WO2013021413A1 - 放射線撮影装置 - Google Patents

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WO2013021413A1
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trajectory
radiation
stage
circular orbit
circular
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PCT/JP2011/004476
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雄介 田川
功裕 上野
博志 大原
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株式会社島津製作所
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    • A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
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    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
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    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/419—Imaging computed tomograph

Definitions

  • the present invention relates to a radiographic apparatus that performs radiography by acquiring tomographic images based on a plurality of projection images.
  • this type of X-ray inspection apparatus includes a stage S on which an object O is placed and an X-ray tube T ( Radiation irradiating means) and an X-ray detector D (radiation detecting means).
  • the stage S is a rotation stage having a rotation mechanism, and rotationally drives the rotation stage around the axis of the rotation axis Ax.
  • X-ray inspection targets include mounting boards, through-holes / patterns / solder joints in multilayer boards, electronic components before mounting such as integrated circuits (IC: Integrated Circuit) placed on pallets, metal There are castings such as video decks.
  • IC integrated circuit
  • the rotation stage S and the X-ray tube T and the X-ray detector D are arranged in an axial direction inclined by a certain angle (lamino angle) with respect to the rotation axis Ax for rotationally driving the rotation stage S. It arrange
  • the X-ray tube T is fixedly arranged, and the rotary stage S is rotationally driven around the axis of the rotary axis Ax.
  • the X-ray detector D detects X-rays irradiated from the X-ray tube T and transmitted through the object O from an oblique direction inclined by the lamino angle, and on the detection surface of the X-ray detector D based on the detection.
  • a projected image is obtained.
  • a projection image is acquired from a plurality of angles by acquiring a projection image each time the rotary stage S is rotationally driven.
  • FIG. 9 there is known a method for realizing photographing from an oblique direction with an apparatus that does not have a special rotation mechanism in the stage S (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
  • the stage S together with the object O is translated (moves straight) along a plane perpendicular to the rotation axis Ax (horizontal plane in FIG. 9) so as to draw a circular orbit, and the same rotation is synchronized with the movement of the stage S.
  • a plurality of projection images are acquired, and further, a tomographic image is acquired based on the plurality of projection images.
  • the relative geometric relationship between the X-ray tube, the object, and the X-ray detector at the time of imaging in FIG. 9 is the same as in FIG. 8 (the object and the rotary stage are driven to rotate around the axis of the rotation axis Ax.
  • the images are taken in an oblique direction by synchronously driving them so as to be the same as in FIG.
  • the direction of the stage S can be fixed.
  • the degree of freedom of the drive system is greater than that of the CT-dedicated apparatus having only one degree of freedom of stage rotation, and the drive accuracy of each drive system is increased. Is important.
  • the stage and the X-ray detector are independent drive mechanisms, a highly accurate positioning and synchronization mechanism and control are required to obtain an ideal tomographic scanning trajectory. There is a problem that it becomes expensive.
  • two orthogonal drive systems (X-axis and Y-axis of the orthogonal coordinate system) are driven by a sine wave (90 ° out of phase). Each position may be controlled so that a sine wave is obtained.
  • P X in FIG. 10 is an X-coordinate value
  • P Y is a Y coordinate value.
  • the driving amount is a position where the gain of the sine wave is large (the angles ⁇ in the Y coordinate in FIG. 10 are around 0 °, 180 °, 360 °, and in the X coordinate.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a radiation imaging apparatus that can maintain driving accuracy at low cost.
  • the present invention has the following configuration. That is, the radiation imaging apparatus of the present invention is irradiated with a stage on which an object is placed, radiation irradiation means and radiation detection means arranged to face each other with the stage interposed therebetween, and the radiation irradiation means.
  • a radiation imaging apparatus comprising: a calculation unit that calculates a tomographic image based on a plurality of projection images obtained by detecting radiation transmitted through the object by the radiation detection unit; A combination of the linear drive mechanisms, and a combined drive means for driving at least one of the radiation irradiating means and the stage, and a combined drive means for combining at least one of the radiation irradiating means and the stage in a path in which the orbits of the linear drive mechanisms are combined in a circular orbit.
  • Control means for controlling, and the control means sets the absolute value of the movement amount per unit step to a predetermined value having a positive real number value or “0”.
  • Each of the linear drive mechanisms is controlled, and a trajectory ranging from a small circular orbit having a half size of the circular orbit to a large circular orbit having a size twice as large as the concentric circle of the circular orbit.
  • Each linear drive mechanism is controlled so that at least one of the radiation irradiating means and the stage is driven by using a trajectory according to the circular trajectory.
  • the above-described tomographic image in the present invention is a three-dimensional tomographic image including a plurality of tomographic images, and of course includes a case of a single tomographic image.
  • the control means sets the absolute value of the movement amount per unit step to a predetermined value having a positive real value or “0”, or to each linear drive mechanism. To control each. By this control, the amount of movement equal to or greater than the predetermined value or the amount of movement of “0” (that is, the stopped state) is obtained without performing minute driving at a position where the driving direction of the linear drive mechanism is reversed.
  • control means removes the restriction of the circular orbit and, from the small circular orbit having a half size of the concentric circle of the circular orbit, under the restriction that the minute driving is not performed at the position where the driving direction of the linear drive mechanism is reversed.
  • Each of the linear drives so as to drive at least one of the radiation irradiating means and the stage, with a trajectory in a range up to a large circular orbit having a size twice as large as a concentric circle of the circular orbit as a trajectory according to the circular orbit. Control each mechanism. As a result, it is possible to maintain the drive accuracy without performing a minute drive at a position where the drive direction of the linear drive mechanism is reversed.
  • each straight drive mechanism (drive system)
  • the position control is simple, and the driving accuracy can be easily maintained.
  • the mechanically required rigidity condition is eased by improving the driving accuracy, the cost can be reduced, and low cost can be realized in each linear drive mechanism (drive system).
  • An example of the above-described invention is the predetermined amount (having a positive real number value) with a movement amount per unit step such that the synthesis of the trajectory by the two rectilinear drive mechanisms each driving rectilinearly in the Cartesian coordinate system becomes the circular trajectory.
  • Each linear drive mechanism is controlled in a straight line with the amount of movement per unit step set to “0” only in the region where the drive direction of each linear drive mechanism is reversed while maintaining the value or more. Is to control each. In other words, only in the region where the driving direction of each linear drive mechanism is reversed, the travel amount per unit step is set to “0” as a straight trajectory, and in the other regions, the trajectory is the same as the circular trajectory. It is possible to minimize the influence of the false image that occurs when the lens comes off, and to improve the driving accuracy in the problematic region (the region in which the driving direction of the linear driving mechanism is reversed).
  • the track conforming to the circular track is a track ranging from the small circular track to the large circular track, and a rectangular track
  • the control means includes only one straight drive mechanism.
  • the amount of movement per unit step is set to “0” to control the remaining straight drive mechanism, thereby driving the straight track of the rectangular track.
  • a detection drive means for driving the radiation detection means in synchronism with the radiation irradiation means by the synthesis drive means and at least one drive of the stage.
  • the detection driving means detects the radiation detection means so that the radiation emitted from the radiation irradiation means passes through the target point of the object and is detected at the center of the radiation detection means. More preferably, it is driven.
  • the detection driving means By capturing the point of interest at the center of the radiation detection means, it is possible to reconstruct (back projection) at almost the same position (point of interest) when calculating a tomographic image, which is sufficient based on the center of the field of view. A wide range of tomographic images can be obtained.
  • the control means removes the restriction of the circular orbit and halves the concentric circle of the circular orbit under the restriction that the micro drive is not performed at the position where the drive direction of the linear drive mechanism is reversed.
  • a trajectory in a range from a small circular orbit having a size of 2 to a concentric circle having a size twice as large as that of the circular orbit is defined as a trajectory according to the circular orbit, and at least one of the radiation irradiation means and the stage is Each linear drive mechanism is controlled to drive. As a result, driving accuracy can be maintained at low cost.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating a regular triangle circumscribing a circle and a regular triangle inscribed in a great circle orbit and circumscribed in a circle orbit, and FIG.
  • a regular triangle that divides a regular hexagon by connecting the diagonal of the regular hexagon and passing through the center of the circular or great circular orbit, a side that connects the diagonal of the regular hexagon and does not pass through the center of the circular or great circular orbit, and the corresponding side -It is the schematic which also illustrated the right triangle formed with the edge
  • (A) is a normal circular orbit for comparison of (b) and (c) and an X coordinate value and a Y coordinate value when realizing a circular orbit
  • (b) is a trajectory obtained by shortcutting a circular orbit and its An X coordinate value and a Y coordinate value when realizing the trajectory
  • (c) are a quadrature trajectory and an X coordinate value and a Y coordinate value when realizing the trajectory.
