JP2005195530A

JP2005195530A - 校正器、及び、校正方法

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Publication number: JP2005195530A
Application number: JP2004003916A
Authority: JP
Inventors: Masaki Misawa; 雅樹三澤; Kazuhiko Hayashi; 和彦林
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: JP4058523B2

Abstract

【課題】放射線撮影装置を構成する各装置に依存しない絶対的な基準方向に基づいて、各装置を校正することのできる校正器、及び、校正方法を提供する。
【解決手段】金属薄板１６１を貼り付けた、Ｌ字型の校正器１６を、Ｘ線検出器１５の画素並びと平行となるように設置し、校正器１６にＸ線を照射してＸ線検出器１５で検出された結果に基づいてＸ線検出器１５の傾きを校正する。校正器１４が備える金属細線１４１と金属薄板１４５とにＸ線を照射し、Ｘ線検出器１５で検出された結果に基づいて、試料台１２の、Ｘ線照射方向に対する傾きとＸ線照射方向に直交する面に対する傾きとを同時に検出して校正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線撮影に用いられる各種装置について、装置に依存しない基準方向を定めるための校正器、及び、校正方法に関する。

近年のＸ線透視による高倍率撮影では、ミクロンオーダーの分解能を達成するため、数十倍から数百倍の幾何学的な拡大率で撮影を行なう。この時、Ｘ線を検出する検出器や試料台の位置や姿勢、Ｘ線源とこれらの相対的な位置関係を、高い精度で調整しておく必要がある。
これらのＸ線撮影用の各装置を調整する方法を開示している文献としては、例えば、特許文献１及び特許文献２が挙げられる。

特許文献１では、Ｘ線イメージインテンシファイアの表面に、ある間隔で金属線を埋設した線状ファントムを設置し（図１１参照）、イメージインテンシファイアとＸ線源のアラインメントのずれを補正する方法を提案している。しかし、この方法では、イメージインテンシファイアの上下のあおり（図１２参照）、左右の振れ（図１３参照）の補正は可能であっても、検出面の回転ずれ（図１４参照）に対しては、線状ファントムとイメージインテンシファイアが相対的に動かないので、ずれを検出する事はできない。また、仮にイメージインテンシファイアとＸ線源のアラインメントが調整できたとしても、試料台がこれに対して直交しているか否かの検証方法には言及していない。試料台の位置および方向の調整は、マイクロフォーカスＸ線源等を利用したミクロンオーダーの高倍率の拡大透視撮影や断層撮影になるほど重要となるため、良好な画像を得るためには試料台の位置姿勢調整は不可欠となる。

特許文献２では、細いピン状ファントムを検出器に投影させて、その輝度値分布の凹凸から、Ｘ線と回転軸を結ぶ線が検出器と交わる画素位置を同定する方法を提供している。この方法では、ピン状ファントムを取り付ける試料台と、Ｘ線ファンビームの中心軸が垂直に設定されていることを前提として校正を行なうものである（図１５（ａ）参照）。しかし、機械的に取り付けただけでは試料台位置や傾きの精度は保証されていない（図１５（ｂ）参照）。工業用試料撮影のように、ミクロンオーダーの分解能を求める高倍率の透視撮影を行なう場合、試料回転軸のわずかなずれや傾きも幾何学的に数十〜数百倍に拡大されてしまうため、画質の劣化につながる。したがって、試料台および回転台の位置、傾きの調整は、高倍率になるほど厳密に行なう必要がある。

このように、検出器と試料台の相対的な位置関係を決めるときに、検出器の位置や姿勢を基準とすると、特許文献１に記載のファントムを使っても、検出面の回転方向の補正ができない。また、検出器だけの補正では試料台との位置関係を補正できない。特許文献２では、ピンファントムを使って投影中心の検出器画素位置を求めているが、これだけでは検出器と試料台との相対的な位置関係を補正できない。また、ピンファントムが垂直かどうかの判定は、検出面が垂直か否かに依存するので、一意には決定できない。そこで、装置の位置や姿勢に依存しない鉛直方向や水平方向の決定方法が必要となる。
特開２０００−３２１２１９号公報特開昭５８−４１５３２号公報

