JPH0727722A - Ｘ線断層撮影装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、Ｘ線断層撮影装置及び方法に関
し、高速に画像をバックプロジェクションすることがで
きるＸ線断層撮影装置及び方法を提供することを目的と
する。 【構成】 ライン状のＸ線５１を発生するＸ線ユニット
５０と、Ｘ線ユニット５０からのライン状のＸ線５１が
照射された被検査体５２を、ライン状のＸ線５１の面に
垂直な軸６６の回りで回転させる回転手段と、被検査体
５２を透過したライン状のＸ線５１をライン状の光に変
換する光変換手段５６と、変換手段５６からのライン状
の光の面に垂直な方向に光を引き伸ばすテーパ部材５４
と、テーパ部材５４からの光を検出し、且つ、テーパ部
材５４の中心軸６４の回りで回転可能な光センサ６２
と、を含み、光センサ６２は、被検査体５２の回転と同
期して回転させられて被検査体５２の回転状態に対応す
る画像を検出するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線断層撮影装置及び
方法に関する。半導体集積装置の高密度化、高集積化に
伴って、プリント板の検査では、外観からは見えない内
部の検査を必要としている。そこで、物体の透過能力が
高く、非破壊で内部の組織や欠陥等を検査することがで
きるＸ線を用いた検査装置の開発が必要となっている。

【０００２】ところが、被検査物中の目的の部分を検査
する際に、Ｘ線を単純に一回だけ照射して撮影を行うの
では、Ｘ線を吸収する部分が多数存在している場合にこ
れらの部分が画像上で重なってしまうため、検査を正確
に行うことができない。そこで、被検査物の特定の断層
を得る技術が必要になる。

【０００３】Ｘ線を用いて断層を観測する方法として
は、ＣＴ(Computer Tomography) 方法が存在する。この
Ｘ線ＣＴ(X-ray Computerized Tomography) 方法は、被
検査体に多数の方向からＸ線を照射し、得られた透過像
に基づいてＸ線が透過した部分の画像を計算機により再
構成（バックプロジェクション）し、多数の方向からの
画像に基づいて断層画像を得る方法である。

【０００４】

【従来の技術】図４には、ＣＴの原理が示されている。
図４（Ａ）は、ＣＴの基本構成を示す。Ｘ線源１０から
のＸ線１１は、マスク１２のスリット１２ａを透過する
ことによりライン状のＸ線１１０に整形された後、被検
査体１４に照射され、前記被検査体１４を透過したライ
ン状のＸ線１１０は、Ｘ線I.I.(Image Intensifier) １
６で検出される。被検査体１４は、回転軸１８の回りで
回転するように構成されており、これにより、被検査体
１４に多数の方向からＸ線１１０を照射し、多数の方向
からの透過像を得ることができる。この多数の方向から
の透過像を再構成（バックプロジェクション）すること
により、被検査体１４の断層画像を得ることができる。

【０００５】以下、図４（Ｂ）に基づいてバックプロジ
ェクションについて説明する。被検査体１４は、その中
心にＸ線吸収部１４ａを有しており、被検査体１４にラ
イン状のＸ線２０を照射すると、透過Ｘ線波形２２が得
られる。この透過Ｘ線波形２２には、被検査体１４のＸ
線吸収部１４ａに対応して、凸部２２ａが発生してい
る。次に、被検査体１４を回転軸１８の回りで回転させ
ることにより、前記ライン状のＸ線２０と異なる方向か
らライン状のＸ線２４を被検査体１４に照射し、透過Ｘ
線波形２６を得る。この透過Ｘ線波形２６にも、被検査
体１４のＸ線吸収部１４ａに対応して、凸部２６ａが発
生している。

