WO2018198242A1 - 検査装置、検査方法および検査対象物の製造方法 - Google Patents

検査装置、検査方法および検査対象物の製造方法 Download PDF

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岳史 大林
正行 在家
道本　隆裕
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株式会社ニコン
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Definitions

  • the present invention relates to an inspection apparatus, an inspection method, and a method for manufacturing an inspection object.
  • An inspection apparatus that irradiates an inspection object using X-rays and detects X-rays that have passed through the inspection object is known (for example, Patent Document 1).
  • An inspection apparatus that can suppress a decrease in inspection accuracy is desired.
  • the inspection apparatus includes a radiation source that irradiates an inspection object with an energy beam, a detection unit that detects an energy beam that has passed through the inspection object, and at least one of the inspection object and the radiation source. Based on a displacement mechanism that is displaced relative to the other and sets a relative position between the inspection object and the radiation source, and a detection amount distribution of the energy ray detected by the detection unit, the inspection object An internal image generation unit that generates an internal image of the object, and a control unit that controls the displacement mechanism based on a detection amount distribution of the energy rays detected by the detection unit.
  • the inspection method includes irradiating an energy beam from a radiation source to an inspection object, detecting an energy beam that has passed through the inspection object by a detection unit, and detecting the energy beam detected by the detection unit. Generating an internal image of the inspection object based on a detection amount distribution of energy rays, and detecting the inspection object and the radiation source based on the detection amount distribution of the energy rays detected by the detection unit by a displacement mechanism; And at least one of them is displaced relative to the other to set the inspection object and the radiation source.
  • the inspection method includes: irradiating an inspection object with an energy beam; detecting an energy beam that has passed through the inspection object with a detection unit; And displacing at least one of the radiation sources relative to the other to set a relative position between the inspection object and the radiation source, and a detection amount distribution of the energy rays detected by the detection unit Generating an internal image of the inspection object, and controlling the displacement mechanism based on a detection amount distribution of the energy ray detected by the detection unit.
  • the manufacturing method of the test object according to the fourth aspect acquires an internal image using the inspection apparatus according to the first aspect, and compares the internal image with a reference image.
  • FIG. 1 It is a figure which shows typically the structure of the X-ray apparatus of 1st Embodiment. It is a figure which shows the structure of a to-be-measured object typically. It is a figure for demonstrating the positional relationship of the X-ray generation part in 1st Embodiment, a to-be-measured object, and a detector. It is a figure explaining the view for changing an X-ray generation part and a to-be-measured object so that it may become predetermined
  • the X-ray apparatus irradiates the object to be measured with X-rays and detects transmitted X-rays transmitted through the object to be measured, thereby acquiring non-destructive internal information (for example, internal structure) of the object to be measured.
  • non-destructive internal information for example, internal structure
  • the X-ray apparatus is called an industrial X-ray CT inspection apparatus for inspecting an industrial part.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of an X-ray apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the X-ray apparatus 100 includes a housing 1, an X-ray source 2, a placement unit 3, a detector 4, a control device 5, and a frame 6.
  • the casing 1 is disposed on a floor surface of a factory or the like so as to be substantially parallel (horizontal) to the XZ plane, and includes an X-ray source 2, a placement unit 3, a detector 4, and a frame 6 inside. Is housed.
  • the housing 1 contains lead as a material so that X-rays do not leak outside the housing 1.
  • the X-ray source 2 emits X-rays (so-called cone beams) that are diffusion energy rays that diffuse in a conical shape with the emission point P shown in FIG. Radiate. This emission point P coincides with the focal position of an electron beam propagating in the X-ray source 2 described later.
  • the X-ray optical axis Za is an axis extending perpendicularly to the incident surface of the detector 4 from the emission point P, which is the focal position of the electron beam of the X-ray source 2.
  • the X-ray source 2 may emit a fan-shaped X-ray (so-called fan beam) or a linear X-ray (so-called pencil beam) instead of the cone-shaped X-ray.
  • the X-ray source 2 generates at least one kind of X-ray, for example, an ultra soft X-ray of about 50 eV, a soft X-ray of about 0.1 to 2 keV, an X-ray of about 2 to 20 keV, and a hard X-ray of about 20 to 100 keV.
  • an ultra soft X-ray of about 50 eV a soft X-ray of about 0.1 to 2 keV
  • an X-ray of about 2 to 20 keV an X-ray of about 2 to 20 keV
  • a hard X-ray of about 20 to 100 keV.
  • the mounting unit 3 includes a mounting table 31 on which the object 500 to be measured is fixed (mounted), and a manipulator unit 36 including a rotation driving unit 32, an X-axis moving unit 33, a Y-axis moving unit 34, and a Z-axis moving unit 35. And provided on the Z axis + side of the X-ray source 2.
  • the mounting table 31 is provided to be rotatable about the rotation axis Zr by the rotation driving unit 32.
  • the rotation drive unit 32 moves as the X-axis moving unit 33, the Y-axis moving unit 34, and the Z-axis moving unit 35 move.
  • the rotation drive unit 32 is constituted by, for example, an electric motor or the like, and rotates the mounting table 31 around a rotation axis Zr parallel to the Z axis by a rotational force generated by an electric motor controlled and driven by the control device 5 described later.
  • the mounting table 31 can hold the object to be measured 500 by a chucking mechanism described later.
  • the X-axis moving unit 33, the Y-axis moving unit 34, and the Z-axis moving unit 35 are controlled by the control device 5 and are to be measured 500 at appropriate positions within the irradiation range of the X-rays emitted from the X-ray source 2. Is moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively. Further, the Z-axis moving unit 35 is controlled by the control device 5 to move the mounting table 31 to the Z-axis so that the distance from the X-ray source 2 to the DUT 500 is projected to the detector 4 with a desired size. Move in the direction
  • the detector 4 shown in FIG. 1 is provided on the Z axis + side from the mounting table 31. That is, the mounting table 31 is provided between the X-ray source 2 and the detector 4 in the Z-axis direction.
  • the detector 4 has an incident surface 41 parallel to the XY plane, and X-rays including transmitted X-rays emitted from the X-ray source 2 and transmitted through the object to be measured 500 placed on the mounting table 31 are incident. Incident on the surface 41.
  • the detector 4 is composed of a scintillator portion containing a known scintillation substance and a light receiving portion that receives light emitted by the scintillator portion, and converts X-rays incident on the incident surface 41 of the scintillator portion into light energy.
  • the light energy is converted into electric energy by the light receiving unit and is output to the control device 5 as an electric signal.
  • the detector 4 may directly convert an incident X-ray into an electric signal without converting it into light energy and output it.
  • the detector 4 has a structure in which the scintillator portion and the light receiving portion are each divided as a plurality of pixels, and these pixels are two-dimensionally arranged. Thereby, the detection amount distribution of the X-rays radiated from the X-ray source 2 and passed through the DUT 500 can be acquired at once. An internal image of the inspection object 500 can be generated based on the detected amount distribution.
  • the frame 6 supports the X-ray source 2, the manipulator unit 36 of the mounting unit 3, and the detector 4.
  • the frame 6 is configured with sufficient rigidity. Therefore, it is possible to support the X-ray source 2, the manipulator unit 36, and the detector 4 without changing their relative positions while acquiring the projection image of the DUT 500. Further, the frame 6 is supported by a vibration isolation mechanism 61 and prevents externally generated vibrations from being transmitted to the frame 6 as they are.
  • the control device 5 includes a microprocessor, peripheral circuits, and the like.
  • the control device 5 reads and executes a control program stored in advance in a storage medium (not shown) (for example, a flash memory), thereby executing the control of the X-ray device 100. Control each part.
