CN1202810A - X射线摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供包括零件成本及装配成本低、即使在被摄物旋转的情况下也不限制旋转角度的摄像机的X射线摄像装置。本发明的X射线摄像装置1包括可以一体旋转地形成的摄像装置31,该摄像装置31具有透镜33、摄像元件37、配置着对摄像元件进行驱动的驱动电路及对从摄像元件得到的图像信号进行处理的处理电路的基板53及57;即使在对象物的周围进行旋转的情况下,X射线像增强管及X射线发生器也能够根据需要把输出面上输出的输出像作为直立像在监视装置上显示出来。还有,借助于只对透镜与基板53的连接部分确保所需等级的零件精度,能够减小零件成本。再者,根据上述构成,能够以低成本提供通过X射线像增强管输出面的中心轴及摄像装置摄像元件的中心几乎不偏离、并且也不产生焦点偏离的X射线摄像装置。

Description

X射线摄像装置

技术领域

本发明涉及装有取出图像电气信号的摄像机的X射线摄像装置，特别是涉及具有使图像旋转的功能的摄像机部的改良。

背景技术

X射线摄像装置在用于调研人体及物体的内部方面是有用的，在把照射到人体及物体上的X射线的透过浓度分布或X射线像变换成可视光像以后，进而，将其变换成电气图像信号，例如，实时地把X射线的透过深度分布或X射线像在监视装置上显示出来，或者，把图像信息保存到计算机等存储装置中，加以利用。

X射线摄像装置包括：X射线发生器，用于产生X射线；X射线像增强管，用于把来自X射线发生器的通过对象物的X射线(即X射线像)增强并变换成可视光像；监视装置，为了在监视装置上把借助于X射线像增强管变换成可视光像的输出像显示出来，利用摄像机对X射线像增强管的输出像进行摄像并输出电气图像信号，可以对借助于X射线像增强管变换成可视光像的输出像进行实时监视。

从X射线发生器放射的X射线通过对象物，作为X射线像入射到X射线像增强管上。借助于X射线像增强管把X射线像增强，进而，将其变换成可视光像，作为输出像在X射线像增强管的输出面上显示出来。

X射线像增强管输出面的输出像通过透镜投影到摄像机摄像元件的摄像面上。借助于摄像元件把投影到摄像元件摄像面上的像变换成电气图像信号，在监视装置上显示出来。

在X射线像的摄像装置中，可以把摄像装置移动到被摄体周围的任意方向及任意位置上，该摄像装置包含与X射线发生器夹着被摄体配置的X射线像增强管及摄像机。

在这样的X射线摄像装置中，在与在被摄体周围进行旋转的方向相反的方向上旋转摄像机，之后，观察者在任意方向上旋转图像的位置后，必须修正图像的方向。

在上述X射线摄像装置中，作为使摄像机旋转的方法，有如下方法：把包含摄像机、摄像机的驱动电路以及对从摄像机得到的图像信号进行处理的信号电路的基板固定到圆盘状的法兰盘(フランジ)上，通过借助于轴承把法兰盘固定到固定在X射线像增强管上的透镜支持框上，使摄像机对X射线像增强管进行旋转。

但是，在这种方法中，存在着由于包含摄像元件的摄像机旋转而使安装在基板上的信号线及电源线产生扭劲的问题。这时，限制旋转角度，以使信号线及电源线不扭断。这一点存在着如下问题：当观察对象物时，由于如果不向反方向旋转摄像机就不能到达给定的旋转位置上等原因，而使用于观察的时间增长。

图15为示出当前使用的、图像可旋转的X射线摄像装置的一例的概略图。

如图15所示，X射线摄像装置101包括：X射线像增强管111，用于把来自X射线发生器的、通过被摄对象物的X射线(即X射线像)增强并变换成可视光像；摄像机121，将其固定到X射线像增强管111的输出面113侧，用作把图像输出到未图示的监视装置上的摄像装置，对输出面上输出的输出像进行摄像并变换成图像信号。

把支持框123a固定到收容了X射线像增强管111的壳115的输出侧上。

摄像机121包括：透镜123，借助于支持框123a，以对X射线像增强管111的输出像114为给定间隔将其固定；CCD摄像元件127，使其以圆盘状形成，位于可以旋转的电路基板125的成像位置上；电机129，用于使电路基板125旋转；以及信号传送机构131，用于把通过电路基板125输出的摄像元件127的输出信号引向外部，并供给对摄像元件127进行驱动的电源。这时，摄像元件127借助于可以旋转地保持在固定于支持框123a上的支持框125a上的电路基板125，可以将通过透镜123的可视光像的中心轴A作为旋转轴而旋转。

