JP3638465B2

JP3638465B2 - Ｘ線断層撮像装置及びそのステージ位置調整方法

Info

Publication number: JP3638465B2
Application number: JP06786699A
Authority: JP
Inventors: 完臣永
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2019-03-15
Also published as: JP2000266694A; US6459759B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透過Ｘ線による断層像撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来透過Ｘ線により断層像を得るラミノグラフィ装置が知られている。この技術としては、例えば特開平５−１５７７０８等が知られている。
【０００３】
この技術は図８に示すようにＸ線の放射方向４に対して傾斜した回転軸１３を持つ回転ステージ１６上に保持した被測定物５０を回転させ、この回転軸１３に直交する検出面で検出したＸ線像を被測定物５０の回転と同期して回転させることにより、Ｘ線源１と検出面中心とを結ぶ線４と回転軸１３とが交る回転面の断層線を得るようになっている。
【０００４】
一方、従来の装置では、被測定物を観察位置に位置決めするＸＹステージが実質的に無限回転する回転ステージ上にあってＸＹ駆動モータに電力を送ることが困難な為に、人手でＸＹステージの位置決めを行わざるを得ない。この為被測定物の観察位置を変えたい場合には一たんＸ線の放射を停止した状態で被測定物を位置決めしなければならないが、例えば多層プリント基板の内層や、電子部品、機械製品の内部構造を観察するのに、透過像が全く見えない状態で位置決めする事になるので、目的とする観察位置に位置決めする事が事実上不可能であった。実験装置では、大きな問題とは言えないが、ラインで使用する装置としては不適当である。
【０００５】
これを避ける為に回転ステージ上にＸＹステージ駆動モータを配設し、スリップリングとブラシで電力を供給する方法も考えられるが、Ｘ線を放射している回転軸中央を避けて回転軸の外周にスリップリングとブラシを配設する必要があり、ブラシの摺動速度が大きく、また装置も大がかりで高価になるという問題があった。
【０００６】
従来のＸ線ラミノグラフィ技術はリアルタイムで高解像度の断層像がリアルタイムで得られるという大変に優れた特長があるにも関らず上に述べた問題がある為に実用機として普及しなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこの欠点を除去し、被測定物のＸ線透過像を見ながら所望の観察部分に位置決めできるＸ線断層撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の第２の目的は、小型で安価に信頼度の高い、被測定物のＸ線透視像を見ながら所望の観察部分に位置決めできるＸ線断層撮像装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成する為に、回転ステージ上のＸＹステージ駆動ねじに傘歯車を取付け、これに噛合う駆動傘歯車を回転ステージベース側から、前進、後退移動可能に配設し、必要に応じて前進後退させ、Ｘ線を放射しながらの被測定物の回転と、ＸＹ位置決めを可能にした。
【００１０】
具体的には、回転ステージベース側に配設された駆動傘歯車は断層像撮像時には被測定物を回転させる回転ステージの回転のじゃまにならないようにＸＹステージ側傘歯車との噛合を断ち、回転ステージベース側に後退する。次に被測定物の観察位置探索の為のＸＹ位置決め時には、駆動傘歯車が回転ステージ側からＸＹステージ側へと前進してＸＹステージ側に前進してＸＹステージ側傘歯車に噛合ってＸＹステージを駆動し位置決めをする。この時ＸＹステージの上段ステージのテーブル位置決めをするために、下段ステージの位置に関らず常に特定の位置で上段ステージ駆動歯車が噛合うよう構成している。
