放射線画像取得装置
【課題】異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、しかも、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる放射線画像取得装置を提供する。
【解決手段】本発明の放射線画像取得装置１では、表面検出器３および裏面検出器４によって、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、対象物Ａと波長変換板６との間には撮像手段が何ら介在していないため、対象物Ａを透過した放射線に与える影響が低減され、低エネルギー帯の放射線が好適に検出される。しかも、表面検出器３および裏面検出器４によって集光されるシンチレーション光はそれぞれ法線Ｂ，Ｃ方向に対して角度θ１，θ２をなす方向に出射されるため、放射線画像Ｐａ，Ｐｂには同様のあおりが生じ、入射面６ａ側および裏面６ｂ側の画像間における演算が容易になっている。
【解決手段】本発明の放射線画像取得装置１では、表面検出器３および裏面検出器４によって、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、対象物Ａと波長変換板６との間には撮像手段が何ら介在していないため、対象物Ａを透過した放射線に与える影響が低減され、低エネルギー帯の放射線が好適に検出される。しかも、表面検出器３および裏面検出器４によって集光されるシンチレーション光はそれぞれ法線Ｂ，Ｃ方向に対して角度θ１，θ２をなす方向に出射されるため、放射線画像Ｐａ，Ｐｂには同様のあおりが生じ、入射面６ａ側および裏面６ｂ側の画像間における演算が容易になっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に記載されるように、Ｘ線源から発せられて撮像対象物を透過したＸ線を平板状のシンチレータに照射し、シンチレータで発光した可視光（シンチレーション光）をシンチレータの両面に積層させた固体光検出器により検出し、各固体光検出器から出力された画像信号を重ね合わせて放射線画像を取得する装置が知られている。この装置では、シンチレータにおけるＸ線の入射面およびその裏面に光検出素子をカップリングさせており、入射面側の光検出素子と裏面側の光検出素子とのそれぞれにおいて可視光を検出することで、可視光の検出効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにシンチレータの両面でシンチレーション光を検出する装置では、入射面側とその裏面側とで異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、いわゆるデュアルエナジーの画像取得が可能となる。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の装置では、対象物を透過した放射線は、入射面側の光検出素子を透過してシンチレータに到達するため、比較的低いエネルギー帯の放射線が入射面側の光検出素子に吸収されてしまう。例えば、対象物が軽い原子から形成される場合、対象物を透過した放射線が入射面側の光検出素子によって吸収されることがある。このように、対象物を透過した放射線が入射面側の光検出素子の影響を受けてしまうという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、しかも、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる放射線画像取得装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る放射線画像取得装置は、放射線を出射する放射線源と、放射線源から出射され、対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、波長変換部材の放射線の入射面から入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第１の撮像手段と、波長変換部材の入射面とは反対側の面から反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第２の撮像手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る放射線画像取得装置によれば、第１の撮像手段および第２の撮像手段によって、波長変換部材の放射線の入射面とその反対側の面とから出射されるシンチレーション光がそれぞれ集光され、撮像される。これにより、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、第１の撮像手段は、入射面から出射されるシンチレーション光を集光するため、波長変換部材から離間した位置に配置される。よって、対象物と波長変換部材との間に撮像手段が介在しない構成とすることができ、撮像手段が対象物を透過した放射線に影響を与えてしまうような事態を回避できる。従って、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる。さらには、第１の撮像手段によって集光されるシンチレーション光は入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射され、第２の撮像手段によって集光されるシンチレーション光は反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるため、いずれの撮像手段によって撮像される放射線画像にも同様のあおりが生じる。よって、入射面側および反対側の面側の画像間における補正などの演算が容易になる。
【０００９】
また、第１の撮像手段および第２の撮像手段のそれぞれは、波長変換部材から出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部と、集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部と、を有すると好適である。この場合、波長変換部材の入射面および反対側の面の各面に焦点が合うように集光することで、エネルギー分別が良好で、明るい放射線画像を取得することができる。
【００１０】
ここで、第１の撮像手段および第２の撮像手段は、波長変換部材に対して面対称に配置されると好適である。この場合、第１の撮像手段によって撮像される放射線画像と、第２の撮像手段によって撮像される放射線画像とでは、等しいあおりが生じることとなる。よって、入射面側および反対側の面側の画像間における演算では、画像を反転させて補正するといった演算を要することがなく、より一層演算が容易になる。
【００１１】
また、第１の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の入射面の法線方向に対する傾斜角度と、第２の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の反対側の面の法線方向に対する傾斜角度と、は互いに異なっており、第１の撮像手段によって撮像された画像および第２の撮像手段によって撮像された画像のうち少なくとも一方を補正する補正手段を更に備えると好適である。この場合、第１の撮像手段によって撮像される放射線画像と、第２の撮像手段によって撮像される放射線画像とでは、互いに異なるあおりが生じることとなる。ここで、補正手段によって、少なくとも一方の画像のあおりを補正して両画像のあおり具合を一致させることにより、高精度のデュアルエナジー撮像が実現される。
【００１２】
また、対象物は半導体デバイスであり、上記放射線画像取得装置は、当該半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置に適用されると好適である。この場合、検査対象となる半導体デバイスを透過した放射線が撮像部（画像取得用の撮像素子）によりカットされることがないため、半導体デバイスの故障などを精度良く検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、かつ、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。
