(57)【要約】【課題】複雑な制御を要することなく、簡易な構成で、被写体を立体的に捉えることができる放射線撮像装置を提供する。【解決手段】放射線照射部２は、焦点Ｆを小焦点と大焦点に切り替える切替部１４を備え、放射線検出部３は、小焦点時の投影画像である第１画像と、大焦点時の投影画像である第２画像を取得し、画像処理部４は、第２画像と第１画像の差分から、第１画像のボケ度合いと第２画像のボケ度合いの差を特定するとともに、第１画像の被写体部分にボケ度合いの差に応じて強調、ぼかし等の画像処理を行って第３画像を生成する。これにより、放射線照射部２と被写体Ｓの距離を推測でき、同時に撮像される複数の被写体の前後関係が特定できる。【選択図】図２
2009254657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の一方側に配置され、前記被写体に対して所定の焦点を有する放射線を照射する放射線照射部と、前記被写体に対して前記放射線照射部の反対側に配置され、前記被写体を透過してきた放射線を検出して前記被写体の投影画像を取得する放射線検出部と、前記投影画像に対して適宜処理を行う画像処理部と、を備えた放射線撮像装置であって、
前記放射線照射部は、前記焦点を、少なくとも第１焦点と前記第１焦点よりも寸法が大きい第２焦点とに切り替える手段を備え、
前記放射線検出部は、前記第１焦点選択時の前記投影画像である第１画像と、前記第２焦点選択時の前記投影画像である第２画像を取得し、
前記画像処理部は、前記第２画像と前記第１画像の差分から、前記第１画像における前記被写体のボケ度合いと、前記第２画像における前記被写体のボケ度合いの差を特定するとともに、前記第１画像または前記第２画像の前記被写体部分に前記ボケ度合いの差に応じた画像処理を行って第３画像を生成し、
前記第３画像により、前記放射線照射部と前記被写体の距離を推測できるようにしたことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記画像処理は、前記放射線照射部と前記被写体との距離が大きくなるにしたがって、前記被写体の輪郭部分のぼかしの程度を大きくするものであることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記画像処理は、前記放射線照射部と前記被写体との距離に応じて選択された色を用いて、前記被写体の輪郭部分を着色するものであることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を照射して被写体の投影画像を得る放射線撮像装置に関し、特に、同時に撮像された複数の被写体の相対的な位置関係を容易に特定することができる放射線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線撮像装置は、撮像対象や撮像目的毎に様々な種類のものが開発されている。放射線撮像装置は、大きく分けて、被写体に一方向から放射線を照射して撮像するタイプと、複数の方向から放射線を照射することにより断層撮像を行うタイプとがある。このうち、後者のタイプの放射線撮像装置（例えば、ＣＴ）は、被写体を３次元的に観察し得ることから、特に医療分野において、患部の詳細な状態を把握し、正確な診断を行うために不可欠なものとなっている。
【０００３】
しかしながら、一般に後者のタイプの放射線撮像装置は高価であり、小規模の医療機関等への導入は困難であった。
【０００４】
そこで、後者のタイプよりも簡易な方法を用いて被写体を立体視する試みのひとつとして、図６に示す放射線撮像装置が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
この放射線撮像装置は、いわゆるステレオ方式を基本原理としたもので、左右の眼に対応する放射線照射部３２Ｒ、３２Ｒを備えている。放射線照射部３２Ｒ、３２Ｒによって、支持台３１に載置等された被写体Ｓに放射線が照射されると、被写体Ｓを透過した放射線が放射線検出部３３によって検出される。
