JP2007333596A - X-ray ct system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray CT system unnecessary to move a center-of-rotation axis projecting position calibrating fixture by an operator even if the positioning of the calibrating fixture is bad and the X-ray projection data of the wire thereof is not obtained over 360° and capable of calibrating a center-of-rotation projecting position with respect to each axis without using a fixture, which is finished in the position of the wire especially with high precision, as the calibrating fixture. <P>SOLUTION: When the projection data of the wire Jw of the center-of-rotation axis projecting position calibrating fixture Jc obtained by rotating a turntable 3 is not obtained over 360°, the already obtained data is allowed to approximate by a torigonometric function and the amplitude center and phase thereof are calculated to approximately calculate the position of a center-of-rotation axis R while a stage 5 is moved on the basis of the calculation result to allow the wire Jw to approach the center-of-rotation axis R and the projection data of the wire Jw is employed by subsequently again rotating the turntable 3. By this constitution, the wire Jw can be set at a position where the projection data over 360° is automatically obtained without positioning the calibrating fixture by the operator. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、各種工業部品等の内部構造や欠陥の有無等を非破壊のもとに調査するための産業用のX線CT装置に関する。   The present invention relates to an industrial X-ray CT apparatus for investigating the internal structure of various industrial parts and the like, the presence or absence of defects, etc., in a non-destructive manner.

産業用のX線CT装置においては、一般に、図6に模式的に示すように、X線発生装置61とX線検出器62の間に、X線発生装置のX線焦点とX線検出器の中心を結ぶX線光軸L(x軸方向)に対して直交する回転中心軸R(z軸方向)の回りに回転する回転テーブル63を配置した構造が多用され、更にその回転テーブル63の上に、被写体Wを搭載して回転中心軸Rに直交する平面(x−y平面)上で移動するステージ64が設けられることが多い(例えば特許文献1参照)。   In an industrial X-ray CT apparatus, generally, as schematically shown in FIG. 6, an X-ray focal point and an X-ray detector of an X-ray generator are placed between an X-ray generator 61 and an X-ray detector 62. A structure in which a rotating table 63 rotating around a rotation center axis R (z-axis direction) orthogonal to the X-ray optical axis L (x-axis direction) connecting the centers of the rotating table 63 is used. In addition, a stage 64 is often provided on which a subject W is mounted and moved on a plane (xy plane) orthogonal to the rotation center axis R (see, for example, Patent Document 1).

この種のX線CT装置においては、被写体WにX線を照射しつつ、回転中心軸Rの回りに微小角度回転させるごとにX線検出器62の出力を取り込み、通常は360°分のX線投影データを用いて被写体Wの回転中心軸Rに直交する平面に沿った断層像を再構成する。この再構成演算には、回転中心軸RのX線検出器62上への投影位置の座標情報を得ることが必須となる。   In this type of X-ray CT apparatus, the X-ray detector 62 captures the output of the X-ray detector 62 every time the subject W is irradiated with X-rays and is rotated by a minute angle around the rotation center axis R. A tomographic image along a plane orthogonal to the rotation center axis R of the subject W is reconstructed using the line projection data. For this reconstruction calculation, it is essential to obtain coordinate information of the projection position of the rotation center axis R on the X-ray detector 62.

回転中心軸Rの投影位置のX線検出器62上での座標を求める方法として、従来、図7に斜視図を示すような回転中心軸投影位置較正用治具Jcを用いた方法が採用されている。回転中心軸投影位置較正用治具Jcは、例えばアクリル等のX線を透過させやすい材料からなる支持部材Jsの内部に、タングステンなどのX線吸収率の高い材料からなるワイヤJwを配置した構造であり、この回転中心軸投影位置較正用治具Jcを回転テーブル63上のステージ64に載せた状態で回転を与えながら、ワイヤJwのX線投影データを採取する(例えば特許文献2参照)。   As a method for obtaining coordinates on the X-ray detector 62 of the projection position of the rotation center axis R, a method using a rotation center axis projection position calibration jig Jc as shown in a perspective view in FIG. ing. The rotation center axis projection position calibration jig Jc has a structure in which a wire Jw made of a material having a high X-ray absorption rate such as tungsten is arranged inside a support member Js made of a material that easily transmits X-rays such as acrylic. X-ray projection data of the wire Jw is collected while rotating while the rotation center axis projection position calibration jig Jc is placed on the stage 64 on the rotary table 63 (see, for example, Patent Document 2).

