JP2014049442A

JP2014049442A - Ｘ線管用動き補正システム及び方法

Info

Publication number: JP2014049442A
Application number: JP2013169321A
Authority: JP
Inventors: Zou Yun; ユン・ツォ; Scott Stephen Zelakiewicz; スコット・スティーブン・ゼラキウィッチ; P M Heukensfeldt Floribertus; フロリバータス・ピー・エム・ヒューケンスフェルト; Jeffrey W Eberhard; ジェフリー・ウェイン・エバーハード; Fengfeng Tao; フェンフェン・タオ; Powers Timothy; ティモシー・パワーズ; Edmund Sjoberg Thomas; トーマス・エドマンド・シェーベリ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2033-08-19
Also published as: DE102013109201A1; JP6176659B2; US8923484B2; US20140064456A1

Abstract

【課題】Ｘ線管用の動き補正システム及び方法を提供する。
【解決手段】一実施形態による動き補正システムは、Ｘ線管に結合されていて、Ｘ線管によって発生された電子ビームの衝突位置がＸ線管の動きに起因して所定位置から偏移する距離を決定する検知ユニットを含む。動き補正システムは更に、前記検知ユニットに結合されていて、電子ビームの衝突位置が偏移する距離に対応する制御信号を発生する制御ユニットを含む。また、動き補正システムは、前記制御ユニットに結合されていて、前記発生された制御信号に基づいて前記所定位置へ電子ビームを方向操作する偏向ユニットを含む。
【選択図】図１

Description

本発明の様々な実施形態は、一般的に云えば、Ｘ線管に関し、より詳しく云えば、Ｘ線管の動き(motion)に起因した焦点位置の偏移(deviation) を補正するためのシステムに関するものである。

従来のＸ線イメージング・システムはＸ線源及び検出器配列体を含む。Ｘ線源はＸ線を発生して、走査対象物を通過させる。これらのＸ線は対象物を通過する際に減弱して、検出器配列体によって受け取られる。検出器配列体は複数の検出素子を含み、これらの検出素子は、各検出素子で受け取った減弱したＸ線を表す電気信号を生成する。更に、生成された電気信号は分析のためにデータ処理システムへ伝送されて、最終的には画像が作成される。

典型的には、Ｘ線源はＸ線管を含み、Ｘ線管は、電子ビームが陽極面の焦点に衝突したときにＸ線を発生する。しかしながら、例えばポータブルＸ線装置の場合に起こり得るようにＸ線管が動いているとき、電子ビームの焦点が照射時間中に所定位置から離れることがある。この照射中の所定位置からの焦点の偏移の結果、作成される対象物の画像には動き起因のぼやけ(motion blur) が生じる。

従来のＸ線イメージング・システムでは、動き起因のぼやけの修正(motion deblurring) 技術のような画像処理技術を用いることにより、作成画像内の動き起因のぼやけを補正している。しかしながら、これらの技術は、動き起因のぼやけを補正するための画像の後処理に関していて、電子ビームの偏移又はＸ線管自体の動きを補正することに関していない。また、動き起因のぼやけの修正技術は画像が作成された後に遂行されるので、対象物のイメージングのための時間及びコストが必然的に増大し、また出来映えが一般に望ましくない。

従って、Ｘ線管の動きに起因する電子ビームの偏移を補正するための改良方法及び構造が必要である。

米国特許第７３０２０３１号

簡潔に述べると、本発明の一面では、Ｘ線管用の動き補正システムが提供される。この動き補正システムは、Ｘ線管に結合されていて、Ｘ線管によって発生された電子ビームの衝突位置がＸ線管の動きに起因して所定位置から偏移する距離を決定する検知ユニットを含む。動き補正システムは更に、前記検知ユニットに結合されていて、電子ビームの衝突位置が偏移する距離に対応する制御信号を発生する制御ユニットを含む。また、動き補正システムは、前記制御ユニットに結合されていて、前記発生された制御信号に基づいて前記所定位置へ電子ビームを方向操作(steering)する偏向ユニットを含む。

本発明の別の面によれば、Ｘ線管の動きを補正するための方法が提供される。本方法は、Ｘ線管によって発生された電子ビームの衝突位置がＸ線管の動きに起因して所定位置から偏移する距離を決定する段階を含む。本方法はまた、電子ビームの衝突位置が偏移する距離に対応する制御信号を発生する段階を含む。また，本方法は、前記発生された制御信号に基づいて前記所定位置へ電子ビームを方向操作する段階を含む。