Ｘ線検出器や試料台、回転台の位置および姿勢は、それらが固定されている支持台に対しての相対位置となる。支持台の加工精度や駆動機構の位置決め精度が低かったり、設置がずれている場合、この支持台を基準にして位置合わせをしようとしても、精度が低下したり、設定の自由度がない場合がある。例えば、僅かに傾いた試料台にファントムをおいて、試料台を基準として検出器等の調整を試みると、検出器を回転させたり傾けたりして、装置機器を傾いた基準に対して位置補正する必要が出てくる。これをソフト的に補正することも可能であるが、計算に時間がかかるとともに、画像の精度が低下したりするデメリットが生じる。

例えば、Ｘ線ラジオグラフィで測定物の内部を可視化し、寸法を求める場合、検出器面と試料の設置姿勢や方向が正確に設定されていないと、輝度分布から正確な寸法を求めることは困難で、後にソフト的に補正することも難しい。産業用Ｘ線ＣＴ（computed tomography）で、電子部品や、骨、岩石などの内部構造をみる場合、数十〜数百倍の大きな拡大率が必要となるが、わずかな誤差も同時に拡大されるので、試料台と検出器の位置調整を正確に行なう必要がある。

Ｘ線ＣＴ装置についても同様の調整作業が要求される。Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線源から発生するファンビームまたはコーンビーム状のＸ線が試料を透過した後、試料の反対側に設置された検出器でＸ線強度を記録する。この際、試料またはＸ線源と検出器の組み合わせを回転させて、試料の様々な角度の投影データを収集する。１角度の画像はＸ線ラジオグラフィと等価のものであるが、Ｘ線ＣＴは、これらの複数の角度データをもとに、フィルター関数とのコンボリューション（重畳積分）およびバックプロジェクションのプロセスからなる画像再構成計算を行なって、一枚あるいは複数の物体断層面を再現する技術である。検出器が１ラインのラインセンサであれば２次元再構成を用いて１枚の断層像が再現され、検出器が２次元のイメージインテンシファイアやフラットパネルセンサであれば、Feldkampらの３次元画像再構成アルゴリズムを用いて、複数の断層面からなる３次元画像を再現することができる。これらの画像再構成アルゴリズムでは、Ｘ線焦点と検出器までの距離、Ｘ線焦点と試料回転軸までの距離、検出器の寸法、Ｘ線ファンビームの中心線と検出面が垂直に交わる検出器上の位置などを入力として与える必要があるので、これらの位置を正確に計測しておく必要がある。また、検出器の傾きや画素の位置ずれ、試料回転軸の傾きや位置ずれなどはないと仮定して、数学的に計算を行なうので、実測したデータと計算上の数値に矛盾があると、結果的にアーチファクトとして現れ、良質の断層像が再現できない。例えば、Ｘ線ファンビームの中心線と検出面が垂直に交わる位置の画素が正確でないと、バックプロジェクションのときの重ね合わせがずれるため、輪郭のぼけた画像になる。また、試料台の回転軸が傾いていると、ある断面では正確なバックプロジェクションなのにその上下ではぼけた断層像になってしまう。対策としては、これらをハード的に補正するか、ずれ量を計測してデータを補正するかの方法が取られるが、いずれの場合も、ファントムや校正器を用いてずれ量を定量的に計測する作業が必要となる。このずれ量は、検出器のずれと試料台のずれが相互に影響した結果となるので、いずれかが正確に設置されている保証がなければ、ずれの原因を特定できないので、調整が難しいものとなる。これらの問題は、試料台、検出器の位置の基準を複数設定したり、基準があいまいであるために生じる。装置に依存しない基準方向が定められれば、これをもとに装置全体のアラインメントを調整することが可能となる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、放射線撮影装置を構成する各装置に依存しない絶対的な基準方向に基づいて、各装置の傾きを校正することのできる校正器、及び、校正方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、放射線を照射する放射線源と、試料を載せる試料台と、該試料台を挟んで前記放射線源と対向する位置に配置され、前記試料を通過した放射線の強度を検出する検出器とを備える放射線撮影装置のうちの前記試料台の傾きを校正する校正器において、一端が固定され、かつ、放射線透過率が周囲の物質よりも小さい材質で形成された線状部材と、前記線状部材の近傍に固定され、かつ、放射線透過率が周囲の物質よりも小さい材質で形成された金属薄板とを備え、前記線状部材と前記金属薄板とに放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記試料台の、放射線照射方向に対する傾きと放射線照射方向に直交する面に対する傾きとを、同時に検出して校正することを特徴とする校正器を提供する。

