(57)【要約】【課題】層状構造を有する被検体の断面像を短い断層撮影時間で得るＣＴ装置を提供する。【解決手段】撮影する被検体５の層状構造の層面が、断層撮影面に交差するようにテーブル４上に載置し、撮影する被検体５に向けて断層撮影面に沿った放射線光軸を中心に放射線を放射する放射線源１と、被検体５を透過した放射線２を検出して透過像として出力する放射線検出器３と、テーブル４と放射線２とを相対的に回転させる回転手段７と、回転手段７と放射線検出手段３を制御して被検体５の層面が放射線２の光軸と平行に近くなる回転角度を優先的に複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶し、スキャンを実施するスキャン制御手段９ｃと、このスキャンデータから被検体５の断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する再構成手段９ｄとを有する。【選択図】図１
2011232057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状構造を有する被検体の断面像を撮影するＣＴ装置であって、
撮影する層状構造の層面が断層撮影面に交差するようにテーブル上に載置された被検体に向けて前記断層撮影面に沿った放射線光軸を中心に放射線を放射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、前記断層撮影面と直交する回転軸に対し前記テーブルと前記放射線とを相対的に回転させる回転手段と、
前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して前記回転をさせつつ前記層面が前記放射線光軸と平行に近くなる回転角度を優先的に複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶する優先的なスキャンを実施するスキャン制御手段と、
前記スキャンデータから前記被検体の前記断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する再構成手段と、
を有することを特徴とするＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１記載のＣＴ装置において、
前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、前記層面が前記放射線光軸と平行になる第１の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第１の回転位置を包含する第１の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像を第１のスキャンデータとして取り込んで記憶する第１のスキャンを実施する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
【請求項３】
請求項２記載のＣＴ装置において、
前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、さらに、前記第１の回転位置と１８０°異なる第２の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第２の回転位置を包含する第２の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像を第２のスキャンデータとして取り込んで記憶する第２のスキャンを実施する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
【請求項４】
請求項２記載のＣＴ装置において、
前記スキャン制御手段は、前記第１のスキャンにおいて複数の透過像を第１の回転角度間隔毎に検出し、
前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、さらに、前記第１の回転角度範囲の外の少なくとも一部を含む第３の回転角度範囲で前記回転をさせつつ前記第１の回転角度間隔より大きな第３の回転角度間隔毎に検出された複数の透過像を第３のスキャンデータとして取り込んで記憶する第３のスキャンを実施する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
【請求項５】
請求項３記載のＣＴ装置において、
前記スキャン制御手段は、前記第１のスキャンにおいて複数の透過像を第１の回転角度間隔毎に検出し、前記第２のスキャンにおいて複数の透過像を第２の回転角度間隔毎に検出し、
前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、さらに、前記第１の回転角度範囲および前記第２の回転角度範囲の外の少なくとも一部を含む第３の回転角度範囲で前記回転をさせつつ前記第１の回転角度間隔と前記第２の回転角度間隔のどちらよりも大きな第３の回転角度間隔毎に検出された複数の透過像を第３のスキャンデータとして取り込んで記憶する第３のスキャンを実施する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
【請求項６】
層状構造を有する被検体の断面像を撮影するＣＴ装置の撮影方法であって、
撮影する層状構造の層面が断層撮影面に交差するようにテーブル上に載置された被検体に向けて前記断層撮影面に沿った放射線光軸を中心に放射線を放射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、前記断層撮影面と直交する回転軸に対し前記テーブルと前記放射線とを相対的に回転させる回転手段と、前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して所定の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶するスキャンを実施するスキャン制御手段と、前記記憶されたスキャンデータから前記被検体の断面像を再構成する再構成手段とを有するＣＴ装置において、
前記層面が前記放射線光軸と平行になる第１の回転位置を特定する過程と、
前記回転をさせつつ前記第１の回転位置に近い回転角度を優先的に複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶する優先的なスキャンを実施する過程と、
前記スキャンデータから前記被検体の前記断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する過程と、
