(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生器と、被写体を透過したＸ線が入射するように配置され、縦横の空間的サンプリング周期が等しいＸ線検出器と、被写体とＸ線検出器との間に配置される、Ｘ線の高吸収率部と低吸収率部とが交互に平行に配列されてなる散乱線除去用グリッドとを備え、
該グリッドは、該グリッドの高・低吸収率部が平行に伸びていく方向と上記Ｘ線検出器の空間的サンプリング方向とが、以下で示される角度θｒ、つまり、上記Ｘ線検出器の空間的サンプリング周期をＴｐ、グリッドの上記Ｘ線検出器の検出面への投影周期をＴｇ、ｎを任意の自然数とし、ＴｐとＴｇとは、Ｔｇ＜Ｔｐの関係を有し、つぎの２つの式（１）、（２）のいずれか一方を満たす角度θに対し、つぎの式（３）の関係にある角度θｒ
Ｔｇ＝ｎ×Ｔｐ×sinθ ……（１）
Ｔｇ＝ｎ×Ｔｐ×cosθ ……（２）
θ−５°＜θｒ＜θ＋５°  …（３）
をなすように、それ自身の平面内で回転させられていることを特徴とする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】
この発明は、Ｘ線撮影装置に関し、とくに散乱線除去用グリッドを備えたＸ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線撮影装置では、被写体によって散乱した散乱線を除去するため、Ｘ線の吸収率が高い物質と低い物質とを一定間隔で交互に平行に並べたグリッドが用いられるが、このグリッドの持つ空間的な周波数（配列間隔）とＸ線検出器の空間的サンプリング周期（検出画素間隔）の相違により、このＸ線検出器によって得た画像にモアレ縞が生じる。そのため、従来では、このような撮影画像におけるモアレ縞の除去・軽減を図るべく、種々の対策を講じてきた。
【０００３】
そのひとつの対策として、モアレ縞が生じないようにＸ線検出器と同じ周波数特性を持つグリッドを使用するというものが知られている。また、Ｘ線照射中にグリッドを移動させてモアレ縞を消すようにすることもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｘ線検出器と同じ周波数特性を有するグリッドを使用する場合、それらを厳密に一致させなければ効果がないため、グリッドの位置精度・製作精度には非常に高度なものが要求され、安価には得られない。たとえそのようなグリッドが得られたとしても、ＳＩＤ（Ｘ線源とＸ線検出器との間の距離）が変れば周波数特性の一致は崩れてしまうし、ＳＩＤが微妙に変化しただけでも周波数差が生じてモアレ縞が発現する。
【０００５】
Ｘ線照射中にグリッドを移動させる場合は、移動機構・装置が別途必要であり、装置全体の大型化を招来するとともに、製造コストの上昇ももたらすという問題がある。
【０００６】
この発明は、上記に鑑み、きわめて簡単な構成でコスト的にも問題がなく、しかもグリッドの位置精度を高めなければならない問題なども回避しつつ、グリッドの空間的周波数特性とＸ線検出器の空間的周波数特性との相違の基づくモアレ縞の発生を抑えるように改善した、Ｘ線撮影装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明によれば、Ｘ線発生器と、被写体を透過したＸ線が入射するように配置され、縦横の空間的サンプリング周期が等しいＸ線検出器と、被写体とＸ線検出器との間に配置される、Ｘ線の高吸収率部と低吸収率部とが交互に平行に配列されてなる散乱線除去用グリッドとを備えるＸ線撮影装置において、
該グリッドは、該グリッドの高・低吸収率部が平行に伸びていく方向と上記Ｘ線検出器の空間的サンプリング方向とが、以下で示される角度θｒ、つまり、上記Ｘ線検出器の空間的サンプリング周期をＴｐ、グリッドの上記Ｘ線検出器の検出面への投影周期をＴｇ、ｎを任意の自然数とし、ＴｐとＴｇとは、Ｔｇ＜Ｔｐの関係を有し、つぎの２つの式（１）、（２）のいずれか一方を満たす角度θに対し、つぎの式（３）の関係にある角度θｒ
Ｔｇ＝ｎ×Ｔｐ×sinθ ……（１）
Ｔｇ＝ｎ×Ｔｐ×cosθ ……（２）
θ−５°＜θｒ＜θ＋５°  …（３）
をなすように、それ自身の平面内で回転させられていることを特徴とする。
