(57)【要約】【課題】熟練を有さずとも、簡単な操作により素早く最適な撮影条件を設定することのできるＸ線断層像撮影装置を提供する。【解決手段】被写体Ｗに回転を与える回転テーブル３の回転軸Ｒに沿った方向から被写体Ｗを撮影する光学カメラ１２を設け、その光学カメラ１２による被写体Ｗの光学像上で断層像の撮影領域Ｃを指定することにより、回転テーブル３とＸ線焦点１ａとのなす距離ＳＯＤを自動的に設定する一方、Ｘ線条件として数種の管電流と金属フィルタ２の装着の有無を用意し、それぞれについてＸ線検出器２の出力レベルがフルレンジの所定の率となる管電圧のもとに、回転テーブル３上に被写体Ｗを搭載した状態でＸ線を照射し、各Ｘ線条件のうち、最もＸ線の透過しにくい回転角度において最も暗いレベルと最も明るいレベルの差が最大となる条件を最適条件として自動的に設定する。【選択図】図１
2008002966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生装置とＸ線検出器の間に、当該Ｘ線発生装置のＸ線焦点とＸ線検出器の中心を結ぶＸ線光軸に対して直交する回転軸の回りに回転する回転テーブルが設けられているとともに、その回転テーブル上に被写体を搭載してＸ線を照射しつつ回転を与え、その微小角度ごとに取り込んだＸ線投影データを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を再構成する再構成演算手段を備えたＸ線断層像撮影装置において、
上記回転軸に沿った方向から被写体を撮影する光学カメラと、その光学カメラによる被写体の光学像上で断層像撮影領域を指定する指定手段と、上記指定手段により指定された断層像撮影領域が得られる位置に上記回転テーブルを自動的にＸ線光軸方向に移動させるテーブル位置制御手段と、
上記Ｘ線発生装置のＸ線条件として、数種の管電流と上記Ｘ線検出器に対する金属フィルタの装着の有無との組み合わせによる数種の条件について、上記Ｘ線検出器の出力がフルレンジの所定の率になるような管電圧を記憶する記憶手段と、
上記テーブル位置制御手段により位置決めされた状態の回転テーブル上に被写体を保持した状態で、上記管電流と金属フィルタの有無の組み合わせによる数種の条件について、それぞれ上記記憶手段に記憶されている管電圧を適用したＸ線条件のもとに、被写体にＸ線を照射しつつ上記回転テーブルを回転させて最もＸ線が透過しにくい回転角度を探し出し、その回転角度において最も暗い輝度レベルがゼロレベル以上で、かつ、当該最も暗い輝度レベルと最も明るい輝度レベルの差が最も大きいＸ線条件を最適条件として自動的に設定する条件設定手段を備えていることを特徴とするＸ線断層像撮影装置。
【請求項２】
上記Ｘ線発生装置とＸ線検出器とのなす距離（ＳＩＤ）を任意に設定するＳＩＤ設定手段を備え、上記テーブル位置制御手段は、そのＳＩＤ設定手段により設定されているＳＩＤにおいて上記指定手段により指定された断層像撮影領域が得られるように上記回転テーブルを自動的に移動させるとともに、上記記憶手段は、数種の管電流とＸ線検出器に対する金属フィルタの装着の有無との組み合わせによる数種の条件について、任意のＳＩＤのそれぞれにおいて上記Ｘ線検出器の出力がフルレンジの所定の率となるような管電圧を記憶していることを特徴とする請求項１に記載のＸ線断層像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業用のＸ線断層像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用のＸ線断層像撮影装置においては、一般に、Ｘ線発生装置とＸ線検出器の間に、Ｘ線光軸（Ｘ線発生装置のＸ線源とＸ線検出器の中心を結ぶ線）に対して直交する回転軸の回りに回転する回転テーブルを配置した構造が多用され、その回転テーブル上に被写体（被検査物）を搭載してＸ線を照射しつつ回転テーブルを回転させ、微小な回転角度ごとに被写体のＸ線投影データを採取し、その投影データを再構成演算することによって、回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を得る（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この種の撮影装置において撮影倍率は、Ｘ線発生装置のＸ線焦点とＸ線検出器の中心とのなす距離（ＳＩＤ）と、Ｘ線発生装置のＸ線焦点と被写体（回転中心）とのなす距離（ＳＯＤ）の比によって決まるが、これらの距離の組み合わせについては特に決まりはなく、オペレータの経験と勘によるところが大きい。
