JP6327960B2

JP6327960B2 - 照射野制限装置、それを備えたｘ線発生ユニット及びｘ線撮影システム

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Publication number: JP6327960B2
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Inventors: 大橋　康雄; 康雄大橋; 崇史塩澤; 上田　和幸; 和幸上田
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Description

本発明は、Ｘ線発生装置の放出窓の前方に配設され、Ｘ線照射野を制限する照射野制限装置、それを備えたＸ線発生ユニット及びＸ線撮影システムに関する。

特許文献１には、Ｘ線発生管をコリメータごと、一体的に、Ｘ線検出装置のＸ線検出面に平行な向きに移動させる平行移動機構を備え、かかる平行移動機構によりＸ線照射野の位置を調整する放射線撮影システムが開示されている。また、特許文献２に記載のＸ線撮影システムは、照射野制限装置一対の制限羽根を２組有し、互いに直交する方向に該２組の制限羽根機構が移動するように構成された照射野制限装置を備えている。

特開２００７−２０８６９号公報特開２０１１−７２３６９号公報

ところで、特許文献１に記載の構成を有したＸ線撮影システムの場合、Ｘ線照射野の位置の調整がＸ線発生装置の移動によって行われるので、Ｘ線照射野の大きさの調整に影響を与えることなく位置の調整を行うことができる。しかし、重量のあるＸ線発生装置全体を移動させるので、Ｘ線発生装置の移動による重心位置のずれにより支持部材に加わる負担が大きい。このため、可搬式のＸ線発生装置を用いたＸ線撮影システムにこの方式を採用すると、軽量化のために支持部材の剛性が弱くなっているので、Ｘ線発生装置移動による重心位置のずれにより振動が励起され、画像がブレやすくなる問題がある。

一方、特許文献２に示される照射野制限装置は、各制限羽根の位置を調整することにより、Ｘ線照射野の大きさと位置を調整することができる。従って、重いＸ線発生装置全体を動かすことなくＸ線照射野の大きさと位置の調整ができるが、所定の大きさで所定の位置にＸ線照射野を調整するためには４枚の制限羽根の位置を別々に調整しなければならず、操作性が悪い問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、Ｘ線発生装置を移動させることなく、操作性良くＸ線照射野の大きさと位置の調整ができるようにすることを目的とする。

本発明は、上記目的のために、Ｘ線を外部に放出するＸ線発生装置の放出窓の前方に配設され、Ｘ線照射野を制限する照射野制限装置であって、
Ｘ線が通過する開口の開口幅を互いの間隔により規定する一対の制限羽根と、
回転することにより前記一対の制限羽根が互いに近づくかまたは離れる開口幅調整方向に前記一対の制限羽根を移動させる開口幅調整軸を備えた開口幅調整機構と、
前記一対の制限羽根を前記開口幅調整方向と平行に移動させ前記開口の中心位置を調整する開口中心調整軸を備えた開口中心調整機構と、を有し、
前記開口幅調整軸と前記開口中心調整軸とが同軸に配置されていることを特徴とする照射野制限装置を提供するものである。

また、本発明は、Ｘ線を外部に放出する放出窓を備えたＸ線発生装置と、上記本発明に係る照射野制限装置と、を備え、前記照射野制限装置は前記放出窓の前方に配置されていることを特徴とするＸ線発生ユニットを提供するものである。

更に本発明は、上記本発明に係るＸ線発生ユニットと、前記Ｘ線発生ユニットから放出され、被検体を透過したＸ線束を検出するＸ線検出装置と、前記Ｘ線発生ユニットと前記Ｘ線検出装置とを連携制御する制御装置と、を備えていることを特徴とするＸ線撮影システムを提供するものでもある。

本発明によれば、開口中心調整軸を回して制限羽根ユニットを移動させることで、Ｘ線照射野の位置を移動させることができる。即ち、Ｘ線照射野の位置の調整のために動かすのが、重いＸ線発生装置に比して軽量な制限羽根ユニットであるので、重心の位置ずれ量が小さく、支持部材を軽量化した可搬式のＸ線発生装置に適用しても、画像のブレを発生させる恐れがない。

また、上記Ｘ線照射野の位置調整は、制限羽根ユニット全体を動かすことで行われるので、Ｘ線照射野の大きさにほとんど影響を与えない。これに加えて、Ｘ線照射野の大きさを調整するための開口幅調整軸と、Ｘ線照射野の位置を調整するための開口中心調整軸が同一回転軸で設けられているので、操作位置を集中させることができる。これらのことから、操作性が極めて良好で、迅速な調整が可能である。

