JP2015114276A - Ｘ線検査装置及びｘ線検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物のＸ線検査の効率を向上するＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供する。【解決手段】検査対象物１２０を保持する回転保持台１０３と、回転保持台１０３の回転を制御する回転制御部１１３と、検査対象物１２０にＸ線を照射するＸ線源１０１と、検査対象物１２０を透過したＸ線を検出する検出器１０５と、回転保持台１０３が所定の角速度（ω）で回転している間に、検出器１０５により所定のプロジェクション回数（Ｎ）検出されたＸ線に関するＸ線検出データを基に、検査対象物１２０の断層画像を再構成する画像処理部１１５と、断層画像を基に、前記検査対象物１２０の欠陥の有無を判断する検査部１１６と、を備えるＸ線検査装置１００を提供する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、Ｘ線検査装置及びＸ線検査方法に関し、特に、工業製品の欠陥等のＣＴ（Computed Tomography）検査等を行うためのＸ線検査装置及びＸ線検査方法に関する。

従来より、検査対象物にＸ線を照射し、検査対象物を透過したＸ線の観測値を基に、検査対象物の断層画像を再構成し、その断層画像から検査対象物の欠陥を検査するＸ線検査技術が知られている。特許文献１は、Ｘ線源、ステージ及びＸ線検出器を備えたＸ線検査装置を開示し、Ｘ線源とＸ線検出器を固定し、ステージを回転させて検査対象物を撮像することで、再構成に必要な複数のＸ線透過検出データを取得する。このとき、特許文献１では、図１１に示すように、１つの視野（検査部分）ごとに、ｎ回撮像（プロジェクション）し、ｎ個の撮像データを用いて検査部分の断層画像を再構成する。その際、１回の撮像は、検査対象物を撮像時間Ｔｓだけ静止させた状態で行われ、各撮像の合間のメカ移動時間Ｔｍに検査対象物を回転させ、次の撮像を行うことを繰り返すことにより複数の再構成画像を生成する。そのため、従来では、１つの検査対象物の断層画像の再構成に必要なデータを取得するためにかかる合計時間Ｔtotalは、１回の撮像時間Ｔｓ×撮像回数ｎに、（ｎ−１）回のメカ移動時間Ｔｍとの合計（Ｔtotal＝ｎＴｓ＋（ｎ−１）Ｔｍ）である。

特開２０１０−１３３９８３号公報

従来の技術では、撮像ごとに検査対象物を静止と移動を繰り返すため、Ｘ線検査に要する時間が比較的多くなってしまう問題がある。その結果、従来の技術では、製造ラインに流れる製品全てを検査するインライン検査をすることは困難である。

そこで、本発明は、Ｘ線検査に要する時間を大幅に低減し、検査効率を向上することを可能にするＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供することを目的とする。

本発明は、検査対象物を保持する回転保持台と、回転保持台の回転を制御する回転制御部と、検査対象物にＸ線を照射するＸ線源と、検査対象物を透過したＸ線を検出する検出器と、回転保持台が所定の角速度で回転している間に、検出器により所定のプロジェクション回数検出されたＸ線に関するＸ線検出データを基に、検査対象物の断層画像を再構成する画像処理部と、断層画像を基に、検査対象物の欠陥の有無を判断する検査部と、を備えるＸ線検査装置を提供する。

本発明は、検査対象物を保持した回転保持台が所定の角速度で回転している間に、所定のプロジェクション回数検出された検査対象物を透過したＸ線に関するＸ線検出データを基に、検査対象物の断層画像を再構成し、その断層画像を基に、検査対象物の欠陥の有無を判断する。そのため、本発明は、検査対象物のＸ線検査に要する時間を従来に比べ大幅に低減し、検査効率を向上することができる。

第１実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図である。 第１実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図である。 検査対象物のある断層の再構成画像の例を示す図である。 検査対象物のある断層の再構成画像の例を示す図である。 検査対象物のある断層の再構成画像の例を示す図である。 第１実施形態に係るＸ線検査装置を上から見た概略構成図である。 Ｘ線検査装置を上から見た概略構成図である。 従来の例と第１実施形態とのタイミングチャートの比較図である。 第１実施形態に係るＸ線検査方法のフローチャートである。 検査対象物のある断層の再構成画像の例である。 第２実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図である。 第２実施形態に係るＸ線検査装置を上から見た概略構成図である。 第２実施形態に係るＸ線検査方法のフローチャートである。 検査対象物のある断層の再構成画像の例を示す図である。 検査対象物のある断層の再構成画像の例を示す図である。 従来技術の説明図である。

以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明される寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更される。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。

［第１実施形態］
＜Ｘ線検査装置の構成＞
本発明の第１実施形態に係るＸ線検査装置の構成について説明する。図１Ａは、本実施形態に係るＸ線検査装置１００の概略構成図である。Ｘ線検査装置１００は、Ｘ線源１０１、Ｘ線源駆動機構１０２、回転保持台１０３、回転保持台駆動機構１０４、検出器１０５、検出器駆動機構１０６、及び、ＣＴ制御装置１１０を備える。

Ｘ線源１０１は、Ｘ線を出射するＸ線管、及びＸ線をパラレルビーム状、ファンビーム状又はコーンビーム状にするためのコリメータ等を備え、ＣＴ制御装置１１０からの制御信号に応じて、所定の出力のＸ線を検査対象物１２０に照射する。また、Ｘ線源１０１は、ＣＴ制御装置１１０の制御信号に応じて開閉される、Ｘ線を遮断するためのシャッター機構を備えていてもよい。また、Ｘ線１０１ｘの有効視野は、検査対象物１２０の全体を含む大きさであってもよいし、検査対象物１２０の検査したい部分等に応じて適宜調整されるものであってもよい。

