置変化量、拡大率に応じて所定の補正処理を順次行い、
最後に、ブレ補正された画像フレームを含めて、撮影された上記一連の画像フレームを、撮影順序に従って時系列的に配列し、保存することを特徴とする被写体ブレ補正手段。
【請求項３】
請求項１または２に記載の被写体ブレ補正手段において、
上記センサ手段が、２方向に向けて取付けられた２つの加速度センサからなり、これら２つの加速度センサは、上記撮影目的位置の加速度を検出するものであって、この加速度データを基に力学的演算により上記位置変化量が算出されることを特徴とする被写体ブレ補正手段。
【請求項４】
請求項１または２に記載の被写体ブレ補正手段において、
上記センサ手段が、２方向に向けて取付けられた２つの角速度センサからなり、これら２つの角速度センサは、上記基準位置に対する上記撮影目的位置の傾斜角の角速度を求めるものであって、この角速度データから上記位置変化量が算出されることを特徴とする被写体ブレ補正手段。
【請求項５】
請求項１または２に記載の被写体ブレ補正手段において、
上記センサ手段が、２方向に向けて取付けられた２つの角度センサからなり、これら２つの角度センサは、上記基準位置に対する上記撮影目的位置の傾斜角度を求めるものであって、この角度データから上記位置変化量が算出されることを特徴とする被写体ブレ補正手段。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の被写体ブレ補正手段において、
前記被写体ブレ補正手段は、上記算出された位置変化量を基に、上記Ｘ線撮像器の撮像面上での面方向のブレと前記ブレに影響する拡大率とを算出し、これらにより前記Ｘ線撮像器で得られた画像のブレ補正を行うことを特徴とする被写体ブレ補正手段。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の被写体ブレ補正手段において、
上記被写体保持部が人体を座位に保持する椅子部と、この椅子部の上部に設けられ、この人体の頭部を固定保持する頭部固定部とを備え、上記センサ手段が上記頭部固定部に設けられ、上記基準位置がこの椅子部に設定されていることを特徴とする被写体ブレ補正手段。
【請求項８】
Ｘ線発生器と、被写体を挟んで前記Ｘ線発生器に対向配置されたＸ線撮像器とを備え、被写体のＸ線画像を得る医療用Ｘ線撮影装置であって、
請求項１〜７のいずれかに記載の被写体ブレ補正手段を備えたことを特徴とする医療用Ｘ線撮影装置。
【請求項９】
請求項８に記載の医療用Ｘ線撮影装置において、
前記医療用Ｘ線撮影装置が、Ｘ線撮影目的に応じて前記被写体保持手段を移動させる被写体移動手段を備えていることを特徴とする医療用Ｘ線撮影装置。
【請求項１０】
Ｘ線発生器と、被写体を挟んで前記Ｘ線発生器に対向配置されたＸ線撮像器とを旋回中心を固定して旋回可能とされ、被写体を保持する被写体保持手段を少なくとも前記旋回の旋回平面と平行な方向に移動させる被写体移動手段を備えた医療用Ｘ線撮影装置であって、
Ｘ線ＣＴ撮影及びＸ線パノラマ撮影が可能とされ、
請求項７に記載の被写体ブレ補正手段を備えたことを特徴とする医療用Ｘ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線発生器と、被写体保持手段に保持された被写体を挟んで前記Ｘ線発生器に対向配置されたＸ線撮像器とを備え、被写体のＸ線画像を得る医療用Ｘ線撮影装置で用いられる被写体ブレ補正手段及びこれを用いた医療用Ｘ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被写体保持手段で被写体を動かないように保持し、この被写体を間に挟んでＸ線発生器とＸ線撮像器とを被写体に対して相対的に移動（ここでは、「旋回」も含む。）させながら、あるいは、移動させないで、Ｘ線ＣＴ撮影、平面断層撮影、曲面断層撮影などを行うＸ線撮影装置においては、被写体保持手段に対して被写体が動くことによって、つまり被写体ブレによって、撮影したＸ線画像が良好なものとならないことがある。
【０００３】
この問題は、被写体を動かして撮影する場合には顕著であるが、被写体を動かさない場合にも、生体である被写体が一定時間静止状態を保つということが困難なため、同様に解決すべき問題であった。
【０００４】
特に、連続して得られた画像を逆射影して３次元的なＸ線吸収係数を産出するＸ線ＣＴ撮影においては、連続する画像が時々刻々異なる被写体ブレを反映したものとなり、逆射影して得られたＸ線吸収係数の精度に悪影響を与えるため、この問題はより重要であり、また、連続して得られた画像を繋ぎ合わせて一つの画像とするＸ線パノラマ撮影においても、重要な問題であった。、
このため、従来より、被写体ブレの問題を解決する手段や方法が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載されたコーンビームＣＴ装置では、得られた透過Ｘ線像を互いに相異なる複数組に分け、各組毎の透過Ｘ線像を再構成して得られたＸ線分布像毎の鮮鋭度を計算し、この精鋭度が最も大きい組の透過Ｘ線像を用いて、被写体のＸ線断層像あるいは三次元Ｘ線像を生成するものである。
【０００６】
このブレ補正方法は、被写体ブレを検知するような格別のセンサ等を必要としないものであるが、ブレのために鮮鋭度の少ない透過Ｘ線像は用いられないものであるので、被写体を動かさない場合には、ブレの割合が少ないので、利用価値があるが、被写体を動かしてＸ線撮影をする場合には、ブレの割合が多いので、鮮鋭度の良好な透過Ｘ線像が十分に得られない可能性があった。
【０００７】
特許文献２に記載された医用画像撮影装置では、被写体ブレを検出する検出手段を備え、この検出手段で検出された被写体の動きが最小となった時点でＸ線撮影を行うようにしている。したがって、これも被写体を固定して撮影する場合には有効であるが、被写体を動かしてＸ線撮影をする場合には、ブレが最小になる時点が特定できないので、その有効性は確認できないものであった。
【０００８】
特許文献３に記載されたＣＴ撮影装置は、被写体にＸ線不透過性の位置マーカを配置して撮影し、この位置マーカの像の位置からブレ補正量を算出するものであるが、この方法では、撮像面の面方向のブレの補正には有効であったが、この撮像面に垂直な方向のブレ、つまり、画像の拡大率のブレ補正には有効ではなかった。
また、特許文献４に記載されたＣＴ装置におけるデータ補正装置では、被写体にマーカを取り付け、ＴＶカメラなどでマーカをモニタすることにより、体動のデータとして回転角信号を得て、この体動データを断層データの補正に用いることになっている。
この方法では、いちいち被写体にマーカを取り付ける必要があり、被写体を撮影開始位置に位置づけるほかに、マーカ取り付けの作業を要するという煩わしさがある。
また、被写体保持手段とは別に、被写体に向けて、ＴＶカメラ等を設けねばならず、そのためのスペースも必要となる。通常、画像を撮影して分析する装置は、その装置自体が比較的大きなスペースを必要とする。特に、加速度センサや角速度センサ等と比較すると、その差は顕著である。また、撮影した画像よりマーカ位置の検出をするので、比較的困難な画像による正確なマーカ認識という課題をクリアせねばならならず、精度が低くなる可能性がある。更に、３次元の体動を検出するには、複数のＴＶカメラ等を設けねばならず、そのためのスペースも一層大きく取らねばならない。
【特許文献１】
特開２０００−２１７８１０号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２０５２８号公報
【特許文献３】
特開平１１−２５３４３３号公報
【特許文献４】
特公平６−１６０９９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解決しようとするもので、Ｘ線撮影中に、被写体が動ない場合だけでなく、動く場合にも、被写体ブレを補正することができ、また、撮像面の面方向のブレ補正だけでなく、画像の拡大率のブレ補正にも有効な被写体ブレ補正手段、これを用いた医療用Ｘ線撮影装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の被写体ブレ補正手段は、Ｘ線発生器と、被写体保持手段に保持された被写体を挟んで前記Ｘ線発生器に対向配置されたＸ線撮像器とを備え、被写体のＸ線画像を得る医療用Ｘ線撮影装置で用いられる被写体ブレ補正手段であって、被写体のブレを検出するセンサ手段を、前記被写体保持手段上の撮影目的位置の近傍に設置して、この被写体保持手段の基準位置に対する前記撮影目的位置の位置変化量を検出し、Ｘ線撮影中の前記センサ手段による位置変化量の検出情報に基づき前記Ｘ線撮像器で得られた画像のブレ補正を行うことを特徴とする。
