JP2003004666A

JP2003004666A - Ｘ線透視撮影装置

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Publication number: JP2003004666A
Application number: JP2001191258A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishida; 明石田; Yoshihiro Tatezawa; 嘉浩立澤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2021-06-25
Also published as: JP4687853B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線カメラと試料ステージの所要移動量との
関係を、従来のトラッキング機能における設定操作に比
してより簡単な操作により求めることのできるＸ線透視
撮影装置を提供する。【解決手段】試料Ｗの透視像を表示器１２の画面上に
表示させた状態で、試料ステージ３をＸ線光軸方向（ｚ
方向）に移動させ、移動前後の試料Ｗの透視像の大きさ
の比から、試料ＷとＸ線源１間の実質距離ｚ′を算出
し、その算出結果ｚ′を用いることにより、て試料ステ
ージ３の所要移動量Δｘを、Δｘ＝ｚ′tan θによって
算出することを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ線透視撮影装置に
関し、更に詳しくは、Ｘ線カメラの傾動機構を備えたＸ
線透視撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用のＸ線透視撮影装置においては、
一般に、Ｘ線源に対向してイメージインテンシファイア
およびＣＣＤカメラ等からなるＸ線カメラを配置し、こ
れらの間には、試料を搭載して、Ｘ線光軸方向を含む互
いに直交する３軸方向に移動可能な試料ステージが配置
される。

【０００３】このようなＸ線透視撮影装置において、試
料のＸ線透視方向を変化させるべく、Ｘ線カメラをＸ線
光軸に対して規定軸方向に傾けることのできる、いわゆ
るカメラ傾動機構を備えたものが知られており、その構
成例を図６に示す。この例においては、Ｘ線源６１にＸ
線カメラ６２を対向配置し、その間に、移動機構６５に
よってｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動可能な試料ステージ６３
を配置するとともに、Ｘ線カメラ６２をＸ線光軸Ｌ（ｚ
軸）に対してｘ軸方向に（ｘ−ｚ平面上で）傾動させる
ためのカメラ傾動機構６４を備えており、このカメラ傾
動機構６４は、Ｘ線源６１（Ｘ線焦点）を中心とした一
定の半径の円弧上でＸ線カメラ６２を傾動させることが
できるようになっている。

【０００４】ここで、以上のようなカメラ傾動機構６４
を備えたＸ線透視撮影装置においては、Ｘ線カメラ６２
を例えばＸ線光軸Ｌ上に位置させて（傾動角度θ＝０）
試料ステージ６３上の試料ＷのＸ線透視像を得ている状
態から、角度θ₁の位置にまでＸ線カメラ６２を傾動さ
せると、Ｘ線カメラ５２によるＸ線透視画面から試料Ｗ
の像が外れてしまう。Ｘ線カメラ６２の傾動後に試料Ｗ
のＸ線透視像を得るためには、試料ステージ６３を当初
位置からｘ軸方向に移動させる必要がある。

【０００５】従来、このＸ線カメラ６２の傾動時に、試
料Ｗの像がＸ線透視画面から外れないように、Ｘ線カメ
ラ６２の傾動に合わせて試料ステージ６３をｘ軸方向に
自動的に移動させる、いわゆるトラッキング機能を備え
たＸ線透視撮影装置が知られている。

【０００６】この従来のトラッキング機能においては、
図６の例を用いてその事前の設定操作方法を説明する
と、まず、Ｘ線カメラ６２の傾動角度θ＝０の状態にお
いて、試料ＷのＸ線透視像がＸ線カメラ６２によるＸ線
透視画面の中央に位置するように試料ステージ６３を手
動により位置決めし、その位置を記憶させた後に、Ｘ線
カメラ５２を傾動角度θ＝θ₁にまで傾動させ、その状
態で試料ステージ６３を再び手動により移動させ、試料
Ｗの像がＸ線カメラ６２によるＸ線透視画面の中央に位
置するように位置決めし、その位置を記憶させる。この
ような事前の設定操作により、Ｘ線カメラ６２の傾動角
度θと試料ステージ６３のｘ方向への所要移動量の関係
を装置が把握することができ、以降、Ｘ線カメラ６２の
任意の傾動角度において、常にＸ線カメラ６２によるＸ
線透視画面内に試料Ｗの透視像が位置するように試料ス
テージ６３をトラッキングさせることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な従来のトラッキング機能においては、その機能を能動
化させるための設定操作として、傾動させる前のＸ線カ
メラ６２の視野中心に試料Ｗが位置するように試料ステ
ージ６３を位置決めした後、Ｘ線カメラ６２を傾動さ
せ、そのＸ線カメラ６２の視野中心に再び試料Ｗが位置
するように試料ステージ６３を位置決めする必要があ
り、その位置決め操作が容易でないばかりでなく、この
設定操作のためにＸ線カメラ６２と試料ステージ６３の
双方を動かす必要があり、手間がかかるという問題があ
る。また、Ｘ線カメラ６２を傾動させた後にその視野中
心に試料Ｗを位置させる際、試料Ｗが完全にＸ線カメラ
６２の視野から外れてしまう場合があったり、あるい
は、試料ステージ６３のｘ−ｙ方向への移動操作にジョ
イスティックが用いられている場合には、試料ステージ
６３を誤ってｙ方向に移動させてしまい、試料を見失う
恐れがあった。

