(57)【要約】【課題】一度に観察可能な視野が制限されるのを抑制しながら、繊維を含む材料の欠陥に関する情報を取得することが可能なＸ線位相イメージング装置を提供する。【解決手段】Ｘ線位相イメージング装置１００は、炭素強化繊維ＴにＸ線を照射するＸ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線に基づく画像信号を検出する画像信号検出器２とを備える。また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１からＸ線が照射される位相格子４と、位相格子４を通過したＸ線が照射される吸収格子５とを含む複数の格子と、画像信号検出器２によって検出された画像信号に基づいて暗視野像を取得する画像取得部６ａとを備える。さらに、Ｘ線位相イメージング装置１００は、炭素強化繊維Ｔの暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得する制御部６ｂを備える。【選択図】図１
2019020313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体である繊維を含む材料にＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から照射された前記Ｘ線に基づく画像信号を検出する画像信号検出器と、
前記Ｘ線源と前記画像信号検出器との間に配置され、前記Ｘ線源から前記Ｘ線が照射される第１格子、および、前記第１格子を通過した前記Ｘ線が照射される第２格子を含む複数の格子と、
前記画像信号検出器によって検出された前記画像信号に基づいて、前記材料がある場合とない場合とのＸ線の干渉強度の減衰率を表す暗視野像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された前記材料の暗視野像に基づいて、前記材料の欠陥に関する情報を取得する制御部と、を備える、Ｘ線位相イメージング装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記画像取得部により取得された前記材料の暗視野像に基づいて、前記材料の欠陥であるクラックの長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に関する情報を取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記画像取得部により取得された前記材料の暗視野像における所定の方向に沿った複数の画素からなる画素ラインの輝度値の合計値を取得するとともに、前記所定の方向と直交する方向に沿った前記合計値の変化のデータを取得し、取得された前記データに基づいて、前記材料の欠陥であるクラックの長さに加えて深さに関する情報を取得するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記画像取得部により取得された前記材料の暗視野像において、前記材料の欠陥であるクラックにより取り囲まれる領域の表示、および、前記領域の面積の取得を行うように構成されている、請求項１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項５】
前記材料は、前記繊維に加えて樹脂を含み、
前記制御部は、前記画像取得部により取得された前記材料の暗視野像に基づいて、前記材料の欠陥である前記樹脂の含浸不良の部分の長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に関する情報を取得するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１格子または前記第２格子のうちのいずれか一方を、前記Ｘ線の光軸方向に直交する方向に移動させることによって前記画像取得部により取得された前記暗視野像に基づいて、前記材料の欠陥に関する情報を取得するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記材料に対して、前記第１格子の格子構成部分、および、前記第２格子の格子構成部分の各々の延びる方向を格子面内において相対的に変化させて縞走査を行い、前記画像取得部により取得された複数の前記暗視野像を合成して得られた合成暗視野像に基づいて、前記材料の欠陥に関する情報を取得するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項８】
前記複数の格子は、前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置され、前記Ｘ線源から照射された前記Ｘ線の可干渉性を高めるための第３格子を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項９】
Ｘ線が照射される第１格子、および、前記第１格子を通過した前記Ｘ線が照射される第２格子を含む複数の格子を介して、被写体である繊維を含む材料にＸ線を照射する工程と、
前記材料に照射される前記Ｘ線に基づく画像信号を検出する工程と、
検出された前記画像信号に基づいて、前記材料がある場合とない場合とのＸ線の干渉強度の減衰率を表す暗視野像を取得する工程と、
取得された前記材料の暗視野像に基づいて、前記材料の欠陥に関する情報を制御部が取得する工程と、を備える、繊維を含む材料の欠陥検出手法。
【請求項１０】
前記材料の欠陥に関する情報を取得する工程は、取得された前記材料の暗視野像における所定の方向に沿った複数の画素からなる画素ラインの輝度値の合計値を取得するとともに、前記所定の方向と直交する方向に沿った前記合計値の変化のデータを取得し、取得された前記データに基づいて、前記材料の欠陥であるクラックの長さに加えて深さに関する情報を前記制御部が取得する工程を含む、請求項９に記載の繊維を含む材料の欠陥検出手法。
【請求項１１】
前記材料の欠陥に関する情報を取得する工程は、前記材料に対して、前記第１格子の格子構成部分、および、前記第２格子の格子構成部分の各々の延びる方向を格子面内において相対的に変化させて取得された複数の前記暗視野像を合成して得られた合成暗視野像に基づいて、前記材料の欠陥に関する情報を前記制御部が取得する工程を含む、請求項９または１０に記載の繊維を含む材料の欠陥検出手法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線位相イメージング装置および繊維を含む材料の欠陥検出手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴを用いて繊維を含む材料を観察する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、炭素繊維強化プラスチック中の炭素繊維の分散性および配向性を、Ｘ線ＣＴにより撮影する方法が記載されている。具体的には、Ｘ線ＣＴ装置に備えられたＸ線源から被写体である炭素繊維強化プラスチックにＸ線を照射し、Ｘ線ＣＴ装置の検出器による検出結果（炭素繊維強化プラスチックによるＸ線の吸収量に基づく結果）に基づいて、炭素繊維強化プラスチックの内部を画像化する。
【０００４】
炭素繊維強化プラスチック中には、炭素繊維に加えて、金属被膜炭素繊維が分散されている。炭素繊維に被膜されている金属のＸ線吸収係数が炭素繊維またはプラスチックの吸収係数よりも小さいので、Ｘ線ＣＴにおけるコントラストを得ることができ、金属被膜炭素繊維の画像を取得することが可能である。また、プラスチック中の金属被膜されていない炭素繊維および金属被膜炭素繊維は、内部は同じ炭素であるので、配向性および分散性は共通である。すなわち、金属被膜炭素繊維の分散性および配向性を把握することにより、金属被膜されていない炭素繊維の分散性および配向性を把握することが可能である。また、炭素繊維強化プラスチック中において欠陥が存在する場合においても、欠陥の部分をＸ線ＣＴによって撮影することにより、欠陥の情報を取得することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１１３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、一般的に、Ｘ線ＣＴ装置では、炭素繊維強化プラスチック中の微小な欠陥を解像するためには、画素による解像が可能な程度に被写体（炭素繊維強化プラスチック中の欠陥）を拡大して撮影する必要がある。このため、Ｘ線ＣＴにおいて炭素繊維強化プラスチック中の欠陥を撮影する際に、一度に観察可能な視野が制限されるという問題点が考えられる。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、一度に観察可能な視野が制限されるのを抑制しながら、繊維を含む材料の欠陥に関する情報を取得することが可能なＸ線位相イメージング装置および繊維を含む材料の欠陥検出手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置は、被写体である繊維を含む材料にＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線に基づく画像信号を検出する画像信号検出器と、Ｘ線源と画像信号検出器との間に配置され、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子、および、第１格子を通過したＸ線が照射される第２格子を含む複数の格子と、画像信号検出器によって検出された画像信号に基づいて、材料がある場合とない場合とのＸ線の干渉強度の減衰率を表す暗視野像を取得する画像取得部と、画像取得部により取得された材料の暗視野像に基づいて、材料の欠陥に関する情報を取得する制御部と、を備える。
