JP4840249B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種サンプルのＸ線透視像を撮影し、撮影したＸ線透視像、あるいは、撮影した複数のＸ線透視像から構築したＸ線ＣＴ像を表示するＸ線検査装置（Ｘ線透視装置、Ｘ線ＣＴ装置ともいう）に関する。

各種サンプルの透視検査を行うＸ線検査装置は、例えば特許文献１に示すように、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを対向させた状態で配置させてこれらの間に検査すべきサンプルをおき、サンプルのＸ線透視像をＸ線検出器で検出するようにしている。

図１５は従来のＸ線検査装置の一例を示すものであって、Ｃ型アーム１の一方の腕２にＸ線発生器３を支持させ、このＸ線発生器３に対向させた状態で他方の腕４にＸ線検出器５を支持させ、これらの間にサンプルＡを配置するための回転テーブル６が設けられている。ここで、Ｘ線発生器３のＸ線焦点とＸ線検出器５の中心点を結んだ軸を光軸Ｂと呼び、水平面内の光軸方向の座標軸をＸ軸、水平面内でＸ軸に直交する方向の座標軸をＹ軸、鉛直方向をＺ軸とすると、回転テーブル６は、Ｘ軸方向並びにＹ軸方向に移動可能なＸ−Ｙステージ７上に組み付けられ、Ｃ型アームは昇降機構を介してＺ軸方向に移動可能に設けられ、かつ、傾動機構を介して枢軸８を支点として傾倒できるように形成されている。これにより、サンプルＡをＹ−Ｚ軸方向に移動させることにより、サンプル内の所望の観察点をＸ線検出器５の視野内におくための位置決めを行い、Ｘ軸方向に移動させることにより観察点の透視像を拡大、縮小するようにしている。
また、上記の各機器はＸ線による被ばくを防止するために、鉛などのＸ線を遮蔽する素材の壁板で六面が囲われた直方体のＸ線防御箱９の内部に設置されている。
特開２００５−４３２７５号公報

上記の例で示したＸ線検査装置においては、大きなサンプルを透視する場合にはＸ線出力を大きくする必要があるため、Ｘ線発生器が大きくなる傾向にあり、同時に、視野を大きくとるために、イメージインテンシファイアとＣＣＤカメラを組み合わせたＸ線検出器なども大きくなる。加えてサンプルが大きくなると、Ｘ線発生器とＸ線検出器との間隔も広げる必要があるため、これらを覆うＸ線防御箱が大きくなり、装置全体が大型化する。
そこで本発明の第１の目的は、上記従来欠点に鑑み、サンプルの大型化に伴うＸ線防御箱の大型化を可能な限り避けることにある。

また、上記Ｘ線検査装置では、Ｘ−Ｙ移動ステージの支持とＣ型アームの支持とは、別々になっており、Ｘ−Ｙ移動ステージのＸ軸とＣアームの光軸とを完全に一致させて組み立てることは困難である。また、Ｘ−Ｙ移動ステージやＣ型アームの機械加工精度の点からもこれらの軸を完全に一致させることが難しく誤差が生じることがある。さらに、光軸とＹ軸とを完全に直交配置させることが困難であり誤差を持っているため、透視像を拡大表示した際に、サンプル内の所望の観察点からずれた位置を観察してしまう場合がある。
そこで本発明の第２の目的は、機械的に誤差を持って組み立てられた場合でも、サンプル内の所望の観察点を正確に位置決めすることができるＸ線検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち本発明にかかるＸ線検査装置にあっては、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを傾動可能なＣアームで固定して対向させた状態で実質的に直方体のＸ線防御箱内部に配置され、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器との間にサンプルを置くための回転テーブルがＸ−Ｙ移動ステージに保持されているＸ線検査装置において、前記Ｘ線発生器のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の中心点を結んだ光軸が、平面視において前記Ｘ線防御箱の対角線あるいはその近傍に沿って配置されていることを特徴とするものである。

ここで「実質的に直方体」とは、立方体形状や直方体（四角柱）形状が代表的な形状として挙げることができるが、これら以外に構成部品の配置に影響のないコーナー部分を一部切り欠いたような多角体、多面体のようなものも含まれる。

