産業用Ｘ線ＣＴ装置および撮像方法
【課題】撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能であるとともに、簡便に高精度で画像合成が可能な産業用Ｘ線ＣＴ装置および撮像方法を提供することにある。
【解決手段】制御手段２０は、Ｘ線焦点サイズ調整手段９と検出器ピクセル積算処理手段５とを制御して、被検体全体を粗い空間分解能で撮像した画像と、前記被検体の一部に指定された領域に対して、細かい分解能で撮像した画像を得る。合成画像作成手段４Ａは、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データを合成する。
【解決手段】制御手段２０は、Ｘ線焦点サイズ調整手段９と検出器ピクセル積算処理手段５とを制御して、被検体全体を粗い空間分解能で撮像した画像と、前記被検体の一部に指定された領域に対して、細かい分解能で撮像した画像を得る。合成画像作成手段４Ａは、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データを合成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて、対象とする被検体を透過するＸ線の透過量を計測することにより、非破壊で被検体内部の状況を画像化する産業用Ｘ線ＣＴ装置および撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置は、医療用の人体内部計測装置としての活用が広く普及しているが、工業用途においても対象物を切断することなく非破壊で内部状態が計測できるため、鋳造部品の内部欠陥計測、など非破壊検査として多くの用途に用いられている。Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線源と検出器の間に撮像被検体を設置し、Ｘ線源から照射されるＸ線が被検体を透過し減衰した後のＸ線透過量を検出器で計測し、このＸ線の透過量分布から被検体内部の画像を再構成する。そのため、Ｘ線源の焦点サイズと検出器サイズが画像の空間分解能に強く影響する。
【０００３】
医療用と異なり工業用途のＸ線ＣＴ装置では、対象物が金属物の場合が多く人体に比較して透過能力の強いＸ線エネルギーが必要となる。Ｘ線を発生させるＸ線源としては、８００ｋＶまではＸ線管が使用可能であり、ＭＶ領域のエネルギーレベルでは線形加速器によるＸ線源が必要となる。Ｘ線管では、エネルギーレベルの低い領域（〜２２５ｋＶ）では焦点サイズがミクロンオーダーのＸ線源が存在するが、透過能力が低いため厚い金属物の被検体は撮像不能となる。また、エネルギーレベルが比較的高い領域（３２０ｋＶ〜８００ｋＶ）のＸ線管では、透過能力は増加するがＸ線発生源の焦点サイズはサブミリからミリオーダーに大きくなる。ＭＶ領域のＸ線エネルギーレベルが得られる線形加速器では、透過能力がさらに増加し、エネルギーレベルが比較的高い領域（３２０ｋＶ〜８００ｋＶ）のＸ線管と同様、Ｘ線発生源の焦点サイズはサブミリからミリオーダーに大きくなる。これらのＸ線管、線形加速器からは通常、コーン状に、またＸ線発生直後にコリメートされファン状にＸ線が照射される。
【０００４】
Ｘ線源から照射され撮像被検体内部で減衰したＸ線の減衰量を計測する検出器には、シンチレータや化合物半導体、等の放射線検出器が用いられる。これらの検出器は、撮像被検体を挟んでＸ線源と相対する位置に設置される。検出器は、一定間隔で離散的に配置されＸ線源から各検出器素子中心を結んだ直線上のＸ線透過量積算値を計測する。被検体全体を撮像するには、Ｘ線源と検出器の間に設置された被検体をターンテーブルに乗せ回転させて、全体画像を再構成するために必要な投影データを取得する（例えば、特許文献１参照）。または、撮像被検体は静止させ、Ｘ線源と検出器を被検体周囲に回転させ必要な投影データを取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９６３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載のような既存の産業用Ｘ線ＣＴ装置を用いた工業製品の非破壊検査における内部計測では、被検体の構造強度や性能特性に影響を与えるサイズの欠陥を検出する必要がある。鋳造物を対象とした場合は、これらの致命的な鋳造欠陥は既存のＣＴ装置で検出可能であるが、さらに、これらの欠陥の周辺に存在するより小さい欠陥を検出するには、さらなる分解能の向上が必要となる。一方、これらの被検体全体サイズに比較して非常に小さな欠陥を検出する場合、これらの欠陥の最小サイズに合わせて被検体全体を撮像すると膨大な撮像時間を必要とする。また、撮像空間分解能を最小欠陥サイズに合わせて被検体全体の画像再構成を実施した場合、画像データが膨大となり再構成演算自体および画像作成後のデータ分析に膨大な計算時間が必要となる。
【０００７】
また、Ｘ線ＣＴを用いて鋳造物の鋳造欠陥を検出する場合では、鋳造過程において３次元的に欠陥が発生し易い箇所が、鋳造シミュレーションや既存の破壊検査から、ある程度、絞り込みが可能である。このようなケースでは、鋳造欠陥が発生し易い部位のみ、空間分解能を高めて撮像する方法が効率的である。一方、全体領域をある程度の空間分解能で撮像し、被検体の構造強度や性能特性に影響を与えるサイズの欠陥の有無を確認する事も重要である。
【０００８】
従来の産業用Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線源特性（焦点サイズ）および検出器のサイズは一定値に設定され不変のため、画像分解能は一つの装置では一定になる。そのため、装置としての分解能を高めた場合、被検体全体を撮像する場合に、撮像時間やデータ処理時間が膨大になる。
【０００９】
本発明の目的は、撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能であるとともに、簡便に高精度で画像合成が可能な産業用Ｘ線ＣＴ装置および撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記目的のために、本発明は、Ｘ線を照射するＸ線源と、撮像対象被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器の間に配置された撮像対象被検体を回転・並進させる駆動機構と、検出器で計測されたＸ線透過量を数値化する信号処理回路と、該信号処理回路からの信号を元に画像を再構成する画像再構成手段からなるＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズを可変にするＸ線焦点サイズ調整手段と、前記検出器の各検出素子サイズの見かけ上のサイズを可変にする検出器ピクセル積算処理手段と、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段と連動して制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段とを制御して、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを粗い分解能に設定し、被検体全体を粗い空間分解能で撮像し、さらに、前記被検体の一部に指定された領域に対して、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段とを制御して、Ｘ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを細かい分解能に再設定し、指定した特定領域のみを再撮像し、さらに、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データとする合成画像作成手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能であるとともに、簡便に高精度で画像合成が可能となる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記被検体全体の撮像は被検体の回転操作のみで実施し、指定した特定領域のみの再撮像は被検体の回転と並進を併用して実施するようにしたものである。
