JP4665696B2

JP4665696B2 - Ｘ線検査装置

Info

Publication number: JP4665696B2
Application number: JP2005292274A
Authority: JP
Inventors: 敬嗣櫛引
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2025-10-05
Also published as: JP2007101391A

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、さらに詳細にはポインティングデバイスを用いた指示により、被測定物に対するＸ線測定光学系の視野調整を行う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線検査装置による検査では、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、マウスやジョイスティック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。検査位置が見つかると視野移動を停止し、その状態で透視Ｘ線画像を撮影して測定（観察）を行う。

ステージの並進操作および回転操作、Ｘ線光軸の傾動操作のための入力は、できるだけ簡単な操作で行えるようにしてＸ線検査の作業効率を向上することが望ましい。そのため、ステージのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向並進駆動機構、回転機構、傾動機構をそれぞれ駆動するための各操作部を表示装置の画面に一括表示した操作部表示エリアが設定され、その操作部表示エリアの各操作部を、マウスなどのポインティングデバイスで操作することにより、該当の駆動機構に対する駆動信号が与えられるようにした装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００３−１１４２０１号公報

従来の入力操作では、上述したように、表示装置の画面に表示された各操作部をマウスなどポインティングデバイスで操作することにより、駆動機構に対する駆動制御信号が与えられるようにしている。操作者は、透視Ｘ線画像を見ながら、ポインティングデバイスによる入力操作を行って駆動信号を発生し、所望の状態に次第に近づけていく調整を行った上で測定（観察）を行う。
１つの被測定物において複数の測定を行う場合は、各測定点について同様の操作を繰り返すことになる。検査作業においては、複数の測定点について測定する場合に、先に測定した測定点を後から再び測定したい場合がある。その場合に、再び同じ測定点について、再度、位置の調整を行って測定する必要があった。

また、同じ形状の複数の被測定物について、ひとつひとつ順次ステージに載置し、各被測定物について同じ測定位置を測定する場合に、ひとつの被測定物をステージに載せるごとに位置調整をすることになるが、ひとつの被測定物について複数の測定点を測定する場合には、それぞれの測定位置について位置調整する必要がある。

そこで、本発明は、ひとつの被測定物において複数の測定位置の測定を行う場合に、簡単な操作で以前に測定した測定位置を繰り返し測定することができるＸ線検査装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、同形状の複数の被測定物について、ひとつひとつステージに載置して複数の測定位置の測定を行う場合に、簡単な操作で各測定位置の測定を行うことができる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、被測定物に向けて透視用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線源とＸ線検出器との間において被測定物を載置するステージと、Ｘ線測定光学系に対する位置が関係付けられるとともに被測定物全体の外観画像を撮影する光学カメラと、ステージ上の被測定物とＸ線測定光学系との位置関係を調整する駆動部と、モニタ画面と、モニタ画面に透視Ｘ線像の画像表示を行うＸ線画像表示制御部と、モニタ画面に光学カメラで撮影された外観画像を表示する外観画像表示制御部と、モニタ画面に表示したポインタを用いて入力を行うポインティングデバイスとを備え、外観画像上でポインタによる測定位置を指定する入力操作に基づいて指定した測定位置をＸ線測定光学系の測定視野に移動させるための駆動部制御信号を発生するＸ線検査装置であって、外観画像上でポインタにより指定した少なくとも１つの測定位置を予め操作ボタンに登録するとともに、登録後に操作ボタンを指定する入力によりその操作ボタンに登録された測定位置を外観画像上で指定する入力操作を代行する制御を行う操作ボタン登録制御部を備え、操作ボタン登録制御部は、異なる識別符号が与えられた複数の操作ボタンにそれぞれ異なる測定位置を割り付けて登録するとともに、外観画像の登録された各測定位置に識別符号を表示するようにしている。