  • (A)-(d) are each form of the track
  • (A)-(e) are each drive form for implementing the diagonal imaging
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an X-ray inspection apparatus according to the embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram of the X-ray inspection apparatus according to the embodiment.
  • an X-ray inspection apparatus will be described as an example of a radiation imaging apparatus.
  • an X-ray inspection apparatus 1 includes a stage 2 on which an object O is placed, and an X-ray tube 3 and an X-ray detector arranged so as to face each other with the stage 2 interposed therebetween. 4 is provided.
  • the X-ray detector 4 is not particularly limited, as exemplified by an image intensifier (II) or a flat panel X-ray detector (FPD: “Flat” Panel “Detector”). In the present embodiment, a flat panel X-ray detector (FPD) will be described as an example of the X-ray detector 4.
  • the stage 2 corresponds to the stage in the present invention
  • the X-ray tube 3 corresponds to the radiation irradiation means in the present invention
  • the X-ray detector 4 corresponds to the radiation detection means in the present invention.
  • the FPD is composed of a plurality of detection elements arranged vertically and horizontally corresponding to pixels.
  • the detection elements detect X-rays and output detected X-ray data (charge signals) as X-ray detection signals.
  • the X-rays irradiated from the X-ray tube 3 and transmitted through the object O are detected by the X-ray detector 4 made of FPD and output an X-ray detection signal, and the pixel value based on the X-ray detection signal Are arranged in correspondence with the pixels to obtain a projection image projected on the detection surface of the X-ray detector 4.
  • X-ray inspection apparatus tilting the detector rotation mechanism 5 for rotating the X-ray detector 4 around arrow R 1, the X-ray detector 4 in the arrow R 2 direction And a detector tilting mechanism 6 to be operated.
  • the detector tilting mechanism 6 includes an arcuate guide portion 6a that supports the X-ray detector 4, and a rotary motor 6b (see FIG. 2).
  • the rotary motor 6b is driven to rotate, and thus the detector tilt mechanism 6 extends along the guide portion 6a.
  • X-ray detector 4 is tilted in the arrow R 2 direction of Te.
  • the detector rotation mechanism 5 corresponds to the detection drive means in this invention.
  • Detector rotation mechanism 5 is composed of a rotary motor 5a (see FIG. 2), by rotating the motor 5a rotationally drives the guide portion 6a of the detector tilt mechanism 6 around the arrow R 1, is supported by the guide portion 6a X-ray detector 4 is also rotated about arrow R 1.
  • the detector rotation mechanism 5 rotates the X-ray detector 4 around the arrow R 1 in synchronization with the drive of the stage 2.
  • the detector rotation mechanism 5 moves the X-ray detector 4 to the arrow so that X-rays emitted from the X-ray tube 3 pass through the target point of the object O and are detected at the center of the radiation detector 4. for rotating about the R 1.
  • the X-ray inspection apparatus 1 includes a stage drive mechanism 7 that drives the stage 2 straightly in an orthogonal coordinate system X, Y, and Z (see FIG. 1), and a plurality of projection images.
  • a tomographic image calculation unit 8 that calculates and calculates a tomographic image based thereon, a controller 9 that performs overall control thereof, and outputs a tomographic image obtained by the tomographic image calculation unit 8 (display output on a monitor or print output on a printer)
  • an image output unit 10 for performing the operation.
  • the stage drive mechanism 7 includes an X-axis linear motor 7a that linearly drives the stage 2 in the X direction (here, horizontal drive), a Y-axis linear motor 7b that linearly drives the stage 2 in the Y direction (here, horizontal drive), and a stage. 2 is composed of a Z-axis rectilinear motor 7c that linearly drives in the Z direction (in this case, lift drive).
  • the stage 2 is driven by a trajectory in which the synthesis of the trajectories by the X-axis rectilinear motor 7a and the Y-axis rectilinear motor 7b is based on a circular trajectory. The trajectory according to the circular trajectory will be described later in detail.
  • the stage drive mechanism 7 corresponds to the composite drive means in the present invention
  • the X-axis linear motor 7a, the Y-axis linear motor 7b, and the Z-axis linear motor 7c correspond to the linear drive mechanism in the present invention
  • the tomographic image calculation unit 8 Corresponds to the calculation means in the present invention
  • the controller 9 corresponds to the control means in the present invention.
  • the tomographic image calculation unit 8 calculates and calculates a tomographic image based on a plurality of projection images.
  • the controller 9 comprehensively controls each part constituting the X-ray inspection apparatus 1, and in particular, a rotation motor 5 a of the detector rotation mechanism 5, a rotation motor 6 b of the detector tilting mechanism 6, and an X-axis rectilinear motor of the stage drive mechanism 7. 7a, Y-axis rectilinear motor 7b and Z-axis rectilinear motor 7c are respectively controlled.
  • the controller 9 may control the X-ray tube 3 to be tiltable according to the tilting of the X-ray detector 4. Specific control by the controller 9 will also be described in detail later.
  • the tomographic image calculation unit 8 and the controller 9 described above are configured by a central processing unit (CPU) and the like.
  • a tomographic image calculation unit 8 shown in FIG. 2 acquires a projection image from a plurality of angles by acquiring a projection image each time the stage 2 is driven in a trajectory according to a circular orbit, and the tomographic image calculation unit 8 shown in FIG. Compute and calculate a tomographic image.
  • FIG. 3A shows a circular orbit, a concentric circle of a circular orbit having a half size, a circular orbit of a concentric circle having a size twice as large, a circular orbit inscribed in a small circle.
  • FIG. 3B is a schematic diagram illustrating an equilateral triangle circumscribing the circular orbit and an equilateral triangle inscribed in the great circle orbit and circumscribing the circular orbit;
  • Regular hexagons inscribed in the trajectory, connecting the diagonals of the regular hexagons, equilateral triangles that divide the regular hexagons along the sides that pass through the center of the circular or great circular orbits, and connecting the diagonals of the regular hexagons to the centers of the circular or great circular orbits
  • a circular orbit that is half the size of the concentric circle of the standard circular orbit is called a “small circular orbit”, and doubled by the concentric circle of the standard circular orbit.
  • the trajectory in the range from the small circle orbit to the great circle orbit is defined as a trajectory according to the circular orbit. Therefore, a trajectory that does not draw inside the small circular orbit and does not draw outside the great circular orbit is a trajectory according to the circular orbit.
  • the small circular orbit is a concentric circle of the (standard) circular orbit and half the size
  • the large circular orbit is a circular orbit that is twice the size of the (standard) concentric circle. The reason is as follows.
  • the circle inscribed in the regular polygon is the smallest.
  • the regular polygon is a regular triangle, and the circle inscribed in the regular triangle. It is.
  • the circle that circumscribes the regular polygon is the largest when the regular polygon is an equilateral triangle.
  • a circumscribed circle As shown in FIG.
  • Right triangle TR 4 becomes a triangle bisected by a line with a perpendicular line is drawn from the apexes of an equilateral triangle TR 3 (a portion of the side AB), the length of the hypotenuse of a right triangle TR 4 are circular orbit C B radial
  • the length of the side perpendicular to the perpendicular is the radius of the circular trajectory C (which is standard).
  • the length of the hypotenuse of a right triangle TR 4: the length of the side perpendicular to the vertical line is 2: 1 relationship. Therefore, as shown in FIG.
  • (the standard) a large circular orbit C B circular orbit C when replaced the circular orbit C is a circular path having twice the size in concentric circular orbit C S.
  • the circular orbit C S becomes a small circular path having half the size in the concentric circular orbit C.
  • FIG. 4 (a) is a normal circular orbit for comparison with FIG. 4 (b) and FIG. 4 (c), and the X coordinate value and the Y coordinate value when realizing the circular orbit.
  • FIG. I s a trajectory obtained by shortcutting a circular trajectory and an X coordinate value / Y coordinate value when the trajectory is realized
  • FIG. 4C is an X coordinate value / Y coordinate value when realizing a quadrangular trajectory and the trajectory. It is. 4 (a) to 4 (c), the horizontal axis represents ⁇ in FIGS. 4 (a) to 4 (c), and the starting point ( ⁇ ) indicated by the black circles in FIGS. 4 (a) to 4 (c).
  • the conventional ordinary circular orbit has a sine wave (sin wave) because the X coordinate value P X and the Y coordinate value P Y draw a circular orbit as described in FIG. ) Therefore, the driving amount (absolute value of the movement amount per unit step) is a region where the gain of the sine wave is large (the angle ⁇ at the Y coordinate in FIG. 4A is around 0 °, 180 °, 360 °, X The angle ⁇ in the coordinates becomes smaller at around 90 ° and 270 °, respectively, and the driving directions of the X-axis linear motor 7a and the Y-axis linear motor 7b (see FIG. 1) are reversed.
