JP2003344311A

JP2003344311A - Ｘ線断層撮像方法及び装置

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Publication number: JP2003344311A
Application number: JP2002152656A
Authority: JP
Inventors: Minoru Tanaka; 稔田中; Yasuo Shinohara; 康雄篠原; Kenichi Katagai; 賢一片貝; Masanobu Tamai; 正信玉井; Tatsuo Miyazawa; 達雄宮澤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｘ線源より被検査体に照射されるＸ線のゆら
ぎの影響を取り除き、投影像から再構成計算によって算
出される内部構造データの精細度の向上を実現するＸ線
断層撮像方法及び装置を提案することを目的とする。【解決手段】Ｘ線源１と、被検査体の投影像を撮像す
る二次元検出手段２との間に被検査体を載置すると共に
Ｘ線焦点からこの二次元検出手段２の受光面に降ろした
垂線に直交する回転軸を備え設定に基づく角度変位ピッ
チで回転する回転基台部３と、角度変位毎に撮像した被
検査体の投影像を記憶する投影像記憶手段２３と、投影
像より内部構成データを再構成する再構成手段２４と、
再構成された内部構造データを表示する表示手段２５と
を有し、このＸ線源１より出射されるＸ線の経時変化に
起因する撮像された各投影像間の差異を検出し、再構成
計算前にこの投影像を該差異量分補正するようにしたも
のであって、基準角度位相で撮像された基準画像及び該
基準画像と同一の角度位相で撮像された投影像から、各
投影像間の差異を検出するようにしたものである。

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線を用いて被検
査体の内部構造を検査するＸ線断層撮像方法及び装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等の研究開発分野などでは、
微小被検査体内部に存在するひび割れや断線等を検査す
るため非破壊３次元分析が要求されている。その手法の
ひとつとして用いられる方法としてはＸ線による断層撮
像方法がある。Ｘ線断層撮像装置（Ｘ線ＣＴ装置）は、
例えば、Ｘ線源（Ｘ線管等から構成されるＸ線発生装
置）と、このＸ線源よりＸ線焦点を経て被検査体にコー
ンビーム状に照射されて透過したＸ線を検出する検出手
段と、この検出手段との間に被検査体を載置すると共に
Ｘ線焦点からこの検出手段の受光面に降ろした垂線に直
交する回転軸を備え設定に基づく角度変位ピッチで回転
する回転基台部を有し、被検査体の透過Ｘ線を検出手段
により撮像しディジタル化された各角度位相毎の複数の
画像データ等として処理し、これら各画像データより内
部構造データを再構成することによって被検査体内部を
検査及び観察等行う如くする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のＸ線断層撮像装
置の断層撮像工程においては、各角度位相毎の撮像条件
が一定であることが望まれ、内部構造データの再構成計
算を行う前段階として肝要である。この撮像条件の主な
外乱要素として、Ｘ線源より被検査体に照射されるＸ線
の経時変化に起因したゆらぎが挙げられ、この原因とし
てはＸ線管に蓄積される熱や高電圧を発生する高電圧発
生回路の技術的制約等が指摘されている。

【０００４】このＸ線のゆらぎには、主に照射量のゆら
ぎと焦点位置のゆらぎの２つの要素が挙げられる。ま
ず、Ｘ線の照射量のゆらぎは、検出器に得られる投影像
の明度のゆらぎをもたらし、投影像の明度が一定である
ことを前提とした再構成計算の計算結果に影響を及ぼ
し、内部構造を正確に認識することができない問題があ
った。

【０００５】そして、Ｘ線の焦点ゆらぎは、被検査体の
回転中心及びＸ線源の焦点位置、検出手段が一直線上に
固定されていることを前提とした再構成計算アルゴリズ
ムが算出する内部構造データにもぶれをもたらす。微小
被検査体を検査するためＸ線源が例えば焦点サイズ５μ
ｍ以下の微小焦点より構成され、Ｘ線源から被検査体ま
での距離とＸ線源から検出器までの距離との比で決定さ
れる拡大率を有するＸ線断層撮像装置においては、この
Ｘ線焦点位置が僅かにずれると、検出器で得られる投影
像も拡大率に応じたぶれを生じ、高精細な内部構造画像
を得る上で大きな問題となる。

【０００６】例えば、拡大率２００倍として被検査体上
でＸ線焦点位置が１μｍずれた場合を考えると、検出器
側に生じる画像のずれは２００μｍ、これはディスプレ
イ上で２画素分（１画素；約１００μｍ）のずれとなり
微小な欠陥を観察する上では無視できないものになる。

【０００７】工業用のＸ線断層撮像装置を用いて、被検
査体を例えば１回転させ投影像をスキャンする際（総撮
像時間約２時間）、上述した之等のゆらぎが落ち着きＸ
線源が安定するまでに要する時間がおおよそ４時間であ
るため、正確な内部構造データを得ることができず、高
精細な内部構造データを得ようとすればＸ線のゆらぎを
抑えることが不可欠であった。

【０００８】本発明は、斯かる点に鑑み、Ｘ線源より被
検査体に照射されるＸ線のゆらぎの影響を取り除き、再
構成計算によって算出される内部構造データの精細度の
向上を実現するＸ線断層撮像方法及び装置を提案する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線源より被
検査体に照射されるＸ線のゆらぎの影響を取り除くた
め、同じ角度位相の投影像を比較しその結果に基づい
て、各角度位相の投影像の撮像条件が一定となるよう補
正を行い、補正された投影像より内部構造データの再構
成計算を行うものである。尚、本発明が適用される断層
撮像装置は、Ｘ線等の放射線を、所定角度変位で移動す
る被検査体に照射した透過放射線あるいは蛍光放射線等
を検出器により検出し、該検出器に得られる投影像より
被検査体の内部構造データを再構成する前に、上記Ｘ線
のゆらぎの影響を取り除くためのＸ線断層撮像方法が行
われるものであればよい。

