WO2020045365A1 - Ｘ線装置、ｘ線装置の調節方法および構造物の製造方法 - Google Patents

Ｘ線装置、ｘ線装置の調節方法および構造物の製造方法 Download PDF

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WO2020045365A1
WO2020045365A1 PCT/JP2019/033365 JP2019033365W WO2020045365A1 WO 2020045365 A1 WO2020045365 A1 WO 2020045365A1 JP 2019033365 W JP2019033365 W JP 2019033365W WO 2020045365 A1 WO2020045365 A1 WO 2020045365A1
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ray
ray apparatus
detector
optical element
adjusting
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PCT/JP2019/033365
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English (en)
French (fr)
Inventor
教仁 松永
Original Assignee
株式会社ニコン
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/041—Phase-contrast imaging, e.g. using grating interferometers

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray apparatus, a method for adjusting the X-ray apparatus, and a method for manufacturing a structure.
  • an X-ray apparatus that generates an image of the internal structure of a test object based on intensity information of the X-ray deflected by the test object has been known.
  • a diffraction grating that forms an interference pattern by diffracting X-rays from an X-ray source, a shielding grating that shields a part of the X-rays that form the interference pattern, and an X-ray detector that detects X-ray intensity information
  • Patent Document 1 An X-ray apparatus provided with (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 since it is necessary to diffract X-rays by a diffraction grating, there is a problem that the apparatus becomes large.
  • an X-ray apparatus includes: an X-ray source that emits X-rays toward a subject; a detector that detects the X-rays; A first member provided between the object and the detector, the first member having a first passage portion through which the X-ray passes, and the X-ray provided between the object and the detector and passing through the object. A second member having a second passage portion through which the first member passes, and an output portion that outputs information on the inclination of at least one of the first member and the second member with respect to a reference plane.
  • an X-ray apparatus includes an X-ray source that emits X-rays toward an object, a detector that detects the X-ray, the object, and the detector.
  • a member having a passage portion through which the X-rays that have passed through the test object pass, and an output portion that outputs information on the inclination of the member with respect to a reference plane.
  • a method for adjusting an X-ray apparatus includes the steps of: emitting X-rays from an X-ray source toward an object; Detecting, with a detector, the X-rays that have passed through the first passage portion of the first member provided and the second passage portion of the second member provided between the subject and the detector And outputting information on the inclination of at least one of the first member and the second member with respect to a reference plane.
  • a method for adjusting an X-ray apparatus comprising the steps of: emitting X-rays toward a test object; and passing a member provided between the test object and a detector.
  • a method for manufacturing a structure includes creating design information on a shape of a structure, creating the structure based on the design information, and creating a shape of the created structure. Is measured using the X-ray apparatus of the first or second aspect to obtain shape information, and the obtained shape information is compared with the design information.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an adjustment process of the X-ray apparatus according to the embodiment. It is a block diagram showing typically composition of a structure manufacturing system by an embodiment. It is a flowchart explaining the process which the structure manufacturing system by embodiment performs.
  • the X-ray apparatus irradiates the test object with X-rays and detects X-rays transmitted through the test object, thereby destroying internal information (for example, internal structure) of the test object and destroying the test object.
  • the X-ray apparatus can be used for biochemistry, medical treatment, and the like, for example, using a living body as a test object.
  • an X-ray apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a main configuration of an X-ray apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the X-ray apparatus 100 includes a housing 1, an X-ray source 2, a receiver 3, a detector 4, a control device 5, and an optical unit 6.
  • the housing 1 is arranged so that its lower surface is substantially parallel (horizontal) to the floor surface of a factory or the like.
  • An X-ray source 2, a receiver 3, a detector 4, and an optical unit 6 are housed inside the housing 1.
  • the housing 1 includes an X-ray shielding material to prevent X-rays from leaking out of the housing 1. Note that lead is included as an X-ray shielding material.
  • the X-ray source 2 emits X-rays from the emission point P shown in FIG. 1 in the + Z-axis direction with the axis Zr parallel to the Z-axis as the optical axis, under the control of the control device 5.
  • the emission point P coincides with a focal position where an electron beam accelerated inside the X-ray source 2 described below is focused.
  • the detector 4 described later is arranged so that the center of the imaging area coincides with the optical axis Zr. That is, the optical axis Zr is an axis passing through the emission point P, which is the focal position of the electron beam in the X-ray source 2, and the center of the imaging area of the detector 4.
  • the X-rays radiated from the X-ray source 2 may be any of a cone-shaped X-ray (so-called cone beam), a fan-shaped X-ray (so-called fan beam), and a linear X-ray (so-called pencil beam). May be.
  • cone beam cone-shaped X-ray
  • fan beam fan-shaped X-ray
  • pencil beam linear X-ray
  • the X-ray source 2 emits at least one of ultra soft X-rays of about 50 eV, soft X-rays of about 0.1 to 2 keV, X-rays of about 2 to 20 keV, and hard X-rays of about 20 keV to several MeV. .
  • the mounting unit 3 includes a mounting table 31 on which the subject S is mounted, and a manipulator unit 36 including a rotation driving unit 32, an X-axis moving unit 33, a Y-axis moving unit 34, and a Z-axis moving unit 35. , X-ray source 2 on the + Z-axis side.
  • the mounting table 31 is rotatably provided by a rotation drive unit 32.
  • the rotation axis Yr of the mounting table 31 by the rotation drive unit 32 is also changed by the operation of the X-axis movement unit 33, the Y-axis movement unit 34, and the Z-axis movement unit 35. Move in the axis, Y-axis, and Z-axis directions.
  • the rotation drive unit 32 is configured by, for example, an electric motor or the like, and rotates the mounting table 31 by a rotation force generated by the electric motor driven and controlled by the control device 5 described later.
  • the rotation axis Yr of the mounting table 31 is parallel to the Y axis.
  • the X-axis moving unit 33, the Y-axis moving unit 34, and the Z-axis moving unit 35 are controlled by the control device 5 to move the mounting table 31 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively.
  • the Z-axis moving unit 35 is controlled by the control device 5 so that the distance from the X-ray source 2 to the subject S is a distance corresponding to the magnification of the subject S in a captured image.
  • the table 31 is moved in the Z-axis direction.
  • the X-ray apparatus 100 of the present embodiment has a retreat mechanism 37 for retreating the test object S from the X-ray optical path from the X-ray source 2 to the detector 4.
  • the evacuation mechanism 37 moves the mounting table 31 in the + direction in the Y direction (that is, above the optical path of the X-ray), and thereby the test object S mounted on the mounting table 31 is moved. From the X-ray optical path.
  • FIG. 2 schematically shows the outline of the structure of the retreat mechanism 37.
  • FIG. 2A is a top view of the retracting mechanism 37 viewed from the + side in the Y direction, that is, from above the X-ray apparatus 100
  • FIG. 3B is viewed from the-side in the Z direction, that is, in the direction of the optical axis Zr.
  • FIG. The retracting mechanism 37 has guide members 371 and 372 formed of two guide rails extending in the Y-axis direction, and a drive mechanism (not shown) for driving the mounting table 31 along the guide members 371 and 372.
  • the mounting table 31 has both ends in the X direction supported by the guide members 371 and 372.
  • the mounting table 31 moves in the Y-axis direction, that is, in the up-down direction, while maintaining the posture.
  • the size and arrangement of the guide members 371 and 372 are such that when the mounting table 31 moves to the vicinity of the upper ends of the guide members 371 and the guide members 372, the X-rays from the X-ray source 2 are transmitted to the lower portion of the mounting table 31 and the guide members It is set so that it passes through the space between 371 and 372 without being interrupted and irradiates the detector 4. This makes it possible to retract the subject S from the X-ray optical path while the subject S is placed on the mounting table 31.
  • the detector 4 is provided on the Z axis + side of the mounting table 31. That is, the mounting table 31 is provided between the X-ray source 2 and the detector 4 in the Z-axis direction.
  • the detector 4 includes a scintillator unit containing a known scintillation substance, a photomultiplier tube, a light receiving unit such as a CCD, and the like.
  • the detector S emitted from the X-ray source 2 and mounted on the mounting table 31 X-rays including transmitted X-rays that have passed through are received. After converting the received X-ray energy into light energy, the detector 4 converts the light energy into electric energy and outputs it as an electric signal.
  • the detector 4 may convert the incident X-ray energy into an electric signal without converting it into light energy and output the electric signal.
  • the detector 4 has a plurality of pixels, and the pixels are two-dimensionally arranged. Thereby, the two-dimensional intensity distribution data of the X-ray radiated from the X-ray source 2 and passing through the subject S can be collectively acquired. Therefore, the entire projected image of the test object S can be acquired by one photographing.
  • the optical unit 6 includes a first optical unit 61 and a second optical unit 62 for generating at least one of phase image data and scattered image data of the test object S.
  • the optical unit 6 is described as having a structure for generating at least one of phase image data and scattered image data by a known coded aperture (CA) method.
  • CA coded aperture
  • the first optical unit 61 is arranged in the path of X-rays between the X-ray source 2 and the test object S.
  • the first optical unit 61 has a first optical element 611 and an adjusting unit 613 that adjusts the position of the first optical element 611.
  • the first optical element 611 is manufactured by providing a slit-like pattern with a metal thin film such as gold on a semiconductor substrate such as silicon.
  • a region where the metal thin film is not formed functions as an opening through which X-rays pass, while a region where the metal thin film is formed, that is, a region other than the opening is an X-ray. It functions as a shielding part for shielding. That is, the first optical element 611 is a shielding member.
  • the shape of the opening may be a slit, a polygon such as a triangle or a rectangle, or a circle including a perfect circle and an ellipse.
  • the first optical element 611 has an opening at which a passage portion through which X-rays pass is used.
  • the present invention is not limited to this example.
  • a passage portion formed of a material that transmits X-rays may be provided.
  • the first optical element 611 is attached to the adjustment unit 613 via an attachment member (not shown).
  • the adjusting unit 613 adjusts the position of the first optical element 611 under the control of the control device 5 described later.
  • the adjusting unit 613 includes an X-axis adjusting unit 614 that adjusts the position of the first optical element 611 in the X-axis direction, a Y-axis adjusting unit 615 that adjusts the position in the Y-axis direction, and a Z that adjusts the position in the Z-axis direction. It has an axis adjustment unit 616 and an inclination adjustment unit 617 that adjusts the inclination of the first optical element 611 with respect to the detection surface of the detector 4.
  • the tilt adjusting unit 617 is configured by, for example, an electric motor or the like, and rotates the first optical element 611 around the X axis, around the Y axis, and the Z axis by a rotational force generated by an electric motor driven and controlled by the control device 5 described later. Rotate around.
  • the second optical unit 62 is arranged in the path of X-rays between the test object S and the detector 4.
  • the second optical unit 62 has a second optical element 621 and an adjusting unit 623, like the first optical unit 61.
  • the second optical element 621 is manufactured by providing a slit-shaped pattern with a thin metal film such as gold on a semiconductor substrate such as silicon.
  • the region where the metal thin film is not formed functions as an opening through which X-rays pass.
  • the region where the metal thin film is formed that is, the region other than the opening transmits X-rays. It functions as a shielding part for shielding. That is, the second optical element 621 is a shielding member.
  • the shape of the opening may be a slit, a polygon such as a triangle or a rectangle, or a circle including a perfect circle and an ellipse.
  • the second optical element 621 has an opening as a passing part that allows X-rays to pass, but the present invention is not limited to this example. Instead of the above, a passing portion formed of a member that transmits X-rays may be provided.
  • the second optical element 621 is attached to the adjustment unit 623 via an attachment member (not shown).
  • the adjustment unit 623 adjusts the position of the second optical element 621 according to the control of the control device 5 described later.
  • the adjustment unit 623 includes an X-axis adjustment unit 624 for adjusting the position of the second optical element 621 in the X-axis direction, a Y-axis adjustment unit 625 for adjusting the position in the Y-axis direction, and a Z-axis for adjusting the position in the Z-axis direction. It has an axis adjustment unit 626 and an inclination adjustment unit 627 that adjusts the inclination of the second optical element 621 with respect to the detection surface of the detector 4.
  • the tilt adjusting unit 627 is configured by, for example, an electric motor or the like, and rotates the second optical element 621 around the X axis, around the Y axis, and around the Z axis by a rotational force generated by an electric motor driven and controlled by the control device 5 described later. Rotate around. Note that the shape of the opening of the second optical element 621 corresponds to the shape of the opening of the first optical element 611.
  • FIG. 3 schematically shows an example of the first optical element 611 and the second optical element 621.
  • FIG. 3A is a diagram schematically illustrating the shape of the first optical element 611 and the second optical element 621 on the XY plane, and illustrates an example in which the shape of the opening is a slit extending in the Y-axis direction.
  • the first optical element 611 has a plurality of openings 619 (619a, 619b, 619c, 619d, 619e)
  • the second optical element 621 has a plurality of openings 629 (629a, 629b, 629c, 629d, 629e).
  • the openings 619 and 629 shown in FIG. 3A are arranged as an example, the number of rows is not limited to one, and may be larger or smaller than the number of rows shown in the figure.
  • the pitch of the openings 629 of the second optical element 621 is determined based on the arrangement pitch of the pixels of the detector 4. For each of the first optical element 611 and the second optical element 621, the positions of the openings 619a, 619e, 629a, and 629e formed at positions farthest from the optical axis (here, referred to as terminal openings) are necessary. Is set based on the effective field of view (FOV). At this time, in order for the X-ray to pass through the terminal opening, it is necessary to satisfy the relationship shown in the following equation (1).
  • FOV effective field of view
  • R1 is the distance from the X-ray source 2 to the first optical element 611 or the second optical element 621
  • t is the thickness of the first optical element 611 or the second optical element 621 in the Z direction
  • w is one end.
  • the optical elements 611 and 621 are created based on the above equation (1) for the purpose of reducing the effect of vignetting due to the optical elements 611 and 621 that receive X-rays.
