(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生手段と、そのＸ線発生手段に対向配置されたＸ線検出手段と、そのＸ線発生手段およびＸ線検出手段の間に、試料を互いに直交するｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動させ、かつ、Ｘ線発生手段とＸ線検出手段を結ぶ方向に直交するｚ軸の回りに回動させる試料ステージを備えるとともに、上記Ｘ線検出手段により採取した試料のＸ線透過情報を用いて、試料のＸ線断面像を再構成する画像処理手段を備えたＸ線ＣＴ・透視装置において、
上記試料ステージが、上記ｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動可能なベースプレートと、そのベースプレート上に配置され、試料を搭載してｚ軸方向に移動させつつ当該ｚ軸の回りに回動させるＣＴ用試料台によって構成され、かつ、そのＣＴ用試料台と交換可能に、上記ベースプレート上で試料を搭載して上記ｚ軸の回りに回動させ、かつ、そのｚ軸を傾動させる透視装置用試料台を備えているとともに、これらのＣＴ用試料台および透視装置用試料台のうち、上記ベースプレートに装着されない試料台を退避させるための退避台が設けられていることを特徴とするＸ線ＣＴ・透視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業用のＸ線ＣＴ装置に係る技術に関し、更に詳しくは、試料のＣＴ断面像に加えて、試料の任意の方向における２次元透過Ｘ線像を得ることのできるＸ線ＣＴ・透視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置においては、一般に、Ｘ線を出力するＸ線源とそれに対向配置されたイメージインテンシファイアとＣＣＤ等からなるＸ線センサとの間に検査対象物である試料を配置し、その試料をＸ線源とＸ線センサとを結ぶ方向に直交する方向の軸の回りに回動させつつ、その軸の方向に移動させて透過Ｘ線情報を採取することによって、試料の上記回動軸に直交する多数の断面位置における全方位・全部位の透過Ｘ線情報を得て、その情報をファン−パラ変換と称される変換を行って再構成することにより、試料の回動軸上の任意の位置における断面像を得る。
【０００３】
Ｘ線源とＸ線センサの間で試料を回動および移動させる試料ステージとしては、Ｘ線源とＸ線センサを結ぶ方向（ｘ方向）と、それに直交するｙ，ｚ方向に試料を粗く移動させて位置決めするための３軸のテーブルないしはマニピュレータと、その上に載せられてｚ軸の回りに試料を回動させ、かつ、そのｚ軸方向に試料を精密に移動させる試料台を備えた構成などが採用されている。
【０００４】
また、このようなＸ線ＣＴ装置において、従来、試料の透過Ｘ線情報を再構成せずに、そのまま２次元の透過Ｘ線像を形成できるようにしたもの、つまりＸ線透視装置としても使用できるように構成されたものも実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなＸ線透視装置としての機能を有する従来のＸ線ＣＴ装置では、試料ステージに上に載せられた試料はｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動させ、かつ、ｚ軸方向に回動させることができるのであるが、透視装置として用いる場合には不十分であり、試料を傾動させること、つまり試料を回動させるｚ軸を、それと直交し、かつ、そのｚ軸方向両端がＸ線センサに対して接近・離隔する方向に傾けること、換言すればｚ軸のｙ軸回りへの傾動機能が不可欠である。
【０００６】
従来のこの種のＸ線ＣＴ装置においては、上記のような傾動機能を備えたものがなく、従って、Ｘ線透視装置としても使用できるとは言うもの、実際のＸ線透視装置としての全うな機能を有してはいないのが実情である。