【００１０】請求項１に係る本発明Ｘ線断層撮像方法
は、Ｘ線源と、被検査体の投影像を撮像する二次元検出
手段との間に被検査体を載置すると共にＸ線焦点からこ
の二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回
転軸を備え設定に基づく角度変位ピッチで回転する回転
基台部と、角度変位毎に撮像した被検査体の投影像を記
憶する投影像記憶手段と、投影像より内部構成データを
再構成する再構成手段と、再構成された内部構造データ
を表示する表示手段とを有し、このＸ線源より出射され
るＸ線の経時変化に起因する撮像された各投影像間の差
異を検出し、再構成計算前に該投影像を該差異量分補正
するようにしたものである。

【００１１】斯かる請求項１に係る発明によれば、Ｘ線
源より出射されるＸ線の経時変化に起因する撮像された
各投影像間の差異を検出し、再構成計算前に該投影像を
該差異量分補正するようにしたので、Ｘ線のゆらぎの影
響を取り除くことができ、被検査体の高精細な内部構造
データを得ることができる。

【００１２】また、請求項１に記載のＸ線断層撮像方法
において、このＸ線源より出射されるＸ線照射量の経時
変化に起因する撮像された各投影像間の明度変化を検出
し、再構成計算前に各投影像を明度変化量分補正するよ
うにしたものである。

【００１３】斯かる本発明によれば、Ｘ線源より出射さ
れるＸ線照射量の経時変化に起因する撮像された各投影
像間の明度変化を検出し、再構成計算前に各投影像を明
度変化量分補正するようにした場合には、Ｘ線照射量の
ゆらぎの影響を取り除いた内部構造データを得ることが
できる。

【００１４】そしてまた、請求項１に記載のＸ線断層撮
像方法において、このＸ線源よりのＸ線焦点位置の経時
変化に起因する撮像された各投影像間のずれ量変化を検
出し、再構成形計算前に各投影像をずれ量変化分補正す
るようにしたものである。

【００１５】斯かる本発明によれば、Ｘ線源より出射さ
れるＸ線焦点位置の経時変化に起因する撮像された各投
影像間のずれ量変化を検出し、再構成計算前に各投影像
をずれ量分補正するようにした場合には、Ｘ線焦点位置
のゆらぎの影響を取り除いた内部構造データを得ること
ができる。

【００１６】請求項４に係る本発明Ｘ線断層撮像方法
は、請求項１に記載のＸ線断層撮像方法において、基準
角度位相で撮像された基準画像とこの基準画像と同一の
角度位相で撮像された投影像とから、各投影像間の差異
を検出するようにしたものである。

【００１７】斯かる本発明によれば、基準角度位相で撮
像された基準画像とこの基準画像と同一の角度位相で撮
像された投影像とから、各投影像間の差異を検出するよ
うにしたので、検出された差異量を基にＸ線源のゆらぎ
量を検出することができる。

【００１８】また、請求項４に記載のＸ線断層撮像方法
において、断層撮像工程の開始時と終了時の各投影像間
の変化量を算出すると共にこの変化量を保存し、この変
化量よりこの投影像の各角度位相における補正量を補間
して求め、各角度位相における投影像を補正するように
したものである。

【００１９】斯かる本発明によれば、断層撮像工程の開
始時と終了後の各投影像間の変化量を算出するようにし
たので、一連の断層撮像工程に何等影響を与えることな
く、被検査体の同一角度位相の投影像を比較することが
できる。

【００２０】そしてまた、請求項４に記載のＸ線断層撮
像方法において、この各投影像間の差異量を算出する際
に、断層撮像工程途中でこの被検査体の撮像位置を基準
角度位相に一旦戻して差異量補正用の投影像を撮像する
ようにしたものである。

【００２１】斯かる本発明によれば、特に断層撮像工程
の総撮像時間が長く、比較対象の投影像の差異量の補正
が線形補間では補正しきれないような場合、断層撮像工
程途中に差異量補正用の投影像を撮像することにより線
形補間に近似した補正を行うことができる。

【００２２】さらにまた、請求項４に記載のＸ線断層撮
像方法において、断層撮像工程途中に、任意のタイミン
グにおける各投影像間の変化量を算出しこのときの角度
位相情報と共に保存し、各角度位相における補正量を保
存されたこの変化量より補間して求め、各角度位相にお
ける投影像を補正するようにしたものである。

【００２３】斯かる本発明によれば、任意のタイミング
での各投影像間の変化量及びこのときの角度位相情報よ
り各角度位相における補間補正量を求めるようにした場
合、一断層撮像工程中において、詳細に補間補正量を算
出することができ、より高精細な内部構造データを得る
ことができる。

【００２４】請求項８に係る本発明Ｘ線断層撮像方法
は、請求項３に記載のＸ線断層撮像方法において、基準
となる画像と被比較画像をシフトさせた画像との画素の
距離関数を算出し、この距離関数の算出結果が最小とな
る時点でのシフト量をＸ線源のずれ量とするようにした
ものである。

【００２５】斯かる本発明によれば、基準となる画像と
被比較画像をシフトさせた画像との画素の距離関数を算
出し、この距離関数の算出結果が最小となる時点でのシ
フト量をＸ線源のずれ量とするようにしたので、Ｘ線源
の焦点位置に起因する最も適切なずれ量を算出すること
ができる。

