JP2004257914A - X線透視装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】X線カメラ3の傾動角度0で撮像したマスター画像Mとそのときの試料テーブル2の位置情報を記憶しておくとともに、カメラ傾動機構31によりX線カメラ3を傾動させたとき、視野を維持すべく試料テーブル2を追従させて移動させるための専用の機構(補正用y軸駆動機構)23を設けることにより、カメラ傾動前の試料テーブル2のx−y駆動機構21によるx,y座標をそのまま用いてナビゲーション機能を動作させることを可能とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はX線透視装置に関し、例えば半導体デバイスなどの非破壊検査等に用いられるX線透視装置で、試料の透視角度を変更させるためにX線検出器を傾動させる機能を有するX線透視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線透視装置においては、一般に、X線源とX線検出器の間に、試料を搭載するための試料テーブルが配置され、この試料テーブルは、通常、ビューポイントを任意に変化させるべくX線光軸に対して直交する平面上で互いに直交するx軸およびy軸方向に移動可能となっているとともに、撮像倍率を任意に変化させるべくX線源の光軸方向であるz軸方向に移動可能となっている。
【0003】
このようなX線透視装置において、図6(A)に例示するように、比較的低倍率で撮像した画像をマスター画像Mとし、そのマスター画像M上でポインティングデバイスを用いて領域を指定することにより、同図(B)に例示するように、指定した領域が視野全体となるように、自動的に、倍率を変更すべく試料テーブルをX線光軸方向に移動させ、かつ、視野中心を変更すべく試料テーブルをX線光軸に直交する平面上で移動させたり、あるいは図7(A)に例示するような透視画像を得ている状態で、同図(B)に示すようにマスター画像上でポインティングデバイスを用いて位置を指定することにより、同図(C)に示すように、指定した位置が視野中央にくるように自動的に試料テーブルを上記平面上で移動させる、いわゆるナビゲーション機能を持つものも知られている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
また、産業用のX線透視装置において、試料の透視角度を変化させるために、X線検出器を傾動させる機構を備え、更には試料テーブルを回転させる回転機構を備え、傾動ないしは回転の際に、当初のビューポイントを維持するために必要な試料テーブルの移動量を算出し、その算出結果に基づいて自動的にx−y駆動機構を駆動制御する、視野の追従機能を備えたものが知られている(例えば特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−318206号公報(第2−第4頁、図2)
【特許文献2】
特開2001−281168号公報(第3−第12頁)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来のナビゲーション機能を持つX線透視装置は、X線検出器を傾動させたり試料テーブルを回転させる機能との併用はできないか、あるいは想定しておらず、傾斜角度0でマスター画像を撮像して、X線検出器を傾動させず、かつ、試料テーブルを回転させない状態で指定する場合に限り、ナビゲーション機能が有効に機能するものである。
【0007】
本発明の目的は、当初にマスター画像を撮像した後、X線検出器を傾動させ、あるいは試料テーブルを回転させても、ナビゲーション機能を有効に動作させることができ、もって利便性に優れたX線透視装置を提供することにある。
【0008】
【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線透視装置は、X線源とX線検出器の間に、X線源からのX線光軸(z軸)に直交する試料搭載面を有する試料テーブルが配置されているとともに、その試料テーブルをその試料搭載面に沿った平面上で互いに直交する2軸(x,y軸)方向に移動させるx−y駆動機構と、そのx−y駆動機構を含めて試料テーブルをX線光軸方向に移動させるz駆動機構と、X線検出器をX線源を中心として所定の方向に旋回させるように傾動させる傾動機構と、その傾動機構によりX線検出器を傾動させたとき、当該X線検出器による傾動前の視野および倍率を維持するように試料テーブルをX線検出器の傾動方向に沿う方向およびz方向に移動させる傾動追従手段を備えたX線透視装置において、X線検出器の受光面がX線光軸に直交する傾動角度0の状態で撮像したX線透視像をマスター画像として、その画像情報および当該画像の撮像時における試料テーブルの位置情報を記憶する記憶手段と、X線検出器の任意の傾動角度にてマスター画像上でポインティングデバイスにより指定された位置および領域情報と上記記憶手段の内容に基づき、X線検出器の傾動角度を維持した状態で指定された領域が視野となるように試料テーブルの移動方向と量を決定して自動的に移動させる視野変更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)。
