X 射线摄影装置 【技术领域】
本发明涉及一种 X 射线摄影装置， 尤其是涉及一种能够使用具有范围比较窄的纵 长的检测区域的廉价 X 射线摄像单元而取得 CT( 计算机断层摄影法 ) 断层图像的 X 射线摄 影装置。背景技术
以前， 牙科治疗中的 CT 摄影装置由于所需要的图像数据量较多， 因而一般都使用 具有大范围的检测区域的二维传感器来取得 CT 断层图像。另一方面， 全景摄影装置使用具 有范围比较窄的纵长的检测区域的 CCD( 电荷耦合器件 Charge Coupled Device) 传感器而 能够取得全景断层图像。
另外， 在为了提高便利性而在 CT 摄影和全景摄影之间进行切换， 进而能够取得 CT 断层图像和全景断层图像的 X 射线摄影装置中， 使用了具有大范围的检测区域的二维传感 器 ( 专利文献 1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1 ： 日本专利特开平 10-225455 号公报 ( 图 18) 发明内容 发明拟解决的问题
然而， 由于具有 CT 摄影所需要的大范围的检测区域的二维传感器价格昂贵， 图像 数据的处理装置也复杂化， 装置在整体上就会昂贵， 因此从这一点来说， 存在着在牙科治疗 领域中 CT 摄影装置难以被广泛普及这样的问题。
于是， 本发明为了解决上述的问题点， 将提供如下这样的 X 射线摄影装置作为课 题： 能够使用具有范围比较窄的纵长的检测区域的廉价 X 射线摄像单元而取得 CT 断层图像 的 X 射线摄影装置， 进而能够有效地有助于降低成本。
用于解决问颗的方法
为了解决上述问题， 本发明提供了一种 X 射线摄影装置， 具有如下技术特征 ： X射 线源， 其将 X 射线束照射至拍摄对象上 ； X 射线摄像单元， 检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束 ； 支撑件， 其支撑所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单元 ； 以及旋转单元， 其通过使所 述支撑件旋转来使所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单元围绕所述拍摄对象旋转 ； 所述的 X 射线摄影装置还具备 ： 圆弧移动单元， 其通过使所述 X 射线摄像单元围绕配设在连接所述 拍摄对象和所述 X 射线摄像单元的线上的圆弧移动中心轴旋转来使该 X 射线摄像单元围绕 拍摄对象进行圆弧移动 ； 以及控制装置， 其控制所述旋转单元和所述圆弧移动单元的动作， 所述控制装置连续执行如下步骤 ： 第 1 摄像步骤， 其通过所述圆弧移动单元使所述 X 射线摄 像单元在第 1 圆弧移动范围内围绕所述圆弧移动中心轴旋转， 同时通过所述 X 射线摄像单 元检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束 ； 转向旋转步骤， 其通过所述旋转单元使所述
支撑件围绕所述拍摄对象进行转向旋转 ； 以及转向摄像步骤， 在通过所述转向旋转步骤使 所述 X 射线摄像单元从所述第 1 圆弧移动范围仅移动了微小角度的状态下， 通过所述圆弧 移动单元使该 X 射线摄像单元在第 2 圆弧移动范围内围绕所述圆弧移动中心轴旋转， 同时 通过所述 X 射线摄像单元检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束， 并且， 紧接着所述转向 摄像步骤， 再连续地执行转向旋转步骤和转向摄像步骤。
这样， 本发明通过利用所述圆弧移动单元使该 X 射线摄像单元以所述圆弧移动中 心轴为旋转中心而围绕所述拍摄对象进行圆弧移动， 同时检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束， 从而使该 X 射线摄像单元在进行圆弧移动的范围内作为二维 X 射线摄像单元而起 作用。
因此， 例如， 通过使具有范围比较窄的纵长的检测区域的 X 射线摄像单元进行圆 弧移动， 从而能够使该 X 射线摄像单元作为可以检测在该圆弧移动范围内的所述 X 射线束 的大范围的二维 X 射线摄像单元而起作用。
于是， 通过旋转单元， 使作为大范围的二维 X 射线摄像单元而起作用的 X 射线摄像 单元围绕拍摄对象旋转， 同时进行扫描， 从而就能够取得 CT 断层图像。
这样， 本发明通过实现使用具有范围比较窄的纵长的检测区域的廉价 X 射线摄像 单元而能够取得 CT 断层图像的 X 射线摄影装置， 从而能够有效地有助于降低成本。 在根据本发明的 X 射线摄影装置中， 优选地， 所述圆弧移动中心轴设在配设有所 述 X 射线源的位置上。
依照这样的结构， 通过使所述 X 射线摄像单元以所述 X 射线源为中心进行圆弧移 动， 因此 X 射线源就不需要进行圆弧移动而提供稳定的 X 射线束的照射， 进而能够抑制图像 模糊。