【００２６】また、請求項３に記載のＸ線断層撮像方法
において、基準となる画像上の特徴的な位置を指定し、
各投影像間の指定された位置のずれ量変化を検出するよ
うにしたものである。

【００２７】斯かる本発明によれば、各投影像からなる
各画面の特徴的な一部分を比較するだけで、全画面のず
れ量変化を検出することができる。

【００２８】そしてまた、請求項３に記載のＸ線断層撮
像方法において、ずれ量検出用投影像撮像時に、被検査
体と入れ替わりにこの被検査体の位置に画像的特徴を持
つ照準を配し、この照準の投影像を撮像し、この照準の
投影像のずれ量より被検査体の投影像間の差異量を算出
するようにしたものである。

【００２９】斯かる本発明によれば、被検査体と入れ替
わりに画像的特徴を持つ照準を配するようにした場合、
被検査体に画像的特徴がなく、ずれ量を求めることが困
難なときにおいてもずれ量を算出することができる。

【００３０】請求項１１に係る本発明Ｘ線断層撮像方法
は、請求項１に記載のＸ線断層撮像方法において、差異
量検出用の二次元検出手段を被検査体の投影像に映り込
まない位置に追設するようにしたものである。

【００３１】斯かる本発明によれば、差異量検出用の二
次元検出手段を被検査体の投影像に映り込まない位置に
追設するようにしたので、この差異量検出用の二次元検
出器に得られる投影像の各投影像間の差異量を基に、断
層撮像工程中の被検査体の投影像を補間して補正するこ
とができる。

【００３２】請求項１３に係る本発明Ｘ線断層撮像方法
は、Ｘ線源と、被検査体の投影像を撮像する二次元検出
手段との間に被検査体を載置すると共にＸ線焦点からこ
の二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回
転軸を備え設定に基づく角度変位ピッチで回転する回転
基台部と、角度変位毎に撮像した被検査体の投影像を記
憶する投影像記憶手段と、投影像より内部構成データを
再構成する再構成手段と、再構成された内部構造データ
を表示する表示手段とを有し、このＸ線源より出射され
るＸ線照射量に関する情報を監視し、この情報を基にＸ
線照射量を制御すると共に、このＸ線源より出射される
Ｘ線の経時変化に起因する撮像された各投影像間の差異
を検出し、再構成計算前にこの投影像を該差異量分補正
するようにしたことを特徴とするＸ線断層撮像方法。

【００３３】斯かる本発明によれば、Ｘ線の照射量を監
視して適切な制御を行うと共に、該制御されたＸ線によ
る各投影像間の差異を検出し再構成計算前にこの投影像
を差異量分補正するようにしたので、より精細度の向上
した内部構造データを得ることができる。

【００３４】請求項１４に係る本発明Ｘ線断層撮像装置
は、Ｘ線を発生するＸ線源と、このＸ線源より発生する
Ｘ線を制御するＸ線制御手段と、被検査体のＸ線投影像
を撮像する二次元検出手段と、この被検査体を載置する
と共にこのＸ線源と二次元検出手段との間に焦点から二
次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸
を備え所定角度変位で回転する回転基台部と、この回転
基台部の回転機構を制御する機構制御手段と、この二次
元検出手段にて撮像された投影像を投影データとして記
憶する投影像記憶手段と、このＸ線制御手段、機構制御
手段及び投影像記憶手段に対して指示信号を出力する制
御操作手段と、この投影像記憶手段に記憶された投影デ
ータよりこの被検査体の内部構造データを再構成する再
構成手段と、この内部構造データの再構成結果を表示す
る表示手段とを有し、このＸ線源より出射されるＸ線の
経時変化に起因する撮像された各投影像間の差異を検出
することにより、再構成計算前にこの投影像を該差異量
分補正するようにしたものである。

【００３５】請求項１５に係る本発明Ｘ線断層撮像装置
は、Ｘ線を発生するＸ線源と、このＸ線源より発生する
Ｘ線を制御するＸ線制御手段と、被検査体のＸ線投影像
を撮像する二次元検出手段と、この被検査体を載置する
と共にこのＸ線源と二次元検出手段との間に焦点から二
次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸
を備え所定角度変位で回転する回転基台部と、この回転
基台部の回転機構を制御する機構制御手段と、この二次
元検出手段にて撮像された投影像を投影データとして記
憶する投影像記憶手段と、このＸ線制御手段、機構制御
手段及び投影像記憶手段に対して指示信号を出力する制
御操作手段と、この投影像記憶手段に記憶された投影デ
ータより前記被検査体の内部構造データを再構成する再
構成手段と、この内部構造データの再構成結果を表示す
る表示手段とを有するＸ線断層撮像装置において、差異
量検出用の二次元検出手段を被検査体の投影像に映り込
まない位置に追設し、この差異量検出用の二次元検出手
段とＸ線源との間に画像的特徴を持つ照準を配し、この
照準の投影像を撮像し、この照準の投影像のずれ量より
被検査体の各投影像間の差異量を算出し、この差異量に
基づいて断層撮像工程途中の投影像を補間して補正する
ようにしたものである。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のＸ線断層撮像方法
及び装置の実施の形態の例につき図１〜図６を参照して
説明する

【００３７】本例においては、Ｘ線を用いた断層撮像方
法及び装置につき説明するが、本発明に適用されるもの
としては、Ｘ線に限らずその他の放射線等を多方向から
物体に照射し、撮像された複数の投影像より内部構造デ
ータを再構成計算する方法を用いた装置であればよい。