【0009】
ここで、本発明においては、上記に加えて、x−y駆動機構を含めて試料テーブルをz軸に沿った回転中心軸の回りに回転させる回転駆動機構を備えるとともに、上記視野変更手段に、任意の回転位置にてマスター画像上でポインティングデバイスで指定された位置および領域情報と上記記憶手段の内容に基づき、試料テーブルの回転位置を維持した状態で指定された領域が視野となるように試料テーブルの移動方向と量を決定して自動的に移動させる機能を持たせる構成(請求項2)を好適に採用することができる。
【0010】
そして、本発明においては、上記傾動追従手段および視野変更手段による試料テーブルのx−y平面上での移動の各具体的態様として、傾動追従手段による移動については上記x−y駆動機構ごと試料テーブルを移動させる専用の移動機構により行うとともに、視野変更手段による試料テーブルの移動はx−y移動機構により行うように構成する態様(請求項3)と、傾動追従手段および視野変更手段による試料テーブルの移動を、ともにx−y駆動機構により行い、かつ、視野変更手段は、傾動追従のためのx−y駆動機構による試料テーブルの移動量を記憶し、試料テーブルの移動方向と量の決定に供するように構成する態様(請求項4)とを挙げることができる。
【0011】
本発明は、X線検出器の受光面がX線光軸に直交する状態、つまりX線検出器の傾動0において撮像したマスター画像と、その時の試料テーブルの位置情報を記憶しておき、ビューポイントを維持すべく、X線検出器の傾動に追随させて試料テーブルを移動させた後にも、あるいはそれに加えて請求項2に係る発明のように試料テーブルの回動に追随させて試料テーブルを移動させた後においても、マスター画像の撮像時における位置情報(試料テーブルのx,y,z座標)を用いることにより、ナビゲーション機能を有効に機能させるものである。
【0012】
特に、請求項3に係る発明のように、傾動追従手段による試料テーブルのx−y平面上への移動を、x−y駆動機構ごと試料テーブルを移動させる専用の移動機構により行うように構成すれば、X線検出器を任意の角度傾動させた後も、x−y駆動機構上での試料テーブルの座標は不変であるので、視野変更手段によりナビゲーション機能を動作させるに当たっては、x−y平面上での試料テーブルの移動量の算出は、マスター画像の撮像時における試料テーブルの位置情報(x−y駆動機構上での座標)をそのまま用いて行うことができる。
【0013】
また、請求項4に係る発明のように、傾動追従手段による試料テーブルの移動についてもx−y駆動機構を用いて行う場合には、その傾動追従時におけるx−y駆動機構による移動量を記憶して、視野変更手段によるx−y駆動機構による試料テーブルの移動量の算出時に反映させればよい。
【0014】
また、試料テーブルを回転させる回転駆動機構を備えた場合、その回転駆動機構をx−y駆動機構ごと回転させることによって、X線検出器と回転軸のx,y軸方向への位置関係は不変であり、画面の視野中心は回転により変化せず、従って、視野変更手段によるナビゲーション動作においてx−y駆動機構の座標をそのまま用いることができる。
【0015】
【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あり、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。
【0016】
X線源1は、X線の光軸(照射X線の中心軸)Lが鉛直(z軸方向)上方に向かうように配置され、その上方に、水平面(x−y平面)に沿った表面を有する試料テーブル2が設けられており、更にその試料テーブル2の上方には、所定の空間を開けてX線カメラ3が配置されている。
【0017】
X線カメラ3は、カメラ傾動機構31によってX線源1の焦点を通り、かつ、x軸に平行な軸の回りに、従ってz−y平面に沿って任意の角度に傾動させることができる。
【0018】
試料テーブル2は、その直下に設けられているx−y駆動機構21の駆動によって水平面上で互いに直交するx,y軸方向に移動する。このx−y駆動機構21の下には、回転機構22が設けられており、この回転機構22は、z軸に沿った回転軸の回りに試料テーブル2を回転させるためのものであって、この回転機構22の駆動により、試料テーブル2をx−y駆動機構21とともに回転軸の回りに任意の角度θだけ回転させることができる。
