(57)【要約】      （修正有）【課題】断層画像にアーチファクトが現れるのを確実に防ぐことができる放射線検査装置を提供する。【解決手段】厳密な回転テーブルの位置合わせをしなくても、アーチファクトのない断層画像を生成する放射線検査装置である。回転テーブルには、検査対象に追従して回転するマーカが設けられている。検査対象とともに画像に写りこんだマーカの影１０ｓに基づいた画像の補正により、回転テーブルの位置ズレがなかったときに得られるであろう一連の画像を生成する。補正後の画像を基にして、アーチファクトのない鮮明な断層画像を生成する。【選択図】図７
2015215218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象に向けて放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源を制御する放射線源制御部と、
検査対象を透過する放射線を検出する検出部と、
前記検出部が出力する信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、
前記放射線源と前記検出部とにはさまれる位置に設けられた検査対象を載置する回転テーブルと、
前記放射線源から前記検出部に向かう方向と直交する方向に伸びた軸を回転軸として前記回転テーブルを回転させることにより前記回転テーブル上の検査対象を回転させる回転機構と、
前記回転機構を制御する回転制御部と、
前記回転テーブルが回転する間に撮影された一連の画像に基づいて検査対象の断層画像を生成する断層画像生成部と、
前記回転テーブルに設けられ、前記回転テーブル上の検査対象に追従して回転するマーカと、
検査対象とともに一連の画像に写りこんでいる前記マーカの像に基づいて、前記放射線源が発する放射線ビームの光軸に対する前記回転テーブルの回転軸の位置ズレを算出する位置ズレ算出部と、
算出された位置ズレに基づいて一連の画像を補正する補正部とを備え、
前記断層画像生成部が断層画像の生成に用いる画像は補正後の画像であることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検査装置において、
画像における検査対象の像と前記マーカの像とが重なることがないように前記回転テーブルに対する前記マーカの位置が決定されていることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線検査装置において、
前記回転テーブルの回転角度を検出する角度検出部を備え、
前記放射線源制御部は、前記角度検出部の出力に基づいて前記回転テーブルが一定量回転する度に放射線を照射するよう前記放射線源を制御することを特徴とする放射線検査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の放射線検査装置において、
前記位置ズレ算出部は、光軸と直交する方向であるｙ方向についての位置ズレと、回転軸が前記放射線源に接近・離反する方向であるｘ方向についての位置ズレとの２成分を算出することにより光軸に対する回転軸の位置ズレを算出することを特徴とする放射線検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載の放射線検査装置において、
前記マーカは鉛その他金属で構成されることを特徴とする放射線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象に放射線を照射して、断層画像を生成することができる放射線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などには、検査対象に放射線を照射して、断層画像を生成する放射線検査装置が配備されている。このような装置は、図１７に示すように放射線を照射する放射線源５３と、検査対象である試料を載置する回転テーブル５５と、放射線を検出する検出器５４とを備えている。ここで、放射線源５３は、水平方向に放射線を照射するように設置されている。放射線源５３から照射された放射線は、回転テーブル５５に置かれている試料を透過して検出器５４に入射する。検出器５４は、放射線を検出することで画像を生成する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
本発明に係る装置では、回転テーブル５５が放射線源５３および検出器５４に対して回転する構成となっている。放射線を照射し、回転テーブル５５を回転させながら画像を連写すれば、さまざまな投影方向についての画像が得られる。本発明に係る装置は、これら連写された画像に基づいて断層画像を生成する。この断層画像は、連写画像を再構成したＣＴ(Computed Tomography)画像となっている。
【０００４】
