JP2006258668A - Ｘ線断層撮像装置及びｘ線断層撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 取得した投影データの再構成画像において、擬似焦点による２重画像を防止する。
【解決手段】 ターゲット上のＸ線焦点２を頂点とし、その中心軸４がカソードから放出される熱電子流と略同軸上にある円錐形状に第１照射野２ａを形成するＸ線源１の焦点２から、上記カソードより放出される熱電子流に略直交する検出面を初期姿勢とする２次元検出器へ降ろした垂線と直角に交わる被検査体５回転軸を中心として、被検査体回転機構に載置した被検査体５をＸ線源１と二次元検出器の間で回転させ、被検査体５の投影データを取得する際、被検査体５の全部又は特定部分を、本来のＸ線焦点２による第１照射野２ａのうち擬似焦点３による第２照射野３ａの影響を受けない領域に移動して、各角度位相における被検査体５の投影データを取得する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばサブミクロンメートル等の微小サイズのＸ線焦点を発生させるＸ線管を用いるＸ線断層撮像装置及びその装置により行われるＸ線断層撮像方法に関する。

従来、半導体素子等の研究開発分野では、微小被検査体内部に存在するひび割れや断線等を検査するため非破壊３次元分析が要求されている。その非破壊３次元分析を実現するものとしてＸ線断層撮像装置（Ｘ線ＣＴ装置とも呼ばれる。）がある。このＸ線断層撮像装置は、Ｘ線源（Ｘ線管等から構成されるＸ線発生装置）と、このＸ線源よりＸ線焦点を経て照射され被検査体を透過したＸ線を検出する検出器とを備え、これらＸ線源及び検出器の間に載置された被検査体を所定角度変位ずつ回転させて各角度位相の透過Ｘ線を検出器により撮像する。そして、撮像した複数の投影像を画像データとして処理し再構成することで内部構造データを作成し、被検査体内部を検査、観察する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１３２９３１号公報

ところで、半導体素子等の微小部品を検査する産業用Ｘ線断層撮像装置において、一般にコーンビーム状（円錐形状）のＸ線が用いられる。この円錐形状のＸ線は、焦点サイズが小さいほど、透過Ｘ線像の拡大によるエッジ（端部）のボケが抑えられ、より精細な投影像が得られる。近年、焦点サイズがミクロン単位あるいはそれ以下のマイクロフォーカスＸ線源として、従来の密封型Ｘ線管に代わり、開放型Ｘ線管の開発が進んでいる。この開放型Ｘ線管は、焦点寸法が非常に小さいため、解像度が高くボケの無い鮮明な画像を得ることができる。また、Ｘ線管の構造上、拡大倍率が高い等の特徴がある。

図１０は、一般的な開放型Ｘ線管の一例を示す概略断面図である。
開放型Ｘ線管（以下、単に「Ｘ線管」と称する。）１００において、カソード１０１から放出される円錐形状の電子ビーム（電子流）１０２は、コイル１０３等により電子収束筒１０４に導かれる。そして、電子収束筒１０４の穴を通り所定径に絞られた電子ビーム１０２が、タングステン等からなるターゲット１０５に衝突することにより制動放射線、すなわちＸ線が放出される。

図１０の要部の拡大図を、図１１に示す。
上述のような開放型Ｘ線管１００を搭載した産業用Ｘ線断層撮像装置の場合、図１１に示すように、ターゲット１０５の焦点１０８で制動放射線が発生し第１照射野１０６を形成する。しかし、焦点１０８で発生する制動放射線ばかりでなく、ターゲット１０５後方（カソード側）に存在し、設計上の焦点１０８を１μ以下に制御するために必要不可欠な電子ビーム１０２を絞る電子収束筒１０４の金属部材（モリブデン等）に電子が衝突するので、そこでも弱い制動放射線が発生することに注意する必要がある。

図１２は、図１１のＸ−Ｘ線に沿う断面図を示すものである。
後者の弱い制動放射線は電子収束筒部材自体に大部分吸収されるが、図１２に示すように、電子収束筒１０４の中央には電子流が通過する細い穴（例えば、φ１．０ｍｍ〜φ１．５ｍｍ）１１０が空いており、その穴１１０の周縁１１１から制動放射線１１２が放出される。電子収束筒１０４の穴の周縁１１１全体がドーナッツ状のＸ線焦点（擬似焦点）１０９であるかのように振る舞った結果、細い穴１１１を通過する、細く微弱な円錐状の第２の制動放射線照射野（第２照射野）１０７を形成するのである。