【0019】
回転機構22の下方には、試料テーブル2の傾動による視野変化をなくするための位置補正用y軸駆動機構23が設けられている。この位置補正用y軸駆動機構23の駆動により、カメラ傾動機構31によるX線カメラ3の傾動方向に沿ったy軸方向に、回転機構22、x−y駆動機構21および試料テーブル2を一体にy軸方向に移動させることができる。
【0020】
そして、以上の試料テーブル2とその各駆動機構の全体を、z軸駆動機構24の駆動によってX線源1に対して接近/離隔する方向であるz軸方向に移動させることができる。
【0021】
透視対象物である試料Sは試料テーブル2の上に載せられた状態で、その下方からX線が照射され、試料Sを透過したX線はX線カメラ3に入射する。X線カメラ3は例えばイメージインテンシファイアとCCDカメラとを組み合わせた公知のものであり、その刻々の出力画像はパーソナルコンピュータ4に設定されている画像処理部4aに取り込まれ、表示器5にX線透視画像として表示されるようになっている。また、この表示器5には、現時点におけるX線カメラ3によるX線透視画像と、後述するマスター画像とを併せて表示することもできるようになっている。
【0022】
前記したx−y駆動機構21、回転機構22、補正用y軸駆動機構23、z軸駆動機構24、およびカメラ傾動機構32の駆動源である各モータは図示を省略しているが、これらの各モータは、いずれもモーションコントローラ6からの制御信号によって動作する。モーションコントローラ6は、パーソナルコンピュータ4に設定されている制御部4bの制御下に置かれている。
【0023】
パーソナルコンピュータ4には、操作者が各種指令を与えるための操作盤7や、マウスなどのポインティングデバイス8が接続されている。操作盤7の操作により、上記した各機構のうち、補正用y軸駆動機構23を除く各機構を駆動して、試料テーブル2およびX線カメラ3を任意に移動させることができる。
【0024】
また、パーソナルコンピュータ4には、上記した各機構による試料テーブル2ないしはX線カメラ3の現在位置を記憶する記憶部と、後述するマスター画像の撮像時における試料テーブル2の位置情報(x,y,z座標)を記憶する記憶部が設定されているとともに、視野および倍率維持プログラムと、ナビゲーションプログラムがインストールされている。
【0025】
視野および倍率維持プログラムは、X線カメラ3の傾動時に、表示器5に表示されているX線透視画像の視野および倍率を傾動前の状態に維持するための傾動追従機能を発揮するためのプログラムである。すなわち、図2に例示するように、X線カメラ3を傾動角度0の状態において、X線源1(焦点、以下同)とX線カメラ3間の距離をSIDとし、X線源1と試料テーブル2間の距離をSODとし、その状態から傾動角度φまで傾動させたとき、試料テーブル2の位置が傾動前の位置で静止していると、X線カメラ3の視野がずれる。視野および倍率維持プログラムでは、この例において、試料テーブル2をy軸方向に、
yt= sinφ・SOD ・・・・(1)
だけ移動させ、かつ、同じくz軸方向に、
zt=(1− cosφ)SOD ・・・・(2)
だけ移動させる。これにより、傾動後の視野中心および撮像倍率を傾動前と同等に維持することができる。このプログラムにおいて、y軸方向への移動は補正用y軸駆動機構23を駆動することによって行い、x−y駆動機構21は静止させたままとする。これにより、傾動後に視野および倍率が変化せずに、しかもx−y駆動機構21によるx−y座標は傾動前のものをそのまま用いることができる。
【0026】
ここで、回転機構22がx−y駆動機構21の下に位置して、このx−y駆動機構21ごと試料テーブル2を回転させるので、x−y駆動機構21を駆動して試料テーブル2を任意に移動させても、回転機構22の回転軸とX線カメラ3の視野との位置関係は不変であるため、回転機構22を駆動して試料テーブル2を回転させても、その回転によりX線カメラ3の視野が変化することがない。
【0027】
さて、ナビゲーションプログラムは、あらかじめ撮像したマスター画像上で指定した位置または領域がX線カメラ3の視野内に入るように自動的に試料テーブル2を移動させるためのプログラムであり、以下、その内容について説明する。
【0028】
このプログラムにおいては、まず、X線カメラ3の傾動角度φが0の状態において、比較的広い視野(低倍率)のもとに試料のX線透視像を撮像し、操作部7でその旨を入力することにより、その画像をマスター画像として記憶して、以降、X線カメラ3による刻々の透視画像と併せて表示器5に表示するとともに、そのマスター画像の撮像時における試料テーブル2の位置情報を記憶する。
