(57)【要約】【課題】外部からの磁界の影響により検出画像に生じる歪みを解消でき、しかも複数のカメラまたは画像センサにより得た画像情報をつなぎ合わせてモニタ画像とした場合においても、歪みの影響を低減できるＸ線イメージ管を提供する。【解決手段】この発明のＸ線イメージ管１は、Ｘ線増倍器１１の入力窓１４の外周部で管容器１２の近傍に、外部からの磁界の影響を補正する補正コイル２０を有する。補正コイルは、コイル断面の長軸が入力窓の接線と平行または±１０°になるように設けられる。【選択図】          図２
2004170200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線の入射する入力側と可視像を出力する出力側とを有する真空容器と、前記真空容器内の入力側に設けられたＸ線を電子に変換する入力面と、前記真空容器内の出力側に設けられた電子を可視像に変換する出力面と、入力面と出力面との間に設けられた収束電極と、出力面に向けて電子を加速する陽極とを具備するＸ線イメージ管において、
前記入力面の近傍で前記真空容器を気密する入力窓の外周に、磁気補正コイルが設けられ、前記磁気補正コイルのコイル断面の長軸が前記入力窓の接線と平行であることを特徴とするＸ線イメージ管。
【請求項２】
前記コイル断面の長軸と前記入力窓の接線となす角は、０±１０°であることを特徴とする請求項１記載のＸ線イメージ管。
【請求項３】
前記磁気補正コイルに供給される補正電流の大きさは、可変であることを特徴とする請求項１または２記載のＸ線イメージ管。
【請求項４】
Ｘ線の入射する入力側と可視像を出力する出力側とを有する真空容器と、前記真空容器内の入力側に設けられたＸ線を電子に変換する入力面と、前記真空容器内の出力側に設けられた電子を可視像に変換する出力面と、入力面と出力面との間に設けられた収束電極と、出力面に向けて電子を加速する陽極とを具備するＸ線イメージ管と、
前記Ｘ線イメージ管の前記出力面に出力された出力画像を、所定の領域に区分して撮像する複数の撮像装置と、
前記それぞれの撮像装置から出力された出力画像を繋ぎ合わせてモニタ装置に表示させ、または画像出力として出力させる画像処理装置と、
を有するＸ線像撮像システムにおいて、
前記Ｘ線イメージ管の前記入力面の近傍で前記真空容器を気密する前記入力窓の外周に、外部からの磁気により前記収束電極および前記陽極により提供される電界に歪みが生じることを緩和する磁気補正コイルが、前記磁気補正コイルのコイル断面の長軸が前記入力窓の接線と平行になるように設けられていることを特徴とするＸ線像撮像システム。
【請求項５】
前記コイル断面の長軸と前記入力窓の接線となす角は、０±１０°であることを特徴とする請求項４記載のＸ線像撮像システム。
【請求項６】
前記磁気補正コイルに供給される補正電流の大きさは、可変であることを特徴とする請求項４または５記載のＸ線像撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外部からの磁界の影響により検出画像に生じる歪みを低減可能なＸ線イメージ管およびＸ線イメージ管を用いるＸ線像撮像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線イメージ管は、人体や物体の内部構造を調べるために有用であり、人体や物体に照射されたＸ線の透過濃度分布またはＸ線像を、可視光像に変換するために広く用いられている。
【０００３】
Ｘ線イメージ管は、検査対象物を透過して強度（透過量）が変化されたＸ線を捕獲して強度を増強するために、一旦電気（画像）信号電子に変換する入力蛍光面−光電変換面と、増強された電気（画像）信号をもう一度光（可視像）に変換する出力蛍光面からなる。
【０００４】
すなわち、Ｘ線イメージ管は、検査対象物を透過したＸ線の透過線量の分布であるＸ線像を獲得し、Ｘ線像に対応する蛍光出力すなわち可視光像を出力する。
【０００５】
なお、出力された可視光像をカメラや画像センサで画像信号に変換してモニタ装置に表示させることにより、検査対象物の状態を、リアルタイムでモニタすることもできる。また、画像信号からハードコピーを得ることも容易である。
【０００６】
ところで、光電変換面と出力蛍光面との間で入力蛍光面から放出された微弱な電子を増強するために、例えば電子レンズが用いられるが、地磁気に代表される外部からの磁界の影響により、入力窓の周辺部で捕獲されたＸ線により得られるＸ線像には、歪み成分が含まれる問題がある。
【０００７】
