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    • 专利摘要:
    一種放射線攝影裝置，當將載置著對象物的平台2予以驅動時，各個直進驅動機構(X軸/Y軸直進馬達7a、7b)的合成軌道為依據圓軌道的軌道，藉由包含2個以上的直進驅動機構(X軸/Y軸直進馬達7a、7b)的組合的平台驅動機構7來使平台2移動。使每個單位步的移動量的絕對值(驅動量)為具有正實數的值的規定值以上或為“0”，分別對各個直進驅動機構(X軸/Y軸直進馬達7a、7b)進行控制，將自小圓軌道至大圓軌道為止的範圍的軌道作為依據圓軌道的軌道，使平台2移動，上述小圓軌道為圓軌道的一半同心圓，上述大圓軌道為圓軌道的2倍同心圓。
    公开号:TW201306803A
    申请号:TW101117431
    申请日:2012-05-16
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Yusuke Tagawa；Yoshihiro Ueno；Hiroshi Oohara
    申请人:Shimadzu Corp；
    IPC主号:A61B6-00
    专利说明:
    放射線攝影裝置
    本發明是有關於一種放射線攝影裝置，該放射線攝影裝置基於多個投影圖像來取得斷層圖像，從而進行放射線攝影。
    採用X射線檢查裝置作為例子，對放射線攝影裝置進行說明。先前，如圖7所示，此種X射線檢查裝置包括：載置著對象物O的平台(stage)S、與X射線管T(放射線照射單元)及X射線檢測器D(放射線檢測單元)，上述X射線管T(放射線照射單元)及X射線檢測器D(放射線檢測單元)是以隔著上述平台S而彼此相對向的方式配置。平台S是包括旋轉機構的旋轉平台，圍繞旋轉軸Ax的軸心，對旋轉平台進行旋轉驅動。
    再者，作為X射線檢查的對象物，存在裝配基板、多層基板的通孔(through hole)/圖案(pattern)/焊錫接合部、如配置於托板(pallet)上的積體電路(IC：Integrated Circuit)之類的裝配之前的電子零件、金屬等的鑄造物、以及如盒式磁帶錄影機(video cartridge recorder)之類的成型品等。
    尤其，當藉由斷層攝影，對球柵陣列(Ball Grid Array，BGA)或配線等的具有非常微細的構造的對象物進行X射線檢查時，必須增大放大率來進行攝影。然而，為了增大放大率，必須使以X射線管為代表的放射線源與對象物接近來進行攝影，因此，當對象物為呈平面的大形狀時，X射線管與對象物有可能會彼此干涉。結果，為了避免干涉，幾乎無法提高放大率。
    因此，如圖8所示，配置旋轉平台S，且朝相對於使旋轉平台S旋轉驅動的旋轉軸Ax傾斜固定角度(斷層角(lamino angle)))的軸方向，配置X射線管T與X射線檢測器D(例如參照專利文獻1)。於圖8的情形時，固定地配置X射線管T，使旋轉平台S圍繞旋轉軸Ax的軸心旋轉驅動。當取得資料(data)時，X射線檢測器D自傾斜了斷層角的傾斜方向，對X射線管T所照射且透過對象物O的X射線進行檢測，基於該X射線來取得投影至X射線檢測器D的檢測面的投影圖像。每當使旋轉平台S旋轉驅動時，取得投影圖像，藉此，取得多個角度的投影圖像。
    如此，朝傾斜了斷層角的傾斜方向配置X射線管與X射線檢測器，且自傾斜方向進行攝影，藉此，具有如下的優點，即，可使X射線管與旋轉平台接近，進而可使X射線管與對象物接近，可獲得高放大率的投影圖像而不會使X射線管與對象物彼此干涉。然而，由於驅動系統的自由度存在制約，因此，存在如下的缺點，即，難以自任意的位置取得對象物的投影圖像，導致用途限定於電腦斷層掃描(Computed Tomography，CT)。
    因此例如，如圖9所示，利用如下的裝置來實現自傾斜方向進行攝影的方法已為人所知，上述裝置的平台S上並不包括特別的旋轉機構(例如參照專利文獻2、專利文獻3)。於圖9中，以在與旋轉軸Ax垂直的平面(圖9中為水平面)內描繪出圓軌道的方式，使平台S與對象物O一併水平移動(直進移動)，且與平台S的移動同步地，使X射線檢測器D圍繞相同的旋轉軸Ax的軸心旋轉驅動，藉此，取得多個投影圖像，進而基於多個投影圖像來取得斷層圖像。
    如此，以使圖9中的攝影時的X射線管、對象物及X射線檢測器的相對性的幾何關係與圖8的情形(對象物及旋轉平台圍繞旋轉軸Ax的軸心旋轉驅動的情形)相同的方式，同步地將上述各個構件予以驅動，藉此，實現自傾斜方向進行攝影。再者，於圖9的情形時，可與圖8不同地使平台S的朝向保持固定。又，關於實現自傾斜方向進行攝影的裝置構成，除了圖9以外，亦有多個裝置構成，例如存在將平台(及對象物)予以固定地將X射線管及X射線檢測器予以驅動的方法等(例如參照專利文獻4)。
    先前技術文獻
    專利文獻
    專利文獻1：日本專利特開2005-106515號公報
    專利文獻2：日本專利特開2010-2221號公報
    專利文獻3：日本專利特開2006-162335號公報
    專利文獻4：日本專利第4409043號
