JP2005221459A

JP2005221459A - Ｘ線透視装置

Info

Publication number: JP2005221459A
Application number: JP2004031785A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Tatezawa; 嘉浩立澤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】試料ステージの位置決め精度を高精度化したり厳密な調整を行うことなく、試料の部分画像を接合して得られる全景画像に、試料像のずれが生じることのないＸ線透視装置を提供する。
【解決手段】試料ステージ３をＸ線光軸Ａｘに直交する平面上で移動させて撮影した部分画像を接合して全景画像を合成するに当たり、互いに隣接する部分画像について、相互に接合すべき辺Ｘ１，Ｘ２の近傍の画素情報を用いて、辺Ｘ１，Ｘ２の近傍でこれらの辺Ｘ１，Ｘ２に沿う方向への試料像の境界位置を判定し、その境界位置が双方の部分画像で一致するように、各部分画像の辺Ｘ１，Ｘ２に直交する方向への接合位置を決定することで、試料ステージ３の位置決め精度が悪くても試料像のずれのない全景画像を得ることを可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種工業製品等の内部欠陥等の有無をＸ線を用いて透視検査等を行うためのＸ線透視装置に関する。

例えば回路基板をはじめとする各種工業製品などの透視検査を行うためのＸ線透視装置においては、一般に、Ｘ線源に対向して、イメージインテンシファイアとＣＣＤカメラなどを組み合わせてなるＸ線撮影装置を配置し、これらの間に、透視対象物である試料を搭載する試料ステージを配置した構成を採る。この構成において、試料ステージは、通常、Ｘ線源とＸ線撮影装置とを結ぶＸ線光軸方向を含む互いに直交する３軸方向に移動できるようになっており、Ｘ線光軸方向に移動させることによって撮影倍率を変化させることができ、またそのＸ線光軸に直交する方向に移動させることによって、Ｘ線撮影装置の視野を変化させ得るようになっている。

このようなＸ線透視装置を用いて試料の透視検査を行うに当たり、例えば透視倍率を最小に設定しても試料がＸ線撮影装置の視野内に収まらない場合、図６に例示するように、試料ステージをＸ線光軸に直交する平面上で互いに直交する２方向（ｘ，ｙ方向）に１画面相当分ずつ移動させて試料の部分画像１〜４を個別に撮影し、その各部分画像１〜４を繋ぎ合わせることによって試料の全景画像を構築することが行われる。このような全景画像を構築して、表示器の画面内に収まるように適当に縮小して表示することにより、その全景画像の表示を見ながら、試料上で注目すべき部位が視野中心にくるように試料ステージを移動させるなどによって、注目部位の拡大透視像などを速やかに得ることが可能となるなどの利点がある。

このような部分画像の撮影に当たり、前もって試料の境界に対応するｘ，ｙ方向への走査範囲を入力しておくことにより、試料テーブルを自動的にｘ，ｙ方向に順次１画面相当分ずつ移動させて部分画像を撮影していく技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、本発明者は、前もって走査範囲を入力することなく、上記と同様に試料テーブルを移動させながら撮影した部分画像中における輝度の統計的情報を用いることにより、各部分画像中に試料像の一部が存在しているか否かを判定し、自動的に走査方向を変更ないしは撮影を終了する技術を提案している（特許文献２参照）。
特開２０００−９７８８１号公報特開２００３−２８８１２号公報

ところで、以上のような部分画像の撮影の後、これらを接合して全景画像を構築したとき、その全景画像は理想的には図６に示したように接合部分で試料像がずれることなく連続していることが望ましい。しかしながら、実際には、試料ステージの位置決め精度などが原因となって、部分画像を合成した全景画像には、図７に例示するように、部分画像の接合部分において試料像にずれが生じることが多い。この問題を解決するためには、試料ステージを移動させる機構の精度を高くすればよいのであるが、その場合には機構のコストが上昇するばかりでなく、厳密な調整が必要となり、その調整作業が困難となるなどの新たな問題も生じる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、試料ステージの位置決め精度を高精度化したり厳密な調整を行うことなく、試料の部分画像を接合して得られる全景画像に、試料像のずれ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、互いに対向配置されたＸ線源とＸ線撮像装置との間に、透視すべき試料を搭載して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設けられ、上記Ｘ線撮像装置からの出力を用いて、試料のＸ線透視像を表示器に表示するＸ線透視装置において、上記試料ステージをＸ線光軸に直交する平面上で設定された量ずつ自動的に移動させつつ試料の部分画像を撮影して記憶する部分画像撮影手段と、その各部分画像を接合して試料の全景画像を構築する全景画像合成手段を備えるとともに、上記全景画像合成手段は、互いに隣接する部分画像の接合時に、双方の部分画像について、相互に接合すべき辺の近傍の画素情報を用いて、当該辺の近傍での試料像の当該辺に沿う方向の境界位置を判定し、その境界位置が双方の部分画像で一致するように、各部分画像の当該辺に直交する方向への接合位置を決定す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、互いに隣接する部分画像に一部重複する領域が生じるよう、上記部分画像撮影手段による部分画像の撮影時における試料ステージの移動量が設定されている構成（請求項２）を好適に採用することができる。