【００１２】
（３）上記目的のために、本発明は、Ｘ線を照射するＸ線源と、撮像対象被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器の間に配置された撮像対象被検体を回転・並進させる駆動機構と、検出器で計測されたＸ線透過量を数値化する信号処理回路と、該信号処理回路からの信号を元に画像を再構成する画像再構成手段からなるＸ線ＣＴ装置を用いたＸ線ＣＴ撮像方法であって、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを粗い分解能に設定し、被検体全体を粗い空間分解能で撮像した後、撮像画像を分析し、より細かな分解能で撮像する領域を指定し、Ｘ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを細かい分解能に再設定し、指定した特定領域のみを再撮像し、 さらに、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データとするものである。
かかる方法により、撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能であるとともに、簡便に高精度で画像合成が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能であるとともに、簡便に高精度で画像合成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の装置構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による撮像方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置のシステム構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の装置構成図である。
【００１６】
本実施形態の産業用Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線源１と検出器２が対向されて設置され、両者の間にターンテーブル６が置かれ、ターンテーブル６上に撮像対象被検体８が設置される。ターンテーブル６は、駆動手段１５により、紙面内で回転されるとともに、紙面に垂直な上下方向に移動可能である。
【００１７】
Ｘ線源１から照射されたＸ線７は被検体８を透過して減衰し、対向する位置の検出器２に入射する。検出器２には、化合物半導体検出器やシンチレータが用いられる。これらの検出器２は、水平方向に一定間隔で各検出器素子が並ぶラインアレイセンサまたは水平方向と垂直方向の２次元に一定間隔で各検出器素子が並ぶ平面アレイセンサを用いる。これらの検出器２に入射したＸ線は、検出器内で入射Ｘ線量に相当する電気信号に変換される。得られた各検出器素子の電気信号は、検出器ピクセル積算処理機構５により指定された各検出器素子数の信号を加算処理する。処理された信号は信号処理回路３に伝送され、増幅・ビット変換された後、画像再構成装置４に伝送される。被検体全体の画像を再構成するには、ターンテーブル６を回転させ、一定角度ピッチ毎に、検出器２で検出されたＸ線透過量データ（投影データ）を１回転分収集する。一定角度ピッチ毎の投影データは、順次、画像再構成装置３に伝送・格納され、１回転分が得られた時点で画像再構成演算を実行し、再構成画像が得られる。得られた再構成画像は、ＣＴ画像表示装置１１に伝送されデイスプレイ上に表示される。
【００１８】
本実施例のＸ線ＣＴ装置を用いた撮像では、初期に被検体全体の撮像を行う場合は、検出器２の検出素子サイズでの空間分解能では細かすぎるため、検出器ピクセル積算処理機構５において隣接する複数の検出素子の信号を加算処理する。それにより撮像時間の短縮、画像再構成後の画像データのコンパクト化が可能となる。この時、Ｘ線源１に設けられたＸ線源焦点サイズ調整機構９によりＸ線源の焦点サイズを積算する検出器素子サイズに連動して変化させる。
【００１９】
Ｘ線源焦点サイズ調整機構９によるＸ線源焦点サイズ調整方法としては、Ｘ線源の種類により異なるが、Ｘ線発生直後にサイズ可変コリメータを設置する方法がある。また、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）の場合は、Ｘ線を発生させるターゲットに当てる電子ビームの収束サイズを加速管により調整する方法がある。Ｘ線管では、ターゲットを回転させる事が可能なタイプがあり、回転方向にターゲット厚みを調整して焦点サイズを可変に調整できる。他の方法によるＸ線源でもターゲットの自動交換機構を設置する事により焦点サイズを可変に調整できる。
【００２０】
本実施例では、制御手段２０は、検出器ピクセル積算処理機構５により指定された各検出器素子数の信号の加算処理と、Ｘ線源焦点サイズ調整を連動させて実施する。
【００２１】
本実施例では、初期に被検体全体の撮像を実施した後、撮像画像をＣＴ画像表示装置１１に表示させ、被検体全体画像から欠陥発生頻度の高い領域や鋳造シミュレーションから得られる欠陥発生確率が高い領域をデスプレイ上から、マウス等の入力手段３０を用いて指定する。詳細撮像を実施する領域を指定後、制御手段２０は、Ｘ線源１に設けられたＸ線源焦点サイズ調整機構９と、検出器ピクセル積算処理機構５によりＸ線源の焦点サイズと各検出器素子数の信号の加算処理方法を設定する。このときは、被検体の一部の撮像であるため、Ｘ線源焦点サイズ調整機構９は、焦点サイズが小さくなるように設定され、また、検出器ピクセル積算処理機構５は複数の加算は行わず、各検出器素子の検出信号をそのまま出力する。これにより全体撮像時より高い空間分解能での撮像が可能となる。これらの設定終了後、全体撮像時と同様にターンテーブル６上の撮像被検体８を回転させ各角度での投影データを取得し、指定領域のみの画像を得る。
【００２２】
ここで、例えば、具体例について説明する。検出器２は、水平方向と垂直方向の２次元に一定間隔で各検出器素子が並ぶ平面アレイセンサとする。個々の検出器素子は、長方形状であり、短辺の長さが０．４ｍｍで、長辺の長さが１．０ｍｍである。隣接する検出器素子の間には、０．４ｍｍのギャップが形成されている。従って、短辺方向に隣接する検出器素子のピッチは、０．８ｍｍである。長辺方向に隣接する検出器素子のピッチは、１．４ｍｍである。例えば、長辺方向が図１の紙面に垂直な方向とし、短辺方向が図１の紙面に平行な方向である。