ここで、Ｘ線管１００を使用して撮像した被検査体の投影データの再構成画像について、図１３〜図１５を参照して説明する。
図１３に示すように、まず、被検査体を、Ｘ線管１００から放出されるＸ線の第２照射野１０７の影響を全面的に受ける位置１０３に配置するとともに、二次元検出器を、焦点１０８及び擬似焦点１０９を結ぶ直線と直交する位置１０２に配置して、被検査体の撮像を行なう。そして、２次元検出器で取得された被検査体の投影データを再構成計算する。

図１４は、上述した二次元検出器から見て焦点１０８と擬似焦点１０９が直線上にあるときの被検査体の再構成画像例であり、Ａは正面図、Ｂは断面図を表す。図１４の例では、被検査体の一例としてφ６ｍｍ平行ピンの中実丸棒を選んでいる。焦点１０８背後にある擬似焦点１０９による、弱くかつ細い第２照射野１０７によって投影データに映り込む中実丸棒の投影は、拡大率が焦点１０８による投影より小さい。二つの焦点１０８及び擬似焦点１０９による投影を再構成計算し断面を観察すると、図１４Ａに示すように、中実の棒の中に２重にもう一本の棒１１１が見える。図１４Ｂの断面図においても、中実の棒の中にもう一本の棒の断面１１２が確認できる。

図１４の例の場合、再構成計算の結果からφ６ｍｍ平行ピン内側にφ４．１ｍｍの擬似像が現れる。例えば、Ｘ線焦点１０８から被検査体までの距離がＬ１＝２０ｍｍであれば、擬似焦点１０９の位置は、６（ｍｍ）÷４．１（ｍｍ）×２０（ｍｍ）＝２９．２７（ｍｍ）により、実際の焦点１０８よりも９．２７ｍｍカソード側にあると推定できる。

上記擬似焦点１０９による２重画像は、再構成計算結果をモニタする際のコントラストの設定により、無視できる場合も多い。しかし、例えば、被検査体の外周全体が吸収係数の高い金属ケースであって、内部がそれに比べて極端に吸収係数の小さい元素で満たされているような場合、金属ケースなど吸収係数の高い物質が焦点１０８による再構成画像より縮小された形で２重に再構成計算される場合があって、非破壊検査に重大な支障をきたす場合が生じるという問題があった。

また、図１３に示すように、被検査体を電子流の向きと垂直に移動させ、Ｘ線管１００から放出されるＸ線の第２照射野１０７の影響を一部受ける位置１０３ａに配置し、そして、二次元検出器が、焦点１０８と位置１０３ａに移動後の被検査体とを結ぶ直線と直交する位置１０２ａとなるように、Ｘ線管１００のカソードから放出される電子流と同一軸に対して角度θ回転させる。このとき、Ｘ線焦点１０８から二次元検出器までの距離と同被検査体までの距離の比から算出される拡大率Ｌ０／Ｌ１は、図１４の例と同じである。

図１５は、被検査体と二次元検出器が上述した位置にあるとき、すなわち二次元検出器から見て焦点１０８と擬似焦点１０９が直線上にないときの被検査体の再構成画像例であり、Ａは正面図、Ｂは断面図を表す。この図１５の例では、中空のステンレス（ＳＵＳ）細管を被検査体に選んでいる。
この場合の二次元検出器及び被検査体の位置では、依然として被検査体の一部が第２照射野１０７を被っており、擬似焦点１０９から形成される白い影１１３（図１５Ａ参照）が投影像の右側に残って２重になり、再構成断面にて丸い像１１４（図１５Ｂ参照）が現れてしまっていた。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、取得した投影データの再構成画像において、擬似焦点による２重画像を防止することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、ターゲット上のＸ線焦点を頂点とし、その中心軸がカソードから放出される熱電子流と略同軸上にある円錐形状に第１照射野を形成するＸ線源の焦点から、上記カソードより放出される熱電子流に略直交する検出面を初期姿勢とする２次元検出器へ降ろした垂線と直角に交わる被検査体回転軸を中心として、被検査体回転機構に載置した被検査体をＸ線源と二次元検出器の間で回転させ、被検査体の投影データを取得する際、Ｘ線源の熱電子流の流れ（Ｘ軸）に直交するＹ軸方向へ前記Ｘ軸と直行する面内で被検査体回転軸を所定距離移動させ、また、Ｘ線源のＸ線焦点から所定距離移動後の被検査体回転軸へ降ろした垂線と直角を成すよう２次元検出器を傾斜移動させ、Ｘ線源のＸ線焦点座標よりカソード側で前記Ｘ軸と略同軸上に形成される擬似焦点による第２照射野の影響を受けない位置で、第１照射野により被検査体の全部又は特定部分の投影像を取得することを特徴とする。

