JP2005326260A - Ｘ線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線源と被検体との距離もしくはＸ線源とＸ線検出器との距離を変えることなく高分解能な透視画像を得ること。
【解決手段】本発明は、被検体Ｓに向けてＸ線を照射するＸ線源２１と、Ｘ線源２１から照射されたＸ線による被検体Ｓでの透視画像を取得するＸ線検出器３と、Ｘ線検出器３の１画素分より小さいピッチでずらして複数の透視画像を取得する制御を行う制御部４と、制御部４の制御によってＸ線検出器３で取り込んだ複数の透視画像の画素データを用いてＸ線検出器３の１画素分より小さいピッチで画素データを生成する画像処理部５とを備えるＸ線撮像装置１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体に向けてＸ線を照射して被検体の透過画像を取得するＸ線撮像装置に関する。

従来のＸ線ＣＴ（Computerized Tomography）撮影装置では、高分解能な透視画像、断面画像を得るために拡大率をあげて透視画像を撮影している。拡大率を上げるためには、Ｘ線源とＸ線検出器との距離が一定の場合はＸ線源と被検体との距離を短くする必要がある。一方、Ｘ線源と被検体との距離が一定であるならば、Ｘ線源とＸ線検出器との距離を長くする必要がある（特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００３−２０２３０３号公報 特開２００３−２４０７３３号公報

しかしながら、上記のようにＸ線源と被検体との距離やＸ線源とＸ線検出器との距離を調整することで高分解能な透視画像を得る方法では、例えば被検体が大きいと被検体をＸ線源に近づけるには物理的な限界がある。さらに、Ｘ線源からＸ線検出器を遠ざけることは装置外形を大きくしなければならないとともに、Ｘ線源からＸ線検出器までの距離が長くなることで、同じ露光時間で同じ透過画像の画質を得るための線強度をその長くした比率の２乗倍にしなければならないという問題が生じる。もしくは、そのようなＸ線強度を得ることができない場合には、露光時間を増加しなければならない。

例えば、基板上のはんだ状態を確認のため撮影するには、はんだの特性上Ｘ線強度は強くしなければならない。この際、分解能を高くするためにＸ線検出器とＸ線源との距離を長く取ることはＸ線強度不足を招き、所望の透過画像を得ることができない。よって露光時間を長くすることで対処するが、この場合ノイズの影響もそれだけ多くなることが考えられる。

また、Ｘ線による断面画像を得るためには、複数枚の透視画像を取り込む必要があるため非常に時間がかかる。つまり、距離を２倍にした場合にＸ線強度が同じであるならば撮影には４倍の時間がかかる。例えば、多方向撮影枚数を３６０枚としたとき１枚当り１秒で撮影すると６分必要であり、前記のように距離を２倍にした場合は４倍の２４分必要となる。このように多くの時間を要することから、限られた時間では所望の分解能で撮影することができないという問題が生ずる。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、被検体に向けてＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線による被検体での透視画像を取得するＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段の１画素分より小さいピッチでずらして複数の透視画像を取得する制御を行う制御手段と、制御手段の制御によってＸ線検出手段で取り込んだ複数の透視画像の画素データを用いてＸ線検出手段の１画素分より小さいピッチで画素データを生成する画像処理手段とを備えるＸ線撮像装置である。

このような本発明では、Ｘ線検出手段の１画素分より小さいピッチでずらして複数の透視画像を取得し、この複数の画像データを用いてＸ線検出手段の１画素分より小さいピッチの画素データを生成することから、Ｘ線源と被検体との距離や、Ｘ線源とＸ線検出器との距離が一定でも高分解能な透視画像を得ることができるようになる。

したがって、本発明によれば、Ｘ線強度や、Ｘ線検出器、被検体の位置による制約があっても透視画像の分解能を高めることが可能となる。また、Ｘ線強度が一定でも理論上半分の時間で透視画像、断面画像を得ることが可能となる。また、同じ分解能であればＸ線源とＸ線検出器との距離を半分にすることができるため、同じ分解能の画質を撮影するのに装置外形を理論上は半分に小さくできる。また、倍率を上げるために被検体自身を小さくする必要もなくなる。また、ノイズの影響を抑制でき、効率よく、短時間で高画質、高分解能な透視画像、断面画像を得ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線撮像装置を説明する模式図である。すなわち、本実施形態のＸ線撮像装置１は、被検体Ｓに向けてＸ線を照射するＸ線源２１を備えるＸ線発生装置２と、Ｘ線源２１から照射されたＸ線の被検体Ｓでの透視画像を取得するＸ線検出器３と、Ｘ線発生装置２や被検体Ｓ、Ｘ線検出器３の位置制御、画像処理の制御を行う制御部４と、Ｘ線検出器３で取得した透視画像の画像データを用いて所定の画像処理を行う画像処理部５と、画像処理の結果を出力するモニタ６とを備えている。

