放射線撮影装置および断層画像補正方法
【課題】任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる放射線撮影装置および断層画像補正方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ステージ２に校正用ファントムＰｈを埋め込むことで、当該校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する。撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムＰｈを同時にステージ２に載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムＰｈを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【解決手段】ステージ２に校正用ファントムＰｈを埋め込むことで、当該校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する。撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムＰｈを同時にステージ２に載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムＰｈを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射線照射手段から照射されて対象物を透過した放射線を放射線検出手段で検出することにより得られた投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置、および校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する断層画像補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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８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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
そこで、図９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９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。
【０００６】
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。
【０００７】
そこで、例えば図１０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２〜４参照）。図１０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１０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。
【０００８】
このように、図１０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９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１０の場合には図９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。
【０００９】
しかしながら、図１０に示すように、ステージとＸ線検出器とを動作させることにより斜め方向から撮影する方法では、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。
【００１０】
そこで、実際の走査軌道と理想走査軌道とのズレがある場合でも、校正用ファントムを特定の断層撮影条件で撮影して、そのときの理想走査軌道からの幾何学的なズレを補正用のパラメータ（物理量）として算出して、ズレを補正する方法がある（例えば、特許文献４、５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１０６５１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２２１号公報
【特許文献３】特開２００６−１６２３３５号公報
【特許文献４】特許第４４１５７６２号
【特許文献５】特開２０１０−２０４０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１０に示す方法で幾何学的な断層撮影条件（例えば拡大率、ラミノ角）を変更して撮影したときには、各々の撮影条件に合わせた補正用のパラメータを用いるのが望ましい。そのため、予め取得した特定の断層撮影条件での補正用のパラメータにより任意の撮影条件に対応することは困難である。また、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置して、ズレの補正（キャリブレーション）を行わなければいけないのは、ユーザに煩わしさを与える。
【００１３】
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、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる放射線撮影装置および断層画像補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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を備え、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投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置であって、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成し、前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線照射手段、前記放射線検出手段、前記ステージの少なくともいずれかを駆動する駆動手段と、前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
［作用・効果］この発明に係る放射線撮影装置によれば、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する。そして、パラメータ算出手段は、校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、複数の対象物の投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出手段は、当該算出時に対象物を撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このように少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムを同時にステージに載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
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。
【００１６】
また、この発明の断層画像補正方法は、校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する断層画像補正方法であって、前記対象物および前記校正用ファントムをステージに載置する載置工程と、その載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記対象物を透過した放射線に基づく前記対象物の投影画像を収集する第１投影画像収集工程と、前記載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記校正用ファントムを透過した放射線に基づく前記校正用ファントムの投影画像を収集する第２投影画像収集工程と、その第２投影画像収集工程で収集された前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出工程と、前記第１投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出工程とを備え、これらの工程を行うことで、前記校正用ファントムを利用して前記対象物の断層画像を補正することを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］この発明に係る断層画像補正方法によれば、載置工程では、対象物および校正用ファントムをステージに載置する。その状態で、第１投影画像収集工程では、対象物を透過した放射線に基づく対象物の投影画像を収集し、一方で、第２投影画像収集工程では、校正用ファントムを透過した放射線に基づく校正用ファントムの投影画像を収集する。なお、第１／第２投影画像収集工程の順序については特に限定されず、第１投影画像収集工程の後に第２投影画像収集工程を行ってもよいし、逆に第２投影画像収集工程の後に第１投影画像収集工程を行ってもよいし、あるいは後述するように第１／第２投影画像収集工程を同時並行して行ってもよい。
【００１８】
さらに、パラメータ算出工程では、第２投影画像収集工程で収集された校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、第１投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の対象物の投影画像およびパラメータ算出工程で算出されたパラメータに基づいて、断層画像算出工程では、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に対象物を撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。これらの工程を行うことで、校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する。このように対象物および校正用ファントムをステージに載置して、これらの工程を行うことにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムを同時にステージに載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【００１９】
上述したこの発明に係る断層画像補正方法において、対象物が校正用ファントムを兼用することで、第１投影画像収集工程と第２投影画像収集工程とを両方同時に行い、対象物の投影画像を収集するとともに、対象物が兼用する校正用ファントムの投影画像を収集してもよい。あるいは、上述したこの発明に係る放射線撮影装置と同様に、上述したこの発明に係る断層画像補正方法においても、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成してもよい。
【００２０】
上述したこの発明に係る放射線撮影装置および断層画像補正方法において、ステージにマーカを埋め込んで校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成してもよい。あるいは、ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる校正用ファントムを搭載可能にステージを構成してもよい。また、両方を組み合わせてもよい。
【００２１】
上述したこれらの発明に係る断層画像補正方法では、第１投影画像収集工程で対象物の投影画像を収集するときと同じ撮影条件において第２投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程で算出し、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第１投影画像収集工程で対象物の投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において第２投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程で算出するのが好ましい。同じ撮影条件において第１／第２投影画像収集工程で各投影画像を収集してパラメータを算出し、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第１／第２投影画像収集工程で各投影画像を収集してパラメータを算出することにより、任意の撮影条件での補正用のパラメータを容易にそれぞれ算出することができる。
【００２２】
また、上述したこれらの発明に係る断層画像補正方法では、パラメータ算出工程で算出されたパラメータを撮影条件毎に記憶媒体に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程を備え、ある撮影条件に適したパラメータが記憶されていないときに、当該撮影条件において第２投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程で算出し、算出された当該撮影条件に適したパラメータをパラメータ記憶工程で記憶媒体に書き込んで記憶し、断層画像算出工程で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して対象物の断層画像を算出して再構成するのが好ましい。パラメータが記憶工程で過去に記憶されて記憶媒体に既にあるときには、そのパラメータを利用して対象物の断層画像を算出して再構成し、パラメータが記憶媒体にないときのみ、そのときの撮影条件において第１／第２投影画像収集工程で各投影画像を収集してパラメータを算出し再構成する。このようなことを行うことで、同一の撮影条件で撮影（投影画像の収集／パラメータの算出）を改めて行う必要はなく、さらには過去の撮影条件の有無を過去に遡って調べる必要はなく、これらについてユーザを煩わすことなく、手間をかけず時間を短縮することができる。
【００２３】
