WO2012101880A1

WO2012101880A1 - 放射線画像取得装置

Info

Publication number: WO2012101880A1
Application number: PCT/JP2011/074330
Authority: WO
Inventors: 元胤杉山; 須山　敏康
Original assignee: 浜松ホトニクス株式会社
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2012-08-02
Also published as: CN203396723U; US20190086558A1; JP2012154734A; US10746884B2; DE202011110809U1; US20140016752A1; US10101469B2; EP2669664A4; JP5792472B2; US9255996B2; US20160103231A1; EP2669664A1

Abstract

　放射線画像取得装置は、放射線を出射する放射線源と、放射線源から出射され、対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、波長変換部材の放射線の入射面から出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第１の撮像手段と、波長変換部材の入射面とは反対側の面から出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第２の撮像手段と、を備え、第１の撮像手段および第２の撮像手段の一方は、入射面または反対側の面からその法線方向に出射されるシンチレーション光を集光し、第１の撮像手段および第２の撮像手段の他方は、入射面または反対側の面からその法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光する。

Description

放射線画像取得装置

　本発明は、放射線画像取得装置に関する。

　従来、下記特許文献１に記載されるように、Ｘ線源から発せられて撮像対象物を透過したＸ線を平板状のシンチレータに照射し、シンチレータで発光した可視光（シンチレーション光）をシンチレータの両面に積層させた固体光検出器により検出し、各固体光検出器から出力された画像信号を重ね合わせて放射線画像を取得する装置が知られている。この装置では、シンチレータにおけるＸ線の入射面およびその裏面に光検出素子をカップリングさせており、入射面側の光検出素子と裏面側の光検出素子とのそれぞれにおいて可視光を検出することで、可視光の検出効率を高めている。

特開平７－２７８６６号公報

　上記のようにシンチレータの両面でシンチレーション光を検出する装置では、入射面側とその裏面側とで異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、いわゆるデュアルエナジー（dual－energy）の画像取得が可能となる。

　しかしながら、上述した従来の装置では、対象物を透過した放射線は、入射面側の光検出素子を透過してシンチレータに到達するため、比較的低いエネルギー帯の放射線が入射面側の光検出素子に吸収されてしまう。例えば、対象物が軽い原子から形成される場合、対象物を透過した放射線が入射面側の光検出素子によって吸収されることがある。このように、対象物を透過した放射線が入射面側の光検出素子の影響を受けてしまうという問題がある。

　そこで本発明は、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、しかも、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる放射線画像取得装置を提供することを目的とする。

　本発明の一形態に係る放射線画像取得装置は、放射線を出射する放射線源と、放射線源から出射され、対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、波長変換部材の放射線の入射面から出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第１の撮像手段と、波長変換部材の入射面とは反対側の面から出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第２の撮像手段と、を備え、第１の撮像手段および第２の撮像手段の一方は、入射面または反対側の面からその法線方向に出射されるシンチレーション光を集光し、第１の撮像手段および第２の撮像手段の他方は、入射面または反対側の面からその法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光することを特徴とする。

　本発明の一形態に係る放射線画像取得装置によれば、第１の撮像手段および第２の撮像手段によって、波長変換部材の放射線の入射面とその反対側の面とから出射されるシンチレーション光がそれぞれ集光され、撮像される。これにより、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、第１の撮像手段は、入射面から出射されるシンチレーション光を集光するため、波長変換部材から離間した位置に配置される。よって、対象物と波長変換部材との間に撮像手段が介在しない構成とすることができ、撮像手段が対象物を透過した放射線に影響を与えてしまうような事態を回避できる。従って、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる。さらには、第１の撮像手段および第２の撮像手段の一方は、入射面またはその反対側の面からその法線方向に出射されるシンチレーション光を集光するため、あおり（perspective）の無い放射線画像を取得することができる。よって、一方の撮像手段で取得されたあおりの無い放射線画像を基準画像として、他方の撮像手段で取得された放射線画像のあおりを適正に補正することができる。

　また、第１の撮像手段および第２の撮像手段のそれぞれは、波長変換部材から出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部と、集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部と、を有する態様であってもよい。この場合、波長変換部材の入射面および反対側の面の各面に焦点が合うように集光することで、エネルギー分別が良好で、明るい放射線画像を取得することができる。

　ここで、第１の撮像手段は、入射面の法線方向に出射されるシンチレーション光を集光すると共に、第２の撮像手段は、反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光する態様であってもよい。この場合、第１の撮像手段により取得される放射線画像は、波長変換部材の入射面付近で変換されるシンチレーション光による像であるため、波長変換部材の内部で生じるボケ（blur）の影響が低減され、ボケの少ない鮮明な画像となる。よって、あおりがなく、且つボケの少ない放射線画像を基準画像にできるので、第２の撮像手段により取得される放射線画像のあおりを補正するにあたり、より良好な基準画像を用いることができる。

　また、放射線源は、入射面の法線上に配置されると共に、第１の撮像手段は、入射面の法線から外れた位置に配置され、波長変換部材と放射線源との間に配置された反射ミラーを介してシンチレーション光を集光する態様であってもよい。この場合、上記したように、あおりがなく、且つボケの少ない放射線画像を基準画像にできる。しかも、放射線源が入射面の法線上に配置されるため、波長変換部材への投影像にもあおりが生じず、投影像のあおりを補正するための演算が不要となる。さらには、放射線による第１の撮像手段の被曝を抑制することができ、第１の撮像手段の内部におけるノイズの発生を抑制できる。