このようにして採取されたデータは、X線検出器62のy軸方向に並ぶ素子列を横軸にとり、回転角度を縦軸にとったグラフで表せば、図8(A)に例示するようなサイノグラムを形成する。このサイノグラムから、X線検出器62の当該素子列上における回転中心軸Rの投影位置の座標を求めることができる。なお、このような較正は、被写体のCT撮影ごとに行ってもよいし、較正テーブル等を作成しておいて被写体のCT撮影の際に参照してもよい。
特開2005−351879号公報 特開2004−184122号公報
If the data collected in this way is represented by a graph in which the horizontal axis represents the element row arranged in the y-axis direction of the X-ray detector 62 and the vertical axis represents the rotation angle, the data is illustrated in FIG. A simple sinogram. From this sinogram, the coordinates of the projection position of the rotation center axis R on the element array of the X-ray detector 62 can be obtained. Such calibration may be performed for each CT imaging of the subject, or a calibration table or the like may be created and referred to when CT imaging of the subject.
JP 2005-351879 A JP 2004-184122 A

ところで、上記した回転中心軸投影位置較正用治具を用いた較正動作においては、用いる較正用治具の回転中心からのずれ量が大きくなると、回転によりワイヤの像がX線検出器の視野から逸脱し、図8(B)に例示するように360°分のワイヤのX線投影データを得ることができず、回転中心軸の較正を行うことができない。   By the way, in the calibration operation using the rotation center axis projection position calibration jig described above, if the amount of deviation from the rotation center of the calibration jig used increases, the image of the wire is rotated from the field of view of the X-ray detector. It deviates and the X-ray projection data of the wire for 360 ° cannot be obtained as illustrated in FIG. 8B, and the rotation center axis cannot be calibrated.

また、拡大率を大きくした場合にも、ワイヤのずれ量はX線検出器上で大きくなる関係上、回転中心軸に対するワイヤの実際のずれ量が小さくても拡大率によっては360°分のデータが得られない場合がある。   Even when the enlargement factor is increased, the amount of wire displacement increases on the X-ray detector, so that even if the actual deviation amount of the wire with respect to the rotation center axis is small, depending on the enlargement factor, data for 360 ° is obtained. May not be obtained.

このような場合、従来のX線CT装置においては、オペレータがステージを移動させることによって較正用治具を水平面(回転中心軸に直交する平面)上で移動させ、較正用治具の中心を回転中心軸に近づくように位置決めしたうえで、再度回転テーブルを回転させてワイヤの投影データをとる必要があり、手間がかかるという問題がある。   In such a case, in the conventional X-ray CT apparatus, the calibration jig is moved on the horizontal plane (plane orthogonal to the rotation center axis) by the operator moving the stage, and the center of the calibration jig is rotated. After positioning so as to approach the central axis, it is necessary to rotate the rotary table again to obtain the projection data of the wire, which is troublesome.

また、基本的に回転中心軸投影位置較正用治具は、ステージ上の規定の位置に配置したときに、そのワイヤが回転中心軸にできるだけ近い場所に位置するように、例えばその外周面などの基準面に対するワイヤの位置を高精度に仕上げる必要があるという問題もある。   Also, the rotation center axis projection position calibration jig is basically arranged so that the wire is positioned as close as possible to the rotation center axis when placed at a specified position on the stage. There is also a problem that it is necessary to finish the position of the wire with respect to the reference surface with high accuracy.

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、回転中心軸投影位置較正用治具の位置決めが良好でなく、そのワイヤのX線投影データが360°にわたって得られなくても、従来のようにオペレータが較正用治具を移動させる必要がなく、また、較正用治具として、その外周面等の基準面に対してワイヤの位置を特に高精度に仕上げたものを用いることなく、確実に回転中心軸投影位置の較正を行うことのできるX線CT装置の提供をその課題としている。   The present invention has been made in view of such a situation, and even if the positioning of the rotation center axis projection position calibration jig is not good and the X-ray projection data of the wire is not obtained over 360 °, Thus, the operator does not need to move the calibration jig, and the calibration jig can be used without using a wire with a particularly high precision with respect to the reference surface such as the outer peripheral surface. Another object of the present invention is to provide an X-ray CT apparatus capable of calibrating the rotation center axis projection position.

