(57)【要約】【課題】本発明は、コンピュータ断層像撮像装置，インライン検査用コンピュータ断層像撮像装置及びコンピュータ断層像撮像方法に関し、本発明の目的は、Ｘ線源のエラーによって生じるＣＴ画像の不具合を抑制することにある。【解決手段】被検体に放射線を照射するＸ線管と、前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器群とを備えたコンピュータ断層像撮像装置において、前記Ｘ線管のエラーの状態を検知する検知手段と、検知された前記Ｘ線管のエラーの状態に基づき撮像工程を制御する手段を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2007171063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に放射線を照射するＸ線管と、前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器群とを備えたコンピュータ断層像撮像装置において、
前記Ｘ線管のエラーの状態を検知する検知手段と、
検知された前記Ｘ線管のエラーの状態に基づき撮像工程を制御する手段を備えたコンピュータ断層像撮像装置。
【請求項２】
被検体に放射線を照射するＸ線管と、前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器群とを備えたコンピュータ断層像撮像装置において、
前記Ｘ線管の出力低下を検知して該Ｘ線管のエラーの状態を検知する検知手段と、
検知された前記Ｘ線管のエラーの状態に基づき撮像工程を制御する手段を備えたコンピュータ断層像撮像装置。
【請求項３】
被検体に放射線を照射するＸ線管と、前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器群とを備えたインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置において、
前記Ｘ線管のエラーの状態を検知する検知手段と、
検知された前記Ｘ線管のエラーの状態に基づき撮像工程を制御する手段を備えたインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置。
【請求項４】
被検体に放射線を照射するＸ線管と、前記被検体を回転又は移動させる手段と、前記Ｘ線管から放射され前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器群と、前記検出器群の検出信号を処理する信号処理回路と、前記信号処理回路からの信号を用いて前記被検体の断層像を再構成する画像再構成装置と、これらのシステムを運転制御する制御装置を有するコンピュータ断層像撮像装置と、前記コンピュータ断層像撮像装置を用いて製品のインライン検査を行うインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置において、
Ｘ線管の出力低下を検知する手段により、Ｘ線管の瞬時出力低下を検知し、この出力低下が原因となり撮像された画像に不具合が生じることを検知して、画像不具合による検査判定不能、もしくは誤判定を抑制することを特徴とするインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載のインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置において、前記放射線検出器群の全ての検出器が同時に検出信号のレベルが低下することを検知するによりＸ線管の出力低下を判定することを特徴とするインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置。
【請求項６】
請求項３又は請求項４に記載のインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置において、
前記Ｘ線管の出力が瞬時に回復したことを前記放射線検出器群の信号レベルにより判定した場合、検査を該Ｘ線管の出力低下が発生した検査断面にさかのぼり、検査を再開するよう構成したことを特徴とするインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置。
【請求項７】
請求項３又は請求項４に記載のインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置において、
該Ｘ線管の瞬時低下が任意の期間中に指定した頻度以上にて発生した場合、該Ｘ線管のエージング処理を行うことを特徴とするインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置。