また、本発明において、全景画像合成手段による各部分画像の接合位置の決定の具体的手法として、各部分画像の接合すべき辺の近傍の画素情報を用いた当該辺に沿った方向への複数のラインプロファイルを用い、互いに接合すべき部分画像のラインプロファイルどうしを比較して、互いに最も近いラインプロファイルの位置で接合するようにする構成（請求項３）を採用することができる。

本発明は、撮影した部分画像を直接的に接合するのではなく、各部分画像どうしを接合する辺の近傍で試料像の境界位置を判定し、接合箇所において試料像のずれがないような位置で部分画像どうしを接合することによって、所期の目的を達成しようとするものである。

すなわち、撮影した部分画像について、互いに隣接する部分画像に対して接合すべき辺の近傍における試料像の境界位置は、当該辺の近傍の画素情報を用いることによって求めることができる。そこで、隣接する部分画像の接合すべき辺について、当該辺に沿う方向への試料像の境界位置を求め、両者の試料像の境界位置が一致するように、その辺に直交する方向への接合位置を決定することにより（図３参照）、当該直交する方向への試料ステージの位置決め精度に起因する試料像のずれを解消することができる。

また、このような手法により各部分画像を接合するとき、請求項２に係る発明のように、互いに隣接する部分画像に一部重複する領域を意図的に生じさせることによって、互いに接合すべき辺の近傍で当該辺に双方向への試料像の境界位置が一致する部位を見いだすことができる。

そして、以上のような全景画像接合手段による部分画像の接合位置の決定手法の具体的で好適な例としては、請求項３に係る発明のように、互いに隣接する部分画像について、接合すべき辺の近傍の画素情報を用いた当該辺に沿った複数のラインプロファイルどうしを比較し、最も近いラインプロファイルの位置で接合する方法を挙げることができ、この方法により、比較的簡単なデータ処理によって確実に接合位置を決定することができる。

本発明によれば、撮影した各部分画像のうち、互いに隣接する部分画像における接合すべき辺の近傍の画素情報を用いて試料像の境界位置を判定して、接合部分において試料像にずれが生じないように自動的に最適な接合位置を決定したうえで、各部分画像を接合して全景画像を合成するので、試料ステージに位置決め精度を高精度化したり、厳密な調整を行うことなく、従って殆どコストアップを伴うことなく、かつ、調整作業に時間を要することなく、部分画像の接合位置において試料像のずれを生じない全景画像を得ることができる。

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線源１はそのＸ線光軸Ａｘを鉛直上方に向けた状態で配置されており、このＸ線源１に対向して、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てなる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の間には、透視対象物である試料Ｗを載せるための試料ステージ３が配置されている。

試料ステージ３は、ステージ移動機構４の駆動により、Ｘ線光軸Ａｘの方向（ｚ方向）と、そのｚ方向に直交する水平面上で互いに直交するｘ，ｙ方向の合計３軸方向に独立的に移動可能となっている。また、Ｘ線カメラ２はカメラ移動機構５によってｚ方向に移動可能となっている。

Ｘ線カメラ２の各画素出力は画像取込回路６を介してパーソナルコンピュータ７に取り込まれる。パーソナルコンピュータ７では、その各画素出力を用いてＸ線カメラ２による試料ＷのＸ線透視像を構築し、表示器７ａに表示する。前記したステージ移動機構４およびカメラ移動機構５は、このパーソナルコンピュータ７の制御下に置かれており、当該パーソナルコンピュータ７に接続されているキーボード７ｂないしはマウス７ｃを手動操作することによって、パーソナルコンピュータ７からインターフェース８を通じてステージ移動機構４およびカメラ移動機構５に駆動制御信号が供給され、試料ステージ３およびＸ線カメラ２を所望の方向に移動させることができるように構成されている。

また、このパーソナルコンピュータ７には、以下に示すような部分画像の自動撮影・合成プログラムがインストールされており、このプログラムはキーボード７ｂないしはマウス７ｃを操作することによって選択することができる。

図２はその部分画像自動撮影・合成プログラムの内容を示すフローチャートである。このプログラムにおいては、まず、試料ステージ３に試料Ｗを載せた状態で、前記した特許文献２に記載の技術などの公知の手法により、部分画像を撮影して記憶する。この部分画像の撮影に当たっては、試料ステージ３のｘおよびｙ方向への移動量を、１画面に対応する距離をそれぞれｘ₀およびｙ₀とすると、その距離よりも所定量だけ短いｘ₀−αおよびｙ₀−αとする。これにより、得られる各部分画像は、互いに隣接するものどうしで一部重複する領域が生じたものとなる。