【００１１】
この被写体ブレ補正手段は、被写体のブレを検出するセンサ手段を、被写体保持手段上の撮影目的位置の近傍に設置し、これにより被写体保持手段の基準位置に対する撮影目的位置の位置変化量を検出することを特徴とする。つまり、センサ手段を、被写体にではなく、被写体保持手段上の撮影目的位置の近傍に設けているので、被写体毎に、センサ手段を取り替える必要がなく、その手間を省くことができる。
【００１２】
例えば、被写体保持手段が椅子とその上部に設けられた頭部固定手段から構成される場合に、センサ手段をこの頭部固定手段に設け、基準位置をこの椅子の位置とし、このセンサ手段の検出データを、撮影目的位置（頭部）の椅子（基準位置）に対する位置変化量とみなしているので、従前のＸ線撮影と同様に、被写体の頭部を頭部固定手段で固定保持するだけで、撮影目的位置（頭部）の位置変化量を検出するセンサ手段の設定が完了する。
【００１３】
また、このようにして撮影目的位置の位置変化量を検出することで、この撮影目的位置の３次元的な変動を検出可能であり、このデータを用いて、従来に比べて、より多次元のブレ補正をすることができる。
【００１４】
さらに、この被写体ブレ補正手段は、被写体を移動させる場合に、被写体を保持して移動することとなる被写体保持手段に、センサ手段を設けているので、被写体を移動させた場合には、センサ手段も被写体と共に移動するので、常に、被写体保持手段に対する被写体の相対的ブレを検出することができる。
【００１５】
したがって、被写体を移動させる場合にも、被写体全体の動きに余り影響されることなく、撮影目的位置のブレを検出することができる。
また、被写体保持手段に、センサ手段を設けているので、被写体を撮影開始位置に位置づける以外に特に準備は必要がなく術者の負担が軽い。更に、被写体保持手段とは別の位置に、検出手段を設ける必要がなく、装置をコンパクト化できる。
センサ手段に２次元あるいは３次元の検出ができる加速度センサ、角速度センサ、角度センサなどを用いた場合には、特に高精度、コンパクトな構成とできる。
この場合、センサ手段は、互いに直交する方向に２次元あるいは３次元の検出ができるものであることが望ましい。また、センサ手段が１個で２次元あるいは３次元の検出ができるものであってもよいし、複数の２次元あるいは３次元の検出ができるものであってもよい。
好適には、被写体と、Ｘ線撮像器、Ｘ線発生器からなる撮像系とを相対的に移動させながら撮像する場合の移動平面上において直交する２方向の２次元の検出、すなわち、前記移動平面に対して平行であり、しかも互いに直交する２方向であるＸ方向、Ｙ方向に、２次元の検出ができるものであることが望ましい。
前記移動平面について、さらに具体的に述べると、例えば断層撮影のため、Ｘ線撮像器、Ｘ線発生器を被写体の周囲に旋回させると、前記Ｘ線撮像器、Ｘ線発生器は円弧を描くように移動する。この前記円弧が存する平面が、この場合の移動平面である。
また、曲面断層撮影等において、旋回中心を固定した前記Ｘ線撮像器、Ｘ線発生器に対し、患者すなわち被写体が移動する構成とすることもできるが、この被写体の撮影対象部位の移動する軌跡が存する平面も、前記移動平面の１つである。また、前記２次元の検出に加え、前記移動平面に直交する１方向、すなわち、前記互いに直交する２方向であるＸ方向、Ｙ方向いずれに対しても直交する１方向であるＺ方向にも、３次元に検出できるものであってもよい。
上記では、２次元の方向の好適な例として、前記移動平面上において直交する２方向を示したが、特にこの例に限るものではなく、任意の方向に設定してよい。また、２方向も、互いに直交する必要はなく、任意の方向でよい。
さらに、前記２方向の検出に１方向を加えて検出をする場合でも、加わる前記１方向が、前記移動平面に直交する１方向である必要はなく、任意の方向に設定してよい。
すなわち、２方向、３方向いずれにしても、方向の角度は任意に設定でき、ブレ量を検出できればよい。
また、請求項２に記載の被写体ブレ補正手段は、被写体ブレ補正手段は、被写体のＸ線画像の撮影時において生成した一連の画像フレームについて、上記センサ手段の検知信号に基づいて算出した位置変化量、拡大率に基づいてブレの有無を判別し、このとき、ブレのあった画像フレームに対して、上記センサ手段で検出された位置変化量、拡大率に応じて所定の補正処理を順次行い、最後に、ブレ補正された画像フレームを含めて、撮影された上記一連の画像フレームを、撮影順序に従って時系列的に配列し、保存することを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の被写体ブレ補正手段は、請求項１または２に記載の被写体ブレ補正手段において、上記センサ手段が、２方向に向けて取付けられた２つの加速度センサからなり、これら２つの加速度センサは、上記撮影目的位置の加速度を検出するものであって、この加速度データを基に力学的演算により上記位置変化量が算出されることを特徴とする。
【００１７】
この被写体ブレ補正手段は、センサ手段を加速度センサとして、撮影目的位置の加速度を検出し、この加速度を積分するのではなく、撮影目的位置に加えられた外力とみなして、また、撮影目的位置を規定する構造体を梁構造とみなして、この外力により、この梁構造に生じるたわみを、撮影目的位置の位置変化量とするものである。
【００１８】
したがって、困難な積分演算をすることなく、梁のたわみの計算式により、簡単に梁構造のたわみ、つまり、撮影目的位置の位置変化量を算出することができる。
さらに、２方向に向けて、各方向専用の加速度センサを２個用いるので、ブレの検出のために、特に困難な画像処理を要さずに、高精度で２次元のブレを検出できる上に、通常指先に乗る程度の小さなサイズのセンサであるので、より一層装置をコンパクト化に資する。
２次元に加えて、３次元のブレを検出する場合でも、１個のセンサを付加すればよいだけであるので、複数のＴＶカメラを設ける構成に比較して、一層コンパクトな構成とすることができる。この点は、請求項３の各速度センサも、請求項４の角度センサも全く同様である。
【００１９】
このような方法で、撮影目的位置の加速度から、その位置変化量を算出する方法を力学的演算という。
【００２０】
また、この被写体ブレ補正手段は、加速度センサを２つの方向、より好適には、相互に直交する２方向、具体的にはまた一般的には、水平方向において直交する２方向、また、被写体と、Ｘ線撮像器、上記Ｘ線発生器からなる撮像系とを相対的に移動させながら撮像する場合の移動平面において直交する２方向に設けているので、２次元的なブレ補正を行うことができる。
【００２１】
なお、ここで、加速度センサを２つの方向に限定しているのは、一般の撮像装置、例えば、Ｘ線パノラマ撮影装置では、撮影時の相対的な移動平面に直交する方向のブレは微少でブレ補正の必要がないからであり、必要ならば、加速度センサを３つの方向に設置して、前記撮影時の相対的な移動平面上において直交する２方向、すなわち、前記相対的な移動平面に対して平行であり、しかも互いに直交する２方向であるＸ方向、Ｙ方向に加え、前記相対的な移動平面に直交する１方向、すなわち、前記互いに直交する２方向であるＸ方向、Ｙ方向いずれに対しても直交する１方向であるＺ方向に設置するのがよい。
さらに、加速度センサに３軸加速度センサを用いる場合は、１個のセンサで上記Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向いずれの移動も検出することができる。
上記では、検出する２方向の例として、前記相対的な移動平面上において直交する２方向を示したが、特にこの例に限るものではなく、任意の方向に設定してよい。また、２方向も、互いに直交する必要はなく、任意の方向でよい。
さらに、前記２方向の検出に１方向を加えて検出をする場合でも、加わる前記１方向が、前記移動平面に直交する１方向である必要はなく、任意の方向に設定してよい。