前記光軸は、Ｘ線防御箱の対角線あるいはその近傍に沿って４５°の角度で形成するのが好ましいが、Ｘ線発生器並びにＸ線検出器がＸ線防御箱のコーナー部分の空間に配置されるのであれば上記角度は限定されない。
また、上記Ｘ−Ｙ移動ステージのＸ軸並びにＹ軸の移動方向が、水平面内において光軸に対して４５°の角度で配置されているのが好ましいが、Ｘ−Ｙ移動ステージのＸ軸の移動方向が、水平面内において光軸Ｂと同一方向であり、Ｙ軸の移動方向がＸ軸と直交するように配置されている構成としてもよい。

本発明によれば、Ｘ線発生器のＸ線焦点とＸ線検出器の中心点を結んだ光軸が平面視においてＸ線防御箱の対角線あるいはその近傍に沿った状態で配置されているため、四角い防御箱内における最も長い対角部分のスペースに、直線上に並んで大きな占有スペースを持つＸ線発生器とＸ線検出器が配置されることになり、このため、従来デッドスペースであったコーナー部分の空間を有効利用できて、従来規模の防御箱でも大出力のＸ線発生器や大型のＸ線検出器の設置が可能となって、装置全体の大型化をおさえることができ、製作コストの低減化を図ることができる。

（その他の課題を解決するための手段および効果）
上記発明において、回転テーブルを支持するテーブル支持台がＸ−Ｙ移動ステージに保持され、該テーブル支持台に回転テーブルと共に引き出すことが可能なスライド台が設けられている構成とするのが好ましい。
これにより、回転テーブル上のサンプルを交換するためにテーブル支持台をＸ線防御箱の扉近傍まで移動させたときに、スライド台を引き出すことによってサンプルを更に手前まで引き出すことができ、交換作業を楽に行うことが可能となる。

また、上記発明において、Ｘ線発生器のＸ線焦点とＸ線検出器の中心とを結ぶ光軸と、Ｘ−Ｙ移動ステージの移動軸とがなす角度を、Ｘ−Ｙ移動ステージを移動させたときの透視像の変化により検出し、この検出量をもとに所望の観察点や拡大率を得るための各軸の移動量を算出する手段を備え、この算出された移動量に基づいてＸ−Ｙ移動ステージの駆動を制御するように構成するのがよい。

これにより、機械的に誤差を持って組み立てられた場合でも、サンプル内の所望の観察点を正確に位置決めすることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。尚、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

（実施形態１）
図１〜図５は本発明にかかるＸ線検査装置の第一の実施例を示すものであって、Ｃ型アーム１１の一方の腕１２にＸ線発生器１３が支持され、このＸ線発生器１３に対向させた状態で他方の腕１４にＸ線検出器１５が支持されており、これらの間にサンプルＡを配置するための回転テーブル１６が設けられている。

回転テーブル１６は、水平面内で直角に交わるＸ軸並びにＹ軸方向に移動可能なＸ−Ｙ移動ステージ１７上に組み付けられ、Ｃ型アームは昇降機構２０を介して垂直なＺ軸方向に移動可能に設けられ、かつ、傾動機構１８を介して枢軸１９を支点として傾倒できるように形成されている。
更に、Ｘ線発生器１３のＸ線焦点とＸ線検出器１５の中心点を結んだ光軸Ｂが、前記Ｘ軸およびＹ軸に対して水平面内で４５度の角度で交わるように配置されている。

上記Ｘ−Ｙ移動ステージ１７は次のように形成されている。すなわち、Ｘ軸方向に沿って敷設された固定レール２１に、Ｙ軸方向に沿って設けられた移動レール２２が駆動機構２３によってＸ軸方向に移動できるように設けられ、移動レール２２には回転テーブル１６を保持するテーブル支持台２４が駆動機構２５によりＹ軸方向に移動できるように組み付けられている。これらＸ−Ｙ移動ステージ１７のＸ軸方向並びにＹ軸方向、及びＣ型アーム１１のＺ軸方向の移動量は、サンプルＡの全範囲がＸ線発生器１３とＸ線検出器１５に観察できるように予め設定されている。またテーブル支持台２４はＹ軸方向に手で引き出すことができるスライド台２４ａを備え、このスライド台２４ａに前記回転テーブル１６が保持されている。なお、スライド台２４ａの下部枠内には回転テーブル１６を回転させるためのギヤーやモータ等が収納されている。

