JP2022134573A - X線分析装置およびx線分析方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】X線透過画像を得るための撮影対象の位置決めを容易に、かつ、正確に行うことができるX線分析装置を提供すること。【解決手段】X線源10と、X線源10から照射されるX線を検出するX線検出器11と、X線源10とX線検出器11との間に配置され撮影対象Wを保持する回転ステージ12(ステージ)と、を備え、X線源10から照射されるX線のX線光軸Lと同じ光軸上に光を照射してX線検出器11の位置に撮影対象Wの影を形成する光照射機構20を備えている構成とした。【選択図】図1
Description
本発明は、X線分析装置およびX線分析方法に関する。
産業用のX線CT装置においては、一般に、互いに対向配置されたX線源とX線検出器の間に、X線光軸に直交する軸の回りに回転する回転ステージを配置し、その回転ステージ上に撮影対象を保持した状態でX線を照射しつつ、回転ステージを所定の微小角度ずつ回転させるごとにX線検出器からのX線透過データを取り込むものが知られている。
この場合に、産業用のX線CT装置は、様々な大きさ・形の撮影対象をCT撮影することが求められており、毎回適切な位置に撮影対象をセットする必要がある。撮影対象の位置決めが不適切な場合、注目箇所がCT撮影視野の範囲外となり、本来観察したい部位が断面画像上に写っていないことがCT撮影後に判明し、再撮影を要するケースが生じる。
この場合に、産業用のX線CT装置は、様々な大きさ・形の撮影対象をCT撮影することが求められており、毎回適切な位置に撮影対象をセットする必要がある。撮影対象の位置決めが不適切な場合、注目箇所がCT撮影視野の範囲外となり、本来観察したい部位が断面画像上に写っていないことがCT撮影後に判明し、再撮影を要するケースが生じる。
そのため、従来は、撮影対象がCT撮影視野範囲に収まっているかどうかを確認するために、X線を照射し透視画像から確認するか、一度簡易的な条件でCT撮影を実施するといった方法が用いられていた。
しかしながら、X線透視画像やCT撮影結果から撮影対象の位置を確認する場合、撮影対象をセット後、一度扉を閉じる必要がある。そのため、CT装置に撮影対象の位置決め用の機構が設けられていない場合、撮影対象の位置合わせをするために、再度扉を開け、撮影対象の位置合わせを実施する必要があり、非常に手間がかかる。
しかしながら、X線透視画像やCT撮影結果から撮影対象の位置を確認する場合、撮影対象をセット後、一度扉を閉じる必要がある。そのため、CT装置に撮影対象の位置決め用の機構が設けられていない場合、撮影対象の位置合わせをするために、再度扉を開け、撮影対象の位置合わせを実施する必要があり、非常に手間がかかる。
そのため、従来から、例えば、回転ステージ上に載せられた撮影対象を光学カメラによって撮影し、そのデータを用いた画像処理により、撮影対象の形状、大きさおよび回転軸に対する位置情報を得て、それに基づいて撮影対象とX線源の干渉を監視し、あるいは干渉せずに最もX線源に接近する位置に回転ステージを自動的に位置決めする技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、前記従来の技術では、撮影対象に対して上方から光学カメラで撮影した画像に基づいて、回転ステージの位置決めを行うものであるため、撮影対象にX線を照射した場合に得られるX線透過画像と、完全に一致した撮影対象の撮影範囲を位置決めすることは困難である。
特に、オフセット走査と呼ばれるX線検出器を横方向にシフトしてCT撮影する手法においては、X線透過画像が実際に撮影されるCT撮影視野範囲の半分程度しか得られないため、透視画像によりCT撮影視野範囲を確認するのは容易ではない。
特に、オフセット走査と呼ばれるX線検出器を横方向にシフトしてCT撮影する手法においては、X線透過画像が実際に撮影されるCT撮影視野範囲の半分程度しか得られないため、透視画像によりCT撮影視野範囲を確認するのは容易ではない。
本発明は、X線透過画像を得るための撮影対象の位置決めを容易に、かつ、正確に行うことができるX線分析装置およびX線分析方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様は、X線源と、前記X線源から照射されるX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器との間に配置され撮影対象を保持するステージと、を備えたX線分析装置において、前記X線源から照射されるX線のX線光軸と同じ光軸上に光を照射して前記X線検出器の位置に前記撮影対象の影の像を投影する光照射機構を備えていることを特徴とするX線分析装置である。
本発明の第1の態様によれば、光照射機構により撮影対象の影の像を形成するようにしているので、撮影対象の影の像を目視することで、撮影対象に対してX線が照射される領域を確認することができ、撮影対象の位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。そのため、オフセット走査を行う場合でも、撮影対象の位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本実施の形態においては、本発明をX線分析装置としてのX線CT装置に適用した場合の例について説明する。
