JP4577214B2 - 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、表示装置のモニタ画面に透視Ｘ線像を表示する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線検出器を配置し、さらにＸ線源とＸ線検出器との間にステージを配置して、ステージ上に被測定物を載置するようにしてある。そして、ステージを駆動して被測定物の測定部位を測定視野内（Ｘ線通過領域）に移動し、透視Ｘ線像の撮影を行う。撮影された透視Ｘ線像は画像化され、表示装置のモニタ画面に表示される。

また、Ｘ線検出器（またはＸ線検出器とともにＸ線発生装置）を傾動する傾動機構を設けることにより、傾動機構を駆動してステージ上の被測定物に対するＸ線検出器の相対位置を斜め方向に変えてＸ線測定を行うことができる装置も利用されている。
また、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。

Ｘ線検査装置では、被測定物の一部を拡大したＸ線画像を表示することが多い。この場合のＸ線画像は被測定物の局所的な画像であるため、Ｘ線画像を見ただけでは被測定物のどの位置をどの方向から見た画像であるかを知ることが困難である。

そのため、透視対象物（被測定物）を撮影するための光学カメラを用いて、これをＸ線発生装置とＸ線受像部（Ｘ線検出器の受光面）の中心を結ぶ線上と、Ｘ線受像部の視野外との間で移動できるようにし、操作者が光学カメラをＸ線発生装置とＸ線受像部の中心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透視対象物の位置決めをした後、透視Ｘ線像の撮影のときに光学カメラを視野外に退避するようにしたＸ線透視装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００５−１８１２４２号公報

特許文献１に記載した装置では、外観画像とＸ線画像とを関連付けて記憶しておくことにより、Ｘ線画像を表示しているときに異常が発見された場合に、このＸ線画像に対応する外観画像に切り替えて、外観上の位置を確認することができる。

しかしながら、被測定物について、複数の測定点、複数の方向から観察する場合に、観察位置、観察方向を変更するごとに、光学カメラを移動させて測定点の位置決めを行わなければならず、操作が煩雑になる。特に、被測定物を移動しながら透視Ｘ線画像を連続的に撮影し、被測定物の動画表示を行ったり、後でステージ等の操作方法を追跡したりしたい場合があるが、そのような動画表示は困難である。

そこで、本発明はＸ線画像の動画表示が簡単に行え、Ｘ線画像と対応する外観画像上の位置の確認が容易に行える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なされた本発明のＸ線検査装置は、透視用Ｘ線を照射するＸ線源と被測定物の透視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線検出器の受光面近傍で透視Ｘ線測定に支障をきたさないようにＸ線の測定視野から離れた位置に固定されＸ線検出器による透視Ｘ線像より広い視野での被測定物の光学像を前記Ｘ線の視野とは異なる方向から直接撮影する光学カメラと、Ｘ線源とＸ線検出器との間の空間で被測定物を載置するステージと、Ｘ線測定光学系とステージとの相対位置を調整する駆動機構と、透視Ｘ線像からＸ線画像を作成するＸ線画像作成部と、光学像から光学カメラ画像を作成する光学カメラ画像作成部と、同時に撮影された透視Ｘ線像と光学像とにより作成されたＸ線画像と光学カメラ画像とを同期画像として関係付けを行う同期画像関連付け部と、光学カメラとＸ線検出器との位置関係に基づいて、光学カメラ画像中における関連付けがなされたＸ線画像の位置を抽出し該当部分にＸ線画像位置マーカを付したマーカ付き光学カメラ画像を作成するマーカ付き光学カメラ画像作成部と、マーカ付き光学カメラ画像および関連付けがなされたＸ線画像を関連付けて記憶する同期画像記憶部と、マーカ付き光学カメラ画像とＸ線画像とを表示装置に同時に表示する表示制御部とを備えるようにしている。

ここで、Ｘ線測定光学系はステージ面と平行方向に撮影するようにしてもよいし、ステージ面と垂直方向に撮影するようにしてもよい。
また、駆動機構は、ステージ駆動機構またはＸ線測定光学系駆動機構のいずれか、または両方の駆動機構を用いることにより、被測定物に対するＸ線測定光学系の相対位置を調整することができる。ステージ駆動機構の場合は、少なくともステージ面方向の駆動機構があればよいが、さらにステージ面に垂直な方向の駆動機構を備えて拡大率を調整することができるようにしてもよい。また、Ｘ線測定光学系駆動機構には、例えば、Ｘ線検出器単独の傾動機構、またはＸ線検出器とＸ線源とを対向させたまま一体に傾動する傾動機構を用いることができる。

