(57)【要約】【課題】ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサのノイズを従来よりも短時間で決定する。【解決手段】行横断方向にＴＤＩ動作が可能なＮ行（Ｎは１００以上の自然数）の画素を有するＣＣＤセンサを準備する。このＣＣＤセンサに被測定電磁波を照射しない状態で，所定の転送周波数で，Ｍ行分（ＭはＮの５〜５０％の範囲内の自然数）のＴＤＩ動作を実行して，それが完了した時点のＣＣＤセンサの出力（以下，Ｍ行ノイズという）を得る。このＭ行ノイズにＮ／Ｍを掛け算して，得られた値をＣＣＤセンサのノイズ強度と決定する。次に，ＣＣＤセンサに被測定電磁波を照射した状態で，Ｍ行ノイズを得たときと同じ転送周波数で，Ｎ行分のＴＤＩ動作を実行して，測定生データを得る。この測定生データからノイズ強度を引き算して，ノイズを除去した測定データを得る。【選択図】図５
2005241509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の段階を備えるＣＣＤセンサの測定データ取得方法。
（ア）行横断方向にＴＤＩ動作が可能なＮ行（Ｎは１００以上の自然数）の画素を有するＣＣＤセンサを準備する準備段階。
（イ）前記ＣＣＤセンサに被測定電磁波を照射しない状態で，所定の転送周波数で，Ｍ行分（ＭはＮの５〜５０％の範囲内の自然数）の前記ＴＤＩ動作を実行して，それが完了した時点の前記ＣＣＤセンサの出力（以下，Ｍ行ノイズという）を取得するＭ行ノイズ取得段階。
（ウ）前記Ｍ行ノイズにＮ／Ｍを掛け算して，得られた値を前記ＣＣＤセンサのノイズ強度と決定するノイズ強度決定段階。
（エ）前記ノイズ強度を記憶手段に記憶するノイズ強度記憶段階。
（オ）前記ＣＣＤセンサに前記被測定電磁波を照射した状態で，前記Ｍ行ノイズを得たときと同じ転送周波数で，前記Ｎ行分の前記ＴＤＩ動作を実行して，それが完了した時点の前記ＣＣＤセンサの出力（以下，測定生データという）を取得する測定生データ取得段階。
（カ）前記測定生データから，前記記憶手段に記憶された前記ノイズ強度を引き算して，ノイズを除去した測定データを取得するノイズ除去段階。
【請求項２】
請求項１における測定データ取得方法において，次の特徴を備える測定データ取得方法。
（キ）前記被測定電磁波はＸ線回折装置における回折Ｘ線である。
（ク）前記行横断方向は前記回折Ｘ線の回折角の変化方向に一致している。
（ケ）前記行横断方向の前記転送周波数に前記画素の前記行横断方向のサイズを掛け算したものが，前記ＣＣＤセンサと前記回折Ｘ線との間の，前記回折角の変化方向における相対速度に等しい。
【請求項３】
次の構成を備えるＣＣＤセンサの測定データ取得装置。
（ア）行横断方向にＴＤＩ動作が可能なＮ行（Ｎは１００以上の自然数）の画素を有するＣＣＤセンサ。
（イ）前記ＣＣＤセンサに被測定電磁波を照射しない状態で，所定の転送周波数で，Ｍ行（ＭはＮの５〜５０％の範囲内の自然数）分の前記ＴＤＩ動作を実行して，それが完了した時点の前記ＣＣＤセンサの出力（以下，Ｍ行ノイズという）を取得するＭ行ノイズ取得手段。
（ウ）前記Ｍ行ノイズ取得手段から受け取った前記Ｍ行ノイズにＮ／Ｍを掛け算して，得られた値を前記ＣＣＤセンサのノイズ強度と決定するノイズ強度決定手段。
（エ）前記ノイズ強度決定手段から受け取った前記ノイズ強度を記憶するノイズ強度記憶手段。
（オ）前記ＣＣＤセンサに前記被測定電磁波を照射した状態で，前記Ｍ行ノイズを得たときと同じ転送周波数で，前記Ｎ行分の前記ＴＤＩ動作を実行して，それが完了した時点の前記ＣＣＤセンサの出力（以下，測定生データという）を取得する測定生データ取得手段。
（カ）前記測定生データ取得手段から受け取った前記測定生データから，前記記憶手段から受け取った前記ノイズ強度を引き算して，ノイズを除去した測定データを取得するノイズ除去手段。
【請求項４】