また、上述したこれらの発明に係る断層画像補正方法では、放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に第２投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎にパラメータをパラメータ算出工程でそれぞれ算出し、断層画像補正方法は、それぞれ算出されたパラメータに基づいて、削除した所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、全フレームでのパラメータを算出するのが好ましい。フレームを削除した状態でパラメータを算出し、削除したフレームでのパラメータを、算出されたパラメータに基づいて補間することで、削除したフレーム分の撮影（投影画像の収集／パラメータの算出）時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明に係る放射線撮影装置および断層画像補正方法によれば、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムを同時にステージに載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例に係るＸ線検査装置の概略構成図である。
【図２】実施例に係るＸ線検査装置のブロック図である。
【図３】対象物が校正用ファントムを兼用する一例の概略平面図である。
【図４】少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する一例の概略図であり、（ａ）はステージにマーカを埋め込んで校正用ファントムとする場合の概略斜視図、（ｂ）はその概略断面図である。
【図５】少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する他の一例の概略図であり、（ａ）はステージの表面（上面）に、パターンをマーカとして設置したときの校正用ファントムの概略斜視図、（ｂ）はステージの裏面（下面）に、パターンをマーカとして設置したときの概略斜視図である。
【図６】校正用パラメータの投影画像からパラメータを算出するまでの一連の処理を示すフローチャートである。
【図７】実施例に係る断層画像補正方法の一連の処理を示すフローチャートである。
【図８】従来の撮影の概略図である。
【図９】従来の斜め撮影の概略図である。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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（図示省略）からなり、回転モータ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。
【００３０】
検出器回転機構５は、回転モータ（図示省略）からなり、回転モータが検出器傾動機構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。
【００３１】
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、校正用ファントムＰｈ（図３〜図５を参照）の投影画像に基づいて補正用のパラメータ（物理量）を算出するパラメータ算出部８と、パラメータ算出部８で算出されたパラメータを書き込んで記憶するパラメータ記憶部９と、複数の対象物Ｏの投影画像およびパラメータに基づいて、対象物Ｏの断層画像を算出して演算する断層画像算出部１０と、これらを統括制御するコントローラ１１と、断層画像算出部１０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１２とを備えている。上述の検出器回転機構５や検出器傾動機構６を含め、ステージ駆動機構７は、この発明における駆動手段に相当し、パラメータ算出部８は、この発明におけるパラメータ算出手段に相当し、パラメータ記憶部９は、この発明における記憶媒体に相当し、断層画像算出部１０は、この発明における断層画像算出手段に相当する。
【００３２】
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（図示省略）、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（図示省略）、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（図示省略）からなる。本実施例では、各々のＸ軸直進モータ，Ｙ軸直進モータによる軌道の合成が円軌道で、かつ検出器回転機構５によるＸ線検出器４の回転駆動に同期するようにコントローラ１１はステージ２を駆動する。
【００３３】
パラメータ算出部８は、校正用ファントムＰｈ（図３〜図５を参照）の投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、算出されたパラメータを撮影条件毎にパラメータ記憶部９に書き込んで記憶する。対象物Ｏの断層画像を補正する際に、パラメータ記憶部９に記憶されたパラメータを読み出して、その読み出されたパラメータを利用する。パラメータ記憶部９は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などに代表される記憶媒体で構成されている。
【００３４】
断層画像算出部１０は、複数の対象物Ｏの投影画像および上述のパラメータに基づいて、対象物Ｏの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Ｏを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。コントローラ１１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（図示省略）、検出器傾動機構６の回転モータ（図示省略）、ステージ駆動機構７のＸ軸／Ｙ軸／Ｚ軸直進モータ（図示省略）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１１は制御してもよい。上述のパラメータ算出部８や断層画像算出部１０やコントローラ１１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。
【００３５】
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１０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１０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。
【００３６】
次に、校正用ファントムＰｈについて説明する。校正用ファントムＰｈはマーカを有しており、校正用ファントムＰｈを放射線撮影したときに得られる投影画像中のマーカから、マーカの同一位置を特徴点として抽出できるような構造をしている。図３〜図５を参照して説明する。図３は、対象物が校正用ファントムを兼用する一例の概略平面図であり、図４は、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する一例の概略図であり、図４（ａ）は、ステージにマーカを埋め込んで校正用ファントムとする場合の概略斜視図であり、図４（ｂ）は、その概略断面図であり、図５は、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する他の一例の概略図であり、図５（ａ）は、ステージの表面（上面）に、パターンをマーカとして設置したときの校正用ファントムの概略斜視図であり、図５（ｂ）は、ステージの裏面（下面）に、パターンをマーカとして設置したときの校正用ファントムの概略斜視図である。
【００３７】
放射線撮影時に対象物Ｏ（図１、図３を参照）および校正用ファントムＰｈを同時にステージ２（図１、図２、図４あるいは図５を参照）に載置するには、図３に示すように対象物Ｏが校正用ファントムＰｈを兼用する手法と、図４あるいは図５に示すように少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する手法とに大別される。
【００３８】
図３に示すように、対象物Ｏが校正用ファントムＰｈを兼用する一例として、例えば対象物ＯがＢＧＡの場合には、対象物Ｏ中の球状物質（Ｂａｌｌ）のいずれかにマーカＭを設置する。マーカＭを設置することで、マーカＭからなる校正用ファントムＰｈを対象物Ｏが兼用することができ、対象物Ｏとは別の校正用ファントムを用意する必要がなくなる。このとき、対象物Ｏ中のマーカＭの位置で第１／第２投影画像収集工程を同時に行ってもよいし、対象物Ｏ中のマーカＭ以外の位置で第１投影画像収集工程を行ってもよい。
【００３９】
少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する一例として、図４（ａ）の概略斜視図や図４（ｂ）の概略断面図に示すように、ステージ２に校正用ファントムＰｈを埋め込む。一般に、ステージ２は放射線透過率が高い物質で形成されているので、マーカを放射線透過率が低い物質（例えば鉛）で形成して、ステージ２と区別する。図４の場合には、マーカを放射線透過率が低い球状物質で形成し、その球状物質をステージ２に埋め込んだものを校正用ファントムＰｈとする。
【００４０】
図４とは別に、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する他の一例として、図５の概略斜視図に示すように、ステージ２にパターンからなるマーカを設置する。このように、マーカを設置することで、マーカからなる校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する。図５のマーカも、パターンの交点を特徴点とすることができるので、マーカの概念に包括されることに留意されたい。
【００４１】
ステージ２のいずれの面にマーカを設置しても構わない。例えば、図５（ａ）に示すように、ステージ２の表面（上面）にマーカを設置してもよいし、図５（ｂ）に示すように、ステージ２の裏面（下面）にマーカを設置してもよい。また、図５（ａ）および図５（ｂ）を組み合わせて、ステージ２の表裏面ともにマーカを設置してもよい。その他の面（側面、正面あるいは背面）にマーカを設置してもよい。
【００４２】
後述する下記（１）式は、３次元空間から２次元画像への透視投影を表す一般的な計算式である。（１）式を用いる場合において、１２個の要素からなる１１個のパラメータを利用して対象物Ｏ（図１、図３を参照）の断層画像を補正するときには、３次元的に配置された相対座標が既知のマーカが６つ以上映っていれば、代数演算によりパラメータを直接的に算出することができる。したがって、図４（ａ）の概略平面図に示すように、ステージ２に６つ（あるいはそれ以上）の校正用ファントムＰｈを３次元的に埋め込んで配置する。
【００４３】
なお、上述した１１個のパラメータを利用して対象物Ｏ（図１、図３を参照）の断層画像を補正するときに、パラメータのいくつかが固定値であるという制約条件があれば、マーカが２次元的な配置であっても、正しいパラメータを算出できる条件も存在する。したがって、図３や図５に示すように、マーカを２次元的に配置してもよい。
【００４４】
パターンからなるマーカについては、ステージ２に溝あるいは突起を設けることで設置してもよいし、ステージ２とは別の物質を貼りつけることでパターンを設置してもよい。パターンは、図５では格子状であるが、格子状に限定されない。例えば点状のパターンから構成されていてもよい。
【００４５】
図４や図５では、校正用ファントムＰｈをステージ２の全体に亘って搭載したが、撮影の邪魔にならないようにステージ２の端部に校正用ファントムＰｈを搭載してもよい。また、図３〜図５を互いに組み合わせてもよい。
【００４６】
次に、断層画像を補正する方法について説明する。断層画像の算出アルゴリズムは公知の方法があり、例えばＦＢＰ法（Filtered Back Projection法）などにより計算することができる。このとき、放射線撮影時の幾何条件を表すパラメータが分かれば、そのパラメータを補正用（計算用）のパラメータとして、断層画像の計算ができる。ここで、３次元空間から２次元画像への透視投影を表す一般的な方程式である下記（１）式により表され、（１）式を用いると撮影時の幾何条件は、１１個のパラメータにより表すことができる。
【００４７】
【数１】
【００４８】
Ｐ〜Ｗは、ワールド座標系での特徴点の３次元斉次座標であり、転置行列で表されているので、実際には４行１列の行列である。Ｐ〜ｉｎは、投影画像上の画素（ピクセル）座標系での２次元斉次座標である。Ｐ〜ｉｎも転置行列で表されているので、実際には３行１列の行列である。
【００４９】
Ｍは外部パラメータからなる行列であり、ワールド座標系からカメラ座標系への変換行列である。Ｍ中のＲは３次元空間での３自由度の回転を表す回転行列であり、３つのパラメータからなる３行３列の行列である。Ｍ中のｔは３次元空間での３自由度の並進を表す「並進ベクトル」であり、３つのパラメータからなる３行１列のベクトルである。また、Ｍ中の“０”は１行３列の零ベクトル、Ｍ中の“１”は１行１列である。したがって、Ｍは６つのパラメータ（外部パラメータ）からなる４行４列の行列である。
【００５０】
行列Ａと行列Ｐは内部パラメータからなる行列であり、行列ＡＰはカメラ座標系からピクセル座標系への変換行列である。Ｐ中のｆは、Ｘ線管３（図１を参照）、いわゆる光源からＸ線検出器４（図１、図２を参照）へ垂線を下ろした距離（SID: Source Image Distance）を表すパラメータであり、Ｐは３行４列の行列である。
【００５１】
Ａ中のｋｘ，ｋｙは実空間の座標系から、ピクセル座標系へのスケール変換をするパラメータであり、Ａ中の「ｓｋｅｗ」はピクセル座標系の座標軸の歪みを表すパラメータであり、直交座標系の場合は“０”となる。また、Ａ中のσｘ，σｙは、ピクセル座標系の原点位置を表すパラメータである。Ａは３行３列の行列である。行列Ａと行列Ｐをかけた行列ＡＰは６つの要素からなる行列であるが自由度は５であるので、行列ＡＰは５つのパラメータ（内部パラメータ）からなる３行４列の行列となる。
【００５２】