另外， 例如， 如果随着 X 射线摄像单元的圆弧移动而使 X 射线源沿 X 射线摄像单元 的移动方向旋转， 则就能够将 X 射线束的一定区域照射到 X 射线摄像单元上， 因此就能够不 断地将稳定且均匀的 X 射线束照射至拍摄对象上。
在本发明中， 所述 X 射线摄影装置是能够拍摄 CT 断层图像的摄影装置， 所述 X 射 线摄像单元是 CCD 传感器， 所述第 1 摄像步骤、 在该第 1 摄像步骤之后执行的所述转向摄像 步骤以及在该所述转向摄像步骤之后再一次执行的转向摄像步骤优选分别沿相同的方向 使所述 X 射线摄像单元旋转， 同时检测所述 X 射线束。
依照该结构， 在各摄像步骤中， 分别使 X 射线摄像单元沿相同的方向旋转， 同时检 测所述 X 射线束， 从而能够将 CCD 传感器适用作所述 X 射线摄像单元。
在本发明中， 所述 X 射线摄影装置是能够拍摄 CT 断层图像的摄影装置， 所述 X 射 线摄像单元是 CMOS 传感器或者 CdTe 传感器， 在所述第 1 摄像步骤、 在该第 1 摄像步骤之后 执行的所述转向摄像步骤中， 一面沿互相相反的方向使所述 X 射线摄像单元旋转， 一面检 测所述 X 射线束。在所述转向摄像步骤、 在该转向摄像步骤之后再一次执行的转向摄像步 骤中也同样， 一面沿互相相反的方向使所述 X 射线摄像单元旋转， 一面检测所述 X 射线束。 像上述这样， 优选地， 一个摄像步骤和在该一个摄像步骤之后执行的另外的摄像步骤一面 沿互相相反的方向使所述 X 射线摄像单元旋转， 一面检测所述 X 射线束。
依照该结构， 在各摄像步骤中， 一个摄像步骤和在该一个摄像步骤之后执行的另 外的摄像步骤通过一面沿互相相反的方向使所述 X 射线摄像单元旋转， 一面检测所述 X 射
线束， 从而能够将 CMOS 传感器或者 CdTe 传感器 ( 直接变换型半导体检测元件 ) 用作所述 X 射线摄像单元。
在本发明中， 所述旋转单元具有旋转臂和使该旋转臂旋转的旋转驱动单元， 所述 支撑件由被配设在所述旋转臂上的所述圆弧移动中心轴进行轴支撑的圆弧移动臂构成， 并 且优选以如下方式构成 ： 将使所述圆弧移动臂进行圆弧移动的所述圆弧移动单元配设在所 述旋转臂上， 进而通过由所述旋转驱动单元使所述旋转臂旋转， 从而使所述圆弧移动臂旋 转而使所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单元围绕所述拍摄对象旋转， 同时通过由所述圆弧 移动单元使所述圆弧移动臂旋转， 从而使所述 X 射线摄像单元围绕所述拍摄对象进行圆弧 移动。
依照这种结构， 通过在作为支撑件的圆弧移动臂上配设 X 射线源和 X 射线摄像单 元， 并且将所述圆弧移动臂轴支撑在所述圆弧移动中心轴上， 从而利用旋转单元而使配设 在所述圆弧移动臂上的所述 X 射线源和 X 射线摄像单元围绕拍摄对象旋转， 同时利用所述 圆弧移动单元使所述圆弧移动臂旋转， 进而能够使所述 X 射线摄像单元围绕所述拍摄对象 进行圆弧移动。
在本发明中， 所述 X 射线摄影装置具备使所述支撑件在二维平面内自由移动的 XY 台， 所述 X 射线摄影装置优选是能够拍摄全景断层图像的摄影装置。 依照这样的结构， 通过利用所述 XY 台而将支撑所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单 元的支撑件构成为了能够在二维平面内自由移动的结构， 从而能够沿规定的全景摄影轨迹 移动所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单元。
因此， 也能够将所述 X 射线摄影装置用作能够取得全景断层图像的全景摄影装 置。
在本发明中， 优选地， 限制从所述 X 射线源照射的 X 射线束的范围的准直器与所述 X 射线摄像单元面对面的方式配置， 所述准直器与所述 X 射线摄像单元之间隔着所述拍摄 对象。
依照这种结构， 通过配设限制 X 射线束的范围的准直器， 从而能够使散射线的量 减少而使画质提高。
在本发明中， 优选地， 所述圆弧移动单元以如下方式构成 ： 在将所述 X 射线源、 所 述准直器和所述 X 射线摄像单元保持为直线状的状态下， 使该准直器和 X 射线摄像单元进 行圆弧移动。
依照这种结构， 通过在将所述 X 射线源、 所述准直器和所述 X 射线摄像单元保持为 直线状的状态下而使该准直器和 X 射线摄像单元进行圆弧移动， 从而能够用准直器约束 X 射线束的一定区域， 因此能够不断地将稳定且均匀的 X 射线束高效地照射至拍摄对象上。
另外， 本发明提供了一种 X 射线摄影装置， 具有如下特征 ： X 射线源， 其将 X 射线束 照射至拍摄对象上 ； X 射线摄像单元， 其检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束 ； 支撑件， 其支撑所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单元 ； 以及旋转单元， 其通过使所述支撑件旋转来使 所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单元围绕所述拍摄对象旋转， 其中， 所述的 X 射线摄影装置 还具备 ： 直线移动单元， 其使所述 X 射线摄像单元进行直线移动 ； 以及控制装置， 其控制所 述旋转单元和所述直线移动单元的动作， 所述控制装置连续执行如下步骤 ： 第 1 摄像步骤， 其通过所述直线移动单元使所述 X 射线摄像单元在第 1 直线移动范围内移动， 同时通过所