上記の課題を解決するため、本発明のX線CT装置は、互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器の間に、当該X線発生装置のX線焦点とX線検出器の有感面の中心とを結ぶX線光軸に直交する回転中心軸の回りに回転する回転テーブルを備えるとともに、その回転テーブル上に、被写体を搭載して少なくとも上記回転中心軸に直交する平面上で移動可能なステージを備え、そのステージ上に被写体を搭載してX線を照射しつつ、上記回転テーブルを回転させて微小回転角度ごとに取り込んだX線投影データを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を構築する再構成演算手段を備えたX線CT装置において、上記ステージ上にワイヤを備えてなる回転中心軸投影位置較正治具を当該ワイヤが上記回転中心軸に沿う姿勢となるように搭載して上記回転テーブルを360°回転させることにより、上記X線検出器の出力から得られるワイヤのX線投影データによるサイノグラムから、上記X線検出器上への回転中心軸の投影座標を算出する回転中心軸投影位置算出手段を備えるとともに、その較正動作において上記ワイヤの360°分のX線投影データのうちの一部が上記X線検出器の出力から得られなかった場合に、当該X線検出器の出力により得られているワイヤのX線投影データを三角関数で近似してその振幅中心および位相を算出し、その算出結果を用いて回転中心軸の位置を近似演算する近似演算手段と、その近似演算された回転中心軸の位置に上記ワイヤの位置が一致するように上記ステージを上記平面上で微動させる制御手段を備えていることによって特徴づけられる(請求項1)。   In order to solve the above-described problems, an X-ray CT apparatus according to the present invention includes an X-ray focal point of an X-ray generator and an X-ray detector between the X-ray generator and the X-ray detector arranged to face each other. A rotating table that rotates around a rotation center axis that is orthogonal to the X-ray optical axis that connects the center of the sensitive surface is provided, and a subject is mounted on the rotation table so that it is at least orthogonal to the rotation center axis. The X-ray projection data acquired at every minute rotation angle by rotating the rotary table while irradiating X-rays with a subject mounted on the stage is used for the rotation axis. In an X-ray CT apparatus provided with reconstruction calculation means for constructing a tomographic image of a subject along an orthogonal plane, a rotation center axis projection position calibration jig comprising a wire on the stage is used as the rotation center. Along the axis By rotating the rotary table 360 ° by mounting the rotary table, a rotation center axis on the X-ray detector is obtained from a sinogram based on X-ray projection data of the wire obtained from the output of the X-ray detector. And a rotation center axis projection position calculating means for calculating the projection coordinates of the wire, and in the calibration operation, a part of the X-ray projection data for 360 ° of the wire was not obtained from the output of the X-ray detector. In this case, the X-ray projection data of the wire obtained from the output of the X-ray detector is approximated by a trigonometric function to calculate the amplitude center and phase, and the calculation result is used to approximate the position of the rotation center axis. Approximate calculation means for calculating, and control means for finely moving the stage on the plane so that the position of the wire coincides with the position of the approximate rotation center axis. Accordingly characterized (claim 1).

ここで、本発明においては、上記回転中心軸投影位置較正用治具を上記ステージ上に搭載した状態で上記回転テーブルを360°回転させてX線投影データを取り込み、上記ワイヤのX線投影データが360°分揃っていない場合に、自動的に上記近似演算手段およびステージ制御手段を動作させた後、再び上記回転テーブルを360°回転させて上記X線投影データを取り込んで上記回転中心軸投影位置算出手段を動作させる制御手段を備えている構成(請求項2)を採用することができる。   Here, in the present invention, with the rotation center axis projection position calibration jig mounted on the stage, the rotary table is rotated 360 ° to acquire X-ray projection data, and the X-ray projection data of the wire is acquired. If the approximate calculation means and the stage control means are automatically operated, the rotation table is rotated again by 360 degrees, the X-ray projection data is taken in, and the rotation center axis projection is performed. A configuration (Claim 2) including control means for operating the position calculation means can be employed.

本発明は、ステージ上に配置された回転中心軸投影位置較正用治具のワイヤと回転中心軸との距離が比較的大きいなどの理由により、回転中心軸投影位置較正用治具を360°回転させて採取したワイヤのX線投影データが、360°分揃っていない場合、得られている投影データを三角関数で近似し、その三角関数の振幅と位相から回転中心軸の概略位置を求め、その位置にステージを自動的に移動させることにより、課題を解決しようとするものである。   According to the present invention, the rotation center axis projection position calibration jig is rotated 360 ° because the distance between the rotation center axis projection position calibration jig wire arranged on the stage and the rotation center axis is relatively large. If the X-ray projection data of the wire collected in this way is not aligned for 360 °, the obtained projection data is approximated by a trigonometric function, and the approximate position of the rotation center axis is obtained from the amplitude and phase of the trigonometric function, The problem is solved by automatically moving the stage to that position.

すなわち、回転中心軸投影位置較正用治具を回転させることによってワイヤがX線検出器に投影されて得られるサイノグラムは三角関数とは異なるものの、両者は比較的類似性が高く、サイノグラムを較正する360°分のデータが揃っていなくても、それを用いて三角関数で近似することができる。この近似した三角関数の振幅と位相を用いれば、SID(X線発生装置の焦点とX線検出器の有感面とのなす距離)とSOD(同じくX線発生装置の焦点と被写体とのなす距離)とから、回転中心軸の位置を近似的に推定することができる。この三角関数を用いた近似計算による回転中心軸の推定結果は、正確には回転中心軸を表すものではないが、ほぼ正しく回転中心軸を表すものとなる。   That is, the sinogram obtained by rotating the rotation center axis projection position calibration jig by projecting the wire onto the X-ray detector is different from the trigonometric function, but both are relatively similar and calibrate the sinogram. Even if the data for 360 ° is not available, it can be approximated by a trigonometric function. Using the approximate amplitude and phase of the trigonometric function, SID (the distance between the focal point of the X-ray generator and the sensitive surface of the X-ray detector) and SOD (also the focal point of the X-ray generator and the subject) are used. From the distance), the position of the rotation center axis can be estimated approximately. The estimation result of the rotation center axis by the approximate calculation using the trigonometric function does not accurately represent the rotation center axis, but almost correctly represents the rotation center axis.

