【発明の詳細な説明】
補正ユニットを含む画像ピックアップ装置
本発明は、放射線を電荷に変換する複数の光電素子を備えた画像センサと、上
記光電素子からスミアを表わす電荷を読み取り、上記光電素子から画像の輝度値
を表わす電荷を読み取る制御システムと、スミアを表わす上記電荷から補正信号
を獲得し、上記画像の輝度値を表わす電荷から主画像信号を獲得する読み取りユ
ニットと、上記主画像信号及び上記補正信号から補正画像信号を獲得する補正ユ
ニットとを有する画像ピックアップ装置に関する。
本発明は、また、Ｘ線像から画像信号を獲得するＸ線検出器を具備したＸ線検
査装置に関する。
上記のタイプの画像ピックアップ装置は、刊行物：Albert J.P.Theuwissen著
，“Solid-state imaging with charged-coupled devices”,Kluwer Academic P
ublishers，Dordecht，1995に記載されている。
画像ピックアッブ装置は、可視光、紫外線又は赤外線のような放射線を変換す
ることにより画像を捕捉し、画像が電荷の形で形成される。電荷の強度は画像の
輝度値に対応する。画像センサ、特に、電荷結合画像センサは、光電素子内の電
荷を画像センサを介して読み取りレジスタまでシフトし、読み取りレジスタ内の
電荷から主画像信号を獲得することにより読み取られる。放射線が、特に、画像
センサを通過する電荷のシフト中に光電素子に入射したとき、付加的な電荷が画
像センサ内をシフトされる電荷に加えられる。このような付加電荷は主画像信号
に乱れを生じさせる。この乱れに起因して、主画像信号によって表された画像は
、特に輝度のディテールにスミアが現れる。画像センサ内の電荷のシフト中に加
えられた付加的な電荷は大きいスミアを発現する。
画像を捕捉する前に、放射線が画像センサに入射している間に画像線が読み取
られたとき、付加電荷のようなスミアを表わす画像が光電素子で発生される。従
来の画像センサの場合に、補正信号は大きいスミアを表わす電荷から獲得される
。補正された画像信号、すなわち、補正画像信号は、補正信号及び主画像信号か
ら獲得される。このような補正画像信号は、実質的にスミアを含まない画像を表
わす。従来の画像センサの欠点は、補正信号を獲得するためにかなり長い時間を
必要とすることである。したがって、従来の画像センサは、高速画像系列から重
大な乱れを伴わない画像信号を獲得するためには適していない。このため、従来
の画像センサは、特に、Ｘ線検査装置の照射制御システムへの用途には不適当で
ある。
本発明の目的は、従来の画像ピックアップ装置と比較して、実質的にスミアを
含まない画像信号を形成するために要する時間が短縮された画像ピックアップ装
置を提供することである。
上記本発明の目的は、主としてスミアを表わす最大電荷から補正信号を獲得す
る制御システムが設けられていることを特徴とする本発明による画像ピックアッ
プ装置を用いて達成される。
補正信号を獲得するため、本発明による画像ピックアップ装置は、かなり少な
い個数の光電素子から、主として、スミアを表わす最大電荷だけを本質的に利用
する。例えば、補正信号の信号レベルは、上記最大電荷に基づいて推定或いは計
算される。したがって、補正信号を獲得するために読み取られるべき光電素子の
数は少ない。このような少ない数の光電素子を読み取るために要する時間は、画
像センサ全体を読み取るため要する時間よりも遙かに短縮される。例えば、補正
信号を獲得するためには、１行或いは数行の光電素子を読み取るだけで十分であ
り、すなわち、補正信号を獲得するためには、画像センサの１／２５６、１／５
１２、又は、１／１０２４の部分を読み取るだけで十分である。好ましくは、ス
ミアを表わす電荷は画像を捕捉する前に読み取られ、画像の輝度値を表わす電荷
は
画像を捕捉した後に読み取られる。
本発明の上記局面及び他の局面は、請求の範囲の独立項に記載されているよう
な実施例に基づいて以下に詳細に説明される。
スミアを表わす電荷を読み取った後、スミアを表わす電荷は光電素子内に残さ
れている。その理由は、放射線は読み取り中に画像センサに入射するからである
。画像の捕捉中に、次に、画像の輝度値を表わす電荷が残りの残留電荷に加えら
れる。画像の捕捉後の光電素子の読み取り中に、スミアを表わす付加電荷が電荷
に加えられ、次いで、読み取られる。その後、全光電素子に対し実質的に等しく
、以下の説明では「スミアオフセット」と称される電荷量が、画像の輝度値を表
わす読み取られた電荷に加えられる。このスミアオフセットは、スミアを表わす
最大電荷と実質的に一致する。補正信号は、スミアを表わす最大電荷から簡単に
獲得され得る。この目的のために画像センサから読み取られるべき電荷は僅かの
個数しかないので、補正信号を獲得する間に消費される時間は少ない。補正信号
は、スミアオフセットに対応した実質的に一定の信号レベルを有するので、補正
画像信号は補正信号を用いて主が像信号から容易に獲得され得る。
画像ピックアップ装置の読み取りレジスタの最も近くにある光電素子の行は、
画像センサを通る電荷のシフト中に、画像センサへの放射線の入射に起因した最
大の電荷量を受ける。その理由は、読み取りレジスタの最近傍にある光電素子が
電荷のシフト中に実質的に画像センサ全体で発生された電荷を収集するからであ
る。
主画像信号は、画像の輝度値、並びに、スミアを表わす信号レベルを有する。
補正信号はスミアを表わす。主画像信号と補正画像信号の画像内の対応した位置
に対する信号レベルの間の差は、画像の輝度値を正確に表わす。特に、補正信号
がスミアオフセットに対応した一定信号レベルを有するとき、補正信号の信号レ
ベルを主画像信号の信号レベルから減算することにより、補正画像信号を獲得す
ることが特に容易である。
本発明の更なる目的は、重大な乱れを伴うことなく高速なＸ線像の系列から画
像信号を獲得することが可能であるＸ線検査装置を提供することである。
