JP4088737B2 - X線ct・透視装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は産業用のX線CT装置に係る技術に関し、更に詳しくは、試料のCT断面像に加えて、試料の任意の方向における2次元透過X線像を得ることのできるX線CT・透視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線CT装置においては、一般に、X線を出力するX線源とそれに対向配置されたイメージインテンシファイアとCCD等からなるX線センサとの間に検査対象物である試料を配置し、その試料をX線源とX線センサとを結ぶ方向に直交する方向の軸の回りに回動させつつ、その軸の方向に移動させて透過X線情報を採取することによって、試料の上記回動軸に直交する多数の断面位置における全方位・全部位の透過X線情報を得て、その情報をファン−パラ変換と称される変換を行って再構成することにより、試料の回動軸上の任意の位置における断面像を得る。
【0003】
X線源とX線センサの間で試料を回動および移動させる試料ステージとしては、X線源とX線センサを結ぶ方向(x方向)と、それに直交するy,z方向に試料を粗く移動させて位置決めするための3軸のテーブルないしはマニピュレータと、その上に載せられてz軸の回りに試料を回動させ、かつ、そのz軸方向に試料を精密に移動させる試料台を備えた構成などが採用されている。
【0004】
また、このようなX線CT装置において、従来、試料の透過X線情報を再構成せずに、そのまま2次元の透過X線像を形成できるようにしたもの、つまりX線透視装置としても使用できるように構成されたものも実用化されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなX線透視装置としての機能を有する従来のX線CT装置では、試料ステージに上に載せられた試料はx,y,z軸方向に移動させ、かつ、z軸方向に回動させることができるのであるが、透視装置として用いる場合には不十分であり、試料を傾動させること、つまり試料を回動させるz軸を、それと直交し、かつ、そのz軸方向両端がX線センサに対して接近・離隔する方向に傾けること、換言すればz軸のy軸回りへの傾動機能が不可欠である。
【0006】
従来のこの種のX線CT装置においては、上記のような傾動機能を備えたものがなく、従って、X線透視装置としても使用できるとは言うもの、実際のX線透視装置としての全うな機能を有してはいないのが実情である。
【0007】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、X線CT装置でありながら、X線透視装置としての全うな機能を備えてなるX線CT・透視装置の提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のX線CT・透視装置は、X線発生手段と、そのX線発生手段に対向配置されたX線検出手段と、そのX線発生手段およびX線検出手段の間に、試料を互いに直交するx,y,z軸方向に移動させ、かつ、X線発生手段とX線検出手段を結ぶ方向に直交するz軸の回りに回動させる試料ステージを備えるとともに、上記X線検出手段により採取した試料のX線透過情報を用いて、試料のX線断面像を再構成する画像処理手段を備えたX線CT・透視装置において、上記試料ステージが、上記x,y,z軸方向に移動可能なベースプレートと、そのベースプレート上に配置され、試料を搭載してz軸方向に移動させつつ当該z軸の回りに回動させるCT用試料台によって構成され、かつ、そのCT用試料台と交換可能に、上記ベースプレート上で試料を搭載して上記z軸の回りに回動させ、かつ、そのz軸を傾動させる透視装置用試料台を備えているとともに、これらのCT用試料台および透視装置用試料台のうち、上記ベースプレートに装着されない試料台を退避させるための退避台が設けられていることによって特徴づけられる。
【0009】
本発明は、X線CT装置として使用する場合と、X線透視装置として使用する場合とで、試料を搭載する試料台を交換することによって、これらの各装置用の試料ステージとして最適な設計を行うことを可能とし、X線CT装置およびX線透視装置としてのそれぞれの機能を全うしようとするものである。
【0010】
すなわち、従来のX線CT装置において、X線透視装置としての機能を全うさせるべく、試料ステージに試料を傾動させる機能を設けない理由の一つは、X線CT装置として使用する際に、試料を回動させるz軸がX線源とX線センサとを結ぶ方向(x軸方向)に対して厳密に直交していることが要求されるためであり、X線透視装置としての使用に際してz軸を傾動させた後、X線CT装置として使用する際にそのz軸を再びx軸に対して直交させるべく調整することが煩雑となる。従って、z軸の回りに回動させる機構の下方にそのz軸をy軸の回りに傾動させる機構を設けるか、あるいはz軸の回りに回動させる機構とz軸を傾動させる機構を一体化させることは、その使用上の煩雑さを招くか、あるいは、一旦傾動させたz軸を調整を伴うことなくx軸に対して直交させる機構を持たせた場合には装置の複雑化を招く結果となり、いずれにしても好ましくない。