なお、Ｘ線イメージ管が、例えば医療用であって、検査対象物が人体等である場合には、入力窓の直径は数１０ｃｍにも達する。このため、出力蛍光面に出力された画像をモニタ装置やハードコピー向けの画像信号に変換する目的でカメラや画像センサにより画像情報を取り込む場合には、複数のカメラや画像センサを用いることが要求される。従って、モニタ装置やハードコピー向けの画像情報は繋ぎ合わせられることになる。
【０００８】
しかしながら、歪みを含んだ画像の画像情報を繋ぎ合わせて得られた画像情報（モニタ画像）は、特に医療の分野では、的確な診断を困難とする問題がある。
【０００９】
なお、地磁気の影響を軽減するために、入力面の全面に、例えばパーマロイに代表される透磁率の高い金属を配置して磁気を遮蔽する例が報告されているが、結果的に、入力面に入射するＸ線の線量も金属板の厚さの分だけ低下することになる。このことは、検査対象である人体へ照射されるＸ線の線量を増大する問題がある。
【００１０】
別の方法として、入力窓１３を囲む領域（外周）に、外部からの磁界の影響を補償する電磁コイル１７が配置されたＸ線イメージ管装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平８−３１５７５７号公報（図３、段落［００２４］）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に示された磁界補正用コイルにより外部磁界の影響を抑えたＸ線イメージ管装置においても、入力窓の周辺部で捕獲されたＸ線により得られるＸ線像には歪み成分が含まれており、さらに画像情報を繋ぎ合わせてモニタ画像を得る場合には、特に医療の分野で的確な診断が可能な程度まで抑えることは依然として困難である。
【００１３】
この発明の目的は、上記した欠点を解決し、外部からの磁界の影響により検出画像に生じる歪みを解消でき、しかも複数のカメラまたは画像センサにより得た画像情報をつなぎ合わせてモニタ画像とした場合においても、歪みの影響を低減できるＸ線イメージ管を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、Ｘ線の入射する入力側と可視像を出力する出力側とを有する真空容器と、前記真空容器内の入力側に設けられたＸ線を電子に変換する入力面と、前記真空容器内の出力側に設けられた電子を可視像に変換する出力面と、入力面と出力面との間に設けられた収束電極と、出力面に向けて電子を加速する陽極とを具備するＸ線イメージ管において、前記入力面の近傍で前記真空容器を気密する入力窓の外周に、磁気補正コイルが設けられ、前記磁気補正コイルのコイル断面の長軸が前記入力窓の接線と平行であることを特徴とするＸ線イメージ管である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、この発明の実施の形態が適用されるＸ線イメージ管の一例を示す概略断面図である。
【００１７】
図１に示されるように、Ｘ線イメージ管１は、検査対象物を透過したＸ線Ｒを捕獲して、その強度を増強し、可視像に変換するＸ線増倍管１１を有している。Ｘ線増倍管１１の周囲には、Ｘ線増倍管１１に、例えば地磁気等の外部の磁界が作用することを低減可能な管容器（ハウジング）１２が設けられている。
【００１８】
Ｘ線増倍器１１は、内部が所定の真空度に維持された真空容器（外囲器）１３を有している。なお、真空容器１３は、Ｘ線増倍器１１の本体筐体を兼ねる。
【００１９】
真空容器１３の一端部で、管容器１２の開口端側には、Ｘ線（Ｘ線透過像）Ｒが入射される入力窓１４が、容器１３と一体的に設けられている。
【００２０】
真空容器１３内部には、入力窓１４の側から、入力窓１４を透過したＸ線透過像Ｒを光電子（電子）Ｅに変換する入力面１５、入力面１５から出力され、以下に説明する工程で増幅される電子（光電子）Ｅを可視光像（出力画像）Ｖに変換する出力面１６が設けられている。なお、管容器１２の出力面１６と対向される位置には、出力面１６に出力された出力画像Ｖを画像信号に変換する例えばＣＣＤカメラ等の画像センサ１７が設けられる。ここで、入力面１５は、入力窓１４と一体的に形成されてもよい。
【００２１】
真空容器１３内にはまた、入力面１５から出力面１６に向かって、入力面１５から放出された電子Ｅを出力面１６に収束させる収束電極１８ａ，１８ｂおよび１８ｃと、入力面１５からの電子Ｅを出力面１６に向かって加速する陽極（加速電極）１９が設けられている。
【００２２】
入力窓１４の外周部であって、管容器１２の開口端側の所定の位置には、真空容器１３内に入射されるＸ線透過像Ｒの軌道が変化することを低減する補正磁界を発生する補正コイル２０が設けられている。
【００２３】
