JP3614214B2 - 断層撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体を透過した放射線を検出し、被検体の断層像を得る断層撮影装置（ラミノグラフ）に関し、特に多層配線基板の内部または表面実装基板の半田付け部等を非破壊で検査するために使用される断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の断層撮影装置は、Ｊリード端子付表面実装やフリップチップ実装、受動チップ部品のバンプ実装等で接続部が上面より観察できない部品の基板への半田付き状態を検査するために使用し得るものとして、最近注目され始めているものであり、基本的には医療用として普及している断層写真装置と同じである。
【０００３】
ところが、断層写真がＸ線用フィルムを用いて１つの面にピントの合った透過像である断層像を得るのに対して、断層撮影装置は面センサ出力をディジタル画像化し、画像処理で断層像を作成する点が異なっている。
【０００４】
図８は、従来の断層撮影装置を示す図であり、特開平２−５０１４１１号公報に記載されているものである。同図においては、焦点走査型Ｘ線管９１によって円形に焦点が走査される。２次元面センサである回転Ｘ線検出器９４が焦点に同期して回転し、この回転中に収集された被検体９２を透過した多数の透過像はディジタル処理により加算され、１つの断層像が作成される。断層像は焦点の回転半径と回転検出器９４の回転半径で決まる１つの焦点面９３に焦点の合った画像となる。
【０００５】
図９は、「Ｉｎｄｕｓｔｒｙ′ｓ Ｎｅｗ Ｖｉｓｉｏｎ」Ｂｉｏ−Ｉｍａｇｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ発行第６頁に記載されている従来の断層撮影装置を示す図である。同図においては、Ｘ線管９５から放射されるピラミッド型Ｘ線ビーム９６の中に被検体９７を設け、その後方に２次元Ｘ線検出器９８が設けられる。この検出器９８に平行な１つの回転軸Ｏに対して被検体９７を矢印のように往復回転させ、この間に透過像データを収集する。多数の透過像データから伸縮処理および加算処理により１つの焦点面Ｅにピントの合った断面像が作成される。また、収集された同じ透過像群から伸縮処理のパラメータを変えることにより、任意の他のピント面Ｆにピントの合った断面像も作成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図８に示す従来の断層撮影装置では、焦点走査型Ｘ線管９１を用いているため、焦点の位置が決められた軌道から狂い易く、画像が不鮮明になることが多いとともに、高価になるという問題がある。
【０００７】
また、焦点走査の直径もＸ線管の制約からあまり大きくできないため、断層写真のピント深度が浅くできず、ピント面外のパターンが十分にぼけないという問題がある。
【０００８】
図９に示す別の従来の断層撮影装置では、ピント面からはずれた面にあるパターンぼけが一方向であるため、回転軸に直交する直線状のパターンはぼやけず、ピント面パターンと混同され易いという問題がある。
【０００９】
本発明は、前記問題点を除去するためなされたもので、その目的とするところは、ピント面のみによくピントが合う断層撮影装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、被検体を載置する被検体載置面と、該被検体載置面と対向する位置に形成された回転機構取付面と、該回転機構取付面と該被検体載置面が互いに所定間隔を存するように形成された間隔保持側面を備え、かつ放射線の吸収の少ない材料からなる回転テーブルと、
放射線が前記被検体及び前記回転テーブルの間隔保持側面を透過するように配置した放射線源と、
前記回転テーブルの間隔保持側面を透過した放射線を実質２次元の空間分解能をもって検出する放射線検出器と、
前記回転テーブルの回転機構取付面に取付けられ、前記放射線源と前記放射線検出器を結ぶ中心線に対し所定角度の傾きを有する回転軸を中心に、前記被検体と前記放射線源と前記放射線検出器の組に対して前記被検体に相対的回転運動を与える回転機構と、
前記回転機構の回転軸を中心として前記被検体を所定角度づつ回動させる毎に前記放射線検出器の出力を透過画像として各々収集するデータ収集手段と、
前記被検体内に設定したピント面上の複数のマトリックス点へそれぞれの前記透過画像を放射線に沿って逆投影した後それぞれを加算する画像処理手段と、
を具備し、前記被検体内のピント面に焦点の合った透過画像を得ることを特徴とする断層撮影装置である。
【００１１】
請求項１に対応する発明によれば、焦点走査型Ｘ線管を用いないので焦点位置がくるうことがなく、高品位な透視画像が得られ、装置も安価になる。回転走査のみで透視画像が得られるので、機構が単純安価で精度も上がり良好な透視画像が得られる。走査型Ｘ線管とくらべ傾斜角αを大きくできるので、ぼけを大きくできるためピントのシャープな透視画像が得られる。
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、請求項１項記載の画像処理手段の逆投影は、前記被検体を回転させずに逆投影を行う固定逆投影と、前記回転手段による回転による画像の回転を打消すように画像を回転させる画像回転を行うことを特徴とする断層撮影装置である。
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、請求項１項記載の被検体の代りに前記ピント面に基準パターンを設置し、このとき前記データ収集手段で得られる透過画像を収集し、この透過画像から前記逆投影の係数を求める過程を持つことを特徴とする断層撮影装置である。
【００１４】
前記目的を達成するため、請求項４に対応する発明は、請求項２記載の被検体の代りに前記ピント面に基準パターンを設置し、このとき前記データ収集手段で得られる透過画像を収集し、この透過画像から前記固定逆投影の係数を求める過程を持つことを特徴とする断層撮影装置である。
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、請求項２記載の被検体の代りに前記ピント面に基準パターンを設置し、このとき前記データ収集手段で得られる透過画像を収集し、この透過画像から前記固定逆投影の係数を求めると共に前記画像回転の回転中心を求めることを特徴とする断層撮影装置である。
【００１９】
請求項２〜請求項５のいずれかに対応する発明によれば、固定逆投影、画像回転、画像のたしこみの３種の画像処理のみですむので高速で処理ができ、また放射線検出器のひずみが補正されるので、シャープな透視画像が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
＜第１の実施の形態（請求項１〜６に対応する例）＞
（構成）
図１（ａ）に示すように、放射線源例えばＸ線管１とＸ線Ｉ．Ｉ．（Ｘ線イメージインテンシファイアー）４が互いに対向してフロアーに対して固定されているが、互いを結ぶ中心線は鉛直線に対してαの角度（約４５°〜６０°）をもっている。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように、被検体３を保持し鉛直な回転軸１６をもつ回転テーブル５と回転機構６がフロアーに支持されている。
