KR100878777B1 - 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치에 대한 것으로, 발명의 주된 목적은 소정 위치에 마련된 엑스선 발생수단을 기준으로 하되, 검사 대상물을 올려놓을 수 있는 워커 플레이트와, 촬영용 디텍터를 역시 평면적 원운동을 진행하여 피검사물의 내부를 소정의 두께 간격으로 단층촬영 하면서 원주 방향으로 다수 촬영한 후, 이들 영상을 별도의 전용 소프트 웨어로 결합하여 입체적인 영상을 얻을 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적하는 바를 이루기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 밀폐 부스(100)의 내부에서 설치대(300)의 중앙에 마련한 엑스선 발생수단(400), 그리고 상기 설치대(300)를 이용하여 수평이 이루어지도록 마련한 중량 베이스(500), 그리고 상기 중량 베이스(500)의 상면에서 제1슬라이딩 구동기구(620)와, 제2슬라이딩 구동기구(630)와, 피검사물을 장착할 수 있도록 마련한 워커 테이블(610)을 포함하여 이루어진 워커 구동수단(600), 그리고 상기 중량 베이스(500)의 상면 지지대(310)에 설치하되, 제3슬라이딩 구동기구(720)와, 제4슬라이딩 구동기구(730)와, 촬영용 디텍터(710)를 포함하여 이루어진 디텍터 구동수단(700), 그리고 상기한 제1, 제2, 제3, 제4슬라이딩 구동기구의 구동모터들을 제어할 수 있는 슬라이딩 구동기구 제어수단(220)을 포함하여 구성한 것이다.

Description

3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치{3 DIMENSION X-RAY IMAGE CAPTURE SYSTEM}

도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 정면도

도 2는 본 발명의 내부 구성을 보인 정면도

도 3은 본 발명의 내부 구성을 보인 측면도

도 4는 도 2의 A-A선 평면도

도 5는 도 2의 B-B선 평면도

도 6은 본 발명의 구성을 이해하기 위한 일부 사시도

도 7은 본 발명의 장치를 이용한 3차원 입체 영상물의 실현 설명도

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

100: 밀폐 부스 110: 도어

200: 컴퓨터 시스템 210: 모니터

300: 설치대 310: 지지대

400: 엑스선 발생수단 410: 업다운 작동수단

411: 승강체 412: 승강레일

420: 튜브 500: 중량 베이스

600: 워커 구동수단 610: 워커 테이블

620: 제1슬라이딩 구동기구 630: 제2슬라이딩 구동기구

700: 디텍터 구동수단 710: 디텍터

720: 제3슬라이딩 구동기구 730: 제4슬라이딩 구동기구

800: 방진수단 810: 에어 스프링

820: 보조 에어 스프링

W: 피검사물 Wo: 피사체

본 발명은 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치에 대한 것으로, 더 상세하게는 피검사물의 내부를 엑스선으로 촬영하되, 다수의 층으로 나누고, 그 각각의 층에서 360°전 구간을 걸쳐 다수 촬영한 영상을 조합하고, 다시 각 층의 영상을 조합하여 하나의 입체 영상을 구성할 수 있도록 하는데 특징이 있는 것이다.

엑스선 촬영은 반도체 등의 내부를 검사하기 위한 비파괴 검사수단으로 널리 사용되고 있다.

근래에 들어서는 반도체 칩도 복층으로 구성되어 있는 제품이 많아지고, 또 그 제품들을 검사할 때는 2차원 평면적인 검사뿐만 아니라 3차원 입체적인 검사가 필요하게 되었다.

종래의 입체 영상물을 얻는 엑스선 검사장치로는 공개특허 제10-2004-0020520호가 알려져 있다.

이는 의료용으로써 피검사 대상인 환자가 소정의 위치에 고정된 상태에서 복수의 엑스선 CCD(Charge Coupled Device)장치를 통해 환자의 엑스선 영상을 수신할 패러랙스 배리어 필름이나 렌티큘러 시트, 또는 위상판 형태의 3차원 플레인(Plane)을 가지는 LCD 출력수단을 통해서 피검사물의 내부 영상을 3차원으로 표시하고자 한 것이다.