本発明の別の面によれば、Ｘ線管が提供される。このＸ線管は、電子ビームを放出する陰極ユニットを含む。更に、Ｘ線管は、陽極面を持つ陽極ユニットを含み、該陽極面は、放出された電子ビームが該陽極面に衝突したときにＸ線を発生するように位置決めされている。また、Ｘ線管は動き補正サブシステムを含み、該動き補正サブシステムは、電子ビームの衝突位置がＸ線管の動きに起因して所定位置から偏移する距離を決定する検知ユニットを含む。また、前記動き補正サブシステムは、前記検知ユニットに結合されていて、電子ビームの衝突位置が偏移する距離に対応する制御信号を発生する制御ユニットを含む。更に、前記動き補正サブシステムは、前記制御ユニットに結合されていて、前記発生された制御信号に基づいて前記所定位置へ電子ビームを方向操作する偏向ユニットを含む。

本発明のこれらの及び他の特徴、側面及び利点は、添付図面を参照した以下の詳しい説明を読むことによってより良く理解されよう。図面では、全図を通じて同様な部品を同様な参照符号で表している。

図１は、本発明の様々な面に従った、Ｘ線管のブロック図である。図２は、本発明の様々な面に従った、Ｘ線管の動きを例示する図１のＸ線管のブロック図である。図３は、本発明の様々な面に従った、電子ビームの方向操作を例示する図１のＸ線管のブロック図である。図４は、本発明の様々な面に従った静電偏向ユニットの概略図である。図５は、本発明の一実施形態に従った磁気偏向ユニットの概略図である。図６は、本発明の別の実施形態に従った磁気偏向ユニットの概略図である。図７は、本発明の更に別の実施形態に従った磁気偏向ユニットの概略図である。図８は、本発明の様々な面に従った、Ｘ線管の動きを補正するための方法を例示する流れ図である。

以下に詳しく述べるように、Ｘ線管の動きを補正するための模範的な構造及び方法の様々な実施形態が提供される。以下に述べる方法及び様々な実施形態の動き補正システムを用いることによって、作成画像内の動き起因のぼやけが防止され、これによって画像取得後の動き補正処理の必要性が大幅に低減される。また、対象物の画像を作成するためのコスト及び時間が大幅に低減される。

次に図面を参照して説明する。図１には、本発明の様々な面に従った、Ｘ線管１００のブロック図が示されている。Ｘ線管１００は、材料サンプル、患者又は走査対象物へ向けてＸ線を放出するために構成されている。Ｘ線管１００は、真空外囲器１０６内に配置された陰極ユニット１０２及び陽極ユニット１０４を含む。真空外囲器１０６は、例えば、Ｘ線管１００のハウジング１０８内に配置された真空室であってよい。

陰極ユニット１０２は、陽極ユニット１０４へ向けて電子ビームを放出するための電子源１１０を含む。詳しく述べると、電流が（フィラメントのような）電子源１１０に供給され、電子源１１０は、熱電子放出によって電子ビームを発生させる。電流は、図１に示されているように、陰極ユニット１０２と陽極ユニット１０４との間に結合された高電圧（ＨＶ）発生器１１２から供給される。

更に、陽極ユニット１０４は、支持台１１４と、陽極面１１８を持つ基部１１６とを含む。基部１１６は支持台１１４に結合され、また陽極面１１８は基部１１６の頂部に配置される。また、陽極面１１８は、陰極ユニット１０２から電子を受け取るために、放出される電子の方向に位置決めされる。詳しく述べると、図１の実施形態では、陽極ユニット１０４内には、陽極面を備えた銅の基部が用いられ、該陽極面は、ロジウム、パラジウム、及び／又はタングステンのような、高い原子番号（「Ｚ」番号）の材料で構成される。陽極面１１８は、静止陽極面又は回転陽極面であってよい。ここで、本発明の理解を容易にするために、図１には静止陽極面１１８が示されていることに留意されたい。

更に、Ｘ線管１００は偏向ユニット１２０を含み、偏向ユニット１２０は、陽極面１１８に衝突する前に電子ビームを偏向又は方向操作するために、陰極ユニット１０２と陽極ユニット１０４との間に静電界又は磁界を生成する。一例では、偏向ユニット１２０は、電子ビームを所望の方向に方向操作するために電子ビームの両側に配置された一対の静電板を含むことができる。電子ビームを方向操作する態様については、後で図２〜図５を参照して詳しく説明する。