【００１１】
具体的には、ＸＹステージの上段ステージのテーブル、すなわち被測定物保持テーブルを駆動する為の傘歯車が、下段ステージの位置に関らず、回転ステージベース側の駆動傘歯車と噛合うようにする為に、ＸＹステージの下段ステージテーブルに組込んだ上段ステージ駆動ねじに傘歯車を取付け、この傘歯車に噛合う傘歯車を、下段ステージの移動方向に平行に配設されたスプライン軸に取付け、このスプライン軸に嵌合するスプラインナットに傘歯車を取付け、このスプラインナットに取付けた傘歯車を、下段ステージベースから回転自在でかつスプラインの軸方向に移動しないように軸支しておき、スプラインナットに取付けた傘歯車と回転ステージ側の駆動傘歯車とを必要に応じて噛合わせるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図１〜図７により説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施例の側断面図、図２、図３は図１をＡ方向より見た側面図、図４、図５は、図１をＢ方向から見た平面図、図６は図４等で示したのスプラインナット、傘歯車部の詳細断面図、図７は図６のＣＣ断面図である。
【００１４】
図１〜図３において１はＸ線源、２はＸ線源より放射されるＸ線、３はＸ線を光学像に変換するＸ線イメージインテンシファイア、４はＸ線源のＸ線出射点とＸ線イメージインテンシファイアのＸ線検出面中心を結ぶＸ線光軸、５はＸ線検出面中心を通る撮像光学系光軸、６はＸ線イメージインテンシファイアで生成した光学像を平行光にするコリメートレンズ、７は像回転プリズム、８は像回転プリズム従動歯車、９は像回転プリズム駆動歯車、１０は像回転プリズム駆動モータ、１２はＣＣＤカメラ、１１は像回転プリズム７を通った光をＣＣＤカメラ１２に結像させる結像レンズ、１３は回転ステージ回転中心軸、１４は回転ステージベース、１５はクロスローラリング軸受、１６は中空回転軸、１７は従動歯車回転軸、１８は回転ステージ駆動歯車、１９は回転ステージ駆動モータ、２０は回転ステージ角位置センサ、２１はＸステージベース、２２はＸステージガイド、２３はＸステージ駆動ねじ、２４はＸステージ駆動ねじ軸受、２５はＸステージテーブル、２６はＸステージ駆動ねじナットのＸ方向移動をＸステージテーブル２５に伝えるＸステージ駆動ねじナットホルダ、２７はＸステージ駆動ねじ２３に取付けられた第１の傘歯車、２８は必要に応じて第１の傘歯車に噛合う第２の傘歯車、２９は第２の傘歯車を取付けたＸ軸駆動モータ、３０は第２の傘歯車を第１の傘歯車との噛合位置と回転ステージ側位置との間を前進後退させるガイド付エアシリンダ、３１はＹステージガイド、３２はＹステージ駆動ねじ、３３はＹステージ駆動ねじ軸受、３４はトップテーブル、３５はＹテーブル駆動ねじナットのＹ方向移動をトップテーブルに伝えるＹステージ駆動ねじナットホルダ、３６はＹステージ駆動ねじ３２に取付けられた第３の傘歯車、３７は第３の傘歯車３６に噛合う第４の傘歯車、３８は第４の傘歯車３７を取付け、かつＸステージの移動方向と平行に配設されたスプラインシャフト、３９はスプラインシャフトにはまるスプラインナット、４０はスプラインナット３９に同軸上に結合された第５の傘歯車、４１は第５の傘歯車４０に同心に結合された中空スリーブ、４２は中空スリーブを回転自在に軸支しＸステージベース２１に結合された傘歯車軸受、４３はＸステージテーブルに結合され、スプラインシャフト３８を回転自在に軸支するスプラインシャフト軸受、４４は必要に応じて第５の傘歯車３７に噛合う第６の傘歯車、４５は第６の傘歯車４４を取付けたＹステージ駆動モータ、４６は第６の傘歯車４４を第５の傘歯車４０との噛合位置と、回転ステージベース側位置との間に前進、後退させるガイド付エアシリンダ、５０はトップテーブル３４に保持された被測定物である。この実施例において回転ステージの回転中心軸１３は、Ｘ線光軸４に対して４５°傾斜しており、またＸ線イメージインテンシファイア３のＸ線検出面は回転ステージの回転中心軸１３に対して直交するよう配設されている。