信号传送机构131包括：齿轮133，用于使摄像元件127及电路基板125以通过透镜123的可视光像的中心作为旋转轴而旋转；电极鼓137，它与支持框125a为同心圆状，借助于轴承135，对插入到支持框125a中的辅助框125b可以旋转地进行安装，把从摄像元件127输出的输出信号输出到外部；以及多个凸缘139，将其固定到圆筒状支持框125a的辅助框125b上，与电极鼓137的多个环形电极136信号线、及电源线电气连接。再者，电极鼓137被同轴地配置到使电路基板125及齿轮133旋转时的旋转中心，即通过了透镜123的可视光像的中心轴A上。

根据图15中所示的X射线摄像装置101，借助于信号传送机构131的电极鼓137及电刷139，把通过电路基板125输出的摄像元件127的输出信号从摄像元件127输出到未图示的外部装置上。

根据这种构成，可以回避安装到电路基板125上的信号线或电源线的影响造成的对摄像元件127旋转角的限制。

但是，在图15所示的例中，存在着因使用电极鼓137而引起摄像机即摄像机121在旋转轴方向上的长度增大的问题。

还有，作为摄像机121，因为为了在任一旋转位置上都使图像显示在显示画面的中心上，所以必须借助于透镜123使X射线像增强管111的输出像114的成像中心与摄像元件127的摄像面的中心一致，所以，必须使通过使摄像元件127旋转所定义的旋转轴与摄像元件127的摄像面的中心一致。进而，为使图像周边部的分辨率不降低，必须借助于透镜123使输出像114的成像面与摄像元件127的摄像面一致而不对其倾斜。因此，必须使透镜123的中心轴与通过使摄像元件127旋转而定义的轴一致而不对其倾斜。因此，必须在把电极鼓137与轴承135以及轴承135与支持框125a的辅助框125b结合起来的情况下进行装配，以使倾斜及偏心落在允许值内。这一点还要求电极鼓137、支持框125a以及支持框123a的加工精度分别必须高。因而，存在着使装配成本及零件成本增大的问题。

本发明的目的在于提供零件成本及装配成本低、即使在使对象物旋转的情况下也不限制旋转角度、具有进一步小型的摄像机的X射线摄像装置。

本发明是基于上述问题而提出的，提供了一种X射线摄像装置，该装置包括：X射线像增强管，用于把X射线像向圆形的输出可视光像变换；光学透镜构架，用于使上述输出可视光像在给定位置上成像；固定摄像元件，将其配置在依据该光学透镜构架的成像位置上；信号处理电路基板，用于进行该固体摄像元件的驱动及输出图像信号的处理；支持框，将其在机械上固定到上述X射线像增强管上，用于在机械上支持上述光学透镜构架、固体摄像元件及信号处理电路基板；旋转机构，用于使上述固体摄像元件以光学中心轴为中心对上述X射线像增强管进行旋转；该X射线摄像装置的特征在于，构成为：使上述信号处理电路基板横截上述光学中心轴而配置，同时，把上述固体摄像元件固定到上述信号处理电路基板上；上述光学透镜构架构成为直接或通过其它构件在机械上一体地固定到上述信号处理电路基板上，把旋转驱动电机固定到上述支持框上，借助于该电机使上述固体摄像元件、信号处理电路基板及光学透镜构架成为一体地对上述支持框进行旋转；把多个集流环同心状地、并且可以与上述固体摄像元件一起旋转地设置到上述固体摄像元件附近，以便通过该集流环把驱动控制电源及输出图像信号传送到上述固体摄像元件及信号处理电路基板上。

还有，本发明的X射线摄像装置的特征在于：把集流环同心状地固定到信号处理电路基板上或此外的固定到与光学中心轴大体垂直地配置的、可以旋转的平板上。

进而，本发明的X射线摄像装置的特征在于：光学透镜构架包括由圆柱透镜构成的歪像透镜系统，固体摄像元件具有长方形的受象面，借助于上述歪像透镜系统，把X射线像增强管的输出可视光像的一个方向压缩或扩张，作为椭圆形状的像，在固体摄像元件的受象面上使相互的长径方向一致并成像。

