JPS6411296B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＸ線またはγ線のような放射線によつ
て物体を検査するための方法および装置に関する
ものである。

本発明による方法および装置は、陰極線管や他
の映像形成装置上の画像、そのような画像の写
真、あるいはデジタル計算機によつて発生されか
つ輪郭が続いて描かれうる吸収係数のマツプ等の
ような任意の形態でもつて放射線を得るのを助長
するために用いられうるものである。

特願昭44−66087号（特公昭52−1274号公報）
に記載されている物体を検査するための方法およ
び装置においては、外部放射線源から放射線がペ
ンシルビーム状をなして被検査体の一部分を通過
せしめられる。そのビームにはそれが多数の異な
る位置を採るように走査運動が重畳され、かつビ
ームが被検査体を通過せしめられて後に各位置に
おけるビームの吸収の測定値を与えるために検知
器が用いられている。ビームがこれらの種々の位
置を採るように、放射線源と検知器は平面内で往
復運動をなさしめられるとともにその平面を直交
する軸線のまわりで軌道運動をなさしめられる。
それらの種々の位置は、検知器によつて与えられ
るビーム吸収データを処理することによつて使用
されている放射線に対する吸収係数の分布が得ら
れる被検査体中の平面内にある。その処理は、最
終的に表示される吸収の分布が一連の近似計算の
結果であるようになされる。

上記特許出願に記載されている方法および装置
は、人体の頭部のような部分についての横断面表
示を得るためには十分満足しうるものであること
がわかつた。

特願昭49−63812号（特公昭60−8821号公報）
には、ビーム吸収データを比較的迅速に得るため
の装置が記載されている。この特許出願によれ
ば、そのデータの派生は検査されるべき平面内に
おいて被検査体中を扇状のＸ線をして透過せしめ
そしてその被検査体の反対側に検知器の列を配置
しておいて前記扇状Ｘ線内の一組のビーム通路に
沿つて伝送されるＸ線を測定することによつてな
される。その通路の組は、検査の平面内における
関心のある全領域を包含するのに十分な角度にわ
たつて延長しているので、被検査体のまわりで放
射線源と検知器を軌道運動させるだけで完全な走
査がなされうる。

本発明によれば、透過性放射線を被検査体に照
射するようになされた放射線源手段と、前記被検
査体中の有限の厚さの平面内にある各通路を通つ
て後における放射線をそれぞれ検知するようにな
された複数の検知器を包含している検知器手段
と、異なる検知器の感度の差の効果を減少するた
めの補償手段とよりなり、該補償手段は前記放射
線源手段と前記検知器手段との間に相対的な変位
を生ぜしめるための変位手段と、前記検知器から
の出力信号を受取るようになされておりかつ前記
放射線源手段および前記検知器手段が第１および
第２の相対位置を採つているあいだに一連の検知
器から得られた出力信号を利用して隣接検知器か
ら得られているべき出力信号の値を予示するよう
になされた手段と、該予示された値を利用して検
知器の感度の差を少なくとも部分的に補償するよ
うになされた手段とを包含している放射線写真装
置が提供される。

隣接検知器から得られているべき出力信号の値
を予示するための手段は、被検査体中を伝送され
る放射線に対する被検査体の吸収の差を表示する
信号を派生せしめるための手段を包含しうる。

本発明の他の目的は、被検査体の前記平面の変
化する吸収の表示を再構成するにあたり差信号を
利用することであり、本発明の他の局面によれ
ば、透過性放射線を被検査体に照射するようにな
された放射線源手段と、前記放射線が被検査体を
通過して後にその放射線を検知するようになされ
た検知器手段と、複数の同一平面内の通路（これ
らの通路のうち少なくとも幾つかは被検査体内で
互いに交差するようになされている）に沿つて被
検査体を通過する放射線の検知を許容するように
被検査体に関して前記放射線源と検知器手段を走
査せしめる手段と、前記検知器手段から得られ、
前記通路のそれぞれに沿つた前記放射線の受けた
吸収を表示する出力信号を処理する（コンボリユ
ーシヨン法に従つて）手段とを包含しており、前
記処理手段は前記信号間の差を表わす信号に作用
するようになされている放射線写真装置が提供さ
れる。

以下図面を参照して本発明の実施例につき詳細
に説明しよう。

第１ａ図および第１ｂ図を参照すると、被検査
体１が適当な台板２上にあお向きになつて支持さ
れている。台板２は、台座５に固着された支持部
材３および４によつて両端を支持されている。支
持部材４はドラム６と軸７を介して間接的に台板
２の端を支持しており、軸７は台板２を支持する
Ｌ字状部材８に取付けられている。

Ｘ線管９と一列の検知器１０は円筒状のドラム
１３の外側に各支持体１１および１２によつて取
付けられており、そのドラム１３は被検査体１の
一部分を支持しかつモータ１４によつて被検査体
のまわりで回転されるようになされている。モー
タ１４はドラム１３の外側に形成された歯車リン
グ１６の歯に係合する歯を有している。ドラム１
３の閉塞端は軸７上で回転自在の軸受１７を中央
で担持しており、この場合、軸７はドラム１３の
長手方向の軸線と心合せしめられておりかつ系統
の回転軸線を全体として構成している。ドラム１
３の開放端は軸受１８（それらのうち１つだけが
第１ａ図に示されている）上に支持されている。
軸受１８は支持部材３によつて支持されている。
Ｘ線管９に対する電力および検知器からの電気信
号はケーブル１９および２０によつてそれぞれ伝
送されるのであるが、これらのケーブルはドラム
１３の外側に沿つて延長しかつ適当なケーブル案
内部材２１，２２をそれぞれ通つてドラム６に延
長している。この場合、そのドラム６はドラム１
３を完全に一回転させるのに十分な巻回数のケー
ブルを担持している。これによつて、ドラム１３
は各走査の終了後には初期位置に戻されなければ
ならないことが理解されるであろう。