　また、第２の撮像手段は、反対側の面の法線から外れた位置に配置され、反対側の面の法線上に配置された反射ミラーを介して反対側の面の法線方向に出射されるシンチレーション光を集光する態様であってもよい。この場合、放射線による第２の撮像手段の被曝を抑制することができ、第２の撮像手段の内部におけるノイズの発生を抑制できる。よって、第２の撮像手段により取得される放射線画像を基準画像にする場合においても、良好な基準画像とすることができる。さらには、波長変換部材からの第１および第２の撮像手段までの光路長を調整することができ、第１および第２の撮像手段の位置合わせが容易になる。その結果として、第１および第２の撮像手段の撮像条件（撮像タイミングの同時性や撮像位置の同一性など）を合せやすくなる。

　また、波長変換部材の反対側の面と第２の撮像手段との間には、反対側の面に対面させてテーパファイバ（tapered　fiber）が配置されている態様であってもよい。この場合、テーパファイバによって反対側の面側のシンチレーション光を高い集光効率で集光できる。さらには、テーパファイバによって放射線が遮断され、第２の撮像手段の被爆を防止することができる。よって、第２の撮像手段により取得される放射線画像を基準画像にする場合においても、良好な基準画像とすることができる。

　また、一方の撮像手段によって撮像された画像を基準画像として、他方の撮像手段によって撮像された画像を補正する補正手段を更に備える態様であってもよい。

　また、対象物は半導体デバイスであり、上記放射線画像取得装置は、当該半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置に適用される態様であってもよい。この場合、検査対象となる半導体デバイスを透過した放射線が撮像部（画像取得用の撮像素子）によりカットされることがないため、半導体デバイスの故障などを精度良く検出することができる。

　本発明の一形態によれば、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、かつ、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図１の放射線画像取得装置における投影像の説明図である。図１の放射線画像取得装置における画像のあおり補正の説明図である。本発明の第２実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図４の放射線画像取得装置における画像のあおり補正の説明図である。本発明の第３実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図６の放射線画像取得装置における投影像のあおりの説明図である。本発明の第４実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。本発明の第５実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。本発明の変形例である放射線画像取得装置の正面図である。図１１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の変形例である放射線画像取得装置の正面図である。図１２（ａ）～（ｃ）は、本発明の変形例である放射線画像取得装置の正面図である。画像のあおり補正の変形例に関する説明図である。

　以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。

　図１に示すように、放射線画像取得装置１は、半導体デバイス等の電子部品や食料品等といった対象物Ａの放射線画像を取得するための装置である。放射線画像取得装置１は、対象物Ａに向けて白色Ｘ線等の放射線を出射する放射線源２と、放射線源２から出射されて対象物Ａを透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる波長変換板６と、波長変換板６の放射線の入射面６ａから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する表面観察用光検出器３と、入射面６ａとは反対側の面である裏面６ｂから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する裏面観察用光検出器４と、を備えている。これらの放射線源２、波長変換板６、表面観察用光検出器３、及び裏面観察用光検出器４は、図示しない筐体に収容され、筐体内で固定される。

　波長変換板６は、平板状の波長変換部材であり、例えばGd₂O₂S:Tb、Gd₂O₂S:Pr、CsI:Tl、CdWO₄、CaWO₄、Gd₂SiO₅:Ce、Lu_0.4Gd_1.6SiO₅、Bi₄Ge₃O₁₂、Lu₂SiO₅:Ce、Y₂SiO₅、YAlO₃:Ce、Y₂O₂S:Tb、YTaO₄:Tm等のシンチレータである。波長変換板６の厚さは数μｍ～数ｍｍの範囲で検出する放射線のエネルギー帯によって適切な値に設定されている。

　表面観察用光検出器３（以下、「表面検出器３」と称する）は、波長変換板６に投影された対象物Ａの投影像（放射線透過像）を波長変換板６の入射面６ａ側から撮像する間接変換方式の撮像手段である。表面検出器３は、波長変換板６の入射面６ａから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部３ａと、集光レンズ部３ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部３ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器である。集光レンズ部３ａは、表面検出器視野１３のシンチレーション光を集光する。撮像部３ｂとしては、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等が用いられる。なお、表面検出器３が後述する一方の撮像手段に相当する場合、撮像部３ｂの受光面は入射面６aに略平行とすることができる。

　裏面観察用光検出器４（以下、「裏面検出器４」と称する）は、波長変換板６に投影された対象物Ａの投影像（放射線透過像）を波長変換板６の裏面６ｂ側から撮像する間接変換方式の撮像手段である。裏面検出器４は、波長変換板６の裏面６ｂから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部４ａと、集光レンズ部４ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部４ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器であり、上記の表面検出器３と同様の構成を有している。集光レンズ部４ａは、裏面検出器視野１４のシンチレーション光を集光する。撮像部４ｂとしては、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等が用いられる。なお、なお、裏面検出器４が後述する一方の撮像手段に相当する場合、撮像部４ｂの受光面は裏面６ｂに略平行とすることができる。

