放射線ＣＴ装置
【課題】鮮明な高倍率断層画像を取得することができるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、テーブル２の載置位置のファントムを撮影するプレ撮影を行ったあと、テーブル２および検出器３をプレ撮影と同じ様式で移動させて試料を撮影する実撮影を行って断層画像を再構成する構成となっている。再構成部１０は、実撮影Ｘ線画像Ｑの撮影時におけるテーブル２の移動の様式を考慮することができる。しかし、テーブル２がプレ撮影と実撮影で全く同じように移動するとは限らない。そこで、本発明によれば、テーブル２のウラ面のマーカを撮影し、実撮影マーカ画像Ｎとプレマーカ画像Ｍとによってプレ撮影と実撮影との間で生じたテーブル２の位置ズレを認識する。結果として高解像度の断層画像を取得可能なＸ線ＣＴ装置が提供できる。
【解決手段】本発明によれば、テーブル２の載置位置のファントムを撮影するプレ撮影を行ったあと、テーブル２および検出器３をプレ撮影と同じ様式で移動させて試料を撮影する実撮影を行って断層画像を再構成する構成となっている。再構成部１０は、実撮影Ｘ線画像Ｑの撮影時におけるテーブル２の移動の様式を考慮することができる。しかし、テーブル２がプレ撮影と実撮影で全く同じように移動するとは限らない。そこで、本発明によれば、テーブル２のウラ面のマーカを撮影し、実撮影マーカ画像Ｎとプレマーカ画像Ｍとによってプレ撮影と実撮影との間で生じたテーブル２の位置ズレを認識する。結果として高解像度の断層画像を取得可能なＸ線ＣＴ装置が提供できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象に放射線を照射して、断層撮影を行う放射線ＣＴ装置に関し、特に検査対象の試料を載置するテーブルが可動となっている放射線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などには、検査対象に放射線を照射して、断層撮影を行う放射線ＣＴ装置が配備されている。この放射線ＣＴ装置は、図２０に示すように、放射線を照射する放射線源５３と、検査対象の試料を載置するテーブル５２と、放射線を検出する検出器５４とを備えている。水平に置かれたテーブル５２の下側に放射線源５３が設けられており、テーブル５２の上側に検出器５４が設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
検出器５４は、テーブル５２と平行な平面に属する仮想円に沿って移動できるようになっており、テーブル５２は、テーブル５２に備えられたＸＹステージにより、鉛直方向と直交するＸ方向、および鉛直方向・Ｘ方向に直交するＹ方向に移動する。
【０００４】
検査対象の断層像は、まず検査対象の試料Ｗの放射線撮影を異なる方向から複数回行って、次に得られた複数の画像を再構成することで取得される。異なる方向から複数の撮影を行うには、試料Ｗに対する放射線源５３および検出器５４の位置を変更させながら複数の撮影を行う必要がある。従来の放射線ＣＴ装置では、放射線源５３を固定する構成となっているものがある。このような装置では試料Ｗに対して放射線源５３および検出器５４を移動させる代わりに、放射線源５３に対して検出器５４，試料Ｗを移動させる構成となっている。
【０００５】
したがって、異なる方向から試料Ｗの撮影を撮影を行う際には、検出器５４を仮想円に沿って移動させると同期して試料Ｗが放射線源５３に対して移動される。試料Ｗの移動はテーブル５２をＸＹステージによりＸおよびＹ方向に移動させることで実現される。断層画像撮影中の検出器５４およびテーブル５２の放射線源５３に対する移動は、厳密に規定された円運動となっている。
【０００６】
このテーブル５２の移動が正確でないと鮮明な断層画像を取得することができない。断層画像撮影中のテーブル５２の移動が規定の軌跡からずれると、テーブル５２上の試料Ｗが撮影中に移動したのと同様に取得される断層画像がボケてしまう。従来構成では、この様な断層画像のボケの原因となるテーブル５２の位置ズレを防止する目的で、テーブル５２を駆動させるＸＹステージにリニアエンコーダを配備し、テーブル５２の移動を正確に行えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１０６５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の放射線ＣＴ装置においては、次のような問題点がある。
すなわち、従来の放射線ＣＴ装置においては、高倍率の断層画像において、鮮明な画像を取得することができない。
【０００９】
断層撮影を行う際に、僅かでもテーブル５２の移動が規定の軌跡からずれると、検出器５４に投影される試料Ｗの放射線像の位置が本来の位置から大きくずれてしまう。放射線源５３は放射線を放射状に照射するので、テーブル５２に載置された試料Ｗの像は、拡大されて検出器５４に投影される。したがって、テーブル５２上の試料Ｗの位置ズレも拡大されて検出器５４上に現れてしまう。これがテーブル５２の移動の僅かなズレにより放射線像が大きくずらされる理由である。
【００１０】
このような放射線像のズレは、特に高倍率の断層画像を取得しようとする時に問題となる。高倍率の断層画像においてはテーブル５２の位置ズレの影響が相対的に大きいからである。
【００１１】
従来の放射線ＣＴ装置においては、高倍率の断層画像を鮮明に得ることができない。テーブル５２を駆動するＸＹステージの移動量の精度に限界があるからである。
【００１２】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、試料を放射線源に対して正確に移動することができなくても、鮮明な高倍率断層画像を取得することができる放射線ＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線ＣＴ装置は、マーカを有するウラ面とオモテ面とを備える試料載置用のテーブルと、放射線をテーブルに一方の面から照射する放射線源と、テーブルを放射線源に対して移動させるテーブル移動手段と、テーブル移動手段を制御するテーブル移動制御手段と、テーブルを透過してきた放射線を検出するテーブルの他方の面側に設けられた放射線検出器と、放射線検出器を放射線源に対して移動させる検出器移動手段と、検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、放射線画像の撮影の度にテーブルのウラ面のマーカを可視光で撮影して検出信号を出力する光学カメラと、放射線検出器が出力した検出信号を基に、テーブルの載置位置に校正用の被写体を置いた状態で放射線源に対してテーブルおよび放射線検出器を移動させることにより撮影方向を変えながら被写体を次々と撮影するプレ撮影において一連のプレ放射線画像を生成するとともに、テーブルの載置位置に試料を置いた状態でテーブルおよび放射線検出器をプレ撮影と同じ様式で移動させることにより撮影方向を変えながら試料を次々と撮影する実撮影において一連の実撮影放射線画像を生成する画像生成手段と、光学カメラが出力した検出信号を基に、プレ撮影においてマーカが写り込んだ一連のプレマーカ画像を生成するとともに、実撮影においてマーカが写り込んだ一連の実撮影マーカ画像を生成する光学画像生成手段と、実撮影マーカ画像とプレマーカ画像とによって、プレ撮影と実撮影との間で生じたテーブルの位置ズレを認識するとともに一連のプレ放射線画像によって撮影時のテーブルの移動の様式を認識して、一連の実撮影放射線画像を基に断層画像を再構成する再構成手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
［作用・効果］本発明によれば、テーブルの載置位置に校正用の被写体を置いた状態で放射線源に対してテーブルおよび放射線検出器を移動させることにより撮影方向を変えながら被写体を次々と撮影するプレ撮影を行ったあと、テーブルおよび放射線検出器をプレ撮影と同じ様式で移動させることにより撮影方向を変えながら試料を次々と撮影する実撮影を行って、一連のプレ放射線画像と一連の実撮影放射線画像とを基に断層画像を再構成する構成となっている。再構成手段は、実撮影に先立ってプレ放射線画像により撮影時のテーブルおよび放射線検出器の移動の様式を認識する。そして、一連の実撮影放射線画像とを基に断層画像を再構成すれば、実撮影放射線画像の撮影時におけるテーブルおよび放射線検出器の移動の様式を考慮することができるので、高解像度の断層画像を取得できる。
【００１５】
しかし、この方法には難点がある。すなわち、テーブルがプレ撮影と実撮影で全く同じように移動するとは限らないのである。そこで、本発明によれば、テーブルのウラ面にマーカを備えている。このマーカは、プレ撮影と実撮影の間、光学カメラによって撮影される。再構成手段は、断層画像を再構成する際に実撮影で得られた実撮影マーカ画像とプレ撮影で得られたプレマーカ画像とによってプレ撮影と実撮影との間で生じたテーブルの位置ズレを認識する。そして再構成手段は、この位置ズレを考慮して試料の断層画像を生成する。この様に構成すれば、例えプレ撮影と実撮影との間でテーブルの移動の様式が異なっていたとしても、再構成手段は実撮影におけるテーブルの位置を正確に知ることができる。結果として高解像度の断層画像を取得可能な放射線ＣＴ装置が提供できる。
【００１６】
また、上述の放射線ＣＴ装置において、一連のプレ放射線画像を基に放射線源に対するテーブルの位置を示す位置変数をプレ放射線画像毎に取得する位置変数取得手段と、実撮影マーカ画像とプレマーカ画像とを照合して、プレ撮影と実撮影におけるテーブルの位置ズレを示すズレ量を実撮影マーカ画像毎に取得するズレ量取得手段と、ズレ量を基に位置変数を補正して、実撮影における放射線源に対するテーブルの位置を示す補正位置変数を位置変数毎に取得する位置変数補正手段と、再構成手段が一連の実撮影放射線画像と補正位置変数とを用いて断層画像を再構成すればより望ましい。
【００１７】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、プレ撮影によりテーブルの移動の様子を示す位置変数を取得し、実撮影マーカ画像とプレマーカ画像とを照合して位置変数を補正して補正位置変数を取得し、再構成手段が補正位置変数を基に動作すれば、プレ撮影と実撮影との間でテーブルの移動の様式が異なっていたとしても、再構成手段は実撮影におけるテーブルの位置を考慮に入れて断層画像を生成することができる。
【００１８】
また、上述の放射線ＣＴ装置において、テーブルのウラ面の全面にマーカが設けられていればより望ましい。
【００１９】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、テーブルのウラ面の全面にマーカが設けられていれば、テーブルがどのように移動しても光学カメラは、マーカを確実に撮影することができる。
【００２０】
また、上述の放射線ＣＴ装置において、テーブルは、額縁状の周縁部材と周縁部材の内側に収容されるとともに周縁部材から着脱可能な中央板とを有し、周縁部材と中央板とには、互いの位置関係を示す印が付されており、光学カメラが中央板が周縁部材から外される前の時点と、中央板が周縁部材から外されて再び収容された後の時点で印を撮影して印画像が取得され、再構成手段が印画像を基に、中央板着脱の前後における周縁部材と中央板との位置変化を認識して試料の断層画像を再構成すればより望ましい。
【００２１】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。放射線ＣＴ装置においてはメンテナンスの目的でテーブルを装置から外す場合がある。プレ撮影の後、実撮影の前にテーブルを装置から着脱させたとすると、実撮影マーカ画像とプレマーカ画像とを照合しても実撮影におけるテーブルの位置が正確に算出できなくなる。そこで、上述の構成では、テーブルの着脱の前後で、テーブルの位置がどの程度ずれたかを知ることができるようにしている。すなわち、テーブルを着脱可能な中央板と着脱不可能な周縁部材とで構成し、中央板の着脱の前後で中央板が周縁部材からどの程度移動したかを知ることができるようにしている。この様にすることで、プレ撮影の後、実撮影の前に中央板の着脱があったとしても、実撮影におけるテーブルの位置が正確に算出できるようになる。
【００２２】
また、上述の放射線ＣＴ装置において、試料を載置する試料載置板がテーブルのオモテ面側に設けられており、試料載置板をテーブルに対して移動させる試料載置板移動手段と、試料の断層画像を撮影するに先立って試料載置板移動手段を制御することにより、試料の撮影部分をテーブルにおける校正用の被写体が載置された位置に移動させることを可能とする試料載置板移動制御手段を備えればより望ましい。
【００２３】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。テーブルの移動の様式は、テーブルのどの部分で断層画像を撮影するかで異なっている。そこで、上述の構成によれば、試料の撮影部分をテーブルにおける校正用の被写体が載置された位置に移動させる構成を備えている。この様に構成することにより、高解像度の断層画像を取得可能な放射線ＣＴ装置が提供できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、テーブルの載置位置の被写体を撮影するプレ撮影を行ったあと、テーブルおよび放射線検出器をプレ撮影と同じ様式で移動させて試料を撮影する実撮影を行って断層画像を再構成する構成となっている。再構成手段は、実撮影放射線画像の撮影時におけるテーブルおよび放射線検出器の移動の様式を考慮することができる。しかし、この方法には難点がある。すなわち、テーブルがプレ撮影と実撮影で全く同じように移動するとは限らないのである。そこで、本発明によれば、テーブルのウラ面のマーカを撮影し、プレマーカ画像とによってプレ撮影と実撮影との間で生じたテーブルの位置ズレを認識する。結果として高解像度の断層画像を取得可能な放射線ＣＴ装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係るテーブルのウラ面を説明する平面図である。
【図３】実施例１に係るテーブルと検出器の移動を説明する斜視図である。
【図４】実施例１に係るテーブルの移動を説明する平面図である。
【図５】実施例１に係るマーカ画像を説明する模式図である。
【図６】実施例１に係るファントムを説明する斜視図である。
【図７】実施例１に係るプレ撮影について説明する模式図である。
【図８】実施例１に係る実撮影について説明する模式図である。
【図９】実施例１に係るマーカ画像を説明する模式図である。
【図１０】実施例１に係る位置変数の補正動作を説明する模式図である。
