JP5003235B2 - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線発生装置に関し、特に工業製品等の透視検査又はＣＴ検査を行うために用いられるＸ線発生装置に関する。

Ｘ線検査装置は、アルミ鋳物の内部欠陥や半導体基板の部品接合状態等を非破壊検査するために使用される。一般的に、Ｘ線検査装置には、Ｘ線源と、当該Ｘ線源に対向するように、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線検出器とが配置されている。なお、最近では、ＩＩとＣＣＤカメラとを組み合わせた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ものも利用されている。
このようなＸ線検査装置は、Ｘ線源とＸ線検出器との間で被測定物を載置するテーブルを備える。そして、テーブルの回転移動や併進移動等で被測定物の位置を調整しながら、透視Ｘ線像を撮影している。

テーブルの回転移動、テーブルの併進移動の移動を行う駆動部の制御は、種々の駆動信号が与えられることによって実行される。このとき、マウスやジョイスティックやキーボード等の入力装置の種々の操作によって、テーブル駆動機構等の駆動部に種々の駆動信号を与える。

ところで、表示装置に表示される透視Ｘ線画像は、被測定物の一部分を撮影した局所的な透視Ｘ線画像である場合が多い。したがって、操作者は、表示装置に表示された透視Ｘ線画像を見ただけでは、Ｘ線源と被測定物との位置関係を把握することは困難である。よって、操作者は、テーブルを移動させる際に、Ｘ線源と被測定物との衝突を避けるために、Ｘ線源、Ｘ線検出器、テーブル等を覆っている防護カバーに形成された小窓から覗くように、Ｘ線源と被測定物との位置関係を目視で確認しながら、テーブル駆動機構の制御を行っていた。

このとき、操作者の誤操作で、Ｘ線源と被測定物との衝突により、Ｘ線源が破損することがあった。
そこで、Ｘ線源と被測定物との衝突を防止する方法として、Ｘ線源と被測定物とが衝突する衝突危険領域を、操作者が自ら求めて予めＸ線検査装置に設定するとともに、Ｘ線検査装置がＸ線源、テーブル等の位置情報を管理する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
これにより、Ｘ線検査装置が、位置情報に基づいてＸ線源が衝突危険領域に入ると、衝突の危険を操作者に知らせるとともに、Ｘ線源と被測定物との接触手前でテーブルの移動を強制的に停止していた。

また、他の方法として、Ｘ線源に一般的な接触センサ（例えば、「触覚スイッチＤ５Ｂ−８５１５」（商品名、オムロン株式会社製）等）を取り付け、被測定物が接触センサに接触すると、Ｘ線検査装置が、衝突の危険を操作者に知らせるとともに、Ｘ線源と被測定物との接触手前でステージの移動を強制的に停止する方法がある。
特開２００１−１５３８１８号公報

しかしながら、Ｘ線検査装置がＸ線源、テーブル等の位置情報を管理する方法では、テーブルの移動範囲を制限するための衝突危険領域を大きく設定すると、被測定物を充分に拡大した透視Ｘ線画像を撮影することができなくなり、一方、衝突危険領域を小さく設定すると、Ｘ線源と被測定物との衝突を防止するには不充分であった。

一方、Ｘ線源に一般的な接触センサを取り付ける方法では、接触センサと被測定物との接触の検知は、接触センサの検出可能方向・検出可能範囲・検出可能動作力等によって制限される。よって、あらゆる方向からの接触を検知するためには、接触センサをＸ線源の周り全体にわたって複数個取り付ける必要がある。しかし、複数個の接触センサを取り付けるとなると、部品点数が増加することになるので、コストが上昇するうえに、構造が複雑になる。

