JP2000266694A - Ｘ線断層撮像装置及びそのステージ位置調整方法 - Google Patents

Ｘ線断層撮像装置及びそのステージ位置調整方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線ラミノグラフィ装置において、Ｘ線の放
射を停止する事なく、透過像を観察しながら、被測定位
置を探索、位置決めすること。 【解決手段】 Ｘ線の放射方向に対して傾斜した回転軸
を持つ回転ステージ上に被測定物を保持するＸＹステー
ジを設け、ＸＹステージの上段ステージの駆動ねじに傘
歯車を取付け、この傘歯車に噛合う傘歯車を下段ステー
ジの移動方向に平行に配設したスプライン軸を取付け、
このスプライン軸にはまるスプラインナットに取付けた
傘歯車を下段ステージベースから軸支し、下段ステージ
にも駆動ねじに傘歯車とを、回転ステージ側に設け、Ｘ
Ｙステージ側へ直進、後退可能な傘歯車を設けて必要に
応じて噛合、分離するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は透過Ｘ線による断層
像撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来透過Ｘ線により断層像を得るラミノ
グラフィ装置が知られている。この技術としては、例え
ば特開平５−１５７７０８等が知られている。
【０００３】この技術は図８に示すようにＸ線の放射方
向４に対して傾斜した回転軸１３を持つ回転ステージ１
６上に保持した被測定物５０を回転させ、この回転軸１
３に直交する検出面で検出したＸ線像を被測定物５０の
回転と同期して回転させることにより、Ｘ線源１と検出
面中心とを結ぶ線４と回転軸１３とが交る回転面の断層
線を得るようになっている。
【０００４】一方、従来の装置では、被測定物を観察位
置に位置決めするＸＹステージが実質的に無限回転する
回転ステージ上にあってＸＹ駆動モータに電力を送るこ
とが困難な為に、人手でＸＹステージの位置決めを行わ
ざるを得ない。この為被測定物の観察位置を変えたい場
合には一たんＸ線の放射を停止した状態で被測定物を位
置決めしなければならないが、例えば多層プリント基板
の内層や、電子部品、機械製品の内部構造を観察するの
に、透過像が全く見えない状態で位置決めする事になる
ので、目的とする観察位置に位置決めする事が事実上不
可能であった。実験装置では、大きな問題とは言えない
が、ラインで使用する装置としては不適当である。
【０００５】これを避ける為に回転ステージ上にＸＹス
テージ駆動モータを配設し、スリップリングとブランで
電力を供給する方法も考えられるが、Ｘ線を放射してい
る回転軸中央を避けて回転軸の外周にスリップリングと
ブランを配設する必要があり、ブランの摺動速度が大き
く、また装置も大がかりで高価になるという問題があっ
た。
【０００６】従来のＸ線ラミノグラフィ技術はリアルタ
イムで高解像度の断層像がリアルタイムで得られるとい
う大変に優れた特長があるにも関らず上に述べた問題が
ある為に実用機として普及しなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの欠点を除
去し、被測定物のＸ線透過像を見ながら所望の観察部分
に位置決めできるＸ線断層撮像装置を提供することを目
的とする。
【０００８】本発明の第２の目的は、小型で安価に信頼
度の高い、被測定物のＸ線透視像を見ながら所望の観察
部分に位置決めできるＸ線断層撮像装置を提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
する為に、回転ステージ上のＸＹステージ駆動ねじに傘
歯車を取付け、これに噛合う駆動傘歯車を回転ステージ
ベース側から、前進、後退移動可能に配設し、必要に応
じて前進後退させ、Ｘ線を放射しながらの被測定物の回
転と、ＸＹ位置決めを可能にした。
【００１０】具体的には、回転ステージベース側に配設
された駆動傘歯車は断層像撮像時には被測定物を回転さ
せる回転ステージの回転のじゃまにならないようにＸＹ
ステージ側傘歯車との噛合を断ち、回転ステージベース
側に後退する。次に被測定物の観察位置探索の為のＸＹ
位置決め時には、駆動傘歯車が回転ステージ側からＸＹ