述 X 射线摄像单元检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束 ； 转向旋转步骤， 其通过所述旋 转单元使所述支撑件围绕所述拍摄对象进行转向旋转 ； 以及转向摄像步骤， 在通过所述转 向旋转步骤使所述 X 射线摄像单元从所述第 1 直线移动范围仅转向旋转微小角度而偏移的 状态下， 通过所述直线移动单元使该 X 射线摄像单元在第 2 直线移动范围内移动， 同时通过 所述 X 射线摄像单元检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束， 并且， 紧接着所述转向摄像 步骤， 再连续地执行转向旋转步骤和转向摄像步骤。
依照这种结构， 通过利用所述直线移动单元使 X 射线摄像单元进行直线移动， 同 时检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束， 从而能够使 X 射线摄像单元作为在直线移动 范围内的二维 X 射线摄像单元而起作用。
因此， 本发明通过实现使用具有范围比较窄的纵长的检测区域的廉价 X 射线摄像 单元而能够取得 CT 断层图像的 X 射线摄影装置， 从而能够有效地有助于降低成本。
另外， 本发明提供了一种 X 射线摄影装置具有如下特征 ： X 射线源， 其将 X 射线束 照射至拍摄对象上 ； X 射线摄像单元， 其检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束 ； 支撑件， 其支撑所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单元 ； 以及旋转单元， 其通过使所述支撑件旋转来 使所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单元围绕所述拍摄对象旋转， 其中， 所述的 X 射线摄影装 置具备 ： X 射线移动单元， 其使所述 X 射线摄像单元进行直线移动或者圆弧移动 ； 以及控制 装置， 其控制所述旋转单元和所述圆弧移动单元的动作， 所述控制装置执行如下步骤 ： 第1 环绕摄像步骤， 其通过旋转单元使所述支撑件旋转来使所述 X 射线源和所述 X 射线摄像单 元围绕所述拍摄对象旋转， 同时通过所述 X 射线摄像单元检测透过了所述拍摄对象的所述 X 射线束 ； 转向移动步骤， 其通过所述 X 射线移动单元使所述 X 射线相对于所述拍摄对象圆 弧移动或者直线移动仅微小量而进行转向移动 ； 以及转向环绕摄像步骤， 在通过所述转向 移动步骤使所述 X 射线摄像单元从所述第 1 环绕摄像步骤中的所述 X 射线摄像单元的位置 仅偏移所述微小量的状态下， 通过所述旋转单元使所述支撑件旋转来使所述 X 射线源和所 述 X 射线摄像单元围绕所述拍摄对象旋转， 同时通过所述 X 射线摄像单元检测透过了所述 拍摄对象的所述 X 射线束， 并且， 紧接着所述转向环绕摄像步骤， 再连续地执行转向移动步 骤和转向摄像步骤。
依照这种结构， 通过从第 1 环绕摄像步骤和转向环绕摄像步骤起连续地执行转向 移动步骤和转向摄像步骤， 从而在所述第 1 环绕摄像步骤中， 使所述 X 射线摄像单元的位置 仅偏移了微小量的同时， 连续地重复转向摄像步骤， 因而能够将 X 射线摄像单元作为在连 续多次移动的范围内的二维 X 射线摄像单元而起作用。
因此， 本发明通过实现使用具有范围比较窄的纵长的检测区域的廉价 X 射线摄像 单元而能够取得 CT 断层图像的 X 射线摄影装置， 从而能够有效地有助于降低成本。
发明效果
根据本发明的 X 射线摄影装置能够使用具有范围比较窄的纵长的检测区域的廉 价 X 射线传感器而取得 CT 断层图像， 因而能够有效地有助于降低成本。 附图说明
图 1 是概念性地显示根据本发明的第 1 实施方式的 X 射线摄影装置的结构的示意 图， (a) 是正面图， (b) 是侧面图。图 2 是用于说明圆弧移动单元的动作的主要部分底视图。
图 3 是用于说明 X 射线传感器的圆弧移动的动作的平面图。
图 4 显示使用了旋转圆盘的圆弧移动单元的结构， (a) 是正面图， (b) 是底视图。
图 5 是用于说明作为 X 射线传感器而使用 CMOS 传感器来拍摄 CT 断层图像时的动 作的示意性平面图。
图 6 是用于说明作为 X 射线传感器而使用 CCD 传感器来拍摄 CT 断层图像时的动 作的示意性平面图。
图 7 是用于说明在将根据本发明的第 1 实施方式的 X 射线摄影装置用作全景摄影 装置时的动作的示意性平面图。