本発明に係る照射野制限装置を備えた本発明に係るＸ線発生装置の構造を模式的に示す説明図である。開口幅調整機構及び開口中心調整機構の一例を示す説明図である。本発明に係る照射野制限装置の断面図である。図３に示される照射野制限装置の右側面図である。図３におけるＡ−Ａ断面図である。開口幅調整機構の他の例を示す図で、（ａ）は第２の例を示す図、（ｂ）は第３の例を示す図、（ｃ）は第４の例を示す図である。本発明に係るＸ線撮影システムの説明図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に参照する図面において、同じ符号は同様の構成要素を示す。また、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、この発明の範囲を限定する趣旨のものではない。

図１〜図５に基づいて、本発明に係る照射野制限装置と、この照射野制限装置を備えた本発明に係るＸ線発生装置とについてそれぞれ説明する。

本発明に係るＸ線発生ユニット２００は、Ｘ線発生装置１００と、本発明に係る照射野制限装置３００とで構成されている。

まず、Ｘ線発生装置１００ついて説明する。Ｘ線発生装置１００は、従来公知の構成が適用可能である。Ｘ線発生装置１００は、収納容器１０１と、Ｘ線発生管１０２と、Ｘ線駆動回路１０３とを有するものとなっている。Ｘ線発生管１０２とＸ線駆動回路１０３は収納容器１０１内に設置されている。収納容器１０１はＸ線を遮蔽可能な金属容器であり、収納容器１０１内部のＸ線発生管１０２から放出されるＸ線を外部に透過させるための放出窓１０４が設けられている。また、Ｘ線発生管１０２の冷却媒体として、収納容器１０１の内部の余空間には絶縁性液体１０５が充填されている。

Ｘ線発生管１０２は、真空容器１１０内に、電子放出源であるカソード１１１と、グリッド電極１１２と、レンズ電極１１３とを有している。また、カソード１１１と相対向する位置にターゲット１１５が設けられている。本例のＸ線発生管１０２は透過型Ｘ線発生管であり、ターゲット１１５がＸ線を真空容器１１０外へ出射させる透過窓を構成している。

ターゲット１１５は、支持基板１１６と、支持基板１１６上に積層されたターゲット層１１７とを備えている。支持基板１１６は、Ｘ線の透過性が良好な材料で構成されている。支持基板１１６としては、ダイヤモンド基板を用いることができる。また、ターゲット層１１７は、電子の照射によってＸ線を放出する材料で構成されている。ターゲット層１１７は、Ｘ線を効率よく発生させることができるよう、原子番号が４２以上の金属の層又は当該金属を含有する層として構成することが好ましい。具体的には、タングステン、タンタル、モリブデン等を用いることができる。ターゲット１１５は、ターゲット層１１７をカソード１１１に向けて設置されている。カソード１１１からグリッド電極１１２により引き出して加速した電子を、レンズ電極１１３で収束してターゲット層１１７に照射することで、Ｘ線を発生させることができる。これにより発生したＸ線は、支持基板１１６を透過して真空容器１１０の外部へ取り出されることになる。

なお、Ｘ線発生管１０２は透過型のＸ線発生管であるが、本発明に係るＸ線発生ユニット２００に用いるＸ線発生管１０２としては、反射型のＸ線発生管を用いることもできる。但し、透過型のＸ線発生管を用いることにより、反射型Ｘ線発生管で発生するヒール効果による線量、線質のムラの無いＸ線を発生させることができる。そのため、後述する開口中心調整を行った際に、開口中心の位置が調整された場合においても、線量と線質が変化し難いＸ線照射野を得ることができるので、Ｘ線発生管１０２としては透過型Ｘ線発生管を用いることが好ましい。

真空容器１１０には、真空容器１１０の内方と外方とに突出して陽極部材１１８が取り付けられている。陽極部材１１８は、ターゲット層１１７に電気的に接続され、ターゲット１１５の陽極電位を規定する。また、陽極部材１１８は、支持基板１１８に接続され、ターゲット１１５を保持している。支持基板１１５がＸ線を透過する基材で構成されている場合は、陽極部材１１８は、Ｘ線を通過させる窓として機能する。陽極部材１１８は、鉛やタングステン等のＸ線の透過率が低い材料を含むことにより、Ｘ線の放出角または後方散乱電子の散乱を制限できる。この陽極部材１１８は、貫通する貫通孔を有している。ターゲット１１５は、この陽極部材１１８の貫通孔内に設けられている。陽極部材１１８の貫通孔は、この貫通孔の途中に設けられたターゲット１１５を境に、真空容器１１０の内方側が電子入射孔、真空容器１１０の外方側がＸ線出射孔となっている。電子入射孔は、ターゲット層１１７への電子の照射を許容するための孔で、カソード１１１に向けられている。Ｘ線出射孔は、ターゲット層１１７への電子の照射により生じたＸ線の外部への出射を許容するための孔で、収納容器１０１の放出窓１０４へ向けられており、放出窓１０４へ向かって徐々に拡径した形状をなしている。

