(57)【要約】【課題】Ｘ線撮像装置において暗電流の影響を低減して高画質のＸ線画像が得る。【解決手段】Ｘ線撮像装置であるセンサユニット２１は、開放状態では内部と外部との間で空気を流通させ、閉鎖状態では内部へ入射する光を遮光する開閉可能な吸排気口８Ａ，８Ｂを備える。吸排気口開閉制御部６は、少なくともＸセンサ１への通電開始後Ｘ線センサ１へのＸ線入射開始までは吸排気口８Ａ，８Ｂを開放状態とし、Ｘセンサ１へのＸ線入射中は吸排気口８Ａ，８Ｂを閉鎖状態とする【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射するＸ線を強度に応じて電気信号に変換するＸ線センサと、
前記Ｘ線センサを駆動するセンサ駆動部と、
前記センサ駆動部と外部との入出力を制御する入出力制御部と、
前記Ｘ線センサ、前記センサ駆動部、および前記入出力制御部を収容し、空気の流通および光の入射または遮光を可能とする開閉可能な吸排気口を備えるケースと、
少なくとも前記Ｘセンサへの通電開始後前記Ｘ線センサへのＸ線入射開始までは前記吸排気口を開放状態とし、前記ＸセンサへのＸ線入射中は前記吸排気口を閉鎖状態とする吸排気口開閉制御部と
を備えたＸ線撮像装置。
【請求項２】
前記吸排気口開閉制御部は、前記吸排気口が開放状態では内部と外部との間で空気を流通させ、閉鎖状態では内部へ入射する光を遮光する吸排気口開閉制御部であることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記ケースに収容された回路基板をさらに備え、
前記センサ駆動部、前記入出力制御部、前記吸排気口開閉制御部は前記回路基板の第１の面に配置され、前記Ｘ線センサは前記第１の面とは反対側の第２の面に配置され、かつ
前記吸排気口は前記第２の面と対向するように設けられている請求項１または請求項２に記載のＸ線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科用、医科用、あるいは工業用等の用途に使用されるＸ線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線フィルムに代わり、入射するＸ線量をシンチレータによって光の発光量に変換し、さらにＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＯＭＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等により発光量を電荷量に変換する半導体素子を備えたＸ線センサが普及しつつある。これにより、フィルムの現像が不要となり、また即座にＸ線画像を観察することができるようになる等、その効用は計り知れない。
【０００３】
一例として歯科用Ｘ線診断への応用に関して言えば、口腔内用、パノラマ撮影用、セファロ撮影用としてここ数年目覚しく発展し、一般歯科医へかなり普及してきている。しかし、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等は電気素子であるだけに固有の課題も有している。例えばＣＣＤセンサにおいては通電を開始すると、各画素において時間と共に暗電流が蓄積され、ダイナミックレンジが減少し、Ｓ／Ｎ比が悪化するという不可避の性質を有している。そこで、この暗電流を蓄積しないようにするために、従来より、Ｘ線入射待機時には常時暗電流を排出するようにしている。
【０００４】
さらに、各素子ごとに暗電流の蓄積量が異なることから真のＸ線画像データを取得するために、撮影したＸ線画像元データから画素ごとに暗電流を差し引くことが行われている。
【０００５】
また、パノラマ撮影においては撮影時間が時間と共に刻々と変化することから暗電流をどのように同定すればよいかが課題となっていた。そこで例えば特許文献１では、撮影直後に段階的に時間を変えて暗電流を測定し、近似直線により暗電流の大きさを同定する技術が開示されている。
【０００６】