を有することを特徴とするＣＴ装置の撮影方法。
【請求項７】
請求項６に記載のＣＴ装置の撮影方法において、
前記優先的なスキャンは、前記第１の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第１の回転位置を包含する第１の回転角度範囲のスキャン、あるいは、さらに前記第１の回転位置と１８０°異なる第２の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第２の回転位置を包含する第２の回転角度範囲のスキャンを加えたスキャンである、
ことを特徴とするＣＴ装置の撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体の断面像を撮影するコンピュータ断層撮影装置（以下ＣＴ（Computed  Tomography）装置と記載する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などのモバイル機器の発達や電気自動車の実用化でリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池の需要が拡大している。それに伴いショートや発火が生じない安全で信頼性の高い電池を供給するための電池検査の重要度がますます高まってきている。この電池検査としては、層状構造を有する被検体の断面像を撮影して、検査する方法が知られている。
【０００３】
まず、図７に被検体である電池９０の概念図（断面図）を示す。この図は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニカド電池等の構造の概略を示す断面図である。ケース９１内には、正極板９２と負極板９３がセパレータ（不図示）を介して何重にも巻かれて収められ、空隙には電解液９４が満たされている。例えば、層のピッチ（正極板−正極板）は０．３ｍｍ程度で巻数は数十回で、断面全体の寸法としては３０ｍｍ×１２０ｍｍ程度である。
【０００４】
このような、構造の電池を検査するために、ＣＴ装置を用いた電池の検査においては、図７に示すような断面像を撮影し、電極板（正極板９２と負極板９３の総称）の層の皺や層間隔の乱れ等を確認でき、電池を使用したときの経時的変化を追跡して検査することができる。
【０００５】
この電池の検査に用いられている従来のＣＴ装置について記載する。従来のＣＴ装置で、回転のみを行う所謂ＲＲ（Rotate  Rotate）方式（第３世代方式）と呼ばれるＣＴ装置は、放射線源から発生する放射線（Ｘ線）を被検体に向けて照射し、被検体を放射線の光軸の方向に対し交差する回転軸で放射線に対して相対的に回転させ、検出された一回転中の所定の回転角度間隔毎に被検体から透過してくる放射線を１次元あるいは２次元の複数検出チャンネルを有する放射線検出器で検出し、この検出器出力から被検体の断面像ないし３次元データを得る（断層撮影する）ものである。
【０００６】
従来技術として図８に、特許文献１に記載されているＣＴ装置の構成を示す。この図８の（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。図中では、Ｘ線管１０１と、ここから発生する角錐状のＸ線ビーム１０２を２次元の分解能で検出するＸ線検出器１０３が対向して配置され、このＸ線ビーム１０２に入るようにテーブル１０４上に載置された被検体１０５の透過像（透過データ）を得るようになっている。
【０００７】
テーブル１０４はＸＹ機構１０６上に配置され、ＸＹ機構１０６は回転・昇降機構１０７上に配置されている。被検体１０５の断面像を撮影する場合は、テーブル１０４を回転軸ＲＡに対し回転・昇降機構１０７により１回転させながら多数の方向について透過像を得る（以下、スキャンとする）。このスキャンにより得られた多数の透過像を制御処理部１０８で処理して被検体１０５の断面像（１枚ないし多数枚）を得ることができる。ここで、ＸＹ機構１０６は、回転軸ＲＡに対しテーブル１０４を回転軸ＲＡと直交する面内で移動させ、被検体１０５の着目部１０５ａが回転軸ＲＡ上になるように位置調整するために用いられる。さらに、回転軸ＲＡおよび検出器１０３はシフト機構１０９によりＸ線管１０１に近づけあるいは遠ざけることができ、目的に応じて撮影倍率（＝ＦＤＤ／ＦＣＤ）を変更できるようになっている。
【０００８】
一方、再構成処理の方法は、通常、角錐状のＸ線ビームの場合、非特許文献１記載の方法が用いられる。この方法は、フィルター補正逆投影法（ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法）の一種で、３次元的に逆投影するものである。図８に示す断面像視野（あるいはスキャン領域という）１１０は、テーブル１０４が回転軸ＲＡに対して１回転する間に常に検出器１０３で検出されるＸ線ビーム１０２に包含される領域と定義される。断面像視野１１０は回転軸ＲＡを軸とする略円筒状の領域であり、無理なく断面像を再構成できる領域である。なお、断面像視野１１０は、撮影倍率を上げると、これに反比例して直径と高さが小さくなる。
【０００９】
ところで、特許文献１に記載されているように、被検体１０５の一部を拡大して断層撮影する手法が知られている（以下ＲＯＩ(Region of Interest：着目領域)スキャンという）。この断層撮影では、図８（ａ）に示すように、断面像視野１１０を小さくし、被検体１０５の着目部１０５ａがこの断面像視野１１０にちょうど収まるようにシフト機構１０９及びＸＹ機構１０４を位置決めする。これにより、着目部１０５ａの空間分解能の高い拡大断面像を得ることができる。さらに、従来のＣＴ装置により、例えばＲＯＩスキャンで電池９０の層構造の着目部分を高い分解能で断面像撮影をすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３１０９４３号
【非特許文献１】L.A.Feldkamp, L.C.Davis and J.W.Kress, Practical cone-beam algorithm, J.Opt.Soc.Am.A/Vol.1,No.6/June1984
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、電池等の層状構造を有する被検体を断層撮影するとき、回転中に透過像を検出する回転角度間隔（回転方向のサンプリングピッチ）を小さくする必要がある。
【００１２】
