(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線発生手段によって発生された放射線が被写体を透過することによって得られる被写体情報を、シンチレータによって可視光に変換し、変換された可視光を、２次元的に配置された複数のレンズユニットを介して、前記レンズユニットに対応づけてそれぞれ配置された複数のセンサからなるエリアセンサによって電気信号として取得し、放射線画像を形成する放射線撮影装置において、
前記レンズユニットと前記センサを焦点調節可能に構成したレンズ・センサユニットを複数個支持し、前記シンチレータと複数の前記レンズ・センサユニットとの距離を一定に維持するフレームを有することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記レンズユニット及び前記センサを焦点調節可能に支持する固定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、特に医療用放射線画像を撮影する放射線撮影装置に関し、特に高画質な放射線画像を得ることができる放射線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、医療分野などでは、被写体を通過した放射線を用いて、放射線画像をフィルムに写し込むことが行われている。これに対し、近年、放射線画像を直接デジタル画像として撮影できる装置が開発されている。例えば、被写体に照射された放射線量を検出し、その検出量に対応して形成される放射線画像を電気信号として得る装置では、輝尽性蛍光体を用いたディテクタを用いる方法が特開昭５５−１２４２９号公報、特開昭６３−１８９８５３号公報等に、多数開示されている。
【０００３】
このような装置では、シート状の基板に輝尽性蛍光体を塗布、あるいは蒸着等によって固着したディテクタに、いったん被写体を透過した放射線を照射して輝尽性蛍光体に放射線を吸収させる。その後、この輝尽性蛍光体を、光または熱エネルギーで励起することにより、この輝尽性蛍光体が前記吸収によって蓄積している放射線エネルギーを蛍光として放射させ、この蛍光を光電変換して画像信号を得るということを行っている。
【０００４】
一方、照射された放射線の強度に応じた電荷を光導電層に生成し、生成された電荷を二次元的に配列された複数のコンデンサ（画素）に蓄積し、それら蓄積された電荷を取り出すことにより得られる放射線画像検出装置が提案されている。このような放射線画像形成装置は、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）と呼ばれる。
【０００５】
このＦＰＤとしては、特開平７−６２２８号公報、特開平９−９００４８号公報等に記載されているように、照射された放射線強度に応じた蛍光を発するシンチレータと、シンチレータから発する蛍光を直接またはレンズユニットを介して受光し、光電変換を行うフォトダイオードやＣＣＤのような光電変換素子の組み合わせ（エリアセンサ）によって実現されるものが知られている。また特開平６−３４２０９８号公報に記載されているように、照射された放射線を直接電荷に変換するものも知られている。
【０００６】
これらの装置は、画像データをデジタルデータとして得られるため、例えば周波数強調処理や、階調変換処理のような画像処理を容易に行えるという利点を有する。そのため幅広い撮影条件に対して診断に適した画像を容易に作成することができるので、医療用放射線画像撮影装置として用いられている。またＦＰＤについては、鮮鋭性等の画質の良さ、装置全体を小型化できること等から特に注目されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＦＰＤを用いる場合の一つの問題は、シンチレータ全体をカバーできるほど大型のエリアセンサを製造することは、相当なコストがかかるということである。そこで、大判なエリアセンサの代わりに、比較的安価な汎用の小型のエリアセンサを２次元的に並べて用いることが行われている。
【０００８】
しかるに、小型のエリアセンサに対して、シンチレータからの光を集光させるには、同じ数のレンズユニットを配置しなくてはならない。ここで、シンチレータからの光を効率よく集光させるには、レンズユニットのＦナンバーは、小さい（すなわちレンズが明るい）ものを用いる必要があるが、エリアセンサ側の焦点深度ｄは、
ｄ＝Ｆ×δ（δは最小錯乱円）
で表せるように、Ｆナンバーに応じて小さくなるので、明るいレンズほど焦点深度が小さくなって、画像ボケが生じやすくなる。
【０００９】
従って、部品の寸法許容誤差を厳密に管理するだけで、エリアセンサの受光面をレンズユニットの焦点深度内に組み入れることは困難であり、何らかの合焦調整作業が必要となる。ところが、上述したように、２次元的に複数のレンズユニットを配置した後で、個々に合焦調整作業を行うためには、背面すなわちエリアセンサ側からレンズユニットまたはエリアセンサを光軸方向に平行移動させる必要があり、装置が複雑になるとともに調整に手間がかかる。
【００１０】