この目的のため、本発明によるＸ線検査は、請求項１乃至４のうちいずれか一
項に記載されたような画像ピックアップ装置を具備する。
Ｘ線検査装置は、例えば、放射線検査を受診する患者のような対象物をＸ線ビ
ームによって照射する。Ｘ線像が対象物内のＸ線吸収率の局部的な差に起因して
Ｘ線検出器に形成される。Ｘ線検出器は、Ｘ線像を光学像に変換する変換ユニッ
トを有する。画像ピックアップ装置は光学像あｋら画像信号を獲得する。画像ピ
ックアップ装置は、スミアによって生じたような画像信号の乱れを打ち消し、こ
の乱れの補正には僅かな時間しか必要ではない。補正を行うため連続した画像の
間で必要とされる時間は短時間に過ぎない。したがって、Ｘ線検査装置は、高速
Ｘ線像系列からのスミアによる乱れを殆ど含まない画像信号を発生することがで
きる。
照射制御システムは、光学像からＸ線検査装置を調整する制御信号を獲得する
画像センサを具備した画像ピックアップ装置を含む。光学像は、変換ユニットを
用いてＸ線像から獲得される。画像信号は、可変増幅器を具備したカメラによっ
て光学像から獲得される。好ましくは、光学像から画像信号及び制御信号を獲得
するため同じ画像センサが使用されるが、制御信号と画像信号を獲得するため別
個の画像センサを使用してもよい。制御信号は、例えば、Ｘ線源によって放射さ
れるＸ線が適当なエネルギー及び／又は強度になるようにＸ線源を調整するＸ線
制御信号である。制御信号は、可変増幅器の利得係数を調整するカメラ制御信号
でもよい。照射制御システムは、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載され
たような画像ピックアップ装置を含むので、制御信号はスミアに対し補正するこ
とができる。制御信号は、主画像信号及び補正信号から補正画像信号を抽出する
場合と同じ方法でスミアに対し補正される。その上、制御信号の補正のために僅
かな時間しか費やされない。制御信号は、実質的な時間のロスを伴うことなく、
スミアが補正されるので、Ｘ線検査装置は、Ｘ線源がＸ線によって被検査対象物
を照射する間に、正確に調整され得る。Ｘ線照射中に、Ｘ線検査装置を正確に調
整するために要する時間は短いので、患者はＸ線検査装置の調整中に非常に僅か
なＸ線放射線量しか受けない。さらに、画像信号は、Ｘ線検査装置が系列内の各
Ｘ線像毎に改めて正確に調整される間に、高速なＸ線像の系列から獲得すること
ができる。Ｘ線検出器は、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載されたよう
な画像ピックアップ装置を具備しているので、特に、スミアによる明瞭に見分け
られる乱れを伴うことなく、画像信号を獲得することが可能である。
本発明の上記局面及び他の局面は、例示として説明された以下の実施例と添付
図面とを参照して明瞭、解明される。図面中、
図１は本発明が使用される画像ピックアップ装置の略構成図であり、
図２は画像センサで発生される電荷の強度がグラフ的に表現された図であり、
図２ａ、２ｂ及び２ｃには画像センサ内の電荷の形成が概略的に湿され、
図３は本発明が使用されるＸ線検査装置の略構成図である。
図１には、本発明が使用される画像ピックアップ装置、例えば、ビデオカメラ
の略構成図が示されている。画像ピックアップ装置１は対物レンズ１０を含み、
対物レンズ１０によって可視光１１又は赤外線若しくは紫外線放射線のような入
射電磁放射線が画像センサ２上で集光される。画像センサは、多数個、例えば、
１０２４×１０２４、若しくは、１０２４×５１２個の光電半導体素子を含み、
光電半導体素子は入射放射線を電荷に変換する。本実施例における画像センサは
電荷結合（ＣＣＤ）画像センサである。光電素子は半導体基板上に設けられたＭ
ＯＳダイオードである。光電素子は、例えば、結晶性シリコンから製作される。
ＭＯＳダイオードはゲート接点を含み、ＭＯＳダイオードの電位分布はこのゲー
ト接点に印加された電圧に基づいて影響され得る。電荷を読み取るため、電荷は
、最終的に電荷が読み取りユニットに転送されるまで、画像センサ内で隣接した
光電素子へ繰り返しシフトされる。電荷は、電位を光電素子のゲート接点に連続
的に印加することによってシフトされる。電位の影響を受けて、ある光電素子内
の電荷は隣の光電素子にシフトされる。光電素子の電荷は、読み取りユニット５
に読み取られる。読み取りユニットは、例えば、読み取りレジスタ５である。こ
のような読み取りレジスタは、例えば、ゲート接点を具備した多数の半導体素子
を含む。電荷は半導体素子に蓄積される。電荷は、ゲート接点上の電位の影響下
で出力まで到達するように、読み取りレジスタを介して転送され得る。例えば、
読み取り増幅器は、読み取られた電荷からの電圧の形式で画像信号を獲得するた
め、出力に接続される。画像センサ及び画像読み取りユニットは、光電素子内の
電荷を読み取り、その電荷から主画像信号ＰＳ及び補正信号ＣＳを獲得するため
、制御システムによって制御される。制御システムは、電気ゲート信号を画像セ
ンサの光電素子のゲート接点に送出するよう構成される。画像を捕捉する前に、
制御システム４は、画像センサに残留電荷が存在しないことを保証し、そのため
、光電素子に偶然に存在する電荷は画像センサの基板に排出される。次に、放射
線が画像センサに入射する間に、スミアを表わす電荷は画像センサ内を読み出し
レジスタまでシフトされる。制御システム４は、補正信号ＣＳが、読み出しレジ
スタを用いて、スミアを表わす最大電荷から得られることを保証する。例えば、
補正信号は、読み出しレジスタの最も近くに置かれた光電素子の行から発生し、
スミアを表わす電
荷から獲得される。補正信号が読み取られる間に、放射線が画像センサに入射す
るので、電荷が光電素子で再度発生される。これらの電荷は光電素子に残留する
。次に、画像の輝度に依存して、電荷がある時間中に光電素子内で積分される。
この電荷が積分される時間は、積分時間とも呼ばれる。積分時間の間隔は種々の
