JP6683206B2

JP6683206B2 - 斜めｃｔ装置

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Inventors: 快彦岩尾
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Description

本発明は、ＣＴ(Computed Tomography) 撮影を行う斜めＣＴ装置に関する。

大別するとＣＴ装置は、直交ＣＴと呼ばれるタイプのものと、斜めＣＴあるいはプレナーＣＴ(PCT: Planar Computed Tomography) と呼ばれるタイプのものとに分けることができる。ＣＴ装置としてＸ線ＣＴ装置を例に採って説明すると、直交タイプのものは、対象物（ワーク）を回転駆動する回転軸と、Ｘ線源（例えばＸ線管）とＸ線検出器の中心とを結ぶ照射軸（「光軸」とも呼ばれる）とが直交している。それに対して、斜めＣＴと呼ばれる装置では、回転軸と照射軸（光軸）とが直交しておらず、斜めに交わっている（例えば、特許文献１参照）。

直交タイプのものは、斜めＣＴ装置と比べ、ゆがみの少ない綺麗な画像を得ることができるが、実装基板などのような板状のワークを拡大して撮影するのが難しいという欠点がある。例えば、実装基板において、Ball Grid Array(BGA)や配線などの非常に微細な構造を撮影する場合には、Ｘ線管と実装基板とを近づけて撮影する必要がある。しかし、実装基板が平面に広い形状であるので、Ｘ線管と実装基板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はＸ線管と実装基板とを近づけて撮影することができず、実装基板などのような板状のワークを拡大して撮影するのが難しい。それに対して、斜めＣＴ装置は、板状のワークを拡大して観察するのに適しており、上述した実装基板などの観察に用いられることが多い。

一般的にＣＴ撮影では、一度の撮影で回転軸方向に沿って複数枚の断面画像（断面画像群）を得ることができる。ここで、ワークを載置するステージは水平面であり、水平面であるステージに回転軸は直交するので、回転軸は鉛直軸となる。したがって、回転軸方向に沿った断面画像群の各々の位置を、本明細書では「高さ」とする。直交タイプのＣＴ装置の場合は、投影画像（透視画像）上で中央に映っている部分が、ＣＴ撮影により得られる断面画像群の中央にくるので、高さ方向の調整を簡単に行うことができる。

それに対して、斜めＣＴ装置では高さ方向の調整が難しく、撮影したい箇所が正しく映るようにするためには、「着目点高さ」と呼ばれるパラメータを調整する必要がある。ここで、着目点高さとは、図１５に示すように、透視画像に映る領域をＤ_１とし、３６０°どの角度からの透視画像にも映っている領域をＤ_２としたときの当該領域Ｄ_２における任意（見たい箇所）の高さｈを指す。なお、実際には、図１５と異なり、Ｘ線検出器には横方向の広がりもあるので、領域Ｄ_２は３次元的に描かれ上部が凹んだコマのような複雑な形状となることに留意されたい。なお、領域Ｄ_２より広い領域を出力する場合、領域Ｄ_２外の領域については３６０°のうちの一部の角度では透視画像に映っていないが、その領域でも不完全ながらもＣＴ画像（断面画像）を作成することができる。

ＣＴ装置ではワークに対してＸ線源およびＸ線検出器が相対的に３６０°回転しながら撮影を行うが、上述したように３６０°どの角度からの透視画像にも映っている領域（図１５の符号Ｄ_２を参照）の一部を含む任意の領域が最終的な断面画像群として出力される領域になる。また、回転させながら透視画像を確認している際に表示画面の中央から動かない点（「不動点」とも呼ばれる）を含む平面（図１５の符号Ｐを参照）が、断面画像群の中央にくることになる。つまり、着目点高さに該当する平面が、断面画像群の中央にくることになる。このため、オペレータはワークを回転させながら透視画像上の不動点の位置を確認し、ＣＴ撮影後に断面画像群として出力される領域を頭の中でイメージしながら撮影する際のステージの位置などの調整を行う。従来装置では、このように透視画像からしか着目点高さを決めることができなかった。

特開２０１４−１３９５３３号公報

しかしながら、斜めＣＴ装置では、見たい箇所が断面画像として出力されるように撮影位置を調整するのが難しい場合が多いという問題点がある。特に、着目点高さの調整については、透視画像からは判り難いので、撮影するのに熟練が必要になる。また、透視画像からの着目点高さの決定では、精度があまり向上せず、ワークによっては数１００μｍ〜１ｍｍ程度の精度でしか着目点高さの値を決めることができないという問題点もある。数ｍｍ程度の狭い視野サイズでＣＴ撮影したい場合には、着目点高さを１００μｍ程度の精度で調整する必要があり、そのような場合には、熟練者であっても何度も着目点高さを変えて撮影するという試行錯誤を繰り返すことがある。

また、透視画像上で着目点高さを決めるための不動点を探すためには、目印となる特徴的な箇所がワーク内に存在する、あるいは目印となるマーカをワーク内に埋め込む必要がある。しかし、そのような特徴的な箇所がワーク内に存在しない場合がある。例えば、繊維のように同じような形状の構造物が複雑に配置されたワークの場合など、特徴的な箇所をワーク内に見つけることができない場合もあり、その場合にも高さ方向の調整が難しくなるという問題点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＣＴ撮影条件を変更してＣＴ撮影するという試行錯誤を繰り返すことなく、熟練を必要とせずＣＴ撮影を効率的に行うことができる斜めＣＴ装置を提供することを目的とする。