請求項３に記載した測定データ取得装置を備えるＸ線回折装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＩ動作が可能なＣＣＤセンサについて，その測定生データからノイズを除去して，ノイズ除去後の測定データを取得する方法及び装置に関する。また，そのような測定データ取得装置を備えるＸ線回折装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤセンサをＴＤＩ（Time Delay Integration，時間遅延積分）動作させると，ＣＣＤセンサに対して相対的に動いている画像を高感度で記録できる。例えば，次の特許文献１は，そのような技術を開示している。
【特許文献１】特開平８−２１５１８２号公報
【０００３】
この特許文献１は，医療用のＸ線撮影装置において，Ｘ線画像の記録装置としてＴＤＩ動作のＣＣＤセンサを用いるものである。この特許文献１は，被写体である人体を静止させておいて，Ｘ線源とＣＣＤセンサを移動させて，それに同期させてＣＣＤセンサをＴＤＩ動作させて，断層画像を得ているものであり，ＴＤＩ動作の原理を分かりやすく説明している。また，この特許文献１は，ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサについて，暗電流等に起因するノイズを測定データから除去することにも言及している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＣＤセンサは，電源を入れるだけで，被測定信号が照射されなくても，暗電流に代表されるノイズが出力される。このノイズは，測定データから除去されるべきものであるから，測定開始前にノイズ強度を測定して，これを記憶し，測定データからノイズ強度を除去することが一般的に行われている。ところで，ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサでは，そのＴＤＩ動作の特有性から，ノイズ強度を測定するのに時間がかかる。すなわち，Ｎ行の画素を有するＣＣＤセンサにおいて，行横断方向にＴＤＩ動作をさせる場合は，入力画像の特定部分の強度は，その特定部分がＮ行分だけＣＣＤセンサ上を通過したときに，換言すれば，Ｎ行分の電荷転送動作が完了したときに，初めて，その特定部分の強度データが定まる。この測定データには，上述のようなノイズが含まれているが，このノイズもＮ行分のノイズが蓄積されたものになっている。したがって，被測定信号を照射しない状態でＣＣＤセンサのノイズを測定する場合にも，Ｎ行分の電荷転送動作を実施したあとのノイズ出力を測定しないと，測定データから差し引くべき正しいノイズ強度が決まらないことになる。
【０００５】
上述の特許文献１では，Ｘ線源を停止して，断層撮影と同じ動作をＣＣＤセンサにさせることによって，暗電流等に起因するノイズ強度のデータを得ている。そして，あらかじめ測定しておいた上述のノイズ強度を，実際の測定データから差し引くことで，補正後のデータを得ている。
【０００６】
このように，ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサについて，あらかじめノイズを測定するには，全ての行数分だけ電荷転送動作をさせるための時間が必要である。ＣＣＤセンサのノイズは，転送周波数に大きく依存し，かつ，温度にも依存するので，本来の測定作業の直前に，本来の測定作業と同じ条件で，ノイズ強度を毎回測定するのが理想的である。しかしながら，ノイズ測定に時間を要するので，これが全体の作業時間を短縮する障害になっている。例えば，５１２行の画素を有するＣＣＤセンサにおいて，転送周波数を４４．８Ｈｚ（転送周期が２２．３ミリ秒）と仮定して，その行横断方向に電荷を転送すると，５１２行分の転送が完了するのに，１１．４秒程度の時間がかかる。この時間自体は，それほど長いものではないが，多数の測定データを次々と記録する場合において，各測定の直前に常にノイズ測定をすることを考えると，全体としての作業時間がかなり増加することになる。