これに対し、シンチレータ側の被写界深度Ｄは、光学理論により、横倍率をＭとしたときに、Ｄ＝ｄ／Ｍ2となり、例えば１＜Ｍの場合には、ｄより大きくなるため、その分許容誤差条件に関しては緩和されるという実状がある。これは、レンズユニットとエリアセンサの距離を調整により設定、固定してしまえば、これらとシンチレータとの距離は、部品精度により管理できることを示している。
【００１１】
かかる従来技術の問題点に鑑み、本発明は、効率よく焦点調節を行うことができ、高画質な画像を形成できる放射線撮影装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明の放射線撮影装置は、
放射線発生手段によって発生された放射線が被写体を透過することによって得られる被写体情報を、シンチレータによって可視光に変換し、変換された可視光を、２次元的に配置された複数のレンズユニットを介して、前記レンズユニットに対応づけてそれぞれ配置された複数のセンサからなるエリアセンサによって電気信号として取得し、放射線画像を形成する放射線撮影装置において、
前記レンズユニットと前記センサを焦点調節可能に構成したレンズ・センサユニットを複数個支持し、前記シンチレータと複数の前記レンズ・センサユニットとの距離を一定に維持するフレームを有することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明の放射線撮影装置は、放射線発生手段によって発生された放射線が被写体を透過することによって得られる被写体情報を、シンチレータによって可視光に変換し、変換された可視光を、２次元的に配置された複数のレンズユニットを介して、前記レンズユニットに対応づけて配置されたエリアセンサによって電気信号として取得し、放射線画像を形成する放射線撮影装置において、前記レンズユニットと前記エリアセンサとを一体化したレンズ・センサユニットとして構成したので、各レンズユニットと対応するエリアセンサとの距離の管理が容易となり、装置本体の機種を簡略化することができ、従って手間がかからないにも関わらず高画質な画像を形成することができる。ここで、放射線には、α線、β線、陽電子線、ガンマ線、Ｘ線、陽子線、重陽子線、重イオン線、中性子線、中間子線などが含まれるが、可視光などは含まれない。
【００１４】
更に、前記レンズユニットと前記エリアセンサとの距離を可変としたので、例えば外部の治具上で予め焦点調節を行った上でこれらを一体化すれば、あとの組込精度は部品精度で十分カバーすることができ、ピントズレによる像のボケなどを防止できる。
【００１５】
又、前記レンズユニットを、前記レンズ・センサユニットに固定する固定手段を有すれば好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態を参照して説明する。なお本実施の形態では、放射線画像検出器に備えられたエリアセンサとして、ＣＣＤセンサを用いているが、Ｃ−Ｍｏｓセンサも同様に用いることができる。また、各画素の信号値は、放射線の照射量が多い程高く、照射量が低い程低くなるものとして以下説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態にかかる放射線撮影装置の概略構成図である。図１において、放射線発生手段であるＸ線発生手段１０１によって発生したＸ線は、例えば人体である被写体１０２を透過することにより、被写体内の骨、肉等構造物でのＸ線吸収の差に起因して、場所毎に強度の異なったものとなる。このＸ線を、放射線画像検出器１０３で検出する。放射線画像検出器１０３は、Ｘ線の受光強度に基づいた電気信号（画像データ）を出力する。かかる画像データに基づいて、被写体構造に基づいたコントラスト（階調）を有する放射線画像が生成されることになる。
【００１８】
出力された画像データは、画像処理部１０４へ送られ、階調変換、周波数強調等の処理を施される。処理を施された処理済み画像にかかる画像データが、ネットワーク１０５へ送られ、画像診断用モニタ１０６に表示されたり、イメージャ１０７等でプリントされ、診断に供されることとなる。
【００１９】
次に、放射線画像にかかる画像データの生成の態様について説明する。図２は、放射線画像検出器１０３の構成を示す図である。放射線画像検出器１０３は、以下のようにして、放射線画像にかかる画像データを生成する。
【００２０】
ｉ）まず、シンチレータ１０３ａでＸ線を受光する。シンチレータ１０３ａは、受光したＸ線の強度が強いほど発光強度の大きい蛍光を発する。
ｉｉ）シンチレータ１０３ａによる発光は、２次元的（アレイ状）に配置された複数のレンズユニット１０３ｂを介して、個々のレンズユニット１０３ｂに対応して配置されたＣＣＤセンサ１０３ｃの受光面に結像される。尚、本実施の形態においては、後述するように、レンズユニット１０３ｂとＣＣＤセンサ１０３ｃとは、一体となってレンズ・センサユニットを構成している。
ｉｉｉ）ＣＣＤセンサ１０３ｃでは、その受光面に受光した蛍光光を光電変換し、電気信号として出力する。
ｉｖ）ＣＣＤセンサ１０３ｃから得られた電気信号は、位置補正手段１０３ｄａ、飽和画素検出手段１０３ｄｂ、画素補間手段１０３ｄｃ、信号レベル補正手段１０３ｄｄを有する画像構成回路１０３ｄにおいて、デジタル画像データとして構築され、これに基づき放射線画像を得ることができる。
