JP2005037158A - コンピュータ断層撮像方法及び装置 - Google Patents

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Kenichi Katagai
Tatsuo Miyazawa
Yasuo Shinohara
Masanobu Tamai
Minoru Tanaka
Akiko Tsutsui
達雄 宮澤
賢一 片貝
正信 玉井
稔 田中
亜希子 筒井
康雄 篠原
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Abstract

【課題】より高い拡大率での被検査体の内部構造データを得ることができるコンピュータ断層撮像方法及び装置を提供することを目的とする。
【解決手段】X線源と、被検査体の透過X線投影像を撮像する二次元検出手段と、X線源と二次元検出手段との間に配置された被検査体を載置して所定角度変位で回転する回転基台部とを有し、各角度変位毎に撮像した被検査体の投影像より内部構成データを再構成するものであって、被検査体の一部分が二次元検出手段に投影されるよう回転基台部の位置及び二次元検出手段の位置や角度を調整し、この被検査体の一部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、この被検査体の残り部分がこの二次元検出手段に投影されるようこの回転基台部の位置及び二次元検出手段の位置や角度を調整し、この被検査体の残り部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、之等部分投影像群よりこの被検査体の拡大内部構造データを算出する。
【選択図】 図4

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線等を用いて被検査体の内部構造を検査するコンピュータ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三次元分析が要求されている。その手法のひとつとして、X線によるコンピュータ断層撮像装置(以下、X線断層撮像装置と称する。)を用いる方法がある。
【0003】
X線断層撮像装置は、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線を検出する二次元検出手段と、この検出手段との間に被検査体を載置するとともに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で回転する回転基台部を有し、被検査体の透過X線を二次元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い易くする(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
上述のX線断層撮像装置においては、被検査体の最大幅がW1、二次元検出手段の検出領域の幅がW2であるとすると、被検査体の全幅方向を撮像する断層撮像工程において、二次元検出手段に拡大率W2/W1の投影像を得ることができる。その投影像を基に内部構造データを再構成し、被検査体内部の詳細な検査及び観察等が可能となる。
【0005】
【特許文献1】特開平5−322802号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
2次元検出手段に得られる投影像の拡大率を上げる方法として、被検査体の位置をX線源の焦点位置に近づける、またはX線二次元検出手段をX線源の焦点位置より遠ざける方法が考えられる。しかしながら、前者は被検査体の投影像幅がX線二次元検出手段の検出領域の幅よりも大きくなる場合があり、後者も被検査体の投影像幅がX線二次元検出手段の検出領域幅よりも大きくなってしまい所望の拡大率が得られない、という問題があった。
【0007】
斯かる点に鑑み、本発明は、より高い拡大率の被検査体の内部構造データを得ることができるコンピュータ断層撮像技術を提案するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、X線源と、被検査体の透過X線を撮像する二次元検出手段と、X線源と二次元検出手段との間に配置された被検査体を載置して所定角度変位で回転する回転基台部とを有し、各角度変位毎に撮像した被検査体の投影像より内部構成データを再構成するものであって、被検査体の一部分が二次元検出手段に投影されるよう回転基台部及び/または二次元検出手段の位置を調整し、この被検査体の一部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、この被検査体の残り部分が二次元検出手段に投影されるよう回転基台部及び/または二次元検出手段の位置を調整し、被検査体の残り部分を各変位毎に撮像して部分投影像群を得、之等部分投影像群より被検査体の拡大内部構造データを算出するものである。X線源の代わりに他の微小焦点を形成する放射線源を用いてもよい。
【0009】
斯かる本発明によれば、回転基台部及び/または二次元検出手段の位置を調整して被検査体の一部及びその他の部分に部分的にX線を照射して撮像した複数の部分投影像群を得、これら部分投影像を基に内部構造データを再構成計算し、拡大された内部構造データを算出する。
【0010】
