JPS6073442A - 放射線断層測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ ￥発明はコンピュータ・トモグラフィ・スキャナを用い
た製品等の物体の検査に供する断層測定装置に関するも
のである。

［発明の技術的背景］ エンジンブロックやセラミック板或いは木材などの物体
における巣や亀裂などの内部欠陥や内部の組成、構造な
どを検査できるようにすることは品質を保ち、不良品を
チェックするうえで重要である。

これらのうち、内部欠陥についてはＸ線透視像をテレビ
モニタに表示し、観察したり、あるいは超音波を用いて
探傷したりする方式が従来よりあるが、この場合に内部
欠陥のおおよその様子はわかるが組成や構造まではつか
むことができず、また、原木などでは内部欠陥のある場
合、その分布を正確に把握することは製材を行ううえで
重要であるが、長尺の物体における内部欠陥分布状態を
正確に掴むことは困難であった。

そこで、内部欠陥や組成、構造などを精度良く測定する
ことができる装置としてＸ線コンピュータ・トモグラフ
ィ・スキャナ（以下、１ｊｌｃＴと称する）を利用する
ことが考えられる。

即ち、Ｘ１ｉｌＣＴとは、例えば偏平な扇状に広がるフ
ァンビームＸ線をＩＩＩ躬するＸ線源と、測定対象であ
る被検体を介してこのＸ線源に対峙して配され、前記フ
ァンビームＸ線の広がり方向に複数のＸ線検出素子を配
した二次元分解能を有する検出器とを用い、被検体を中
心にこのｘｍｉと検出器を同方向に例えば１度刻みで１
８０°　〜３６０°にわたって順次回転操作しながら被
検体の断層面の多方からのＸ線吸収データを収集したの
ち、コンピュータ等により画像再構成処理を施し、前記
断層面の像を再構成するようにしたもので、断□層面各
位置について組成に応じ、２０００段階にもわたる階調
で画像再構成できるので、断層面の状態を詳しく知るこ
とができる。

ところで、このようなＸｍＣＴにおいては、１断層面に
ついて種々の方向からのＸ線吸収データを収集し、これ
により断層面の画像再構成を行う必要があり、しかも１
回に１断層面位置についてのｘｉ吸収データの収集しか
できないため、原木などのように被検体が長尺の物体で
は全体の測定を行うのにＸ線吸収データ収集断層面（ス
ライス面）の位置（スライス位置）を逐次ずらしながら
各々のスライス面のＸ線吸収データ収集を行わなければ
らず、測定を行うに当って非常に手間と時間がかかり、
実用的でないと言う欠点がある。

し発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、長尺の物体
を含め物体全体の内部欠陥の状況を正確に掴めるように
すると共に物体の内部の組成や構造などを簡単に測定で
きるようにした断層測定装置を提供することを目的とす
る。

［発明の概要］ すなわち本発明は上記目的を達成するため、被検体が送
り込まれる筒状の放射線検出装置内周に該放射線検出装
置軸線方向に沿って且つそれぞれ所定角度ずつ投射方向
を異ならせしかも前記軸線に直交する平面に沿うファン
ビーム放射線を放射する放射線源を複数個配設すると共
に前記筒内の周面に各々の対向する前記放射線源の放射
するファンビームの放射線照射域にわたり所定の幅を有
する複数の放射線検出器子を配した放射線検出素子群を
前記放射線源の配設位置に対応させて所定間隔で設け、
また、この放射線検出装置にその中心軸線に沿って被検
体を前記放射線検出素子群間のピッチに対応した所定の
ピッチ及び所定の時間間隔で送り込む装置と、この送り
込み毎に前記各々の放射線検出素子群より得られる各々
群別の放射線検出出力を受けて被検体断面位置別に画像
再構成する装置とを設けて構成し、これによって被検体
を送り込む毎に放射線検出素子群の位置に対応する各被
検体断面位置の放射線吸収データを投影方向を変えて順
次収集されるようにし、全放射線検出素子群を通過した
時点で該通過した被検体断層面はその断層面の画像再構
成に必要なデータが収集され、これにより該断層面の画
像再構成を行うようにして、放射線検出器内に被検体を
送り込み、通過させることで被検体各所層面位置の断層
像を一度に得られるようにする。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明装置の構成を示すブロック図であり、図
中１は原木などのような長尺の被検体である。２は円筒
形状の放射線検出装置であり、その内側に二次元分解能
を有する放射線検出器として複数の放射線検出素子（ラ
インセンサ）を設けである。

