JP2007134135A - Ｘ線イメージ管の歪補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歪を自動的に補正できるＸ線イメージ管11の歪補正装置31を提供する。
【解決手段】磁界センサ32でＸ線イメージ管11の外部から電子レンズ領域23内に侵入する外部磁界ｍを検出する。磁界センサ32の検知に基づき、Ｘ線イメージ管11の入力面領域21に配置したコイル33にて外部磁界ｍを打ち消す磁界を発生させ、外部磁界ｍの影響を除いて歪みを補正する。磁界センサ32は、Ｘ線イメージ管11の磁気シールド20にて囲まれる領域で、かつＸ線イメージ管11の入力面領域21から離間した電子レンズ領域23側の外周領域に配置する。磁界センサ32は、Ｘ線イメージ管11の入力面領域21側に配置されたコイル33が発生する磁界の影響が低減し、電子レンズ領域23内に侵入する外部磁界ｍを精度よく検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部磁界の影響を除いて可視光像の歪を補正するＸ線イメージ管の歪補正装置に関する。

一般に、Ｘ線イメージ管は、医療用のＸ線診断装置や産業用の非破壊検査装置などに用いられ、入力面においてＸ線像を電子線像に変換し、電子レンズにおいて電子を加速集束させ、出力面に可視光像を描き出す機能を有している。

電子レンズにより電子を加速集束する段階において、電子レンズを構成する領域に外部磁界が侵入した場合、その外部磁界によって電子がローレンツ力を受け、電子の軌道が曲げられ、可視光像が歪んでしまう。そこで、電子レンズ領域内に外部磁界が侵入しないように、電子レンズ領域を取り囲むように高透磁率材料でもって形成された磁気シールドを配置している。この磁気シールドは、一般的にＸ線を透過しにくいことから、Ｘ線の通り道となる入力面とＸ線源との間には設けられていない。そのため、Ｘ線イメージ管の入力面から外部磁界が侵入するが、この外部磁界の強さが地磁気よりも十分小さい値であれば問題になることはないものの、地磁気以上になってくると、可視光像の歪みが感じられるようになったり、感じられないほど小さな変化や位置ずれでも画像処理を行う場合には問題となってしまう。

このような状況に対し、入力面側にも磁気シールドを設置して外部磁界の侵入を抑える第１の従来技術、入力面側に設けたコイルに電流を流して外部磁界を打ち消す磁界を発生させる第２の従来技術、予めガイドを透視してどの程度のＳ字歪が発生するかのデータを取得しておき、そのデータを基に画像処理して補正する第３の従来技術などが採用されている。

第２の従来技術に関しては、Ｘ線イメージ管の向きが固定で、かつ外部磁界の向きも変化しないといった状況では、一度コイルに流す電流を最適値に合わせて固定してしまうといった方法でよいが、Ｘ線イメージ管を動かすことが前提の機構をもち、かつ画像処理をリアルタイムかそれに近い形で行う装置の場合には、その都度手動で調節していては遅いため、次の２つのような方法が提案されている。

第２の従来技術の１としては、磁界センサや角度センサなどのセンサをＸ線イメージ管の管容器外側に設置し、動きの変化に合わせてセンサからの出力に基づいて、磁界を打ち消すために必要な電流値をテーブルから読み出し、電流をコイルに流している（例えば、特許文献１参照。）。

第２の従来技術の２としては、入力面の周囲にコイルを設置するとともに入力面とコイルとで囲む空間内に磁界センサを設置し、その磁界センサの出力に基づいて、コイルに流す電流を制御回路から得ている（例えば、特許文献２参照。）。

それぞれ、Ｘ線イメージ管の状態を検出し、その検出データに基づいて制御回路から自動でコイルに流す電流を得るという方式を採っている。また、第３の従来技術と組み合わせ、検出データに基づいて、予め取得しておいたＳ字歪がその状態の際にどの程度発生するかのデータと組み合わせて画像処理により補正するという方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
特開昭６３−１２１２３９号公報（第３−５頁、図２、図６） 特開平７−６５７５６号公報（第３−４頁、図１−２） 特開２００３−１８０６６６号公報（第４−６頁、図１−２）