【０００８】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、Ｘ線カメラの傾動角度と試料ステージの所要移
動量との関係を、従来のトラッキング機能における設定
操作に比して、より簡単な操作によって求めることので
きるＸ線透視撮影装置の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のＸ線透視撮影装置は、Ｘ線源と、そのＸ線
源に対向配置されたＸ線カメラと、これらのＸ線源とＸ
線カメラの間に配置された試料ステージと、この試料ス
テージをＸ線光軸方向（ｚ軸方向）を含む互いに直交す
る３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ軸方向）に移動させるステージ
移動機構と、上記Ｘ線カメラをＸ線光軸に対して規定軸
方向（ｘ軸方向）に傾けるカメラ傾動機構を備えたＸ線
透視撮影装置において、上記Ｘ線カメラをＸ線光軸上に
位置させ、かつ、上記試料ステージに試料を載せた状態
で、当該試料ステージをｚ軸方向に移動させ、その移動
前後の試料のＸ線透視像の大きさの比から、Ｘ線源と試
料との実質距離をｚ′を算出するとともに、その算出結
果ｚ′を用いて、上記カメラ傾動機構によるＸ線カメラ
のＸ線光軸からの傾動角度θとその傾動により試料ステ
ージの上記規定軸方向への所要移動量Δｘを Δｘ＝ｚ′tan θ により算出する演算手段を備えていることによって特徴
づけられる（請求項１）。

【００１０】ここで、本発明においては、上記演算手段
による演算終了後、上記カメラ傾動機構によりＸ線カメ
ラを任意角度に傾動させたとき、上記演算手段による演
算結果を用いて、Ｘ線カメラの刻々の傾動角度に対応さ
せて上記試料ステージを自動的に上記規定軸方向に移動
させるトラッキング機構を備えた構成（請求項２）を採
用することができる。

【００１１】また、本発明においては、上記演算手段に
よる演算終了後、上記のトラッキング機構に代えて、上
記カメラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動さ
せたとき、傾動後に指令を与えることによって、上記演
算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの傾動角度
θに応じた距離ｐだけ上記試料ステージを上記規定軸方
向に移動させる試料ステージ自動移動機構を備えた構成
（請求項３）を採用することもできる。

【００１２】更に、本発明においては、請求項２に記載
のトラッキング機構と、請求項３に記載の試料ステージ
自動移動機構の双方を備え、その各機構のいずれかを選
択的に動作させる選択手段を備えた構成（請求項４）を
採用することも可能である。

【００１３】本発明は、Ｘ線カメラの傾動と試料ステー
ジの所要移動量との関係を、Ｘ線カメラを傾動させるこ
となく、試料ステージのみを移動させるだけで算出でき
ることを見いだしことによってなされたものであり、そ
の原理を以下に示す。

【００１４】図２に示すように、Ｘ線カメラ２を実線で
示すθ＝０の状態でその視野中心に試料Ｗが位置してい
る状態から、二点鎖線で示すθ＝θにまで傾動させたと
き、試料Ｗを視野中心に位置させるために必要な試料Ｗ
の移動量Δｘは、 Δｘ＝ｚ′tan θ ・・・・（１）で表される。（１）式においてｚ′は、試料ＷとＸ線源
１（Ｘ線焦点、以下同）とのなす実質的な距離であり、
Ｘ線源１から試料ステージ３までの距離ｚとは異なる。
観察するのは試料Ｗの透視像であるため、観察対象のＸ
線源１からの実質距離ｚ′を割り出す必要がある。この
実質距離ｚ′は以下に示すように割り出すことができ
る。