このように、Ｘ線センサでは暗電流蓄積という固有の課題を有しており、この暗電流をできるだけ少なくすることが求められている。また一方、Ｘセンサにおいては、センサを駆動する時間が長くなればなるほどセンサ自身や周辺の駆動回路で使用されている電気素子の温度上昇が大きくなり、暗電流も温度上昇と共に大きくなる。したがって、暗電流蓄積抑制には温度上昇を抑える必要があり、通常、一般的な装置では、排気口を設けて内部の暖気を排出することが行われる。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１７５９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、Ｘ線センサは、通常Ｘ線に反応して電気信号に変えるだけでなく可視光にも反応して電気信号に変換するため、ケース内に封じ込めて外部からの可視光を遮断する必要がある。したがって、温度上昇を抑えるために通常用いられる排気口を設けて内部の暖気を外部に排出する方法を採用することができない。
【０００９】
以上の理由より、上記したように常に暗電流を排出すると共に暗電流の大きさを同定して撮影画像から差し引くことが必要であった。しかし、あまりに暗電流が大きいと暗電流の排出が不完全となりＳ／Ｎ比が悪化することが避けられなくなるという課題があった。また、そのような状態になると、暗電流を差し引いてもセンサの電荷蓄積量の容量に限界があり飽和してしまうので、真の画像が得られなくなるという課題があった。
【００１０】
本発明は、Ｘ線撮像装置において暗電流の影響を低減して高画質のＸ線画像が得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のＸ線撮像装置は、前記課題解決するため、入射するＸ線を強度に応じて電気信号に変換するＸ線センサと、前記Ｘ線センサを駆動するセンサ駆動部と、前記センサ駆動部と外部との入出力を制御する入出力制御部と、前記Ｘ線センサ、前記センサ駆動部、および前記入出力制御部を収容し、空気の流通および光の入射または遮光を可能とする開閉可能な吸排気口を備えるケースと、少なくとも前記Ｘセンサへの通電開始後前記Ｘ線センサへのＸ線入射開始までは前記吸排気口を開放状態とし、前記ＸセンサへのＸ線入射中は前記吸排気口を閉鎖状態とする吸排気口開閉制御部とを備えたものである。
【００１２】
この構成により状況に応じて、吸排気口を制御することでＸセンサへの可視光等の入射によるＸ線画像への不要な信号の混入防止を確保しつつ、温度上昇による暗電流増加を効果的に抑えることができ、Ｓ／Ｎ比が高く広いダイナミックレンジを持つ高鮮明度で高画質のＸ線画像が得られる。
【００１３】
さらに、本発明のＸ線撮像装置は、前記課題解決するため、前記吸排気口開閉制御部は、前記吸排気口が開放状態では内部と外部との間で空気を流通させ、閉鎖状態では内部へ入射する光を遮光する吸排気口開閉制御部であることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、Ｘ線センサへの通電開始後Ｘ線入射開始までは吸排気口は開放状態であるので、吸排気口を介してケース内外を流通する空気によってＸ線センサが冷却される。その結果、Ｘ線センサの温度上昇を抑え、Ｘ線センサに発生する暗電流の増加を効果的に抑制できる。一方、ＸセンサへのＸ線入射中、すなわち撮影中の吸排気口は閉状態となりケースの内部へ入射する光は遮光されるので、撮影中に可視光等が吸排気口を介してＸ線センサに入射することがない。したがって、この構成によりＸセンサへの可視光等の入射によるＸ線画像への不要な信号の混入防止を確保しつつ、温度上昇による暗電流増加を効果的に抑えることができ、Ｓ／Ｎ比が高く広いダイナミックレンジを持つ高鮮明度で高画質のＸ線画像が得られる。
【００１５】
さらに本発明のＸ線撮像装置は、前記ケースに収容された回路基板をさらに備え、前記センサ駆動部、前記入出力制御部、前記吸排気口開閉制御部は前記回路基板の第１の面に配置され、前記Ｘ線センサは前記第１の面とは反対側の第２の面に配置され、かつ前記吸排気口は前記第２の面と対向するように設けられているものである。