【００１５】
以下この動作について説明する。
【００１６】
図示しない制御装置からの制御によって、Ｘ線源１から、トップテーブル３４に向ってＸ線２を放射しつつ、回転ステージ駆動モータ１９を回転しながら、Ｘ線イメージインテンシファイア３でＸ線像を検出し光学像に変換し、この光学像をコリメートレンズ６、像回転プリズム７、結像レンズ１１を通してＣＣＤカメラで撮像し、このＸ線撮影像が回転ステージによる被測定物５０の回転と同期するように回転させる。この回転速度は１〜５回転／秒である。Ｘ線光軸４に対して傾斜した回転軸１６上で回転する被測定物５０にＸ線２を放射しながら、この回転中心軸１３に直交した検出面でＸ線像を検出し、この検出像を被測定物と同期して回転させる事によりＸ線光軸４と回転中心軸１３の交点を含む回転中心軸１３に直交する面の断層像を得る。被測定物の当初の測定エリアの観察が終り、次のエリアの観察を行いたい場合は、図示しない制御装置からの制御によって回転ステージの角位置センサ２０で検出した回転角を基にして、回転ステージ駆動モータ１９を制御して回転ステージを第１の傘歯車２７と第２の傘歯車２８及び第５の傘歯車４０と第６の傘歯車４４とが噛み合う回転角で停止させ、同時に像回転プリズム駆動モータ１０も停止させる。
【００１７】
被測定物５０及び像回転プリズム７の停止状態では被測定物５０のＸ線２の透過部分の厚さ方向の全投影像が得られる為この透過Ｘ線像を見ながら次の観察ポイントを定めることができる。次に図示しない制御装置からの制御によってガイド付エアシリンダ３０及び４６を動作させ第２の傘歯車２８と第６の傘歯車４４とを前進させ、第１の傘歯車２９と第５の傘歯車４０と噛み合わせる。
【００１８】
次にＸステージ駆動モータ２９及びＹステージ駆動モータ４５を動作させＸＹステージを例えば図４に示す位置から図５に示す位置に移動させ所望の観察位置に位置決めする。こうして被測定物５０を所望の観察位置に位置決めできると、次に図示しない制御装置からの制御によってガイド付エアシリンダ３０及び４６を動作させ第１の傘歯車２８及び第６の傘歯車４４を後退させて図５に示すように回転ステージの回転時にＸステージベース２１等の回転物に干渉しない位置まで引込む。
【００１９】
その後図示しない制御装置の制御によって再び回転ステージ駆動モータ１９及び回転プリズム駆動モータ１０を駆動し、被測定物５０の所望の部分の断層像を得ることができる。
【００２０】
なお、観察断層面を被測定物の厚さ方向に変えたい場合には図示しないＺステージによって回転ステージ及びＸＹステージ全体を回転ステージの回転中心軸１３に平行に移動する事により、被測定物５０がＺ方向に移動して回転ステージ中心線１３とＸ線光軸４の交点を含む面が、被測定物の厚さ方向に対して相対的に移動し、観察する断層面を変える事ができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の様に本発明によればＸ線を放射し透過像を見ながら被測定位置を決定し、直ちに断層像を観察できるため多層プリント基板の内層や、電子部品の内部や機械部品、装置の内部欠陥を容易に発見できるため、ラミノグラフィ装置の機能を十分に生かした検査装置を構成することができる。
【００２２】
また周速の大きいスリップリング、ブラシを使用しないため小形で信頼度が高く安価な装置とする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の側断面図。
【図２】本発明のステージ機構の側面図。
【図３】本発明のステージ機構の駆動歯車のかみ合分離時の側面図。
【図４】本発明のステージ機構の平面図。
【図５】本発明のステージ機構のステージ移動時の平面図。
【図６】本発明のスプラインナット、傘歯車部の軸方向断面図。
【図７】本発明のスプラインナット傘歯車部の軸直角方向断面図。
【図８】従来装置の構成図。
【符号の説明】
