JP7321523B2 - Ｘ線検査装置及びｘ線検査方法 - Google Patents
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Description
本発明は、試料中の異物等を検出可能なＸ線検査装置及びＸ線検査方法に関する。
一般に、シート状の長尺な試料（検査物）中の微小な金属等の異物等を検出するために、ベルトコンベアやロール・ｔｏ・ロール方式等によって試料をＸ線源とＸ線検出器との間で搬送させ、試料にＸ線を照射して取得したＸ線透過像により異物の有無を判定するＸ線透過検査が用いられている。
このようなＸ線透過検査で用いられているＸ線検査装置では、連続して検査作業が行われるため、装置の検査能力において時間的な安定性が求められる。しかしながら、一般に、Ｘ線源のＸ線強度やＸ線検出器の感度は時間経過にともなって変動していく。また、Ｘ線検出器の素子がＸ線照射により検出強度が劣化していき、またＸ線検出器の素子間においても強度の劣化の変動のばらつきを生じる。さらにＸ線源のＸ線強度も温度上昇と共に同様に変動していくことが知られている。そのためデータ補正処理直後は全素子同一であった出力が、時間と共に出力がずれてきて、全体の値が低下したり、素子間の出力ばらつきが生じ、検査装置の検出能力の低下につながってしまうという問題があった。そのため、たびたび検査作業を中断し、補正操作をする必要があった。
このようなＸ線透過検査で用いられているＸ線検査装置では、連続して検査作業が行われるため、装置の検査能力において時間的な安定性が求められる。しかしながら、一般に、Ｘ線源のＸ線強度やＸ線検出器の感度は時間経過にともなって変動していく。また、Ｘ線検出器の素子がＸ線照射により検出強度が劣化していき、またＸ線検出器の素子間においても強度の劣化の変動のばらつきを生じる。さらにＸ線源のＸ線強度も温度上昇と共に同様に変動していくことが知られている。そのためデータ補正処理直後は全素子同一であった出力が、時間と共に出力がずれてきて、全体の値が低下したり、素子間の出力ばらつきが生じ、検査装置の検出能力の低下につながってしまうという問題があった。そのため、たびたび検査作業を中断し、補正操作をする必要があった。
上記Ｘ線検出器に用いられているラインセンサやＴＤＩ(Time Delay Integration；時間遅延積分)センサは、装置環境の変動（温度変動や蛍光体の輝度変動等）により検出精度への影響が発生してしまう。この検出精度を保つため、画素のＸ線の強度補正を定期的に行う必要がある。
例えば、従来、特許文献１では、Ｘ線が試料に遮蔽されているかを判断する手段を有し、試料がない区間を用いることで検査作業を中断することなく補正操作を行う方法が記載されている。
また、特許文献２では、製品を収容する個装部と境界部とが交互に配置された試料に対し、境界部の信号を用いて検査作業を中断することなく補正を行う方法が記載されている。
また、特許文献２では、製品を収容する個装部と境界部とが交互に配置された試料に対し、境界部の信号を用いて検査作業を中断することなく補正を行う方法が記載されている。
前記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、ロール・ｔｏ・ロール方式等でシート状の試料を検査する場合、定期的に検査途中で補正操作を行うとすると、強度補正の間隔までの長さでしか安定して検査できないため、数ｋｍ～数十ｋｍの長尺シートのＸ線異物検査を連続して行うことが困難であった。また、強度補正は、試料がない状態で実施しなければならず、シート状の試料では常にＸ線源とＸ線検出器との間に試料がある状態のため、補正が困難であった。
上記従来の特許文献１，２では、試料がない区間で強度補正を行う方法や境界部（検査不要部分）の信号を用いて強度補正を行う方法が記載されているが、試料がない区間や境界部が十分にとれない（短い）場合、正しく補正を行うことができない場合がある。特に、上記長尺なシート状の試料では、試料が途切れず連続して供給されるため、特許文献１，２の技術を適用することが難しかった。
すなわち、ロール・ｔｏ・ロール方式等でシート状の試料を検査する場合、定期的に検査途中で補正操作を行うとすると、強度補正の間隔までの長さでしか安定して検査できないため、数ｋｍ～数十ｋｍの長尺シートのＸ線異物検査を連続して行うことが困難であった。また、強度補正は、試料がない状態で実施しなければならず、シート状の試料では常にＸ線源とＸ線検出器との間に試料がある状態のため、補正が困難であった。
上記従来の特許文献１，２では、試料がない区間で強度補正を行う方法や境界部（検査不要部分）の信号を用いて強度補正を行う方法が記載されているが、試料がない区間や境界部が十分にとれない（短い）場合、正しく補正を行うことができない場合がある。特に、上記長尺なシート状の試料では、試料が途切れず連続して供給されるため、特許文献１，２の技術を適用することが難しかった。