JP2015215218A - 放射線検査装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】断層画像にアーチファクトが現れるのを確実に防ぐことができる放射線検査装置を提供する。【解決手段】厳密な回転テーブルの位置合わせをしなくても、アーチファクトのない断層画像を生成する放射線検査装置である。回転テーブルには、検査対象に追従して回転するマーカが設けられている。検査対象とともに画像に写りこんだマーカの影10sに基づいた画像の補正により、回転テーブルの位置ズレがなかったときに得られるであろう一連の画像を生成する。補正後の画像を基にして、アーチファクトのない鮮明な断層画像を生成する。【選択図】図7
Description
本発明は、検査対象に放射線を照射して、断層画像を生成することができる放射線検査装置に関する。
工場などには、検査対象に放射線を照射して、断層画像を生成する放射線検査装置が配備されている。このような装置は、図17に示すように放射線を照射する放射線源53と、検査対象である試料を載置する回転テーブル55と、放射線を検出する検出器54とを備えている。ここで、放射線源53は、水平方向に放射線を照射するように設置されている。放射線源53から照射された放射線は、回転テーブル55に置かれている試料を透過して検出器54に入射する。検出器54は、放射線を検出することで画像を生成する(例えば特許文献1参照)。
本発明に係る装置では、回転テーブル55が放射線源53および検出器54に対して回転する構成となっている。放射線を照射し、回転テーブル55を回転させながら画像を連写すれば、さまざまな投影方向についての画像が得られる。本発明に係る装置は、これら連写された画像に基づいて断層画像を生成する。この断層画像は、連写画像を再構成したCT(Computed Tomography)画像となっている。
鮮明な断層画像を得るには、図18のように回転テーブル55の回転軸が放射線源53から放射される放射線ビームの光軸に交差していなければならない。連写画像の再構成は、光軸と回転軸とが交差するのもとして実行されるからである。図19のように光軸と回転軸とが位置ずれを起こした状態で画像を連写すると、断層画像にアーチファクトが発生してしまう場合がある。
しかしながら、従来構成の装置では、断層画像にアーチファクトが発生するのを十分に抑制することができない。
光軸に対して回転テーブル55を正確に設置することは実際に困難である。回転テーブル55が光軸からわずかにでもずれていれば、断層画像にアーチファクトが発生する可能性がある。
また、光軸と回転テーブル55との位置合わせを正確に行ったとしても、装置を使用している間に光軸と回転テーブル55との位置関係が変わり得る。つまり、従来構成によれば、断層画像にアーチファクトが現れないように上述の位置合わせを定期的に行わなければならない。
さらに、回転テーブル55が常に一様に回転するとは限らない。即ち、回転テーブル55を駆動させるときに生じる回転むらを完全になくすのは難しい。断層画像にアーチファクトが現れないようにするには、相当な再現性を持って回転テーブル55を回転させなければならないということになる。
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、断層画像にアーチファクトが現れるのを確実に防ぐことができる放射線検査装置を提供することにある。
すなわち、本発明に係る放射線検査装置は、検査対象に向けて放射線を照射する放射線源と、放射線源を制御する放射線源制御部と、検査対象を透過する放射線を検出する検出部と、検出部が出力する信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、放射線源と検出部とにはさまれる位置に設けられた検査対象を載置する回転テーブルと、放射線源から検出部に向かう方向と直交する方向に伸びた軸を回転軸として回転テーブルを回転させることにより回転テーブル上の検査対象を回転させる回転機構と、回転機構を制御する回転制御部と、回転テーブルが回転する間に撮影された一連の画像に基づいて検査対象の断層画像を生成する断層画像生成部と、回転テーブルに設けられ、回転テーブル上の検査対象に追従して回転するマーカと、検査対象とともに一連の画像に写りこんでいるマーカの像に基づいて、放射線源が発する放射線ビームの光軸に対する回転テーブルの回転軸の位置ズレを算出する位置ズレ算出部と、算出された位置ズレに基づいて一連の画像を補正する補正部とを備え、断層画像生成部が断層画像の生成に用いる画像は補正後の画像であることを特徴とするものである。
[作用・効果]本発明によれば、厳密な回転テーブルの位置合わせをしなくても、アーチファクトのない断層画像を生成する放射線検査装置が提供できる。本発明の回転テーブルには、検査対象に追従して回転するマーカが設けられている。回転テーブルが1回転する間に撮影された一連の画像には、検査対象像とともにマーカの像が写りこむことになる。本発明の構成は、一連の画像に写りこんでいるマーカの像に基づいて、放射線源が発する放射線ビームの光軸に対する回転テーブルの回転軸の位置ズレを算出し、この算出結果に基づいて一連の画像を補正する構成となっている。したがって、本発明の構成によれば、補正により、回転テーブルの位置ズレがなかったときに得られるであろう一連の画像を生成することができるのである。このような補正後の画像を基にすれば、アーチファクトのない鮮明な断層画像を生成することができる。