【０００７】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり，その目的は，ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサのノイズを従来よりも短時間で決定できる測定データ取得方法及び装置並びにＸ線回折装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＣＣＤセンサの測定データ取得方法は，次の段階を備えている。（ア）行横断方向にＴＤＩ動作が可能なＮ行（Ｎは１００以上の自然数）の画素を有するＣＣＤセンサを準備する準備段階。（イ）前記ＣＣＤセンサに被測定電磁波を照射しない状態で，所定の転送周波数で，Ｍ行分（ＭはＮの５〜５０％の範囲内の自然数）の前記ＴＤＩ動作を実行して，それが完了した時点の前記ＣＣＤセンサの出力（以下，Ｍ行ノイズという）を取得するＭ行ノイズ取得段階。（ウ）前記Ｍ行ノイズにＮ／Ｍを掛け算して，得られた値を前記ＣＣＤセンサのノイズ強度と決定するノイズ強度決定段階。（エ）前記ノイズ強度を記憶手段に記憶するノイズ強度記憶段階。（オ）前記ＣＣＤセンサに前記被測定電磁波を照射した状態で，前記Ｍ行ノイズを得たときと同じ転送周波数で，前記Ｎ行分の前記ＴＤＩ動作を実行して，それが完了した時点の前記ＣＣＤセンサの出力（以下，測定生データという）を取得する測定生データ取得段階。（カ）前記測定生データから，前記記憶手段に記憶された前記ノイズ強度を引き算して，ノイズを除去した測定データを取得するノイズ除去段階。
【０００９】
上述のＮは１００以上とした。本発明は行横断方向の電荷転送動作におけるノイズ測定時間を短縮することを主眼とするものであるから，多数の行を備えるＣＣＤセンサに有効なものである。そこで，１００行以上の画素を有するＣＣＤセンサを対象としている。また，上述のＭは，Ｎの５〜５０％の範囲内とした。それは次の理由による。５％よりも少ないと，得られるノイズ強度の信頼性に欠けるおそれがある。一方，５０％よりも多いと，時間短縮の効果が薄れる。５０％以下ならば，従来の半分以下の時間でノイズ強度を決定することができる。
【００１０】
被測定電磁波としては，ＣＣＤセンサで測定できるものであれば特に制限はなく，Ｘ線，紫外線，可視光，赤外線などが考えられる。
【００１１】
上述の測定データ取得方法は，Ｘ線回折装置の回折パターンの測定に利用できる。その場合，前記行横断方向は前記回折Ｘ線の回折角の変化方向に一致するようにする。そして，前記行横断方向の前記転送周波数に前記画素の前記行横断方向のサイズを掛け算したものが，前記ＣＣＤセンサと前記回折Ｘ線との間の，前記回折角の変化方向における相対速度に等しくなるようにする。これにより，ＣＣＤセンサに対して相対的に移動している回折パターンを，ＴＤＩ動作によって，高感度で記録できる。
【００１２】
また，本発明のＣＣＤセンサの測定データ取得装置は，次の構成を備えている。（ア）行横断方向にＴＤＩ動作が可能なＮ行（Ｎは１００以上の自然数）の画素を有するＣＣＤセンサ。（イ）前記ＣＣＤセンサに被測定電磁波を照射しない状態で，所定の転送周波数で，Ｍ行（ＭはＮの５〜５０％の範囲内の自然数）分の前記ＴＤＩ動作を実行して，それが完了した時点の前記ＣＣＤセンサの出力（以下，Ｍ行ノイズという）を取得するＭ行ノイズ取得手段。（ウ）前記Ｍ行ノイズ取得手段から受け取った前記Ｍ行ノイズにＮ／Ｍを掛け算して，得られた値を前記ＣＣＤセンサのノイズ強度と決定するノイズ強度決定手段。（エ）前記ノイズ強度決定手段から受け取った前記ノイズ強度を記憶するノイズ強度記憶手段。（オ）前記ＣＣＤセンサに前記被測定電磁波を照射した状態で，前記Ｍ行ノイズを得たときと同じ転送周波数で，前記Ｎ行分の前記ＴＤＩ動作を実行して，それが完了した時点の前記ＣＣＤセンサの出力（以下，測定生データという）を取得する測定生データ取得手段。（カ）前記測定生データ取得手段から受け取った前記測定生データから，前記記憶手段から受け取った前記ノイズ強度を引き算して，ノイズを除去した測定データを取得するノイズ除去手段。
