(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）放射線を被検体に向けて照射する放射線照射手段と、（ｂ）被検体を透過した放射線から散乱線を除去する、多数のスリットを備えたグリッドと、（ｃ）前記グリッドを通過した放射線を検出する検出画素を１次元または２次元のマトリックス状に配列した放射線検出手段と、（ｄ）検出画像を出力する画像出力手段とを備えた放射線画像撮影装置において、（ｅ）前記グリッドのピッチは、グリッドを放射線検出手段に投射したときに、その投射像のピッチの１／２を奇数倍した長さが放射線検出手段の検出画素のピッチと等しい関係を有するように設定されており、（ｆ）かつ、放射線検出手段から与えられた放射線検出信号を、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ偶数個の検出画素群ごとに平均化処理して画像出力手段に与える演算手段とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線画像撮影装置において、（ｇ）前記グリッドのピッチは、グリッドを放射線検出手段に投射したときに、その投射像のピッチを１／２倍にした長さが放射線検出手段の検出画素のピッチと等しい関係を有するように設定されており、（ｈ）かつ、放射線検出手段から与えられた放射線検出信号を、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ２個の検出画素群ごとに平均化処理して画像出力手段に与える演算手段とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置において、（ｉ）前記装置はさらに、グリッドをピッチ方向に揺動する揺動手段と、（ｊ）静止画を撮影するときに揺動手段を作動させてグリッドを揺動させ、動画を撮影するときには揺動手段を停止させてグリッドを固定する切り換え手段とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、医療分野、工業分野などに用いられる放射線画像撮影装置に係り、特に、検出結果を出力した際に出力画面上に発生するモアレを除去する技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の放射線画像撮影装置は、被検体を透過したＸ線中に含まれる散乱線を除去するために、放射線検出画素マトリックスの放射線の入射側に多数本のスリットの設けられたグリッドを配備している。
【０００３】
被検体を透過したＸ線がグリッドを通過する際は、散乱線がグリッドで遮蔽されることにより、散乱線による画質の低下を防止することができる。しかし、グリッドに設けられたスリットと各検出画素との間にピッチのズレがある場合に、検出される放射線検出信号にバラツキが生じて画像表示器の画面上にモアレが発生する。そのような場合に、以下のような手法を採っている。
【０００４】
第１の手法として、グリッドに設けられたスリットのピッチが放射線検出画素マトリックスのピッチと同じになるようにグリッドを高精度に製作し、このグリッドを放射線検出画素マトリックスに対して近接配備、もしくは一体成形している。
【０００５】
また、第２の手法として、１次元または２次元の放射線検出画素マトリックスにグリッドを近接配備し、このグリッドを介して投射された投射像が放射線検出画素マトリックス上の各位置に均一に投射されるようにグリッドを放射線検出画素マトリックスに対してグリッドのピッチ方向に水平に揺動している。
【０００６】
さらに、第３の手法として、動画を撮影する場合には、測定前に予め各検出画素の放射線検出信号のレベルを計測し、各検出画素の検出レベルがほぼ均一となるようにグリッドの位置設定を行う。つまり、必要に応じてグリッドを放射線検出画素マトリックスに対して適宜の傾斜角を持たせた状態で固定配置している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
ピッチ精度の高いグリッドを放射線検出画素マトリックスに近接配備または一体成形する第１の手法では、グリッドに形成されるスリットのピッチを高精度に製作することは非常に困難である。そのため、製造されたグリッドのピッチ精度に微妙な誤差が生じた場合には、図７に示すように、グリッドのピッチ方向（図中のＸ軸プラス方向）に移行するに連れて、検出画素とグリッドのスリット位置が徐々にずれ始める。つまり、図７に示す領域Ａではグリッドに設けられたスリットと検出画素との間にズレが生じていないので、検出画素からＸ線検出信号（＋）１を検出検出している。しかし、グリッドのピッチ方向に移行するに連れてグリッドに設けられたスリットと検出画素との間のズレの影響により、検出画素から検出されるＸ線検出信号は、領域Ｂで０（ゼロ）に、領域Ｃでは（−）１となる。このことからも明らかなように、検出画素から検出されるＸ線検出信号のレベル変化は、グリッドのスリット位置と検出画素の位置とのずれに伴い繰り返し起こることとなる。その結果、図８に示すように、表示画面上でモアレとなって現れるといった問題を発生させる。