状況に依存する。画像信号がＸ線像から獲得されるとき、たとえば、Ｘ線像の輝
度に依存して１０ｍｓ乃至２００ｍｓの範囲の積分時間が使用される。画像信号
がＸ線検査装置の調整用に使用されるテスト画像から獲得されるとき、好ましく
は１ｍｓ未満の非常に短い積分時間が使用される。積分された電荷、すなわち、
積分電荷は捕捉された画像の輝度値に対応する。積分電荷は残留電荷に加えられ
る。積分電荷は、残留電荷と共に読み取りレジスタに転送される。積分電荷が残
留電荷と共に読み取られる間に、電荷は、画像センサによってある光電素子から
隣の光電素子まで繰り返しシフトされる。放射線は電荷のシフト中に依然として
画像センサに入射するので、付加電荷が残留電荷及び積分電荷に加えられる。読
み取りレジスタは、画像の輝度値を表わす積分電荷と、実際的にすべての光電素
子に対し実質的に位置する付加電荷とを画像メモリに格納する。この付加電荷は
、残留電荷と、積分電荷と共に読み取りレジスタにシフトされた付加電荷とによ
り構成される。付加電荷は、画像情報を表現しないが、スミアオフセットの値に
対応する。付加電荷がスミアオフセットに正確に対応することを保証するため、
積分電荷は、最大電荷から補正信号を獲得すべくスミアを表わす電荷と同じレー
トで読み取られる。
画像センサには、画像ピックアップ部６０と画像蓄積部６１とを設けることが
できる。このような画像センサは、蓄積形ＣＣＤセンサとも呼ばれる。画像ピッ
クアップ部６０は、画像蓄積部６１と共に、例えば、ＭＯＳダイオードのような
光電素子を有し、この光電素子の電位は光電素子のゲート接点に電圧を印加する
ことにより影
響をうける。画像蓄積部６１の光電素子は入射放射線から遮蔽され、画像蓄積部
６１は、例えば、光電素子の上にアルミニウム層が設けられる。アルミニウム層
は、可視光のような入射放射線が画像蓄積部６１の光電素子に到着し得ないこと
を保証する。放射線が画像ピックアップ部に入射したとき、電荷が画像ピックア
ップ部で発生される。画像ピックアップ部６０内の電荷は画像蓄積部６１にシフ
トされ、画像蓄積部から読み取りレジスタに転送される。このような蓄積形ＣＣ
Ｄセンサが使用される場合、スミアを表わす電荷は画像蓄積部６１にシフトされ
、最大電荷が読み取りレジスタに転送され、最大電荷から補正信号が獲得される
。次に、画像の輝度値を表わす電荷が画像ピックアップ部６０で積分される。積
分電荷は、補正信号の読み取り後に残留する電荷に加えられる。続いて、積分電
荷は残留電荷と共に画像蓄積部６１に転送される。この転送中に、放射線が画像
センサに入射し続けるので、付加電荷が画像ピックアップ部６０で形成される。
積分電荷は付加電荷と共に画像ピックアップ部６０に到達し、この付加電荷は、
画像蓄積部６１内の実際的に全部の光電素子に対し略同一であり、残留電荷と付
加電荷とにより構成される。主画像信号は、読み取りレジスタから積分電荷を付
加電荷と共に読み取ることによって、積分電荷と付加電荷とから獲得される。
主画像信号の信号レベルは、画像ピックアップ装置によって捕捉された画像の
輝度値と共に乱れを表現する。その理由は、付加電荷が電荷の読みと履中に光電
素子で発生されるからである。この補正信号は、スミアオフセットに相当する本
質的に一定の信号レベルを有する。読み取りレジスタ５は補正ユニット６に接続
される。補正信号ＣＳ及び主画像信号ＰＳは補正ユニット６に供給され、補正ユ
ニットは、補正信号及び主画像信号から補正された補正画像信号ＩＳを獲得する
。より詳細には、補正ユニット６は補正信号ＣＳの信号レベルを主画像信号の信
号レベルから減算する。
図２ａ、２ｂ及び２ｃは、画像センサ内での電荷の形成をグラフ的に表わす図
である。図２ａには、スミアを表わす電荷が読み取られた後に画像ピックアップ
部６０に残存する残留電荷Ｒがグラフ的に示されている。また、図２ａには、画
像蓄積部と隣接した画像ピックアップ部６０の行から画像蓄積部６１に転送され
た残留電荷Ｏが示されている。光電素子が読み取りレジスタの近くに設けられる
程、電荷は放射線が画像センサに入射している間に画像センサ内をより遠くまで
シフトされるので、より多量の電荷が残存する。図２ｂは、積分電荷Ｉが残留電
荷Ｒに加えられる様子を示す。図２ｃには、付加電荷Ｅが残留電荷と共に積分電
荷に付加される様子が示されている。付加電荷Ｅは、関連した光電素子が読み取
りレジスタの近くに設けられるほど小さくなる。その理由は、光電素子内の電荷
が画像センサ内を移動する距離がより短くなるからである。残留電荷Ｒと付加電
荷Ｅの合計は、スミアオフセットを表わす。
図３は、本発明が使用されるＸ線検査装置の略構成図である。Ｘ線検査装置は
、放射線検査対象物、例えば、患者２２にＸ線ビーム２１を照射するＸ線源２０
を含む。患者２２の体内のＸ線吸収率の局部的な差に起因して、Ｘ線像がＸ線検
出器２３に形成される。本実施例のＸ線検出器は、Ｘ線像増倍器により構成され
る。Ｘ線像増倍器２３は、Ｘ線を青色又は紫外線光に変換するシンチレーション
層２５が設けられた入口スクリーン２４を含む。入口スクリーン２４は、シンチ
レーション層によって放射された光に感応する光電陰極を更に含む。シンチレー
ション層２５からの光は光電陰極２６に入射するので、光電陰極は電子ビームを
放射する。電子光学システムは、電子ビームを出口ウィンドウ２７に案内する。
蛍光層２８は出口ウィンドウに設けられる。光電陰極２６からの電子は蛍光層２
８に光を発生させるので、光画像が出口ウィンドウ上に形成される。
光画像はＸ線像に対応する。
出口ウィンドウ２７上の光画像は画像ピックアップ装置に捕捉さ
れる。このため、出口ウィンドウは光カップリング３０を介して画像ピックアッ
プ装置に接続される。画像ピックアップ装置は、光学画像から画像信号、例えば
、電子ビデオ信号ＶＳを獲得する。電子ビデオ信号は光画像の表示のためモニタ
ー３１に供給される。電子ビデオ信号は、更なる処理を待機する間、バッファユ