第１の従来技術のように、入力面側に磁気シールドを設置した場合には、入力面に入射するＸ線の線量が減少するため画質の劣化が発生するか、それを補償しようとして線量を上げることは被爆の恐れが高まるということもあり、また、劣化を最小限に抑えようとした場合は、十分な補正の効果が得られないことから、その使用は多くの場合避けられている。

また、第２の従来技術の１のように、センサをＸ線イメージ管の管容器外側に設置した場合には、各センサを設置した場所の磁界の強さとＸ線イメージ管に侵入する磁界の強さとの間に常に変わらない関係が無ければならず、センサを設置した場所の近くに例えば鉄などの磁性材料が存在して関係を乱した場合には、補正できなくなってしまう問題がある。

第２の従来技術の２のように、入力面とコイルとで囲む空間内に磁界センサを設置した場合には、Ｘ線イメージ管に入射するＸ線を遮らない位置に磁界センサを配置しなければならないが、入力面とコイルとで囲む空間内でかつＸ線を遮らない位置に磁界センサを設置するには、磁界センサがコイルに対して非常に近い位置に設置されることになる。そうすると、コイルから発生した磁界によってＸ線イメージ管の中心軸付近の磁界までを打ち消さなければならない理由により、コイルから発生した磁界の強さのほうがＸ線イメージ管内に侵入する外部磁界の強さよりも強くなってしまう。したがって、磁界センサで外部磁界を検出できなくなってしまう問題がある。

また、第３の従来技術のように、予め取得したＳ字歪が発生するかのデータに基づいて画像処理して補正する場合には、実際に運用するには第２の従来技術などと組み合わせる必要があるが、その場合はやはり第２の従来技術の問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、歪を自動的に補正できるＸ線イメージ管の歪補正装置を提供することを目的とする。

本発明は、入力面、電子レンズおよび出力面を有する真空外囲器を磁気シールドで覆うＸ線イメージ管の歪補正装置であって、前記Ｘ線イメージ管の磁気シールドにて囲まれるとともに入力面に入射するＸ線を遮らない領域で、かつ前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する外部磁界の強さと同等の磁界の強さとなる領域に配置され、前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する磁界を検出する磁界センサと、前記Ｘ線イメージ管の入力面領域側に配置され、前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域に侵入する外部磁界を打ち消す磁界を発生する磁界発生部と、前記磁界センサによる外部磁界の検出に基づいて前記磁界発生部により外部磁界を打ち消す磁界を発生させる制御部とを具備しているものである。

また、本発明は、入力面、電子レンズおよび出力面を有する真空外囲器を磁気シールドで覆うＸ線イメージ管の歪補正装置であって、前記Ｘ線イメージ管の磁気シールドにて囲まれる領域で、かつ前記Ｘ線イメージ管の入力面領域よりも電子レンズ領域側を含む外側の領域に配置され、前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する外部磁界を検出する磁界センサと、前記Ｘ線イメージ管の入力面領域側に配置され、前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する外部磁界を打ち消す磁界を発生する磁界発生部と、前記磁界センサによる外部磁界の検出に基づいて前記磁界発生部により外部磁界を打ち消す磁界を発生させる制御部とを具備しているものである。

本発明によれば、磁界センサを、Ｘ線イメージ管の磁気シールドにて囲まれるとともに入力面に入射するＸ線を遮らない領域で、かつＸ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する外部磁界の強さと同等の磁界の強さとなる領域に配置したため、Ｘ線イメージ管の入力面領域側に配置される磁界発生部が発生する磁界の影響が低減され、Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する外部磁界を精度よく検出でき、磁界発生部にて外部磁界を打ち消すための適正な磁界を発生させることができ、外部磁界の影響を除いて可視光像の歪みを確実に補正できる。