また、前記回転テーブル１６並びにテーブル支持台２４が、サンプル透視時においてＸ線発生器１３とＸ線検出器１４の間の光軸方向に沿ったスペース内に収まるように、すなわち、図１に示すように、Ｃ型アーム１１を傾動させた時に回転テーブル１６やテーブル支持台２４がＸ線発生器やＸ線検出器に当たらないように形成されている。

さらに、上記の各機器はＸ線による被ばくを防止するために、鉛などのＸ線を遮蔽する素材の壁板で六面が囲われた四角形のＸ線防御箱２５の内部に収められ、Ｘ線発生器１３のＸ線焦点とＸ線検出器１５の中心点を結んだ光軸Ｂが平面視においてＸ線防御箱２５の対角線あるいはその近傍に沿った状態で配置されている。従って、光軸Ｂに対して水平面内で４５度の角度で交わるＸ−Ｙ移動ステージ１７のＸ軸は防御箱２５の前面２５ａに対して略平行となり、Ｙ軸は側面２５ｂに対して略平行となる。

Ｘ線発生器１３のＸ線焦点とＸ線検出器１５の中心点を結んだ光軸Ｂが平面視においてＸ線防御箱２５の対角線あるいはその近傍に沿った状態で配置されているため、四角い防御箱２５内における最も長い対角部分のスペースに、直線上に並んで大きな占有スペースを持つＸ線発生器１３とＸ線検出器１５が配置されることになり、このため、従来デッドスペースであったコーナー部分の空間を有効利用できて、従来規模の防御箱でも大出力のＸ線発生器や大型のＸ線検出器を設置することができ、装置全体の大型化をおさえることができる。

なお、Ｘ線発生器１３とＸ線検出器１５の外角部分には衝突検知センサ２６，２７が設けられており、サンプルとＸ線発生器１３又はＸ線検出器１５とが接触すると直ちにＸ−Ｙ移動ステージの移動やＣ型アーム１１の上昇、傾動運動が停止するように形成されている。

上記構成において、サンプルＡを交換する際には、図３に示すように、先ずＸ軸方向に沿って移動レール２２を回転テーブル１６と共に防御箱２５の側面近くまで移動させ、次いで図４に示すように回転テーブル１６を載せたテーブル支持台２４を移動レール２２に沿って防御箱２５の正面２５ａの扉２５ｃまで移動させる。ここで扉２５ｃを開けてサンプルＡを交換しても良いが、大きなサンプルの場合は、図５に示すようにスライド台２４ａの一部を防御箱外部まで引き出すことにより作業を容易に行うことができる。

上記実施例において、Ｘ線発生器１３のＸ線焦点とＸ線検出器１５の中心点を結んだ光軸Ｂが、前記Ｘ軸並びにＹ軸に対して水平面内で４５度の角度で交わるように配置されているので、サンプルＡ内の所望の観察点をＸ線検出器１５の視野内におくための位置決めを行うための移動量は、光軸Ｂに垂直な平面内での移動量となる。従って、位置決めは
（Ｘ軸方向の移動量）×cos４５°＋（Ｙ軸方向の移動量）×sin４５°
として算出できる。
同様に、光軸方向の移動量は、
（Ｘ軸方向の移動量）×sin４５°＋（Ｙ軸方向の移動量）×cos４５°
として算出でき、この移動量に伴って、透視像が拡大、縮小される。

しかしながら、この角度４５°は設計値であり、機械加工精度や組立精度によって誤差が生じる。この誤差の数値をαとすると、光軸方向の移動量は、
（Ｘ軸方向の移動量）×sin（４５°＋α）＋（Ｙ軸方向の移動量）×cos（４５°＋α）として算出できる。
サンプルを透視しながらサンプルを光軸方向に移動させたときは、透視像は拡大、縮小の変化のみ生じるが、もし透視像の中心点が移動するようであれば上記の移動方向と光軸方向がずれていることになる。従ってαを変化させながらサンプルを光軸方向に移動させたときに、透視像の中心点が移動しなくなったときのαが誤差として算出される。
このαを上記の各計算式に反映させることにより、正確に各軸の移動量を算出することができ、算出された移動量に基づいてＸ−Ｙ移動ステージ１７の駆動を制御することによって所望の観察点を正確に位置決めすることができる。このようなαを算出する手段は、Ｘ−ＹステージやＣ型アームの駆動を制御するコンピュータ（図示外）にプログラムを組み込むことによって容易に達成することができる。

