(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間に、被写体を保持する保持部が配置されているとともに、その保持部に保持された被写体に上記Ｘ線源からのＸ線光軸に直交する回転軸を中心とした回転を与える回転駆動手段と、その保持部に保持された被写体にＸ線を照射しつつ当該被写体を回転させ、その微小回転角度ごとに上記Ｘ線検出器の出力を取り込む撮影動作により得られるＸ線透過データを再構成して上記回転軸に直交する被写体の断層像を構築する画像形成手段を備えたＸ線撮影装置において、
上記保持部を、上記Ｘ線源からのＸ線光軸に直交する平面上で、上記Ｘ線検出器の画素ピッチの整数分の一のピッチで移動させることのできる保持部移動機構を設け、上記Ｘ線画像形成手段は、その保持部移動機構により上記整数分の一のピッチで保持部をずらせた複数の位置においてそれぞれ取り込んだＸ線透過データを、１回の撮影動作により得られるＸ線透過データとして取り扱って被写体の断層像を構築することを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業用のＸ線撮影装置に関し、具体的には、被写体の断層像を得るためのいわゆるＸ線ＣＴ装置等と称されるＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種工業製品等を非破壊のもとに観察する方法として、従来、Ｘ線透視装置やＸ線ＣＴ装置などのＸ線撮影装置を用いる方法が知られている。Ｘ線透視装置においては、図５に模式的に示すように、Ｘ線源７１とＸ線検出器７２とを対向配置するとともに、その間に被写体Ｗを保持するためのテーブル等の保持部７３を配置した構成を採る（例えば特許文献１参照）。また、Ｘ線ＣＴ装置においては、図６に模式的に示すように、同じくＸ線源８１とＸ線検出器８２とを対向配置するとともに、その間に被写体Ｗを保持してＸ線光軸Ｌに直交する回転軸Ｒを中心とした回転を与えるための回転テーブル８３を配置した構成を採る（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
これらの装置においては、Ｘ線源から発生したＸ線を被写体Ｗを透過させた後にＸ線検出器に入射させ、そのＸ線検出器の各画素出力であるＸ線透過データ、つまり各画素の濃淡情報を取り込む。Ｘ線透視装置ではそのＸ線検出器７２の各画素の濃淡情報を当該各画素の位置に対応させて、表示器の表示画素の濃淡を決定して表示器に表示することによって被写体のＸ線透視像を構築する。
【０００４】
一方、Ｘ線ＣＴ装置においては、回転テーブル８３を駆動することによって被写体Ｗに回転軸Ｒを中心とする回転を与え、微小回転角度ごとにＸ線検出器８２からのＸ線透過データを取り込み、通常は３６０°分のＸ線透過データを再構成演算することにより、回転軸Ｒに直交する平面で被写体をスライスした断層像を構築する。
【０００５】
これらの装置における撮影倍率、つまり拡大率は、Ｘ線源（焦点）と被写体Ｗとの距離（ＳＯＤ）と、Ｘ線源（焦点）とＸ線検出器との距離（ＳＩＤ）の比によって定まる。このような撮影倍率を自由に選択できるように、これらの装置においては、通常、保持部７３ないしは回転テーブル８３をＸ線光軸Ｌに沿った方向に移動させ、あるいはＸ線検出器７２ないしは８２を同方向に移動させ、更にはＸ線源７１ないしは８１を同方向に移動させる駆動機構を備えている。加えて、Ｘ線透視装置においては、保持部７３をＸ線光軸Ｌに直交する平面上で移動させる移動機構を設けることにより、被写体Ｗの要観察部（注目部位）を透視像上の中心に位置させることができるようになっている。また、Ｘ線ＣＴ装置においては、回転テーブル８３の上に、被写体Ｗを保持ないしは搭載して、Ｘ線光軸Ｌに直交する平面に沿って移動する移動テーブルを配置し、この移動テーブルの駆動により被写体Ｗを回転軸Ｒに対して移動させることにより、被写体Ｗの注目部位を中心とした断層像を得ることができるように構成されたものが多い。
【特許文献１】特開２００４−１７０２２６号公報
【特許文献２】特開２００４−１８４１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、Ｘ線検出器には様々なタイプのものがあるが、いずれも、決まった視野および画素数を有し、その出力は、最終的には各画素の濃度値とするデジタルデータとなる。この視野と画素数は、用いるＸ線検出器によって一意的に定まり、一定の視野中の画素数が多い検出器を用いることにより、高い分解能のＸ線透視像もしくはＸ線断層像が得られることになる反面、コストアップになるという問題がある。また、同じサイズの検出器であれば、画素数が増えることにより感度が低下することは避けられない。
【０００７】
本発明の課題は、殆どコストアップを伴うことなく、かつ、感度を低下させることなく、高分解能のＸ線断層像を得ることのできるＸ線撮影装置を提供することにある。