【００１３】
さらに，本発明のＸ線回折装置は，このような測定データ取得装置を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば，ＣＣＤセンサの全体の行数分のＴＤＩ動作によるノイズ強度を測定することなく，それよりも少ない行数分のＴＤＩ動作によるノイズ強度に基づいてＮ行分のノイズ強度を決定できるので，従来よりも短時間でノイズ強度を決定できる。したがって，ＣＣＤセンサによる毎回のデータ測定のたびにノイズ強度を測定しても，全体の作業時間が少なくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下，図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。図１は，本発明を適用するＸ線回折装置の要部の構成を示す斜視図である。このＸ線回折装置は，粉末回折パターンを測定するものである。縦方向に長い断面を有するＸ線ビーム１６を試料１０の表面に入射して，試料１０で回折したＸ線１８を，ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサ１４で検出する。試料１０はゴニオメータの回転中心線１２の周りをθ回転し，一方，ＣＣＤセンサ１４は同じ回転中心線１２の周りを２θ回転する。すなわち，Ｘ線回折測定の間，試料１０とＣＣＤセンサ１４はθ／２θスキャンによって駆動される。これにより，試料１０の粉末回折パターンがＣＣＤセンサ１４に記録される。
【００１６】
図２はＣＣＤセンサの構成図である。このＣＣＤセンサは，ＴＤＩ動作が可能なフルフレームトランスファー（Full Frame Transfer：ＦＦＴ）型のＣＣＤセンサである。このＣＣＤセンサは，Ｎ行×Ｌ列の画素を含んでいる。この実施例では５１２行×５１２列である。各列では，第１行から第Ｎ行まで，受光部２０が順番に並んでいる。各受光部２０は，ひとつの画素を構成していて，電荷を蓄積するポテンシャルウェル（電子の井戸）となっている。そして，第１行から第Ｎ行までのＮ個の受光部が，アナログ式の垂直シフトレジスタを構成する。受光部２０にＸ線が当たると，その受光部で信号電荷が発生し，そこに電荷が蓄積される。蓄積された電荷は，垂直転送クロック信号を受けるたびに，次の行に転送される。垂直転送クロック信号のパルス間隔が，ＴＤＩ動作の転送周期に相当する。最終の第Ｎ行の電荷は，アナログ式の水平シフトレジスタ２２に転送される。水平シフトレジスタ２２は，第１列から第Ｌ列までのポテンシャルウェルで構成されている。水平シフトレジスタ２２上の各列の電荷は，水平転送クロック信号を受けるたびに，次の列に転送される。第Ｎ列のポテンシャルウェルの電荷は，出力部２４においてアナログ電圧信号に変換されて出力される。
【００１７】
図３は，出力部２４から出力された測定生データを一時的に記憶する記憶装置の記憶領域配列図である。測定生データを符号Ｓで表し，第１チャンネルの第１列の測定生データをＳ（１，１）と表現している。第１チャンネルの第１列から第Ｌ列までの測定生データＳ（１，１），Ｓ（１，２），Ｓ（１，３），……，Ｓ（１，Ｌ）は，第１チャンネル用のＬ個の記憶領域に格納される。同様に，第２チャンネル以降のデータも，それぞれの記憶領域に格納される。チャンネル番号が増加する方向が，回折角２θが増加する方向である。このように格納された２次元配列の測定生データを，そのまま表示装置等に表示すれば２次元の画像になる。また，第１列から第Ｎ列までのデータを合計して，Ｓ（１），Ｓ（２），……，というように，ひとつのチャンネルに対してひとつのデータ（合計データ）を割り当てれば，１次元の測定結果になる。回折パターンを表示する場合には，横軸に回折角２θを，縦軸にその２θに対応するチャンネル番号の合計データをとればよい。
【００１８】