【０００８】
グリッドを揺動させる第２の手法では、動画像を撮影する場合において、滑らかな動画像を得るための撮影条件として３０フレーム／秒の撮影モードに対応させる必要がある。つまり、この撮影モードにグリッドの揺動が対応するためには数百万分の１秒単位の高速揺動を必要とするので、動画撮影モード時に揺動によるモアレ除去を行うことは非常に困難である。また、グリッドを揺動させるためには、大がかりな装置を必要とするので、設置場所の確保および経済的にも大きな負担を有するといった問題がある。
【０００９】
第３の手法では、マトリックス状の各放射線検出画素の放射線検出信号を予め計測して各画素の放射線検出信号が均一となる位置にグリットを設定しなければならないので、オペレータに操作上の負担がかかるとともに、グリッドを放射線検出画素マトリックスに対して水平方向、および垂直方向の３次元的な傾斜角を持たせる必要があるので、一層大がかりな装置となり経済的ではないといった問題がある。
【００１０】
この発明は、このような事情を鑑みてなされたものであって、高精度なグリットを利用せずに検出画像からモアレを除去する放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち請求項１に記載の放射線画像撮影装置は、（ａ）放射線を被検体に向けて照射する放射線照射手段と、（ｂ）被検体を透過した放射線から散乱線を除去する、多数のスリットを備えたグリッドと、（ｃ）前記グリッドを通過した放射線を検出する検出画素を１次元または２次元のマトリックス状に配列した放射線検出手段と、（ｄ）検出画像を出力する画像出力手段とを備えた放射線画像撮影装置において、（ｅ）前記グリッドのピッチは、グリッドを放射線検出手段に投射したときに、その投射像のピッチの１／２を奇数倍した長さが放射線検出手段の検出画素のピッチと等しい関係を有するように設定されており、（ｆ）かつ、放射線検出手段から与えられた放射線検出信号を、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ偶数個の検出画素群ごとに平均化処理して画像出力手段に与える演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の放射線画像撮影装置は、請求項１に記載の放射線画像撮影装置において、（ｇ）前記グリッドのピッチは、グリッドを放射線検出手段に投射したときに、その投射像のピッチを１／２倍にした長さが放射線検出手段の検出画素のピッチと等しい関係を有するように設定されており、（ｈ）かつ、放射線検出手段から与えられた放射線検出信号を、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ２個の検出画素群ごとに平均化処理して画像出力手段に与える演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の放射線画像撮影装置は、請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置において、（ｉ）前記装置はさらに、グリッドをピッチ方向に揺動する揺動手段と、（ｊ）静止画を撮影するときに揺動手段を作動させてグリッドを揺動させ、動画を撮影するときには揺動手段を停止させてグリッドを固定する切り換え手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
この発明の作用は次の通りである。
すなわち、請求項１に記載の発明によれば、放射線画像撮影装置に設けられたグリッドは、放射線照射手段から被検体に向けて照射された放射線を、グリッドを介して放射線検出手段に投射したときに、その投射像のピッチの１／２を奇数倍した長さが放射線検出手段の検出画素のピッチと等しい関係を有するようなスリットのピッチを備えている。そして、前記グリッドを介して放射線検出手段で検出された放射線検出信号は、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ偶数個の検出画素単位で平均化する演算処理が行なわれる。つまり、放射線検出手段で検出された放射線検出信号から、高いレベルと低いレベルの放射線検出信号の組み合わせを単位として平均化する演算処理を行なっているので、放射線検出信号のレベルのバラツキがキャンセルされる。その結果、画像出力手段から出力される出力画像からモアレが除去される。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の放射線画像撮影装置に用いられグリッドを、その投射像のピッチを１／２倍にした長さが放射線検出手段の検出画素のピッチと等しい関係を有するように設定している。そして、前記グリッドを介して放射線検出手段により検出された放射線検出信号は、演算手段に入力されて、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ２個の検出画素ごとに平均化処理される。