上述したＸ線イメージ管１においては、入力面１５からＸ線増倍管１１の入力窓１４を通して入力面１５に入射されたＸ線またはＸ線透過像Ｒに対応する強度の蛍光が放出されたのち光電変換されて、光電子（電子）Ｅが出力される。
【００２４】
入力面１５から出力された光電子Ｅは、加速電極１９により加速され、個々の収束電極１８ａ，１８ｂおよび１８ｃにより、順次収束されて出力面１６に結像される。
【００２５】
出力面１６に結像された電子（光電子）Ｅは、出力面１６において蛍光に変換され、出力面１６の管容器１２側に、出力画像（すなわち可視像）Ｖとして出力される。
【００２６】
出力面１６に投影された出力画像Ｖは、ＣＣＤセンサまたはカメラ１７により撮像され、図示しない画像処理装置またはモニタ装置に出力される。
【００２７】
なお、出力面１６の大きさあるいは画像処理装置の出力サイズと分解能またはモニタ装置の分解能等に支配されるが、出力画像Ｖは、複数のカメラ（あるいはＣＣＤセンサ）により、任意の領域に分割されて出力されてもよい。その場合、出力画像Ｖは、予め決められた繋ぎ合わせのためのプログラムにより繋ぎ合わせられることは、いうまでもない。
【００２８】
次に、補正コイルに任意の磁界補償電流が供給されることによる出力画像特性について説明する。
【００２９】
図２は、図１を用いて説明した補正コイルと入力窓およびその近傍の管本体の一部を拡大した概略図である。
【００３０】
図２に示されるように、補正コイル２０は、例えばコイル断面が矩形である場合に、矩形の長軸と入力窓１４とが平行になるように固定されている。なお、入力窓１４が非平面である場合には、補正コイル２０は、コイル断面の矩形の短軸が入力窓１４と交わる位置でコイル断面の矩形の長軸が入力窓１４の接線と平行（入力窓の法線と矩形の短軸が平行）すなわち０°になるように、配置される。
【００３１】
このため、補正コイル２０により発生される磁界は、入力窓１４に入射されるＸ線（Ｘ線透過像）Ｒが収束電極１８ａ，１８ｂおよび１８ｃからの電界により収束される際の外部磁界（地磁気）の影響を緩和できる。
【００３２】
例えば図３に示すような格子パターンを透過させたＸ線Ｒが入力窓１４（入力面１５）に入力されると、補正コイル２０が無い場合には、出力面１６に、図４に示すように、中央部は一致するものの入力窓１４の直径方向に向かって中央部と点対称の歪みが生じる。
【００３３】
これに対して、図示しない電源装置から所定の大きさの補正電流を補正コイル２０に供給することで、図５に示すように、出力面１６に投影される出力画像の歪みは、中央部と入力窓１４の外周との間で僅かに湾曲するものの、補正コイル２０が無い場合に比較して大幅に改善される。
【００３４】
なお、補正コイル２０のコイル断面である矩形の長軸（または短軸）の向きと入力窓１４の接線（法線）との関連を見ると、図６に示すように、コイル断面の長軸が管本体１２の軸と平行な場合には、出力面１６に投影される出力画像の歪みは、中央部と入力窓１４の外周との間の湾曲の程度が変化するものの、図７に示すように、コイル２０が無い場合と概ね等しい位置で出力画像が湾曲することが確認された。
【００３５】
また、補正コイル２０に供給する補正電流の大きさを変化すると、図５に曲線ｂで示す通り、出力画像の湾曲の程度は変動するものの、湾曲が生じる位置は、変化しない。
【００３６】
すなわち、図７および図５の曲線ｂから外部磁界（地磁気）の影響を緩和することのできる条件は、補正コイルに供給される電流の大きさではなく補正コイルの断面の長軸と入力窓の接線とのなす角との関係が支配的であると考えることが妥当である。従って、補正コイル２０から発生される磁界の向きは、図２に示すように、入力窓１４の周辺から中間部に集中されるので、外部磁界の影響を相殺できる。
【００３７】
図８および図９は、図２に示した補正コイルの断面の長軸と入力窓の接線との関係の一例を説明する概略図である。
【００３８】
図８（ａ）に示すように、補正コイル２０の断面の長軸と入力窓１４の接線との間の角度を管本体１２側にシフトさせると、出力面１６に出力される出力画像は、図８（ｂ）に示すように変化される。すなわち、図８（ｂ）から、コイルの断面の長軸方向を管本体の軸方向に傾けると、図７に示した補正コイルがない場合と図５に示した補正コイルの矩形断面の長軸と入力窓の接線が概ね平行である場合に比較して、中間的な大きさの歪みが生じることが認められる。
【００３９】
一方、図９（ａ）に示すように、補正コイル２０の断面の長軸と入力窓１４の接線との間の角度を入力窓１４側にシフトさせると、出力面１６に出力される出力画像は、図９（ｂ）に示すように変化される。すなわち、図９（ｂ）から、コイルの断面の長軸方向をＸ線増倍器１１の中心方向に傾けると、図７に示した補正コイルがない場合と図５に示した補正コイルの矩形断面の長軸と入力窓の接線が概ね平行である場合に比較して、方向（位相）が逆で、中間的な大きさの歪みが生じることが認められる。