鮮明な断層画像を得るには、図１８のように回転テーブル５５の回転軸が放射線源５３から放射される放射線ビームの光軸に交差していなければならない。連写画像の再構成は、光軸と回転軸とが交差するのもとして実行されるからである。図１９のように光軸と回転軸とが位置ずれを起こした状態で画像を連写すると、断層画像にアーチファクトが発生してしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−５１８７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来構成の装置では、断層画像にアーチファクトが発生するのを十分に抑制することができない。
【０００７】
光軸に対して回転テーブル５５を正確に設置することは実際に困難である。回転テーブル５５が光軸からわずかにでもずれていれば、断層画像にアーチファクトが発生する可能性がある。
【０００８】
また、光軸と回転テーブル５５との位置合わせを正確に行ったとしても、装置を使用している間に光軸と回転テーブル５５との位置関係が変わり得る。つまり、従来構成によれば、断層画像にアーチファクトが現れないように上述の位置合わせを定期的に行わなければならない。
【０００９】
さらに、回転テーブル５５が常に一様に回転するとは限らない。即ち、回転テーブル５５を駆動させるときに生じる回転むらを完全になくすのは難しい。断層画像にアーチファクトが現れないようにするには、相当な再現性を持って回転テーブル５５を回転させなければならないということになる。
【００１０】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、断層画像にアーチファクトが現れるのを確実に防ぐことができる放射線検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明に係る放射線検査装置は、検査対象に向けて放射線を照射する放射線源と、放射線源を制御する放射線源制御部と、検査対象を透過する放射線を検出する検出部と、検出部が出力する信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、放射線源と検出部とにはさまれる位置に設けられた検査対象を載置する回転テーブルと、放射線源から検出部に向かう方向と直交する方向に伸びた軸を回転軸として回転テーブルを回転させることにより回転テーブル上の検査対象を回転させる回転機構と、回転機構を制御する回転制御部と、回転テーブルが回転する間に撮影された一連の画像に基づいて検査対象の断層画像を生成する断層画像生成部と、回転テーブルに設けられ、回転テーブル上の検査対象に追従して回転するマーカと、検査対象とともに一連の画像に写りこんでいるマーカの像に基づいて、放射線源が発する放射線ビームの光軸に対する回転テーブルの回転軸の位置ズレを算出する位置ズレ算出部と、算出された位置ズレに基づいて一連の画像を補正する補正部とを備え、断層画像生成部が断層画像の生成に用いる画像は補正後の画像であることを特徴とするものである。
【００１２】
［作用・効果］本発明によれば、厳密な回転テーブルの位置合わせをしなくても、アーチファクトのない断層画像を生成する放射線検査装置が提供できる。本発明の回転テーブルには、検査対象に追従して回転するマーカが設けられている。回転テーブルが１回転する間に撮影された一連の画像には、検査対象像とともにマーカの像が写りこむことになる。本発明の構成は、一連の画像に写りこんでいるマーカの像に基づいて、放射線源が発する放射線ビームの光軸に対する回転テーブルの回転軸の位置ズレを算出し、この算出結果に基づいて一連の画像を補正する構成となっている。したがって、本発明の構成によれば、補正により、回転テーブルの位置ズレがなかったときに得られるであろう一連の画像を生成することができるのである。このような補正後の画像を基にすれば、アーチファクトのない鮮明な断層画像を生成することができる。
【００１３】
また、上述の放射線検査装置において、画像における検査対象の像とマーカの像とが重なることがないように回転テーブルに対するマーカの位置が決定されていれば、より望ましいが、断層画像の生成が正常に行われれば、検査対象とマーカが分離された断層像が得られるため、致命的なものではない。
【００１４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明のより具体的な構成について説明している。画像における検査対象の像とマーカの像とが重なることがないように回転テーブルに対するマーカの位置が決定されていれば、検査対象物の断層像がマーカ像により鮮明に画像を生成することが期待できる。
【００１５】
また、上述の放射線検査装置において、回転テーブルの回転角度を検出する角度検出部（角度センサ）を備え、放射線源制御部は、角度検出部の出力に基づいて回転テーブルが一定量回転する度に放射線を照射するよう放射線源を制御すれば、より望ましい。