患者は検査されるべき彼の体の一部分がＸ線管
９から検知器１０までのＸ線の通路内にあるよう
に位置づけられる。Ｘ線管９は放射線が平面状の
扇形軌跡２３（特に第１ｂ図を参照）の形をなし
て放射されるようにするためのコリメータ手段を
包含しており、その扇形の寸法は第１ａ図の紙面
に垂直でありかつ第１ｂ図の紙面に対して平行で
ある。被検査体の関心のある領域は、被検査体１
と同様の吸収特性を有する材料２５を包含した位
置決めリング２４によつて包囲されており、材料
２５は被検査体の近傍から空気をできるだけ排出
する目的でリング２４と被検査体１との間にきつ
く圧着される。

従つて、モータ１４が附勢されると、ドラム１
３がＸ線管９および検知器１０を担持したままで
被検査体のまわりで回転されることが理解される
であろう。この場合、扇状ビーム２３は固定平面
内において被検査体のまわりで回転され、それに
よつて被検査体はその平面内において複数の異な
る方向から放射線を照射される。

第１ｂ図に明瞭に示されているように、Ｘ線管
９に対向してＮ個の検知器が配設されており、そ
れらの検知器は扇状ビーム２３の幅方向の寸法を
横切つて分布されている。各検知器はコリメータ
２６（個々には示されていない）を包含してお
り、もし扇状ビームが静止しておれば、被検査体
内の各直線通路を通つた放射線のみを受取るであ
ろうようになされており、その通路の幅はコリメ
ータの寸法によつて規制される。実際には、扇状
ビームは被検査体のまわりで着実に回転されるの
であり、かつ信頼性のある読みを得るために検知
器からの出力信号を短い有限の時間のあいだ積分
する必要があるので、ある検知器から得られた信
号は、各コリメータによつて固定された通路に関
してある程度拡がつた通路に関係する。扇状ビー
ム２３は各有限の積分時間のあいだに被検査体に
関して1゜と2゜のあいだの角度だけ回転しうるもの
であり、その角度は本実施例においては1゜であ
る。

典型的な検知器は、Ｘ線を受取るように配置さ
れ、その放射線に応答して可視出力信号を発生す
るシンチレータ・クリスタルよりなるものであ
り、前記可視出力信号はクリスタルに入射する放
射線の量を表示する電気出力信号を発生する二次
電子増倍管に伝送される。これらの出力信号は適
当な態様で処理されて、検査されつつある被検査
体の平面を横切る方向における放射線に対する吸
収の変化の表示を発生する。

前述のように、幾つかの異なる検知器から得ら
れた出力信号が処理される場合には、検知器の性
能における内在的な差が表示に重畳される望まし
くないパターンを生ぜしめるであろう。

それらのパターンの形状および強さは表示を発
生するために用いられる処理の種類にある程度依
存する。このような望ましくないパターンを表示
から実用にさしつかえない程度まで除去するため
に、本発明においては、扇状ビーム２３と検知器
１０とのあいだに相対運動を与える。これは、あ
る時点においてある検知器（例えば第k′番目の検
知器）からの出力信号が既知である場合に、次の
隣接検知器（例えば第ｋ＋1′番目）の性能が前記
第ｋ番目の検知器の性能と同一であるとして、こ
の隣接検知器の対応する出力信号がどのようなも
のであるべきかについての計算を許容する情報を
与える。これによつて、その計算された値が、第
ｋ＋1′番目の検知器によつて前記の時点において
記録された実際の出力信号と比較せしめられう
る。この場合、それら２つの比較される値のあい
だの差は第k′番目と第ｋ＋1′番目の検知器とのあ
いだの性能の差に基因するものと考えられる。こ
の手段により、そのような差が考慮され、前述し
た望ましくないパターンの強さが実質的に減少さ
れる。もちろん、第ｋ番目を第ｋ＋1′番目と比較
し、第ｋ＋1′番目を第ｋ＋2′番目と比較し、……
という具合に比較することによつて、すべての検
知器に対して補正がなされることが理解されるで
あろう。

この実施例においては、扇状ビーム２３と検知
器１０とのあいだの相対位置の変化は、ビーム源
を第１ｂ図における位置Buから位置Bdまで変位
することによつてなされる。実際には、被検査体
に関する扇状ビームの1゜の角回転に対応する期間
のあいだ検知器の出力信号を積分すると述べた
が、本発明が用いられる場合には、扇状ビームが
変位されていない位置（添字ｕ）および変位され
た位置（添字ｄ）から出て来るときに得られる出
力信号を時間ベースで分離する必要がある。この
ことは、たとえば、扇状ビームを前述した期間の
約半分の期間のあいだ位置Buに維持し、次にそ
の期間の残りの半分の期間のあいだビーム源を位
置Bdに変位することによつてなされる。各半分
の期間のあいだに検知器から得られる出力信号は
別々に積分されて各記憶器に与えられうる。ドラ
ム１３の定常回転は妨害されずに進行するので、
２番目の半分の期間の終端において、扇状ビーム
源をBuに対応する位置に戻す必要があるが、も
ちろんその扇状ビームはその時までには第１ｂ図
に示された位置から前述した1゜の角度だけ変位さ
れていることがわかるであろう。扇状ビーム源を
１つの位置から他の位置に変位させそしてまた戻
すという工程は回転の各1゜のあいだ反復される。

あるいは、角運動の増分のあいだに各位置が数
回占められるように扇状ビーム源の位置をさらに
迅速に振動させることが可能である。しかしなが
ら、以下において説明する本発明の第１の実施例
では上述において最後に説明した手法が採られる
ものとする。