ステージ側へと前進してＸＹステージ側に前進してＸＹ
ステージ側傘歯車に噛合ってＸＹステージを駆動し位置
決めをする。この時ＸＹステージの上段ステージのテー
ブル位置決めをするために、下段ステージの位置に関ら
ず常に特定の位置で上段ステージ駆動歯車が噛合うよう
構成している。
【００１１】具体的には、ＸＹステージの上段ステージ
のテーブル、すなわち被測定物保持テーブルを駆動する
為の傘歯車が、下段ステージの位置に関らず、回転ステ
ージベース側の駆動傘歯車と噛合うようにする為に、Ｘ
Ｙステージの下段ステージテーブルに組込んだ上段ステ
ージ駆動ねじに傘歯車を取付け、この傘歯車に噛合う傘
歯車を、下段ステージの移動方向に平行に配設されたス
プライン軸に取付け、このスプライン軸に嵌合するスプ
ラインナットに傘歯車を取付け、このスプラインナット
に取付けた傘歯車を、下段ステージベースから回転自在
でかつスプラインの軸方向に移動しないように軸支して
おき、スプラインナットに取付けた傘歯車と回転ステー
ジ側の駆動傘歯車とを必要に応じて噛合わせるようにし
たものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図１〜図
７により説明する。
【００１３】図１は本発明の一実施例の側断面図、図
２、図３は図１をＡ方向より見た側面図、図４、図５
は、図１をＢ方向から見た平面図、図６は図４等で示し
たのスプラインナット、傘歯車部の詳細断面図、図７は
図６のＣＣ断面図である。
【００１４】図１〜図３において１はＸ線源、２はＸ線
源より放射されるＸ線、３はＸ線を光学像に変換するＸ
線イメージインテンシファイア、４はＸ線源のＸ線出射
点とＸ線イメージインテンシファイアのＸ線検出面中心
を結ぶＸ線光軸、５はＸ線検出面中心を通る撮像光学系
光軸、６はＸ線イメージインテンシファイアで生成した
光学像を平行光にするコリメートレンズ、７は像回転プ
リズム、８は像回転プリズム、８は像回転プリズム従動
歯車、９は像回転プリズム駆動歯車、１０は像回転プリ
ズム駆動モータ、１１はＣＣＤカメラ、１２は像回転プ
リズムを通った光をＣＣＤカメラに結像させる結像レン
ズ、１３は回転ステージ回転中心軸、１４は回転ステー
ジベース、１５はクロスローラリング軸受、１６は中空
回転軸、１７は従動歯車回転軸、１８は回転ステージ駆
動歯車、１９は回転ステージ駆動モータ、２０は回転ス
テージ角位置センサ、２１はＸステージベース、２２は
Ｘステージガイド、２３はＸステージ駆動ねじ、２４は
Ｘステージ駆動ねじ軸受、２５はＸステージテーブル、
２６はＸステージ駆動ねじナットのＸ方向移動をＸステ
ージテーブル２５に伝えるＸステージ駆動ねじナットホ
ルダ、２７はＸステージ駆動ねじ２３に取付けられた第
１の傘歯車、２８は必要に応じて第１の傘歯車に噛合う
第２の傘歯車、２９は第２の傘歯車を取付けたＸ軸駆動
モータ、３０は第２の傘歯車を第１の傘歯車との噛合位
置と回転ステージ側位置との間を前進後退させるガイド
付エアシリンダ、３１はＹステージガイド、３２はＹス
テージ駆動ねじ、３３はＹステージ駆動ねじ軸受、３４
はトップテーブル、３５はＹテーブル駆動ねじナットの
Ｙ方向移動をトップテーブルに伝えるＹステージ駆動ね
じナットホルダ、３６はＹステージ駆動ねじ３２に取付
けられた第３の傘歯車、３７は第３の傘歯車３６に噛合
う第４の傘歯車、３８は第４の傘歯車３７を取付け、か
つＸステージの移動方向と平行に配設されたスプライン
シャフト、３９はスプラインシャフトにはまるスプライ
ンナット、４０はスプラインナット３９に同軸上に結合
された第５の傘歯車、４１は第５の傘歯車４０に同心に
結合された中空スリーブ、４２は中空スリーブを回転自
在に軸支しＸステージベース２１に結合された傘歯車軸
受、４３はＸステージテーブルに結合され、スプライン
シャフト３８を回転自在に軸支するスプラインシャフト
軸受、４４は必要に応じて第５の傘歯車３７に噛合う第
６の傘歯車、４５は第６の傘歯車４４を取付けたＹステ
ージ駆動モータ、４６は第６の傘歯車４４を第５の傘歯
車４０との噛合位置と、回転ステージベース側位置との
間に前進、後退させるガイド付エアシリンダ５０はトッ
プテーブル３４に保持された被測定物である。この実施
例において回転ステージの回転中心軸１３は、Ｘ線光軸