上記（１）式を用いて放射線撮影時の幾何条件を求める場合は、行列Ｍ中の６つの外部パラメータ、行列ＡＰ中の５つの内部パラメータの計１１個のパラメータを求めることになる。これらの１１個のパラメータを算出することは、一般にコンピュータビジョンなどの分野で扱われているカメラの校正問題であり、校正用ファントムを放射線撮影したときに得られる投影画像での、マーカの特徴点のピクセル座標（（１）式中のＰ〜ｉｎ）と、校正用ファントムのマーカの相対座標が既知の場合はマーカのワールド座標系での３次元座標（（１）式中のＰ〜Ｗ）とを用いて、計算することができる。
【００５３】
なお、ワールド座標系やカメラ座標系やピクセル座標系の各座標系については公知であるので、その具体的な説明については省略する。また、１１個のパラメータの上記（１）式はあくまでも一例である。したがって、断層画像を補正する場合については、上記（１）式を必ずしも用いる必要はなく、撮影時の幾何条件を表すようなパラメータを用いた公知の式であれば、特に限定されない。
【００５４】
上述したように、１つの投影画像中に３次元座標が既知である３次元的に配置された特徴点が６つ以上映っていれば、代数演算により１１個のパラメータを直接的に算出することができる。また、非線形的な最適化方法によりパラメータを算出することも可能であり、Bundle Adjustmentなどの方法が知られている。
【００５５】
また、上述したように、パラメータのいくつかが固定値であるという制約条件があれば、特徴点配置が２次元的であったり、投影画像中の特徴点の数が６個に満たない場合であったりしても正しいパラメータを算出できる条件も存在する。上記条件を満たすように、例えば図４あるいは図５に示すように、放射線透過率が低い物質と、放射線透過率が比較的に高いステージ２とを有するものを、校正用ファントムＰｈとして用いることができる。
【００５６】
次に、上記方法で取得された校正用ファントムＰｈの投影画像からパラメータを算出するまでの処理について、図６を参照して説明する。図６は、校正用パラメータの投影画像からパラメータを算出するまでの一連の処理を示すフローチャートである。
【００５７】
（ステップＳ１）特徴点抽出
先ず、校正用ファントムＰｈの投影画像から特徴点を抽出し、その特徴点のピクセル座標を記憶する。特徴点としては、例えばマーカが球形状である場合は球の中心、マーカが格子状パターンである場合は、格子状パターンの交点を特徴点と設定すればよい。特徴点は１つの投影画像中に複数（数は算出したいパラメータの数による）存在し、全ての投影画像において校正用ファントムＰｈの同一点の特徴点が抽出されるのが好ましい。
【００５８】
（ステップＳ２）同一特徴点識別
次に、前記ステップＳ１で抽出した各フレームの特徴点を、校正用ファントムＰｈの投影画像間で、校正用ファントムＰｈの同一点を表している特徴点の対応付けを行う。対応付けの方法は、例えば連続フレームの投影画像間で比較して、投影画像上の距離が最も近い特徴点同士を同一特徴点として識別する方法が考えられる。また、あるフレームでの投影画像上の特徴点位置（特徴点画素）を、それ以前に取得されたフレームでの投影画像からわかる特徴点の画像上の軌跡から推定して、同一特徴点を対応付けて識別する方法も考えられる。
【００５９】
（ステップＳ３）パラメータ算出
次に、対応付けられた特徴点（識別された特徴点）群からパラメータを算出する。特徴点の３次元座標が既知であり、特徴点が３次元的に６つ以上配置されている場合には、上述したように代数演算によりパラメータを直接的に算出することができる。また、Bundle Adjustment法のような非線形最適化により算出することができる。このとき、いくつかのパラメータを固定値として扱うこともでき、算出必要なパラメータの数に応じて必要な特徴点数も異なる。また、特徴点の３次元座標が未知である場合でも、skewが０である場合は非線形最適化方法によりセルフキャリブレーションが可能であり、最適な変数パラメータを算出することができる。このときのパラメータ算出はユークリッド復元にあたりスケール不定性は残る。そこで、必要に応じて適切なスケール変換をしたり、パラメータに制約を入れる事で所望のスケールとしたりすることができる。
【００６０】
次に、本実施例に係る断層画像補正方法について、図７を参照して説明する。図７は、実施例に係る断層画像補正方法の一連の処理を示すフローチャートである。
【００６１】
先ず、対象物Ｏ（図１、図３を参照）および校正用ファントムＰｈ（図３〜図５を参照）をステージ２（図１、図２、図４あるいは図５を参照）に載置する。この載置は、この発明における載置工程に相当する。
【００６２】
（ステップＴ１）パラメータ記憶済？
次に、対象物Ｏを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成するために、当該撮影条件でのパラメータ（適したパラメータ）がパラメータ記憶部９（図２を参照）に既に記憶済か否かを例えばコントローラ１１（図２を参照）が判断する。適したパラメータがパラメータ記憶部９に既に記憶済であれば、ステップＴ２に進む。適したパラメータがパラメータ記憶部９に記憶済でなければ、当該撮影条件でのパラメータを算出するために、ステップＴ１１に進む。
【００６３】
（ステップＴ１１）校正用ファントムの断層撮影
当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出部８（図２を参照）が算出するために、当該撮影条件において校正用ファントムＰｈの投影画像を収集して、校正用ファントムＰｈの断層撮影を行う。具体的には、対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置した状態で、校正用ファントムＰｈを透過したＸ線をＸ線検出器４（図１、図２を参照）で検出することにより校正用ファントムＰｈの投影画像を取得して収集する。
【００６４】
もし、図３に示すように、対象物Ｏが校正用ファントムＰｈを兼用する場合には、ステップＴ１１での校正用ファントムの断層撮影と、後述するステップＴ２での対象物の断層撮影とが同一であるので、ステップＴ１でのパラメータ記憶の如何に関わらずステップＴ１１（Ｔ２）に進めばよい。ステップＴ１１は、この発明における第２投影画像収集工程に相当する。
【００６５】
ステップＴ１１が済めば、ステップＴ２とステップＴ１２とを並行に行う。後述するステップＴ５での断層画像の算出までに、ステップＴ２，それに続くステップＴ３，Ｔ４と、ステップＴ１２，それに続くステップＴ１３とが終了していれば、ステップＴ２およびステップＴ１２の開始・終了のタイミングについては、特に限定されない。したがって、ステップＴ２およびステップＴ１２を同時に開始してもよいし、ステップＴ２の開始後にステップＴ１２を行ってもよく、逆にステップＴ１２の開始後にステップＴ２を行ってもよい。
【００６６】
（ステップＴ２）対象物の断層撮影
当該撮影条件において対象物Ｏの投影画像を収集して、対象物Ｏの断層撮影を行う。具体的には、ステップＴ１１と同様に、対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置した状態で、対象物Ｏを透過したＸ線をＸ線検出器４で検出することにより対象物Ｏの投影画像を取得して収集する。ステップＴ２は、この発明における第１投影画像収集工程に相当する。
【００６７】
（ステップＴ３）パラメータ算出済？
ステップＴ２で対象物Ｏの断層撮影を行った後、当該撮影条件でのパラメータ（適したパラメータ）をパラメータ算出部８が既に算出済か否かを例えばコントローラ１１が判断する。適したパラメータをパラメータ算出部８が既に算出済であれば、ステップＴ５に進む。適したパラメータをパラメータ算出部８が算出済でなければ、パラメータ算出完了までステップＴ４で待機する。
【００６８】
なお、ステップＴ１で適したパラメータがパラメータ記憶部９に既に記憶済であれば、必ずしもステップＴ３を行う必要はない。また、パラメータ記憶部９に既に記憶済のパラメータの撮影条件と、ステップＴ２での対象物Ｏの断層撮影における撮影条件とが同一でなくても、下記のようなパラメータ補間を行えば、必ずしも投影画像の収集／パラメータの算出を行う必要はない。
【００６９】
すなわち、放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した所定枚数のフレーム以外のフレーム毎にステップＴ１１で校正用ファントムＰｈの投影画像をそれぞれ収集する。そして、当該フレーム毎にパラメータをステップＴ１２でそれぞれ算出する。このパラメータは、パラメータ記憶部９に過去に記憶済のパラメータも含まれる。
【００７０】
それぞれ算出されたパラメータに基づいて、削除した所定枚数のフレームでのパラメータを補間する。そのパラメータ補間でパラメータを補間することにより、全フレームでのパラメータを算出する。パラメータ補間については公知であるので、その具体的な説明については省略する。このパラメータ補間は、この発明におけるパラメータ補間工程に相当する。
【００７１】
（ステップＴ４）パラメータ算出完了まで待機
適したパラメータをパラメータ算出部８が算出するために、算出完了までステップＴ４で待機する。算出完了すれば、ステップＴ５に進む。
【００７２】
（ステップＴ１２）パラメータ算出
一方、ステップＴ１１で校正用ファントムＰｈの断層撮影を行った後、校正用ファントムＰｈの投影画像に基づいてパラメータ算出部８はパラメータを算出する。上述のステップＳ１〜Ｓ３（図６を参照）を行って、上記（１）式を用いてパラメータを求める場合には、以下のように求める。すなわち、校正用ファントムＰｈの投影画像上に映った各々の特徴点の座標（ピクセル座標系のＰ〜ｉｎ中のｘｉｎ，ｙｉｎ）や、そのときの撮影条件での座標を上記（１）式に代入することにより、撮影時の幾何学的条件を求める。これらの幾何学的条件を求めることにより、最大１１個のパラメータ（この場合には、６個の外部パラメータと、５個の内部パラメータ）を求める。このステップＴ１２は、この発明におけるパラメータ算出工程に相当する。
【００７３】
（ステップＴ１３）パラメータ記憶
ステップＴ１２で算出されたパラメータをパラメータ記憶部９に書き込んで記憶する。このステップＴ１１〜Ｔ１３を行うことにより、当該撮影条件でのパラメータを算出して記憶することになる。パラメータを記憶したらステップＴ５に進む。このステップＴ１３は、この発明におけるパラメータ記憶工程に相当する。
【００７４】
（ステップＴ５）断層画像の算出
ステップＴ４あるいはステップＴ１３でパラメータが求まったら、複数の対象物Ｏの投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出部１０（図２を参照）は対象物Ｏの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Ｏを撮影したときに撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このようにして、校正用ファントムＰｈを利用して対象物Ｏの断層画像を補正する。このステップＴ５は、この発明における断層画像算出工程に相当する。
【００７５】
（ステップＴ６）断層画像の表示
断層画像算出部１０で得られた断層画像を画像出力部１２（図２を参照）のモニタに表示出力する。断層画像算出部１０で得られた断層画像を画像出力部１２のプリンタに印刷出力してもよい。
【００７６】
図７に示す一連のステップＴ１〜Ｔ６（ステップＴ１１〜Ｔ１３を含む）を行うことで、断層画像を補正する。
【００７７】
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、図４あるいは図５に示すように、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する。そして、パラメータ算出部８は、校正用ファントムＰｈの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、複数の対象物Ｏの投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出部１０は、当該算出時に対象物Ｏを撮影したときに撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このように少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成することにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈを同時にステージ２に載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムＰｈを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【００７８】
また、本実施例に係る断層画像補正方法によれば、載置工程では、対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置する。その状態で、第１投影画像収集工程（図７ではステップＴ２）では、対象物Ｏを透過したＸ線に基づく対象物Ｏの投影画像を収集し、一方で、第２投影画像収集工程（図７ではステップＴ１１）では、校正用ファントムＰｈを透過したＸ線に基づく校正用ファントムＰｈの投影画像を収集する。上述したように、第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）の順序については特に限定されず、第１投影画像収集工程（ステップＴ２）の後に第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）を行ってもよいし、逆に第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）の後に第１投影画像収集工程（ステップＴ２）を行ってもよいし、あるいは第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）を同時並行して行ってもよい。
【００７９】
さらに、パラメータ算出工程（図７ではステップＴ１２）では、第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で収集された校正用ファントムＰｈの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、第１投影画像収集工程（ステップＴ２）でそれぞれ収集された複数の対象物Ｏの投影画像およびパラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出されたパラメータに基づいて、断層画像算出工程（図７ではステップＴ５）では、対象物Ｏの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Ｏを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。