    然而，如圖9所示，當自傾斜方向進行CT攝影時，CT專用裝置僅有平台旋轉的1個自由度，與此相比較，，驅動系統的自由度多，各驅動系統的驅動精度變得重要。尤其，由於平台與X射線檢測器為彼此獨立的驅動機構，因此，存在如下的問題點，即，為了獲得理想的斷層攝影的掃描軌道，需要高精度的定位、可同步的機構與控制，且價格昂貴。
    具體而言，越是使X射線管與平台接近地以高放大率來進行攝影，則平台的驅動精度對於投影圖像的影響越大。因此，當以高放大率，自傾斜方向進行CT攝影時，平台必須以高精度地描繪出圓軌道的方式來進行動作。為了實現此種平台的高精度的驅動，機械必須具有高剛性，且必須能夠進行微小的位置控制(定位)，存在成本升高的問題點。
    又，為了使平台以描繪出圓軌道的方式來進行動作，如圖10所示，正交的2個軸(正交座標系的X軸、Y軸)的驅動系統以相位偏差呈90°的正弦波(sin波)的方式，對各個位置進行控制即可。圖10中的PX為X座標值，PY為Y座標值。然而，當進行攝影時，於以某旋轉角度而等間隔地進行取樣(sampling)的情形下，對於驅動量而言，於sin波的增益變大的位置(圖10中的Y座標的角度θ為0°、180°、360°附近，X座標的角度θ為90°、270°附近)，各軸的驅動量必須變小，且驅動方向必須發生反轉。如此，於驅動方向發生反轉的位置進行微小驅動，因此，存在如下的問題，即，靜摩擦(static friction)或反衝(backlash)的影響變大，難以確保驅動精度。
    上述問題並不僅限於如下的情形，該情形是指將平台與X射線檢測器予以驅動，自傾斜方向進行CT攝影。例如，即便當將X射線管與X射線檢測器予以驅動，自傾斜方向進行CT攝影時，亦存在相同的問題，即，為了以高放大率來實現傾斜CT功能，X射線管必須以高精度來描繪出圓軌道。
    本發明是鑒於如上所述的情況而成的發明，本發明的目的在於提供成本低且可保持驅動精度的放射線攝影裝置。
    為了實現如上所述的目的，本發明採用如下所述的構成。
    亦即，本發明的放射線攝影裝置包括載置著對象物的平台；放射線照射單元及放射線檢測單元，以隔著上述平台而彼此相對向的方式配置；以及運算單元，基於多個投影圖像來對斷層圖像進行運算，上述多個投影圖像是上述放射線檢測單元對上述放射線照射單元所照射且透過上述對象物的放射線進行檢測而獲得，上述放射線攝影裝置的特徵在於包括：合成驅動單元，包含2個以上的直進驅動機構的組合，各個直進驅動機構的合成軌道為依據圓軌道的軌道，且將上述放射線照射單元、上述平台中的至少一個構件予以驅動；以及控制單元，對上述合成驅動單元進行控制，控制單元使每個單位步驟的移動量的絕對值為具有正實數的值的規定值以上或為“0”，分別對各個直進驅動機構進行控制，並且分別對各個直進驅動機構進行控制，以將自小圓軌道至大圓軌道為止的範圍的軌道設為上述依據圓軌道的軌道，將上述放射線照射單元、上述平台中的至少一個構件予以驅動，上述小圓軌道為上述圓軌道的同心圓且具有一半的大小，上述大圓軌道為上述圓軌道的同心圓且具有2倍的大小。
    此處，所謂本發明中的上述斷層圖像，是指包含多個斷層圖像的三維斷層圖像，當然亦包含1張斷層圖像的情形。
    當藉由2個以上的直進驅動機構來實現圓軌道時，在直進驅動機構的驅動方向發生反轉的位置，必然會進行微小驅動，因此，靜摩擦或反衝的影響變大而無法保持驅動精度。因此，根據本發明的放射線攝影裝置，控制單元使每個單位步驟的移動量的絕對值為具有正實數的值的規定值以上或為“0”，分別對各個直進驅動機構進行控制。藉由上述控制，在直進驅動機構的驅動方向發生反轉的位置，不進行微小驅動，移動量為上述規定值以上，或者移動量為“0”(亦即停止狀態)。又，排除圓軌道這一制約，在如下的制約下，即，在直進驅動機構的驅動方向發生反轉的位置，不進行微小驅動，控制單元分別對各個直驅動機構進行控制，以將自小圓軌道至大圓軌道為止的範圍的軌道設為上述依據圓軌道的軌道，將放射線照射單元、平台中的至少一個構件予以驅動，上述小圓軌道為上述圓軌道的同心圓且具有一半的大小，上述大圓軌道為上述圓軌道的同心圓且具有2倍的大小。藉此，可保持驅動精度而不會在直進驅動機構的驅動方向發生反轉的位置進行微小驅動。又，設為採用如下的運動的軌道，該運動是指使移動量為“0”(亦即停止狀態)，僅利用其餘的直進驅動機構來進行動作而直進驅動，藉此，具有如下的效果，即，易於利用各個直進驅動機構(驅動系統)來對位置進行控制，亦易於保持驅動精度。又，由於驅動精度變佳，因此，機械性方面所需的剛性的條件得到緩和，故而亦會使成本下降，各個直進驅動機構(驅動系統)可實現低成本。
    上述發明的一例在於：一面使每個單位步驟的移動量(具有正實數的值)保持為上述規定值以上，一面分別對各個直進驅動機構進行控制，上述每個單位步驟的移動量使得在正交座標系中，分別直進驅動的2個上述直進驅動機構的合成軌道為上述圓軌道，並且僅使各個直進驅動機構的驅動方向發生反轉的區域的每個單位步驟的移動量為“0”，在直進軌道上，分別對各個直進驅動機構進行控制。亦即，僅使各個直進驅動機構的驅動方向發生反轉的區域的每個單位步驟的移動量為“0”，設為直進軌道，於其他區域中，設為與上述圓軌道相同的軌道，藉此，可儘可能地使偏離圓軌道時所產生的偽像的影響減小，且可使問題區域(直進驅動機構的驅動方向發生反轉的區域)的驅動精度提高。