【００２３】
被検体全体の撮像する際には、検出器ピクセル積算処理機構５は、短辺方向に隣接する４個の検出器素子及び長辺方向に隣接する４個の検出器素子，すなわち、合計１６個の検出器素子の出力信号を積算する。これにより、検出器２における検出器素子の見かけ上の大きさは、短辺方向が４．４ｍｍ（＝検出器素子の短辺の長さ０．４ｍｍ×４＋隣接する検出器素子のギャップ０．４ｍｍ×３）となり、長辺方向が４．８ｍｍ（＝検出器素子の長辺の長さ１．０ｍｍ×４＋隣接する検出器素子のギャップ０．４ｍｍ×２）となる。従って、空間分解能は、ここの検出器素子から個別に信号を取り出した場合の１／１２となるが、信号処理回路３や画像再構成装置４におけるデータ量は１／１２となる。また、このとき、Ｘ線源焦点サイズ調整機構９は、Ｘ線源１を制御して、出射するＸ線の開き角を４０度する。これにより、駆動機構１５は、ターンテーブル６を並進移動させることになく、一度に、ターンテーブル６に設置された被検体８に対して、その高さ方向にもＸ線を照射することができる。したがって、ターンテーブル６の回転移動のみで、被検体全体のＣＴ画像を得ることができる。
【００２４】
一方、被検体全体ではなく指定された領域の撮像の際には、検出器ピクセル積算処理機構５は、個々の検出器素子からの出力信号を積算することなく、個々の検出器素子からの出力を独立して、信号処理回路３や画像再構成装置４に送る。このとき、指定された領域は、被検体全体に比べて小さいため、データ量が極端に増加することはないものである。また、このとき、Ｘ線源焦点サイズ調整機構９は、Ｘ線源１を制御して、出射するＸ線の開き角を２０度する。従って空間分解能の高いＣＴ画像を得ることができる。この場合、被検体の高さ方向について一度にＸ線を照射することはできないため、駆動機構１５は、ターンテーブル６を回転移動させるとともに並進移動も併用する必要がある。
【００２５】
次に、図２を用いて、本実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による撮像方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による撮像方法を示すフローチャートである。
【００２６】
ステップＳ１０において、Ｘ線源焦点サイズ、検出器ピッチ、画像ピクセルサイズの初期撮像条件を設定する。次に、ステップＳ２０において、この撮像条件で撮像を実施し、ステップＳ３０において、得られた投影データから被検体全体の画像再構成を実施する。この全体撮像では、被検体の回転のみの操作で撮像する方式を用いる。
【００２７】
次に、ステップＳ４０において、被検体全体撮像結果を基に詳細撮像領域を設定する。そして、ステップＳ５０において、設定した領域に対して改めてＸ線源焦点サイズ、検出器ピッチ、画像ピクセルサイズの撮像条件を再設定する。その後、ステップＳ６０において、この撮像条件で指定領域のみ再撮像を実施する。この指定領域の撮像では、被検体を回転と並進させ撮像する撮像方式を用いる。 そして、ステップＳ７０において、複数の指定領域がある場合は、撮像条件の再設定、指定領域の再撮像を全ての指定領域に対して繰り返す。
【００２８】
次に、ステップＳ８０において、これらの指定領域の詳細撮像データを全ての領域に対して画像再構成した後、ステップＳ９０において、全体撮像で得られたＣＴ画像データと指定領域の詳細画像データを一体化させる。
【００２９】
次に、図３を用いて、本実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置のシステム構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置のシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３０】
ここで、図１と図３の対応関係について説明する。
【００３１】
図３に示した全体撮像条件指定手段３０Ａ，Ｘ線焦点サイズ指定手段３０Ｂ，検出器ピクセルサイズ条件指定手段３０Ｃ，画像再構成計算条件指定手段３０Ｄ，合成画像作成条件指定手段３０Ｅ，Ｘ線照射条件修正手段３０Ｆ，再構成計算条件修正手段３０ＧＢは、図１の入力手段３０に備えられている。入力手段３０は、マウスやキーボードからなる。
【００３２】
図３に示した全体撮像条件記憶手段４０Ａ，Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂ，投影データ記憶手段４０Ｃ，再構成画像データ記憶手段４０Ｄ，合成画像記憶手段４０Ｅは、図１の記憶手段４０に備えられている。
【００３３】
図３に示した部分領域再構成画像の合成画像作成手段４Ａは、図１に示した画像再構成手段４に備えられている。図３に示した画像再構成用投影データ作成手段３Ａは、図１の信号処理回路３に備えられている。
【００３４】
入力手段３０の、全体撮像条件指定手段３０Ａ，Ｘ線源焦点サイズ指定手段３０Ｂ，検出器ピクセルサイズ指定手段３０Ｃ，画像再構成計算条件指定手段３０Ｄ，合成画像条件指定手段３０Ｅ９により、それぞれの処理プロセスで必要となる条件を入力する。
【００３５】
図２のステップＳ１０の処理により、全体撮像条件指定手段３０Ａにより指定された全体撮像条件Ｄ３（撮像領域サイズデータ，照射条件データ，検出器サイズデータ）は、全体撮像条件記憶手段４０Ａに格納される。
【００３６】
図２のステップ４０の処理により詳細領域が設定されると、ステップｓ５０の処理により、Ｘ線源焦点サイズ変更手段３０Ｂで設定されたＸ線源焦点サイズおよびＸ線源照射条件記憶手段４０Ａに記憶された照射条件データＤ１０が、Ｘ線源焦点サイズ変更手段９に入力され、Ｘ線源焦点サイズ変更手段９は入力された照射条件データＤ１０に基づいて、Ｘ線源１の照射条件を変更する。Ｘ線照射条件Ｄ４は、Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂに記憶される。
【００３７】
画像再構成用投影データ作成手段３Ａは、Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂに記憶されたＸ線照射条件Ｄ４と、図２のステップｓ５０の処理によって検出器ピクセルサイズ条件指定手段３０Ｃにより指定された検出器ピクセルサイズ条件Ｄ１１と、Ｘ線照射条件修正手段３０Ｆにより修正されたＸ線照射条件に基づいて、画像再構成用投影データＤ５を作成する。作成された画像再構成用投影データは、投影データ記憶手段Ｃ６に記憶される。
【００３８】
画像再構成手段４は、図２のステップＳ３０の処理やステップＳ８０の処理により、Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂに記憶されたＸ線照射条件Ｄ４と、投影データ記憶手段４０Ｃに記憶された画像再構成用投影データＤ５と、画像再構成計算条件指定手段３０Ｄから指定された画像再構成計算条件Ｄ１２と、再構成計算条件修正手段３０Ｇにより修正された再構成計算条件Ｄ１７に基づいて、画像データＤ６を作成する。作成された画像データＤ６は、再構成画像データ記憶手段４０Ｄに記憶される。
【００３９】
