JP3449791B2 - 撮像方法及び撮像装置 - Google Patents
撮像方法及び撮像装置Info
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- grid array
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/02—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators
- G21K1/025—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diaphragms, collimators using multiple collimators, e.g. Bucky screens; other devices for eliminating undesired or dispersed radiation
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、結像系を用いない撮像
方法及び撮像装置に関する。
方法及び撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】赤外、可視及び紫外線を含む光線による
像の形成には、レンズや反射鏡を用いた結像光学系が利
用される。また、エネルギーが３ｋｅＶ以下の軟Ｘ線に
対しては、研磨した金属表面に斜め入射すると全反射す
る性質を利用して反射結像系を構成することができるの
で、この反射結像系を利用して同様に像を形成すること
が可能である。
像の形成には、レンズや反射鏡を用いた結像光学系が利
用される。また、エネルギーが３ｋｅＶ以下の軟Ｘ線に
対しては、研磨した金属表面に斜め入射すると全反射す
る性質を利用して反射結像系を構成することができるの
で、この反射結像系を利用して同様に像を形成すること
が可能である。
【０００３】しかし、前記軟Ｘ線の反射結像系には、極
めて浅い角度での斜め入射を利用するため多くの制限が
あり、さらにエネルギーが高い硬Ｘ線やガンマ線に対し
ては有効な結像系を構成することが困難であり、結像系
によって像を形成することはできない。結像系を構成す
ることができないエネルギー線による像形成の一方法と
して、細長い金属パイプを束ねたものを通して対象物を
観察する方法が考えられる。すなわち、図１１に示すよ
うに、細長い金属パイプ１１を多数本束ね、各パイプの
後端に各々検出器１２を配置する。各検出器１２の検出
出力を信号処理手段１３によって処理して画素データと
してＣＲＴ等の表示手段１４に表示すると、線源１０の
像１５が表示される。
めて浅い角度での斜め入射を利用するため多くの制限が
あり、さらにエネルギーが高い硬Ｘ線やガンマ線に対し
ては有効な結像系を構成することが困難であり、結像系
によって像を形成することはできない。結像系を構成す
ることができないエネルギー線による像形成の一方法と
して、細長い金属パイプを束ねたものを通して対象物を
観察する方法が考えられる。すなわち、図１１に示すよ
うに、細長い金属パイプ１１を多数本束ね、各パイプの
後端に各々検出器１２を配置する。各検出器１２の検出
出力を信号処理手段１３によって処理して画素データと
してＣＲＴ等の表示手段１４に表示すると、線源１０の
像１５が表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、細長い金属パ
イプの束を用いる方法は、金属パイプの内径を細くする
のに限界があるため分解能をそれほど上げることができ
ない。また、金属パイプの内径を小さくすると検出器に
到達する光量が減少するため感度が低下する。また、対
象物の深さ方向の構造を分解できず、深さ方向の構造が
重なって観察されるため、３次元的な構造を有する線源
の観察には適さない。
イプの束を用いる方法は、金属パイプの内径を細くする
のに限界があるため分解能をそれほど上げることができ
ない。また、金属パイプの内径を小さくすると検出器に
到達する光量が減少するため感度が低下する。また、対
象物の深さ方向の構造を分解できず、深さ方向の構造が
重なって観察されるため、３次元的な構造を有する線源
の観察には適さない。
【０００５】本発明は、結像系を使用しない撮像方法及
び装置を提供すること、特に空間構造を有するＸ線源、
ガンマ線源等のエネルギー線源の空間的分布を高い分解
能で検出して画像表示する手段を提供することを目的と
する。
び装置を提供すること、特に空間構造を有するＸ線源、
ガンマ線源等のエネルギー線源の空間的分布を高い分解
能で検出して画像表示する手段を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的は、各々異なる
ピッチを有する複数のグリッドを平面的に配列した対物
グリッドアレイ、及び対物グリッドアレイを相似的に拡
大した形状を有する対物グリッドアレイを所定の距離だ
け離して配置してなるグリッド系を用い、検出グリッド
アレイと対物グリッドアレイ中の対応するグリッドを結
ぶ線が集中するグリッド系の焦点付近に被測定物を配置
し、被測定物とグリッド系とを、前記焦点を通り対物グ
リッドアレイの平面に直交するグリッド系の中心軸の回
りに相対的に回転させながら、被測定物から発せられて
グリッド系の対応する２つのグリッドを透過したエネル
ギー線を個別に検出し、検出信号からフーリエ逆変換又
はそれに類似の線形直交積分変換、ないしは最大エント
ロピー法などによる非線形最適化法を用いた演算によっ
て被測定物の画像を合成することを特徴とする撮像方法
によって達成される。
ピッチを有する複数のグリッドを平面的に配列した対物
グリッドアレイ、及び対物グリッドアレイを相似的に拡
大した形状を有する対物グリッドアレイを所定の距離だ
け離して配置してなるグリッド系を用い、検出グリッド
アレイと対物グリッドアレイ中の対応するグリッドを結
ぶ線が集中するグリッド系の焦点付近に被測定物を配置
し、被測定物とグリッド系とを、前記焦点を通り対物グ
リッドアレイの平面に直交するグリッド系の中心軸の回
りに相対的に回転させながら、被測定物から発せられて
グリッド系の対応する２つのグリッドを透過したエネル
ギー線を個別に検出し、検出信号からフーリエ逆変換又
はそれに類似の線形直交積分変換、ないしは最大エント
ロピー法などによる非線形最適化法を用いた演算によっ
て被測定物の画像を合成することを特徴とする撮像方法
によって達成される。
【０００７】また、前記目的は、同一スリット方向で同
一ピッチを有し位相がπ／４ずれた２つのグリッドを対
にし、離散的な複数のスリット方向毎に、異なるピッチ
を有する前記グリッド対を複数平面的に配置した対物グ
リッドアレイ、及び前記対物グリッドアレイを相似的に
拡大した形状を有する検出グリッドアレイを所定の距離
だけ離して配置してなるグリッド系を用い、検出グリッ
ドアレイと対物グリッドアレイ中の対応するグリッドを
結ぶ線が集中するグリッド系の焦点付近に被測定物を配