駆動回路１０３は、Ｘ線発生装置１００の収納容器１０１内に配置されている。駆動回路１０３では電圧が生成され、Ｘ線発生管１０２のカソード１１１、グリッド電極１１２、レンズ電極１１３及びターゲット層１１７に印加されるものとなっている。カソード１１１には、タングステンフィラメントや含浸型カソード等の熱陰極や、カーボンナノチューブ等の冷陰極が用いられる。真空容器１１０内で、グリッド電極１１２によって形成される電界によって、電子がアノード電位に規定されたターゲット層１１７方向に放出される。電子はレンズ電極１１３で収束され、支持基板１１６に成膜等により固定されたターゲット層１１７に衝突し、Ｘ線が放出される。Ｘ線は、不要なＸ線が陽極部材１１８により遮蔽されつつ放出窓１０４を通り、更に照射野制限装置３００を通過して所定のＸ線照射野へ照射される。

Ｘ線発生管１０２の冷却媒体として収納容器１０１内に充填されている絶縁性液体１０５としては、電気絶縁油が好ましく、具体的には鉱油、シリコーン油等を好適に用いることができる。その他に使用可能な絶縁性液体１０５としては、フッ素系電気絶縁液体が挙げられる。

次に、本発明に係る照射野制限装置３００について図２を用いて説明する。照射野制限装置３００は、Ｘ線発生装置１００の放出窓１０４に連なってその前方に配設され、放出窓１０４から放出されるＸ線の照射領域を所定のＸ線照射野へ規定する働きをなす。本例の照射野制限装置３００は、放射状に放射され不要な方向へのＸ線の照射を制限するために、外囲器１１と、外囲器１１内に、一対の制限羽根１と、可視光の光源１２と、反射ミラー１３と、を設けたものとなっている。また、一対の制限羽根１は、後述するように、開口幅調整軸３を回すことで作動する開口幅調整機構１７と共に制限羽根ユニット５を構成している。

一対の制限羽根１は、Ｘ線照射野を規定するために、Ｘ線が通過する開口１４（図２中、破線の斜線で表示されている領域）の開口幅１５を互いの間隔により規定するものである。また、一対の制限羽根１は、Ｘ線の透過率が低い材料で構成されていると共に、それぞれの端面２４を対向するように配置されている。一対の制限羽根１は、開口幅調整軸３に連結されていることにより、前記開口幅調整軸３の回転により、互いに反平行に一体的に移動するように構成されている。

図２、図３に記載の開口幅調整機構１７は、一対の開口幅調整ラックギア２と開口幅調整ピニオン４を備えている。また、本実施形態の一対の制限羽根１は、片方ずつそれぞれ一対の開口幅調整ラックギア２に取り付けられている。一対の開口幅調整ラックギア２は、歯車面を相対向させて配置されている。一対の開口幅調整ラックギア２の間には、正逆回転可能な開口幅調整軸３に接続された開口幅調整ピニオン４が挟み込まれている。

また、一対の開口幅調整ラックギア２は、一対の制限羽根１により規定される開口幅１５と平行な方向に移動可能に設けられている。従って、開口幅調整軸３をいずれか一方向へ回転させて開口幅調整ピニオン４を回転させると、一対の開口幅調整ラックギア２が、反平行に移動する。また、この一対の開口幅調整ラックギア２の移動に伴って、一対の制限羽根１が反平行に移動するので、これによって開口幅１５を調整することができる。反平行な移動とは、互いに接近する方向又は互いに離れる方向に移動することを意味する。

図３、図５に示すように、一対の制限羽根１が取り付けられた一対の開口幅調整ラックギア２は、それぞれ内ケース９に移動可能に保持されている。また、内側端部に開口幅調整ピニオン４が取り付けられた開口幅調整軸３も、回転可能に内ケース９に保持されている。つまり、一対の開口幅調整ラックギア２と、開口幅調整ピニオン４とを備え、開口幅調整軸３によって作動する開口幅調整機構１７は、内ケース９に保持されており、一対の制限羽根１と共に、全体が共に移動可能な制限羽根ユニット５を構成している。