【0029】
そして、このマスター画像の撮像後に、X線カメラ3を任意の角度に傾動させた状態、および、回転機構22により試料テーブル2を任意に回転させた状態において、ポインティングデバイス8を用いてマスター画像上で任意の位置または領域を指定することにより、その位置または領域がX線カメラ3の視野に収まるように試料テーブル2を自動的に移動させる。
【0030】
すなわち、X線カメラ2の傾動角度φが0で、かつ、試料テーブル2を回転させない状態では、従来と同様に、前記した図6および図7で示したように、マスター画像M上で領域ないしは位置を指定することにより、指定した領域が画面全体を占めるように、あるいは指定した位置が画面中央にくるように、x−y駆動機構21ないしはz軸駆動機構24を駆動して試料テーブル2を移動させる。この移動の方向と量は、マスター画像の撮像時における試料テーブル2の位置情報と、現時点における試料テーブル2の位置情報から、従来と同様に容易に決定することができる。
【0031】
また、マスター画像の撮像後、回転機構22により試料テーブル2を任意に回転させて図3(A)に示すような透視画像を撮像している状態で、同図(B)に示すようにマスター画像M上で任意の位置を指定することにより、同図(C)に示すように、その指定された位置が画面の中央に位置するように、x−y駆動機構21を駆動して試料テーブル2を自動的に移動させる。この移動の方向と量は、回転機構22がx−y駆動機構21の下に位置して当該x−y駆動機構21ごと試料テーブル2を回転させるため、前記したように回転による視野の変化は生じず、従って回転に伴う試料テーブル2の位置補正は必要がないため、回転前のx,y座標をそのまま用いて、上記と同様にナビゲーションのためのx−y駆動機構21による試料テーブル2の移動の方向と量を決定することができる。領域を指定した場合でも、上記のx,y方向への移動の方向と量に加えて、指定された領域の大きさとマスター画像Mとの関係からz軸方向への移動量を決定して自動的に移動することによって、指定された領域が画面全体を占めるように画像を変更することができる。
【0032】
そして、マスター画像の撮像後、カメラ傾動機構31によりX線カメラ3を任意の角度だけ傾動させて図4(A)に示すような透視画像を撮像している状態で、同図(B)に示すようにマスター画像M上で任意の位置を指定することにより、同図(C)に示すように、その指定された位置が画面の中央に位置するように、x−y駆動機構21を駆動して試料テーブル2を自動的に移動させる。このx−y駆動機構21による試料テーブル2の移動の方向と量は、X線カメラ3の傾動による視野のずれを専用の補正用y軸駆動機構23によって行っているため、マスター画像Mの撮像時におけるx,y座標をそのまま用いて、上記と同様に決定することができる。領域を指定した場合も上記と同様である。
【0033】
更に、マスター画像Mの撮像後、カメラ傾動機構31によりX線カメラ3を任意に傾動させ、かつ、回転機構22により試料テーブル3を任意に回転させて図5(A)に示すような透視画像を撮像している状態で、同図(B)に示すようにマスター画像M上で任意の位置を指定することにより、同図(C)に示すように、その指定された位置が画面の中央に位置するように、x−y駆動機構21を駆動して試料テーブル2を自動的に移動させる。この場合においても、カメラ傾動による試料テーブル2の位置補正を補正用y軸駆動機構23により行い、また、回転による試料テーブル2の位置補正は必要がないので、上記した各例と同様にしてx−y駆動機構21によるナビゲーションのための移動の方向と量は、当初のx,y座標をそのまま用いて決定することができる。領域を指定した場合も上記と同様である。
【0034】
ここで、以上の実施の形態においては、X線カメラ3を傾動させたときに、視野のずれを防止すべくその傾動に追従して試料テーブル2を移動させるための専用の補正用y軸駆動機構23を設けた例を示したが、この追従をx−y駆動機構21を用いて行うように構成しても、本発明を適用することができる。この場合、X線カメラ3の傾動により、x−y駆動機構21を駆動して試料テーブル2を前記した(1)式で表される量だけy軸方向に移動させる必要があるが、そのy軸方向への移動量δをパーソナルコンピュータ4に記憶しておき、傾動後にナビゲーション指令が与えられたときには、そのδだけy座標にオフセットを与えたうえで、先の例と同様にしてx−y駆動機構21による試料テーブル2の移動の方向と量を決定すれば、全く同じ作用効果を奏することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、X線カメラの傾動角度が0の状態でマスター画像を撮像することにより、そのマスター画像の撮像後にX線カメラを傾動させても、あるいは試料テーブルを回転させても、マスター画像上の任意の位置ないしは領域を指定することによって、その位置が画面の中央に位置するように、あるいはその領域が画面の全体を占めるように、自動的に試料テーブルを移動させることができるので、最初にマスター画像を撮像しておくことによって、X線カメラの視野や透視方向等を任意に変更しても、その変更状態において随時にマスター画像上の任意の部位を画面中央に位置させ、あるいは拡大することができ、従来のこの種のX線透視装置に比してその利便性を大幅に向上させることができる。