上記の説明から明らかなように、被検査体のま
わりにおけるドラム１３の回転は正確に監視され
る必要がある。この実施例では、そのような監視
は、モータ１４によつて駆動される透明材料より
なる円板７０上に不透明な放射状の線の形をした
目盛を設けることによつてなされる。その円板
は、光源とフオトセルを包含したトランスデユー
サ・ユニツト７１に関して回転するものであり、
この場合、前記フオトセルはタイミングパルスを
発生せしめる公知の種類の適当な回路に接続され
ており、そのフオトセルへの光の通路が前記目盛
線の１つによつて遮断されるごとにパルスが発生
される。円板７０上の放射状の線の間隔は、パル
ス７２のうちの隣接するものがドラム１３の1/2
゜の回転に等価な時間だけ分離されるように選定
されている。

次に第２図を参照すると、数字13は、第１ａ図
および第１ｂ図に関連して説明されるような走査
またはビーム吸収データ取得ユニツトのドラム部
材を示している。扇状のビーム２３は第２図の紙
面内にあつて２７および２８によつて示されてい
る限界線間の扇形部分上に拡がり、Buにおける
実効点源から発生しているものと考えられる。こ
の扇形の放射線は被検査体を通過して後に検知器
１０の列上に照射する。本発明の一局面によれ
ば、後述するように、Ｘ線源と検知器１０の列と
の相対位置を変位して、検知器間の感度の差に基
因する扇形放射線によつて探索される被検査体の
横断面部分内の吸収分布についての最終的な映像
再構成における欠陥が後で説明する態様でもつて
軽減されうるようになされている。後述するとこ
ろから明らかなように、相対位置の変位は、探索
放射線を発生するために用いられているＸ線管の
励起電子ビームを偏向させることによつてなされ
る。このように電子ビームを偏向させると、電子
ビームが偏向されない場合にＸ線を放出するパツ
チとは位置の異なるパツチ（Ｘ線管のターゲツト
上の）からＸ線が放出せしめられる。第２図にお
いて、このパツチ（それは小さいので作用上は点
放射線源とみなしうる）が位置Buから隣接の位
置Bdに変位されるものとして概略的に示されて
おり、そこでは線２７および２８が線２７′およ
び２８′となるその変位は大きくないが、図面で
は誇張して示されている。

第２図においては検知器は個々には示されてい
ないが、前述のように、それらの検知器はそれぞ
れ、放射線が衝突しうるシンチレーシヨン・クリ
スタルよりなり、そのクリスタルは二次電子増倍
管に光学的に結合されている。この場合、入射Ｘ
線によるクリスタルの励起は、各二次電子増倍管
に結合されてその二次電子増倍管から出力電流を
生ぜしめる光を発生する。その電流は検知器の出
力電流となる。種々の検知器の出力電流は、ケー
ブル２０（第１ａ図）の種々の芯を構成している
導体（第２図において２９で示されている）に沿
つて流れ、この場合、第ｋ番目の検知器はそれの
出力電流を導体２９ｋを通じてその検知器に関連
する信号増幅器３０ｋに供給する。増幅器３０
は、検知器の感度の全体の不等性を相殺するため
に公知の種類の個々の利得調節手段を有してい
る。増幅器３０の利得の制御は利得制御ユニツト
３１によつてなされている。

増幅器３０ｋの出力は、この実施例の場合には
公知の型式のミラー積分器であるアナログ記憶器
３２ｋに供給される。積分器３２ｋは第２図にお
いてブロツクで示されているタイミング・ユニツ
ト７０，７１からタイミング・パルス７２を受取
り、それらの各タイミング・パルスが公知の態様
で積分器の読取りおよびリセツトを行なう。積分
器回路３２ｋは、扇状ビームが被検査体に関して
1゜の角度だけ回転するのに要する時間の半分に相
当する前述した時間間隔のあいだ第k′番目の検知
器の増幅された出力を引き続いて積分する。この
1゜の角度は、検知器１０のうちの１が源９におい
てなす角度、即ち検知器Ｋによつて感知される探
索ビームの実効幅に相当するから選択されるもの
である。アナログ・デジタル変換器３３ｋにおい
ては、積分器のリセツト時に発生される各信号が
デジタル形式に変換され、そしてその信号を依然
としてデジタル形式ではあるが対数信号に変換す
る対数変換回路３４に供給される。この対数変換
回路はすべての変換器３３に共通である。それは
ユニツト７０，７１からのタイミング・パルスの
制御のもとで動作され、そして変換された信号を
所要の時間のあいだ記憶するようになされた３３
ｋのようなすべての変換器によつて与えられるデ
ジタル信号をとりだす。第２図において34以降の
ブロツクで表わされているすべての回路機能は適
当にプログラムされたデジタル計算機によつて与
えられるものであるが、それの構造上の詳細は本
発明には直接関係がないので省略する。対数変換
器３４は、対数形式に変換された信号を分布回路
３５に供給する。この分布回路はその信号がＸ線
源の位置Buに関係する場合にはその信号をデジ
タル記憶器３６に送り、Ｘ線源の対応する位置が
Bdである場合には第２のデジタル記憶器３７に
送る。分布回路３５を制御するための切換パルス
は前述したタイミング回路７０，７１のパルスと
同期しており、それらのタイミング回路は、放射
線管９に関連した後述する実質的に正弦波状の偏
向波形７３を発生する走査回路７３による位置
BuおよびBd間のＸ線源の変位を制御するための
パルスをも発生する。

走査ユニツトによる吸収データの取得の結果、
軌道走査の完了とともに、記憶器３６には前述し
たようにして得られかつ次にマトリクス・パター
ンに合致した吸収値が記憶される。

