特許 6542287 Ｘ線管内の焦点位置の電子的較正

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6542287

(24)【登録日】2019年6月21日

(45)【発行日】2019年7月10日

(54)【発明の名称】Ｘ線管内の焦点位置の電子的較正

(51)【国際特許分類】

   H01J 35/30 20060101AFI20190628BHJP

   H05G 1/00 20060101ALI20190628BHJP

   H01J 35/10 20060101ALI20190628BHJP

   H01J 35/00 20060101ALI20190628BHJP

【ＦＩ】

   H01J35/30

   H05G1/00 E

   H01J35/10 A

   H01J35/00 Z

【請求項の数】19

【外国語出願】

【全頁数】47

(21)【出願番号】特願2017-89466(P2017-89466)

(22)【出願日】2017年4月28日

(65)【公開番号】特開2018-10857(P2018-10857A)

(43)【公開日】2018年1月18日

【審査請求日】2017年8月28日

(31)【優先権主張番号】15/141,240

(32)【優先日】2016年4月28日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517023736

【氏名又は名称】ヴァレックス イメージング コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100164530

【弁理士】

【氏名又は名称】岸 慶憲

(72)【発明者】

【氏名】マイケル メイラー

(72)【発明者】

【氏名】ブラッドリー ディー キャンフィールド

(72)【発明者】

【氏名】コルトン ビー ウッドマン

(72)【発明者】

【氏名】インウー ユーン

【審査官】 道祖土 新吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１４３７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９６３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５５０８８９（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１８７５３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／００− ６／１４

Ｈ０１Ｊ ３５／００−３５／３２

Ｈ０５Ｇ １／００− ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管制御ユニット（ＴＣＵ）を用いて放射線撮像器に対するＸ線管の主要光線の偏向位置を較正する方法であって、
Ｘ線管内のエミッタから電子のビームを放出する段階と、
指定偏向位置に従って前記Ｘ線管上の前記エミッタとアノード間のステアリング磁気多重極を用いて前記電子のビームを偏向させる段階と、
前記電子が前記Ｘ線管のアノードの焦点上に衝突することから主要光線を有するＸ線を発生させる段階と、
前記指定偏向位置からの偏向主要光線の距離を表す位置補正値を前記ＴＣＵで受信する段階と、
前記ステアリング磁気多重極に適用される前記位置補正値に基づいて前記ＴＣＵの少なくとも１つのステアリングドライバからステアリング信号を発生させる段階と、
前記偏向主要光線が前記指定偏向位置と位置合わせするように、前記電子の経路の両側にその少なくとも２つの極がある前記ステアリング磁気多重極を用いて前記アノード上の前記焦点を移動する段階と、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記ステアリング信号を発生させる段階は、
ステアリング位置較正データと前記位置補正値とを合計する段階であって、該ステアリング位置較正データが、管電圧及び管電流組合せに対して前記ステアリング磁気多重極を用いて少なくとも１つのステアリング位置を発生させるための電流値を表し、各ステアリング位置が、該管電圧及び管電流組合せに対する関連の位置補正値を有する前記合計する段階と、
前記ステアリング位置較正データと前記位置補正値との前記合計を前記少なくとも１つのステアリングドライバの電流値を表すステアリングドライバ較正データと組み合わせる段階と、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ステアリング信号を発生させる段階は、
ステアリング位置較正データと前記位置補正値とオフセット値とを合計する段階であって、該オフセット値が、管電圧及び管電流組合せに対して指定された撮像器場所からの前記主要光線の距離を表し、前記少なくとも１つのステアリング位置が、該指定撮像器場所に対して向けられている前記合計する段階と、
前記ステアリング位置較正データと前記位置補正値と前記オフセット値との前記合計をステアリングドライバ較正データと組み合わせる段階と、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記Ｘ線管上の前記エミッタと前記アノード間のフォーカシング磁気多重極に適用されるフォーカシング信号を前記ＴＣＵの少なくとも１つのフォーカスドライバから発生させる段階と、
前記フォーカシング磁気多重極を用いて前記アノード上の前記焦点の区域を狭める段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記フォーカシング信号を発生させる段階は、
前記Ｘ線管に対して指定された焦点サイズを発生させるための電流値を表す管較正データを該Ｘ線管から受信する段階と、
前記管較正データと、前記少なくとも１つのフォーカスドライバの前記電流値を表すフォーカスドライバ較正データとを組み合わせる段階と、
を更に含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記フォーカシング信号を発生させる段階の前に、
前記偏向主要光線と指定基準位置での前記主要光線との間のＸ線強度差を表すサイズ補正値を前記ＴＣＵで受信する段階、
を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記位置補正値を受信する段階の前に、
放射線撮像器から該放射線撮像器上の主要光線位置を含む画像データをシステム制御ユニットで受信する段階と、
前記指定偏向位置に対する前記主要光線位置に基づいて前記位置補正値を計算する段階と、
前記位置補正値を前記ＴＣＵに送る段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記位置補正値を受信する段階の前に、
Ｘ線を検出する段階と、
検出Ｘ線を前記主要光線位置を含む画像データに変換する段階と、
前記画像データを前記システム制御ユニットに送る段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。

【請求項9】

電子ビームを放出するように構成された電子エミッタを含むカソード、
前記電子ビームを受け入れ、かつ該電子ビームの電子がアノードの焦点上に衝突することから主要光線を有するＸ線を発生させるように構成されたアノード、及び
前記アノード上の前記電子ビームの前記焦点を移動するステアリング磁場をステアリング信号から生成するように構成され、該電子ビームの両側にその少なくとも２つの極がある前記カソードと該アノード間のステアリング磁気多重極、
を含むＸ線管と、
指定偏向位置からの偏向主要光線の距離を表す位置補正値を前記ステアリング信号に変換するように構成され、
前記ステアリング信号を発生させるように構成された少なくとも１つのステアリングドライバ、
を含む管制御ユニット（ＴＣＵ）と、
を含むことを特徴とするＸ線システム。

【請求項10】

前記ステアリング磁気多重極は、ステアリングヨークを有し、少なくとも２つの均等に配分された極突起が、該ステアリングヨークから延び、かつ該ステアリングヨークの中心軸に向いた方位を有し、該少なくとも２つの極突起の各々が、ステアリング磁場を生成するために各ステアリング電磁コイルに電流を供給する前記少なくとも１つのステアリングドライバに作動可能に結合されたステアリング電磁コイルを有することを特徴とする請求項９に記載のＸ線システム。

【請求項11】

前記ステアリング磁気多重極は、前記焦点の２次元（２Ｄ）ステアリングを提供するステアリング磁気二重極の２つのセットを含み、該ステアリング磁気二重極の第１のセットが、前記電子ビームの両側に２つの極を含み、該ステアリング磁気二重極の第２のセットが、該電子ビームの他の両側に別の２つの極を含み、該ステアリング磁気二重極の該第１のセットの該２つの極の間からの磁束の第１の経路が、該ステアリング磁気二重極の該第２のセットの該２つの極の間からの磁束の第２の経路に対して角度を成しており、
前記少なくとも１つのステアリングドライバは、前記２つの極への前記ステアリング信号を発生させるように構成された少なくとも１つの第１軸ドライバと、前記他の２つの極への該ステアリング信号を発生させるように構成された少なくとも１つの第２軸ドライバとを含む、
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線システム。

【請求項12】

前記Ｘ線管は、前記アノードの焦点軌道上の前記電子ビームを狭めるフォーカシング磁場をフォーカシング信号から生成するように構成されたフォーカシング磁気多重極を前記カソードと前記ステアリング磁気多重極の間に更に含み、
前記ＴＣＵは、前記フォーカシング信号を発生させるように構成された少なくとも１つのフォーカスドライバを更に含む
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線システム。

【請求項13】

前記ＴＣＵは、サイズ補正値を前記フォーカシング信号に変換するように更に構成され、該サイズ補正値は、前記偏向主要光線と指定基準位置での前記主要光線との間のＸ線強度差を表し、該サイズ補正値は、管電圧及び管電流組合せに対する該指定偏向位置に関連付けられることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線システム。

【請求項14】

前記ＴＣＵは、
前記少なくとも１つのフォーカスドライバの電流値を表すフォーカスドライバ較正データ、
を含み、
前記フォーカシング信号は、前記サイズ補正値と管較正データとの合計を用いて部分的に繰り返された前記フォーカスドライバ較正データを含み、
前記管較正データは、前記管電圧及び管電流組合せに対して前記Ｘ線管に対する指定焦点サイズを発生させるための電流値を表す、
ことを特徴とする請求項１３に記載のＸ線システム。

【請求項15】

前記ＴＣＵは、
前記少なくとも１つのステアリングドライバの電流値を表すステアリングドライバ較正データと、
管電圧及び管電流組合せに対して前記ステアリング磁気多重極を用いて少なくとも１つのステアリング位置を発生させるための電流値を表すステアリング位置較正データであって、前記ステアリング信号が、前記指定偏向位置に対する前記位置補正値に追加される該指定偏向位置に対する該ステアリング位置較正データを含み、かつ前記ステアリングドライバ較正データを用いて部分的に繰り返される前記ステアリング位置較正データと、 を含む、
ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線システム。

【請求項16】

主要光線位置を含む画像データを放射線撮像器から受信し、
各偏向位置に関して前記指定偏向位置に対する前記偏向主要光線に基づいて前記位置補正値を計算し、かつ
前記位置補正値を前記ＴＣＵに送る、
ように構成されたシステム制御ユニットを更に含むことを特徴とする請求項９に記載のＸ線システム。

【請求項17】

放射線撮像器に対してＸ線管の主要光線の偏向位置を較正するように構成された管制御ユニット（ＴＣＵ）であって、
前記Ｘ線管のためのステアリング磁気多重極の少なくとも１つのステアリングコイルに対するステアリング信号を発生させるように構成された少なくとも１つのステアリングドライバと、
管電圧及び管電流組合せに対して前記ステアリング磁気多重極を用いて少なくとも１つのステアリング位置を発生させるための電流値を表すステアリング位置較正データを格納するように構成されたメモリと、
Ｘ線撮像器の指定偏向位置からの偏向主要光線の距離を表す位置補正値を発生させ、
ステアリング位置較正データを用いて偏向値を発生させ、かつ
前記位置補正値と補正指定偏向位置に対する前記主要光線の前記偏向値とを合計する、 ように構成されたプロセッサと、
を含むことを特徴とする管制御ユニット（ＴＣＵ）。

【請求項18】

前記メモリは、前記少なくとも１つのステアリングドライバの電流値を表すステアリングドライバ較正データを格納するように更に構成され、
前記プロセッサは、前記位置補正値と前記偏向値との前記合計を前記ステアリングドライバ較正データと組み合わせるように更に構成される、
ことを特徴とする請求項１７に記載のＴＣＵ。

【請求項19】

前記Ｘ線管のためのフォーカシング磁気多重極の少なくとも１つのフォーカシングコイルに対するフォーカシング信号を発生させるように構成された少なくとも１つのフォーカスドライバ、
を更に含み、
前記メモリは、
前記少なくとも１つのフォーカスドライバの電流値を表すフォーカシング位置較正データを格納し、かつ
前記管電圧及び管電流組合せに対する前記Ｘ線管に対して指定された焦点サイズを発生させるための電流値を表す管較正データを格納する、
ように更に構成され、
前記プロセッサは、
前記管電圧及び管電流組合せに対する前記偏向主要光線と指定基準位置での前記主要光線との間のＸ線強度差を表すサイズ補正値を発生させ、かつ
前記サイズ補正値と管較正データとフォーカスドライバ較正データとを組み合わせる、 ように更に構成される、
ことを特徴とする請求項１７に記載のＴＣＵ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本明細書で別途示されない限り、本節で説明する手法は、本発明の開示における特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、かつ本節に含めることによって従来技術であると認めるものではない。

【0002】

Ｘ線管システムは、典型的にＸ線管と撮像器（又は検出器）を含む。Ｘ線管に対する電力及び信号は、高電圧発電機によって与えることができる。Ｘ線管は、Ｘ線のような放射線を物体に向けて放出する。物体は、Ｘ線管と撮像器の間に位置決めされる。放射線は、典型的に、物体を通過して撮像器上に入射する。放射線が物体を通過する時に、物体の内部構造は、撮像器で受ける放射線に減衰を引き起こす。撮像器は、次に、検出された放射線に基づいてデータを発生し、システムは、放射線減衰を空間変化を有する像に変換又は再構成し、これは、医療撮像手順における患者又は検査走査における無生物物体のような物体の内部構造を評価するために使用することができる。

【0003】

Ｘ線管は、カソードとアノードを含む。Ｘ線は、カソード内に位置決めされたフィラメントに電流を印加し、熱電子放出によって電子をカソードから放出させることによってＸ線管内に生成される。真空中では、電子は、カソードとアノードの間の電圧差に起因してアノードに向けて加速され、次いで、その上に入射する。電子がアノード上のターゲットに衝突すると、エネルギの一部がＸ線として放出され、このエネルギのうちの大部分は熱として放出される。電子が衝突するアノード上の区域は、一般的に焦点として公知であり、放出Ｘ線は、焦点から発する主要光線（すなわち、主要光線ビーム、主要Ｘ線ビーム、中心光線ビーム、中心Ｘ線ビーム、又は中心光線）を有することができ、主要光線は、高い強度を有するＸ線ビーム内の点区域を表している。焦点サイズは、Ｘ線システム設計、Ｘ線管構造、管電圧（例えば、キロボルト［ｋＶ］の単位を有する）、及び管電流（例えば、ミリアンペア［ｍＡ］の単位を有する）によって決定することができる。電子ビームがターゲット、特に焦点に衝突する時に発生する高温の理由から、アノードは、円盤状アノードターゲットを高い回転速度で回転させることのようなターゲット上の焦点で発生した熱を分散させるための特徴を含むことができる。回転するアノードは、典型的には、軸受アセンブリを通じて誘導電動機によって回転される円盤状アノードターゲットを含む。

【0004】

放射線撮像器（例えば、Ｘ線検出器、Ｘ線撮像器、又は放射線検出器）は、入射する放射線ビームを電気信号に変換する変換要素を含むことができ、電気信号は、放射線ビームに関するデータを発生させるために使用することができ、それは、次に、検査されている物体（例えば、患者又は無生物物体）を特徴付けるために使用することができる。一例では、変換要素は、放射線ビームを光に変換するシンチレータと、光に応答して電気信号を発生させるセンサとを含む。撮像器はまた、電気信号を処理して放射線ビームに関するデータを発生させる処理回路を含むことができる。

【0005】

Ｘ線管及び放射線撮像器は、物体の様々な画像を異なる角度で発生させるためにＸ線管と撮像器の両方を回転させるガントリーを含むコンピュータ断層撮像（ＣＴ）システム又はスキャナのようなＸ線システム内の構成要素とすることができる。ＣＴスキャナはまた、放出Ｘ線の露出区域を制限するためのコリメータを含むことができる。コリメータは、粒子又は波のビーム（例えば、Ｘ線）を狭くしてビーム方向を特定の方向により位置合わせさせるか又はビームの空間断面をより小さくさせるためにデバイスである。Ｘ線管、放射線撮像器、コリメータ、及び発電機は、ガントリーに取り付けられる別々の構成要素とすることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許出願第１４／６６０，５８４号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１５／０１８７５３６号明細書

【特許文献3】米国特許出願第１４／６６０，６０７号明細書

【特許文献4】米国特許出願公開第２０１５／０１８７５３０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

撮像されている物体（例えば、特定の患者解剖学的構造）とＸ線管及び放射線撮像器に対する物体の位置とに基づいて、Ｘ線管によって発生された主要光線は、物体のより良い画像分解能を与えるために放射線撮像器上の異なる位置に移動、偏向、又はステアリングすることができる。焦点サイズ又はその他の軽微な歪曲が、異なる偏向位置から発生する可能性がある。

【0008】

本明細書で説明する技術（システム、デバイス、及び方法）は、主要光線の異なる偏向位置に対して焦点サイズ及び位置を修正するために使用することができる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

焦点位置（又は主要光線位置）の電子的較正又は焦点サイズ（又は主要光線強度又はＸ線ビームエネルギ分布）の電子的較正は、異なる偏向位置又はステアリング位置に関する主要光線と、これらの異なる偏向位置又はステアリング位置でのＸ線ビーム電力レベルとの特に微調整調節のための調節を提供する本明細書に説明する技術（システム、デバイス、及び方法）を指す。

【0010】

焦点位置の電子的較正又は焦点サイズの電子的較正は、管電圧（例えば、キロボルト［ｋＶ］の単位を有する）及び管電流（例えば、ミリアンペア［ｍＡ］の単位を有する）のダイナミックレンジ全体にわたって均一なサイズに調節することができる焦点サイズを提供することができ、並びにＸ線システムの構成要素（例えば、ＣＴスキャナの円盤状アノードターゲット又は湾曲した撮像器）内の曲率に起因する位置調節を提供することができる。手動モード又は自動モードでのこれらの調節は、撮像器上の曲率に起因する開口誤差及び他の偏向誤差を補正するための電子ビームの微調節を可能にし、これは、画像分解能、ＳＮ比、及び画像品質を改善することができる。