【図１１】実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１３】実施例２に係る試料載置板移動機構の構成を説明する平面図である。
【図１４】実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する模式図である。
【図１５】実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する模式図である。
【図１６】実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する模式図である。
【図１７】本発明の１変形例を説明する斜視図である。
【図１８】本発明の１変形例を説明する平面図である。
【図１９】本発明の１変形例を説明する模式図である。
【図２０】従来の構成を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以降、本発明の各実施例を説明する。各実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。
【実施例１】
【００２７】
＜Ｘ線ＣＴ装置の全体構成＞
図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示している。Ｘ線ＣＴ装置は、図１に示すように、試料Ｗを載置するテーブル２と、テーブル２の下側に設けられたＸ線を照射するＸ線発生装置１と、テーブル２の上側に設けられたＸ線を検出する検出器３と、テーブル２の下側に設けられた光学カメラ７とを備えている。
【００２８】
テーブル２は、作業室の床面に平行な矩形となっている。テーブル２の各辺は、縦方向（Ｙ方向），横方向（Ｘ方向）のいずれかに伸びている。テーブル２は、試料Ｗを載置するオモテ面とこの反対側の面であるウラ面を有している。テーブル２のオモテ面は、検出器３に面しており、ウラ面は、Ｘ線発生装置１および光学カメラ７に面している。テーブル２の具体的は大きさは例えば５０×５０ｃｍである。Ｘ方向、Ｙ方向、および鉛直方向は互いに直交する。
【００２９】
図２は、テーブル２のウラ面を表した平面図である。テーブル２のウラ面の全面にマーカｍがＹ方向およびＸ方向に沿って２次元マトリックス状に配列されている。このマーカｍは、テーブル２のウラ面を撮影する光学カメラ７によって撮影される。
【００３０】
検出器３は、Ｘ線発生装置１から発せられ、テーブル２を透過してきたＸ線を入射させ、Ｘ線を検出する。検出器３は、具体的にはイメージインテンシファイアが用いられる。
【００３１】
ＸＹ移動機構６（ＸＹステージ）は、テーブル２をＸ線発生装置１に対してＸ方向、およびＹ方向に移動させる目的で設けられている。ＸＹ移動機構６の移動により、テーブル２は、矩形となっているテーブル２を延長する平面上を移動することになる。ＸＹ移動制御部１６ｂは、ＸＹ移動機構６を制御する目的で設けられている。また、検出器移動機構５は、検出器３をＸ線発生装置１に対して回転移動させる目的で設けられている。検出器移動制御部１６ａは、検出器移動機構５を制御する目的で設けられている。
【００３２】
Ｘ線ＣＴ装置は、テーブル２に載置された試料Ｗを撮影方向を変えながら複数回に亘ってＸ線撮影をし、得られた画像を再構成することで断層画像を取得する。したがって、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生装置１および検出器３が撮影中に試料Ｗに対して移動するようになっている。実際は、検出器３およびテーブル２の試料ＷがＸ線発生装置１に対して移動することで試料Ｗの撮影方向の変更が行われる。
【００３３】
図３は、Ｘ線ＣＴ装置が断層画像を撮影するときのテーブル２および検出器３の移動の様子を表している。断層画像を撮影する場合には、図３に示すように、検出器３がＸ線発生装置１から鉛直方向に伸びる中心軸を中心に回転移動される。このとき、中心軸に対する検出器３の向きは固定されていて、中心軸に対向している検出器３の一辺は常に同一である。この回転移動は、検出器移動機構５が実現する。また、この検出器３の回転移動に同期してテーブル２もＸ線発生装置１から鉛直方向に伸びる中心軸を中心に回転移動される。この回転移動は、ＸＹ移動機構６が実現する。図１及び図３では、検出器３の検出面の中心に立てた法線が鉛直方向（検出器の面が水平）になっているが、検出器３の検出面の中心に立てた法線がＸ線発生装置１のＸ線発生点に向くように配置してもよい。
【００３４】
図４は、断層画像を撮影する際のテーブル２の回転移動を説明している。図４に示すようにＸＹ移動機構６は、テーブル２の４辺がＸ方向またはＹ方向に平行となっている状態を保った状態でテーブル２の各頂点が弧を描くようにテーブル２を回転移動させる。
【００３５】
光学カメラ７は、テーブル２のウラ面を可視光で撮影して検出信号を出力する。テーブル２のウラ面には十分な点数のマーカｍが設けられており、テーブル２のウラ面を撮影する光学カメラ７の視野には必ずマーカｍが写り込むようになっている。例えテーブル２がＸ線発生装置１に対して回転移動したとしても、光学カメラ７の視野にはテーブル２に設けられたマーカｍのいずれかが常に写り込んでいる。
【００３６】
光学カメラ７がテーブル２のウラ面を撮影すると、検出信号を光学画像生成部１２に出力する。光学画像生成部１２は、この検出信号を基にマーカｍが写り込んだマーカ画像を生成する。マーカ画像は図５に示すように複数のマーカｍを写し込んだものとなっている。
【００３７】
画像生成部８は、検出器３が出力した検出信号を基に被写体の透視像が写り込んだＸ線画像を生成する。再構成部１０は、画像生成部８が生成した複数枚のＸ線画像を基に断層画像を再構成する。
【００３８】
Ｘ線制御部１１は、Ｘ線発生装置１のＸ線照射の制御を行う目的で設けられている。操作卓１７は、操作者の指示をＸ線ＣＴ装置に入力させる目的で設けられている。表示部１８は、撮影された断層画像が表示されるものである。記憶部９は、マーカ画像等の断層画像撮影に必要な情報の一切を記憶する。また、主制御部２７は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部２７はＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部１１，１６ａ，１６ｂおよび各部８，１０，１２，２１，２２，２４を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されても良い。位置変数取得部２１，位置変数補正部２２，ズレ量取得部２４の動作については後述のものとする。
【００３９】
＜位置変数の意味＞
本発明のＸ線ＣＴ装置は、解像度の高い断層画像を取得する目的で、位置変数の概念を用いている。断層画像の撮影が開始されると、テーブル２と検出器３とが回転移動しながら複数枚の透視画像が取得される。この透視画像の各々は、テーブル２の位置が互いに異なる状態で撮影されたものとなっている。位置変数は、透視画像の間でテーブル２の位置が具体的にどのように異なるのかを示す変数となっている。本発明においては、テーブル２と検出器３とが１回転する間に１００枚の透視画像が生成されるので、位置変数はこの１００枚の透視画像の各々について取得されることになる。ただし、以下の説明では１００枚の透視像から断層像を再構成する例で説明しているが、何枚の断層像を使用するかは操作者が任意に決めればよいことであり、本発明が１００枚に限定されるものではない。
【００４０】
位置変数は、具体的には互いに独立した５個程度のパラメータを備えたデータセットとなっている。連写された１００枚の透視画像のうち、２枚の異なる透視画像についての位置変数を比較すると、一方の透視画像を撮影したときのテーブル２の位置が、他方の透視画像を撮影したときのテーブル２の位置からどの方向にどの程度だけ異なるかが分かるようになっている。
【００４１】
本発明は、１００枚のＸ線画像を再構成して断層画像を生成する構成となっている。この際、位置変数は、１００枚のＸ線画像を取得する毎に求められる。Ｘ線画像に対応する位置変数により、このＸ線画像を撮影したときの被写体の撮影方向が正確に割り出せる。この正確な撮影方向を考慮に入れて断層画像を生成するようにすれば、より解像度の高い断層像を取得することができる。
【００４２】
一般的に良く用いられる断層画像の生成方法は、位置変数を取得しない。すなわち、この方法は、テーブル２および検出器３をそれぞれ回転させながら被写体を撮影して１００枚の透視画像を取得し、この透視画像を基に断層画像を生成するというものである。この方法では、テーブル２および検出器３を正円に沿って回転するように制御しているから、各々の透視画像が幾何学計算により求められる所定の方向から撮影されたものであるとして断層画像の再構成を行う。
【００４３】
しかし、実際には、移動機構の精度の問題から、テーブル２および検出器３は、完全に正円に沿って回転されるわけではない。一般的な方法では、これを無視して断層画像を再構成することになる。したがって、この方法では、被写体の実際の撮影方向が理想の方向からずれているにもかかわらず、理想の撮影方向で被写体を撮影したとして断層画像を再構成してしまう。すると、高解像度の断層像が取得できない。
【００４４】
本発明では、この点、位置変数を取得して実際の撮影方向を各々の透視画像で割り出して再構成を行うようにしているので、高解像度の断層画像が取得できる。この実際の撮影方向の割り出しに必要な位置変数は、テーブル２に試料Ｗの代わりに校正用のファントムを置いた状態で試料の撮影と同様の動作で校正用ファントムを撮影して取得した１００枚の透視画像を基に生成される。つまり、本発明では校正用ファントムの撮影により予め位置変数を取得しておいて、その後、実際の試料Ｗをテーブル２に置いて１００枚の透視画像を撮影する。試料Ｗの断層画像は、試料Ｗの撮影（実撮影）で得られた透視画像と、校正用ファントムの撮影（プレ撮影）で得られた位置変数とを基に生成される。
【００４５】
実撮影における試料Ｗの撮影方向を知るには、本来は実撮影時のテーブル２の位置情報を用いなければならない。しかし、テーブル２の位置を示す位置変数は、形状が予め分かっている校正用ファントムを撮影しなければ取得できない。したがって、本発明のＸ線ＣＴ装置は、実撮影時におけるテーブル２の位置情報の代わりにプレ撮影で取得された位置変数を断層画像の再構成に用いる構成となっている。
【００４６】
ここで問題となるのが、テーブル２の回転移動の再現性である。実撮影におけるテーブル２の移動の様子は、プレ撮影の時とほとんど同じであると考えられるが、実際には僅かにずれる。このズレの補償は本発明の最も特徴的な部分であり、後述のものとする。
【００４７】
＜位置変数の算出＞
位置変数の算出方法について説明する。位置変数を算出するには、図６に示すような２つの球体を有するファントムが用いられる。この球体の大きさと球体同士の距離は既知のものである。テーブル２に図６のファントムを置いてプレ撮影が行われる。すると、画像生成部８は、２つの球体を様々な方向から撮影した１００枚の透視画像を生成する。この透視画像をプレＸ線画像Ｐと呼ぶことにする。
【００４８】
生成されたプレＸ線画像Ｐは、位置変数取得部２１に送出される。位置変数取得部２１は、プレＸ線画像Ｐの各々に写り込んだ２の球体の透視像を基にテーブル２の位置および傾斜角度を３次元的に認識する。位置変数取得部２１は、これらのテーブル２の位置情報を位置変数として算出する。この位置情報の取得は、プレＸ線画像Ｐ毎に行われる。
【００４９】
プレ撮影と実撮影との間でテーブル２の移動の様式が完全に一致していれば、プレ撮影で取得した位置情報と１００枚の実撮影Ｘ線画像Ｑとで高解像度の断層画像が取得できる。しかし、実際には、プレ撮影と実撮影との間でテーブル２の移動の軌跡は僅かに異なる。本発明はこのズレを補償する目的でマーカｍとこれを撮影する光学カメラ７とが設けられている。
【００５０】
＜プレ撮影におけるマーカ画像の撮影＞
プレ撮影において、光学カメラ７は、プレＸ線画像Ｐが撮影される度に、テーブル２のウラ面を撮影する。すると図５で説明したようなプレマーカ画像ＭがプレＸ線画像Ｐの枚数と同じ１００枚だけ取得される。
【００５１】
図７は、プレ撮影終了後に記憶部９に記憶されるプレ撮影で取得されたデータテーブルを表している。プレＸ線画像Ｐの撮影は、１００回に亘って行われ、プレＸ線画像Ｐの各々を基に取得された位置変数（α，β，γ……）が記憶部９に記憶される。記憶部９は、光学カメラ７が撮影したプレマーカ画像Ｍを位置変数（α，β，γ……）と関連づけて記憶する。図７においてｎ回目のプレＸ線画像Ｐで取得された位置変数をαｎ，βｎ，γｎ……で表し、このプレＸ線画像Ｐを撮影したときに得られたプレマーカ画像をＭｎで表している。
【００５２】
このプレマーカ画像Ｍは、プレ撮影と実撮影との間で起こるテーブル２の位置ズレを示す指標となっている。すなわち、実撮影においてプレ撮影と同様にマーカ画像の撮影を行ってみて、プレマーカ画像Ｍと実撮影における実撮影マーカ画像Ｎとを比較すれば、プレ撮影と実撮影との間でテーブル２の位置ズレの程度を知ることができる。
【００５３】
＜実撮影におけるマーカ画像の撮影＞
試料Ｗをテーブル２に置いた状態で実行される実撮影においても、Ｘ線ＣＴ装置は、プレ撮影と同様の動作をする。プレ撮影と異なる点は、テーブル２に置かれた物体がファントムから試料Ｗに変化している点のみである。
【００５４】
実撮影においては、テーブル２に校正用のファントムの代わりに試料Ｗを置いた状態でプレ撮影と同様の動作で試料Ｗを撮影して１００枚の実撮影Ｘ線画像Ｑを取得する。このとき光学カメラ７は、実撮影Ｘ線画像Ｑが撮影される度に、テーブル２のウラ面を撮影する。すると図５で説明したような実撮影マーカ画像Ｎが実撮影Ｘ線画像Ｑの枚数と同じ１００枚だけ取得される。つまり、Ｘ線ＣＴ装置は、一連のプレ撮影において、ｎ回目の撮影におけるＸ線発生装置１に対するテーブル２と検出器３との位置関係は、一連の実撮影において、ｎ回目の撮影におけるＸ線発生装置１に対するテーブル２と検出器３との位置関係と一致するように動作する。しかし、機械的精度の問題から、各位置関係はプレ撮影と実撮影との間で僅かにずれてしまう。
【００５５】
図８は、実撮影終了後に記憶部９に記憶される実撮影で取得されたデータテーブルを表している。実撮影Ｘ線画像Ｑの撮影は、１００回に亘って行われ、実撮影Ｘ線画像Ｑの各々が記憶部９に記憶される。記憶部９は、光学カメラ７が撮影した実撮影マーカ画像Ｎを実撮影Ｘ線画像Ｑと関連づけて記憶する。図８においてｎ回目の実撮影Ｘ線画像をＱｎで表し、実撮影Ｘ線画像Ｑｎを撮影したときに得られた実撮影マーカ画像をＮｎで表している。
【００５６】
