JP2015232453A

JP2015232453A - Ｘ線検査装置

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Publication number: JP2015232453A
Application number: JP2014118636A
Authority: JP
Inventors: 暁弘西村; Akihiro Nishimura; 晃一田邊; Koichi Tanabe; 吉牟田　利典; Toshinori Yoshimuta; 利典吉牟田; 弘之岸原; Hiroyuki Kishihara; 木村　健士; Takeshi Kimura; 健士木村; 太郎白井; Taro Shirai; 貴弘土岐; Takahiro Toki; 哲佐野; Satoru Sano
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2034-06-09
Also published as: JP6394082B2

Abstract

【課題】Ｘ線焦点の移動に起因するＸ線像の移動を正確に検出し、Ｘ線像をより正確に映し出すＸ線断層画像の取得を可能とするＸ線検出装置を提供する。【解決手段】照射野検出部３３は、コリメータ制御部２７により定められる当初のＸ線照射野Ｂ０と比較して、Ｘ線画像Ｐｎの撮影時におけるＸ線照射野Ｂｎの移動方向および移動距離を検出する。そして画像補正部３５は、Ｘ線画像Ｐｎの撮影時におけるＸ線照射野Ｂｎの移動方向および移動距離に基づいてＸ線画像Ｐｎを補正する。すなわち画像補正部３５によって、Ｘ線画像ＰｎにおいてＸ線焦点５ａの移動に起因するＸ線像Ｃｎの位置のズレは補正される。そのため、全てのＸ線画像について、被検体ＭのＸ線像は同じ位置に映し出される。その結果、一連のＸ線画像を再構成して得られるＸ線断層画像において被検体Ｍの像にブレが発生することを回避できるので、より高品質のＸ線断層画像を取得できる。【選択図】図５

Description

本発明は、高い拡大率で被検体のＸ線像を撮影するＸ線検査装置に係り、特に、Ｘ線を放射する焦点の移動に起因するＸ線像のズレを補正する技術に関する。

従来、Ｘ線検査装置は医療分野において、患者等における内部疾患の有無等を検査するために利用される他、産業分野において、各種製品等における内部欠陥の有無等を非破壊条件の下で検査するために利用される。（例えば、特許文献１参照）。

このような従来のＸ線検査装置１００は図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、コーンビーム状のＸ線を照射するＸ線管１０１に対向してＸ線検出器１０３が配置されている。そしてＸ線管１０１とＸ線検出器１０３の間には、被検体Ｍを載置するステージ１０５が配置されている。Ｘ線検出器１０３の一例としては、フラットパネル型検出器（ＦＰＤ：ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒ）等の二次元検出器が用いられる。

Ｘ線検出器１０３は、Ｘ線管１０１から被検体Ｍに照射されて透過したＸ線１０１ａを検出して電気信号に変換し、Ｘ線検出信号として出力する。Ｘ線検出器１０３の後段には画像生成部１０７が設けられており、画像生成部１０７はＸ線検出器１０３から出力されるＸ線検出信号に基づいてＸ線画像を生成する。なお、Ｘ線１０１ａの中心軸１０１ｂと一致する水平方向をｘ方向とし、ｘ方向と直交する水平方向をｙ方向とする。

またステージ１０５はｚ方向（鉛直方向）の軸周りに回転可能となっている。すなわち被検体Ｍを載置させたステージ１０５を回転させた状態でＸ線管１０１からＸ線を照射することにより、被検体Ｍに対して異なる角度から撮影したＸ線画像が複数枚生成される。そして画像生成部１０７の後段に設けられる再構成部１０９が、画像生成部１０７によって生成されたＸ線画像を再構成することにより、被検体ＭについてのＸ線断層画像を取得することができる。

このような被検体回転型のＸ線検査装置１００では、ステージ１０５を回転させることによってＸ線断層画像を取得できる。そのためＸ線管１０１およびＸ線検出器１０３を被検体Ｍの周りに回転させる機構が不要となるので、Ｘ線検査装置１００の大型化や製造コストの上昇を回避することができる。

しかしながら、Ｘ線管には以下のような問題点が指摘される。すなわちＸ線管において、陽極となるターゲットに、陰極となる電子銃から電子ビームを照射してＸ線を発生させ、電子ビームの有するエネルギーのうち、ごく一部がＸ線へ変換され、残りの大部分は熱エネルギーに変化する。その結果、熱エネルギーによるターゲットの熱膨張、電子銃の変形、またはＸ線管筐体の変形などの要因により、Ｘ線の照射量や照射時間に応じて、Ｘ線が発生する焦点の位置が徐々にずれることが知られている。

Ｘ線焦点の位置が徐々にずれる結果、生成されるＸ線画像の各々について、映し出されるＸ線像の位置はそれぞれ異なる。従って、これらのＸ線画像を用いてＸ線断層画像を再構成する場合、それぞれのＸ線画像に映るＸ線像の位置がズレているため、再構成されるＸ線断層画像にアーティファクトが発生することとなる。そのため、Ｘ線断層画像を用いる診断が困難となるという問題が懸念される。

そこで従来のＸ線検査装置では、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３の間にエッジブロック１１１が設けられる場合がある（例えば、特許文献１、２参照）。エッジブロック１１１はステージ１０５またはステージ１０５の近傍に設置され、ステージ１０５に載置される被検体Ｍと同様に、エッジブロック１１１もＸ線の照射を受ける。そのため図９（ａ）に示すように、画像生成部１０７が生成するＸ線画像Ｐにおいて、被検体Ｍの投影像とエッジブロック１１１の投影像が映し出される。

図９（ｂ）に示すようにＸ線焦点がＡ１で示す位置からＡ２で示す位置へ移動する場合、Ｘ線検出器１０３に投影されるエッジブロック１１１の位置はＢ１からＢ２へ移動する。その結果、Ｘ線画像Ｐにおけるエッジブロック１１１の投影像の位置が変化する。すなわち、Ｘ線画像Ｐにおけるエッジブロック１１１の投影像の位置に基づいて、Ｘ線焦点の位置の変動を検出することができる。そしてエッジブロック１１１の投影像が移動する距離に基づいてＸ線画像を補正することにより、Ｘ線断層画像におけるアーティファクトの発生を回避できる。

