(57)【要約】【課題】検出精度の抑制を低下することができる。【解決手段】Ｘ線ＸＬを射出するＸ線源２と、Ｘ線源２から射出されたＸ線ＸＬを検出する検出器４と、検出器４の領域のうち、Ｘ線源２との間に被測定物Ｓがある第１領域Ａ１で得られる第１投影データの値を増加させ、Ｘ線源２との間に被測定物Ｓがない第２領域Ａ２で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部５２と、を備える。
2016002034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を射出するＸ線源と、
前記Ｘ線源から射出された前記Ｘ線を検出する検出器と、
前記検出器の領域のうち、前記Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、前記Ｘ線源との間に前記被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部と、を備えるＸ線装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記検出器で得られる第１投影データ及び第２投影データに対してフィルタ補正処理を行い、該フィルタ補正処理後に前記補正処理を行う請求項１に記載のＸ線装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記Ｘ線の光子が前記被測定物で散乱される場合に前記第１領域で検出される光子量と、前記Ｘ線の光子が前記被測定物で散乱されないと仮定した場合に前記第１領域で検出される光子量との比率に応じた補正係数に基づいて前記補正処理を行う請求項１または請求項２に記載のＸ線装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記第１投影データ及び前記第２投影データに前記補正係数を乗算することで前記補正処理を行う請求項３に記載のＸ線装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記Ｘ線源から射出される前記Ｘ線のエネルギースペクトルに関するスペクトル情報と、前記被測定物を構成する物質の組成情報とを用いて前記補正係数を算出する請求項３または請求項４に記載のＸ線装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記Ｘ線のエネルギーでの前記物質の吸収係数と、前記Ｘ線のエネルギーでの前記物質の散乱係数とを用いて、前記補正係数を算出する請求項５に記載のＸ線装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記Ｘ線の光の光子が前記物質内で吸収もしくは散乱されるまでに移動可能な距離を用いて、前記補正係数を算出する請求項５に記載のＸ線装置。
【請求項８】
前記処理部は、前記被測定物の製品情報に基づいて前記被測定物を構成する物質の組成情報を取得する請求項５から７のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項９】
前記処理部は、前記補正処理を行う前の前記第１投影データ及び前記第２投影データに基づいて再構成した解析用の３次元画像を解析することにより前記被測定物を構成する物質の組成情報を取得する請求項５から７のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項１０】
前記処理部は、前記解析用の３次元画像を再構成するための前記第１投影データ及び前記第２投影データとして、前記補正処理を行って画像を再構成する際の前記第１投影データ及び前記第２投影データに対してデータ量を少なくして前記検出器から取得する請求項９に記載のＸ線装置。
【請求項１１】
前記処理部は、前記解析用の３次元画像を再構成するための前記Ｘ線の強度を、前記補正処理を行って画像を再構成する際の前記Ｘ線の強度より低下させる請求項９または請求項１０に記載のＸ線装置。
【請求項１２】
前記補正係数は、前記Ｘ線が前記被測定物を通過する距離に応じて設定される請求項３から１１のいずれか一項に記載のＸ線装置。
【請求項１３】
前記処理部は、前記被測定物の形状と該被測定物に対する前記Ｘ線の投影角度とに基づいて、前記Ｘ線が前記被測定物を通過する距離を算出する請求項１２に記載のＸ線装置。
【請求項１４】
前記処理部は、前記被測定物の形状情報に基づいて前記Ｘ線が前記被測定物を通過する距離を算出する請求項１２に記載のＸ線装置。
【請求項１５】
被測定物からの信号を検出器で検出することで画像を形成する画像形成方法であって、
前記検出器の領域のうち、前記被測定物からの信号を受信する第１領域で得られる第１信号の値を増加させ、前記被測定物からの信号を受信しない第２領域で得られる第２信号の値を減少させる補正処理を行うことと、
前記補正処理後のデータに基づいて画像を再構成することと、を含む画像形成方法。
【請求項１６】
前記検出器で得られる第１信号及び第２信号に対してフィルタ補正処理を行い、該フィルタ補正処理後に前記補正処理を行う請求項１５に記載の画像形成方法。
【請求項１７】
前記被測定物に対してＸ線を照射し、前記被測定物を透過するＸ線を検出することとをさらに含み、
前記補正処理は、前記Ｘ線の光子が前記被測定物で散乱される場合に前記第１領域で検出される光子量と、前記Ｘ線の光子が前記被測定物で散乱されないと仮定した場合に前記第１領域で検出される光子量との比率に応じた補正係数に基づいて行われる請求項１５または請求項１６に記載の画像形成方法。
【請求項１８】
構造物の形状に関する設計情報を作製する設計工程と、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作成する成形工程と、
作製された前記構造物の形状を請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載のＸ線装置を用いて計測する工程と、
前記計測工程で得られた形状情報と前記設計情報とを比較する検査工程と、を有する構造物の製造方法。
【請求項１９】
前記検査工程の比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を実施するリペア工程を有する請求項１８に記載の構造物の製造方法。
【請求項２０】
前記リペア工程は、前記成形工程を再実行する工程である請求項１９に記載の構造物の製造方法。
【請求項２１】
構造物の形状に関する設計情報を作製する設計装置と、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作製する成形装置と、
作製された前記構造物の形状を測定する請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載のＸ線装置と、
前記Ｘ線装置によって得られた前記構造物の形状に関する形状情報と前記設計情報とを比較する検査装置と、を含む構造物製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線装置、画像形成方法、構造物の製造方法、及び構造物製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物の内部の情報、および又は、被測定物の表面の情報を非破壊で取得する装置として、例えばＸ線装置が知られている。Ｘ線装置は、例えば下記の特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願１４/２２１３１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｘ線装置において、例えば、再構成して得られた像に偽像が発生すると、その結果、検出精度が低下する可能性がある。【０００５】
本発明の態様は、検出精度の低下を抑制できる、Ｘ線装置、画像形成方法、構造物の製造方法、及び構造物製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様によれば、Ｘ線を射出するＸ線源と、Ｘ線源から射出されたＸ線を検出する検出器と、検出器の領域のうち、Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、Ｘ線源との間に被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部と、を備えるＸ線装置が提供される。【０００７】
本発明の第２態様によれば、被測定物からの信号を検出器で検出することで画像を形成する画像形成方法であって、検出器の領域のうち、被測定物からの信号を受信する第１領域で得られる第１信号の値を増加させ、被測定物からの信号を受信しない第２領域で得られる第２信号の値を減少させる補正処理を行うことと、補正処理後のデータに基づいて画像を再構成することと、を含む画像形成方法が提供される。【０００８】
本発明の第３態様によれば、構造物の形状に関する設計情報を作製する設計工程と、設計情報に基づいて構造物を作成する成形工程と、作製された構造物の形状を上記Ｘ線装置を用いて計測する工程と、計測工程で得られた形状情報と設計情報とを比較する検査工程と、を有する構造物の製造方法が提供される。【０００９】
本発明の第４態様によれば、構造物の形状に関する設計情報を作製する設計装置と、設計情報に基づいて構造物を作製する成形装置と、作製された構造物の形状を測定する上記Ｘ線装置と、Ｘ線装置によって得られた構造物の形状に関する形状情報と設計情報とを比較する検査装置と、を含む構造物製造システムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の態様によれば、検出精度の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線装置の全体構成の一例を示す図である。
【図２】逆投影法及びフィルタ補正逆投影法の原理を説明するための図である。
【図３】Ｘ線の散乱成分の分布を示す図である。
【図４】フィルタ補正処理後の投影データ及び補正処理後の投影データを示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】第１実施形態の補正係数算出処理を示すフォローチャートである。
【図７】Ｘ線源から射出されるＸ線のエネルギースペクトルを示す図である。
【図８】アルミニウムの吸収断面積及び散乱断面積の特性情報を示す波形図である。
【図９】被測定物に対するＸ線の投影角度に応じてＸ線が被測定物を通過する距離が変更される状態を示す図である。
【図１０】第２実施形態の補正係数算出処理を示すフォローチャートである。
【図１１】アルミニウム内を通過するＸ線の光子の平均自由行程を示す波形図である。
【図１２】第３実施形態の補正係数算出処理を示すフォローチャートである。
【図１３】構造物製造システムの構成を示すブロック図である。