【０００４】
また、Ｘ線発生装置の管電流と管電圧、並びにＸ線検出器の受光部に金属フィルタを装着するか否か等のＸ線条件や撮影条件についても、特にこれといった決まりはなく、オペレータの経験と勘に頼っているのが実状である。
【特許文献１】特開２００６−８４４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したように従来の産業用のＸ線断層像撮影装置においては、ＳＩＤやＳＯＤなどの幾何学的撮影条件や、管電流・管電圧といったＸ線条件などは、オペレータの勘と経験によっているため、ある程度以上の熟練を有さないオペレータにとっては、素早く良好な断層像を得ることができないことを意味している。
【０００６】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたもので、熟練を有さずとも、簡単な操作により素早く最適な撮影条件を設定することのできるＸ線断層像撮影装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明のＸ線断層像撮影装置は、Ｘ線発生装置とＸ線検出器の間に、当該Ｘ線発生装置のＸ線焦点とＸ線検出器の中心を結ぶＸ線光軸に対して直交する回転軸の回りに回転する回転テーブルが設けられているとともに、その回転テーブル上に被写体を搭載してＸ線を照射しつつ回転を与え、その微小角度ごとに取り込んだＸ線投影データを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を再構成する再構成演算手段を備えたＸ線断層像撮影装置において、上記回転軸に沿った方向から被写体を撮影する光学カメラと、その光学カメラによる被写体の光学像上で断層像撮影領域を指定する指定手段と、上記指定手段により指定された断層像撮影領域が得られる位置に上記回転テーブルを自動的にＸ線光軸方向に移動させるテーブル位置制御手段と、
上記Ｘ線発生装置のＸ線条件として、数種の管電流と上記Ｘ線検出器に対する金属フィルタの装着の有無との組み合わせによる数種の条件について、上記Ｘ線検出器の出力がフルレンジの所定の率になるような管電圧を記憶する記憶手段と、
上記テーブル位置制御手段により位置決めされた状態の回転テーブル上に被写体を保持した状態で、上記管電流と金属フィルタの有無の組み合わせによる数種の条件について、それぞれ上記記憶手段に記憶されている管電圧を適用したＸ線条件のもとに、被写体にＸ線を照射しつつ上記回転テーブルを回転させて最もＸ線が透過しにくい回転角度を探し出し、その回転角度において最も暗い輝度レベルがゼロレベル以上で、かつ、当該最も暗い輝度レベルと最も明るい輝度レベルの差が最も大きいＸ線条件を最適条件として自動的に設定する条件設定手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００８】
ここで、本発明においては、Ｘ線発生装置とＸ線検出とのなす距離（ＳＩＤ）を任意に設定するＳＩＤ設定手段を備えている装置にあっては、上記テーブル位置制御手段は、そのＳＩＤ設定手段により設定されているＳＩＤにおいて上記指定手段により指定された断層像撮影領域が得られるように上記回転テーブルを自動的に移動させるとともに、上記記憶手段は、数種の管電流とＸ線検出器に対する金属フィルタの装着の有無との組み合わせによる数種の条件について、任意のＳＩＤのそれぞれにおいて上記Ｘ線検出器の出力がフルレンジの所定の率となるような管電圧を記憶している構成（請求項２）を採用すればよい。
【０００９】
本発明は、本発明者らがＸ線断層像撮影装置の開発等の業務に長年にわたり携わっているなかで、各種工業製品をはじめとする多様な被写体の断層像を撮影するうち、どのような被写体でも相応の断層像を得ることのできる撮影条件の傾向を把握した結果としてなされたものであり、半自動的に最適な撮影条件を設定するものである。