以上により、全体撮像条件により図２のステップＳ２０における全体撮像画像が得られ、Ｘ線源焦点サイズや検出器ピクセルサイズを変更することで、図２のステップＳ６０における指定領域の詳細撮像画像が得られる。
【００４０】
部分領域再構成画像の合成画像作成手段４Ａは、図２のステップＳ９０の処理により、再構成画像データ記憶手段４０Ｄに記憶された全体撮像画像および指定領域の詳細撮像画像Ｄ６を、合成画像作成条件指定手段３０Ｅにより指定された合成画像作成条件Ｄ１３に基づいて合成し、合成画像データＤ７を合成画像記憶手段４０Ｅに記憶する。
【００４１】
Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂ，投影データ記憶手段４０Ｃ，再構成画像データ記憶手段４０Ｄ，合成画像記憶手段４０Ｅに記憶された各条件Ｄ３やデータＤ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７は、ＣＴ画像表示装置１１に表示される。
【００４２】
次に、図４〜図６を用いて、本実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例について説明する。
図４〜図６は、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例の説明図である。
【００４３】
図４は、ＣＴ画像表示装置１１に表示される全体画像の表示例である。表示手段１１には、表示領域指定枠２４が設けられ、「全体領域」と「部分領域：の指定がデスプレイ上から可能である。部分領域の指定には、指定領域一覧表示枠２５が設けられ複数指定領域（例えば、領域ａ，領域ｂ，領域ｃ）の設定と選択をする。例えば、指定領域一覧表示枠２５において領域ａを選択した上で、画像表示画面２６において、対角線の２点をマウス等で指定することで、領域ａが表示される。
【００４４】
図示した表示例は、例えば、鋳造された２気筒のエンジンブロックである。中央付近の２つの大きな円がシリンダの空隙である。シリンダの周囲の円弧状の長円は冷却水通路の空隙である。
【００４５】
図５は、画像表示画面２６に、詳細画像が表示されている場合の表示例である。指定領域一覧表示枠２５において領域ｂを選択すると、領域ｂの拡大画像が表示される。ここで、領域ｂのように、周辺の部分では鋳巣が発生しやすく、角田画像では、鋳巣Ｄ１が表示される。
【００４６】
図６は、図２のステップＳ９０の処理により、画像表示画面２６に全体画像と詳細画像を合成して表示した例を示している。詳細画像を全体画像に合成することで、鋳巣Ｄ１でも表示することができる。
【００４７】
従来の撮像においても、Ｘ線源のエネルギーレベルの高いＣＴ装置とＸ線源のエネルギーレベルが低いが空間分解能が高い装置を一つの被検体に対して併用して撮像する事ができたが、Ｘ線源のエネルギーレベルが低いＣＴ装置では、Ｘ線透過能力が低いため、被検体全体の撮像はできず、対象とする一部分のみを物理的に切り出し小さなサイズに分解して撮像する必要があった。また全体撮像データと物理的に切り出した部分の詳細撮像データを合成するためには高精度で位置決めを実施する必要があり撮像時および画像データ処理が非常に困難であった。 それに対して、本実施形態では、一つの装置で被検体位置も同一状態で全体撮像と詳細撮像を実施するため、撮像時および画像データ合成時における位置決めの問題は発生せず、簡便に高精度で画像合成が実施可能である。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、産業用Ｘ線ＣＴ装置において撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能な装置および撮像方法を提供することにより、対象被検体の全体を粗い空間分解能で撮像し必要領域のみ高分解能で撮像する事が可能となり、高分解能の撮像を実現可能な短い時間で撮像可能としえられる撮像データも必要最小限のサイズに抑制し演算および分析時間を短縮できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…Ｘ線源
２…検出器
３…信号処理回路
４…画像再構成装置
５…検出器ピクセル積算処理機構
６…ターンテーブル
７…Ｘ線
８…撮像対象被検体
９…Ｘ線源焦点サイズ調整機構
１０…信号伝送回路
１１…ＣＴ画像表示装置
１５…駆動手段
２０…制御手段
２４…表示領域指定枠
２５…指定領域一覧表示枠
２６…画像表示画面
３０…入力手段
４０…記憶装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて、対象とする被検体を透過するＸ線の透過量を計測することにより、非破壊で被検体内部の状況を画像化する産業用Ｘ線ＣＴ装置および撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置は、医療用の人体内部計測装置としての活用が広く普及しているが、工業用途においても対象物を切断することなく非破壊で内部状態が計測できるため、鋳造部品の内部欠陥計測、など非破壊検査として多くの用途に用いられている。Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線源と検出器の間に撮像被検体を設置し、Ｘ線源から照射されるＸ線が被検体を透過し減衰した後のＸ線透過量を検出器で計測し、このＸ線の透過量分布から被検体内部の画像を再構成する。そのため、Ｘ線源の焦点サイズと検出器サイズが画像の空間分解能に強く影響する。
【０００３】
医療用と異なり工業用途のＸ線ＣＴ装置では、対象物が金属物の場合が多く人体に比較して透過能力の強いＸ線エネルギーが必要となる。Ｘ線を発生させるＸ線源としては、８００ｋＶまではＸ線管が使用可能であり、ＭＶ領域のエネルギーレベルでは線形加速器によるＸ線源が必要となる。Ｘ線管では、エネルギーレベルの低い領域（〜２２５ｋＶ）では焦点サイズがミクロンオーダーのＸ線源が存在するが、透過能力が低いため厚い金属物の被検体は撮像不能となる。また、エネルギーレベルが比較的高い領域（３２０ｋＶ〜８００ｋＶ）のＸ線管では、透過能力は増加するがＸ線発生源の焦点サイズはサブミリからミリオーダーに大きくなる。ＭＶ領域のＸ線エネルギーレベルが得られる線形加速器では、透過能力がさらに増加し、エネルギーレベルが比較的高い領域（３２０ｋＶ〜８００ｋＶ）のＸ線管と同様、Ｘ線発生源の焦点サイズはサブミリからミリオーダーに大きくなる。これらのＸ線管、線形加速器からは通常、コーン状に、またＸ線発生直後にコリメートされファン状にＸ線が照射される。
【０００４】