但し、回転角度によらず等放射線を連続照射させながら高速回転して画像を生成することも実際上有用である。
【００１６】
［作用・効果］  上述の構成は、本発明のより具体的な構成について説明している。より確実に断層画像を生成するために、角度検出部の出力に基づいて回転テーブルが一定量回転する度に放射線を照射することができるわけである。
【００１７】
また、上述の放射線検査装置において、位置ズレ算出部は、光軸と直交する方向であるＹ方向についての位置ズレと、回転軸が放射線源に接近・離反する方向であるＸ方向についての位置ズレとの２成分を算出することにより光軸に対する回転軸の位置ズレを算出する。
【００１８】
［作用・効果］  上述の構成は、本発明のより具体的な構成について説明している。光軸と直交する方向であるＹ方向についての位置ズレと、回転軸が放射線源に接近・離反する方向であるＸ方向についての位置ズレとの２成分を算出することにより光軸に対する回転軸の位置ズレを算出するように構成すれば、より確実に回転テーブルの位置ズレを算出することができる。
【００１９】
また、上述の放射線検査装置において、マーカは放射線を透過させない鉛で構成されればより望ましい。
【００２０】
［作用・効果］  上述の構成は、本発明のより具体的な構成について説明している。マーカが鉛で構成されればより確実に画像にマーカ像が写りこむことになり位置ズレ量を適切に算出することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、厳密な回転テーブルの位置合わせをしなくても、アーチファクトのない断層画像を生成する放射線検査装置が提供できる。本発明の回転テーブルには、検査対象に追従して回転するマーカが設けられており、検査対象とともに画像に写りこんだマーカの像に基づいた画像の補正により、回転テーブルの位置ズレがなかったときに得られるであろう一連の画像を生成することができる。このような補正後の画像を基にすれば、アーチファクトのない鮮明な断層画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に係る放射線検査装置の全体構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係る角度センサを説明する模式図である。
【図３】実施例１に係る角度センサを説明する模式図である。
【図４】実施例１に係る回転テーブルの位置ズレを説明する模式図である。
【図５】実施例１に係る回転テーブルの位置ズレを説明する模式図である。
【図６】実施例１に係るマーカを説明する斜視図である。
【図７】実施例１に係る画像にマーカ像が写りこむ様子を説明する模式図である。
【図８】実施例１に係る、回転軸の位置ずれのない場合に写るマーカ像の軌跡図である。
【図９】実施例１に係る、回転軸の位置ずれのある場合に写るマーカ像の軌跡図である。
【図１０】実施例１に係る回転テーブルの位置ズレを算出する原理を説明する模式図である。
【図１１】実施例１に係る回転テーブルの位置ズレを算出する原理を説明する模式図である。
【図１２】実施例１に係る回転テーブルの位置ズレを算出する原理を説明する模式図である。
【図１３】実施例１に係る回転テーブルの位置ズレを算出する原理を説明する模式図である。
【図１４】実施例１に係る画像の補正を説明する模式図である。
【図１５】実施例１に係る画像の補正を説明する模式図である。
【図１６】実施例１に係る装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１７】従来構成の放射線検査装置を説明する斜視図である。
【図１８】従来構成の放射線検査装置を説明する模式図である。
【図１９】従来構成の放射線検査装置を説明する模式図である。
【実施例１】
【００２３】
実施例１に係る放射線検査装置について説明する。Ｘ線は、本発明の放射線に相当する。ＦＰＤは、フラットパネルディテクタの略である。ＣＴ画像Ｄは、本発明の断層画像に相当する。
【００２４】
図１は、本発明に係る放射線検査装置の全体像を表している。図１に示すように本発明に係る放射線検査装置１は、装置を構成する各部品を載置する支持台２を備え、支持台２には、検査対象に向けてＸ線を照射するＸ線管３と、検査対象を透過したＸ線を検出するＦＰＤ４と、Ｘ線管３とＦＰＤ４とに挟まれる位置に置かれた円盤形状の回転テーブル５を有している。回転テーブル５には、検査対象を載置することができる。Ｘ線管３から照射されたＸ線は回転テーブル５の上空を通過してＦＰＤ４に到達する。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の検出部に相当する。
【００２５】