この放射線検出装置２内にはその軸方向に所定の間隔で
放射性同位元素（以下ＲＩ源と称する）３が例えば３０
０個設けである。この３００個のＲＩ源３は各々放射線
検出装置２内での取付は位置が１．２°ずつ異なるよう
にしてあり、また、隣接するＲＩ源は各々１８０°位置
が異なるようにしである。また、この各ＲＩ源３はファ
ン角３０°で且つ筐体２の輪切面に沿うファンビームの
放射線を放射するようにしである。

前記放射線検出装置２は第４図に示す如く、内面側は円
筒の中心軸線に直交する平面に平行にコリメータとして
機能させる複数の突部ａが等間隔で形成されており、そ
の突部８間に形成される溝部には例えば半導体による放
射線検出素子りが多数配列されている。

すなわち、溝部は円筒内面に沿って形成されたリング状
であり、このリング状の溝部に等間隔で複数個の放射線
検出素子りを配設しである。この放射線検出素子りは各
溝部毎にそれぞれ該溝部に対向するＲＩのファンビーム
を受けるべくＲＩＩの照射野に位置させて、例えば３２
０素子設けてあり、また各溝部及び突部ａの幅は１０ｍ
ｍ程一度としである。また、放射線検出素子りの放射線
入射側にはそれぞれ散乱線除去用のコリメータが設けら
れていることはもちろんである。また、溝部はＲＩ源３
の配設個数に合わせ３００個形成しである。

前述したように隣接する溝部のＲＩ源が互いに１８０°
ずらしであるのはＲＩＩの空間的大きさを考慮したもの
で、これが無視できれば１８０゜ずらす必要はなく、そ
れぞれ１．２°のみ異なるようにすれば良い。４は放射
線検出装置２の各溝部に設けられた各放射線検出素子り
より出力される入射放射線対応の検出信号を各別に所定
時間積分し、その値をＡ／Ｄ変換して高速バッファに格
納し、各スライス位置別の放射線吸収データとして逐次
転送するデータ収集装置である。このデータ収集装置４
は前記放射線検出装置２における溝部が３００個あるこ
とから各々の溝部の放射線検出素子群別に放射線吸収デ
ータを得るために３００系統分設けて各々放射線検出素
子群１つに対して１系統を対応させてあり、これによっ
て同時に３００の放射線吸収データが得られてこれらは
３００個ある高速バッファに蓄えられ、−列ずつ３００
回に分けて後段側に送り出される。データ収集装置４に
は検出系のタイミングを決定するための制御部をも有し
ている。５は前処理装置であり、前記データ収集装置４
から送出される放射線吸収データを受けて逐次オフセッ
ト補正、ＲＥＦ補正（リファレンス補正；放射線源３の
出力放射線の強さに変動があるため、該出力放射線をそ
れぞれ監視して変動分に応じた補正を放射線吸収データ
に対して施す）等の補正を行い、各放射線検出素子列別
に出力する機能を有する。６はこの前処理装置５から出
力される各放射線検出素子列別の放射線吸収データに対
してフィルタ関数ｈ（ｘ）とコンボリューションを行っ
て修正した投影データをめ、これをＲＩ源３の投影方向
（被検体１に対する放射線の放射方向）θからの逆投影
（バックプロジェクション）を行なって二次元平面にお
ける各画素位置の画像データ（再構成画像データ）を得
る画像再構成装置である。７はこの画像再構成装置６で
再構成された上記各画素位置の画像データを格納すると
共に画像再構成装置６からの逆投影データを格納するメ
モリより成る画像メモリ装置である。この画像メモリ装
置７は、放射線検出装置２の放射線検出素子群が３００
群あり、突部（散乱線除去用のコリメータとして機能す
る）ａ上に位置する被検体１のスライス位置はデータ収
集は休止される結果、データ収集は６００スライスに対
して３００スライスずつ交互に成されることになること
から６００フレ一ム分あり、また、各々逆投影データを
格納するために１放射線検出素子群が６００素子で構成
されていることに対応させて各々のフレーム毎に６００
個分ずつ逆投影データ格納用のメモリが用意されている
。８はこの画像メモリ装置７に格納された再構成画像の
画像データを保存するための大容量メモリ装置、９は画
像メモリ装置７の再構成画像のデータを受けてこれを画
像として表示する表示装置である。

