JP2005181263A

JP2005181263A - Ｘ線透視装置

Info

Publication number: JP2005181263A
Application number: JP2003426448A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Tottori; 征則鳥取
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】機構的に高精度化が容易で、斜め透視をしても透視倍率が殆ど変化せず、更に斜め透視機能を持たない装置に対しても比較的簡単な改造のもとに斜め透視機能を持たせることができ、しかも斜め透視に起因して透視倍率に制約が生じることのないＸ線透視装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線受像部２を、Ｘ線発生装置１からのＸ線光軸Ａに直交する方向に移動させる受像部移動機構（リニアガイド６，ねじ７ａ，ナット７ｂ等）を設け、加えてそのＸ線受像部２の移動に連動させて、当該Ｘ線受像部２が常にＸ線焦点を向くように回動させる機構４ａ、およびＸ線受像部２をＸ線光軸Ａの回りに旋回させる機構８，８ａを設けた構成とすることにより、斜め透視に際して、Ｘ線焦点と透視対象物Ｗ間の距離と、Ｘ線焦点とＸ線受像部２との距離が互いに比例して変化し、透視拡大率の変化を防止するとともに、Ｘ線発生装置１と対象物保持部３は斜め透視に際して相対的に傾斜させないため、斜め透視に起因してこれら両者の接近可能な距離の変化がなく、透視拡大率を制約すくことがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線を用いて回路基板などの対象物の透視像を得て、非破壊のもとにその対象物の欠陥の有無などを調べるためのＸ線透視装置に関する。

回路基板などの工業製品の透視検査を行うＸ線透視装置においては、一般に、Ｘ線発生装置と、イメージインテンシファイアとＣＣＤ等を組み合わせてなるＸ線受像部とを対向配置し、これらの間に透視対象物を保持するｘｙテーブルなどの対象物保持部を配置した構成をとる。

このようなＸ線透視装置において、対象物保持部により保持されている透視対象物の透視角度を任意に変更できるようにした装置が知られている。このような斜め透視機能を備えたＸ線透視装置の構成例として、図２に示すように、Ｘ線発生装置２１とＸ線受像部２２の間に、透視対象物Ｗを保持するための対象物保持部２３を備えたＸ線透視装置において、Ｘ線受像部２２をＸ線発生装置２１のＸ線焦点を中心として傾動させる、いわゆるカメラ傾動機構を備えた装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

また、斜め透視機能を備えたＸ線透視装置の他の構成例として、図３に示すように、Ｘ線受像部２２の直上に対象物保持部２３を配置するとともに、その対象物保持部２３の上にＸ線発生装置２１を設け、このＸ線発生装置２１を水平方向に伸びる腕部材２１１にスライド自在に支持するとともに、腕部材２１１とＸ線発生装置２１との間には、当該Ｘ線発生装置２１の姿勢を変化させる首振り機構２１２を介在させた装置が知られている（例えば特許文献２参照）。
特開２００１−２４９０８６号公報実開昭６２−１１５１４９号公報

ところで、斜め透視機能を備えた従来のＸ線透視装置のうち、カメラ傾動機構を備えたものでは、Ｘ線受像部２２の傾動中心をＸ線発生装置２１のＸ線焦点に正しく合わせないと透視位置にずれが生じるが、この傾動機構は、Ｘ線受像部２２をガイドレールで円弧状に移動させるか、あるいはＸ線受像部２２をアームに固定し、そのアームを、Ｘ線焦点を通る線と同軸に設けた傾動中心軸の回りに回動させる構造がとられ、このような構造においては、その機構上、精度を出すことが困難であるという問題がある。

また、このような傾動機構を備えたＸ線透視装置においては、透視方向を任意に選択できるようにするためには、対象物保持部２３を回転させる必要があり、視野を変更するためのｘｙ方向への駆動機構と回転機構とを併せ持ったテーブルを採用し、しかも、そのテーブルは回転するが故に円形としなければならない。ここで、この種のＸ線透視装置により透視検査に供される物品は回路基板等の矩形の物品が多く、従って、検査可能な物品のサイズ、つまりテーブルからはみ出さないサイズは円形テーブルに内接する矩形寸法となり、検査可能なサイズが小さくなるという問題もある。