上述の構成によれば、被検査体の全部又は特定部分を、本来のＸ線焦点による第１照射野のうち擬似焦点による第２照射野の影響を受けない領域に移動して、各角度位相における被検査体の投影データを取得できる。

本発明によれば、擬似焦点による影響を受けない領域で被検査体の投影像を撮像するよう構成したので、再構成画像において２重画像が発生しないという効果がある。さらに、被検査体の全身投影を欠けることなく取得するので、極めて品位の高い再構成画像を得ることができるという効果がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。

図１は、本発明によるＸ線断層撮像方法の概念を示した模式図である。図１０〜図１２を参照して説明したように、開放型のＸ線管１は、ターゲット上のＸ線焦点２を頂点とし、その中心軸（円錐の回転軸）がカソードから放出される電子流と略同軸（光軸主線方向４)上にある円錐形状に第１照射野２ａを形成する。このとき、焦点２よりカソード側に発生する擬似焦点３により、第１照射野２ａよりも狭い第２照射野３ａが形成される。そこで、本発明では、被検査体５の全部又は特定部分を第２照射野３ａの影響を受けない第１照射野２ａと第２照射野３ａの間に移動して、各角度位相における被検査体５の投影データを取得し、取得した各投影データを再構成計算して再構成画像を得るようにするものである。
なお、本発明は、例えばマイクロフォーカスＸ線管などのミクロン単位あるいはそれ以下の微小焦点を発生させるＸ線管を用い、電子収束筒の構造上２重画像が発生するＸ線断層撮像装置に適用される。

本例では、この第１照射野２ａは例えば約１２０°、第２照射野３ａは第１照射野２ａよりも狭く例えば１５°〜２０°程度である。なお、第１照射野及び第２照射野の角度範囲はこの例に限るものではない。

次に、図２〜図４を参照して、本発明の一実施の形態例によるＸ線断層撮像装置の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施の形態例によるＸ線断層撮像装置の概略上面図である。また、図３は、同じくＸ線断層撮像装置の概略側面図である。これら図２及び図３に示す構成は、本出願人が先に出願した「特願２００４−１１０３０６号」に記載の機構を、おおよそそのままの状態で流用することができる。

図２及び図３に示されるＸ線断層撮像装置は、大きく分けて、Ｘ線管１、Ｘ線が照射される被検査体５を載置する回転基台１２、被検査体５を透過したＸ線の検出面を有する二次元検出器２０、そして、これらのものを支持し移動可能な各駆動機構、及びこれら一切を載置し振動除去機能を備えた定盤３４から構成される。

Ｘ線管１は、例えば円錐形状（コーンビーム状）のＸ線を発生する周知のマイクロフォーカスＸ線源であり、Ｘ線管１から被検査体５に対し円錐形状のＸ線を出射し被検査体５全体にＸ線を照射する。図３に示されるように、このＸ線管１本体は、前部筐体１ａと後部筐体１ｂがヒンジ６により連結された構成とされ、Ｘ線焦点近傍のＬ字状ブラケット７とＸ線管１の重量重心１ｃの直下かつブラケット７水平面上に設けられたＶブロック８とによって定盤３４上に支持されている。

図３に示されるように、Ｖブロック８はブラケット７上の回動支点１１を軸に回動可能なＶブロック受け台１０に弾性体９を介して載置される。このようにブラケット７と重心１ｃの直下にＶブロック８を置くことにより、Ｘ線管１のカソード（図示略）の位置出しが容易となるばかりでなく、ヒンジ６による連結を解除し真空を解除してカソードを交換する際、Ｘ線管１の後部筐体１ｂを弾性力で支持するので、カソード座標調整などの精密な機械作業が水平置の姿勢でも容易となる。Ｘ線管１本体連結部のヒンジ６の回転軸とＶブロック受け台１０の回動支点１１は略同軸上に配置されている。

図２に示される被検査体５は、被検査体５を回転させるための例えば駆動モータ及び軸受け（図示略）等より構成される回転基台１２上に保持され、Ｘ線管１のＸ線焦点２から後述する二次元検出器２０の検出面に降ろした垂線と直角に交わる回転軸を中心に回転する。また、回転基台１２と締結されＺ軸方向に可動するＺ軸可動部１３と、Ｙ軸方向に可動するＹ軸可動部１４と、Ｘ軸方向に可動するＸ軸可動部１５と、定盤３４に固定された直動案内部１６によって、Ｚ軸方向への駆動機構及びＹ軸方向への駆動機構が構成されており、Ｚ軸可動部１３に載置された被検査体５がＺ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に構成される。これらの機構は、被検査体を移動させる手段として機能する。