すなわち、２方向、３方向いずれにしても、方向の角度は任意に設定でき、ブレ量を検出できればよい。
【００２２】
請求項４に記載の被写体ブレ補正手段は、請求項１または２に記載の被写体ブレ補正手段において、上記センサ手段が、２方向に向けて取付けられた２つの角速度センサからなり、これら２つの角速度センサは、上記基準位置に対する上記撮影目的位置の傾斜角の角速度を求めるものであって、この角速度データから上記位置変化量が算出されることを特徴とする。
【００２３】
この被写体ブレ補正手段は、撮影目的位置を規定する構造体を梁構造とみなす点は、請求項３と同様であるが、センサ手段は、角速度センサとし、これにより撮影目的位置の傾斜角の角速度を検出し、これを積分して、撮影目的位置の傾斜角を求め、更に、撮影目的位置の位置変化量を算出するものであり、演算処理を簡易に行うことができる。
【００２４】
請求項５に記載の被写体ブレ補正手段は、請求項１または２に記載の被写体ブレ補正手段において、上記センサ手段が、２方向に向けて取付けられた２つの角度センサからなり、これら２つの角度センサは、上記基準位置に対する上記撮影目的位置の傾斜角度を求めるものであって、この角度データから上記位置変化量が算出されることを特徴とする。
【００２５】
この被写体ブレ補正手段も、撮影目的位置を規定する構造体を梁構造とみなす点は、請求項３と同様であるが、センサ手段は、角度センサとし、これにより撮影目的位置の傾斜角を検出し、これにより撮影目的位置の位置変化量を算出するものであり、演算処理を簡易に行うことができる。
【００２６】
請求項６に記載の被写体ブレ補正手段は、請求項１から５のいずれかに記載の被写体ブレ補正手段において、前記被写体ブレ補正手段は、上記算出された位置変化量を基に、上記Ｘ線撮像器の撮像面上での面方向のブレとブレに影響する拡大率とを算出し、これらにより前記Ｘ線撮像器で得られた画像のブレ補正を行うことを特徴とする。
【００２７】
この被写体ブレ補正手段は、センサ手段からは、少なくとも２次元的な撮影目的位置の位置変化量が算出されるので、これを再構成して、Ｘ線撮像器の撮像面上でのＸ線画像の面方向のブレと、これに直交する方向のブレ、つまりＸ線画像のブレに影響する拡大率を算出し、これにより画像のブレ補正を可能としているので、従来できなかった、２次元的なブレ補正が可能となっている。
【００２８】
請求項７に記載の被写体ブレ補正手段は、請求項１から６のいずれかに記載の被写体ブレ補正手段において、上記被写体保持部が人体を座位に保持する椅子部と、この椅子部の上部に設けられ、この人体の頭部を固定保持する頭部固定部とを備え、上記センサ手段が上記頭部固定部に設けられ、上記基準位置がこの椅子部に設定されていることを特徴とする。
【００２９】
この被写体ブレ補正手段は、被写体保持手段を具体的に規定し、それに伴いセンサ手段の設置部位を頭部固定部、基準位置を椅子部として、このセンサ手段が人体の頭部である撮影目的位置の椅子部に対する位置変化量を検出するものとしたので、歯科用の頭部、顎部、歯列弓、歯牙の撮影用として、好適に用いることができる。
【００３０】
請求項８に記載の医療用Ｘ線撮影装置は、Ｘ線発生器と、被写体を挟んで前記Ｘ線発生器に対向配置されたＸ線撮像器とを備え、被写体のＸ線画像を得る医療用Ｘ線撮影装置であって、請求項１〜７のいずれかに記載の被写体ブレ補正手段を備えたことを特徴とする。
【００３１】
この医療用Ｘ線撮影装置は、請求項１〜７の被写体ブレ補正手段を備えたので、請求項１〜７の効果をＸ線撮影装置として発揮する。
【００３２】
請求項９に記載の医療用Ｘ線撮影装置は、請求項８に記載の医療用Ｘ線撮影装置において、前記医療用Ｘ線撮影装置が、Ｘ線撮影目的に応じて前記被写体保持手段を移動させる被写体移動手段を備えていることを特徴とする。
【００３３】
この医療用Ｘ線撮影装置は、請求項８の装置に比べ、被写体移動手段を備えている点が異なり、つまり、Ｘ線撮影において、被写体側を移動（回転を含む。）させるようにしており、被写体のブレがより頻繁に発生するので、上記請求項１〜７の効果をＸ線撮影装置として、より効果的に発揮する。
【００３４】
請求項１０に記載の医療用Ｘ線撮影装置は、Ｘ線発生器と、被写体を挟んで前記Ｘ線発生器に対向配置されたＸ線撮像器とを旋回中心を固定して旋回可能とされ、被写体を保持する被写体保持手段を少なくとも前記旋回の旋回平面と平行な方向に移動させる被写体移動手段を備えた医療用Ｘ線撮影装置であって、Ｘ線ＣＴ撮影及びＸ線パノラマ撮影が可能とされ、請求項６に記載の被写体ブレ補正手段を備えたことを特徴とする。
【００３５】
この医療用Ｘ線撮影装置は、人体頭部のＸ線撮影を行う歯科用ものであって、被写体側を移動させることによって、Ｘ線ＣＴ撮影及びＸ線パノラマ撮影を行うものとして、これに対応した被写体ブレ補正手段を備えるようにしており、これにより、Ｘ線ＣＴ撮影及びＸ線パノラマ撮影の有機的な一体化が可能であるという装置の効果が、より万全に発揮される。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図を用いながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００３７】
図１は、本発明の被写体ブレ補正手段の一例の全体構成図である。
【００３８】
この被写体ブレ補正手段６は、Ｘ線発生器１と、被写体保持手段４に保持された被写体Ｐを挟んでＸ線発生器１に対向配置されたＸ線撮像器２とを備え、被写体のＸ線画像を得る医療用Ｘ線撮影装置２０（図６参照。）で用いられるもので、被写体ブレ補正の演算処理を行うブレ補正演算手段６１と、被写体Ｐのブレを検出するセンサ手段６２とを備えている。
【００３９】
Ｘ線発生器１とＸ線撮像器２とは、概念的に示された旋回アーム３の両端に下垂設置され、被写体Ｐの回りを旋回可能となっており、Ｘ線発生器１からＸ線ビーム１ａを被写体Ｐに照射して、その透過Ｘ線画像をＸ線撮像器２で検知することができる。
【００４０】
被写体保持手段４は、患者である被写体Ｐの頭部ＰＡを保持固定する頭部固定部４１、この患者を座位に保持する椅子部４２、基礎となるベース部４３を備えており、被写体移動手段５に載置され、垂直に設置された医療用Ｘ線撮影装置２０において、水平方向と垂直方向に移動可能となっている。
【００４１】
頭部固定部４１は、椅子部４２の後背部に立位に支持された支柱４１ａと、この支柱の上部に設けられ、被写体Ｐの頭部ＰＡを巻止めて固定する固定バンド４１ｂとを備えている。支柱４１ａは、被写体移動手段５の頭部固定部移動モータ５４により、椅子部４２に対して上下高さの調節可能となっており、好適な位置で被写体Ｐの頭部ＰＡを固定することができるようになっている。
【００４２】
被写体移動手段５は、被写体保持手段４の内部あるいは周縁に、図示するように設置されており、駆動源であるＸ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、頭部固定部移動モータ５４と、それぞれのモータによって回転駆動されるボールネジ軸５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、これらのネジ軸にそれぞれネジ係合する雌ネジ体５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ、５４ｂ、これらの雌ネジ体に固定され共スライドするレール雄５１ｃ、５２ｃ、５３ｃ、５４ｃ、このレール雄を正確にガタなくスライドさせるレール雌５１ｄ、５２ｄ、５３ｄ、５４ｄから構成されている。
【００４３】
Ｘ軸モータ５１、ボールネジ軸５１ａ、レール雌５１ｄは、医療用Ｘ線撮影装置２０全体の基礎部となるベース１０ｄに固定され、雌ネジ体５１ｂとレール雄５１ｃは、被写体保持手段４のベース部４３に固定され、Ｘ軸モータ５１を回転駆動制御することによって、被写体保持手段４全体をベース１０ｄに対してＸ方向に（図８の白矢印５１の方向、つまり左右方向に）移動させる。
【００４４】
Ｚ軸モータ５３、ボールネジ軸５３ａ、レール雌５３ｄは、被写体保持手段４のベース部４ｃ側に固定され、雌ネジ体５３ｂとレール雄５３ｃは、椅子部４２側に固定され、Ｚ軸モータ５３を回転駆動制御することによって、椅子４２部をベース部４３に対してＺ方向に（図８の白矢印５３の方向、つまり上下方向に）移動させ、旋回アーム３に対する被写体の高さを調節する。