特開２００５−２７０２９７号公報特開２００２−３３３４０８号公報

しかしながら、このような構成を有する従来のＸ線検査装置では、被検体のＸ線像を拡大させる場合、Ｘ線焦点の位置の変動を検出することが困難となるという問題が懸念される。

特に産業分野で用いられるＸ線検査装置では、被検体内部についてより詳細な情報を得るために被検体のＸ線像を拡大させてＸ線画像を撮影する場合が多い。すなわち被検体Ｍを載置するステージ１０５とＸ線管１０１との距離を小さくする、またはＸ線管１０１とＸ線検出器１０３との距離を大きくすることによって、Ｘ線画像に映し出される被検体ＭのＸ線像を拡大させる。

このように被検体ＭのＸ線像を拡大させる場合において、エッジブロック１１１がＸ線管１０１から照射されるＸ線の範囲から外れることがある。一例として、エッジブロック１１１が設けられたステージ１０５とＸ線管１０１との距離を小さくする場合について説明する。この場合、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、ステージ１０５およびエッジブロック１１１は、破線で示される位置から実線で示される位置までｘ方向に移動する。

Ｘ線管１０１から照射されるＸ線１０１ａの範囲は、Ｘ線管１０１に近づくにつれて狭くなる。従って、エッジブロック１１１がｘ方向に移動し、Ｘ線管１０１に近づくと、図１０（ａ）に示すようにエッジブロック１１１はＸ線１０１ａの範囲から外れることとなる。その結果、Ｘ線検出器１０３にエッジブロック１１１の像が投影されないので、Ｘ線焦点の位置が移動したか否かを判別できなくなる。またステージ１０５の位置を固定した状態で、Ｘ線管１０１とＸ線検出器１０３との距離を大きくする場合においても同様の問題が発生する。

また、エッジブロック１１１がＸ線管１０１から照射されるＸ線１０１ａの範囲内にある場合であっても、ステージ１０５をＸ線管１０１に近づけることによって、Ｘ線画像Ｐに映し出されるエッジブロック１１１のＸ線像が拡大するとともに、Ｘ線焦点の移動距離に対してエッジブロック１１１のＸ線像の移動する距離も大きくなる。その結果、Ｘ線焦点の移動によって、エッジブロック１１１のＸ線像は、Ｘ線焦点の移動距離が微小なものであっても容易にＸ線画像Ｐの範囲外に移動するので、Ｘ線焦点の正確な移動距離を検出することが困難となる。

このように従来のＸ線検査装置では、Ｘ線画像に映る被検体のＸ線像を拡大させることに伴い、エッジブロック１１１のＸ線像に基づいてＸ線焦点の移動を検出することが困難となる。その結果、それぞれのＸ線画像において、Ｘ線焦点の移動に起因するＸ線像のズレを補正できないので、再構成によって取得されるＸ線断層画像の品質が低下するという問題が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｘ線焦点の移動に起因するＸ線像の移動を正確に検出することにより、Ｘ線像をより正確に映し出すＸ線断層画像の取得を可能とするＸ線検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係るＸ線検査装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部が出力する検出信号を用いてＸ線画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部が生成する複数の前記Ｘ線画像を再構成させてＸ線断層画像を取得する断層画像再構成部と、Ｘ線を遮蔽する遮蔽部を備え、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の照射野であるＸ線照射野を制御するコリメータと、前記Ｘ線画像の拡大率に基づいて前記遮蔽部の開閉移動を制御することにより、前記Ｘ線照射野を定めるコリメータ制御部と、前記コリメータ制御部により定められる前記Ｘ線照射野と比較して、前記Ｘ線画像の撮影時における前記Ｘ線照射野の移動方向および移動距離を検出する照射野検出部と、前記照射野検出部が検出した前記照射野の移動方向および移動距離に基づいて前記Ｘ線画像を補正する画像補正部とを備えるものである。

好ましくは、Ｘ線検査装置は、前記Ｘ線源、前記遮蔽部、および前記Ｘ線検出部の各々の位置情報を随時検出することにより、前記Ｘ線源から前記遮蔽部までの距離、および前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出部までの距離を検出する位置検出部と、前記位置検出部が検出する前記Ｘ線源から前記遮蔽部までの距離、および前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出部までの距離に基づいて前記Ｘ線画像の拡大率を算出する拡大率算出部とをさらに備える。

［作用・効果］本発明に係るＸ線検査装置によれば、照射野検出部は、コリメータ制御部により定められるＸ線照射野と比較して、Ｘ線画像の撮影時におけるＸ線照射野の移動方向および移動距離を検出する。そして画像補正部は、Ｘ線画像の撮影時におけるＸ線照射野の移動方向および移動距離に基づいてＸ線画像を補正する。すなわち画像補正部によって、Ｘ線画像においてＸ線焦点の移動に起因するＸ線像の位置のズレは補正される。そのため、全てのＸ線画像について、被検体のＸ線像は同じ焦点位置から照射されたＸ線像として映し出される。その結果、一連のＸ線画像を再構成して得られるＸ線断層画像において被検体のＸ線像にブレが発生することを回避できるので、より高品質のＸ線断層画像を取得することができる。

また本発明に係るＸ線検査装置では、エッジブロックのＸ線像ではなく、Ｘ線照射野の位置に基づいて、Ｘ線焦点の移動に起因する被検体Ｍの位置のズレを検出する。そのため、被検体のＸ線像を拡大させる場合であっても、Ｘ線焦点の移動を確実に検出できるので、Ｘ線焦点の移動に起因するＸ線画像のズレを確実に補正できる。さらに、エッジブロックを例とするハード上の構成を新たに設ける必要がないので、Ｘ線検査装置の製造工程の複雑化を防止できる。その結果、Ｘ線焦点の移動に起因するＸ線断層画像のブレを回避できるＸ線検査装置を、より低いコストで実現することが可能となる。