【００２３】
Ｘ線Ｉ．Ｉ．４はＸ線像を光像に変換しテレビカメラ１２は光像である２次元透過画像をラスタースキャンしてアナログ信号としてデータ収集装置７へ送る。データ収集装置７はこれをディジタルデータに変換し画像処理装置８へ送る。画像処理装置８はこのデータを記録し、複数画像を計算処理して透視画像（ラミノ画像）を計算し、ＣＲＴ９へ表示する。また、Ｘ線Ｉ．Ｉ．４にはモニタＣＲＴ１１が接続されディジタル化前の透過画像がモニタできるようになっている。
【００２４】
なお、Ｘ線管１にはＸ線制御装置（図示せず）が接続され画像処理装置８からの信号でオン（ＯＮ：Ｘ線が照射される）／オフ（ＯＦＦ：Ｘ線が照射されない）となる。
【００２５】
回転テーブル５は中空のＸ線吸収の少ない材料、例えばプラスチック（アクリル）よりなる。このようにすることでＸ線吸収が少なく画像に影響が出にくくなる。
【００２６】
プラスチックでなくてもＸ線吸収が少ないものなら他の材料たとえばセラミックス、アルミニウム、ガラス等でもよい。回転テーブル５は図１（ｂ）のような中空でなく、こまかい気泡状の中空でもよい。また板材で区画された中空構造でもよい（ハニカム構造等）。
【００２７】
さらに、図１（ａ）でＸ線Ｉ．Ｉ．４はその中心軸がＸ線焦点Ｓの方向からβだけ傾斜して設定され、βは通常０度とするが０°でなくてもよく、β＝αとしてもよい。
【００２８】
またＸ線検出器としてはＸ線Ｉ．Ｉ．４とテレビカメラ１２の組合せたものを用いているが、これに限るものでなく、例えば撮像管でもよく蛍光板＋テレビカメラでもよく、２次元の分解能をもつＸ線検出器なら採用することができる。
【００２９】
［実使用時の作用（請求項２）］
図２を参照して作用を説明する。
【００３０】
操作者はまず被検体３を回転テーブル５に設置し、画像処理装置８のパネルからピント面位置（たとえばテーブル上１ｍｍ）を入力しデータ収集装置７をスタートさせる。すると、画像処理装置８は図２（ａ）のフローチャートにしたがって断層画像を作成する。
【００３１】
まずＸ線管１がＯＮにされ（Ｓ１）、回転がスタートされる（Ｓ２）。ついで、二次元透過像がつづけて収集されていくが、１画面の収集時間は回転ブレが無視できる短い時間で収集される。
【００３２】
１画面の収集が終ると（Ｓ３）、画像は生画像としてファイルされる（Ｓ４）。生画像は１画像ごとに逆投影「Ｂ．Ｐ．変換」（後述）が施こされ（Ｓ５）、さらに画像たしこみが行なわれ（Ｓ６）、透視画像が作られる。次の画面も同様に処理され、前画面の透視画像上に結果がたしこまれ平均画像が作られる。
【００３３】
３６０度あるいは任意の設定角度分の全画面が処理され（Ｓ７）、透視画像が完成し表示及びファイルされる（Ｓ８）。回転がストップされ（Ｓ９）、Ｘ線管１がＯＦＦされ（Ｓ１０）、終了する。
【００３４】
この場合の回転は、一方向の回転ではなく部分的な角度範囲の往復回転でもステップ回転でもよい。
【００３５】
ここで、逆投影（Ｓ５）について、図２（ｂ）を参照して説明する。この逆投影は固定逆投影（Ｓ５１）と、画像回転よりなる（Ｓ５２）。固定逆投影Ｓ５１はピント面内に設定した固定した（回転しない）面（マトリックス点の集合）へのＸ線通路にそった画像の逆投影である。画像回転（Ｓ５２）は回転テーブル５の回転による画像の回転を打消すように画像を回転させる処理である。
【００３６】
次に、図３（ａ）を参照して固定逆投影を説明する。
【００３７】
メッシュを回転テーブル５上のピント面におき、回転角θ＝０度に設定したとすると、生画像２１が得られる。これには傾斜角α，βによるパースペクティブのひずみ及びＸ線Ｉ．Ｉ．４，テレビカメラ１２に起因する画像ひずみが含まれている。これらのひずみを補正するのが固定逆投影で、この固定逆投影後に整列したメッシュの画像２２が得られる。
【００３８】
回転テーブル５の回転角θの場合、生画像に同一の固定逆投影を加えることで画像２２をθ回転させた画像が得られることは容易に理解できる。
【００３９】
図３（ｂ）、図４を参照して具体的な固定逆投影（Ｓ２０）の手順を示す。
【００４０】
画面（ｉ，ｊ）の中の特定メッシュ点（ｉｍ ，ｊｎ ）（ｍ＝１〜Ｍ，ｎ＝１〜Ｎ）に対する変換ベクトルＶ（ｉｍ ，ｊｎ ）（逆投影Ｂ．Ｐ．変換の係数）があらかじめ画像処理装置に記憶されている（後述）。
【００４１】
始点（ｉ，ｊ）（ｉ１ ≦ｉ≦ｉＭ ，ｊ１ ≦ｊ≦ｊＮ ）での変換ベクトルｖ（ｉ，ｊ）を４点一次補間で求める（Ｓ２２）。
【００４２】
ｉｍ ≦ｉ≦ｉｍ＋１
次に画像の固定逆投影Φ（ｉ，ｊ）→Φ′（ｉ，ｊ）を行なう（Ｓ２３）。まず、
でｉ′，ｊ′を求める。ここでｖｉ ，ｖｊ はそれぞれｖのｉ成分，ｊ成分である。次に４点一次補間Φ′（ｉ，ｊ）を求める。
【００４３】
全ｉ，ｊについてΦ′（ｉ，ｊ）を計算することで固定逆投影Ｂ．Ｐ．変換が完了する（Ｓ２４）。
【００４４】
つぎに図２（ｂ）の画像回転（Ｓ５２）であるが、これは通常よく行なわれる画像処理であるので詳細は省略する。回転中心位置は、あらかじめ画像処理装置８に記憶されている。
【００４５】
ここで図２（ａ），図２（ｂ）のフローチャートに戻る。固定逆投影（Ｓ５１）で、ピント面内に設定した回転しない面への画像の逆投影が行なわれ、画像回転（Ｓ５２）でテーブルの回転による画像の回転を打消す方向に画像回転が行なわれるので、逆投影の結果として得られる画像は被検体３に対して固定されたピント面（マトリックスの集合）への逆投影された画像となる。
【００４６】
さらに、画像のたしこみを行なう（Ｓ６）ことでピント面のマトリックスの１点について言えば複数のこの点を通るＸ線通路についての画像値がたしこまれることになり、ピント面にピントの合った透過画像が得られる。
【００４７】
ここで、固定逆投影としてあらかじめ与えられた変換ベクトルＶを補間して変換を行なう方法を記載したが固定逆投影はこの方法に限定されるものでなく、例えばあらかじめ（１）式でｖ（ｉ，ｊ）をすべて計算して記憶しておき、このｖ（ｉ，ｊ）を用いて逆投影する方法やα，β中心座標等の形で係数を記憶しておき、ここから幾何計算して逆投影する方法等いろいろの変更が可能である。固定逆投影つまりピント面内に固定した（回転しない）面へＸ線通路にそって画像を逆投影することである。
【００４８】
［較正時の作用（変換ベクトルＶの算出）（請求項４，５）］
図５を参照して変換ベクトルＶの算出時の作用を説明する。
【００４９】
まず図５（ｂ）に逆投影較正板１３を示す。これはガラス板１４の上に酸化銀のグリッド１５を形成したもので、グリッド１５は等ピッチの格子点上にならんだドットのパターンを成す。
【００５０】
この逆投影較正板１３を図５（ａ）で示すように回転テーブル５の中心に設定する。ここで、設定誤差があり、グリッド１５の中心ドットが回転中心から多少ずれるがそれは問題ない。
【００５１】
つぎに、回転テーブル５を０度に設定したまま回転させずに、Ｘ線管１をオンにして透過像を得る。この画像、較正用生画像３１を図６（ａ）に示す。この画像から各ドットの座標