  • the control device 5 includes an X-ray control unit 51 that controls the operation of the X-ray source 2, a manipulator control unit 52 that controls the driving operation of the manipulator unit 36, and an object to be measured 500 based on the electrical signal output from the detector 4.
  • An image generation unit 53 that generates X-ray projection image data, which is an internal image having internal information, and a manipulator unit 36, while controlling the manipulator unit 36, a known image based on the projection image data of the measurement object 500 having different projection directions.
  • An image reconstruction unit 54 that performs reconstruction processing and generates a reconstructed image of the DUT 500 is provided as a function.
  • the image reconstruction processing includes a back projection method, a filtered back projection method, a successive approximation method, and the like.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an example of an object to be measured 500 as an inspection object to be inspected for the presence or absence of foreign matter or the like by the X-ray apparatus 100 of the present embodiment.
  • the object to be measured 500 is, for example, in the form of a film or a fiber, such as cellulose or a plastic film.
  • the DUT 500 includes a winding frame 501 and a winding target 502.
  • the winding frame 501 is formed in a columnar shape or a cylindrical shape, for example, and the winding target 502 is wound around the side surface of the columnar or cylindrical shape.
  • a winding target 502 formed in a sheet shape is wound around a winding frame 501 will be described as an example.
  • the winding frame 501 and the winding target 502 are different from each other in material. For this reason, the X-ray absorption coefficient differs between the reel 501 and the winding target 502.
  • the winding frame 501 is made of a material having higher rigidity than the winding target 502. Therefore, the X-ray absorption coefficient of the winding frame 501 is higher than that of the winding target 502. Therefore, the X-ray transmittance of the winding target 502 is higher than the X-ray transmittance of the winding frame 501.
  • the DUT 500 is not limited to a structure in which the winding target 502 is wound around the winding frame 501.
  • the DUT 500 includes a first member and a second member having a different X-ray absorption coefficient from the first member, and has a structure in which the first member and the second member are in contact with each other with a boundary surface.
  • the DUT 500 has a configuration in which a first member having an X-ray absorption coefficient higher than that of the second member is formed, for example, in a flat plate shape, and the second member is laminated on the flat plate-like first member. be able to.
  • the reel 501 is held by the chucking mechanism provided on the mounting table 31 and the boundary surface 503 between the reel 501 and the winding target 502, that is, the reel 501. Are inspected for the presence or absence of defects such as foreign matter or the like between the winding target 502 and the side surface of the cylinder or cylinder forming the winding.
  • the X-ray apparatus 100 inspects the DUT 500
  • the X-ray apparatus 100 and the X-ray apparatus 100 are connected to the DUT 500 based on the electric signal output from the detector 4 according to the intensity distribution of the X-rays incident on the detector 4.
  • a relative position with the radiation source 2 is set. Details will be described below.
  • FIG. 3A schematically illustrates the case where the optical axis Za of the X-ray from the X-ray source 2 passes through the region of the reel 501.
  • the energy ray L11 passes through the region 503f on the Z-direction end side of the boundary surface 503 between the winding frame 501 and the winding target 502 and passes through the region 503f.
  • the light passes through 502 and enters the position Y11 of the detector 4.
  • the energy beam L12 passes through the winding frame 501 and passes through the region 503r on the Z direction + side end portion of the boundary surface 503 and enters the position Y12 of the detector 4.
  • the change in the X-ray transmittance due to the foreign object Pa overlaps with the change in the transmittance due to the change in the distance transmitted through the reel 501, and thus the foreign object Pa is detected. It may be difficult to do.
  • FIG. 3C schematically illustrates a case where the optical axis Za of the X-ray from the X-ray source 2 passes through the Y direction + side without passing through the reel 501.
  • the energy ray L ⁇ b> 21 passes through the winding target 502 and is at the end of the boundary surface 503 between the winding frame 501 and the winding target 502 on the Z direction + side.
  • the light After passing through the region 503r, the light enters the position Y21 of the detector 4.
  • the energy beam L22 passes through the region 503f on the Z direction-side end of the boundary surface 503 between the winding frame 501 and the winding target 502, passes through the winding frame 501, and enters the position Y22 of the detector 4. .
  • the value S1 of the electric signal output from the region of the detector 4 on which the energy ray passing through the Y direction minus side from the energy ray L21 is incident is It is larger than the value S3 of the electrical signal output from the region of the detector 4 on which the energy ray passing through the Y direction + side from the line L22 enters.
  • transmits the winding frame 501 increases as it approaches toward the energy line L22 from the energy line L21.
  • the X-ray transmittance decreases, so the electrical signal output from the detector 4 decreases from S1 at the position Y11 toward S3 at the position Y12. That is, it changes like S2.
  • This state is shown in FIG.
  • the change in the X-ray transmittance due to the foreign object Pa overlaps with the change in the X-ray transmittance due to the change in the distance transmitted through the reel 501. It may be difficult to detect the foreign object Pa.
  • FIG. 3E schematically illustrates a case where the optical axis Za of the X-ray from the X-ray source 2 propagates along the boundary surface 503 between the winding frame 501 and the winding target 502.
  • the energy ray L ⁇ b> 3 passing through the optical axis Za is transmitted along the boundary surface 503 between the winding frame 501 and the winding target 502.
  • Energy rays passing through the Y direction minus side from the energy rays L3 pass only through the winding target 502, and energy rays passing through the Y direction plus side from the energy rays L3 pass through only the winding frame 501.
  • the value of the electric signal output from the detector 4 is that the energy ray that has passed through only the winding object 502 is incident on the Y direction minus side, and the winding is on the Y direction plus side, with the incident position of the energy ray L3 as a boundary. Energy rays that have passed through only the frame 501 are incident. Therefore, the value of the electrical signal output from the detector 4 changes abruptly between S1 and S3. This state is shown in FIG. In this case, the foreign matter Pa is present at or near the boundary surface 503, and the change in the X-ray transmittance due to the foreign matter is the change in the X-ray transmittance due to the change in the distance transmitted through the reel 501. Since the change in the X-ray transmittance due to the foreign material Pa is detected only with respect to the transmittance of the winding target 502 without overlapping, the foreign material Pa can be accurately detected.
  • the X-ray apparatus 100 irradiates X-rays from the X-ray source 2 toward the DUT 500 in a state where the X-ray source 2 and the DUT 500 are in an arbitrary positional relationship, and a detector 4, the relative position between the X-ray source 2 and the DUT 500 is set based on the detected amount distribution of the X-rays incident on the X-ray 4.
  • the X-ray apparatus 100 controls the manipulator 36 that is a displacement mechanism so that the detector 4 has a positional relationship in which only the X-rays that have passed through the winding target 502 of the DUT 500 are detected.
  • the X-ray apparatus 100 controls the manipulator 36 so that the optical axis Za is in a direction along the boundary surface 503 between the winding frame 501 and the winding target 502. That is, the DUT 500 and the X-ray source 2 are set so as to have the positional relationship shown in FIG.
  • the X-ray control unit 51 measures X-rays on the X-ray source 2 for each state in which the relative positional relationship in the Y direction between the X-ray source 2 and the DUT 500 is different.
  • the object 500 is irradiated.
  • the manipulator control unit 52 detects the X-ray incident position and the detection amount distribution (that is, the detection target distribution) when the X-ray is irradiated from the X-ray source 2 and enters the detector 4 for each state in which the positional relationship is different. Based on the brightness value of the projected image of the measurement object 500, a process for obtaining the positional relationship shown in FIG. 3E (hereinafter referred to as a target positional relationship) is performed.