Ｘ線源駆動機構１０２は、Ｘ線源１０１に接続された作動ロボット、及び該作動ロボットを駆動するためのモータやエンコーダ等を備え、ＣＴ制御装置１１０からの制御信号に応じて、Ｘ線源１０１を所定の位置へ移動させる。

回転保持台１０３は、検査対象物１２０を保持する保持部材を備えた円形平板状の台であり、回転軸１０３ａの周りに回転可能に構成されている。

回転保持台駆動機構１０４は、回転保持台１０３を回転させるためのベルト等の動力伝達機構、パルスセンサ、モータ及びエンコーダ等を備え、ＣＴ制御装置１１０からの制御信号に応じて、回転保持台１０３の回転方向や回転速度等を制御する。また、回転保持台駆動機構１０４は、パルスセンサにより生成された、回転保持台１０３の回転方向及び回転速度に関する信号をＣＴ制御装置１１０に出力する。

検出器１０５は、Ｘ線源１０１から検査対象物１２０を透過したＸ線１０１ｘを検出する複数の検出素子を備え、検出したＸ線強度と検出素子のアドレスとを合わせたデータ（Ｘ線検出データ）をＣＴ制御装置１１０に出力する。検出器１０５として、Ｉ.Ｉ.（Image Intensifier）及びＣＣＤカメラ（Charge Coupled Device）の組合せ、又は、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）等を用いてもよい。また、検出器１０５の複数の検出素子の配列は、Ｘ線源１０１からのＸ線ビーム１０１ｘの形状に応じて変えてもよい。例えば、検出器１０５は、パラレルビーム状のＸ線の場合には直線状に配列した検出素子を備え、ファンビーム状のＸ線の場合には扇状に配列した検出素子を備え、又は、コーンビーム状のＸ線の場合には２次元に配列した検出素子を備えるようにしてもよい。以下では、説明を簡単にするために、検出器１０５は、２次元平板状に配列された複数の検出素子を有するフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）である。

検出器駆動機構１０６は、検出器１０５に接続された作動ロボット、及び該作動ロボットアームを駆動するためのモータやエンコーダ等を備え、ＣＴ制御装置１１０からの制御信号に応じて、検出器１０５を所定の位置へ移動させる。

本実施形態では、Ｘ線源１０１及び検出器１０５は、互いに対向配置され、図１Ｂに示すように、Ｘ線源１０１からのＸ線１０１ｘは、水平方向から検査対象物１２０に照射され、検出器１０５で検出される。なお、図１Ｂにおいて破線で示すように、Ｘ線源１０１を斜め上方に配置し、その対向する位置に検出器１０５を配置することにより、斜め方向からＸ線を検査対象物１２０に照射するようにしてもよい。

ＣＴ制御装置１１０は、入出力部１１１，ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部１１８を備えるコンピュータである。ＣＴ制御装置１１０のＣＰＵは、記憶部１１８に記憶された所定のプログラムを読み込み実行することにより、Ｘ線源制御部１１２、回転制御部１１３、検出器制御部１１４、画像処理部１１５、検査部１１６、及び駆動制御部１１７の各機能を実現する。

入出力部１１１は、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器、増幅器等を有し、Ｘ線源１０１、Ｘ線源駆動機構１０２、回転保持台駆動機構１０４、検出器１０５、及び検出器駆動機構１０６の各要素に接続されている。入出力部１１１は、ＣＴ制御装置１１０からの制御信号を各要素に適切な形式の信号に変換して出力し、また、各要素から入力した信号をＣＴ制御装置１１０で処理可能な形式に変換する。なお、入出力部１１１は、ＣＴ制御装置１１０の外部にあってもよい。

Ｘ線源制御部１１１は、Ｘ線源１０１に制御信号を出力し、Ｘ線源１０１の出力（電圧、電流、パワー等）、Ｘ線の照射時間、シャッターの開閉等を制御する。回転制御部１１３は、回転保持台駆動機構１０４に制御信号を出力し、回転保持台１０３の回転方向や回転速度を制御する。また、回転制御部１１３は、回転保持台駆動機構１０４からの信号を基に、回転保持台１０３の回転方向及び回転速度を判断する。

検出器制御部１１４は、記憶部１１８に記憶された検査条件や操作者からの検査条件の入力等に応じて、検出器１０５の感度等を調整（Calibration）し、撮像毎に検出器１０５の検出精度にバラつきがでないようにする。

画像処理部１１５は、検出器１０５からのデータに対して、フィルタ補正逆投影法、重畳積分法、逐次再構成法等の３次元再構成アルゴリズムを用いて検査対象物１２０の断層画像を再構成する。例えば、３次元再構成アルゴリズムとしてのFeldkamp法では、検出器１０５からのデータに対して、検出器１０５の各検出素子の検出感度のバラつきを補正し、該データからButterWorth、Hanning、又はGaussフィルタ等によりノイズを除去し、該データをRamachandran、又はShepp&Loganフィルタ等の再構成フィルタによりフィルタリングし、その後逆投影する。このように、画像処理部１１５は、検査対象物１２０の断層画像を再構成することができる。