【０００７】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、Ｘ線ＣＴ装置でありながら、Ｘ線透視装置としての全うな機能を備えてなるＸ線ＣＴ・透視装置の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のＸ線ＣＴ・透視装置は、Ｘ線発生手段と、そのＸ線発生手段に対向配置されたＸ線検出手段と、そのＸ線発生手段およびＸ線検出手段の間に、試料を互いに直交するｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動させ、かつ、Ｘ線発生手段とＸ線検出手段を結ぶ方向に直交するｚ軸の回りに回動させる試料ステージを備えるとともに、上記Ｘ線検出手段により採取した試料のＸ線透過情報を用いて、試料のＸ線断面像を再構成する画像処理手段を備えたＸ線ＣＴ・透視装置において、上記試料ステージが、上記ｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動可能なベースプレートと、そのベースプレート上に配置され、試料を搭載してｚ軸方向に移動させつつ当該ｚ軸の回りに回動させるＣＴ用試料台によって構成され、かつ、そのＣＴ用試料台と交換可能に、上記ベースプレート上で試料を搭載して上記ｚ軸の回りに回動させ、かつ、そのｚ軸を傾動させる透視装置用試料台を備えているとともに、これらのＣＴ用試料台および透視装置用試料台のうち、上記ベースプレートに装着されない試料台を退避させるための退避台が設けられていることによって特徴づけられる。
【０００９】
本発明は、Ｘ線ＣＴ装置として使用する場合と、Ｘ線透視装置として使用する場合とで、試料を搭載する試料台を交換することによって、これらの各装置用の試料ステージとして最適な設計を行うことを可能とし、Ｘ線ＣＴ装置およびＸ線透視装置としてのそれぞれの機能を全うしようとするものである。
【００１０】
すなわち、従来のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線透視装置としての機能を全うさせるべく、試料ステージに試料を傾動させる機能を設けない理由の一つは、Ｘ線ＣＴ装置として使用する際に、試料を回動させるｚ軸がＸ線源とＸ線センサとを結ぶ方向（ｘ軸方向）に対して厳密に直交していることが要求されるためであり、Ｘ線透視装置としての使用に際してｚ軸を傾動させた後、Ｘ線ＣＴ装置として使用する際にそのｚ軸を再びｘ軸に対して直交させるべく調整することが煩雑となる。従って、ｚ軸の回りに回動させる機構の下方にそのｚ軸をｙ軸の回りに傾動させる機構を設けるか、あるいはｚ軸の回りに回動させる機構とｚ軸を傾動させる機構を一体化させることは、その使用上の煩雑さを招くか、あるいは、一旦傾動させたｚ軸を調整を伴うことなくｘ軸に対して直交させる機構を持たせた場合には装置の複雑化を招く結果となり、いずれにしても好ましくない。
【００１１】
そこで、試料をｚ軸回りに回動させる機構を備えたＸ線ＣＴ用の試料ステージの上に、Ｘ線透視装置として機能させる場合のための傾動機構を着脱自在の載せることが考えられるが、その場合には、精密駆動が要求されるＸ線ＣＴ用の試料ステージの耐荷重の点から、傾動のための機構に重量上の制約が生じたり、あるいは寸法上の制約が生じて使用しにくいものとなる。
【００１２】
本発明においては、Ｘ線ＣＴ用の試料ステージとして、ｘ，ｙ，ｚ方向に移動可能なベースプレート上に、ｚ軸の回りに回動可能で、かつ、そのｚ軸方向に精密に移動可能なＸ線ＣＴ用試料台を載せた構造のものを採用するとともに、そのＸ線ＣＴ用試料台を、ｚ軸の回りに回動可能で、かつ、そのｚ軸をｙ軸の回りに傾動させることのできるＸ線透視用試料台と交換可能とすることにより、各試料台をそれぞれに最適な設計を行うこととを可能とし、Ｘ線ＣＴ装置として使用する際のｚ軸の調整作業が不要で、かつ、Ｘ線透視装置用の試料台の重量並びに寸法的制約を大幅に緩和することが可能となる。また、使用されていない試料台は、退避台に退避させておくことができるため、邪魔になることがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について述べる。