さらに回転基台１２は、例えば空気軸受け（図示略）によって支持されて、この空気軸受けに同軸上に直結された例えば０．２分以下の角度位置決め精度を持つサーボモータ（図示略）及び回転位相検出手段（図示略）により、これらサーボモータ及び回転位相検出手段の分解能に応じた各角度変位において、再構成に必要な上記投影データの取り込み期間に同期して静止される。回転基台１２の軸受けの回転軸はＸ線管１の焦点から二次元検出器２０の検出面へ降ろした垂線と直交している。本例では回転基台１２を微少角度変位制御できる空気軸受けよりなるが、これに限るものではなく、回転基台１２を支持し滑らかに回転して微少角度変位制御できるものであればよい。

二次元検出器２０は、被検査体５を透過したＸ線を検出し投影データを取得するのに用いられるフラットパネルディテクタ（以下、「ＦＰＤ」という。）であり、本例では、例えば検出面がＡ４判サイズ以上の面積で、画素サイズが１２０μｍ×１２０μｍ以上、検出可能なＸ線管１の管電圧レンジを４０〜１５０ｋＶとしている。本例では二次元検出器２０をＦＰＤにより構成するものとしているが、周知技術を用いてＸ線を検出し画素毎に処理して画像信号を得られるものであればよい。

二次元検出器２０の検出面は支持体２１によってＸ線管１のＸ線焦点２から被検査体５略中心を通る直線と直角となるように設置され、この支持体２１は二次元検出器２０を垂直方向に移動可能とする駆動機構を備えている。さらに、支持体２１と締結された直動機構を構成する水平可動部２２が直動案内部２３上を水平方向に移動することによって二次元検出器２０を検出面と平行な水平方向へ移動させることができる。

さらに、二次元検出器２０を水平方向に移動させるのに使用される直動案内部２３下面の端部近傍に凸部（カムフォロワー）２７が設けられており、この凸部２７を例えば溝を有する係合部材２６と係合させ、係合部材２６を検出器基台２８に設けられた旋回案内部２５上で直線的にスライド移動させることにより、直動案内部２３上に搭載された二次元検出器２０を直動案内部２３と一体に、例えばＹ軸に対し約±３０°の角度未満で回転基台１２の回転軸と平行な軸を中心に旋回させることができる。このときの旋回角度は回転軸２４に直結されたエンコーダ３０の指示値に基づき制御される。これらの機構は二次元検出器を移動させる手段として機能する。なお、支持台２９は、二次元検出器２０に係る機構全体を支持するものである。

本例では、二次元検出器２０の旋回駆動を、従来用いられていたダイレクトドライブモータ（インデックスモータ）で行わず、より角度精度を出しやすく衝突や暴走の懸念のない例えばボールネジ駆動（直動）機構などを旋回駆動系に用いている。

これら二次元検出器２０を載置する検出器基台２８は、駆動部３２を駆動させることにより駆動軸３３を介してレール３１上をＸ軸方向（光軸主線方向）に移動することができるので、Ｘ線焦点２から二次元検出器２０までの距離調整が可能である。

図４は、本発明の一実施の形態例によるＸ線断層撮像装置のブロック構成図である。Ｘ線管１は、上述したように回転基台１２上に載置された被検査体５に対してＸ線を照射するものである。このとき照射されるＸ線の強度、線質等は、Ｘ線制御手段であるＸ線制御部４１を通じて制御操作卓４４により制御される。

上記被検査体５を載置する回転基台１２のＸＹＺ位置、回転角度変位、初期角度位相等は、回転基台１２の位置及び動きを制御する機構制御手段である機構制御部４２を通じて、制御操作卓４４により制御される。回転基台１２に載置された被検査体５は制御操作卓４４からの制御信号により指定された角度変位で回転され、その投影像はＸ線２次元検出器２により撮像される。

制御操作卓４４は、キーボードやマウス等の入力手段、機器動作状態や入力値等を表示するＧＵＩ（Graphical User Interface）を備えた表示手段（図示略）が接続されている。また、入力手段からの入力操作信号の処理、及びＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリ（図示略）に格納されたプログラムに従い後述する撮像処理等の演算・制御を行うプロセッサ等からなる制御手段を備える。
さらに、制御操作卓４４は、Ｘ線管１より出射されるＸ線のＸ線強度等の情報を取り込み表示手段に表示し、また、被検査体５の適切な位置出しを行うにあたり機構制御部４２２１を通じて回転基台１２に指令を出すなどする。