【0011】

一例において、管制御ユニット（ＴＣＵ）を用いて放射線撮像器に対するＸ線管の主要光線の偏向位置を較正する方法を提供する。本方法は、Ｘ線管内のエミッタから電子ビームを放出する作動を含む。本方法の次の作動は、指定偏向位置に従ってＸ線管上のエミッタとアノードの間のステアリング磁気多重極を用いて電子のビームを偏向する段階を含むことができる。本方法は、電子がＸ線管のアノードの焦点上に衝突することから主要光線を有するＸ線を発生させる段階を更に含むことができる。本方法の次の作動は、指定偏向位置からの偏向主要光線の距離を表す位置補正値をＴＣＵで受信する段階を含むことができる。本方法は、ステアリング磁気多重極に適用された位置補正値に基づいてＴＣＵの少なくとも１つのステアリングドライバからステアリング信号を発生させる段階を更に含むことができる。本方法の次の作動は、偏向主要光線が指定偏向位置と位置合わせするようにステアリング磁気多重極を用いてアノード上の焦点を移動する段階を含むことができる。ステアリング磁気多重極の少なくとも２つの極は、電子の経路の両側にある。

【0012】

一例では、ステアリング信号を発生させる作動は、ステアリング位置較正データと位置補正値を合計する段階と、ステアリング位置較正データと位置補正値の合計をステアリングドライバ較正データと組み合わせる段階とを含む。ステアリング位置較正データは、管電圧及び管電流組合せに対してステアリング磁気多重極を用いて少なくとも１つのステアリング位置を発生させるための電流値を表している。各ステアリング位置は、管電圧及び管電流組合せに対する関連の位置補正値を有する。ステアリング位置較正データは、少なくとも１つのステアリングドライバの電流値を表している。

【0013】

別の例では、ステアリング信号を発生させる作動は、ステアリング位置較正データと位置補正値とオフセット値とを合計する段階と、ステアリング位置較正データと位置補正値とオフセット値との合計をステアリングドライバ較正データと組み合わせる段階とを含む。オフセット値は、管電圧及び管電流組合せに対して指定された撮像器場所からの主要光線の距離を表している。少なくとも１つのステアリング位置は、指定撮像器場所からの方位である。

【0014】

別の例では、ステアリング信号を発生させる作動は、少なくとも１つのステアリング位置からは異なる主要光線の位置変化を決定する段階と、少なくとも２つのステアリング位置に関してステアリング位置較正データを用いて内挿偏向値を計算する段階と、少なくとも２つのステアリング位置に関して位置補正値を用いて内挿位置補正値を計算する段階と、主要光線の偏向位置を表す内挿偏向値と主要光線の位置変化の位置補正値を表す内挿位置補正値とを合計する段階とを含む。本方法は、各位置補正値を位置補正表に保存する段階を更に含むことができる。

【0015】

一構成において、本方法は、Ｘ線管上のエミッタとアノードの間のフォーカシング磁気多重極に適用されるフォーカシング信号をＴＣＵの少なくとも１つのフォーカスドライバから発生させる段階と、フォーカシング磁気多重極を用いてアノード上の焦点の区域を狭める段階とを更に含むことができる。フォーカシング信号を発生させる作動は、管較正データをＸ線管から受信する段階と、管較正データとフォーカスドライバ較正データを組み合わせる段階とを更に含むことができる。管較正データは、Ｘ線管に対して指定された焦点サイズを発生させるための電流値を表している。フォーカスドライバ較正データは、少なくとも１つのフォーカスドライバの電流値を表している。フォーカシング信号を発生させる前に、別の構成では、本方法は、偏向主要光線と指定基準位置での主要光線との間のＸ線強度差を表すサイズ補正値をＴＣＵで受信する段階を更に含むことができる。本方法は、各サイズ補正値をサイズ補正表に保存する段階を更に含むことができる。管較正データとフォーカスドライバ較正データを組み合わせる前に、別の構成では、本方法は、管較正データとサイズ補正値を合計する段階を更に含むことができる。管較正データは、管電圧及び管電流組合せに対してフォーカシング磁気多重極を用いて指定焦点サイズを発生させるための電流値を表している。サイズ補正値は、管電圧及び管電流組合せに対して指定された偏向位置に関連付けられた指定焦点サイズに対する電流変化を表している。管較正データとフォーカスドライバ較正データを組み合わせる作動は、管較正データとサイズ補正値の合計をフォーカスドライバ較正データと組み合わせる段階を更に含むことができる。

【0016】

位置補正値を受信する前に、別の例では、本方法は、放射線撮像器上の主要光線位置を含む画像データを放射線撮像器からシステム制御ユニットで受信する段階と、指定偏向位置に対する主要光線位置に基づいて位置補正値を計算する段階と、位置補正値をＴＣＵに送る段階とを更に含むことができる。同じく位置補正値を受信する前に、本方法は、Ｘ線を検出する段階と、検出Ｘ線を主要光線位置を含む画像データに変換する段階と、画像データをシステム制御ユニットに送る段階とを更に含むことができる。

【0017】

別の例において、Ｘ線システムは、Ｘ線管と管制御ユニット（ＴＣＵ）を含む。Ｘ線管は、電子ビームを放出するように構成された電子エミッタを含むカソードと、電子ビームを受け入れて電子ビームの電子がアノードの焦点上に衝突することから主要光線を有するＸ線を発生させるように構成されたアノードと、ステアリング信号からステアリング磁気多重極場を生成するように構成されたカソードとアノードの間のステアリング磁気多重極とを含む。ステアリング磁気多重極の少なくとも２つの極は、電子ビームの両側にある。ステアリング磁場は、アノード上の電子ビームの焦点を移動する。ＴＣＵは、ステアリング信号を発生させるように構成された少なくとも１つのステアリングドライバを含む。ＴＣＵは、位置補正値をステアリング信号に変換するように構成される。位置補正値は、指定偏向位置からの偏向主要光線の距離を表している。

【0018】

一構成において、ステアリング磁気多重極は、ステアリングヨークを有し、少なくとも２つの均等に配分された極突起が、ステアリングヨークから延び、かつステアリングヨークの中心軸に向いた方位を有する。少なくとも２つの極突起の各々は、ステアリング磁場を発生させるために各ステアリング電磁コイルに電流を供給する少なくとも１つのステアリングドライバに作動可能に結合されたステアリング電磁コイルを有する。

【0019】

別の構成では、ステアリング磁気多重極は、焦点の２次元（２Ｄ）ステアリングを提供するステアリング磁気二重極の少なくとも２つのセットを含む。ステアリング磁気二重極の第１のセットは、電子ビームの両側の２つの極を含み、ステアリング磁気二重極の第２のセットは、電子ビームの他方の両側の別の２つの極を含む。ステアリング磁気二重極の第１のセットの２つの極の間からの磁束の第１の経路は、ステアリング磁気二重極の第２のセットの２つの極の間からの磁束の第２の経路に対して角度を成している。少なくとも１つのステアリングドライバは、２つの極へのステアリング信号を発生させるように構成された少なくとも１つの第１軸ドライバと、他方の２つの極へのステアリング信号を発生させるように構成された少なくとも１つの第２軸ドライバとを含む。

【0020】

別の例では、ステアリング磁気多重極は、４つの均等に配分されたステアリング極突起がステアリングヨークから延びてステアリングヨークの中心軸に向いた方位を有するステアリングヨークを有するステアリング磁気二重極の２つのセットを含む。４つのステアリング極突起の各々は、ステアリング磁場を発生させるために各ステアリング電磁コイルに電流を供給する少なくとも１つのステアリングドライバに作動可能に結合されたステアリング電磁コイルを有する。

【0021】

別の構成では、Ｘ線管は、フォーカシング磁場をフォーカシング信号から生成するように構成されたカソードとステアリング磁気多重極の間のフォーカシング磁気多重極を含む。フォーカシング磁場は、アノードの焦点軌道上の電子ビームを狭める。ＴＣＵは、フォーカシング信号を発生させるように構成された少なくとも１つのフォーカスドライバを含む。ＴＣＵは、サイズ補正値をフォーカシング信号に変換するように更に構成することができる。サイズ補正値は、偏向主要光線と指定基準位置での主要光線との間のＸ線強度差を表している。サイズ補正値は、管電圧及び管電流組合せに対して指定された偏向位置に関連付けられる。ＴＣＵはまた、少なくとも１つのフォーカスドライバの電流値を表すフォーカスドライバ較正データを含むことができる。フォーカシング信号は、サイズ補正値と管較正データの合計を用いて部分的にイテレートされたフォーカスドライバ較正データを含むことができる。管較正データは、管電圧及び管電流組合せに対するＸ線管に対して指定された焦点サイズを発生させるための電流値を表している。別の例では、フォーカシング磁気多重極は、ステアリング磁気多重極上に配置される。ステアリング磁気多重極はまた、フォーカシング磁場を生成するようにも構成される。

【0022】

別の例では、ＴＣＵは、少なくとも１つのステアリングドライバの電流値を表すステアリングドライバ較正データと、管電圧及び管電流組合せに対してステアリング磁気多重極を用いて少なくとも１つのステアリング位置を発生させるための電流値を表すステアリング位置較正データとを含む。ステアリング信号は、指定偏向位置に対する位置補正値に追加される指定偏向位置に対するステアリング位置較正データを含み、かつステアリングドライバ較正データを用いて部分的にイテレートされる。ステアリング位置較正データは、他のステアリング位置を計算することができる複数のステアリング位置を含むことができる。

【0023】

一例では、Ｘ線システムは、主要光線位置を含む画像データを放射線撮像器から受信し、指定撮像器場所に対する主要光線位置に基づいてオフセット値を計算し、かつオフセット値をＴＣＵに送るように構成されたシステム制御ユニットを含む。別の例では、Ｘ線システムは、Ｘ線を検出し、検出Ｘ線を主要光線位置を含む画像データに変換し、かつ画像データをシステム制御ユニットに送るように構成されたＸ線撮像器を含む。一構成において、Ｘ線システムは、コンピュータ断層撮像（ＣＴ）スキャナ又は回転式Ｘ線システムを含み、Ｘ線システムは、Ｘ線管とＴＣＵとを受け入れるように構成されたガントリーを含む。

【0024】

別の例では、管制御ユニット（ＴＣＵ）は、放射線撮像器に対するＸ線管の主要光線の偏向位置を較正するように構成される。ＴＣＵは、少なくとも１つのステアリングドライバと、メモリと、プロセッサとを含む。少なくとも１つのステアリングドライバは、Ｘ線管のためのステアリング磁気多重極の少なくとも１つのステアリングコイルに対するステアリング信号を発生させるように構成される。メモリは、管電圧及び管電流組合せに対してステアリング磁気多重極を用いて少なくとも１つのステアリング位置を発生させるための電流値を表すステアリング位置較正データを格納するように構成される。プロセッサは、Ｘ線撮像器の指定偏向位置からの偏向主要光線の距離を表す位置補正値を発生させ、ステアリング位置較正データを用いて偏向値を発生させ、かつ位置補正値と補正指定偏向位置に対する主要光線の偏向値とを合計するように構成される。

【0025】

一構成において、メモリは、少なくとも１つのステアリングドライバの電流値を表すステアリング位置較正データを格納するように構成される。プロセッサは、位置補正値と偏向値の合計をステアリングドライバ較正データと組み合わせるように構成される。

【0026】

別の構成では、ＴＣＵは、Ｘ線管のためのフォーカシング磁気多重極の少なくとも１つのフォーカシングコイルに対するフォーカシング信号を発生させるように構成された少なくとも１つのフォーカスドライバを含む。メモリは、少なくとも１つのフォーカスドライバの電流値を表すフォーカシング位置較正データを格納し、かつＸ線管に対して指定された焦点サイズを発生させるための電流値を表す管較正データを格納するように構成される。プロセッサは、偏向主要光線と管電圧及び管電流組合せに対して指定された基準位置での主要光線との間のＸ線強度差を表すサイズ補正値を発生させ、かつサイズ補正値と管較正データとフォーカスドライバ較正データとを組み合わせるように構成される。

【0027】

上記に与えた概要は例示的であり、決して限定的であるように意図したものではない。上記で記述した例に加えて、本発明の更に別の態様、特徴、及び利点は、図面、以下の詳細説明、及び添付の特許請求の範囲を参照することによって明らかにされるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】例示的Ｘ線管のブロック図である。

【図2】部分的に露出された例示的ガントリーアセンブリの斜視図である。

【図3】回転可能ガントリーフレームに結合された例示的Ｘ線管及びコリメータの斜視図である。

【図4】主要Ｘ線ビームに対するＸ線検出器の幾何学的中心点を示す部分的に露出された例示的ガントリーアセンブリの斜視図である。

【図5】主要Ｘ線ビームに対する例示的Ｘ線検出器の拡大斜視図である。

【図6】主要Ｘ線ビームに対するＸ線検出器の幾何学的中心点を示す部分的に露出された例示的ガントリーアセンブリ及び物体の斜視図である。

【図7】主要Ｘ線ビームの例示的機械的位置合わせに関する流れ図である。

【図8】Ｘ線管と管制御ユニット（ＴＣＵ）とＸ線検出器とシステム制御ユニットとを含む例示的Ｘ線システムのブロック図である。

【図9】フォーカシング磁石とステアリング磁石とを含む部分的に露出された例示的Ｘ線管アセンブリの断面側面図である。

【図10A】Ｘ線管内の例示的電子ビームフォーカシング及びステアリング機構の側面ブロック図である。

【図10B】Ｘ線管内の例示的電子ビームフォーカシング及びステアリング機構の前面ブロック図である。

【図10C】電子ビームのフォーカシング及びステアリングを示す図１７Ｂの拡大前面ブロック図である。

【図11】４つの極突起を有する例示的磁気ヨークの側面図である。

【図12】２つの極突起を有する例示的磁気ヨークの側面図である。

【図13A】フォーカシングに使用される例示的四重極電磁石の側面図である。

【図13B】フォーカシングに使用される例示的四重極電磁石の側面図である。

【図14】ステアリングに使用される２つの二重極電磁石の例の側面図である。

【図15A】例示的電磁ソレノイドの側面図である。

【図15B】図１５Ａに示す電磁ソレノイドコアの拡大側面図である。

【図16A】Ｘ線管内の例示的電子ビームステアリング機構及び対応する主要Ｘ線ビームの側面ブロック図である。

【図16B】Ｘ線管内の例示的電子ビームステアリング機構及び対応する主要Ｘ線ビームの前面ブロック図である。

【図17】エミッタ、フォーカシング磁石、ステアリング磁石、及びアノードの斜視図である。

【図18A】ステアリング磁石を含む部分的に露出された例示的Ｘ線管アセンブリの断面側面図である。

【図18B】例示的エミッタ、ステアリング磁石、及びアノードの斜視図である。

【図19】例示的エミッタ、ヨーク上の２つの二重極ステアリングコイル、及びアノードの斜視図である。

【図20】例示的エミッタ、ヨーク上の二重極ステアリングコイル、及びアノードの斜視図である。

【図21】例示的エミッタ、ヨーク上に相互に巻かれたステアリングコイル及びフォーカシングコイル、及びアノードの斜視図である。

【図22】主要Ｘ線ビームオフセットを示す例示的焦点偏向パターンを示す図である。

【図23】焦点（及び主要Ｘ線ビーム）の例示的電子的位置合わせの流れ図である。

【図24】例示的管制御ユニット（ＴＣＵ）及びシステム制御ユニットのブロック図である。

【図25A】例示的フォーカスデータのブロック図である。

【図25B】例示的ステアリングデータのブロック図である。

【図26】Ｘ線検出器上の主要Ｘ線ビームオフセットの範囲を示す図である。

【図27A】Ｘ線源の場所の差による画像寸法の変化を示す図である。

【図27B】Ｘ線源の場所の差による画像寸法の変化を示す図である。

【図28】中心点を有するリング幻影の例を示す図である。

【図29A】位置合わせ又は許容範囲決定のための線状幻影を示す図である。

【図29B】位置合わせ又は許容範囲決定のための線状幻影を示す図である。

【図29C】図２９Ａ〜図２９Ｂに示す線状幻影の例示的画像を示す図である。

【図29D】図２９Ａ〜図２９Ｂに示す線状幻影の例示的画像を示す図である。

【図29E】図２９Ａ〜図２９Ｂに示す線状幻影の例示的画像を示す図である。

【図30】管制御ユニット（ＴＣＵ）を用いてＸ線管の主要光線を放射線検出器に対して位置合わせする方法の例を示す流れ図である。

【図31A】平坦Ｘ線検出器上の主要Ｘ線ビームと湾曲Ｘ線検出器の間の偏向範囲の誤差を示す図である。

【図31B】平坦Ｘ線検出器上の主要Ｘ線ビームと湾曲Ｘ線検出器の間の位置の誤差を示す図である。

【図31C】平坦Ｘ線検出器上の主要Ｘ線ビームと湾曲Ｘ線検出器の間のサイズの誤差を示す図である。

【図32】焦点偏向パターン内の位置に対する焦点（又は主要Ｘ線ビーム）の例示的調節に関する流れ図である。

【図33】主要Ｘ線ビームオフセット及び微調節を示す例示的焦点偏向パターンを示す図である。

【図34】Ｘ線検出器上の主要Ｘ線ビーム微調節の範囲を示す図である。

【図35】平坦Ｘ線検出器と湾曲Ｘ線検出器の間の歪曲を示す図である。

【図36】焦点偏向パターン内の位置に対する焦点サイズ（又は主要Ｘ線ビーム強度）の例示的調節に関する流れ図である。

【図37】管制御ユニット（ＴＣＵ）を用いて焦点偏向パターン内の位置に関してＸ線管の主要光線を放射線検出器に対して調節する方法の例を示す流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明のいずれかの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において以下の説明に示す又は以下の図面内に例示する構成要素の構成及び配置の詳細に限定されないことは理解されるものとする。本発明は、他の実施形態が可能であり、異なる態様に実施又は実行することができる。流れ図及び処理に付与している番号は、段階及び作動を示すのに明瞭化のために提供するものであり、必ずしも特定の順序又は順番を示すわけではない。別途定めない限り、「又は」という語句は、代替物（例えば、離接演算子又は排他的ＯＲ）又は代替物の組合せ（例えば、接続演算子及び／又は論理ＯＲ又はブールＯＲ）の選択を意味することができる。

