JPS61133846A - 平行走査を用いた物体の断面像を得る方法および装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射線源を用いて物体の断面像を得る方法およ
び装置に関し、特に線源と検出手段が互いに平行走査を
行うような方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

物体の断面像を得る方法に、従来知られた方法としてＣ
Ｔ技法がある。この方法は放射線と物体を相互に連続ま
たは間欠的に回転走査し、物体を透過した放射線の透過
線を放射線検出器で検出し、その出力を数学的に処理す
る電子回路を経由して陰極線管（Ｃ）ばン上に断面像と
じて映し出すものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の方法においては、放射線と物体は
相互に少なくとも１８０度は回転させなければならない
。しかも、その出力の処理には複雑な電子回路を必要と
し大変高価である。一般に物体、特に構造物は持運びが
できず、かつ放射線との相互回転が不可能な場合が多い
。一方構造物の製造時または保守時に、その内部の様子
を断面的に知ジ、もし欠陥があれば、その位置、形状、
大きさおよび経時的変化が測定できるようにすることは
、経済上、安全管理上の観点から望まれている。本発明
は、従来方法における放射線源と被試験物体との相対運
動をできるだけ少なくてすむようにし、かつ得られた検
出出力を処理するに当って比較的簡単な回路で行うこと
ができるような方法を提供するものである。

従って、本発明の目的は、物体に対して１つの方向に相
対的に線源を移動させ、検出部に位置検出感度を有する
検出手段を用いて線源と物体の相対位置の移動を少なく
てすむようにし、かつ検出された情報の処理が簡単に行
うことができるような物体の断面像を得る方法および装
置を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の１つは、上記問題点を改善する物体の断面像を
得る方法を提供するもので、その手段は、放射線源およ
び該放射線源からの放射線に対し位置検出感度を有する
放射線検出手段を用いて物体■断面像を得る方法におい
て、次の各段階、すなわち、（ａ）該物体の放射線源側
に、スリットを有する放射線遮蔽板を該スリットが断面
像を求める物体の部分に一致するように配置し、該物体
の該放射線源と反対側に該放射線検出手段を配置する段
階、■）次いで該放射線源を該スリットの長手の方向に
移動させつつ、該放射線源より放射線を放射し該放射線
源の位置に対応して該放射線検出手段にｇ載物体の各位
置を透過した線量と位置を検出する段階、および（ｃ）
該放射線検出手段によ勺検出された線量と位置に関する
情報を処理する段階、を具備することを特徴とする平行
走査を用いた物体の断面像を得る方法によってなされる
。

本発明の他の１つは、前記方法を行う装置を提供するも
ので、その手段は、１′：ｌ）の方向に移動し断面像を
求める物体の部分を走査する放射線源、該物体と該放射
線源の間に放射線源の移動方向と同一方向のスリットを
有する放射線遮蔽仮載物体に対して該放射線源と反対側
に配置され、該放射線源からの該スリットおよび該物体
を通過した透通数射線を検出する、該放射線源と同期し
て、該放射線源の移動方向の位置に対応して該放射線の
位置と線量を検出する検出手段、および該検出された情
報を処理する情報処理手段を具備する平行走査を用いた
物体の断面像を得る装置によってなされる。

〔作用〕

本発明は物体の断面像を得たい部分に放射線が照射され
るようにスリットを設けた遮蔽板を設け。

放射線を放射しつつスリットの方向に線源を移動すると
同時に該線源からの物体を透過した放射線を位置検出感
度を有する放射線検出器で受け、その強度と位置に対応
した信号を検出する。次いで、その検出信号を解析して
物体の断面の状態を表す断面像を得る。

〔実施例」 本発明の一実施例としての平行走査を用いた物体の断面
像を得る装置について第１図および第２図を用いて説明
する。

本装置は、放射線源１、遮蔽板２、位置検出感度を有す
る放射線検出手段としての写真フィルム５を具備し、遮
蔽板２とフィルム５の間に供試物体４が配置される。遮
蔽板２は、第１図では２つの板から成シ、その間に隙間
３を設けたものとして記載されるが、一体のもので構成
し、供試物体４の断面像を得たい部分に隙間３と同様な
スリット３を設けてもよく、スリット３の部分は放射線
源１からの放射線（第１図では破線で表示）を透過する
ようになっておシ（通常長方形の窓が設けられる）、ス
リット３以外の遮蔽板２０部分は放射線源１からの放射
線をほとんど透過しないようにする材料（例えば鉛板等
）および厚さのものが用いられる。放射線源１としては
エックス（Ｘ）線またはガンマ（ｒ）線等の線源が用い
られる。