【図２】図１の放射線画像取得装置における投影像の説明図である。
【図３】図１の放射線画像取得装置における画像のあおりの説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。
【図５】図４の放射線画像取得装置における投影像のあおりの説明図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。
【図７】本発明の変形例である放射線画像取得装置における画像のあおりの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
【００１６】
図１に示すように、放射線画像取得装置１は、半導体デバイス等の電子部品や食料品等といった対象物Ａの放射線画像を取得するための装置である。放射線画像取得装置１は、対象物Ａに向けて白色Ｘ線等の放射線を出射する放射線源２と、放射線源２から出射されて対象物Ａを透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる波長変換板６と、波長変換板６の放射線の入射面６ａから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する表面観察用光検出器３と、入射面６ａとは反対側の面である裏面６ｂから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する裏面観察用光検出器４と、を備えている。これらの放射線源２、波長変換板６、表面観察用光検出器３、及び裏面観察用光検出器４は、図示しない筐体に収容され、筐体内で固定される。
【００１７】
波長変換板６は、平板状の波長変換部材であり、例えばGd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、CsI:Tl、CdWO4、CaWO4、Gd2SiO5:Ce、Lu0.4Gd1.6SiO5、Bi4Ge3O12、Lu2SiO5:Ce、Y2SiO5、YAlO3:Ce、Y2O2S:Tb、YTaO4:Tm等のシンチレータである。波長変換板６の厚さは数μｍ〜数ｍｍの範囲で検出する放射線のエネルギー帯によって適切な値に設定されている。
【００１８】
表面観察用光検出器３（以下、「表面検出器３」と称する）は、波長変換板６に投影された対象物Ａの投影像（放射線透過像）を波長変換板６の入射面６ａ側から撮像する間接変換方式の撮像手段である。表面検出器３は、波長変換板６の入射面６ａから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部３ａと、集光レンズ部３ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部３ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器である。集光レンズ部３ａは、表面検出器視野１３のシンチレーション光を集光する。撮像部３ｂとしては、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等が用いられる。
【００１９】
裏面観察用光検出器４（以下、「裏面検出器４」と称する）は、波長変換板６に投影された対象物Ａの投影像（放射線透過像）を波長変換板６の裏面６ｂ側から撮像する間接変換方式の撮像手段である。裏面検出器４は、波長変換板６の裏面６ｂから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部４ａと、集光レンズ部４ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部４ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器であり、上記の表面検出器３と同様の構成を有している。集光レンズ部４ａは、裏面検出器視野１４のシンチレーション光を集光する。撮像部４ｂとしては、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等が用いられる。
【００２０】
さらに、放射線画像取得装置１は、表面検出器３および裏面検出器４における撮像タイミングを制御するタイミング制御部７と、表面検出器３および裏面検出器４から出力された画像信号を入力し、入力した各画像信号に基づいて画像処理等の所定の処理を実行する画像処理装置８と、画像処理装置８から出力された画像信号を入力し、放射線画像を表示する表示装置９とを備えている。タイミング制御部７および画像処理装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェイス等を有するコンピュータから構成される。表示装置９としては、公知のディスプレイが用いられる。なお、タイミング制御部７および画像処理装置８は、単一のコンピュータにより実行されるプログラムとして構成してもよいし、個別に設けられるユニットとして構成してもよい。
【００２１】
続いて、上記した放射線源２、波長変換板６、表面検出器３、及び裏面検出器４の位置関係について説明する。図１に示すように、放射線源２は、放射線の光軸Ｘが波長変換板６の入射面６ａの法線Ｂに一致するように配置されている。すなわち、放射線源２は、対象物Ａおよび入射面６ａに対峙すると共に、入射面６ａの法線Ｂ上に配置されている。ここで、放射線の光軸Ｘとは、放射線源２の放射線出射点と波長変換板６の入射面６ａ上の任意の点γとを結ぶ直線である。本実施形態では、任意の点γが入射面６aの中心点となるように設定されており、この場合、比較的ムラなく放射線が照射される。また、法線Ｂとは、入射面６ａ上の任意の点αから延びる入射面６ａに対して垂直な直線である。本実施形態では、任意の点αが入射面６aの中心点となるように設定されており、放射線の光軸Ｘと法線Ｂとは一致している。もちろん、任意の点γおよび任意の点αは入射面６aの中心点である必要はない。
【００２２】
表面検出器３は、波長変換板６の入射面６ａから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部３ａの光軸Ｆが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θ１をなすように配置されている。すなわち、表面検出器３は、入射面６ａに対峙すると共に、入射面６ａの法線Ｂから外れた位置に配置されている。この集光レンズ部３ａは、入射面６aに焦点を合わせ、入射面６ａから法線Ｂに対して角度θ１をなす方向（傾斜した方向）に出射されたシンチレーション光を撮像部３ｂに向けて集光する。このような集光レンズ部３aとして、シフトレンズやチルトレンズを用いることもできる。
【００２３】
上記のようにして、表面検出器３は、放射線源２の光軸Ｘから外して配置されている。すなわち、表面検出器３は、放射線源２からの放射線の出射領域（放射線束１２が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源２からの放射線による表面検出器３の被曝が防止され、表面検出器３の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。
【００２４】
裏面検出器４は、波長変換板６の裏面６ｂから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部４ａの光軸Ｇが裏面６ｂの法線Ｃに対して所定の角度θ２をなすように配置されている。すなわち、裏面検出器４は、裏面６ｂに対峙すると共に、裏面６ｂの法線Ｃから外れた位置に配置されている。ここで、法線Ｃとは、裏面６ｂ上の任意の点βから延び、裏面６ｂに対して垂直な直線である。特に、本実施形態では、任意の点βが裏面６ｂの中心点に設定されており、入射面６ａ上の任意の点αと裏面６ｂ上の任意の点βは同一直線上に位置し、この直線は法線Ｂと法線Ｃに一致する。集光レンズ部４ａは、裏面６ｂ上に焦点を合わせ、裏面６ｂから法線Ｃ方向に対して角度θ２をなす方向（傾斜した方向）に出射されたシンチレーション光を撮像部４ｂに向けて集光する。
【００２５】