また、本発明は、上述回転基台部が、このX線源のX線焦点からこの二次元検出手段の受光面中心付近に下ろした初期垂線及びこの回転基台部の回転軸に対して垂直方向に移動する移動機構を備え、この二次元検出手段は、この回転基台部の回転軸と平行な回転軸を持ち、このX線焦点と移動後のこの回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が、前記受光面と垂直となるように回転する回転機構を備えており、この被検査体の一部分の部分投影像群を得るのに、この被検査体をこの回転基台部の移動機構によりこの初期垂線の垂直方向に移動するとともに、この二次元検出手段の回転機構によりこの二次元検出手段を回転させて、このX線焦点と移動後のこの回転基台部の回転軸とを結ぶ直線がこの受光面と垂直となるようにし、この被検査体をX線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の2線を含む面で略2等分した一方をこの二次元検出手段に投影し、この被検査体の残り部分の部分投影像群を得、この被検査体をこの回転基台部の移動機構によりこの初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、この二次元検出手段の回転機構によりこの二次元検出手段を回転させて、このX線焦点と移動後のこの回転基台部の回転軸とを結ぶ直線がこの受光面と垂直となるようにし、この被検査体を略2等分した他方をこの二次元検出手段に投影するものである。
【0011】
斯かる本発明によれば、被検査体を載置した回転基台の移動方向及び移動距離に応じて、二次元検出手段を適切な角度回転させるようにしたので、二次元検出手段を大きく移動することなく最小限の動きで、被検査体の部分投影像を撮像できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図8を参照して、本発明のコンピュータ断層撮像方法を適用したコンピュータ断層撮像装置の一実施の形態の例につき説明する。
【0013】
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。
【0014】
X線管1から照射されるX線は、例えば焦点サイズ1μm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。
【0015】
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、X線の焦点から下ろした垂線がX線二次元検出器2の中心に照射されるよう、X線二次元検出器Z’軸駆動機構14、X線二次元検出器Y’軸駆動機構16により、左右上下への動きを調節することができる。更にX線二次元検出器回転駆動機構15により、X線二次元検出器2をZ’軸に関して旋回傾斜させることが可能である。この例では、X線二次元検出器回転駆動機構15が下で、X線二次元検出器Z’軸駆動機構14及びX線二次元検出器Y’軸駆動機構16がその上に載置された構成となっているが、必ずしもこれに限るものではない。
【0016】
FPDについては、一例として特開平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などがある。
【0017】
特に上述の特開平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。このように、本例のX線二次元検出器2は、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。
【0018】
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を回転基台3の回転する回転軸と平行方向、即ち図1B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。
【0019】
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図示しない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。
【0020】
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中心付近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。6は軸受け4をY軸方向へ動かすY軸駆動機構である。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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X線源1を載置した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。
【0025】
同様に、X線二次元検出器2の位置、回転角等もX線二次元検出器Z’軸駆動機構14、X線二次元検出器回転駆動機構15、X線二次元検出器Y’軸駆動機構16の動きを制御する機構制御手段である機構制御部26を通じて、制御操作卓22により制御される。
【0026】
制御操作卓22は、キーボードやマウス等の入力手段、機器動作状態や入力値等表示する表示手段とを有するGUI(Graphical User Interface)、情報の処理や図示しないROM等に格納されたプログラムに従い所定の制御を行うプロセッサ等の制御手段から構成されるものであればよく、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や二次元検出器2に対して被検査体7の適切な位置出しの指令を出力したりするなど行うことができる。
【0027】
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。そして、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装置等からなる投影像記憶部23に、撮像時の回転角度や初期回転角、X線強度等の情報と対応して保存される。