４に対して４５°傾斜しており、またＸ線イメージイン
テンシファイア３のＸ線検出面は回転ステージの回転中
心軸１３に対して直交するよう配設されている。
【００１５】以下この動作について説明する。
【００１６】図示しない制御装置からの制御によって、
Ｘ線源１から、トップテーブル３４に向ってＸ線２を放
射しつつ、回転ステージ駆動モータ１９を回転しなが
ら、Ｘ線イメージインテンシファイア３でＸ線像を検出
し光学像に変換し、この光学像をコリメートレンズ６、
像回転プリズム７、結像レンズ１１を通してＣＣＤカメ
ラで撮像し、このＸ線撮影像が回転ステージによる被測
定物５０の回転と同期するように回転させる。この回転
速度は１〜５回転／秒である。Ｘ線光軸４に対して傾斜
した回転軸１６上で回転する被測定物５０にＸ線２を放
射しながら、この回転中心軸１３に直交した検出面でＸ
線像を検出し、この検出像を被測定物と同期して回転さ
せる事によりＸ線光軸４と回転中心軸１３の交点を含む
回転中心軸１３に直交する面の断層像を得る。被測定物
の当初の測定エリアの観察が終り、次のエリアの観察を
行いたい場合は、図示しない制御装置からの制御によっ
て回転ステージの角位置センサ２０で検出した回転角を
基にして、回転ステージ駆動モータ１９を制御して回転
ステージを第１の傘歯車２７と第２の傘歯車２８及び第
５の傘歯車４０と第６の傘歯車４４とが噛み合う回転角
で停止させ、同時に像回転プリズム駆動モータ１０も停
止させる。
【００１７】被測定物５０及び像回転プリズム７の停止
状態では被測定物５０のＸ線２の透過部分の厚さ方向の
全投影像が得られる為この透過Ｘ線像を見ながら次の観
察ポイントを定めることができる。次に図示しない制御
装置からの制御によってガイド付エアシリンダ３０及び
４６を動作させ第２の傘歯車２８と第６の傘歯車４４と
を前進させ、第１の傘歯車２９と第５の傘歯車４０と噛
み合わせる。
【００１８】次にＸステージ駆動モータ２９及びＹステ
ージ駆動モータ４６を動作させＸＹステージを例えば図
４に示す位置から図５に示す位置に移動させ所望の観察
位置に位置決めする。こうして被測定物５０を所望の観
察位置に位置決めできると、次に図示しない制御装置か
らの制御によってガイド付エアシリンダ３０及び４６を
動作させ第１の傘歯車２８及び第６の傘歯車４４を後退
させて図５に示すように回転ステージの回転時にＸステ
ージベース２１等回転物に干渉しない位置まで引込む。
【００１９】その後図示しない制御装置の制御によって
再び回転ステージ駆動モータ１９及び回転プリズム駆動
モータ１０を駆動し、被測定物５０の所望の部分の断層
像を得ることができる。
【００２０】なお、観察断層面を被測定物の厚さ方向に
変えたい場合には図示しないＺステージによって回転ス
テージ及びＸＹステージ全体を回転ステージの回転中心
軸１３に平行に移動する事により、被測定物５０がＺ方
向に移動して回転ステージ中心線１３とＸ線光軸４の交
点を含む面が、被測定物の厚さ方向に対して相対的に移
動し、観察する断層面を変える事ができる。
【００２１】
【発明の効果】以上の様に本発明によればＸ線を放射し
透過像を見ながら被測定位置を決定し、直ちに断層像を
観察できるため多層プリント基板の内層や、電子部品の
内部や機械部品、装置の内部欠陥を容易に発見できるた
め、ラミノグラフィ装置の機能を十分に生かした検査装
置を構成することができる。
【００２２】また周速の大きいスリップリング、ブラン
を使用しないため小形で信頼度が高く安価な装置とする
事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の側断面図。
【図２】本発明のステージ機構の側面図。
【図３】本発明のステージ機構の駆動歯車のかみ合分離
時の側面図。
【図４】本発明のステージ機構の平面図。
【図５】本発明のステージ機構のステージ移動時の平面
図。
【図６】本発明のスプラインナット、傘歯車部の軸方向
断面図。
【図７】本発明のスプラインナット傘歯車部の軸直角方
向断面図。
【図８】従来装置の構成図。
【符号の説明】
１：Ｘ線源、３：イメ−ジインテンシファイア、１６：
中空回転軸、２２：Ｘステージガイド、２３：Ｘステー
ジ駆動ねじ、２７：第１の傘歯車、２８：第２の傘歯
