(57)【要約】【課題】Ｘ線幾何を容易に設定することができ、また高品質の断面像を得ることが可能なＣＴスキャナの提供。【解決手段】被検体４を載置する回転テーブル５の回転軸１３に直交するように放射線ビーム２を放射するコンピュータ断層撮影装置において、回転テーブル５を放射線ビーム２の方向ｘに移動させるｘシフト機構８と、回転テーブル５を放射線ビーム２の  面に沿って放射線ビーム２を横切る方向ｙに移動させるｙシフト機構７と、被検体４を少なくとも放射線ビーム２の面を横切る方向ｚに相対移動させる回転・上昇機構６と、ｘ、ｙ、ｚ移動を含む断層撮影手順を所定の順で順次表示及び実行のうち少なくとも一方を行う手順管理手部２１を有する。【選択図】    図１
2004219224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を載置する回転テーブルの回転軸に直交するように放射線ビームを放射するコンピュータ断層撮影装置において、
前記回転テーブルを前記放射線ビームの方向ｘに移動させるｘ機構と、
前記回転テーブルを回転の面に沿って前記放射線ビームを横切る方向ｙに移動させるｙ機構と、
前記被検体を前記回転の面を横切る方向ｚに相対移動させるｚ機構と、
上記ｘ、ｙ、ｚ移動を含む断層撮影手順を所定の順で順次表示及び実行のうち少なくとも一方を行う手順管理手段と
を具備することを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
放射線源と放射線検出器とを固定した回転フレームを、放射線ビームの方向に直交する回転軸に対して一体で回転させるコンピュータ断層撮影装置において、
前記放射線源を、前記回転フレーム上で前記放射線ビームの方向ｘに移動させるｘ機構と、
前記放射線源を、前記放射線ビームが前記回転の面に沿って横切る方向ｙに移動させるｙ機構と、
被検体を前記回転の面を横切る方向ｚに相対移動させるｚ機構と、
上記ｘ、ｙ、ｚ移動を含む断層撮影手順を所定の順で順次表示及び実行のうち少なくとも一方を行う手順管理手段と
を具備することを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記手順管理手段は、操作者に対し１つの手順からそれより前の手順に戻る操作を許可する手段を具備することを特徴とする請求項１又は２記載のコンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記手順管理手段は、ｘ移動位置で規定される拡大率とｚ移動位置で規定される撮影位置の仮設定、前記被検体のテスト断層撮影、ｘ及びｙ方向の自動移動及び前記被検体の本断層撮影のうち少なくとも一つの手順を、順次表示及び実行のうち少なくとも一方により行う手段を具備することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のコンピュータ断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非破壊検査に供されるコンピュータ断層撮影装置に係り、特に小型電子部品等を高分解能で検査するための高分解能型のコンピュータ断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型電子部品等を高分解能で検査するための高分解能型の産業用のコンピュータ断層撮影装置（以下「ＣＴスキャナ」と略称する）が開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１等で公知の高分解能型ＣＴスキャナは、Ｘ線管から発生して被検体を透過したＸ線ビームを、２次元のＸ線検出器で検出して被検体の透過画像を得るように構成されている。断面像を撮影する場合は、被検体を１回転させながら多数の透過画像を得る（スキャンと言う）。この多数の透過画像をデータ処理して被検体の断面像（１枚ないし多数枚）を得る。断面像の再構成は通常、フィルター補正逆投影法（ＦＢＰ：Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ法）が用いられている。
【０００４】