【００１５】図３に実線で示すように、Ｘ線カメラ２の
傾動角度θ＝０でＸ線源１から試料Ｗまでの実質距離
ｚ′（未知）の状態での試料Ｗの透視像の大きさをａ
（図４（Ａ）参照）とし、その状態から、同図に二点鎖
線で示すように、試料ステージ３をＸ線光軸方向（ｚ軸
方向）に移動させたとき、試料Ｗの透視像の大きさがｂ
（図４（Ｂ）参照）になったとする。Ｘ線源１からＸ線
カメラ２までの距離をｚ₀とすると、

【００１６】

【数１】

【００１７】の関係が成立する。従って、

【００１８】

【数２】

【００１９】によってｚ′を求めることができる。な
お、試料Ｗの透視像の大きさａ，ｂは、画像処理により
簡単に求めることができる。

【００２０】このＸ線源１からの試料Ｗの実質距離ｚ′
が求まれば、（１）式に基づいてＸ線カメラ２の任意の
傾動角度θにおいて、その視野内に試料Ｗの透視像が収
まるために必要な試料ステージ２のｘ方向への移動量Δ
ｘを算出することができる。従って、本発明において
は、任意の傾動角度に対する試料ステージの所要移動量
を求めるために操作者が必要な動作は、試料がＸ線カメ
ラの視野内に収まっている初期状態から、試料ステージ
をＸ線光軸方向に移動させるだけでよく、試料がＸ線カ
メラの視野から外れたり見失ったりする可能性は皆無と
なる。

【００２１】また、このような請求項１に係る発明の演
算結果を用いることにより、請求項２に係る発明のよう
に、Ｘ線カメラの傾動に追随させて試料ステージを移動
させるトラッキング機構を設けるか、あるいは、請求項
３に係る発明のように、傾動後に指令を与えることによ
って自動的に試料ステージを移動させる試料ステージ自
動移動機構を設け、更には、請求項４に係る発明のよう
に、このようなトラッキング機構と自動試料ステージ移
動機構の双方を設けて、選択手段によりいずれかの機構
を選択可能としたＸ線透視撮影装置に適用することで、
Ｘ線カメラの傾動時に試料ステージを自動的に移動させ
るための設定操作が容易なＸ線透視撮影装置を得ること
ができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形
態の構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を
表すブロック図とを併記して示す図である。

【００２３】Ｘ線源１はそのＸ線光軸Ｌが鉛直上方に向
かうように配置され、このＸ線源１に対向してＸ線カメ
ラ２が設けられている。また、これらのＸ線源１とＸ線
カメラ２の間に、観察対象である試料Ｗを載せるための
試料ステージ３が配置されている。

【００２４】Ｘ線カメラ２は、例えばイメージインテン
シファイアとＣＣＤカメラを組み合わせたものであり、
このＸ線カメラ２はモータ（図示せず）を駆動源とする
傾動機構４によってＸ線源１（Ｘ線焦点）を中心とし
て、Ｘ線光軸Ｌに対する傾動角度θを任意に設定できる
ようになっている。この傾動機構４によるＸ線カメラ２
の傾動は、鉛直のＸ線光軸Ｌの方向をｚ軸、そのｚ軸に
直交する水平面上で互いに直交する方向をｘ，ｙ軸にと
ったとき、この例においてはｘ軸方向に傾動するよう
に、つまりｘ−ｚ平面上において、Ｘ線源１を中心とし
た円弧状の動作によって行われる。このＸ線カメラ２の
Ｘ線光軸Ｌに対する傾動角度θは、傾動機構４に設けら
れているエンコーダ４ａによって検出される。

【００２５】試料ステージ３は、３つのモータ（図示せ
ず）を備えたステージ移動機構５によってｘ，ｙおよび
ｚ軸方向に独立的に移動できるようになっている。ま
た、その各軸上での位置についても、ステージ移動機構
５に設けられている各エンコーダ５ｘ，５ｙ，５ｚによ
って検出される。

【００２６】傾動機構４およびステージ移動機構５の各
モータは、制御装置１０からそれぞれのドライバ（図示
せず）を介して供給される駆動信号によって駆動制御さ
れ、また、各エンコーダ４ａ，５ｘ，５ｙ，５ｚの出力
についても制御装置１０に取り込まれる。