図1は、本実施の形態に係るX線CT装置の概略を示す斜視図である。
本実施の形態においては、本発明をX線分析装置としてのX線CT装置に適用した場合の例について説明する。
図1は、本実施の形態に係るX線CT装置の概略を示す斜視図である。
図1に示すように、X線CT装置1は、撮影対象Wに対してX線を照射するX線源10と、X線源10から照射されるX線を検出するX線検出器11と、を備えている。
X線源10とX線検出器11と間には、撮影対象Wに回転を与えるためのステージとしての回転ステージ12が配置されている。この回転ステージ12は、X線源10からのX線光軸Lに沿ったx軸方向に直交するz軸方向の回転軸を中心として回転駆動されるとともに、x軸方向に移動自在に構成されている。
X線源10とX線検出器11と間には、撮影対象Wに回転を与えるためのステージとしての回転ステージ12が配置されている。この回転ステージ12は、X線源10からのX線光軸Lに沿ったx軸方向に直交するz軸方向の回転軸を中心として回転駆動されるとともに、x軸方向に移動自在に構成されている。
CT撮影に際しては、撮影対象Wを回転ステージ12上に載置した状態で、X線源10からX線を照射しつつ、回転ステージ12を回転させ、微小回転角度ごとにX線検出器11からのX線透過データを取得し、取得した360°分の撮影対象WのX線透過データを用いて、撮影対象Wの断層像を得るようになっている。
また、本実施の形態においては、撮影対象Wに対して光を照射するための光照射機構20が設けられている。
光照射機構20は、本実施の形態においては、白色光などの可視光を照射する光源21と、反射板22と、マーカ部材23と、を備えている。
光源21は、可視光を照射するものである。反射板22は、例えば、アクリルなどの樹脂により形成され、光源21からの照射される光を、X線光軸Lであるx軸方向に反射させるものである。反射板22で反射された光は、マーカ部材23を通って撮影対象Wに照射されるように構成されている。
光照射機構20は、本実施の形態においては、白色光などの可視光を照射する光源21と、反射板22と、マーカ部材23と、を備えている。
光源21は、可視光を照射するものである。反射板22は、例えば、アクリルなどの樹脂により形成され、光源21からの照射される光を、X線光軸Lであるx軸方向に反射させるものである。反射板22で反射された光は、マーカ部材23を通って撮影対象Wに照射されるように構成されている。
光源21は、光源21から照射される光が反射板22で反射されて撮影対象Wに照射され、X線検出器11に影として投影される際に、形成される撮影対象Wの影の大きさと、X線源10から撮影対象Wに照射されるX線で形成される撮影対象WのX線透過像とが、同一の大きさになる位置に設置される。
これにより、光源21からの光を撮影対象Wに照射することで、X線検出器11にX線を照射した場合に得られるX線透過画像と、同一の影の像WSを投影することができる。そのため、光源21からの照射光により投影される撮影対象Wの影の像WSを目視することで、X線透過画像を取得する範囲を確認することができる。
なお、光源21としては、白色光の代わりに他の色の光を用いるようにしてもよいし、レーザ光を用いるようにしてもよい。
これにより、光源21からの光を撮影対象Wに照射することで、X線検出器11にX線を照射した場合に得られるX線透過画像と、同一の影の像WSを投影することができる。そのため、光源21からの照射光により投影される撮影対象Wの影の像WSを目視することで、X線透過画像を取得する範囲を確認することができる。
なお、光源21としては、白色光の代わりに他の色の光を用いるようにしてもよいし、レーザ光を用いるようにしてもよい。
また、本実施の形態においては、反射板22と回転ステージ12との間には、マーカ部材23が配置される。マーカ部材23は、例えば、透明な樹脂で形成され、マーカ部材23には、四角形状の外側マーカ24と、この外側マーカ24の内側に位置し略十字状の内側マーカ25と、が印刷などにより形成されている。
外側マーカ24は、X線の照射により得られる撮影対象WのX線透過画像の撮影視野範囲に形成されている。内側マーカ25は、十字状の交差する点が、X線光軸Lと位置するように形成されている。
なお、マーカ部材23の代わりとして、反射板22の表面にマーカ部材のようなパターンを印刷することで、X線による撮影視野範囲を確認するようにしてもよいし、光源21をレーザ光源として、レーザ光をマーカ部材のようなパターンを投影することで、X線による撮影視野範囲を確認するようにしてもよい。
外側マーカ24は、X線の照射により得られる撮影対象WのX線透過画像の撮影視野範囲に形成されている。内側マーカ25は、十字状の交差する点が、X線光軸Lと位置するように形成されている。
なお、マーカ部材23の代わりとして、反射板22の表面にマーカ部材のようなパターンを印刷することで、X線による撮影視野範囲を確認するようにしてもよいし、光源21をレーザ光源として、レーザ光をマーカ部材のようなパターンを投影することで、X線による撮影視野範囲を確認するようにしてもよい。