【0030】

本発明は、一般的に焦点位置（又は主要光線位置）又は焦点サイズ（又は主要光線強度又はＸ線ビームエネルギ分布）の電子的較正に関し、より具体的にはコンピュータ断層撮像（ＣＴ）システムのような回転Ｘ線システムにおける焦点位置及び焦点サイズの電子的較正のための異なる方法及び構成要素に関する。例示的実施形態は、放射線撮像器上でのＸ線管の主要光線の異なる偏向位置に対して主要光線位置及びＸ線ビーム強度（すなわち、焦点寸法）を電子的に較正するためのＸ線管、管制御ユニット（ＴＣＵ）、システム制御ユニット、及び放射線撮像器（例えば、Ｘ線撮像器又はＸ線検出器）のようなＸ線システム内の構成要素及び特徴要素を示している。

【0031】

ここで、本発明の例示的実施形態の異なる態様を説明するために図面を参照する。これらの図面がそのような例示的実施形態の模式的かつ概略的な表現であり、本発明の限定ではなく、必ずしも正確な縮尺で作図されたものでもないことは理解されるものとする。一部の図面では、概念又は原理を視覚的に例示するために特徴を誇張している。

【0032】

例示的Ｘ線管
図１は、回転可能円盤状アノード１２２を有する例示的回転式又は回転アノードタイプＸ線管１００のブロック図である。Ｘ線管１００は、ハウジング１０２とハウジング１０２内のＸ線インサート１１０とを含む。ハウジング１０２はインサート１１０を封入する。ハウジング１０２とインサート１１０の間の空間又は空洞を冷却剤又は空気で満たすことができる。インサート１１０とも呼ぶ真空筐体内にカソード１１２及びアノードアセンブリ１２０が位置決めされる。アノードアセンブリ１２０は、アノード１２２と、軸受アセンブリ１３０と、軸受アセンブリ１３０に機械的に結合された回転子１２８とを含む。アノード１２２は、カソード１１２から離間され、かつカソード１１２に対向するように配置される。アノード１２２とカソード１１２は、アノード１２２とカソード１１２の間への高電圧電位の印加を可能にする電気回路内で接続される。カソード１１２は、適切な電源（図示せず）に接続された電子エミッタ１１６（放出源）を含む。

【0033】

図１に開示すように、例示的Ｘ線管１００の作動の前に、インサート１１０が排気されて真空を提供する。インサート１１０は真空を封入する。次いで、例示的Ｘ線管１００の作動中に、カソード１１２の電子エミッタ１１６を通して電流が流され、熱電子放出によって電子「ｅ」が放出される。アノード１２２とカソード１１２の間への高電圧差の印加は、次いで、電子「ｅ」をカソード電子エミッタからアノード１２２上に位置決めされた焦点軌道１２４上の焦点に向けて加速させる。焦点軌道１２４は、例えば、タングステン（Ｗ）及びレニウム（Ｒｅ）又は高い原子（「高Ｚ」）番号を有する他の材料で構成することができる。電子「ｅ」は、加速する時に相当量の運動エネルギを獲得し、回転焦点軌道２１０に衝突する時にこの運動エネルギの一部がＸ線「ｘ」に変換される。

【0034】

焦点軌道１２４は、放出Ｘ線「ｘ」がＸ線管窓１０４に対して可視であるような方位を有する。Ｘ線管窓１０４はベリリウム（Ｂｅ）のようなＸ線透過材料を含み、従って、焦点軌道１２４から放出されたＸ線「ｘ」は、意図する物体（図示せず）に、次いで、検出器に衝突してＸ線画像（図示せず）を生成するようにＸ線管窓１０４を通過する。図１は、ハウジング１０２上に単一窓１０４（例えば、ガラスインサートのガラス、ベリリウム、又はアルミニウムを放射線が通過することを可能にするガラスインサートを有する）を示している。他の例では、インサート１１０（例えば、金属インサート）とハウジング１０２の両方の上に別個の窓を含めることができ、又はインサート１１０の上だけに窓を含めることができる。

【0035】

Ｘ放射線（Ｘ線から構成される）は、電磁放射線の一形態を指す。殆どのＸ線は、３０ペタヘルツから３０エクサヘルツまで（３×１０¹⁶ヘルツ［Ｈｚ］から３×１０¹⁹Ｈｚまで）の範囲の周波数及び１００電子ボルト（ｅＶ）から１００キロ電子ボルト（ｅＶ）の範囲のエネルギに対応する０．０１ナノメートルから１０ナノメートル（ｎｍ）の範囲にわたる波長を有する。

【0036】

電子「ｅ」が焦点軌道に衝突すると、電子「ｅ」の有意な運動エネルギ量が熱として焦点軌道１２４に伝達される。焦点軌道１２４上の特定の焦点における熱を低減するために、円盤状アノードターゲットは、典型的には回転子１２８と固定子１０６とを含む誘導電動機を用いて高速で回転される。誘導電動機は、トルクをもたらすのに必要とされる回転子１２８内の電流が、固定子の巻線を通って流れる電流によって達成される磁場からの電磁誘導によって得られる交流（ＡＣ）電気モータである。次いで、回転子１２８は、アノード１２２に機械的に結合された軸受アセンブリ１３０のハブを回転させ、この回転がアノード１２２を回転させる。他の例（図示せず）では、Ｘ線管は固定軌道を使用する。

【0037】

Ｘ線は、Ｘ線管から放出された後に、意図する物体（例えば、患者又は無生物物体）に、次いで、放射線検出器に衝突するか又はこれらを透過し、Ｘ線画像が生成される。放射線検出器は、ピクセル検出器要素のマトリクス又はアレイを含む。ピクセル検出器要素（例えば、Ｘ線検出器要素又は検出器要素）は、Ｘ線光子を電荷に変換するマトリクス又はアレイ内の要素を指す。検出器要素は、直接検出機構においてＸ線光子を電荷（電子−正孔の対）に直接に変換することができる導光体材料を含むことができる。適切な導光体材料は、ヨウ化水銀（ＨｇＩ₂）、ヨウ化鉛（ＰｂＩ₂）、ヨウ化ビスマス（ＢｉＩ₃）、テルル化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＴｅ）、又はアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）を含み、これらに限定されない。一部の実施形態において、検出器要素は、Ｘ線光子を光に変換するシンチレータ材料と、光を電荷に変換するためにシンチレータ材料に結合された感光要素とを含むことができる（すなわち、間接的検出機構）。適切なシンチレータ材料は、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ）、タングステン酸カドミウム（ＣｄＷＯ₄）、（ゲルマニウム酸ビスマス（Ｂｉ₄Ｇｅ₃Ｏ₁₂又はＢＧＯ）、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、又はヨウ化セシウムタリウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）を含み、これらに限定されない。適切な感光要素は、フォトダイオード、フォトゲート、又はフォトトランジスタを含むことができる。ピクセル検出器要素に対する他の回路を使用することができる。

【0038】

例示的ガントリー
Ｘ線管及び放射線検出器は、コンピュータ断層撮像（ＣＴ）スキャナのような回転式Ｘ線システム内に含めることができる。コンピュータ断層撮像（ＣＴ）は、１回の走査作動（「走査」）中に一部の投影画像（「レントゲン投影像」）を収集することによる物体の内部構造の撮像を含み、医療分野において人体の選択部分の内部構造を詳察するために広く使用されている。一般的に、物体の一部の２次元投影像が生成され、これらの投影像から異なる断層画像再構成法を用いて物体の３次元表現が構成される。この３次元画像から、物体を通る従来のＣＴスライス画像（例えば、ガントリー回転毎に１６枚又は６４枚のスライス画像）を生成することができる。一般的に２次元投影像は、「点源」（例えば、Ｘ線管）からの放射線をその一部を自体のサイズ、密度、及び原子組成に基づいて吸収することになる物体に透過させ、吸収されなかった放射線をピクセル検出器（単純に「ピクセル」と呼ぶ）のアレイを含む２次元撮像デバイス又は撮像器（すなわち、放射線撮像器又は放射線検出器）上に収集することによって生成される。そのようなＣＴシステムを図２に示している。

【0039】

図２は、回転Ｘ線システム（又は回転式Ｘ線システム）の部分露出回転アセンブリ（又はガントリーアセンブリ）２００又はガントリーを示している。ガントリーは、回転可能ガントリーフレーム２０２を支持する固定ガントリーフレーム２０４を含む。回転可能ガントリーは、Ｘ線管２１０と、コリメータ２３０と、放射線検出器又は撮像器２４０とを支持することができる。これに代えてコリメータは、Ｘ線管に直接に結合することができる。更に、ガントリーは、回転構成要素及びフレームをユーザから遮蔽し、更に、体裁上の覆いを与える。回転可能ガントリーフレームは、そのガントリー開口２０８内にある軸の中心（すなわち、中心軸）の周りに高速回転する環状形状（すなわち、リング形状）を含むことができる。回転可能ガントリーフレーム上に位置決めされる構成要素に対する遠心力（又はガントリー力）は、重力（ｇ力、Ｇ、又はＧ荷重）又はｇ力の倍数（例えば、ｇ力の２０倍）よりも大きい可能性がある強い力を受ける可能性がある。図示していない他の例では、回転可能ガントリーフレームは、Ｃアームスキャナでの１８０°又はそれよりも大きい回転のような１回転よりも小さく回転することができる。

【0040】

Ｘ線管機械的位置合わせ
従来、上述のように、Ｘ線管の主要光線が、Ｘ線管の移動に基づいて検出器上の指定場所（例えば、検出器上の中心点）に集中するように、Ｘ線管は、ガントリー及びコリメータと機械的に位置合わせされる。Ｘ線管の位置合わせは、画像品質、良好な精度、及び高い分解能を確実にするのに使用される。特に、Ｘ線管を再配置する主要光線のより高い精度のための１又は複数の機械的位置合わせの調節は、時間を消費し、煩わしく、イテレート的である場合があり、位置合わせの品質は、機械的位置合わせを実施する技術者の技能に大きく依存する可能性がある。一部の機械的位置合わせ処理では、主要光線は、Ｘ線管及びコリメータを移動することによって位置合わせされる。

【0041】

図３は、Ｘ線管装着ブラケット２２８を通して回転可能ガントリーフレーム２０２に装着されたＸ線管２１０及びコリメータ２３０の拡大図を示している。説明目的で、図３は、ガントリーの軸中心から半径方向（例えば、図３の垂直方向）にｙ軸を有し、ｘ軸がガントリーの軸中心の周りの周方向（図３の水平方向）にあり、かつｙ軸に直交し、ｚ軸が軸線方向にｘｙ平面に直交する直交座標系を提供している。ガントリーの回転はｘｙ平面内で行われる。Ｘ線管装着ブラケットは、ｘｚ平面内でＸ線管の２次元（２Ｄ）調節を提供する。ｘ軸調節ナット、ボルト、ターレット、又はノブ２１２は、ｘ軸調節ナット回転２１６に基づいてＸ線管のｘ軸調節を提供する。ｘ軸インジケータ又はダイヤル２２２は、測微タイプ測定によって回転可能ガントリーフレーム２０２又はコリメータ２３０に対するＸ線のｘ方向位置の変化を示すことができる。同様に、ｚ軸調節ナット、ボルト、ターレット、又はノブ２１４は、ｚ軸調節ナット回転２１８に基づいてＸ線管のｚ軸調節を提供する。ｚ軸インジケータ又はダイヤル２２４は、測微タイプ精度で回転可能ガントリーフレーム２０２又はコリメータ２３０に対するＸ線のｚ方向位置の変化を示すことができる。

【0042】

回転可能ガントリーフレーム２０２に対して位置合わせされたＸ線管２１０では、点源（例えば、Ｘ線管）と２次元撮像器（例えば、Ｘ線検出器２４０）の中心とは、投影軸と呼ぶ場合がある共通軸（すなわち、ｙ軸）上に位置付けられる。点源の放射線（例えば、Ｘ線）は、点源に頂点を有し、撮像デバイスに底面を有する正円錐、楕円錐、又は四角錐によって定められる空間容積内で撮像データに向けて射出し、主要光線は、ｘ放射線の中心点を表す頂点から射出する。

【0043】

図４及び図５は、主要Ｘ線ビーム３５２に対するＸ線検出器の幾何学的中心点２４２を示すガントリーアセンブリを示している。図６は、Ｘ線検出器上で主要光線の場所を決定するのに使用される物体の物体特徴部２９２（又は幻影）を示している。最初にＸ線管２１０が回転可能ガントリーフレーム２０２上に設けられた時に、図示のように、通常、主要光線は、Ｘ線検出器の幾何学的中心点（又は他の指定撮像器場所）と不整合状態にある。位置合わせ処理は、主要光線を指定許容範囲内のＸ線検出器の幾何学的中心点に移動する。

【0044】

従来、位置合わせ処理は完全に機械的であり、この機械的位置合わせは、Ｘ線管２１０を回転可能ガントリーフレーム２０２に対して移動し、それによって主要光線３５２は、指定許容範囲内のＸ線検出器の幾何学中心点２４２に位置付けられる。大まかな機械的位置合わせ（例えば、±０．５ミリメートル［ｍｍ］から±０．１ミリメートル［ｍｍ］の範囲）は、Ｘ線管装着ブラケット２２８又はＸ線管２１０の適正な取り付けによって達成することができ、細密な機械的位置合わせは、画像又はデータを取得し、管又はコリメータの向きを調節ツール（例えば、レンチ又は調節ナット、ボルト、ターレット、又はノブ２１２及び２１４）と測定デバイス（例えば、インジケータ又はダイヤル２２２及び２２４又は測微計）とを用いて機械的に調節するイテレートに基づく場合がある。

【0045】

高分解能画像に対しては、サブミリメートル範囲からマイクロメートルに至るまで細かい細密調節を必要とする可能性がある。主要光線３５２の正しい位置決め（Ｘ線管位置を表す）を達成するために、一連の画像が取得され、主要光線が決定される。次いで、Ｘ線管が調節され、別の一連の画像が取得されて位置が決定される。主要光線又はＸ線管が調節され、要件を満たす位置合わせが提供されるまでこのシーケンスが繰り返される。

【0046】

図７は、主要Ｘ線ビームを指定撮像器場所に位置合わせするＸ線管の機械的位置合わせ６００の例示的流れ図を示している。ユーザ（例えば、オペレータ又は技術者）がガントリーカバーを取り外し６０２、それによって回転可能ガントリーフレームが露出する。撮像器又は検出器が、通常は位置合わせ物体又は幻影を用いてＸ線管からのＸ線に露出される６０４。Ｘ線検出器の画像がＸ線検出器又はシステム制御ユニット内のプロセッサによって処理され６０６、検出器上の主要Ｘ線ビーム位置が生成され、そこから指定撮像器場所（例えば、Ｘ線検出器の幾何学的中心点）からの主要光線の距離を表すオフセットが決定される６０８。このオフセットは、ｘｚ平面内の２Ｄ距離を表すことができる（すなわち、ｘ軸成分とｚ軸成分を有する）。オフセットが受容可能な許容範囲又は精度の範囲（例えば、＜５０〜２００ミクロン（μｍ又はマイクロメートル））にあるか否かをユーザ（又は自動化処理又はロボット）が決定する６１０。オフセットが受容可能な許容範囲又は精度の範囲にない場合に、Ｘ線管は、ｘ方向、ｚ方向、又はこれらの両方に調節ツール（例えば、ナット、ボルト、ターレット、ノブ、又はレンチ）と測定デバイス（例えば、インジケータ、ダイヤル、又は測微計）とを用いてオフセット分だけ調節される６１２。検出器は、再度Ｘ線に露出され６０４、オフセットが受容可能な許容範囲又は精度の範囲に入るまで処理は繰り返される。オフセットが受容可能な許容範囲又は精度の範囲に入った状態で、ユーザは、ファスナ（図示せず、例えば、ネジ、ナット、ボルト、ターレット、又はノブ）を用いてＸ線管位置を固定し、ガントリーカバーを元の所に戻す６１６。細密な機械的位置合わせの高い精度に起因して、Ｘ線管又はコリメータのイテレート調節は、完了するのに１／２時間から１時間を消費する可能性がある。細密な機械的位置合わせを実施する時間は、受容可能な許容範囲又は精度が小さくなる程長くなる可能性がある。

