JP2019120536A - Ｘ線ｃｔ装置の評価装置およびｘ線ｃｔ装置の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線ＣＴ装置の幾何学的寸法測定における誤差要因を排除又は縮減することができるＸ線ＣＴ装置の評価装置およびＸ線ＣＴ装置の評価方法を提供することを課題とする。【解決手段】Ｘ線源とＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置の評価装置であって、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に配置される基準ゲージと、前記基準ゲージをＸ線の照射方向と平行に移動可能な移動手段と、前記移動手段にて前記基準ゲージを所定距離移動させ、異なる位置で測定された複数の測定データに基づいて、前記所定距離移動させたことによる前記測定データの拡大率を算出する拡大率算出手段と、前記所定距離と前記拡大率に基づいて、Ｘ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離を算出する距離算出手段と、を備えることを特徴とする構成となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置の評価装置およびＸ線ＣＴ装置の評価方法に関し、特に、Ｘ線ＣＴ装置の中で、被測定物の内部、外部の幾何学的寸法計測を主たる目的としたＸ線ＣＴ装置に対して、適切な評価を行う装置と評価方法に関する。

従来、Ｘ線ＣＴ装置は、被測定物内部の断面画像や３次元画像等を得るため、主に医療分野において広く用いられてきた。近年では、物体内を非破壊で観察できるというＸ線ＣＴ装置の特徴から、工業製品内部の観察や寸法測定，顕微鏡的用途など、産業利用に向けた期待が高まっている。このような背景の中、Ｘ線ＣＴ装置を寸法計測用途で利用するため、Ｘ線ＣＴ装置の評価や校正を目的とした基準機が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１には、円筒体または円柱体の円周の外部に、異なる外径の球を複数個配置したＸ線ＣＴ装置の校正器の技術が記載されており、Ｘ線ＣＴ装置のスケーリング（球の中心距離の調整）やオフセット（球の直径の調整）を行えることが記載されている。

特許第６２０５５６９号公報

ところで、Ｘ線ＣＴ装置の測定においては、Ｘ線ＣＴ装置と被測定物のそれぞれに内在する多くの変数要因・誤差要因が絡みあい、最終的な測定データが得られている。そのため本発明者等は、Ｘ線ＣＴ装置による寸法測定精度の信頼性を高めるためには、Ｘ線ＣＴ装置と被測定物のそれぞれに内在する誤差要因を分類・明確化して、この誤差要因を１つ１つ排除・縮減していく必要があると考えた。

例えば、Ｘ線ＣＴ装置側の誤差要因としては、Ｘ線ＣＴ装置と被測定物の相対位置に関する誤差要因，Ｘ線源やＸ線検出器の性質や制御条件に関する誤差要因，Ｘ線の特性に関する誤差要因，性能における機差，経時的安定度等が挙げられる。また、被測定物側の誤差要因としては、被測定物の材質（材料）に関する誤差要因，被測定物の形状に関する誤差要因等が挙げられる。

すなわち、Ｘ線ＣＴ装置による幾何学的寸法測定の評価や校正を行う場合、特許文献１に記載されたような校正器を使用するだけで所望の精度を達成することは極めて困難である。そして、Ｘ線ＣＴ装置を工業製品内部の観察や幾何学的寸法測定，顕微鏡的用途などに利用するためには、校正器に加え装置系を考慮して評価等を行う必要がある。

上述した通りＸ線を光源とする測定、分析などの機器においては、線源線質・線源強度の安定度と、被測定物個々の材質・材質の組み合わせ等、物理的現象に起因する避けられない変動要因がある。そこで本発明者等は、Ｘ線ＣＴ装置と被測定物の相対位置を正確に把握することや、被測定物の材質や形状に合わせてＸ線の線質を変化させることにより、上記した誤差要因を排除又は縮減し、Ｘ線ＣＴ装置における幾何学的寸法測定の評価を精度良く行う方法を見出した。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、Ｘ線ＣＴ装置の幾何学的寸法測定における誤差要因を縮減することができるＸ線ＣＴ装置の評価装置およびＸ線ＣＴ装置の評価方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の評価装置は、Ｘ線源とＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置に於いて、被測定物の内部や外部の幾何学的寸法計測の誤差や安定性を評価する評価装置であって、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に配置される基準ゲージと、
前記基準ゲージをＸ線の照射方向と平行に移動可能な移動手段と、
前記移動手段にて前記基準ゲージを所定距離移動させ、異なる位置で測定された複数の測定データに基づいて、前記所定距離移動させたことによる前記測定データの拡大率を算出する拡大率算出手段と、
前記所定距離と前記拡大率に基づいて、Ｘ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離を算出する距離算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の評価装置によれば、基準ゲージを所定距離移動させ、異なる位置で測定された複数の測定データに基づいてＸ線照射手段-基準ゲージ-Ｘ線検出手段間距離を正確に求めることができる。これにより、Ｘ線ＣＴ装置と基準ゲージの３次元空間（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）における相対位置を明確化することができ、Ｘ線ＣＴ装置と基準ゲージの相対位置に関する誤差要因を排除又は縮減することができる。