また、上述した発明において、前記画像補正部は、前記照射野の移動方向および移動距離に基づいて前記Ｘ線画像の画像データにおけるＸ線像の位置を補正することによって前記Ｘ線画像を補正することが好ましい。

［作用・効果］本発明に係るＸ線検査装置によれば、画像補正部は、照射野の移動方向および移動距離に基づいてＸ線画像の画像データにおけるＸ線像の位置を補正する。この場合、各々のＸ線画像を全て生成してＸ線の照射を停止させた状態で、Ｘ線画像データの各々に対して補正を行うことができる。その結果、Ｘ線の照射時間を短縮できるので、被検体の被曝量をより低減することが可能となる。

また、上述した発明において、前記Ｘ線検出部の位置を移動させる検出器移動部、または前記Ｘ線源の位置を移動させるＸ線源移動部をさらに備え、前記画像補正部は、前記照射野の移動方向および移動距離に基づいて前記検出器移動部または前記Ｘ線源移動部を制御することによって前記Ｘ線画像を補正することも可能である。

［作用・効果］本発明に係るＸ線検査装置によれば、Ｘ線検出部の位置を移動させる検出器移動部、またはＸ線源の位置を移動させるＸ線源移動部を備え、画像補正部は照射野の移動方向および移動距離に基づいて、検出器移動部またはＸ線源移動部を制御することによってＸ線画像を補正する。すなわち照射野の移動方向および移動距離に基づいてＸ線検出部またはＸ線源を移動させることによって、Ｘ線画像の各々を補正する。

この場合、Ｘ線検出部またはＸ線源の移動によって、Ｘ線検出部におけるＸ線照射野の位置はＸ線画像の各々について全て同じとなる。そのため、画像補正部によって、Ｘ線画像においてＸ線焦点の移動に起因するＸ線像の位置のズレは補正される。その結果、一連のＸ線画像を再構成して得られるＸ線断層画像において被検体のＸ線像にブレが発生することを回避できるので、より高品質のＸ線断層画像を取得することができる。

Ｘ線焦点の移動に起因するＸ線像の移動を正確に検出することにより、Ｘ線像をより正確に映し出すＸ線断層画像の取得を可能とするＸ線検出装置を提供することができる。

実施例に係るＸ線検査装置の概略構成を示す図である。（ａ）はＸ線検査装置の正面図であり、（ｂ）はＸ線検査装置の平面図である。実施例に係るコリメータの構成を示す図である。（ａ）はコリメータの構成を説明する縦断面図であり、（ｂ）はコリメータの構成を説明する横断面図であり、（ｃ）は遮蔽板がＸ線の広がりを制限する構成を説明する概略図である。（ａ）は実施例に係るＸ線検査装置の構成を示す機能ブロック図であり、（ｂ）は実施例に係るＸ線検査装置において拡大率を算出する方法を説明する図である。実施例に係るＸ線検査装置の動作の工程を説明するフローチャートである。実施例においてＸ線照射野の移動距離を検出する機構を説明する図である。（ａ）は検出面上におけるＸ線照射野の移動を示す図であり、（ｂ）は理想上のＸ線画像に映るＸ線像の位置を示す図である。（ｃ）は補正前のＸ線画像を示す図であり、（ｄ）は補正後のＸ線画像を示す図である。変形例においてＸ線検出器の位置を移動させることによりＸ線画像を補正する機構を説明する図である。（ａ）は検出面上におけるＸ線照射野の移動を示す図であり、（ｂ）はＸ線照射野の移動に応じてＸ線検出器を移動させる距離および方向を説明する図である。変形例においてＸ線管の位置を移動させることによりＸ線画像を補正する機構を説明する図である。従来例に係るＸ線検査装置の概略構成を示す図である。（ａ）はＸ線検査装置の正面図であり、（ｂ）はＸ線検査装置の平面図である。（ａ）は従来例に係るＸ線画像を示す図であり、（ｂ）は従来例において、Ｘ線焦点の位置とエッジブロックの投影像の位置との関係を示す図である。従来例に係るＸ線検査装置の問題点を説明する図である。（ａ）は被検体を移動させる場合におけるＸ線検査装置の正面図であり、（ｂ）は被検体を移動させる場合におけるＸ線検査装置の平面図であり、（ｃ）はＸ線画像におけるＸ線像を示す図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

＜全体構成の説明＞
実施例に係るＸ線検査装置１は図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、被検体Ｍを載置させる載置ステージ３と、被検体Ｍに対してＸ線を照射するＸ線管５と、被検体Ｍに照射されて透過したＸ線を検出するＸ線検出器７とを備えている。載置ステージ３はｚ方向（鉛直方向）に平行な軸Ｇの軸周りに回転可能に構成される。また載置ステージ３はｘ方向、すなわちＸ線管５のＸ線焦点５ａから照射されたＸ線５ｂの中心軸５ｃの通る水平方向に移動可能となるように構成される。Ｘ線管５とＸ線検出器７は、載置ステージ３を挟んで対向配置されている。

Ｘ線検出器７は、Ｘ線を検出する検出面７ａを備えている。検出面７ａにはＸ線を検出するＸ線検出素子が二次元マトリクス状に配列されている。Ｘ線管５のＸ線焦点５ａから照射されたＸ線５ｂは被検体Ｍを透過する。Ｘ線検出器７は検出面７ａに入射するＸ線５ｂを電気信号に変換し、Ｘ線検出信号として出力する。実施例では、Ｘ線検出器７としてフラットパネル型検出器（ＦＰＤ）を用いることとする。Ｘ線管５は本発明におけるＸ線源に相当し、Ｘ線検出器７は本発明におけるＸ線検出部に相当する。

