(57)【要約】【課題】本発明の目的は、クロストークノイズによる計測情報の精度低下を抑制して、Ｘ線ＣＴ装置の計測情報の精度向上を可能にすることにある。【解決手段】Ｘ線を検出する複数の検出器を備えたＸ線ＣＴ装置であって、前記複数の検出器間のクロストークノイズを測定する測定手段を設けることを特徴とする。或いは、Ｘ線を検出する複数の検出器を備え、該検出器の形状計測データに基づき被対象物の形状計測するＸ線ＣＴ装置であって、前記複数の検出器間のクロストークノイズを設定する設定手段と、前記検出器の形状計測データを設定された前記クロストークノイズのデータにより補正する補正手段とを設けることを特徴とする。【効果】Ｘ線ＣＴ装置の計測情報の精度向上。【選択図】  図１
2004329574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を検出する複数の検出器を備えたＸ線ＣＴ装置であって、
前記複数の検出器間のクロストークノイズを測定する測定手段を設けることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
Ｘ線を検出する複数の検出器を備え、該検出器の形状計測データに基づき被対象物の形状計測するＸ線ＣＴ装置であって、
前記複数の検出器間のクロストークノイズを測定する測定手段と、
前記検出器の形状計測データを測定された前記クロストークノイズデータにより補正する補正手段とを設けることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
Ｘ線を検出する複数の検出器を備え、該検出器の形状計測データに基づき被対象物の形状計測するＸ線ＣＴ装置であって、
前記複数の検出器間のクロストークノイズを設定する設定手段と、
前記検出器の形状計測データを設定された前記クロストークノイズのデータにより補正する補正手段とを設けることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
Ｘ線源からのＸ線を検出する複数の検出器を備え、該検出器の形状計測データに基づき被対象物の形状計測するＸ線ＣＴ装置であって、
前記複数の検出器間に設けられ、該検出器間のクロストークノイズを測定する測定手段と、
前記検出器の形状計測データを、測定されたクロストークノイズにより補正する補正手段とを設け、
該測定手段と前記Ｘ線源との間であって該測定手段の前方に、該Ｘ線源からのＸ線を遮蔽する遮蔽部材を設けることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
Ｘ線を検出する複数の検出器を備え、該検出器の形状計測データに基づき被対象物の形状計測するＸ線ＣＴ装置による計測方法であって、
前記複数の検出器間のクロストークノイズを測定し、
前記検出器の形状計測データを、測定された前記クロストークノイズのデータにより補正し、被対象物の形状を計測することを特徴とするＸ線ＣＴ装置による計測方法。
【請求項６】
Ｘ線を検出する複数の検出器を備え、該検出器の形状計測データに基づき被対象物の形状計測するＸ線ＣＴ装置による計測方法であって、
前記複数の検出器間のクロストークノイズ量を設定し、
前記検出器の形状計測データを設定された前記クロストークノイズ量により補正し、被対象物の形状計測することを特徴とするＸ線ＣＴ装置による計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置及びＸ線ＣＴ装置による計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検体からの散乱Ｘ線を考慮し、検出精度向上を図った検出器として、特開２０００−７０２５４号（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−７０２５４号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、検出器間で生じるクロストークによるノイズについては考慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、クロストークノイズによる計測情報の精度低下を抑制して、Ｘ線ＣＴ装置の計測情報の精度向上を可能にすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