  • the manipulator control unit 52 determines the position of the luminance value based on the distribution information of the luminance value of the projection image based on the electrical signal output from the detector 4 and the position in the Y direction on the detector 4 where the X-rays are incident. A distance ⁇ Y in the Y direction in a region that changes in accordance with is calculated. At the same time, the distance from the position where the energy beam is perpendicularly incident on the detector 4 to Y12 is calculated, and the distances ⁇ Y and Y are plotted. In order to calculate the distance ⁇ Y, a graph as shown in FIGS.
  • 3B, 3D, and 3F is created by plotting the detected luminance value and the position in the Y direction.
  • the graph shown in FIG. 3B is created by approximating the plot result with three straight lines.
  • the intersection of two straight lines out of the three straight lines see symbols S1, S2 and S3 in FIG. 3B), that is, the intersection of the straight lines S1 and S2 and the straight line S2 in FIG.
  • the distance ⁇ Y can be calculated from the position of the intersection with S3.
  • the difference between the intersection Y11 of the straight lines S1 and S2 and the intersection Y12 of the straight lines S2 and S3 is the distance ⁇ Y when the X-ray source 2 and the DUT 500 are in the positional relationship shown in FIG. (Distance ⁇ Y1 shown in FIG. 3B).
  • the distance ⁇ Y is calculated in the same manner even when the positional relationship between the X-ray source 2 and the DUT 500 is changed. If the positional relationship between the X-ray source 2 and the DUT 500 is changed to the relationship shown in FIG. 3C, the distance ⁇ Y2 shown in FIG. 3D is calculated as the distance ⁇ Y. A plurality of calculated distances ⁇ Y and a position in the Y direction on the detector 4 used when calculating the distance ⁇ Y are plotted.
  • FIG. 4A schematically shows an example of a plurality of plots.
  • the plurality of plots are approximated by two straight lines S4 and S5, and the distance ⁇ Y has a minimum value.
  • the reason why the distance ⁇ Y has a minimum value on the graph shown in FIG. FIG. 4B shows the detection of the X-ray source 2, the DUT 500 and the detection when the optical axis Za of the X-ray from the X-ray source 2 passes through the reel 501, as in the case of FIG. It is the figure which showed the container 4 typically.
  • FIG. 4B shows the detection of the X-ray source 2
  • the DUT 500 the detection when the optical axis Za of the X-ray from the X-ray source 2 passes through the reel 501, as in the case of FIG. It is the figure which showed the container 4 typically.
  • the length (thickness) in the Z direction of the reel 501 of the object 500 to be measured is ⁇ z
  • the distance in the Z direction from the X-ray source 2 to the object 500 is z
  • X The distance from the radiation source 2 to the incident surface 41 of the detector 4 is defined as FID.
  • the position in the Y direction of the boundary surface 503 having the largest distance in the Y direction + side is defined as y.
  • the manipulator control unit 52 propagates along the boundary surface 503 of the reel 501 and the vicinity thereof every time the positional relationship in the Y direction between the X-ray source 2 and the DUT 500 is changed according to the above-described concept.
  • the distance ⁇ Y is calculated from the position Y on the detector 4 on which the X-rays are incident and Equation (3). That is, the manipulator control unit 52 calculates the distance ⁇ Y based on the acquired X-ray detection amount distribution for each of a plurality of different positional relationships in the Y direction between the mounting table 31 and the detector 4 and moves the Y axis.
  • the unit 34 is controlled.
  • the manipulator control unit 52 detects the position Y at the detector 4 based on the luminance value using the projection image that is the internal image generated by the image generation unit 53.
  • the manipulator control unit 52 may detect the position Y in the detector 4 using the three-dimensional data (tomographic image data) generated by the image reconstruction unit 54 as an internal image.
  • the manipulator control unit 52 calculates the target positional relationship y based on the approximate straight line shown in FIG. 4A using the calculated plurality of distances ⁇ Y.
  • the manipulator control unit 52 calculates the amount of movement of the mounting table 31 to reach this position y.
  • the target positional relationship y is calculated as the movement amount y by the following formula (4) using the above formulas (1) and (2).
  • Movement amount y ⁇ t / (FID / z ⁇ FID / (z + ⁇ z)) (4)
  • the manipulator control unit 52 outputs a signal instructing movement by the movement amount y to the Y-axis movement unit 34 to move the mounting table 31 in the Y direction by the movement amount y.
  • the target position is obtained by using the positions Y on the plurality of detectors 4 obtained each time the X-ray source 2 and the DUT 500 are set to have different Y-direction positional relationships.
  • the relationship y was calculated.
  • the target positional relationship y can be calculated from two different positions Y.
  • the target positional relationship y when the distance ⁇ Y becomes the minimum value is calculated by creating an approximate line in which two different positions Y and the distance ⁇ Y are plotted.
  • FIG. 5A uses the position Y at the detector 4 acquired in the state shown in FIG. 3A and the position Y at the detector 4 acquired in the state shown in FIG.
  • An example of the approximate line created in this case is schematically shown.
  • FIG. 5A shows a case where the point Q2 (Y2, ⁇ Y2) is moved to the point Q2 ′ (Y2, ⁇ Y2), for example.
  • the value of Y3 at the point Q3 (Y3, 0) is the target positional relationship y where the distance ⁇ Y is a minimum value.
  • the distance ⁇ Y is based on the plurality of positions Y in the detector 4 obtained in a plurality of states in which the positional relationship in the Y direction between the X-ray source 2 and the DUT 500 is different.
  • the example of calculating the target positional relationship y that is the minimum value is given as an example, the present invention is not limited to this.
  • the positional relationship in the Y direction between the X-ray source 2 and the DUT 500 is changed.
  • the target positional relationship y that is the minimum value of the distance ⁇ Y may be calculated.
  • the manipulator control unit 52 calculates the inclination ⁇ z / z of the above-described equation (3), and creates an approximate straight line of the inclination ⁇ z / z that passes through the acquired distance ⁇ Y and the position Y.
  • the value of the position Y when the distance ⁇ Y becomes 0 in this approximate straight line is calculated as the target positional relationship y where the distance ⁇ Y becomes the minimum value.
  • step S ⁇ b> 1 the X-ray control unit 51 irradiates the measurement object 500 held by the chucking mechanism of the mounting table 31 with X-rays and proceeds to step S ⁇ b> 2.
  • a three-claw chucking mechanism 311 that can be inserted into a hollow region is preferable if the winding frame 501 is a hollow annular structure.
  • the three-claw chucking mechanism 311 opens to the outside and presses the inner peripheral surface of the hollow area to the outside, so that the reel 501 May be held by the mounting table 31.
  • the chucking method of the DUT 500 is not limited to this example.
  • the measurement object 500 placed on the placement table 31 is set to an arbitrary position with respect to the X-ray source 2, the X-axis, Y-axis, and Z-axis positional relationships.
  • the positional relationship between the X-ray source 2 and the DUT 500 and the Z-axis (that is, the magnification direction) is set to a position desired by the user, and the X-ray source 2 emits X-rays. May be.
  • step S2 the image generation unit 53 generates an internal image based on the electrical signal output from the detector 4, and proceeds to step S3.
  • step S3 the manipulator control unit 52 calculates the distance ⁇ Y on the detector 4 of the region where the luminance value changes based on the relationship between the luminance value distribution information of the generated internal image and the position Y, and in step S4. Proceed to In step S4, it is determined whether or not a predetermined number of positions Y and distance ⁇ Y have been acquired. If the predetermined number of positions Y and the distance ⁇ Y are acquired, step S4 is affirmed and the process proceeds to step S5. If the predetermined number of positions Y and the distance ⁇ Y are not acquired, step S4 is performed. A negative determination is made in S4, and the process proceeds to Step S6.
