JP4577212B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、工業製品などの透視検査またはＣＴ検査などを行うためのＸ線検査装置に関し、さらに詳細には、Ｘ線画像の作成のための条件設定を容易に行うことができるＸ線検査装置に関する。

工業製品などの透視検査を行うＸ線検査装置では、Ｘ線発生装置のＸ線源に対向するようにして、イメージインテンシファイア（以下、ＩＩと略す）とＣＣＤカメラとを組み合わせたＸ線検出器が配置してある。最近はＩＩ、ＣＣＤカメラからなるＸ線検出器に代えて、フラットパネルＸ線検出器を使用したＸ線検査装置も利用されている。
これらのＸ線検査装置は、Ｘ線源とＸ線検出器との間に、被測定物を載置するステージを配置し、ステージ上に載置された被測定物について透視Ｘ線像を撮影する。

Ｘ線検査では、通常、位置合わせや測定倍率調整、測定角度調整のために視野移動を行う。視野移動は、ステージ駆動機構によりステージを移動しつつ、被測定物の透視Ｘ線画像を撮影するようにし、これにより被測定物の検査位置を探す。

一般に、ステージ駆動機構は、ステージ面方向を含む直交する３軸方向に並進移動する並進駆動機構を備えており、さらにステージ面に垂直な軸の周りに回転移動する回転駆動機構が設けられているものもある。また、斜め方向からのＸ線測定を行うためにＸ線源とＸ線検出器との対向配置を保ったまま回転可能に支持するアームを駆動するアーム駆動機構（傾動機構）を備えたものも利用されている。

そして、透視Ｘ線画像を見ながら、マウスやキーボードなどの入力装置を用いて測定位置や測定角度の制御のための入力操作を行うことにより駆動機構に制御信号を送ってステージやアームを駆動し、視野の移動を行うようにしている。
観察部位（検査位置）が見つかると視野移動を停止し、続いて、その位置での最適なＸ線画像を得るようにするため、Ｘ線発生装置のＸ線条件（出力電圧、出力電流、焦点サイズなど）、Ｘ線検出器により撮影された透視Ｘ線像の画像処理条件（コントラスト、明るさ、ガンマ値など）の調整のための設定を行う。

観察部位に対するＸ線条件や画像処理条件の設定は、操作者の経験による個人差が生じやすく、測定結果であるＸ線画像に影響を及ぼす。

例えば図５（ａ）と図５（ｂ）とは、異なる操作者が同一プリント基板上の同一のＢＧＡを異なるＸ線条件、画像処理条件で撮影し、そのＸ線画像を作成したものであるが、図５（ａ）では現れていない気泡が、図５（ｂ）（矢印部分）にははっきりと映し出されている。

そこで、操作者の個人差の影響をなくすことを目的として（自動化等も目的としている）、産業用ロボットとＸ線透視装置とを組み合わせ、教示ポイントごとにＸ線測定を行うＸ線透視検査装置において、コンピュータにより、すべての教示ポイントごとに、各教示ポイントでのロボットの動作条件、Ｘ線条件、画像処理条件を一括して記憶・管理し、さらに、これらの各教示ポイントにおける各条件の変更等を当該コンピュータで行うように構成することが開示されている（特許文献１参照）。
特開２００４−１１７２１４号公報

上述したように、Ｘ線条件や画像処理条件を最適にする条件設定を手動で行うことは、操作者の経験による個人差が生じやすいため、制御用のコンピュータによりＸ線条件、画像処理条件を一括して記憶することが提案されている。このようなシステムは、同一種類の被測定物を、繰り返し測定する検査において、有効であるが、観察対象となる被測定物が同一種類でないときは、改めてＸ線条件、画像処理条件を記憶させる必要があり、条件設定を行う操作者の個人差の影響が現れることになる。

そこで、本発明は新たな被測定物について新たに条件設定を行う場合でも、操作者が適切なＸ線条件、画像処理条件の設定を容易に行うことができるＸ線検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明のＸ線検査装置では、被測定物に透視用Ｘ線を照射するＸ線発生装置と被測定物の透視Ｘ線像を撮影するＸ線検出器とからなるＸ線測定光学系と、Ｘ線測定光学系を制御するとともに撮影した透視Ｘ線像の画像処理を行うことによりＸ線画像を作成して表示装置のモニタ画面に表示する制御を行う制御系とを備えたＸ線検査装置であって、制御系は、Ｘ線発生装置のＸ線条件および透視Ｘ線像の画像処理条件を含むＸ線画像作成のための設定条件とその設定条件にて観察する観察部位の材質および厚さを含む観察部位情報とを関係付けて一括して登録した登録データを記憶する登録データ記憶領域を備え、観察部位情報の入力により登録データ記憶領域に蓄積された登録データに基づく条件設定を行う条件設定制御部を備えるようにしている。