本発明は、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、本発明の斜めＣＴ装置は、放射線，光，電磁波，電子線または中性子線のいずれかを照射する線源と、当該放射線，光，電磁波，電子線または中性子線のいずれかを検出する検出器と、対象物を載置するステージとを備え、前記線源，検出器，対象物の少なくともいずれかを回転駆動する回転軸と、前記線源と前記検出器の中心とを結ぶ照射軸とが斜めに交わるように、線源，検出器および前記ステージをそれぞれ配置し、線源，検出器，ステージの少なくともいずれかを駆動した状態で、線源から照射されて対象物を透過した放射線，光，電磁波，電子線または中性子線を検出器で検出することにより得られた投影画像に基づいてＣＴ撮影を行う斜めＣＴ装置であって、ＣＴ撮影により断面画像を得る撮影画像の処理を行う撮影画像処理手段と、本撮影よりも広い視野でＣＴ撮影した断面画像群または本撮影でＣＴ撮影した断面画像群を記憶する画像記憶手段と、本撮影よりも広い視野でＣＴ撮影した断面画像群を表示する画像表示手段と、当該画像表示手段で表示された前記断面画像群から特定の断面画像を選択する画像選択手段と、当該画像選択手段で前記特定の断面画像を選択することにより、断面画像の高さ方向において、前記特定の断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、当該撮影条件設定手段で設定された前記ＣＴ撮影条件に基づいて、線源，検出器，ステージの少なくともいずれかを設定して制御する撮影制御手段とを備え、本撮影よりも広い視野でＣＴ撮影した時の着目点高さをｈ、断面間隔をｄ、中央断面画像のインデックスを０番目とし、前記画像選択手段で選択された特定の断面画像のインデックスをｎ番目とした場合、断面画像の高さ方向において特定の断面画像が中央になるような着目点高さｈ´が、

の条件式で表され、撮影条件設定手段は、着目点高さｈ´に基づいて幾何学的演算を行うことにより、断面画像の高さ方向において選択された特定の断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定することを特徴とするものである。

本発明の斜めＣＴ装置によれば、線源，検出器，対象物の少なくともいずれかを回転駆動する回転軸と、線源と検出器の中心とを結ぶ照射軸とが斜めに交わるように、線源，検出器およびステージをそれぞれ配置し、線源，検出器，ステージの少なくともいずれかを駆動した状態で斜めＣＴ撮影を行う。本撮影よりも前に本撮影よりも広い視野でのＣＴ撮影（以下、「仮ＣＴ撮影」と呼ぶ）を予め行う。仮ＣＴ撮影した断面画像群を画像記憶手段に書き込んで記憶し、実際の本撮影におけるＣＴ撮影条件の設定時に画像記憶手段から読み出して画像表示手段に表示する。次に、画像表示手段で表示された（仮ＣＴ撮影の結果の）断面画像群から、オペレータが見たい箇所が映っている特定の断面画像を画像選択手段で選択する。画像選択手段で特定の断面画像を選択することにより、断面画像の高さ方向において、当該特定の断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を撮影条件設定手段で設定し、撮影条件設定手段で設定されたＣＴ撮影条件に基づいて、線源，検出器，ステージの少なくともいずれかを設定して制御して本撮影を行う。透視画像から特定の断面画像（例えば着目点高さにおける断面画像）を決める従来の手法とは相違して、本発明では断面画像群から判断するので、熟練者でなくとも高い精度で特定の断面画像（例えば着目点高さにおける断面画像）、さらに（その断面画像が中央になるような）ＣＴ撮影条件を決めることができる。また、仮ＣＴ撮影から目的の視野に狭めて本撮影を行うことで、見たい部分が視野から外れることなく、ＣＴ撮影を行うことができる。その結果、オペレータはＣＴ撮影条件を変更してＣＴ撮影するという試行錯誤を繰り返すことなく、ＣＴ撮影を行うことができるようになり、熟練を必要とせずＣＴ撮影を効率的に行うことができる。

上述した本発明の斜めＣＴ装置において、断面画像群の各々の高さを表示する高さ表示手段を備え、画像選択手段で選択された特定の断面画像の高さを高さ表示手段で表示する。オペレータが、高さ表示手段で断面画像群の各々の高さ（の数値）を確認し、特に、画像選択手段で選択された特定の断面画像の高さ（の数値）を高さ表示手段で確認することができる。

上述したこれらの発明の斜めＣＴ装置における撮影態様の一例は、画像選択手段で選択された特定の断面画像上で特定の領域を選択する領域選択手段を備え、当該領域選択手段で選択された特定の領域に視野を狭めるように撮影条件設定手段はＣＴ撮影条件を設定することである。断面画像上で特定の領域を選択する設定は「追い込み設定」とも呼ばれ、選択された特定の領域に視野を狭めるようにＣＴ撮影条件を設定して行う撮影は「追い込み撮影」とも呼ばれる。すなわち、上述した特定の断面画像の高さ（着目点高さ）だけでなく、視野サイズも同時に追い込み設定を行う方法も考えられる。この場合、特定の断面画像を選択した後、その断面画像上で特定の領域（すなわち追い込み撮影したい領域）を選択すると、選択した領域の視野サイズで、かつ選択した断面画像が中央にくるようなＣＴ撮影条件の設定で追い込み撮影が行われる。さらに上述したこれらの発明の斜めＣＴ装置における撮影態様の一例は、本撮影よりも広い視野でＣＴ撮影した時の着目点高さをｈ、断面間隔をｄ、中央断面画像のインデックスを０番目とし、前記画像選択手段で選択された特定の断面画像のインデックスをｎ番目とした場合、断面画像の高さ方向において特定の断面画像が中央になるような着目点高さｈ´が、