Ｘ線源から照射され撮像被検体内部で減衰したＸ線の減衰量を計測する検出器には、シンチレータや化合物半導体、等の放射線検出器が用いられる。これらの検出器は、撮像被検体を挟んでＸ線源と相対する位置に設置される。検出器は、一定間隔で離散的に配置されＸ線源から各検出器素子中心を結んだ直線上のＸ線透過量積算値を計測する。被検体全体を撮像するには、Ｘ線源と検出器の間に設置された被検体をターンテーブルに乗せ回転させて、全体画像を再構成するために必要な投影データを取得する（例えば、特許文献１参照）。または、撮像被検体は静止させ、Ｘ線源と検出器を被検体周囲に回転させ必要な投影データを取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９６３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載のような既存の産業用Ｘ線ＣＴ装置を用いた工業製品の非破壊検査における内部計測では、被検体の構造強度や性能特性に影響を与えるサイズの欠陥を検出する必要がある。鋳造物を対象とした場合は、これらの致命的な鋳造欠陥は既存のＣＴ装置で検出可能であるが、さらに、これらの欠陥の周辺に存在するより小さい欠陥を検出するには、さらなる分解能の向上が必要となる。一方、これらの被検体全体サイズに比較して非常に小さな欠陥を検出する場合、これらの欠陥の最小サイズに合わせて被検体全体を撮像すると膨大な撮像時間を必要とする。また、撮像空間分解能を最小欠陥サイズに合わせて被検体全体の画像再構成を実施した場合、画像データが膨大となり再構成演算自体および画像作成後のデータ分析に膨大な計算時間が必要となる。
【０００７】
また、Ｘ線ＣＴを用いて鋳造物の鋳造欠陥を検出する場合では、鋳造過程において３次元的に欠陥が発生し易い箇所が、鋳造シミュレーションや既存の破壊検査から、ある程度、絞り込みが可能である。このようなケースでは、鋳造欠陥が発生し易い部位のみ、空間分解能を高めて撮像する方法が効率的である。一方、全体領域をある程度の空間分解能で撮像し、被検体の構造強度や性能特性に影響を与えるサイズの欠陥の有無を確認する事も重要である。
【０００８】
従来の産業用Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線源特性（焦点サイズ）および検出器のサイズは一定値に設定され不変のため、画像分解能は一つの装置では一定になる。そのため、装置としての分解能を高めた場合、被検体全体を撮像する場合に、撮像時間やデータ処理時間が膨大になる。
【０００９】
本発明の目的は、撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能であるとともに、簡便に高精度で画像合成が可能な産業用Ｘ線ＣＴ装置および撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記目的のために、本発明は、Ｘ線を照射するＸ線源と、撮像対象被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器の間に配置された撮像対象被検体を回転・並進させる駆動機構と、検出器で計測されたＸ線透過量を数値化する信号処理回路と、該信号処理回路からの信号を元に画像を再構成する画像再構成手段からなるＸ線ＣＴ装置であって、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズを可変にするＸ線焦点サイズ調整手段と、前記検出器の各検出素子サイズの見かけ上のサイズを可変にする検出器ピクセル積算処理手段と、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段と連動して制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段とを制御して、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを粗い分解能に設定し、被検体全体を粗い空間分解能で撮像し、さらに、前記被検体の一部に指定された領域に対して、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段とを制御して、Ｘ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを細かい分解能に再設定し、指定した特定領域のみを再撮像し、さらに、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データとする合成画像作成手段を備えるようにしたものである。
かかる構成により、撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能であるとともに、簡便に高精度で画像合成が可能となる。
【００１１】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記被検体全体の撮像は被検体の回転操作のみで実施し、指定した特定領域のみの再撮像は被検体の回転と並進を併用して実施するようにしたものである。
【００１２】
（３）上記目的のために、本発明は、Ｘ線を照射するＸ線源と、撮像対象被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器の間に配置された撮像対象被検体を回転・並進させる駆動機構と、検出器で計測されたＸ線透過量を数値化する信号処理回路と、該信号処理回路からの信号を元に画像を再構成する画像再構成手段からなるＸ線ＣＴ装置を用いたＸ線ＣＴ撮像方法であって、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを粗い分解能に設定し、被検体全体を粗い空間分解能で撮像した後、撮像画像を分析し、より細かな分解能で撮像する領域を指定し、Ｘ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを細かい分解能に再設定し、指定した特定領域のみを再撮像し、 さらに、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データとするものである。
かかる方法により、撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能であるとともに、簡便に高精度で画像合成が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能であるとともに、簡便に高精度で画像合成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の装置構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による撮像方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置のシステム構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例の説明図である。
【図６】本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置の装置構成図である。
【００１６】
本実施形態の産業用Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線源１と検出器２が対向されて設置され、両者の間にターンテーブル６が置かれ、ターンテーブル６上に撮像対象被検体８が設置される。ターンテーブル６は、駆動手段１５により、紙面内で回転されるとともに、紙面に垂直な上下方向に移動可能である。
【００１７】