  • the thicknesses (that is, w) of the optical elements 611 and 621 are determined to be large enough that the detector 4 can secure an output according to the X-ray intensity distribution (X-ray transmitted light amount distribution).
  • the thickness w is such that at least a peak at which the phase can be measured can be confirmed.
  • the half width is detected so that scattering can be measured from the X-ray intensity distribution.
  • the thickness w is set to be as small as possible.
  • the openings 619a, 619b, 619c, 619d, 619e of the first optical element 611 and the openings 629a, 629b, 629c, 629d, 629e of the second optical element 621 are one-to-one. Are arranged to correspond to. That is, the X-rays that have passed through the openings 619a, 619b, 619c, 619d, and 619e pass through the openings 629a, 629b, 629c, 629d, and 629e, respectively.
  • the X-rays that have passed through the opening 619 of the first optical element 611 have passed through the opening 629 of the second optical element 621 and have passed through the opening 629.
  • the line is incident on the detector 4.
  • the X-rays that have passed through the openings 629a, 629b, 629c, 629d, and 629e enter the pixels 411a, 411b, 411c, 411d, and 411e of the detector 4, respectively.
  • FIG. 3C shows a case where the test object S exists between the first optical element 611 and the second optical element 621.
  • the X-ray that has passed through the opening 619 is deflected by refraction, scattering, and the like inside the test object S.
  • the phase of the X-ray that has passed through the openings 619 b, 619 c, and 619 d of the first optical element 611 is modulated inside the test object S, and thus the test indicated by the solid line is performed. Compared to the path of the X-ray when there is no object S, it is deflected as shown by the broken line.
  • the amount of X-rays that enter the pixels 411b, 411c, and 411d of the detector 4 through the openings 629b, 629c, and 629d of the second optical element 621 is equal to the amount of the test object S illustrated in FIG. Increase or decrease as compared to the case without. Due to the increased / decreased X-ray dose, the intensity distribution detected by the detector 4 changes. That is, the contrast in the detector 4 changes.
  • the change in contrast includes information inside the test object S.
  • An image generation unit 53 described later generates at least one of phase image data and scattered image data based on the change in contrast.
  • the control device 5 shown in FIG. 1 has a microprocessor and its peripheral circuits, and reads and executes a control program stored in a storage medium (not shown) (for example, a flash memory or the like) in advance to execute X control.
  • a storage medium for example, a flash memory or the like
  • the control device 5 includes an X-ray control unit 51, a mounting table control unit 52, an image generation unit 53, an optical unit control unit 54, a calculation unit 55, and an image reconstruction unit 56.
  • the X-ray controller 51 controls the operation of the X-ray source 2
  • the mounting table controller 52 controls the driving operation of the manipulator 36.
  • the image generation unit 53 generates X-ray projection image data of the test object S based on the electric signal output from the detector 4.
  • the image generation unit 53 generates at least one of phase image data and scattered image data based on information on a change in the intensity distribution of X-rays caused by at least one of X-ray scattering and phase modulation inside the subject S. I do.
  • the optical unit control unit 54 controls the driving operation of the adjustment units 613 and 623 that adjust the positions of the first optical element 611 and the second optical element 621.
  • the calculator 55 calculates information on the inclination including the amount of inclination and the inclination direction of the first optical element 611 and the second optical element 621 with respect to the detection surface of the detector 4 based on the electric signal output from the detector 4. Is calculated and output to the optical unit control unit 54. In other words, the calculation unit 55 functions as an output unit that outputs information about the inclination. The processing performed by the calculation unit 55 will be described later in detail.
  • the image reconstruction unit 56 projects the X-ray irradiation direction relative to the test object S while relatively changing the direction, and based on at least one of a plurality of phase image data and scattered image data obtained thereby, a known image
  • the image reconstruction processing generates cross-sectional image data and three-dimensional data that are the internal structure (cross-sectional structure) of the test object S.
  • the cross-sectional image data includes structural data of the test object S in a plane parallel to the XZ plane.
  • the image reconstruction processing includes a back projection method, a filtered back projection method, a successive approximation method, and the like.
  • the distance from the X-ray source 2 to the detection surface of the detector 4 is, for example, 1000 mm or less, preferably 800 mm or less, more preferably 700 mm or less. This distance is shorter than a conventional X-ray apparatus of the same type. For this reason, in order to secure the same FOV as that of a conventional X-ray apparatus of the same type, X-rays traveling from the X-ray source 2 toward the terminal opening enter the terminal opening at a large angle with respect to the optical axis Zr.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a positional relationship between the X-ray source 2, the first optical element 611, the second optical element 621, and the detector 4 on the ZX plane.
  • FIG. 4A shows that the opening 619 of the first optical element 611 and the opening 629 of the second optical element 621 are parallel to the detection surface of the detector 4 as the reference surface, that is, the first optical element.
  • the case where both the element 611 and the second optical element 621 are adjusted to be perpendicular to the optical axis Zr is shown.
  • FIG. 4A shows that the opening 619 of the first optical element 611 and the opening 629 of the second optical element 621 are parallel to the detection surface of the detector 4 as the reference surface, that is, the first optical element.
  • FIG. 4A shows that both the element 611 and the second optical element 621 are adjusted to be perpendicular to the optical axis Zr.
  • the opening 619 of the first optical element 611 and the opening 629 of the second optical element 621 both take the Y-axis (that is, the direction in which the openings 619 and 629 extend) as an axis.
  • the original state means that the shape of the X-ray intensity distribution (transmitted light amount distribution) detected by the detector 4 is near the center of the detector 4 as described in detail later.
  • the original state is, as described in detail later, the intensity distribution of the detected X-ray, the position of at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621, and the position of the detection surface of the detector 4.
  • the degree of coincidence with the X-ray intensity distribution (estimated intensity distribution) estimated by the above becomes equal to or more than a predetermined value, or the deviation amount between the X-ray intensity distribution and the estimated intensity distribution becomes equal to or less than a predetermined value.
  • the light passes through an opening 619 provided in the vicinity of the center of the first optical element 611 (the opening 619c in FIG. 4A), and comes near the center of the second optical element 621.
  • the terminal openings 619 (619a and 619e in FIG. 4A) provided on the end side of the first optical element 611, and the terminal openings provided on the end side of the second optical element 621.
  • X-rays L2 and L3 passing through 629 are applied to pixels 411 (pixels 411a and 411e in FIG. 4A) provided near the periphery of detector 4. Incident.
  • the X-rays L2 and L3 are incident obliquely on the terminal openings 619 and 629. Therefore, the X-rays L2 and L3 are smaller than the X-rays L1 passing through the openings (openings 629c and 629c in FIG. 4A) near the center of the first optical element 611 and the second optical element 621.
  • the end openings 619 and 629 are easily affected by vignetting. When vignetting occurs, the amount of X-rays L2 and L3 decreases due to the effect. The risk of occurrence of vignetting is greater in an opening having a large distance from the optical axis Zr.
  • FIG. 5 schematically shows the intensity distribution of the X-rays detected by the detector 4 (that is, the transmitted light amount distribution of the X-rays passing through the openings 619 and 629) in the state of the positional relationship shown in FIG. FIG.
  • the horizontal axis indicates the position of the detector 4 in the X direction
  • the vertical axis indicates the intensity (the amount of transmitted light) of the X-rays detected by the detector 4.
  • L10 (solid line) shows the intensity distribution when the detector 4 detects X-rays that have passed through the openings 619 and 629 of the first optical element 611 and the second optical element 621 in the state shown in FIG. .
  • the widths of the openings 619 and 629 in the first optical element 611 and the second optical element 621 are uniform. For this reason, since the X-rays pass through the openings 619 and 629 farther from the optical axis Zr at a larger angle with respect to the optical axis Zr, the width through which the X-rays can actually pass becomes narrower. As a result, the X-ray intensity decreases as the distance from the vicinity of the center of the detector 4 increases. However, such a tendency is similar on the X-axis + side and the X-axis ⁇ side with respect to the optical axis Zr, so that the intensity distribution L10 has a symmetrical shape with the central portion as the axis of symmetry.
  • L11 (broken line) indicates the intensity distribution when the detector 4 detects X-rays that have passed through the openings 619 and 629 of the first optical element 611 and the second optical element 621 in the state shown in FIG. Is shown.
  • the first optical element 611 and the second optical element 621 are both inclined so as to rotate about the Y axis (that is, the direction in which the openings 619 and 629 extend) as the rotation axis.
  • the openings 619 and 629 on the X-axis + side from the optical axis Zr for example, the openings 619a, 619b, 629a, and 629b in FIG.
  • FIG. 4B The width through which X-rays can pass is narrower than in the state in which the X-rays pass through. That is, since vignetting occurs due to the openings 619 and 629 on the X-axis + side, X-rays passing through the openings 619 and 629 on the X-axis + side are reduced as compared with the state shown in FIG. As a result, the intensity distribution L11 of the X-rays detected by the detector 4 becomes smaller than L10. For this reason, on the left side of FIG. 5, the intensity of X-rays is lower in L11 than in L10.
  • the openings 619 and 629 on the X-axis side from the optical axis Zr (for example, the openings 619d, 619e, 629d, and 629e in FIG. 4B), compared to the state shown in FIG.
  • the width through which X-rays can pass is increased.
  • the intensity distribution L11 of the X-rays detected by the detector 4 becomes larger than L10.
  • the intensity of X-rays is larger in L11 than in L10.
  • the intensity distribution L10 is symmetric about the center of the detector 4 as an axis, but the symmetry of L11 is lost, and the position where the maximum intensity is located is off the center of the detector 4.
  • the information inside the test object S is obtained by detecting the X-ray intensity distribution by the detector 4 in each state when the test object S is not mounted on the mounting table 31 and when the test object S is mounted. It is obtained by comparing the line intensity distributions. That is, the X-ray intensity distribution when the test object S is not mounted on the mounting table 31 is a reference when obtaining information inside the test object S.
  • the test object S is not mounted on the mounting table 31
  • the internal information of the specimen S obtained is Differences occur.
  • an adjustment process for adjusting the inclination of at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 is performed.
  • the calculation unit 55 In order to adjust the inclination, the calculation unit 55 generates information on the inclination of at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 with respect to the detection surface of the detector 4. In this case, the calculation unit 55 creates an X-ray intensity distribution based on the electric signal output from the detector 4 in a state where the test object S is not mounted on the mounting table 31.
  • the calculation unit 55 sets the symmetry shown in L10.
  • a rotation direction and a rotation angle for rotating at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 about the Y axis, which are necessary for obtaining the intensity distribution, are calculated.
  • the rotation direction and the rotation angle are also referred to as a tilt direction and a tilt amount (tilt angle), respectively. That is, the calculating unit 55 determines the tilt angle and the tilt direction of the first optical element 611 and / or the second optical element 621 necessary to bring the detection plane of the detector 4 serving as the reference plane into the above-described original state. Is calculated.
  • the calculation unit 55 calculates the estimated intensity because the shape of the intensity distribution (transmission light amount distribution) of the X-rays detected by the detector 4 is symmetric with respect to the vicinity of the center of the detector 4 as the axis of symmetry.
  • the inclination angle and the inclination direction of the first optical element 611 and / or the second optical element 621 are calculated so that the degree of coincidence between the distribution and the detected intensity distribution is equal to or more than a predetermined value or the deviation amount is equal to or less than a predetermined value.
  • the arrangement state of the detection surface of the detector 4 (that is, the angle of the X-ray from the X-ray source 2 with respect to the optical axis, etc.) is measured in advance.
  • a reference surface for example, a surface orthogonal to the optical axis
  • the inclination angle and the inclination direction of the first optical element 611 and / or the second optical element 621 may be calculated. The correspondence between the shape of the intensity distribution and the inclination angle and the inclination direction is obtained based on a test, simulation, or the like, and is stored in advance in the storage medium as related data.
  • the calculation unit 55 determines the inclination angle and the inclination direction of at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 based on the detected X-ray intensity distribution and the related data (these are collectively referred to as adjustment values). ) Is calculated.
  • the calculated tilt angle and tilt direction (that is, the adjustment value) are output to the optical unit control unit 54 as information regarding tilt.
  • the optical unit control unit 54 drives at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 by driving the adjusting units 613 and 623 according to the adjustment value based on the input information on the tilt.
  • the adjustment value is not limited to a value for making it parallel to the XY plane (that is, the detection surface of the detector 4), and may be a value for making the angle with respect to the XY plane equal to or less than a predetermined angle.
  • the predetermined value is The value is set as a value for setting the error of the internal information of the inspection object S to an allowable range. Such an adjustment value is set in advance by a test, a simulation, or the like.
  • the degree of coincidence with the X-ray intensity distribution detected by the detector 4 may be output in a state where the tilt of the optical element 611 and the second optical element 621 is not adjusted.
  • the estimated intensity distribution is detected by the detector 4 when irradiating X-rays. X-ray intensity distribution to be performed.
  • the estimated intensity distribution corresponds to the intensity distribution L10 shown in FIG. 5, and has a symmetric shape with the central portion as the axis of symmetry.
  • the calculating unit 55 calculates the degree of coincidence between the estimated intensity distribution and the X-ray intensity distribution detected by the detector 4 (for example, the intensity distribution L11 in FIG. 5).
  • the degree of coincidence is, for example, a shift amount of the peak position of the intensity distribution or a value at which the shift amount is maximum (maximum shift amount).
  • the optical unit control unit 54 drives the adjusting units 613 and 623 so that the coincidence becomes a predetermined value or more, and the first optical element 611 and the second optical The element 621 may be rotated around the Y axis. In this case, if the shift amount of the peak position is used as the degree of coincidence, the first optical element 611 and the second optical element 621 are rotated so that the shift amount from the peak position in the estimated intensity distribution becomes a predetermined value or less. By doing so, the degree of coincidence can be set to a predetermined value or more.
  • the degree of coincidence is increased by rotating the first optical element 611 and the second optical element 621 such that the maximum deviation from the estimated intensity distribution is equal to or less than a predetermined value. It can be more than a predetermined value.