【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Ｘ線撮影装置は、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線検出器の間に、被写体を保持する保持部が配置されているとともに、その保持部に保持された被写体に上記Ｘ線源からのＸ線光軸に直交する回転軸を中心とした回転を与える回転駆動手段と、その保持部に保持された被写体にＸ線を照射しつつ当該被写体を回転させ、その微小回転角度ごとに上記Ｘ線検出器の出力を取り込む撮影動作により得られるＸ線透過データを再構成して上記回転軸に直交する被写体の断層像を構築する画像形成手段を備えたＸ線撮影装置において、
上記保持部を、上記Ｘ線源からのＸ線光軸に直交する平面上で、上記Ｘ線検出器の画素ピッチの整数分の一のピッチで移動させることのできる保持部移動機構を設け、上記Ｘ線画像形成手段は、その保持部移動機構により上記整数分の一のピッチで保持部をずらせた複数の位置においてそれぞれ取り込んだＸ線透過データを、１回の撮影動作により得られるＸ線透過データとして取り扱って被写体の断層像を構築することによって特徴づけられる。
【０００９】
本発明は、被写体の保持部を、Ｘ線源からのＸ線光軸に直交する平面上で、Ｘ線検出器の画素ピッチの整数分の一のピッチでＸ線源とＸ線検出器に対して相対的にずらせた複数の位置で取り込んだＸ線透過データを、１回の撮影動作により得られるＸ線透過データとして取り扱うことにより、課題を解決しようとするものである。
【００１０】
すなわち、被写体の保持部をＸ線源とＸ線検出器に対して、例えばＸ線検出器の画素ピッチの１／２のピッチでＸ線光軸に直交する平面上で互いに直交する２方向にそれぞれずらせた合計４箇所において取り込んだＸ線透過データを、１回の撮影により得られるＸ線透過データとして取り扱ってＸ線断層像を構築すると、これらの画像の空間分解能はＸ線検出器が本来的に有している空間分解能に比して４倍に向上し、かつ、感度はＸ線検出器が本来的に有しているものと変わらない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、同じＸ線検出器を用いても、従来のＸ線撮影装置に比してより解像度の高いＸ線断層像を得ることができ、しかも、感度の低下もなく、更には、多くのＸ線撮影装置が透視視野等の移動等のために有している保持部移動機構をそのまま用いることができ。これにより、安価で高解像度のＸ線透視装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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あり、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、図２はその機械的構成の模式的平面図を示す。
【００１３】
Ｘ線源発生装置２１はその焦点２１ａからコーン状のＸ線を出力する。このＸ線発生装置２１に対向して２次元の検出面を持つＸ線検出器２２が配置されている。このＸ線検出器２２はＦＰＤである。これらのＸ線発生装置２１とＸ線検出器２２の間に、被写体Ｗを保持する被写体保持部並びに被写体Ｗに回転を与えるための回転駆動手段としての回転テーブル２３が配置されている。
【００１４】
回転テーブル２３の回転軸Ｒは、Ｘ線発生装置２１からのＸ線光軸Ｌ（ｘ軸方向）に直交するｚ軸方向に沿っている。この回転テーブル２３は、テーブル移動機構２４により、Ｘ線光軸方向であるｘ軸方向と、そのｘ軸に直交するｙ，ｚ軸方向に移動させることができるようになっている。
【００１５】
回転テーブル２３の上に、被写体Ｗを搭載保持してＸ線光軸Ｌに直交するｙ，ｚ軸方向に微動させる被写体微動機構２５が配置されている。この被写体微動機構２５により、被写体ＷをＸ線検出器２２の画素ピッチａの整数分の一、例えば１／２のピッチでｙ軸方向およびｚ軸方向に微動させることができる。
【００１６】
回転テーブル２３は回転テーブル駆動回路３１からの駆動信号により回転し、また、テーブル移動機構２４および被写体微動機構２５は、それぞれテーブル移動機構駆動回路３２および被写体微動機構駆動回路３３からの信号によって駆動制御される。これらの回転テーブル駆動回路３１、テーブル移動機構駆動回路３２および被写体微動機構駆動回路３３はパーソナルコンピュータ３４の制御下に置かれている。このパーソナルコンピュータ３４には断層像再構成演算装置３５が接続されているとともに、マウスやキーボード、あるいはジョイスティック等からなる操作部３６と、断層像等を表示するための表示器３７が接続されている。
【００１７】
ＣＴ撮影に際しては、回転テーブル２３上の被写体微動機構２５上に載せられた被写体Ｗに対してＸ線を照射しながら、その被写体Ｗを回転軸Ｒの回りに微小角度ずつ回転させ、その各回転角度ごとにＸ線検出器２の各画素出力であるＸ線透過データを断層像再構成演算装置３５に取り込む。この断層像再構成演算装置３５では、その取り込んだＸ線透過データを後述するように再構成することにより、操作部３６を通じて設定されるスライス面（ｚ軸方向任意の位置におけるｘ−ｙ平面）に沿った被写体Ｗの断層像を構築し、表示器３７に表示する。