    上述發明的另一例在於：依據圓軌道的軌道是自上述小圓軌道至上述大圓軌道為止的範圍的軌道，且是四邊形軌道，控制單元僅對一個直進驅動機構進行控制，並且使每個單位步驟的移動量為“0”，對其餘的直進驅動機構進行控制，藉此，在上述四邊形軌道的直進軌道上進行驅動。使移動量為“0”(亦即停止狀態)，僅利用其餘的直進驅動機構來進行動作而直進驅動，從而實現上述四邊形軌道，藉此，易於對位置進行控制，驅動精度提高。又，由於為直進軌道，因此，能夠在比圓軌道更短的時間內進行驅動，從而能夠使與攝影相關的資料收集時間縮短。
    於上述發明中，較佳為包括檢測用驅動單元，該檢測用驅動單元是與利用上述合成驅動單元的放射線照射單元、平台中的至少一個構件的驅動同步地，將放射線檢測單元予以驅動。亦使放射線檢測單元進行動作，藉此，可確保攝影視野，從而可對更大的區域的斷層圖像進行計算。
    於包括檢測用驅動單元的情形時，更佳為檢測用驅動單元以如下的方式來將放射線檢測單元予以驅動，上述方式是指使放射線照射單元所照射的放射線透過對象物的注視點，利用放射線檢測單元的中心部分來對上述放射線進行檢測。利用放射線檢測單元的中心部分來捕捉注視點，藉此，當對斷層圖像進行計算時，可獲得足夠大的範圍的斷層圖像，該斷層圖像能夠在大致相同的位置(注視點)被再次構成(反投影(back projection))，且以攝影視野的中心為基準。

    根據本發明的放射線攝影裝置，排除圓軌道這一制約，在如下的制約下，即，在直進驅動機構的驅動方向發生反轉的位置，不進行微小驅動，控制單元分別對各個直進驅動機構進行控制，以將自小圓軌道至大圓軌道為止的範圍的軌道設為上述依據圓軌道的軌道，將放射線照射單元、平台中的至少一個構件予以驅動，上述小圓軌道為上述圓軌道的同心圓且具有一半的大小，上述大圓軌道為上述圓軌道的同心圓且具有2倍的大小。結果，成本低且可保持驅動精度。實施例
    以下，參照圖式來對本發明的實施例進行說明。圖1是實施例的X射線檢查裝置的概略構成圖，圖2是實施例的X射線檢查裝置的區塊圖。於本實施例中，採用X射線檢查裝置作為例子，對放射線攝影裝置進行說明。
    如圖1所示，X射線檢查裝置1包括：載置著對象物O的平台2、與X射線管3及X射線檢測器4，上述X射線管3及X射線檢測器4是以隔著上述平台2而彼此相對向的方式配置。如影像增強器(Image Intensifier)(I.I)或平板(flat panel)型X射線檢測器(FPD：Flat Panel Detector)等所例示，X射線檢測器4並無特別的限定。於本實施例中，採用平板型X射線檢測器(FPD)作為例子，對X射線檢測器4進行說明。平台2相當於本發明中的平台，X射線管3相當於本發明中的放射線照射單元，X射線檢測器4相當於本發明中的放射線檢測單元。
    FPD包含多個檢測元件，上述多個檢測元件與像素相對應地縱橫地排列，檢測元件對X射線進行檢測，將檢測出的X射線的資料(電荷信號)作為X射線檢測信號而予以輸出。如此，包含FPD的X射線檢測器4對X射線管3所照射且透過對象物O的X射線進行檢測，將X射線檢測信號予以輸出，且與像素相對應地，對基於X射線檢測信號的像素值分別進行排列，藉此，取得投影至X射線檢測器4的檢測面的投影圖像。
    此外，如圖1所示，X射線檢查裝置1包括：檢測器旋轉機構5，使X射線檢測器4圍繞箭頭R1旋轉驅動；以及檢測器傾斜移動機構6，使X射線檢測器4朝箭頭R2方向傾斜移動。檢測器傾斜移動機構6包含：支持著X射線檢測器4的圓弧狀的引導部6a、及旋轉馬達(motor)6b(參照圖2)，旋轉馬達6b旋轉驅動，藉此，X射線檢測器4沿著引導部6a，朝箭頭R2方向傾斜移動。檢測器旋轉機構5相當於本發明中的檢測用驅動單元。
    檢測器旋轉機構5包含旋轉馬達5a(參照圖2)，旋轉馬達5a使檢測器傾斜移動機構6的引導部6a圍繞箭頭R1旋轉驅動，藉此，支持於引導部6a的X射線檢測器4亦圍繞箭頭R1旋轉驅動。又，於本實施例中，檢測器旋轉機構5是與平台2的驅動同步地，使X射線檢測器4圍繞箭頭R1旋轉驅動。尤其，檢測器旋轉機構5是以如下的方式來使X射線檢測器4圍繞箭頭R1旋轉驅動，上述方式是指使X射線管3所照射的X射線透過對象物O的注視點，利用放射線檢測器4的中心部分來對上述X射線進行檢測。
    此外，如圖2所示，X射線檢查裝置1包括：平台驅動機構7，分別利用正交座標系X、Y、Z(參照圖1)來使平台2直進驅動；斷層圖像計算部8，基於多個投影圖像，對斷層圖像進行計算且進行運算；控制器(controller)9，對上述構件進行總括控制；以及圖像輸出部10，將斷層圖像計算部8所獲得的斷層圖像予以輸出(顯示輸出至監視器(monitor)或印刷輸出至印表機(printer))。平台驅動機構7包含：X軸直進馬達7a，使平台2於X方向上直進驅動(此處為水平驅動)；Y軸直進馬達7b，使平台2於Y方向上直進驅動(此處為水平驅動)；以及Z軸直進馬達7c，使平台2於Z方向上直進驅動(此處為升降驅動)。於本實施例中，各個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b的合成軌道是依據圓軌道的軌道，於該軌道上，對平台2進行驅動。關於依據圓軌道的軌道，將詳細地後述。平台驅動機構7相當於本發明中的合成驅動單元，X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b以及Z軸直進馬達7c相當於本發明中的直進驅動機構，斷層圖像計算部8相當於本發明中的運算單元，控制器9相當於本發明中的控制單元。