図９は、プレ撮影においてｎ回目に取得されたプレマーカ画像Ｍｎと実撮影においてｎ回目に取得された実撮影マーカ画像Ｎｎとを重ね合わせて表示している。プレマーカ画像Ｍｎに写り込んでいるマーカは、図９において破線で示している。同様に、実撮影マーカ画像Ｎｎに写り込んでいるマーカは、図９において実線で示している。図９において実線のマーカと破線のマーカとが完全に重ならないということは、プレ撮影のｎ回目の撮影におけるテーブル２の位置と、実撮影のｎ回目の撮影におけるテーブル２の位置とが互いに異なっていることになる。とはいえ、プレ撮影と実撮影との間でテーブル２は同じ運動をするように動作されるので、マーカ画像上におけるマーカの位置ズレは、プレマーカ画像Ｍｎ上のマーカが実撮影マーカ画像Ｎｎ上のどのマーカに対応するかが判別できる程度に僅かである。
【００５７】
マーカ画像Ｍ，Ｎを用いたテーブル２の位置ズレの補償の方法について説明する。光学画像生成部１２が生成したプレマーカ画像Ｍおよび実撮影マーカ画像Ｎは、ズレ量取得部２４に送出される。ズレ量取得部２４は、マーカ画像Ｍ，Ｎを基にズレ量を取得する。ズレ量は、プレ撮影と実撮影との間で起こるテーブル２の位置ズレ量を示すものとなっている。
【００５８】
ズレ量取得部２４は、プレマーカ画像Ｍおよび実撮影マーカ画像Ｎの相関を取得する。すると、マーカ画像Ｍ，Ｎにおけるマーカの位置のズレを表すベクトル（ズレ量）が取得できる。図１０の実線の矢印は、ズレ量取得部２４のマーカ画像Ｍ，Ｎの照合によりマーカ画像Ｍ，Ｎに写り込んだマーカのズレ量が取得される様子を表している。図１０では、ズレ量取得部２４は、３回目の撮影に係るマーカ画像Ｍｎ，Ｎｎとから、３回目の撮影に係るズレ量（ｘ３，ｙ３）を取得している。このようにズレ量取得部２４は、プレ撮影と実撮影の間にテーブル２が同じ移動をすることにより、テーブル２がＸ線発生装置１に対して同じ位置となっている時に撮影されたマーカ画像Ｍ，Ｎ同士を照合してズレ量を取得する。このズレ量の取得は、１００枚の実撮影マーカ画像Ｎごとに行われる。
【００５９】
ズレ量取得部２４が取得したズレ量は、位置変数補正部２２に送出される。位置変数補正部２２は、ズレ量を基にプレ撮影で得られた位置変数を補正して、実撮影におけるＸ線発生装置１に対するテーブル２の位置を取得する。図１０の破線で示す矢印は、位置変数補正部２２の位置変数およびズレ量の照合により位置変数が補正される様子を表している。図１０では、位置変数補正部２２は、３回目の撮影に係る位置変数（α３，β３，γ３）と３回目の撮影に係るズレ量（ｘ３，ｙ３）とから、３回目の撮影に係る補正位置変数（ａ３，ｂ３，ｃ３）を取得している。このように位置変数補正部２２は、ｎ回目の撮影に係る位置変数（αｎ，βｎ，γｎ）とｎ回目の撮影に係るズレ量（ｘｎ，ｙｎ）とから、ｎ回目の撮影に係る補正位置変数（ａｎ，ｂｎ，ｃｎ）を取得する。この補正は、１００の位置変数ごとに行われる。
【００６０】
この様にして取得された補正位置変数は、実撮影におけるテーブル２の位置を正確に示すものとなっている。補正位置変数は、プレ撮影で得られた位置変数をプレ撮影と実撮影との間で起こるテーブル２の位置ズレ量で補正することで取得したものだからである。
【００６１】
＜Ｘ線ＣＴ装置の動作＞
次に、図１１を参照して、Ｘ線ＣＴ装置の動作について説明する。なお、この動作において、ファントムを用いた校正は、試料Ｗの断層画像の撮影の度に行われるものとする。
【００６２】
Ｘ線ＣＴ装置の動作としては、図１１に示すように、まず、ファントムがテーブル２に載置され（ファントム載置ステップＳ１），操作者が操作卓１７を操作してプレ撮影を開始させる（プレ撮影ステップＳ２）。そしてプレ撮影で得られたＸ線画像からテーブル２の位置を示す位置変数が取得され（位置変数取得ステップＳ３），試料Ｗがテーブル２に載置される（試料載置ステップＳ４）。続いて、操作者が操作卓１７を操作して実撮影を開始させ（実撮影ステップＳ５），マーカ画像Ｍ，Ｎにより取得されたズレ量を基に位置変数の補正が行われる（位置変数補正ステップＳ６）。最後に実撮影で得られたＸ線画像と補正位置変数とを基に試料Ｗの断層画像が取得される（再構成ステップＳ７）。以降これらの各ステップについて順を追って説明する。
【００６３】
＜ファントム載置ステップＳ１，プレ撮影ステップＳ２＞
まず、図６で説明したファントムがテーブル２のオモテ面の載置位置に載置される。操作者が操作卓１７を操作してプレ撮影の開始の指示をＸ線ＣＴ装置に与えると、テーブル２および検出器３の回転移動が開始されるとともに、Ｘ線制御部１１の制御によりＸ線発生装置１からＸ線が間歇的に照射される。こうして、ファントムを撮影するプレ撮影が行われる。
【００６４】
Ｘ線発生装置１から照射されたＸ線は、ファントムを透過して検出器３で検出される。画像生成部８は、検出器３が出力した検出信号を基に、撮影方向を変えながらファントムを写し込んだ一連のプレＸ線画像Ｐを１００枚生成する。
【００６５】
光学カメラ７は、プレＸ線画像Ｐが撮影される度にテーブル２のウラ面を可視光で撮影する。光学画像生成部１２は、光学カメラ７が出力した検出信号を基に、テーブル２のウラ面のマーカｍを写し込んだ一連のプレマーカ画像Ｍを１００枚生成する。
【００６６】
＜位置変数取得ステップＳ３＞
プレＸ線画像Ｐは、位置変数取得部２１に送出される。位置変数取得部２１は、一連のプレＸ線画像Ｐを基にＸ線発生装置１に対するテーブル２の位置を示す位置変数（α，β，γ……）をプレＸ線画像Ｐ毎に取得する。位置変数（α，β，γ……）およびプレマーカ画像Ｍは、プレ撮影における撮影回数と関連づけされて記憶部９で記憶される。
【００６７】
＜試料載置ステップＳ４，実撮影ステップＳ５＞
プレ撮影の終了後、操作者は、ファントムをテーブル２から除去して、テーブル２におけるファントムが載置されていた載置位置と同じ位置に試料Ｗを載置する。この試料Ｗは断層画像を取得する必要のある実際の撮影対象である。操作者が操作卓１７を操作して実撮影の開始の指示をＸ線ＣＴ装置に与え得ると、テーブル２および検出器３の回転移動が開始されるとともに、Ｘ線制御部１１の制御によりＸ線発生装置１からＸ線が間歇的に照射される。こうして、試料Ｗを撮影する実撮影が行われる。このときのテーブル２および検出器３の移動の様式は、プレ撮影と同じ様式となっている。
【００６８】
Ｘ線発生装置１から照射されたＸ線は、試料Ｗを透過して検出器３で検出される。画像生成部８は、検出器３が出力した検出信号を基に、撮影方向を変えながら試料Ｗを写し込んだ一連の実撮影Ｘ線画像Ｑを１００枚生成する。光学カメラ７は、実撮影Ｘ線画像Ｑが撮影される度にテーブル２のウラ面を可視光で撮影する。光学画像生成部１２は、光学カメラ７が出力した検出信号を基に、テーブル２のウラ面のマーカｍを写し込んだ一連の実撮影マーカ画像Ｎを１００枚生成する。実撮影Ｘ線画像Ｑおよび実撮影マーカ画像Ｎは、実撮影における撮影回数と関連づけされて記憶部９で記憶される。
【００６９】
＜位置変数補正ステップＳ６＞
実撮影の終了後、ズレ量取得部２４は、記憶部９に記憶されたプレマーカ画像Ｍと実撮影マーカ画像Ｎとを撮影回数毎に照合して、プレ撮影と実撮影におけるテーブル２の位置ズレを示すズレ量（ｘ，ｙ）を取得する。ズレ量（ｘ，ｙ）は、プレ撮影および実撮影における撮影回数と関連づけされて記憶部９で記憶される。
【００７０】
位置変数補正部２２は、記憶部９に記憶されたズレ量（ｘ，ｙ）と位置変数（α，β，γ……）とを読み出して、ズレ量（ｘ，ｙ）を基に位置変数（α，β，γ……）を撮影回数毎に補正して、実撮影におけるＸ線発生装置１に対するテーブル２の位置を示す補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）を取得する。
【００７１】
＜再構成ステップＳ７＞
補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）は、再構成部１０に送られる。再構成部１０は、補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）により実撮影における試料Ｗの撮影方向を撮影回数毎に認識する。そして、再構成部１０は、記憶部９に記憶された一連の実撮影Ｘ線画像Ｑを読み出して、一連の実撮影Ｘ線画像Ｑと補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）とを用いて断層画像を再構成する。つまり、再構成部１０は、プレマーカ画像Ｍと実撮影マーカ画像Ｎとによって、プレ撮影と実撮影との間で生じたテーブル２の位置ズレを認識するとともに、一連のプレＸ線画像Ｐによって撮影時のテーブル２の移動の様式を認識して、一連の実撮影Ｘ線画像Ｑとを基に断層画像を再構成することになる。生成された断層画像が表示部１８に表示されてＸ線ＣＴ装置の動作は終了となる。
【００７２】
以上のように、本発明によれば、テーブル２の載置位置に校正用のファントムを置いた状態でＸ線発生装置１に対してテーブル２および検出器３を移動させることにより撮影方向を変えながらファントムを次々と撮影するプレ撮影を行ったあと、テーブル２および検出器３をプレ撮影と同じ様式で移動させることにより撮影方向を変えながら試料Ｗを次々と撮影する実撮影を行って、一連のプレＸ線画像Ｐと一連の実撮影Ｘ線画像Ｑとを基に断層画像を再構成する構成となっている。再構成部１０は、実撮影に先立ってプレＸ線画像Ｐにより撮影時のテーブル２および検出器３の移動の様式を認識する。そして、一連の実撮影Ｘ線画像Ｑとを基に断層画像を再構成すれば、実撮影Ｘ線画像Ｑの撮影時におけるテーブル２および検出器３の移動の様式を考慮することができるので、高解像度の断層画像を取得できる。
【００７３】
しかし、この方法には難点がある。すなわち、テーブル２がプレ撮影と実撮影で全く同じように移動するとは限らないのである。そこで、本発明によれば、テーブル２のウラ面にマーカｍを備えている。このマーカｍは、プレ撮影と実撮影の間、光学カメラによって撮影される。再構成部１０は、断層画像を再構成する際に実撮影で得られた実撮影マーカ画像Ｎとプレ撮影で得られたプレマーカ画像Ｍとによってプレ撮影と実撮影との間で生じたテーブル２の位置ズレを認識する。そして再構成部１０は、この位置ズレを考慮して試料Ｗの断層画像を生成する。この様に構成すれば、例えプレ撮影と実撮影との間でテーブル２の移動の様式が異なっていたとしても、再構成部１０は実撮影におけるテーブル２の位置を正確に知ることができる。結果として高解像度の断層画像を取得可能なＸ線ＣＴ装置が提供できる。
【００７４】
上述の構成は、プレ撮影によりテーブル２の移動の様子を示す位置変数（α，β，γ……）を取得し、実撮影マーカ画像Ｎとプレマーカ画像Ｍとを照合して位置変数（α，β，γ……）を補正して補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）を取得し、再構成部１０が補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）を基に動作する。すると、プレ撮影と実撮影との間でテーブル２の移動の様式が異なっていたとしても、再構成部１０は実撮影におけるテーブル２の位置を考慮に入れて断層画像を生成することができる。
【００７５】
上述のようにテーブル２のウラ面には、マーカｍが２次元マトリックス状に配列されていれば、テーブル２がどのように移動しても光学カメラは、マーカｍを確実に撮影することができる。
【実施例２】
【００７６】
次に、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成について説明する。実施例２に係るＸ線ＣＴ装置は、実施例１で説明したＸ線ＣＴ装置の構成とほぼ同様である。異なる点は、テーブル２のオモテ面に試料載置用の試料載置板２ｐを備えている点である。実施例２においては、ファントムおよび試料Ｗは試料載置板２ｐに置かれるのであり、テーブル２のオモテ面には置かれない。試料載置板２ｐは、矩形となっているテーブル２に倣って矩形となっており、例えばアルミシートから構成されている。
【００７７】
図１２は、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の機能ブロック図を表している。図１２においては、図１で説明した検出器移動機構５，ＸＹ移動機構６，画像生成部８，記憶部９，再構成部１０，Ｘ線制御部１１，光学画像生成部１２，検出器移動制御部１６ａ，ＸＹ移動制御部１６ｂ，操作卓１７，表示部１８，位置変数取得部２１，位置変数補正部２２，およびズレ量取得部２４については省略をしている。
【００７８】
実施例２における独自の構成について説明する。試料載置板移動機構６ｐは、試料載置板２ｐをテーブル２に対して移動させる目的で設けられており、試料載置板移動制御部１６ｃは、試料載置板移動機構６ｐを制御する目的で設けられている。試料載置板移動制御部１６ｃは、主制御部２７により統括的に制御される。
【００７９】
図１３は、試料載置板移動機構６ｐの具体的な構成を示している。試料載置板移動機構６ｐは、テーブル２の１頂点に設けられた基部６ｐ１を有している。基部６ｐ１は、テーブル２の側辺に倣ったＬ形状となっている。基部６ｐ１を構成するアームのそれぞれには、試料載置板２ｐをＸ方向に移動させるモータ６ｐ３および押ネジ６ｐ４と、試料載置板２ｐをＹ方向に移動させるモータ６ｐ５および押ネジ６ｐ６とを備えている。押ネジ６ｐ４はＸ方向に伸びており、押ネジ６ｐ６は、Ｙ方向に伸びている。
【００８０】
試料載置板移動機構６ｐは、試料載置板２ｐにおいて基部６ｐ１に最も隣接した１頂点と、基部６ｐ１のアームの結合部における試料載置板２ｐ側の１頂点とを架橋する位置にバネ６ｐ７を有している。このバネは、試料載置板２ｐに引張力を付与することにより試料載置板２ｐを基部６ｐ１に対して移動させる目的で設けられている。
【００８１】
＜実施例１の構成からの改良点＞
実施例１の構成では、まずテーブル２の上にファントムを置いてプレ撮影をする。そして、実撮影を行う際には、テーブル２におけるファントムを置いていた載置位置と同じ位置に試料Ｗを置くことになる。このように実施例１の構成では、ファントムを置く位置と試料Ｗを置く位置とを一致させなければならないという制約がある。
【００８２】
この制約が生じる理由について説明する。図１４は、テーブル２における異なる位置ｐ，ｑを示している。図１４におけるｐの位置にファントムを置いてプレ撮影をする場合、試料Ｗを必ずｐの位置に置いて実撮影をしなければならない。仮に、ｐの位置でプレ撮影をしたにも関わらず試料Ｗをｑの位置に置いて実撮影をしたとすると、取得される断層画像がボケてしまう。
【００８３】
図１５は、ｐの位置にファントムを置いて撮影を行ったときと、ｑの位置にファントムを置いて撮影を行ったときとで、テーブル２の位置ズレがどのようになるかを示している。グラフの横軸は、テーブル２の回転角度を意味しており、グラフの縦軸は正円運動を基準としたテーブル２の位置ズレを意味している。テーブル２が仮に完全に正円運動をしたとすると、位置ズレは常に０となる。しかし、実際は、機械的精度の問題からテーブル２の運動は図１５に示すように正円運動から僅かにずれる。