本発明の好ましい形態では、前記測定データからボケ量を抽出するボケ量抽出手段と、前記ボケ量と前記Ｘ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離に基づいて、前記Ｘ線源の焦点サイズを算出する焦点サイズ算出手段と、をさらに備えることを特徴とする。
これにより、Ｘ線源の性質や制御条件に関する誤差要因を排除又は縮減することができる。

本発明の好ましい形態では、Ｘ線の線質を調整可能な線質調整手段をさらに備えていることを特徴とする。
また、本発明の好ましい形態では、前記線質調整手段は、前記Ｘ線源と前記基準ゲージの間に配置され、Ｘ線が通過する複数のフィルタと、複数の前記フィルタを交換可能なフィルタ交換器と、を有することを特徴とする。
このように、Ｘ線の線質を調整するフィルタを設けることにより、Ｘ線の特性に関する誤差要因を排除又は縮減することができる。すなわち、評価装置に入射されるＸ線を当該基準ゲージに最適化した線源条件に近づけるためのフィルタを備えている。

本発明の好ましい形態では、前記基準ゲージの最適化された測定条件で測定された測定基準データが格納された格納手段と、前記測定基準データと前記Ｘ線ＣＴ装置において測定された前記基準ゲージの測定データとを比較可能なデータ比較手段と、をさらに備えることを特徴とする。
このように、予め基準ゲージに対し最適化された測定条件で測定された測定基準データと、Ｘ線ＣＴ装置において測定された測定データとを比較することにより、Ｘ線ＣＴ装置の評価を精度良く行うことができる。

本発明の好ましい形態では、前記基準ゲージは、第１部材と、この第１部材に着脱可能な第２部材と、有し、前記第１部材には、前記第２部材に侵入可能な凸部が設けられ、前記第２部材には、前記凸部が嵌合される凹部が設けられ、前記第１部材と前記第２部材は、異なる材料によって形成されていることを特徴とする。
また、本発明の好ましい形態では、前記第１部材及び／又は前記第２部材は、Ｘ線の吸収係数が異なる材料で形成された部材群を有することを特徴とする。
このような基準ゲージを用いて最適化された測定条件で測定することにより、基準ゲージの材質に関する誤差要因や，基準ゲージの形状に関する誤差要因を排除又は縮減することができる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の評価方法は、基準ゲージにＸ線を照射することで測定データを得るＸ線ＣＴ装置を、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の評価装置を用いて評価する評価方法であって、前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記基準ゲージを前記Ｘ線の照射方向と平行に移動可能な移動手段と、前記基準ゲージに対し最適化された測定条件で測定された測定基準データが格納された格納手段と、を備え、
第１測定地点にて第１測定データを取得する第１測定工程と、
この第１測定工程後に前記第１測定地点から所定距離離れた第２測定地点へ前記基準ゲージを移動させる移動工程と、
この移動工程後に前記第２測定地点にて第２測定データを取得する第２測定工程と、
前記第１測定データ及び前記第２測定データに基づいて測定データの拡大率を算出する拡大率算出工程と、
前記所定距離と前記拡大率に基づいてＸ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離を算出する距離算出工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の好ましい形態では、前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記Ｘ線の線質を調整可能な線質調整手段をさらに備え、前記線質調整手段は、材質及び厚さが異なる複数のフィルタと、このフィルタを交換可能なフィルタ交換器と、を有し、前記基準ゲージの測定に適した前記フィルタを選択するフィルタ選択工程をさらに含むことを特徴とする。

開示した技術によれば、Ｘ線ＣＴ装置の幾何学的寸法測定における誤差要因を縮減することができるＸ線ＣＴ装置の評価装置およびＸ線ＣＴ装置の評価方法を提供することができる。

他の課題、特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲とともに取り上げられる際に、以下に記載される発明を実施するための形態を読むことにより明らかになるであろう。

本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置及び評価装置の構成を示すブロック図。 本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置及び評価装置の斜視図。 本発明の一実施形態に係る基準ゲージの一例を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の評価方法のフローチャート。 本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の評価方法のフローチャート。 本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の評価方法の説明図。 本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の評価方法の説明図。 本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の評価方法の説明図。

以下、本発明を図面に示した好ましい一実施の形態について、図１〜図８を用いて詳細に説明する。本発明の技術的範囲は、添付図面に示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、適宜変更が可能である。

一実施の形態におけるＸ線ＣＴ装置の評価装置１０（以下、評価装置１０という。）は、Ｘ線ＣＴ装置２０内に導入され、被測定物の内部や外部の幾何学的寸法計測に利用されるＸ線ＣＴ装置２０の誤差や安定性を評価する評価装置である。