【００４５】
なお、このＺ方向については、この例では、場所の制約から、Ｚ軸モータ５３とボールネジ軸５３ａとの間は、タイミングベルト５３ｅとタイミングプーリ（見えていない）とを用いて回転駆動力が伝達されているが、場所の制約がなければ直結でもよい。
【００４６】
また、レール雌５３ｄとレール雄５３ｃの組み合わせは、人体を保持した状態の椅子部４２の上下昇降をガイドすると共に、椅子部４２が水平移動される際のベース部４３に対する椅子部４２のブレを極力小さくするため、大径のピストンとシリンダの組み合わせとなっている。
【００４７】
Ｙ軸モータ５２、ボールネジ軸５２ａ、レール雌５２ｄは、被写体保持手段４のベース部４３に対して上下するレール雄５３ｃ側に固定され、雌ネジ体５２ｂとレール雄５２ｃは、椅子部４２側に固定され、Ｙ軸モータ５２を回転駆動制御することによって、椅子部４２をベース部４３に対してＹ方向に（図７の白矢印５２の方向、つまり前後方向に）移動させる。
【００４８】
ヘッドレストモータ５４、ボールネジ軸５４ａ、レール雌５４ｄは、被写体保持手段４の椅子部４２の後背部上部に固定され、雌ネジ体５４ｂとレール雄５４ｃは、頭部固定部４１の支柱４１ａに固定され、ヘッドレストモータ５４を回転駆動制御することによって、頭部固定部４１を椅子部４２の上部に対してＺ方向に（図８の白矢印５４の方向、つまり上下方向）移動させる。
【００４９】
被写体ブレ補正手段６のセンサ手段６２は、この例では、被写体Ｐの頭部ＰＡを撮影目的位置ＰＡとし、被写体保持手段４上の撮影目的位置ＰＡの近傍である頭部固定部４１の支柱４１ａに設置され、この被写体保持手段４の基準位置である椅子部４２に対する撮影目的位置ＰＡの位置変化量を検出する。
【００５０】
ブレ補正演算手段６１は、Ｘ線撮影中のセンサ手段６２による位置変化量の検出情報に基づきＸ線撮像器２で得られた画像のブレ補正を行う。なお、ブレ補正演算手段６１は、後述するように、Ｘ線撮像器２、被写体移動手段５などとも接続されて、これらからの出力をも基にして、ブレ補正を行うものである。
【００５１】
このように、被写体ブレ補正手段６は、被写体Ｐのブレを検出するセンサ手段６２を、被写体Ｐにではなく、被写体保持手段４上の撮影目的位置ＰＡの近傍、つまり頭部固定部４１に設けているので、被写体Ｐ毎に、センサ手段６２を取り替える必要がなく、その手間を省くことができる。
【００５２】
また、センサ手段６２を頭部固定部４１に設け、基準位置をこの椅子部４２とし、このセンサ手段６２の検出データを、撮影目的位置（頭部）ＰＡの椅子部（基準位置）４２に対する位置変化量とみなしているので、従前のＸ線撮影と同様に、被写体Ｐの頭部ＰＡを頭部固定部４１で固定保持するだけで、撮影目的位置（頭部）ＰＡの位置変化量を検出するセンサ手段６２の設定が完了する。
【００５３】
また、このようにして撮影目的位置の位置変化量を検出することで、この撮影目的位置の３次元的な変動を検出可能であり、このデータを用いて、従来に比べて、より多次元のブレ補正をすることができる。
【００５４】
さらに、この被写体ブレ補正手段６は、被写体移動手段５で被写体Ｐを移動させる場合に、被写体Ｐを保持して移動することとなる被写体保持手段４に、センサ手段６２を設けているので、被写体を移動させた場合には、センサ手段も被写体と共に移動するので、常に、被写体保持手段４に対する被写体Ｐの相対的ブレを検出することができ、被写体Ｐを移動させる場合にも、被写体全体の動きに余り影響されることなく、撮影目的位置ＰＡのブレを検出することができる。
【００５５】
図２（ａ）は本発明のセンサ手段を例示する概念図、（ｂ）このセンサ手段の出力と撮影目的位置の位置変化量との関係を示す概念図、（ｃ）は（ｂ）の関係を示すグラフである。なお、これより、すでに説明した部分については、同じ符号を付して、重複説明を省略する。
【００５６】
このように測定対象そのものに設置して、その測定対象の位置変化量を検出する検出手段としては、一般的なものとして、加速度センサを設置して、その検出データを二回積分する方法があるが、この被写体保持手段４の場合は、センサ手段が、基準位置である椅子部４２に対して構造的に梁構造となる頭部固定部４１に設けられているので、この梁構造の傾きを検出することでも、頭部固定部４１の椅子部４２に対する位置変化量を算出でき、角度センサ、角速度センサも用いることができる。
【００５７】
ここで、まず、センサ手段６２が、加速度センサである場合について説明する。
【００５８】
センサ手段６２は、加速度センサである２つのセンサ手段６２Ａ、６２Ｂで構成され、図２（ａ）に示すように、頭部固定部４１の支柱４１ａの上部側壁に、二方向の加速度を検出できるように、相互に直交するように設置されている。
【００５９】
この場合、それぞれのセンサ手段６２Ａ、６２Ｂで検出される加速度を時間積分するが、センサ手段６２Ａ、６２Ｂを頭部固定部４１に設置しているので、被写体保持手段４が移動する場合には、この移動による影響も一緒に計測されてしまうので、椅子部４２にも加速度センサを取り付けて、互いの出力の差分を取って、頭部固定部の椅子部に対する加速度を得るようにする必要がある。
【００６０】
あるいは、椅子部４２に加速度センサを設ける替わりに、被写体保持手段４は、被写体移動手段５によって決められた移動を行うので、計算によって、この移動による加速度を求め、頭部固定部の椅子部に対する加速度を得るようにしてもよい。
【００６１】
この加速度を時間積分すると、頭部固定部４１の椅子部４２に対する位置変化量が算出できるが、この場合、被写体Ｐの撮影目的位置ＰＡのブレ、つまり、振動を取り出したいので、この積分は、直流成分を無視する形で行う必要がある。
【００６２】
しかしながら、この積分による方法は、演算が簡単でないので、本願発明者は、より簡単な方法として、力学的演算による方法を提案する。
【００６３】
この力学的演算による方法においては、センサ手段６２Ａ、６２Ｂで検出される加速度を、これらの設置部分に加わる外力と考え、これを図２（ｂ）に示すように外力Ｆと表す。すると、この設置部分の位置変化量Δは、支柱４１ａを椅子部４２に設けられた片もち梁に外力Ｆが作用した場合のたわみΔと見ることができる。
【００６４】
こう考えると、支柱４１ａの片もち梁としての外力Ｆの作用点までの長さをｈとすると、このたわみ（位置変化量）Δは、次の式で得られる。
【００６５】
Δ＝Ｆ＊ｈ＊ｈ＊ｈ／（３＊Ｅ＊Ｉ）　−−−　たわみ式
なお、このたわみ式において、「＊」は掛け算、「／」は割り算、Ｅは支柱４１ａの縦弾性係数、Ｉは支柱４１ａの断面二次モーメントである。これらの、Ｅ、Ｉは、形状係数とも呼ばれ、支柱４１ａの素材、断面形状が決まれば、一意に決まるものである。
【００６６】
この式から解るように、センサ手段６２Ａ、６２Ｂで検出される加速度、つまり、外力Ｆが解れば、位置変化量Δは、簡単な乗除算で求めることができる。なお、ここでは、直交する二つのセンサ手段６２Ａ、６２Ｂのうち、一方だけについて考察している。
【００６７】
また、この被写体ブレ補正手段６では、加速度センサを２つの方向、より好適には、相互に直交する２方向、具体的にはまた一般的には、水平方向において直交する２方向、また、被写体Ｐと、Ｘ線撮像器２、Ｘ線発生器１からなる撮像系とを相対的に移動させながら撮像する場合の移動平面の平面方向において直交する２方向に設けているので、２次元的なブレ補正を行うことができる。
【００６８】
なお、ここで、加速度センサを２つの方向に限定しているのは、一般の撮像装置、例えば、Ｘ線パノラマ撮影装置では、撮影時の相対的な移動平面に直交する方向のブレは微少でブレ補正の必要がないからであり、必要ならば、加速度センサを３つの方向に設置するのが良い。なお、加速度センサに、前記の３軸加速度センサを用いる場合は、１個のセンサの設置で済む。
また、このセンサの個数の問題は、以下に説明する角速度センサ、角度センサの場合も同様に当て嵌まる。
【００６９】
一方、センサ手段６２が角速度センサの場合には、それぞれの角速度センサ６２Ａ、６２Ｂは、椅子部４２つまり基準位置に対する頭部固定部４１（撮影目的位置ＰＡ）の傾斜角θの角速度を求めるものであって、この角速度データを時間積分して、傾斜角θを得る。この際、加速度データの場合と同様に、直流成分を無視する。角速度センサとしては、マイクロジャイロセンサを含め、機械式、光学式、流体式、振動式等、各種方式のジャイロスコープ式のものなどがある。
