(57)【要約】【課題】従来の産業用の放射線断層撮像装置に比して、同等の内部構造、大きさを有する装置であっても、より大サイズの被写体の断層像を得ることのできる放射線断層撮像装置を提供する。【解決手段】放射線源１からの放射線を照射しつつ、回転ステージ３により被写体Ｗを回転軸Ｏｗの回りに回転させ、所定の回転角度ごとに放射線検出器２の出力を取り込んだ放射線透過データを用いて、回転軸Ｏｗに直交する平面でスライスした被写体Ｗの断層像を再構成するに当たり、被写体Ｗの回転角度が１８０°に満たない回転範囲で取り込んだ放射線透過データを用いて、被写体Ｗの断層像を再構成演算することで、装置内部の各部材に干渉して１８０°以上の回転が与えられない大サイズの被写体でも、その断層像の撮像を可能とする。【選択図】図１
2008020344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置された放射線発生装置と放射線検出器の間に、被写体を保持して放射線発生装置の焦点と放射線検出器の中心を結ぶ線に直交する回転軸を中心として回転する回転ステージが配置されているとともに、その回転ステージを回転させつつ所定の角度ごとに被写体の放射線透過データを取り込むデータ採取手段と、その取り込んだデータを用いて、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放射線断層撮像装置において、
上記再構成演算手段は、上記回転ステージが１８０°に満たない回転で取り込んだ放射線透過データを用いて、被写体の断層像を再構成することを特徴とする放射線断層撮像装置。
【請求項２】
上記回転ステージが、被写体を搭載した位置から、上記放射線透過データを取り込む際の回転方向と反対方向に、当該放射線透過データを取り込む際の回転角度の半分の角度だけ回転した後、放射線透過データを取り込むべく回転することを特徴とする請求項１に記載の放射線断層撮像装置。
【請求項３】
上記回転ステージの表面に、被写体を搭載する際に目安となるマークが付され、そのマークが上記放射線透過データを採取する際の被写体の回転端に相当する位置に当該回転ステージが停止するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線断層撮像装置。
【請求項４】
上記放射線発生装置の、上記回転軸に直交する平面方向両側に、被写体の当接を検知するための接触センサが設けられ、この接触センサの出力によって上記回転ステージの両側の回転端を決定することを特徴とする請求項１に記載の放射線断層撮像装置。
【請求項５】
上記回転ステージに対して、その回転軸方向に対向して光学カメラが設けられ、この光学カメラによる画像情報を用いて上記回転ステージの両側の回転端を決定することを特徴とする請求項１に記載の放射線断層撮像装置。
【請求項６】
上記データ採取手段により取り込んだ放射線透過データを、それぞれの回転角度ごとにあらかじめ定められているフィルター処理を施したうえで、上記再構成演算手段による再構成演算に供することを特徴とする請求項１に記載の放射線断層撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用の放射線断層撮像装置に関し、特に大型の部品等の内部欠陥の有無等を非破壊のもとに検査等するのに適した放射線断層撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置をはじめとする産業用の放射線断層撮像装置においては、一般に、放射線発生装置と放射線検出器の間に、放射線発生装置の焦点と放射線検出器の中心を結ぶ線（以下、放射線光軸と称する）に直交する回転軸を中心として回転する回転ステージを配置した構造を採る。
【０００３】
撮像に当たっては、回転ステージ上に被写体を保持した状態で放射線を照射し、回転ステージが微小角度回転するごとに被写体の放射線透過データを採取する。
【０００４】
放射線透過データを採取する方法として、従来、図６に模式的平面図を示すように、放射線源２１と放射線検出器２２の間に設けられている回転ステージ２３による被写体Ｗの回転中心Ｏｗをほぼ放射線光軸Ｌ上に位置させ、３６０°回転させるノーマルスキャンと称される方法と、１８０°回転させるハーフスキャンと称される方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１９５４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノーマルスキャンは被写体Ｗを３６０°にわたって回転させてえられる放射線透過データを用いて被写体Ｗの断層像を再構成するのに対し、ハーフスキャンでは１８０°回転させて得られる放射線透過データを用いて断層像を再構成する。
【０００６】