ここで、ステージ上の被測定物とＸ線測定光学系との位置関係を調整する駆動部は、ステージを駆動するステージ駆動機構またはアーム機構のようなＸ線測定光学系の駆動機構のいずれであってもよい。
この駆動部には、少なくとも並進駆動、回転駆動、傾動駆動のいずれかの駆動機構が含まれる。
光学カメラはＸ線検出器に隣接するように配置するのが望ましいが、Ｘ線測定光学系に対する位置が関係付けられて、撮影した外観画像における透視Ｘ線像の位置関係が算出できるようにしてあればよい。
ポインティングデバイスとしてはマウスが好ましいが、トラックボール、トラックパッドなどでもよく、要するにモニタ画面上にポインタを表示して画面上での位置指定を行うことができる入力機器であればよい。
操作ボタン登録制御部による測定位置が登録される操作ボタンは、ソフトウェアによりモニタ画面上に表示される画像ボタンを用いるのが好ましいが、これに代えて、キーボードの特定キーを操作ボタンとして用いてもよい。例えば、機能キーを備えたキーボードを用いている場合は、機能キーを操作ボタンとしてもよい。

本発明によれば、Ｘ線測定光学系に対する位置が関係付けられている光学カメラで撮影した被測定物全体の外観画像とＸ線測定光学系とにより撮影された透視Ｘ線画像（主として局所画像）とが、並べて（あるいは一部重ねて）モニタ画面に表示される。そして、モニタ画面の外観画像上で測定しようとする位置をポインタで指定することにより、Ｘ線測定光学系の測定視野がその測定位置になるように駆動する駆動部制御信号を発生する。
そして、モニタ画面上（またはキーボード等の入力装置上に）測定位置を登録することができる操作ボタンが設けてあり、モニタ画面の外観画像上でポインタにより、登録しようとする測定位置を指定することでその操作ボタンに測定位置の情報が登録される。その後は、操作ボタンをオン（モニタ画面上にあるときはクリック、入力装置上にあるときは押圧操作）にするだけで、登録された測定位置が呼び出され、その測定位置に移動するための駆動部制御信号が発生される。
これにより、操作ボタンに登録した測定位置については、非常に簡単な操作で、再びＸ線測定光学系の測定視野内に移動させることができる。

本発明によれば、操作ボタンに登録した測定位置について、非常に簡単な操作で繰り返し測定視野に該当する測定位置を移動させることができる。

（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、操作ボタン登録制御部は、測定位置とともにその測定位置でのＸ線撮像条件について操作ボタンに登録するようにしてもよい。
ここで、Ｘ線撮像条件とは、Ｘ線検査の際に設定する測定位置以外のパラメータであり、例えばＸ線管電圧、Ｘ線管電流、コントラストなどを条件として含めることができる。
これによれば、測定位置だけでなく、Ｘ線撮像条件についても個々の測定位置について登録した状態に再設定することができるので、１つの被測定物について複数の場所を異なる条件で測定する場合に位置合わせだけでなく測定条件についても設定が容易となる。

本発明のＸ線検査装置によれば、複数の測定位置を登録した場合に、外観画像上に表示された識別符号を参照して所望の測定位置に対応する操作ボタンを指定すればよいので、操作が容易となり、また、操作ボタンの選択を誤る誤操作を減らすことができる。

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り、図２は、このＸ線検査装置の表示装置のモニタ画面を示す図である。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１５と、ステージ１５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）に並進し、ステージ１５をＺ軸の周りに回転するための駆動機構１６と、Ｘ線検出器１２に隣接させて取り付けた光学カメラ１８と、装置全体の制御を行う制御系２０とにより構成される。なお、Ｘ線測定光学系１３の光軸を傾斜させるための傾動機構として図示しないＣアーム機構（Ｘ線発生装置１１とＸ線検出器１２とを対向配置の状態で回転可能に支持するＣ字状のアーム）を備えてもよい。