【００２７】制御装置１０はコンピュータとその周辺機
器を主体とするものであって、各種指令を与えるための
キーボード等をはじめとする操作盤１１が接続されてい
るとともに、画像処理を含む後述するプログラムがイン
ストールされている。前記したＸ線カメラ２の各画素出
力は画像取込回路１２を介して制御装置１０に取り込ま
れ、制御装置１０では、この各画素出力に基づいて、試
料ＷのＸ線透視像を表示器１３に表示する。

【００２８】さて、制御装置１０にインストールされて
いるプログラムには、Ｘ線カメラ２の傾動に追随させて
試料ステージ３をｘ軸方向に移動させるトラッキング用
プログラムと、Ｘ線カメラ２の傾動後に指令を与えるこ
とによって、その傾動角度に応じて試料ステージ３をｘ
軸方向に移動させるステージ自動移動プログラムの双方
を含んでおり、いずれのプログラムを動作させるかを操
作盤１１の操作によって選択できるようになっている。
そして、このいずれのプログラムにおいても、試料ステ
ージ３を移動させるためのデータが必要であり、このデ
ータは、以下に示す共通の設定操作によって自動的に採
取されるようになっている。

【００２９】設定操作を行うに当たっては、まず、図３
に実線で示すように、Ｘ線カメラ２の傾動角度θ＝０と
した状態で、図４（Ａ）に示すように、試料ＷのＸ線透
過像がＸ線カメラ２の視野に対応する表示器１３の画面
の中央部に位置して、適当な倍率のもとに表示されるよ
うに試料ステージ３を３次元方向に位置決めする。その
状態で、操作盤１１により初期位置である旨の指令を与
える。この指令の付与により、制御装置１０はその時点
の試料ステージ３のｘ，ｙ，ｚ座標を記憶するととも
に、その画像を記憶する。なお、この状態では、試料Ｗ
とＸ線源１との実質距離ｚ′は不明である。

【００３０】次に、試料ステージ３を適当量Δｚだけ上
昇させた後にその旨を操作盤１１から入力する。これに
より、表示器１３の画面には、図４（Ｂ）に示すよう
に、試料ＷのＸ線透視像の撮影倍率が低くなり、その像
の大きさが小さくなる。制御装置１０では、その移動前
に取り込んだ画像上における試料像の大きさａと、移動
後の移動後の試料像の大きさｂをそれぞれ画像処理によ
って求めるとともに、試料ステージ３の移動量Δｚをエ
ンコーダ５ｚの出力から認識し、初期位置における試料
ＷとＸ線源１との実質距離ｚ′を前記した（３）式から
算出して記憶し、試料ステージ３を初期位置に戻して設
定動作を終了する。

【００３１】このようにして算出した試料ＷとＸ線源と
の実質距離ｚ′を用いることにより、前記した（１）式
からＸ線カメラ２の傾動角度θに対する試料ステージ３
の所要移動量Δｘを算出することができ、以後、トラッ
キング動作用のプログラムを選択すると、傾動機構４に
よるＸ線カメラ２の傾動に追随して、エンコーダ４ａか
らの刻々の傾動角度θの検出結果に応じた試料ステージ
３の所要移動量Δｘが算出され、制御装置１０からステ
ージ移動機構５にその算出結果に応じた量だけｘ軸方向
に試料ステージ３を移動させるべく駆動信号が送られ
る。また、試料ステージ自動移動用のプログラムを選択
した場合には、Ｘ線カメラ２を任意角度θだけ傾動させ
た後、試料ステージ３の移動指令を操作盤１１から与え
ることによって、その角度θに応じた量Δｘだけ試料ス
テージ３を自動的に移動させるべく、ステージ移動機構
５に対して駆動信号が送られる。

【００３２】ここで、以上のようにＸ線源１と試料Ｗと
の実質距離ｚ′を求めることができると、図５に示すよ
うに、そのｚ′を維持した状態で試料ステージ３をｘ軸
もしくはｙ軸方向に既知量ｍだけ移動させたとき、Ｘ線
カメラ２上の像がｎだけ動いたとすると、その量ｎは画
像処理によって把握できるので、倍率α（ｎ／ｍ）か
ら、Ｘ線源１とＸ線カメラ２までの距離ｚ₀、より正確
にはＸ線焦点からＸ線カメラ２の結像面までの距離ｚ₀
をｚ₀＝αｚ′ ・・・・（４）として正確に求めることもできる。

【００３３】そして、このｚ₀の算出と併せて、ｚ′を
正確に測定することにより、表示器１３の画面上での寸
法と実物の寸法との比が正確に判明するので、正確な撮
影倍率を知ることができ、また、測長機能への適用も可
能となる。