上記したように従来の放射線断層撮像装置においては、少なくとも１８０°の回転を被写体に与えなければ断層像を得ることができない。しかしながら、大サイズで、しかも異形の被写体、例えばアームが突出していたり屈曲した梁状の被写体、あるいは長いビームないしは平板状の被写体では、所望の倍率で撮影しようとすると装置内部の各部材に干渉して、１８０°以上回転させることができない場合があり、このような場合、従来の断層撮像装置では断層像の撮像ができなかった。また、干渉しないようにするため焦点１ａと回転中心Ｏｗとの距離を大きくすると撮影倍率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、従来のこの種の撮像装置に比して、同等の内部構造、大きさを有する装置であっても、より大サイズの被写体の断層像を得ることのできる放射線断層撮像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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の放射線断層撮像装置は、互いに対向配置された放射線発生装置と放射線検出器の間に、被写体を保持して放射線源と放射線検出器の中心を結ぶ線に直交する回転軸を中心として回転する回転ステージが配置されているとともに、その回転ステージを回転させつつ所定の角度ごとに被写体の放射線透過データを取り込むデータ採取手段と、その取り込んだデータを用いて、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放射線断層撮像装置において、上記再構成演算手段は、上記回転ステージが１８０°に満たない回転で取り込んだ放射線透過データを用いて、被写体の断層像を再構成することによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００９】
ここで、本発明においては、上記回転ステージが、被写体を搭載した位置から、上記放射線透過データを取り込む際の回転方向と反対方向に、当該放射線透過データを取り込む際の回転角度の半分の角度だけ回転した後、放射線透過データを取り込むべく回転する構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【００１０】
また、本発明においては、上記回転ステージの表面に、被写体を搭載する際に目安となるマークが付され、そのマークが上記放射線透過データを採取する際の被写体の回転端に相当する位置に当該回転ステージが停止するように構成すること（請求項３）もできる。  
【００１１】
更に、本発明においては、上記放射線発生装置の、上記回転軸に直交する平面方向両側に、被写体の当接を検知するための接触センサが設けられ、この接触センサの出力によって上記回転ステージの両側の回転端を決定する構成（請求項４）を採用することもできる。
【００１２】
更にまた、本発明においては、上記回転ステージの上方に光学カメラが設けられ、この光学カメラによる画像情報を用いて上記回転ステージの両側の回転端を決定する構成（請求項５）を採用することも可能である。
【００１３】
そして、本発明においては、上記データ採取手段により取り込んだ放射線透過データを、それぞれの回転角度ごとにあらかじめ定められているフィルター処理を施したうえで、上記再構成演算手段による再構成演算に供するこ構成（請求項６）を採用することが好ましい。
【００１４】
本発明は、得られる断層像の画質が多少低下しても、１８０°未満の回転で得られた放射線透過データを用いて被写体の断層像を再構成するものである。
【００１５】
すなわち、被写体の１８０°未満の回転角度で得た放射線透過データを用いて断層像を再構成すると、データが完全でないことに起因するノイズが発生し、画質が低下するが、比較的大きな欠陥の有無の検査など、用途によっては有効に用いることができる。
【００１６】
請求項２および請求項３に係る発明は、いずれも、被写体の回転ステージ上への搭載作業を容易化するものである。
【００１７】
すなわち、請求項２に係る発明は以下の利点がある。例えば平面的な板状の被写体で、回転ステージに対し垂直に配置して撮像する場合、被写体が回転中心軸上にあって、かつ、平板状の被写体が放射線光軸に対して直交する状態が、放射線透過データの採取時、つまり撮影時における回転範囲の中央となる。そして、被写体の長手方向が放射線光軸に対して直交する状態はオペレータにとって判りやすく、撮影に際して被写体を回転ステージ上に載せる際に簡単に搭載姿勢を定めることができる。そこで、請求項２に係る発明では、撮影のための回転前に、回転ステージをその回転方向と反対方向に撮影時の回転の半分の角度だけ回転させた後、撮影のための回転を与える。このような回転ステージの動作を行うことで、オペレータは、被写体の撮影に当たり、これを上記のように放射線光軸に直交するように回転ステージ上に載せる、という判りやすい姿勢で被写体を回転ステージ上に載せることで、後は装置が自動的に撮影のための回転端にまで回転ステージを回転させた後に撮影を行う。
【００１８】