【００７０】
センサ手段６２が角度センサの場合には、それぞれの角度センサ６２Ａ、６２Ｂは、椅子部４２つまり基準位置に対する頭部固定部４１（撮影目的位置ＰＡ）の傾斜角θを直接得るものである。角度センサの場合、直流成分も得られるので、直流成分を含めた補正ができる。角度センサとしては、関節型、テープ型などがある。
【００７１】
センサ手段６２が、角速度センサ、角度センサのいずれの場合も、撮影目的位置を規定する構造体、この例では、支柱４１ａを梁構造と見なすことで、撮影目的位置の位置変化量Δを、この支柱４１ａ（頭部固定部４１）の椅子部４２に対する傾斜角θから算出するようにしており、その関係が図２（ｂ）に示されており、位置変化量Δが傾斜角θと支柱４１ａの長さｈの関数として得られる。
【００７２】
この関数をグラフとして示したのが、図２（ｃ）である。
【００７３】
こうして、センサ手段６２として、角速度センサ、角度センサを用いる場合にも、その演算処理を簡易に行うことができる。
【００７４】
なお、加速度センサ、角速度センサ、角度センサの替わりに、支柱４１ａにひずみから応力を測定する抵抗ひずみゲージ（ｓｔｒａｉｎ　ｇａｕｇｅ）や、半導体ひずみゲージ（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｓｔｒａｉｎ　ｇａｕｇｅ）を設置し、これで測定された応力から外力Ｆを算出して、上記のたわみ式より、撮影目的位置の位置変化量を求めるようにしてもよい。
【００７５】
図３は、こうして得られた撮影目的位置の位置変化量と、画像平面の平面方向のブレ、画像の拡大率のブレとの関係の説明図である。
【００７６】
この図において、２ＩはＸ線撮像器２の撮像面、Ｏはブレの無い場合の撮影目的位置ＰＡ（被写体Ｐの頭部）の中心、Ｏ′はブレた状態の撮影目的位置ＰＡ′の中心、ｘ−ｙは、中心Ｏを原点とし図２で説明したセンサ手段６２Ａ、６２Ｂが設置された直交方向をｘ、ｙ方向とする座標系、Δｘ、Δｙはセンサ手段６２Ａ、６２Ｂの検出情報から算出されたｘ、ｙ方向の位置変化量、ｅは位置変化量Δｘ、Δｙを合成した位置変化量である。
【００７７】
ＣはＸ線発生器１からブレの無い場合の撮影目的位置ＰＡの中心Ｏを通り撮像面２Ｉに達する垂線（Ｘ線ビーム）と撮像面２Ｉの交点、ＣｅはＸ線発生器１からブレた状態の撮影目的位置ＰＡ′の中心Ｏ′を通り撮像面２Ｉに達する直線（Ｘ線ビーム）と撮像面２Ｉの交点である。
【００７８】
ＦＯＤはＸ線発生器１からブレの無い場合の中心Ｏへの距離、ＦＩＤは、Ｘ線発生器１から撮像面２Ｉへの距離、Ｅは撮像面２Ｉ上の撮像面方向の画像ブレ、ｕは交点Ｃを原点とし撮像面２Ｉに垂直方向でＸ線発生器１に遠ざかる向きの単位ベクトル、ｖは単位ベクトルｕに直交し交点Ｃｅ向きの単位ベクトルである。
【００７９】
この説明図で解るように、撮影目的位置ＰＡの位置変化量ｅから、画像ブレＥと、この位置変化量ｅの影響を受けた画像の拡大率ＭＦｅ（画像ブレＥに直交する方向のブレの影響を受けたもの）を得ることができる。
【００８０】
つまり、ブレのない場合の撮影目的位置ＰＡの中心Ｏの拡大率ＭＦは、次式で表される。
【００８１】
ＭＦ＝ＦＩＤ／ＦＯＤ
これに対し、被写体のブレ、つまり、位置変化量ｅを考慮した拡大率ＭＦｅは、次式で表される。
【００８２】
ＭＦｅ＝ＦＩＤ／（ＦＯＤ＋ｅ＊ｕ）
また、画像ブレＥは次式で表される。
【００８３】
Ｅ＝ＭＦｅ＊ｅ＊ｖ
得られた画像を連続的に用いて逆射影を行うＸ線ＣＴ撮影や、得られた画像を繋ぎ併せて曲面断層画像を生成するＸ線パノラマ撮影の場合には、拡大率の誤差の影響も大きいので、拡大率ＭＦｅと画像ブレＥの両方を考慮する。一方、簡便には、画像ブレＥだけを考慮してもよい。
【００８４】
なお、拡大率のブレは、ブレのない場合の拡大率ＭＦとブレの影響を受けた拡大率ＭＦｅの差分として把握することができる。
【００８５】
図４は、本発明のブレ補正の手順を示すフローチャートであり、このフローチャートによって、これまでの説明を含め、本発明のブレ補正の手順について整理して説明する。なお、ここでは、ブレ補正をしながら、Ｘ線ＣＴ撮影する場合について説明する。
【００８６】
まず、旋回アームを３６０度回転させながら、Ｘ線発生器１から被写体Ｐの撮影目的位置ＰＡにＸ線ビーム１ａを照射し、撮影目的位置ＰＡの複数枚（Ｎ枚）の２次元画像を撮影する。この際、各撮影毎に頭部固定部４１に設置された二個のセンサ手段６２Ａ、６２Ｂからの検出情報に基づき、図２で説明したように、それぞれの方向の位置変化量Δを算出する（Ｓ１）。
【００８７】
つぎに、各画像に対応させて、それぞれの方向の位置変化量Δから、合成の位置変化量ｅを算出する（Ｓ２）。
【００８８】
この位置変化量ｅから、図３で説明したように、各画像に対応させて、Ｘ線撮像器２の撮像面２Ｉ上の画像ブレＥと、ブレ補正後の拡大率ＭＦｅを算出する（Ｓ３）。
【００８９】
得られた２次元画像を、撮像面２Ｉ上で単位ベクトルｕ方向に画像ブレＥだけシフトさせ、拡大率ＭＦｅとしてブレ補正し、ブレ補正後のＸ線画像を基礎として逆射影を行い、Ｘ線ＣＴ画像を再構成する（Ｓ４）。
【００９０】
なお、Ｘ線パノラマ撮影など他のＸ線撮影の場合も、ブレ補正の手順は同様である。
図５は、ＣＴ撮影におけるブレ補正処理の基本原理を図に示している。ＣＴ撮影では、撮影対象部位にＸ線発生器とＸ線撮像器の旋回中心を固定して、旋回しつつ撮影するので、取得されるＸ線画像は、撮影対象部位に対し、順次規則的に角度を変えて得られたものとなる。
撮影されたＸ線画像は、一連のフレームＦ＃１、Ｆ＃２、・・・Ｆ＃ｎとして作成されるので、それぞれの画像フレームＦ＃１，Ｆ＃２，・・・，Ｆ＃ｎの撮影時に検知したセンサ手段６２の検知信号に基づいて位置変化量ｅ１，ｅ２，・・・ｅｎを算出し、算出した位置変化量ｅ１，　ｅ２・・・　ｅｎに基づいて、更に、対応する画像におけるブレ量である画像ブレＥ（１），（２），・・・Ｅ（ｉ）・・・Ｅ（ｎ）、拡大率ＭＦｅ（１）、ＭＦｅ（２）・・・ＭＦｅ（ｎ）を算出する。
ここで、ａ）に示される、補正前の画像フレームＦ♯１、Ｆ♯２、…Ｆ♯ｎのうち、特定の歯牙Ｔｘに注目する。
後述のｅ）に示される、補正された画像フレームＦ♯１、Ｆ♯２、…Ｆ♯ｎが、ブレのない画像であるが、ｅ）に示される補正された画像フレームにおける歯牙Ｔｘが規則的に一定の変移量で、図示の右から左に画像フレーム中を移動しているのに比べ、ａ）に示される、補正前の画像フレームにおける歯牙Ｔｘは、不規則な変移量で移動しているのが解る。
より詳しく説明すれば、図５Ａのａ）は補正前の画像フレームを示すものであり、Ｘ線の照射方向に対して前後に移動している。これが先述の不規則な変移であり、ブレ補正をすると、図５Ａのｂ）に示すように、歯牙Ｔｘが規則的に一定方向（図示の右から左）に、照射方向に従ってスムーズに移動する。
そして、これらのブレＥ（１），（２），・・・Ｅ（ｉ）・・・Ｅ（ｎ）や、拡大率ＭＦｅ（１），ＭＦｅ（２），・・・ＭＦｅ（ｉ）・・・ＭＦｅ（ｎ）を予め準備した閾値と比較することで、ブレの有無を判別する。
そして、ブレのあった画像フレーム・・・Ｆ＃ｉ’・・・を判別し、抽出した後は、所定のブレ補正処理を行なう。
すなわち、ブレが判別された画像フレームＦ＃ｉ’について、算出された位置変化量ｅｉに基づいて、被写体、つまり撮影目的位置ＰＡが基準位置からズレた分だけ被写体の画像位置を基に戻し、また算出した拡大率が所定の拡大率を充たすように被写体画像を変倍（拡大、縮小）させる。
以上の処理によって、ブレを生じている画像フレームＦ＃ｉ’を補正した後は、この補正された画像フレームＦ＃ｉを、撮影した一連の画像フレームＦ＃１、Ｆ＃２、・・・Ｆ＃ｎに含めて、撮影した順序で時系列的に配列し保存して、その後の画像処理に備える。
前述のように、センサを、前記Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向いずれも検出しうるようにした場合も同様に、３次元方向に、位置変化量に基づいて、必要であれば拡大率にしたがって変倍させて補正を行う。