放射線検出部３３は、例えば、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）、ＴＶカメラ、及びＡ／Ｄ変換器からなり、放射線照射部３２Ｒによる投影画像、及び放射線照射部３２Ｌによる投影画像をそれぞれディジタルデータに変換し、記憶部３４に格納する。
【０００５】
左右切替部３５は、記憶部３４に格納された２つの投影画像を、所定の時間をおいて交互にモニタ３６に出力する。また、左右切替部３５は、モニタ出力と同期してシャッター３０Ｒ、３０Ｌを交互に開閉する。すなわち、モニタ３６に放射線照射部３２Ｒによる投影画像が表示される場合、シャッター３０Ｒは開けられ、シャッター３０Ｌは閉じられる。反対に、モニタ３６に放射線照射部３２Ｌによる投影画像が表示される場合、シャッター３０Ｒは閉じられ、シャッター３０Ｌは開けられる。
【０００６】
これにより、観察者Ｘは、交互に表示される２つの投影画像を融合して、右眼と左眼で見たひとつの画像として認識し、被写体Ｓを擬似的に立体視することができる。
【特許文献１】特開平９−３１３４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図６に示す従来の放射線撮像装置は、上記の通り、シャッター３０Ｒ、３０Ｌとモニタ出力を精度よく同期させる必要があり、制御が煩雑であった。また、シャッター３０Ｒ、３０Ｌ越しにモニタ３６の画面を長時間見続けると、観察者Ｘの眼が疲れやすいという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、複雑な制御を要することなく、簡易な構成で、被写体と放射線照射部の距離が推測可能な画像を生成することにより、被写体を立体的に捉えることができる放射線撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る放射線撮像装置は、
被写体の一方側に配置され、前記被写体に対して所定の焦点を有する放射線を照射する放射線照射部と、前記被写体に対して前記放射線照射部の反対側に配置され、前記被写体を透過してきた放射線を検出して前記被写体の投影画像を取得する放射線検出部と、前記投影画像に対して適宜処理を行う画像処理部と、を備えた放射線撮像装置であって、前記放射線照射部は、前記焦点を、少なくとも第１焦点と前記第１焦点よりも寸法が大きい第２焦点とに切り替える手段を備え、前記放射線検出部は、前記第１焦点選択時の前記投影画像である第１画像と、前記第２焦点選択時の前記投影画像である第２画像を取得し、前記画像処理部は、前記第２画像と前記第１画像の差分から、前記第１画像における前記被写体のボケ度合いと、前記第２画像における前記被写体のボケ度合いの差を特定するとともに、前記第１画像または前記第２画像の前記被写体部分に前記ボケ度合いの差に応じた画像処理を行って第３画像を生成し、前記第３画像により、前記放射線照射部と前記被写体の距離を推測できるようにしたものである。
【００１０】
また、上記放射線撮像装置における前記画像処理は、前記放射線照射部と前記被写体との距離が大きくなるにしたがって、前記被写体の輪郭部分のぼかしの程度を大きくするものであることが好ましい。
【００１１】
さらに、上記放射線撮像装置における前記画像処理は、前記画像処理は、前記放射線照射部と前記被写体との距離に応じて選択された色を用いて、前記被写体の輪郭部分を着色するものであることが好ましい。
【００１２】
なお、本明細書において、用語“焦点”とは、放射線照射部の照射口における放射線束の断面積を意味し、“焦点が大きい”とは、放射線束の断面積が広いことを意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、焦点を変えて撮像された投影画像を、被写体の輪郭部分のボケ度合いに着目して比較することにより、複雑な制御を要することなく、簡易な構成で、被写体と放射線照射部の距離を推測し、被写体を立体的に捉えることができる放射線撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、図１を参照して、本発明に係る放射線撮像装置の基本原理について説明する。