請求項１に記載の発明によれば、前記校正器は前記線状部材と前記金属薄板とを備えているため、前記線状部材と前記金属薄板とで示される、装置に依存しない絶対的な基準を用いて前記試料台の傾きを校正することができるため、調整精度を高めることができる。また、前記試料台の、放射線照射方向に対する傾きと放射線照射方向に直交する面に対する傾きとを、同時に検出することができるため、少ない繰り返し回数で前記試料台を調整することができ、調整に要する労力を大きく低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の校正器において、前記金属薄板の一部分には、前記試料台が放射線照射方向に対して何れの方向に傾いているかを識別するための識別加工が施されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、前記金属薄板に施されている識別加工によって、前記試料台が放射線照射方向に対して何れの方向に傾いているかを識別することができるために、少ない繰り返し回数で前記試料台の調整を完了することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の校正器において、前記線状部材の他端には、おもりが接合されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、前記線状部材の他端にはおもりが接合されているため、前記線状部材が揺れたりたわんだりすることがない。このため、前記線状部材によって正確な鉛直方向を示すことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の校正器において、前記線状部材及び前記金属薄板は、該線状部材及び該金属薄板よりも放射線透過率が大きい液体が注入されている容器内に設置されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、前記容器に注入されている液体の粘性により、前記線状部材の揺れを防ぎ、また、静電気などで容器の壁に引き付けられるのを防止することができるため、前記線状部材によって正確な鉛直方向を示すことができる。

請求項５に記載の発明は、前記試料台が取り付けられた請求項１から４のいずれか１項に記載の校正器を提供する。
請求項５に記載の発明によれば、前記試料台は前記校正器に取り付けられているため、前記校正器によって調整されたアラインメントを保持したままで、前記試料台に試料を載せて撮影することが可能となるので、良質の画像が得られる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の校正器を用いて前記放射線撮影装置の傾きを校正する校正方法において、共に、放射線透過率が周囲の物質よりも小さく、端部が前記検出面に垂直な回動軸に回動自在に軸支されている平板と、該平板に対して垂直に交差している他の平板とを設置する工程と、前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより、前記検出器で検出された結果に基づいて、前記検出器の画素の配列が前記平板と前記他の平板との投影像と平行となるように校正する工程と、前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより、前記検出器で検出された結果に
基づいて、前記平板と前記他の平板との交差部分の投影像が点に見えるように前記検出面の向きを校正する工程と、前記校正器に放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記放射線源の放射線焦点と、前記校正器の回転軸と前記金属薄板との交差線の中点と、を結ぶ線を延長した線と前記検出器の検出面とが交わる位置に立てた法線が、前記放射線焦点方向を向くように校正する行程とを有する校正方法を提供する。

請求項６に記載の発明によれば、まず、前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記検出器の回転ずれと検出面の傾きとを校正し、次に、前記校正器に放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記試料台を校正し、さらに、前記検出面の向きを調整するため、互いに直交する平板、線状部材、及び、金属薄板で示される絶対的な基準に基づいて、前記放射線撮影装置を、高い精度でかつ効率的に校正することができる。

本発明によれば、校正器は、一端が固定された線状部材と、線状部材の近傍に固定され金属薄板とを備えているため、線状部材と金属薄板とで示される、装置に依存しない絶対的な基準を用いて試料台の傾きを校正することができるため、高い精度で試料台を校正することができる。また、試料台の、放射線照射方向に対する傾きと放射線照射方向に直交する面に対する傾きとを同時に検出することができるため、少ない繰り返し回数で試料台の校正を完了することができ、調整に要する労力を大きく低減することができる。
また、校正器を取り付けた試料台を用いれば、調整したアラインメントを保持したままで試料の撮影が可能となるので、良質の画像が得られる。