【００３８】図１Ａ，Ｂは工業用、例えば半導体素子等
微小被検査体の内部構造を検査する非破壊検査等の用途
に使用されるＸ線断層撮像装置の例の概略図である。図
中、１は例えばコーンビーム状のＸ線を発生して被検査
体７全体を照射する公知のＸ線源（Ｘ線発生装置）であ
り、Ｘ線発生装置のＸ線管１から照射されるＸ線により
被検査体７の投影像の撮像を行い、この被検査体７の透
過Ｘ線あるいは蛍光Ｘ線を、二次元検出手段としてのＸ
線二次元検出器２で捕獲し投影像を得る。Ｘ線管１から
照射されるＸ線は、例えば焦点サイズ５μｍ以下の極小
のＸ線焦点を形成するよう構成されている。Ｘ線断層撮
像装置の分解能はＸ線の焦点サイズで決まるため、この
数値は小さいほうがより微少サイズの損傷等を観察でき
好ましい。

【００３９】Ｘ線二次元検出器２は、例えば、フラット
パネルディテクタ（ＦＰＤ）より構成され、透過Ｘ線が
中心に照射されるよう左右上下への動きを調節すること
ができる。ＦＰＤについては、特開平６−３４２０９８
に具体的に開示されている。被写体を透過したＸ線をａ
- Ｓｅ層等の光導電層で吸収してＸ線強度に応じた電荷
を発生させ、その電荷量を画素毎に検知する如くするも
のである。他の方式のＦＰＤの例としては、特開平９−
９００４８に開示されているように、Ｘ線を増感紙等の
蛍光体層に吸収させて蛍光を発生させ、その蛍光の強度
を光電変換素子で検知するものがある。蛍光の検知手段
としては他に、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサを用いる方法
もある。

【００４０】特に上記の特開平６−３４２０９８に開示
された方式のＦＰＤでは、Ｘ線量を画素毎の電荷量に直
接変換するため、ＦＰＤでの鮮鋭性の劣化が少なく、鮮
鋭性に優れた画像が得られる。本発明はこのように、Ｘ
線等のＸ線を捕獲し何等かの手段で画素毎に処理して画
像信号を得られるものであればよい。

【００４１】３は被検査体７を載置する回転基台、回転
基台を回転させるためのモーター及び後述する軸受け等
より構成される回転基台部全体（以後、回転基台とい
う）である。この回転基台３は回転基台３の回転する回
転軸と平行方向、即ち図１Ａに示すように、Ｚ軸方向に
移動させるためのＺ軸駆動機構３ａを備えてなる。被検
査体７は回転基台上の保持冶具８にて保持、固定される
ようになっている。

【００４２】この回転基台３は、後述する空気軸受けに
よって支持されており、この空気軸受けに同軸上に直結
された０．２分以下の角度位置決め精度を持つサーボモ
ータ及び回転位相検出手段により、之等サーボモータ及
び回転位相検出手段の分解能に応じた各角度変位におい
て、再構成に必要な上記投影データの取り込み期間に同
期して静止される。

【００４３】４は被検査体回転基台の軸受けである。軸
受け４の回転軸はＸ線管１の焦点からＸ線二次元検出器
２へ降ろした垂線と直交している。本例ではこの軸受け
４は回転基台３を微少角度変位制御できる空気軸受けよ
りなるが、これに限るものではなく、回転基台３を支持
し滑らかに回転して微少角度変位制御できるものであれ
ばよい。

【００４４】５はＸ線源のＸ線管１を搭載し、軸受け４
の回転軸と直交する平面上を移動するＸＹテーブルであ
る。被検査体７の旋回半径を適宜ＸＹテーブルに５にフ
ィードバックし、必要に応じ被検査体７とＸＹテーブル
５を極接近させた状態で投影データを取得することがで
きる。拡大率を支配する１番上位の要素はＸ線焦点と回
転基台３に保持された被検査体７との相互間距離であ
り、拡大率が大きければ、より微細な部位の内部構造を
解析することが可能となる。

【００４５】１０は以上述べたＸ線断層像撮象装置を構
成する全ての装置、部材等を載置し照射位置に誤差が生
じないよう振動を除去する除振台である。そして、１１
はＸ線断層撮像装置からＸ線等のＸ線が外部に漏れない
よう全体を覆う、鉛等よりなるシールドカバーである。

【００４６】図２は本例のＸ線断層撮像装置の構成図で
ある。まず、Ｘ線源を構成するＸ線管１より回転基台３
に載置された被検査体７に対してＸ線が照射される。こ
のとき照射されるＸ線の強度、焦点サイズ等はＸ線制御
手段であるＸ線制御部２０を通じて制御操作手段である
制御操作卓２２により制御される。また、回転基台３の
位置、回転角度ピッチ、初期回転角等は回転基台３並び
にＸＹステージ５の動きを制御する機構制御手段である
機構制御部２１を通じて、制御操作卓２２により制御さ
れる。回転基台３に載置された被検査体７は制御操作卓
２２によって指定された角度回転され、その投影像はＸ
線二次元検出器２により撮像される。

【００４７】この制御操作卓２２は、キーボード等の入
力手段を備える、例えば、パーソナルコンピュータ等よ
りなり、情報の処理を行う情報処理手段及び入力値等表
示する表示手段とを有する。例えば、Ｘ線管１よりのＸ
線強度等の情報を制御操作卓２２に取り込みこの表示手
段に表示したり、回転基台３に対して被検査体７の適切
な位置出しのための指令を出力する如くすることができ
る。