Ｘ線を検出する複数の検出器を備えたＸ線ＣＴ装置で、前記複数の検出器間のクロストークノイズを測定する測定手段或いは設定する手段を設ける。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態において、まず、Ｘ線ＣＴ装置の原理を説明する。図２は、Ｘ線ＣＴ装置の原理を示す原理図である。Ｘ線ＣＴ装置は、図２に示すように、Ｘ線源６から放出されたＸ線１を１次元あるいは２次元的に並べた検出器８によりＸ線の強度を計測して形状を測定する。Ｘ線１は計測対象物７を通過する過程で減衰するので、計測対象物７を通過したＸ線の強さを計測対象物７を通過しなかったＸ線の強度と比較することにより、Ｘ線ＣＴ装置によって、物体を通過する過程で減衰したＸ線の量を推定することができる。Ｘ線ＣＴ装置では、このＸ線の減衰量をもとにして計測対象物７の画像を再構成して形状を計測する。検出器８はＸ線の強度を計測する際にＸ線を電子や光子に変換してから計測する。１つの検出器内で計測される電子や光子の大部分は、Ｘ線源から計測対象物７を通過したＸ線から発生するものであるが、一部は隣の検出器内部で散乱されたＸ線や電子から発生したものも含まれる。これらは形状測定データにとってはノイズであり、この検出器間内部の散乱により隣の検出器により検出されるノイズをクロストークノイズと呼ぶ。クロストークノイズの量が多いと再構成される画像の精度は低下することになる。
【０００８】
精度向上のために、クロストークノイズを遮断するための遮蔽板を検出器８の間に備えつけることにより、検出器８に到達するクロストークノイズの量自体を減らすことが考えられる。
【０００９】
Ｘ線ＣＴ装置に対する重要な性能要求の一つに計測精度の向上がある。計測精度を上げるためには、検出器８の分解能を高めることが必要で、そのためには検出器８自身の幅を小さくしなければならない。さらに計測を効率的に行うためにはそれらの幅の小さい検出器を狭い間隔で多数並べなければならない。ところが、検出器８の幅が小さい場合には隣合う検出器間の距離が小さくなり、隣の検出器８内部で散乱されたＸ線１や電子をクロストークノイズとして検出してしまう確率が高くなる。検出器８をある程度まで薄くすると、検出器８の幅を小さくして位置分解能を高くした効果をクロストークノイズの効果が打ち消してしまうことになり、検出器８は本来の分解能を達成できず、結果的に形状測定精度が低下してしまうという問題が生じる。Ｘ線１の強度が強い場合や検出器８間の距離が非常に近い場合、検出器８間の遮蔽板が薄い場合、あるいは、検出器８間に遮蔽板自体が設置できない場合にはこの傾向が特に顕著になる。
【００１０】
幅の小さいＸ線検出器を用いた計測や、検出器間の遮蔽効果が十分でない場合のように、測定データにクロストークノイズが多く含まれる計測においても、検出器本来の分解能を維持し、高い精度で効率的な計測を可能にすることが望まれる。
【００１１】
本発明の実施の形態におけるＸ線ＣＴ装置では、測定時に発生する検出器間のクロストークノイズを予測あるいは計測し、形状測定データに対して補正をかけることでＸ線量の計測精度を向上する。クロストークノイズ量の補正方法として、第１の方法では、Ｘ線源からのＸ線を検出するための検出器８とは独立に、検出器間で発生するクロストークノイズの量だけを測るクロストークノイズ測定用の検出手段を設け、測定したクロストークノイズ量を用いてＸ線源からのデータを補正する。第２の方法では、あらかじめ検出器が拾ってしまうクロストークノイズの量を測定しておいて、その量を実際の計測時に生じるクロストークノイズの予測値として用いて実際の測定データを補正する。このようにすることにより、幅の小さいＸ線検出器を用いた計測や、検出器間の遮蔽効果が十分でない場合のようにクロストークノイズが多く発生する計測においても、検出器本来の分解能を維持し、高い精度で効率的な計測が可能になる。
【００１２】
（実施例１）
本発明の実施例を図１，図３を用い説明する。図１は、本発明の一実施例であるＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。本実施例のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線源からのＸ線１を検出するための検出器４と、クロストークノイズ２のみを測定するためのクロストークノイズ検出器５との２種類の検出器を備えている。また、本実施例では、クロストークノイズ検出器５の前方からやってくるＸ線源からのＸ線１を遮蔽するための遮蔽部材である遮蔽板３を設けている。クロストークノイズ検出器５で測定されたクロストークノイズの量の情報は、ノイズデータ記憶手段に記憶される。検出器４で測定された対象物形状測定データは、形状測定データ記憶手段に記憶される。形状測定データ記憶手段の形状測定データは、ノイズデータ記憶手段のクロストークノイズの量の情報に基づき、補正手段により補正される。補正後の形状測定データは画像構成手段に送られ、画像構成手段ではこのデータを用いて対象物の２次元画像や３次元画像を作成する。
【００１３】