    斷層圖像計算部8基於多個投影圖像，對斷層圖像進行計算且進行運算。控制器9對構成X射線檢查裝置1的各部分進行總括控制，尤其分別對檢測器旋轉機構5的旋轉馬達5a、檢測器傾斜移動機構6的旋轉馬達6b、平台驅動機構7的X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b及Z軸直進馬達7c進行控制。於圖1中，X射線管3處於固定位置，但亦可由控制器9進行控制，以使X射線管3能夠根據X射線檢測器4的傾斜移動而傾斜。關於控制器9的具體的控制，亦詳細地後述。上述斷層圖像計算部8或控制器9包含中央運算處理裝置(中央處理單元(Central Processing Unit，CPU))等。
    如圖1所示地配置X射線管3、對象物O以及X射線檢測器4，藉此，可與圖9同樣地，朝傾斜了斷層角的傾斜方向配置X射線管3與X射線檢測器4，從而自傾斜方向進行攝影。而且，可使X射線管3與平台2接近，進而可使X射線管3與對象物O接近，可獲得高放大率的投影圖像而不會使X射線管3與對象物O彼此干涉。每當在依據圓軌道的軌道上，將平台2予以驅動時，取得投影圖像，藉此，取得多個角度的投影圖像，圖2所示的斷層圖像計算部8基於多個投影圖像，對斷層圖像進行計算且進行運算。
    此處，參照圖3(a)、圖3(b)來對依據圓軌道的軌道的範圍進行說明。圖3(a)是除了圖示有圓軌道之外，一併圖示有小圓軌道、大圓軌道、與圓軌道內接且與小圓軌道外接的正三角形及與大圓軌道內接且與圓軌道外接的正三角形的概略圖，上述小圓軌道為圓軌道的同心圓且具有一半的大小，上述大圓軌道為圓軌道的同心圓且具有2倍的大小，圖3(b)是除了圖示有圓軌道及大圓軌道之外，一併圖示有與大圓軌道內接的正六邊形、正三角形、將正六邊形的對角予以連結且不通過圓軌道、大圓軌道的中心的邊、以及直角三角形的概略圖，上述正三角形是利用將正六邊形的對角予以連結且通過圓軌道、大圓軌道的中心的邊，對正六邊形進行分割所得，上述直角三角形是由上述不通過圓軌道、大圓軌道的中心的邊、正三角形的邊、及通過大圓軌道的中心的邊形成。
    依據圓軌道的軌道並非無限制，於本說明書中，若將如下的圓軌道定義為「小圓軌道」，該圓軌道為作為標準的圓軌道的同心圓且具有一半的大小，且將如下的圓軌道定義為「大圓軌道」，該圓軌道為作為標準的圓軌道的同心圓且具有2倍的大小，則將自小圓軌道至大圓軌道為止的範圍的軌道設為依據圓軌道的軌道。因此，如下的軌道成為依據圓軌道的軌道，上述軌道並不描繪於比小圓軌道更靠內側處，且並不描繪於比大圓軌道更靠外側處。此處，根據以下的理由，將小圓軌道設為如下的圓軌道，該圓軌道為(作為標準的)圓軌道的同心圓且具有一半的大小，且將大圓軌道設為如下的圓軌道，該圓軌道為(作為標準的)圓軌道的同心圓且具有2倍的大小。
    若考慮與(作為標準的)圓軌道內接的正多邊形，則與該正多邊形內接的圓最小的情形是該正多邊形為正三角形，且圓與該正三角形內接。相反地，若考慮與(作為標準的)圓軌道外接的正多邊形，則與該正多邊形外接的圓最大的情形是該正多邊形為正三角形，且圓與該正三角形外接。如圖3(a)所示，將作為標準的圓軌道設為C，將與(作為標準的)圓軌道C內接的正三角形設為TR1，將與該正三角形TR1內接的圓軌道設為CS，將與(作為標準的)圓軌道C外接的正三角形設為TR2，將與該正三角形TR2外接的圓軌道設為CB。
    僅著眼於(作為標準的)圓軌道C的直徑、及與正三角形TR2外接的圓軌道CB的直徑的關係。如圖3(b)所示，若將與圓軌道CB內接的正六邊形設為HEX，將正三角形設為TR3，該正三角形是利用將正六邊形HEX的對角予以連結且通過圓軌道C、CB的中心的邊，對正六邊形HEX進行分割所得，則正六邊形HEX被分割為6個正三角形TR3。另一方面，如圖3(b)所示，將如下的邊設為AB，該邊將正六邊形HEX的對角予以連結且不通過圓軌道C、CB的中心，將如下的直角三角形設為TR4，該直角三角形由上述邊AB、正三角形TR3的邊、及通過圓軌道CB的中心的邊形成(參照圖3(b)的粗框)。
    直角三角形TR4是被如下的線二等分而成的三角形，該線是使垂線(邊AB的一部分)自正三角形TR3的頂點垂下而成的線，直角三角形TR4的斜邊的長度為圓軌道CB的半徑，與垂線正交的邊的長度為(作為標準的)圓軌道C的半徑。直角三角形TR4的斜邊的長度：與垂線正交的邊的長度為2：1的關係。因此，如圖3(b)所示，若將(作為標準的)圓軌道C的半徑設為r，則與垂線正交的邊的長度等於圓軌道C的半徑r，直角三角形TR4的斜邊的長度為2r，結果，圓軌道CB的半徑等於直角三角形TR4的斜邊的長度2r。
    亦即，與圖3(a)的正三角形TR2外接的圓軌道CB的半徑為2r，且為(作為標準的)圓軌道C的半徑r的2倍，圓軌道CB為大圓軌道，該大圓軌道為圓軌道C的同心圓且具有2倍的大小。藉此，將大圓軌道CB設為如下的圓軌道，該圓軌道為(作為標準的)圓軌道C的同心圓且具有2倍的大小。根據同樣的理由，當將(作為標準的)圓軌道C替換為(與圖3(a)的正三角形TR1內接的)圓軌道CS，將大圓軌道CB替換為(作為標準的)圓軌道C時，圓軌道C為如下的圓軌道，該圓軌道為圓軌道CS的同心圓且具有2倍的大小。換言之，圓軌道CS為小圓軌道，該小圓軌道為圓軌道C的同心圓且具有一半的大小。