의료용이기 때문에 환자 위주로 구성되어 환자의 위치 및 방향을 가변시키지 않고, 엑스선 발생수단과 촬영 수단들이 각각 모두 구동해야 하는 번거로운 구조로 되어 있어서 제작이 어렵고 가격이 높아지는 문제점이 있고, 특히 근래의 다층 구조를 갖는 인쇄회로기판(PCB)이나 특수전자부품의 비아홀(Via Hole), 소자의 솔더 조인트(Solder Joint) 등을 정밀 검사하기에 적합하지 않다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 사항을 감안하여 새로운 형태의 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치를 제공하고자 하는 것으로, 발명의 주된 목적은 소정 위치에 마련된 엑스선 발생수단을 기준으로 하되, 검사 대상물을 올려놓을 수 있는 워커 플레이트의 위치를 평면적 원운동이 가능하도록 하고, 상기 워커 플레이트를 통과하는 엑스선을 영상화하기 위해 구비하는 촬영용 디텍터를 역시 평면 적 원운동을 진행하여 피검사물의 내부를 소정의 두께 간격으로 단층촬영 하면서 원주 방향으로 다수 촬영한 후, 이들 영상을 별도의 전용 소프트 웨어로 결합하여 입체적인 영상을 얻을 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적하는 바를 이루기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 개폐 도어가 구비된 엑스선 밀폐 부스, 그리고 상기 밀폐 부스의 내부에서 설치대의 중앙에 마련하되, 업다운 작동수단으로 써 업/다운이 가능하도록 마련한 엑스선 발생수단, 그리고 상기 설치대를 이용하여 수평이 이루어지도록 마련한 중량 베이스, 그리고 상기 중량 베이스의 상면에서 설치하되, 전/후 이동이 가능하도록 마련한 제1슬라이딩 구동기구와, 이 제1슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 좌/우 이동이 가능하도록 마련한 제2슬라이딩 구동기구와, 이 제2슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 피검사물을 장착할 수 있도록 마련한 워커 테이블을 포함하여 이루어진 워커 구동수단, 그리고 상기 중량 베이스의 상면 좌, 우측에서 소정의 높이가 유지되도록 마련한 지지대에 설치하되, 전/후 이동이 가능하도록 마련한 제3슬라이딩 구동기구와, 이 제3슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 좌/우 이동이 가능하도록 마련한 제4슬라이딩 구동기구와, 이 제4슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 피검사물을 통과한 엑스선으로써 영상물을 취할 수 있는 디텍터를 포함하여 이루어진 디텍터 구동수단, 그리고 상기한 워커 구동수단의 워커 테이블과 상기 디텍터 구동수단의 디텍터가 방사상의 방향이 항상 동일 위치를 유지한 채 작동하도록 상기 제1, 제2, 제3, 제4슬라이딩 구동기구의 구동모터들을 제어할 수 있는 슬라이딩 구동기구 제어수단을 포함하여 구성한 것이다.

이때, 상기한 중량 베이스는 석재로 이루어진 것이다.

그리고 상기한 중량 베이스는 상기한 설치대와의 사이에 방진수단을 구비하여서 된 것이다.

여기서 상기한 방진수단은 상기 중량 베이스의 사방 네 곳을 받쳐 수직 방향으로의 진동을 흡수하기 위한 복수의 에어 스프링을 구비한 것이다.

또, 상기한 방진수단은 상기한 에어 스프링의 사이 사이에서 수평 방향으로의 진동을 방지하기 위한 보조 에어 스프링을 구비하여서 된 것이다.

이하 본 발명의 구성 및 작동을 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 보인 정면도, 도 2는 본 발명의 내부 구성을 보인 정면도, 도 3은 본 발명의 내부 구성을 보인 측면도이다.

먼저, 본 발명의 장치는 엑스선을 사용하므로 밀폐 부스(100)를 사용하며, 이 밀폐 부스(100)는 도 1에서 보는 바와 같이 피검사물을 넣고 꺼내기 위한 개폐 도어(110)가 구비어 있으며, 그 일측으로 각각의 구동수단들 작동을 제어하고, 촬영된 영상을 수집하고 조합할 수 있는 컴퓨터 시스템(200)과, 그 내용을 디스플레이 할 수 있는 출력 모니터(210)가 구비되어 있다.

그리고 상기 밀폐 부스(100)의 내부에는 설치대(300)를 구비하여 다음의 엑스선 발생수단(400)과, 중량 베이스(500)와, 워커 구동수단(600)과, 디텍터 구동수 단(700)을 설치한다.

먼저, 엑스선 발생수단(400)은 엑스선 발생 튜브(420)가 승강체(411)에 구비되어 있고, 이 승강체는 승강 레일(412)에 의해 업/다운이 안내되며, 업다운을 위한 동력수단은 모터 등 통상의 동력 수단을 이용할 수 있다.

한편, 상기한 설치대(300) 위에는 그 상면이 정확한 수평을 유지하되, 다음에 설치할 워커 구동수단(600)과 디텍터 구동수단(700)이 나노(Nano) 단위의 정밀 이동을 할 것이기 때문에 정밀한 작동에 영향을 주지 않도록 중량 베이스(500)를 올려 사용하는 것이 매우 중요하다.

그래서 이 중량 베이스(500)는 온도에 따른 변화가 적고 무게가 많이 나가는 석정반이 좋다.