【００１６】
Ｘ線センサはセンサ駆動部、入出力制御部、および吸排気口開閉制御部と同一の回路基板の反対側に配置されている。言い換えれば、Ｘ線センサはセンサ駆動部、入出力制御部、および吸排気開口開閉制御部に対して回路基板によって隔絶された状態でケース内に配置されている。したがって、センサ駆動部、入力制御部、および吸排気口開閉制御部の発生する熱がＸ線センサにもたらす影響を低減できる。また、吸排気口はＸ線センサが取り付けられた回路基板の第２の面に対向して設けられているので、吸排気口による空気の流通によってより効果的にＸ線センサを冷却できる。したがって、この構成によれば、温度上昇による暗電流増加をより効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＸ線撮像装置は、Ｘ線センサ固有の課題である暗電流を効果的に抑えることができ、暗電流の影響を受けにくいのでＳ／Ｎ比が高く広いダイナミックレンジを持つ高鮮明度で高画質のＸ線画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１から図７を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
まず、図１を用いて本発明を実施するための最良の形態を示すＸ線撮像装置を含むシステム（パノラマＸ線撮影装置）全体についての概略を説明する。図１に示すように、このシステムは、ユーザ操作制御部１６、Ｘ線照射スイッチ１７、装置制御部１８、Ｘ線照射制御部１９、センサユニット制御部２０、センサユニット２１、Ｘ線管２２を備える。Ｘ線照射制御部１９とセンサユニット制御部２０が収容されたケースの両端にセンサユニット２１とＸ線管２２が懸架されており、全体としてコの字形のアーム２５を構成している。Ｘ線照射制御部１９とセンサユニット制御部２０は装置制御部１８を介してユーザ操作制御部１６とＸ線照射スイッチ１７に接続されている。図１において、ユーザ１５は照射対象２３（本実施の形態では患者の頭部）に対して、本システムを操作する。なお、図１では一例として歯科用のパノラマＸ線撮影装置を示しているが、本発明の用途は特に限定されず、医科用、あるいは工業用の各種Ｘ撮影装置やＸ線検査装置にも本発明を適用できる。
【００２０】
図１を参照して操作手順について説明する。まず、ユーザ操作制御部１６を操作して通電状態にする。なお、ユーザ操作制御部１６の操作は、ユーザ１５が行うが、以下の説明では特に必要な場合を除きユーザ１５の操作については言及しない。次に、照射対象２３を所定の位置に設定する。本システムの例ではＸ線管２２とセンサユニット２１の間に照射対象２３の特性、部位等に合わせて照射対象２３の設定位置を調整する。さらに、ユーザ操作制御部１６によりＸ線撮影を行うためのＸ線管２２の管電圧、照射時間等の最適な撮影条件（Ｘ線照射条件）を設定する。この条件も照射対象２３の特性、部位等に合わせて設定する。
【００２１】
条件設定が完了した後、ユーザ操作制御部１６にてシステムをＸ線撮影待機状態にする。この状態でユーザ１５がＸ線照射スイッチ１７を押している間、ユーザ操作制御部１６で設定した照射時間分だけ連続してＸ線管２２から照射対象２３にＸ線照射され、透過Ｘ線がセンサユニット２１のＸ線センサ１（図５参照）により検出されて、Ｘ線撮影が実行される。撮影時は、照射対象２３の位置及び姿勢はそのまま維持され、図１中の矢印で示すようにアーム２５が一体となって回転してＸ線パノラマ画像撮影が行われる。さらにセンサユニット２１が取得した撮影データは、図示しない画像取り込み装置に転送されＸ線画像の観察、保存等の作業が行えるようにしている。
【００２２】
次に、図２の本実施の形態のＸ線撮像装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図を用いて本システムの詳細を説明する。
【００２３】