ここで、放射線画像取得装置１にあっては、角度θ１と角度θ２とは互いに等しくなっている。また、放射線源２の光軸Ｘ、表面検出器３の光軸Ｆ、及び裏面検出器４の光軸Ｇは、同一平面上に位置しており、表面検出器３の光軸Ｆと裏面検出器４の光軸Ｇとは法線Ｂ，Ｃを基準として同じ側に位置している。また、波長変換板６の入射面６ａから表面検出器３までの光路長と、波長変換板６の裏面６ｂから裏面検出器４までの光路長とは、等しいことが好ましい。また、表面検出器３および裏面検出器４は、波長変換板６に対して面対称に配置されることが好ましい。
【００２６】
続いて、上記の構成を有する放射線画像取得装置１の動作について説明する。まず、表面検出器３および裏面検出器４による撮像が同時に行われるよう、タイミング制御部７による制御が行われる。タイミング制御部７の撮像タイミング制御により、対象物Ａの放射線透過像を異なるエネルギー帯で画像化することができる。詳述すると、表面検出器３によって比較的低いエネルギー帯の放射線透過像が画像化され、また、裏面検出器４によって比較的高いエネルギー帯の放射線透過像が画像化される。これにより、デュアルエナジー撮像が実現される。なお、放射線画像取得装置１では、表面検出器３と裏面検出器４との撮像タイミングをそれぞれ異なるように制御することが可能である。また、表面検出器３と裏面検出器４とのそれぞれにおける露光時間や撮影枚数が異なるように制御してもよい。
【００２７】
表面検出器３および裏面検出器４の機能に関し、換言すると、表面検出器３によって、比較的入射面６ａ側で変換された蛍光(シンチレーション光)が検出される。入射面６ａ側で変換された蛍光の検出は、蛍光のボケが少なく、また、蛍光の輝度が高いといった特長を有する。これは、表面観察においては、波長変換板６の内部における拡散や自己吸収の影響を低減できるためである。一方、裏面検出器４では、波長変換板６の比較的裏面６ｂ側で変換された蛍光が検出される。この場合も、波長変換板６の内部における拡散や自己吸収の影響を低減できる。
【００２８】
次に、表面検出器３および裏面検出器４のそれぞれによって、表裏両面の放射線画像に対応する画像信号が画像処理装置８に出力される。表面検出器３および裏面検出器４のそれぞれから出力された画像信号が画像処理装置８に入力されると、画像処理装置８によって、入力した画像信号に基づいて差分演算や加算演算といった画像間演算などの所定の処理が実行され、画像処理後の画像信号が表示装置９に出力される。そして、画像処理装置８から出力された画像処理後の画像信号が表示装置９に入力されると、表示装置９によって、入力した画像処理後の画像信号に応じた放射線画像が表示される。
【００２９】
図２（ａ）は、放射線画像取得装置１における放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図２（ｂ）は、放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す正面図、図２（ｃ）は、波長変換板６に投影される対象物Ａの投影像Ｄを示す平面図である。図２では、理解を容易にするために、対象物Ａが立方体形状である場合について示している。図２（ａ）に示すように、放射線源２が入射面６ａの法線Ｂ上に配置され、放射線の光軸Ｘが入射面６ａの法線Ｂに一致していると、図２（ｃ）に示すように、入射面６ａ上への投影像Ｄにはあおり（パース）が生じない。
【００３０】
図３（ａ）は、放射線画像取得装置１において入射面６ａ上に投影された投影像Ｄを示す平面図、図３（ｂ）は、表面検出器３、裏面検出器４、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図３（ｃ）は、表面検出器３によって取得されて画像処理装置８に入力される表面側画像Ｐａを示す図、図３（ｄ）は、裏面検出器４によって取得されて画像処理装置８に入力される裏面側画像Ｐｂを示す図である。
【００３１】
ここでは、投影像Ｄの一部が特徴部ｄ（図３の例では、対象物Ａの側面に対応する着色された部分）になっている場合について説明する。図３（ｂ）に示すように、表面検出器３の光軸Ｇおよび裏面検出器４の光軸Ｆが法線Ｂ，Ｃに対して等しい角度θ１，θ２をなしていると、図３（ｃ），（ｄ）に示すように、表面側画像Ｐａ，Ｐｂには同様のあおり（パース）が生じることとなる。すなわち、表面側画像Ｐａに含まれる表面側波長変換板画像２０ａ、表面側対象物画像Ｈａ、及び表面側特徴部画像ｈａは、裏面側画像Ｐｂに含まれる裏面側波長変換板画像２０ｂ、裏面側対象物画像Ｈｂ、及び裏面側特徴部画像ｈｂと略等しい位置、大きさ、及び形状になっている。また、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂでは、特徴部ｄが他の部分に比して縮小されたようなあおりが生じており、対象物Ａに関してあおりの生じる向きも一致している。そして、これらは互いに反転された像になっている。
【００３２】
この場合、画像処理装置８による画像間演算では、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂのあおり補正を行うことなく表裏両面の画像Ｐａ，Ｐｂがマッチングされる。なお、画像処理装置８による画像間演算において、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂの両方のあおりを補正し、あおりの無い表面側画像および裏面側画像を得ることもできる。この場合、あおりの補正量は、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂで等しくなる。
【００３３】
以上説明した本実施形態の放射線画像取得装置１によれば、表面検出器３および裏面検出器４によって、波長変換板６の入射面６ａと裏面６ｂとから出射されるシンチレーション光がそれぞれ集光され、撮像され、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、表面検出器３は、波長変換板６から離間した位置に配置されており、対象物Ａと波長変換板６との間には検出器が何ら介在していない。よって、撮像手段が対象物Ａを透過した放射線に影響を与えてしまうような事態が回避される。従って、対象物Ａを透過した放射線に与える影響が低減され、低エネルギー帯の放射線が好適に検出される。換言すれば、放射線透過像に検出器の影が映り込まないため、ノイズ成分の発生が抑制されると共に、検出器による放射線の減衰も生じないため、信号成分の減少が抑制される。その結果として、デュアルエナジー撮像における低エネルギー帯と高エネルギー帯との差を大きくでき、高度なエネルギー分解能が発揮され、高コントラスト化を図ることができる。この利点は、対象物Ａがシリコンもしくはシリコンより軽い原子から形成される場合、特に顕著に発揮される。すなわち、対象物Ａが軽い原子から形成される場合であっても、対象物Ａを透過した低エネルギー帯の放射線が吸収されたり減衰したりすることなくシンチレーション光に変換され、この光が表面検出器３によって撮像されるため、低エネルギー帯の放射線画像を精度良く取得することができる。さらにまた、一回の撮像で低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、及び画素ずれ（ミスレジストレーション）の解消が図られる。また、１枚の波長変換板６でもデュアルエナジー化が実現される。しかも、表面検出器３によって集光されるシンチレーション光は入射面６ａの法線Ｂ方向に対して角度θ１をなす方向に出射され、裏面検出器４によって集光されるシンチレーション光は裏面６ｂの法線Ｃ方向に対して角度θ２をなす方向に出射されるため、放射線画像Ｐａ，Ｐｂには同様のあおりが生じ、これによって入射面６ａ側および裏面６ｂ側の画像間における演算が容易になっている。さらには、表面検出器３や裏面検出器４を法線Ｂ，Ｃ上に配置する場合に比して、装置全体のコンパクト化が図られている。
【００３４】
また、放射線として白色Ｘ線を用いる場合でも、白色Ｘ線の一回の撮像で低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、及び画素ずれ（ミスレジストレーション）の解消が図られる。
【００３５】
また、波長変換板６の入射面６ａおよび裏面６ｂの各面に焦点が合うように、集光レンズ部３ａおよび集光レンズ部４ａによって集光することで、エネルギー分別が良好で、明るい放射線画像を取得できる。
【００３６】