【請求項８】
請求項３又は請求項４に記載のインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置において、
該Ｘ線管のエージング処理後、検査を再開した際にＸ線管の出力低下が発生した場合、検査を停止し、Ｘ線管の点検要求信号を出力することを特徴とするインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置。
【請求項９】
Ｘ線管により被検体に放射線を照射し、前記被検体を透過した放射線を放射線検出器群で検出するコンピュータ断層像撮像方法において、
前記Ｘ線管のエラーの状態を検知し、
検知された前記Ｘ線管のエラーの状態に基づき撮像工程を制御するコンピュータ断層像撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンピュータ断層像撮像装置，インライン検査用コンピュータ断層像撮像装置及びコンピュータ断層像撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層像撮像装置であるＸ線ＣＴ装置は、特許文献１に記載のように、線源からのＸ線を被検体に照射し、透過Ｘ線を複数のセンサで取得して、このセンサに入力したＸ線を電気信号へと変換処理した出力信号を使用し、この信号をフーリエ変換により周波数空間にてフィルタリング処理を施した後に逆フーリエ変換にて被検体内部断面の再構成画像を得るものである。Ｘ線源としては、直流電圧Ｘ線源などが用いられ、Ｘ線管等は特許文献２に記載されている。また、医療用とは異なり、工業用で、インライン検査では検査対象となる製品がライン工程により逐次検査装置に運び込まれ、連続での検査，判定が必須となる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８３１８０号公報
【特許文献２】特開２０００−２１５９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＴ画像は複数の投影データから画像を再構成するものである。そのため、全投影データの中で１回でもデータに不具合があれば、再構成された画像には虚像が生じてしまう。また、Ｘ線管は数百ｋＶの高電圧で電子を加速し、電子のターゲットへの衝突によりＸ線を放出するものである。そのため、管内には高電圧部が存在し、この高電圧部に不純物が何らかの原因で付着した場合には放電が生じ、Ｘ線の放出が停止するＸ線管エラーが生じる。このエラーがＣＴ画像データ取得中に生じた場合、投影データは異常なものとなり、再構成された画像には虚像が生じ、この画像を用いてインライン検査を行った際に正確な内部情報を得ることができず、誤判定の原因となり、Ｘ線ＣＴ装置のインライン検査への適用が困難となる課題が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、Ｘ線源のエラーによって生じるＣＴ画像の不具合を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
被検体に放射線を照射するＸ線管と、前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器群とを備えたコンピュータ断層像撮像装置において、前記Ｘ線管のエラーの状態を検知する検知手段と、検知された前記Ｘ線管のエラーの状態に基づき撮像工程を制御する手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、Ｘ線源のエラーによって生じるＣＴ画像の不具合を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を用いて、本発明の一実施例によるＸ線ＣＴ装置の構成及び運用について説明する。本実施例では、形状／寸法測定や内部欠陥検査を目的とした非破壊検査（工業用Ｘ線ＣＴ装置）に適用した例で説明する。ここでは、特に、連続的に複数の被検体を検査する、インライン検査用コンピュータ断層像撮像装置の構成ならびに運用方法について説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態によるインライン検査用コンピュータ断層像撮像装置の全体構成について説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態によるコンピュータ断層像撮像装置の全体構成を示す構成図である。製造ライン１５の上を運搬された製品４は、移動装置１６により、回転テーブル３の上に設置される。