JP4123373B2

JP4123373B2 - Ｘ線透視装置

Info

Publication number: JP4123373B2
Application number: JP2003426121A
Authority: JP
Inventors: 征則鳥取
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP2005181242A

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、こられをＸ線防護箱内に収容した構成をとる。

このようなＸ線透視装置において、透視対象物を対象物保持部に保持して透視検査等を行うに当たっては、例えば回路基板等において多数の素子が搭載され、中には同じ種類の素子等も複数個搭載されており、そのうちの一つを大きな透視拡大率のもとに透視するような場合、対象物上で透視すべき位置をオペレータが正確に知る必要がある。このような透視対象物上での透視位置を知る方法として、従来、以下に示すような方法が採用されている。

その一つは、図２に模式的に示すように、Ｘ線防護箱２１に設けられた観察窓２１ａから、Ｘ線発生装置２２とＸ線受像部２３の間に配置されている対象物保持部２４上の透視対象物Ｗを目視で観察して、その状態におけるＸ線受像部２２の視野中心が透視対象物Ｗのどの位置に相当するのかを確認する方法である。

また、他の一つは、図３に模式的に示すように、Ｘ線受像部２３に隣接して光学カメラ２５を配置し、透視前に対象物保持部２４を光学カメラ２５の直下に位置させてその外観を撮影してメモリに記憶しておき、透視に際して対象物保持部２４をＸ線受像部２３の下に移動させたとき、光学カメラ２５で撮影した外観像を表示器に表示し、かつ、対象物保持部２４の移動に連動させて、表示器の画面上の外観像とＸ線受像部２３の視野中心とが関連づけて表示する方法、つまり、例えば表示器に表示されている外観像をＸ線受像部２３の視野中心に合わせて移動させたり、あるいは対象物Ｗの全体像を表示して、その上にＸ線受像部２３の視野中心を重畳させて表示するなどの方法が採用されている。

更に他の一つは、図４に要部構成を模式的に示すように、対象物保持部２４に開口部２４ａを設け、その対象物保持部２４とＸ線源２２との間に、２枚の反射鏡２６と、透視対象物Ｗの下面を照明するための光源２７を配置し、各反射鏡２６を介して透視対象物Ｗの下面をテレビカメラ２８によって撮影するようにしている。そして、このテレビカメラ２８により撮影された透視対象物Ｗの外観像を表示回路２９を介して表示器３０に表示するようにしている。一方、Ｘ線受像部２３による透視対象物Ｗの透視像は、コントローラ３１を介して別の表示器３２に表示する。そして、外観像を表示する表示器３０には、Ｘ線受像部２３の視野を表す枠を併せて表示するようにしている。このような構成により、透視対象物Ｗ上で透視すべき位置が表示器３０の枠内に位置するように対象物保持部２４を位置決めすることによって、透視対象物Ｗ上の所望位置を透視できるようにしている（例えば特許文献１参照）。
特開平６−３３１５７１号公報

ところで、以上の透視位置を知るための従来の方法のうち、外観窓から透視対象物Ｗを目視で観察する方法では、通常、観察窓２１ａが防護箱２１の側面に設けられるため、透視対象物Ｗを斜め方向から観察して透視位置を推定することになり、正確な透視位置を把握しにくいとい問題がある。また、透視位置を目視で観察しながら透視する場合、観察者は観察窓２１ａと、表示器に表示されているＸ線透視画像を交互に見る必要が生じ、作業効率が悪くなるという問題がある。

一方、Ｘ線受像部２３の横に光学カメラ２５を配置して、あらかじめ透視対象物Ｗの外観像を撮影して記憶する方法では、対象物保持部２４の位置決め精度が低い場合、外観像の撮影後、対象物保持部２４の移動回数が多くなるほど、例えばバックラッシュなどに起因して外観画像の位置表示にずれが生じてしまうという問題がある。