  • the predetermined value is obtained based on a test, a simulation, or the like, and is stored in a storage medium in advance as a value for setting an error in the internal information of the test object S within an allowable range.
  • the tilt adjustment is performed when the first optical element 611 and / or the second optical element 621 is tilted so as to rotate about the Y axis as the rotation axis.
  • the first optical element 611 and / or Alternatively, the second optical element 621 may be inclined so as to rotate around the X axis or the Z axis as a rotation axis.
  • the X-ray intensity distribution has an error with respect to the X-ray intensity distribution to be detected when the first optical element 611 and the second optical element 621 are parallel to the detection surface of the detector 4. Occurs.
  • the positions of the upper portions of the openings 619 and 629 in the X axis direction are determined.
  • the position of the lower part is different. That is, the opening has an inclination angle with respect to the Y axis.
  • the first optical element 611 and the second optical element 621 are inclined (inclined around the X axis) so as to rotate about the X axis as the rotation axis, the first optical element 611 and the second optical element 621
  • the distance to the X-ray source 2 is different between the upper part (near the Y direction + side end) and the lower part (near the Y direction ⁇ side end). That is, X-rays passing through the openings 619 and 629 pass through the openings 619 and 629 between the upper part (near the + side end in the Y direction) and the lower part (near the ⁇ side end in the Y direction) of the detector 4.
  • the size of the area projected on the detection surface is different.
  • X-rays that have passed through the upper portions of the openings 619 and 629 are incident on the corresponding pixels, but X-rays that have passed through the lower portions may be incident on adjacent pixels other than the corresponding pixels. .
  • the calculation unit 55 uses the intensity distribution of the X-rays incident on the detector 4 to calculate information about at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 about the Z axis and the inclination about the X axis.
  • the calculation unit 55 calculates the inclination angle based on the intensity distribution (light amount) of the X-rays detected by the detector 4.
  • the optical unit control unit 54 controls at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 so that an X-ray that has passed through one opening is detected only in one corresponding pixel row. It is driven to rotate about the Z axis as a rotation axis.
  • the calculation unit 55 monitors the X-ray intensity of one pixel row (corresponding pixel row) corresponding to one opening and the pixel rows on both sides sandwiching this pixel row, and detects the X-ray intensity only in the corresponding pixel row. Is detected, and the optical unit control unit 54 rotates at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 about the Z axis as the rotation axis so that the X-ray intensity is not detected in the adjacent pixel row. Drive.
  • the correspondence between the X-ray intensity and the inclination angle in the adjacent pixels is stored in advance in a storage medium (not shown) as related data associated based on experiments, simulations, and the like.
  • the calculation unit 55 calculates the difference between the X-ray detection intensities incident on the upper pixel and the lower pixel in the same pixel column. Is calculated on the basis of.
  • the relationship between the difference in X-ray detection intensity and the tilt angle is stored in a storage medium (not shown) in advance as related data associated based on experiments, simulations, and the like.
  • the calculation unit 55 estimates the inclination angle of the first optical element 611 and / or the second optical element 621 around the X axis based on the relevant data.
  • the optical unit control unit 54 sets at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 to X so that the intensity difference becomes smaller than a predetermined value. It is driven to rotate about the axis as a rotation axis.
  • the X-ray apparatus 100 performs the following operation as an example in order to acquire information on the inclination as described above.
  • a process for calculating information regarding the tilt of each of the first optical element 611 and the second optical element 621 is performed.
  • the optical unit control unit 54 of the control device 5 controls the X-axis adjustment unit 624 of the second optical unit 62 to change the second optical element 621 between the X-ray source 2 and the detector 4 for X-rays.
  • the first optical element 611 is retracted from the optical path of the X-rays between the X-ray source 2 and the detector 4 by controlling the X-axis adjusting unit 614 of the first optical unit 61 to be inserted into the optical path.
  • the X-ray controller 51 causes the X-ray source 2 to output X-rays, and the detector 4 outputs an electric signal indicating the intensity distribution of the X-rays that have passed through the opening 629 of the second optical element 621. .
  • the calculating unit 55 calculates the information on the inclination of the opening 629 of the second optical element 621 as described above based on the X-ray intensity distribution indicated by the electric signal.
  • the optical unit control unit 54 controls the adjusting unit 623 (tilt adjusting unit 627) of the second optical unit 62 to move the second optical element 621 around the X axis, around the Y axis, and around the Z axis based on the information on the tilt. To adjust the inclination of the opening 629 of the second optical element 621 with respect to the detection surface of the detector 4.
  • the optical unit control unit 54 controls the X-axis adjusting unit 624 of the second optical unit 62 so that the second optical element 621 is retracted from the X-ray optical path between the X-ray source 2 and the detector 4. Then, the X-axis adjusting unit 614 of the first optical unit 61 is controlled so that the first optical element 611 is inserted into the X-ray optical path between the X-ray source 2 and the detector 4. The same processing is performed on the first optical element 611 as in the case of the second optical element 621.
  • an electronic signal that is output from the X-ray source 2 by the X-ray control unit 51 and that indicates the intensity distribution of the X-rays that has passed through the opening 619 of the first optical element 611 is output from the detector 4.
  • the calculation unit 55 calculates information on the inclination of the opening 619 of the first optical element 611 based on the X-ray intensity distribution indicated by the electric signal, as described above.
  • the optical unit control unit 54 controls the adjusting unit 613 (tilt adjusting unit 617) of the first optical unit 61 to move the first optical element 611 around the X axis, around the Y axis, and around the Z axis based on the information about the tilt. To adjust the inclination of the opening 619 of the first optical element 611 with respect to the detection surface of the detector 4.
  • the optical unit control unit 54 controls the X-axis adjusting unit 624 of the second optical unit 62 to set the second optical element 621 to X.
  • An X-ray is inserted between the source 2 and the detector 4 on the optical path.
  • the optical unit control unit 54 controls the X-axis adjustment unit 614 of the first optical unit 61 and the X-axis adjustment unit 624 of the second optical unit 62 to control the X-axis of the first optical element 611 and the second optical element 621. Perform axial alignment.
  • the opening 619 of the first optical element 611 and the pixel 411 of the detector 4 have a one-to-one correspondence
  • the opening 629 of the second optical element 621 and the pixel 411 of the detector 4 have a one-to-one correspondence.
  • the inclination of the first optical element 611 is adjusted after adjusting the inclination of the second optical element 621.
  • the inclination of the second optical element 621 is adjusted after adjusting the inclination of the first optical element 611. May be.
  • the inclination of the first optical element 611 and the inclination of the second optical element 621 are not limited to this example, and the inclination of the first optical element 611 and the inclination of the second optical element 621 are not limited. At least one of the two may be adjusted.
  • the tilt of the first optical element 611 is adjusted by the method described above, and the tilt of the second optical element 621 is adjusted by rotating the second optical element 621 following the adjustment of the tilt of the first optical element 611. May be.
  • the inclination of the second optical element 621 may be adjusted by the above-described method, and the adjustment of the inclination of the first optical element 611 may be performed following the adjustment of the inclination of the second optical element 621.
  • the inclination of one of the first optical element 611 and the second optical element 621 may be adjusted preferentially, and the other inclination may not be adjusted.
  • a series of processing for generating at least one of the phase image data and the scattered image data of the test object S is performed.
  • the X-ray source 2 emits X-rays in a state where the test object S is retracted from the X-ray optical path by the retreat mechanism 37.
  • the detector 4 outputs an electric signal based on the intensity distribution of the X-rays that have passed through the opening 619 of the first optical element 611 and the opening 629 of the second optical element 621.
  • the X-ray source 2 emits X-rays in a state where the test object S is inserted on the X-ray optical path by the retreat mechanism 37.
  • the detector 4 outputs an electric signal based on the intensity distribution of the X-rays that have passed through the opening 619 of the first optical element 611, the test object S, and the opening 629 of the second optical element 621.
  • the detector 4 outputs an electric signal based on the intensity distribution of the incident X-ray every time the mounting table 31, that is, the test object S is rotated at a predetermined rotation angle.
  • the image generating unit 53 uses the electric signal when the test object S is retracted from the optical path of the X-ray and the electric signal when the test object S is inserted into the optical path of the X-ray, and At least one of the specimen S phase image data and the scattered image data is generated.
  • the image reconstruction unit 56 projects the X-ray irradiation direction relative to the test object S while relatively changing the direction, and based on at least one of a plurality of phase image data and scattered image data obtained thereby, a known image By using the reconstruction processing method, a reconstructed image of the test object S is generated.
  • step S1 the optical unit control unit 54 controls the adjusting unit 613 to retract the first optical element 611 from the X-ray optical path, and controls the adjusting unit 623 to move the second optical element 621 on the X-ray optical path.
  • step S2 the X-ray controller 51 causes the X-ray source 2 to emit X-rays, and proceeds to step S3.
  • step S3 the calculation unit 55 calculates the intensity distribution of the X-ray that has passed through the opening 629 of the second optical element 621 based on the electric signal output from the detector 4, and calculates the inclination of the second optical element 621. Then, the process proceeds to step S4.
  • step S4 the optical unit control unit 54 controls the tilt adjusting unit 627 of the adjusting unit 623 to adjust the tilt by rotating the second optical element 621 based on the information regarding the tilt, and proceeds to step S5. If it is not necessary to adjust the tilt of the second optical element 621 based on the information on the calculated tilt, the process of step S5 is omitted, and the process skips from step S4 to step S6.
  • step S5 the optical unit control unit 54 controls the adjusting unit 613 to insert the first optical element 611 on the X-ray optical path, and controls the adjusting unit 623 to connect the second optical element 621 to the X-ray optical path.
  • step S6 the X-ray controller 51 causes the X-ray source 2 to emit X-rays, and proceeds to step S7.
  • step S7 the calculation unit 55 calculates the intensity distribution of the X-ray that has passed through the opening 619 of the first optical element 611 based on the electric signal output from the detector 4, and calculates the inclination of the first optical element 611. Then, the process proceeds to step S8.
  • step S8 the optical unit control unit 54 controls the tilt adjusting unit 617 of the adjusting unit 613 to adjust the tilt by rotating the first optical element 611 based on the information on the tilt, and proceeds to step S9. If it is not necessary to adjust the tilt of the first optical element 611 based on the information on the calculated tilt, the process of step S8 is omitted, and the process skips from step S7 to step S9.
  • step S9 the optical unit control unit 54 controls the adjusting unit 623 to insert the second optical element 621 on the X-ray optical path, and proceeds to step S10.
  • step S10 the optical unit control unit 54 controls the adjustment unit 613 to adjust the position in the X-axis direction so that the opening 619 of the first optical element 611 and the pixel 411 of the detector 4 correspond one-to-one.
  • the position is adjusted in the X-axis direction so that the opening 629 of the second optical element 621 and the pixel 411 of the detector 4 have a one-to-one correspondence, and the process is terminated. Thereafter, an image generation process for generating an image of the test object S mounted on the mounting table 31 is performed.
  • the image generation unit 53 generates at least one of the phase image data and the scattered image data has been described as an example. Based on this, the absorption image data may be generated. That is, the image generation unit 53 of the present embodiment can generate at least one of the absorption image data, the phase image data, and the scattered image data.
  • the structure manufacturing system according to the present embodiment creates a molded product such as an electronic component including a door portion, an engine portion, a gear portion, and a circuit board of an automobile, for example.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of the structure manufacturing system 400 according to the present embodiment.
  • the structure manufacturing system 400 includes the X-ray device 100 described in the first embodiment, the design device 410, the molding device 420, the control system 430, and the repair device 440.
  • the design device 410 is a device used by a user when creating design information related to the shape of a structure, and performs a design process of creating and storing design information.
  • the design information is information indicating the coordinates of each position of the structure.
  • the design information is output to the molding device 420 and a control system 430 described below.
  • the molding device 420 performs a molding process of creating and molding a structure using the design information created by the design device 410.
  • the forming apparatus 420 that performs at least one of lamination processing, casting processing, forging processing, and cutting processing represented by 3D printer technology is also included in one embodiment of the present invention.
  • the X-ray apparatus 100 performs a measurement process for measuring the shape of the structure formed by the forming apparatus 420.
  • the X-ray apparatus 100 outputs to the control system 430 information indicating the coordinates of the structure (hereinafter, referred to as shape information), which is a measurement result of the structure.
  • shape information information indicating the coordinates of the structure (hereinafter, referred to as shape information), which is a measurement result of the structure.
  • the control system 430 includes a coordinate storage unit 431 and an inspection unit 432.
  • the coordinate storage unit 431 stores the design information created by the design device 410 described above.
  • the inspection unit 432 determines whether or not the structure molded by the molding device 420 has been molded in accordance with the design information created by the design device 410. In other words, the inspection unit 432 determines whether the formed structure is a non-defective product. In this case, the inspection unit 432 performs an inspection process of reading out the design information stored in the coordinate storage unit 431 and comparing the design information with the shape information input from the X-ray apparatus 100. The inspection unit 432 compares, for example, the coordinates indicated by the design information with the coordinates indicated by the corresponding shape information as the inspection process.
  • the inspection unit 432 determines whether or not the difference between the coordinates is within a predetermined range. Is determined to be a defective product.
  • the inspection unit 432 outputs repair information indicating the defective portion and the repair amount to the repair device 440.
  • the defective part is a part having the coordinates of the shape information that does not match the coordinates of the design information, and the repair amount is the difference between the coordinates of the design information and the coordinates of the shape information in the defective part.
  • the repair device 440 performs a repair process for reworking a defective portion of the structure based on the input repair information.
  • the repair device 440 performs the same process as the molding process performed by the molding device 420 in the repair process again.
  • step S31 the design device 410 is used when the user designs a structure, creates and stores design information on the shape of the structure by design processing, and proceeds to step S32.
  • the present invention is not limited to only the design information created by the design device 410, and the one in which the design information is acquired by inputting the design information when the design information already exists is included in one embodiment of the present invention. It is.