ここで、Ｘ線画像作成のための設定条件のひとつである「Ｘ線発生装置のＸ線条件」とは、Ｘ線発生装置が照射するＸ線の出力状態に影響を与えるパラメータをいい、Ｘ線出力電圧、Ｘ線出力電流、焦点サイズなどが含まれる。これらのうち少なくとも１つがＸ線条件として含まれていればよい。
また、Ｘ線画像作成のための設定条件のひとつである「透視Ｘ線像の画像処理条件」とは、透視Ｘ線像からＸ線画像を作成する際の画像処理において影響を与えるパラメータをいい、コントラスト、明るさ、ガンマ値、画像積算回数などが含まれる。これらについても少なくとも１つが画像処理条件として含まれていればよい。

また、観察部位情報とは、観察部位において、照射されたＸ線の減衰に影響を与えるパラメータ情報をいい、少なくとも透過する物体の材質（比重）と透過方向厚さとの情報が含まれる。

本発明によれば、Ｘ線検査装置の制御系は、登録データ記憶領域を備えており、登録データ記憶領域に蓄積される登録データは、Ｘ線発生装置のＸ線条件、透視Ｘ線像に対する画像処理条件、これら設定条件の下で、適切に観察される観察部位の材質・厚さを含む観察部位情報が関係付けられて記憶してある。操作者は、設定条件が未知である被測定物についてＸ線検査を行う際に、設定条件が未知である被測定物についての材質・厚さを含む観察部位情報を入力する。材質・厚さ等の観察部位情報の入力により、条件設定制御部は、登録データ記憶領域に蓄積された複数の登録データのなかから、入力された観察部位情報に該当するかあるいは類似する登録データを抽出し、その抽出された登録データに含まれるＸ線条件および画像処理条件の設定が行われる。このようにして設定されたＸ線条件および画像処理条件は、これまでに測定したことがある類似する材質および厚さの観察部位において適切に観察されたときの設定条件が設定されることになる。

本発明によれば、設定条件が未知である被測定物についても、おおむね、適切であるＸ線条件、画像処理条件を容易に設定することができ、以前と同程度の観察を行うことができる。

（その他の課題を解決するための手段および効果）
上記発明において、条件設定制御部は、蓄積された登録データを表示装置のモニタ画面に表示することで、登録データの一部を変更する入力を促すとともに、入力がなされたときに新たな登録データとして登録データ記憶領域に記憶する制御を行うようにしてもよい。
これによれば、微調整を行うだけで、適切な設定条件を新たに登録することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態であるＸ線検査装置の構成を示すブロック図である。
このＸ線検査装置１は、Ｘ線発生装置１１とＸ線検出器１２とで構成されるＸ線測定光学系１３と、被測定物Ｓを載置するステージ１４と、ステージ１４を互いに直交するＸＹＺ方向（被測定物載置面をＸＹ面とし、載置面に垂直な方向をＺ軸方向とする）に並進するための駆動機構１６と、装置全体の制御を行う制御系２０とにより構成される。

Ｘ線測定光学系１３を構成するＸ線発生装置１１は、透視Ｘ線照射用のＸ線管を備えている。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管に対向するように配置されるＩＩと、このＩＩの後側に一体的に取り付けられたＣＣＤカメラとからなり、ＩＩが透視Ｘ線を検出することにより形成した蛍光像をＣＣＤカメラで撮影することにより、透視Ｘ線像の映像信号が出力されるようにしてある。

ステージ１４は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に並進移動できるようにしてある。
ステージ駆動機構１６は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸それぞれの方向への並進移動用の各駆動軸モータが搭載され、制御系２０からの制御信号に基づいてステージ１４を並進する。

つづいて制御系２０について説明する。制御系２０は汎用のコンピュータ装置により構成されるが、そのハードウェアをさらにブロック化して説明すると、ＣＰＵ２１と、キーボード２２と、マウス２３と、液晶パネルなどの表示装置２４と、メモリ２５とにより構成される。

また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、条件設定制御部３０、Ｘ線画像作成部３１、Ｘ線画像表示制御部３２、駆動信号発生部３３、Ｘ線条件信号発生部３４とに分けられる。また、メモリ２５には、Ｘ線条件５１ａ、画像処理条件５１ｂ、観察部位情報５１ｃを含んだ登録データを蓄積する登録データ記憶領域５１が形成されている。