【００４０】
なお、図８および図９により確認された歪みが発生する方向（位相）と、補正コイルの断面の長軸と入力窓の接線とのなす角との関係から、補正コイルの断面の長軸と入力窓の接線とのなす角の好適な範囲を確認したところ、補正コイルの断面の長軸と入力窓の接線とのなす角が管本体側へ傾いた場合に出力画像の歪みを許容可能な角度（以下、「＋」で示す）は、概ね１０°であり、補正コイルの断面の長軸と入力窓の接線とのなす角が増倍器の中心側へ傾いた場合に出力画像の歪みを許容可能な角度（以下、「−」で示す）は、概ね１５°である。従って、補正コイルの断面の長軸と入力窓の接線とのなす角は、入力窓の接線に対して±１０°の範囲であれば、補正コイル２０を設ける際の組立精度の点でも、出力画像の歪みを補償できる。
【００４１】
また、補正コイルのコイル断面の長軸は、図１０（ａ）に示したような断面が矩形状になる一般的なコイル（図２と同じ形状で線材が入力窓１４の外周と同心円）に拘わらず、例えば図１０（ｂ）または図１０（ｃ）に示すようなさまざまな形状のコイルにおいても、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）に示すように、同様にみなすことができる。
【００４２】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形、変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、Ｘ線イメージ管のＸ線増倍器の入力窓の外周またはその近傍に、管本体の外部からＸ線増倍器内に到達する外部磁界の影響を緩和できる磁界が提供されるので、出力画像の歪みを出力面の全域で補償可能で、しかも複数のカメラまたは画像センサにより得た画像情報をつなぎ合わせてモニタ画像とした場合においても、歪みの影響が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態が適用されるＸ線イメージ管を示す概略断面図。
【図２】図１に示したＸ線イメージ管のＸ線入力窓と補正コイルのコイル断面の長軸の関係を説明する部分拡大断面図。
【図３】図１および図２に示したＸ線イメージ管において、出力画像の特性を評価するために用いるテスト画像の一例を説明する概略図。
【図４】図３に示したテスト画像を周知のＸ線イメージ管で撮像した場合の出力画像の一例を説明する概略図。
【図５】図３に示したテスト画像を図１および図２に示した本発明のＸ線イメージ管で撮像した場合の出力画像の一例を説明する概略図。
【図６】比較のために、図１および図２に示した本発明のＸ線イメージ管の補正コイルの角度を変化させて、図３に示したテスト画像の出力の一例を説明する概略図。
【図７】図３に示したテスト画像を図６に示した本発明のＸ線イメージ管の条件で撮像した場合の出力画像の一例を説明する概略図。
【図８】比較のために、図１および図２に示した本発明のＸ線イメージ管の補正コイルの角度を、「＋」側に変化させて、図３に示したテスト画像の出力の一例を説明する概略図。
【図９】比較のために、図１および図２に示した本発明のＸ線イメージ管の補正コイルの角度を、「−」側に変化させて、図３に示したテスト画像の出力の一例を説明する概略図。
【図１０】図２に示した補正コイルの巻線の特徴を説明する概略図。
【図１１】図１０に示した補正コイルのコイル断面の長軸を説明する概略図。
【符号の説明】
１  …Ｘ線イメージ管、
１１  …Ｘ線増倍管、
１２  …管容器、
１３  …真空容器、
１４  …入力窓、
１５  …入力面、
１６  …出力面、
１７  …画像センサ、
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  …収束電極、
１９  …陽極、
２０  …補正コイル。
【図１】
2004170200.tif 000003
【図２】
2004170200.tif 000004
【図３】
2004170200.tif 000005
【図４】
2004170200.tif 000006
【図５】
2004170200.tif 000007
【図６】
2004170200.tif 000008
【図７】
2004170200.tif 000009
【図８】
2004170200.tif 000010
【図９】
2004170200.tif 000011
【図１０】
2004170200.tif 000012
【図１１】
2004170200.tif 000013