図７の電池の場合を例にして説明する。断面上で、電極層の直線的な部分では、各電極板およびセパレータは厚さ約０．１ｍｍで、長さ１００ｍｍ程度と非常に細長いものである。このような細長い電極板は回転角度間隔が大きいと電極板に沿った方向に直線状の偽像が生じて厚さ方向の分解能（層構造に対する分解能）を損なうため、分解能を確保して断面像を作成するためには、この場合で、一回転中に透過像を検出する回転角度間隔を０．０６°程度に細かくする必要があり、３６０°のビュー数（１回転中の透過像撮影数）が６０００と大きくなる。
【００１３】
このように、従来のＣＴ装置では、層状構造の被検体の層に直交する方向の分解能を確保するためにビュー数を多くする必要があり、断層撮影時間が長いという問題があった。  
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、層状構造を有する被検体の断面像を短い断層撮影時間で得るＣＴ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、層状構造を有する被検体の断面像を撮影するＣＴ装置であって、撮影する層状構造の層面が断層撮影面に交差するようにテーブル上に載置された被検体に向けて前記断層撮影面に沿った放射線光軸を中心に放射線を放射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、前記断層撮影面と直交する回転軸に対し前記テーブルと前記放射線とを相対的に回転させる回転手段と、前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して前記回転をさせつつ前記層面が前記放射線光軸と平行に近くなる回転角度を優先的に複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶する優先的なスキャンを実施するスキャン制御手段と、前記スキャンデータから前記被検体の前記断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する再構成手段と、を有することを要旨とする。
【００１６】
この構成により、被検体の撮影しようとする層状構造の層面が放射線光軸と平行に近くなる回転角度を優先的に（高頻度であるいは角度限定して透過像の検出を行う）スキャンを実施し、このスキャンデータから被検体の断面像を再構成しているので、１回転のスキャンと比べ、断面像上の層構造の分解能に寄与しない放射線光軸が層面に大きな角度で交差する回転範囲の透過像検出を優先しないことで層面に直交する方向の分解能を保ったままスキャンに要する時間を短縮できる。また、断面像再構成に要する時間も短縮できる。  
【００１７】
前記目的を達成するため、請求項２記載の発明は、請求項１記載のＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、前記層面が前記放射線光軸と平行になる第１の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第１の回転位置を包含する第１の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像を第１のスキャンデータとして取り込んで記憶する第１のスキャンを実施する、ことを要旨とする。
【００１８】
この構成により、被検体の撮影しようとする層状構造の層面が放射線光軸と平行になる回転位置を包含する制限された第１の回転角度範囲で第１のスキャンを実施し、第１の回転角度範囲で検出された第１のスキャンデータから被検体の断面像を再構成しているので、１回転のスキャンと比べ、断面像上の層構造の分解能に寄与しない放射線光軸が層面に大きな角度で交差する回転範囲の透過像検出を省くことで層面に直交する方向の分解能を保ったままスキャンに要する時間を短縮できる。また、断面像再構成に要する時間も短縮できる。
【００１９】
前記目的を達成するため、請求項３記載の発明は、請求項２記載のＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、さらに、前記第１の回転位置と１８０°異なる第２の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第２の回転位置を包含する第２の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像を第２のスキャンデータとして取り込んで記憶する第２のスキャンを実施する、ことを要旨とする。
【００２０】
この構成により、請求項２記載の発明と同様に、１回転のスキャンと比べ、断面像上の層構造の分解能に寄与しない放射線光軸が層面に大きな角度で交差する回転範囲の透過像検出を省くことで層面に直交する方向の分解能を保ったままスキャンに要する時間を短縮できる。また、断面像再構成に要する時間も短縮できる。
【００２１】
前記目的を達成するため、請求項４記載の発明は、請求項２記載のＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、前記第１のスキャンにおいて複数の透過像を第１の回転角度間隔毎に検出し、前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、さらに、前記第１の回転角度範囲の外の少なくとも一部を含む第３の回転角度範囲で前記回転をさせつつ前記第１の回転角度間隔より大きな第３の回転角度間隔毎に検出された複数の透過像を第３のスキャンデータとして取り込んで記憶する第３のスキャンを実施する、ことを要旨とする。
【００２２】
前記目的を達成するため、請求項５記載の発明は、請求項３記載のＣＴ装置において、前記スキャン制御手段は、前記第１のスキャンにおいて複数の透過像を第１の回転角度間隔毎に検出し、前記第２のスキャンにおいて複数の透過像を第２の回転角度間隔毎に検出し、前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、さらに、前記第１の回転角度範囲および前記第２の回転角度範囲の外の少なくとも一部を含む第３の回転角度範囲で前記回転をさせつつ前記第１の回転角度間隔と前記第２の回転角度間隔のどちらよりも大きな第３の回転角度間隔毎に検出された複数の透過像を第３のスキャンデータとして取り込んで記憶する第３のスキャンを実施する、ことを要旨とする。
【００２３】
請求項４および請求項５記載の構成により、通常の１回転のスキャンと比べ、断面像上の層構造の分解能に寄与しない放射線光軸が層面に大きな角度で交差する回転範囲の透過像検出を粗い回転角度間隔で実施することで層面に直交する方向の分解能を保ったままスキャンに要する時間と断面像再構成に要する時間を短縮できると共に、断面像上で層状構造以外の構造もある程度良好に表されるようにできる。