그리고 상기한 중량 베이스(500)는 상기한 설치대(300)와의 사이에 방진수단(800)을 구비할 필요가 있는데, 이 방진수단(800)은 도 2에서 보는 바와 같이 상기 중량 베이스(500)의 사방 네 곳을 받쳐 수직 방향으로의 진동을 흡수하기 위한 복수의 에어 스프링(810)과 상기한 에어 스프링(810)의 사이 사이에서 수평 방향으로의 진동을 방지하기 위한 보조 에어 스프링(820)을 구비하여서 된 것이다.

상기 중량 베이스(500) 위에 설치되는 워커 구동수단(600)은 도 4에서 보는 바와 같이 전/후 이동이 가능하도록 마련한 제1슬라이딩 구동기구(620)와, 이 제1슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 좌/우 이동이 가능하도록 마련한 제2슬라이딩 구동기구(630)와, 이 제2슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 피검사물을 장착할 수 있도록 마련한 워커 테이블(610)로 이루어진다.

또, 상기 중량 베이스(500) 위에서 상기 워커 구동수단(600) 보다 더 높게 설치되는 디텍터 구동수단(700)은 도 5에서 보는 바와 같이 상기 중량 베이스(500)의 상면 좌, 우측에서 소정의 높이가 유지되도록 마련한 지지대(310)에 설치한다.

이는 전/후 이동이 가능하도록 마련한 제3슬라이딩 구동기구(720)와, 이 제3슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 좌/우 이동이 가능하도록 마련한 제4슬라이딩 구동기구(730)와, 이 제4슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 피검사물을 통과한 엑스선으로써 영상물을 취할 수 있는 디텍터(710)를 포함하여 이루어진 것이다.

이어서 슬라이딩 구동기구 제어수단(220)은 상기한 워커 구동수단(600)에서 워커 테이블(610)을 구동시키기 위한 제1슬라이딩 구동기구(620)와 제2슬라이딩 구동기구, 그리고 상기 디텍터 구동수단(700)에서 디텍터(710)를 구동시키기 위한 제3슬라이딩 구동기구(720)와 제4슬라이딩 구동기구(730)를 제어하기 위한 것으로서, 컴퓨터 시스템(200) 속에 내장되며, 도 6에서 보는 바와 같이 상기한 워커 테이블(610)과 디텍터(710)가 방사상의 방향이 항상 동일 위치를 유지한 채 작동하도록 제어하는 것이 주요 기능이다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 설명한다.

먼저, 본 발명에서도 엑스선 촬영을 위한 기본적인 메카니즘은 엑스선 발생수단(400)의 튜브(420)에서 조사된 엑스선이 워커 테이블(610)에 준비된 피검사물(W)을 통과하고, 그 통과된 엑스선을 그 위의 디텍터에서 촬상하여 컴퓨터 시스템(200)으로 전송하는 것이다.

본 발명에서의 엑스선 발생수단(400)은 도 2 또는 도 3에서 보는 바와 같이 상향 90°의 조사각을 갖는데, 이러한 조사각은 필요에 따라 60°∼120°등 더 넓게 또는 더 좁게 실시할 수 있다.

워커 테이블(610)에 피검사물(W)이 탑재되면 입체 영상을 얻기 위한 구동이 시작되는 바, 그 구동은 워커 테이블(610)과 디텍터(710)가 동일한 원운동을 하도록 하는 것이다.

즉, 워커 테이블(610)의 원운동은 별도의 슬라이딩 구동기구 제어수단(220)에서 지시하는 대로 제1슬라이딩 구동기구(620)와 제2슬라이딩 구동기구(630)를 동시에 작동시켜 도 4에서 보는 바와 같은 원운동을 실현하고, 이와 동일한 방향 동일한 회전속도로 디텍터(710)를 회전시키되, 역시 슬라이딩 구동기구 제어수단(220)에서 지시하는 대로 제3슬라이딩 구동기구(720)와 제4슬라이딩 구동기구(730)를 동시에 작동시켜 도 5에서 보는 바와 같은 360°원운동을 실현하는 것이다.

이와 같은 1회의 360°원운동을 실시하는 동안 디텍터(710)는 미리 계획된 횟수만큼 피사체(Wo)에 대한 다수의 영상물을 얻을 수 있고, 그 영상물(M)에서 나타나는 피사체(Wo)의 치수(S1, S2, S3 … Sn)를 구할 수 있으며, 이들 치수를 모두 조합하여 하나의 층에서 하나의 평면적인 피사체 형상(H1)을 얻을 수 있다.

이어서, 엑스선 발생수단(400)의 높이를 업다운 작동수단(410)으로 써 가변시켜 초점 거리를 달리한 후, 다시 워커 테이블(610)과 디텍터(710)를 1회전(360°)시키면 역시 위에서와 동일한 방법으로 또 한 층의 피사체 형상(H2)를 얻을 수 있게 된다.

