(57)【要約】【課題】フルフレームトランスファーＣＣＤセンサをＸ線撮像装置に用いることを目的とする。【解決手段】Ｘ線を照射するＸ線発生部と、Ｘ線発生部から照射されたＸ線を入射するフルフレームトランスファーＣＣＤセンサと、前記Ｘ線発生部と前記フルフレームトランスファーセンサの間に配置した遮蔽体を備え、遮蔽体を回転移動させることによりフルフレームトランスファーＣＣＤセンサへのＸ線の入射、遮断を行い、前記フルフレームトランスファーＣＣＤセンサにＸ線が入射した時に信号の蓄積、遮断された時に蓄積された信号の転送、出力を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線発生部と、Ｘ線発生部から照射されたＸ線を入射するセンサと、前記センサを制御する制御部と、前記Ｘ線発生部とセンサの間に配置し、Ｘ線の通過と遮蔽を行う遮蔽部を備え、前記センサとしてフルフレームトランスファーＣＣＤを用い、前記遮蔽部として回転部材を用い、前記回転部材の一部にＸ線を通過させる通過部を設け、一方向に前記回転部材を回転させ、前記フルフレームトランスファーＣＣＤが電荷蓄積時にＸ線を通過させるＸ線撮像装置。
【請求項２】
遮蔽部によるＸ線通過時にフルフレームトランスファーＣＣＤに電荷を蓄積し、遮蔽部によるＸ線遮蔽時に前記フルフレームトランスファーＣＣＤに蓄積された電荷を転送して画像信号を出力し、前記Ｘ線通過とＸ線遮蔽を回繰り返して動画像を形成する請求項１記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
遮蔽部によるＸ線通過時にフルフレームトランスファーＣＣＤに電荷を蓄積し、遮蔽部によるＸ線遮蔽時に前記フルフレームトランスファーＣＣＤに蓄積された電荷を転送して画像信号を出力し、前記Ｘ線通過とＸ線遮蔽を回繰り返し、各々出力される画像信号を加算または加算平均して画像を得る請求項１記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記回転部材を回転する駆動部を設け、前記回転部材の位置を検出する検出器を設け、位置検出器からの信号に基づいて前記フルフレームトランスファーＣＣＤを制御する請求項１から３のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項５】
前記回転部材を回転する駆動部を設け、フルフレームトランスファーＣＣＤまたは制御部からの信号に基づいて前記駆動部を制御する請求項１から４のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項６】
前記回転部材は扇形形状の遮蔽部分と扇形形状の通過部を有した請求項１から５のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項７】
前記回転部材の回転方向を前記Ｘ線発生部と前記フルフレームトランスファーＣＣＤを結ぶ方向に対して略垂直方向とした請求項１から６のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項８】
前記回転部材が鉛、タングステン、錫、鉄、銅の少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とした請求項１から７のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項９】
駆動部にステッピングモータを用いた請求項１から８のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項１０】
フルフレームトランスファーＣＣＤを構成する複数の画素の出力信号を加算する請求項１から９のいずれかに記載のＸ線撮像装置。
【請求項１１】
必要とされる画像の詳細さによってフルフレームトランスファーＣＣＤを構成する複数の画素の出力信号を加算するのを切り替える請求項１０記載のＸ線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被撮像物にＸ線を照射し、その透視画像を撮影するＸ線撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、Ｘ線検査装置においてＸ線撮像器としてアナログ撮影方式に代わり２次元Ｘ線イメージャーを用いたデジタル撮影方式が注目されている。デジタル撮影方式では画像のダイナミックレンジが広く従来のアナログ撮影方式では捉えることのできない微小なＸ線画像の濃淡差を検出できる。デジタル撮影の為の２次元Ｘ線イメージャーとしてはＸ線を検出できるＸ線ＣＣＤセンサやＸ線フラットパネルが知られている。中でもＸ線ＣＣＤはノイズレベルが低いのでＳ／Ｎ比の優れたＸ線画像の撮影が可能である。ＣＣＤにはフルフレームトランスファーＣＣＤ、フレームトランスファーＣＣＤ及びインターライントランスファーＣＣＤがあり、素子の大型化が容易であること、検出感度が高いことからフルフレームトランスファーＣＣＤがＸ線ＣＣＤセンサには向いている。また、Ｘ線イメージャの画素数を上げれば上げるほど精細な画像撮影が可能で近年は１００万画素以上の画素数が求められている。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６５８７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フルフレームトランスファーＣＣＤは素子の構成上、ＣＣＤに入射した光子を電荷に変換し蓄積する蓄積機能と蓄積した電荷を転送する転送機能を単位画素の同一要素に持たせている為、外部のシャッター機能と併用して画像を撮る必要がある。
【０００５】