【００２４】
前記目的を達成するため、請求項６記載の発明は、層状構造を有する被検体の断面像を撮影するＣＴ装置の撮影方法であって、撮影する層状構造の層面が断層撮影面に交差するようにテーブル上に載置された被検体に向けて前記断層撮影面に沿った放射線光軸を中心に放射線を放射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、前記断層撮影面と直交する回転軸に対し前記テーブルと前記放射線とを相対的に回転させる回転手段と、前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して所定の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶するスキャンを実施するスキャン制御手段と、前記記憶されたスキャンデータから前記被検体の断面像を再構成する再構成手段とを有するＣＴ装置において、前記層面が前記放射線光軸と平行になる第１の回転位置を特定する過程と、前記回転をさせつつ前記第１の回転位置に近い回転角度を優先的に複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶する優先的なスキャンを実施する過程と、前記スキャンデータから前記被検体の前記断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する過程と、を有することを要旨とする。
この方法で、請求項１記載の発明と同様の効果をあげることができる。
【００２５】
前記目的を達成するため、請求項７記載の発明は、請求項６に記載のＣＴ装置の撮影方法において、前記優先的なスキャンは、前記第１の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第１の回転位置を包含する第１の回転角度範囲のスキャン、あるいは、さらに前記第１の回転位置と１８０°異なる第２の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第２の回転位置を包含する第２の回転角度範囲のスキャンを加えたスキャンである、ことを要旨とする。
この方法で、請求項２、請求項３記載の発明と同様の効果をあげることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、層状構造を有する被検体の断面像を短い断層撮影時間で得るＣＴ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＴ装置の構成を示した模式図（（ａ）平面図、（ｂ）正面図）
【図２】本発明の第１の実施形態に係る断層撮影のフロー図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電池のテーブルへの載置状態を示す図（平面図）
【図４】本発明の第１の実施形態に係るスキャンの回転角度範囲の一例
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例３に係るスキャンの回転角度範囲の一例
【図６】本発明の第１実施形態の変形例５に係るスキャンの回転角度範囲の例
【図７】被検体である電池９０の概念図（断面図）
【図８】従来のＣＴ装置の構成を示した模式図（（ａ）平面図、（ｂ）正面図）
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施例として図面１〜６を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００２９】
（本発明の第１の実施形態の構成）
以下、本発明の第１の実施形態の構成について図１を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るＣＴ装置の構成を示した模式図（（ａ）平面図、（ｂ）正面図）である。図１に示すとおり、Ｘ線管（放射線源）１と、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆより放射されたＸ線の一部である光軸（放射線光軸）Ｌを中心とする角錐状のＸ線ビーム（放射線）２を２次元の分解能で検出するＸ線検出器（放射線検出手段）３とが対向して配置され、このＸ線ビーム２に入るようにテーブル４上に載置された被検体５を透過したＸ線ビーム２がＸ線検出器３により検出され、透過像（透過データ）として出力される。
【００３０】
テーブル４はＸＹ機構６上に配置され、ＸＹ機構６は回転・昇降機構（回転手段）７上に配置されている。テーブル４は回転・昇降機構７によりＸ線ビーム２と垂直に交差する（Ｘ線ビーム２と交差し、かつ、光軸Ｌの方向に対し実質垂直であればよい）回転軸ＲＡに対して回転されるとともに、回転軸ＲＡと平行なｚ方向にｚ移動（昇降）される。ＸＹ機構６は、回転軸ＲＡ及びＸ線ビーム２に対しテーブル４を回転軸ＲＡと直交するＸＹ面内でＸＹ移動させる。
【００３１】
断層撮影面ＴＰはＸ線焦点Ｆを通って回転軸ＲＡに垂直な面と定義され、光軸Ｌは断層撮影面ＴＰ上にある。さらに、シフト機構（撮影倍率設定手段）８により回転軸ＲＡ（とテーブル４）およびＸ線検出器３をＸ線管１に近づけあるいは遠ざけることができ、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆと回転軸ＲＡとの間の撮影距離ＦＣＤ（Focus to rotation Center Distance）と、Ｘ線焦点ＦとＸ線検出器３の検出面３ａとの間の検出距離ＦＤＤ（Focus to Detector Distance）を変えて設定することができる。
【００３２】
ここで、ＸＹ機構６は、被検体５の着目部が回転軸ＲＡ上になるように位置調整するために用いられ、シフト機構８は目的に応じて撮影倍率（＝ＦＤＤ／ＦＣＤ）を変更するために用いられ、回転・昇降機構７のｚ移動は被検体５の着目部をＸ線ビーム２の高さに合わせるのに用いられる。また、回転・昇降機構７の回転は断面像を撮影する場合に被検体５をＸ線ビーム２に対し回転させて、多数の方向について透過像を得るために用いられる。
【００３３】
図１に示す断面像視野（あるいはスキャン領域と称する）１０は１回転の間に、常に測定されるＸ線ビーム２に包含される領域と定義される。断面像視野１０は回転軸ＲＡを軸とする略円筒状の領域であり、無理なく断面像を再構成できる領域である。この構成要素として、他に、各機構（ＸＹ機構６、回転・昇降機構７、シフト機構８）を制御し、また、Ｘ線検出器３からの透過データを処理する制御処理部９、処理結果等を表示する表示部９ａ、Ｘ線管１を制御するＸ線制御部（図示せず）等がある。