（ｉ′ｍ，ｎ ，ｊ′ｍ，ｎ ） …（５）
を求める。ここでｍ，ｎは格子点Ｎｏ．を示す。他方、目標画像３２は逆投影較正板１３のパターンから求めたあるべき画像、具体的には等間隔でｉ，ｊ方向にならんだパターンで、ドット位置
（ｉｍ ，ｊｎ ） …（６）
が設定されている。
【００５２】
これより変換ベクトルＶを式
で求め画像処理装置８内に記憶する。
【００５３】
ここでＶ ｉ はｉ成分、Ｖ ｊ はｊ成分を示す。
【００５４】
つぎに回転中心座標（ｉｃ ，ｊｃ ）算出時の作用を説明する。
【００５５】
逆投影較正板１３が正しく回転中心に設定されていれば、中心ドット位置が回転中心になるが、設定誤差があるのですこしずれる。
【００５６】
まずＶ算出時の設定のままＸ線管１をオンし、回転テーブル５を回転しながら複数の回転位置で透過像を収集する。つぎに各回転位置で中心ドットの座標を求める。
【００５７】
（ｉ′ｃ（ｋ），ｊ′ｃ（ｋ）），ｋ＝１〜Ｋ …（８）
つぎにｋについて平均する。
【００５８】
（ｉ′ｃ ，ｊ′ｃ ） …（９）
つぎに先に求めた変換ベクトルＶ及び（５）式のドット位置（ｉ′ｍ，ｎ ，ｊ′ｍ，ｎ ）を用いてつぎの変換をする。
【００５９】
まず（ｉ′ｍ，ｎ ，ｊ′ｍ，ｎ ）から（ｉ′ ｃ ，ｊ′ ｃ ）を囲む４点を選ぶ。
【００６０】
（ｉ′ｏ，ｐ ，ｊ′ｏ，ｐ ）
（ｉ′ｏ＋１，ｐ ，ｊ′ｏ＋１，ｐ ）
（ｉ′ｏ，ｐ＋１ ，ｊ′ｏ，ｐ＋１ ）
（ｉ′ｏ＋１，ｐ＋１ ，ｊ′ｏ＋１，ｐ＋１ ） …（１０）
ここでｏ，ｐ等は格子点Ｎｏ．を示す。
【００６１】
つぎに補間計算で回転中心での変換ベクトルＶ ｃ を求める
ｖ ｃ ＝ γ１ ・Ｖ（ｉｏ，ｐ ，ｊｏ，ｐ ）
＋γ２ ・Ｖ（ｉｏ＋１，ｐ ，ｊｏ＋１，ｐ ）
＋γ３ ・Ｖ（ｉｏ，ｐ＋１ ，ｊｏ，ｐ＋１ ）
＋γ４ ・Ｖ（ｉｏ＋１，ｐ＋１ ，ｊｏ＋１，ｐ＋１ ） …（１１）
である。ここで、γ１ 〜γ４ は各点と（ｉ´ ｃ ，ｊ´ ｃ ）間の距離に反比例するウェイトファクターである。
【００６２】
つぎに式
ｉｃ ＝ｉ´ ｃ −ｖｃｉ
ｊｃ ＝ｊ´ ｃ −ｖｃｊ …（１２）
で逆投影後の画像における回転中心位置
（ｉｃ ，ｊｃ ） …（１３）
を求め、ｉｃ ，ｊｃ を画像処理装置８に記憶する。（１２）式でｖｃｉ，ｖｃｊはそれぞれｖ ｃ のｉ，ｊ成分である。
【００６３】
以上で逆投影較正板１３は必ずしもここで記載したとおりのものでなくてもかまわない。例えばグリッド１５はドットのパターンでなく格子模様でもよい。また、グリッド１５の材質は酸化銀でなく銅や鉛、金等の他の材質でもよく、ガラス板１４もガラスに限らず変形しにくい材質なら使うことができる。
【００６４】
［実使用時の別の作用］
データ収集は行なわず前に収集した生画像ファイルを用いて透視画像の計算のみを行なうことができる。これによりデータ収集なしでピント面の設定を変えて透視画像を何度でも計算しなおすことができる。
【００６５】
処理としては変換ベクトルＶにピント調整値ｄを加え
Ｖ´＝Ｖ＋ｄ …（１４）
とし、Ｖ´をＶのかわりに用いればピント面を上下に微調することができ
る。
【００６６】
（第１の実施の形態の効果）
焦点走査型Ｘ線管を用いないので焦点位置がくるうことがなく、高品位な透視画像が得られ、装置も安価になる。
【００６７】
回転走査のみで透視画像が得られるので、機構が単純安価で精度も上がり良好な透視画像が得られる。
【００６８】
走査型Ｘ線管とくらべαを大きくできるので、ぼけを大きくできるためピントのシャープな透視画像が得られる。
【００６９】
ピント面からはずれた面にあるパターンのぼけ方向が一方向ではなく円型であり基板の直線状のパターン等もよくぼけ、ピントのシャープな透視画像が得られる。
【００７０】
一度収集した画像からピント面を変えて何度でも透視画像を作りなおすことができる。
【００７１】
固定逆投影、画像回転、画像のたしこみの３種の画像処理のみですむので高速で処理ができる。Ｘ線Ｉ．Ｉ．４のひずみが補正されるので、シャープな透視画像が得られる。
【００７２】
逆投影較正板１３を用いているので、Ｘ線管１、回転テーブル５、Ｘ線Ｉ．Ｉ．４の位置調整の必要がない。βが０でなくてもよく、α，βを調整しなくてよい。
【００７３】
Ｘ線管１、Ｘ線Ｉ．Ｉ．４を動かす必要がない。軽い被検体３の回転だけですむので、回転精度が上げられシャープな像が得られる。回転テーブル５をプラスチックの中空の円柱で作ったので、透過画像に影が生じにくく回転テーブル５の影響を受けない透視画像ができる。
【００７４】
＜第２の実施の形態＞
（構成）
構成は第１の実施の形態の構成と同じであるが、異なるのは図２の逆投影（Ｓ５）が固定逆投影（Ｓ５１）と画像回転（Ｓ５２）に分かれておらず、逆投影のみである点である。
【００７５】
この逆投影は変換ベクトルＶ（ｉｍ ，ｉｎ ）が回転角度ごとに異なっており
、画像回転を含んでいる点以外は固定逆投影と全く同じ処理である。
【００７６】
以上述べた実施の形態の逆投影はあらかじめ与えられた角度ごとの変換ベクトルＶを補間して変換を行なう方法であるが、逆投影はこの方法に限定されるものでなく、例えばあらかじめ（１）式でｖ（ｉ，ｊ）をすべて計算して記憶しておき、このｖ（ｉ，ｊ）を用いて逆投影する方法やα，β、回転中心座標等の形で係数を記憶してここから幾何計算して逆投影する方法等いろいろの変更が可能である。要するに、逆投影は、被検体３に固定した面へＸ線通路に沿って画像を逆投影することである。
【００７７】
［較正時の作用（請求項３）］
第１の実施例の場合と同様である。異なるのは透過像を収集する複数の回転角度それぞれに対し変換ベクトルＶを算出し記録する点と回転中心位置の算出は行なわない点である。
【００７８】
（効果）
逆投影、画像のたしこみの画像処理だけですむので高速で処理ができ、これ以外は第１の実施の形態と同様である。
【００７９】
＜第３の実施の形態（請求項７，８に対応する実施例）＞
（構成）
図７（ａ）に示すように、Ｘ線を被検体４３に向けて照射するＸ線管４１と、被検体４３を透過した放射線を実質２次元の空間分解能をもって検出すると共に、回転軸５３を中心に回転可能な撮像管４４と、Ｘ線管４１と撮像管４４の間であって、Ｘ線管４１の中心点（Ｘ線焦点）Ｓと撮像管４４の中心点（検出面の中心）Ｐを結ぶ中心線上に回転軸５２の中心（被検体４３の中心軸と回転テーブル４５の回転軸の交点）Ｑが位置し、この回転軸５２に対して撮像管４４の中心線が所定角度αの傾きをなすように、撮像管４４の回転軸５３の中心に対しほぼ平行で被検体４３を回転可能にする回転テーブル４５と、回転テーブル４５の回転軸５２と撮像管４４の回転軸５３に対してそれぞれ同じ方向でかつ同期して所定角度づつ回転させる回転機構４６例えばモータ４６ａ，ギャ４６ｂ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと、回転テーブル４５の回転軸５２を中心として被検体４３を所定角度づつ回動させる毎に撮像管４４の出力を透過画像として各々収集するデータ収集処理装置４７とを具備している。回転テーブル４５と撮像管４４が互いに平行なそれぞれの回転軸５２，５３について回転可能にフロアーから支持されている。回転機構４６はモータ４６ａ、ギア４６ｂ，４６ｃ，４６ｄよりなり、回転テーブル４５と撮像管４４を同期して同一方向に回転させる。