Ｘ線管５にはコリメータ９が設けられており、コリメータ９は４枚の板状の遮蔽板９ａ〜９ｄを備えている。遮蔽板９ａおよび遮蔽板９ｂは図２（ａ）で示すように、Ｘ線管５のＸ線焦点５ａから照射されるＸ線５ｂの中心軸５ｃを基準として、ｚ方向へ鏡像対称に移動するように構成される。そして遮蔽板９ｃおよび遮蔽板９ｄは図２（ｂ）で示すように、Ｘ線５ｂの中心軸５ｃを基準としてｙ方向（ｘ方向と直交する水平方向）へ鏡像対称に移動するように構成される。なお、遮蔽板９ａ〜９ｄの各々は鏡像対称に移動する構成に限られず、独立に移動する構成であってもよい。遮蔽板９ａ〜９ｄは本発明における遮蔽部に相当する。

遮蔽板９ａ〜９ｄの各々はＸ線を遮蔽する材料で構成されており、その一例として鉛が挙げられる。図２（ｃ）で示すように、Ｘ線焦点５ａから照射されたＸ線５ｂの広がりは、遮蔽板９ａ〜９ｄの各々によって角錐状に制限される。そして遮蔽板９ａ〜９ｄの各々によって形成された開口部Ａを通過したＸ線５ｂが被検体Ｍに照射される。すなわち遮蔽板９ａ〜９ｄを開閉移動させて開口部Ａを調整することによって、Ｘ線５ｂの照射野すなわちＸ線照射野Ｂの位置および大きさが調整される。

図３（ａ）に示すように、Ｘ線検出器７の後段には画像生成部１１が備えられており、画像生成部１１の後段には再構成部１３が備えられている。画像生成部１１は、Ｘ線検出器７から出力されるＸ線検出信号に基づいて被検体ＭのＸ線画像を生成する。再構成部１３は、画像生成部１１が生成した複数枚のＸ線画像を再構成することによって、Ｘ線断層画像を取得する。再構成部１３にはモニタ１５が接続されており、モニタ１５は再構成部１３において再構成されたＸ線断層画像を表示する。再構成部１３は本発明における断層画像再構成部に相当する。

Ｘ線検査装置１はさらにＸ線照射制御部１７と、Ｘ線管移動機構１９と、ステージ回転駆動部２１と、ステージ移動機構２３と、検出器移動機構２５と、コリメータ制御部２７とを備えている。Ｘ線照射制御部１７はＸ線管５に高電圧を出力するように構成されている。そして、Ｘ線照射制御部１７が与えた高電圧出力に基づいて、Ｘ線管５が照射するＸ線の線量、およびＸ線を照射するタイミングが制御される。

Ｘ線管移動機構１９はＸ線管５を、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向のそれぞれに移動させる。ステージ回転駆動部２１は、載置ステージ３をｚ方向に平行な鉛直軸Ｇの軸周りに回転させる。ステージ移動機構２３は、載置ステージ３をｘ方向に移動させる。検出器移動機構２５はＸ線検出器７をｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向のそれぞれに移動させる。

またＸ線検査装置１には位置検出部２９、拡大率算出部３１、照射野検出部３３、および画像補正部３５が付設されている。位置検出部２９は、Ｘ線管５およびＸ線検出器７について、各々の位置情報を随時検出する。実施例において、位置検出部２９はポテンショメータによって構成されているが、ポテンショメータの代わりにエンコーダなどを用いてもよい。

拡大率算出部３１は、位置検出部２９が検出する、Ｘ線管５およびＸ線検出器７の位置情報の各々に基づいて、画像生成部１１が生成するＸ線画像の拡大率を算出する。図３（ｂ）に示すように、Ｘ線管５およびＸ線検出器７の位置情報に基づいて、Ｘ線管５からＸ線検出器７までの距離Ｄ１を検出できる。

そしてＸ線画像の拡大率はＸ線管５から遮蔽板９ａ〜９ｄまでの距離Ｄ２と、距離Ｄ１との比によって算出される。Ｘ線管５から遮蔽板９ａ〜９ｄまでの距離Ｄ２はＸ線検査装置１の規格上、常に一定の値である。そのため、拡大率算出部３１は位置検出部２９が検出する位置情報に基づいて、Ｘ線画像の拡大率を算出することができる。

照射野検出部３３はＸ線検出器７の後段に設けられており、Ｘ線管５から照射されるＸ線５ｂがＸ線検出器７に照射される範囲をＸ線照射野として随時検出する。画像補正部３５は照射野検出部３３が検出するＸ線照射野の変位に従って、画像生成部１１が生成するＸ線画像を補正する。なお、Ｘ線画像を補正する機構については後述する。

主制御部３７は画像生成部１１、再構成部１３、Ｘ線照射制御部１７、Ｘ線管移動機構１９、ステージ回転駆動部２１、ステージ移動機構２３、検出器移動機構２５、およびコリメータ制御部２７を統括制御する。入力部３９はキーボード入力式のパネルやタッチ入力式のパネルであり、操作者が入力部３９に入力する指示に従って、主制御部３７は統括制御を行う。記憶部４１は画像生成部１１が生成するＸ線画像、再構成部１３が取得するＸ線断層画像、および拡大率算出部３１が算出する拡大率などの情報を記憶する。

＜動作の説明＞
次に実施例に係るＸ線検査装置１の動作について説明する。図４は実施例に係るＸ線検査装置の動作を説明するフローチャートである。

ステップＳ１（拡大率の算出）
まず、操作者は載置ステージ３に被検体Ｍを載置させる。そして入力部３９を操作して、載置ステージ３、Ｘ線管５、およびＸ線検出器７を適切な位置へ移動させる指示を入力する。主制御部３７は入力部３９に入力された指示の内容に基づいて、Ｘ線管移動機構１９、ステージ移動機構２３、および検出器移動機構２５のそれぞれに制御信号を出力する。

Ｘ線管移動機構１９は制御信号に従ってＸ線管５をｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向のそれぞれに適宜移動させる。ステージ移動機構２３は制御信号に従って、載置ステージ３をｘ方向に移動させる。そして検出器移動機構２５は制御信号に従ってＸ線検出器７をｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向のそれぞれに適宜移動させる。このとき、位置検出部２９はＸ線管５およびＸ線検出器７の各々について位置情報を随時検出し、各々の位置情報を拡大率算出部３１に送信する。