車、２９：Ｘステージ駆動モータ、３０：ガイド付エア
シリンダ、３２：Ｙステージ駆動ねじ、３６：第３の傘
歯車、３７：第４の傘歯車、３８：スプラインシャフ
ト、３９：スプラインナット、４０：第５の傘歯車、４
２：傘歯車軸受、４４：第６の傘歯車、４５：Ｙステー
ジ駆動モータ、４６：ガイド付エアシリンダ、５０：被
測定物。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被測定物に向けてＸ線を放射するＸ線源
    と、該Ｘ線の放射方向に対して傾斜した軸を中心に被測
    定物を回転させる被測定物回転手段と、この被測定物回
    転手段の回転軸の軸方向に直交するＸ線検出面を持つＸ
    線−光学像変換手段と、このＸ線−光学像変換手段で生
    成した光学像を映像信号となる電気信号に変換する光学
    像−電気信号変換手段とを有するＸ線断層撮像装置にお
    いて、前記被測定物の位置調整時に、前記被測定物を載
    置するステージを該ステージ の駆動機構と接続しＸ線透過像を見ながら所望の観察部
    分に前記ステージを位置決めし、測定時には前記ステー
    ジを前記駆動機構から切離し前記被測定物を回転さつつ
    Ｘ線を放射し、前記被測定物のＸ線断層像を撮像するこ
    とを特徴とするＸ線断層撮像装置のステージ位置調整方
    法。
  2. 【請求項２】 被測定物に向けてＸ線を放射するＸ線源
    と、Ｘ線の放射方向に対して傾斜した軸を中心に被測定
    物を回転させる被測定物回転手段と、この被測定物回転
    手段の回転軸の軸方向に直交するＸ線検出面を持つＸ線
    −光学像変換手段と、このＸ線−光学像変換手段で生成
    した光学像を映像信号となる電気信号に変換する光学像
    −電気信号変換手段とを有するＸ線断層撮像装置におい
    て、 前記被測定物を載置しＸ軸及びＹ軸方向に移動するステ
    ージと、前記被測定物の位置調整時に、前記被測定物を
    載置する前記ステージを該ステージの駆動機構と接続
    し、測定時には前記ステージを前記駆動機構から切離す
    前記ステージの移動機構を有することを特徴とするＸ線
    断層撮像装置。
  3. 【請求項３】 被測定物に向けてＸ線を放射するＸ線源
    と、Ｘ線の放射方向に対して傾斜した軸を中心に被測定
    物を回転させる被測定物回転手段と、この被測定物回転
    手段の回転軸の軸方向に直交するＸ線検出面を持つＸ線
    −光学像変換手段と、このＸ線−光学像変換手段で生成
    した光学像を映像信号となる電気信号に変換する光学像
    −電気信号変換手段とを有するＸ線断層撮像装置におい
    て、 前記被測定物回転手段の回転位置を検出する手段と、前
    記被測定物回転手段の回転軸上に設けた前記Ｘ線検出面
    に平行に移動して被測定物を位置決めするＸＹステージ
    と、このＸＹステージの下段ステージベース上に設けた
    下段ステージ駆動ねじと、この下段ステージ駆動ねじに
    固定した第１の傘歯車と、この第１の傘歯車に噛合可能
    で、かつ被測定物回転手段の回転時に前記ＸＹステージ
    に干渉しない位置まで後退可能で、かつモータ駆動され
    る第２の傘歯車と、前記ＸＹステージ上の上段ステージ
    を駆動する上段ステージ駆動ねじと、この上段ステージ
    駆動ねじに固定された第３の傘歯車と、この第３の傘歯
    車に噛合う第４の傘歯車と、この第４の傘歯車が固定さ
    れ、かつ前記下段ステージベース上に下段ステージの移
    動方向に平行に軸支されたスプライン軸と、このスプラ
    イン軸に嵌合するスプラインナットと、このスプライン
    ナットに固定された第５の傘歯車と、この第５の傘歯車
    を前記下段ステージベースから軸支する軸受と、前記第
    ５の傘歯車に噛合可能で、かつ被測定物回転手段の回転
    時に前記ＸＹステージと干渉しない位置まで後退可能で
    かつモータ駆動される第６の傘歯車とを有することを特
    徴とするＸ線断層撮像装置。
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