補足すると、Ｘ線ＣＴ装置２０における幾何学的寸法計測とは、工業製品等の被測定物にＸ線を照射し、被測定物内外の幾何学的な寸法（形状及び構造）を非破壊で得ることを目的とした計測である。

この評価装置１０は、既存のＸ線ＣＴ装置２０に後付けで導入しても良いし、当初からＸ線ＣＴ装置２０自体に組み込んでもいても良い。

まずは、評価装置１０とＸ線ＣＴ装置２０の装置構成について説明し、次いで、本願発明の評価方法について説明する。

［評価装置１０］
一実施の形態における装置構成を示す図１及び図２を参照すると、評価装置１０は、Ｘ線ＣＴ装置２０のＸ線照射手段２１とＸ線検出手段２２の間に配置される基準ゲージ１１と、この基準ゲージ１１をＸ線Ｘの照射方向と平行に移動可能な移動手段１２と、Ｘ線Ｘの線質を調整可能な線質調整手段１３と、移動手段１２及び線質調整手段１３を制御する評価装置制御部１４と、基準ゲージ１１の測定基準データＢＳが格納されたデータベース１５（格納手段）と、を備えている。

基準ゲージ１１は、Ｘ線ＣＴ装置２０の性能評価の基準となる基準機であって、図３に示すように、第１部材１１１と、この第１部材１１１とは放射線の吸収係数が異なる材料で形成された第２部材１１２と、を有している。

なお、基準ゲージ１１の形状に特に制限はなく、例えば、図３（ａ）は全体として楕円柱状に形成された基準ゲージ１１を示しており、図３（ｂ）は全体として四角柱状に形成された基準ゲージ１１を示している。

第１部材１１１には、第２部材１１２の内側に侵入可能な凸部１１１１が形成されており、対して、第２部材１１２には、凸部１１１１が嵌合される凹部１１２１が形成されている。このように、凸部１１１１が第２部材１１２の凹部１１２１に嵌合されることにより、第２部材１１２内に第１部材１１１が配置されるよう構成されている。

この第１部材１１１及び第２部材１１２は、様々な材質のものが用意されており、例えば、アルミ、ステンレス、タングステン等の金属、セラミックスやＰＥ（ポリエチレン）、ナイロン、ＰＴＦＥ（フッ素樹脂、商品名テフロン（登録商標））等の樹脂を例示することができる。この他にも、被測定物の材料となるような材料であれば当然に採用することが可能である。

使用者が測定したい被測定物の材質に対応した材質の第１部材１１１及び第２部材１１２を選択することで、被測定物の材質に対してのＸ線ＣＴ装置２０の評価を行うことができる。図３（ｂ）は、異なる材料で形成された第１部材１１１及び第２部材１１２を自由に組み合わせる様子を示している。すなわち、第１部材１１１及び／又は第２部材１１２は、Ｘ線の吸収係数が異なる材料で形成された複数の部材（部材群）を有していることが望ましい。

例えば、ナイロン樹脂内にアルミ金属が配置された被測定物の幾何学的寸法計測を行いたい場合には、第１部材１１１の材質にナイロン樹脂を、第２部材１１２の材質にアルミ金属をそれぞれ選択し、Ｘ線ＣＴ装置２０の評価を行う。

なお、第１部材１１１及び第２部材１１２の材質や混合比（元素）は、蛍光Ｘ線分析器により測定され保証されている。
また、第１部材１１１及び第２部材１１２の寸法形状は、高精度座標測定機により測定され保証されている。
さらに、材質や寸法形状等から、各第１部材１１１及び第２部材１１２はＸ線の吸収率がそれぞれ算出されている。

なお、好ましい基準ゲージ１１については、例えば、本発明の特許出願人が先に特許出願（特願２０１７−７７１４４号）したＸ線ＣＴ装置用基準機を参照されたい。

移動手段１２は、基準ゲージ１１をＸ線Ｘの進行方向と平行に移動可能なスライドステージ１２１と、垂直な軸線に対して回転可能な回転ステージ１２２（回転手段）と、このスライドステージ１２１及び回転ステージ１２２を制御可能なステージ制御部１２３と、を有している。
ステージ制御部１２３の制御により、基準ゲージ１１を前後方向に移動させたり、基準ゲージ１１の回転角度を調整することができる。

なお、この場合における前後方向とは、Ｘ線Ｘの進行方向に沿ってＸ線照射手段２１からＸ線検出手段２２に向かう方向を前方向とし、逆にＸ線検出手段２２からＸ線照射手段２１に向かう方向を後方向として前後方向を定める。
また、図示はしていないが、基準ゲージ１１の高さ及び中心位置調整を行うＸ、Ｙ、Ｚステージをさらに設けてもよい。