ニットに蓄積されるようにバッファユニット３２に供給してもよい。
ビデオ信号に加えて、画像ピックアップ装置は画像信号ＢＳを供給する。画像
信号ＢＳは、Ｘ線による照射の開始時に、好ましくは、例えば、１ｓ若しくは数
ミリ秒未満の短時間に亘って、捕捉される。画像信号ＢＳは、実際上、テスト画
像を表現するので、このことに基づいてＸ線検査装置は、高い診断品質のＸ線像
が形成され、Ｘ線像内の画像情報が高品質で再生されることを保証するため正確
に調整される。画像信号ＢＳの抽出は、例えば、１ｍｓ以下の非常に短い積分時
間を利用するので、画像信号を形成するため電荷が読み取られたときにかなり多
量のスミアが発生する。画像信号ＢＳがスミアによる影響を殆ど受けないことを
保証するため、最初に、補正信号が獲得され、次に、主画像信号が獲得される。
補正ユニットを用いて補正信号を主画像信号から減算することにより、画像信号
がスミアによって乱されないことが保証される。画像信号ＩＳは制御ユニット（
ＣＴＬ）３３に供給される。制御ユニットは、画像信号ＩＳからＸ線制御信号Ｘ
ＣＳ及びカメラ制御信号ＣＣＳを獲得し、これらの制御信号は、それぞれ、Ｘ線
源の高電圧電源３４及び画像ピックアップ装置の可変増幅器３５を制御するため
使用される。Ｘ線検査装置の正確な調整が行われると直ぐに、主画像信号は、光
画像の輝度に依存して、例えば、１０乃至２００ｍｓの長い積分時間を用いて再
度獲得される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Image pickup device including correction unit
The present invention relates to an image sensor having a plurality of photoelectric elements for converting radiation into electric charges,
The charge representing smear is read from the photoelectric element, and the luminance value of the image is read from the photoelectric element.
A control system for reading the charge representing the smear and a correction signal from the charge representing the smear
And a reading unit for obtaining a main image signal from the charge representing the luminance value of the image.
And a correction unit for obtaining a correction image signal from the main image signal and the correction signal.
The present invention relates to an image pickup device having a knit.
The present invention also provides an X-ray detector having an X-ray detector for acquiring an image signal from an X-ray image.
Inspection device.
An image pickup device of the above type is published by Albert J.P. Theuwissen
, “Solid-state imaging with charged-coupled devices”, Kluwer Academic P
ublishers, Dordecht, 1995.
Image pickup devices convert radiation such as visible light, ultraviolet light or infrared light.
This captures the image and the image is formed in the form of a charge. The intensity of the charge
Corresponds to the luminance value. Image sensors, especially charge-coupled image sensors, use
The load is shifted to the reading register via the image sensor, and the
It is read by obtaining the main image signal from the charge. Radiation, especially in the image
When incident on the photoelectric element during the shift of charge through the sensor, additional charge is
Added to the charge that is shifted in the image sensor. Such additional charge is the main image signal
Causes disturbance. Due to this disturbance, the image represented by the main image signal
In particular, smear appears in luminance details. During charge shifts in the image sensor,