の条件式で表され、撮影条件設定手段は、着目点高さｈ´に基づいて幾何学的演算を行うことにより、断面画像の高さ方向において選択された特定の断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定する。

本発明に係る斜めＣＴ装置によれば、（仮ＣＴ撮影の結果の）断面画像群から判断するので、熟練者でなくとも高い精度で特定の断面画像（例えば着目点高さにおける断面画像）、さらに（その断面画像が中央になるような）ＣＴ撮影条件を決めることができる。また、仮ＣＴ撮影から目的の視野に狭めて本撮影を行うことで、見たい部分が視野から外れることなく、ＣＴ撮影を行うことができる。その結果、オペレータはＣＴ撮影条件を変更してＣＴ撮影するという試行錯誤を繰り返すことなく、ＣＴ撮影を行うことができるようになり、熟練を必要とせずＣＴ撮影を効率的に行うことができる。

実施例に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成図である。実施例に係るＸ線ＣＴ装置の概略斜視図である。実施例に係るＸ線ＣＴ装置のブロック図である。仮ＣＴ撮影や画像選択や本撮影を含めた撮影条件設定の一連の処理を示すフローチャートである。仮ＣＴ撮影や画像選択や本撮影を含めた撮影条件設定に関する模式図である。選択断面を中央断面にするための着目点高さの計算に関する模式図である。実施例に係るモニタでの一態様である。図７とは別の実施例に係るモニタでの一態様である。仮ＣＴ撮影や画像選択や追い込み設定や本撮影（追い込み撮影）を含めた撮影条件設定の一連の処理を示すフローチャートである。仮ＣＴ撮影や画像選択や追い込み設定や本撮影（追い込み撮影）を含めた撮影条件設定に関する模式図である。追い込み設定や本撮影（追い込み撮影）に関する画像の模式図である。追い込み設定に関するモニタでの一態様である。変形例に係るＸ線ＣＴ装置の態様の概略図である。さらなる変形例に係るＸ線ＣＴ装置の態様の概略図である。斜めＣＴにおける着目点高さの説明に供する概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、実施例に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成図であり、図２は、実施例に係るＸ線ＣＴ装置の概略斜視図であり、図３は、実施例に係るＸ線ＣＴ装置のブロック図である。本実施例では、ＣＴ装置としてＸ線ＣＴ装置を例に採って説明するとともに、Ｘ線ＣＴ装置として対象物（ワーク）内部の３次元構造を高拡大で観察可能なマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置を例に採って説明する。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、ワークＷ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、本発明におけるステージに相当し、Ｘ線管３は、本発明における線源に相当し、Ｘ線検出器４は、本発明における検出器に相当する。

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から照射されてワークＷ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（透視画像）を取得する。

その他に、Ｘ線ＣＴ装置１は、図１に示すように、Ｘ線検出器４を矢印Ｒ_１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Ｒ_２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Ｒ_２方向に傾動する。

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Ｒ_１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Ｒ_１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によるＸ線検出器４の回転駆動と、後述するステージ駆動機構７（図３を参照）によるステージ２の直進駆動とを同期させて制御する。特に、Ｘ線管３から照射されたＸ線がワークＷの不動点を透過してＸ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Ｒ_１周りに回転駆動する。

本実施例では、Ｘ線管３は装置筐体（図示省略）に固定されており、Ｘ線管３から広範囲に照射されたＸ線がワークＷの不動点を通り、Ｘ線検出器４で検出される。

その他に、Ｘ線ＣＴ装置１は、図３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）でそれぞれ矢印Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_５（図１および図２を参照）方向に直進駆動するステージ駆動機構７と、ＣＴ撮影により断面画像を得る撮影画像の処理を行う撮影画像処理部８と、本撮影よりも広い視野でＣＴ撮影（仮ＣＴ撮影）した断面画像群または本撮影でＣＴ撮影した断面画像群を書き込んで記憶する画像記憶部９と、本撮影よりも広い視野でＣＴ撮影（仮ＣＴ撮影）した断面画像群を表示するモニタ１０と、オペレータが特定の断面画像を選択することにより、その断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定する撮影条件設定部１１と、これらを統括制御するコントローラ１２と、オペレータがデータや命令（コマンド）を入力する入力部１３とを備えている。撮影画像処理部８は、本発明における撮影画像処理手段に相当し、画像記憶部９は、本発明における画像記憶手段に相当し、モニタ１０は、本発明における画像表示手段および高さ表示手段に相当し、撮影条件設定部１１は、本発明における撮影条件設定手段に相当し、コントローラ１２は、本発明における撮影制御手段に相当し、入力部１３は、本発明における画像選択手段および領域選択手段に相当する。