【０００９】
ここで、複数の格子を介して材料にＸ線を照射するＸ線位相イメージング装置において、内部に微小な欠陥が存在している材料にＸ線を照射した場合、欠陥内の屈折率と欠陥周辺の屈折率との差に起因してＸ線は屈折する。さらに、欠陥内と周辺部の境界が複雑な形状を有する場合、その形状によってＸ線は多重屈折することにより拡散する。この場合、第２格子が配置されている位置の近傍に形成される自己像（第１格子をＸ線が透過することにより形成される干渉縞）がＸ線の拡散により部分的に干渉強度が弱まる。これにより、自己像（干渉縞）において、欠陥に対応する部分の干渉強度とそれ以外の部分の干渉強度との差が比較的大きくなる。なお、暗視野像は、干渉強度に基づいて得られるステップカーブ（干渉縞に対して第２格子を移動させた場合の輝度値の変化を表すカーブ）から得られる。そこで、干渉強度に基づいて取得される暗視野像に基づいて材料の欠陥に関する情報を取得することによって、欠陥の大きさが画像信号検出器の画素サイズに比べて小さく吸収像によって欠陥を検出することができない場合でも、自己像（干渉縞）において欠陥に対応する部分の干渉強度とそれ以外の部分の干渉強度との差が比較的大きくなるので、暗視野像によって欠陥を検出することができる。したがって、制御部を、画像取得部により取得された材料の暗視野像に基づいて材料の欠陥に関する情報を取得するように構成することによって、画像を拡大することなく暗視野像に基づいて材料の欠陥に関する情報を取得することができる。すなわち、一度に観察可能な視野が制限されるのを抑制しながら、材料の欠陥に関する情報を取得することができる。これにより、比較的長い欠陥の全長を容易に観察することができるとともに、材料全体における欠陥の割合（損傷具合）を容易に検出することができる。
【００１０】
また、一般的に、Ｘ線ＣＴ装置などにおいては、炭素強化繊維プラスチックのような軽元素の観察の場合は、軟Ｘ線のエネルギーの領域のＸ線を使用する場合が多い。そのような場合、被写体が厚いと透過するＸ線のエネルギーが高くなるのでコントラストが付きにくくなる。一方、複数の格子を介して材料にＸ線を照射するＸ線位相イメージング装置においては、一般的に、軟Ｘ線のエネルギーの領域よりも若干高いエネルギーのＸ線が検出器に届く場合が多く、それでも被写体内部の欠陥に対してＸ線の屈折および拡散を捉えることができる。これにより、本発明のＸ線位相イメージング装置では、比較的厚みが大きい材料、または、何らかの物質に被覆されている材料に対しても、Ｘ線による材料の観察を容易に行うことができる。
【００１１】
上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、画像取得部により取得された材料の暗視野像に基づいて、材料の欠陥であるクラックの長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に関する情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、クラックの長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、材料における欠陥の割合（損傷具合）を容易に検出することができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、制御部は、画像取得部により取得された材料の暗視野像における所定の方向に沿った複数の画素からなる画素ラインの輝度値の合計値を取得するとともに、所定の方向と直交する方向に沿った合計値の変化のデータを取得し、取得されたデータに基づいて、材料の欠陥であるクラックの長さに加えて深さに関する情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、各画素ラインの輝度値の合計値に基づいて、クラックの長さに加えてクラックの深さに関する情報を取得することによって、輝度値の合計値はクラックの長さおよび深さの両方が反映されるので、暗視野像において欠陥の割合が大きい（損傷が大きい）領域（画素ライン）を容易に検出することができる。
【００１３】
上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、画像取得部により取得された材料の暗視野像において、材料の欠陥であるクラックにより取り囲まれる領域の表示、および、上記領域の面積の取得を行うように構成されている。このように構成すれば、上記領域を表示するとともに上記領域の面積を取得することによって、材料の損傷度合いをより明確に把握することができる。
【００１４】
上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、材料は、繊維に加えて樹脂を含み、制御部は、画像取得部により取得された材料の暗視野像に基づいて、材料の欠陥である樹脂の含浸不良の部分の長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に関する情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、繊維の欠陥に加えて、樹脂の含浸不良の部分の長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、材料における欠陥の割合（損傷具合）を容易に検出することができる。
【００１５】
上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、第１格子または第２格子のうちのいずれか一方を、Ｘ線の光軸方向に直交する方向に移動させることによって画像取得部により取得された暗視野像に基づいて、材料の欠陥に関する情報を取得するように構成されている。ここで、一般的に、第１格子または第２格子のうちのいずれか一方を、Ｘ線の光軸方向に直交する方向に移動させることによって暗視野像を取得する方法（いわゆる縞走査法）においては、第１格子または第２格子のうちのいずれか一方を、Ｘ線の光軸方向に直交する平面において回転させることによって暗視野像を取得する方法（いわゆるモアレ１枚撮り手法）に比べて、鮮明な画像を取得することができる。すなわち、材料の微小な欠陥を検出するのに、縞走査法は特に有効である。
【００１６】
上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、材料に対して、第１格子の格子構成部分、および、第２格子の格子構成部分の各々の延びる方向を格子面内において相対的に変化させて縞走査を行い、画像取得部により取得された複数の暗視野像を合成して得られた合成暗視野像に基づいて、材料の欠陥に関する情報を取得するように構成されている。ここで、第１格子の格子構成部分、および、第２格子の格子構成部分の各々が延びる方向に形成されている欠陥が、暗視野像において主に取得される。したがって、第１格子の格子構成部分、および、第２格子の格子構成部分の各々の延びる方向を相対的に変化させて合成暗視野像を取得することによって、単一の暗視野像のみから欠陥に関する情報を取得する場合に比べて、より多くの欠陥に関する情報を取得することができる。
【００１７】
また、合成暗視野像に基づいて欠陥に関する情報を取得することによって、複数の暗視野像の各々において個別に複数回欠陥に関する情報を取得する場合に比べて、合成暗視野像において１回欠陥に関する情報を取得する場合の方が、所要時間を短縮することができる。
【００１８】
上記第１の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源と第１格子との間に配置され、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子を含む。ここで、Ｘ線位相イメージング装置においては、Ｘ線の可干渉性を高めるためにＸ線源の焦点サイズを小さくする場合がある。この場合、Ｘ線源からの線量が絞られるため、測定に要する時間が長くなる場合がある。そこで、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子が設けられることによって、Ｘ線源の焦点サイズを小さくすることなくＸ線の可干渉性を高めることができる。これにより、Ｘ線源の焦点サイズを小さくする場合に比べて、材料の欠陥の情報を取得するのに要する時間を短縮することができる。
【００１９】
この発明の第２の局面における繊維を含む材料の欠陥検出手法は、Ｘ線が照射される第１格子、および、第１格子を通過したＸ線が照射される第２格子を含む複数の格子を介して、被写体である繊維を含む材料にＸ線を照射する工程と、材料に照射されるＸ線に基づく画像信号を検出する工程と、検出された画像信号に基づいて、材料がある場合とない場合とのＸ線の干渉強度の減衰率を表す暗視野像を取得する工程と、取得された材料の暗視野像に基づいて、材料の欠陥に関する情報を制御部が取得する工程と、を備える。