  • step S32 the molding device 420 creates and molds the structure based on the design information by the molding process, and proceeds to step S33.
  • step S33 the X-ray apparatus 100 performs a measurement process to measure the shape of the structure, outputs shape information, and proceeds to step S34.
  • step S34 the inspection unit 432 performs an inspection process of comparing the design information created by the design device 410 with the shape information measured and output by the X-ray device 100, and proceeds to step S35.
  • step S35 based on the result of the inspection process, the inspection unit 432 determines whether the structure formed by the forming device 420 is a non-defective product. If the structure is non-defective, that is, if the difference between the coordinates of the design information and the coordinates of the shape information is within a predetermined range, an affirmative determination is made in step S35 and the process ends.
  • step S35 If the structure is not conforming, that is, if the coordinates of the design information do not match the coordinates of the shape information, or if coordinates that are not in the design information are detected, a negative determination is made in step S35 and the process proceeds to step S36.
  • step S36 the inspection unit 432 determines whether the defective part of the structure can be repaired. If the defective part cannot be repaired, that is, if the difference between the coordinates of the design information and the coordinates of the shape information in the defective part exceeds a predetermined range, a negative determination is made in step S36 and the process ends. If the defective part can be repaired, that is, if the difference between the coordinates of the design information and the coordinates of the shape information at the defective part is within a predetermined range, the determination in step S36 is affirmative, and the process proceeds to step S37. In this case, the inspection unit 432 outputs the repair information to the repair device 440.
  • step S37 the repair device 440 performs a repair process on the structure based on the input repair information, and returns to step S33. As described above, the repair device 440 performs the same process as the molding process performed by the molding device 420 in the repair process again.
  • the first optical element 611 is provided between the X-ray source 2 and the subject S, has an opening 619 through which X-rays pass, and the second optical element 621 is An opening 629 is provided between the detector 4 and the X-ray from the opening 619 to pass therethrough.
  • the calculating unit 55 outputs information on the inclination of at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 with respect to the reference plane.
  • the phase image data and the scattering image data to be generated are generated. It is possible to grasp the state of the inclination of the opening 619 of the first optical element 611 and the opening 629 of the second optical element 621 which affect the image quality reduction. Therefore, even if the size of the X-ray apparatus 100 is reduced, it is possible to suppress a decrease in the image quality of the generated phase image data and the scattered image data, and to suppress a decrease in the inspection accuracy of the test object S.
  • the information on the tilt is at least one of the tilt direction and the tilt amount of at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 with respect to the detection surface. That is, the first optical element 611 and the second optical element 621 in which the openings 619 and 629 are formed have the inclination of what angle and in what direction with respect to the detection surface of the detector 4 (that is, the XY plane). Can be grasped. Thereby, information on the inclination can be used when adjusting the inclination of the first optical element 611 and the second optical element 621.
  • the information on the inclination is at least one of the inclination direction and the inclination amount around the Y axis along the extending direction of the openings 619 and 629.
  • the adjustment units 613 and 623 rotate at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 about an axis along the extending direction so that the amount of inclination is equal to or less than a predetermined value, and adjust the inclination. I do. Therefore, it is possible to generate at least one of the phase image data and the scattered image data in which the deterioration of the image quality due to the inclination of the first optical element 611 and the second optical element 621 is suppressed.
  • the information on the inclination includes the intensity distribution of the X-ray estimated from the position of at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 and the detector 4, and the intensity distribution of the X-ray detected by the detector 4. This is the degree of coincidence with the intensity distribution. Accordingly, even when the inclination angles of the first optical element 611 and the second optical element 621 are not calculated, information indicating the state of the inclination of the first optical element 611 and the second optical element 621 can be obtained.
  • the degree of coincidence is calculated based on at least one of the shift amount of the peak position of the X-ray intensity distribution and the maximum shift amount of the intensity distribution.
  • the adjusting units 613 and 623 adjust at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 so that the degree of coincidence is equal to or more than a predetermined value, along the Y direction along the extending direction of the openings 619 and 629. Rotate around the axis to adjust the tilt. Accordingly, even when the inclination angles of the first optical element 611 and the second optical element 621 are not calculated, the inclination of the first optical element 611 and the second optical element 621 can be adjusted.
  • the adjusting units 613 and 623 move at least one of the first optical element 611 and the second optical element 621 to Y along the extending direction of the opening 619 and the opening 629 so that the shift amount is equal to or less than a predetermined value. Rotate around the axis to adjust the tilt. Accordingly, even when the inclination angles of the first optical element 611 and the second optical element 621 are not calculated, the inclination of the first optical element 611 and the second optical element 621 can be adjusted.
  • the positional relationship between the X-ray source 2, the first optical element 611, the second optical element 621, and the detector 4 when the test object S is retracted from the X-ray optical path during the image generation processing it is possible to prevent the positional relationship between the above-described components from being different. As a result, a decrease in the image quality of at least one of the generated phase image data and scattered image data can be suppressed.
  • the X-ray apparatus 100 of the structure manufacturing system 400 performs a measurement process of acquiring shape information of the structure created by the molding device 420 based on the design process of the design device 410, and performs an inspection unit of the control system 430.
  • An inspection process 432 performs a comparison between the shape information acquired in the measurement process and the design information created in the design process. Therefore, inspection of structural defects and information inside the structure by non-destructive inspection can be performed to determine whether the structure is a non-defective product created according to the design information. To contribute.
  • the repair device 440 performs a repair process for performing the molding process again on the structure based on the comparison result of the inspection process. Therefore, when the defective portion of the structure can be repaired, the same processing as the molding process can be performed again on the structure, which contributes to the production of a high-quality structure close to the design information.