ステージ駆動機構７は、ステージ２をＸ（図１を参照）に平行な矢印Ｒ_３（図１および図２を参照）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（図１を参照）に平行な矢印Ｒ_４（図２を参照）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（図１を参照）に平行な矢印Ｒ_５（図１および図２を参照）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、検出器回転機構５は、Ｘ線検出器４を矢印Ｒ_１（図１および図２を参照）周りに回転駆動することにより、ワークＷ（図１および図２を参照）を回転駆動する回転軸Ａｘ（図２を参照）を中心としてＸ線検出器４が円軌道上を移動するようにＸ線検出器４を回転駆動する。また、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、Ｘ線検出器４の円軌道の同心円からなる円軌道（すなわちＸ線検出器４の円軌道における同一の回転軸Ａｘを共有する円軌道）になるように、コントローラ１２はステージ駆動機構７を制御する。このようにステージ２を円軌道上に駆動しつつ、Ｘ線検出器４を回転駆動することで、ステージ２の向きを一定に固定することができる。

なお、線源，検出器，ステージの少なくともいずれかを駆動すればよく、本実施例では、検出器としてＸ線検出器４およびステージ２をそれぞれ駆動している。Ｘ線検出器４およびステージ２をそれぞれ駆動する駆動手段として検出器回転機構５や検出器傾動機構６やステージ駆動機構７を備えている。また、図２に示すように、対象物としてワークＷを回転駆動する回転軸Ａｘと、線源としてＸ線管３とＸ線検出器４の中心とを結ぶ照射軸（光軸）とが斜めに交わるように、Ｘ線管３，Ｘ線検出器４およびステージ２がそれぞれ配置されている。Ｘ線検出器４およびステージ２をそれぞれ駆動した状態で、Ｘ線管３から照射されてワークＷを透過したＸ線をＸ線検出器４で検出することにより得られた投影画像（透視画像）に基づいてＣＴ撮影を行う。

図３の説明に戻り、撮影画像処理部８は、投影画像（透視画像）に基づいてＣＴ撮影により断面画像を得る撮影画像の処理を行う。撮影画像の処理については画像再構成処理であればよく、フィルター補正逆投影法(FBP: Filtered Back Projection) や逐次近似法などに例示されるように、特に限定されない。上述したようにＣＴ撮影は、本撮影と、本撮影よりも前の本撮影よりも広い視野でのＣＴ撮影である仮ＣＴ撮影とに分かれ、仮ＣＴ撮影で撮影画像処理部８により得られた断面画像群を画像記憶部９に書き込んで記憶するとともに、本撮影で撮影画像処理部８により得られた断面画像群を画像記憶部９に書き込んで記憶する。画像記憶部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。

実際の本撮影におけるＣＴ撮影条件の設定時に、仮ＣＴ撮影した断面画像群を画像記憶部９から読み出してモニタ１０に表示する。モニタ１０での表示態様については詳しく後述する。

入力部１３は、オペレータが入力したデータや命令をコントローラ１２に送り込む。入力部１３は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。

オペレータが入力部１３に入力することにより、コントローラ１２を介して、モニタ１０で表示された断面画像群から特定の断面画像を選択する画像選択や、選択された特定の断面画像上で特定の領域を選択する領域選択を行う。入力部１３による画像選択や領域選択についても詳しく後述する。

撮影条件設定部１１は、入力部１３への入力によってオペレータが特定の断面画像を選択することにより、その断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定する。コントローラ１２は、Ｘ線ＣＴ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撮影制御を行う。

上述の撮影画像処理部８や撮影条件設定部１１やコントローラ１２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。なお、撮影画像処理部８については、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit) などで構成されてもよい。

次に、仮ＣＴ撮影や画像選択や本撮影を含めた撮影条件設定、モニタ１０での表示態様、入力部１３による画像選択や領域選択について、図４〜図１２を参照して説明する。図４は、仮ＣＴ撮影や画像選択や本撮影を含めた撮影条件設定の一連の処理を示すフローチャートであり、図５は、仮ＣＴ撮影や画像選択や本撮影を含めた撮影条件設定に関する模式図であり、図６は、選択断面を中央断面にするための着目点高さの計算に関する模式図であり、図７は、実施例に係るモニタでの一態様であり、図８は、図７とは別の実施例に係るモニタでの一態様であり、図９は、仮ＣＴ撮影や画像選択や追い込み設定や本撮影（追い込み撮影）を含めた撮影条件設定の一連の処理を示すフローチャートであり、図１０は、仮ＣＴ撮影や画像選択や追い込み設定や本撮影（追い込み撮影）を含めた撮影条件設定に関する模式図であり、図１１は、追い込み設定や本撮影（追い込み撮影）に関する画像の模式図であり、図１２は、追い込み設定に関するモニタでの一態様である。

追い込み設定や追い込み撮影を行わない場合には、図４のフローチャートや図５に示すような処理を行う。

（ステップＳ１）仮ＣＴ撮影
先ず、ステップＳ４の本撮影よりも広い視野でのＣＴ撮影である仮ＣＴ撮影を、ステップＳ４の本撮影よりも前に行う。本撮影よりも視野を広げるには、例えばＸ線管３（図１および図２を参照）をステージ２（図１〜図３を参照）から遠ざけて配置した状態でＸ線管３からＸ線を照射して、仮ＣＴ撮影を行う。このとき、視野が広いので着目点高さに要求される精度は低く、従来の方法の投影画像（透視画像）からおおよその値を決めればよい。