更に、傾動機構により斜め透視を行う装置では、Ｘ線受像部２２を傾動させると、このＸ線受像部２２とＸ線焦点とのなす距離は不変であるが、Ｘ線焦点と透視対象物Ｗのビューポイント間の距離が変化するため、透視倍率が変化してしまい、この倍率変化を抑制するためには、Ｘ線受像部２２の傾動に連動させて対象物保持部２３を上下動させるための制御が必要となる。

更にまた、斜め透視機能を持たない既設のＸ線透視装置等に対して、斜め透視機能を持たせるように改造することが困難であるという問題もある。

一方、Ｘ線発生装置２１を水平方向に移動させる装置では、低倍率の透視に際しては問題はないものの、高い倍率で斜め透視をする場合、Ｘ線発生装置２１と対象物保持部２３とを接近させる必要があるが、この場合、図４に模式的に示すように、Ｘ線発生装置２１が対象物保持部２３上の透視対象物Ｗに干渉してしまい、透視倍率に制約が生じるという問題があり、特に、回路基板上の素子のリードの半田による接合状況等を検査する場合のように高い透視拡大率が要求される場合には大きな問題となる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、機構的に精度を出しやすく、かつ、斜め透視をしても透視倍率が殆ど変化せず、斜め透視機能を持たない装置に対しても比較的簡単な改造のもとに斜め透視機能を持たせることができ、しかも斜め透視に起因して透視倍率に制約が生じることのないＸ線透視装置を提供することをその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明のＸ線透視装置は、Ｘ線発生装置と、そのＸ線発生装置に対向配置されたＸ線受像部と、これらのＸ線発生装置とＸ線受像部との間に配置され、透視対象物を保持する対象物保持部を有するＸ線透視装置において、対象物保持部に保持された透視対象物を斜め方向から透視すべく、上記Ｘ線受像部を、Ｘ線発生装置からのＸ線光軸に直交する方向に移動させる受像部移動機構を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本発明においては、上記Ｘ線受像部の受像部移動機構による移動に連動させて、当該Ｘ線受像部が常に上記Ｘ線発生装置のＸ線焦点を向くように自動的に回動させる受像部回動機構を備えた構成（請求項２）とすることが、Ｘ線透視像の画質を低下させない上で好ましく、更に、上記Ｘ線受像部を、上記Ｘ線光軸を中心として旋回させる受像部旋回機構を備えた構成（請求項３）を採用することが、透視方向を変化させるために透視対象物を回転させる必要がなくなり、対象物保持部に回転機構を設ける必要がなくなって望ましい。

本発明は、Ｘ線受像部をＸ線発生装置のＸ線光軸に対して直交する方向に移動させることによって所期の目的を達成しようとするものであり、加えてＸ線受像部をその移動と併せて回動させ、また、Ｘ線光軸の回りに旋回させることによって、前記した従来の問題点を一挙に解決しようとするものである。

すなわち、Ｘ線発生装置によるＸ線照射角度内において、Ｘ線受像部をＸ線光軸に対して直交する方向に移動させると、Ｘ線受像部に入射するＸ線は透視対象物を斜めに透過したものとなり、斜め透視が可能となる。また、Ｘ線受像部とＸ線焦点間の距離と、Ｘ線焦点と透視対象物のビューポイント間の距離が比例して変化するため、斜め透視による透視倍率の変化は殆ど生じない。そして、このような機構は、Ｘ線受像部をＸ線焦点の回りに傾動させる機構に比して、機構的に精度を出しやすい。しかも、高い透視倍率を得るためにはＸ線発生装置と透視対象物との距離を接近させるが、Ｘ線受像部はこれら両者に対して遠い距離に位置させるために、請求項２に係る発明のように透視画像の画質の低下を防止すべくＸ線受像部を首振り運動させても透視対象物と干渉することがなく、斜め透視に起因する透視倍率の制約が生じることがない。

本発明によれば、比較的簡単で精度の出しやすい機構のもとに、透視倍率を殆ど変化させることなく斜め透視をすることができ、斜め透視機能を持たないＸ線透視装置に対して比較的簡単な改造のもとに斜め透視機能を付加することができる。しかも、斜め透視に起因して透視倍率の上限に制約が生じることがなく、高い透視倍率のもとに斜め透視を実現することができる。