一方、内ケース９は、一対の制限羽根１の移動方向と平行へ移動可能に外囲器１１内に保持されている。内ケース９を移動させることで、制限羽根ユニット５を一対の制限羽根１の移動方向と平行へ移動させることができる。また、開口中心１６の位置を、一対の制限羽根１が規定している開口幅１５を変動させることなくシフトさせることができ、Ｘ線照射野の位置を移動させることができる。なお、開口中心１６は、開口１４と同じ形状と大きさで厚さと密度とが均一な板材を想定した場合に、この板材の重心位置に対応する。開口中心１６は、開口１４が同一平面上の有限な領域に対応する場合は、かかる有限な領域の重心位置に対応する。

内ケース９の移動、即ち制限羽根ユニット５の移動は、開口中心調整機構１８によって行われる。本例の開口中心調整機構１８は、開口中心調整軸６によって回転される開口中心調整ピニオン７と、開口中心調整ピニオン７と噛み合う開口位置調整ラックギア８を備えたものとなっている。

開口中心調整軸６は、開口幅調整軸３と同軸に配置されている。開口中心調整軸６と開口幅調整軸３とは、同じ回転軸周りに、それぞれ正逆回転可能に設けられている。開口中心調整軸６には開口中心調整ピニオン７が取り付けられており、この開口中心調整ピニオン７は開口中心調整ラックギア８と噛み合っている。開口中心調整ラックギア８は一対の制限羽根１の移動方向と平行に延びており、外囲器１１に固定して設けられている。開口幅調整軸３と開口中心調整軸６の外側端部は、図３及び図４に示されるように、一対の制限羽根１の移動方向と平行に延びた案内溝１０を介して開口１４から遠ざかる方向へ突出している。また、開口幅調整軸３の外周側に開口中心調整軸６が位置しており、開口中心調整軸６の外側端部より開口幅調整軸３の外側端部の方が開口１４から遠ざかる方向へ突出している。開口中心調整軸６をいずれか一方向に回転させると、開口中心調整ピニオン７が開口位置調整ラックギア８に沿って回転移動し、開口中心調整軸６が開口幅調整軸３を伴って案内溝１０に沿って移動する。また、これによって、内ケース９を移動させることで、制限羽根ユニット５を一対の制限羽根１の移動方向と平行へ移動させることができる。このような同軸に配置により、調整軸に接続された慣性重量が大きい開口中心調整を、同軸配置の外側にあって直径が大きな開口中心調整軸６の回転で行えるため、調整操作時の抵抗が軽減され操作性が良好なものとなる。

図３においては、開口中心調整ラックギア８を外囲器１１の内側に設けてあるが、案内溝１０の縁にギアを形成して、これを開口中心調整ラックギア８とすることもできる。また、案内溝１０の内側を覆うように内ケース９を配置することで、案内溝１０からのＸ線の漏れを抑制することもできる。

上記のように、ラックギアとピニオンを用いて開口幅調整機構１７や開口中心調整機構１８を構成すると、照射野制限装置２００を簡素な構成にて得ることができる。

開口幅調整軸３又は開口中心調整軸６の回転は、モーター等の駆動力により発生させることもできるが、手動操作で行うことが可能である。手動操作による開口中心調整軸６の回転は、撮影品質、操作性の点で好ましい。撮影品質は、Ｘ線発生ユニットを軽量化出来る点において、Ｘ線操作性は、後述する投光照準装置を備えた放射線発生ユニットにおいて、可視光で投光された照準をみながら、被写体と撮影野を調整する際に迅速に行うことができる点で好ましい。特に手動操作の場合、開口幅調整ピニオン４と所定の回転角だけ回転させたときの一対の制限羽根１の移動量と、開口中心調整ピニオン７を所定の回転角だけ回転させたときの制限羽根ユニット５の移動量とは、近い方が良好な操作性を得やすい。具体的には、移動量の比が１／３乃至３であることが好ましく、両者が一致していることがより好ましい。

図２または図３に示すように、開口幅調整軸３の外周側に開口中心調整軸６を配置し、開口中心調整軸６の外側端部より開口幅調整軸３の外側端部を開口１４から遠ざかる方向に突出させておくと、それぞれの調整摘みを単純な構造で配置できるため好ましい。また、この調整摘みは同軸で隣接して位置させることができる。このため、一対の制限羽根１の移動による開口幅１５の調整と、制限羽根ユニット５の移動による開口中心の調整とを手指の位置を大きく動かすことなく行うことができるようにすることができ、操作性が良好で迅速な調整が可能となる。