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、ロール・ｔｏ・ロール方式等のような長尺なシート状の試料であっても強度補正を行いつつ連続的に検査を行うことが可能なＸ線検査装置及びＸ線検査方法を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のＸ線検査装置は、試料に対してＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源からの前記Ｘ線を照射中に前記試料を特定の方向に移動させる試料移動機構と、前記試料に対して前記Ｘ線源と反対側に設置され前記特定の方向に対して直交する方向に沿って複数の画素が並び、前記試料を透過した前記Ｘ線を前記画素で検出するラインセンサを有するＸ線検出部と、前記画素で検出したＸ線強度を記憶する画像記憶部と、前記画像記憶部で記憶した前記Ｘ線強度の補正を行う強度補正部と、前記Ｘ線強度に基づいて前記試料中の欠点の有無を検出する欠点検出部とを備え、前記強度補正部が、前記試料のうち前記Ｘ線の検出を開始した際の最初の検出開始領域で検出した前記Ｘ線強度、又は前記Ｘ線の検出を開始するまでに事前に前記試料で検出した前記Ｘ線強度を基準強度とし、前記検出開始領域以降で検出した前記Ｘ線強度と、前記基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、前記検出開始領域以降の領域で検出した前記画素の前記Ｘ線強度を補正することを特徴とする。
このＸ線検査装置では、強度補正部が、試料のうちＸ線の検出を開始した際の最初の検出開始領域で検出したＸ線強度、又はＸ線の検出を開始するまでに事前に試料で検出したＸ線強度を基準強度とし、検出開始領域以降で検出したＸ線強度と、基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、検出開始領域以降の領域で検出した画素のＸ線強度を補正するので、長尺のシート状試料であっても強度補正を行いつつ連続的に検査を行うことができる。すなわち、Ｘ線検出部の温度変動等の影響がまだ生じない検出開始領域のＸ線強度、又は事前に試料で検出したＸ線強度を基準強度として設定し、この基準強度に基づいて以降に得たＸ線強度を補正することで、補正操作を行う際に試料がない区間や境界部が必要でなく、長尺の試料であってもリアルタイムで連続して長い時間でも検査を行うことができる。
第２の発明に係るＸ線検査装置は、第１の発明において、前記欠点検出部が前記欠点を検出した際に、前記強度補正部が、前記欠点が検出された前記試料の領域である欠点検出領域で検出した前記Ｘ線強度と、前記欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域で検出した前記Ｘ線強度とを比較して得た前記補正係数に基づいて、前記欠点検出領域で検出した前記Ｘ線強度の補正を行うことを特徴とする。
すなわち、このＸ線検査装置では、欠点検出部が欠点を検出した際に、強度補正部が、欠点が検出された試料の領域である欠点検出領域で検出したＸ線強度と、欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域で検出したＸ線強度とを比較して得た補正係数に基づいて、欠点検出領域で検出した強度の補正を行うので、異物等の欠点の部分を避けて適正な補正係数で補正を行うことができる。欠点の部分で検出した強度を用いて補正係数を算出すると、欠点のせいでＸ線強度の変動が大き過ぎ、欠点検出領域で算出した補正係数が適正でないため、欠点検出領域の直前の領域、すなわち欠点がない欠点直前領域で検出したＸ線強度を用いて補正係数を算出することで、欠点検出領域についても、適正に補正を行うことができる。
すなわち、このＸ線検査装置では、欠点検出部が欠点を検出した際に、強度補正部が、欠点が検出された試料の領域である欠点検出領域で検出したＸ線強度と、欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域で検出したＸ線強度とを比較して得た補正係数に基づいて、欠点検出領域で検出した強度の補正を行うので、異物等の欠点の部分を避けて適正な補正係数で補正を行うことができる。欠点の部分で検出した強度を用いて補正係数を算出すると、欠点のせいでＸ線強度の変動が大き過ぎ、欠点検出領域で算出した補正係数が適正でないため、欠点検出領域の直前の領域、すなわち欠点がない欠点直前領域で検出したＸ線強度を用いて補正係数を算出することで、欠点検出領域についても、適正に補正を行うことができる。
第３の発明に係るＸ線検査装置は、第１又は第２の発明において、前記欠点検出部が、前記補正係数の変動に基づいて前記欠点の有無を判定することを特徴とする。
すなわち、このＸ線検査装置では、欠点検出部が、補正係数の変動に基づいて欠点の有無を判定するので、異物等の欠点が有ることで補正係数が一定以上急に大きく変動するため、容易に異物等の欠点の有無を判定することができる。
すなわち、このＸ線検査装置では、欠点検出部が、補正係数の変動に基づいて欠点の有無を判定するので、異物等の欠点が有ることで補正係数が一定以上急に大きく変動するため、容易に異物等の欠点の有無を判定することができる。
第４の発明に係るＸ線検査装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記Ｘ線検出部が、前記特定の方向に沿った複数の前記画素における電荷の蓄積と転送とを制御するラインセンサ演算部を備え、前記ラインセンサ演算部が、複数の前記画素を複数のブロックに分けて前記ブロック毎に前記転送を行い、前記強度補正部が、前記ブロック毎に算出した前記Ｘ線強度の平均に基づいて、対応する前記ブロック内の前記画素の前記補正を行うことを特徴とする。
すなわち、このＸ線検査装置では、強度補正部が、ブロック毎に算出したＸ線強度の平均に基づいて、対応する前記ブロック内の画素の補正を行うので、画素毎に補正するよりも演算処理を軽減することができる。
すなわち、このＸ線検査装置では、強度補正部が、ブロック毎に算出したＸ線強度の平均に基づいて、対応する前記ブロック内の画素の補正を行うので、画素毎に補正するよりも演算処理を軽減することができる。