（実施形態２）
図６〜図９は本発明にかかるＸ線検査装置の第２の実施例を示す。先の実施例では、Ｘ−Ｙ移動ステージのＸ軸並びにＹ軸の移動方向が、光軸Ｂに対して４５°の角度で配置された例を示したが、本実施例ではＸ軸の移動方向が水平面内において光軸Ｂと同一方向であり、Ｙ軸の移動方向が直交するように配置されている。また、テーブル支持台２４は図８に示すように、スライド台２４ａと共に水平面内で枢軸２４ｂを支点として回動できるように形成されている。その他の構成、すなわち、Ｘ線発生器１３とＸ線検出器１５を保持するＣ型アーム１１やこれを駆動するための機構１８，２０の構成、並びに光軸Ｂを平面視においてＸ線防御箱２５の対角線あるいはその近傍に沿った状態で配置した構成は先の実施例と同様である。

本実施例において、サンプルＡを交換する際には、図７に示すように、回転テーブル１６を載せたテーブル支持台２４を移動レール２２に沿って防御箱２５の正面２５ａの扉２５ｃの近傍まで移動させる。ここで扉２５ｃを開けてサンプルＡを交換しても良いが、大きなサンプルの場合は、図９並びに図８に示すように、テーブル支持台２４を、これのスライド台２４ａの引き出し方向が正面に向くように回動させてスライド台２４ａの一部を防御箱外部まで引き出すことにより作業を容易に行うことができる。

この実施例において、Ｘ−Ｙ移動ステージ１７のＸ軸の移動方向が水平面内において光軸Ｂと同一方向であり、Ｙ軸の移動方向が直交するように配置されているので、サンプルをＸ−Ｙ軸方向に移動させることにより、サンプル内の所望の観察点をＸ線検出器の視野内におくための位置決めを行うことができ、従来と同じ手法で位置決めのための移動量の算出を行うことができる。またサンプルをＸ軸方向に移動させることにより観察点の透視像を拡大、縮小することができる。
またこの実施例においても、組立上の誤差を先の実施例と同じ手法で補正することにより正確な移動量を算出できる。

上記実施例において、スライド台２４ａを防御箱正面から引き出すときに、引き出し方向が正面に向くように回転させたが、図１０〜図１２に示すように、予めスライド台２４ａの引き出し方向が正面に向けた状態で構成するようにしても良い。これにより、サンプルＡを交換する際には、図１１並びに図１２に示すように、回転テーブル１６を載せたテーブル支持台２４を移動レール２２に沿って防御箱２５の正面２５ａの扉２５ｃの近傍まで移動させてスライド台２４ａの一部を防御箱外部まで引き出すことができる。
またこの実施例では、図１０に示すように、テーブル支持台２４並びにスライド台２４ａの光軸Ｂ方向に沿った対角部分を、回転テーブル１６から大きくはみ出ないように切欠されている。これにより、サンプル透視時においてＣ型アーム１１を傾動させたときにテーブル支持台２４やスライド台２４ａがＸ線発生器やＸ線検出器に衝突することを回避することができる。

尚、図１０〜図１２で示した実施例において、テーブル支持台２４やスライド台２４ａを、図１３並びに図１４に示すように、回転テーブル１６の下方に隠れる大きさで形成することによりＸ線発生器やＸ線検出器との衝突を回避することができる。この場合は、図テーブル支持台２４の前後巾Ｌが短くなるので、スライド台２４ａの引き出しストローク量も必然的に先の実施例より短くなる。