　さらに、放射線画像取得装置１は、表面検出器３および裏面検出器４における撮像タイミングを制御するタイミング制御部７と、表面検出器３および裏面検出器４から出力された画像信号を入力し、入力した各画像信号に基づいて画像処理等の所定の処理を実行する画像処理装置８と、画像処理装置８から出力された画像信号を入力し、放射線画像を表示する表示装置９とを備えている。タイミング制御部７および画像処理装置８は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、及び入出力インターフェイス等を有するコンピュータから構成される。表示装置９としては、公知のディスプレイが用いられる。なお、タイミング制御部７および画像処理装置８は、単一のコンピュータにより実行されるプログラムとして構成してもよいし、個別に設けられるユニットとして構成してもよい。

　続いて、上記した放射線源２、波長変換板６、表面検出器３、及び裏面検出器４の位置関係について説明する。図１に示すように、放射線源２は、放射線の光軸Ｘが波長変換板６の入射面６ａの法線Ｂに一致するように配置されている。すなわち、放射線源２は、対象物Ａおよび入射面６ａに対峙すると共に、入射面６ａの法線Ｂ上に配置されている。ここで、放射線の光軸Ｘとは、放射線源２の放射線出射点と波長変換板６の入射面６ａ上の任意の点γとを結ぶ直線である。本実施形態では、任意の点γが入射面６aの中心点となるように設定されており、この場合、比較的むらなく放射線が照射される。また、法線Ｂとは、入射面６ａ上の任意の点αから延びる入射面６ａに対して垂直な直線である。本実施形態では、任意の点αが入射面６aの中心点となるように設定されており、放射線の光軸Ｘと法線Ｂとは一致している。もちろん、任意の点γおよび任意の点αは入射面６aの中心点である必要はない。

　表面検出器３は、波長変換板６の入射面６ａから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部３ａの光軸Ｆが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θ_１をなすように配置されている。すなわち、表面検出器３は、入射面６ａに対峙すると共に、入射面６ａの法線Ｂから外れた位置に配置されている。この集光レンズ部３ａは、入射面６aに焦点を合わせ、入射面６ａから法線Ｂに対して角度θ_１をなす方向に出射されたシンチレーション光を撮像部３ｂに向けて集光する。集光レンズ部３aとして、シフトレンズ（shift　lens）やチルトレンズ（tilt　lens）を用いることもできる。この表面検出器３は、入射面６ａから法線Ｂ方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光する他方の撮像手段に相当する。

　上記のようにして、表面検出器３は、放射線源２の光軸Ｘから外して配置されている。すなわち、表面検出器３は、放射線源２からの放射線の出射領域（放射線束１２が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源２からの放射線による表面検出器３の被曝が防止され、表面検出器３の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。

　裏面検出器４は、波長変換板６の裏面６ｂから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部４ａの光軸Ｇが裏面６ｂに対して直交するように配置されている。ここで、集光レンズ部４ａの光軸Ｇは、裏面６ｂの法線Ｃに一致している。すなわち、裏面検出器４は、裏面６ｂに対峙すると共に、裏面６ｂの法線Ｃ上に配置されている。従って、裏面検出器４は、裏面６ｂの法線Ｃ方向に出射されたシンチレーション光を撮像可能であるため、あおりの少ない画像を取得しやすい。ここで、法線Ｃとは、裏面６ｂ上の任意の点βから延び、裏面６ｂに対して垂直な直線である。特に、本実施形態では、任意の点βが裏面６ｂの中心点に設定されており、入射面６ａ上の任意の点αと裏面６ｂ上の任意の点βは同一直線上に位置し、この直線は法線Ｂと法線Ｃに一致する。集光レンズ部４ａは、裏面６ｂ上に焦点を合わせ、裏面６ｂから法線Ｃ方向に出射されたシンチレーション光を撮像部４ｂに向けて集光する。この裏面検出器４は、裏面６ｂから法線Ｃ方向に出射されるシンチレーション光を集光する一方の撮像手段に相当する。

　放射線画像取得装置１では、波長変換板６の入射面６ａから表面検出器３までの光路長と、波長変換板６の裏面６ｂから裏面検出器４までの光路長とは、等しくなっている。なお、波長変換板６の入射面６ａから表面検出器３までの光路長と、波長変換板６の裏面６ｂから裏面検出器４までの光路長とは異なっていてもよいが、この場合、画像処理等により画像の大きさなどを合わせる必要がある。

　続いて、上記の構成を有する放射線画像取得装置１の動作について説明する。まず、表面検出器３および裏面検出器４による撮像が同時に行われるよう、タイミング制御部７による制御が行われる。タイミング制御部７の撮像タイミング制御により、対象物Ａの放射線透過像を異なるエネルギー帯で画像化することができる。詳述すると、表面検出器３によって比較的低いエネルギー帯の放射線透過像が画像化され、また、裏面検出器４によって比較的高いエネルギー帯の放射線透過像が画像化される。これにより、デュアルエナジー撮像が実現される。なお、放射線画像取得装置１では、表面検出器３と裏面検出器４との撮像タイミングをそれぞれ異なるように制御することが可能である。また、表面検出器３と裏面検出器４とのそれぞれにおける露光時間や撮影枚数が異なるように制御してもよい。