回転テーブル５は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４に対して回転することができる。回転機構７は、回転テーブル５を回転させる機構であり、例えばモータを有している。回転制御部８は、回転機構７を制御する構成である。回転機構７は、Ｘ線管３からＦＰＤ４に向かうｘ方向と直交するｚ方向（鉛直方向）に伸びた軸を回転軸として回転テーブル５を回転させることにより回転テーブル５上の検査対象を回転させる。回転制御部８は、本発明の回転制御部に相当する。
【００２６】
この回転テーブル５は、検査物を載置する台となっている。回転テーブル５を回転させると、回転テーブル５は、自転するように回転し、これに追従して回転テーブル５上の検査物も回転する。Ｘ線管３から照射されたＸ線は、回転テーブル５上の検査物を透過してＦＰＤ４に到達する。したがって、本発明の装置は、回転テーブル５上の検査物のＸ線撮影を行うことができる。また、回転テーブル５を回転させながら画像の連写を行えば、検査物について撮影角度の異なる画像を連写することができる。
【００２７】
本発明に係る放射線検査装置１の構成上特徴的なのは、回転テーブル５にマーカ１０が固定されていることである。このマーカ１０は、Ｘ線を透過させない素材、例えば鉛で構成される。マーカ１０は、回転テーブル５上に直接載置されているわけではなく、回転テーブルに備えられた、鉛直方向（ｚ方向）に延びる支持棒に備え付けられている。回転テーブル５を回転させると、支持棒の先端に備え付けられたマーカ１０が円弧を描くように回転する。マーカ１０は、回転テーブル５上の検査対象に追従して回転する。
【００２８】
本発明の構成においては、検査対象について一連の画像Ｐを撮影すると、これら画像には、マーカ１０の像も同時に写りこんでいる。マーカ１０は、画像Ｐにおけるマーカ１０の像が検査対象の像に重なることがないように回転テーブル５に対して十分離間させて配置されればより望ましい。
【００２９】
Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３を制御する構成である。Ｘ線管制御部６は、回転テーブル５の回転角度を検出する角度センサ１５の出力に従って、Ｘ線管３を制御する。Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部６によって回転テーブル５が所定の角度だけ回転する度にＸ線パルスをＦＰＤ４に向けて照射するように制御される。これにより例えば、Ｘ線管３は、回転テーブル５が２°ずつ回転するごとにＸ線パルスを照射することになる。この例でいえば、本発明に係る装置は、回転テーブル５が一回転する間に照射方向を２°ずつ変えながら検査対象に対するＸ線パルス照射を１８０回行うことになる。Ｘ線管制御部６は、本発明の放射線源制御部に相当し、角度センサ１５は、本発明の角度検出部に相当する。なお、実用上、例えば高速で画像Ｐを収集するため、角度センサ出力に関わりなくＸ線を照射し続けることも可能である。
【００３０】
図２は、本発明に係る角度センサ１５について説明している。本発明に係る角度センサ１５は、リング状のスリット板１５ａを有している。スリット板１５ａは、回転テーブル５における検査物を載置する側の裏側に設けられており、中心軸が回転テーブル５の回転軸Ｃに一致するように回転テーブル５に固着されている。したがって、スリット板１５ａは、回転テーブル５の回転に追従して回転する。
【００３１】
スリット板１５ａには、等間隔に穴ａが設けられている。この穴ａは、スリット板１５ａの中心軸の伸びる方向（ｚ方向）に伸びている貫通孔となっている。
【００３２】
図３は、本発明に係る角度センサ１５が有する可視光源１５ｂと光センサ１５ｃとについて説明している。可視光源１５ｂおよび光センサ１５ｃは、スリット板１５ａを挟み込むように配置しており、可視光源１５ｂ，スリット板１５ａ，光センサ１５ｃが回転テーブル５の回転軸方向にこの順に配列されている。可視光源１５ｂおよび光センサ１５ｃは、支持台２に支持されており、回転テーブル５に追従して回転することはない。
【００３３】
角度センサ１５が回転テーブル５の回転角度を検出する様子について説明する。可視光源１５ｂは、可視光線を光センサ１５ｃに向けて照射している。この可視光線は、スリット板１５ａに遮られて光センサ１５ｃに到達しない。ところが、スリット板１５ａには、穴ａが設けられているので、可視光線は、回転テーブル５の回転量によっては、図３のように穴ａを通過して光センサ１５ｃに到達することがある。角度センサ１５は、光センサ１５ｃの可視光検出をもって回転テーブル５の回転量に関するデータを出力する。例えば、スリット板１５ａに穴ａが１８０個等間隔に配列されているとすると、角度センサ１５は、可視光の検出がなされる度に回転テーブル５が２°回転した旨を示す信号をＸ線管制御部６に送出するわけである。Ｘ線管制御部６は、この角度センサ１５の出力に基づいて回転テーブル５が一定量（２°）回転する度にＸ線を照射するようＸ線管３を制御する。
