(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料をＸ軸方向に移動させる移動手段と試料を固定する固定手段を有すると共に、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置における回転昇降ステージに取り付けて使用される木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置の、当該固定手段に試料を取り付け、当該移動手段により試料を移動させる毎にマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置によりセンターセットフルスキャンで撮影し、当該撮影した画像を統合することにより、年輪年代測定を目的とする広範囲にわたる高解像な木材又は木造文化財の断層画像を取得することを可能とした木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【請求項２】
木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置の移動手段を、Ｙ軸方向にも移動可能と
した請求項１記載の木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【請求項３】
木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置の移動手段を、Ｚ軸方向にも移動可能と
した請求項１又は請求項２に記載の木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【請求項４】
木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置に、試料の断層面を傾斜させるための傾
斜手段を付加した請求項１乃至請求項３いずれかに記載の木材又は木造文化財の年輪幅又
は密度測定方法。
【請求項５】
試料をＸ軸方向に移動させる移動手段と試料を固定する固定手段を有すると共に、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置における回転昇降ステージに取り付けて使用される木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置の、当該固定手段に試料を取り付け、当該移動手段により試料を移動させる毎にマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置によりオフセットフルスキャンで撮影し、当該撮影した画像を統合することにより、年輪年代測定を目的とする広範囲にわたる高解像な木材又は木造文化財の断層画像を取得することを可能とした木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【請求項６】
木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置の移動手段を、Ｙ軸方向にも移動可能と
した請求項５記載の木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【請求項７】
木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置の移動手段を、Ｚ軸方向にも移動可能と
した請求項５又は請求項６に記載の木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【請求項８】
木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置に、試料の断層面を傾斜させるための傾
斜手段を付加した請求項５乃至請求項７いずれかに記載の木材又は木造文化財の年輪幅又
は密度測定方法。
【請求項９】
試料をＸ軸方向に移動させる移動手段と試料を固定する固定手段を有すると共に、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置における回転昇降ステージに取り付けて使用される木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置の、当該固定手段に試料を取り付け、当該移動手段により試料を移動させる毎にマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置によりセンターセットハーフスキャンで撮影し、当該撮影した画像を統合することにより、年輪年代測定を目的とする広範囲にわたる高解像な木材又は木造文化財の断層画像を取得することを可能とした木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【請求項１０】
木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置の移動手段を、Ｙ軸方向にも移動可能と
した請求項９記載の木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【請求項１１】
木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置の移動手段を、Ｚ軸方向にも移動可能と
した請求項９又は請求項１０に記載の木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【請求項１２】
木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置に、試料の断層面を傾斜させるための傾