また、表面検出器３と裏面検出器４とが波長変換板６に対して面対称に配置されているため、表面側画像Ｐａと裏面側画像Ｐｂとでは等しいあおりが生じ、しかも対象物Ａに関してあおりの生じる向きも一致している。よって、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂの画像間における演算では、画像を反転させて補正するといった演算を要することがなく、より一層演算が容易になっている。
【００３７】
図４は、第２実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図４に示す放射線画像取得装置１Ａが図１に示した第１実施形態の放射線画像取得装置１と異なる点は、放射線の光軸Ｘが波長変換板６の入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θをなすように、放射線源２が配置されている点である。より具体的には、放射線源２は、放射線の光軸Ｘと集光レンズ部３ａ，４ａの光軸Ｆ，Ｇとが同一平面上に位置するように、且つ法線Ｂ，Ｃを基準として互いに反対側に位置するように配置されている。なお、ここで、任意の点γおよび任意の点αは入射面６aの中心点である必要はなく、同一の点である必要もない。また、図４においては、タイミング制御部７、画像処理装置８、及び表示装置９の図示は省略されている。図６においても、同様に、これらの構成の図示は省略されている。
【００３８】
放射線画像取得装置１Ａにおいても、表面検出器３は、放射線源２からの放射線の出射領域（放射線束１２が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源２からの放射線による表面検出器３の被曝が防止され、表面検出器３の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。
【００３９】
図５（ａ）は、放射線画像取得装置１Ｂにおける放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図５（ｂ）は、放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す正面図、図５（ｃ）は、波長変換板６に投影される対象物Ａの投影像Ｅを示す平面図である。図５では、理解を容易にするために、対象物Ａが立方体形状である場合について示している。図５（ａ）に示すように、放射線源２が入射面６ａの法線Ｂから外れた位置に配置され、放射線の光軸Ｘが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θをなしていると、図５（ｃ）に示すように、入射面６ａ上への投影像Ｅにはあおり（パース）が生じることとなる。この投影像Ｅのあおりは、画像処理装置８によって、必要に応じて補正される。なお図５（ａ）では、説明の便宜上、放射線源２の本体が光軸Ｘに対して平行となるよう図示されているが、放射線源２が配置される向きは、装置のレイアウトに応じて適宜設定することができる。
【００４０】
放射線画像取得装置１Ａによれば、放射線画像取得装置１と同様の作用効果が奏される。
【００４１】
図６は、第３実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図６に示す放射線画像取得装置１Ｂが図４に示した第２実施形態の放射線画像取得装置１Ａと異なる点は、裏面検出器４が、波長変換板６に対して表面検出器３と面対称に配置されておらず、光軸Ｆと光軸Ｇとが法線Ｂ，Ｃを基準として互いに反対側に位置している点である。すなわち、裏面検出器４は、集光レンズ部４ａの光軸Ｇと放射線源２の光軸Ｘとが法線Ｂ，Ｃを基準として同じ側に位置するように配置されている。
【００４２】
放射線画像取得装置１Ｂでは、表面検出器３によって取得される表面側画像と、裏面検出器４によって取得される裏面側画像とでそれぞれ異なるあおりが生じる。よって、画像処理装置８による画像間演算では、表面側画像および裏面側画像のあおり補正が行われる。
【００４３】
放射線画像取得装置１Ｂによれば、放射線画像取得装置１，１Ａと同様にして、対象物Ａを透過した放射線に与える影響が低減され、低エネルギー帯の放射線が好適に検出される。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、角度θ１と角度θ２とが等しい場合について説明したが、図７（ｂ）に示すように、角度θ１と角度θ２とが互いに異なっていてもよい。この場合、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、表面側画像Ｐａと裏面側画像Ｐｂとにおいてあおりの量が異なるが、画像処理装置８が補正手段として機能し、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂの少なくとも一方のあおりが補正されて両画像のあおり量を一致させることにより、高精度のデュアルエナジー撮像が実現される。例えば、図７に示すように、傾斜角度のより大きい表面検出器３によって撮像された表面側画像Ｐａの方が裏面側画像Ｐｂよりもあおり量が大きくなるが、この場合、表面側画像Ｐａを補正して裏面側画像Ｐｂに一致した表面側画像を得ることができる。なお、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂの両方のあおりを補正し、あおりの無い表面側画像および裏面側画像を得ることもできる。
【００４５】
また、放射線源２、表面検出器３、及び裏面検出器４は、光軸Ｘ、光軸Ｆ、及び光軸Ｇが同一平面状に配置される場合に限られず、法線Ｂ，Ｃ方向の軸線周りにおいて適宜３次元的に配置することができる。
【００４６】
また、上記実施形態では、検出器としてレンズカップリング型の検出器を用いたが、集光レンズ部と撮像部とをそれぞれ別体として備えてもよい。
【００４７】
また、対象物Ａを半導体デバイスとし、その半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置として上記実施形態の放射線画像取得装置を適用すると有効である。この場合、検査対象となる半導体デバイスを透過した放射線が撮像部（画像取得用の撮像素子）によりカットされることがないため、半導体デバイスの故障などを精度良く検出することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１，１Ａ，１Ｂ…放射線画像取得装置、２…放射線源、３…表面観察用光検出器（第１の撮像手段）、３ａ…集光レンズ部、３ｂ…撮像部、４…裏面観察用光検出器（第２の撮像手段）、４ａ…集光レンズ部、４ｂ…撮像部、６…波長変換板（波長変換部材）、６ａ…入射面、６ｂ…裏面（反対側の面）、８…画像処理装置（補正手段）、Ａ…対象物、Ｂ…入射面の法線、Ｃ…裏面の法線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に記載されるように、Ｘ線源から発せられて撮像対象物を透過したＸ線を平板状のシンチレータに照射し、シンチレータで発光した可視光（シンチレーション光）をシンチレータの両面に積層させた固体光検出器により検出し、各固体光検出器から出力された画像信号を重ね合わせて放射線画像を取得する装置が知られている。この装置では、シンチレータにおけるＸ線の入射面およびその裏面に光検出素子をカップリングさせており、入射面側の光検出素子と裏面側の光検出素子とのそれぞれにおいて可視光を検出することで、可視光の検出効率を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２７８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようにシンチレータの両面でシンチレーション光を検出する装置では、入射面側とその裏面側とで異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、いわゆるデュアルエナジーの画像取得が可能となる。
【０００５】