１：Ｘ線源、３：イメ−ジインテンシファイア、１６：中空回転軸、２２：Ｘステージガイド、２３：Ｘステージ駆動ねじ、２７：第１の傘歯車、２８：第２の傘歯車、２９：Ｘステージ駆動モータ、３０：ガイド付エアシリンダ、３２：Ｙステージ駆動ねじ、３６：第３の傘歯車、３７：第４の傘歯車、３８：スプラインシャフト、３９：スプラインナット、４０：第５の傘歯車、４２：傘歯車軸受、４４：第６の傘歯車、４５：Ｙステージ駆動モータ、４６：ガイド付エアシリンダ、５０：被測定物。

Claims

被測定物に向けてＸ線を放射するＸ線源と、該Ｘ線の放射方向に対して傾斜した軸を中心に被測定物を回転させる被測定物回転手段と、この被測定物回転手段の回転軸の軸方向に直交するＸ線検出面を持つＸ線−光学像変換手段と、このＸ線−光学像変換手段で生成した光学像を映像信号となる電気信号に変換する光学像−電気信号変換手段とを有するＸ線断層撮像装置のステージ位置調整方法において、
前記被測定物の位置調整時に、前記被測定物を載置するステージの回転角を角位置センサで検出し、該検出された回転角を基にして前記ステージを回転させて該ステージの駆動機構と接続し、Ｘ線透過像を見ながら所望の観察部分に前記ステージを位置決めし、
前記被測定物の観察時には、前記ステージを前記駆動機構から切離し前記被測定物を回転させつつＸ線を放射し、前記被測定物の前記観察部分のＸ線断層像を撮像することを特徴とするＸ線断層撮像装置のステージ位置調整方法。
被測定物に向けてＸ線を放射するＸ線源と、Ｘ線の放射方向に対して傾斜した軸を中心に被測定物を回転させる被測定物回転手段と、この被測定物回転手段の回転軸の軸方向に直交するＸ線検出面を持つＸ線−光学像変換手段と、このＸ線−光学像変換手段で生成した光学像を映像信号となる電気信号に変換する光学像−電気信号変換手段とを有するＸ線断層撮像装置において、
前記被測定物を載置し前記被測定物回転手段によって回転するステージと、
前記被測定物の所望の位置を観察するための前記被測定物の位置調整時に、前記被測定物回転手段の前記Ｘ線検出面での前記回転軸の位置を移動させる駆動機構と、
前記ステージの回転角を検出する角位置センサと、
前記ステージと前記駆動機構とを噛合せる接続手段とを備え、
前記被測定物の位置調整時には、前記被測定物の回転を停止し、前記接続手段によって検出された回転角を基にして前記ステージを回転させて前記駆動機構と接続し、前記被測定物を載置する前記ステージを前記ステージの前記駆動機構と接続し、
前記被測定物の観察時には前記接続手段によって前記ステージを前記駆動機構から切離し前記被測定物を回転させつつＸ線を放射し、前記被測定物の前記Ｘ線検出面のＸ線断層像を撮像する前記ステージの駆動機構を有することを特徴とするＸ線断層撮像装置。
被測定物に向けてＸ線を放射するＸ線源と、Ｘ線の放射方向に対して傾斜した軸を中心に被測定物を回転させる被測定物回転手段と、この被測定物回転手段の回転軸の軸方向に直交するＸ線検出面を持つＸ線−光学像変換手段と、このＸ線−光学像変換手段で生成した光学像を映像信号となる電気信号に変換する光学像−電気信号変換手段とを有するＸ線断層撮像装置において、
前記被測定物回転手段の回転位置を検出する手段と、前記被測定物回転手段の回転軸上に設けた前記Ｘ線検出面に平行に移動して被測定物を位置決めするＸＹステージと、このＸＹステージの下段ステージベース上に設けた下段ステージ駆動ねじと、この下段ステージ駆動ねじに固定した第１の傘歯車と、この第１の傘歯車に噛合可能で、かつ被測定物回転手段の回転時に前記ＸＹステージに干渉しない位置まで後退可能で、かつモータ駆動される第２の傘歯車と、前記ＸＹステージ上の上段ステージを駆動する上段ステージ駆動ねじと、この上段ステージ駆動ねじに固定された第３の傘歯車と、この第３の傘歯車に噛合う第４の傘歯車と、この第４の傘歯車が固定され、かつ前記下段ステージベース上に下段ステージの移動方向に平行に軸支されたスプライン軸と、このスプライン軸に嵌合するスプラインナットと、このスプラインナットに固定された第５の傘歯車と、この第５の傘歯車を前記下段ステージベースから軸支する軸受と、前記第５の傘歯車に噛合可能で、かつ被測定物回転手段の回転時に前記ＸＹステージと干渉しない位置まで後退可能でかつモータ駆動される第６の傘歯車とを有することを特徴とするＸ線断層撮像装置。