動作中、陰極ユニット１０２は電子ビーム１２２を発生し、電子ビーム１２２は、陰極ユニット１０２と陽極ユニット１０４との間に高電圧を印加することによって、陽極ユニット１０４の陽極面１１８へ向かって加速される。更に、電子ビーム１２２は所定位置１２４で陽極面１１８に衝突して、運動エネルギを非常に高い周波数の電磁放射すなわちＸ線として解放する。詳しく述べると、電子ビーム１２２は陽極面１１８に衝突時に急激に減速されて、その過程中に、そこからＸ線が発生される。これらのＸ線は陽極面１１８から全ての方向に放射される。これらのＸ線の一部分１２６は、真空外囲器１０６の出口１２８を通ってＸ線管１００の外へ出て、対象物１３０と相互作用するように利用される。また、これらのＸ線１２６は対象物１３０を通過する際に減弱して検出器１３２で受け取られ、検出器１３２は減弱したＸ線を表す電気信号を生成する。更に、生成された電気信号は、分析のためにデータ処理システム（図示せず）へ伝送され、最終的には画像を作成する。一実施形態では、陽極面１１８は、Ｘ線管１００におけるＸ線の発生を改善するために、真空外囲器１０６の出口１２８へ向けて、例えば約７〜２５度の角度を付けることできる。

ところで、手持ち式Ｘ線管用途においてユーザーによって又は剛性でない管位置決め装置によって惹起された動きに起因するかどうかに拘わらず、Ｘ線管１００が検出器１３２に対して動かされたとき、電子ビーム１２２の衝突位置２１４（図２に参照）が所定位置１２４から偏移することがある。一例として、衝突位置２１４は電子ビームの焦点を表すことができる。理解を容易にするために、Ｘ線管の動き及び電子ビームの偏移を図２に例示する。詳しく述べると、図２において、Ｘ線管は、その初期位置が、参照数字２０２で表され且つ実線で示されている。同様に、初期位置から動いた後のＸ線管が、参照数字２０４で表され且つ破線で示されている。また、偏移した電子ビームが参照数字２０６で表され、この偏移した電子ビーム２０６から発生されたＸ線が参照数字２０８で表されている。更に、この偏移した電子ビーム２０６から発生されたＸ線２０８は、検出器による取得の際に望ましくない角度で対象物１３０と相互作用することがあり、その結果、対象物１３０についての作成画像に動き起因のぼやけを生じさせることがある。

これらの欠点又は問題に対処するために、図１に示されている動き補正システム１３８を用いて、Ｘ線管１００における電子ビーム１２２の偏移を補正する。詳しく述べると、Ｘ線管１００の動きに起因する電子ビーム１２２の偏移を、電子ビーム１２２が陽極面１１８に衝突する前に補正して、それにより動き起因のぼやけの無い又は該ぼやけが無視し得るほどの品質の画像を作成できるようにする。動き補正システム１３８は、ハウジング１０８の外部でＸ線管１００に結合するか又はハウジング１０８内に配置することができる。また、動き補正システム１３８は、ユーザー又はオペレータが動き補正システム１３８を作動し又は不作動にすることができるようにするインターフェース・ユニット１４６に結合することができる。例えば、ユーザーは、動き補正システム１３８の機能を作動し又は不作動にするためにインターフェース・ユニット１４６に入力信号を送ることができる。

現在考えられる構成では、動き補正システム１３８は検知ユニット１４０及び制御ユニット１４２を含む。一実施形態では、動き補正システム１３８は、制御ユニット１４２に電気的に結合される偏向ユニット１２０を含むことができる。例えば、電気ケーブルを使用して、ハウジング１０８内に配置された偏向ユニット１２０と制御ユニット１４２とを接続することができる。更に、検知ユニット１４０は、Ｘ線管１００の動きを検知する１つ以上の動きセンサ１４４を含む。一例では、動きセンサ１４４は、Ｘ線管の動きの加速度に比例する電圧を供給する加速度計とすることができる。更に、検知ユニット１４０はこのような電圧を集積して、Ｘ線管１００の動きを決定することができる。一例では、３つのセンサをＸ線管１００上に配置して、３つの異なる方向におけるＸ線管１００の動きを検知することができる。また、検知ユニット１４０は、動きセンサ１４４から受け取った動き情報（例えば、電圧）を保存するためにメモリ１４５を含む。図１の実施形態では、動きセンサ１４４はＸ線管１００のハウジング１０８に結合されている。

更に、検知ユニット１４０は、電子ビーム１２２の衝突位置２１４がＸ線管１００の動きに起因して所定位置１２４から偏移する距離を決定するように構成される。図２には、電子ビーム１２２の衝突位置２１４が、所定位置１２４からＺ軸及びＹ軸方向に偏移したとして例示されている。ここで、電子ビーム１２２の衝突位置２１４が所定位置１２４から任意の１つ以上の半径方向に偏移することがあること、及び図２に示された方向に制限されないことに留意されたい。

