(57)【要約】【課題】Ｘ線ＣＴ装置による内部形状評価の精度向上を目的として複数のルビー球からなる校正器に対して、ルビー球の径の違いを利用したビームハードニング対策を行うこと。【解決手段】三次元計測によるルビー球の径寸法（真値）とＸ線ＣＴの画像データからのルビー球の径寸法の割合（％）平均値の逆数から係数を求め、係数を真値に対する径の割合（％）に掛けることにより求めた誤差を改善し得るＸ線校正器による補正方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線ＣＴ装置の校正器であって、アクリル樹脂製の円筒体からなり、この円筒体の下端面から、所定の間隔をあけて平行に配置される仮想２平面上の同一径上にルビー球の中心を置き、異なる外径（大球３、中球４、小球５）から採用された４個のルビー球を１セットとなし、２セットを備え、上下２段に１セットずつ配置して構成されてなるＸ線ＣＴ校正器を用いて、Ｘ線ＣＴ装置のボリュームデータ(複数の断層画像情報)から求めた径の値と接触式三次元計測機による校正器のルビー球の径の計測値（真値）の各比を求め、各比の平均値の逆数を適切な係数と定義し、各比とこの適切な係数との積の（最大値―最小値）の値を誤差と定義し、ＢＨＣを行わない場合のルビー球の径の真値に対する径の誤差がＢＨＣによりルビー球の径の真置に対する径の誤差より改善できることを特徴とするＸ線校正器による補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
Ｘ線ＣＴ装置による内部形状評価の精度向上を目的として複数のルビー球からなる校正器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用Ｘ線ＣＴ装置を計測に利用するため、欧州、主にドイツにおいて、三次元計測器メーカーによる三次元計測を目的としたＸ線ＣＴ装置が開発されている。
一方、日本において、Ｘ線ＣＴ装置を「ものづくり」に生かした取り組みの件数では、日本は世界一であるといわれているが、製品のクラックや内部欠陥の良／不良、可／否の判定を行う検査機としての用途が主流であり、寸法精度にかかわる三次元計測を目的とした使い方はまれである。
【０００３】
そのため、日本国内の企業、大学、公設試に導入済みのＸ線ＣＴ装置では、現在規格化が進んでいる計測関係において、Ｘ線ＣＴ装置による寸法計測が行えなくなる恐れがある。
ところで、従来技術としてＸ線ＣＴ装置の校正器として特許文献１，２が挙げられる。
特許文献1において、ベリリウム成型体と、該ベリリウム成型体を内包し、Ｘ線ＣＴ装置から得られる投影イメージにおいて前記ベリリウム成型体と異なるコントラストで示される外装体とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置の校正及び評価用の標準ゲージが示されている。特許文献１においては、Ｘ線ＣＴ装置から得られる投影イメージから、試料の内部形状を含む形状寸法を精度良く校正することを目的とした標準ゲージでは、試料の形状等に対応して、成形された標準ゲージの確認が、三次元計測機により、適切に出来ない場合があることを課題とする。
【０００４】
そして、発明者達は、以前、特許文献２において、円筒体または円柱体の外円周に、異なる外径の球を複数個配置した構造の校正器を用いて、接触式三次元計測機により必要に応じていつでも、各部の寸法の実測が可能であるＸ線ＣＴ装置の校正器の提案を行った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１８９５１７号公報
【特許文献２】特開２０１４−１９０９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今回、発明者達が特許文献２にて提案したＸ線ＣＴ装置の校正器を利用して、Ｘ線ＣＴ装置で断面画像を計測する上で問題になるビームハードニング（線質硬化）の軽減対策を行い校正器のルビー球径の誤差の低減を目指した。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
Ｘ線の透過性の良好な材料であり、外径５８ｍｍ、厚さ５ｍｍの、アクリル樹脂製の円筒体２ａ、円筒体２ｂ、円筒体２ｃからなり、これ等の円筒体の下端面から、所定の間隔をあけて平行に配置される仮想２平面上の同一径上に各ルビー球の中心を置き、異なる外径（大球３、中球４、小球５）から採用された４個のルビー球を１セットとなし、２セットを用意して、上下２段に１セットずつ配置して構成されてなるＸ線ＣＴ校正器を用いて、Ｘ線ＣＴ装置のボリュームデータ(複数の断層画像情報)から求めた径の値と接触式三次元計測機による校正器のルビー球の径の計測値（真値）の各比を求め、各比の平均値の逆数を適切な係数と定義し、各比とこの適切な係数との積の（最大値―最小値）の値を誤差と定義し、本願発明による補正を行わない場合のルビー球の径の真値に対する径の誤差0.6910％が本願発明による補正によりルビー球の径の真置に対する径の誤差0.4568％より0.2342％以上改善するＸ線校正器による補正方法である。