【００８０】
これらの工程（図７ではステップＴ１１〜Ｔ１３を含んだステップＴ１〜Ｔ６）を行うことで、校正用ファントムＰｈを利用して対象物Ｏの断層画像を補正する。このように対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置して、これらの工程を行うことにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈを同時にステージ２に載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムＰｈを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【００８１】
本実施例に係る断層画像補正方法において、図３に示すように、対象物Ｏが校正用ファントムＰｈを兼用することで、第１投影画像収集工程（ステップＴ２）と第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）とを両方同時に行い、対象物Ｏの投影画像を収集するとともに、対象物Ｏが兼用する校正用ファントムＰｈの投影画像を収集してもよい。あるいは、本実施例に係るＸ線検査装置と同様に、本実施例に係る断層画像補正方法においても、図４あるいは図５に示すように、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成してもよい。
【００８２】
本実施例に係るＸ線検査装置および断層画像補正方法において、図４に示すようにステージ２にマーカを埋め込んで校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成してもよい。あるいは、図５に示すようにステージ２にパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成してもよい。また、図４および図５の両方を組み合わせてもよい。
【００８３】
本実施例に係る断層画像補正方法では、好ましくは、図７のフローチャートに示すように、第１投影画像収集工程（ステップＴ２）で対象物Ｏの投影画像を収集するときと同じ撮影条件において第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で校正用ファントムＰｈの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出する。そして、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第１投影画像収集工程（ステップＴ２）で対象物Ｏの投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で校正用ファントムＰｈの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出する。同じ撮影条件において第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）で各投影画像を収集してパラメータを算出し、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）で各投影画像を収集してパラメータを算出することにより、任意の撮影条件での補正用のパラメータを容易にそれぞれ算出することができる。
【００８４】
また、本実施例に係る断層画像補正方法では、好ましくは、図７のフローチャートに示すように、パラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出されたパラメータを撮影条件毎に記憶媒体（本実施例ではパラメータ記憶部９）に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程（図７ではステップＴ１３）を備える。ある撮影条件に適したパラメータが記憶されていないとき（図７ではステップＴ１の「Ｎｏ」に分岐：適したパラメータがパラメータ記憶部９に記憶済でないとき）に、当該撮影条件において第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で校正用ファントムＰｈの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出する。そして、算出された当該撮影条件に適したパラメータをパラメータ記憶工程（ステップＴ１３）でパラメータ記憶部９に書き込んで記憶し、断層画像算出工程（ステップＴ５）で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して対象物Ｏの断層画像を算出して再構成する。
【００８５】
パラメータが記憶工程（ステップＴ１３）で過去に記憶されてパラメータ記憶部９に既にあるときには、そのパラメータを利用して対象物Ｏの断層画像を算出して再構成し、パラメータがパラメータ記憶部９にないときのみ、そのときの撮影条件において第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）で各投影画像を収集してパラメータを算出し再構成する。このようなことを行うことで、同一の撮影条件で撮影（投影画像の収集／パラメータの算出）を改めて行う必要はなく、さらには過去の撮影条件の有無を過去に遡って調べる必要はなく、これらについてユーザを煩わすことなく、手間をかけず時間を短縮することができる。
【００８６】
また、本実施例に係る断層画像補正方法では、好ましくは、放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で校正用ファントムＰｈの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎にパラメータをパラメータ算出工程（ステップＴ１２）でそれぞれ算出する。本実施例に係る断層画像補正方法は、それぞれ算出されたパラメータに基づいて、削除した所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、全フレームでのパラメータを算出する。フレームを削除した状態でパラメータを算出し、削除したフレームでのパラメータを、算出されたパラメータに基づいて補間することで、削除したフレーム分の撮影（投影画像の収集／パラメータの算出）時間を短縮することができる。
【００８７】
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。
【００８８】
（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。
【００８９】
（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。
【００９０】
（３）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、従来の図８に示すような方向から撮影してもよいし、従来の図９に示すような方向から撮影してもよい。
【００９１】
（４）上述した実施例では、駆動手段は、図２に示す検出器回転機構５や検出器傾動機構６やステージ駆動機構７であって、対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置した状態で、放射線検出手段（実施例ではＸ線検出器４）およびステージ２をそれぞれ駆動したが、駆動の対象はこれに限定されない。対象物および校正用ファントムをステージに載置した状態で、放射線照射手段（実施例ではＸ線管３）、放射線検出手段、ステージの少なくともいずれかを駆動するのであれば、放射線照射手段、放射線検出手段、ステージのいずれか１つのみを駆動してもよいし、放射線照射手段、放射線検出手段、ステージを全て駆動してもよいし、放射線照射手段、放射線検出手段、ステージのうちの２つを駆動してもよい。
【符号の説明】
【００９２】
２ … ステージ
３ … Ｘ線管
４ … Ｘ線検出器
５ … 検出器回転機構
６ … 検出器傾動機構
７ … ステージ駆動機構
８ … パラメータ算出部
９ … パラメータ記憶部
１０ … 断層画像算出部
Ｍ … マーカ
Ｐｈ … 校正用ファントム
Ｏ … 対象物
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射線照射手段から照射されて対象物を透過した放射線を放射線検出手段で検出することにより得られた投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置、および校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する断層画像補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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８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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
そこで、図９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９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。
【０００６】
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。
【０００７】
そこで、例えば図１０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２〜４参照）。図１０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１０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。
【０００８】
このように、図１０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９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１０の場合には図９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。
【０００９】
しかしながら、図１０に示すように、ステージとＸ線検出器とを動作させることにより斜め方向から撮影する方法では、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。
【００１０】
そこで、実際の走査軌道と理想走査軌道とのズレがある場合でも、校正用ファントムを特定の断層撮影条件で撮影して、そのときの理想走査軌道からの幾何学的なズレを補正用のパラメータ（物理量）として算出して、ズレを補正する方法がある（例えば、特許文献４、５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１０６５１５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２２１号公報
【特許文献３】特開２００６−１６２３３５号公報
【特許文献４】特許第４４１５７６２号
【特許文献５】特開２０１０−２０４０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１０に示す方法で幾何学的な断層撮影条件（例えば拡大率、ラミノ角）を変更して撮影したときには、各々の撮影条件に合わせた補正用のパラメータを用いるのが望ましい。そのため、予め取得した特定の断層撮影条件での補正用のパラメータにより任意の撮影条件に対応することは困難である。また、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置して、ズレの補正（キャリブレーション）を行わなければいけないのは、ユーザに煩わしさを与える。
【００１３】
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、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる放射線撮影装置および断層画像補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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を備え、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投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置であって、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成し、前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線照射手段、前記放射線検出手段、前記ステージの少なくともいずれかを駆動する駆動手段と、前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
［作用・効果］この発明に係る放射線撮影装置によれば、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する。そして、パラメータ算出手段は、校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、複数の対象物の投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出手段は、当該算出時に対象物を撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このように少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムを同時にステージに載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