图 8 是显示圆弧移动单元的另外的实施方式的正面图。
图 9 是显示 X 射线源的另外的实施方式的正面图。
图 10 是显示适用了直线移动单元时的实施例的正面图。
图 11 是用于说明适用了直线移动单元时的实施例中的动作的平面图。
图 12 是显示本发明的第 2 实施方式的正面图。
符号说明
1， 1′ X 射线摄影装置
2， 2′圆弧移动臂 ( 支撑件 )
3 旋转单元
4， 5 圆弧移动单元
8 控制装置
11X 射线源
11aX 射线管
12X 射线传感器 (X 射线摄像单元 )
13 准直器
15XY 台
21 轴部件
31 旋转轴
32 旋转臂
33 旋转驱动单元
41 伺服电动机
42 凸轮辊
43 凸轮槽
44 凸轮销
51 旋转轴
52 旋转圆盘
53 驱动销
54 导引槽
61， 62 圆弧移动单元
80 控制装置400 直线移动单元 C1 臂旋转中心轴 C2 圆弧移动中心轴 K 拍摄对象 LX 射线束具体实施方式
下面， 将一面适当地参照附图， 一面详细地说明本发明的第 1 实施方式。
如图 1 所示， 根据本发明的第 1 实施方式的牙科用 X 射线摄影装置 1 具备 ： X 射线 管 11a， 其作为 X 射线源 11 ； X 射线传感器 12， 其作为 X 射线摄像单元 ； 准直器 13， 其限制 X 射线束 L 的范围 ； 圆弧移动臂 2， 其作为支撑 X 射线源和 X 射线摄像单元的支撑件 ； 旋转单 元 3， 其使该圆弧移动臂 2 围绕臂旋转中心轴 C1 旋转 ； 圆弧移动单元 4， 其由使 X 射线传感 器 12 围绕圆弧移动中心轴 C2 进行圆弧移动的凸轮机构形成 XY 台 15， 其在二维平面内自由 移动 ； 以及控制装置 8， 其控制旋转单元 3 和由凸轮机构形成的圆弧移动单元 4 的动作。
此外， 在本实施方式中， 虽然对适用于牙科用的情况进行说明， 但并不限定于此， 而能够在医疗领域等广泛地适用。 另外， 旋转单元 3 具备由旋转轴 31 进行枢轴支撑的旋转臂 32 和使该旋转臂 32 旋 转的旋转驱动单元 33。于是， 旋转单元 3 具有通过使圆弧移动臂 2 旋转而使 X 射线管 11a 和 X 射线传感器 12 围绕拍摄对象 K 旋转的功能。
X 射线摄影装置 1 利用这种结构， 通过由伺服电动机等组成的旋转驱动单元 33 而 使旋转臂 32 旋转， 从而能够使圆弧移动臂 2 旋转而使 X 射线源 11 和 X 射线传感器 12 围绕 拍摄对象 K 旋转， 同时通过由圆弧移动单元 4 使圆弧移动臂 2 旋转， 从而能够使 X 射线传感 器 12 隔着拍摄对象 K 进行圆弧移动。
如图 1(a) 所示， X 射线源 11 具备将 X 射线束 L 照射至拍摄对象 K 上的 X 射线管 11a。
X 射线管 11a 配设在固定于圆弧移动臂 2 的下方的支撑件 11b 上。因此， 从 X 射线 管 11a 照射出的 X 射线束 L 的照射方向随着圆弧移动臂 2 的旋转而变化， X 射线传感器 12 也以追随 X 射线束 L 的照射方向的方式同步地进行圆弧移动 ( 参照图 2(a) ～ (c))。
另外， 在圆弧移动臂 2 上配设有用于限制从 X 射线管 11a 照射出的 X 射线束 L 的 范围的准直器 13。被准直器 13 约束到拍摄对象 K 上的 X 射线束 L 在通过拍摄对象 K 之后 由 X 射线传感器 12 检测出 ( 参照图 2)。
X 射线传感器 12 检测通过了拍摄对象 K 的 X 射线束 L， 由能够使用 CMOS 传感器 ( 参照图 5)、 CCD 传感器 ( 参照图 6)、 CdTe 传感器、 或其他具有范围比较窄 ( 宽度 6mm 左 右 ) 的纵长的检测区域的成像传感器而构成。
例如， CMOS 传感器具有廉价且耗电少这样的特征， 而 CCD 传感器具有分辨率高这 样的特征， 因而能够根据 X 射线摄影装置所要求的标准选择最适的成像传感器。
圆弧移动臂 2 以旋转自由的方式被配设在圆弧移动中心轴 C2 上的轴部件 21 进行 轴支撑。圆弧移动中心轴 C2 设置在与配设在圆弧移动臂 2 上的 X 射线源 11 相同的轴上。
在圆弧移动臂 2 上直线状地配设有 X 射线源 11、 准直器 13 以及 X 射线传感器 12。
因此， 能够用准直器 13 约束从 X 射线源 11 照射出的 X 射线束 L 的一定区域而照 射至 X 射线传感器 12， 因而能够不断地将稳定且均匀的 X 射线束高效地照射至拍摄对象 K 上。
如图 1(b) 所示， 由凸轮机构形成的圆弧移动单元 4 具备 ： 凸轮辊 42， 其连结伺服 电动机 41， 并且被旋转自由地支撑 ； 凸轮槽 43， 其形成在凸轮辊 42 的外周面上 ； 以及凸轮 销 44， 其以沿凸轮槽 43 移动的方式卡合。
凸轮销 44 以从圆弧移动臂 2 突出的方式而被固定。于是， 由凸轮机构形成的圆弧 移动单元 4 以凸轮销 44 被卡合在凸轮槽 43 上的方式而配设在旋转臂 32 上。