次に、図面を参照しながら、本発明の最良の実施の形態について説明する。なお、以下の説明において参照する各図においては、他の図と同等部分に同一符号が付されている。
図１は、Ｘ線ＣＴ装置１の全体構成を説明するための図である。同図に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線を照射するＸ線源１１と、Ｘ線撮影対象の試料を載せる試料台１２と、試料台１２を回転させる回転台１３と、試料台１２の傾き等を計測し校正するための校正器１４と、試料台１２を挟んでＸ線源１１と対向する位置に設置されＸ線強度を検出するＸ線検出器１５と、Ｘ線検出器１５の傾きを計測し校正するための校正器１６と、Ｘ線検出器１５で検出されたＸ線強度に基づいて画像を再構成するデータ処理装置（図示省略）と、再構成された画像を表示する表示画面（図示省略）とを備えている。Ｘ線検出器１５は、Ｘ線を検出する検出面１５１を備えており、当該検出面１５１には、鉛直方向と水平方向とに複数の画素マトリクスが配列されている。ここで検出器１５は、Ｘ線イメージインテンシファイアやフラットパネル検出器等の２次元平面検出器である。

次に、本実施の形態に係る校正器１４の作成方法について説明する。なお、以下の説明において、校正器１４や校正器１６の状態や投影像を説明する場合には、表示画面に表示された、Ｘ線投影画像の状態を説明しているものとする。
まず、図２に示すように、Ｘ線減衰率の大きな金属細線１４１の先端に、密度の大きな金属球１４２を接合して、もう一方の端を、Ｘ線減衰率の小さい円筒容器１４３の蓋１４４に接合して、円筒容器１４３内部に釣り下げる。これにより、金属細線１４１には常に重力方向、つまり地面に垂直な方向に張力がかかる。Ｘ線減衰率の大きな金属細線１４１の材質は、望ましくはタングステンやモリブデンなどで、１０μｍ程度の太さでもＸ線の投影像が明確に検知できる材質がよい。また、金属細線１４１の太さは、十分細く、金属球１４２を釣り下げたときに剛性が無視できる太さとする。

金属球１４２は、銅、鉛、鉄などの、数ミリ径でも金属細線１４１を直線状にする張力
をかけることができて、かつ、金属細線１４１が破断しない程度の、密度の大きな材質を使用する。
金属球１４２が静止した状態で、金属細線１４１の投影像をＸ線検出器１５に投影すれば、この垂直線の投影像が、装置や試料台１２の設置方法に依存しないで求められる、鉛直方向となっている。
上記の円筒容器１４３の一部に、ドーナツ状の薄い金属薄板１４５を、円筒容器１４３の長手方向中心軸に垂直になるように設置する。

この金属薄板１４５の一部に、Ｘ線照射方向に対して、金属薄板１４５が何れの向きに傾いているかを識別するための識別加工を施す。ここで、識別加工とは、傾きの方向によって金属薄板１４５の投影像が変化するように施した加工であり、例えば、突起や孔やスリット等が考えられる。なお、ここでは、後述するように、金属薄板１４５の直径は、金属薄板１４５の傾きを算出するために用いられるため、識別加工として、金属薄板１４５の直径を変えない加工、または、金属薄板１４５の直径を認識することが可能な加工が適している。

また、金属薄板１４５の中心の空洞部分を金属細線１４１が通過するように設置する。円筒容器１４３を水平面に置いて真横からみると、金属薄板１４５は直線状に見えるので、金属球１４２が静止した状態では、金属細線１４１と薄い金属薄板１４５の側面とは、垂直に交差して、十字を形成している。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、校正器１４が、左右に傾いている（Ｘ線照射方向に直交する面に対して傾いている）場合、この十字は９０度には交わらなくなるので、金属細線１４１と金属薄板１４５との角度θから、左右の傾きを検知することができる。また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、試料台１２がＸ線照射方向の向こう側に傾いているときは、金属薄板１４５が直線には見えなくなるので（図４（ｂ）参照）、金属薄板の直径Ｄと投影された円盤の短軸Ｓから、θ＝ｓｉｎ^-1（Ｓ／Ｄ）により、傾き角度θを求めて、調整する。なお、図４（ａ）、（ｂ）においては、校正器１４はＸ線照射方向の向こう側に傾いているとしたが、校正器１４がＸ線照射方向の手前側に傾いている場合にも、同様に傾き角度θを求めて調整する。これらの十字の投影像は、重力方向を基準としているので、装置に依存しない鉛直および水平方向を与えるものである。薄い金属薄板１４５は、望ましくは厚さが金属細線１４１と同程度で、銅など加工精度が高くＸ線減衰率の大きなものを使用する。金属薄板１４５の直径Ｄが大きいほど、角度決めの精度は向上するが、大きくなると拡大率が取れなくなるので、目的とする拡大率に応じて直径Ｄを決める。