この場合、可視光のような光の遮断が容易な場合はフォーカルプレーンシャッター等の可視光を遮断するシャッターを用いれば良いが、但しＸ線は透過力を有するので、このようなシャッターで遮断することはできない。
【０００６】
しかし鉛やタングステン等の重くて密度の高いＸ線遮蔽能力の高い材料を用いる必要があるが短時間で開閉するには機構的な負荷が大きく、シャッターの短時間での連続開閉が必要となる動画は撮影することができなかった。
【０００７】
また、Ｘ線検査装置に用いられるＸ線発生器はＸ線出力が弱い為、ＣＣＤに入射するＸ線量がシャッターの開閉に依存して位置により異なり、均一の光量のＸ線を照射しても画面内の明るさが異なる画像が得られるという欠点も有していた。
【０００８】
これらの理由によりフルフレームトランスファーＣＣＤを用いたＸ線センサは感度が高くノイズが低いという利点を有しながら、Ｘ線出力が高いノーマルフォーカスＸ線発生器を用い、静止画像の撮影しか必要としない歯科用の口腔内撮影装置やパノラマ撮影装置に使われるのみで非破壊検査を目的としたＸ線検査装置には用いられないという課題を有していた。
【０００９】
また、フルフレームトランスファーＣＣＤでは１回の蓄積で画像を撮影するので画像のダイナミックレンジはＣＣＤの飽和電荷量に制約される。ＣＣＤの画素サイズを小さくし、分解能を上げると飽和電荷量が減りダイナミックレンジが減少するという課題も有していた。
【００１０】
更に、高精細画像を撮影する為にＣＣＤの画素数を増やすと、画素数が多ければ多いほどＣＣＤセンサ内部で蓄積された電荷の転送時間が長くなり撮影周期が長くなる課題を有していた。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、フルフレームトランスファーＣＣＤを用いることができるＸ線検査装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のＸ線検査装置は、Ｘ線を照射するＸ線発生部と、Ｘ線発生部から照射されたＸ線を入射するセンサと、前記センサを制御する制御部と、前記Ｘ線発生部とセンサの間に配置し、Ｘ線の通過と遮蔽を行う遮蔽部を備え、前記センサとしてフルフレームトランスファーＣＣＤを用い、前記遮蔽部として回転部材を用い、前記回転部材の一部にＸ線を通過させる通過部を設け、一方向に前記回転部材を回転させ、前記フルフレームトランスファーＣＣＤが電荷蓄積時にＸ線を通過させることによりフルフレームトランスファーＣＣＤセンサへのＸ線の入射、遮断を行い、前記フルフレームトランスファーＣＣＤセンサにＸ線が入射した時に前記フルフレームトランスファーＣＣＤセンサの信号の蓄積、遮断された時に蓄積された信号の転送、出力を行う構成にしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施形態におけるＸ線撮像装置の構成を示す概略図である。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１６】
図１において、１はＸ線発生源、２はＸ線の出射口、３は扇状の金属板からなる遮蔽体、４はフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ、５は遮蔽体３の中心に回転軸を取り付けたモータ、６は位置センサ、７はフルフレームトランスファーＣＣＤセンサの制御器、８はＸ線制御器、９はパーソナルコンピュータ、１０は被写体、１１は筐体、１２はＸ線ビームである。
【００１７】
図２は本発明の実施形態における動作方法を示すタイミングチャートである。２０はパーソナルコンピュータ９から制御器７に送信される動画取り込み準備コマンド、２１はパーソナルコンピュータ９からＸ線制御器８に送信される動画動作コマンド、２２はパーソナルコンピュータ９から制御器７に送信される動画動作停止コマンド、２３はモータ５の回転動作状態を示しＨｉの時モータ５が回転する。２４は位置センサ６より送信されるシャッター開信号、２５はフルトランスファーＣＣＤセンサ４の転送動作を示すチャートである。
【００１８】
以上のように構成されたＸ線撮像装置について、その動作を説明する。
【００１９】
本実施例の撮像装置では筐体１２の内部上面方向にＸ線発生源１が設けられている。Ｘ線発生源１は焦点サイズ７μｍのマイクロフォーカスＸ線管で出力は１０Ｗである。従って例えばＸ線の管電圧が７０ｋＶの時は１４０μＡの管電流しか流すことができない。焦点サイズが７００μｍのノーマルフォーカスＸ線では８ｍＡ程度まで管電流を流すことができるのでＸ線出射口２から照射されるＸ線の強度はノーマルフォーカスＸ線に比べ１桁弱くなる。Ｘ線制御器８はＸ線発生源１を制御する。Ｘ線制御器８からＸ線発生源１へＸ線のＯＮ，ＯＦＦ信号や管電圧、管電流指令等のＸ線制御信号が送られる。Ｘ線出射口２のＸ線ビーム１２の照射方向に遮蔽体３が設けられる。遮蔽体３はタングステンを主成分とする部材から構成された扇状の遮蔽部３ａと遮蔽部３ａがなくＸ線が透過する扇状のＸ線通過部３ｂから構成され、モータ５により一方向に前記Ｘ線発生源１と前記フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４とを結ぶ方向に対して略垂直方向に回転する。遮蔽体３の遮蔽部３ａが出射口２を覆うとＸ線ビーム１３は遮断される。一方、Ｘ線通過部３ｂが出射口２の出射側に位置するとＸ線ビーム１２は被写体１０に照射されフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４に入射する。つまり遮蔽体３をＸ線シャッターとして用いる。遮蔽体３を構成するタングステンは原子番号７４、密度１９．３の材料でありＸ線の遮蔽能力に優れるが密度が高く重い材料である。