通过这种结构， 如图 2 所示， 由伺服电动机 41 使凸轮辊 42 旋转， 从而圆弧移动臂 2 以圆弧移动中心轴 C2 为中心旋转， 进而能够使 X 射线传感器 12 在圆弧移动范围 δ( 图 2(a)) 内进行圆弧移动。
也就是说， 如果使凸轮辊 42 旋转， 则凸轮销 44 就要沿与圆弧移动臂 2 正交的方向 移动。由于该凸轮销 44 的移动， 圆弧移动臂 2 就以配设在圆弧移动中心轴 C2 上的轴部件 21 为中心， 在图 2(a) 所示的位置和图 2(c) 所示的位置之间 ( 圆弧移动范围 δ) 进行圆弧 移动。 具体而言， 在图 2(c) 所示的状态下， 在本图上， 凸轮销 44 位于凸轮辊 42 的下部， 圆弧移动臂 2 也位于圆弧移动范围的下侧。如果从该位置使凸轮辊 42 沿右方向 R( 在图 1(a) 中， 顺时针转 ) 旋转 90 度， 则凸轮销 44 沿凸轮槽 43 移动至图 2(b) 所示的中央位置， 圆弧移动臂 2 也位于圆弧移动范围 δ 内的本图上的中央位置 ( 图 2(b))。
另外， 如果从图 2(b) 所示的中央位置起使凸轮辊 42 再沿右方向 R 旋转 90 度， 则 圆弧移动臂 2 将移动到图 2(a) 所示的圆弧移动范围 δ 的本图上的上侧位置。
像这样， 通过使圆弧移动臂 2 围绕圆弧移动中心轴 C2 进行圆弧移动， 从而如图 3 所示， 使配设在圆弧移动臂 2 上的准直器 13 和 X 射线传感器 12 进行圆弧移动 ( 参照 S2、 S3)。
这样， 根据本实施方式的 X 射线摄影装置 1 通过圆弧移动单元 4 使 X 射线传感器 12 围绕拍摄对象 K 而在圆弧移动范围 δ 内进行圆弧移动， 同时检测通过了拍摄对象 K 的 X 射线束 L， 从而能够使 X 射线传感器作为圆弧移动范围 δ 内的二维 X 射线摄像单元而起作 用。
因此， 例如， 通过使具有宽度 6mm 左右的范围较窄的纵长检测区域的 X 射线传感器 12 进行圆弧移动， 从而能够使该 X 射线传感器作为可以检测在该圆弧移动范围 δ 内的 X 射 线束 L 的大范围的二维 X 射线摄像单元而起作用。
于是， 通过旋转单元 3， 使作为大范围的二维 X 射线摄像单元而起作用的 X 射线传 感器 12 围绕拍摄对象 K 旋转， 同时进行扫描， 从而就能够取得 CT 断层图像。
像上述这样， 由于 X 射线摄影装置 1 使用具有范围比较窄的纵长的检测区域的廉 价 X 射线传感器 12 而能够取得 CT 断层图像， 因而能够有效地有助于降低成本。
XY 台 15 通过组合在水平方向上正交的方式配设的、 沿 X 轴方向自由移动地配设的 直线移动导引和沿 Y 轴方向自由移动地配设的直线移动导引而构成， 虽然这些都省略了图 示。
通过具备 XY 台 15， X 射线摄影装置 1 能够经由旋转单元 3 而使圆弧移动臂 2 在水
平方向的二维平面内进行平行移动， 因而能够将该 X 射线摄影装置作为能够拍摄 CT 断层图 像和全景断层图像的摄影装置而起作用。
也就是说， X 射线摄影装置 1 在作为 CT 摄影装置而使用时， 通过固定 XY 台 15 来 固定臂旋转中心轴 C1， 从而就能够进行 CT 摄影。另一方面， 在作为通常的全景摄影装置而 使用时， 在不使圆弧移动臂 2 进行圆弧移动而固定的状态下， 通过利用 XY 台 15 而使圆弧移 动臂 2 和旋转臂 32 一体地在水平方向的二维平面内进行平行移动， 从而就能够进行全景摄 影。
关于圆弧移动单元的另外的实施例， 将一面参照图 4， 一面进行说明。
如图 4(a) 所示， 根据圆弧移动单元的另外的实施例的由旋转圆盘形成的圆弧移 动单元 5 具备如下部分而构成 ： 枢支在旋转臂 32 上的伺服电动机， 所述的伺服电动机未显 示在图中、 与该伺服电动机连结的旋转轴 51 和旋转圆盘 52、 配设在旋转圆盘 52 上的驱动销 53 以及以使驱动销 53 卡合的方式形成在圆弧移动臂 2′上的导引槽 54。
如图 4(b) 所示， 通过这种结构， 由旋转圆盘 52 形成的圆弧移动单元 5 如果使旋转 圆盘 52 沿顺时针方向 R1 仅旋转 θ1， 则圆弧移动臂 2′就会从中央位置 P0 圆弧移动至本 图上的下部位置 P1 ； 同样， 如果使旋转圆盘 52 沿逆时针方向 R2 仅旋转 θ1， 则圆弧移动臂 2′就会从中央位置 P0 圆弧移动至本图上的上部位置 P2。 下面， 将一面参照图 5 和图 6， 一面说明如上述那样结构的 X 射线摄影装置 1 的动 作。图 5 是用于说明作为 X 射线传感器而使用 CMOS 传感器来拍摄 CT 断层图像时的动作的 示意性平面图。图 6 是用于说明作为 X 射线传感器而使用 CCD 传感器来拍摄 CT 断层图像 时的动作的示意性平面图。
在这里， CMOS 传感器具备不论是在图 5 中沿逆时针方向旋转 ( 前进旋转 )， 还是沿 顺时针方向旋转 ( 返回旋转 )， 在两个方向上都能够检测 X 射线束的特性。因此， 在 CMOS 传 感器的情况下， 连续的第 1 摄像步骤和作为转向摄像步骤的第 2 摄像步骤以及像该第 2 摄 像步骤和第 3 摄像步骤 ( 转向摄像步骤 ) 这样相互连续地进行的摄像步骤中， 就是互相反 向的旋转方向 ( 前进旋转和返回旋转 ) 的组合。