また、上述の放射線検査装置において、画像における検査対象の像とマーカの像とが重なることがないように回転テーブルに対するマーカの位置が決定されていれば、より望ましいが、断層画像の生成が正常に行われれば、検査対象とマーカが分離された断層像が得られるため、致命的なものではない。
[作用・効果]上述の構成は、本発明のより具体的な構成について説明している。画像における検査対象の像とマーカの像とが重なることがないように回転テーブルに対するマーカの位置が決定されていれば、検査対象物の断層像がマーカ像により鮮明に画像を生成することが期待できる。
また、上述の放射線検査装置において、回転テーブルの回転角度を検出する角度検出部(角度センサ)を備え、放射線源制御部は、角度検出部の出力に基づいて回転テーブルが一定量回転する度に放射線を照射するよう放射線源を制御すれば、より望ましい。
但し、回転角度によらず等放射線を連続照射させながら高速回転して画像を生成することも実際上有用である。
但し、回転角度によらず等放射線を連続照射させながら高速回転して画像を生成することも実際上有用である。
[作用・効果] 上述の構成は、本発明のより具体的な構成について説明している。より確実に断層画像を生成するために、角度検出部の出力に基づいて回転テーブルが一定量回転する度に放射線を照射することができるわけである。
また、上述の放射線検査装置において、位置ズレ算出部は、光軸と直交する方向であるY方向についての位置ズレと、回転軸が放射線源に接近・離反する方向であるX方向についての位置ズレとの2成分を算出することにより光軸に対する回転軸の位置ズレを算出する。
[作用・効果] 上述の構成は、本発明のより具体的な構成について説明している。光軸と直交する方向であるY方向についての位置ズレと、回転軸が放射線源に接近・離反する方向であるX方向についての位置ズレとの2成分を算出することにより光軸に対する回転軸の位置ズレを算出するように構成すれば、より確実に回転テーブルの位置ズレを算出することができる。
また、上述の放射線検査装置において、マーカは放射線を透過させない鉛で構成されればより望ましい。
[作用・効果] 上述の構成は、本発明のより具体的な構成について説明している。マーカが鉛で構成されればより確実に画像にマーカ像が写りこむことになり位置ズレ量を適切に算出することができる。
本発明によれば、厳密な回転テーブルの位置合わせをしなくても、アーチファクトのない断層画像を生成する放射線検査装置が提供できる。本発明の回転テーブルには、検査対象に追従して回転するマーカが設けられており、検査対象とともに画像に写りこんだマーカの像に基づいた画像の補正により、回転テーブルの位置ズレがなかったときに得られるであろう一連の画像を生成することができる。このような補正後の画像を基にすれば、アーチファクトのない鮮明な断層画像を生成することができる。
実施例1に係る放射線検査装置について説明する。X線は、本発明の放射線に相当する。FPDは、フラットパネルディテクタの略である。CT画像Dは、本発明の断層画像に相当する。
図1は、本発明に係る放射線検査装置の全体像を表している。図1に示すように本発明に係る放射線検査装置1は、装置を構成する各部品を載置する支持台2を備え、支持台2には、検査対象に向けてX線を照射するX線管3と、検査対象を透過したX線を検出するFPD4と、X線管3とFPD4とに挟まれる位置に置かれた円盤形状の回転テーブル5を有している。回転テーブル5には、検査対象を載置することができる。X線管3から照射されたX線は回転テーブル5の上空を通過してFPD4に到達する。X線管3は、本発明の放射線源に相当し、FPD4は、本発明の検出部に相当する。
回転テーブル5は、X線管3およびFPD4に対して回転することができる。回転機構7は、回転テーブル5を回転させる機構であり、例えばモータを有している。回転制御部8は、回転機構7を制御する構成である。回転機構7は、X線管3からFPD4に向かうx方向と直交するz方向(鉛直方向)に伸びた軸を回転軸として回転テーブル5を回転させることにより回転テーブル5上の検査対象を回転させる。回転制御部8は、本発明の回転制御部に相当する。
この回転テーブル5は、検査物を載置する台となっている。回転テーブル5を回転させると、回転テーブル5は、自転するように回転し、これに追従して回転テーブル5上の検査物も回転する。X線管3から照射されたX線は、回転テーブル5上の検査物を透過してFPD4に到達する。したがって、本発明の装置は、回転テーブル5上の検査物のX線撮影を行うことができる。また、回転テーブル5を回転させながら画像の連写を行えば、検査物について撮影角度の異なる画像を連写することができる。