  • the calculation unit 55 may display the calculated tilt angle and the calculated tilt direction on a display monitor (not shown) as information regarding the tilt. That is, the calculation unit 55 functions as an output unit that outputs image data representing information on the inclination on the display monitor.
  • the user can manually adjust the tilt of the first optical element 611 and the second optical element 621 by referring to the information on the tilt displayed on the display monitor.
  • the calculation unit 55 is not limited to calculating the inclination angle and the inclination direction as the information on the inclination.
  • an X-ray intensity distribution (for example, a graph as shown in FIG. 5) may be displayed on a display monitor (not shown) as information on the inclination.
  • the calculation unit 55 functions as an output unit that outputs image data representing the X-ray intensity distribution on the display monitor as information regarding the inclination.
  • the user can manually adjust the inclination of the first optical element 611 and the second optical element 621 with reference to the displayed X-ray intensity distribution.
  • control device 5 of the X-ray apparatus 100 has been described as including the image generation unit 53 and the image reconstruction unit 56.
  • the component 56 may not be provided.
  • the image generating unit 53 and the image reconstructing unit 56 are provided in a processing device or the like separate from the X-ray apparatus 100, and acquire a signal output from the detector 4 via, for example, a network or a storage medium.
  • absorption image data, phase image data, scattered image data, and three-dimensional data may be generated.
  • Second optical unit 100 X-ray device 400 Structure manufacturing system 410 Design device 420 Molding device 430 Control system 440 Repair device 611 First optical elements 613 and 623 Adjustment units 617 and 627 Inclination adjustment units 619 and 629 Opening 621: second optical element

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Abstract

Ｘ線装置は、被検物へ向けてＸ線を出射するＸ線源と、Ｘ線を検出する検出器と、Ｘ線源と被検物との間に設けられ、Ｘ線が通過する第１通過部を有する第１部材と、被検物と検出器との間に設けられ、被検物を通過したＸ線が通過する第２通過部を有する第２部材と、基準面に対する第１部材および第２部材の少なくとも一方の傾斜に関する情報を出力する出力部と、を備える。

Description

Ｘ線装置、Ｘ線装置の調節方法および構造物の製造方法
　本発明は、Ｘ線装置、Ｘ線装置の調節方法および構造物の製造方法に関する。
　従来から、被検物にて偏向したＸ線の強度情報に基づいて、被検物の内部構造の画像を生成するＸ線装置が知られている。Ｘ線源からのＸ線を回折することにより干渉パターンを形成する回折格子と、干渉パターンを形成するＸ線の一部を遮蔽する遮蔽格子と、Ｘ線の強度情報を検出するＸ線検出器とを備えるＸ線装置がある（たとえば特許文献１）。このようなＸ線装置においては、Ｘ線を回折格子で回折させる必要があるため、装置が大型化するという問題がある。
日本国特開２０１２－２０８１１４号公報
　本発明の第１の態様によれば、Ｘ線装置は、被検物へ向けてＸ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線を検出する検出器と、前記Ｘ線源と前記被検物との間に設けられ、前記Ｘ線が通過する第１通過部を有する第１部材と、前記被検物と前記検出器との間に設けられ、前記被検物を通過した前記Ｘ線が通過する第２通過部を有する第２部材と、基準面に対する前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の傾斜に関する情報を出力する出力部と、を備える。
　本発明の第２の態様によれば、Ｘ線装置は、被検物へ向けてＸ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線を検出する検出器と、前記被検物と前記検出器との間に設けられ、前記被検物を透過した前記Ｘ線が通過する通過部を有する部材と、基準面に対する前記部材の傾斜に関する情報を出力する出力部と、を備える。
　本発明の第３の態様によれば、Ｘ線装置の調節方法は、Ｘ線源から被検物へ向けてＸ線を出射することと、前記Ｘ線源と前記被検物との間に設けられた第１部材の第１通過部と、前記被検物と検出器との間に設けられた第２部材の第２通過部とを通過した前記Ｘ線を検出器にて検出することと、基準面に対する前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の傾斜に関する情報を出力することと、を含む。
　本発明の第４の態様によれば、Ｘ線装置の調節方法は、被検物へ向けてＸ線を出射することと、前記被検物と検出器との間に設けられた部材の通過部を通過した前記Ｘ線を検出することと、基準面に対する前記部材の傾斜に関する情報を出力することと、を含む。
　本発明の第５の態様によれば、構造物の製造方法は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、前記設計情報に基づいて前記構造物を作成し、作成された前記構造物の形状を、第１または第２の態様のＸ線装置を用いて計測して形状情報を取得し、前記取得された前記形状情報と前記設計情報とを比較する。
実施の形態によるＸ線装置の要部構成の一例を模式的に示す図である。 被検物の退避機構の構成の概略を示す図である。 光学ユニットの一例を模式的に示す図である。 Ｘ線源と第１光学素子と第２光学素子と検出器との位置関係を模式的に示す図である。 検出器にて検出されるＸ線の強度分布を模式的に示す図である。 実施の形態におけるＸ線装置の調節処理を説明するフローチャートである。 実施の形態による構造物製造システムの構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態による構造物製造システムが実行する処理を説明するフローチャートである。
　Ｘ線装置は、被検物にＸ線を照射して、被検物を透過したＸ線を検出することにより、被検物の内部情報（たとえば内部構造）等を、被検物を破壊することなく取得する。Ｘ線装置は、例えば、生体を被検物として、生化学や医療等にも用いることができる。以下、図面を参照しながら一実施の形態によるＸ線装置について説明する。
　図１は本実施の形態によるＸ線装置１００の要部構成の一例を模式的に示す図である。なお、説明の都合上、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。
　Ｘ線装置１００は、筐体１と、Ｘ線源２と、載置部３と、検出器４と、制御装置５と、光学ユニット６とを備える。筐体１は、その下面が工場等の床面に実質的に平行（水平）となるように配置されている。筐体１の内部には、Ｘ線源２と、載置部３と、検出器４と、光学ユニット６とが収容される。筐体１は、Ｘ線が筐体１の外部に漏洩しないようにするため、Ｘ線遮蔽材料を含む。なお、Ｘ線遮蔽材料として鉛を含む。
　Ｘ線源２は、制御装置５による制御に応じて、図１に示す出射点Ｐから、Ｚ軸に平行な軸Ｚｒを光軸として、Ｚ軸＋方向へ向けてＸ線を放射する。この出射点Ｐは後述するＸ線源２の内部で加速される電子線が集束する焦点位置と一致する。後述する検出器４は、その撮像領域の中心が光軸Ｚｒに一致するように配置される。すなわち、光軸Ｚｒは、Ｘ線源２における電子線の焦点位置である出射点Ｐと検出器４の撮像領域の中心とを通る軸である。なお、Ｘ線源２から放射するＸ線は、円錐状に拡がるＸ線（いわゆるコーンビーム）、扇状のＸ線（いわゆるファンビーム）、および直線状のＸ線（いあわゆるペンシルビーム）のいずれでもよい。なお、ファンビームおよびペンシルビームを用いる場合は、被検物Ｓ全体を検査するために、ビームと被検物Ｓとを相対的に移動させるスキャン動作を行う必要がある。Ｘ線源２は、たとえば約５０ｅＶの超軟Ｘ線、約０．１～２ｋｅＶの軟Ｘ線、約２～２０ｋｅＶのＸ線および約２０ｋｅＶ～数ＭｅＶの硬Ｘ線の少なくとも１つを照射する。
　載置部３は、被検物Ｓが載置される載置台３１と、回転駆動部３２、Ｘ軸移動部３３、Ｙ軸移動部３４およびＺ軸移動部３５からなるマニピュレータ部３６とを備え、Ｘ線源２よりもＺ軸＋側に設けられている。載置台３１は、回転駆動部３２により回転可能に設けられる。回転駆動部３２による載置台３１の回転軸Ｙｒは、Ｘ軸移動部３３、Ｙ軸移動部３４およびＺ軸移動部３５の動作に伴って、回転駆動部３２に設けられた載置台３１もＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動する。回転駆動部３２は、たとえば電動モータ等によって構成され、後述する制御装置５により制御されて駆動した電動モータが発生する回転力によって、載置台３１を回転させる。載置台３１の回転軸Ｙｒは、Ｙ軸に平行である。
　Ｘ軸移動部３３、Ｙ軸移動部３４およびＺ軸移動部３５は、制御装置５により制御されて、載置台３１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動させる。Ｚ軸移動部３５は、制御装置５により制御されて、Ｘ線源２から被検物Ｓまでの距離が、撮影される画像における被検物Ｓの拡大率に応じた距離となるように載置台３１をＺ軸方向に移動させる。
　本実施の形態のＸ線装置１００は、被検物ＳをＸ線源２から検出器４までのＸ線の光路から退避させる退避機構３７を有する。本実施の形態では、退避機構３７は、載置台３１をＹ方向＋側（すなわちＸ線の光路の上方）に載置台３１を移動させることにより、載置台３１に載置された被検物ＳをＸ線の光路から退避させる。
　図２に、退避機構３７の構成の概略を模式的に示す。図２（ａ）は、退避機構３７をＹ方向＋側、すなわち、Ｘ線装置１００の上方から見た上面図、図３（ｂ）は、Ｚ方向－側、すなわち、光軸Ｚｒ方向に見た側面図である。退避機構３７は、Ｙ軸方向に延伸する２本のガイドレールからなる案内部材３７１、３７２と、載置台３１を案内部材３７１および３７２に沿って駆動するための駆動機構（不図示）とを有する。載置台３１は、Ｘ方向の両端部を案内部材３７１および案内部材３７２に支持されている。これにより、載置台３１は、姿勢を保った状態で、Ｙ軸方向、すなわち上下方向に移動する。案内部材３７１、３７２のサイズおよび配置は、載置台３１が案内部材３７１および案内部材３７２の上端近傍に移動した場合に、Ｘ線源２からのＸ線が、載置台３１の下部と、案内部材３７１、３７２との間の空間を、遮られることなく通過して検出器４に照射されるように設定される。これにより、載置台３１に被検物Ｓを載置した状態で、被検物ＳをＸ線の光路から退避させることが可能となる。
　図１に示すように、検出器４は、載置台３１よりもＺ軸＋側に設けられている。すなわち、載置台３１は、Ｚ軸方向において、Ｘ線源２と検出器４との間に設けられる。検出器４は、公知のシンチレーション物質を含むシンチレータ部、光電子増倍管、ＣＣＤ等の受光部等によって構成され、Ｘ線源２から出射され、載置台３１上に載置された被検物Ｓを透過した透過Ｘ線を含むＸ線を受光する。検出器４は、受光したＸ線のエネルギーを光エネルギーに変換した後、当該光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電気信号として出力する。
　なお、検出器４は、入射するＸ線のエネルギーを光エネルギーに変換することなく電気信号に変換して出力してもよい。また、検出器４は、複数の画素を有しており、それらの画素は２次元的に配列されている。これにより、Ｘ線源２から放射され、被検物Ｓを通過したＸ線の２次元的な強度分布データを一括して取得できる。従って、１回の撮影で被検物Ｓの全体の投影像を取得することができる
　光学ユニット６は、被検物Ｓの位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方を生成するための第１光学ユニット６１と第２光学ユニット６２とを有する。なお、本実施の形態においては、光学ユニット６は公知のコーデッドアパーチャ（ＣＡ）方式により位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方を生成するための構造を有するものとして説明を行う。
　第１光学ユニット６１は、Ｘ線源２と被検物Ｓとの間のＸ線の経路中に配置される。第１光学ユニット６１は、第１光学素子６１１と、第１光学素子６１１の位置を調節する調節部６１３とを有する。第１光学素子６１１は、たとえばシリコン等の半導体基板に、たとえば金等の金属薄膜によりスリット状のパターンを設けることにより作製される。第１光学素子６１１は、金属薄膜が形成されていない領域は、Ｘ線が通過する開口部として機能し、一方、金属薄膜が形成されている領域、すなわち開口部以外の領域は、はＸ線を遮蔽する遮蔽部として機能する。すなわち、第１光学素子６１１は遮蔽部材である。なお、開口部の形状はスリット状でもよいし、三角形や矩形等の多角形もしくは真円および楕円を含む円形でもよい。なお、本実施の形態においては第１光学素子６１１が、Ｘ線を通過させる通過部が開口部である場合を例に挙げるが、この例に限定されず、第１光学素子６１１が、開口部に代えて、Ｘ線を透過する材料で形成された通過部を有してもよい。第１光学素子６１１は、取付部材（不図示）を介して調節部６１３に取り付けられる。調節部６１３は、後述する制御装置５の制御に応じて、第１光学素子６１１の位置を調節する。調節部６１３は、第１光学素子６１１のＸ軸方向の位置を調節するＸ軸調節部６１４と、Ｙ軸方向の位置を調節するＹ軸調節部６１５と、Ｚ軸方向の位置を調節するＺ軸調節部６１６と、検出器４の検出面に対する第１光学素子６１１の傾きを調節する傾き調節部６１７と、を有する。傾き調節部６１７は、たとえば電動モータ等によって構成され、後述する制御装置５により制御されて駆動した電動モータが発生する回転力によって、第１光学素子６１１をＸ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りに回転させる。
　第２光学ユニット６２は、被検物Ｓと検出器４との間のＸ線の経路中に配置される。第２光学ユニット６２は、第１光学ユニット６１と同様に、第２光学素子６２１と、調節部６２３とを有する。第２光学素子６２１は、たとえばシリコン等の半導体基板に、たとえば金等の金属薄膜によりスリット状のパターンを設けることにより作製される。第２光学素子６２１は、金属薄膜が形成されていない領域は、Ｘ線が通過する開口部として機能し、一方、金属薄膜が形成されている領域、すなわち開口部以外の領域は、Ｘ線を遮蔽する遮蔽部として機能する。すなわち、第２光学素子６２１は遮蔽部材である。なお、開口部の形状はスリット状でもよいし、三角形や矩形等の多角形もしくは真円および楕円を含む円形でもよい。なお、本実施の形態においては第２光学素子６２１が、Ｘ線を通過させる通過部が開口部である場合を例に挙げるが、この例に限定されず、第２光学素子６２１が、開口部に代えて、Ｘ線を透過する部材で形成された通過部を有してもよい。第２光学素子６２１は、取付部材（不図示）を介して調節部６２３に取り付けられる。調節部６２３は、後述する制御装置５の制御に応じて、第２光学素子６２１の位置を調節する。調節部６２３は、第２光学素子６２１のＸ軸方向の位置を調節するＸ軸調節部６２４と、Ｙ軸方向の位置を調節するＹ軸調節部６２５と、Ｚ軸方向の位置を調節するＺ軸調節部６２６と、検出器４の検出面に対する第２光学素子６２１の傾きを調節する傾き調節部６２７と、を有する。傾き調節部６２７は、たとえば電動モータ等によって構成され、後述する制御装置５により制御されて駆動した電動モータが発生する回転力によって、第２光学素子６２１をＸ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りに回転させる。なお、第２光学素子６２１が有する開口の形状は、第１光学素子６１１が有する開口の形状に対応した形状とする。
　図３に、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１の一例を模式的に示す。図３（ａ）は、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１のＸＹ平面における形状を模式的に示す図であり、開口部の形状をＹ軸方向に延伸するスリット状にした場合を例として示す。第１光学素子６１１は複数の開口部６１９（６１９ａ、６１９ｂ、６１９ｃ、６１９ｄ、６１９ｅ）を有し、第２光学素子６２１は複数の開口部６２９（６２９ａ、６２９ｂ、６２９ｃ、６２９ｄ、６２９ｅ）を有する。なお、図３（ａ）に示す開口部６１９、６２９が一例に配置されているが、列の数は一列に限られず、図に示す列の数より多くてもよいし、少なくてもよい。