通常、前記Ｚ方向のブレは微小であり、前記Ｘ方向、Ｙ方向のブレとは連動せず、偶発的に生じることが多いので、前記Ｘ方向、Ｙ方向の位置変化量の検出とは別個独立にＺ方向のみの位置変化量を検出し、検出された位置変化量に基づいて、必要であれば拡大率にしたがって変倍させてＺ方向のみの補正をすれば足りる。
【００９１】
図６は、本発明の被写体ブレ補正手段を用いた医療用Ｘ線撮影装置の一例の全体構成図である。
【００９２】
この医療用Ｘ線撮影装置２０は、パノラマ撮影機能付き局所Ｘ線ＣＴ撮影装置であり、Ｘ線発生器１とＸ線撮像器２とを対向した状態で吊り下げ配置している旋回アーム３、被写体保持手段４、被写体移動手段５、被写体ブレ補正手段６を構成するブレ補正演算手段６１とセンサ手段６２、本装置の全体を制御している画像処理手段９、主フレーム１０、本装置２０の操作のための操作ガイドなどを簡易に表示する表示手段１１ｂを備え、この表示手段１１ｂの表示に従って、撮影操作を行うための操作パネル１０ｅを有した操作部１１などを備えている。
【００９３】
Ｘ線発生器１は、発生するＸ線ビームのエネルギーなどを調整し、所望のビーム幅のＸ線ビーム１ａが放射できるようにするＸ線ビームコントローラ１ｂを備えている。
【００９４】
Ｘ線撮像器２は、Ｘ線発生器１から照射され被写体を透過したＸ線を受光検知し、このＸ線透過画像データをアナログ電気データとして、あるいは、それ自身でＡ／Ｄ変換器を備える場合にはデジタルデータとして出力するもので、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ系）やＭＯＳセンサ、シンチレータとグラスファイバとＣＣＤとを組み合わたＣＣＤイメージセンサ、ＸＩＩ、ＸＩＣＣＤなどの公知のＸ線２次元イメージセンサが使用できるが、ここでは、ＸＩＩを用い、アナログデータが出力されるものとする。
【００９５】
このＸＩＩは、表面に設けたシンチレータ層に当たったＸ線が可視光に変換され、この可視光を光電変換器により電子に変換し電子増倍して、この電子を蛍光体により可視光に変換しレンズを通して２次元配列されたＣＣＤ（固体撮像素子）カメラで撮影する構成である。
【００９６】
また、これらの２次元イメージセンサは、人体頭部が全て受光検出出来る程度のサイズの２次元イメージセンサを使用すれば、ＣＴ撮影する際も局所に拘ることなくＸ線撮影できるが、この場合もＸ線被爆を最小限にとどめる観点からＸ線ＣＴ撮影する場合は、撮影関心領域に限定してＸ線照射することが必要であり、その場合は、Ｘ線発生器から照射されるＸ線ビームの形状を決めるＸ線ビームコントローラーでＸ線照射範囲を最小限に決めることになる。
【００９７】
旋回アーム３は、そのＸ線旋回中心３ａがＸＹＺ方向つまり水平垂直方向には動かないようになっており、アーム回転モータ３１だけが設けられ、旋回アーム３はＸ線旋回中心３ａの周りに等速あるいは可変速で旋回できるようになっている。
【００９８】
ここで、旋回アーム３のＸ線旋回中心３ａ、つまり、旋回軸が鉛直に設けられ、旋回アーム３が水平に回転し、Ｘ線コーンビーム１ａが水平に局所照射されるので、装置を占有床面積の少ない縦型として構成することができる。
【００９９】
このアーム回転モータ３１は、旋回アーム３の旋回駆動手段を構成しており、サーボモータや、パルスモータなどのように、その回転速度、回転位置を自由に制御することができるモータを用い、また、旋回アーム３のＸ線旋回中心３ａに軸直結で設置されている。
【０１００】
したがって、旋回アーム３を旋回中心３ａの周りに回転をさせることができるとともに、その回転位置も時間軸に沿って知ることができるので、タイミングを合わせて、Ｘ線撮像器２でＸ線透過画像を取り出すのに都合がよく、また、芯振れがなく、Ｘ線ＣＴ撮影を有効に実施することができる。
【０１０１】
旋回アーム３のＸ線旋回中心３ａの部分は、中空部３ｂとなっている。回転体の回転中心つまり旋回中心３ａを中空部３ｂとするためには、Ｘ線旋回中心３ａ上に有る関連部品に全て、中空孔を設ける必要があるが、例えば、アーム回転モータ３１としては、そのために、中空軸を使用したサーボモータを使用するとよい。
【０１０２】
この中空部３ｂは、旋回アーム３に吊り下げ配置されたＸ線発生器１とＸ線撮像器２と、主フレーム１０側に設けた操作部１１や画像処理装置９との間の接続線を配置するためのものである。
【０１０３】
回転部分に対して、電気配線を接続する場合、その接続線の配置方法が問題になるが、このように、旋回アーム３のＸ線旋回中心３ａ部分を貫通させて接続線を配置すると、回転による捻じれなどの影響を最小限にすることができるとともに、配線の美観上も好ましい効果を得ることができる。
【０１０４】
こうして、被写体Ｐを椅子部４２に座らせ、頭部固定部４１で、被写体Ｐの頭部を固定保持し、被写体移動手段５を用いて、被写体Ｐの撮影基準点とＸ線撮影の撮影基準点を一致させる校正を行い、曲面Ｘ線断層撮影の場合には、Ｘ線の旋回照射中に被写体を所定の軌道にそって移動させ、ＣＴ撮影の場合には、被写体Ｐの内部の撮影関心領域の中心に旋回アーム３のＸ線旋回中心３ａを一致させることができる。
【０１０５】
ここで、投影関心領域とは、局所照射Ｘ線ＣＴ撮影において、被写体Ｐの撮影目的位置ＰＡの内部の領域で、その領域だけにＸ線ビーム１ａを照射して、Ｘ線ＣＴ撮影の対象とする領域をいう。
【０１０６】
また、被写体保持手段４は、患者を椅子部４２に座らせ、その頭部を頭部固定部４１で固定保持して、この頭部を撮影目的位置として撮影するものとして構成されるので縦型の撮影装置として、好適に用いることができる。
【０１０７】
なお、横型の場合、被写体保持手段は、患者を臥位で保持するベッド形式のものとなり、被写体移動手段は、このベッドをＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させるものとなる。また、この横型の場合、Ｘ線の旋回照射の回転軸の軸方向も、縦型のような鉛直方向ではなく、水平方向となる。
【０１０８】
画像処理装置９は、画像処理解析にも高速で作動可能な演算プロセッサで構成される演算処理手段９ａ、この演算処理手段９ａの機能の一つとしてのブレ補正演算手段６１、Ａ／Ｄ変換手段９ｃ、フレームメモリ９ｄ、演算用メモリ９ｅを備えている。
【０１０９】
表示選択手段１２は、例えばパーソナルコンピュータなどによって構成され、画像処理装置９でブレ補正して得られた曲面Ｘ線断層画像や、Ｘ線ＣＴ撮影による断層画像を表示することなどを行うことができるものである。
【０１１０】
また、表示選択手段１２は通信機能を備え、公衆電話回線などを介して蓄積されたデータ、特に、このＸ線ＣＴ撮影装置２０で得られた曲面Ｘ線断層画像や、Ｘ線ＣＴ撮影による断層面画像を、他の装置に送信し、また、他の装置から必要なデータや画像などを受信することができる。更に、表示選択手段１２は、外部記録媒体記録再生装置を備え、フロッピーディスク（登録商標）、ＭＯ、ＤＶＤ、ＣＤＲ、ＣＤＲＷなどに、上記のデータ、曲面あるいは平面Ｘ線断層画像などを記録保存することができる。
【０１１１】
この画像処理装置９は、このような構成で、Ｘ線発生器１、Ｘ線撮像器２、各部のモータ３１、５１、５２、５３、５４、操作部１１、表示装置１２と接続され、これらからのデータを処理し、ブレ補正を行い、制御を行っている。
【０１１２】
より具体的には、Ｘ線撮像器２から受けた画像データは、センサ手段６２からの検出情報を用いてブレ補正演算手段６１によってブレ補正後、Ａ／Ｄ変換手段９ｃによってデジタル信号に変換され、デジタル変換された画像データがフレームメモリ９ｄに格納される。
【０１１３】
フレームメモリ９ｄに格納された複数の画像データは、演算用メモリ９ｅに記憶され、その記憶された画像データに対して、曲面Ｘ線断層撮影、平面Ｘ線断層撮影、ＣＴ撮影の撮影モードに対応した所定の演算処理が行われ、各々の断層画像が生成され、あるいは撮影関心領域の３次元的なＸ線吸収係数が算出され、この３次元的なＸ線吸収係数から、種々の画像が再構成されて、表示選択手段１２において表示され、また、必要に応じて、外部記憶手段（不図示）に記憶される。
【０１１４】
この際、画像処理装置９は、演算処理手段９ａによって、Ｘ線ビームコントローラ１ｂ、各部のモータ３１、５１、５２、５３、５４を制御して、Ｘ線発生器１からのＸ線コーンビームの照射制御、旋回アーム３の旋回制御と、この旋回に対応した被写体移動手段５の制御を行っている。
【０１１５】