図２を参照すると、装置制御部１８はユーザ操作制御部１６とＸ線照射スイッチ１７の操作によって動作し、Ｘ線照射装置１９およびセンサユニット制御部２０を制御する。さらにセンサユニット２１は、入出力制御部５、センサ駆動部４、Ｘ線センサ１および吸排気口開閉制御部６を備える。そして、入出力制御部５は、センサユニット制御部２０からの入出力信号に応じて、Ｘ線センサ１を制御するセンサ駆動部４と、後述する吸排気口８Ａ，８Ｂ（図４から図７参照）の開閉を制御する吸排気口開閉制御部６とを制御する。Ｘ線照射制御部１９はＸ線管２２によるＸ線照射を制御する。
【００２４】
図２を参照してシステムの動作について説明する。まずユーザ１５がユーザ操作制御部１６を操作して電源を入れ、システム全体を通電状態にする。詳細は後述するが、この時、Ｘ線センサ１への通電が始まり、センサユニット２１のケース３に設けられた吸排気口８Ａ，８Ｂが開放状態となり、センサユニット２１内の温度上昇を防ぐ。なお、本実施の形態では、無通電時は外からの塵芥の侵入を防ぐため吸排気口８Ａ，８Ｂは閉鎖状態にしている。
【００２５】
次に、ユーザ１５がユーザ操作制御部１６を操作してＸ線照射条件設定等が行われる。この条件設定は装置制御部１８にＸ線の管電圧、照射時間等の情報が送信され、Ｘ線照射制御部１９に照射条件が設定される。さらにユーザ１５がユーザ操作制御部１６を操作してＸ線照射待機状態に設定すると、装置制御部１８を介してセンサユニット制御部２０に通知され、さらにセンサユニット２１内の入出力制御部５を介してセンサ駆動部４に通知される。そして、センサ駆動部４はＸ線センサ１に対してあらかじめ設定された駆動信号を送出し、Ｘ線センサ１の各画素に暗電流が蓄積されないように電荷蓄積、排出の動作を繰り返させる。この待機状態中も、センサユニット２１を形成するケース３の吸排気口８Ａ，８Ｂは開放状態で維持され、センサユニット２１内の温度上昇を防ぐ。
【００２６】
そして、ユーザ１５がＸ線照射スイッチ１７を押すと、図１の矢印で示すようにアーム２５が回転し、Ｘ線照射制御部１９が働いてＸ線管２２によって設定された照射時間のＸ線照射がされるようになる。このＸ線照射と同時に、センサユニット制御部２０から入出力制御部５に送られた信号に基づいて、センサ駆動部４がＸ線センサ１を制御する。具体的には、センサ駆動部４は、Ｘ線センサ１に対して所定の方法で電荷の蓄積と排出を実行させると同時に、決められた順序でＸ線センサ１から画像データを取り出し、入出力制御部５を介して図示しない画像取り込み装置へ画像信号として送る。
【００２７】
このＸ線撮影中、吸排気口開閉制御部６は吸排気口８Ａ，８Ｂを閉じた状態で維持する。これは、吸排気口８Ａ，８Ｂが開いた状態であると可視光がＸ線センサ１に入射し、Ｘ線画像に不要な信号が入るので、このような不要な信号の混入を防止するためである。
【００２８】
これら動作の流れにおいて、システムと吸排気口８Ａ，８Ｂの開閉状態について再度整理すると図３の本実施の形態にかかるＸ線撮像装置の状態の遷移を示す状態遷移図に示すようになる。すなわち、図３に示すように、通電前のシステム初期状態（無通電時）では吸排気口８Ａ，８Ｂは閉、Ｘ線センサ１への通電が開始される通電状態では吸排気口８Ａ，８Ｂは開、Ｘ線センサ１を駆動し電荷蓄積、排出の繰り返しにより暗電流排出する待機状態でも吸排気口８Ａ，８Ｂは開、Ｘ線管２２によるＸ線照射が開始されＸ線センサ１によるＸ線画像取り込みが実行される撮影状態では吸排気口８Ａ，８Ｂは閉となる。そして、撮影が終わると、通電状態または待機状態となり、再び吸排気口８Ａ，８Ｂは開となる。
【００２９】
続いて、図４および図５を用いて本実施の形態にかかるＸ線撮像装置であるセンサユニット２１の具体的な構造について説明する。センサユニット２１はケース３を備え、このケース３内に回路基板１１が収容されている。
【００３０】