  • the composition of the trajectory by the X-axis linear motor 7a and the Y-axis linear motor 7b is the circular orbit shown in FIG.
  • the effect of the above-mentioned static friction and backlash becomes large, and it becomes difficult to ensure driving accuracy.
  • the trajectory according to the circular trajectory is not limited, and a small circular trajectory C S (FIG. 3 (a)) that is a concentric half of the circular trajectory C (see FIG. 3 (a)) is half.
  • the trajectory in a range from a reference circle) to a great circle orbit C B (see FIG. 3A) that is a concentric circle of the circle orbit C and has a size twice as large as that of the circle orbit C is a trajectory according to the circular orbit.
  • a tomographic image is calculated and calculated based on a plurality of projection images obtained in each trajectory shown in FIG. 4 other than FIG. 4A, it is almost the same as a tomographic image reconstructed with a standard circular trajectory. It has been confirmed that this will result.
  • the controller 9 sets the X-axis linear motor 7a and the Y-axis linear motor 7b. To control each.
  • each of the X-axis linear motor 7a and the Y-axis linear motor 7b that are linearly driven in the Cartesian coordinate system maintains a predetermined value or more with a driving amount such that the synthesis of the trajectory becomes the circular trajectory.
  • the X-axis linear motor 7a and Y-axis linear motor 7b are controlled respectively, and the drive amount is set to “0” only in the region where the driving directions of the X-axis linear motor 7a and Y-axis linear motor 7b are reversed.
  • Each X-axis linear motor 7a and Y-axis linear motor 7b are controlled by the linear track.
  • the drive amount absolute value of the movement amount per unit step
  • the controller 9 controls the X-axis linear motor 7a and the Y-axis linear motor 7b, respectively.
  • the square trajectory is trajectory ranging from small circular orbit C S to large circular orbit C B, the controller 9, X-axis linear motors 7a, one of the Y-axis linear motor 7b
  • the driving is performed on the rectilinear track of the rectangular track.
  • X-coordinate value P X is (straight X direction) varies by controlling only the X-axis linear motors 7a case, the drive amount of the Y-axis linear motor 7b " 0 ”is set, the Y coordinate value PY is fixed, and a stop state is set.
  • Y coordinate value P Y varies case, X-coordinate value in the driving amount in the X-axis linear motor 7a "0" and the P X to the fixed to the stop state.
  • the position control is simplified by setting the movement amount to “0” (that is, the stop state), and operating only by the remaining straight drive mechanism (motor) and driving straight to realize the rectangular track. Driving accuracy is improved.
  • it since it is a straight traveling track, it can be driven in a shorter time than a circular track, and the data collection time related to imaging can be shortened.
  • the controller 9 sets the absolute value (driving amount) of the movement amount per unit step to a predetermined value having a positive real number value or more.
  • each linear drive mechanism (X-axis linear motor 7a, Y-axis linear motor 7b).
  • the amount of movement equal to or greater than the predetermined value or the amount of movement of “0” (that is, the amount of movement of “0”) (ie, the amount of movement equal to or greater than the predetermined value) is not driven at a position where the driving direction of the linear drive mechanism (X-axis linear motor 7a, Y-axis linear motor 7b) is reversed. Stop state).
  • the controller 9 removes the restriction of the circular orbit and, under the restriction that the minute drive is not performed at the position where the drive direction of the rectilinear drive mechanism (X-axis rectilinear motor 7a, Y-axis rectilinear motor 7b) is reversed,
  • the stage 2 is driven with a trajectory ranging from a small circular orbit having a half size of a concentric circle to a large circular orbit having a size twice as large as a concentric circle of the circular orbit as a trajectory according to the circular orbit.
  • each linear drive mechanism (X-axis rectilinear motor 7a, Y-axis rectilinear motor 7b) is controlled.
  • the driving accuracy can be maintained without performing minute driving at a position where the driving direction of the rectilinear drive mechanism (X-axis rectilinear motor 7a, Y-axis rectilinear motor 7b) is reversed.
  • each straight drive mechanism (drive system)
  • the position control is simple, and the driving accuracy can be easily maintained.
  • the mechanically required rigidity condition is eased by improving the driving accuracy, the cost can be reduced, and low cost can be realized in each linear drive mechanism (drive system).
  • a detector rotating mechanism 5 for driving the X-ray detector 4 in synchronization with the driving of the stage 2 is provided.
  • an imaging field of view can be secured, and a tomographic image of a wider area can be calculated.
  • the detector rotation mechanism 5 When the detector rotation mechanism 5 is provided, preferably, the X-rays emitted from the X-ray tube 3 pass through the point of interest of the object O and are detected at the central portion of the X-ray detector 4.
  • the detector rotating mechanism 5 drives the X-ray detector 4.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
  • the X-ray inspection apparatus has been described as an example of the radiation imaging apparatus.
  • radiation Is not limited to X-rays, and may be radiation other than X-rays ( ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays, etc.).
  • the object is not particularly limited. As described above, mounting boards, through holes / patterns / solder joints on multilayer boards, electronic parts before mounting such as integrated circuits (ICs) placed on pallets, castings of metals, moldings such as video decks What is necessary is just to perform radiography with respect to a target object, as exemplified by goods.
  • ICs integrated circuits
  • the trajectory according to the circular trajectory is the trajectory shown in FIG. 4B or 4C.
  • the trajectory is composed of a combination of two or more linear drive mechanisms, and is a unit step.
  • the absolute value (drive amount) of the hit movement amount is set to a predetermined value having a positive real number value or more or “0” to control each linear drive mechanism, and from the small circular orbit described above to the above large circle
  • the trajectory in the range up to the circular trajectory is a trajectory according to the circular trajectory, it is not limited to these. For example, as shown in FIG.
  • FIG. 5 (a) it may be a rectangular orbit having a vertex in the direction of the drive axis (in this case, the X-axis and Y-axis), or as shown in FIG. In other areas, a circular vertex that is a circular orbit may be a protruding orbit.
  • FIG. 5 (c) it may be a rectangular orbit that circumscribes the circular orbit (a square orbit in FIG. 5 (c)), or as shown in FIG. 5 (d), a circular orbit. It may be an equilateral triangular orbit that is inscribed or circumscribed.
  • the two X-axis linear motor 7a and Y-axis linear motor 7b shown in FIG. 2 are controlled to draw a trajectory according to a circular trajectory (along the horizontal plane).
  • Draw a trajectory according to a circular trajectory along the vertical plane while keeping the horizontal posture the object can be placed on the stage (for example, by a support member) even in the vertical posture, or a modification (8) described later
  • the radiation irradiation means X-ray tube 3 in the embodiment
  • the X-axis rectilinear motor 7a and the Z-axis rectilinear motor 7c are controlled respectively, or the Y-axis rectilinear motor 7b and the Z-axis rectilinear motor 7c are controlled so as to draw a trajectory according to the circular trajectory. Also good.
  • each linear drive mechanism in the embodiment, two X-axis linear motors
  • a trajectory according to a circular trajectory along a horizontal plane is drawn.
  • 7a and Y-axis rectilinear motors 7b are controlled respectively, but each rectilinear drive mechanism is controlled so as to draw a trajectory according to a circular trajectory along the vertical plane as in the above-described modification (4).
  • each straight drive mechanism may be controlled so as to draw a trajectory according to a circular trajectory along the slope.
  • combined drive means comprising a combination of the two X-axis rectilinear motors 7a and 7b shown in FIG.
  • each of the combined drive means composed of a combination of three or more straight drive mechanisms may be controlled.
  • a Z-axis rectilinear motor 7c may be combined in addition to the X-axis rectilinear motor 7a and the Y-axis rectilinear motor 7b.
  • the present invention is not limited to the orthogonal coordinate system.
  • the radiation irradiation means (X-ray tube 3 in the embodiment) and the radiation detection means (X-ray detector 4 in the embodiment) from the oblique direction inclined by the lamino angle.
  • the radiation irradiation means (X-ray tube 3) and the radiation detection means (X-ray detector 4) were provided. You may arrange. Further, the radiation irradiation means may be arranged on the upper side and the radiation detection means may be arranged on the lower side.
  • the stage 2 is driven as shown in FIG. 1. However, if at least one of the radiation irradiation means (X-ray tube 3 in the embodiment) and the stage 2 is driven, the stage 2 is driven. It is not limited to only driving. For example, as shown in FIG. 6B or 6E, only the radiation irradiation means (X-ray tube 3) may be driven, or as shown in FIG. Both the X-ray tube 3) and the stage 2 may be driven.
