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JP7281182B2 - X-ray CT device - Google Patents
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Description

本発明は、高精度のX線CT装置に関する。 The present invention relates to a highly accurate X-ray CT apparatus.

従来型の微小構造観察用X線CT装置では、図6Aに示すような像拡大系を利用するため、図5に示すように、解像度(倍率)と観察領域(ワーク)とは相互に関連する。具体的には、解像度は10μm~100μmである場合には、観察領域は100μm□(四方)~0.5mm□(四方)の範囲が可能であった。 Since the conventional X-ray CT apparatus for microstructure observation uses an image magnification system as shown in FIG. . Specifically, when the resolution is 10 μm to 100 μm, the observation area can be in the range of 100 μm square (square) to 0.5 mm square (square).

図6Aに示すように、被写体2が検出手段(CCD)55の検出範囲よりも大きい場合、被写体2の全体又はより広い領域を観察するためにはいくつかの方法がある。まず、一つ目は、解像度の低い中型構造用X線CT装置を使う方法がある。二つ目は、図6Bに示すように、被写体2を移動させて、被写体2のうち検出手段55の検出範囲に入る部分的なワーク52について複数枚の部分的なX線CT画像で観察する方法がある。三つ目は、図6Cに示すように、解像度が悪くなるがX線源51から被写体2を離して検出範囲に入るワーク52の部分を大きくして、X線CTの被写体面積を大きくして1枚の画像で観察する方法がある。 As shown in FIG. 6A, when the subject 2 is larger than the detection range of the detection means (CCD) 55, there are several ways to observe the entire subject 2 or a wider area. First, there is a method of using a medium-sized structural X-ray CT apparatus with low resolution. Secondly, as shown in FIG. 6B, the object 2 is moved and a partial work 52 within the detection range of the detection means 55 of the object 2 is observed with a plurality of partial X-ray CT images. There is a way. Thirdly, as shown in FIG. 6C, although the resolution deteriorates, the part of the workpiece 52 that is separated from the X-ray source 51 and is within the detection range is enlarged to increase the area of the object for X-ray CT. There is a method of observing with a single image.

しかし、上記いずれの方法でも100mm四方程度のワークの全体像を10μmの高解像度で観察できるX線CT技術はこれまでなかった。 However, there has been no X-ray CT technology capable of observing the entire image of a workpiece of about 100 mm square with a high resolution of 10 μm by any of the above methods.

そこで、本発明の目的は、100mm四方程度のワークの全体像について、10μmの高解像度で観察できるX線CT装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an X-ray CT apparatus capable of observing an entire image of a workpiece of about 100 mm square with a high resolution of 10 μm.

本発明に係るX線CT装置は、観察するワークを回転可能に保持するワークホルダと、
前記ワークにX線を照射するX線源と、
前記ワークを透過したX線を受光する各CCDセンサを前記X線の方向と交差する第1の方向に沿って、隣接する他のCCDセンサに対して、前記各CCDセンサの検出域と同等の距離だけ間隔を開けて配列した、CCD配列と、
前記CCD配列によって得られた画像信号を処理する画像処理部と、
を備える。
An X-ray CT apparatus according to the present invention comprises a work holder that rotatably holds a work to be observed;
an X-ray source that irradiates the workpiece with X-rays;
Each CCD sensor for receiving the X-rays transmitted through the workpiece has a detection area equivalent to the detection area of each CCD sensor with respect to other adjacent CCD sensors along a first direction intersecting the direction of the X-rays. a CCD array spaced apart by a distance;
an image processing unit that processes image signals obtained by the CCD array;
Prepare.

本発明に係るX線CT装置によれば、複数のCCDセンサを第1の方向に沿って、間隔を空けて配列したCCD配列を用いるので、従来より広い観察領域とすることができると共に、高い解像度で観察できるX線CT画像を得ることができる。 According to the X-ray CT apparatus according to the present invention, a CCD array in which a plurality of CCD sensors are arranged at intervals along the first direction is used. X-ray CT images can be obtained that can be viewed with high resolution.