また、同時に当該角度においてＸ線が照射されたことを画像生成部１１，位置ズレ算出部１２，画像補正部１３に伝える。
【００３４】
画像生成部１１は、ＦＰＤ４が出力するＸ線の検出信号に基づいて画像を生成する構成である。画像生成部１１は、Ｘ線管３よりＸ線が照射され、ＦＰＤ４が出力したＸ線の検出信号を受信し画像を生成する。回転テーブル５が一回転する間に１８０回のＸ線パルスが照射されるとすれば、画像生成部１１は、照射に合わせて１８０枚の画像を生成することになる。画像生成部１１は、本発明の画像生成部に相当する。
【００３５】
断層画像生成部１４は、画像生成部１１が生成した一連の画像を再構成することによりＣＴ画像Ｄを生成する。断層画像生成部１４がＣＴ画像Ｄを生成するには、回転テーブル５が１回転する間に撮影された一連の画像に対して再構成処理を行う必要がある。位置ズレ算出部１２および画像補正部１３は、断層画像生成部１４に入力される前に画像の補正を行う構成である。これらの構成については、後述のものとする。位置ズレ算出部１２は、本発明の位置ズレ算出部に相当し、画像補正部１３は、本発明の補正部に相当する。断層画像生成部１４は、本発明の断層画像生成部に相当する。
【００３６】
＜回転テーブルの位置ズレについて＞
ここで、位置ズレ算出部１２が問題とする回転テーブル５の位置ズレについて説明する。図４は、回転テーブル５とＸ線ビームとの位置関係について説明している。Ｘ線管３の焦点ｐから生じたＸ線は、Ｘ線管３に付属のコリメータによりコリメートされ、４角錐状に広がるＸ線ビームとなって、ＦＰＤ４に入射する。このＸ線ビームの中心軸（光軸）は、支持台２上の回転テーブル５の位置を決める時の指標となっている。すなわち、回転テーブル５は、回転軸ＣがＸ線ビームの光軸と直交するように交差するように位置決合わせがされて支持台２に配置される。また、支持台２上の回転テーブル５は、焦点ｐから回転テーブル５の回転軸Ｃまでの距離が所定の距離となるように位置合わせがされている。
【００３７】
また、ＦＰＤ４は、Ｘ線ビームの光軸がＦＰＤ４の検出面に直交するとともに、ＦＰＤ４の中心点を通過するように位置合わせがされて支持台２に配置される。また、支持台２上のＦＰＤ４は、焦点ｐからＦＰＤ４の検出面までの距離が所定の距離となるように位置合わせがされている。
【００３８】
上述のような回転テーブル５の位置決めを行わないと、鮮明なＣＴ画像を得ることができない。断層画像生成部１４は、角度センサ１５からの出力に基づき、Ｘ線管３と回転テーブル５が所定の位置関係にある状態で取得した一連の画像を用いて再構成を行うことが前提となっている。したがって、断層画像生成部１４は、Ｘ線管３と回転テーブル５との位置関係がずれた状態で得られた一連の画像からは、アーチファクトを含んだＣＴ画像しか生成できないのである。
【００３９】
このような事情は、Ｘ線管３とＦＰＤ４との位置関係についても同じである。すなわち、断層画像生成部１４は、Ｘ線管３とＦＰＤ４が所定の位置関係にある状態で取得した一連の画像を用いて再構成を行うことが前提となっている。したがって、断層画像生成部１４は、Ｘ線管３とＦＰＤ４との位置関係がずれた状態で得られた一連の画像からは、アーチファクトを含んだＣＴ画像しか生成できない。とはいえ、本発明の構成によれば、Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、支持台２に固定されているので、Ｘ線管３とＦＰＤ４の位置合わせを一度厳密に行っておけば、両者の位置関係がずれることはない。
【００４０】
これに比べて、回転テーブル５は、Ｘ線管３に対して回転する構成である。回転テーブル５を何度も回転させていくうちにＸ線管３に対する回転テーブル５の位置が少しずつ変わる可能性もある。したがって、ＦＰＤ４に比べて回転テーブル５のほうがＸ線管３に対して位置ズレを起こしやすいだろう。
【００４１】
図５は、Ｘ線管３と回転テーブル５とが位置ズレを起こしている場合について示していいる。回転テーブル５の位置ズレは、Ｘ線ビームを横切る方向（ｙ方向）についてとＸ線ビームに接近・離反する方向（ｘ方向）についての２方向について起きる。図５の場合においては、回転テーブル５は、回転軸Ｃが本来あるべき場所から、Ｘ線ビームを横切る方向、およびＸ線ビームに近づく方向について同時に移動してしまっており、Ｘ線ビームを基準として、回転軸Ｃが理想の位置から斜め方向にずれてしまっている。
【００４２】
従来構成によれば、このような位置ズレが発生した場合は、回転テーブル５の位置合わせを再度行う必要がある。ずれてしまった回転テーブル５を本来あるべき場所に戻せば、回転テーブル５の回転様式は理想通りとなり、鮮明なＣＴ画像Ｄが生成できるようになるからである。
【００４３】
