(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するテーブル上の試料を中心に、Ｘ線管とそれに対向してＸ線検出器を配置し、回転して得られた試料のＸ線透過データからその断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、試料をセットする空間の上下の中心に、金属線を垂直に埋設したＸ線透過性の良いブロックからなる中心位置校正治具付き試料台と、その試料台を上方及び下方に移動させることができる昇降機構と、その昇降機構により前記金属線をＸ線走査位置に移動させ試料台を回転することによって２本の前記金属線のＸ線像位置の移動ずれを検出記憶する回路とを設け、試料を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動でできるようにしたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
回転するテーブル上の試料を中心に、Ｘ線管とそれに対向してＸ線検出器を配置し、回転して得られた試料のＸ線透過データからその断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、試料をセットする空間の上下の中心に、金属線を垂直に埋設したＸ線透過性の良いブロックからなる中心位置校正治具付き試料台と、その試料台を上方及び下方に移動させることができる昇降機構と、その昇降機構により前記金属線をＸ線走査位置に移動させ試料台を回転することによって２本の前記金属線のＸ線像位置の移動ずれを検出記憶する回路と、試料を回転する前記テーブルを前記移動ずれデータにより自動的に回転中心位置に移動させる移動機構とを設け、試料を回転中心にして走査することができることを特徴とする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、Ｘ線ＣＴ装置に係わり、特に、非破壊Ｘ線検査装置の回転中心位置を校正する治具を用い、試料を回転してＸ線管とそれに対向して配置された検出器からのデータを位置校正するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線管と検出器が一体となって被検体を中心にして回転をし、投影データを収集して被検体の断層画像を得るＸ線ＣＴ装置が、医用分野で一般に広く使われている。この場合、撮影領域を一度に覆うだけの広がりを持つ扇状のＸ線ビーム（通常３０〜５０度）が用いられ、検出器は円弧状に緻密に配列された数百にも及ぶ検出器素子群で構成されている。そして、検出器は被検体を挟んでＸ線管に対向して配置され検出器素子の数に対応した放射状に分布するＸ線通路が得られる。撮影は、Ｘ線管と検出器が一体となって被検体の周りを３６０度回転する時に、一定角度毎に投影データを得て、ＤＡＳ（データ収集ユニット）に取り入れ、高速演算処理装置で演算し、画像再構成を行い、表示装置で断層像を表示し、同時に磁気ディスク装置にそのデータを保存している。この場合、被検体は静止した状態でＸ線管と検出器が回転する機構であるが、工業用の非破壊Ｘ線検査装置として使用されるＸ線ＣＴ装置として、Ｘ線管と検出器が固定された状態で非破壊検査物を３６０度回転させるＸ線ＣＴ装置がある
【０００３】
図３に非破壊Ｘ線検査装置としてのＸ線ＣＴ装置の側面図を示す。非破壊検査物（図３では中心位置校正治具２）は、試料台３に設けられたモータ４で一定の速度で回転する回転台３ａにセットされる。その非破壊検査物を挟んで、Ｘ線管１とそれに対向して検出器６を配置し、散乱Ｘ線入射を防御するために水平方向に開口度可変のＸ線用のスリット５を検出器６の前面に備えている。この場合、Ｘ線管１と検出器６は固定で、非破壊検査物が回転台３ａの上で所定の速度で回転している。非破壊検査物の回転軸はＸ線管１と検出器６の中心を結ぶ線上にセットされる。このような各部の配置であれば前記の医用のＸ線ＣＴ装置と原理が同じである。
【０００４】
回転する非破壊検査物の検出器６からのＸ線透過信号は、プリアンプを通してデータ処理装置７に送られる。データ処理装置７は、Ａ／Ｄ変換器、ＤＡＳ（データ収集ユニット）、高速演算処理装置、コントローラ、ＣＰＵ、磁気ディスク等から構成され、取り入れたデータから画像再構成を行い、モニタ８上に非破壊検査物の水平方向の断層画像を表示する。そして、回転台３ａの高さを変えて非破壊検査物の回転走査を行えば、各層の断層像が得られる。
Ｘ線管１からのＸ線が回転する非破壊検査物を透過して検出器６に投影され、そのＸ線透過信号から画像を再構成する方法として、コンボルーションバックプロジェクション（ＣＢＰ）法が使われている。ＣＰＢ法はコンボルーション（畳込み）演算とバックプロジェクション（逆投影）演算の２つの段階を得て画像再構成をおこなっている。
図３のモニタ８には、非破壊検査物が回転しているときの走査中の検出器６でのスリット５の水平方向の強度信号を縦軸に表示したものである。走査が終了すればモニタ８上に断層像が表示される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＸ線ＣＴ装置は、以上のように構成されているが、画像再構成のソフトは、所定位置に装置がセットされているとして、取込みデータがデータ処理装置７側に格納される。したがってこれらの条件を満足するように装置のチェックが必要となる。そして、チェックをした後、ソフト上で画像再構成時に座標のずれ分を補正し演算するか、又は、ハード上でＸ線管１と検出器６を移動させるか、試料台３を移動させて、回転中心に試料をセットし、走査して画像再構成することが必要である。
