JP4665774B2 - 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、撮影した透視Ｘ線像をプリンタで印刷して出力を行う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

最近は、透視Ｘ線画像や画像計測結果を記録データとして蓄積し、蓄積した透視Ｘ線像データを利用してプリンタを用いて印刷出力することができるようにしてある。
しかしながら、上述したように、透視Ｘ線像は被測定物の局所的な画像であるため、印刷された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なことがある。
そこで、本発明は、透視Ｘ線像を印刷出力する際に、後で、どの部分の透視Ｘ線像であるかが容易に把握できるように出力する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、被測定物を載置するステージと、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、ステージを移動することによりＸ線測定光学系に対する被測定物の位置を３次元方向に移動するステージ駆動機構と、Ｘ線検出器に隣接し透視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、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一対のＸ線画像と光学カメラ画像との関係付けを行い、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当該光学カメラ画像と関連付けがなされたＸ線画像の撮影位置を抽出し該当位置に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、ステージとＸ線測定光学系との相対位置に応じて変化するＸ線画像の拡大率に対応させてマーカの大きさを調整するマーカ調整部と、Ｘ線画像および当該Ｘ線画像の撮影位置にマーカを付したマーカ付き光学カメラ画像とを蓄積する画像記憶部と、プリンタと、蓄積されたＸ線画像をプリンタにより印刷する際にそのＸ線画像に関係付けられたマーカ付き光学カメラ画像も印刷する画像印刷制御部とを備えるようにしている。

ここで、光学カメラには可視光を用いて撮影するカメラを用いるが、赤外線カメラを用いて撮影するようにしてもよい。したがって光学像は可視光像であっても赤外線像であってもよい。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、Ｘ線源とＸ線検出器とからなるＸ線測定光学系を用いて被測定物の透視Ｘ線像を次々と撮影するとともに、光学カメラを用いて透視Ｘ線像より広い視野での被測定物の光学像を次々と撮影する。Ｘ線画像作成部は、Ｘ線検出器によって撮影した透視Ｘ線像からＸ線画像を作成する。光学カメラ画像作成部は、光学カメラによって撮影した光学像から光学カメラ画像を作成する。そして、マーカ付き光学カメラ画像作成部は、透視Ｘ線像から作成されたＸ線画像、および、光学像から作成された光学カメラ画像について、同時に撮影された画像どうしの関連付けを行い、同時撮影時の光学カメラと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Ｘ線画像の撮影領域を抽出する。すなわち、光学カメラ画像の方が、Ｘ線画像よりも広い視野で被測定物を撮影しており、光学カメラ画像の中にＸ線画像の撮影領域に対応する部分が必ず含まれるので、同時撮影時の光学カメラとＸ線検出器との位置関係に基づいて光学カメラ画像中のＸ線画像の撮影領域を抽出し、該当部分にマーカを付したマーカ付き光学カメラ画像とを作成する。画像記憶部は、Ｘ線画像と、光学カメラ画像中の当該Ｘ線画像の撮影領域にマーカを付したマーカ付き光学カメラ画像とを、関係付けて蓄積する。そして、画像印刷制御部は、Ｘ線画像をプリンタにより印刷する際に、Ｘ線画像と、そのＸ線画像に関係付けられたマーカ付き光学カメラ画像とを並べて印刷する。

本発明によれば、広い視野で被測定物を写した光学カメラ画像中におけるＸ線画像の撮影位置がマーカによって示されたマーカ付き光学カメラ画像が作成され、これとＸ線画像とが並べて印刷されるので、どの部分を透過した画像であるかを容易に把握することができる。
また、被測定物を載置するステージと、ステージを移動することによりＸ線測定光学系に対する被測定物の位置を３次元方向に移動するステージ駆動機構と、ステージとＸ線測定光学系との相対位置に応じて変化するＸ線画像の拡大率に対応させて表示させるマーカの形状を調整するマーカ調整部とを備えているので、被測定物とＸ線測定光学系との位置関係によって変化するＸ線画像の拡大率に応じてマーカの形状を調整することにより、光学カメラ画像上で、拡大率ごとにＸ線画像範囲に合わせた適切な形状のマーカを表示させることができる。

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、プリンタ２６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、マーカ付き光学カメラ画像作成部３３、画像記憶部３４、表示制御部３５、駆動信号発生部３６、画像印刷制御部３７、マーカ調整部３８とに分けられる。
また、メモリ２５には、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、各種設定条件を記憶する設定条件記憶領域５３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の可視光像を撮影する。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り、ステージ１４上に載置された被測定物Ｓの全体像を撮影するように設定してある。

