(57)【要約】  本発明は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）用の測定装置および方法に関する。該測定装置は、侵襲的放射線、特にＸ線を生成するための放射源（２）と、回転機構（７）とを有し、該回転機構の構成および配置が、測定対象（１）が回転機構（７）の回転軸（Ｔ）を中心に回転することができ、さらに、このように回転することで侵襲的放射線がさまざまな方向から測定対象（１）を貫通することができるような構成および配置である。さらに、測定対象（１）を貫通した放射線を検出するための検出機構（３）が備えられている。調整機構を具備する位置決め機構（５）が、測定対象の位置を検出機構（７）に相対して調整できるように構成されている。
2009505083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−侵襲的放射線、特にＸ線を生成するための放射源（２）と、
−回転機構（７）であって、測定対象（１）が該回転機構（７）の回転軸（Ｔ）を中心に回転することができ、さらに、このように回転することで侵襲的放射線がさまざまな方向から測定対象（１）を貫通することができるように構成され、配置されている回転機構（７）と、
−測定対象（１）を貫通した放射線を検出するための検出機構（３）と
を有するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）用測定装置において、
−位置決め機構（５）を具備し、該位置決め機構（５）が調整機構（１７，１８，１９）を有し、該調整機構が、測定対象（１）の位置を前記回転機構（７）に相対して調整できることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記放射源（２）が、検出機構（３）の方向に発される円錐状の発散放射線束を生成するように構成されている請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記円錐状の放射線束を基準にして中心位置にあるビームが、前記回転機構（７）の回転軸（Ｔ）と直交する請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記位置決め機構（５）が調整機構（１７，１８，１９）を有し、該調整機構が、測定対象（１）の位置を前記回転機構（７）に相対して調整できるように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項５】
前記調整機構（１７，１８，１９）が少なくとも１つの位置決めユニットを有し、該位置決めユニットが、測定対象（１）の位置を直線状の軸に沿ってのみ調整できるように構成されている請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記調整機構（１７，１８，１９）が前記位置決め装置を少なくとも２つ、好ましくは３つ有しており、また、該位置決め機構の直線状の軸が交差して、好ましくは互いに対して垂直に延びている請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記調整機構（１７，１８，１９）が電動操作可能であり、その際、電流を前記調整機構に供給するための少なくとも１つの電線路が電気接続部を有し、該電気接続部が、前記電線路の、前記回転機構（７）内および／または該回転機構面に配置されている第１の部分を、前記電線路の、前記位置決め機構（５）内および／または該回転機構面に配置されている第２の部分に接続する請求項４〜６のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項８】
前記調整機構（１７，１８，１９）が電動操作可能であり、その際、電流を前記調整機構に供給するための少なくとも１つの電線路が備えられており、該電線路が少なくとも１つの電気摺動接点を介して延びており、該摺動接点によって、電気接触が生じている際に、前記位置決め機構の少なくとも１部分が、位置決め機構（５）の他の１部分に対して、および／または回転機構（７）に対して相対的に動くことが可能となる請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項９】
測定対象（１）が、回転軸（Ｔ）を基準にしてさまざまな回転位置において、侵襲的放射線、特にＸ線によって透過され、それぞれ少なくとも１つの放射線透過画像が撮影されるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）を実施するための方法において、
回転軸（Ｔ）に対する測定対象（１）の相対位置が、位置決め機構（５）の調整によって変更されることを特徴とする方法。
【請求項１０】