  • step S6 the manipulator control unit 52 controls the Y-axis moving unit 34 to move the mounting table 31 by a predetermined movement amount along the Y direction.
  • step S5 the manipulator control unit 52 calculates the target positional relationship y of the mounting table 31 using the plurality of acquired positions Y and the distance ⁇ Y, and proceeds to step S7. Note that when the manipulator control unit 52 calculates the target positional relationship y based on one position Y and the distance ⁇ Y, the process of step S4 need not be performed.
  • step S7 the manipulator control unit 52 calculates the amount of movement of the mounting table 31 in the Y direction based on the calculated target positional relationship y, and controls the Y-axis moving unit 34 to move the mounting table 31 in the Y direction. It moves along, and a process is complete
  • the X-ray apparatus 100 performs measurement processing for the DUT 500.
  • the control device 5 controls the Z-axis moving unit 35 to move the mounting table 31 relative to the X-ray source 2 and the detector 4 and to measure the object 500 at a desired magnification.
  • the manipulator control unit 52 controls the rotation driving unit 32 to rotate the mounting table 31 that supports the object to be measured 500 about the rotation center axis Zr.
  • the X-ray controller 51 controls the X-ray source 2 to irradiate the DUT 500 with X-rays.
  • the detector 4 detects transmitted X-rays that the mounting table 31 has transmitted through the DUT 500 at every predetermined rotation angle, and outputs the detected X-rays to the control device 5 as an electrical signal.
  • the image generation unit 53 of the control device 5 generates projection image data of the entire object to be measured 500 for each projection direction based on the electrical signal acquired for each rotation angle of the mounting table 31. That is, the image generation unit 53 generates projection image data of the entire object to be measured 500. As described above, the measurement is performed with the X-ray source 2 and the DUT 500 set so as to have a target positional relationship.
  • the generated projection image which is an internal image, is generated between the boundary surface 503 between the winding object 502 and the winding frame 501 of the object to be measured 500, the layered winding object 502, and the winding object 502 itself. At least one of the images inside is included.
  • a threshold value or the same X-ray emission amount is determined based on a predetermined luminance value according to the X-ray emission amount of the X-ray source 2 at the time of inspection.
  • the manipulator control unit 52 controls the Y-axis moving unit 34 based on the X-ray detection amount distribution detected by the detector 4. Thereby, for example, when inspecting the presence or absence of foreign matter in the vicinity of a boundary between members having different absorption coefficients in the inspection object 500, the measured object 500 and the X-ray source 2 are set at relative positions suitable for the inspection. Thus, defective inspection can be suppressed.
  • the manipulator control unit 52 controls the Y-axis moving unit 34 so that the detector 4 has a positional relationship in which only the winding target 502 of the device under test 500 is detected.
  • the manipulator control unit 52 determines that the positional relationship between the X-ray source 2 and the DUT 500 is the X-ray from the X-ray source 2 along the boundary surface 503 between the winding frame 501 and the winding target 502.
  • the Y-axis moving unit 34 is controlled so as to have a positional relationship such that a part of the energy lines propagate.
  • the generated internal image is prevented from being an image having a dark portion with a low luminance value affected by the reel 501 having a large X-ray absorption coefficient and a bright portion with little influence of the reel 501. it can. Accordingly, since it is possible to inspect the presence or absence of defects occurring in the winding target 502 using an internal image in which the background brightness is uniform throughout, it is easy to detect minute defects, and inspection accuracy Can be improved.
  • the manipulator control unit 52 controls the Y-axis moving unit 34 based on the detection amount distribution of the energy rays propagating on the boundary surface 503 between the winding target 502 and the winding frame 501 or in the vicinity thereof. Thereby, the positional relationship between the X-ray source 2 and the DUT 500 for propagating X-rays along the boundary surface 503 of the reel 501 can be calculated.
  • the Y-axis moving unit 34 displaces the mounting surface of the mounting table 31 on which the inspection object is mounted in the Y direction that intersects the propagation direction of the energy beam with respect to the detector 4. Thereby, it is possible to set the positional relationship between the X-ray source 2 and the DUT 500 for propagating X-rays along the boundary surface 503 of the reel 501.
  • the manipulator control unit 52 acquires energy ray detection amount distribution for each of a plurality of different positional relationships between the mounting table 31 and the detector 4, and a plurality of acquired plurality of different positional relationships. Based on the detected amount distribution of the energy rays, control to the Y-axis moving unit 34 is performed. Thereby, the calculation accuracy of the positional relationship between the X-ray source 2 and the DUT 500 for propagating X-rays along the boundary surface 503 of the reel 501 can be improved.
  • the mounting table 31 is movable along the Y-axis direction
  • the present invention is not limited to this example.
  • the mounting table 31 is composed of, for example, a gonio stage and can rotate on the YZ plane about an inclined axis Xr (for example, an axis parallel to the X axis) intersecting the Z axis that is the X-ray propagation direction. Can be configured.
  • FIG. 7 schematically illustrates the positional relationship between the DUT 500 and the X-ray source 2.
  • FIG. 7A schematically shows the case where the optical axis Za of the X-ray from the X-ray source 2 passes through the reel 501 as in FIG. 3A
  • FIG. 7A schematically shows a state where the mounting table 31 is displaced from the state of FIG.
  • the manipulator control unit 52 determines the energy ray and the optical axis Za of the X-ray based on the distance FID from the X-ray source 2 to the detector 4 and the position Y on the detector 4 where the X-ray is incident. Is calculated.
  • the manipulator control unit 52 rotates the mounting table 31 by an angle ⁇ about the tilt axis Xr. That is, the X-ray source 2 and the DUT 500 have a target positional relationship at the position where the mounting table 31 is rotationally driven at an angle ⁇ .
  • the mounting table 31 is displaced about the tilt axis Xr in a direction intersecting the energy beam propagation direction so that the boundary surface 503 of the winding frame 501 of the DUT 500 follows the energy beam propagation direction.
  • the positional relationship can be changed.
  • FIG. 8A schematically shows an incident surface 41 of the detector 4 and a detection region 42 for detecting X-rays from the X-ray source 2.
  • a detection region 42 is provided on the incident surface 41 of the detector 4, for example, as a rectangular region, and based on the intensity of X-rays incident on the detection region 42, the detector An electronic signal is output from 4 to generate an internal image.
  • FIG. 8B is a diagram schematically showing the positional relationship between the X-ray source 2 and the DUT 500 and the detector 4 in Modification 2.
  • the X-ray source 2 and the X-ray source 2 are arranged so that the energy ray Le at the peripheral edge of the X-ray from the X-ray source 2 reaches the edge in the Y direction + side of the detection region 42 of the detector 4.
  • the positional relationship with the detector 4 is set.
  • the X-ray source 2 and the DUT are measured using the method of the first embodiment described above so that the energy beam Le propagates along the boundary surface 503 of the reel 501 of the DUT 500.
  • the positional relationship with 500 is set.
  • the X-ray transmitted through the winding object 502 of the object to be measured 500 can reach the detection area 42 of the detector 4, so that the detection area 42 of the detector 4 can be used effectively and wound.
  • An internal image of the capture target 502 can be generated.
  • the energy ray Le of the peripheral part of X-rays reach the edge of the detection region 42 of the detector 4. Even if the positional relationship is set so that the energy rays that are not the peripheral energy rays but propagate along the boundary surface 503 of the reel 501 of the object to be measured 500 reach the edge of the detection region 42 of the detector 4. Good. In this case, since the energy rays that pass through the winding frame 501 do not reach the detection region 42 of the detector 4, the projected image of the winding frame 501 is not included in the internal image. Therefore, an internal image of the winding target 502 can be generated by effectively using the detection area 42 of the detector 4.
