CN100501388C - X射线ct装置用的变焦补偿方法和装置 - Google Patents

Abstract

实现用少数检测信道来检测和补偿变焦的方法，和进行这种变焦补偿的X射线CT装置。在扫描开始前，通过准直仪的小孔的平行移动，用X射线来扫描两列多信道检测器的受光面(803)，根据Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置与Z信道的输出信号比的关系，求出表示主影的轮廓位置的函数(805)，同时，求出T信道的输出信号比为0时的T信道上的主影的轮廓位置(照射目标位置)(807)，在扫描开始后，将Z信道的输出信号比的测定值适用于函数，求出Z信道上的主影的轮廓位置(901)，根据该主影的轮廓位置，求出焦点的轮廓位置(903)，求出在该焦点位置下使T信道上的主影的轮廓与照射目标位置一致用的小孔的内侧尺寸的位置(905)，将其作为目标值，调节准直仪(907)。

Description

X射线CT装置用的变焦补偿方法和装置

技术领域

本发明涉及一种变焦补偿方法和X射线的计算X线体层照相[CT(Computed Tomography)]装置，具体是涉及补偿X射线管的焦点位置随时间变化的方法和进行X射线管的变焦补偿的X射线CT装置。

背景技术

在X射线CT装置中，在扫描(scan)时间经过的同时，随着X射线管的发热引起的热膨胀等，导致X射线的焦点位移，X射线检测器的受光面中X射线的照射位置变化，所以进行变焦补偿。通过对应于焦点位移，调整准直仪，由此进行变焦补偿，使X射线检测器的受光面中X射线的照射位置恒定(例如参照美国专利第5550886号说明书(第8-10栏，图3-6))。

在上述变焦补偿中，为了检测焦点位移，必需使用个数(例如16个)要能配置成阵列(array)状的检测信道。

因此，本发明的课题在于实现用少数检测信道来检测和补偿变焦的方法，和进行这种变焦补偿的X射线CT装置。

发明内容

(1)解决上述课题的一个方面的发明是一种X射线CT装置用的变焦补偿方法，通过准直仪的小孔，将从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上，其特征在于：在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的轮廓位置，求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置为照射目标位置，在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述小孔的内侧尺寸的位置，求出焦点的轮廓位置，根据所述焦点的轮廓位置和所述照射目标位置，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，根据该求出的小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

(2)解决上述课题的另一方面的发明是一种X射线CT装置，包括扫描台架、拍摄台和操作控制台；扫描台架具有X射线管，通过准直仪的小孔，从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上；准直仪由准直仪控制器控制；操作控制台具有数据处理装置；数据处理装置上连接控制接口，在控制接口上连接扫描台架与拍摄台，数据处理装置通过控制接口来控制扫描台架和拍摄台；其特征在于：数据处理装置通过控制接口和准直仪控制器来调节用于补偿X射线管的变焦的准直仪，所述的数据处理装置包括完成由扫描开始前进行的校准的准备单元和完成扫描开始后进行的准直仪调节的调节单元，其中，准备单元用于：在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的轮廓位置，求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置为照射目标位置；和调节单元用于：在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述小孔的内侧尺寸的位置，求出焦点的轮廓位置，根据所述焦点的轮廓位置和所述照射目标位置，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，根据所述小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

在(1)和(2)所述各方面的发明中，在扫描开始前，通过准直仪的小孔的平行移动，用X射线来扫描两列多信道检测器的受光面，根据Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置与Z信道的输出信号比的关系，求出表示主影的轮廓位置的函数，同时，求出T信道的输出信号比为0时的T信道上的主影的轮廓位置(照射目标位置)，在扫描开始后，将Z信道的输出信号比的测定值适用于函数，求出Z信道上的主影的轮廓位置，根据该主影的轮廓位置，求出焦点的轮廓位置，求出在该焦点位置下使T信道上的主影的轮廓与照射目标位置一致用的小孔的内侧尺寸的位置，将其作为目标值，调节准直仪，所以可用少数的检测信道来检测和补偿变焦。

(3)解决上述课题的另一方面的发明是一种X射线CT装置用的变焦补偿方法，通过准直仪的小孔，将从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上，其特征在于：在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的中心位置，求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的中心位置为照射目标位置，在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置，根据所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置和所述小孔的中心位置，求出焦点的中心位置，根据所述焦点的中心位置和所述照射目标位置，求出所述小孔的中心的目标位置，根据所述小孔的中心的目标位置和所述小孔的大小的半值，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，根据该求出的小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

(4)解决上述课题的另一方面的发明是一种X射线CT装置，包括扫描台架、拍摄台和操作控制台；扫描台架具有X射线管，通过准直仪的小孔，从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上；准直仪由准直仪控制器控制；操作控制台具有数据处理装置；数据处理装置上连接控制接口，在控制接口上连接扫描台架与拍摄台，数据处理装置通过控制接口来控制扫描台架和拍摄台；其特征在于：数据处理装置通过控制接口和准直仪控制器来调节用于补偿X射线管的变焦的准直仪，所述的数据处理装置包括完成由扫描开始前进行的校准的准备单元和完成扫描开始后进行的准直仪调节的调节单元，其中，准备单元用于：在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的中心位置，求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的中心位置射线受光面中主影的轮廓位置为照射目标位置；和调节单元用于：在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置，根据所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置和所述小孔的中心位置，求出焦点的中心位置，根据所述焦点的中心位置和所述照射目标位置，求出所述小孔的中心的目标位置，根据所述小孔的中心的目标位置和所述小孔的大小的半值，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，根据所述小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

在(3)和(4)所述各方面的发明中，在扫描开始前，通过准直仪的小孔的平行移动，用X射线来扫描两列多信道检测器的受光面，根据Z信道的X射线受光面中主影的中心位置与Z信道的输出信号比的关系，求出表示主影的中心位置的函数，同时，求出T信道的输出信号比为0时的T信道上的主影的中心位置(照射目标位置)，在扫描开始后，将Z信道的输出信号比的测定值适用于函数，求出Z信道上的主影的中心位置，根据该主影的中心位置，求出焦点的中心位置，求出在该焦点位置下使T信道上的主影的中心与照射目标位置一致用的小孔的中心目标位置，根据小孔的中心目标位置和小孔的大小的半值，求出小孔的内侧尺寸的位置，将其作为目标值，调节准直仪，所以可用少数的检测信道来检测和补偿变焦。