つまり、２画素単位の放射線検出信号を用いて平均化する演算処理を行なうことにより、４画素以上の偶数個単位での放射線検出信号を用いて平均化するよりも、解像度の低下を最小限にとどめられる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、静止画を撮影する場合には、グリッドを放射線検出手段に対してピッチ方向に揺動させて撮影している。つまり、前記グリッドを介して放射線検出手段の検出画素に投射される投射像を均一にしている。そのため、放射線検出手段から検出される放射線検出信号が均一となり、画像出力手段より出力される出力画像からモアレが除去される。つまり、演算処理による補正を行う必要がないので、出力画像の劣化を軽減することにより解像度の高い出力画像が得られる。また、動画を撮影する場合は、切り換え手段によりグリッドの揺動を停止させて、請求項１または請求項２のいずれかのグリッドと演算手段を利用することにより、出力画像からモアレが除去される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
＜第１実施例＞
図１は、この発明の放射線画像撮影装置の第１実施例に係るブロック図である。
この実施例にかかる放射線画像撮影装置は大きく分けて、Ｘ線を被検体に向けて照射するＸ線源１０と、前記被検体を透過したＸ線に含まれる散乱線を除去するグリッド２０と、このグリッド２０を通過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線センサ３０と、このフラットパネル型Ｘ線センサ３０から出力された検出画像の補正を行う画像補正部４０と、この画像補正部４０から出力されたＸ線検出信号に基づいてＸ線検出信号の平均化処理を行なう演算処理部５０と、この演算処理部５０から出力された画像情報を出力表示する画像表示器６０とを備えている。なお、Ｘ線源１０は本発明の放射線照射手段に、フラットパネル型Ｘ線センサ３０は放射線検出手段に、演算処理部５０は演算処理手段に、画像表示器６０は画像出力手段にそれぞれ相当する。
【００１８】
以下、各部の構成および機能について説明する。
Ｘ線源１０は、コーン状のＸ線ビームを被検体に照射するものである。
【００１９】
図２に示すように、グリッド２０を介してフラットパネル型Ｘ線センサ３０の検出画素群３１にＸ線を投射したときに、その投射像はＸ線源１０からグリッド２０までの距離Ｌ1 と、Ｘ線源１０からフラットパネル型Ｘ線センサ３０までの距離Ｌにより定まる拡大率の分だけ大きくなる。つまり、グリッド２０のピッチＧＰと投射像のピッチＧＰ’との関係は次式（１）で表すことができる。
ＧＰ’＝ＧＰＬ／Ｌ1                 …  （１）
また、この発明の特徴的な構成として、グリッド２０のピッチＧＰは、その投射像のピッチの１／２を奇数倍した長さがフラットパネル型Ｘ線センサ３０の検出画素のピッチＳＰと等しくなる関係を有している。つまり、この投射像のピッチＧＰ’と検出画素のピッチＳＰとの関係は、次式（２）で表すことがきる。
（ＧＰ’／２）（２ｎ−１）＝ＳＰ    …  （２）
なお、上記式のｎは正の整数である。
【００２０】
すなわち、グリッド２０のピッチ２０は、上記関係式（１），（２）より次式（３）の関係を有している。
ＧＰ＝２ＳＰＬ1/  Ｌ（２ｎ−１）    …  （３）
【００２１】
具体的には、この実施例において、グリッド２０のピッチＧＰは、グリッド２０を介してフラットパネル型Ｘ線センサ３０に投射したときに、投射像のピッチＧＰ’を１／２倍にした長さが検出画素３１のピッチＳＰと等しい関係を有するように構成されている。
【００２２】
なお、グリッド２０のピッチＧＰはこの実施例のものに限られるものではなく、投射像のピッチＧＰ’の１／２を３倍、５倍、７倍、…  のように奇数倍した長さがフラットパネル型Ｘ線センサ３０の検出画素３１のピッチＳＰと等しくなる関係を有してもよい。
【００２３】
また、このグリッド２０には、Ｘ線を比較的透過させないＰｂ（鉛）や高原子番号のＷ（タングステン）、Ｕ（ウラン）などのはく片と、Ｘ線を透過させるスリット部分にはＡｌ（アルミニウム）などが用いられている。また、そのサイズは、フラットパネル型Ｘ線センサ３０のサイズに応じて変更される。
【００２４】
フラットパネル型Ｘ線センサ３０は、図３に示すように、Ｘ線検出用基板３１と、Ｘ線検出用基板３１のキャリア収集電極を介して収集キャリアを溜めるコンデンサＣｓと、コンデンサＣｓに蓄積された電荷を取り出すための通常時オフ（遮断）の電荷取り出し用のスイッチ素子３２である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、Ｘ軸方向の読み出し回路３３と、Ｙ軸方向の読み出し回路３４とを備えている。
【００２５】
なお、図３では、説明の便宜上、縦３×横３マトリックス構成で合計９個分のマトリックスが構成が示されているだけであるが、実際の場合、必要に応じて、例えば、縦１０２４×横１０２４程度のマトリックス構成となる。
【００２６】
画像補正部４０は、検出画像上に発生するアーティファクトなどを除去するためのフィルタリングによる演算処理を行っている。
【００２７】