本発明に係る放射線検査装置1の構成上特徴的なのは、回転テーブル5にマーカ10が固定されていることである。このマーカ10は、X線を透過させない素材、例えば鉛で構成される。マーカ10は、回転テーブル5上に直接載置されているわけではなく、回転テーブルに備えられた、鉛直方向(z方向)に延びる支持棒に備え付けられている。回転テーブル5を回転させると、支持棒の先端に備え付けられたマーカ10が円弧を描くように回転する。マーカ10は、回転テーブル5上の検査対象に追従して回転する。
本発明の構成においては、検査対象について一連の画像Pを撮影すると、これら画像には、マーカ10の像も同時に写りこんでいる。マーカ10は、画像Pにおけるマーカ10の像が検査対象の像に重なることがないように回転テーブル5に対して十分離間させて配置されればより望ましい。
X線管制御部6は、X線管3を制御する構成である。X線管制御部6は、回転テーブル5の回転角度を検出する角度センサ15の出力に従って、X線管3を制御する。X線管3は、X線管制御部6によって回転テーブル5が所定の角度だけ回転する度にX線パルスをFPD4に向けて照射するように制御される。これにより例えば、X線管3は、回転テーブル5が2°ずつ回転するごとにX線パルスを照射することになる。この例でいえば、本発明に係る装置は、回転テーブル5が一回転する間に照射方向を2°ずつ変えながら検査対象に対するX線パルス照射を180回行うことになる。X線管制御部6は、本発明の放射線源制御部に相当し、角度センサ15は、本発明の角度検出部に相当する。なお、実用上、例えば高速で画像Pを収集するため、角度センサ出力に関わりなくX線を照射し続けることも可能である。
図2は、本発明に係る角度センサ15について説明している。本発明に係る角度センサ15は、リング状のスリット板15aを有している。スリット板15aは、回転テーブル5における検査物を載置する側の裏側に設けられており、中心軸が回転テーブル5の回転軸Cに一致するように回転テーブル5に固着されている。したがって、スリット板15aは、回転テーブル5の回転に追従して回転する。
スリット板15aには、等間隔に穴aが設けられている。この穴aは、スリット板15aの中心軸の伸びる方向(z方向)に伸びている貫通孔となっている。
図3は、本発明に係る角度センサ15が有する可視光源15bと光センサ15cとについて説明している。可視光源15bおよび光センサ15cは、スリット板15aを挟み込むように配置しており、可視光源15b,スリット板15a,光センサ15cが回転テーブル5の回転軸方向にこの順に配列されている。可視光源15bおよび光センサ15cは、支持台2に支持されており、回転テーブル5に追従して回転することはない。
角度センサ15が回転テーブル5の回転角度を検出する様子について説明する。可視光源15bは、可視光線を光センサ15cに向けて照射している。この可視光線は、スリット板15aに遮られて光センサ15cに到達しない。ところが、スリット板15aには、穴aが設けられているので、可視光線は、回転テーブル5の回転量によっては、図3のように穴aを通過して光センサ15cに到達することがある。角度センサ15は、光センサ15cの可視光検出をもって回転テーブル5の回転量に関するデータを出力する。例えば、スリット板15aに穴aが180個等間隔に配列されているとすると、角度センサ15は、可視光の検出がなされる度に回転テーブル5が2°回転した旨を示す信号をX線管制御部6に送出するわけである。X線管制御部6は、この角度センサ15の出力に基づいて回転テーブル5が一定量(2°)回転する度にX線を照射するようX線管3を制御する。
また、同時に当該角度においてX線が照射されたことを画像生成部11,位置ズレ算出部12,画像補正部13に伝える。
また、同時に当該角度においてX線が照射されたことを画像生成部11,位置ズレ算出部12,画像補正部13に伝える。
画像生成部11は、FPD4が出力するX線の検出信号に基づいて画像を生成する構成である。画像生成部11は、X線管3よりX線が照射され、FPD4が出力したX線の検出信号を受信し画像を生成する。回転テーブル5が一回転する間に180回のX線パルスが照射されるとすれば、画像生成部11は、照射に合わせて180枚の画像を生成することになる。画像生成部11は、本発明の画像生成部に相当する。
断層画像生成部14は、画像生成部11が生成した一連の画像を再構成することによりCT画像Dを生成する。断層画像生成部14がCT画像Dを生成するには、回転テーブル5が1回転する間に撮影された一連の画像に対して再構成処理を行う必要がある。位置ズレ算出部12および画像補正部13は、断層画像生成部14に入力される前に画像の補正を行う構成である。これらの構成については、後述のものとする。位置ズレ算出部12は、本発明の位置ズレ算出部に相当し、画像補正部13は、本発明の補正部に相当する。断層画像生成部14は、本発明の断層画像生成部に相当する。
<回転テーブルの位置ズレについて>
