(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントに電流を流して生じる熱電子をターゲットに衝突させることによりＸ線を発生するＸ線管と、被写体の設置空間を介してそのＸ線管に対向配置されたＸ線検出器と、そのＸ線検出器の出力を用いて被写体のＸ線像を形成して画面上に表示する画像処理手段を備えたＸ線撮影装置において、
上記フィラメント電流を徐々に変化させながら上記画面の明るさを刻々と検知して記憶するとともに、その記憶内容から、画面の明るさが最大となる電流値のなかで最小の電流値を検索し、その電流値を上記フィラメントに流すべき最適電流値として自動的に設定するフィラメント電流自動設定手段を備えていることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
フィラメントに電流を流して生じる熱電子をターゲットに衝突させることによりＸ線を発生するＸ線管と、被写体の設置空間を介してそのＸ線管に対向配置されたＸ線検出器と、そのＸ線検出器の出力を用いて被写体のＸ線像を形成して画面上に表示する画像処理手段を備えたＸ線撮影装置において、
上記Ｘ線管の管電流の大きさを複数に変化させて設定し、その各設定状態ごとに、上記フィラメント電流を徐々に変化させながら上記画面の明るさを刻々と検知して記憶するとともに、その記憶内容から、画面の明るさが最大となる電流値のなかで最小の電流値を検索し、その電流値を当該管電流の設定状態におけるフィラメント電流の最適値と決定する最適フィラメント電流決定手段と、その最適フィラメント電流決定手段による決定結果を上記Ｘ線管の管電流の大きさごとにあらかじめ記憶する記憶手段と、その記憶手段の内容に基づき、上記Ｘ線管の管電流を変化させるごとに自動的にフィラメント電流を最適値に設定変更するフィラメント電流自動変更手段を備え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】
本発明は、Ｘ線透視装置やＸ線ＣＴ装置をはじめとする、Ｘ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線透視装置やＸ線ＣＴ装置においては、一般に、Ｘ線源であるＸ線管に対向してＸ線検出器を配置し、これらの間に被写体の設置空間が設けられる。そして、Ｘ線管からのＸ線を被写体に照射したときの透過Ｘ線をＸ線検出器によって検出し、そのＸ線検出器の出力を画像処理装置に導入してＸ線透過像やＸ線ＣＴ像を形成し、表示器に表示する。
【０００３】
このようなＸ線撮影装置において用いられるＸ線管は、通常、フィラメントに電流を流すことによって放出される熱電子を、陽極であるタングステン製のターゲットに衝突させることでＸ線を発生させる。また、ターゲットに向かう電子の量、つまり管電流は、得られるＸ線像の輝度に相関することになるが、この管電流は、フィラメントからターゲットに向かう電子軌道上に配置されたグリッドの電圧の大きさにより制御される。
【０００４】
すなわち、従来のこの種の装置においては、フィラメント電流は例えば装置の据えつけ時において適宜値に設定されて固定され、管電流を変更する場合には、例えば装置の制御を司るパーソナルコンピュータに対して所望の管電流値を指定することにより、その管電流値が得られるようなグリッド電圧が自動的に設定されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来のＸ線撮影装置においては、フィラメント電流は装置の据えつけ時等において適宜値に設定され、装置の使用に際してはその設定値に固定されることは前記した通りであるが、そのフィラメント電流の設定は手動により行われている。
【０００６】
その具体的手法は、フィラメント電流を徐々に変化させながらＸ線像を表示しているモニター画面の明るさを目視により観察し、画面が最も明るく、かつ、電流値が最も小さい状態を探して、そのときの電流値を最適フィラメント電流値として設定している。すなわち、グリッド電圧を一定としている状態においてフィラメント電流を変化させると、放出される熱電子の量が変化し、それに伴ってターゲットに衝突する電子量が変化してＸ線量が変化し、Ｘ線像を表示している画面の明るさが変化する。フィラメント電流を徐々に増大させていくと、画面はそれに対応して徐々に明るくなっていくが、ある電流値に達すると画面の明るさは飽和して変化しなくなる。その飽和状態に達したときの電流値が最適なフィラメント電流値である。
【０００７】
しかしながら、このような最適フィラメント電流値の設定方法によると、調整者がモニター画面の明るさを見ながら主観により判断して手動で調整するため、設定値に人為的な誤差が生じてしまう。フィラメント電流が最適値に設定されていない場合、フィラメント電流が不足して輝度が不足するか、あるいはフィラメント電流が過剰となってフィラメントの寿命が短くなるという問題が生じる。