次に、ＣＰＵ２１の各機能ブロックについて説明する。
条件設定制御部３０は、Ｘ線発生装置１１のＸ線条件、および、後述するＸ線画像作成部３１が透視Ｘ線像からＸ線画像を作成する際の画像処理条件の設定を行う制御を行う。
これらの条件設定は、状況に応じて、パラメータ入力設定３０ａ、登録データ読取設定３０ｂ、登録データ変更入力設定３０ｃ、観察部位情報入力設定３０ｄの４種類の設定方法のいずれかにより行われる。これらの設定方法について説明する。

パラメータ入力設定３０ａは、主として、初めて測定する被測定物の場合に利用される設定方法である。この方法による場合は、表示装置２４のモニタ画面に、図２に示すようなパラメータ設定画面が表示され、Ｘ線条件として出力電圧、出力電流、焦点サイズ、画像処理条件としてコントラスト、明るさ、ガンマ値の相対値、さらに、観察部位情報として材質、厚さの入力が促される。そして、操作者がキーボード２２を用いてこれらデータセットの入力を行うと、入力されたデータセットに対応する新たな登録データが登録データ記憶領域５１に作成され、その登録データに含まれる各データが、該当するＸ線発生装置１１やＸ線画像作成部３１に送られて設定される。

図３は登録データ記憶領域５１に蓄積されている登録データのデータセットを説明する図である。各登録データには、登録番号、Ｘ線条件（出力電圧、出力電流、焦点サイズ）、画像処理条件（コントラスト、明るさ、ガンマ値）、観測部位情報（材質、厚さ）のデータセットが表形式で蓄積してある。

登録データ読取設定３０ｂは、主として、既に測定したことがある測定物と同一種類の被測定物の場合に利用される設定方法である。この方法による場合は、表示装置２４のモニタ画面に、過去に登録した登録データが、図３に示したようなテーブル形式で表示される。操作者は、表示されたテーブルから適当なデータセットの登録番号を選択する入力を行う。これにより、該当する登録番号の各データが読み込まれ、該当するＸ線発生装置１１やＸ線画像作成部３１に送られて設定される。

登録データ変更入力設定３０ｃは、主として、以前測定した測定物と類似の被測定物の場合に利用される設定方法である。この方法による場合は、最初に登録データ読取設定３０ｂの場合と同様の方法で、表示装置２４のモニタ画面に、図３に示したようなテーブル形式の登録データが表示され、操作者がいずれかのデータセットの登録番号を選択する入力を行うことにより、該当する登録番号のデータセットが読み込まれる。この状態でデータ変更の指示を行うことにより、図２で示したパラメータ設定画面が表示されるとともに、このパラメータ設定画面に、先ほど選択したデータセットが入力された状態で表示され、操作者に変更を促す。操作者は変更が必要なパラメータのみを選択してデータを変更する。変更後のデータセットは、新しいデータセットとして登録データ記憶領域５１に別途に登録され、その登録データに含まれる各データが、Ｘ線発生装置１１やＸ線画像作成部３１に送られて設定される。

観察部位情報入力設定３０ｄは、主として、以前測定したときの設定条件が利用できるが以前の設定が不明である場合、被測定物の材質や厚さがわかる場合等に利用される設定方法である。この方法による場合は、被測定物の観察部位の材質や厚さを入力する。被測定物の材質や厚さは目視によってある程度確認できるので、何らかの設定を行うことができる。

図４は、材質および厚さを設定するときの設定画面を示す図である。この画面から目視で確認した材質および厚さを入力すると、登録データ記憶領域５１が検索され、該当する登録データを抽出する。なお、完全一致する登録データがない場合は、最も類似している登録データが選択される。そして、選択された登録データに含まれる各データが、Ｘ線発生装置１１やＸ線画像作成部３１に送られて設定される。なお、この場合においても、データ変更の指示を行うことにより、図２で示したパラメータ設定画面が表示され、パラメータ設定画面に、該当する登録データのデータセットが入力された状態で表示されるようにして、操作者に変更を促してもよい。

以上のいずれかの設定方法によりＸ線条件および画像処理条件が設定されることになる。

Ｘ線画像作成部３１は、Ｘ線検出器１２から送られてきた透視Ｘ線像の映像信号を、次々とデジタル画像に変換し、Ｘ線画像のコマ画像データを作成する制御を行う。このとき、条件設定制御部３０により設定された画像処理条件（コントラスト、明るさ、ガンマ値）に基づいてＸ線画像が作成される。
Ｘ線画像表示制御部３２は、作成されたコマ画像データを表示装置２４に送って表示することにより、モニタ画面２４ａにＸ線画像を表示する。