金属球１４２のゆれが大きく、短時間で静止しない場合や、円筒容器１４３との距離が小さくて静電気などで壁に引き付けられる場合などは、図５に示すように、円筒容器１４３内に粘性の高い液体１４６を封入する。液体１４６により金属球１４２の振動は短時間のうちに減少するとともに、金属球１４２と円筒容器１４３間の静電気の帯電が防止されて、金属球１４２は静止する。封入する液体１４６は、粘性が高く、表面張力が低く、Ｘ線の減衰が小さいものが望ましい。例えば、グリセリン、シリコンオイルなどを使用する。
このように作成した校正器１４を、試料台１２と回転台１３に垂直に設置して、Ｘ線検出器１５と試料台１２と回転台１３の高さを調節し、校正器１４の金属細線１４１と金属薄板１４５が画面のほぼ中央に十字に見えるように回転台１３の位置と姿勢を設定する。ここで補正するのは、回転台１３の回転軸の傾きである。

次に、回転台１３を１回転させたとき、金属薄板１４５と金属細線１４１の角度が変わったり、金属薄板１４５が直線に見えない角度があれば、校正器１４と回転台１３の取り付けがずれていることになるので、まず、回転台１３の取り付けを補正する。このとき、金属薄板１４５の識別加工を利用して、Ｘ線照射方向に対する傾きを調整する。また、回
転台１３を１回転させたとき、金属細線１４１の振れ幅を記録し、その中央値が真の回転軸となる。この真の回転軸と金属薄板１４５との交差線の中点と、Ｘ線源１１の焦点とを結ぶ線が、放射線投影の基準線となる。ただし、金属薄板１４５が地面に対して水平でなくても、Ｘ線が焦点から円錐状に放射されているため、投影像が直線に見える場合がある。これを補正するには、回転台１３と校正器１４を共に、Ｘ線照射方向に水平に一定距離移動させて、その過程の金属薄板１４５の厚みの変化を調べる。もし、金属薄板１４５が水平面に対して傾いていれば、Ｘ線源１１から離れるにつれて、投影された厚みは厚くなるはずで、その場合は、その位置で、再度、金属薄板１４５の照射方向の傾きを調整すればよい。水平移動させても、金属薄板１４５の厚みの変化がなければ、金属薄板１４５は水平に設置されていることを示している。

Ｘ線検出器１５の検出面１５１の上下のあおり、左右の振れ（Ｘ線照射方向に直交する面に対する傾き）は、図６（ａ）、（ｂ）に示すような校正器１６を用いて校正する。同図に示すように、校正器１６は、１画素程度の巾の、互いに垂直に交差する金属薄板１６１を十字型のプラスチック材１６２に貼り付け、当該プラスチック材１６２の端部を、取り付け板１６３の面に垂直に設けた回動軸１６４に軸支させたものである。具体的な校正方法としては、まず、当該校正器１６をＸ線検出器１５の検出面１５１表面に取りつける。このときに、直交する金属薄板１６１の交差部分１６５が、画面のほぼ中央にくるように取り付ける。そして、金属薄板１６１の投影像が二次元の画素の配列と平行になるように検出器１５の回転ずれを補正する（図７参照）。そして、２枚の金属薄板１６１が直交する直線に見えるように、Ｘ線検出器１５の位置と検出面１５１の傾きとを調節する。このとき、金属薄板１６１の交差部分１６５のうち、検出面１５１に近い側の端点が投影された画素位置Ａを回転中心と考えて、検出面１５１の傾きを調節する（図８参照）。検出面１５１が上下または左右に振れている場合、校正器１６の金属薄板１６１は直線状には見えず、台形または平行四辺形に見える（図８参照）。金属薄板１６１の幅Ｈと投影像から求められる幅Ｌから、θ＝ｓｉｎ^-1（Ｌ／Ｈ）により振れ角を求めることができるので、検出面１５１の補正を行なう。金属薄板１６１が十字に見え、金属薄板１６１の交差部分１６５が点に見えるように調整すると、その点位置の検出面１５１に対する法線ベクトルがＸ線源１１の焦点を向いていることになる。この法線位置の画素をＡとする（図８、図９参照）。次に、金属薄板１４５の真の回転中心点Ｅの投影位置点の投影位置点Ｂに立てた法線が、Ｘ線源１１の焦点Ｓ方向を向くように、点Ｂを中心として、検出面１５１の向きを調整する。こうすることで、焦点Ｓと、金属薄板１４５の真の回転中心点Ｅの延長線が、検出面１５１の位置点Ｂで、検出面１５１と垂直に交わる条件が達成される。