【００３４】
制御処理部９は通常のコンピュータで、ＣＰＵ、メモリ、ディスク（不揮発性メモリ）、表示部９ａ、入力部（キーボードやマウス等）９ｂ、機構制御ボード、インターフェース、等より成っている。
【００３５】
制御処理部９は、機構制御ボードにより、各機構部６，７，８の動作位置の信号（エンコーダパルス等）を受けて各機構部６，７，８を制御して被検体の位置合わせやスキャン（断層撮影走査）等を行わせる他、透過データの収集指令パルス等をＸ線検出器３に送る。なお、各機構部６，７，８には図示してないエンコーダが取付けられており、テーブル４のＸＹ機構６によるＸＹ移動位置Ｘ，Ｙ、回転・昇降機構７によるｚ移動位置ｚと回転角度φ、及びシフト機構８によるＦＣＤ，ＦＤＤが読み取られ、それぞれ制御処理部９に送られる。
【００３６】
また、制御処理部９は、断層撮影時にＸ線検出器３からの透過データを収集し、記憶し、再構成処理して断層撮影面に平行な１枚ないし複数枚の被検体の断面像を作成し、表示部９ａに表示する。さらに、制御処理部９は、Ｘ線制御部（図示せず）に指令を出し、管電圧、管電流を指定すると共に、Ｘ線の放射、停止の指示を行なう。管電圧、管電流は被検体に合わせて変えることができる。
【００３７】
図１に示すように、制御処理部９はソフトウエアを読み込んでＣＰＵが機能する機能ブロックとして、所定の範囲でテーブル４を回転させつつ検出された複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶するスキャンを実施するためのスキャン制御部（スキャン制御手段）９ｃ、スキャンデータを用いて断面像を作成する再構成部（再構成手段）９ｄ、等を備えている。
【００３８】
（第１の実施形態の作用）
上記のような構成を有する第１の実施形態の作用を図７、図２ないし図４を参照して、被検体５として電池９０を撮影する場合を例に説明する。
【００３９】
図７に被検体である電池９０の概念図（断面図）を示す。この図は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニカド電池等の構造の概略を示す断面図である。ケース９１内には、正極板９２と負極板９３がセパレータ（不図示）を介して何重にも巻かれて収められ、空隙には電解液９４が満たされている。例えば、層のピッチ（正極板−正極板）は０．３ｍｍ程度で巻数は数十回で、断面全体の寸法としては３０ｍｍ×１２０ｍｍ程度である。
【００４０】
図２は第１の実施形態に係る断層撮影のフロー図であり、本実施例の断層撮影の工程としては、
（１）電池を載置するステップ
（２）撮影条件を設定するステップ
（３）スキャンを行なうステップ
（４）再構成を行なうステップ
の各工程を備える。以下、各工程について説明する。
【００４１】
（１）電池を載置するステップ
図２に示すとおり、ステップＳ１で、操作者は電池９０をテーブル４に以下のように載置する。図３は電池のテーブルへの載置状態を示す図（平面図）である。まず、テーブル４の回転角を０°（第１の回転位置）にリセットし、次に、電池９０の撮影しようとする領域（ＲＯＩ：着目領域）１１における層状構造の層面１２が断層撮影面ＴＰと交差（実質的に直交）し、かつ、層面１２が光軸Ｌと平行になるように載置する。
【００４２】
（２）撮影条件を設定するステップ
次に、ステップＳ２で撮影条件を設定する。この撮影条件には幾何条件、Ｘ線条件、スキャン条件、再構成条件等が含まれる。この幾何条件設定としては、入力部９ｂから指令を入力して、撮影しようとする領域１１が概略として、回転軸ＲＡ上になるようＸＹ機構６を制御し、さらに、撮影しようとする領域１１が断面像視野１０と一致するようにシフト機構８を制御して撮影倍率を設定する。また、入力部９ｂから回転昇降機構７を制御して撮影しようとする領域１１の高さを断層撮影面ＴＰに合わせる。
【００４３】
Ｘ線条件設定としては、被検体に適合する管電圧、管電流を設定する。スキャン条件設定としては、層面１２が光軸Ｌと平行に近い回転角度で優先的に（高頻度であるいは角度限定して）透過像の検出を行うようにする。具体的には、スキャン条件設定として、０°（第１の回転位置）を中心とした±６０°内にあって、０°を包含する連続した範囲（１２０°以下）として回転角度範囲（第１の回転角度範囲）をスキャン範囲として入力設定する。例えば、図４はスキャンの回転角度範囲の一例であり、ここでは０°を中心とした４５°の範囲を回転角度範囲として設定する。
【００４４】
スキャン条件設定として、さらに、透過像を検出する回転角度間隔（例えば０．０７５°）、１透過像の積分フレーム数（例えば５）、等を設定する。また、再構成条件としては、断面像枚数とその回転軸方向の間隔（断層撮影面ＴＰに対する断面位置）等を設定する。
【００４５】
（３）スキャンを行なうステップ
ステップＳ２の後、ステップＳ３でスキャンを行う。操作者がスキャン開始を入力すると、スキャン制御部９ｃは回転昇降機構７とＸ線検出器３を制御して、設定した回転角度範囲でテーブル４を（連続あるいはステップで）回転をさせつつ設定した（第１の）回転角度間隔毎に検出された複数の透過像を（第１の）スキャンデータとして取り込んで記憶する。
【００４６】
（４）再構成を行なうステップ
ステップＳ３の後、ステップＳ４で、再構成部９ｄはスキャンデータから電池９０の断面像視野１０内の断面像を断層撮影面ＴＰに平行な（設定した断面位置の）少なくとも１枚の断面像を再構成して、表示および記憶を行う。再構成は、通常のフィルター補正逆投影法で行うが、異なるのは、通常は３６０°分のフィルター補正逆投影を行うのに対し、ここではスキャンした角度範囲のデータのみをフィルター補正逆投影するだけの違い（すなわちスキャンしなかった角度範囲に対し０を逆投影するのと等価）である。
以上で図２のフローが終了する。
【００４７】
（第１の実施形態の効果）
第１の実施形態によれば、電池９０の撮影しようとする領域１１における層状構造の層面１２が光軸Ｌと平行になる回転位置を中心とした（４５°の）スキャンの回転角度範囲でスキャンを実施し、この回転角度範囲で検出されたスキャンデータから電池９０の断面像を再構成しているので、１回転のスキャンと比べ、断面像上の層構造の分解能に寄与しない光軸Ｌが層面１２に大きな角度で交差する回転範囲の透過像検出を省くことで層面に直交する方向の分解能を保ったままスキャンに要する時間を短縮できる。また、断面像再構成に要する時間も短縮できる。具体的には、通常では３６０°で行うスキャンが、４５°のスキャンで済むためスキャン時間と再構成時間が約１／８となる。