物体４としては、例えば、溶接等で接合部の状態を知り
たいもの、または材料における鋳物等〈おける巣等を検
査したいもの等が対象となる。

第１図において、放射線源１は放射線を放射しつつ、ス
リット３のスリットの方向すなわちＹ−Ｙ’方向に移動
する。この放射線源の動作に同期して、フィルム５はＹ
−Ｙ’の方向に対して直角方向であるｘ　−ｘ’方向に
移動する。放射線源１はその放射線を常にスリット３に
照射するよう、その方向をＹ−Ｙ’方向の移動と関連し
て調整される構造となっている。放射線源１およびフィ
ルム５が上述のように動作すると、フィルム５には放射
線源ｌから物体４を透過して到達した放射線によって濃
淡の２次元の像が得られる。物体４を透過する放射線は
、物体４の材質、密度、厚さ等によって減衰の程度が異
なシ、透過放射線の強度が変化するので、線源の放射強
度が一定であれば、物体４の状態によって、それに対応
する濃淡の像が現像によってフィルム５に得られること
になる。

第２図を用いてさらに詳細に説明する。第２図において
、上半分は第１図の放射線源１から物体４までの部分の
側面図を表わし、下半分はフィルム５の平面図を表わし
ている。最初放射線源工が断面像を得たい部分３０から
３１の間の中央に仮想された物体４へ対する垂線ｚ　−
ｚ’よりＷ■短距離け離れた位置１０にあシ、放射線を
３０−３１に照射すれば３０および３１０点の透過像は
フィルム５のＡ３０およびＡ３１に撮影される。物体４
■点Ｐについて考えれば、Ｐの透過像は同様にフィルム
５のＡＰ点に撮影される。次に放射線源１がＹ−Ｙ’上
の垂線ｚ　−ｚ’より点１０と反対側にＷの距離だけ離
れた点１１に移動した時は、同様に点３０および３１は
、放射線源１が２Ｗだけ移動する間にフィルム５はＬｏ
だけ直角方向に同期して移動するようにしておけば、点
Ｂ３０およびＢ３１にそれぞれ撮影されることになる。

すなわち線源１が点１０の位置にあるとき放射線によっ
て照射されるフィルム５上の線状部分の延長線をＡ線、
線源ｌが点ｌｌＯ位置まで達した時の同様なフィルム５
上の線状部分の延長線をＢ線とすると、点３０を透過す
る点１１からの放射線は点１１と３０を結ぶ線とＡ線の
交点からＡ線と直角方向に延長され（破線）Ｌｏだけ離
れた点Ｂ３０に到達することになる。同様に線源１が点
１１に達した時、Ｐ点を通る放射線は点ＢＰに達する。

もし、放射線源１が点１０から１１へと連続的または間
欠的に動く場合、この移動と時間的に同期してフィルム
５における透過放射線の到達位置がＡ線からＢ線へ動い
たとすれば、点３０を通過する透過線の像は線Ａ３０−
Ｂ３０上に撮影される。点３１については同様に線Ａ３
１−８３１上に、点Ｐについては線ＡＰ−ＢＰ上に撮影
される。

物体の断面内のＰ点の位置がｚ−ｚ’線からｄｌ、物体
４の表面からｄ２０距離にあるとすれば、ｄｌ、ｄ２は
第２図から次の式で表わされる。

２Ｗ＋　Ｌ　ｏ　ｈａα ２Ｗ＋ＬＯ−α ここに、ｍ：点ＢＰと線ｘ　−Ｘ’　Ｏ間Ｏ距離α：線
ＡＰ−ＢＰと線ｘ−ｘ’の間の角Ｌ：放射線源からフィ
ルムまでの距離 Ｌ１：放射線源から物体の表面までの距離である。