【図１４】構造物製造システムによる処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては、実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現する場合がある。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＺ軸方向、水平面内においてＺ軸方向と直交する方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係るＸ線装置１の全体構成の一例を示す図である。本発明の実施形態に係るＸ線装置１は、被測定物（被検物）ＳにＸ線ＸＬを照射して、その被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する。このＸ線装置１は、被測定物ＳにＸ線を照射し、その被測定物Ｓを通過したＸ線を検出して、その被測定物Ｓの内部の情報（例えば、内部構造）を非破壊で取得するＸ線ＣＴ検査装置を含む。本実施形態において、被測定物Ｓは、機械部品、電子部品等の産業用部品を含む。Ｘ線ＣＴ検査装置は、産業用部品にＸ線を照射して、その産業用部品を検査する産業用Ｘ線ＣＴ検査装置を含む。
【００１４】
Ｘ線装置１は、被測定物ＳにＸ線ＸＬを照射して、その測定物Ｓを透過したＸ線を検出する。Ｘ線は、例えば波長１ｐｍ〜３０ｎｍ程度の電磁波である。Ｘ線は、約５０ｅＶの超軟Ｘ線、約０．１〜２ＫｅＶの軟Ｘ線、約２〜２０ＫｅｖのＸ線、及び約２０〜１００ＫｅＶの硬Ｘ線の少なくとも一つを含む。
【００１５】
Ｘ線装置１は、図１に示すように、Ｘ線ＸＬを射出するＸ線源２と、被測定物Ｓを保持して移動可能なステージ装置３と、Ｘ線源２から射出され、ステージ装置３に保持された被測定物Ｓを通過したＸ線ＸＬの少なくとも一部を検出する検出器４と、Ｘ線装置１全体の動作を制御する制御装置５とを備える。なお、図１には図示していないが、Ｘ線装置１は、チャンバ部材によって内部空間が形成されている。Ｘ線源２、ステージ装置３及び検出器４は、内部空間に配置される。また、図１に示す例では、被測定物Ｓは円柱形状の物体とされている。
【００１６】
Ｘ線源２は、被測定物Ｓに向けてＸ線ＸＬを照射する。Ｘ線源２は、被測定物ＳのＸ線吸収特性に基づいて、被測定物Ｓに照射するＸ線の強度を調整可能である。Ｘ線源２は、点Ｘ線源を含み、被測定物Ｓに円錐状のＸ線（いわゆるコーンビーム）を照射する。なお、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬの拡がる形状は円錐状に限られず、例えば扇状のＸ線（いわゆるファンビーム）でもよい。また、例えば線状のＸ線（いわゆるペンシルビーム）でもよい。
【００１７】
Ｘ線源２は、Ｙ方向に長手となるように設置されている。Ｘ線源２の＋Ｙ側の先端には、射出口２ａが形成されている。射出口２ａは、被測定物Ｓに向けて開口している。射出口２ａは、その内側が空隙であってもよいし、Ｘ線ＸＬの透過性が高い素材で閉じられてもよい。Ｘ線ＸＬは、射出口２ａから＋Ｚ方向に向けて射出される。Ｘ線源２から射出されたＸ線ＸＬの少なくとも一部は、＋Ｚ方向に進行する。
【００１８】
ステージ装置３は、ステージ９と、不図示のステージ駆動機構とを備えている。ステージ９は、被測定物Ｓを保持して移動可能に設けられている。ステージ９は、被測定物Ｓを保持する不図示の保持部を有している。ステージ９は、不図示のステージ駆動機構により、例えばＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に平行移動可能であり、θＹ方向に回転可能である。なお、ステージ駆動機構によるステージ９の位置（被測定物Ｓの位置）は、制御装置５によって制御される。ステージ９の位置は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の少なくとも１方向における併進位置と、θＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向の少なくとも１方向の回転位置の一方または双方を含む。
【００１９】
検出器４は、ステージ９（測定物Ｓ）を挟んでＸ線源２の反対側に配置される。検出器４は、ステージ９よりも＋Ｚ側に配置される。検出器４は、例えば、Ｘ線装置１の所定の位置に固定されるが、移動可能でもよい。検出器４は、複数のシンチレータ部３４と、複数の受光部３５とを有している。検出器４は、ＸＹ平面に平行に形成された平面状の面４Ａを有する。面Ａは、Ｘ線源２からのＸ線ＸＬが入射する面であり、−Ｚ方向に向けられている。面４Ａは、ステージ９に保持された測定物Ｓと対向して配置される。面４Ａには、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を含むＸ線源２からのＸ線ＸＬが入射する。
【００２０】
複数のシンチレータ部３４は、ＸＹ平面内においてアレイ状に配置されている。複数のシンチレータ部３４は、それぞれ、Ｘ線が当たることによって、光を発生させるシンチレーション物質を含む。複数のシンチレータ部３４は、それぞれ、面４Ａに入射したＸ線ＸＬの強度に応じた光を発生する。
【００２１】
検出器４は、複数のシンチレータ部３４のそれぞれと接続するように、複数の受光部３５を有している。複数の受光部３５は、それぞれ、光電子倍増管を含む。光電子倍増管は、光電効果により光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電管を含む。複数の受光部３５は、それぞれ、シンチレータ部３４において発生した光を受光して増幅し、増幅した光を電気信号に変換する。検出器４は、複数の素子（シンチレータ部３４及び受光部３５）のそれぞれで検出される、Ｘ線の強度に応じた信号を制御装置５に送信する。検出器４で得られる各素子からの信号を投影データという。
【００２２】
制御装置５は、Ｘ線源２、ステージ装置３（ステージ９）、及び検出器４の動作を統括的に制御する。すなわち、制御装置５は、Ｘ線源２に制御信号を出力して、Ｘ線源２にＸ線ＸＬを被測定物Ｓに向けて射出させる。また、制御装置５は、ステージ装置３に制御信号を出力して、ステージ装置３（ステージ駆動機構）に被測定物Ｓの位置を移動（変更）させる。また、制御装置５は、検出器４に制御信号を出力して、検出器４に投影データを取得させる。
【００２３】
また、制御装置５は、取得部５１、処理部５２、及び記憶部５３を有している。取得部５１は、検出器４から送信される被測定物Ｓの各位置における投影データを受信して取得する。また、取得部５１は、記憶部５３に予め記憶されている、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬのエネルギースペクトルに関するスペクトル情報（後述する図７参照）を受信して取得する。また、取得部５１は、外部装置（例えばＸ線装置１とは別に設けられたコンピュータ）から送信される被測定物Ｓ（例えば産業用部品）に関する製品情報を受信して取得する。製品情報は、被測定物Ｓの形状に関する形状情報と、被測定物Ｓを構成する物質の組成情報とを含む。形状情報は、被測定物Ｓ（例えば産業用部品及びその産業用部品を構成する部品）の３次元形状を座標データで表す情報である。物質の組成情報は、被測定物Ｓ（例えば産業用部品及びその産業用部品を構成する部品）を構成する物質の種類（例えば、鉄、アルミニウム、プラスチックなど）を表す情報である。なお、被測定物Ｓのうち第１部分が鉄であり、第２部分がアルミニウムである場合に、物質の組成情報は、第１部分の座標および物質（鉄）の情報と、第２部分の座標および物質（アルミニウム）の情報を含む。
【００２４】
処理部５２は、取得部５１で取得された投影データに対してフィルタ補正処理を行い、フィルタ補正処理後の投影データに対して補正処理を行う。そして、処理部５２は、補正処理後のデータに基づいて被測定物Ｓの画像を再構成する。フィルタ補正処理は、所定の周波数特性を持つフィルタを用いて投影データを補正する処理である。このフィルタ補正処理の詳細については後述する（図２、図４、図５のステップＳ２などを参照）。また、補正処理は、検出器４で得られた投影データ（フィルタ補正処理後の投影データ）を、Ｘ線源２から照射されたＸ線ＸＬが被測定物Ｓで散乱されないと仮定した場合の投影データに補正する処理である。この補正処理では、処理部５２がＸ線源２から射出されるＸ線ＸＬのエネルギースペクトルに関するスペクトル情報と、被測定物Ｓを構成する物質の組成情報とを用いて補正係数γを算出し、算出した補正係数γをフィルタ補正処理後の投影データに乗算することで行われる（図４、図５のステップＳ３，Ｓ４、図６などを参照）。この補正処理の詳細についても後述する。なお、処理部５２は、２次元画像及び３次元画像のいずれも形成することが可能である。
【００２５】
記憶部５３は、取得部５１で取得された被測定物Ｓの各位置の投影データ、処理部５２でフィルタ補正処理が行われた後の被測定物Ｓの各位置の投影データ、処理部５２で補正処理が行われた後の被測定物Ｓの各位置の投影データなどを記憶する。また、記憶部５３は、処理部５２で再構成された被測定物Ｓの画像データを記憶する。また、記憶部５３は、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬのエネルギースペクトルに関するスペクトル情報を記憶する。スペクトル情報は、スペクトル計測器などで予め計測された情報である。また、記憶部５３は、取得部５１で取得された被測定物Ｓに関する製品情報を記憶する。また、記憶部５３は、吸収断面積および散乱断面積の物質毎の特性情報（図８参照）を記憶する。物質としては、例えば、鉄、アルミニウム、プラスチックがあげられる。また、後述する補正において、十分な差が認められない場合には、所定の物質の特性情報を他の物質の特性情報で代用しても構わない。例えば、鉄の特性情報とアルミニウムの特性情報とが代用できる場合には、鉄の特性情報を用いずに、アルミニウムの特性情報で代用しても構わない。また、鉄の特性情報とアルミニウムの特性情報を、他の特性情報で代用しても構わない。この場合には、鉄の特性情報とアルミニウムの特性情報とを平均して作成される特性情報でも構わない。したがって、記憶される情報は、金属の特性情報と、非金属の特性情報としても構わない。もちろん、物質毎のすべての特性情報を持っていても構わない。これらの特性情報は、被測定物Ｓを測定する装置で作成した情報でも構わないし、被測定物Ｓを測定する装置とは異なる装置で作成した情報でも構わない。また、特性情報を計算で算出した情報でも構わない。
【００２６】
次に、Ｘ線装置１の動作の一例について説明する。被測定物Ｓの検出では、ステージ装置３のステージ９に保持された被測定物ＳがＸ線源２と検出器４との間に配置される。制御装置５は、ステージ装置３に制御信号を出力して、被測定物Ｓを保持したステージ９の位置を調整する。そして、制御装置５は、Ｘ線源２に制御信号を出力して、Ｘ線源２からＸ線ＸＬを射出させる。具体的には、Ｘ線源２のフィラメントに電流が流れることにより、フィラメントが加熱され、フィラメントから電子が放出される。フィラメントから放出された電子は、加速電圧で加速されてターゲットに照射される。これにより、ターゲットからＸ線が発生する。
【００２７】
Ｘ線源２で発生したＸ線ＸＬの少なくとも一部は、被測定物Ｓに照射される。被測定物ＳにＸ線ＸＬが照射されると、その被測定物Ｓに照射されたＸ線ＸＬの少なくとも一部は、被測定物Ｓを透過する。被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線は、検出器４の面４Ａに入射する。検出器４は、被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する。検出器４は、被測定物Ｓを透過した透過Ｘ線に基づいて得られた被測定物Ｓの像（投影像、透過像）を検出する。検出器４は、被測定物Ｓの像を表す投影データを制御装置５に出力する。