チェックをして校正しなければ、画像再構成したものがアーチファクトを生じたり、鮮明な画像にならなかったり、または、崩れた画像になったりすることがある。
そのため、従来の装置は、回転台３ａ上に、Ｘ線透過性の良い材料、例えばアクリライト樹脂でできた円柱上のブロックに、中央に垂直に金属線、例えばタングステン線２ａなどが埋設された中心位置校正治具２をセットし回転走査して、タングステン線２ａが装置の回転中心に一致しているか否かのチェックを行い、一致していなければ、試料台３を移動させたり、または、Ｘ線管１と検出器６を移動させて、回転中心を一致させるか、または、ソフト上で座標のずれ値を投入してから、その後に非破壊検査物を回転台３ａ上にセットし、走査してデータを収集し、画像再構成をしてＸ線画像を得ていた。
上記のような作業を検査前に行うために、中心位置校正治具２を毎回セットしチェック後に取外し、それから非破壊検査物を回転台３ａにセットしなければならないという煩わしい問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、中心位置校正治具を毎回セットし、回転中心位置をチェック後に取外し、それから非破壊検査物を回転台にセットして行うのでなく、自動で、画像再構成時にソフト上でずれ補正演算を行うか、または、装置の位置をハード上で矯正することができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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装置は、回転するテーブル上の試料を中心に、Ｘ線管とそれに対向してＸ線検出器を配置し、回転して得られた試料のＸ線透過データからその断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、試料をセットする空間の上下の中心に、金属線を垂直に埋設したＸ線透過性の良いブロックからなる中心位置校正治具付き試料台と、その試料台を上方及び下方に移動させることができる昇降機構と、その昇降機構により前記金属線をＸ線走査位置に移動させ試料台を回転することによって２本の前記金属線のＸ線像位置の移動ずれを検出記憶する回路とを設け、試料を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動でできるようにしたものである。
【０００８】
また、請求項２のＸ線ＣＴ装置は、試料を回転する前記テーブルを前記移動ずれデータにより自動的に回転中心位置に移動させる移動機構とを設け、試料を回転中心にして走査することができるものである。
【０００９】
本発明のＸ線ＣＴ装置は上記のように構成されており、中央に試料がセットできる空間と、その試料の上部と下部の中心の２箇所に、金属線、例えばタングステン線を垂直に埋設したＸ線透過性の良いブロック、例えばアクリライト樹脂ブロックを、回転テーブルにセットし、上下の金属線を中心位置校正治具とし、試料を中央にセットした状態で、回転中心位置を上下で、チェックすることができる。その移動ずれのデータにより、試料を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に、前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動ですることができる。
また、本発明のＸ線ＣＴ装置は、試料を回転する前記テーブルを移動させる移動機構を設け、前記移動ずれデータから自動的に回転中心位置に前記テーブルを移動させることができ、試料を回転中心にして走査することができる。
これにより、治具の取外しをすることなく、試料の上と下の２箇所で回転中心をチェックし、自動で校正することができ、作業の手間が省けて、試料の断層像を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例を図１、図２を参照しながら説明する。図１は本発明のＸ線ＣＴ装置の構成を示す図である。図２は校正治具付き試料台１０の斜視図を示す。
本Ｘ線ＣＴ装置は、モータ４で試料１１を載せる回転台３ａを回転しその回転台３ａを上下に昇降できる昇降機構とＸ線管１と検出器６を結ぶ線に対し垂直方向に移動できる移動機構を備えた試料台３と、回転台３ａ上の試料１１を中心にしてＸ線管１と、それに対向して配置された検出器６と、回転中心位置を校正するために回転中心軸上に試料１１をセットすることのできる空間とその上方と下方の２箇所にタングステン線１０ａを埋設したＸ線透過性の良いブロックからなる中心位置合せ用の校正治具付き試料台１０と、前記昇降機構によりタングステン線１０ａをＸ線走査位置に移動させ試料台３を回転することによって２本の前記タングステン線１０ａのＸ線像位置の移動ずれを検出記憶する回路と、試料１１を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動で行うデータ処理装置７と、回転走査時にスリット５を通して検出器６で検出される水平方向検出信号を及び回転走査終了後にデータ処理装置７で画像再構成された断層像を表示するモニタ８とから構成されている。
【００１１】
中心位置合せ用の校正治具付き試料台１０は、図２に示すように中央に試料１１をセットできる空間を有する半円筒形のＸ線透過性の良い材料、例えばアクリライト樹脂からなる半円筒部１０ｄと、その試料をセットできる空間の上下にタングステン線１０ａを中心軸に垂直に埋設したＸ線透過性の良い材料、例えばアクリライト樹脂からなるブロック１０ｂ及び１０ｃとを一体として縦方向に形成したものである。