  • the radiation detection means (X-ray detector 4 in the embodiment) is driven in synchronization with the drive of the stage 2, but FIG. As shown in FIG. 6E, imaging may be performed without driving the radiation detection means (X-ray detector 4). In this case, there is an effect that no special drive mechanism is required for the radiation detection means (X-ray detector 4).
  • the radiation (X-ray in the embodiment) passes through the target point of the object O, and the center of the radiation detection means (X-ray detector 4 in the embodiment).
  • the structure is such that it is detected at a portion, as shown in FIG. 6D or 6E, if the radiation detection means (X-ray detector 4) is very large, the radiation detection means ( There is no need to detect radiation (X-rays) at the center of the X-ray detector 4).

Abstract

　この発明の放射線撮影装置として、実施例ではＸ線検査装置を例に採って説明しており、対象物を載置するステージ２を駆動する際に、２つ以上の直進駆動機構（Ｘ軸／Ｙ軸直進モータ７ａ，７ｂ）の組み合わせからなるステージ駆動機構７により、各々の直進駆動機構（Ｘ軸／Ｙ軸直進モータ７ａ，７ｂ）による軌道の合成が円軌道に準じた軌道でステージ２を動かす。このとき、単位ステップ当たりの移動量の絶対値（駆動量）を、正の実数の値を有する所定値以上または"０"にして、各々の直線駆動機構（Ｘ軸／Ｙ軸直進モータ７ａ，７ｂ）をそれぞれ制御し、円軌道の同心円で半分の大きさを有する小円軌道から、円軌道の同心円で２倍の大きさを有する大円軌道までの範囲の軌道を円軌道に準じた軌道として、ステージ２を動かすので、低コストで、駆動精度を保つことができる。

Description

放射線撮影装置
　この発明は、複数の投影画像に基づいて断層画像を取得して放射線撮影を行う放射線撮影装置に関する。
　放射線撮影装置として、Ｘ線検査装置を例に採って説明する。従来、この種のＸ線検査装置は、図７に示すように、対象物Ｏを載置するステージＳと、そのステージＳを間に挟んで互いに対向するように配置されたＸ線管Ｔ（放射線照射手段）およびＸ線検出器Ｄ（放射線検出手段）とを備えている。ステージＳは、回転機構を有する回転ステージとなっており、回転軸Ａｘの軸心周りに回転ステージを回転駆動する。
　なお、Ｘ線検査の対象物としては、実装基板、多層基板のスルーホール／パターン／はんだ接合部、パレット上に配置された集積回路（IC: Integrated Circuit）のような実装前の電子部品、金属などの鋳物、ビデオデッキのような成型品などがある。
　特に、Ball Grid Array(BGA)や配線などの非常に微細な構造を有する対象物に対する断層撮影によりＸ線検査を行う際には、拡大率を大きくして撮影する必要がある。しかし、拡大率を大きくするには、Ｘ線管に代表される放射線源と対象物とを近づけて撮影する必要があるので、対象物が平面に広い形状の場合にはＸ線管と対象物とが互いに干渉してしまう恐れがある。その結果、干渉を避けるために拡大率をあまり上げることができない。
　そこで、図８に示すように、回転ステージＳと、回転ステージＳを回転駆動する回転軸Ａｘに対して一定角度（ラミノ角）傾いた軸方向にＸ線管ＴとＸ線検出器Ｄとを配置する（例えば、特許文献１参照）。図８の場合には、Ｘ線管Ｔを固定で配置し、回転軸Ａｘの軸心周りに回転ステージＳを回転駆動する。データ取得時には、ラミノ角傾いた斜め方向からＸ線管Ｔから照射されて対象物Ｏを透過したＸ線をＸ線検出器Ｄが検出して、それに基づいてＸ線検出器Ｄの検出面に投影された投影画像を取得する。回転ステージＳを回転駆動する度に投影画像を取得することで複数の角度からの投影画像を取得する。
　このように、ラミノ角傾いた斜め方向にＸ線管とＸ線検出器とを配置して斜め方向から撮影することで、Ｘ線管と、回転ステージひいては対象物とを近づけることができ、Ｘ線管と対象物とが互いに干渉することなく高拡大率の投影画像が得られるという利点がある。しかし、駆動系の自由度の制約があるので、任意の位置から対象物の投影画像を取得するのが難しく、用途がＣＴ(Computed Tomography)に限定されてしまうという欠点がある。
　そこで、例えば図９に示すように、ステージＳに特別な回転機構を有さない装置で、斜め方向からの撮影を実現する方法が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。図９では、対象物ＯとともにステージＳを回転軸Ａｘに垂直な平面（図９では水平面）で円軌道を描くように平行移動（直進移動）させ、ステージＳの移動に同期させて同一の回転軸Ａｘの軸心周りにＸ線検出器Ｄを回転駆動することで、複数の投影画像を取得し、さらには複数の投影画像に基づいて断層画像を取得する。
　このように、図９における撮影時のＸ線管、対象物およびＸ線検出器の相対的な幾何関係が、図８の場合（対象物および回転ステージが回転軸Ａｘの軸心周りに回転駆動した場合）と同じになるようにそれぞれを同期駆動することで、斜め方向からの撮影を実現している。なお、図９の場合には図８と相違して、ステージＳの向きを一定に固定することができる。また、斜め方向からの撮影を実現する装置構成については、図９以外にも多数あり、例えばステージ（および対象物）を固定して、Ｘ線管およびＸ線検出器を駆動する方法などがある（例えば、特許文献４参照）。
特開２００５－１０６５１５号公報 特開２０１０－２２２１号公報 特開２００６－１６２３３５号公報 特許第４４０９０４３号
　しかしながら、図９に示すように、斜め方向からＣＴ撮影する場合には、ＣＴ専用装置においてステージ回転の１自由度のみであるのに比べて駆動系の自由度が多く、各駆動系の駆動精度が重要となる。特に、ステージとＸ線検出器とが互いに独立した駆動機構となっているので、理想的な断層撮影の走査軌道を得るために、高精度な位置決め、同期が可能な機構と制御とが必要になり、高価になるという問題点がある。
　具体的に説明すると、Ｘ線管とステージとを近づけて高拡大率で撮影するほど、ステージの駆動精度が投影画像に与える影響が大きくなる。このため、高拡大率で斜め方向からＣＴ撮影する場合には、ステージが高精度で円軌道を描くように動作する必要がある。このようなステージの高精度な駆動の実現のためには、メカが高剛性であること、微小な位置制御（位置決め）が可能であることが必要になり、コストが高くなるという問題点がある。
　また、ステージが円軌道を描くように動作するには、図１０に示すように直交する２軸（直交座標系のＸ軸，Ｙ軸）の駆動系が、９０°位相がずれた正弦波（ｓｉｎ波）となるようにそれぞれの位置の制御をすればよい。図１０中のＰＸはＸ座標値であり、ＰＹはＹ座標値である。しかし、撮影時にある回転角度で等間隔にサンプリングする場合、駆動量はｓｉｎ波のゲインが大きくなる位置（図１０中のＹ座標における角度θが０°，１８０°，３６０°付近、Ｘ座標における角度θが９０°，２７０°付近）で各軸の駆動量が小さくなり、しかも駆動方向が反転する必要がある。このように、駆動方向が反転する位置で微小駆動するので、静止摩擦やバックラッシュの影響が大きくなり、駆動精度の確保が難しくなるという問題がある。
　これらの問題は、ステージとＸ線検出器とを駆動して斜め方向からＣＴ撮影する場合だけに限らない。例えば、Ｘ線管とＸ線検出器とを駆動して斜め方向からＣＴ撮影する場合でも、高拡大率で斜めＣＴ機能を実現しようとするためには、Ｘ線管が高精度で円軌道を描く必要があるという同じ問題を有している。
　この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、低コストで、駆動精度を保つことができる放射線撮影装置を提供することを目的とする。
　この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