(5)解决上述课题的另一方面的发明是一种X射线CT装置用的变焦补偿方法，通过准直仪的小孔，将从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上，其特征在于：在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的轮廓位置，求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的中心位置为照射目标位置，在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述小孔的内侧尺寸的位置，求出焦点的轮廓位置，根据所述焦点的轮廓位置，求出焦点的大小，根据所述焦点的大小和所述小孔的大小，求出所述T信道的X射线受光面中主影的大小，根据所述T信道的X射线受光面中主影的大小的半值和所述照射目标位置，求出所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述焦点的轮廓位置，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，根据该小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

(6)解决上述课题的另一方面的发明是一种X射线CT装置，包括扫描台架、拍摄台和操作控制台；扫描台架具有X射线管，通过准直仪的小孔，从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上；准直仪由准直仪控制器控制；操作控制台具有数据处理装置；数据处理装置上连接控制接口，在控制接口上连接扫描台架与拍摄台，数据处理装置通过控制接口来控制扫描台架和拍摄台；其特征在于：数据处理装置通过控制接口和准直仪控制器来调节用于补偿X射线管的变焦的准直仪，所述的数据处理装置包括完成由扫描开始前进行的校准的准备单元和完成扫描开始后进行的准直仪调节的调节单元，其中，准备单元用于：在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的轮廓位置，求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的中心位置为照射目标位置；和调节单元用于：在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述小孔的内侧尺寸的位置，求出焦点的轮廓位置，根据所述焦点的轮廓位置，求出焦点的大小，根据所述焦点的大小和所述小孔的大小，求出所述T信道的X射线受光面中主影的大小，根据所述主影的大小的半值和所述照射目标位置，求出所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述焦点的轮廓位置，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，根据所述小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

在(5)和(6)所述各方面的发明中，在扫描开始前，通过准直仪的小孔的平行移动，用X射线来扫描两列多信道检测器的受光面，根据Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置与Z信道的输出信号比的关系，求出表示主影的轮廓位置的函数，同时，求出T信道的输出信号比为0时的T信道上的主影的中心位置(照射目标位置)，在扫描开始后，将Z信道的输出信号比的测定值适用于函数，求出Z信道上的主影的轮廓位置，根据该主影的轮廓位置，求出焦点的轮廓位置，根据焦点的轮廓位置，求出焦点的大小，根据焦点的大小和小孔的大小，求出T信道的X射线受光面中主影的大小，根据主影的大小的半值和照射目标位置，求出T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据主影的轮廓位置和焦点的轮廓位置，求出小孔的内侧尺寸的位置，将其作为目标值，调节准直仪，所以可用少数的检测信道来检测和补偿变焦。

预先标准化所述信道的输出信号的优点在于去除信道的检测灵敏度的影响。所述小孔由旋转轴彼此平行的一对凸轮形成的优点在于可精度调整小孔。

附图说明

图1是X射线CT装置的框图。

图2是表示X射线检测器的模式结构的图。

图3是表示X射线照射、检测装置的模式结构的图。

图4是表示X射线照射、检测装置的模式结构的图。

图5是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图6是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图7是表示准直仪一例的模式结构的图。

图8是校准的流程图。

图9是校准的流程图。

图10是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图11是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图12是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图13是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图14是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图15是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图16是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图17是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图18是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图19是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图20是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图21是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图22是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图23是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图24是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图25是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图26是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图27是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

图28是表示焦点、准直仪和X射线检测器的几何学关系的图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明本发明的实施形态。本发明不限于实施形态。图1表示X射线CT装置的框图。本装置的本发明的实施形态一例。通过本装置的结构示出关于本发明装置的实施形态一例。通过本装置的动作，示出关于本发明的方法的实施形态一例。

如图1所示，本装置具备扫描台架(gantry)2、拍摄台(table)4和操作控制台(console)6。扫描台架2具有X射线管20。从X射线管20放射出的未图示的X射线通过准直仪(collimator)22形成为扇形X射线束(beam)、即扇形波射束(fanbeam)，照射到X射线检测器24。

X射线检测器24具有沿扇状X射线束的宽度方向排列成阵列(array)状的多个检测元件。后面详细说明X射线检测器24的结构。X射线管20、准直仪22和X射线检测器24构成X射线照射、检测装置。后面详细说明X射线照射检测装置。

将数据收集部26连接于X射线检测器24。数据收集部26收集X射线检测器24的各检测元件的检测信号，作为数字数据(digital data)。

来自X射线管20的X射线照射由X射线控制器(controller)28控制。省略图示X射线管20与X射线控制器28的连接关系。准直仪22由准直仪控制器30控制。省略图示准直仪22与准直仪控制器30的连接关系。

将以上从X射线管20到准直仪控制器30的部件装载在扫描台架2的旋转部34上。旋转部34的旋转由旋转控制器36来控制。省略图示旋转部34与旋转控制器36的连接关系。

拍摄台4将未图示的拍摄对象搬入和搬出扫描台架2的X射线照射空间。后面详细说明对象与X射线照射空间的关系。

操作控制台6具有数据处理装置60。数据处理装置60由例如计算机(computer)等构成。数据处理装置60上连接控制接口(interface)62。在控制接口62上连接扫描台架2与拍摄台4。数据处理装置60通过控制接口62来控制扫描台架2和拍摄台4。

通过控制接口62来控制扫描台架2内的数据收集部26、X射线控制器28、准直仪控制器30和旋转控制器36。省略图示这些各部与控制接口62的各连接。

由数据处理装置60通过控制接口62和准直仪控制器30来调节用于补偿X射线管20的变焦的准直仪22。后面详细说明变焦补偿。

数据处理装置60上还连接数据收集缓冲器64。在数据收集缓冲器64上连接扫描台架2的数据收集部26。数据收集部26收集的数据通过数据收集缓冲器64被输入数据处理装置60。数据处理装置60上连接存储装置66。存储装置66存储扫描台架2收集到的数据。

存储装置66还存储数据处理装置60用的程序(program)。数据处理装置60通过执行存储装置66中存储的程序，进行关于拍摄变焦补偿的各种数据处理。

数据处理装置60使用通过数据收集缓冲器64收集到存储装置66中的多个视图的投影数据，进行图像重构。在图像重构中例如使用滤光放映(filtered backprojection)法等。