なお、図２においては、一対の制限羽根１を有するものとなっているが、複数対の制限羽根を、互いの開口幅１５を規定する方向が交差するように、Ｘ線の照射方向において複数段配置する変形例も、本発明の実施形態に含まれる。このように配置することで、Ｘ線照射野の形状を変更することができる。２対の放射線制限羽根を、互いに直交する方向に開口幅が変更される向きに設けることで、アスペクト比が変更可能な矩形の放射線照射野を形成することができる。また、２組の開口中心調整軸６のそれぞれは、２組の開口幅調整軸３と同軸に設けられているため、開口中心１６を、開口１４を含む平面内において二次元的に移動させることができる。

本例の照射野制限装置３００は、Ｘ線照射野を可視光で模擬表示する投光照準装置を備えている。この投光照準装置は、可視光の光源１２と、Ｘ線を透過させ、可視光を反射する反射ミラー１３とを備えている。反射ミラー１３は、Ｘ線発生装置１００の放出窓１０４の前に、光源１２からの可視光を一対の制限羽根１間の開口を介して外部に照射できるよう、反射面を一対の制限羽根１側に向け、斜めに設けられている。光源１２は、反射ミラー１３の反射面に対して、Ｘ線発生管１０２のＸ線の発生点、具体的にはターゲット１１５への電子の照射領域の中心点であるＸ線焦点と対称となる位置に設けられている。つまり、光源１２はＸ線焦点と共役の位置関係で設けられている。光源１２と、反射ミラー１３とがこのような位置関係で設けられていることにより、光源１２からの可視光は、反射ミラー１３で反射された後、Ｘ線と同じ経路を通って可視光照射野を形成するものとなっている。光源１２としては、必要な明るさの可視光を発光させるものであれば特に制限はないが、小型化しやすいことから発光ダイオードが好ましい。

開口幅調整機構１７は、図６の各図に示されるような第２乃至第４の変形例とすることもできる。図６（ａ）に示す第２の機構は、一対のプーリー３０１間に張り渡された無端回転部材３０２を備えた開口幅調整機構１７を示している。無端回転部材３０２は、互いに離間した一対のプーリー３０１により周状に張り渡されている。無端回転部材３０２の張り渡された部分は、互いに逆方向に移動する一対の張架部が形成されており、一対の張架部のそれぞれに対して、一対の制限羽根１の一方と他方がそれぞれ接続されている。また、一方のプーリー３０１は開口幅調整軸３に取り付けられており、開口幅調整軸３を回転させることで、一対のプーリー３０１が同一方向に回転されると共に無端回転部材３０２が回転されるものとなっている。開口幅調整軸３を図面上左回りに回転させると、一対の制限羽根１は互いに接近する方向に移動し、プーリー３０１を図面上右回りに回転させると、一対の制限羽根１は互いに離れる方向に移動する。なお、本実施形態では、無端回転部材３０２には、一対のプーリー３０１間の中心点を境にして異なる側に一対の制限羽根１の一方と他方がそれぞれ接続されている形態とすることにより、プーリー３０１間に形成される開口幅１５を最大化している。

図６（ｂ）に示す第３の機構は、一端と他端との間でネジ山の螺旋方向が逆転する部分を備えた開口幅調整機構１７を示している。本実施形態の開口幅調整機構１７は、棒状のネジ２５と、ネジ２５に連結された開口幅調整軸３を備えている。開口幅調整軸３は、開口幅調整軸３が中心を貫通するピニオンギア２７を介して、ネジ２５に機械的に連結されている。棒状のネジ２５には長手方向の中央に位置する反転領域２６を境に互いに逆方向にネジ山が形成されている。また、ネジ２５の一端と反転領域２６との間と、ネジ２５の他端と反転領域２６との間には、それぞれ一対の貫通ナット３０３がネジ込まれて係合している。一対の貫通ナット３０３のそれぞれは、一対の制限羽根１が片方ずつ取り付けられている。一対の貫通ナット３０３は、ネジ２５の中心軸周りの回転が係止されている一方で、ネジ２５の長手方向への移動は可能となっている。開口幅調整軸３をその中心軸周りに回転させると、棒状のネジ２５は回転し、これに係合している一対の貫通ナット３０３は、互いに反平行に移動する。なお、開口幅調整機構１７は、棒状のネジ２５と開口幅調整軸３とが同軸上において、連結または結合された変形例も、本発明の実施形態に含まれる。