従って高トルクのモータ５で一方向に回転駆動することにより運動により負荷の少ないシャッター開閉を行う。モータ５は例えばステッピングモータである。Ｘ線通過部３ｂを通過したＸ線は被検査物１０を透過してフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４に入射する。一方、遮蔽体３には開閉状態を検出する位置センサ６が設けられている。フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４は、フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４の動作を制御するＣＣＤ制御器７が接続され、ＣＣＤ制御器７は制御指令を送信するパーソナルコンピュータ９と接続されている。またパーソナルコンピュータ９にはＸ線制御ユニット８も接続されている。
【００２０】
以下、図２のタイミングチャートを交えて本実施例のＸ線撮像装置での動画撮影動作を説明する。パーソナルコンピュータ９から動画取り込み準備コマンド２０がＣＣＤ制御器７に送られ、画像取り込みの待機状態になる。続けてＸ線制御器８に動画動作コマンドが送られる。動作コマンドの受信によりモータ５に回転開始指示が伝えられ、２３に示すように遮蔽体３が回転を始める。遮蔽体３が回転を始めると位置センサ６が遮蔽部３ａの有無を検出する。本実施例では出射口２の位置に遮蔽部３ａが無いとき（Ｘ線通過部３ｂが位置する場合）２４に示すように位置センサ６の出力がＨｉになる。位置センサ６の出力はＣＣＤ制御器７に送信されＨｉのときフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４は蓄積期間になり、フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４に入射したＸ線が信号電荷に変換されフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４を構成する画素に蓄積される。出射口２の位置に遮蔽部分３ａがある時は位置センサ６の出力がＬｏｗになり、２５に示すようにフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４は読み出し期間になり前記フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４に蓄積された信号電荷が転送され画像信号がフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４からを出力され、ＣＣＤ制御器７を経てパーソナルコンピュータ９に転送され画像が表示される。遮蔽体３の回転を続けると２４及び２５に示すように蓄積、転送のサイクルが連続して繰り返されパーソナルコンピュータ９の画面に動画が表示される。また、パーソナルコンピュータ９から動画動作停止コマンド２２が送信されると上記回転が止められ、撮像動作が終了する。
【００２１】
以上のように、本実施の形態によれば遮蔽能力の優れたタングステンからなる扇状の遮蔽体３を一方向に回転することによりフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４に入射するＸ線を断続的に遮断でき、Ｘ線照射中にＸ線の検出及びＸ線の入射により発生する信号電荷の蓄積を、遮断中に蓄積された信号電荷の読み出し及び画像表示することによりフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４を用いた場合でもＸ線動画の撮影が可能になる。さらに、遮蔽体３が同一方向に回転するので、フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４に入射するＸ線量の遮蔽体３のけりによるＣＣＤセンサ面内ばらつきが往復運動する時にくらべ最小限に抑制される。したがって、１周期当りの露光時間が短く前記けりの影響が大きな動画撮影でも均一なＸ線画像が撮影される。
【００２２】
なお、本実施の形態ではＸ線発生源１を装置上面、フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４の位置を装置下面として説明したが、これにとらわれずＸ線発生源１とフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４が対向する位置にあれば良い。
【００２３】
また、遮蔽体３を出射口２の間近に設けたが、出射口２とフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４の間に遮蔽体３を位置させるのであればどの場所でも良い。
【００２４】
また、遮蔽体３をタングステンから構成したが鉛、錫、鉄、銅の等の原子番号５０以上、密度３以上の遮蔽能力の高い元素を含む構造体であれば良い。
【００２５】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態について図１及び図３を用いて説明する。図３は本発明の実施形態における動作方法を示すタイミングチャートである。３０はパーソナルコンピュータ９からＣＣＤ制御器７に送信される静止画取り込み準備コマンド、３１はパーソナルコンピュータ９からＸ線制御器８に送信される静止画動作コマンド、３２はパーソナルコンピュータ９からモータ５に送信される動作コマンド、３３はＣＣＤ制御器７に送信される電荷蓄積指示コマンド、３４はフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４のからパーソナルコンピュータ９への転送動作を示すチャートである。装置の構造については実施例１と共通するので説明を省略する。