図１は本発明の実施の形態の要部の機械的構成を示す正面図であり、図２はその平面図である。
【００１４】
装置は、水平のｘ方向に向けてＸ線を発生するＸ線管球１と、そのＸ線管球１に対向配置され、シャッター装置２１を介してＸ線を入射するＸ線検出装置２と、これらの間に設けられた試料ステージ３を主たる構成要素としている。Ｘ線検出装置２は、例えばイメージインテンシファイアとＣＣＤエリアセンサによって構成されており、その各画素出力は所定のタイミングのもとにＸ線透過情報としてメモリ内に格納される。装置をＸ線ＣＴ装置として用いる場合には、Ｘ線検出装置２のＣＣＤエリアセンサの各画素出力のうち、Ｘ線の照射方向であるｘ方向に水平面上において直交するｙ方向に直線状に並んだ画素群が用いられ、公知のアルゴリズムによって、ｘ−ｙ平面に沿った断層像が再構成される。一方、装置を透視装置として用いる場合には、Ｘ線検出装置２のＣＣＤエリアセンサの全ての画素出力が用いられ、２次元Ｘ線透過像が形成される。なお、透視装置として用いる場合には、イメージセンサの各画素出力はメモリに格納することなく、リアルタイムで２次元Ｘ線透過像として表示器に表示してもよい。
【００１５】
試料ステージ３は、ベースプレート４を３次元方向に移動させるベースプレート３次元移動装置３０と、ベースプレート４上に選択的に搭載された状態で装着されるＣＴ用試料台５および透視用試料台６によって構成されている。図１，図２は、Ｘ線透視装置として使用する状態を示すものであり、ベースプレート４上に透視用試料台６が装着され、ＣＴ用試料台５は後述する退避位置に配置されている。
【００１６】
ベースプレート３次元移動装置３０は、Ｘ線の照射方向であるｘ方向に移動するｘテーブル３１と直線ガイド機構等を含むその駆動機構３１ａ、そのｘテーブル３１上で鉛直のｚ方向に移動するｚテーブル３２とその駆動機構３２ａ、そのｚテーブル３２上に設けられ、ｙ方向に移動するｙテーブル３３とその駆動機構３３ａによって構成されており、そのｙテーブル３３上にベースプレート４が固定されている。この構成により、ベースプレート４は互いに直交するｘ，ｙ，ｚ方向に移動可能となっている。
【００１７】
ＣＴ用試料台５は、図３にその構成を模式的斜視図で示すように、鉛直軸（ｚ軸）に沿って精密に移動する移動テーブル５１上に、ｚ軸の回りに精密に回動する回動テーブル５２を載せた構造を有し、その全体が取付けプレート５３上に配置されている。回動テーブル５２の上面はフラットであり、この回動テーブル５２の上面にＣＴによる観察対象試料が載せられるようになっている。
【００１８】
透視用試料台６は、図４にその構成を模式的斜視図で示すように、水平の傾動軸６１を中心として傾動する傾動テーブル６２上に、鉛直軸（ｚ軸）の回りに回動する回動テーブル６３を載せた構造を有し、その全体が取付けプレート６４上に配置されている。回動テーブル６３には、この例において３つ爪のチャック６５が装着されており、透視対象試料はそのチャック６５に把持されるようになっている。この透視用試料台６をベースプレート４上に装着する際には、傾動軸６１がｙ軸に沿った状態とされ、従って、チャック６５に把持された試料は、ｚ軸の回りの回動と、ｙ軸の回りの傾動が与えられる。
【００１９】
以上のＣＴ用試料台５および透視用試料台６は、前記したようにベースプレート４上に選択的に装着されるのであるが、ベースプレート４に対する装着は、それぞれの取付けプレート５３または６４をベースプレート４上に載せた状態で、複数箇所においてボルトを締結することによって行われる。
【００２０】
また、ＣＴ用試料台５および透視用試料台６のうち、ベースプレート４上に装着されない方は、それぞれに専用に設けられた退避台７１，７２の上に載せられ、必要に応じて各取付けプレート５３，６４が退避台７１，７２に対してボルトによって締結固定される。ＣＴ用試料台５のための退避台７１は、ｘテーブル３１に隣接して設けられているとともに、透視用試料台６のための退避台７２は、ｘテーブル３１の上に設けられており、それぞれの退避台７１または７２の上にＣＴ用試料台５または透視用試料台６を退避させている状態では、装置を透視装置としてまたはＣＴ装置としての使用に際して、それぞれ透視用試料台６またはＣＴ用試料台５が全く邪魔にならないように、各退避台７１または７２の位置が設定されている。