ここで、位置ズレ算出部12が問題とする回転テーブル5の位置ズレについて説明する。図4は、回転テーブル5とX線ビームとの位置関係について説明している。X線管3の焦点pから生じたX線は、X線管3に付属のコリメータによりコリメートされ、4角錐状に広がるX線ビームとなって、FPD4に入射する。このX線ビームの中心軸(光軸)は、支持台2上の回転テーブル5の位置を決める時の指標となっている。すなわち、回転テーブル5は、回転軸CがX線ビームの光軸と直交するように交差するように位置決合わせがされて支持台2に配置される。また、支持台2上の回転テーブル5は、焦点pから回転テーブル5の回転軸Cまでの距離が所定の距離となるように位置合わせがされている。
ここで、位置ズレ算出部12が問題とする回転テーブル5の位置ズレについて説明する。図4は、回転テーブル5とX線ビームとの位置関係について説明している。X線管3の焦点pから生じたX線は、X線管3に付属のコリメータによりコリメートされ、4角錐状に広がるX線ビームとなって、FPD4に入射する。このX線ビームの中心軸(光軸)は、支持台2上の回転テーブル5の位置を決める時の指標となっている。すなわち、回転テーブル5は、回転軸CがX線ビームの光軸と直交するように交差するように位置決合わせがされて支持台2に配置される。また、支持台2上の回転テーブル5は、焦点pから回転テーブル5の回転軸Cまでの距離が所定の距離となるように位置合わせがされている。
また、FPD4は、X線ビームの光軸がFPD4の検出面に直交するとともに、FPD4の中心点を通過するように位置合わせがされて支持台2に配置される。また、支持台2上のFPD4は、焦点pからFPD4の検出面までの距離が所定の距離となるように位置合わせがされている。
上述のような回転テーブル5の位置決めを行わないと、鮮明なCT画像を得ることができない。断層画像生成部14は、角度センサ15からの出力に基づき、X線管3と回転テーブル5が所定の位置関係にある状態で取得した一連の画像を用いて再構成を行うことが前提となっている。したがって、断層画像生成部14は、X線管3と回転テーブル5との位置関係がずれた状態で得られた一連の画像からは、アーチファクトを含んだCT画像しか生成できないのである。
このような事情は、X線管3とFPD4との位置関係についても同じである。すなわち、断層画像生成部14は、X線管3とFPD4が所定の位置関係にある状態で取得した一連の画像を用いて再構成を行うことが前提となっている。したがって、断層画像生成部14は、X線管3とFPD4との位置関係がずれた状態で得られた一連の画像からは、アーチファクトを含んだCT画像しか生成できない。とはいえ、本発明の構成によれば、X線管3およびFPD4は、支持台2に固定されているので、X線管3とFPD4の位置合わせを一度厳密に行っておけば、両者の位置関係がずれることはない。
これに比べて、回転テーブル5は、X線管3に対して回転する構成である。回転テーブル5を何度も回転させていくうちにX線管3に対する回転テーブル5の位置が少しずつ変わる可能性もある。したがって、FPD4に比べて回転テーブル5のほうがX線管3に対して位置ズレを起こしやすいだろう。
図5は、X線管3と回転テーブル5とが位置ズレを起こしている場合について示していいる。回転テーブル5の位置ズレは、X線ビームを横切る方向(y方向)についてとX線ビームに接近・離反する方向(x方向)についての2方向について起きる。図5の場合においては、回転テーブル5は、回転軸Cが本来あるべき場所から、X線ビームを横切る方向、およびX線ビームに近づく方向について同時に移動してしまっており、X線ビームを基準として、回転軸Cが理想の位置から斜め方向にずれてしまっている。
従来構成によれば、このような位置ズレが発生した場合は、回転テーブル5の位置合わせを再度行う必要がある。ずれてしまった回転テーブル5を本来あるべき場所に戻せば、回転テーブル5の回転様式は理想通りとなり、鮮明なCT画像Dが生成できるようになるからである。
一方、本発明によれば、回転テーブル5の位置ズレを正さなくても鮮明なCT画像Dが生成できるように工夫がされている。すなわち、本発明の構成によれば、回転テーブル5の回転軸Cが理想の位置からずれたまま一連の画像を生成しても、CT画像Dに乱れが生じない。本発明では、回転テーブル5の位置ズレを実測するように工夫されており、CT画像Dの生成前に位置ズレの影響を除去するような画像処理を一連の画像に対して行う構成となっているのである。
<回転テーブルの位置ズレの実測>
回転テーブルの位置ズレをいかに実測するかについて説明する。本発明の回転テーブル5には位置ズレを検出する目的でマーカ10が備えられている。一連の画像を撮影するとき、FPD4には、図6に示すようにマーカ10の影10sが投影される。したがって、一連の画像には、マーカ10の影10sが写りこむことになる。
回転テーブルの位置ズレをいかに実測するかについて説明する。本発明の回転テーブル5には位置ズレを検出する目的でマーカ10が備えられている。一連の画像を撮影するとき、FPD4には、図6に示すようにマーカ10の影10sが投影される。したがって、一連の画像には、マーカ10の影10sが写りこむことになる。