そこで、本発明においては、回転中心軸投影位置較正用治具をステージ上に載せて360°回転させてワイヤのX線投影データを採取したとき、ワイヤの投影データが360°分揃っていない場合に、えられている投影データを三角関数で近似し、その振幅と位相、およびSIDとSODとから、回転中心軸の位置を近似的に推定し、その推定位置にワイヤ位置が一致するようにステージを自動的に移動させる。これにより、ワイヤは回転中心軸に極めて接近した状態となる。その状態で回転テーブルを360°回転させて再びワイヤのX線投影データを採取することにより、360°分の欠落のないワイヤの投影データによるサイノグラムが得られ、そのサイノグラムを用いた公知の演算により、回転中心軸の投影位置座標を正確に求めることができる。   Therefore, in the present invention, when the X-ray projection data of the wire is collected by rotating the rotation center axis projection position calibration jig on the stage and rotating 360 °, the projection data of the wire is not aligned for 360 °. In addition, the obtained projection data is approximated by a trigonometric function, the position of the rotation center axis is approximately estimated from the amplitude and phase, SID and SOD, and the wire position matches the estimated position. Move the stage automatically. Thereby, a wire will be in the state very close to the rotation center axis. In that state, by rotating the rotary table 360 ° and collecting the X-ray projection data of the wire again, a sinogram based on the projection data of the wire without 360 ° is obtained, and by a known calculation using the sinogram The projection position coordinates of the rotation center axis can be accurately obtained.

請求項2に係る発明は、以上の一連の動作を自動的に行うこと、つまり最初に回転テーブルを回転させてワイヤのX線投影データを採取し、そのデータが360°分揃っていない場合には、得られている投影データを三角関数で近似して回転中心軸の位置を近似計算し、その計算結果に基づいてステージを移動した後、再度回転テーブルを回転させてワイヤのX線投影データを採取し、得られたサイノグラムから回転中心軸を求める動作を、自動的に実行するものであり、これにより、オペレータは最初に回転中心軸投影位置較正用治具を搭載して回転テーブルを回転させるだけで、ワイヤ位置がずれていても自動的に回転中心軸の投影位置座標が求められる。   The invention according to claim 2 automatically performs the above-described series of operations, that is, when the X-ray projection data of the wire is first collected by rotating the rotary table, and the data is not aligned for 360 °. Approximate the obtained projection data with trigonometric functions, approximate the position of the rotation center axis, move the stage based on the calculation result, then rotate the rotation table again to reconstruct the X-ray projection data of the wire The operation to obtain the rotation center axis from the acquired sinogram is automatically executed, so that the operator first mounts the rotation center axis projection position calibration jig and rotates the turntable. Even if the wire position is shifted, the projection position coordinates of the rotation center axis are automatically obtained.

本発明によれば、ワイヤを備えた回転中心軸投影位置較正用治具を用いた回転中心軸の較正動作において、回転テーブルを回転させて得られるワイヤのX線検出器への投影データが360°分揃わなかった場合でも、装置が自動的にワイヤが回転軸中心に近づくようにステージを移動させるので、従来のようにオペレータによる位置決め操作が不要となり、その分手間を省くことができる。   According to the present invention, in the calibration operation of the rotation center axis using the rotation center axis projection position calibration jig provided with the wire, the projection data of the wire onto the X-ray detector obtained by rotating the rotary table is 360. Even if they are not aligned, the apparatus automatically moves the stage so that the wire approaches the center of the rotation axis, so that the positioning operation by the operator is not required as in the prior art, and the labor can be saved.

同時に、回転中心軸投影位置較正用治具の外周面などの基準面に対するワイヤの位置を、従来のように高精度に仕上げる必要がなくなり、そのコストを低減させることができるという利点もある。   At the same time, it is not necessary to finish the position of the wire with respect to a reference surface such as the outer peripheral surface of the rotation center axis projection position calibration jig with high accuracy as in the prior art, and the cost can be reduced.

また、請求項2に係る発明によると、回転中心軸投影位置較正用治具を回転テーブルに搭載して最初にその投影データを採取したとき、360°分の投影データが得られなかった場合に、得られている投影データを用いた回転中心軸の近似計算と、その計算結果に基づくステージの位置決め動作と、その位置決め後に再度回転テーブルを回転させて投影データを採取する一連の動作を自動的に実行するので、オペレータは最初に回転中心軸投影位置較正用治具をステージ上に搭載して指令を与えるだけで、ワイヤの投影データが360°分揃っている否かの判断も行うことなく、回転中心軸投影位置座標が求められることになり、回転中心軸の投影位置の較正作業を大幅に簡素化することができる。   According to the invention of claim 2, when the projection data for 360 ° is not obtained when the rotation center axis projection position calibration jig is mounted on the rotary table and the projection data is first collected. Approximate calculation of the rotation center axis using the obtained projection data, stage positioning operation based on the calculation result, and a series of operations to rotate the rotary table again after the positioning and collect projection data Therefore, the operator only needs to first mount the rotation center axis projection position calibration jig on the stage and give a command without determining whether or not the projection data of the wire is aligned by 360 °. Thus, the rotation center axis projection position coordinates are obtained, and the calibration operation of the rotation center axis projection position can be greatly simplified.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a schematic diagram showing a mechanical configuration and a block diagram showing a system configuration.