置し、被測定物から発せられてグリッド系の対応する２
つのグリッドを透過したエネルギー線を個別に検出し、
この検出信号に対して、前記同一スリット方向で同一ピ
ッチを有し位相がπ／４ずれた２つのグリッドに対応し
て得られる検出信号をフーリエ変換におけるコサイン
（余弦）成分及びサイン（正弦）成分として線形直交積
分変換ないしは非線形最適化法を用いた演算によって被
測定物の画像を合成することを特徴とする撮像方法によ
って達成される。
一ピッチを有し位相がπ／４ずれた２つのグリッドを対
にし、離散的な複数のスリット方向毎に、異なるピッチ
を有する前記グリッド対を複数平面的に配置した対物グ
リッドアレイ、及び前記対物グリッドアレイを相似的に
拡大した形状を有する検出グリッドアレイを所定の距離
だけ離して配置してなるグリッド系を用い、検出グリッ
ドアレイと対物グリッドアレイ中の対応するグリッドを
結ぶ線が集中するグリッド系の焦点付近に被測定物を配
置し、被測定物から発せられてグリッド系の対応する２
つのグリッドを透過したエネルギー線を個別に検出し、
この検出信号に対して、前記同一スリット方向で同一ピ
ッチを有し位相がπ／４ずれた２つのグリッドに対応し
て得られる検出信号をフーリエ変換におけるコサイン
（余弦）成分及びサイン（正弦）成分として線形直交積
分変換ないしは非線形最適化法を用いた演算によって被
測定物の画像を合成することを特徴とする撮像方法によ
って達成される。
【０００８】検出信号を所定の時間間隔で獲得し、各検
出信号から合成される画像を順次表示すると、被測定物
の時間的変化を実時間で観察することができる。また、
グリッド系の焦点と被測定物の相対位置を変化させて複
数の画像を撮像すると、それに基づいて被測定物の３次
元画像を合成することができる。この撮像方法は、どの
様な種類のエネルギー線に対しても適用可能であるが、
他に有効な撮像方法がないＸ線又はガンマ線に対して特
に有用である。
出信号から合成される画像を順次表示すると、被測定物
の時間的変化を実時間で観察することができる。また、
グリッド系の焦点と被測定物の相対位置を変化させて複
数の画像を撮像すると、それに基づいて被測定物の３次
元画像を合成することができる。この撮像方法は、どの
様な種類のエネルギー線に対しても適用可能であるが、
他に有効な撮像方法がないＸ線又はガンマ線に対して特
に有用である。
【０００９】前記撮像方法は、各々異なるピッチを有す
る複数のグリッドを平面的に配列した対物グリッドアレ
イ、及び前記対物グリッドアレイを相似的に拡大した形
状を有し、対物グリッドアレイから所定の距離だけ離し
て配置された検出グリッドアレイからなるグリッド系
と、検出グリッドアレイに固定され検出グリッドアレイ
の各グリッドを透過したエネルギー線を各々検出する複
数の検出器からなる検出器アレイと、被測定物を載置す
る載置手段と、検出グリッドアレイと対物グリッドアレ
イ中の対応するグリッドを結ぶ線が集中する点を通り、
対物グリッドアレイの平面に直交する軸の回りに、検出
器アレイが固定されたグリッド系と載置手段とを相対的
に回転させる手段と、検出器アレイからの検出信号が入
力される信号処理手段と、信号処理手段からの信号によ
って被測定物の画像を表示する画像表示手段とを含む撮
像装置によって実施される。信号処理手段は、複数の回
転角度において前記検出器アレイから得られた検出信号
の組に二次元逆フーリエ変換あるいは最大エントロピー
法に代表される非線形最適化法による演算を施すことに
よって画像を合成する。
る複数のグリッドを平面的に配列した対物グリッドアレ
イ、及び前記対物グリッドアレイを相似的に拡大した形
状を有し、対物グリッドアレイから所定の距離だけ離し
て配置された検出グリッドアレイからなるグリッド系
と、検出グリッドアレイに固定され検出グリッドアレイ
の各グリッドを透過したエネルギー線を各々検出する複
数の検出器からなる検出器アレイと、被測定物を載置す
る載置手段と、検出グリッドアレイと対物グリッドアレ
イ中の対応するグリッドを結ぶ線が集中する点を通り、
対物グリッドアレイの平面に直交する軸の回りに、検出
器アレイが固定されたグリッド系と載置手段とを相対的
に回転させる手段と、検出器アレイからの検出信号が入
力される信号処理手段と、信号処理手段からの信号によ
って被測定物の画像を表示する画像表示手段とを含む撮
像装置によって実施される。信号処理手段は、複数の回
転角度において前記検出器アレイから得られた検出信号
の組に二次元逆フーリエ変換あるいは最大エントロピー
法に代表される非線形最適化法による演算を施すことに
よって画像を合成する。
【００１０】また、前記撮像方法は、同一スリット方向
で同一ピッチを有し位相がπ／４ずれた２つのグリッド
を対にして、離散的な複数のスリット方向毎に、異なる
ピッチを有する前記グリッド対を複数平面的に配置した
対物グリッドアレイと、対物グリッドアレイを相似的に
拡大した形状を有し、対物グリッドアレイから所定の距
離だけ離して配置された検出グリッドアレイとからなる
グリッド系と、検出グリッドアレイに固定され検出グリ
ッドアレイの各グリッドを透過したエネルギー線を各々
検出する複数の検出器からなる検出器アレイと、検出器
アレイからの検出信号が入力される信号処理手段と、信
号処理手段からの信号によって被測定物の画像を表示す
る画像表示手段とを含む撮像装置によって実施される。
この場合、信号処理手段は、同一スリット方向で同一ピ
ッチを有し位相がπ／４ずれた２つのグリッドに対応し
て得られる検出信号をフーリエ変換におけるコサイン成
分及びサイン成分として、検出器アレイから得られる信
号の組に二次元逆フーリエ変換を施すことによって被測
定物の画像を合成する。画像合成のための信号処理は、
二次元逆フーリエ変換の他に最大エントロピー法に代表
されるような非線形最適化法の手法によることもでき
る。
で同一ピッチを有し位相がπ／４ずれた２つのグリッド
を対にして、離散的な複数のスリット方向毎に、異なる
ピッチを有する前記グリッド対を複数平面的に配置した
対物グリッドアレイと、対物グリッドアレイを相似的に
拡大した形状を有し、対物グリッドアレイから所定の距
離だけ離して配置された検出グリッドアレイとからなる
グリッド系と、検出グリッドアレイに固定され検出グリ
ッドアレイの各グリッドを透過したエネルギー線を各々
検出する複数の検出器からなる検出器アレイと、検出器
アレイからの検出信号が入力される信号処理手段と、信
号処理手段からの信号によって被測定物の画像を表示す
る画像表示手段とを含む撮像装置によって実施される。
この場合、信号処理手段は、同一スリット方向で同一ピ
ッチを有し位相がπ／４ずれた２つのグリッドに対応し
て得られる検出信号をフーリエ変換におけるコサイン成
分及びサイン成分として、検出器アレイから得られる信
号の組に二次元逆フーリエ変換を施すことによって被測
定物の画像を合成する。画像合成のための信号処理は、
二次元逆フーリエ変換の他に最大エントロピー法に代表
されるような非線形最適化法の手法によることもでき
る。
【００１１】
【作 用】グリッド系の対物グリッドと検出グリッドの