被検査体５を透過したＸ線は、二次元検出器２０で検出される。二次元検出器２０は、検出したＸ線の情報である投影像をデジタルデータ化し、デジタルデータの投影データを、大容量の磁気記録装置等からなり撮像記憶手段として機能する投影像記憶部４５に送出する。二次元検出器２０の傾斜角（回転角）及びＸ軸方向への移動等の制御は、制御操作卓４４から機構制御部４３を通じて行なわれる。

送出された投影像は（制御操作卓４４からの指示により、）、撮像時の角度位相や角度変位、初期角度位相、Ｘ線強度等の情報と対応して、投影像記憶部４５に保存される。この投影像記憶部４５は、投影データを記録できる記録容量を有するものであればこれに限るものではなく、光記録媒体や半導体メモリ等のリムーバブルな記録媒体などを含め、さまざまなものを適用することができる。

そして、投影像記憶部４５に記憶された投影データは、これと接続された再構成手段として機能する再構成計算用計算機４６に送出される。再構成計算用計算機４６では入力された投影データより被検査体５の内部構造データを再構成計算し、再構成した内部構造データ（再構成データ）を投影像記憶部４５あるいは外部記録媒体等に記憶する。また、図示しない表示メモリを介して表示手段である再構成結果表示装置４７に出力し、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ等のディスプレイに表示する。

再構成計算用計算機４６は、投影データを収集して内部構造データを再構成できるとともに所定の制御を行なう演算・制御能力があればよく、投影像記憶部４５とともに制御操作卓４４内に格納してもよい。また、再構成結果表示装置４７は制御操作卓４４の表示手段と共用であってもよい。

以上のような構成により、被検査体５の内部構造データが再構成結果表示装置４７に入力されて内部構造が表示される。オペレータ（作業者）は、再構成結果表示装置４７に表示された内部構造により、多層膜板や微小な電子部品素子等の被検査体内部のひび割れ及び断線など、欠陥の有無もしくはその状態を視覚的に確認することができる。

次に、上述したＸ線断層撮像装置による撮像処理について説明する。
まず、本発明の一実施の形態例として、図５〜図７を参照して、被検査体の撮像領域全部を、擬似焦点３による第２照射野３ａの影響を受けない第１照射野２ａと第２照射野３ａの間に移動して、被検査体の投影データを取得する場合について説明する。

図５に示すように、Ｘ線管１は、ターゲット上のＸ線焦点２を頂点とし、その中心軸（円錐の回転軸）がカソードから放出される熱電子流と略同軸（Ｘ軸）上にある円錐形状にＸ線第１照射野２ａを形成する。被検査体５回転軸及び二次元検出器２０が各々移動前の位置１０３及び１０２にあるとき、すなわち従来、Ｘ線管１の焦点２から、Ｘ線管１カソードより放出される熱電子流（Ｘ軸）に略直交する検出面を初期姿勢とする２次元検出器２０へ降ろした垂線と直角に交わる被検査体５回転軸（初期回転軸）を中心として、被検査体回転機構に載置した被検査体５をＸ線管１と二次元検出器２０の間で回転させ、その拡大投影データを取得している。この場合、被検査体５の投影像が、擬似焦点３による第２照射野の影響を受ける。

図６は、再構成画像断面図の一例を示したものである。図６に示すように、被検査体５回転軸及び二次元検出器２０が各々位置１０３及び１０２にあるとき、再構成画像断面に２重画像が生じていた。

本例では、Ｘ線管１のカソードから放出される熱電子流の流れ（Ｘ軸）に直交するＹ軸方向へＸ軸と直行する面内で被検査体５回転軸を位置５ａへ微小距離移動させ、かつＸ線管１のＸ線焦点２から微小移動後の被検査体５回転軸へ降ろした垂線と直角を成すよう２次元検出器２０を角度θ傾斜させ位置２０ａへ移動させる。それにより、Ｘ線管１ターゲット部材上の本焦点２座標よりカソード側（後方）でＸ軸と略同軸上に形成される擬似焦点３による弱く細い制動放射線の円錐状第２照射野３ａを２次元検出器２０が完全に回避するか、又は２次元検出器２０の端が上記細い第２照射野３ａに入っても、被検査体５投影５１の占める領域と干渉しない条件で、被検査体全身の投影データを欠けることなく取得できる。そして、取得した各角度変位毎の投影像を再構成して、被検査体の再構成画像を得る。

このように、被検査体５回転軸をＸ線管１のカソードより放出される熱電子流（Ｘ軸）に対して直角（Ｙ軸方向）に移動させ、かつ二次元検出器２０を焦点２及び被検査体５回転軸を結ぶ直線と直交するよう傾斜移動させ、そして、擬似焦点３による第２照射野３ａの影響を受けない第１照射野２ａと第２照射野３ａの間の領域にて二次元検出器２０に被検査体５の全身投影５１を収めることができる。これにより、第２照射野３ａから被検査体が完全に離脱しその影響が皆無となるので、図７に示すように２重画像が消滅し、極めて品位の高い再構成画像を得ることができる。