The resulting additional charge develops a large smear.
Before capturing the image, the image lines are read while the radiation is incident on the image sensor.
When an image is generated, an image representing smear, such as an added charge, is generated at the photoelectric element. Obedience
In the case of conventional image sensors, the correction signal is obtained from a charge representing a large smear
. The corrected image signal, that is, the corrected image signal is a correction signal and a main image signal.
Obtained from Such a corrected image signal represents an image substantially free of smear.
I forgot. The disadvantage of conventional image sensors is that it takes a fairly long time to acquire the correction signal.
It is necessary. Therefore, the conventional image sensor is not suitable for high-speed image sequences.
It is not suitable for obtaining an image signal without significant disturbance. For this reason,
Image sensors are particularly unsuitable for use in irradiation control systems of X-ray inspection equipment.
is there.
An object of the present invention is to substantially reduce smear as compared with a conventional image pickup device.
Image pickup device with reduced time required to form image signals that do not contain
Is to provide an installation.
It is an object of the present invention to obtain a correction signal mainly from the maximum charge representing smear.
Image pickup according to the invention, characterized in that a control system is provided.
This is achieved using a loop device.
In order to obtain the correction signal, the image pickup device according to the present invention requires considerably less
Essentially uses only the maximum charge representing smear from a large number of photoelectric elements
I do. For example, the signal level of the correction signal is estimated or calculated based on the maximum charge.
Is calculated. Therefore, the photoelectric element to be read to obtain the correction signal
The number is small. The time required to read such a small number of photoelectric elements is
The time required to read the entire image sensor is much shorter. For example, correction
It is sufficient to read one or several rows of photoelectric elements to obtain a signal.
That is, in order to obtain the correction signal, 1/256, 1/5 of the image sensor is required.
It is sufficient to read 12 or 1/1024 parts. Preferably,
The charge representing Mia is read before capturing the image and the charge representing the brightness value of the image.