組は、各々そのグリッドピッチに応じて被測定物の空間
構造のフーリエ成分を抽出する。被測定物の二次元画像
を合成するためには、その二次元面内の複数の方向につ
いて多くのフーリエ成分を知る必要がある。異なる方向
についてのフーリエ成分は、固定したグリッド系に対し
て被測定物を回転させながら、あるいは静止した被測定
物に対してグリッド系を回転させながら測定を行うこと
によって検出される。グリッド系に複数のスリット方向
についてピッチの異なるグリッドの組が予め備えられて
いる場合には、前述のようにグリッド系又は被測定物を
回転させずとも、複数の方向に関するフーリエ成分を同
時に得ることができる。
組は、各々そのグリッドピッチに応じて被測定物の空間
構造のフーリエ成分を抽出する。被測定物の二次元画像
を合成するためには、その二次元面内の複数の方向につ
いて多くのフーリエ成分を知る必要がある。異なる方向
についてのフーリエ成分は、固定したグリッド系に対し
て被測定物を回転させながら、あるいは静止した被測定
物に対してグリッド系を回転させながら測定を行うこと
によって検出される。グリッド系に複数のスリット方向
についてピッチの異なるグリッドの組が予め備えられて
いる場合には、前述のようにグリッド系又は被測定物を
回転させずとも、複数の方向に関するフーリエ成分を同
時に得ることができる。
【００１２】グリッド系は対物グリッドアレイと、それ
を相似拡大した検出グリッド系からなるため、検出グリ
ッドアレイと対物グリッドアレイ中の対応するグリッド
を結ぶ線が集中する点が焦点となり、グリッド系の相似
拡大倍を率ｍ、グリッド数をＮ、対物グリッドアレイか
ら焦点までの距離をａとすると、ほぼ次式で与えられる
焦点深度を有する。 ｍａ／３（ｍ−１）Ｎ そのため、グリッド系の焦点を中心に前記焦点深度程度
の厚さ領域における被測定物の空間構造を鮮明に画像合
成することができる。
を相似拡大した検出グリッド系からなるため、検出グリ
ッドアレイと対物グリッドアレイ中の対応するグリッド
を結ぶ線が集中する点が焦点となり、グリッド系の相似
拡大倍を率ｍ、グリッド数をＮ、対物グリッドアレイか
ら焦点までの距離をａとすると、ほぼ次式で与えられる
焦点深度を有する。 ｍａ／３（ｍ−１）Ｎ そのため、グリッド系の焦点を中心に前記焦点深度程度
の厚さ領域における被測定物の空間構造を鮮明に画像合
成することができる。
【００１３】
【実施例】以下、Ｘ線放射体の像を撮像して画像表示す
る実施例によって本発明を詳細に説明する。ただし、こ
れは単に説明の都合上のことであり、これによって本発
明で用いられるエネルギー線がＸ線に限られることを意
図するものではない。
る実施例によって本発明を詳細に説明する。ただし、こ
れは単に説明の都合上のことであり、これによって本発
明で用いられるエネルギー線がＸ線に限られることを意
図するものではない。
【００１４】〔実施例１〕図１は、本発明の一実施例の
システム構成を示す模式図である。Ｘ線放射体である被
測定物２０は回転テーブル２１上に載置され、一定速度
で回転されている。Ｘ線を放射する被測定物は、例えば
Ｘ線照射を受けて蛍光Ｘ線を放射している物体とするこ
とができる。
システム構成を示す模式図である。Ｘ線放射体である被
測定物２０は回転テーブル２１上に載置され、一定速度
で回転されている。Ｘ線を放射する被測定物は、例えば
Ｘ線照射を受けて蛍光Ｘ線を放射している物体とするこ
とができる。
【００１５】画像合成装置は、一定の距離だけ離して配
置された対物グリッドアレイ２２と検出グリッドアレイ
２３からなるグリッド系２５、検出グリッドアレイ２３
の背後に配置されたＸ線検出器アレイ２４、Ｘ線検出器
アレイ２４からの信号を処理して画像合成を行う信号処
理系２８、及びディスプレイ２９から構成される。
置された対物グリッドアレイ２２と検出グリッドアレイ
２３からなるグリッド系２５、検出グリッドアレイ２３
の背後に配置されたＸ線検出器アレイ２４、Ｘ線検出器
アレイ２４からの信号を処理して画像合成を行う信号処
理系２８、及びディスプレイ２９から構成される。
【００１６】グリッド系２５の対物グリッドアレイ２２
は、図２（ａ）に示すように、対物グリッド２２ａ，２
２ｂ，２２ｃ，…をＮ個、図の例では５×５＝２５個配
列して構成されている。検出グリッドアレイは、図２
（ｂ）に示すように、対物グリッドアレイ２２の各グリ
ッドと対をなすように検出グリッド２３ａ，２３ｂ，２
３ｃ…をＮ個、この例では５×５＝２５個配列して構成
されている。Ｘ線検出器アレイ２４は各検出グリッド２
３ａ，２３ｂ，２３ｃ，…を通過したＸ線を検出するＮ
個、図の例では５×５＝２５個のＸ線検出器２４ａ，２
４ｂ，２４ｃ，…で構成されている。また、全てのグリ
ッドは、そのスリット方向が同一となるように配置され
ている。
は、図２（ａ）に示すように、対物グリッド２２ａ，２
２ｂ，２２ｃ，…をＮ個、図の例では５×５＝２５個配
列して構成されている。検出グリッドアレイは、図２
（ｂ）に示すように、対物グリッドアレイ２２の各グリ
ッドと対をなすように検出グリッド２３ａ，２３ｂ，２
３ｃ…をＮ個、この例では５×５＝２５個配列して構成
されている。Ｘ線検出器アレイ２４は各検出グリッド２
３ａ，２３ｂ，２３ｃ，…を通過したＸ線を検出するＮ
個、図の例では５×５＝２５個のＸ線検出器２４ａ，２
４ｂ，２４ｃ，…で構成されている。また、全てのグリ
ッドは、そのスリット方向が同一となるように配置され
ている。
【００１７】グリッドアレイ２２，２３は、Ｘ線を透過
しない金属材料、例えば厚さ０．５ｍｍのタングステン
板にフォトエッチング等の方法で微細なスリットを形成
することによって作製される。金属材料は、測定すべき
Ｘ線のエネルギー域が高くなるほど厚いものを用いる必
要がある。
しない金属材料、例えば厚さ０．５ｍｍのタングステン
板にフォトエッチング等の方法で微細なスリットを形成
することによって作製される。金属材料は、測定すべき
Ｘ線のエネルギー域が高くなるほど厚いものを用いる必
要がある。
【００１８】Ｎ個の対物グリッド２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，…は、各々異なるグリッドピッチを有する。第ｋ番
目の対物グリッドのグリッドピッチをｐk と表すとき、
ｐkは例えば下式（１）のように設定される。ここに、
Δは基本ピッチと呼ばれる量で、ほぼ被測定物の大きさ
と同程度にとられる。 ｐk ＝Δ／ｋ ｋ＝１，２，…，Ｎ （１） この様にグリッドピッチを設定することにより、被測定
物をほぼＮ×Ｎの画素に分解することができる。
ｃ，…は、各々異なるグリッドピッチを有する。第ｋ番
目の対物グリッドのグリッドピッチをｐk と表すとき、
ｐkは例えば下式（１）のように設定される。ここに、
Δは基本ピッチと呼ばれる量で、ほぼ被測定物の大きさ
と同程度にとられる。 ｐk ＝Δ／ｋ ｋ＝１，２，…，Ｎ （１） この様にグリッドピッチを設定することにより、被測定
物をほぼＮ×Ｎの画素に分解することができる。