【0028】
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装置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のリムーバブルな記録媒体などを含め、さまざまなものが適用できる。
【0029】
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。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の制御手段と共用でもよい。また、再構成結果表示装置25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。
【0030】
以上のような構成により、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、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。
【0031】
図7に、上述したX線断層撮像装置を用いて、螺子を被検査体として、条件を変えて撮像したときの各投影像の例を示す。
【0032】
本例においては、垂直に設置されている軸受け4の回転に伴って姿勢を変える被検査体7の投影像が非破壊検査の必要な被検査体垂直方向の幅における全水平方向断面において全て欠けることなく求められることが望まれる。投影像の拡大率を増大させるには被検査体7の位置をX線源1の焦点位置に近づける、またはX線二次元検出器2をX線源1の焦点位置より遠ざけることが必要であるが、被検査体7の投影像幅がX線二次元検出器2の検出領域の幅よりも大きくなる場合があり(図7A)、逆に、被検査体7の投影像幅がX線二次元検出器2の検出領域幅よりも小さくするようにしては、所望の拡大率が得られないこととなる(図7B)。
【0033】
図3は、本例のX線断層撮像方法の概念を説明するための図である。被検査体7の投影像の左端(X線源1からX線二次元検出器2の方向を見て左)が映るよう、X線二次元検出器2を旋回及び移動させ2aまたは2bに示す位置に、さらにもしくは被検査体7を回転させる軸受け4を4aに示す位置にY軸駆動機構6により移動せしめることによって被検査体7を7aの位置に移動するとともに、X線源1を被検査体7に近づけるなどしてX線二次元検出器2に被検査体7のX線焦点を通り被検査体7回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の2線を含む面で略2等分した左側のみが映るよう拡大率を調整して、被検査体7の左投影像(図7C)を撮像する。この時の画像を左画像と記す。
【0034】
同様に、被検査体7の投影像の右端(X線源1からX線二次元検出器2の方向を見て右)が映るよう、X線二次元検出器を旋回及び移動させ2cまたは2dに示す位置に、さらに軸受け4を4bに示す位置に移動して被検査体7を7bの位置に移動し、X線二次元検出器2に被検査体7のX線焦点を通り被検査体7回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の2線を含む面で略2等分した右側のみが映るよう拡大率を調整して、X線二次元検出器2に被検査体7の右投影像(図7D)を撮像する。この時の画像を右画像と記す。
【0035】
そして、X線二次元検出器2に得られた左画像及び右画像を画像合成し、合成した広幅な拡大投影像(図7E)の画像を軸受け4の回転によって姿勢を変えられる被検査体7の撮像時の回転角度と対応させて投影像記憶部23に保存し、再構成計算用計算機24により、内部構造データの再構成計算を行なう。
【0036】
図4、図5を参照して、被検査体を移動したときの、X線二次元検出器2の旋回量(傾斜角度)の算出方法について説明する。図5に示すように、まずY軸駆動機構6により被検査体7を7aの位置へ中心線よりΔsだけ移動する。X線源Oから被検査体の回転軸を通る直線が、X線二次元検出器の受光面と垂直になるように、X線二次元検出器回転駆動機構15によりX線二次元検出器2を、図4の2gの位置に角度θだけ旋回傾斜させる。このときの、X線焦点Oから被検査体回転中心軸までのX軸方向の距離をdOFとする。
【0037】
X線二次元検出器に被検査体7のX線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の2線を含む面で略2等分した左側が投影され、左画像が撮像されるが、この時、移動距離Δsとして、この例では合成を容易とするため、被検査体の回転軸がX線二次元検出器に映るような値を選び、Δsが決まると角度θはtan−1(Δs/dOF)として決定する。
【0038】
被検査体の右画像においても、左画像の撮像と同様の要領で、被検査体を7bの位置へ中心線よりΔsだけ移動し、X線二次元検出器2を、図4の2hの位置に角度θだけ旋回傾斜させ、被検査体7のX線焦点を通り被検査体7回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の2線を含む面で略2等分した右側を撮像して右画像を得る。
【0039】
各角度変位での被検査体の左画像、右画像の投影像を撮像するにあたり、左画像の撮像の初期角度位相0°の位置は、例えばX線源Oから7aへ移動後の被検査体の中心を結ぶ直線の検出器側、7cとし、同様に右画像の初期角度位相0°の位置を7dとする。この図4例の場合、X線二次元検出器2に得られる投影像の拡大率は後述する図7Bの例の約2倍になる。
【0040】
