JP6015404B2 - 放射線検査装置 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明に係る放射線検査装置は、検査物に放射線を照射する放射線源と、検査物を透過した放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出器と、前記放射線源と放射線検出器の間に設けられて検査物を載置するステージとを備えた放射線検査装置において、案内部に対して略直線方向に移動可能に保持された前記ステージと、当該ステージに前記移動のための駆動力を伝達するためのステージ駆動部と、前記案内部に対する前記ステージの傾きを表す回転変動量を算出する回転変動量算出部と、前記回転変動量に基づいて、ステージ変動量を算出するステージ変動量算出部と、前記ステージ変動量に基づいて、前記ステージの位置を補正してから再構成を行う画像再構成部と、を備えていることを特徴とするものである。
以下、図面を参照して本発明の第1の実施形態を説明する。放射線検査装置の一例としてX線検査装置について説明する。図1は、第1の実施形態に係るX線検査装置の概略構成図である。
次に、ステージ2とその周辺構成について説明する。ステージ2は、XY軸の2方向に移動するように構成されている。また、移動方向ごとに位置検出センサが設けられている。位置検出センサは、ステージ2を挟んでステージ2を駆動するステージ駆動部の反対側に設けられている。そのため、ステージ2の姿勢変化を大きく検出することができる。また、XY軸それぞれの位置検出センサで検出した検出位置情報Xsen,Ysen等により、撮影位置IPにおけるステージ2の位置ずれを示すステージ変動量Δx,Δyが算出されるような構成となっている。なお、図2(a)は、ステージとその周辺構成を示す平面図であり、図2(b)は、図2(a)の側面図である。
次に、演算部21の構成について説明する。図4は、演算部21の構成を示す図である。演算部21は、X軸・Y軸位置検出センサ33,43により検出された検出位置情報Xsen,Ysen等に基づき、X軸・Y軸摺動部0x,0y(図2(a)参照)を基点とする回転変動量(姿勢変動量とも言う)θx,θyを算出する回転変動量算出部51と、回転変動量θx,θy等に基づき、ステージ2上の任意の撮影位置(例えば検査物の注目点)IPでのステージ変動量Δx,Δyを算出するステージ変動量算出部53とを備えている。また、演算部21は、算出されたステージ変動量Δx,Δyに基づき、断層画像Sを作成するための画像再構成における2次元画像の3次元空間への逆投影計算時に用いられる幾何学的なパラメータPRcを変更するパラメータ変更部55と、変更されたパラメータPRwに基づき座標変換を行って、断層撮影の各撮影ごとの撮影位置IPにおけるステージ2のステージ変動量Δx,Δyを考慮した断層画像Sを作成する画像再構成部57とを備えている。
まず、回転変動量算出部51について説明する。回転変動量算出部51は、検査物W撮影時のX軸・Y軸位置検出センサ33,43により検出された検出位置情報Xsen,Ysen等に基づいて、ステージ2とX軸・Y軸ステージ駆動部33,43との動力伝達部であるX軸・Y軸摺動部0x,0yを基点とする回転変動量θx,θyを算出する。回転変動量θx,θyは、次に示す(1)式により算出される。なお、図5(a)および図5(b)は、回転変動量θx,θyの算出方法の説明に供する図である。
Ysen:Y軸位置検出センサ43による検出位置
Xact:X軸摺動部0xのX軸方向の位置
Xsen:X軸位置検出センサ33による検出位置
Ly:Y軸方向センサ軸43dとY軸方向駆動軸47dとの距離
Lx:X軸方向センサ軸33dとX軸方向駆動軸37dとの距離
Yipt:Y軸ステージ駆動部47に与えられた指令位置(値)
Ysen:Y軸ステージ駆動部47に指令位置Yiptが与えられたときの検査物撮影時の検出位置
Yclb:Y軸ステージ駆動部47に指令位置Yiptが与えられたときの校正時の検出位置
Xipt:X軸ステージ駆動部37に与えられた指令位置
Xsen:X軸ステージ駆動部37に指令位置Xiptが与えられたときの検査物W撮影時の検出位置
Xclb:X軸ステージ駆動部37に指令位置Xiptが与えられたときの校正時の検出位置