図５は、一般的な高分解能型ＣＴスキャナの概念図である。この高分解能型ＣＴスキャナは、Ｘ線幾何を自由に設定することができ、色々な対象物に対応できる特徴を持つ。被検体を載せて回転させる回転テーブル１０４及びＸ線検出器１０３は、Ｘ線管１０１（Ｘ線焦点Ｆ）に近づけたり遠ざけたりされ（ｘ方向）、撮影距離ＦＣＤ（Ｆｏｃｕｓ  ｔｏ  ｒｏｔａｔｉｏｎ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）と検出距離ＦＤＤ（Ｆｏｃｕｓ  ｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）が連続的に変更でき、被検体に応じて撮影倍率（拡大率）（＝ＦＤＤ／ＦＣＤ）を変えられる。また、回転テーブル１０４は上下動でき（ｚ方向）、被検体の撮影位置が変えられるようになっている。
【０００５】
図５で、スキャン領域（断面像視野）は、回転平面上で撮影Ｘ線ビーム１０２に包含される回転中心Ｃｎを中心とする円Ａｎであり、撮影倍率が大きいほど小さな円となる。回転中心Ｃｎは、通常、機構誤差があるため中心から若干ずれているが、このずれが大きいと（同一撮影倍率で）スキャン領域が狭くなってしまうので好ましくない。このため、回転テーブルは回転平面に沿ってＸ線ビームを横切る方向（ｙ方向）に移動でき、回転中心の調整ができるように構成されている。
【０００６】
多数の透過画像をデータ処理して分解能のよい断面像を得るには、透過画像上で回転中心位置が、１画素より細かい単位で正確に算出されている必要がある。
【０００７】
かかる回転中心位置の正確な算出のため、従来の高分解能型ＣＴスキャナは、幾何設定を終えて被検体をスキャンする前に、被検体をピン状ファントムに載せ変えてこれを撮影し、回転中心の較正（目盛づけ）を行なっている。較正は、回転中心に対応する検出ｃｈ位置を求めデータ処理部に記憶させることで行われる。特許文献２で示されるように、回転中心は被検体のスキャンデータ自身から求めることもでき、これを採用した場合、回転中心の較正は省略することができる。
【０００８】
また、特許文献１のものは、回転中心をずらし、被検体を片側はみ出してスキャンし大きな被検体も撮影することができる。このようなスキャンは、回転中心をずらして設定（オフセット）しているのでオフセットスキャンと呼ばれている。図５によると、オフセットスキャンでのスキャン領域（断面像視野）は、回転平面上で回転中心Ｃｏｆを中心として撮影Ｘ線ビームの片側に接する円Ａｏｆで、同じＦＣＤでは通常スキャンより大きくなる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−６２２６８
【００１０】
【特許文献２】
特開２０００−２９８１０５
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した高分解能型ＣＴスキャナは、Ｘ線幾何を自由に設定できる反面、操作手順が複雑になり、操作者をして容易には使いこなせないという問題があった。すなわち、被検体の目的部位を断面像視野に効率よく収めるための回転テーブルのｘ、ｙ、ｚ位置の設定や、回転中心の較正などの手順、そして途中で条件変更して繰り返したりするときの手順がわかりにくい問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、Ｘ線幾何を容易に設定することができ、また高品質の断面像を得ることが可能なＣＴスキャナを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、被検体を載置する回転テーブルの回転軸に直交するように放射線ビームを放射するコンピュータ断層撮影装置において、
前記回転テーブルを前記放射線ビームの方向ｘに移動させるｘ機構と、
前記回転テーブル回転の面に沿って前記放射線ビームを横切る方向ｙに移動させるｙ機構と、
前記被検体を前記回転の面を横切る方向ｚに相対移動させるｚ機構と、
上記ｘ、ｙ、ｚ移動を含む断層撮影手順を所定の順で順次表示及び実行のうち少なくとも一方を行う手順管理手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
また、上記の課題を解決するために本発明は、放射線源と放射線検出器とを固定した回転フレームを、放射線ビームの方向に直交する回転軸に対して一体で回転させるコンピュータ断層撮影装置において、
前記放射線源を、前記回転フレーム上で前記放射線ビームの方向ｘに移動させるｘ機構と、