このＸ線ビームコントローラ１ｂでは、Ｘ線発生器１からＸ線撮像器２に向けて照射されるＸ線ビームの形状を可変する制御を行っている。例えば、曲面断層撮影などのＸ線断層撮影の時には、細長い形状とし、ＣＴ撮影では、矩形形状となるようにしている。
【０１１６】
また、Ｘ線撮像器２の受光面積サイズが小さい場合、Ｚ軸モータ５３によって被写体保持手段４の高さを変えて撮影することを繰り返して、得られたデータを継ぎ足すこともできる。
【０１１７】
図７は、本発明の医療用Ｘ線撮影装置におけるブレ補正に関した制御ブロック図である。
【０１１８】
この図７は、図６の全体構成図から、Ｘ線の旋回照射、被写体の移動、被写体のブレ補正の制御に関するものを抜き出し、より詳しく示した制御ブロック図である。
【０１１９】
アームモータ３１、Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、ヘッドレストモータ５４は、それぞれの駆動を制御するアーム回転コントローラ３１ｆ、Ｘ軸駆動コントローラ５１ｆ、Ｙ軸駆動コントローラ５２ｆ、Ｚ軸駆動コントローラ５３ｆ、ヘッドレスト駆動コントローラ５４ｆを介して演算処理手段９ａと接続されている。
【０１２０】
これらのモータ３１、５１、５２、５３、５４で駆動される旋回アーム３などの被駆動側には、アーム原点検出センサ３１ｇ、Ｘ軸原点検出センサ５１ｇ、Ｙ軸原点検出センサ５２ｇ、Ｚ軸原点検出センサ５３ｇ、ヘッドレスト高さ検出センサ５４ｇが設置され、これらの出力が演算処理手段９ａに接続されている。
【０１２１】
被写体ブレ補正手段６を構成するブレ補正演算手段６１、センサ手段６２Ａ、６２Ｂは、演算処理手段９ａと接続され、照射や移動のデータとも関連させて、これまでに説明したようなブレ補正を行っている。
【０１２２】
また、演算処理手段９ａには、装置制御データやプログラムなどを記憶保存したメモリ９ｆ、Ｘ線照射の開始スイッチとなる照射スイッチ１０ｆ、必要な操作を遠隔で行うことができるリモコン１０ｇが接続されている。
【０１２３】
このような構成により、演算処理手段９ａによって、Ｘ線の旋回照射制御、被写体の移動、ブレ補正の制御などを行っている。
【０１２４】
図８は、本発明の医療用Ｘ線撮影装置の外観図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【０１２５】
医療用Ｘ線撮影装置２０は、すでに説明したＸ線発生器１、Ｘ線撮像器２、旋回アーム３、被写体保持手段４、被写体移動手段５、被写体ブレ補正手段６を構成するセンサ手段６２、表示部１１ｂを備えた操作部パネル１１ａなどを図示したように主フレーム１０に配置している。
【０１２６】
表示部１１ｂは、主フレーム１０の一方の縦ビーム１０ｃの表面で、術者が、立位で操作がし易いような位置に設けられている操作パネル１１ａに設置され、歯顎模式図や、装置全体の操作のガイド画面などを表示するものである。
【０１２７】
操作パネル１１ａには、椅子部４２を被写体移動手段５によって左右、前後、上下などに移動させる移動スイッチ（不図示）が備えられている。被写体移動手段５は、この移動スイッチによって、Ｘ線撮影の装置基準点と被写体の撮影基準点とを一致させるのにも用いられる。
【０１２８】
主フレーム１０は、旋回アーム３を回転可能に支持するアーム１０ａ、このアーム１０ａの基端部を固定保持している横ビーム１０ｂ、この横ビーム１０ｂを支えている一対の縦ビーム１０ｃ、一対の縦ビーム１０ｃが固定載置され、この装置２０全体の基礎となっているベース１０ｄから構成されている。
【０１２９】
この主フレーム１０を構成する部材は、それぞれ、剛性の高い鋼鉄材が用いられ、また、適宜、筋交いや、角補強部材が設けられて変形に強いものとなっており、回転時に、旋回アーム３のＸ線旋回中心３ａが変動しないようになっている。
【０１３０】
このように主フレーム１０は、旋回アーム３の旋回振れが生じないような構造体とされているので、特に、旋回振れがないことが要求されるＸ線ＣＴ撮影装置として、ふさわしい。
【０１３１】
なお、この図では、図１で説明した患者を保持する被写体保持手段４を移動させる被写体移動手段５を構成するＸ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、バックレストモータ５４を、その移動方向の白矢印と符号を用いて概念的に示している。
【０１３２】
この医療用Ｘ線撮影装置２０では、上述したように、Ｘ線発生器１とＸ線撮像器２からなる撮像系は、被写体の回りに旋回はするものの、Ｘ線旋回中心３ａ自体は、強固に固定され、移動しないものとなっている。一方、被写体Ｐを保持する被写体保持手段４を被写体移動手段５で移動させることによって、曲面断層撮影（例えば、歯科用Ｘ線パノラマ撮影などを含む。）を可能としている。
【０１３３】
つまり、医療用Ｘ線撮影装置２０では、撮像系を移動させることによって行っていたＸ線撮影を、被写体を移動させることによって可能としているが、この場合に被写体のブレが発生する可能性が高く、本発明の被写体ブレ補正手段を備えた本装置の効果がより有効に発揮される。
【０１３４】
更に、このような医療用Ｘ線撮影装置２０では、Ｘ線撮像器２として、連続して受光したＸ線画像を順次記憶保存して、再構成することができる２次元Ｘ線半導体イメージセンサを用いることで、被写体の移動と旋回可能な撮像系を組み合わせることで、原理的には、平面断層撮影を含めたあらゆるＸ線断層撮影を行うことができ、その場合にも、本発明の被写体ブレ補正手段を備えた本装置の効果がより有効に発揮される。
【０１３５】
図９は、本発明の医療用Ｘ線撮影装置の他例の全体構成図である。
【０１３６】
この医療用Ｘ線撮影装置２０Ａは、図７の医療用Ｘ線撮影装置２０に比べ、被写体移動手段５がなく、被写体保持手段４には、頭部固定部４１を椅子部４２に対して上下させる頭部固定部移動モータ５５だけが設けられている点が異なっている。
【０１３７】
また、旋回アーム３を支持するＸＹＺテーブル７４と、このＸＹＺテーブル７４をＸＹＺ方向に移動させるＸ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２、Ｚ軸モータ７３とを備えた旋回中心移動手段７が設定されている点も異なっている。
【０１３８】
旋回中心移動手段７のＸ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２、Ｚ軸モータ７３の構成は、被写体移動手段５のＸ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３と同様である。ＸＹＺテーブル７４は、被写体移動手段５の３つのレール雄、雌５１ｃ、５１ｄ、５２ｃ、５２ｄ、５３ｃ、５３ｄを組み合わせたような構成であり、支持された旋回アーム３を正確にＸＹＺ方向にスライドさせることができる。
【０１３９】
この撮影装置２０Ａは、このような旋回中心移動手段７を備え、Ｘ線の旋回照射中に旋回アーム３のＸ線旋回中心３ａを移動させることで曲面断層撮影を行うことができる。
【０１４０】
つまり、被写体を移動させる撮影装置２０に比べ、Ｘ線照射中にＸ線旋回中心３ａを移動させることで、該装置２０と同様のＸ線断層撮影や、Ｘ線ＣＴ撮影を行うことができるものである。
【０１４１】
このような装置では、被写体を移動させないので、被写体ブレが発生する頻度は少ないが、一定時間の照射を要するものであるので、生体である場合に被写体自身が静止することができないことに因って生じる被写体ブレが発生することは避けられず、被写体ブレ補正手段が必要であり、その機能が有効に発揮されるものである。
【０１４２】
【発明の効果】
請求項１に記載の被写体ブレ補正手段によれば、被写体のブレを検出するセンサ手段を、被写体保持手段上の撮影目的位置の近傍に設置し、これにより被写体保持手段の基準位置に対する撮影目的位置の位置変化量を検出することを特徴とする。つまり、センサ手段を、被写体にではなく、被写体保持手段上の撮影目的位置の近傍に設けているので、被写体毎に、センサ手段を取り替える必要がなく、その手間を省くことができる。
【０１４３】
また、このようにして撮影目的位置の位置変化量を検出することで、この撮影目的位置の３次元的な変動を検出可能であり、このデータを用いて、従来に比べて、より多次元のブレ補正をすることができる。