【００１０】
本発明においては、以下の観点に依っている。
（１）Ｘ線発生装置（厳密にはＸ線焦点）とＸ線検出器（厳密には受光部）とのなす距離ＳＩＤ：特に最適な条件というものはなく、その大きさによる断層像の画質の影響は少ない。
（２）Ｘ線発生装置と被写体の回転中心までの距離ＳＯＤ：ＳＩＤと撮影しようとする視野範囲（撮影領域）から一意的に定まる。
（３）Ｘ線発生装置の管電流：比較的Ｘ線が透過しにくい被写体の場合、４０μＡ程度が多用され、また、比較的Ｘ線が透過しやすい被写体の場合、８０μＡ程度が多用されている。
（４）Ｘ線発生装置の管電圧：ＳＩＤと管電流をもとに、Ｘ線検出器の出力信号レベルがフルレンジの８０％程度になる値が設定される。
（５）金属フィルタ：Ｘ線の透過が十分でない場合に使用される。被写体は非常にＸ線が透過しにくい材質の場合が多い。
【００１１】
以上の知見により、本発明においては、ＳＩＤを任意に設定できるＸ線断層像撮影装置にあっては、ＳＩＤはオペレータが任意に設定する。そして、回転テーブル上の被写体を回転軸に沿う方向から光学カメラにより撮影し、その光学像上でオペレータが撮影領域を指定すると、その指定領域が断層像の撮影領域となるように回転テーブルをＸ線光軸方向に自動的に移動させてＳＯＤを決定する。
【００１２】
一方、Ｘ線条件については、管電流を数種、例えば２種に限定し、加えてＸ線検出器に対する金属フィルタの装着の有無を含めた数種の条件に限定し、ＳＩＤを任意に設定できる装置にあっては、任意のＳＩＤにてこれらの各条件下でＸ線検出器の出力がフルレンジの所定の率となるような管電圧をあらかじめ記憶手段に記憶しておく。そして、上記した数種の管電流と金属フィルタの有無の組み合わせの条件のそれぞれについて、オペレータが設定したＳＩＤに対応する管電圧のもとに、回転テーブル上に搭載した被写体に対してＸ線を照射しつつ、被写体を回転させ、Ｘ線が最も透過しにくい回転角度を探し出し、その位置において最も暗い輝度レベルがゼロレベル以上であって、その最も暗い輝度レベルと最も明るい輝度レベルの差が最も大きい条件を最適条件として自動的に設定する。
【００１３】
従って本発明によると、オペレータは、被写体の光学像上で断層像を得るべき領域を設定するだけで、また、ＳＩＤを任意に設定できる装置にあってはそれに加えてＳＩＤを適宜に設定するだけで、管電流や管電圧、およびＳＯＤについては全く選択する必要がない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、オペレータの勘や経験に頼ることなく、常に最適な撮影条件を決定することができ、熟練を有さないオペレータでも例えば装置の設置直後から良好な画質のＸ線断層像を得ることができる。また、設定したＳＩＤにおいてＸ線検出器の出力レベルがフルレンジの一定の率となるように自動的にＸ線条件が設定されるので、あらかじめエア校正を行い、ハードディスク等の記憶媒体に保存しておくことで、都度エア校正を行わなくてよいという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００１６】
互いに対向配置されたＸ線発生装置１とＸ線検出器２の間に、被写体Ｗを搭載して回転を与えるための回転テーブル３が配置されている。Ｘ線発生装置１のＸ線焦点１ａとＸ線検出器２の受光部の中心を結ぶＸ線光軸Ｌは水平であり、回転テーブル３の回転軸Ｒは鉛直である。
【００１７】
回転テーブル３は、テーブル移動機構４によって、Ｘ線光軸Ｌに沿った方向（ｘ軸方向）と回転軸Ｒに沿った方向（ｚ軸方向）、およびこれらの双方向に直交する方向（ｙ軸方向）に移動させることができる。また、Ｘ線検出器２は、検出器移動機構５によってｘ軸方向に移動させることができる。
【００１８】
Ｘ線発生装置１は、高電圧発生装置６から供給される管電圧、管電流に応じたＸ線を発生し、この高電圧発生装置６はＸ線コントローラ７によって制御される。また、回転テーブル３およびテーブル移動機構４は、テーブルコントローラ８から供給される駆動信号によって駆動制御され、更に、検出器移動機構５は、検出器位置コントローラ９から供給される駆動信号によって駆動制御される。これらのＸ線コントローラ７、テーブルコントローラ８および検出器位置コントローラ９は、制御部１０の制御下に置かれている。