次に上記構成の本装置の作用について説明する。

本装置は被検体１を円筒状の放射線検出装置２の一方の
口から他方の口へ向けて順次送り込む。

この送り込みは被検体１を載置する架台或いは放射線検
出装置２内を通して放射線透過率の大きい材質によるベ
ルトコンベアなどを配し、これを送ることによるなどし
て行う。

放射線検出装置２は放射線検出素子り群及び突部（コリ
メータとして機能する）ａの幅がそれぞれ１０ｍｍとし
であるので１０ｍｍ単位出間獣的に行う。また、放射線
源としてはＲ１を用いているため、所定量の放射線量を
得るためには１ｍ１ｎ程度の時間を要することから、送
りは１分間隔で行うように制御する。また、本装置では
放射線検出装置２内に放射線検出素子り群各々に対応さ
せて１つずつＲＩ源３が１０ｍｍＱｌ！！で配されてい
るので被検体１を送ると放射線吸収データの収集できる
範囲は１０ｍｍ間隔となり、しがも被検体１を送る毎に
前回放射線吸収データを得た被検体断面位置は突部ａ位
置に来て今回は放射線吸収データに収集はできず、代っ
て前回、収集のできなかった断面位置の放射線吸収デー
タ収集が行われる。３００個のＲＩ源３は１．２°ずっ
角度偏位を持っていることから、１つのＲＩＩＩ！、放
射線検出素子列のペアに注目すれば常に特定の投影方向
のデータを収集することになるが、放射線検出装置２を
被検体１が通過完了れば１．２°ずっ投分得られること
になる。

その様子を第２図に示す。図においてＳはＲ１源でその
位置によりＳｌ、３２　、・・・Ｓ　３００で示しであ
る。またＤは放射線検出素子列であり、Ｓｌ。

３２、・・・５ａｏｏにそれぞれ対応させてＤＩ　、　
Ｄ２　。

・・・Ｄ３ｏｏで示しである。図のように被検体１のあ
るスライス面はＳｌ、Ｄｔにより０°の投影方向で、次
に８２　、Ｄ２で１８０°の投影方向で、次にＳ：ｌ　
、Ｄ３で１．２°の投影方向で、そしてその次ではＳ　
４１　Ｄ　４により１８１．２°の投影方向でと言った
具合に順次データ収集され、最終的には１．２°ずつ投
影方向の異なるデータが３００枚収集される。

第５図に放射線検出素子列Ｄ１〜Ｄ３ｏｏの受ける投影
方向を示しておく。

ここで、被検体１の１０ｍｍの送り毎に１分間のデータ
収集を行う際、各ＲＩＩ３から放射されるファンビーム
状の放射線は被検体１の各々対応スライス位置を通って
後、対向する放射線検出素’ｑ’に入り、その入射放射
線量に対応した信号に変換され各々放射線検出素子群別
、放射線検出素子列にデータ収集装置４に送られ、ここ
で、データ収集時間である１分間放射線検出素子出力を
積分し、その積分値をＡ／Ｄ変換してディジタル値に変
換した後、スライス位置別の放射線吸収データとして出
力される。この各出力前処理装置５により各種補正が施
された後、画像再構成装置６へと送られる。