なお、本発明において、「制限羽根が移動する」ことは、制限羽根を構成する主面の法線に対して交差する方向に移動することを意味する。図６（ａ），（ｂ）に図示した実施形態のように、かかる主面の法線に対して垂直な方向に制限羽根が移動する移動機構は、曝射範囲の調整機構を小型化できる点で好ましい。従って、本発明における制限羽根の移動の態様は、「制限羽根の主面が仮想平面と平行な状態を維持して、制限羽根が直線的に移動する形態」と、「制限羽根の主面が仮想曲面に接する状態を維持して、制限羽根が曲面上を移動する形態」とが含まれる。仮想曲面は、回転楕円体、円筒、球面が含まれる。

制限羽根が曲面上を移動する第４の機構の実施形態を図６（ｃ）に示す。図６（ｃ）に示す機構は、互いに噛み合わされた一対のギア３０４と、一対のギア３０４の一方の回転軸に連結された開口幅調整軸３とから構成されている。ギア３０４には、それぞれ一対の制限羽根１が片方ずつ取り付けられている。開口幅調整軸３をその中心軸周りに回転させると、一対のギア３０４は、互いに逆方向に回転する。また、それに伴って一対の制限羽根１が互いに反平行に移動することになる。

次に、本発明に係るＸ線撮影システムを図７で説明する。本発明に係るＸ線撮影システムは、既に説明したＸ線発生ユニット２００と、被検体２０４を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置２０１と、システム制御装置２０２と、表示装置２０３とを備えている。

システム制御装置２０２は、Ｘ線発生ユニット２００とＸ線検出装置２０１とを連携制御する。駆動回路１０３は、システム制御装置２０２による制御の下に、Ｘ線発生管１０２に各種の制御信号を出力する。この制御信号により、Ｘ線発生ユニット２００から放出されるＸ線の放出状態が制御される。Ｘ線発生ユニット２００から放出されたＸ線束２０は、被検体２０４を透過して検出器２０６で検出される。Ｘ線束２０は、Ｘ線発生ユニット２００の照射野制限装置３００により放射角が規定され、検出器２０６の検出面上に、Ｘ線照射野２０９を形成する。検出器２０６は、検出したＸ線を画像信号に変換して信号処理部２０５に出力する。信号処理部２０５は、システム制御装置２０２による制御の下に、画像信号に所定の信号処理を施し、処理された画像信号をシステム制御装置２０２に出力する。システム制御装置２０２は、処理された画像信号に基づいて、表示装置２０３に画像を表示させるための表示信号を表示装置２０３に出力する。表示装置２０３は、表示信号に基づく画像を、被検体２０４の撮影画像としてスクリーンに表示する。本発明のＸ線発生ユニット２００とＸ線撮影システムは、工業製品の非破壊検査や人体や動物の病理診断に用いることができる。

実施例１
図１〜図５に示すように、一対の制限羽根１の片方ずつを保持した一対の開口幅調整ラックギア２を内ケース９に移動可能に嵌めこんで、開口幅調整ピニオン４と組み合わせた。開口幅調整ピニオン４を回転させる開口幅調整軸３は、開口中心調整ピニオン６の貫通孔及び内ケース９の貫通孔を介して、外囲器１１の外部に延出させ、不図示の調整つまみに接続した。内ケース９は外囲器１１に移動可能に保持させた。これらにより、一対の制限羽根１と、一対の制限羽根１を移動させる開口幅調整機構１７が一体となって移動可能に組み合わされた制限羽根ユニット５を構成した。

開口中心調整ピニオン７は、外囲器１１に形成した案内溝１０の縁に形成した、開口中心調整ラックギア８と組み合わせた。開口中心調整軸６は、開口幅調整軸３と同軸で、開口幅調整軸３の外周側に設け、開口中心調整ピニオン６の貫通孔に内端側を固定し、外端側を外囲器８の外部の不図示の調整つまみに接続した。これらによって、上記制限羽根ユニット５を移動させる開口中心調整機構１８を構成した。

前記制限羽根ユニット５を２台、それぞれの一対の制限羽根１の間の間隔を互いに直交する方向に向けて設け、開口を矩形に規定し、矩形のＸ線照射野を規定できるようにした。また、両制限羽根ユニット５は、それぞれ前記開口中心調整機構１８を備えたものとし、それぞれ移動可能とした。このようにして組み上げた照射野制限装置３００は、総重量１ｋｇであった。