一実施形態では、検知ユニット１４０はＸ線管１００の動き又は移動を追跡することができ、また検知ユニット１４０はこの動き情報を、電子ビーム１２２の衝突位置２１４が所定位置１２４から偏移する距離を決定するために使用することができる。例えば、Ｘ線管がＸ軸方向に沿って約１ｍｍ動き、且つ陽極面１１８が、図１に示されているように、ＸＹ平面から約７〜２５度傾斜している場合、電子ビーム１２２の衝突位置２１４はＸ軸方向に約１ｍｍ偏移し得る。この例では、偏移した電子ビームは、電子ビームが所定位置１２４で衝突するように、反対のＸ軸方向に約１ｍｍ方向操作する必要がある。別の例では、Ｘ線管がＹ軸方向に沿って約１ｍｍ動いた場合、電子ビーム１２２の衝突位置２１４は距離２１２（図２参照）だけ、すなわち、Ｙ軸方向に約１ｍｍ偏移することがある。この例では、電子ビームの衝突位置２１４がＹ軸方向に偏移しているので、電子ビームは所望の角度でＸ線を放出し続けることができる。従って、この例では、電子ビームを所定位置１２４へ方向操作することは必要とされない。

更に、また別の例では、Ｘ線管がＺ軸方向に沿って約１ｍｍ動き且つ陽極面１１８がＹ軸から約２０度の角度でオフセットされている場合、電子ビーム１２２の衝突位置２１４はＺ軸方向に沿って約１ｍｍの距離だけ動くことがある。しかしながら、この例では、陽極面１１８がＹ軸に対して約２０度の角度を成しているので、電子ビームの衝突位置２１４をＹ軸方向に距離３１０（図３参照）だけ、すなわち、約１／ｔａｎ（２０）＝２．７５ｍｍだけ方向操作する必要がある。また、この例では、Ｘ線が所望の角度で放出されるように、電子ビームは新しい所定位置３０２（図３参照）へ方向操作される。衝突位置２１４から所定位置３０２へ方向操作されるこの電子ビームは、参照数字３０４で表されている。一実施形態では、検知ユニット１４０は、電子ビームの衝突位置２１４の距離を決定するための動きアルゴリズムを使用する。このような動きアルゴリズムは、検知ユニット１４０のメモリ１４５の中に実行可能なコード／命令として含めることができる。

一実施形態では、動き補正システム１３８は、予め保存された情報／データに基づいて、電子ビームの衝突位置２１４が所定位置１２４から偏移する距離を決定することができる。予め保存された情報／データには、Ｘ線管１００についての以前に測定された又は計算された軌跡を含むことができる。詳しく述べると、動き補正システム１３８は、Ｘ線管１００の以前に測定された又は計算された軌跡を保存する予測ユニット１４８を含む。更に、予測ユニット１４８は、Ｘ線管１００についての計算された軌跡を使用して、電子ビーム１２２の衝突位置２１４の動き又は偏移を予測することができる。また、予測ユニット１４８は、電子ビームの衝突位置２１４が所定位置１２４から偏移する距離を予測することができる。例えば、予測ユニット１４８は、電子ビームの偏移した衝突位置の対応する距離にマッピングされたＸ線管１００の予め保存された軌跡を含むルックアップ・テーブルを持つことができる。

電子ビームの衝突位置が偏移する距離を決定したとき、制御ユニット１４２は、電子ビームを所定位置へ方向操作する距離に対応する制御信号を発生する。ここで、制御ユニット１４２が、電子ビームの偏移した衝突位置についての距離情報を検知ユニット１４０及び／又は予測ユニット１４８から受け取ることができることに留意されたい。制御信号は電圧信号又は電流信号を含むことができ、制御信号は、偏向ユニット１２０に電子ビームを衝突位置２１４から所定位置１２４又は３０２へ方向操作させるために、偏向ユニット１２０に供給される。電子ビーム１２２を方向操作して、Ｘ線管１００の動きを補正する態様について、図４を参照してより詳しく説明する。

上記のように、動き補正システム１３８を用いることによって、電子ビーム２０６の偏移した衝突位置を所定位置へ方向操作することができる。また、動き補正システム１３８が電子ビーム２０６を所定位置へ方向操作するので、作成画像内の動き起因のぼやけを無くすことができ、これにより対象物１３０のついての作成画像の品質を改善し、且つ画像取得後の処理技術による動き補正の必要性を低減することができる。

図４について説明すると、本発明の一実施形態に従った静電偏向ユニットの概略図４００が示されている。参照数字４０２は、図１の偏向ユニット１２０を表すことができる。偏向ユニット４０２は、電子ビーム４０４を陽極面４０７上の所定位置４０６へ方向操作するために電子ビーム４０４を横切る静電界を生成する２対の静電板を含むことができる。電子ビーム４０４は、図１の電子ビーム１２２を表すことができ、また所定位置４０６は、図１の所定位置１２４を表すことができる。ここで、偏向ユニット４０２は任意の寸法及び形状の静電板／電極を含むことができ、且つ図４に示された寸法形状に制限されないことに留意されたい。