測定対象（１）が、放射線透過画像の撮影前に、前記回転軸（Ｔ）に相対して中心位置に配置される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記位置決め機構（５）の１部分が、前記回転軸（Ｔ）に相対して位置を固定して配置されている請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記放射線透過画像が、検出機構（３）の検出信号から生成され、また、測定対象（１）を検査するために評価されるべき前記放射線透過画像を撮影する前に、前記検出信号から測定対象の少なくとも１つの事前放射線透過画像が評価され、該事前放射線透過画像から測定対象の位置誤差が求められる請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記検出機構（３）への前記回転軸（Ｔ）の放射線投影に一致する、回転軸（Ｔ）の画像位置が、前記事前放射線透過画像で求められ、また、該事前放射線透過画像を評価することによって、該事前放射線透過画像の１つの画像平面において、前記回転軸（Ｔ）の両側について、該回転軸（Ｔ）から最も遠く離れた、測定対象の外輪郭位置が該回転軸（Ｔ）から等距離の位置にあるかどうかが求められる請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記回転軸（Ｔ）の両側について、前記最も遠く離れた、測定対象（１）の外輪郭位置が該回転軸（Ｔ）から等距離の位置にない場合に、前記位置決め機構（５）の制御によって、測定対象（１）の位置が自動的に補正される請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、侵襲的放射線を用いて測定対象の放射線透過画像（またそれから特にボリューム画像および／またはボリューム測定データ）を生成するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）用測定装置、例えばＸ線ＣＴ測定装置に関する。本発明はさらに、コンピュータ断層撮影を実施するための方法、特にコンピュータ断層撮影測定を準備するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作物を検査するために侵襲的放射線を用いることは公知である。コンピュータ断層撮影（ＣＴ）では、例えば、工作物は、通例回転テーブル上に配置され、回転テーブルをさまざまな位置に回転させることによってさまざまな方向から工作物にＸ線を透過する。工作物の材料内での消衰によって弱化した放射線は、位置分解および時間分解されてセンサ装置によって検出される。具体的には、例えば、測定対象の投影画像が８００枚から１２００枚撮影され、その際、各投影間に回転位置が一定の回転角度ずつ変化される。断層撮影を再構築する複数の公知の方法のいずれか、例えばフィルタ処理を伴う背面投射を利用することによって、そこから工作物の３次元画像が算定される。この３Ｄ画像は、個々の小さな体積領域（ボクセル）について局所的な線吸収係数を示す。ＣＴに関する１例は、特許文献１に記載されている。
【０００３】
投影画像を撮影する際の結像品質は、ほぼ点状の放射源から出る中心投影の場合、特に選択された拡大度、すなわち、測定対象を貫通して検出機構に当たる放射線の領域がどの程度の大きさであるかに依存する。
【０００４】
従って、この種のＣＴ測定装置の利用者は、測定対象が回転テーブルの回転軸を中心に回転する前および回転した後にその都度、できる限り大きな投影画像が生成されるように注意しなければならず、また、その際、測定対象が検出機構の検出面に完全に結像されるように注意しなければならない。
【０００５】
測定対象の適切な位置決めは、通常、手動で行われる。すなわち、測定対象が特定の回転位置に正確に位置決めされた後、他の回転位置に再び位置決めされる。従って、繰り返し作業が生じることが多い。さらにまた、Ｘ線を用いる測定装置の場合、人体保護措置が講じられているので、コストは一層増大する。例えば、測定室は、それぞれ位置決め前に開放され、位置決め後に再び閉鎖されねばならない。
【特許文献１】独国特許出願公開第３９２４０６６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、ＣＴ測定装置で可能な限り大きな投射画像を得ながら、しかも測定対象の位置決めコストを低くすることを可能にする方法および測定装置を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、測定対象を測定装置で位置決めするための位置決め機構を用いることが提案される。特にコンピュータ断層撮影（ＣＴ）用の測定装置が提案され、この測定装置は、
−侵襲的放射線、特にＸ線を生成するための放射源と、
−回転機構の回転軸を中心に測定対象が回転することができるように、また、このように回転することで侵襲的放射線がさまざまな方向から測定対象を貫通できるように構成され、配置されている回転機構と、
−測定対象を貫通した放射線を検出するための検出機構と
を有し、
−位置決め機構が、調整機構を有し、該調整機構が、測定対象の位置を回転方向に対して相対的に調整できるように構成されていること
を特徴とする。
【０００８】
この測定装置は、（医療用測定装置とは異なり）特に工業上および／または産業上製造された測定対象を寸法測定するために用いられる。特に、測定対象を測定の際に配置すべき測定場所は、それに適した構成を有している。代替的または追加的に、位置決め機構は、無生物の対象のみを位置決めするように構成されている。例えば、位置決め機構は、対象を保持するための保持具を有し、この保持具が、測定対象を好ましくはクランプする。これにより、測定対象を持続的かつ再現可能に保持具に相対して固定することができる。