Ly:Y軸方向センサ軸43dとY軸方向駆動軸47dとの距離
Lx:X軸方向センサ軸33dとX軸方向駆動軸37dとの距離
次に、ステージ変動量算出部53について説明する。ステージ変動量算出部53は、回転変動量θx,θy、およびX軸摺動部(基点)0xと撮影位置IPとの距離L2等に基づいて、ステージ2上の予め設定された撮影位置IPにおけるステージ2の変動量を示すステージ変動量Δx,Δyを算出する。ステージ変動量Δx,Δyは、図7(a)の模式図に示すように、「2自由度のリンク機構」と同じ考え方で算出することができる。つまり、Y軸摺動部0yをリンクの原点、X軸摺動部0xをリンクの節、理想の撮影位置IP(Xp,Yp)をリンクの先端とする。これにより、撮影位置IP(Xp,Yp)におけるステージ2のステージ変動量Δx,Δyを次に示す(3)式により算出することができる。なお、図7(a)は、回転変動がないときのステージ変動量Δx,Δyの算出方法の説明に供する模式図であり、図7(b)は、回転変動量θx,θyを考慮したステージ変動量Δx,Δyの算出方法の説明に供する模式図である。ステージ変動量Δx,Δyは、ヨーイング方向Bのステージ2の姿勢変化に起因する撮影位置IPにおけるステージ2のX軸・Y軸方向の位置ずれである。
φ1(Xact):回転変動がないときのY軸摺動部0yとX軸摺動部0xがなす角度
φ2(Xp,Xp):回転変動がないときのX軸摺動部0xと撮影位置IPがなす角度
L1(Xact):Y軸摺動部0yとX軸摺動部0xとの距離
L2(Xp,Xp):X軸摺動部0xと撮影位置IPとの距離
次に、パラメータ変更部55について説明する。断層画像Sは、後述するFBP法などの公知の画像再構成の方法により計算される。画像再構成の計算では、投影または逆投影などの処理が行われるが、この際、検査物Wなどの3次元空間の座標とFPD4の投影画像Gwなどの2次元画像の座標等との幾何学的な位置関係(以下適宜、「幾何学的変換条件」)を正確に把握しておく必要がある。幾何学的変換条件は、複数のパラメータ等によって構成される。複数のパラメータを説明の便宜上、パラメータPRcとする。
Pw(Pの上にチルダ):ワールド座標系での3次元斉次座標
Pip(Pの上にチルダ):画像上のピクセル座標系での2次元斉次座標
M:変換行列(Rは回転行列、tは並進ベクトル)
P:変換行列
A:変換行列
次に、画像再構成部57について説明する。画像再構成部57は、パラメータ変更部55で変更されたパラメータPRwを有する幾何学的変換条件に基づいて、検査物Wに対して異なる方向から取得した複数の投影画像Gwを画像再構成して断層画像Sを作成する。画像再構成のアルゴリズムは、例えば、FBP(Filtered Back Projection)法などの公知の方法が用いられる。なお、その他公知な方法としては、例えば、ML−EM(maximum likelihood - expectation maximization)法が挙げられる。
図1を参照する。固定して配置されたX線管3から鉛直上方に向けてX線を広範囲に照射することで、検査物WにX線を照射する。FPD4は、検査物Wを透過したX線を検出し、投影画像Gwを取得する。断層撮影は、検査物Wに対して異なる複数の方向から行われ、複数の投影画像Gwを取得する。また、断層撮影において、検査物Wを載置したステージ2は、X軸・Y軸ステージ移動機構31,41によって、回転軸Rに垂直なXY平面で回転軸R周りに円軌道を描くように平行移動される。また、このステージ2の動きに同期して、FPD4は、検出器回転機構8よって回転軸R周りに回転される。
回転変動量算出部51は、検査物W撮影時のX軸・Y軸位置検出センサ33,43により検出された検出位置情報Xsen,Ysen等に基づいて、ステージ2とX軸・Y軸ステージ駆動部33,43との動力伝達部であるX軸・Y軸摺動部0x,0yを基点とする回転変動量θx,θyを算出する。回転変動量θx,θyは、(1)式、(2)式または後述する式(5)により算出される。なお、(2)式においては、ステップS11の校正時の断層撮影で検出して記憶させている各撮影方向における検出位置情報Xclb,Yclbを用いる。