光学カメラは、Ｘ線検出器によって撮影される透視Ｘ線像よりも広い視野での被測定物の光学像を撮影できるようにしてあればよいが、被測定物の外観画像を撮影するものであることから、できるかぎり被測定物全体を撮影できる視野にすることが好ましい。なお、被測定物の大きさに応じて光学カメラの視野を調整できるようにしてもよい。

本発明によれば、ステージに被測定物を載置し、駆動機構によりＸ線測定光学系とステージとの相対位置を調整して、透視Ｘ線像を撮影するとともに、同時に、光学カメラにより透視Ｘ線像より広い視野での被測定物の光学像を撮影する。Ｘ線画像作成部は、Ｘ線検出器により撮影した透視Ｘ線像からＸ線画像を作成し、光学カメラ画像作成部は、光学カメラにより撮影した光学像から光学カメラ画像を作成する。

同期画像関連付け部は、同時に撮影された透視Ｘ線像、光学像について、Ｘ線画像作成部、光学カメラ画像作成部によりＸ線画像、光学カメラ画像がそれぞれ作成されると、これらの関連付けを行う。関連付けがなされたＸ線画像と光学カメラ画像とは、同期画像として対を形成する。マーカ付き光学カメラ画像作成部は、光学カメラとＸ線検出器との位置関係に基づいて、光学カメラ画像中における関連付けがなされたＸ線画像の位置を抽出し、該当部分にＸ線画像位置マーカを付したマーカ付き光学カメラ画像を作成する。同期画像記憶部は、マーカ付き光学カメラ画像および関連付けがなされたＸ線画像を、関連付けて記憶する。

そして、表示制御部は、マーカ付き光学カメラ画像とＸ線画像とを、表示装置に同時に表示する制御を行う。これにより、マーカ付き光学カメラ画像とＸ線画像とが表示装置に同時に表示されるので、表示中のＸ線画像の位置が、より広い視野で撮影された光学カメラ画像（外観画像）のマーカの位置で把握できる。

また、上記発明において、同期画像記憶部にはＸ線測定光学とステージとの相対位置を変動させながら撮影された光学像および透視Ｘ線像に基づいて作成された複数のＸ線画像および複数のマーカ付き光学カメラ画像が記憶され、表示制御部はこれら複数の画像による動画表示を行うようにしてもよい。

本発明によれば、Ｘ線画像による観察（検査）を行う際に、Ｘ線画像の位置に対応する外観画像上の位置の確認を、容易に行うことができる。
特に、連続して透視Ｘ線像を撮影して動画表示を行う場合に、Ｘ線画像の位置を示すマーカ付きの外観画像を同時表示することができるので、Ｘ線画像の動画表示を行う場合でも、表示中の位置を外観画像により把握することができる。

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を直交するＸＹＺ方向（ステージ面をＸＹ面とする）に並進駆動およびＺ軸に沿って回転駆動するためのステージ駆動機構１５と、Ｘ線検出器１２との位置が一定に維持されるように固定された光学カメラ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。

制御系２０は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、Ｘ線画像作成部３１、光学カメラ画像作成部３２、同期画像関連付け部３３、マーカ付き光学カメラ画像作成部３４、同期画像記憶部３５、表示制御部３６、駆動信号発生部３７とに分けられる。
また、メモリ２５は、Ｘ線画像記憶領域５１、マーカ付き光学カメラ画像記憶領域５２とが設けられている。

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、ステージ面内の方向であるＸＹ方向とステージ面に垂直なＺ方向との３次元方向にスライドすることが可能な下部ステージと、下部ステージに対しＺ軸方向の回転軸により回転可能に支持される上部ステージとにより構成され、被測定物Ｓは上部ステージに載置されるようにしてある。
ステージ駆動機構１５は、ＸＹＺ方向の３軸方向駆動用モータ、回転駆動用モータが搭載され、ＣＰＵ２１からのステージ駆動のための駆動信号に基づいてステージ１４を並進移動したり、回転移動したりする。