本発明の重要な特徴の一つとして、マーカ10が常に回転テーブル5に載置されている点がある。すなわち、マーカ10は、回転テーブル5に検査物が載置されている場合であっても、回転テーブル5に設置されたままである。したがって、検査物のCT画像Dを撮影しようとして回転テーブル5を一回転させながら画像の連写を行うと、図7に示すように画像の各々にマーカ10の影10sが検査物像と一緒に写りこむ。
ここで、マーカ10の影10sが検査物像に重なって画像に写りこむのではないかという疑問が生じる。マーカ10の影10sは、回転テーブル5の位置ズレを知るには重要であっても、撮影対象ではない。したがって、影10sが検査物の撮影の邪魔にならないように工夫をする必要がある。本発明の構成によれば、マーカ10を支持する支持棒を十分に長くすることによって影10sが画像の上部に現れるように工夫がされている。この画像上部は検査対象物が写りこむ部分ではない。したがって、影10sが検査物像に重なって画像に写りこんでしまうことがない。以上のような事情から、支持棒は、X線を透過させる素材で構成されるのが望ましい。しかし、マーカと検査対象物とが重なった場合でも
断層画像を再構成する演算により、それぞれを分離することが可能である。より鮮明な断層画像を得るためには、その影響を排除することが望ましいが致命的なことではない。
断層画像を再構成する演算により、それぞれを分離することが可能である。より鮮明な断層画像を得るためには、その影響を排除することが望ましいが致命的なことではない。
一連の画像における影10sの写りこみ方によって回転テーブル5の位置ズレ量を実測する方法について説明する。図8は、一連の画像を重ね合わせた合成画像の上部を表している。画像における影10sの現れる位置は、回転テーブル5の回転に従って変わる。したがって、合成画像の上部には、画像上での影10sの移動の軌跡が写りこんでいることになる。影10sの移動の軌跡は、図8に示すような楕円形状となる。図8は、回転テーブル5が理想の位置にある場合に得られる影10sの移動の軌跡である。
図9は、回転テーブル5の回転軸が位置ズレを起こしている場合において得られる一連の画像を図8と同様に合成した合成画像の上側を表している。この場合、図8で説明した楕円形上が変形しているとともに、右側に位置ズレを起こし、しかも傾斜している。
角度センサ15の出力に基づけば、図9に係る影10sの挙動から比較的容易に回転テーブル5の位置ズレを算出することができる。角度センサ15で分かるのは、回転テーブル5の回転軸Cとマーカ10との位置関係である。仮に、角度センサ15が90°を出力している場合、マーカ10と回転軸Cとは図10に示すような関係にある。すなわち、回転軸Cとマーカ10とはx方向について同じ位置にあり、y方向については、マーカ10の回転半径だけ離間している。回転半径は既知であるので、角度センサ15が90°を出力しているときのマーカ10の位置さえ分かれば回転軸Cの位置も分かることになる。
Aの位置を算出するには、マーカ10がこの位置にあるときに撮影した画像を用いる。当該画像には、図11に示すように上部のどこかにマーカ10の影SAが写りこんでいるはずである。
この画像上に現れる影SAの位置に基づいて図10におけるAの位置を知ることができる。図12はその原理について説明している。座標pは、X線管3の焦点の位置を表している。そして、座標S(xS,yS,zS)は、影SAの位置を表している。うち、yS,zSは、マーカ10がAの位置にあった時に撮影された画像を解析することで算出することができる。xSは、焦点pからFPD4までの距離であり既知の値である。座標M(xM,yM,zM)は、マーカ10の位置を表しており、より具体的には、図10に示したAの位置を表している。このうち、zMは、マーカ10を支持する支持棒の長さで決まる既知の値である。これらの点から、以下のような関係が導ける。
x/xS=y/yS=z/zS
x/xS=y/yS=z/zS
マーカ10の方向の座標は、z方向については既知であることに注目して、上述の式のzにzMを代入すると、xM,yMは次のように表せる。
xM=xS(zM/zS)
yM=yS(zM/zS)
xM=xS(zM/zS)
yM=yS(zM/zS)
このようにして、画像に現れるマーカ10の影10sの位置から、撮影時におけるマーカ10のx方向の位置、y方向の位置を算出することができる。回転軸Cからマーカ10までの距離は、既知の値となっている。回転テーブル5の回転軸Cの位置は、算出されたAの位置からマーカ10の回転半径分だけy方向に移動した位置にある(図10参照)。したがって、回転テーブル5の回転軸Cの位置は、実測により算出することができる。回転軸Cは、z方向に延びる軸であるから、回転軸Cの位置を表すには、x方向の位置とy方向の位置とが求まれば十分である。回転軸Cのx方向の位置は、xMに他ならない。回転軸Cのy方向の位置はyMと上述の回転半径を示す値との合計となる。
こうして実測された回転軸Cは、理想の位置から外れている可能性がある。回転軸Cの理想の位置Crは、既知である。したがって、実測された回転軸Cが理想からどの程度ずれているかを算出することができる。このとき回転軸Cの位置ズレは、図13に示すようにx方向についての位置ズレ量Δxとy方向についての位置ズレ量Δyとに分けて算出される。