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１５は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に並進移動できるようにしてある。なお、ステージを上下２段にして下方を並進ステージ、上方を回転ステージにすることで、回転移動できるようにしてもよい。

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（回転移動する場合はＺ軸に対する回転移動用のモータをさらに搭載する）、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいてステージ１５を並進、回転する。

光学カメラ１８は、Ｘ線検出器１２の隣に取り付けてあり、また、ステージ１５全体を視野内に含めることができるようにしてある。
光学カメラ１８とＸ線測定光学系１３とは位置関係が固定されているため、光学カメラ１８による外観画像（可視光像）とＸ線検出器１２による透視Ｘ線像とは対応関係を有している。

つづいて制御系２０について説明する。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、ポインティングデバイスのひとつであるマウス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、Ｘ線画像表示制御部３２、外観画像作成部３３、外観画像表示制御部３４、操作ボタン表示制御部３５、操作ボタン登録制御部３６、駆動信号発生部３７、撮像条件信号発生部３８とに分けられる。
また、メモリ２５には、操作ボタン登録データ蓄積領域４１と外観画像データ蓄積領域４２と透視Ｘ線像範囲記憶領域４３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。
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、コマ画像データを作成する制御を行う。
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、透視Ｘ線画像２４ａを動画表示する。この透視Ｘ線画像２４ａは、主として被測定物の局所的な透視Ｘ線像であり、被測定物の検査に用いる画像である。

外観画像作成部３３は、光学カメラ１８から送られてきた被測定物Ｓの可視光映像信号をデジタル画像データに変換し、被測定物Ｓの外観画像データとしてメモリ２５の外観画像データ蓄積領域４２に蓄積する制御を行う。この外観画像データは、ステージ１５を予め定めた基準位置（原点）に位置決めした状態で、被測定物Ｓの全体像を測定するようにしており、その結果、外観画像データは、ステージ１５の位置座標と対応が付くようにしてある。

そして、光学カメラ１８とＸ線測定光学系１３の位置関係は固定されているので、基準位置にあるときのステージ１５と透視Ｘ線像範囲とが予め対応付けられており、その対応関係（ステージ１５が基準位置にあるときの透視Ｘ線像が得られる範囲の座標）が透視Ｘ線像範囲記憶領域４３に蓄積してある。

外観画像表示制御部３４は、作成された外観画像データに基づいて表示装置２４のモニタ画面に、外観画像２４ｂを表示する制御を行う。表示された外観画像２４ｂ上で、マウス２３により測定位置の指定を行えば、現在のステージ１５の原点からの移動距離とともに、透視Ｘ線像範囲記憶領域４３を参照して、指定した位置を透視Ｘ線像の測定視野である透視Ｘ線像範囲に導くまでの移動量が算出される。
操作ボタン表示制御部３５は、表示装置２４のモニタ画面のうち、透視Ｘ線画像２４ａ、外観画像２４ｂ以外の場所に操作ボタン２４ｃを表示する制御を行う。操作ボタンとして、図２に示すように、それぞれに識別符号としての番号が付された１０個の選択ボタン「１」〜「１０」と、「設定」のボタンと、「削除」ボタンとが表示される。
操作ボタン登録制御部３６は、各操作ボタン２４ｃに任意の測定位置とともに、必要な場合は撮像条件を含めた登録を行うための制御を行う。ここで登録する撮像条件は、Ｘ線管電圧、管電流、コントラストなどであり、測定位置情報とともに蓄積する。登録データは操作ボタン登録データ蓄積領域４１において、操作ボタンの識別符号、位置座標、撮像条件が関連付けられて蓄積される。図３は、登録データを説明する図であり、各ボタン「１」〜「１０」に、座標（ｘ，ｙ，ｚ）、管電圧、管電流、コントラストが登録できるようにしてある。なお、座標情報は必須の登録事項であるが、他は登録してもしなくてもよい。登録しないときは、撮像条件は現状を維持することになる。
そして、操作ボタン登録制御部３６は、登録後に操作ボタンを指定する入力操作（クリック、押圧操作）を行うことにより、その操作ボタンに登録された測定位置を外観画像上で指定する入力操作を代行する。