また、磁界センサを、Ｘ線イメージ管の磁気シールドにて囲まれる領域で、かつＸ線イメージ管の入力面領域よりも電子レンズ領域側を含む外側の領域に配置したため、Ｘ線イメージ管の入力面領域側に配置される磁界発生部が発生する磁界の影響が低減され、Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する外部磁界を精度よく検出でき、磁界発生部にて外部磁界を打ち消すための適正な磁界を発生させることができ、外部磁界の影響を除いて可視光像の歪みを確実に補正できる。

以下、本発明の実施の形態を参照して説明する。

図１に第１の実施の形態を示す。

図１において、11はＸ線イメージ管で、このＸ線イメージ管11は、真空外囲器12を有し、この真空外囲器12のＸ線の入射側には入力窓13が形成され、入力窓13に対して反対側には出力窓14が形成されている。真空外囲器12内には、入力窓13の内側にＸ線を電子に変換して放出する入力面15が設けられ、出力窓14の内側に電子ビームを可視光像に変換して出力する出力面16が設けられている。

真空外囲器12内には、入力面15から出力面16に向かって進行する電子の進路に沿って、電子ビームを加速、集束する電子レンズ17が形成されている。この電子レンズ17は、入力面15に負の電圧を加える図示しない陰極、出力面16に高い正の電圧を加える陽極18、これら陰極と陽極18との間の複数の集束電極19などで構成されている。

真空外囲器12の入力面15および出力面16を除く周囲は、例えばパーマロイなどの磁気の影響を遮断する材質で構成された磁気シールド20で覆われている。

そして、Ｘ線イメージ管11は、入力面15が位置する領域を入力面領域21、出力面16が位置する領域を出力面領域22、これら入力面領域21と出力面領域22との間で電子レンズ17が位置する領域を電子レンズ領域23としている。

次に、Ｘ線イメージ管11の歪補正装置31は、地磁気や外部装置から発生する磁気などによりＸ線イメージ管11に外部から侵入する外部磁界ｍを検出する磁電変換素子などを用いた磁界センサ32、Ｘ線イメージ管11に外部から侵入する外部磁界ｍを打ち消す磁界として逆磁界を発生する磁界発生部としてのコイル33、このコイル33から適正な逆磁界を発生させるためにコイル33に流す電流値を制御する制御部34を備えている。

コイル33は、真空外囲器12と磁気シールド20との間で、入力面15に入射するＸ線を遮らないように入力面15の周辺部に沿って配設され、すなわち入力面領域21に配設されている。

磁界センサ32は、真空外囲器12と磁気シールド20との間で磁気シールド20にて囲まれ、入力面15に入射するＸ線を遮らず、Ｘ線イメージ管11の外部から電子レンズ領域23内に侵入する外部磁界ｍの強さと同等の磁界の強さとなる領域に配設されている。図１においてＸ線イメージ管11の中心軸11aより上側に補正していない場合の電子レンズ領域23に侵入する外部磁界ｍを示すように、Ｘ線イメージ管11の外部から電子レンズ領域23内に侵入する外部磁界ｍの強さと同等の磁界の強さとなる領域としては、電子レンズ領域23の外周領域がある。さらに、Ｘ線イメージ管11の中心軸11aに直角でかつ入力面15から放出されて電子レンズ17により加速集束される電子ｅがＸ線イメージ管11の中心軸11aと交差する点Ｐを含む平面Ａよりも入力面15側に配設されている。したがって、磁界センサ32は、Ｘ線イメージ管11の入力面15とコイル33とで囲まれる入力面領域21から電子レンズ領域23側に離反した位置で、かつ、平面Ａよりも入力面15側で、電子レンズ領域23の外周領域に配設されている。磁界センサ32の位置を、平面Ａよりも入力面15側とすることで、電子レンズ領域23内に侵入する外部磁界ｍを確実に検出できる。

Ｘ線イメージ管11の磁気シールド20内においては、製品を構成する構造物が存在するために所望の位置に磁界センサ32を設置できない場合があり、このような場合には、所望する位置を挟むようにＸ線イメージ管11の管軸方向に複数の磁界センサ32a，32bが設置される。さらに、Ｘ線イメージ管11の周方向に複数の磁界センサ32a，32bを配置してもよい。したがって、磁界センサ32a，32bは、Ｘ線イメージ管11の管軸方向の異なる複数の位置のそれぞれに少なくとも１つ以上配置されている。