図１（Ａ）は、照射される放射線の焦点Ｆが“点”である場合の、被写体Ｓと、放射線検出部３によって検出される投影像Ｉ’との関係を示す図である。この場合、投影像Ｉ’には、後述する“ボケ”は発生しない。
【００１５】
図１（Ｂ）に示すように、焦点Ｆ１が寸法ｆ１を有している場合、投影像Ｉ’の周囲には、投影像Ｉ’よりも放射線の照射量が多い領域が存在する。このため、放射線検出部３によって得られる被写体Ｓの投影画像は、投影像Ｉ’の輪郭が広がって“ボケた”ものとなる。
以下、本明細書では、このボケた領域も含めた投影像を「投影ボケ像Ｉ」と称し、投影像Ｉ’の周囲のボケた領域を「投影ボケ領域」と称する。
【００１６】
図１（Ｂ）において、投影像Ｉ’のボケ度合いは、ドーナツ形状を有する投影ボケ領域のボケ幅Ｗ１で表すことができる。このボケ幅Ｗ１は、焦点Ｆ１と、被写体Ｓと、放射線検出部３との幾何学的配置によって算出することができる。すなわち、ボケ幅Ｗ１は、次式で算出することができる。
Ｗ１＝ｆ１×（ｂ／ａ）      …（１）
ここで、変数ａは焦点Ｆ１−被写体Ｓ間距離、変数ｂは被写体Ｓ−放射線検出部３間距離である。（１）式から明らかなように、ボケ幅Ｗ１は焦点の寸法ｆ１に比例する。
【００１７】
図１（Ｃ）は、焦点Ｆ２が寸法ｆ２（ただし、ｆ２＞ｆ１）を有している場合を示す図である。この場合、投影像Ｉ’のボケ度合い、すなわちボケ幅Ｗ２は、図１（Ｂ）の場合と同様に次式で算出することができる。
Ｗ２＝ｆ２×（ｂ／ａ）      …（２）
前記の通り、寸法ｆ２は寸法ｆ１よりも大きい。したがって、（２）式で算出されるボケ幅Ｗ２は、（１）式で算出されるボケ幅Ｗ１よりも大きくなる。焦点の寸法を変えた際のボケ幅の差ΔＷは、（１）（２）式より、次式で算出することができる。
ΔＷ＝Ｗ２−Ｗ１＝（ｆ２−ｆ１）×（ｂ／ａ）      …（３）
すなわち、寸法ｆ１、ｆ２、及び焦点−放射線検出部間距離（ａ＋ｂ）が分かれば、ボケ幅差ΔＷを算出することにより、焦点−被写体間距離ａ、及び被写体−放射線検出部間距離ｂをそれぞれ特定することができる。
【００１８】
具体的には、図１（Ｂ）（Ｃ）において、ｆ１＝１０mm、ｆ２＝２０mm、ａ＋ｂ＝５００mmであることが予め分かっており、算出されたボケ幅差ΔＷが１０mmの場合、（３）式より、距離ａ及びｂはいずれも２５０mmであることが特定できる。また、図１（Ｄ）（Ｅ）において、ｆ１＝１０mm、ｆ２＝２０mm、ａ＋ｂ＝５００mmであることが予め分かっており、算出されたボケ幅差ΔＷが２．５mmの場合、距離ａは４００mmで、距離ｂは１００mmであることが特定できる。
さらに、図１（Ｂ）（Ｃ）の場合のボケ幅差ΔＷ（＝１０mm）と、図１（Ｄ）（Ｅ）の場合のボケ幅差ΔＷ（＝２．５mm）を比較することにより、焦点側から見た被写体の前後関係を特定することができる。
【００１９】
続いて、図２〜図５を参照して、上記基本原理を用いた本発明に係る放射線撮像装置の好ましい実施形態について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図２に示す実施例１に係る放射線撮像装置は、主に、支持台１に載置等された被写体Ｓに向かって放射線を照射する放射線照射部２と、被写体Ｓを透過した放射線を検出するとともに、投影画像をディジタルデータとして出力する放射線検出部３と、投影画像のデータに対して適当な処理を行う画像処理部４と、処理された投影画像を表示するモニタ５とからなる。
放射線検出部３としては種々のものが知られているが、検出した情報を直接ディジタルデータで出力できるフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を適用するのが好ましい。Ｉ．Ｉ．を適用する場合は、ＴＶカメラ及びＡ／Ｄ変換器を組み合わせることにより、検出した情報をディジタルデータに変換して出力する。
【００２１】