【００１９】検出グリッド２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，…
は、対応する対物グリッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，…
を相似拡大した形状を有する。例えば図３のように、ア
レイ中の各グリッドを正方形の領域に形成し、対物グリ
ッド２２ａのスリット幅をｄ、グリッドのピッチをｐと
し、それに対応する検出グリッド２３ａのスリット幅を
ｄ’、ピッチをｐ’とするとき、ｄ／ｐ＝ｄ’／ｐ’に
設定する。また、ｄ＝ｐ／２，ｄ’＝ｐ’／２と設定す
るのが好ましい。この２種類のグリッドの相似拡大倍率
ｍ＝ｐ’／ｐは、必要な解像度と焦点深度、製作可能な
グリッドの細かさ、使用できるＸ線検出器の大きさなど
を考慮して、実用的には３〜１０程度に設定されるが、
必ずしも３〜１０の範囲に限定されるものではない。
は、対応する対物グリッド２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，…
を相似拡大した形状を有する。例えば図３のように、ア
レイ中の各グリッドを正方形の領域に形成し、対物グリ
ッド２２ａのスリット幅をｄ、グリッドのピッチをｐと
し、それに対応する検出グリッド２３ａのスリット幅を
ｄ’、ピッチをｐ’とするとき、ｄ／ｐ＝ｄ’／ｐ’に
設定する。また、ｄ＝ｐ／２，ｄ’＝ｐ’／２と設定す
るのが好ましい。この２種類のグリッドの相似拡大倍率
ｍ＝ｐ’／ｐは、必要な解像度と焦点深度、製作可能な
グリッドの細かさ、使用できるＸ線検出器の大きさなど
を考慮して、実用的には３〜１０程度に設定されるが、
必ずしも３〜１０の範囲に限定されるものではない。
【００２０】図４に示すように、離間して配置された対
物グリッドアレイ２２と検出グリッドアレイ２３の間隔
をｂとすると、対物グリッドアレイ２２の前方ａ＝ｂ／
（ｍ−１）の距離にある、２つのグリッド２２ａと２３
ａの中心を結ぶ線上の点Ｆに各グリッドの対応するスリ
ットを結ぶ線が集まる。この点Ｆをグリッド系２５の焦
点という。対をなす対物グリッド２２ａと検出グリッド
２３ａ及びその後方に位置する検出器２４ａは、単位検
出ユニットを構成する。その焦点面上でスリットに垂直
な方向に中心軸の足から距離ｘだけ離れた位置に点状の
Ｘ線源３１があると、この単位検出ユニットの計数Ｃj
は図６のように周期的な応答を示す。このとき、小さな
グリッドピッチｐj を有する単位検出ユニットほど、距
離ｘに対する応答周期が短い。具体的には、この応答周
期ｑj は、次式（２）で与えられる。 ｑj ＝｛ｍ／（ｍ−１）｝・ｐj （２）
物グリッドアレイ２２と検出グリッドアレイ２３の間隔
をｂとすると、対物グリッドアレイ２２の前方ａ＝ｂ／
（ｍ−１）の距離にある、２つのグリッド２２ａと２３
ａの中心を結ぶ線上の点Ｆに各グリッドの対応するスリ
ットを結ぶ線が集まる。この点Ｆをグリッド系２５の焦
点という。対をなす対物グリッド２２ａと検出グリッド
２３ａ及びその後方に位置する検出器２４ａは、単位検
出ユニットを構成する。その焦点面上でスリットに垂直
な方向に中心軸の足から距離ｘだけ離れた位置に点状の
Ｘ線源３１があると、この単位検出ユニットの計数Ｃj
は図６のように周期的な応答を示す。このとき、小さな
グリッドピッチｐj を有する単位検出ユニットほど、距
離ｘに対する応答周期が短い。具体的には、この応答周
期ｑj は、次式（２）で与えられる。 ｑj ＝｛ｍ／（ｍ−１）｝・ｐj （２）
【００２１】撮像システムの解像度δは、対物グリッド
の最小ピッチｐN 及びグリッド系の相似拡大倍率ｍによ
って、ほぼ下式（３）で与えられる。 δ≒（ｐN ／２)・(ｍ／ｍ−１）＝（Δ／２Ｎ)・(ｍ／ｍ−１） （３） 例えば最小ピッチを０．１ｍｍ程度とすることにより、
０．０５ｍｍ程度の画像解像度を得ることが可能であ
る。なお、グリッド系の相似拡大倍率ｍがあまり小さい
（例えばｍ＜３）と、上式中の（ｍ／ｍ−１）の因子が
大きくなり、解像度の点で不利である。
の最小ピッチｐN 及びグリッド系の相似拡大倍率ｍによ
って、ほぼ下式（３）で与えられる。 δ≒（ｐN ／２)・(ｍ／ｍ−１）＝（Δ／２Ｎ)・(ｍ／ｍ−１） （３） 例えば最小ピッチを０．１ｍｍ程度とすることにより、
０．０５ｍｍ程度の画像解像度を得ることが可能であ
る。なお、グリッド系の相似拡大倍率ｍがあまり小さい
（例えばｍ＜３）と、上式中の（ｍ／ｍ−１）の因子が
大きくなり、解像度の点で不利である。
【００２２】また、この撮像システムの焦点深度は、グ
リッド系の相似拡大倍率ｍ、グリッド数Ｎ、及び対物グ
リッドアレイ２２から焦点Ｆまでの距離ａによって、ほ
ぼ下式（４）で与えられる。 ｍａ／３（ｍ−１）Ｎ （４） 従って、例えばａ＝３ｃｍ，ｍ＝５，Ｎ＝２５の場合、
焦点深度は０．５ｍｍ程度となる。
リッド系の相似拡大倍率ｍ、グリッド数Ｎ、及び対物グ
リッドアレイ２２から焦点Ｆまでの距離ａによって、ほ
ぼ下式（４）で与えられる。 ｍａ／３（ｍ−１）Ｎ （４） 従って、例えばａ＝３ｃｍ，ｍ＝５，Ｎ＝２５の場合、
焦点深度は０．５ｍｍ程度となる。
【００２３】図５に、信号処理回路２８のブロック図を
示す。例えばＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション・クリス
タル５１と光電子増倍管５２からなるＸ線検出器２４ａ
からの検出信号は演算増幅器６１で増幅される。増幅さ
れた信号は、１イベント毎にＡＤ変換器６３でデジタル
データに変換され、このデジタル値は一定の関係で入射
Ｘ線エネルギーに換算される。こうして目的にあったエ
ネルギー範囲のＸ線イベントだけを選別した後、そうし
たイベントの個数を、例えば回転テーブル２１が１０゜
回転する毎に積算し計数する。ＡＤ変換器６３は、回転
テーブル２１の回転に同期して発生されるゲート信号６
２によって制御される。
示す。例えばＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション・クリス
タル５１と光電子増倍管５２からなるＸ線検出器２４ａ
からの検出信号は演算増幅器６１で増幅される。増幅さ
れた信号は、１イベント毎にＡＤ変換器６３でデジタル
データに変換され、このデジタル値は一定の関係で入射
Ｘ線エネルギーに換算される。こうして目的にあったエ
ネルギー範囲のＸ線イベントだけを選別した後、そうし
たイベントの個数を、例えば回転テーブル２１が１０゜
回転する毎に積算し計数する。ＡＤ変換器６３は、回転
テーブル２１の回転に同期して発生されるゲート信号６
２によって制御される。
【００２４】検出器の信号のうち、Ｘ線エネルギーがあ
る特定の範囲に入るもののみを計数することにより、第
ｊ検出器のカウント数Ｃj(θi)を求める。ただし、θi
は回転テーブルの回転角である。こうして検出値の二次
元集合（５）が得られる。 ｛Ｃ1(θ1)，Ｃ1(θ2)，Ｃ1(θ3)，…， Ｃ2(θ1)，Ｃ2(θ2)，Ｃ2(θ3)，…， … … … … … … … … ＣN(θ1)，ＣN(θ2)，ＣN(θ3)，…｝ （５）