再者，进而，本发明的X射线摄像装置的特征在于：光学透镜构架位于支持框的内侧空间内，把电机配置在光学透镜构架周围的空间内。

进而还有，本发明的X射线摄像装置的特征在于：光学透镜构架装有电动节流阀(電動絞)，通过集流环供给该电动节流阀的驱动信号。

还有，进而，本发明X射线摄像装置的特征在于：使圆柱透镜成像，以便在固体摄像元件的垂直方向上对图像进行压缩。

附图的简单说明

图1为示出对应用本发明实施例的X射线像增强管的输出面的输出像进行摄像的X射线摄像装置的概略图；

图2为示出在图1所示X射线摄像装置中的摄像装置及X射线形成单元保持装置的旋转方向的概略图；

图3为详细地示出图1所示X射线摄像装置的X射线像增强管及摄像装置的剖面图；

图4为对图3所示那样固定到X射线像增强管上的摄像装置进行详细说明的部分放大图；

图5为示出图4所示摄像装置的摄像元件及集流环的各自状态的概略图；

图6为示出图4所示摄像装置的摄像元件的受象面与通过歪像透镜的X射线像增强管的输出面的输出像的关系的模式图；

图7为示出图1所示摄像装置的摄像元件的摄像面的形状与透镜倍率的关系的概略图；

图8为示出图4所示摄像装置的摄像元件的受象面与通过歪像透镜的X射线像增强管的输出面的输出像像差的关系的模式图；

图9为对图4所示摄像装置的摄像机及透镜的固定方法进行说明的概略图；

图10为对图9所示的摄像机及透镜的固定方法更详细地进行说明的部分放大图；

图11为示出图1所示摄像装置的另一实施例的概略剖面图；

图12为示出对应用本发明其它实施例的X射线像增强管输出面的输出像进行摄像的X射线摄像装置的概略图；

图13A、图13B及图13C分别为示出在图12所示X射线摄像装置的摄像机中组合的透镜位置调整的关系的模式图；

图14为X射线像增强管及摄像机的装配图；以及

图15为示出周知的X射线摄像装置的摄像装置的一例的概略图。

发明的详细说明

下面，参照附图，详细地说明有关本发明的实施例。

图1为示出应用本发明实施例的X射线摄像装置的一例的概略图。

如图1所示，X射线摄像装置1包括：X射线发生器11，用于产生X射线；X射线像增强管13，用于把来自X射线发生器11的、通过了被检体的X射线(即X射线像)增强并变换成可视光像；监视装置21，它不用影片或照片那样的记录媒体就可以对已通过X射线像增强管13变换成可视光像的输出像进行显示；以及摄像机31，为了显示已借助于X射线像增强管13变换成可视光像的输出像，用于对X射线像增强管13的输出像进行摄像，并对监视装置21输出电气的图像信号。

借助于摄像机31的歪像透镜系统33，把X射线像增强管13输出屏17的输出像投影到摄像机35的CCD摄像元件37的长方形摄像面上。借助于摄像元件37把投影到摄像元件37的摄像面上的可视光像变换成图像信号，借助于图像处理装置39对其施行给定的图像处理，在监视装置21上显示出来。

可是，可以如图2所示那样构成X射线摄像装置1，通过使X射线发生器11、配置在被检体0相对侧上的X射线像增强管13及摄像机31以旋转轴A为中心进行旋转，可以从各个方向观察被检体0。

通过C字形的C臂19，把X射线发生器11与摄像机31连接起来。借助于使C臂19旋转，X射线发生器11及摄像机31可以从任意方向对被检体0进行摄像。

这样，在可以使X射线像增强管11旋转的X射线摄像装置1中，在为了从各个方向观察被检体0的状态而使一体地保持着X射线像增强管13及X射线发生器11的C臂19沿着箭头α的方向旋转的情况下，为了把借助于透镜33投影到摄像元件37上的X射线像增强管13的输出像输出到监视装置21上以使被检体0成为直立状态，使摄像元件37即摄像机31按照X射线像增强管13的旋转量、沿着箭头β的方向进行反向旋转。

图3为对图1及图2所示的X射线摄像装置1的X射线像增强管13及摄像机31一体地装配的X射线摄像单元41加以说明的剖面图。

如图3中所示，把图1及图2所示的X射线摄像装置1的X射线像增强管13及摄像机31一体地装配到X射线像增强管13的壳42上。

X射线像增强管13在真空管壳14的一端部上具有例如在铝制输入窗15的内侧上形成的输入屏15a。在与该输入屏15a对置的真空管壳14的另一端部的输出玻璃基板17的内面上，形成输出上述摄像机31可以摄像的可视光像的输出荧光屏17a。

在输入屏15a与输出屏17a之间，配置第1～第3聚焦电极18a、18b、18c以及阳极19。

从X射线发生器11放射的X射线通过被检体0，作为X射线像入射到X射线像增强管13的入射屏15a上。利用输入屏15a，把X射线像变换成电子像，借助于第1～第3聚焦电极18a、18b、18c以及阳极19，对其进行加速及聚焦，同时，借助于输出屏17a，将其变换成可视光像。

