JP5967108B2 - Ｘ線装置、方法、構造物の製造方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Ｘ線装置、方法、構造物の製造方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、Ｘ線装置、方法、構造物の製造方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体に関する。
物体の形状および、その物体の内部の形状を検出する装置として、例えば下記特許文献に開示されているような、物体にＸ線を照射して、その物体を透過した透過Ｘ線を検出する装置が知られている。
米国特許出願公開第２００９／０２６８８６９号明細書
複数種類の物質が含まれる物体にＸ線を照射し、その物体を透過したＸ線を検出する従来技術によれば、物体の形状および、その物体の内部の形状の検出結果に不良が生じ、検出不良を起こす場合があった。
本発明は、物体の形状およびその物体の内部の形状の検出不良を抑制するＸ線装置、方法、及び構造物の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様に従えば、測定物にＸ線を照射し、前記測定物に対して複数方向で透過した透過Ｘ線を検出するＸ線装置であって、
前記透過Ｘ線を検出した結果から再構成した画像を用いて、前記測定物の少なくとも一部を含む所定空間を複数に分割した分割区画に吸収係数に応じた値が割り当てられた第１情報を生成する第１情報生成部と、
前記第１情報の割り当てられた値の大きさに応じた分割区画の数を示す、前記割り当てられた値の頻度情報を生成する頻度生成部と、
前記測定物を構成する第１、第２物質の比率を示す、比率情報を取得する比率取得部と、
前記比率情報の第１．第２物質の比率と、前記頻度情報での前記第１情報の割り当てられた値の大きさに応じた分割区画の数とを用いて、前記第１情報の分割区画に割り当てられた値の大きさを変えて、前記第１情報の前記分割区画に割り当てられる値の種類が少なくされた第２情報を生成する第２情報生成部とを備えるＸ線装置が提供される。
本発明の第２の態様に従えば、測定物にＸ線を照射し、前記測定物の構造物に関する情報を取得する方法であって、
測定物にＸ線を照射し、前記測定物に対して複数方向で透過した透過Ｘ線を検出することと、
前記透過Ｘ線を検出した結果から再構成した画像を用いて、前記測定物の少なくとも一部を含む所定空間を複数に分割した分割区画に吸収係数に応じた値が割り当てられた第１情報を生成することと、
前記第１情報の割り当てられた値の大きさに応じた分割区画の数を示す、前記割り当てられた値の頻度情報を生成することと、
前記測定物を構成する第１、第２物質の比率を示す、比率情報を取得することと、
前記比率情報の第１．第２物質の比率と、前記頻度情報での前記第１情報の割り当てらえた値の大きさに応じた分割区画の数とを用いて、前記第１情報の分割区画に割り当てられた値の大きさを変えて、前記第１情報の前記分割区画に割り当てられる値の種類が少なくされた第２情報を生成することとを含む、方法が提供される。
本発明の第３の態様に従えば、構造物の形状に関する設計情報を作製する設計工程と、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第１の態様のＸ線装置または第２の態様の方法の何れかを用いて計測する工程と、前記測定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が提供される。
本発明の第４の態様に従えば、Ｘ線装置に接続されたコンピュータに、前記Ｘ線装置の制御を実行させるプログラムであって、前記Ｘ線装置を制御して、
測定物にＸ線を照射し、前記測定物に対して複数方向で透過した透過Ｘ線を検出することと、
前記透過Ｘ線を検出した結果から再構成した画像を用いて、前記測定物の少なくとも一部を含む所定空間を複数に分割した分割区画に吸収係数に応じた値が割り当てられた第１情報を生成することと、
前記第１情報の割り当てられた値の大きさに応じた分割区画の数を示す、前記割り当てられた値の頻度情報を生成することと、
前記測定物を構成する第１、第２物質の比率を示す、比率情報を取得することと、
前記比率情報の第１．第２物質の比率と、前記頻度情報での前記第１情報の割り当てらえた値の大きさに応じた分割区画の数とを用いて、前記第１情報の分割区画に割り当てられた値の大きさを変えて、前記第１情報の前記分割区画に割り当てられる値の種類が少なくされた第２情報を生成することとを実行させるプログラムが提供される。
本発明の第５の態様に従えば、本発明の第４の態様に従うプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
本発明の態様によれば、物体の形状およびその物体の内部の形状の検出不良を抑制することができる。
第１実施形態に係るＸ線装置の一例を示す図である。 第１実施形態によるＸ線装置の検出部の配置の一例を示す図である。 第１実施形態によるＸ線装置の検出部の配置の一例を示す図である。 第１実施形態によるＸ線装置の検出部の配置の他の例を示す図である。 第１実施形態によるＸ線装置の検出部の配置の他の例を示す図である。 第１実施形態に係るＸ線装置が備える情報処理部の一例を示す図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える比率取得部の一例を示す図である。 第１実施形態に係る比率取得部が備える参照データの一例を示す図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える第２の情報生成部の一例を示す図である。 第１実施形態に係るＸ線装置の動作の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態に係るＸ線装置の動作の一例を説明するための図である。 第１実施形態に係るＸ線装置の動作（透過Ｘ線の検出）一例を説明するための図である。 第１実施形態に係るＸ線装置の動作（透過Ｘ線の検出）一例を説明するための図である。 第１実施形態に係るＸ線装置の動作（物質の数の判定）の一例を説明するための図である。 第１実施形態に係るＸ線装置の動作（物質の数の判定）の一例を説明するための図である。 第１実施形態に係るＸ線装置の動作（物質の数の判定）の一例を説明するための図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える比率取得部の動作の一例（比率の取得）を説明するための図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える第２の情報生成部の動作の一例（変更前の頻度分布）を説明するための図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える第２の情報生成部の動作の一例（変更後の頻度分布）を説明するための図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える第２の情報生成部の動作の一例（変更前の頻度分布に対応する画像）を説明するための図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える第２の情報生成部の動作の一例（変更後の頻度分布に対応する画像）を説明するための図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える第２の情報生成部の動作の一例（頻度分布の変更の手法）を説明するための図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える第２の情報生成部の動作の一例（頻度分布の変更の手法）を説明するための図である。 第１実施形態に係る情報処理部が備える第２の情報生成部の動作の一例（頻度分布の変更の手法）を説明するための図である。 第２実施形態に係るＸ線装置が備える情報処理部の一例を示す図である。 第２実施形態に係る情報処理部の動作（比率の取得）の一例を説明するための図である。 第３実施形態に係るＸ線装置が備える情報処理部の一例を示す図である。 第３実施形態に係るＸ線装置の動作の流れを示すフローチャートである。 第４実施形態に係るＸ線装置の動作の一例を説明するための図である。 Ｘ線装置を備えた構造物製造システムの一例を示す図である。 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。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。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。
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態に係るＸ線装置１の一例を示す図である。
Ｘ線装置１は、測定物ＳにＸ線ＸＬを照射して、その測定物Ｓを透過した透過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。
本実施形態において、測定物Ｓは複数種類の物質を含む。本実施形態において、説明の便宜上、測定物Ｓは、第１の物質と第２の物質の２種類の物質を含み、第１の物質は例えば鉛であり、第２の物質は例えば鉄である。ただし、この例に限定されず、第１の物質及び第２の物質は異なる種類の物質であれば、どのような物質であってもよく、物質の種類の数は任意である。また、異なる種類の物質を例えばＸ線の吸収係数が異なる物質として定義してもよいが、この例に限定されない。
本実施形態において、Ｘ線装置１は、測定物ＳにＸ線を照射して、その測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出して、その測定物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、測定物Ｓは、例えば機械部品、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。
図１において、Ｘ線装置１は、Ｘ線ＸＬを射出するＸ線源２と、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に保持された測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する検出器４１と、測定物Ｓに照射されるＸ線の強度Ｉ０と測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の強度Ｉとの割合（Ｉ／Ｉ０）をＸ線のエネルギー毎に検出する検出部４２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。本実施形態において、検出部４２は例えばスペクトル計である。以下では、検出部４２がスペクトル計であるものとするが、検出部４２はスペクトル計に限定されない。
また、本実施形態において、Ｘ線装置１は、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬが進行する内部空間ＳＰを形成するチャンバ部材６を備えている。本実施形態において、Ｘ線源２、ステージ装置３、及び検出器４は、内部空間ＳＰに配置される。
本実施形態において、チャンバ部材６は、支持面ＦＲ上に配置される。支持面ＦＲは、工場等の床面を含む。チャンバ部材６は、複数の支持部材６Ｓに支持される。チャンバ部材６は、支持部材６Ｓを介して、支持面ＦＲ上に配置される。本実施形態においては、支持部材６Ｓにより、チャンバ部材６の下面と、支持面ＦＲとは離れる。すなわち、チャンバ部材６の下面と支持面ＦＲとの間に空間が形成される。なお、チャンバ部材６の下面の少なくとも一部と支持面ＦＲとが接触してもよい。
本実施形態において、チャンバ部材６は、鉛を含む。チャンバ部材６は、内部空間ＳＰのＸ線ＸＬが、チャンバ部材６の外部空間ＲＰに漏出することを抑制する。
本実施形態おいて、Ｘ線装置１は、チャンバ部材６に取り付けられ、チャンバ部材６よりも熱伝導率が小さい部材６Ｄを有する。本実施形態において、部材６Ｄは、チャンバ部材６の外面に配置される。部材６Ｄは、内部空間ＳＰの温度が外部空間ＲＰの温度（温度変化）の影響を受けることを抑制する。すなわち、部材６Ｄは、外部空間ＲＰの熱が内部空間ＳＰに伝わることを抑制する断熱部材として機能する。部材６Ｄは、例えばプラスチックを含む。本実施形態において、部材６Ｄは、例えば発泡スチロールを含む。