【００２８】
制御装置５は、被測定物Ｓを保持したステージ９をθＹ方向に回転させながら、その被測定物ＳにＸ線ＸＬを照射する。制御装置５は、Ｘ線源２に対する被測定物Ｓの位置を変えることによって、被測定物ＳにおけるＸ線源２からのＸ線ＸＬの照射領域を変える。ステージ９の各位置（各回転角度）において被測定物Ｓを通過した透過Ｘ線は、検出器４によって検出される。検出器４は、各位置における被測定物Ｓの像を表す投影データを取得する。制御装置５は、検出器４から投影データを取得し、取得した投影データに対して所定の処理（フィルタ補正処理及び補正処理）を施す。そして、制御装置５は、所定の処理を施した投影データに基づいて、被測定物Ｓの内部構造の画像を算出する。なお、本実施形態では、被測定物Ｓを保持したステージ９をθＹ方向に３６０°回転させて取得した画像を用い再構成を行うが、再構成に用いる画像は、３６０°回転させ取得した画像に限られない。例えば、再構成に用いる画像は、１８０°回転させて取得した画像でも構わない。もちろん、再構成に用いる画像は、７２０°回転させて取得した画像でも構わない。また、再構成に用いる画像はこれに限られず、取得した画像で再構成し、再構成される像で検査が可能であれば、構わない。
【００２９】
次に、被測定物Ｓの断層画像の再構成方法である逆投影法及びフィルタ補正逆投影法の原理について図２を参照して説明する。
【００３０】
図２は、逆投影法及びフィルタ補正逆投影法の原理を説明するための図である。まず、逆投影法の原理について説明する。なお、図２（ａ）及び（ｂ）に示す例では、高いＸ線吸収係数の被測定物１１０（例えば円柱形状の鉄）が測定領域１００に置かれている。測定領域１００は、例えば、図１に示したステージ９において被測定物Ｓを配置可能な領域に対応し、被測定物Ｓの配置領域を含むＸ線源２と検出器４との間の任意の領域に設定される。
【００３１】
Ｘ線源２がＸ線ＸＬを照射すると、検出器４は被測定物１１０の像を表す投影データを取得する。図２（ａ）に示す投影データｄ１は、例えば検出器４におけるＸ方向の１ラインの素子で検出されたデータを示している。この投影データｄ１は、被測定物１１０の位置に対応したＸ方向の位置に減弱ピークを有する。Ｘ線源２からのＸ線ＸＬと被測定物１１０と相互作用することで、Ｘ線ＸＬが吸収される。また、一部のＸ線ＸＬと被測定物１００と相互作用することなく、Ｘ線ＸＬが被測定物１００を透過する。この投影データｄ１は、ピークの位置で被測定物１１０によりＸ線ＸＬが減弱され、それ以外の位置ではＸ線ＸＬが減弱されていない（又はほとんど減弱されていない）ことを表す。制御装置５は、検出器４で得られた投影データｄ１を取得する。そして、制御装置５は、記憶部５３に設けられた再構成画面に対応する図２（ｂ）に示す記憶領域２００に、投影データｄ１のピークの高さに比例した数値を、投影を求めた方向（図１に示す例ではＺ方向）と同じ方向に等しく分配する。このような処理を逆投影という。具体的には、制御装置５は、投影データｄ１のピークの高さに比例した数値を、記憶領域２００の部分領域ｍ１（図２（ｂ）に示すように長手方向が投影を求めた方向で、ピークの幅に対応した幅の領域）の各画素に均等に割り当てる。
【００３２】
１回のＸ線ＸＬの投影が終了すると、ステージ９が一定角度だけθＹ方向に回転した後、Ｘ線源２がＸ線ＸＬを照射する。これにより、検出器４は、図２（ａ）に示す投影データｄ２を取得する。なお、図２（ａ）では相対的にＸ線源２及び検出器４がステージ９に対してθＹ方向に移動しているように示している。制御装置５は、検出器４で取得された投影データｄ２のピークの高さに比例した数値を記憶領域２００の部分領域ｍ２に割り当てる。さらに、ステージ９が一定角度だけθＹ方向に回転した後、Ｘ線源２がＸ線ＸＬを照射する。これにより、検出器４は、図２（ａ）に示す投影データｄ３を取得する。制御装置５は、検出器４で取得された投影データｄ３のピークの高さに比例した数値を記憶領域２００の部分領域ｍ３に割り当てる。このような回転、投影及び逆投影の操作が多方向から行われる。
【００３３】
多方向から逆投影された数値が重ね合わされると、記憶領域２００において被測定物１１０の位置が高濃度となり、その位置を中心としたスポーク状のパターンが現れる。この像が逆投影法によって再構成された画像である。被測定物１１０の位置はスポーク状のパターンの中心の高濃度の場所となるが、その周囲にはスポーク状の偽像が生じる。この偽像は、高濃度の中心位置からの距離に反比例して減少する性質を持つ。
【００３４】
次に、フィルタ補正逆投影法の原理について説明する。フィルタ補正逆投影法は、逆投影法で生じる偽像を除くことを狙ったものである。逆投影法では、求められた投影の大きさ（ピークの高さ）に正比例した数値を逆投影していたが、フィルタ補正逆投影法では、投影データに対してある種の変換（この変換をフィルタ補正処理という。）を行ってから逆投影する。
【００３５】
上述したように、検出器１０４は、投影方向に応じた投影データｄ１，ｄ２，ｄ３を取得する。制御装置は、これらの投影データｄ１，ｄ２，ｄ３のそれぞれに対して、例えばＲａｍｐフィルタなどの所定の特性を有するフィルタによる処理（フィルタ補正処理）を行い、図２（ａ）に示すようなフィルタ補正処理後の投影データｄ１１，ｄ１２，ｄ１３を算出する。Ｒａｍｐフィルタの一例を、図４（ａ）に記した。フィルタ補正処理に用いられる演算は重畳積分によって行われ、再構成される断層画像の画質はフィルタの周波数特性によって変化する。フィルタ補正処理後の投影データは、図２（ａ）に示すように、Ｘ線が減弱する部分を正とした場合に、それ以外は負として表現され、Ｘ線が減弱する部分から遠ざかるに従い０に近づく関数である。
【００３６】
図２（ｂ）は、フィルタ補正処理した後の投影データを用いて逆投影を表す図である。所定断面において、フィルタ補正処理した投影データにより再構成されている図である。フィルタ補正処理後の投影データｄ１１，ｄ１２，ｄ１３は、Ｘ線が減弱する部分である、被測定物１１０に対応する部分が正で、それ以外の部分が負である。したがって、投影処理後データを重ね合わせることで、正の値が大きくなり、被測定物１１０に対応する部分の値が高くなる。一方、それ以外の部分が負であるので、中心の正の部分の交差する点は重なり合って正の値となるが、その点以外は正の部分と周囲の負の部分とが相殺し合ってほぼ０となる。したがって、被測定物１００に相当する部分の正の値が大きくなり、高濃度部として残る。すなわち、Ｘ線を減弱させる部分が、高濃度物として残り、被測定物１１０の断面が復元される。
【００３７】
次に、被測定物Ｓ内におけるＸ線ＸＬの散乱成分による投影データへの影響について図３を参照して説明する。
【００３８】
図３は、Ｘ線ＸＬの散乱成分の分布を示す図である。図３に示すように、Ｘ線源２から＋Ｚ方向に射出されたＸ線ＸＬの一部（以下、Ｘ線ＸＬ１という。）は被測定物Ｓに到達し、Ｘ線源２から射出されたＸ線ＸＬの他の一部（以下、Ｘ線ＸＬ２という。）は被測定物Ｓを通過せずに検出器４の面４Ａに入射する。ここで、検出器４の面４Ａの領域のうち、Ｘ線源２との間に被測定物Ｓがある領域を第１領域Ａ１といい、Ｘ線源２との間に被測定物Ｓがない領域を第２領域Ａ２という。
【００３９】
Ｘ線が物質を通り抜ける場合には、Ｘ線と物質との相互作用による光電効果による光電吸収と、Ｘ線と物質との相互作用による散乱と、相互作用を起こさずに物質と通りぬけることなどがあげられる。光電効果は、入射するＸ線の光子のエネルギーの一部を物質に与えることで、Ｘ線が吸収されることである。また、散乱とは、入射するＸ線の光子が物質と衝突し、エネルギーの一部を物質に与え、入射する光子が散乱する。散乱としては、コンプトン散乱がある。また、この他にレイリー散乱などがあげられる。従って、被測定物Ｓに到達したＸ線ＸＬ１（Ｘ線ＸＬ１１〜ＸＬ１４）は、被測定物Ｓ内において吸収や散乱が行われる。被測定物Ｓに到達したＸ線ＸＬ１のうちのあるＸ線ＸＬ１１は、被測定物Ｓ内において吸収される。また、Ｘ線ＸＬ１のうちのあるＸ線ＸＬ１２は、被測定物Ｓ内において散乱されて進行方向が変わり、検出器４の面４Ａの第１領域Ａ１又は第２領域Ａ２に入射する。また、Ｘ線ＸＬ１のうちのあるＸ線ＸＬ１３は、被測定物Ｓ内において散乱された後に被測定物Ｓ内において吸収される。また、Ｘ線ＸＬ１のうちのあるＸ線ＸＬ１４は、被測定物Ｓ内において吸収も散乱もされずに検出器４の面４Ａの第１領域Ａ１に入射する。すなわち、検出器４に入射するＸ線ＸＬには、被測定物Ｓにおいて散乱されつつ吸収されなかったＸ線ＸＬ１２と、被測定物Ｓにおいて散乱されず吸収もされなかったＸ線ＸＬ１４とが含まれる。
【００４０】
図３に示すように、Ｘ線ＸＬ１２は、被測定物Ｓ内の様々な場所で散乱され、様々な方向に進路を変える。従って、検出器４で検出される散乱成分は、図３に示すように被測定物Ｓ内での散乱の結果である。散乱後のＸ線ＸＬ１２の一部は、検出器４の面４Ａの第１領域Ａ１に入射せずに第２領域Ａ２に入射する。また、Ｘ線ＸＬ１の散乱成分の分布（つまり、散乱後のＸ線ＸＬ１２の光子の分布）は、被測定物Ｓの形状、被測定物Ｓの材質（物質の種類）、Ｘ線源２の加速電圧などの様々なパラメータに依存する。
【００４１】
このように、検出器において、被測定物Ｓでの散乱成分が検出されることにより、被測定物Ｓの減弱量を正確に見積もることが難しくなる。また、このように、被測定物Ｓでの散乱成分が検出されることにより、被測定物Ｓの減弱領域を正確に見積もることが難しくなる。また、このように、被測定物Ｓでの散乱成分が検出されることにより、被測定物Ｓの投影像の投影データのコントラストが低下してしまう。投影データのコントラストとは、被測定物Ｓを通過しＸ線が減弱し検出される部分と、被測定物Ｓを通過せずにほとんど減弱しないで検出される部分との差の、ノイズレベルに対する比である。このような投影データを用いて再構成を行うと、再構成後の画像、例えば断層画像において、偽像が発生する。偽像を含む画像を用いると、検出精度が低下する可能性がある。
【００４２】
そこで、本実施形態においては、制御装置５の処理部５２は、被測定物ＳでのＸ線の散乱を補正する。また、本実施形態では、被測定物ＳとＸ線の相互作用による散乱を見積もる。さらに、被測定物ＳとＸ線の相互作用による散乱がないと仮定した場合に、見積もった散乱したＸ線は、被測定物と相互作用し、被測定物Ｓ内で吸収したと仮定すると、被測定物Ｓで吸収されるＸ線の量は散乱がある場合に比べて増加する。本実施形態では、被測定物Ｓでの散乱がないものと仮定し、投影データを補正する補正処理を行う。
【００４３】
図４は、フィルタ補正処理後の投影データｄ１０及び補正処理後の投影データｄ２０を示す図である。処理部５２は、検出器４で得られた投影データに対して、例えば図４（ａ）に示すようなＲａｍｐフィルタ（又はＲａｍ−Ｌａｋフィルタ）を用いてフィルタ補正する。フィルタ補正後の投影データｄ１０は、図４（ｂ）に示すように、被測定物Ｓに対応するピークの部分のデータｄ１０ａが正で、それ以外のデータｄ１０ｂが負であり、ピークから遠ざかるに従って０に漸近するような波形のデータである。ｄ１０ａは、Ｘ線源２のＸ線の発生領域と検出器４との間に被測定物Ｓが配置されている。このため、被測定物Ｓによる減弱に対応するピークが検出される。ｄ１０ｂは、Ｘ線源２のＸ線の発生領域と検出器４との間に被測定物Ｓが配置されていない。
【００４４】