そこで、本発明は、被測定物との位置関係を目視で確認したり、複数個の接触センサを取り付けたりすることなく、Ｘ線源と被測定物との衝突による破損を防止しつつ、テーブルを移動させることにより、様々な位置の被測定物を拡大した透視Ｘ線像を撮影できるＸ線発生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線発生装置は、前方に透視用Ｘ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線源を、前左右下方向に設定間隔で覆うように、前面板と下面板と右側面板と左側面板とを一体的に有する衝突防止カバーとを備え、前記Ｘ線源と被測定物との距離を変更することが可能なＸ線発生装置であって、前記衝突防止カバーは、前記Ｘ線源の下面に弾性体を介して取り付けられており、前記下面板の上面には、上方向に突出する半球形状を有する凸部が形成されているとともに、前記Ｘ線源の下面には、前記凸部を前後左右上方向に、前記設定間隔より小さい小間隔で覆う凹部が形成されており、さらに、前記衝突防止カバーと前記被測定物とが当接し前記弾性体が変形して前記凸部と前記凹部とが接触したことを検知する検知部を備えるようにしている。

ここで、「半球形状を有する凸部」は、例えば、球形状、半球形状、又は、これらに近い形状（多角形状）の凸部であってもよい。
本発明のＸ線発生装置によれば、被測定物を拡大した透視Ｘ線像を撮影するために、Ｘ線検査装置に固定されたＸ線源に被測定物を近づけた場合に、Ｘ線源に被測定物を近づけすぎると、まず、被測定物が、Ｘ線源を覆う衝突防止カバーに接触する。被測定物が衝突防止カバーに接触すると、衝突防止カバーが小間隔で動くことにより、凸部と凹部とが接触する。これにより、検知部が、凸部と凹部とが接触したことを検知することで、例えば、衝突の危険を操作者に知らせるとともに、Ｘ線源と被測定物（衝突防止カバー）との接触手前でテーブルの移動を強制的に停止することができる。
このとき、凸部を、前後左右上方向に小間隔で覆う凹部が形成されているので、被測定物が衝突防止カバーにあらゆる方向から接触しても、衝突防止カバーが小間隔動けば、凸部と凹部とが接触する。よって、被測定物が衝突防止カバーにあらゆる方向から接触しても、検知部で同程度に検知することができる。

以上のように、本発明のＸ線発生装置によれば、Ｘ線源と被測定物（衝突防止カバー）との衝突を防止することができ、Ｘ線源を破損させることはない。
また、Ｘ線源に複数個の接触センサを取り付ける必要がなく、Ｘ線源と被測定物との衝突を防止するための検出可能方向・検出可能範囲・検出可能動作力の制限もなくなる。
さらに、テーブルの移動範囲を制限するための衝突危険領域を設定しないため、衝突危険領域を大きく設定しすぎて、被測定物を充分に拡大した透視Ｘ線画像を撮影することができなくなることもない。

（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本発明のＸ線発生装置は、前方に透視用Ｘ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線源を、前左右下方向に設定間隔で覆うように、前面板と下面板と右側面板と左側面板とを一体的に有する衝突防止カバーとを備え、前記Ｘ線源と被測定物との距離を変更することが可能なＸ線発生装置であって、前記衝突防止カバーは、前記Ｘ線源の下面に弾性体を介して取り付けられており、前記Ｘ線源の下面には、下方向に突出する半球形状を有する凸部が形成されているとともに、前記下面板の上面には、前記凸部を前後左右下方向に、前記設定間隔より小さい小間隔で覆う凹部が形成されており、さらに、前記衝突防止カバーと前記被測定物とが当接し前記弾性体が変形して前記凸部と前記凹部とが接触したことを検知する検知部を備えるようにしている。
本発明のＸ線発生装置によれば、Ｘ線源と被測定物（衝突防止カバー）との衝突を防止することができ、Ｘ線源を破損させることはない。
また、Ｘ線源に複数個の接触センサを取り付ける必要がなく、Ｘ線源と被測定物との衝突を防止するための検出可能方向・検出可能範囲・検出可能動作力の制限もなくなる。
さらに、テーブルの移動範囲を制限するための衝突危険領域を設定しないため、衝突危険領域を大きく設定しすぎて、被測定物を充分に拡大した透視Ｘ線画像を撮影することができなくなることもない。