校正終了後に、試料台１２を取り替えると、調整したアラインメントがずれる可能性があるため、図１０に示すように、上記校正器１４を試料台１２に内蔵し、試料台１２と一体となった校正器１４（以下、「試料台付校正器１７」という）を提供する。校正時には、試料台付校正器１７を上昇させて、金属細線１４１や金属薄板１４５により、上記の方法で校正を行ない、実際の撮影時には試料台付校正器１７を下降させて、試料台１２に載せた試料の撮影を行なうことで、調整したアラインメントを損なわずに撮影を行なうことが可能となる。

次に、具体的な実施例について説明する。
Ｘ線減衰率の大きな材質の金属細線１４１で適度な強度を持つものとして、直径約１０−２０μｍのタングステンワイヤを使用する。このタングステンワイヤの先端にスパーク溶接などで直径１−２ｍｍの金属球１４２を接合し、他の端をアクリル製の円筒容器１４３の蓋１４４の中心に接着する。
アクリル製の円筒容器１４３は肉厚１ｍｍ程度の中空で、外径８ｍｍ程度とし、２分割する。金属球１４２の上方約５ｍｍの位置に分割位置がくるようにして、ドーナツ状の薄い銅の金属薄板１４５を埋め込む。このとき、アクリル製の円筒容器１４３端面と平行に
なるように加工する。
アクリル製の円筒容器１４３を接合し、円筒容器１４３内に、高粘度のグリセリンまたはシリコンオイル等の液体１４６を注入する。タングステンワイヤで形成された金属細線１４１の接着してある蓋１４４を取り付けて、液体１４６を封入する。これにより、校正器１４が完成する。

校正器１６は、放射線透過率の大きなプラスチック材１６２などの側面を利用して、厚さ０．１ｍｍ、長さ４０ｍｍ程度のアルミや鉄などの金属薄板１６１を９０度で交差するように貼り付けたもので、垂直方向のプラスチック材１６２を長くすることによって、スムースな回動軸１６４まわりに自由に回転できるものとする。この回動軸１６４は、検出面１５１と平行な取り付け板１６３に垂直に設置されているので、回転運動は、検出面１５１と平行な２次元平面内に限られ、また、重力によって、鉛直方向が自然に決められる構造となっている。従って、回動軸１６４を通過する鉛直線まわりにプラスチック材１６２や金属薄板１６１は左右対称の構造である必要がある。これを検出面１５１に取り付けて、検出器１５の画素並びと投影データが平行になるように回転ずれを補正した後、金属薄板１６１の交差部分１６５が点として投影されるように、検出面１５１の角度を調整する。ここでは、図９の点Ａを中心に、回転軸ａａおよびｂｂまわりに検出面１５１を回転させ、金属薄板１６１の交差部分１６５が点となるように検出面１５１の向きを補正する。

次に、校正器１４を投影し、金属薄板１４５の識別加工を利用して、金属細線１４１と金属薄板１４５が線状に投影されるように、回転台１３のＸ線照射方向に対する傾きを調整する。さらに、金属細線１４１と金属薄板１４５が直交するように、Ｘ線照射方向と垂直な方向に対して、回転台１３を調整する。また、回転台１３を１回転させて、金属細線１４１の振れ幅を求めると、その中心位置が校正器１４の真の回転軸となる。この真の回転軸と金属薄板１４５との交差線の中点を、金属薄板１４５の真の回転中心点（図９の点Ｅ）と呼び、この投影位置を点Ｂとする。図９において、点の位置および長さを以下のように定義する。