図４を参照すると、回路基板１１の一方の面にはＸ線センサ１が設けられている。Ｘ線センサ１は、Ｘ線２が入射すると入射するＸ線の強度に応じて電気信号に変換する機能を有する。図４及び図５では、理解を容易にするために、ケース３をスケルトン状態で示しているが、実際はケース３の内部は見えず、可視光線等の光が入射しないように密閉している。さらに、ケース３には回路基板１１のＸ線センサ１が取り付けられた面と対向するように、吸気口８Ａと排気口８Ｂが設けられている。吸気口８Ａと排気口８Ｂは、吸排気口開閉制御部６によって、共に開放状態、または共に閉鎖状態に同期して開閉可能に制御され、開放状態では吸気口８Ａから吸気７が流入し、流入した空気は排気９として排気口８Ｂから排出される。なお、図示していないが吸気口８Ａ、排気口８Ｂにはそれぞれ吸気用、排気用のファンを設け、吸排気口８Ａ，８Ｂの開口と同時にファンを動作させれば、より高い吸排気効果が得られる。
【００３１】
次に、図５は、図４の反対側から回路基板１１を見た図であり、回路基板１１のＸ線センサ１を取り付けた側と反対側の面にセンサ駆動部４、入出力制御部５、および吸排気口開閉制御部６が設けられている。このようにセンサ駆動部４、入出力制御部５、および吸排気口開閉制御部６をＸ線センサ１の取付側と反対側にすることで、Ｘ線センサ１の温度上昇による暗電流増加を極力抑えるようにしている。
【００３２】
図６Ａおよび図６Ｂはケース３に設けられた吸気口８Ａと排気口８Ｂの詳細を示し、図６Ａにおいて、左側は吸気口８Ａと排気口８Ｂの閉鎖状態、右側は開放状態を示す。この図６Ａおよび図６Ｂに示すように、本実施の形態における吸排気口８Ａ，８Ｂはケース３に設けられた多数のスリット状の孔２４により構成されている。吸気口８Ａおよび排気口８Ｂの開閉は、図６Ｂの断面図に示すように、吸気口８Ａと排気口８Ｂの部分のケース３の内側壁面に配置されたスライダー１２が水平方向にスライドすることでスリット状の孔２４に対応するように設けられたスライダー１２の孔２５との位置関係を調整することで行われる。
【００３３】
図７はスライダー１２を開閉動作させる機構の一例を示す図であり、この機構はそれぞれスライダー１２の上部と下部に一端が連結されたスライダー開閉レバー１３と、スライダー開閉レバー１３の他端が連結されたスライダー開閉駆動軸１４とを備えている。図７において左側が開放状態（スリット状の孔２４とスライダー１２の孔２５とが同じ位置）、右側が閉鎖状態（スリット状の孔２４とスライダー１２の孔２５とが半ピッチ分ずれた位置）を示す。ここで、孔２４と孔２５とは、同じピッチを有しているとしたが、これに限定されるものでなく、スライダー１２を移動することにより、開放状態と閉鎖状態とを切換えれる構成であればよい。なお、詳細な説明は省略しているがスライダー開閉駆動軸１４の駆動源は例えば電磁弁を用いることで容易に実現できる。なおこの際、発熱の影響を抑えるための電磁弁の取り付け位置は状況が許されればケース３外に設けるのが良い。
【００３４】
スライダー開閉駆動軸１４の回転がスライダー開閉レバー１３によりスライダー１２の水平方向のスライド運動に変換される。すなわち、吸排気口開閉制御部６が働き、吸気口８Ａおよび排気口８Ｂを閉じるように制御が働いた時、スライダー開閉駆動軸１４が回転し、連動してスライダー開閉レバー１３がスライダー１２をスライドさせ、吸排気口８Ａ，８Ｂとしてケース３に設けられた複数の孔を塞ぎ、外部からの可視光を遮断する。そして吸気口８Ａおよび排気口８Ｂを開くように制御が働いた時、スライダー開閉駆動軸１４が逆方向に回転し、連動してスライダー開閉レバー１３がスライダー１２をスライドさせて元の位置に戻すことでケース３に設けられた吸排気口８Ａ，８Ｂが再び開き、吸排気口空気が流通することでケース３内の温度上昇を防ぐことができる。なお、前述したが吸排気口８Ａ，８Ｂの開閉と共にファンの回転を連動させることで効果を増加させることができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態のセンサユニット２１（Ｘ線撮像装置）では、Ｘ線センサ１への通電開始後Ｘ線入射開始までは吸排気口８Ａ，８Ｂは開放状態であるので、吸排気口８Ａ，８Ｂを介してケース３内外を流通する空気によってＸ線センサ１が冷却される。その結果、Ｘ線センサ１の温度上昇を抑え、Ｘ線センサ１に発生する暗電流の増加を効果的に抑制できる。一方、Ｘセンサ１へのＸ線入射中、すなわち撮影中の吸排気口８Ａ，８Ｂは閉状態となりケース３の内部へ入射する光は遮光されるので、撮影中に可視光等が吸排気口８Ａ，８Ｂを介してＸ線センサ１に入射することがない。そのため、Ｘセンサ１への可視光等の入射によるＸ線画像への不要な信号の混入防止を確保しつつ、温度上昇による暗電流増加を効果的に抑えることができ、Ｓ／Ｎ比が高く高鮮明度のＸ線画像が得られる。