検査部１１６は、画像処理部１１５により再構成された断層画像の情報と、予め記憶部１１８に記憶された基準画像の情報とを比較することにより、検査対象物１２０の欠陥の有無を検査する。駆動制御部１１７は、Ｘ線源駆動機構１０２及び検出器駆動機構１０６に制御信号を出力し、Ｘ線源１０１及び検出器１０５を所定の位置に移動させる。記憶部１１８は、検出器１０５から出力されたデータや、画像処理部１１５で再構成された断層画像の情報等の種々の情報を記憶する。

また、ＣＴ制御装置１１０での処理結果を、ディスプレイやプリンタ等の表示装置１３０に出力し、操作者が確認できるようにしてもよい。また、ＣＴ制御装置１１０の各種制御パラメータや条件等を調整するためのマウスやキーボード等の入力手段（不図示）がＣＴ制御装置１１０に接続されていてもよい。また、本実施形態では、検査対象物１２０は、半径ｒ、所定の高さを有する円柱又は円筒状のワークである。

＜Ｘ線検査方法＞
次に、本実施形態に係るＸ線検査方法について説明する。Ｘ線検査装置１００によるＸ線検査方法は、検査対象物１２０を保持した回転保持台１０３を一定の角速度ωで回転させながら、検査対象物１２０の撮像（プロジェクション）をＮ回行い、それにより得られたデータから検査対象物１２０の断層画像を再構成する。言い換えると、Ｘ線検査装置１００は、検査対象物を等速で回転させながら、回転を停止させずに連続して検査対象物１２０のプロジェクションを行う。そして、Ｘ線検査装置１００は、再構成された画像情報を基に、検査対象物１２０の欠陥の有無を判断する。

本実施形態に係るＸ線検査方法では、予め、（１）検出されるべき欠陥の大きさに応じて検出器１０５の分解能Φを調整し、（２）分解能Φを基に、回転保持台の角速度ωを調整し、（３）分解能Φ及び角速度ωを基に、プロジェクション数Ｎを調整しておく必要がある。以下これらについて詳細に説明する。

（１）分解能の調整
本実施形態に係るＸ線検査方法では、検査対象物１２０を等速で回転させながら連続して撮像（プロジェクション）を行うため、発見したい（品質に影響を及ぼすおそれのある）検査対象物１２０中の欠陥の大きさに応じて、検出器１０５の分解能Φを調整しておく必要がある。ここで、検出器１０５の分解能Φは、検出素子の大きさ（Ｘ線の検出面の面積Δｓ）の整数倍であらわされる。

図２Ａは、検査対象物１２０のある断層の再構成画像２０１〜２０６の例を示す。画像２０１〜２０３は、検出器１０５の分解能Φを調整せずに取得されたｎ×ｎ画素（高解像度）の画像であり、検出器１０５の１つの検出素子のデータが、その検出素子に対応する１つの画素（ｐ１１〜ｐｎｎ）の情報となる。一方、画像２０４〜２０６は、検出器１０５の分解能Φを調整して取得されたｍ×ｍ画素（低解像度：ｎ＞ｍ）の画像であり、検出器１０５のいくつかの検出素子の組のデータが、そのいくつかの検出素子の組に対応する１つの画素（Ｐ１１〜Ｐｍｍ）の情報となる。

画像２０１、２０４は、検査対象物１２０の欠陥が存在しない部分の断層画像であり、欠陥に起因する特徴部は見られない。

画像２０２、２０５は、検査対象物１２０の比較的微小な欠陥が存在する部分の断層画像である。高分解能の検出器１０５により取得された画像２０２には、欠陥に起因する特徴部２１０が見られるが、低分解能の検出器１０５により取得する画像２０５には、欠陥に起因する特徴部は見られない。そのため、高解像度の画像２０２を基にすると、検査対象物に欠陥が有ることを判断することができるが、低解像度の画像２０５を基にすると、検査対象物に欠陥が有ることを判断することができない。しかしながら、このような微小な欠陥が検査対象物１２０の品質に影響を与えるおそれが無い場合には、その欠陥を発見できなくてもとくに問題はない。

画像２０３、２０６は、検査対象物１２０の比較的大きな欠陥が存在する部分の断層画像である。欠陥が比較的大きいため、高解像度の画像２０３及び低解像度の画像２０６の両方に、欠陥に起因する特徴部２１１、２１２が見られる。そのため、高解像度の画像２０２及び低解像度の画像２０５のいずれを基にしても、そのような大きさの欠陥の有無の判断は可能となる。

このように、検査対象物１２０の品質に影響を及ぼすおそれのある大きさの欠陥が、再構成された断層画像から発見できるならば、検出器１０５の分解能Φを低下させても問題は無い。そのため、本実施形態に係るＸ線検査方法では、検査対象物１２０の品質に影響を及ぼすおそれのある欠陥の大きさに応じて、検出器１０５の分解能Φを調整する。

例えば、図２Ｂ（ａ）に示すように、検査対象物中の発見すべき欠陥に起因するＸ線強度が１つの検出素子Ｄ６７に納まる場合には、検出器１０５の分解能Φを変えない場合には画素Ｐ６７の特徴部を基に検出できるが（図２Ｂ（ｂ）：Φ＝Δｓ）、検出器１０５の分解能Φを下げてしまうと検出が難しくなる（図２Ｂ（ｃ）：Φ＝４Δｓ）。ここで、１つの検出素子の検出面の面積をΔｓとしている。他方、図２Ｃ（ａ）に示すように、検査対象物中の発見すべき欠陥に起因するＸ線強度が４つの検出素子Ｄ５７、Ｄ５８、Ｄ６７、Ｄ６８に広がる場合には、検出器１０５の分解能Φを変えない場合（図２Ｃ（ｂ）：Φ＝Δｓ）に限らず、検出器１０５の分解能Φを下げた場合（図２Ｃ（ｃ）：Φ＝Δｓ）であっても画素Ｐ３４の特徴部を基に検出可能である。そうすると、４つの検出素子に広がって検出される大きさの欠陥に対しては、検出器１０５の分解能ΦをΦ＝４Δｓまで下げてもよいことが理解される。