【００１９】
また、Ｘ線検出器２の受光部には金属フィルタ２ａを着脱できるようになっており、この金属フィルタ２ａの着脱はフィルタ着脱機構２ｂの駆動により行われ、このフィルタ着脱機構２ｂについても制御部１０の制御下に置かれている。制御部１０には、マウスやキーボードおよびジョイスティック等からなる操作部１１が接続されており、この操作部９を操作することによって、回転テーブル３を任意の方向に移動させ、あるいはＸ線検出器２をｘ軸方向に移動させ、更には金属フィルタ２ａの着脱を行うことができ、また、Ｘ線発生装置１の管電圧や管電流を随意に設定することができる。
【００２０】
さて、この実施の形態におけるハード的特徴は、回転テーブル３の上方の回転軸Ｒ上にＣＣＤカメラ等の光学カメラ１２が配置されている点であり、この光学カメラ１２により、回転テーブル３上の被写体Ｗが撮影される。なお、この光学カメラ１２は、回転テーブル３に対して固定してもよいし、あるいは回転テーブル３のｘ軸、ｙ軸、あるいはこれに加えてｚ軸方向への移動に連動して移動させてもよく、要は常に回転テーブル３上の被写体Ｗを回転軸Ｒ上から撮影できる構成であればよい。光学カメラ１２の出力は、画像データ取り込み回路１３を介して制御部１０に取り込まれ、被写体Ｗの鉛直上方から見た光学像として表示器１４に表示される。この光学像は、以下に示す撮影条件設定プログラムにおいてオペレータによる断層像の撮影領域の指定に供される。
【００２１】
また、前記したＸ線検出器２の出力は、断層像の撮影に際しては、画像データ取り込み回路１５を介して再構成演算部１６にＸ線投影データとして取り込まれ、被写体Ｗの断層像の構築のためのデータとして用いられる。すなわち、断層像の撮影に際しては、被写体Ｗを回転テーブル３上に搭載してＸ線を照射しつつ、回転テーブル３により微小角度ずつ回転を与え、その各微小回転ごとにＸ線検出器２の出力である被写体ＷのＸ線投影データを画像取り込み回路１５を介して再構成演算部１６に取り込み、公知の演算によって回転軸Ｒに直交するスライス面に沿った被写体Ｗの断層像を構築し、表示器１４に表示する。一方、以下に示す撮影条件設定プログラムにおいては、Ｘ線検出器２の出力は画像データ取り込み回路１５を介して画像処理部１７に取り込まれ、Ｘ線条件の設定に供される。
【００２２】
図２は撮影条件設定プログラムの内容を表すフローチャートであり、以下、この図２を参照しつつその詳細を説明する。
【００２３】
このプログラムは、オペレータがＳＩＤを任意に設定するとともに、断層像の撮影領域を指定することによって、ＳＯＤおよびＸ線条件を装置側が設定する、いわば半自動的な条件設定プログラムである。そして、このプログラムにおいては、Ｘ線条件のうち、管電流を４０μＡと８０μＡの２種類に限定するとともに、管電流４０μＡの場合には、金属フィルタ２ａを装着する場合と装着しない場合の双方の条件を設定しており、これらの組み合わせにより合計３種類の条件としている。フローチャートでは、金属フィルタ２ａを装着せずに管電流を４０μＡとする条件をＸ線条件１、金属フィルタ２ａを装着せずに管電流を８０μＡとする条件をＸ線条件２、金属フィルタ２ａを装着して管電流を４０μＡとする条件をＸ線条件３としている。
【００２４】
そして、これらの各Ｘ線条件１〜３について、各ＳＩＤにおいてＸ線検出器２の出力信号レベルがフルレンジの８０％になる管電圧をあらかじめ記憶しておく。ここで、この管電圧の値は、あらかじめ各ＳＩＤごとにＸ線検出器２の出力をチェックして決定して記憶してもよいし、線量が管電圧の二乗に比例し、かつ、管電流に比例し、更にはＳＩＤの二乗に反比例するといった特性をもとに計算して求めておいてもよい。
【００２５】
さて、プログラムにおいては、まず、オペレータが被写体Ｗを回転テーブル３上に搭載するとともに、任意のＳＩＤに設定する。この状態では、表示器１４に被写体Ｗの光学像が表示され、この画像上で断層像の撮影領域を指定する。図３にその表示例を示す。この図においては、光学カメラ１２による各部材の像を図１で各部材に付した符号と同じ符号を付して示している。表示器１１には、光学カメラ１２による光学像に、断層像の撮影指定領域Ｃを重畳して表示している。撮影指定領域Ｃは操作部１１の操作によりその大きさ（直径）を変更することができる。オペレータは、この表示器１４に表示されている被写体Ｗの光学像上で、断層像を得ようとする領域Ｃを操作部１１の操作により指定する。