光学カメラ１６はＸ線検出器１２に隣接し、透視Ｘ線像測定に支障をきたさないようにＸ線の測定視野から離れた位置に固定してあり、ステージ１４上の被測定物Ｓを撮影する。なお、光学カメラ１６は、その視野がステージ全体を撮影することができるようにしてある。

次に、ＣＰＵ２１の各機能ブロックについて説明する。
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。
光学カメラ画像作成部３２は、光学カメラ１６により撮影した映像信号を、次々とデジタル画像に変換し、光学カメラ画像のコマ画像データを作成する。

同期画像関連付け部３３は、Ｘ線検出器１２と光学カメラ１６とが同時に撮影した透視Ｘ線像、光学像について、Ｘ線画像作成部３１と光学カメラ画像作成部３２とによりＸ線画像、光学カメラ画像がそれぞれ作成されると、これらの関連付けを行う。関係付けは、それぞれの画像の撮影時刻が同一のものどうしを関係付ける。関係付けられた画像の対を同期画像と呼ぶ。

マーカ付き光学カメラ画像作成部３４は、光学カメラ１６とＸ線検出器１２との位置関係に基づいて、光学カメラ画像中における関連付けがなされた透視Ｘ線像の撮影位置を抽出し、該当部分にＸ線撮影位置マーカを付したマーカ付き光学カメラ画像を作成する。
すなわち、Ｘ線検出器１２の受光面に対する光学カメラ１６の取付位置は一定であるので、光学カメラ１６とＸ線検出器１２の受光面との位置関係に基づいて、光学カメラ画像と同時に撮影した透視Ｘ線画像の位置が一義的に定まることから、光学カメラ画像内でのＸ線画像の画像位置の中心を抽出し、該当部分に十字マークなどのＸ線撮影位置マーカを合成表示することにより位置を示すことができる。なお、中心位置だけでなく、Ｘ線撮影領域を枠型マークで示したい場合は、拡大倍率により領域が変化するので、Ｘ線発生装置１１、Ｘ線検出器１２と光学カメラ１６との位置関係によりＸ線画像領域を算出するようにする。

同期画像記憶部３５は、マーカ付き光学カメラ画像と、このマーカ付き光学カメラ画像に関連付けがなされたＸ線画像とを、Ｘ線画像記憶領域５１、マーカ付き光学カメラ画像記憶領域５２に蓄積する。これらは互いに関連付けて記憶され、一方を読み出すと、他方も同時に読み出すことができるようにしてある。

表示制御部３６は、Ｘ線画像、光学カメラ画像、マーカ付き光学カメラ画像を単独で表示装置２４に表示する制御を行うとともに、本発明に関係して、Ｘ線画像記憶領域５１とマーカ付き画像記憶領域５２とを参照して互いに関係付けられたマーカ付き光学カメラ画像２４ｂとＸ線画像２４ｃとを同時に表示装置２４のモニタ画面２４ａに表示する制御を行う。

駆動信号発生部３７は、図示しない入力操作用ボタンを操作者がキーボード２２やマウス２３で操作することにより、ステージ駆動機構１５（あるいは傾動機構）に駆動信号を送る制御を行う。この駆動信号に応じて、ステージ１４は、スライドしたり回転したりする。

次に、上記Ｘ線検査装置による動作について説明する。図２〜図５は、上述したＸ線検査装置１により、動画表示を行うときの表示装置２４のモニタ画面２４ａに表示される画面表示例を示す図である。
本実施例では、被測定物を載置したステージ１４を、ステージ駆動機構１５により回転しながら透視Ｘ線像および光学像を撮影し、これらのＸ線画像および光学カメラ画像のコマ画像を蓄積した上で、動画表示を行ったものである。

図２はステージの回転角が０度の状態のモニタ画面である。Ｘ線画像６１は光学カメラ画像６２における枠型マーク６３で示された部分の透視Ｘ線画像である。
図３はステージの回転角が９０度の状態のモニタ画面である。Ｘ線画像６４は光学カメラ画像６５における枠型マーク６６で示された部分の透視Ｘ線画像である。
図４はステージの回転角が１８０度の状態のモニタ画面である。Ｘ線画像６７は光学カメラ画像６８における枠型マーク６９で示された部分の透視Ｘ線画像である。
図５はステージの回転角が２７０度の状態のモニタ画面である。Ｘ線画像７０は光学カメラ画像７１における枠型マーク７２で示された部分の透視Ｘ線画像である。