処理部５２は、フィルタ補正後の投影データｄ１０に対して補正処理を行う。上述したように、補正処理は、Ｘ線が被測定物Ｓで散乱される場合の投影データｄ１０を、Ｘ線が被測定物Ｓで散乱されないと仮定した場合の投影データｄ２０に補正する処理である。本実施形態において、処理部５２は、図４（ｃ）に示すようにフィルタ補正後の投影データｄ１０に補正係数γを乗算することで補正処理を行う。ここで、補正係数γは、Ｘ線ＸＬ１の光子が被測定物Ｓで散乱される場合に検出器４の第１領域Ａ１で検出されると推定される光子量と、Ｘ線ＸＬ１の光子が被測定物Ｓで散乱されないと仮定した場合に検出器４の第１領域Ａ１で検出されると推定される光子量との比率に応じた値とされる。この値は１より大きい正の値となる。なお、処理部５２による補正係数γの算出の仕方の詳細については後述する（図６〜図９参照）。
【００４５】
補正処理後の投影データｄ２０における第１投影データｄ２０ａ（被測定物Ｓに対応するピークの部分の正の値のデータ）は、第１投影データｄ１０ａに補正係数γが乗算されることによって求められる。このため、図４（ｃ）に示すように、第１投影データｄ２０ａは、第１投影データｄ１０ａよりも大きな値となる。また、第２投影データｄ２０ｂ（被測定物Ｓの周囲に対応する部分の負の値のデータ）も、第２投影データｄ１０ｂに補正係数γが乗算されることによって求められる。このため、図４（ｃ）に示すように、第２投影データｄ２０ｂの絶対値は、第２投影データｄ１０ｂの絶対値によりも大きな値となる。
【００４６】
ところで、被測定物Ｓにおいて散乱が生じる場合には、被測定物Ｓに対応する領域（例えば図３の第１領域Ａ１）や被測定物Ｓの周囲に対応する領域（例えば図３の第２領域Ａ２）にＸ線の散乱成分が入射する。第１投影データｄ１０ａや第２投影データｄ１０ｂに散乱成分が含まれる。この散乱成分により偽像が生じ得る。第１投影データｄ２０ａ及び第２投影データｄ２０ｂは、補正係数γを用いた補正により、散乱成分の少なくとも一部を除去したデータになる。すなわち、被測定物Ｓの周囲に対応する投影データの値を減少させるとともに、被測定物Ｓに対応する投影データの値を増加させることで、散乱成分の少なくとも一部を除去できるとともに、Ｘ線が散乱しないとして扱う場合の吸収の増加分を加味することができる。
【００４７】
次に、本発明の実施形態に係る画像形成方法について図５及び図６を参照して説明する。
【００４８】
図５は、本発明の実施形態に係る画像形成方法を説明するためのフローチャートである。図５に示す処理において、まず、制御装置５は、Ｘ線源２にＸ線ＸＬを被測定物Ｓに向けて射出させるとともに、検出器４に被測定物Ｓの投影像を表す投影データを取得させる。そして、制御装置５の取得部５１は、検出器４から出力される投影データを取得する（ステップＳ１）。次に、処理部５２は、取得部５１で取得された投影データに対して、例えば図４（ａ）に示すようなＲａｍｐフィルタ（又はＲａｍ−Ｌａｋフィルタ）を用いてフィルタ補正処理を行う（ステップＳ２）。また、処理部５２は、補正処理で用いる補正係数γを算出する（ステップＳ３）。
【００４９】
図６は、第１実施形態の補正係数算出処理を示すフォローチャートである。図６に示す補正係数算出処理（ステップＳ３１〜Ｓ３４）は、図５に示すステップＳ３の処理に相当する。図６に示す処理において、取得部５１は、記憶部５３に記憶されているＸ線ＸＬのエネルギースペクトルに関するスペクトル情報を取得する（ステップＳ３１）。処理部５２は、取得部５１で取得されたスペクトル情報によって、Ｘ線装置１が被測定物Ｓを測定する際にＸ線源２から射出されるＸ線ＸＬのエネルギーの領域と、そのＸ線ＸＬのエネルギーの領域内におけるエネルギースペクトルとを認識する。
【００５０】
図７は、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬのエネルギースペクトルを示す図である。図７において、横軸はＸ線ＸＬのエネルギー［ｋｅＶ］を示し、縦軸はＸ線ＸＬの強度を示している。上述したように、Ｘ線源２は、フィラメントに電流が流れることにより、フィラメントが加熱され、フィラメントから電子が放出される。そして、Ｘ線源２は、フィラメントから放出された電子を加速電圧で加速させてターゲットに照射させる。電子がターゲットに衝突することにより、ターゲットから２種類のＸ線（図７に示す固有Ｘ線、連続Ｘ線）が発生する。
【００５１】
加速された電子によってターゲットの構成原子の内殻電子が弾き飛ばされることで空孔ができる。この空孔に外殻電子が遷移するときに、電子軌道のエネルギー差に相当するＸ線が放出される。このＸ線は固有Ｘ線（又は特性Ｘ線）と呼ばれる。固有Ｘ線では、ターゲットの構成原子固有のスペクトルを示す。また、加速された電子の軌道がターゲット内の原子との相互作用により軌道が変化することで、Ｘ線が放出される。このＸ線は連続した波長分布を持つので連続Ｘ線と呼ばれる。
【００５２】
図７に示すように、固有Ｘ線は、狭いエネルギー領域（範囲）において発生するのに対し、連続Ｘ線は、広いエネルギー領域（範囲）に亘って発生する。なお、図７においては、Ｘ線ＸＬのエネルギースペクトルとして１２０［ｋｅＶ］のエネルギーまでしか示していないが、本実施形態における被測定物Ｓの測定においては、約１［ｋｅＶ］から約２２５［ｋｅＶ］までのエネルギーのＸ線ＸＬを用いる。すなわち、本実施形態におけるＸ線源２は、約１［ｋｅＶ］から約２２５［ｋｅＶ］までのエネルギーのＸ線ＸＬを射出する。処理部５２は、スペクトル情報によって、Ｘ線ＸＬが約１［ｋｅＶ］から約２２５［ｋｅＶ］までのエネルギーの領域であり、そのＸ線ＸＬのエネルギーの領域内におけるエネルギースペクトルが図７に示すようなスペクトルであることを認識する。なお、測定に用いるＸ線のスペクトルは、測定毎に計測したデータを用いても構わないし、記憶されたＸ線のスペクトルのデータでも構わない。また、記憶されたＸ線のスペクトルは、測定に用いるＸ線源からのＸ線を計測したものでも構わないし、その他のＸ線源のものでも構わない。
【００５３】
図６の説明に戻り、取得部５１は、外部装置から送信される被測定物Ｓに関する製品情報を受信して取得する。そして、処理部５２は、取得部５１で取得された被測定物Ｓに関する製品情報から、被測定物Ｓを構成する物質の組成情報を取得する（ステップＳ３２）。上述したように、製品情報には、被測定物Ｓを構成する物質の種類を表す物質の組成情報を含んでいる。なお、以下の説明においては、被測定物Ｓは単一種類の物質（アルミニウム）で構成されているものとする。従って、処理部５２は、ステップＳ３２において、物質の組成情報として、被測定物Ｓを構成する物質がアルミニウムであることを示す情報を取得する。
【００５４】
次に、処理部５２は、ステップＳ３２で取得した物質の組成情報に基づいて、当該物質の断面積（吸収断面積、散乱断面積）の特性情報を記憶部５３から読み出す。そして、処理部５２は、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬのエネルギー（ステップＳ３１で取得されたスペクトル情報で特定されるＸ線ＸＬのエネルギー）での吸収断面積と、Ｘ線ＸＬのエネルギーでの散乱断面積とを用いて、補正係数γを算出する（ステップＳ３３）。
【００５５】
図８は、アルミニウム（Ａｌ）の吸収断面積及び散乱断面積の特性情報を示すスペクトル図である。図８において、横軸はＸ線ＸＬのエネルギー［ｋｅＶ］を示し、縦軸はアルミニウム１ｇあたりの断面積［ｃｍ２］を示している。Ｘ線ＸＬのエネルギーでの、アルミニウム１ｇあたりの断面積[ｃｍ２]をプロットした図である。また、横軸及び縦軸はいずれも対数表示で表している。ここで断面積は、入射するＸ線と相互作用する領域を面積で表したものである。したがって、Ｘ線がアルミニウム１ｇに入射した場合に、相互作用に寄与する面積で、相互作用により、Ｘ線がアルミニウム原子に吸収されるか、もしくは、Ｘ線がアルミニウム原子により散乱される。吸収断面積σＰＥは、入射粒子（入射光子）を点とみなした場合における、物質（アルミニウム）において光電吸収が起こる（見かけ上の）断面積に相当する。また、散乱断面積σＣＳは、入射粒子（入射光子）を点とみなした場合における、物質（アルミニウム）においてコンプトン散乱が起こる（見かけ上の）断面積に相当する。
【００５６】
図８に示すように、吸収断面積σＰＥは、Ｘ線ＸＬのエネルギーが高くなるに従って、１．Ｅ＋０３［ｃｍ２］付近の値から低下していく。また、図８に示すように、散乱断面積σＣＳは、Ｘ線ＸＬのエネルギーに依存せず、２．Ｅ−０２［ｃｍ２］〜２．Ｅ−０１［ｃｍ２］で大きく変化しない。また、図８に示すように、吸収断面積σＰＥと散乱断面積σＣＳとは約５０［ｋｅＶ］あたりで交差する。本実施形態では、Ｘ線ＸＬとアルミニウムの相互作用として、光電吸収と散乱とを挙げている。Ｘ線ＸＬの低エネルギーの領域（約１［kｅＶ］〜約５０［ｋｅＶ］の領域）では、Ｘ線ＸＬとアルミニウムとの相互作用として、光電吸収の断面積が、散乱の断面積に比べて大きい。したがって、Ｘ線ＸＬの低エネルギーの領域では、散乱よりも光電吸収が高い確率で起こる。したがって、Ｘ線ＸＬの低エネルギーの領域では、散乱の影響は小さい。一方、Ｘ線ＸＬの高エネルギーの領域（約５０［ｋｅＶ］以上の領域）では、Ｘ線ＸＬとアルミニウムとの相互作用として、散乱の断面積が、光電吸収の断面積に比べて大きい。したがって、Ｘ線ＸＬの高エネルギーの領域では、光電吸収の影響は小さい。したがって、Ｘ線ＸＬの高エネルギーの領域では、光電吸収よりもコンプトン散乱が高い確率で起こる。
【００５７】
なお、図８においては、散乱として、コンプトン散乱を例示しているが、検討対象の散乱はこれに限られない。例えば、レイリー散乱でも構わない。また、コンプトン散乱とレイリー散乱の両方でも構わない。
【００５８】
処理部５２は、アルミニウムの吸収断面積σＰＥを被測定物Ｓの測定を行う際のＸ線ＸＬのエネルギー領域で積分した値と、アルミニウムの散乱断面積σＣＳを被測定物Ｓの測定を行う際のＸ線ＸＬのエネルギー領域で積分した値とに基づいて補正係数γを算出する。具体的には、処理部５２は、以下の式（１）に基づいて補正係数γを算出する。
【００５９】
【数１】
2016002034.tif 000003
【００６０】
上記の式（１）において、ＥはＸ線源２から射出されるＸ線ＸＬのエネルギーを示す。また、Ｅｍａｘは、測定に用いるＸ線源のターゲットに照射する電子線の加速電圧に相当する。本実施例では、Ｅｍａｘとして２２５[Ｋｅｖ]を用いる。なお、Ｅｍａｘは、測定に用いるＸ線の検出結果から算出しても構わない。上記の式（１）における分子は、Ｘ線ＸＬのエネルギーにおけるアルミニウムの吸収断面積σＰＥ（Ｅ）をＸ線ＸＬのエネルギー領域（０〜２２５［ｋｅＶ］）で積分した値である。また、上記の式（１）における分母は、Ｘ線ＸＬのエネルギーにおけるアルミニウムの吸収断面積σＰＥ（Ｅ）をＸ線ＸＬのエネルギー領域（０〜２２５［ｋｅＶ］）で積分した値から、Ｘ線ＸＬのエネルギーにおけるアルミニウムの散乱断面積σＣＳ（Ｅ）をＸ線ＸＬのエネルギー領域（０〜２２５［ｋｅＶ］）で積分した値を引いた値である。上記の式（１）から、補正係数γは１より大きい正の値として算出される。
【００６１】