例えば、図7Bにおいて、X線二次元検出器2の検出面の大きさ(1536(幅)×1920(高さ))、1画素の大きさが130μmとすると、検出面の幅は、1536×0.13=200mm。螺子の最大幅が10mmとすると、200/10=20、つまり拡大率は約20倍である。
X線二次元検出器2をずらし、その重なりが100画素として合成した場合の画像の幅は、(1536×2)−100=2972、つまり合成によって(2972×1920)の大きさの画像が得られ、その画像の幅は、2972×0.13=386mmである。
したがって、386/10=38.6、約39倍にまで拡大することが可能となり、図7Bの約2倍の拡大率が得られる。
【0041】
以上述べたように、X線二次元検出器2を回転基台3の移動方向及び移動距離に応じてX線二次元検出器2を適切な角度回転させることで、X線二次元検出器2に被検査体7に部分的にX線を照射して撮像した部分投影像群を得、この部分投影像を基に各角度変位の幅広の拡大投影像を合成し、再構成計算により拡大内部構造データを算出することができ、この図4例の場合は、概算で図7Bの約2倍の拡大率となる。したがって、従来の装置を流用してより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。
【0042】
また、X線二次元検出器2を旋回傾斜させるだけで被検査体の部分投影像が得られるので、X線二次元検出器2の可動範囲を最小限に抑えることができ、X線断層撮像装置の大きさを変えることなく約2倍の拡大率の投影像を得ることができる。
【0043】
図6に、本発明の他の実施の形態の例を示す。まず、被検査体をY軸駆動機構6により7aの位置へ移動させ、X線二次元検出器2をX線二次元検出器回転駆動機構15及びY’軸駆動機構16により2bの位置に旋回移動させる。このときの位置2bは、図4の例と同じように、X線二次元検出器2を傾斜させ、X線焦点Oから移動後の被検査体7の回転軸を通る直線とX線二次元検出器2が垂直となるようにする。そして、被検査体の部分投影像を撮像した後、更にその旋回傾斜角度を保持したままX線二次元検出器を移動させた位置2aで被検査体の部分投影像を撮像し、これら投影像から拡大画像1を合成する。
【0044】
次いで、被検査体を初期垂線に関して位置7aと線対称の7bの位置へ移動させ、この移動に応じてX線二次元検出器を位置2cに移動、旋回傾斜させる。このときの位置2cは、図4の例と同じように、X線二次元検出器2を傾斜させ、X線焦点Oから移動後の被検査体7の回転軸を通る直線とX線二次元検出器2が垂直となるようにする。そして、被検査体の部分投影像を撮像した後、更にその旋回傾斜角度を保持したままX線二次元検出器を移動させた位置2dで被検査体の部分投影像を撮像し、これら投影像から拡大画像2を合成する。
【0045】
そして、前記拡大画像1と拡大画像2より、更に広幅な拡大画像を合成し、再構成計算により拡大内部構造データを算出する。この図6の場合、被検査体の左側及び右側についてさらに分割して投影像を撮像しているので、拡大率は図7Bの約4倍となる。このように、X線二次元検出器2を回転基台3の移動方向及び移動距離に応じて適切な角度回転させるるとともに、その角度を保ったまま直線移動させることで、X線二次元検出器2上に被検査体7に対し部分的にX線を照射して撮像した部分投影像群を得、各部分投影像を基に各角度変位の幅広の拡大投影像を合成し、再構成計算により図7Bの投影像を用いるより約4倍の拡大内部構造データを算出することができる。
【0046】
また、部分投影像を撮像するのに、X線二次元検出器2を、回転基台3の移動方向及び距離に応じて適切な角度回転させた後にその角度を保持したまま直線移動させるようにしたので、X線二次元検出器2の可動範囲を最小限に抑えることができ、X線断層撮像装置を大型化することなく従来比約4倍の拡大率の投影像を得ることができる。
【0047】
上述投影像の合成は、被検査体、X線二次元検出器の各位置での撮像後に毎角度位相に行なっても、被検査体、X線二次元検出器の位置毎に旋回傾斜動作が終了後に行なってもよい。
【0048】
ここで、広幅の拡大投影像の生成方法について説明する。右画像の各ピクセル値をf(x,y)、左画像の各ピクセル値をg(x,y)とし、左右画像間のずれ量、すなわち図7Eに示される合成した際の重なり量をΔd、X線二次元検出器の1画素当たりの大きさをP、拡大画像の各ピクセル値をh(x,y)とする。
【0049】
右画像f(x,y)、左画像g(x,y)の大きさはX,Y
【数式1】
あるとすると、拡大画像h(x,y)の大きさは、
+Δd/P,Y
となる。
【数式2】
【0050】
最も単純な合成方法の一つとしては、
【数式3】
【0051】
この場合、右画像撮像時と左画像撮像時で、特にX線の照射強度などが異なる場合に合成する境界面、すなわち画像が重なり合っている部分と重なり合ってない部分との境界面が滑らかに繋がらない恐れがある。したがって、以下のような手法によって右画像と左画像の輝度差を軽減することができる。
【0052】
右画像、左画像が重なり合っている部分のピクセル値の総和、Mf,Mgを計算すると、
【数式4】
となる。
【0053】
これらMf、Mgを用い、
【数式5】
と計算する方法がある。この他、重なり合っている部分と重なり合ってない部分とを滑らかに結合させる手法は周知技術より種々考えられる。このようにして右画像と左画像とから拡大画像を生成する。
【0054】
左右画像間のずれ量Δdの値はX線二次元検出器が受光面に対して平行に移動した場合はそのずれ量を計測すればよいが、X線二次元検出器2が受光面に対し旋回傾斜した場合は、X線源1、被検査体7の回転軸、X線二次元検出器2の幾何的位置関係から算出する必要がある。
【0055】