駆動信号発生部３７は、駆動部１６を制御するための駆動信号を発生する。駆動信号は以下の２つの入力方法によって発生される。入力方法のひとつは、外観画像データ２４ｂの任意の測定位置をマウス２３でクリックする操作で、その指定した位置を測定視野内に移動する指示を与えることにより、駆動信号が発生する。
他の入力方法は、予め操作ボタンに測定位置が登録してあるときに、マウス２３で操作ボタンをクリックすることにより、その操作ボタンに登録してある測定位置情報を読み出され、駆動信号が発生する。

撮像条件信号発生部３８は、操作ボタンをクリック操作したときに、その操作ボタンに撮像条件が登録してある場合に、登録データを読み出して、Ｘ線発生装置１１やＸ線検出器１２などのＸ線測定光学系の設定パラメータを調整するための撮像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による操作について、具体的に説明する。
被測定物ＳのＸ線測定を行う前に、予め、透視Ｘ線像２４ａと外観画像２４ｂとステージ１５の座標との関係を求める。
ステージ１５を基準位置（原点）に移動した状態で、Ｘ線が透過する範囲の座標を求めておき、対応関係をメモリ２５の透視Ｘ線像範囲記憶領域４３に記憶させておく。ステージ１５が基準位置（原点）にある状態で、被測定物Ｓを載置し、被測定物Ｓ全体の外観画像（可視光像）を撮影し、ステージ１５と外観画像との対応関係を外観画像データ記憶領域４２に記憶させておく。これにより、外観画像上の位置を指定すると、外観画像データ記憶領域４２、透視Ｘ線像範囲記憶領域４３を参照することにより、対応するステージ１５の座標が求まるようになり、その指定位置までの透視Ｘ線像範囲との距離や方向も求まることになる。
以後、外観画像データ記憶領域４２、透視Ｘ線像範囲記憶領域４３に記憶させた対応関係に基づいて、ステージ１５の位置を移動するごとに、その時点での透視Ｘ線像の範囲を算出し、表示装置２４のモニタ画面にカーソルＣで透視Ｘ線像の範囲位置を表示するようにしてある。

続いて、測定を行う際に、表示装置２４のモニタ画面に、図２に示すように、外観画像のある測定位置の画像が表示されているとする。すなわち外観画像２４ｂ中でカーソルＣ（ボックスカーソル）が表示されている範囲の透視Ｘ線像２４ａが表示され、この位置の観測が行われているものとする。この状態で操作ボタン「１」と「設定」とを続けてクリック操作することにより、外観画像２４ｂ中のカーソルＣが表示されている位置の座標情報が読み出され、操作ボタン「１」に登録される。併せて現在の管電圧、管電流、コントラストなどの撮像条件が登録される。登録データは、操作ボタン登録データ蓄積領域４１に図３のように表形式で関連付けられて蓄積される。なお、後から図３の表形式の登録データ群をモニタ画面に表示させて、一部を修正、編集、削除することもできる。

登録が次々と行われると、図４に示すように、外観画像２４ｂの該当位置に対応する操作ボタンの番号が表示される。新たに別の測定位置を移動するときは、マウス２３の操作により、ポインタＰを外観画像上の所望の位置をクリックする。すると、その位置が測定視野となるためのステージ１５の移動距離を算出し、駆動機構１６が動作し、カーソルＣがポインタＰまで移動する。