X線発生装置1は、X線焦点1aを中心とするコーンビーム状のX線を水平方向(x軸方向)に発生する。このX線発生装置1に対向して2次元のX線検出器2が配置されており、これらの間に回転テーブル3が設けられている。   The X-ray generator 1 generates cone beam-shaped X-rays centering on the X-ray focal point 1a in the horizontal direction (x-axis direction). A two-dimensional X-ray detector 2 is disposed opposite to the X-ray generator 1, and a turntable 3 is provided therebetween.

回転テーブル3はX線焦点1aとX線検出器2の有感面の中心とを結ぶX線光軸Lに直交する鉛直方向(z軸方向)に沿った回転中心軸Rの回りに回転が与えられる。まこ、この回転テーブル3は、回転テーブル移動機構4によってx軸方向およびz軸方向に移動させることができる。そして、この回転テーブル3の上に、回転中心軸Rに直交する平面(x−y平面)上で移動するステージ5が載せられている。回転テーブル3は回転テーブルコントローラ11からの駆動制御信号により回転駆動し、回転テーブル移動機構4は回転テーブル移動機構コントローラ12から供給される信号によって駆動制御される。また、ステージ5は、ステージコントローラ13から供給される信号によって駆動制御される。   The rotary table 3 rotates around a rotation center axis R along a vertical direction (z-axis direction) perpendicular to the X-ray optical axis L connecting the X-ray focal point 1a and the center of the sensitive surface of the X-ray detector 2. Given. The rotary table 3 can be moved in the x-axis direction and the z-axis direction by the rotary table moving mechanism 4. A stage 5 that moves on a plane (xy plane) perpendicular to the rotation center axis R is placed on the turntable 3. The rotary table 3 is rotationally driven by a drive control signal from the rotary table controller 11, and the rotary table moving mechanism 4 is driven and controlled by a signal supplied from the rotary table moving mechanism controller 12. The stage 5 is driven and controlled by a signal supplied from the stage controller 13.

以上の回転テーブルコントローラ11、回転テーブル移動機構コントローラ12およびステージコントローラ13は、制御部20の制御下に置かれている。制御部20には、ジョイスティックやマウス、キーボード等からなる操作部21が接続されており、オペレータが操作部21を操作することによって回転テーブル3に回転を与え、あるいは移動させ、更にはステージ5を随意に移動させることができる。また、後述する回転中心治具投影位置較正ルーチンにおいては、ステージ5は制御部20からの指令により自動的に所要位置にまで移動する。   The rotary table controller 11, the rotary table moving mechanism controller 12, and the stage controller 13 described above are placed under the control of the control unit 20. An operation unit 21 including a joystick, a mouse, a keyboard, and the like is connected to the control unit 20, and the operator operates the operation unit 21 to rotate or move the rotary table 3 and further move the stage 5. It can be moved at will. In the rotation center jig projection position calibration routine described later, the stage 5 automatically moves to a required position in response to a command from the control unit 20.

さて、前記したX線検出器2の出力は画像データ取り込み回路14により取り込まれ、記憶部15に記憶される。通常のCT撮影時においては、ステージ5上に被写体Wを搭載してX線を照射しつつ、回転テーブル3を微小角度ずつ回転させるごとにX線検出器2の出力を記憶部15に記憶し、その記憶したデータを再構成演算部16により再構成することによって、回転中心軸Rに直交する平面に沿った被写体Wの断層像を構築し、表示器17に表示する。この再構成演算には、回転中心軸RのX線検出器2の有感面上への投影座標が必要であることは前記した通りであり、再構成演算の前に回転中心軸投影位置較正動作が必要となる。   Now, the output of the X-ray detector 2 is captured by the image data capturing circuit 14 and stored in the storage unit 15. During normal CT imaging, the output of the X-ray detector 2 is stored in the storage unit 15 each time the rotary table 3 is rotated by a minute angle while the subject W is mounted on the stage 5 and irradiated with X-rays. Then, the stored data is reconstructed by the reconstruction calculation unit 16, thereby constructing a tomographic image of the subject W along a plane orthogonal to the rotation center axis R and displaying it on the display 17. As described above, this reconstruction calculation requires the projection coordinates of the rotation center axis R onto the sensitive surface of the X-ray detector 2, and the rotation center axis projection position calibration is performed before the reconstruction calculation. Action is required.