【０００８】
グリッドの高・低吸収率部が平行に伸びていく方向とＸ線検出器の空間的サンプリング方向とがなす角度をθとすると、グリッドの投影像がＸ線検出器のどの検出画素にも均等にかかるようになる、つまりグリッドの高吸収率部によって影になる量がどの検出画素でも同じになる。そのため、各検出画素の出力に空間的な周期性が現れることがないので、モアレ縞が現れない。この角度θに対してθｒは±５°の範囲のものであるが、このように多少角度をずらした場合でも実際上、同様のモアレ縞抑制効果が得られることが確認できた。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、この発明を適用したＸ線撮影装置の実施の形態を示すものである。この図１において、Ｘ線管１１には、Ｘ線用の高電圧電源装置１２が接続される。この電源装置１２は曝射制御装置１３によって制御される。この曝射制御装置１３の制御の下、電源装置１２からＸ線管１１に高電圧が供給されると、Ｘ線管１１よりＸ線が発生する。
【００１０】
このＸ線は、検査台３２に横たえられた被写体（患者）３１に向けて照射され、被写体３１を透過したＸ線はグリッド１５を経て、フラットパネルディテクタ（以下ＦＰＤと略す）２１に入射する。グリッド１５はＦＰＤ２１に対して回転させられるようにして配置される。すなわちグリッド１５は、その面内で角度θだけ回転させられている。
【００１１】
グリッド１５は、被写体３１によって散乱した散乱線を除去するためのもので、Ｘ線の吸収率が高い物質と低い物質とを一定間隔で交互に平行に並べて構成される。ここでは、図２に示すように鉛等のＸ線吸収率の高い金属の板１６を多数、一定間隔で平行に並べたものを使用している（金属板１６の間の空間がＸ線吸収率の低い空気で満たされている）。
【００１２】
ＦＰＤ２１は、半導体Ｘ線検出器であり、多数の検出画素２５がマトリックス状に平面的に並べられており（図２参照）、その検出面に入射したＸ線画像に対応した画像信号を出力する。ＦＰＤ２１にＸ線が入射すると、その入射Ｘ線量に対応してＦＰＤ２１の各検出画素２５に信号が蓄積され、読み出し部２２を経てその各画素ごとの信号が読み出され、Ａ／Ｄ変換器２３を経て画像処理装置２４に送られ、さらに図示しないが画像モニター装置などに送られて表示される。
【００１３】
このグリッド１５とＦＰＤ２１との位置関係について図２を参照しながら詳しく説明する。この図２は、グリッド１５とＦＰＤ２１とを、Ｘ線管１１側から見た模式的な図である。上記のグリッド１５の回転角度θは、ＦＰＤ２１の検出画素２５の配列間隔（画像サンプリング周期）をＴｐとし、グリッド１５の金属板１６のＦＰＤ２１の検出面への投影像の周期（投影周期）をＴｇとし、ｎを任意の自然数とし、ＴｐとＴｇとは、Ｔｇ＜Ｔｐの関係を有し、つぎの２つの式（１）、（２）のいずれかを満たすものとする。
Ｔｇ＝ｎ×Ｔｐ×sinθ…（１）
Ｔｇ＝ｎ×Ｔｐ×cosθ…（２）
【００１４】
さらに詳しく述べれば、図２は、ｎ＝３とした場合に（１）式を満たすようにした配置関係を示す。グリッド１５の金属板１６として示したものは、厳密には金属板のＦＰＤ２１の検出面への投影像である。この図２から分かるように、投影像１６がどの検出画素２５にも均等にかかっているため、つまりグリッド１５によって影になる量がどの検出画素２５でも同じになっているので、検出画素２５の出力に空間的な周期性が現れることがない。その結果、モアレ縞が現れない。
【００１５】
上記の（２）式が満たされる場合は、図３に示されている。この図３でもｎ＝３としている。図３は、図２を９０°回転させかつ左右反転させた関係にあり、この関係を理解すれば図２と同じになっていることが分かる。そのため、図２と同様の説明が成り立つ。
【００１６】
ところで、実際には回転角度は厳密に上記のθにしなくてもよいことが種々の実験および実際の目視観察で確認できた。これらの実際的な経験によると、実際の回転角度θｒはθに対してつぎの式を満たしていればよい。
θ−５°＜θｒ＜θ＋５°…（３）
【００１７】