Ｘ線源２は、測定物ＳにＸ線ＸＬを照射する。Ｘ線源２は、Ｘ線ＸＬを射出する射出部８を有する。Ｘ線源２は、点Ｘ線源を形成する。本実施形態において、射出部８は、点Ｘ線源を含む。Ｘ線源２は、測定物Ｓに円錐状のＸ線（所謂、コーンビーム）を照射する。なお、Ｘ線源２は、射出するＸ線ＸLの強度を調整可能でもよい。Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬの強度を調整する場合、測定物ＳのＸ線吸収特性等に基づいてもよい。また、Ｘ線源２から射出されるＸ線の拡がる形状は円錐状に限られず、例えば、扇状のＸ線（所謂、ファンビーム）でもよい。また、例えば、線状のＸ線（所謂、ペンシルビーム）でもよい。
射出部８は、＋Ｚ方向を向いている。本実施形態において、射出部８から射出されたＸ線ＸＬの少なくとも一部は、内部空間ＳＰにおいて、＋Ｚ方向に進行する。
ステージ装置３は、測定物Ｓを保持して移動可能なステージ９と、ステージ９を移動する駆動システム１０とを備えている。
本実施形態において、ステージ９は、測定物Ｓを保持する保持部１１を有するテーブル１２と、テーブル１２を移動可能に支持する第１可動部材１３と、第１可動部材１３を移動可能に支持する第２可動部材１４と、第２可動部材１４を移動可能に支持する第３可動部材１５とを有する。
テーブル１２は、保持部１１に測定物Ｓを保持した状態で回転可能である。テーブル１２は、θＹ方向に移動（回転）可能である。第１可動部材１３は、Ｘ軸方向に移動可能である。第１可動部材１３がＸ軸方向に移動すると、第１可動部材１３とともに、テーブル１２がＸ軸方向に移動する。第２可動部材１４は、Ｙ軸方向に移動可能である。第２可動部材１４がＹ軸方向に移動すると、第２可動部材１４とともに、第１可動部材１３及びテーブル１２がＹ軸方向に移動する。第３可動部材１５は、Ｚ軸方向に移動可能である。第３可動部材１５がＺ軸方向に移動すると、第３可動部材１５とともに、第２可動部材１４、第１可動部材１３、及びテーブル１２がＺ軸方向に移動する。
本実施形態において、駆動システム１０は、第１可動部材１３上においてテーブル１２を回転させる回転駆動装置１６と、第２可動部材１４上において第１可動部材１３をＸ軸方向に移動する第１駆動装置１７と、第２可動部材１４をＹ軸方向に移動する第２駆動装置１８と、第３可動部材１５をＺ軸方向に移動する第３駆動装置１９とを含む。
第２駆動装置１８は、第２可動部材１４が有するナットに配置されるねじ軸２０Ｂと、ねじ軸２０Ｂを回転させるアクチュエータ２０とを備える。ねじ軸２０Ｂは、ベアリング２１Ａ、２１Ｂによって回転可能に支持される。本実施形態において、ねじ軸２０Ｂは、そのねじ軸２０Ｂの軸線とＹ軸とが実質的に平行となるように、ベアリング２１Ａ、２１Ｂに支持される。本実施形態において、第２可動部材１４が有するナットとねじ軸２０Ｂとの間にボールが配置される。すなわち、第２駆動装置１８は、所謂、ボールねじ駆動機構を含む。
第３駆動装置１９は、第３可動部材１５が有するナットに配置されるねじ軸２３Ｂと、ねじ軸２３Ｂを回転させるアクチュエータ２３とを備える。ねじ軸２３Ｂは、ベアリング２４Ａ、２４Ｂによって回転可能に支持される。本実施形態において、ねじ軸２３Ｂは、そのねじ軸２３Ｂの軸線とＺ軸とが実質的に平行となるように、ベアリング２４Ａ、２４Ｂに支持される。本実施形態において、第３可動部材１５が有するナットとねじ軸２３Ｂとの間にボールが配置される。すなわち、第３駆動装置１９は、所謂、ボールねじ駆動機構を含む。
第３可動部材１５は、第２可動部材１４をＹ軸方向にガイドするガイド機構２５を有する。ガイド機構２５は、Ｙ軸方向に長いガイド部材２５Ａ、２５Ｂを含む。アクチュエータ２０、及びねじ軸２０Ｂを支持するベアリング２１Ａ、２１Ｂを含む第２駆動装置１８の少なくとも一部は、第３可動部材１５に支持される。アクチュエータ２０がねじ軸２０Ｂを回転することによって、第２可動部材１４は、ガイド機構２５にガイドされながら、Ｙ軸方向に移動する。
本実施形態において、Ｘ線装置１は、ベース部材２６を有する。ベース部材２６は、チャンバ部材６に支持される。本実施形態において、ベース部材２６は、支持機構を介して、チャンバ部材６の内壁（内面）に支持される。ベース部材２６の位置は、所定の位置で固定される。
ベース部材２６は、第３可動部材１５をＺ軸方向にガイドするガイド機構２７を有する。ガイド機構２７は、Ｚ軸方向に長いガイド部材２７Ａ、２７Ｂを含む。アクチュエータ２３、及びねじ軸２３Ｂを支持するベアリング２４Ａ、２４Ｂを含む第３駆動装置１９の少なくとも一部は、ベース部材２６に支持される。アクチュエータ２３がねじ軸２３Ｂを回転することによって、第３可動部材１５は、ガイド機構２７にガイドされながら、Ｚ軸方向に移動する。
なお、図示は省略するが、本実施形態において、第２可動部材１４は、第１可動部材１３をＸ軸方向にガイドするガイド機構を有する。第１駆動装置１７は、第１可動部材１３をＸ軸方向に移動可能なボールねじ機構を含む。回転駆動装置１６は、テーブル１２をθＹ方向に移動（回転）可能なモータを含む。
本実施形態において、テーブル１２に保持された測定物Ｓは、駆動システム１０によって、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθＹ方向の４つの方向に移動可能である。なお、駆動システム１０は、テーブル１２に保持された測定物Ｓを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動させてもよい。また、本実施形態においては、駆動システム１０は、ボールねじ駆動機構を含むこととしたが、例えば、ボイスコイルモータを含んでもよい。例えば、駆動システム１０は、リニアモータを含んでもよいし、平面モータを含んでもよい。
本実施形態において、ステージ９は、内部空間ＳＰにおいて移動可能である。ステージ９は、射出部８の＋Ｚ側に配置される。ステージ９は、内部空間ＳＰのうち、射出部８よりも＋Ｚ側の空間で移動可能である。ステージ９の少なくとも一部は、射出部８と対向可能である。ステージ９は、保持した測定物Ｓを、射出部８と対向する位置に配置可能である。ステージ９は、射出部８から射出されたＸ線ＸＬが通過する経路上に、測定物Ｓを配置可能である。ステージ９は、射出部８から射出されたＸ線ＸＬの照射範囲内に、配置可能である。
本実施形態において、Ｘ線装置１は、ステージ９の位置を計測する計測システム２８を備えている。本実施形態において、計測システム２８は、エンコーダシステムを含む。
計測システム２８は、テーブル１２の回転量（θＹ方向に関する位置）を計測するロータリーエンコーダ２９と、Ｘ軸方向に関する第１可動部材１３の位置を計測するリニアエンコーダ３０と、Ｙ軸方向に関する第２可動部材１４の位置を計測するリニアエンコーダ３１と、Ｚ軸方向に関する第３可動部材１５の位置を計測するリニアエンコーダ３２とを有する。
本実施形態において、ロータリーエンコーダ２９は、第１可動部材１３に対するテーブル１２の回転量を計測する。リニアエンコーダ３０は、第２可動部材１４に対する第１可動部材１３の位置（Ｘ軸方向に関する位置）を計測する。リニアエンコーダ３１は、第３可動部材１５に対する第２可動部材１４の位置（Ｙ軸方向に関する位置）を計測する。リニアエンコーダ３２は、ベース部材２６に対する第３可動部材１５の位置（Ｚ軸方向に関する位置）を計測する。
ロータリーエンコーダ２９は、例えば第１可動部材１３に配置されたスケール部材２９Ａと、テーブル１２に配置され、スケール部材２９Ａの目盛を検出するエンコーダヘッド２９Ｂとを含む。スケール部材２９Ａは、第１可動部材１３に固定されている。エンコーダヘッド２９Ｂは、テーブル１２に固定されている。エンコーダヘッド２９Ｂは、スケール部材２９Ａ（第１可動部材１３）に対するテーブル１２の回転量を計測可能である。
リニアエンコーダ３０は、例えば第２可動部材１４に配置されたスケール部材３０Ａと、第１可動部材１３に配置され、スケール部材３０Ａの目盛を検出するエンコーダヘッド３０Ｂとを含む。スケール部材３０Ａは、第２可動部材１４に固定されている。エンコーダヘッド３０Ｂは、第１可動部材１３に固定されている。エンコーダヘッド３０Ｂは、スケール部材３０Ａ（第２可動部材１４）に対する第１可動部材１３の位置を計測可能である。
リニアエンコーダ３１は、第３可動部材１５に配置されたスケール部材３１Ａと、第２可動部材１４に配置され、スケール部材３１Ａの目盛を検出するエンコーダヘッド３１Ｂとを含む。スケール部材３１Ａは、第３可動部材１５に固定されている。エンコーダヘッド３１Ｂは、第２可動部材１４に固定されている。エンコーダヘッド３１Ｂは、スケール部材３１Ａ（第３可動部材１５）に対する第２可動部材１４の位置を計測可能である。
リニアエンコーダ３２は、ベース部材２６に配置されたスケール部材３２Ａと、第３可動部材１５に配置され、スケール部材３２Ａの目盛を検出するエンコーダヘッド３２Ｂとを含む。スケール部材３２Ａは、ベース部材２６に固定されている。エンコーダヘッド３２Ｂは、第３可動部材１５に固定されている。エンコーダヘッド３２Ｂは、スケール部材３２Ａ（ベース部材２６）に対する第３可動部材１５の位置を計測可能である。
検出器４１及び検出部４２は、内部空間ＳＰにおいて、Ｘ線源２及びステージ９よりも＋Ｚ側に配置される。検出器４１の位置は、所定の位置で固定される。なお、検出器４１が移動可能でもよい。検出部４２は、検出器４１よりも−Ｚ側に配置される。本実施形態において、検出部４２は、Ｘ軸方向に移動可能に配置される。ステージ９は、内部空間ＳＰのうち、Ｘ線源２と検出器４１（又は検出部４２）との間の空間を移動可能である。
本実施形態において、検出器４１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が入射する入射面３３を有するシンチレータ部３４と、シンチレータ部３４において発生した光を受光する受光部３５とを有する。検出器４１の入射面３３は、ステージ９に保持された測定物Ｓと対向可能である。
シンチレータ部３４は、Ｘ線が当たることによって、そのＸ線とは異なる波長の光を発生させるシンチレーション物質を含む。受光部３５は、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。受光部３５は、シンチレータ部３４において発生した光を増幅し、電気信号に変換して出力する。
検出器４１は、シンチレータ部３４を複数有する。シンチレータ部３４は、ＸＹ平面内において複数配置される。シンチレータ部３４は、アレイ状に配置される。検出器４１は、複数のシンチレータ部３４のそれぞれに接続するように、受光部３５を複数有する。なお、検出器４１は、入射するＸ線を、光に変換することなく直接電気信号に変換してもよい。
本実施形態において、検出部４２は、検出器４１と共にチャンバ６の内部空間ＳＰに配置される。
図２Ａ及び図２Ｂは、検出器４１及び検出部４２の配置の一例を示す図であり、図１に示すＸ線装置１をＹ軸方向から見た図である。このうち、図２Ａは、検出部４２が測定物Ｓを透過した透過Ｘ線のスペクトルを検出する場合のＸ線源２と検出器４１と検出部４２の配置例を示す。図２Ｂは、検出器４１が測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する場合のＸ線源２と検出器４１と検出部４２の配置例を示す。また、図３Ａ及び図３Ｂは、検出器４１及び検出部４２の他の配置例を示す図であり、Ｘ軸方向からＸ線を照射して透過Ｘ線のスペクトルを検出する場合の配置例を示す。このうち、図３Ａは、Ｘ軸方向にＸ線を照射するために、Ｚ軸上のＸ線源２とは別にＸ軸上にＸ線源２１を配置した例を示す。図３Ｂは、Ｘ軸方向にＸ線を照射するために、Ｚ軸上のＸ線源２をＸ軸上に移動させる例を示す。
図２Ａに示すように、検出部４２は、内部空間ＳＰにおいて、検出器４１よりも−Ｚ側に配置される。また、図２Ｂに示すように、検出部４２は、Ｘ軸方向に移動可能である。測定物Ｓを透過した透過Ｘ線のスペクトルを検出部４２が検出する場合、図２Ａに示すように、検出部４２は、Ｘ線ＸＬの通過経路上に配置され、且つ、検出器４１よりも−Ｚ側の所定位置に配置される。また、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の強度を検出器４１が検出する場合、図２Ｂに示すように、検出部４２は、上述の図２Ａに示す所定位置から＋Ｘ側に移動され、Ｘ線ＸＬの通過経路から退去される。制御装置５は、検出部４２の移動を制御する。