演算処理部５０は、画像補正部４０から出力されてきたＸ線検出信号に基づき、図４に示すように、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ検出画素（図中のＸ軸の目盛り）の２画素単位で加算平均または移動平均による演算処理を行ってＸ線検出信号のレベルのバラツキを平均化している。なお、上記加算平均および移動平均は２画素単位で行なうものに限られず、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ偶数個の検出画素群単位で行なってもよい。
【００２８】
画像表示器６０は、各種補正などの演算処理が施された画像情報を表示するものである。
なお、本発明の画像出力手段は画像表示器６０に限られず、プリンターやフィルムなどの感光物であってもよい。
【００２９】
次に、上述した構成を備えた実施例装置の動作について説明する。
図２に示すように、Ｘ線源１０から照射されて被検体を透過したＸ線は、グリッド２０に設けられたピッチＧＰごとのスリットを透過してフラットパネル型Ｘ線センサ３０の検出画素群３１に投射される。
【００３０】
そして、検出画素群３１で検出された投射像は、フラットパネル型Ｘ線センサ３０によりキャリア変換されてコンデンサＣｓに蓄積される。そして、この蓄積されたキャリアを適宜に画像補正部４０に出力してフィルタリングを行い、アーティファクトを除去した画素情報を演算処理部５０に出力する。
【００３１】
演算処理部５０に入力された前記画像情報は、例えば、図４に示すように、グリッド２０のピッチ方向（図中、Ｘ軸プラス方向）に連続的に並んでいる検出画素群３１の２画素分を１単位として加算平均または移動平均処理する。つまり、各検出画素から検出されるＸ線検出信号のレベルをＳｎ（ｎは検出画素番号であり、正の整数である。）とすると、領域Ａの２画素加算平均は１番目と２番目の検出画素のＸ線検出信号のレベルＳ1 とＳ2 の平均となる。この演算処理により求められた平均値が、１番目と２番目の検出画素に割り当てられる。また、領域Ｂにおいはｉ−１番目とｉ番目の検出画素からのＸ線検出信号のレベルＳi-1 とＳi の平均値が、領域Ｃにおいてはｎ−１番目とｎ番目の検出画素からのＸ線検出信号のレベルＳn-1 とＳn の平均値が各検出画素に割り当てられる。その結果、グリッド２０に起因したＸ線検出信号のレベルのバラツキが解消される。
【００３２】
また、２画素移動平均は、各検出画素から検出されるＸ線検出信号のレベルＳｎを、領域Ａでは１番目と２番目の検出画素のＸ線検出信号のレベルＳ1 とＳ2 の平均処理を行い、その平均値を１番目の検出画素に割り当て、次いで２番目と３番目の検出画素のＸ線検出信号のレベルＳ2 とＳ3 の平均処理を行い、その平均値を２番目の検出画素に割り当てる。このような２画素移動平均を領域Ａから領域Ｃまで行なう。その結果、Ｘ線検出信号のレベルのバラツキが解消される。そして、この２画素移動平均は、２画素加算平均に比べて、より解像度の高い出力画像が得られる。
【００３３】
なお、この実施例では説明の便宜上、Ｘ線検出信号レベルが均一な場合を例に採ったが、実際は、検出された被検体のＸ線検出信号レベル上に平均化処理された値が重畳される。
【００３４】
前記演算処理部５０でＸ線検出信号レベルのバラツキを平均化された画像情報は、画像表示器６０に出力される。このとき、図５に示すように、Ｘ線検出信号レベルのバラツキにより発生するモアレは除去されており、鮮明な画像が表示される。
なお、本実施例では、画像補正部４０で画像補正を行った後に、演算処理部５０で演算処理を行なってモアレを除去しているが、モアレ除去を行った後に、画像補正部４０で構成画像のフィルタリングを行ってもよい。
【００３５】
＜第２実施例＞
図６は、この発明の放射線画像撮影装置の第２実施例に係るブロック図である。
本実施例の特徴は、図６に示すように、グリッド２０を揺動する駆動部７０と、この駆動部７０を操作する操作部８０とを備えている点である。
【００３６】
駆動部７０は、静止画を撮影する場合にはグリッド２０をフラットパネル型Ｘ線センサ３０に対向させてグリッド２０のピッチ方向に水平に揺動させている。そして、グリッド２０を揺動してモアレを除去することにより、出力画像の解像度の低減が回避される。つまり、複数個の画素単位の平均化処理を行なってモアレを除去する場合には、平均化されたＸ線検出信号のレベルを演算対象の検出画素ごとに割り当てるために、本来の各検出画素から検出されたＸ線検出信号レベルよりも少し劣化してしまう。このような解像度の低下を防止するためにグリッド２０を揺動する。静止画の場合、動画のようにグリッド２０を高速度で揺動させる必要がないので、装置の構成をそれほど大型化する必要はない。
【００３７】
また、動画を撮影する際には、グリッド２０の揺動を停止させて上述の第１実施例のように固定配置している。そうすることで、グリッド２０を無理に高速揺動させる必要がないので、モアレが除去された良好な動画撮影が行なわれる。なお、駆動部７０は、本発明の揺動手段に相当する。
【００３８】