  • the X-ray apparatus 100 in which the X-ray source 2, the placement unit 3, and the detector 4 are arranged in parallel with the floor surface of a factory or the like has been described as an example.
  • the X-ray source 2, the placement unit 3, and the detector 4 may be placed in a direction perpendicular to the floor surface of a factory or the like.
  • the placement unit 3 may be disposed between the X-ray source 2 and the detector 4.
  • the X-ray source 2 may be disposed on the floor surface side, or the detector 4 may be disposed on the floor surface side.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2015-083932 discloses an example of the arrangement of such an X-ray source 2, mounting unit 3, and detector 4.
  • the winding target manufacturing system of the present embodiment manufactures a molded product composed of a winding frame and a winding target described in the first embodiment, for example.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the manufacturing system 400 according to the present embodiment.
  • the manufacturing system 400 includes the X-ray apparatus 100 described in the first embodiment and each modification, a creation apparatus 410, a molding apparatus 420, a control system 430, and a repair apparatus 440.
  • the creation device 410 performs a creation process for creating a winding target to be wound on a reel based on design information and the like.
  • the molding apparatus 420 performs a molding process for creating a molded product by winding the winding target created by the creation apparatus 410 around a winding frame.
  • the X-ray apparatus 100 performs a measurement process for measuring the shape of the molded product molded by the molding apparatus 420.
  • the X-ray apparatus 100 generates an internal image representing internal information of the molded product, which is a measurement result of measuring the molded product, and outputs the internal image to the control system 430.
  • the control system 430 includes a storage unit 431 and an inspection unit 432. In the storage unit 431, an internal image of a molded product that is a non-defective product is stored in advance as a reference image.
  • the inspection unit 432 determines whether or not the molded product molded by the molding apparatus 420 is molded according to the design information. In other words, the inspection unit 432 determines whether or not the formed molded product is a non-defective product. In this case, the inspection unit 432 reads the reference image stored in the storage unit 431 and performs an inspection process for comparing the reference image with the internal image generated by the X-ray apparatus 100. The inspection unit 432 compares the coordinates of the molded product in the reference image with the coordinates of the molded product in the corresponding internal image, and the coordinates of the molded product on the reference image match the coordinates of the molded product on the internal image.
  • the inspection unit 432 determines whether or not the coordinate difference is within a predetermined range, If it is within the predetermined range, it is determined that the defective product can be repaired.
  • the reference image and the internal image are not limited to the projection image, the three-dimensional data, and the tomographic image data.
  • the reference image and the internal image are a bird's-eye view image showing the appearance of the measurement object 500 or a profile information of pixel value distribution. Also good.
  • the profile information of the pixel value distribution is a graph in which, for example, the horizontal axis is set as position information of the measurement object 500 and the vertical axis is set as pixel value information such as a luminance value.
  • the inspection unit 432 may determine that the product is defective when a plurality of extreme values appear on the graph that is the profile information of the pixel value distribution, and may determine that the product is non-defective when the number of extreme values is one or less. Further, the pass / fail determination may be performed based on threshold information indicating an upper limit value or a lower limit value indicating a non-defective product range instead of the reference image.
  • the inspection unit 432 outputs repair information indicating the defective portion and the repair amount to the repair device 440.
  • the defective part is the coordinates of the molded part on the internal image that does not match the coordinates of the molded part on the reference image
  • the repair amount is the coordinate of the molded part on the reference image and the internal image on the defective part. It is the difference from the coordinates of the molded product.
  • the repair device 440 performs a repair process for reworking a defective part of the molded product based on the input repair information.
  • the repair device 440 performs a process of removing a defect that is a defective part in the molded product by a repair process.
  • step S11 the creation device 410 performs a creation process for creating a winding target and proceeds to step S12.
  • step S12 the molding apparatus 420 performs a molding process of creating a molded product by winding the created winding object around a winding frame by a winding process, and the process proceeds to step S13.
  • step S13 the X-ray apparatus 100 performs a measurement process, measures the shape of the molded product, outputs an internal image, and proceeds to step S14.
  • step S14 the inspection unit 432 performs an inspection process for comparing the reference image stored in the storage unit 431 with the internal image measured and output by the X-ray apparatus 100, and the process proceeds to step S15.
  • step S15 based on the result of the inspection process, the inspection unit 432 determines whether or not the molded product that is wound and molded by the molding apparatus 420 is a non-defective product. If the molded product is a non-defective product, that is, if the coordinates of the molded product in the reference image match the coordinates of the molded product in the internal image, an affirmative determination is made in step S15 and the process ends.
  • step S15 If the molded product is not a good product, that is, if the coordinates of the molded product in the reference image and the coordinates of the molded product in the internal image do not match, a negative determination is made in step S15 and the process proceeds to step S16.
  • step S16 the inspection unit 432 determines whether or not the defective part of the molded product can be repaired. If the defective portion is not repairable, that is, if the difference between the coordinates of the molded product in the reference image and the coordinates of the molded product in the internal image exceeds the predetermined range, a negative determination is made in step S16. To finish the process. If the defective portion can be repaired, that is, if the difference between the coordinates of the molded product in the reference image and the coordinates of the molded product in the internal image is within a predetermined range, step S16 is affirmed and step S17 is determined. Proceed to In this case, the inspection unit 432 outputs repair information to the repair device 440. In step S17, the repair device 440 performs a repair process on the molded product based on the input repair information, and returns to step S13.
  • the X-ray apparatus 100 performs a measurement process for acquiring an internal image of a molded product created by the creation apparatus 410 and the molding apparatus 420, and the inspection unit 432 of the control system 430 obtains an internal image obtained by the measurement process.
  • An inspection process for comparing the image and the reference image stored in the storage unit 431 is performed. Therefore, it is possible to obtain quality control of molded products by acquiring defect inspection of molded products and information inside molded products by nondestructive inspection and determining whether molded products are good products created according to design information. Contribute to.
  • the repair device 440 performs a repair process for removing a defective part to be wound based on the internal image based on the comparison result of the inspection process. Therefore, when the defective part of the molded product can be repaired, the defective part can be removed, which contributes to the production of a high-quality molded product close to the design information.
  • the mounting table 31 on which the object to be measured 500 is mounted is the Y-axis moving unit 34, the X-axis moving unit 33, and the Z-axis moving unit 35.
  • the mounting table 31 does not move in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and the X-ray source 2 and the detector 4 are moved in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, so that The radiation source 2 and the detector 4 may be moved relative to each other.
  • the X-ray apparatus 100 does not use the X-ray source 2 that emits X-rays as energy rays, but irradiates, for example, ⁇ rays or neutron rays as energy rays.
  • the structure provided with a source may be sufficient.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .

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Abstract

検査装置は、検査対象物へエネルギー線を照射する線源と、検査対象物を通過したエネルギー線を検出する検出部と、検査対象物および前記線源の少なくとも一方を他方に対して相対的に変位させ、検査対象物と線源との相対位置を設定する変位機構と、検出部により検出されたエネルギー線の検出量分布に基づいて、検査対象物の内部画像を生成する内部画像生成部と、検出部で検出されたエネルギー線の検出量分布に基づき、変位機構を制御する制御部と、を有する。

Description

検査装置、検査方法および検査対象物の製造方法
　本発明は、検査装置、検査方法および検査対象物の製造方法に関する。
　Ｘ線を用いて検査対象に照射し、その検査対象を通過したＸ線を検出する検査装置が知られている（たとえば特許文献１）。検査精度の低下を抑制できる検査装置が望まれている。
米国特許出願公開第２０１３／００８３８９６号明細書
　第１の態様による検査装置は、検査対象物へエネルギー線を照射する線源と、前記検査対象物を通過したエネルギー線を検出する検出部と、前記検査対象物および前記線源の少なくとも一方を他方に対して相対的に変位させ、前記検査対象物と前記線源との相対位置を設定する変位機構と、前記検出部により検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づいて、前記検査対象物の内部画像を生成する内部画像生成部と、前記検出部で検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づき、前記変位機構を制御する制御部と、を有する。
　第２の態様による検査方法は、線源から検査対象物へエネルギー線を照射することと、前記検査対象物を通過したエネルギー線を検出部により検出することと、前記検出部により検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づく前記検査対象物の内部画像を生成することと、変位機構により、前記検出部により検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づき、前記検査対象物および前記線源の少なくとも一方を他方に対して相対的に変位させ、前記検査対象物と前記線源とを設定することと、からなる。
　第３の態様による検査方法は、線源から検査対象物へエネルギー線を照射することと、前記検査対象物を通過したエネルギー線を検出部により検出することと、変位機構により、前記検査対象物および前記線源の少なくとも一方を他方に対して相対的に変位させ、前記検査対象物と前記線源との相対位置を設定することと、前記検出部により検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づいて、前記検査対象物の内部画像を生成することと、前記検出部で検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づき、前記変位機構を制御することと、を有する。
　第４の態様による検査対象の製造方法は、第１の態様の検査装置を用いて内部画像を取得し、前記内部画像と参照画像とを比較する。
第１の実施の形態のＸ線装置の構成を模式的に示す図である。 被測定物の構造を模式的に示す図である。 第１の実施の形態におけるＸ線発生部と被測定物と検出器との位置関係を説明するための図である。 Ｘ線発生部と被測定物とを所定の位置関係となるように変更するための考え方を説明する図である。 Ｘ線発生部と被測定物とを所定の位置関係となるように変更するための考え方を説明する図である。 第１の実施の形態のＸ線装置の動作を説明するためのフローチャートである。 変形例１における被測定物とＸ線発生部との位置関係を模式的に例示する図である。 変形例２におけるＸ線発生部と被測定物との検出器との位置関係を模式的に示す図である。 第２の実施の形態における製造システムの要部構成を模式的に示すブロック図である。 第２の実施の形態における製造システムの動作を説明するフローチャートである。
－第１の実施の形態－
　図面を参照しながら、第１の実施の形態による検査装置としてのＸ線装置について説明する。Ｘ線装置は、被測定物にＸ線を照射して、被測定物を透過した透過Ｘ線を検出することにより、被測定物の内部情報（たとえば内部構造）等を非破壊で取得する。被測定物が、たとえば機械部品や電子部品等の産業用部品が対象である場合には、Ｘ線装置は産業用部品を検査する産業用Ｘ線ＣＴ検査装置と呼ばれる。
　図１は本実施の形態によるＸ線装置１００の構成の一例を示す図である。なお、説明の都合上、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる座標系を図示の通りに設定する。
　Ｘ線装置１００は、筐体１、Ｘ線源２、載置部３、検出器４、制御装置５およびフレーム６を備えている。筐体１は、工場等の床面にＸＺ平面と実質的に平行（水平）となるように配置され、内部にＸ線源２と、載置部３と、検出器４と、フレーム６とが収容される。筐体１は、Ｘ線が筐体１の外部に漏洩しないようにするため、材料として鉛を含む。
　Ｘ線源２は、制御装置５による制御に応じて、図１に示す出射点Ｐを頂点としてＺ軸＋方向へ向けて円錐状に拡散する拡散エネルギー線であるＸ線（いわゆるコーンビーム）を放射する。この出射点Ｐは後述するＸ線源２内を伝搬する電子線の焦点位置と一致する。なお、以下の説明においては、Ｘ線の光軸Ｚａは、Ｘ線源２の電子線の焦点位置である出射点Ｐから検出器４の入射面に直交して延びる軸であるものとする。また、Ｘ線源２は円錐状のＸ線を放射するものに代えて、扇状のＸ線（いわゆるファンビーム）や線状のＸ線（いわゆるペンシルビーム）を放射するものであってもよい。Ｘ線源２は、たとえば約５０ｅＶの超軟Ｘ線、約０．１～２ｋｅＶの軟Ｘ線、約２～２０ｋｅＶのＸ線および約２０～１００ｋｅＶの硬Ｘ線の少なくとも１種のＸ線を出射する。
　載置部３は、被測定物５００が固定（載置）される載置台３１と、回転駆動部３２、Ｘ軸移動部３３、Ｙ軸移動部３４およびＺ軸移動部３５からなるマニピュレータ部３６とを備え、Ｘ線源２よりもＺ軸＋側に設けられている。載置台３１は、回転駆動部３２により回転軸Ｚｒを中心として回転可能に設けられる。回転駆動部３２は、Ｘ軸移動部３３、Ｙ軸移動部３４およびＺ軸移動部３５のぞれぞれの移動に伴って移動する。回転駆動部３２は、たとえば電動モータ等によって構成され、後述する制御装置５により制御されて駆動した電動モータが発生する回転力によって、Ｚ軸に平行な回転軸Ｚｒを中心として載置台３１を回転させる。また、載置台３１は、後述するチャッキング機構により被測定物５００を保持することができる。Ｘ軸移動部３３、Ｙ軸移動部３４およびＺ軸移動部３５は、制御装置５により制御されて、Ｘ線源２から射出されたＸ線の照射範囲内の適当な位置に被測定物５００が位置するように、載置台３１をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ移動させる。さらに、Ｚ軸移動部３５は、制御装置５により制御されて、Ｘ線源２から被測定物５００までの距離が所望の大きさで検出器４に投影されるように載置台３１をＺ軸方向に移動させる。