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。
【００１６】
また、この発明の断層画像補正方法は、校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する断層画像補正方法であって、前記対象物および前記校正用ファントムをステージに載置する載置工程と、その載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記対象物を透過した放射線に基づく前記対象物の投影画像を収集する第１投影画像収集工程と、前記載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記校正用ファントムを透過した放射線に基づく前記校正用ファントムの投影画像を収集する第２投影画像収集工程と、その第２投影画像収集工程で収集された前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出工程と、前記第１投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出工程とを備え、これらの工程を行うことで、前記校正用ファントムを利用して前記対象物の断層画像を補正することを特徴とするものである。
【００１７】
［作用・効果］この発明に係る断層画像補正方法によれば、載置工程では、対象物および校正用ファントムをステージに載置する。その状態で、第１投影画像収集工程では、対象物を透過した放射線に基づく対象物の投影画像を収集し、一方で、第２投影画像収集工程では、校正用ファントムを透過した放射線に基づく校正用ファントムの投影画像を収集する。なお、第１／第２投影画像収集工程の順序については特に限定されず、第１投影画像収集工程の後に第２投影画像収集工程を行ってもよいし、逆に第２投影画像収集工程の後に第１投影画像収集工程を行ってもよいし、あるいは後述するように第１／第２投影画像収集工程を同時並行して行ってもよい。
【００１８】
さらに、パラメータ算出工程では、第２投影画像収集工程で収集された校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、第１投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の対象物の投影画像およびパラメータ算出工程で算出されたパラメータに基づいて、断層画像算出工程では、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に対象物を撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。これらの工程を行うことで、校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する。このように対象物および校正用ファントムをステージに載置して、これらの工程を行うことにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムを同時にステージに載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【００１９】
上述したこの発明に係る断層画像補正方法において、対象物が校正用ファントムを兼用することで、第１投影画像収集工程と第２投影画像収集工程とを両方同時に行い、対象物の投影画像を収集するとともに、対象物が兼用する校正用ファントムの投影画像を収集してもよい。あるいは、上述したこの発明に係る放射線撮影装置と同様に、上述したこの発明に係る断層画像補正方法においても、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成してもよい。
【００２０】
上述したこの発明に係る放射線撮影装置および断層画像補正方法において、ステージにマーカを埋め込んで校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成してもよい。あるいは、ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる校正用ファントムを搭載可能にステージを構成してもよい。また、両方を組み合わせてもよい。
【００２１】
上述したこれらの発明に係る断層画像補正方法では、第１投影画像収集工程で対象物の投影画像を収集するときと同じ撮影条件において第２投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程で算出し、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第１投影画像収集工程で対象物の投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において第２投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程で算出するのが好ましい。同じ撮影条件において第１／第２投影画像収集工程で各投影画像を収集してパラメータを算出し、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第１／第２投影画像収集工程で各投影画像を収集してパラメータを算出することにより、任意の撮影条件での補正用のパラメータを容易にそれぞれ算出することができる。
【００２２】
また、上述したこれらの発明に係る断層画像補正方法では、パラメータ算出工程で算出されたパラメータを撮影条件毎に記憶媒体に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程を備え、ある撮影条件に適したパラメータが記憶されていないときに、当該撮影条件において第２投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程で算出し、算出された当該撮影条件に適したパラメータをパラメータ記憶工程で記憶媒体に書き込んで記憶し、断層画像算出工程で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して対象物の断層画像を算出して再構成するのが好ましい。パラメータが記憶工程で過去に記憶されて記憶媒体に既にあるときには、そのパラメータを利用して対象物の断層画像を算出して再構成し、パラメータが記憶媒体にないときのみ、そのときの撮影条件において第１／第２投影画像収集工程で各投影画像を収集してパラメータを算出し再構成する。このようなことを行うことで、同一の撮影条件で撮影（投影画像の収集／パラメータの算出）を改めて行う必要はなく、さらには過去の撮影条件の有無を過去に遡って調べる必要はなく、これらについてユーザを煩わすことなく、手間をかけず時間を短縮することができる。
【００２３】
また、上述したこれらの発明に係る断層画像補正方法では、放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に第２投影画像収集工程で校正用ファントムの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎にパラメータをパラメータ算出工程でそれぞれ算出し、断層画像補正方法は、それぞれ算出されたパラメータに基づいて、削除した所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、全フレームでのパラメータを算出するのが好ましい。フレームを削除した状態でパラメータを算出し、削除したフレームでのパラメータを、算出されたパラメータに基づいて補間することで、削除したフレーム分の撮影（投影画像の収集／パラメータの算出）時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明に係る放射線撮影装置および断層画像補正方法によれば、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物および校正用ファントムを同時にステージに載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例に係るＸ線検査装置の概略構成図である。
【図２】実施例に係るＸ線検査装置のブロック図である。
【図３】対象物が校正用ファントムを兼用する一例の概略平面図である。
【図４】少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する一例の概略図であり、（ａ）はステージにマーカを埋め込んで校正用ファントムとする場合の概略斜視図、（ｂ）はその概略断面図である。
【図５】少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する他の一例の概略図であり、（ａ）はステージの表面（上面）に、パターンをマーカとして設置したときの校正用ファントムの概略斜視図、（ｂ）はステージの裏面（下面）に、パターンをマーカとして設置したときの概略斜視図である。
【図６】校正用パラメータの投影画像からパラメータを算出するまでの一連の処理を示すフローチャートである。
【図７】実施例に係る断層画像補正方法の一連の処理を示すフローチャートである。
【図８】従来の撮影の概略図である。
【図９】従来の斜め撮影の概略図である。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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（図示省略）からなり、回転モータ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。
【００３０】
検出器回転機構５は、回転モータ（図示省略）からなり、回転モータが検出器傾動機構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。
【００３１】
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、校正用ファントムＰｈ（図３〜図５を参照）の投影画像に基づいて補正用のパラメータ（物理量）を算出するパラメータ算出部８と、パラメータ算出部８で算出されたパラメータを書き込んで記憶するパラメータ記憶部９と、複数の対象物Ｏの投影画像およびパラメータに基づいて、対象物Ｏの断層画像を算出して演算する断層画像算出部１０と、これらを統括制御するコントローラ１１と、断層画像算出部１０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１２とを備えている。上述の検出器回転機構５や検出器傾動機構６を含め、ステージ駆動機構７は、この発明における駆動手段に相当し、パラメータ算出部８は、この発明におけるパラメータ算出手段に相当し、パラメータ記憶部９は、この発明における記憶媒体に相当し、断層画像算出部１０は、この発明における断層画像算出手段に相当する。
【００３２】
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（図示省略）、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（図示省略）、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（図示省略）からなる。本実施例では、各々のＸ軸直進モータ，Ｙ軸直進モータによる軌道の合成が円軌道で、かつ検出器回転機構５によるＸ線検出器４の回転駆動に同期するようにコントローラ１１はステージ２を駆動する。
【００３３】
パラメータ算出部８は、校正用ファントムＰｈ（図３〜図５を参照）の投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、算出されたパラメータを撮影条件毎にパラメータ記憶部９に書き込んで記憶する。対象物Ｏの断層画像を補正する際に、パラメータ記憶部９に記憶されたパラメータを読み出して、その読み出されたパラメータを利用する。パラメータ記憶部９は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などに代表される記憶媒体で構成されている。
【００３４】
断層画像算出部１０は、複数の対象物Ｏの投影画像および上述のパラメータに基づいて、対象物Ｏの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Ｏを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。コントローラ１１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（図示省略）、検出器傾動機構６の回転モータ（図示省略）、ステージ駆動機構７のＸ軸／Ｙ軸／Ｚ軸直進モータ（図示省略）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１１は制御してもよい。上述のパラメータ算出部８や断層画像算出部１０やコントローラ１１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。
【００３５】
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１０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１０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。
【００３６】
次に、校正用ファントムＰｈについて説明する。校正用ファントムＰｈはマーカを有しており、校正用ファントムＰｈを放射線撮影したときに得られる投影画像中のマーカから、マーカの同一位置を特徴点として抽出できるような構造をしている。図３〜図５を参照して説明する。図３は、対象物が校正用ファントムを兼用する一例の概略平面図であり、図４は、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する一例の概略図であり、図４（ａ）は、ステージにマーカを埋め込んで校正用ファントムとする場合の概略斜視図であり、図４（ｂ）は、その概略断面図であり、図５は、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能にステージを構成する他の一例の概略図であり、図５（ａ）は、ステージの表面（上面）に、パターンをマーカとして設置したときの校正用ファントムの概略斜視図であり、図５（ｂ）は、ステージの裏面（下面）に、パターンをマーカとして設置したときの校正用ファントムの概略斜視図である。