拡大率算出部３１は図３（ｂ）に示すように、Ｘ線管５およびＸ線検出器７の位置情報の各々に基づいてＸ線管５からＸ線検出器７までの距離Ｄ１を随時検出する。なお、距離Ｄ１はいわゆる焦点−受像面間距離（ＳＩＤ：ＳｏｕｒｃｅＩｍａｇｅＤｉｓｔａｎｃｅ）に相当する。そして検出された距離Ｄ１の値に基づいて、拡大率算出部３１はＸ線画像の拡大率を随時算出する。ここでＸ線管５から遮蔽板９ａ〜９ｄまでの距離をＤ２とすると、距離Ｄ１の値および距離Ｄ２の値を用いて、Ｘ線画像の拡大率Ｅの値は以下の（１）で示される式を用いて算出される。
Ｅ＝Ｄ１／Ｄ２ …（１）

Ｘ線管５から遮蔽板９ａ〜９ｄまでの距離は、Ｘ線検査装置１の機械的制約上、あらかじめ決まっている。そのため拡大率Ｅの値は定数ｋを用いて、以下の（２）で示される式を用いて算出される。
Ｅ＝Ｄ１／ｋ …（２）
拡大率算出部３１が算出する拡大率Ｅの情報は記憶部４１に随時送信され、記憶される。載置ステージ３、Ｘ線管５、およびＸ線検出器７の各々を所定の位置へ移動させ、Ｘ線画像の拡大率Ｅの値を算出することによって、ステップＳ１に係る工程は終了する。

ステップＳ２（コリメータの制御）
ステップＳ１に係る工程の終了後、拡大率Ｅの値に基づいてコリメータの制御を行う。すなわち操作者は入力部３７を操作してコリメータ９に設けられている遮蔽板９ａ〜９ｄの開閉を調節する指示を入力する。主制御部３７は入力部３９に入力された指示の内容に基づいて、コリメータ制御部２７に制御信号を出力する。コリメータ制御部２７は制御信号に従って遮蔽板９ａおよび遮蔽板９ｂをｚ方向に移動させ、遮蔽板９ｃおよび遮蔽板９ｄをｙ方向へ移動させる。

Ｘ線管５から照射されるＸ線ビーム５ｂは遮蔽板９ａ〜９ｄの各々によってその広がりが制限され、Ｘ線検出器７のうち一定の範囲に照射されることとなる。本発明では、Ｘ線５ｂがＸ線検出器７に照射される範囲について、Ｘ線照射野Ｂと称する。Ｘ線照射野Ｂの位置および大きさは、Ｘ線検出器７に設けられている検出面７ａに含まれることが好ましく、特に図２（ｃ）に示すように、Ｘ線照射野Ｂと検出面７ａの全面とが一致することがより好ましい。

また、コリメータ制御部２７は拡大率算出部３１が算出する拡大率Ｅの値に基づいて遮蔽板９ａ〜９ｄの開閉移動を自動的に主制御部３７の指示に基づいて制御する。ここでＸ線照射野Ｂのｙ方向の長さをＦｙ、Ｘ線照射野Ｂのｚ方向の長さをＦｚとする。そして遮蔽板９ａ〜９ｄの開口部Ａについてｙ方向の長さをＡｙ、ｚ方向の長さをＡｚとする。この場合、Ａｙ＝Ｆｙ／Ｅとなるように遮蔽部９ｃおよび遮蔽部９ｄの開閉移動が制御され、Ａｚ＝Ｆｚ／Ｅとなるように遮蔽部９ａおよび遮蔽部９ｂの開閉移動が制御される。遮蔽板９ａ〜９ｄの各々が所定の位置に移動することにより、ステップＳ２に係る工程は終了する。

ステップＳ３（Ｘ線の照射）
コリメータの制御が終了した後、Ｘ線の照射を行う。すなわち、操作者は入力部３９を操作して、載置ステージ３を回転させつつＸ線画像を生成する指示を入力する。主制御部３７は入力部３９に入力された指示の内容に基づいて、ステージ回転駆動部２１およびＸ線照射制御部１７に制御信号を出力する。

ステージ回転駆動部２１は制御信号に従って、載置ステージ３を鉛直軸Ｇの軸周りに回転させる。Ｘ線照射制御部１７は出力された信号に基づいてＸ線管５の管電圧や管電流などを制御する。そして載置ステージ３の回転角度が所定の角度に達する度に、Ｘ線５ｂを被検体Ｍへ断続的に照射させる。Ｘ線５ｂは被検体Ｍを透過してＸ線検出器７の検出面７ａに入射する。

そしてＸ線検出器７は検出面７ａに入射するＸ線５ｂを検出して電気信号に変換する。Ｘ線検出器７において変換された電気信号はＸ線検出信号としてＸ線検出器７から画像生成部１１へ出力される。画像生成部１１は出力されたＸ線検出信号に基づいてＸ線画像を生成する。

このように、載置ステージ３を鉛直軸Ｇの軸周りに回転させる間、Ｘ線管５からＸ線５ｂが断続的に照射される。Ｘ線が照射される毎にＸ線画像が撮影されるので、載置ステージ３の回転角度が所定の角度に達する度に、被検体Ｍの関心部位に対してそれぞれ異なる方向から撮影された一連のＸ線画像が取得される。なお、１，２，…，ｎ回目に照射されるＸ線５ｂに基づいて生成されるＸ線画像をそれぞれ、Ｘ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎとする。Ｘ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの各々は画像生成部１１から画像補正部３５へ送信される。

ステップＳ４（Ｘ線照射野の移動方向および移動距離を検出）
ここで、生成される一連のＸ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの全てについて、Ｘ線照射野Ｂの位置が常に同じであることが理想である。しかしながらＸ線管５において、電子ビームをＸ線に変換する際に発生する熱により、陽極であるターゲットが膨張し、さらに電子銃およびＸ線管５の筐体自体が変形する。そしてこれらの要因により、Ｘ線の照射量や照射時間に応じて、Ｘ線管５におけるＸ線焦点５ａの位置は徐々に移動する。