実施の形態1に係るX線CT装置の撮像光学系の概要を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an outline of an imaging optical system of an X-ray CT apparatus according to Embodiment 1; FIG. 図1AのCCD配列の概略平面図である。1B is a schematic plan view of the CCD array of FIG. 1A; FIG. 移動前の[0]位置のCCD配列を示す概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing the CCD array at the [0] position before movement; 移動後の[1]位置のCCD配列を示す概略平面図である。It is a schematic plan view showing the CCD array at the [1] position after movement. 実施の形態1に係るX線CT装置による撮像方法のフローチャートである。4 is a flowchart of an imaging method using the X-ray CT apparatus according to Embodiment 1; 変形例1に係るX線CT装置におけるCCD配列の構成を示す概略平面図である。3 is a schematic plan view showing the configuration of a CCD array in an X-ray CT apparatus according to Modification 1. FIG. 変形例2に係るX線CT装置におけるCCD配列の構成を示す概略平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view showing the configuration of a CCD array in an X-ray CT apparatus according to Modification 2; 実施の形態1に係るX線CT装置の対象とする観察領域と解像度との関係を示す概略図である。2 is a schematic diagram showing the relationship between the target observation area and the resolution of the X-ray CT apparatus according to Embodiment 1; FIG. 被写体が検出手段(CCD)の検出範囲よりも大きい場合の撮像光学系を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an imaging optical system when a subject is larger than the detection range of the detection means (CCD). 被写体を移動させて、被写体のうち検出手段の検出範囲に入る部分的なワークについて複数枚の部分的なX線CT画像で観察する方法を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a method of moving a subject and observing a partial workpiece within the subject that falls within the detection range of a detection means with a plurality of partial X-ray CT images; X線源から被写体2を離して検出範囲に入るワークの部分を大きくして、X線CTの被写体面積を大きくして1枚の画像で観察する方法を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of separating the object 2 from the X-ray source and enlarging the part of the work that falls within the detection range, enlarging the object area of X-ray CT, and observing it with one image.

<本発明に至る経緯について>
上述のように、図6Aに示すように被写体2が検出手段(CCD)55の検出範囲よりも大きい場合、図6B及び図6Cのいずれの方法によっても広い観察領域について高い解像度で観察できるX線CT画像を得ることは困難であった。
本発明者は、上記問題について検討した結果、1つのX線源に対して1つのCCDセンサからなる検出手段で検出する構成に起因する制限であると考えた。高い解像度を得るためには、一般的には、光学系の倍率を上げるか、又は、CCDセンサの画素ピッチを狭くする、つまり、一つの画素を小さくする方法がある。デジタルカメラ等では前者の光学系の倍率を上げることが可能であるが、X線CTでは光学系の倍率はせいぜい2倍程度しか上げられず、高い解像度を得るには画素ピッチを狭くする方法をとることとなる。なお、図5において「微笑構造用X線CT」では、例えば、マイクロフォーカスX線源を用い、拡大率を10倍近くまで大きくしている。さらに、「超微小構造用X線CT」では、X線源焦点をさらにナノレベルにまで小型化し、倍率を100倍近くまで拡大している。これらの高解像度X線CTでは、本発明における「画素ピッチを狭くする」というアプローチとは異なる方法で高解像度を得ている。
一方、従来の解像度が0.5~1mm程度のX線CT用のCCDセンサに比べて、今回、ターゲットとしている解像度は10μm~100μm程度のX線CT用のCCDセンサとなる。この場合には、上述のように光学系の倍率を上げる方法は使えないので、1つのCCDセンサの大きさがかなり小さくなり、観察領域も100μm~0.5mmの範囲と狭くなる。このため、コストを考慮すると被写体2の観察領域の全域をカバーするために十分な大きさのCCDセンサを用意することは困難であった。
さらに、被写体2の観察領域の全域について小さい1つのCCDセンサを移動させて順に撮影を行っていたのでは、例えば、20時間程度と非常に時間がかかるという問題があった。
<About the circumstances leading to the present invention>
As described above, when the subject 2 is larger than the detection range of the detection means (CCD) 55 as shown in FIG. 6A, X-rays that can be observed in a wide observation area with high resolution by either method of FIGS. 6B and 6C. Obtaining CT images was difficult.
As a result of examining the above problem, the present inventors considered that the limitation was caused by the configuration in which one X-ray source is detected by one CCD sensor. In order to obtain high resolution, generally, there is a method of increasing the magnification of the optical system or narrowing the pixel pitch of the CCD sensor, that is, reducing the size of one pixel. In digital cameras, etc., it is possible to increase the magnification of the former optical system, but in X-ray CT, the magnification of the optical system can only be increased by about 2 times at most. will be taken. In FIG. 5, in the "X-ray CT for smile structure", for example, a microfocus X-ray source is used, and the magnification is increased to nearly 10 times. Furthermore, in the "X-ray CT for ultrafine structures", the X-ray source focus is further miniaturized to the nano-level, and the magnification is increased to nearly 100 times. In these high-resolution X-ray CTs, high resolution is obtained by a method different from the approach of "narrowing the pixel pitch" in the present invention.
On the other hand, compared to the conventional CCD sensor for X-ray CT with a resolution of about 0.5 to 1 mm, the target resolution of this time is a CCD sensor for X-ray CT with a resolution of about 10 μm to 100 μm. In this case, since the method of increasing the magnification of the optical system as described above cannot be used, the size of one CCD sensor becomes considerably small, and the observation area is narrowed to the range of 100 μm to 0.5 mm. For this reason, it has been difficult to prepare a CCD sensor large enough to cover the entire observation area of the object 2 in consideration of cost.
Furthermore, if one small CCD sensor is moved and photographed sequentially over the entire observation area of the object 2, there is a problem that it takes a very long time, for example, about 20 hours.