【０００９】
「侵襲的放射線」という用語には、測定対象を貫通するあらゆる種類の放射線が含まれる。例えばＸ線などの電磁放射線の他に、粒子線（例えば電子線または陽子線）を利用することもできる。また、他の波長範囲（例えば可視波長範囲または赤外波長範囲）の電磁放射線を用いることもできる。本来の放射線以外に、二次効果（例えばルミネセンスなどのエネルギー状態の励起）による放射線または散乱放射が検出されることも多い。この種の放射線は、通常、「バックグラウンド」またはノイズとして測定信号に含まれる。
【００１０】
測定対象の１つの好適な検査方法では、電磁放射線が用いられ、電磁放射線が測定対象を貫通し、放射源の対向側において、位置分解能を有するセンサ機構によって検出される。この測定装置は、特に、放射源が生成する侵襲的放射線が測定対象を貫通し、中心投影として投影画像が生成されるように構成されている。
【００１１】
また、好適であるのは、電磁放射線が、Ｘ線またはガンマ線（硬Ｘ線）であり、そのエネルギー範囲が０．５ｋｅＶから５０ＭｅＶである場合である。特に好適であるのは、２ｋｅＶから７００ｋｅＶまでのエネルギー範囲のＸ線である。
【００１２】
焦点が小さいＸ線源を用いる場合、侵襲的放射線源はほぼ点状であると想定することができる。ほぼ点状の放射源を具備するこの種の測定装置も、特に好適である。例えば、焦点直径が５から１００マイクロメートルの範囲のＸ線源が用いられる。この種の放射源は、通例、例えば１０から４５０ｋｅＶのエネルギー範囲の多色Ｘ線を生成する。焦点と測定対象および検出機構との間隔が、焦点直径よりも通例はるかに大きい場合（数十センチメートルから１メートル超のオーダーである場合）、その焦点は、点状と呼ぶことができる。検出機構で撮影された画像（またはそれに対応する画像データ）には、測定対象を貫通したＸ線の強度に関する情報が含まれている。この情報から、それ自体は公知の方法で、その画像の各ピクセルについて、いわば累積的な吸収係数が計算できる。このようにして得られた画像は、放射源が点状であるので、測定対象の材料特性（局所的な消衰係数）の中心投影に一致する（投影中心は放射源と一致する）。これは、放射源から発された侵襲的放射線が、発散放射線束を形成するからである。
【００１３】
特に、本発明を有効に利用できるのは、放射線透過画像が、点状放射源から出る中心投影によってその放射線透過画像を生成する測定形状に一致する場合である。その際、「一致する」という用語が意味していることは、放射線透過画像が、実際に中心投影によって生成されていること、あるいは、放射線透過画像が、（例えば測定対象の透過前および／または透過後に例えばコリメータおよび／またはレンズで侵襲的放射線を偏向することにより）中心投影と等しい放射線透過画像を生成する測定装置によって生成されていることである。中心投影とは、侵襲的放射線の各ビームの、点状放射源から検出機構までの経路が、直線であることを意味する。また、放射源は、放射線の発生領域、または投影のために用いられる放射線全体が通過しなければならない領域が、測定装置の幾何学的形状全体に比して非常に小さく、近似的に点状とみなせる場合にも、点状と呼ぶことができる。
【００１４】
特に、放射源は、円錐状の発散放射線束を生成するように構成されており、この放射線束は検出機構の方向へ発される。その際、さまざまな回転位置で撮影された投影画像から得られる再構築結果の品質（または少なくとも補正コスト）は、その円錐状の放射線束の中心ビームが、どの程度の精度で回転機構の回転軸と垂直に交差するかに依存する。この垂直交差が、ほぼ完全に実現されることが好ましい。
【００１５】
位置決め機構によって、測定対象は、好ましくは、回転軸が測定対象の２つの互いに直交する断面の共通線となるように位置決めされる（回転軸を基準にして中心位置に配置される）。その際、回転軸は、両断面において、測定対象の対向する外縁間および／または外表面点間の中央に延びている。
【００１６】
この目標は（あるいは測定対象の他のどのような位置決めも）、測定対象の位置を回転方向に対して相対的に調整することができる調整機構によって、簡単な方法で、しかもより高い精度で実現できる。この測定装置の利用者は、対象を回転テーブル上で移動させることで位置を手動で調整することがもはや必要ではなくなり、特に再現可能に同じ位置に再び調整すること、および／または位置の所定の変更を実施することが可能となる。好ましくは、位置決め機構用または少なくとも調整機構を制御するための制御機構用に、一次元または複数次元の座標系が定められているか、あるいは少なくともスケールが設けられており、従って、位置および／または位置変更の座標またはスケール値を前もって定めることができ、調整機構が当該の位置に調整すること、あるいは当該の位置変更を実施することができる。
【００１７】