第５の発明に係るＸ線検査装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記Ｘ線検出部が、前記ラインセンサを前記特定の方向に沿って複数列有して行列状に前記画素が並び、前記試料を透過した前記Ｘ線を前記画素で検出するＴＤＩセンサを備えていることを特徴とする。
第６の発明に係るＸ線検査方法は、Ｘ線源により試料に対してＸ線を照射するＸ線照射ステップと、前記Ｘ線源からの前記Ｘ線を照射中に前記試料を特定の方向に連続して移動させる試料移動ステップと、前記試料に対して前記Ｘ線源と反対側に設置され前記特定の方向に対して直交する方向に沿って複数の画素が並んだラインセンサを有したＸ線検出部により、前記ラインセンサで前記試料を透過した前記Ｘ線を前記画素で検出するＸ線検出ステップと、前記画素で検出したＸ線強度を記憶する画像記憶ステップと、前記記憶した前記Ｘ線強度の補正を行う強度補正ステップと、前記Ｘ線強度に基づいて前記試料中の欠点の有無を検出する欠点検出ステップとを有し、前記強度補正ステップが、前記試料のうち前記Ｘ線の検出を開始した際の最初の検出開始領域で検出した前記Ｘ線強度、又は前記Ｘ線の検出を開始するまでに事前に前記試料で検出した前記Ｘ線強度を基準強度とし、前記検出開始領域以降で検出した前記Ｘ線強度と、前記基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、前記検出開始領域以降の領域で検出した前記画素の前記Ｘ線強度を補正することを特徴とする。
第７の発明に係るＸ線検査方法は、第６の発明において、前記欠点検出ステップで前記欠点を検出した際に、前記強度補正ステップにおいて、前記欠点が検出された前記試料の領域である欠点検出領域で検出した前記Ｘ線強度と、前記欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域で検出した前記Ｘ線強度とを比較して得た前記補正係数に基づいて、前記欠点検出領域で検出した前記Ｘ線強度の補正を行うことを特徴とする。
第８の発明に係るＸ線検査方法は、第６又は第７の発明において、前記欠点検出ステップが、前記補正係数の変動に基づいて前記欠点の有無を判定することを特徴とする。
第９の発明に係るＸ線検査方法は、第６から第８の発明のいずれかにおいて、前記Ｘ線検出部が、前記特定の方向に沿った複数の前記画素における電荷の蓄積と転送とを制御するラインセンサ演算部を備え、前記ラインセンサ演算部が、複数の前記画素を複数のブロックに分けて前記ブロック毎に前記転送を行い、前記強度補正ステップで、前記ブロック毎に算出した前記Ｘ線強度の平均に基づいて、対応する前記ブロック内の前記画素の前記補正を行うことを特徴とする。
第１０の発明に係るＸ線検査方法は、第６から第９の発明のいずれかにおいて、前記Ｘ線検出部が、前記ラインセンサを前記特定の方向に沿って複数列有して行列状に前記画素が並び、前記試料を透過した前記Ｘ線を前記画素で検出するＴＤＩセンサを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るＸ線検査装置及びＸ線検査方法によれば、試料のうち検出を開始した際の最初の検出開始領域のＸ線強度、又はＸ線の検出を開始するまでに事前に試料で検出したＸ線強度を基準強度とし、検出開始領域以降の領域で検出したＸ線強度と基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、検出開始領域以降の領域で検出した画素のＸ線強度を補正するので、長尺のシート状試料であっても強度補正を行いつつリアルタイムで連続的に検査を行うことができる。
したがって、本発明のＸ線検査装置及びＸ線検査方法では、例えばリチウムイオン電池のセパレータや燃料電池のセパレータ、ガス拡散層、カーボンペーパーなどの長尺の試料でも、高い検出精度を維持しつつ連続的かつ効率的に異物等の検査が可能になる。
すなわち、本発明に係るＸ線検査装置及びＸ線検査方法によれば、試料のうち検出を開始した際の最初の検出開始領域のＸ線強度、又はＸ線の検出を開始するまでに事前に試料で検出したＸ線強度を基準強度とし、検出開始領域以降の領域で検出したＸ線強度と基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、検出開始領域以降の領域で検出した画素のＸ線強度を補正するので、長尺のシート状試料であっても強度補正を行いつつリアルタイムで連続的に検査を行うことができる。
したがって、本発明のＸ線検査装置及びＸ線検査方法では、例えばリチウムイオン電池のセパレータや燃料電池のセパレータ、ガス拡散層、カーボンペーパーなどの長尺の試料でも、高い検出精度を維持しつつ連続的かつ効率的に異物等の検査が可能になる。
以下、本発明に係るＸ線検査装置及びＸ線検査方法の一実施形態を、図１から図８を参照しながら説明する。
本実施形態のＸ線検査装置１は、図１及び図２に示すように、試料Ｓに対してＸ線Ｘ１を照射するＸ線源２と、Ｘ線源２からのＸ線Ｘ１を照射中に試料Ｓを特定の方向Ｙ１に移動させる試料移動機構３と、試料Ｓに対してＸ線源２と反対側に設置され特定の方向Ｙ１に対して直交する方向に沿って複数の画素４ｇが並び、試料Ｓを透過したＸ線Ｘ１を画素４ｇで検出するラインセンサ４ｌを有するＸ線検出部４と、画素４ｇで検出したＸ線強度として記憶する画像記憶部６と、画像記憶部６で記憶したＸ線強度の補正を行う強度補正部８と、Ｘ線強度に基づいて試料Ｓ中の欠点Ｘの有無を検出する欠点検出部９とを備えている。
なお、欠点Ｘは、異物、しわ、ホール等である。
なお、欠点Ｘは、異物、しわ、ホール等である。