また、請求項２に係る発明のように、Ｘ線受像部の平行移動に連動させて自動的にＸ線焦点を向くように回動させることにより、斜め透視時におけるＸ線受像部の受像効率の低下を防止し、透視画像の画質の低下を防止することができる。

更に、請求項３に係る発明のように、Ｘ線受像部をＸ線光軸を中心として旋回させる機構を追加すれば、透視方向の変更に際して透視対象物を回転させる必要がなくなり、対象物保持部に回転テーブルを設ける必要がなくなるため、より透視可能な対象物のサイズをより大きくすることができる。

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。

Ｘ線発生装置１は、そのＸ線光軸Ａが鉛直上方に向かうように配置されており、このＸ線発生装置１に対向するようにその上方には、Ｘ線受像部２が配置されており、これらのＸ線発生装置１とＸ線受像部２との間に透視対象物Ｗを保持するための対象物保持部３が配置されている。この対象物保持部３はＸ線の光軸方向である鉛直方向（ｚ方向）と、水平面上で互いに直交するｘ，ｙ方向に独立的に移動させることができる。なお、この対象物保持部３は、後述するパーソナルコンピュータ１４に接続されている操作部１５の操作により、ｘ，ｙおよびｚ方向に対応して設けられているモータ（図示せず）によりこれら３軸方向に独立的に移動させることができる。

Ｘ線受像部２は支持部材４に支持されており、この支持部材４は、水平方向に伸びるアーム５にリニアガイド６を介して移動自在に支持されている。そして、アーム５には、また、リニアガイド６と平行にねじ７ａが回動自在に支持されており、このねじ７ａはモータ１１の駆動により回転が与えられる。ねじ７ａにはナット７ｂがねじ込まれており、このナット７ｂは支持部材４に固着されている。従って、モータ１１を駆動してねじ７ａに回転を与えることにより、その回転の向きに応じた向きに支持部材４がリニアガイド６に沿って移動することになる。

アーム５は装置フレーム等に固定された鉛直軸８の回りに回動自在に支持されており、このアーム５は、モータ１２を駆動することにより伝達機構８ａを介して鉛直軸８の回りに回転が与えられる。従って、Ｘ線受像部３は、アーム５の鉛直軸８の回りの回転（θ軸移動）と、アーム５に沿った平行移動（ｒ軸移動）により、水平面上を極座標動することができる。

前記した支持部材４には、Ｘ線受像部２の受像面中心の近傍を通る水平軸（φ軸）を中心とする円弧状ガイド４ａが設けられており、モータ１３の駆動によりＸ線受像部２をこの円弧状ガイド４ａに沿って回動させることができる。

ｒ軸駆動用のモータ１１はｒ軸ドライバ１１ａから供給される信号により駆動制御され、θ軸駆動用のモータ１２はθ軸ドライバ１２ａから供給される信号によって駆動制御される。また、φ軸駆動用のモータ１３はφ軸ドライバ１３ａから供給される信号によって駆動制御される。これらの各ドライバ１１ａ，１２ａおよび１３ａは、パーソナルコンピュータ１４の制御下に置かれている。

パーソナルコンピュータ１４は、Ｘ線受像部２からの出力をキャプチャーボードなどの画像取り込み回路１５を介して取り込み、透視対象物ＷのＸ線透視像を構築して表示器１６に表示する。また、パーソナルコンピュータ１４に接続されているマウスやキーボード、あるいはジョイスティックなどの操作部１７をオペレータが操作することによって、ｒ軸ドライバ１１ａおよびθ軸ドライバ１２ａを介してモータ１１および１２を駆動し、Ｘ線受像部２をアーム５上で随意に直線的に移動（ｒ軸移動）させるとともに、鉛直軸８の回りにアーム５を旋回（θ軸移動）させることができる。

そして、Ｘ線受像部２をｒ軸移動させたとき、パーソナルコンピュータ１４は、φ軸ドライバ１３ａを介してモータ１３に信号を供給して、以下に示す演算により求められる角度φだけＸ線受像部２を回動させる。

すなわち、Ｘ線受像部２がＸ線発生装置１の鉛直上方に位置している状態（ｒ＝０の状態）におけるＸ線発生装置１のＸ線焦点とＸ線受像部２の受像面とのなす距離をＬとすると、Ｘ線受像部２をｒ軸方向にｒだけ移動させたとき、
φ＝ｔａｎ^-1（ｒ／Ｌ）
だけＸ線受像部３を自動的に傾動させる。これにより、Ｘ線受像部２は常にＸ線焦点を向くことになる。