【０００８】
また、従来、このようにして設定されたフィラメント電流値は、装置の使用に際しては前記したように固定されたままであり、管電流の調整はグリッド電圧を変化させることによって行われるのであるが、フィラメントの最適電流値はグリッド電圧の大きさによって相違する。すなわち、フィラメント電流がある電流値に達した後に画面の明るさが飽和するのは、フィラメントの近傍に放出された熱電子の量が過剰となり、フィラメントの近傍の空間がマイナスに帯電し、再びフィラメントに戻される力が強くなるためで、グリッド電圧をゼロに近づけるとより多くの熱電子がターゲット側に移動して飽和状態は解消され、最適フィラメント電流値は大きくなる。逆に、グリッド電圧を低くすると熱電子のターゲット側への移動量が少なくなるため、飽和状態を越えて過剰な電流がフィラメントに流れる状態となり、最適フィラメント電流値は小さくなる。従って、装置の使用時に選択される管電流によっては、フィラメント電流は最適値からずれて、フィラメント電流の不足による輝度不足、あるいはフィラメント電流の過剰によるフィラメント寿命の短縮といった問題が生じる。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、フィラメント電流の過不足に伴う画面の輝度不足やフィラメントの寿命短縮が生じにくいＸ線撮影装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するめ、請求項１に係る発明のＸ線撮影装置は、フィラメントに電流を流して生じる熱電子をターゲットに衝突させることによりＸ線を発生するＸ線管と、被写体の設置空間を介してそのＸ線管に対向配置されたＸ線検出器と、そのＸ線検出器の出力を用いて被写体のＸ線像を形成して画面上に表示する画像処理手段を備えたＸ線撮影装置において、上記フィラメント電流を徐々に変化させながら上記画面の明るさを刻々と検知して記憶するとともに、その記憶内容から、画面の明るさが最大となる電流値の中で最小の電流値を検索し、その電流値を上記フィラメントに流すべき最適電流値ととして自動的に設定するフィラメント電流自動設定手段を備えていることによって特徴づけられる。
【００１１】
一方、請求項２に係る発明は、フィラメントに電流を流して生じる熱電子をターゲットに衝突させることによりＸ線を発生するＸ線管と、被写体の設置空間を介してそのＸ線管に対向配置されたＸ線検出器と、そのＸ線検出器の出力を用いて被写体のＸ線像を形成して画面上に表示する画像処理手段を備えたＸ線撮影装置において、上記Ｘ線管の管電流の大きさを複数に変化させて設定し、その各設定状態ごとに、上記フィラメント電流を徐々に変化させながら上記画面の明るさを刻々と検知して記憶するとともに、その記憶内容から、画面の明るさが最大となる電流値のなかで最小の電流値を検索し、その電流値を当該管電流の設定状態におけるフィラメント電流の最適値と決定する最適フィラメント電流決定手段と、その最適フィラメント電流決定手段による決定結果を上記Ｘ線管の管電流の大きさごとにあらかじめ記憶する記憶手段と、その記憶手段の内容に基づき、上記Ｘ線管の管電流を変化させるごとに自動的にフィラメント電流を最適値に設定変更するフィラメント電流自動変更手段を備えていることによって特徴づけられる。
【００１２】
本発明は、フィラメント電流の最適値を自動的に設定して、人為的誤差の介在をなくし、フィラメント電流の過不足の発生を防止して所期の目的を達成しようとするものである。
【００１３】
すなわち、請求項１に係る発明は、管電流が一定である場合において、フィラメント電流の最適値はＸ線量が飽和点に達する電流値であること、Ｘ線量はＸ線画像を表示する画面の明るさに比例すること、および、その画面の明るさは、例えばその画面を構成する各画素の輝度の合計値もしくは平均値等から簡単に検知できることを利用したものであり、例えば指令を与えることによってフィラメント電流自動設定手段を起動させると、フィラメント電流を徐々に変化させながら刻々の画面の明るさを記憶していき、画面の明るさが最大となる電流値のなかで最小の電流値を検索し、つまり、Ｘ線量が飽和点に達する電流値を探し出して、フィラメント電流をその電流値に自動的に設定する。
【００１４】