借助于绝缘体42b及多个支柱42c，把X射线像增强管13例如在入口窗15附近的外周部及出口玻璃17附近的外围部上牢固地固定到壳42上。

壳42输出侧的端部由与输出玻璃17对应的中心部具有给定直径的开口的、机械强度高的底板42a构成。

把摄像机31安装到底板42a的背面上。

用6根支柱49把由强度高的金属圆盘构成的摄像机法兰盘43固定到底板42a的后部上。把外周的一部分变成齿轮47a的旋转法兰盘47，通过轴承45可以旋转地保持在摄像机法兰盘43的中央部上。把歪像透镜33固定到旋转法兰盘47的前方上，把固定着集流环用电极基板57及CCD摄像单元37的电路基板55一体地固定到旋转法兰盘47的后方上。借助于固定在摄像机法兰盘43上的电机51，可以使这些装置循环旋转。

在电路基板55与连接到外部电缆58上的监视器等外部设备之间的电源及信号通过电源基板57的多个集流环及连接到集流环上的多个电刷56进行传送。用屏蔽罩35把摄像机31覆盖起来。再者，高压电源电缆42d通过壳42的一部分，连接到X射线像增强管上。

如上所述，摄像机31包括透镜33及配置到通过透镜33的输出像成像位置上的摄像元件37，把从输出荧光屏17a出射的可视光像变换成电气信号。

进而，借助于图4，详细地加以说明。

借助于底板42a把摄像机法兰盘43固定到对X射线像增强管13的输出屏17a为给定的距离上，通过轴承45把旋转法兰盘47可以旋转地保持在摄像机法兰盘43的大体中央，借助于旋转法兰盘47把透镜33在通过X射线像增强管13输出屏17a的中心轴A周围可以旋转地保持起来。

还有，透镜33为电动变焦距透镜，它包括：利用来自外部的控制信号、借助于未图示的节流阀电机可以调整孔径的电动节流阀33a；不进行详述的多个透镜；以及借助于来自外部的控制信号、通过未图示的变焦距电机改变透镜的相互间隔、借此可以调整倍率的电动变焦距机构33b。

在摄像机法兰盘43上配置多个接触电刷56，接触电刷56可以与在下段中利用图5详述的集流环接触，即使在下面所示的旋转法兰盘47旋转了的情况下，在它与集流环之间也可以电气导通，而且，对旋转法兰盘47所旋转的旋转量不加限制。再者，把各个电刷56配置到以旋转轴A为中心定义的同心圆上的给定位置上。

借助于与通过透镜33的轴线即旋转轴A保持一致的6根支柱49，把固定到下面所示的电路基板55上的摄像元件37的中心固定到摄像机法兰盘43的中央上。

把齿轮53配置到把配置着支柱49的位置连接起来的圆的内侧上，以便与旋转法兰盘47的齿轮47a啮合，齿轮53把电机51的旋转传送给旋转法兰盘47及与旋转法兰盘47连接的透镜33上。

把设置着电路部39的电路基板55固定到旋转法兰盘47上，电路部39包含：摄像元件37；未图示的驱动摄像元件37的驱动电路；以及图像处理电路，用于对已利用摄像元件37进行了光电变换的图像信号进行处理。

在旋转法兰盘47的筒状部上，把包括多个集流环57a的电极基板57配置到齿轮47a与电路基板55之间。借助于配置到电路基板55与电极基板57之间的4个绝缘垫片58a及相同个数的螺钉58b，把电路基板55及电极基板57以相隔给定的间隔，牢固地固定到旋转法兰盘47上。

如图5所示，电极基板57包括以旋转轴A为中心的同心圆状的多个电极即集流环57a。把来自电路基板55的信号线、电源线及透镜33的电动节流阀33a和电动变焦距机构33b的驱动信号线等59连接到这些集流环上。

对把摄像元件37固定到中央上的电路基板55及电极基板57，以旋转法兰盘47作为支持体一体地进行装配。

借助于该结构，把固定到摄像机法兰盘43上的电机51的旋转传送给啮合着的齿轮53与47a，使电路基板55及电极基板57能够以任意方向及任意角度进行循环旋转。这时，借助于电极基板57的集流环57a及电刷56，能够对旋转法兰盘47的旋转角度不加限制地、可靠地收发供给到电路基板55或透镜33上的电源及从摄像元件37输出的图像信号。

还有，因为透镜33及摄像元件37借助于旋转法兰盘47的筒状部能够一体地进行旋转，所以，从X射线像增强管13的大致圆形的输出荧光屏17a以大致圆形输出的输出像的全域能够入射到摄像元件37的摄像面上。这时，通过透镜33的轴线(即旋转轴A)及摄像元件37的摄像面的中心也不偏离。