斜手段を付加した請求項９乃至請求項１１いずれかに記載の木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法に関し、より詳しくは木材の伐
採年代や枯死年代を求める方法である年輪年代法や、過去の気候条件、環境条件等を解析
する方法の一助として年輪幅や密度を非破壊で測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１、 木質古文化財を形成する木材の伐採年代や枯死年代を調べる方法として年輪年代
法がある。また、過去の気候条件や環境条件を解析する手段として、年輪幅や密度を測定
する方法がある。
【０００３】
ここに年輪年代法とは以下のようなものである。樹木の年輪幅は毎年の気象条件、環境
条件で変動するため、生育環境が近い一定地域で同年代に生育した樹木は樹種ごとに固有
の成長パターンを持つ。年代ごとに異なるこの成長パターンの特徴を計測し、年代が確か
な現在の木材の年輪幅の変動変化のパターンと合致するより古い年輪の木材を見つけて順
にデータを繋いでいくことにより、年代ごとの年輪の特徴を表した暦年標準パターンを予
め作っておく。年代を測定したい木材試料又は木造文化財の年輪パターンと暦年標準パタ
ーンとを照合し、合致する樹皮に近い最終年輪の年代を、その木材又は木造文化財の年輪
年代とする。
【０００４】
また、木材の密度も毎年の気候条件や環境条件により変動するものである。そこで過去
の気候条件や環境条件を復元するために年代ごとの密度を測定することが行われる。具体
的には調査対象物のＸ線画像等の濃淡から密度を求めるものである。 
【０００５】
２、 かように年輪年代法においては年輪幅を、密度測定法では密度をあらわす画像等
の濃淡を測定することが肝要であり、その測定方法として以下のようなものがある。
【０００６】
（１） 試料表面を観察しながら年輪幅や密度をあらわす濃淡を計測する。あるいは試
料表面の画像を取得して計測する。
【０００７】
しかしこの方法には試料表面が彩色や漆塗がなされていたり、あるいは金箔が貼られて
いたり、あるいは試料表面の劣化や凹凸等の影響により計測ができない場合がある。
【０００８】
（２） 試料から棒状のコアサンプルを採取し、あるいは試料を切断して年輪幅や濃淡
を計測する。
【０００９】
しかしこの方法は非破壊を原則とする文化財の調査には適さない。
【００１０】
（３） Ｘ線による透過画像から年輪幅、あるいは密度をあらわす画像の濃淡を計測す
る。
【００１１】
しかしこの方法で計測可能な試料は板材や薄片で、しかも年輪の方向が完全な柾目や完
全な木口であることが必要であり、測定可能な対象が限定されてしまう。
【００１２】
（４） Ｘ線コンピュータトモグラフィ（以下Ｘ線ＣＴと略す）を用いて年輪幅や密度
をあらわす画像の濃淡を計測する。
【００１３】
しかし、従来一般的に用いられているミニフォーカスクラスのＸ線ＣＴでは空間分解能
が低く、年輪年代法において重要な狭小な年輪層（約０．５ｍｍ以下）を解像できないと
いう問題点がある。
【００１４】
（５） 上記(１)乃至(４)の方法が抱える問題点を解決する手法としてマイクロフォー
カスＸ線ＣＴ装置を用いて年輪幅や密度をあらわす画像の濃淡を計測する方法がある。
【００１５】
ここにマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置とは微小焦点を有するマイクロフォーカスＸ線
管から回転昇降ステージ上に設置された試料に電子ビームを打ち込み、そこで生じるＸ線
を受光部たるイメージインテンシファイアで受光し、試料の内部構造を非破壊で撮影する
ものである。
【００１６】
マイクロフォーカスＸ線ＣＴには数ミクロン焦点のＸ線管が搭載されているため解像度
が高く、狭小な年輪層であっても解像が可能である。
【００１７】
しかし、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置は比較的小さな工業部品の検査等を主な用途
とするものであり、文化財試料のように大きさや形状が様々な対象を扱うことは考慮され
ていない。また、撮像視野（ＦＯＶ）が狭く年輪年代測定に必要な年輪数（通常１００層
以上）をカバーすることが難しい。
【００１８】
３、  このように木材または木造文化財の年輪幅又は密度を、非破壊のまま広範囲且つ
高解像で撮影する方法や装置は切望されてきたものの、本発明より前には実現されていな
い。
【００１９】
４、  また、年輪数測定方法に関する特許文献として特開平１１−２３２４２７号公報
記載の発明がある。ここに同公報記載の発明は木口面を撮像手段によって撮像し、当該画
像の輝度変化に基づいて年輪数を測定するというものである。 
【特許文献１】特開平１１−２３２４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上述のマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置を用いた測定方法の改良に関し、よ
り詳しくは撮像視野（ＦＯＶ）が狭くとも、木材又は木造文化財の年輪年代測定に必要な
年輪数（通常１００層以上）にわたる画像や密度に基づく測定方法に必要な広範囲の画像
を高解像で取得することが可能な測定方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
１、 本発明を構成する木材又は木造文化財の年輪幅あるいは密度測定装置はマイクロ
フォーカスＸ線ＣＴ装置における回転昇降ステージに取り付けて使用するものである。具