位置決め機構を用いて測定対象の位置を調整するために、３つの異なった方法が考えられる。これらの方法について以下で説明し、それぞれ「純手動式」、「半自動式」、「完全自動式」と呼ぶ。この３つのいずれの場合も、測定対象は好ましくは位置決め機構の１部分に固定的に結合され、例えば位置決め機構内に万力などでクランプされているか、あるいは、測定対象が、他の理由から位置決め機構の前記部分に対する自らの相対位置を偶発的に変えることはない（例えば測定対象が前記部分に固定的に載置されているため）。しかし、他の構成も可能である。例えば、測定対象の表面領域に隣接するストッパを用いることが可能であり、その際、少なくとも１つのストッパが可動であり、そのストッパの位置および／または方向を回転機構に対して相対的に変更することができる。
位置を純手動式で調整する場合、調整機構は、手で、例えばねじ棒を回転させることによって操作される。
【００１８】
位置を半自動式で調整する場合、例えばモータを装備しておき、このモータによって調整機構の可動部分の位置を変更し、従ってまた測定対象の位置を変更することができる。しかし、モータ自体は利用者が操作する。一方、モータの利点は、例えば、制御機構を設けることができる点である。例えば、利用者は、その制御機構用の座標または差の座標を設定するだけでよく、当該の位置または位置変更の調整は自動的に行われる。
【００１９】
位置を完全自動式で調整する場合、位置決め誤差（測定対象の所定の位置と実際の位置との偏差と定義されている）が自動的に検出され、それに対応する位置補正が実施される。また、調整装置には１つまたは複数のモータを設けることができる。特に、位置誤差を検出するために画像検出・処理法を利用できる。そのために、測定対象の画像は、測定装置の検出機構によって検出される。その後のステップで、検出信号から画像が生成される。また、画像のどの箇所で画像値（例えば測定対象のＸ線投影画像を評価して得られたグレースケール値）が所定の限界値を下回ってもよいか、あるいは上回ってもよいかを、あらかじめ設定することができる。これにより、特に、計画データ（例えばＣＡＤデータ）を用いた測定対象の予測画像を考慮することで、測定対象が、現時点の回転位置において、回転軸を基準におよび／または検出機構が把握可能な領域を基準にして中心位置に配置されているかどうかを確認することができる。従って、特に、測定対象の画像における外境界を、回転軸の両側において回転軸から等距離に位置させることによって、目標位置を設定しておくことができる。従って、好ましくは画像の評価前または評価中に、画像におけるどの（仮想上の）線が回転軸の投影に一致しているのかが分かる。これに関する情報は、それ自体公知の較正方法によって得ることができる。一般的に述べると、検出機構の検出信号から生成された、測定対象の投影画像を評価でき、さらに、その投影画像から測定対象の位置誤差を求めることができる。
【００２０】
画像検出および画像評価は、完全自動方式で実施できるだけでなく、例えば半自動方式の基礎ともなり得る。半自動方式または完全自動方式で調整機構を制御するための制御機構が用いられる場合、あるいは、この種の制御機構が測定装置に設けられている場合、この制御機構は、好ましくは測定装置全体の制御ユニットの一部となっている。この制御機構は、例えば、本測定装置の制御コンピュータのソフトウエアおよび／またはハードウエアに実装しておくことができる。
【００２１】
好ましくは、調整機構が、少なくとも１つの位置決めユニットを有し、この位置決めユニットは、測定対象の位置を直線軸に沿ってのみ調整できるように構成されている。これにより、他の位置誤差から独立した特定の補正を実施することが可能となる。
【００２２】
特に好適であるのは、調整機構が位置決めユニットを少なくとも２つ、好ましくは３つ有していることであり、その際、位置決めユニットの直線軸は、交差して、好ましくは互いに対して直交し合って延びている。
【００２３】
調整機構は、電動で操作可能であり、その際、調整機構に電流を供給するための少なくとも１つの電線路が電気接続部を有し、この電気接続部が、電線路の、回転機構内および／または回転機構面に配置されている第１の部分を、電線路の、位置決め機構内および／または位置決め機構面に配置されている第２の部分に接続する。このようにすることでコンパクトな構造が可能であり、邪魔な、遊置された電線路がなくなる。特に、このような電線路の材料が画像内に引き起こす恐れのある測定アーティファクトを回避することもできる。
【００２４】
好ましくは、調整機構は電動で操作可能であり、その際、調整機構に電流を供給するための少なくとも１つの電線路が備えられている。この電線路は、少なくとも１つの摺動接点を介して延びており、この摺動接点によって、電気接触が生じている際に、位置決め機構の少なくとも１部分が、位置決め機構の他の１部分に対して、および／または回転機構に対して相対的に動くことが可能となる。
【００２５】
本発明の別の態様は、測定装置における測定対象の現時点の位置および／または方向を探知することに関する。現在位置を特定するために放射線（電磁放射線および／または粒子線）を用いることが提案される。１つには、本来の寸法測定の際に測定装置の放射源によって生成された種類の放射線を用いることができる。例えば、別個の位置測定において放射源が動作され、測定装置の検出機構によって測定対象の投影画像が生成される。こうして得られた画像情報は、例えば、上述の完全自動式の方法で位置を特定するために利用することができる。