【００８０】
Ｘ線管４１はそのＸ線焦点Ｓが２つの回転軸５２，５３の作る面上に乗るようにフロアーから支持される。Ｘ線焦点Ｓと検出面４４ａの中心Ｐを結ぶ線は回転軸５２，５３とαの角度をなし、α＝約４５°〜６０°である。
【００８１】
被検体４３は回転テーブル４５上に設置され、被検体４３を通ったＸ線ビーム４２が検出面４４ａで検出される。
【００８２】
撮像管４４は検出面４４ａ上での透過画像をコントローラ４８によりラスタースキャンして検出しアナログ信号としてデータ収集処理装置４７へ送る。
【００８３】
データ収集処理装置４７はこれをディジタルデータへ変換して画像加算して透過画像を作りＣＲＴ４９に表示する。また撮像管４４のアナログ信号はモニタＣＲＴ５１に接続されディジタル化前の透過画像がモニタできる。
【００８４】
回転テーブル４５はピント機構５４を介して回転機構４６に接続している。ピント機構４６は回転テーブル４５を回転軸方向へ移動させる機構である。Ｘ線焦点Ｓと検出面の中心Ｐを結ぶ線とテーブル回転軸５２との交点Ｑを通り検出面４４ａと平行な面がピント面５５となる。ピント機構５４はピント面５５に対して被検体４３を移動させピント位置を変える働らきをする。
【００８５】
ピント機構５４は撮像管４４を軸方向に動かしてもよく、撮像管４４と回転テーブル４５の両方を動かしてもよく、またＸ線管４１を動かしてもよい。なおＸ線管４１にはＸ線制御装置が接続されているが図では省略されている。
【００８６】
図７（ｂ）に回転テーブル４５の断面を示す。回転テーブル４５は中空のＸ線吸収の少ない材料、プラスチック（アクリル）により構成され、これにより画像に影響が出にくくなる。
【００８７】
図７の撮像管４４は、第１の実施の形態で述べたように撮像管４４以外のＸ線検出器であってもよい。
【００８８】
（作用）
次に、以上のように構成された断層撮影装置の作用について説明する。操作者はまず被検体４３を回転テーブル４５上に設置し、ピント制御器５６のパネルからピント位置（つまり回転テーブル面から何ｍｍ上にピント面を設定するか）を設定し、つぎにＸ線をＸ線制御装置からオンにし、つぎに回転制御装置５０から回転をオンにする。
【００８９】
撮像管４４から回転位置の変化した透過画像が１／３０秒に１枚ずつデータ収集処理装置４７に送られるので、操作者はデータ収集処理装置４７の画像加算をスタートさせる。これににより画像加算がはじまり所定枚数加算してストップさせると透視画像ができる。
【００９０】
透視画像はピント面５５にピントの合った透過画像になることは図７（ａ）の幾何関係で理解できる。
【００９１】
第３の実施の形態において、検出面４４ａを回転軸５３に垂直になるように設定したが、これは必ずしも必要なことではない。検出面４４ａが傾斜していた場合、ピント面５５が同じ方向に傾斜するだけであり画質はそこなわれない。また、検出面４４ａの中心Ｐが回転軸５３からずれていても検出面４４ａの有効面積が低下するだけであり画質はそこなわれない。このように撮像管４４の取りつけ位置精度はあまり高くなくてもよい。
【００９２】
（効果）
以上述べた第３の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。すなわち、焦点走査型Ｘ線管を用いないので焦点位置がくるうことがなく、高品位な透視画像が得られ装置も安価になる。また、回転走査のみで透視画像が得られるので機構が単純、安価で精度も上がり良好な透視画像が得られる。さらに、走査型Ｘ線管とくらべ傾斜角αが大きくでき、ぼけを大きくできるためピントのシャープな透視画像が得られる。また、ピント面からはずれた面にあるパターンのぼけ方向が一方向でなく円型であり直線状のパターンもよくぼけ、ピントのシャープな透視画像が得られる。
【００９３】
画像処理が画像加算だけですむので高速で処理ができる。
【００９４】
回転テーブルをプラスチックの中空の円柱のＸ線の吸収の少ない材料で作ったのでテーブルの影響を受けないラミノ像ができる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、ピント面のみによくピントが合う断層撮影装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施の形態を説明するための概略構成図および回転テーブルを示す図。
【図２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１の実施の形態の作用を説明するための図。
【図４】第１の実施の実施の形態の作用説明図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は第１の実施の形態の較正時の構成図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は第１の実施の形態の較正時の作用説明図。
【図７】（ａ）および（ｂ）は本発明の第３の実施の形態の構成図および回転テーブルを示す図。
【図８】従来の断層撮影装置の第１の例を示す構成図。
【図９】従来の断層撮影装置の第２の例を示す構成図。
【符号の説明】
１…Ｘ線管、２…Ｘ線ビーム、３…被検体、４…Ｘ線Ｉ．Ｉ．、５…回転テーブル、６…回転機構、７…データ収集装置、８…画像処理装置、９…ＣＲＴ、１０…回転制御装置、１１…モニタＣＲＴ、１２…テレビカメラ、Ｓ…Ｘ線焦点、１６…回転軸、４１…Ｘ線管、４２…Ｘ線ビーム、４３…被検体、４４…撮像管、４４ａ…検出面、４５…回転テーブル、４６…回転機構、４６ａ…モータ、４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ…ギア、４７…データ収集処理装置、４８…撮像管コントローラ、４９…ＣＲＴ、５０…回転制御装置、５１…モニタＣＲＴ、Ｓ…Ｘ線焦点、５２…テーブル回転軸、５３…撮像管回転軸、５４…ピント機構、５５…ピント面、Ｐ…検出面の中心、Ｑ…交点、５６…ピント制御器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体を透過した放射線を検出し、被検体の断層像を得る断層撮影装置（ラミノグラフ）に関し、特に多層配線基板の内部または表面実装基板の半田付け部等を非破壊で検査するために使用される断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の断層撮影装置は、Ｊリード端子付表面実装やフリップチップ実装、受動チップ部品のバンプ実装等で接続部が上面より観察できない部品の基板への半田付き状態を検査するために使用し得るものとして、最近注目され始めているものであり、基本的には医療用として普及している断層写真装置と同じである。
【０００３】
ところが、断層写真がＸ線用フィルムを用いて１つの面にピントの合った透過像である断層像を得るのに対して、断層撮影装置は面センサ出力をディジタル画像化し、画像処理で断層像を作成する点が異なっている。
【０００４】