更に、対象物保持部２４とＸ線発生装置２２との間に反射鏡２６などを配置して透視対象物Ｗの下面を常時撮影する方法では、リアルタイムの外観像が常に表示器３０に表示され、対象物保持部２４の位置決め精度が低くても上記のような問題は生じないものの、透視対象物ＷのＸ線透視像には常に反射鏡２６のＸ線透過像が重畳した状態となり、画質が損なわれるばかりでなく、反射鏡２６等の存在によりＸ線発生装置２２と透視対象物Ｗとの距離を短くすることができないが故に、透視拡大率を高くするには限界が生じるという大きな問題がある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、Ｘ線透視画像の画質を低下を招いたり、あるいは透視拡大率の制約を生じさせることなく、透視対象物の透視位置を正確に知ることのできる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と、Ｘ線受像部の出力に基づいて透視対象物のＸ線透視像を表示する表示手段を備えたＸ線透視装置において、透視対象物を撮影するための光学カメラと、その光学カメラを、上記Ｘ線発生装置とＸ線受像部の中心を結ぶ線上と、上記Ｘ線受像部の視野外との間で移動させる移動機構と、光学カメラの出力に基づいて透視対象物の外観像を表示する外観像表示手段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線受像部の出力に基づくＸ線透視像と上記光学カメラの出力に基づく外観像を、１台の表示器に選択的に表示させるための選択手段を備えた構成（請求項２）を好適に採用することができる。

また、本発明においては、上記光学カメラの出力に基づく外観像が、上記Ｘ線受像部の出力に基づくＸ線透視像と略等しい撮影倍率に設定され、そのＸ線透視像の撮影倍率の変更時に、その変更に呼応して、上記光学カメラに設けられているズームレンズの駆動および／またはデジタル画像処理の実行により、上記外観像の撮影倍率を自動的に変更するように構成すること（請求項３）ができる。

更に、本発明においては、上記光学カメラの出力に基づく外観像を記憶する記憶手段を備えた構成（請求項４）採用することができ、その場合、上記光学カメラの出力に基づく外観像を、それと同じ部位を撮影したＸ線透過像と関連づけて記憶するように構成すること（請求項５）が望ましい。

本発明は、透視対象物の外観を撮影するための光学カメラを、Ｘ線発生装置とＸ線受像部とを結ぶ線上の位置と、Ｘ線受像部の視野外の位置との間で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る。

すなわち、透視対象物を対象物保持部で保持した状態で、透視対象物の外観像を撮影する場合に光学カメラをＸ線発生装置とＸ線受像部とを結ぶ線上に移動させ、Ｘ線透視像を得る場合には光学カメラをＸ線受像部の視野外へと移動させる。これにより、光学カメラの視野中心とＸ線受像部の視野中心を一致させることができる。従って、オペレータは、光学カメラをＸ線発生装置とＸ線受像部とを結ぶ線上に移動させて外観像を撮影し、透視したい位置がその光学カメラの視野中心にくるように対象物保持部を位置決めした後、光学カメラをＸ線受像部の視野外へと退避させてＸ線透視像を得ることにより、透視対象物上で透視したい位置を容易にＸ線受像部の視野中心に位置決めすることができる。しかも、Ｘ線透視像の撮影に際しては、光学カメラを含めて外観像を得るための光学部材がＸ線受像部の視野内に存在しないので、Ｘ線透視像の画質が損なわれることなく、また、Ｘ線発生装置と対象物保持部材の間に他の部材が存在しないが故に、透視倍率に制約が生じることもない。

また、請求項２に係る発明のように、一つの表示器に外観像と透視像を選択的に表示できる構成を採用すれば、オペレータは視線を移動させずにＸ線透視像と外観像とを見比べることが可能となり、請求項３に係る発明のように、外観像と透視像とを同じ拡大率とすれば、例えば透視像で発見された問題個所の外観上での特定を容易化することができる。そして、請求項４に係る発明のように、外観像を記憶できるようにすると、別途記憶しているＸ線透視像と随時に対応させて比較することが可能となり、その場合、請求項５に係る発明のように、互いに対応するＸ線透視像と外観像とを関連づけて記憶しておけば、比較のための画像の呼び出し作業が容易化される。