回転中心軸投影位置較正動作においては、前記した図7に例示したものと同等の回転中心軸投影位置較正用治具Jcをステージ5上に搭載し、回転テーブル3を回転させ、ワイヤJwの投影データを画像データ取り込み回路14を介して記憶部15に取り込む。そのデータは回転中心軸投影座標演算部18に送られてサイノグラムを用いた回転中心軸投影座標演算に供される。そして、この実施の形態の特徴は、そのワイヤの投影データが360°分揃っていない場合に、そのデータは回転中心軸近似演算部19に送られて回転中心軸Rの近似演算に供され、その近似演算結果に基づいて、制御部20からの信号によりステージ5を自動的に移動させて、ワイヤJwのx−y平面上での位置を回転中心軸Rに接近させる点である。なお、図1においては、制御部20や各種演算部などを機能ごとのブロック図で示しているが、これらは実際にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、インストールされたプログラムの実行により実現する機能をブロックで示すものである。   In the rotation center axis projection position calibration operation, a rotation center axis projection position calibration jig Jc equivalent to that illustrated in FIG. 7 is mounted on the stage 5, the rotation table 3 is rotated, and the projection of the wire Jw is performed. Data is captured into the storage unit 15 via the image data capturing circuit 14. The data is sent to the rotation center axis projection coordinate calculation unit 18 to be used for rotation center axis projection coordinate calculation using a sinogram. The feature of this embodiment is that, when the projection data of the wire is not aligned for 360 °, the data is sent to the rotation center axis approximation calculation unit 19 and used for the approximation calculation of the rotation center axis R. Based on the approximate calculation result, the stage 5 is automatically moved by a signal from the control unit 20 so that the position of the wire Jw on the xy plane approaches the rotation center axis R. In FIG. 1, the control unit 20 and various arithmetic units are shown in block diagrams for each function, but these are actually configured by a computer and its peripheral devices and realized by executing an installed program. Functions are indicated by blocks.

図2は本発明の実施の形態における回転中心軸投影位置較正動作の内容を表すフローチャートであり、以下、この図を参照しつつ当該動作の詳細を述べる。   FIG. 2 is a flowchart showing the contents of the rotation center axis projection position calibration operation according to the embodiment of the present invention. The details of the operation will be described below with reference to this figure.

回転中心軸の投影座標を求めるに際しては、まず、前記した図7に示した回転中心軸投影位置較正用治具Jcをステージ4上に搭載して較正動作の開始指令を与える。これにより、X線を照射しつつ回転テーブル3を回転させ、回転中心軸投影位置較正用治具JcのX線投影データ、具体的にはワイヤJwの投影データを取り込む。その投影データが360°分揃っているか否かを判別する。   When obtaining the projection coordinates of the rotation center axis, first, the rotation center axis projection position calibration jig Jc shown in FIG. 7 is mounted on the stage 4 and a calibration operation start command is given. Thereby, the rotary table 3 is rotated while irradiating X-rays, and X-ray projection data of the rotation center axis projection position calibration jig Jc, specifically, projection data of the wire Jw is captured. It is determined whether or not the projection data is aligned for 360 °.

ワイヤJwの投影データが360°分揃っている場合には、回転中心軸投影座標演算部17にて、従来と同様にその投影データのサイノグラムから回転中心軸RのX線検出器2上への投影座標を算出する。   When the projection data of the wire Jw is equal to 360 °, the rotation center axis projection coordinate calculation unit 17 converts the projection data from the sinogram of the projection data onto the X-ray detector 2 on the rotation center axis R as in the conventional case. Calculate projected coordinates.

ワイヤJwの投影データが360°分揃っていない場合には、得られている投影データを用いて三角関数で近似する。すなわち、ワイヤJwの投影データが図3(A)に例示するように一部がX線検出器2の視野から逸脱している場合、同図(B)に破線で示すように、得られている投影データを三角関数で近似する。そして、その三角関数の振幅と位相を求め、更にその時点におけるX線焦点1aとX線検出器2とのなす距離SID、およびX線焦点1aと回転テーブル3(回転中心)とのなす距離SODを用いて、図4に模式的な平面図を示すように、回転テーブル3の回転中心軸Rのx−y平面上での位置を求める。図4においてθは回転テーブル3の回転角度であり、rは近似した三角関数の振幅とSIDおよびSODから算出されるワイヤJwの回転中心軸Rに対する振れ量である。   When the projection data of the wire Jw is not aligned for 360 °, approximation is performed using a trigonometric function using the obtained projection data. That is, when the projection data of the wire Jw partially deviates from the field of view of the X-ray detector 2 as illustrated in FIG. 3A, the projection data of the wire Jw is obtained as indicated by the broken line in FIG. Approximate projection data with trigonometric functions. Then, the amplitude and phase of the trigonometric function are obtained, and the distance SID formed between the X-ray focal point 1a and the X-ray detector 2 at that time, and the distance SOD formed between the X-ray focal point 1a and the rotary table 3 (rotation center). As shown in a schematic plan view in FIG. 4, the position of the rotation center axis R of the turntable 3 on the xy plane is obtained. In FIG. 4, θ is the rotation angle of the turntable 3, and r is the amount of deflection with respect to the rotation center axis R of the wire Jw calculated from the amplitude of the approximate trigonometric function, SID and SOD.