そこで、本発明者は、複数のCCDセンサを第1の方向に沿って、間隔を空けて配列したCCD配列を用いることで、従来より広い観察領域とすることができることを見出して、本発明に至った。これによって広い観察領域が得られると共に、高い解像度で観察できるX線CT画像を得ることができる。また、間隔を空けて配列したCCD配列をシフトさせることで、例えば、およそ4時間程度の比較的短時間で撮影を行うことができる。 Accordingly, the inventors of the present invention found that by using a CCD arrangement in which a plurality of CCD sensors are arranged at intervals along the first direction, it is possible to obtain a wider observation area than in the conventional art. Arrived. As a result, a wide observation area can be obtained, and an X-ray CT image that can be observed with high resolution can be obtained. In addition, by shifting the CCD array arranged at intervals, it is possible to perform imaging in a relatively short period of time, for example, about 4 hours.

第1の態様に係るX線CT装置は、観察するワークを回転可能に保持するワークホルダと、
前記ワークにX線を照射するX線源と、
前記ワークを透過したX線を受光する各CCDセンサを前記X線の方向と交差する第1の方向に沿って、隣接する他のCCDセンサに対して、前記各CCDセンサの検出域と同等の距離だけ間隔を開けて配列した、CCD配列と、
前記CCD配列によって得られた画像信号を処理する画像処理部と、
を備える。
An X-ray CT apparatus according to a first aspect includes a work holder that rotatably holds a work to be observed;
an X-ray source that irradiates the workpiece with X-rays;
Each CCD sensor for receiving the X-rays transmitted through the workpiece has a detection area equivalent to the detection area of each CCD sensor with respect to other adjacent CCD sensors along a first direction intersecting the direction of the X-rays. a CCD array spaced apart by a distance;
an image processing unit that processes image signals obtained by the CCD array;
Prepare.

第2の態様に係るX線CT装置は、上記第1の態様において、前記CCD配列を、前記第1の方向に沿って前記各CCDセンサの検出域と同等の距離を移動可能なCCD配列移動部をさらに備えてもよい。 In the X-ray CT apparatus according to a second aspect, in the first aspect, the CCD array is moved along the first direction by a distance equivalent to the detection area of each CCD sensor. You may further provide a part.

第3の態様に係るX線CT装置は、上記第1の態様において、前記CCD配列において、前記各CCDセンサは、前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って隣接する他のCCDセンサに対して、前記各CCDセンサの検出域と同等の距離だけ間隔を開けて配列されていてもよい。 In the X-ray CT apparatus according to a third aspect, in the above first aspect, in the CCD array, each of the CCD sensors includes another CCD adjacent along a second direction intersecting the first direction. The sensors may be spaced apart by a distance equivalent to the detection area of each CCD sensor.

第4の態様に係るX線CT装置は、上記第3の態様において、前記CCD配列を、前記第1の方向又は前記第2の方向に沿って前記各CCDセンサの検出域と同等の距離を移動可能なCCD配列移動部をさらに備えてもよい。 In the X-ray CT apparatus according to a fourth aspect, in the third aspect, the CCD array is arranged at a distance equivalent to the detection area of each CCD sensor along the first direction or the second direction. A movable CCD array moving unit may be further provided.

以下、実施の形態に係るX線CT装置について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。 An X-ray CT apparatus according to an embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the substantially same member in drawing.

(実施の形態1)
図1Aは、実施の形態1に係るX線CT装置20の撮像光学系の概要を示す概略図である。図1Bは、図1AのCCD配列15の平面図である。図1A及び図1Bでは、便宜上CCDセンサ14a~14dの配列方向をx方向とし、X線源11からCCD配列15に照射されるX線の方向をz方向として示している。
このX線CT装置20は、観察するワーク12を回転可能に保持するワークホルダ13と、ワーク12にX線を照射するX線源11と、ワーク12を透過したX線を受光する各CCDセンサを配列したCCD配列15と、CCD配列15によって得られた画像信号を処理する画像処理部18と、を備える。上記CCD配列15は、各CCDセンサ14a~14dをX線の方向(z方向)と交差する第1の方向(x方向)に沿って、隣接する他のCCDセンサに対して、各CCDセンサの検出域と同等の距離だけ間隔を開けて配列している。
これによって、複数のCCDセンサを第1の方向に沿って、間隔を空けて配列したCCD配列を用いるので、従来より広い観察領域とすることができると共に、高い解像度で観察できるX線CT画像を得ることができる。
(Embodiment 1)
FIG. 1A is a schematic diagram showing an outline of an imaging optical system of an X-ray CT apparatus 20 according to Embodiment 1. FIG. FIG. 1B is a plan view of the CCD array 15 of FIG. 1A. 1A and 1B, for the sake of convenience, the direction in which the CCD sensors 14a to 14d are arranged is indicated as the x direction, and the direction of X-rays emitted from the X-ray source 11 to the CCD array 15 is indicated as the z direction.
This X-ray CT apparatus 20 includes a workpiece holder 13 that rotatably holds a workpiece 12 to be observed, an X-ray source 11 that irradiates the workpiece 12 with X-rays, and CCD sensors that receive X-rays that have passed through the workpiece 12. and an image processing unit 18 for processing image signals obtained by the CCD array 15 . In the CCD array 15, each CCD sensor 14a to 14d is arranged along a first direction (x direction) that intersects the X-ray direction (z direction), with respect to other adjacent CCD sensors. They are spaced apart by a distance equivalent to the detection area.
As a result, a CCD array in which a plurality of CCD sensors are arranged at intervals along the first direction is used, so that the observation area can be wider than before, and an X-ray CT image that can be observed with high resolution can be obtained. Obtainable.