在数据处理装置60上还连接显示装置68和操作装置70。显示装置68显示从数据处理装置60输出的重构图像或其它信息。由使用者来对操作装置70进行操作，将各种指示或信息等输入数据处理装置60。使用者使用显示装置68和操作装置70来交互(interactive)操作本装置。

图2表示X射线检测器24的模式结构。如图所示，X射线检测器24构成为将多个X射线检测元件24(ik)排列成两列1维阵列状的多信道的X射线检测器。i是信道号码，例如i＝1-1000。K是列号码，k＝1、2。X射线检测元件24(ik)作为整体形成弯曲成圆筒凹面状的X射线入射面。各X射线检测元件24(i)感光体的尺寸全部相同。

X射线检测元件24(ik)例如由闪烁器(scintillator)与发光二极管(photodiode)的组合构成。但不限于此，例如也可是利用镉碲(CdTe)等的半导体X射线检测元件、或利用氙(Xe)气的电离箱型X射线检测元件。

图3表示X射线照射、检测装置中X射线管20、准直仪22与X射线检测器24的相互关系。图3(a)是表示从扫描台架2的正面看的状态的图，(b)是表示从侧面看的状态图。如图所示，从X射线管20放射出的X射线通过准直仪22形成为扇形X射线束400，照射到X射线检测器24上。下面，将扇形X射线束也称为扇形波射束X射线。

图3(a)中，表示扇形波射束X射线400的宽度。扇形波射束X射线400的宽度方向与X射线检测器24中的信道排列方向一致。准直仪22具有间隔空间彼此相对的1对准直仪刀片222、224。准直仪刀片222、224之间的空间构成扇形波射束X射线400的宽度方向的开口(小孔：aperture)。该小孔决定扇形波射束X射线400的打开角度。打开角度也被称为扇形角(fan angle)。

图3(b)中示出扇形波射束X射线400的厚度。扇形波射束X射线400的厚度方向与X射线检测器24中多个检测元件列的并设方向一致。准直仪22具有间隔空间彼此相对的1对准直仪刀片226、228。准直仪刀片226、228之间的空间构成扇形波射束X射线400的宽度方向的小孔。该小孔决定扇形波射束X射线400的打开角度。

在这种扇形波射束X射线400的扇面中使体轴交叉，例如图4所示，将装载在拍摄台4上的对象8搬入X射线照射空间。扫描台架2构成内部包含X射线照射、检测装置的筒状结构。

X射线照射空间形成于扫描台架2的筒状结构的内侧空间中。将由扇形波射束X射线400切片(slice)的对象8的像投影到X射线检测器24上。通过X射线检测器24，检测透过对象8的X射线。由准直仪22的小孔来确定照射到对象8上的扇形波射束X射线400的厚度th。

由X射线管20、准直仪22与X射线检测器24构成的X射线照射、检测装置保持这些相互关系不变，连续旋转(扫描)对象8的体轴四周。由此进行轴扫描(axial scan)。在X射线照射、检测装置的旋转同时，如箭头42所示，当使拍摄台4沿对象8的体轴方向连续移动时，X射线照射、检测装置对于对象8、相对沿包围对象8的螺旋状轨道旋转，进行所谓螺旋扫描(helical scan)。

通过轴扫描或螺旋扫描来收集多个视图的投影数据。使用这些投影数据，通过滤光放映法等重构对象8的断层像。

说明本装置的变焦补偿。图5表示X射线照射、检测装置的焦点200、准直仪22和X射线检测器24的几何学关系。该几何学关系构成本装置的变焦补偿的基础。图中的视点与图3(b)和图4相同，纸面中的水平方向是X射线管20的管轴方向。用箭头z表示。该方向既是X射线束400的厚度方向，也是X射线检测器24中的两列阵列的并设方向。面对两列阵列的方向，将左侧设为A，将右侧设为B。

焦点200在z方向上具有规定大小。作为扫描条件之一，预先知道焦点200的大小。焦点200的位移方向为z方向。准直仪22在z方向上可位移。总是由数据处理装置60来识别准直仪22的z方向的位置。

X射线检测器24的位置固定。设X射线检测器24中两列的阵列接合点为z轴坐标的原点。坐标的符号在原点的右侧与左侧彼此相反。

将焦点200的中心的z轴坐标设为Fc，面对焦点200的轮廓的方向，将左侧和右侧的z轴坐标分别设为Fa和Fb。将准直仪22的小孔中心的z轴坐标设为Pc，将左侧和右侧的内侧尺寸的z轴坐标分别设为Pa和Pb。总是由数据处理装置60来识别这些坐标，作为准直仪的位置。面对X射线检测器24的受光面上的主影轮廓，将左侧和右侧的z轴坐标分别设为Za和Zb。下面，将z轴坐标简称为坐标。

将从焦点200到准直仪22的距离设为C，将从焦点200到X射线检测器24的受光面的距离设为D。另外，这些距离为垂直于z轴方向上的距离。

坐标Za在连结坐标Fa、Pa的直线的延长线上，坐标Zb在连结坐标Fb、Pb的直线的延长线上。因此，若焦点200沿z方向位移，则坐标Za、Zb的值、即X射线检测器24的受光面上的主影的位置变化。随着主影的位置变化，X射线检测器24的两个阵列的输出信号变化，因此，可根据这些输出信号来了解受光面上主影的位置。

作为表示主影位置的信息，利用两个阵列中同一序位、即同一信道序号的一对信道的输出信号。即，若将一对信道的输出信号设为Ia、Ib，则利用由

式1

$R=\frac{\mathrm{Ia}-\mathrm{Ib}}{\mathrm{Ia}+\mathrm{Ib}}---\left(1\right)$

提供的信号R。信号R为一对信道的输出信号之差与和之比。

在信道间存在灵敏度差的情况下，利用由

式2

$R=\frac{K\·\mathrm{Ia}-\mathrm{Ib}}{K\·\mathrm{Ia}+\mathrm{Ib}}---\left(2\right)$

提供的信号R。这里，K为标准化(normalize)系数，由

式3

$K=\frac{\mathrm{Ib}}{\mathrm{Ia}}---\left(3\right)$

提供。从而，可得到不影响信道间灵敏度差的信号R。

作为用于得到信号R的信道，如图6所示，选择位于X射线检测器24的端部的信道对和位于X射线检测器24的中央部的信道对。下面，将位于X射线检测器24的端部的信道对称为Z信道，将位于中央部的信道对称为T信道。T信道是在连结焦点200与扫描等中心(Isocenter)ISO的直线延长线上的信道对或其附近的信道对。