再者，因为把电路基板55及电极基板57靠近于在垂直横截中心轴A的方向上比较薄的圆盘安装，把透镜33固定到旋转法兰盘47的前方上，所以，能够把X射线摄像装置的大小(即在轴方向上的长度)控制到比图15所示的以往的装置短。

进而，因而通过只对旋转法兰盘47适当地确保为使当摄像机31进行旋转时的旋转轴A与透镜33的中心轴(即光轴)一致而要求的高的零件加工精度，就能够得到足够的装配精度，所以，能够减小成本。

再者，在X射线像增强管13输出屏17a的大小例如为直径30mm、CCD摄像元件37受光面的大小例如一个边为17mm、长宽比为4∶3的情况下，当假定从输出屏17a到透镜33的前端的距离为E、从透镜33后端到CCD摄像元件37的摄像面37a之间的距离为F时，设定为F＝E/Z。因此，摄像元件侧的透镜聚焦深度浅，但是，因为把透镜33及摄像元件37同时固定到旋转法兰盘47上，一起进行旋转，所以，具有光学轴不发生变化、而且焦点难于发生偏差的优点。

其次，详细说明有关歪像透镜33与摄像机31的摄像元件37的关系。

参照图6，借助于歪像透镜33的圆柱透镜33C，在垂直方向上对从X射线像增强管13输出屏17a输出的光学像P进行压缩，作为椭圆形光学像C投影到固体摄像元件37在水平方向上长的长方形摄像面37a上。

图1所示的歪像透镜33由1个或多个圆柱透镜系统33C及单焦点透镜系统33d构成。如图7中所示，该歪像透镜33为了把X射线像增强管13的大致圆形的输出像P投影，把摄像元件37的摄像面的短边方向Q缩小，以便内接于摄像元件37的长方形摄像面37的外缘内。

其次，利用图8，说明有关借助于把垂直方向压缩后投影到CCD长方形的摄像面上，能够减小圆柱透镜系统所引起像差的影响。

圆柱透镜系统所引起的像差在图象倍率改变的方向上大，在与之垂直的方向上小。在这里，为了借助于使用了圆柱透镜系统的歪像透镜把圆形的像变换成椭圆形的像后在固体摄像元件的摄像面上成像，如图8中所示，有两种方法。

一种方法是，在没有圆柱透镜系统作用的情况下，成像正圆形像B，以便内接于摄像面37a的上下，借助于圆柱透镜系统的作用，在该水平方向上把像放大，作为椭圆形像A；另一种方法是，如本实施例那样，借助于圆柱透镜系统，把圆形像P在垂直方向上压缩，以便内接于摄像面37a的左右。

在包括圆柱透镜系统的歪像透镜中，哪一种方法都能够实现，但是，在前述方法中，在把像扩大的水平方向的成象中产生像差，水平分辨率劣化；在后述方法中，在垂直方向上产生像差。

可是，通常，X射线摄像装置1的电视方式为NTSC方式，把扫描线的线数标准化为525条线。

因为其中出现在有效画面上的扫描线大致为485线左右，所以，在与此对应的固体摄像元件的有效摄像面的垂直方向上排列着大体485个像素。另一方面，有效摄像面水平方向上的像素数，在X射线摄像装置中大多使用的所谓40万个像素CCD固体摄像元件中为768个，在中心部上，可以利用该水平方向上的所有像素。因为固体摄像元件摄像机的分辨率由该像素数确定，所以，垂直分辨率比水平分辨率低。这在电视方式为PAL方式或SECAM方式中也是同样的。例如，在NTSC方式的固体摄像元件摄像机中的分辨率中，在X射线像增强管输出像的直径为15mm的情况下，输出屏上的水平分辨率为(768/15)＝51.2线/mm，垂直分辨率为(485/15)＝32.3线/mm，垂直分辨率比水平分辨率约低4成。因而，即使在CCD固体摄像元件摄像面上投影的图像的垂直分辨率比水平分辨率约低4成，实际上也是允许的。

如上所述，通过把像差所引起的分辨率劣化的方向作为固体摄像元件的垂直方向，由圆柱透镜所产生的垂直方向上的像差引起的垂直分辨率劣化可允许到水平方向上的4成。因此，实际上可以忽略依据本发明的圆柱透镜系统所引起的像差。因此，不需要对于这种影响附加多个透镜进行校正，这意味着，能够用1个圆柱透镜构成歪像透镜系统。