　第２光学素子６２１の開口部６２９のピッチは、検出器４の画素の配列ピッチに基づいて決定される。第１光学素子６１１および第２光学素子６２１のそれぞれについて、光軸から最も離れた位置に形成される開口部６１９ａ、６１９ｅ、６２９ａ、６２９ｅ（ここでは末端開口部と呼ぶ）の位置は、必要とする有効視野（ＦＯＶ）に基づいて設定される。その際、末端開口部をＸ線が通過するためには、次の式（１）に示す関係を満たす必要がある。
　ＦＯＶ＝２Ｒ１／（ｔ／ｗ）　・・・（１）
　ここで、Ｒ１はＸ線源２から第１光学素子６１１または第２光学素子６２１までの距離、ｔは第１光学素子６１１または第２光学素子６２１のＺ方向の厚さ、ｗは１つの末端開口部の開口幅（Ｘ方向の長さ）を表す。
　光学素子６１１、６２１は、Ｘ線が受ける光学素子６１１、６２１によるケラレの影響を小さくすることを目的として、上記の式（１）に基づいて、作成される。この場合、光学素子６１１、６２１の厚さ（すなわちｗ）は、検出器４にてＸ線の強度分布（Ｘ線の透過光量分布）に応じた出力が確保できる大きさに決定される。具体的には、Ｘ線の強度分布から、少なくとも位相が計測可能となるピークが確認できる程度の厚さｗ、好ましくは、Ｘ線の強度分布から散乱が計測可能となるように半値幅が検出できる程度の厚さｗとする。
　図３（ｂ）に示すように、第１光学素子６１１の開口部６１９ａ、６１９ｂ、６１９ｃ、６１９ｄ、６１９ｅと第２光学素子６２１の開口部６２９ａ、６２９ｂ、６２９ｃ、６２９ｄ、６２９ｅとはそれぞれ一対一に対応するように配置される。すなわち、開口部６１９ａ、６１９ｂ、６１９ｃ、６１９ｄ、６１９ｅを通過したＸ線は、それぞれ開口部６２９ａ、６２９ｂ、６２９ｃ、６２９ｄ、６２９ｅを通過する。従って、Ｘ線源２から出射したＸ線のうち、第１光学素子６１１の開口部６１９を通過したＸ線は、第２光学素子６２１の開口部６２９を通過し、開口部６２９を透過したＸ線は検出器４に入射する。図３に示す例では、開口部６２９ａ、６２９ｂ、６２９ｃ、６２９ｄ、６２９ｅを通過したＸ線は、それぞれ検出器４の画素４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄ、４１１ｅに入射する。
　図３（ｃ）は、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１との間に被検物Ｓが存在する場合について示す。開口部６１９を通過したＸ線は被検物Ｓの内部における屈折、散乱等により偏向する。図３（ｃ）に示す例では、第１光学素子６１１の開口部６１９ｂ、６１９ｃ、６１９ｄを通過したＸ線は被検物Ｓ内部においてＸ線の位相が変調されるため、実線で示す被検物Ｓが無い場合のＸ線の経路と比較して、破線で示すように偏向する。このため、第２光学素子６２１の開口部６２９ｂ、６２９ｃ、６２９ｄを通過して検出器４の画素４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄへ入射するＸ線量は、図３（ｂ）に示す被検物Ｓが存在しない場合と比較して増減する。この増減したＸ線量により、検出器４で検出される強度分布に変化が生ずる。すなわち、検出器４におけるコントラストに変化が生ずる。コントラストの変化には被検物Ｓ内部の情報が含まれる。後述する画像生成部５３は、このコントラストの変化に基づいて位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方を生成する。
　次に、Ｘ線装置１００の各部の制御について説明する。図１に示す制御装置５は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体（たとえばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、Ｘ線装置１００の各部を制御する。制御装置５は、Ｘ線制御部５１と、載置台制御部５２と、画像生成部５３と、光学ユニット制御部５４と、算出部５５と、画像再構成部５６とを有する。Ｘ線制御部５１はＸ線源２の動作を制御し、載置台制御部５２はマニピュレータ部３６の駆動動作を制御する。画像生成部５３は、検出器４から出力された電気信号に基づいて被検物ＳのＸ線投影画像データを生成する。画像生成部５３は、被検物Ｓの内部でのＸ線の散乱および位相変調の少なくとも一方により生じるＸ線の強度分布の変化に関する情報に基づいて位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方を生成する。光学ユニット制御部５４は、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の位置を調節する調節部６１３、６２３の駆動動作を制御する。
　算出部５５は、検出器４から出力された電気信号に基づいて、上述した第１光学素子６１１と第２光学素子６２１との検出器４の検出面に対する傾斜量や傾斜方向を含む傾斜に関する情報を算出し、光学ユニット制御部５４に出力する。換言すると、算出部５５は、傾斜に関する情報を出力する出力部として機能する。なお、算出部５５が行う処理については詳細を後述する。
　画像再構成部５６は、被検物Ｓに対するＸ線照射方向を相対的に変化させて投影し、それにより得られた複数の位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方に基づいて、公知の画像再構成処理方法を用いることで、被検物Ｓの再構成画像を生成する。画像再構成処理により、被検物Ｓの内部構造（断面構造）である断面画像データや３次元データが生成される。なお、断面画像データとは、ＸＺ平面と平行な面内における被検物Ｓの構造データを含む。画像再構成処理としては、逆投影法、フィルタ補正逆投影法、逐次近似法等がある。
　本実施の形態のＸ線装置１００は、Ｘ線源２から検出器４の検出面までの距離が、たとえば１０００ｍｍ以下、好ましくは８００ｍｍ以下、より好ましくは７００ｍｍ以下である。この距離は、従来の同タイプのＸ線装置に比べて短い。このため、従来の同タイプのＸ線装置と同様のＦＯＶを確保しようとすると、Ｘ線源２から末端開口部に向かうＸ線は光軸Ｚｒに対して大きな角度で末端開口部に入射する。このため、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１のうちの一方でもＺ軸に対して傾いて配置された場合、末端開口部においてＸ線が遮られるケラレが発生するリスクが高くなる。従って、斜めに入射するＸ線が末端開口部でケラレないように、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の配置を調整する必要がある。
　図４は、Ｘ線源２と、第１光学素子６１１と、第２光学素子６２１と、検出器４とのＺＸ平面における位置関係を模式的に示した図である。図４（ａ）は、第１光学素子６１１の開口部６１９と、第２光学素子６２１の開口部６２９とが、基準面である検出器４の検出面に対して平行、すなわち、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とが共に、光軸Ｚｒに対して垂直となるように調整されている場合を示す。一方、図４（ｂ）は、第１光学素子６１１の開口部６１９と、第２光学素子６２１の開口部６２９とが共に、Ｙ軸（すなわち開口部６１９、６２９が延伸する方向）を軸として傾斜している場合を示す。すなわち、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とが共に、本来の状態からずれている場合を示す。なお、本明細書においては、本来の状態とは、詳細を後述するように、検出器４にて検出されたＸ線の強度分布（透過光量分布）の形状が検出器４の中央部付近を対称軸として対称の形となるための、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１との配置状態のことである。また、本来の状態とは、詳細を後述するように、検出されたＸ線の強度分布と、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方と検出器４の検出面との位置とにより推定されるＸ線の強度分布（推定強度分布）との一致度が所定値以上となるためや、Ｘ線の強度分布と推定強度分布とのずれ量が所定値以下となるための、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１との配置状態のことである。
　図４（ａ）に示すように、第１光学素子６１１の中央部付近に設けられた開口部６１９（図４（ａ）では開口部６１９ｃ）を通過し、第２光学素子６２１の中央部付近に設けられた開口部６２９（図４（ａ）では開口部６２９ｃ）を通過するＸ線Ｌ１は、検出器４の中央部付近に設けられた画素４１１（図４（ａ）では画素４１１ｃ）に入射する。第１光学素子６１１の端部側に設けられた末端開口部６１９（図４（ａ）では開口部６１９ａ、６１９ｅ）を通過し、第２光学素子６２１の端部側に設けられた末端開口部６２９（図４（ａ）では開口部６２９ａ、６２９ｅ）を通過するＸ線Ｌ２、Ｌ３は、検出器４の周辺部付近に設けられた画素４１１（図４（ａ）では画素４１１ａ、４１１ｅ）に入射する。
　従って、Ｘ線Ｌ２、Ｌ３は、末端開口部６１９、６２９に対して斜めに入射する。このため、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の中央部付近の開口部（図４（ａ）では開口部６２９ｃ、６２９ｃ）を通過するＸ線Ｌ１に比べて、Ｘ線Ｌ２、Ｌ３は、末端開口部６１９、６２９にてケラレの影響を受け易い。ケラレが発生した場合には、その影響によりＸ線Ｌ２、Ｌ３の光量が低下する。ケラレが発生するリスクは、光軸Ｚｒからの距離が大きい開口部においてより大きい。
　図５は、図４に示す位置関係の状態において、検出器４にて検出されたＸ線の強度分布（すなわち、開口部６１９、６２９を通過したＸ線の透過光量分布）を模式的に示す図である。横軸は検出器４のＸ方向の位置を示し、縦軸は検出器４で検出されたＸ線の強度（透過光量）を示す。
　Ｌ１０（実線）は、図４（ａ）に示す状態で第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の開口部６１９、６２９を通過したＸ線を検出器４で検出した際の強度分布を示す。第１光学素子６１１および第２光学素子６２１における開口部６１９、６２９の幅は、それぞれにおいて均一である。このため、光軸Ｚｒから離れた開口部６１９、６２９であるほど、Ｘ線は光軸Ｚｒに対して大きな角度で通過するので、Ｘ線が実際に通過できる幅は狭くなる。その結果、検出器４の中央部付近から離れるほどＸ線強度が小さくなる。ただし、このような傾向は、光軸Ｚｒを挟んで、Ｘ軸＋側とＸ軸－側とで同様なので、強度分布Ｌ１０は中央部を対称軸として対称の形となる。
　次に、Ｌ１１（破線）は、図４（ｂ）に示す状態で第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の開口６１９、６２９を通過したＸ線を検出器４で検出した際の強度分布を示す。図４（ｂ）に示す状態は、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とが共に、Ｙ軸（すなわち開口部６１９、６２９が延伸する方向）を回転軸として回転するように傾斜している場合を表している。このような状態においては、光軸ＺｒよりＸ軸＋側の開口部６１９、６２９（例えば、図４（ｂ）における開口部６１９ａ、６１９ｂ、６２９ａ、６２９ｂ）においては、図４（ａ）に示した状態に比べてＸ線が通過できる幅が狭くなる。すなわち、Ｘ軸＋側の開口部６１９、６２９によるケラレが発生するため、Ｘ軸＋側の開口部６１９、６２９を通過するＸ線は図４（ａ）に示した状態に比べて減少する。その結果、検出器４で検出されるＸ線の強度分布Ｌ１１は、Ｌ１０に比べて小さくなる。図５の左側において、Ｌ１１のほうがＬ１０よりＸ線の強度が小さいのはこのためである。
　一方、光軸ＺｒよりＸ軸－側の開口部６１９、６２９（例えば、図４（ｂ）における開口部６１９ｄ、６１９ｅ、６２９ｄ、６２９ｅ）においては、図４（ａ）に示した状態に比べてＸ線が通過できる幅が広くなる。その結果、検出器４で検出されるＸ線の強度分布Ｌ１１は、Ｌ１０に比べて大きくなる。図５の右側において、Ｌ１１のほうがＬ１０よりＸ線の強度が大きいのはこのためである。
　図５からわかる通り、強度分布Ｌ１０は検出器４の中央部を軸として対称であるが、Ｌ１１は対称性が失われ、最大強度を示す位置が検出器４の中央部から外れている。被検物Ｓの内部の情報は、被検物Ｓが載置台３１に載置しない場合と載置した場合のそれぞれの状態でＸ線強度分布を検出器４により検出し、それぞれの場合のＸ線強度分布を比較することで得られる。すなわち、被検物Ｓを載置台３１に載置しない場合におけるＸ線強度分布が、被検物Ｓの内部の情報を求める際の基準となる。
　従って、被検物Ｓを載置台３１に載置しない場合に、Ｘ線強度分布がＬ１０に示す状態となるように第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とが調整されたＸ線装置と、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の調整が十分でなく、Ｘ線強度分布がＬ１１に示すような状態となってしまうＸ線装置とでは、得られる被検物Ｓの内部情報に差異が発生する。本実施の形態においては、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方の傾きを調節する調節処理が行われる。傾きを調節するために、算出部５５は、検出器４の検出面に対する第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方の傾きに関する情報を生成する。この場合、算出部５５は、被検物Ｓが載置台３１に載置されていない状態で検出器４から出力された電気信号に基づいて、Ｘ線の強度分布を作成する。
　算出部５５は、作成した強度分布が上述した図５に示すＸ線の強度分布Ｌ１１のように検出器４の中心部を軸として対称形となっていない場合、Ｌ１０に示すような対称性を有する強度分布とするために必要な、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方を、Ｙ軸周りの回転させる回転方向および回転角度を算出する。本明細書においては、上記の回転方向および回転角度を、それぞれ、傾斜方向および傾斜量（傾斜角度）ともいう。すなわち、算出部５５は、基準面である検出器４の検出面に対して上述した本来の状態とするために必要な、第１光学素子６１１および／または第２光学素子６２１傾斜角度および傾斜方向を算出する。換言すると、算出部５５は、検出器４にて検出されたＸ線の強度分布（透過光量分布）の形状が検出器４の中央部付近を対称軸として対称の形となるためや、推定強度分布と検出される強度分布との一致度が所定値以上またはずれ量が所定値以下となるための、第１光学素子６１１および／または第２光学素子６２１の傾斜角度および傾斜方向を算出する。
　なお、検出器４の検出面の配置状態（すなわち、Ｘ線源２からのＸ線の光軸に対する角度等）は予め計測されている。また、検出器４の検出面を基準面とするものではなく、Ｘ線源２からのＸ線の光軸（すなわちＺ軸）を基準とした基準面（たとえば、光軸に直交する面）に対して第１光学素子６１１および／または第２光学素子６２１傾斜角度および傾斜方向を算出してもよい。
　強度分布の形状と傾斜角度および傾斜方向との対応関係は、試験やシミュレーション等に基づいて求められ、関連データとして予め記憶媒体に記憶される。算出部５５は、検出されたＸ線の強度分布と関連データとに基づいて、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方の傾斜角度および傾斜方向（これらをまとめて調節値と呼ぶ）を算出する。
　算出された傾斜角度および傾斜方向（すなわち調節値）は、傾斜に関する情報として光学ユニット制御部５４に出力される。光学ユニット制御部５４は、入力した傾斜に関する情報に基づいて、調節部６１３、６２３を調節値に応じて駆動させることにより、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方を駆動する。
　なお、調節値は、ＸＹ平面（すなわち、検出器４の検出面）と平行とするための値に限定されず、ＸＹ平面に対する傾きを所定以下の角度とするための値であってもよい。この場合、所定値は、被検物Ｓが載置台３１に載置されない状態において検出器４により検出された強度分布が、完全に対称とはならないものの、そのような状態であっても、被検物Ｓの内部情報の誤差を許容される範囲とするための値として設定される。このような調節値は、予め、試験やシミュレーション等によって設定される。
　また、傾斜に関する情報として、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方と検出器４の検出面との位置とにより推定されるＸ線の強度分布（推定強度分布）と、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の傾斜が調節されていない状態において検出器４により検出されたＸ線の強度分布（たとえば図５の強度分布Ｌ１１）との一致度が出力されてもよい。この場合、推定強度分布は、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とが検出器４の検出面に平行（すなわちＸＹ平面に平行）な場合にＸ線を照射すると検出器４にて検出されるＸ線の強度分布である。したがって、推定強度分布は、図５に示す強度分布Ｌ１０に相当し、中央部を対称軸として対称の形を有する。算出部５５は、この推定強度分布と検出器４で検出されたＸ線の強度分布（たとえば図５の強度分布Ｌ１１）との一致度を算出する。一致度は、たとえば強度分布のピーク位置のずれ量や、ずれ量が最大となる値（最大ずれ量）である。
　傾斜に関する情報として一致度が出力される場合には、光学ユニット制御部５４は、一致度が所定値以上となるように調節部６１３、６２３を駆動させて、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とをＹ軸周りに回転させればよい。この場合、一致度としてピーク位置のずれ量を用いる場合であれば、推定強度分布におけるピーク位置とのずれ量が所定値以下になるように第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とを回転させることにより、一致度を所定値以上にすることができる。一致度として最大ずれ量を用いる場合であれば、推定強度分布との最大ずれ量が所定値以下になるように第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とを回転させることにより、一致度を所定値以上にすることができる。所定値は、被検物Ｓの内部情報の誤差を許容される範囲とするための値として、試験やシミュレーション等に基づいて求められ、予め記憶媒体に記憶される。