次に，ノイズの除去方法を説明する。まず，従来方法から説明する。図４は，ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサについて，従来のノイズ除去方法を示すグラフである。横軸はＣＣＤセンサの読み出しチャンネル番号であり，縦軸は読み出し強度である。この読み出し強度は，ＣＣＤセンサのアナログ出力電圧をＡ／Ｄ変換器によって１６ｂｉｔのデジタル信号に変換し，かつ，それらを第１列から第Ｌ列まで合計したものである。
【００１９】
ノイズ強度を測定するために，Ｘ線源のシャッターを閉じたままでＣＣＤセンサをＴＤＩ動作させると（以下，これを「空読み」という），線分２６に示すように，読み出し強度がほぼ直線的に上昇していく。各画素で発生したノイズ信号が，行横断方向に転送されて加算されていくので，時間が経過するにつれて，読み出し強度が上昇することになる。５１２行分のＴＤＩ動作が完了するだけの時間（５１２転送周期）が経過すると，線分２８に示すように，読み出し強度がほぼ一定になる。これ以降は，常に，５１２行分のノイズが加算された状態で，読み出し強度が出力されるようになるからである。このときに得られる読み出し強度が，ＴＤＩ動作による実際の回折Ｘ線測定のときに混入してくるであろうノイズ強度である。このノイズ強度を記憶装置に記憶しておく。
【００２０】
ノイズ強度が測定できたら，Ｘ線発生装置のシャッターを開く。すると，散乱Ｘ線がＣＣＤセンサに入射するので，線分３０に示すように，読み出し強度が上昇していく。そして，シャッターを開いてから，５１２転送周期が経過すると，線分３２に示すように，散乱Ｘ線強度が一定になる。読み出し強度がほぼ一定になったら，θ／２θスキャンを開始して，回折パターンの測定を始めることになる。そして，得られた測定データから，記憶装置に記憶しておいたノイズ強度を差し引くことで，ノイズを除去した測定データが得られる。
【００２１】
以上の説明が，従来のノイズ除去方法であり，これによれば，５１２行分のノイズ強度を得るまで，ＴＤＩ動作を実行する必要があった。
【００２２】
次に，本発明の実施例の方法を説明する。図５は本発明の実施例によるノイズ除去方法を示すグラフである。図４のグラフとの違いは，ノイズ強度の測定部分が短縮されていることである。図４と同様に，ノイズ強度を測定するために，Ｘ線源のシャッターを閉じたままでＣＣＤセンサをＴＤＩ動作させると，線分３４に示すように，強度がほぼ直線的に上昇していく。そして，この実施例では，２５６行分のＴＤＩ動作が完了した時点（Ａ点）で，シャッターを開いている。すなわち，ＣＣＤセンサの全行数（５１２行）の５０％の行数（２５６行）のところで，ノイズ強度測定のためのＴＤＩ動作を終了にしている。このときの読み出し強度を，５１２行分のノイズ強度に換算して（すなわち，２５６行分の読み出し強度を２倍にして），これをノイズ強度として記憶装置に記憶する。
【００２３】
実験によれば，ＴＤＩ動作によって読み出されるノイズ強度は，転送した行数にほぼ正確に比例している。その直線性は，ＣＣＤセンサの画素ごとの性能のばらつきに依存すると考えられるが，現在のＣＣＤセンサの品質によれば，きわめて良好な直線性を示す。すなわち，強度上昇曲線の傾きが一定になる。したがって，全体の行数であるＮ行分のノイズ強度を測定しなくても，それよりも少ないＭ行分のノイズ強度を測定して，これをＮ行分に換算するだけで，実際にＮ行分のノイズ強度を測定したのとほぼ同じ値が得られる。ＭはＮの５〜５０％の範囲内とすることが好ましい。Ｎが５１２行ならば，Ｍは２６行〜２５６行の範囲内である。図５のグラフは，この範囲内の最大値の例を示している。
【００２４】