る特定の範囲に入るもののみを計数することにより、第
ｊ検出器のカウント数Ｃj(θi)を求める。ただし、θi
は回転テーブルの回転角である。こうして検出値の二次
元集合（５）が得られる。 ｛Ｃ1(θ1)，Ｃ1(θ2)，Ｃ1(θ3)，…， Ｃ2(θ1)，Ｃ2(θ2)，Ｃ2(θ3)，…， … … … … … … … … ＣN(θ1)，ＣN(θ2)，ＣN(θ3)，…｝ （５）
【００２５】グリッド系２５の中心軸、すなわちグリッ
ド系２５の焦点Ｆを通り対物グリッドアレイ２２の面に
垂直な軸は、回転テーブル２１の回転軸と一致させる。
焦点面上でこの回転軸から距離ｒ、方位角φの位置に強
度Ｉの点状のＸ線源があるときを考える。回転テーブル
２１がθだけ回転すると、このＸ線源の方位角は（θ＋
φ）になるので、グリッド垂直方向に測った距離ｘは ｘ＝ｒｃｏｓ（θ＋φ） で与えられる。これを図６と比較し、図６の三角山を正
弦波で近似してやると、第ｊ単位検出ユニットのカウン
ト数が Ｃj(θ) ＝（Ｉ／２)｛１＋ｃｏｓ[２π(ｘ／ｑj−εj)]｝ ＝（Ｉ／２)｛１＋ｃｏｓ[２π(ｒｃｏｓ(θ＋φ)／ｑj−εj)]｝ （６） と与えられる。ただし、εj（０＜εj ＜１）は図６で
定義されるグリッドの最大透過方向と中心軸との距離
（ｑj を単位として測ったもの）であり、グリッドオフ
セットと呼ばれる。εj ＝０ならグリッドはコサイン
型、εj ＝１／４ならサイン型と呼ばれ、回転テーブル
に対してはε＝１／８が最適である。上式（６）で与え
られるＣj(θ) は、このＸ線空間分布に関する方位角
θ、波数２π／ｑ j のフーリエ成分に他ならない。
ド系２５の焦点Ｆを通り対物グリッドアレイ２２の面に
垂直な軸は、回転テーブル２１の回転軸と一致させる。
焦点面上でこの回転軸から距離ｒ、方位角φの位置に強
度Ｉの点状のＸ線源があるときを考える。回転テーブル
２１がθだけ回転すると、このＸ線源の方位角は（θ＋
φ）になるので、グリッド垂直方向に測った距離ｘは ｘ＝ｒｃｏｓ（θ＋φ） で与えられる。これを図６と比較し、図６の三角山を正
弦波で近似してやると、第ｊ単位検出ユニットのカウン
ト数が Ｃj(θ) ＝（Ｉ／２)｛１＋ｃｏｓ[２π(ｘ／ｑj−εj)]｝ ＝（Ｉ／２)｛１＋ｃｏｓ[２π(ｒｃｏｓ(θ＋φ)／ｑj−εj)]｝ （６） と与えられる。ただし、εj（０＜εj ＜１）は図６で
定義されるグリッドの最大透過方向と中心軸との距離
（ｑj を単位として測ったもの）であり、グリッドオフ
セットと呼ばれる。εj ＝０ならグリッドはコサイン
型、εj ＝１／４ならサイン型と呼ばれ、回転テーブル
に対してはε＝１／８が最適である。上式（６）で与え
られるＣj(θ) は、このＸ線空間分布に関する方位角
θ、波数２π／ｑ j のフーリエ成分に他ならない。
【００２６】一般に、Ｘ線源が広がった複雑な空間分布
をもつ場合でも、フーリエ変換は線形であるから、Ｃ
j(θ) は同様にこのＸ線源の空間フーリエ成分を表して
いる。そこで｛Ｃj(θi)｝という二次元のカウント数の
組からフーリエ逆変換を行うことにより、被測定物のＸ
線源構造の二次元の画像を合成することができる。とこ
ろで、二次元のカウント数の組｛Ｃj(θi)｝は、必ずし
も画像の忠実な情報を担っているとは限らない。例え
ば、測定時間が短いと、カウント数Ｃj(θi)には必ずポ
アッソン誤差±［Ｃj(θi)］1/2 がつけ加わり、雑音と
なる。また、すべての｛ｉ，ｊ｝について測定データが
得られるとは限らない。その様な場合には、測定データ
からもとの像を導く逆変換の方法をとらず、逆に様々な
再生像を考え、それを当該装置で測定したらどの様なデ
ータ｛Ｃ'j(θi)｝が得られるかをシミュレートする。
そして、実測データ｛Ｃj(θi)｝とシミュレートデータ
｛Ｃ'j(θi)｝とをすべての｛ｉ，ｊ｝について比較す
る。その結果、ポアッソン誤差の範囲内でＣ'j(θi)≒
Ｃj(θi) となり、しかも再生像がある条件の範囲で最
も単純な形をとるような場合をもって、正解とする方法
で画像合成を行うことができる。形の単純さの目安に、
エントロピーと呼ばれる量が用いられるので、この方法
はしばしば最大エントロピー法とも呼ばれる。より、一
般的には、非線形最適化法によって画像合成を行うこと
ができる。
をもつ場合でも、フーリエ変換は線形であるから、Ｃ
j(θ) は同様にこのＸ線源の空間フーリエ成分を表して
いる。そこで｛Ｃj(θi)｝という二次元のカウント数の
組からフーリエ逆変換を行うことにより、被測定物のＸ
線源構造の二次元の画像を合成することができる。とこ
ろで、二次元のカウント数の組｛Ｃj(θi)｝は、必ずし
も画像の忠実な情報を担っているとは限らない。例え
ば、測定時間が短いと、カウント数Ｃj(θi)には必ずポ
アッソン誤差±［Ｃj(θi)］1/2 がつけ加わり、雑音と
なる。また、すべての｛ｉ，ｊ｝について測定データが
得られるとは限らない。その様な場合には、測定データ
からもとの像を導く逆変換の方法をとらず、逆に様々な
再生像を考え、それを当該装置で測定したらどの様なデ
ータ｛Ｃ'j(θi)｝が得られるかをシミュレートする。
そして、実測データ｛Ｃj(θi)｝とシミュレートデータ
｛Ｃ'j(θi)｝とをすべての｛ｉ，ｊ｝について比較す
る。その結果、ポアッソン誤差の範囲内でＣ'j(θi)≒
Ｃj(θi) となり、しかも再生像がある条件の範囲で最
も単純な形をとるような場合をもって、正解とする方法
で画像合成を行うことができる。形の単純さの目安に、
エントロピーと呼ばれる量が用いられるので、この方法
はしばしば最大エントロピー法とも呼ばれる。より、一
般的には、非線形最適化法によって画像合成を行うこと
ができる。
【００２７】各グリッド対を通して検出されたデータに
よる画像合成は演算回路６４によって行われ、得られた
画像はディスプレイ２９に表示される。前述のように、
ＡＤ変換器６１で変換されたデジタル値は入射Ｘ線エネ
ルギーに換算することができるため、特定範囲のデジタ
ル値を有する検出データのみで画像形成することによ
り、特定のエネルギーを有するＸ線のみの像を形成する
ことが可能である。検出Ｘ線が被測定物から放射されて
いる蛍光Ｘ線である場合、蛍光Ｘ線のエネルギーは成分
に特有であるため、この処理により特定成分の空間分布
像を形成することができる。
よる画像合成は演算回路６４によって行われ、得られた
画像はディスプレイ２９に表示される。前述のように、
ＡＤ変換器６１で変換されたデジタル値は入射Ｘ線エネ
ルギーに換算することができるため、特定範囲のデジタ
ル値を有する検出データのみで画像形成することによ
り、特定のエネルギーを有するＸ線のみの像を形成する
ことが可能である。検出Ｘ線が被測定物から放射されて
いる蛍光Ｘ線である場合、蛍光Ｘ線のエネルギーは成分
に特有であるため、この処理により特定成分の空間分布
像を形成することができる。
【００２８】アレイ中のグリッドの面積は画像の明るさ
に関係し、グリッド面積を大きくするほど明るい画像が
得られる。また、アレイ中のグリッドの数は画像の精細