【００４８】
実際に、｛画像１：第１の実施形態の条件（４５°のスキャン）で断層撮影した断面像｝と、｛画像２：同じ条件で３６０°のスキャンで撮影した断面像｝を比較すると、若干、画像１の方が画像ノイズが大き目ではあるが、層面１２に直交する方向の分解能は同等であった。画像１のノイズが大き目なのは、光軸Ｌが層面に沿う方向のデータ量が画像２の半分になるからである。そこで、画像１の撮影条件の積分フレーム数を２倍にして画像１’を撮影し、比較すると、画像１’と画像２は見分けが付かないほどの画像となった。
【００４９】
さらに、第１の実施形態によれば、副次的効果として、リング状アーチファクトが生じにくいという効果がある。実際に、上述した画像１、画像２を比較すると、画像２では回転軸ＲＡを中心としたかすかなリング状アーチファクトを認めることができたが、画像１では全く認められなかった。
【００５０】
（第１の実施形態の変形）
その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【００５１】
（変形例１）
第１の実施形態では、層状構造の層面１２が光軸Ｌと平行になる回転位置を中心に４５°のスキャンの回転角度範囲を設定したが、回転角度範囲は必ずしも４５°でなくてもよい。電池９０の層状構造は巻むらや皺によって局所的に層面１２から傾斜している。この傾斜範囲内の方向からの透過像が得られれば良いので、見込まれる傾斜角度範囲αを含むように回転角度範囲を設定すればよい。
【００５２】
正確には、電池の層構造は視野内において、厚みがあるので、厚みの上端層に平行にＸ線が透過する回転位置から厚みの下端層に平行にＸ線が透過する回転位置までの角度βだけ回転角度範囲を増やす必要がある。したがって、回転角度範囲としては、βだけ増やしてα＋βを超えてを設定すればよい。この角度βは概略Ｘ線焦点Ｆから見たこの厚みの張る角度に相当し、βの値としては、最大厚み（＝断面像視野１０の直径）のとき最大で、このときβはファン角θ０に一致する（図１参照）。通常の電池では、このα＋βは１２０°を超えないので、回転角度範囲は±６０°（全幅１２０°以下）内で０°を含むように設定すればよいが、被検体に合せて、できるだけ狭く設定することでより高速化が可能である。回転角度範囲の幅は、被検体の平面性が良い場合は例えば２０°とか１０°とか小さな範囲で済むこともある。
【００５３】
（変形例２）
第１の実施形態では、層状構造の層面１２が光軸Ｌと平行になる回転位置を中心に対称に４５°のスキャンの回転角度範囲を設定した（通常は対称が好ましい）が、正確に対称でなくてよく、概略として対称であればよい。
【００５４】
（変形例３）
第１の実施形態で、さらに、電池９０を載置した（第１の）回転位置（０°）と１８０°異なる第２の回転位置（１８０°）を中心とした±６０°内にあって、第２の回転位置を包含する連続した範囲である第２の回転角度範囲（１２０°以下）を設定し、この第２の回転角度範囲でテーブル４を回転させつつ第２の回転角度間隔毎に検出された複数の透過像を第２のスキャンデータとして取り込んで記憶する第２のスキャンを実施し、最初に行った（第１の）スキャンデータと第２のスキャンデータとから電池９０の断層撮影面ＴＰに平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する、ようにしてもよい。
【００５５】
図５は変形例３に係るスキャンの回転角度範囲の一例で、第２の回転角度範囲としては、１８０°を中心とした４５°の範囲である。この場合の再構成は、第１の実施形態で述べたように第１のスキャンデータを再構成し、同様に第２のスキャンデータを再構成し、両方の断面像を加算すればよい。また、第１のスキャンデータをフィルター補正逆投影した断面像に続けて第２のスキャンデータをフィルター補正逆投影するようにしてもよい。
【００５６】
なお、第２の回転角度範囲は第１の回転角度範囲と同様に１８０°を中心とする４５°の範囲でなく１８０°を中心とする±６０°内にあって、第２の回転位置（１８０°）を含む回転角度範囲であればよい。また、第２の回転角度間隔は、通常第１の回転角度間隔と同じとするが、異なっていてもよい。変形例３によれば、第１の実施形態と同様の効果をあげることができる。
【００５７】
具体的には、通常では３６０°で行うスキャンが、４５°と４５°のスキャンで済むためスキャン時間と再構成時間が約１／４となる。実際に、｛画像３：変形例３の条件（４５°と４５°のスキャン）で断層撮影した断面像｝と、｛画像２：同じ条件で３６０°のスキャンで撮影した断面像｝を比較すると、画像３と画像２は見分けが付かないほどの画像となった。また、画像２では回転軸ＲＡを中心としたかすかなリング状アーチファクトを認めることができたが、画像３では全く認められなかった。
【００５８】
（変形例４）
第１の実施形態では、電池９０の撮影しようとする領域１１として、平面状の層の部分を選んでいるが、層は曲面でもよい。この場合、観察しようとする層部分の接線方向を層面１２として考えて条件設定すれば、この層面１２と概略として平行な層部分が良好な断面像として得られる。
【００５９】
（変形例５）
第１の実施形態で、電池９０に層状構造以外の構造が含まれる場合、層状構造を撮影した断面像上で他の構造もある程度良好に表されるように撮影したい場合がある。この場合第１の実施形態の第１のスキャン（と変形例３の第２のスキャン）に加えて回転角度間隔を大きくした粗い第３のスキャンを加え、第１のスキャン（と第２のスキャン）と第３のスキャンのスキャンデータから電池９０の断面像を再構成するようにできる。
【００６０】
第３のスキャンは、第１の回転角度範囲（および第２の回転角度範囲）の外の少なくとも一部を含む第３の回転角度範囲で回転をさせつつ第１の回転角度間隔（と前記第２の回転角度間隔のどちら）よりも大きな第３の回転角度間隔毎に検出された複数の透過像を第３のスキャンデータとして取り込んで記憶するものである。
【００６１】
図６は変形例５に係るスキャンの回転角度範囲の例である。
第３のスキャンとしては、回転角度範囲が３６０°のフルスキャン、あるいは１８０°＋ファン角θ０以上３６０°以下のハーフスキャンでよいが、また、第１の回転角度範囲（および第２の回転角度範囲）の外の部分を補充するようなスキャンでもよい。この補充するようなスキャンの回転角度範囲としては外の部分すべてもよく、外の部分の一部でもよく、また第１の回転角度範囲（および第２の回転角度範囲）と重複していてもよい。
【００６２】