また、上述の位置ズレ量Δx,Δyは次のような計算でより簡便に算出することもできる。すなわち、X線管3の焦点を原点とし、X線管3の焦点から理想の位置にある回転軸Crまでの距離をD1とし、理想の位置にある回転軸CrからFPD4までの距離をD2とし、回転軸Cから回転テーブル5上のマーカ10までの距離をR0とし、原点からのマーカ10の高さをH0としたとき、回転テーブル5がθだけ回転したとすると、FPD4上に現れるマーカ10の投影位置(D1+D2,yS,zS)は、次の二式で表すことができる。
yS=(D1+D2)*(Δy+R0*sinθ)/(D1+Δx+R0*cosθ)
zS=(D1+D2)*H0/(D1+Δx+R0*cosθ)
yS=(D1+D2)*(Δy+R0*sinθ)/(D1+Δx+R0*cosθ)
zS=(D1+D2)*H0/(D1+Δx+R0*cosθ)
ここで、D1,D2,R0,H0はすべて設定値通りの既知の値をとり、マーカ10の投影位置(D1+D2,yS,zS)は実測することができる。2つの方程式について未知数はΔx,Δyの二つだから、これらの関係式から位置ズレ量Δx,Δyを算出することが可能である。特に、上述の式のうちθが例えば0,π/2などの場合についてのマーカ投影位置を実測することにより位置ズレ量Δx,Δyを算出することもできる。ちなみに図8,図9は上述の2式を用いてマーカの投影位置をシミュレーションして得られた結果の概略を示している。
このような位置ズレの算出は、位置ズレ算出部12が実行する。すなわち、位置ズレ算出部12には、回転テーブル5の回転角度とこれに対応する画像が送られてきている。位置ズレ算出部12は、回転テーブル5の回転角度に基づいて、マーカ10と回転軸Cの位置関係を知り、画像に写りこむマーカ10の影10sの位置に基づいてマーカ10の位置を算出する。そして、位置ズレ算出部12は、マーカ10の位置を頼りに回転軸Cの位置を算出するのである。上述の説明では、回転テーブル5の回転量が90°となっている場合について説明したが、位置ズレ算出部12は、他の回転量に基づいて回転軸Cの位置を算出することができる。回転テーブル5の回転量さえ決まれば、マーカ10と回転軸Cとの位置関係が決まるからである。
このように、位置ズレ算出部12は、検査対象とともに一連の画像に写りこんでいるマーカ10の像に基づいて、X線管3が発する放射線ビームの光軸に対する回転テーブル5の回転軸の位置ズレを算出する。より具体的には、位置ズレ算出部12は、光軸と直交する方向であるy方向についての位置ズレと、回転軸がX線管3に接近・離反する方向であるx方向についての位置ズレとの2成分を算出することにより光軸に対する回転軸の位置ズレを算出する。
そして、位置ズレ算出部12は、算出した回転軸Cの位置と、回転軸の理想的な位置との差分を算出し、回転軸Cの位置ズレ量(Δx,Δy)を算出する。図13は、回転軸Cの理想的な位置Crから実際の回転軸Cがどの程度ずれているかをx方向とy方向についてそれぞれΔx,Δyで表すことができる点について説明している。
画像生成部11が生成した一連の画像Pと位置ズレ算出部12が算出した位置ズレ量Δx,Δyは、画像補正部13に送出される。画像補正部13は、位置ズレ量Δx,Δyに従って一連の画像Pに補正処理を施して、仮に回転テーブル5の回転軸Cが理想的な位置にあった時に撮影されるであろう一連の画像Qを生成する。断層画像生成部14がCT画像Dの生成に用いる一連の画像とは補正後の一連の画像Qのことである。この画像補正部13の動作について説明する。
図14は、画像補正部13が位置ズレ量Δyを用いて画像Pの補正を行っている様子を表している。画像補正部13は、一連の画像Pに対し位置ズレ量Δyに相当する分だけ検査物像を横にスライドさせるような画像処理を施すことにより、回転テーブル5の位置ズレ量Δyが生じていなかったときに撮影されるであろう画像を生成する。位置ズレ量Δyに対応する検査物像のスライド量は、幾何学的な計算により知ることができる。
図15は、画像補正部13が位置ズレ量Δxを用いて画像Pの補正を行っている様子を表している。画像補正部13は、一連の画像Pに対して位置ズレ量Δxに相当する分だけ検査物像を拡大・縮小させるような画像処理を施すことにより、回転テーブル5の位置ズレ量Δxが生じていなかったときに撮影されるであろう画像を生成する。位置ズレ量Δxが負の値なら、回転テーブル5が理想の位置よりもX線管3側に近づいているので、画像Pに写りこむ検査物像は、位置ズレがない時よりも大きく写りこむ。位置ズレ量Δxが正の値なら、回転テーブル5が理想の位置よりもFPD4側に近づいているので、画像Pに写りこむ検査物像は、位置ズレがない時よりも小さく写りこむ。位置ズレ量Δxに対応する検査物像の拡大率は、幾何学的な計算により知ることができる。
実際の回転テーブル5の位置ズレは、x方向にもy方向にも生じているはずである。したがって、画像補正部13は、図14で説明した画像処理と図15で説明した画像処理の両方を組み合わせることによって画像Pの補正を行う。