再者，借助于歪像透镜系统投影的像的像差也通过单焦点透镜系统产生，这在全部方向上相等地产生。因而，单焦点透镜系统的像差必须小，但是，用多个球面透镜构成的、像差小的单焦点透镜系统容易设计。还有，借助于球面透镜构成的单焦点透镜是廉价的。

在使X射线像增强管13的圆形输出像P在CCD摄像元件的长方形摄像面上作为椭圆形像C成像的情况下，如图7中所示，对椭圆形像C，必须使摄像面37a的水平方向(即长边方向)与椭圆形像C的长轴方向正确地一致。

因此，图9及图10示出了对其容易进行微调的结构。即，把装有歪像透镜33的透镜主体61通过安装零件62固定到摄像机31上。而且，该透镜主体61对安装零件62能够旋转任意角度，借助于固定螺钉63就能固定。还有，借助于称为C-座(マウント)的标准化了的螺钉64，把安装零件62拧进旋转法兰盘47的对应阴螺纹部分内，安装上去。

为了把透镜主体61安装到摄像机32上，预先把安装零件62安装到透镜主体61上，将其拧进旋转法兰盘47的透镜安装部内。在此瞬间，歪像透镜33对固定摄像元件37的角度是不确定的。其次，构成X射线摄像装置1的整体，使之工作，在电视监视器上观测图像，在再现正圆形图像的位置上，使透镜主体61旋转并进行微调，在正确地显示圆形图像的位置上，把固定螺钉63拧紧，固定住。

例如，在摄像面37a的纵横比为3∶4的情况下，以长轴(即水平方向上的轴)为短轴(即垂直方向上的轴)的4/3倍，把椭圆形光学像投影，以便内接于摄像面37a的上下左右各个边缘。而且，在图像处理装置39中只对从摄像机31得到的已失真为椭圆形的图像信号的水平方向进行压缩处理，就会在CRT电视监视器21上作为与原始X射线像增强管的输出光学像相同的圆形图像显示出来。

再者，也可以不通过图像处理装置39，直接供给到使偏转大小为1对1之比的CRT电视监视器21上，以便显示正圆形的图像。这通过只简单地缩小CRT电视监视器21的水平偏转的幅度就能够实现。

在上述实施例中，是使整个歪像透镜主体能够对向摄像机安装的零件旋转的结构，但是，并不局限于此，例如，即使作为只使由只对歪像透镜系统中的一个方向上的倍率起作用的一个或多个构成的透镜能够旋转的结构，也可以得到同样的效果。

再者，为了把透镜主体与摄像机连接起来，当然不局限于拧进方式。借助于在向摄像机固定的状态下构成歪像透镜系统，以使整个透镜主体或透镜系统的一部分能够在任意方向上旋转，能够使透镜倍率不同的正交的两个方向与固体摄像元件的水平、垂直方向精密地一致。因此，不需要在固体摄像元件摄像机及透镜的安装部上设置特定的专用安装机构。例如，通过成为拧进方式的安装机构，能够廉价。还有，在把固体摄像元件装入摄像机中，有关对透镜安装部的旋转方向，不需要特别的精度，能够简易地制造摄像机。还有，能够使歪像透镜系统及固体摄像元件摄像机的安装成为在一般透镜及摄像机中广泛采用的称为C-座的标准化了的螺纹方式，能够装入到一般用途的廉价固体摄像元件摄像机中，构成比较廉价的X射线摄像装置。

在上述实施例中，借助于1个圆柱透镜构成歪像透镜33的圆柱透镜33，但是，也能够用多个圆柱透镜构成。还有，有时把圆柱透镜33C及单焦点透镜系统33d的全部构成透镜配置到一个箱体内而一体化，但是，也可以把各个分开。再者，借助于在歪像透镜33中使用圆柱透镜，能够构成比使用了高价棱镜透镜的歪像透镜系统小型、廉价的歪像光学装置。

图11为示出图4中所示摄像机的另一个实施形态的概略图。再者，对与图4中所示构成相同的构成，附以相同的符号，省略其详细说明。在图11中所示的摄像机31中，把CCD摄像装置37、电路部39及集流环59a设置到一块基板55上。

根据该结构，能够缩短摄像机在轴方向上的长度，能够使X射线摄像装置更加紧凑。

图12～图14中所示的实施例为通过单一的摄像机31与输出荧光屏直径不同的多种X射线像增强管进行组合，能够把相同或基本相同的图像投影到CCD摄像元件上的X射线摄像装置。

一般说来，众多正在使用的X射线像增强管存在着该多种正圆形输出光学像的直径，如15mm、20mm、25mm、30mm。还有，CCD摄像元件等固体摄像元件也存在着具有多种尺寸摄像面的元件，如2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸格式的大小等。