Ｌ、Ｌｏ、Ｌ、、、Ｗはあらかじめ決められた既知量で
あるからフィルム５上のα、ｍ（または臨α、ｍ）を測
定することによって、Ｐ点の撮影像が確定できる。この
ようにして、放射線源のＹ　−Ｙ’方向での連続的また
は間欠的移動と、これに時間的に同期して放射線検出器
とじてのフィルムがＹ　−Ｙ’と直交するｘ　−ｘ’方
向に同じく連続的または間欠的移動を行った場合に撮影
される撮影像について、１組の（α、ｍ）または（ｍα
、ｍ）と、この（α、ｍ）または（−α、ｍ）を決定す
る直線のフィルム上の濃度の平均値を多数測定し、（１
）、（２）式によりてｄｌ、ｄ２を求め、濃度の平均値
に応じた輝度または標ＲＶＣよりて座標（ｄｉ、ｄ２）
を表示装置（ＣＲＴまたはＸ−Ｙゾロ、り）に表示すれ
ば、物体４の断面の状態を得ることができる。

次にフィルム５に撮影された像から物体の断面の状態を
求める方法について述べる。現像後の写真フィルム５上
に距離Ｌｏを隔てて２つの平行線Ａ線およびＢ線と、こ
れらに直交する線ｘ−ｘ’を。

平行四辺形Ａ３０−Ｂ３０−Ｂ３１−Ａ３１の重心を通
るように記入する。線ｘ−ｘ’よｐｍだけ離れたＢ線上
の点ＢＰを基点として任意の直線、例えばＢＰ−ＡＰを
仮想し、線Ｂ　Ｐ　−Ａ　Ｐ　カ＃５ｘ−Ｘ’となす角
度αおよび直線ＢＰ−ＡＰ上の平均濃度Ｄｍを求める。

角度αはＯ≦α≦αＧを満足する。

α０は線Ａ３０−Ｂ３０またはＡ３１−Ｂ３１が線ｘ−
ｘ’となす角度である。次に角度を若干変え同様にその
角度およびその直線上の平均濃度Ｄｍを求める。この様
な測定を角度がＯ≦αからαＧまで行う。αがαＧに達
するとｍを若干量変えてＢＰ点を移動させ再び同様な測
定を繰シ返す。このようにして、多数のα、ｍ４たは−
α、ｍと平均濃度Ｄｍ　の組み合わせを得ることができ
る。

平均濃度Ｄｍは、この値を構造体の吸収補正、散乱線補
正および適当なフィルタ関数による補正等を経由した結
果を幾段階かく分割し、これに対応する表示器の表示機
能で表示する。例えばドツトの輝度もしくは個数または
記号の種類もしくは色彩別等である。

第３図には、放射線検出器としてのフィルムを使用した
場合の撮像された像を光学的に処理する場合の一例が示
される。第３図において、４１は光源、４２はシリンド
リカルレンズで光源４１から出た光をスリ、ト状の光束
にするためのものである。４３は原画写真、すなわち撮
影像をもったフィルムで、測定すべき線像、例えば線Ｂ
Ｐ−ＡＰ（第２図）がスリット状光束に合致するように
配置されている。４４は集光用シリンドリカルレンズで
ある。４５はスリット状光束を二方向に分岐するための
半透明反射鏡である。この透過光はデゾティプなフィル
タ関数を表示する？ジティプフィルタ４６を透過して集
光レンズ４７によ勺光電管等の光検出器４８に入射する
。また反射光はネガティブ・なフィルタ関数を表示する
ネガティブフィルタ４９を通過し、集光レンズ５０によ
り光電管等の光検出器５１に入射する。光検出器４８お
よび５１で検出された光は、その強さに比例した電流の
強さに変換され、光検出器４８で変換された電流は正他
性に、光検出器５１で変換された電流は負糎性に極性変
換され、加算器５２で加算され、補正器メモリ５３に導
かれる。補正器メモリ５３は物体を透過する放射線の吸
収補正および強度の分割と符号性は等を行い記憶する。

５５はフィルム上の撮影像の−α可変用回転機構、５６
は一α町変用回転機構５５を載せてｍを可変するための
平行移動機構であシ、それぞれ位置計測器が設けられて
いる。５７はそれぞれの位置計測値から距離ｄ１および
ｄ２を計算して出力する位置計算器である。位置計算器
５７からのｄｌおよびｄ２の出力は補正器メモリ５３を
経由して記憶されている符号化されていた放射線強度を
呼び出してディスプレイＣＲＴ　５４に表示する。