R₁₁R₂₁R₃₁……R_k1R_K+1,1……R_N1 R₁₂R₂₂R₃₂……R_k2R_k+1,2……R_N2 〓 〓 R_1tR_2tR_3t ……RktR_k+1,t……R_Nt 〓 〓 R_1TR_2TR_3T ……R_kTR_k+1,T……R_NT この配列において、最初の行は、1/2゜回転に
対する検知器配列による扇状放射線の最初のサン
プリングに対応し、２番目の行は３番目の1/2゜
回転のための３番目のサンプリングに対応し、
R₁tではじまる行はサンプル（2t−１）対応し、
そして最後の行は走査の最後のサンプリングであ
るサンプル（2T−１）に対応する。最初の列は
その列を下方にサンプリングする時間順序で検知
器配列の最初の検知器から得られる吸収値を与
え、２番目の列は検知器配列の２番目の検知器か
ら同様にして得られる値を与え、そしてこのよう
にして最後のＮ番目の検知器から得られる値まで
与える。一般的にいえば、R_ktは第（2t−１）番
目のサンプリング時に第ｋ番目の検知器から得ら
れる吸収値を表わしている。

それに対応して記憶器３７では、異なる吸収値
が同一のパターンで記憶され、その典型的なもの
としては、R′_ktが変位された放射線源位置Bdにお
ける第2t番目のサンプリング時における第ｋ番目
の検知器に関係する値を表わす。放射線源位置の
交互によつて、値R′_ktはR_ktおよびR_k,t+1のものの
中間の関連サンプリング時間を有するであろう。

ブロツク３８は記憶器３６および３７における
記憶から吸収データ値を引き出し、そしてそれら
の記憶器３６および３７に保持されているデータ
よりも差検知器感度誤差による影響の少ない補正
された値を得るためにそれらの吸収データ値を用
いる処理回路を表わしている。記憶器３９に転送
されるデータは例えば特願昭49−47032号（特公
昭59−11150号公報）に記載されているような任
意適当な方法によるコンポリユーシヨン
（convolution）によつて処理される。しかしなが
ら、まず、そのデータは分布回路４０によつて被
検査体中を通る放射線通路の平行な組に関係する
データに分類される。このような平行な組はそれ
ぞれ平行組記憶器４１の各区画に転送されるが、
そのような区画はｎ個あり、ｎは検知器配列の検
知器の個数Ｎよりも小さい値を有する。

次に、データ補正の性質について第３図を参照
して説明しよう。この図において、円Ｃは放射線
源と検知器配列における検知器との軌道通路を表
わしている。簡明のために、種々の検知器の軌道
通路が、かならずしも同一ではないが、放射線源
の軌道通路のようなものでそれと同一であるとみ
なされうるとともに、検知器の配列は放射線源に
おいて比較的小さい角度をなすものと仮定されて
いる。軌道回転の軸線を表わす円Ｃの中心は図に
おいては０で示されており、かつ第ｔ番目のサン
プリングの平均時間における放射線源の変位され
ない位置Buもその図に示されている。放射線源
が次に変位された場合に、次に行なわれるサンプ
リングの平均時間におけるその放射線源の位置は
Bdで示されている。この図は、探索領域を通る
場合と各時点で第k′番目の検知器に該当する場合
の双方のサンプリング時における放射線源からの
放射線を示している。かくして、通路Ｐは放射線
源の変位されない位置における放射線の通路であ
り、P′は変位された位置におけるそれである。第
１の位置においては、放射線通路は軌道軸線から
OXだけ離れており、第２の位置においては、
XO′だけ離れている。

ＰまたはP′のような任意の放射線通路を考え、
それが軌道軸線からｒだけ離れておりかつ探策平
面内の基準線に対してある角度Ｏをもつて傾斜し
ているとする。放射線源と、放射線をさえぎりか
つ吸収を決定する第ｋ番目の検知器のような検知
器とのあいだにおける上記通路に沿つた放射線の
全吸収は、ｒとθの両方の大きさの関数となるで
あろう。かくして、ｆが吸収の実際値（誤差を含
んでいるにちがいないある種の決定から明確にな
る）であれば、ｆは次の式 ｆ＝ｆ（ｒ，θ） に従つて表わされうる。いまｒがΔrだけ、θが
Δθだけ増加したとすると、ｆの値は Δf＝∂f／∂rΔr＋∂f／∂θΔθ だけ増加するであろう。この式は次のように書き
加えられうる。

∂f／∂r＝df／dr−∂f／∂θ dθ／dr この結果の意味は、∂f／∂rが、ある通路に沿つた 吸収が既知であるとして、その通路に隣接してお
りかつそれに平行な通路に沿つた吸収を表わすこ
とのできる量であるということである。その結果
はまた、第１ａ図、第１ｂ図および第２図に関連
して説明された装置によつて確認される種類のデ
ータから∂f／∂rを決定できるようにするという意味 を有している。かくして、それは装置のより正確
な動作のために必要とされるようにこれら２つの
隣接通路間において検知器感度の相対誤差を確認
できるようにし、而して検知器の不十分に補償さ
れた差感度に基因して最終的な映像再構成に現わ
れる傾向のある人工パターンを軽減する。

第ｋ番目の検知器による第ｔ番目のサンプリン
グにこれらの原理を適用し、それに対応して値
R_ktが記憶器３６に記憶され、R′_ktが記憶器３７
に記憶されると、次の式が成立する。

df／dr｜_kt＝R′_kt−R_kt／ｓ ただしｓは第３図における位置BuとBdのあい
だにおける放射線源の半分変位であり、即ち２つ
の垂線OX′およびOXの長さの差である。さらに、
２つのサンプリングに関連して、次の式が成立す
る。

dθ／dr＝2s／Ｄ／ｓ ＝２／Ｄ Ｄは通路ＰおよびP′の長さであるとし、その長
さは感知しうる限度で同一であると考えられるも
のとする。さらに、αが値R_ktおよびR_k,t+1の関す
るサンプリング間に発生する軌道回転であれば、
次の式が得られる。

∂f／∂θ｜_kt＝R_k,t+1−R_kt／α これらの結果は次の式を与える。

∂f／∂r｜_kt＝df／dr｜_kt−∂f／∂θ｜_ktdθ／
dr この式において右辺の項は、装置の動作におけ
る確認されたデータにより、かつそれらに関して
派生される関係に従つて決定される。