【００４８】被検査体７を透過したＸ線はＦＰＤ等のＸ
線二次元検出器２で検出される。このＸ線二次元検出器
２は検出したＸ線の情報である投影像を投影像記憶手段
としての投影像記憶部２３に供給し、この投影像は制御
操作卓２２からの指示により、例えばディジタル化され
た投影データとして大容量の磁気記録媒体等よりなる投
影像記憶部２３にその角度に応じた適切な箇所に保存さ
れる。この投影像記憶手段は投影データを記録できる記
録容量を有する記録媒体であればこれに限るものではな
く、光ディスクや半導体メモリ等さまざまなものが適用
できる。

【００４９】投影像記憶部２３に記憶された投影データ
は、これと接続された再構成手段としての再構成計算用
計算機２４に供給される。この投影像記憶部２３に記憶
された投影データは、制御操作卓２２よりその投影像の
回転角度ピッチや初期回転角、Ｘ線強度等の情報と対応
して記憶される。

【００５０】再構成計算用計算機２４では入力された投
影データより、内部構造データを再構成計算し、再構成
された内部構造データは、投影像記憶部２３あるいは他
の記録媒体に記憶されると共に、図示しない表示メモリ
を介して表示手段である再構成結果表示装置２５に入力
され、ＣＲＴモニタ等のディスプレイに表示される。こ
の再構成計算用計算機２４は、入力される投影データを
収集して内部構造データを再構成できる演算処理能力が
あればよく、制御操作卓２２の情報処理手段と共用でも
よい。また、再構成結果表示装置２５等の表示手段は制
御操作卓２２の表示手段と共用であってもよい。

【００５１】以上のようにして、被検査体７の内部構造
データが再構成結果表示装置２５に得られ内部構造が表
示され、容易に微小な電子部品素子等の被検査体内部の
ひび割れや断線などの欠陥の有無を視覚的に確認するこ
とができる。

【００５２】図３は本発明のＸ線断層撮像方法の流れを
示すフローチャートである。回転基台３を３６０°、即
ち被検査体７を1 回転させて所定角度変位ピッチ毎に投
影像をＸ線二次元検出器２に撮像する（以後、スキャン
という）場合について説明する。

【００５３】まず、回転基台３の初期角度位相を０°に
設定する（ステップＳ１）と共に、スキャン前にこの０
°での初期投影像Ａを撮像しておく（ステップＳ２）。

【００５４】そして、回転基台３上に載置された被検査
体７を所定角度変位ピッチで回転させると共にＸ線を照
射してＮ枚分（Ｎは自然数）の投影像をＸ線二次元検出
器２に撮像していく（ステップＳ３）。スキャン終了
時、回転基台３が１回転して３６０°の位置にきたと
き、即ち初期角度位相０°と同じ位置での投影像Ｂを撮
像する（ステップＳ４）。

【００５５】Ｘ線断層撮像工程中（スキャン中）の外乱
補正量、この例ではＸ線管１のＸ線照射量の変化に伴う
撮像された投影像の明度変化についての補正量を求める
ため、スキャン開始時と終了時における明度の変化とし
て、投影像Ａと投影像Ｂとのそれぞれの画像上のある任
意領域の画素値の明度平均値Ｐ_A，Ｐ_Bを算出する。Ｎ
枚の投影像のうちのｉ枚目の投影像の明度Ｐ_iをＰ_A，
Ｐ_Bの線形補間として、を求める（ステップＳ５）。そして、ｉ枚目の投影像の
各画素値にＰ_A／Ｐ_iを乗じて補正を行う如くし、同様
にＮ枚の各投影像の明度を一定にする（ステップＳ
６）。

【００５６】上述の補間関数の算出方法は、Ｘ線の照射
量が時間をかけて緩やかに減少することに着目し近似的
に線形補間するようにしたものである。従い、好ましく
はより詳細な補間関数、例えば減衰量が指数関数的であ
るならばその減衰指数を求める如くするとさらに正確な
補間関数が算出できより精度の高い補正が可能である。

【００５７】または、撮像される各投影像の明度を一定
にする他の方法として、Ｘ線管１のターゲット電流を監
視し、その値を用いて明度を補正することが考えられ
る。Ｘ線管のターゲット電流はＸ線の照射量と相関関係
にあり、各投影像を撮像する際、そのターゲット電流を
監視し、その値を何等かの記憶手段に記録、保存する。
そして、この値を用いて各投影像間の明度を一定にする
如くする。即ち、例えば、投影像Ａを撮像した際のター
ゲット電流値Ｉ_Aに対して、ｉ枚目の投影像を撮像した
際のターゲット電流値がＩ_iであったならば、ｉ枚目の
投影像の各画素値にＩ_A／Ｉ_iを乗じて補正を行う如く
し、同様にＮ枚の各投影像の明度を一定にする。

【００５８】上述の補間関数の算出方法は、Ｘ線の照射
量が時間をかけて緩やかに減少することに着目し近似的
に線形補間するようにしたものである。従い、好ましく
はより詳細な補間関数、例えば減衰量が指数関数的であ
るならばその減衰指数を求める如くするとさらに正確な
補間関数が算出できより精度の高い補正が可能である。

【００５９】以上のようにして補正されたＮ枚の投影像
から、再構成計算用計算機２４により再構成計算を行
い、再構成計算結果表示装置２５に、その再構成計算結
果である被検査体７の内部構造が表示される（ステップ
Ｓ７）。