本実施例の構造を説明するために、まず計測の状況を説明する。図３はＸ線の減衰の現象を示す図である。Ｘ線源から放出された強度ΛのＸ線１は計測対象物７を通過する間に減衰し、強度がλとなって検出器４に届く。λの値をできる限り正確に計測することが、精度の高い計測には必要である。
【００１４】
図４はクロストークノイズ発生を示す検出器の構造図であり、Ｘ線源からのＸ線１を検出するための検出器４を備えた検出器構造を示す。計測対象物７から届いた強度λのＸ線１が検出器４へ入射すると、検出器４内でＸ線１は電子あるいは光子に変換された後検出される。通常、検出器４で検出したすべての光子は、前面から入射した強度λのＸ線１によるものと仮定してデータ処理が行われる。ところが、実際の測定ではそうではない。検出器４とＸ線１の相互作用では、到達したＸ線１全てが光に変換される訳ではなく、一部が電子として放出されて隣の検出器４に到達し、そこで光に変わるものがある。このように計測されるＸ線をクロストークノイズ２と呼び、このクロストークノイズ量をεとする。
【００１５】
検出器４が検出するＸ線の強度をλ′とすると、計測したい真のＸ線量λとの間には、λ′＝λ＋εの関係がある。クロストークノイズ量εが小さければ小さいほどλ′の値はλに近くなり精度の高い計測ができることになる。
【００１６】
測定されるＸ線量λ′を真のＸ線量λにできるだけ近づけるために、ノイズεの量そのものを小さくする技術があげられる。例えば、検出器４間に遮蔽板３ａをいれて、隣接する検出器４間で行き来する電子やＸ線の量そのものを少なくするといった工夫である。但し、この技術では分解能が考慮されていない。Ｘ線ＣＴ装置の精度を向上させるために、検出器４の幅を極めて薄くすることが強く望まれる。検出器４を薄くすればするほど、計測効率をあげるために隣の検出器４との距離を近づけなければならず、遮蔽板３ａの厚みも薄くなる。この結果、隣の検出器４から到達するＸ線や光子によるクロストークノイズ量が増えることになり、測定されたデータの精度の低下が引き起こされる。このため、クロストークノイズ量を減らすためには遮蔽板３ａの厚みを厚くして計測効率を犠牲にするしかない。また、検出器の製造上の制約から検出器間に遮蔽板３ａの挿入が困難な場合もある。この場合は遮蔽板自体がないのでクロストークノイズを減少させる手段がない。
【００１７】
本実施例では、クロストークノイズ２を減らして測定されるＸ線量λ′を真のＸ線量λに近づけて精度をあげるのではなく、逆にクロストークノイズ２の量を正確に測定して、λ′を補正することによって、真のＸ線量λの値を高い精度で予測しようとするものである。
【００１８】
図５及び図６は、本発明の一実施例である検出器の構造図である。図５は検出器間に遮蔽板を挿入した場合であり、図６は検出器間に遮蔽板を持たない場合の例を示す。図５及び図６に示すようにクロストークノイズの量を計測するために、クロストークノイズを測るためだけのクロストークノイズ検出器５を対象物測定用の検出器４の間に挿入配置する。このように、クロストークノイズ検出器５を設けることで、クロストークノイズを測定でき、補正を可能とする。また、対象物測定用の検出器４の間に配置しているので、クロストークノイズを簡易に測定することができる。更に、クロストークノイズ検出器５の前面には、両側の検出器４からのクロストークノイズ２のみを計測するために、クロストークノイズ検出器５の前方からやってくるＸ線源からのＸ線１を遮蔽するための遮蔽部材である遮蔽板３をおく。この遮蔽部材を、Ｘ線源とクロストークノイズ検出器５との間であってクロストークノイズ検出器５の前方に配置しているので、クロストークノイズ検出器５の前方からやってくるＸ線源からのＸ線１を遮蔽することができ、正確にクロストークノイズを測定することができる。
【００１９】
次にクロストークノイズの測定および計測データ補正方法を述べる。本実施例では、２Ｎ個の検出器を用いて、半分のＮ個を通常の形状計測に、残りのＮ個をクロストークノイズの計測に当てる。
【００２０】
Ｘ線源からのＸ線を直接受けるｉ番目の計測器で測定されるＸ線量λ′は、検出器内で発生するクロストークノイズ量εを用いて、λｉ′＝λｉ−εｉ  と表される。真のＸ線量λとクロストークノイズεは共に未知数であり、Ｎ個の形状測定検出器があるので、クロストークノイズに関してはＮ個の未知数があることになる。従来では、λ′をλとみなして使用するので、従来の計測誤差は、クロストークノイズと同じオーダー、Ｏ（ε）であると考えることができる。本実施例においては、このｉ番目の検出器の両側のｉ−１番目とｉ＋１番目の検出器はクロストークノイズ検出器５である。ｉ−１番目のクロストークノイズ検出器５は、ｉ−２番目とｉ番目のクロストークノイズをλｉ−１′＝（εｉ−２＋εｉ）／２として計測する。