度と関係を有し、グリッドの数Ｎすなわちグリッドピッ
チｐk の種類を増やすほど精細な画像を合成することが
できる。焦点Ｆの位置が異なる対物グリッドと検出グリ
ッドの組、すなわち相似拡大率ｍの値を異にするグリッ
ド対を用いると、被測定物の種々の深さ位置での画像を
同時に形成することができる。また、対物グリッドアレ
イ２２と検出グリッドアレイ２３の間隔ｂを変えること
で焦点Ｆの位置を変えることができる。
に関係し、グリッド面積を大きくするほど明るい画像が
得られる。また、アレイ中のグリッドの数は画像の精細
度と関係を有し、グリッドの数Ｎすなわちグリッドピッ
チｐk の種類を増やすほど精細な画像を合成することが
できる。焦点Ｆの位置が異なる対物グリッドと検出グリ
ッドの組、すなわち相似拡大率ｍの値を異にするグリッ
ド対を用いると、被測定物の種々の深さ位置での画像を
同時に形成することができる。また、対物グリッドアレ
イ２２と検出グリッドアレイ２３の間隔ｂを変えること
で焦点Ｆの位置を変えることができる。
【００２９】被測定物を１８０゜回転させると１枚の画
像合成に必要な情報が獲得される。被測定物が時間的に
変化する場合、画像合成を所定の時間間隔で行い、得ら
れた画像を順次ディスプレイに表示することにより、被
測定物の時間変化を実時間で観察することが可能とな
る。
像合成に必要な情報が獲得される。被測定物が時間的に
変化する場合、画像合成を所定の時間間隔で行い、得ら
れた画像を順次ディスプレイに表示することにより、被
測定物の時間変化を実時間で観察することが可能とな
る。
【００３０】図１においては、グリッド系２５を固定し
て被測定物を回転させたが、逆に被測定物を固定してグ
リッド系２５を中心軸の回りに回転させても同様のデー
タを獲得することができ、被測定物の画像を合成するこ
とができる。本実施例によると、グリッド系又は被測定
物を回転させる必要があるものの、単位検出ユニットの
数が少なくてすみ、システム構成が単純になるという利
点がある。
て被測定物を回転させたが、逆に被測定物を固定してグ
リッド系２５を中心軸の回りに回転させても同様のデー
タを獲得することができ、被測定物の画像を合成するこ
とができる。本実施例によると、グリッド系又は被測定
物を回転させる必要があるものの、単位検出ユニットの
数が少なくてすみ、システム構成が単純になるという利
点がある。
【００３１】〔実施例２〕次に、被測定物もグリッド系
も回転させることなくデータを獲得し、画像を合成する
方法について説明する。本実施例の装置構成は、グリッ
ド系を除いて前記実施例１と同様である。本実施例は、
図８に示すように、スリットの方向が異なるグリッドの
組を用いて各方向の空間フーリエ成分を抽出し、これを
逆に合成して２次元画像を得るものである。前記実施例
と同様に、検出グリッドアレイ７３は対物グリッドアレ
イ７２を相似拡大した寸法形状を有する。図８には、簡
単のため、スリット方向として０゜、４５゜、９０゜、
１３５゜の４種類を設定し、各方向について２種類のグ
リッドピッチを設定した例を示すが、精細な画像を合成
するためには、スリット方向は１０種類程度、グリッド
ピッチは各方向について２０種類程度必要である。
も回転させることなくデータを獲得し、画像を合成する
方法について説明する。本実施例の装置構成は、グリッ
ド系を除いて前記実施例１と同様である。本実施例は、
図８に示すように、スリットの方向が異なるグリッドの
組を用いて各方向の空間フーリエ成分を抽出し、これを
逆に合成して２次元画像を得るものである。前記実施例
と同様に、検出グリッドアレイ７３は対物グリッドアレ
イ７２を相似拡大した寸法形状を有する。図８には、簡
単のため、スリット方向として０゜、４５゜、９０゜、
１３５゜の４種類を設定し、各方向について２種類のグ
リッドピッチを設定した例を示すが、精細な画像を合成
するためには、スリット方向は１０種類程度、グリッド
ピッチは各方向について２０種類程度必要である。
【００３２】グリッドは、実線で示すグリッド７４ａと
破線で示すグリッド７４ｂのように、同一スリット方
向、同一グリッドピッチについて四分の一ピッチ位相を
ずらしたものをペアにして設ける。グリッドピッチｐk
は一般に下式のように設定され、グリッドピッチとスリ
ット幅の関係は、前者を後者の２倍とするのが好適であ
る。 ｐk ＝Δ／ｋ ｋ＝１，２，…，Ｎ
破線で示すグリッド７４ｂのように、同一スリット方
向、同一グリッドピッチについて四分の一ピッチ位相を
ずらしたものをペアにして設ける。グリッドピッチｐk
は一般に下式のように設定され、グリッドピッチとスリ
ット幅の関係は、前者を後者の２倍とするのが好適であ
る。 ｐk ＝Δ／ｋ ｋ＝１，２，…，Ｎ
【００３３】実線で示すグリッド対７４ａ，７５ａの透
過関数、及びそれに対して四分の一位相がずれた破線で
示すグリッド対７４ｂ，７５ｂの角度応答特性は、図９
に実線及び破線で示すように、三角関数のサインとコサ
インの関係にある。これは前述の式（２）でεj が０の
場合と１／４の場合に相当する。Ｍ種類のスリット方向
及びＮ種類のグリッドピッチを有するグリッド系の場
合、対物グリッドアレイ７２及び検出グリッドアレイ７
３は各々（Ｍ×Ｎ×２）個のグリッドを備え、それに対
応して検出器アレイは（Ｍ×Ｎ×２）個の検出器を備え
る。１つのスリット方向についてのＮ×２個の検出器で
得られるカウント値は、特定の方位角と特定の波数に対
応するので測定値の組はＮ組の複素フーリエ成分に相当
する。
過関数、及びそれに対して四分の一位相がずれた破線で
示すグリッド対７４ｂ，７５ｂの角度応答特性は、図９
に実線及び破線で示すように、三角関数のサインとコサ
インの関係にある。これは前述の式（２）でεj が０の
場合と１／４の場合に相当する。Ｍ種類のスリット方向
及びＮ種類のグリッドピッチを有するグリッド系の場
合、対物グリッドアレイ７２及び検出グリッドアレイ７
３は各々（Ｍ×Ｎ×２）個のグリッドを備え、それに対
応して検出器アレイは（Ｍ×Ｎ×２）個の検出器を備え
る。１つのスリット方向についてのＮ×２個の検出器で
得られるカウント値は、特定の方位角と特定の波数に対
応するので測定値の組はＮ組の複素フーリエ成分に相当
する。
【００３４】従って、第ｉスリット方向をもち、第ｊピ
ッチをもったグリッドに対応する検出器のカウントをＣ
ij、そのグリッドに対して四分の一位相をずらしたグリ
ッドに対応する検出器のカウントをＳijとし、カウント
数の組｛Ｃij，Ｓij｝を取得すれば、実施例１と同様に
して逆フーリエ変換や最大エントロピー法によって画像
合成を行うことができる。
ッチをもったグリッドに対応する検出器のカウントをＣ
ij、そのグリッドに対して四分の一位相をずらしたグリ
ッドに対応する検出器のカウントをＳijとし、カウント
数の組｛Ｃij，Ｓij｝を取得すれば、実施例１と同様に
して逆フーリエ変換や最大エントロピー法によって画像
合成を行うことができる。
【００３５】また、被測定物が時間的に変化する場合、
前記実施例１と同様にデータ獲得及び画像合成を所定の
時間間隔で行い、得られた画像を順次ディスプレイに表