なお、用いるＸ線ＸＬのターゲットに照射される電子線の加速電圧から、照射されるＸ線のＸＬの最大エネルギーを見積もり、その最大エネルギーまでのそれぞれの断面積を一様に積分し、補正係数を算出したが、これに限られない。例えば、照射されるＸ線ＸＬでのそれぞれのエネルギー毎の強度の割合から、積分に用いる断面積の割合を変化し、変化させた断面積を用い積分しても構わない。また、所定値のエネルギーでの散乱と吸収の断面積を用い、補正係数γを算出しても構わない。例えば、Ｘ線ＸＬのエネルギー分布から中心値を算出し、算出された値での散乱と吸収の断面積を算出し、補正係数γを求めても構わない。なお、γを算出する式は上記の式（１）に限られない。下記の式（２）でも構わない。
【００６２】
【数２】
2016002034.tif 000004
【００６３】
式（２）に示すように、光電変換の断面積と散乱の断面積とを足した値を用いて補正係数γを求めても構わない。なお、本実施形態では、光電変換の断面積と散乱の断面積を用いたが、補正係数γの算出に用いる値は、これに限られない。例えば、吸収係数と散乱係数を用いて補正係数γを算出しても構わない。Ｘ線と物質との相互作用を見積もれるものであれば構わない。
【００６４】
次に、処理部５２は、取得部５１で取得された製品情報に含まれる形状情報に基づいて、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離を算出し、算出した距離に応じて補正係数γを変更する（ステップＳ３４）。
【００６５】
図９は、被測定物Ｓに対するＸ線ＸＬの投影角度に応じてＸ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離が変更される状態を示す図である。図９（ａ）においては、Ｘ線源２が円柱形状の被測定物Ｓの底面に対してＸ線ＸＬを照射し、図９（ｂ）においては、Ｘ線源２が円柱形状の被測定物Ｓの側面に対してＸ線ＸＬを照射している。このように、被測定物Ｓに対するＸ線ＸＬの投影角度に応じてＸ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離が変更される。また、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離が変化すると、被測定物Ｓ内におけるＸ線ＸＬの散乱量（被測定物Ｓ内において散乱される光子量）も変化する。そこで、処理部５２は、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離に応じて補正係数γを変更する。
【００６６】
ステップＳ３４において、処理部５２は、被測定物Ｓに関する製品情報に含まれる形状情報に基づいて被測定物Ｓの３次元形状を３次元座標データで認識する。また、処理部５２は、予め定められているＸ線源２（射出口２ａ）の位置を３次元座標データで認識する。また、処理部５２は、ステージ９のθＹ方向の回転角度に基づいて被測定物Ｓに対するＸ線ＸＬの投影角度を認識する。そして、処理部５２は、Ｘ線源２の位置と、被測定物Ｓの３次元形状と、この被測定物Ｓに対するＸ線ＸＬの投影角度とに基づいて、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離を算出する。なお、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬはコーンビームであり、被測定物Ｓの位置によってＸ線ＸＬが通過する距離が変化する。従って、処理部５２は、被測定物Ｓを通過するＸ線ＸＬの平均距離を算出してもよい。
【００６７】
被測定物Ｓを通過するＸ線ＸＬの平均距離を算出し、それぞれの回転角度におけるＸ線ＸＬが通過する被測定物の重さを計算しても構わない。この場合には、回転角度でのＸ線ＸＬに対する、断面積が変わる。すなわち、１ｇあたりの断面積に実際の重さをかけることにより、Ｘ線ＸＬに対する被測定物Ｓの断面積を算出することができる。算出される断面積を用いて、補正係数γを算出し、算出した補正係数γを用いても構わない。すなわち、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離に基づいて、補正係数γを算出しても構わない。被測定物Ｓが回転角度とともに通過する距離が変わる場合には、回転角度ともに補正係数γを変える。
【００６８】
また、被測定物Ｓの形状情報から、回転角度毎に平均距離を算出しても構わない。また、被測定物Ｓの重さ情報から、回転角度毎に平均距離を算出しても構わない。また、回転角度毎に補正係数γを変えても良いし、回転角度毎に平均距離から、平均した代表的な距離を算出し、その算出した距離から補正係数γを算出しても構わない。
【００６９】
図５の説明に戻り、処理部５２は、ステップＳ２でフィルタ補正処理を行った投影データに対して、ステップＳ３で算出した補正係数γを乗算することにより、投影データに対する補正処理を実行する（ステップＳ４）。これにより、投影像のコントラストが高められる。次に、制御装置５は、ステージ９を移動（回転）させることにより、Ｘ線源２に対する被測定物Ｓの位置（Ｘ線源２から被測定物ＳへのＸ線ＸＬの投影方向）を変更する（ステップＳ５）。そして、制御装置５は、すべての方向から被測定物ＳにＸ線ＸＬを照射したか否かを判定する（ステップＳ６）。制御装置５は、すべての方向から被測定物ＳにＸ線ＸＬを照射していないと判定した場合は（ステップＳ６のＮＯ）、ステップＳ１〜Ｓ５の処理を実行する。一方、制御装置５がすべての方向から被測定物ＳにＸ線ＸＬを照射したと判定した場合は（ステップＳ６のＹＥＳ）、処理部５２は被測定物Ｓの各位置におけるステップＳ４の補正処理後の投影データに基づいて画像の再構成を行う（ステップＳ７）。なお、ステップＳ７で再構成される画像には、２次元画像及び３次元画像のいずれも含まれる。
【００７０】
以上に説明したように、第１実施形態では、Ｘ線ＸＬを射出するＸ線源２と、Ｘ線源２から射出されたＸ線ＸＬを検出する検出器４と、検出器４の領域のうち、Ｘ線源２との間に被測定物Ｓがある第１領域Ａ１で得られる第１投影データの値を増加させ、Ｘ線源２との間に被測定物Ｓがない第２領域Ａ２で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部５２とを備える。このような構成によれば、投影データに対して補正処理が行われるため、再構成して得られた像における偽像の発生が抑制される結果、検出精度の低下が抑制される。再構成して得られた像における偽像の発生が抑制されるので、再構成して得られた像の、例えば所定部分の一辺の距離を算出する場合の検出誤差が含まれることが抑制される。
【００７１】
また、第１実施形態では、処理部５２は、検出器４で得られる第１投影データ及び第２投影データに対してフィルタ補正処理を行い、該フィルタ補正処理後に補正処理を行うので、吸収体の偽像が抑制された画像を取得することができる。したがって、再構成して得られる像だけでなく、再構成に用いる投影像においても、偽像の抑制された画像を取得することができる。
【００７２】
また、第１実施形態では、処理部５２は、Ｘ線ＸＬの光子が被測定物Ｓで散乱される場合に第１領域Ａ１で検出される光子量と、Ｘ線ＸＬの光子が被測定物Ｓで散乱されないと仮定した場合に第１領域Ａ１で検出される光子量との比率に応じた補正係数γに基づいて補正処理を行う。このような構成によれば、処理部５２は、Ｘ線ＸＬの光子が被測定物Ｓで散乱されないと仮定した場合における、被測定物Ｓ内で吸収される光子量に基づく投影データに補正することができる。従って、被測定物ＳのＸ線吸収係数の分布に応じた画像を取得することができ、再構成される画像の品質を向上させることができる。
【００７３】
すなわち、被測定物Ｓの測定に用いられるＸ線ＸＬのエネルギー領域においては、被測定物Ｓ内におけるＸ線ＸＬの散乱の影響が大きくなる。そして、被測定物Ｓ内におけるＸ線ＸＬの散乱成分によって再構成画像中に偽像が生じてしまう。この場合、被測定物Ｓ内におけるＸ線ＸＬの散乱の影響を抑制するために、検出器４で得られた投影データから散乱成分を差し引くことで投影データの補正を行うことも考えられる。しかし、単に投影データから散乱成分を差し引くだけでは、検出器４の面４Ａの第１領域Ａ１において吸収されるべき光子量が減少し、再構成画像のコントラストが向上しない可能性がある。一方、Ｘ線ＸＬの光子が被測定物Ｓで散乱されないと仮定した状況が、Ｘ線ＸＬの吸収係数像を求めるための最適な状況である。そこで、第１実施形態の構成においては、処理部５２は、Ｘ線ＸＬの光子が被測定物Ｓで散乱されないと仮定した場合における、被測定物Ｓ内で吸収される光子量に対応した投影データに補正する。Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓで散乱されないと仮定した場合は、被測定物Ｓ内で吸収される光子量は増加するので、補正係数γは被測定物Ｓ内で吸収される光子量の増加分を補うような値とされる。これにより、再構成画像のコントラストが向上する。
【００７４】
なお、第１実施形態では、処理部５２は、被測定物ＳでＸ線ＸＬの散乱が起こった場合に検出器４で検出される光子量と、被測定物ＳでＸ線ＸＬの散乱が起こらなかったと仮定した場合に検出器４で検出される光子量とから補正係数γを求めたが、検出器４では光子量として検出する場合に限られず、エネルギーとして検出しても構わない。また、検出器４がスペクトルとして検出し、それのスペクトルの面積を用いて、補正係数γを求めても構わない。
【００７５】
また、第１実施形態では、処理部５２は、第１投影データ及び第２投影データに補正係数γを乗算することで補正処理を行うので、膨大な計算を行うことなく補正処理を行うことができる。従って、現行の再構成計算時間と略同等の時間で再構成画像を取得することができる。
【００７６】
また、第１実施形態では、処理部５２は、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬのエネルギースペクトルに関するスペクトル情報と、被測定物Ｓを構成する物質の組成情報とを用いて補正係数γを算出するので、Ｘ線ＸＬのエネルギースペクトルや被測定物Ｓの構成物質に応じた補正係数を算出することができる。また、第１実施形態では、処理部５２は、Ｘ線ＸＬのエネルギーでの物質の吸収係数と、Ｘ線のエネルギーでの物質の散乱係数とを用いて、補正係数γを算出するので、物理的及び定性的に矛盾のない補正係数γを算出することができる。なお、吸収係数から吸収断面積を求めることができ、散乱係数から散乱断面積を求めることができる。
【００７７】
また、第１実施形態では、処理部５２は、被測定物Ｓの製品情報に基づいて被測定物Ｓを構成する物質の組成情報を取得するので、処理部５２は被測定物Ｓを構成する物質の種類を認識することができる。
【００７８】
また、第１実施形態では、補正係数γは、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離に応じて設定されるので、被測定物Ｓ内におけるＸ線ＸＬの散乱量（被測定物Ｓ内において散乱される光子量）に応じた補正係数を設定することができる。また、第１実施形態では、処理部５２は、被測定物Ｓの形状と該被測定物Ｓに対するＸ線ＸＬの投影角度とに基づいて、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離を算出するので、被測定物Ｓの形状などに応じた補正係数を取得することができる。また、第１実施形態では、処理部５２は、被測定物Ｓの形状情報に基づいてＸ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離を算出するので、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離を容易かつ確実に算出することができる。
