(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管の焦点から発散するＸ線をコリメータで扇状のビームに整形して、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイに照射し、
前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出し、
前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータをフィードバック制御するにあたり、前記誤差が第１の範囲以内にあるときはゲインを０（零）とし、前記誤差が前記第１の範囲を越えかつ前記第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、前記誤差が前記第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行う、ことを特徴とするコリメータ制御方法。
【請求項２】
前記検出した誤差の高周波成分を除去し、
前記高周波成分を除去した誤差に基づいて前記コリメータを制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のコリメータ制御方法。
【請求項３】
平均化処理によって前記高周波成分を除去する、ことを特徴とする請求項２に記載のコリメータ制御方法。
【請求項４】
ローパスフィルタリングによって前記高周波成分を除去する、ことを特徴とする請求項２に記載のコリメータ制御方法。
【請求項５】
前記検出素子列の配設方向に隣り合うＸ線検出素子でそれぞれ検出したＸ線検出信号の和に対する差の割合に基づいて前記誤差を検出する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のコリメータ制御方法。
【請求項６】
焦点から発散するＸ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、
複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、
前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出手段と、
前記検出した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する制御手段であって、前記誤差が第１の範囲以内にあるときは制御を行わず、前記誤差が前記第１の範囲を越えかつ前記第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、前記誤差が前記第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とするコリメータ制御装置。
【請求項７】
前記検出した誤差の高周波成分を除去する高周波成分除去手段をさらに備え、
前記制御手段が、前記高周波成分を除去した誤差に基づいて前記コリメータを制御するものであることを特徴とする請求項６に記載のコリメータ制御装置。
【請求項８】
前記高周波成分除去手段が、平均化処理によって高周波成分を除去するものであることを特徴とする請求項７に記載のコリメータ制御装置。
【請求項９】
前記高周波成分除去手段が、ローパスフィルタリングによって高周波成分を除去するものであることを特徴とする請求項７に記載のコリメータ制御装置。
【請求項１０】
前記誤差検出手段が、前記検出素子列の配設方向に隣り合うＸ線検出素子でそれぞれ検出したＸ線検出信号の和に対する差の割合に基づいて前記誤差を検出するものであることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載のコリメータ制御装置。
【請求項１１】
焦点から発散するＸ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、
複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、
前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出装置と、
前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータをフィードバック制御する制御装置であって、前記誤差が第１の範囲以内にあるときはゲインを０（零）とし、前記誤差が前記第１の範囲を越えかつ前記第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、前記誤差が前記第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行う制御装置と、
前記Ｘ線管、前記コリメータおよび前記検出素子アレイを含むＸ線照射・検出系を前記扇状のビームの厚みの方向に平行な軸の周りを回転させて複数ビューのＸ線検出信号を獲得する信号獲得装置と、
前記Ｘ線検出信号に基づき前記扇状のビームが通過したスライスについての断層像を生成する断層像生成装置と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１２】
制御装置前記検出した誤差の高周波成分を除去する高周波成分除去装置をさらに備え、
前記制御装置が、前記高周波成分を除去した誤差に基づいて前記コリメータを制御するものであることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