因此， 在使用 CMOS 传感器来拍摄 CT 断层图像时， X 射线摄影装置顺次执行如下步 骤： 第 1 摄像步骤 ( 图 5(a))， 其使 CMOS 传感器在第 1 圆弧移动范围 δ1 内沿逆时针方向前 进旋转 ； 转向旋转步骤 ( 图 5(b))， 其使 CMOS 传感器以臂旋转中心轴 C1 为中心沿逆时针方 向前进旋转 ； 第 2 摄像步骤 ( 图 5(c))， 其作为使 CMOS 传感器在第 2 圆弧移动范围 δ2 内沿 顺时针方向返回旋转的转向摄像步骤 ； 第 2 转向旋转步骤 ( 图 5(d))， 其使 CMOS 传感器以 臂旋转中心轴 C1 为中心沿逆时针方向前进旋转 ； 第 3 摄像步骤 ( 图 5(e))， 其作为使 CMOS 传感器在第 3 圆弧移动范围 δ3 内前进旋转， 同时检测 X 射线束 L 的转向摄像步骤。
然后， 紧接着作为转向摄像步骤的第 3 摄像步骤 ( 图 5(e))， 再连续地执行转向旋 转步骤和转向摄像步骤。像上述这样， 例如一面围绕拍摄对象 K 进行 180 度或者 360 度的 旋转， 一面在各圆弧移动范围 δ1， δ2、… δn 内的各摄像步骤 ( 第 1 摄像步骤、 第 2 摄像 步骤、…、 直到第 n 次摄像步骤 ) 中拍摄 CT 断层图像。
具体而言， 在第 1 摄像步骤中， 如图 5 所示， 通过圆弧移动单元 4( 图 1) 或者圆弧 移动单元 5( 图 4) 使 X 射线传感器 12 围绕圆弧移动中心轴 C2 在第 1 圆弧移动范围 δ1 内 前进旋转， 同时通过 X 射线传感器 12 检测通过了拍摄对象 K 的 X 射线束 L。
在转向旋转步骤中， 如图 5(b) 所示， 通过旋转单元 3， 使圆弧移动臂 2 围绕臂旋转 中心轴 C1 沿逆时针方向仅前进旋转 θ， 进而使 X 射线源 11 和 X 射线传感器 12 围绕拍摄对 象 K 转向旋转。
在第 2 摄像步骤中， 如图 5(c) 所示， 在通过转向旋转步骤 ( 图 5(b)) 从第 1 圆弧 移动范围 δ1 仅偏移了微小角度 θ 的状态下， 通过圆弧移动单元 35 使 X 射线传感器 12 围 绕圆弧移动中心轴 C2 在第 2 圆弧移动范围 δ2 内返回旋转， 同时通过 X 射线传感器 12 检 测通过了拍摄对象 K 的 X 射线束 L。
在第 2 转向旋转步骤中， 如图 5(d) 所示， 与图 5(b) 所示的转向旋转步骤是同样 的。另外， 如图 5(e) 所示， 第 3 摄像步骤与图 5(a) 所示的第 1 摄像步骤是同样的。
此外， 如图 5 所示， 在本实施方式中， 对使用了 CMOS 传感器的情况进行了说明， 但 即使是 CdTe 传感器 ( 直接变换型半导体检测元件 ) 也是与 CMOS 传感器同样的， 具备不论 是使其沿顺时针方向旋转 ( 前进旋转 )， 还是使其沿逆时针方向旋转 ( 返回旋转 )， 都能够 在两个方向上检测 X 射线束 L 的特性， 因而能够在与 CMOS 传感器同样的实施方式中使用。 通过使用 CdTe 传感器， 能够使 X 射线束 L 的检测效率提高。
接下来， 将一面参照图 6， 一面说明作为 X 射线传感器 12 而使用 CCD 传感器来拍摄 CT 断层图像时的动作。在这里， CCD 传感器在移动方向上具有方向性， 具备仅在一个方向上 能够检测 X 射线束的特性。因此， 在所有的摄像步骤中， 都在使 X 射线传感器沿相同方向即 沿逆时针方向前进旋转的情况下检测 X 射线束 L。 因此， 为了准备紧接着一个摄像步骤而进 行的下一个摄像步骤， 包括在相同的圆弧移动范围 δ 内沿顺时针方向返回旋转的返回步 骤而构成。
因此， X 射线摄影装置 1 在使用 CCD 传感器而拍摄 CT 断层图像时， 依次执行如下 这些步骤 ： 第 1 摄像步骤 ( 图 6(a))， 其使 CCD 传感器在第 1 圆弧移动范围 δ11 内沿逆时 针方向前进旋转 ； 返回步骤 ( 图 6(b))， 在相同的第 1 圆弧移动范围 δ11 内沿顺时针方向 返回旋转 ； 转向旋转步骤 ( 图 6(b′ ))， 以臂旋转中心轴 C1 为中心沿逆时针方向前进旋转 ； 第 2 摄像步骤 ( 图 6(c))， 其作为使 CCD 传感器在第 2 圆弧移动范围 δ12 内沿逆时针方向 前进旋转的转向摄像步骤。
此外， 在本实施方式中， 紧接着返回步骤 ( 图 6(b))， 然后再执行了转向旋转步骤 ( 图 6(b′ ))， 但并不限于此， 而既可以紧接着转向旋转步骤 ( 图 6(b′ ))， 然后再执行返 回步骤 ( 图 6(b))， 也可以一面执行转向旋转步骤 ( 图 6(b ′ ))， 一面执行返回步骤 ( 图 6(b))。