なお、この例では、被検査体５を、擬似焦点３による第２照射野３ａの影響を受けない第１照射野２ａと第２照射野３ａの間に移動したために、被検査体５の投影像全体を二次元検出器２０の検出面に納めるために、被検査体５と焦点２との距離を移動前の値２０ｍｍよりも大きくとる必要が生じる。そのため、移動前と移動後において、投影像の拡大率は、（６０２ｍｍ／２０ｍｍ）＞（６１０ｍｍ／４４ｍｍ）となり、移動後の投影像の拡大率が下がることがある。

次に、本発明の他の実施の形態例として、被検査体５の投影を、被検査体５が第２照射野３ａの影響を全く受けない位置で２分割撮像して拡大投影を得る場合について、図８を参照して説明する。

図２〜図４に示す回転基台１２を移動させるための駆動機構、及び二次元検出器２０を旋回又は移動させるための駆動機構を利用し、被検査体５の領域を分割して撮像することで特定部位を高い空間分解能で観察することができる（特願２００３−１９７３８３号参照。）。
例えば、本出願人が先に出願した「特願２００３−１９７３８３号」によれば、被検査体の一部分が二次元検出器に投影されるよう回転基台及び／又は二次元検出器の位置を調整し、この被検査体の一部分を各角度位相毎に撮像して例えば左半分の部分投影像群を得、次に被検査体の残り部分が二次元検出器に投影されるよう回転基台及び／又は二次元検出器の位置を調整し、この被検査体の残り部分を各変位毎に撮像して右半分の部分投影像群を得、これら左半分及び右半分の部分投影像群から、普通に撮像された投影像と比して約２倍の被検査体全体の拡大内部構造データを算出することができる。
なお左右半分ずつの２分割でなく、左右半分をさらに分割し被検査体を４分割した投影像撮像により約４倍の拡大率の拡大内部構造データを得ることもできる。

上述のように、擬似焦点３による投影データへの影響を回避し、さらに所望の拡大率で被検査体５の投影を取得しようとすると、被検査体５の全身投影データが２次元検出器２０一枚に入りきらない場合がある。そこで、上述の被検査体を２分割撮像する方法を応用する。

図８に示すように、Ｘ軸に対して線対称でかつ被検査体５が擬似焦点３による細い第２照射野３ａを完全に離脱するＸ軸と直行する面内でＹ軸上２箇所の座標６１ａ，６１ｂへ被検査体５回転軸を移動させる。次に、それぞれの位置の被検査体５回転軸へＸ線本焦点２から降ろした垂線６３ａ，６３ｂと直角に交わるように２次元検出器２０を角度θ傾斜させて２箇所の位置６２ａ，６２ｂへ移動させる。そして、各々の位置で被検査体５回転軸を含む被検査体５投影データを２分割で取得した後、それらを合成し、一枚の被検査体５全身投影データとする。そして、各角度変位毎の合成投影像を再構成して、被検査体の再構成画像を得る。

図８に示すように、被検査体５の半分の領域のみ投影を取得すればよいから、焦点２から移動後の被検査体５回転軸までの距離ｄＯＦ１を短くできる。したがって、被検査体５の移動前後における拡大率は、（ｄＦＤ／ｄＯＦ）＜（ｄＦＤ１／ｄＯＦ１）であるから、移動後の投影像の拡大率が上がる。
したがって、本例によれば、普通に撮像された投影像と比して約２倍の被検査体全体の拡大内部構造データを得ることができる。なお、本例においても、特願２００３−１９７３８３号と同様に、左右半分をさらに分割し被検査体を４分割した投影像撮像により約４倍の拡大率の拡大内部構造データを得ることも可能である。

次に、本発明のさらに他の実施の形態例として、被検査体５の投影のうち被検査体回転軸を含まない５０％弱が第２照射野３ａの影響を受ける場合の撮像方法について、図９を参照して説明する。

上述のように、擬似焦点３による投影データへの影響を回避し、さらに所望の拡大率で被検査体５の投影を取得しようとすると、被検査体５の全身投影データが２次元検出器２０一枚に入りきらない場合がある。そこで、Ｘ軸に対して線対称でかつ被検査体５回転軸を含む少なくとも５０％以上の投影が擬似焦点３による細い第２照射野３ａを離脱するＸ軸に直行する面内のＹ軸上２箇所の座標７１ａ，７１ｂへ被検査体５回転軸を移動させ、それぞれの位置の被検査体５回転軸へＸ線本焦点２から降ろした垂線７３ａ，７３ｂと直角に交わるように２次元検出器２０を角度θ傾斜させて２箇所の位置７２ａ，７２ｂへ移動させる。