そして、光源21から反射板22を介して光を照射することで、マーカ部材23の外側マーカ24の影24Sおよび内側マーカ25の影25SがX線検出器11に形成されることになる。X線源10から撮影対象WにX線を照射することにより得られる撮影対象WのX線透過画像は、外側マーカ24で囲まれた範囲に形成されるため、X線検出器11に投影された外側マーカ24の影24Sの範囲に、投影された撮影対象Wの影の像WSを位置させることで、撮影対象WがCT撮影視野領域に収まることを確認することができる。
また、オフセット撮影の場合は、X線源からのX線が撮影対象の全体には照射されないため、光源からの光をオフセットした状態で撮影対象に照射しても、撮影対象の全体の影の像を得ることができない。
そのため、このようなオフセット撮影の場合は、X線検出器の検出面のX線をオフセットしていない側に、例えば、スクリーンなどを設置するとともに、光源からの光が撮影対象の略中心を通るように設定する。この状態で、光源からの光を撮影対象に照射することで、オフセット撮影時における撮影対象が、CT撮影視野領域に収まるか否かを確認することが可能となる。
そのため、このようなオフセット撮影の場合は、X線検出器の検出面のX線をオフセットしていない側に、例えば、スクリーンなどを設置するとともに、光源からの光が撮影対象の略中心を通るように設定する。この状態で、光源からの光を撮影対象に照射することで、オフセット撮影時における撮影対象が、CT撮影視野領域に収まるか否かを確認することが可能となる。
なお、本実施の形態においては、光照射機構20は、光源21からの光を反射板22を介して撮影対象Wに照射するように構成したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、X線光軸L上に光源20を配置し、この光源20から撮影対象Wに光を直接照射することにより、撮影対象Wの影の像WSを投影するようにしてもよい。この場合に、撮影対象WにX線を照射する際に光源20が邪魔になるので、X線を照射する際には、光源20を待避させる構造とする必要がある。
例えば、X線光軸L上に光源20を配置し、この光源20から撮影対象Wに光を直接照射することにより、撮影対象Wの影の像WSを投影するようにしてもよい。この場合に、撮影対象WにX線を照射する際に光源20が邪魔になるので、X線を照射する際には、光源20を待避させる構造とする必要がある。
次に、前記X線CT装置1を用いた本発明のX線分析方法について説明する。
まず、回転ステージ12上に所定の撮影対象Wを載置する。
この状態で、光源21から光を照射する。光源21から照射された光は、反射板22で反射され、マーカ部材23を透過して撮影対象Wに照射される。
これにより、X線検出器11に、撮影対象Wの影の像WSが投影される。この状態で、回転ステージ12を360°回転させ、撮影対象Wの360°分の影の像WSを投影させる。このとき、X線検出器11には、マーカ部材23の外側マーカ24および内側マーカ25の影も一緒に投影される。なお、回転ステージ12を回転させる角度は、360°に限定されるものではなく、例えば、180°、90°など撮影対象に応じて撮影者が適宜設定するものである。
まず、回転ステージ12上に所定の撮影対象Wを載置する。
この状態で、光源21から光を照射する。光源21から照射された光は、反射板22で反射され、マーカ部材23を透過して撮影対象Wに照射される。
これにより、X線検出器11に、撮影対象Wの影の像WSが投影される。この状態で、回転ステージ12を360°回転させ、撮影対象Wの360°分の影の像WSを投影させる。このとき、X線検出器11には、マーカ部材23の外側マーカ24および内側マーカ25の影も一緒に投影される。なお、回転ステージ12を回転させる角度は、360°に限定されるものではなく、例えば、180°、90°など撮影対象に応じて撮影者が適宜設定するものである。
使用者は、撮影対象Wの影の像WSを視認することで、撮影対象Wがマーカ部材23の外側マーカ24の内側に位置しているか否かを目視することができ、光源21からの照射光により投影される撮影対象Wの影の像WSを目視することで、X線透過画像を取得する範囲を確認することができる。
そして、撮影対象Wの影の像WSを確認することで、撮影対象Wを回転ステージ12上に正しく設置する。
その後、X線源10から撮影対象Wに対してX線を照射し、このX線をX線検出器11で検出することにより、所定のX線透過画像を得ることができる。
そして、撮影対象Wの影の像WSを確認することで、撮影対象Wを回転ステージ12上に正しく設置する。
その後、X線源10から撮影対象Wに対してX線を照射し、このX線をX線検出器11で検出することにより、所定のX線透過画像を得ることができる。
本実施形態によれば、次の効果を奏する。
本実施形態のX線CT装置1では、X線源10と、X線源10から照射されるX線を検出するX線検出器11と、X線源10とX線検出器11との間に配置され撮影対象Wを保持する回転ステージ12(ステージ)と、を備え、X線源10から照射されるX線のX線光軸Lと同じ光軸上に光を照射してX線検出器11の位置に撮影対象Wの影を形成する光照射機構20を備えている構成とした。