体的には以下の部材で構成される。
【００２２】
尚、以下に述べるＸ軸とはＸ線束内の任意の軸をいう。そしてＹ軸とはＸ線束内のＸ軸
以外の軸をいう。Ｚ軸とはＸＹ平面に直交する昇降軸をいう。
【００２３】
試料をＸ軸方向に移動させる移動手段。
【００２４】
試料をＹ軸方向に移動させる移動手段。
【００２５】
試料をＺ軸方向に移動させる移動手段。
【００２６】
試料の断層面を傾斜させるための傾斜手段。
【００２７】
試料を固定する固定手段。
【００２８】
そして、本発明にかかる木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定方法は、上述の測定
装置を用いて、マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置により、センターセットフルスキャン（請求項１乃至４）、あるいはオフセットフルスキャン（請求項５乃至８）、あるいはセンターセットハーフスキャン（請求項９乃至１２）で撮影するものである。
【００２９】
その際、広範囲にわたり年輪を撮影するために、センターセットフルスキャンあるいは
オフセットフルスキャンあるいはセンターセットハーフスキャンで撮影した複数画像を統
合するという手段を採用した。
【００３０】
２、 以下、上述のように構成される本発明が如何にして課題を解決するかを述べる。
【００３１】
年輪年代法あるいは密度測定法用に鮮明な断層画像を取得するためには、その対象に相
応しい方法で撮影する必要がある。図１にマイクロフォーカスＸ線ＣＴを含むＸ線ＣＴの
基本的な構成図を示す。
【００３２】
この中で特に重要なのが、線源物体間距離（ＳＯＤ）や線源像間距離（ＳＩＤ）などの
幾何学的な撮影条件（ジオメトリ）の設定である。すなわち断層画像を得るためには空間
におかれた立体モデルの座標をスクリーン座標に変換する必要がある。この変換を行うた
めの処理がジオメトリ処理である。具体的には、まず物体を構成するポリゴンの座標デー
タであるモデリング座標系を、視点を原点とした視点座標系に変換する。そして、遠近法
などの効果や前面の物体に隠れる部分などを計算し、投影変換を行う。最後に、表示され
る画面に合わせたスクリーン座標系に変換する。かように視点からの距離がジオメトリ処
理にとって重要となるのである。マイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置でいえばＸ線源１たる
Ｘ線管から回転昇降ステージ４の回転軸中心位置との距離（ＳＯＤ）やＸ線管からイメー
ジインテンシファイア３との距離（ＳＩＤ）が重要となるのである。
【００３３】
そして本発明記載の年輪幅又は密度測定装置を用いればＳＯＤやＳＩＤを固定したまま
撮像範囲の微調整や連続撮影を行え、しいては下記に示す様々な撮影方法をＳＯＤやＳＩ
Ｄを固定したまま行うことが可能となるのである。
【００３４】
つまり本発明に係る年輪幅又は密度測定装置を、回転昇降ステージ上に固定すれば回転
昇降ステージの回転軸中心位置を固定したまま試料をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移
動させ、或いは試料を傾斜させ、或いは試料を回転させることが可能となる。すなわちＳ
ＯＤやＳＩＤを固定したまま各種撮影を行うことが可能となるのである。
【００３５】
３、 本発明における撮影方法とジオメトリについて、下記に記す。
（Ａ） ＸＹ平面の断層画像を取得する場合
Ａ−１）センターセットフルスキャン
撮像視野５の中心をＸ線束７の中心に設置し、撮像視野中心６を軸にして試料２を一回転
させる。マイクロフォーカスＸ線ＣＴを含むＸ線ＣＴ断層撮影の際の最も基本的な撮影方
法である。試料２を一回転させるため、ＳＩＤを短くして拡大倍率を上げようとすると、
試料２がＸ線源１に干渉する場合がある。尚、撮像視野中心６と回転昇降ステージ４の回
転軸中心位置とは一致するものである。ジオメトリを図２に示す。
Ａ−２）オフセットフルスキャン
撮像視野５の中心をＸ線束７の端に設置し、撮像視野中心６を軸にして試料２を一回転さ
せる。同じ撮像視野５を得るのにセンターセットフルスキャンの場合よりもＳＯＤを短く
できるので、拡大倍率が上がり、高解像な断層画像を得ることができる。反面、ＳＩＤが
短くなるので、試料２がＸ線源１に干渉しやすくなるので、旋回半径の大きい大型の試料
や試料端部の撮影にはあまり適さない。尚、撮像視野中心６と回転昇降ステージ４の回転
軸中心位置とは一致するものである。ジオメトリを図３に示す。
Ａ−３）センターセットハーフスキャン
撮像視野５の中心をＸ線束７の中心に設置し、撮像視野中心６を軸にして試料２を半回転
させる。情報密度が半減するのでセンターセットフルスキャンの場合よりも画質は劣るも
のの、試料２がＸ線源１に干渉することはない。大型の試料や試料端部の撮影に最適であ
る。尚、撮像視野中心６と回転昇降ステージ４の回転軸中心位置とは一致するものである
。ジオメトリを図４に示す。
【００３６】
そして、以上の各撮影方法により撮影した複数画像を統合することにより、撮像視野が
狭いマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置であっても、年輪年代測定に必要な年輪数にわたる
断層画像や密度に基づく測定方法に必要な幅の断層画像を取得することが可能となるので
ある。
【００３７】
例えばオフセットフルスキャンで断層画像を撮影する。次に本発明に係る年輪幅又は密
度測定装置を、Ｘ軸方向に２ｃｍ程度ずらして再度オフセットフルスキャンで撮影する。