【００７９】
＜第２実施形態＞
上記した第１実施形態では、処理部５２は被測定物Ｓを構成する物質の吸収断面積（及び散乱断面積を用いて補正係数γを算出していた。これに対し、第２実施形態では、処理部５２は被測定物Ｓを構成する物質を通過するＸ線ＸＬの平均自由行程に基づいて補正係数γを算出する。
【００８０】
図１０は、第２実施形態の補正係数算出処理を示すフォローチャートである。なお、第２実施形態の補正係数算出処理は、図５のステップＳ３の処理に相当する。また、図１０のステップＳ３１及びステップＳ３２の処理は、図６に示したステップＳ３１及びステップＳ３２の処理と同様の処理であり、重複する説明を省略する。
【００８１】
図１０に示す処理において、処理部５２は、光電吸収される光子の平均自由行程と、コンプトン散乱される光子の平均自由行程とに基づいて、補正係数γを算出する（ステップＳ３３Ａ）。ここで、平均自由行程とは、物質内でＸ線ＸＬの光子が吸収又は散乱されるまでに移動可能な距離の期待値をいう。
【００８２】
図１１は、アルミニウム内を通過するＸ線ＸＬの光子の散乱における平均自由行程を示す図である。図１１において、横軸はＸ線ＸＬのエネルギー［ｋｅＶ］を示し、縦軸はＸ線ＸＬの光子の平均自由行程［ｃｍ］を示している。図１１に示すように、Ｘ線ＸＬの約２０［ｋｅＶ］以下の領域では、平均自由行程の値は、Ｘ線ＸＬのエネルギーが高くなるに従って急激に小さくなる。Ｘ線ＸＬの約２０［ｋｅＶ］以上の領域では、平均自由行程の値は、Ｘ線ＸＬのエネルギーが高くなるに従って徐々に大きくなる。図１１はアルミニウム内を通過するＸ線ＸＬの光子のコンプトン散乱による平均自由行程を示している。
【００８３】
吸収断面積をσＰＥ、散乱断面積をσＣＳ、被測定物Ｓ（アルミニウム）における原子の密度をｎとすると、被測定物Ｓで光電吸収される光子の平均自由行程ｌＰＥは、１／（ｎ・σＰＥ）と表され、被測定物Ｓでコンプトン散乱される光子の平均自由行程ｌＣＳは、１／（ｎ・σＣＳ）と表される。従って、処理部５２は、吸収断面積をσＰＥ及び散乱断面積をσＣＳを用いて補正係数γを算出した原理と同様に、平均自由行程ｌＰＥ及びｌＣＳを用いて補正係数γを算出することができる。すなわち、処理部５２は、平均自由行程ｌＰＥ及びｌＣＳを用いて、被測定物Ｓを構成する物質内で単位距離あたりの光電吸収される光子量、及び被測定物Ｓを構成する物質内で単位距離あたりのコンプトン散乱される光子量を求めることができる。そして、処理部５２は、光電吸収される光子量及びコンプトン散乱される光子量に基づいて、被測定物Ｓ内でコンプトン散乱されないと仮定した場合における被測定物Ｓ内における光電吸収されるエネルギー量を算出することができる。処理部５２は、被測定物Ｓ内でコンプトン散乱されないと仮定した場合における被測定物Ｓ内における光電吸収されるエネルギー量に基づいて、Ｘ線ＸＬの光子が被測定物Ｓで散乱される場合に第１領域Ａ１で検出されるエネルギー量と、Ｘ線ＸＬの光子が被測定物Ｓで散乱されないと仮定した場合に第１領域Ａ１で検出されるエネルギー量との比率に応じた補正係数γを算出する。
【００８４】
その後、処理部５２は、取得部５１で取得された製品情報に含まれる形状情報に基づいて、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離を算出し、算出した距離に応じて補正係数γを変更する（ステップＳ３４）。なお、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離の算出方法は、第１実施形態のステップＳ３４（図６参照）で説明した方法と同様である。また、第１実施形態のステップＳ３４で説明したように、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離に応じて、吸収断面積及び散乱断面積が変化する。従って、処理部５２は、ステップＳ３３Ａで算出した補正係数γに対して、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離に応じた値を乗算することにより、補正係数γの値を変更する。
【００８５】
以上に説明したように、第２実施形態では、処理部５２は、Ｘ線ＸＬの光子が物質内で吸収もしくは散乱されるまでに移動可能な距離を用いて、補正係数γを算出するので、物理的及び定性的に矛盾のない補正係数γを算出することができる。
【００８６】
＜第３実施形態＞
上記した第１実施形態及び第２実施形態では、取得部５１は、外部装置から送信される製品情報から、被測定物Ｓの形状情報及び被測定物Ｓを構成する物質の組成情報を取得していた。これに対して、第３実施形態では、処理部５２は、補正処理を行う前の第１投影データ及び第２投影データに基づいて再構成した解析用の３次元画像（形状情報及び物質の組成情報を取得するために再構成されるボクセルデータ）を解析することにより、被測定物Ｓの形状情報及び被測定物Ｓを構成する物質の組成情報を取得する。
【００８７】
図１２は、第３実施形態の補正係数算出処理を示すフォローチャートである。なお、第３実施形態の補正係数算出処理は、図５のステップＳ３の処理に相当する。また、図１２のステップＳ３１、ステップＳ３３、及びステップＳ３４の処理は、図６に示したステップＳ３１、ステップＳ３３、及びステップＳ３４の処理と同様の処理であり、重複する説明を省略する。
【００８８】
図１２に示す処理において、処理部５２は、図５のステップＳ１で取得した投影データに基づいて、形状情報及び物質の組成情報を取得するための解析用の３次元画像（ボクセルデータ）を再構成する（ステップＳ３２Ａ）。なお、この解析用の３次元画像は、形状情報及び物質の組成情報を取得するために再構成されるものであり、画像のコントラストは低くてもよい。従って、処理部５２は、解析用の３次元画像を再構成するための投影データとして、補正処理を行って画像を再構成する際（つまり、図５のステップＳ７で画像を再構成する際）の投影データに対してデータ量を少なくして検出器４から取得する。すなわち、処理部５２は、検出器４で得られたすべてのボクセルの投影データを取得するのではなく、検出器４で得られた投影データから所定間隔のボクセルのデータを間引いたデータを取得する。
【００８９】
また、処理部５２は、解析用の３次元画像を取得するためのＸ線ＸＬの強度を、補正処理を行って画像を再構成する際（つまり、図５のステップＳ７で画像を再構成する際）のＸ線ＸＬの強度（ステップＳ１で投影データを取得される際のＸ線ＸＬの強度）よりも低下させてもよい。この場合は、解析用の３次元画像を取得する際のＸ線源２における消費電力を抑制することができる。
【００９０】
そして、処理部５２は、ステップＳ３２Ａで再構成した解析用の３次元画像を解析することにより、被測定物Ｓの３次元形状を示す形状情報と、被測定物Ｓを構成する物質の組成情報とを取得する（ステップＳ３２Ｂ）。具体的には、処理部５２は、解析用の３次元画像に基づいて、被測定物Ｓの３次元形状を３次元座標データとして認識する。また、処理部５２は、解析用の３次元画像における各ボクセルの輝度に基づいて、被測定物Ｓ（又は被測定物Ｓを構成する部品）を構成する物質の種類を認識する。例えば、解析用の３次元画像におけるボクセルの輝度が高い部分（明るい部分）は、吸収率が低い物質の部分を示し、解析用の３次元画像におけるボクセルの輝度が低い部分（暗い部分）は、吸収率が高い物質の部分を示している。
【００９１】
その後、処理部５２は、ステップＳ３２Ｂで取得した被測定物Ｓを構成する物質の組成情報と、ステップＳ３１で取得したＸ線ＸＬのスペクトル情報とに基づいて、補正係数γを算出する（ステップＳ３３）。また、処理部５２は、ステップＳ３２Ｂで取得した被測定物Ｓの形状情報に基づいて、Ｘ線ＸＬが被測定物Ｓを通過する距離を算出し、算出した距離に応じて補正係数γに変更する（ステップＳ３４）。なお、処理部５２は、ステップＳ３３の処理に代えて、図１０のステップＳ３３Ａの処理を実行してもよい。
【００９２】
以上に説明したように、第３実施形態では、処理部５２は、補正処理を行う前の第１投影データ及び第２投影データに基づいて再構成した解析用の３次元画像を解析することにより被測定物Ｓを構成する物質の組成情報を取得する。このような構成によれば、取得部５１が被測定物Ｓを構成する物質の組成情報を取得することができない場合であっても、解析用の３次元画像に基づいて物質の組成情報を取得することができ、取得した物質の組成情報に基づいて補正係数を算出することが可能となる。
【００９３】
また、第３実施形態では、処理部５２は、解析用の３次元画像を再構成するための第１投影データ及び第２投影データとして、補正処理を行って画像を再構成する際の第１投影データ及び第２投影データに対してデータ量を少なくして検出器４から取得する。このような構成によれば、解析用の３次元画像を取得するためのデータ処理量を低減することができるとともに、データ処理時間も短縮することができる。
【００９４】
また、第３実施形態では、処理部５２は、解析用の３次元画像を再構成するためのＸ線ＸＬの強度を、補正処理を行って画像を再構成する際のＸ線ＸＬの強度より低下させる。このような構成によれば、解析用の３次元画像を取得する際のＸ線源２における消費電力を抑制することができる。
なお、測定物質Ｓの組成情報を取得する方法としては、他に例えば、エネルギーの異なるＸ線ＸＬを用いて、組成情報を取得しても構わない。
【００９５】
＜構造物製造システム＞
次に、上述したＸ線装置１を備えた構造物製造システムについて説明する。図１３は、構造物製造システムＳＹＳのブロック構成図である。構造物製造システムＳＹＳは、測定装置としてのＸ線装置１と、成形装置７２０と、制御装置（検査装置）７３０と、リペア装置７４０とを備える。本実施形態においては、構造物製造システムＳＹＳは、自動車のドア部分、エンジン部品、ギア部品、回路基板を備える電子部品などの成形品を作成する。
【００９６】
設計装置７１０は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、作成した設計情報を成形装置７２０に送信する。また、設計装置７１０は、作成した設計情報を制御装置７３０の後述する座標記憶部７３１に記憶させる。ここで、設計情報とは、構造物の各位置の座標を示す情報である。成形装置７２０は、設計装置７１０から入力された設計情報に基づいて上記構造物を作製する。成形装置７２０の成形工程には、鋳造、鍛造、または切削等が含まれる。
【００９７】
Ｘ線装置１は、測定した座標を示す情報を制御装置７３０へ送信する。制御装置７３０は、座標記憶部７３１と、検査部７３２とを備える。座標記憶部７３１には、前述の通り、設計装置７１０により設計情報が記憶される。検査部７３２は、座標記憶部７３１から設計情報を読み出す。検査部７３２は、Ｘ線装置１から受信した座標を示す情報から、作成された構造物を示す情報（形状情報）を作成する。検査部７３２は、Ｘ線装置１から受信した座標を示す情報（形状情報）と座標記憶部７３１から読み出した設計情報とを比較する。検査部７３２は、比較結果に基づき、構造物が設計情報通りに成形されたか否かを判定する。換言すれば、検査部７３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する。検査部７３２は、構造物が設計情報通りに成形されていない場合、修復可能であるか否か判定する。修復できる場合、検査部７３２は、比較結果に基づき、不良部位と修復量を算出し、リペア装置７４０に不良部位を示す情報と修復量を示す情報とを送信する。