Ａ点以後の読み出し強度は，線分３６に示すように，ＴＤＩ動作によるノイズ強度の増加と，ＴＤＩ動作による散乱Ｘ線強度の増加とが加算された上昇曲線となる。線分３８はノイズ強度の増加を推定したものである。一方，線分４０は散乱Ｘ線強度の増加分だけを示したものである。ハッチングで示した領域が散乱Ｘ線強度の増加分を示す。ノイズ強度の測定を開始した時点から５１２転送周期が経過したところで，ノイズ強度はＢ点の値になり，その後，ほぼ一定になる。そのときの実際の読み出し強度はＣ点であり，この強度には，散乱Ｘ線強度も含まれている。Ｃ点以後も，線分４２に示すように，散乱Ｘ線強度が増加していくので，読み出し強度は増加していく。そして，シャッターを開いたＡ点から５１２転送周期が経過した時点（Ｄ点）で，読み出し強度の増加が止まり，その後，読み出し強度はほぼ一定になる。この状態になったら，θ／２θスキャンによる回折Ｘ線測定を実施することになる。
【００２５】
この図５の実施例は，５１２行分のＴＤＩ動作によってノイズ強度を記録する図４の従来方法と比較して，２分の１の時間でノイズ強度を決定することができる。
【００２６】
ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサにおけるノイズ強度は，ＴＤＩ動作の転送周波数に依存する。図６は，ノイズ強度と転送周期との関係を示すグラフである。横軸は転送周期である。転送周期の逆数が転送周波数である。縦軸は，５１２転送周期が経過した時点で実測したノイズ強度である。ノイズ強度の数値は，ＣＣＤセンサの読み出し出力であるアナログ出力電圧を，１６ｂｉｔのＡ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換したときのデジタルデータである。ＣＣＤセンサの温度は５℃である。
【００２７】
図６のグラフから分かるように，ノイズ強度は転送周波数に依存するので，回折パターンを測定するときのＣＣＤセンサのＴＤＩ転送周波数と同じ周波数を用いてノイズ強度を測定することが重要である。また，図６のグラフは温度が５℃のときのノイズ強度のデータであるが，ＣＣＤセンサのノイズは温度にも依存する。したがって，ノイズ強度を測定したときの温度と，回折パターンを測定するときの温度も同じにすることが大切である。その意味で，回折パターンを測定する直前に，その都度，ノイズ強度を測定するのが好ましく，これによって，ほぼ同じ温度環境でノイズ強度を測定できる。
【００２８】
次に，転送周波数の制御方法について説明する。ＣＣＤセンサは，それ自体でＴＤＩ動作の転送周波数を決定することができる。この周波数を内部転送周波数と呼ぶことにする。これに対して，ＣＣＤセンサの外部からＴＤＩ転送動作のためのタイミング信号を入力することもできる。このタイミング信号の周波数を外部転送周波数と呼ぶことにする。図１に示すようなＸ線回折装置において，ＣＣＤセンサを２θ回転させながら，ＣＣＤセンサをＴＤＩ動作させて，回折パターンを記録するには，２θ回転のスピードと，ＣＣＤセンサのＴＤＩ動作の転送周波数とを，所定の関係に設定しなければならない。そのためには，Ｘ線回折装置の制御装置の側から，２θ回転のスピードの制御に合わせた転送タイミング信号をＣＣＤセンサに与えるのが好都合である。具体的には，ＴＤＩ動作の転送周波数に，ＣＣＤセンサの画素の電荷転送方向（図２の行横断方向）のサイズを掛け算したものが，２θ回転するＣＣＤセンサの移動速度に等しくなるようにする。
【００２９】
一方，ノイズ強度の測定の場合には，２θ回転は行わないので，この２θ回転に同期した転送タイミング信号を使うことはできない。そこで，ノイズ強度を測定するときには，測定時と同じ周波数になるような内部転送周波数を設定して，ノイズ強度を測定すればよい。あるいは，２θ回転を仮想的に実施して（すなわち，２θ回転の指令信号だけは出して，途中で，この指令信号を駆動装置に入力するのを遮断する），それに同期した転送タイミング信号をＣＣＤセンサに与えてもよい。
【００３０】