なお、Ｘ線源２１１の焦点から基準ゲージ１１までの距離をＸ線源-基準ゲージ間距離ｄ１で示し、基準ゲージ１１からＸ線検出器２２１までの距離を基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２で示している。スライドステージ１２１が前後方向に移動することにより、Ｘ線源-基準ゲージ間距離ｄ１及び基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２の長さは変化する。

線質調整手段１３は、Ｘ線Ｘの線質を調整する複数のフィルタ１３１と、これらのフィルタ１３１を適宜交換可能なフィルタ交換器１３２と、このフィルタ交換器１３２を制御するフィルタ制御部１３３と、を有している。

フィルタ１３１は、Ｘ線Ｘの線質を調整可能な材質であれば採用することができ、例えば、Ａｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｌ等の薄板を例示することができる。
また、厚さを変えた同じ材質のフィルタ１３１を複数用意することが望ましく、例えば、０．００５ｍｍ、０．０１ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍといったように、数μｍ〜数ｍｍ程度の厚さの異なるフィルタ１３１を用意することが望ましい。

このフィルタ１３１の材質・厚さは、Ｘ線源２１１の線源ターゲットの材質と管電圧・管電流、基準ゲージ１１の材質・厚さにより決定されるものであり、フィルタ１３１の材質と厚さはＸ線源２１１の管電流・管電圧、測定時間と密接に関係し最適測定条件の重要な要素となる。

フィルタ交換器１３２は、基準ゲージ１１の材質がもつ質量吸収係数と形状によるＸ線の透過距離の変化、２部材からなるものではそれぞれの透過厚みの変化の状況等により、適切なフィルタ１３１を選択可能なよう構成されている。例えば、図２に示すように、円盤状のフィルタ交換器１３２に円状にフィルタ１３１を配置することで、フィルタ制御部１３３により回転角度を制御し、フィルタ１３１の厚さや材質の選択を自動で行う事ができる。この他にも複数のフィルタ１３１を交換可能な機構であれば、当然に採用することができる。このフィルタ１３１の選択によってＸ線物理特有のビームハードニングや各種アンティファクトの削減を行える。
すなわち、フィルタ交換器１３２を採用することにより、測定中の基準ゲージ１１の状況変化（例えば、ステージが回転することによるＸ線透過厚みの変化等）に適したフィルタ１３１を適宜選択することができ、基準ゲージ１１をより好ましい条件で測定することができる。

評価装置制御部１４は、Ｘ線ＣＴ装置制御部２３と接続され、評価装置１０とＸ線ＣＴ装置２０の通信を行う。

データベース１５は、基準ゲージ１１の材質に応じて最適化された測定条件と、この最適化された条件によって測定された測定基準データＢＳ（ボクセルデータ等）が格納されている。Ｘ線ＣＴ装置２０で測定した基準ゲージ１１の測定データＢと、測定基準データＢＳとを比較することで、Ｘ線ＣＴ装置２０の評価を行うことができる。

なお、このデータベース１５に格納される測定条件としては、基準ゲージ１１の材質情報（第１部材１１１の材質情報，第２部材１１２の材質情報，及び，第１部材１１１と第２部材１１２の組み合わせ情報等），基準ゲージ１１の測定位置情報（Ｘ線源-基準ゲージ間距離ｄ１情報，基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２情報等），基準ゲージ１１の回転角度情報，フィルタ１３１の材質情報，フィルタ１３１の厚さ情報，Ｘ線源２１１の制御情報（管電圧や管電流，照射時間，焦点サイズ等），Ｘ線検出器２２１の方式情報（フラットパネル，イメージインテンシファイア，ＣＣＤイメージセンサ等），Ｘ線検出器２２１の制御情報（読み出し速度，枚数，階調等），等が含まれる。

［Ｘ線ＣＴ装置２０］
Ｘ線ＣＴ装置２０は、Ｘ線Ｘを照射するＸ線照射手段２１と、Ｘ線Ｘを検出するＸ線検出手段２２と、これらを制御するＸ線ＣＴ装置制御部２３と、を備えている。
このＸ線ＣＴ装置２０は、Ｘ線照射手段２１からＸ線Ｘを基準ゲージ１１に向けて照射し、基準ゲージ１１を透過したＸ線ＸをＸ線検出手段２２で検出することにより、被測定物の内部や外部の幾何学的寸法を測定する装置である。

Ｘ線照射手段２１は、Ｘ線Ｘが発生させられるＸ線源２１１と、このＸ線源２１１の制御を行うＸ線源制御部２１２と、を有している。このＸ線源制御部２１２で制御される条件としては、Ｘ線源２１１に供給される管電圧や管電流，照射時間，焦点サイズ等があり、基準ゲージ１１の材質や形状に最適化された条件をデータベース１５から得ることができる。