前記高周波成分除去装置が、平均化処理によって高周波成分を除去するものであることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記高周波成分除去装置が、ローパスフィルタリングによって高周波成分を除去するものであることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記誤差検出装置が、前記検出素子列の配設方向に隣り合うＸ線検出素子でそれぞれ検出したＸ線検出信号の和に対する差の割合に基づいて前記誤差を検出するものであることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ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、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）制御方法および装置並びにＸ線ＣＴ（Ｘ−ｒａｙ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、特に、Ｘ線検出器におけるＸ線ビームの照射位置を決めるコリメータを制御する方法および装置、並びに、そのようなコリメータ制御装置を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線照射・検出装置によって撮影の対象について複数ビュー（ｖｉｅｗ）の透過Ｘ線信号を獲得し、この透過Ｘ線信号に基づき画像生成装置によって対象の断層像を生成する。
【０００３】
Ｘ線照射装置は、Ｘ線管の焦点から放射されるコーン（ｃｏｎｅ）状のＸ線ビームを、コリメータで扇状のＸ線ビームに整形して撮影空間に照射する。
Ｘ線検出装置は、撮影空間を透過してきたＸ線を、Ｘ線ビームの扇状の広がりに沿って多数のＸ線検出素子をアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置してなる多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器で検出する。このようなＸ線照射・検出装置を対象の周りで回転（スキャン：ｓｃａｎ）させて複数ビューの透過Ｘ線信号を獲得する。
【０００４】
多チャンネルのＸ線検出器の一種として、検出素子アレイを扇状のＸ線ビームの厚みの方向に複数個並設し、複数列の検出素子アレイでＸ線ビームを同時受光するようにしたものがある。このようなＸ線検出器では、１回のスキャンで複数スライス分のＸ線検出信号を一挙に得られるので、マルチスライススキャン（ｍｕｌｔｉ−ｓｌｉｃｅ  ｓｃａｎ）を能率良く行うためのＸ線検出器として用いられる。
【０００５】
Ｘ線検出器の中には、Ｘ線検出素子のアレイを２列とし、２スライス（ｓｌｉｃｅ）分の投影データを一挙に得るようにしたものがある。そこでは、２列のアレイを隣接して平行に配置し、Ｘ線ビームを厚み方向に均等に振り分けて照射するようにしている。２列のアレイにそれぞれ照射したＸ線ビームの、対象のアイソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）における厚みが断層像のスライス厚をそれぞれ決定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
Ｘ線管では、使用中の温度上昇による熱膨張等によりＸ線焦点の移動が生じ、これが、コリメータのアパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を通してＸ線ビームの厚み方向での変位となって現れる。Ｘ線ビームが厚み方向に変位すると、２列アレイにおけるＸ線ビームの厚みの振り分けが均等でなくなり、２つの断層像のスライス厚の均等性が失われる。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、Ｘ線検出器上のＸ線照射位置を一定にするコリメータを制御方法および装置、並びに、そのようなコリメータ制御装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための第１の観点での本発明は、Ｘ線管の焦点から発散するＸ線をコリメータで扇状のビームに整形して、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイに照射し、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出し、前記検出した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する、ことを特徴とするコリメータ制御方法である。
【０００９】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、焦点から発散するＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出手段と、前記検出した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する制御手段と、を具備することを特徴とするコリメータ制御装置である。
【００１０】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、焦点から発散するＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出装置と、前記検出した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する制御装置と、前記Ｘ線管、前記コリメータおよび前記検出素子アレイを含むＸ線照射・検出系を前記扇状のビームの厚みの方向に平行な軸の周りを回転させて複数ビューのＸ線検出信号を獲得する信号獲得装置と、前記Ｘ線検出信号に基づき前記扇状のビームが通過したスライスについての断層像を生成する断層像生成装置と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１１】
（１）〜（３）に記載の各観点での発明では、検出素子アレイにおける検出素子列の配設方向でのＸ線ビームの照射位置誤差を検出し、それに基づいてＸ線ビームの照射位置が予め設定された照射位置に一致するようにコリメータを制御するので、検出素子アレイ上のＸ線照射位置を一定にすることができる。
【００１２】