かくして、次のごとく書き表わすことができ
る。

R^* _k+1,t＝R_kt＋∂f／∂r_kt ・ｓ＋∂f／∂θ_kt・（α−β） なお、R^* _k+1,tは第（ｋ＋１）′番目の検知器が
第ｋ番目の検知器と同じ実効感度を有していると
して第ｔ番目のサンプリング時に与えるべき吸収
値である。最後の項は放射線源から第k′番目およ
び第（ｋ＋１）′番目の検知器までの通路間の角
度βに関連する小さい補正を含んでいるが、もし
通常の場合のようにβが十分小さければ、この補
正は無視されうる。

これらの比較方法を隣接検知器間に適用する
と、吸収値の任意の行の、即ち任意のサンプリン
グ時間において得られるそのような値の任意の組
のデータは、測定がすべて検知器配列の最初の検
知器の感度に等しい実効検知器感度をもつてなさ
れたかのごとく測定値を与えるように補正されう
る。もちろん、次に後続する検知器に対する補正
で用いられる各検知器に対する吸収値はそれ自体
補正された値であることが必要である。従つて、
これらの補正は順次行なわなければならない。

上述の考案に従つて、処理ユニツト３８は記憶
器３６および３７に保持された記憶されている吸
収値を引き出し、而して∂f／∂rおよび∂f／∂θとい
う種 類の部分的な差係数に対して導出された式につい
てこれらの値を処理し、記憶器３６に保持されて
いるＲ値のあらゆる行組に対して、ある検知器が
隣接するものと同一の実効感度を有していればそ
の検知器によつて与えられたであろう吸収決定を
表わす（測定誤差の範囲内で）R^*値の組を計算
する。この補正された決定値が記憶器３９に与え
られる。しかしながら、計算機は異なる態様で補
正をなしうる。ここで、 R※_k+1,t／R_k+1,t は時間ｔにおける検知器ｋ＋１の同じ時間におけ
る検知器ｋに対する感度の目安であることが理解
されるであろう。これらの検知器感度はすべて記
憶されうる。ここで、検知器の実効感度の差はデ
ータ取得期間の全体にわたつて同じであり、相対
感度の平均表示がＲデータのすべての行組を用い
て決定されうると仮定されうる。相対実効感度の
平均値がそのように利用可能となされると、記憶
器３６のＲ値は記憶器３９に転送されて平均相対
実効感度決定に従つて処理器３８によつて補正さ
れうる。

記憶器３７に保持されているR′値の組も同様
に上述したいずれかの方法によつて補正され、そ
の補正された値は、データ取得の静的誤差から生
ずる誤差に対抗するという利点をもつて映像再構
成を確立するように第１の映像再構成に重畳され
うる第２の映像再構成のために、補正されたＲ値
の組が処理される映像再構成手段と同一の手法に
従つて用いられうる。

データ取得期間の過程における実効検知器感度
の漂動が無視できないような状況においては、相
対感度を平均化する方法は用いることができず、
かつＲ値は行については補正されうるが、すべて
の行（それに反するステツプが存在しない場合）
は、前記漂動の結果、他の行のものとは異なる補
償されていない誤差を有する傾向があるであろ
う。このような傾向は、検知器配列における極端
の検知器が被検査体中の通路における吸収ではな
くて基準通路上の吸収を測定するように構成する
ことによつて緩和されうる。そのような構成によ
れば、基準通路基準値に対する補正は、データ取
得期間のこの端数における漂動が十分に小さけれ
ば、その基準値はサンプリングの短いシーケンス
にわたつて平均化されないという利点をもつてな
されうる。あるいは、上記極端の検知器は、平均
化された出力が基準として用いられるそのような
検知器のグループによつて置換されてもよい。

第２図に関して説明した装置の変形において
は、交互化されるＸ線源の位置を吸収データ値が
増大される過程における積分期間のあいだ固定せ
しめるかわりに、Ｘ線源位置を比較的高速で交互
に動かし、それと同時に各検知器に対する一対の
アナログ積分回路間において増幅された二次電子
増倍管出力を適当に切換えるようにしてもよい。
かくして、各Ｒ値は、放射線源の変位されるのに
対応するそのＲ値に関連したR′値とともに、第
１図に関して述べたシーケンスをもつてではな
く、そのR′値と同時に発生される。この修正さ
れた装置においては、Ｒ値およびR′値は順次的
に切換えによつてではなく、各記憶器３６および
３７に直接供給される。しかしながら、補正の基
礎は同一原理である。この修正された装置におい
ては、Ｘ線源の変位は時間に関して方形状になさ
れることが好ましいが、その変位は、もし所望さ
れれば、正弦波状であつてもよい。

Ｘ線源の変位としては正弦波状よりも方形状と
することのほうが理想的には好ましいが、実際に
は真の方形状変位法則に非常に厳密に従つてその
変位を行なうことは都合がよくないことがありう
ることがわかるであろう。そのように厳密に行な
われる変位は、放射線源の交互運動の基本周波数
の不都合に高い倍数である高調波偏向成分の使用
を必然的に伴なうことになりうる。もしそのよう
な高調波が存在しなければ、交互の変位位置間の
遷移は交番サイクルの無視できない端数を占める
であろうし、かつこの端数に対応して、検知器の
出力は、いずれの変位位置をも示さず多数の中間
位置を示す成分を含むことになろう。その場合に
は、所要の補正は同じ精度をもつてはなされず、
十分な範囲の高調波が用いられれば、補正は満足
しうる程度になされうる。

Ｘ線源の偏向はＸ線源からのＸ線エネルギー放
出の変化によつてもなされうることがわかるであ
ろう。これは、放射線源からのＸ線放出が補助検
知器によつて監視されかつ吸収サンプリング検知
器の出力がその補助検知器の出力に対して基準化
されれば、自動的に補償されるであろう。