上記強度補正部８は、試料Ｓのうち検出を開始した際の最初の検出開始領域で検出したＸ線強度、又はＸ線の検出を開始するまでに事前に試料Ｓで検出したＸ線強度を基準強度とし、検出開始領域以降の領域で検出したＸ線強度と基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、検出開始領域以降の領域で検出した画素４ｇ毎のＸ線強度を補正する機能を有している。
また、上記強度補正部８は、上記欠点検出部９が欠点Ｘを検出した際に、欠点Ｘが検出された試料Ｓの領域である欠点検出領域で検出したＸ線強度と、欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域で検出したＸ線強度とを比較して得た補正係数に基づいて、欠点検出領域で検出したＸ線強度の補正を行う機能を有している。すなわち、欠点を検出した際は、欠点直前領域で検出したＸ線強度を、欠点検出時の基準強度として欠点検出領域における補正係数を算出する。
上記欠点検出部９は、補正係数の変動に基づいて欠点Ｘの有無を判定している。
上記Ｘ線検出部４は、ラインセンサ４ｌを特定の方向Ｙ１に沿って複数列有して行列状に画素４ｇが並び、試料Ｓを透過したＸ線Ｘ１を画素４ｇで検出するＸ線検出器であるＴＤＩセンサ４ａと、特定の方向Ｙ１に沿った複数の画素４ｇにおける電荷の蓄積と転送とを制御するラインセンサ演算部５とを備えている。
上記Ｘ線検出部４は、ラインセンサ４ｌを特定の方向Ｙ１に沿って複数列有して行列状に画素４ｇが並び、試料Ｓを透過したＸ線Ｘ１を画素４ｇで検出するＸ線検出器であるＴＤＩセンサ４ａと、特定の方向Ｙ１に沿った複数の画素４ｇにおける電荷の蓄積と転送とを制御するラインセンサ演算部５とを備えている。
また、本実施形態のＸ線検査装置１は、上記各部を制御する制御部Ｃと、透過像等の情報を表示する表示部１３とを備えている。
上記ラインセンサ演算部５は、前記電荷の蓄積と転送とを行った累積電荷のデータを画像記憶部６へ転送するデータ転送機能を備えている。
このラインセンサ演算部５は、複数の画素４ｇを複数のブロックＢに分けてブロックＢ毎に電荷の転送を行うように設定されている。すなわち、上記データ転送は、上記ブロックＢ毎に行われる。
上記ラインセンサ演算部５は、前記電荷の蓄積と転送とを行った累積電荷のデータを画像記憶部６へ転送するデータ転送機能を備えている。
このラインセンサ演算部５は、複数の画素４ｇを複数のブロックＢに分けてブロックＢ毎に電荷の転送を行うように設定されている。すなわち、上記データ転送は、上記ブロックＢ毎に行われる。
上記強度補正部８は、ブロックＢ毎に算出したＸ線強度の平均に基づいて、対応するブロックＢ内の画素４ｇにおけるＸ線強度の補正を行うように設定されている。
上記各ブロックＢは、図２に示すように、ラインセンサ演算部５で一度に読み出し処理（転送処理）される複数のラインセンサ４ｌで構成されている、いわゆるタップである。各ブロックＢは、例えば384pixel×1000Lineで構成されており、本実施形態のＴＤＩセンサ４ａは、特定の方向Ｙ１に並んだ全部で１６のブロックＢで構成されている。
上記各ブロックＢは、図２に示すように、ラインセンサ演算部５で一度に読み出し処理（転送処理）される複数のラインセンサ４ｌで構成されている、いわゆるタップである。各ブロックＢは、例えば384pixel×1000Lineで構成されており、本実施形態のＴＤＩセンサ４ａは、特定の方向Ｙ１に並んだ全部で１６のブロックＢで構成されている。
上記制御部Ｃは、ＣＰＵ等で構成された制御コンピュータである。画像記憶部６に入力されるラインセンサ演算部５及び強度補正部８等からの信号（上記データ）に基づいて画像処理を行って透過像を作成し、さらにその画像を表示部１３に表示させる演算処理回路等を含む。
上記表示部１３は、制御部Ｃに接続されてコントラスト像などを表示するディスプレイ装置である。この表示部１３は、制御部Ｃからの制御に応じて種々の情報を表示可能である。また、表示部１３は、欠点検出部９で検出された異物等の欠点Ｘも合わせて表示可能である。
上記表示部１３は、制御部Ｃに接続されてコントラスト像などを表示するディスプレイ装置である。この表示部１３は、制御部Ｃからの制御に応じて種々の情報を表示可能である。また、表示部１３は、欠点検出部９で検出された異物等の欠点Ｘも合わせて表示可能である。
上記Ｘ線源２は、Ｘ線Ｘ１を照射可能なＸ線管球であって、管球内のフィラメント（陰極）から発生した熱電子がフィラメント（陰極）とターゲット（陽極）との間に印加された電圧により加速されターゲットのＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）などに衝突して発生したＸ線Ｘ１を１次Ｘ線としてベリリウム箔などの窓から出射するものである。
上記試料Ｓは、例えば帯状に形成されたリチウムイオン電池や燃料電池の材料、ガス拡散層、カーボンペーパー、医薬品系に用いられる長尺のシート状材料等である。例えば、試料Ｓがリチウムイオン二次電池に使用される電極シートなどである場合、それに混入する欠点Ｘは、例えば電極に欠点として混入が懸念されるＦｅやＳＵＳが想定される。
上記試料移動機構３は、ＴＤＩセンサ４ａに対して、例えば試料Ｓの延在方向に相対的に移動可能なモータ等（図示略）と、例えば帯状の試料Ｓをロール・ｔｏ・ロール方式で延在方向に移動させる巻き出しや巻き取り等の少なくとも複数対のロール３ａとを備えている。