【００２０】
この発明の第２の局面による繊維を含む材料の欠陥検出手法では、上記のように、制御部が、材料の暗視野像に基づいて材料の欠陥に関する情報を取得することによって、材料の欠陥に関する情報を取得する工程において、画像を拡大する工程を省略することができる。これにより、材料における欠陥の割合（損傷具合）を比較的すみやか、かつ、容易に検出することができる。
【００２１】
上記第２の局面における繊維を含む材料の欠陥検出手法において、好ましくは、材料の欠陥に関する情報を取得する工程は、取得された材料の暗視野像における所定の方向に沿った複数の画素からなる画素ラインの輝度値の合計値を取得するとともに、所定の方向と直交する方向に沿った合計値の変化のデータを取得し、取得されたデータに基づいて、材料の欠陥であるクラックの長さに加えて深さに関する情報を制御部が取得する工程を含む。このように構成すれば、材料の欠陥に関する情報を取得する工程が、各画素ラインの輝度値の合計値に基づいて、クラックの長さに加えて深さに関する情報を取得する工程を含むことによって、上記情報に基づいて暗視野像において欠陥の割合が大きい（損傷が大きい）領域（画素ライン）を容易に検出することができる。
【００２２】
上記第２の局面における繊維を含む材料の欠陥検出手法において、好ましくは、材料の欠陥に関する情報を取得する工程は、材料に対して、第１格子の格子構成部分、および、第２格子の格子構成部分の各々の延びる方向を格子面内において相対的に変化させて取得された複数の暗視野像を合成して得られた合成暗視野像に基づいて、材料の欠陥に関する情報を制御部が取得する工程を含む。このように構成すれば、第１格子の格子構成部分、および、第２格子の格子構成部分の各々の延びる方向を格子面内において相対的に変化させて合成暗視野像を取得することによって、単一の暗視野像のみから欠陥に関する情報を取得する場合に比べて、より多くの欠陥に関する情報を取得することができる。
【００２３】
また、合成暗視野像に基づいて欠陥に関する情報を取得することによって、複数の暗視野像の各々において個別に欠陥に関する情報を取得する場合に比べて、欠陥の情報を取得する工程に要する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、上記のように、一度に観察可能な視野が制限されるのを抑制しながら、繊維を含む材料の欠陥に関する情報を取得することが可能なＸ線位相イメージング装置および繊維を含む材料の欠陥検出手法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１および第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置の全体構造を示す図である。
【図２】第１および第２実施形態による自己像と第２格子（吸収格子）との位置関係およびステップカーブを説明するための図である。
【図３】第１および第２実施形態による材料に欠陥がある場合の自己像の状態を説明するための図である。
【図４】第１および第２実施形態による材料に欠陥がある場合のステップカーブを説明するための図である。
【図５】第１実施形態による第１格子（位相格子）の格子構成部分および第２格子（吸収格子）の格子構成部分の各々がＹ方向に延びる状態で取得された暗視野像である。
【図６】第１実施形態による合成暗視野像を説明するための図である。（図６（ａ）は第１格子の格子構成部分および第２格子の格子構成部分の各々がＸ方向に延びる状態で取得された暗視野像である。図６（ｂ）は、図５の暗視野像と図６（ａ）の暗視野像とを合成させた合成暗視野像である。）
【図７】第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置の材料の欠陥の情報を取得するフローを説明するための図である。
【図８】第２実施形態による暗視野像に基づいて各画素ラインの輝度値の合計値のデータを取得する方法を説明するための図である。
【図９】第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置の材料の欠陥の情報を取得するフローを説明するための図である。
【図１０】第１実施形態の変形例による暗視野像に表れる欠陥を色で分類して欠陥の情報を取得する方法を説明するための図である。
【図１１】第１実施形態の変形例による暗視野像に表れる欠陥に取り囲まれる領域を表示する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
［第１実施形態］
（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
まず、図１〜図７を参照して、第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。
【００２８】
Ｘ線位相イメージング装置１００は、図１に示すように、被写体を通過したＸ線の位相差を利用して、被写体の内部を画像化する装置である。また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体の内部を画像化する装置である。なお、本実施形態では、被写体として、繊維を含む炭素強化繊維Ｔの検査を行う。炭素強化繊維Ｔは、炭素繊維（繊維の一例）に加えて樹脂を含む。具体的には、炭素強化繊維Ｔは、炭素繊維に液状の樹脂を含浸させることにより成形されている。なお、炭素強化繊維Ｔの成形方法はこれに限られない。なお、炭素強化繊維Ｔは、特許請求の範囲の「材料」の一例である。
【００２９】
Ｘ線位相イメージング装置１００は、図１に示すように、被写体である炭素強化繊維ＴにＸ線を照射するＸ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線に基づく画像信号を検出する画像信号検出器２と、を備える。また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１と画像信号検出器２との間に配置される複数の格子を備える。具体的には、上記複数の格子は、Ｘ線源１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるためのマルチスリット３を含む。また、上記複数の格子は、Ｘ線源１からＸ線が照射される位相格子４、および、位相格子４を通過したＸ線が照射される吸収格子５を含む。炭素強化繊維Ｔは、位相格子４と吸収格子５との間に配置されている。なお、炭素強化繊維Ｔは、位相格子４と吸収格子５との間の中央よりもＺ２方向側に配置されている。なお、本明細書において、Ｘ線源１からマルチスリット３に向かう方向をＺ１方向、その逆向きをＺ２方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＸ方向とする。Ｘ方向のうち、図１の紙面の上側に向かう方向をＸ１方向とする。また、Ｘ方向のうち、図１の紙面の下側に向かう方向をＸ２方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＹ方向とする。Ｙ方向のうち、図１の紙面の奥に向かう方向をＹ２方向とする。また、Ｙ方向のうち、図１の紙面の手前に向かう方向をＹ１方向とする。なお、位相格子４および吸収格子５は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１格子」および「第２格子」の一例である。また、マルチスリット３は、特許請求の範囲の「第３格子」の一例である。なお、図１は、説明のために概略的に図示された図である。
【００３０】
また、Ｘ線位相イメージング装置１００には、画像信号検出器２の検出結果を受信する制御装置６が設けられている。
【００３１】
Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線をＺ１方向に向けて照射するように構成されている。
【００３２】
マルチスリット３はＸ方向に所定の周期（ピッチ）で配列される複数のＸ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂを有している。各Ｘ線透過部３ａおよび各Ｘ線吸収部３ｂはＹ方向に延びるように構成されている。
【００３３】
マルチスリット３は、Ｘ線源１と位相格子４との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。マルチスリット３は、各Ｘ線透過部３ａを通過したＸ線を線光源とすることにより、Ｘ線源１からのＸ線を多点光源化するように構成されている。３枚の格子（マルチスリット３、位相格子４、および、吸収格子５）のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることが可能である。これにより、Ｘ線源１の管球の焦点サイズが大きくても干渉強度を保持できる。
【００３４】