前記放射線源を、前記放射線ビームが前記回転の面に沿って横切る方向ｙに移動させるｙ機構と、
被検体を前記回転の面を横切る方向ｚに相対移動させるｚ機構と、
上記ｘ、ｙ、ｚ移動を含む断層撮影手順を所定の順で順次表示及び実行のうち少なくとも一方を行う手順管理手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によれば、被検体を載置する回転テーブルの回転軸に直交するように放射線ビームを放射するコンピュータ断層撮影装置又は放射線源と放射線検出器とを固定した回転フレームを、放射線ビームの方向に直交する回転軸に対して一体で回転させるコンピュータ断層撮影装置において、操作者は、手順管理手段による表示に従うことでＸ線幾何をｘ、ｙ、ｚ方向に自由に設定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態に係るＣＴスキャナの構成図である。
【００１７】
本実施形態におけるＸ線管１は、発生するＸ線の焦点Ｆが数ないし十数μｍのマイクロフォーカスＸ線管であり、またＸ線検出器３はＸ線ＩＩ（イメージインテンシファイア：像増強管）とテレビカメラとを有する。
【００１８】
Ｘ線管１及びＸ線検出器３は、被検体４を挟むように対向してｘシフト機構８により支持されている。被検体４は回転テーブル５上に載置され、回転・昇降機構６でＸ線ビーム２内で（断面像の）撮影面１４に沿って回転されるとともに撮影面１４に直角に昇降（ｚ方向）される。
【００１９】
また被検体４は回転テーブル５とともにｙシフト機構７でＸ線ビーム２を横切って（図のｙ方向に）移動されるとともに、ｘシフト機構８によりＸ線管１とＸ線検出器３の間を移動され、撮影距離ＦＣＤが変更される。Ｘ線検出器３はｘシフト機構８により移動され、検出距離ＦＤＤが変更される。Ｃは回転中心、Ｄは検出中心である。
【００２０】
構成要素として、他に、Ｘ線検出器３からの透過画像を処理するデータ処理部１９と、処理結果等を表示する表示部２０と、データ処理部１９からの指令で機構部を制御する機構制御部１８と、Ｘ線管１の管電圧、管電流を制御するＸ線制御部１７と、高電圧発生器１６と、Ｘ線管１と被検体４とＸ線検出器３を含む部分を収納する図示しないＸ線遮蔽箱が設けられている。
【００２１】
ｘシフト機構８及びｙシフト機構７には、図示しないエンコーダが取付けられ、該エンコーダによりＦＣＤ値、ＦＤＤ値、及びｙ値が読み取られ、それぞれ機構制御部１８を通してデータ処理部１９に送られる。
【００２２】
データ処理部１９と表示部２０は、通常のコンピュータで構成され、当該コンピュータは、ＣＰＵ、メモリ、ディスク、キーボード、インターフェース等よりなり、また断層撮影のシークエンスやデータから断面像を再構成するソフトウエア等を記憶している。
【００２３】
操作者は、データ処理部１９と表示部２０を操作して、メニュー選択や条件設定、機構部手動操作、断層撮影の開始、装置のステータス読取、断面像の表示、断面像の解析、などを行なう。
【００２４】
データ処理部１９は、ソフトウエアの機能ブロックとして、該当する手順を、順次表示／実行する手順管理部２１、断層撮影のスキャン制御部２３、透過画像からこの画像上の回転中心位置を求める回転中心求出部２４、回転テーブル５のシフト量を計算し制御する自動テーブル移動部２５、断面像を作成する再構成部２６などを有する。
【００２５】
図２は、本実施形態における手順管理部２１の手順を示すフローチャートである。図２を参照して本実施形態における作用を説明する。
【００２６】
まず、ステップＳ１で、テーブル仮設定を行なう。操作ウインドウに、画面１ａとして、
「ワークをテーブルにのせて、Ｘ線ＯＮをクリックする。」
を表示する。操作者が被検体４を回転テーブル５に載せ「Ｘ線ＯＮ」をクリックすると、このクリックに応動して手順管理部２１は、Ｘ線制御部１７に指令を与え、高電圧発生部１６はＸ線管１に高電圧電流を与え、Ｘ線照射を開始する。これにより、Ｘ線検出部３からのデータは、手順管理部２１に取り込まれ、これにより表示部２０の透過画像ウインドウには、透過画像が表示されるとともに、操作ウインドウが、画面１ｂである、
「透過画像を見ながら拡大率などを調整し、またテーブルを昇降させてスキャン位置を合わせる。」
に切り替わる。
【００２７】