上記ＴＤＩ(Time Delay Integration；時間遅延積分)センサ４ａは、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device：電荷結合素子）センサ，ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）センサやＣｄＴｅ，Ｓｉなどの半導体センサを用いている。例えば、上記ＴＤＩセンサ４ａは、試料Ｓの移動方向（特定の方向Ｙ１）に対して垂直な方向と平行な方向とのそれぞれに複数の画素４ｇ（セル、センサ素子）を配置したＸ線検出器であって、検出面に配された蛍光体と、蛍光体下に複数の光ファイバを二次元的に縦横に複数列並べて配したＦＯＰ（ファイバオプティクスプレート）と、ＦＯＰの下に配されたＳｉ受光素子とを備え、ラインセンサ４ｌを複数列（複数列）並べた構成を有している。例えば、試料Ｓの送り方向に２００～１０００列（段）の単位ラインセンサ４ｌが並んでＴＤＩセンサ４ａが構成されている。
このＴＤＩセンサ４ａでは、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）、ＧＯＳ（ガドリニウムオキシ硫化物）又はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）等の蛍光体が用いられている。
なお、ＴＤＩセンサ４ａは、特定の方向Ｙ１に沿って並んだ複数の画素４ｇのブロックＢ毎で電荷蓄積及び電荷転送が行われる。
なお、ＴＤＩセンサ４ａは、特定の方向Ｙ１に沿って並んだ複数の画素４ｇのブロックＢ毎で電荷蓄積及び電荷転送が行われる。
上記強度補正部８は、強度補正が必要かどうか判断する強度補正判定部１０と、強度補正の演算処理を行う強度補正処理部１１と、強度補正時の補正係数を保存する補正係数保存部１２とを備えている。
上記強度補正判定部１０は、逐次強度補正を行うか、一定時間毎に強度補正を行うかの設定に応じて強度補正の要否を判断すると共に、欠点検出部９で欠点Ｘが検出された場合、補正係数を算出するため、上記欠点直前領域のＸ線強度を補正前画像のＸ線強度として用いることを判断する機能を有している。
上記強度補正判定部１０は、逐次強度補正を行うか、一定時間毎に強度補正を行うかの設定に応じて強度補正の要否を判断すると共に、欠点検出部９で欠点Ｘが検出された場合、補正係数を算出するため、上記欠点直前領域のＸ線強度を補正前画像のＸ線強度として用いることを判断する機能を有している。
次に、本実施形態のＸ線検査装置１を用いたＸ線検査方法について説明する。
本実施形態のＸ線検査方法は、Ｘ線源２により試料Ｓに対してＸ線Ｘ１を照射するＸ線照射ステップと、Ｘ線源２からのＸ線Ｘ１を照射中に試料Ｓを特定の方向に連続して移動させる試料移動ステップと、試料Ｓに対してＸ線源２と反対側に設置され特定の方向Ｙ１に対して直交する方向に沿って複数の画素４ｇが並んだラインセンサ４ｌを有したＸ線検出部４により、ラインセンサ４ｌで試料Ｓを透過したＸ線Ｘ１を画素４ｇで検出するＸ線検出ステップと、画素４ｇで検出したＸ線Ｘ１の強度を記憶する画像記憶ステップと、記憶したＸ線強度の補正を行う強度補正ステップと、補正を行ったＸ線強度に基づいて試料Ｓ中の欠点Ｘの有無を検出する欠点検出ステップとを有している。
本実施形態のＸ線検査方法は、Ｘ線源２により試料Ｓに対してＸ線Ｘ１を照射するＸ線照射ステップと、Ｘ線源２からのＸ線Ｘ１を照射中に試料Ｓを特定の方向に連続して移動させる試料移動ステップと、試料Ｓに対してＸ線源２と反対側に設置され特定の方向Ｙ１に対して直交する方向に沿って複数の画素４ｇが並んだラインセンサ４ｌを有したＸ線検出部４により、ラインセンサ４ｌで試料Ｓを透過したＸ線Ｘ１を画素４ｇで検出するＸ線検出ステップと、画素４ｇで検出したＸ線Ｘ１の強度を記憶する画像記憶ステップと、記憶したＸ線強度の補正を行う強度補正ステップと、補正を行ったＸ線強度に基づいて試料Ｓ中の欠点Ｘの有無を検出する欠点検出ステップとを有している。
上記強度補正ステップでは、試料Ｓのうち検出を開始した際の最初の検出開始領域で検出したＸ線強度、又はＸ線の検出を開始するまでに事前に試料Ｓで検出したＸ線強度を基準強度とし、検出開始領域以降の領域で検出したＸ線強度と基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、検出開始領域以降の領域で検出した画素４ｇのＸ線強度を補正する。
また、欠点検出ステップで欠点Ｘを検出した際に、強度補正ステップにおいて、欠点Ｘが検出された試料Ｓの領域である欠点検出領域で検出したＸ線強度と、欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域で検出したＸ線強度とを比較して得た補正係数に基づいて、欠点検出領域で検出したＸ線強度の補正を行う。すなわち、欠点を検出した際は、欠点直前領域で検出したＸ線強度を、欠点検出時の基準強度として欠点検出領域における補正係数を算出する。
また、欠点検出ステップでは、Ｘ線強度の閾値に基づいて欠点Ｘの有無を判定したり、補正係数の変動に基づいて欠点Ｘの有無を判定する。
さらに、強度補正ステップでは、ブロックＢ毎に算出したＸ線強度の平均に基づいて、対応するブロックＢ内の画素４ｇにおけるＸ線強度の補正を行う。
さらに、強度補正ステップでは、ブロックＢ毎に算出したＸ線強度の平均に基づいて、対応するブロックＢ内の画素４ｇにおけるＸ線強度の補正を行う。
上記本実施形態のＸ線検査方法では、まず試料移動機構３により、試料Ｓを対向するＸ線源２とＴＤＩセンサ４ａとの間で特定の方向Ｙ１に一定速度で移動させる。
次に、Ｘ線源２からＸ線Ｘ１を試料Ｓに照射すると共に、ＴＤＩセンサ４ａで試料Ｓ及び欠点Ｘを透過した透過Ｘ線を検出する。
次に、Ｘ線源２からＸ線Ｘ１を試料Ｓに照射すると共に、ＴＤＩセンサ４ａで試料Ｓ及び欠点Ｘを透過した透過Ｘ線を検出する。