この場合、Ｘ線焦点５ａの位置の移動に従って、Ｘ線照射野Ｂの位置が徐々に移動する。すなわち、Ｘ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの各々についてＸ線を照射するタイミングが異なるので、各々のＸ線画像についてＸ線照射野Ｂの位置はそれぞれずれている。この場合、Ｘ線照射野Ｂの位置がずれることによって、Ｘ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの各々に映るＸ線像の位置もずれることとなる。従って、Ｘ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎをそのまま用いて再構成する場合、再構成によって取得されるＸ線断層画像にアーティファクトが発生する。

そこで実施例に係るＸ線検査装置１において、照射野検出部３３はＸ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの各々について、Ｘ線照射野Ｂの移動方向および移動距離を検出する。なお図５において、Ｘ線画像Ｐｎを例にとってＸ線照射野Ｂの移動方向および移動距離を検出する機構を説明する。

照射野検出部３３はまず、Ｘ線画像ＰｎにおけるＸ線照射野Ｂの位置の検出を行う。Ｘ線照射野Ｂの位置の検出は、Ｘ線画像のデータに基づいて行われる。その一例として、検出面７ａに二次元マトリクス状に配列される、画素の各々における輝度値に基づいて行われる。すなわち、Ｘ線が照射されるＸ線照射野Ｂに含まれる画素では、輝度値が比較的高い。一方、Ｘ線照射野Ｂ以外の画素では、Ｘ線が入射しないので輝度値が著しく低くなる。このように、照射野検出部３３は輝度値に基づいて、Ｘ線照射野Ｂとそれ以外の領域との境界を画素単位の精度で検出する。

このように照射野検出部３３によって検出されるＸ線照射野Ｂの位置関係を図５（ａ）に示す。この場合、Ｘ線画像Ｐｎを生成する際におけるＸ線照射野Ｂの位置は、Ｘ線の照射量や照射時間に応じて、当初におけるＸ線照射野Ｂの位置（破線で囲まれる領域Ｂ０）から二点鎖線で囲まれる領域Ｂｎへ移動する。

そして照射野検出部３３は次に、Ｘ線画像ＰｎにおけるＸ線照射野Ｂｎの位置と、当初におけるＸ線照射野Ｂ０の位置に基づいて、Ｘ線照射野Ｂｎの移動方向および移動距離を検出する。Ｘ線照射野Ｂｎの移動方向は、Ｘ線照射野Ｂ０とＸ線照射野Ｂｎの位置関係から判断できる。図５（ａ）に示す場合、Ｘ線管５から見てＸ線照射野ＢｎはＸ線照射野Ｂ０の右上に位置するので、Ｘ線照射野Ｂｎの移動方向は右上方向であると判断できる。

Ｘ線照射野Ｂｎの移動距離は、Ｘ線照射野Ｂ０とそれ以外の領域との境界線、およびＸ線照射野Ｂｎとそれ以外の領域との境界線の間の距離に基づいて検出される。上述したように、Ｘ線照射野Ｂの位置は画素の各々における輝度値に基づいて行われるので、Ｘ線照射野Ｂとそれ以外の領域との境界は画素単位の高い精度で検出される。従って、図５（ａ）に示すＸ線照射野Ｂｎのｙ方向への移動距離Ｂｙ、およびＸ線照射野Ｂｎのｚ方向への移動距離Ｂｚは、いずれも画素単位の精度で検出される。

照射野検出部３３はこのようにＸ線照射野Ｂの移動方向、移動距離Ｂｙ、および移動距離Ｂｚの各々の情報を検出する。照射野検出部３３が検出した情報の各々は画像補正部３５へ送信される。

ステップＳ５（Ｘ線画像の補正）
画像補正部３５は照射野検出部３３から送信される情報に基づいて、画像生成部１１から送信されるＸ線画像の補正を行う。ここで検出面７ａとＸ線照射野Ｂ０との位置関係に基づいて予想されるＸ線画像Ｐ０を図５（ｂ）に示す。被検体Ｍを含むＸ線像ＣのＸ線画像Ｐ０における位置は、Ｘ線照射野Ｂ０の検出面７ａにおける位置に対応している。

本来、Ｘ線５ｂを照射するＸ線焦点の位置は常に同じであることが理想である。この場合、Ｘ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの画像データの各々について、Ｘ線像Ｃの位置はいずれも同じはずである。しかしながら実際はＸ線焦点５ａの移動に基づいてＸ線照射野Ｂが移動している。そのため図５（ｃ）に示すように、Ｘ線画像ＰｎにおけるＸ線像Ｃの位置（二点差線で示す領域Ｃｎ）は、Ｘ線画像Ｐ０におけるＸ線像Ｃの位置（破線で示す領域Ｃ０）と比べてｙ方向について右に距離Ｂｙずれ、さらにｚ方向について上に距離Ｂｚずれることとなる。

そこで画像補正部３５はＸ線画像Ｐｎの画像データに対して、Ｘ線照射野Ｂｎの移動方向とは逆方向に移動させる補正を行う。すなわちＸ線画像ＰｎのＸ線像Ｃｎをｙ方向について左に距離Ｂｙ移動させ、かつｚ方向について下に距離Ｂｚ移動させる補正を行う。その結果、図５（ｄ）に示すように、Ｘ線照射野Ｂｎの移動によってずれていたＸ線像Ｃの位置は、二点鎖線で示される位置から一点鎖線で示される位置へ補正される。

このように、照射野検出部３３が検出した、Ｘ線照射野Ｂの移動方向および移動距離の情報に基づいて、画像補正部３５はＸ線画像Ｐｎの画像データを補正する。そしてＸ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの各々について、ステップＳ４およびステップＳ５の操作を繰り返し行うことにより、Ｘ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの画像データの各々について、Ｘ線像Ｃの各々の位置が補正される。画像補正部３５によって補正されたＸ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの画像データの各々は、画像補正部３５から再構成部１３へ送信される。