以下に、このX線CT装置20を構成する部材について説明する。 The members constituting this X-ray CT apparatus 20 will be described below.

<X線源>
X線源11は、通常のX線CT装置用に用いられるものを用いることができる。
<X-ray source>
As the X-ray source 11, one used for a normal X-ray CT apparatus can be used.

<ワークホルダ>
ワークホルダ13は、観察するワーク12を回転可能に保持する。図1Aでは、CCD配列における倍率がおよそ2倍となる位置にワーク12を保持するように設けられている。なお、ワークホルダ13の位置は、上記の倍率の箇所に限定されるものではなく、様々な倍率の箇所に設けてもよい。また、ワークホルダ13は、ワーク12を、例えば、0.5°の角度ずつ回転させて撮像時には止めておき、全体として360°回転可能にワーク12を保持できる。また、必要により360°を超える回転が可能に保持してもよい。さらに、ワーク12を移動させるようにしてもよい。
<Work holder>
The work holder 13 rotatably holds the work 12 to be observed. In FIG. 1A, the workpiece 12 is held at a position where the magnification of the CCD array is approximately doubled. In addition, the position of the work holder 13 is not limited to the position of the above-described magnification, and may be provided at various magnifications. In addition, the work holder 13 rotates the work 12 by an angle of, for example, 0.5° and stops it at the time of imaging, so that the work 12 can be held rotatably by 360° as a whole. Also, if necessary, it may be held so that it can rotate more than 360 degrees. Furthermore, the workpiece 12 may be moved.

<CCD配列>
CCD配列15は、ワーク12を透過したX線を受光する各CCDセンサを配列している。具体的には、図1Bに示すように、複数のCCDセンサ14a~14dをx方向に沿って各CCDセンサの検出域と同等の距離dだけ間隔を開けて配列している。各CCDセンサの間隔dは、例えば、一つのCCDセンサのx方向の長さと同じかあるいは数画素分小さい。この例では、間隔を空けて一次元配列した4つのCCDセンサ14a~14dによってCCD配列15を構成している。つまり、図1Bに示されるように、このCCD配列15は、x方向に長さLを有し、同じ4つのCCDセンサ14a~14dを互いに隣接して配列した場合に比べて2倍の観察領域を得ることができる。これによって、X線源11から照射されるX線によるワーク12の全体についての射影領域の範囲にわたって、観察領域とすることができる。
なお、CCD配列15のサイズは、長さLは、100mm以下である。例えば大きなセンサが出来た場合を考えると、長い信号線路に信号を伝達することになり、信号の減衰や遅延があるので、100mm以上の領域を観察することは困難と考えられる。
<CCD array>
The CCD array 15 has CCD sensors that receive the X-rays that have passed through the workpiece 12 . Specifically, as shown in FIG. 1B, a plurality of CCD sensors 14a to 14d are arranged along the x-direction at intervals of a distance d equivalent to the detection area of each CCD sensor. The distance d between the CCD sensors is, for example, equal to or smaller than the length of one CCD sensor in the x direction by several pixels. In this example, the CCD array 15 is composed of four CCD sensors 14a to 14d arranged one-dimensionally at intervals. That is, as shown in FIG. 1B, this CCD array 15 has a length L in the x-direction and has twice the viewing area as if the same four CCD sensors 14a-14d were arranged adjacent to each other. can be obtained. As a result, the entire workpiece 12 projected by the X-rays emitted from the X-ray source 11 can be viewed as an observation area.
As for the size of the CCD array 15, the length L is 100 mm or less. For example, if a large sensor is made, the signal is transmitted through a long signal line, and since the signal is attenuated and delayed, it is considered difficult to observe an area of 100 mm or more.