ステージ変動量算出部53は、回転変動量θx,θy、およびX軸摺動部(基点)0xと撮影位置IPとの距離L1,L2等に基づいて、ステージ2上の予め設定された撮影位置IPにおけるステージ2の変動量を示すステージ変動量Δx,Δyを算出する。
パラメータ変更部55は、ステージ変動量Δx,Δyに基づいて3次元空間と2次元画像との間の幾何学的な関係を示す幾何学的変換条件における例えば変換行列Mの並進ベクトルt(パラメータ)を変更する。すなわち、パラメータPRcは、変更後のパラメータPRwに変更される。
画像再構成部57は、パラメータ変更部55で変更されたパラメータPRwを有する幾何学的変換条件に基づいて、検査物Wに対して異なる方向から取得した複数の投影画像Gwを画像再構成して断層画像Sを作成する。作成された断層画像Sは、表示部15に表示され、記憶部19に記憶される。断層画像Sは、ステージ変動量Δx,Δyを考慮して位置ずれを抑えた正確な位置に逆投影するので、高解像度のものとなっている。
次に、図面を参照して本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態は、ステージ変動量Δx,Δyを取得するまでの構成が第1の実施形態と同様である。しかしながら、第2の実施形態では、ステージ変動量Δx,Δyをピクセル表現のピクセルずれ量Δxpx,Δypxに変換し、変換したピクセルずれ量Δxpx,Δypxをなくす方向に投影画像Gwを移動させている。繰り返し位置決め精度が不十分な場合でも、例えば、透視撮影など検査物Wの注目点を常に中心に捕らえるように動作するトラッキング機能等において、高精度に位置決めされた投影画像Gwを作成することができる。なお、図9は、第2の実施形態に係る演算部の構成を示す図であり、図10は、位置ずれ補正部の動作説明に供する図である。また、第1の実施形態と重複する説明は省略する。
次に、図面を参照して本発明の第3の実施形態を説明する。第1および第2の実施形態では、XY軸の2方向に移動するように構成され、X・Y軸の移動方向それぞれには、X軸・Y軸案内部35,45、X軸・Y軸ステージ駆動部37,47およびX軸・Y軸位置検出センサ35,45が設けられていた。この点、第3の実施形態では、一方の移動方向のヨーイング方向Bの拘束力を強化し、他方の移動方向に位置検出センサが設けられるようにしている。これにより、ヨーイング方向Bの拘束力を強化してガタツキを抑制しつつ、ステージ変動量Δx,Δyを算出している。なお、図11は、第3の実施形態に係るステージ2とその周辺構成を示す平面図である。また、第1および第2の実施形態と重複する説明は省略する。
ΔXsen,ΔYsen:ステージ移動前後でのセンサ値差分
ΔXipt,ΔYipt:ステージ移動前後でのX軸・Y軸ステージ駆動部37,47の指令値差分
Ly:Y軸方向センサ軸43dとY軸方向駆動軸47dとの距離
Lx:X軸方向センサ軸33dとX軸方向駆動軸37dとの距離
2 … ステージ
2a … 載置面
3 … X線管
4 … フラットパネル型X線検出器(FPD)
13 … 主制御部
33 … X軸位置検出センサ
35,75 … X軸案内部
37 … X軸ステージ駆動部
43 … Y軸位置検出センサ
45 … Y軸案内部
47 … Y軸ステージ駆動部
51 … 回転変動量算出部
53 … ステージ変動量算出部
55 … パラメータ変更部
57 … 画像再構成部
0x … X軸摺動部
0y … Y軸摺動部
Xsen,Ysen … 検出位置情報
θx,θy … 回転変動量
Δx,Δy … ステージ変動量
Gw … 投影画像(検査物撮影時)
Gc … 投影画像(校正時)
PRc… パラメータ(変更前)
PRw… パラメータ(変更後)
S … 断層画像
Dx,Dy… 間隔
Claims (8)
- 検査物に放射線を照射する放射線源と、検査物を透過した放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出器と、前記放射線源と放射線検出器の間に設けられて検査物を載置するステージとを備えた放射線検査装置において、
案内部に対して略直線方向に移動可能に保持された前記ステージと、
当該ステージに前記移動のための駆動力を伝達するためのステージ駆動部と、
