JP2014049442A - X線管用動き補正システム及び方法 - Google Patents

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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。
100 X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
126 X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
208 X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
502 C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 (20)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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。
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