本撮影と同様に、仮ＣＴ撮影では、回転軸Ａｘ（図２を参照）と照射軸（光軸）とが斜めに交わるように、Ｘ線管３，Ｘ線検出器４（図１〜図３を参照）およびステージ２をそれぞれ配置し、Ｘ線検出器４およびステージ２をそれぞれ駆動した状態でＸ線管３からＸ線を照射する。そして、Ｘ線管３から照射されてワークＷ（図１および図２を参照）を透過したＸ線をＸ線検出器４で検出することにより得られた投影画像（透視画像）に基づいて、撮影画像処理部８（図３を参照）はＣＴ撮影により断面画像を得る撮影画像の処理を行う。仮ＣＴ撮影で撮影画像処理部８により得られた断面画像群を画像記憶部９（図３を参照）に書き込んで記憶する。

（ステップＳ２）画像選択
実際の本撮影におけるＣＴ撮影条件の設定時に、仮ＣＴ撮影した断面画像群を画像記憶部９から読み出してモニタ１０（図３を参照）に表示する。モニタ１０で表示された断面画像群から、オペレータが見たい箇所が映っている特定の断面画像を入力部１３（図３を参照）で選択する。具体的なモニタ１０での表示態様については、例えば図７に示す表示態様あるいは図８に示す表示態様が挙げられる。

［図７に示す表示態様］
図７に示すように、モニタ１０には、断面画像群から一つの断面画像を表示する画像表示画面１０ａと、断面画像群から特定の断面をスライド操作により設定するスライダー１０ｂと、断面画像群の各々の高さ（の数値）を表示する高さ表示部１０ｃと、撮影条件設定部１１（図３を参照）で設定されたＣＴ撮影条件撮影条件を表示しつつ、例えば視野や回転軸Ａｘと照射軸（光軸）とのなす角（「ラミノ角」とも呼ばれる）を変更したらＣＴ撮影条件を再度に設定する撮影条件表示設定部１０ｄとをそれぞれ配置している。その他に、ワークＷの外観を表示する外観表示部１０ｅや仮ＣＴ撮影に関する情報（例えば、撮影日時や管電流や管電圧や視野やラミノ角など）を表示する仮ＣＴ撮影情報表示部１０ｆや画像表示画面１０ａで表示される断面画像の画質を調節する画質調節部１０ｇをそれぞれ配置してもよい。

実際には、スライダー１０ｂをスライド操作することにより、見たい箇所の断面画像を探し、その断面画像を特定の断面画像とする。例えばスライダー１０ｂに入力部１３のマウスのポインタを合わせてドラッグして任意の位置に設定することにより、入力部１３でその位置にスライダー１０ｂをスライド操作する。このように、スライダー１０ｂをスライド操作することにより、スライダー１０ｂで任意の断面画像の高さを設定する。そして、スライダー１０ｂで任意の断面画像の高さを設定することにより、その高さを高さ表示部１０ｃで表示するとともに、その高さにおける断面画像を画像表示画面１０ａで表示する。このように、その高さおよびその高さにおける断面画像を高さ表示部１０ｃおよび画像表示画面１０ａに反映させて確認することができる。

このように、入力部１３で任意（見たい箇所）の断面画像の高さに一致した位置にオペレータがスライド操作することにより、当該断面画像を特定の断面画像として画像表示画面１０ａで表示するとともに、その断面画像の高さ（の数値）を高さ表示部１０ｃで表示する。そして、見たい箇所が中央にくるようにＣＴ撮影条件を設定して本撮影であるＣＴ撮影を行うことができる。この高さが着目点高さ（「トラッキングポイント」とも呼ばれる）となる。

なお、特定の断面画像を選択するのは、上述したスライダーのスライド操作に限定されない。例えば、断面画像のインデックス１〜ｎ（図６の１〜ｎを参照）までの整数を入力することにより、特定の断面画像を選択してもよい（ｎは断層画像の総数）。

［図８に示す表示態様］
なお、図７に示す表示態様に限定されない。例えば、図８に示すように、モニタ１０には、図７と同じ画像表示画面１０ａやスライダー１０ｂや撮影条件表示設定部１０ｄや外観表示部１０ｅや仮ＣＴ撮影情報表示部１０ｆや画質調節部１０ｇを配置し、設定された（現在の）断面画像を特定の断面画像として決定し、決定された当該断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定する設定ボタン１０ｈを配置している。

設定ボタン１０ｈで特定の断面画像を決定するには、例えば設定ボタン１０ｈにマウスのポインタを合わせてクリックすることにより、入力部１３で特定の断面画像を決定する。設定ボタン１０ｈをクリック（押下）すると、現在選択されている断面画像が中央になるような着目点高さ（トラッキングポイント）のパラメータが撮影条件設定部１１に自動的に設定されることで、図７の表示態様と同等の効果を得ることができる。