検出器４１及び検出部４２の配置は図２Ａ及び図２Ｂに示す例に限定されない。例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示す例において、検出器４１の位置と検出部４２の位置とが入れ替えられ、検出器４１がＸ軸方向に移動可能であってもよい。また、例えば、検出器４１の位置と検出部４２の位置とが入れ替えられ、検出部４２がＸ軸方向に移動可能であってもよい。
また、図３Ａに示すように、Ｘ線源２とは異なるＸ線源２１が測定物Ｓの＋Ｘ側に配置され、このＸ線源２１と対向するように、検出部４２が測定物Ｓの−Ｘ側に配置されてもよい。換言すれば、Ｘ軸に沿って、Ｘ線源２とは異なるＸ線源２１と検出部４２が測定物Ｓを挟んで配置されてもよい。図３Ａに示す例において、Ｘ線源２１と測定物Ｓと検出部４２の相対的位置は、前述の図２Ａに示すＸ線源２と測定物Ｓと検出部４２の相対的位置と同じである。
また、例えば、図３Ｂに示すように、検出部４２が測定物Ｓの−Ｘ側に配置され、Ｘ線源２が測定物Ｓの−Ｚ側から＋Ｘ側に移動可能であってもよい。図３Ｂに示す例においても、Ｘ線源２と測定物Ｓと検出部４２の相対的位置は、前述の図２Ａに示すＸ線源２と測定物Ｓと検出部４２の相対的位置と同じである。
なお、本実施形態において、Ｘ線装置１は、内部空間ＳＰの温度を調節するための機構を備えてもよい。
制御装置５は、情報処理部１００と記憶部１０１を備える。記憶部１０１は、検出器４１により検出されたデータと、検出部４２により検出されたデータを格納する。本実施形態において、検出器４１により検出されたデータは、測定物Ｓに多方向からＸ線ＸＬを照射したときに得られるデータであり、Ｘ線の吸収係数μを表すデータ（以下、「Ｘ線吸収データＤＸ」と称す。）である。
ここで、Ｘ線の吸収係数μは、以下の数式により表される。
Figure 0005967108
上記数式において、Ｉ０は、Ｘ線源２から測定物Ｓに照射されるＸ線ＸＬの強度を表し、Ｉは、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の強度を表し、μは測定物ＳにおけるＸ線の吸収係数を表し、ｘは測定物ＳにおけるＸ線ＸＬの通過経路の長さを表す。
本実施形態では、３次元空間を所定体積の単位で区切る。所定体積の単位を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ軸方向に、配置することで、所定体積の単位で３次元空間を表現する。以下、本実施形態においては、所定体積の単位を、区画と呼ぶ。複数３次元空間を所定体積の単位を、ボクセルと呼んでも構わない。所定体積の単位のそれぞれに、Ｘ線の吸収係数μを当てはめる。３次元に配置される、所定体積の単位にＸ線吸収係数μを当てはめることで、３次元形状の測定物Ｓを吸収係数で表現することが可能である。３次元空間内の、所定体積の単位もしくは、所定体積の大きさを一定にすることで、吸収係数μだけでなく、Ｉ／Ｉ０で表現しても構わない。本実施形態において、Ｘ線吸収データＤＸは、後述の情報処理部１００において逆投影法により画像を再構築するために使用される。本実施形態において、Ｘ線吸収データＳＸは吸収係数μを表すデータであるものとするが、この例に限定されず、画像の再構築に利用可能であれば、どのような形式のデータであってもよい。なお、本実施形態において、Ｘ線装置１が情報処理部１００を有しているが、これに限られない。例えば、複数のＸ線装置1に接続された情報処理部１００であっても構わない。
この場合には、複数のＸ線装置１のそれぞれに情報処理部１００はなく、複数のＸ線装置１からの情報が情報処理部１００に送られる。
一方、検出部４２により検出されたデータは、測定物Ｓに一方向からＸ線ＸＬを照射したときに検出部４２により得られるデータであり、Ｘ線の強度をＸ線のエネルギー毎に表すデータ（以下、「Ｘ線スペクトルデータＤＳ」と称す。）である。検出部４２により検出されたＸ線のスペクトルデータＤＳは、測定物Ｓを透過するＸ線の強度をＸ線の波長毎に表すデータである。また、測定物Ｓに照射するＸ線の強度を用いることで、測定物Ｓの波長毎の照射されるＸ線の強度と、測定物Ｓを透過する透過Ｘ線の強度との割合を、Ｘ線の波長毎にデータとして表すことが可能である。
情報処理部１００は、測定物Ｓに含まれた第１の物質と第２の物質との比率に応じて、上記透過Ｘ線の検出により得られる第１の検出情報から、この第１の検出情報とは異なる第２の検出情報を生成するように構成される。また、本実施形態において、情報処理部１００は、上述の第１の物質と第２の物質との比率に応じて、第１の検出情報から第２の検出情報を生成する。その詳細については後述する。
本実施形態において、測定物Ｓに含まれた第１の物質と第２の物質との比率は、例えば、測定物Ｓに含まれる第１の物質と第２の物質との体積比であるが、これに限定されない。例えば、測定物Ｓに含まれる第１の物質と第２の物質との重量比でも構わない。第１の検出情報及び第２の検出情報は、測定物の形状および測定物の内部の形状に関する情報であり、第２の検出情報は第１の検出情報と異なる情報である。第１の検出情報は、例えば、Ｘ線吸収データＤＸから算出される測定物Ｓの形状および内部の形状に関する画像である。例えば、第１の検出情報は、Ｘ線吸収データＤＸから算出される測定物Ｓの形状および内部の形状に関する画像の少なくとも一部でも構わない。例えば、第１の検出情報は、図１のテーブル１２に置かれた測定物Ｓにおける、Ｙ方向のある位置における測定物のＳの形状および内部の形状に関する画像でも構わない。また、例えば、第１の検出情報は、図１のテーブル１２に置かれた測定物Ｓにおける、Ｙ方向のある位置におけるＸＹ平面での、測定物Ｓの内部の形状の一部分だけでも構わない。即ち、本実施形態において、第１の検出情報は、測定物Ｓを含む所定の空間に対応する画像上の複数の区画に吸収係数を当てはめることにより生成された情報であり、測定物Ｓの形状および測定物Ｓの内部の形状を表示するための情報を含む。第２の検出情報は、例えば測定物Ｓに含まれた第１の物質と第２の物質との比率に基づき第１の検出情報を画像処理することにより生成される、測定物Ｓの形状および測定物Ｓの内部の形状に関する情報である。第２の検出情報は、測定物Ｓの形状および測定物Ｓの内部の形状を表す画像でもかまないし、その画像を表すために用いられる数値情報でも構わない。
図４は、情報処理部１００の構成の一例を示す図である。
情報処理部１００は、第１の情報生成部１１０、比率取得部１２０、第２の情報生成部１３０を備える。第１の情報生成部１１０は、測定物Ｓに対してＸ線の照射方向が異なる複数の透過Ｘ線の検出結果に基づいて、上記第１の物質を第１の吸収係数として表し、上記第２の物質を第１の吸収係数とは異なる第２の吸収係数として表した情報を、第１の検出情報Ｄ１として生成するように構成される。換言すると、第１の情報生成部１１０は、検出器４１の検出結果であるＸ線吸収データＤＸに基づいて、各物質に関するＸ線の吸収係数μの分布を第１の検出情報Ｄ１として生成するように構成される。このＸ線の吸収係数μの分布は、吸収係数μの値に応じた信号強度の分布として表される測定物Ｓの断層画像に対応する。本実施形態において、第１の情報生成部１１０は、逆投影法を用いてＸ線吸収データＤＸからＸ線吸収係数μの分布によって表される断層画像を第１の検出情報Ｄ１として生成するが、この例に限定されない。
なお、上述の「測定物Ｓに対してＸ線の照射方向が異なる複数の透過Ｘ線」とは、測定物Ｓを回転させながら測定物Ｓに異なる複数の方向からＸ線を照射した場合に得られる、上記複数の方向に対応した複数の透過Ｘ線を意味する。
比率取得部１２０は、検出部４２の検出結果であるＸ線スペクトルデータＤＳから、測定物Ｓに含まれた第１の物質と第２の物質との比率ＲＴを算出するように構成される。即ち、比率取得部１２０は、Ｘ線スペクトルデータＤＳとして得られる第１の物質及び第２の物質に関する情報（例えば、物質の種類を特定する情報）に基づいて、第１の物質と第２の物質との比率ＲＴを算出する。第２の情報生成部１３０は、測定物Ｓに含まれた第１の物質と第２の物質との比率ＲＴに基づいて、第１の検出情報Ｄ１から第２の検出情報Ｄ２を生成するように構成される。Ｘ線スペクトルデータＤＳは、第１の物質と第２の物質とで、それぞれの物質の種類は特定されなくても構わない。例えば、第１の物質と第２の物質との、吸収係数μの値が算出されれば構わない。
図５Ａは、比率取得部１２０の一例を示す図である。
本実施形態において、比率取得部１２０は、上記第１の物質および第２の物質の、Ｘ線エネルギーに応じて照射されるＸ線が透過する割合の参照データＲＭを有する。比率取得部１２０は、検出部４２での測定物Ｓの検出結果と、上記参照データＲＭとを比較することにより、第１の物質と第２物質との比率ＲＴを算出する。本実施形態では、第１の物質と第２の物質に基づくＸ線スペクトルデータＤＳと、参照データＲＭとを対応づけることが可能である。また、Ｘ線スペクトルデータＤＳに含まれる、第１の物質および第２の物質の割合（比率）ＲＴを、参照データＲＭを用いて算出することが可能である。比率取得部１２０は、後述するように、検出部４２から得られるＸ線スペクトルデータＤＳのスペクトルと、参照データＤＳが備える第１の物質のスペクトルおよび第２の物質のスペクトルを加算することにより合成されるスペクトルとを比較することで、第１の物質と第２の物質との比率ＲＴを特定するように構成される。もちろん、上記加算とは異なる手法で、第１の物質のスペクトルと第２の物質のスペクトルとから合成されるスペクトルを生成しても構わない。
詳細には、比率取得部１２０は、参照データ記憶部１２１と比率特定部１２２を備える。参照データ記憶部１２１は、Ｘ線スペクトルデータＤＳに対応する参照データＲＭを記憶する。比率取得部１２２は、参照データ記憶部１２１に記憶された参照データＲＭのうち、第１の物質及び第２の物質に関する情報と一致又は近似する参照データＲＭから、第１の物質と第２の物質との比率ＲＴを特定するように構成される。
図５Ｂは、参照データ記憶部１２１に記憶された参照データＲＭの一例を示す。参照データＲＭは、複数種類の物質の組み合わせに関する情報と、その複数種類の物質の比率（体積比）に関する情報と、その複数種類の物質を透過した透過Ｘ線から得られることが推定されるＸ線スペクトルデータＤＳに対応する波形データを含む。参照データＲＭは、例えば、物質Ａと物質Ｂとの組み合わせについて、物質Ａと物質Ｂとの体積比が４：１の場合において得られるＸ線スペクトルデータＤＳの波形データＲＭ１を含む。この場合では、Ｘ線スペクトルデータＤＳの波形データＲＭ１から、物質Ａと物質Ｂとの体積比を４：１と算出することができる。参照データＲＭは、物質Ａと物質Ｂ以外に複数種類の物質を任意の割合で組み合わせにより波形データを含む。また、任意の割合には、２種類の物質だけではなく、３種類以上の組み合わせも含む。また、参照データＲＭには、異なる物質の組み合わせだけではなく、単１種類の波形データも含まれる。参照データＲＭは、物質Ａと物質Ｂとの体積比が４：１の物質を透過した透過Ｘ線に基づいて、波形データＲＭ１を作成しても構わない。なお、参照データＲＭは波形データＲＭ１のように波形の形状のデータである必要はなく、エネルギーｅＶとＸ線強度の割合（Ｉ／Ｉ０）とで対応する値のみでも構わない。
図６は、第２の情報生成部１３０の一例を示す図である。本実施形態において、第２の情報生成部１３０は、分布生成部１３１と分布変更部１３２を備える。分布生成部１３１は、第１の検出情報Ｄ１から、測定物Ｓを含む所定の空間に対応する画像上の複数の区画に当てはめられた吸収係数μを表す信号強度の値の分布を生成するように構成される。信号強度の値の分布とは、縦軸に区画の数、横軸に信号強度の値をとった統計グラフである。この統計グラフを用いることで、所定の空間に対応する複数の区画の中での、吸収係数の頻度（割合）を算出することができる。これにより、測定物Ｓを含む所定の空間における、複数の区画に当てはめられた吸収係数μの分布を評価することができる。この分布の例は、図１２Ｂに示されるが、その詳細については後述する。
分布変更部１３２は、第１の検出情報Ｄ１として得られたＸ線の吸収係数の分布をなす吸収係数μを表示する信号強度を変化させることができる。これにより測定物Ｓを含む所定の空間に対応する画像上の複数の区画に当てはまる吸収係数μを変えることができる。上述のＸ線スペクトルデータＤＳとして得られる第１の物質および第２の物質に関する情報と、第１の物質と第２の物質との比率ＲＴに基づいて、吸収係数μを表示する信号強度は変化させられる。本実施形態において、上記のＸ線の吸収係数の分布をなす吸収係数は、第１の物質に対応する第１の吸収係数と、第２の物質に対応する第２の吸収係数を含む。分布変更部１３２は、上述の比率ＲＴに基づいて、第１の吸収係数及び第２の吸収係数の少なくとも一方を表示する信号強度を変化させる。