    接著，參照圖4(a)~圖4(c)來對依據具體的圓軌道的軌道的例子進行說明。圖4(a)是用於圖4(b)及圖4(c)的比較的通常的圓軌道及實現圓軌道時的X座標值、Y座標值，圖4(b)是將圓軌道截短而成的軌道及實現該軌道時的X座標值、Y座標值，圖4(c)是四邊形軌道及實現該軌道時的X座標值、Y座標值。圖4(a)~圖4(c)的橫軸是自圖4(a)~圖4(c)的黑點所示的起點(θ=0°)至圖4(a)~圖4(c)的箭頭所示的終點(θ=360°)為止所取得的圖4(a)~圖4(c)中的θ的角度軸，圖4(a)~圖4(c)的縱軸是X座標值、Y座標值。又，實現圖4(a)的圓軌道時的X座標值、Y座標值與圖10所示的X座標值、Y座標值相同。
    如圖4(a)所示，與圖10中所述的內容同樣地，X座標值PX、Y座標值PY描繪出圓軌道，因此，先前的通常的圓軌道為正弦波(sin波)。因此，驅動量(每個單位步驟的移動量的絕對值)於sin波的增益(gain)變大的區域(圖4(a)中的Y座標的角度θ為0°、180°、360°附近，X座標的角度θ為90°、270°附近)中分別變小，X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b(參照圖1)的驅動方向分別發生反轉。因此，藉由X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b來對平台2進行直進驅動，若X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b的合成軌道為圖4(a)所示的圓軌道，則上述靜摩擦或反衝的影響變大，難以確保驅動精度。
    因此，如圖4(a)以外的圖4所示，排除圓軌道這一制約，於軌道的至少一部分採用直線性的軌道(直進驅動)。而且，存在多個能夠使如下的位置的微小驅動消失的軌道的例子，將這些軌道設為「依據圓軌道的軌道」，上述位置是指出現在圓軌道上的驅動方向發生反轉的位置。再者，若過於偏離作為標準的圓軌道(例如於具有長度超過短軸的4倍的長軸的橢圓等的情形時)，則當基於過於偏離上述圓軌道時所獲得的多個投影圖像，對斷層圖像進行計算且進行運算時，相對於由作為標準的圓軌道所再次構成的斷層圖像，無法獲得正確的值。亦已知原因在於：若考慮到極端的例子，則CT與傾斜CT的斷層圖像不同。
    因此，如上所述，依據圓軌道的軌道並非無限制，將自小圓軌道CS(參照圖3(a))至大圓軌道CB(參照圖3(a))為止的範圍的軌道設為依據圓軌道的軌道，上述小圓軌道CS為圓軌道C(參照圖3(a))的同心圓且具有一半的大小，上述大圓軌道CB為圓軌道C的同心圓且具有2倍的大小。又，已知：若基於在圖4(a)以外的圖4所示的各軌道上所獲得的多個投影圖像，對斷層圖像進行計算且進行運算，則結果與由作為標準的圓軌道所再次構成的斷層圖像大致相同。
    例如，如圖4(b)所示，當X座標值PX、Y座標值PY描繪出將圓軌道截短而成的軌道時，設定如下的規定值，該規定值大於驅動方向發生反轉的位置的微小驅動量，且具有正實數的值。而且，使驅動量(每個單位步驟的移動量的絕對值)為上述規定值以上或為“0”，控制器9(參照圖2)分別對各個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b進行控制。
    更具體而言，一面使如下的驅動量保持為上述規定值以上，一面分別對上述2個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b進行控制，上述驅動量使得在正交座標系中，分別直進驅動的2個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b的合成軌道為上述圓軌道，並且僅使各個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b的驅動方向發生反轉的區域的驅動量為“0”，於直進軌道上，分別對各個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b進行控制。亦即，僅使各個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b的驅動方向發生反轉的區域的驅動量為“0”，設為(將圓軌道截短而成的)直進軌道，於其他區域中，設為與上述圓軌道相同的軌道。因此，如圖式的右側所示，僅驅動方向發生反轉的區域為“0”，其他區域中為sin波。如此，僅使驅動方向發生反轉的區域的驅動量為“0”，設為直進軌道，於其他區域中，設為與上述圓軌道相同的軌道，藉此，可儘可能地使偏離圓軌道時所產生的偽像的影響減小，且可使問題區域(X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b的驅動方向發生反轉的區域)的驅動精度提高。
    又，例如，如圖4(c)所示，當X座標值PX、Y座標值PY描繪出四邊形軌道(圖4(c)中為與圓軌道內接的正方形軌道)時，同樣地設定如下的規定值，該規定值具有正實數的值。而且，使驅動量(每個單位步驟的移動量的絕對值)為上述規定值以上或為“0”，控制器9分別對各個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b進行控制。