【0047】

Ｘ線管電子的位置合わせ
細密位置合わせに向けて電子的位置合わせを使用することによって手動調節処理におけるイテレート段階を排除することができ、それによってＸ線管をガントリーアセンブリに対して較正する際の時間を節約することができる。大まかな機械的位置合わせは、先に解説したように比較的容易に比較的短い所要時間に実施することができ、その後のイテレート細密位置合わせ処理は、電子的位置合わせ処理（すなわち、磁気コイルに流れる電流及び得られるＸ線管内の電子ビームに対する磁力の調節）によって実施することができ、それによって時間とコストとが節約される。

【0048】

図８は、Ｘ線管４１０と、管制御ユニット（ＴＣＵ）４４０と、Ｘ線検出器４２０又は撮像器と、システム制御ユニット４３０とを含む電子的位置合わせに向けて使用することができるＸ線システム４００を示している。ＴＣＵは、Ｘ線管とは別個の構成要素とすることができる。別の例（図示せず）では、ＴＣＵはＸ線管に統合される。高電圧管発電機（図示せず）は、管電圧（例えば、キロボルト［ｋＶ］）と、管電流（例えば、ミリアンペア［ｍＡ］）と、露出持続時間（例えば、秒［ｓ］）とを供給することができる。その結果、Ｘ線管４１０は、アノードターゲットと衝突して主要光線を有するＸ線ビーム４１２を生成する電子ビームを放出する。Ｘ線検出器４２０は、Ｘ線を検出して主要光線位置情報を含む画像データ４２２を生成し、このデータはシステム制御ユニット４３０に送られる。システム制御ユニット４３０は、指定撮像器場所（例えば、Ｘ線検出器の幾何学的中心点）に対する主要光線のオフセットを含むことができる位置情報４３２を生成し、この情報をＴＣＵ４４０に送ることができる。ＴＣＵ４４０は、Ｘ線管内の制御ステアリング磁気機器及びフォーカシング磁気機器への信号のような制御信号４１６を供給することができる。一部の例では、Ｘ線管は、フィードバックのようなデータをＴＣＵに供給することができる。別の例（図示せず）では、ＴＣＵは、管発電機に結合することができ、管電圧、管電流、及び露出持続時間の制御を提供することができる。

【0049】

図２２を用いてより詳細に説明するように、焦点偏向パターン上に重ね合わされる一定オフセットを発生させるために、Ｘ線管の磁気ステアリング機構及びＴＣＵ電子機器を使用することができる。偏向パターン（又はステアリングパターン）は、画像分解能又は画像ＳＮ比を改善するために焦点をそこまでステアリングする一連の場所である。磁気ステアリング機構のステアリングコイルに追加の一定電流オフセットを印加することにより、電子ビームをＸ線検出器の２Ｄ平面内の場所に静的に誘導することができ、それによってｘ管のＸ線ビームとＸ線システムのコリメータ又はＸ線検出器との電子的位置合わせが可能になる。

【0050】

一例では、磁石対の群の向きは、Ｘ線管内の電子ビームに対して実質的に垂直なＸ方向とＹ方向とに定められる。ステアリングコイルを通る電流は、互いに対して垂直なものとすることができる２つの磁場を発生させる。磁場の強度は、ステアリングコイル上の巻線の本数とステアリングコイルを通して駆動される電流とによって制御することができる。磁場の着目領域の範囲内の磁気ビームの偏向は線形であると考えることができ、偏向量は磁場強度に関連する。ｘ軸とｙ軸とに沿う磁場は互いに重なるので、それぞれの電流をコイルに印加することによって電子ビームを２Ｄｘｙ平面内の場所に誘導することができる。特定の印加電流は、望ましい偏向を達成するのに必要な磁場を発生させる。ステアリングコイルの垂直配置は、ステアリングコイルへの電流の計算を単純化することができるが、磁場は重なることができるベクトルであるので、ステアリングコイルの非垂直配置を使用することができる。一例では、ステアリングコイルは、偏向平面内で異なる角度に向けることができ、又は第３の軸（例えば、ｚ軸）に沿う複数の連続コイルに分割することができ、電子ビームの経路に沿って複数の段階で偏向が得られる。更に、ステアリング磁石のアレイを形成するために更に多くの磁石対を追加することができ、従って、磁場のベクトル和が、オフセット及び場所に対して望ましいステアリング磁場を生成する。

【0051】

電子ビームはエミッタとアノードの間の距離の増大と共に発散する傾向を有するので、エミッタからアノードまでのビーム経路に沿って電子ビームをフォーカシング又は再フォーカスするためにフォーカシング磁気機器を使用することができる。Ｘ線管に偏向機構（又はステアリング磁気機器）を追加することによってエミッタとアノードの間の距離は増大し、焦点サイズの拡大がもたらされる。電子ビームの発散は、焦点のデフォーカシング（例えば、低下する画像分解能）として観察することができ、従って、ビームをアノード上の小区域内にフォーカスすることによって電子ビームの拡大又は発散を打ち消すために、電子的なフォーカシング又は再フォーカシング機構を使用することができる。

【0052】

図９は、電子的位置合わせ、より具体的には電子的主要光線位置合わせ又は電子的焦点位置合わせに使用することができるステアリング磁気機器３３０とフォーカシング磁気機器３４０及び３４２との両方を含む例示的Ｘ線管アセンブリ３０２を示している。焦点３２４（図１０Ｃ）をアノード３２２の焦点軌道３２３上で移動する段階を含む電子的主要光線位置合わせを電子的焦点位置合わせと呼ぶ場合もある。電子的焦点位置合わせは、焦点を撮像システム（すなわち、Ｘ線撮像器又はＸ線検出器）に位置合わせするためにＸ線管磁気機器のステアリングコイル３３０及びＴＣＵ電子機器４４０（図８）を使用する。

【0053】

Ｘ線管アセンブリ３０２は、カソードアセンブリ３１０と、ドリフト領域３１４と、アノードアセンブリ３２０とを含む。カソードアセンブリ３１０は、ドリフト領域を通過する中心線３１６を有する電子ビームを生成するエミッタアセンブリ３１２を含む。ドリフト領域３１４は、インサート壁３０９によって形成された真空外被（Ｘ線管の狭路内にある）の外側にあるとすることができるフォーカシング磁気機器３４０及び３４２によって囲まれる。Ｘ線管は、ドリフト領域がフォーカシング磁気機器及びステアリング磁気機器を含む場合は長い投射長を有すると考えることができる。電子ビームは、遮蔽構成要素、電子遮蔽、又は電子コントローラの開口３２９を通過してアノードターゲット又はアノード３２２に衝突し、主要Ｘ線ビーム３５２を有するｘ放射線３５０を生成する。アノード上で電子ビームが衝突する瞬間的区域を焦点と呼び、回転式アノード上で電子ビームが衝突する区域を焦点軌道３２３と呼ぶ。Ｘ線は、窓３０８を通ってＸ線管を射出することができる。

【0054】

図示のように、フォーカシング磁気機器は、第１のフォーカシング磁気四重極３４０（又はカソードフォーカシング磁気四重極）と第２のフォーカシング磁気四重極３４２（又はアノードフォーカシング磁気四重極）とを含み、図１０Ａ〜図１０Ｂに示すように、ステアリング磁気機器は、コア３３０上に２つのステアリング磁気二重極を含む。図１０Ａ〜図１０Ｃは、Ｘ線管３００内の電子ビームのフォーカシング及びステアリングの異なる図を示している。電子源３９０から電子が放出され、アノードターゲット３２２に向けて加速される。電子ビームは、ビーム内の電子の間に反発力を有する負荷電粒子を含み、この反発力は、電子が電子源３９０（例えば、カソードアセンブリのエミッタ）からアノード３２２に進行する時に電子ビームを発散させるか又は電子ビームの断面積（すなわち、ｘｙ平面内の）を拡大（すなわち、デフォーカス）させる。それによってビームの電子密度は通過中にビームを拡張し、この拡張は有意である可能性がある。その結果、焦点面積は、電子源における電子ビームの断面積よりも大きい可能性がある。電子ビームのこの拡大又は拡張を電子ビームブルーム、電子ブルーム、又は焦点ブルームと呼ぶ場合があり、このブルームは、電子の速度が遅い（すなわち、管電圧が低い）、電子密度が大きい（すなわち、管電流が大きい）、又は電子源とアノードターゲットの間の距離が大きい程大きい可能性がある。大きい焦点は、小さい焦点とは相対的にＸ線エネルギを大きい物理区域にわたって分散させ、それによってＸ線画像の分解能を低下させる可能性がある。ドリフト領域内でステアリング磁気機器を追加するのに使用される追加空間は、焦点ブルーミング（すなわち、ビームの空間電荷効果に起因する焦点サイズの成長）に対する傾向を増大させる可能性がある。

【0055】

図１０Ａ〜図１０Ｃは、電子ブルーム（すなわち、デフォーカシング）、フォーカシング、及びステアリングを有する電子ビーム３１８を示している。電子ビームは、上方（図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように）及び左（図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように）にステアリングされている中心線３１７を有する。拡大した焦点又はぼけた焦点（すなわち、電子ブルーミング又は焦点ブルーミング３２５を有する電子ビーム断面）をもたらす可能性があるフォーカシングなしの電子ブルーム投影３１９も例示している。図示のように、電子ビームの中心線３１７は、フォーカシング又はデフォーカシングと共に実質的に変化しない可能性がある。電子ビームは、アノードに向う途中でフォーカシング磁気機器によってアノード上の小区域上にフォーカスされる。フォーカシング磁気機器は、電子ビームを少なくとも１つの方向に圧縮することによって焦点ブルーミングを縮小する。例えば、第１のフォーカシング磁気四重極３４０は、第１の方向（例えば、ｙ軸）に電子ビームをフォーカスするための第１のフォーカシング磁気四重極勾配を与え、第１の方向に直交する第２の方向に電子ビームをデフォーカスする（すなわち、平坦な楕円として示す第１のフォーカスの後の電子ビーム断面３２６）ように構成される。第２のフォーカシング磁気四重極３４２は、第２の方向（例えば、ｘ軸）に電子ビームをフォーカスするための第２のフォーカシング磁気四重極勾配を与え、第１の方向（例えば、ｙ軸）に電子ビームをデフォーカスする（すなわち、第２のフォーカスの後の電子ビーム断面３２７）ように構成される。第１のフォーカシング磁気四重極と第２のフォーカシング磁気四重極との組合せは、電子ビーム３１８の焦点３２４の第１の方向と第２の方向の両方に正味のフォーカシング効果を与える。正味のフォーカシング効果は、Ｘ線撮像器３０６上に入射する主要Ｘ線ビーム３５８を有する高強度Ｘ線ビーム３５９を生成する。狭い焦点に対する高い強度を示すために、Ｘ線ビームを細いビームとして示している。実際のＸ線ビームは、主要Ｘ線ビーム３５８から遠くに離れる程低い強度のＸ線を有する円錐形状を有する可能性がある。

【0056】

ステアリング磁気機器は、コア上３３０に２つのステアリング磁気二重極を含む。２つのステアリング磁気二重極３３０は、アノードのターゲット面又は焦点軌道（ｘｙ平面内の）上で電子ビームの焦点をシフトさせるために電子ビームを偏向するように構成され、これは、次に、主要Ｘ線ビーム３５８を有する発生Ｘ線ビーム３５９を移動する。一方のステアリング磁気二重極は、焦点をｘ軸に移動し（ｘ軸に沿って移動する主要光線をもたらす）、他方のステアリング磁気二重極は、焦点をｙ軸に移動する（ｚ軸に沿って移動する主要光線をもたらす）。

【0057】

その全体が引用によって組み込まれている「平面エミッタと磁気フォーカシング及びステアリング構成要素とを有するＸ線管（Ｘ−Ｒａｙ Ｔｕｂｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｐｌａｎａｒ Ｅｍｉｔｔｅｒ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ ａｎｄ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）」という名称の米国特許出願第１４／６６０，５８４号明細書（又は米国特許出願公開第２０１５／０１８７５３６号明細書）は、磁気フォーカシング及びステアリング構成要素の例を開示している。

【0058】

図１１は、各々が対応するコイル３６６を含む４つの極突起３６４を有する磁気ヨーク３６２を有する磁石システム３６０を示している。コイル３６６は、エナメル磁石ワイヤ（すなわち、変圧器ワイヤ）のような電気絶縁シースを有する導電材料（例えば、銅又はアルミニウム）を含む極突起コアの周りのワイヤ、巻線、又は巻回で形成することができる。コイルを通る電流は、極突起から放出される磁場を生成する。

【0059】

図示のコア（又はヨーク）３６２は実質的に円形又は環状の形状を有し、コアが少なくとも部分的に電子ビームを取り囲む（例えば、ドリフト領域内で）限り、コア（又はヨーク）部分の各々を四角形、楕円形（すなわち、長円形）、又は半円形の形状のような異なる形状を有するように構成することができることは認められるであろう。極突起３６４は、コアの内部から延び、互いに対で対向又は対面する突起を含むことができる（例えば、コイル３６６Ａの極突起とコイル３６６Ｃの極突起とが互いに対向又は対面し、コイル３６６Ｂの極突起とコイル３６６Ｄの極突起とが互いに対向又は対面する）。

【0060】

ヨーク３６２及び極突起３６４は、強磁性材料又はフェリ磁性材料を含むことができる。強磁性材料及びフェリ磁性材料は、自発磁化を示すことができる材料である。より具体的には、材料は、その磁気イオンの全てが正味の磁化に正の寄与を追加する場合に「強磁性」である。磁気イオンのうちの一部が正味の磁化から低減する場合（磁気イオンが部分的に反位置合わせされた場合）には、材料は「フェリ磁性」である。フェリ磁性材料は、反強磁性の場合のように対向する磁気モーメントを有する原子の集団を有するものである。しかし、フェリ磁性材料では対向モーメントは不均等であり、自発磁化が残る。強磁性は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、これらの合金、及び希土類金属の一部の合金のような一部の物質において発生する。例えば、強磁性の化合物又は材料は、マンガンビスマス（ＭｎＢｉ）、マンガンアンチモン（ＭｎＳｂ）、二酸化クロム（ＣｒＯ₂）又は酸化クロム（ＩＶ）、マンガンヒ素（ＭｎＡｓ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、及び酸化ユーロピウム（ＥｕＯ）を含む。フェリ磁性の化合物又は材料は、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ₂Ｏ₃）又は酸化第二鉄、酸化鉄（ＩＩ、ＩＩＩ）（ＦｅＯＦｅ₂Ｏ₃又はＦｅ₃Ｏ₄）、酸化ニッケル−酸化鉄（ＩＩＩ）（ＮｉＯＦｅ₂Ｏ₃）、酸化銅−酸化鉄（ＩＩＩ）（ＣｕＯＦｅ₂Ｏ₃）、酸化マグネシウム−酸化鉄（ＩＩＩ）（ＭｇＯＦｅ₂Ｏ₃）、酸化マンガン−酸化鉄（ＩＩＩ）（ＭｎＯＦｅ₂Ｏ₃）、及びイットリウム鉄ガーネット（Ｙ₃Ｆｅ₅Ｏ₁₂）を含む。本明細書に使用する場合に、説明における簡素化に向けて「強磁性」材料は、自発磁化を示すことができる材料（すなわち、強磁性又はフェリ磁性のいずれかの材料）を指す。

【0061】

例えば、ヨーク３６２及び極突起３６４は、固体金属コア（例えば、シリコンスチールコア）、粉末金属コア（例えば、カルボニル鉄コア）、及びフェライト又はセラミックのコアのような異なる材料を含むことができる。固体金属コアは、「軟」（焼き鈍し）鉄、「硬化」鉄、積層シリコンスチール、特殊合金（ミューメタル、パーマロイ、及びスーパーマロイのような磁気コア用途特定の合金）、及びガラス質金属（例えば、非結晶又はガラス質のアモルファス金属合金［例えば、Ｍｅｔｇｌａｓ］）を含むことができる。

【0062】

図１１に示す磁石システム３６０の４つの極３６４は、四重極（例えば、フォーカシングに使用される）として構成するか又は二重極の対（例えば、ステアリングに使用される）として構成することができる。四重極構成では、４つの極のコイルは互いに直列で電気結合され、それを電源に結合することができる。二重極構成では、２つの対向する極のコイルは互いに直列に電気結合され、それを電源に結合することができる。２つの二重極が同じヨーク上に設けられる場合に、各二重極を別個の電源に結合することができる。