【００８４】
図１５の上側の図における実線のグラフは、ｐの位置を載置位置としてプレ撮影をしたときのテーブル２における正円運動基準の位置ズレである。そして、図１５の上側の図における破線のグラフは、ｐの位置を載置位置として実撮影をしたときのテーブル２における正円運動基準の位置ズレである。実線と破線とを比較すると分かるように、プレ撮影と実撮影とにおけるテーブル２の運動は完全には一致しないまでも、ほぼ近似している。
【００８５】
一方、図１５の下側の図における実線のグラフは、ｑの位置を載置位置としてプレ撮影をしたときのテーブル２の位置ズレである。ここで、図１５の上側の図の実線のグラフと図１５の下側の図の実線のグラフとは互いに近似してはいない。つまり、テーブル２は、どの部分を試料Ｗの載置位置とするかで回転移動の様式が異なるのである。
【００８６】
このようになるのは、テーブル２を駆動させるＸＹ移動機構６の構造に原因がある。ＸＹ移動機構６はＸ方向に伸びたアームとＹ方向に伸びたアームとを有している。このアームがスライドして移動することでテーブル２の移動が実現される。テーブル２を正円運動させようとしてもテーブル２の移動が理想どおりとならずにガタつくのは、テーブル２を駆動させるアームの表面が理想通りに平坦となっていないことによる。
【００８７】
いまここで、テーブル２のｐの位置を載置位置としてテーブル２を２回転させたとする。すなわち、ファントムと試料Ｗとがテーブル２の同じ位置に置かれた場合である。このとき、ＸＹ移動機構６は、１回転目と２回転目とでアームの同じ部分を使ってテーブル２を回転させることになる。すると、テーブル２の運動の再現性が高くなる。テーブル２の正円運動を乱すアームの起伏は、１回転目と２回転目で同じだからである。
【００８８】
しかし、テーブル２のｐの位置を載置位置としてテーブル２を１回転させ、テーブル２のｑの位置を載置位置としてテーブル２を１回転させると状況が異なる（図１４参照）。すなわち、ファントムと試料Ｗとがテーブル２の異なる位置に置かれた場合である。この場合、ＸＹ移動機構６は、１回転目と２回転目とでアームの異なる部分を使ってテーブル２を回転させることになる。
【００８９】
ＸＹ移動機構６が有するアームは、その位置に応じて表面の微細な起伏の様子が異なっている。したがって、１回転目と２回転目とでアームの異なる部分を使ってテーブル２が回転されると、テーブル２の正円運動を乱すアームの起伏は、テーブル２回転させる毎に異なることになる。したがって、テーブル２を２回転させるときの運動の再現性は低いものとなる。
【００９０】
ところで、実施例１の構成によれば、マーカ画像Ｍ，Ｎを取得することで、テーブル２を２回転させたときの移動様式の多少な変化を補償できるようになってはいる。しかし、テーブル２が１回転目と２回転目とであまりに移動様式が違いすぎると、マーカ画像Ｍ，Ｎを用いた位置変数の補正が不可能となる。すなわち、マーカｍの像の位置がプレマーカ画像Ｍと実撮影マーカ画像Ｎとの間で違いすぎると、マーカｍがどのように移動したかが判別できなくなってしまうのである。マーカｍは、テーブル２のウラ面に２次元マトリックス状に配置されており、プレマーカ画像Ｍに写り込んだマーカが実撮影マーカ画像Ｎ上のマーカのどれに対応するかが分からなくなるからである。
【００９１】
つまり、実施例１の構成によれば、断層画像を取得するには、断層画像取得した物体が置かれた位置でプレ撮影をしておく必要がある。大きな試料Ｗの一部の断層画像を取得しようとするときに、試料Ｗにおける断層画像を取得したい部分が変わる度にプレ撮影を行うのは煩雑である。
【００９２】
この様な問題点を解決する目的で、実施例２の構成では、テーブル２において断層撮影をする位置を限定している。具体的には、図１６に示すように、テーブル２を縦横に５等分する線分を格子状に配列したときに、線分同士が互いに交わる１６個の交点を試料Ｗの載置位置とする。実施例２の構成では、これら１６個の交点上にファントムを載置して、１６通りのプレ撮影を行っておく。そして、実撮影を行う際には、試料Ｗにおける断層画像の取得が必要な撮影部分をテーブル２上の１６個の交点のうちのいずれかまで移動させる。この様にすることで、プレ撮影のときと実撮影のときとでテーブル２の回転移動は確実に近似したものとなる。
【００９３】
実施例２におけるＸＹ移動機構６は、テーブル２の移動の様子をズレ量取得部２４および位置変数補正部２２に送出している。これにより、ズレ量取得部２４および位置変数補正部２２は、動作の際、テーブル２における１６個の交点のうちのいずれかを選択して撮影が行われたかを認識することができる。そして、実撮影の際、ズレ量取得部２４および位置変数補正部２２は、１６通りあるプレ撮影で得られたデータから、実撮影において選択された交点の位置と同じ位置で取得されたデータを選択して動作する。
【００９４】
実施例２におけるＸ線ＣＴ装置においては、試料Ｗとして基板を想定している。基板の一部を拡大した断層画像を生成したい場合、基板における撮影部分をテーブル２における交点の位置まで移動させなければならない。この移動を実行するのが、試料載置板移動機構６ｐである。試料載置板移動機構６ｐによる試料Ｗの移動は、試料Ｗの断層画像を撮影するに先立って行われる。
【００９５】
この様に構成すれば、実施例１の場合と異なり、断層画像撮影の度にプレ撮影を行う必要がない。したがって、実施例２の構成においては、１６通りのプレ撮影をしておけば、しばらくは実撮影を連続して行っても高解像度の断層画像が取得できる。
【００９６】
以上のように、実施例２の構成は、本発明のＸ線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。テーブル２の移動の様式は、テーブル２のどの部分で断層画像を撮影するかで異なっている。そこで、上述の構成によれば、試料Ｗの撮影部分をテーブル２における校正用のファントムが載置された位置に移動させる構成を備えている。この様に構成することにより、高解像度の断層画像を取得可能なＸ線ＣＴ装置が提供できる。
【００９７】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００９８】
（１）上述の実施例１のテーブル２の構成を図１７のように構成してもよい。本変形例によれば、図１７に示すように、テーブル２は、額縁状の周縁部材２ａと、周縁部材２ａの内側に収容される中央板２ｂとを有している。中央板２ｂは、周縁部材２ａの内穴にはめ込まれる構成となっており、周縁部材２ａから着脱可能となっている。中央板２ｂは、気温の変化により伸縮しにくいカーボンで構成される。本変形例においては、試料Ｗは、中央板２ｂに載置される。
【００９９】
中央板２ｂを周縁部材２ａから除去すると、テーブル２の下側に設けられているＸ線発生装置１および光学カメラ７が露出する。Ｘ線発生装置１および光学カメラ７のメンテナンスを行うときは、この中央板２ｂを周縁部材２ａから脱着すれば便利である。また、周縁部材２ａは、ＸＹ移動機構６に固定され、周縁部材２ａとＸＹ移動機構６との位置関係はずれることがない。
【０１００】
図１８は、テーブル２のウラ面を示している。中央板２ｂには、図２で説明したマーカｍが記されているが、図１８ではこれを省略している。周縁部材２ａと中央板２ｂとには、互いの位置関係を示す印が記されている。図１４においては、矩形となっている周縁部材２ａの三隅にＡ，Ｂ，Ｃを摸した印がされ、矩形となっている中央板２ｂの三隅にもＡ，Ｂ，Ｃを摸した印がされている。そして、周縁部材２ａおよび中央板２ｂに付される各印は、同じ印が互いに向き合う位置に配置される。従って、周縁部材２ａおよび中央板２ｂのそれぞれに付されたＡの印の位置関係を知れば、Ａの印が設けられた角における周縁部材２ａおよび中央板２ｂの位置関係の変化を知ることができる。Ｂ，Ｃの印は、Ａの印と同様に周縁部材２ａおよび中央板２ｂの位置関係の変化を知る指標となっている。
【０１０１】
光学カメラ７は、中央板２ｂが周縁部材２ａから外される前の時点と、中央板２ｂが周縁部材２ａから外されて再び収容された後の時点で印を撮影して印画像を取得する。この印画像には、Ａ，Ｂ，Ｃの印が２つずつ写り込んでいる。印画像は、光学カメラ７が送出した検出信号を光学画像生成部１２が生成したものである。
【０１０２】
再構成部１０は、この印画像を基に中央板２ｂ着脱の前後における周縁部材２ａと中央板２ｂとの位置変化を認識して断層画像を再構成する。具体的には、位置変数補正部２２は、位置変数（α，β，γ……）を補正する際にマーカ画像Ｍ，Ｎから得られたズレ量のみならず印画像から得られた周縁部材２ａに対する中央板２ｂの位置ズレをも考慮して補正を行う。
【０１０３】
このように補正することにより、プレ撮影の後、実撮影をする前に中央板２ｂの着脱があっても、周縁部材２ａと中央板２ｂとの位置ズレにより断層画像がボケることがない。
【０１０４】
Ｘ線ＣＴ装置においてはメンテナンスの目的でテーブル２を装置から外す場合がある。プレ撮影の後、実撮影の前にテーブル２を装置から着脱させたとすると、実撮影マーカ画像Ｎとプレマーカ画像Ｍとを照合しても実撮影におけるテーブル２の位置が正確に算出できなくなる。そこで、上述の構成では、テーブル２の着脱の前後で、テーブル２の位置がどの程度ずれたかを知ることができるようにしている。すなわち、テーブル２を着脱可能な中央板２ｂと着脱不可能な周縁部材２ａとで構成し、中央板２ｂの着脱の前後で中央板２ｂが周縁部材２ａからどの程度移動したかを知ることができるようにしている。この様にすることで、プレ撮影の後、実撮影の前に中央板２ｂの着脱があったとしても、実撮影におけるテーブル２の位置が正確に算出できるようになる。
【０１０５】
（２）上述の各実施例ではＸ線発生装置１および光学カメラ７がテーブル２の下側に設けられており、検出器３がテーブル２の上側に設けられた構成であったが、本発明はこの様な構成に限られない。すなわち図１９に示すように、検出器３および光学カメラ７がテーブル２の下側に設けられており、Ｘ線発生装置１がテーブル２の上側に設けられた構成としてもよい。この様な構成においてもテーブル２の試料を載置する面はオモテ面であり、オモテ面とは反対側のウラ面には、マーカｍが設けられている。
【符号の説明】
【０１０６】
ｍ マーカ
Ｍ プレマーカ画像
Ｎ 実撮影マーカ画像
１ Ｘ線発生装置（放射線源）
２ テーブル
２ａ 周縁部材
２ｂ 中央板
２ｐ 試料載置板
３ 検出器（放射線検出器）
５ 検出器移動機構（検出器移動手段）
６ ＸＹ移動機構（テーブル移動手段）
７ 光学カメラ
８ 画像生成部（画像生成手段）
１２ 光学画像生成部（光学画像生成手段）
１６ａ 検出器移動制御部（検出器移動制御手段）
１６ｂ ＸＹ移動制御部（テーブル移動制御手段）
１６ｃ 試料載置板移動制御部（試料載置板移動制御手段）
２２ 位置変数補正部（位置変数補正手段）
２４ ズレ量取得部（ズレ量取得手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象に放射線を照射して、断層撮影を行う放射線ＣＴ装置に関し、特に検査対象の試料を載置するテーブルが可動となっている放射線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などには、検査対象に放射線を照射して、断層撮影を行う放射線ＣＴ装置が配備されている。この放射線ＣＴ装置は、図２０に示すように、放射線を照射する放射線源５３と、検査対象の試料を載置するテーブル５２と、放射線を検出する検出器５４とを備えている。水平に置かれたテーブル５２の下側に放射線源５３が設けられており、テーブル５２の上側に検出器５４が設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
検出器５４は、テーブル５２と平行な平面に属する仮想円に沿って移動できるようになっており、テーブル５２は、テーブル５２に備えられたＸＹステージにより、鉛直方向と直交するＸ方向、および鉛直方向・Ｘ方向に直交するＹ方向に移動する。
【０００４】
検査対象の断層像は、まず検査対象の試料Ｗの放射線撮影を異なる方向から複数回行って、次に得られた複数の画像を再構成することで取得される。異なる方向から複数の撮影を行うには、試料Ｗに対する放射線源５３および検出器５４の位置を変更させながら複数の撮影を行う必要がある。従来の放射線ＣＴ装置では、放射線源５３を固定する構成となっているものがある。このような装置では試料Ｗに対して放射線源５３および検出器５４を移動させる代わりに、放射線源５３に対して検出器５４，試料Ｗを移動させる構成となっている。
【０００５】
したがって、異なる方向から試料Ｗの撮影を撮影を行う際には、検出器５４を仮想円に沿って移動させると同期して試料Ｗが放射線源５３に対して移動される。試料Ｗの移動はテーブル５２をＸＹステージによりＸおよびＹ方向に移動させることで実現される。断層画像撮影中の検出器５４およびテーブル５２の放射線源５３に対する移動は、厳密に規定された円運動となっている。
【０００６】
このテーブル５２の移動が正確でないと鮮明な断層画像を取得することができない。断層画像撮影中のテーブル５２の移動が規定の軌跡からずれると、テーブル５２上の試料Ｗが撮影中に移動したのと同様に取得される断層画像がボケてしまう。従来構成では、この様な断層画像のボケの原因となるテーブル５２の位置ズレを防止する目的で、テーブル５２を駆動させるＸＹステージにリニアエンコーダを配備し、テーブル５２の移動を正確に行えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１０６５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の放射線ＣＴ装置においては、次のような問題点がある。
すなわち、従来の放射線ＣＴ装置においては、高倍率の断層画像において、鮮明な画像を取得することができない。
【０００９】
断層撮影を行う際に、僅かでもテーブル５２の移動が規定の軌跡からずれると、検出器５４に投影される試料Ｗの放射線像の位置が本来の位置から大きくずれてしまう。放射線源５３は放射線を放射状に照射するので、テーブル５２に載置された試料Ｗの像は、拡大されて検出器５４に投影される。したがって、テーブル５２上の試料Ｗの位置ズレも拡大されて検出器５４上に現れてしまう。これがテーブル５２の移動の僅かなズレにより放射線像が大きくずらされる理由である。
【００１０】
このような放射線像のズレは、特に高倍率の断層画像を取得しようとする時に問題となる。高倍率の断層画像においてはテーブル５２の位置ズレの影響が相対的に大きいからである。
【００１１】
従来の放射線ＣＴ装置においては、高倍率の断層画像を鮮明に得ることができない。テーブル５２を駆動するＸＹステージの移動量の精度に限界があるからである。