【００２６】
代替的または追加的に、第２の放射源を測定装置の本来の放射源に加えて設けることが提案される。この第２の放射源は、例えば、測定対象までの行程において、測定対象の本来の寸法測定中に第１の放射源によって発生される放射線に対して平行に伝搬する放射線を生成することができる。別の表現をすれば、第２の放射源によって生成される放射線の中心軸が、第１の放射源によって通常の測定動作中に生成される放射線の中心軸（例えば放射円錐の軸）に対して平行に延びている。これに応じたオフセット（または第２の放射源が第１の放射源の位置に存在しないことから生じる放射源のもう１つのオフセット）は評価の際に考慮することができる。
【００２７】
オフセットを補償する第２の方法は、第２の放射源を複数用いることであり、これらの第２の放射源は、検出機構を基準に、および第１の放射源が生成する放射線の中心軸を基準にして対称的に位置決めされ、方向付けられている。例えば、第２の放射源２つを第１の放射源から等距離に右側と左側とに位置決めされている。これらの第２の放射源によって、測定対象の投影画像を検出機構または付加された第２の検出機構に生成することが可能となる。この第２の検出機構は、例えば第１の検出機構の前に配置されており、第２の放射源の放射線に対して感受性を有する。
【００２８】
第２の放射源を用いるもう１つの方法は、第２の放射源が生成する放射線を、測定対象の本来の寸法測定中に利用されるビーム経路へ供給することである。その際、例えばレンズ、レンズシステムおよび／またはその他の手段（例えば電磁場）が、放射線の方向を制御するために用いられる。これら手段にはミラーおよびその他の反射部材も含まれており、これらの部材は、例えば全反射作用を利用する。
【００２９】
第２の放射源のもう１つの利用方法は、第２の放射源を、第１の放射源のビーム経路における第１の放射源と検出機構との間に配置する方法である。この場合も、例えば、伝搬する放射線の方向を制御するための上記手段を任意に用いることができる。好ましくは、このように放射線束が発生され、この放射線束の幾何学的形状と伝搬方向とが、第１の放射源が発生する放射線の幾何学的形状と伝搬方向とに可能な限り厳密に一致する。
【００３０】
単数または複数の第２の放射源が生成した第２の放射線を利用して、好ましくは測定対象の投影画像が生成される。例えば、上述したように、このために第２の検出機構が設けられている。この検出機構は、例えば第１の検出機構の直前に配置されており、測定対象を位置決めした後に、随意に取り除くことができる。しかしまた、第１の検出機構が第１の放射線に対しても第２の放射線に対しても感受性を有するように構成することも考えられる。
【００３１】
第２の放射線は、特に可視放射線であってもよく、従って、利用者に全く危険性がない。これの基礎となる考え方は、位置決めには、測定対象の純然たる影画像を生成すること、すなわち、放射線が全く測定対象を貫通していない画像を生成することで十分であるということである。
【００３２】
好ましくは、測定対象の全位置決め、すなわち、少なくとも２つの異なった回転位置（例えば相対的に９０°回転した回転位置）での位置決めが行われる。
【００３３】
第２の放射源として、例えば、水銀ランプ、ハロゲンランプ、希ガスを含むランプ（例えばキセノンランプ）および／またはレーザが考えられる。レーザを用いる場合、レーザビームを広げずに、検出機構に対する、測定対象の所定の外輪郭の相対的位置を直接的に確認することもできる。この場合、複数の位置が確認されることが好ましい。しかしまた、レーザビームを広げ、他の放射源の場合と同じように発散放射線束を生成することも可能である。
【００３４】
さらに、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）を実施するための方法、特に測定対象の画像を撮影する準備を行うための方法が提案される。撮影の際、測定対象は、回転軸を基準にしてさまざまな回転位置で侵襲的放射線、特にＸ線によって透過され、それぞれ少なくとも１枚の放射線透過画像が撮影される。撮影の準備のために、回転軸に対する測定対象の相対位置が、位置決め機構を調整することによって変えられる。これにより、特に、測定対象は、放射線透過画像の撮影前に回転軸を基準にして中心位置に配置される。「中心位置に配置する」とは、測定対象の、回転軸を含む少なくとも１つの断面において、回転軸の両側で回転軸から最も離れた、測定対象の外輪郭位置が、回転軸から等距離の位置にあることを意味するものとする。好ましくは、この種の中心配置は、断面２つを基準に行われ、その際、この２つの断面は互いに交差、特に直交している。このようにして、利用可能な検出面を最適に利用することができ、従ってまた最大の拡大度を実現することができる。
【００３５】