（２）角速度ωの調整
次に、検査対象物１２０の回転の角速度ωの調整について説明する。図３Ａは、図１ＢのＡＡ線をとおる平面であって、Ｘ線源１０１、検査対象物１２０及び検出器１０５を含む撮像系のＸ線源１０１の中心軸を通る平面の上面図である。該平面上では、Ｘ線源１０１の先端Ｘ_０と検査対象物１２０の中心との間は、既知の距離ａだけ離れ、該中心と検出器１０５の先端との間は、既知の距離ｂだけ離れている。また、該平面上では、検出器１０５は、一次元に配列された複数の検出素子を有し、各検出素子の検出面の大きさ（幅）は、既知の値ΔＬである。

まず、検査対象物１２０の中心Ｃを通る微小部分１２１に着目する。微小部分１２１の長さは検査対象物１２０の直径であり、その幅は各検出素子の幅ΔＬよりも小さい。図３Ａ（ａ）は、所定の角速度ωで回転する検査対象物１２０の１回の撮像（プロジェクション）の開始時刻ｔ_０における微小部分１２１の位置を示す。このとき、微小部分１２１の円周上の点は、位置（Ａ_０、Ｂ_０）にあり、Ｘ線源１０１と検査対象物１２０の中心Ｃとを結ぶ直線上に位置する。

図３Ａ（ｂ）は、所定の角速度ωで回転する検査対象物１２０の１回のプロジェクションの終了時刻ｔ_１における検査対象物１２０の微小部分１２１の位置を示す。時刻ｔ_０から時刻ｔ_１の間に、微小部分１２１は、角度θだけ回転し、微小部分１２１の円周上の点は、位置（Ａ_１、Ｂ_１）に動く。ここで、θ＝ω（ｔ_１−ｔ_０）である。

従来のように、１回のプロジェクションごとに検査対象物１２０の回転を静止させる構成では、図３Ｂに示すように、１回のプロジェクションの間（時刻ｔ_０〜ｔ_１）に、微小部分１２１は動かないため、微小部分１２１を透過したＸ線は、１個の検出素子１０５ｃにより検出されることになる。そして、従来では、１個の検出素子のデータが、その検出素子に対応する１つの画素の情報となり、高解像度の検査対象物１２０の断層画像を生成するのに使用される。

一方、本実施形態では、１回のプロジェクションごとに、検査対象物１２０の回転を停止させないため、微小部分１２１を透過したＸ線は、１回のプロジェクションの間、ｋ個の検出素子１０５_１〜１０５_ｋにわたり検出されることになる。ここで、ｋは自然数である。そのため、１回のプロジェクションの間に、微小部分１２１を検出する検出素子１０５_１〜１０５_ｋの組のデータを、検出素子１０５_１〜１０５_ｋの組に対応する１つの画素の情報とすることにより、プロジェクションの間の検査対象物１２０の回転の影響を低減することができ、従来と同様に検査対象物１２０の断層画像の生成が可能になる。

このように、１回のプロジェクションの間（時刻ｔ_０〜ｔ_１）に微小部分１２１を透過したＸ線を検出するｋ個の検出素子１０５_１〜１０５_ｋの組のデータを、検出素子１０５_１〜１０５_ｋの組に対応する１つの画素の情報とするため、検出器１０５の分解能は、ｋ個の検出素子の数に応じて低下する。しかしながら、前述したように、検出器１０５の分解能を低下させたとしても、品質に影響を及ぼすおそれのある大きさの欠陥の発見には何ら問題が無い場合、本実施形態のように検査対象物の回転を止めずにプロジェクションを行う構成は、検査時間の大幅な短縮につながる。

ここで、微小部分１２１を透過するＸ線を検出する検出素子１０５_１〜１０５_ｋの幅Ｌは、Ｌ＝ｋΔＬである。このＬが、検出器１０５の分解能Φよりも小さければ、品質に影響を及ぼすおそれのある大きさの欠陥の発見は可能である。よって、図３Ａ（ｂ）に示すように、幾何の関係から、ΦとＬは、

の関係を満たしておればよい。さらに、分解能Φに余裕を持たすために、

の関係を満たしておけば十分である。

１回のプロジェクションに必要な露光時間をＴｓとすると、θ＝ωＴｓであるから、式（１）又は式（２）からωの範囲が求まる。つまり、検出器１０５の分解能Φ、Ｘ線源１０１及び検査対象物１２０間の距離ａと、検査対象物１２０及び検出器１０５間の距離ｂと、検査対象物１２０の寸法（半径ｒ）と、１回のプロジェクションの撮像時間Ｔｓとの関係から角速度ωの範囲が制限される。操作者は、品質に影響を及ぼす大きさの欠陥の検出には何ら問題が無いように分解能Φを設定し、検出器１０５の性能や積算時間等を考慮して一回のプロジェクションの露光時間Ｔｓを設定すれば、検査対象物１２０の角速度ωの範囲を式（１）又は式（２）から求めることができる。

（３）プロジェクション数Ｎの調整
本実施形態では、検査対象物１２０が１回転する間に複数の撮像（プロジェクション）を行い、得られたデータを基に検査対象物１２０の断層画像の再構成が可能である。そのため、検査対象物１２０が１回転する間のプロジェクション数Ｎは、Ｎ＝２π／θ＝２π／（ωＴｓ）である。