位相格子４は、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）で配列される複数のスリット４ａ、および、Ｘ線位相変化部４ｂを有している。各スリット４ａおよび各Ｘ線位相変化部４ｂはそれぞれ、Ｙ方向に延びるように形成されている。なお、Ｘ線位相変化部４ｂは、特許請求の範囲の「第１格子の格子構成部分」の一例である。
【００３５】
位相格子４は、マルチスリット３と、吸収格子５との間に配置されており、マルチスリット３を通過したＸ線が照射される。位相格子４は、タルボ効果により、自己像Ｃを形成するために設けられている。可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離Ｚｐ）離れた位置に、格子の像（自己像Ｃ）が形成される。これをタルボ効果という。
【００３６】
吸収格子５は、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）で配列される複数のＸ線透過部５ａおよびＸ線吸収部５ｂを有する。吸収格子５は、位相格子４と画像信号検出器２との間に配置されており、位相格子４を通過したＸ線が照射される。また、吸収格子５は、位相格子４からタルボ距離Ｚｐ離れた位置に配置される。吸収格子５は、位相格子４の自己像Ｃと干渉して、画像信号検出器２の検出面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。Ｘ線位相イメージング装置１００では、吸収格子５を一定周期間隔に走査することにより得られた複数のモアレ縞（画像）から再構成画像を取得する手法（縞走査法）が用いられている。縞走査法の詳細な説明は、後述する。なお、Ｘ線吸収部５ｂは、特許請求の範囲の「第２格子の格子構成部分」の一例である。
【００３７】
画像信号検出器２は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。画像信号検出器２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。画像信号検出器２は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期でＸ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。また、画像信号検出器２は、取得した画像信号を、制御装置６に出力するように構成されている。
【００３８】
Ｘ線位相イメージング装置１００は、画像信号検出器２によって検出された画像信号に基づいて、炭素強化繊維Ｔがある場合とない場合とのＸ線の干渉強度の減衰率を表す暗視野像を取得する画像取得部６ａを備える。さらに、画像取得部６ａは、吸収像と位相微分像とを取得する。画像取得部６ａは、制御装置６に設けられている。
【００３９】
（縞走査法）
ここで、本実施形態では、画像取得部６ａは、吸収格子５を、位相格子４のＸ線位相変化部４ｂ、および、吸収格子５のＸ線吸収部５ｂの各々が延びる方向（図１ではＹ方向）と直交する方向で、かつ、Ｘ線の光軸方向（図１ではＺ方向）に直交する方向（図１ではＸ方向）に移動させることによって暗視野像を取得する。具体的な方法については、以下に詳細に説明する。
【００４０】
以下では、図２〜図４に基づいて、縞走査法による、吸収像、位相微分像および暗視野像の取得について説明する。吸収像、位相微分像および暗視野像は、被写体がない場合のＸ線画像（以下、Ｘ線画像Ｉｒとする）と、被写体を位相格子４と吸収格子５との間に配置した場合のＸ線画像（以下、Ｘ線画像Ｉｓとする）との比較により得られる。
【００４１】
Ｘ線画像ＩｒおよびＸ線画像Ｉｓを、吸収格子５をＸ方向に移動させて（格子位置を変えて）複数回撮像する。また、比較のために、Ｘ線画像ＩｒおよびＩｓは、それぞれ対応する同一の格子位置において撮像される。図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、位相格子４により生じる自己像Ｃと吸収格子５との位置関係を示している。図２（ａ）〜（ｃ）は、いずれも、Ｘ線撮像方向から見た図である。自己像Ｃは、白塗りで表される長方形の中が干渉によりＸ線が強め合う部分に対応しており、それ以外の部分が干渉により弱め合う部分に対応している。図２（ａ）〜（ｃ）のように、タルボ距離Ｚｐ（図１参照）における格子像である自己像Ｃは、位相格子４の形状を反映したＸ線の明暗の縞になっている。また、吸収格子５は、斜線で表される長方形の中がＸ線吸収部５ｂ（図１参照）に対応している。
【００４２】
ここで、吸収格子５は、自己像Ｃと略重なるように構成されている。そのため、図２（ａ）のように、自己像Ｃと吸収格子５のＸ線吸収部５ｂ（図１参照）とを重ねて配置することにより、自己像ＣのＸ線を遮断することができる。ただし、わかりやすくするために、吸収格子５を左右方向（Ｙ方向）に少しずらした状態で示している。吸収格子５を上下方向（Ｘ方向）に一定間隔で移動させて、それぞれの格子位置においてＸ線画像ＩｒおよびＸ線画像Ｉｓを撮像する。図２（ｂ）は、吸収格子５が自己像Ｃに略半分だけ重なるように、下側にずらして配置した状態を示している。また、図２（ｃ）は、吸収格子５と自己像Ｃとが重ならないように、さらに下側にずらして配置した状態を示している。
【００４３】
図２（ｄ）は、被写体がＸ線の経路上にある状態とない状態とで取得した、各格子位置（各ステップ）に対応するＸ線画像ＩｒとＸ線画像Ｉｓとの一の画素の画素値（たとえば、Ｘ線検出量の大きさを表す輝度値）のステップカーブである。被写体がない場合（Ｘ線画像Ｉｒ）および被写体がある場合（Ｘ線画像Ｉｓ）の２本のステップカーブを、各画素について比較する。その比較に基づいて、吸収像、位相微分像、および、暗視野像が得られる。具体的には、各画素における平均強度の比を画像化したものが吸収像である。また、各画素におけるステップカーブの位相変化の大きさを画像化したものが位相微分像である。また、各画素におけるステップカーブの振幅の減衰率を吸収の効果（ステップカーブの平均値の減衰率）で規格化したものを画像化したものが暗視野像である。
【００４４】
ここで、第１実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００（図１参照）は、画像取得部６ａ（図１参照）により取得された炭素強化繊維Ｔ（図１参照）の暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得する制御部６ｂ（図１参照）を備える。具体的には、炭素強化繊維Ｔの欠陥とは、炭素強化繊維Ｔのクラック、炭素強化繊維Ｔの樹脂の含浸不良、および、層間剥離が例として挙げられる。
【００４５】
詳細には、図３に示すように、炭素強化繊維Ｔ内に、欠陥（クラック、樹脂の含浸不良、または、層間剥離）が生じることにより、炭素強化繊維Ｔ内に空気の層が形成される。また、クラックまたは樹脂の含浸不良を含む炭素強化繊維ＴにＸ線を照射することにより、空気の屈折率と樹脂または炭素繊維の屈折率との差に起因して、上記空気の層と樹脂または炭素繊維との間でＸ線の散乱（拡散）が生じる。この際生じたＸ線の散乱（拡散）により、吸収格子５が配置されている位置の近傍に生じる自己像Ｃが部分的に打ち消され（潰され）、自己像Ｃ（干渉縞）が打ち消された部分において自己像Ｃの強度（干渉強度）が弱まる。これにより、自己像Ｃにおいて、欠陥に対応する部分の干渉強度とそれ以外の部分の干渉強度との差が比較的大きくなる。
【００４６】
その結果、自己像Ｃの打ち消し合いが生じている部分（欠陥に対応する部分）に対応する画像信号検出器２の画素（２ｂ）における暗視野像の輝度値は、自己像Ｃの打ち消し合いが生じていない部分（欠陥に対応する部分以外の部分）に対応する画素（２ａ、２ｃ）における暗視野像の輝度値よりも低くなる。すなわち、画素（２ｂ）におけるステップカーブ（図４参照）の振幅が、画素（２ａ、２ｃ）におけるステップカーブ（図４参照）の振幅よりも小さくなる。なお、吸収格子５の周期および自己像Ｃの周期は互いに等しくなるように設計されているとともに、画像信号検出器２の画素（２ａ〜２ｃ）のサイズ（Ｘ方向およびＹ方向の大きさ）に比べて十分小さい。なお、図３は説明のために概略的に図示された図である。また、図３では、自己像Ｃを、自己像Ｃの強度を表す波形（Ｚ２方向側に突出している部分ほど自己像Ｃの強度が高い）により模式的に図示している。
【００４７】
また、制御部６ｂ（図１参照）は、上記空気の層と樹脂または炭素繊維との間で生じたＸ線の散乱（拡散）に基づいて取得された暗視野像を解析することにより、クラック、樹脂の含浸不良、および、層間剥離の情報を取得する。図５では、炭素強化繊維Ｔのクラック、炭素強化繊維Ｔの樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分が、黒い筋状に写っている。なお、図５に示すように、Ｘ線位相変化部４ｂ（図１参照）およびＸ線吸収部５ｂ（図１参照）の各々がＹ方向に延びるようにされた状態で取得された暗視野像では、横方向（Ｙ方向）に延びる欠陥、および、斜め方向に延びる欠陥が暗視野像に表れる。
【００４８】