このとき、試料移動機構３により試料Ｓが特定の方向Ｙ１に移動が開始されるが、図２に示すＴＤＩセンサ４ａの画像（フレーム）から検出開始時に最初にラインセンサ演算部５へ送られるＴＤＩセンサ４ａの全ブロックＢ（１～１６）の画像のＸ線強度は、検出開始領域の基準強度として図３の（ａ）に示すように、画像記憶部６に記憶されると共に画像保存部７で保存される。
なお、上記検出開始領域の基準強度ではなく、Ｘ線の検出を開始するまでに事前に試料Ｓで検出したＸ線強度を基準強度として、画像記憶部６に記憶すると共に画像保存部７に保存しても構わない。
なお、上記検出開始領域の基準強度ではなく、Ｘ線の検出を開始するまでに事前に試料Ｓで検出したＸ線強度を基準強度として、画像記憶部６に記憶すると共に画像保存部７に保存しても構わない。
上記検出開始領域では、ＴＤＩセンサ４ａにおいてＸ線強度の変動がまだ起きておらず、図３の（ａ）に示すように、全ブロックＢで同じＸ線強度の画像が得られている。
上記検出開始領域以降では、順次、試料Ｓの移動に伴ってＴＤＩセンサ４ａでＸ線強度が検出されるが、逐次又は一定時間毎に、補正係数を算出して画像の補正が行われる。
例えば、図３の（ｂ）に示すように、上記検出開始領域以降にＴＤＩセンサ４ａで得たＸ線強度（補正前画像のＸ線強度）に変動が生じている場合、この補正前画像のＸ線強度と、検出開始領域で取得した基準強度又は事前に取得した基準強度とに基づいて補正係数を算出する。
なお、各ブロックＢの画像のＸ線強度は、図中、グレースケールの濃淡で示しており、明るいほどＸ線強度が高いことを示している。
上記検出開始領域以降では、順次、試料Ｓの移動に伴ってＴＤＩセンサ４ａでＸ線強度が検出されるが、逐次又は一定時間毎に、補正係数を算出して画像の補正が行われる。
例えば、図３の（ｂ）に示すように、上記検出開始領域以降にＴＤＩセンサ４ａで得たＸ線強度（補正前画像のＸ線強度）に変動が生じている場合、この補正前画像のＸ線強度と、検出開始領域で取得した基準強度又は事前に取得した基準強度とに基づいて補正係数を算出する。
なお、各ブロックＢの画像のＸ線強度は、図中、グレースケールの濃淡で示しており、明るいほどＸ線強度が高いことを示している。
上記補正係数は、ブロックＢ毎に以下の式（１）によって計算する。
なお、補正係数は、ブロックＢ毎に算出したＸ線強度の平均に基づいて計算を行う。すなわち、強度補正部８が、各ブロックＢ中の全画素４ｇの平均Ｘ線強度を予め算出し、以下の式（１）（２）の演算に用いる。また、画素４ｇのＸ線強度は、ラインセンサ演算部５又は強度補正部８で予めシェーディング補正が行われている。すなわち、基準強度は、シェーディング補正後の画像のＸ線強度である。
次に、求めた補正係数を用いて、以下の式（２）によって補正後画像のＸ線強度を算出する。
なお、補正係数は、ブロックＢ毎に算出したＸ線強度の平均に基づいて計算を行う。すなわち、強度補正部８が、各ブロックＢ中の全画素４ｇの平均Ｘ線強度を予め算出し、以下の式（１）（２）の演算に用いる。また、画素４ｇのＸ線強度は、ラインセンサ演算部５又は強度補正部８で予めシェーディング補正が行われている。すなわち、基準強度は、シェーディング補正後の画像のＸ線強度である。
次に、求めた補正係数を用いて、以下の式（２）によって補正後画像のＸ線強度を算出する。
式（１）：補正係数＝基準強度（平均）÷補正前画像のＸ線強度（平均）
式（２）：補正後画像の各画素のＸ線強度＝補正前画像の各画素のＸ線強度×補正係数
式（２）：補正後画像の各画素のＸ線強度＝補正前画像の各画素のＸ線強度×補正係数
例えば、強度補正判定部１０において６０ｍｉｎ毎に強度補正を行うように設定されている場合、図４の（ａ）に示すように、検出開始０ｍｉｎ時の検出開始領域におけるＸ線強度を基準強度として記憶し、図４の（ｂ）（ｃ）に示すように、検出開始後６０ｍｉｎ後及び１２０ｍｉｎ後の補正前画像のＸ線強度が得られたとき、図４の（ｄ）に示すように、各Ｘ線強度について輝度プロファイルが得られる。
これらの輝度プロファイルからわかるように、Ｘ線強度が、検出開始０ｍｉｎの検出開始領域のＸ線強度（基準強度）に対して、６０ｍｉｎ後、１２０ｍｉｎ後と時間が経つほど、ブロックＢ毎にＸ線強度が大きく変動して輝度が低下してしまっている。
このため、本実施形態では、強度補正処理部１１が上記式（１）及び（２）の演算処理を行って、６０ｍｉｎ後及び１２０ｍｉｎ後の補正前画像のＸ線強度を補正することで、図５の（ａ）（ｂ）に示すように、補正後画像のＸ線強度が得られる。この結果、例えば６０ｍｉｎ後の補正後画像におけるＸ線強度の輝度プロファイルは、図５の（ｃ）に示すように、基準強度の輝度プロファイルと同様に変動が抑制されたものとなっている。
このため、本実施形態では、強度補正処理部１１が上記式（１）及び（２）の演算処理を行って、６０ｍｉｎ後及び１２０ｍｉｎ後の補正前画像のＸ線強度を補正することで、図５の（ａ）（ｂ）に示すように、補正後画像のＸ線強度が得られる。この結果、例えば６０ｍｉｎ後の補正後画像におけるＸ線強度の輝度プロファイルは、図５の（ｃ）に示すように、基準強度の輝度プロファイルと同様に変動が抑制されたものとなっている。
一方、図６の（ａ）に示す検出開始領域の基準強度に対して、図６（ｂ）に示すように、検出開始後１２０ｍｉｎ後に強度補正を行おうとした補正前画像に対し、欠点検出部９が欠点Ｘを検出した場合について説明する。
なお、画像記憶部６及び画像保存部７は、逐次、画像を記憶、保存している。
また、強度補正処理部１１は、上記式（１）（２）により逐次、補正係数を算出していると共にその値を補正係数保存部１２に記憶、保存しており、欠点検出部９は、この補正係数の変動が一定の変化量を超えて急激に発生した際に、その領域に欠点Ｘがあると判断する。すなわち、画素４ａのＸ線強度は、温度変動等によって時間と共に徐々に変動するが、突然急激に大きく変動する場合は、異物等の欠点Ｘがあると考えられるためである。