以上の実施の形態によると、Ｘ線受像部２をＬ軸に沿って移動させることにより、このＸ線受像部２がφ軸回りに自動的に回動し、透視対象物Ｗを斜め方向から透視することができる。この斜め透視に際して、Ｘ線発生装置１のＸ線焦点と透視対象物Ｗ間の距離と、同じくＸ線焦点とＸ線受像部２の受像面間の距離が互いに比例して変化するため、透視拡大率が変化することがなく、また、Ｘ線受像部２が常にＸ線焦点を向くように自動的に回動するため、斜め透視に起因するＸ線の受像効率の低下を防止し、透視像の画質の低下を防ぐことができる。しかも、斜め透視に際してもＸ線発生装置１と対象物保持部３とは相対的に傾斜させないので、斜め透視に起因して透視拡大率に制約が生じることもない。そして、斜め透視の方向を変化させる場合には、θ軸回りにＸ線受像部２を旋回させればよいため、対象物保持部３に回転を与える必要がなくなり、透視対象物Ｗを回転させるが故に検査可能な対象物サイズが小さくなってしまうこともない。

更に、以上の実施の形態において注目すべき点は、Ｘ線受像部２を直線的に移動させるとともに自己の受像面中心の回りに回動させること、およびアーム５を鉛直軸回りに旋回させることによって斜め透視を実現している点であり、これにより、図２に示したＸ線受像部をＸ線焦点の回りに傾動させる機構に比して高精度化が容易であるとともに、図１に二点鎖線で囲んだメカニズムＭを入れ替えるだけで、斜め透視機能を有さない装置にも比較的簡単な改造により斜め透視機能を持たせることが可能となる。

なお、以上の実施の形態において、Ｘ線発生装置１をｚ方向に移動させることにより透視拡大率を変化させる機能を有している装置にあっては、その移動に連動してＸ線受像部２のφ軸回り回転角度を変化させる機能を追加することが望ましい。この場合、ｒ＝０の状態におけるＸ線発生装置１のＸ線焦点とＸ線受像部２の受像面間の当初の距離がＬであり、Ｘ線受像部２をｒ軸方向にｒだけ移動させ、これによりＸ線受像部２がφ軸回りにφだけ回動している状態から、Ｘ線発生装置１をｚ方向にΔＬだけ移動させたとき、その移動に連動させてＸ線受像部２のφ軸回りの回転角度を、
φ′＝ｔａｎ^-1｛ｒ／（Ｌ−ΔＬ）｝
に変更することにより、Ｘ線発生装置１のｚ方向への移動によってもＸ線受像部２をＸ線焦点を向いた状態に維持することができる。

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。カメラ傾動機構により斜め透視を実現した従来のＸ線透視装置の構成例の説明図である。Ｘ線発生装置を並進および首振り運動させることにより斜め透視を実現した従来のＸ線透視装置の構成例の説明図である。図３の従来装置により斜め透視を行ったときに生じる透視拡大率の制約の説明図である。

符号の説明

１Ｘ線発生装置
２Ｘ線受像部
３対象物保持部
４支持部材
４ａ円弧状ガイド
５アーム
６リニアガイド
７ａねじ
７ｂナット
８鉛直軸
１１，１２，１３モータ
１４パーソナルコンピュータ
１５画像取り込み回路
１６表示器
１７操作部
Ｗ透視対象物

Claims

Ｘ線発生装置と、そのＸ線発生装置に対向配置されたＸ線受像部と、これらのＸ線発生装置とＸ線受像部との間に配置され、透視対象物を保持する対象物保持部を有するＸ線透視装置において、
対象物保持部に保持された透視対象物を斜め方向から透視すべく、上記Ｘ線受像部を、Ｘ線発生装置からのＸ線光軸に直交する方向に移動させる受像部移動機構を備えていることを特徴とするＸ線透視装置。
上記Ｘ線受像部の受像部移動機構による移動に連動させて、当該Ｘ線受像部が常に上記Ｘ線発生装置のＸ線焦点を向くように自動的に回動させる受像部回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線透視装置。
上記Ｘ線受像部を、上記Ｘ線光軸を中心として旋回させる受像部旋回機構を備え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。