サンプリング検知器のそれぞれには、被検査体
によつて散乱される放射線からの誤差を軽減する
ためにコリメータ手段が設けられるが、原理的に
は、そのコリメーシヨンは、Ｘ線源の交番位置間
の弁別なしにシンチレーシヨン・クリスタルに放
射線を入射せしめるようなものでなければならな
いことが理解されるであろう。事実、無視できな
い程度の弁別が存在する場合には、その大きさは
Ｒ値の行組の和とR′値の行組の対応する和との
比としてとられうるものであり、この弁別の大き
さが考量される。

記憶器３９における値の記憶に関しては、これ
らの値は検知器感度誤差を最終的に補正された値
である必要はなく、それらの値は、任意の行組の
記憶された大きさが、すべての最終的に補正され
た値の基礎となる初期基準値を差し引いたその組
の最終的に補正された値であれば、単に補正自体
であつてもよい。それらの補正が行対行の補正を
含んでいる場合には、そのような値の全体のマト
リクスは、映像処理時に、平均値成分に達しない
だけで、所要の映像再構成を与えるようなもので
ある。このようにして、映像処理が簡単化され、
適当な平均値大きさを加えることによつて映像再
構成が完了されうる。

第３図における位置Buから位置Bdへの方向に
生ずるＸ線源の遷移に適用された上述の補正原理
は、位置Bdから位置Buへの遷移に基づいても適
切に適用されうるものであることが理解されるで
あろう。両方の形式の遷移に基づく補正を組合せ
れば、Ｒ値とR′値との双方からそれらに対応し
てその組合せによつて得られるデータが、検知器
感度誤差による影響の実質的にない映像処理にそ
なえて記憶器３９内で単一のマトリクス・フオー
マツトをなして組立てられうる。

第４図はＸ線源と放射線検知器の相対位置が交
番されうるＸ線管構成を示しており、このＸ線管
構成はその励起電子ビームが偏向されて相対位置
の交番を与えうるようになされている。

第４図において、数字４２はＸ線管のガラス管
体を示している。４３は陰極、４４は陽極部材で
ある。動作時には、陰極（大きい負の電位に保持
されている）からの励起電子ビームがそれの横断
面の主要な寸法を画定する点線により４５で示さ
れている管体の脱気された空間を横切つて、陽極
部材４４に設けられたタングステン・ターゲツト
４６に衝突する。この陽極部材は同様に大きい正
の電位に保持されている。陰極４３は、直径が２
mm、長さが12mmのような寸法を有する金属スパイ
ラルとして構成されている。それは両端を支持ワ
イヤ４７によつて支持されており、その支持ワイ
ヤはピンチ４８を貫通していて、電子放出の目的
で前記スパイラルに加熱電流を印加せしめうる。

励起流の高速電子がターゲツト４６に衝突する
と、Ｘ線光子がターゲツトからあらゆる方向に放
出される。それらのＸ線光子のうちあるものは陽
極部材の孔４９を通り、そして後でさらに詳細に
説明するように画定されたこれらのＸ線光子のシ
ートが検査のための放射線の扇状シートを構成す
る。孔４９は５０で示されているように適当な導
電性の窓で閉塞されているので、その孔が存在し
ていても陽極部材４４に関係されるべき静電界が
変形されることはない。

陽極部材５１で示されているシールによりＸ線
管のガラス管体４２に支持されており、かつ管５
２を通りその管の端部５３から出るように供給さ
れる冷却油によつて特にターゲツト４６の近傍を
より強く冷却されている。この場合、冷却油の出
る前記端部はその油の流れを拡げるような形状に
なされている。

陰極４３から放出された電子はターゲツト４６
に向かつて流れる際に集束作用を受けるのである
が、この作用は集束用電極（第４図には示されて
いないが、便宜上第５図に独立して示されてい
る）によつて与えられるものである。第５図は陰
極４３を一端から、即ち第４図で上方からみたも
のであり、支持ワイヤ４７は陰極スパイラルに接
続した状態で示されている。数字５４は、ターゲ
ツト４６に向つて凹状となるように一方向の寸法
に屈曲された集束用電極を示している。陰極支持
ワイヤ４７は陰極５７を貫通してその陰極をター
ゲツト４６側において電極５４に接近せしめて保
持している。電極５４は陰極に対して対称に配置
されている。また、その電極５４はそれを陰極支
持ワイヤ４７の１つに接続することによつて陰極
電位に維持されている。

破線５５は集束電極５４によつて陰極４３の近
傍に形成された等電位面の屈曲状況を示してい
る。これによつて、陰極から放出される電子のト
ラツクが生じ、それは最初は散開していたものが
収斂することになる。この集束作用により、電子
ビームはターゲツトに衝突するとストリツプ状に
なる。その電子ビームの横断面の拡がりは第５図
の紙面内で典型的には１mmであるが、陰極スパイ
ラルの長さに対応してその紙面に直交して約12mm
にわたつて延長している。

実効Ｘ線源の位置を交番させるように電子ビー
ムを偏向させる目的のために、第４図においてＨ
で示されている磁界が、その図に５７および５８
で示されている一対の偏向コイルの導体に流され
る偏向電流によつて設定される。これらのコイル
については第２図に関連して先に簡単に言及した
が、それはテレビジヨン受像機の陰極線管に用い
られるような種類のものであり得、単にいわゆる
「ハンク」（hank）型のものであつてもよい。そ
れらのコイルは、管体４２上に摺動嵌着された形
成体５９上に装着されて、それらのコイルが走査
回路７３（第２図）からの７４のような走査波形
によつて励起された場合に発生される磁界Ｈの磁
力線の方向が本質的に第４図の紙面内にあるよう
に位置づけられている。このような構成によれ
ば、コイル５７，５８における偏向電流の流れが
ターゲツト４６への電子の流れを紙面に直交する
方向に偏位させる。かくして、ターゲツト４６に
対する電子の衝突領域が偏向電流の印加によつて
この方向に例えば２mmだけ偏位される。