　表面検出器３および裏面検出器４の機能に関し、換言すると、表面検出器３によって、比較的入射面６ａ側で変換された蛍光(シンチレーション光)が検出される。入射面６ａ側で変換された蛍光の検出は、蛍光のボケが少なく、また、蛍光の輝度が高いといった特長を有する。これは、表面観察においては、波長変換板６の内部における拡散や自己吸収の影響を低減できるためである。一方、裏面検出器４では、波長変換板６の比較的裏面６ｂ側で変換された蛍光が検出される。この場合も、波長変換板６の内部における拡散や自己吸収の影響を低減できる。

　次に、表面検出器３および裏面検出器４のそれぞれによって、表裏両面の放射線画像に対応する画像信号が画像処理装置８に出力される。表面検出器３および裏面検出器４のそれぞれから出力された画像信号が画像処理装置８に入力されると、画像処理装置８によって、入力した画像信号に基づいてあおり補正や差分演算や加算演算といった画像間演算などの所定の処理が実行され、画像処理後の画像信号が表示装置９に出力される。そして、画像処理装置８から出力された画像処理後の画像信号が表示装置９に入力されると、表示装置９によって、入力した画像処理後の画像信号に応じた放射線画像が表示される。

　図２（ａ）は、放射線画像取得装置１における放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図２（ｂ）は、放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す正面図、図２（ｃ）は、波長変換板６に投影される対象物Ａの投影像Ｄを示す平面図である。図２では、理解を容易にするために、対象物Ａが立方体形状である場合について示している。図２（ａ）に示すように、放射線源２が入射面６ａの法線Ｂ上に配置され、放射線の光軸Ｘが入射面６ａの法線Ｂに一致していると、図２（ｃ）に示すように、入射面６ａ上への投影像Ｄにはあおりが生じない。

　図３（ａ）は、放射線画像取得装置１における表面検出器３、裏面検出器４、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図３（ｂ）は、表面検出器３によって取得されて画像処理装置８に入力される表面側画像Ｐａを示す図、図３（ｃ）は、裏面検出器４によって取得されて画像処理装置８に入力される裏面側画像Ｐｂを示す図である。

　図３（ａ）に示すように、表面検出器３が入射面６ａの法線Ｂから外れた位置に配置され、光軸Ｆが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θ_１をなしていると、図３（ｂ）に示すように、表面側画像Ｐａにはあおりが生じることとなる。一方、図３（ａ）に示すように、裏面検出器４が裏面６ｂの法線Ｃ上に配置され、光軸Ｇが法線Ｃに一致していると、図３（ｃ）に示すように、裏面側画像Ｐｂにはあおりが生じない。

　ここで、画像処理装置８によって、波長変換板６上の投影像Ｄの一部が特徴部ｄ（図３の例では、対象物Ａの側面に対応する着色された部分）として認識される。表面側画像Ｐａにおいては、波長変換板６の撮像画像である表面側波長変換板画像２０ａ、対象物Ａの撮像画像である表面側対象物画像Ｈａ、及び表面側対象物画像Ｈａの一部であり且つ特徴部ｄの撮像画像である表面側特徴部画像ｈａにおいて、一様にあおりが生じる。

　そこで、画像処理装置８が補正手段として機能し、裏面側画像Ｐｂを基準画像として表面側画像Ｐａのあおりが補正される。その結果、図３（ｄ）に示すように、裏面側画像Ｐｂと略一致するあおりの無い補正後の表面側画像Ｐｃが得られ、表面側画像Ｐｃに対応する画像信号が生成される。すなわち、このあおり補正処理により、補正後の表面側画像Ｐｃに含まれる表面側波長変換板画像２０ｃ、補正表面側対象物画像Ｈｃ、及び表面側特徴部画像ｈｃは、基準画像である裏面側画像Ｐｂに含まれる裏面側波長変換板画像２０ｂ、裏面側対象物画像Ｈｂ、及び裏面側特徴部画像ｈｂと略等しい位置、大きさ、及び形状になる。

　以上説明した本実施形態の放射線画像取得装置１によれば、表面検出器３および裏面検出器４によって、波長変換板６の入射面６ａと裏面６ｂとから出射されるシンチレーション光がそれぞれ集光され、撮像され、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、表面検出器３は、波長変換板６から離間した位置に配置されており、対象物Ａと波長変換板６との間には検出器が何ら介在していない。よって、撮像手段が対象物Ａを透過した放射線に影響を与えてしまうような事態が回避される。従って、対象物Ａを透過した放射線に与える影響が低減され、低エネルギー帯の放射線が好適に検出される。換言すれば、放射線透過像に検出器の影が映り込まないため、ノイズ成分の発生が抑制されると共に、検出器による放射線の減衰も生じないため、信号成分の減少が抑制される。その結果として、デュアルエナジー撮像における低エネルギー帯と高エネルギー帯との差を大きくでき、高度なエネルギー分解能が発揮され、高コントラスト化を図ることができる。この利点は、対象物Ａがシリコンもしくはシリコンより軽い原子から形成される場合、特に顕著に発揮される。すなわち、対象物Ａが軽い原子から形成される場合であっても、対象物Ａを透過した低エネルギー帯の放射線が吸収されたり減衰したりすることなくシンチレーション光に変換され、この光が表面検出器３によって撮像されるため、低エネルギー帯の放射線画像を精度良く取得することができる。さらにまた、一回の撮像で低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、及び画素ずれ（ミスレジストレーション（misregistration））の解消が図られる。また、１枚の波長変換板６でもデュアルエナジー化が実現される。しかも、裏面検出器４は、裏面６ｂの法線Ｃ方向に出射されるシンチレーション光を集光するため、あおりの無い裏面側画像Ｐｂを取得することができ、この裏面側画像Ｐｂを基準画像として表面側画像Ｐａのあおりを適正に補正することができる。