また、第１実施形態では、図５に示すように、制御部６ｂ（図１参照）は、画像取得部６ａ（図１参照）により取得された炭素強化繊維Ｔ（図１参照）の暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）の長さおよび数量に関する情報を取得するように構成されている。具体的には、制御部６ｂは、まず、暗視野像内において輝度が所定の閾値以下の画素を抽出する。欠陥は暗視野像内において黒い筋状に写るので、輝度値が比較的低い画素を抽出することによって、欠陥が存在する画素が抽出される。制御部６ｂは、次に、抽出された画素に基づいて細線化処理（線の中心１画素分だけを残すように線を細くする処理）を行う。この細線化処理の結果（細線化処理により取得された線分）に基づいて、制御部６ｂにより、欠陥の長さおよび数量が自動的に算出される。複数の欠陥が抽出された場合は、各々の欠陥の長さが算出される。なお、欠陥の長さとは、ＸＹ平面における欠陥の大きさを意味する。
【００４９】
また、第１実施形態では、図６に示すように、制御部６ｂ（図１参照）は、炭素強化繊維Ｔ（図１参照）に対して、位相格子４のＸ線位相変化部４ｂ（図１参照）、および、吸収格子５のＸ線吸収部５ｂ（図１参照）の各々の延びる方向を格子面内において相対的に変化させて縞走査を行い、取得された複数の暗視野像を合成して得られた合成暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得するように構成されている。以下に具体的に説明する。
【００５０】
まず、位相格子４（図１参照）および吸収格子５（図１参照）を９０度回転させることにより、Ｘ線位相変化部４ｂ（図１参照）およびＸ線吸収部５ｂ（図１参照）の各々がＸ方向に延びるようにされた状態で、暗視野像（図６（ａ）参照）が画像取得部６ａ（図１参照）により取得される。なお、この場合、マルチスリット３（図１参照）も、マルチスリット３のＸ線吸収部３ｂ（図１参照）がＸ方向に延びるように９０度回転される。図６（ａ）に示すように、Ｘ線位相変化部４ｂおよびＸ線吸収部５ｂの各々がＸ方向に延びるようにされた状態で取得された暗視野像では、主として、縦方向（Ｘ方向）に延びる欠陥、および、斜め方向に延びる欠陥が暗視野像に表れる。
【００５１】
そして、画像取得部６ａ（図１参照）は、Ｘ線位相変化部４ｂ（図１参照）およびＸ線吸収部５ｂ（図１参照）の各々がＹ方向に延びるようにされた状態で取得された暗視野像（図５参照）と、Ｘ線位相変化部４ｂおよびＸ線吸収部５ｂの各々がＸ方向に延びるようにされた状態で取得された暗視野像（図６（ａ）参照）とを合成する。図６（ｂ）に示すように、合成暗視野像には、縦方向（Ｘ方向）に延びる欠陥、横方向（Ｙ方向）に延びる欠陥、および、斜め方向に延びる欠陥の各々が表れる。そして、制御部６ｂは、取得された合成暗視野像（図６（ｂ）参照）に基づいて、炭素強化繊維Ｔ（図１参照）の欠陥（欠陥の長さおよび数量）に関する情報を取得する。なお、合成暗視野像は、各暗視野像のデータの２乗和平方根値を算出することにより取得される。
【００５２】
（炭素強化繊維の欠陥情報の取得フロー）
次に、図７を参照して、第１実施形態のＸ線位相イメージング装置１００（図１参照）による炭素強化繊維Ｔの欠陥の情報の取得フローについて説明する。
【００５３】
まず、ステップＳ１において、Ｘ線源１から炭素強化繊維ＴにＸ線を照射する。具体的には、マルチスリット３と、位相格子４と、吸収格子５とを介して、Ｘ線源１から炭素強化繊維ＴにＸ線を照射する。なお、ステップＳ１では、Ｘ線位相変化部４ｂおよびＸ線吸収部５ｂの各々がＹ方向に延びるようにされた状態で行う。
【００５４】
次に、ステップＳ２では、画像信号検出器２は、縞走査を行い、ステップＳ１において炭素強化繊維Ｔに照射されるＸ線に基づく画像信号を検出する。
【００５５】
次に、ステップＳ３において、画像取得部６ａは、画像信号検出器２によって検出された画像信号に基づいて暗視野像を取得する。
【００５６】
次に、ステップＳ４において、Ｘ線位相変化部４ｂおよびＸ線吸収部５ｂの各々がＸ方向に延びるようにされた状態で、Ｘ線源１から炭素強化繊維ＴにＸ線を照射する。
【００５７】
次に、ステップＳ５では、画像信号検出器２は、縞走査を行い、ステップＳ４において炭素強化繊維Ｔに照射されるＸ線に基づく画像信号を検出する。
【００５８】
次に、ステップＳ６では、画像取得部６ａは、ステップＳ５において画像信号検出器２によって検出された画像信号に基づいて暗視野像を取得する。
【００５９】
次に、ステップＳ７では、画像取得部６ａは、ステップＳ３において取得された暗視野像と、ステップＳ６において取得された暗視野像とを合成して合成暗視野像を取得する。
【００６０】
そして、ステップＳ８では、制御部６ｂは、ステップＳ７において取得された合成暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得する。
【００６１】
［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６２】
第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１と画像信号検出器２との間に配置され、Ｘ線源１からＸ線が照射される位相格子４、および、位相格子４を通過したＸ線が照射される吸収格子５を含む複数の格子を備える。さらに、画像信号検出器２によって検出された画像信号に基づいて、炭素強化繊維Ｔがある場合とない場合とのＸ線の干渉強度の減衰率を表す暗視野像を取得する画像取得部６ａと、画像取得部６ａにより取得された炭素強化繊維Ｔの暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得する制御部６ｂと、を備えるように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。
【００６３】
ここで、複数の格子を介して炭素強化繊維ＴにＸ線を照射するＸ線位相イメージング装置１００においては、内部に微小な欠陥が存在している炭素強化繊維ＴにＸ線を照射した場合、欠陥内の屈折率と欠陥周辺の屈折率との差に起因してＸ線は屈折する。さらに、欠陥内と周辺部の境界が複雑な形状を有する場合、その形状によってＸ線は多重屈折することにより拡散する。この場合、吸収格子５が配置されている位置の近傍に形成される自己像Ｃ（位相格子４をＸ線が透過することにより形成される干渉縞）がＸ線の拡散により部分的に干渉強度が弱まる。これにより、自己像Ｃ（干渉縞）において、欠陥に対応する部分の干渉強度とそれ以外の部分の干渉強度との差が比較的大きくなる。なお、暗視野像は、干渉強度に基づいて得られるステップカーブ（干渉縞に対して吸収格子５を移動させた場合の輝度値の変化を表すカーブ）から得られる。そこで、干渉強度に基づいて取得される暗視野像に基づいて炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得することによって、欠陥の大きさが画像信号検出器２の画素サイズに比べて小さく吸収像によって欠陥を検出することができない場合でも、自己像Ｃ（干渉縞）において欠陥に対応する部分の干渉強度とそれ以外の部分の干渉強度との差が比較的大きくなるので、暗視野像によって欠陥を検出することができる。したがって、吸収像ではコントラストが付きにくい軽元素の欠陥の検出に対して、暗視野像は特に有用である。
【００６４】
また、干渉縞のピッチは数μｍと小さいので、欠陥によるＸ線の微小拡散を捉えることができる。さらに、吸収格子５の周期は干渉縞のピッチと等しい周期になるように設計されている。これにより、干渉縞のピッチおよび吸収格子５の周期よりもはるかに大きい画素サイズの検出器でも、縞走査によるステップカーブの変化に基づいて、Ｘ線の拡散を捉えることができる。したがって、制御部６ｂを、画像取得部６ａにより取得された炭素強化繊維Ｔの暗視野像に基づいて炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得するように構成することによって、画像を拡大することなく暗視野像に基づいて炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得することができる。すなわち、一度に観察可能な視野が制限されるのを抑制しながら、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得することができる。これにより、比較的長い欠陥の全長を容易に観察することができるとともに、炭素強化繊維Ｔ全体における欠陥の割合（損傷具合）を容易に検出することができる。
【００６５】