次いで、操作者は、回転テーブル５のｘｙｚ位置及びＸ線検出器３のｘ位置をスイッチ操作で動かし、被検体４の目標位置が視野内に収まるように拡大率を調整するとともに、目標位置が撮影面１４にくるようにスキャン位置合わせを行なう。操作者が、画面１ｂの「次へ」をクリックすると、ステップＳ２に進む。
【００２８】
Ｓ２では、テストスキャンを行なう。操作ウインドウに、画面２として、
「テストスキャン条件を設定して、よければスタートをクリックする。」
を表示する。操作者はビュー数、積算枚数、スライス厚などを画面の条件設定部に設定するが、デフォルト値でよければ設定は省略できる。ここでビュー数は１回転中の収集点数、積算枚数は１点での画像加算枚数、スライス厚は断面像１枚の厚さ（画素数）である。
【００２９】
操作者が、画面２の「スタート」をクリックすると、テストスキャンを実行する（実行２）。ここで、スキャン制御部２３によりスキャンが行なわれ、そのビュー数分の透過画像を用いて回転中心求出部２４により透過画像上の回転中心位置が求められる。この回転中心求出は特許文献２にあるように被検体のスキャンデータ自身から求める。スキャン中は画面２の「スキャン中」が点滅し、操作者が「中断」をクリックすることでスキャンを中断することもできる。スキャンが終了すると自動的にステップＳ３に移る。
【００３０】
ステップＳ３では、自動テーブル移動を行なう。操作ウインドウに、画面３として、
「通常／オフセットを選んで、自動テーブル移動実行をクリックする。」
を表示する。ここで、通常は通常スキャン、オフセットはオフセットスキャンである。操作者により「移動実行」がクリックされると、自動テーブル移動部２５により回転テーブル５がｘｙ移動され、最適テーブル位置に設定される。
【００３１】
図３は自動テーブル移動の幾何図であり、撮影面１４を上方（ｚ方向）から見た図である。図３において、Ｃは回転中心の現在位置で、Ａ０はスキャン領域である。ＣｎはＡ０と同じ大きさのスキャン領域を持った最小ＦＣＤの通常スキャン回転中心位置である。通常スキャンとしてはＣｎが最適位置である。ＣｏｆはＡ０と同じ大きさのスキャン領域を持った最小ＦＣＤのオフセットスキャン回転中心位置である。オフセットスキャンとしてはＣｏｆが最適位置である。
【００３２】
自動テーブル移動部２５は、現在位置のＦＣＤ値とステップＳ２で求めた透過画像上の回転中心位置を用いて回転中心のずれΔｙを求め、さらに、ＣｎあるいはＣｏｆ位置への移動量を計算して、回転テーブルを移動させる。
【００３３】
移動中は画面の「移動中」が点滅し、操作者が「中断」をクリックすることで移動を中断することもできる。移動が終了して、操作者により「次へ」がクリックされるとステップＳ４に進む。
【００３４】
ステップＳ４では、本スキャンを行なう。操作ウインドウに、画面４として、「本スキャン条件を設定して、よければスタートをクリックする。」
を表示する。操作者はビュー数、積算枚数、スライス枚数、スライス厚などを画面の条件設定部に設定するが、デフォルト値でよければ設定は省略できる。ここで、スライス枚数は１スキャンで再構成する断面像枚数である。
【００３５】
「スタート」がクリックされると本スキャンを実行する（実行４）。ここで、スキャン制御部２３によりスキャンが行なわれ、そのビュー数分の透過画像を用いて回転中心求出部２４により透過画像上の回転中心位置が求められる。この回転中心求出は特許文献２にあるように被検体のスキャンデータ自身から求める。次に、再構成部２６によりこの回転中心を用いて断面像が再構成される。断面像は撮影面１４について１枚再構成することもできればＸ線ビーム２がカバーする広い範囲について指定したスライス枚数分再構成することもできる。スキャン中は画面の「スキャン中」が点滅し、「中断」をクリックすることでスキャンを中断することもできる。スキャンが終了すると自動的にステップＳ５に移る。
【００３６】
ステップＳ５で、本スキャンが完了し、断面像ウインドウに断面像を表示するとともに、操作ウインドウに、画面５として、
「スキャン完了」
を表示する。操作者が「閉じる」をクリックすると１連のフローを終了する。
【００３７】
なお、操作者は各ステップＳ１ないしＳ５で「戻る」をクリックして、指定したステップに戻って繰り返すことができる。指定は画面のステップ名をクリックして行なう。（画面のＳ１，Ｓ２等は記載省略されており、実際はステップ名が記載されている。）