開口幅調整ピニオン４の直径は６ｍｍとし、開口中心調整ピニオン７の直径は１０ｍｍとした。開口幅調整ピニオン４を１回転させることで、一対の制限羽根１が約２０ｍｍ移動し、一対の制限羽根１の全開閉が可能となるように構成した。また、開口中心調整ピニオン７を１／３回転させると、制限羽根ユニット５が約１０ｍｍ移動し、全可動領域の移動が可能となるように構成した。開口幅調整ピニオン４と開口中心調整ピニオン７を同じ回転量とした場合の一対の制限羽根１の移動量は制限羽根ユニット５の移動量の２／３倍であり、調整つまみを変更した際の一対の制限羽根１の調整を違和感無く行うことができた。

この照射野制限装置３００を、透過型Ｘ線発生管を有するＸ線発生装置１００に取付け、Ｘ線発生ユニット２００として図７に示すようなＸ線撮影システムの一部とした。Ｘ線発生ユニット２００の重量は約１０ｋｇであった。照射野制限装置３００を手動操作したところ、ほとんど手指の位置を動かすことなく、Ｘ線照射野の大きさ及びその中心位置を調整することができた。また、Ｘ線照射野の中心位置の調整を行った直後に発生しやすい振動がほとんど起こることなく、良好な画像を撮影することができた。また、内ケース９が案内溝１０を塞いでいたため、Ｘ線の漏洩は仕様を満足する程度に抑制できた。更に、Ｘ線照射野の中心を移動させても、ヒール効果が出ることなく、一様な線量分布による良好な画像を得ることができた。

１：制限羽根、２：開口幅調整ラックギア、３：開口幅調整軸、４：開口幅調整ピニオン、５：制限羽根ユニット、６：開口中心調整軸、７：開口中心調整ピニオン、８：開口中心調整ラックギア、９：内ケース、１０：案内溝、１１：外囲器、１２：光源、１３：反射ミラー、１４：開口、１５：開口幅、１６：開口中心、１７：開口幅調整機構、１８：開口中心調整機構、１００：Ｘ線発生装置、１０１：収納容器、１０２：Ｘ線発生管、１０３：駆動回路、１０４：放出窓、１０５：絶縁性液体、１１０：真空容器、１１１：カソード、１１２：グリッド電極、１１３：レンズ電極、１１５：ターゲット、１１６：支持基板、１１７：ターゲット層、１１８：陽極部材、２００：Ｘ線発生ユニット、３００：照射野制限装置、２０１：Ｘ線検出装置、２０２：システム制御装置、２０３：表示装置、２０４：被検体、２０５：信号処理部、２０６：検出器、３０１：プーリー、３０２：無端回転部材、３０３：貫通ナット、３０４：ギア