また、一般的に、Ｘ線ＣＴ装置などにおいては、炭素強化繊維プラスチックのような軽元素の観察の場合は、軟Ｘ線のエネルギーの領域のＸ線を使用する場合が多い。そのような場合、被写体が厚いと透過するＸ線のエネルギーが高くなるのでコントラストが付きにくくなる。一方、複数の格子を介して材料にＸ線を照射するＸ線位相イメージング装置においては、一般的に、軟Ｘ線のエネルギーの領域よりも若干高いエネルギーのＸ線が検出器に届く場合が多く、それでも被写体内部の欠陥に対してＸ線の屈折および拡散を捉えることができる。これにより、Ｘ線位相イメージング装置１００では、比較的厚みが大きい材料、または、何らかの物質に被覆されている材料に対しても、Ｘ線による炭素強化繊維Ｔの観察を容易に行うことができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、制御部６ｂが、画像取得部６ａにより取得された炭素強化繊維Ｔの暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥であるクラックの長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に関する情報を取得するように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、クラックの長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、炭素強化繊維Ｔにおける欠陥の割合（損傷具合）を容易に検出することができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、制御部６ｂが、画像取得部６ａにより取得された炭素強化繊維Ｔの暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥である樹脂の含浸不良の部分の長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に関する情報を取得するように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、繊維の欠陥に加えて、樹脂の含浸不良の部分の長さ、および、数量のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、炭素強化繊維Ｔにおける欠陥の割合（損傷具合）を容易に検出することができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、制御部６ｂが、吸収格子５を、Ｘ線の光軸方向に直交する方向に移動させることによって画像取得部６ａにより取得された暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得するように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。ここで、一般的に、吸収格子５を、Ｘ線の光軸方向に直交する方向に移動させることによって暗視野像を取得する方法（いわゆる縞走査法）においては、吸収格子５を、Ｘ線の光軸方向に直交する平面において回転させることによって暗視野像を取得する方法（いわゆるモアレ１枚撮り手法）に比べて、鮮明な画像を取得することができる。すなわち、炭素強化繊維Ｔの微小な欠陥を検出するのに、縞走査法は特に有効である。
【００６９】
また、第１実施形態では、上記のように、制御部６ｂが、炭素強化繊維Ｔに対して、位相格子４のＸ線位相変化部４ｂ、および、吸収格子５のＸ線吸収部５ｂの各々の延びる方向を格子面内において相対的に変化させて縞走査を行い、画像取得部６ａにより取得された複数の暗視野像を合成して得られた合成暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得するように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。ここで、位相格子４のＸ線位相変化部４ｂ、および、吸収格子５のＸ線吸収部５ｂの各々が延びる方向に形成されている欠陥が、暗視野像において主に取得される。したがって、位相格子４のＸ線位相変化部４ｂ、および、吸収格子５のＸ線吸収部５ｂの各々の延びる方向を相対的に変化させて合成暗視野像を取得することによって、単一の暗視野像のみから欠陥に関する情報を取得する場合に比べて、より多くの欠陥に関する情報を取得することができる。
【００７０】
また、合成暗視野像に基づいて欠陥に関する情報を取得することによって、複数の暗視野像の各々において個別に複数回欠陥に関する情報を取得する場合に比べて、合成暗視野像において１回欠陥に関する情報を取得する場合の方が、所要時間を短縮することができる。
【００７１】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の格子が、Ｘ線源１と位相格子４との間に配置され、Ｘ線源１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるためのマルチスリット３を含むように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。ここで、Ｘ線位相イメージング装置においては、Ｘ線の可干渉性を高めるためにＸ線源の焦点サイズを小さくする場合がある。この場合、Ｘ線源からの線量が絞られるため、測定に要する時間が長くなる場合がある。そこで、Ｘ線源１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるためのマルチスリット３が設けられることによって、Ｘ線源１の焦点サイズを小さくすることなくＸ線の可干渉性を高めることができる。これにより、Ｘ線源１の焦点サイズを小さくする場合に比べて、炭素強化繊維Ｔの欠陥の情報を取得するのに要する時間を短縮することができる。
【００７２】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ線が照射される位相格子４、および、位相格子４を通過したＸ線が照射される吸収格子５を含む複数の格子を介して、被写体である繊維を含む炭素強化繊維ＴにＸ線を照射する工程と、炭素強化繊維Ｔに照射されるＸ線に基づく画像信号を検出する工程と、検出された画像信号に基づいて、炭素強化繊維Ｔがある場合とない場合とのＸ線の干渉強度の減衰率を表す暗視野像を取得する工程と、取得された炭素強化繊維Ｔの暗視野像に基づいて、材料の欠陥に関する情報を制御部６ｂが取得する工程と、を備えるように、繊維を含む材料の欠陥検出手法を構成する。これにより、制御部６ｂが、炭素強化繊維Ｔの暗視野像に基づいて炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得することによって、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得する工程において、画像を拡大する工程を省略することができる。これにより、炭素強化繊維Ｔにおける欠陥の割合（損傷具合）を比較的すみやか、かつ、容易に検出することができる。
【００７３】
また、第１実施形態では、上記のように、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得する工程が、炭素強化繊維Ｔに対して、位相格子４のＸ線位相変化部４ｂ、および、吸収格子５のＸ線吸収部５ｂの各々の延びる方向を格子面内において相対的に変化させて取得された複数の暗視野像を合成して得られた合成暗視野像に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を制御部６ｂが取得する工程を含むように、繊維を含む材料の欠陥検出手法を構成する。これにより、位相格子４のＸ線位相変化部４ｂ、および、吸収格子５のＸ線吸収部５ｂの各々の延びる方向を格子面内において相対的に変化させて合成暗視野像を取得することによって、単一の暗視野像のみから欠陥に関する情報を取得する場合に比べて、より多くの欠陥に関する情報を取得することができる。
【００７４】
また、合成暗視野像に基づいて欠陥に関する情報を取得することによって、複数の暗視野像の各々において個別に欠陥に関する情報を取得する場合に比べて、欠陥の情報を取得する工程に要する時間を短縮することができる。
【００７５】
［第２実施形態］
次に、図１、図８、および、図９を参照して、第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置２００の構成について説明する。この第２実施形態では、暗視野像の複数の画素の各々の輝度値に基づいて欠陥に関する情報を取得する上記第１実施形態とは異なり、暗視野像の各画素ラインの輝度値の合計値に基づいて欠陥に関する情報を取得する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
【００７６】
（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置２００には、画像信号検出器２の検出結果を受信する制御装置１６が設けられている。制御装置１６には、画像取得部６ａと、制御部１６ｂとが設けられている。
【００７７】
ここで、第２実施形態では、図８に示すように、制御部１６ｂ（図１参照）は、画像取得部６ａ（図１参照）により取得された炭素強化繊維Ｔ（図１参照）の暗視野像における所定の方向（図８ではＸ方向）に沿った複数の画素からなる画素ラインの輝度値の合計値を取得する。具体的には、制御部１６ｂは、暗視野像のＸ１方向側の端部の画素から、Ｘ２方向側の端部の画素までの輝度値の合計値を取得する。この場合、暗視野像は、平滑化などのフィルタ処理が施されていてもよい。なお、図８では、一例として、Ｘ線位相変化部４ｂ（図１参照）およびＸ線吸収部５ｂ（図１参照）の各々がＸ方向に延びるようにされた状態で取得された暗視野像を図示している。
【００７８】