もしくは、左画像及び右画像の画像合成の際の基準線として、回転基台3に垂直に立てた金属ワイヤーなどからなる基準検査体(ファントム:Phantom)を載置し、各移動位置において撮像された投影像から対応点を見つけ、ずれ量を算出することも可能である。すなわち、基準検査体が右画像のどこに、また左画像のどこに映ったかという情報から、右画像と左画像を重ね合わせる際の重なり量を見つけたら、基準検査体を取り除いて、被検査体を撮像するというものである。
【0056】
図8は、本例のX線断層撮像方法を、図6に示される従来比約4倍の幅広な拡大投影像を得る例に適用した場合のフローチャートである。
【0057】
まず、被検査体7の左画像を撮像する。X線二次元検出器を2bの位置へとX線二次元検出器回転駆動機構15により旋回傾斜させ、X線二次元検出器Y’軸駆動機構16により移動させる(ステップ1)。Y軸駆動機構6により回転基台4に載置された被検査体7を7aの位置へと移動する(ステップ2)。回転基台3を初期角度位相0°の位置7cに合わせ(ステップ3)、各角度変位毎に被検査体7のX線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の2線を含む面で略2等分した左側のさらに右半分のN枚の投影像を撮影する(ステップ4)。これらN枚の投影像を投影像1と記す。
【0058】
次に、X線二次元検出器2を位置2aへと移動させ(ステップ5)、再び回転基台3を初期角度位相0°の位置7cに合わせ(ステップ6)、各角度変位毎に被検査体7のX線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の2線を含む面で略2等分した左側のさらに左半分のN枚の投影像を撮影する(ステップ7)。これらN枚の投影像を投影像2と記す。
【0059】
次に、X線二次元検出器2を位置2cへと移動、旋回傾斜させ(ステップ8)、回転基台4に載置された被検査体7を7bの位置へと移動する(ステップ9)。回転基台4の初期角度位相0°の位置を7dの位置に合わせ(ステップ10)、各角度変位毎に被検査体7のX線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の2線を含む面で略2等分した右側のさらに左半分のN枚の投影像を撮影する(ステップ11)。これらN枚の投影像を投影像3と記す。
【0060】
さらに、X線二次元検出器2を位置2dへと移動させ(ステップ12)、再び回転基台4の初期角度位相0°の位置を7dの位置に合わせ(ステップ13)、各角度変位毎に被検査体7のX線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の2線を含む面で略2等分した右側のさらに右半分のN枚の投影像を撮影する(ステップ14)。これらN枚の投影像を投影像4と記す。
【0061】
上述の手順にて得られた各N枚の、投影像1、投影像2、投影像3、投影像4の計4N枚からN枚の広幅投影像を合成する(ステップ15)。前記N枚の広幅投影像から再構成計算により、被検査体の内部構造データを算出する(ステップ16)。
【0062】
斯かる本例によれば、被検査体の投影像をより高い拡大率(従来比約4倍)で撮像することが可能となり、より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。
【0063】
尚、本例は、Y軸駆動機構6により、被検査体の位置の移動を行なっているが、X線源1の位置を移動させて同様の位置関係にすることによって撮像することも可能である。
【0064】
また、右画像と左画像という2種の画像より拡大画像を生成しているが、お互いの画像が重なり合うように回転基台部の位置及びX線二次元検出器の位置や角度を調整すれば、例えば、右部、中央部、左部などのように、3枚の投影像から拡大投影像画像を生成し、従来比約3倍の拡大率を得ることも可能である。
【0065】
さらに、上述例においては、X線を用いたコンピュータ断層撮像方法及び装置につき説明したが、本発明はX線に限らずその他放射線を検査体に照射し、この検査体を透過して撮像される複数の投影像より内部構造データを再構成する方法、およびその方法が用いられる装置に適用することができる。
【0066】
また、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。
【0067】
【発明の効果】
斯かる本発明によれば、二次元検出手段を回転基台の移動方向及び移動距離に応じて適切な角度旋回傾斜させて被検査体の部分投影像を撮像し、当該複数の部分投影像を合成して広幅の拡大投影像を生成し、それらを再構成計算により内部構造データを算出することにより、被検査体の内部構造をより高い拡大率で観察することが可能となり、より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効果がある。
【0068】
また、二次元検出手段を回転基台の移動方向及び移動距離に応じて適切な角度旋回傾斜させ、または傾斜後にその角度を保持したまま直線移動することで、二次元検出器を大きく移動させることなく最小限の動きで被検査体の部分投影像を撮像するようにしたので、限られた空間に巨大な二次元検出器を仮想することができ、装置を大型化することなく広幅な拡大投影像が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンピュータ断層撮像装置の一実施の形態の例であるX線断層撮像装置の概略図であり、Aは上面図、Bは側面図である。
【図2】本例のX線断層撮像装置の構成図である。
【図3】本発明の一実施の形態の例の説明に供する線図である。
【図4】本発明の一実施の形態の例の説明に供する線図である。
【図5】図4の要部の拡大図である。
【図6】本発明の他の実施の形態の例の説明に供する線図である。