なお、各CCDセンサ14a~14dは、通常用いられるCCDセンサを用いることができる。また、各CCDセンサ14a~14dは、感度や遅延時間等の性能において、同程度であることが好ましい。CCD配列15は、面積は広いが、比較的薄型となり、散乱線の影響も少なく、遮蔽も容易である。
また、このCCD配列15では、撮像光学系が薄型となるため、X線CT撮像のためのワーク12の回転機構も、設計的な自由度が高くなり、小型で高性能な機構を実現し易くなる。X線CT撮像では、振動を出来るだけ減少させることも重要で、撮像光学系の小型化は、安定な撮像のための機械的な剛性を確保しやすくなることは大きな利点となる。
Incidentally, each of the CCD sensors 14a to 14d can be a commonly used CCD sensor. Further, it is preferable that the CCD sensors 14a to 14d have similar performances such as sensitivity and delay time. Although the CCD array 15 has a large area, it is relatively thin, less affected by scattered radiation, and easily shielded.
In addition, since the CCD array 15 has a thin imaging optical system, the rotating mechanism for the workpiece 12 for X-ray CT imaging also has a high degree of freedom in design, making it easy to realize a compact and high-performance mechanism. Become. In X-ray CT imaging, it is also important to reduce vibration as much as possible, and miniaturization of the imaging optical system is a great advantage in that it becomes easier to secure mechanical rigidity for stable imaging.

CCD配列15によって撮像する場合には、ワーク12の回転による角度ごとに各CCDセンサ14a~14dを同時並列的に撮像する。このCCD配列15では、各CCDセンサ14a~14dを間隔を空けて配列しているので、CCDセンサ間の間隙で撮像していない空白部分を撮像するために、CCD配列15をx方向に移動させる。
そこで、このX線CT装置は、さらに、CCD配列15をx方向に移動させるCCD配列移動部16を備える。
When the image is captured by the CCD array 15, the CCD sensors 14a to 14d are simultaneously captured for each angle of rotation of the workpiece 12. FIG. In this CCD array 15, since the CCD sensors 14a to 14d are arranged at intervals, the CCD array 15 is moved in the x-direction in order to pick up an image of a blank portion between the CCD sensors. .
Therefore, this X-ray CT apparatus further includes a CCD array moving unit 16 that moves the CCD array 15 in the x direction.

<CCD配列移動部>
図2Aは、移動前の[0]位置のCCD配列を示す概略平面図である。図2Bは、移動後の[1]位置のCCD配列を示す概略平面図である。
図2Aでは、移動前のCCD配列15について、x方向に沿って、CCDセンサ14aの位置を「0」、CCDセンサ14bの位置を「2」、CCDセンサ14cの位置を「4」、CCDセンサ14dの位置を「6」としている。また、各CCDセンサの間隙を順に「1」、「3」、「5」、「7」としている。
CCD配列移動部16によって、図2Bに示すように、CCD配列15をx方向に各CCDセンサの間隔dだけ移動させることができる。図2Bでは、CCDセンサ14aの位置が「1」、CCDセンサ14bの位置が「3」、CCDセンサ14cの位置が「5」、CCDセンサ14dの位置が「7」となる。図2Bにおける移動の間隔mは、実質的に各CCDセンサの間隔dと一致することが好ましい。
CCD配列15の移動前の位置を「0」、移動後の位置を「1」とすれば、CCD配列移動部16によってCCD配列を位置「0」と位置「1」との間で交互に移動させることで、広い観察領域を得るとともに、高い解像度を得ることができる。
なお、CCD配列移動部16は、高精度に位置決めできることが好ましい。
<CCD array moving part>
FIG. 2A is a schematic plan view showing the CCD array at the [0] position before movement. FIG. 2B is a schematic plan view showing the CCD array at position [1] after movement.
In FIG. 2A, for the CCD array 15 before movement, along the x-direction, the position of the CCD sensor 14a is "0", the position of the CCD sensor 14b is "2", the position of the CCD sensor 14c is "4", and the position of the CCD sensor 14c is "4". The position of 14d is set to "6". Also, the gaps between the CCD sensors are set to "1", "3", "5", and "7" in order.
As shown in FIG. 2B, the CCD array moving unit 16 can move the CCD array 15 in the x direction by the distance d between the CCD sensors. In FIG. 2B, the position of the CCD sensor 14a is "1", the position of the CCD sensor 14b is "3", the position of the CCD sensor 14c is "5", and the position of the CCD sensor 14d is "7". The distance m of movement in FIG. 2B preferably substantially matches the distance d of each CCD sensor.
If the position of the CCD array 15 before movement is "0" and the position after movement is "1", the CCD array moving unit 16 alternately moves the CCD array between positions "0" and "1". By doing so, a wide observation area can be obtained and high resolution can be obtained.
In addition, it is preferable that the CCD array moving unit 16 can be positioned with high accuracy.