放射線照射部２は、直列に接続された第１フィラメント１０ａと第２フィラメント１０ｂを備えており、切替部１４によって、第１フィラメント１０ａのみを使用するか、第１フィラメント１０ａと第２フィラメント１０ｂの双方を使用するかが切替可能となっている。切替部１４を図２の状態に設定すると、フィラメント電源１３から供給されるフィラメント電流が第１フィラメント１０ａと第２フィラメント１０ｂに流れ、双方のフィラメントから熱電子が放出される。放出された熱電子は、高電圧電源１２による電界で加速され、ターゲット１１に衝突する。そして、ターゲット１１から発生した放射線は、被写体Ｓに向かって照射される。
【００２２】
図２に示すように、放射線照射部２から出射される放射線の放射線束（焦点Ｆ）は、フィラメントの寸法に依存する。すなわち、本発明に係る放射線撮像装置では、切替部１４によって、焦点Ｆの寸法（大焦点（寸法ｆ２）／小焦点（寸法ｆ１））を選択することができる。
【００２３】
焦点切替部６は、切替部１４の動作を制御するとともに、切替部１４の設定状態、つまり大焦点／小焦点のどちら側が選択されているのかを画像処理部４の記憶部２０に伝達する。大焦点が選択されている場合（図２の状態）、放射線検出部３から出力される投影画像のデータは記憶部２０の第２記憶部２０ｂに格納される。一方、小焦点が選択されている場合、投影画像のデータは第１記憶部２０ａに格納される。
【００２４】
図３に示すように、被写体Ｓ（図２参照）が２つの被写体ＳＦ及びＳＢからなり、互いにｘ、ｙ、ｚ方向にずれて配置されている場合、第１記憶部２０ａには、図４（Ａ）に示す画像Ｐ１のデータが格納される。また、第２記憶部２０ｂには、図４（Ｂ）に示す画像Ｐ２のデータが格納される。
被写体ＳＦ、ＳＢは、例えば、焦点側から見た場合に部分的に重なって見える２つの血管を模式的に表したものである。被写体ＳＦ、ＳＢのｚ方向（図３参照）のずれが微差である場合、画像Ｐ１または画像Ｐ２のみからは、被写体ＳＦ、ＳＢの前後関係を判断することは困難である。
【００２５】
画像Ｐ２は大焦点で撮像されているので、画像Ｐ２の投影ボケ像ＩＦ２、ＩＢ２は、小焦点で撮像された画像Ｐ１の投影ボケ像ＩＦ１、ＩＢ１よりもボケ度合いが大きい。また、焦点側から見て、被写体ＳＢは被写体ＳＦの奥側（後側）に位置しているので、投影ボケ像ＩＢ２は、投影ボケ像ＩＦ２よりもボケ度合いが大きい。
【００２６】
第１記憶部２０ａと第２記憶部２０ｂに、それぞれ、画像Ｐ１と画像Ｐ２のデータが格納された後、比較部２１によって画像Ｐ１と画像Ｐ２の差分が求められ、図４（Ｃ）に示す画像Ｐ３のデータが生成される。すなわち、画像Ｐ３は、投影ボケ像ＩＦ１、ＩＢ１と投影ボケ像ＩＦ２、ＩＢ２の差を抽出することにより、各被写体のボケ幅差ΔＷＦ、ΔＷＢを特定し得るようにしたものである。画像Ｐ３において、手前側（前側）に位置している被写体ＳＦのボケ幅差ΔＷＦは、奥側（後側）に位置している被写体ＳＢのボケ幅差ΔＷＢよりも小さくなる。
【００２７】
画像Ｐ３のデータが生成された後、画像合成部２２によって、画像Ｐ３と画像Ｐ１のデータから画像Ｐ４のデータが生成される。本実施例では、画像Ｐ１に表示される２つの被写体のうち、手前側に位置している被写体ＳＦの輪郭部分が強調されるとともに、奥側に位置している被写体ＳＢの輪郭部分がぼかされる。強調及びぼかしの程度は、ボケ幅差ΔＷＢ、ΔＷＦの多寡に応じて決定される。
なお、画像Ｐ３と画像Ｐ２のデータから画像Ｐ４のデータを生成することもできるが、画像Ｐ２は画像Ｐ１よりもボケ度合いが大きいので、画像Ｐ１を用いるのが好ましい。
【００２８】
その後、モニタ５は画像合成部２２から画像Ｐ４のデータを受け取り、画像Ｐ４を画面に表示する。そして、観察者Ｘは、画像Ｐ４に表示された被写体ＳＦ及び被写体ＳＢの輪郭部分の強調の程度、及びぼかしの程度から、被写体ＳＦ及び被写体ＳＢがそれぞれ焦点からどの程度離れているのかを推測し、被写体ＳＦ及び被写体ＳＢの前後関係を特定することができる。
【実施例２】
【００２９】
画像合成部２２は、被写体の前後関係を輪郭部分の強調及びぼかし以外の方法で表現してもよく、本実施例では、輪郭部分の色を変更することによって被写体の前後関係を表現する。
【００３０】