Ｘ線源２１１より出射されたＸ線Ｘは、線質調整手段１３に配置されたフィルタ１３１を通り、ステージ（移動手段１２）上に配置された基準ゲージ１１に入射する。基準ゲージ１１に入射したＸ線Ｘは、基準ゲージ１１内部の形状・材質に応じて吸収され、透過したＸ線ＸがＸ線検出手段２２に入射する。

このＸ線源２１１としては、電子の励起準位の差によりＸ線が発生させられるＸ線非破壊検査用の微小焦点Ｘ線源を例示することができる。

Ｘ線検出手段２２は、Ｘ線Ｘを検出するＸ線検出器２２１と、このＸ線検出器２２１を制御する検出器制御部２２２と、Ｘ線検出器２２１が検出したデータに基づいて基準ゲージ１１の測定データ（ボクセルデータや画像等）を構成する検出信号処理部２２３とを有している

Ｘ線検出器２２１としては、フラットパネル（ＦＰＤ），イメージインテンシファイア（Ｉ.Ｉ），ＣＣＤイメージセンサ等の方式を採用することができる。また、この他にも慣用のＸ線検出器を採用することができる。
この検出器制御部２２２で制御される条件としては、Ｘ線検出器２２１の読み出し速度，枚数，階調等があり、基準ゲージ１１の材質や形状に最適化された条件をデータベース１５から得ることができる。

Ｘ線ＣＴ装置制御部２３は、評価装置制御部１４と接続され、評価装置１０とＸ線ＣＴ装置２０の通信を行う。また、評価装置制御部１４とＸ線ＣＴ装置制御部２３をまとめた制御部としても良い。

次に、評価装置制御部１４（若しくはＸ線ＣＴ装置制御部２３）において行われるＸ線ＣＴ装置２０の評価方法について、図４〜図８を参照して詳細に説明する。

［評価方法］
一実施の形態における評価装置１０を用いた評価方法は、図４に示すように、基準ゲージ１１（第１部材１１１及び第２部材１１２）を選択する基準ゲージ選択工程Ｓ１と、この基準ゲージ１１に対応した測定条件を取得する測定条件取得工程Ｓ２と、基準ゲージ１１の測定に最適なフィルタ１３１を選択するフィルタ選択工程Ｓ３と、Ｘ線ＣＴ装置２０と基準ゲージ１１の相対位置を算出する相対位置算出工程Ｓ４と、Ｘ線源２１１の焦点サイズＦを算出する焦点サイズ算出工程Ｓ５と、Ｘ線ＣＴ装置２０で測定した基準ゲージ１１の測定データＢと基準ゲージ１１の最適化された測定条件で測定された測定基準データＢＳを比較するデータ比較工程Ｓ６と、を含んでいる。

基準ゲージ選択工程Ｓ１は、使用者が測定したい被測定物の材質・形状に対応した基準ゲージ１１を選択する工程である。第１部材１１１と第２部材１１２組み合わせることで、被測定物に対応した所望の材質・形状の基準ゲージ１１を選択することができる。

測定条件取得工程Ｓ２は、基準ゲージ選択工程Ｓ１で選択した基準ゲージ１１情報に基づいて、その基準ゲージ１１に最適な測定条件をデータベース１５から取得する工程である。この測定条件には、ステージ位置情報（Ｘ線源-基準ゲージ間距離ｄ１，基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２情報等），ステージ回転角度情報，フィルタ１３１の材質情報，フィルタ１３１の厚さ情報，Ｘ線源２１１の制御情報（管電圧や管電流，照射時間，焦点サイズ等），Ｘ線検出器２２１の制御情報（読み出し速度，枚数，階調等），等が含まれており、選択した基準ゲージ１１の測定に最適な条件が選択され、評価装置制御部１４及びＸ線ＣＴ装置制御部２３に送信される。

フィルタ選択工程Ｓ３は、測定条件取得工程Ｓ２で取得した、基準ゲージ１１の材質、基準ゲージ１１の形状、基準ゲージ１１の位置、基準ゲージ１１の回転角度、に基づいて、最適なフィルタ１３１を選択する工程である（線質調整手段）。すなわち、基準ゲージ１１の材質がもつ質量吸収係数と形状によるＸ線の透過距離の変化、２部材からなるものではそれぞれの透過厚みの変化の状況等により、フィルタ制御部１３３がフィルタ交換器１３２を制御して、フィルタ１３１の選択を自動で行う事ができる。このフィルタ１３１の選択によってＸ線物理特有のビームハードニングや各種アンティファクトの削減を行える。
すなわち、このフィルタ選択工程Ｓ３は、回転ステージ１２２によって基準ゲージ１１が回転することにより、Ｘ線Ｘが透過するＸ線透過厚みの変化に応じたフィルタ１３１を測定中に適宜選択することができ、基準ゲージ１１をより好ましい条件で測定することができる。