一方、本発明によれば、回転テーブル５の位置ズレを正さなくても鮮明なＣＴ画像Ｄが生成できるように工夫がされている。すなわち、本発明の構成によれば、回転テーブル５の回転軸Ｃが理想の位置からずれたまま一連の画像を生成しても、ＣＴ画像Ｄに乱れが生じない。本発明では、回転テーブル５の位置ズレを実測するように工夫されており、ＣＴ画像Ｄの生成前に位置ズレの影響を除去するような画像処理を一連の画像に対して行う構成となっているのである。
【００４４】
＜回転テーブルの位置ズレの実測＞
回転テーブルの位置ズレをいかに実測するかについて説明する。本発明の回転テーブル５には位置ズレを検出する目的でマーカ１０が備えられている。一連の画像を撮影するとき、ＦＰＤ４には、図６に示すようにマーカ１０の影１０ｓが投影される。したがって、一連の画像には、マーカ１０の影１０ｓが写りこむことになる。
【００４５】
本発明の重要な特徴の一つとして、マーカ１０が常に回転テーブル５に載置されている点がある。すなわち、マーカ１０は、回転テーブル５に検査物が載置されている場合であっても、回転テーブル５に設置されたままである。したがって、検査物のＣＴ画像Ｄを撮影しようとして回転テーブル５を一回転させながら画像の連写を行うと、図７に示すように画像の各々にマーカ１０の影１０ｓが検査物像と一緒に写りこむ。
【００４６】
ここで、マーカ１０の影１０ｓが検査物像に重なって画像に写りこむのではないかという疑問が生じる。マーカ１０の影１０ｓは、回転テーブル５の位置ズレを知るには重要であっても、撮影対象ではない。したがって、影１０ｓが検査物の撮影の邪魔にならないように工夫をする必要がある。本発明の構成によれば、マーカ１０を支持する支持棒を十分に長くすることによって影１０ｓが画像の上部に現れるように工夫がされている。この画像上部は検査対象物が写りこむ部分ではない。したがって、影１０ｓが検査物像に重なって画像に写りこんでしまうことがない。以上のような事情から、支持棒は、Ｘ線を透過させる素材で構成されるのが望ましい。しかし、マーカと検査対象物とが重なった場合でも
断層画像を再構成する演算により、それぞれを分離することが可能である。より鮮明な断層画像を得るためには、その影響を排除することが望ましいが致命的なことではない。
【００４７】
一連の画像における影１０ｓの写りこみ方によって回転テーブル５の位置ズレ量を実測する方法について説明する。図８は、一連の画像を重ね合わせた合成画像の上部を表している。画像における影１０ｓの現れる位置は、回転テーブル５の回転に従って変わる。したがって、合成画像の上部には、画像上での影１０ｓの移動の軌跡が写りこんでいることになる。影１０ｓの移動の軌跡は、図８に示すような楕円形状となる。図８は、回転テーブル５が理想の位置にある場合に得られる影１０ｓの移動の軌跡である。
【００４８】
図９は、回転テーブル５の回転軸が位置ズレを起こしている場合において得られる一連の画像を図８と同様に合成した合成画像の上側を表している。この場合、図８で説明した楕円形上が変形しているとともに、右側に位置ズレを起こし、しかも傾斜している。
【００４９】
角度センサ１５の出力に基づけば、図９に係る影１０ｓの挙動から比較的容易に回転テーブル５の位置ズレを算出することができる。角度センサ１５で分かるのは、回転テーブル５の回転軸Ｃとマーカ１０との位置関係である。仮に、角度センサ１５が９０°を出力している場合、マーカ１０と回転軸Ｃとは図１０に示すような関係にある。すなわち、回転軸Ｃとマーカ１０とはｘ方向について同じ位置にあり、ｙ方向については、マーカ１０の回転半径だけ離間している。回転半径は既知であるので、角度センサ１５が９０°を出力しているときのマーカ１０の位置さえ分かれば回転軸Ｃの位置も分かることになる。
【００５０】
Ａの位置を算出するには、マーカ１０がこの位置にあるときに撮影した画像を用いる。当該画像には、図１１に示すように上部のどこかにマーカ１０の影ＳＡが写りこんでいるはずである。
【００５１】
この画像上に現れる影ＳＡの位置に基づいて図１０におけるＡの位置を知ることができる。図１２はその原理について説明している。座標ｐは、Ｘ線管３の焦点の位置を表している。そして、座標Ｓ（ｘＳ，ｙＳ，ｚＳ）は、影ＳＡの位置を表している。うち、ｙＳ，ｚＳは、マーカ１０がＡの位置にあった時に撮影された画像を解析することで算出することができる。ｘＳは、焦点ｐからＦＰＤ４までの距離であり既知の値である。座標Ｍ（ｘＭ，ｙＭ，ｚＭ）は、マーカ１０の位置を表しており、より具体的には、図１０に示したＡの位置を表している。このうち、ｚＭは、マーカ１０を支持する支持棒の長さで決まる既知の値である。これらの点から、以下のような関係が導ける。
ｘ／ｘＳ＝ｙ／ｙＳ＝ｚ／ｚＳ
【００５２】
マーカ１０の方向の座標は、ｚ方向については既知であることに注目して、上述の式のｚにｚＭを代入すると、ｘＭ，ｙＭは次のように表せる。