次に、本実施形態に係るＸ線装置１の動作の一例について説明する。
図７は、本実施形態に係るＸ線装置１の動作の流れを示すフローチャートである。図７に示すように、Ｘ線装置１は、キャリブレーション（ステップＳ１０）と、検出器４１による透過Ｘ線の検出（ステップＳ１１）と、検出部４２による透過Ｘ線のスペクトルの検出（ステップＳ１２）と、検出器４１及び検出部４２の各検出結果から測定物Ｓの内部に関する情報を取得する処理（ステップＳ１３〜１７，Ｓ２０）を実行する。
キャリブレーション（ステップＳ１０）について説明する。本実施形態には、既知の大きさの物体にＸ線を照射する。既知の大きさの物体を所定の位置に配置した場合に得られる像の寸法（理想の寸法）と、透過Ｘ線に基づいて得られる像の寸法（実測の寸法）を比較する。比較した結果に基づいて、Ｘ線源２の射出部８の位置変動を補正する値を算出し、測定物Ｓの測定に反映させる。なお、透過Ｘ線に基づいて得られる像の寸法とは、検出器４１が取得する像の寸法（大きさ）であり、例えば、入射面３３に形成される像の寸法を含む。
内部空間ＳＰの温度が変化すると、熱変形等に起因してＸ線源２と測定物Ｓと検出部４との間の相対位置が変化し、その結果、透過Ｘ線に基づいて得られる像の寸法が変動する可能性がある。そのような像の寸法の変動を補正する補正値を得るためにキャリブレーションが実行される。本実施形態において、キャリブレーションは必須ではなく、省略してもよい。
キャリブレーションにおいて、制御装置５は、前述の図２Ｂに示すように、検出部４２を＋Ｘ方向に移動させる。これにより、検出器４１は、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬを検出することが可能になる。
キャリブレーションにおいて、テーブル１２に測定物Ｓとは異なる基準部材（図示省略）が保持される。本実施形態において、基準部材は、例えば球体である。基準部材の外形（寸法）は、既知である。基準部材は、熱変形が抑制された物体である。基準部材は、少なくとも測定物Ｓよりも熱変形が抑制された物体である。内部空間ＳＰにおいて温度が変化しても、基準部材の外形（寸法）は、実質的に変化しない。なお、本実施形態では、基準部材の形状は球体に限られない。
制御装置５は、計測システム２８でステージ９の位置を計測しつつ、駆動システム１０を制御して、基準部材を保持したステージ９の位置を調整する。制御装置５は、基準位置Ｐｒに基準部材が配置されるように、ステージ９の位置を調整する。
制御装置５は、Ｘ線源２からＸ線を射出させる。Ｘ線源２から発生したＸ線ＸＬは、基準部材に照射される。所定温度Ｔａにおいて、基準部材にＸ線源２からのＸ線ＸＬが照射されると、その基準部材に照射されたＸ線ＸＬは、基準部材を透過する。基準部材を透過した透過Ｘ線は、検出器４１の入射面３３に入射する。検出器４１は、基準部材を透過した透過Ｘ線を検出する。所定温度Ｔａにおいて、検出器４１は、基準部材を透過した透過Ｘ線に基づいて得られた基準部材の像を検出する。本実施形態において、所定温度Ｔａにおいて得られる基準部材の像の寸法（大きさ）は、寸法Ｗａである。
また、内部空間ＳＰが基準温度（理想温度、目標温度）Ｔｒである場合、基準位置Ｐｒに配置されている基準部材Ｒに照射されたＸ線ＸＬに基づいて検出器４１が取得する像の寸法は、基準寸法Ｗｒとなることが事前に把握されている。温度Ｔａにおいて得られた寸法Ｗａと基準温度Ｔｒにおける基準寸法Ｗｒとの関係に基づいて、像の寸法の温度による変動分を補正することができる。本実施形態において、例えば、透過Ｘ線に基づいて得られる像の寸法の温度による変動分を補正する補正値は、Ｗｒ／Ｗａである。
制御装置５は、後述の測定物Ｓの内部に関する情報を取得するための処理において、例えば、所定温度Ｔａにおいて得られた測定物Ｓの像の寸法がＷｓである場合、その寸法Ｗｓに、補正値であるＷｒ／Ｗａを乗ずる。すなわち、制御装置５は、演算Ｗｓ×（Ｗｒ／Ｗａ）を実行する。これにより、内部空間ＳＰの実際の温度が所定温度Ｔａの場合でも、基準温度Ｔｒにおける測定物Ｓの像（像の寸法）を算出することができる。
上述のキャリブレーションに続いて、制御装置５は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の検出を実行する（ステップＳ１１）。図８は、透過Ｘ線の検出の一例を説明するための模式図である。図８に示すように、透過Ｘ線の検出において、テーブル１２には、上述の基準部材に代えて、測定物Ｓが保持される。制御装置５は、ステージ装置３を制御して、測定物ＳをＸ線源２と検出器４１との間に配置する。
制御装置５は、計測システム２８でステージ９の位置を計測しつつ、駆動システム１０を制御して、測定物Ｓを保持したステージ９の位置を調整する。
制御装置５は、Ｘ線源２からＸ線ＸＬを発生させる。Ｘ線源２から発生したＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓに照射される。測定物ＳにＸ線源２からのＸ線ＸＬが照射されると、その測定物Ｓに照射されたＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓを透過する。測定物Ｓを透過した透過Ｘ線は、検出器４１の入射面３３に入射する。検出器４１は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する。検出器４１の検出結果は制御装置５に出力される。本実施形態において、検出器４１の検出結果は、前述のＸ線吸収データＤＸである。
本実施形態において、制御装置５は、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ために、測定物Ｓの位置を変えながら、その測定物ＳにＸ線源２からのＸ線ＸＬを照射する。すなわち、制御装置５は、複数の測定物Ｓの位置ごとで、測定物ＳにＸ線源２からのＸ線ＸＬを照射し、その測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を、検出器４１で検出する。
本実施形態において、制御装置５は、測定物Ｓを保持したテーブル１２を回転して、Ｘ線源２に対する測定物Ｓの位置を変えることによって、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。
すなわち、本実施形態において、制御装置５は、測定物Ｓを保持したテーブル１２を回転させながら、その測定物ＳにＸ線ＸＬを照射する。テーブル１２の各位置（各回転角度）において測定物Ｓを通過した透過Ｘ線は、検出器４１に検出される。
図９Ａ及び図９Ｂは、回転するテーブル１２上の測定物Ｓを透過した透過Ｘ線から得られるＸ線吸収データＤＸを説明するための図である。図９Ａは、Ｘ線吸収データＤＳを得るときの測定物ＳとＸ線源２と検出器４１との相対的位置関係を示す図である。図９Ｂは、図９Ａに示す検出器４１により得られるＸ線吸収データＤＸの意味を説明するための図である。
前述したように、透過Ｘ線の検出において、テーブル１２上の測定物Ｓが回転される。換言すれば、図９Ａに示すように、測定物Ｓを基準として相対的にＸ線源２及び検出器４１が測定物Ｓの周囲を移動する。図９Ａにおいて、Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ及び検出器４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、テーブル１２上の測定物Ｓが反時計方向に回転することによりＸ線源２及び検出部４１が相対的に測定物Ｓの周囲を時計方向に移動する様子を表している。
図９Ａに示すように、テーブル１２上の測定物Ｓが回転することにより、測定物Ｓに多方向からＸ線が照射され、各照射方向から透過Ｘ線が検出器４１に検出される。そして、Ｘ線の各照射方向に対応したＸ線吸収データＤＸが得られる。
図９Ｂに示すパターンＰＤＸＡは、図９Ａにおいて、Ｘ線源２及び検出器４１がＸ線源２Ａ及び検出器４１Ａの位置にいるときに検出されたＸ線吸収データＤＸから得られる。このパターンＰＤＸＡは、Ｘ線源２及び検出器４１がＸ線源２Ａ及び検出器４１Ａの位置にいるときのＸ線ＸＬの通過経路上の吸収係数μを表している。図９Ｂに示すパターンＰＴＢ，ＰＴＣも同様である。従って、本実施形態において、Ｘ線吸収データＤＸは、測定物Ｓの内部におけるＸ線の通過経路上の吸収係数μを表す。図９Ａ及び図９Ｂは、説明の便宜上、３方向から測定物ＳにＸ線を照射した例を示すが、この例に限定されない。
制御装置５は、検出器４１の検出結果として得られたＸ線吸収データＤＸを記憶部１０１に格納する。本実施形態において、Ｘ線吸収データＤＸは、測定物Ｓの内部の情報である第１の検出情報Ｄ１を生成するためのデータとして用いられる。例えば、Ｘ線吸収データＤＸは、後述の情報処理部１００において、逆投影法を用いて測定物Ｓの断層画像を再構築するためのデータとして用いられる。
上述の透過Ｘ線の検出に続いて、制御装置５は、透過Ｘ線のスペクトルの検出を実行する（ステップＳ１２）。本実施形態において、制御装置５は、図２Ａに示すように、検出部４２を、−Ｘ方向に移動させる。即ち、制御装置５は、検出部４２を、Ｘ線ＸＬの通過経路上の位置であって、検出器４１よりも−Ｚ側の所定位置に移動させる。これにより、検出部４２は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線のスペクトルを検出することが可能になる。
本実施形態において、検出部４２により透過Ｘ線のスペクトルを検出する場合、制御装置５は、測定物Ｓを保持したテーブル１２の回転を停止させる。即ち、制御装置５は、測定物Ｓに対するＸ線ＸＬの照射方向を固定する。ただし、この例に限定されず、制御装置５は、測定物Ｓを保持したテーブル１２を回転させてもよい。この場合、多方向からＸ線が測定物Ｓに照射され、Ｘ線の照射方向に応じた複数のスペクトルを積算してもよい。この積算された複数のスペクトルを平均化することにより、安定的にＸ線のスペクトルを検出することができる。
本実施形態において、制御装置５は、テーブル１２の回転を停止させた状態で、Ｘ線源２からＸ線ＸＬを発生させる。Ｘ線源２から発生したＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓに照射される。測定物ＳにＸ線源２からＸ線ＸＬが照射されると、その測定物Ｓに照射されたＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓを透過する。測定物Ｓを透過した透過Ｘ線は、検出部４２の入射面３３Ｓに入射する。検出部４２は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線をＸ線のエネルギー毎に分解して得られるスペクトルを検出する。検出部４２の検出結果は、制御装置５に出力される。制御装置５は、検出部４２の検出結果をＸ線スペクトルデータＤＳとして記憶部１０１に格納する。検出部４２により検出されたＸ線スペクトルデータＤＳの例は、例えば、後述の図１０Ｃに示される。
上述のＸ線スペクトルの検出に続いて、制御装置５は、測定物Ｓに含まれる物質が単一であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。本実施形態において、制御装置５は、記憶部１０１に格納されたＸ線スペクトルデータＤＳから、測定物Ｓに含まれる物質の種類が単一であるか否を判定する。なお、測定物Ｓに含まれる物質の種類が単一であるか否かを事前に判定済みである場合は、省略しても構わない。
図１０Ａから図１０Ｃは、測定物Ｓに含まれる物質の種類が単一であるか否を判定するための原理を説明するための説明図であり、Ｘ線スペクトルデータＤＳを波形により表現したものである。図１０Ａから図１０Ｃにおいて、横軸は、Ｘ線のエネルギー（ｅＶ）を表し、縦軸は、Ｘ線の照射方向と直交する平面の単位面積あたり測定物Ｓに照射されるＸ線の強度Ｉ０と、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の強度Ｉとの割合（Ｉ／Ｉ０）を表す。
図１０Ａは、参照データＲＤとして事前に準備された物質ＡのＸ線スペクトルデータＲＤＡと、物質Ａとは異なる種類の物質ＢのＸ線スペクトルデータＲＤＢを模式的に示す。図１０Ａは、２種類の物質Ａ及び物質ＢのＸ線スペクトルデータＲＤＡ，ＲＤＢのみを示しているが、測定物Ｓに含まれる可能性のある全ての物質のＸ線スペクトルデータが参照データＲＤとして事前に準備される。