クロストークノイズ検出器５もＮ個あるので、すべてのクロストークノイズ検出器５のデータを用いて連立方程式をとけば、Ｎ個のクロストークノイズ量εの推定値を一意に求めることができる。求めたクロストークノイズ量の推定値をε′とすると、真のクロストークノイズ量εとクロストークノイズの誤差Δεを用いて、εｉ′＝εｉ＋Δεと表すことができる。この値を用いてｉ番目の計測データλ′を、λｉ″＝λｉ′＋εｉ＝λｉ＋Δεのように補正する。すると、本実施例におけるデータ補正後のデータλ″と真のＸ線量λとの誤差はΔεとなる。一般に、Ｏ（Δε）≪Ｏ（ε）であるから、補正前の値λ′の持つ誤差のオーダーに比べて、補正後のデータλ″の持つ誤差は十分小さくなり、計測精度が向上することがわかる。
【００２１】
ここで、例えば、クロストークノイズ量が真のＸ線量λの５％程度の大きさがある場合、本実施例による補正を行わないと、測定誤差はクロストークノイズの大きさである５％のままである。しかし、クロストークノイズを誤差５％で計測して、本実施例による補正を行うと、真のＸ線量の０．２５％（０．５％×０．５％）にまで低減することになるので、測定精度が大幅に向上することがわかる。
【００２２】
本実施例によると、複数の検出器間のクロストークノイズを測定する測定手段を設けているので、クロストークノイズを正確に検知でき、形状測定データの補正を可能とする。よって、クロストークノイズによる計測情報の精度低下を抑制して、Ｘ線ＣＴ装置の計測情報の精度向上を可能にする。更に、検出器４の形状計測データを測定されたクロストークノイズのデータにより補正する補正手段を備えているので、分解能の制約を受けずに、クロストークノイズを正確に検知でき、形状測定データの補正ができ、計測された形状データの精度向上が図れる。
【００２３】
また、本実施例によると、幅の小さいＸ線検出器を用いた計測や、検出器間の遮蔽効果が十分でない場合のように検出器間クロストークノイズが多く発生する計測においても、高い精度のＣＴ計測が可能になる。
【００２４】
（実施例２）
実施例１では、クロストークノイズの量を測定する例を示したが、本実施例では、図１７を用い、予めクロストークノイズの量を設定する例について説明する。
【００２５】
本実施例では、図１７に記載のように、検出器４で測定された対象物形状測定データは、形状測定データ記憶手段に記憶される。クロストークノイズの量はクロストークノイズの設定手段に設定される。形状測定データ記憶手段の形状測定データは、前述の設定手段に予め設定されたクロストークノイズの量の情報に基づき、補正手段により補正される。補正後の形状測定データは画像構成手段に送られ、画像構成手段ではこのデータを用いて対象物の２次元画像や３次元画像を作成する。
【００２６】
次に、クロストークノイズの量の情報を予め設定する一例を図７を用い説明する。図７はクロストークノイズの量が他に依存せず、入射するＸ線の強さのみで決まると近似できる場合の、入射Ｘ強度とクロストークノイズ発生量との関係を示す図である。
【００２７】
つまり、検出器４で発生するクロストークノイズの量が検出器４の個体差や取り付け状態などに依存せず、入射するＸ線の強さのみで決まると近似できる場合には、例えば、図７に示すように、入射するＸ線強度と発生するクロストークノイズの関数をあらかじめ測定により作成することができる。この関数をｆ（ｘ）とすると、クロストークノイズ検出器５を別に設けなくてもデータの補正を、
λ′′′＝λ′＋ｆ（λ′）として補正することができる。この補正により効率的に形状データの精度を向上させることができる。
【００２８】
本実施例によると、複数の検出器間のクロストークノイズを設定する設定手段を備えているので、予め測定，推定或いは計算したクロストークノイズの量のデータを設定することができ、形状測定データの補正を可能とする。よって、クロストークノイズによる計測情報の精度低下を抑制して、Ｘ線ＣＴ装置の計測情報の精度向上を可能にする。更に、検出器４の形状計測データを設定されたクロストークノイズのデータにより補正する補正手段を設けることで、分解能の制約を受けずに、クロストークノイズを正確に把握でき、形状測定データの補正ができる。そして、その都度測定の必要が無く容易で効率的に、計測された形状データの精度向上が図れる。
【００２９】
（実施例３）
次に、クロストークノイズ検出用の検出器を構成するために設置するＸ線源からのＸ線を遮蔽する構造の例を、図８〜図１６に示す。
【００３０】