図５（Ａ）は、被写体のボケ幅差ΔＷと、選択すべき輪郭部分の色との対応付けに用いられるグラフの一例である。色を数値表現する方法は種々の方法が知られているが、本実施例では、色を色相（Hue）、彩度（Saturation）、及び明度（Brightness）の３つの要素で表現するＨＳＶ空間を用いる。彩度と明度を最大値に保ちつつ色相を０°から３６０°に変化させると、色は、赤→黄緑→水色→紫に徐々に変化する。
【００３１】
本実施例に係る画像合成部２２は、画像Ｐ３（図４（Ｃ）参照）から各被写体のボケ幅差ΔＷＦ、ΔＷＢを特定するとともに、図５（Ａ）の対応付けを参照して、ボケ幅差ΔＷＦ、ΔＷＢのそれぞれに対応する色を決定する。本実施例では、ボケ幅差ΔＷＦから、被写体ＳＦの輪郭部分の色として水色が選択される。また、ボケ幅差ΔＷＢから、被写体ＳＢの輪郭部分の色として紫が選択される。
その後、画像合成部２２は、画像Ｐ１において被写体ＳＦの輪郭部分を水色に着色するとともに、被写体ＳＢの輪郭部分を紫に着色した画像Ｐ５（図５（Ｂ）参照）のデータを生成する。そして、モニタ５の画面に画像Ｐ５が表示される。
【００３２】
以上、本発明に係る放射線撮像装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。
例えば、図２に示す放射線撮像装置では、焦点の寸法を切り替える手段として、直列に接続された２つのフィラメント１０ａ、１０ｂ、及び切替部１４を設けたが、フィラメント長を無段階に切り替える機構によって焦点の寸法を切り替えるようにしてもよい。
【００３３】
また、所定の間隔（例えば、１／１５秒）毎に小焦点による投影画像（画像Ｐ１）と大焦点による投影画像（画像Ｐ２）をそれぞれ高速に撮像し、撮像された画像を画像処理部４で逐次処理して画像Ｐ４またはＰ５を生成してもよい。これにより、連続的に撮像された動きのある被写体Ｓの撮像結果を、動画として取り扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る放射線撮像装置の基本原理を示す模式図である。
【図２】本発明に係る放射線撮像装置のブロック図である。
【図３】実施例１及び２で撮像される２つの被写体の位置関係を示す模式図である。
【図４】図３に示す被写体を実施例１に係る放射線撮像装置で撮像した場合に得られる画像であって、（Ａ）は小焦点時の投影画像、（Ｂ）は大焦点時の投影画像、（Ｃ）は小焦点時と大焦点時の投影画像を比較して得られる画像、（Ｄ）はモニタに表示される処理後の画像である。
【図５】実施例２に係る図であって、（Ａ）は輪郭部分の色とボケ幅差の関係を示すグラフ、（Ｂ）はモニタに表示される処理後の画像である。
【図６】従来の放射線撮像装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      支持台
２      放射線照射部
３      放射線検出部
４      画像処理部
５      モニタ
６      焦点切替制御部
１０ａ  第１フィラメント
１０ｂ  第２フィラメント
１１    ターゲット
１２    高電圧電源
１３    フィラメント電源
１４    切替部
２０    記憶部
２０ａ  第１記憶部
２０ｂ  第２記憶部
２１    比較部
２２    画像合成部
３０Ｒ  シャッター（右眼）
３０Ｌ  シャッター（左眼）
３１    支持台
３２Ｒ  放射線照射部（右眼）
３２Ｌ  放射線照射部（左眼）
３３    放射線検出部
３４    記憶部
３５    左右切替部
３６    モニタ
Ｆ      焦点
ｆ      焦点寸法
Ｓ      被写体
Ｗ      ボケ幅（ボケ度合い）
ΔＷ    ボケ幅差
Ｘ      観察者
【図１】
2009254657.tif 000003
【図２】
2009254657.tif 000004
【図３】
2009254657.tif 000005
【図４】
2009254657.tif 000006
【図５】
2009254657.tif 000007
【図６】
2009254657.tif 000008