なお、画像記憶部６及び画像保存部７は、逐次、画像を記憶、保存している。
また、強度補正処理部１１は、上記式（１）（２）により逐次、補正係数を算出していると共にその値を補正係数保存部１２に記憶、保存しており、欠点検出部９は、この補正係数の変動が一定の変化量を超えて急激に発生した際に、その領域に欠点Ｘがあると判断する。すなわち、画素４ａのＸ線強度は、温度変動等によって時間と共に徐々に変動するが、突然急激に大きく変動する場合は、異物等の欠点Ｘがあると考えられるためである。
欠点検出部９が補正前画像に欠点Ｘがあると判断した場合、その補正前画像（欠点検出領域）におけるＸ線強度の輝度プロファイルは、図６の（ｃ）に示すように、検出開始領域の基準強度に対して欠点ＸのあるブロックＢで大幅に変動して輝度が低下する。このため、図６の（ａ）に示す基準強度と、図６の（ｂ）に示す欠点Ｘがある欠点検出領域のＸ線強度とから、補正係数を上記と同様に算出してしまうと、図７の（ａ）に示すように、欠点ＸのあるブロックＢだけ補正が効き過ぎてしまい、図７の（ｂ）に示すように、補正後画像が、欠点ＸのあるブロックＢ部分で異常な輝度プロファイルとなってしまう。特に、大きな異物等の欠点Ｘがある場合は、この過補正が顕著となる。
このため、本実施形態では、欠点Ｘを検出した欠点検出部９からの信号に基づき強度補正判定部１０は、図６の（ｄ）に示すように、欠点Ｘが検出された欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域、すなわち１２０ｍｉｎ直前の領域におけるＸ線強度を補正用の画像（補正前画像）として強度補正処理部１１に伝え、強度補正処理部１１が欠点直前領域におけるＸ線強度と基準強度とを用いて補正係数を計算し強度補正を行う。
このようにして、欠点Ｘがあった場合に欠点Ｘのない欠点直前領域のＸ線強度を用いて強度補正すると、図８の（ａ）に示すように、欠点ＸのあるブロックＢも他のブロックＢと同様に適正に補正が行われ、図８の（ｂ）に示すように、欠点Ｘの部分だけが局所的に強度が低下した輝度プロファイルが得られる。
このようにして、欠点Ｘがあった場合に欠点Ｘのない欠点直前領域のＸ線強度を用いて強度補正すると、図８の（ａ）に示すように、欠点ＸのあるブロックＢも他のブロックＢと同様に適正に補正が行われ、図８の（ｂ）に示すように、欠点Ｘの部分だけが局所的に強度が低下した輝度プロファイルが得られる。
このように本実施形態のＸ線検査装置１では、強度補正部８が、試料ＳのうちＸ線の検出を開始した際の最初の検出開始領域で検出したＸ線強度、又はＸ線の検出を開始するまでに事前に試料Ｓで検出したＸ線強度を基準強度とし、検出開始領域以降で検出したＸ線強度と、基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、検出開始領域以降の領域で検出した画素４ｇのＸ線強度を補正するので、長尺のシート状試料Ｓであっても強度補正を行いつつ連続的に検査を行うことができる。
すなわち、Ｘ線検出部４の温度変動等の影響がまだ生じない検出開始領域のＸ線強度、又は事前に試料で検出したＸ線強度を基準強度として設定し、この基準強度に基づいて以降に得たＸ線強度を補正することで、補正操作を行う際に試料がない区間や境界部が必要でなく、長尺の試料Ｓであってもリアルタイムで連続して長い時間でも検査を行うことができる。
また、欠点検出部９が欠点Ｘを検出した際に、強度補正部８が、欠点Ｘが検出された試料Ｓの領域である欠点検出領域で検出したＸ線強度と、欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域で検出したＸ線強度とを比較して得た補正係数に基づいて、欠点検出領域で検出した強度の補正を行うので、異物等の欠点Ｘの部分を避けて適正な補正係数で補正を行うことができる。
欠点Ｘの部分で検出した強度を用いて補正係数を算出すると、欠点ＸのせいでＸ線強度の変動が大き過ぎ、欠点検出領域で算出した補正係数が適正でないため、欠点検出領域の直前の領域、すなわち欠点がない欠点直前領域で検出したＸ線強度を用いて補正係数を算出することで、欠点検出領域についても、適正に補正を行うことができる。
欠点Ｘの部分で検出した強度を用いて補正係数を算出すると、欠点ＸのせいでＸ線強度の変動が大き過ぎ、欠点検出領域で算出した補正係数が適正でないため、欠点検出領域の直前の領域、すなわち欠点がない欠点直前領域で検出したＸ線強度を用いて補正係数を算出することで、欠点検出領域についても、適正に補正を行うことができる。
また、欠点検出部９が、補正係数の変動に基づいて欠点の有無を判定するので、異物等の欠点Ｘが有ることで補正係数が一定以上急に大きく変動するため、容易に異物等の欠点Ｘの有無を判定することができる。
さらに、強度補正部８が、ブロックＢ毎に算出したＸ線強度の平均に基づいて、対応するブロックＢ内の画素４ｇにおけるＸ線強度の補正を行うので、画素４ｇ毎に補正するよりも演算処理を軽減することができる。
さらに、強度補正部８が、ブロックＢ毎に算出したＸ線強度の平均に基づいて、対応するブロックＢ内の画素４ｇにおけるＸ線強度の補正を行うので、画素４ｇ毎に補正するよりも演算処理を軽減することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記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において種々の変更を加えることが可能である。