特に、位置決め機構は、上述したように、また添付の図面を参照しながら以下で説明するように、回転軸に相対して位置を固定して配置されている少なくとも１つの第１の部分を有する位置決め機構であることが可能である。位置決め機構の他の部分は、前記部分に対して相対的に移動でき、その結果、測定対象も回転軸に対して相対的に移動する。位置決め機構は、前記第１の部分を用いて、例えば上述の回転機構に接して支持することができる。
【００３６】
本方法の１つの好ましい構成では、事前に測定対象の放射線透過画像が評価される。その際、測定対象は、既に測定装置に配置されている。本来の放射線透過画像は、検出機構の検出信号から生成される。測定対象の検査のために評価されるべきそれらの放射線透過画像を撮影する前に、検出信号から少なくとも１枚の事前放射線透過画像が評価され、この事前放射線透過画像から測定対象の位置誤差が求められる。
【００３７】
特に、事前放射線透過画像は、次のように利用することができる。すなわち、事前放射線透過画像で回転軸の画像位置が得られ、この画像位置が、検出機構への回転軸の放射線投影（放射線は、投影時、例えば完全に直線状の行程を辿って放射源から測定対象を通過し、検出機構へと至る）に一致する。回転軸の投影の厳密な位置と方向は、（例えば検出機構のピクセル座標において）例えば測定装置の較正から分かっている。そこで、事前放射線透過画像を評価することによって、事前放射線透過画像の画像平面において、回転軸の両側で回転軸から最も遠く離れた、測定対象の外輪郭位置が、回転軸から等距離の位置にあるかどうかが確認される。好ましくは、この種の位置誤差が自動的に補正される。
【００３８】
回転軸の両側で回転軸から最も遠く離れた、測定対象の外輪郭位置が、回転軸から等距離の位置にない場合、例えば、位置決め機構を制御することによって、測定対象の位置は自動的に補正される。
【００３９】
以下において、本発明について実施例を参照しながら詳述する。実施例は、模式的に図示されている。しかし、本発明は、これらの実施例に限定されるわけではない。各図の同じ符号は、同じ部材または同機能の部材、あるいは機能上同等の部材を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図１に示された測定装置は、測定対象１を有し、この測定対象は、直線状のビーム経路内に放射源２、特にＸ線源と検出機構３との間に配置されている。検出機構３は、複数の検出素子４を有し、従って、放射線の位置分解検出が可能である。検出素子４の検出信号は、評価機構６に供給され、この評価機構が、測定対象１の放射線透過画像をそれぞれ測定対象の所定の回転位置について特定する。測定対象１は、回転機構７、例えば回転テーブルと組み合わされている。回転機構７の回転軸は、文字Ｔで表されている。さらに、位置決め機構５が設けられており、この位置決め機構によって、測定対象１を回転機構に対して相対的に位置決めすることができる。
【００４１】
好ましくは、位置決め機構５は、測定対象１の位置決めをデカルト座標系の３つの座標軸方向に別個に行うことができるように構成されている。従って、測定対象１の位置決め誤差を個々の座標軸方向に直線的に移動させることによって補正することができる。代替的または追加的に、位置決め機構５は、その他の位置決め移動、例えば回転機構７の回転軸Ｔに一致しない回転軸を中心にした回転移動を可能にすることもできる。これにより、例えば、回転テーブル表面に対する測定対象の傾斜を補正することもできる。
【００４２】
特に、位置決め機構５は、図１の実施例に模式的に示されているように、回転機構７の表面（例えば回転テーブル表面）と測定対象１の下面との間に配置されている。しかし、他の配置も考えられる。例えば、測定対象を位置決め機構の部材によって把捉し、位置決め機構から側方へ伸ばし出すことができる。
【００４３】
図１において位置決め機構５の２つの側方のクランプジョー８、９によって示されているように、測定対象１を位置決め機構５にクランプすることができる。しかしまた、測定対象を別の方法で位置決め機構に配置することも可能である。例えば、測定対象を単に位置決め機構の載置面に置くことも可能である（例えば図３を参照）。
【００４４】
図１には、測定装置のデカルト座標系が示されている。ｘ軸は、近似的に点状とみなせる放射源２（例えば放射源の焦点）から、測定対象を配置できる測定場所を通って、検出機構３にまで延びている。放射源２によって生成された侵襲的放射線の、厳密にｘ軸に沿って走るビームＭは、検出機構３を貫通点Ｚで貫通し、あるいは検出素子に当たり、そこで検出される。
【００４５】
好ましくは、検出機構３は、検出されるべき放射線が当たる検出面が平らである機構であり、この平らな検出面は、ｘ軸に対して垂直である。通例、回転機構７の回転軸Ｔは、ｘ軸に対して垂直に走るように調整される。さらに、ｘ軸が、放射源２が生成する放射円錐の中心軸となるように調整される。放射円錐のもう１つのビームが、符号Ｓで示されている。
【００４６】
測定装置の座標系のｙ軸は、検出機構３の検出平面に対して平行に、かつ水平方向に延びている。この座標系のｚ軸も、検出平面に対して平行に、好ましくはさらに回転軸Ｔに対しても平行に延びている。
【００４７】