Ｘ線発生装置２や被検体Ｓ、Ｘ線検出器３は各々スライドテーブルＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３に載置されており、Ｘ線の出射方向に沿って移動可能となっている。これらの配置を制御部４による制御で変えることにより透視画像の倍率を変更することができる。また、被検体ＳはスライドテーブルＳＴ２上に設けられる回転テーブルＲＴを介して配置され、スライドテーブルＳＴ２での直線移動とともに、ＣＴ（Computerized Tomography）撮影を行う際に被検体Ｓを回転できるようになっている。被検体Ｓの回転は、制御部４が回転テーブルＲＴを制御して多分割ピッチで行うことができる。

さらに、Ｘ線検出器３は、スライドテーブルＳＴ３上に設けられるＸＹ移動テーブル３１を介して取り付けられている。これにより、Ｘ線検出器３はスライドテーブルＳＴ３によるＸ線照射方向に沿った移動と、ＸＹ移動テーブル３１によるＸ線照射方向と直交する平面（ＸＹ平面）での移動とを行うことができる。Ｘ線検出器３のＸＹ平面移動も制御部４がＸＹ移動テーブル３１を制御することで行う。

図２は、Ｘ線撮像装置による透視画像の拡大率について説明する模式図である。ここで、Ｘ線源２１と被検体Ｓとの距離をＦＯＤ、Ｘ線源２１とＸ線検出器３との距離をＦＤＤとすると、拡大率はＦＤＤ／ＦＯＤによって決定される。したがって、ＦＤＤを一定にする場合、被検体ＳをＸ線源２１に近づけてＦＯＤを小さくすれば拡大率を上げることができる。一方、ＦＯＤを一定にする場合は、Ｘ線源２１からＸ線検出器３を離してＦＤＤを大きくすれば拡大率を上げることができる。

図３は、Ｘ線源からの距離とＸ線強度との関係を説明する模式図である。ここではＸ線源の位置Ｏを基準としてＡの位置、Ｂの位置での各々のＸ線強度ＩＡ、ＩＢを示している。この場合、Ｘ線強度はＸ線源からの距離の２乗に逆比例する。つまり、Ｘ線源の位置ＯからＡの位置までの距離をＯＡ、Ｘ線源の位置ＯからＢの位置までの距離をＯＢ、Ａの位置でのＸ線強度をＩＡ、Ｂの位置でのＸ線強度をＩＢとすると、ＩＡ／ＩＢ＝（ＯＢ／ＯＡ）²が成り立つことになる。

したがって、従来では、分解能を高くするためにＸ線源２１とＸ線検出器３との距離を長く取るとＸ線強度不足になり、所望の透過画像を得ることができない。よって露光時間を長くして対処するが、その場合ノイズの影響もそれだけ多くなることが考えられる。本実施形態では、Ｘ線源２１とＸ線検出器３との距離を長く取らなくても高分解能な透視画像を得る点に特徴がある。

上記のように、Ｘ線源２１とＸ線検出器３との距離を長くしないで高分解能の透視画像を得るには、被検体Ｓの透視画像としてＸ線検出器３の１画素分より小さいピッチでずらした複数の透視画像を取得し、この複数の透視画像から１画素分より小さいピッチの画像データを画像処理部５で合成するようにしている。

具体的には、Ｘ線発生装置２のＸ線源２１から被検体Ｓに向けてＸ線を照射し、透視画像をＸ線検出器３で取得して画像処理部５へ送る。画像処理部５ではこの透視画像（ここでは透視画像（１）と言う。）を記憶しておく。次に、Ｘ線検出器３をＸＹ移動テーブル３１でＸＹ各々の方向に１画素より小さいピッチ（例えば、１／２画素）だけ移動し、この状態で被検体Ｓの透視画像を取得して画像処理部５へ送る。画像処理部５ではこの透視画像（ここでは透視画像（２）と言う。）を記憶しておく。

次に、画像処理部５は、透視画像（１）と透視画像（２）の各々対応する位置の画素が重なる部分の画素領域における画素のデータを、その重なる部分の画素領域を構成する複数の画素の画素データを用いて演算によって求める。

図４は、画素データの演算を説明する模式図である。ここでは透視画像（１）および透視画像（２）として５×５の２５画素を例とし、透視画像（１）に対して透視画像（２）がＸ方向、Ｙ方向の各々に１画素の半分（１／２画素）ずれているとする。この場合、例えば、透視画像（１）の左上からＸ方向に沿って２番目、Ｙ方向に沿って２番目の画素Ａと、これと対応する透視画像（２）の画素Ｂとが重なって構成される画素領域Ｃの画素データＩ３は、画素Ａの画素データＩ１と画素Ｂの画素データＩ２との補間演算によって求めることができる。例えば、線形補間を用いる場合には、Ｉ３＝（Ｉ１＋Ｉ２）／２より求める。このような演算を透視画像（１）、（２）で対応する２つの画素の画素データから求めるようにすれば、Ｘ線検出器の分解能に対してＸＹ方向各々２倍の分解能の画素データを得ることが可能となる。