また、図３Ａ（ｂ）に示すように、Ｘ線源１０１の先端Ｘ_０からＡ_１点を通る直線が検出器１０５側の円周と交わる点Ａ_２と、点Ｂ_１との間の円弧の長さＲが、検出器１０５の分解能Φよりも小さければよい（即ち、Φ≧Ｒ）。そのため、プロジェクション数Ｎは、Ｎ＝２πｒ／Ｒ≧２πｒ／Φであり、検査効率を向上させるために、最も少ない値として、プロジェクション数Ｎは、Ｎ＝２πｒ／Φとしてもよい。

以上より、検査対象物１２０の断層画像を再構成するために必要な情データを取得するための合計時間Ｔは、検査対象物１２０が１回転するのに要する時間であるため、Ｔ＝２π／ω又はＴ＝ＮＴｓである。従来のように撮像ごとに検査対象物を静止させて撮像を行う構成では、撮像時間Ｔｓの他に移動時間Ｔｍが撮像ごとに必要となる（図４（ａ）参照）。しかしながら、本実施形態では、撮像ごとに検査対象物を静止させずに連続的に撮像を行うため、検査対象物の断層画像を再構成するために必要な情報を取得するための時間Ｔを大幅に低減することができる（図４（ｂ）参照）。

図５Ａは、本実施形態に係るＸ線検査方法のフローチャートである。

ステップＳ５０１において、操作者は、検査対象物１２０を回転保持台１０３上に配置し、回転保持台１０３に保持させる。なお、ロボットアームやベルトコンベア（不図示）により検査対象物１２０が回転保持台１０３上に自動的に配置される構成にしてもよい。なお、この際に、ＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に予め記憶された検査構成条件に従って、駆動制御部１１７が、Ｘ線源駆動機構１０２及び検出器駆動機構１０６に制御信号を出力し、それに応じてＸ線源駆動機構１０２及び検出器駆動機構１０６が、それぞれＸ線源１０１及び検出器１０５を移動させ、所望のＸ線光学系を構成するように移動させてもよい。なお、検査対象物１２０の寸法の情報（高さｈや半径ｒ等）やＸ線光学系の配置構成の情報（ａやｂ等の値）を記憶部１１８に予め記憶させておき、ＣＴ制御装置１１０が適宜それを参照できるようにしておく。

ステップＳ５０２において、操作者は、検出器１０５の分解能Φを決定し、その情報をキーボード等（不図示）の入力手段からＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に記憶させる。分解能Φは、品質に影響を及ぼす大きさの検査対象物１２０中の欠陥の発見が可能な範囲で、決定される。なお、操作者は、検査対象物１２０の種類ごとに分解能Φを予め決定し、ＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に予め記憶させておいてもよい。そして、検査対象物１２０のＸ線検査の際に、ＣＴ制御装置１１０がそれを自動的に読み込むようにしてもよい。

ステップＳ５０３において、操作者は、検査対象物１２０を保持する回転保持台１０３の回転速度（角速度ω）を決定し、その情報を入力手段からＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に記憶させる。角速度ωは、１回の撮像（プロジェクション）の露光時間Ｔｓとすると、前述の式（１）又は（２）を満たすように決定される。なお、操作者は、検査対象物１２０の種類ごとに角速度ωを予め決定し、ＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に予め記憶させておいてもよい。そして、検査対象物１２０のＸ線検査の際に、ＣＴ制御装置１１０がそれを自動的に読み込むようにしてもよい。

ステップＳ５０４において、操作者又はＣＴ制御装置１１０は、検査対象物１２０が１回転する間のプロジェクション数Ｎを決定し、その情報を入力手段からＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に記憶させる。プロジェクション数Ｎは、Ｎ＝２π／θ＝２πＴｓ／ω、から決定される。なお、操作者は、検査対象物１２０の種類ごとにプロジェクション数Ｎを予め決定し、ＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に予め記憶させておいてもよい。そして、検査対象物１２０のＸ線検査の際に、ＣＴ制御装置１１０がそれらを自動的に読み込むようにしてもよい。

なお、ステップＳ５０３及びステップＳ５０４を入れ替え、先にプロジェクション数Ｎを、Ｎ＝２πｒ／Φから決定し、Ｎ回のプロジェクションにかかる合計時間Ｔtotalを、Ｔtotal＝ＮＴｓ＝２πｒＴｓ／Φから決定し、そして、角速度ω＝２π／Ｔtotalから、角速度ωを決定するようにしてもよい。ここで、ｒは検査対象物の半径であり、Ｔｓは１回のプロジェクションの露光時間である。このようにすると、計算が簡単になるため、検査効率の向上につながる。

ステップＳ５０５において、ＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に記憶された角速度ωの情報を基に、回転制御部１１３は、回転保持台駆動機構１０４に制御信号を出力し、それに応じて回転保持台駆動部１０４は、回転保持台１０３を角速度ωで回転させる。このとき、回転制御部１１３は、回転保持台駆動機構１０４からの信号を基に、回転保持台１０３の回転速度が一定の角速度ωに達しているかどうかを判断してもよい。