続いて、過去に観察を行ったときに操作ボタン「１」に登録した測定位置を、再び測定する場合に、図４に示すように外観画像２４ｂ上で「１」が表示された位置を確認して、図５に示すようにポインタＰを操作ボタン「１」の上に移動してクリック操作を行う。
これにより、操作ボタン登録データ蓄積領域４１から、該当する登録データ４１_０１を参照して座標を読み出し、撮像条件が登録されている場合は撮像条件についても読み出す。
そして、該当する座標が測定視野にくるように駆動機構１６に駆動信号を送り、また、撮像条件が設定されている場合はその撮像条件になるように撮像条件信号を送り、各機器も先の測定時の状態に設定する。

このように、操作ボタンをクリックするだけの操作で過去に測定した測定位置について、過去の測定条件で再度測定を行うことができる。

上記実施形態では、ステージ１５面での二次元的な並進移動を行う場合について説明したが、ステージ１５面に垂直な並進移動を伴う場合であってもよい。この場合は、測定の拡大縮小率が変わるので、カーソルＣの大きさが変化することになる。
また、回転移動や傾動移動が行われる場合も同様に、操作ボタンに測定位置情報として座標情報とともに回転角、傾動角の情報を含めて登録すればよい。

また、上記実施形態では、操作ボタンはモニタ画面上に画像でボタンを表示し、マウス２３のポインタＰで指定するようにしたが、キーボード２２のいずれかのキー（例えば機能キー）を操作ボタンとして用いてもよい。

また、上記実施形態では操作ボタンの識別符号として、連続する番号を与えたが、識別可能な符号であれば何でもよい。

本発明は、ポインティングデバイスを用いた指示により、被測定物に対するＸ線測定光学系の視野調整を行う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。表示装置のモニタ画面の一例を示す図。操作ボタン登録データ蓄積領域に蓄積されたデータを説明する図。表示装置のモニタ画面による操作状態を説明する図。表示装置のモニタ画面による操作状態を説明する図。

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
１５：ステージ
１６：駆動機構
１８：光学カメラ
２０：制御系
２１：ＣＰＵ
２３：マウス
２４：表示装置
２４ａ：透視Ｘ線像表示エリア
２４ｂ：外観画像表示エリア
２５：メモリ
３１：Ｘ線画像作成部
３２：Ｘ線画像表示制御部
３３：外観画像作成部
３４：外観画像表示制御部
３５：操作ボタン表示制御部
３６：操作ボタン登録制御部
３７：駆動信号発生部
３８：撮像条件信号発生部
４１_０１〜４１_１０：登録データ
４２：外観画像データ蓄積領域
４３：透視Ｘ線像範囲記憶領域
Ｃ：カーソル
Ｐ：ポインタ

Claims

被測定物に向けて透視用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線源とＸ線検出器との間において被測定物を載置するステージと、Ｘ線測定光学系に対する位置が関係付けられるとともに被測定物全体の外観画像を撮影する光学カメラと、ステージ上の被測定物とＸ線測定光学系との位置関係を調整する駆動部と、モニタ画面と、モニタ画面に透視Ｘ線像の画像表示を行うＸ線画像表示制御部と、モニタ画面に光学カメラで撮影された外観画像を表示する外観画像表示制御部と、
モニタ画面に表示したポインタを用いて入力を行うポインティングデバイスとを備え、
外観画像上でポインタによる測定位置を指定する入力操作に基づいて指定した測定位置をＸ線測定光学系の測定視野に移動させるための駆動部制御信号を発生するＸ線検査装置であって、
外観画像上でポインタにより指定した少なくとも１つの測定位置を予め操作ボタンに登録するとともに、登録後に操作ボタンを指定する入力によりその操作ボタンに登録された測定位置を外観画像上で指定する入力操作を代行する制御を行う操作ボタン登録制御部を備え、
操作ボタン登録制御部は、異なる識別符号が与えられた複数の操作ボタンにそれぞれ異なる測定位置を割り付けて登録するとともに、外観画像の登録された各測定位置に識別符号を表示することを特徴とするＸ線検査装置。
操作ボタン登録制御部は、測定位置とともにその測定位置でのＸ線撮像条件について操作ボタンに登録することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。