    更具體而言，上述四邊形軌道是自小圓軌道CS至大圓軌道CB為止的範圍的軌道，控制器9僅對X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b中的任一個馬達進行控制，並且使驅動量為“0”地對其餘的馬達進行控制，藉此，在上述四邊形軌道的直進軌道上進行驅動。例如，如圖式的右側所示，當僅對X軸直進馬達7a進行控制，X座標值PX發生變動(朝X方向直進)時，使Y軸直進馬達7b的驅動量為“0”，使Y座標值PY固定，從而處於停止狀態。相反地，當僅對Y軸直進馬達7b進行控制，Y座標值PY發生變動(朝Y方向直進)時，使X軸直進馬達7a的驅動量為“0”，使X座標值PX固定，從而處於停止狀態。如此，使移動量為“0”(亦即處於停止狀態)，僅利用其餘的直進驅動機構(馬達)來進行動作而直進驅動，從而實現上述四邊形軌道，藉此，易於對位置進行控制，驅動精度提高。又，由於為直進軌道，因此，能夠在比圓軌道更短的時間內進行驅動，從而能夠使與攝影相關的資料收集時間縮短。
    如此，當藉由2個以上的直進驅動機構(本實施例中為X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b)來實現圖4(a)所示的圓軌道時，在直進驅動機構的驅動方向發生反轉的位置，必然會進行微小驅動，因此，靜摩擦或反衝的影響變大而無法保持驅動精度。因此，根據包括上述構成的本實施例的X射線檢查裝置，控制器9使每個單位步驟的移動量的絕對值(驅動量)為具有正實數的值的規定值以上或為“0”，分別對各個直進驅動機構(X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b)進行控制。藉由上述控制，在直進驅動機構(X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b)的驅動方向發生反轉的位置，不進行微小驅動，移動量為上述規定值以上，或者移動量為“0”(亦即停止狀態)。
    又，排除圓軌道這一制約，在如下的制約下，即，在直進驅動機構(X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b)的驅動方向發生反轉的位置，不進行微小驅動，控制器9分別對各個直進驅動機構(X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b)進行控制，以將自小圓軌道至大圓軌道為止的範圍的軌道設為上述依據圓軌道的軌道，將平台2予以驅動，上述小圓軌道為上述圓軌道的同心圓且具有一半的大小，上述大圓軌道為上述圓軌道的同心圓且具有2倍的大小。藉此，可保持驅動精度而不會在直進驅動機構(X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b)的驅動方向發生反轉的位置進行微小驅動。
    又，設為採用如下的運動的軌道，該運動是指使移動量為“0”(亦即停止狀態)，僅利用其餘的直進驅動機構來進行動作而直進驅動，藉此，具有如下的效果，即，易於利用各個直進驅動機構(驅動系統)來對位置進行控制，亦易於保持驅動精度。又，由於驅動精度變佳，因此，機械性方面所需的剛性的條件得到緩和，故而亦會使成本下降，各個直進驅動機構(驅動系統)可實現低成本。
    於本實施例中，較佳為包括檢測器旋轉機構5，該檢測器旋轉機構5是與平台2的驅動同步地，將X射線檢測器4予以驅動。使X射線檢測器4亦進行動作，藉此，可確保攝影視野，從而可對更大的區域的斷層圖像進行計算。
    於包括檢測器旋轉機構5的情形時，較佳為檢測器旋轉機構5以如下的方式來將X射線檢測器4予以驅動，上述方式是指使X射線管3所照射的X射線透過對象物O的注視點，利用X射線檢測器4的中心部分來對上述X射線進行檢測。利用X射線檢測器4的中心部分來捕捉注視點，藉此，當對斷層圖像進行計算時，可獲得足夠大的範圍的斷層圖像，該斷層圖像能夠在大致相同的位置(注視點)被再次構成(反投影)，且以攝影視野的中心為基準。
    本發明並不限於上述實施形態，可以下述的方式變形地實施。
    (1)於上述實施例中，採用X射線檢查裝置作為例子，對放射線攝影裝置進行了說明，但只要為如下的裝置，該裝置基於多個投影圖像來取得斷層圖像，從而進行放射線攝影，則放射線並不限定於X射線，亦可為X射線以外的放射線(α射線、β射線、及γ射線等)。
    (2)對象物並無特別的限定。如上所述，如裝配基板、多層基板的通孔/圖案/焊錫接合部、如配置於托板上的積體電路(IC)之類的裝配之前的電子零件、金屬等的鑄造物、以及如盒式磁帶錄影機之類的成型品等所例示，只要對於對象物進行放射線攝影即可。
    (3)於上述實施例中，依據圓軌道的軌道為圖4(b)或圖4(c)所示的軌道，但只要包含2個以上的直進驅動機構的組合，使每個單位步驟的移動量的絕對值(驅動量)為具有正實數的值的規定值以上或為“0”，分別對各個直進驅動機構進行控制，並且將自上述小圓軌道至上述大圓軌道為止的範圍的軌道設為依據圓軌道的軌道，則並不限定於此。例如，如圖5(a)所示，可為在驅動軸(於該情形時為X軸、Y軸)方向上具有頂點的四邊形軌道，如圖5(b)所示，亦可為圓頂點凸出軌道，該圓頂點凸出軌道僅於發生反轉的區域具有頂點，除此以外的區域為圓軌道。此外，如圖5(c)所示，可為與圓軌道外接的四邊形軌道(於圖5(c)中為正方形軌道)，如圖5(d)所示，亦可為與圓軌道內接或外接的正三角形軌道。