（ステップＳ３）撮影条件設定
ステップＳ２の画像選択でオペレータが特定の断面画像（図５の灰色を参照）を選択することにより、その断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定する。具体的には、図６に示すように、広い視野での仮ＣＴ撮影時の着目点高さをｈ（図１も参照）とし、断面間隔をｄとし、仮ＣＴ撮影時の中央断面画像のインデックスを「０番目」とし、選択された特定の断面画像（図６では「選択断面画像」で表記）のインデックスを「ｎ番目」とし、その断面画像が中央になるような着目点高さをｈ´とする。するとｈ´は、仮ＣＴ撮影時の着目点高さｈ、仮ＣＴ撮影時の中央断面画像からの番号（インデックス）ｎおよび断面間隔ｄを用いると、下記（１）式のように表される。

ｈ´＝ｈ＋ｄ×ｎ … （１）
上記（１）式により、選択断面画像が中央になるような着目点高さｈ´が求められ、着目点高さｈ´に基づいて幾何学的演算を行うことにより、選択断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定する。

なお、視野やラミノ角を変更するために、撮影条件表示設定部１０ｄ（図７や図８を参照）に変更したい視野やラミノ角を入力設定してもよい。着目点高さｈ´の他に撮影条件表示設定部１０ｄで変更された視野やラミノ角に基づいて幾何学的演算を行うことにより、選択断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を再度に設定する。

（ステップＳ４）本撮影
仮ＣＴ撮影よりも視野を狭めて（図５の灰色を参照）、ステップＳ３の撮影条件設定で設定されたＣＴ撮影条件に基づいて、コントローラ１２（図３を参照）は、線源としてＸ線管３，検出器としてＸ線検出器４，ステージ２の少なくともいずれかを設定して制御する。本実施例では、Ｘ線検出器４およびステージ２をそれぞれ設定する。仮ＣＴ撮影よりも視野を狭めるには、例えばＸ線管３をステージ２に近づけて、Ｘ線管３３を装置筐体（図示省略）に固定した状態で、ＣＴ撮影条件に基づいてＸ線検出器４およびステージ２をそれぞれ設定した状態でＸ線管３からＸ線を照射して、本撮影を行う。

仮ＣＴ撮影と同様に、本撮影では、回転軸Ａｘと照射軸（光軸）とが斜めに交わるように、Ｘ線管３，Ｘ線検出器４およびステージ２をそれぞれ配置し、Ｘ線検出器４およびステージ２をそれぞれ駆動した状態でＸ線管３からＸ線を照射する。そして、Ｘ線管３から照射されてワークＷを透過したＸ線をＸ線検出器４で検出することにより得られた投影画像（透視画像）に基づいて、撮影画像処理部８はＣＴ撮影により断面画像を得る撮影画像の処理を行う。本撮影で撮影画像処理部８により得られた断面画像群を画像記憶部９に書き込んで記憶する。

追い込み設定や追い込み撮影を行う場合には、図９のフローチャートや図１０や図１１に示すような処理を行う。図１２に示す表示態様のモニタ１０で追い込み設定を行う。

（ステップＴ１）仮ＣＴ撮影
ステップＳ１の仮ＣＴ撮影と同じであるので、その説明を省略する。

（ステップＴ２）画像選択
ステップＳ２の画像選択と同じであるので、その説明を省略する。

（ステップＴ３）領域選択
ステップＴ２の画像選択で選択された特定の断面画像（図１１の「断面ａ」を参照）上で特定の領域（図１０の灰色や図１１の「断面ｄ」を参照）を選択する。「課題を解決するための手段」の欄でも述べたように、断面画像上で特定の領域を選択する設定は「追い込み設定」とも呼ばれる。選択された特定の断面画像をモニタ１０に表示する。

モニタ１０で表示された特定の断面画像上で特定の領域を選択するには、例えば特定の領域における４隅の点から任意の点に入力部１３のマウスのポインタを合わせてドラッグすることにより、ドラッグの開始点および終了点で囲まれた領域（図１２の符号１０ｉを参照）を特定の領域として入力部１３で選択する。特定の領域における４隅の座標が既知である場合には、モニタ１０の座標入力部（図示省略）にマウスのポインタを合わせて既知の座標を入力することにより、既知の座標で囲まれた領域を特定の領域として入力部１３で選択してもよい。ここで設定されるパラメータは、着目点高さ（トラッキングポイント）に加え、撮影視野サイズ(FOV: Field Of View) 、撮影位置（Ｘ，Ｙ）になる。

（ステップＴ４）撮影条件設定
ステップＴ３の領域選択で選択された特定の領域に視野を狭めるように撮影条件設定部１１はＣＴ撮影条件を設定する。図１１に示すように断面ａが選択断面画像である場合には、断面ａが中央になるようなＣＴ撮影条件を設定するとともに、特定の領域に視野を狭めるようなＣＴ撮影条件を設定する。

（ステップＴ５）本撮影
特定の領域（図１０の灰色や図１１の「断面ｄ」を参照）に視野を狭めて、ステップＴ４の撮影条件設定で設定されたＣＴ撮影条件に基づいて、コントローラ１２は、Ｘ線検出器４およびステージ２をそれぞれ設定して、本撮影を行う。「課題を解決するための手段」の欄でも述べたように、選択された特定の領域に視野を狭めるようにＣＴ撮影条件を設定して行う撮影は「追い込み撮影」とも呼ばれる。

このように、上述した特定の断面画像の高さ（着目点高さ）だけでなく、視野サイズ（ＦＯＶ）も同時に追い込み設定を行う。この場合、特定の断面画像を選択した後、その断面画像上で特定の領域（すなわち追い込み撮影したい領域）を選択すると、選択した領域の視野サイズで、かつ選択した断面画像が中央にくるようなＣＴ撮影条件の設定で追い込み撮影が行われる。