示することにより、被測定物の時間変化を実時間で観察
することが可能となる。本実施例によると、被測定物あ
るいはグリッド系を回転する必要がないので、高速なデ
ータ獲得及び画像表示が可能である。従って、被測定物
にＸ線を照射して蛍光Ｘ線を検出する場合等には、被測
定物へのＸ線被爆量を低減することもできる。
前記実施例１と同様にデータ獲得及び画像合成を所定の
時間間隔で行い、得られた画像を順次ディスプレイに表
示することにより、被測定物の時間変化を実時間で観察
することが可能となる。本実施例によると、被測定物あ
るいはグリッド系を回転する必要がないので、高速なデ
ータ獲得及び画像表示が可能である。従って、被測定物
にＸ線を照射して蛍光Ｘ線を検出する場合等には、被測
定物へのＸ線被爆量を低減することもできる。
【００３６】〔実施例３〕実施例１及び実施例２では、
一定の方向から見た被測定物の二次元像を合成した。対
物グリッドと検出グリッドの間隔ｂを変えることにより
焦点位置を変化させてＸ線検出を行うと、異なる焦点面
での二次元画像すなわち断層像を得ることができる。こ
うして得られた複数の断層像を三次元座標に関連づけて
ディスプレイに表示することにより、図１０のように三
次元表示を行うことができる。このとき各断層像の撮像
間隔を、（４）式で表される前記焦点深度と同程度ある
いはそれより短く設定すると、ほぼ連続する二次元画像
が得られるので自然な三次元画像が得られて好都合であ
る。
一定の方向から見た被測定物の二次元像を合成した。対
物グリッドと検出グリッドの間隔ｂを変えることにより
焦点位置を変化させてＸ線検出を行うと、異なる焦点面
での二次元画像すなわち断層像を得ることができる。こ
うして得られた複数の断層像を三次元座標に関連づけて
ディスプレイに表示することにより、図１０のように三
次元表示を行うことができる。このとき各断層像の撮像
間隔を、（４）式で表される前記焦点深度と同程度ある
いはそれより短く設定すると、ほぼ連続する二次元画像
が得られるので自然な三次元画像が得られて好都合であ
る。
【００３７】また、実施例１において回転テーブルに第
２の回転軸を設定したり、あるいはグリッド系２５を可
動にして複数の方向から被測定物の二次元画像を得、そ
れをトモグラフィーの手法で演算して三次元分布データ
を得ることも可能である。同様に実施例２においてグリ
ッド系を回動させて種々の方向から被測定物の二次元画
像を得、それから三次元分布データを得ることができ
る。この三次元分布データは、三次元投影図や任意の断
面における線源分布等、所望の形態に加工してディスプ
レイに表示することができる。
２の回転軸を設定したり、あるいはグリッド系２５を可
動にして複数の方向から被測定物の二次元画像を得、そ
れをトモグラフィーの手法で演算して三次元分布データ
を得ることも可能である。同様に実施例２においてグリ
ッド系を回動させて種々の方向から被測定物の二次元画
像を得、それから三次元分布データを得ることができ
る。この三次元分布データは、三次元投影図や任意の断
面における線源分布等、所望の形態に加工してディスプ
レイに表示することができる。
【００３８】以上では、Ｘ線像の検出と像合成について
説明したが、本発明の方法はＸ線に限られず他のエネル
ギー線、例えばガンマ線や光線を用いた像の検出及び像
合成に対しても適用可能である。
説明したが、本発明の方法はＸ線に限られず他のエネル
ギー線、例えばガンマ線や光線を用いた像の検出及び像
合成に対しても適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】結像系を使用せずに像を高分解能で検出
し、画像合成することができる。特に、これまで像を形
成することが困難であったＸ線あるいはガンマ線発生源
の像を高分解能で検出し、画像表示することが可能とな
る。
し、画像合成することができる。特に、これまで像を形
成することが困難であったＸ線あるいはガンマ線発生源
の像を高分解能で検出し、画像表示することが可能とな
る。
【図１】本発明による撮像装置の一実施例の説明図。
【図２】第１の実施例の対物グリッドアレイと検出グリ
ッドアレイの概略図。
ッドアレイの概略図。
【図３】対物グリッド及び検出グリッドの概略図。
【図４】対物グリッドアレイと検出グリッドアレイの配
置図。
置図。
【図５】信号処理回路のブロック図。
【図６】単位検出ユニットの角度応答特性の説明図。
【図７】単位検出ユニットによる検出信号波形の説明
図。
図。
【図８】第２の実施例の対物グリッドアレイと検出グリ
ッドアレイの概略図。
ッドアレイの概略図。
【図９】第２の実施例のグリッド対の角度応答特性の説
明図。
明図。
【図１０】三次元表示の一例を説明する図。
【図１１】金属パイプの束を用いた像観察法の説明図。
１０…線源、１１…金属パイプ、１２…検出器、１３…
信号処理手段、１４…表示手段、１５…像、２０…被測
定物、２１…回転テーブル、２２…対物グリッドアレ
イ、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…対物グリッド、２３…検
出グリッドアレイ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…検出グリ
ッド、２４…Ｘ線検出器アレイ、２４ａ，２４ｂ，２４
ｃ…Ｘ線検出器、２５…グリッド系、２８…信号処理回
路、２９…ディスプレイ、３１…Ｘ線源５１…シンチレ
ーション・クリスタル、５２…光電子増倍管、６１…演
算増幅器、６２…ゲート信号、６３…ＡＤ変換器、６４
…演算回路、７２…対物グリッドアレイ、７３…検出グ
リッドアレイ、７４ａ，７５ａ…グリッド対、７４ｂ，
７５ｂ…グリッド対
信号処理手段、１４…表示手段、１５…像、２０…被測
定物、２１…回転テーブル、２２…対物グリッドアレ
イ、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…対物グリッド、２３…検
出グリッドアレイ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…検出グリ
ッド、２４…Ｘ線検出器アレイ、２４ａ，２４ｂ，２４
ｃ…Ｘ線検出器、２５…グリッド系、２８…信号処理回
路、２９…ディスプレイ、３１…Ｘ線源５１…シンチレ
ーション・クリスタル、５２…光電子増倍管、６１…演
算増幅器、６２…ゲート信号、６３…ＡＤ変換器、６４
…演算回路、７２…対物グリッドアレイ、７３…検出グ
リッドアレイ、７４ａ，７５ａ…グリッド対、７４ｂ，
７５ｂ…グリッド対
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 宮本 重徳
兵庫県宝塚市清荒神１−２−30−613
(56)参考文献 米国特許5432349（ＵＳ，Ａ)
Ｔ．Ｒ．ＦＩＳＨＥＲ ｅｔ．ａ
ｌ，”Ｉｍａｇｉｎｇ ｏｆ Ｇａｍｍ
ａ Ｒａｙｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＷＩ
ＮＫＬＥＲ Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔ
ｉｏｎ Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ Ｓｐｅｃ
ｔｒｏｍｅｔｅｒ”，ＩＥＥＥ ＴＲＡ
ＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＮＵＣＬＥ
ＡＲ ＳＣＩＥＮＣＥ，1990年 ６月,
Ｖｏｌ．37，Ｎｏ．３，ｐ．1483−1489
牧島一夫他９名，「太陽硬Ｘ線望遠鏡
グリッド部の開発」，搭載機器基礎開発
成果報告書，宇宙科学研究所宇宙理学委
員会，1989年 ３月，Ｖｏｌ．２，ｐ,
71−80
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 23/00 - 23/227
G21K 1/00 - 7/00
G01T 1/00 - 7/12
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (13)
- 【請求項１】 各々異なるピッチを有する複数のグリッ
ドを平面的に配列した対物グリッドアレイと、前記対物
グリッドアレイを相似的に拡大した形状を有し、前記対
物グリッドアレイから所定の距離だけ離して配置された
検出グリッドアレイとからなるグリッド系を用い、前記
検出グリッドアレイと前記対物グリッドアレイ中の対応
するグリッドを結ぶ線が集中する前記グリッド系の焦点
付近に被測定物を配置し、前記被測定物と前記グリッド
系とを、前記焦点を通り前記対物グリッドアレイの平面
に直交するグリッド系の中心軸の回りに相対的に回転さ
せながら、被測定物から発せられて前記グリッド系の対
応する２つのグリッドを透過したエネルギー線を個別に
検出し、前記検出された信号からフーリエ逆変換又は非
線形最適化法を用いた演算によって被測定物の画像を合
成することを特徴とする撮像方法。 - 【請求項２】 前記演算は、二次元フーリエ逆変換、線
形直交積分変換、又は最大エントロピー法であることを
特徴とする請求項１記載の撮像方法。 - 【請求項３】 同一スリット方向で同一ピッチを有し位
相がπ／４ずれた２つのグリッドを対にし、離散的な複
数のスリット方向毎に、異なるピッチを有する前記グリ
ッド対を複数平面的に配置した対物グリッドアレイと、
前記対物グリッドアレイを相似的に拡大した形状を有
し、前記対物グリッドアレイから所定の距離だけ離して
配置された検出グリッドアレイとからなるグリッド系を
用い、前記検出グリッドアレイと前記対物グリッドアレ
イ中の対応するグリッドを結ぶ線が集中する前記グリッ
ド系の焦点付近に被測定物を配置し、被測定物から発せ
られて前記グリッド系の対応する２つのグリッドを透過
したエネルギー線を個別に検出し、前記検出された信号
に対して、前記同一スリット方向で同一ピッチを有し位
相がπ／４ずれた２つのグリッドに対応して得られる検
出信号をフーリエ変換におけるコサイン成分及びサイン
成分として線形直交積分変換ないしは非線形最適化法を
用いた演算を行うことによって被測定物の画像を合成す
ることを特徴とする撮像方法。 - 【請求項４】 所定の時間間隔で検出信号を獲得し、各
検出信号から合成される画像を順次表示することを特徴
とする請求項１、２又は３記載の撮像方法。 - 【請求項５】 前記グリッド系の焦点と被測定物の相対
位置を変化させて複数の画像を撮像し、それに基づいて
被測定物の３次元画像を合成することを特徴とする請求
項１、２又は３記載の撮像方法。 - 【請求項６】 前記エネルギー線は所定のエネルギー範
囲のＸ線又はガンマ線であることを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１項記載の撮像方法。 - 【請求項７】 各々異なるピッチを有する複数のグリッ
ドを平面的に配列した対物グリッドアレイ及び前記対物
グリッドアレイを相似的に拡大した形状を有し、前記対
物グリッドアレイから所定の距離だけ離して配置された
検出グリッドアレイからなるグリッド系と、前記検出グ
リッドアレイに固定され検出グリッドアレイの各グリッ
ドを透過したエネルギー線を各々検出する複数の検出器
からなる検出器アレイと、被測定物を載置する載置手段
と、前記検出グリッドアレイと前記対物グリッドアレイ
中の対応するグリッドを結ぶ線が集中する点を通り、前
記対物グリッドアレイの平面に直交する軸の回りに、前
記検出器アレイが固定されたグリッド系と前記載置手段
とを相対的に回転させる手段と、前記検出器アレイから
の検出信号が入力される信号処理手段と、前記信号処理
手段からの信号によって被測定物の画像を表示する画像
表示手段とを含み、 前記信号処理手段は、複数の回転角度において前記検出
器アレイから得られた検出信号の組に二次元逆フーリエ
変換を施すことによって画像を合成することを特徴とす
る撮像装置。 - 【請求項８】 同一スリット方向で同一ピッチを有し位
相がπ／４ずれた２つのグリッドを対にし、離散的な複
数のスリット方向毎に、異なるピッチを有する前記グリ
ッド対を複数平面的に配置した対物グリッドアレイと、
前記対物グリッドアレイを相似的に拡大した形状を有
し、前記対物グリッドアレイから所定の距離だけ離して
配置された検出グリッドアレイとからなるグリッド系
と、前記検出グリッドアレイに固定され検出グリッドア
レイの各グリッドを透過したエネルギー線を各々検出す
る複数の検出器からなる検出器アレイと、前記検出器ア
レイからの検出信号が入力される信号処理手段と、前記
信号処理手段からの信号によって被測定物の画像を表示
する画像表示手段とを含み、 前記信号処理手段は、前記同一スリット方向で同一ピッ
チを有し位相がπ／４ずれた２つのグリッドに対応して
得られる検出信号をフーリエ変換におけるコサイン成分
及びサイン成分として、前記検出器アレイから得られる
信号の組に二次元逆フーリエ変換を施すことによって被
測定物の画像を合成することを特徴とする撮像装置。 - 【請求項９】 前記信号処理手段は二次元逆フーリエ変
換に代えて最大エントロピー法に代表される非線形最適
化法によって画像を合成することを特徴とする請求項７
又は８記載の撮像装置。 - 【請求項１０】 前記相似拡大の倍率は３倍〜１０倍で
あることを特徴とする請求項７、８又は９記載の撮像装
置。 - 【請求項１１】 対物グリッドアレイ中の第ｋ番目のグ
リッドピッチｐk は、Δをほぼ被測定物の大きさと同程
度に設定される基本ピッチとし、グリッドの数をＮとす
るとき、下式のように設定されていることを特徴とする
請求項７〜１０のいずれか１項記載の撮像装置。 ｐk ＝Δ／ｋ ｋ＝１，２，…，Ｎ - 【請求項１２】 前記検出器は、Ｘ線検出器又はガンマ
線検出器であることを特徴とする請求項７〜１１のいず
れか１項記載の撮像装置。 - 【請求項１３】 特定のエネルギー範囲のＸ線又はガン
マ線のみを検出する手段を更に備えることを特徴とする
請求項１２記載の撮像装置。
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