　すなわち、この発明の放射線撮影装置は、対象物を載置するステージと、そのステージを間に挟んで互いに対向するように配置された放射線照射手段および放射線検出手段と、前記放射線照射手段から照射されて前記対象物を透過した放射線を前記放射線検出手段で検出することにより得られた複数の投影画像に基づいて、断層画像を演算する演算手段とを備えた放射線撮影装置であって、２つ以上の直進駆動機構の組み合わせからなり、各々の直進駆動機構による軌道の合成が円軌道に準じた軌道で、前記放射線照射手段、前記ステージの少なくとも一方を駆動する合成駆動手段と、その合成駆動手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、単位ステップ当たりの移動量の絶対値を、正の実数の値を有する所定値以上または“０”にして、各々の直線駆動機構をそれぞれ制御するとともに、前記円軌道の同心円で半分の大きさを有する小円軌道から、前記円軌道の同心円で２倍の大きさを有する大円軌道までの範囲の軌道を前記円軌道に準じた軌道として、前記放射線照射手段、前記ステージの少なくとも一方を駆動するように、各々の直線駆動機構をそれぞれ制御することを特徴とするものである。
　ここで、本発明における上述の断層画像とは、複数の断層画像を含む３次元断層画像であり、もちろん、1枚の断層画像の場合も含むものである。
　２つ以上の直進駆動機構により、もし円軌道を実現する際には、直進駆動機構の駆動方向が反転する位置で必ず微小駆動するので、静止摩擦やバックラッシュの影響が大きくなり駆動精度を保つことができない。そこで、この発明に係る放射線撮影装置によれば、制御手段は、単位ステップ当たりの移動量の絶対値を、正の実数の値を有する所定値以上または“０”にして、各々の直線駆動機構をそれぞれ制御する。この制御により、直進駆動機構の駆動方向が反転する位置で微小駆動せずに、当該所定値以上の移動量あるいは“０”の移動量（すなわち停止状態）となる。また、制御手段は、円軌道という制約を外して、直進駆動機構の駆動方向が反転する位置で微小駆動しないという制約の下で、当該円軌道の同心円で半分の大きさを有する小円軌道から、当該円軌道の同心円で２倍の大きさを有する大円軌道までの範囲の軌道を当該円軌道に準じた軌道として、放射線照射手段、ステージの少なくとも一方を駆動するように、各々の直線駆動機構をそれぞれ制御する。これにより、直進駆動機構の駆動方向が反転する位置で微小駆動することなく、駆動精度を保つことができる。また、“０”の移動量（すなわち停止状態）にして、残りの直進駆動機構のみで動作させて直進駆動するという動きを採り入れた軌道とすることで、各々の直進駆動機構（駆動系）での位置制御が簡易なものとなり、駆動精度も保ちやすくなるという効果がある。また、駆動精度がよくなることでメカ的に必要な剛性の条件が緩和されるので、コストダウンにもつながり、各々の直進駆動機構（駆動系）において低コストを実現することができる。
　上述した発明の一例は、直交座標系でそれぞれ直進駆動する２つの直進駆動機構による軌道の合成が当該円軌道となるような単位ステップ当たりの移動量で（正の実数の値を有する）当該所定値以上を保ちつつ各々の直線駆動機構をそれぞれ制御するとともに、各々の直線駆動機構の駆動方向が反転する領域のみ、単位ステップ当たりの移動量を“０”にして直進軌道で各々の直線駆動機構をそれぞれ制御することである。つまり、各々の直線駆動機構の駆動方向が反転する領域のみ、単位ステップ当たりの移動量を“０”にして直進軌道として、他の領域では当該円軌道と同じ軌道とすることで、円軌道から外れるときに生じる偽像の影響をできるだけ小さくして、かつ問題となる領域（直線駆動機構の駆動方向が反転する領域）での駆動精度を向上させることができる。
　上述した発明の他の一例は、円軌道に準じた軌道は、当該小円軌道から当該大円軌道までの範囲の軌道、かつ四角形軌道であって、制御手段は、１つの直進駆動機構のみを制御するとともに、単位ステップ当たりの移動量を“０”にして残りの直進駆動機構を制御することで、当該四角形軌道の直進軌道で駆動することである。“０”の移動量（すなわち停止状態）にして、残りの直進駆動機構のみで動作させて直進駆動して当該四角形軌道を実現することで位置制御が簡易なものとなり、駆動精度が向上する。また、直進軌道であるので、円軌道よりも短時間で駆動することが可能で、撮影に関するデータ収集時間の短縮が可能となる。
　上述したこれらの発明において、上述の合成駆動手段による放射線照射手段、ステージの少なくとも一方の駆動に同期させて、放射線検出手段を駆動する検出用駆動手段を備えるのが好ましい。放射線検出手段も動作させることで撮影視野を確保することができ、より広い領域の断層画像を算出することができる。
　検出用駆動手段を備えた場合において、放射線照射手段から照射された放射線が対象物の注目点を透過して放射線検出手段の中心部分で検出されるように、検出用駆動手段は放射線検出手段を駆動するのがより好ましい。注目点を放射線検出手段の中心部分で捉えることで、断層画像を算出する際にほぼ同じ位置（注目点）で再構成（バックプロジェクション）することが可能となり、撮影視野の中心を基準とした十分広い範囲の断層画像を得ることができる。
　この発明に係る放射線撮影装置によれば、制御手段は、円軌道という制約を外して、直進駆動機構の駆動方向が反転する位置で微小駆動しないという制約の下で、当該円軌道の同心円で半分の大きさを有する小円軌道から、当該円軌道の同心円で２倍の大きさを有する大円軌道までの範囲の軌道を当該円軌道に準じた軌道として、放射線照射手段、ステージの少なくとも一方を駆動するように、各々の直線駆動機構をそれぞれ制御する。その結果、低コストで、駆動精度を保つことができる。
実施例に係るＸ線検査装置の概略構成図である。 実施例に係るＸ線検査装置のブロック図である。 （ａ）は、円軌道の他に、円軌道の同心円で半分の大きさを有する小円軌道、円軌道の同心円で２倍の大きさを有する大円軌道、円軌道に内接し小円軌道に外接する正三角形および大円軌道に内接し円軌道に外接する正三角形を併せて図示した概略図、（ｂ）は、円軌道および大円軌道の他に、大円軌道に内接する正六角形、正六角形の対角を結び円軌道・大円軌道の中心を通る辺で正六角形を分割した正三角形、正六角形の対角を結び円軌道・大円軌道の中心を通らない辺および当該辺・正三角形の辺・大円軌道の中心を通る辺で形成された直角三角形を併せて図示した概略図である。 （ａ）は、（ｂ）および（ｃ）の比較のための通常の円軌道および円軌道を実現するときのＸ座標値・Ｙ座標値、（ｂ）は、円軌道をショートカットした軌道およびその軌道を実現するときのＸ座標値・Ｙ座標値、（ｃ）は、四角形軌道およびその軌道を実現するときのＸ座標値・Ｙ座標値である。 （ａ）～（ｄ）は、変形例に係る円軌道に準じた軌道の各形態である。 （ａ）～（ｅ）は、変形例に係る斜め撮影を実施するための各駆動形態である。 従来の撮影の概略図である。 従来の斜め撮影の概略図である。 ステージを平行移動させ、ステージの移動に同期させてＸ線検出器を回転駆動させたときの従来の斜め撮影の概略図である。 通常の円軌道を実現するときのＸ座標値・Ｙ座標値である。
　以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係るＸ線検査装置の概略構成図であり、図２は、実施例に係るＸ線検査装置のブロック図である。本実施例では、放射線撮影装置として、Ｘ線検査装置を例に採って説明する。
　図１に示すように、Ｘ線検査装置１は、対象物Ｏを載置するステージ２と、そのステージ２を間に挟んで互いに対向するように配置されたＸ線管３およびＸ線検出器４とを備えている。Ｘ線検出器４については、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）やフラットパネル型Ｘ線検出器（FPD: Flat Panel Detector）などに例示されるように、特に限定されない。本実施例では、Ｘ線検出器４としてフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を例に採って説明する。ステージ２は、この発明におけるステージに相当し、Ｘ線管３は、この発明における放射線照射手段に相当し、Ｘ線検出器４は、この発明における放射線検出手段に相当する。
　ＦＰＤは、画素に対応して縦横に並べられた複数の検出素子からなり、Ｘ線を検出素子が検出して、検出されたＸ線のデータ（電荷信号）をＸ線検出信号として出力する。このようにして、Ｘ線管３から照射されて対象物Ｏを透過したＸ線をＦＰＤからなるＸ線検出器４が検出してＸ線検出信号を出力し、Ｘ線検出信号に基づく画素値を画素に対応してそれぞれ並べることで、Ｘ線検出器４の検出面に投影された投影画像を取得する。