【００３７】
放射線撮影時に対象物Ｏ（図１、図３を参照）および校正用ファントムＰｈを同時にステージ２（図１、図２、図４あるいは図５を参照）に載置するには、図３に示すように対象物Ｏが校正用ファントムＰｈを兼用する手法と、図４あるいは図５に示すように少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する手法とに大別される。
【００３８】
図３に示すように、対象物Ｏが校正用ファントムＰｈを兼用する一例として、例えば対象物ＯがＢＧＡの場合には、対象物Ｏ中の球状物質（Ｂａｌｌ）のいずれかにマーカＭを設置する。マーカＭを設置することで、マーカＭからなる校正用ファントムＰｈを対象物Ｏが兼用することができ、対象物Ｏとは別の校正用ファントムを用意する必要がなくなる。このとき、対象物Ｏ中のマーカＭの位置で第１／第２投影画像収集工程を同時に行ってもよいし、対象物Ｏ中のマーカＭ以外の位置で第１投影画像収集工程を行ってもよい。
【００３９】
少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する一例として、図４（ａ）の概略斜視図や図４（ｂ）の概略断面図に示すように、ステージ２に校正用ファントムＰｈを埋め込む。一般に、ステージ２は放射線透過率が高い物質で形成されているので、マーカを放射線透過率が低い物質（例えば鉛）で形成して、ステージ２と区別する。図４の場合には、マーカを放射線透過率が低い球状物質で形成し、その球状物質をステージ２に埋め込んだものを校正用ファントムＰｈとする。
【００４０】
図４とは別に、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する他の一例として、図５の概略斜視図に示すように、ステージ２にパターンからなるマーカを設置する。このように、マーカを設置することで、マーカからなる校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する。図５のマーカも、パターンの交点を特徴点とすることができるので、マーカの概念に包括されることに留意されたい。
【００４１】
ステージ２のいずれの面にマーカを設置しても構わない。例えば、図５（ａ）に示すように、ステージ２の表面（上面）にマーカを設置してもよいし、図５（ｂ）に示すように、ステージ２の裏面（下面）にマーカを設置してもよい。また、図５（ａ）および図５（ｂ）を組み合わせて、ステージ２の表裏面ともにマーカを設置してもよい。その他の面（側面、正面あるいは背面）にマーカを設置してもよい。
【００４２】
後述する下記（１）式は、３次元空間から２次元画像への透視投影を表す一般的な計算式である。（１）式を用いる場合において、１２個の要素からなる１１個のパラメータを利用して対象物Ｏ（図１、図３を参照）の断層画像を補正するときには、３次元的に配置された相対座標が既知のマーカが６つ以上映っていれば、代数演算によりパラメータを直接的に算出することができる。したがって、図４（ａ）の概略平面図に示すように、ステージ２に６つ（あるいはそれ以上）の校正用ファントムＰｈを３次元的に埋め込んで配置する。
【００４３】
なお、上述した１１個のパラメータを利用して対象物Ｏ（図１、図３を参照）の断層画像を補正するときに、パラメータのいくつかが固定値であるという制約条件があれば、マーカが２次元的な配置であっても、正しいパラメータを算出できる条件も存在する。したがって、図３や図５に示すように、マーカを２次元的に配置してもよい。
【００４４】
パターンからなるマーカについては、ステージ２に溝あるいは突起を設けることで設置してもよいし、ステージ２とは別の物質を貼りつけることでパターンを設置してもよい。パターンは、図５では格子状であるが、格子状に限定されない。例えば点状のパターンから構成されていてもよい。
【００４５】
図４や図５では、校正用ファントムＰｈをステージ２の全体に亘って搭載したが、撮影の邪魔にならないようにステージ２の端部に校正用ファントムＰｈを搭載してもよい。また、図３〜図５を互いに組み合わせてもよい。
【００４６】
次に、断層画像を補正する方法について説明する。断層画像の算出アルゴリズムは公知の方法があり、例えばＦＢＰ法（Filtered Back Projection法）などにより計算することができる。このとき、放射線撮影時の幾何条件を表すパラメータが分かれば、そのパラメータを補正用（計算用）のパラメータとして、断層画像の計算ができる。ここで、３次元空間から２次元画像への透視投影を表す一般的な方程式である下記（１）式により表され、（１）式を用いると撮影時の幾何条件は、１１個のパラメータにより表すことができる。
【００４７】
【数１】
【００４８】
Ｐ〜Ｗは、ワールド座標系での特徴点の３次元斉次座標であり、転置行列で表されているので、実際には４行１列の行列である。Ｐ〜ｉｎは、投影画像上の画素（ピクセル）座標系での２次元斉次座標である。Ｐ〜ｉｎも転置行列で表されているので、実際には３行１列の行列である。
【００４９】
Ｍは外部パラメータからなる行列であり、ワールド座標系からカメラ座標系への変換行列である。Ｍ中のＲは３次元空間での３自由度の回転を表す回転行列であり、３つのパラメータからなる３行３列の行列である。Ｍ中のｔは３次元空間での３自由度の並進を表す「並進ベクトル」であり、３つのパラメータからなる３行１列のベクトルである。また、Ｍ中の“０”は１行３列の零ベクトル、Ｍ中の“１”は１行１列である。したがって、Ｍは６つのパラメータ（外部パラメータ）からなる４行４列の行列である。
【００５０】
行列Ａと行列Ｐは内部パラメータからなる行列であり、行列ＡＰはカメラ座標系からピクセル座標系への変換行列である。Ｐ中のｆは、Ｘ線管３（図１を参照）、いわゆる光源からＸ線検出器４（図１、図２を参照）へ垂線を下ろした距離（SID: Source Image Distance）を表すパラメータであり、Ｐは３行４列の行列である。
【００５１】
Ａ中のｋｘ，ｋｙは実空間の座標系から、ピクセル座標系へのスケール変換をするパラメータであり、Ａ中の「ｓｋｅｗ」はピクセル座標系の座標軸の歪みを表すパラメータであり、直交座標系の場合は“０”となる。また、Ａ中のσｘ，σｙは、ピクセル座標系の原点位置を表すパラメータである。Ａは３行３列の行列である。行列Ａと行列Ｐをかけた行列ＡＰは６つの要素からなる行列であるが自由度は５であるので、行列ＡＰは５つのパラメータ（内部パラメータ）からなる３行４列の行列となる。
【００５２】
上記（１）式を用いて放射線撮影時の幾何条件を求める場合は、行列Ｍ中の６つの外部パラメータ、行列ＡＰ中の５つの内部パラメータの計１１個のパラメータを求めることになる。これらの１１個のパラメータを算出することは、一般にコンピュータビジョンなどの分野で扱われているカメラの校正問題であり、校正用ファントムを放射線撮影したときに得られる投影画像での、マーカの特徴点のピクセル座標（（１）式中のＰ〜ｉｎ）と、校正用ファントムのマーカの相対座標が既知の場合はマーカのワールド座標系での３次元座標（（１）式中のＰ〜Ｗ）とを用いて、計算することができる。
【００５３】
なお、ワールド座標系やカメラ座標系やピクセル座標系の各座標系については公知であるので、その具体的な説明については省略する。また、１１個のパラメータの上記（１）式はあくまでも一例である。したがって、断層画像を補正する場合については、上記（１）式を必ずしも用いる必要はなく、撮影時の幾何条件を表すようなパラメータを用いた公知の式であれば、特に限定されない。
【００５４】
上述したように、１つの投影画像中に３次元座標が既知である３次元的に配置された特徴点が６つ以上映っていれば、代数演算により１１個のパラメータを直接的に算出することができる。また、非線形的な最適化方法によりパラメータを算出することも可能であり、Bundle Adjustmentなどの方法が知られている。
【００５５】
また、上述したように、パラメータのいくつかが固定値であるという制約条件があれば、特徴点配置が２次元的であったり、投影画像中の特徴点の数が６個に満たない場合であったりしても正しいパラメータを算出できる条件も存在する。上記条件を満たすように、例えば図４あるいは図５に示すように、放射線透過率が低い物質と、放射線透過率が比較的に高いステージ２とを有するものを、校正用ファントムＰｈとして用いることができる。
【００５６】
次に、上記方法で取得された校正用ファントムＰｈの投影画像からパラメータを算出するまでの処理について、図６を参照して説明する。図６は、校正用パラメータの投影画像からパラメータを算出するまでの一連の処理を示すフローチャートである。
【００５７】
（ステップＳ１）特徴点抽出
先ず、校正用ファントムＰｈの投影画像から特徴点を抽出し、その特徴点のピクセル座標を記憶する。特徴点としては、例えばマーカが球形状である場合は球の中心、マーカが格子状パターンである場合は、格子状パターンの交点を特徴点と設定すればよい。特徴点は１つの投影画像中に複数（数は算出したいパラメータの数による）存在し、全ての投影画像において校正用ファントムＰｈの同一点の特徴点が抽出されるのが好ましい。
【００５８】
（ステップＳ２）同一特徴点識別
次に、前記ステップＳ１で抽出した各フレームの特徴点を、校正用ファントムＰｈの投影画像間で、校正用ファントムＰｈの同一点を表している特徴点の対応付けを行う。対応付けの方法は、例えば連続フレームの投影画像間で比較して、投影画像上の距離が最も近い特徴点同士を同一特徴点として識別する方法が考えられる。また、あるフレームでの投影画像上の特徴点位置（特徴点画素）を、それ以前に取得されたフレームでの投影画像からわかる特徴点の画像上の軌跡から推定して、同一特徴点を対応付けて識別する方法も考えられる。
【００５９】
（ステップＳ３）パラメータ算出
次に、対応付けられた特徴点（識別された特徴点）群からパラメータを算出する。特徴点の３次元座標が既知であり、特徴点が３次元的に６つ以上配置されている場合には、上述したように代数演算によりパラメータを直接的に算出することができる。また、Bundle Adjustment法のような非線形最適化により算出することができる。このとき、いくつかのパラメータを固定値として扱うこともでき、算出必要なパラメータの数に応じて必要な特徴点数も異なる。また、特徴点の３次元座標が未知である場合でも、skewが０である場合は非線形最適化方法によりセルフキャリブレーションが可能であり、最適な変数パラメータを算出することができる。このときのパラメータ算出はユークリッド復元にあたりスケール不定性は残る。そこで、必要に応じて適切なスケール変換をしたり、パラメータに制約を入れる事で所望のスケールとしたりすることができる。
【００６０】
次に、本実施例に係る断層画像補正方法について、図７を参照して説明する。図７は、実施例に係る断層画像補正方法の一連の処理を示すフローチャートである。
【００６１】
先ず、対象物Ｏ（図１、図３を参照）および校正用ファントムＰｈ（図３〜図５を参照）をステージ２（図１、図２、図４あるいは図５を参照）に載置する。この載置は、この発明における載置工程に相当する。
【００６２】
（ステップＴ１）パラメータ記憶済？
次に、対象物Ｏを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成するために、当該撮影条件でのパラメータ（適したパラメータ）がパラメータ記憶部９（図２を参照）に既に記憶済か否かを例えばコントローラ１１（図２を参照）が判断する。適したパラメータがパラメータ記憶部９に既に記憶済であれば、ステップＴ２に進む。適したパラメータがパラメータ記憶部９に記憶済でなければ、当該撮影条件でのパラメータを算出するために、ステップＴ１１に進む。
【００６３】
（ステップＴ１１）校正用ファントムの断層撮影
当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出部８（図２を参照）が算出するために、当該撮影条件において校正用ファントムＰｈの投影画像を収集して、校正用ファントムＰｈの断層撮影を行う。具体的には、対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置した状態で、校正用ファントムＰｈを透過したＸ線をＸ線検出器４（図１、図２を参照）で検出することにより校正用ファントムＰｈの投影画像を取得して収集する。
【００６４】
もし、図３に示すように、対象物Ｏが校正用ファントムＰｈを兼用する場合には、ステップＴ１１での校正用ファントムの断層撮影と、後述するステップＴ２での対象物の断層撮影とが同一であるので、ステップＴ１でのパラメータ記憶の如何に関わらずステップＴ１１（Ｔ２）に進めばよい。ステップＴ１１は、この発明における第２投影画像収集工程に相当する。
【００６５】
ステップＴ１１が済めば、ステップＴ２とステップＴ１２とを並行に行う。後述するステップＴ５での断層画像の算出までに、ステップＴ２，それに続くステップＴ３，Ｔ４と、ステップＴ１２，それに続くステップＴ１３とが終了していれば、ステップＴ２およびステップＴ１２の開始・終了のタイミングについては、特に限定されない。したがって、ステップＴ２およびステップＴ１２を同時に開始してもよいし、ステップＴ２の開始後にステップＴ１２を行ってもよく、逆にステップＴ１２の開始後にステップＴ２を行ってもよい。
【００６６】
（ステップＴ２）対象物の断層撮影
当該撮影条件において対象物Ｏの投影画像を収集して、対象物Ｏの断層撮影を行う。具体的には、ステップＴ１１と同様に、対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置した状態で、対象物Ｏを透過したＸ線をＸ線検出器４で検出することにより対象物Ｏの投影画像を取得して収集する。ステップＴ２は、この発明における第１投影画像収集工程に相当する。
【００６７】
（ステップＴ３）パラメータ算出済？