    (4)於上述實施例中，為了描繪出依據(沿著水平面的)圓軌道的軌道，分別對圖2所示的2個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b進行控制，但即便設為鉛垂姿勢，即，在使平台保持水平姿勢的狀態下，描繪出依據沿著鉛垂面的圓軌道的軌道，只要對象物能夠載置於平台(例如藉由支持構件而載置於平台)，或者只要如後述的變形例(8)般，將放射線照射單元(實施例中為X射線管3)予以驅動，則亦可如圖1所示，當將水平面設為XY平面，且將Z軸設為鉛垂軸時，以描繪出依據沿著鉛垂面的圓軌道的軌道的方式，分別對X軸直進馬達7a、Z軸直進馬達7c(參照圖2)進行控制，或者分別對Y軸直進馬達7b、Z軸直進馬達7c進行控制。
    (5)於上述實施例中，為了描繪出依據圓軌道的軌道，以描繪出依據沿著水平面的圓軌道的軌道的方式，分別對各個直進驅動機構(實施例中為2個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b)進行控制，但可以上述變形例(4)般，以描繪出依據沿著鉛垂面的圓軌道的軌道的方式，分別對各個直進驅動機構進行控制，亦可以描繪出依據沿著斜面的圓軌道的軌道的方式，分別對各個直進驅動機構進行控制。
    (6)於上述實施例中，為了描繪出依據圓軌道的軌道，分別對包含圖2所示的2個X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b的組合的合成驅動單元(實施例中為平台驅動機構7)進行控制，但亦可分別對包含3個以上的直進驅動機構的組合的合成驅動單元進行控制。為了描繪出依據圓軌道的軌道，例如除了可組合X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b之外，亦可組合Z軸直進馬達7c(參照圖2)。又，並不限定於正交座標系，例如，亦可將X軸直進馬達7a、Y軸直進馬達7b及Z軸直進馬達7c中的至少任一個馬達、與如下的馬達加以組合，該馬達相對於上述軸，沿著傾斜方向的軸而進行直進驅動。
    (7)於上述實施例中，如圖1所示，配置來自傾斜了斷層角的傾斜方向的放射線照射單元(實施例中為X射線管3)與放射線檢測單元(實施例中為X射線檢測器4)，自傾斜方向進行攝影，但亦可如各個圖6(a)~圖6(e)所示，配置放射線照射單元(X射線管3)以及放射線檢測單元(X射線檢測器4)。又，亦可將放射線照射單元配置於上側，將放射線檢測單元配置於下側。
    (8)於上述實施例中，如圖1所示，將平台2予以驅動，但只要將放射線照射單元(實施例中為X射線管3)、平台2中的至少一個構件予以驅動，則並不限定於僅將平台2予以驅動。例如，如圖6(b)或圖6(e)所示，可僅將放射線照射單元(X射線管3)予以驅動，如圖6(e)所示，亦可將放射線照射單元(X射線管3)及平台2雙方予以驅動。
    (9)於上述實施例中，如圖1所示，與平台2的驅動同步地，將放射線檢測單元(實施例中為X射線檢測器4)予以驅動，但如圖6(c)~圖6(e)所示，亦可不將放射線檢測單元(X射線檢測器4)予以驅動而進行攝影。於該情形時，會產生如下的效果，即，放射線檢測單元(X射線檢測器4)無需特別的驅動機構。
    (10)於上述實施例中，如圖1所示，採用如下的構造，即，放射線(實施例中為X射線)透過對象物O的注視點，利用放射線檢測單元(實施例中為X射線檢測器4)的中心部分來對上述放射線進行檢測，但如圖6(d)或圖6(e)所示，只要放射線檢測單元(X射線檢測器4)寬大，則不一定必須利用放射線檢測單元(X射線檢測器4)的中心部分來對放射線(X射線)進行檢測。
    1‧‧‧X射線檢查裝置
    2、S‧‧‧平台
    3、T‧‧‧X射線管
    4、D‧‧‧X射線檢測器
    5‧‧‧檢測器旋轉機構
    5a、6b‧‧‧旋轉馬達
    6‧‧‧檢測器傾斜移動機構
    6a‧‧‧引導部
    7‧‧‧平台驅動機構
    7a‧‧‧X軸直進馬達
    7b‧‧‧Y軸直進馬達
    7c‧‧‧Z軸直進馬達
    8‧‧‧斷層圖像計算部
    9‧‧‧控制器
    10‧‧‧圖像輸出部
    AB‧‧‧邊
    Ax‧‧‧旋轉軸
    C‧‧‧作為標準的圓軌道
    CB‧‧‧大圓軌道/圓軌道
    CS‧‧‧小圓軌道/圓軌道
    HEX‧‧‧正六邊形
    O‧‧‧對象物
    PX‧‧‧X座標值
    PY‧‧‧Y座標值
    R1、R2‧‧‧箭頭
    r‧‧‧半徑
    2r‧‧‧斜邊的長度/半徑
    TR1、TR2、TR3‧‧‧正三角形
    TR4‧‧‧直角三角形
    X、Y、Z‧‧‧正交座標系
    θ‧‧‧角度
    圖1是實施例的X射線檢查裝置的概略構成圖。
    圖2是實施例的X射線檢查裝置的區塊圖。