これら各観点での発明では、検出素子列の配設方向に隣り合うＸ線検出素子でそれぞれ検出したＸ線検出信号の和に対する差の割合に基づいて誤差を検出する子とが、Ｘ線検出信号の大きさによらない誤差測定値を得る点で好ましい。
【００１３】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、Ｘ線管の焦点から発散するＸ線をコリメータで扇状のビームに整形して、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイに照射し、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出し、前記検出した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御するにあたり、前記誤差が第１の範囲以内にあるときは制御を行わず、前記誤差が前記第１の範囲を越えかつ前記第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、前記誤差が前記第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行う、ことを特徴とするコリメータ制御方法である。
【００１４】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、焦点から発散するＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出手段と、前記検出した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する制御手段であって、前記誤差が第１の範囲以内にあるときは制御を行わず、前記誤差が前記第１の範囲を越えかつ前記第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、前記誤差が前記第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とするコリメータ制御装置である。
【００１５】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、焦点から発散するＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出装置と、前記検出した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する制御装置であって、前記誤差が第１の範囲以内にあるときは制御を行わず、前記誤差が前記第１の範囲を越えかつ前記第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、前記誤差が前記第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行う制御装置と、前記Ｘ線管、前記コリメータおよび前記検出素子アレイを含むＸ線照射・検出系を前記扇状のビームの厚みの方向に平行な軸の周りを回転させて複数ビューのＸ線検出信号を獲得する信号獲得装置と、前記Ｘ線検出信号に基づき前記扇状のビームが通過したスライスについての断層像を生成する断層像生成装置と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１６】
（４）〜（６）に記載の各観点での発明では、検出素子アレイにおける検出素子列の配設方向でのＸ線ビームの照射位置誤差を検出し、それに基づいてＸ線ビームの照射位置が予め設定された照射位置に一致するようにコリメータを制御するにあたり、誤差が第１の範囲以内にあるときは制御を行わず、第１の範囲を越えかつ第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行うので、検出素子アレイ上のＸ線照射位置を一定にするための制御を高速かつ安定に遂行することができる。
【００１７】
これら各観点での発明では、検出素子列の配設方向に隣り合うＸ線検出素子でそれぞれ検出したＸ線検出信号の和に対する差の割合に基づいて誤差を検出する子とが、Ｘ線検出信号の大きさによらない誤差測定値を得る点で好ましい。
【００１８】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、Ｘ線管の焦点から発散するＸ線をコリメータで扇状のビームに整形して、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイに照射し、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出し、前記検出した誤差の高周波成分を除去し、前記高周波成分を除去した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する、ことを特徴とするコリメータ制御方法である。
【００１９】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、焦点から発散するＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出手段と、前記検出した誤差の高周波成分を除去する高周波成分除去手段と、前記高周波成分を除去した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する制御手段と、を具備することを特徴とするコリメータ制御装置である。
【００２０】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、焦点から発散するＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出装置と、前記検出した誤差の高周波成分を除去する高周波成分除去装置と、前記高周波成分を除去した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する制御装置と、前記Ｘ線管、前記コリメータおよび前記検出素子アレイを含むＸ線照射・検出系を前記扇状のビームの厚みの方向に平行な軸の周りを回転させて複数ビューのＸ線検出信号を獲得する信号獲得装置と、前記Ｘ線検出信号に基づき前記扇状のビームが通過したスライスについての断層像を生成する断層像生成装置と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００２１】