Is
Read after capturing the image.
The above and other aspects of the present invention are as set forth in the independent claims.
This will be described in detail below based on various embodiments.
After reading the charge representing smear, the charge representing smear remains in the photoelectric element.
Have been. The reason is that radiation enters the image sensor during reading
. During image capture, the charge representing the brightness value of the image is then added to the remaining residual charge.
It is. During reading of the photoelectric element after image capture, additional charge representing smear is charged
And then read. Then, substantially equal for all photoelectric elements
In the following description, the amount of charge called “smear offset” indicates the luminance value of an image.
In addition to the read charge. This smear offset represents smear
Substantially coincides with the maximum charge. The correction signal is easily calculated from the maximum charge representing smear.
Can be acquired. The charge to be read from the image sensor for this purpose is small
Since there is only a number, less time is consumed while acquiring the correction signal. Correction signal
Has a substantially constant signal level corresponding to the smear offset,
The image signal can be easily obtained mainly from the image signal using the correction signal.
The row of photoelectric elements closest to the read register of the image pickup device is:
During the shift of charge through the image sensor, the
Receives a large charge. The reason is that the photoelectric element closest to the read register is
Because it collects the charge generated substantially throughout the image sensor during the charge shift.
You.
The main image signal has a luminance value of the image and a signal level representing smear.
The correction signal represents smear. Corresponding positions in the image of the main image signal and the corrected image signal
The difference between the signal levels for and 正確 accurately represents the luminance value of the image. In particular, the correction signal
Has a constant signal level corresponding to the smear offset, the signal level of the correction signal
The corrected image signal is obtained by subtracting the bell from the signal level of the main image signal.
Is particularly easy to do.
It is a further object of the present invention to image from a sequence of fast x-ray images without significant disruption.
An X-ray inspection apparatus capable of acquiring an image signal is provided.
For this purpose, the X-ray examination according to the invention is characterized in that
The image pickup device as described in the section is provided.
An X-ray inspection apparatus is used to scan an object such as a patient who undergoes a radiological examination.
Irradiation by the X-ray image due to local difference in X-ray absorption in the object
It is formed on an X-ray detector. The X-ray detector is a conversion unit that converts an X-ray image into an optical image.
Have The image pickup device acquires an image signal from the optical image. Image
The backup device cancels out the disturbance of the image signal such as caused by smear, and
Only a small amount of time is needed to correct the disturbance. To make corrections,
The time required between them is only short. Therefore, the X-ray inspection apparatus can operate at high speed.
It is possible to generate an image signal containing almost no disturbance due to smear from the X-ray image sequence.
Wear.
An irradiation control system obtains a control signal for adjusting an X-ray inspection apparatus from an optical image.
An image pickup device including an image sensor is included. Optical image conversion unit
And obtained from an X-ray image. The image signal is transmitted by a camera equipped with a variable amplifier.
Obtained from the optical image. Preferably, obtaining image signals and control signals from the optical image
The same image sensor is used to obtain the control and image signals.
One image sensor may be used. The control signal is, for example, emitted by an X-ray source.
X-rays that adjust the X-ray source so that the X-rays are of the appropriate energy and / or intensity
This is a control signal. The control signal is a camera control signal for adjusting the gain coefficient of the variable amplifier.
May be. The irradiation control system is described in any one of claims 1 to 4.
The control signal must be corrected for smear because it includes such an image pickup device.
Can be. The control signal extracts a corrected image signal from the main image signal and the correction signal
It is corrected for smear in the same way as in the case. In addition, small adjustments to control signal
Only kana time is spent. The control signal can be used without substantial time loss.
Since the smear is corrected, the X-ray inspection apparatus uses an X-ray
Can be precisely adjusted while irradiating. During X-ray irradiation, adjust the X-ray inspection equipment accurately.
Because of the short time required to adjust the patient, the patient may have very little
Receive only a small amount of X-ray radiation. Further, the image signal is transmitted by the X-ray inspection apparatus to each of the series.
Obtain from a sequence of fast x-ray images while being re-adjusted for each x-ray image
Can be. The X-ray detector is as described in any one of claims 1 to 4.
Special image pick-up device, so it can be clearly distinguished by smear.
It is possible to obtain an image signal without accompanying disturbance.
The above aspects and other aspects of the present invention are described in the following examples, which are described by way of illustration, and
It will be clear and elucidated with reference to the drawings. In the drawing,
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image pickup device in which the present invention is used.
FIG. 2 is a diagram in which the intensity of the charge generated by the image sensor is graphically represented;
2a, 2b and 2c schematically show the formation of charges in the image sensor,
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an X-ray inspection apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 1 shows an image pickup apparatus in which the present invention is used, for example, a video camera.