本発明によれば、比較的簡単な構成のもとに、対象物の外観像上の位置とＸ線透視像上の位置とを正確に、かつ、容易に対応させることができ、しかも、従来の提案のように外観像を得るための光学要素が透視像の撮影時にＸ線受像部の視野内、あるいはＸ線発生装置と対象物保持部の間のいずれにも存在しないため、透視像の画質の低下を招いたり、あるいは透視拡大率に制約が生じるなどの不具合は生じない。

また、請求項２に係る発明を採用することにより、透視像と外観像とを同じ表示器に選択的に表示できるため、オペレータは視線を変化させることなく透視像と外観像とを比較することができる。

請求項３に係る発明によると、外観像の拡大率が透視像の拡大率と常に等しくなるように自動的に変更されるので、透視像上における欠陥等の存在箇所を容易に外観像上で特定することが可能となる。

また、請求項４に係る発明によれば外観像を記憶できるため、別途記憶している透視像と随時に比較することが可能となり、更に請求項５に係る発明の採用により、外観像が透視像と関連づけて記憶されるため、誤ることなく互いに対応する透視像と外観像とを容易に呼び出すことができる。

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要部の構成図で、機械的構成を表す模式図と要部の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線光軸を鉛直上方に向けた状態で配置されており、このＸ線発生装置１の上方にＸ線受像部２が対向配置されている。このＸ線受像部２は、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たもの、あるいはフラットパネルなどを用いることができる。そして、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。この例における対象物保持部３は、水平方向で互いに直交する２方向（ｘ，ｙ方向）および鉛直方向（ｚ方向）の計３軸方向に移動可能となっており、ｘｙｚ駆動機構３ａによりｘ，ｙ，ｚ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、少なくとも透視対象物Ｗを搭載する部分はアクリル樹脂やカーボンなどのＸ線に対して影響の少ない材質によって形成されている。

Ｘ線受像部２に隣接して、ＣＣＤカメラなどの光学カメラ４が配置されており、この光学カメラ４は、カメラ移動機構４ａによって水平方向、例えばｘ方向に移動させることができ、図１に実線で示すように、Ｘ線発生装置１とＸ線受像部２の中心を結ぶ線（Ｘ線光軸）Ｌ上に位置した状態と、同図に二点鎖線で示すように、Ｘ線受像部２の視野外に位置した状態を選択することができる。光学カメラ４をＸ線発生装置１とＸ線受像部２の中心線を結ぶ線上に位置させた状態では、Ｘ線受像部２の視野中心と光学カメラ４の視野中心とが一致するように構成されている。

前記したＸ線受像部２の出力は画像取り込み回路５ａを介してパーソナルコンピュータ６に取り込まれ、また、光学カメラ４の出力は画像取り込み回路５ｂを介して同じくパーソナルコンピュータ６に取り込まれる。パーソナルコンピュータ６では、Ｘ線受像部２の出力を用いて透視対象物ＷのＸ線透視像を構築して表示器７に表示するとともに、光学カメラ４の出力を用いて透視対象物Ｗの外観像を構築して同じ表示器７に表示することができ、どちらの画像を表示するかは、操作部８の特定のボタンやキーなどを操作することによって、オペレータが選択することができる。

また、前記した対象物保持部３のｘｙｚ駆動機構３ａと、カメラ移動機構４ａはそれぞれパーソナルコンピュータ６の制御下に置かれており、オペレータが操作部８を操作することによって、対象物保持部３および光学カメラ４を随意に移動させることができる。
また、Ｘ線発生装置１の焦点と透視対象物Ｗとのなす距離（ＳＯＤ）、およびＸ線発生装置１の焦点とＸ線受像部２の受像面とのなす距離（ＳＩＤ）があらかじめ設定されている標準状態にあるときの透視対象物Ｗの透視拡大率と、光学カメラ４による外観像の拡大率が一致するように、光学カメラ４の光学系が選定されている。そして、例えば対象物保持部３をｚ方向に移動させて透視拡大率を変化させたとき、パーソナルコンピュータ６では、外観像の拡大率が透視像の拡大率と常に一致するように光学カメラ４の出力に基づく外観像をデジタル処理により拡大／縮小する。ここで、光学カメラ４にズームレンズを備えているものを用いる場合には、ズームレンズを自動的に駆動して撮影倍率を変化させてもよく、ズームレンズによる倍率変更とデジタル画像処理による倍率変更を併用することもできる。