【００２６】
この断層像の撮影指定領域Ｃが定まると、制御部１０は実際の断層像の撮影領域が指定領域Ｃと一致するように回転テーブル３をｘ軸方向に移動させて位置決めする。この回転テーブル３のｘ軸方向位置は、図４に示す簡単な幾何学的演算により算出することができる。すわなち、その時点におけるＳＩＤと、Ｘ線検出器２の有効幅Ｄ、および撮影指定領域Ｃの直径ｒを用いた下記の計算により、ＳＯＤを算出することができる。
ＳＯＤ＝ＳＩＤ（ｒ／Ｄ）
【００２７】
このＳＯＤの設定完了後、Ｘ線条件１のもとに、つまり管電流４０μＡで金属フィルタ２ａを装着せずに、Ｘ線検出器２の出力レベルがフルレンジの８０％となる管電圧のもとに、Ｘ線を照射しつつ回転テーブル３を回転させ、各回転角度におけるＸ線投影データを画像処理部１７に取り込み、最もＸ線が透過しにくい回転角度を探し出す。そして、その回転角度において得られるＸ線投影像データの最も暗いレベルと最も明るいレベルの差を求めて記憶する。この動作を、Ｘ線条件２，３についても行い、これらのＸ線条件１〜３のうち、差が最大となる条件を最適条件として自動的に設定する。
【００２８】
以上のように設定されたＸ線条件は、エア照射状態においてＸ線検出器２の出力がフルレンジの８０％で、被写体ＷのＸ線投影データのコントラストが最も大きくなる条件であり、この条件により撮影することで、オペレータの勘や経験に頼ることなく良質な断層像を得ることができる。
【００２９】
また、この実施の形態においては、上記したＸ線条件１〜３は、管電流を２種に固定し、そのうちの一方に金属フィルタの有無を組み合わせた合計３つの条件において、設定されているＳＩＤのもとにＸ線検出器２の出力レベルがフルレンジの８０％となる管電流を適用したものであるため、あらかじめエア校正を行っておき、ハードディスク等の記憶媒体に保存しておくことで、都度エア校正を行う必要がないという利点もある。
【００３０】
なお、各条件のもとにＳＩＤから管電流を決定するに当たり、Ｘ線検出器２の出力レベルは８０％に限定されないことは勿論であり、また、各条件における管電流の値についても４０μＡと８０μＡに限定されないことは言うまでもなく、その条件数も任意であることは勿論である。
【００３１】
また、以上の実施の形態においては、ＳＩＤを任意に設定できるようにＸ線検出器をＸ線光軸方向に移動させることができるＸ線断層像撮影装置に本発明を適用した例を示したが、このようなＳＩＤの設定機能を有さないＸ線断層像撮影装置においても、本発明を適用し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の撮影条件設定プログラムの内容を表すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における撮影領域指定時における表示器の表示例の説明図である。
【図４】ＳＩＤと撮影領域とからＳＯＤを求める計算の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  Ｘ線発生装置
１ａ  Ｘ線焦点
２  Ｘ線検出器
２ａ  金属フィルタ
２ｂ  フィルタ着脱機構
３  回転テーブル
４  テーブル移動機構
５  検出器移動機構
６  高電圧発生装置
７  Ｘ線コントローラ
８  テーブルコントローラ
９  検出器位置コントローラ
１０  制御部
１１  操作部
１２  光学カメラ
１３，１５  画像データ取り込み回路
１４  表示器
１６  再構成演算部
１７  画像処理部
Ｗ  被写体
【図１】
2008002966.tif 000003
【図２】
2008002966.tif 000004
【図３】
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【図４】
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