回転テーブル3の回転角度がθの状態で当該回転テーブル3の回転を停止した状態で、ステージ5をx方向にrsinθ、y方向にrcosθだけ移動させる。つまり、その時点におけるワイヤJwの位置に対し、回転中心軸Rの位置はx方向にrsinθ、y方向にrcosθだけずれた位置にあると推定し、その推定位置へと向けて回転中心軸投影位置較正用治具Jcを移動させるのである。ワイヤJwの一部の投影データからその軌跡を三角関数で近似して推定した回転中心軸Rの位置は、厳密には誤差を含むものであるが、その推定位置へ向けて回転中心軸投影位置較正用治具Jcを移動させることにより、ワイヤJwと回転中心軸Rとの距離は移動前に比して接近する。従って、その状態でX線を照射しつつ再度回転テーブル3を回転させ、ワイヤJwの投影データを採取することにより、図3(C)に示すように、ワイヤJwの360°分の投影データが得られる。この360°分の投影データによるサイノグラムから、従来と同等の手法により回転中心軸Rの投影座標を算出することができる。   While the rotation angle of the turntable 3 is θ and the rotation of the turntable 3 is stopped, the stage 5 is moved by rsinθ in the x direction and rcosθ in the y direction. That is, it is estimated that the position of the rotation center axis R is shifted by rsin θ in the x direction and rcos θ in the y direction with respect to the position of the wire Jw at that time, and the rotation center axis projection position toward the estimated position The calibration jig Jc is moved. Although the position of the rotation center axis R estimated by approximating the trajectory from the projection data of a part of the wire Jw with a trigonometric function includes an error in the strict sense, it is used for calibration of the rotation center axis projection position toward the estimated position. By moving the jig Jc, the distance between the wire Jw and the rotation center axis R becomes closer than before the movement. Accordingly, by rotating the rotary table 3 again while irradiating X-rays in this state and collecting the projection data of the wire Jw, the projection data for 360 ° of the wire Jw is obtained as shown in FIG. can get. From the sinogram based on the projection data for 360 °, the projection coordinates of the rotation center axis R can be calculated by a method equivalent to the conventional method.

ここで、ワイヤJwの投影データを三角関数で近似する際に、得られているデータが参観関数でないが故に、相関性の高い三角関数が2つ以上存在することが考えられる。このような場合、図5に示すように、相関性の高い上位2つの三角関数a,bの平均cを採用することができる。   Here, when the projection data of the wire Jw is approximated by a trigonometric function, it is conceivable that two or more trigonometric functions having high correlation exist because the obtained data is not a visit function. In such a case, as shown in FIG. 5, the average c of the two upper trigonometric functions a and b having high correlation can be employed.

また、ワイヤJwの投影データが、z軸方向においてその一部のみが360°のデータが得られない場合、回転テーブル3をz軸方向に移動させて上記の手法を採用することにより、較正は可能となる。   In addition, when the projection data of the wire Jw cannot obtain data of 360 ° only in part in the z-axis direction, the calibration can be performed by moving the rotary table 3 in the z-axis direction and adopting the above method. It becomes possible.

本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。In the configuration diagram of the embodiment of the present invention, a schematic diagram showing a mechanical configuration and a block diagram showing a system configuration are shown together. 本発明の実施の形態における回転中心軸投影位置較正動作の内容を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the content of the rotation center axis | shaft projection position calibration operation | movement in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の作用説明図で、(A)は回転中心軸投影位置較正用治具を回転させて得られる投影データの例を示すサイノグラムで、(B)はそのデータを三角関数で近似する例を示すグラフ、(C)は近似計算により求められた回転中心軸Rの推定位置に向けてステージを移動させた後に得られるワイヤの投影データの例を示すサイノグラムである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining the operation of an embodiment of the present invention, in which (A) is a sinogram showing an example of projection data obtained by rotating a rotation center axis projection position calibration jig, and (B) is a trigonometric function. A graph showing an example of approximation, (C) is a sinogram showing an example of wire projection data obtained after moving the stage toward the estimated position of the rotation center axis R obtained by approximation calculation. 本発明の実施の形態においてワイヤの投影データを三角関数で近似した結果からステージの移動量と向きを説明するための模式的平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view for explaining the moving amount and direction of the stage from the result of approximating the wire projection data with a trigonometric function in the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態におけるワイヤの投影データを三角関数で近似するに当たり、相関性の高い2つの三角関数が得られた場合の処理の方法の例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of the method of a process when two trigonometric functions with high correlation are obtained in approximating the projection data of the wire in embodiment of this invention by a trigonometric function. 産業用のX線CT装置の各部材の配置の例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of arrangement | positioning of each member of an industrial X-ray CT apparatus. 産業用のX線CT装置に用いられる回転中心軸投影位置較正用治具の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the jig | tool for rotation center axis | shaft projection position calibration used for an industrial X-ray CT apparatus. 図7の治具を用いて得られるワイヤの投影データによるサイノグラムの例であり、(A)は360°分のデータが得られた場合、(B)はその一部が欠落した場合の例の説明図である。FIG. 8 is an example of a sinogram based on the projection data of a wire obtained using the jig of FIG. 7, (A) is an example in the case where data for 360 ° is obtained, and (B) is an example in which a part thereof is missing. It is explanatory drawing.