【発明の効果】
【０００８】
Ｘ線ＣＴ装置のボリュームデータ(複数の断層画像情報)から求めた径の値と接触式三次元計測機による校正器のルビー球の径の計測値（真値）の各比を求め、各比の平均値の逆数を適切な係数と定義し、各比とこの適切な係数との積の（最大値―最小値）の値を誤差と定義し、本願発明による補正を行わない場合のルビー球の径の真値に対する径の誤差（0.6910％）が本発明によりルビー球の径の真置に対する径の誤差（0.4568％）より（0.2342％）以上改善できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置におけるワークの同じ密度で、厚みの違う補正用試料の投影データの輝度値から連続Ｘ線の減衰を近似曲線から求める本願発明による補正の考え方を示す説明図である。
【図２】鉄系焼結体の斜視図を示す。
【図３】Ｘ線ＣＴ装置の投影データの本願発明による補正前の断面画像である。
【図４】Ｘ線ＣＴ装置の投影データの本願発明による補正後の断面画像である。
【図５】本発明に係る、Ｘ線ＣＴ装置の校正器の全体図であり、図５において、左方から、それぞれ、校正器大１ａ、校正器中１ｂ、校正器小１ｃとし、正面上方からの斜視図を示す。
【図６】本発明に係る、Ｘ線ＣＴ装置の校正器におけるルビー球大（外径６ｍｍ）、中（外径３．５ｍｍ）、小（外径２．５ｍｍ）の投影データの輝度値の図を示す。
【図７】ルビー球の割り振り図面を示す
【図８】近似曲線から単色Ｘ線の減衰を求める図を示す。
【図９】機械的誤差要因図を示す。
【図１０】Ｘ線ＣＴ装置の校正器の斜視図の代表図を示す。
【図１１】Ｘ線ＣＴ装置の校正器の上面図の代表図を示す。
【図１２】Ｘ線ＣＴ装置の校正器の正面図の代表図を示す。
【図１３】Ｘ線ＣＴ装置の校正器の右側面図の代表図を示す。の上面図の代表図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の校正器の実施例について図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
Ｘ線ＣＴ装置では、連続Ｘ線を使用しているため、Ｘ線がワークを透過する際、高いエネルギーをもつＸ線よりも、低いエネルギーをもつＸ線のほうが、より多く吸収される。そのため、Ｘ線のエネルギー分布は少しずつ高い方へシフトしていく。エネルギーが高いという状態を専門用語で硬い（ｈａｒｄ）と表現するため、ビームハードニング（線質硬化 ｂｅａｍｕ  ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）と呼ばれる。このビームハードニングはアーチファクトと呼ばれるノイズを発生させ断面画像の画質を低下させる。
これを補正するのがビームハードニング補正（ｂｅａｍ  ｈａｒｄｅｎｉｇ  ｃｏｒｒ-ｅｃｔｉｏｎ：以下、ＢＨＣ）である。後述するように、ＢＨＣでは、ワークと同一密度で、厚みの異なる補正用試料の投影データの輝度値から連続Ｘ線の減衰を近似曲線から単色Ｘ線の減衰を求めるものである。
【００１２】
図５は、本発明に係る、Ｘ線ＣＴ装置の校正器１、の全体図であり、図５において、Ｘ線ＣＴ装置の校正器１は、左方から、それぞれ、校正器大１ａ、校正器中１ｂ、校正器小１ｃとし、正面上方からの斜視図を示す。これ等の校正器１ａ、校正器１ｂ、校正器１ｃは、Ｘ線の透過性の良好な材料であり、外径５８ｍｍ、厚さ５ｍｍの、アクリル樹脂製の円筒体２（第１の円筒体２ａ、第２の円筒体２ｂ、第３の円筒体２ｃ）からなり、これ等の円筒体２の下端面から、所定の間隔をあけて平行に配置される仮想２平面上で、かつ、それぞれ、同一径の円周上に各ルビー球（３，４，５）の中心を置き、異なる外径のルビー球（大球３、中球４、小球５）のルビー球から採用された４個のルビー球を１セットとなし、２セットのルビー球を用意して、上下２段に１セットずつルビー球を配置して構成されてなるＸ線ＣＴ校正器１ａ，１ｂ，１ｃである。
【００１３】
即ち、一方の異なる外径（大球３、中球４、小球５）から採用された４個のルビー球の１セットを、円筒体の下端面より所定の高さ寸法に位置する同一仮想平面上で、かつ、それぞれ、同一径の円周上に各ルビー球の中心を配置すると共に、該円筒体の外側壁面から所定寸法の位置に前記各ルビー球の中心を接着し得るように、各球の直径と同じ直径のボールエンドミルにより座面加工を施して、前記一方の４個のルビー球の１セットを固着形成し、更に、前記一方の４個のルビー球の１セットの位置より上方に位置し、且つ、前記仮想平面に平行な他の仮想平面上に他方の異なる外径（大球３、中球４、小球５）から採用された４個のルビー球の中心を配置すると共に、該円筒体の外側壁面から所定寸法の位置に各ルビー球の中心を接着し得るように、各球の直径と同じ直径のボールエンドミルにより座面加工を施して、他方の４個のルビー球の１セットを固着形成してなるＸ線ＣＴ装置の校正器１である。