駆動信号発生部３３は、駆動機構１６を制御するための駆動信号を発生する。駆動信号はモニタ画面２４ａに表示される操作画面上の操作ボタン（不図示）を、マウス２３でクリック操作することにより発生する。駆動信号に基づいてステージ１４が移動し、その結果、被測定物Ｓの視野が変動することになる。

Ｘ線条件信号発生部３４は、条件設定制御部３０によるＸ線条件（出力電圧、出力電流、焦点サイズ）をＸ線発生装置１１に設定するために、そのＸ線条件信号を発生する制御を行う。

次に、上記Ｘ線検査装置１による操作例について、具体的に説明する。
（利用可能登録データが存在しない場合）
利用できる登録データが登録データ記憶領域５１に存在しない場合は、パラメータ入力設定３０ａを利用して、図２に示したパラメータ設定画面により、操作者が新たにＸ線条件や画像処理条件を任意に設定し、最適な設定条件を見つける。ここで見つけた条件は登録データとして登録データ記憶領域５１に蓄積される。

（利用可能登録データが存在する場合）
利用できる登録データが登録データ記憶領域５１に存在する場合で、以前登録データを作成したときと同一の被測定物を測定する場合は、登録データ読取設定３０ｂを利用し、既に蓄積されている登録データの中から該当する登録データを抽出し、その登録データの設定条件を、該当する各部に設定する。

利用できる登録データが存在する場合で、以前登録データを作成したときと類似の被測定物を測定する場合は、登録データ変更入力設定３０ｃを利用する。すなわち、該当する登録データを読み取り、その後に、図２に示したパラメータ設定画面により、読み取った登録データの一部を変更することにより微調整を行い、微調整後のデータセットを新たな登録データとして、これを登録データ記憶領域５１に蓄積する。

利用できる登録データが存在するが、以前の登録データが不明である場合は、観察部位情報入力設定３０ｄを利用する。すなわち、被測定物の材質や厚さ(観察部位情報)を入力し、登録データ記憶領域５１を検索する。該当する材質・厚さの登録データ（あるいは類似する登録データ）を抽出し、その登録データに含まれるＸ線条件および画像処理条件を、該当する各部に設定する。

このように、Ｘ線条件や画像処理条件を一括して登録しておくことにより、次回からは呼び出すだけで条件設定を簡単に行うことができ、しかも、登録データに、材質、厚さを含む観察部位情報を関係付けて記憶するようにしてあるので、被測定物についてのＸ線条件や画像処理条件が不明であっても、観察部位情報を目安にして適切な条件設定を行うことができる。

本発明は、Ｘ線画像の作成のための条件設定を容易に行うことができるＸ線検査装置に利用することができる。

本発明の一実施形態であるＸ線検査装置の構成を示すブロック図。 パラメータ設定画面の一例を示す図。 登録データ記憶領域に蓄積される登録データを説明する図。 材質および厚さ（観察部位情報）を設定するときの設定画面を示す図。 同一プリント基板上の同一のＢＧＡを異なるＸ線条件、画像処理条件で撮影したＸ線画像を示す図。

符号の説明

１： Ｘ線検査装置
１１： Ｘ線発生装置
１２： Ｘ線検出器
１３： Ｘ線測定光学系
１４： ステージ
１６： 駆動機構
２０： 制御系
２３： マウス
２４： 表示装置
２５： メモリ
３０： 条件設定制御部
３１： Ｘ線画像作成部
３２： Ｘ線画像表示制御部
３３： 駆動信号発生部
３４： Ｘ線条件信号発生部
５１： 登録データ記憶領域

Claims (2)

1. 被測定物に透視用Ｘ線を照射するＸ線発生装置と被測定物の透視Ｘ線像を撮影するＸ線検出器とからなるＸ線測定光学系と、Ｘ線測定光学系を制御するとともに撮影した透視Ｘ線像の画像処理を行うことによりＸ線画像を作成して表示装置のモニタ画面に表示する制御を行う制御系とを備えたＸ線検査装置であって、
   制御系は、Ｘ線発生装置のＸ線条件および透視Ｘ線像の画像処理条件を含むＸ線画像作成のための設定条件とその設定条件にて観察する観察部位の材質および厚さを含む観察部位情報とを関係付けて一括して登録した登録データを記憶する登録データ記憶領域を備え、
   観察部位情報の入力により登録データ記憶領域に蓄積された登録データに基づく条件設定を行う条件設定制御部を備えたことを特徴とするＸ線検査装置。
2. 条件設定制御部は、蓄積された登録データを表示装置のモニタ画面に表示することで、登録データの一部を変更する入力を促すとともに、入力がなされたときに新たな登録データとして登録データ記憶領域に記憶する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。