【図7】被検査体の投影像の例を表す線図である。
【図8】本発明のコンピュータ断層撮像方法の説明に供するフローチャートである。
【符号の説明】
1…X線管、2…X線二次元検出器、2a,2b,2c,2d,2g,2h…移動後のX線二次元検出器の位置、3…回転基台部、3a…Z軸駆動機構、4…軸受け、4a,4b…移動後の軸受けの位置、5…XYテーブル、6…Y軸駆動機構、7・・・・被検査体、7a,7b…移動後の被検査体の位置、7c,7d…移動時被検査体0°位置、8…保持冶具、10…除振台、11…シールドカバー、14…X線二次元検出器Z’軸駆動機構、15…X線二次元検出器回転駆動機構、16…X線二次元検出器Y’軸駆動機構、20…X線制御部、21,26…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

Claims (7)

  1. X線源と、被検査体の透過X線を撮像する二次元検出手段と、前記X線源と前記二次元検出手段との間に配置された前記被検査体を載置して所定角度変位で回転する回転基台部とを有し、各角度変位毎に撮像した前記被検査体の投影像より内部構成データを再構成するコンピュータ断層撮像方法において、
    前記被検査体の一部分が前記二次元検出手段に投影されるよう前記回転基台部及び/または前記二次元検出手段の位置を調整し、前記被検査体の一部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得るステップと、
    前記被検査体の残り部分が前記二次元検出手段に投影されるよう前記回転基台部及び/または前記二次元検出手段の位置を調整し、前記被検査体の残り部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得るステップと、
    之等部分投影像群より前記被検査体の拡大内部構造データを算出するステップとを有する
    ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
  2. 請求項1記載のコンピュータ断層撮像方法において、
    前記回転基台部は、前記X線源のX線焦点から前記二次元検出手段の受光面中心付近に下ろした初期垂線及び前記回転基台部の回転軸に対して垂直方向に移動する移動機構を備え、
    前記二次元検出手段は、前記回転基台部の回転軸と平行な回転軸を持ち、前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が、前記受光面と垂直となるように回転する回転機構を備えており、
    前記被検査体の一部分の部分投影像群を得るステップとして、前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線の垂直方向に移動するとともに、前記二次元検出手段の回転機構により前記二次元検出手段を回転させて、前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した一方を前記二次元検出手段に投影し、
    前記被検査体の残り部分の部分投影像群を得るステップとして、前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、前記二次元検出手段の回転機構により前記二次元検出手段を回転させて、前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を略2等分した他方を前記二次元検出手段に投影する
    ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
  3. 請求項2記載のコンピュータ断層撮像方法において、
    前記二次元検出手段は、さらに前記回転基台部の回転軸と垂直な平面を移動可能な移動機構を備えており、
    前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線の垂直方向に移動するとともに、前記回転機構により前記二次元検出手段を回転させて前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した一方の半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第1の部分投影像群を得、
    前記二次元検出手段を、前記移動機構により前記X線焦点と前記移動後の回転基台部の回転軸とを結ぶ直線と前記受光面との垂直を保ちつつ移動させ、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した一方の残り半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第2の部分投影像群を得、
    前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、前記回転機構により前記二次元検出手段を回転させて前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した他方の半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第3の部分投影像群を得、
    前記二次元検出手段を、前記移動機構により前記X線焦点と前記移動後の回転基台部の回転軸とを結ぶ直線と前記受光面との垂直を保ちつつ移動させ、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した他方の残り半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第4の部分投影像群を得、