操作部８０では、前記駆動部７０を静止画または動画を撮影する場合に応じて動作の切り換え操作を行なっている。なお、操作部８０はグリッド２０の切り換え手段に相当する。他の構成は第１実施例と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００３９】
なお、この実施例では、グリッド２０を静止画および動画の撮影の両方に兼用しているが、グリッドを個別に備える場合は、静止画用のグリッドについては本発明のグリッド２０を用いる必要はなく、グリッドのピッチを任意に設定することができる。
【００４０】
この発明は、上記実施例に限られるものではなく、下記のように変形実施するこができる。
【００４１】
（１）ファンビームを出力するＸ線源１０と、グリッド２０と、被検体を挟んでＸ線源１０と対向配置した１次元のマトリックス配列したＸ線検出器とを、被検体に対して走査するようにしてもよい。
【００４２】
（２）コーンビームを出力するＸ線源１０を用いて、被検体に照射されているコーンビームの照射エリア内をグリッド２０と１次元のマトリックス配列したＸ線検出器とを走査するようにしてももよい。
【００４３】
（３）放射線検出手段は、フラットパネル型Ｘ線センサ３０に限られず、ＣＣＤのような固体撮像素子であってもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、請求項１に記載の放射線画像撮影装置によれば、グリッドを介して放射線検出手段に投射したときに、その投射像のピッチの１／２を奇数倍した長さが放射線検出手段の検出画素のピッチと等しい関係を有するように設定されたグリッドを用いて、放射線撮影する。そして、前記グリッドを介して放射線検出手段の検出画素から検出された放射線検出信号を、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ偶数の検出画素群ごとに平均化処理を行なうことにより、出力画像手段から出力される出力画像よりモアレを除去することができる。仮に、グリッドのスリットのピッチと検出画素のピッチの位置が多少ズレたとしても、グリッドのピッチ方向に並ぶ偶数個の各検出画素からの放射線検出信号の高いレベルと低いレベルとの組み合わせを単位として平均化処理を行なっているので、放射線検出信号のバラツキを実用上充分なレベルに低減させることができる。その結果、グリッドのピッチを高精度に保つ必要がないので、経済的でもある。さらに、グリッドを揺動させることなく固定配備することができるので、装置の小型化を図ることができる。
【００４５】
請求項２に記載の放射線画像撮影装置によれば、請求項１の放射線画像撮影装置に用いられるグリッドを、グリッドを介して放射線検出手段に投射したときに、その投射像のピッチの１／２倍にした長さが放射線検出手段の検出画素のピッチと等しい関係を有するように設定している。そして、前記グリッドを介して放射線検出手段により検出された放射線検出信号が演算手段に入力されて、グリッドのピッチ方向に連続して並ぶ２個の検出画素群ごとに平均化処理することにより、画像出力手段から出力される出力画像の解像度の低減を最小限に抑えることができる。
【００４６】
請求項３に記載の放射線画像撮影装置によれば、静止画を撮影するの場合には、動画を撮影する場合のように揺動手段を高速に揺動させる必要がないので、グリッドを放射線検出手段に対してピッチ方向に揺動させている。つまり、揺動手段を用いることで、演算処手段よる補正を行なう必要がないので、出力画像の解像度の低下を回避することができる。また、動画を撮影する場合には、切り換え手段によりグリッドの揺動を停止させるこにより、グリッドを無理に高速揺動させる必要がないので、良好な動画撮影を行なうことができるとともに、出力手段から出力された出力画像よりモアレを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例である放射線画像撮影装置のブロック図である。
【図２】この発明の放射線の検出原理を示した様式図である。
【図３】フラットパネル型Ｘ線センサの構成図である。
【図４】第１実施例の放射線画像撮影装置により検出されるＸ線検出信号を示した図である。
【図５】この発明の放射線画像撮影装置より出力された出力画像である。
【図６】この発明の第２実施例である放射線画像撮影装置のブロック図である。
【図７】従来例の放射線画像撮影装置により検出されるＸ線検出信号を示した図である。
【図８】従来の放射線画像撮影装置より出力された出力画像である。
【符号の説明】
１０  …  Ｘ線源
２０  …  グリッド
３０  …  フラットパネル型Ｘ線センサ
４０  …  画像補正装置
５０  …  演算処理部
６０  …  画像表示器
【図１】
0004505949.tif 000002
【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６】
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【図７】
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【図８】
0004505949.tif 000009