第６図は、鉛で裏打ちされたケーシング６１内
に入つた冷却油６０に浸漬された管体４２を示し
ている。前記鉛裏打ちはそれに放射する放射線を
実質的にすべて吸収するように２mmの厚さを有し
うる。その裏打ちの孔６２はターゲツト４６から
のシート状の放射線がケーシングを通過するのを
許容する。このシート状放射線は横断面を破線６
３で示されており、かつそれは前述したターゲツ
ト４６におけるそれの源領域から放射する扇状を
なして、第６図の紙面に直交する平面内に延長し
ている。冷却油６０は適当な窓６５によつて孔６
２を通らないようになされている。ターゲツト４
６からではなくケーシング内部の領域から散乱さ
れた放射線が開孔６２を通過するのは蓋６４によ
つて実質的に阻止される。この蓋は、それにスロ
ツト６６が存在しているから、６３で示された扇
形シート状放射線の放出に影響を与えるようなこ
とはない。

記憶器３９（第２図）に正味の補正された値を
記憶せしめるかわりに、各値と基準値（R₁₁のよ
うな）との差を記憶せしめ、これらの差値につい
て処理を行なつてもよいことについてはすでに述
べた。すでに実施された補正処理によつて差値は
すでに利用可能であるから、これらの差値を利用
するのが好都合である。処理がコンボリユーシヨ
ン法（convolution techique）を含む場合には、
第３図における分布器４０を用いてデータを平行
な組に分類することがやはり望ましいが、コンボ
リユーシヨン処理自体はそれを正味値とは逆に差
値に対処せしめうるようにある程度の修正を必要
とする。第２図の装置が差値を記憶器４１に記憶
せしめるようになされているとすると、これらの
信号は第７図に示されているようなコンボリユー
シヨン処理ユニツト６７（これは一般的な性質と
しては任意適当な形式のものでありうる）に与え
られる。さらに、ユニツト６７によつて処理され
るデータはこのような処理に続いて補間工程
（interpolation procedure）に附される。この補
間工程は、そのデータが６７によつて転送される
補間ユニツト６８で実施される。補間にともなつ
て、データは表示マトリクス記憶器６９に転送さ
れ、そこで計算機の印刷器または陰極線管による
表示に適した形で保持され、その印刷器または陰
極線管表示が被検査横断面上の吸収パターンを示
す。

ユニツト６７によつて実施されるコンボリユー
シヨン処理の特殊な性質についてさらに明確に理
解するために、関数ｆ(h)が検査の平面内における
吸収の線積分を表わし、パラメータｈの均一に離
間した値でのその関数のサンプルが第３図におけ
る記憶器に供給される組の信号のシーケンスを表
わすように考えよう。まず最初にかつ少なくとも
実効的に、次のようなコンボリユーションの積分
を行なうことによつて検査平面内における吸収の
パターンを再構成することが可能であることが示
されうる。

この積分において、関数ｑは定義されたコンボ
リユーシヨン関数であり、かつ関数ｑはそれがた
たみこまれた（convelved）データに予め定めら
れた周波数エンフアシスを与えるように選定され
うる。限界±１／２Ａはこの積分における全吸収分 野を含むものと考えられている。便宜上、この積
分は、それぞれサンプリング間隔に等しい範囲に
わたる多数の部分積分に分割されうるものであ
り、その積分は、サンプリングされた値に問題の
部分積分に対応する適当なコンボリユーシヨン係
数が掛けられている有限個数の項の和の形をと
る。

第８図は関数ｑ（ｔ）の一般的な性質を図式的
に示しており、それの分析構造はそれが偶関数で
あり、かつ±∞の限界間で積分された場合に零と
なるようなものである。

ｐが変数ｔの関数であり、ｔのすべての値に対 dp（ｔ）／dt＝ｑ（ｔ） ｑ（ｒ−ｈ）＝−ｄ／dhｐ（ｒ−ｈ） であると考えると、 と書けば、 となる。ｑは偶関数であり、かつそれの積分は前
述のように収斂し、さらに限範（積分範囲）±１／２ Ａはその範囲内でｆ(h)が零に収斂するのに十分な
だけ大きいから、最後に挙げた式の右辺の第一の
項は零である。従つて となり、ここで関数ｐは関数ｑの不定積分であ
る。任意の積分ｐはコンボリユーシヨン値Ｃ（ｒ）
の値を変化させることなしに任意の有限定数だけ
増大されうることが示されうる。一般的に、一定
の成分を別にすれば、関数ｐは奇関数であり、こ
の性質が第９図に示されている。

ｆ(h)におけるコンボリユーシヨン積分は、この
積分が有限の和に変換されうるように前述した部
分積分の形態に従つて多数の部分積分に分割され
うるものであり、前記和の各項は、問題の積分範
囲における関数ｐの形によつて決定される対応す
るコンボリユーシヨン係数を掛けられたf′(h)のサ
ンプリングされた値に存することがわかるであろ
う。関数f′(h)のサンプルであるところのサンプリ
ングされた派生値は前述した有限の差値によつて
有効に表わされうるものであり、かつそれらは一
般的に関連している装置に関して任意適当な方法
で、即ち例えば第１０図に関して次に説明するよ
うな方法によつて形成されうる。