X射线未受到拍摄空间中的对象8的影响，入射到Z信道，所以用于检测扫描中的主影的位置。相反，T信道用于通过后述的校准来求出主影的正确照射位置(照射目的位置)。

在这种Z信道和T信道中，分别成立图5所示几何学关系。此时，从焦点200到准直仪22的距离C对Z信道变为Cz，对T信道变为Ciso。另外，从焦点200到受光面的距离D在哪个信道都相同。

图7表示准直仪22的模式结构。图2(a)是平面图，(b)是侧面图。如图所示，准直仪刀片226、228是圆形截面的棒状部件。截面的直径为中央部最大，向两端部减少。

准直仪刀片226、228具有从截面中心偏心的旋转轴。因此，准直仪刀片226、228构成凸轮(cam)，对应于其旋转角度使小孔变化。由此，容易精密调整小孔。

下面，将准直仪刀片226、228也称为凸轮。凸轮226、228从中央向两端具有锥度(taper)。锥度值为Tz。锥度用于补偿X射线检测器24的受光面中主影的变形，在不必要的情况下省略。另外，准直仪刀片226、228也可代替凸轮，而由z方向位置可调节的平行的1对棒状部件构成。

变焦补偿由扫描开始前进行的校准(calibration)与扫描开始后进行的准直仪调节两阶段构成。这些都在数据处理装置60的控制下进行。数据处理装置60是本发明中准备单元的实施形态的一例。数据处理装置60还是本发明中调节单元的实施形态的一例。

图8中示出校准的流程(flow)图。如图所示，校准由检测焦点位置(801)、扫描X射线束(803)、形成函数(805)和确定束目标位置(807)等4个过程(process)构成。

图9示出准直仪调节的流程图。如图所示，准直仪调节由检测束位置(901)、检测焦点位置(903)、算出小孔目标位置(905)和调节小孔(907)等4个过程构成。

作为变焦补偿的方法，有校准和准直仪调节的过程内容不同的3种方法。下面，依次说明3种方法。

首先，从校准开始来说明第1种方法。在未将对象8搬入拍摄空间的状态下进行校准。在过程801(检测焦点位置)中，从X射线管20照射X射线，同时，通过凸轮226、228来调节主影的位置，并且Z信道的输出信号Ia、Ib都变为最大输出的半值。

图10示出Z信道的输出信号Ia、Ib都变为最大输出的半值时的几何学形态。如图所示，在Z信道的A侧，主影的左侧轮廓位于受光面的中央，B侧，主影的右侧轮廓位于受光面的中央，所以主影的中心与z轴的原点一致。

主影的中心如虚线所示，位于连续焦点的中心与小孔中心的直线的延长线上，所以主影的中心与z轴的原点一致，下式关系成立。

式4

$\frac{\mathrm{Fc}}{\mathrm{Pc}}=\frac{D}{D-C_Z}---\left(4\right)$

这里，因为是

式5，

$\mathrm{Pc}=\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pb}}{2}---\left(5\right)$

所以焦点的中心坐标由

式6

$\mathrm{Fc}=\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pb}}{2}\·\frac{D}{D-C_Z}---\left(6\right)$

提供。

因此，数据处理装置60通过式(6)求出焦点的中心坐标。因为预先知道焦点的大小，所以若设为L，则分别通过下式求出焦点的左轮廓的坐标Fa和右轮廓的坐标Fb。

式7

$\mathrm{Fa}=\mathrm{Fc}-\frac{L}{2}$

$\mathrm{Fb}=\mathrm{Fc}+\frac{L}{2}---\left(7\right)$

在过程803(扫描X射线束)中，将小孔的开度设为规定值，维持该开度不变，使小孔沿z方向移动，用X射线束扫描X射线检测器24的受光面。小孔开度的规定值为对应于后面进行扫描时的切片厚度的值。

X射线束的扫描例如在从图11所示状态到图12所示状态为止，以规定的步骤依次进行。通过这种扫描，Z信道的受光面中的主影的位置逐渐变化，所以由式(1)或式(2)提供的信号R的值依次变化。在扫描的每个步骤中存储信号R的值。T信道中也有伴随扫描的信号R的变化，所以在每个步骤中也存储信号R。

扫描各步骤中的主影的轮廓坐标Za、Zb使用通过上述检测焦点位置判断的焦点的轮廓坐标Fa、Fb和平常识别的各步骤的小孔的内侧尺寸坐标Pa、Pb，通过下式求出。

式8

$Z_a=\frac{D-C_Z}{C_Z}\·(P_a-F_a)+P_a$

$Z_b=\frac{D-C_Z}{C_Z}\·(P_b-F_b)+P_b---\left(8\right)$

在过程805(形成函数)中，根据多个步骤中求出的坐标Za、Zb与信号R的关系，形成表示坐标Za、Zb与信号R的关系的函数。通过例如基于最小二乘法的函数匹配(fitting)等来形成函数。由此，得到例如下式的函数。

式9

Za＝a+b·R+c·R²+d·R³+e·R⁴

Zb＝a’+b’·R+c’·R²+d’·R³+e’·R⁴

                                           (9)

在过程807(确定束目标位置)中，根据预先存储的各步骤的T信道的信号R的值，抽取信号R的值变为0的步骤。T信道的信号R的值变为0，如图13所示，是主影等分地照射到A侧与B侧上的情况。

这种主影位置是应在后进行的扫描时的主影位置。因此，将该状态下的主影的轮廓坐标Zta、Ztb设为扫描时的束的目标位置。

由下式求出坐标Zta、Ztb。

式10

$Z_{\mathrm{ta}}=\frac{D-C_{\mathrm{iso}}}{C_{\mathrm{iso}}}\·(P_a-F_a)+P_a$

$Z_{\mathrm{tb}}=\frac{D-C_{\mathrm{iso}}}{C_{\mathrm{iso}}}\·(P_b-F_b)+F_b---\left(10\right)$