Claims

Ｘ線を外部に放出するＸ線発生装置の放出窓の前方に配設され、Ｘ線照射野を制限する照射野制限装置であって、
Ｘ線が通過する開口の開口幅を互いの間隔により規定する一対の制限羽根と、
回転することにより前記一対の制限羽根が互いに近づくかまたは離れる開口幅調整方向に前記一対の制限羽根を移動させる開口幅調整軸を備えた開口幅調整機構と、
前記一対の制限羽根を前記開口幅調整方向と平行に移動させ前記開口の中心位置を調整する開口中心調整軸を備えた開口中心調整機構と、を有し、
前記開口幅調整軸と前記開口中心調整軸とが同軸に配置されていることを特徴とする照射野制限装置。
前記開口幅調整方向は、前記一対の制限羽根の移動方向が互いに反平行な関係にあることを特徴とする請求項１に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整機構は、前記開口幅調整軸を回転させることで、前記一対の制限羽根を互いに反平行に移動させる機構であることを特徴とする請求項１または２に記載の照射野制限装置。
前記開口中心調整機構は、前記一対の制限羽根が規定する前記開口幅を変化させることなく、前記一対の制限羽根を一体的に移動させる機構であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照射野制限装置。
前記一対の制限羽根が移動する方向と交差する方向において、互いに反平行に移動可能な第２の一対の制限羽根と、
回転することにより前記第２の一対の制限羽根を互いに反平行に移動させ前記開口幅を調整する第２の開口幅調整軸を備えた第２の開口幅調整機構と、
前記一対の制限羽根が移動する方向と交差する方向において、前記第２の一対の制限羽根を前記開口と平行に移動させ前記開口の中心位置を調整する第２の開口中心調整軸を備えた開口中心調整機構と、を有し、
前記第２の開口幅調整軸と前記第２の開口中心調整軸とが同軸に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整軸の外周側に前記開口中心調整軸が位置しており、前記開口中心調整軸の外側端部より前記開口幅調整軸の外側端部の方が前記開口から遠ざかる方向へ突出していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整機構は、それぞれが前記一対の制限羽根に接続されていると共に歯車面を相対向させて配置された一対の開口幅調整ラックギアと、該開口幅調整ラックギアの間に挟み込まれた開口幅調整ピニオンとを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整機構は、前記開口幅調整軸を回転させて前記開口幅調整ピニオンを回転させることで、前記開口幅調整ラックギアを互いに反平行に移動させる機構であることを特徴とする請求項７に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整機構は、一対のプーリーと、前記一対のプーリーにより周状に張り渡されている無端回転部材を備え、
前記端回転部材の張り渡されている部分は、互いに逆方向に移動する一対の張架部が形成されており、
前記一対の張架部のそれぞれに対して、前記一対の制限羽根がそれぞれ接続され、前記一対のプーリーの一方は、前記開口幅調整軸に連結されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整機構は、前記開口幅調整軸を回転させて前記一対のプーリーを同一方向に回転させて前記無端回転部材を回転させることで、前記一対の制限羽根を互いに反平行に移動させる機構であることを特徴とする請求項９に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整機構は、前記一対の制限羽根の一方と他方とがそれぞれ接続された一対の貫通ナットと、一端と他端との間においてネジ山の螺旋方向が逆転する部分を備えている棒状のネジと、を備え、
前記棒状のネジは、前記開口幅調整軸と連結され、
前記一対の貫通ナットの一方は、前記ネジ山の螺旋方向が逆転する部分と前記一端との間において、前記棒状のネジと係合され、
前記一対の貫通ナットの他方は、前記ネジ山の螺旋方向が逆転する部分と前記他端との間において、前記棒状のネジと係合されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整機構は、前記開口幅調整軸を回転させて前記棒状のネジを回転させることで、前記一対の制限羽根を互いに反平行に移動させる機構であることを特徴とする請求項１１に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整機構は、前記一対の制限羽根の一方と他方とがそれぞれ接続され、互いにかみ合う一対のギアを備え、前記一対のギアの一方は前記開口幅調整軸に連結されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照射野制限装置。
前記開口幅調整機構は、前記開口幅調整軸を回転させて前記一対のギアを互いに逆方向に回転させることで、前記一対の制限羽根を互いに反平行に移動させる機構であることを特徴とする請求項１３に記載の照射野制限装置
前記開口中心調整機構は、内側端部が前記一対の制限羽根に連結された開口中心調整ピニオンと、該開口中心調整ピニオンと噛み合う開口中心調整ラックギアと、を備え、
前記開口中心調整ピニオンは、前記開口中心調整軸と連結されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照射野制限装置。
前記開口中心調整機構は、前記開口中心調整軸を回転させて前記開口中心調整ピニオンを前記開口中心調整ラックギアに沿って回転移動させることで、前記開口中心調整軸と共に前記一対の制限羽根を一体的に移動させる機構であることを特徴とする請求項１５に記載の照射野制限装置。
Ｘ線を透過し可視光を反射する反射ミラーと、可視光を放出する可視光源と、をさらに備え、前記反射ミラーは、前記可視光源と向き合う側に反射面を有していることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の照射野制限装置。
前記反射ミラーと前記可視光源は、前記放出窓と前記一対の制限羽根との間に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の照射野制限装置。
前記Ｘ線発生装置は、Ｘ線焦点からＸ線を発生し、
前記可視光源は、前記Ｘ線焦点と共役の位置関係となるように設けられていることを特徴とする請求項１７または１８に記載の照射野制限装置。
Ｘ線を外部に放出する放出窓を備えたＸ線発生装置と、
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の照射野制限装置と、を備え、
前記照射野制限装置は前記放出窓の前方に配置されていることを特徴とするＸ線発生ユニット。
前記Ｘ線発生装置は、透過型のＸ線発生管を備えていることを特徴とする請求項２０に記載のＸ線発生ユニット。
請求項２０または２１に記載のＸ線発生ユニットと、
前記Ｘ線発生ユニットから放出され、被検体を透過したＸ線束を検出するＸ線検出装置と、
前記Ｘ線発生ユニットと前記Ｘ線検出装置とを連携制御する制御装置と、を備えていることを特徴とするＸ線撮影システム。