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。この光学カメラ画像は、Ｘ線画像よりも広い視野で撮影され、試料Ｓの全体像が写しだされている。

マーカ付き光学カメラ画像作成部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、同時撮影の画像どうしの関連付けを行い、Ｘ線画像、光学カメラ画像の対を形成する。対をなすＸ線画像と光学カメラ画像とは、それらを撮影した撮影時の光学カメラ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線像の撮影位置が定まるので、この位置を抽出し、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制御を行う。本実施形態では光学カメラとＸ線測定光学系とは固定されているので、光学カメラ画像中のＸ線画像の撮影位置（撮影中心の位置）は、常に一定となる。したがって、作成したＸ線画像と外観画像（光学カメラ画像）との関係を明確にすることができる標準試料を用いて、光学カメラ画像中のマーカの位置の対応付けを一回だけ行なっておくことにより、それ以後は、同じ位置にマーカ（例えば十字形状のマーカ）の中心がくるようにする。

画像記憶部３４は、Ｘ線画像をＸ線画像記憶領域５１に蓄積し、対となるＸ線画像の撮影位置にマーカを付したマーカ付き光学カメラ画像をマーカ付き光学カメラ画像記憶領域５２に蓄積する。これらは関連付けて記憶してあり、Ｘ線画像を読み出すと、これと対応するマーカ付光学カメラ画像が対となって読み出されるようにしてある。

表示制御部３５は、Ｘ線画像作成部３１およびマーカ付き光学カメラ画像作成部３３が作成した一対のＸ線画像やマーカ付き光学カメラ画像を、あるいは、画像記憶部３４に蓄積した一対のＸ線画像やマーカ付き光学カメラ画像を、表示装置２４において、光学カメラ画像２４ｂ、Ｘ線画像２４ｃとして並列表示する制御を行う。

駆動信号発生部３６は、図示しない入力操作用画面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、直交するＸＹＺ方向（ステージ面をＸＹ面とする）に並進駆動したり、Ｚ軸に沿って回転駆動したりする。これにより、ステージ１４に載置された被測定物Ｓの所望の部分のＸ線像を撮影することができる。

画像印刷制御部３７は、図示しない印刷操作用ボタン(表示装置２４の画面上に表示)や印刷設定画面を操作者がキーボード２２やマウス２３で操作して印刷を開始することにより、印刷しようとするＸ線画像、および、これと対をなすマーカ付き光学カメラ画像（例えば表示装置２４に表示中のマーカ付き光学カメラ画像２４ｂとＸ線画像２４ｃとの対）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から読み出し、プリンタ２６にデータを送って印刷出力する制御を行う。

なお、Ｘ線画像およびマーカ付き光学カメラ画像とともに、設定条件記憶領域５３に保存してある関連する設定情報、すなわちＸ線測定時のＸ線条件（管電圧、管電流、積算回数等）、Ｘ線画像作成部３１が画像処理を行う際の画像処理条件（明るさ、コントラスト値、ガンマ値等）、画像計測条件（拡大率、回転角度、傾動角度等）、撮影ＩＤ情報（撮影者日時、撮影者、画像番号等）等、印刷記録しておくと便利な関連情報を同時に印刷する機能も実行したいときは、メモリ２５の設定条件記憶領域５３に保存されている情報についても、画像印刷の際に同時に読み出して、２つの画像を印刷する部分以外の場所に読み出した設定条件を印刷する制御を行う。

さらに、画像印刷制御部３７は、図示しない印刷設定画面を操作者がキーボード２２やマウス２３で操作して、印刷レイアウトや文字フォントや文字大きさを所望のスタイルに変更する入力を行なうことにより、好みのスタイルで出力結果を得ることができるようにしてある。

マーカ調整部３８は、マーカ付き光学カメラ画像上に表示するマーカの表示方法のひとつとして、例えばボックス型のマーカ（ボックスカーソル）を用いて、マーカ付き光学カメラ画像中のＸ線画像に対応する領域をボックス型マーカで囲む場合に、Ｘ線画像に対応する領域が拡大率に応じて変化することから、拡大率に合わせてボックス型マーカの大きさを調整する制御を行う。この場合、ボックス型マーカの大きさを決定する拡大率（ステージ中心を基準とする拡大率）は、Ｘ線測定光学系１３とステージ１４上の被測定物との位置関係に依存するので、予め、ステージ１４を原点にセットした状態（初期状態）でのこれらの位置関係を設定条件として設定条件記憶領域５３に記憶しておき、その後のステージの移動距離や回転角の変化量に基づいて拡大率を算出し、ボックス型マーカの大きさを決定する。