Ａ：金属薄板１６１の交差部分１６５における検出面１５１に近い側の端点の投影点
Ｂ：金属細線１４１と金属薄板１４５との交差点の中点の投影像
Ｃ：金属薄板１６１の交差部分１６５の交線長さと同じ長さで、点Ｂから立てた仮想法線の上端の投影線
Ｄ：点Ｂから立てた仮想的な法線の上端
Ｅ：金属細線１４１と金属薄板１４５との交差点の中点
Ｓ：Ｘ線源１１の焦点
Ｌ１：ＡＳの長さ
Ｌ２：校正器１６の金属薄板１６１の交差部分１６５の交線長さ
Ｌ３：ＡＢ長さ、投影画像から実測可能
Ｌ４：ＢＣ長さ、計測データから求める

仮に、金属薄板１６１の交差部分１６５における検出面１５１に近い側の端点の投影点が点Ｂにあるとしたときの投影像は、仮想的にＢＣで示される。点Ｂの仮想的な法線ＢＤが焦点Ｓを向く、すなわち、点に見えるためには、点Ｂを中心として、検出器１５の上下、左右の振れ量を、点Ｂを中心として回転軸ａ’ａ’、ｂ’ｂ’のまわりに回転させ、ＢＤの投影像がΔｘ’、Δｙ’だけ移動するように調整する。Ｂ点には仮想的な法線のみで、実際には投影像は存在しないが、Δｘ’、Δｙ’が求められれば、ａ’ａ’軸まわりの回転量とｂ’ｂ’まわりの回転量は一意に決めることができる。こうすることで、点Ｂの法線が、焦点Ｓを向くように検出面１５１を調整したことになる。ここで、Δｘ’、Δｙ’は、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、点Ａと点Ｂの距離の検出面１５１上の成分Δｘ、Δｙ（実測可
能）の関数として、以下のように表される。

Δｘ’＝Ｌ４×ｃｏｓα、Δｙ’＝Ｌ４×ｓｉｎα、ただし、α＝ｔａｎ^-1（Δｙ／Δｘ）、Ｌ４＝Ｌ２×Ｌ３／（Ｌ１−Ｌ２）で与えられる。
ここで、点Ｂを中心に検出器１５の左右、上下の振れ角を補正するには、点Ｂを通過する回転軸が必要となるが、機構的にこれらを装備していない場合は、平行移動、回転移動を組み合わせて、等価な移動を実現してもよい。

以上の手続きで、Ｘ線検出器１５、試料台１２、Ｘ線焦点のアラインメントを、装置に依存しない絶対的な基準に基づいて補正することができる。そのため、最初に校正器１６により検出面１５の補正をし、次に、校正器１４により水平に設置された試料台１２にあわせて、検出面１５を調整するというワンスルーで補正ができるので、短時間で効率よく実施することができる。実際の投影では、校正器１６を除去し、試料台１２を下方に移動して、試料台１２にサンプルを置いて撮影する。点Ｂの位置が既知であり、Ｘ線源１１の焦点からのビームが点Ｂで検出面１５と垂直に交わる。
なお、上述した実施形態においては、金属薄板１４５の形状は円板に限定されず、例えば、多角形の薄板でもよい。また、上述した実施形態においてはＸ線ＣＴについて説明したが、Ｘ線をγ線に変更することも可能である。

本発明は、非破壊検査、産業用Ｘ線ＣＴ、高倍率透視撮影、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ、骨・岩石・電子部品等の透視、医療用Ｘ線ＣＴ、及び、Ｘ線ＣＴ用ファントム製造に利用することができる。