【0063】

図１２は、各々が対応するコイル３６６を含む２つの極突起３６４を有する磁気ヨーク３７２を有する磁石システム３７０を示している。図１２に示す磁石システム３７０の２つの極は、二重極（例えば、ステアリングに使用される）として構成することができる。

【0064】

図１３Ａは、四重極として構成されたヨーク３６２を有する第１のフォーカシング磁石３４０（例えば、カソード側フォーカシング磁気四重極３４０）を示しており、図１３Ｂは、同じく四重極（例えば、アノード側フォーカシング磁気四重極３４２）として構成されたヨーク３６２を有する第２のフォーカシング磁石３４２を示している。各四重極は、勾配を有する磁場を発生させ、磁場強度は、磁場の範囲で異なる。勾配は、四重極磁場が電子ビームを第１の方向（例えば、ｙ軸）にフォーカスし、第１の方向に対して垂直な第２の方向（例えば、ｘ軸）にデフォーカスするようなものである。２つの四重極は、これらのそれぞれの磁場勾配が互いに対して約９０度回転されるように配置することができる。図１３Ａには第１のフォーカシング磁気四重極３４０によって発生された第１の磁場３４６を示しており、図１３Ｂには第２のフォーカシング磁気四重極３４２によって発生された第２の磁場３４８を示している。第１のフォーカシング磁気四重極３４０は、電子ビームの長さ方向（例えば、ｙ軸）にフォーカスし、幅方向（例えば、ｘ軸）にデフォーカスする。次いで、電子ビームは、その後の第２のフォーカシング磁気四重極３４２によって幅方向（例えば、ｘ軸）にフォーカスされ、長さ方向（例えば、ｙ軸）にデフォーカスされる。２つの連続して位置決めされた磁気四重極は、組合せで焦点の両方の方向の正味のフォーカシング効果を確実にする。

【0065】

図１４は、２つの二重極コイルセットを有するように構成されたヨーク３６２を有するステアリング磁石３３０を示している。第１の二重極コイル（ｙ軸二重極コイル）セット３６６Ａ及び３６６Ｃは、１つの方向（例えば、ｙ軸）に均一又は層状の磁場３３８を発生させ、第２の二重極コイル（ｘ軸二重極コイル）セット３６６Ｂ及び３６６Ｄは、別の方向（例えば、ｘ軸）に均一又は層状の磁場３３６を発生させる。ステアリング磁石は、電子ビームの２Ｄステアリング（例えば、ｘｙ平面における）を可能にし、焦点の位置変化（例えば、ｘｙ平面における）と主要光線の位置変化（例えば、ｘｚ平面における）とをもたらす。極突起の間の均一又は層状の磁場は、電子ビームがステアリング磁場（例えば、ｘｙ平面内の）を横断する区域内に均一な磁場を与え、従って、電子ビーム内の電子は類似の偏向量を受け、それによって実質的な幾何学的歪曲なく焦点形状を維持することができる。直交磁場（すなわち、１つの二重極極突起セットが別の二重極極突起セットに対して垂直）を使用することで、磁気ベクトル計算を単純化することができるが、非直交磁場を使用することもできる。

【0066】

図１５Ａ〜図１５Ｂは、巻線又はコイル１５２（例えば、単一コイル）を有するソレノイド電磁石１５０（例えば、円筒形コア１５１を有する）を示している。例示を容易にするために磁気コア１５１を示すが、ソレノイド電磁石は磁気コアを必要としない場合があり、類似の磁場が、ソレノイド電磁石１５０のコイル１５２の内部（開放中心容積を有する）に依然として存在する。ソレノイド電磁石に関しては、磁気コアを有する場合又は持たない場合に同じ原理が適用される。ソレノイド磁石コア１５１の内部（又はコイル５２の内部）の磁束１６０は、Ｓ極１５６からＮ極１５４まで実質的に均一であるが、ソレノイド磁石１５０の外部（例えば、周辺部）の磁束１６２は同様ではなく、Ｎ極１５４からＳ極１５６に変化する。電子ビームステアリングにソレノイド電磁石が使用される場合に、電子ビーム１６８が受ける磁場１６２は非常に不均一である。不均一性の量は、電子ビームとソレノイドの間の距離と共に増加し、従って、電子ビームの底部にある（ソレノイドに近い）電子は、ビームの上部における（ソレノイドから遠い）電子とは異なる偏向量を受ける。この偏向差は、焦点の形状及びサイズを変化させ、極端な場合に、電子ビームの上部と底部とを互いに交差させる可能性がある。磁場が不均一であるだけではなく、更に電子ビーム内の異なる点での磁場が異なるベクトル方向を有し（例えば、全てが垂直又は水平であるわけではない）、従って、電子ビーム内の電子に対する力の方向は電子ビーム内の位置（ｘｙ平面内の）に基づいて変化するだけではなく、磁場の横断（ｚ軸の）中にも変化する。更に、磁場（ソレノイドからの）は、極からの距離が大きい（例えば、ソレノイドと電子ビームの間にインサート壁を含むことができるソレノイドの極端部から離れた電子ビーム）程小さい力を有する。例えば、ソレノイドの極端部（例えば、Ｎ極１５４）から離れた半径ｒ１５８の距離場所の磁力は、ソレノイドの極端部における磁力よりも１０倍小さい可能性がある。ソレノイド電磁石によって生成される変化する磁力及び磁気ベクトルに起因して電子ビームを通して大きさと方向の両方において一貫性のない偏向が与えられると、ソレノイドタイプ電磁機器は、ステアリングに使用される電子ビームの微細偏向制御に対して問題を呈する。ステアリングに向けてソレノイド電磁石を用いて発生させる焦点は、形状及びサイズの重大な歪曲に悩まされる可能性がある。焦点の形状又はサイズの変化（すなわち、拡大サイズ）は、画像品質及び分解能に悪影響を及ぼす場合があり、従って、そのような焦点を生成するＸ線システムは、微細構造を検出するのに制限を受ける可能性がある。更に、フォーカシングなしでは、ソレノイド電磁石からの不均一磁場の問題は、焦点ブルーミングを引き起こす電子間の反発力と共に、得られる画像が使用可能な分解能を持たない程大きい焦点を生成する可能性がある。

【0067】

再度図１４を参照して、電子ビームの両側にある極突起で電子ビームを取り囲む磁気コアは、均一な磁場を生成することができ、従って、電子ビーム内の電子は類似の磁場及び偏向を受け、焦点位置の微細制御を可能にする。焦点のサイズの微細制御は、上述のフォーカシング磁気機器によって提供することができる。先に解説したように、二重極の間の磁場は、線形で電子ビームの進行方向に対して垂直なものとすることができ、従って、電子は、実質的に同じ方向に類似の偏向量を受ける。

【0068】

図９〜図１０Ｃ、図１３Ａ〜図１４、及び図１６〜図１７ではフォーカシング磁気機器３４０及び３４２及びステアリング磁気機器３３０に対して４極磁石システムを示すが、少なくとも２つの極を有する磁気多重極の他の構成を使用することができる。４極磁石システムでは、コイルを四重極又は二重極対として構成することができる。２極磁石システムでは、コイルを二重極として構成することができる。フォーカシング又はステアリングに使用される磁石システムは複数の極（例えば、２つ、４つ、６つ、又は８つ）を有することができ、異なる構成（例えば、二重極、四重極、六重極、又は八重極）を有することができる。

【0069】

図１６Ａ〜図１６Ｂは、Ｘ線管に対して微細電子的主要光線位置合わせ又は微細電子的焦点位置合わせを提供することができるＴＣＵによって制御されるＸ線管３００内に組み込まれた電子ビームステアリング機構３３０を示している。電子がアノード３２２に衝突すると、Ｘ線が放出される。電子衝突の場所はＸ線検出器３０６上に投影され、従って、衝突場所の変化は、Ｘ線検出器３０６上の主要Ｘ線ビームの場所を変化させる。従って、電子ビームの静的偏向により、検出器上の主要Ｘ線ビームの場所を変化させることができる。ステアリング磁気機器３３０は、主要Ｘ線ビームの場所を画像軸に位置合わせするために使用される。Ｘ線軸（又は主要Ｘ線ビーム）と撮像軸との不整合は、画像のぼけ及び幾何学的歪曲をもたらし、それによって画像品質及び画像の状態診断値を劣化させる可能性がある。

【0070】

例えば、ステアリング磁石３３０のコイルに印加される信号（例えば、電流）に基づくアノード３２２上の焦点の変化に起因して、電子ビーム内心線３１６を異なる位置に調節することができ、異なる主要光線３５２、３５４、３５５、３５６、及び３５７位置をもたらす。主要光線３５４、３５５、３５６、又は３５７位置は、偏向された電子ビームからもたらされる。アノード３２２のターゲット上の電子衝突の場所を移動することにより、Ｘ線検出器３０６上の主要光線の場所が変化する。上方（例えば、ｙ軸）にステアリングされた電子ビームは、下方（例えば、ｚ軸）にステアリングされた主要Ｘ線ビーム３５４をもたらし、下方（例えば、ｙ軸）にステアリングされた電子ビームは、上方（例えば、ｚ軸）にステアリングされた主要Ｘ線ビーム３５５をもたらす。左（例えば、ｘ軸）にステアリングされた電子ビームは、左（例えば、ｘ軸）にステアリングされた主要Ｘ線ビーム３５６をもたらし、右（例えば、ｘ軸）にステアリングされた電子ビームは、右（例えば、ｘ軸）にステアリングされた主要Ｘ線ビーム３５７をもたらす。ステアリング磁石３３０のコイルに印加される信号がない場合の主要Ｘ線ビーム３５２を非ステアリング主要Ｘ線ビーム又はオフセットなし主要Ｘ線ビームと呼ぶ。

【0071】

図１７は、エミッタアセンブリ３８２と、フォーカシング磁石３４０及び３４２と、ステアリング磁石３３０と、アノード３２２とを示す図９に示すＸ線管アセンブリと類似の構成を有するＸ線管構成要素の斜視図を示している。図１７の構成要素は、Ｘ線管に対して電子的主要光線位置合わせ又は微細電子的焦点位置合わせを提供することができる。エミッタアセンブリ３８２は、平面エミッタ３９２と共に示している。その全体が引用によって組み込まれている「調整可能な放出特性を有する平面エミッタを有するＸ線管（Ｘ−Ｒａｙ Ｔｕｂｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｐｌａｎａｒ Ｅｍｉｔｔｅｒ ｗｉｔｈ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）」という名称の米国特許出願第１４／６６０，６０７号明細書（又は米国特許出願公開第２０１５／０１８７５３０号明細書）は、例示的平面エミッタを開示している。

【0072】

図１８Ａ〜図１８Ｂは、２つのステアリング磁石コア３３０及び３３２を含むＸ線管アセンブリを示している。一例では、第１のステアリング磁石３３０は、第１のステアリング磁場を与えることができ、第２のステアリング磁石３３２は、第２のステアリング磁力（例えば、超微細調節又はステアリング）を与えることができる。図１８Ｂは、コイルエミッタ３９４を有するエミッタアセンブリ３８４を示している。平面エミッタ又はコイルエミッタは、図示又は説明する様々なフォーカシング磁気機器及びステアリング磁気機器と共に使用することができる。

【0073】

図１９は、エミッタアセンブリ３８４と、２つの二重極ステアリングコイルを有するステアリングコア３３０と、アノード３２２とを示すＸ線管構成要素の斜視図を示している。ステアリングコア３３０は、２Ｄステアリングを提供することができる。

【0074】

図２０は、エミッタアセンブリ３８４と、二重極ステアリングコイル３３４を有するステアリングコイルと、アノード３２２とを示すＸ線管構成要素の斜視図を示している。ステアリングコイル３３４は、１次元（１Ｄ）ステアリングを提供することができる（例えば、ｙ軸に沿って）。

【0075】

図２１は、エミッタアセンブリ３８２と、アノード３２２と、フォーカシング磁石３４０と、フォーカシングコイルとステアリングコイルとを各々が含む極突起を有するコアを含む第２のフォーカシング磁石３４４とを示すＸ線管構成要素の斜視図を示している。第２のコアアセンブリ３４４は、フォーカシング及びステアリングの両方を提供するように構成される。フォーカシング及びステアリングからの磁場ベクトルは、互いに重ねることができる。一例では、フォーカシングコイルとステアリングコイルとは異なる電源又はドライバ回路を使用することができる。

【0076】

ステアリング磁気機器は、Ｘ線撮像器３０６に対して主光線の場所を変化させるために使用することができる。主光線は、走査（例えば、ＣＴ走査）又はＸ線露出中の指定時間におけるＸ線撮像器３０６に対する物体の場所及び向きに基づいて変化するか又は切り換わることができる。Ｘ線システムは、図２２に示すような主光線ビーム偏向パターン５００（又は焦点偏向パターン）を使用することができる。偏向点の個数及び偏向点の位置は、特定の偏向パターン（又はステアリングパターン）に依存する。異なる偏向点がステアリングされる順序は、撮像要件に依存する可能性がある。特定のＸ線システム又は取得される画像のタイプ（例えば、患者の特定の解剖学的構造）のための偏向パターンを使用することができる。各偏向位置は、ステアリング範囲５０３内の指定撮像器場所（例えば、Ｘ線撮像器の幾何学的中心点８）に対して向けることができる。ステアリング範囲５０３は、Ｘ線撮像器３０６の露出区域よりも大きいか、それに等しいか、それよりも小さいか、又はそれとは異なる形状とすることができる。図２２に示す偏向パターン５００は、非偏向中心点８を有する８つの偏向点１〜８を含む。画像取得において、Ｘ線システムは、数点の間で切り換わることしかできず、又は偏向点（例えば、８つの点）のあらゆる組合せにわたって切り換わることができる。順番及び場所は、撮像目的に基づくことができる。例えば、目的が水平方向の分解能を高めることである場合に、Ｘ線システムは、点８と７、８と６、又は５と８の間で切り換わることができる。ステアリングパターンに関する順序及び場所は、システム製造業者又は撮像物理学者が決定することができる。

【0077】

電子的主要光線位置合わせ（又は電子的焦点位置合わせ）では、主光線位置又はステアリングされる光線ビーム位置に一定オフセット値を追加することができる。図２３は、主要Ｘ線ビームを指定撮像器場所に位置合わせするＸ線管の電子的主要光線位置合わせ６２０の例示的流れ図を示している。最初に比較的大まかな機械的位置合わせを実施することができる６００。一例では、大まかな機械的位置合わせは０．５ｍｍよりも細かい（＜０．５ｍｍ）。別の例では、大まかな機械的位置合わせは＜０．１ｍｍである。大まかな機械的位置合わせは、３０分よりも短いもの（例えば、１５分）とすることができる。残存オフセット（受容可能な許容範囲までの）は、Ｘ線管内のステアリング磁気機器（例えば、電子ビームをステアリングすること）によって調節することができる。電子的主要光線位置合わせは、機械的位置合わせよりも遥かに細かく正確な調節を可能にし、その上により短い時間フレーム内で調節することができる。電子的微調節処理は、測定とツールとによって達成される機械的微調節と比較してデジタルオフセット値を変化させることによって実施することができる。

【0078】

再度流れ図６２０を参照して、通常は物体又は幻影を用いて撮像器又は検出器がＸ線管からのＸ線に露出される６２４。Ｘ線検出器の画像がＸ線検出器又はシステム制御ユニット内のプロセッサによって処理され６２６、プロセッサは、指定撮像器場所（例えば、Ｘ線検出器幾の何学的中心点）からの撮像器上の主光線の距離を表すオフセット（又はオフセット値）を計算する６２８。一例では、オフセットは、ｘｙ平面内の焦点の２Ｄ距離（すなわち、ｘ軸成分とｙ軸成分を有する）、又はｘｚ平面内の主光線の２Ｄ距離（すなわち、ｘ軸成分とｚ軸成分を有する）を表している。別の例では、オフセットは、ｘ軸又はｙ軸に沿った焦点の１Ｄ距離、又はｘ軸又はｚ軸に沿った主光線の１Ｄ距離を表している。プロセッサは、オフセットが受容可能な許容範囲又は精度の範囲にあるか否か（例えば、オフセットを有する主光線が受容可能な許容範囲又は精度の範囲にあるか否か）を決定する６３０。一例では、オフセット値は、＜２５μｍ（完全位置合わせから）の受容可能な許容範囲又は精度を有することができる。別の例では、オフセット値は、＜２００μｍ（完全位置合わせから）の受容可能な許容範囲又は精度を有することができる。位置合わせの精度は、焦点サイズ、撮像器ピクセルサイズ、望ましい時間的分解能、及びＸ線システムに対する画像品質要件に依存する可能性がある。例えば、ＣＴ撮像では、主要Ｘ線ビームを１／４検出器ピクセルサイズだけシフトさせることにより、エイリアシングを回避し、時間的分解能を高めることができる。ピクセルエイリアシングは、あるピクセルがその隣接ピクセルに向けられた光又はＸ線を検出する時に発生する可能性がある。そのような場合に、微細電子的位置合わせは、精度を１／４ピクセルに設定することができ、１／４ピクセルまで細かく位置合わせすることができる。検出器ピクセルサイズが１００μｍである場合に、プロセッサは、撮像器のピクセルを位置合わせして２５μｍだけ片側にシフトさせるためのオフセットを計算する。従って、微細位置合わせの精度は、少なくとも２５μｍとすることができる。指定精度に対する位置合わせを決定するための少なくとも１つの機構を以下に提供する。