ステップＳ６（Ｘ線断層画像の再構成）
補正されたＸ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの画像データが全て再構成部１３へ送信されることにより、Ｘ線断層画像の再構成を行う。すなわち再構成部１３は、補正された一連のＸ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎを再構成する。Ｘ線画像を再構成させる方法としてはフィルタバックプロジェクション法やシフト加算法などが用いられる。

Ｘ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの各々に映し出されるＸ線像の位置は、撮影する際におけるＸ線照射野の移動方向および移動距離の各々に応じて、いずれも同じ位置となるように補正されている。そのため、補正されたＸ線画像Ｐ１，Ｐ２，…Ｐｎの各々を再構成することにより、被検体Ｍの所望の裁断位置について、アーティファクトのない高品質のＸ線断層画像を取得できる。モニタ１５は再構成部１３において取得されたＸ線断層画像を表示させる。Ｘ線断層画像の再構成により、Ｘ線撮影に係る一連の工程は全て終了する。

このように、実施例に係るＸ線検査装置では、生成されるＸ線画像ごとにＸ線照射野の位置を検出する。そしてＸ線照射野の移動方向および移動距離に応じて、Ｘ線画像に映し出されるＸ線像の位置を補正する。Ｘ線像の位置の補正により、Ｘ線焦点の移動に起因する被検体Ｍの位置のズレは補正される。そのため、各々のＸ線画像についてＸ線像の位置を補正することにより、全てのＸ線画像について、被検体ＭのＸ線像は同じ位置に映し出される。その結果、一連のＸ線画像を再構成して得られるＸ線断層画像において被検体Ｍの像にブレが発生することを好適に回避できるので、より高品質のＸ線断層画像を取得することができる。

そして、照射野検出部３３は生成されたＸ線画像のデータの各々について、画素ごとの輝度値に基づいてＸ線照射野の位置を検出する。そのため、Ｘ線照射野とそれ以外の領域との境界を画素単位の高い精度で検出できる。従って、Ｘ線照射野の移動方向および移動距離を高精度で検出できるので、各々のＸ線画像のデータをより正確に補正することが可能となる。

さらに照射野検出部３３は、生成されたＸ線画像のデータに基づいてＸ線照射野の検出を行うすなわちＸ線を照射して各々のＸ線画像を全て生成した後、生成されたＸ線画像データに基づいてＸ線照射野の検出を行うことができる。すなわち各々のＸ線画像について、Ｘ線照射野の検出およびＸ線像の位置の補正をＸ線照射の終了後に行うことができる。そのためＸ線の照射時間を短縮し、被検体の被曝量をより低減することが可能となる。

また実施例に係るＸ線検査装置では、Ｘ線焦点の移動に起因する被検体Ｍの位置のズレを検出するために、エッジブロックを例とする、ハード上の構成を新たに設ける必要がない。すなわちＸ線検査装置の製造工程の複雑化を防止できる。その結果、Ｘ線焦点の移動に起因するＸ線断層画像のブレを回避できるＸ線検査装置を、より低いコストで実現することが可能となる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、画像補正部３５はＸ線画像Ｐの画像データの各々に対して、Ｘ線像の位置を移動させることによってＸ線画像Ｐの各々を補正する構成としているが、これに限られない。すなわち、Ｘ線照射野の移動方向および移動距離に応じてＸ線検出器７の位置を移動させることによって、Ｘ線画像Ｐの各々に映るＸ線像の位置を補正する構成としてもよい。

このような変形例の場合、画像補正部３５は、照射野検出部３３が検出するＸ線照射野の移動方向および移動距離の情報を主制御部３７へ送信する。主制御部３７は送信される情報に基づいて、検出器移動機構２５へ制御信号を出力する。検出器移動機構２５は制御信号に基づいて、Ｘ線検出器７をＸ線照射野Ｂｎの移動方向と同じ方向に移動させる補正を行う。

図６（ａ）に示すように、Ｘ線焦点５ａの移動によって、Ｘ線照射野Ｂｎがｙ方向について右に距離Ｂｙ移動し、さらにｚ方向について上に距離Ｂｚ移動する場合を例にとる。この場合、検出器移動機構２５はＸ線検出器７をｙ方向について右に距離Ｂｙ移動させ、さらにｚ方向について上に距離Ｂｚ移動させる。その結果、図６（ｂ）に示すように、Ｘ線検出器７は破線で示す位置から実線で示す位置へ移動するので、移動補正後の検出面７ａにおけるＸ線照射野Ｂｎの位置は、移動補正前の検出面７ａにおけるＸ線照射野Ｂ０の位置と等しくなる。

このようにＸ線画像Ｐの各々を生成するたびにＸ線検出器７の位置の補正を行うことにより、Ｘ線画像Ｐの各々に映るＸ線像Ｃの位置は全て同じとなる。その結果、一連のＸ線画像Ｐの再構成によって得られるＸ線断層画像にアーティファクトが発生することを回避できる。

（２）上述した各実施例では、画像補正部３５は、Ｘ線照射野の移動方向および移動距離の情報に基づいてＸ線画像の各々を補正する構成を有するがこれに限られることはない。すなわち、Ｘ線照射野の移動方向および移動距離の情報に基づいてＸ線焦点５ａの移動方向および移動距離を算出する。そして、Ｘ線焦点５ａの移動方向および移動距離に応じてＸ線管５を移動させることによってＸ線画像Ｐの各々を補正する構成を採用することも可能である。

ここで、Ｘ線焦点５ａの移動方向および移動距離の算出方法について図７を用いて説明する。図７は、変形例に係るＸ線検査装置１Ｂをｙ方向から観察した場合の概略図である。なお、当初におけるＸ線焦点５ａの位置を符号Ａ０で示す。また、Ｘ線画像Ｐｎを生成するためにＸ線を照射する際に、Ｘ線焦点５ａはＡ０で示す位置からＡｎで示す位置へ移動しているものとする。