这里，小孔的内侧尺寸坐标Pa、Pb是信号R的值为0时的坐标。

作为信号R的值除0外，也可采用其它值。此时，可将主影以规定比率照射到A侧与B侧的状态设为束的目标位置。

在这种校准之后开始扫描。开始扫描后，在适当定时(timing)进行图9流程图所示准直仪调节。

即，在过程901中，进行束位置检测。通过将Z信道的信号R适用于式(9)来进行束位置检测。由此，在例如图14所示X射线照射状态下，可知Z信道的受光面中的主影的轮廓坐标Za、Zb。

在过程903中，进行焦点位置检测。焦点位置使用上述判明的坐标Za、Zb与平常识别的小孔的内侧尺寸坐标Pa、Pb，由下式求出。

式11

$F_a=\frac{Z_a-P_a}{-\frac{D-C_Z}{C_Z}}+P_a$

$F_b=\frac{Z_b-P_b}{-\frac{D-C_Z}{C_Z}}+P_b---\left(11\right)$

由此，判明图14状态下的焦点的坐标Fa、Fb。在准直仪刀片226、228具有锥度的情况下，当将小孔的内侧尺寸坐标识别为准直仪刀片226、228的中央部的坐标Pa0、Pb0时，取代坐标Pa、Pb，采用如下坐标。

式12

P_a＝P_a0—T_Z

P_b＝P_b0+T_Z

                           (12)

如此求出的坐标Fa、Fb表示焦点的当前位置。因此，即便焦点在扫描开始后位移，也可知道其正确位置。

在过程905中，算出小孔目标位置。小孔目标位置使用表示焦点当前位置的坐标Fa、Fb、和通过先前校准确定的扫描时的束的目标位置、即主影的轮廓坐标Zta、Ztb，由下式算出。

式13

$P_{\mathrm{ta}}=\frac{Z_{\mathrm{ta}}-F_a}{\frac{D}{C_{\mathrm{iso}}}}+F_a$

$P_{\mathrm{tb}}=\frac{Z_{\mathrm{tb}}-F_b}{\frac{D}{C_{\mathrm{iso}}}}+F_b---\left(13\right)$

由此，得到小孔目标位置、即小孔内侧尺寸的轮廓坐标的目标值Pta、Ptb。

在过程907中，进行与小孔目标位置一致的小孔调节。即，调节准直仪22，使小孔的内侧尺寸的轮廓坐标与目标值Pta、Ptb一致。由此，如图15所示，可使T信道的受光面中的主影的轮廓与目标位置Zta、Ztb一致。在扫描开始后，以适当的定时来进行这种小孔调节，可进行不受变焦影响的断层摄影。

这样，调节X射线照射位置，使在T信道的受光面中与目标位置一致。T信道是通过等中心或其附近的X射线入射的信道，是得到对重构图像的质量影响最大的信号的信道。

进行基于本方法的变焦调节，使该信道中的X射线照射位置与目标位置一致，所以可始终得到质量好的断层像。另外，X射线照射位置的检测可用两个信道进行，不必象以前那样需要16个信道。

并且，因为独立调节两个准直仪刀片，使受光面中主影的轮廓与规定的目标位置一致，所以还可适应于焦点的任意大小。

下面，从校准开始来说明第2种方法。在未将对象8搬入拍摄空间的状态下进行校准。在过程801(检测焦点位置)中，从X射线管20照射X射线，同时，通过凸轮226、228来调节主影的位置，并且Z信道的输出信号Ia、Ib都变为最大输出的半值。

图16示出Z信道的输出信号Ia、Ib都变为最大输出的半值时的几何学形态。如图所示，在Z信道的A侧，主影的左侧轮廓位于受光面的中央，B侧，主影的右侧轮廓位于受光面的中央，所以主影的中心与z轴的原点一致。

主影的中心如虚线所示，位于连结焦点的中心与小孔中心的直线的延长线上，所以主影的中心与z轴的原点一致，下式关系成立。

式14

$\frac{F_c}{P_c}=\frac{D}{D-C_Z}---\left(14\right)$

这里，因为是

式15，

$\mathrm{Pc}=\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pb}}{2}---\left(15\right)$

所以焦点的中心坐标由

式16

$\mathrm{Fc}=\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pb}}{2}\·\frac{D}{D-C_Z}---\left(16\right)$

提供。

因此，数据处理装置60通过式(6)求出焦点的中心坐标。因为预先知道焦点的大小，所以若设为L，则分别通过下式求出焦点的左轮廓的坐标Fa和右轮廓的坐标Fb。

式17

$\mathrm{Fa}=\mathrm{Fc}-\frac{L}{2}$

$\mathrm{Fb}=\mathrm{Fc}+\frac{L}{2}---\left(17\right)$

在过程803(扫描X射线束)中，将小孔的开度设为规定值，维持该开度不变，使小孔沿z方向移动，用X射线束扫描X射线检测器24的受光面。小孔开度的规定值为对应于后面进行扫描时的切片厚度的值。

X射线束的扫描例如在从图17所示状态到图18所示状态为止，以规定的步骤依次进行。通过这种扫描，Z信道的受光面中的主影的位置逐渐变化，所以由式(1)或式(2)提供的信号R的值依次变化。在扫描的每个步骤中存储信号R的值。T信道中也有伴随扫描的信号R的变化，所以在每个步骤中也存储信号R。

扫描各步骤中的主影的中心坐标Zc使用通过上述检测焦点位置判断的焦点的中心坐标Fc和平常识别的各步骤的小孔的内侧尺寸坐标Pc，通过下式求出。

式18

$Z_c=\frac{D-C_Z}{C_Z}\·(P_c-F_c)+P_c---\left(18\right)$

扫描各步骤中的主影的轮廓坐标Za、Zb使用通过上述检测焦点位置判断的焦点的轮廓坐标Fa、Fb和平常识别的各步骤的小孔的内侧尺寸坐标Pa、Pb，通过下式求出。

式19

$\mathrm{Za}=\frac{D-C_Z}{C_Z}\·(P_a-F_a)+P_a$

$Z_b=\frac{D-C_Z}{C_Z}\·(P_b-F_b)+P_b---\left(19\right)$

在过程805(形成函数)中，根据多个步骤中求出的坐标Za、Zb、Zc与信号R的关系，形成表示坐标Za、Zb、Zc与信号R的关系的函数。通过例如基于最小二乘法的函数匹配(fitting)等来形成函数。由此，得到例如下式的函数。