そして、画像再構成装置６にてこれら各スライス位置別
の放射線吸収データはフィルタ関数ｈ（Ｘ）とコンボリ
ューションがそれぞれ行われ、ＲＩ源３の回転位置く角
度θ）方向からの投影データがめられ、これより逆投影
が成されて各スライス位置別の逆投影データがめられる
。これはスライス位置別の画像メモリ装置７に格納され
る。スライス位置やＲｉ源３０角度θなどは被検体１の
送り制御、Ｒ１源３の回礼移動制御を図示しない制御装
置の制御のもとに第３図のタイミングで行うことからこ
の制御装置からの情報より得−＋；、＋＃ｌ ゛ン′ことができる。

画像再構成装置６は放射線吸収データが得られる毎に上
述の演算が行われ、投影データをめる。

そして、この投影データを用いて被検体１の各スライス
位置に対応するフレームの画像メモリよりすでにめられ
た逆投影データに対して逆投影を行って新たな逆投影デ
ータを得る。そして、これを当該フレームの画像メモリ
に格納する。

このようにして、３００方向からの投影データについて
逆投影が終ると画像メモリ装置７の該フレームには再構
成が完了した断層像の画素データが残ることになる。

この画素データを順次読み出してデータ値に応じたアナ
ログ信号に変換し、映像信号化して表示装置９に与える
ことによって当該フレームの画像が表示されることにな
る。

また、フレームを選択することにより他のスライス位置
の再構成断層像を観察することができる。

また、必要に応じ、画像メモリ装置７の各フレームの画
像データを大容量メモリ装Ｍ８に転送して保存しておく
ことができ、これを読み出して表示装置９上に再生すれ
ば後で所望の断層像を任意に観察することができるよう
になる。

このようにデータ収集系として被検体が送り込まれる円
筒の放射線検出装置内周に該円筒軸線方向に沿って且つ
それぞれ所定角度ずつ投影方向角度を異ならせ、しかも
前記軸線に直交する平面に沿うファンビーム放射線を放
射する放射線源を複数個配設すると共に前記円筒の内周
に各々対向する前記放射線源の放射するファンビームの
放射線照射域にわたり所定の幅を有する複数の放射線検
出素子を配した放射線検出素子群を前記線源の配設位置
に対応させて所定間隔で設け、前記放射線検出装置内に
おける被検体の送り込みは前記放射線検出器群間の幅と
するようにし、たことにより、被検体を放射線検出器内
に順次送り込むことでこの送りのピッチで定まるスライ
ス幅で被検体をスライスでき、且つ各スライス位置毎の
放射線吸収データは各放射線源位置の放射線源の投影方
向角度に対応データかその放射線源対応の放射線検出素
子群により収集されてゆくので、被検体が放射線検出装
置内を通過完了すると再構成に必要な多方向からの放射
線吸収データが得られる他、被検体は上記スライス幅で
複数にスライスされ、各々のスライス位置の再構成に必
要な放射線吸収データが得られるので、長尺の被検体で
あっても各スライス位置の断層像が得られ、しかも全体
について断面の状態を次々に表示して観察できることが
ら、長尺の被検体の内部欠陥やその分布状態、内部の組
成や構造を検査することができる。更に本装置は被検体
を所定ピッチずつ送り込むだ（）で複数スライス位置の
断層像が得られるので、製造ラインや検査ラインに設置
して被検体を一方向に流すことで検査を次々に行うこと
ができる他、データをパイプライン化して収集するため
、ハードウェアの利用率が向上し、コストパーフォーマ
ンスよくなり、更に回転機構がないので、筬構が簡単で
あり、しかも画像による自動制定装置と組合わせること
が出来るなどの利点が得られる。