一方、請求項３に係る発明は、回転ステージの表面にマーク付しておき、撮影に際してそのマークが被写体の回転端に相当する位置となるように回転ステージを位置決めすることで、オペレータはそのマークに沿って被写体を回転ステージ上に載せることで、直ちに撮影を開始することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、放射線発生装置の、被写体の回転軸に直交する平面方向両側に接触センサを設け、これらの各接触センサに被写体が当接する位置を撮影時の被写体の回転端とする。この構成によると、回転テーブル上の姿勢で被写体を搭載した状態で、回転ステージを一方側に回転させ、一方の接触センサの出力が発生したときに回転ステージを停止し、その状態から反対方向に回転ステージを回転駆動して撮影を行い、他方の接触センサに被写体が当接した時点で撮影を終了することができる。
【００２０】
請求項５に係る発明は、被写体を回転軸方向から撮影する光学カメラを設け、その光学カメラによる画像情報から、断層撮影時における回転ステージの両側の回転端を決定するものであり、この構成によっても、例えば任意の角度で回転ステージ上に被写体を搭載しても、光学カメラによる画像情報を用いた画像処理により、一方の回転端にまで被写体を回転させた後、撮影のための回転を実行し、他方の回転端に到達することによって撮影を終了することができる。
【００２１】
また、画質を改善するには、請求項６に係る発明のように、被写体の回転角度ごとに異なるフィルタ処理を施して再構成演算に供することにより、画質の改善を達成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、装置内での干渉等により１８０°以上の回転が与えられずに断層像の撮像ができなかった大サイズの被写体でも、１８０°未満の回転により取り込まれた被写体の放射線透過データを用いて断層像を得ることが可能となる。
【００２３】
また、データの不足に起因するノイズは、回転角度ごとにあらかじめ定められているフィルタ処理を施すことにより改善をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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的平面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。
【００２５】
Ｘ線発生装置１に対向してＸ線検出器２が配置されており、これらの間に回転ステージ３が配置されている。回転ステージ３は、Ｘ線発生装置１のＸ線焦点１ａとＸ線検出器２の中心を結ぶＸ線光軸Ｌに直交する鉛直の回転軸Ｏｗを中心として回転する。この回転ステージ３上に被写体Ｗを搭載・保持して当該回転ステージ３を回転す駆動することにより、被写体ＷにＸ線光軸Ｌに直交する回転軸Ｏｗの回りに回転を与えることができる。
【００２６】
ＣＴ撮影時には、Ｘ線発生装置１からのＸ線を照射しつつ、被写体Ｗを所定の微小角度ずつ回転させ、その各回転角度ごとにデータ取り込み回路４を介してＸ線検出器２の各画素出力を記憶部５に順次記憶していく。
【００２７】
記憶部５に記憶された被写体ＷのＸ線透過データは、フィルタ処理部６によって所要のフィルタ処理が施された後、再構成演算部７による再構成演算に供され、被写体Ｗの断層像が構築されて表示器８に表示される。
【００２８】
再構成演算部７とフィルタ処理部６および記憶部５は制御部９の制御下に置かれており、また、回転ステージ３も図示しないドライバを介して制御部９に制御され、更にＸ線発生装置も図示しないＸ線コントローラを介して制御部９の制御下に置かれており、前記したＣＴ撮影動作やその後の再構成演算処理は制御部９の制御のもとに行われる。
【００２９】
さて、図１に示すように、撮影に際して、被写体Ｗが大サイズで１８０°の回転を与えようとしても例えばＸ線発生装置１などの装置のいずれかの構成部材と干渉してしまい、１８０°未満の回転しか与えられない場合において、干渉せずに回転できる範囲のデータのみを採取して撮影を終了する。なお、図１において、実線で示される被写体Ｗが撮影開始位置を、二点鎖線で示される被写体Ｗが撮影終了位置を表している。
【００３０】
そして、フィルタ処理部６は、記憶部５に記憶されている各回転角度のＸ線透過データについて、それぞれの回転角度に対してあらかじめ設定されているフィルタ処理を施す。このフィルタ処理は被写体の材質や形状等により定められ、特に限定されるものではないが、例えば回転端部におけるデータについてはローパスフィルタの効き方を強くするなどの方法を採用することができる。
【００３１】
再構成演算部７では、以上のように各回転角度ごとのフィルタ処理が施された回転範囲１８０°未満のＸ線透過データを用いて、被写体Ｗの断層像を構築し、表示器８に表示する。
【００３２】
このようにして得られる断層像は、１８０°以上回転させて撮影したデータを用いて得られる断層像に比して画質は劣るものの、フィルタ処理の仕方によってある程度改善することができ、用途によっては十分に有用である。従ってこの実施の形態によると、従来装置では撮像できなかった大型の被写体の断層撮像が可能となる。
【００３３】