図４の実施形態において、静電板４０８、４１０、４１２及び４１４が互いに平行に且つ電子ビーム４０４に近接して配置されている。詳しく述べると、第１の静電板４０８が電子ビーム４０４の左側に配置されるのに対して、第２の静電板４１０が電子ビーム４０４の右側に配置される。同様に、図４に示されているように、第３の静電板４１２が電子ビーム４０４の上側に配置されるのに対して、第４の静電板４１４が電子ビーム４０４の下側に配置される。ここで、用語「左」、「右」、「上」、「下」などは相対的な用語であって、例示説明のためにのみ使用される。また、用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などは、構成要素／方向を区別するために使用され、且つそれらの順序に制限されない。

本発明の様々な面によれば、偏向ユニット４０２は制御ユニット４１６に電気的に結合される。制御ユニット４１６は、図１の制御ユニット１４２を表すことできる。制御ユニット４１６は、Ｘ線管１００の動きに起因して偏移した後の電子ビームを所定位置４０６へ方向操作するために偏向ユニット４０２に電圧信号又は電流信号を送るように構成される。詳しく述べると、検知ユニット４１８は、Ｘ線管がその最初の位置から動いた方向及び距離のような動き情報を含めて、Ｘ線管１００の動き又は移動を追跡することができる。検知ユニット４１８は、図１の検知ユニット１４０を表すことができる。

更に、検知ユニット４１８は、この動き情報を使用して、電子ビーム４０４の衝突位置が所定位置４０６から偏移する距離を決定することができる。電子ビームがＸ線管の偏移又は移動につれて偏移するので、電子ビームの偏移した衝突位置の距離及び方向は、Ｘ線管の移動の距離及び方向に相関する。詳しく述べると、検知ユニット４１８はＸ線管の動き情報を使用して、偏移した電子ビームを所定位置４０６へ方向操作するのに必要な距離を計算する。

図４について説明を続けると、例えば、Ｘ線管がＸ軸方向に沿って約１ｍｍ動いた場合、電子ビーム４０４の衝突位置４２８がＸ軸方向に沿って距離４３２だけ、すなわち、約１ｍｍ偏移することがある。この偏移した電子ビームは、参照数字４３０で表されている。これに応答して、制御ユニット４１６は、制御信号を発生することにより、電子ビームを反対のＸ軸方向に１ｍｍ動かして、電子ビームの衝突位置４２８をその最初の位置又は所定位置４０６へ戻すことができる。別の例では、Ｘ線管の衝突位置４３４がＸ軸方向に沿って約１ｍｍ且つＹ軸方向に沿って１ｍｍ動いた場合、電子ビーム４０４の衝突位置４３４は、距離４３８だけ、すなわちＸ軸方向に約１ｍｍ及びＹ軸方向に約１ｍｍ偏移することがある。この偏移した電子ビームは参照数字４３６で表すことができる。ここで、参照数字４３４が偏移した電子ビーム４３６の衝突位置を表し、また参照数字４２８が電子ビーム４３０の衝突位置を表していることに注意されたい。これに応答して、制御ユニット４１６は、制御信号を発生することにより、電子ビームの衝突位置４３４を反対のＸ軸方向に１ｍｍ動かすことができ、Ｙ軸方向の動きは必要とされない。更に別の例として、Ｘ線管がＺ軸方向に沿って約１ｍｍ動き且つ陽極面４０７がＹ軸から約２０度の角度を成している場合、電子ビーム４０４の衝突位置がＺ軸方向に約１ｍｍの距離だけ動くことがある。陽極面４０７の角度は図４に「θ」で表されている。これに応答して、制御ユニット４１６は、制御信号を発生することにより、電子ビームをＹ軸方向に約１／ｔａｎ（２０）＝２．７５ｍｍだけ方向操作して、Ｘ線管が動く前と実質的に同じ角度でＸ線が対象物１３０を通過して検出器１３２で受け取られるように、電子ビームの衝突位置を新しい所定位置（図４に示してない）へ動かすことができる。