Is shown in FIG. The image pickup device 1 includes an objective lens 10,
The objective lens 10 allows input such as visible light 11 or infrared or ultraviolet radiation.
The electromagnetic radiation is focused on the image sensor 2. There are many image sensors, for example,
Including 1024 × 1024 or 1024 × 512 photoelectric semiconductor elements,
Optoelectronic semiconductor devices convert incident radiation into electrical charges. The image sensor in this embodiment is
It is a charge-coupled (CCD) image sensor. The photoelectric element is an M element provided on a semiconductor substrate.
OS diode. The photoelectric element is manufactured, for example, from crystalline silicon.
The MOS diode includes a gate contact and the potential distribution of the MOS diode is
May be affected based on the voltage applied to the contact. To read the charge, the charge is
, Adjacent in the image sensor until the charge is finally transferred to the reading unit
It is repeatedly shifted to the photoelectric element. The electric charge is applied to the gate contact of the photoelectric element.
The shift is performed by applying a voltage. Under the influence of electric potential, inside a certain photoelectric element
Is shifted to the next photoelectric element. The charge of the photoelectric element is read by the reading unit 5
Is read. The reading unit is, for example, a reading register 5. This
Read registers such as, for example, a number of semiconductor devices with gate contacts
including. Electric charges are stored in the semiconductor element. The charge is under the influence of the potential on the gate contact
To be reached via the read register. For example,
The read amplifier acquires an image signal in the form of a voltage from the read charge.
Connected to the output. The image sensor and the image reading unit are
To read the charge and obtain the main image signal PS and the correction signal CS from the charge
, Controlled by the control system. The control system converts the electrical gating signals into image
It is configured to deliver to the gate contact of the photoelectric element of the sensor. Before capturing the image,
The control system 4 ensures that there is no residual charge on the image sensor, so
Then, the charges that are accidentally present in the photoelectric element are discharged to the substrate of the image sensor. Next, radiation
While the line is incident on the image sensor, the charge representing smear reads through the image sensor
Shifted to register. The control system 4 sends the correction signal CS to the readout register.
A star is used to ensure that it is derived from the maximum charge representing smear. For example,
The correction signal originates from the row of photoelectric elements located closest to the readout register,
A light representing smear
Obtained from the load. Radiation enters the image sensor while the correction signal is read.
As a result, charges are generated again in the photoelectric element. These charges remain on the photoelectric element
. Then, depending on the brightness of the image, the charge is integrated in the photoelectric element during a certain time.
The time during which this charge is integrated is also called the integration time. There are various integration time intervals.
Depends on the situation. When the image signal is obtained from the X-ray image, for example, the brightness of the X-ray image
An integration time in the range of 10 ms to 200 ms is used, depending on the degree. Image signal
Is preferably obtained from a test image used for adjustment of the X-ray examination apparatus.
A very short integration time of less than 1 ms is used. The integrated charge, ie
The integrated charge corresponds to the luminance value of the captured image. The integral charge is added to the residual charge
You. The integrated charge is transferred to the read register together with the residual charge. Integral charge remains
While being read with the residual charge, the charge is transferred from one photoelectric element by the image sensor.
It is repeatedly shifted to the next photoelectric element. Radiation continues during charge shift
As it enters the image sensor, additional charge is added to the residual charge and the integrated charge. Reading
The sampling register contains the integrated charge, which represents the brightness value of the image, and practically all the photoelectric elements.
The additional charge that is substantially located with respect to the child is stored in the image memory. This additional charge
, The residual charge and the additional charge shifted into the read register with the integrated charge.
Is configured. The added charge does not represent the image information, but is added to the smear offset value.
Corresponding. To ensure that the added charge exactly corresponds to the smear offset,
The integrated charge is the same as the charge representing smear to obtain the correction signal from the maximum charge.
Read by
The image sensor may include an image pickup unit 60 and an image storage unit 61.
it can. Such an image sensor is also called an accumulation type CCD sensor. Image
The backup unit 60, together with the image storage unit 61, is, for example, a MOS diode.
A photoelectric element, and the potential of the photoelectric element applies a voltage to a gate contact of the photoelectric element.
By shadow
Resonate. The photoelectric elements of the image storage unit 61 are shielded from incident radiation,
For example, an aluminum layer 61 is provided on the photoelectric element. Aluminum layer
Means that incident radiation such as visible light cannot reach the photoelectric elements of the image storage unit 61
Guarantee. When radiation enters the image pickup unit, charges are transferred to the image pickup unit.
It is generated at the gap. The electric charge in the image pickup unit 60 is shifted to the image storage unit 61.
And transferred from the image storage unit to the reading register. Such accumulation type CC
When a D sensor is used, the charge representing smear is shifted to the image storage 61.