【００１２】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、試料を放射線源に対して正確に移動することができなくても、鮮明な高倍率断層画像を取得することができる放射線ＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線ＣＴ装置は、マーカを有するウラ面とオモテ面とを備える試料載置用のテーブルと、放射線をテーブルに一方の面から照射する放射線源と、テーブルを放射線源に対して移動させるテーブル移動手段と、テーブル移動手段を制御するテーブル移動制御手段と、テーブルを透過してきた放射線を検出するテーブルの他方の面側に設けられた放射線検出器と、放射線検出器を放射線源に対して移動させる検出器移動手段と、検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、放射線画像の撮影の度にテーブルのウラ面のマーカを可視光で撮影して検出信号を出力する光学カメラと、放射線検出器が出力した検出信号を基に、テーブルの載置位置に校正用の被写体を置いた状態で放射線源に対してテーブルおよび放射線検出器を移動させることにより撮影方向を変えながら被写体を次々と撮影するプレ撮影において一連のプレ放射線画像を生成するとともに、テーブルの載置位置に試料を置いた状態でテーブルおよび放射線検出器をプレ撮影と同じ様式で移動させることにより撮影方向を変えながら試料を次々と撮影する実撮影において一連の実撮影放射線画像を生成する画像生成手段と、光学カメラが出力した検出信号を基に、プレ撮影においてマーカが写り込んだ一連のプレマーカ画像を生成するとともに、実撮影においてマーカが写り込んだ一連の実撮影マーカ画像を生成する光学画像生成手段と、実撮影マーカ画像とプレマーカ画像とによって、プレ撮影と実撮影との間で生じたテーブルの位置ズレを認識するとともに一連のプレ放射線画像によって撮影時のテーブルの移動の様式を認識して、一連の実撮影放射線画像を基に断層画像を再構成する再構成手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
［作用・効果］本発明によれば、テーブルの載置位置に校正用の被写体を置いた状態で放射線源に対してテーブルおよび放射線検出器を移動させることにより撮影方向を変えながら被写体を次々と撮影するプレ撮影を行ったあと、テーブルおよび放射線検出器をプレ撮影と同じ様式で移動させることにより撮影方向を変えながら試料を次々と撮影する実撮影を行って、一連のプレ放射線画像と一連の実撮影放射線画像とを基に断層画像を再構成する構成となっている。再構成手段は、実撮影に先立ってプレ放射線画像により撮影時のテーブルおよび放射線検出器の移動の様式を認識する。そして、一連の実撮影放射線画像とを基に断層画像を再構成すれば、実撮影放射線画像の撮影時におけるテーブルおよび放射線検出器の移動の様式を考慮することができるので、高解像度の断層画像を取得できる。
【００１５】
しかし、この方法には難点がある。すなわち、テーブルがプレ撮影と実撮影で全く同じように移動するとは限らないのである。そこで、本発明によれば、テーブルのウラ面にマーカを備えている。このマーカは、プレ撮影と実撮影の間、光学カメラによって撮影される。再構成手段は、断層画像を再構成する際に実撮影で得られた実撮影マーカ画像とプレ撮影で得られたプレマーカ画像とによってプレ撮影と実撮影との間で生じたテーブルの位置ズレを認識する。そして再構成手段は、この位置ズレを考慮して試料の断層画像を生成する。この様に構成すれば、例えプレ撮影と実撮影との間でテーブルの移動の様式が異なっていたとしても、再構成手段は実撮影におけるテーブルの位置を正確に知ることができる。結果として高解像度の断層画像を取得可能な放射線ＣＴ装置が提供できる。
【００１６】
また、上述の放射線ＣＴ装置において、一連のプレ放射線画像を基に放射線源に対するテーブルの位置を示す位置変数をプレ放射線画像毎に取得する位置変数取得手段と、実撮影マーカ画像とプレマーカ画像とを照合して、プレ撮影と実撮影におけるテーブルの位置ズレを示すズレ量を実撮影マーカ画像毎に取得するズレ量取得手段と、ズレ量を基に位置変数を補正して、実撮影における放射線源に対するテーブルの位置を示す補正位置変数を位置変数毎に取得する位置変数補正手段と、再構成手段が一連の実撮影放射線画像と補正位置変数とを用いて断層画像を再構成すればより望ましい。
【００１７】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、プレ撮影によりテーブルの移動の様子を示す位置変数を取得し、実撮影マーカ画像とプレマーカ画像とを照合して位置変数を補正して補正位置変数を取得し、再構成手段が補正位置変数を基に動作すれば、プレ撮影と実撮影との間でテーブルの移動の様式が異なっていたとしても、再構成手段は実撮影におけるテーブルの位置を考慮に入れて断層画像を生成することができる。
【００１８】
また、上述の放射線ＣＴ装置において、テーブルのウラ面の全面にマーカが設けられていればより望ましい。
【００１９】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。すなわち、テーブルのウラ面の全面にマーカが設けられていれば、テーブルがどのように移動しても光学カメラは、マーカを確実に撮影することができる。
【００２０】
また、上述の放射線ＣＴ装置において、テーブルは、額縁状の周縁部材と周縁部材の内側に収容されるとともに周縁部材から着脱可能な中央板とを有し、周縁部材と中央板とには、互いの位置関係を示す印が付されており、光学カメラが中央板が周縁部材から外される前の時点と、中央板が周縁部材から外されて再び収容された後の時点で印を撮影して印画像が取得され、再構成手段が印画像を基に、中央板着脱の前後における周縁部材と中央板との位置変化を認識して試料の断層画像を再構成すればより望ましい。
【００２１】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。放射線ＣＴ装置においてはメンテナンスの目的でテーブルを装置から外す場合がある。プレ撮影の後、実撮影の前にテーブルを装置から着脱させたとすると、実撮影マーカ画像とプレマーカ画像とを照合しても実撮影におけるテーブルの位置が正確に算出できなくなる。そこで、上述の構成では、テーブルの着脱の前後で、テーブルの位置がどの程度ずれたかを知ることができるようにしている。すなわち、テーブルを着脱可能な中央板と着脱不可能な周縁部材とで構成し、中央板の着脱の前後で中央板が周縁部材からどの程度移動したかを知ることができるようにしている。この様にすることで、プレ撮影の後、実撮影の前に中央板の着脱があったとしても、実撮影におけるテーブルの位置が正確に算出できるようになる。
【００２２】
また、上述の放射線ＣＴ装置において、試料を載置する試料載置板がテーブルのオモテ面側に設けられており、試料載置板をテーブルに対して移動させる試料載置板移動手段と、試料の断層画像を撮影するに先立って試料載置板移動手段を制御することにより、試料の撮影部分をテーブルにおける校正用の被写体が載置された位置に移動させることを可能とする試料載置板移動制御手段を備えればより望ましい。
【００２３】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の放射線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。テーブルの移動の様式は、テーブルのどの部分で断層画像を撮影するかで異なっている。そこで、上述の構成によれば、試料の撮影部分をテーブルにおける校正用の被写体が載置された位置に移動させる構成を備えている。この様に構成することにより、高解像度の断層画像を取得可能な放射線ＣＴ装置が提供できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、テーブルの載置位置の被写体を撮影するプレ撮影を行ったあと、テーブルおよび放射線検出器をプレ撮影と同じ様式で移動させて試料を撮影する実撮影を行って断層画像を再構成する構成となっている。再構成手段は、実撮影放射線画像の撮影時におけるテーブルおよび放射線検出器の移動の様式を考慮することができる。しかし、この方法には難点がある。すなわち、テーブルがプレ撮影と実撮影で全く同じように移動するとは限らないのである。そこで、本発明によれば、テーブルのウラ面のマーカを撮影し、プレマーカ画像とによってプレ撮影と実撮影との間で生じたテーブルの位置ズレを認識する。結果として高解像度の断層画像を取得可能な放射線ＣＴ装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係るテーブルのウラ面を説明する平面図である。
【図３】実施例１に係るテーブルと検出器の移動を説明する斜視図である。
【図４】実施例１に係るテーブルの移動を説明する平面図である。
【図５】実施例１に係るマーカ画像を説明する模式図である。
【図６】実施例１に係るファントムを説明する斜視図である。
【図７】実施例１に係るプレ撮影について説明する模式図である。
【図８】実施例１に係る実撮影について説明する模式図である。
【図９】実施例１に係るマーカ画像を説明する模式図である。
【図１０】実施例１に係る位置変数の補正動作を説明する模式図である。
【図１１】実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１３】実施例２に係る試料載置板移動機構の構成を説明する平面図である。
【図１４】実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する模式図である。
【図１５】実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する模式図である。
【図１６】実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成を説明する模式図である。
【図１７】本発明の１変形例を説明する斜視図である。
【図１８】本発明の１変形例を説明する平面図である。
【図１９】本発明の１変形例を説明する模式図である。
【図２０】従来の構成を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以降、本発明の各実施例を説明する。各実施例におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。
【実施例１】
【００２７】
＜Ｘ線ＣＴ装置の全体構成＞
図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の全体構成を示している。Ｘ線ＣＴ装置は、図１に示すように、試料Ｗを載置するテーブル２と、テーブル２の下側に設けられたＸ線を照射するＸ線発生装置１と、テーブル２の上側に設けられたＸ線を検出する検出器３と、テーブル２の下側に設けられた光学カメラ７とを備えている。
【００２８】
テーブル２は、作業室の床面に平行な矩形となっている。テーブル２の各辺は、縦方向（Ｙ方向），横方向（Ｘ方向）のいずれかに伸びている。テーブル２は、試料Ｗを載置するオモテ面とこの反対側の面であるウラ面を有している。テーブル２のオモテ面は、検出器３に面しており、ウラ面は、Ｘ線発生装置１および光学カメラ７に面している。テーブル２の具体的は大きさは例えば５０×５０ｃｍである。Ｘ方向、Ｙ方向、および鉛直方向は互いに直交する。
【００２９】
図２は、テーブル２のウラ面を表した平面図である。テーブル２のウラ面の全面にマーカｍがＹ方向およびＸ方向に沿って２次元マトリックス状に配列されている。このマーカｍは、テーブル２のウラ面を撮影する光学カメラ７によって撮影される。
【００３０】
検出器３は、Ｘ線発生装置１から発せられ、テーブル２を透過してきたＸ線を入射させ、Ｘ線を検出する。検出器３は、具体的にはイメージインテンシファイアが用いられる。
【００３１】
ＸＹ移動機構６（ＸＹステージ）は、テーブル２をＸ線発生装置１に対してＸ方向、およびＹ方向に移動させる目的で設けられている。ＸＹ移動機構６の移動により、テーブル２は、矩形となっているテーブル２を延長する平面上を移動することになる。ＸＹ移動制御部１６ｂは、ＸＹ移動機構６を制御する目的で設けられている。また、検出器移動機構５は、検出器３をＸ線発生装置１に対して回転移動させる目的で設けられている。検出器移動制御部１６ａは、検出器移動機構５を制御する目的で設けられている。
【００３２】
Ｘ線ＣＴ装置は、テーブル２に載置された試料Ｗを撮影方向を変えながら複数回に亘ってＸ線撮影をし、得られた画像を再構成することで断層画像を取得する。したがって、Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線発生装置１および検出器３が撮影中に試料Ｗに対して移動するようになっている。実際は、検出器３およびテーブル２の試料ＷがＸ線発生装置１に対して移動することで試料Ｗの撮影方向の変更が行われる。
【００３３】
図３は、Ｘ線ＣＴ装置が断層画像を撮影するときのテーブル２および検出器３の移動の様子を表している。断層画像を撮影する場合には、図３に示すように、検出器３がＸ線発生装置１から鉛直方向に伸びる中心軸を中心に回転移動される。このとき、中心軸に対する検出器３の向きは固定されていて、中心軸に対向している検出器３の一辺は常に同一である。この回転移動は、検出器移動機構５が実現する。また、この検出器３の回転移動に同期してテーブル２もＸ線発生装置１から鉛直方向に伸びる中心軸を中心に回転移動される。この回転移動は、ＸＹ移動機構６が実現する。図１及び図３では、検出器３の検出面の中心に立てた法線が鉛直方向（検出器の面が水平）になっているが、検出器３の検出面の中心に立てた法線がＸ線発生装置１のＸ線発生点に向くように配置してもよい。
【００３４】
図４は、断層画像を撮影する際のテーブル２の回転移動を説明している。図４に示すようにＸＹ移動機構６は、テーブル２の４辺がＸ方向またはＹ方向に平行となっている状態を保った状態でテーブル２の各頂点が弧を描くようにテーブル２を回転移動させる。
【００３５】
光学カメラ７は、テーブル２のウラ面を可視光で撮影して検出信号を出力する。テーブル２のウラ面には十分な点数のマーカｍが設けられており、テーブル２のウラ面を撮影する光学カメラ７の視野には必ずマーカｍが写り込むようになっている。例えテーブル２がＸ線発生装置１に対して回転移動したとしても、光学カメラ７の視野にはテーブル２に設けられたマーカｍのいずれかが常に写り込んでいる。
【００３６】