（７）〜（９）に記載の各観点での発明では、検出素子アレイにおける検出素子列の配設方向でのＸ線ビームの照射位置誤差を検出し、その高周波成分を除去した信号に基づいて、Ｘ線ビームの照射位置が予め設定された照射位置に一致するようにコリメータを制御するので、誤差の高周波成分に影響されずに、検出素子アレイ上のＸ線照射位置を一定にすることができる。
【００２２】
これら各観点での発明では、検出素子列の配設方向に隣り合うＸ線検出素子でそれぞれ検出したＸ線検出信号の和に対する差の割合に基づいて誤差を検出する子とが、Ｘ線検出信号の大きさによらない誤差測定値を得る点で好ましい。
【００２３】
また、高周波成分の除去は平均化処理またはローパスフィルタリングのいずれで行っても良い。
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、Ｘ線管の焦点から発散するＸ線をコリメータで扇状のビームに整形して、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイに照射し、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出し、前記検出した誤差の高周波成分を除去し、前記高周波成分を除去した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御するにあたり、前記誤差が第１の範囲以内にあるときは制御を行わず、前記誤差が前記第１の範囲を越えかつ前記第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、前記誤差が前記第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行う、ことを特徴とするコリメータ制御方法である。
【００２４】
（１１）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、焦点から発散するＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出手段と、前記検出した誤差の高周波成分を除去する高周波成分除去手段と、前記高周波成分を除去した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する制御手段であって、前記誤差が第１の範囲以内にあるときは制御を行わず、前記誤差が前記第１の範囲を越えかつ前記第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、前記誤差が前記第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とするコリメータ制御装置である。
【００２５】
（１２）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、発散するＸ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線を扇状のビームに整形するコリメータと、複数のＸ線検出素子を前記扇状のビームの広がりの方向に配列してなる検出素子列を前記扇状のビームの厚みの方向に複数個配設してなる検出素子アレイと、前記検出素子アレイにおける前記検出素子列の配設方向での前記扇状のビームの照射位置と予め設定された照射位置との誤差を検出する誤差検出装置と、前記検出した誤差の高周波成分を除去する高周波成分除去装置と、前記高周波成分を除去した誤差に基づいて前記扇状のビームの照射位置が前記予め設定された照射位置に一致するように前記コリメータを制御する制御装置であって、前記誤差が第１の範囲以内にあるときは制御を行わず、前記誤差が前記第１の範囲を越えかつ前記第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、前記誤差が前記第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行う制御装置と、前記Ｘ線管、前記コリメータおよび前記検出素子アレイを含むＸ線照射・検出系を前記扇状のビームの厚みの方向に平行な軸の周りを回転させて複数ビューのＸ線検出信号を獲得する信号獲得装置と、前記Ｘ線検出信号に基づき前記扇状のビームが通過したスライスについての断層像を生成する断層像生成装置と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００２６】
（１０）〜（１２）に記載の各観点での発明では、検出素子アレイにおける検出素子列の配設方向でのＸ線ビームの照射位置誤差を検出し、その高周波成分を除去した信号に基づいて、Ｘ線ビームの照射位置が予め設定された照射位置に一致するようにコリメータを制御するにあたり、誤差が第１の範囲以内にあるときは制御を行わず、第１の範囲を越えかつ第１の範囲より大きい第２の範囲以内にあるときは第１の比例ゲインで制御を行い、第２の範囲を越えるときは前記第１の比例ゲインより大きい第２の比例ゲインで制御を行うので、検出素子アレイ上のＸ線照射位置を一定にするための制御を、誤差の高周波成分に影響されずに、高速かつ安定に遂行することができる。
【００２７】
これら各観点での発明では、検出素子列の配設方向に隣り合うＸ線検出素子でそれぞれ検出したＸ線検出信号の和に対する差の割合に基づいて誤差を検出する子とが、Ｘ線検出信号の大きさによらない誤差測定値を得る点で好ましい。
【００２８】