回転テーブル３はＸ線源１と検出器群６の中央を結ぶ直線に対して直角方向に並進する機構１１の上に設置され、回転テーブルの上下動機構１２とともにスキャナーと総称される。製品４の設置後、検査行程が開始される。Ｘ線源１から放出されたＸ線２は、回転テーブル３の上に載っている製品４を透過し、散乱線の入射を防止するためのコリメータ５により絞り込まれ、Ｘ線検出器群６に入射する。Ｘ線検出器群６は、複数個（例えば、５００〜１０００個）のＸ線検出器から構成されている。Ｘ線検出器群６に入射したＸ線は、Ｘ線検出器によって電流信号に変換され、検出回路部７において電流−電圧変換が為された後にＡ／Ｄ変換部８にてアナログ信号からデジタル信号へと変換される。信号処理部９はこれらのデジタル信号に基づいて画像再構成処理を行い、得られた画像を画像表示部１０で表示するとともに、画像診断部１４で製品内部の不具合の合否判定を行う。製品不具合と判定されたものは製造ラインから外され、処分される。合格判定された製品は、移動装置１６により製造ライン１５に戻され、次の製造工程に進む。
【００１０】
中央制御部１３は、検出回路部７，Ａ／Ｄ変換部８，信号処理部９，画像表示部１０，画像診断部１４，スキャナー間の信号の受け渡し、動作を制御し、運転計画を実行する。
【００１１】
図２に装置運用のフローチャートを示す。回転テーブル３の上に製品４が設置された後に検査行程１０１が開始される。
【００１２】
本実施例では、１断面分の投影データを取得後、各投影データにおいて、全てのセンサの出力が同時期に低下している投影データがないかを確認をし、これによりＸ線管異常確認１０２を行う。
【００１３】
Ｘ線管異常確認１０２のステップでは、Ｘ線管の出力低下を検知する手段により、Ｘ線管の瞬時出力低下を検知することが可能となる。１個ないし、数個のセンサのみの低下であればセンサ、あるいは回路の故障が考えられるが、センサの個数が５００〜１０００個である場合、１個のセンサの故障確率をＰとすれば、全数が同時期に故障する確率はＰの５００〜１０００乗となり、例えばＰ＝１％としても、全数同時故障確率は０.０１ の
５００〜１０００乗であるため、ほぼ０とみなせる。よって、全センサ出力の同時低下によりＸ線管異常を正確に検知できる。
【００１４】
以上のようにＸ線管のエラーを検知して、以下に示すように撮像工程を制御する。つまり、Ｘ線管のエラーの状態（正常，瞬時回復，回復無し等）に基づき、撮像工程（続行，エラー時に遡って再度撮像し続行，停止等）を制御する。これにより、Ｘ線管のエラーに起因するＣＴ画像を不具合を減少することができる。
【００１５】
具体的には、このＸ線管異常確認１０２により、全ての投影データが正常と判定されれば画像再構成を実施し、検査続行１０３する。
【００１６】
Ｘ線管異常確認１０２によって、異常ありと判定された場合、次にその異常が瞬時のものでＸ線管が回復しているか、または、停止状態となっているか異常状態の判定１０４を行う。Ｘ線管には先述したように高電圧部があり、ここに不純物が付着した場合、放電が起こり、Ｘ線管の管電圧は低下する可能性がある。この放電で不純物が高電圧部から離れ、低電圧部へと移動した場合、Ｘ線管内部の絶縁が回復して管電圧は再び上昇し、Ｘ線の放射が再開する、いわゆる瞬時低下が起こりうる。管電圧低下時の管電圧再上昇の動作は、Ｘ線管制御シーケンスに装備され、時間間隔はｍｓオーダーである。ＣＴ画像を取得するための複数個の投影データ群においてｍｓの時間は、１ないしは数個の投影データの取得時間に相当するため、これら数個の投影データに低下の兆候が現れる。Ｘ線管が回復した場合には、出力低下したデータの後に正常出力データがあるため、これにより、瞬時低下と判定できる。わずか数個の投影データの出力低下でも再構成した画像には影響が大きい。
【００１７】
図３に正常な投影データによる再構成画像２０１と、全投影データのうち、２つのデータにおいて瞬時低下が生じた場合の再構成画像２０２を示す。瞬時低下が生じた画像では画像に縞状のノイズが現れている。同図に示したこれらの画像のＣＴ値のプロファイルからも分かるように、出力低下が生じた画像の分布２０４は正常な画像の分布２０３とは大きく異なり、正確な画像解析は困難となる。
【００１８】
また、上記管電圧再上昇のための一連の動作時に再上昇ができなかった場合、つまり再上昇動作期間中に絶縁が回復しなかった場合、Ｘ線管は停止状態となる。この場合、投影データ群において、ある時間より後のデータが全て出力低下していることで投影データから状態を判定できる。
【００１９】