図２および図３には、位置決め機構の好ましい実施形態が示されており、ここでも符号５で示されている。図２の側面図では、回転軸Ｔを持つ回転テーブル７が下方に示されている。テーブル表面１０上に位置決め機構５が配置されている。位置決め機構５は、断面がＵ字形の断面を有する。第１の可動部材１２は、底部材１１に相対して直線上に移動でき、しかも、この移動は、好ましくはモータ１７を操作することによって行われ、このモータが、例えば送りねじを介して調整機構を作動する。図２では、第１の可動部材１２と底部材１１との間の相対運動の軸は、図面に対して垂直に走っている。
【００４８】
位置決め機構５は、第２の可動部材１３を有しており、この可動部材は、第１の可動部材１２に対して相対的に移動することができ、しかも、第１の可動部材１２の移動方向に対して垂直となる移動方向を持つ移動軸に沿って直線的に移動することができる。図２では、この第２の移動方向は画像平面に水平である。移動を行うために、第２のモータ１８が備えられており、このモータが、ここでも例えば送りねじを介して、適当な移動機構を作動する。
【００４９】
さらに、第３の可動部材１４が備えられており、この可動部材が特にプレート状部材として構成されている。このようにすることで、一種の試料テーブルあるいは測定対象テーブルが生じる。この第３の可動部材１４は、実質上垂直方向に延びる細長い支持具１５を介して、第２の可動部材１３に可動に結合されている。
【００５０】
第３の可動部材１４と支持具１５とによって、第２の可動部材１３に相対して直線上に移動することが可能となる。図２では、この移動の軸は垂直方向であり、画像平面に位置している。第３のモータ１９が、第２の可動部材１３に配置されており、第３の可動部材１４の移動を操作する。
【００５１】
図２で、符号１６で示された部材を、第３の可動部材１４の表面に載置できることで、測定対象（図２には描かれておらず、図３を参照）の位置を高くすることができる。しかしまた、大きな測定対象は、第３の可動部材１４上に直接載置することも可能である。
【００５２】
例えば、位置決め機構の構成は、測定対象の位置を、互いに垂直をなす両水平方向に（第１の可動部材１２と第２の可動部材１３とを回転テーブルに相対して移動させることによって調整可能）例えば１５０ｍｍから２００ｍｍまでの間で、例えば１６０ｍｍだけ変位することができるような構成である。さらに、位置決め機構５は、例えば、測定対象を垂直方向に（第３の可動部材１４を移動させることによって）１５ｍｍから２５ｍｍまでの間で、例えば２０ｍｍ変位できるように構成されている。
【００５３】
さらに一般的に述べると、測定対象は、測定装置の座標系（図１を参照）を基準にしてｙ方向およびｚ方向に、検出機構が放射線を感受して検出できる領域範囲の幅の、あるいは高さのほぼ半分程度、変位できるようにすべきである。その際、検出機構として、例えば、検出面を具備する、位置固定して配置された機構、またはスキャンセンサを用いることができる。
【００５４】
好ましくは、位置決め機構は、できる限り小さくコンパクトな構造であり、該機構の幾何学的形状の誤差および非剛性が画像検査の結果に与える影響を最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】侵襲的放射線を用いて測定対象を検査するための測定装置の模式図である。
【図２】回転テーブルを具備し、その上に位置決め機構が配置された装置の模式的な側面図である。
【図３】図２に示された装置の斜視図であり、測定対象とＸ線源が加えられている。
【図１】
2009505083.tif 000003
【図２】
2009505083.tif 000004
【図３】
2009505083.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月15日(2007.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）用測定装置であって、
−侵襲的放射線、特にＸ線を生成するための放射源（２）と、
−回転機構であって、測定対象（１）が該回転機構（７）の回転軸（Ｔ）を中心に回転することができ、さらに、このように回転することで侵襲的放射線がさまざまな方向から測定対象（１）を貫通することができるように構成され、配置されている回転機構（７）と、
−測定対象（１）を貫通した放射線を検出するための検出機構（３）と、
−調整機構（１７，１８，１９）を有し、該調整機構が、測定対象（１）の位置を前記回転機構（７）に相対して調整できるように構成されている位置決め機構（５）と
を有する測定装置において、
ａ）前記検出機構（３）の検出信号から測定対象の少なくとも１つの事前放射線透過画像を生成すること、
ｂ）前記検出機構（３）への前記回転軸（Ｔ）の放射線投影に一致する、該回転軸（Ｔ）の画像位置を、前記事前放射線透過画像で求めること、
ｃ）該事前放射線透過画像を評価することによって、該事前放射線透過画像の１つの画像平面において、前記回転軸（Ｔ）の両側について、該回転軸（Ｔ）から最も遠く離れた、測定対象の外輪郭位置が該回転軸（Ｔ）から等距離の位置にあるかどうかを求めること