また、高周波成分の除去は平均化処理またはローパスフィルタリングのいずれで行っても良い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００３０】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。走査ガントリ２は、本発明における信号獲得装置の実施の形態の一例である。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０は、本発明におけるＸ線管の実施の形態の一例である。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（ｆａｎ  ｂｅａｍ）となるように成形され、検出器アレイ２４に照射される。コリメータ２２は、本発明におけるコリメータの実施の形態の一例である。
【００３１】
検出器アレイ２４は、扇状のＸ線ビームの広がりの方向にアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４は、本発明における検出素子アレイの実施の形態の一例である。検出器アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については後にあらためて説明する。
【００３２】
検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００３３】
以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００３４】
撮影テーブル４は、図示しない撮影の対象を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。対象とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００３５】
操作コンソール６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。データ処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００３６】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。
【００３７】
データ処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。
【００３８】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビューの透過Ｘ線信号を用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等が用いられる。データ処理装置６０は、本発明における断層像生成装置の実施の形態の一例である。
【００３９】
データ処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像および本装置の機能を実現するためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。
【００４０】
データ処理装置６０には、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。使用者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００４１】
図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を示す。同図に示すように、検出器アレイ２４は、複数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）をアレイ状に配列した、多チャンネルのＸ線検出器となっている。
【００４２】
複数のＸ線検出素子２４（ｉｋ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。ｋは列番号であり例えばｋ＝１，２である。Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、列番号ｋが同一なもの同士でそれぞれ検出素子列を構成する。なお、検出器アレイ２４は２列に限るものではなく、それ以上の多列のものを２群に分けたのものであって良い。以下、検出器アレイ２４が２列の例で説明するが、多列の場合も同様になる。
【００４３】
検出器アレイ２４の両端部の所定数のチャンネルは、各列においてそれぞれレファレンスチャンネル（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｃｈａｎｎｅｌ）２５となっている。レファレンスチャンネル２５は、撮影時に対象が投影される範囲の外にある。
【００４４】
Ｘ線検出素子２４（ｉｋ）は、例えばシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子またはＸｅガス（ｇａｓ）を用いる電離箱型のＸ線検出素子であって良い。
【００４５】
図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す。なお、図３の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。
【００４６】
図３の（ａ）では、扇状のＸ線ビーム４００の広がりを示す。Ｘ線ビーム４００の広がり方向は、検出器アレイ２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。（ｂ）ではＸ線ビーム４００の厚みを示す。Ｘ線ビーム４００の厚み方向は、検出器アレイ２４における列の並設方向（ｋ方向）に一致する。
【００４７】
このようなＸ線ビーム４００の扇面に体軸を交差させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４に載置された対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。