　上述した説明では、第１光学素子６１１および／または第２光学素子６２１がＹ軸を回転軸として回転するように傾斜している場合の傾斜の調節について行ったが、第１光学素子６１１および／または第２光学素子６２１とが、Ｘ軸、またはＺ軸を回転軸として回転するように傾斜している場合も考えられる。これらの場合においても、Ｘ線強度分布は、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とが検出器４の検出面に平行である場合に検出されるべきＸ線強度分布に対して誤差が生じる。
　第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とがＺ軸を回転軸として回転するように傾斜（Ｚ軸周りに傾斜）している場合、Ｘ軸方向における開口部６１９、６２９の上部の位置と下部の位置とが異なる。すなわち、開口部がＹ軸に対して傾斜角を有してしまう。この場合、たとえば、開口部６１９、６２９の上部を通過したＸ線が入射する画素の画素列と、下部を通過したＸ線が入射する画素列とが異なってしまう恐れがある。
　また、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とがＸ軸を回転軸として回転するように傾斜（Ｘ軸周りに傾斜）している場合、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の上部（Ｙ方向＋側端部近傍）と下部（Ｙ方向－側端部近傍）との間で、Ｘ線源２までの距離が異なる。すなわち、開口部６１９、６２９の上部（Ｙ方向＋側端部近傍）と下部（Ｙ方向－側端部近傍）との間で、この開口部６１９、６２９を通過したＸ線が検出器４の検出面上に投影される領域の大きさが異なる。この場合、たとえば、開口部６１９、６２９の上部を通過したＸ線は、対応する画素に入射するが、下部を通過したＸ線は、対応する画素以外にも隣接する画素に入射する恐れがある。
　算出部５５は、検出器４に入射したＸ線の強度分布を用いて、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方のＺ軸周り、Ｘ軸周りの傾斜に関する情報を算出する。
　第１光学素子６１１と第２光学素子６２１のＺ軸周りの傾斜に関しては、算出部５５は、検出器４が検出したＸ線の強度分布（光量）に基づいて傾斜角度を算出する。たとえば、一つの開口部を通過したＸ線が、対応する一つの画素列においてのみ、検出されるように、光学ユニット制御部５４は、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方をＺ軸を回転軸として回転するように駆動する。すなわち、算出部５５は、一つの開口部に対応する一つの画素列（対応画素列）と、この画素列を挟む両側の画素列によるＸ線強度をモニターし、対応画素列においてのみＸ線強度が検出され、隣接する画素列においてはＸ線強度が検出されなくなるように、光学ユニット制御部５４は、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方をＺ軸を回転軸として回転するように駆動する。隣接する画素におけるＸ線強度と傾斜角度と対応関係は、実験やシミュレーション等に基づいて関連付けされた関連データとして予め記憶媒体（不図示）に記憶される。
　第１光学素子６１１および／または第２光学素子６２１のＸ軸周りの傾斜に関しては、算出部５５は、同一画素列内の上部の画素と下部の画素のそれぞれに入射したＸ線検出強度の差に基づいて、傾斜角度を算出する。Ｘ線検出強度の差と傾斜角度との関係は、実験やシミュレーション等に基づいて関連付けされた関連データとして予め記憶媒体（不図示）に記憶される。算出部５５は、関連データに基づいて第１光学素子６１１および／または第２光学素子６２１の、Ｘ軸周りの傾斜角度を推定する。たとえば、同一画素列内の上部の画素による検出強度が、下部の画素による検出強度より大きい場合には、開口部の上部は開口部の下部に比べてＸ線源２に近いことがわかる。このような場合には、それぞれの強度差に基づいて、強度差が所定の値より小さくなるように、光学ユニット制御部５４は、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方をＸ軸を回転軸として回転するように駆動する。
　上記のような傾斜に関する情報を取得するために、Ｘ線装置１００は、一例として以下の動作を行う。この場合、載置台３１に被検物Ｓが載置されない状態にて、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とのそれぞれに対して傾斜に関する情報を算出するための処理が行われる。まず、制御装置５の光学ユニット制御部５４は、第２光学ユニット６２のＸ軸調節部６２４を制御して、第２光学素子６２１をＸ線源２と検出器４との間のＸ線の光路上に挿入させ、第１光学ユニット６１のＸ軸調節部６１４を制御して、第１光学素子６１１をＸ線源２と検出器４との間のＸ線の光路上から退避させる。
　Ｘ線制御部５１は、Ｘ線源２からＸ線を出力させ、検出器４は、第２光学素子６２１の開口部６２９を通過して入射したＸ線の強度分布を示す電気信号を出力する。算出部５５は、この電気信号により示されるＸ線の強度分布に基づいて、上述したようにして、第２光学素子６２１の開口部６２９の傾斜に関する情報を算出する。光学ユニット制御部５４は、第２光学ユニット６２の調節部６２３（傾き調節部６２７）を制御して、傾斜に関する情報に基づいて第２光学素子６２１をＸ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りに回転させて、第２光学素子６２１の開口部６２９の検出器４の検出面に対する傾斜を調節させる。
　次に、光学ユニット制御部５４は、第２光学ユニット６２のＸ軸調節部６２４を制御して、第２光学素子６２１がＸ線源２と検出器４との間のＸ線の光路から退避させ、第１光学ユニット６１のＸ軸調節部６１４を制御して、第１光学素子６１１がＸ線源２と検出器４との間のＸ線の光路上に挿入させる。第１光学素子６１１に対しても第２光学素子６２１の場合と同様に処理が行われる。すなわち、Ｘ線制御部５１によりＸ線源２から出力され、第１光学素子６１１の開口部６１９を通過したＸ線の強度分布を示す電子信号が検出器４から出力される。算出部５５は、この電気信号により示されるＸ線の強度分布に基づいて、上述したようにして、第１光学素子６１１の開口部６１９の傾斜に関する情報を算出する。光学ユニット制御部５４は、第１光学ユニット６１の調節部６１３（傾き調節部６１７）を制御して、傾斜に関する情報に基づいて第１光学素子６１１をＸ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りに回転させて、第１光学素子６１１の開口部６１９の検出器４の検出面に対する傾斜を調節させる。
　第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の傾斜の調節が行われると、光学ユニット制御部５４は、第２光学ユニット６２のＸ軸調節部６２４を制御して、第２光学素子６２１をＸ線源２と検出器４との間のＸ線の光路上に挿入させる。光学ユニット制御部５４は、第１光学ユニット６１のＸ軸調節部６１４と第２光学ユニット６２のＸ軸調節部６２４とを制御して、第１光学素子６１１と第２光学素子６２１とのＸ軸方向の位置合わせを行う。これにより、第１光学素子６１１の開口部６１９と検出器４の画素４１１とが一対一対応となり、第２光学素子６２１の開口部６２９と検出器４の画素４１１とが一対一対応となる。
　なお、上記の説明では、第２光学素子６２１の傾斜を調節した後に第１光学素子６１１の傾斜を調節したが、第１光学素子６１１の傾斜を調節した後に第２光学素子６２１の傾斜を調節してもよい。また、上述の説明では、第１光学素子６１１の傾斜と第２光学素子６２１の傾斜とをそれぞれ調節したこの例に限定されず、第１光学素子６１１の傾斜と第２光学素子６２１の傾斜との少なくとも一方が調節されればよい。たとえば、第１光学素子６１１の傾斜が上述した方法により調節され、第２光学素子６２１の傾斜は、第１光学素子６１１の傾斜の調節に追従して第２光学素子６２１が回転することにより調節されてよい。もちろん、第２光学素子６２１の傾斜が上述した方法により調節され、第１光学素子６１１の傾斜の調節は、第２光学素子６２１の傾斜の調節に追従して行われてもよい。また、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の一方の傾斜が優先的に調節され、他方の傾斜は調節されなくてもよい。
　上述したようにして調節処理が行われた後に、被検物Ｓの位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方を生成するための一連の処理（画像生成処理）を行う。まず、退避機構３７により被検物ＳがＸ線の光路上から退避された状態で、Ｘ線源２はＸ線を出射する。検出器４は、第１光学素子６１１の開口部６１９と第２光学素子６２１の開口部６２９とを通過して入射したＸ線の強度分布に基づいた電気信号を出力する。
　次に、退避機構３７により被検物ＳがＸ線の光路上に挿入された状態で、Ｘ線源２はＸ線を出射する。検出器４は、第１光学素子６１１の開口部６１９と、被検物Ｓと、第２光学素子６２１の開口部６２９とを通過して入射したＸ線の強度分布に基づく電気信号を出力する。この場合、載置台３１、すなわち被検物Ｓを所定の回転角度にて回転させるごとに、検出器４は、入射したＸ線の強度分布に基づく電気信号を出力する。画像生成部５３は、被検物ＳがＸ線の光路から退避しているときの電気信号と、被検物ＳがＸ線の光路に挿入されているときの電気信号とを用いて、被検物Ｓ位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方を生成する。画像再構成部５６は、被検物Ｓに対するＸ線照射方向を相対的に変化させて投影し、それにより得られた複数の位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方に基づいて、公知の画像再構成処理方法を用いることで、被検物Ｓの再構成画像を生成する。
　図６に示すフローチャートを参照して、本実施の形態におけるＸ線装置１００が行う調節処理の動作について説明する。図６に示すフローチャートの各処理は、制御装置５でプログラムを実行して行われる。このプログラムは、記憶媒体（不図示）に格納されており、制御装置５により起動され、実行される。
　ステップＳ１では、光学ユニット制御部５４は、調節部６１３を制御して第１光学素子６１１をＸ線の光路から退避させ、調節部６２３を制御して第２光学素子６２１をＸ線の光路上に挿入させてステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、Ｘ線制御部５１は、Ｘ線源２にＸ線を出射させてステップＳ３へ進む。
　ステップＳ３では、算出部５５は、検出器４から出力されて電気信号に基づいて、第２光学素子６２１の開口部６２９を通過したＸ線の強度分布を算出し、第２光学素子６２１の傾斜に関する情報を算出してステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、光学ユニット制御部５４は、調節部６２３の傾き調節部６２７を制御して、第２光学素子６２１を傾斜に関する情報に基づいて回転させて傾斜を調節し、ステップＳ５へ進む。なお、算出された傾斜に関する情報から、第２光学素子６２１の傾斜を調節する必要がない場合には、ステップＳ５の処理は省略され、処理はステップＳ４からステップＳ６へスキップする。
　ステップＳ５では、光学ユニット制御部５４は、調節部６１３を制御して第１光学素子６１１をＸ線の光路上に挿入し、調節部６２３を制御して第２光学素子６２１をＸ線の光路から退避させてステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、ステップＳ２と同様に、Ｘ線制御部５１は、Ｘ線源２にＸ線を出射させてステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、算出部５５は、検出器４から出力されて電気信号に基づいて、第１光学素子６１１の開口部６１９を通過したＸ線の強度分布を算出し、第１光学素子６１１の傾斜に関する情報を算出してステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、光学ユニット制御部５４は、調節部６１３の傾き調節部６１７を制御して、第１光学素子６１１を傾斜に関する情報に基づいて回転させて傾斜を調節し、ステップＳ９へ進む。なお、算出された傾斜に関する情報から、第１光学素子６１１の傾斜を調節する必要がない場合には、ステップＳ８の処理は省略され、処理はステップＳ７からステップＳ９へスキップする。
　ステップＳ９では、光学ユニット制御部５４は、調節部６２３を制御して第２光学素子６２１をＸ線の光路上に挿入してステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０においては、光学ユニット制御部５４は、調節部６１３を制御して第１光学素子６１１の開口部６１９と検出器４の画素４１１とが一対一対応となるようにＸ軸方向の位置を調節し、調節部６２３を制御して第２光学素子６２１の開口部６２９と検出器４の画素４１１とが一対一対応となるようにＸ軸方向の位置を調節して処理を終了する。この後、載置台３１上に載置された被検物Ｓの画像を生成するための画像生成処理が行われる。
　なお、上述した実施の形態においては、画像生成部５３は位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方を生成する場合を例に挙げて説明したが、画像生成部５３は、Ｘ線の強度情報に基づいて、吸収画像データを生成してもよい。すなわち、本実施の形態の画像生成部５３は、吸収画像データ、位相画像データおよび散乱画像データのうちの少なくとも１つを生成することができる。
　次に、図面を参照して、本発明の実施の形態による構造物製造システムを説明する。本実施の形態の構造物製造システムは、たとえば自動車のドア部分、エンジン部分、ギア部分および回路基板を備える電子部品等の成型品を作成する。
　図７は本実施の形態による構造物製造システム４００の構成の一例を示すブロック図である。構造物製造システム４００は、第１の実施の形態にて説明したＸ線装置１００と、設計装置４１０と、成形装置４２０と、制御システム４３０と、リペア装置４４０とを備える。
　設計装置４１０は、構造物の形状に関する設計情報を作成する際にユーザが用いる装置であって、設計情報を作成して記憶する設計処理を行う。設計情報は、構造物の各位置の座標を示す情報である。設計情報は成形装置４２０および後述する制御システム４３０に出力される。成形装置４２０は設計装置４１０により作成された設計情報を用いて構造物を作成、成形する成形処理を行う。この場合、成形装置４２０は、３Ｄプリンター技術で代表される積層加工、鋳造加工、鍛造加工および切削加工のうち少なくとも１つを行うものについても本発明の一態様に含まれる。
　Ｘ線装置１００は、成形装置４２０により成形された構造物の形状を測定する測定処理を行う。Ｘ線装置１００は、構造物を測定した測定結果である構造物の座標を示す情報（以後、形状情報と呼ぶ）を制御システム４３０に出力する。制御システム４３０は、座標記憶部４３１と、検査部４３２とを備える。座標記憶部４３１は、上述した設計装置４１０により作成された設計情報を記憶する。
　検査部４３２は、成形装置４２０により成形された構造物が設計装置４１０により作成された設計情報に従って成形されたか否かを判定する。換言すると、検査部４３２は、成形された構造物が良品か否かを判定する。この場合、検査部４３２は、座標記憶部４３１に記憶された設計情報を読み出して、設計情報とＸ線装置１００から入力した形状情報とを比較する検査処理を行う。検査部４３２は、検査処理としてたとえば設計情報が示す座標と対応する形状情報が示す座標とを比較し、検査処理の結果、設計情報の座標と形状情報の座標とが一致している場合には設計情報に従って成形された良品であると判定する。設計情報の座標と対応する形状情報の座標とが一致していない場合には、検査部４３２は、座標の差分が所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内であれば修復可能な不良品と判定する。
　修復可能な不良品と判定した場合には、検査部４３２は、不良部位と修復量とを示すリペア情報をリペア装置４４０へ出力する。不良部位は設計情報の座標と一致していない形状情報の座標を有する部位であり、修復量は不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分である。リペア装置４４０は、入力したリペア情報に基づいて、構造物の不良部位を再加工するリペア処理を行う。リペア装置４４０は、リペア処理にて成形装置４２０が行う成形処理と同様の処理を再度行う。
　図８に示すフローチャートを参照しながら、構造物製造システム４００が行う処理について説明する。
　ステップＳ３１では、設計装置４１０はユーザによって構造物の設計を行う際に用いられ、設計処理により構造物の形状に関する設計情報を作成し記憶してステップＳ３２へ進む。なお、設計装置４１０で作成された設計情報のみに限定されず、既に設計情報がある場合には、その設計情報を入力することで、設計情報を取得するものについても本発明の一態様に含まれる。ステップＳ３２では、成形装置４２０は成形処理により、設計情報に基づいて構造物を作成、成形してステップＳ３３へ進む。ステップＳ３３においては、Ｘ線装置１００は測定処理を行って、構造物の形状を計測し、形状情報を出力してステップＳ３４へ進む。
　ステップＳ３４では、検査部４３２は、設計装置４１０により作成された設計情報とＸ線装置１００により測定され、出力された形状情報とを比較する検査処理を行って、ステップＳ３５へ進む。ステップＳ３５では、検査処理の結果に基づいて、検査部４３２は成形装置４２０により成形された構造物が良品か否かを判定する。構造物が良品である場合、すなわち設計情報の座標と形状情報の座標との差が所定の範囲内の場合には、ステップＳ３５が肯定判定されて処理を終了する。構造物が良品ではない場合、すなわち設計情報の座標と形状情報の座標とが一致しない場合や設計情報には無い座標が検出された場合には、ステップＳ３５が否定判定されてステップＳ３６へ進む。
　ステップＳ３６では、検査部４３２は構造物の不良部位が修復可能か否かを判定する。不良部位が修復可能ではない場合、すなわち不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分が所定範囲を超えている場合には、ステップＳ３６が否定判定されて処理を終了する。不良部位が修復可能な場合、すなわち不良部位における設計情報の座標と形状情報の座標との差分が所定範囲内の場合には、ステップＳ３６が肯定判定されてステップＳ３７へ進む。この場合、検査部４３２はリペア装置４４０にリペア情報を出力する。ステップＳ３７においては、リペア装置４４０は、入力したリペア情報に基づいて、構造物に対してリペア処理を行ってステップＳ３３へ戻る。なお、上述したように、リペア装置４４０は、リペア処理にて成形装置４２０が行う成形処理と同様の処理を再度行う。