【0011】
そこで、試料をz軸回りに回動させる機構を備えたX線CT用の試料ステージの上に、X線透視装置として機能させる場合のための傾動機構を着脱自在の載せることが考えられるが、その場合には、精密駆動が要求されるX線CT用の試料ステージの耐荷重の点から、傾動のための機構に重量上の制約が生じたり、あるいは寸法上の制約が生じて使用しにくいものとなる。
【0012】
本発明においては、X線CT用の試料ステージとして、x,y,z方向に移動可能なベースプレート上に、z軸の回りに回動可能で、かつ、そのz軸方向に精密に移動可能なX線CT用試料台を載せた構造のものを採用するとともに、そのX線CT用試料台を、z軸の回りに回動可能で、かつ、そのz軸をy軸の回りに傾動させることのできるX線透視用試料台と交換可能とすることにより、各試料台をそれぞれに最適な設計を行うこととを可能とし、X線CT装置として使用する際のz軸の調整作業が不要で、かつ、X線透視装置用の試料台の重量並びに寸法的制約を大幅に緩和することが可能となる。また、使用されていない試料台は、退避台に退避させておくことができるため、邪魔になることがない。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について述べる。
図1は本発明の実施の形態の要部の機械的構成を示す正面図であり、図2はその平面図である。
【0014】
装置は、水平のx方向に向けてX線を発生するX線管球1と、そのX線管球1に対向配置され、シャッター装置21を介してX線を入射するX線検出装置2と、これらの間に設けられた試料ステージ3を主たる構成要素としている。X線検出装置2は、例えばイメージインテンシファイアとCCDエリアセンサによって構成されており、その各画素出力は所定のタイミングのもとにX線透過情報としてメモリ内に格納される。装置をX線CT装置として用いる場合には、X線検出装置2のCCDエリアセンサの各画素出力のうち、X線の照射方向であるx方向に水平面上において直交するy方向に直線状に並んだ画素群用いられ、公知のアルゴリズムによって、x−y平面に沿った断層像再構成される。一方、装置を透視装置として用いる場合には、X線検出装置2のCCDエリアセンサの全ての画素出力が用いられ、2次元X線透過像が形成される。なお、透視装置として用いる場合には、イメージセンサの各画素出力はメモリに格納することなく、リアルタイムで2次元X線透過像として表示器に表示してもよい。
【0015】
試料ステージ3は、ベースプレート4を3次元方向に移動させるベースプレート3次元移動装置30と、ベースプレート4上に選択的に搭載された状態で装着されるCT用試料台5および透視用試料台6によって構成されている。図1,図2は、X線透視装置として使用する状態を示すものであり、ベースプレート4上に透視用試料台6が装着され、CT用試料台5は後述する退避位置に配置されている。
【0016】
ベースプレート3次元移動装置30は、X線の照射方向であるx方向に移動するxテーブル31と直線ガイド機構等を含むその駆動機構31a、そのxテーブル31上で鉛直のz方向に移動するzテーブル32とその駆動機構32a、そのzテーブル32上に設けられ、y方向に移動するyテーブル33とその駆動機構33aによって構成されており、そのyテーブル33上にベースプレート4が固定されている。この構成により、ベースプレート4は互いに直交するx,y,z方向に移動可能となっている。
【0017】
CT用試料台5は、図3にその構成を模式的斜視図で示すように、鉛直軸(z軸)に沿って精密に移動する移動テーブル51上に、z軸の回りに精密に回動する回動テーブル52を載せた構造を有し、その全体が取付けプレート53上に配置されている。回動テーブル52の上面はフラットであり、この回動テーブル52の上面にCTによる観察対象試料が載せられるようになっている。
【0018】
透視用試料台6は、図4にその構成を模式的斜視図で示すように、水平の傾動軸61を中心として傾動する傾動テーブル62上に、鉛直軸(z軸)の回りに回動する回動テーブル63を載せた構造を有し、その全体が取付けプレート64上に配置されている。回動テーブル63には、この例において3つ爪のチャック65が装着されており、透視対象試料はそのチャック65に把持されるようになっている。この透視用試料台6をベースプレート4上に装着する際には、傾動軸61がy軸に沿った状態とされ、従って、チャック65に把持された試料は、z軸の回りの回動と、y軸の回りの傾動が与えられる。
【0019】
以上のCT用試料台5および透視用試料台6は、前記したようにベースプレート4上に選択的に装着されるのであるが、ベースプレート4に対する装着は、それぞれの取付けプレート53または64をベースプレート4上に載せた状態で、複数箇所においてボルトを締結することによって行われる。
【0020】