ステップＴ２で対象物Ｏの断層撮影を行った後、当該撮影条件でのパラメータ（適したパラメータ）をパラメータ算出部８が既に算出済か否かを例えばコントローラ１１が判断する。適したパラメータをパラメータ算出部８が既に算出済であれば、ステップＴ５に進む。適したパラメータをパラメータ算出部８が算出済でなければ、パラメータ算出完了までステップＴ４で待機する。
【００６８】
なお、ステップＴ１で適したパラメータがパラメータ記憶部９に既に記憶済であれば、必ずしもステップＴ３を行う必要はない。また、パラメータ記憶部９に既に記憶済のパラメータの撮影条件と、ステップＴ２での対象物Ｏの断層撮影における撮影条件とが同一でなくても、下記のようなパラメータ補間を行えば、必ずしも投影画像の収集／パラメータの算出を行う必要はない。
【００６９】
すなわち、放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した所定枚数のフレーム以外のフレーム毎にステップＴ１１で校正用ファントムＰｈの投影画像をそれぞれ収集する。そして、当該フレーム毎にパラメータをステップＴ１２でそれぞれ算出する。このパラメータは、パラメータ記憶部９に過去に記憶済のパラメータも含まれる。
【００７０】
それぞれ算出されたパラメータに基づいて、削除した所定枚数のフレームでのパラメータを補間する。そのパラメータ補間でパラメータを補間することにより、全フレームでのパラメータを算出する。パラメータ補間については公知であるので、その具体的な説明については省略する。このパラメータ補間は、この発明におけるパラメータ補間工程に相当する。
【００７１】
（ステップＴ４）パラメータ算出完了まで待機
適したパラメータをパラメータ算出部８が算出するために、算出完了までステップＴ４で待機する。算出完了すれば、ステップＴ５に進む。
【００７２】
（ステップＴ１２）パラメータ算出
一方、ステップＴ１１で校正用ファントムＰｈの断層撮影を行った後、校正用ファントムＰｈの投影画像に基づいてパラメータ算出部８はパラメータを算出する。上述のステップＳ１〜Ｓ３（図６を参照）を行って、上記（１）式を用いてパラメータを求める場合には、以下のように求める。すなわち、校正用ファントムＰｈの投影画像上に映った各々の特徴点の座標（ピクセル座標系のＰ〜ｉｎ中のｘｉｎ，ｙｉｎ）や、そのときの撮影条件での座標を上記（１）式に代入することにより、撮影時の幾何学的条件を求める。これらの幾何学的条件を求めることにより、最大１１個のパラメータ（この場合には、６個の外部パラメータと、５個の内部パラメータ）を求める。このステップＴ１２は、この発明におけるパラメータ算出工程に相当する。
【００７３】
（ステップＴ１３）パラメータ記憶
ステップＴ１２で算出されたパラメータをパラメータ記憶部９に書き込んで記憶する。このステップＴ１１〜Ｔ１３を行うことにより、当該撮影条件でのパラメータを算出して記憶することになる。パラメータを記憶したらステップＴ５に進む。このステップＴ１３は、この発明におけるパラメータ記憶工程に相当する。
【００７４】
（ステップＴ５）断層画像の算出
ステップＴ４あるいはステップＴ１３でパラメータが求まったら、複数の対象物Ｏの投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出部１０（図２を参照）は対象物Ｏの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Ｏを撮影したときに撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このようにして、校正用ファントムＰｈを利用して対象物Ｏの断層画像を補正する。このステップＴ５は、この発明における断層画像算出工程に相当する。
【００７５】
（ステップＴ６）断層画像の表示
断層画像算出部１０で得られた断層画像を画像出力部１２（図２を参照）のモニタに表示出力する。断層画像算出部１０で得られた断層画像を画像出力部１２のプリンタに印刷出力してもよい。
【００７６】
図７に示す一連のステップＴ１〜Ｔ６（ステップＴ１１〜Ｔ１３を含む）を行うことで、断層画像を補正する。
【００７７】
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、図４あるいは図５に示すように、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成する。そして、パラメータ算出部８は、校正用ファントムＰｈの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、複数の対象物Ｏの投影画像およびパラメータに基づいて、断層画像算出部１０は、当該算出時に対象物Ｏを撮影したときに撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。このように少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成することにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈを同時にステージ２に載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムＰｈを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【００７８】
また、本実施例に係る断層画像補正方法によれば、載置工程では、対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置する。その状態で、第１投影画像収集工程（図７ではステップＴ２）では、対象物Ｏを透過したＸ線に基づく対象物Ｏの投影画像を収集し、一方で、第２投影画像収集工程（図７ではステップＴ１１）では、校正用ファントムＰｈを透過したＸ線に基づく校正用ファントムＰｈの投影画像を収集する。上述したように、第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）の順序については特に限定されず、第１投影画像収集工程（ステップＴ２）の後に第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）を行ってもよいし、逆に第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）の後に第１投影画像収集工程（ステップＴ２）を行ってもよいし、あるいは第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）を同時並行して行ってもよい。
【００７９】
さらに、パラメータ算出工程（図７ではステップＴ１２）では、第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で収集された校正用ファントムＰｈの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出し、第１投影画像収集工程（ステップＴ２）でそれぞれ収集された複数の対象物Ｏの投影画像およびパラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出されたパラメータに基づいて、断層画像算出工程（図７ではステップＴ５）では、対象物Ｏの断層画像を算出し、当該算出時に対象物Ｏを撮影したときの撮影条件に適したパラメータを利用して再構成する。
【００８０】
これらの工程（図７ではステップＴ１１〜Ｔ１３を含んだステップＴ１〜Ｔ６）を行うことで、校正用ファントムＰｈを利用して対象物Ｏの断層画像を補正する。このように対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置して、これらの工程を行うことにより、撮影条件を変更したとしても、放射線撮影時に対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈを同時にステージ２に載置することができる。したがって、撮影条件を変更する毎に校正用ファントムＰｈを設置し直すという従来のような煩わしさを解消することができ、任意の撮影条件を容易に設定変更し、各々の撮影条件での補正用のパラメータをそれぞれ算出することができる。
【００８１】
本実施例に係る断層画像補正方法において、図３に示すように、対象物Ｏが校正用ファントムＰｈを兼用することで、第１投影画像収集工程（ステップＴ２）と第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）とを両方同時に行い、対象物Ｏの投影画像を収集するとともに、対象物Ｏが兼用する校正用ファントムＰｈの投影画像を収集してもよい。あるいは、本実施例に係るＸ線検査装置と同様に、本実施例に係る断層画像補正方法においても、図４あるいは図５に示すように、少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成してもよい。
【００８２】
本実施例に係るＸ線検査装置および断層画像補正方法において、図４に示すようにステージ２にマーカを埋め込んで校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成してもよい。あるいは、図５に示すようにステージ２にパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる校正用ファントムＰｈを搭載可能にステージ２を構成してもよい。また、図４および図５の両方を組み合わせてもよい。
【００８３】
本実施例に係る断層画像補正方法では、好ましくは、図７のフローチャートに示すように、第１投影画像収集工程（ステップＴ２）で対象物Ｏの投影画像を収集するときと同じ撮影条件において第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で校正用ファントムＰｈの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出する。そして、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第１投影画像収集工程（ステップＴ２）で対象物Ｏの投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で校正用ファントムＰｈの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出する。同じ撮影条件において第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）で各投影画像を収集してパラメータを算出し、当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）で各投影画像を収集してパラメータを算出することにより、任意の撮影条件での補正用のパラメータを容易にそれぞれ算出することができる。
【００８４】
また、本実施例に係る断層画像補正方法では、好ましくは、図７のフローチャートに示すように、パラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出されたパラメータを撮影条件毎に記憶媒体（本実施例ではパラメータ記憶部９）に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程（図７ではステップＴ１３）を備える。ある撮影条件に適したパラメータが記憶されていないとき（図７ではステップＴ１の「Ｎｏ」に分岐：適したパラメータがパラメータ記憶部９に記憶済でないとき）に、当該撮影条件において第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で校正用ファントムＰｈの投影画像を収集し、当該撮影条件でのパラメータをパラメータ算出工程（ステップＴ１２）で算出する。そして、算出された当該撮影条件に適したパラメータをパラメータ記憶工程（ステップＴ１３）でパラメータ記憶部９に書き込んで記憶し、断層画像算出工程（ステップＴ５）で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して対象物Ｏの断層画像を算出して再構成する。
【００８５】
パラメータが記憶工程（ステップＴ１３）で過去に記憶されてパラメータ記憶部９に既にあるときには、そのパラメータを利用して対象物Ｏの断層画像を算出して再構成し、パラメータがパラメータ記憶部９にないときのみ、そのときの撮影条件において第１／第２投影画像収集工程（ステップＴ２，Ｔ１１）で各投影画像を収集してパラメータを算出し再構成する。このようなことを行うことで、同一の撮影条件で撮影（投影画像の収集／パラメータの算出）を改めて行う必要はなく、さらには過去の撮影条件の有無を過去に遡って調べる必要はなく、これらについてユーザを煩わすことなく、手間をかけず時間を短縮することができる。
【００８６】
また、本実施例に係る断層画像補正方法では、好ましくは、放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に第２投影画像収集工程（ステップＴ１１）で校正用ファントムＰｈの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎にパラメータをパラメータ算出工程（ステップＴ１２）でそれぞれ算出する。本実施例に係る断層画像補正方法は、それぞれ算出されたパラメータに基づいて、削除した所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、全フレームでのパラメータを算出する。フレームを削除した状態でパラメータを算出し、削除したフレームでのパラメータを、算出されたパラメータに基づいて補間することで、削除したフレーム分の撮影（投影画像の収集／パラメータの算出）時間を短縮することができる。
【００８７】
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。
【００８８】
（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。
【００８９】
（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。
【００９０】
（３）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、従来の図８に示すような方向から撮影してもよいし、従来の図９に示すような方向から撮影してもよい。