図１０Ｂは、検出部４２によって検出された測定物ＳのＸ線スペクトルデータＲＤＸ（実線）を模式的に示す。Ｘ線スペクトルデータＲＤＸの値は、測定物Ｓの寸法などの影響を受けるが、その波形の特徴は物質毎に固有である。従って、図１０Ｂに示すＸ線スペクトルデータＲＤＸの波形の特徴が、図９Ａに示す参照データＲＤの波形の特徴と一致又は近似するかどうかを検証することにより、測定物Ｓに含まれる物質の種類が単一か否かを判定することができる。この場合、測定物Ｓの寸法などの影響を排除するために、Ｘ線スペクトルデータＲＤＸの波形の特徴が阻害されない限度においてＸ線スペクトルデータＲＤＸの波形の高さを調整する。
図１０Ｂに示す例では、Ｘ線スペクトルデータＲＤＸＡ（波線）は、Ｘ線スペクトルデータＲＤＸの高さを調整することにより得られたものである。本実施形態では、Ｘ線スペクトルデータＲＤＸの高さの調整は、測定物Ｓの寸法などの影響を考慮した適切な重みをＸ線スペクトルデータＲＤＸに乗算することにより行われる。図１０Ｂに示すＸ線スペクトルデータＲＤＸＡの波形の特徴は、図１０Ａに示す参照データＲＤをなすＸ線スペクトルデータＲＤＢの波形の特徴と近似する。従って、図１０Ｂに示すＸ線スペクトルデータＲＤＸが得られた測定物Ｓには、図１０Ａに示すＸ線スペクトルデータＲＤＢを与える物質Ｂと同じ１種類の物質が含まれていると推定することができる。
これに対し、図１０Ｃに示されるＸ線スペクトルデータＲＤＹに任意の重みを乗算しても、このＸ線スペクトルデータＲＤＹから、図１０Ａに示される吸収量スペクトルＲＤＡ，ＲＤＢと一致又は近似する波形を得ることはできない。従って、Ｘ線スペクトルデータＲＤＹが得られた測定物に含まれる物質は、少なくとも、物質Ａ及び物質Ｂの何れか１種類のみではないと推定することができる。また、図１０Ｃに示されるスペクトルデータＲＤＹに任意の重みを乗算しても、図１０Ａに示される吸収量スペクトルＲＤＡ，ＲＤＢを含む全ての参照データＲＤの波形と一致又は近似しなければ、図１０Ｃに示されたＸ線スペクトルデータＲＤＹが得られた測定物Ｓは、単一の物質ではなく、複数種類の物質を含むと推定することができる。以上により、測定物Ｓに含まれる物質の種類が単一であるか否を判定することができる。なお、事前に測定物Ｓに含まれる、種類が特定されている場合には、検出部４２によって検出された測定物ＳのＸ線スペクトルデータＲＤＸより、特定されている種類のそれぞの比率を算出しても構わない。
本実施形態において、制御装置５は、前述のステップＳ１２により得られたＸ線スペクトルデータＤＳを記憶部１０１から読み出し、上述の原理に従って、測定物Ｓに含まれる物質の種類が単一か否かを判定する（ステップＳ１３）。制御装置５は、測定物Ｓに含まれる物質の種類が単一であると判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、例えば一般的な手法を用いて、記憶部１０１に格納されたＸ線吸収データＤＸから測定物Ｓの内部の情報を生成する（ステップＳ２０）。測定物Ｓに含まれる物質の種類が単一である場合、測定物Ｓの内部の形状を吸収係数μで表現する場合に、吸収係数μの値は一種類である。したがって、測定物Ｓの内部において、物質の所定空間におけるＸ線の吸収は一定であることから、Ｘ線の線質の変化に伴う偽像の発生を抑制される。これにより、測定物Ｓの形状および測定物Ｓの内部の形状を吸収係数μで表現することができる。本実施形態においては、制御装置５は、逆投影法を用いてＸ線吸収データＤＸから測定物Ｓの断層画像を再構築する。
これに対し、制御装置５が、測定物Ｓに含まれる物質の種類が単一ではないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、即ち、測定物Ｓに含まれる物質の種類が複数であると判定した場合、制御装置５に備えられた情報処理部１００が、以下に説明するように、測定物Ｓの内部に関する情報の品質の低下を抑制するための処理（ステップＳ１４〜Ｓ１７）を実施する。
情報処理部１００は、制御装置５の記憶部１０１から前述のステップＳ１１により得られたＸ線吸収データＤＸを読み出す。本実施形態において、情報処理部１００を構成する第１の情報生成部１１０は、逆投影法を用いて、上述のＸ線吸収データＤＸから第１の検出情報Ｄ１として測定物Ｓの断層画像を再構築する（ステップＳ１４）。本実施形態において、第１の情報生成部１１０は、Ｘ線吸収データＤＸから、測定物Ｓの内部における吸収係数μの分布を断層画像として生成する。これにより、概略的に測定物Ｓの内部構造が算出される。以下では、説明の便宜上、断層画像に対応する吸収係数μの分布と、この吸収係数の分布に対応する画像上の信号強度の分布を「空間分布」と称す。
本実施形態では、第１の情報生成部１１０は、逆投影法により第１の検出情報Ｄ１を生成するが、この例に限定されない。測定物Ｓの断層画像の再構成方法としては、逆投影法の他に、例えば、フィルタ補正逆投影法、及び逐次近似法が挙げられる。逆投影法及びフィルタ補正逆投影法に関しては、例えば、米国特許出願公開第２００２／０１５４７２８号明細書に記載されている。また、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。
続いて、比率取得部１２０は、上述のＸ線スペクトルデータＤＳから、測定物Ｓに含まれる複数種類の物質（第１の物質と第２の物質）の比率ＲＴを取得する（ステップＳ１５）。
図１１は、測定物Ｓに含まれる複数種類の物質の比率ＲＴを取得する原理を説明するための説明図である。概略的には、本実施形態において、測定物Ｓに含まれる複数種類の物質の比率ＲＴは、既知の複数種類の物質のＸ線スペクトルデータの組み合わせからなる参照データＲＭと、測定物Ｓから得られるＸ線スペクトルデータＤＳとの間の一致又は近似度を評価することにより特定される。本実施形態において、参照データＲＭは、後述するように、重み付けされた既知の複数種類の物質の各Ｘ線スペクトルデータを合成することにより得られる。本実施形態において、複数種類の物質の比率ＲＴは、後述するように、測定物Ｓから得られるＸ線スペクトルデータＤＳと一致又は近似する参照データＲＭを与える複数種類の物質のＸ線スペクトルデータの重みにより特定される。
複数種類の物質の比率ＲＴを取得する原理を説明する。図１１に示す参照データＲＤは、既知の物質ＡのＸ線スペクトルデータＲＤＡと、既知の物質ＢのＸ線スペクトルデータＲＤＢを含む。既知の物質ＡのＸ線スペクトルデータＲＤＡは、物質Ａのみからなる規定の寸法（規定の体積）の測定物を透過した透過Ｘ線を検出部４２により検出することにより事前に準備される。同様に、既知の物質ＢのスペクトルデータＲＤＢは、物質Ｂのみからなる規定の寸法（規定の体積）の測定物を透過した透過Ｘ線を検出部４２により検出することにより事前に準備される。Ｘ線スペクトルデータＲＤＡを得るために用いる物質Ａからなる測定物と、スペクトルデータＲＤＢを得るために用いる物質Ｂからなる測定物は、同じ寸法の形状を有する。
図１１の例では、説明の便宜上、参照データＲＤは、物質ＡのＸ線スペクトルデータＲＤＡと、物質ＢのＸ線スペクトルデータＲＤＢのみを含むが、参照データＲＤは、Ｘ線装置１の測定対象である測定物Ｓに含まれる可能性がある全種類の物質のＸ線スペクトルデータを含んでもよい。
図１１に示す参照データＲＫは、上述の参照データＲＤに任意の重みを乗算することにより得られる。図１１に示す例では、参照データＲＫをなすＸ線スペクトルデータＲＫＡは、参照データＲＤをなすＸ線スペクトルデータＲＤＡに重み「４」を乗算することにより得られる。このＸ線スペクトルデータＲＫＡは、参照データＲＤをなすＸ線スペクトルデータＲＤＡが得られた物質Ａのみからなる測定物の体積を３倍にした場合に得られるＸ線スペクトルデータに相当する。また、参照データＲＫをなすスペクトルデータＲＫＢは、参照データＲＤをなすＸ線スペクトルデータＲＤＢに重み「１」を乗算することにより得られる。このＸ線スペクトルデータＲＫＢは、参照データＲＤをなすＸ線スペクトルデータＲＤＢが得られた物質Ｂのみからなる測定物の体積を変えない場合に得られるＸ線スペクトルデータに相当する。
図１１に示す参照データＲＭをなすＸ線スペクトルデータＲＭＣは、上述の参照データＲＫをなすＸ線スペクトルデータＲＫＡとＸ線スペクトルデータＲＫＢとを加算することにより得られる。このことは、このＸ線スペクトルデータＲＫＣは、上述の重み「４」と重み「１」との比率に相当する体積比で物質Ａと物質Ｂが含まれた測定物のＸ線スペクトルデータに相当することを意味する。従って、測定物Ｓの透過Ｘ線から得られるＸ線スペクトルデータＤＳが、参照データＲＭをなすＸ線スペクトルデータＲＫＣと一致又は近似すれば、測定物Ｓには物質Ａと物質Ｂが４対１の体積比で含まれていると推定することができる。
参照データＲＤをなすＸ線スペクトルデータＲＤＡ，ＲＤＢに対する重みを変え、任意の重みの組み合わせに応じた複数のＸ線スペクトルデータを参照データＲＭとして準備すれば、物質Ａと物質Ｂの任意の比率（体積比）ＲＴを特定することができる。また、物質Ａと質Ｂとの組み合わせに限らず、任意の複数種類の物質を組み合わせに応じた複数のＸ線スペクトルデータを参照データＲＭとして準備すれば、任意の複数種類の物質の比率ＲＴを特定することができる。本実施形態において、参照データ記憶部１２１には、前述の図５Ｂに示したように、参照データＲＭとして、事前に準備されたＸ線スペクトルデータの波形データ（例えばＲＭ１）とともに、各物質の上述の重みが比率（例えば４：１）として格納されている。
比率特定部１２２は、上述の原理に従って、測定物Ｓから得られたＸ線スペクトルデータＤＳと、参照データ記憶部１２１に参照データＲＭとして格納されたＸ線スペクトルデータとを比較する。そして、比率取得部１２２は、参照データＲＭとして準備されたスペクトルデータのうち、測定物Ｓから取得されたＺ線スペクトルデータＤＳと一致又は最も近似するＸ線スペクトルデータ（以下、「近似Ｘ線スペクトルデータ」と称す。）を特定する。そして、比率特定部１２２は、近似Ｘ線スペクトルデータが示す物質の比率ＲＴを、参照データ記憶部１２１に格納された参照データＲＭから取得する。これにより、比率取得部１２２は、測定物Ｓに含まれる複数種類の物質の比率ＲＴを取得する（ステップＳ１５）。
続いて、第２の情報生成部１３０を構成する分布生成部１３１は、第１の検出情報Ｄ１により示される吸収係数の分布から、画像上の各信号強度の頻度を表す頻度分布を生成する（ステップＳ１６）。本実施形態において、この頻度分布は例えばヒストグラムであり、その横軸（変数）は、第１の検出情報Ｄ１として得られる吸収係数の分布における各吸収係数が取り得る値であり、その縦軸は、第１の検出情報Ｄ１により示される吸収係数の分布に対応する画像上の信号強度の分布における各信号強度の頻度である。本実施形態において、上記の頻度分布はヒストグラムであるものとするが、これに限定されない。
図１２Ａ及び図１２Ｂは、分布生成部１３１による頻度分布の生成方法の一例を示す図である。図１２Ａは、第１の検出情報Ｄ１により示される吸収係数μの分布（断層画像）に対応する画像上の信号強度の空間分布の例を模式的に示す。図１２Ａに示す例において、物質Ａは、信号強度が異なる３つの領域ＲＡ１〜ＲＡ３により表示され、また物質Ｂは、信号強度が異なる３つの領域ＲＢ１〜ＲＢ３により表示されている。図１２Ｂは、図１２Ａに示す信号強度の空間分布から分布生成部１３１が生成した頻度分布の一例を示す。図１２Ａに示すように、領域ＲＡ２は、領域ＲＡ１と領域ＲＡ３とが接触している。すなわち、それぞれの境界、例えば領域ＲＡ１と領域ＲＡ２との境界では、領域ＲＡ１に当てはめられる信号強度を持つ分割区画と領域ＲＡ２に当てはめられる信号強度を持つ分割区画とが接触している。すなわち、信号強度の異なる分割区画同士が接触している。
また、領域ＲＡ２に割り当てられる信号強度の大きさは、領域ＲＡ１に対応する信号強度の大きさと領域ＲＡ３に対応する信号強度の大きさとの間にある。したがって、物質Ａの中心から物質の外延部に沿って、分割区画に割り当てられる信号強度が境界部を介して、ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３となるに伴い、変化している。
分布生成部１３１は、図１２Ａに示す領域ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３の各領域に属する信号強度の頻度を計数することにより、図１２Ｂに示す頻度分布を生成する。例えば、分布生成部１３１は、図１２Ａの領域ＲＡ１に属する信号強度の頻度を計数し、その計数結果を図１１Ｂに示す頻度分布における頻度ＰＡ４とする。また、分布生成部１３１は、図１２Ａの領域ＲＡ２，ＲＡ３の各領域に属する信号強度の頻度を計数し、その計数結果を図１２Ｂに示す頻度分布における頻度ＰＡ１，ＰＡ２とする。同様に、分布生成部１３１は、図１２Ａの領域ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３の各領域に属する信号強度の頻度を計数し、その計数結果を図１２Ｂに示す頻度分布における頻度ＰＢ４，ＰＢ１，ＰＢ２とする。なお、説明の簡略化のため、図１２Ａに示す領域の数と図１２Ｂに示す頻度分布における頻度の数は一致していない。