然后， 紧接着第 2 摄像步骤 ( 图 6(c))， 再连续地执行如下步骤 ： 返回步骤 ( 图 6(b))， 使 CCD 传感器在相同的第 2 圆弧移动范围 δ12 内沿顺时针方向返回旋转 ； 以及转 向旋转步骤 ( 图 6(b′ ))， 使 CCD 传感器以臂旋转中心轴 C1 为中心而沿逆时针方向前进旋 转。像上述这样， 一面围绕拍摄对象 K 进行 180 度或者 360 度的旋转， 一面在各圆弧移动范 围 δ11， δ12、… δ1n 内的各摄像步骤 ( 第 1 摄像步骤、 第 2 摄像步骤、…、 直到第 n 次摄 像步骤 ) 中拍摄 CT 断层图像。
此外， 各摄像步骤和转向旋转步骤中的动作与 CMOS 传感器的情况是同样的， 因而 省略其说明。
接下来， 一面参照图 7， 一面说明在 X 射线摄影装置 1 中拍摄全景断层图像时的动作。图 7 是用于说明在将根据本发明的实施方式的 X 射线摄影装置用作全景摄影装置时的 动作的示意性平面图。
X 摄影装置 1 由于具备 XY 台 15， 其不驱动圆弧移动单元 4 而将圆弧移动臂 2 和旋 转臂 32 作为一个整体， 使一体驱动的圆弧移动臂 2 和旋转臂 32 在水平方向的二维平面内 自由移动， 因而该 X 摄影装置 1 也能够用作全景摄影装置。
如图 7 所示， 在拍摄全景断层图像时， 为了对齿弓垂直地照射 X 射线束 L1 ～ L6， 一 面通过 XY 台 15 使旋转轴 31( 图 1) 沿包络线从 C1 移动至 C6， 一面通过旋转单元 3( 图 1) 使 X 射线源 11 和 X 射线传感器 12 以臂旋转中心轴 C1( 图 1) 为中心而环绕拍摄对象 K( 图 1) 旋转。
以上， 说明了本发明的第 1 实施方式， 但本发明不限定于上述的实施方式， 而能够 适当地变更来实施。
例如， 根据第 1 实施方式的 X 射线摄影装置 1 是以如下方式构成的 ： 在圆弧移动臂 2 上直线状地配设有准直器 13 和 X 射线传感器 12， 使圆弧移动臂 2 围绕圆弧移动中心轴 C2 旋转， 但并不限于这种构成， 如图 8 所示， 也可以是以如下方式构成的 X 射线摄影装置 1′ ： 用圆弧移动单元 61 使准直器 13 进行圆弧移动， 用圆弧移动单元 62 分别同步地控制而使 X 射线传感器 12 进行圆弧移动。
另外， 在图 8 中， 也能够将准直器 13 和射线源 11 作为一个整体而构成， 用圆弧移 动单元 61 使与该准直器 13 成为一体的 X 射线源 11 进行圆弧移动， 用圆弧移动单元 62 分 别同步地控制而使 X 射线传感器 12 进行圆弧移动。
另外， 在第 1 实施方式中， 在 X 射线源 11 上配设了圆弧移动中心轴 C2， 但并不限于 此， 能够配设在连接拍摄对象 K 和 X 射线传感器 12 的线上。另外， 在本实施方式中， 配设限 制 X 射线束的范围的准直器 13 而构成， 但并不限定于此， 即使不设置准直器 13 也能够实施 本发明。
另外， 在第 1 实施方式中， 在圆弧移动臂 2 上配设了 X 射线源 11， 随着圆弧移动臂 2 的旋转而使 X 射线源 11 旋转， 但并不限定于此， 如图 9 所示， 也可以将 X 射线源 11 固定在 旋转臂 32 上。
即， 如图 9 所示， X 射线源的另外的实施例就是在旋转臂 32 上固定支撑件 11b′， 再在该支撑件 11b′上配设有 X 射线管 11a 的。并且， 圆弧移动臂 2 以相对于支撑件 11b′ 自由旋转的方式而被进行轴支撑。
通过这种结构， 即使在利用圆弧移动单元 4 使圆弧移动臂 2 旋转进而使 X 射线传 感器 12 进行圆弧移动的情况下， X 射线管 11a 也不会旋转， 因而能够从 X 射线源 11 照射稳 定的 X 射线束 L。
另外， 在第 1 实施方式中， 通过圆弧移动单元 4， 5 使 X 射线传感器 12 进行圆弧移 动， 但并不限定于此， 例如， 也能够将圆弧移动中心轴 C2( 参照图 1(a)) 设定在离拍摄对象 K 较远的距离上。具体而言， 就是代替所述的圆弧移动单元 4， 5， 而替换为图 10 所示的直线 移动单元 400 这样的实施例。
于是， 在根据本发明的 X 射线摄影装置 100 中， 关于适用了直线移动单元 400 时的 实施例， 将一面参照图 10， 一面进行说明。
根据适用了直线移动单元 400 时的实施例的 X 射线摄影装置 100 具备 ： 直线移动单元 400， 其使 X 射线传感器 12 进行直线移动 ； 直线移动单元 500， 其使用于限制从 X 射线 管 11a 照射出的 X 射线束 L 的范围的准直器 130 进行直线移动。并且， 直线移动单元 400、 500 分别被配设在旋转臂 32 上。
此外， 在本实施例中， 关于直线移动单元 400、 500 以外的其它构成， 与使用了所述 圆弧移动单元 4、 5 的实施例是同样的， 因而省略其详细的说明。
直线移动单元 400 能够具备如下部分而构成 ： 导轨 401， 其沿使 X 射线传感器直线 移动的方向配设 ； 支座 402， 其沿导轨 401 往复自由移动地安装 ； 以及图中未显示的滚珠螺 杆等驱动装置， 其使支座 402 往复移动。直线移动装置 400 的构成并不是特别限定的， 因而 省略详细的说明。