Ｘ線源１から照射されたＸ線７は被検体８を透過して減衰し、対向する位置の検出器２に入射する。検出器２には、化合物半導体検出器やシンチレータが用いられる。これらの検出器２は、水平方向に一定間隔で各検出器素子が並ぶラインアレイセンサまたは水平方向と垂直方向の２次元に一定間隔で各検出器素子が並ぶ平面アレイセンサを用いる。これらの検出器２に入射したＸ線は、検出器内で入射Ｘ線量に相当する電気信号に変換される。得られた各検出器素子の電気信号は、検出器ピクセル積算処理機構５により指定された各検出器素子数の信号を加算処理する。処理された信号は信号処理回路３に伝送され、増幅・ビット変換された後、画像再構成装置４に伝送される。被検体全体の画像を再構成するには、ターンテーブル６を回転させ、一定角度ピッチ毎に、検出器２で検出されたＸ線透過量データ（投影データ）を１回転分収集する。一定角度ピッチ毎の投影データは、順次、画像再構成装置３に伝送・格納され、１回転分が得られた時点で画像再構成演算を実行し、再構成画像が得られる。得られた再構成画像は、ＣＴ画像表示装置１１に伝送されデイスプレイ上に表示される。
【００１８】
本実施例のＸ線ＣＴ装置を用いた撮像では、初期に被検体全体の撮像を行う場合は、検出器２の検出素子サイズでの空間分解能では細かすぎるため、検出器ピクセル積算処理機構５において隣接する複数の検出素子の信号を加算処理する。それにより撮像時間の短縮、画像再構成後の画像データのコンパクト化が可能となる。この時、Ｘ線源１に設けられたＸ線源焦点サイズ調整機構９によりＸ線源の焦点サイズを積算する検出器素子サイズに連動して変化させる。
【００１９】
Ｘ線源焦点サイズ調整機構９によるＸ線源焦点サイズ調整方法としては、Ｘ線源の種類により異なるが、Ｘ線発生直後にサイズ可変コリメータを設置する方法がある。また、線形加速器（ＬＩＮＡＣ）の場合は、Ｘ線を発生させるターゲットに当てる電子ビームの収束サイズを加速管により調整する方法がある。Ｘ線管では、ターゲットを回転させる事が可能なタイプがあり、回転方向にターゲット厚みを調整して焦点サイズを可変に調整できる。他の方法によるＸ線源でもターゲットの自動交換機構を設置する事により焦点サイズを可変に調整できる。
【００２０】
本実施例では、制御手段２０は、検出器ピクセル積算処理機構５により指定された各検出器素子数の信号の加算処理と、Ｘ線源焦点サイズ調整を連動させて実施する。
【００２１】
本実施例では、初期に被検体全体の撮像を実施した後、撮像画像をＣＴ画像表示装置１１に表示させ、被検体全体画像から欠陥発生頻度の高い領域や鋳造シミュレーションから得られる欠陥発生確率が高い領域をデスプレイ上から、マウス等の入力手段３０を用いて指定する。詳細撮像を実施する領域を指定後、制御手段２０は、Ｘ線源１に設けられたＸ線源焦点サイズ調整機構９と、検出器ピクセル積算処理機構５によりＸ線源の焦点サイズと各検出器素子数の信号の加算処理方法を設定する。このときは、被検体の一部の撮像であるため、Ｘ線源焦点サイズ調整機構９は、焦点サイズが小さくなるように設定され、また、検出器ピクセル積算処理機構５は複数の加算は行わず、各検出器素子の検出信号をそのまま出力する。これにより全体撮像時より高い空間分解能での撮像が可能となる。これらの設定終了後、全体撮像時と同様にターンテーブル６上の撮像被検体８を回転させ各角度での投影データを取得し、指定領域のみの画像を得る。
【００２２】
ここで、例えば、具体例について説明する。検出器２は、水平方向と垂直方向の２次元に一定間隔で各検出器素子が並ぶ平面アレイセンサとする。個々の検出器素子は、長方形状であり、短辺の長さが０．４ｍｍで、長辺の長さが１．０ｍｍである。隣接する検出器素子の間には、０．４ｍｍのギャップが形成されている。従って、短辺方向に隣接する検出器素子のピッチは、０．８ｍｍである。長辺方向に隣接する検出器素子のピッチは、１．４ｍｍである。例えば、長辺方向が図１の紙面に垂直な方向とし、短辺方向が図１の紙面に平行な方向である。
【００２３】
被検体全体の撮像する際には、検出器ピクセル積算処理機構５は、短辺方向に隣接する４個の検出器素子及び長辺方向に隣接する４個の検出器素子，すなわち、合計１６個の検出器素子の出力信号を積算する。これにより、検出器２における検出器素子の見かけ上の大きさは、短辺方向が４．４ｍｍ（＝検出器素子の短辺の長さ０．４ｍｍ×４＋隣接する検出器素子のギャップ０．４ｍｍ×３）となり、長辺方向が４．８ｍｍ（＝検出器素子の長辺の長さ１．０ｍｍ×４＋隣接する検出器素子のギャップ０．４ｍｍ×２）となる。従って、空間分解能は、ここの検出器素子から個別に信号を取り出した場合の１／１２となるが、信号処理回路３や画像再構成装置４におけるデータ量は１／１２となる。また、このとき、Ｘ線源焦点サイズ調整機構９は、Ｘ線源１を制御して、出射するＸ線の開き角を４０度する。これにより、駆動機構１５は、ターンテーブル６を並進移動させることになく、一度に、ターンテーブル６に設置された被検体８に対して、その高さ方向にもＸ線を照射することができる。したがって、ターンテーブル６の回転移動のみで、被検体全体のＣＴ画像を得ることができる。
【００２４】
一方、被検体全体ではなく指定された領域の撮像の際には、検出器ピクセル積算処理機構５は、個々の検出器素子からの出力信号を積算することなく、個々の検出器素子からの出力を独立して、信号処理回路３や画像再構成装置４に送る。このとき、指定された領域は、被検体全体に比べて小さいため、データ量が極端に増加することはないものである。また、このとき、Ｘ線源焦点サイズ調整機構９は、Ｘ線源１を制御して、出射するＸ線の開き角を２０度する。従って空間分解能の高いＣＴ画像を得ることができる。この場合、被検体の高さ方向について一度にＸ線を照射することはできないため、駆動機構１５は、ターンテーブル６を回転移動させるとともに並進移動も併用する必要がある。
【００２５】
次に、図２を用いて、本実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による撮像方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による撮像方法を示すフローチャートである。
【００２６】
ステップＳ１０において、Ｘ線源焦点サイズ、検出器ピッチ、画像ピクセルサイズの初期撮像条件を設定する。次に、ステップＳ２０において、この撮像条件で撮像を実施し、ステップＳ３０において、得られた投影データから被検体全体の画像再構成を実施する。この全体撮像では、被検体の回転のみの操作で撮像する方式を用いる。
【００２７】
次に、ステップＳ４０において、被検体全体撮像結果を基に詳細撮像領域を設定する。そして、ステップＳ５０において、設定した領域に対して改めてＸ線源焦点サイズ、検出器ピッチ、画像ピクセルサイズの撮像条件を再設定する。その後、ステップＳ６０において、この撮像条件で指定領域のみ再撮像を実施する。この指定領域の撮像では、被検体を回転と並進させ撮像する撮像方式を用いる。 そして、ステップＳ７０において、複数の指定領域がある場合は、撮像条件の再設定、指定領域の再撮像を全ての指定領域に対して繰り返す。
【００２８】
次に、ステップＳ８０において、これらの指定領域の詳細撮像データを全ての領域に対して画像再構成した後、ステップＳ９０において、全体撮像で得られたＣＴ画像データと指定領域の詳細画像データを一体化させる。
【００２９】
次に、図３を用いて、本実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置のシステム構成について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置のシステム構成図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３０】