補正後の画像Qは、断層画像生成部14に送出される。断層画像生成部14は、一連の画像Qを再構成することによりCT画像Dを生成する。画像Qは、回転テーブル5の位置ズレがない状態を再現した画像となっているので、生成されるCT画像Dは、回転テーブル5の位置ズレの影響が現れることがない。
<その他の構成>
本発明に係る装置は、装置の制御に関する情報の一切を記憶する記憶部20と、CT画像Dを表示する表示部21と、操作者の指示を入力させる入力部22とを備えている。主制御部25は、CPUなどから構成され、各種のプログラムを実行することにより上述の各制御部6,8および各画像処理部11,12,13,14を実現する。各部は、これらを担当する制御装置に分割されて実現されていてもよい。
本発明に係る装置は、装置の制御に関する情報の一切を記憶する記憶部20と、CT画像Dを表示する表示部21と、操作者の指示を入力させる入力部22とを備えている。主制御部25は、CPUなどから構成され、各種のプログラムを実行することにより上述の各制御部6,8および各画像処理部11,12,13,14を実現する。各部は、これらを担当する制御装置に分割されて実現されていてもよい。
<放射線検査装置の動作>
続いて、図16を参照しながら本発明に係る装置の動作について説明する。本発明に係る装置を用いてCT画像Dを生成するには、まず、回転テーブル5に検査物が載置される(検査物載置ステップS1)。このとき検査物は、回転テーブル5にマーカ10が載せられた状態のまま載置されることになる。そして、操作者が入力部22を通じてCT画像D撮影開始の指示を装置に対して行うと、回転テーブル5の回転が開始され、画像Pの連写が開始される(連写ステップS2)。位置ズレ算出部12は、撮影された一連の画像Pに写りこむマーカ10の影10sに基づいて、回転テーブル5の位置ズレを算出する(位置ズレ算出ステップS3)。画像補正部13は、算出された位置ズレ量に基づいて一連の画像Pの補正を行う(画像補正ステップS4)。断層画像生成部14は、補正された一連の画像Qを再構成してCT画像Dを生成する(CT画像生成ステップS5)。生成されたCT画像Dが表示部21に表示されて本発明に係る装置の動作は終了となる。
続いて、図16を参照しながら本発明に係る装置の動作について説明する。本発明に係る装置を用いてCT画像Dを生成するには、まず、回転テーブル5に検査物が載置される(検査物載置ステップS1)。このとき検査物は、回転テーブル5にマーカ10が載せられた状態のまま載置されることになる。そして、操作者が入力部22を通じてCT画像D撮影開始の指示を装置に対して行うと、回転テーブル5の回転が開始され、画像Pの連写が開始される(連写ステップS2)。位置ズレ算出部12は、撮影された一連の画像Pに写りこむマーカ10の影10sに基づいて、回転テーブル5の位置ズレを算出する(位置ズレ算出ステップS3)。画像補正部13は、算出された位置ズレ量に基づいて一連の画像Pの補正を行う(画像補正ステップS4)。断層画像生成部14は、補正された一連の画像Qを再構成してCT画像Dを生成する(CT画像生成ステップS5)。生成されたCT画像Dが表示部21に表示されて本発明に係る装置の動作は終了となる。
以上のように、本発明によれば、厳密な回転テーブル5の位置合わせをしなくても、アーチファクトのない断層画像を生成する放射線検査装置が提供できる。本発明の回転テーブル5には、検査対象に追従して回転するマーカ10が設けられている。回転テーブル5が1回転する間に撮影された一連の画像には、検査対象像とともにマーカ10の像が写りこむことになる。本発明の構成は、一連の画像に写りこんでいるマーカ10の像に基づいて、X線管3が発する放射線ビームの光軸に対する回転テーブル5の回転軸の位置ズレを算出し、この算出結果に基づいて一連の画像を補正する構成となっている。したがって、本発明の構成によれば、補正により、回転テーブル5の位置ズレがなかったときに得られるであろう一連の画像を生成することができるのである。このような補正後の画像を基にすれば、アーチファクトのない鮮明な断層画像を生成することができる。
3 X線管(放射線源)
4 FPD(検出部)
5 回転テーブル
6 X線管制御部(放射線源制御部)
7 回転機構
8 回転制御部(回転制御部)
10 マーカ
11 画像生成部(画像生成部)
12 位置ズレ算出部(位置ズレ算出部)
13 画像補正部(補正部)
14 断層画像生成部(断層画像生成部)
15 角度センサ(角度検出部)
4 FPD(検出部)
5 回転テーブル
6 X線管制御部(放射線源制御部)
7 回転機構
8 回転制御部(回転制御部)
10 マーカ
11 画像生成部(画像生成部)
12 位置ズレ算出部(位置ズレ算出部)
13 画像補正部(補正部)
14 断層画像生成部(断層画像生成部)
15 角度センサ(角度検出部)
Claims (5)
- 検査対象に向けて放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源を制御する放射線源制御部と、