磁束線の向きは外部磁界ｍとコイル33から発生する逆磁界の双方の影響を受けていろいろと変わる可能性があるため、磁界センサ32としては、複数の磁界センサ32a，32bを用い、これら各磁界センサ32a，32bの有する検出方向が異なるように変えて設置してもよい。例えば、磁界センサ32a，32bのうちの１つは検出方向をＸ線イメージ管11の中心軸11aに平行な方向とし、他の１つは検出方向をＸ線イメージ管11の中心軸11aに交差する方向とする。

また、制御部34は、磁界センサ32から出力される信号に基づいて外部磁界ｍの影響を分析し、外部磁界ｍを打ち消す逆磁界を発生させるのに必要なコイル33に与える電流値を求め、その求めた電流値の電流をコイル33に流して制御する機能を有している。

複数の磁界センサ32a，32bの場合には、これら複数の磁界センサ32a，32bから出力される信号を合成して得られた信号に基づいて外部磁界ｍの影響を分析する。このとき、磁界センサ32a，32b毎の出力の重み付けしながら合成してもよい。

次に、歪補正装置31の作用を説明する。

図１において、Ｘ線イメージ管11の中心軸11aより上側に、歪補正装置31による補正をしていない場合の外部磁界ｍの例を示す。この例では、外部磁界ｍは、Ｘ線イメージ管11の入力面15から電子レンズ領域23内に侵入している。このとき、電子レンズ領域23内に侵入する外部磁界ｍの強さと同等の磁界の強さとなる電子レンズ領域23の外周領域に位置する磁界センサ32にも外部磁界ｍが作用する。

歪補正装置31によって補正処理する場合には、制御部34は、磁界センサ32から出力される信号に基づいて外部磁界ｍの影響を分析し、外部磁界ｍを打ち消す逆磁界を発生させるのに必要なコイル33に与える電流値を求め、その求めた電流値の電流をコイル33に流すように制御する。

コイル33に電流を流すことによって逆磁界が発生し、この逆磁界によって外部磁界ｍを打ち消す。

図１おいて、Ｘ線イメージ管11の中心軸11aより下側に、歪補正装置31によって補正した場合の外部磁界ｍの例を示す。この例では、外部磁界ｍは、電子レンズ領域23内に侵入しなくなる。そのため、電子レンズ17により電子ｅを加速集束する段階において、外部磁界ｍによって電子ｅの軌道が曲げられるのを防止でき、可視光像の歪みを確実に補正できる。

そして、磁界センサ32を、Ｘ線イメージ管11の磁気シールド20にて囲まれるとともに入力面15に入射するＸ線を遮らない領域で、かつＸ線イメージ管11の外部から電子レンズ領域23内に侵入する外部磁界ｍの強さと同等の磁界の強さとなる電子レンズ領域23の外周領域に配置しているため、Ｘ線イメージ管11の入力面領域21側に配置されるコイル33が発生する磁界の影響が低減され、Ｘ線イメージ管11の外部から電子レンズ領域23内に侵入する外部磁界ｍを精度よく検出できる。そのため、コイル33にて外部磁界ｍを打ち消すための適正な逆磁界を発生させることができ、外部磁界ｍの影響を除いて可視光像の歪みを確実に補正できる。

なお、磁界センサ32は、製品を構成する構造物が存在するために所望の位置に磁界センサ32を設置できない場合に複数用いたが、所望の位置に配置できる場合には１つのみ用いればよい。

また、磁界センサ32の十分な感度が得られない場合は、磁界センサ32を複数用いてそれらの検出方向が同じ向きになるように設置することにより、十分な感度を得ることができる。

次に、図２に第２の実施の形態を示す。

図２において、Ｘ線イメージ管11の中心軸11aより上側に、歪補正装置31による補正をしていない場合の外部磁界ｍの例を示し、また、Ｘ線イメージ管11の中心軸11aより下側に、歪補正装置31によって補正した場合の外部磁界ｍの例を示す。