【００４８】
Ｘ線照射空間は走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライスされた対象８の像が検出器アレイ２４に投影される。検出器アレイ２４によって、対象８を透過したＸ線が検出される。対象８に照射するＸ線ビーム４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャの開度により調節される。
【００４９】
Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま対象８の体軸の周りを回転（スキャン）する。スキャンの１回転あたり複数（例えば１０００程度）のビューの投影データが収集される。投影データの収集は、検出器アレイ２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系統によって行われる。
【００５０】
データ収集バッファ６４に収集された２スライス分の投影データに基づいて、データ処理装置６０により２スライス分の断層像の生成すなわち画像再構成が行われる。画像再構成は、１回転のスキャンで得られた例えば１０００ビューの投影データを、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法によって処理すること等により行われる。
【００５１】
検出器アレイ２４に対するＸ線ビーム４００の照射状態のさらに詳細な模式図を図５および図６に示す。図５に示すように、コリメータ２２におけるコリメータ片２２０，２２２をアパーチャを狭める方向に変位させることにより、Ｘ線検出器２４２，２４４における投影像のスライス厚ｔｈを薄くする。
【００５２】
また、図６に示すようにコリメータ片２２０，２２２をアパーチャを広げる方向に動かすことにより、投影像のスライス厚ｔｈを厚くする。このようなスライス厚調節はデータ処理装置６０による統括の下にコリメータコントローラ３０によって行われる。
【００５３】
さらに、スライス厚ｔｈを設定したコリメータ片２２０，２２２の相対的位置関係を維持しながら両者をｋ方向に同時に動かすことにより、検出器アレイ２４上のｋ方向の照射位置を調節する。これによって、Ｘ線の焦点の移動に伴う照射位置の変化が修正され、常に定位置にＸ線ビーム４００が照射されるように自動制御される。
【００５４】
なお、ｋ方向の照射位置の調節は、コリメータ片２２０，２２２を動かす代わりに、検出器アレイ２４を、破線矢印で示すように、コリメータ２２に関してｋ方向に相対的に変位させて行うようにしても良い。このようにすれば、スライス厚の調節機構と厚み方向の照射位置の制御機構を別々に２系統設けることができ、多角的な制御が可能になる。
【００５５】
これに対して、上記のように全てコリメータ２２で行えば、制御の系統が１系統に統一でき、構成簡素化の要請に応じられる。なお、これら２つの手段を組み合わせて照射位置調節を行うようにしても良いのはもちろんである。以下、照射位置の自動制御機能をオートコリメータ（ａｕｔｏ  ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）ともいう。
【００５６】
図７に、オートコリメータに着目した観点での本装置のブロック図を示す。同図に示す誤差検出部１０１によって、Ｘ線ビーム４００のｋ方向の照射位置の誤差が検出される。誤差検出部１０１は、検出器アレイ２４における２列のレファレンスチャンネル２５の出力に基づいて照射位置誤差を検出する。
【００５７】
誤差の検出は、Ｘ線ビーム４００の２列のレファレンスチャンネルのＸ線検出信号Ａ，Ｂを用い、
【００５８】
【数１】
0003964615.tif 000002
【００５９】
を計算することによって行う。これによって、Ｘ線検出信号の大きさによらない誤差測定値を得ることができる。誤差検出部１０１はデータ処理装置６０の機能によって実現される。誤差検出部１０１は、本発明における誤差検出手段の実施の形態の一例である。また、誤差検出装置の実施の形態の一例である。
【００６０】
誤差検出信号は制御部１０３に入力される。制御部１０３は誤差ｅが０となるようにコリメータ２２をフィードバック（ｆｅｅｄ  ｂａｃｋ）制御する。制御部１０３の制御出力は、例えば図８に示すように誤差ｅに比例するものである。この入出力特性曲線の傾斜が制御の比例ゲイン（ｇａｉｎ）Ｇを表す。以下比例ゲインを単にゲインともいう。
【００６１】
誤差ｅが０となったとき、
【００６２】
【数２】
0003964615.tif 000003
【００６３】
となる。すなわち、Ｘ線ビーム４００が２列のレファレンスチャンネルに均等に照射されることになる。このとき、検出器アレイ２４における２つの検出素子列にＸ線ビーム４００が均等に振り分けて照射される状態となる。
【００６４】
制御部１０３は、データ処理装置６０およびコリメータコントローラ３０の機能によって実現される。制御部１０３は、本発明における制御手段の実施の形態の一例である。また、本発明における制御装置の実施の形態の一例である。
【００６５】
検出器アレイ２４における２つの検出素子列のＸ線検出信号を信号獲得部１０７で収集し、それに基づいて断層像生成部１１１で断層像を生成する。これによって、スライス厚が均等な２つの断層像を得ることができる。
【００６６】
信号獲得部１０７は、データ収集部２６、回転コントローラ３６およびデータ収集バッファ６４によって実現される。信号獲得部１０７は、本発明における信号獲得装置の実施の形態の一例である。断層像生成部１１１はデータ処理装置６０の機能によって実現される。断層像生成部１１１は、本発明における断層像生成装置の実施の形態の一例である。
【００６７】
制御部１０３のゲインは誤差に応じて変化させるようにしても良い。すなわち、例えば図９に示すように、
【００６８】
【数３】
0003964615.tif 000004
【００６９】
のときはゲインを０とし、
【００７０】
【数４】
0003964615.tif 000005
【００７１】