以上本発明の実施例について説明したが本発明はこれら実施例に特定されない。例えば直方体のＸ線防御箱において、余分な外角部分を削除するなどして実質的に平面多角形の形態に変化したとしても、本発明の技術範囲に包括されるものである。また、前記光軸は、Ｘ線防御箱の対角線あるいはその近傍に沿って４５°の角度で形成するのが好ましいが、Ｘ線発生器並びにＸ線検出器がＸ線防御箱のコーナー部分の空間に配置されるのであれば上記角度は限定されない。

また、上記実施例ではＸ−Ｙ移動ステージを用いたが、３次元的に移動することができるＸ−Ｙ−Ｚ移動ステージを用いるようにして、Ｃアーム側のＺ軸方向の昇降機構をなくしてもよい。

本発明は、Ｘ線を用いて各種サンプルの透視像をモニタ画面に表示し又は撮影するＸ線検査装置や、或いは、透視像からＣＴ画像を構築するＸ線ＣＴ装置に適用することができる。

本発明にかかるＸ線検査装置の第１実施例を示すものであって、Ｘ線防御箱を取り除いた斜視図。 上記Ｘ線検査装置の天井面を取り除いた平面図。 上記第１実施例のＸ線検査装置において、サンプル交換時の第一過程を示す図２同様の平面図。 上記第１実施例におけるサンプル交換時の第二過程を示す平面図。 上記第１実施例におけるサンプル交換時の第三過程を示す平面図。 本発明にかかるＸ線検査装置の第２実施例を示す平面図。 上記第２実施例におけるサンプル交換時の第一過程を示す平面図。 上記第２実施例におけるサンプル交換時の第二過程を示す平面図。 上記第２実施例におけるサンプル交換時の第三過程を示す平面図。 本発明にかかるＸ線検査装置の第３実施例を示す平面図。 上記第３実施例におけるサンプル交換時の第二過程を示す平面図。 上記第３実施例におけるサンプル交換時の第三過程を示す平面図。 本発明のＸ線検査装置におけるテーブル支持台並びにスライド台の別の実施例を示す平面図。 図１３で示した実施例でスライド台を引き出した状態を示す平面図。 従来のＸ線検査装置を示す一部切開斜視図。

符号の説明

Ａ サンプル
Ｂ 光軸
１１ Ｃ型アーム
１３ Ｘ線発生器
１５ Ｘ線検出器
１６ 回転テーブル
１７ Ｘ−Ｙ移動ステージ
２４ テーブル支持台
２４ａ スライド台
２５ Ｘ線防御箱

Claims (5)

1. Ｘ線発生器とＸ線検出器とを傾動可能なＣアームで固定して対向させた状態で実質的に直方体のＸ線防御箱内部に配置され、前記Ｘ線発生器と前記Ｘ線検出器との間にサンプルを置くための回転テーブルがＸ−Ｙ移動ステージに保持されているＸ線検査装置において、前記Ｘ線発生器のＸ線焦点と前記Ｘ線検出器の中心点を結んだ光軸が、平面視において前記Ｘ線防御箱の対角線あるいはその近傍に沿って配置されていることを特徴とするＸ線検査装置。
2. 前記Ｘ−Ｙ移動ステージのＸ軸並びにＹ軸の移動方向が、水平面内において前記光軸に対して４５°の角度で配置されている請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記Ｘ−Ｙ移動ステージのＸ軸の移動方向が、水平面内において前記光軸と同一方向であり、Ｙ軸の移動方向がＸ軸と直交するように配置されている請求項１に記載のＸ線検査装置。
4. 前記回転テーブルを支持するテーブル支持台が前記Ｘ−Ｙ移動ステージに保持され、該テーブル支持台に前記回転テーブルと共に引き出すことが可能なスライド台が設けられている請求項１〜請求項３の何れかに記載のＸ線検査装置。
5. 前記光軸と、前記Ｘ−Ｙ移動ステージの移動軸とがなす角度を、前記Ｘ−Ｙ移動ステージを移動させたときの透視像の変化により検出し、この検出量をもとに所望の観察点や拡大率を得るための各軸の移動量を算出する手段を備え、
   この算出された移動量に基づいて前記Ｘ−Ｙ移動ステージの駆動を制御するように構成されている請求項１〜請求項４の何れかに記載のＸ線検査装置。

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