　その他に、Ｘ線検査装置１は、図１に示すように、Ｘ線検出器４を矢印Ｒ１周りに回転駆動する検出器回転機構５と、Ｘ線検出器４を矢印Ｒ２方向に傾動させる検出器傾動機構６とを備えている。検出器傾動機構６は、Ｘ線検出器４を支持する円弧状のガイド部６ａ、および回転モータ６ｂ（図２を参照）からなり、回転モータ６ｂが回転駆動することで、ガイド部６ａに沿ってＸ線検出器４が矢印Ｒ２方向に傾動する。検出器回転機構５は、この発明における検出用駆動手段に相当する。
　検出器回転機構５は、回転モータ５ａ（図２を参照）からなり、回転モータ５ａが検出器傾動機構６のガイド部６ａを矢印Ｒ１周りに回転駆動することで、ガイド部６ａに支持されたＸ線検出器４も矢印Ｒ１周りに回転駆動する。また、本実施例では、検出器回転機構５は、ステージ２の駆動に同期させてＸ線検出器４を矢印Ｒ１周りに回転駆動する。特に、Ｘ線管３から照射されたＸ線が対象物Ｏの注目点を透過して放射線検出器４の中心部分で検出されるように、検出器回転機構５はＸ線検出器４を矢印Ｒ１周りに回転駆動する。
　その他に、Ｘ線検査装置１は、図２に示すように、ステージ２を直交座標系Ｘ，Ｙ，Ｚ（図１を参照）でそれぞれ直進駆動するステージ駆動機構７と、複数の投影画像に基づいて断層画像を算出して演算する断層画像算出部８と、これらを統括制御するコントローラ９と、断層画像算出部８で得られた断層画像を出力（モニタに表示出力あるいはプリンタに印刷出力）する画像出力部１０とを備えている。ステージ駆動機構７は、ステージ２をＸ方向に直進駆動（ここでは水平駆動）するＸ軸直進モータ７ａ、ステージ２をＹ方向に直進駆動（ここでは水平駆動）するＹ軸直進モータ７ｂ、およびステージ２をＺ方向に直進駆動（ここでは昇降駆動）するＺ軸直進モータ７ｃからなる。本実施例では、各々のＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂによる軌道の合成が円軌道に準じた軌道で、ステージ２を駆動する。円軌道に準じた軌道については、詳しく後述する。ステージ駆動機構７は、この発明における合成駆動手段に相当し、Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂおよびＺ軸直進モータ７ｃは、この発明における直進駆動機構に相当し、断層画像算出部８は、この発明における演算手段に相当し、コントローラ９は、この発明における制御手段に相当する。
　断層画像算出部８は、複数の投影画像に基づいて断層画像を算出して演算する。コントローラ９は、Ｘ線検査装置１を構成する各部分を統括制御し、特に、検出器回転機構５の回転モータ５ａ、検出器傾動機構６の回転モータ６ｂ、ステージ駆動機構７のＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂおよびＺ軸直進モータ７ｃをそれぞれ制御する。図１ではＸ線管３は固定位置であったが、Ｘ線検出器４の傾動に応じてＸ線管３を傾斜可能にコントローラ９は制御してもよい。コントローラ９による具体的な制御についても、詳しく後述する。上述の断層画像算出部８やコントローラ９は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。
　図１に示すように、Ｘ線管３、対象物ＯおよびＸ線検出器４を配置することで、図９と同様に、ラミノ角傾いた斜め方向にＸ線管３とＸ線検出器４とを配置して斜め方向から撮影することができる。そして、Ｘ線管３と、ステージ２ひいては対象物Ｏとを近づけることができ、Ｘ線管３と対象物Ｏとが互いに干渉することなく高拡大率の投影画像を得ることができる。ステージ２を円軌道に準じた軌道で駆動する度に投影画像を取得することで複数の角度からの投影画像を取得し、図２に示す断層画像算出部８は、複数の投影画像に基づいて断層画像を算出して演算する。
　ここで、円軌道に準じた軌道の範囲について、図３を参照して説明する。図３（ａ）は、円軌道の他に、円軌道の同心円で半分の大きさを有する小円軌道、円軌道の同心円で２倍の大きさを有する大円軌道、円軌道に内接し小円軌道に外接する正三角形および大円軌道に内接し円軌道に外接する正三角形を併せて図示した概略図であり、図３（ｂ）は、円軌道および大円軌道の他に、大円軌道に内接する正六角形、正六角形の対角を結び円軌道・大円軌道の中心を通る辺で正六角形を分割した正三角形、正六角形の対角を結び円軌道・大円軌道の中心を通らない辺および当該辺・正三角形の辺・大円軌道の中心を通る辺で形成された直角三角形を併せて図示した概略図である。
　円軌道に準じた軌道は無制限でなく、本明細書では、標準となる円軌道の同心円で半分の大きさを有する円軌道を「小円軌道」、標準となる円軌道の同心円で２倍の大きさを有する円軌道を「大円軌道」とそれぞれ定義づけると、小円軌道から大円軌道までの範囲の軌道を円軌道に準じた軌道とする。したがって、小円軌道よりも内側に描くことなく、かつ大円軌道よりも外側に描くことがない軌道が、円軌道に準じた軌道となる。ここで、小円軌道を（標準となる）円軌道の同心円で半分の大きさを有する円軌道とし、大円軌道を（標準となる）円軌道の同心円で２倍の大きさを有する円軌道としたのは、以下の理由である。
　（標準となる）円軌道に内接する正多角形を考えると、その正多角形に内接する円が最も小さくなるのは、その正多角形は正三角形であって、その正三角形に内接する円である。逆に、（標準となる）円軌道に外接する正多角形を考えると、その正多角形に外接する円が最も大きくなるのは、その正多角形は正三角形であって、その正三角形に外接する円である。図３（ａ）に示すように、標準となる円軌道をＣとし、（標準となる）円軌道Ｃに内接する正三角形をＴＲ１とし、その正三角形ＴＲ１に内接する円軌道をＣＳとし、（標準となる）円軌道Ｃに外接する正三角形をＴＲ２とし、その正三角形ＴＲ２に外接する円軌道をＣＢとする。
　（標準となる）円軌道Ｃの径、正三角形ＴＲ２に外接する円軌道ＣＢの径の関係についてのみ着目する。図３（ｂ）に示すように、円軌道ＣＢに内接する正六角形をＨＥＸとし、正六角形ＨＥＸの対角を結び円軌道Ｃ・ＣＢの中心を通る辺で正六角形ＨＥＸを分割した正三角形をＴＲ３とすると、正六角形ＨＥＸが６つの正三角形ＴＲ３に分割される。一方、図３（ｂ）に示すように、正六角形ＨＥＸの対角を結び円軌道Ｃ・ＣＢの中心を通らない辺をＡＢとし、当該辺ＡＢ・正三角形ＴＲ３の辺・円軌道ＣＢの中心を通る辺で形成された直角三角形をＴＲ４とする（図３（ｂ）の太枠を参照）。
　直角三角形ＴＲ４は、正三角形ＴＲ３の頂点から垂線（辺ＡＢの一部）を下ろした線で二等分された三角形となり、直角三角形ＴＲ４の斜辺の長さが円軌道ＣＢの半径となり、垂線と直交する辺の長さが（標準となる）円軌道Ｃの半径となる。直角三角形ＴＲ４の斜辺の長さ：垂線と直交する辺の長さは２：１の関係である。したがって、図３（ｂ）に示すように、（標準となる）円軌道Ｃの半径をｒとすると、垂線と直交する辺の長さは円軌道Ｃの半径ｒと等しく、直角三角形ＴＲ４の斜辺の長さは２ｒとなり、その結果、円軌道ＣＢの半径は直角三角形ＴＲ４の斜辺の長さ２ｒと等しくなる。
　つまり、図３（ａ）の正三角形ＴＲ２に外接する円軌道ＣＢの半径は２ｒで、（標準となる）円軌道Ｃの半径ｒの２倍となり、円軌道ＣＢは、円軌道Ｃの同心円で２倍の大きさを有する大円軌道となる。よって、大円軌道ＣＢを（標準となる）円軌道Ｃの同心円で２倍の大きさを有する円軌道とする。同様の理由で、（標準となる）円軌道Ｃを（図３（ａ）の正三角形ＴＲ１に内接する）円軌道ＣＳに置き換え、大円軌道ＣＢを（標準となる）円軌道Ｃに置き換えた場合には、円軌道Ｃは、円軌道ＣＳの同心円で２倍の大きさを有する円軌道となる。言い換えれば、円軌道ＣＳは、円軌道Ｃの同心円で半分の大きさを有する小円軌道となる。
　次に、具体的な円軌道に準じた軌道の例について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、図４（ｂ）および図４（ｃ）の比較のための通常の円軌道および円軌道を実現するときのＸ座標値・Ｙ座標値であり、図４（ｂ）は、円軌道をショートカットした軌道およびその軌道を実現するときのＸ座標値・Ｙ座標値であり、図４（ｃ）は、四角形軌道およびその軌道を実現するときのＸ座標値・Ｙ座標値である。図４（ａ）～図４（ｃ）の横軸は、図４（ａ）～図４（ｃ）中のθを、図４（ａ）～図４（ｃ）の黒丸が示す始点（θ＝０°）から図４（ａ）～図４（ｃ）の矢印が示す終点（θ＝３６０°）までとった角度軸であり、図４（ａ）～図４（ｃ）の縦軸は、Ｘ座標値・Ｙ座標値である。また、図４（ａ）の円軌道を実現するときのＸ座標値・Ｙ座標値は、図１０に示すＸ座標値・Ｙ座標値と同じである。