また更に、電子ビームの偏移した衝突位置を所定位置まで方向操作するための決定された距離又は該距離の表現が、制御ユニット４１６に供給されて、対応する電圧又は電流信号が発生される。ここで、本発明の理解を容易にするために、電子ビーム４３０の偏移した衝突位置の例を以下の説明で考察することに留意されたい。この例では、制御ユニット４１６は、電子ビーム４３０の衝突位置４２８が所定位置４０６から第１の方向４２０に距離４３２（すなわち、約１ｍｍ）偏移することを決定する。更に、制御ユニット４１６は、決定された距離４３２（すなわち、約１ｍｍ）に対応する電圧又は電流信号を発生する。その後、電圧又は電流信号は、電子ビーム４３０の衝突位置４２８が所定位置４０６へ動くように電子ビーム４３０を方向操作するために、偏向ユニット４０２へ供給される。詳しく述べると、電圧又は電流信号は静電板４０８及び４１０に供給されて、電子ビーム４３０を、第１の方向４２０とは反対の第２の方向４２２に距離４３２（すなわち、約１ｍｍ）だけ動かすように方向操作する。

本発明の様々な面によれば、１つの静電板（例えば、静電板４０８）に印加される電圧信号又は電流信号は、偏移する電子ビームの方向に依存して反対側の静電板（例えば、静電板４１０）に対して正の振幅値又は負の振幅値のいずれかを含むことができる。例えば、静電板４０８に印加される電圧信号又は電流信号は、電子ビーム４０４を第１の方向４２０に方向操作するために反対側の静電板４１０に対して正の振幅値を持つことができる。同様に、静電板４０８に印加される電圧信号又は電流信号は、電子ビーム４０４を第２の方向４２２に方向操作するために反対側の静電板４１０に対して負の振幅値を持つことができる。従って、この電圧又は電流信号を静電板４０８及び４１０に供給することによって、電子ビームは、図４に示されているように、Ｘ軸方向に方向操作することができる。

同様な態様で、静電板４１２に印加される電圧信号又は電流信号は、電子ビーム４０４を第３の方向４２４に方向操作するために反対側の静電板４１４に対して正の振幅値を持つことができる。また、静電板４１２に印加される電圧信号又は電流信号は、電子ビーム４０４を第４の方向４２６に方向操作するために反対側の静電板４１４に対して負の振幅値を持つことができる。従って、この電圧又は電流信号を静電板４１２及び４１４に供給することによって、電子ビームは、図４に示されているように、Ｙ軸方向に方向操作することができる。

このように、電圧又は電流信号をそれぞれの静電板に供給することによって、板４０８、４１０、４１２及び４１４の間に、電子ビームを所定位置４０６へ方向操作するための対応する静電界を生成することができる。電子ビームが所定位置４０６で衝突するように方向操作されるので、この電子ビームから発生されるＸ線は対象物を所望の角度で走査することができ、これにより、対象物の画像の品質を改善することができる。

次に図５について説明すると、本発明の一実施形態に従った磁気偏向ユニット５００の概略図が示されている。偏向ユニット５００は、図１の偏向ユニット１２０を表すことができる。偏向ユニット５００は、図５に示されているように、Ｃ形アーム磁石５０２を含み、各アーム５０６の端部にコイル５０４を備えている。更に、両コイル５０４は、Ｘ軸に沿って電子ビームを方向操作するために両アーム５０６間に磁界を発生することができる。詳しく述べると、両コイル５０４に制御信号を供給して、両アーム５０６間に磁界を発生する。更に、電子ビームが両アーム５０６間を進むとき、発生された磁界が電子ビームに磁気力を生成して、電子ビームをＸ軸に沿って方向操作することができる。

図６は、本発明の別の実施形態に従った磁気偏向ユニット６００の概略図である。偏向ユニット６００は、図１の偏向ユニット１２０を表すことができる。偏向ユニット６００は、制御信号に基づいて電子ビームを所定位置へ方向操作する磁気装置を含む。詳しく述べると、偏向ユニット６００は、図６に示されているように、Ｘ−Ｙ軸上に配置された４つのアームを持つ磁気構造を含む。例えば、第１のアーム６０２及び第２のアーム６０４が、Ｘ軸に沿って互いに対向して配置される。同様に、第３のアーム６０６及び第４のアーム６０８が、Ｙ軸に沿って互いに対向して配置される。更に、コイル６１０が、図６に示されているように、各アームの端部に巻装される。これらのコイル６１０がＸ軸及びＹ軸上に配置されているので、制御信号に基づいてそれらのアームの間に生成される磁界は、所定位置から任意の半径方向に電子ビームを偏向するのに役立つ。

図７について説明すると、本発明の更に別の実施形態に従った磁気偏向ユニット７００の概略図が示されている。偏向ユニット７００は、図１の偏向ユニット１２０を表すことができる。偏向ユニット７００は、図７に示されているように、２対のコイル（７０２、７０６）及び（７０４、７０８）を含み、その各対は他の対と直交するように配置されている。一実施形態では、これらのコイル７０２，７０４，７０６，７０８は、電子ビームを所定位置へ方向操作するように構成されている磁石付きヘルムホルツ・コイルとすることができる。