ここで、本発明においては、ＣＴ撮影に際して被写体に３６０°ないしは１８０°の回転を与えず、被写体のサイズ等に応じた、つまり被写体の回転により装置の各部材、特にＸ線発生装置に対して干渉しない範囲の回転を与えることから、被写体のサイズに応じてＣＴ撮影開始時における回転ステージ上への被写体の搭載位置（角度）を考慮する必要があり、オペレータに負担をかける可能性がある。
【００３４】
その負担を軽減する一つの方策は、図２に模式的平面図を示すように、回転ステージ３上への被写体Ｗの搭載位置（角度）を、図中ａで示すように、Ｘ線光軸Ｌに対して直交する方向とする。装置の制御部９（図１参照）は、撮影時の回転角度を別途θと設定されているものとすれば、ａの位置に置かれた被写体Ｗを、まず、撮影時の回転とは反対方向にθ／２だけ回転させて図中ｂで示す状態とする。この状態から撮影を開始すべく、撮影時の回転方向にθだけ回転させ、図中ｃの状態として撮影を終了する。
【００３５】
以上の手法によると、オペレータにとっては、Ｘ線光軸Ｌに直交する方向は感覚的に比較的正確に把握しやすく、被写体Ｗの搭載角度に実質的に注意を払う必要がなくなる。
【００３６】
また、他の方策として、図３に模式的平面図を示すように、回転ステージ３の表面に例えば線状のマーク３０を付しておき、制御部９は、そのマーク３０が撮影開始位置における被写体Ｗの位置（角度）を表すように回転ステージ３を位置決め停止させる。この構成によると、オペレータはマーク３０に被写体Ｗが沿うように回転ステージ３上に載せて撮影を開始すればよく、この場合もオペレータは被写体Ｗの搭載角度に注意を払う必要がなくなる。
【００３７】
また、撮影時における回転角度を決定し、しかも、被写体Ｗの搭載角度にオペレータが注意を払う必要をなくす手法として、図４（Ａ）に模式的平面図を、同図（Ｂ）にＸ線発生装置１の斜視図を示すように、Ｘ線発生装置１に、回転軸Ｒに直交する平面方向両端部にそれぞれ接触センサ１１ａ，１１ｂを設けた構成を採用することができる。この構成において、オペレータが回転ステージ３上に被写体Ｗを任意の角度で搭載して制御部９に指令を与えることにより、回転ステージ３を撮影時における回転方向と反対方向に被写体Ｗを回転させ、接触センサ１１ａの出力の発生によりその回転を停止させた後、撮影のための回転を与え、接触センサ１１ｂの出力の発生により撮影を終了する。
【００３８】
このような構成の採用により、オペレータは被写体Ｗの搭載角度のみならず、撮影時の回転角度も全く考慮する必要がなくなる。
【００３９】
また、同様な作用効果を得ることのできる他の構成として、図５に模式的な要部正面図を示す構成を挙げることができる。この図５の例は、回転テーブル３上の被写体Ｗを、回転軸Ｒの方向から光学カメラ１０により撮影し、その画像情報を用いた画像処理により、撮影時における回転角度範囲を決定するものである。すなわち、回転ステージ３上に任意の角度で被写体Ｗを搭載した状態で制御部９に指令を与えることにより、上記した例と同様に、回転ステージ３を撮影時における回転方向と反対方向に回転させ、光学カメラ１０からの映像信号を用いた画像処理によって、被写体ＷがＸ線発生装置１に干渉する手前で自動的に停止させた後、撮影時における回転方向に回転を与えて撮影を行い、被写体ＷがＸ線発生装置１に対して干渉する手前で撮影を終了する。
【００４０】
この構成によっても、上記と同様にオペレータは被写体Ｗの搭載角度のみならず、撮影時の回転角度も全く考慮する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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的平面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において、被写体の回転ステージ上への搭載角度に注意を払う必要をなくす方策の一つの例を示す模式的平面図である。
【図３】同じく本発明の実施の形態において、被写体の回転ステージ上への搭載角度に注意を払う必要をなくす方策の他の例を示す模式的平面図である。
【図４】本発明の実施の形態において、被写体の回転ステージ上への搭載角度に注意を払う必要をなくし、かつ、撮影時の回転角度を決定する方策の一つの例を示す模式的平面図（Ａ）と、Ｘ線発生装置の斜視図（Ｂ）である。
【図５】本発明の実施の形態において、被写体の回転ステージ上への搭載角度に注意を払う必要をなくし、かつ、撮影時の回転角度を決定する方策の他の例を示す模式的要部正面図である。
【図６】従来のノーマルスキャンによる撮影の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  Ｘ線発生装置
１ａ  Ｘ線焦点
２  Ｘ線検出器
３  回転ステージ
４  データ取り込み回路
５  記憶部
６  フィルタ処理部
７  再構成演算部
８  表示器
９  制御部
１０  光学カメラ
１１ａ，１１ｂ  接触センサ
３０  マーク
Ｗ  被写体
【図１】
2008020344.tif 000003
【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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