式20

Za＝a+b·R+c·R²+d·R³+e·R⁴

Zb＝a’+b’·R+c’·R²+d’·R³+e’·R⁴

Zc＝a”+b”·R+c”·R²+d”·R³+e”·R⁴             (20)

在过程807(确定束目标位置)中，根据预先存储的各步骤的T信道的信号R的值，抽取信号R的值变为0的步骤。T信道的信号R的值变为0，如图19所示，是主影等分地照射到A侧与B侧上的情况。

这种主影位置是应在后进行的扫描时的主影位置。因此，将该状态下的主影的中心坐标Ztc设为扫描时的束的目标位置。

由下式求出坐标Ztc。

式21

$Z_{\mathrm{tc}}=\frac{D-C_{\mathrm{iso}}}{C_{\mathrm{iso}}}\·(P_c-F_c)+P_c---\left(21\right)$

这里，小孔的内侧尺寸坐标Pc是信号R的值为0时的坐标。

作为信号R的值除0外，也可采用其它值。此时，可将主影以规定比率照射到A侧与B侧的状态设为束的目标位置。

在这种校准之后开始扫描。开始扫描后，在适当定时(timing)进行图9流程图所示准直仪调节。

即，在过程901中，进行束位置检测。通过将Z信道的信号R适用于式(20)来进行束位置检测。由此，在例如图20所示X射线照射状态下，可知Z信道的受光面中的主影的轮廓坐标Za、Zb、Zc。

在过程903中，进行焦点位置检测。焦点位置使用上述判明的坐标Za、Zb、Zc与平常识别的小孔的坐标Pa、Pb、Pc，由下式求出。

式22

$F_a=\frac{Z_a-P_a}{-\frac{D-C_Z}{C_Z}}+P_a$

$F_b=\frac{Z_b-P_b}{-\frac{D-C_Z}{C_Z}}+P_b$

$F_c=\frac{Z_c-P_c}{-\frac{D-C_Z}{C_Z}}+P_c---\left(22\right)$

由此，判明图20状态下的焦点的坐标Fa、Fb、Fc。在准直仪刀片226、228具有锥度的情况下，当将小孔的内侧尺寸坐标识别为准直仪刀片226、228的中央部的坐标Pa0、Pb0时，取代坐标Pa、Pb，采用如下坐标。

式23

P_a＝P_a0—T_Z

P_b＝P_b0+T_Z

                                (23)

如此求出的坐标Fa、Fb、Fc表示焦点的当前位置。因此，即便焦点在扫描开始后位移，也可知道其正确位置。

另外，可根据坐标Fa、Fb之差知道焦点大小。该值理应与预先知道的规定值一致，不一致的情况是任何异常。因此，可利用坐标Fa、Fb之差来检测有无异常。

在过程905中，算出小孔目标位置。小孔目标位置使用表示焦点当前位置的坐标Fc、和通过先前校准确定的扫描时的束的目标位置、即主影的轮廓坐标Ztc，由下式算出。

式24

$P_{\mathrm{tc}}=\frac{Z_{\mathrm{tc}}-F_c}{\frac{D}{C_{\mathrm{iso}}}}+F_c---\left(24\right)$

由此，得到小孔目标位置、即小孔内侧尺寸的中心坐标的目标值Ptc。

使用小孔的中心坐标目标值Ptc，通过下式求出小孔的内侧尺寸的轮廓坐标目标值Pta、Ptb。

式25

$P_{\mathrm{ta}}=P_{\mathrm{tc}}-\frac{A}{2}$

$P_{\mathrm{tb}}=P_{\mathrm{tc}}+\frac{A}{2}---\left(25\right)$

这里，A是小孔的大小，在扫描中保持恒定。

在过程907中，进行与小孔目标位置一致的小孔调节。即，调节准直仪22，使小孔的内侧尺寸的轮廓坐标与目标值Pta、Ptb一致。

由此，如图21所示，可使T信道的受光面中的主影的中心与目标位置Ztc一致。在扫描开始后，以适当的定时来进行这种小孔调节，可进行不受变焦影响的断层摄影。

这样，调节X射线照射位置，使在T信道的受光面中与目标位置一致。T信道是通过等中心或其附近的X射线入射的信道，是得到对重构图像的质量影响最大的信号的信道。

进行基于本方法的变焦调节，使该信道中的X射线照射位置与目标位置一致，所以可始终得到质量好的断层像。另外，X射线照射位置的检测可用两个信道进行，不必象以前那样需要16个信道。

并且，因为联动调节两个准直仪刀片，使受光面中主影的轮廓与规定的目标位置一致，并且小孔的开度恒定，所以X射线照射位置与切片厚度恒定，与焦点位移无关。

最后，从校准开始来说明第3种方法。在未将对象8搬入拍摄空间的状态下进行校准。在过程801(检测焦点位置)中，从X射线管20照射X射线，同时，通过凸轮226、228来调节主影的位置，并且Z信道的输出信号Ia、Ib都变为最大输出的半值。

图22示出Z信道的输出信号Ia、Ib都变为最大输出的半值时的几何学形态。如图所示，在Z信道的A侧，主影的左侧轮廓位于受光面的中央，B侧，主影的右侧轮廓位于受光面的中央，所以主影的中心与z轴的原点一致。

主影的中心如虚线所示，位于连结焦点的中心与小孔中心的直线的延长线上，所以主影的中心与z轴的原点一致，下式关系成立。

式26

$\frac{F_c}{P_c}=\frac{D}{D-C_Z}---\left(26\right)$

这里，因为是

式27，

$\mathrm{Pc}=\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pb}}{2}---\left(27\right)$

所以焦点的中心坐标由

式28

$\mathrm{Fc}=\frac{\mathrm{Pa}+\mathrm{Pb}}{2}\·\frac{D}{D-C_Z}---\left(28\right)$

提供。

因此，数据处理装置60通过式(6)求出焦点的中心坐标。因为预先知道焦点的大小，所以若设为L，则分别通过下式求出焦点的左轮廓的坐标Fa和右轮廓的坐标Fb。

式29

$\mathrm{Fa}=\mathrm{Fc}-\frac{L}{2}$

$\mathrm{Fb}=\mathrm{Fc}+\frac{L}{2}---\left(29\right)$

在过程803(扫描X射线束)中，将小孔的开度设为规定值，维持该开度不变，使小孔沿z方向移动，用X射线束扫描X射线检测器24的受光面。小孔开度的规定值为对应于后面进行扫描时的切片厚度的值。