【０００６】前記透過Ｘ線波形２２に基づいて透過画像
２８が得られ、透過Ｘ線波形２２の凸部２２ａに対応し
て、透過画像２８には、部分２８ａが形成されている。
同様に、透過Ｘ線波形２６に基づいて透過画像３０が得
られ、透過Ｘ線波形２６の凸部２６ａに対応して、透過
画像３０には、部分３０ａが形成されている。そして、
これらの透過画像２８，３０に基づいて被検査体１４の
断層画像を得ることができ、透過画像２８の部分２８ａ
と透過画像３０の部分３０との重なった個所３２に被検
査体１４のＸ線吸収部１４ａがあることが分かる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のＣＴによる方法
においては、画像を再構成（バックプロジェクション）
する際にコンピュータを用いて計算していたため、時間
が掛かるといった問題が存在した。例えばプリント基板
を検査する際には、１チップ上に数千個の接合部（検査
部分）があるため、プリント基板を数分で検査する必要
がある。よって、従来のＣＴを用いてプリント板を検査
しようとすることは、膨大な時間が掛かり実用的ではな
かった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、高速に画像をバ
ックプロジェクションすることができるＸ線断層撮影装
置及び方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１の発明のＸ線断層撮影装置は、ライン状のＸ線
（５１）を発生するＸ線ユニット（５０）と、前記Ｘ線
ユニット（５０）からのライン状のＸ線（５１）が照射
された被検査体（５２）を、ライン状のＸ線（５１）の
面に垂直な軸（６６）の回りで回転させる回転手段と、
前記被検査体（５２）を透過したライン状のＸ線（５
１）をライン状の光に変換する手段（５６）と、前記変
換手段（５６）からのライン状の光の面に垂直な方向に
光を引き伸ばすテーパ部材（５４）と、前記テーパ部材
（５４）からの光を検出し、且つ、テーパ部材（５４）
の中心軸（６４）の回りで回転可能な光センサ（６２）
と、を含み、前記光センサ（６２）は、前記被検査体
（５２）の回転と同期して回転させられて被検査体（５
２）の回転状態に対応する画像を検出するように構成す
る。

【００１０】また、第２の発明のＸ線断層撮影方法は、
被検査体（５２）を軸（６６）の回りで回転させ、前記
軸（６６）に垂直な方向から被検査体（５２）にライン
状のＸ線（５１）を照射し、前記被検査体（５２）を透
過したライン状のＸ線（５１）をライン状の光に変換し
た後、テーパ部材（５４）を用いてライン状の光の面に
垂直な方向に光を引き伸ばし、前記光を光センサ（６
２）により検出し、被検査体（５２）の回転と同期して
テーパ部材（５４）の中心軸（６４）の回りで光センサ
（６２）を回転させることにより、被検査体（５２）の
回転状態に対応する画像を検出するように構成する。

【００１１】図１に、本発明の原理によるＸ線断層撮影
装置を示す。図１（Ａ）には、装置の構成を示し、Ｘ線
ユニット５０は、ライン状のＸ線（５１）を被検査体５
２に照射するものであり、被検査体５２を透過したライ
ン状のＸ線（５１）はテーパ部材５４の入射面５８に入
射する。テーパ部材５４の入射面５８には、Ｘ線蛍光材
５６がコーティングされており、このＸ線蛍光材５６
は、入射したＸ線を光に変換する。また、テーパ部材５
４は、特殊なテーパ状に形成され、光を上下方向に引き
伸ばす。

【００１２】図１（Ｂ）には、テーパ部材５４の入射面
５８及び出力面６０が示されており、この図１（Ｂ）か
ら、光がテーパ部材５４を通過すると前記光が上下方向
に引き伸ばされていることがわかる。前記テーパ部材５
４の出力面６０からの光は、光センサ６２により検出さ
れる。光センサ（例えばＣＣＤカメラ）６２は、テーパ
部材５４の中心軸６４の回りで回転可能であり、前記被
検査体５２の回転軸６６の回りの回転に同期して、回転
するように構成されている。

【００１３】

【作用】以下、図１のＸ線断層撮影装置の作用を説明す
る。Ｘ線ユニット５０からのライン状のＸ線５１は、被
検査体５２のうち断層画像を得たい層を透過し、テーパ
部材５４に到達する。テーパ部材５４の入射面５８には
Ｘ線蛍光材５６がコーティングされているので、テーパ
部材５４に到達したＸ線は、前記Ｘ線蛍光材５６により
光に変換される。テーパ部材５４は特殊な形状であり、
シリンドリカルレンズのように一方向にのみ光を引き伸
ばすように形成されており、前記テーパ部材５４を光が
通過すると、光は上下方向に引き伸ばされる。この上下
方向に引き伸ばされた光は、光センサ６２で検出される
ので、光センサ６２は、バックプロジェクションされた
画像を検出することになる。

【００１４】ここで、被検査体５２の回転軸６６を透過
したＸ線は、テーパ部材５４の中心軸６４に到達するよ
うに設定されている。そして、光センサ６２が被検査体
５２の回転に同期して回転させられると、光センサ６２
からのバックプロジェクション済の画像は、積算部で積
算され、これにより、断層画像を得ることができる。以
上のテーパ部材５４を用いた構成では、コンピュータを
用いた複雑な計算を行うことなく、高速に画像のバック
プロジェクションを行うことができる。

【００１５】以上のように、本発明によれば、被検査体
５２を透過したライン状のＸ線５１に基づく１ライン分
の画像をバックプロジェクションする際に、テーパ部材
５４を用いて光学的に行っているので、高速に画像をバ
ックプロジェクションすることができ、この結果、高速
に断層画像を得ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を説明する。図２に、本発明の実施例によるＸ線断層撮
影装置が示す。