ここで、図１と図３の対応関係について説明する。
【００３１】
図３に示した全体撮像条件指定手段３０Ａ，Ｘ線焦点サイズ指定手段３０Ｂ，検出器ピクセルサイズ条件指定手段３０Ｃ，画像再構成計算条件指定手段３０Ｄ，合成画像作成条件指定手段３０Ｅ，Ｘ線照射条件修正手段３０Ｆ，再構成計算条件修正手段３０ＧＢは、図１の入力手段３０に備えられている。入力手段３０は、マウスやキーボードからなる。
【００３２】
図３に示した全体撮像条件記憶手段４０Ａ，Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂ，投影データ記憶手段４０Ｃ，再構成画像データ記憶手段４０Ｄ，合成画像記憶手段４０Ｅは、図１の記憶手段４０に備えられている。
【００３３】
図３に示した部分領域再構成画像の合成画像作成手段４Ａは、図１に示した画像再構成手段４に備えられている。図３に示した画像再構成用投影データ作成手段３Ａは、図１の信号処理回路３に備えられている。
【００３４】
入力手段３０の、全体撮像条件指定手段３０Ａ，Ｘ線源焦点サイズ指定手段３０Ｂ，検出器ピクセルサイズ指定手段３０Ｃ，画像再構成計算条件指定手段３０Ｄ，合成画像条件指定手段３０Ｅ９により、それぞれの処理プロセスで必要となる条件を入力する。
【００３５】
図２のステップＳ１０の処理により、全体撮像条件指定手段３０Ａにより指定された全体撮像条件Ｄ３（撮像領域サイズデータ，照射条件データ，検出器サイズデータ）は、全体撮像条件記憶手段４０Ａに格納される。
【００３６】
図２のステップ４０の処理により詳細領域が設定されると、ステップｓ５０の処理により、Ｘ線源焦点サイズ変更手段３０Ｂで設定されたＸ線源焦点サイズおよびＸ線源照射条件記憶手段４０Ａに記憶された照射条件データＤ１０が、Ｘ線源焦点サイズ変更手段９に入力され、Ｘ線源焦点サイズ変更手段９は入力された照射条件データＤ１０に基づいて、Ｘ線源１の照射条件を変更する。Ｘ線照射条件Ｄ４は、Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂに記憶される。
【００３７】
画像再構成用投影データ作成手段３Ａは、Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂに記憶されたＸ線照射条件Ｄ４と、図２のステップｓ５０の処理によって検出器ピクセルサイズ条件指定手段３０Ｃにより指定された検出器ピクセルサイズ条件Ｄ１１と、Ｘ線照射条件修正手段３０Ｆにより修正されたＸ線照射条件に基づいて、画像再構成用投影データＤ５を作成する。作成された画像再構成用投影データは、投影データ記憶手段Ｃ６に記憶される。
【００３８】
画像再構成手段４は、図２のステップＳ３０の処理やステップＳ８０の処理により、Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂに記憶されたＸ線照射条件Ｄ４と、投影データ記憶手段４０Ｃに記憶された画像再構成用投影データＤ５と、画像再構成計算条件指定手段３０Ｄから指定された画像再構成計算条件Ｄ１２と、再構成計算条件修正手段３０Ｇにより修正された再構成計算条件Ｄ１７に基づいて、画像データＤ６を作成する。作成された画像データＤ６は、再構成画像データ記憶手段４０Ｄに記憶される。
【００３９】
以上により、全体撮像条件により図２のステップＳ２０における全体撮像画像が得られ、Ｘ線源焦点サイズや検出器ピクセルサイズを変更することで、図２のステップＳ６０における指定領域の詳細撮像画像が得られる。
【００４０】
部分領域再構成画像の合成画像作成手段４Ａは、図２のステップＳ９０の処理により、再構成画像データ記憶手段４０Ｄに記憶された全体撮像画像および指定領域の詳細撮像画像Ｄ６を、合成画像作成条件指定手段３０Ｅにより指定された合成画像作成条件Ｄ１３に基づいて合成し、合成画像データＤ７を合成画像記憶手段４０Ｅに記憶する。
【００４１】
Ｘ線源照射条件データ記憶手段４０Ｂ，投影データ記憶手段４０Ｃ，再構成画像データ記憶手段４０Ｄ，合成画像記憶手段４０Ｅに記憶された各条件Ｄ３やデータＤ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７は、ＣＴ画像表示装置１１に表示される。
【００４２】
次に、図４〜図６を用いて、本実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例について説明する。
図４〜図６は、本発明の一実施形態による産業用Ｘ線ＣＴ装置による表示例の説明図である。
【００４３】
図４は、ＣＴ画像表示装置１１に表示される全体画像の表示例である。表示手段１１には、表示領域指定枠２４が設けられ、「全体領域」と「部分領域：の指定がデスプレイ上から可能である。部分領域の指定には、指定領域一覧表示枠２５が設けられ複数指定領域（例えば、領域ａ，領域ｂ，領域ｃ）の設定と選択をする。例えば、指定領域一覧表示枠２５において領域ａを選択した上で、画像表示画面２６において、対角線の２点をマウス等で指定することで、領域ａが表示される。
【００４４】
図示した表示例は、例えば、鋳造された２気筒のエンジンブロックである。中央付近の２つの大きな円がシリンダの空隙である。シリンダの周囲の円弧状の長円は冷却水通路の空隙である。
【００４５】
図５は、画像表示画面２６に、詳細画像が表示されている場合の表示例である。指定領域一覧表示枠２５において領域ｂを選択すると、領域ｂの拡大画像が表示される。ここで、領域ｂのように、周辺の部分では鋳巣が発生しやすく、角田画像では、鋳巣Ｄ１が表示される。
【００４６】
図６は、図２のステップＳ９０の処理により、画像表示画面２６に全体画像と詳細画像を合成して表示した例を示している。詳細画像を全体画像に合成することで、鋳巣Ｄ１でも表示することができる。
【００４７】
従来の撮像においても、Ｘ線源のエネルギーレベルの高いＣＴ装置とＸ線源のエネルギーレベルが低いが空間分解能が高い装置を一つの被検体に対して併用して撮像する事ができたが、Ｘ線源のエネルギーレベルが低いＣＴ装置では、Ｘ線透過能力が低いため、被検体全体の撮像はできず、対象とする一部分のみを物理的に切り出し小さなサイズに分解して撮像する必要があった。また全体撮像データと物理的に切り出した部分の詳細撮像データを合成するためには高精度で位置決めを実施する必要があり撮像時および画像データ処理が非常に困難であった。 それに対して、本実施形態では、一つの装置で被検体位置も同一状態で全体撮像と詳細撮像を実施するため、撮像時および画像データ合成時における位置決めの問題は発生せず、簡便に高精度で画像合成が実施可能である。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、産業用Ｘ線ＣＴ装置において撮像対象被検体の任意の指定された特定領域のみ高い空間分解能で撮像可能な装置および撮像方法を提供することにより、対象被検体の全体を粗い空間分解能で撮像し必要領域のみ高分解能で撮像する事が可能となり、高分解能の撮像を実現可能な短い時間で撮像可能としえられる撮像データも必要最小限のサイズに抑制し演算および分析時間を短縮できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…Ｘ線源