これにより、光照射機構20により撮影対象Wの影の像WSを形成するようにしているので、撮影対象Wの影の像WSを目視することで、CT撮影視野範囲領域に収まることを確認することができる。そのため、撮影対象Wに対してX線が照射される領域を確認することができ、撮影対象Wの位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
また、オフセット撮影の場合も、スクリーンなどを設置するとともに、光源からの光が撮影対象の略中心を通るように設定して、光源からの光を撮影対象に照射することで、オフセット撮影時における撮影対象が、CT撮影視野領域に収まるか否かを確認することができる。そのため、オフセット走査を行う場合でも、撮影対象Wの位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
これにより、光照射機構20により撮影対象Wの影の像WSを形成するようにしているので、撮影対象Wの影の像WSを目視することで、CT撮影視野範囲領域に収まることを確認することができる。そのため、撮影対象Wに対してX線が照射される領域を確認することができ、撮影対象Wの位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
また、オフセット撮影の場合も、スクリーンなどを設置するとともに、光源からの光が撮影対象の略中心を通るように設定して、光源からの光を撮影対象に照射することで、オフセット撮影時における撮影対象が、CT撮影視野領域に収まるか否かを確認することができる。そのため、オフセット走査を行う場合でも、撮影対象Wの位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
本実施形態のX線CT装置1では、光照射機構20から照射された光で投影される撮影対象Wの影の像WSは、X線源10から照射されるX線で形成される撮影対象WのX線透過画像で構成される領域を示す構成とした。
これにより、光照射機構20からの照射光で投影される撮影対象Wの影の像WSを、X線源10から照射されるX線で形成される撮影対象WのX線透過画像で構成される領域を示す構成としたので、撮影対象Wに対してX線が照射される領域を確実に確認することができ、撮影対象Wの位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
これにより、光照射機構20からの照射光で投影される撮影対象Wの影の像WSを、X線源10から照射されるX線で形成される撮影対象WのX線透過画像で構成される領域を示す構成としたので、撮影対象Wに対してX線が照射される領域を確実に確認することができ、撮影対象Wの位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
本実施形態のX線CT装置1では、光照射機構20は、可視光を照射する光源21と、光源21から照射される光をX線光軸Lと同軸上に反射して撮影対象Wに照射させる反射板22と、を備えた構成とした。
これにより、光源21からの照射光を反射板22を介して撮影対象Wに照射することができ、X線検出器11に撮影対象Wの影の像WSを投影することができる。
これにより、光源21からの照射光を反射板22を介して撮影対象Wに照射することができ、X線検出器11に撮影対象Wの影の像WSを投影することができる。
本実施形態のX線CT装置1では、反射板22と、撮影対象Wの間に、マーカ部材23を配置した構成とした。
これにより、投影された撮影対象Wが投影されたマーカ部材23に対する位置を目視確認することで、撮影対象Wが正しい位置にあるか否かを判断することができる。
これにより、投影された撮影対象Wが投影されたマーカ部材23に対する位置を目視確認することで、撮影対象Wが正しい位置にあるか否かを判断することができる。
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示したものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変形、及び応用が可能である。
また、上述した実施形態における水平、及び垂直等の方向や各種の数値、形状は、特段の断りがない限り、それら方向や数値、形状と同じ作用効果を奏する範囲(いわゆる均等の範囲)を含む。
また、上述した実施形態における水平、及び垂直等の方向や各種の数値、形状は、特段の断りがない限り、それら方向や数値、形状と同じ作用効果を奏する範囲(いわゆる均等の範囲)を含む。
[態様]
上述した例示的な実施形態、及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上述した例示的な実施形態、及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
(第1項)一態様に係るX線分析装置は、X線源と、前記X線源から照射されるX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器との間に配置され撮影対象(W)を保持するステージと、を備えたX線分析装置において、前記X線源から照射されるX線のX線光軸と同じ光軸上に光を照射して前記X線検出器の位置に前記撮影対象の影の像を投影する光照射機構を備えている。