しかしながら、上述した従来の装置では、対象物を透過した放射線は、入射面側の光検出素子を透過してシンチレータに到達するため、比較的低いエネルギー帯の放射線が入射面側の光検出素子に吸収されてしまう。例えば、対象物が軽い原子から形成される場合、対象物を透過した放射線が入射面側の光検出素子によって吸収されることがある。このように、対象物を透過した放射線が入射面側の光検出素子の影響を受けてしまうという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、しかも、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる放射線画像取得装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る放射線画像取得装置は、放射線を出射する放射線源と、放射線源から出射され、対象物を透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、波長変換部材の放射線の入射面から入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第１の撮像手段と、波長変換部材の入射面とは反対側の面から反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第２の撮像手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る放射線画像取得装置によれば、第１の撮像手段および第２の撮像手段によって、波長変換部材の放射線の入射面とその反対側の面とから出射されるシンチレーション光がそれぞれ集光され、撮像される。これにより、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、第１の撮像手段は、入射面から出射されるシンチレーション光を集光するため、波長変換部材から離間した位置に配置される。よって、対象物と波長変換部材との間に撮像手段が介在しない構成とすることができ、撮像手段が対象物を透過した放射線に影響を与えてしまうような事態を回避できる。従って、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる。さらには、第１の撮像手段によって集光されるシンチレーション光は入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射され、第２の撮像手段によって集光されるシンチレーション光は反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるため、いずれの撮像手段によって撮像される放射線画像にも同様のあおりが生じる。よって、入射面側および反対側の面側の画像間における補正などの演算が容易になる。
【０００９】
また、第１の撮像手段および第２の撮像手段のそれぞれは、波長変換部材から出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部と、集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部と、を有すると好適である。この場合、波長変換部材の入射面および反対側の面の各面に焦点が合うように集光することで、エネルギー分別が良好で、明るい放射線画像を取得することができる。
【００１０】
ここで、第１の撮像手段および第２の撮像手段は、波長変換部材に対して面対称に配置されると好適である。この場合、第１の撮像手段によって撮像される放射線画像と、第２の撮像手段によって撮像される放射線画像とでは、等しいあおりが生じることとなる。よって、入射面側および反対側の面側の画像間における演算では、画像を反転させて補正するといった演算を要することがなく、より一層演算が容易になる。
【００１１】
また、第１の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の入射面の法線方向に対する傾斜角度と、第２の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の反対側の面の法線方向に対する傾斜角度と、は互いに異なっており、第１の撮像手段によって撮像された画像および第２の撮像手段によって撮像された画像のうち少なくとも一方を補正する補正手段を更に備えると好適である。この場合、第１の撮像手段によって撮像される放射線画像と、第２の撮像手段によって撮像される放射線画像とでは、互いに異なるあおりが生じることとなる。ここで、補正手段によって、少なくとも一方の画像のあおりを補正して両画像のあおり具合を一致させることにより、高精度のデュアルエナジー撮像が実現される。
【００１２】
また、対象物は半導体デバイスであり、上記放射線画像取得装置は、当該半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置に適用されると好適である。この場合、検査対象となる半導体デバイスを透過した放射線が撮像部（画像取得用の撮像素子）によりカットされることがないため、半導体デバイスの故障などを精度良く検出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得することができ、かつ、対象物を透過した放射線に与える影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。
【図２】図１の放射線画像取得装置における投影像の説明図である。
【図３】図１の放射線画像取得装置における画像のあおりの説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。
【図５】図４の放射線画像取得装置における投影像のあおりの説明図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。
【図７】本発明の変形例である放射線画像取得装置における画像のあおりの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
【００１６】
図１に示すように、放射線画像取得装置１は、半導体デバイス等の電子部品や食料品等といった対象物Ａの放射線画像を取得するための装置である。放射線画像取得装置１は、対象物Ａに向けて白色Ｘ線等の放射線を出射する放射線源２と、放射線源２から出射されて対象物Ａを透過した放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる波長変換板６と、波長変換板６の放射線の入射面６ａから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する表面観察用光検出器３と、入射面６ａとは反対側の面である裏面６ｂから出射されるシンチレーション光を集光して撮像する裏面観察用光検出器４と、を備えている。これらの放射線源２、波長変換板６、表面観察用光検出器３、及び裏面観察用光検出器４は、図示しない筐体に収容され、筐体内で固定される。
【００１７】
波長変換板６は、平板状の波長変換部材であり、例えばGd2O2S:Tb、Gd2O2S:Pr、CsI:Tl、CdWO4、CaWO4、Gd2SiO5:Ce、Lu0.4Gd1.6SiO5、Bi4Ge3O12、Lu2SiO5:Ce、Y2SiO5、YAlO3:Ce、Y2O2S:Tb、YTaO4:Tm等のシンチレータである。波長変換板６の厚さは数μｍ〜数ｍｍの範囲で検出する放射線のエネルギー帯によって適切な値に設定されている。
【００１８】
表面観察用光検出器３（以下、「表面検出器３」と称する）は、波長変換板６に投影された対象物Ａの投影像（放射線透過像）を波長変換板６の入射面６ａ側から撮像する間接変換方式の撮像手段である。表面検出器３は、波長変換板６の入射面６ａから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部３ａと、集光レンズ部３ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部３ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器である。集光レンズ部３ａは、表面検出器視野１３のシンチレーション光を集光する。撮像部３ｂとしては、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等が用いられる。
【００１９】