【００１４】
ルビー球（３，４，５）は、前記の円筒体２よりもＸ線透過性が低く、真球加工が容易な、例えば、ルビーやジルコニア等がよく、本実施例では、ルビー球を採用した。そして、ルビー球は、大球３の直径は６mm、中球４の直径は3.5 mm、小球５の直径は2.5 mmとした。
Ｘ線ＣＴ装置の校正器である。１セット４個のルビー球を２段にセットした理由は、上下の対角線上の計測データも参照したいためである。
【００１５】
今回の実施例１では、Ｘ線ＣＴ装置の校正器（１ａ，１ｂ，１ｃ）の代表図面の斜視図を図１０に、代表図面の上面図を図１１に、代表図面の正面図を図１２に、代表図面の右側面図を図１３に示す。校正器１（１ａ，１ｂ，１ｃ）の円筒体２（２ａ，２ｂ，２ｃ）の外径を５８mmとし、厚さ５mmのアクリル樹脂製とした。円筒体２の中心軸に直角で、円筒体２の外周より２mm大きい半径の水平な円周上に球の中心位置を定め、計４個の球を９０度の間隔で配置した。前記したように、ルビー球において、大球３の直径は６mm、中球４の直径は3.5 mm、小球５の直径は2.5 mmであり、そして、そのＸ線ＣＴ装置によるＸ線透過の輝度値は図６の通りである。
【００１６】
図６に示すように、球径とＸ線吸収量は比例しないことから、ビームハードニングが発生していることが分かる。各校正器（１ａ，１ｂ，１ｃ）に使用しているルビー球（大球３、中球４、小球５）の球径の差を利用し、ＢＨＣを行った。
【００１７】
図１において、ＢＨＣの考え方を示す。ＢＨＣでは、同じ密度で、厚みの違う補正用試料の投影データの輝度値をもとに近似曲線を作成し、近似曲線から単色Ｘ線の同一密度のワークに厚みに対する減衰を求めるものである。
本事例では、校正器に使用されるルビー球（大球３、中球４、小球５）を利用し、投影データの輝度値から近似曲線を作成し、単色Ｘ線の減衰を求め補正を行った。近似曲線および単色Ｘ線の減衰を図８に示す。
【００１８】
図７に示すように、１〜８まで番号を割り当てる。Ｘ線ＣＴ装置の校正器を構成するルビー球のボリュームデータから求めた径と、接触式三次元計測機によるＸ線ＣＴ装置の校正器のルビー球の計測結果（ここでは真値という。）と、を形状比較した。各ルビー球の真値に対する径の割合の校正前の結果を表１に、校正後の結果を表２にそれぞれ示す。ＢＨＣを行わない結果を図３に、ＢＨＣを行った結果を図４にそれぞれ示す。
【００１９】
Ｘ線ＣＴ装置については、図９のように検出器とＸ線源の焦点との距離ＳＤＤ（Source   to detector Distance）ワークの中心とＸ線源の焦点との距離ＳＲＤ（Source to Rotation center Distance ）の比断面画像の倍率が決まるが、ＳＤＤ/ＳＲＤの位置決め精度は機械的誤差要因でありビームハードニングとは直接的な関係はない。
機械的誤差要因であるＳＤＤ/ＳＲＤの位置決め精度による誤差では、ルビー球の径は一律な縮小・拡大による補正が可能であるが、ビームハードニングではルビー球の径、ルビー球の同一平面上の並びにより、ルビー球おのおので誤差の大きさは異なる。
【００２０】
ボリュームデータ(複数の断層画像情報)から求めた径と接触式三次元計測機による校正器のルビー球の径の計測結果（真値）の各比を求め、各比の平均値の逆数を適切な係数と定義する。各比とこの適切な係数の積の最大値―最小値（減法の値）を誤差と定義する。ＢＨＣを行わない場合の誤差0.6910％がＢＨＣにより誤差0.4568％と0.2342％以上改善することが分かる。
【００２１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の範囲は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明はＸ線ＣＴ装置を製造、販売する産業分野または、Ｘ線ＣＴ装置を使用する産業分野や医療分野で利用することが出来る
【符号の説明】
【００２３】
１‥Ｘ線校正器、１ａ‥第１の校正器，１ａ‥第２の校正器，１ａ‥第３の校正器，
２‥校正器の円筒体、２a‥校正器の円筒体、２b‥校正器の円筒体、２c‥校正器の円筒体、
３‥ルビー球大、
４‥ルビー球中、
５‥ルビー球小、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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