図８及び図９を用い１次元検出器の構造につき説明する。図８に、１つの検出器が薄い板状のものである場合の検出器構造を示す。本実施例では、形状データ用の薄い板状検出器として、Ｘ線源と検出器４の間で検出器４のＸ線源側前方に、Ｘ線を減衰および散乱させない樹脂等の素材９を配置し、Ｘ線源からのＸ線１を形状データ用の検出器４で検出するよう構成している。また、クロストークノイズ用の薄い板状検出器として、Ｘ線源とクロストークノイズ検出器５の間でクロストークノイズ検出器５のＸ線源側前方に、遮蔽板３を配置し、クロストークノイズ検出器５でＸ線源からのＸ線１を検出しないよう構成している。このような形状データ用及びクロストークノイズ用の薄い板状検出器を厚さ方向で重ね合わせるように張り合わせて、図９に示すような、１次元検出器を構成することができる。
【００３１】
また、図１０を用い、１次元検出器の構造につき説明する。本実施例では、Ｘ線源と検出器８の間で検出器８のＸ線源側前方に、Ｘ線を減衰および散乱させない樹脂等の素材９と１０を板幅方向に交互に配置したものである。
【００３２】
次に、図１１を用い、２次元検出器の構造につき説明する。２次元的な検出器の場合には、図１０に示すような１次元的な検出器を厚さ方向で重ね合わせて図１１に示すような２次元的なクロストークＸ線検出器を構成することができる。
【００３３】
以上のような構成により、簡易に、形状測定用の検出器とクロストークノイズ用の検出器とを備えた検出設備を簡易に製作することができる。
【００３４】
なお、図１２，図１３，図１４に示すように、図９，図１０，図１１に示した構造のうち前面のＸ線遮蔽構造の部分は、取り外し可能な構造にすることもできる。取り外し可能にすることにより、容易に、クロストークノイズ用の検出器を形状測定用の検出器としても兼用することが可能となる。
【００３５】
また、図１５に示すように検出器の前面につけるＸ線の遮蔽構造としては、金属等の遮蔽効果の高い板状のものにエッチングや切削で細い筋をいくつもつけたものや、図１６に示すように金属製の細い棒状のものを並べることによって金属の棒の部分で遮蔽効果をもたせたものによって代用することもできる。このようにすることにより、簡易なＸ線の遮蔽構造を構築できる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の目的は、クロストークノイズによる計測情報の精度低下を抑制して、Ｘ線ＣＴ装置の計測情報の精度向上を可能にすることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるＸ線ＣＴ装置の構成を示す図。
【図２】Ｘ線ＣＴ装置の原理を示す原理図。
【図３】Ｘ線の減衰の現象を示す図。
【図４】クロストークノイズ発生を示す検出器の構造図。
【図５】本発明の一実施例である検出器の構造図。
【図６】本発明の一実施例である検出器の構造図。
【図７】入射Ｘ強度とクロストークノイズ発生量との関係を示す図。
【図８】本発明の一実施例である板状検出器の構造図。
【図９】本発明の一実施例である板状検出器を張り合わせた１次元検出器の構造図。
【図１０】本発明の一実施例である板状の１次元検出器の構造図。
【図１１】本発明の一実施例である２次元検出器の構造図。
【図１２】遮蔽構造を取り外し可能な板状検出器を張り合わせた１次元検出器の構造図。
【図１３】遮蔽構造を取り外し可能な１次元検出器の構造図。
【図１４】遮蔽構造を取り外し可能な２次元検出器の構造図。
【図１５】薄板に溝を付けた遮蔽構造を示す図。
【図１６】円柱状の棒を並べた遮蔽構造を示す図。
【図１７】本発明の一実施例であるＸ線ＣＴ装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１…Ｘ線、２…クロストークノイズ、３，３ａ…遮蔽板、４…形状測定検出器、５…クロストークノイズ検出器、６…Ｘ線源、７…計測対象物、８…検出器、９…樹脂等Ｘ線を減衰および散乱させない素材、１０…金属等Ｘ線を減衰させる素材。
【図１】
2004329574.tif 000003
【図２】
2004329574.tif 000004
【図３】
2004329574.tif 000005
【図４】
2004329574.tif 000006
【図５】
2004329574.tif 000007
【図６】
2004329574.tif 000008
【図７】
2004329574.tif 000009
【図８】
2004329574.tif 000010
【図９】
2004329574.tif 000011
【図１０】
2004329574.tif 000012
【図１１】
2004329574.tif 000013
【図１２】
2004329574.tif 000014
【図１３】
2004329574.tif 000015
【図１４】
2004329574.tif 000016
【図１５】
2004329574.tif 000017
【図１６】
2004329574.tif 000018
【図１７】
2004329574.tif 000019