また、本装置は長尺物に限らず、一般的な製品ｅ””ｖ
’ｂ、Ｔ　（７）検査、も用い８．：、カリ。、特、内
部欠陥や構造、組成などの検査が重要となるエンジンブ
ロックやセラミック板などの製品検査にも適するもので
ある。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定するこ
となく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実
施し得るものであり、例えば、放射線源としてＲ１を用
いた例を示したが。これをＸ線源とすることもでき、こ
の場合、所定の線量を短時間に得ることができるのでＲ
１に比べ、より高速の検査ラインに適応できる。また、
放射線検出素子の幅等を調整することによってスライス
幅を増減できるのでスライス幅を狭くすればより精度良
く被検体の検査ができ、また広くすれば検査時間をスピ
ードアップできる。また、放射線検出素子は固体に限ら
ず、ガスセンサなどをも利用できる他、また、本装置は
再構成断層像を単に表示するだけでなく画像処理を施し
て欠陥強調したり、定形的な製品が被検体である場合な
どでは輪郭などより寸法測定をすることも可能であり、
これによって製品の良否を自動判定するようにすること
も可能となる。

［発明の効果］ 以上詳述だように本発明は被検体が送り込まれる筒状の
放射線検出装置内周に該放射線検出装置軸線方向に沿っ
て且つそれぞれ所定角度ずつ投射方向を異ならせしかも
前記軸線に直交する平面に沿うファンビーム放射線を放
射する放射線源を複数個配設すると共に前記筒内の周面
に各々の対向する前記放射線源の放射するファンビーム
の放射線照射域にわたり所定の幅を有する複数の放射線
検出素子を配した放射線検出素子群を前記放射線源の配
設位置に対応させて所定間隔で設け、また、この放射線
検出装置にその中心軸線に沿って被検体を前記放射線検
出素子群間のピッチに対応した所定のピッチ及び所定の
時間間隔で送り込む装置と、この送り込み毎に前記各々
の放射線検出素子群より得られる各々群別の放射線検出
用ノｊを受けて被検体断面位置別に画像再構成する装置
とを設けて構成しこれによって被検体を送り込む毎に放
射線検出素子群の位置に対応する各被検体断面位置の放
射線吸収デー′夕を投影方向を変えて順次収集されるよ
うにし、全放射線検出素子群を通過した時点で該通過し
た被検体断層面はその断層面の画像再構成に必要なデー
タが収集され、これにより該断層面の画像再構成を行う
ようにして、放射線検出器内に被検体を送り込み、通過
させることで被検体各所層面位置の断層像を一度に得ら
れてるようにしたので、長尺の被検体であってもその各
断層面の状態を測定でき、内部欠陥や構造、組成などを
全体にわたって検査できる他、被検体は放射線検出器内
に送り込んでゆくだけで良いので、長尺被検体の測定が
容易であり、また一般的な製品などに対しても製造ライ
ン中に本装置を配して製品を流しながら検査をすること
が可能となり、検査を効率良く行うことができるなどの
特徴を有する断層測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
発明装置によるデータ収集の様子を説明するための図、
第３図は被検体の送りと放射線源の回転駆動及び放射線
吸収データの収集との関係を示すタイムチャート、第４
図は放射線検出装置における放射線検出素子群部分の構
成を示す斜視図、第５図は各放射線検出素子群の検出す
る投影方向との関係を示した図である。 ・・・前処理装置、６・・・画像再構成装置、７・・・
画像メモリ、８・・・大容量メモリ装置、９・・・表示
装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体が送り込まれる筒状の放射線検出装置内周に該放
   射線検出装置軸線方向に沿って且つそれぞれ所定角度ず
   つ投射方向を異ならせしかも前記軸線に直交する平面に
   沿うファンビーム放射線を放射する放射線源を複数個配
   設すると共に前記筒内の周面に各々の対向する前記放射
   線源の放射するファンビームの放射線照射域にわたり所
   定の幅を有する複数の放射線検出素子を配した放射線検
   出素子群を前記放射線源の配設位置に対応させて所定間
   隔で設け、また、この放射線検出装置にその中心軸線沿
   って被検体を前記放射線検出素子群間のピッチに対応し
   た所定のピッチ及び所定の時間間隔で送り込む装置とこ
   の送り込み毎に前記各々の放射線検出素子群より得られ
   る各々群別の放射線検出出力を受けて被検体断面位置別
   に画像再構成を行う装置とを設けて構成したことを特徴
   とする断層測定装置。