符号の説明Explanation of symbols

1 X線発生装置
1a X線焦点
2 X線検出器
3 回転テーブル
4 回転テーブル移動機構
5 ステージ
11 回転テーブルコントローラ
12 回転テーブル移動機構コントローラ
13 ステージコントローラ
14 画像データ取り込み回路
15 記憶部
16 再構成演算部
17 表示器
18 回転中新軸投影座標演算部
19 回転中新軸近似演算部
20 制御部
21 操作部
Jc 回転中心軸投影位置較正用治具
Jw ワイヤ
Js 支持部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray generator 1a X-ray focus 2 X-ray detector 3 Rotating table 4 Rotating table moving mechanism 5 Stage 11 Rotating table controller 12 Rotating table moving mechanism controller 13 Stage controller 14 Image data capturing circuit 15 Storage unit 16 Reconfiguration calculating unit 17 Display 18 New axis projection coordinate calculation unit during rotation 19 New axis approximation calculation unit during rotation 20 Control unit 21 Operation unit Jc Jig for rotation center axis projection position calibration Jw Wire Js Support member

Claims (2)

互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器の間に、当該X線発生装置のX線焦点とX線検出器の有感面の中心とを結ぶX線光軸に直交する回転中心軸の回りに回転する回転テーブルを備えるとともに、その回転テーブル上に、被写体を搭載して少なくとも上記回転中心軸に直交する平面上で移動可能なステージを備え、そのステージ上に被写体を搭載してX線を照射しつつ、上記回転テーブルを回転させて微小回転角度ごとに取り込んだX線投影データを用いて、上記回転軸に直交する平面に沿った被写体の断層像を構築する再構成演算手段を備えたX線CT装置において、
上記ステージ上にワイヤを備えてなる回転中心軸投影位置較正用治具を当該ワイヤが上記回転中心軸に沿う姿勢となるように搭載して上記回転テーブルを360°回転させることにより、上記X線検出器の出力から得られるワイヤのX線投影データによるサイノグラムから、上記X線検出器上への回転中心軸の投影座標を算出する回転中心軸投影位置算出手段を備えるとともに、その較正動作において上記ワイヤの360°分のX線投影データのうちの一部が上記X線検出器の出力から得られなかった場合に、当該X線検出器の出力により得られているワイヤのX線投影データを三角関数で近似してその振幅中心および位相を算出し、その算出結果を用いて回転中心軸の位置を近似演算する近似演算手段と、その近似演算された回転中心軸の位置に上記ワイヤの位置が一致するように上記ステージを上記平面上で微動させるステージ制御手段を備えていることを特徴とするX線CT装置。
A rotation center orthogonal to the X-ray optical axis that connects the X-ray focal point of the X-ray generator and the center of the sensitive surface of the X-ray detector between the X-ray generator and the X-ray detector arranged opposite to each other. A rotating table that rotates around an axis, a stage on which the subject is mounted and movable on at least a plane orthogonal to the rotation center axis, and the subject is mounted on the stage. Reconstruction calculation means for constructing a tomographic image of a subject along a plane orthogonal to the rotation axis using X-ray projection data obtained by rotating the rotary table and taking in every minute rotation angle while irradiating X-rays In an X-ray CT apparatus equipped with
By mounting a rotation center axis projection position calibration jig comprising a wire on the stage so that the wire is in a posture along the rotation center axis and rotating the rotary table by 360 °, the X-ray Rotation center axis projection position calculating means for calculating projection coordinates of the rotation center axis on the X-ray detector from a sinogram based on X-ray projection data of the wire obtained from the output of the detector, and in the calibration operation, When a part of the X-ray projection data for 360 ° of the wire is not obtained from the output of the X-ray detector, the X-ray projection data of the wire obtained by the output of the X-ray detector is Approximation with a trigonometric function to calculate the amplitude center and phase, and using the calculation result, approximate calculation means for calculating the approximate position of the rotation center axis, and the position of the approximate rotation center axis An X-ray CT apparatus comprising stage control means for finely moving the stage on the plane so that the position of the wire coincides with the position.
上記回転中心軸投影位置較正用治具を上記ステージ上に搭載した状態で上記回転テーブルを360°回転させてX線投影データを取り込み、上記ワイヤのX線投影データが360°分揃っていない場合に、自動的に上記近似演算手段およびステージ制御手段を動作させた後、再び上記回転テーブルを360°回転させて上記X線投影データを取り込んで上記回転中心軸投影位置算出手段を動作させる制御手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。   When the rotation center axis projection position calibration jig is mounted on the stage, the rotary table is rotated 360 ° to acquire X-ray projection data, and the X-ray projection data of the wire is not aligned for 360 °. In addition, after the approximate calculation means and the stage control means are automatically operated, the rotation table is rotated again by 360 °, the X-ray projection data is taken in, and the rotation center axis projection position calculation means is operated. The X-ray CT apparatus according to claim 1, comprising:
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