　また、放射線として白色Ｘ線を用いる場合でも、白色Ｘ線の一回の撮像で低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、及び画素ずれ（ミスレジストレーション）の解消が図られる。

　また、波長変換板６の入射面６ａおよび裏面６ｂの各面に焦点が合うように、集光レンズ部３ａおよび集光レンズ部４ａによって集光することで、エネルギー分別が良好で、明るい放射線画像を取得できる。

　図４は、第２実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図４に示す放射線画像取得装置１Ａが図１に示した第１実施形態の放射線画像取得装置１と異なる点は、表面検出器３が、入射面６ａの法線Ｂから外れた位置に配置され、波長変換板６と放射線源２との間で法線Ｂ（光軸Ｘ）上に配置された放射線を透過する反射ミラー１５を介してシンチレーション光を集光する点と、集光レンズ部４ａの光軸Ｇが裏面６ｂの法線Ｃに対して所定の角度θ_２をなすように、裏面検出器４が配置されている点である。なお、図４においては、タイミング制御部７、画像処理装置８、及び表示装置９の図示は省略されている。図６及び図８～図１２においても、同様に、これらの構成の図示は省略されている。

　放射線画像取得装置１Ａの構成に関し、より具体的には、反射ミラー１５は、その反射面１５ａが法線Ｂ方向に対して所定の角度（例えば、４５度）をなすように配置されており、入射面６ａから法線Ｂ方向に出射されたシンチレーション光を法線Ｂに対して所定の方向に反射する。反射ミラー１５としては、例えば光学ミラーが用いられる。表面検出器３は、内蔵する集光レンズ部３ａの光軸Ｆおよび反射面１５ａのなす角と、法線Ｂおよび反射面１５ａのなす角とが等しくなるように配置されている。この集光レンズ部３ａは、入射面６ａから法線Ｂ方向に出射され、反射ミラー１５により法線Ｂに対して所定の方向に反射されたシンチレーション光を撮像部３ｂに向けて集光する。この表面検出器３は、入射面６ａから法線Ｂ方向に出射されるシンチレーション光を集光する一方の撮像手段に相当する。

　また、裏面検出器４は、裏面６ｂに対峙すると共に、裏面６ｂの法線Ｃから外れた位置に配置されている。この集光レンズ部４ａは、裏面６ｂから法線Ｃに対して角度θ_２をなす方向に出射されたシンチレーション光を撮像部４ｂに向けて集光する。集光レンズ部４aとして、シフトレンズやチルトレンズを用いることもできる。この裏面検出器４は、裏面６ｂから法線Ｃ方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光する他方の撮像手段に相当する。

　上記のようにして、表面検出器３は、放射線源２からの放射線の出射領域（放射線束１２が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源２からの放射線による表面検出器３の被曝が防止され、表面検出器３の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。また、波長変換板６の入射面６ａから表面検出器３までの光路長と、波長変換板６の裏面６ｂから裏面検出器４までの光路長とは、等しくすることができる。

　放射線画像取得装置１Ａにおいても、放射線画像取得装置１と同様、入射面６ａ上への投影像Ｄにはあおりが生じない（図２参照）。

　図５（ａ）は、放射線画像取得装置１Ａにおける表面検出器３、裏面検出器４、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図５（ｂ）は、表面検出器３によって取得されて画像処理装置８に入力される表面側画像Ｐａを示す図、図５（ｃ）は、裏面検出器４によって取得されて画像処理装置８に入力される裏面側画像Ｐｂを示す図である。

　図５（ａ）に示すように、表面検出器３が、入射面６ａから法線Ｂ方向に出射され、入射面６ａの法線Ｂに垂直な方向に反射されたシンチレーション光を撮像部３ｂに向けて集光すると、図５（ｂ）に示すように、表面側画像Ｐａにはあおりが生じない。一方、図５（ａ）に示すように、裏面検出器４が裏面６ｂの法線Ｃから外れた位置に配置され、光軸Ｇが裏面６ｂの法線Ｃに対して所定の角度θ_２をなしていると、図５（ｃ）に示すように、裏面側画像Ｐｂにはあおりが生じることとなる。

　ここで、画像処理装置８によって、波長変換板６上の投影像Ｄの一部が特徴部ｄ（図５の例では、対象物Ａの側面に対応する着色された部分）として認識される。裏面側画像Ｐｂにおいては、波長変換板６の撮像画像である裏面側波長変換板画像２０ｂ、対象物Ａの撮像画像である裏面側対象物画像Ｈｂ、及び裏面側対象物画像Ｈｂの一部であり且つ特徴部ｄの撮像画像である裏面側特徴部画像ｈｂにおいて、一様にあおりが生じる。