因而，由于组合的X射线像增强管与固体摄像元件，缩小率不同，所以，需要多个歪像光学系统位置。在上述实施例的歪像光学系统中，为了改变缩小率，必须变换3个透镜系统内的一个透镜系统。最近，由于把光学装置、固体摄像元件及其信号处理电路元件一体地装入到X射线像增强管的壳内，以便小型化及无调整化，因此，不希望准备多种这样的零件进行各种组合。

本实施例是用于解决上述课题的，其目的在于提供保持特定透镜构成的歪像光学装置的原样而能改变像放大率的X射线摄像装置。为此，构成包括由多个透镜构成的单焦点透镜系统及由2个以上的透镜构成的圆柱透镜系统的歪像光学装置，以便使其圆柱透镜系统的1个或多个透镜对其它透镜沿着光轴的方向移动到任意位置或恒定位置上。

在这里，把由2个圆柱透镜32a、32b构成的圆柱透镜系统32配置到X射线像增强管侧上，把由多个球面透镜构成的单焦点透镜系统33d配置到固体摄像元件侧上。而且，在2个圆柱透镜中X射线像增强管侧的那一个圆柱透镜32a能够对另一个透镜沿着光轴的方向移动。

歪像透镜33借助于移动圆柱透镜系统32中的1个透镜，能够与单焦点透镜系统33d独立地改变圆柱透镜系统32的透镜作用。因而，只改变接受圆柱透镜系统及单焦点透镜系统的透镜作用的方向上的透镜作用，使成像位置可以与只在单焦点透镜系统的透镜作用下进行成像的位置一致。

图13示出使用了这种歪像透镜33时的各透镜、X射线像增强管13的输出图像Pa、Pb、Pc与固体摄像元件37摄像面37a的位置及像径的关系。该图(a)示出X射线像增强管13的输出光学像Pa的直径为25mm的情况，该图(b)示出该Pb为20mm的情况，该图(c)示出该Pc为15mm的情况。再者，在任一种情况下，固体摄像元件摄像面37a的尺寸都是相同的。

在各个情况下，假定：X射线像增强管的输出光学像与固体摄像元件摄像面的距离为D1a、D1b、D1c，固体摄像元件的摄像面与透镜33的距离为D2a、D2b、D2c，2个圆柱透镜32a、32b之间的距离为D3a、D3b、D3c，X射线像增强管与与其靠近的圆柱透镜32a的距离为D4a、D4b、D4c，就能使这些距离改变。但是，固体摄像元件侧的圆柱透镜32b与单焦点透镜系统33的位置关系及它们之间的距离不变。

而且，借助于改变各距离，能够在固体摄像元件的摄像面37a上作为相同大小的椭圆形的像C成像。

即，在X射线像增强管输出光学像P的直径为25mm、20mm、15mm中任一种的情况下，在同样大小的固体摄像元件的摄像面18a上，也能够作为同样大小的椭圆形的像C成像。

在这些情况下，图13的各距离例如为：

D1a＞D1b＞D1c，

D2a＜D2b＜D2c，

D3a＞D3b＞D3c，以及

D4a＞D4b＞D4c

图14示出X射线像增强管、歪像透镜及固体摄像元件的组合状态、由此而改变各距离的机构的具体侧。把X射线像增强管侧的圆柱透镜32a支持到支持构架71上，使该透镜32a可以沿着箱体72、沿着光轴的方向移动地支持起来。由此，能够调整圆柱透镜32a与32b之间的距离D3。图中，省略了用于移动的结构。

还有，把构成固体摄像元件侧圆柱透镜32b及单焦点透镜33d的透镜支持到支持构架73上，使该透镜32b及33d可以一起沿着箱体72、沿着光轴的方向移动地支持起来。

在与歪像透镜33的箱体72的旋转法兰盘的连接部上，设有阳螺纹，在旋转法兰盘47的接触部上，设有阴螺纹，将其连接起来。

借助于把环状垫片74放在箱体72与旋转法兰盘47之间，可以粗略地确定固体摄像元件的摄像面与歪像透镜33的距离D2。而且，进而借助于使支持构架73在箱体内移动，就能精密地调整距离。还有，借助于设置在底板42a与摄像机法兰盘43之间并把此二者连接起来的支柱49的长度，就能调整X射线像增强管输出荧光屏17a与固体摄像元件37的摄像面37a的距离。

当X射线摄像装置中使用的X射线像增强管的输出像径或固体摄像元件的摄像面尺寸只有几种时，把圆柱透镜进行移动的位置移动到只有几个的位置上就能固定了，由此，能够把调整省略掉。