相対位置算出工程Ｓ４は、異なる測定位置にて測定された複数の測定データを用いて、Ｘ線源-基準ゲージ間距離ｄ１及び基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２（以下、Ｘ線源-基準ゲージ-検出器間距離という。）を算出する工程である。この工程により、Ｘ線ＣＴ装置２０と基準ゲージ１１の３次元空間（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）における相対位置を明確化することができ、Ｘ線ＣＴ装置２０と基準ゲージ１１の相対位置に関する誤差要因を排除又は縮減することができる。

この相対位置算出工程Ｓ４は、図５に示すように、第１測定地点Ａにて第１測定データＢ１を取得する第１測定工程Ｓ４１と、この第１測定工程Ｓ４１後に第１測定地点Ａから所定距離ｄ３離れた第２測定地点Ｂへ前記基準ゲージ１１を移動させる移動工程Ｓ４２と、この移動工程Ｓ４２後に第２測定地点Ｂにて第２測定データＢ２を取得する第２測定工程Ｓ４３と、第１測定データＢ１及び第２測定データＢ２に基づいて測定データの拡大率Ｍを算出する拡大率算出工程Ｓ４４（拡大率算出手段）と、所定距離ｄ３と拡大率Ｍを用いてＸ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離を算出する距離算出工程Ｓ４５（距離算出手段）と、を含んでいる。

以下、図６及び図７を参照して、所定距離ｄ３及び拡大率ＭからＸ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離を算出する一計算例について説明する。
なお、図６及び図７の説明においては、説明を簡潔にするため、Ｘ線源の焦点サイズを符号Ｆ，被写体（基準ゲージ１１に対応）を符号Ｓ，検出器（Ｘ線検出器２２１に対応）を符号Ｄ，測定データである透過像を符号Ｂ，透過像Ｉのボケを符号Ｈ、で示す。

図６は、Ｘ線ＣＴ装置２０において被写体Ｓを測定する時の概念図である。Ｘ線ＣＴ装置２０の測定時には、被写体Ｓと検出器Ｄを物理的に離す必要があるため、検出器Ｄで検出される透過像Ｉの寸法は、実際の被写体Ｓの寸法から、ある幾何倍率Ｇで拡大されて投影されている。一般に、その幾何倍率Ｇは、Ｘ線源-基準ゲージ間距離ｄ１及び基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２を用いて数１で表される。

図７は、ステップ４１ないしステップ４３の工程を示す概念図である。まずは、測定データＢの横幅ＢＹや縦幅ＢＴは、被写体Ｓの横幅ＩＹや縦幅ＩＴに幾何倍率Ｇ（Ｂ／Ｓ）を乗じた寸法で検出される。

次に、ステップ４１（Ｓ４１）において、第１測定地点Ａにて第１測定データＢ１を取得する（第１測定工程）。
その後、ステップ４２（Ｓ４２）において、第１測定地点Ａから所定距離ｄ３離れた第２測定地点Ｂに被写体Ｓを移動させ（移動工程）、ステップ４３（Ｓ４３）において、第２測定地点Ｂにて第２測定データＢ２を取得する（第２測定工程）。

図７（ａ）は、被写体Ｓを第１測定地点Ａに配置して測定し、第１測定データＢ１を取得する概念図であり、所定距離ｄ３移動前の状態を示している。図７（ｂ）は、被写体Ｓを第２測定地点Ｂに配置して測定し、第２測定データＢ２を取得する概念図であり、所定距離ｄ３移動前の状態を示している。

ここでステップ４１（図７（ａ）参照）における第１測定データＢ１の幾何倍率Ｇ１（Ｂ１／Ｓ）は、数１と同様の関係であるため、数２で表される。同様に、ステップ４３（図７（ｂ）参照）における第２測定データＢ２の幾何倍率Ｇ２（Ｂ２／Ｓ）は数３で表される。

ここで数２及び数３より、Ｘ線源-基準ゲージ間距離ｄ１は、数４で表すことができる。

数４の右辺に現れたＢ２／Ｂ１は、第１測定地点Ａの第１測定データＢ１の寸法と、第２測定地点Ｂの第２測定データＢ２の寸法と、の実測データを比較して得られる拡大率Ｍである。また、所定距離ｄ３は、ステージ制御部１２３及び評価装置制御部１４で設定可能なパラメータであり、自明な値である。

すなわち、ステップ４４（Ｓ４４）においては、第１測定データＢ１と第２測定データＢ２を用いて拡大率Ｍ（Ｂ２／Ｂ１）を算出することができる（拡大率算出工程、若しくは、拡大率算出手段）。そして、ステップ４５（Ｓ４５）においては、数４を用いてＸ線源-基準ゲージ間距離ｄ１を算出することができる。

加えて、基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２は、数１等にＸ線源-基準ゲージ間距離ｄ１を代入することで算出することが可能である。
以上により、Ｘ線源-基準ゲージ間距離ｄ１及び基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２が求まり、Ｘ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離を算出することができる（距離算出工程、若しくは、距離算出手段）。