ができるように構成されていることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記調整機構を制御するための制御機構を有し、また、前記回転軸の両側について、前記最も遠く離れた、測定対象の外輪郭位置が該回転軸から等距離の位置にない場合に、前記位置決め機構の制御によって、測定対象の位置を自動的に補正することができるように構成されている請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記放射源（２）が、検出機構（３）の方向に発される円錐状の発散放射線束を生成するように構成されている請求項１または２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記円錐状の放射線束を基準にして中心位置にあるビームが、前記回転機構（７）の回転軸（Ｔ）と直交する請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記位置決め機構（５）が調整機構（１７，１８，１９）を有し、該調整機構が、測定対象（１）の位置を前記回転機構（７）に相対して調整できるように構成されている記請求項１〜４のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項６】
前記調整機構（１７，１８，１９）が少なくとも１つの位置決めユニットを有し、該位置決めユニットが、測定対象（１）の位置を直線状の軸に沿ってのみ調整できるように構成されている請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記調整機構（１７，１８，１９）が前記位置決め装置を少なくとも２つ、好ましくは３つ有しており、また、該位置決め機構の直線状の軸が交差して、好ましくは互いに対して垂直に延びている請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
前記調整機構（１７，１８，１９）が電動操作可能であり、その際、電流を前記調整機構に供給するための少なくとも１つの電線路が電気接続部を有し、該電気接続部が、前記電線路の、前記回転機構（７）内および／または該回転機構面に配置されている第１の部分を、前記電線路の、前記位置決め機構（５）内および／または該回転機構面に配置されている第２の部分に接続する請求項５〜７のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項９】
前記調整機構（１７，１８，１９）が電動操作可能であり、その際、電流を前記調整機構に供給するための少なくとも１つの電線路が備えられており、該電線路が少なくとも１つの電気摺動接点を介して延びており、該摺動接点によって、電気接触が生じている際に、前記位置決め機構の少なくとも１部分が、位置決め機構（５）の他の１部分に対して、および／または回転機構（７）に対して相対的に動くことが可能となる請求項１〜８のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項１０】
測定対象（１）が、回転軸（Ｔ）を基準にしてさまざまな回転位置において、侵襲的放射線、特にＸ線によって透過され、それぞれ少なくとも１つの放射線透過画像が撮影され、その際、前記回転軸（Ｔ）に対する測定対象（１）の相対位置が位置決め機構（５）の調整によって変更され、前記放射線透過画像が検出機構（３）の検出信号から生成され、かつ、その際、
−測定対象（１）を検査するために評価されるべき放射線透過画像を撮影する前に、前記検出信号から測定対象の少なくとも１つの事前放射線透過画像が評価され、
−前記検出機構（３）への前記回転軸（Ｔ）の放射線投影に一致する、該回転軸（Ｔ）の画像位置が、前記事前放射線透過画像で求められ、
−該事前放射線透過画像を評価することによって、該事前放射線透過画像の１つの画像平面において、前記回転軸（Ｔ）の両側について、該回転軸（Ｔ）から最も遠く離れた、測定対象の外輪郭位置が該回転軸（Ｔ）から等距離の位置にあるかどうかが求められる、
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）を実施するための方法。
【請求項１１】
測定対象（１）が、放射線透過画像の撮影前に、前記回転軸（Ｔ）に相対して中心位置に配置される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記位置決め機構（５）の１部分が、前記回転軸（Ｔ）に相対して位置を固定して配置されている請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記回転軸（Ｔ）の両側について、前記最も遠く離れた、測定対象（１）の外輪郭位置が該回転軸（Ｔ）から等距離の位置にない場合に、前記位置決め機構（５）の制御によって、測定対象（１）の位置が自動的に補正される請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2009505083.tif 000006
2009505083.tif 000007
2009505083.tif 000008
2009505083.tif 000009
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