    前記第1乃至第4の部分投影像群より前記被検査体の拡大内部構造データを算出する
    ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
  4. X線源と、被検査体の透過X線を撮像する二次元検出手段と、前記X線源と前記二次元検出手段との間に配置された前記被検査体を載置して所定角度変位で回転する回転基台部とを有し、各角度変位毎に撮像した前記被検査体の投影像より内部構成データを再構成するコンピュータ断層撮像装置において、
    前記被検査体の一部分が前記二次元検出手段に投影されるよう前記回転基台部及び/または前記二次元検出手段の位置を調整し、前記被検査体の一部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、前記被検査体の残り部分が前記二次元検出手段に投影されるよう前記回転基台部及び/または前記二次元検出手段の位置を調整し、前記被検査体の残り部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、之等部分投影像群より前記被検査体の拡大内部構造データを算出する
    ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
  5. 請求項4記載のコンピュータ断層撮像装置において、
    前記回転基台部は、前記X線源のX線焦点から前記二次元検出手段の受光面中心付近に下ろした初期垂線及び前記回転基台部の回転軸に対して垂直方向に移動する移動機構を備え、
    前記二次元検出手段は、前記回転基台部の回転軸と平行な回転軸を持ち、前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が、前記受光面と垂直となるように回転する回転機構を備えており、
    前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線の垂直方向に移動するとともに、前記二次元検出手段の回転機構により前記二次元検出手段を回転させて、前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した一方を前記二次元検出手段に投影し、
    前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、前記二次元検出手段の回転機構により前記二次元検出手段を回転させて、前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を略2等分した他方を前記二次元検出手段に投影する
    ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
  6. 請求項5記載のコンピュータ断層撮像装置において、
    前記二次元検出手段は、さらに前記回転基台部の回転軸と垂直な平面を移動可能な移動機構を備え、
    前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線の垂直方向に移動するとともに、前記回転機構により前記二次元検出手段を回転させて前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した一方の半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第1の部分投影像群を得、
    前記二次元検出手段を、前記移動機構により前記X線焦点と前記移動後の回転基台部の回転軸とを結ぶ直線と前記受光面との垂直を保ちつつ移動し、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した一方の残り半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第2の部分投影像群を得、
    前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、前記回転機構により前記二次元検出手段を回転させて前記X線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した他方の半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第3の部分投影像群を得、
    前記二次元検出手段を、前記移動機構により前記X線焦点と前記移動後の回転基台部の回転軸とを結ぶ直線と前記受光面との垂直を保ちつつ移動し、前記被検査体を前記X線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の2線を含む面で略2等分した他方の残り半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第4の部分投影像群を得、
    前記第1乃至第4の部分投影像群より前記被検査体の拡大内部構造データを算出する
    ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
  7. 請求項4記載のコンピュータ断層撮像装置において、
    前記回転基台部に基準検査体を載置し、前記被検査体の各部分投影像における基準検査体の投影位置を算出し、前記投影位置から前記回転基台部の各位置における投影像を合成する際の投影像の重なり量を求める
    ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
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