具体的な例でさらに説明する。空間的サンプリング周期（検出画素２５の間隔）Ｔｐが１５０μｍのＦＰＤ２１を用い、ＳＩＤ＝１０００ｍｍとした。このようなＸ線撮影装置において、グリッド１５としては投影周期Ｔｇが１００μｍとなるようなものを用いた場合に、ｎ＝１として、（１）式よりグリッド１５の回転角度θ＝４２°が得られた。これにしたがい、角度θ＝４２°だけグリッド１５を回転させた場合、図４で示すような関係になる。この状態でＸ線撮影を行って画像を得てみると、モアレ縞を除去することができた。なお、（２）式を使えばθ＝４８°となるが、これは図４を９０°回転させて見た場合と同じである。
【００１８】
このような具体例において、回転角度θ＝４０°〜４５°と変化させてＸ線撮影を行ったが、撮影画像のモアレ縞が現れることはなかった。角度θの精度は高い必要がなく、±５°程度のゆとりがあることがこの例でも分かる。
【００１９】
さらに、上記の回転角度θ＝４２°でＳＩＤ＝８００ｍｍ〜１２００ｍｍと変化させてＸ線撮影を行ってみたが、撮影画像上にモアレ縞が現れることはなかった。ＳＩＤのこの程度の変化では、投影周期Ｔｇは１００μｍからさほど変化しないため、上記の±５°の許容誤差に収まったからであると推測できる。このような許容誤差のため、ある条件でモアレ縞が消えるような回転角度θを式（１）または（２）から求めて設定しておけば、ＳＩＤを多少変化させても問題がないことが分かる。
【００２０】
なお、この具体例において、回転角度θ＝０°とした場合は図５のようになり、グリッド１５の金属板１６の並び方向（図の左右方向）において、投影像１６が各検出画素２５にかかっている量、つまりグリッド１５の金属板１６によって影になる量が、左右方向において周期的に変化しており、検出画素２５の出力に空間的な周期性（左右方向での）が現れ、これがモアレ縞として現れることになる。このようなモアレ縞を、上記のようにたとえば４２°回転させることによって解消させることができる。
【００２１】
なお上の説明はこの発明の実施の形態に関するものであって、この発明は上で説明した例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、具体的な構成・数値などは上記した以外に種々に変更できることはもちろんである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のＸ線撮影装置によれば、グリッドの空間的周波数特性とＸ線検出器の空間的周波数特性との相違の基づいて発生するモアレ縞を、グリッドの位置精度を高めなければならない問題などを回避しつつ、しかもきわめて簡単な構成で、低コストで、効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかるＸ線撮影装置のブロック図。
【図２】同実施形態における、ＦＰＤに対するグリッドの回転角度の一例を説明するため、Ｘ線入射側からグリッドおよびＦＰＤを見た模式図。
【図３】同実施形態における、ＦＰＤに対するグリッドの回転角度の他の例を説明するため、Ｘ線入射側からグリッドおよびＦＰＤを見た模式図。
【図４】同実施形態における、ＦＰＤに対するグリッドの回転角度の具体的な例を説明するため、Ｘ線入射側からグリッドおよびＦＰＤを見た模式図。
【図５】同具体例において、ＦＰＤに対するグリッドの回転角度を０°とした場合にモアレ縞が発生することを説明するため、Ｘ線入射側からグリッドおよびＦＰＤを見た模式図。
【符号の説明】
１１                Ｘ線管
１２                電源装置
１３                曝射制御装置
１５                グリッド
１６                グリッドのＸ線高吸収率板およびその投影像
２１                ＦＰＤ
２２                ＦＰＤ読み出し部
２３                Ａ／Ｄ変換器
２４                画像処理装置
２５                ＦＰＤの検出画素
３１                被写体
３２                検査台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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