この図は被検査体の平面状領域内の１つまたは
複数の点における吸収係数の決定に関係するもの
と考えてよい。簡明のために、吸収係数の分布は
円形状に対称であり、かつ対称軸上の１つの点に
おける係数を決定する必要があると仮定する。そ
の対称軸は図の紙面に直交しており、従つて第１
０図に示されたデカルト軸O_x，O_yに直交してい
る。Ｌで示された線はO_y軸に平行で、互いに近
接しておりかつ等間隔に離間された平行な線の１
つの組を代表するものであり、それに沿つて各場
合に適当な測定装置により放射線の全透過が観察
される。O_y軸からｘだけ離れた線の場合には、
対応する装置の被測定出力はＩ（ｘ）であるとす
る。符号Ｂは座標Ｑの原点から半径Ｒで境界され
た円を示しており、その境界は被検査体の縁端を
表わしていると考える。座標がｘ，ｙである点ｐ
においては、係数はｆ（ｒ）であり、この場合、 r²＝x²＋y² であると仮定する。

このように仮定された状況においては、 Ｉ（ｘ）＝∫^+Y _-Yｆ（ｒ）dy と表わすことができる。ただし、 Y²＝R²−x² である。

積分の通路に沿つて次の関数 rdr＝rdy が成立するから、Ｉ（ｘ）に対する式は次のよう
に書きかえられうる。

Ix＝2∫^R _xｆ（ｒ）rdr／（r²−x²）^1/2 この式において、Ｉ（ｘ）はｆ（ｒ）のアベル変
換を意味するものであり、それに対応して次のよ
うな逆変換が存在する。

ｆ（ｒ）＝−１／ｘ∫^R _rI′（ｘ）dx／（x²−r²
）^1/2 ただし、 I′（ｘ）＝dI（ｘ）／dx である。かくして、対称軸上の係数は次のように
与えられる。

ｆ（ｏ）＝−１／ｘ∫^R _pI′（ｘ）dx／ｘ 有限級数形式において、積分の平行通路に沿つ
た間隔が十分に小さい値ａを有すると仮定する
と、この結果は、 と表わされ、有限差形式においては と表わされる。ただし、 Δ（ｎ＋１／２・ａ） ＝Ｉ（＋１・ａ）−Ｉ（na） である。導関数I′（ｎ＋１／２・ａ）またはそれに対 応する有限の差Δ（ｎ＋１／２・ａ）のコンボリユー シヨンは、関数１／（ｎ＋１／２）とともに、各和 に従つて、原点における吸収係数の値を与える。
円形状に対称の分布の制限は、関数Ｉ（ｘ）によ
つて表わされた被観察データの多数の平行組がま
ず最初に得られれば、除去されうるものであり、
これらの組は小さい等角間隔をもつて０から2π
までの傾斜の範囲にわたつて配置されていること
が明らかであろう。この角範囲にわたつてコンボ
リユーシヨン和を積分すると、決定されるべき分
布の非対称成分は非対称の対における打消しをう
け、その分布の対称成分の積分されたコンボリユ
ーシヨンによつて与えられる所要の決定を残す。
従つて、前述した処理工程は対称の制限を何らと
もなわずに適用されうる。

上述した手法に従つて形成された有限差は、そ
れらの差となる値に比較して小さい大きさを有す
るであろうことがわかるであろう。かくして、本
発明によれば、前述した明細書に考えられている
処理の場合よりも少ない時間でコンボリユーシヨ
ンのデジタル掛算が行なわれうる。特願昭49−
47032号（特公昭59−11150号公報）に記載された
装置はこのコンボリユーシヨンを行なうために用
いられうるが、正味信号ではなくて差信号を用い
ることによつてみられる唯一の変化は、前記明細
書においてＬ係数と呼ばれている。

以上においては、被検査体の単一の平面状仮想
輪切部分のみを検査する装置に関連して本発明を
説明したが、検知器とそれらの関連回路を適当に
重複せしめ、かつ放射線源９から放出されるＸ線
ビームの形を変更すれば、２またはそれ以上の平
面状仮想輪切部分が同時に検査されうる。

検知器は個々のクリスタルおよび二次電子増倍
管をもつて構成される必要はない。修正された構
成においては、単一の大きい検知器クリスタルが
用いられ、それの種々の領域が各光検知装置に結
合される。

さらに、上述の装置においては、放射線ビーム
２３の角度は関心のある平面内における被検査体
の全体をつつむのに十分であつたが、そのように
する必要はなく、修正された構成においては、管
９はそれより小さい角度の扇状ビームを発生する
ようになされ、そして被検査体の適切な検査を許
容するために、その被検査体と相対的に放射線源
とそれに対応する検知器に直接走査運動が与えら
れる。この直線走査運動は被検査体に関する放射
線源と検知器の回転走査運動に対して附加される
ものであり、それら２つの走査運動は同期され
る。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明による装置を一部断面で示す
側立面図、第１ｂ図は第１ａ図における矢印bb
の方向にみた図、第２図は第１ａ図および１ｂ図
に示された種類の装置を、その装置の動作時に予
測を行なう回路構成とともに示す概略図、第３図
は第１図および第２図に示された装置を動作させ
る原理を示す概略図、第４図は第１図および第２
図の装置に用いられているＸ線管の横断面図、第
５図は第４図の管の詳細を示す図、第６図は適当
なハウジングに収納された状態で第４図のＸ線管
を示す図、第７図は第２図に示された装置からの
出力表示を発生するための計算回路を示す構成
図、第８図および第９図は本発明の１つの局面を
説明するグラフ、第１０図は正味信号に対して差
信号を使用することに基づいた処理方法を示す図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ線を含む透過性放射線によつて被検査体の
   ほぼ平面状の断面を検査する装置において、 前記断面と同一面内に配されたほぼ一つの基点
   から扇状の放射を発散するようにした放射線源
   と、 前記扇内の異なる複数の角度における複数の通
   路に沿つて前記被検査体を通過した後の放射を検
   出する複数の検知器と、 前記断面と交差する共通軸の周りを少なくとも
   前記放射線源を前記検知器に対して相対的に回動
   せしめる装置と、 前記検知器に対してかつ前記平面内で前記回動
   が行われる割合いよりも多い割合いで前記基点を
   周期的に回動させる装置とをそなえた放射線検査
   装置。