第４図には前述のようなフィルム像を電子的に処理する
場合の他の一例が示される。面光源６１からの照明によ
り原画写真６２は撮像管６３によりモニタ６４のＣＲＴ
上に映出される。映出された像を電子的に回転および平
行移動を行って、前述の第２図における例えば線ＨＰ−
ＡＰを特定の電子走査線に合わせる。その際のｍ、αま
たはｍ、−α、すなわち、（ｄｌ・ｄ２）と電子走査線
上の強度を吸収補正、散乱線補正、およびフィルター関
係補正し、幾段階かに級別された値を一組としてメモリ
しておく。これらの操作を連続的かつ自動的に行い、す
べての操作が終了したら、すべてのメモリを読み出しＣ
ＲＴ上に断面像を映出させる。

放射線検出器として電子的検出器、例えばイメージイン
テンシファイヤまたは螢光板トヒディコン、オルシコン
、またはアインコン等の撮像管で構成される検出器の場
合はリアルタイムに断面像をＣＲＴに表示できる。この
場合は放射線検出器にフィルムを使用した時のように、
検出器をｘ　−ｘ’力方向動かす必要がない。すなわち
、スリットに相当する位置を電子走査線の走査する方向
とム致させておけば、走査線の電子強度の分布曲線は第
２図におけるＡ線およびそれと平行な直線上の透過像の
強度分布と対応する。この分布曲線を一時メモリしてお
き、次に同じく放射線源がＹ−Ｙ’力方向若干移動した
時の電子走査線の透過像の強度分布をＹ　−Ｙ’力方向
移動距離に対応してメモリする。以下順次、この操作を
継続すれば、メモリにはＹ　−Ｙ’に対応した（フィル
ム法でのＬｏ方向に対応した）電子線強度分布が蓄積さ
れることになる。これらのデータをメモリから読み出し
ＣＲＴ上に映出させればフィルムに撮影された写真に対
応する透過像が得られることになる。以下０処理は第４
図に示した例と同様である。

撮像管を使用することの利点は、自動的、連続的でリア
ルタイムであることの他に、各種の画像処理と変換が容
易であることである。例えばデータを変換し、構造体の
ｘｙ断面、ｙｚ断面、ＺＸ断面が得られる方法について
以下第５図および第６図を用いて説明する。

まず、Ｙ−Ｚ断面は上述の平行走査法で得られる。次に
スリットに相当する・走査線を最初の位置破線７１から
ｘ−ｘ’力方向実線７２に移し、その電子線強度を同時
に別に記録する。同様にして欠次に必要な幅の分だけ、
その電子線強度を記録する。この操作が終ったら放射線
源をＹ−Ｙ’力方向若干移動し同じ操作を続行する。こ
のようにすることによジ、メモリ内には物体４の成立体
体積内のすぺでの情報が蓄積されることになる。このメ
モリから必要に応じｘ−ｚ、ｘ−ｙ断面像をＣＲＴ上に
表示できる。

ＣＲＴに表示する方法の一例を第７図を用いて説明する
。ＣＲＴ画面上の第１象限８１に通常の透過像を表示し
、断面像を得たい位置をＹ−Ｙ’１２）輝線で示す。こ
の透過像は放射線源がＷ−，０すなわち、ｚ　−ｚ’線
上にきたときの透過像である。次に第２象限８２に、七
のｘ　−ｘ’断面像を表示する。この時、物体表面から
の２の距離に相当する位置を輝線で示す。第３象限８３
に物体表面から２の距離におけるＸ−Ｙ断面像を、第４
象限８４にＹ−Ｚ断面像と物体表面からの距離を示す２
輝線を表示する。もしｘ−ｘ’軸、Ｙ−Ｙ’軸、および
２位置を表す輝線を第１象限８１の透過像および第４象
限８４の断面像に映出される物体の内部欠陥像に重なる
ように合わせれば、欠陥の３次元寸法および位置形状を
知ることが可能である。