従って、この請求項１に係る発明では、フィラメント電流自動設定手段の起動により、フィラメント電流は人為的な誤差が介在することなく、常に最適値に自動設定される。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、最適フィラメント電流値は管電流の大きさにより異なり、また、各管電流に応じて一意的な最適フィラメント電流値が存在することを利用したものであり、Ｘ線管の管電流を複数に変化させ、その各設定状態において、上記した請求項１に係る発明におけるフィラメント電流自動変更手段による手法と同じ手法によって、最適フィラメント電流値を自動的に決定して、各管電流ごとの最適フィラメント電流値をあらかじめ記憶手段に記憶しておき、管電流を変更したときには、フィラメントに流すべき電流を変更後の管電流に対応する最適フィラメント電流値に自動的に設定する。よってこの請求項２に係る発明では、フィラメント電流は常に管電流に応じた最適なものとなり、フィラメントの過不足に伴う輝度不足ないしはフィラメント寿命短縮といった不具合は生じない。
【００１６】
また、以上の請求項２に係る発明においても、各管電流におけるフィラメント電流の最適値の決定には、前記した請求項１に係る発明と同様に、人的誤差が介在することがなく、各管電流ごとに常に最適なフィラメント電流値が設定される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は請求項１に係る発明をＸ線透視装置に適用した実施の形態の全体構成図であり、Ｘ線撮影部の配置関係を表す模式図と、電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。また、図２はそのＸ線管１の回路構成図である。
【００１８】
Ｘ線管１は上方に向けてＸ線を出射するように配置されており、その上方にＸ線検出器２が対向して配置されている。Ｘ線管１とＸ線検出器２の間には、被写体を載せるためのテーブル３が配置されている。なお、このテーブル３は、例えばアクリル樹脂等のＸ線に対して透明な材料によって形成されている。このような配置のもとに、テーブル３上に被写体を載せた状態でＸ線管１を駆動することによって被写体にＸ線が照射され、被写体を透過したＸ線がＸ線検出器２に入射する。
【００１９】
Ｘ線検出器２の出力は、画像取り込み回路４によりデジタル化されたうえでパーソナルコンピュータ５に取り込まれる。パーソナルコンピュータ５では、その取り込んだデータを画像化処理し、表示器６の画面上に被写体のＸ線透過像を表示する。
【００２０】
Ｘ線管１は、図２に示すように、タングステンワイヤからなるフィラメント１１と、タングステン製で接地電位に置かれるターゲット１２、フィラメント１１とターゲット１２の間に設けられたグリッド１３、フィラメント１１およびグリッド１３に負の高電圧を印加する管電圧用電源１４、フィラメント１１に電流を流すためのフィラメント用電源１５、および、フィラメント１１に対するグリッド１３の電位を決定するためのグリッド電圧用電源１６を主体として構成されている。以上の各電源のうち、少なくともフィラメント用電源１５およびグリッド電圧用電源１６の各出力電圧は、パーソナルコンピュータ５からの指令に基づいて制御されるようになっている。
【００２１】
さて、この実施の形態における特徴は、パーソナルコンピュータ５に、指令を与えることによってフィラメント電流を自動的に最適値に設定するフィラメント電流自動設定プログラムがインストールされている点であり、以下、そのプログラムの内容を説明する。図３はそのフィラメント電流自動設定プログラムの内容を示すフローチャートである。
【００２２】
このプログラムは、パーソナルコンピュータ５のキーボード７を操作して指令を与えることによって起動し、まず、フィラメント用電源１５の電圧を所定の初期電圧にセットしてフィラメント１１に比較的少ない電流を流し、そのフィラメント電流を例えば微小量Δずつ大きくしていく。その間、各フィラメント電流値において表示器６の画面の明るさを例えば各画素の輝度データの合計値もしくは平均値から検知し、各フィラメント電流値（もしくは各フィラメント電流値を得たフィラメント用電源電圧値）と画面の明るさとをメモリに記憶していく。フィラメント電流を大きくしていけば、当初はそれに比例して画面の明るさが増していくが、ある電流値を越えると画面の明るさの変化が止まり、飽和状態となる。この状況を、例えば画面の明るさの検知結果が規定回数にわたって変化しなくなった時点で認識し、それまでのメモリの記憶内容から、画面の明るさが飽和状態となった最小の電流値を最適フィラメント電流値として、フィラメント１１にその電流値が流れるようにフィラメント用電源１５の電圧値を設定する。
【００２３】
以上の動作によれば、フィラメント１１に流れる電流は、その時点において設定されている管電流下において、最も画面が明るく、従ってＸ線量が多く、しかもフィラメント電流は最も少ないものとなり、操作者の主観等が介在することなく、最適なフィラメント電流値に設定された状態となる。このプログラムを、例えば装置の設置時や、あるいは管電流を変更したときに動作させることで、フィラメント電流を常に最適に保つことができる。
【００２４】