図７は本発明の測定データ取得装置のブロック図である。ＣＣＤセンサ１４とその出力部２４に対して，Ｍ行ノイズ取得手段４４と測定データ取得手段４６が指令信号を出すようになっている。Ｍ行ノイズ取得手段４４は，図５のグラフの開始時点からＡ点までのＴＤＩ動作をさせるための指令信号を出力する。これにより，ＣＣＤセンサ１４に，Ｎ行（５１２行）よりも少ないＭ行（２５６行）だけのＴＤＩ動作を実行させる。測定データ取得手段４６は，図５のグラフのＡ点以降のＴＤＩ動作をさせるための指令信号を出力する。出力部２４から出力される信号はアナログ電圧であるが，これをＡ／Ｄ変換器４８によって１６ｂｉｔのデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４８の出力は，スイッチ５０の状態によって行き先が切り替わる。図５のグラフのＡ点までの間は，スイッチ５０が図７の左側に切り替わっていて，Ａ／Ｄ変換器４８の出力はノイズ強度決定手段５２に入力される。ノイズ強度決定手段５２では，図５のグラフのＡ点におけるＡ／Ｄ変換器４８の出力を第１列から第Ｌ列まで受けて，それらを合計する。それがＭ行分のノイズ強度である。そして，そのＭ行分のノイズ強度にＮ／Ｍを掛け算して，その結果をＮ行分のノイズ強度とする。測定生データは，各列ごとにデータを記憶するので，その生データから差し引くノイズ強度も，各列のノイズ強度である必要がある。そこで，なお，得られたＮ行分のノイズ強度をＬで割り算して，各列のノイズ強度に換算して，それを記憶している。これを各列に分配したＮ行ノイズ強度と呼ぶことにする。ノイズ強度決定手段５２の出力（各列に分配したＮ行分のノイズ強度）は，ノイズ強度記憶手段５４に送られて，そこに記憶される。
【００３１】
一方，図５のグラフのＡ点以降は，スイッチ５０が図７の右側に切り替わって，Ａ／Ｄ変換器４８の出力は測定生データ記憶手段５５に格納される。この測定生データ記憶手段５５は，図３に示したような２次元配列の記憶領域を備えている。したがって，各チャンネルについて，第１列から第Ｌ列までのデータがそれぞれ格納されている。ノイズ除去手段５６では，測定生データ記憶手段５５の出力（ノイズを含んだ各列についての測定生データ）から，ノイズ強度記憶手段５４に記憶されたノイズ強度（各列に分配したＮ行分のノイズ強度）を引き算して，ノイズを除去した測定データを算出し，これを出力する。なお，このノイズ除去手段５６の出力が正しい測定値であると言えるのは，図５のグラフのＤ点以降にθ／２θスキャンを開始してからである。Ａ点からＤ点までの間は，ＴＤＩ動作による読み取り出力の増加が続いているので，ノイズ強度を除去しても，正しい測定値とはならないし，θ／２θスキャンも実施していないので，回折パターンのデータでもない。したがって，スイッチ５０の切り替え時期としては，θ／２θスキャンを開始するまでにスイッチ５０を右側に切り換えれば，問題はない。
【００３２】
ところで，図７に示したスイッチ５０は観念的なものであり，現実の電気回路では，一般的に半導体素子によってスイッチ機能が実現される。
【００３３】
次に，ノイズ除去手段５６から出力された測定データについて，その測定データからＸ線強度を算出する方法を説明する。ＣＣＤセンサの受光部に１個のＸ線の光子が当たると，その受光部で電子正孔対が発生する。電子正孔対の発生数は，受光部の材質と，Ｘ線の光子が持つエネルギーとに依存する。受光部がシリコン半導体で，Ｘ線がＣｕターゲットのＫα特性Ｘ線であると仮定すると，Ｘ線のエネルギーは８０４１．１ｅＶであり，そのＸ線光子１個あたり，電子正孔対は２２０３個発生する。なお，特性Ｘ線のエネルギーを計算するときに，Ｋα１線とＫα２線の割合を２：１とした。すなわち，（２×８０４７．８＋８０２７．８）／３＝８０４１．１ｅＶである。
【００３４】
一方，使用したＣＣＤセンサの受光部は，飽和蓄積電荷量が電子電荷の３０万倍のものである。そして，この飽和蓄積電荷量が１６ｂｉｔの最大値（２の１６乗）に相当するように，Ａ／Ｄ変換器の性能が定められている。したがって，Ａ／Ｄ変換器の出力（これを読み取り出力とする）から，ＣＣＤセンサで受光した電荷量（電子電荷を単位とする）を逆算するには，読み取り出力（１６ｂｉｔのデジタルデータで表現されている）を２の１６乗で割り算して，これに３０万を掛ければよい。この電荷量を，上述の１光子当たりの電子正孔対の発生数２２０３で割り算すると，ＣＣＤセンサの受光部に当たったＸ線の光子の数が求まる。この計算式をまとめると，図８の（１）式のようになる。この（１）式は（２）式のように計算できて，光子数を求めるための除数は４８１．２５となる。