【００２６】
パーソナルコンピュータ９から静止画取り込み準備コマンド３０がＣＣＤ制御器７に送られ、画像取り込みの待機状態になる。続けてＸ線制御器８に静止画動作コマンド３１が送られる。奇数回目の動作コマンドの受信によりモータ５に回転開始指示が伝えられ、遮蔽体３が回転を始めＸ線通過部３ｂで停止する。次いで偶数回目のコマンドでモータ５に同一方向への回転指示が与えられ遮蔽体３がＸ線発生器１の出射口２に遮断部３ａを配置する位置で停止する。遮蔽部３ａの有無は位置センサ６により検出される。本実施例では遮蔽部３が無いとき（Ｘ線通過部３ｂが出射口２に位置する場合）は、３４に示すように位置センサ６の出力がＨｉになる。位置センサ６の出力はＣＣＤ制御器７に送信されＨｉのときフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４は蓄積期間になり、フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４に入射したＸ線が信号電荷に変換されフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４を構成する画素に蓄積される。遮断部３ａが出射口２に位置する時は位置センサ６の出力がＬｏｗになり、３４に示すようにフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４は読み出し期間になり前記フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４に蓄積された信号電荷が転送され画像信号がフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４からを出力されＣＣＤ制御器７を経てパーソナルコンピュータ９に転送され画像データとして保管される。これらの動作を複数周期行い各周期の画像データを加算処理するかまたは加算されたデータを周期の繰返し回数に応じて除算することにより静止画像データとしてパーソナルコンピュータ９の記憶器に保管されるとともに画面に表示される。本実施例では遮蔽体３が同一方向に回転するので、フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４に入射するＸ線量の遮蔽体３のけりによるフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４面内ばらつきが往復運動する時にくらべ最小限に抑制され、前記けりの大きな低露光時間での撮影でも均一なＸ線画像が撮影される。
【００２７】
以上のように、本実施の形態によれば遮蔽能力の優れたタングステンからなる扇状の遮蔽体３を一方向に回転し、複数回、Ｘ線の通過位置で画像蓄積、遮断位置で画像転送を繰り返し、パーソナルコンピュータ９に送られた画像データを加算または加算平均することにより、フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４から送られる画像信号をフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４の飽和容量以上に蓄積可能となる。したがって装置のダイナミックレンジがフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４の飽和容量つまり画素サイズに関係なく広げられ、Ｓ／Ｎの優れた画像が撮影できる。また、画像のサンプリングを複数回繰り返すことにより画像の量子ノイズも低減されノイズの少ない滑らかな画像が撮影できる。
【００２８】
なお、本実施の形態ではＸ線発生源１を装置上面、フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４の位置を装置下面として説明したが、これにとらわれずＸ線発生源１とフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４が対向する位置にあれば良い。
【００２９】
また、遮蔽体３を出射口２の間近に設けたが、出射口２とフルフレームトランスファーＣＣＤセンサ４の間に遮蔽体３を位置させるのであればどの場所でも良い。
【００３０】
また、遮蔽体３をタングステンから構成したが鉛、錫、鉄、銅の等の原子番号５０以上、密度３以上の遮蔽能力の高い元素を含む構造体であれば良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のＸ線撮像装置では感度が高くノイズの低いフルフレームトランスファーＣＣＤセンサでのＸ線動画像撮影を可能にできる。
【００３２】
さらに、フルフレームトランスファーＣＣＤセンサの画素サイズに起因する飽和容量に制約されず画像信号を蓄積できダイナミックレンジの広いＸ線画像が撮影できるとともに画像の量子ばらつきも抑制でき滑らかな画像が撮影できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１〜２におけるＸ線撮影装置の構成を示す概略図
【図２】本発明の実施の形態１における動作方法を示すタイミングチャート
【図３】本発明の実施の形態２における動作方法を示すタイミングチャート
【符号の説明】
１    Ｘ線発生源
２    出射口
３    遮蔽体
４    フルフレームトランスファーＣＣＤセンサ
５    モータ
６    位置センサ
７    ＣＣＤ制御器
８    Ｘ線制御器
９    パーソナルコンピュータ
【図１】
2004294182.tif 000003
【図２】
2004294182.tif 000004
【図３】
2004294182.tif 000005