<画像処理部>
画像処理部18によって、CCD配列15によって得られた画像信号を処理する。これによってX線CT画像を得ることができる。画像処理部18は、通常のコンピュータによって実現できる。また、画像信号の処理についてはX線CT装置において通常用いられる画像処理方法を用いることができる。
<Image processing section>
The image signal obtained by the CCD array 15 is processed by the image processing section 18 . An X-ray CT image can thus be obtained. The image processing section 18 can be realized by a normal computer. For image signal processing, an image processing method commonly used in an X-ray CT apparatus can be used.

<X線CT装置による撮像方法>
図3は、実施の形態1に係るX線CT装置による撮像方法のフローチャートである。
このX線CT装置20による撮像方法は、以下の通りである。
(1)ワーク12の回転角度を設定する(S01)。初期状態では、角度0°である。以降は、例えば0.5°ずつワーク12を回転させて保持する。なお最終状態は360°である。
(2)次に、位置「0」のCCD配列15によってワーク12の透過画像を得る(S02)。例えば、CCD配列移動部16によってCCD配列15を位置「0」(図2A)としてもよい。また、X線源11からワーク12にX線を照射してCCD配列15の各CCDセンサ14a~14dによって同時並列的に撮像する。これによって設定された回転角度での透過画像を得る。なお、この場合には、間隔を空けて配置された各CCDセンサ14a~14dによる透過画像のみが得られ、各CCDセンサ14a~14dの間隙は空白部分となっている。
<Imaging method using an X-ray CT device>
FIG. 3 is a flowchart of an imaging method using the X-ray CT apparatus according to Embodiment 1. FIG.
The imaging method by this X-ray CT apparatus 20 is as follows.
(1) Set the rotation angle of the workpiece 12 (S01). In the initial state, the angle is 0°. Thereafter, the workpiece 12 is rotated by, for example, 0.5° and held. Note that the final state is 360°.
(2) Next, a transmission image of the workpiece 12 is obtained by the CCD array 15 at position "0" (S02). For example, the CCD array moving unit 16 may move the CCD array 15 to position "0" (FIG. 2A). Also, the work 12 is irradiated with X-rays from the X-ray source 11 and imaged simultaneously by the CCD sensors 14a to 14d of the CCD array 15 in parallel. A transmission image is obtained at the rotation angle thus set. In this case, only transmission images are obtained by the CCD sensors 14a to 14d arranged at intervals, and the gaps between the CCD sensors 14a to 14d are blank portions.

(3)次いで、位置「1」のCCD配列15によってワーク12の透過画像を得る(S03)。例えば、CCD配列15を位置「1」(図2B)としてもよい。また、X線源11からワーク12にX線を照射してCCD配列15の各CCDセンサ14a~14dによって同時並列的に撮像する。これによって、上記(2)で空白部分に対応する透過画像が得られる。
(4)上記(2)の位置「0」の透過画像と(3)の位置「1」の透過画像とを合成して、設定された回転角度での連続した透過画像を得る(S04)。
(5)ワーク12を所定角度、回転させて角度を再設定する(S05)。回転は、例えば0.5°であってもよい。
(3) Next, a transparent image of the workpiece 12 is obtained by the CCD array 15 at position "1" (S03). For example, CCD array 15 may be at position "1" (Fig. 2B). Also, the work 12 is irradiated with X-rays from the X-ray source 11 and imaged simultaneously by the CCD sensors 14a to 14d of the CCD array 15 in parallel. As a result, a transmission image corresponding to the blank portion in (2) above is obtained.
(4) Synthesize the transmission image at position "0" in (2) and the transmission image at position "1" in (3) to obtain continuous transmission images at the set rotation angle (S04).
(5) The workpiece 12 is rotated by a predetermined angle to reset the angle (S05). The rotation may be, for example, 0.5°.

(6)ワーク12の回転角度が360°となっているか確認する(S06)。回転角度がし、360°になっていなければ、(2)に戻る。回転角度が360°になっていれば、次のX線CT画像処理に進む。
(7)ワーク12の回転角度0°~360°の各透過画像に基づいて、X線CT画像を得る(S07)。なお、0°と360°との両方の透過画像を得てもよい。
また、複数個のCCDセンサにおいて、透過画像データの蓄積と並列的な3D画像再構成を行う。つまり、並列に配置した複数個のCCDセンサで撮像するので、得られたデータはマルチコアのパーソナルコンピュータの並列処理アルゴリズムで対応してもよい。この並列処理によって、大規模な画像データの高速な画像処理を可能にする。
(6) Confirm whether the rotation angle of the workpiece 12 is 360° (S06). If the rotation angle is not 360°, return to (2). If the rotation angle is 360°, the process proceeds to the next X-ray CT image processing.
(7) An X-ray CT image is obtained based on each transmitted image of the workpiece 12 at rotation angles of 0° to 360° (S07). Note that transmission images of both 0° and 360° may be obtained.
Also, in a plurality of CCD sensors, transmission image data is accumulated and 3D image reconstruction is performed in parallel. In other words, since images are captured by a plurality of CCD sensors arranged in parallel, the obtained data may be handled by a parallel processing algorithm of a multi-core personal computer. This parallel processing enables high-speed image processing of large-scale image data.