本発明の実施の形態に係るＸ線ＣＴ装置１を説明するための図である。同実施の形態に係る校正器１４の側面図である。（ａ）は、図２における校正器１４がＹＬ方向に傾いた場合の側面図であり、（ｂ）は、図２における校正器１４がＹＲ方向に傾いた場合の側面図である。（ａ）は同実施の形態に係る試料台１２がＸ線照射方向に対して向こう側に傾いた場合に、Ｘ線照射方向に直交する方向から見た校正器１４の側面図であり、（ｂ）はＸ線照射方向から見た校正器１４の正面図である。同実施の形態に係る粘性の高い液体１４６を封入した場合の校正器１４の側面図である。（ａ）は同実施の形態に係る校正器１６の正面図であり、（ｂ）は校正器１６の測面図である。同実施の形態に係る校正器１６を用いて、Ｘ線検出器１５の回転ずれを補正する様子を説明するための図である。同実施の形態に係る校正器１６を用いて、検出面１５１の傾きを調整する様子を説明するための図である。同実施の形態に係る検出面１５１の傾きを調整するために必要な位置関係を説明するための図である。同実施の形態に係る試料台付校正器１７の側面図である。特許文献１におけるファントムとそのＸ線イメージインテンシファイアへの設置例を説明するための図である。特許文献１におけるＸ線イメージインテンシファイアの上下の振れと投影像の例を示す図である。特許文献１におけるＸ線イメージインテンシファイアの左右の振れと投影像の例を示す図である。特許文献１におけるＸ線イメージインテンシファイアをファントムで補正できないずれの方向を示す図である。（ａ）は特許文献２において提案された試料台のピンファントムの設置例を示す図であり、（ｂ）は特許文献２において提案された試料台のピンファントムで補正できないずれを説明するための図である。

符号の説明

１Ｘ線ＣＴ装置
１１Ｘ線源
１２試料台
１３回転台
１４校正器
１４１金属細線
１４２金属球
１４３円筒容器
１４４蓋
１４５金属薄板
１４６液体
１５Ｘ線検出器
１５１検出面
１６校正器
１６１金属薄板
１６２プラスチック材
１６３取り付け板
１６４回動軸
１６５交差部分
１７試料台付校正器

Claims

放射線を照射する放射線源と、試料を載せる試料台と、該試料台を挟んで前記放射線源と対向する位置に配置され、前記試料を通過した放射線の強度を検出する検出器とを備える放射線撮影装置のうちの前記試料台の傾きを校正する校正器において、
一端が固定され、かつ、放射線透過率が周囲の物質よりも小さい材質で形成された線状部材と、
前記線状部材の近傍に固定され、かつ、放射線透過率が周囲の物質よりも小さい材質で形成された金属薄板と
を備え、
前記線状部材と前記金属薄板とに放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記試料台の、放射線照射方向に対する傾きと放射線照射方向に直交する面に対する傾きとを、同時に検出して校正することを特徴とする校正器。
前記金属薄板の一部分には、前記試料台が放射線照射方向に対して何れの方向に傾いているかを識別するための識別加工が施されていることを特徴とする請求項１に記載の校正器。
前記線状部材の他端には、おもりが接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の校正器。
前記線状部材及び前記金属薄板は、該線状部材及び該金属薄板よりも放射線透過率が大きい液体が注入されている容器内に設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の校正器。
前記試料台が取り付けられた請求項１から４のいずれか１項に記載の校正器。
請求項１から５のいずれか１項に記載の校正器を用いて、前記放射線撮影装置の傾きを校正する校正方法において、
共に、放射線透過率が周囲の物質よりも小さく、
端部が前記検出面に垂直な回動軸に回動自在に軸支されている平板と、該平板に対して垂直に交差している他の平板とを設置する工程と、
前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより、前記検出器で検出された結果に基づいて、前記検出器の画素の配列が前記平板と前記他の平板との投影像と平行となるように校正する工程と、
前記平板と前記他の平板とに放射線を照射することにより、前記検出器で検出された結果に基づいて、前記平板と前記他の平板との交差部分の投影像が点に見えるように前記検出面の向きを校正する工程と、
前記校正器に放射線を照射することにより前記検出器で検出された結果に基づいて、前記放射線源の放射線焦点と、前記校正器の回転軸と前記金属薄板との交差線の中点と、を結ぶ線を延長した線と前記検出器の検出面とが交わる位置に立てた法線が、前記放射線焦点方向を向くように校正する行程と
を有する校正方法。