　そこで、画像処理装置８が補正手段として機能し、表面側画像Ｐａを基準画像として裏面側画像Ｐｂのあおりが補正される。その結果、図５（ｄ）に示すように、表面側画像Ｐａと略一致するあおりの無い補正後の裏面側画像Ｐｄが得られ、裏面側画像Ｐｄに対応する画像信号が生成される。すなわち、このあおり補正処理により、補正後の裏面側画像Ｐｄに含まれる裏面側波長変換板画像２０ｄ、裏面側対象物画像Ｈｄ、及び裏面側特徴部画像ｈｄは、基準画像である表面側画像Ｐａに含まれる表面側波長変換板画像２０ａ、表面側対象物画像Ｈａ、及び表面側特徴部画像ｈａと略等しい位置、大きさ、及び形状になる。

　放射線画像取得装置１Ａによれば、放射線画像取得装置１と同様の作用効果が奏される。また、表面検出器３により取得される表面側画像Ｐａは、波長変換板６の入射面６ａ付近で変換されるシンチレーション光による像であるため、波長変換板６の内部で生じるボケの影響が低減され、ボケの少ない鮮明な画像となる。よって、あおりがなく、且つボケの少ない鮮明な表面側画像Ｐａを基準画像にでき、裏面検出器４により取得される裏面側画像Ｐｂのあおりを補正するにあたり、より良好な基準画像を用いることができる。

　従って、画像処理装置８によるあおり補正処理では、ボケの少ない鮮明な表面側画像Ｐａを基準画像として裏面側画像Ｐｂを補正することにより、表面側画像Ｐａと裏面側画像Ｐｄとの画像間演算により得られる画像も鮮明な断層画像となる。

　しかも、放射線源２が入射面６ａの法線Ｂ上に配置されるため、波長変換板６への投影像Ｄにもあおりが生じず、投影像Ｄのあおりを補正するための演算が不要になっている。さらには、放射線による表面検出器３の被曝が防止され、表面検出器３の内部におけるノイズの発生が防止される。

　図６は、第３実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図６に示す放射線画像取得装置１Ｂが図４に示した第２実施形態の放射線画像取得装置１Ａと異なる点は、放射線の光軸Ｘが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θをなすように、放射線源２が配置されている点と、表面検出器３が入射面６ａの法線Ｂ上に配置されている点である。より具体的には、表面検出器３は、内蔵する集光レンズ部３ａの光軸Ｆが入射面６ａに対して直交するように配置されている。ここで、集光レンズ部３ａの光軸Ｆは、入射面６ａの法線Ｂに一致している。また、裏面検出器４は、集光レンズ部４ａの光軸Ｇと放射線源２の光軸Ｘとが同一平面上に位置するように、且つ法線Ｂ，Ｃを基準として同じ側に位置するように配置されている。なお、ここで、任意の点γおよび任意の点αは入射面６aの中心点である必要はなく、同一の点である必要もない。

　図７（ａ）は、放射線画像取得装置１Ｂにおける放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図７（ｂ）は、放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す正面図、図７（ｃ）は、波長変換板６に投影される対象物Ａの投影像Ｅを示す平面図である。図７では、理解を容易にするために、対象物Ａが立方体形状である場合について示している。図７（ａ）に示すように、放射線源２が入射面６ａの法線Ｂから外れた位置に配置され、放射線の光軸Ｘが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θをなしていると、図７（ｃ）に示すように、入射面６ａ上への投影像Ｅにはあおりが生じることとなる。この投影像Ｅのあおりは、画像処理装置８によって、必要に応じて補正される。なお図７（ａ）では、説明の便宜上、放射線源２の本体が光軸Ｘに対して平行となるよう図示されているが、放射線源２が配置される向きは、装置のレイアウトに応じて適宜設定することができる。

　放射線画像取得装置１Ｂによれば、放射線画像取得装置１，１Ａと同様の作用効果が奏される。

　図８は、第３実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図８に示す放射線画像取得装置１Ｃが図１に示した第１実施形態の放射線画像取得装置１と異なる点は、裏面検出器４が、裏面６ｂの法線Ｃから外れた位置に配置され、法線Ｃ上に配置された反射ミラー１６を介してシンチレーション光を集光する点である。より具体的には、反射ミラー１６は、その反射面１６ａが法線Ｃ方向に対して所定の角度（例えば、４５度）をなすように配置されており、裏面６ｂから法線Ｃ方向に出射されたシンチレーション光を法線Ｃに対して所定の方向に反射する。反射ミラー１６としては、例えば光学ミラーや又はプリズムが用いられる。裏面検出器４は、内蔵する集光レンズ部４ａの光軸Ｇおよび反射面１６ａのなす角と、法線Ｃおよび反射面１６ａのなす角とが等しくなるように配置されている。この集光レンズ部４ａは、裏面６ｂから法線Ｃ方向に出射され、反射ミラー１６により法線Ｃに対して所定の方向に反射されたシンチレーション光を撮像部４ｂに向けて集光する。

　上記のようにして、裏面検出器４は、放射線源２からの放射線の出射領域（放射線束１２が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源２からの放射線による裏面検出器４の被曝が防止され、裏面検出器４の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。また、波長変換板６の入射面６ａから表面検出器３までの光路長と、波長変換板６の裏面６ｂから裏面検出器４までの光路長とは、等しくすることができる。