次に、図８について説明すると、本発明の様々な面に従った、Ｘ線管の動きを補正するための方法を例示する流れ図８００が示されている。本発明の理解を容易にするために、本方法を、図１〜図４の構成要素を参照して説明する。本方法は段階８０２で開始し、該段階において、Ｘ線管１００によって発生された電子ビーム１２２の衝突位置２１４がＸ線管１００の動きに起因して所定位置１２４から偏移する距離が決定される。そのために、検知ユニット１４０を用いて、所定位置１２４からの電子ビームの偏移した衝突位置の距離を決定する。詳しく述べると、検知ユニット１４０は、動きセンサ１４４を用いることによって、Ｘ線管の動きを追跡する。更に、検知ユニット１４０は、Ｘ線管の追跡された動き情報に基づいて電子ビームの偏移した衝突位置の距離を決定する。

その後、段階８０４において、電子ビームの衝突位置が偏移する距離に対応する制御信号が発生される。そのために、制御ユニット１４２を用いて、電子ビームの偏移した衝突位置の計算された距離に基づいて電圧信号又は電流信号のいずれかを含む制御信号を発生する。電圧信号又は電流信号は、所定位置１２４からの複数の半径方向の内の１つの半径方向の電子ビームの偏移した衝突位置に対応する正の振幅値及び負の振幅値の内の１つを含む。

更に、段階８０６において、発生された制御信号に基づいて、電子ビームが所定位置１２４へ方向操作される。そのために、偏向ユニット１２０を用いて、電子ビームを方向操作する。詳しく述べると、偏向ユニット１２０が制御ユニット１４２から制御信号を受け取る。更に、該制御信号の正の振幅値及び負の振幅値に基づいて、偏向ユニット１２０は電子ビームを対応する方向に方向操作して、所定位置１２４に衝突させる。例えば、制御信号が正の振幅値を含んでいる場合、電子ビームは第１の方向４２０に偏移され、他方、制御信号が負の振幅値を含んでいる場合、電子ビームは第２の方向４２２に偏移される。このように、動き補正システム及び方法を用いることによって、電子ビームの偏移が補正され、これにより、作成画像内の動き起因のぼやけを実質的に低減することができる。

様々な実施形態の動き補正システム及び方法は、Ｘ線管の動きに起因する電子ビームの偏移を補正するのに役立つ。また、所定位置に衝突するように電子ビームの偏移が補正されるので、作成画像内の動き起因のぼやけを実質的に低減することができ、また作成画像の品質が有意に改善される。更に、画像のぼやけ防止のために何ら後処理を必要としないので、対象物の画像を作成するためのコスト及び時間が実質的に低減される。

本発明の特定の特徴のみを例示し説明したが、当業者には種々の修正および変更をなし得よう。従って、「特許請求の範囲」の記載が本発明の真の精神の範囲内にあるこの様な全ての変更および変形を包含するものとして記載してあることを理解されたい。

１００Ｘ線管
１０２陰極ユニット
１０４陽極ユニット
１０６真空外囲器
１０８ハウジング
１１０電子源
１１２高電圧（ＨＶ）発生器
１１４支持台
１１６基部
１１８陽極面
１２０偏向ユニット
１２２電子ビーム
１２４所定位置
１２６Ｘ線
１２８真空外囲器の出口
１３０対象物
１３２検出器
１３８動き補正システム
１４０検知ユニット
１４２制御ユニット
１４４動きセンサ
１４５メモリ
１４６インターフェース・ユニット
１４８予測ユニット
２０２初期位置のＸ線管
２０４初期位置から動いた後のＸ線管
２０６偏移した電子ビーム
２０８Ｘ線
２１２偏移した距離
２１４衝突位置
３０２新しい所定位置
３０４方向操作された電子ビーム
３１０距離
４００静電偏向ユニットの概略図
４０２偏向ユニット
４０４電子ビーム
４０６所定位置
４０７陽極面
４０８、４１０、４１２、４１４静電板
４２０第１の方向
４２２第２の方向
４２４第３の方向
４２６第４の方向
４２８衝突位置
４３０偏移した電子ビーム
４３２距離
４３４衝突位置
４３６偏移した電子ビーム
４３８距離
５００磁気偏向ユニット
５０２Ｃ形アーム磁石
５０４コイル
５０６アーム
６００磁気偏向ユニット
６０２、６０４、６０６、６０８アーム
６１０コイル
７００磁気偏向ユニット
７０２，７０４，７０６，７０８コイル
８００方法