検査対象を透過する放射線を検出する検出部と、
前記検出部が出力する信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、
前記放射線源と前記検出部とにはさまれる位置に設けられた検査対象を載置する回転テーブルと、
前記放射線源から前記検出部に向かう方向と直交する方向に伸びた軸を回転軸として前記回転テーブルを回転させることにより前記回転テーブル上の検査対象を回転させる回転機構と、
前記回転機構を制御する回転制御部と、
前記回転テーブルが回転する間に撮影された一連の画像に基づいて検査対象の断層画像を生成する断層画像生成部と、
前記回転テーブルに設けられ、前記回転テーブル上の検査対象に追従して回転するマーカと、
検査対象とともに一連の画像に写りこんでいる前記マーカの像に基づいて、前記放射線源が発する放射線ビームの光軸に対する前記回転テーブルの回転軸の位置ズレを算出する位置ズレ算出部と、
算出された位置ズレに基づいて一連の画像を補正する補正部とを備え、
前記断層画像生成部が断層画像の生成に用いる画像は補正後の画像であることを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項1に記載の放射線検査装置において、
画像における検査対象の像と前記マーカの像とが重なることがないように前記回転テーブルに対する前記マーカの位置が決定されていることを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項1または請求項2に記載の放射線検査装置において、
前記回転テーブルの回転角度を検出する角度検出部を備え、
前記放射線源制御部は、前記角度検出部の出力に基づいて前記回転テーブルが一定量回転する度に放射線を照射するよう前記放射線源を制御することを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項1に記載の放射線検査装置において、
前記位置ズレ算出部は、光軸と直交する方向であるy方向についての位置ズレと、回転軸が前記放射線源に接近・離反する方向であるx方向についての位置ズレとの2成分を算出することにより光軸に対する回転軸の位置ズレを算出することを特徴とする放射線検査装置。 - 請求項1に記載の放射線検査装置において、
前記マーカは鉛その他金属で構成されることを特徴とする放射線検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014097734A JP2015215218A (ja) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 放射線検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014097734A JP2015215218A (ja) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 放射線検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
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Family Applications (1)
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JP2014097734A Pending JP2015215218A (ja) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 放射線検査装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2015215218A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019168360A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | トヨタ自動車株式会社 | 検査方法 |
JP2021042998A (ja) * | 2019-09-06 | 2021-03-18 | 株式会社ミツトヨ | 計測用x線ct装置 |
JP7164524B2 (ja) | 2017-07-03 | 2022-11-01 | 株式会社島津製作所 | X線ct装置 |
-
2014
- 2014-05-09 JP JP2014097734A patent/JP2015215218A/ja active Pending
Cited By (4)
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JP2019168360A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | トヨタ自動車株式会社 | 検査方法 |
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