【００６０】本例によれば、容易に微小な電子部品素子
等被検査体内部のひび割れや断線などの欠陥の有無を視
覚的に確認することができる。

【００６１】撮像枚数が非常に多く、スキャン時間が長
く、差異量の補正が線形では補正しきれないことが懸念
される場合、及び補正の精度を向上させることを目的と
する場合、スキャン途中に被検査体７を初期角度位相０
°に戻し、差異量補正用の投影像を撮像後、スキャンを
中断した時点の角度位相に復帰してスキャンを再開する
ことが考えられる。

【００６２】図７は、被検査体７にＸ線を照射したとき
の各角度位相毎の投影像のＸ−Ｙ方向のずれ量及び明度
の変化量の一例を示すものである。図中示すように、検
出したタイミング即ち撮像枚数と回転基台３の回転角度
位相情報とを、例えば投影像記憶部２３に記録、保存
し、これらの情報を基にスキャン終了後に、各角度位相
毎の投影像の補正を行う如くする。

【００６３】このように構成した場合、詳細に補間補正
量を算出することができ、被検査体７のより高精細な内
部構造データを得ることができる。

【００６４】次に、本発明のＸ線断層撮像方法及び装置
の実施の形態の例の他の例として、外乱要因としてＸ線
管１より照射されるＸ線の焦点ゆらぎによる投影像のず
れ量の検出方法、及び補正方法ついて説明する。

【００６５】本例では、Ｘ線管１のＸ線焦点位置がずれ
て、図６Ａに示すある投影像の特徴的投影パターン１３
の中心１３ａが、図６Ｂに示すように、同じ角度位相の
別の投影像で特徴的投影パターン１３の中心１３ｂがず
れ量（ベクトル）１３ｃずれてしまったときのずれ量を
求めるとともに、このずれ量に基づき投影像の補正を行
う如くするものである。尚、基本的な処理は図３に示す
フローチャートに従い行われ、上述の投影像の明度補正
の例と同様の処理工程については詳細な説明を省略す
る。

【００６６】まず、回転基台３に被検査体７を載置、保
持固定して（ステップＳ１）〜（ステップＳ４）まで同
様の処理を行う。次に、被検査体７の投影像Ａの画素値
Ｐ（ｘ，ｙ）[ ０≦ｘ≦ｘ_max，０≦ｙ≦ｙ_max] に対
して、投影像Ｂの画素値Ｐ′（ｘ，ｙ）がどれだけずれ
ているかを検出するために、投影像Ｂの画素値Ｐ′
（ｘ，ｙ）をベクトル（ｓ，ｔ）だけずらした画像との
画素距離関数を定義する。Ｆ（ｓ，ｔ）の値が最小になるときのベク
トルＶ（ｓ₀，ｔ₀）が、投影像Ａと投影像Ｂとのずれ
として求まる。

【００６７】そして、上述の明度補正の場合と同様、ｉ
枚目の投影像のずれベクトルＶ_iを線形補間として、を求め（ステップＳ５）、各投影像をずれ量−Ｖ_i分ず
らし、投影像のずれ量をＮ枚にわたって補正する（ステ
ップＳ６）。

【００６８】以上のようにして、明度補正の場合と同様
に、補正されたＮ枚の投影像から被検査体７の内部構造
データが再構成結果表示装置２５に得られ内部構造が表
示されて（ステップＳ７）、容易に微小な電子部品素子
等被検査体内部のひび割れや断線などの欠陥の有無を視
覚的に確認することができる。

【００６９】上述のＸ線源の焦点位置の移動速度は、等
速ではないが、高速撮像を行えば断層撮像工程( スキャ
ン) の前後の投影像による画像のずれ量の線形補正がで
きるほど充分に遅い。

【００７０】投影像のずれ量を上述の画素距離関数にて
算出する場合、その画像に水平方向及び垂直方向のずれ
が明確に判断できる特徴のある投影パターンを有する領
域が必要である。例えば、被検査体７の投影像が縦縞で
あった場合、その投影像が垂直方向にずれていても、そ
のずれを検出することは困難である。また、水平方向に
ずれていたとしても、同種の縦縞同士が重なった場合、
どのくらいずれたのか検出することは困難である。

【００７１】従って、投影像に水平方向及び垂直方向に
特徴のある投影パターンを有する領域をユーザーが指定
できるインターフェースを具備している必要がある。ユ
ーザーが指定できればよいものであるから、例えば制御
操作卓２２の表示手段あるいは再構成結果表示装置２５
にて投影像の投影パターンを確認して、入力手段より投
影像の所望領域を指定する如くしてもよい。該指定され
た領域の画素値を検出することにより、容易にずれ方向
を含むずれ量を認識できると共に全画面のずれ量を計算
するのと比べてずれ量算出に要する計算時間を短縮する
ことができる。

【００７２】Ｘ線二次元検出器２に撮像される投影像に
おいてずれ量検出に適した特徴的投影パターンを有する
領域が見られない場合、例えば図６に示すような、十字
の細いタングステン線照準１３を用意し、ずれ量検出用
投影像撮像時に被検査体７と入れ替えて、その投影像を
撮像し、その投影像からずれ量を検出することができ
る。

【００７３】この照準１３の材料はＸ線透過率が周囲の
それと異なるものであればよく、好ましくは元素記号の
周期表における高い原子番号の金属、例えばタングステ
ン、金、銅又はモリブデン等考えられる。また、ずれ量
検出のための特徴的投影パターンが得られるものであれ
ば良く、その形状は十字に限らない。

【００７４】この例では、照準１３は投影像のずれ量検
出を行うために使用される如く述べたが、Ｘ線照射量の
ゆらぎによる投影像の明度の変化量補正に利用すること
もできる。