また、上記発明において、前記凹部の内側は、円錐形状であるようにしてもよい。
本発明のＸ線発生装置によれば、凸部を前後左右上方向に小間隔で覆うようにできる凹部を容易に形成することができる。
また、上記発明において、前記衝突防止カバーは、前記Ｘ線源の下面に弾性体を介して取り付けられているようにしてもよい。
そして、上記発明において、前記凸部及び凹部は、金属で形成されており、前記検知部は、凸部及び凹部に電流が流れたことを検知するようにしてもよい。
さらに、上記発明において、前記前面板には、開閉可能な扉が形成されているようにしてもよい。
本発明のＸ線発生装置によれば、Ｘ線源と被測定物との衝突を防止することができなくなるが、被測定物を充分により拡大した透視Ｘ線画像を撮影することができる。

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、以下の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、本発明に係るＸ線検査装置の構成を示すブロック図である。Ｘ線検査装置１は、Ｘ線発生装置５０とＸ線検出器１２とを有するＸ線測定光学系１３と、被測定物Ｓを載置するテーブル１４と、テーブル駆動機構１５を有する駆動部と、Ｘ線検査装置１全体の制御を行う制御系（コンピュータ）２０とにより構成される。

Ｘ線測定光学系１３は、Ｘ線検出器１２とＸ線発生装置５０とを有する。Ｘ線検出器１２とＸ線発生装置５０とは、透視用Ｘ線光軸が水平方向となるように配置されている。Ｘ線検出器１２は、ＩＩと当該ＩＩの裏面に一体的に取り付けられたＣＣＤカメラとを有する。よって、ＩＩが透視用Ｘ線を検出することにより蛍光像を形成することになる。さらに、この蛍光像をＣＣＤカメラで撮影することによって、透視用Ｘ線の映像信号（アナログ信号）がコンピュータ２０に出力される。

次に、Ｘ線発生装置５０の構造について説明する。図２は、本発明の一実施形態であるＸ線発生装置の構成を示す側面図であり、図３は、本発明の一実施形態であるＸ線発生装置の構成を示す前面図であり、図４は、本発明の一実施形態であるＸ線発生装置の構成を示す底面図である。さらに、図５は、図２に示すＸ線発生装置において、後述する右側面板及び左側面板を取り外した図であり、図６は、図５に示すＡの拡大図である。
Ｘ線発生装置５０は、Ｘ線源６０と、衝突防止カバー７０と、検知部（図示せず）とを備える。

Ｘ線源６０は、ＩＩの表面に向けて（Ｘ方向に）透視用Ｘ線を円錐状に出射するＸ線管６１と、センサ取付部材６２とを有する。センサ取付部材６２の下面には、図６に示すように、円錐形状である凹部６２ｂを有する金属製のブロック６２ａが、絶縁材で被覆された支柱６２ｃを介して設けられている。なお、Ｘ線源６０は、Ｘ線検査装置１に固定されて設置されているため、凹部６２ｂは、常に定位置にあることになる。

衝突防止カバー７０は、下面板７２（ＸＹ方向面）と、下面板７２と垂直となる前面板７１（ＹＺ方向面）と、下面板７２と垂直となる右側面板７３（ＸＺ方向面）と、下面板７２と垂直となる左側面板（ＸＺ方向面）とを一体的に有する。
前面板７１は、平板形状であり、Ｘ線管６１の前方向（Ｘ方向）に設定間隔ｌ１となるように配置される。さらに、前面板７１は、中央に四角形状の開口を有する本体部７１ｂと、左右方向（Ｙ方向）に移動でき、開口を開閉可能な平板形状の扉７１ａとを有する。 なお、図７に示すように、扉７１ａを開状態にしたときには、Ｘ線管６１と被測定物Ｓとの衝突を防止することができなくなるが、被測定物Ｓを充分にＸ線発生源に近づけて、より拡大した透視Ｘ線画像を撮影することができる。また、扉７１ａには、円形状の窓が形成されている。