【００３５】
上述の計算は，Ｃｕターゲットの特性Ｘ線を仮定したものであるが，ＭｏターゲットとＣｒターゲットについても同様の計算ができ，それらの結果を，ＣＣＤ用換算パラメータとして，図８の表１に示す。なお，ＣＣＤチップを変えて飽和蓄積電荷量が変わった場合には，表１の数値は計算し直す必要がある。
【００３６】
次に，図６のグラフに示したノイズ強度について，これが，どの程度のＸ線強度に相当するかを検討する。転送周期が２２．３ミリ秒のときに，読み取り出力に現れるノイズ強度は，６２万程度である。これを，表１のＣｕターゲットにおける「光子数を求めるための除数」すなわち４８１．２５で割ると，約１３００光子数となる。すなわち，光子数がカウントできるタイプのＸ線カウンタで測定したとすれば，１３００カウントに相当する程度のノイズ強度である。これは相当大きなノイズである。本発明によれば，従来よりも短時間で，このようなノイズ強度を決定でき，このノイズ強度を測定生データから差し引くことができる。
【００３７】
本発明は上述の実施例に限定されず，次のような変更が可能である。
（１）上述の実施例では，２θに依存する回折パターンを測定しているので，ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサを１次元センサとして利用しているが，本発明はＴＤＩ動作のＣＣＤセンサを２次元センサとして（すなわち，２次元画像の記録用として）使う場合にも有効である。その場合は，列ごとに測定データが得られるので，ノイズ強度も列ごとに測定して，それらを記憶しておく。
（２）上述の実施例はＸ線回折装置の回折パターンの測定に関するものであるが，本発明は，原理的に，ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサを用いて，何らかの画像を記録するものであれば，そのすべてに適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を適用するＸ線回折装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図２】ＣＣＤセンサの構成図である。
【図３】測定生データを記憶する記憶装置の記憶領域配列図である。
【図４】ＴＤＩ動作のＣＣＤセンサについての従来のノイズ除去方法を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例によるノイズ除去方法を示すグラフである。
【図６】ノイズ強度と転送周期との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の測定データ取得装置のブロック図である。
【図８】Ｘ線強度の算出に関する数式と表である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  試料
１２  回転中心線
１４  ＣＣＤセンサ
１６  Ｘ線ビーム
１８  回折Ｘ線
２０  受光部
２２  水平シフトレジスタ
２４  出力部
４４  Ｍ行ノイズ取得手段
４６  測定データ取得手段
４８  Ａ／Ｄ変換器
５２  ノイズ強度決定手段
５４  ノイズ強度記憶手段
５５  測定生データ記憶手段
５６  ノイズ除去手段
【図１】
2005241509.tif 000003
【図２】
2005241509.tif 000004
【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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