如上所述，该歪像透镜33借助于使圆柱透镜系统的1个透镜对其它透镜沿着光轴的方向移动，能够在固体摄像元件的摄像面上以不同的倍率作为同样大小的椭圆形的像成像。因而，利用单一的光学透镜及摄像元件的构成，能够对应于各种X射线像增强管的输出像径。

再者，上面是有关固体摄像元件摄像面的尺寸相同的情况的说明，但是，通过如上述那样地改变透镜系统与像的位置关系，也能够对应于固体摄像元件摄像面的尺寸不同的情况。

正如上面说明了的那样，根据本实施例，利用单一的光学透镜系统，能够对应于输出像径不同的X射线像增强管或摄像面尺寸不同的固体摄像元件而使用。因而，不需要多个倍率不同的歪像光学系统装置，能够实现总体上低价格的X射线摄像装置。

再者，当前，也正在开发受象面以大致正方形形成的CCD传感器，在这种情况下，当然可以不用歪像透镜了。

正如上面说明了的那样，本发明的X射线摄像装置包括可以一体旋转地形成的摄像机，该摄像机具有由透镜、摄像元件、配置着驱动摄像元件的驱动电路及对从摄像元件得到的图像信号进行处理的处理电路的基板；X射线像增强管及X射线发生器即使在对象物的周围进行旋转的情况下，也能够根据需要把在输出面上输出的输出像作为直立像在监视装置上显示出来。再者，根据上述构成，能够以低成本提供X射线像增强管、透镜及摄像元件的中心几乎不偏离、并且也不产生焦点偏离的X射线摄像装置。

Claims (8)

1.一种X射线摄像装置，包括：X射线像增强管，用于把X射线像向圆形的输出可视光像变换；光学透镜构架，用于使所述输出可视光像在给定位置上成像；固体摄像元件，将其配置在依据该光学透镜构架的成像位置上；信号处理电路基板，用于进行该固体摄像元件的驱动及输出图像信号的处理；支持框，将其在机械上固定到所述X射线像增强管上，用于在机械上支持所述光学透镜构架、固体摄像元件及信号处理电路基板；旋转机构，用于使所述固体摄像元件以光学中心轴为中心对所述X射线像增强管进行旋转；这种X射线摄像装置的特征在于：

所述信号处理电路基板横截所述光学中心轴而配置，同时，把所述固体摄像元件固定到所述信号处理电路基板上；

把所述光学透镜构架直接或通过其它构件在机械上一体地固定到所述信号处理电路基板上；

把旋转驱动电机固定到所述支持框上，借助于该电机，成为使所述固体摄像元件、信号处理电路基板及光学透镜构架一体地对所述支持框进行旋转的结构；

把多个集流环同心状地、并且可以与所述固体摄像元件一起旋转地设置到所述固体摄像元件附近，以便把驱动控制电源及输出图像信号通过该集流环传送到所述固体摄像元件及信号处理电路基板上。

2.根据权利要求1中所述的X射线摄像装置，其特征在于：把所述集流环同心状地固定到所述信号处理电路基板上，或者，除此以外还固定到对所述光学中心轴基本垂直地配置的可旋转的平板上。

3.根据权利要求1中所述的X射线摄像装置，其特征在于：所述光学透镜构架包括由圆柱透镜构成的歪像透镜系统，所述固体摄像元件具有长方形的受象面，借助于所述歪像透镜系统，把所述X射线像增强管输出可视光像的一个方向压缩或扩张，作为椭圆形状的像，在所述固体摄像元件的受象面上使相互长径方向一致并成像。

4.根据权利要求3中所述的X射线摄像装置，其特征在于：所述光学透镜构架包括任意角度微调机构，用于对所述固体摄像元件在光学中心轴的周围进行任意角度的改变调整并定位。

5.根据权利要求1中所述的X射线摄像装置，其特征在于：所述光学透镜构架位于所述支持框的内侧空间内，把所述电机配置在所述光学透镜构架周围的空间内。

6.根据权利要求1中所述的X射线摄像装置，其特征在于：所述光学透镜构架装有电动节流阀，通过所述集流环供给该电动节流阀的驱动信号。

7.根据权利要求3中所述的X射线摄像装置，其特征在于：所述光学透镜构架包括由多个透镜构成的单焦点透镜系统及2个以上的圆柱透镜系统；所述圆柱透镜系统的1个或多个透镜对其它透镜可以沿着光轴的方向移动到任意位置或恒定位置上。

8.根据权利要求3、4或7任一项中所述的X射线摄像装置，其特征在于：使圆柱透镜成像，以便在固体摄像元件的垂直方向上对图像进行压缩。

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