【００３４】なお、以上の実施の形態においては、Ｘ線
光軸を鉛直方向に沿わせたＸ線透視撮影装置に本発明を
適用した例を示したが、Ｘ線光軸を水平方向に沿わせた
Ｘ線透視撮影装置にも本発明を等しく適用し得ることは
勿論であり、また、請求項を含めて、ｘ，ｙ，ｚ軸は便
宜的に用いたものであって、要はＸ線光軸に対してＸ線
カメラを規定の軸の向きに傾動できるものであれば本発
明を適用し得ることは言うまでもない。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、試料を
Ｘ線カメラの視野内に収めた状態で試料ステージをＸ線
光軸方向に適宜量移動させることにより、その移動前後
の試料のＸ線透視像の大きさの変化から、試料とＸ線源
との実質距離を算出し、その算出結果を用いてＸ線カメ
ラの傾動時における試料ステージの所要移動量を算出す
るので、従来の傾動トラッキング機能における設定操作
のように、Ｘ線カメラの視野内に試料を収めた後に傾動
させ、再びＸ線カメラの視野内に試料を収める場合に比
して、試料ステージのみを移動させるだけでＸ線カメラ
を動かす必要がなく、しかも傾動後に試料を視野内に収
める操作が不要となり、設定操作の大幅な簡略化を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を
表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して
示す図である。

【図２】本発明の原理説明図で、Ｘ線カメラ２の傾動角
度θと試料ステージ３の所要移動量の関係を表す図であ
る。

【図３】同じく本発明の原理説明図で、本発明における
設定操作時の装置各部材の幾何学的位置関係を表す図で
ある。

【図４】同じく本発明の原理説明図で、図３における試
料ステージ３のΔｚの移動前における表示器１３上での
試料ＷのＸ線透視像を表す模式図（Ａ）と、移動後の試
料ＷのＸ線透視像を表す模式図（Ｂ）である。

【図５】本発明の応用例の説明図である。

【図６】Ｘ線カメラの傾動機構を備えたＸ線透視撮影装
置の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１Ｘ線源２Ｘ線カメラ３試料ステージ４傾動機構４ａエンコーダ５ステージ移動機構５ｘ，５ｙ，５ｚエンコーダ１０制御装置１１操作盤１２画像取込回路１３表示器Ｗ試料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G001 AA01 BA11 CA01 DA01 DA02 DA09 GA05 GA08 GA13 HA13 JA06 JA07 JA11 JA20 PA11 PA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源と、そのＸ線源に対向配置された
Ｘ線カメラと、これらのＸ線源とＸ線カメラの間に配置
された試料ステージと、この試料ステージをＸ線光軸方
向（ｚ軸方向）を含む互いに直交する３軸方向（ｘ，
ｙ，ｚ軸方向）に移動させるステージ移動機構と、上記
Ｘ線カメラをＸ線光軸に対して規定軸方向（ｘ軸方向）
に傾けるカメラ傾動機構を備えたＸ線透視撮影装置にお
いて、上記Ｘ線カメラをＸ線光軸上に位置させ、かつ、上記試
料ステージに試料を載せた状態で、当該試料ステージを
ｚ軸方向に移動させ、その移動前後の試料のＸ線透視像
の大きさの比から、Ｘ線源と試料との実質距離をｚ′を
算出するとともに、その算出結果ｚ′を用いて、上記カ
メラ傾動機構によるＸ線カメラのＸ線光軸からの傾動角
度θとその傾動により試料ステージの上記規定軸方向へ
の所要移動量Δｘを Δｘ＝ｚ′tan θ により算出する演算手段を備えていることを特徴とする
Ｘ線透視撮影装置。
【請求項２】上記演算手段による演算終了後、上記カ
メラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させた
とき、上記演算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメ
ラの刻々の傾動角度に対応させて上記試料ステージを自
動的に上記規定軸方向に移動させるトラッキング機構を
備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視
撮影装置。
【請求項３】上記演算手段による演算終了後、上記カ
メラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させた
とき、傾動後に指令を与えることによって、上記演算手
段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの傾動角度θに
応じた距離ｐだけ上記試料ステージを上記規定軸方向に
移動させる試料ステージ自動移動機構を備えていること
を特徴とする請求項１に記載のＸ線透視撮影装置。
【請求項４】請求項２に記載のトラッキング機構と、
請求項３に記載の試料ステージ自動移動機構の双方を備
え、その各機構のいずれかを選択的に動作させる選択手
段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線
透視撮影装置。