第２の情報生成部１３０を構成する分布変更部１３２は、Ｘ線スペクトルデータＤＳから得られる測定物Ｓに含まれる物質に関する情報（吸収係数）と、上述の比率取得部１２０により取得された物質の比率ＲＴに応じて、分布生成部１３１により生成された上記の信号強度の頻度分布を変更することにより、第１の検出情報Ｄ１から第２の検出情報Ｄ２を生成する（ステップＳ１７）。
図１３Ａ及び図１３Ｂは、分布変更部１３２による頻度分布の変更を説明するための図である。図１３Ａは、図１２Ｂに示す信号強度の頻度分布を変更することにより得られる、変更後の信号強度の頻度分布の一例を模式的に示す。図１３の分布において、縦軸および横軸は図１２Ｂと同様である。図１３Ｂは、図１３Ａに示す信号強度の頻度分布を有する空間分布の一例を模式的に示す。以下に説明するように、分布変更部１３２は、前述の図１２Ｂに示すなだらかなピークＰＡ，ＰＢを有する頻度分布を、図１３Ａに示す急峻なピークＱＡ，ＱＢを有する頻度分布に変更する。なお、本実施形態においては、信号強度の異なる３つの領域の信号強度を等しくしたが、等しくする領域は２つの領域でも、４つの領域でも構わない。なお、互いに接触するように配置された互いに異なる信号強度で表示した領域を等しくすることが望ましい。したがって、互いに異なる信号強度で表示された領域の少なくとも一部が接触する領域において、互いの信号強度を等しくするように第２の検出情報Ｄ２を作成した。なお、信号強度の異なる３つの領域の信号強度を等しくする場合には、３つの信号強度のいずれか一つの信号強度にしても構わないし、信号強度の異なる３つの信号強度とは異なる信号強度に変えても構わない。
説明の便宜上、第１の検出情報Ｄ１または第２の検出情報Ｄ２から得られる画像の空間を格子状に区分する複数の区画を定義する。本実施形態において、一つの区画は、例えば画像上の一つの画素に対応するが、これに限定されない。本実施形態において、分布変更部１３２は、図１３Ａに示すように、第２の検出情報Ｄ２として得られる画像上の複数の区画に当てはめられる吸収係数の値の種類が少なくなるように、物質Ａ及び物質Ｂにそれぞれ対応する第１の検出情報として得られる第１の吸収係数及び第２の吸収係数の少なくとも一方の値を変える。本実施形態において、分布変更部１３２は、第２の検出情報Ｄ２として得られる画像上の複数の区画に当てはめられる吸収係数の値の種類を、第１の検出情報Ｄ１として得られる画像上の複数の区画に当てはめられる吸収係数の値の種類よりも少なくする。
ここで、吸収係数の値の種類とは、図１２Ｂ又は図１３Ａに示す頻度分布において、頻度が存在する横軸上の吸収係数の値の違いを意味する。例えば、図１２Ｂにおいて、頻度ＰＡ２，ＰＡ３により表される横軸の吸収係数の値の種類は、これら頻度ＰＡ２，ＰＡ３に対応した２種類であり、全部で、頻度の個数に応じた２０種類の吸収計数の値が存在する。一方、図１３Ａに示す頻度分布おいては、横軸の吸収係数の値の種類は１２種類に減少している。このように、分布変更部１３２は、図１３Ａに示す変更後の頻度分布において画像上の複数の区画に当てはめられる吸収係数の値の種類が減少するように、図１２Ｂに示す頻度分布を変更する。分布変更部１３２は、後述するように、頻度分布を変更する過程で、頻度分布における複数の頻度を、この複数の頻度の個数よりも少ない個数の頻度に統合する。
また、本実施形態において、分布変更部１３２は、透過Ｘ線からＸ線スペクトルデータＤＳとして得られる第１の物質及び第２の物質に関する情報（吸収係数）と、第１の物質と第２の物質との比率に基づいて、第１の検出情報Ｄ１から得られる物質Ａ及び物質Ｂに対応した第１の吸収係数及び前記第２の吸収係数の少なくとも一方を第３の吸収係数に変える。換言すれば、分布変更部１３２は、前述のＸ線スペクトルデータＤＳから得られる第１の物質と第２の物質との比率ＲＴに基づいて、第１の検出情報Ｄ１から得られる物質Ａ及び物質Ｂにそれぞれ対応した第１の吸収係数及び第２の吸収係数の少なくとも一方を変更する。
次に、図１４Ａから図１４Ｃを参照して、上述の図１２Ｂに示す頻度分布を図１３Ａに示す頻度分布に変更する手法を説明する。
本実施形態では、Ｘ線スペクトルデータＤＳから得られる測定物Ｓに含まれる物質の種類に関する情報（即ち吸収係数）に基づいて変更後の頻度分布の中心（頻度分布の横軸上の位置）を特定する。また、測定物Ｓに含まれる物質の比率ＲＴに応じて上記中心を起点とした頻度分布の範囲を特定する。さらに、前記変更前の分布において前記範囲に含まれる頻度を、前記中心に位置する頻度に統合することにより、頻度分布を変更する。
本実施形態において、変更後の頻度分布の中心を特定するための情報と比率ＲＴに関する情報は、前述の比率取得部１２０が比率ＲＴを取得する過程で参照する図５Ｂに示す参照データＲＭから得られる。即ち、図５Ｂに示す参照データＲＭによれば、比率ＲＴを与える物質Ａ及び物質Ｂの種類が特定される。各物質の種類が特定されれば、その物質の吸収係数が特定される。従って、この物質Ａ及び物質Ｂの比率ＲＴを取得することで測定物Ｓに含まれる各物質の吸収係数が特定され、この吸収係数から、図１３Ａに示す変更後の頻度分布における物質Ａ及び物質Ｂに対応する各分布の中心が特定される。
分布変更部１３２は、図１４Ａに示すように、Ｘ線スペクトルデータＤＳから得られる物質の種類に関する情報（即ち吸収係数）に基づいて、変更後の頻度分布における各物質に対応した分布の中心ＣＡ，ＣＢを特定する。即ち、分布変更部１３２は、上述のように、比率取得部１２０が比率ＲＴを取得する際に特定される各物質の種類に対応した吸収係数の値を頻度分布の中心ＣＡ，ＣＢとして設定する。
続いて、分布変更部１３２は、比率取得部１２０によって取得された測定物Ｓに含まれる物質の比率ＲＴに応じて、中心ＣＡ，ＣＢを起点とした変更前の分布の範囲を特定する。詳細には、分布変更部１３２は、図１４Ａに示すように、最初に、中心ＣＡ，ＣＢに位置する頻度のみを含む範囲Ｈ１を設定し、この範囲に属する各物質に対応した頻度の比率を算出する。この例では、中心ＣＡに対して設定された範囲Ｈ１に含まれる１つの頻度（斜線）と、中心ＣＢに対して設定された範囲Ｈ１に含まれる１つの頻度（斜線）との比が算出される。そして、分布変更部１３２は、この頻度の比が、比率取得部１２０が取得した比率ＲＴと一致または近似するかどうかを判定する。
上述の頻度の比が比率ＲＴと一致又は近似しない場合、分布変更部１３２は、図１４Ｂに示すように、範囲Ｈ１を一定値だけ増やして範囲Ｈ２に拡大し、この範囲Ｈ２に属する頻度の比率を算出する。この例では、中心ＣＡに対して設定された範囲Ｈ２に含まれる３つの頻度（斜線）と、中心ＣＢに対して設定された範囲Ｈ２に含まれる３つの頻度（斜線）との比が算出される。そして、分布変更部１３２は、この頻度の比が比率ＲＴと一致又は近似するかどうかを判定する。
このように、分布変更部１３２は、頻度の比が比率ＲＴと一致又は近似するまで、中心ＣＡ，ＣＢを起点として範囲を徐々に拡大する。そして、図１４Ｃに示すように、範囲Ｈ２を範囲Ｈ３に拡大したときに、この範囲Ｈ３に属する頻度の比率が比率ＲＴと一致又は近似すれば、この範囲Ｈ３を、測定物Ｓに含まれる物質の比率ＲＴに応じた範囲として特定する。
続いて、分布変更部１３２は、上述の特定された範囲Ｈ３に属する複数の頻度を、これら複数の頻度の個数よりも少ない個数の頻度に統合する。本実施形態では、変更前の頻度分布において範囲Ｈ３に含まれる頻度ＰＡ２，ＰＡ３，ＰＡ４，ＰＡ５を、変更後の分布の中心ＣＡに位置する頻度ＰＡ１に統合する。同様に、変更前の頻度分布において範囲Ｈ３に含まれる頻度ＰＢ２，ＰＢ３，ＰＢ４，ＰＢ５を、変更後の分布の中心ＣＢに位置する頻度ＰＢ１に統合する。この結果、前述の図１３Ａに示すように、急峻なピークＱＡ，ＱＢを有する頻度分布が得られる。言い換えると、分布変更部１３２は、前述の図１２Ｂに示される比較的半値幅の大きいピークＰＡ，ＰＢを有する頻度分布を、図１３Ａに示されるピークＰＡ、ＰＢと比べて半値幅の小さいピークＱＡ，ＱＢを有する頻度分布に変更する。また、図１２Ｂに示されるように、ピークＰＡには吸収係数μの値において所定範囲内で、最も頻度の高いＰＡ１がある。ＰＡ１よりも頻度の低いＰＡ２、ＰＡ４がある。そのため、図１２Ｂにおいては、頻度の分布がピークを有している。なお、図１３Ａにおいては、半値幅の小さい頻度分布に変更したが、例えば、最頻値に対して、吸収係数μの値の大小で分割区画の数が３０％となるところの幅を小さくし、結果として、最頻値に対して分割区画の数が５０％のところの値が小さくなっても構わない。もちろん、最頻値に対して分割区画の数が９０％、８０％、７０％、６０％、４０％、３０％、２０％、１０％でも構わない。もちろん、それ以外の数の％の部分でも構わない。なお、図１２Ｂに示されるように、２つの範囲Ｈに対して、それぞれ最頻値を有している。また、図１２Ｂに示されるように、２つの範囲Ｈに対して、それぞれの最頻値の値は異なっている。なお、複数の範囲Ｈが有する、最頻値の値は等しくても構わない。また、図１２Ｂにおいては、最頻値を２つ有し、それぞれの最頻値に対して範囲Ｈを有しているが、最頻値の数は２つに限られない。例えば、最頻値の数は、３、４、５、それ以上でも構わない。
ここで、本実施形態において、分布変更部１３２は、図１３Ａに示す頻度分布が得られるように第１の検出情報Ｄ１を修正することにより第２の検出情報Ｄ２を生成する。即ち、分布変更部１３２は、図１３Ａの頻度分布を生成する過程で、中心ＣＡ，ＣＢの頻度に統合された各頻度に対応する画素の信号強度を、中心ＣＡ，ＣＢの頻度に対応する画素の信号強度に変更する。言い換えると、分布変更部１３２は、頻度分布の所定の範囲における異なる値を１つの値にするように、頻度分布を変更している。つまり、隣接する分割区分の一方の値を、他方の値と同じになるように頻度分布を変更している。これにより、第１の検出情報Ｄ１から第２の検出情報Ｄ２を生成する。
図１３Ａに示す急峻なピークＱＡ，ＱＢを有する頻度分布に対応して、第２の検出情報Ｄ２により得られる画像Ｇ４が明瞭になっている。２種類の物質Ａ及び物質Ｂの各階調が均一化され、これにより各物質を容易に識別することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、第１の検出情報Ｄ１を、急峻な頻度分布を有する画像を示す第２の検出情報Ｄ２に変更するので、この第２の検出情報Ｄ２から、測定物Ｓの内部の物質を明瞭に識別することができる。従って、測定物Ｓに複数種類の物質が含まれる場合であっても、偽像の影響に伴う、測定不良を抑制することができる。また、本実施形態によれば、測定物Ｓの内部の物質を明瞭に識別することができるので、本実施形態に係るＸ線装置１を測定物Ｓの内部の形状の測定に利用することができる。
なお、上述の実施形態では、検出部４２により、測定物Ｓに含まれる複数の物質の種類を特定したが、特定する手法はこれに限られない。例えば、Ｘ線源２より、線質の異なる２種類のＸ線を測定物Ｓに照射する。線質を異ならせるために、Ｘ線源２と測定物Ｓとの間に、配置するフィルタのＸ線の透過率を異ならせる。これにより、Ｘ線源２から照射されるＸ線のうち、フィルタにより分離される、波長が異なる。この場合に、線質の異なる２種類のＸ線での、透過するＸ線の強度を比較することで、波長毎のＸ線の透過強度を用いることなく、測定物Ｓに含まる複数の物質の種類を特定することができる。すなわち、Ｘ線源２から発生するＸ線の波長は、連続的に変えなくても構わない。もちろん、例えば、Ｘ線源２から発生するＸ線の波長を連続的に変えてもよい。例えば、Ｘ線源２から所定範囲の波長のＸ線を測定物Ｓに照射する。所定範囲の波長を順次異ならせるようにし、測定物Ｓに含まれる複数の物質の種類を特定しても構わない。
また、上述の実施形態では、検出部４２と検出器４１とが異なる、部材であったが、同一の部材であっても構わない。例えば、検出器４１において、Ｘ線スペクトルデータＤＳを生成するようにしても構わない。例えば、検出器４１のシンチレータ部３４において、入射するＸ線の波長に応じて、異なる波長の光に変換可能とする。Ｘ線から変換された光のスペクトルを算出することで、入射するＸ線の波長を推定し、Ｘ線スペクトルデータＤＳを生成する。