, The maximum charge is transferred to the read register and the correction signal is obtained from the maximum charge
. Next, the charge representing the luminance value of the image is integrated by the image pickup unit 60. product
The partial charge is added to the charge remaining after reading the correction signal. Then, the integral
The load is transferred to the image storage unit 61 together with the residual charges. During this transfer, the radiation
Since the light continues to enter the sensor, additional charges are formed in the image pickup unit 60.
The integrated charge arrives at the image pickup section 60 together with the additional charge.
Practically the same for all photoelectric elements in the image storage section 61,
And an applied charge. The main image signal has an integral charge from the reading register.
By reading with the added charge, it is obtained from the integrated charge and the added charge.
The signal level of the main image signal is the level of the image captured by the image pickup device.
The disturbance is expressed together with the luminance value. The reason is that the additional charge is
This is because it is generated in the element. This correction signal is applied to the book equivalent to the smear offset.
It has a qualitatively constant signal level. Read register 5 is connected to correction unit 6
Is done. The correction signal CS and the main image signal PS are supplied to a correction unit 6, and the correction unit
The knit obtains a corrected image signal IS corrected from the correction signal and the main image signal.
. More specifically, the correction unit 6 sets the signal level of the correction signal CS to the signal level of the main image signal.
Subtract from signal level.
FIGS. 2a, 2b and 2c are graphical representations of the formation of charges in an image sensor.
It is. FIG. 2a shows an image pickup after the charge representing smear has been read
A residual charge R remaining in the portion 60 is shown graphically. Also, FIG.
The image is transferred from the row of the image pickup unit 60 adjacent to the image storage unit to the image storage unit 61.
The remaining charge O is shown. Optoelectronic device is provided near the read register
The farther the charge is in the image sensor while the radiation is incident on the image sensor,
Because of the shift, more charge remains. FIG. 2b shows that the integrated charge I is the residual charge.
The state where it is added to the load R is shown. FIG. 2c shows that the additional charge E is integrated with the residual charge.
The state of being added to the load is shown. The additional charge E is read by the associated photoelectric element.
The closer to the register, the smaller. The reason is that the charge in the photoelectric element
This is because the distance traveled in the image sensor becomes shorter. Residual charge R and additional charge
The sum of loads E represents a smear offset.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an X-ray inspection apparatus to which the present invention is applied. X-ray inspection equipment
X-ray source 20 for irradiating an X-ray beam 21 to a radiation inspection target, for example, a patient 22
including. Due to a local difference in the X-ray absorption rate in the body of the patient 22, the X-ray image is
It is formed on the output device 23. The X-ray detector of the present embodiment is configured by an X-ray image intensifier.
You. The X-ray image intensifier 23 is a scintillator that converts X-rays into blue or ultraviolet light.
It includes an entrance screen 24 provided with a layer 25. The entrance screen 24 is
A photocathode responsive to light emitted by the translation layer. Scintillation
Since the light from the application layer 25 enters the photocathode 26, the photocathode emits an electron beam.
Radiate. The electron optical system directs the electron beam to an exit window 27.
The fluorescent layer 28 is provided on the exit window. The electrons from the photocathode 26 are
8 to generate light, so that a light image is formed on the exit window.
The light image corresponds to the X-ray image.
The light image on the exit window 27 is captured by the image pickup device.
It is. For this reason, the exit window is connected to the image pickup via the optical coupling 30.
Connected to the pump device. The image pickup device converts an optical image into an image signal, for example,
, The electronic video signal VS. Electronic video signal is monitored for displaying optical images
-31. The electronic video signal is buffered while waiting for further processing.
It may be supplied to the buffer unit 32 so as to be accumulated in the knit.
In addition to the video signal, the image pickup device supplies an image signal BS. image
The signal BS is preferably at the start of the irradiation with X-rays, for example, for 1 s or a number.
Captured for short periods of time, less than milliseconds. The image signal BS is actually a test image.
Since the image is represented, the X-ray examination apparatus can provide a high diagnostic quality X-ray image based on this.
Is formed to ensure that the image information in the X-ray image is reproduced with high quality.
It is adjusted to. The extraction of the image signal BS is performed, for example, at the time of very short integration of 1 ms or less.
The charge is read out to form an image signal.
An amount of smear occurs. Image signal BS is hardly affected by smear
To assure, first the correction signal is obtained and then the main image signal.
By subtracting the correction signal from the main image signal using the correction unit, the image signal
Is not disturbed by smear. The image signal IS is supplied to the control unit (
CTL) 33. The control unit converts the X-ray control signal X from the image signal IS.
CS and a camera control signal CCS are obtained, and these control signals are respectively X-ray
To control the source high voltage power supply 34 and the variable amplifier 35 of the image pickup device
used. As soon as the precise adjustment of the X-ray examination device has been made, the main image signal is
Depending on the brightness of the image, a long integration time of, for example, 10 to 200 ms may be used
Earned every time.