光学カメラ７がテーブル２のウラ面を撮影すると、検出信号を光学画像生成部１２に出力する。光学画像生成部１２は、この検出信号を基にマーカｍが写り込んだマーカ画像を生成する。マーカ画像は図５に示すように複数のマーカｍを写し込んだものとなっている。
【００３７】
画像生成部８は、検出器３が出力した検出信号を基に被写体の透視像が写り込んだＸ線画像を生成する。再構成部１０は、画像生成部８が生成した複数枚のＸ線画像を基に断層画像を再構成する。
【００３８】
Ｘ線制御部１１は、Ｘ線発生装置１のＸ線照射の制御を行う目的で設けられている。操作卓１７は、操作者の指示をＸ線ＣＴ装置に入力させる目的で設けられている。表示部１８は、撮影された断層画像が表示されるものである。記憶部９は、マーカ画像等の断層画像撮影に必要な情報の一切を記憶する。また、主制御部２７は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部２７はＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部１１，１６ａ，１６ｂおよび各部８，１０，１２，２１，２２，２４を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されても良い。位置変数取得部２１，位置変数補正部２２，ズレ量取得部２４の動作については後述のものとする。
【００３９】
＜位置変数の意味＞
本発明のＸ線ＣＴ装置は、解像度の高い断層画像を取得する目的で、位置変数の概念を用いている。断層画像の撮影が開始されると、テーブル２と検出器３とが回転移動しながら複数枚の透視画像が取得される。この透視画像の各々は、テーブル２の位置が互いに異なる状態で撮影されたものとなっている。位置変数は、透視画像の間でテーブル２の位置が具体的にどのように異なるのかを示す変数となっている。本発明においては、テーブル２と検出器３とが１回転する間に１００枚の透視画像が生成されるので、位置変数はこの１００枚の透視画像の各々について取得されることになる。ただし、以下の説明では１００枚の透視像から断層像を再構成する例で説明しているが、何枚の断層像を使用するかは操作者が任意に決めればよいことであり、本発明が１００枚に限定されるものではない。
【００４０】
位置変数は、具体的には互いに独立した５個程度のパラメータを備えたデータセットとなっている。連写された１００枚の透視画像のうち、２枚の異なる透視画像についての位置変数を比較すると、一方の透視画像を撮影したときのテーブル２の位置が、他方の透視画像を撮影したときのテーブル２の位置からどの方向にどの程度だけ異なるかが分かるようになっている。
【００４１】
本発明は、１００枚のＸ線画像を再構成して断層画像を生成する構成となっている。この際、位置変数は、１００枚のＸ線画像を取得する毎に求められる。Ｘ線画像に対応する位置変数により、このＸ線画像を撮影したときの被写体の撮影方向が正確に割り出せる。この正確な撮影方向を考慮に入れて断層画像を生成するようにすれば、より解像度の高い断層像を取得することができる。
【００４２】
一般的に良く用いられる断層画像の生成方法は、位置変数を取得しない。すなわち、この方法は、テーブル２および検出器３をそれぞれ回転させながら被写体を撮影して１００枚の透視画像を取得し、この透視画像を基に断層画像を生成するというものである。この方法では、テーブル２および検出器３を正円に沿って回転するように制御しているから、各々の透視画像が幾何学計算により求められる所定の方向から撮影されたものであるとして断層画像の再構成を行う。
【００４３】
しかし、実際には、移動機構の精度の問題から、テーブル２および検出器３は、完全に正円に沿って回転されるわけではない。一般的な方法では、これを無視して断層画像を再構成することになる。したがって、この方法では、被写体の実際の撮影方向が理想の方向からずれているにもかかわらず、理想の撮影方向で被写体を撮影したとして断層画像を再構成してしまう。すると、高解像度の断層像が取得できない。
【００４４】
本発明では、この点、位置変数を取得して実際の撮影方向を各々の透視画像で割り出して再構成を行うようにしているので、高解像度の断層画像が取得できる。この実際の撮影方向の割り出しに必要な位置変数は、テーブル２に試料Ｗの代わりに校正用のファントムを置いた状態で試料の撮影と同様の動作で校正用ファントムを撮影して取得した１００枚の透視画像を基に生成される。つまり、本発明では校正用ファントムの撮影により予め位置変数を取得しておいて、その後、実際の試料Ｗをテーブル２に置いて１００枚の透視画像を撮影する。試料Ｗの断層画像は、試料Ｗの撮影（実撮影）で得られた透視画像と、校正用ファントムの撮影（プレ撮影）で得られた位置変数とを基に生成される。
【００４５】
実撮影における試料Ｗの撮影方向を知るには、本来は実撮影時のテーブル２の位置情報を用いなければならない。しかし、テーブル２の位置を示す位置変数は、形状が予め分かっている校正用ファントムを撮影しなければ取得できない。したがって、本発明のＸ線ＣＴ装置は、実撮影時におけるテーブル２の位置情報の代わりにプレ撮影で取得された位置変数を断層画像の再構成に用いる構成となっている。
【００４６】
ここで問題となるのが、テーブル２の回転移動の再現性である。実撮影におけるテーブル２の移動の様子は、プレ撮影の時とほとんど同じであると考えられるが、実際には僅かにずれる。このズレの補償は本発明の最も特徴的な部分であり、後述のものとする。
【００４７】
＜位置変数の算出＞
位置変数の算出方法について説明する。位置変数を算出するには、図６に示すような２つの球体を有するファントムが用いられる。この球体の大きさと球体同士の距離は既知のものである。テーブル２に図６のファントムを置いてプレ撮影が行われる。すると、画像生成部８は、２つの球体を様々な方向から撮影した１００枚の透視画像を生成する。この透視画像をプレＸ線画像Ｐと呼ぶことにする。
【００４８】
生成されたプレＸ線画像Ｐは、位置変数取得部２１に送出される。位置変数取得部２１は、プレＸ線画像Ｐの各々に写り込んだ２の球体の透視像を基にテーブル２の位置および傾斜角度を３次元的に認識する。位置変数取得部２１は、これらのテーブル２の位置情報を位置変数として算出する。この位置情報の取得は、プレＸ線画像Ｐ毎に行われる。
【００４９】
プレ撮影と実撮影との間でテーブル２の移動の様式が完全に一致していれば、プレ撮影で取得した位置情報と１００枚の実撮影Ｘ線画像Ｑとで高解像度の断層画像が取得できる。しかし、実際には、プレ撮影と実撮影との間でテーブル２の移動の軌跡は僅かに異なる。本発明はこのズレを補償する目的でマーカｍとこれを撮影する光学カメラ７とが設けられている。
【００５０】
＜プレ撮影におけるマーカ画像の撮影＞
プレ撮影において、光学カメラ７は、プレＸ線画像Ｐが撮影される度に、テーブル２のウラ面を撮影する。すると図５で説明したようなプレマーカ画像ＭがプレＸ線画像Ｐの枚数と同じ１００枚だけ取得される。
【００５１】
図７は、プレ撮影終了後に記憶部９に記憶されるプレ撮影で取得されたデータテーブルを表している。プレＸ線画像Ｐの撮影は、１００回に亘って行われ、プレＸ線画像Ｐの各々を基に取得された位置変数（α，β，γ……）が記憶部９に記憶される。記憶部９は、光学カメラ７が撮影したプレマーカ画像Ｍを位置変数（α，β，γ……）と関連づけて記憶する。図７においてｎ回目のプレＸ線画像Ｐで取得された位置変数をαｎ，βｎ，γｎ……で表し、このプレＸ線画像Ｐを撮影したときに得られたプレマーカ画像をＭｎで表している。
【００５２】
このプレマーカ画像Ｍは、プレ撮影と実撮影との間で起こるテーブル２の位置ズレを示す指標となっている。すなわち、実撮影においてプレ撮影と同様にマーカ画像の撮影を行ってみて、プレマーカ画像Ｍと実撮影における実撮影マーカ画像Ｎとを比較すれば、プレ撮影と実撮影との間でテーブル２の位置ズレの程度を知ることができる。
【００５３】
＜実撮影におけるマーカ画像の撮影＞
試料Ｗをテーブル２に置いた状態で実行される実撮影においても、Ｘ線ＣＴ装置は、プレ撮影と同様の動作をする。プレ撮影と異なる点は、テーブル２に置かれた物体がファントムから試料Ｗに変化している点のみである。
【００５４】
実撮影においては、テーブル２に校正用のファントムの代わりに試料Ｗを置いた状態でプレ撮影と同様の動作で試料Ｗを撮影して１００枚の実撮影Ｘ線画像Ｑを取得する。このとき光学カメラ７は、実撮影Ｘ線画像Ｑが撮影される度に、テーブル２のウラ面を撮影する。すると図５で説明したような実撮影マーカ画像Ｎが実撮影Ｘ線画像Ｑの枚数と同じ１００枚だけ取得される。つまり、Ｘ線ＣＴ装置は、一連のプレ撮影において、ｎ回目の撮影におけるＸ線発生装置１に対するテーブル２と検出器３との位置関係は、一連の実撮影において、ｎ回目の撮影におけるＸ線発生装置１に対するテーブル２と検出器３との位置関係と一致するように動作する。しかし、機械的精度の問題から、各位置関係はプレ撮影と実撮影との間で僅かにずれてしまう。
【００５５】
図８は、実撮影終了後に記憶部９に記憶される実撮影で取得されたデータテーブルを表している。実撮影Ｘ線画像Ｑの撮影は、１００回に亘って行われ、実撮影Ｘ線画像Ｑの各々が記憶部９に記憶される。記憶部９は、光学カメラ７が撮影した実撮影マーカ画像Ｎを実撮影Ｘ線画像Ｑと関連づけて記憶する。図８においてｎ回目の実撮影Ｘ線画像をＱｎで表し、実撮影Ｘ線画像Ｑｎを撮影したときに得られた実撮影マーカ画像をＮｎで表している。
【００５６】
図９は、プレ撮影においてｎ回目に取得されたプレマーカ画像Ｍｎと実撮影においてｎ回目に取得された実撮影マーカ画像Ｎｎとを重ね合わせて表示している。プレマーカ画像Ｍｎに写り込んでいるマーカは、図９において破線で示している。同様に、実撮影マーカ画像Ｎｎに写り込んでいるマーカは、図９において実線で示している。図９において実線のマーカと破線のマーカとが完全に重ならないということは、プレ撮影のｎ回目の撮影におけるテーブル２の位置と、実撮影のｎ回目の撮影におけるテーブル２の位置とが互いに異なっていることになる。とはいえ、プレ撮影と実撮影との間でテーブル２は同じ運動をするように動作されるので、マーカ画像上におけるマーカの位置ズレは、プレマーカ画像Ｍｎ上のマーカが実撮影マーカ画像Ｎｎ上のどのマーカに対応するかが判別できる程度に僅かである。
【００５７】
マーカ画像Ｍ，Ｎを用いたテーブル２の位置ズレの補償の方法について説明する。光学画像生成部１２が生成したプレマーカ画像Ｍおよび実撮影マーカ画像Ｎは、ズレ量取得部２４に送出される。ズレ量取得部２４は、マーカ画像Ｍ，Ｎを基にズレ量を取得する。ズレ量は、プレ撮影と実撮影との間で起こるテーブル２の位置ズレ量を示すものとなっている。
【００５８】
ズレ量取得部２４は、プレマーカ画像Ｍおよび実撮影マーカ画像Ｎの相関を取得する。すると、マーカ画像Ｍ，Ｎにおけるマーカの位置のズレを表すベクトル（ズレ量）が取得できる。図１０の実線の矢印は、ズレ量取得部２４のマーカ画像Ｍ，Ｎの照合によりマーカ画像Ｍ，Ｎに写り込んだマーカのズレ量が取得される様子を表している。図１０では、ズレ量取得部２４は、３回目の撮影に係るマーカ画像Ｍｎ，Ｎｎとから、３回目の撮影に係るズレ量（ｘ３，ｙ３）を取得している。このようにズレ量取得部２４は、プレ撮影と実撮影の間にテーブル２が同じ移動をすることにより、テーブル２がＸ線発生装置１に対して同じ位置となっている時に撮影されたマーカ画像Ｍ，Ｎ同士を照合してズレ量を取得する。このズレ量の取得は、１００枚の実撮影マーカ画像Ｎごとに行われる。
【００５９】
ズレ量取得部２４が取得したズレ量は、位置変数補正部２２に送出される。位置変数補正部２２は、ズレ量を基にプレ撮影で得られた位置変数を補正して、実撮影におけるＸ線発生装置１に対するテーブル２の位置を取得する。図１０の破線で示す矢印は、位置変数補正部２２の位置変数およびズレ量の照合により位置変数が補正される様子を表している。図１０では、位置変数補正部２２は、３回目の撮影に係る位置変数（α３，β３，γ３）と３回目の撮影に係るズレ量（ｘ３，ｙ３）とから、３回目の撮影に係る補正位置変数（ａ３，ｂ３，ｃ３）を取得している。このように位置変数補正部２２は、ｎ回目の撮影に係る位置変数（αｎ，βｎ，γｎ）とｎ回目の撮影に係るズレ量（ｘｎ，ｙｎ）とから、ｎ回目の撮影に係る補正位置変数（ａｎ，ｂｎ，ｃｎ）を取得する。この補正は、１００の位置変数ごとに行われる。
【００６０】
この様にして取得された補正位置変数は、実撮影におけるテーブル２の位置を正確に示すものとなっている。補正位置変数は、プレ撮影で得られた位置変数をプレ撮影と実撮影との間で起こるテーブル２の位置ズレ量で補正することで取得したものだからである。
【００６１】
＜Ｘ線ＣＴ装置の動作＞
次に、図１１を参照して、Ｘ線ＣＴ装置の動作について説明する。なお、この動作において、ファントムを用いた校正は、試料Ｗの断層画像の撮影の度に行われるものとする。
【００６２】
Ｘ線ＣＴ装置の動作としては、図１１に示すように、まず、ファントムがテーブル２に載置され（ファントム載置ステップＳ１），操作者が操作卓１７を操作してプレ撮影を開始させる（プレ撮影ステップＳ２）。そしてプレ撮影で得られたＸ線画像からテーブル２の位置を示す位置変数が取得され（位置変数取得ステップＳ３），試料Ｗがテーブル２に載置される（試料載置ステップＳ４）。続いて、操作者が操作卓１７を操作して実撮影を開始させ（実撮影ステップＳ５），マーカ画像Ｍ，Ｎにより取得されたズレ量を基に位置変数の補正が行われる（位置変数補正ステップＳ６）。最後に実撮影で得られたＸ線画像と補正位置変数とを基に試料Ｗの断層画像が取得される（再構成ステップＳ７）。以降これらの各ステップについて順を追って説明する。
【００６３】
＜ファントム載置ステップＳ１，プレ撮影ステップＳ２＞
まず、図６で説明したファントムがテーブル２のオモテ面の載置位置に載置される。操作者が操作卓１７を操作してプレ撮影の開始の指示をＸ線ＣＴ装置に与えると、テーブル２および検出器３の回転移動が開始されるとともに、Ｘ線制御部１１の制御によりＸ線発生装置１からＸ線が間歇的に照射される。こうして、ファントムを撮影するプレ撮影が行われる。
【００６４】
Ｘ線発生装置１から照射されたＸ線は、ファントムを透過して検出器３で検出される。画像生成部８は、検出器３が出力した検出信号を基に、撮影方向を変えながらファントムを写し込んだ一連のプレＸ線画像Ｐを１００枚生成する。
【００６５】
光学カメラ７は、プレＸ線画像Ｐが撮影される度にテーブル２のウラ面を可視光で撮影する。光学画像生成部１２は、光学カメラ７が出力した検出信号を基に、テーブル２のウラ面のマーカｍを写し込んだ一連のプレマーカ画像Ｍを１００枚生成する。
【００６６】
＜位置変数取得ステップＳ３＞
プレＸ線画像Ｐは、位置変数取得部２１に送出される。位置変数取得部２１は、一連のプレＸ線画像Ｐを基にＸ線発生装置１に対するテーブル２の位置を示す位置変数（α，β，γ……）をプレＸ線画像Ｐ毎に取得する。位置変数（α，β，γ……）およびプレマーカ画像Ｍは、プレ撮影における撮影回数と関連づけされて記憶部９で記憶される。