    圖3(a)是除了圖示有圓軌道之外，一併圖示有小圓軌道、大圓軌道、與圓軌道內接且與小圓軌道外接的正三角形及與大圓軌道內接且與圓軌道外接的正三角形的概略圖，上述小圓軌道為圓軌道的同心圓且具有一半的大小，上述大圓軌道為圓軌道的同心圓且具有2倍的大小，圖3(b)是除了圖示有圓軌道及大圓軌道之外，一併圖示有與大圓軌道內接的正六邊形、正三角形、將正六邊形的對角予以連結且不通過圓軌道、大圓軌道的中心的邊、以及直角三角形的概略圖，上述正三角形是利用將正六邊形的對角予以連結且通過圓軌道、大圓軌道的中心的邊，對正六邊形進行分割所得，上述直角三角形是由上述不通過圓軌道、大圓軌道的中心的邊、正三角形的邊、及通過大圓軌道的中心的邊形成。
    圖4(a)是用於圖4(b)及圖4(c)的比較的通常的圓軌道及實現圓軌道時的X座標值、Y座標值，圖4(b)是將圓軌道截短而成的軌道及實現該軌道時的X座標值、Y座標值，圖4(c)是四邊形軌道及實現該軌道時的X座標值、Y座標值。
    圖5(a)~圖5(d)是變形例的依據圓軌道的軌道的各形態。
    圖6(a)~圖6(e)是用以實施變形例的傾斜攝影的各驅動形態。
    圖7是先前的攝影的概略圖。
    圖8是先前的傾斜攝影的概略圖。
    圖9是使平台平行移動，且與平台的移動同步地使X射線檢測器旋轉驅動時的先前的傾斜攝影的概略圖。
    圖10是實現通常的圓軌道時的X座標值、Y座標值。
    2‧‧‧平台
    PX‧‧‧X座標值
    PY‧‧‧Y座標值
    X、Y‧‧‧正交座標系
    θ‧‧‧角度
    权利要求:
    Claims (5)
    [1] 一種放射線攝影裝置，包括載置著對象物的平台；放射線照射單元及放射線檢測單元，以隔著上述平台而彼此相對向的方式配置；以及運算單元，其中上述放射線檢測單元檢測上述放射線照射單元所照射且透過上述對象物的放射線而獲得多個投影圖像，且上述運算單元基於上述多個投影圖像來運算斷層圖像，上述放射線攝影裝置的特徵在於包括：合成驅動單元，包含2個以上的直進驅動機構的組合，各個上述直進驅動機構的合成軌道為依據一圓軌道的軌道，且將上述放射線照射單元、上述平台中的至少一個構件予以驅動；以及控制單元，對上述合成驅動單元進行控制，上述控制單元分別對各個上述直進驅動機構進行控制，以使每個單位步的移動量的絕對值為具有正實數的值的規定值以上或為“0”，並且將自所述圓軌道的同心圓的一半大小的小圓軌道至所述圓軌道的同心圓的2倍大小的大圓軌道為止的範圍的軌道作為上述依據圓軌道的軌道，分別對各個上述直進驅動機構進行控制，以將上述放射線照射單元、上述平台中的至少一個予以驅動。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之放射線攝影裝置，其中上述控制單元一面使每個單位步的移動量保持為上述規定值以上，一面分別對各個上述直進驅動機構進行控制，上述每個單位步的移動量使得在正交座標系中，分別直進驅動的2個上述直進驅動機構的合成軌道為上述圓軌道，並且僅使各個上述直進驅動機構的驅動方向發生反轉的區域的上述每個單位步的移動量為“0”，在直進軌道上，分別對各個上述直進驅動機構進行控制。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之放射線攝影裝置，其中上述依據圓軌道的軌道是自上述小圓軌道至上述大圓軌道為止的範圍的軌道，且是四邊形軌道，上述控制單元僅對一個上述直進驅動機構進行控制，並且使上述每個單位步的移動量為“0”，對其餘的上述直進驅動機構進行控制，藉此，在上述四邊形軌道的直進軌道上進行驅動。
    [4] 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之放射線攝影裝置，包括檢測用驅動單元，該檢測用驅動單元是與上述合成驅動單元的上述放射線照射單元、上述平台中的至少一個的驅動同步，以此方式驅動上述放射線檢測單元。
    [5] 如申請專利範圍第4項所述之放射線攝影裝置，其中上述檢測用驅動單元以如下的方式來驅動上述放射線檢測單元：使上述放射線照射單元所照射的放射線透過上述對象物的注視點，並利用上述放射線檢測單元的中心部分來對上述放射線進行檢測。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    TWI480022B|2015-04-11|
    CN103733053B|2016-08-17|
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    JPWO2013021413A1|2015-03-05|
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    法律状态:
    2020-01-11| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    PCT/JP2011/004476|WO2013021413A1|2011-08-05|2011-08-05|放射線撮影装置|
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