のときはゲインをＧ１（≠０）とし、
【００７２】
【数５】
0003964615.tif 000006
【００７３】
のときはゲインをＧ２（＞Ｇ１）とする。
α１は誤差の許容値である。これはまた第１のゲイン切換点でもある。α２は第２のゲイン切換点である。
【００７４】
このようにすることにより、誤差ｅが許容値α１以下のときは制御を行わず、いわゆる不感帯を設けることができる。これによって制御を安定化することができる。誤差ｅが許容値α１を越えかつα２以下のときは、ゲインＧ１でフィードバック制御を行って誤差ｅを許容値に引き戻す。誤差ｅがα２を越えたときはＧ１より大きいゲインＧ２でフィードバックを行い誤差ｅをＧ１による制御よりもやかに引き戻す。
【００７５】
このように、誤差に応じてゲインを変化させることにより、安定性と高速性を兼ね備えたコリメータ制御を行うことができる。なお、ゲインの切換は図９に示した３段階に限るものではなく、２段階あるいは４段階以上であって良い。
【００７６】
誤差ｅには高周波成分が含まれる。高周波成分は主としてＸ線管のアノード（ａｎｏｄｅ）の回転に伴う焦点位置の微小な揺らぎによって生じる。アノードの回転は例えば８０００〜１２０００ｒｐｍ程度の高速回転なので、焦点の揺らぎは高周波成分を含む。このような揺らぎは温度変化に伴うＸ線焦点の変位と無関係なので、それに制御を追従させことは意味がなく、かえって制御の安定性を損なうおそれがある。そこで、誤差ｅを制御部１０３に入力する前に高周波成分除去し制御の安定性をさらに増加させるようにする。
【００７７】
図１０に、そのような高周波成分除去を備えた本装置のブロック図を示す。図１０において、図７に示したものと同様の部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【００７８】
同図に示すように、誤差検出部１０１と制御部１０３の間に高周波除去部１０５が介在する。高周波除去部１０５は、誤差検出部１０１から入力された誤差ｅの高周波成分を除去し、高周波成分を含まない誤差信号を制御部１０３に入力する。
【００７９】
高周波除去部１０５はデータ処理装置６０の機能によって実現される。高周波除去部１０５は、本発明における高周波成分除去手段の実施の形態の一例である。また、本発明における高周波成分除去装置の実施の形態の一例である。
【００８０】
高周波除去部１０５における高周波成分除去は、例えば時系列で得られるデータの平均値を求めることにより行われる。平均値としては例えば１６個の時系列データの移動平均値が利用される。なお、移動平均のデータ数は１６に限らず適宜で良い。誤差ｅのデータはビューデータと同じタイミング（ｔｉｍｉｎｇ）で逐次得られる。したがって、誤差ｅは例えば１６ビュー分ずつ移動平均される。
【００８１】
移動平均は単純な移動平均に変えて適宜の重みを付した移動平均であって良い。また、高周波成分の除去は平均を求める代わりに時系列データのデータのローパスフィルタリング（ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）によって行うようにしても良い。
【００８２】
このように高周波除去部１０５によって誤差ｅに含まれる高周波成分を除去することにより、照射位置制御を安定化することができる。照射位置が安定することにより２つの断層像のスライス厚が均等かつ安定なものとなり、これによって品質の良い画像を得ることができる。
【００８３】
以上、好ましい実施の形態の例に基づいて本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例について、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求の範囲に属する全ての実施の形態が含まれる。
【００８４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、Ｘ線検出器上のＸ線照射位置を一定にするコリメータを制御方法および装置、並びに、そのようなコリメータ制御装置を備えたＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式図である。
【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図５】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図６】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図８】コリメータ制御の比例ゲインの一例を示すグラフである。
【図９】コリメータ制御の比例ゲインの一例を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【符号の説明】
２  走査ガントリ
４  撮影テーブル
６  操作コンソール
８  対象
２０  Ｘ線管
２２  コリメータ
２４  検出器アレイ
２６  データ収集部
２８  Ｘ線コントローラ
３０  コリメータコントローラ
３４  回転部
３６  回転コントローラ
６０  データ処理装置
６２  制御インタフェース
６４  データ収集バッファ
６６  記憶装置
６８  表示装置
７０  操作装置
１０１  誤差検出部
１０３  制御部
１０５  高周波除去部
１０７  信号獲得部
１１１  断層像生成部
４００  Ｘ線ビーム
【図１】
0003964615.tif 000007
【図２】
0003964615.tif 000008
【図３】
0003964615.tif 000009
【図４】
0003964615.tif 000010
【図５】
0003964615.tif 000011
【図６】
0003964615.tif 000012
【図７】
0003964615.tif 000013
【図８】
0003964615.tif 000014
【図９】
0003964615.tif 000015
【図１０】
0003964615.tif 000016