【００９８】
リペア装置７４０は、制御装置７３０から受信した不良部位を示す情報と修復量を示す情報とに基づき、構造物の不良部位を加工する。
【００９９】
図１４は、構造物製造システムＳＹＳによる処理の流れを示したフローチャートである。まず、設計装置７１０が、構造物の形状に関する設計情報を作製する（ステップＳ１０１）。次に、成形装置７２０は、設計情報に基づいて上記構造物を作製する（ステップＳ１０２）。次に、Ｘ線装置１は構造物の形状に関する座標を測定する（ステップＳ１０３））。次に制御装置７３０の検査部７３２は、Ｘ線装置１から作成された構造物の形状情報と、上記設計情報とを比較することにより、構造物が設計情報通りに作成された否かを検査する（ステップＳ１０４）。
【０１００】
次に、制御装置７３０の検査部７３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。作成された構造物が良品である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、構造物製造システムＳＹＳはその処理を終了する。一方、作成された構造物が良品でない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、制御装置７３０の検査部７３２は、作成された構造物が修復できるか否か判定する（ステップＳ１０７）。
【０１０１】
作成された構造物が修復できる場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、リペア装置７４０は、構造物の再加工を実施し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０３の処理に戻る。一方、作成された構造物が修復できない場合（ステップＳ１０７  ＹＥＳ）、構造物製造システムＳＹＳはその処理を終了する。以上で、本フローチャートの処理を終了する。
【０１０２】
以上により、上記の実施形態におけるＸ線装置１が構造物の座標を正確に測定することができるので、構造物製造システムＳＹＳは、作成された構造物が良品であるか否か判定することができる。また、構造物製造システムＳＹＳは、構造物が良品でない場合、構造物の再加工を実施し、修復することができる。
【０１０３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。また、上記の実施の形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。そのような変更または改良、省略した形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記した実施の形態や変形例の構成を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【０１０４】
上記した第１実施形態〜第３実施形態では、画像の再構成方法としてフィルタ補正逆投影法を用いていたが、逆投影法や逐次近似法を用いてもよい。逐次近似法に関しては、例えば、米国特許出願公開第２０１０／０２２０９０８号明細書に記載されている。
【０１０５】
また、Ｘ線源２は、被測定物ＳのＸ線吸収特性に応じて加速電圧を変化させることにより、被測定物Ｓに照射するＸ線の強度を調整することができる。この場合、Ｘ線源２が発生するＸ線ＸＬ（固有Ｘ線、連続Ｘ線）のエネルギースペクトルは、加速電圧によって変わる。このような構成において、取得部５１は、ステップＳ３１において、Ｘ線源２から加速電圧を示す情報を取得し、取得した情報に対応するスペクトル情報を記憶部５３から読み出す。このような構成によれば、処理部５２は、Ｘ線源２の加速電圧に応じたスペクトル情報に基づいて補正係数γを算出することができる。
【０１０６】
また、物質の組成情報は、被測定物Ｓ（例えば産業用部品及びその産業用部品を構成する部品）を構成する物質の種類（例えば、鉄、アルミニウム、プラスチックなど）を示す情報であったが、被測定物Ｓを構成する物質の種類、成分、密度などを表す情報であってもよい。また、物質の種類を金属と非金属に分類した情報でも構わない。この場合に、金属の補正係数γと、非金属の補正係数γとしても良く。すなわち、物質の組成情報を厳密に用いなくても構わない。また、例えば、生物もしくは臓器などの生物の一部においては、酸素、炭素などの非金属の原子から構成されているために、非金属の補正係数γを代表して用いても構わない。勿論、生物の成分情報からそれぞれの原子毎の補正係数γを算出し用いても構わない。
【０１０７】
ここで、物質の成分としては、例えば鉄や銅が含む物質である場合に、その物質における鉄の割合と銅の割合を示す情報が想定される。また、物質の密度としては、単位体積あたりに含まれる物質の原子数、単位体積あたりの物質の質量などで表される情報が想定される。この場合、処理部５２は、物質の種類、成分、密度などの情報に基づいて吸収断面積及び散乱断面積を導出することで、より一層精度の高い補正係数γを算出することができる。
【０１０８】
また、上記した第１実施形態では、処理部５２は、式（１）又は式（２）に基づいて補正係数γを算出していた。しかし、処理部５２は、下記の式（３）に基づいて補正係数γを算出してもよい。
【０１０９】
【数３】
2016002034.tif 000005
【０１１０】
上記の式（３）では、処理部５２は、物質の吸収断面積σＰＥと散乱断面積σＣＳとを被測定物Ｓの測定を行う際のＸ線ＸＬのエネルギー領域で積分した値と、物質の散乱断面積σＣＳを被測定物Ｓの測定を行う際のＸ線ＸＬのエネルギー領域で積分した値とに基づいて補正係数γを算出する。
【０１１１】
また、処理部５２は、補正係数γを算出するための算出式（上記の式（１）〜（３）のいずれか）に対応するルックアップテーブル（Lookup-Table；以下、ＬＵＴという。）を参照して補正係数γを求めてもよい。ＬＵＴは、様々な値に対する複雑な計算処理の計算結果である値を予め求めておき、それらの値を配列（テーブル）に格納したものである。スペクトル情報及び物質の組成情報に対応する複数のＬＵＴを予め用意しておく。処理部５２は、物質の組成情報に対応するＬＵＴを選択し、選択したＬＵＴを参照して補正係数γを求める。このように、処理部５２がＬＵＴを参照して補正係数γを求めることにより、複雑な計算式の計算処理を単純な値（データ）の参照処理で置き換えて処理の効率化を図ることができる。
【０１１２】
ところで、上述の実施形態において、フィルタ補正処理後の補正処理において、投影データのうち被測定物Ｓに対応する第１の値（正の値）に第１の補正係数を乗算し、被測定物Ｓの周囲に対応する第２の値（負の値）に第２の補正係数を乗算している。上述の実施形態において、第１の補正係数は、第２の補正係数と同じ（補正係数γ）である。第１の補正係数を第２の補正係数と同じにすることで、演算に要する負荷を減らすことができる。また、散乱が生じないと仮定した場合に、散乱に伴うＸ線のエネルギーのロスがなくなることによるＸ線のエネルギーの増分と、吸収が増加することによるＸ線のエネルギーの減少分とを釣り合わせることができる。
【０１１３】
なお、上記の第１の補正係数は、第２の補正係数と異なっていてもよい。例えば、第１の補正係数は、第２の補正係数よりも大きくてもよいし、第２の補正係数よりも小さくてもよい。第１の補正係数および第２の補正係数は、互いに線形または非線形の所定の関係を満たすように設定されてもよいし、互いに独立に設定されていてもよい。このように、第１の補正係数と第２の補正係数とを互いに異なる値に設定することで、より複雑なモデルに適用することもできる。
【０１１４】
例えば、被測定物Ｓで散乱したＸ線の一部（広角成分）は、検出器４に入射しない場合がありえる。つまり、被測定物Ｓで散乱が生じないと仮定した場合に、Ｘ線のエネルギーの増分と吸収によるエネルギーの減少分とが釣り合わないこともありえる。このような場合に、第１の補正係数を、第２の補正係数よりも大きくすること、あるいは第２の補正係数よりも小さくすることによって、整合をとることができる。
【０１１５】
なお、上述の実施形態において、補正係数γは、吸収断面積および散乱断面積、あるいは平均自由行程を使って設定されるが、その他の手法により設定されてもよい。例えば、補正係数γによる補正を行わないで被測定物Ｓの形状を測定した結果と、被測定物Ｓの形状を破壊検査などにより測定した結果とを比較して、補正係数を設定してもよい。この場合に、補正係数は、式（１）から算出される補正係数γと、破壊検査の結果に基づく実験係数との関数で表されてもよい。
【０１１６】
また、上記した第３実施形態では、制御装置５は、被測定物Ｓの形状情報及び被測定物Ｓを構成する物質の組成情報を取得するための解析用の３次元画像を取得していた（ステップＳ３２Ａ参照）。しかし、このような構成に限定されず、制御装置５は、図４のステップＳ１で取得した投影データを再構成して得られた画像に基づいて、被測定物Ｓの形状情報及び被測定物Ｓを構成する物質の組成情報を取得してもよい。この場合、制御装置５は、取得した形状情報及び物質の組成情報に基づいて補正係数γを算出し、算出した補正係数γをステップＳ１で取得した投影データに乗算することにより補正処理を行う。そして、制御装置５は、補正処理後の投影データを再構成して高コントラストの画像を取得する。このような構成において、形状情報及び物質の組成情報を取得するために再構成される画像のデータ量は少なくてもよい。
【０１１７】
また、図１に示すＸ線装置１は、Ｘ線源２及び検出器４が固定され、ステージ装置３のステージ９が回転する構成であった。しかし、ステージ装置３のステージ９が回転せず、Ｘ線源２及び検出器４がステージ９の周りを回転する構成でもよい。
【０１１８】
また、制御装置５は、例えば自動計算機能を有するコンピュータで構成される。なお、Ｘ線装置１において、Ｘ線源２、ステージ装置３及び検出器４と、制御装置５とが別構成であってもよい。この場合、Ｘ線源２、ステージ装置３及び検出器４と、制御装置５とが無線又は有線で接続される。また、Ｘ線装置１は、他のコンピュータと無線又は有線で接続されてもよい。
【０１１９】
また、制御装置５は、ＣＰＵなどの演算装置を有し、演算装置に図５、図６、図１０、図１２に示す処理を実行させるためのプログラムを有している。このプログラムは、例えば、被測定物からの信号を検出器で検出することで画像を形成する画像形成プログラムであって、コンピュータに、検出器の領域のうち、被測定物からの信号を受信する第１領域で得られる第１信号の値を増加させ、被測定物からの信号を受信しない第２領域で得られる第２信号の値を減少させる補正処理を行うことと、補正処理後のデータに基づいて画像を再構成することと、を実行させる。このプログラムは例えば記憶部５３に記憶されている。また、このプログラムはメモリなどの記憶媒体に記憶可能である。
【０１２０】
なお、上述の実施形態ではＸ線装置１を例に挙げたが、これに限られず、他の装置にも適用できる。例えば、単一光子放射断層撮影（ＳＰＥＣＴ）、ポジトロン断層法（ＰＥＴ）にも適用できる。
【０１２１】
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用したＸ線検出装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【符号の説明】