裏面観察用光検出器４（以下、「裏面検出器４」と称する）は、波長変換板６に投影された対象物Ａの投影像（放射線透過像）を波長変換板６の裏面６ｂ側から撮像する間接変換方式の撮像手段である。裏面検出器４は、波長変換板６の裏面６ｂから出射されるシンチレーション光を集光する集光レンズ部４ａと、集光レンズ部４ａにより集光されたシンチレーション光を撮像する撮像部４ｂと、を有するレンズカップリング型の検出器であり、上記の表面検出器３と同様の構成を有している。集光レンズ部４ａは、裏面検出器視野１４のシンチレーション光を集光する。撮像部４ｂとしては、例えばＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等が用いられる。
【００２０】
さらに、放射線画像取得装置１は、表面検出器３および裏面検出器４における撮像タイミングを制御するタイミング制御部７と、表面検出器３および裏面検出器４から出力された画像信号を入力し、入力した各画像信号に基づいて画像処理等の所定の処理を実行する画像処理装置８と、画像処理装置８から出力された画像信号を入力し、放射線画像を表示する表示装置９とを備えている。タイミング制御部７および画像処理装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェイス等を有するコンピュータから構成される。表示装置９としては、公知のディスプレイが用いられる。なお、タイミング制御部７および画像処理装置８は、単一のコンピュータにより実行されるプログラムとして構成してもよいし、個別に設けられるユニットとして構成してもよい。
【００２１】
続いて、上記した放射線源２、波長変換板６、表面検出器３、及び裏面検出器４の位置関係について説明する。図１に示すように、放射線源２は、放射線の光軸Ｘが波長変換板６の入射面６ａの法線Ｂに一致するように配置されている。すなわち、放射線源２は、対象物Ａおよび入射面６ａに対峙すると共に、入射面６ａの法線Ｂ上に配置されている。ここで、放射線の光軸Ｘとは、放射線源２の放射線出射点と波長変換板６の入射面６ａ上の任意の点γとを結ぶ直線である。本実施形態では、任意の点γが入射面６aの中心点となるように設定されており、この場合、比較的ムラなく放射線が照射される。また、法線Ｂとは、入射面６ａ上の任意の点αから延びる入射面６ａに対して垂直な直線である。本実施形態では、任意の点αが入射面６aの中心点となるように設定されており、放射線の光軸Ｘと法線Ｂとは一致している。もちろん、任意の点γおよび任意の点αは入射面６aの中心点である必要はない。
【００２２】
表面検出器３は、波長変換板６の入射面６ａから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部３ａの光軸Ｆが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θ１をなすように配置されている。すなわち、表面検出器３は、入射面６ａに対峙すると共に、入射面６ａの法線Ｂから外れた位置に配置されている。この集光レンズ部３ａは、入射面６aに焦点を合わせ、入射面６ａから法線Ｂに対して角度θ１をなす方向（傾斜した方向）に出射されたシンチレーション光を撮像部３ｂに向けて集光する。このような集光レンズ部３aとして、シフトレンズやチルトレンズを用いることもできる。
【００２３】
上記のようにして、表面検出器３は、放射線源２の光軸Ｘから外して配置されている。すなわち、表面検出器３は、放射線源２からの放射線の出射領域（放射線束１２が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源２からの放射線による表面検出器３の被曝が防止され、表面検出器３の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。
【００２４】
裏面検出器４は、波長変換板６の裏面６ｂから出射されたシンチレーション光を撮像可能なように、内蔵する集光レンズ部４ａの光軸Ｇが裏面６ｂの法線Ｃに対して所定の角度θ２をなすように配置されている。すなわち、裏面検出器４は、裏面６ｂに対峙すると共に、裏面６ｂの法線Ｃから外れた位置に配置されている。ここで、法線Ｃとは、裏面６ｂ上の任意の点βから延び、裏面６ｂに対して垂直な直線である。特に、本実施形態では、任意の点βが裏面６ｂの中心点に設定されており、入射面６ａ上の任意の点αと裏面６ｂ上の任意の点βは同一直線上に位置し、この直線は法線Ｂと法線Ｃに一致する。集光レンズ部４ａは、裏面６ｂ上に焦点を合わせ、裏面６ｂから法線Ｃ方向に対して角度θ２をなす方向（傾斜した方向）に出射されたシンチレーション光を撮像部４ｂに向けて集光する。
【００２５】
ここで、放射線画像取得装置１にあっては、角度θ１と角度θ２とは互いに等しくなっている。また、放射線源２の光軸Ｘ、表面検出器３の光軸Ｆ、及び裏面検出器４の光軸Ｇは、同一平面上に位置しており、表面検出器３の光軸Ｆと裏面検出器４の光軸Ｇとは法線Ｂ，Ｃを基準として同じ側に位置している。また、波長変換板６の入射面６ａから表面検出器３までの光路長と、波長変換板６の裏面６ｂから裏面検出器４までの光路長とは、等しいことが好ましい。また、表面検出器３および裏面検出器４は、波長変換板６に対して面対称に配置されることが好ましい。
【００２６】
続いて、上記の構成を有する放射線画像取得装置１の動作について説明する。まず、表面検出器３および裏面検出器４による撮像が同時に行われるよう、タイミング制御部７による制御が行われる。タイミング制御部７の撮像タイミング制御により、対象物Ａの放射線透過像を異なるエネルギー帯で画像化することができる。詳述すると、表面検出器３によって比較的低いエネルギー帯の放射線透過像が画像化され、また、裏面検出器４によって比較的高いエネルギー帯の放射線透過像が画像化される。これにより、デュアルエナジー撮像が実現される。なお、放射線画像取得装置１では、表面検出器３と裏面検出器４との撮像タイミングをそれぞれ異なるように制御することが可能である。また、表面検出器３と裏面検出器４とのそれぞれにおける露光時間や撮影枚数が異なるように制御してもよい。
【００２７】
表面検出器３および裏面検出器４の機能に関し、換言すると、表面検出器３によって、比較的入射面６ａ側で変換された蛍光(シンチレーション光)が検出される。入射面６ａ側で変換された蛍光の検出は、蛍光のボケが少なく、また、蛍光の輝度が高いといった特長を有する。これは、表面観察においては、波長変換板６の内部における拡散や自己吸収の影響を低減できるためである。一方、裏面検出器４では、波長変換板６の比較的裏面６ｂ側で変換された蛍光が検出される。この場合も、波長変換板６の内部における拡散や自己吸収の影響を低減できる。
【００２８】
次に、表面検出器３および裏面検出器４のそれぞれによって、表裏両面の放射線画像に対応する画像信号が画像処理装置８に出力される。表面検出器３および裏面検出器４のそれぞれから出力された画像信号が画像処理装置８に入力されると、画像処理装置８によって、入力した画像信号に基づいて差分演算や加算演算といった画像間演算などの所定の処理が実行され、画像処理後の画像信号が表示装置９に出力される。そして、画像処理装置８から出力された画像処理後の画像信号が表示装置９に入力されると、表示装置９によって、入力した画像処理後の画像信号に応じた放射線画像が表示される。
【００２９】
図２（ａ）は、放射線画像取得装置１における放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図２（ｂ）は、放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す正面図、図２（ｃ）は、波長変換板６に投影される対象物Ａの投影像Ｄを示す平面図である。図２では、理解を容易にするために、対象物Ａが立方体形状である場合について示している。図２（ａ）に示すように、放射線源２が入射面６ａの法線Ｂ上に配置され、放射線の光軸Ｘが入射面６ａの法線Ｂに一致していると、図２（ｃ）に示すように、入射面６ａ上への投影像Ｄにはあおり（パース）が生じない。
【００３０】