１…Ｘ線検査装置、２…Ｘ線源、３…試料移動機構、４…Ｘ線検出部、４ａ…ＴＤＩセンサ、４ｇ…画素、４ｌ…ラインセンサ、５…ラインセンサ演算部、６…画像記憶部、８…強度補正部、９…欠点検出部、Ｂ…ブロック、Ｓ…試料、Ｘ…欠点、Ｘ１…Ｘ線、Ｙ１…特定の方向
Claims (8)
- 試料に対してＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源からの前記Ｘ線を照射中に前記試料を特定の方向に移動させる試料移動機構と、
前記試料に対して前記Ｘ線源と反対側に設置され前記特定の方向に対して直交する方向に沿って複数の画素が並び、前記試料を透過した前記Ｘ線を前記画素で検出するラインセンサを有するＸ線検出部と、
前記画素で検出したＸ線強度を記憶する画像記憶部と、
前記画像記憶部で記憶した前記Ｘ線強度の補正を行う強度補正部と、
前記Ｘ線強度に基づいて前記試料中の欠点の有無を検出する欠点検出部とを備え、
前記試料が、検査不要部分がない長尺なシート状であり、
前記試料移動機構が、前記試料を途切れず連続して供給して移動させ、
前記強度補正部が、前記試料のうち前記Ｘ線の検出を開始した際の最初の検出開始領域で検出した前記Ｘ線強度、又は前記Ｘ線の検出を開始するまでに事前に前記試料で検出した前記Ｘ線強度を基準強度とし、前記検出開始領域以降で検出した前記Ｘ線強度と、前記基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、前記検出開始領域以降の領域で検出した前記画素の前記Ｘ線強度を補正し、
前記欠点検出部が、前記補正係数の変動に基づいて前記欠点の有無を判定することを特徴とするＸ線検査装置。 - 請求項１に記載のＸ線検査装置において、
前記欠点検出部が前記欠点を検出した際に、前記強度補正部が、前記欠点が検出された前記試料の領域である欠点検出領域で検出した前記Ｘ線強度と、前記欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域で検出した前記Ｘ線強度とを比較して得た前記補正係数に基づいて、前記欠点検出領域で検出した前記Ｘ線強度の補正を行うことを特徴とするＸ線検査装置。 - 請求項１又は２に記載のＸ線検査装置において、
前記Ｘ線検出部が、前記特定の方向に沿った複数の前記画素における電荷の蓄積と転送とを制御するラインセンサ演算部を備え、
前記ラインセンサ演算部が、複数の前記画素を複数のブロックに分けて前記ブロック毎に前記転送を行い、
前記強度補正部が、前記ブロック毎に算出した前記Ｘ線強度の平均に基づいて、対応する前記ブロック内の前記画素の前記補正を行うことを特徴とするＸ線検査装置。 - 請求項１から３のいずれか一項に記載のＸ線検査装置において、
前記Ｘ線検出部が、前記ラインセンサを前記特定の方向に沿って複数列有して行列状に前記画素が並び、前記試料を透過した前記Ｘ線を前記画素で検出するＴＤＩセンサを備えていることを特徴とするＸ線検査装置。 - Ｘ線源により試料に対してＸ線を照射するＸ線照射ステップと、
前記Ｘ線源からの前記Ｘ線を照射中に前記試料を特定の方向に連続して移動させる試料移動ステップと、
前記試料に対して前記Ｘ線源と反対側に設置され前記特定の方向に対して直交する方向に沿って複数の画素が並んだラインセンサを有したＸ線検出部により、前記ラインセンサで前記試料を透過した前記Ｘ線を前記画素で検出するＸ線検出ステップと、
前記画素で検出したＸ線強度を記憶する画像記憶ステップと、
前記記憶した前記Ｘ線強度の補正を行う強度補正ステップと、
前記Ｘ線強度に基づいて前記試料中の欠点の有無を検出する欠点検出ステップとを有し、
前記試料が、検査不要部分がない長尺なシート状であり、
前記試料移動ステップが、前記試料を途切れず連続して供給して移動させ、
前記強度補正ステップが、前記試料のうち前記Ｘ線の検出を開始した際の最初の検出開始領域で検出した前記Ｘ線強度、又は前記Ｘ線の検出を開始するまでに事前に前記試料で検出した前記Ｘ線強度を基準強度とし、前記検出開始領域以降で検出した前記Ｘ線強度と、前記基準強度とを比較して得た補正係数に基づいて、前記検出開始領域以降の領域で検出した前記画素の前記Ｘ線強度を補正し、
前記欠点検出ステップで、前記補正係数の変動に基づいて前記欠点の有無を判定することを特徴とするＸ線検査方法。 - 請求項５に記載のＸ線検査方法において、
前記欠点検出ステップで前記欠点を検出した際に、前記強度補正ステップにおいて、前記欠点が検出された前記試料の領域である欠点検出領域で検出した前記Ｘ線強度と、前記欠点検出領域の直前の領域である欠点直前領域で検出した前記Ｘ線強度とを比較して得た前記補正係数に基づいて、前記欠点検出領域で検出した前記Ｘ線強度の補正を行うことを特徴とするＸ線検査方法。 - 請求項５又は６に記載のＸ線検査方法において、
前記Ｘ線検出部が、前記特定の方向に沿った複数の前記画素における電荷の蓄積と転送とを制御するラインセンサ演算部を備え、
前記ラインセンサ演算部が、複数の前記画素を複数のブロックに分けて前記ブロック毎に前記転送を行い、
前記強度補正ステップで、前記ブロック毎に算出した前記Ｘ線強度の平均に基づいて、対応する前記ブロック内の前記画素の前記補正を行うことを特徴とするＸ線検査方法。 - 請求項５から７のいずれか一項に記載のＸ線検査方法において、
前記Ｘ線検出部が、前記ラインセンサを前記特定の方向に沿って複数列有して行列状に前記画素が並び、前記試料を透過した前記Ｘ線を前記画素で検出するＴＤＩセンサを備えていることを特徴とするＸ線検査方法。
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