另外， 使准直器 130 直线移动的直线移动单元 500 也同样能够具备导轨 501 和支 座 502 而构成， 并且以使直线移动单元 400 和直线移动单元 500 互相同步地移动的方式进 行控制 ( 参照图 11 的 S2′、 S3′ )。
此外， 在本实施例中， 具备直线移动单元 500 而构成， 但并不限定于此， 也可以不 设置准直器 130， 或者即使设置准直器 130 也可以不设置使准直器 130 直线移动的直线移动 单元 500。 接下来， 关于本发明的第 2 实施方式， 将一面参照图 12， 一面进行说明。
图 12 只是改变了根据本发明的第 1 实施方式的 X 射线摄影装置 1 的控制动作， 圆 弧移动臂 2 旋转单元 3 圆弧移动单元 4 等其他构成都是同样的， 因而仅说明主要的不同点， 而省略同样构成的说明。
在所述的第 1 实施方式中， 通过圆弧移动单元 4 使 X 射线传感器在第 1 圆弧移动 范围 δ1 内旋转， 同时检测 X 射线束， 通过利用旋转单元 3 的转向旋转步骤使 X 射线传感器 从第 1 圆弧移动范围 δ1 偏移， 在该偏移的状态下通过圆弧移动单元 4 使 X 射线传感器在 第 2 圆弧移动范围 δ2 内旋转， 同时检测 X 射线束， 再依次通过旋转单元 3 偏移， 同时使其 旋转 360 度或者 180 度来检测 X 射线束 ( 参照图 5)。
与其相对， 在根据第 2 实施方式的控制装置 8 中， 如图 12 所示， 包括 ： 第 1 环绕摄 像步骤 ( 参照图 12(a))， 通过旋转单元 3 使圆弧移动臂 2( 参照图 1) 旋转 360 度 R1( 或者 180 度 ) 来检测 X 射线束 L ； 转向 (shift) 移动步骤， 从第 1 环绕摄像步骤中的 X 射线传感 器 12 的位置仅偏移微小量 Δ( 参照图 12(b)) ； 以及转向 (shift) 环绕摄像步骤 ( 参照图 12(b))， 通过旋转单元 3 使圆弧移动臂 2 旋转 360 度 R2( 或者 180 度 ) 来检测 X 射线束 L， 紧接着转向环绕摄像步骤， 再连续地执行转向移动步骤和转向摄像步骤。
具体而言， 如图 12(a) 所示， 第 1 环绕摄像步骤就是如下这样的步骤 ( 同时参照图 1) ： 通过旋转单元 3 使圆弧移动臂 2 旋转全重构的 360 度 R1( 或者半重构的 180 度 )， 进而 使 X 射线源 11 和 X 射线传感器 12 围绕拍摄对象 K 旋转， 同时由 X 射线传感器 12 检测透过 了拍摄对象 K 的 X 射线束 L。
如图 12(b) 所示， 转向移动步骤就是如下这样的步骤 ： 通过作为 X 射线移动单元的 圆弧移动单元 4 使圆弧移动臂 2 旋转， 进而使 X 射线传感器 12 围绕圆弧移动中心轴 C2 进 行圆弧移动 ( 参照图 1)， 使 X 射线传感器 12 相对于拍摄对象 K 而从第 1 环绕摄像步骤中的 X 射线传感器 12 的位置仅偏移了微小量 Δ。
如图 12(b) 所示， 转向环绕摄像步骤就是如下这样的步骤 ( 同时参照图 1) ： 在通
过转向移动步骤使 X 射线传感器 12 从第 1 环绕摄像步骤中的 X 射线传感器 12 的位置仅偏 移了微小量 Δ 的状态下， 与第 1 环绕摄像步骤同样， 通过旋转单元 3 使圆弧移动臂 2 旋转 全重构的 360 度 R2( 或者半重构的 180 度 )， 进而使 X 射线源 11 和 X 射线传感器 12 围绕拍 摄对象 K 旋转， 同时由 X 射线传感器 12 检测透过了拍摄对象 K 的 X 射线束 L。
在这里， 微小量 Δ 的大小可以根据在摄影中所需要的 CT 断层图像的分辨率等恰 当设定， 既可以以第 1 环绕摄像步骤中的 X 射线传感器 12 的位置与转向环绕摄像步骤中的 X 射线传感器 12 的位置之间出现间隙或者并列邻接的方式进行移动， 也可以以重叠的方式 进行偏移。
这样， 如图 12(c) 所示， 根据本发明的第 2 实施方式的控制装置 8( 图 1) 紧接着转 向环绕摄像步骤， 再连续地执行转向移动步骤和转向摄像步骤。也就是说， 控制装置 8( 图 1) 利用转向移动步骤使 X 射线传感器 12 从第 1 环绕摄像步骤中的 X 射线传感器 12 的位置 开始直到第 N 次的转向摄像步骤依次仅偏移微小量 Δ( 总体的移动量 δ′ )， 同时通过旋 转单元 3 使圆弧移动臂 2 旋转 360 度 RN(180 度 )， 进而使 X 射线源 11 和 X 射线传感器 12 围绕拍摄对象 K 旋转， 同时由 X 射线传感器 12 检测透过了拍摄对象 K 的 X 射线束 L。
此外， 在第 2 实施方式中， 是通过圆弧移动单元 4 使 X 射线传感器 12 进行圆弧移 动的， 但并不限于此， 也能够通过图 10 所示的直线移动单元 400 使其进行直线移动 ( 参照 图 11)。