右側面板７３は、平板形状であり、Ｘ線管６１の右方向（Ｙ方向）に設定間隔ｌ２となるように配置される。
左側面板は、平板形状であり、Ｘ線管６１の左方向（Ｙ方向）に設定間隔ｌ３となるように配置される。
下面板７２は、平板形状を有し、Ｘ線管６１の下方向（Ｚ方向）に設定間隔ｌ４となるように配置される。さらに、下面板７２の上面の中央には、上方向（Ｚ方向）に突出する球形状の金属製の凸部７２ａが、絶縁材で被覆された支柱７２ｂを介して設けられている。
なお、球形状の凸部７２ａは、円錐形状の凹部６２ｂに前後左右上方向に小間隔（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）で覆われるように、球の直径の約１/３の高さ（Ｚ方向）が挿入されて配置される。このとき、小間隔（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）は、設定間隔（ｌ１、ｌ２、ｌ３、ｌ４）より小さくなるようにされる。

また、センサ取付部材６２と衝突防止カバー７０とは、３個のバネ６５ａ、６５ｂ、６５ｃにより連結されている。２個のバネ６５ｂ、６５ｃは、底面図（図４）で示すように、凸部７２ａの左右でセンサ取付部材６２の下面と下面板７２の上面とを引き合わせるように連結している。１個のバネ６５ａは、衝突防止カバー７０の前方に扉７１ａ用開閉装置７２ｃが設けられているので、衝突防止カバー７０の前方が重くなるため、衝突防止カバー７０が傾かないように、底面図（図４）で示すように、凸部７２ａの後方でセンサ取付部材６２の下面と下面板７２の上面とを引き離すように連結している。

検知部は、凸部７２ａと凹部６２ｂとが接触したことを検知するものであり、支柱６２ｃ及び支柱７２ｂに電気的に接続され、これにより、凸部７２ａと凹部６２ｂとに電気が流れたときには、後述する衝突判定手段３３に接触信号が出力されるように構成されている。

テーブル１４は、上面に垂直な方向（Ｚ方向）に軸を有する下部円板状体１４ｂと、当該軸を回転軸として回転可能となるように形成された上部円板状体１４ａとで構成される。そして、上部円板状体１４ａの上面に、被測定物Ｓは載置されることになる。
なお、下部円板状体１４ｂは、テーブル駆動機構１５により、テーブル１４面に平行な方向（ＸＹ方向）に移動したり、テーブル１４面に垂直な方向（Ｚ方向）に昇降移動したりするように、移動可能に設けられている。さらに、上部円板状体１４ａは、テーブル駆動機構１５により、回転移動（α方向）するように設けられている。
よって、テーブル１４の位置を移動させることにより、被測定物Ｓの位置を移動させることになる。

駆動部１５は、テーブル駆動機構１５を有する。テーブル駆動機構１５は、例えば、モータを有する。なお、テーブル駆動機構１５の制御は、後述する駆動信号発生手段３０から出力された駆動信号が与えられることによって実行される。

コンピュータ２０においては、ＣＰＵ２１を備え、さらに、画像データ等を記憶する画像メモリ２４と、液晶パネルを有する表示装置２３と、入力装置であるキーボード２２ａやマウス２２ｂとが連結されている。
また、ＣＰＵ２１が処理する機能をブロック化して説明すると、Ｘ線画像作成手段３１と、衝突判定手段３３と、駆動信号発生手段３０とに分けられる。
なお、キーボード２２ａやマウス２２ｂは、種々の操作によって、コンピュータ２０に対する入力動作が行われるものである。

Ｘ線画像作成手段３１は、Ｘ線検出器１２から出力された映像信号（アナログ信号）から変換されたデジタル信号に基づいて、表示装置２３に透視Ｘ線画像の画像表示を行う制御を行うものである。
駆動信号発生手段３０は、キーボード２２ａやマウス２２ｂの種々の操作によって、テーブル１４を移動させる駆動信号をテーブル駆動機構１５に出力する制御を行うものである。