【００９１】
（４）上述した実施例では、駆動手段は、図２に示す検出器回転機構５や検出器傾動機構６やステージ駆動機構７であって、対象物Ｏおよび校正用ファントムＰｈをステージ２に載置した状態で、放射線検出手段（実施例ではＸ線検出器４）およびステージ２をそれぞれ駆動したが、駆動の対象はこれに限定されない。対象物および校正用ファントムをステージに載置した状態で、放射線照射手段（実施例ではＸ線管３）、放射線検出手段、ステージの少なくともいずれかを駆動するのであれば、放射線照射手段、放射線検出手段、ステージのいずれか１つのみを駆動してもよいし、放射線照射手段、放射線検出手段、ステージを全て駆動してもよいし、放射線照射手段、放射線検出手段、ステージのうちの２つを駆動してもよい。
【符号の説明】
【００９２】
２ … ステージ
３ … Ｘ線管
４ … Ｘ線検出器
５ … 検出器回転機構
６ … 検出器傾動機構
７ … ステージ駆動機構
８ … パラメータ算出部
９ … パラメータ記憶部
１０ … 断層画像算出部
Ｍ … マーカ
Ｐｈ … 校正用ファントム
Ｏ … 対象物
【特許請求の範囲】
【請求項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
を備え、
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投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置であって、
少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成し、
前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線照射手段、前記放射線検出手段、前記ステージの少なくともいずれかを駆動する駆動手段と、
前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出手段と
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記ステージにマーカを埋め込んで前記校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる前記校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項４】
校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する断層画像補正方法であって、
前記対象物および前記校正用ファントムをステージに載置する載置工程と、
その載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記対象物を透過した放射線に基づく前記対象物の投影画像を収集する第１投影画像収集工程と、
前記載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記校正用ファントムを透過した放射線に基づく前記校正用ファントムの投影画像を収集する第２投影画像収集工程と、
その第２投影画像収集工程で収集された前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出工程と、
前記第１投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出工程と
を備え、
これらの工程を行うことで、前記校正用ファントムを利用して前記対象物の断層画像を補正することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項５】
請求項４に記載の断層画像補正方法において、
前記対象物が前記校正用ファントムを兼用することで、
前記第１投影画像収集工程と前記第２投影画像収集工程とを両方同時に行い、前記対象物の投影画像を収集するとともに、前記対象物が兼用する前記校正用ファントムの投影画像を収集することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項６】
請求項４に記載の断層画像補正方法において、
少なくとも放射線撮影時に前記校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項７】
請求項６に記載の断層画像補正方法において、
前記ステージにマーカを埋め込んで前記校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項８】
請求項６に記載の断層画像補正方法において、
前記ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる前記校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項９】
請求項４から請求項８のいずれかに記載の断層画像補正方法において、
前記第１投影画像収集工程で前記対象物の投影画像を収集するときと同じ撮影条件において前記第２投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出し、
当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において前記第１投影画像収集工程で前記対象物の投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において前記第２投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項１０】
請求項４から請求項９のいずれかに記載の断層画像補正方法において、
前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータを撮影条件毎に記憶媒体に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程を備え、
ある撮影条件に適した前記パラメータが記憶されていないときに、当該撮影条件において前記第２投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出し、算出された当該撮影条件に適したパラメータを前記パラメータ記憶工程で前記記憶媒体に書き込んで記憶し、
前記断層画像算出工程で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して前記対象物の断層画像を算出して再構成することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項１１】
請求項４から請求項１０のいずれかに記載の断層画像補正方法において、
放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した前記所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に前記第２投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎に前記パラメータを前記パラメータ算出工程でそれぞれ算出し、
前記断層画像補正方法は、
それぞれ算出された前記パラメータに基づいて、削除した前記所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、
そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、前記全フレームでのパラメータを算出することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項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
を備え、
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投影画像に基づいて放射線撮影を行う放射線撮影装置であって、
少なくとも放射線撮影時に校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成し、
前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記放射線照射手段、前記放射線検出手段、前記ステージの少なくともいずれかを駆動する駆動手段と、
前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出手段と
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記ステージにマーカを埋め込んで前記校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる前記校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項４】
校正用ファントムを利用して対象物の断層画像を補正する断層画像補正方法であって、
前記対象物および前記校正用ファントムをステージに載置する載置工程と、
その載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記対象物を透過した放射線に基づく前記対象物の投影画像を収集する第１投影画像収集工程と、
前記載置工程で前記対象物および前記校正用ファントムを前記ステージに載置した状態で、前記校正用ファントムを透過した放射線に基づく前記校正用ファントムの投影画像を収集する第２投影画像収集工程と、
その第２投影画像収集工程で収集された前記校正用ファントムの投影画像に基づいて補正用のパラメータを算出するパラメータ算出工程と、
前記第１投影画像収集工程でそれぞれ収集された複数の前記対象物の投影画像および前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータに基づいて、対象物の断層画像を算出し、当該算出時に前記対象物を撮影したときの撮影条件に適した前記パラメータを利用して再構成する断層画像算出工程と
を備え、
これらの工程を行うことで、前記校正用ファントムを利用して前記対象物の断層画像を補正することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項５】
請求項４に記載の断層画像補正方法において、
前記対象物が前記校正用ファントムを兼用することで、
前記第１投影画像収集工程と前記第２投影画像収集工程とを両方同時に行い、前記対象物の投影画像を収集するとともに、前記対象物が兼用する前記校正用ファントムの投影画像を収集することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項６】
請求項４に記載の断層画像補正方法において、
少なくとも放射線撮影時に前記校正用ファントムを搭載可能に前記ステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項７】
請求項６に記載の断層画像補正方法において、
前記ステージにマーカを埋め込んで前記校正用ファントムとすることで、当該校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項８】
請求項６に記載の断層画像補正方法において、
前記ステージにパターンをマーカとして設置することで、当該マーカからなる前記校正用ファントムを搭載可能にステージを構成することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項９】
請求項４から請求項８のいずれかに記載の断層画像補正方法において、
前記第１投影画像収集工程で前記対象物の投影画像を収集するときと同じ撮影条件において前記第２投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出し、
当該撮影条件を変更したら、当該変更後の撮影条件において前記第１投影画像収集工程で前記対象物の投影画像を収集するとともに、当該変更後の撮影条件において前記第２投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該変更後の撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項１０】
請求項４から請求項９のいずれかに記載の断層画像補正方法において、
前記パラメータ算出工程で算出された前記パラメータを撮影条件毎に記憶媒体に書き込んで記憶するパラメータ記憶工程を備え、
ある撮影条件に適した前記パラメータが記憶されていないときに、当該撮影条件において前記第２投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像を収集し、当該撮影条件での前記パラメータを前記パラメータ算出工程で算出し、算出された当該撮影条件に適したパラメータを前記パラメータ記憶工程で前記記憶媒体に書き込んで記憶し、
前記断層画像算出工程で、各々の撮影条件でのパラメータを利用して前記対象物の断層画像を算出して再構成することを特徴とする断層画像補正方法。
【請求項１１】
請求項４から請求項１０のいずれかに記載の断層画像補正方法において、
放射線撮影で必要とする全フレームから所定枚数のフレームを削除した状態で、削除した前記所定枚数のフレーム以外のフレーム毎に前記第２投影画像収集工程で前記校正用ファントムの投影画像をそれぞれ収集し、当該フレーム毎に前記パラメータを前記パラメータ算出工程でそれぞれ算出し、
前記断層画像補正方法は、
それぞれ算出された前記パラメータに基づいて、削除した前記所定枚数のフレームでのパラメータを補間するパラメータ補間工程を備え、
そのパラメータ補間工程でパラメータを補間することにより、前記全フレームでのパラメータを算出することを特徴とする断層画像補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４７６４４（Ｐ２０１３−４７６４４Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８６０２１（Ｐ２０１１−１８６０２１）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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