図８は、従来の断層撮影装置を示す図であり、特開平２−５０１４１１号公報に記載されているものである。同図においては、焦点走査型Ｘ線管９１によって円形に焦点が走査される。２次元面センサである回転Ｘ線検出器９４が焦点に同期して回転し、この回転中に収集された被検体９２を透過した多数の透過像はディジタル処理により加算され、１つの断層像が作成される。断層像は焦点の回転半径と回転検出器９４の回転半径で決まる１つの焦点面９３に焦点の合った画像となる。
【０００５】
図９は、「Ｉｎｄｕｓｔｒｙ′ｓ Ｎｅｗ Ｖｉｓｉｏｎ」Ｂｉｏ−Ｉｍａｇｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ発行第６頁に記載されている従来の断層撮影装置を示す図である。同図においては、Ｘ線管９５から放射されるピラミッド型Ｘ線ビーム９６の中に被検体９７を設け、その後方に２次元Ｘ線検出器９８が設けられる。この検出器９８に平行な１つの回転軸Ｏに対して被検体９７を矢印のように往復回転させ、この間に透過像データを収集する。多数の透過像データから伸縮処理および加算処理により１つの焦点面Ｅにピントの合った断面像が作成される。また、収集された同じ透過像群から伸縮処理のパラメータを変えることにより、任意の他のピント面Ｆにピントの合った断面像も作成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図８に示す従来の断層撮影装置では、焦点走査型Ｘ線管９１を用いているため、焦点の位置が決められた軌道から狂い易く、画像が不鮮明になることが多いとともに、高価になるという問題がある。
【０００７】
また、焦点走査の直径もＸ線管の制約からあまり大きくできないため、断層写真のピント深度が浅くできず、ピント面外のパターンが十分にぼけないという問題がある。
【０００８】
図９に示す別の従来の断層撮影装置では、ピント面からはずれた面にあるパターンぼけが一方向であるため、回転軸に直交する直線状のパターンはぼやけず、ピント面パターンと混同され易いという問題がある。
【０００９】
本発明は、前記問題点を除去するためなされたもので、その目的とするところは、ピント面のみによくピントが合う断層撮影装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、被検体を載置する被検体載置面と、該被検体載置面と対向する位置に形成された回転機構取付面と、該回転機構取付面と該被検体載置面が互いに所定間隔を存するように形成された間隔保持側面を備え、かつ放射線の吸収の少ない材料からなる回転テーブルと、
放射線が前記被検体及び前記回転テーブルの間隔保持側面を透過するように配置した放射線源と、
前記回転テーブルの間隔保持側面を透過した放射線を実質２次元の空間分解能をもって検出する放射線検出器と、
前記回転テーブルの回転機構取付面に取付けられ、前記放射線源と前記放射線検出器を結ぶ中心線に対し所定角度の傾きを有する回転軸を中心に、前記被検体と前記放射線源と前記放射線検出器の組に対して前記被検体に相対的回転運動を与える回転機構と、
前記回転機構の回転軸を中心として前記被検体を所定角度づつ回動させる毎に前記放射線検出器の出力を透過画像として各々収集するデータ収集手段と、
前記被検体内に設定したピント面上の複数のマトリックス点へそれぞれの前記透過画像を放射線に沿って逆投影した後それぞれを加算する画像処理手段と、
を具備し、前記被検体内のピント面に焦点の合った透過画像を得ることを特徴とする断層撮影装置である。
【００１１】
請求項１に対応する発明によれば、焦点走査型Ｘ線管を用いないので焦点位置がくるうことがなく、高品位な透視画像が得られ、装置も安価になる。回転走査のみで透視画像が得られるので、機構が単純安価で精度も上がり良好な透視画像が得られる。走査型Ｘ線管とくらべ傾斜角αを大きくできるので、ぼけを大きくできるためピントのシャープな透視画像が得られる。
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、請求項１項記載の画像処理手段の逆投影は、前記被検体を回転させずに逆投影を行う固定逆投影と、前記回転手段による回転による画像の回転を打消すように画像を回転させる画像回転を行うことを特徴とする断層撮影装置である。
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、請求項１項記載の被検体の代りに前記ピント面に基準パターンを設置し、このとき前記データ収集手段で得られる透過画像を収集し、この透過画像から前記逆投影の係数を求める過程を持つことを特徴とする断層撮影装置である。
【００１４】
前記目的を達成するため、請求項４に対応する発明は、請求項２記載の被検体の代りに前記ピント面に基準パターンを設置し、このとき前記データ収集手段で得られる透過画像を収集し、この透過画像から前記固定逆投影の係数を求める過程を持つことを特徴とする断層撮影装置である。
【００１５】
前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、請求項２記載の被検体の代りに前記ピント面に基準パターンを設置し、このとき前記データ収集手段で得られる透過画像を収集し、この透過画像から前記固定逆投影の係数を求めると共に前記画像回転の回転中心を求めることを特徴とする断層撮影装置である。
【００１９】
請求項２〜請求項５のいずれかに対応する発明によれば、固定逆投影、画像回転、画像のたしこみの３種の画像処理のみですむので高速で処理ができ、また放射線検出器のひずみが補正されるので、シャープな透視画像が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
＜第１の実施の形態（請求項１〜６に対応する例）＞
（構成）
図１（ａ）に示すように、放射線源例えばＸ線管１とＸ線Ｉ．Ｉ．（Ｘ線イメージインテンシファイアー）４が互いに対向してフロアーに対して固定されているが、互いを結ぶ中心線は鉛直線に対してαの角度（約４５°〜６０°）をもっている。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように、被検体３を保持し鉛直な回転軸１６をもつ回転テーブル５と回転機構６がフロアーに支持されている。
【００２３】
Ｘ線Ｉ．Ｉ．４はＸ線像を光像に変換しテレビカメラ１２は光像である２次元透過画像をラスタースキャンしてアナログ信号としてデータ収集装置７へ送る。データ収集装置７はこれをディジタルデータに変換し画像処理装置８へ送る。画像処理装置８はこのデータを記録し、複数画像を計算処理して透視画像（ラミノ画像）を計算し、ＣＲＴ９へ表示する。また、Ｘ線Ｉ．Ｉ．４にはモニタＣＲＴ１１が接続されディジタル化前の透過画像がモニタできるようになっている。
【００２４】
なお、Ｘ線管１にはＸ線制御装置（図示せず）が接続され画像処理装置８からの信号でオン（ＯＮ：Ｘ線が照射される）／オフ（ＯＦＦ：Ｘ線が照射されない）となる。
【００２５】
回転テーブル５は中空のＸ線吸収の少ない材料、例えばプラスチック（アクリル）よりなる。このようにすることでＸ線吸収が少なく画像に影響が出にくくなる。
【００２６】