X射线束的扫描例如在从图23所示状态到图24所示状态为止，以规定的步骤依次进行。通过这种扫描，Z信道的受光面中的主影的位置逐渐变化，所以由式(1)或式(2)提供的信号R的值依次变化。在扫描的每个步骤中存储信号R的值。T信道中也有伴随扫描的信号R的变化，所以在每个步骤中也存储信号R。

扫描各步骤中的主影的中心坐标Zc使用通过上述检测焦点位置判断的焦点的中心坐标Fc和平常识别的各步骤的小孔的中心坐标Pc，通过下式求出。

式30

$Z_c=\frac{D-C_Z}{C_Z}\·(P_c-F_c)+P_c$

扫描各步骤中的主影的轮廓坐标Za、Zb使用通过上述检测焦点位置判断的焦点的轮廓坐标Fa、Fb和平常识别的各步骤的小孔的内侧尺寸坐标Pa、Pb，通过下式求出。

式31

$Z_a=\frac{D-C_Z}{C_Z}\·(P_a-F_a)+P_a$

$Z_b=\frac{D-C_Z}{C_Z}\·(P_b-F_b)+P_b---\left(31\right)$

在步骤805(形成函数)中，根据多个步骤中求出的坐标Za、Zb与信号R的关系，形成表示坐标Za、Zb与信号R的关系的函数。通过例如基于最小二乘法的函数匹配(fitting)等来形成函数。由此，得到例如下式的函数。

式32

Za＝a+b·R+c·R²+d·R³+e·R⁴

Zb＝a’+b’·R+c’·R²+d’·R³+e’·R⁴

                                          (32)

在过程807(确定束目标位置)中，根据预先存储的各步骤的T信道的信号R的值，抽取信号R的值变为0的步骤。T信道的信号R的值变为0如图25所示，是主影等分地照射到A侧与B侧上的情况。

这种主影位置是应在后进行的扫描时的主影位置。因此，将该状态下的主影的中心坐标Ztc设为扫描时的束的目标位置。

由下式求出坐标Ztc。

式33

$Z_{\mathrm{tc}}=\frac{D-C_Z}{C_Z}\·(P_c-F_c)+P_c---\left(33\right)$

这里，小孔的中心坐标Pc是信号R的值为0时的坐标。

作为信号R的值除0外，也可采用其它值。此时，可将主影以规定比率照射到A侧与B侧的状态设为束的目标位置。

在这种校准之后开始扫描。开始扫描后，在适当定时(timing)进行图9流程图所示准直仪调节。

即，在过程901中，进行束位置检测。通过将Z信道的信号R适用于式(9)来进行束位置检测。由此，在例如图26所示X射线照射状态下，可知Z信道的受光面中的主影的坐标Za、Zb。

在过程903中，进行焦点位置检测。焦点位置使用上述判明的坐标Za、Zb与平常识别的小孔坐标Pa、Pb，由下式求出。

式34

$F_a=\frac{Z_a-P_a}{-\frac{D-C_Z}{C_Z}}+P_a$

$F_b=\frac{Z_b-P_b}{-\frac{D-C_Z}{C_Z}}+P_b---\left(34\right)$

由此，判明图26状态下的焦点的坐标Fa、Fb。在准直仪刀片226、228具有锥度的情况下，当将小孔的内侧尺寸坐标识别为准直仪刀片226、228的中央部的坐标Pa0、Pb0时，取代坐标Pa、Pb，采用如下坐标。

式35

P_a＝P_a0—T_Z

P_b＝P_b0+T_Z

                             (35)

如此求出的坐标Fa、Fb表示焦点的当前位置。因此，即便焦点在扫描开始后位移，也可知道其正确位置。

在过程905中，算出小孔目标位置。在算出小孔目标位置之后，求出焦点大小。焦点的大小通过下式求出。

式36

L＝F_b—F_a               (36)

该值是预先知道的规定值，但求出实际的尺寸。算出焦点尺寸便于在切换焦点大小后扫描的情况下知道其实际尺寸。

使用该焦点尺寸L，根据图27所示主影与半影的几何学关系，通过下式求出T信道受光面中的主影的大小。

式37

$h=A\·\frac{D}{C_{\mathrm{iso}}}-L\·\frac{D-C_{\mathrm{iso}}}{C_{\mathrm{iso}}}---\left(37\right)$

使用该主影的大小h，通过下式，求出T信道的受光面中的主影轮廓位置的目标值。

式38

$Z_{\mathrm{ta}}=Z_{\mathrm{tc}}-\frac{h}{2}$

$Z_{\mathrm{tb}}=Z_{\mathrm{tc}}+\frac{h}{2}---\left(38\right)$

小孔目标位置使用这些目标值Zta、Ztb与表示焦点当前位置的坐标Fa、Fb，由下式算出。

式39

$P_{\mathrm{ta}}=\frac{Z_{\mathrm{ta}}-F_a}{\frac{D}{C_{\mathrm{iso}}}}+F_a$

$P_{\mathrm{tb}}=\frac{Z_{\mathrm{tb}}-F_b}{\frac{D}{C_{\mathrm{iso}}}}+F_b---\left(39\right)$

由此，得到小孔目标位置、即小孔内侧尺寸的轮廓坐标的目标值Pta、Ptb。

在过程907中，进行与小孔目标位置一致的小孔调节。即，调节准直仪22，使小孔的内侧尺寸的轮廓坐标与目标值Pta、Ptb一致。由此，如图28所示，可使T信道的受光面中的主影的轮廓与目标位置Zta、Ztb一致。在扫描开始后，以适当的定时来进行这种小孔调节，可进行不受变焦影响的断层摄影。

这样，调节X射线照射位置，使在T信道的受光面中与目标位置一致。T信道是通过等中心或其附近的X射线入射的信道，是得到对重构图像的质量影响最大的信号的信道。

进行基于本方法的变焦调节，使该信道中的X射线照射位置与目标位置一致，所以可始终得到质量好的断层像。另外，X射线照射位置的检测可用两个信道进行，不必象以前那样需要16个信道。