【0079】

再度流れ図６２０を参照して、オフセットが受容可能な許容範囲又は精度の範囲にない場合に、既存のオフセット（いずれかが存在する場合）にオフセットが追加される６３２。ステアリング磁気機器がオフセット分だけ焦点を調節し、検出器が、適用されたオフセットを含む主光線で露出され６３４、処理は、オフセットが受容可能な許容範囲又は精度の範囲に入るまで繰り返される。一例では、ＴＣＵから発生されたステアリング信号を用いてオフセットをステアリング磁気機器に適用することができる。オフセットが受容可能な許容範囲又は精度の範囲に入った状態で、オフセットを保存することができる６３６。オフセットは、Ｘ線管に付属のＴＣＵ内に保存することができる。一例では、管電圧と管電流との各組合せに対して異なるオフセットを計算することができる。オフセットは、温度又は焦点サイズのようなＸ線管、焦点、又はステアリング機構の他の特性に基づいて計算することができる。温度増大と共に、焦点及び得られる主光線は、熱ドリフトとして公知であるオフセットを起こす可能性がある。温度は、温度センサによって測定するか又は他のパラメータ（例えば、管電圧、管電流、露出実行時間、及び休止時間）に基づいて計算することができる。別の例では、電子的位置合わせは、機械的不整合のみならず熱ドリフトに関しても調節を行うように拡張することができる。オフセットは、特定の管電圧、特定の管電流、特定の管温度、又は焦点又はステアリングの他の変化する特性又はパラメータの組合せに対して計算することができる。

【0080】

Ｘ線管又はＴＣＵがシステムの撮像器又は検出器と結合される場合に、測定値を調節システム（例えば、デジタル調節システム）に直接にフィードバックすることができるので、電子的位置合わせ又は電子的調節は、自動位置合わせを提供することができる。電子的位置合わせは、Ｘ線管の既存のビームステアリング又はビーム偏向機構を利用して焦点を２Ｄ空間内で調節することができる。

【0081】

位置合わせ処理の電子的位置合わせ部分では、ガントリーカバーを取り外す必要はなく、又は更に別の機械的調節は、初期に与えられた状態で必要としない場合がある。微調整位置合わせは、Ｘ線内でステアリング磁気機器を用いて電子ビームを移動し、画像が評価され、電子ビームは、決定論的又はイテレート的な調節サイクルのいずれかで調節される。

【0082】

図２４は、管制御ユニット（ＴＣＵ）４４０をシステム制御ユニット４３０と通信される位置制御信号、ステータス信号、又はエラー信号４３２と共に例示している。ＴＣＵは、特定のＸ線管に対して構成することができる。ＴＣＵは、フォーカス電源４４６と、フォーカスドライバ４６０と、ステアリング電源４４２と、ステアリングドライバ４５０と、制御モジュール４７０とを含む。フォーカス電源４４６は、フォーカスドライバ４６０に電力４４８を供給し、他の構成要素（例えば、制御モジュール４７０）に電力４４７を供給することができる。ステアリング電源４４２は、ステアリングドライバ４５０に電力４４４を供給し、他の構成要素（例えば、制御モジュール４７０）に電力４４３を供給することができる。

【0083】

フォーカスドライバは、フォーカシング磁気機器（図９及び図１７の３４０又は３４２、図２１の３４４）のコイルに対するフォーカシング信号（例えば、電流）を供給する。フォーカスドライバは、少なくとも１つのフォーカスドライバを含むことができる。図２４に示すＴＣＵでは、フォーカスドライバ４６０は、第１のフォーカスドライバ４６２と第２のフォーカスドライバ４６６とを含むことができる。第１のフォーカスドライバ４６２は、第１のフォーカシング磁石（図９、図１７、及び図２１の３４０）のコイルにフォーカシング信号（例えば、電流）を供給することができ、第２のフォーカスドライバ４６６は、第２のフォーカシング磁石（図９及び図１７の３４２、図２１の３４４）のコイルにフォーカシング信号（例えば、電流）を供給することができる。各フォーカスドライバ４６２又は４６６は、制御モジュール４７０から強度値４６４又は４６８を受信し、エラー信号４６３又は４６７（又はハンドシェーキング信号）を制御モジュール４７０に供給することができる。

【0084】

ステアリングドライバは、少なくとも１つのステアリングドライバを含むことができる。図２４に示すＴＣＵでは、ステアリングドライバ４６０は、ｘ位置ドライバ４５２とｙ位置ドライバ４５６とを含むことができる。ｘ位置ドライバ４５２は、ステアリング磁石（図９、図１７、図１８Ａ〜図１８Ｂ、図１９の３３０、図２０の３３４、図２１の３４４［４５°回転された場合］）のｘ軸二重極コイル（図１４の３６６Ｂ及び３６６Ｄ）にステアリング信号（例えば、電流）を供給することができ、ｙ位置ドライバ４５６は、ステアリング磁石（図９、図１７、図１８Ａ〜図１８Ｂ、図１９の３３０、図２１の３４４［４５°回転された場合］）のｙ軸二重極コイル（図１４の３６６Ａ及び３６６Ｃ）にステアリング信号（例えば、電流）を供給することができる。各ステアリングドライバ４５２又は４５６は、制御モジュール４７０から位置値４５４又は４５８を受信し、エラー信号４５３又は４５７（又はハンドシェーキング信号）を制御モジュール４７０に供給することができる。

【0085】

制御モジュール４７０は、プロセッサ４７２とデータストレージ４８０とを含むことができる。プロセッサは、メモリ４７３と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、コントローラ、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は他のプログラム可能構成要素とを含むことができる。メモリ４７３は、プログラム実行に向けてプロセッサ又は制御モジュールを初期化するためのブートローダー４７４と、アプリコード４７６と、データストレージ４７８とを含む。データ４８０（例えば、表）は、不揮発性メモリ（例えば、不揮発性ランダムアクセスメモリ［ＮＶＲＡＭ］又はフラッシュメモリ）又は揮発性メモリ（例えば、静的ランダムアクセスメモリ［ＳＲＡＭ］又は動的ランダムアクセスメモリ［ＤＲＡＭ］）上に存在することができる。データ４８０に対するメモリは、プロセッサ４７２のメモリ４７３内又は外部メモリチップ上に存在することができる。データは、ステアリングドライバ較正データ４８２と、フォーカスドライバ較正データ４８４と、ステアリング位置較正データ４８６と、オフセット値４８８と、微調節値（又はユーザ調節値）４９０と、管較正４９６とを含むことができる。ステアリングドライバ較正データ４８２は、ステアリングドライバ回路（例えば、ステアリングドライバ基板）に基づいて調節を提供する。フォーカスドライバ較正データ４８４は、フォーカスドライバ回路又はフォーカスドライバ回路（例えば、フォーカスドライバ基板）に基づいて調節を提供する。ステアリング位置較正データ４８６は、偏向パターン又はステアリングパターン（図２２に示すような）に関する位置データを含むことができる。オフセットデータ４８８は、先に解説したように、電子的主要Ｘ線ビーム位置合わせ又は焦点位置合わせ中に発生される計算値を含むことができる。微調節値（又はユーザ調節値）４９０は、ステアリングにおける追加調節又はユーザ調節（例えば、位置補正値）又はフォーカシングにおける追加調節又はユーザ調節（例えば、サイズ補正値）を含むことができる。ユーザ調節値は、データのセクションとすることができ、ユーザ制御が利用又は変更することができる。ユーザ調節値に対する変更は小幅又は軽微であり、十分にＸ線管の安全性パラメータの範囲にあるとすることができる。管較正は、Ｘ線管特定のＸ線管データとすることができ、Ｘ線管の製造中に決定又は生成することができる。データは、Ｘ線管から複写することができ（例えば、最初に又は各始動時に）、又は他にＸ線管に対するＴＣＵに供給（ダウンロード）することができる。データは、管電圧（例えば、ｋＶ）、管電流（例えば、ｍＡ）、焦点サイズ、温度、又はＸ線管又は磁気機器の他の関連パラメータの各組合せに対して格納することができる。

【0086】

制御モジュール４７０は、データからフォーカシングパラメータを抽出するか又は入力に基づいてフォーカシングパラメータを計算することができる。フォーカシングデータ又は値が決定された状態で、フォーカシングデータはフォーカスドライバ４６０に送られる。システム制御ユニット４３０は、それがＴＣＵのドライバ出力を起動する準備が整ったことを示す信号をＴＣＵに送ることができる。信号を起動する準備が整ったことに応答して、ＴＣＵは、Ｘ線管及びＴＣＵがＸ線露出に向けて準備が整ったことをシステム制御ユニットに通信する。処理中にいずれかのエラーが発生した場合に、これらのエラーをシステム制御ユニットに送信し戻すことができる。

【0087】

ステアリングの速度及び応答性を高めるために、位置変化を個別の線によってＴＣＵに送信することができる。これに加えて又はこれに代えて、これらの位置情報又はステアリング情報は、十分に高速な通信インタフェースを通して送信することができる。別の例では、図示のように、位置情報又はステアリング情報をＴＣＵに送ることができ、ＴＣＵは、位置及びステアリング変化を制御する。

【0088】

一例では、Ｘ線システムの始動時に、ＴＣＵ４４０は、Ｘ線管に対する出力信号を発生させるためにメモリから異なる表又はデータを検索して取得し、これらのデータを組み合わせることができる。この設定中に、異なるデータ（例えば、管較正データ４９６）が、指定ドライバ４５０、４５２、４５６、４６０、４６２、又は４６６に対する較正データと組み合わされる。ステアリングデータに関しては、微調節値４９０（又は微細較正データ）が指定ドライバに対する最終ステアリングデータ内に追加及び融合される前にステアリングデータ結果をオフセットデータ分だけオフセットすることができる。最終的なフォーカシングデータ又はステアリングデータはメモリ４７３に格納し、フォーカシング又はステアリングの制御信号（図８の４１６）を発生させるためのアプリコードの実行中に使用することができる。最終的なフォーカシング又はステアリングデータは、Ｘ線システム又はＴＣＵが始動する度又はデータ内の値が更新又は修正される度に再発生させることができる。

【0089】

図２５Ａは、フォーカスデータ４９４の発生又は組合せを示している。管較正データ４９６は、フォーカスデータ４９４を発生させるためにフォーカスドライバ較正データ４８４を用いて部分的にイテレートされる。一例では、微調節値４９０が利用可能であるか又はフォーカシングに使用される場合に、フォーカスデータ４９４を発生させるためにフォーカスドライバ較正データ４８４を用いて部分的イテレートを行う前に微調節値４９０（例えば、サイズ補正値）が管較正４９６と組み合わされる。

【0090】

図２５Ｂは、ステアリングデータの発生又は組合せを示している。オフセット値４８８（例えば、管電圧及び管電流に関する）がステアリング位置較正データ４８６の各位置に追加され、ステアリングデータ４９２を発生させるためにステアリングドライバ較正データ４８２を用いて部分的にイテレートされる。一例では、微調節値４９０が利用可能であるか又はステアリングに使用される場合に、ステアリングデータ４９２を発生させるためにステアリングドライバ較正データ４８２を用いて部分的イテレートを行う前に微調節値４９０（例えば、サイズ補正値）がオフセット値４８８とステアリング位置較正データ４８６の各位置とに追加される。

【0091】

再度図２４を参照して、始動時にメモリ内のデータから組合せフォーカスデータ（例えば、フォーカス表）又は組合せステアリングデータ（例えば、ステアリング表）を生成することができ、これらの組合せデータは、プロセッサ４７２のメモリ４７３のデータストレージ４７８に存在することができる。システム制御ユニット４３０は、Ｘ線システムの異なる構成要素と相互接続し、これらの構成要素を制御するのに使用されるＸ線システムの制御ユニットとすることができる。例えば、ＣＴ走査に対するためのシステム制御ユニットは、走査を設定するための情報をＴＣＵ４４０に送ることができる。フォーカシングパラメータは、焦点サイズ、管電圧、又は管電流のような実行される走査のタイプに依存する可能性がある。

【0092】

図８に示すようにＴＣＵ４４０からＸ線管４１０を分離することによってＸ線管とＴＣＵとを交換可能にすることが可能になり、従って、Ｘ線管又はＴＣＵが入れ替わった場合に、較正に向けていかなる追加のデータも用いずにＸ線管較正データ４９６（図２４及び図２５Ａ）をＴＣＵにアップロードすることができる。データ４８０又は４７８は、Ｘ線管又はＴＣＵ上に格納するか又はＸ線管とＴＣＵとの間で交換することができる。

【0093】

再度図２２を参照して、１’〜８’で表すように、偏向パターン又はステアリングパターン５００にオフセット値を適用することができる。オフセットは、物理的構造（例えば、Ｘ線管）、Ｘ線管の機械的特性、又は偏向位置（例えば、撮像器の縁部）によって制限することができる。例えば、許される偏向量は、管の軌道幅と狭路サイズ（例えば、ドリフト領域内の）とによって決定することができる。ＴＣＵドライバ設計は、位置又はステアリング変化（例えば、オフセット又は偏向位置）を発生させることができる速度を決定することができる。一例では、ＴＣＵは、主要Ｘ線ビームをＸ線撮像器上の位置に３０マイクロ秒よりも短い（≦３０μｓ）間にステアリングすることができる。より小さい偏向を必要とする場合に、位置を変化させる速度をより高速にすることができる。位置又はステアリング変化に対する速度は、ドライバ電圧及び必要とされる偏向量によって決定することができる。ＴＣＵは、ドライバ強度に基づいて偏向量を制限することができる。一例では、ドライバ強度は、ＴＣＵ設計に対して調節又は選択することができる。

【0094】

図２６は、オフセットのない主要Ｘ線ビーム５０８を取り囲む垂直オフセット範囲（限度）５０４と水平オフセット範囲（限度）５０６とを有するオフセット領域５０２を示している。一例では、オフセット範囲は１ｍｍよりも小さいとすることができる。オフセットを有する主要Ｘ線ビーム５１０は、オフセット範囲で発生することができる。物理的構造又は偏向位置に基づいて、オフセットのない主要Ｘ線ビームのいかなる側の垂直オフセット範囲又は水平オフセット範囲も対称ではないとすることができ、又は互いに異なるとすることができる。

【0095】

フォーカシング磁気機器と、フォーカスドライバ電流と、ターゲット材料と、Ｘ線管電力（例えば、管電圧及び管電流）とによって決定することができるフォーカシングは、焦点サイズを制限することができる。Ｘ線ターゲット（アノード上の）は、損傷が発生する前に熱密度のある一定の量に耐えることができる。一般論として、より大きい焦点にはより高い電力を利用することができる。

【0096】

機械的管位置合わせと電子的管位置合わせの両方に対して、幻影（例えば、位置合わせ幻影又は分解能幻影）と呼ぶ基準物体を使用することができる。位置合わせは、回転と固定（非回転）の両方のＸ線システムに対して決定することができる。静止位置にあるＸ線システムに対して初期位置合わせを実施する方が簡単である可能性がある。デジタルＸ線システム又はマンモグラフィシステムのような静止Ｘ線システム又は静止位置にある回転式Ｘ線システムでは、位置合わせ幻影は、Ｘ線検出器の中心に位置決めされたボール、ピン、又は長い円柱とすることができる。時にピン、ボール、又は円柱は、Ｘ線幻影内の画像品質に関する他の特徴と組合せせられる。しかし、ピン、ボール、又は円柱の機能性は同様である。幻影のタイプに関係なく、幻影の目的は、Ｘ線システムの主要Ｘ線ビームをＸ線指定撮像器場所（例えば、Ｘ線撮像器の中心）に位置合わせすることである。Ｘ線撮像器は、フィルム又は電子的検出器を含むことができる。多くの場合に、他の構成要素（例えば、コリメータ又はレーザ十字線）を主要Ｘ線ビーム及び撮像器に位置合わせすることができる。例えば、患者設定においてＸ線撮像器を撮像される患者の解剖学的構造に位置合わせするためにレーザ十字線が多くの場合に使用される。完全に位置合わせされたＸ線システムでは、ピンは主要Ｘ線ビームの直下に設けられ、幻影は、画像内に円形又は丸形のスポットを生成する。スポットが撮像器の中心にない場合に、別の段階は、幻影又はＸ線源が撮像器に位置合わせするまで幻影又はＸ線源をシフトさせることとすることができる。

【0097】

幻影がＸ線源と不整合状態にある場合に、直径と直交する直径の比とは異なる可能性がある。慎重な精査が、スポット又は円の密度が均一ではなく、スポットの各側に異なるコントラストレベルを有することを示すことができる。実際の幻影直径からの歪曲又は偏差の量は、主要Ｘ線ビームからのオフセットに対する直接的な幾何学的関係を有することができる。正確なオフセット量は、拡大率、ビーム角、及びＸ線システムに関する他のファクタに依存する可能性がある。