再構成部９ｄは、第１のスキャンデータと第２のスキャンデータと第３のスキャンデータとから前記被検体の前記断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する。
再構成は第１ないし第３のスキャンデータでそれぞれ断面像を再構成し、これらの断面像を加算することで得られる（重み付け加算を含む）。また、第１ないし第３のスキャンデータを続けてフィルター補正逆投影するようにしてもよい（重み付け逆投影を含む）。
【００６３】
変形例５によれば、通常の１回転のスキャンと比べ、断面像上の層構造の分解能に寄与しない光軸Ｌが層面１２に大きな角度で交差する回転範囲の透過像検出を粗い回転角度間隔で実施することで層面１２に直交する方向の分解能を保ったままスキャンに要する時間と断面像再構成に要する時間を短縮できると共に、断面像上で層状構造以外の構造もある程度良好に表されるようにできる。
【００６４】
（変形例６）
第１の実施形態で、透過像を検出する回転角度間隔は一定としているが、回転角度の関数として変化させてもよい。例えば、連続的にあるいは階段状に、０°（第１の回転位置）に近いほど小さくする。
【００６５】
さらに、回転角度間隔を回転角度の関数として変化させる場合は、スキャンの回転角度範囲は１２０°以下に制限する必要は無い。すなわち回転角度間隔としては、回転位置が０°および１８０°に近いほど小さく、９０°および２７０°に近いほど大きくなるように、連続的にあるいは階段状に変化させればよい。
【００６６】
（変形例７）
第１の実施形態で、テーブル４（電池９０）をＸ線ビーム２に対し回転させているが、回転は相対的でよい。例えば、テーブル４を回転させず、Ｘ線管１とＸ線検出器３を回転軸ＲＡに対し回転させてもよい。
【００６７】
また、第１の実施形態で、テーブル４を回転軸ＲＡ及びＸ線ビーム２に対しＸＹ移動させているが、ＸＹ移動は相対的でよい。例えば、テーブル４をＸＹ移動させず、回転軸ＲＡ及びＸ線ビーム２（Ｘ線管１とＸ線検出器３）をＸＹ移動させてもよい。
また、第１の実施形態で、テーブル４をＸ線ビーム２に対しｚ移動させているが、ｚ移動は相対的でよい。例えば、テーブル４をｚ移動させず、Ｘ線ビーム２（Ｘ線管１とＸ線検出器３）をｚ移動させてもよい。
【００６８】
（変形例８）
第１の実施形態では被検体として電池９０を例にして説明したが、本発明の被検体は電池に限られること無く、他の層状構造を持つ被検体、例えばコンデンサ、コイル、多層基板、等に対しても有効に適用することができる。
（変形例９）
第１の実施形態で、放射線としてＸ線を用いているが、Ｘ線には限られず透過性の放射線であればよい。例えば、放射線としては、γ線やマイクロ波などでもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…Ｘ線管
２…Ｘ線ビーム
３…Ｘ線検出器
４…テーブル
５…被検体
６…ＸＹ機構
７…回転・昇降機構
８…シフト機構
９…制御処理部
９ａ…表示部
９ｂ…入力部
９ｃ…スキャン制御部
９ｄ…再構成部
１０…断面像視野
１１…撮影しようとする領域
１２…層面
９０…電池
９１…ケース
９２…正極板
９３…負極板
９４…電解液
１０１…Ｘ線管
１０２…Ｘ線ビーム
１０３…Ｘ線検出器
１０４…テーブル
１０５…被検体
１０５ａ…着目部
１０６…ＸＹ機構
１０７…回転・昇降機構
１０８…制御処理部
１０９…シフト機構
１１０…断面像視野
【図１】
2011232057.tif 000003
【図２】
2011232057.tif 000004
【図３】
2011232057.tif 000005
【図４】
2011232057.tif 000006
【図５】
2011232057.tif 000007
【図６】
2011232057.tif 000008
【図７】
2011232057.tif 000009
【図８】
2011232057.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月23日(2010.8.23)
【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】
複数の互いに平行な層よりなる層状構造を有する被検体の上記層状構造を分解する断面像を撮影するＣＴ装置であって、
撮影する層状構造の層面が断層撮影面に交差するようにテーブル上に載置された被検体に向けて前記断層撮影面に沿った放射線光軸を中心に放射線を放射する放射線源と、
前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、
前記断層撮影面と直交する回転軸に対し前記テーブルあるいは前記放射線源及び前記放射線検出手段を回転させる回転手段と、
前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して前記回転をさせつつ前記層面が前記放射線光軸と平行となる回転角度を基準として角度を変化させて複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶する優先的なスキャンを実施するスキャン制御手段と、
前記スキャンデータから前記被検体の前記断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する再構成手段と、
を有することを特徴とするＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１記載のＣＴ装置において、
前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、前記層面が前記放射線光軸と平行になる第１の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第１の回転位置を包含する第１の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像を第１のスキャンデータとして取り込んで記憶する第１のスキャンを実施する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
【請求項３】
請求項２記載のＣＴ装置において、
前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、さらに、前記第１の回転位置と１８０°異なる第２の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第２の回転位置を包含する第２の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像を第２のスキャンデータとして取り込んで記憶する第２のスキャンを実施する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