【００１７】図２（Ａ）において、Ｘ線源５０ａから放
射状に照射されたＸ線は、マスク５０ｂのスリット５０
ｂにより、その一部（横１ライン）のみが通過され、ラ
イン状のＸ線５１が被検査体（例えばプリント基板）５
２に照射される。マスク５０ｂの役割は、他の部分に照
射されたＸ線の散乱Ｘ線が光センサに入射しないように
することである。なお、マスク５０ｂは、その材質が鉛
であり、蛍光板の厚さ分（Ｘ線透視画像の横１ライン、
縦１画素分）だけ孔、すなわち、スリット５０ｂが開け
られている。

【００１８】被検査体５２を透過した１ライン分のＸ線
５１は、テーパ部材５４に到達する。テーパ部材５４の
入射面５８には、前記図１の原理で説明したように、Ｘ
線蛍光材５６がコーティングされており、Ｘ線５１は、
この蛍光材５６で光に変換される。この光は、テーパ部
材５４の光ファイバプレート部５４ａで上下方向に引き
伸ばされる。ここで、テーパ部材５４は、前記図１の原
理と異なり、その上方がつぼんだ形状をしている。これ
は、被検査体５２が蛍光材５６に拡大投影されている大
きさ（幾何学的拡大率）の違いを補正するためである。

【００１９】また、実施例では、光センサを回転させる
代わりに、テーパ部材５４からの画像をダブプリズム６
８を用いて回転させた後、固定状態の光センサで検出し
ている。

【００２０】光センサとしては、ＩＣＣＤ７０が用いら
れており、図２（Ｂ）には、ＩＣＣＤの構成が示されて
いる。図２（Ｂ）において、ＩＣＣＤ７０では、I.I.
（Image Intensifier)７２とＣＣＤ７４との間がテーパ
状の光ファイバプレート７６で連結されている。そし
て、光は、I.I.７２で増幅された後、テーパ状の光ファ
イバプレート７６で縮小され、二次元ＣＣＤセンサ７４
に入射するようになっている。テーパ状の光ファイバプ
レート７６を使用することにより、レンズに比べて、集
光効率を低下させることなしに画像を効率よくＣＣＤセ
ンサ７４に入射するものである。このように、解像度の
良い蛍光材５６の画像をＩＣＣＤ７０で観測することに
より、従来のＸ線センサに比べて、高感度、高分解能に
Ｘ線を検出することができる。なお、図２（Ｂ）におい
て、符号７８はレンズ、８０はガラス、８２は光電面、
８４はＭＣＰである。

【００２１】前述したように、実施例では、光センサ
（ＩＣＣＤ）７０を回転させる代わりに、ダブプリズム
６８の回転によりＸ線透視画像を回転させた後、ＩＣＣ
Ｄ７０に入射させている。

【００２２】ここで、図３に基づいてダブプリズム６８
について説明する。ダブプリズム６８は、像回転プリズ
ムとも呼ばれており、図３（Ａ）に示されるように、プ
リズム６８を光軸６８ａを中心に回転させると、図３
（Ｂ）に示されるように、プリズム６８に入射する画像
８６に対し、プリズム６８の回転角の二倍回転させられ
た出力画像８８が得られる。なお、図３（Ａ）におい
て、ダブプリズム６８の底面は、反射面６８ｂになって
いる。

【００２３】そこで、本実施例では、ステージコントロ
ーラ９０は、被検査体５２が載置された回転ステージ９
２を回転させる際に、被検査体５２の回転角度の１／２
回転分の回転角度をダブプリズム６８に与えるようにし
ている。これにより、光センサ（ＩＣＣＤ）７０を回転
させることなく、前記図１の原理と同様の作用を得るこ
とができる。

【００２４】ダブプリズム６８で回転された画像は、二
次元ＣＣＤセンサ７４（図２（Ｂ））で観測され、コン
ピュータの画像メモリに蓄えられる。ここで、画像メモ
リは、複数個設置されており、以下、被検査体５２を微
小回転させ、同様にしてＸ線透視画像を得ることによ
り、照射方向の異なる複数の画像を得ることができる。
これを被検査体５２の全周に渡って行い、その全画像を
積算平均することにより、目的とする断層画像を得るこ
とができる。

【００２５】上記の場合、ＣＣＤセンサ７４のシャッタ
ースピードを速くして画像入力を行うと、被検査体５２
の全周で多量の画像を撮る必要が生じ、その分、大きな
メモリを必要とする可能性がある。よって、この場合、
被検査体５２の全周の画像を積算平均する際に、ＣＣＤ
センサ７４のシャッタースピードをＣＣＤセンサ７４が
飽和しない程度に遅くして、全周の画像を１〜数枚の画
像に蓄積し、この画像を積算平均するのが好ましい。