　従来の通常の円軌道は、図４（ａ）に示すように、図１０で述べたのと同様にＸ座標値ＰＸ，Ｙ座標値ＰＹが円軌道を描くために正弦波（ｓｉｎ波）となる。したがって、駆動量（単位ステップ当たりの移動量の絶対値）は、ｓｉｎ波のゲインが大きくなる領域（図４（ａ）中のＹ座標における角度θが０°，１８０°，３６０°付近、Ｘ座標における角度θが９０°，２７０°付近）でそれぞれ小さくなって、Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂ（図１を参照）の駆動方向がそれぞれ反転する。したがって、Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂによりステージ２を直進駆動して、もしＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂによる軌道の合成が図４（ａ）に示す円軌道の場合には、上述した静止摩擦やバックラッシュの影響が大きくなり、駆動精度の確保が難しくなる。
　そこで、図４（ａ）以外の図４に示すように円軌道という制約を外して、軌道の少なくとも一部に直線的な軌道（直進駆動）を採り入れる。そして、円軌道でみられる駆動方向が反転する位置での微小駆動をなくすことが可能な軌道の例は多数存在し、これらの軌道を「円軌道に準じた軌道」とする。なお、標準となる円軌道からあまりにも外れすぎる（例えば短軸の４倍を超えた長さの長軸を有した楕円などの場合）と、外れすぎた場合に得られた複数の投影画像に基づいて断層画像を算出して演算すると、標準となる円軌道で再構成された断層画像に対して正しい値が得られなくなる。これは、極端な例を考えれば、ＣＴと斜めＣＴとの断層画像が異なることからも分かる．
　そこで、上述したように円軌道に準じた軌道は無制限でなく、円軌道Ｃ（図３（ａ）を参照）の同心円で半分の大きさを有する小円軌道ＣＳ（図３（ａ）を参照）から、円軌道Ｃの同心円で２倍の大きさを有する大円軌道ＣＢ（図３（ａ）を参照）までの範囲の軌道を円軌道に準じた軌道とする。また、図４（ａ）以外の図４に示す各軌道で得られた複数の投影画像に基づいて断層画像を算出して演算すると、標準となる円軌道で再構成された断層画像とほぼ同じ結果になることが確認されている。
　例えば、図４（ｂ）に示すように、Ｘ座標値ＰＸ，Ｙ座標値ＰＹが円軌道をショートカットした軌道を描く場合には、駆動方向が反転する位置での微小駆動量よりも大きく、正の実数の値を有する所定値を設定する。そして、駆動量（単位ステップ当たりの移動量の絶対値）を、当該所定値以上または“０”にして、コントローラ９（図２を参照）は各々のＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂをそれぞれ制御する。
　より具体的には、直交座標系でそれぞれ直進駆動する２つのＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂによる軌道の合成が当該円軌道となるような駆動量で当該所定値以上を保ちつつ各々の２つのＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂをそれぞれ制御するとともに、各々のＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂの駆動方向が反転する領域のみ、駆動量を“０”にして直進軌道で各々のＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂをそれぞれ制御する。つまり、各々のＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂの駆動方向が反転する領域のみ、駆動量を“０”にして（円軌道をショートカットした）直進軌道として、他の領域では当該円軌道と同じ軌道とする。したがって、図面の右に示すように、駆動方向が反転する領域のみ“０”となり、他の領域ではｓｉｎ波となる。このように、駆動方向が反転する領域のみ、駆動量を“０”にして直進軌道として、他の領域では当該円軌道と同じ軌道とすることで、円軌道から外れるときに生じる偽像の影響をできるだけ小さくして、かつ問題となる領域（Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂの駆動方向が反転する領域）での駆動精度を向上させることができる。
　また、例えば、図４（ｃ）に示すように、Ｘ座標値ＰＸ，Ｙ座標値ＰＹが四角形軌道（図４（ｃ）では円軌道に内接する正方形軌道）を描く場合には、同様に正の実数の値を有する所定値を設定する。そして、駆動量（単位ステップ当たりの移動量の絶対値）を、当該所定値以上または“０”にして、コントローラ９は各々のＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂをそれぞれ制御する。
　より具体的には、この四角形軌道は、小円軌道ＣＳから大円軌道ＣＢまでの範囲の軌道であり、コントローラ９は、Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂのいずれか１つのモータのみを制御するとともに、駆動量を“０”にして残りのモータを制御することで、当該四角形軌道の直進軌道で駆動する。例えば、図面の右に示すように、Ｘ軸直進モータ７ａのみを制御してＸ座標値ＰＸが変動する（Ｘ方向に直進する）場合には、Ｙ軸直進モータ７ｂでの駆動量を“０”にしてＹ座標値ＰＹを固定にして停止状態にする。逆に、Ｙ軸直進モータ７ｂのみを制御してＹ座標値ＰＹが変動する（Ｙ方向に直進する）場合には、Ｘ軸直進モータ７ａでの駆動量を“０”にしてＸ座標値ＰＸを固定にして停止状態にする。このように、“０”の移動量（すなわち停止状態）にして、残りの直進駆動機構（モータ）のみで動作させて直進駆動して当該四角形軌道を実現することで位置制御が簡易なものとなり、駆動精度が向上する。また、直進軌道であるので、円軌道よりも短時間で駆動することが可能で、撮影に関するデータ収集時間の短縮が可能となる。
　このように、２つ以上の直進駆動機構（本実施例ではＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂ）により、もし図４（ａ）に示す円軌道を実現する際には、直進駆動機構の駆動方向が反転する位置で必ず微小駆動するので、静止摩擦やバックラッシュの影響が大きくなり駆動精度を保つことができない。そこで、上述の構成を備えた本実施例に係るＸ線検査装置によれば、コントローラ９は、単位ステップ当たりの移動量の絶対値（駆動量）を、正の実数の値を有する所定値以上または“０”にして、各々の直線駆動機構（Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂ）をそれぞれ制御する。この制御により、直進駆動機構（Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂ）の駆動方向が反転する位置で微小駆動せずに、当該所定値以上の移動量あるいは“０”の移動量（すなわち停止状態）となる。
　また、コントローラ９は、円軌道という制約を外して、直進駆動機構（Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂ）の駆動方向が反転する位置で微小駆動しないという制約の下で、当該円軌道の同心円で半分の大きさを有する小円軌道から、当該円軌道の同心円で２倍の大きさを有する大円軌道までの範囲の軌道を当該円軌道に準じた軌道として、ステージ２を駆動するように、各々の直線駆動機構（Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂ）をそれぞれ制御する。これにより、直進駆動機構（Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂ）の駆動方向が反転する位置で微小駆動することなく、駆動精度を保つことができる。
　また、“０”の移動量（すなわち停止状態）にして、残りの直進駆動機構のみで動作させて直進駆動するという動きを採り入れた軌道とすることで、各々の直進駆動機構（駆動系）での位置制御が簡易なものとなり、駆動精度も保ちやすくなるという効果がある。また、駆動精度がよくなることでメカ的に必要な剛性の条件が緩和されるので、コストダウンにもつながり、各々の直進駆動機構（駆動系）において低コストを実現することができる。
　本実施例では、好ましくは、ステージ２の駆動に同期させて、Ｘ線検出器４を駆動する検出器回転機構５を備えている。Ｘ線検出器４も動作させることで撮影視野を確保することができ、より広い領域の断層画像を算出することができる。
　検出器回転機構５を備えた場合において、好ましくは、Ｘ線管３から照射されたＸ線が対象物Ｏの注目点を透過してＸ線検出器４の中心部分で検出されるように、検出器回転機構５はＸ線検出器４を駆動する。注目点をＸ線検出器４の中心部分で捉えることで、断層画像を算出する際にほぼ同じ位置（注目点）で再構成（バックプロジェクション）することが可能となり、撮影視野の中心を基準とした十分広い範囲の断層画像を得ることができる。
　この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