磁界センサ32の近くに磁気回路41を設置し、この磁気回路41によって外部磁界ｍを磁界センサ32に導くようにできる。

磁気回路41は磁界の向きを変えることを目的としているため、その透磁率は、真空の透磁率以外であれば少なくとも機能しうるが、透過率１０以上あることが望ましい。

本発明の第１の実施の形態を示すＸ線イメージ管の歪補正装置の構成図である。 本発明の第２の実施の形態を示すＸ線イメージ管の歪補正装置の構成図である。

符号の説明

11 Ｘ線イメージ管
11a 中心軸
12 真空外囲器
15 入力面
16 出力面
17 電子レンズ
20 磁気シールド
21 入力面領域
23 電子レンズ領域
31 歪補正装置
32 磁界センサ
33 磁界発生部としてのコイル
34 制御部
41 磁気回路
Ａ 平面

Claims (9)

1. 入力面、電子レンズおよび出力面を有する真空外囲器を磁気シールドで覆うＸ線イメージ管の歪補正装置であって、
   前記Ｘ線イメージ管の磁気シールドにて囲まれるとともに入力面に入射するＸ線を遮らない領域で、かつ前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する外部磁界の強さと同等の磁界の強さとなる領域に配置され、前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する磁界を検出する磁界センサと、
   前記Ｘ線イメージ管の入力面領域側に配置され、前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域に侵入する外部磁界を打ち消す磁界を発生する磁界発生部と、
   前記磁界センサによる外部磁界の検出に基づいて前記磁界発生部により外部磁界を打ち消す磁界を発生させる制御部と
   を具備していることを特徴とするＸ線イメージ管の歪補正装置。
2. 入力面、電子レンズおよび出力面を有する真空外囲器を磁気シールドで覆うＸ線イメージ管の歪補正装置であって、
   前記Ｘ線イメージ管の磁気シールドにて囲まれる領域で、かつ前記Ｘ線イメージ管の入力面領域よりも電子レンズ領域側を含む外側の領域に配置され、前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する外部磁界を検出する磁界センサと、
   前記Ｘ線イメージ管の入力面領域側に配置され、前記Ｘ線イメージ管の外部から電子レンズ領域内に侵入する外部磁界を打ち消す磁界を発生する磁界発生部と、
   前記磁界センサによる外部磁界の検出に基づいて前記磁界発生部により外部磁界を打ち消す磁界を発生させる制御部と
   を具備していることを特徴とするＸ線イメージ管の歪補正装置。
3. 磁気センサは、Ｘ線イメージ管の中心軸に直角でかつ入力面から放出されて電子レンズにより加速集束される電子がＸ線イメージ管の中心軸と交差する点を含む平面よりも入力面側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載のＸ線イメージ管の歪補正装置。
4. 磁気センサは、複数個配置され、
   制御部は、複数の磁界センサから検出された信号を合成して得られた電子レンズ領域内に侵入する外部磁界に基づいて磁界発生部により外部磁界を打ち消す磁界を発生させる
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のＸ線イメージ管の歪補正装置。
5. 磁界センサは、Ｘ線イメージ管の管軸方向の異なる複数の位置のそれぞれに少なくとも１つ以上配置されている
   ことを特徴とする請求項４記載のＸ線イメージ管の歪補正装置。
6. 磁気センサは、外部磁界の検出方向を有し、この検出方向を外部磁界の方向に合わせて配置されている
   ことを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載のＸ線イメージ管の歪補正装置。
7. 複数の磁気センサは、外部磁界の検出方向を有し、この検出方向が同じ向きに配置されている
   ことを特徴とする請求項４または５記載のＸ線イメージ管の歪補正装置。
8. 複数の磁気センサは、外部磁界の検出方向を有し、この検出方向が異なる向きに配置されている
   ことを特徴とする請求項４または５記載のＸ線イメージ管の歪補正装置。
9. 磁気センサは、外部磁界の検出方向を有し、
   この磁界センサの検出方向に対応して外部磁界が向くように導く磁気回路を具備している
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のＸ線イメージ管の歪補正装置。

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