【００７５】また、図４，図５に本発明のＸ線断層撮像
方法及び装置の実施の形態の他の例を示す。図中、図１
Ａ，１Ｂに対応する部分については同一符号を付して示
し、詳細な説明を省略する。

【００７６】図４に示すように、被検査体撮像用のＸ線
二次元検出器２の横に新たにずれ量検出用の比較的小型
のＸ線二次元検出器１２を追設する。Ｘ線は、Ｘ線焦点
とＸ線二次元検出器２とを結ぶ直線から左右に、例え
ば、６０°程度拡散して出射されている。このことを利
用して、前述のタングステン線照準１３を、図５点線部
で表される図４要部拡大図に示すように、被検査体７の
投影像に映り込まない、かつ照準１３の中心がＸ線管１
のＸ線焦点と該Ｘ線二次元検出器１２の中心を結ぶ直線
上に位置するように配置する。このＸ線二次元検出器１
２及び照準１３はスキャン時には固定されるが、照準１
３の投影像検出用のＸ線二次元検出器１２上での位置微
調整等のために微可動できるように構成してもよい。

【００７７】以上のように構成されたＸ線断層撮像装置
により、本来の被検査体７の投影像の撮像と同時進行
で、十字のタングステン線照準１３による投影像の撮像
を行うことができるので、被検査体７の投影像の撮像を
行いながら、Ｘ線の焦点位置変化による投影像のずれ量
あるいはＸ線の照射量変化による投影像の明度変化量を
監視することができ、投影像記憶部２３に記憶された投
影像を必要に応じ即時補正することができるので、投影
像の画像データを補正、再構成して最終的に高精細な内
部構造データを得るまでにかかる総所要時間を短縮する
ことができる。

【００７８】尚、本発明は上述した実施の形態の例に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく
その他種々の構成を取り得ることは勿論である。

【００７９】

【発明の効果】斯かる本発明によれば、被検査体の各角
度位相における投影像の撮像条件を、同一角度位置にお
ける投影像の差異を基に補正量を決定し一定となるよう
補正するので、補正され撮像条件が一定の各投影像によ
り被検査体の内部構造データを再構成計算することがで
き、被検査体の内部構造データの精細度の向上が実現で
きる。

【００８０】また、本発明によれば、被検査体の投影像
を撮像する二次元検出手段とは別に、投影像の差異量検
出用の二次元検出手段を追設した場合、被検査体の投影
像の撮像を行いながら、投影像の差異量を監視して被検
査体の撮像条件が一定となるよう投影像の補正を行うこ
とができるので、高精細な内部構造データを得るまでに
かかる総所要時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線断層撮像装置の実施の形態の例を
示す概略図であり、Ａは上面図、Ｂは側面図である。