次に、上記Ｘ線検査装置により出力された印刷結果について説明する。図２は、上述したＸ線検査装置１により、印刷用紙にＸ線画像を印刷したときの印刷結果を示す図である。
用紙６１にはＸ線画像６２が印刷されるとともに、同じ用紙の他の部分にマーカ付き光学カメラ画像６３が印刷される。マーカ付き光学カメラ画像６３には、Ｘ線画像６２を撮影した領域に相当する部分に、マーカ６４が付されている。通常、Ｘ線画像６２の印刷データを見ただけでは、どの部分を透視したＸ線画像であるかを判断するのは困難であるが、同時に印刷されたマーカ付き光学カメラ画像６３の印刷データを見ることにより、Ｘ線画像６２の被測定物Ｓにおける撮影部分が一目瞭然となる。

図３は、Ｘ線画像６２、マーカ付き光学カメラ画像６３とともに、関連した各種の設定条件を印刷したときの印刷結果を示す図である。ここでは、撮影時に記憶してある設定情報のうちで、ステージ座標（ＸＹＺ座標）、拡大率、傾動角度（傾動機構付きのＸ線検査装置の場合）、ステージ回転角度、ＳＩＤ（Ｘ線源・試料間距離）、ＦＰＤ距離（試料・検出器間距離）、管電圧、管電流、積算回数、明るさ、コントラスト、ガンマ値、空間フィルタ、コントラスト設定、撮影日時、画像ファイル名、ユーザ名、コメント欄、ティーチングファイル名（ティーチング処理機能付きのＸ線検査装置の場合）、ポイント番号を抽出し、これら設定情報群６５をＸ線画像６２、マーカ付き光学カメラ画像６３とともに、用紙６１に印刷するようにしている。

図４は、図３と同じ印刷内容に対して印刷出力のスタイルを変えて印刷したときの印刷結果を示す図である。操作者による出力スタイル設定の変更入力により、Ｘ線画像６２、マーカ付き光学カメラ画像６３、設定情報群６５の印刷レイアウトが変更され、文字フォント、文字大きさが変更されて印刷してある。印刷出力はできる限り１ページ内にすべて含めることが望ましいが、収まりきらないときは複数ページにまたがるようにして印刷される。このように操作者の好みに応じた印刷出力ができるようにしてある。

本発明は被測定物のＸ線画像を撮影し、印刷出力を行う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。 印刷用紙にＸ線画像を印刷したときの印刷結果を示す図（画像のみ印刷した場合）。 印刷用紙にＸ線画像を印刷したときの印刷結果を示す図（画像と設定情報とを印刷した場合）。 印刷用紙にＸ線画像を印刷したときの印刷結果を示す図（レイアウト等を変更した場合）。

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
２０： 制御系
２１： ＣＰＵ
２４： 表示装置
２５： メモリ
２６： プリンタ
３１： Ｘ線画像作成部
３２： 光学カメラ画像作成部
３３： マーカ付き光学カメラ画像作成部
３４： 画像記憶部
３７： 画像印刷制御部
３８： マーカ調整部
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
５３： 設定条件記憶領域

Claims (1)

1. 被測定物を載置するステージと、
   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、
   ステージを移動することによりＸ線測定光学系に対する被測定物の位置を３次元方向に移動するステージ駆動機構と、
   Ｘ線検出器に隣接し透視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、
   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一対のＸ線画像と光学カメラ画像との関係付けを行い、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当該光学カメラ画像と関連付けがなされたＸ線画像の撮影位置を抽出し該当位置に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、
   ステージとＸ線測定光学系との相対位置に応じて変化するＸ線画像の拡大率に対応させてマーカの大きさを調整するマーカ調整部と、
   Ｘ線画像および当該Ｘ線画像の撮影位置にマーカを付したマーカ付き光学カメラ画像とを蓄積する画像記憶部と、
   プリンタと、
   蓄積されたＸ線画像をプリンタにより印刷する際にそのＸ線画像に関係付けられたマーカ付き光学カメラ画像も印刷する画像印刷制御部とを備えたことを特徴とするＸ線検査装置。