試料台３は、内部にモータ４を備え、上部に回転台３ａを設けて、所定の速度で回転し、そして、回転台３ａを上下に昇降することができる昇降機能を備えている。さらに、Ｘ線管１と検出器６を結ぶ線に対して直角方向に移動することができる移動機構を備えている。この移動機構はデータ処理装置７からの回転中心位置のずれ値と連動して移動することができる。
スリット５は、試料１１で発生した散乱線を除去するために検出器６の前面に置かれる。
検出器６は、シンチレータとフォトダイオードからなる検出器素子を水平方向に円弧状または平面状に配列したもの、また、Ｘ線変換層を有する半導体素子からなる検出器、また、イメージインテンシファイアとＴＶカメラを組み合わせ、Ａ／Ｄ変換して信号を取りこむもの、何れのものでも良い。
データ処理装置７は、Ａ／Ｄ変換器、ＤＡＳ（データ収集ユニット）、高速演算処理装置、コントローラ、ＣＰＵ、磁気ディスク等から構成され、校正治具付き試料台１０によって検出された回転中心位置のずれ値を記憶装置に記憶し、試料１１を回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に前記回転中心のずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正をソフトによって自動で行うことができる。
モニタ８は、試料１１を回転走査中は、水平方向の検出信号の強度を縦軸に表示し、回転走査後、取り入れたデータから画像再構成が行われ、モニタ８上に試料１１の水平方向の断層画像を表示する。
【００１２】
次に、本Ｘ線ＣＴ装置の操作について説明する。最初に回転台３ａ上に校正治具付き試料台１０をセットする。そして、その校正治具付き試料台１０の中央の空間に試料１１をセットする。次に、回転台３ａを上昇させ、校正治具付き試料台１０の下方に埋設されたタングステン線１０ａを、Ｘ線ビームの走査位置の高さまで移動させる。そして回転台３ａを所定の速度で回転させ、タングステン線１０ａの回転中心ずれを検出し、そのデータを記憶回路に記憶させる。次に、回転台３ａを下降させ、校正治具付き試料台１０の上方に埋設されたタングステン線１０ａを、Ｘ線ビームの走査位置の高さまで移動させる。そして、回転台３ａを所定の速度で回転させ、タングステン線１０ａの回転中心ずれを検出し、そのデータを記憶回路に記憶させる。そして、両方の回転中心のずれを平均し、その回転中心ずれ値を記憶回路に記憶させる。次に、回転台３ａを上昇させ、試料１１の検査すべき断層面の高さを、Ｘ線ビームの走査位置の高さまで移動させる。そして、回転台３ａを所定の速度で回転させ、断層面のデータを検出器６から、データ処理装置７に取りこみ、そのデータから断層像を再構成する時に、前記回転中心ずれ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動で行い、断層像をモニタ８上に表示する。
【００１３】
上記の実施例では、回転中心のずれによる校正を、演算するソフトを用いて、データ処理装置７で行っているが、回転中心のずれによる校正は、直接ハードを移動させて、回転中心を矯正する方法でも良い。直接ハードを矯正する方法は、試料１１をセットした校正治具付き試料台１０を装着している回転台３ａを備えた試料台３を、Ｘ線管１と検出器６を結ぶ線に対し直角に移動させる方法と、Ｘ線管１と検出器６を平行して移動させる方法がある。何れの方法も校正治具付き試料台１０のタングステン線１０ａで検出した回転中心のずれ値に基づいて、データ処理装置７からの信号で、ハードを自動的に移動させる機構を備えて行われる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のＸ線ＣＴ装置は上記のように構成されており、試料をセットする空間の上下の中心に、金属線を垂直に埋設したＸ線透過性の良いブロックからなる中心位置校正治具付き試料台を、回転台に載せて昇降し、２本の金属線による回転走査で回転中心のずれ値を検出し、試料位置の高さで回転走査して得られたデータから断層像を再構成する時に、前記移動ずれのデータ値だけ空間座標をずらせて畳込み演算と逆投影演算を行い回転中心の校正を自動で行うことができる。これにより、治具の取外しをすることなく、ソフトで自動校正することができ、作業の手間を省くことができる。
また、中心位置校正治具付き試料台を載せる回転台を、Ｘ線管と検出器中心を結ぶ線に対して直角に、２本の金属線による回転走査で得られた回転中心のずれ値だけ自動的に移動させて、回転中心で試料のデータを収集する方法や、また、回転台を移動させる替わりに、Ｘ線管と検出器を平行に回転中心のずれ値だけ移動させる機構で行うこともできる。これにより、治具の取外しをすることなく、ハードで直接回転中心を矯正することができ、作業の手間を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施例を示す図である。
【図２】  本発明のＸ線ＣＴ装置の校正治具付き試料台１０を示す図である。
【図３】  従来のＸ線ＣＴ装置を示す図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線管
２…中心位置校正治具
２ａ…タングステン線
３…試料台
３ａ…回転台
４…モータ
５…スリット
６…検出器
７…データ処理装置
８…モニタ
９…水平方向検出信号
１０…校正治具付き試料台
１０ａ…タングステン線
１０ｂ…ブロック
１０ｃ…ブロック
１０ｄ…半円筒部
１１…試料
【図１】
0004374753.tif 000002
【図２】
0004374753.tif 000003
【図３】
0004374753.tif 000004