ステップＳ５０６において、ＣＴ制御装置１１０のＸ線源制御部１１２は、Ｘ線源１０１に制御信号を出力し、それに応じてＸ線源１０１は、検査対象物１２０にＸ線を照射する。なお、Ｘ線源１０１の出力の安定を考慮して、Ｘ線源１０１のシャッターの開閉により、Ｘ線の遮断又は検査対象物１２０への照射を制御してもよい。そして、検出器１０５の各検出素子は、検査対象物１２０から透過したＸ線を検出し、１回のプロジェクションの露光時間Ｔｓごとに、検出したＸ線の強度に応じたデータをＣＴ制御装置１１０に出力する。これをＮ回繰り返し、検出器１０５は、合計Ｎ回分のプロジェクションのデータをＣＴ制御装置１１０に出力し、ＣＴ制御装置１１０はそのデータを記憶部１１８に記憶する。

ステップＳ５０７において、ＣＴ制御装置１１０の回転制御部１１３は、回転保持台駆動機構１０４に制御信号を出力し、それに応じて回転保持台駆動部１０４は、回転保持台１０３の回転を停止させる。

ステップＳ５０８において、ＣＴ制御装置１１０の画像処理部１１５は、記憶部１１８に記憶された合計Ｎ回分のプロジェクションのデータを基に、所定の再構成アルゴリズムを用いて検査対象物１２０の１つ又は複数の断層画像５５０_１〜５５０_ｎを再構成する（図５Ｂ参照）。ここでｎは自然数である。再構成された断層画像５５０_１〜５５０_ｎは記憶部１１８に記憶される。

ステップＳ５０９において、ＣＴ制御装置１１０の検査部１１６は、１つ又は複数の断層画像５５０_１〜５５０_ｎから、検査対象物１２０の検査されるべき部分に関する断層画像５５０_ｉを抜き出す（着目する）。例えば、検査部１１６は、検査されるべき部分に関する断層画像５５０_ｉに係る情報を、記憶部１１８のうち断層画像５５０_１〜５５０_ｎに係る情報が記憶された領域とは異なる領域にコピーするようにしてもよい。また、検査部１１６は、ソフトウェア上で、検査されるべき部分に関する断層画像５５０ｉを断層画像５５０_１〜５５０_ｎから分離するようにしてもよい。ここで、操作者が、検査対象物１２０の所望の部分（又は全体）を「検査されるべき部分」として記憶部１１８に予め記憶させておき、それを基に検査部１１６が、検査されるべき部分に関する断層画像５５０_ｉを抜き出す（着目する）ようにしてもよい。

ステップＳ５１０において、検査部１１６は、検査されるべき部分に関する断層画像５５０_ｉを基に、検査対象物１２０の検査されるべき部分の欠陥の有無を判断する。詳細には、検査部１１６は、断層画像５５０_ｉと、記憶部１１８に予め記憶された断層画像５５０_ｉに対応する基準画像５５０Ｒ_ｉ（図５Ｂ参照）とを比較し、断層画像５５０_ｉに欠陥に起因する特徴部５５１があるかどうかを判断する。例えば、検査部１１６は、断層画像５５０_ｉの各画素の情報と基準画像５５０Ｒ_ｉの対応する各画素の情報とを比較し、両者の違いが所定の範囲を超える場合に、断層画像５５０_ｉ中のその画素を特徴部５５１とするようにしてもよい。そして、特徴部５５１がある場合には、検査部１１６は、検査対象物１２０に欠陥があると判断し、表示装置１３０に判断結果を表示する。その際に、検査対象物１２０中の欠陥の位置も表示するようにしてもよい。

ステップＳ５１１において、操作者又はＣＴ制御装置１１０は、全ての検査対象物１２０についてＸ線検査が終了したかどうか判断する。全ての検査対象物１２０についてＸ線検査が終了していない場合には（ステップＳ５１０でＮｏ）、別の検査対象物１２０に対して、ステップＳ５０１〜Ｓ５１０が行われる。

（具体例）
本実施形態に係るＸ線検査方法を半径ｒ＝２５ｍｍを有する円柱状のワークに適用する具体例を考える。一片が０．５ｍｍ以上の大きさ欠陥を検出したい場合に、分解能ΦをΦ＝±０．２５ｍｍと決定し、プロジェクション数ＮをＮ＝２πｒ／Φ＝２×２５ｍｍ×π／０．５ｍｍ＝３１４と決定する（端数は切り上げ）。また、露光時間Ｔｓは、検出器の性能によるが、Ｔｓ＝１／３０秒であるため、Ｎ回のプロジェクションに費やす合計時間Ｔtotalは、Ｔtotal＝Ｎ×Ｔｓ＝３１４×１／３０＝１０．５秒となる。このように、１つの製品に対して十数秒程度で欠陥の検査に必要なデータを取得することができる。

このように、従来のように撮像ごとに検査対象物を静止させて撮像を行う構成に比べ、本実施形態では、撮像ごとに検査対象物を静止させずに連続的に撮像を行うため、検査対象物の断層画像を再構成するために必要な情報を取得するための時間Ｔを大幅に低減することができる（図４参照）。従って、製造ラインに本実施形態に係るＸ線検査装置を設置することにより、全ての製品に対するインライン計測、即ち全ての製品を検査することが可能になる。本発明は、製品の全数検査の実現を可能にし、不良品の発見に大きく資する。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図を示す。本実施形態に係るＸ線検査装置１００の構成は、第１実施形態の構成と同じであり、説明を省略する。本実施形態に係るＸ線検査装置１００は、検査対象物６００の形状が円柱又は円筒ではなく任意の形状をとる場合であっても、検査対象物６００に外接する円柱又は円筒状の仮想ワーク６０１を想定することにより、第１実施形態と同様に、検査対象物６００の欠陥検査を可能にする。