【0098】

画像の歪曲又は偏差は、視覚的に検出することができるか又は画像内で異なるコンピュータアプリケーション又はコンピュータプログラムを用いて測定することができる。オフセットを決定するために画像内の歪曲を測定する際の自動化により、電子的主要Ｘ線ビーム位置合わせ処理は、主要Ｘ線ビームを指定撮像器場所に位置合わせする最終オフセット値を僅か数分又はそれよりも短い間に生成することができる。

【0099】

図２７Ａ〜図２７Ｂは、Ｘ線源の場所の差による画像寸法の変化を示している。図２７Ａは、Ｘ線源５２０に位置合わせされた幻影をＸ線源５２４が幻影５２６に位置合わせされた場合に発生する位置合わせされたＸ線ビーム５３２と共に示している。図２７Ｂは、Ｘ線源５２２に対して不整合の幻影をＸ線源５２４が幻影５２６に対して不整合の場合に発生する不整合Ｘ線ビーム５３４と共に示している。位置合わせされたＸ線ビーム５３２の画像寸法５３６（すなわち、位置合わせされた幻影投影幅）は、不整合Ｘ線ビーム５３４の画像寸法５３８（すなわち、不整合幻影投影幅）よりも小さい。

【0100】

静止Ｘ線システム又は静止位置にある回転式Ｘ線システムでは、幻影は、検出器の公称中心に位置決めされ、画像が取得される。幻影は、それが撮像器の中心に位置決めされるまで移動することができる。幻影が中心に定められた状態で、Ｘ線源の位置は、機械的位置合わせ処理又は説明する電子的位置合わせ処理のいずれかによって調節することができる。画像が取得され、歪曲が測定され、オフセットが計算され、Ｘ線源の電子的調節又は機械的位置合わせが行われる。オフセット調節が施された構成は、別の画像を用いて検証することができる。幻影と撮像器及び主要Ｘ線ビームとの位置合わせは互いに影響を及ぼし合う場合があり、従って、幻影の位置及び主要Ｘ線ビームの調節は、３つの構成要素（すなわち、幻影、撮像器、及び主要Ｘ線ビーム）の間の正しい位置合わせが得られるまでイテレートすることができる。

【0101】

図２８は、リング特徴部５７２とリング内にある中心点５７４とを含む中心点を有するリング幻影の例５７０を示している。リング幻影５７０は位置合わせに対して使用することができ、追加情報を提供することができる。中心点（スポット）５７４は、小さい直径を有する比較的平坦なものとすることができ（歪曲効果は高さと共に低下することで）、それによって幻影と撮像器との位置合わせを可能にすることができる。リング特徴部はそれよりも厚く又は高く、リング幻影がＸ線源（例えば、Ｘ線管）と適正な位置合わせ状態にない時に形状の歪曲又は偏差をもたらす。リング幻影は、一部の他の幻影よりも少ないイテレート位置合わせ段階のみを必要とする可能性がある。

【0102】

回転式Ｘ線システム（例えば、ＣＴシステム）では、検出器及びＸ線システムの中心軸に対するＸ線ビームの不整合は、ストリークアーチファクトのような画像アーチファクトをもたらす可能性がある。ストリークアーチファクトは不整合が大きい程有意になるので、画像品質は、不整合量に依存して低下する可能性がある。位置合わせ中に、ピン又はボールを中心に有する幻影がＸ線システムのカウチ又はテーブルの上（Ｘ線システムの中心軸の近く）に位置決めされ、従って、ピン又はボールは、回転式Ｘ線システムの回転軸に中心が定められる。幻影の配置は、走査と画像内のアーチファクト及び幻影の幾何学的サイズとによって検証することができる。幻影が正しく中心に定められていない場合に、画像は歪曲を示す可能性がある。静止画像が撮影される（ガントリーが回転しない）場合に、測定は、静止Ｘ線システムと同様とすることができ、主要Ｘ線ビームを回転Ｘ線システムために使用される検出器アレイに位置合わせされる。多くの場合に、アーチファクトを最小にして画像品質を高めるために、１／４ピクセルサイズ程度の小さいオフセットを使用することができる。

【0103】

主要Ｘ線ビームが撮像器に対して位置合わせされ、それによって画像の分解能を改善する別の方法は、線対幻影を使用するものである。ある一定の分離が検出不能である場合に、位置合わせは正しくない場合があり、Ｘ線管又は主要Ｘ線ビームを調節する必要がある可能性がある。調節は、線対が区別可能又は視認可能になるまで行うことができる。図２９Ａ〜図２９Ｂは、位置合わせ又は分解能の決定に使用される異なるサイズの線状幻影の例を示している。図２９Ａは、３つの小さい直方体形線状幻影５４０Ａ〜５４０Ｃを示している。図２９Ｂは、３つの大きい直方体形線状幻影５５０Ａ〜５５０Ｃを示している。直方体の端部（又は２つの面）は、正方形形状を有することができ、正方形の各辺は、これらの線幻影の間の間隔５４４又は５５４と実質的に類似な長さ５４２又は５５２を有することができる。幻影デバイスは、異なるレベル又は程度の位置合わせ又は分解能に対して異なるサイズの線形幻影を含むことができる。

【0104】

図２９Ｃ〜図２９Ｅは、図２４Ａ〜図２４Ｂに示す線状幻影からもたらされる可能性がある異なる画像を示しており、これらの画像は、主要Ｘ線ビームに対する撮像器の位置合わせの精度に基づくとすることができる。図２９Ｃは、主要Ｘ線ビームに対する撮像器の正しい位置合わせの結果とすることができる明瞭な個別の線状幻影画像５６０Ａ〜５６０Ｃを示している。図２９Ｄは、主要Ｘ線ビームに対する撮像器の僅かな不整合の結果とすることができる密集した線状幻影画像５６２Ａ〜５６２Ｃを示している。図２９Ｅは、主要Ｘ線ビームに対する撮像器の不整合の結果とすることができるぼけた線状幻影画像５６４を示している。

【0105】

Ｘ線管の主要Ｘ線ビーム（又はＸ線システムの中心軸）に対して撮像器を位置合わせするために他の機構及び幻影も使用することができる。

【0106】

放射線撮像器に対してＸ線管の主要Ｘ線ビームを位置合わせする方法
図３０に示す流れ図は、管制御ユニット（ＴＣＵ）を用いて放射線検出器に対してＸ線管の主要光線を位置合わせする方法７００を示している。本方法は、段階７１０にあるように、Ｘ線管内のエミッタから電子を放出する段階を含む。段階７２０にあるように、電子がＸ線管のアノードの焦点上に衝突することから主要光線を有するＸ線を発生させる段階が続く。本方法の次の段階は、段階７３０にあるように、指定撮像器場所からの主要光線の距離を表すオフセット値をＴＣＵで受信する段階を含む。本方法は、段階７４０にあるように、エミッタとＸ線管上のアノードの間にあるステアリング磁気多重極に適用されるオフセット値に基づいてＴＣＵの少なくとも１つのステアリングドライバからステアリング信号を発生させる段階を更に含むことができる。本方法の次の段階は、段階７５０にあるように、ステアリング磁気多重極を用いて焦点をアノード上で移動して主要光線を指定撮像器場所に対して位置合わせする段階を含むことができる。ステアリング磁気多重極の少なくとも２つの極は、電子の経路の両側にある。

【0107】

本明細書で説明する電子的焦点位置合わせ（又は主要光線位置合わせ）技術は、オフセットを指定方向に調節するための位置又は値を管制御ユニット（ＴＣＵ）に供給することによってＸ線管の主要Ｘ線ビームを撮像器に対して位置合わせすることができる。オフセットの調節は依然としてイテレート処理である可能性があるが、調節の速度、正確性、及び精度を高めることができる。電子的位置合わせを含む位置合わせの正確性及び精度は、偏向量が電子的分解能によって決定することによって高めることができる。それとは対照的に、機械的調節は、使用される測定デバイスと管を正確に移動する技術者の機能とに制限される。多くの場合に、１つの方向の機械的調節は、別の方向の小さい並進運動又は回転運動をもたらす場合があり、それによって機械的位置合わせが低質化するか又は無効になる可能性がある。電子的位置合わせにおける正確性及び精度は、測定システムと電子機器に元来備わっている分解能とによって決定することができ、保守点検技術者よりも遥かに正確である。機械的調節は、大まかな機械的調節の後では必要とされないので、処理を自動化することができ、Ｘ線管への機械的出入り及び管制御を必要としないことが可能であるので、保守点検技術者によらずに又はＸ線システムの部分分解なしで処理を実施することができる。電子的位置合わせは、資格を有するオペレータが現場で実施することができる。例えば、オペレータは、Ｘ線システム内に試験幻影を配置し、自動位置合わせ手順を実行することができ、それによって管を位置合わせするか又は管位置合わせを検査するための技術者への保守点検呼び出しを排除することができる。位置合わせ検査及びＸ線システム性能の検証はいかなる時点でも実施することができ、必要とされる調節を保守点検技術者の介入なく行うことができる。これに加えて、Ｘ線システムの保護カバーを取り外す必要性をなくすことができる。一例では、較正又は位置合わせの合計時間を１／２〜１時間から数分にまで短縮することができる。

【0108】

静的オフセット調節に加えて、電子的位置合わせは、力及び熱膨張又は熱収縮に起因するＸ線管に対する動的変化を調節するための機構も与える。更に、本説明の電子的位置合わせは、従来のステアリング機構及びステアリング処理からの課題も解消する。従来のステアリング機構に関連付けられた課題は、管電流と管電圧との異なる組合せ範囲にわたって焦点ブルーミングをもたらす偏向と、ドリフト領域内に追加される偏向機構に起因するＸ線管の狭路（すなわち、ドリフト領域内）の適用的な長さに起因する焦点サイズの増大とを含む。従来のステアリング機構に関連付けられた他の課題は、焦点の幾何学的歪曲をもたらす可能性がある片側磁気機器を含む。本説明の追加の機構（例えば、電子ビームの両側にあるフォーカシング磁気機器及び磁気極）は、ブルーミングを回避し、焦点のサイズ及び位置を正確に制御することができる。

【0109】

ステアリング機構又は偏向機構を使用する電子的焦点位置合わせ（又は主要光線位置合わせ）技術は、焦点を位置合わせ状態に保つために静的又は動的オフセットを重ねることによって画像分解能を高めるために使用することができ、それによって画像品質を最適化し、幾何学的歪曲を低減することができる。ステアリング機構又は偏向機構と列を構成するフォーカシング機構は、焦点ブルーミングを縮小又は排除するという追加の利点を有することができる。焦点ブルーミングは、管電流の増大（すなわち、より高い電子密度又はより高い電流密度）と管電圧の低下（すなわち、より低い電子速度）とに起因して発生する可能性がある。追加のフォーカシング機構を有することにより、ブルーミングを制御、縮小、又は最小にすることができる。

【0110】

焦点サイズ及び位置の電子的較正
Ｘ線管のステアリング磁気機器及びフォーカシング磁気機器は、ＴＣＵと共に、焦点位置（又は主要光線位置）の電子的較正又は焦点サイズ（焦点寸法、主要光線強度、又はＸ線ビームエネルギ分布）の電子的較正を提供することができる。Ｘ線管では、焦点サイズは、管電圧及び管電流の設定によって部分的に定めることができる。焦点サイズは、異なる管電圧及び管電流における電子ビーム空間電荷効果に起因して変化する可能性がある。上述のように、管電圧又は管電流を変化させることにより、焦点ブルーミングがもたらされる可能性がある。本説明のステアリング磁気機器又はフォーカシング磁気機器を使用することで、焦点ブルーミングを回避するために焦点サイズを管電圧及び管電流のダイナミックレンジにわたって均一なサイズに調節することができ、それによって管電圧と管電流との異なる組合せに対して画像品質を改善することができる。

【0111】

従来、偏向（偏向位置を発生させるのに使用される）は、管作動パラメータ（例えば、特定の管電圧及び管電流）のセットを用いて生成される。偏向は、特定の管作動パラメータにおいてしか正確ではない可能性がある。他の位置では、偏向は、焦点の場所に対して変化する可能性がある。

【0112】

異なるタイプのＸ線システム（例えば、異なる製造業者からのもの）において多くのＸ線管が使用される可能性がある。一般的にＸ線管の較正中に、偏向距離及び焦点サイズを較正するのに平坦な検出器が使用される。しかし、回転Ｘ線システムに使用されるＸ線検出器２４０は円形ガントリー上に装着され、図２及び図４〜図６に示すように内因的に弧形のもの又は湾曲したものである。図３１Ａ〜図３１Ｃに示すように、Ｘ線検出器における湾曲形状は、平坦検出器と比較した場合に距離差をもたらす可能性がある。ガントリー直径及びＸ線管からのＸ線検出器の距離のようなガントリー寸法は、多くの場合にＸ線管製造業者に対して不明であり、又は較正処理（ガントリーにおける）の間に再現することが困難又は高価である可能性があるので、平坦Ｘ線検出器を使用する較正は、回転Ｘ線システムの湾曲検出器に適用される場合はある程度の歪曲又は誤差を有する可能性がある。Ｘ線管のフォーカシング機構及びステアリング機構は、ＴＣＵと共に、平坦検出器対回転式Ｘ線システム上の湾曲検出器に関する較正差に起因して存在する開口誤差を補正するために、又は特定の用途に対して撮像結果を最適化するようにステアリング又はフォーカシングを調節するために使用することができる。

【0113】

図３１Ａは、平坦Ｘ線検出器３０６上の偏向主要Ｘ線ビーム９１８と湾曲Ｘ線検出器上の偏向主要Ｘ線ビーム９１８との間の偏向範囲（すなわち、平坦Ｘ線検出器主要Ｘ線ビーム偏向範囲９１０と湾曲Ｘ線検出器主要Ｘ線ビーム偏向範囲９１２）における誤差（すなわち、２次誤差）を示している。２次誤差は、平坦検出器と回転可能ガントリー上で通常は湾曲している検出器の間の焦点のサイズ又は位置の差である。平坦Ｘ線検出器上の主要Ｘ線ビーム偏向範囲と湾曲Ｘ線検出器上の主要Ｘ線ビーム偏向範囲の間の誤差９１４の半分を検出器の各側に示している。特定のユーザによって使用される検出器の曲率は、通常は事前に（すなわち、較正の前に）利用可能ではないので、焦点サイズ及び偏向は２次誤差を有する可能性がある。焦点サイズ及び偏向誤差の不整合は、画像品質及び画像ＳＮ比に対して悪影響を有する可能性がある。

【0114】

図３１Ｂは、検出器の曲率によって導入される位置誤差の例９２４を示している。位置誤差９２４は、平坦Ｘ線検出器３０６上の偏向主要Ｘ線ビーム９２８と指定基準位置９１６（例えば、Ｘ線検出器の幾何学的中心点）における主要Ｘ線ビームの間の距離９２０と、湾曲Ｘ線検出器９０６上の偏向主要Ｘ線ビーム９２８と指定基準位置９１６における主要Ｘ線ビームの間の距離９２２の間の差である。

【0115】

図３１Ｃは、検出器の曲率によって導入されるサイズ誤差の例を示している。偏向主要Ｘ線ビーム９２８を指定された強度レベル又は電力レベルのＸ線を表すＸ線ビーム外形９３４と共に示している。Ｘ線ビーム外形９３４は、焦点サイズの変化を示すことができる。指定強度を有する平坦Ｘ線検出器主要Ｘ線ビームサイズ９３０（平坦Ｘ線検出器に印加される焦点サイズを表す）は、この指定強度を有する湾曲Ｘ線検出器主要Ｘ線ビームサイズ９３２（湾曲Ｘ線検出器に印加される焦点サイズを表す）と異なるサイズを有する可能性がある。

【0116】

先に解説したように、位置のシフト及び焦点サイズの変化は画像品質に対して悪影響を有する。電磁偏向は、Ｘ線管の作動パラメータの各々に対する各位置の微細較正を可能にする。一例において、再度図８を参照して、Ｘ線管４１０と、Ｘ線検出器４２０と、システム制御ユニット４３０と、ＴＣＵとは、較正に向けて管又はＴＣＵを製造業者に戻す必要ではなく、更に保守点検技術者の介入なく各主要光線位置又は焦点を自動的に較正するために使用することができる閉ループシステムを形成する。Ｘ線管４１０は、ＴＣＵ４４０との組合せで、付属のシステム制御ユニットシステム４３０が、焦点位置（又は主要光線位置）又は焦点サイズ（又は主要光線強度又はＸ線ビームエネルギ分布）のような異なる管作動パラメータに対して各位置を調節及び較正することを可能にし、これを撮像チェーン内への撮像誤差（例えば、２次誤差）の導入を回避、低減、又は最小にするために使用することができる。一例では、較正の調節は、較正を実施するための技術者への保守点検呼び出しの必要なくシステムレベルでもたらすことができる。その結果、オペレータは、毎日、毎月、四半期毎、半年毎、又は一年毎の品質確認手順に従って較正を検証し、技術保守点検呼び出しの必要なく撮像チェーンを再較正することができる。別の例では、較正の検証は、数分以内又はそれよりも短い時間内に技術者の介入なく実施することができる。