【００３６】
また、Ｘ線センサ１はセンサ駆動部４、入出力制御部５、および吸排気口開閉制御部６と同一の回路基板１１の反対側に配置されている。言い換えれば、Ｘ線センサ１はセンサ駆動部４、入出力制御部５、および吸排気開口開閉制御部６に対して回路基板１１によって隔絶された状態でケース３内に配置されている。したがって、センサ駆動部４、入力制御部５、および吸排気口開閉制御部６の発生する熱がＸ線センサ１にもたらす影響を低減できる。また、吸排気口８Ａ，８Ｂは回路基板１１のＸ線センサ１が取り付けられた面に対向して設けられているので、吸排気口８Ａ，８Ｂによる空気の流通によってより効果的にＸ線センサ１を冷却でき、温度上昇による暗電流増加をより効果的に抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のＸ線撮像装置は、課題であった温度上昇による暗電流増加に対し有効な手段であり、Ｓ／Ｎ比が高く、広いダイナミックレンジを持つ高画質のＸ線画像の撮影に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係るセンサユニット（Ｘ線撮像装置）を含むシステム全体を示す概略図
【図２】本発明の実施の形態に係るセンサユニット（Ｘ線撮像装置）を含むシステム全体の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態に係るセンサユニット（Ｘ線撮像装置）の状態の遷移を示す状態遷移図
【図４】本発明の実施の形態に係るセンサユニット（Ｘ線撮像装置）を一方側から見た概略的な斜視図。
【図５】本発明の実施の形態に係るセンサユニット（Ｘ線撮像装置）を他方側から見た概略的な斜視図。
【図６Ａ】本発明の実施の形態に係るセンサユニット（Ｘ線撮像装置）における吸排気口の開閉状態を示す概略図。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態に係るセンサユニット（Ｘ線撮像装置）におけるケースの吸排気口付近を示す概略的な部分断面図。
【図７】本発明の実施の形態に係るセンサユニット（Ｘ線撮像装置）における吸排気口の開閉状態を示す模式的な斜視図。
【符号の説明】
【００３９】
１  Ｘ線センサ
２  Ｘ線
３  ケース
４  センサ駆動部
５  入出力制御部
６  吸排気口開閉制御部
７  吸気
８Ａ  吸気口
８Ｂ  排気口
９  排気
１１  回路基板
１２  スライダー
１３  スライダー開閉レバー
１４  スライダー開閉駆動軸
１５  ユーザ
１６  ユーザ操作制御部
１７  Ｘ線照射スイッチ
１８  装置制御部
１９  Ｘ線照射制御部
２０  センサユニット制御部
２１  センサユニット
２２  Ｘ線管
２３  照射対象
２４  ケースのスリット状の孔
２５  スライダーのスリット状の孔
【図２】
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【図３】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図１】
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【図４】
2009213624.tif 000008
【図５】
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【図７】
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