【００１８】
また、ＣＴ撮影に先立ち、操作部３６の操作によりテーブル移動機構３４を移動させてＳＯＤの設定による撮影倍率の設定、あるいは被写体Ｗの注目領域を視野中心に移動させる等を行うとともに、同じく操作部３６の操作によりＣＴ撮影のモードとして、通常モードと高解像度モードを選択できるようになっている。
【００１９】
通常モードを選択した場合には、上記したようにＸ線を照射しながら被写体Ｗを微小角度ずつ３６０°にわたって回転させ、断層像再構成演算装置３５では、従来のＸ線ＣＴ装置と同様に、その各回転角度ごとにＸ線検出器２からの各画素出力を取り込んで記憶し、これらを用いた再構成演算により、被写体Ｗの断層像を構築する。
【００２０】
一方、高解像度モードを選択した場合には、以下の手順によりＣＴ撮影を行う。すなわち、Ｘ線検出器２２の画素ピッチが図３（Ａ）に示すように、ｘ，ｙ軸方向にそれぞれａであったとすると、まず、断層像再構成演算装置３５は当初の位置（初期位置）において上記と同様にＸ線検出器２２の各画素ＰからのＸ線透過データを取り込んで記憶し（１回目のＣＴ撮影）、次に、パーソナルコンピュータ３４から供給される制御信号のもとに被写体微動機構２５を駆動して、被写体ＷをＸ線検出器２の画素ピッチａの１／２だけｙ軸方向に自動的に移動させた後、同様にＸ線検出器２の各画素からのＸ線透過データを取り込んで記憶し（２回目のＣＴ撮影）、更に被写体微動機構２５の駆動により被写体Ｗを自動的にｚ軸方向にａ／２だけ移動させた後、各画素からのＸ線透過データを取り込んで記憶し（３回目のＣＴ撮影）、更にまた被写体微動機構２５の駆動により自動的に被写体Ｗをｙ軸方向に上記とは逆向きにａ／２だけ移動させた後、各画素からのＸ線透過データを取り込んで記憶する（４回目のＣＴ撮影）。
【００２１】
図３（Ｂ）は、以上の撮影動作により得られるＸ線透過データの空間分布を示す図であり、１〜４回目の撮影により得られるＸ線透過データをＴ１〜Ｔ４で表して模式的に示している。この図に示されるように、合計４回の撮影により得られるＸ線透過データの合計の空間分解能は、画素ピッチがａ／２のＸ線検出器により得られるデータの空間分解能と等価となる。
【００２２】
断層像再構成演算装置３５では、この合計４回のＣＴ撮影により得られた全てのＸ線透過データを一体として取扱い、つまり実質的に１回のＣＴ撮影により得られたＸ線透過データとして取扱い、被写体Ｗの断層像を再構成する。従って、得られる断層像は、前記した通常モードでＣＴ撮影して得られる断層像、換言すればＸ線検出器２２と同じ空間分解能のＸ線検出器を用いた従来のＸ線ＣＴ装置で得られる断層像に比して、空間分解能が４倍に向上する。
【００２３】
なお、以上のように被写体Ｗを微動させると、図４に模式的に示すように、微動前後の撮影により、被写体Ｗの同じ位置Ｗｐを異なる方向から透視したデータが得られることになり、微動前後の画像に若干の歪みが生じることになるが、被写体Ｗの位置（座標）があらかじめわかっている場合には、公知の手法によりこの歪みを計算により補正することができ、ｚ軸方向のある座標を通るｘ−ｙ平面において歪みのない画像を作ることができる。また、Ｘ線の照射角度が狭い場合には、この歪みを無視することができる。
【００２４】
なお、上記した各例においては、Ｘ線検出器としていずれもＦＰＤを用いたが、イメージインテンシファイアとＣＣＤとを組み合わせたＸ線検出器を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】図１における機械的構成の模式的平面図である。
【図３】本発明の実施の形態による撮影動作で得られるＸ線透過データの説明図で、（Ａ）はＸ線検出器２の画素の配列例の説明図であり、（Ｂ）は被写体微動機構を微動させて４回にわたる撮影により得られるＸ線透過データの空間分布の説明図である。
【図４】本発明において、被写体の微動前後の撮影により被写体Ｗの同じ位置Ｗｐを透過したＸ線が入射するＸ線検出器の位置の説明図である。
【図５】従来のＸ線透視装置の基本的構成例を示す模式図である。
【図６】従来のＸ線ＣＴ装置の基本的構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
２１  Ｘ線発生装置
２１ａ  焦点（Ｘ線源）
２２  Ｘ線検出器
２３  回転テーブル
２４  テーブル移動機構
２５  被写体微動機構
３１  回転テーブル駆動回路
３２  テーブル移動機構駆動回路
３３  被写体微動機構駆動回路
３４  パーソナルコンピュータ
３５  断層像再構成演算装置
３６  操作部
３７  表示器
Ｌ  Ｘ線光軸
Ｒ  回転軸
Ｗ  被写体
【図１】
0004640589.tif 000002
【図２】
0004640589.tif 000003
【図３】
0004640589.tif 000004
【図４】
0004640589.tif 000005
【図５】
0004640589.tif 000006
【図６】
0004640589.tif 000007