【図２】本発明のＸ線断層撮像装置の構成図である。

【図３】本発明の説明に供するフローチャートである。

【図４】本発明のＸ線断層撮像装置の実施の形態の他の
例を示す概略図である。

【図５】図４の要部の拡大図である。

【図６】本発明の説明に供する線図である。

【図７】本発明の説明に供する線図である。

【符号の説明】

１・・・・Ｘ線管、２，１２・・・・Ｘ線二次元検出器、３・・・・
回転基台、１３・・・・照準、２０・・・・Ｘ線制御部、２１・・
・・機構制御部、２２・・・・制御操作卓、２３・・・・投影像記
憶部、２４・・・・再構成計算用計算機、２５・・・・再構成結
果表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片貝賢一東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者玉井正信東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者宮澤達雄東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA11 CA01 DA09 FA06 GA06 GA08 HA08 HA13 HA14 JA08 KA03 LA11 QA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源と、被検査体の投影像を撮像する
二次元検出手段との間に被検査体を載置すると共にＸ線
焦点から前記二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に
直交する回転軸を備え設定に基づく角度変位ピッチで回
転する回転基台部と、角度変位毎に撮像した被検査体の
投影像を記憶する投影像記憶手段と、投影像より内部構
成データを再構成する再構成手段と、再構成された内部
構造データを表示する表示手段とを有し、前記Ｘ線源より出射されるＸ線の経時変化に起因する撮
像された各投影像間の差異を検出し、再構成計算前に該投影像を該差異量分補正するようにし
たことを特徴とするＸ線断層撮像方法。
【請求項２】前記請求項１に記載のＸ線断層撮像方法
において、前記Ｘ線源より出射されるＸ線照射量の経時変化に起因
する撮像された各投影像間の明度変化を検出し、再構成
計算前に各投影像を明度変化量分補正するようにしたこ
とを特徴とするＸ線断層撮像方法。
【請求項３】前記請求項１に記載のＸ線断層撮像方法
において、前記Ｘ線源よりのＸ線焦点位置の経時変化に起因する撮
像された各投影像間のずれ量変化を検出し、再構成形計
算前に各投影像をずれ量変化分補正するようにしたこと
を特徴とするＸ線断層撮像方法。
【請求項４】前記請求項１に記載のＸ線断層撮像方法
において、基準角度位相で撮像された基準画像及び該基準画像と同
一の角度位相で撮像された投影像から、各投影像間の差
異を検出するようにしたことを特徴とするＸ線断層撮像
方法。
【請求項５】前記請求項４に記載のＸ線断層撮像方法
において、断層撮像工程の開始時と終了時の各投影像間の変化量を
算出すると共に該変化量を保存し、該変化量より前記投
影像の各角度位相における補正量を補間して求め、各角
度位相における投影像を補正するようにしたことを特徴
とするＸ線断層撮像方法。
【請求項６】前記請求項４に記載のＸ線断層撮像方法
において、前記各投影像間の差異量を算出する際に、断層撮像工程
途中で前記被検査体の撮像位置を基準角度位相に一旦戻
して差異量補正用の投影像を撮像するようにしたことを
特徴とするＸ線断層撮像方法。
【請求項７】前記請求項４に記載のＸ線断層撮像方法
において、断層撮像工程途中に、任意のタイミングにおける各投影
像間の変化量を算出すると共に該タイミングにおける角
度位相を保存し、各角度位相における補正量を保存され
た該変化量より補間して求め、各角度位相における投影
像を補正するようにしたことを特徴とするＸ線断層撮像
方法。
【請求項８】前記請求項３に記載のＸ線断層撮像方法
において、基準となる画像と被比較画像をシフトさせた画像との画
素の距離関数を算出し、該距離関数の算出結果が最小と
なる時点でのシフト量をＸ線源のずれ量とするようにし
たことを特徴とするＸ線断層撮像方法。
【請求項９】前記請求項３に記載のＸ線断層撮像方法
において、基準となる画像上の特徴的な位置を指定し、各投影像間
の指定された位置のずれ量変化を検出するようにしたこ
とを特徴とするＸ線断層撮像方法。
【請求項１０】前記請求項３に記載のＸ線断層撮像方
法において、ずれ量検出用投影像撮像時に、前記被検査体と入れ替わ
りに該被検査体の位置に画像的特徴を持つ照準を配し、
該照準の投影像を撮像し、該照準の投影像のずれ量より
被検査体の投影像間の差異量を算出するようにしたこと
を特徴とするＸ線断層撮像方法。
【請求項１１】前記請求項１に記載のＸ線断層撮像方
法において、差異量検出用の二次元検出手段を被検査体の投影像に映
り込まない位置に追設するようにしたことを特徴とする
Ｘ線断層撮像方法。
【請求項１２】前記請求項１１に記載のＸ線断層撮像
方法において、前記差異量検出用の二次元検出手段とＸ線源との間に画
像的特徴を持つ照準を配置し、該照準の投影像から各投
影像間の差異量を算出し、該差異量に基づいて断層撮像
工程途中の投影像を補間して補正するようにしたことを
特徴とするＸ線断層撮像方法。
【請求項１３】Ｘ線源と、被検査体の投影像を撮像す
る二次元検出手段との間に被検査体を載置すると共にＸ
線焦点から前記二次元検出手段の受光面に降ろした垂線
に直交する回転軸を備え設定に基づく角度変位ピッチで
回転する回転基台部と、角度変位毎に撮像した被検査体
の投影像を記憶する投影像記憶手段と、投影像より内部
構成データを再構成する再構成手段と、再構成された内
部構造データを表示する表示手段とを有し、前記Ｘ線源より出射されるＸ線照射量に関する情報を監
視し、該情報を基にＸ線照射量を制御すると共に、該Ｘ線源より出射されるＸ線の経時変化に起因する撮像
された各投影像間の差異を検出し、再構成計算前に該投影像を該差異量分補正するようにし
たことを特徴とするＸ線断層撮像方法。
【請求項１４】Ｘ線を発生するＸ線源と、該Ｘ線源より発生するＸ線を制御するＸ線制御手段と、被検査体のＸ線投影像を撮像する二次元検出手段と、前記被検査体を載置すると共に前記Ｘ線源と二次元検出
手段との間に焦点から二次元検出手段の受光面に降ろし
た垂線に直交する回転軸を備え所定角度変位で回転する
回転基台部と、前記回転基台部の回転機構を制御する機構制御手段と、前記二次元検出手段にて撮像された投影像を投影データ
として記憶する投影像記憶手段と、前記Ｘ線制御手段、機構制御手段及び投影像記憶手段に
対して指示信号を出力する制御操作手段と、前記投影像記憶手段に記憶された投影データより前記被
検査体の内部構造データを再構成する再構成手段と、前記内部構造データの再構成結果を表示する表示手段と
を有し、前記Ｘ線源より出射されるＸ線の経時変化に起因する撮
像された各投影像間の差異を検出することにより、再構
成計算前に該投影像を該差異量分補正するようにしたこ
とを特徴とするＸ線断層撮像装置。
【請求項１５】Ｘ線を発生するＸ線源と、該Ｘ線源より発生するＸ線を制御するＸ線制御手段と、被検査体のＸ線投影像を撮像する二次元検出手段と、前記被検査体を載置すると共に前記Ｘ線源と二次元検出
手段との間に焦点から二次元検出手段の受光面に降ろし
た垂線に直交する回転軸を備え所定角度変位で回転する
回転基台部と、前記回転基台部の回転機構を制御する機構制御手段と、前記二次元検出手段にて撮像された投影像を投影データ
として記憶する投影像記憶手段と、前記Ｘ線制御手段、機構制御手段及び投影像記憶手段に
対して指示信号を出力する制御操作手段と、前記投影像記憶手段に記憶された投影データより前記被
検査体の内部構造データを再構成する再構成手段と、前記内部構造データの再構成結果を表示する表示手段と
を有するＸ線断層撮像装置において、差異量検出用の二次元検出手段を被検査体の投影像に映
り込まない位置に追設し、前記差異量検出用の二次元検出手段とＸ線源との間に画
像的特徴を持つ照準を配し、該照準の投影像を撮像し、
該照準の投影像のずれ量より被検査体の各投影像間の差
異量を算出し、該差異量に基づいて断層撮像工程途中の
投影像を補間して補正するようにしたことを特徴とする
Ｘ線断層撮像装置。