そして、各々の位置で被検査体５回転軸を含む被検査体５投影データを２分割で取得した後、それらのうちの擬似焦点３ａによる細い第２照射野３ａの影響を受けない部位の投影データのみを切り取って合成し、一枚の被検査体５全身投影データとする。すなわち、Ｘ線焦点２からそれぞれの位置の被検査体５回転軸へ降ろした垂線７３ａ，７３ｂと、それぞれの位置における被検査体５の二次元検出器２０端部付近への投影７４ａ，７４ｂに挟まれた領域の投影データを取得する。そして、各角度変位毎の合成投影像を再構成して、被検査体の再構成画像を得る。

図９の例においても、焦点２から移動後の被検査体５回転軸までの距離ｄＯＦ１を短くできるので、被検査体５の移動前後における拡大率は、（ｄＦＤ／ｄＯＦ）＜（ｄＦＤ１／ｄＯＦ１）となり、図８の例と同様の効果が得られる。さらに、図９の例においては、図８と比べて二次元検出器２０の傾斜角度が少なくて済むという利点がある。

なお、図９の例では、図８に示す被検査体５の１８０度反対側の投影が第２照射野３ａの影響を受けていないが、画像を合成して完全な投影を得る方法は、図８の例における合成方法を準用することができる。

上述実施の形態によれば、例えば、被検査体のケース部分が吸収係数の高い金属であって、その内部が軽元素で満たされているような場合、微小焦点を発生するＸ線管を搭載したＸ線断層撮装置では、擬似焦点による２重の画像が非破壊解析を非常に困難なものにする。これは焦点サイズが例えばサブミクロンメートルで空間分解能の高い再構成画像が得られるＸ線管、例えば開放型Ｘ線管を用いた場合の明らかなデメリットである。
しかしながら、本発明の撮像方法によれば、擬似焦点によるＸ線照射野の影響を受けないので、この問題は完全に解消できる。また被検査体の全身投影を欠けることなく素直に取得する撮像方法なので、極めて品位の高い再構成画像を得ることができる。

なお、本発明は、上述した各実施の形態例に限定されるものではなく、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることは勿論である。

本発明の概念を表した模式図である。 本発明の一実施の形態例によるＸ線断層撮像装置の概略上面図である。 本発明の一実施の形態例によるＸ線断層撮像装置の概略側面図である。 本発明の一実施の形態例によるＸ線断層撮像装置のブロック構成図である。 本発明の一実施の形態例の説明に供する図である。 従来の再構成Ｚ軸断面の一例を示した図である。 本発明の一実施の形態例による再構成Ｚ軸断面の一例を示した図である。 本発明の他の実施の形態例の説明に供する図である。 本発明のさらに他の実施の形態例の説明に供する図である。 Ｘ線管の一例の概略断面図である。 図１０の要部の拡大図である。 図１１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 従来例の説明に供する図である。 Ａ，Ｂは、従来の撮像方法による焦点と擬似焦点が直線上にあるときの画像例を示す図である。 Ａ，Ｂは、従来の撮像方法による焦点と擬似焦点が直線上にないときの画像例を示す図である。

符号の説明

１…Ｘ線管、２…焦点、２ａ…第１照射野、３…擬似焦点、３ａ…第２照射野、４…円錐中心軸（Ｘ軸）、５…被検査体、１２…回転基台、２０…２次元検出器、４２，４３…機構制御部、４４…制御操作卓、４５…投影像記憶部、４６…再構成計算用計算機、４７…再構成結果表示装置

Claims (6)

