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公開番号2022010384
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-01-14
出願番号2021187680,2019528189
出願日2021-11-18,2017-07-03
発明の名称X線CT装置
出願人株式会社島津製作所
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01N 23/046 20180101AFI20220106BHJP(測定;試験)
要約【課題】被写体のCTスキャン中に変動するX線の焦点位置を3次元的に検出し、断層画像を空間歪なく再構成することが可能なX線CT装置を提供する。 【解決手段】X線源と回転ステージ13との間には、マーカMが形成された平板21と、平板21を支持する支持部22から成るマーカ部材が配置されている。平板21におけるマーカMの形成位置は、X線検出器12の検出範囲内において、マーカMのいずれもが被写体の投影像と重畳しない領域、かつ、X線焦点の移動があっても常に検出範囲内に含まれる領域の中で、マーカM同士の距離が最も離れる位置としている。また、支持部22の長さは、投影像において、平板21およびマーカMが被写体Wに重畳することがないX線検出器の検出範囲の側端の位置となる長さに調整される。 【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
被写体に複数の角度からX線を照射して取得した投影データに基づいて前記被写体の断層画像を再構成するX線CT装置であって、
定盤と、
X線を発生するX線源と、
前記定盤に固定されており、前記X線源に対向配置されるX線を検出するためのX線検出器と、
前記X線源と前記X線検出器との間に配置される前記被写体を載置するためのステージと、
前記X線検出器が検出した前記被写体の投影データに基づいて演算処理を実行する制御装置と、
マーカが少なくとも2か所設けられた平板と、一端が前記定盤に固定されると共に他端で前記平板を支持する支持部とから成り、前記ステージと前記X線源との間の位置であって、CTスキャンの実行中に前記マーカが前記X線検出器の検出範囲内に含まれる位置、かつ、前記平板が前記被写体の投影像に重畳しない位置に配置されるマーカ部材と、
を備え、
前記マーカ部材は、前記X線源の筐体とは独立して、前記X線検出器に対する前記平板の設置角度が変化しないように、前記支持部が前記定盤に固定されており、
前記制御装置は、
前記X線源の焦点と前記マーカとを通る直線が前記X線検出器と交差する点である特徴点を、前記マーカの投影像を画像処理することにより検出し、2次元X線画像上の前記特徴点の座標を求めるマーカ特徴点検出部と、
前記マーカ特徴点検出部により求めた2つの異なるフレームの前記特徴点の座標を用いて、前記X線源の焦点が前記2つの異なるフレームが得られる間に移動した量を3次元的に算出する焦点移動量算出部と、
を備え、
前記X線源の焦点移動量に基づいて前記被写体の断層画像を再構成するときの座標系を修正することを特徴とするX線CT装置。
続きを表示(約 920 文字)【請求項2】
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記焦点移動量算出部は、前記平板の設置角度情報を利用して、前記X線源の焦点の移動量を3次元的に算出するX線CT装置。
【請求項3】
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記マーカ部材は、前記平板を前記X線源のX線照射口に近接させて配置されるX線CT装置。
【請求項4】
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記マーカ特徴点検出部は、前記マーカの投影像を画像処理して輝度重心点を求め、前記輝度重心点を前記特徴点の座標とするX線CT装置。
【請求項5】
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記マーカ部材における前記平板は、X線を減衰させる材料から成るX線CT装置。
【請求項6】
請求項5に記載のX線CT装置において、
前記マーカは、前記平板内に設けられた空洞、あるいは、前記平板に形成された貫通孔または凹部であるX線CT装置。
【請求項7】
請求項5に記載のX線CT装置において、
前記マーカは、前記平板の表面に配設されたX線を減衰させる材料から成る円柱または円錐台形状の部材であるX線CT装置。
【請求項8】
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記焦点移動量算出部は、X線焦点が基準位置にあるときの前記特徴点の座標と、CTスキャンの実行中の前記特徴点の座標とを用いて、前記X線源の焦点がCTスキャンの実行中に移動した量を3次元的に算出する、X線CT装置。
【請求項9】