なお、上記算出方法に限られず、所定距離ｄ３及び拡大率ＭからＸ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離を算出する方法であれば採用することができる。
また、説明を簡略化するため、第１測定地点Ａ及び第２測定地点Ｂの２点で測定した例を示したが、測定点数を増やしても良い。

これにより、測定データＢからＸ線ＣＴ装置２０と基準ゲージ１１の３次元空間（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）における相対位置を精度良く求めることができ、相対位置に関わる誤差要因を減らすことができる。

焦点サイズ算出工程Ｓ５は、測定データＢのボケＨ量から焦点サイズＦを算出する工程である。図８は、焦点サイズＦを有するＸ線源２１１を用いて被写体Ｓを測定した時に発生する測定データＢのボケＨを示す概念図である。

図８（ａ）は、被写体Ｓを第１測定地点Ａに配置して測定し、第１測定データＢ１の第１ボケＨ１を示す概念図であり、所定距離ｄ３移動前の状態を示している。図８（ｂ）は、被写体Ｓを第２測定地点Ｂに配置して測定し、第２測定データＢ２の第２ボケＨ２を示す概念図であり、所定距離ｄ３移動前の状態を示している。

Ｘ線ＣＴ装置２０を寸法測定に用いる場合の誤差要因にボケＨが存在する。これはＸ線源２１１の焦点がある長さ（焦点サイズＦ）を有することに起因する。このボケＨは、図７に示した測定データＢと同様にＸ線源２１１から基準ゲージ１１離れる程ボケＨは小さくなる。

一般的にこのボケＨは、焦点サイズＦとＸ線源-基準ゲージ間距離ｄ１及び基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２を用いた幾何的な計算により求められることが知られており、以下の数５で表される。

図８に示すように、ボケＨの大きさは検出器Ｄに投影される第１測定データＢ１及び第２測定データＢ２から見積もることが可能である（ボケ抽出工程、若しくは、ボケ抽出手段）。また、Ｘ線源-基準ゲージ間距離ｄ１及び基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２は、上記した放射線照射手段-移動手段-放射線検出手段間距離を算出する距離算出工程Ｓ４５により得られる。

そのため、数５に、ボケＨとＸ線源-基準ゲージ間距離ｄ１及び基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離ｄ２を代入することにより、焦点サイズＦを算出することができる（焦点サイズ算出工程、若しくは、焦点サイズ算出手段）。

このように焦点サイズ算出工程Ｓ５では、Ｘ線ＣＴ装置２０の焦点サイズＦを評価することができ、この焦点サイズＦを基準にして、Ｘ線源２１１に供給する管電流や管電圧を調整したり、評価対象であるＸ線ＣＴ装置２０のＸ線源２１１の持つ特性を把握することができる。
これにより、Ｘ線ＣＴ装置２０のＸ線源２１１の性質や制御条件に関する誤差要因を排除又は縮減することができる。

データ比較工程Ｓ６は、評価対象であるＸ線ＣＴ装置２０で測定した基準ゲージ１１の測定データＢと、データベース１５内に格納された基準ゲージ１１の測定基準データＢＳを比較する工程である。

ここで比較される測定データＢは、フィルタ選択工程Ｓ３，相対位置算出工程Ｓ４，焦点サイズ算出工程Ｓ５により、誤差要因を排除又は縮減した測定データであるため、Ｘ線ＣＴ装置２０の評価をより精度良く行うことができる。すなわち、ここで比較される測定データＢは、フィルタ選択工程Ｓ３により線質が調整されたＸ線Ｘで測定された測定データであり、また、距離算出工程Ｓ４５により算出された位置情報や、焦点サイズ算出工程Ｓ５により算出された焦点サイズＦ情報が付加された測定データである。そのため、誤差要因が排除又は減縮された測定データＢを用いてことＸ線ＣＴ装置２０の評価を行うことができる。

すなわち、一実施の形態における評価装置１０は、Ｘ線ＣＴ装置２０より出力された測定データＢが、データベース１５に格納された測定基準データＢＳと比較することによって、対象Ｘ線ＣＴ装置２０の性能評価を行うことができるよう構成されている。
なお、比較結果によってはＸ線ＣＴ装置２０の測定条件を変更し、再測定及び再評価することにより、誤差要因の特定や縮減などを行うことができる。

１０ Ｘ線ＣＴ装置の評価装置
１１ 基準ゲージ
１２ 移動手段
１２１ スライドステージ
１２２ 回転ステージ
１２３ ステージ制御部
１３ 線質調整手段
１３１ フィルタ
１３２ フィルタ交換器
１３３ フィルタ制御部
１４ 評価装置制御部
１５ データベース
２０ Ｘ線ＣＴ装置
２１ Ｘ線照射手段
２１１ Ｘ線源
２１２ Ｘ線源制御部
２２ Ｘ線検出手段
２２１ Ｘ線検出器
２２２ 検出器制御部
２２３ 検出信号処理部
２３ Ｘ線ＣＴ装置制御部
Ｘ Ｘ線
Ｍ 拡大率
Ｆ 焦点サイズ
Ｄ 検出器
Ｈ ボケ
Ｂ 測定データ
Ｂ１ 第１測定データ
Ｂ２ 第２測定データ
ｄ１ Ｘ線源-基準ゲージ間距離
ｄ２ 基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離
ｄ３ 所定距離（移動距離）