各図の左側に表示されているＸ線画像は、ステージ１４の回転とともに、Ｘ線画像６１、Ｘ線画像６４、Ｘ線画像６７、Ｘ線画像７０の順で変化するが、Ｘ線画像だけを見ただけではどの部分を拡大した透視Ｘ線像であるかは判断することが困難である。
これに対し、右側に表示された光学カメラ画像６２、６５、６８、７１と、それぞれに含まれる枠型マーク６３、６６、６９、７２により、Ｘ線画像の位置が特定できるので、Ｘ線画像がどの部分を観察したものであるかを簡単に把握することができる。

本実施例は、ステージ１４を回転移動させた場合について説明したが、ステージ１４を並進移動させる場合についても同様である。また、ステージ１４の移動ではなく、Ｘ線検出器１２の傾動機構、あるいはＸ線検出器１１とＸ線発生装置とを一体に移動させる傾動機構を作動させる場合についても同様である。

本発明は被測定物のＸ線画像を表示装置に表示させるＸ線検査装置に利用することができ、特に動画表示を行うＸ線検査装置において有効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。 動画表示を行うときの表示装置のモニタ画面に表示される画面表示例を示す図（回転角０度）。 動画表示を行うときの表示装置のモニタ画面に表示される画面表示例を示す図（回転角９０度）。 動画表示を行うときの表示装置のモニタ画面に表示される画面表示例を示す図（回転角１８０度）。 動画表示を行うときの表示装置のモニタ画面に表示される画面表示例を示す図（回転角２７０度）。

符号の説明

１： Ｘ線検査装置
１１： Ｘ線発生装置（Ｘ線源）
１２： Ｘ線検出器
１３： Ｘ線測定光学系
１４： ステージ
１５： ステージ駆動機構
１６： 光学カメラ
１６： 駆動機構
２０： 制御系
２１： ＣＰＵ
２４： 表示装置
２５： メモリ
３１： Ｘ線画像作成部
３２： 光学カメラ画像作成部
３３： 同期画像関連付け部
３４： マーカ付き光学カメラ画像作成部
３５： 同期画像記憶部
３６： 表示制御部
３７： 駆動信号発生部
５１： Ｘ線画像記憶領域
５２： マーカ付き光学カメラ画像記憶領域

Claims (2)

1. 透視用Ｘ線を照射するＸ線源と被測定物の透視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線検出器の受光面近傍で透視Ｘ線測定に支障をきたさないようにＸ線の測定視野から離れた位置に固定されＸ線検出器による透視Ｘ線像より広い視野での被測定物の光学像を前記Ｘ線の視野とは異なる方向から直接撮影する光学カメラと、
   Ｘ線源とＸ線検出器との間の空間で被測定物を載置するステージと、
   Ｘ線測定光学系とステージとの相対位置を調整する駆動機構と、
   透視Ｘ線像からＸ線画像を作成するＸ線画像作成部と、
   光学像から光学カメラ画像を作成する光学カメラ画像作成部と、
   同時に撮影された透視Ｘ線像と光学像とにより作成されたＸ線画像と光学カメラ画像とを同期画像として関係付けを行う同期画像関連付け部と、
   光学カメラとＸ線検出器との位置関係に基づいて、光学カメラ画像中における関連付けがなされたＸ線画像の位置を抽出し該当部分にＸ線画像位置マーカを付したマーカ付き光学カメラ画像を作成するマーカ付き光学カメラ画像作成部と、
   マーカ付き光学カメラ画像および関連付けがなされたＸ線画像を関連付けて記憶する同期画像記憶部と、
   マーカ付き光学カメラ画像とＸ線画像とを表示装置に同時に表示する表示制御部とを備えたことを特徴とするＸ線検査装置。
   
2. 同期画像記憶部にはＸ線測定光学とステージとの相対位置を変動させながら撮影された光学像および透視Ｘ線像に基づいて作成された複数のＸ線画像および複数のマーカ付き光学カメラ画像が記憶され、表示制御部はこれら複数の画像による動画表示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。