また、CT用試料台5および透視用試料台6のうち、ベースプレート4上に装着されない方は、それぞれに専用に設けられた退避台71,72の上に載せられ、必要に応じて各取付けプレート53,64が退避台71,72に対してボルトによって締結固定される。CT用試料台5のための退避台71は、xテーブル31に隣接して設けられているとともに、透視用試料台6のための退避台72は、xテーブル31の上に設けられており、それぞれの退避台71または72の上にCT用試料台5または透視用試料台6を退避させている状態では、装置を透視装置としてまたはCT装置としての使用に際して、それぞれ透視用試料台6またはCT用試料台5が全く邪魔にならないように、各退避台71または72の位置が設定されている。
【0021】
以上の本発明の実施の形態を用いるとき、装置をX線CT装置として使用する場合には、ベースプレート4上にCT用試料台5を装着してその上に観察対象試料を載せ、ベースプレート3次元移動装置30によってベースプレート4を適宜に移動させて試料の位置決めを行った後、X線管球1からのX線を試料に照射しながら、CT用試料台5を駆動して試料をz軸の回りに回動させつつ、同じくz軸方向に移動させ、定められたタイミングでシャッター装置21を駆動して試料の透過X線情報をX線検出装置2に逐次取り込む。このとき、透視用試料台6は退避台72上に載せておく。
【0022】
一方、装置をX線透視装置として使用する場合には、ベースプレート3次元移動装置30を適宜に駆動してベースプレート4を退避台71に近づけ、ベースプレート4上のCT用試料台5を退避台71上に移載した後、ベースプレート3次元移動装置30を再度駆動してベースプレート4を退避台72に近づけ、退避台72上の透視用試料台6をベースプレート4上に移載する。そして、透視用試料台6上に透視観察対象試料を把持し、ベースプレート3次元移動装置30の駆動により試料の位置決めを行った後、X線管球1からのX線を試料に照射し、透視用試料台6を駆動して試料をz軸の回りに回動させ、また、y軸の回りに傾動させる。これにより、通常のX線透視専用装置と同等の性能のもとに試料のX線透視を行うことができる。
【0023】
なお、以上の実施の形態においては、CT用試料台5にz軸方向への移動機能とz軸回りの回動機能を持たせ、透視用試料台6にz軸回りの回動機能とy軸回りの傾動機能を持たせたが、各試料台5,6には、上記以外の移動機能、例えばy軸方向への微動機能をなどを併せて持たせてもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、z軸方向への移動機能とz軸回りの回動機能を持つCT用試料台と、z軸回りの回動機能とy軸回りの傾動機能を持つ透視用試料台6とを、3次元方向に移動可能なベースプレートに対して選択的に搭載できるようにしているため、X線CT装置のほかに、X線透視装置としても通常の透視専用機と同等の機能のもとに使用することができる。しかも、CT用試料台の上に傾動機構を設ける場合に比して、積載荷重を大きくともるとともに、CT用試料台および透視用試料台をそれぞれに最適な設計とすることができ、観察可能な試料の寸法も大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の要部の機械的構成を示す正面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】本発明の実施の形態に用いられているCT用試料台5の構造を説明するための模式的な斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態に用いられている透視用試料台6の構造を説明するための模式的な斜視図である。
【符号の説明】
1 X線管球
2 X線検出装置
21 シャッター装置
3 試料ステージ
30 ベースプレート3次元移動装置
31 xテーブル
32 zテーブル
33 yテーブル
4 ベースプレート
5 CT用試料台
51 移動テーブル
52 回動テーブル
53 取付けプレート
6 透視用試料台
61 傾動軸
62 傾動テーブル
63 回動テーブル
64 取付けプレート
65 チャック
71,72 退避台

Claims (1)

  1. X線発生手段と、そのX線発生手段に対向配置されたX線検出手段と、そのX線発生手段およびX線検出手段の間に、試料を互いに直交するx,y,z軸方向に移動させ、かつ、X線発生手段とX線検出手段を結ぶ方向に直交するz軸の回りに回動させる試料ステージを備えるとともに、上記X線検出手段により採取した試料のX線透過情報を用いて、試料のX線断面像を再構成する画像処理手段を備えたX線CT・透視装置において、
    上記試料ステージが、上記x,y,z軸方向に移動可能なベースプレートと、そのベースプレート上に配置され、試料を搭載してz軸方向に移動させつつ当該z軸の回りに回動させるCT用試料台によって構成され、かつ、そのCT用試料台と交換可能に、上記ベースプレート上で試料を搭載して上記z軸の回りに回動させ、かつ、そのz軸を傾動させる透視装置用試料台を備えているとともに、これらのCT用試料台および透視装置用試料台のうち、上記ベースプレートに装着されない試料台を退避させるための退避台が設けられていることを特徴とするX線CT・透視装置。
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