ｘＭ＝ｘＳ（ｚＭ／ｚＳ）
ｙＭ＝ｙＳ（ｚＭ／ｚＳ）
【００５３】
このようにして、画像に現れるマーカ１０の影１０ｓの位置から、撮影時におけるマーカ１０のｘ方向の位置、ｙ方向の位置を算出することができる。回転軸Ｃからマーカ１０までの距離は、既知の値となっている。回転テーブル５の回転軸Ｃの位置は、算出されたＡの位置からマーカ１０の回転半径分だけｙ方向に移動した位置にある（図１０参照）。したがって、回転テーブル５の回転軸Ｃの位置は、実測により算出することができる。回転軸Ｃは、ｚ方向に延びる軸であるから、回転軸Ｃの位置を表すには、ｘ方向の位置とｙ方向の位置とが求まれば十分である。回転軸Ｃのｘ方向の位置は、ｘＭに他ならない。回転軸Ｃのｙ方向の位置はｙＭと上述の回転半径を示す値との合計となる。
【００５４】
こうして実測された回転軸Ｃは、理想の位置から外れている可能性がある。回転軸Ｃの理想の位置Ｃｒは、既知である。したがって、実測された回転軸Ｃが理想からどの程度ずれているかを算出することができる。このとき回転軸Ｃの位置ズレは、図１３に示すようにｘ方向についての位置ズレ量Δｘとｙ方向についての位置ズレ量Δｙとに分けて算出される。
【００５５】
また、上述の位置ズレ量Δｘ，Δｙは次のような計算でより簡便に算出することもできる。すなわち、Ｘ線管３の焦点を原点とし、Ｘ線管３の焦点から理想の位置にある回転軸Ｃｒまでの距離をＤ１とし、理想の位置にある回転軸ＣｒからＦＰＤ４までの距離をＤ２とし、回転軸Ｃから回転テーブル５上のマーカ１０までの距離をＲ０とし、原点からのマーカ１０の高さをＨ０としたとき、回転テーブル５がθだけ回転したとすると、ＦＰＤ４上に現れるマーカ１０の投影位置（Ｄ１＋Ｄ２，ｙＳ，ｚＳ）は、次の二式で表すことができる。
ｙＳ＝（Ｄ１＋Ｄ２）＊（Δｙ＋Ｒ０＊ｓｉｎθ）／（Ｄ１＋Δｘ＋Ｒ０＊ｃｏｓθ）
ｚＳ＝（Ｄ１＋Ｄ２）＊Ｈ０／（Ｄ１＋Δｘ＋Ｒ０＊ｃｏｓθ）
【００５６】
ここで、Ｄ１，Ｄ２，Ｒ０，Ｈ０はすべて設定値通りの既知の値をとり、マーカ１０の投影位置（Ｄ１＋Ｄ２，ｙＳ，ｚＳ）は実測することができる。２つの方程式について未知数はΔｘ，Δｙの二つだから、これらの関係式から位置ズレ量Δｘ，Δｙを算出することが可能である。特に、上述の式のうちθが例えば０，π／２などの場合についてのマーカ投影位置を実測することにより位置ズレ量Δｘ，Δｙを算出することもできる。ちなみに図８，図９は上述の２式を用いてマーカの投影位置をシミュレーションして得られた結果の概略を示している。
【００５７】
このような位置ズレの算出は、位置ズレ算出部１２が実行する。すなわち、位置ズレ算出部１２には、回転テーブル５の回転角度とこれに対応する画像が送られてきている。位置ズレ算出部１２は、回転テーブル５の回転角度に基づいて、マーカ１０と回転軸Ｃの位置関係を知り、画像に写りこむマーカ１０の影１０ｓの位置に基づいてマーカ１０の位置を算出する。そして、位置ズレ算出部１２は、マーカ１０の位置を頼りに回転軸Ｃの位置を算出するのである。上述の説明では、回転テーブル５の回転量が９０°となっている場合について説明したが、位置ズレ算出部１２は、他の回転量に基づいて回転軸Ｃの位置を算出することができる。回転テーブル５の回転量さえ決まれば、マーカ１０と回転軸Ｃとの位置関係が決まるからである。
【００５８】
このように、位置ズレ算出部１２は、検査対象とともに一連の画像に写りこんでいるマーカ１０の像に基づいて、Ｘ線管３が発する放射線ビームの光軸に対する回転テーブル５の回転軸の位置ズレを算出する。より具体的には、位置ズレ算出部１２は、光軸と直交する方向であるｙ方向についての位置ズレと、回転軸がＸ線管３に接近・離反する方向であるｘ方向についての位置ズレとの２成分を算出することにより光軸に対する回転軸の位置ズレを算出する。
【００５９】
そして、位置ズレ算出部１２は、算出した回転軸Ｃの位置と、回転軸の理想的な位置との差分を算出し、回転軸Ｃの位置ズレ量（Δｘ，Δｙ）を算出する。図１３は、回転軸Ｃの理想的な位置Ｃｒから実際の回転軸Ｃがどの程度ずれているかをｘ方向とｙ方向についてそれぞれΔｘ，Δｙで表すことができる点について説明している。
【００６０】
画像生成部１１が生成した一連の画像Ｐと位置ズレ算出部１２が算出した位置ズレ量Δｘ，Δｙは、画像補正部１３に送出される。画像補正部１３は、位置ズレ量Δｘ，Δｙに従って一連の画像Ｐに補正処理を施して、仮に回転テーブル５の回転軸Ｃが理想的な位置にあった時に撮影されるであろう一連の画像Ｑを生成する。断層画像生成部１４がＣＴ画像Ｄの生成に用いる一連の画像とは補正後の一連の画像Ｑのことである。この画像補正部１３の動作について説明する。
【００６１】