Claims (13)

1. Ｘ線源とＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置の評価装置であって、
   前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に配置される基準ゲージと、
   前記基準ゲージをＸ線の照射方向と平行に移動可能な移動手段と、
   前記移動手段にて前記基準ゲージを所定距離移動させ、異なる位置で測定された複数の測定データに基づいて、前記所定距離移動させたことによる前記測定データの拡大率を算出する拡大率算出手段と、
   前記所定距離と前記拡大率に基づいて、Ｘ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離を算出する距離算出手段と、を備えることを特徴とする、Ｘ線ＣＴ装置の評価装置。
2. 前記測定データからボケ量を抽出するボケ量抽出手段と、
   前記ボケ量と前記Ｘ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離に基づいて、前記Ｘ線源の焦点サイズを算出する焦点サイズ算出手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置の評価装置。
3. Ｘ線の線質を調整可能な線質調整手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置の評価装置。
4. Ｘ線源とＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置の評価装置であって、
   前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に配置される基準ゲージと、
   前記基準ゲージをＸ線の照射方向と平行に移動可能な移動手段と、
   前記Ｘ線源と前記基準ゲージの間に配置され、Ｘ線の線質を調整可能な線質調整手段と、を備えることを特徴とする、Ｘ線ＣＴ装置の評価装置。
5. 前記線質調整手段は、前記Ｘ線源と前記基準ゲージの間に配置され、
   材質及び厚さが異なる複数のフィルタと、
   前記フィルタを交換可能なフィルタ交換器と、を有することを特徴とする、請求項３又は請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置の評価装置。
6. 前記基準ゲージの最適化された測定条件で測定された測定基準データが格納された格納手段と、
   前記測定基準データと前記Ｘ線ＣＴ装置において測定された前記基準ゲージの測定データとを比較可能なデータ比較手段と、をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置の評価装置。
7. 前記基準ゲージは、第１部材と、この第１部材に着脱可能な第２部材と、有し、
   前記第１部材には、前記第２部材に侵入可能な凸部が設けられ、
   前記第２部材には、前記凸部が嵌合される凹部が設けられ、
   前記第１部材と前記第２部材は、異なる材料によって形成されていることを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置の評価装置。
8. 前記第１部材及び／又は前記第２部材は、Ｘ線の吸収係数が異なる材料で形成された部材群を有することを特徴とする、請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置の評価装置。
9. 請求項１〜請求項８の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置の評価装置を備えることを特徴とする、Ｘ線ＣＴ装置。
10. 基準ゲージにＸ線を照射することで測定データを得るＸ線ＣＴ装置の評価方法であって、
    前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、前記基準ゲージを前記Ｘ線の照射方向と平行に移動可能な移動手段と、前記基準ゲージに対し最適化された測定条件で測定された測定基準データが格納された格納手段と、を備え、
    第１測定地点にて第１測定データを取得する第１測定工程と、
    この第１測定工程後に前記第１測定地点から所定距離離れた第２測定地点へ前記基準ゲージを移動させる移動工程と、
    この移動工程後に前記第２測定地点にて第２測定データを取得する第２測定工程と、
    前記第１測定データ及び前記第２測定データに基づいて測定データの拡大率を算出する拡大率算出工程と、
    前記所定距離と前記拡大率に基づいてＸ線源-基準ゲージ-Ｘ線検出器間距離を算出する距離算出工程と、を含むことを特徴とする、Ｘ線ＣＴ装置の評価方法。
11. 前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記Ｘ線の線質を調整可能な線質調整手段をさらに備え、
    前記線質調整手段は、材質及び厚さが異なる複数のフィルタと、このフィルタを交換可能なフィルタ交換器と、を有し、前記基準ゲージの測定に適した前記フィルタを選択するフィルタ選択工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置の評価方法。
12. 前記Ｘ線ＣＴ装置は、前記基準ゲージを回転させる回転手段をさらに備え、
    前記フィルタ選択工程は、前記回転手段によって前記基準ゲージが回転することにより、前記Ｘ線が透過するＸ線透過厚みの変化に応じた前記フィルタを選択することを特徴とする、請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置の評価方法。
13. 前記距離算出工程により算出された位置情報が付加された前記基準ゲージの測定データと前記測定基準データとを比較するデータ比較工程と、を含むことを特徴とする、請求項１０〜請求項１２の何れかに記載のＸ線ＣＴ装置の評価方法。