詳細には、制御部１６ｂは、取得された暗視野像を反転（明暗を反転）させて得られた画像（図示せず）における画素ラインの輝度値の合計値を取得する。暗視野像においては、炭素強化繊維Ｔの欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）は輝度値が低くなる（暗く見える）ので、暗視野像を反転させた画像においては、欠陥が存在する部分の輝度値は高くなる。
【００７９】
さらに、制御部１６ｂ（図１参照）は、所定の方向（たとえば欠陥が延びる方向、図８ではＸ方向）と直交する方向（図８ではＹ方向）に沿った合計値の変化のデータを取得する（Ｙ軸上に画素値をプロジェクションする）。具体的には、制御部１６ｂは、Ｙ方向に沿って隣接して配列されている複数の画素ラインの各々について、輝度値の合計値の取得を順に行う。そして、制御部１６ｂは、各画素ラインの輝度値の合計値を（Ｙ方向の座標に対して）プロットすることによって、輝度値の合計値の変化のデータを取得する。これにより、Ｘ方向に延びるように形成されている欠陥が存在している画素ラインにおいては、輝度値の合計値が比較的大きくなるので、上記データにおいてピーク（図８では３つのピーク）が表れる。なお、図８では、ピークが表れている部分以外の画素ラインにおいて、簡略化のために、輝度値の合計値がゼロであるとして図示している。
【００８０】
そして、制御部１６ｂ（図１参照）は、取得されたデータに基づいて、炭素強化繊維Ｔ（図１参照）の欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）の長さ、数量、および、深さに関する情報を取得するように構成されている。すなわち、上記データに表れているピークの数量に基づいて、欠陥の数量に関する情報が取得される。また、ピークの高さ、および、ピークの面積の各々は、欠陥の長さおよび深さに対応して数値が変化する。なお、欠陥の深さとは、Ｚ方向における欠陥の大きさを意味する。
【００８１】
具体的には、深い欠陥であるほど、暗視野像においては暗く（輝度が低く）見える。また、長い欠陥であるほど、欠陥の部分が存在する画素の数量が多くなる。すなわち、深くて長い欠陥ほど、輝度値の合計値は大きくなる。これにより、ピークの高さ、および、ピークの面積の各々に基づいて、欠陥の長さおよび深さに関する情報が取得される。
【００８２】
（炭素強化繊維の欠陥情報の取得フロー）
次に、図９を参照して、第２実施形態のＸ線位相イメージング装置２００（図１参照）による炭素強化繊維Ｔ（図１参照）の欠陥の情報の取得フローについて説明する。
【００８３】
まず、ステップＳ１１において、Ｘ線源１から炭素強化繊維ＴにＸ線を照射する。
【００８４】
次に、ステップＳ１２では、画像信号検出器２は、縞走査を行い、ステップＳ１１において炭素強化繊維Ｔに照射されるＸ線に基づく画像信号を検出する。
【００８５】
次に、ステップＳ１３において、画像取得部６ａは、画像信号検出器２によって検出された画像信号に基づいて暗視野像を取得する。
【００８６】
次に、ステップＳ１４では、制御部１６ｂは、ステップＳ１３において取得された暗視野像に基づいて、各画素ラインの輝度値の合計値を取得してプロットしたデータを取得する。
【００８７】
そして、ステップＳ１５では、制御部１６ｂは、ステップＳ１４において取得されたデータ（輝度値の合計値をプロットしたデータ）に基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得する。
【００８８】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００８９】
第２実施形態では、上記のように、制御部１６ｂは、画像取得部６ａにより取得された炭素強化繊維Ｔの暗視野像における所定の方向に沿った複数の画素からなる画素ラインの輝度値の合計値を取得する。さらに、制御部１６ｂが、所定の方向と直交する方向に沿った合計値の変化のデータを取得し、取得されたデータに基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）の長さに加えて深さに関する情報を取得するように、Ｘ線位相イメージング装置２００を構成する。これにより、各画素ラインの輝度値の合計値に基づいて、欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）の長さに加えて欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）の深さに関する情報を取得することによって、輝度値の合計値は欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）の長さおよび深さの両方が反映されるので、暗視野像において欠陥の割合が大きい（損傷が大きい）領域（画素ライン）を容易に検出することができる。
【００９０】
また、第２実施形態では、上記のように、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得する工程が、取得された炭素強化繊維Ｔの暗視野像における所定の方向に沿った複数の画素からなる画素ラインの輝度値の合計値を取得するとともに、所定の方向と直交する方向に沿った合計値の変化のデータを取得し、取得されたデータに基づいて、炭素強化繊維Ｔの欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）の長さに加えて深さに関する情報を制御部１６ｂが取得する工程を含むように、繊維を含む材料の欠陥検出手法を構成する。これにより、炭素強化繊維Ｔの欠陥に関する情報を取得する工程が、各画素ラインの輝度値の合計値に基づいて、欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）の長さに加えて欠陥（クラック、樹脂の含浸不良の部分、および、層間剥離の部分）の深さに関する情報を取得する工程を含むことによって、上記情報に基づいて暗視野像において欠陥の割合が大きい（損傷が大きい）領域（画素ライン）を容易に検出することができる。
【００９１】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９２】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００９３】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、繊維を含む材料として炭素強化繊維Ｔを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、別の繊維を含む材料（たとえば、ガラス強化繊維）を用いてもよい。
【００９４】
また、上記第１実施形態では、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向を相対的に変化させて取得された複数の暗視野像を合成して得られた合成暗視野像に基づいて、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、単一の暗視野像のみに基づいて、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報を取得してもよい。
【００９５】
また、上記第１実施形態では、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向が、Ｘ方向である場合の暗視野像とＹ方向である場合の暗視野像とを合成させて得られた合成暗視野像に基づいて、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向を、Ｘ方向（Ｙ方向）から（ＸＹ平面内において）所定の角度（たとえば４５度）回転させた場合の暗視野像をさらに合成させてもよい。
【００９６】
また、上記第１実施形態では、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向がＹ方向である場合の暗視野像を取得した後に、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向がＸ方向である場合の暗視野像を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。暗視野像を取得する順番が逆であってもよい。
【００９７】
また、上記第１実施形態では、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向が、Ｘ方向である場合の暗視野像のデータ、および、Ｙ方向である場合の暗視野像のデータの２乗和平方根値を算出することにより合成暗視野像を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１０に示すように、各暗視野像に基づいた演算を行わずに、各暗視野像を単純に合成してもよい。この場合、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向がＹ方向である場合の暗視野像（図１０（ａ）参照）に表れる欠陥を第１の色（たとえば赤色）により表示し、上記格子構成部分の延びる方向がＸ方向である場合の暗視野像（図１０（ｂ）参照）に表れる欠陥を第２の色（たとえば緑色）で表示してもよい。その結果、図１０（ａ）の暗視野像と図１０（ｂ）の暗視野像とを合成させた合成暗視野像（図１０（ｃ）参照）では、各暗視野像の両方において取得された斜め方向に延びる欠陥は、第１の色と第２の色との混合色である第３の色（この場合黄色）で表示される。