そして当初におけるＸ線照射野Ｂ０の上端を符号Ｕ０で示し、Ａｎへ移動したＸ線焦点５ａから照射されるＸ線によるＸ線照射野Ｂｎの上端を符号Ｕｎで示す。Ｘ線照射野Ｂｎのｚ方向への移動距離Ｂｚは、図７においてＵ０からＵｎまでの距離で表される。また、Ｘ線焦点５ａのｚ方向への移動距離Ａｚは、図７においてＡ０からＡｎまでの距離で表される。

この場合、遮蔽板９ａ上の点Ｋについて、三角形ＫＡ０Ａｎと、三角形ＫＵ０Ｕｎは相似形である。そのため、Ｘ線照射野Ｂｎの移動距離Ｂｚと、Ｘ線焦点５ａの移動距離Ａｚとの関係は、Ｘ線管５からＸ線検出器７までの距離Ｄ１、およびＸ線管５から遮蔽板９ａ〜９ｄまでの距離Ｄ２を用いて、次の（５）で示される式を用いて表される。
Ｂｚ／Ａｚ＝（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ２ …（５）
Ｄ１／Ｄ２の値は拡大率Ｅの値と等しいので、Ｘ線焦点５ａの移動距離Ａｚは、Ｘ線照射野Ｂｎの移動距離Ｂｚおよび拡大率Ｅを用いて、次の（６）で示される式を用いて表される。
Ａｚ＝Ｂｚ／（Ｅ−１） …（６）

このように、照射野検出部３３はＸ線照射野Ｂｎのｚ方向への移動距離Ｂｚと、拡大率算出部３１が算出する拡大率Ｅの値を用いて、Ｘ線焦点５ａのｚ方向への移動距離Ａｚを算出できる。同様に、照射野検出部３３はＸ線照射野Ｂｎのｙ方向への移動距離Ｂｙと、拡大率Ｅの値を用いてＸ線焦点５ａのｙ方向への移動距離Ａｙを算出できる。

そして図７に示すように、Ｘ線照射野Ｂｎの移動方向とＸ線焦点５ａの移動方向は互いに逆向きである。例えば、Ｘ線照射野Ｂｎがｙ方向について左に距離Ｂｙ移動し、かつｚ方向について下に距離Ｂｚ移動している場合、Ｘ線焦点５ａはｙ方向について右に距離Ａｙ移動し、かつｚ方向について上に距離Ａｚ移動している。

そのため、Ｘ線管５をＸ線照射野Ｂｎの移動方向と同じ方向に移動させることにより、Ｘ線焦点５ａの位置はＡｎからＡ０へ補正される。具体的には、画像補正部３５から主制御部３７を介してＸ線管移動機構１９へ制御信号を出力する。Ｘ線管移動機構１９は制御信号に基づいて、Ｘ線管５をｙ方向について左に距離Ａｙ移動させ、かつｚ方向について下に距離Ａｚ移動させる。その結果、Ｘ線画像Ｐｎに映るＸ線像の位置が補正されるので、再構成によって取得されるＸ線断層画像にアーティファクトが発生することを回避できる。

なお、このような変形例において、Ｘ線焦点５ａの移動方向および移動距離に応じてＸ線管５を移動させることによりＸ線照射野Ｂの位置を補正する構成としているが、Ｘ線照射野Ｂの位置を補正する方法はこれに限られない。すなわちＸ線焦点５ａの移動方向および移動距離に応じて、遮蔽板９ａ〜９ｄの各々を移動させることによりＸ線照射野Ｂの位置を補正する構成であってもよい。

１ …Ｘ線検査装置
３ …載置ステージ
５ …Ｘ線管（Ｘ線源）
７ …Ｘ線検出器（Ｘ線検出部）
９ …コリメータ
１１ …画像生成部
１３ …再構成部（断層画像再構成部）
１９ …Ｘ線管移動機構
２５ …検出器移動機構
２７ …コリメータ制御部
２９ …位置検出部
３１ …拡大率算出部
３３ …照射野検出部
３５ …画像補正部
３７ …主制御部

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部が出力する検出信号を用いてＸ線画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成する複数の前記Ｘ線画像を再構成させてＸ線断層画像を取得する断層画像再構成部と、
Ｘ線を遮蔽する遮蔽部を備え、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の照射野であるＸ線照射野を制御するコリメータと、
前記Ｘ線画像の拡大率に基づいて前記遮蔽部の開閉移動を制御することにより、前記Ｘ線照射野を定めるコリメータ制御部と、
前記コリメータ制御部により定められる前記Ｘ線照射野と比較して、前記Ｘ線画像の撮影時における前記Ｘ線照射野の移動方向および移動距離を検出する照射野検出部と、
前記照射野検出部が検出した前記照射野の移動方向および移動距離に基づいて前記Ｘ線画像を補正する画像補正部とを備えるＸ線検査装置。
請求項１に記載のＸ線検査装置において、
前記Ｘ線源、前記遮蔽部、および前記Ｘ線検出部の各々の位置情報を随時検出することにより、前記Ｘ線源から前記遮蔽部までの距離、および前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出部までの距離を検出する位置検出部と、
前記位置検出部が検出する前記Ｘ線源から前記遮蔽部までの距離、および前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出部までの距離に基づいて前記Ｘ線画像の拡大率を算出する拡大率算出部とをさらに備えるＸ線検査装置。
請求項１または請求項２に記載のＸ線検査装置において、
前記画像補正部は、前記照射野の移動方向および移動距離に基づいて前記Ｘ線画像の画像データにおけるＸ線像の位置を補正することによって前記Ｘ線画像を補正するＸ線検査装置。
請求項１または請求項２に記載のＸ線検査装置において、
前記Ｘ線検出部の位置を移動させる検出器移動部、または前記Ｘ線源の位置を移動させるＸ線源移動部をさらに備え、
前記画像補正部は、前記照射野の移動方向および移動距離に基づいて前記検出器移動部または前記Ｘ線源移動部を制御することによって前記Ｘ線画像を補正するＸ線検査装置。