図１４は、画像補正部１３が位置ズレ量Δｙを用いて画像Ｐの補正を行っている様子を表している。画像補正部１３は、一連の画像Ｐに対し位置ズレ量Δｙに相当する分だけ検査物像を横にスライドさせるような画像処理を施すことにより、回転テーブル５の位置ズレ量Δｙが生じていなかったときに撮影されるであろう画像を生成する。位置ズレ量Δｙに対応する検査物像のスライド量は、幾何学的な計算により知ることができる。
【００６２】
図１５は、画像補正部１３が位置ズレ量Δｘを用いて画像Ｐの補正を行っている様子を表している。画像補正部１３は、一連の画像Ｐに対して位置ズレ量Δｘに相当する分だけ検査物像を拡大・縮小させるような画像処理を施すことにより、回転テーブル５の位置ズレ量Δｘが生じていなかったときに撮影されるであろう画像を生成する。位置ズレ量Δｘが負の値なら、回転テーブル５が理想の位置よりもＸ線管３側に近づいているので、画像Ｐに写りこむ検査物像は、位置ズレがない時よりも大きく写りこむ。位置ズレ量Δｘが正の値なら、回転テーブル５が理想の位置よりもＦＰＤ４側に近づいているので、画像Ｐに写りこむ検査物像は、位置ズレがない時よりも小さく写りこむ。位置ズレ量Δｘに対応する検査物像の拡大率は、幾何学的な計算により知ることができる。
【００６３】
実際の回転テーブル５の位置ズレは、ｘ方向にもｙ方向にも生じているはずである。したがって、画像補正部１３は、図１４で説明した画像処理と図１５で説明した画像処理の両方を組み合わせることによって画像Ｐの補正を行う。
【００６４】
補正後の画像Ｑは、断層画像生成部１４に送出される。断層画像生成部１４は、一連の画像Ｑを再構成することによりＣＴ画像Ｄを生成する。画像Ｑは、回転テーブル５の位置ズレがない状態を再現した画像となっているので、生成されるＣＴ画像Ｄは、回転テーブル５の位置ズレの影響が現れることがない。
【００６５】
＜その他の構成＞
本発明に係る装置は、装置の制御に関する情報の一切を記憶する記憶部２０と、ＣＴ画像Ｄを表示する表示部２１と、操作者の指示を入力させる入力部２２とを備えている。主制御部２５は、ＣＰＵなどから構成され、各種のプログラムを実行することにより上述の各制御部６，８および各画像処理部１１，１２，１３，１４を実現する。各部は、これらを担当する制御装置に分割されて実現されていてもよい。
【００６６】
＜放射線検査装置の動作＞
続いて、図１６を参照しながら本発明に係る装置の動作について説明する。本発明に係る装置を用いてＣＴ画像Ｄを生成するには、まず、回転テーブル５に検査物が載置される（検査物載置ステップＳ１）。このとき検査物は、回転テーブル５にマーカ１０が載せられた状態のまま載置されることになる。そして、操作者が入力部２２を通じてＣＴ画像Ｄ撮影開始の指示を装置に対して行うと、回転テーブル５の回転が開始され、画像Ｐの連写が開始される（連写ステップＳ２）。位置ズレ算出部１２は、撮影された一連の画像Ｐに写りこむマーカ１０の影１０ｓに基づいて、回転テーブル５の位置ズレを算出する（位置ズレ算出ステップＳ３）。画像補正部１３は、算出された位置ズレ量に基づいて一連の画像Ｐの補正を行う（画像補正ステップＳ４）。断層画像生成部１４は、補正された一連の画像Ｑを再構成してＣＴ画像Ｄを生成する（ＣＴ画像生成ステップＳ５）。生成されたＣＴ画像Ｄが表示部２１に表示されて本発明に係る装置の動作は終了となる。
【００６７】
以上のように、本発明によれば、厳密な回転テーブル５の位置合わせをしなくても、アーチファクトのない断層画像を生成する放射線検査装置が提供できる。本発明の回転テーブル５には、検査対象に追従して回転するマーカ１０が設けられている。回転テーブル５が１回転する間に撮影された一連の画像には、検査対象像とともにマーカ１０の像が写りこむことになる。本発明の構成は、一連の画像に写りこんでいるマーカ１０の像に基づいて、Ｘ線管３が発する放射線ビームの光軸に対する回転テーブル５の回転軸の位置ズレを算出し、この算出結果に基づいて一連の画像を補正する構成となっている。したがって、本発明の構成によれば、補正により、回転テーブル５の位置ズレがなかったときに得られるであろう一連の画像を生成することができるのである。このような補正後の画像を基にすれば、アーチファクトのない鮮明な断層画像を生成することができる。
【符号の説明】
【００６８】
３     Ｘ線管（放射線源）
４     ＦＰＤ（検出部）
５     回転テーブル
６     Ｘ線管制御部（放射線源制御部）
７     回転機構
８     回転制御部（回転制御部）
１０   マーカ
１１   画像生成部（画像生成部）
１２   位置ズレ算出部（位置ズレ算出部）
１３   画像補正部（補正部）
１４   断層画像生成部（断層画像生成部）
１５   角度センサ（角度検出部）
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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