本実施例に係るＸ線ＣＴ装置１によれば、線源（本実施例ではＸ線管３），検出器（本実施例ではＸ線検出器４），対象物（ワークＷ）の少なくともいずれか（本実施例ではワークＷ）を回転駆動する回転軸Ａｘと、線源（Ｘ線管３）と検出器（Ｘ線検出器４）の中心とを結ぶ照射軸（光軸）とが斜めに交わるように、線源（Ｘ線管３），検出器（Ｘ線検出器４）およびステージ２をそれぞれ配置し、線源（Ｘ線管３），検出器（Ｘ線検出器４），ステージ２の少なくともいずれか（本実施例ではＸ線検出器４およびステージ２）を駆動した状態で斜めＣＴ撮影を行う。本撮影よりも前に本撮影よりも広い視野でのＣＴ撮影（仮ＣＴ撮影）を予め行う。仮ＣＴ撮影した断面画像群を画像記憶手段（本実施例では画像記憶部９）に書き込んで記憶し、実際の本撮影におけるＣＴ撮影条件の設定時に画像記憶手段（画像記憶部９）から読み出して画像表示手段（本実施例ではモニタ１０）に表示する。

次に、画像表示手段（モニタ１０）で表示された（仮ＣＴ撮影の結果の）断面画像群から、オペレータが見たい箇所が映っている特定の断面画像を画像選択手段（本実施例では入力部１３）で選択する。画像選択手段（入力部１３）で特定の断面画像を選択することにより、その断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を撮影条件設定手段（本実施例では撮影条件設定部１１）で設定し、撮影条件設定手段（撮影条件設定部１１）で設定されたＣＴ撮影条件に基づいて、線源（Ｘ線管３），検出器（Ｘ線検出器４），ステージ２の少なくともいずれか（Ｘ線検出器４およびステージ２）を設定して制御して本撮影を行う。

透視画像から特定の断面画像（例えば着目点高さにおける断面画像）を決める従来の手法とは相違して、本実施例では断面画像群から判断するので、熟練者でなくとも高い精度で特定の断面画像（例えば着目点高さにおける断面画像）、さらに（その断面画像が中央になるような）ＣＴ撮影条件を決めることができる。また、仮ＣＴ撮影から目的の視野に狭めて本撮影を行うことで、見たい部分が視野から外れることなく、ＣＴ撮影を行うことができる。その結果、オペレータはＣＴ撮影条件を変更してＣＴ撮影するという試行錯誤を繰り返すことなく、ＣＴ撮影を行うことができるようになり、熟練を必要とせずＣＴ撮影を効率的に行うことができる。

例えば、従来では数１００μｍ〜１ｍｍ程度の精度でしか着目点高さの値を決めることができない場合であっても、本実施例では断面画像群の高さ方向の出力間隔（図６の断面間隔ｄを参照）は視野サイズの１／５００〜１／１０００程度であるので、本実施例の手法では非常に高い精度で着目点高さを決めることができる。

線源としてＸ線管３，検出器としてＸ線検出器４，ステージ２の少なくともいずれかを駆動すればよい。したがって、本実施例では、回転軸Ａｘと照射軸（光軸）とが斜めに交わった状態を保ちながら、Ｘ線検出器４およびステージ２をそれぞれ駆動する駆動手段として検出器回転機構５や検出器傾動機構６やステージ駆動機構７を備えている。

また、上述した（Ｘ線検出器４およびステージ２をそれぞれ駆動する）駆動手段（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）を備えた場合において、その駆動手段は、Ｘ線検出器４が円軌道上を移動するようにＸ線検出器４を回転駆動する検出器駆動手段として検出器回転機構５と、直交座標系Ｘ，Ｙ，Ｚ（図１を参照）のうち所定の２軸方向（Ｘに平行な矢印Ｒ_３方向，Ｙに平行な矢印Ｒ_４方向）の直進駆動による軌道の合成が、Ｘ線検出器４の円軌道の同心円からなる円軌道になるように、当該２軸方向（矢印Ｒ_３方向，矢印Ｒ_４方向）にステージ２をそれぞれ直進駆動するステージ駆動手段としてステージ駆動機構７とを備えている。また、検出器回転機構５によるＸ線検出器４の回転駆動と、ステージ駆動機構７によるステージ２の直進駆動とを同期させて制御している。

直交座標系Ｘ，Ｙ，Ｚのうち所定の２軸方向（矢印Ｒ_３方向，矢印Ｒ_４方向）にステージ２をそれぞれ直進駆動、当該２軸方向（矢印Ｒ_３方向，矢印Ｒ_４方向）の直進駆動による軌道の合成が、Ｘ線検出器４の円軌道の同心円からなる円軌道にし、検出器回転機構５によるＸ線検出器４の回転駆動と、ステージ駆動機構７によるステージ２の直進駆動とを同期させて制御することで、ステージ２に載置された対象物（ワークＷ）が回転しているのと相対的に同じ状態を作る。また、２軸方向の直進駆動により擬似回転軌道を作る。