更に、測定物Ｓの一部のみの透過Ｘ線を検出部４２で検出する場合には、例えば、図１のＹ軸方向に沿って、測定物Ｓに対して照射する位置を変えて、複数回、測定物Ｓを透過するＸ線を検出部４２で検出しても構わない。この場合には、複数回のそれぞれの、測定物Ｓの透過Ｘ線により、検出部４２での結果より、測定物Ｓの透過Ｘ線の結果として、測定物Ｓに含まれる複数の物質の種類を特定しても構わない。
なお、本実施形態においては、測定物ＳのＸ線スペクトルデータＲＤＸと、Ｘ線吸収データＤＸとを同一の装置内にて算出したが、別々の装置でそれぞれを求めても構わない。
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。
図１５は、第２実施形態に係る情報処理装置１００Ａの一例を示す。本実施形態に係るＸ線装置は、上述の第１実施形態に係るＸ線装置１の構成において、情報処理部１００に代えて、図１５に示す情報処理部１００Ａを備える。情報処理部１００Ａは、上述の第１実施形態に係る情報処理装置１００が備える比率取得部１２０に代えて、物質の比率を第１の検出情報Ｄ１から取得する比率取得部１２０Ａを備える。本実施形態において、比率取得部１２０Ａは、測定物Ｓに含まれた物質の比率を、第１の検出情報Ｄ１により示される信号強度の分布から取得する。その他の構成は、上述の第１実施形態と同様である。
比率取得部１２０Ａによる比率の取得方法について、図１６を参照して説明する。図１６は、前述の第１実施形態に係る図１２Ｂに対応する頻度分布を示す。比率取得部１２０Ａは、図１６に示す頻度分布の谷の位置を２つの物質Ａ及び物質Ｂのそれぞれに属する頻度の境界値Ｖとして特定する。そして、比率取得部１２０Ａは、この境界値Ｖにより区分される範囲ＨＡ及び範囲ＨＢに属する頻度の比率を算出し、この比率を測定物Ｓに含まれる物質の比率ＲＴとして使用する。図１６の例では、範囲ＨＡには、頻度ＰＡ１〜ＰＡ９が属し、範囲ＨＢには、頻度ＰＢ１〜ＰＢ１１が属する。本実施形態では、比率取得部１２０Ａは、頻度ＰＡ１〜ＰＡ９の合算値と頻度ＰＢ１〜ＰＢ１１の合算値との比を、物質Ａと物質Ｂとの比率ＲＴとして取得する。
図１６に示す頻度分布は、前述の第１実施形態における図１２Ｂに示す頻度分布と同じである。このため、第２実施形態に係る比率取得部１２０Ａは、図１６に示すヒストグラムを生成するために、第１実施形態に係る第２の情報生成部１３０が図１２Ｂに示す頻度分布を生成する機能を利用してもよい。逆に、第１実施形態に係る第２の情報生成部１３０が、図１２Ｂに示す頻度分布を生成するために、第２実施形態に係る比率取得部１２０Ａが図１６に示す頻度分布を生成する機能を利用してもよい。その他については、上述の第１実施形態と同様である。
第２実施形態によれば、第１実施形態に比較して、比較的簡易に複数種類の物質の比率ＲＴを取得することができる。従って、第１の検出情報から第２の検出情報を生成するための処理を軽減することができる。
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、上述の第１及び第２実施形態により得られた第２の検出情報Ｄ２を、測定物Ｓの内部状態を反映した画像に修正する。
図１７は、第３実施形態に係る情報処理装置１００Ｂの一例を示す。本実施形態に係るＸ線装置は、上述の第１実施形態に係るＸ線装置１の構成において、情報処理部１００に代えて、図１７に示す情報処理部１００Ｂを備える。情報処理部１００Ｂは、上述の第１実施形態に係る情報処理装置１００の構成において、更に第３の情報生成部１４０を備える。その他の構成は、上述の第１実施形態と同様である。なお、第３実施形態の構成は、第２実施形態に適用することの可能である。
図１８は、第３実施形態に係る情報処理部１００Ｂを備えたＸ線装置の動作の流れを示すフローチャートである。図１８において、ステップＳ１０〜Ｓ１７，Ｓ２０は、前述の図７に示した第１実施形態に係るＸ線装置１の動作と同一である。第３実施形態では、第３の情報生成部１４０により実施されるステップＳ１８が追加されている。
第３実施形態に係る第３の情報生成部１４０は、逐次近似法による演算結果が実際の検出結果に合うように、第２の検出情報を初期値として第３の検出情報Ｄ３を生成する。これにより、第３の検出情報には、測定物Ｓの実際の内部状態が反映される。従って、第１実施形態に比較して、測定物Ｓの内部の状態をより詳細に把握することができる。
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について、上述の第３実施形態の図１７及び図１８を援用して説明する。４実施形態では、図１７に示す第３の情報生成部１４０が、逐次近似法に代えて、逆投影法を用いて第２の検出情報Ｄ２から第３の検出情報Ｄ３を生成する。その他の構成は、第３実施形態と同様である。
第４実施形態に係る第３の情報生成部１４０は、比率取得部１２０により取得された複数種類の物質の比率ＲＴに基づいて、測定物Ｓに含まれる物質の配置を特定する。そして、第３の情報生成部１４０は、特定された物質の配置に関する情報を第２の検出情報Ｄ２に反映させる。そして、第３の情報生成部１４０は、物質の配置が反映された第２の検出情報Ｄ２に対して逆投影法を適用することにより第３の検出情報Ｄ３を生成する。本実施形態において、物質の配置を第２の検出情報Ｄ２に反映させることは、Ｘ線スペクトルデータＤＳから得られる測定物Ｓに含まれる物質の吸収係数を第２の検出情報Ｄ２に反映させることを意味する。
図１９は、物質の配置を第２の検出情報Ｄ２に反映させる方法を説明するための説明図である。図１９に示すパターンＪ１は、第２の検出情報Ｄ２を順投影して得られるパターンであり、物質の配置が第２の検出情報Ｄ２に反映される前のパターンである。このパターンＪ１は、第３の情報生成部１４０による逆投影前のパターンである点において、第１の情報生成部１１０による逆投影前のパターンである図９Ｂに示すパターンＰＤＸＣと対応する。
図１９に示すパターンＪ２は、上述のパターンＪ１に物質の配置が反映されたパターンである。パターンＪ２において、一部の領域Ｆに、物質の配置に応じた吸収係数が反映されている。第３の情報生成部１４０は、パターンＪ２を用いて逆投影することにより、物質の配置が反映された第２の検出情報Ｄ２を生成する。
第４実施形態において、第３の情報生成部１４０は、物質の配置に関する情報として、物質の配置に応じた吸収係数をパターンＪ１に反映させる。パターンＪ１に反映させる物質の吸収係数は、前述の比率取得部１２０が比率ＲＴを特定する過程で参照する図５Ｂに示す参照データＲＭから特定される。即ち、図５Ｂに示す参照データＲＭによれば、比率ＲＴを特定する過程で、比率ＲＴを与える物質Ａ及び物質Ｂの種類が特定される。各物質の種類が特定されれば、その物質の吸収係数が特定される。
物質の吸収係数をパターンＪ１に反映させる場合、パターンＪ１上の位置を特定する必要がある。この位置は、前述の第１の検出情報Ｄ１が示す断層画像と、比率取得部１２０により得られる比率ＲＴとから特定することができる。即ち、第１の検出情報Ｄ１が示す断層画像に示される各物質の画像の大きさと物質の比率ＲＴと対比することにより、比率ＲＴを与える各物質の吸収係数と、断層画像に表示された物質の位置との間の関係を把握することができる。第３の情報生成部１４０は、上記の関係に基づいて、物質の吸収係数を反映させる図１９に示すパターンＪ１上の位置を特定する。これにより、図１９に示すパターンＪ２が得られる。図１９に示す例では、画素Ｆの情報に吸収係数が反映され、その他の画素の情報は元のままである。
本実施形態によれば、Ｘ線スペクトルデータＤＳから得られた各物質の吸収係数を第２の検出情報Ｄ２に反映させるので、第３の検出情報Ｄ３には、測定物Ｓの内部状態がより良く反映される。従って、第１実施形態に比較して、測定物Ｓの内部の状態を詳細に把握することができる。また、第４実施形態では、逆投影法により第３の検出情報Ｄ３を生成するので、逐次近似法を用いる第３実施形態に比較して、第３の検出情報Ｄ３を生成するための画像処理の負荷を軽減することができる。
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について説明する。
以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
第５実施形態においては、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２０は、構造物製造システム２００のブロック構成図である。構造物製造システム２００は、上述のＸ線装置１からなる形状測定装置２７０と、設計装置２１０と、成形装置２２０と、制御装置（検査装置）２３０と、リペア装置２４０とを備える。本実施形態においては、構造物製造システム２００は、自動車のドア部分、エンジン部品、ギア部品、及び回路基板を備える電子部品等の成形品を作成する。
設計装置２１０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２２０に送信する。また、設計装置２１０は、作成した設計情報を制御装置２３０の後述する座標記憶部２３１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２２０は、設計装置２１０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２２０の成形工程は、鋳造、鍛造、及び切削の少なくとも一つを含む。
Ｘ線装置１は、測定した座標を示す情報を制御装置２３０へ送信する。制御装置２３０は、座標記憶部２３１と、検査部２３２とを備える。座標記憶部２３１には、設計装置２１０により設計情報が記憶される。検査部２３２は、座標記憶部２３１から設計情報を読み出す。検査部２３２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２３２は、形状測定装置２７０から受信した座標を示す情報（形状情報）と座標記憶部２３１から読み出した設計情報とを比較する。検査部２３２は、比較結果に基づいて、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２３２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２３２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２３２は、比較結果に基づいて、不良部位と修復量を算出し、リペア装置２４０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。
リペア装置２４０は、制御装置２３０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いて、構造物の不良部位を加工する。
図２０は、構造物製造システム２００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２１０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２２０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２３０の検査部２３２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）。
次に、制御装置２３０の検査部２３２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２００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２３０の検査部２３２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）。
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２４０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２００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。
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２００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２００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。