　放射線画像取得装置１Ｃによれば、放射線画像取得装置１，１Ａ，１Ｂと同様の作用効果が奏される。また、放射線による裏面検出器４の被曝が防止され、裏面検出器４の内部におけるノイズの発生が防止される。さらには、波長変換板６からの表面検出器３および裏面検出器４までの光路長を調整することができ、第１および第２の撮像手段の位置合わせが容易になる。その結果として、第１および第２の撮像手段の撮像条件（撮像タイミングの同時性や撮像位置の同一性など）を合せやすくなる。

　図９は、第５実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図９に示す放射線画像取得装置１Ｄが図１に示した第１実施形態の放射線画像取得装置１と異なる点は、裏面６ｂと裏面検出器４との間で裏面６ｂに対面させてテーパファイバ１７が配置されている点である。より具体的には、テーパファイバ１７は、その軸線が裏面６ｂの法線Ｃに一致するように配置されており、裏面６ｂから法線Ｃ方向に出射されたシンチレーション光を裏面検出器４の集光レンズ部に導光する。このテーパファイバ１７と裏面検出器４とによって、ファイバカップリング検出器１８が構成されている。

　放射線画像取得装置１Ｄによれば、放射線画像取得装置１，１Ａ～１Ｃと同様の作用効果が奏される。また、テーパファイバ１７によって裏面６ｂ側のシンチレーション光が高い集光効率で集光される。通常、波長変換板６の裏面６ｂ側の蛍光象は暗くなりがちであるが、ファイバカップリング検出器１８を採用することで光学系のロスを減らすことが可能になっている。さらには、テーパファイバ１７によって放射線源２からの放射線が遮断され、裏面検出器４の被爆が防止される。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、図１０に示すように、放射線源２を入射面６ａの法線Ｂから外して配置すると共に、入射面６ａ側に反射ミラー１５を配置した放射線画像取得装置１Ｅとすることもできる。この場合において、裏面検出器４は、集光レンズ部４ａの光軸Ｇと放射線源２の光軸Ｘとが同一平面上に位置するように、且つ法線Ｂ，Ｃを基準として同じ側に位置するように配置されている。

　また、放射線源２を入射面６ａの法線Ｂから外して配置する場合において、図１１に示す各種の変形態様を採ることもできる。すなわち、図１１（ａ）に示すように、入射面６ａの法線Ｂ上に表面検出器３を配置すると共に、集光レンズ部４ａの光軸Ｇが裏面６ｂの法線Ｃに対して所定の角度θ_２をなすように裏面検出器４を配置した放射線画像取得装置１Ｆとすることもできる。ここで、裏面検出器４は、集光レンズ部４ａの光軸Ｇと放射線源２の光軸Ｘとが同一平面上に位置するように、且つ法線Ｂ，Ｃを基準として互いに反対側に位置するように配置されている。また、図１１（ｂ）に示すように、入射面６ａ側に反射ミラー１５を配置すると共に、集光レンズ部４ａの光軸Ｇが裏面６ｂの法線Ｃに対して所定の角度θ_２をなすように裏面検出器４を配置した放射線画像取得装置１Ｇとすることもできる。この場合においても、裏面検出器４は、放射線画像取得装置１Ｆと同様に配置される。これらの放射線画像取得装置１Ｆ，１Ｇでは、表面検出器３が一方の撮像手段に相当し、裏面検出器４が他方の撮像手段に相当する。

　また、放射線源２を入射面６ａの法線Ｂから外して配置する場合において、図１２に示す各種の変形態様を採ることもできる。すなわち、図１２（ａ）に示すように、集光レンズ部３ａの光軸Ｆが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θ_１をなすように表面検出器３を配置すると共に、裏面６ｂの法線Ｃ上に裏面検出器４を配置した放射線画像取得装置１Ｈとすることもできる。また、図１２（ｂ）に示すように、集光レンズ部３ａの光軸Ｆが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θ_１をなすように表面検出器３を配置すると共に、裏面６ｂ側に反射ミラー１６を配置した放射線画像取得装置１Ｊとすることもできる。また、図１２（ｃ）に示すように、集光レンズ部３ａの光軸Ｆが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θ_１をなすように表面検出器３を配置すると共に、裏面６ｂ側にファイバカップリング検出器１８を配置した放射線画像取得装置１Ｋとすることもできる。これらの放射線画像取得装置１Ｈ，１Ｊ，１Ｋでは、裏面検出器４が一方の撮像手段に相当し、表面検出器３が他方の撮像手段に相当する。

　また、上記実施形態では、画像処理装置８によるあおり補正において、投影像Ｄの特徴部ｄの画像を用いてあおりを有する画像を補正する場合について説明したが、あおり補正の手法はこれに限られない。例えば、図１３に示すように、波長変換板６の入射面６ａおよび裏面６ｂの隅部（図１３の例では波長変換板６の対角線上に位置する２箇所の隅部）に補正用マーク（印）Ｒを付し、この補正用マークＲの画像である表面側補正用マーク画像Ｓａおよび裏面側補正用マーク画像Ｓｂを用いてあおり補正を行ってもよい。図１３に示す例では、表面側画像Ｐａが基準画像として用いられて裏面側画像Ｐｂがあおり補正され、補正後の裏面側画像Ｐｄが得られる。ここで、表面側画像Ｐａに含まれる表面側補正用マーク画像Ｓａと裏面側画像Ｐｄに含まれる補正後の裏面側補正用マーク画像Ｓｄとにおける間隔および形状が一致するように、あおり補正が行われる。なお、波長変換板６に付される補正用マークは、このように互いに離間した位置に付された複数のマークであってもよいし、単一のマークであってもよい。