図３（ａ）は、放射線画像取得装置１において入射面６ａ上に投影された投影像Ｄを示す平面図、図３（ｂ）は、表面検出器３、裏面検出器４、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図３（ｃ）は、表面検出器３によって取得されて画像処理装置８に入力される表面側画像Ｐａを示す図、図３（ｄ）は、裏面検出器４によって取得されて画像処理装置８に入力される裏面側画像Ｐｂを示す図である。
【００３１】
ここでは、投影像Ｄの一部が特徴部ｄ（図３の例では、対象物Ａの側面に対応する着色された部分）になっている場合について説明する。図３（ｂ）に示すように、表面検出器３の光軸Ｇおよび裏面検出器４の光軸Ｆが法線Ｂ，Ｃに対して等しい角度θ１，θ２をなしていると、図３（ｃ），（ｄ）に示すように、表面側画像Ｐａ，Ｐｂには同様のあおり（パース）が生じることとなる。すなわち、表面側画像Ｐａに含まれる表面側波長変換板画像２０ａ、表面側対象物画像Ｈａ、及び表面側特徴部画像ｈａは、裏面側画像Ｐｂに含まれる裏面側波長変換板画像２０ｂ、裏面側対象物画像Ｈｂ、及び裏面側特徴部画像ｈｂと略等しい位置、大きさ、及び形状になっている。また、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂでは、特徴部ｄが他の部分に比して縮小されたようなあおりが生じており、対象物Ａに関してあおりの生じる向きも一致している。そして、これらは互いに反転された像になっている。
【００３２】
この場合、画像処理装置８による画像間演算では、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂのあおり補正を行うことなく表裏両面の画像Ｐａ，Ｐｂがマッチングされる。なお、画像処理装置８による画像間演算において、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂの両方のあおりを補正し、あおりの無い表面側画像および裏面側画像を得ることもできる。この場合、あおりの補正量は、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂで等しくなる。
【００３３】
以上説明した本実施形態の放射線画像取得装置１によれば、表面検出器３および裏面検出器４によって、波長変換板６の入射面６ａと裏面６ｂとから出射されるシンチレーション光がそれぞれ集光され、撮像され、異なるエネルギー帯の放射線画像を取得するデュアルエナジー撮像が実現される。ここで、表面検出器３は、波長変換板６から離間した位置に配置されており、対象物Ａと波長変換板６との間には検出器が何ら介在していない。よって、撮像手段が対象物Ａを透過した放射線に影響を与えてしまうような事態が回避される。従って、対象物Ａを透過した放射線に与える影響が低減され、低エネルギー帯の放射線が好適に検出される。換言すれば、放射線透過像に検出器の影が映り込まないため、ノイズ成分の発生が抑制されると共に、検出器による放射線の減衰も生じないため、信号成分の減少が抑制される。その結果として、デュアルエナジー撮像における低エネルギー帯と高エネルギー帯との差を大きくでき、高度なエネルギー分解能が発揮され、高コントラスト化を図ることができる。この利点は、対象物Ａがシリコンもしくはシリコンより軽い原子から形成される場合、特に顕著に発揮される。すなわち、対象物Ａが軽い原子から形成される場合であっても、対象物Ａを透過した低エネルギー帯の放射線が吸収されたり減衰したりすることなくシンチレーション光に変換され、この光が表面検出器３によって撮像されるため、低エネルギー帯の放射線画像を精度良く取得することができる。さらにまた、一回の撮像で低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、及び画素ずれ（ミスレジストレーション）の解消が図られる。また、１枚の波長変換板６でもデュアルエナジー化が実現される。しかも、表面検出器３によって集光されるシンチレーション光は入射面６ａの法線Ｂ方向に対して角度θ１をなす方向に出射され、裏面検出器４によって集光されるシンチレーション光は裏面６ｂの法線Ｃ方向に対して角度θ２をなす方向に出射されるため、放射線画像Ｐａ，Ｐｂには同様のあおりが生じ、これによって入射面６ａ側および裏面６ｂ側の画像間における演算が容易になっている。さらには、表面検出器３や裏面検出器４を法線Ｂ，Ｃ上に配置する場合に比して、装置全体のコンパクト化が図られている。
【００３４】
また、放射線として白色Ｘ線を用いる場合でも、白色Ｘ線の一回の撮像で低エネルギー画像と高エネルギー画像を同時に取得でき、同時性の確保、被爆量の低減、及び画素ずれ（ミスレジストレーション）の解消が図られる。
【００３５】
また、波長変換板６の入射面６ａおよび裏面６ｂの各面に焦点が合うように、集光レンズ部３ａおよび集光レンズ部４ａによって集光することで、エネルギー分別が良好で、明るい放射線画像を取得できる。
【００３６】
また、表面検出器３と裏面検出器４とが波長変換板６に対して面対称に配置されているため、表面側画像Ｐａと裏面側画像Ｐｂとでは等しいあおりが生じ、しかも対象物Ａに関してあおりの生じる向きも一致している。よって、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂの画像間における演算では、画像を反転させて補正するといった演算を要することがなく、より一層演算が容易になっている。
【００３７】
図４は、第２実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図４に示す放射線画像取得装置１Ａが図１に示した第１実施形態の放射線画像取得装置１と異なる点は、放射線の光軸Ｘが波長変換板６の入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θをなすように、放射線源２が配置されている点である。より具体的には、放射線源２は、放射線の光軸Ｘと集光レンズ部３ａ，４ａの光軸Ｆ，Ｇとが同一平面上に位置するように、且つ法線Ｂ，Ｃを基準として互いに反対側に位置するように配置されている。なお、ここで、任意の点γおよび任意の点αは入射面６aの中心点である必要はなく、同一の点である必要もない。また、図４においては、タイミング制御部７、画像処理装置８、及び表示装置９の図示は省略されている。図６においても、同様に、これらの構成の図示は省略されている。
【００３８】
放射線画像取得装置１Ａにおいても、表面検出器３は、放射線源２からの放射線の出射領域（放射線束１２が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源２からの放射線による表面検出器３の被曝が防止され、表面検出器３の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。
【００３９】
図５（ａ）は、放射線画像取得装置１Ｂにおける放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す斜視図、図５（ｂ）は、放射線源２、対象物Ａ、及び波長変換板６の位置関係を示す正面図、図５（ｃ）は、波長変換板６に投影される対象物Ａの投影像Ｅを示す平面図である。図５では、理解を容易にするために、対象物Ａが立方体形状である場合について示している。図５（ａ）に示すように、放射線源２が入射面６ａの法線Ｂから外れた位置に配置され、放射線の光軸Ｘが入射面６ａの法線Ｂに対して所定の角度θをなしていると、図５（ｃ）に示すように、入射面６ａ上への投影像Ｅにはあおり（パース）が生じることとなる。この投影像Ｅのあおりは、画像処理装置８によって、必要に応じて補正される。なお図５（ａ）では、説明の便宜上、放射線源２の本体が光軸Ｘに対して平行となるよう図示されているが、放射線源２が配置される向きは、装置のレイアウトに応じて適宜設定することができる。
【００４０】
放射線画像取得装置１Ａによれば、放射線画像取得装置１と同様の作用効果が奏される。
【００４１】
図６は、第３実施形態に係る放射線画像取得装置の正面図である。図６に示す放射線画像取得装置１Ｂが図４に示した第２実施形態の放射線画像取得装置１Ａと異なる点は、裏面検出器４が、波長変換板６に対して表面検出器３と面対称に配置されておらず、光軸Ｆと光軸Ｇとが法線Ｂ，Ｃを基準として互いに反対側に位置している点である。すなわち、裏面検出器４は、集光レンズ部４ａの光軸Ｇと放射線源２の光軸Ｘとが法線Ｂ，Ｃを基準として同じ側に位置するように配置されている。