　図１に示す検出器４は、載置台３１よりもＺ軸＋側に設けられる。すなわち、載置台３１は、Ｚ軸方向において、Ｘ線源２と検出器４との間に設けられる。検出器４は、ＸＹ平面に平行な入射面４１を有し、Ｘ線源２から放射され、載置台３１上に載置された被測定物５００を透過した透過Ｘ線を含むＸ線が入射面４１に入射する。検出器４は、公知のシンチレーション物質を含むシンチレータ部と、シンチレータ部により放出された光を受光する受光部等とによって構成され、シンチレータ部の入射面４１に入射したＸ線を光エネルギーに変換して、その光エネルギーを上記の受光部で電気エネルギーに変換し、電気信号として制御装置５へ出力する。なお、検出器４は、入射するＸ線を光エネルギーに変換することなく、電気信号に直接変換して出力してもよい。また、検出器４は、シンチレータ部と受光部とがそれぞれ複数の画素として分割された構造を有しており、それらの画素は２次元的に配列されている。これにより、Ｘ線源２から放射され、被測定物５００を通過したＸ線の検出量分布を一括で取得できる。そして、この検出量分布を基に被検査物５００の内部画像を生成することができる。
　フレーム６は、Ｘ線源２と載置部３のマニピュレータ部３６と検出器４とを支持する。このフレーム６は、十分な剛性を有して構成される。したがって、被測定物５００の投影像を取得中に、Ｘ線源２、マニピュレータ部３６および検出器４の相対位置が変化することなく支持することが可能となる。また、フレーム６は除振機構６１により支持されており、外部で発生した振動がフレーム６にそのまま伝達することを防ぐ。
　制御装置５は、マイクロプロセッサやその周辺回路等を有しており、不図示の記憶媒体（たとえばフラッシュメモリ等）に予め記憶されている制御プログラムを読み込んで実行することにより、Ｘ線装置１００の各部を制御する。制御装置５は、Ｘ線源２の動作を制御するＸ線制御部５１、マニピュレータ部３６の駆動動作を制御するマニピュレータ制御部５２、検出器４から出力された電気信号に基づいて被測定物５００の内部情報を有する内部画像であるＸ線投影画像データを生成する画像生成部５３と、マニピュレータ部３６を制御しながら、それぞれ投影方向の異なる被測定物５００の投影画像データに基づいて公知の画像再構成処理を施して被測定物５００の再構成画像を生成する画像再構成部５４とを機能として備える。画像再構成処理により、被測定物５００の内部構造（断面構造）である３次元データや断層画像データが生成される。この場合、画像再構成処理としては、逆投影法、フィルタ補正逆投影法、逐次近似法等がある。
　図２は、本実施の形態のＸ線装置１００により異物等の有無などを検査する検査対象物としての被測定物５００の一例を模式的に示す図である。被測定物５００は、たとえばフィルム状や繊維状のものであり、セルロース、プラスチックフィルムなどがある。被測定物５００は、巻枠５０１と巻取対象５０２とからなる。巻枠５０１は、たとえば円柱形状や円筒形状に形成され、円柱や円筒の側面に巻取対象５０２が巻き取られる。本実施の形態では、たとえばシート状に形成された巻取対象５０２が巻枠５０１に巻回された場合を例に挙げて説明を行う。巻枠５０１と巻取対象５０２とは、互いに異なる材料が異なる。このため、巻枠５０１と巻取対象５０２とでは、それぞれのＸ線吸収係数が異なる。一般に、巻枠５０１は巻取対象５０２よりも剛性が高い材料で構成されている。そのため、巻枠５０１のＸ線吸収係数の方が巻取対象５０２よりも高い。従って、巻取対象５０２のＸ線透過率は巻枠５０１のＸ線透過率よりも高い。
　なお、被測定物５００は、巻枠５０１に巻取対象５０２が巻回された構造であるものに限定されない。被測定物５００は、第１部材と、第１部材とはＸ線吸収係数が異なる第２部材とを有し、第１部材と第２部材とが境界面を有して接する構造を有する。たとえば、被測定物５００は、第２部材よりもＸ線吸収係数が高い第１部材がたとえば平板状に形成され、その平板状の第１部材の上に第２部材が積層された構成を有することができる。
　被測定物５００の製造時、たとえば巻取対象５０２を巻枠５０１に巻き取る工程のときに、異物等が巻取対象５０２と巻枠５０１との間や、巻回されて層状となった巻取対象５０２の間に付着したり、巻取対象５０２に傷が付いたりする等の欠陥が発生する可能性がある。本実施の形態のＸ線装置１００は、載置台３１に設けられたチャッキング機構により巻枠５０１を保持した上で、この巻枠５０１と巻取対象５０２との境界面５０３、すなわち巻枠５０１を形成する円柱や円筒の側面や、巻取対象５０２の間における異物等や、巻取対象５０２に生じた傷等の欠陥の有無を検査する。Ｘ線装置１００は、被測定物５００の検査を行う際に、検出器４に入射したＸ線の強度分布に応じて検出器４から出力された電気信号に基づいて、被測定物５００とＸ線源２との間の相対位置を設定する。以下、詳細に説明する。
　まず、図３を参照しながら、本実施の形態における、被測定物５００とＸ線源２と検出器４との間の位置関係と、巻枠５０１の境界面５０３とその近傍を伝搬するＸ線との関係について説明する。
　図３（ａ）は、Ｘ線源２からのＸ線の光軸Ｚａが巻枠５０１の領域を通る場合を模式的に例示する。この場合、Ｘ線源２から伝搬するＸ線のうち、エネルギー線Ｌ１１は、巻枠５０１と巻取対象５０２との境界面５０３のＺ方向－側の端部の領域５０３ｆを通り、巻取対象５０２を透過して検出器４の位置Ｙ１１に入射する。また、エネルギー線Ｌ１２は、巻枠５０１を透過し、境界面５０３のＺ方向＋側端部の領域５０３ｒを通り検出器４の位置Ｙ１２に入射する。
　エネルギー線Ｌ１１よりＹ方向－側を通過するエネルギー線は、巻取対象５０２のみを透過し、エネルギー線Ｌ１２よりＹ方向＋側であって光軸Ｚａの間を通過するエネルギー線は、巻枠５０１のみを透過する。ここで、エネルギー線Ｌ１１よりＹ方向－側を通過するエネルギー線が入射する検出器４の領域から出力される電気信号の値Ｓ１と、エネルギー線Ｌ１２よりＹ方向＋側を通過するエネルギー線が入射する検出器４の領域から出力される電気信号の値Ｓ３とを比較する。上述したように、巻枠５０１のＸ線吸収係数は巻取対象５０２のＸ線吸収係数よりも高い。従って、Ｓ１はＳ３よりも大きい値となる。
　エネルギー線Ｌ１１とエネルギー線Ｌ１２との間のエネルギー線については、エネルギー線Ｌ１１からエネルギー線Ｌ１２に向かって近づくに従って、巻枠５０１を透過する距離が増加する。これに伴って、Ｘ線透過率は低下するので、検出器４から出力される電気信号は、位置Ｙ１１におけるＳ１から位置Ｙ１２におけるＳ３に向けて低下する。すなわち、Ｓ２に示したように変化する。この状態を図３（ｂ）に示す。
　しかし、境界面５０３またはその近傍に異物Ｐａが存在する場合、異物ＰａによるＸ線透過率の変化が、巻枠５０１を透過する距離の変化による透過率の変化と重なるために、異物Ｐａを検出することが困難になる虞がある。
　図３（ｃ）は、Ｘ線源２からのＸ線の光軸Ｚａが巻枠５０１を通らずにそのＹ方向＋側を通る場合を模式的に例示する。この場合、Ｘ線源２から伝搬するＸ線のうち、エネルギー線Ｌ２１は、巻取対象５０２を透過し、巻枠５０１と巻取対象５０２との境界面５０３のＺ方向＋側の端部の領域５０３ｒを通った後、検出器４の位置Ｙ２１に入射する。また、エネルギー線Ｌ２２は、巻枠５０１と巻取対象５０２との境界面５０３のＺ方向－側の端部の領域５０３ｆを通り、巻枠５０１を透過して検出器４の位置Ｙ２２に入射する。