【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】本発明の実施の形態によりX線カメラを傾動させたときの試料テーブルの追従の仕方の説明図である。
【図3】本発明の実施の形態により試料テーブルを回転させた後にナビゲーション機能を動作させる場合の説明図である。
【図4】同じく本発明の実施の形態によりX線カメラを傾動させた後にナビゲーション機能を動作させる場合の説明図である。
【図5】同じく本発明の実施鵜の形態によりX線カメラを傾動さ、かつ、試料テーブルを回転させた後にナビゲーション機能を動作させる場合の説明図である。
【図6】従来のX線透視装置で可能なナビゲーション機能の例の説明図である。
【図7】同じく従来のX線透視装置で可能なナビゲーション機能の他の例の説明図である。
【符号の説明】
1 X線源
2 試料テーブル
21 x−y駆動機構
22 回転機構
23 補正用y軸駆動機構
24 z軸駆動機構
3 X線カメラ
4 パーソナルコンピュータ
4a 画像処理部
4b 制御部
5 表示器
6 モーションコントローラ
7 操作盤
8 ポインティングデバイス
S 試料(透視対象物)
Claims (4)
- X線源とX線検出器の間に、X線源からのX線光軸(z軸)に直交する試料搭載面を有する試料テーブルが配置されているとともに、その試料テーブルをその試料搭載面に沿った平面上で互いに直交する2軸(x,y軸)方向に移動させるx−y駆動機構と、そのx−y駆動機構を含めて試料テーブルを上記X線光軸方向に移動させるz駆動機構と、上記X線検出器をX線源を中心として所定の方向に旋回させるように傾動させる傾動機構と、その傾動機構によりX線検出器を傾動させたとき、当該X線検出器による傾動前の視野および倍率を維持するように上記試料テーブルをX線検出器の傾動方向に沿う方向およびz方向に移動させる傾動追従手段を備えたX線透視装置において、
上記X線検出器の受光面がX線光軸に直交する傾動角度0の状態で撮像したX線透視像をマスター画像として、その画像情報および当該画像の撮像時における試料テーブルの位置情報を記憶する記憶手段と、X線検出器の任意の傾動角度にて上記マスター画像上でポインティングデバイスにより指定された位置および領域情報と上記記憶手段の内容に基づき、X線検出器の傾動角度を維持した状態で指定された領域が視野となるように上記試料テーブルの移動方向と量を決定して自動的に移動させる視野変更手段を備えていることを特徴とするX線透視装置。 - 上記x−y駆動機構を含めて上記試料テーブルをz軸に沿った回転中心軸の回りに回転させる回転駆動機構を備え、上記視野変更手段は、任意の回転位置にて上記マスター画像上でポインティングデバイスで指定された位置および領域情報と上記記憶手段の内容に基づき、試料テーブルの回転位置を維持した状態で指定された領域が視野となるように上記試料テーブルの移動方向と量を決定して自動的に移動させるよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載のX線透視装置。
- 上記傾動追従手段による試料テーブルのX線検出器の傾動方向に沿う方向への移動を、上記x−y駆動機構ごと試料テーブルを移動させる専用の移動機構により行うとともに、上記視野変更手段による試料テーブルの移動は上記x−y移動機構により行うことを特徴とする請求項1または2に記載のX線透視装置。
- 上記傾動追従手段による試料テーブルのX線検出器の傾動方向に沿う方向への移動、および上記視野変更手段による試料テーブルの移動を、それぞれ上記x−y駆動機構により行うとともに、上記視野変更手段は、傾動追従のためのx−y駆動機構による試料テーブルの移動量を記憶し、試料テーブルの移動方向と量の決定に供するように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のX線透視装置。
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