係る撮影を複数回、ずらす距離を同一距離に保ったまま行う。そして各撮影において得ら
れた断層画像を繋ぎ合わせれば、様々な試料の年輪年代測定に必要な年輪数にわたる断層
画像や密度に基づく測定方法に必要な幅の断層画像を得ることができるのである。しかも
、ずらす距離を同一距離に２ｃｍなら２ｃｍと保っていることから、容易に画像を統合す
ることが可能となるのである。
【００３８】
同様にＹ軸方向或いはＺ軸方向に同一距離ずらす方法で撮影し、或いはＸ軸方向、Ｙ軸
方向、Ｚ軸方向にずらす方法のいずれか或いは全部を組み合わせることで、様々な試料の
年輪年代測定に必要な年輪数にわたる断層画像や密度に基づく測定方法に必要な幅の断層
画像を取得することが可能となるのである。
【００３９】
更には試料を同一角度で傾斜させ、或いは同一角度回転させることで、上述の方法と同
様に様々な試料の年輪年代測定に必要な年輪数にわたる断層画像や密度に基づく測定方法
に必要な幅の断層画像を取得することが可能となるのである。
【００４０】
かようにして撮影した広幅にわたる年輪の断層画像を表１に示す。
【００４１】
【表１】
0004310374.tif 000002
【発明の効果】
【００４２】
以上のように本発明によればマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置を用いた測定方法を改良
することが可能となるのである。すなわち回転昇降ステージの回転軸中心位置を固定した
まま撮像範囲の微調整或いは連続撮影が行えることになり、また撮像視野が狭くとも断層
画像を統合することで、様々な試料の年輪年代測定に必要な年輪数にわたる断層画像や密
度に基づく測定方法に必要な幅の断層画像を取得することが可能となるのである。
【００４３】
つまりは撮像視野（ＦＯＶ）が狭くとも、年輪年代測定に必要な年輪数（通常１００層
以上）にわたる画像や、密度に基づく測定方法に必要な広範囲の画像を取得することが可
能な測定装置及び測定方法を提供することができる。これにより、木材又は木造文化財の
年輪幅又は密度測定により、年輪年代測定が可能になるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、好ましい発明の一実施形態につき図面を参照しながら述べる。
【００４５】
図５は本発明に係る年輪幅又は密度測定装置を模式的に示す斜視図である。
【００４６】
本発明に係る年輪幅又は密度測定装置はマイクロフォーカスＸ線ＣＴ装置における回転
昇降ステージに取り付けて使用するものである。その主な構成要素はＸ軸方向に移動可能
な移動手段１０，Ｙ軸方向に移動可能な移動手段２０，Ｚ軸方向に移動可能な移動手段３
０，試料を固定するための固定手段４０，試料をＺ軸方向の軸廻りに回転させるための回
転手段及び試料を固定した状態で試料を傾斜させるための傾斜手段（不図示）より成るも
のである。
【００４７】
Ｘ軸方向に移動可能な移動手段１０はレール部材１１とレール部材１１に沿って摺動す
る摺動部材１２より形成されるものである。
【００４８】
Ｙ軸方向に移動可能な移動手段２０はレール部材２１とレール部材２１に沿って摺動す
る摺動部材２２より形成されるものである。
【００４９】
Ｚ軸方向に移動可能な移動手段３０は筒状のガイド部材３１と、当該ガイド部材３１内
を摺動する摺動部材３２より形成されるものである。
【００５０】
固定手段４０は試料を挟持し、かつ挟持幅を変動させることが可能な挟持部材４１を有
するものである。尚、固定手段４０は摺動部材３２に対してＺ軸方向の軸廻りに回転手段
たる回転軸５０を中心として回転可能に設けられている。
【００５１】
むろんこれらの移動手段１０，２０，３０や固定手段４０，回転手段は模式的にあらわ
したものであり、実際は送りネジやラックオピニオンを用いて手動或いは電動による精密
移動、精密な回転機構を設ける必要がある。
【００５２】
また、傾斜手段としてはゴニオステージを用いることが可能である。
【００５３】
本発明に係る測定装置を用いて年輪年代測定に必要な年輪数にわたる断層画像や密度に
基づく測定方法に必要な幅の断層画像を撮影する作業を行う場合、次のような方法で行っ
ている。
１−１） ＸＹ平面内で目的とする年輪計測や密度測定が行える場合には、ＸＹ平面断層
画像を取得する。試料が小型の場合、あるいは大型の試料でも試料がＸ線源に干渉しない
場合には、解像力の高いオフセットフルスキャンで撮影する。
１−２）大型の試料、あるいは試料端部の撮影など旋回半径が大きくなりＸ線源に干渉す
る場合には、干渉の恐れのないセンターセットハーフスキャンで撮影する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】Ｘ線ＣＴの基本的な構成図。
【図２】センターセットフルスキャンにおけるジオメトリを示す構成図。
【図３】オフセットフルスキャンにおけるジオメトリを示す構成図。
【図４】センターセットハーフスキャンにおけるジオメトリを示す構成図。
【図５】本発明に係る年輪幅又は密度測定装置を模式的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００５５】
１・・Ｘ線源 ２・・試料
３・・イメージインテンシファイア ４・・回転昇降ステージ
５・・撮像視野 ６・・撮像視野中心
７・・Ｘ線束 １０，２０，３０・・移動手段
４０・・固定手段
【図１】
0004310374.tif 000003
【図２】
0004310374.tif 000004
【図３】
0004310374.tif 000005
【図４】
0004310374.tif 000006
【図５】
0004310374.tif 000007