【0117】

図３２は、２次誤差を補正するために使用することができる様々なステアリング位置（例えば、焦点偏向パターン）に関するＸ線管の焦点位置（又は主要Ｘ線ビーム位置）の電子的調節８００の流れ図を示している。比較的大まかな機械的位置合わせを実施することができる６００。次いで、Ｘ線管の電子的主要光線位置合わせを実施することができる６２０。撮像器又は検出器がＸ線管からのＸ線に偏向位置で露出される８０４。露出は、位置合わせ物体又は幻影を用いて実施することができる。Ｘ線検出器の画像がＸ線検出器又はシステム制御ユニット内のプロセッサによって処理され８０６、プロセッサが、指定偏向位置（すなわち、位置補正を加えた又は加えていないターゲット偏向主要光線位置）からの偏向主要光線（すなわち、実際の偏向主要光線位置）の距離を表す位置補正（又は位置補正値又は位置調節）を計算する８０８。一例では、位置補正は２Ｄ距離を表している。別の例では、位置補正は１Ｄ距離を表している。プロセッサが、偏向主要光線位置（位置補正あり又はなしの）が受容可能な許容範囲又は精度の範囲にあるか否かを決定する８１０。一例では、位置補正は、主要光線位置の各々に対して使用されるオフセット値よりも小さい受容可能な許容範囲又は精度を有することができる。例えば、オフセット値が＜２５μｍ（完全位置合わせから）の受容可能な許容範囲又は精度を有することができる場合に、位置補正は、＜５μｍ（完全位置合わせから）の受容可能な許容範囲又は精度を有することができる。

【0118】

位置補正が受容可能な許容範囲又は精度の範囲にない場合に、位置補正がステアリング位置値（例えば、偏向位置を発生させるのに使用される）及び既存の位置補正（いずれかが存在する場合は）に追加される８１２。ステアリング磁気機器が、位置補正を含む調節又は補正されたステアリング位置値によって焦点を調節し、検出器が調節された偏向主要光線で露出され８１４、処理は、位置補正が偏向位置に関して受容可能な許容範囲又は精度の範囲に入るまで繰り返される。一例では、位置補正をＴＣＵから発生されたステアリング信号を用いてステアリング磁気機器に適用することができる。位置補正が受容可能な許容範囲又は精度の範囲に入った状態で、この位置補正を微調節値として保存することができる８１６。位置補正は、Ｘ線管に付属のＴＣＵ内に保存することができる。一例では、管電圧と管電流との各組合せに対して異なる位置補正を計算することができる。再度図２２を参照して、偏向位置は、許容可能又は受容可能なステアリング範囲５０３内の位置で位置補正を用いて較正することができる。

【0119】

別の例では、管電圧と管電流との各組合せに対する各偏向位置又はステアリング位置（偏向パターン内の）を用いて異なる位置補正を計算することができる。図３３は、図２２に示す８つの偏向点１〜８及びオフセットを有する８つの偏向点１’〜８’を各々に対して異なる位置補正と組み合わされたオフセットを有する８つの偏向点１’’〜８’’と共に示す主要光線偏向パターン５０１（又は焦点偏向パターン）を示している。各偏向点１’’〜８’’は、他の偏向点とは異なる位置補正を示している。

【0120】

別の構成では、異なる位置補正を他の位置合わせ値（例えば、オフセット値）又は調節値と組み合わせることができる。図３４は、オフセット領域５０２上に重ね合わせられたＸ線検出器上の主要Ｘ線ビーム位置補正（例えば、微調節）に対する位置補正領域（又は微調節領域）５１２を示している。位置補正領域５１２は、オフセットを有する主要Ｘ線ビーム５１０を取り囲む垂直位置補正範囲（限度）５１４と水平位置補正領域（限度）５１６とによって定めることができる。位置補正領域５１２の範囲でオフセット及び位置補正を有する主要Ｘ線ビーム５１８を発生させることができる。一例では、位置補正範囲は５０μｍよりも小さいとすることができる。一例では、位置補正範囲は１０μｍよりも小さいとすることができる。Ｘ線管の物理的構造又は偏向位置に基づいて、オフセットを有する主要Ｘ線ビームのいかなる側の垂直位置補正範囲又は水平位置補正範囲も対称ではなくてもよいか又は互いに異なるとすることができる。

【0121】

例えば、オフセット（すなわち、位置５１０からの異なるオフセット値）を有する主要Ｘ線ビーム５１１がオフセット領域５０２又は許容ステアリング範囲５０３の縁部にある場合に、位置補正領域５１３は、オフセットを有する主要Ｘ線ビーム５１１を取り囲む小さめの垂直位置補正範囲５１５又は小さめの水平位置補正範囲５１７によって縮小される可能性がある。位置補正領域５１３の範囲でオフセットを有する主要Ｘ線ビーム及び位置補正５１９を発生させることができる。別の例では、オフセットなしで位置補正を使用することができ、従って、位置補正領域（図示せず）の範囲で位置補正が加えられた主要Ｘ線ビーム５０９を発生させることができる。

【0122】

図３５は、平坦Ｘ線検出器３０６（図３１Ａ〜図３１Ｃ）上に重ね合わせられた湾曲Ｘ線検出器３０６（図３１Ａ〜図３１Ｃ）の上面図を示し、平坦Ｘ線検出器と湾曲Ｘ線検出器の間の歪曲を示している。画像の平坦Ｘ線検出器外形９４０を画像の湾曲Ｘ線検出器外形９４２、並びに平坦Ｘ線検出器及び湾曲Ｘ線検出器上の中心点９１６（図３１Ａ〜図３１Ｃ）又は９３８に対して示している。平坦Ｘ線検出器に対して較正された湾曲Ｘ線検出器の縁点９４４を較正又は平坦Ｘ線検出器上に生成される画像を適合させるために湾曲Ｘ線検出器のシフト縁点９４６に対して調節、シフト、又は較正することができる。中心点９３８は、補正位置又は調節位置を持たない場合がある。点のうちで他の位置にある残りのもの（例えば、中間点）は、既知の較正位置又は測定された較正位置（位置補正が加えられた）に比例して調節することができる。中間位置は、既知の偏向点補正から計算することができる。

【0123】

図３６は、２次誤差を補正するために使用することができる様々なステアリング位置８２０（例えば、焦点偏向パターン内）に関するＸ線管の焦点サイズ（又は主要光線強度又はＸ線ビームエネルギ分布）の電子的調節の流れ図を示している。Ｘ線管の電子的主要光線位置合わせを実施することができる６２０。撮像器又は検出器がＸ線管からのＸ線に偏向位置で露出される８２４。検出器は、焦点サイズを表す主要光線強度、Ｘ線ビーム電力レベル、Ｘ線ビームエネルギ分布を測定するように構成することができる。測定は、検出器のピクセル又は領域において行うことができる。強度又は電力レベルを有するＸ線検出器の画像がＸ線検出器又はシステム制御ユニット内のプロセッサによって処理され８２６、プロセッサが、偏向主要光線（すなわち、実際の偏向主要光線サイズ）と指定基準位置での主要光線（すなわち、サイズ補正を加えた又は加えていないターゲット偏向主要光線サイズ）との間のＸ線強度差を表すサイズ補正（又はサイズ補正値又はサイズ調節）を計算する８２８。一例では、サイズ補正は、各偏向位置に対する管電圧及び管電流組合せに関連付けられる。プロセッサは、偏向主要光線サイズ（サイズ補正を加えた又は加えていない）が受容可能な許容範囲又は強度の範囲にあるか否かを決定する８３０。

【0124】

サイズ補正が受容可能な許容範囲又は強度の範囲にない場合に、フォーカシング値（例えば、指定焦点サイズを発生させるのに使用される）及び既存のサイズ補正（いずれかが存在する場合）にサイズ補正が追加される８３２。フォーカシング磁気機器が、サイズ補正を含む調節又は補正されたフォーカシングサイズ値によって焦点を調節し、検出器が調節された偏向主光線で露出され８３４、処理は、サイズ補正が、偏向位置に対する受容可能な許容範囲又は強度の範囲に入るまで繰り返される。一例では、サイズ補正は、ＴＣＵから発生されるフォーカシング信号を用いてフォーカシング磁気機器に適用することができる。サイズ補正が受容可能な許容範囲又は強度の範囲に入った状態で、このサイズ補正を微調節値として保存することができる８３６。サイズ補正は、Ｘ線管に付属のＴＣＵ内に保存することができる。一例では、管電圧と管電流との各組合せに対して異なるサイズ補正を計算することができる。

【0125】

一般的に焦点フォーカシングは、電子ビームに関してステアリング磁気機器の前に設けられたフォーカシング磁気機器を用いて焦点ステアリングの前に行われる。焦点サイズ８２０及び焦点位置８００が電子的に調節される場合に、焦点サイズ８２０の電子的調節を焦点位置８００の電子的調節の前に行うことができる（位置毎又はＸ線検出器毎のいずれかで）。

【0126】

焦点位置（又は主要光線位置）の電子的な較正又は調節又は焦点サイズ（又は主要光線強度又はＸ線ビームエネルギ分布）の電子的較正を平坦Ｘ線検出器と湾曲Ｘ線検出器の間の差に関する位置補正及びサイズ補正に対して解説したが、本説明の機構及び技術は、歪曲及び誤差をもたらす他の特徴要素に適用することができる。例えば、偏向の結果として生成される１つのタイプの誤差は、アノードの湾曲した角度付きターゲット軌道面の異なる区域上に入射する電子ビームに起因する焦点の幾何学的歪曲であり、この歪曲は、焦点の位置及びサイズにおいてある程度の歪曲及び誤差をもたらす可能性がある。管較正（図２４及び図２５Ａの４９６）又はステアリング位置較正データ（図２４及び図２５Ｂの４８６）は、アノードターゲットの丸形面に起因する誤差及び歪曲を補正することができる。一部の例では、管較正又はステアリング位置較正データは、アノードの曲率に起因する歪曲及び誤差を十分に補償しない可能性がある。これに代えて又はこれに加えて、焦点の位置及びサイズの電子的較正は、焦点の位置及びサイズにより高い精度を与え、より良好な画像分解能を与えるために使用することができる。

【0127】

図３２に示す処理と図３６に示す処理とを組み合わせることで、電子ビームを予め定められた位置のうちの１つにステアリングすることができ、画像が取得される。画像データは処理され、それぞれの補正又は較正パラメータが計算される。処理は、焦点サイズ及び偏向が定められた限度又は許容範囲の範囲に入るまで繰り返される。特定の管パラメータ設定に対する焦点サイズ及び偏向が較正された状態で、較正値が格納され、次の位置を較正することができる。位置はユーザが定めることができ、従って、本説明の処理は、ユーザが達成したいと望む撮像技術に対して各位置を調整又は較正することを可能にする。

【0128】

一部の例では、焦点のサイズ又は位置の較正は、オペレータ又はユーザが電子ビームを特定の位置に指令し、これが、次に、ある一定の位置でＸ線ビームを放出させる手動モードに実施することができる。データが取得され、焦点サイズ及び偏向距離は、利用、測定、又は決定することができる。次いで、測定データは、必要な調節を決定するために使用することができる。較正処理は、ユーザ又はオペレータが保守点検技術者を呼び出すコスト及び時間なく画像品質の改善に向けて調節を加えることを可能にする自動モードで実行することができる。較正処理により、個々の位置を最適化することができ、最適化された位置を発生させるのに使用されるパラメータを異なる手順（例えば、患者の検査）の間の使用に向けてＴＣＵに格納することができる。自動モードでは、Ｘ線検出器を制御するために、又はＸ線検出器又はシステム制御ユニットからの関連情報を抽出するためにアプリケーション（例えば、スキャナシステムソフトウエア）を使用することができる。別の例では、電子ビームが１つの位置から次の位置に移動している時などに焦点サイズ誤差及び偏向誤差を動的に補正することができる。焦点位置の電子的較正又は焦点サイズの電子的較正は、自動化することができる調節及び調節検証のための機構を含み、従って、オペレータ又はユーザは、保守点検技術者の介入なく正しい位置及び焦点サイズを検証することができる。再較正を必要とする場合に、ユーザ又はオペレータは、検出された誤差を排除又は低減するように調節を加えるか又は自動較正手順を開始することができる。

【0129】

手動モード又は自動モードにおける偏向位置及び焦点サイズの調節は、電子ビームの微調節を可能にし、検出器上の曲率に起因する開口誤差及び他の偏向誤差を補正するのに「最適化された」値を生成することができる。焦点サイズ又は偏向位置に微調節を加えることにより、ユーザ（例えば、オペレータ）が歪曲誤差を補正することが可能になり、画像分解能、ＳＮ比、及び画像品質を改善することができる。

【0130】

Ｘ線管は、ＴＣＵとの組合せで、焦点の位置又はサイズの調節を含む自動の電子的較正手順を実行することができる。電子的較正は、保守点検技術者が設置又は保守点検中に画像品質を最適化することを可能にするか又はユーザが保守点検呼び出しなく較正をその場で検証及び補正するか又はやり直すことを可能にする。位置及びサイズの補正は、ユーザの要求に基づいてＸ線管の寿命を通して加えることができる。

【0131】

図３７に示す流れ図は、管制御ユニット（ＴＣＵ）を用いて異なる偏向位置に関して放射線検出器に対してＸ線管の主要光線を調節する方法１０００を示している。本方法は、段階１０１０にあるように、Ｘ線管内のエミッタから電子を放出する段階を含む。段階１０２０にあるように、Ｘ線管上のエミッタとアノードの間にあるステアリング磁気多重極を用いて電子ビームを指定偏向位置に従って偏向する段階が続く。本方法の次の段階は、段階１０３０にあるように、電子がＸ線管のアノードの焦点上に衝突することから主要光線を有するＸ線を発生させる段階を含む。本方法は、段階１０４０にあるように、指定偏向位置からの偏向主要光線の距離を表す位置補正値をＴＣＵで受信する段階を更に含むことができる。本方法の次の段階は、段階１０５０にあるように、ステアリング磁気多重極に適用される位置補正値に基づいてＴＣＵの少なくとも１つのステアリングドライバからステアリング信号を発生させる段階を含むことができる。本方法は、段階１０６０にあるように、偏向主要光線が指定偏向位置と位置合わせするようにステアリング磁気多重極を用いてアノード上の焦点を移動する段階を更に含むことができる。ステアリング磁気多重極の少なくとも２つの極は、電子の経路の両側にある。

【0132】

本明細書に列挙する全ての参考文献は、その全体が特定の引用によって本明細書に組み込まれている。

【0133】

回路は、ハードウエア、ファームウエア、プログラムコード、実行可能コード、コンピュータ命令、及び／又はソフトウエアを含むことができる。非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体は、信号を含まないコンピュータ可読ストレージ媒体とすることができる。

【0134】

本明細書で説明する機能ユニットのうちの多くのものにその実施独立性をより具体的に強調するためにモジュール（又はユニット）とラベル付けしたことは理解すべきである。例えば、モジュールは、論理チップ、トランジスタ、又は他の構成要素を含むがこれらに限定されないカスタム超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路又はゲートアレイを含むハードウエア回路として実施することができる。また、モジュールは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム可能アレイ論理回路、プログラム可能論理デバイス、又は類似のデバイスを含むがこれらの限定されないプログラム可能ハードウエアデバイスに実施することができる。

【0135】

本明細書を通じて「例」又は「実施形態」への参照は、例に関して説明する特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態内に含まれることを意味する。従って、本明細書を通して様々な箇所における「例」又は「実施形態」という言葉の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照しているわけではない。

【0136】

更に、本説明の特徴、構造、又は特性は、１又は２以上の実施形態において適切な方式で組み合わせることができる。以下の説明では、本発明の実施形態の完全な理解をもたらすために多くの特定の詳細（例えば、レイアウト及び設計の例）を提供する。しかし、当業者は、本発明をこれらの特定の詳細のうちの１又は２以上なしで又は他の方法、構成要素、レイアウト等と共に実施することができることを認識するであろう。この他に、本発明の態様を不明瞭にすることを避けるために公知の構造、構成要素、又は作動は、詳細には示していないか又は記載していない。

【0137】

以上の例は１又は２以上の特定の用途における本発明の原理を示すが、当業者には、本発明の革新的権限の行使なしでかつ本発明の原理及び概念から逸脱せずに実施の形態、使用、及び詳細に多くの修正を加えることができることは明らかであろう。従って、本発明を限定するように意図していない。本発明の様々な特徴及び利点は、以下の特許請求の範囲に示している。

【符号の説明】

【0138】

１００ 回転式又は回転アノードタイプＸ線管
１１０ インサート
１１２ カソード
１２０ アノードアセンブリ
ｅ 電子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18A】

【図18B】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25A】

【図25B】

【図26】

【図27A】

【図27B】

【図28】

【図29A】

【図29B】

【図29C】

【図29D】

【図29E】

【図30】

【図31A】

【図31B】

【図31C】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】