Claims

Ｘ線管に結合されていて、前記Ｘ線管によって発生された電子ビームの衝突位置が前記Ｘ線管の動きに起因して所定位置から偏移する距離を決定する検知ユニットと、
前記検知ユニットに結合されていて、電子ビームの衝突位置が偏移する前記距離に対応する制御信号を発生する制御ユニットと、
前記制御ユニットに結合されていて、前記発生された制御信号に基づいて前記所定位置へ電子ビームを方向操作する偏向ユニットと、
を有する動き補正システム。
前記検知ユニットは、前記Ｘ線管に結合されていて、前記Ｘ線管の動きを検知する少なくとも１つの動きセンサを有している、請求項１記載の動き補正システム。
前記検知ユニットは、前記Ｘ線管の動きに基づいて電子ビームの衝突位置の偏移の方向を決定する、請求項１記載の動き補正システム。
前記制御ユニットは、前記決定された距離に基づいて電圧信号及び電流信号の内の少なくとも一方を有する前記制御信号を発生する、請求項１記載の動き補正システム。
前記偏向ユニットは、前記発生された制御信号に比例して電子ビームを偏向する少なくとも２つの静電板を有している、請求項１記載の動き補正システム。
前記偏向ユニットは、前記発生された制御信号に基づいて電子ビームを前記所定位置へ方向操作する磁気装置を有している、請求項１記載の動き補正システム。
更に、前記制御ユニットに結合されていて、前記Ｘ線管についての予め保存された軌跡に基づいて、電子ビームの衝突位置が所定位置から偏移する距離を推定する予測ユニットを有している請求項１記載の動き補正システム。
Ｘ線管によって発生された電子ビームの衝突位置がＸ線管の動きに起因して所定位置から偏移する距離を決定する段階と、
電子ビームの衝突位置が偏移する前記距離に対応する制御信号を発生する段階と、
前記発生された制御信号に基づいて電子ビームを前記所定位置へ方向操作する段階と、
を有する方法。
更に、前記Ｘ線管についての予め保存された軌跡に基づいて、電子ビームの衝突位置が所定位置から偏移する距離を推定する段階を有している請求項８記載の方法。
制御信号を発生する前記段階は、前記決定された距離に基づいて電圧信号及び電流信号の内の少なくとも一方を発生する段階を有している、請求項８記載の方法。
前記電圧信号及び電流信号の内の少なくとも一方は、複数の半径方向の内の１つの半径方向の電子ビームの偏移した衝突位置に対応する正の振幅値及び負の振幅値の内の１つを有している、請求項１０記載の方法。
電子ビームを前記所定位置へ方向操作する前記段階は、前記発生された制御信号に比例する静電界を生成して、電子ビームを前記所定位置へ偏向する段階を有している、請求項８記載の方法。
電子ビームを前記所定位置へ方向操作する前記段階は、前記発生された制御信号に比例する磁界を生成して、電子ビームを前記所定位置へ偏向する段階を有している、請求項８記載の方法。
電子ビームを放出する陰極ユニットと、
陽極面を持つ陽極ユニットであって、該陽極面は、放出された電子ビームが該陽極面に衝突したときにＸ線を発生するように位置決めされている、陽極ユニットと、
動き補正サブシステムであって、
（１）電子ビームの衝突位置がＸ線管の動きに起因して所定位置から偏移する距離を決定する検知ユニット、
（２）前記検知ユニットに結合されていて、電子ビームの衝突位置が偏移する距離に対応する制御信号を発生する制御ユニット、並びに
（３）前記制御ユニットに結合されていて、前記発生された制御信号に基づいて電子ビームを前記所定位置へ方向操作する偏向ユニット
を含んでいる動き補正サブシステムと、
有するＸ線管。
更に、入力信号に基づいて前記動き補正サブシステムを作動し又は不作動にするインターフェース・ユニットを有している請求項１４記載のＸ線管。
前記検知ユニットは、前記Ｘ線管に結合されていて、前記Ｘ線管の動きを検知する少なくとも１つの動きセンサを有している、請求項１４記載のＸ線管。
前記検知ユニットは、前記Ｘ線管の動きに基づいて電子ビームの衝突位置の偏移の方向を決定する、請求項１４記載のＸ線管。
前記制御ユニットは、前記決定された距離に基づいて電圧信号及び電流信号の内の少なくとも一方を発生する、請求項１４記載のＸ線管。
前記偏向ユニットは、前記発生された制御信号に比例して電子ビームを偏向する少なくとも２つの静電板を有している、請求項１４記載のＸ線管。
前記偏向ユニットは、前記発生された制御信号に基づいて電子ビームを前記所定位置へ方向操作する磁気装置を有している、請求項１４記載のＸ線管。