衝突判定手段３３は、検知部により接触信号が入力されたときには、凸部７２ａと凹部６２ｂとが接触したと判定する制御を行うものである。
また、凸部７２ａと凹部６２ｂとが接触したと判定したときには、例えば、テーブル１４の移動を停止する停止信号を出力するとともに、警告信号を出力する制御を行う。

以上のように、Ｘ線発生装置１によれば、Ｘ線管６１と被測定物Ｓとの衝突を防止することができ、Ｘ線管６１を破損させることはない。
また、Ｘ線源６０に複数個の接触センサを取り付ける必要がなく、Ｘ線管６１と被測定物Ｓとの衝突を防止するための検出可能方向・検出可能範囲・検出可能動作力の制限もなくなる。
さらに、テーブル１４の移動範囲を制限するための衝突危険領域を設定しないため、衝突危険領域を大きく設定しすぎて、被測定物Ｓを充分に拡大した透視Ｘ線画像を撮影することができなくなることもない。

（他の実施形態）
（１）上述したＸ線発生装置５０では、下面板７２に、上方向に突出する凸部７２ａが設けられるとともに、センサ取付部材６２に、凹部６２ｂが設けられる構成としたが、下面板に、凹部が設けられるとともに、センサ取付部材に、下方向に突出する凸部が設けられるような構成としてもよい。

本発明は、例えば、工業製品等の透視検査又はＣＴ検査を行うＸ線検査装置に利用することができる。

本発明に係るＸ線検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態であるＸ線発生装置の構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態であるＸ線発生装置の構成を示す前面図である。 本発明の一実施形態であるＸ線発生装置の構成を示す底面図である。 Ｘ線発生装置において、右側面板及び左側面板を取り外した図である。 図５に示すＡの拡大図である。 本発明の一実施形態であるＸ線発生装置の構成を示す前面図である。

符号の説明

１：Ｘ線検査装置
１２：Ｘ線検出器
５０：Ｘ線発生装置
６０：Ｘ線源
６２ｂ：凹部
７０：衝突防止カバー
７１：前面板
７２：下面板
７２ａ：凸部
７３：右側面板

Claims (5)

1. 前方に透視用Ｘ線を出射するＸ線源と、
   前記Ｘ線源を、前左右下方向に設定間隔で覆うように、前面板と下面板と右側面板と左側面板とを一体的に有する衝突防止カバーとを備え、
   前記Ｘ線源と被測定物との距離を変更することが可能なＸ線発生装置であって、
   前記衝突防止カバーは、前記Ｘ線源の下面に弾性体を介して取り付けられており、
   前記下面板の上面には、上方向に突出する半球形状を有する凸部が形成されているとともに、
   前記Ｘ線源の下面には、前記凸部を前後左右上方向に、前記設定間隔より小さい小間隔で覆う凹部が形成されており、
   さらに、前記衝突防止カバーと前記被測定物とが当接し前記弾性体が変形して前記凸部と前記凹部とが接触したことを検知する検知部を備えることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 前方に透視用Ｘ線を出射するＸ線源と、
   前記Ｘ線源を、前左右下方向に設定間隔で覆うように、前面板と下面板と右側面板と左側面板とを一体的に有する衝突防止カバーとを備え、
   前記Ｘ線源と被測定物との距離を変更することが可能なＸ線発生装置であって、
   前記衝突防止カバーは、前記Ｘ線源の下面に弾性体を介して取り付けられており、
   前記Ｘ線源の下面には、下方向に突出する半球形状を有する凸部が形成されているとともに、
   前記下面板の上面には、前記凸部を前後左右下方向に、前記設定間隔より小さい小間隔で覆う凹部が形成されており、
   さらに、前記衝突防止カバーと前記被測定物とが当接し前記弾性体が変形して前記凸部と前記凹部とが接触したことを検知する検知部を備えることを特徴とするＸ線発生装置。
3. 前記凹部の内側は、円錐形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線発生装置。
4. 前記凸部及び前記凹部は、金属で形成されており、
   前記検知部は、前記凸部及び前記凹部に電流が流れたことを検知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。
5. 前記前面板には、開閉可能な扉が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線発生装置。