仮想ワーク６０１は、ＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に置かれる計算上の検査対象物のことであり、検査対象物６００に外接する円柱又は円筒形状のうち最も大きい円柱又は円筒形状を有する。そのため、実際の検査対象物６００は、仮想ワーク６０１内に全て包含されることになる。ここで、仮想ワークの半径は、ｒ_ｉである。

図７に示すように、検査対象物６００の中心Ｃを通る微小部分６０２に着目する。微小部分６０２は、検査対象物６００の一部を含み、仮想ワーク６０１の円周上まで延長されている。図７（ａ）は、所定の角速度ωで回転する検査対象物６００の１回のプロジェクションの開始時刻ｔ_０における微小部分６０２の位置を示し、図７（ｂ）は、プロジェクションの終了時刻ｔ_１における微小部分６０２の位置を示す。時刻ｔ_０から時刻ｔ_１の間に、微小部分６０２は、角度θだけ回転する。そのため、１回のプロジェクションの間に、微小部分６０２を透過したＸ線が、ｋ個の検出素子１０５_１〜１０５_ｋにわたり検出されることになる。ここで、ｋは自然数である。微小部分６０２は必ず検査対象物６００の一部を含むものであるため、第１実施形態と同様に、微小部分６０２を検出する検出素子１０５_１〜１０５_ｋの組のデータを、該組に対応する１つの画素の情報とすることにより、検査対象物６００の回転の影響を低減することができる。

微小部分６０２を透過するＸ線を検出する検出素子１０５_１〜１０５_ｋの幅Ｌは、Ｌ＝ｋΔＬである。このＬが、第１実施形態において説明したように検出器１０５の分解能Φよりも小さければ、品質に影響を及ぼす大きさの検査対象物１２０中の欠陥を発見できる。よって、図７（ｂ）に示すように、幾何の関係から、ΦとＬは、

の関係を満たしておればよい。さらに、分解能Φに余裕を持たすために、

の関係を満たしておけば十分である。

本実施形態では、仮想ワークの半径ｒ_ｉに応じたこれらの関係式（３）又は（４）を満たすように、角速度ωを設定すればよい。つまり、１回のプロジェクションに必要な露光時間をＴｓとすると、θ＝ωＴｓであるから、式（１）又は式（２）からωの範囲が求まる。言い換えると、検出器１０５の分解能Φ、Ｘ線源１０１及び検査対象物１２０間の距離ａと、検査対象物１２０及び検出器１０５間の距離ｂと、検査対象物６００に対する仮想ワーク６０１の寸法（半径ｒ_ｉ）と、１回のプロジェクションの撮像時間Ｔｓとの関係から角速度ωの範囲が制限される。よって、第１実施形態と同様に、操作者は、品質に影響を及ぼす大きさの欠陥の検出には何ら問題が無いように分解能Φを設定し、検出器１０５の性能や積算時間等を考慮して一回のプロジェクションの露光時間Ｔｓを設定すれば、検査対象物１２０の角速度ωの範囲を式（１）又は式（２）から求めることができる。

＜Ｘ線検査方法＞
図８は、本実施形態に係るＸ線検査方法のフローチャートである。ステップＳ５０１〜Ｓ５１１は第１実施形態と同じであり、説明を省略する。

ステップＳ８０１において、操作者は、任意の形状の検査対象物６００に対して仮想ワーク６０１を想定し、その情報をＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に入力する。又は、ＣＴ制御装置１１０が、記憶部１１８に記憶された検査対象物６００の形状データを基に自動的に仮想ワーク６０１を想定するようにしてもよい。想定した仮想ワーク６０１は、半径ｒ_ｉを有し、記憶部１１８に記憶される。

ステップＳ８０２において、操作者は、検査対象物１２０を保持する回転保持台１０３の回転速度（角速度ω）を決定し、その情報をＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に記憶させる。角速度ωは、１回のプロジェクションの露光時間をＴｓとすると、前述の式（３）又は（４）を満たすように決定される。なお、操作者は、検査対象物６００の種類ごとに角速度ωを予め決定し、ＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に予め記憶させておいてもよい。そして、検査対象物６００のＸ線検査の際に、ＣＴ制御装置１１０がそれを自動的に読み込むようにしてもよい。

なお、ステップＳ８０２及びステップＳ５０４を入れ替え、先にプロジェクション数Ｎを、Ｎ＝２πｒ_ｉ／Φから決定し、Ｎ回のプロジェクションにかかる合計時間Ｔtotalを、Ｔtotal＝ＮＴｓ＝２πｒ_ｉＴｓ／Φから決定し、そして、角速度ω＝２π／Ｔtotalから、角速度ωを決定するようにしてもよい。ここで、ｒ_ｉは検査対象物に対する仮想ワークの半径であり、Ｔｓは１回のプロジェクションの露光時間である。このようにすると、計算が簡単になるため、検査効率の向上につながる。

このように、本実施形態では、撮像ごとに検査対象物を静止させずに連続的に撮像を行うため、検査対象物の断層画像を再構成するために必要な情報を取得するための時間Ｔを大幅に低減することができる（図４参照）。従って、製造ラインに本実施形態に係るＸ線検査装置を設置することにより、全ての製品に対するインライン計測を可能にする。また、本実施形態は、任意の形状の検査対象物（ワーク）に対しても適用されることができ、どのような製品の製造現場においても適用することができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係るＸ線検査装置は、第１及び第２実施形態の構成と同じであり、説明を省略する。図９は、円柱状の検査対象物の断層画像の例を示す。円柱状の検査対象物は、半径ｒ、高さｈを有し、該断層画像は、ＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に記憶されている。