次に、具体的に本実施形態と従来技術との撮影における違いを説明する。図２に示すＦＯＤを１０ｍｍ、ＦＤＤを１０００ｍｍで拡大率１００倍、被検体Ｓの大きさからＦＤＤの距離をこれ以上小さくできない場合で、さらにＸ線強度も最大（Ｉとおく）で撮影し、そのときの露光時間をＴとした条件から縦横（ＸＹ方向）２倍の分解能を得るための撮影方法は、以下のようになる。

（従来技術）
ＦＤＤを１０００ｍｍから２０００ｍｍに変更して撮影をする。この場合Ｘ線検出器に到達するＸ線の強度は逆２乗則からＩ／４となる。よって露光時間を４Ｔにして撮影する。撮影時間は４倍となる。

（本実施形態）
ＦＤＤ、ＦＯＤ、Ｘ線強度Ｉ、露光時間Ｔといった条件は全て同じで、Ｘ線検出器のＸ、Ｙ方向を半画素ずらしたものと、ずらさずに撮影したものと２枚撮影し画像を合成することにより得ることができるため、撮影時間は２倍となる。上記から、従来技術と比較し半分の時間で効率よく高分解能な断面画像を得ることができる。さらに、ＦＤＤは装置外形に大きく影響しこれ以上ＦＤＤを長くできない場合は被検体を小さくし、ＦＯＤを短くする以外に分解能をあげることができないが、本実施形態ではそのようなことをする必要はない。

なお、上記の例では透視画像（１）と透視画像（２）とで半画素分ずらしたものを撮影しているが、Ｘ線検出器３の１画素分より小さいピッチ（例えば、１／３画素や１／４画素）でずらして複数枚撮影し、同様な演算を行えば、さらに高分解能の画素データを得ることが可能となる。

また、本実施形態のＸ線撮像装置１でＣＴ画像を取り込むには、被検体Ｓを搭載する回転テーブルＲＴを多分割でピッチ回転送りし、各々の角度で上記のような画素をずらした複数枚の画像を取り込んで演算を行うようにする。これにより、高分解能なＣＴ画像を構成することが可能となる。

本実施形態に係るＸ線撮像装置を説明する模式図である。 Ｘ線撮像装置による透視画像の拡大率について説明する模式図である。 Ｘ線源からの距離とＸ線強度との関係を説明する模式図である。 画素データの演算を説明する模式図である。

符号の説明

１…Ｘ線撮像装置、２…Ｘ線発生装置、３…Ｘ線検出器、４…制御部、５…画像処理部、６…モニタ、２１…Ｘ線源、３１…ＸＹ移動テーブル

Claims (6)

1. 被検体に向けてＸ線を照射するＸ線源と、
   前記Ｘ線源から照射されたＸ線による前記被検体での透視画像を取得するＸ線検出手段と、
   前記Ｘ線検出手段の１画素分より小さいピッチでずらして複数の透視画像を取得する制御を行う制御手段と、
   前記制御手段の制御によって前記Ｘ線検出手段で取り込んだ複数の透視画像の画素データを用いて前記Ｘ線検出手段の１画素分より小さいピッチで画素データを生成する画像処理手段と
   を備えることを特徴とするＸ線撮像装置。
2. 前記Ｘ線検出手段を前記Ｘ線の照射方向と直交する平面で移動させる移動手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線撮像装置。
3. 前記被検体を回転させる回転テーブルを備えている
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線撮像装置。
4. 前記画像処理手段は、前記複数の透視画像で対応する位置の画素が重なる部分の画素領域における画素データとして、その重なる部分の画素領域を構成する複数の画素の画素データを用いた補間演算によって求める
   ことを特徴とする請求項１記載のＸ線撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記回転テーブルを所定の角度毎に設定して前記被検体の透視画像を異なる角度から取得するよう制御を行う
   ことを特徴とする請求項３記載のＸ線撮像装置。
6. 前記制御手段は、前記回転テーブルを所定の角度毎に設定して前記被検体の透視画像を異なる角度から取得するよう制御を行い、
   前記画像処理手段は、前記制御手段による制御で異なる角度から取得した前記被検体の透視画像から前記被検体の断面画像を生成する処理を行う
   ことを特徴とする請求項３記載のＸ線撮像装置。
   

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