次に、撮影した各部分画像を接合して全景画像を合成する動作に移行する。この全景画像の合成に当たっては、互いに隣接する部分画像のそれぞれについて、相互に接合すべき辺の近傍の画素情報を用いて、その辺に沿った複数のラインプロファイルを取得し、記憶する。すなわち、例えばｙ方向に隣接する部分画像どうしの接合について説明すると、図３（Ａ）および図４（Ａ）に示すように、部分画像１と部分画像２がｙ方向に隣接するものであれば、これらの画像はｘ方向に沿った辺Ｘ１とＸ２とで互いに接合されることになる。部分画像１については、図３（Ｂ）に同図（Ａ）の部分拡大図を示すように、辺Ｘ１の近傍におけるｘ方向に沿ったラインＬ₁₁，Ｌ₁₂，・・・・についてのラインプロファイルＰ₁₁，Ｐ₁₂，・・・・を取得する。その例を同図（Ｃ）に示す。一方、部分画像２については、図４（Ｂ）に同図（Ａ）の部分拡大図を示すように、辺Ｘ２の近傍におけるｘ方向に沿ったラインＬ₂₁，Ｌ₂₂，・・・・についてのラインプロファイルＰ₂₁，Ｐ₂₂，・・・・を取得する。その例を同図（Ｃ）に示す。

次に、部分画像１および部分画像２の各ラインプロファイルＰ₁₁，Ｐ₁₂，・・・・とＰ₂₁，Ｐ₂₂，・・・・を相互に比較し、最も類似しているラインプロファイルを探し出す。その手法としては、例えば部分画像１と２のプロファイルを一つずつ比較し、その差分を積算し、その値が最も小さくなるプロファイルどうしを選択する手法を挙げることができ、他の手法としては、部分画像１と２のプロファイルを一つずつパターンマッチングを行って類似度を数値化し、最も類似しているプロファイルどうしを選択する手法を採用することもできる。

このようにして部分画像１と２で互いに最も類似しているラインプロファイルＰ_1iとＰ_2jを見いだした後、部分画像１および２について、図５（Ａ）に示すように、ラインプロファイルＰ_1iないしはＰ_2jに対応するラインＬ_1iないしはＬ_2jより外側（辺Ｘ１ないしは辺Ｘ２側）の画素を削除し、同図（Ｂ）に示すように部分画像１のラインＬ_1jと部分画像２のラインＬ_2jとが重なるようにこれらの部分画像１と２を接合する。

以上の動作を互いに隣接する全ての部分画像について行うことにより、部分画像の接合部分において試料像のずれの生じない全景画像を得ることができる。

なお、以上の実施の形態においては、各部分画像において相互に接合すべき辺の近傍のラインプロファイルを比較してその類似度により接合位置を決定したが、相互に接合すべき辺の近傍で当該辺に沿った複数のライン上で、一定のしきい値濃度を越える点を求め、その点の位置が双方の部分画像で一致するラインを接合位置としてもよい。

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。本発明の実施の形態のパーソナルコンピュータにインストールされている部部画像自動撮影・合成プログラムの内容を示すフローチャートである。本発明の実施の形態において、隣接する部分画像どうしの接合位置を決定するための、一方の部分画像１で取得されるラインプロファイルの説明図である。本発明の実施の形態において、隣接する部分画像どうしの接合位置を決定するための、他方の部分画像２で取得されるラインプロファイルの説明図である。本発明の実施の形態において、隣接する部分画像１と２の接合の仕方の説明図である。複数の部分画像の接合により全景画像を構築する手法の説明図である。従来のＸ線透視装置により構築された全景画像の問題点の説明図である。

符号の説明

１Ｘ線源
２Ｘ線カメラ
３試料ステージ
４ステージ移動機構
５カメラ移動機構
６画像取込回路
７パーソナルコンピュータ
７ａ表示器
８インターフェース
ＡｘＸ線光軸
Ｗ試料

Claims

互いに対向配置されたＸ線源とＸ線撮像装置との間に、透視すべき試料を搭載して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設けられ、上記Ｘ線撮像装置からの出力を用いて、試料のＸ線透視像を表示器に表示するＸ線透視装置において、
上記試料ステージをＸ線光軸に直交する平面上で設定された量ずつ自動的に移動させつつ試料の部分画像を撮影して記憶する部分画像撮影手段と、その各部分画像を接合して試料の全景画像を構築する全景画像合成手段を備えるとともに、
上記全景画像合成手段は、互いに隣接する部分画像の接合時に、双方の部分画像について、相互に接合すべき辺の近傍の画素情報を用いて、当該辺の近傍での試料像の当該辺に沿う方向の境界位置を判定し、その境界位置が双方の部分画像で一致するように、各部分画像の当該辺に直交する方向への接合位置を決定することを特徴とするＸ線透視装置。
互いに隣接する部分画像に一部重複する領域が生じるよう、上記部分画像撮影手段による部分画像の撮影時における試料ステージの移動量が設定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。
上記全景画像合成手段による各部分画像の接合位置の決定に、各部分画像の接合すべき辺の近傍の画素情報を用いた当該辺に沿った方向への複数のラインプロファイルを用い、互いに接合すべき部分画像のラインプロファイルどうしを比較して、互いに最も近いラインプロファイルの位置で接合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。