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。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、上述の各実施形態で引用した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。
本発明におけるＸ線装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりＸ線装置の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
上述の実施形態において、検出部４０は、Ｘ線の照射方向と直交する平面の単位面積あたり測定物Ｓに照射されるＸ線の強度Ｉ０と、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の強度Ｉとを検出していたが、本発明は必ずしもこのような構成には限られない。例えば、検出部４０が測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の強度Ｉのみを検出するように構成されていてもよい。例えば、予め測定物Ｓに照射されるＸ線強度が一定であると仮定できる場合には、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の強度Ｉのみを検出することによって、上述の説明のＸ線スペクトルデータと実質的に同等のデータを得ることができる。
上述の実施形態において、測定物Ｓに含まれた第１の物質と第２の物質との比率ＲＴが予め分かっている場合には、比率取得部１２０は、検出部４２から得られるＸ線スペクトルデータＤＳに基づいて比率ＲＴを算出することを省略してもよい。この場合には、比率取得部１２０は、ＣＡＤデータのような設計情報を取得し、そこから比率ＲＴを算出してもよい。あるいは、測定者が入力した比率情報を受け取り、それに基づいて比率ＲＴを算出してもよい。つまり、比率取得部１２０は、検出部４２から得られるＸ線スペクトルデータＤＳ、ＣＡＤデータのような設計情報、測定者が入力した比率情報の少なくとも１つ、あるいは、これらの任意の組み合わせに基づいて比率ＲＴを算出してもよい。複数の情報を組み合わせる場合において、それぞれの情報に差異がある場合には、それらの平均値を用いてもよい。このとき、各情報の確からしさ（誤差）によって重みを付けた平均値を採用してもよい。また、複数の情報を個別に用いて、それぞれに対応した比率ＲＴを算出し、第２情報を作成してもよい。
なお、必ずしも測定物全体に関する比率情報を取得しなければならないわけではなく、必要に応じて、測定物の一部に対応する比率情報のみを抽出し、それを比率情報として用いてもよい。例えば、比率取得部１２０がＣＡＤデータのような設計情報に基づいて比率情報を取得する場合、第１情報として得られた断層画面中での、物質の比率情報を取得しても構わない。この場合には、まず、第１情報として得られた断層画面が、測定物Ｓのどの位置における断層画面であるかを特定し、断層画面に対応する位置（あるいは断層画面に対応する位置を含む近傍領域）における物質の比率情報を取得してもよい。検出部４２から得られるＸ線スペクトルデータＤＳに基づいて比率ＲＴを算出する場合においても、同様に、必要に応じて測定物の一部に対応する比率情報のみを抽出し、それを比率情報として用いてもよい。
なお、上記実施形態において、３次元画像ではなく２次元画像に対して、比率情報に基づいて第１の検出情報Ｄ１を第２の検出情報Ｄ２に変更してもよい。この場合においても、比率取得部１２０は、上述のようにＣＡＤデータのような設計情報を用いて比率情報を取得してもよい。この場合において、２次元画像上に投影された測定物の、射影像に対応する部分に関する比率情報を抽出して、それを比率情報として用いてもよい。
なお、上記実施形態において、第１情報を取得する場所、第２情報を生成する場所、比率情報を取得する場所、頻度分布を生成する場所は、必ずしも同じ場所でなくてもよく、これらのうち少なくとも一つが別の場所であっても構わない。例えば、第２情報を生成する場所は、事前に第１情報を取得したＸ線装置に接続された情報処理装置ではなく、当該Ｘ線装置とは独立に設けられた情報処理装置であってもよい。例えば、比率情報を取得する検出部４２に接続された情報処理装置であってもよい。また、それぞれ別の場所で取得された情報を、例えばインターネット、イントラネットなどの回線を経由してＸ線装置とは独立に設けられた外部の情報処理装置に集め、その情報に基づいて外部の情報処理装置で第２情報を生成してもよい。
検出部４２のようなスペクトル計において、連続的に波長を異ならせたＸ線を測定物Ｓに照射し、測定物Ｓを透過するＸ線の強度を計測してもよい。あるいは、離散的に波長を異ならせたＸ線を測定物Ｓに照射し、測定物Ｓを透過するＸ線の強度を計測してもよい。ここで、単一の波長のＸ線の強度のみを取得してもよく、あるいは、所定範囲の波長域のＸ線の強度を一括して取得してもよい。
１…Ｘ線装置、２…Ｘ線源、３…ステージ装置、４１…検出器、４２…検出部、１００，１００Ａ，１００Ｂ…情報処理部、１１０…第１の情報生成部、１２０，１２０Ａ…比率取得部、１２１…参照データ記憶部、１２２…比率特定部、１３０…第２の情報生成部、１３１…分布生成部、１３２…分布変更部、１４０…第３の情報生成部、２００…構造物製造システム、Ｓ１０〜Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ１０１〜Ｓ１０７…処理ステップ。

Claims (19)

  1. 測定物にＸ線を照射し、前記測定物に対して複数方向で透過した透過Ｘ線を検出するＸ線装置であって、
    前記透過Ｘ線を検出した結果から再構成した画像を用いて、前記測定物の少なくとも一部を含む所定空間を複数に分割した分割区画に吸収係数に応じた値が割り当てられた第１情報を生成する第１情報生成部と、
    前記第１情報の割り当てられた値の大きさに応じた分割区画の数を示す、前記割り当てられた値の頻度情報を生成する頻度生成部と、
    前記測定物を構成する第１、第２物質の比率を示す、比率情報を取得する比率取得部と、
    前記比率情報の第１、第２物質の比率と、前記頻度情報での前記第１情報の割り当てられた値の大きさに応じた分割区画の数とを用いて、前記第１情報の分割区画に割り当てられた値の大きさを変えて、前記第１情報の前記分割区画に割り当てられる値の種類が少なくされた第２情報を生成する第２情報生成部とを備えるＸ線装置。
  2. 前記第２情報生成部は、
    前記第１情報で隣接した分割区画の値が異なる部分に対して、前記異なる部分の一方の値を他方の値にし、前記隣接する分割区画の値が等しくされた第２情報を生成する、請求項１に記載のＸ線装置。
  3. 前記第２情報生成部は、
    前記第１情報の前記分割区画の数の分布は最頻値を有し、前記第１情報の前記最頻値に対する半値幅が小さくされた第２情報を生成する、請求項１又は２に記載のＸ線装置。
  4. 前記第２情報生成部は、
    前記第１情報の前記最頻値の分割区画に割り当てられる値を中心とした所定範囲には、前記第１物質の吸収係数に応じた値が含まれており、前記所定範囲に含まれる値が前記第１物質の吸収係数に応じた値に変更された第２情報を生成する、請求項３に記載のＸ線装置。
  5. 前記第２情報生成部は、
    前記第１情報で前記第１物質の吸収係数に応じた値が割り当てられた分割区画の周囲に配置される分割区画を抽出し、前記抽出された分割区画の値が、前記第１物質の吸収係数に応じた値に変更された第２情報を生成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線装置。
  6. 前記第１情報の前記分割区画の数の分布は複数の所定範囲を有し、前記複数の所定範囲のそれぞれで最頻値を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＸ線装置。
  7. 前記測定物を透過したＸ線強度をＸ線の波長に応じて検出する検出部をさらに備え、
    前記比率取得部は、前記検出部の信号を用いて、前記測定物の比率情報を生成する請求項１〜６のいずれか一項に記載のＸ線装置。
  8. 前記検出部は、前記測定物に照射されるＸ線強度と前記測定物を透過したＸ線強度との比をＸ線の波長に応じて検出する請求項７に記載のＸ線装置。
  9. 前記第１、第２物質のそれぞれを前記検出部で検出した場合の、前記検出部の信号を示す、参照データを記憶する記憶部と、
    前記参照データと、前記測定物を前記検出部で検出した場合の、前記検出部の信号とを用いて、前記測定物の比率情報を生成する請求項７又は８に記載のＸ線装置。
  10. 前記比率取得部は、前記比率情報を前記測定物の設計情報から取得する請求項１〜９のいずれか一項に記載のＸ線装置。
  11. 前記比率取得部は、前記測定物での前記第１、第２物質の体積比率を示す比率情報を取得する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のＸ線装置。
  12. 前記第２情報を初期値として逐次近似法により第３情報を生成する第３情報生成部を更に備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＸ線装置。
  13. 前記第２情報を初期値として逆投影により第３情報を生成する第３情報生成部を更に備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のＸ線装置。
  14. 測定物にＸ線を照射し、前記測定物の構造物に関する情報を取得する方法であって、
    測定物にＸ線を照射し、前記測定物に対して複数方向で透過した透過Ｘ線を検出することと、
    前記透過Ｘ線を検出した結果から再構成した画像を用いて、前記測定物の少なくとも一部を含む所定空間を複数に分割した分割区画に吸収係数に応じた値が割り当てられた第１情報を生成することと、
    前記第１情報の割り当てられた値の大きさに応じた分割区画の数を示す、前記割り当てられた値の頻度情報を生成することと、
    前記測定物を構成する第１、第２物質の比率を示す、比率情報を取得することと、
    前記比率情報の第１．第２物質の比率と、前記頻度情報での前記第１情報の割り当てらえた値の大きさに応じた分割区画の数とを用いて、前記第１情報の分割区画に割り当てられた値の大きさを変えて、前記第１情報の前記分割区画に割り当てられる値の種類が少なくされた第２情報を生成することとを含む、方法。
  15. 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１３の何れか一項に記載のＸ線装置または請求項１４に記載の方法の何れかを用いて計測する工程と、
    前記測定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。
  16. 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１５に記載の構造物の製造方法。
  17. 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１６に記載の構造物の製造方法。
  18. Ｘ線装置に接続されたコンピュータに、前記Ｘ線装置の制御を実行させるプログラムであって、前記Ｘ線装置を制御して、
    測定物にＸ線を照射し、前記測定物に対して複数方向で透過した透過Ｘ線を検出することと、
    前記透過Ｘ線を検出した結果から再構成した画像を用いて、前記測定物の少なくとも一部を含む所定空間を複数に分割した分割区画に吸収係数に応じた値が割り当てられた第１情報を生成することと、
    前記第１情報の割り当てられた値の大きさに応じた分割区画の数を示す、前記割り当てられた値の頻度情報を生成することと、
    前記測定物を構成する第１、第２物質の比率を示す、比率情報を取得することと、
    前記比率情報の第１．第２物質の比率と、前記頻度情報での前記第１情報の割り当てらえた値の大きさに応じた分割区画の数とを用いて、前記第１情報の分割区画に割り当てられた値の大きさを変えて、前記第１情報の前記分割区画に割り当てられる値の種類が少なくされた第２情報を生成することとを実行させるプログラム。
  19. 請求項１８に記載のプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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