本発明は、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。

（１）上述した実施例では、ＣＴ装置としてＸ線ＣＴ装置を例に採って説明したが、線源，検出器，対象物の少なくともいずれかを回転駆動する回転軸と、線源と検出器の中心とを結ぶ照射軸とが斜めに交わるように、線源，検出器およびステージをそれぞれ配置し、線源，検出器，ステージの少なくともいずれかを駆動した状態でＣＴ撮影を行う斜めＣＴ装置であれば、Ｘ線に限定されない。線源から照射されて対象物を透過したＸ線以外の放射線（α線，β線，γ線など），光，電磁波，電子線または中性子線のいずれかを検出器で検出することにより得られた投影画像に基づいてＣＴ撮影を行う斜めＣＴ装置に適用してもよい。

（２）上述した実施例では、図１に示すようなマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置を用いた工業用や産業用の検査装置に適用したが、対象物を人体または小動物などの被検体とした医用装置に適用してもよい。

（３）上述した実施例では、図１および図２に示すようにＸ線検出器４およびステージ２をそれぞれ駆動する態様であったが、回転軸と照射軸（光軸）とが斜めに交わるように、線源（実施例ではＸ線管３），検出器（実施例ではＸ線検出器４）およびステージをそれぞれ配置し、線源（Ｘ線管３），検出器（Ｘ線検出器４），ステージの少なくともいずれかを駆動した状態でＣＴ撮影を行う態様であれば、特に限定されない。例えば、図１３に示すように、Ｘ線管３のような線源およびＸ線検出器４のような検出器を固定し、ステージ２のみ矢印Ｒ_１周りに回転駆動した状態でＣＴ撮影を行う態様、図１４に示すように、ステージ２を固定し、Ｘ線管３のような線源およびＸ線検出器４のような検出器を、回転軸Ａｘを中心として回転駆動した状態でＣＴ撮影を行う態様に適用してもよい。なお、図１３や図１４では、検出器回転機構や検出器傾動機構やステージ駆動機構の図示を省略する。

（４）上述した実施例では、マウスでドラッグ，クリックすることにより、入力部１３（図３を参照）による画像選択や領域選択を行ったが、入力部１３をタッチパネルで構成することで、モニタ１０が入力部１３の機能を兼用して、オペレータがタッチパネルを指で押して操作してもよい。

以上のように、本発明は、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置などに例示される、放射線や光や電磁波や電子線や中性子線などの斜めＣＴ装置に適している。

１ … Ｘ線ＣＴ装置
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 … 撮影画像処理部
９ … 画像記憶部
１０ … モニタ
１１ … 撮影条件設定部
１２ … コントローラ
１３ … 入力部
ｈ … 着目点高さ
Ａｘ … 回転軸
Ｗ … ワーク

Claims

放射線，光，電磁波，電子線または中性子線のいずれかを照射する線源と、
当該放射線，光，電磁波，電子線または中性子線のいずれかを検出する検出器と、
対象物を載置するステージと
を備え、
前記線源，検出器，対象物の少なくともいずれかを回転駆動する回転軸と、前記線源と前記検出器の中心とを結ぶ照射軸とが斜めに交わるように、線源，検出器および前記ステージをそれぞれ配置し、
線源，検出器，ステージの少なくともいずれかを駆動した状態で、線源から照射されて対象物を透過した放射線，光，電磁波，電子線または中性子線を検出器で検出することにより得られた投影画像に基づいてＣＴ撮影を行う斜めＣＴ装置であって、
ＣＴ撮影により断面画像を得る撮影画像の処理を行う撮影画像処理手段と、
本撮影よりも広い視野でＣＴ撮影した断面画像群または本撮影でＣＴ撮影した断面画像群を記憶する画像記憶手段と、
本撮影よりも広い視野でＣＴ撮影した断面画像群を表示する画像表示手段と、
当該画像表示手段で表示された前記断面画像群から特定の断面画像を選択する画像選択手段と、
当該画像選択手段で前記特定の断面画像を選択することにより、断面画像の高さ方向において、前記特定の断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定する撮影条件設定手段と、
当該撮影条件設定手段で設定された前記ＣＴ撮影条件に基づいて、線源，検出器，ステージの少なくともいずれかを設定して制御する撮影制御手段と
を備え、
本撮影よりも広い視野でＣＴ撮影した時の着目点高さをｈ、断面間隔をｄ、中央断面画像のインデックスを０番目とし、前記画像選択手段で選択された特定の断面画像のインデックスをｎ番目とした場合、断面画像の高さ方向において前記特定の断面画像が中央になるような着目点高さｈ´が、

の条件式で表され、
前記撮影条件設定手段は、前記着目点高さｈ´に基づいて幾何学的演算を行うことにより、断面画像の高さ方向において前記特定の断面画像が中央になるようなＣＴ撮影条件を設定することを特徴とする斜めＣＴ装置。
請求項１に記載の斜めＣＴ装置において、
前記断面画像群の各々の高さを表示する高さ表示手段を備え、
前記画像選択手段で選択された前記特定の断面画像の高さを前記高さ表示手段で表示することを特徴とする斜めＣＴ装置。
請求項１に記載の斜めＣＴ装置において、
前記画像選択手段で選択された前記特定の断面画像上で特定の領域を選択する領域選択手段を備え、
当該領域選択手段で選択された前記特定の領域に視野を狭めるように前記撮影条件設定手段は前記ＣＴ撮影条件を設定することを特徴とする斜めＣＴ装置。