更に、パーソナルコンピュータ６では、操作部８の操作により指示を与えることにより、Ｘ線透視像と外観像とを、例えばファイル名や各画像に付された文字情報によって互いに関連づけてメモリに記憶することができる。

以上の実施の形態において、透視対象物Ｗの透視像を撮影するときは、光学カメラ４を後退させた状態、つまりＸ線受像部２に視野外に位置させた状態とする。この状態では、Ｘ線発生装置１からのＸ線が透視対象物Ｗを透過してＸ線受像部２に入射し、透視対象物ＷのＸ線透視像が表示器７に表示される。そして、透視対象物ＷのＸ線透視像中で欠陥等の問題個所が見つかったとき、それが外観上のどの位置に相当するのかを確認する場合には、光学カメラ４を前進させて外観像を撮影する。このときに得られる外観像は、光学カメラ４の視野中心とＸ線受像部３の視野中心とが一致し、かつ、透視像と外観像の撮影倍率が互いに等しいため、透視像で見いだした問題個所の位置を外観像上で極めて簡単に特定することができる。このとき、操作部８から指示を与えることにより、同じ倍率・視野の透視像と外観像とがメモリに相互に関連づけられた状態で記憶され、問題個所の透視像と外観像とを保存することができる。

また、オペレータが透視位置を変更しようとする場合、光学カメラ４を前進させて外観像を表示器７に表示し、その外観像の表示を見ながら対象物保持部材３をｘｙ方向に移動させることにより、目的とする透視位置を外観上から容易に探すことができ、所望の位置で対象物保持部材３を位置決めした状態で指令を与えて光学カメラ４を後退させ、更に指示を与えることによって、目的とする透視位置におけるＸ線透視像を表示器７に表示させることができる。

本発明の実施の形態の要部構成図で、機械的構成を表す模式図と要部の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。透視対象物の透視位置を外観から確認するための従来の方法の例の説明図である。透視対象物の透視位置を外観から確認するための光学カメラを備えた従来のＸ線透視装置の例の説明図である。透視対象物の外観を光学カメラで撮影する従来の他のＸ線装置の構成例の説明図である。

符号の説明

１Ｘ線発生装置
２Ｘ線受像部
３対象物保持部
３ａｘｙｚ駆動機構
４光学カメラ
４ａカメラ移動機構
５ａ，５ｂ画像取り込み回路
６パーソナルコンピュータ
７表示器
８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と、Ｘ線受像部の出力に基づいて透視対象物のＸ線透視像を表示する表示手段を備えたＸ線透視装置において、
透視対象物を撮影するための光学カメラと、その光学カメラを、上記Ｘ線発生装置とＸ線受像部の中心を結ぶ線上と、上記Ｘ線受像部の視野外との間で移動させる移動機構と、光学カメラの出力に基づいて透視対象物の外観像を表示する外観像表示手段を備えていることを特徴とするＸ線透視装置。
上記Ｘ線受像部の出力に基づくＸ線透視像と上記光学カメラの出力に基づく外観像を、１台の表示器に選択的に表示させるための選択手段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。
上記光学カメラの出力に基づく外観像が、上記Ｘ線受像部の出力に基づくＸ線透視像と略等しい撮影倍率に設定され、そのＸ線透視像の撮影倍率の変更時に、その変更に呼応して、上記光学カメラに設けられているズームレンズの駆動および／またはデジタル画像処理の実行により、上記外観像の撮影倍率を自動的に変更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。
上記光学カメラの出力に基づく外観像を記憶する記憶手段を備えていることを特徴とする請求項１、２または３に記載のＸ線透視装置。
上記光学カメラの出力に基づく外観像を、それと同じ部位を撮影したＸ線透過像と関連づけて記憶するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のＸ線透視装置。