このように、物体を動かすことなく、放射線源は一方向
に適当な距離直線移動させるだけでよく、放射線検出器
としてフィルムを用いた場合は、放射線源の移動方向と
直角の方向に適当な距離を時間的に同期させて移動させ
、撮像器を用いる場合は放射線源の移動方向と電子走査
方向を一致させた後、静止させたままの配置状態で、物
体の断面像を簡単な計算および補正を電子回路等で行っ
て得ることができる。特に撮像器の場合はリアルタイム
で断面像を得ることができ、さらに必要〈応じて物体内
部の３次元方向からの断面像を得ることができるので、
その効果が大きい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、供試物体、放射線源、および検出手段
の間の相対位置の移動範囲が少なくて、その断面像を得
ることができ、しかも検出手段により得られるデータの
処理を比較的簡単な装置で行うことができるという利点
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての放射線検出器として
フィルムを用いた物体の断面像を得る装置の斜視図、第
２図は第１図の装置の動作を説明する図、第３図は第１
図の装置における検出像を処理する装置の一例の構成を
示す図、第４図は第３図と同様な装置の他の一例の構成
を示す図、第５図は第１図の平行走査方法を複数回適用
して物体の内部情報を求める方法を説明する図、第６図
は第５図の部分拡大図、および第７図は本発明を用いて
得られた検出値をＣＲＴ上に表示する場合の一例を示す
図でちる。 １・・・放射線源、２・・・遮蔽板、３・・・スリット
、４・・・物体、５・・・フィルム、６・・・透過像、
４１・・・光源、４２・・・シリンドリカルレンズ、４
３・・・原画写真、４４・・・シリンドリカルレンズ、
４５・・・半透明反射鏡、４６・・・ボッチイブフィル
タ、４７・−ｉｉレンズ、４８・・・光検出器、４９・
・・ネガティブフィルタ、５０・・・集光ンンズ、５１
・・・光検出器、５２・・・加算器、５３・・・補正器
メモリ、５４・・・ＣＲＴ、５５・・・−α可変用回転
機構、５６・・・ｍ可変用平行移動機構、５７・・・位
置計算器、６１・・・面光源、６２・・・原画写真、６
３・・・撮像管、６４・・・モニタ、６５・・・映像回
転平行移動機構、６６・・・ｍ、−α強度補正計算およ
びメモリ機構、６４１・・・モニタ、６４２・・・断面
像モニタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射線源および該放射線源からの放射線に対し位置
   検出感度を有する放射線検出手段を用いて物体の断面像
   を得る方法において、次の各段階、すなわち、 （ａ）該物体の放射線源側に、スリットを有する放射線
   遮蔽板を該スリットが断面像を求める物体の部分に一致
   するように配置し、該物体の該放射線源と反対側に該放
   射線検出手段を配置する段階、（ｂ）次いで該放射線源
   を該スリットの長手の方向に移動させつつ、該放射線源
   より放射線を断面像を求める物体の部分に向けて放射し
   該放射線源の位置に対応して該放射線検出手段により該
   物体の各位置を透過した線量と位置を検出する段階、お
   よび （ｃ）該放射線検出手段により検出された線量と位置に
   関する情報を処理する段階、 を具備することを特徴とする平行走査を用いた物体の断
   面像を得る方法。 ２、該放射線検出手段として写真フィルムを用い、該放
   射線源の動きに連動させて該放射線源の移動方向に対し
   て直角方向に該写真フィルムを移動させつつ該放射線源
   より放射線を放射して得られた２次元画像について、該
   物体の断面上の位置によつて定まる直線とこの直線に沿
   つて、その平均濃度を求めこれらを該物体の断面上の位
   置と密度に対応する情報量とする特許請求の範囲第１項
   に記載の方法。 ３、該放射線検出手段として写真フィルムを用い、得ら
   れた２次元画像について、該２次元画像を回転および平
   行移動を行つて撮像し、撮像された情報を記憶し、記憶
   された情報を処理してＣＲＴ上に表示するようにした特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４、１つの方向に移動し断面像を求める物体の部分を走
   査する放射線源、該物体と該放射線源の間に放射線源の
   移動方向と同一方向のスリットを有する放射線遮蔽板、
   該物体に対して該放射線源と反対側に配置され、該放射
   線源からの該スリットおよび該物体を通過した透過放射
   線を検出する、該放射線源と同期して、該放射線源の移
   動方向の位置に対応して該放射線の位置と線量を検出す
   る検出手段、および該検出された情報を処理する情報処
   理手段を具備する平行走査を用いた物体の断面像を得る
   装置。 ５、該放射線検出手段として写真フィルムを用いる特許
   請求の範囲第４項に記載の装置。 ６、該情報処理手段として、写真フィルムの画像を回転
   および平行移動を行つて撮像する撮像装置、該撮像され
   た情報を記録する記憶装置、該記憶された情報における
   断面像の情報を求める部分の位置に対応する内容を計算
   処理する演算装置、および該演算結果を表示する表示装
   置を具備する特許請求の範囲第５項に記載の装置。