【００６７】
＜試料載置ステップＳ４，実撮影ステップＳ５＞
プレ撮影の終了後、操作者は、ファントムをテーブル２から除去して、テーブル２におけるファントムが載置されていた載置位置と同じ位置に試料Ｗを載置する。この試料Ｗは断層画像を取得する必要のある実際の撮影対象である。操作者が操作卓１７を操作して実撮影の開始の指示をＸ線ＣＴ装置に与え得ると、テーブル２および検出器３の回転移動が開始されるとともに、Ｘ線制御部１１の制御によりＸ線発生装置１からＸ線が間歇的に照射される。こうして、試料Ｗを撮影する実撮影が行われる。このときのテーブル２および検出器３の移動の様式は、プレ撮影と同じ様式となっている。
【００６８】
Ｘ線発生装置１から照射されたＸ線は、試料Ｗを透過して検出器３で検出される。画像生成部８は、検出器３が出力した検出信号を基に、撮影方向を変えながら試料Ｗを写し込んだ一連の実撮影Ｘ線画像Ｑを１００枚生成する。光学カメラ７は、実撮影Ｘ線画像Ｑが撮影される度にテーブル２のウラ面を可視光で撮影する。光学画像生成部１２は、光学カメラ７が出力した検出信号を基に、テーブル２のウラ面のマーカｍを写し込んだ一連の実撮影マーカ画像Ｎを１００枚生成する。実撮影Ｘ線画像Ｑおよび実撮影マーカ画像Ｎは、実撮影における撮影回数と関連づけされて記憶部９で記憶される。
【００６９】
＜位置変数補正ステップＳ６＞
実撮影の終了後、ズレ量取得部２４は、記憶部９に記憶されたプレマーカ画像Ｍと実撮影マーカ画像Ｎとを撮影回数毎に照合して、プレ撮影と実撮影におけるテーブル２の位置ズレを示すズレ量（ｘ，ｙ）を取得する。ズレ量（ｘ，ｙ）は、プレ撮影および実撮影における撮影回数と関連づけされて記憶部９で記憶される。
【００７０】
位置変数補正部２２は、記憶部９に記憶されたズレ量（ｘ，ｙ）と位置変数（α，β，γ……）とを読み出して、ズレ量（ｘ，ｙ）を基に位置変数（α，β，γ……）を撮影回数毎に補正して、実撮影におけるＸ線発生装置１に対するテーブル２の位置を示す補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）を取得する。
【００７１】
＜再構成ステップＳ７＞
補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）は、再構成部１０に送られる。再構成部１０は、補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）により実撮影における試料Ｗの撮影方向を撮影回数毎に認識する。そして、再構成部１０は、記憶部９に記憶された一連の実撮影Ｘ線画像Ｑを読み出して、一連の実撮影Ｘ線画像Ｑと補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）とを用いて断層画像を再構成する。つまり、再構成部１０は、プレマーカ画像Ｍと実撮影マーカ画像Ｎとによって、プレ撮影と実撮影との間で生じたテーブル２の位置ズレを認識するとともに、一連のプレＸ線画像Ｐによって撮影時のテーブル２の移動の様式を認識して、一連の実撮影Ｘ線画像Ｑとを基に断層画像を再構成することになる。生成された断層画像が表示部１８に表示されてＸ線ＣＴ装置の動作は終了となる。
【００７２】
以上のように、本発明によれば、テーブル２の載置位置に校正用のファントムを置いた状態でＸ線発生装置１に対してテーブル２および検出器３を移動させることにより撮影方向を変えながらファントムを次々と撮影するプレ撮影を行ったあと、テーブル２および検出器３をプレ撮影と同じ様式で移動させることにより撮影方向を変えながら試料Ｗを次々と撮影する実撮影を行って、一連のプレＸ線画像Ｐと一連の実撮影Ｘ線画像Ｑとを基に断層画像を再構成する構成となっている。再構成部１０は、実撮影に先立ってプレＸ線画像Ｐにより撮影時のテーブル２および検出器３の移動の様式を認識する。そして、一連の実撮影Ｘ線画像Ｑとを基に断層画像を再構成すれば、実撮影Ｘ線画像Ｑの撮影時におけるテーブル２および検出器３の移動の様式を考慮することができるので、高解像度の断層画像を取得できる。
【００７３】
しかし、この方法には難点がある。すなわち、テーブル２がプレ撮影と実撮影で全く同じように移動するとは限らないのである。そこで、本発明によれば、テーブル２のウラ面にマーカｍを備えている。このマーカｍは、プレ撮影と実撮影の間、光学カメラによって撮影される。再構成部１０は、断層画像を再構成する際に実撮影で得られた実撮影マーカ画像Ｎとプレ撮影で得られたプレマーカ画像Ｍとによってプレ撮影と実撮影との間で生じたテーブル２の位置ズレを認識する。そして再構成部１０は、この位置ズレを考慮して試料Ｗの断層画像を生成する。この様に構成すれば、例えプレ撮影と実撮影との間でテーブル２の移動の様式が異なっていたとしても、再構成部１０は実撮影におけるテーブル２の位置を正確に知ることができる。結果として高解像度の断層画像を取得可能なＸ線ＣＴ装置が提供できる。
【００７４】
上述の構成は、プレ撮影によりテーブル２の移動の様子を示す位置変数（α，β，γ……）を取得し、実撮影マーカ画像Ｎとプレマーカ画像Ｍとを照合して位置変数（α，β，γ……）を補正して補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）を取得し、再構成部１０が補正位置変数（ａ，ｂ，ｃ……）を基に動作する。すると、プレ撮影と実撮影との間でテーブル２の移動の様式が異なっていたとしても、再構成部１０は実撮影におけるテーブル２の位置を考慮に入れて断層画像を生成することができる。
【００７５】
上述のようにテーブル２のウラ面には、マーカｍが２次元マトリックス状に配列されていれば、テーブル２がどのように移動しても光学カメラは、マーカｍを確実に撮影することができる。
【実施例２】
【００７６】
次に、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の構成について説明する。実施例２に係るＸ線ＣＴ装置は、実施例１で説明したＸ線ＣＴ装置の構成とほぼ同様である。異なる点は、テーブル２のオモテ面に試料載置用の試料載置板２ｐを備えている点である。実施例２においては、ファントムおよび試料Ｗは試料載置板２ｐに置かれるのであり、テーブル２のオモテ面には置かれない。試料載置板２ｐは、矩形となっているテーブル２に倣って矩形となっており、例えばアルミシートから構成されている。
【００７７】
図１２は、実施例２に係るＸ線ＣＴ装置の機能ブロック図を表している。図１２においては、図１で説明した検出器移動機構５，ＸＹ移動機構６，画像生成部８，記憶部９，再構成部１０，Ｘ線制御部１１，光学画像生成部１２，検出器移動制御部１６ａ，ＸＹ移動制御部１６ｂ，操作卓１７，表示部１８，位置変数取得部２１，位置変数補正部２２，およびズレ量取得部２４については省略をしている。
【００７８】
実施例２における独自の構成について説明する。試料載置板移動機構６ｐは、試料載置板２ｐをテーブル２に対して移動させる目的で設けられており、試料載置板移動制御部１６ｃは、試料載置板移動機構６ｐを制御する目的で設けられている。試料載置板移動制御部１６ｃは、主制御部２７により統括的に制御される。
【００７９】
図１３は、試料載置板移動機構６ｐの具体的な構成を示している。試料載置板移動機構６ｐは、テーブル２の１頂点に設けられた基部６ｐ１を有している。基部６ｐ１は、テーブル２の側辺に倣ったＬ形状となっている。基部６ｐ１を構成するアームのそれぞれには、試料載置板２ｐをＸ方向に移動させるモータ６ｐ３および押ネジ６ｐ４と、試料載置板２ｐをＹ方向に移動させるモータ６ｐ５および押ネジ６ｐ６とを備えている。押ネジ６ｐ４はＸ方向に伸びており、押ネジ６ｐ６は、Ｙ方向に伸びている。
【００８０】
試料載置板移動機構６ｐは、試料載置板２ｐにおいて基部６ｐ１に最も隣接した１頂点と、基部６ｐ１のアームの結合部における試料載置板２ｐ側の１頂点とを架橋する位置にバネ６ｐ７を有している。このバネは、試料載置板２ｐに引張力を付与することにより試料載置板２ｐを基部６ｐ１に対して移動させる目的で設けられている。
【００８１】
＜実施例１の構成からの改良点＞
実施例１の構成では、まずテーブル２の上にファントムを置いてプレ撮影をする。そして、実撮影を行う際には、テーブル２におけるファントムを置いていた載置位置と同じ位置に試料Ｗを置くことになる。このように実施例１の構成では、ファントムを置く位置と試料Ｗを置く位置とを一致させなければならないという制約がある。
【００８２】
この制約が生じる理由について説明する。図１４は、テーブル２における異なる位置ｐ，ｑを示している。図１４におけるｐの位置にファントムを置いてプレ撮影をする場合、試料Ｗを必ずｐの位置に置いて実撮影をしなければならない。仮に、ｐの位置でプレ撮影をしたにも関わらず試料Ｗをｑの位置に置いて実撮影をしたとすると、取得される断層画像がボケてしまう。
【００８３】
図１５は、ｐの位置にファントムを置いて撮影を行ったときと、ｑの位置にファントムを置いて撮影を行ったときとで、テーブル２の位置ズレがどのようになるかを示している。グラフの横軸は、テーブル２の回転角度を意味しており、グラフの縦軸は正円運動を基準としたテーブル２の位置ズレを意味している。テーブル２が仮に完全に正円運動をしたとすると、位置ズレは常に０となる。しかし、実際は、機械的精度の問題からテーブル２の運動は図１５に示すように正円運動から僅かにずれる。
【００８４】
図１５の上側の図における実線のグラフは、ｐの位置を載置位置としてプレ撮影をしたときのテーブル２における正円運動基準の位置ズレである。そして、図１５の上側の図における破線のグラフは、ｐの位置を載置位置として実撮影をしたときのテーブル２における正円運動基準の位置ズレである。実線と破線とを比較すると分かるように、プレ撮影と実撮影とにおけるテーブル２の運動は完全には一致しないまでも、ほぼ近似している。
【００８５】
一方、図１５の下側の図における実線のグラフは、ｑの位置を載置位置としてプレ撮影をしたときのテーブル２の位置ズレである。ここで、図１５の上側の図の実線のグラフと図１５の下側の図の実線のグラフとは互いに近似してはいない。つまり、テーブル２は、どの部分を試料Ｗの載置位置とするかで回転移動の様式が異なるのである。
【００８６】
このようになるのは、テーブル２を駆動させるＸＹ移動機構６の構造に原因がある。ＸＹ移動機構６はＸ方向に伸びたアームとＹ方向に伸びたアームとを有している。このアームがスライドして移動することでテーブル２の移動が実現される。テーブル２を正円運動させようとしてもテーブル２の移動が理想どおりとならずにガタつくのは、テーブル２を駆動させるアームの表面が理想通りに平坦となっていないことによる。
【００８７】
いまここで、テーブル２のｐの位置を載置位置としてテーブル２を２回転させたとする。すなわち、ファントムと試料Ｗとがテーブル２の同じ位置に置かれた場合である。このとき、ＸＹ移動機構６は、１回転目と２回転目とでアームの同じ部分を使ってテーブル２を回転させることになる。すると、テーブル２の運動の再現性が高くなる。テーブル２の正円運動を乱すアームの起伏は、１回転目と２回転目で同じだからである。
【００８８】
しかし、テーブル２のｐの位置を載置位置としてテーブル２を１回転させ、テーブル２のｑの位置を載置位置としてテーブル２を１回転させると状況が異なる（図１４参照）。すなわち、ファントムと試料Ｗとがテーブル２の異なる位置に置かれた場合である。この場合、ＸＹ移動機構６は、１回転目と２回転目とでアームの異なる部分を使ってテーブル２を回転させることになる。
【００８９】
ＸＹ移動機構６が有するアームは、その位置に応じて表面の微細な起伏の様子が異なっている。したがって、１回転目と２回転目とでアームの異なる部分を使ってテーブル２が回転されると、テーブル２の正円運動を乱すアームの起伏は、テーブル２回転させる毎に異なることになる。したがって、テーブル２を２回転させるときの運動の再現性は低いものとなる。
【００９０】
ところで、実施例１の構成によれば、マーカ画像Ｍ，Ｎを取得することで、テーブル２を２回転させたときの移動様式の多少な変化を補償できるようになってはいる。しかし、テーブル２が１回転目と２回転目とであまりに移動様式が違いすぎると、マーカ画像Ｍ，Ｎを用いた位置変数の補正が不可能となる。すなわち、マーカｍの像の位置がプレマーカ画像Ｍと実撮影マーカ画像Ｎとの間で違いすぎると、マーカｍがどのように移動したかが判別できなくなってしまうのである。マーカｍは、テーブル２のウラ面に２次元マトリックス状に配置されており、プレマーカ画像Ｍに写り込んだマーカが実撮影マーカ画像Ｎ上のマーカのどれに対応するかが分からなくなるからである。
【００９１】
つまり、実施例１の構成によれば、断層画像を取得するには、断層画像取得した物体が置かれた位置でプレ撮影をしておく必要がある。大きな試料Ｗの一部の断層画像を取得しようとするときに、試料Ｗにおける断層画像を取得したい部分が変わる度にプレ撮影を行うのは煩雑である。
【００９２】
この様な問題点を解決する目的で、実施例２の構成では、テーブル２において断層撮影をする位置を限定している。具体的には、図１６に示すように、テーブル２を縦横に５等分する線分を格子状に配列したときに、線分同士が互いに交わる１６個の交点を試料Ｗの載置位置とする。実施例２の構成では、これら１６個の交点上にファントムを載置して、１６通りのプレ撮影を行っておく。そして、実撮影を行う際には、試料Ｗにおける断層画像の取得が必要な撮影部分をテーブル２上の１６個の交点のうちのいずれかまで移動させる。この様にすることで、プレ撮影のときと実撮影のときとでテーブル２の回転移動は確実に近似したものとなる。
【００９３】
実施例２におけるＸＹ移動機構６は、テーブル２の移動の様子をズレ量取得部２４および位置変数補正部２２に送出している。これにより、ズレ量取得部２４および位置変数補正部２２は、動作の際、テーブル２における１６個の交点のうちのいずれかを選択して撮影が行われたかを認識することができる。そして、実撮影の際、ズレ量取得部２４および位置変数補正部２２は、１６通りあるプレ撮影で得られたデータから、実撮影において選択された交点の位置と同じ位置で取得されたデータを選択して動作する。
【００９４】
実施例２におけるＸ線ＣＴ装置においては、試料Ｗとして基板を想定している。基板の一部を拡大した断層画像を生成したい場合、基板における撮影部分をテーブル２における交点の位置まで移動させなければならない。この移動を実行するのが、試料載置板移動機構６ｐである。試料載置板移動機構６ｐによる試料Ｗの移動は、試料Ｗの断層画像を撮影するに先立って行われる。
【００９５】