1. ターゲット上のＸ線焦点を頂点とし、その中心軸がカソードから放出される熱電子流と略同軸上にある円錐形状に第１照射野を形成するＸ線源の前記焦点から、前記カソードより放出される熱電子流に略直交する検出面を初期姿勢とする２次元検出器へ降ろした垂線と直角に交わる被検査体回転軸を中心として、被検査体回転機構に載置した被検査体をＸ線源と二次元検出器の間で回転させ、前記被検査体の投影データを取得するＸ線断層撮像装置において、
   前記Ｘ線源の前記熱電子流の流れ（Ｘ軸）に直交するＹ軸方向へ前記Ｘ軸と直行する面内で被検査体回転軸を所定距離移動させる被検査体移動手段と、
   前記Ｘ線源の前記Ｘ線焦点から所定距離移動後の被検査体回転軸へ降ろした垂線と直角を成すよう２次元検出器を傾斜移動させる二次元検出器移動手段とを備え、
   前記Ｘ線源のＸ線焦点座標よりカソード側で前記Ｘ軸と略同軸上に形成される擬似焦点による第２照射野の影響を受けない位置で、前記第１照射野により前記被検査体の全部又は特定部分の投影像を取得する
   ことを特徴とするＸ線断層撮像装置。
2. 前記被検査体移動手段は、前記Ｘ軸に対して線対称かつ前記被検査体が前記擬似焦点による第２照射野を離脱するＸ軸と直行する面内でＹ軸上２箇所の座標へ被検査体回転軸を移動させ、
   また、前記二次元検出器移動手段は、各位置の被検査体に対し、前記Ｘ線焦点から各位置の被検査体回転軸へ降ろした垂線と直角に交わるよう前記２次元検出器を２箇所の位置で傾斜移動させ、
   各々の位置で被検査体回転軸を含む前記被検査体の投影データを２分割で取得した後、分割された２つの投影データを合成し、一角度位相における一枚の被検査体投影データとする
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線断層撮像装置。
3. 前記被検査体移動手段は、前記Ｘ軸に対して線対称かつ前記被検査体回転軸を含む少なくとも５０％以上の投影が前記擬似焦点による前記第２照射野を離脱する、Ｘ軸に直行する面内のＹ軸上２箇所の座標へ前記被検査体回転軸を移動させ、
   また、前記二次元検出器移動手段は、前記Ｘ線焦点から各位置の被検査体回転軸へ降ろした垂線と直角に交わるように前記２次元検出器を２箇所の位置で傾斜移動させ、
   各々の位置で被検査体回転軸を含む前記被検査体の投影データを２分割で取得した後、それぞれ前記擬似焦点による第２照射野の影響を受けない部位の投影データのみを抽出して合成し、一角度位相における一枚の被検査体投影データとする
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線断層撮像装置。
4. ターゲット上のＸ線焦点を頂点とし、その中心軸がカソードから放出される熱電子流と略同軸上にある円錐形状に第１照射野を形成するＸ線源の前記焦点から、前記カソードより放出される熱電子流に略直交する検出面を初期姿勢とする２次元検出器へ降ろした垂線と直角に交わる被検査体回転軸を中心として、被検査体回転機構に載置した被検査体をＸ線源と二次元検出器の間で回転させ、前記被検査体の投影データを取得するＸ線断層撮像方法において、
   前記Ｘ線源の前記熱電子流の流れ（Ｘ軸）に直交するＹ軸方向へ前記Ｘ軸と直行する面内で被検査体回転軸を所定距離移動させ、
   また、前記Ｘ線源の前記Ｘ線焦点から所定距離移動後の被検査体回転軸へ降ろした垂線と直角を成すよう２次元検出器を傾斜移動させ、
   そして、前記Ｘ線源のＸ線焦点座標よりカソード側で前記Ｘ軸と略同軸上に形成される擬似焦点による第２照射野の影響を受けない位置で、前記第１照射野により前記被検査体の全部又は特定部分の投影像を取得する
   ことを特徴とするＸ線断層撮像方法。
5. 前記Ｘ軸に対して線対称かつ前記被検査体が前記擬似焦点による第２照射野を離脱するＸ軸と直行する面内でＹ軸上２箇所の座標へ被検査体回転軸を移動させ、
   また、各位置の被検査体に対し、前記Ｘ線焦点から各位置の被検査体回転軸へ降ろした垂線と直角に交わるよう前記２次元検出器を２箇所の位置で傾斜移動させ、
   各々の位置で被検査体回転軸を含む前記被検査体の投影データを２分割で取得した後、分割された２つの投影データを合成し、一角度位相における一枚の被検査体投影データとする
   ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線断層撮像方法。
6. 前記Ｘ軸に対して線対称かつ前記被検査体回転軸を含む少なくとも５０％以上の投影が前記擬似焦点による前記第２照射野を離脱する、Ｘ軸に直行する面内のＹ軸上２箇所の座標へ前記被検査体回転軸を移動させ、
   また、前記Ｘ線焦点から各位置の被検査体回転軸へ降ろした垂線と直角に交わるように前記２次元検出器を２箇所の位置で傾斜移動させ、
   各々の位置で被検査体回転軸を含む前記被検査体の投影データを２分割で取得した後、それぞれ前記擬似焦点による第２照射野の影響を受けない部位の投影データのみを抽出して合成し、一角度位相における一枚の被検査体投影データとする
   ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線断層撮像方法。