２…検出器
３…信号処理回路
４…画像再構成装置
５…検出器ピクセル積算処理機構
６…ターンテーブル
７…Ｘ線
８…撮像対象被検体
９…Ｘ線源焦点サイズ調整機構
１０…信号伝送回路
１１…ＣＴ画像表示装置
１５…駆動手段
２０…制御手段
２４…表示領域指定枠
２５…指定領域一覧表示枠
２６…画像表示画面
３０…入力手段
４０…記憶装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
撮像対象被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、
Ｘ線源と検出器の間に配置された撮像対象被検体を回転・並進させる駆動機構と、
検出器で計測されたＸ線透過量を数値化する信号処理回路と、
該信号処理回路からの信号を元に画像を再構成する画像再構成手段からなるＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズを可変にするＸ線焦点サイズ調整手段と、
前記検出器の各検出素子サイズの見かけ上のサイズを可変にする検出器ピクセル積算処理手段と、
前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段と連動して制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段とを制御して、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを粗い分解能に設定し、被検体全体を粗い空間分解能で撮像し、さらに、前記被検体の一部に指定された領域に対して、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段とを制御して、Ｘ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを細かい分解能に再設定し、指定した特定領域のみを再撮像し、
さらに、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データとする合成画像作成手段を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記被検体全体の撮像は被検体の回転操作のみで実施し、指定した特定領域のみの再撮像は被検体の回転と並進を併用して実施することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
Ｘ線を照射するＸ線源と、撮像対象被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器の間に配置された撮像対象被検体を回転・並進させる駆動機構と、検出器で計測されたＸ線透過量を数値化する信号処理回路と、該信号処理回路からの信号を元に画像を再構成する画像再構成手段からなるＸ線ＣＴ装置を用いたＸ線ＣＴ撮像方法であって、
前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを粗い分解能に設定し、被検体全体を粗い空間分解能で撮像した後、撮像画像を分析し、より細かな分解能で撮像する領域を指定し、Ｘ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを細かい分解能に再設定し、指定した特定領域のみを再撮像し、
さらに、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データとすることを特徴とするＸ線ＣＴ撮像方法。
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
撮像対象被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、
Ｘ線源と検出器の間に配置された撮像対象被検体を回転・並進させる駆動機構と、
検出器で計測されたＸ線透過量を数値化する信号処理回路と、
該信号処理回路からの信号を元に画像を再構成する画像再構成手段からなるＸ線ＣＴ装置であって、
前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズを可変にするＸ線焦点サイズ調整手段と、
前記検出器の各検出素子サイズの見かけ上のサイズを可変にする検出器ピクセル積算処理手段と、
前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段と連動して制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段とを制御して、前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを粗い分解能に設定し、被検体全体を粗い空間分解能で撮像し、さらに、前記被検体の一部に指定された領域に対して、前記Ｘ線焦点サイズ調整手段と前記検出器ピクセル積算処理手段とを制御して、Ｘ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを細かい分解能に再設定し、指定した特定領域のみを再撮像し、
さらに、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データとする合成画像作成手段を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記被検体全体の撮像は被検体の回転操作のみで実施し、指定した特定領域のみの再撮像は被検体の回転と並進を併用して実施することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
Ｘ線を照射するＸ線源と、撮像対象被検体を透過したＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器の間に配置された撮像対象被検体を回転・並進させる駆動機構と、検出器で計測されたＸ線透過量を数値化する信号処理回路と、該信号処理回路からの信号を元に画像を再構成する画像再構成手段からなるＸ線ＣＴ装置を用いたＸ線ＣＴ撮像方法であって、
前記Ｘ線源から放射されるＸ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを粗い分解能に設定し、被検体全体を粗い空間分解能で撮像した後、撮像画像を分析し、より細かな分解能で撮像する領域を指定し、Ｘ線ビームの焦点サイズと検出器の各検出素子サイズを細かい分解能に再設定し、指定した特定領域のみを再撮像し、
さらに、全体領域の粗い画像データの中に特定の指定領域の細かい画像データを組み込み合成させて一体画像データとすることを特徴とするＸ線ＣＴ撮像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１２２９３０（Ｐ２０１１−１２２９３０Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０６７３（Ｐ２００９−２８０６７３）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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