역시 마찬가지로, 엑스선 발생수단(400)의 높이를 업다운 작동수단(410)으로 써 가변시켜 초점 거리를 달리한 후, 다시 워커 테이블(610)과 디텍터(710)를 1회전(360°)시키면 위에서와 동일한 방법으로 또 한 층의 피사체 형상(H3)를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 반복하여 얻은 각 층의 피사체 형상들(H1, H2, H3 … Hn)을 컴퓨터 시스템(200)에서 조합하면 피사체(Wo)의 입체적인 형상을 얻을 수 있게 되는 것이다.

참고로 반도체와 같이 정밀하고 첨단적인 제품에 있어서 각 층의 구획 단위는 나노 또는 미크론 단위이며, 360°회전하는 동안 얻은 영상물(M)의 수는 16∼64컷 이상 많을수록 좋으나 본 발명의 장치를 실험할 때는 대략 16컷 정도가 실시되었었다.

상기 도면 7에서 제시한 피사체는 구형(求刑)의 형상물을 예로 들었으나, 이 러한 피사체의 모양은 어떠한 입체적인 형상이라도 모두 촬영이 가능하게 되는 것이며, 각 층의 단위를 좁게 하고, 360°회전하는 동안 얻는 영상물의 수량을 늘릴수록 더 디테일한 3차원 입체 영상물을 얻을 수 있는 것이다.

특히, 본 발명에서 실시하고자 하는 기술은 다층인쇄회로기판의 각 최소형 반도체 및 전자부품, 그리고 정밀 인쇄회로 적층시 발생되는 기판내 패턴의 이상 유무를 최대 300∼350mm로 확대하여 발견하고자 한다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 피검사물을 올려놓을 수 있는 워커 플레이트와 촬영용 디텍터를 각각의 구동수단으로써 동일한 회전각 및 속도로 회전시키는 상태에서 엑스선을 조사하여 한 층의 영상물을 얻고, 이와 같은 한 층 한층의 영상물을 조합하여 하나의 입체적 영상물을 구현할 수 있도록 하였기 때문에 종래의 촬영장치에 비하여 매우 간단한 구성 및 작동으로 3차원 입체 영상물을 얻을 수 있게 되는 것이며, 그 구성이 간단하기 때문에 월등히 저렴한 가격으로 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치를 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 개폐 도어(110)가 구비된 엑스선 밀폐 부스(100);

   상기 밀폐 부스의 내부에서 설치대(300)의 중앙에 마련하되, 업다운 작동수단(410)으로 써 업/다운이 가능하도록 마련한 엑스선 발생수단(400);

   상기 설치대(300)를 이용하여 수평이 이루어지도록 마련한 중량 베이스(500);

   상기 중량 베이스(500)의 상면에서 설치하되, 전/후 이동이 가능하도록 마련한 제1슬라이딩 구동기구(620)와, 이 제1슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 좌/우 이동이 가능하도록 마련한 제2슬라이딩 구동기구(630)와, 이 제2슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 피검사물을 장착할 수 있도록 마련한 워커 테이블(610)을 포함하여 이루어진 워커 구동수단(600);

   상기 중량 베이스(500)의 상면 좌, 우측에서 소정의 높이가 유지되도록 마련한 지지대(310)에 설치하되, 전/후 이동이 가능하도록 마련한 제3슬라이딩 구동기구(720)와, 이 제3슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 좌/우 이동이 가능하도록 마련한 제4슬라이딩 구동기구(730)와, 이 제4슬라이딩 구동기구의 위에 탑재하여 피검사물을 통과한 엑스선으로써 영상물을 취할 수 있는 디텍터(710)를 포함하여 이루어진 디텍터 구동수단(700);

   상기한 워커 구동수단(600)의 워커 테이블(610)과 상기 디텍터 구동수단(700)의 디텍터(710)가 방사상의 방향이 항상 동일 위치를 유지한 채 작동하도록 상기 제1, 제2, 제3, 제4슬라이딩 구동기구의 구동모터들을 제어할 수 있는 슬라이딩 구동기구 제어수단(220)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 중량 베이스(500)는 석재로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기한 중량 베이스(500)는 상기한 설치대(300)와의 사이에 방진수단(800)을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기한 방진수단(800)은 상기 중량 베이스(500)의 사방 네 곳을 받쳐 수직 방향으로의 진동을 흡수하기 위한 복수의 에어 스프링(810)을 구비한 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기한 방진수단(800)은 상기한 에어 스프링(810)의 사이 사이에서 수평 방향으로의 진동을 방지하기 위한 보조 에어 스프링(820)을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상물을 얻는 엑스선 촬영장치.

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