第1項の態様によれば、光照射機構により撮影対象の影の像を形成するようにしているので、撮影対象の影の像を目視することで、撮影対象に対してX線が照射される領域を確認することができ、撮影対象の位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。そのため、オフセット走査を行う場合でも、撮影対象の位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
(第2項)第1項に記載のX線分析装置において、前記光照射機構から照射された光で投影される前記撮影対象の影の像は、前記X線源から照射されるX線で形成される前記撮影対象のX線透過画像で構成される領域を示すものでもよい。
第2項の態様によれば、光照射機構からの照射光で投影される撮影対象の影の像を、X線源から照射されるX線で形成される撮影対象のX線透過画像で構成される領域を示すものとしたので、撮影対象に対してX線が照射される領域を確実に確認することができ、撮影対象の位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
(第3項)第1項または請求項2に記載のX線分析装置において、前記光照射機構は、可視光を照射する光源と、前記光源から照射される光を前記X線光軸と同軸上に反射して前記撮影対象に照射させる反射板と、を備えていてもよい。
第3項の態様によれば、光源からの照射光を反射板を介して撮影対象に照射することができ、X線検出器に撮影対象の影の像を投影することができる。
(第4項)第3項に記載のX線分析装置において、前記反射板と、前記撮影対象の間に、マーカ部材を配置してもよい。
第4項の態様によれば、投影された撮影対象が投影されたマーカ部材に対する位置を目視確認することで、撮影対象が正しい位置にあるか否かを判断することができる。
(第5項)第1項から請求項4のいずれか一項に記載のX線分析装置において、前記X線分析装置は、X線CT装置であってもよい。
第5項の態様によれば、X線分析装置として、X線CT装置に適用が可能である。
(第6項)一態様に係るX線分析方法は、ステージ上に保持された撮影対象に、X線源からX線を照射し、撮影対象を透過したX線をX線検出器で検出して撮影対象の分析を行うX線分析方法において、前記X線源から照射されるX線のX線光軸と同じ光軸上に、光照射機構により光を照射して前記X線検出器の位置に前記撮影対象の影の像を投影し、前記撮影対象の影の像により前記撮影対象がX線による撮影視野範囲にあるか否かを目視確認する。
第6項の態様によれば、光照射機構により撮影対象の影の像を形成するようにしているので、撮影対象の影の像を目視することで、撮影対象に対してX線が照射される領域を確認することができ、撮影対象の位置合わせを容易に、かつ、正確に行うことができる。
1 X線CT装置
10 X線源
11 X線検出器
12 回転ステージ
20 光照射機構
21 光源
22 反射板
23 マーカ部材
24 外側マーカ
25 内側マーカ
W 撮影対象
L X線光軸
WS 影の像
10 X線源
11 X線検出器
12 回転ステージ
20 光照射機構
21 光源
22 反射板
23 マーカ部材
24 外側マーカ
25 内側マーカ
W 撮影対象
L X線光軸
WS 影の像
Claims (6)
- X線源と、前記X線源から照射されるX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器との間に配置され撮影対象を保持するステージと、を備えたX線分析装置において、
前記X線源から照射されるX線のX線光軸と同じ光軸上に光を照射して前記X線検出器の位置に前記撮影対象の影の像を投影する光照射機構を備えていることを特徴とするX線分析装置。 - 前記光照射機構から照射された光で投影される前記撮影対象の影の像は、前記X線源から照射されるX線で形成される前記撮影対象のX線透過画像で構成される領域を示すものであることを特徴とする請求項1に記載のX線分析装置。
- 前記光照射機構は、可視光を照射する光源と、前記光源から照射される光を前記X線光軸と同軸上に反射して前記撮影対象に照射させる反射板と、を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のX線分析装置。
- 前記反射板と、前記撮影対象の間に、マーカ部材を配置したことを特徴とする請求項3に記載のX線分析装置。
- 前記X線分析装置は、X線CT装置であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のX線分析装置。
- ステージ上に保持された撮影対象に、X線源からX線を照射し、撮影対象を透過したX線をX線検出器で検出して撮影対象の分析を行うX線分析方法において、
前記X線源から照射されるX線のX線光軸と同じ光軸上に、光照射機構により光を照射して前記X線検出器の位置に前記撮影対象の影の像を投影し、前記撮影対象の影の像により前記撮影対象がX線による撮影視野範囲にあるか否かを目視確認することを特徴とするX線分析方法。
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