【請求項４】
請求項２記載のＣＴ装置において、
前記スキャン制御手段は、前記第１のスキャンにおいて複数の透過像を第１の回転角度間隔毎に検出し、
前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、さらに、前記第１の回転角度範囲の外の少なくとも一部を含む第３の回転角度範囲で前記回転をさせつつ前記第１の回転角度間隔より大きな第３の回転角度間隔毎に検出された複数の透過像を第３のスキャンデータとして取り込んで記憶する第３のスキャンを実施する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
【請求項５】
請求項３記載のＣＴ装置において、
前記スキャン制御手段は、前記第１のスキャンにおいて複数の透過像を第１の回転角度間隔毎に検出し、前記第２のスキャンにおいて複数の透過像を第２の回転角度間隔毎に検出し、
前記スキャン制御手段は、前記優先的なスキャンとして、さらに、前記第１の回転角度範囲および前記第２の回転角度範囲の外の少なくとも一部を含む第３の回転角度範囲で前記回転をさせつつ前記第１の回転角度間隔と前記第２の回転角度間隔のどちらよりも大きな第３の回転角度間隔毎に検出された複数の透過像を第３のスキャンデータとして取り込んで記憶する第３のスキャンを実施する、
ことを特徴とするＣＴ装置。
【請求項６】
複数の互いに平行な層よりなる層状構造を有する被検体の上記層状構造を分解する断面像を撮影するＣＴ装置の撮影方法であって、
撮影する層状構造の層面が断層撮影面に交差するようにテーブル上に載置された被検体に向けて前記断層撮影面に沿った放射線光軸を中心に放射線を放射する放射線源と、
前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、
前記断層撮影面と直交する回転軸に対し前記テーブルあるいは前記放射線源及び前記放射線検出手段を回転させる回転手段と、
前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して所定の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶するスキャンを実施するスキャン制御手段と、
前記記憶されたスキャンデータから前記被検体の断面像を再構成する再構成手段とを有するＣＴ装置において、
前記層面が前記放射線光軸と平行になる第１の回転位置を特定する過程と、
前記回転をさせつつ前記第１の回転位置を基準として角度を変化させて複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶する優先的なスキャンを実施する過程と、
前記スキャンデータから前記被検体の前記断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する過程と、
を有することを特徴とするＣＴ装置の撮影方法。
【請求項７】
請求項６に記載のＣＴ装置の撮影方法において、
前記優先的なスキャンは、前記第１の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第１の回転位置を包含する第１の回転角度範囲のスキャン、あるいは、さらに前記第１の回転位置と１８０°異なる第２の回転位置を中心とする±６０°内にあって前記第２の回転位置を包含する第２の回転角度範囲のスキャンを加えたスキャンである、
ことを特徴とするＣＴ装置の撮影方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、複数の互いに平行な層よりなる層状構造を有する被検体の上記層状構造を分解する断面像を撮影するＣＴ装置であって、撮影する層状構造の層面が断層撮影面に交差するようにテーブル上に載置された被検体に向けて前記断層撮影面に沿った放射線光軸を中心に放射線を放射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、前記断層撮影面と直交する回転軸に対し前記テーブルあるいは前記放射線源及び前記放射線検出手段を回転させる回転手段と、前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して前記回転をさせつつ前記層面が前記放射線光軸と平行となる回転角度を基準として角度を変化させて複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶する優先的なスキャンを実施するスキャン制御手段と、前記スキャンデータから前記被検体の前記断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する再構成手段と、を有することを要旨とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
前記目的を達成するため、請求項６記載の発明は、複数の互いに平行な層よりなる層状構造を有する被検体の上記層状構造を分解する断面像を撮影するＣＴ装置の撮影方法であって、撮影する層状構造の層面が断層撮影面に交差するようにテーブル上に載置された被検体に向けて前記断層撮影面に沿った放射線光軸を中心に放射線を放射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出して透過像として出力する放射線検出手段と、前記断層撮影面と直交する回転軸に対し前記テーブルあるいは前記放射線源及び前記放射線検出手段を回転させる回転手段と、前記回転手段と前記放射線検出手段を制御して所定の回転角度範囲で前記回転をさせつつ検出された複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶するスキャンを実施するスキャン制御手段と、前記記憶されたスキャンデータから前記被検体の断面像を再構成する再構成手段とを有するＣＴ装置において、前記層面が前記放射線光軸と平行になる第１の回転位置を特定する過程と、前記回転をさせつつ前記第１の回転位置を基準として角度を変化させて複数の透過像をスキャンデータとして取り込んで記憶する優先的なスキャンを実施する過程と、前記スキャンデータから前記被検体の前記断層撮影面に平行な少なくとも１枚の断面像を再構成する過程と、を有することを要旨とする。
この方法で、請求項１記載の発明と同様の効果をあげることができる。