以上のように本発明の第１実施形態によれば、操作あるいは設定手順が順次表示されるので、容易に操作することができる。そして、途中で条件変更して繰り返したりするときも同様に、容易に操作することができる。
【００３８】
また、自動テーブル移動により、断面像を高品質にする回転中心の設定を容易に行なうことができる。すなわち、通常スキャン、オフセットスキャンともに、スキャン領域を変えずに最大の拡大率に設定して断面像の空間分解能を上げることができる。
【００３９】
本発明は、上述し且つ図示する実施例に限定されない。すなわち、第１実施形態で、Ｘ線検出器３にはＸ線ＩＩ（像増強管）とテレビカメラのものを用いているが、他の２次元のＸ線検出器、あるいは撮影面１４に沿って配置された１次元のＸ線検出器を用いてもよいことは容易に理解できる。
【００４０】
また第１実施形態で、被検体４の撮影位置の変更は、回転テーブル５を昇降させて行なったが、回転テーブル５の上に別の昇降機構を設置して行なってもよく、Ｘ線管１とＸ線検出器３を１体で昇降させてもよい。
【００４１】
さらに、被検体４の回転や回転テーブル５（回転軸）のｘシフト、ｙシフトもＸ線管１とＸ線検出器３の側を１体で動かしてもよい。
【００４２】
また、ｚ方向を必ずしも昇降方向に取る必要はなく装置全体はどの方向に傾けてもよい。すなわち、Ｘ線管１（Ｘ線源）とＸ線検出器３と被検体４と回転軸１３の間の動きが相対的に同じになる他の機構方式に対しても本発明が適用される。
【００４３】
さらに、第１実施形態で、自動テーブル移動はスキャン領域を変えずに最大の拡大率になるように移動しているが、これには限られない。図４は別の自動テーブル移動の幾何図である。例えば、この図のように拡大率（すなわちＦＣＤ）を変えずにスキャン領域が最大になるように移動してもよい。
【００４４】
また第１実施形態における手順管理部２１のフローチャートは本発明の主旨をかえずに、色々な変更が可能である。例えば、「戻る」をクリックしてそれより前の任意のステップに１度で戻れるが、１つ前だけとしてもよい。何度も「戻る」をクリックすることで、結局同じ操作が可能である。また、例えば、他の表示や実行を加えること（例えば較正を追加、テストスキャンの断面像再構成追加、テストスキャンの前にも１次自動テーブル移動追加、本スキャン後に再構成条件変更追加してスキャンせず再構成のみ繰り返す、等）ができる。また、テストスキャンは回転中心を求めるだけの（例えば数点／３６０゜のデータ取りの）簡略なものでもよい。表示の表現もいろいろ可能であり、画面の分割や統合も可能である。本発明の主旨として必須の手順は、操作者が設定する、ｘ位置（拡大率）とｚ位置（撮影位置）の仮設定と、回転中心を求めるためのスキャンとして被検体のテスト断層撮影と、求めた回転中心を使って最適位置設定のためのｘ、ｙ自動移動と、被検体の本断層撮影とのうち少なくとも一つである。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、Ｘ線幾何を自由に設定できるＣＴスキャナにおいて、容易に操作することができるＣＴスキャナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＣＴスキャナの構成図。
【図２】同実施形態における手順管理部のフローチャート。
【図３】同実施形態における自動テーブル移動の幾何図。
【図４】同実施形態における別の自動テーブル移動の幾何図。
【図５】一般的な高分解能型ＣＴスキャナの概念図。
【符号の説明】
１…Ｘ線管、２…Ｘ線ビーム、３…Ｘ線検出器、４…被検体、５…回転テーブル、６…回転・昇降機構、７…ｙシフト機構、８…ｘシフト機構、９，１０…支持フレーム、１３…回転軸、１４…撮影面、１５…中心線、１６…高電圧発生器、１７…Ｘ線制御部、１８…機構制御部、１９…データ処理部、２０…表示部、２１…手順管理部、２３…スキャン制御部、２４…回転中心救出部、２５…自動テーブル移動部、２６…再構成部。
【図１】
2004219224.tif 000003
【図２】
2004219224.tif 000004
【図３】
2004219224.tif 000005
【図４】
2004219224.tif 000006
【図５】
2004219224.tif 000007