　（１）上述した実施例では、放射線撮影装置として、Ｘ線検査装置を例に採って説明したが、複数の投影画像に基づいて断層画像を取得して放射線撮影を行う装置であれば、放射線についてはＸ線に限定されず、Ｘ線以外の放射線（α線、β線、γ線など）であってもよい。
　（２）対象物については特に限定されない。上述したように実装基板、多層基板のスルーホール／パターン／はんだ接合部、パレット上に配置された集積回路（ＩＣ）のような実装前の電子部品、金属などの鋳物、ビデオデッキのような成型品などに例示されるように、対象物に対する放射線撮影を行うのであればよい。
　（３）上述した実施例では、円軌道に準じた軌道は、図４（ｂ）や図４（ｃ）に示す軌道であったが、２つ以上の直進駆動機構の組み合わせからなり、単位ステップ当たりの移動量の絶対値（駆動量）を、正の実数の値を有する所定値以上または“０”にして、各々の直線駆動機構をそれぞれ制御するとともに、上述の小円軌道から上述の大円軌道までの範囲の軌道を円軌道に準じた軌道とするのであれば、これらに限定されない。例えば、図５（ａ）に示すように、駆動軸（この場合、Ｘ軸、Ｙ軸）方向に頂点を有する四角形軌道でもよいし、図５（ｂ）に示すように、反転する領域のみ頂点を有し、それ以外の領域では円軌道である円頂点はみ出し軌道であってもよい。その他にも、図５（ｃ）に示すように、円軌道に外接する四角形軌道（図５（ｃ）では正方形軌道）であってもよいし、図５（ｄ）に示すように、円軌道に内接あるいは外接する正三角形軌道であってもよい。
　（４）上述した実施例では、（水平面に沿った）円軌道に準じた軌道を描くのに、図２に示す２つのＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂをそれぞれ制御したが、ステージを水平姿勢のままで鉛直面に沿った円軌道に準じた軌道を描く、鉛直姿勢にしてもステージに対して（例えば支持部材により）対象物が載置可能、あるいは後述する変形例（８）のように放射線照射手段（実施例ではＸ線管３）の方を駆動するのであれば、図１に示すように水平面をＸＹ平面とし、Ｚ軸を鉛直軸としたときに、鉛直面に沿った円軌道に準じた軌道を描くように、Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｚ軸直進モータ７ｃ（図２を参照）をそれぞれ制御、あるいはＹ軸直進モータ７ｂ，Ｚ軸直進モータ７ｃをそれぞれ制御してもよい。
　（５）上述した実施例では、円軌道に準じた軌道を描くのに、水平面に沿った円軌道に準じた軌道を描くように、各々の直進駆動機構（実施例では２つのＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂ）をそれぞれ制御したが、上述の変形例（４）のように鉛直面に沿った円軌道に準じた軌道を描くように、各々の直進駆動機構をそれぞれ制御してもよいし、斜面に沿った円軌道に準じた軌道を描くように、各々の直進駆動機構をそれぞれ制御してもよい。
　（６）上述した実施例では、円軌道に準じた軌道を描くのに、図２に示す２つのＸ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂの組み合わせからなる合成駆動手段（実施例ではステージ駆動機構７）をそれぞれ制御したが、３つ以上の直進駆動機構の組み合わせからなる合成駆動手段をそれぞれ制御してもよい。円軌道に準じた軌道を描くのに、例えば、Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂの他にＺ軸直進モータ７ｃ（図２を参照）を組み合わせてもよい。また、直交座標系に限定されず、例えば、Ｘ軸直進モータ７ａ，Ｙ軸直進モータ７ｂおよびＺ軸直進モータ７ｃのいずれか少なくとも１つのモータと、これらの軸に対して斜め方向の軸に沿って直進駆動するモータとを組み合わせてもよい。
　（７）上述した実施例では、図１に示すように、ラミノ角傾いた斜め方向からの放射線照射手段（実施例ではＸ線管３）と放射線検出手段（実施例ではＸ線検出器４）とを配置して斜め方向から撮影したが、各々の図６（ａ）～図６（ｅ）に示すように放射線照射手段（Ｘ線管３）および放射線検出手段（Ｘ線検出器４）を配置してもよい。また、放射線照射手段を上側に配置し、放射線検出手段を下側に配置してもよい。
　（８）上述した実施例では、図１に示すように、ステージ２を駆動したが、放射線照射手段（実施例ではＸ線管３）、ステージ２の少なくとも一方を駆動するのであれば、ステージ２のみの駆動に限定されない。例えば、図６（ｂ）あるいは図６（ｅ）に示すように、放射線照射手段（Ｘ線管３）のみを駆動してもよいし、図６（ｃ）に示すように、放射線照射手段（Ｘ線管３）およびステージ２の双方を駆動してもよい。
　（９）上述した実施例では、図１に示すように、ステージ２の駆動に同期させて、放射線検出手段（実施例ではＸ線検出器４）を駆動したが、図６（ｃ）～図６（ｅ）に示すように、放射線検出手段（Ｘ線検出器４）を駆動させずに撮影を行ってもよい。この場合には、放射線検出手段（Ｘ線検出器４）に対して特別な駆動機構が不要という効果を奏する。
　（１０）上述した実施例では、図１に示すように、放射線（実施例ではＸ線）が対象物Ｏの注目点を透過して放射線検出手段（実施例ではＸ線検出器４）の中心部分で検出されるような構造であったが、図６（ｄ）あるいは図６（ｅ）に示すように、放射線検出手段（Ｘ線検出器４）が広大であれば、必ずしも放射線検出手段（Ｘ線検出器４）の中心部分で放射線（Ｘ線）を検出する必要はない。
　２　…　ステージ
　３　…　Ｘ線管
　４　…　Ｘ線検出器
　５　…　検出器回転機構
　７　…　ステージ駆動機構
　７ａ　…　Ｘ軸直進モータ
　７ｂ　…　Ｙ軸直進モータ
　７ｃ　…　Ｚ軸直進モータ
　８　…　断層画像算出部
　９　…　コントローラ
　Ｃ　…　標準となる円軌道
　ＣＢ　…　大円軌道
　ＣＳ　…　小円軌道
　Ｏ　…　対象物

Claims (5)

  1. 　対象物を載置するステージと、
    　そのステージを間に挟んで互いに対向するように配置された放射線照射手段および放射線検出手段と、
    　前記放射線照射手段から照射されて前記対象物を透過した放射線を前記放射線検出手段で検出することにより得られた複数の投影画像に基づいて、断層画像を演算する演算手段と
    　を備えた放射線撮影装置であって、
    　２つ以上の直進駆動機構の組み合わせからなり、各々の直進駆動機構による軌道の合成が円軌道に準じた軌道で、前記放射線照射手段、前記ステージの少なくとも一方を駆動する合成駆動手段と、
    　その合成駆動手段を制御する制御手段とを備え、
    　制御手段は、
    　単位ステップ当たりの移動量の絶対値を、正の実数の値を有する所定値以上または“０”にして、各々の直線駆動機構をそれぞれ制御するとともに、
    　前記円軌道の同心円で半分の大きさを有する小円軌道から、前記円軌道の同心円で２倍の大きさを有する大円軌道までの範囲の軌道を前記円軌道に準じた軌道として、前記放射線照射手段、前記ステージの少なくとも一方を駆動するように、各々の直線駆動機構をそれぞれ制御することを特徴とする放射線撮影装置。
  2. 　請求項１に記載の放射線撮影装置において、
    　前記制御手段は、
    　直交座標系でそれぞれ直進駆動する２つの前記直進駆動機構による軌道の合成が前記円軌道となるような単位ステップ当たりの移動量で前記所定値以上を保ちつつ各々の直線駆動機構をそれぞれ制御するとともに、
    　各々の直線駆動機構の駆動方向が反転する領域のみ、前記単位ステップ当たりの移動量を“０”にして直進軌道で各々の直線駆動機構をそれぞれ制御することを特徴とする放射線撮影装置。
  3. 　請求項１に記載の放射線撮影装置において、
    　前記円軌道に準じた軌道は、前記小円軌道から前記大円軌道までの範囲の軌道、かつ四角形軌道であって、
    　前記制御手段は、１つの前記直進駆動機構のみを制御するとともに、前記単位ステップ当たりの移動量を“０”にして残りの直進駆動機構を制御することで、前記四角形軌道の直進軌道で駆動することを特徴とする放射線撮影装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
    　前記合成駆動手段による前記放射線照射手段、前記ステージの少なくとも一方の駆動に同期させて、前記放射線検出手段を駆動する検出用駆動手段を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
  5. 　請求項４に記載の放射線撮影装置において、
    　前記放射線照射手段から照射された放射線が前記対象物の注目点を透過して前記放射線検出手段の中心部分で検出されるように、前記検出用駆動手段は放射線検出手段を駆動することを特徴とする放射線撮影装置。
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