ｖ）画像構成回路１０３ｄにおいて、位置補正手段１０３ｄａにより、ＣＣＤセンサ１０３ｃの配置ずれや、レンズユニット１０３ｂの歪曲収差等による画素位置の誤差を修正するとともに、複数のＣＣＤセンサ１０３ｃを用いて画像を得る場合には、個々のＣＣＤセンサ１０３ｃから得られる部分画像を合成する。
ｖｉ）さらに、飽和画素検出手段１０３ｄｂが、ＣＣＤセンサ１０３ｃに、直接Ｘ線が入射することによって信号飽和した画素について補正し、画素補間手段１０３ｄｃが、飽和画素検出手段１０３ｄｂによって検出された画素に対し、その周辺に存在する画素の信号値から補間して当該画素の信号値とする。
ｖｉｉ）最後に、信号レベル補正手段１０３ｄｄが、シンチレータ１０３ａのムラ、ＣＣＤセンサ１０３ｃ間の感度バラツキ等による信号レベルのムラ等を補正する。これら各補正手段によって補正を行った後、最終的に放射線画像検出器１０３から画像データが出力される。
【００２１】
図３は、本実施の形態のレンズ・センサユニットを示す斜視図である。図３（ａ）において、レンズ群を含むレンズユニット１０３ｂと、ＣＣＤセンサ１０３ｃとは、固定手段としてのレンズ支持体１１０を介して一体化されている。より具体的に説明すると、矩形厚板状のレンズ支持体１１０は、一方の面側に円形開口１１０ａを形成し、これと連通させるようにして、他方の面側に矩形開口１１０ｂを形成している。円形開口１１０ａにレンズユニット１０３ｂを挿入し、矩形開口１１０ｂにＣＣＤセンサ１０３ｃを挿入することで、図３（ｂ）に示すようなセンサ・レンズユニット１１１を得ることができる。
【００２２】
円形開口１１０ａの奥に雌ねじ（不図示）を形成し、レンズユニット１０３ｂの挿入端外周に雄ねじ１０３ｂａを形成し、両ねじを螺合させることで、レンズ支持体１１０に対するレンズユニット１０３ｂの取り付けができる。このとき、レンズ支持体１１０の側方から、ねじ１１０ｄをねじ込んで、その先端を挿入されたレンズユニット１０３ｂの側面に押しつけることで、レンズユニット１０３ｂの位置決めができる。個々の焦点調節は、ねじ１１０ｄをゆるめ、レンズユニット１０３ｂを回転させることで光軸方向に適宜移動させ、実際の装置と等価な状態での焦点を確認した上で、再度ねじ１１０ｄを締め上げることで行える。ＣＣＤセンサ１０３ｃの取り付けは、接着剤を用いて行えばよい。
【００２３】
尚、レンズユニット１０３ｂを接着剤を用いて取り付けることもできるが、その場合、レンズユニット１０３ｂを動かすことによる焦点調節ができなくなる。かかる場合には、矩形開口１１０ｂとＣＣＤセンサ１０３ｃとの間に、シム１１２を挿入することで、レンズユニット１０３ｂと、ＣＣＤセンサ１０３ｃとの距離を可変とし、それにより焦点調節を行うことが考えられる。
【００２４】
センサ・レンズユニット１１１は複数形成され、予め個々に焦点調節を行った上で、図３（ｃ）に示すように、フレーム１１３に２次元的に形成された複数の矩形開口１１３ａに挿入される。フレーム１１３の反対側には、シンチレータ１０３ａが配置される。このとき、レンズ支持体１１０の外周に形成した段部１１０ｃが、開口１１３の縁に当接して、それ以上奥に侵入しないようになっており、それによりシンチレータ１０３ａとセンサ・レンズユニット１１１との距離を一定に維持するようになっている。尚、シンチレータ１０３ａ側の被写界深度Ｄは、上述したように許容誤差条件的に緩和されるため、部品の製造誤差のみを管理することで、組み付け性を犠牲にすることなく適切な結像を確保できる。
【００２５】
本発明者らは、フレーム１１３が４３ｃｍ×４３ｃｍの大きさである放射線画像検出器１０３を制作した。この装置において、レンズユニット１０３ｂの焦点距離は８ｍｍであり、横倍率は−１／６であり、Ｆナンバーは１．４であり、エリアセンサは１／２インチＣＣＤを使用した。ここで、レンズユニット１０３ｂの最小錯乱円を０．０１ｍｍとすると、焦点深度は約±０．０１４ｍｍ、被写界深度は±０．５０ｍｍとなる。使用したセンサ・レンズユニット１１１は、１２×１６＝１９６個であった。かかる放射線画像検出器１０３によれば、全てのセンサ・レンズユニット１１１からピンとズレのないシャープな画像が得られることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、効率よく焦点調節を行うことができ、高画質な画像を形成できる放射線撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる放射線撮影装置の概略構成図である。
【図２】放射線画像検出器１０３の構成を示す図である。
【図３】本実施の形態のレンズ・センサユニットを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０１  Ｘ線発生手段
１０２  被写体
１０３  放射線画像検出器
１０３ａ  シンチレータ
１０３ｂ  レンズユニット
１０３ｃ  ＣＣＤセンサ
１０３ｄ  画像構成回路
１０４  画像処理部
１０５  ネットワーク
１０６  モニタ
１０７  イメージャ
１１０  レンズ支持体
１１１  レンズ・センサユニット
１１３  フレーム
【図１】
0004016580.tif 000002
【図２】
0004016580.tif 000003
【図３】
0004016580.tif 000004