図９に示すように、本実施形態に係るＣＴ制御装置１１０の画像処理部１１５は、再構成された１つ又は複数の検査対象物の断層画像９００_１〜９００_ｎの中から、検査対象物の表側面に関連する情報９００ｓ_１〜９００ｓ_ｎのみを抽出し、それを用いて検査対象物の表側面の画像９１０を生成する。ここでｎは自然数である。そして、ＣＴ制御装置１１０の検査部１１６は、画像９１０と、記憶部１１８に予め記憶された検査対象物の表側面の基準画像９１０Ｒとを比較することにより、検査対象物の表側面上の欠陥に起因する特徴部９２０の有無を判断する。特徴部９２０が見つかった場合に、検査部１１６は、検査対象物の表側面に欠陥があると判断し、その判断結果を表示装置１３０に出力する。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係るＸ線検査装置は、第１乃至第３実施形態の構成と同じであり、説明を省略する。図１０は、円筒状の検査対象物の断層画像の例を示す。円筒状の検査対象物は、内周半径ｒ_１、外周半径ｒ_２、高さｈを有し、該断層画像は、ＣＴ制御装置１１０の記憶部１１８に記憶されている。

図１０に示すように、本実施形態に係るＣＴ制御装置１１０の画像処理部１１５は、再構成された１つ又は複数の検査対象物の断層画像１０００_１〜１０００_ｎの中から、検査対象物の内側面に関連する情報１０００ｓ_１〜１０００ｓ_ｎのみを抽出し、それを用いて検査対象物の内側面の画像１０１０を生成する。ここでｎは自然数である。そして、ＣＴ制御装置１１０の検査部１１６は、画像１０１０と、記憶部１１８に予め記憶された検査対象物の内側面の基準画像１０１０Ｒとを比較することにより、検査対象物の側面上の欠陥に起因する特徴部１０２０の有無を判断する。特徴部１０２０が見つかった場合に、検査部１１６は、検査対象物の内側面に欠陥が有ると判断し、その判断結果を表示装置１３０に出力する。

１００：Ｘ線検査装置、１０１：Ｘ線源、１０３：回転保持台、１０５：検出器、１１０：ＣＴ制御装置、１２０：検査対象部、１１３：回転制御部、１１５：画像処理部、１１６：検査部

Claims (8)

1. 検査対象物を保持する回転保持台と、
   前記回転保持台の回転を制御する回転制御部と、
   前記検査対象物にＸ線を照射するＸ線源と、
   前記検査対象物を透過したＸ線を検出する検出器と、
   前記回転保持台が所定の角速度で回転している間に、前記検出器により所定のプロジェクション回数検出されたＸ線に関するＸ線検出データを基に、前記検査対象物の断層画像を再構成する画像処理部と、
   前記断層画像を基に、前記検査対象物の欠陥の有無を判断する検査部と、を備えるＸ線検査装置。
2. 前記所定の角速度（ω）は、前記検出器の分解能（Φ）と、前記Ｘ線源及び前記検査対象物間の距離（ａ）と、前記検査対象物及び前記検出器間の距離（ｂ）と、前記検査対象物の寸法（ｒ）と、１回のプロジェクションの露光時間（Ｔｓ）とに基づき決定される、請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記所定の角速度（ω）は、
   の関係を満たす、請求項１又は２に記載のＸ線検査装置。ここで、ａは前記Ｘ線源及び前記検査対象物間の距離であり、ｂは前記検査対象物及び前記検出器間の距離であり、ｒは前記検査対象物の寸法であり、θ＝ωＴｓであり、Ｔｓは１回のプロジェクションの露光時間である。
4. 前記所定のプロジェクション回数（Ｎ）は、Ｎ＝２π／（ωＴｓ）から決定される、請求項２又は３に記載のＸ線検査装置。
5. 前記所定のプロジェクション回数（Ｎ）は、Ｎ＝２πｒ／Φから決定される、請求項１に記載のＸ線検査装置。ここで、ｒは前記検査対象物の半径であり、Φは前記検出器の分解能である。
6. 前記所定の角速度（ω）は、ω＝２π／Ｔから決定される、請求項５に記載のＸ線検査装置。ここで、ＴはＮ回のプロジェクションにかかる合計時間であって、Ｔ＝ＮＴｓ＝２πｒＴｓ／Φであり、Ｔｓは１回のプロジェクションの露光時間である。
7. 前記分解能（Φ）は、前記検査対象物の品質に影響を及ぼすおそれのある欠陥の大きさに基づき設定される、請求項２乃至６のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
8. 回転保持台に検査対象物を配置するステップと、
   前記回転保持台を所定の角速度（ω）で回転させている間に、Ｘ線源から前記検査対象物にＸ線を照射し、検出器により前記検査対象物を透過したＸ線を所定のプロジェクション回数検出するステップと、
   前記検出器からのＸ線検出データを基に、前記検査対象物の１つ又は複数の断層画像を再構成するステップと、
   前記１つ又は複数の断層画像から、前記検査対象物の検査されるべき部分に関する断層画像を抜き出すステップと、
   前記抜き出した断層画像を基に、前記検査されるべき部分の欠陥の有無を判断するステップとを具備し、
   前記所定の角速度（ω）は、前記検出器の分解能（Φ）と、前記Ｘ線源及び前記検査対象物間の距離（ａ）と、前記検査対象物及び前記検出器間の距離（ｂ）と、前記検査対象物の寸法（ｒ）と、１回のプロジェクションの露光時間（Ｔｓ）とに基づき決定される、Ｘ線検査方法。