プラスチックでなくてもＸ線吸収が少ないものなら他の材料たとえばセラミックス、アルミニウム、ガラス等でもよい。回転テーブル５は図１（ｂ）のような中空でなく、こまかい気泡状の中空でもよい。また板材で区画された中空構造でもよい（ハニカム構造等）。
【００２７】
さらに、図１（ａ）でＸ線Ｉ．Ｉ．４はその中心軸がＸ線焦点Ｓの方向からβだけ傾斜して設定され、βは通常０度とするが０°でなくてもよく、β＝αとしてもよい。
【００２８】
またＸ線検出器としてはＸ線Ｉ．Ｉ．４とテレビカメラ１２の組合せたものを用いているが、これに限るものでなく、例えば撮像管でもよく蛍光板＋テレビカメラでもよく、２次元の分解能をもつＸ線検出器なら採用することができる。
【００２９】
［実使用時の作用（請求項２）］
図２を参照して作用を説明する。
【００３０】
操作者はまず被検体３を回転テーブル５に設置し、画像処理装置８のパネルからピント面位置（たとえばテーブル上１ｍｍ）を入力しデータ収集装置７をスタートさせる。すると、画像処理装置８は図２（ａ）のフローチャートにしたがって断層画像を作成する。
【００３１】
まずＸ線管１がＯＮにされ（Ｓ１）、回転がスタートされる（Ｓ２）。ついで、二次元透過像がつづけて収集されていくが、１画面の収集時間は回転ブレが無視できる短い時間で収集される。
【００３２】
１画面の収集が終ると（Ｓ３）、画像は生画像としてファイルされる（Ｓ４）。生画像は１画像ごとに逆投影「Ｂ．Ｐ．変換」（後述）が施こされ（Ｓ５）、さらに画像たしこみが行なわれ（Ｓ６）、透視画像が作られる。次の画面も同様に処理され、前画面の透視画像上に結果がたしこまれ平均画像が作られる。
【００３３】
３６０度あるいは任意の設定角度分の全画面が処理され（Ｓ７）、透視画像が完成し表示及びファイルされる（Ｓ８）。回転がストップされ（Ｓ９）、Ｘ線管１がＯＦＦされ（Ｓ１０）、終了する。
【００３４】
この場合の回転は、一方向の回転ではなく部分的な角度範囲の往復回転でもステップ回転でもよい。
【００３５】
ここで、逆投影（Ｓ５）について、図２（ｂ）を参照して説明する。この逆投影は固定逆投影（Ｓ５１）と、画像回転よりなる（Ｓ５２）。固定逆投影Ｓ５１はピント面内に設定した固定した（回転しない）面（マトリックス点の集合）へのＸ線通路にそった画像の逆投影である。画像回転（Ｓ５２）は回転テーブル５の回転による画像の回転を打消すように画像を回転させる処理である。
【００３６】
次に、図３（ａ）を参照して固定逆投影を説明する。
【００３７】
メッシュを回転テーブル５上のピント面におき、回転角θ＝０度に設定したとすると、生画像２１が得られる。これには傾斜角α，βによるパースペクティブのひずみ及びＸ線Ｉ．Ｉ．４，テレビカメラ１２に起因する画像ひずみが含まれている。これらのひずみを補正するのが固定逆投影で、この固定逆投影後に整列したメッシュの画像２２が得られる。
【００３８】
回転テーブル５の回転角θの場合、生画像に同一の固定逆投影を加えることで画像２２をθ回転させた画像が得られることは容易に理解できる。
【００３９】
図３（ｂ）、図４を参照して具体的な固定逆投影（Ｓ２０）の手順を示す。
【００４０】
画面（ｉ，ｊ）の中の特定メッシュ点（ｉｍ ，ｊｎ ）（ｍ＝１〜Ｍ，ｎ＝１〜Ｎ）に対する変換ベクトルＶ（ｉｍ ，ｊｎ ）（逆投影Ｂ．Ｐ．変換の係数）があらかじめ画像処理装置に記憶されている（後述）。
【００４１】
始点（ｉ，ｊ）（ｉ１ ≦ｉ≦ｉＭ ，ｊ１ ≦ｊ≦ｊＮ ）での変換ベクトルｖ（ｉ，ｊ）を４点一次補間で求める（Ｓ２２）。
【００４２】
ｉｍ ≦ｉ≦ｉｍ＋１
【００４３】
【００４４】
つぎに図２（ｂ）の画像回転（Ｓ５２）であるが、これは通常よく行なわれる画像処理であるので詳細は省略する。回転中心位置は、あらかじめ画像処理装置８に記憶されている。
【００４５】
ここで図２（ａ），図２（ｂ）のフローチャートに戻る。固定逆投影（Ｓ５１）で、ピント面内に設定した回転しない面への画像の逆投影が行なわれ、画像回転（Ｓ５２）でテーブルの回転による画像の回転を打消す方向に画像回転が行なわれるので、逆投影の結果として得られる画像は被検体３に対して固定されたピント面（マトリックスの集合）への逆投影された画像となる。
【００４６】
さらに、画像のたしこみを行なう（Ｓ６）ことでピント面のマトリックスの１点について言えば複数のこの点を通るＸ線通路についての画像値がたしこまれることになり、ピント面にピントの合った透過画像が得られる。
【００４７】
ここで、固定逆投影としてあらかじめ与えられた変換ベクトルＶを補間して変換を行なう方法を記載したが固定逆投影はこの方法に限定されるものでなく、例えばあらかじめ（１）式でｖ（ｉ，ｊ）をすべて計算して記憶しておき、このｖ（ｉ，ｊ）を用いて逆投影する方法やα，β中心座標等の形で係数を記憶しておき、ここから幾何計算して逆投影する方法等いろいろの変更が可能である。固定逆投影つまりピント面内に固定した（回転しない）面へＸ線通路にそって画像を逆投影することである。
【００４８】
［較正時の作用（変換ベクトルＶの算出）（請求項４，５）］
図５を参照して変換ベクトルＶの算出時の作用を説明する。
【００４９】
まず図５（ｂ）に逆投影較正板１３を示す。これはガラス板１４の上に酸化銀のグリッド１５を形成したもので、グリッド１５は等ピッチの格子点上にならんだドットのパターンを成す。
【００５０】
この逆投影較正板１３を図５（ａ）で示すように回転テーブル５の中心に設定する。ここで、設定誤差があり、グリッド１５の中心ドットが回転中心から多少ずれるがそれは問題ない。
【００５１】
つぎに、回転テーブル５を０度に設定したまま回転させずに、Ｘ線管１をオンにして透過像を得る。この画像、較正用生画像３１を図６（ａ）に示す。この画像から各ドットの座標
（ｉ′ｍ，ｎ ，ｊ′ｍ，ｎ ） …（５）
を求める。ここでｍ，ｎは格子点Ｎｏ．を示す。他方、目標画像３２は逆投影較正板１３のパターンから求めたあるべき画像、具体的には等間隔でｉ，ｊ方向にならんだパターンで、ドット位置
（ｉｍ ，ｊｎ ） …（６）
が設定されている。
【００５２】
これより変換ベクトルＶを式
【００５３】
ここでＶ ｉ はｉ成分、Ｖ ｊ はｊ成分を示す。
【００５４】
つぎに回転中心座標（ｉｃ ，ｊｃ ）算出時の作用を説明する。
【００５５】
逆投影較正板１３が正しく回転中心に設定されていれば、中心ドット位置が回転中心になるが、設定誤差があるのですこしずれる。
【００５６】
まずＶ算出時の設定のままＸ線管１をオンし、回転テーブル５を回転しながら複数の回転位置で透過像を収集する。つぎに各回転位置で中心ドットの座標を求める。
【００５７】
（ｉ′ｃ（ｋ），ｊ′ｃ（ｋ）），ｋ＝１〜Ｋ …（８）
つぎにｋについて平均する。
【００５８】
（ｉ′ｃ ，ｊ′ｃ ） …（９）
つぎに先に求めた変換ベクトルＶ及び（５）式のドット位置（ｉ′ｍ，ｎ ，ｊ′ｍ，ｎ ）を用いてつぎの変換をする。
【００５９】
まず（ｉ′ｍ，ｎ ，ｊ′ｍ，ｎ ）から（ｉ′ ｃ ，ｊ′ ｃ ）を囲む４点を選ぶ。
【００６０】
（ｉ′ｏ，ｐ ，ｊ′ｏ，ｐ ）
（ｉ′ｏ＋１，ｐ ，ｊ′ｏ＋１，ｐ ）
（ｉ′ｏ，ｐ＋１ ，ｊ′ｏ，ｐ＋１ ）
（ｉ′ｏ＋１，ｐ＋１ ，ｊ′ｏ＋１，ｐ＋１ ） …（１０）
ここでｏ，ｐ等は格子点Ｎｏ．を示す。