【００２１】
以上の本発明の実施の形態を用いるとき、装置をＸ線ＣＴ装置として使用する場合には、ベースプレート４上にＣＴ用試料台５を装着してその上に観察対象試料を載せ、ベースプレート３次元移動装置３０によってベースプレート４を適宜に移動させて試料の位置決めを行った後、Ｘ線管球１からのＸ線を試料に照射しながら、ＣＴ用試料台５を駆動して試料をｚ軸の回りに回動させつつ、同じくｚ軸方向に移動させ、定められたタイミングでシャッター装置２１を駆動して試料の透過Ｘ線情報をＸ線検出装置２に逐次取り込む。このとき、透視用試料台６は退避台７２上に載せておく。
【００２２】
一方、装置をＸ線透視装置として使用する場合には、ベースプレート３次元移動装置３０を適宜に駆動してベースプレート４を退避台７１に近づけ、ベースプレート４上のＣＴ用試料台５を退避台７１上に移載した後、ベースプレート３次元移動装置３０を再度駆動してベースプレート４を退避台７２に近づけ、退避台７２上の透視用試料台６をベースプレート４上に移載する。そして、透視用試料台６上に透視観察対象試料を把持し、ベースプレート３次元移動装置３０の駆動により試料の位置決めを行った後、Ｘ線管球１からのＸ線を試料に照射し、透視用試料台６を駆動して試料をｚ軸の回りに回動させ、また、ｙ軸の回りに傾動させる。これにより、通常のＸ線透視専用装置と同等の性能のもとに試料のＸ線透視を行うことができる。
【００２３】
なお、以上の実施の形態においては、ＣＴ用試料台５にｚ軸方向への移動機能とｚ軸回りの回動機能を持たせ、透視用試料台６にｚ軸回りの回動機能とｙ軸回りの傾動機能を持たせたが、各試料台５，６には、上記以外の移動機能、例えばｙ軸方向への微動機能をなどを併せて持たせてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ｚ軸方向への移動機能とｚ軸回りの回動機能を持つＣＴ用試料台と、ｚ軸回りの回動機能とｙ軸回りの傾動機能を持つ透視用試料台６とを、３次元方向に移動可能なベースプレートに対して選択的に搭載できるようにしているため、Ｘ線ＣＴ装置のほかに、Ｘ線透視装置としても通常の透視専用機と同等の機能のもとに使用することができる。しかも、ＣＴ用試料台の上に傾動機構を設ける場合に比して、積載荷重を大きくともるとともに、ＣＴ用試料台および透視用試料台をそれぞれに最適な設計とすることができ、観察可能な試料の寸法も大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の要部の機械的構成を示す正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に用いられているＣＴ用試料台５の構造を説明するための模式的な斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に用いられている透視用試料台６の構造を説明するための模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線管球
２  Ｘ線検出装置
２１  シャッター装置
３  試料ステージ
３０  ベースプレート３次元移動装置
３１  ｘテーブル
３２  ｚテーブル
３３  ｙテーブル
４  ベースプレート
５  ＣＴ用試料台
５１  移動テーブル
５２  回動テーブル
５３  取付けプレート
６  透視用試料台
６１  傾動軸
６２  傾動テーブル
６３  回動テーブル
６４  取付けプレート
６５  チャック
７１，７２  退避台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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