次に、請求項２に係る発明の実施の形態について述べる。この請求項２に係る発明の実施の形態は、ハード構成については上記した実施の形態と同等であり、パーソナルコンピュータ５にインストールされているプログラムのみが相違する。すなわち、この請求項２に係る発明の実施の形態の特徴は、上記したフィラメント電流値自動設定プログラムに代えて、図４にそのフローチャートを示すフィラメント電流自動変更プログラムが書き込まれている点にある。
【００２５】
また、この実施の形態においては、各管電流ごとの最適なフィラメント電流値があらかじめ計測されてパーソナルコンピュータ５のメモリに記憶されている。この計測方法については、上記した請求項１に係る発明の実施の形態による手法、つまり、各管電流の設定状態において、フィラメント電流値を徐々に変化させつつ、表示器６の明るさを検知し、最も画面が明るいなかで、フィラメント電流値が最も小さい電流値をもって最適フィラメント電流値と決定する手法を採用する。
【００２６】
さて、このフィラメント電流自動変更プログラムは、管電流を変更すべくキーボード７から指令を与えて、図２におけるグリッド電圧用電源１６の電圧を変更したときに自動的に起動し、変更後の管電流値（グリッド電圧値）に対応した最適フィラメント電流値がメモリ内から検索され、フィラメント１１に流れる電流がその電流値に一致するように、フィラメント用電源１５の電圧値が自動的に設定される。
【００２７】
この請求項２に係る発明の実施の形態によれば、管電流の設定を変更するごとに、フィラメント１１に流れる電流がその管電流に対応した最適な電流値に自動的に変更され、管電流の変更に伴ってフィラメント電流が過剰になったり、あるいは不足することを確実に防止することができる。
【００２８】
なお、以上の各実施の形態では、被写体を透過したＸ線によりＸ線透視画像を形成するＸ線透視装置に各請求項に係る発明を適用した例を示したが、各請求項に係る発明はこれに限定されることなく、透過Ｘ線から被写体の断層像を構築するＸ線ＣＴ装置等にも等しく適用し得ることは勿論である。ここで、Ｘ線ＣＴ装置に請求項１に係る発明を適用するに当たっては、画面の明るさの検知はＣＴ像から行うほか、Ｘ線透過画像から行ってもよいことは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、フィラメント電流を徐々に変化させながら刻々と画面の明るさを検知して記憶していき、その記憶内容から画面が最も明るく、かつ、フィラメント電流値が最も小さい最適フィラメント電流値を検索して、フィラメントにその最適な電流値が流れるようにフィラメント用電源を自動的に設定するから、従来のように人為的な誤差が生じることなく、フィラメント電流の不足に起因するＸ線量不足による画面の輝度不足や、フィラメント電流の過剰に起因するフィラメントの寿命短縮といった不具合の発生を確実に防止することができる。
【００３０】
また、請求項２に係る発明によれば、管電流ごとの最適フィラメント電流値を、請求項１における手法と同じ手法を用いた最適フィラメント電流決定手段により決定してあらかじめ記憶しておき、管電流を変更するごとに、変更後の管電流に対応する最適フィラメント電流値が記憶内容から検索されて、フィラメント電流がその最適フィラメント電流値に自動的に設定されるから、従来のようにフィラメント電流値を常に一定としておく場合に比して、管電流の変更に伴うフィラメント電流の不足による輝度不足、あるいはフィラメント電流の過剰によるフィラメント寿命の短縮といった不具合が生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１および請求項２に係る発明の実施の形態の全体構成図で、Ｘ線撮影部の配置関係を表す模式図と、電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】図１におけるＸ線管１の回路構成図である。
【図３】請求項１に係る発明の実施の形態におけるパーソナルコンピュータ５にインストールされているフィラメント電流自動設定プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図４】請求項２に係る発明の実施の形態におけるパーソナルコンピュータ５にインストールされているフィラメント電流自動変更プログラムの内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  Ｘ線管
１１  フィラメント
１２  ターゲット
１３  グリッド
１４  管電圧用電源ん
１５  フィラメント用電源
１６  グリッド電圧用電源
２  Ｘ線検出器
３  テーブル
４  画像取り込み回路
５  パーソナルコンピュータ
６  表示器
７  キーボート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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