【００６１】
つぎに補間計算で回転中心での変換ベクトルＶ ｃ を求める
ｖ ｃ ＝ γ１ ・Ｖ（ｉｏ，ｐ ，ｊｏ，ｐ ）
＋γ２ ・Ｖ（ｉｏ＋１，ｐ ，ｊｏ＋１，ｐ ）
＋γ３ ・Ｖ（ｉｏ，ｐ＋１ ，ｊｏ，ｐ＋１ ）
＋γ４ ・Ｖ（ｉｏ＋１，ｐ＋１ ，ｊｏ＋１，ｐ＋１ ） …（１１）
である。ここで、γ１ 〜γ４ は各点と（ｉ´ ｃ ，ｊ´ ｃ ）間の距離に反比例するウェイトファクターである。
【００６２】
つぎに式
ｉｃ ＝ｉ´ ｃ −ｖｃｉ
ｊｃ ＝ｊ´ ｃ −ｖｃｊ …（１２）
で逆投影後の画像における回転中心位置
（ｉｃ ，ｊｃ ） …（１３）
を求め、ｉｃ ，ｊｃ を画像処理装置８に記憶する。（１２）式でｖｃｉ，ｖｃｊはそれぞれｖ ｃ のｉ，ｊ成分である。
【００６３】
以上で逆投影較正板１３は必ずしもここで記載したとおりのものでなくてもかまわない。例えばグリッド１５はドットのパターンでなく格子模様でもよい。また、グリッド１５の材質は酸化銀でなく銅や鉛、金等の他の材質でもよく、ガラス板１４もガラスに限らず変形しにくい材質なら使うことができる。
【００６４】
［実使用時の別の作用］
データ収集は行なわず前に収集した生画像ファイルを用いて透視画像の計算のみを行なうことができる。これによりデータ収集なしでピント面の設定を変えて透視画像を何度でも計算しなおすことができる。
【００６５】
処理としては変換ベクトルＶにピント調整値ｄを加え
Ｖ´＝Ｖ＋ｄ …（１４）
とし、Ｖ´をＶのかわりに用いればピント面を上下に微調することができ
る。
【００６６】
（第１の実施の形態の効果）
焦点走査型Ｘ線管を用いないので焦点位置がくるうことがなく、高品位な透視画像が得られ、装置も安価になる。
【００６７】
回転走査のみで透視画像が得られるので、機構が単純安価で精度も上がり良好な透視画像が得られる。
【００６８】
走査型Ｘ線管とくらべαを大きくできるので、ぼけを大きくできるためピントのシャープな透視画像が得られる。
【００６９】
ピント面からはずれた面にあるパターンのぼけ方向が一方向ではなく円型であり基板の直線状のパターン等もよくぼけ、ピントのシャープな透視画像が得られる。
【００７０】
一度収集した画像からピント面を変えて何度でも透視画像を作りなおすことができる。
【００７１】
固定逆投影、画像回転、画像のたしこみの３種の画像処理のみですむので高速で処理ができる。Ｘ線Ｉ．Ｉ．４のひずみが補正されるので、シャープな透視画像が得られる。
【００７２】
逆投影較正板１３を用いているので、Ｘ線管１、回転テーブル５、Ｘ線Ｉ．Ｉ．４の位置調整の必要がない。βが０でなくてもよく、α，βを調整しなくてよい。
【００７３】
Ｘ線管１、Ｘ線Ｉ．Ｉ．４を動かす必要がない。軽い被検体３の回転だけですむので、回転精度が上げられシャープな像が得られる。回転テーブル５をプラスチックの中空の円柱で作ったので、透過画像に影が生じにくく回転テーブル５の影響を受けない透視画像ができる。
【００７４】
＜第２の実施の形態＞
（構成）
構成は第１の実施の形態の構成と同じであるが、異なるのは図２の逆投影（Ｓ５）が固定逆投影（Ｓ５１）と画像回転（Ｓ５２）に分かれておらず、逆投影のみである点である。
【００７５】
この逆投影は変換ベクトルＶ（ｉｍ ，ｉｎ ）が回転角度ごとに異なっており
、画像回転を含んでいる点以外は固定逆投影と全く同じ処理である。
【００７６】
以上述べた実施の形態の逆投影はあらかじめ与えられた角度ごとの変換ベクトルＶを補間して変換を行なう方法であるが、逆投影はこの方法に限定されるものでなく、例えばあらかじめ（１）式でｖ（ｉ，ｊ）をすべて計算して記憶しておき、このｖ（ｉ，ｊ）を用いて逆投影する方法やα，β、回転中心座標等の形で係数を記憶してここから幾何計算して逆投影する方法等いろいろの変更が可能である。要するに、逆投影は、被検体３に固定した面へＸ線通路に沿って画像を逆投影することである。
【００７７】
［較正時の作用（請求項３）］
第１の実施例の場合と同様である。異なるのは透過像を収集する複数の回転角度それぞれに対し変換ベクトルＶを算出し記録する点と回転中心位置の算出は行なわない点である。
【００７８】
（効果）
逆投影、画像のたしこみの画像処理だけですむので高速で処理ができ、これ以外は第１の実施の形態と同様である。
【００７９】
＜第３の実施の形態（請求項７，８に対応する実施例）＞
（構成）
図７（ａ）に示すように、Ｘ線を被検体４３に向けて照射するＸ線管４１と、被検体４３を透過した放射線を実質２次元の空間分解能をもって検出すると共に、回転軸５３を中心に回転可能な撮像管４４と、Ｘ線管４１と撮像管４４の間であって、Ｘ線管４１の中心点（Ｘ線焦点）Ｓと撮像管４４の中心点（検出面の中心）Ｐを結ぶ中心線上に回転軸５２の中心（被検体４３の中心軸と回転テーブル４５の回転軸の交点）Ｑが位置し、この回転軸５２に対して撮像管４４の中心線が所定角度αの傾きをなすように、撮像管４４の回転軸５３の中心に対しほぼ平行で被検体４３を回転可能にする回転テーブル４５と、回転テーブル４５の回転軸５２と撮像管４４の回転軸５３に対してそれぞれ同じ方向でかつ同期して所定角度づつ回転させる回転機構４６例えばモータ４６ａ，ギャ４６ｂ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと、回転テーブル４５の回転軸５２を中心として被検体４３を所定角度づつ回動させる毎に撮像管４４の出力を透過画像として各々収集するデータ収集処理装置４７とを具備している。回転テーブル４５と撮像管４４が互いに平行なそれぞれの回転軸５２，５３について回転可能にフロアーから支持されている。回転機構４６はモータ４６ａ、ギア４６ｂ，４６ｃ，４６ｄよりなり、回転テーブル４５と撮像管４４を同期して同一方向に回転させる。
【００８０】
Ｘ線管４１はそのＸ線焦点Ｓが２つの回転軸５２，５３の作る面上に乗るようにフロアーから支持される。Ｘ線焦点Ｓと検出面４４ａの中心Ｐを結ぶ線は回転軸５２，５３とαの角度をなし、α＝約４５°〜６０°である。
【００８１】
被検体４３は回転テーブル４５上に設置され、被検体４３を通ったＸ線ビーム４２が検出面４４ａで検出される。
【００８２】
撮像管４４は検出面４４ａ上での透過画像をコントローラ４８によりラスタースキャンして検出しアナログ信号としてデータ収集処理装置４７へ送る。
【００８３】
データ収集処理装置４７はこれをディジタルデータへ変換して画像加算して透過画像を作りＣＲＴ４９に表示する。また撮像管４４のアナログ信号はモニタＣＲＴ５１に接続されディジタル化前の透過画像がモニタできる。
【００８４】
回転テーブル４５はピント機構５４を介して回転機構４６に接続している。ピント機構４６は回転テーブル４５を回転軸方向へ移動させる機構である。Ｘ線焦点Ｓと検出面の中心Ｐを結ぶ線とテーブル回転軸５２との交点Ｑを通り検出面４４ａと平行な面がピント面５５となる。ピント機構５４はピント面５５に対して被検体４３を移動させピント位置を変える働らきをする。
【００８５】
ピント機構５４は撮像管４４を軸方向に動かしてもよく、撮像管４４と回転テーブル４５の両方を動かしてもよく、またＸ線管４１を動かしてもよい。なおＸ線管４１にはＸ線制御装置が接続されているが図では省略されている。