【０１２２】
１…Ｘ線装置、２…Ｘ線源、３…ステージ装置、４…検出器、５…制御装置、５１…取得部、５２…処理部、５３…記憶部、７１０…設計装置、７２０…成形装置、７３０…制御装置（検査装置）、ＳＹＳ…構造物製造システム、Ｓ…被測定物、ＸＬ…Ｘ線
【図１】
2016002034.tif 000006
【図２】
2016002034.tif 000007
【図３】
2016002034.tif 000008
【図４】
2016002034.tif 000009
【図５】
2016002034.tif 000010
【図６】
2016002034.tif 000011
【図７】
2016002034.tif 000012
【図８】
2016002034.tif 000013
【図９】
2016002034.tif 000014
【図１０】
2016002034.tif 000015
【図１１】
2016002034.tif 000016
【図１２】
2016002034.tif 000017
【図１３】
2016002034.tif 000018
【図１４】
2016002034.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月21日(2016.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を射出するＸ線源と、
前記Ｘ線源から射出された前記Ｘ線を検出する検出器と、
前記検出器の領域のうち、前記Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、前記Ｘ線源との間に前記被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部とを有し、
前記処理部は、前記Ｘ線の光子が前記被測定物で散乱される場合に前記第１領域で検出される光子量と、前記Ｘ線の光子が前記被測定物で散乱されないと仮定した場合に前記第１領域で検出される光子量との比率に応じた補正係数に基づいて前記補正処理を行うＸ線装置。
【請求項２】
Ｘ線を射出するＸ線源と、
前記Ｘ線源から射出された前記Ｘ線を検出する検出器と、
前記検出器の領域のうち、前記Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、前記Ｘ線源との間に前記被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部とを有し、
前記処理部は、前記Ｘ線のエネルギースペクトルの情報と、前記被測定物の組成の情報とを用いて前記補正処理を行うＸ線装置。
【請求項３】
Ｘ線を射出するＸ線源と、
前記Ｘ線源から射出された前記Ｘ線を検出する検出器と、
前記検出器の領域のうち、前記Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、前記Ｘ線源との間に前記被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部とを有し、
前記処理部は、前記Ｘ線が前記被測定物で散乱されない状態を推定することにより前記補正処理を行うＸ線装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記検出器で得られる第１投影データ及び第２投影データに対してフィルタ補正処理を行い、該フィルタ補正処理後に前記補正処理を行う、Ｘ線装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記第１投影データ及び前記第２投影データに前記補正係数を乗算することで前記補正処理を行う、Ｘ線装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記Ｘ線源から射出される前記Ｘ線のエネルギースペクトルに関するスペクトル情報と、前記被測定物を構成する物質の組成情報とを用いて前記補正係数を算出する、Ｘ線装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記Ｘ線のエネルギーでの前記物質の吸収係数と、前記Ｘ線のエネルギーでの前記物質の散乱係数とを用いて、前記補正係数を算出する、Ｘ線装置。
【請求項８】
請求項６に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記Ｘ線の光の光子が前記物質内で吸収もしくは散乱されるまでに移動可能な距離を用いて、前記補正係数を算出する、Ｘ線装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記被測定物の製品情報に基づいて前記被測定物を構成する物質の組成情報を取得する、Ｘ線装置。
【請求項１０】
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記補正処理を行う前の前記第１投影データ及び前記第２投影データに基づいて再構成した解析用の３次元画像を解析することにより前記被測定物を構成する物質の組成情報を取得する、Ｘ線装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記解析用の３次元画像を再構成するための前記第１投影データ及び前記第２投影データとして、前記補正処理を行って画像を再構成する際の前記第１投影データ及び前記第２投影データに対してデータ量を少なくして前記検出器から取得する、Ｘ線装置。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記解析用の３次元画像を再構成するための前記Ｘ線の強度を、前記補正処理を行って画像を再構成する際の前記Ｘ線の強度より低下させる、Ｘ線装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のＸ線装置であって、
前記補正係数は、前記Ｘ線が前記被測定物を通過する距離に応じて設定される、Ｘ線装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記被測定物の形状と該被測定物に対する前記Ｘ線の投影角度とに基づいて、前記Ｘ線が前記被測定物を通過する距離を算出する、Ｘ線装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載のＸ線装置であって、
前記処理部は、前記被測定物の形状情報に基づいて前記Ｘ線が前記被測定物を通過する距離を算出する、Ｘ線装置。
【請求項１６】
被測定物からの信号を検出器で検出することで画像を形成する画像形成方法であって、
Ｘ線を射出するＸ線源から射出された前記Ｘ線を前記検出器で検出することと、
前記Ｘ線のエネルギースペクトルの情報と前記被測定物の組成の情報とを用いて、前記検出器の領域のうち、前記Ｘ線源との間に前記被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、前記Ｘ線源との間に前記被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行うことと、
前記補正処理後のデータに基づいて画像を再構成することと、を含む画像形成方法。
【請求項１７】
構造物の形状に関する設計情報を作製する設計工程と、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作成する成形工程と、
作製された前記構造物の形状を請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のＸ線装置を用いて計測する工程と、
前記計測工程で得られた形状情報と前記設計情報とを比較する検査工程と、を有する構造物の製造方法。
【請求項１８】
前記検査工程の比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を実施するリペア工程を有する請求項１７に記載の構造物の製造方法。
【請求項１９】
構造物の形状に関する設計情報を作製する設計装置と、
前記設計情報に基づいて前記構造物を作製する成形装置と、
作製された前記構造物の形状を測定する請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のＸ線装置と、
前記Ｘ線装置によって得られた前記構造物の形状に関する形状情報と前記設計情報とを比較する検査装置と、を含む構造物製造システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の態様によれば、Ｘ線を射出するＸ線源と、Ｘ線源から射出されたＸ線を検出する検出器と、検出器の領域のうち、Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、Ｘ線源との間に被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部とを有し、処理部は、Ｘ線の光子が被測定物で散乱される場合に第１領域で検出される光子量と、Ｘ線の光子が被測定物で散乱されないと仮定した場合に第１領域で検出される光子量との比率に応じた補正係数に基づいて補正処理を行うＸ線装置が提供される。本発明の態様によれば、Ｘ線を射出するＸ線源と、Ｘ線源から射出されたＸ線を検出する検出器と、検出器の領域のうち、Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、Ｘ線源との間に被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部とを有し、処理部は、Ｘ線のエネルギースペクトルの情報と、被測定物の組成の情報とを用いて補正処理を行うＸ線装置が提供される。本発明の態様によれば、Ｘ線を射出するＸ線源と、Ｘ線源から射出されたＸ線を検出する検出器と、検出器の領域のうち、Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、Ｘ線源との間に被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部とを有し、処理部は、Ｘ線が被測定物で散乱されない状態を推定することにより補正処理を行うＸ線装置が提供される。本発明の態様によれば、被測定物からの信号を検出器で検出することで画像を形成する画像形成方法であって、Ｘ線を射出するＸ線源から射出されたＸ線を検出器で検出することと、Ｘ線のエネルギースペクトルの情報と被測定物の組成の情報とを用いて、検出器の領域のうち、Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、Ｘ線源との間に被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行うことと、補正処理後のデータに基づいて画像を再構成することと、を含む画像形成方法が提供される。本発明の第１態様によれば、Ｘ線を射出するＸ線源と、Ｘ線源から射出されたＸ線を検出する検出器と、検出器の領域のうち、Ｘ線源との間に被測定物がある第１領域で得られる第１投影データの値を増加させ、Ｘ線源との間に被測定物がない第２領域で得られる第２投影データの値を減少させる補正処理を行って画像を再構成する処理部と、を備えるＸ線装置が提供される。
【国際調査報告】
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