以上によって、ワーク12のX線CT画像を得ることができる。この場合において、例えば、図5に示すように、直径10cm~20cm以上で、高さ20cm以上の丸型や、角型の電池を、画像分解能10μm~100μmの性能で、4時間程度の短時間で内部を撮像することが可能となる。 As described above, an X-ray CT image of the workpiece 12 can be obtained. In this case, for example, as shown in FIG. 5, a round or rectangular battery with a diameter of 10 cm to 20 cm or more and a height of 20 cm or more can be used for a short time of about 4 hours with an image resolution of 10 μm to 100 μm. It is possible to image the inside with

(変形例1)
図4Aは、変形例1に係るX線CT装置におけるCCD配列15aの構成を示す概略平面図である。
変形例1に係るX線CT装置におけるCCD配列15aは、図4Aに示すように、x方向だけでなく、y方向についても間隔を空けてCCDセンサ14a~14hを配列している点で実施の形態1に係るX線CT装置におけるCCD配列と相違する。具体的には、z方向からの平面視で各CCDセンサ14a~14hが単純平面格子を構成している。
このCCD配列を用いたX線CT画像の撮像では、一つの回転角度について、(1)位置「0,0」での撮像、(2)x方向にCCD配列を移動させた位置「1,0」での撮像、(3)y方向にCCD配列を移動させた位置「0,1」での撮像、(4)x方向及びy方向にCCD配列を移動させた位置「1,1」での撮像、の4回の撮像を行う必要がある。つまり、位置「0,0」での空白部分を埋めるには、さらに3回の撮像を要する。なお、ここでは、移動前後のCCDセンサ14aの位置を2次元座標として表している。
このように2次元的にCCDセンサ14a~14hを間隔を空けて配列してCCD配列15aを構成するので、2次元的により広い観察領域を得ることができると共に、厚さを有する断面透過画像を得ることができる。
(Modification 1)
FIG. 4A is a schematic plan view showing the configuration of the CCD array 15a in the X-ray CT apparatus according to Modification 1. FIG.
As shown in FIG. 4A, the CCD array 15a in the X-ray CT apparatus according to Modification 1 is implemented in that the CCD sensors 14a to 14h are arrayed at intervals not only in the x direction but also in the y direction. It differs from the CCD arrangement in the X-ray CT apparatus according to the first embodiment. Specifically, each of the CCD sensors 14a to 14h constitutes a simple planar grating in plan view from the z direction.
In imaging of X-ray CT images using this CCD array, for one rotation angle, (1) imaging at position "0, 0", (2) position "1, 0" obtained by moving the CCD array in the x direction. ”, (3) imaging at position “0, 1” by moving the CCD array in the y direction, (4) imaging at position “1, 1” by moving the CCD array in the x and y directions It is necessary to perform imaging four times. In other words, to fill in the blank portion at the position "0, 0", three more times of imaging are required. Here, the positions of the CCD sensor 14a before and after movement are expressed as two-dimensional coordinates.
Since the CCD sensors 14a to 14h are two-dimensionally spaced apart to form the CCD array 15a, a two-dimensionally wider observation area can be obtained and a cross-sectional transmission image having a thickness can be obtained. Obtainable.

(変形例2)
図4Bは、変形例2に係るX線CT装置におけるCCD配列15bの構成を示す概略平面図である。
変形例2に係るX線CT装置におけるCCD配列15bは、図4Bに示すように、z方向からの平面視で各CCDセンサ14a~14hが市松模様をなしている。図4Aと対比すると、4つのCCDセンサの中央にもCCDセンサが配列されている点で相違する。
このCCD配列を用いたX線CT画像の撮像では、一つの回転角度について、(1)位置「0」での撮像、(1)x方向又はy方向へCCD配列を移動させた位置「1」での撮像、の2回の撮像を行う必要がある。なお、図4Aの場合とは異なり、x方向又はy方向にCCD配列を移動させることによって、空白部分の透過画像を得ることができる。
(Modification 2)
FIG. 4B is a schematic plan view showing the configuration of the CCD array 15b in the X-ray CT apparatus according to Modification 2. As shown in FIG.
In the CCD array 15b in the X-ray CT apparatus according to Modification 2, as shown in FIG. 4B, the CCD sensors 14a to 14h form a checkerboard pattern when viewed from above in the z direction. Compared to FIG. 4A, the difference is that a CCD sensor is also arranged in the center of the four CCD sensors.
In imaging of X-ray CT images using this CCD array, for one rotation angle, (1) imaging at position "0", (1) position "1" by moving the CCD array in the x direction or y direction It is necessary to perform imaging twice. It should be noted that unlike the case of FIG. 4A, a transparent image of a blank portion can be obtained by moving the CCD array in the x-direction or the y-direction.

なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び/又は実施例のうちの任意の実施の形態及び/又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び/又は実施例が有する効果を奏することができる。 It should be noted that the present disclosure includes appropriate combinations of any of the various embodiments and / or examples described above, and each embodiment and / or The effects of the embodiment can be obtained.

本発明に係るX線CT装置によれば、複数のCCDセンサを第1の方向に沿って、間隔を空けて配列したCCD配列を用いるので、従来より広い観察領域とすることができると共に、高い解像度で観察できるX線CT画像を得ることができる。そこで、広い観察領域を必要としながら、高い解像度を要求する電極構造等の観察に有用である。 According to the X-ray CT apparatus according to the present invention, a CCD array in which a plurality of CCD sensors are arranged at intervals along the first direction is used. X-ray CT images can be obtained that can be viewed with high resolution. Therefore, it is useful for observing electrode structures and the like that require high resolution while requiring a wide observation area.

1 X線
2 被写体
11 X線源
12 ワーク
13 ワークホルダ
14、14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h CCDセンサ
15、15a CCD配列
16 CCD配列移動部
18 画像処理部
20 X線CT装置
51 X線源
52 ワーク
55 CCD配列
1 X-ray 2 Subject 11 X-ray source 12 Work 13 Work holders 14, 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f, 14g, 14h CCD sensors 15, 15a CCD array 16 CCD array moving section 18 Image processing section 20 X-ray CT device 51 X-ray source 52 Work 55 CCD array

Claims (2)

観察するワークを回転可能に保持するワークホルダと、
前記ワークにX線を照射するX線源と、
前記ワークを透過したX線を受光する各面状CCDセンサを前記X線の方向と交差する第1の方向に沿って、隣接する他の面状CCDセンサに対して、前記各面状CCDセンサの検出域と同等の距離だけ間隔を開けて配列した、CCD配列と、
前記CCD配列によって得られた画像信号を処理する画像処理部と、
前記CCD配列を、前記第1の方向に沿って前記各面状CCDセンサの検出域と同等の距離を移動可能なCCD配列移動部と、
を備えた、X線CT装置。
a work holder that rotatably holds a work to be observed;
an X-ray source that irradiates the workpiece with X-rays;
Each planar CCD sensor for receiving the X-rays transmitted through the workpiece is positioned in a first direction intersecting with the direction of the X-rays with respect to other adjacent planar CCD sensors. A CCD array spaced apart by a distance equivalent to the detection area of
an image processing unit that processes image signals obtained by the CCD array;
a CCD array moving unit capable of moving the CCD array along the first direction by a distance equivalent to the detection area of each of the planar CCD sensors;
An X-ray CT apparatus.
観察するワークを回転可能に保持するワークホルダと、
前記ワークにX線を照射するX線源と、
前記ワークを透過したX線を受光する各面状CCDセンサを前記X線の方向と交差する第1の方向に沿って、隣接する他の面状CCDセンサに対して、前記各面状CCDセンサの検出域と同等の距離だけ間隔を開けて配列した、CCD配列と、
前記CCD配列によって得られた画像信号を処理する画像処理部と、
を備え、
前記CCD配列において、前記各面状CCDセンサは、前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って隣接する他の面状CCDセンサに対して、前記各面状CCDセンサの検出域と同等の距離だけ間隔を開けて配列されていると共に
前記CCD配列を、前記第1の方向又は前記第2の方向に沿って前記各面状CCDセンサの検出域と同等の距離を移動可能なCCD配列移動部をさらに備えた、X線CT装置。
a work holder that rotatably holds a work to be observed;
an X-ray source that irradiates the workpiece with X-rays;
Each planar CCD sensor for receiving the X-rays transmitted through the workpiece is positioned in a first direction intersecting with the direction of the X-rays with respect to other adjacent planar CCD sensors. A CCD array spaced apart by a distance equivalent to the detection area of
an image processing unit that processes image signals obtained by the CCD array;
with
In the CCD array, each planar CCD sensor has a detection area of each planar CCD sensor with respect to another adjacent planar CCD sensor along a second direction that intersects with the first direction. spaced an equal distance apart and
An X-ray CT apparatus, further comprising a CCD array moving unit capable of moving the CCD array along the first direction or the second direction by a distance equivalent to the detection area of each planar CCD sensor.
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