　上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）第１光学素子６１１は、Ｘ線源２と被検物Ｓとの間に設けられ、Ｘ線を通過する開口部６１９を有し、第２光学素子６２１は、被検物Ｓと検出器４との間に設けられ、開口部６１９からのＸ線を通過する開口部６２９を有する。算出部５５は、基準面に対する第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方の傾斜に関する情報を出力する。これにより、Ｘ線装置１００のＸ線源２から検出器４までの距離が短く、開口部６１９、６２９におけるＸ線のケラレの影響が大きい場合に、生成される位相画像データや散乱画像データの画質低下に影響を与える第１光学素子６１１の開口部６１９と第２光学素子６２１の開口部６２９の傾斜の状態を把握することができる。したがって、Ｘ線装置１００の装置を小型化した場合であっても、生成される位相画像データや散乱画像データの画質の低下を抑制し、被検物Ｓの検査精度の低下を抑制できる。
（２）傾斜に関する情報は、検出面に対する第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方の傾斜方向および傾斜量の少なくとも一方である。すなわち、開口部６１９、６２９が形成された第１光学素子６１１、第２光学素子６２１が、検出器４の検出面（すなわちＸＹ平面）に対してどの方向にどれだけの角度の傾斜を有しているのかを把握することができる。これにより、傾斜に関する情報を、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜を調節する際に使用することができる。
（３）傾斜に関する情報は、開口部６１９、６２９の延伸方向に沿ったＹ軸の周りの傾斜方向および傾斜量の少なくとも一方である。これにより、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜を調節する際に、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１をＹ軸周りに回転させる量や回転方向を把握することが可能となる。
（４）調節部６１３、６２３は、傾斜量が所定値以下となるように第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方を延伸方向に沿った軸の周りに回転させ、傾斜を調節する。したがって、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜に起因する画質の低下が抑制された位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方を生成することが可能となる。
（５）傾斜に関する情報は、第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方と検出器４との位置から推定されるＸ線の強度分布と、検出器４で検出されたＸ線の強度分布との一致度である。これにより、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜角度を算出しない場合であっても、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜の状態を示す情報を取得できる。
（６）一致度は、Ｘ線の強度分布のピーク位置のずれ量、および、強度分布の最大ずれ量の少なくとも一方に基づいて算出される。これにより、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜角度を算出しない場合であっても、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜の状態を示す情報を精度よく取得できる。
（７）調節部６１３、６２３は、一致度が所定値以上となるように第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方を、開口部６１９および開口部６２９の延伸方向に沿ったＹ軸の周りに回転させ、傾斜を調節する。これにより、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜角度を算出しない場合であっても、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜を調節することができる。
（８）調節部６１３、６２３は、ずれ量が所定値以下となるように第１光学素子６１１および第２光学素子６２１の少なくとも一方を、開口部６１９および開口部６２９の延伸方向に沿ったＹ軸の周りに回転させ、傾斜を調節する。これにより、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜角度を算出しない場合であっても、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１の傾斜を調節することができる。
（９）退避機構３７により、被検物Ｓが載置された載置台３１をＹ軸方向に沿って移動させることにより、被検物ＳをＸ線の光路から退避させたり、Ｘ線の光路に挿入させたりする。これにより、被検物Ｓが載置された載置台３１がＸ方向に沿って移動してＸ線の光路に被検物Ｓが挿抜される場合と比較して、装置全体がＺ軸周りに傾斜することを防ぐことができる。すなわち、画像生成処理の際に、被検物ＳがＸ線の光路から退避しているときにおけるＸ線源２と、第１光学素子６１１、第２光学素子６２１および検出器４との位置関係が、被検物ＳがＸ線の光路中に挿入されているときにおける上記の各構成の位置関係と異なるものとなることを防ぐことができる。その結果、生成される位相画像データおよび散乱画像データの少なくとも一方の画質の低下を抑制できる。
（１０）構造物製造システム４００のＸ線装置１００は、設計装置４１０の設計処理に基づいて成形装置４２０により作成された構造物の形状情報を取得する測定処理を行い、制御システム４３０の検査部４３２は、測定処理にて取得された形状情報と設計処理にて作成された設計情報とを比較する検査処理を行う。したがって、構造物の欠陥の検査や構造物の内部の情報を非破壊検査によって取得し、構造物が設計情報の通りに作成された良品であるか否かを判定できるので、構造物の品質管理に寄与する。
（１１）リペア装置４４０は、検査処理の比較結果に基づいて、構造物に対して成形処理を再度行うリペア処理を行うようにした。したがって、構造物の不良部分が修復可能な場合には、再度成形処理と同様の処理を構造物に対して施すことができるので、設計情報に近い高品質の構造物の製造に寄与する。
　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（１）上述した実施の形態においては、調節部６１３、６２３により第１光学素子６１１や第２光学素子６２１の傾斜を傾斜に関する情報に基づいて調節する場合を例に挙げたが、Ｘ線装置１００は、調節部６１３、６２３を備えていなくてもよい。この場合、算出部５５は、算出した傾斜角度や傾斜方向を傾斜に関する情報として表示モニタ（不図示）に表示させればよい。すなわち、算出部５５は、傾斜に関する情報を表す画像データを表示モニタ上に出力する出力部として機能する。ユーザは、表示モニタ上に表示された傾斜に関する情報を参照して、第１光学素子６１１や第２光学素子６２１の傾斜を手動で調節することができる。
　算出部５５が傾斜角度や傾斜方向を傾斜に関する情報として算出するものに限定されない。たとえば、Ｘ線の強度分布（たとえば、図５に示すようなグラフ）を傾斜に関する情報として表示モニタ（不図示）に表示してもよい。この場合、算出部５５は、Ｘ線の強度分布を表す画像データを傾斜に関する情報として表示モニタ上に出力する出力部として機能する。これにより、ユーザは、表示されたＸ線の強度分布を参照して、第１光学素子６１１や第２光学素子６２１の傾斜を手動で調節することができる。
（２）上述した実施の形態においては、Ｘ線装置１００の制御装置５は、画像生成部５３および画像再構成部５６を有するものとして説明したが、制御装置５が画像生成部５３と画像再構成部５６とを有していなくてもよい。画像生成部５３と画像再構成部５６とが、Ｘ線装置１００とは別体の処理装置等に設けられ、検出器４から出力された信号を、たとえばネットワークや記憶媒体等を介して取得して、吸収画像データや位相画像データや散乱画像データや３次元データを生成してもよい。
　本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
　次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
　日本国特願２０１８－１６１１００号（２０１８年８月３０日出願）
２…Ｘ線源
４…検出器
５…制御装置
６…光学ユニット
５３…画像生成部
５４…光学ユニット制御部
５５…算出部
５６…画像再構成部
６１…第１光学ユニット
６２…第２光学ユニット
１００…Ｘ線装置
４００…構造物製造システム
４１０…設計装置
４２０…成形装置
４３０…制御システム
４４０…リペア装置
６１１…第１光学素子
６１３、６２３…調節部
６１７、６２７…傾き調節部
６１９、６２９…開口部
６２１…第２光学素子

Claims (28)

  1. 　被検物へ向けてＸ線を出射するＸ線源と、
    　前記Ｘ線を検出する検出器と、
    　前記Ｘ線源と前記被検物との間に設けられ、前記Ｘ線が通過する第１通過部を有する第１部材と、
    　前記被検物と前記検出器との間に設けられ、前記被検物を通過した前記Ｘ線が通過する第２通過部を有する第２部材と、
    　基準面に対する前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の傾斜に関する情報を出力する出力部と、を備えるＸ線装置。
  2. 　請求項１に記載のＸ線装置において、
    　前記傾斜に関する情報に基づいて、前記検出器により検出された前記Ｘ線の強度分布が所定の分布となるように調節する調節部を備えるＸ線装置。
  3. 　請求項１または２に記載のＸ線装置において、
    　前記傾斜に関する情報は、前記検出器により検出された前記Ｘ線の強度分布であるＸ線装置。
  4. 　請求項１または２に記載のＸ線装置において、
    　前記検出器は、前記Ｘ線を受光する検出面を有し、
    　前記傾斜に関する情報は、前記検出面に対する前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の傾斜方向および傾斜量の少なくとも一方であるＸ線装置。
  5. 　請求項４に記載のＸ線装置において、
    　前記傾斜に関する情報は、前記第１通過部および前記第２通過部の延伸方向に沿った軸の周りの傾斜方向および傾斜量の少なくとも一方であるＸ線装置。
  6. 　請求項５に記載のＸ線装置において、
    　前記傾斜量が所定値以下となるように前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方を前記延伸方向に沿った軸の周りに回転させ、前記傾斜を調節する調節部を備えるＸ線装置。
  7. 　請求項１または２に記載のＸ線装置において、
    　前記傾斜に関する情報は、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方と前記検出器との位置から推定されるＸ線の強度分布と、前記検出器で検出された前記Ｘ線の強度分布との一致度であるＸ線装置。
  8. 　請求項７に記載のＸ線装置において、
    　前記一致度は、前記Ｘ線の強度分布のピーク位置のずれ量、および、前記強度分布の最大ずれ量の少なくとも一方に基づいて算出されるＸ線装置。
  9. 　請求項７または８に記載のＸ線装置において、
    　前記一致度が所定値以上となるように前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方を、前記第１通過部および前記第２通過部の延伸方向に沿った軸の周りに回転させ、前記傾斜を調節する調節部を備えるＸ線装置。
  10. 　請求項８に記載のＸ線装置において、　
    　前記ずれ量が所定値以下となるように前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方を、前記第１通過部および前記第２通過部の延伸方向に沿った軸の周りに回転させ、前記傾斜を調節する調節部を備えるＸ線装置。
  11. 　請求項１から１０までのいずれか一項に記載のＸ線装置において、
    　前記Ｘ線源から前記検出器の検出面までの距離は１０００ｍｍ以下であるＸ線装置。
  12. 　請求項１から１１までのいずれか一項に記載のＸ線装置において、
    　前記検出器から出力される前記Ｘ線の強度分布に基づいて、前記Ｘ線の吸収像、微分位相像および散乱像の少なくとも１つを生成する画像生成部を更に備えるＸ線装置。
  13. 　被検物へ向けてＸ線を出射するＸ線源と、
    　前記Ｘ線を検出する検出器と、
    　前記被検物と前記検出器との間に設けられ、前記被検物を透過した前記Ｘ線が通過する通過部を有する部材と、
    　基準面に対する前記部材の傾斜に関する情報を出力する出力部と、
    　を備えるＸ線装置。
  14. 　Ｘ線源から被検物へ向けてＸ線を出射することと、
    　前記Ｘ線源と前記被検物との間に設けられた第１部材の第１通過部と、前記被検物と検出器との間に設けられた第２部材の第２通過部とを通過した前記Ｘ線を検出器にて検出することと、
    　基準面に対する前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の傾斜に関する情報を出力することと、
    　を含むＸ線装置の調節方法。
  15. 　請求項１４に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記傾斜に関する情報に基づいて、前記検出器により検出された前記Ｘ線の強度分布が所定の分布となるように調節するＸ線装置の調節方法。
  16. 　請求項１４または１５に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記傾斜に関する情報は、前記検出器により検出された前記Ｘ線の強度分布であるＸ線装置の調節方法。
  17. 　請求項１４または１５に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記傾斜に関する情報は、前記検出器の検出面に対する前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方の傾斜方向および傾斜量の少なくとも一方であるＸ線装置の調節方法。
  18. 　請求項１７に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記傾斜に関する情報は、前記第１通過部および前記第２通過部の延伸方向に沿った軸の周りの傾斜方向および傾斜量の少なくとも一方であるＸ線装置の調節方法。
  19. 　請求項１８に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記傾斜量が所定値以下となるように前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方を前記延伸方向に沿った軸の周りに回転させ、前記傾斜を調節すること、を含むＸ線装置の調節方法。
  20. 　請求項１４または１５に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記傾斜に関する情報は、前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方と前記検出器の位置から推定されるＸ線の強度分布と、前記検出器で検出された前記Ｘ線の強度分布との一致度であるＸ線装置の調節方法。
  21. 　請求項２０に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記一致度は、前記Ｘ線の強度分布のピーク位置のずれ量、および、前記強度分布の最大ずれ量の少なくとも一方に基づいて算出されるＸ線装置の調節方法。
  22. 　請求項２０または２１に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記一致度が所定値以上となるように前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方を、前記第１通過部および前記第２通過部の延伸方向に沿った軸の周りに回転させ、前記傾斜を調節することを含むＸ線装置の調節方法。
  23. 　請求項２１に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記ずれ量が所定値以下となるように前記第１部材および前記第２部材の少なくとも一方を、前記第１通過部および前記第２通過部の延伸方向に沿った軸の周りに回転させ、前記傾斜を調節することを含むＸ線装置の調節方法。
  24. 　請求項１４から２３までのいずれか一項に記載のＸ線装置の調節方法において、
    　前記検出器から出力される前記Ｘ線の強度分布に基づいて、前記Ｘ線の吸収像、微分位相像および散乱像の少なくとも１つを生成することを含むＸ線装置の調節方法。
  25. 　被検物へ向けてＸ線を出射することと、
    　前記被検物と検出器との間に設けられた部材の通過部を通過した前記Ｘ線を検出することと、
    　基準面に対する前記部材の傾斜に関する情報を出力することと、
    　を含むＸ線装置の調節方法。
  26. 　構造物の形状に関する設計情報を作成し、
    　前記設計情報に基づいて前記構造物を作成し、
    　作成された前記構造物の形状を、請求項１から１３までのいずれか一項に記載のＸ線装置を用いて計測して形状情報を取得し、
    　前記取得された前記形状情報と前記設計情報とを比較する構造物の製造方法。
  27. 　請求項２６に記載の構造物の製造方法において、
    　前記形状情報と前記設計情報との比較結果に基づいて実行され、前記構造物の再加工を行う、構造物の製造方法。
  28. 　請求項２７に記載の構造物の製造方法において、
    　前記構造物の再加工は、前記設計情報に基づいて前記構造物の作成を再度行う、構造物の製造方法。
     
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