【００４２】
放射線画像取得装置１Ｂでは、表面検出器３によって取得される表面側画像と、裏面検出器４によって取得される裏面側画像とでそれぞれ異なるあおりが生じる。よって、画像処理装置８による画像間演算では、表面側画像および裏面側画像のあおり補正が行われる。
【００４３】
放射線画像取得装置１Ｂによれば、放射線画像取得装置１，１Ａと同様にして、対象物Ａを透過した放射線に与える影響が低減され、低エネルギー帯の放射線が好適に検出される。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、角度θ１と角度θ２とが等しい場合について説明したが、図７（ｂ）に示すように、角度θ１と角度θ２とが互いに異なっていてもよい。この場合、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、表面側画像Ｐａと裏面側画像Ｐｂとにおいてあおりの量が異なるが、画像処理装置８が補正手段として機能し、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂの少なくとも一方のあおりが補正されて両画像のあおり量を一致させることにより、高精度のデュアルエナジー撮像が実現される。例えば、図７に示すように、傾斜角度のより大きい表面検出器３によって撮像された表面側画像Ｐａの方が裏面側画像Ｐｂよりもあおり量が大きくなるが、この場合、表面側画像Ｐａを補正して裏面側画像Ｐｂに一致した表面側画像を得ることができる。なお、表面側画像Ｐａおよび裏面側画像Ｐｂの両方のあおりを補正し、あおりの無い表面側画像および裏面側画像を得ることもできる。
【００４５】
また、放射線源２、表面検出器３、及び裏面検出器４は、光軸Ｘ、光軸Ｆ、及び光軸Ｇが同一平面状に配置される場合に限られず、法線Ｂ，Ｃ方向の軸線周りにおいて適宜３次元的に配置することができる。
【００４６】
また、上記実施形態では、検出器としてレンズカップリング型の検出器を用いたが、集光レンズ部と撮像部とをそれぞれ別体として備えてもよい。
【００４７】
また、対象物Ａを半導体デバイスとし、その半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置として上記実施形態の放射線画像取得装置を適用すると有効である。この場合、検査対象となる半導体デバイスを透過した放射線が撮像部（画像取得用の撮像素子）によりカットされることがないため、半導体デバイスの故障などを精度良く検出することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１，１Ａ，１Ｂ…放射線画像取得装置、２…放射線源、３…表面観察用光検出器（第１の撮像手段）、３ａ…集光レンズ部、３ｂ…撮像部、４…裏面観察用光検出器（第２の撮像手段）、４ａ…集光レンズ部、４ｂ…撮像部、６…波長変換板（波長変換部材）、６ａ…入射面、６ｂ…裏面（反対側の面）、８…画像処理装置（補正手段）、Ａ…対象物、Ｂ…入射面の法線、Ｃ…裏面の法線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を出射する放射線源と、
前記放射線源から出射され、対象物を透過した前記放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、
前記波長変換部材の前記放射線の入射面から前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第１の撮像手段と、
前記波長変換部材の前記入射面とは反対側の面から前記反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第２の撮像手段と、
を備えることを特徴とする放射線画像取得装置。
【請求項２】
前記第１の撮像手段および前記第２の撮像手段のそれぞれは、
前記波長変換部材から出射される前記シンチレーション光を集光する集光レンズ部と、
集光された前記シンチレーション光を撮像する撮像部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の放射線画像取得装置。
【請求項３】
前記第１の撮像手段および前記第２の撮像手段は、前記波長変換部材に対して面対称に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の放射線画像取得装置。
【請求項４】
前記第１の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の前記入射面の法線方向に対する傾斜角度と、前記第２の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の前記反対側の面の法線方向に対する傾斜角度と、は互いに異なっており、
前記第１の撮像手段によって撮像された画像および前記第２の撮像手段によって撮像された画像のうち少なくとも一方を補正する補正手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１又は２記載の放射線画像取得装置。
【請求項５】
前記対象物は半導体デバイスであり、
当該半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置に適用される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線画像取得装置。
【請求項１】
放射線を出射する放射線源と、
前記放射線源から出射され、対象物を透過した前記放射線の入射に応じてシンチレーション光を発生させる平板状の波長変換部材と、
前記波長変換部材の前記放射線の入射面から前記入射面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第１の撮像手段と、
前記波長変換部材の前記入射面とは反対側の面から前記反対側の面の法線方向に対して傾斜した方向に出射されるシンチレーション光を集光して撮像する第２の撮像手段と、
を備えることを特徴とする放射線画像取得装置。
【請求項２】
前記第１の撮像手段および前記第２の撮像手段のそれぞれは、
前記波長変換部材から出射される前記シンチレーション光を集光する集光レンズ部と、
集光された前記シンチレーション光を撮像する撮像部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の放射線画像取得装置。
【請求項３】
前記第１の撮像手段および前記第２の撮像手段は、前記波長変換部材に対して面対称に配置される
ことを特徴とする請求項１又は２記載の放射線画像取得装置。
【請求項４】
前記第１の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の前記入射面の法線方向に対する傾斜角度と、前記第２の撮像手段によって集光されるシンチレーション光の前記反対側の面の法線方向に対する傾斜角度と、は互いに異なっており、
前記第１の撮像手段によって撮像された画像および前記第２の撮像手段によって撮像された画像のうち少なくとも一方を補正する補正手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１又は２記載の放射線画像取得装置。
【請求項５】
前記対象物は半導体デバイスであり、
当該半導体デバイスを検査対象とする半導体故障検査装置に適用される
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線画像取得装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図７】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１５４７３５（Ｐ２０１２−１５４７３５Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２０１（Ｐ２０１１−１３２０１）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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