【００８６】
図７（ｂ）に回転テーブル４５の断面を示す。回転テーブル４５は中空のＸ線吸収の少ない材料、プラスチック（アクリル）により構成され、これにより画像に影響が出にくくなる。
【００８７】
図７の撮像管４４は、第１の実施の形態で述べたように撮像管４４以外のＸ線検出器であってもよい。
【００８８】
（作用）
次に、以上のように構成された断層撮影装置の作用について説明する。操作者はまず被検体４３を回転テーブル４５上に設置し、ピント制御器５６のパネルからピント位置（つまり回転テーブル面から何ｍｍ上にピント面を設定するか）を設定し、つぎにＸ線をＸ線制御装置からオンにし、つぎに回転制御装置５０から回転をオンにする。
【００８９】
撮像管４４から回転位置の変化した透過画像が１／３０秒に１枚ずつデータ収集処理装置４７に送られるので、操作者はデータ収集処理装置４７の画像加算をスタートさせる。これににより画像加算がはじまり所定枚数加算してストップさせると透視画像ができる。
【００９０】
透視画像はピント面５５にピントの合った透過画像になることは図７（ａ）の幾何関係で理解できる。
【００９１】
第３の実施の形態において、検出面４４ａを回転軸５３に垂直になるように設定したが、これは必ずしも必要なことではない。検出面４４ａが傾斜していた場合、ピント面５５が同じ方向に傾斜するだけであり画質はそこなわれない。また、検出面４４ａの中心Ｐが回転軸５３からずれていても検出面４４ａの有効面積が低下するだけであり画質はそこなわれない。このように撮像管４４の取りつけ位置精度はあまり高くなくてもよい。
【００９２】
（効果）
以上述べた第３の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。すなわち、焦点走査型Ｘ線管を用いないので焦点位置がくるうことがなく、高品位な透視画像が得られ装置も安価になる。また、回転走査のみで透視画像が得られるので機構が単純、安価で精度も上がり良好な透視画像が得られる。さらに、走査型Ｘ線管とくらべ傾斜角αが大きくでき、ぼけを大きくできるためピントのシャープな透視画像が得られる。また、ピント面からはずれた面にあるパターンのぼけ方向が一方向でなく円型であり直線状のパターンもよくぼけ、ピントのシャープな透視画像が得られる。
【００９３】
画像処理が画像加算だけですむので高速で処理ができる。
【００９４】
回転テーブルをプラスチックの中空の円柱のＸ線の吸収の少ない材料で作ったのでテーブルの影響を受けないラミノ像ができる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、ピント面のみによくピントが合う断層撮影装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施の形態を説明するための概略構成図および回転テーブルを示す図。
【図２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ第１の実施の形態の作用を説明するための図。
【図４】第１の実施の実施の形態の作用説明図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は第１の実施の形態の較正時の構成図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は第１の実施の形態の較正時の作用説明図。
【図７】（ａ）および（ｂ）は本発明の第３の実施の形態の構成図および回転テーブルを示す図。
【図８】従来の断層撮影装置の第１の例を示す構成図。
【図９】従来の断層撮影装置の第２の例を示す構成図。
【符号の説明】
１…Ｘ線管、２…Ｘ線ビーム、３…被検体、４…Ｘ線Ｉ．Ｉ．、５…回転テーブル、６…回転機構、７…データ収集装置、８…画像処理装置、９…ＣＲＴ、１０…回転制御装置、１１…モニタＣＲＴ、１２…テレビカメラ、Ｓ…Ｘ線焦点、１６…回転軸、４１…Ｘ線管、４２…Ｘ線ビーム、４３…被検体、４４…撮像管、４４ａ…検出面、４５…回転テーブル、４６…回転機構、４６ａ…モータ、４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ…ギア、４７…データ収集処理装置、４８…撮像管コントローラ、４９…ＣＲＴ、５０…回転制御装置、５１…モニタＣＲＴ、Ｓ…Ｘ線焦点、５２…テーブル回転軸、５３…撮像管回転軸、５４…ピント機構、５５…ピント面、Ｐ…検出面の中心、Ｑ…交点、５６…ピント制御器。
Claims (5)
- 被検体を載置する被検体載置面と、該被検体載置面と対向する位置に形成された回転機構取付面と、該回転機構取付面と該被検体載置面が互いに所定間隔を存するように形成された間隔保持側面を備え、かつ放射線の吸収の少ない材料からなる回転テーブルと、
放射線が前記被検体及び前記回転テーブルの間隔保持側面を透過するように配置した放射線源と、
前記回転テーブルの間隔保持側面を透過した放射線を実質２次元の空間分解能をもって検出する放射線検出器と、
前記回転テーブルの回転機構取付面に取付けられ、前記放射線源と前記放射線検出器を結ぶ中心線に対し所定角度の傾きを有する回転軸を中心に、前記被検体と前記放射線源と前記放射線検出器の組に対して前記被検体に相対的回転運動を与える回転機構と、
前記回転機構の回転軸を中心として前記被検体を所定角度づつ回動させる毎に前記放射線検出器の出力を透過画像として各々収集するデータ収集手段と、
前記被検体内に設定したピント面上の複数のマトリックス点へそれぞれの前記透過画像を放射線に沿って逆投影した後それぞれを加算する画像処理手段と、
を具備し、前記被検体内のピント面に焦点の合った透過画像を得ることを特徴とする断層撮影装置。 - 前記画像処理手段の逆投影は、前記被検体を回転させずに逆投影を行う固定逆投影と、前記回転手段による回転による画像の回転を打消すように画像を回転させる画像回転を行うことを特徴とする請求項１項記載の断層撮影装置。
- 前記被検体の代りに前記ピント面に基準パターンを設置し、このとき前記データ収集手段で得られる透過画像を収集し、この透過画像から前記逆投影の係数を求める過程を持つことを特徴とする請求項１項記載の断層撮影装置。
- 前記被検体の代りに前記ピント面に基準パターンを設置し、このとき前記データ収集手段で得られる透過画像を収集し、この透過画像から前記固定逆投影の係数を求める過程を持つことを特徴とする請求項２記載の断層撮影装置。
- 前記被検体の代りに前記ピント面に基準パターンを設置し、このとき前記データ収集手段で得られる透過画像を収集し、この透過画像から前記固定逆投影の係数を求めると共に前記画像回転の回転中心を求めることを特徴とする請求項２記載の断層撮影装置。
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- 1995-08-29 JP JP22031195A patent/JP3614214B2/ja not_active Expired - Lifetime
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