この様に構成すれば、実施例１の場合と異なり、断層画像撮影の度にプレ撮影を行う必要がない。したがって、実施例２の構成においては、１６通りのプレ撮影をしておけば、しばらくは実撮影を連続して行っても高解像度の断層画像が取得できる。
【００９６】
以上のように、実施例２の構成は、本発明のＸ線ＣＴ装置の具体的な構成を示すものとなっている。テーブル２の移動の様式は、テーブル２のどの部分で断層画像を撮影するかで異なっている。そこで、上述の構成によれば、試料Ｗの撮影部分をテーブル２における校正用のファントムが載置された位置に移動させる構成を備えている。この様に構成することにより、高解像度の断層画像を取得可能なＸ線ＣＴ装置が提供できる。
【００９７】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００９８】
（１）上述の実施例１のテーブル２の構成を図１７のように構成してもよい。本変形例によれば、図１７に示すように、テーブル２は、額縁状の周縁部材２ａと、周縁部材２ａの内側に収容される中央板２ｂとを有している。中央板２ｂは、周縁部材２ａの内穴にはめ込まれる構成となっており、周縁部材２ａから着脱可能となっている。中央板２ｂは、気温の変化により伸縮しにくいカーボンで構成される。本変形例においては、試料Ｗは、中央板２ｂに載置される。
【００９９】
中央板２ｂを周縁部材２ａから除去すると、テーブル２の下側に設けられているＸ線発生装置１および光学カメラ７が露出する。Ｘ線発生装置１および光学カメラ７のメンテナンスを行うときは、この中央板２ｂを周縁部材２ａから脱着すれば便利である。また、周縁部材２ａは、ＸＹ移動機構６に固定され、周縁部材２ａとＸＹ移動機構６との位置関係はずれることがない。
【０１００】
図１８は、テーブル２のウラ面を示している。中央板２ｂには、図２で説明したマーカｍが記されているが、図１８ではこれを省略している。周縁部材２ａと中央板２ｂとには、互いの位置関係を示す印が記されている。図１４においては、矩形となっている周縁部材２ａの三隅にＡ，Ｂ，Ｃを摸した印がされ、矩形となっている中央板２ｂの三隅にもＡ，Ｂ，Ｃを摸した印がされている。そして、周縁部材２ａおよび中央板２ｂに付される各印は、同じ印が互いに向き合う位置に配置される。従って、周縁部材２ａおよび中央板２ｂのそれぞれに付されたＡの印の位置関係を知れば、Ａの印が設けられた角における周縁部材２ａおよび中央板２ｂの位置関係の変化を知ることができる。Ｂ，Ｃの印は、Ａの印と同様に周縁部材２ａおよび中央板２ｂの位置関係の変化を知る指標となっている。
【０１０１】
光学カメラ７は、中央板２ｂが周縁部材２ａから外される前の時点と、中央板２ｂが周縁部材２ａから外されて再び収容された後の時点で印を撮影して印画像を取得する。この印画像には、Ａ，Ｂ，Ｃの印が２つずつ写り込んでいる。印画像は、光学カメラ７が送出した検出信号を光学画像生成部１２が生成したものである。
【０１０２】
再構成部１０は、この印画像を基に中央板２ｂ着脱の前後における周縁部材２ａと中央板２ｂとの位置変化を認識して断層画像を再構成する。具体的には、位置変数補正部２２は、位置変数（α，β，γ……）を補正する際にマーカ画像Ｍ，Ｎから得られたズレ量のみならず印画像から得られた周縁部材２ａに対する中央板２ｂの位置ズレをも考慮して補正を行う。
【０１０３】
このように補正することにより、プレ撮影の後、実撮影をする前に中央板２ｂの着脱があっても、周縁部材２ａと中央板２ｂとの位置ズレにより断層画像がボケることがない。
【０１０４】
Ｘ線ＣＴ装置においてはメンテナンスの目的でテーブル２を装置から外す場合がある。プレ撮影の後、実撮影の前にテーブル２を装置から着脱させたとすると、実撮影マーカ画像Ｎとプレマーカ画像Ｍとを照合しても実撮影におけるテーブル２の位置が正確に算出できなくなる。そこで、上述の構成では、テーブル２の着脱の前後で、テーブル２の位置がどの程度ずれたかを知ることができるようにしている。すなわち、テーブル２を着脱可能な中央板２ｂと着脱不可能な周縁部材２ａとで構成し、中央板２ｂの着脱の前後で中央板２ｂが周縁部材２ａからどの程度移動したかを知ることができるようにしている。この様にすることで、プレ撮影の後、実撮影の前に中央板２ｂの着脱があったとしても、実撮影におけるテーブル２の位置が正確に算出できるようになる。
【０１０５】
（２）上述の各実施例ではＸ線発生装置１および光学カメラ７がテーブル２の下側に設けられており、検出器３がテーブル２の上側に設けられた構成であったが、本発明はこの様な構成に限られない。すなわち図１９に示すように、検出器３および光学カメラ７がテーブル２の下側に設けられており、Ｘ線発生装置１がテーブル２の上側に設けられた構成としてもよい。この様な構成においてもテーブル２の試料を載置する面はオモテ面であり、オモテ面とは反対側のウラ面には、マーカｍが設けられている。
【符号の説明】
【０１０６】
ｍ マーカ
Ｍ プレマーカ画像
Ｎ 実撮影マーカ画像
１ Ｘ線発生装置（放射線源）
２ テーブル
２ａ 周縁部材
２ｂ 中央板
２ｐ 試料載置板
３ 検出器（放射線検出器）
５ 検出器移動機構（検出器移動手段）
６ ＸＹ移動機構（テーブル移動手段）
７ 光学カメラ
８ 画像生成部（画像生成手段）
１２ 光学画像生成部（光学画像生成手段）
１６ａ 検出器移動制御部（検出器移動制御手段）
１６ｂ ＸＹ移動制御部（テーブル移動制御手段）
１６ｃ 試料載置板移動制御部（試料載置板移動制御手段）
２２ 位置変数補正部（位置変数補正手段）
２４ ズレ量取得部（ズレ量取得手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マーカを有するウラ面とオモテ面とを備える試料載置用のテーブルと、
放射線を前記テーブルに一方の面から照射する放射線源と、
前記テーブルを前記放射線源に対して移動させるテーブル移動手段と、
前記テーブル移動手段を制御するテーブル移動制御手段と、
前記テーブルを透過してきた放射線を検出する前記テーブルの他方の面側に設けられた放射線検出器と、
前記放射線検出器を前記放射線源に対して移動させる検出器移動手段と、
前記検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、
放射線画像の撮影の度に前記テーブルの前記ウラ面のマーカを可視光で撮影して検出信号を出力する光学カメラと、
前記放射線検出器が出力した検出信号を基に、前記テーブルの載置位置に校正用の被写体を置いた状態で前記放射線源に対して前記テーブルおよび前記放射線検出器を移動させることにより撮影方向を変えながら前記被写体を次々と撮影するプレ撮影において一連のプレ放射線画像を生成するとともに、前記テーブルの前記載置位置に試料を置いた状態で前記テーブルおよび前記放射線検出器をプレ撮影と同じ様式で移動させることにより撮影方向を変えながら前記試料を次々と撮影する実撮影において一連の実撮影放射線画像を生成する画像生成手段と、
前記光学カメラが出力した検出信号を基に、プレ撮影においてマーカが写り込んだ一連のプレマーカ画像を生成するとともに、実撮影においてマーカが写り込んだ一連の実撮影マーカ画像を生成する光学画像生成手段と、
前記実撮影マーカ画像と前記プレマーカ画像とによって、プレ撮影と実撮影との間で生じた前記テーブルの位置ズレを認識するとともに一連のプレ放射線画像によって撮影時のテーブルの移動の様式を認識して、一連の実撮影放射線画像を基に断層画像を再構成する再構成手段とを備えることを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線ＣＴ装置において、
一連のプレ放射線画像を基に前記放射線源に対する前記テーブルの位置を示す位置変数をプレ放射線画像毎に取得する位置変数取得手段と、
前記実撮影マーカ画像と前記プレマーカ画像とを照合して、プレ撮影と実撮影における前記テーブルの位置ズレを示すズレ量を実撮影マーカ画像毎に取得するズレ量取得手段と、
前記ズレ量を基に前記位置変数を補正して、実撮影における前記放射線源に対する前記テーブルの位置を示す補正位置変数を位置変数毎に取得する位置変数補正手段と、
前記再構成手段が一連の実撮影放射線画像と前記補正位置変数とを用いて断層画像を再構成することを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線ＣＴ装置において、
前記テーブルの前記ウラ面の全面に前記マーカが設けられていることを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線ＣＴ装置において、
前記テーブルは、額縁状の周縁部材と前記周縁部材の内側に収容されるとともに前記周縁部材から着脱可能な中央板とを有し、
前記周縁部材と前記中央板とには、互いの位置関係を示す印が付されており、
前記光学カメラが前記中央板が前記周縁部材から外される前の時点と、前記中央板が前記周縁部材から外されて再び収容された後の時点で前記印を撮影して印画像が取得され、
前記再構成手段が前記印画像を基に、中央板着脱の前後における前記周縁部材と前記中央板との位置変化を認識して前記試料の断層画像を再構成することを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線ＣＴ装置において、
前記試料を載置する試料載置板が前記テーブルのオモテ面側に設けられており、
前記試料載置板を前記テーブルに対して移動させる試料載置板移動手段と、
前記試料の断層画像を撮影するに先立って試料載置板移動手段を制御することにより、前記試料の撮影部分を前記テーブルにおける校正用の前記被写体が載置された位置に移動させることを可能とする試料載置板移動制御手段を備えることを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項１】
マーカを有するウラ面とオモテ面とを備える試料載置用のテーブルと、
放射線を前記テーブルに一方の面から照射する放射線源と、
前記テーブルを前記放射線源に対して移動させるテーブル移動手段と、
前記テーブル移動手段を制御するテーブル移動制御手段と、
前記テーブルを透過してきた放射線を検出する前記テーブルの他方の面側に設けられた放射線検出器と、
前記放射線検出器を前記放射線源に対して移動させる検出器移動手段と、
前記検出器移動手段を制御する検出器移動制御手段と、
放射線画像の撮影の度に前記テーブルの前記ウラ面のマーカを可視光で撮影して検出信号を出力する光学カメラと、
前記放射線検出器が出力した検出信号を基に、前記テーブルの載置位置に校正用の被写体を置いた状態で前記放射線源に対して前記テーブルおよび前記放射線検出器を移動させることにより撮影方向を変えながら前記被写体を次々と撮影するプレ撮影において一連のプレ放射線画像を生成するとともに、前記テーブルの前記載置位置に試料を置いた状態で前記テーブルおよび前記放射線検出器をプレ撮影と同じ様式で移動させることにより撮影方向を変えながら前記試料を次々と撮影する実撮影において一連の実撮影放射線画像を生成する画像生成手段と、
前記光学カメラが出力した検出信号を基に、プレ撮影においてマーカが写り込んだ一連のプレマーカ画像を生成するとともに、実撮影においてマーカが写り込んだ一連の実撮影マーカ画像を生成する光学画像生成手段と、
前記実撮影マーカ画像と前記プレマーカ画像とによって、プレ撮影と実撮影との間で生じた前記テーブルの位置ズレを認識するとともに一連のプレ放射線画像によって撮影時のテーブルの移動の様式を認識して、一連の実撮影放射線画像を基に断層画像を再構成する再構成手段とを備えることを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線ＣＴ装置において、
一連のプレ放射線画像を基に前記放射線源に対する前記テーブルの位置を示す位置変数をプレ放射線画像毎に取得する位置変数取得手段と、
前記実撮影マーカ画像と前記プレマーカ画像とを照合して、プレ撮影と実撮影における前記テーブルの位置ズレを示すズレ量を実撮影マーカ画像毎に取得するズレ量取得手段と、
前記ズレ量を基に前記位置変数を補正して、実撮影における前記放射線源に対する前記テーブルの位置を示す補正位置変数を位置変数毎に取得する位置変数補正手段と、
前記再構成手段が一連の実撮影放射線画像と前記補正位置変数とを用いて断層画像を再構成することを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線ＣＴ装置において、
前記テーブルの前記ウラ面の全面に前記マーカが設けられていることを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線ＣＴ装置において、
前記テーブルは、額縁状の周縁部材と前記周縁部材の内側に収容されるとともに前記周縁部材から着脱可能な中央板とを有し、
前記周縁部材と前記中央板とには、互いの位置関係を示す印が付されており、
前記光学カメラが前記中央板が前記周縁部材から外される前の時点と、前記中央板が前記周縁部材から外されて再び収容された後の時点で前記印を撮影して印画像が取得され、
前記再構成手段が前記印画像を基に、中央板着脱の前後における前記周縁部材と前記中央板との位置変化を認識して前記試料の断層画像を再構成することを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線ＣＴ装置において、
前記試料を載置する試料載置板が前記テーブルのオモテ面側に設けられており、
前記試料載置板を前記テーブルに対して移動させる試料載置板移動手段と、
前記試料の断層画像を撮影するに先立って試料載置板移動手段を制御することにより、前記試料の撮影部分を前記テーブルにおける校正用の前記被写体が載置された位置に移動させることを可能とする試料載置板移動制御手段を備えることを特徴とする放射線ＣＴ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【図１５】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−１５４２６（Ｐ２０１３−１５４２６Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８７７３（Ｐ２０１１−１４８７７３）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【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１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【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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