【００９８】
また、上記第１および第２実施形態では、画像取得部によって取得された暗視野像のみに基づいて材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像取得部によって取得された吸収像と暗視野像とを合成して得られた画像に基づいて、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報を取得してもよい。これにより、吸収像から被写体である試料の全体像を容易に把握することができるので、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報（試料における位置など）をより正確に取得することが可能である。
【００９９】
また、上記第２実施形態では、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向がＸ方向である場合の暗視野像に基づいて、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向がＹ方向である場合の暗視野像に基づいて、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報を取得してもよい。この場合、Ｘ方向に配列される複数の画素ラインの各々について輝度値の合計値の取得を順に行う。
【０１００】
また、上記第２実施形態では、Ｘ方向に延びる画素ラインの輝度値の合計値を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、取得された暗視野像を所定の角度回転させ、回転後の暗視野像の所定の方向に沿った画素ラインの輝度値の合計値を取得してもよい。また、所定の方向に延びる画素ラインの輝度値の合計値ではなく、線形補完された画素ラインの輝度値の合計値を取得してもよい。
【０１０１】
また、上記第２実施形態では、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々の延びる方向がＸ方向である場合の暗視野像のみに基づいて、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、上記第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、複数の暗視野像を合成して得られた合成暗視野像に基づいて、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥に関する情報を取得してもよい。
【０１０２】
また、上記第２実施形態では、暗視野像において、各画素ラインの輝度値の合計値をプロットすることによって取得されたデータに表れるピークのみに基づいて、材料（炭素強化繊維Ｔ）の欠陥の長さおよび深さに関する情報を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、上記第２実施形態に記載した手法により算出されたピーク高さ（ピーク面積）を、上記第１実施形態で取得された欠陥の長さで除算することによって、欠陥の深さに関する情報を取得してもよい。
【０１０３】
また、上記第２実施形態では、制御部は、暗視野像のＸ１方向側の端部の画素から、Ｘ２方向側の端部の画素までの輝度値の合計値を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部は、暗視野像内における所定の領域（たとえば、暗視野像をＸ方向に２分割した場合のいずれかの領域）に限定して、画素ラインの合計値を取得してもよい。
【０１０４】
また、上記第１および第２実施形態では、材料（炭素強化繊維Ｔ）は、第１格子（位相格子４）と第２格子（吸収格子５）との間に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、材料（炭素強化繊維Ｔ）は、第３格子（マルチスリット３）と第１格子（位相格子４）との間に配置されていてもよい。
【０１０５】
また、上記第１および第２実施形態では、第３格子（マルチスリット３）が設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第３格子（マルチスリット３）が設けられていない構成であってもよい。
【０１０６】
また、上記第１および第２実施形態では、第２格子（吸収格子５）を、第１格子（位相格子４）の格子構成部分（Ｘ線位相変化部４ｂ）、および、第２格子（吸収格子５）の格子構成部分（Ｘ線吸収部５ｂ）の各々が延びる方向と直交する方向で、かつ、Ｘ線の光軸方向に直交する方向に移動させることによって、暗視野像を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子（位相格子４）または第３格子（マルチスリット３）のうちのいずれか一方を移動させることによって、暗視野像を取得してもよい。
【０１０７】
また、上記第１および第２実施形態では、縞走査法によって暗視野像を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子（位相格子４）、第２格子（吸収格子５）、または、第３格子（マルチスリット３）のうちのいずれかを、Ｘ線の光軸方向に直交する平面上において回転させる手法（いわゆる、モアレ１枚撮り手法）によって、暗視野像を取得してもよい。
【０１０８】
また、上記第１および第２実施形態では、第１格子が位相格子である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子は、吸収格子であってもよい。
【０１０９】
また、上記第１および第２実施形態では、各格子の格子構成部分の延びる方向と直交する方向に第２格子（吸収格子５）を移動（ステップ）させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、各格子のうちのいずれかを、各格子の格子構成部分の延びる方向と斜めに交差する方向に移動させてもよい。この場合、各格子の格子構成部分の延びる方向と直交する方向において、移動する格子の移動量が、移動する格子の１周期分あればよい。
【０１１０】
また、上記第１実施形態では、細線化処理によって、欠陥の長さおよび数量を算出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１１に示すように、制御部６ｂ（図１参照）は、画像取得部６ａ（図１参照）により取得された炭素強化繊維Ｔ（図１参照）の暗視野像において、炭素強化繊維Ｔの欠陥（クラック、樹脂の含浸不良、および、層間剥離など）により取り囲まれる領域の表示、および、上記領域の面積の取得を行うように構成されていてもよい。具体的には、制御部６ｂは、暗視野像における欠陥の端部（図１１では黒丸で表示）を取得するとともに、上記端部同士を線分（図１１では破線で表示）により接続する。そして、制御部６ｂは、上記線分により取り囲まれる領域を表示し、上記領域の面積を取得する。これにより、上記領域を表示するとともに上記領域の面積を取得することによって、炭素強化繊維Ｔの損傷度合いをより明確に把握することができる。
【０１１１】
また、上記第１実施形態では、細線化処理によって、欠陥の長さおよび数量を算出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、欠陥の先端を検出し、検出された先端の座標を算出してもよい。この場合、制御部は、算出された欠陥の座標に基づいて、欠陥の長さおよび数量を算出するように構成されていてもよい。
【０１１２】
また、上記第１および第２実施形態では、暗視野像に基づいて欠陥の情報を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。具体的には、制御部は、欠陥の情報に加えて、暗視野像において画素の輝度値が所定の閾値以下の領域の情報を取得してもよい。たとえば、制御部は、欠陥の情報に加えて、欠陥の箇所に対応する輝度値よりも所定量だけ輝度値が高い領域の情報も取得してもよい。この場合、制御部は、暗視野像において画素の輝度値が所定の閾値以下の領域を暗視野像内において図示したり、上記領域の面積を取得してもよい。
【０１１３】
また、上記第１および第２実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１  Ｘ線源
２  画像信号検出器
３  マルチスリット（第３格子）
４  位相格子（第１格子）
４ｂ  Ｘ線位相変化部（第１格子の格子構成部分）
５  吸収格子（第２格子）
５ｂ  Ｘ線吸収部（第２格子の格子構成部分）
６ａ  画像取得部
６ｂ、１６ｂ  制御部
１００、２００  Ｘ線位相イメージング装置
Ｔ  炭素強化繊維（材料）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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