前記案内部に対する前記ステージの傾きを表す回転変動量を算出する回転変動量算出部と、
前記回転変動量に基づいて、ステージ変動量を算出するステージ変動量算出部と、
前記ステージ変動量に基づいて、前記ステージの位置を補正してから再構成を行う画像再構成部と、
を備えていることを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項1に記載の放射線検査装置において、
前記ステージの位置を検出する位置検出センサを備え、
前記回転変動量算出部は、検査物撮影時の前記位置検出センサにより検出された検出位置情報に基づいて、前記回転変動量を算出し、
前記ステージ駆動部は、前記ステージの両端のうちの一端側に設けられ、
前記位置検出センサは、前記ステージの両端のうちの他端側に設けられていることを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項2に記載の放射線検査装置において、
前記回転変動量算出部は、校正用ファントムによる前記ステージ駆動部の校正時に検出した前記位置検出センサの検出位置情報と、検査物撮影時に検出した前記位置検出センサの検出位置情報に基づいて、前記ステージの回転変動量を算出することを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項2に記載の放射線検査装置において、
前記ステージは、少なくともXY軸の2方向に移動するように構成され、
前記XY軸それぞれには、前記ステージ駆動部が設けられると共に、移動方向と直交する方向に並んだ前記ステージの両端に前記ステージを移動方向に沿って案内する案内部がそれぞれ設けられ、
前記XY軸のうちの一方には、前記移動方向と直交する方向に並んで配置されるように案内部が追加して設けられ、
前記XY軸のうちの他方にのみ、前記位置検出センサが設けられていることを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項4に記載の放射線検査装置において、
前記位置検出センサは、
X軸に沿う前記ステージの両端にそれぞれ設けられた案内部のうち、X軸のステージ駆動部が設けられた側とは反対側の前記ステージの端にある案内部と、前記X軸のステージ駆動部との間隔と、
Y軸に沿う前記ステージの両端にそれぞれ設けられた案内部のうち、Y軸のステージ駆動部が設けられた側とは反対側の前記ステージの端にある案内部と、前記Y軸のステージ駆動部との間隔と
を比べて、その間隔が広い方の軸側に設けられていることを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項2または3に記載の放射線検査装置において、
前記ステージは、少なくともXY軸の2方向に移動するように構成され、
各々の移動方向には、前記ステージ駆動部および前記位置検出センサが設けられていることを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項1から6のいずれかに記載の放射線検査装置において、
前記放射線源および前記放射線検出器の少なくともいずれか一方を駆動させる撮影系駆動部を備えていることを特徴とする放射線検査装置。 - 検査物に放射線を照射する放射線源と、検査物を透過した放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出器と、前記放射線源と放射線検出器の間に設けられて検査物を載置するステージとを備えた放射線検査装置において、
案内部に対して略直線方向に移動可能に保持された前記ステージと、
当該ステージに前記移動のための駆動力を伝達するためのステージ駆動部と、
前記案内部に対する前記ステージの傾きを表す回転変動量を算出する回転変動量算出部と、
前記回転変動量に基づいて、ステージ変動量を算出するステージ変動量算出部と、
前記ステージ変動量を、前記投影画像上におけるピクセルずれ量に変換するピクセルずれ量変換部と、
前記ピクセルずれ量に基づいて位置ずれをなくす方向に前記投影画像を移動させる位置ずれ補正部とを備えていることを特徴とする放射線検査装置。
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