　また、上記実施形態では、反射ミラー１５，１６を用いる場合、反射ミラー１５，１６が法線Ｂ，Ｃに対して４５度をなすように配置され、集光レンズ部３ａ，４ａの光軸が法線Ｂ，Ｃに対して直交する場合について説明したが、このような配置に限られず、反射ミラー１５，１６の角度や表面検出器３および裏面検出器４の配置は、装置内のレイアウトに応じて適宜変更することができる。

　また、放射線源２、表面検出器３、及び裏面検出器４は、光軸Ｘ、光軸Ｆ、及び光軸Ｇが同一平面状に配置される場合に限られず、法線Ｂ，Ｃ方向の軸線周りにおいて適宜３次元的に配置することができる。

　また、上記実施形態では、表面検出器３が入射面６ａの法線Ｂ方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光する場合において、集光レンズ部３ａの光軸Ｆが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θ_１をなすように、表面検出器３が配置される態様について説明したが、このような態様に限られない。例えば、集光レンズ部３ａの光軸Ｆが入射面６ａに対して垂直（すなわち法線Ｂに平行）であると共に、その光軸Ｆが入射面６ａの範囲外に位置するように、表面検出器３が配置されてもよい。この場合においても、表面検出器３は、他方の撮像手段として、入射面６ａから法線Ｂ方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像することができる。

　また、上記実施形態では、裏面検出器４が裏面６ｂの法線Ｃ方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光する場合において、集光レンズ部４ａの光軸Ｇが裏面６ｂの法線Ｃに対して所定の角度θ_２をなすように、裏面検出器４が配置される態様について説明したが、このような態様に限られない。例えば、集光レンズ部４ａの光軸Ｇが裏面６ｂに対して垂直（すなわち法線Ｃに平行）であると共に、その光軸Ｇが裏面６ｂの範囲外に位置するように、裏面検出器４が配置されてもよい。この場合においても、裏面検出器４は、他方の撮像手段として、裏面６ｂから法線Ｃ方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像することができる。

　また、上記実施形態では、検出器としてレンズカップリング型の検出器を用いたが、集光レンズ部と撮像部とをそれぞれ別体として備えてもよい。

　また、対象物Ａを半導体デバイスとし、その半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置として上記実施形態の放射線画像取得装置を適用すると有効である。この場合、検査対象となる半導体デバイスを透過した放射線が撮像部（画像取得用の撮像素子）によりカットされることがないため、半導体デバイスの故障などを精度良く検出することができる。

　１，１Ａ～１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ…放射線画像取得装置、２…放射線源、３…表面観察用光検出器（第１の撮像手段）、３ａ…集光レンズ部、３ｂ…撮像部、４…裏面観察用光検出器（第２の撮像手段）、４ａ…集光レンズ部、４ｂ…撮像部、６…波長変換板（波長変換部材）、６ａ…入射面、６ｂ…裏面（反対側の面）、８…画像処理装置（補正手段）、１５…反射ミラー、１６…反射ミラー、１７…テーパファイバ、Ａ…対象物、Ｂ…入射面の法線、Ｃ…裏面の法線。

Claims

　放射線を出射する放射線源と、
　前記放射線源から出射され、対象物を透過した前記放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、
　前記波長変換部材の前記放射線の入射面から出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第１の撮像手段と、
　前記波長変換部材の前記入射面とは反対側の面から出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第２の撮像手段と、
を備え、
　前記第１の撮像手段および前記第２の撮像手段の一方は、前記入射面または前記反対側の面からその法線方向に出射されるシンチレーション光を集光し、
　前記第１の撮像手段および前記第２の撮像手段の他方は、前記入射面または前記反対側の面からその法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光する
ことを特徴とする放射線画像取得装置。
　前記第１の撮像手段および前記第２の撮像手段のそれぞれは、
　前記波長変換部材から出射される前記シンチレーション光を集光する集光レンズ部と、
　集光された前記シンチレーション光を撮像する撮像部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の放射線画像取得装置。
　前記第１の撮像手段は、前記入射面の法線方向に出射されるシンチレーション光を集光すると共に、
　前記第２の撮像手段は、前記反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の放射線画像取得装置。
　前記放射線源は、前記入射面の法線上に配置されると共に、
　前記第１の撮像手段は、前記入射面の法線から外れた位置に配置され、前記波長変換部材と前記放射線源との間に配置された反射ミラーを介してシンチレーション光を集光する
ことを特徴とする請求項３記載の放射線画像取得装置。
　前記第２の撮像手段は、前記反対側の面の法線から外れた位置に配置され、前記反対側の面の法線上に配置された反射ミラーを介して前記反対側の面の法線方向に出射されるシンチレーション光を集光する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の放射線画像取得装置。
　前記波長変換部材の前記反対側の面と前記第２の撮像手段との間には、前記反対側の面に対面させてテーパファイバが配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の放射線画像取得装置。
　前記一方の撮像手段によって撮像された画像を基準画像として、前記他方の撮像手段によって撮像された画像を補正する補正手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の放射線画像取得装置。
　前記対象物は半導体デバイスであり、
　当該半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置に適用される
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の放射線画像取得装置。