【０１４４】
さらに、この被写体ブレ補正手段は、被写体を移動させる場合に、被写体を保持して移動することとなる被写体保持手段に、センサ手段を設けているので、被写体を移動させた場合には、センサ手段も被写体と共に移動するので、常に、被写体保持手段に対する被写体の相対的ブレを検出することができ、被写体を移動させる場合にも、被写体全体の動きに余り影響されることなく、撮影目的位置のブレを検出することができる。
また、被写体保持手段に、センサ手段を設けているので、被写体を撮影開始位置に位置づける以外に特に準備は必要がなく術者の負担が軽い。更に、被写体保持手段とは別の位置に、検出手段を設ける必要がなく、装置をコンパクト化できる。
センサ手段に２次元あるいは３次元の検出ができる加速度センサ、角速度センサ、角度センサなどを用いた場合には、特に高精度、コンパクトな構成とできる。
この場合、センサ手段は、互いに直交する方向に２次元あるいは３次元の検出ができるものであることが望ましい。また、センサ手段が１個で２次元あるいは３次元の検出ができるものであってもよいし、複数の２次元あるいは３次元の検出ができるものであってもよい。
特に、請求項２に記載の被写体ブレ補正手段によれば、撮影したＸ線画像を、一連の画像フレームに展開し、それぞれについてセンサ手段の検知信号を割り当てて、画像のブレや拡大率を画像フレーム毎に対応して処理するので、Ｘ線画像の撮影と、ブレ補正処理とを分離して行うことができ、後の処理に使用することができる。
【０１４５】
請求項３に記載の被写体ブレ補正手段によれば、請求項１または２の効果に加え、センサ手段を加速度センサとして、撮影目的位置の加速度を検出し、この加速度を積分するのではなく、撮影目的位置に加えられた外力とみなして、また、撮影目的位置を規定する構造体を梁構造とみなして、この外力により、この梁構造に生じるたわみを、撮影目的位置の位置変化量とするので、困難な積分演算をすることなく、梁のたわみの計算式により、簡単に梁構造のたわみ、つまり、撮影目的位置の位置変化量を算出することができる。
さらに、２方向に向けて、各方向専用の加速度センサを２個用いるので、ブレの検出のために、特に困難な画像処理を要さずに、高精度で２次元のブレを検出できる上に、通常指先に乗る程度の小さなサイズのセンサであるので、より一層装置をコンパクト化に資する。
２次元に加えて、３次元のブレを検出する場合でも、１個のセンサを付加すればよいだけであるので、複数のＴＶカメラを設ける構成に比較して、一層コンパクトな構成とすることができる。この点は、請求項３の各速度センサも、請求項４の角度センサも全く同様である。
前述のように、センサに、３軸加速度センサを用いる場合は、１個のセンサの設置で済み、さらにコンパクト化できる。
【０１４６】
また、この被写体ブレ補正手段は、加速度センサを２つの方向、より好適には、相互に直交する２方向、具体的には、水平方向において直交する２方向、また、被写体と、Ｘ線撮像器、Ｘ線発生器からなる撮像系とを相対的に移動させながら撮像する場合の移動平面の平面方向において直交する２方向に設けているので、２次元的なブレ補正を行うことができる。必要ならば、加速度センサを３つの方向に設置するのが良い。
【０１４７】
請求項４に記載の被写体ブレ補正手段によれば、請求項１または２の効果に加え、撮影目的位置を規定する構造体を梁構造とみなす点は、請求項３と同様であるが、センサ手段は、角速度センサとし、これにより撮影目的位置の傾斜角の角速度を検出し、これを積分して、撮影目的位置の傾斜角を求め、更に、撮影目的位置の位置変化量を算出するものであり、演算処理を簡易に行うことができる。また、センサを２方向に設ける効果については、請求項２と同様である。
【０１４８】
請求項５に記載の被写体ブレ補正手段によれば、請求項１または２の効果に加え、撮影目的位置を規定する構造体を梁構造とみなす点は、請求項４と同様であるが、センサ手段は、角度センサとし、これにより撮影目的位置の傾斜角を検出し、これにより撮影目的位置の位置変化量を算出するものであり、演算処理を簡易に行うことができる。また、センサを２方向に設ける効果については、請求項３と同様である。
【０１４９】
請求項６に記載の被写体ブレ補正手段によれば、請求項１から５のいずれかの効果に加え、センサ手段からは、少なくとも２次元的な撮影目的位置の位置変化量が算出されるので、これを再構成して、Ｘ線撮像器の撮像面上でのＸ線画像の面方向のブレと、これに直交する方向のブレ、つまりＸ線画像のブレに影響する拡大率を算出し、これにより画像のブレ補正を可能としているので、従来できなかった、２次元的なブレ補正が可能となっている。
【０１５０】
請求項７に記載の被写体ブレ補正手段によれば、請求項１から６のいずれかの効果に加え、被写体保持手段を具体的に規定し、それに伴いセンサ手段の設置部位を頭部固定部、基準位置を椅子部として、このセンサ手段が人体の頭部である撮影目的位置の椅子部に対する位置変化量を検出するものとしたので、歯科用の頭部、顎部、歯列弓、歯牙の撮影用として、好適に用いることができる。
【０１５１】
請求項８に記載の医療用Ｘ線撮影装置によれば、請求項１〜７の被写体ブレ補正手段を備えたので、請求項１〜７の効果をＸ線撮影装置として発揮する。
【０１５２】
請求項９に記載の医療用Ｘ線撮影装置によれば、請求項８の効果に加え、被写体移動手段を備え、Ｘ線撮影において、被写体側を移動（回転を含む。）させるようにしており、被写体のブレがより頻繁に発生するので、上記請求項１〜７の効果をＸ線撮影装置として、より効果的に発揮する。
【０１５３】
請求項１０に記載の医療用Ｘ線撮影装置によれば、人体頭部のＸ線撮影を行う歯科用ものであって、被写体側を移動させることによって、Ｘ線ＣＴ撮影及びＸ線パノラマ撮影を行うものとして、これに対応した被写体ブレ補正手段を備えるようにしており、これにより、Ｘ線ＣＴ撮影及びＸ線パノラマ撮影の有機的な一体化が可能であるという装置の効果が、より万全に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の被写体ブレ補正手段の一例の全体構成図
【図２】（ａ）は本発明のセンサ手段を例示する概念図、（ｂ）このセンサ手段の出力と撮影目的位置の位置変化量との関係を示す概念図、（ｃ）は（ｂ）の関係を示すグラフ
【図３】撮影目的位置の位置変化量と、画像平面の平面方向のブレ、画像の拡大率のブレとの関係の説明図
【図４】本発明のブレ補正の手順を示すフローチャート
【図５】本発明のブレ補正の基本原理を示す基本原理図
【図５Ａ】ａ）は補正前の画像フレームの一例を示す図、ｂ）は補正後の画像フレームの一例を示す図
【図６】本発明のブレ補正の処理手順を示す系統図
【図７】本発明の医療用Ｘ線撮影装置におけるブレ補正に関した制御ブロック図
【図８】本発明の医療用Ｘ線撮影装置の外観図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
【図９】本発明の医療用Ｘ線撮影装置の他例の全体構成図
【符号の説明】
１　　　　　　Ｘ線発生器
１ａ　　　　　Ｘ線コーンビーム
２　　　　　　Ｘ線撮像器
３　　　　　　旋回アーム
３ａ　　　　　旋回中心
４　　　　　　被写体保持手段
４１　　　　　頭部固定部
４２　　　　　椅子部
５　　　　　　被写体移動手段
５１　　　　　Ｘ軸モータ
５２　　　　　Ｙ軸モータ
５３　　　　　Ｚ軸モータ
５４　　　　　ヘッドレストモータ
６　　　　　　被写体ブレ補正手段
６１　　　　　ブレ補正演算手段
６２　　　　　センサ手段（加速度センサ、角速度センサ、角度センサ）
７　　　　　　旋回中心移動手段
９　　　　　　画像処理装置
１０　　　　　　主フレーム
２０、２０Ａ　　医療用Ｘ線撮影装置
Ｐ　　　　　　被写体
ＰＡ　　　　　撮影目的位置
【図１】
2004000568.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
2004000568.tif 000009
【図７】
2004000568.tif 000010
【図８】
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【図９】
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