并且，因为使受光面中主影的中心与规定的目标位置一致，并且，与主影的大小一致来独立调节两个准直仪刀片，所以还可适应于基于焦点尺寸切换的主影的大小变化。

如上详细所述，根据本发明，可实现用少数检测信道来检测和补偿变焦的方法，和进行这种变焦补偿的X射线CT装置。

Claims (10)

1、一种X射线CT装置用的变焦补偿方法，通过准直仪的小孔，将从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上，其特征在于：

在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，

通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，

根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的轮廓位置，

求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置为照射目标位置，

在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，

根据所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述小孔的内侧尺寸的位置，求出焦点的轮廓位置，

根据所述焦点的轮廓位置和所述照射目标位置，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，

根据该求出的小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

2、一种X射线CT装置用的变焦补偿方法，通过准直仪的小孔，将从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上，其特征在于：

在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，

通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，

根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的中心位置，

求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的中心位置为照射目标位置，

在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置，

根据所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置和所述小孔的中心位置，求出焦点的中心位置，

根据所述焦点的中心位置和所述照射目标位置，求出所述小孔的中心的目标位置，

根据所述小孔的中心的目标位置和所述小孔的大小的半值，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，

根据该求出的小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

3、一种X射线CT装置用的变焦补偿方法，通过准直仪的小孔，将从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上，其特征在于：

在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，

通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，

根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的轮廓位置，

求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的中心位置为照射目标位置，

在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，

根据所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述小孔的内侧尺寸的位置，求出焦点的轮廓位置，

根据所述焦点的轮廓位置，求出焦点的大小，

根据所述焦点的大小和所述小孔的大小，求出所述T信道的X射线受光面中主影的大小，

根据所述T信道的X射线受光面中主影的大小的半值和所述照射目标位置，求出所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，

根据所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述焦点的轮廓位置，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，

根据该小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

4、根据权利要求1-3之一所述的变焦补偿方法，其特征在于：

预先标准化所述Z信道的输出信号。

5、根据权利要求1-3之一所述的变焦补偿方法，其特征在于：

所述小孔由旋转轴彼此平行的一对凸轮形成。

6、一种X射线CT装置，包括扫描台架、拍摄台和操作控制台；扫描台架具有X射线管，通过准直仪的小孔，从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上；准直仪由准直仪控制器控制；操作控制台具有数据处理装置；数据处理装置上连接控制接口，在控制接口上连接扫描台架与拍摄台，数据处理装置通过控制接口来控制扫描台架和拍摄台；

其特征在于：数据处理装置通过控制接口和准直仪控制器来调节用于补偿X射线管的变焦的准直仪，所述的数据处理装置包括完成由扫描开始前进行的校准的准备单元和完成扫描开始后进行的准直仪调节的调节单元，其中，

准备单元用于；在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的轮廓位置，求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置为照射目标位置；和

调节单元用于：在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述小孔的内侧尺寸的位置，求出焦点的轮廓位置，根据所述焦点的轮廓位置和所述照射目标位置，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，根据所述小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

7、一种X射线CT装置，包括扫描台架、拍摄台和操作控制台；扫描台架具有X射线管，通过准直仪的小孔，从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上；准直仪由准直仪控制器控制；操作控制台具有数据处理装置；数据处理装置上连接控制接口，在控制接口上连接扫描台架与拍摄台，数据处理装置通过控制接口来控制扫描台架和拍摄台；

其特征在于：数据处理装置通过控制接口和准直仪控制器来调节用于补偿X射线管的变焦的准直仪，所述的数据处理装置包括完成由扫描开始前进行的校准的准备单元和完成扫描开始后进行的准直仪调节的调节单元，其中，

准备单元用于：在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的中心位置，求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的中心位置射线受光面中主影的轮廓位置为照射目标位置；和

调节单元用于：在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置，根据所述Z信道的X射线受光面中主影的中心位置和所述小孔的中心位置，求出焦点的中心位置，根据所述焦点的中心位置和所述照射目标位置，求出所述小孔的中心的目标位置，根据所述小孔的中心的目标位置和所述小孔的大小的半值，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，根据所述小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

8、一种X射线CT装置，包括扫描台架、拍摄台和操作控制台；扫描台架具有X射线管，通过准直仪的小孔，从X射线管的焦点发生的X射线作为扇形波射束照射到两列多信道检测器上；准直仪由准直仪控制器控制；操作控制台具有数据处理装置；数据处理装置上连接控制接口，在控制接口上连接扫描台架与拍摄台，数据处理装置通过控制接口来控制扫描台架和拍摄台；

其特征在于：数据处理装置通过控制接口和准直仪控制器来调节用于补偿X射线管的变焦的准直仪，所述的数据处理装置包括完成由扫描开始前进行的校准的准备单元和完成扫描开始后进行的准直仪调节的调节单元，其中，

准备单元用于：在扫描开始前，在从所述X射线管照射X射线的状态下，求出焦点位置，使所述多信道检测器中各列端部的同序位的1对Z信道的输出信号都为各最大值的半值，通过使所述准直仪的小孔沿所述X射线管的管轴方向平行移动，用X射线来扫描所述多信道检测器的X射线受光面，根据在每个所述扫描中所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置处求出的所述Z信道的输出信号之差与和之比，用所述比的函数来表示所述主影的轮廓位置，求出所述扫描中所述多信道检测器各列的中央部同序位的1对T信道的输出信号之差与和之比为0时、所述T信道的X射线受光面中主影的中心位置为照射目标位置；和

调节单元用于：在扫描开始后，使用关于所述Z信道的所述比的测定值，通过所述比的函数，求出所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据所述Z信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述小孔的内侧尺寸的位置，求出焦点的轮廓位置，根据所述焦点的轮廓位置，求出焦点的大小，根据所述焦点的大小和所述小孔的大小，求出所述T信道的X射线受光面中主影的大小，根据所述主影的大小的半值和所述照射目标位置，求出所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置，根据所述T信道的X射线受光面中主影的轮廓位置和所述焦点的轮廓位置，分别求出所述小孔的内侧尺寸的目标位置，根据所述小孔的内侧尺寸的目标位置来调节所述准直仪的小孔。

9、根据权利要求6-8之一所述的X射线CT装置，其特征在于：

预先标准化所述Z信道的输出信号。

10、根据权利要求6-8之一所述的X射线CT装置，其特征在于：

所述小孔由旋转轴彼此平行的一对凸轮形成。

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