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記焦点移動量算出部は、各マーカの位置関係と各マーカの特徴点の移動量から、前記X線源の焦点のX線光軸に沿う方向の移動量を移動方向も含めて3次元的に算出する、X線CT装置。
【請求項10】
請求項1に記載のX線CT装置において、
前記平板が、前記X線源の筐体とは独立して定位置に固定されている、X線CT装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、各種製品の内部構造の観察および3次元形状の測定を非破壊で行うX線CT装置に関する。
続きを表示(約 1,900 文字)【背景技術】
【0002】
産業用のX線CT装置は、互いに対向配置させたX線源とX線検出器との間に、工業製品等の被写体を載置する回転ステージを配置し、被写体の周囲の各方向からのX線投影データを収集して断層画像を再構成することにより、その被写体の内部構造を3次元的に観察するものである(特許文献1参照)。このような被写体の3次元構造を捉えることができる性質から、近年では、観察用途だけでなく、3次元形状測定にX線CT装置が用いられている。
【0003】
断層画像は、CTスキャン時のX線焦点、被写体、検出器の幾何的な情報を基に投影像を逆投影して再構成される。このため、3次元形状測定用のX線CT装置においては、幾何情報に生じた誤差が、再構成像に空間的な歪みを生じさせ、寸法測定精度を低下させる原因となる。特にX線焦点は、X線照射中にX線管の熱膨張やターゲットの劣化等により常に変動する。例えば、X線焦点が10μm変動したと仮定すると、X線検出器で検出される100倍に拡大された投影像では、1mmの誤差となる。3次元形状測定用としてX線CT装置が満たすべき寸法測定精度を実現できるように被写体の断層画像を空間歪みなく再構成するためには、CTスキャン中のX線焦点の位置を3次元的に検出して、断層画像の再構成に必要な情報を補正する、あるいは、X線焦点の変動を抑制する必要がある。
【0004】
特許文献2、特許文献3および非特許文献1には、CTスキャン中のX線焦点の位置を検出する手法として、マーカの投影像から2次元の焦点移動量を求める技術が記載されている。また、特許文献4には、装置の温度変化の影響による検出精度の低下を抑制するために、X線源をハウジングに収容し、ハウジング内に温度調節された気体を供給することでX線源を含むハウジングの熱を冷却する構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2005-351879号公報
国際公開2009/036983号
特許第3743594号
特許第5850059号
【非特許文献】
【0006】
Frederik Vogeler、Wesley Verheecke、Andre Voet、Jean-Pierre Kruth、Wim Dewulf、Positinal Stability of 2D X-ray Images for Computer Tomography、International Symposium on Digital Industrial Radiology and Computed Tomography-Mo.3.3
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献2に記載のX線焦点の位置検出では、検出器を介して得られるマーカの投影像が大きく、被写体の撮像視野がマーカにより阻害されるため、被写体とマーカを同時に撮像することができない。このため、被写体をスキャンするときには、マーカを退避させている。また、マーカを撮像するときには、マーカと検出器との位置関係が同じになるようにマーカの基準位置への配置を再現する必要がある。このため、精度の高いマーカの位置決め機構が必要となり、製作面での負担が大きくなる。
【0008】
非特許文献1に記載のX線焦点の位置検出では、被写体を載置する回転ステージの近傍に被写体の視野を阻害しないようマーカを設置し、マーカを被写体と同時に撮像することでCTスキャン中のX線焦点の位置を常時検出できる。しかしながら、検出するX線焦点の位置は検出器面上の2方向のみである。
【0009】
特許文献3に記載のX線焦点の位置検出では、マーカを被写体に貼設することでマーカと被写体の投影像を同時に得ることができ、CTスキャン中のX線焦点の位置を常時検出することができる。しかしながら、検出器を介して得られる投影像は、被写体にマーカが重なったものとなるため、マーカの検出精度が低下するとともに、被写体の断層画像にマーカの影響が及ぶ。
【0010】
また、X線焦点の変動を抑制するために、X線源側の温度を制御するとしても、特許文献4に記載のように、X線源をハウジングに収容して固定し、そのハウジングをさらに冷却装置に接続する構造を採用すると、装置の制作コストが高くなる。
(【0011】以降は省略されています)

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