上記の判定１０４において、瞬時回復の場合、次に中央制御部内に記憶されたＸ線管の履歴により異常頻度判定１０５を行う。この頻度はある一定期間内での異常の発生回数として定義され、頻度がしきい値Ａよりも少ない場合、Ｘ線管の異常が発生した製品断面を再検査１０６する。この際、再びＸ線管の異常確認１０７を行い、正常であれば断面像を再構成し、画像解析による検査行程へと進み、検査続行１０８する。異常が判定されれば、異常状態の判定１０４へと戻る。
【００２０】
頻度がしきい値Ａよりも多く、かつしきい値Ｂよりも少ない場合、Ｘ線管のエージング処理１０９を行う。これはＸ線管の電圧を通常よりも低い値として課電するものであり、これによりＸ線管内部の高電圧部に付着している不純物が絶縁に無害な低電圧部へと移動することを促す処理である。この後、Ｘ線管の電圧が所定の値まで上昇することを確認
１１０する。正常に管電圧が上昇すれば、Ｘ線管の異常が発生した製品断面を再検査111する。電圧の確認１１０の時、異常が判定されれば、Ｘ線管の点検要求シグナルを表示
１１２し、検査システムを停止する。再検査時、再度Ｘ線管の異常確認１１３を行い、正常であれば断面像を再構成し、画像解析による検査行程へと進み、検査続行１１４する。異常が判定されれば、Ｘ線管の点検要求シグナルを表示１１２し、検査システムを停止する。頻度がしきい値Ｂよりも多い場合にはＸ線管の点検要求シグナルを表示１１２し、検査システムを停止する。このように２つのしきい値Ａ，Ｂによって、Ｘ線管の異常が発生した製品断面を再検査し検査を続行する工程、Ｘ線管のエージング処理後異常確認で異常が無ければＸ線管の異常が発生した製品断面を再検査し検査を続行する工程、Ｘ線管の点検要求シグナルを表示して検査システムを停止する工程にわけられる。
【００２１】
Ｘ線管が停止状態と判定された場合、Ｘ線管の電圧が所定の値まで上昇することを確認１１５する。正常に管電圧が上昇すれば、Ｘ線管の異常が発生した製品断面を再検査116する。この際、再びＸ線管の異常確認１１７を行い、正常であれば断面像を再構成し、画像解析による検査行程へと進み、検査続行１１８する。異常が判定されれば、Ｘ線管の点検要求シグナルを表示１１２し、検査システムを停止する。
【００２２】
Ｘ線管停止後のＸ線管電圧の確認１１５時に異常が判定された場合、Ｘ線管のエージング処理１１９を行う。この後、再度Ｘ線管電圧の確認１２０を行い、正常であれば再検査
１１６，Ｘ線管の異常確認１１７を行い、画像解析による検査行程へと検査続行１１８する。異常が判定されれば、Ｘ線管の点検要求シグナルを表示１１２し、検査システムを停止する。
【００２３】
このように構成，運用された検査システムでは、Ｘ線源のエラーによるインライン検査装置の誤判定をなくし、効率的な装置運用が可能となる。
【００２４】
Ｘ線発生源としてＸ線管を用いた産業用Ｘ線ＣＴ装置により、ＣＴ画像を再構築する際に、Ｘ線管のエラーを検知して撮像工程を調整することで、Ｘ線管のエラーに起因する画像不良を低減することができる。特に、インライン検査用として、Ｘ線管を用いた産業用Ｘ線ＣＴ装置を適用しようとした場合、連続的な稼動が必須なため、本実施例によるＸ線管のエラーに起因する画像不良を低減することで、その適用が可能となり、インライン検査に適した産業用Ｘ線ＣＴ装置を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、コンピュータ断層像撮像装置、インライン検査用コンピュータ断層像撮像装置及びコンピュータ断層像撮像方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＸ線ＣＴ装置の運用を示すフローチャートである。
【図３】正常な投影データによる再構成画像と、出力低下データを含む投影データによる再構成画像である。
【符号の説明】
【００２７】
１…Ｘ線源、２…Ｘ線、３…回転テーブル、４…製品、５…コリメータ、６…Ｘ線検出器群、７…検出回路部、８…Ａ／Ｄ変換部、９…信号処理部、１０…画像表示部、１１…並進機構、１２…上下動機構、１３…中央制御部、１４…画像診断部、１５…製造ライン、１６…移動装置、１０１…検査工程、１０２…Ｘ線管異常確認、１０３,１０８,１１４，１１８…検査続行、１０４…判定、１０５…異常頻度判定、１０６，１１１，１１６…再検査、１０７，１１３，１１７…異常確認、１０９，１１９…エージング処理、１１０，１１５，１２０…確認、１１２…表示、２０１…正常な投影データによる再構成画像、２０２…全投影データのうち、２つのデータにおいて瞬時低下が生じた場合の再構成画像、２０３，２０４…分布。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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