【００２６】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、テーパ部材を用いて光学的に画像をバックプロジェ
クションしているので、高速のバックプロジェクション
が可能であり、従来方法と比較して、高速に断層画像を
得ることができる。従って、被検査体としてプリント基
板を用いた場合に、高密度、高集積化されたプリント板
の検査に対処できるという効果を奏し、Ｘ線を用いたプ
リント基板の検査装置の検査速度の向上に寄与する所が
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理によるＸ線断層撮影装置を示し、
（Ａ）は装置の構成説明図であり、（Ｂ）はテーパ部材
の入射面及び出力面の説明図である。

【図２】本発明の実施例によるＸ線断層撮影装置を示
し、（Ａ）は装置の構成説明図であり、（Ｂ）はＩＣＣ
Ｄの構成説明図である。

【図３】ダブプリズムの説明図であり、（Ａ）はダブプ
リズムの構成を示し、（Ｂ）はダブプリズムを回転させ
た際の入射画像と出力画像との関係を示す。

【図４】ＣＴの原理説明図であり、（Ａ）はＣＴの基本
構成を示し、（Ｂ）はバックプロジェクションを示す。

【符号の説明】

５０…Ｘ線ユニット ５１…ライン状のＸ線 ５２…被検査体 ５４…テーパ部材 ５６…Ｘ線蛍光材 ６２…光センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 陽二 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ライン状のＸ線（５１）を発生するＸ線
   ユニット（５０）と、 前記Ｘ線ユニット（５０）からのライン状のＸ線（５
   １）が照射された被検査体（５２）を、ライン状のＸ線
   （５１）の面に垂直な軸（６６）の回りで回転させる回
   転手段と、 前記被検査体（５２）を透過したライン状のＸ線（５
   １）をライン状の光に変換する光変換手段（５６）と、 前記光変換手段（５６）からのライン状の光の面に垂直
   な方向に光を引き伸ばすテーパ部材（５４）と、 前記テーパ部材（５４）からの光を検出し、且つ、テー
   パ部材（５４）の中心軸（６４）の回りで回転可能な光
   センサ（６２）と、を含み、 前記光センサ（６２）は、前記被検査体（５２）の回転
   と同期して回転させられて被検査体（５２）の回転状態
   に対応する画像を検出することを特徴とするＸ線断層撮
   影装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＸ線断層撮影装置におい
   て、前記テーパ部材（５４）は、被検査体（５２）の厚
   さに基づく幾何学的拡大率の違いを補正する形状に設定
   されていることを特徴とするＸ線断層撮影装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載のＸ線断層撮
   影装置において、 前記光センサ（７０）は、回転させられることがなく固
   定状態であり、前記テーパ部材（５４）と前記光センサ
   （７０）との間の光路上にプリズム（６８）が配置され
   ており、被検査体（５２）の回転と同期して前記プリズ
   ム（６８）をテーパ部材（５４）の中心軸（６４）の回
   りで回転させることにより、光センサ（７０）は、被検
   査体（５２）の回転状態に対応する画像を検出すること
   を特徴とするＸ線断層撮影装置。
4. 【請求項４】 被検査体（５２）を軸（６６）の回りで
   回転させ、前記軸（６６）に垂直な方向から被検査体
   （５２）にライン状のＸ線（５１）を照射し、前記被検
   査体（５２）を透過したライン状のＸ線（５１）をライ
   ン状の光に変換した後、テーパ部材（５４）を用いてラ
   イン状の光の面に垂直な方向に光を引き伸ばし、前記光
   を光センサ（６２）により検出し、被検査体（５２）の
   回転と同期してテーパ部材（５４）の中心軸（６４）の
   回りで光センサ（６２）を回転させることにより、被検
   査体（５２）の回転状態に対応する画像を検出すること
   を特徴とするＸ線断層撮影方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のＸ線断層撮影方法におい
   て、前記テーパ部材（５４）を、被検査体（５２）の厚
   さに基づく幾何学的拡大率の違いを補正する形状に設定
   することを特徴とするＸ線断層撮影方法。
6. 【請求項６】 請求項４又は５記載のＸ線断層撮影方法
   において、前記光センサ（７０）を回転させる代わり
   に、テーパ部材（５４）と光センサ（７０）との間の光
   路上に配置されたプリズム（６８）を、被検査体（５
   ２）の回転と同期してテーパ部材（５４）の中心軸（６
   ４）の回りで回転させ、被検査体（５２）の回転状態に
   対応する画像を固定状態の光センサ（７０）により検出
   することを特徴とするＸ線断層撮影方法。