　エネルギー線Ｌ２１よりＹ方向－側を通過するエネルギー線は、巻取対象５０２のみを透過し、エネルギー線Ｌ２２よりＹ方向＋側を通過するエネルギー線は、巻枠５０１のみを透過する。このため、図３（ａ）についての説明と同様の理由により、エネルギー線Ｌ２１よりＹ方向－側を通過するエネルギー線が入射する検出器４の領域から出力される電気信号の値Ｓ１は、エネルギー線Ｌ２２よりＹ方向＋側を通過するエネルギー線が入射する検出器４の領域から出力される電気信号の値Ｓ３より大きい。また、エネルギー線Ｌ２１とエネルギー線Ｌ２２との間のエネルギー線については、エネルギー線Ｌ２１からエネルギー線Ｌ２２に向かって近づくに従って、巻枠５０１を透過する距離が増加する。これに伴って、Ｘ線透過率は低下するので、検出器４から出力される電気信号は、位置Ｙ１１におけるＳ１から位置Ｙ１２におけるＳ３に向けて低下する。すなわち、Ｓ２のように変化する。この状態を図３（ｄ）に示す。この場合にも、境界面５０３またはその近傍に異物Ｐａが存在する場合、異物ＰａによるＸ線透過率の変化が、巻枠５０１を透過する距離の変化によるＸ線透過率の変化と重なるために、異物Ｐａを検出することが困難になる虞がある。
　図３（ｅ）は、Ｘ線源２からのＸ線の光軸Ｚａが巻枠５０１と巻取対象５０２との境界面５０３に沿って伝搬する場合を模式的に例示する。この場合、Ｘ線源２からのＸ線のうち、光軸Ｚａを通るエネルギー線Ｌ３は、巻枠５０１と巻取対象５０２の境界面５０３に沿って透過する。エネルギー線Ｌ３よりＹ方向－側を通過するエネルギー線は、巻取対象５０２のみを透過し、エネルギー線Ｌ３よりＹ方向＋側を通過するエネルギー線は、巻枠５０１のみを透過する。すなわち、検出器４から出力される電気信号の値は、エネルギー線Ｌ３の入射位置を境に、Ｙ方向－側では巻取対象５０２のみを透過したエネルギー線が入射し、Ｙ方向＋側では巻枠５０１のみを透過したエネルギー線が入射する。そのため、検出器４から出力される電気信号の値は、Ｓ１とＳ３との間で急激に変化する。この状態を図３（ｆ）に示す。この場合には、境界面５０３またはその近傍に異物Ｐａが存在する場合であって、異物によるＸ線透過率の変化が、巻枠５０１を透過する距離の変化に伴うＸ線透過率の変化と重なることなく、異物ＰａによるＸ線透過率の変化は、巻取対象５０２の透過率に対してのみ検出されるので、異物Ｐａを正確に検出することができる。
　本実施の形態のＸ線装置１００は、Ｘ線源２と被測定物５００とが任意の位置関係にある状態でＸ線源２から被測定物５００に向けてＸ線を照射し、検出器４に入射したＸ線の検出量分布に基づいて、Ｘ線源２と被測定物５００との相対位置を設定する。具体的には、Ｘ線装置１００は、検出器４が被測定物５００の巻取対象５０２を透過したＸ線のみを検出する位置関係となるように変位機構であるマニピュレータ３６を制御する。本実施の形態においては、Ｘ線装置１００は、光軸Ｚａを巻枠５０１と巻取対象５０２の境界面５０３に沿った方向となるように、マニピュレータ３６を制御する。即ち、被測定物５００とＸ線源２とを図３（ｅ）に示す位置関係となるように設定する。
　本実施の形態では、Ｘ線制御部５１は、Ｘ線源２と被測定物５００との間のＹ方向の相対的な位置関係が異なる状態ごとに、Ｘ線源２にＸ線を被測定物５００に照射させる。マニピュレータ制御部５２は、位置関係が異なる状態ごとに、Ｘ線源２から照射されてＸ線が検出器４に入射したときの、検出器４におけるＸ線の入射位置と検出量分布（すなわち被測定物５００の投影画像の輝度値）とに基づいて、上述した図３（ｅ）に示す位置関係（以後、目標位置関係と呼ぶ）を得るための処理を行う。
　この目標位置関係を得るための処理を行うための考え方を以下に説明する。
　マニピュレータ制御部５２は、検出器４から出力された電気信号に基づく投影画像の輝度値の分布情報と、Ｘ線が入射した検出器４上のＹ方向の位置とに基づいて、輝度値が位置に応じて変化する領域におけるＹ方向の距離ΔＹを算出する。同時に、検出器４にエネルギー線が垂直入射する位置からＹ１２までの距離を算出し、距離ΔＹとＹについてプロットする。距離ΔＹを算出するためには、検出された輝度値とＹ方向の位置とをプロットすることにより、図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）に示すようなグラフが作成される。プロットの結果を３本の直線にて近似することにより、たとえば図３（ｂ）に示すグラフが作成されたとする。この場合、３本の直線（図３（ｂ）の符号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３参照）のうちの２本の直線の交点、すなわち図３（ｂ）の直線Ｓ１とＳ２との交点および直線Ｓ２とＳ３との交点の位置から距離ΔＹを算出することができる。すなわち、直線Ｓ１とＳ２との交点Ｙ１１と直線Ｓ２とＳ３との交点Ｙ１２との差が、Ｘ線源２と被測定物５００とが図３（ａ）に示す位置関係の場合における、距離ΔＹ（図３（ｂ）に示す距離ΔＹ１）として算出できる。
　次に、Ｘ線源２と被測定物５００との位置関係を変更した状態においても同様にして、距離ΔＹを算出する。Ｘ線源２と被測定物５００との位置関係が図３（ｃ）に示す関係に変更されたとすると、距離ΔＹとして、図３（ｄ）に示す距離ΔＹ２が算出される。算出された複数の距離ΔＹと、距離ΔＹを算出する際に使用した検出器４上のＹ方向の位置とをプロットする。
　図４（ａ）に、複数のプロットの一例を模式的に示す。図４（ａ）に示すように、複数のプロットは２本の直線Ｓ４、Ｓ５によって近似され、距離ΔＹは極小値を有する。図４（ａ）に示すグラフ上で距離ΔＹが極小値を有する理由について説明する。　図４（ｂ）は、図３（ａ）の場合と同様に、Ｘ線源２からのＸ線の光軸Ｚａが巻枠５０１を通る場合における、Ｘ線源２と被測定物５００と検出器４とを模式的に示した図である。図４（ｂ）においては、被測定物５００の巻枠５０１のＺ方向の長さ（厚さ）をΔｚとし、Ｘ線源２から被測定物５００までのＺ方向の距離をｚとし、Ｘ線源２から検出器４の入射面４１までの距離をＦＩＤとする。Ｘ線源２からのＸ線の光軸Ｚａから巻枠５０１の境界面５０３のうち、Ｙ方向＋側への距離が最も大きい境界面５０３のＹ方向の位置をｙとする。
　この場合、巻枠５０１のＺ軸＋側の端部５０１ｒを透過したＸ線が入射した検出器４上の位置Ｙと、距離ΔＹとの関係式は、三角形の相似により、以下の式（１）、（２）のように表すことができる。
　ｙ／ｚ＝（Ｙ＋ΔＹ）／ＦＩＤ　…（１）
　ｙ／（ｚ＋Δｚ）＝Ｙ／ＦＩＤ　…（２）
　この２つの式（１）、（２）から、以下の式（３）を求めることができる。
　ΔＹ＝Δｚ／ｚ・Ｙ　…（３）
　Δｚは被測定物５００の巻枠５０１のＺ方向の長さ（厚さ）であり、ｚはＸ線源２から被測定物５００までのＺ方向の距離なので、式（３）において、Δｚ／ｚは定数である。したがって、式（３）において、距離ΔＹと位置Ｙとの関係は一次式となる。
　図３（ｂ）、（ｄ）に示したように、距離ΔＹは輝度値の変化量のみによって算出されるので、距離ΔＹは常に正の値として扱われる。このため、Ｘ線の光軸Ｚａと、被測定物５００の境界面５０３とが一致する位置ｙを境界として、一次式で表される式（３）の傾きの符号が反転する、すなわち距離ΔＹは極小値を有する。このため、図４（ａ）に示すように、複数のプロットは２本の直線Ｓ４、Ｓ５によって近似される。したがって、図４（ａ）において、距離ΔＹが極小値となるときの位置ｙに巻枠５０１の境界面５０３を一致させることにより、Ｘ線源２と被測定物５００との位置関係は、図３（ｅ）に示す位置関係となる。すなわち、距離ΔＹが極小値となるときの位置ｙがＸ線源２と被測定物５００との目標位置関係である。
　マニピュレータ制御部５２は、上述した考え方に従って、Ｘ線源２と被測定物５００とのＹ方向の位置関係を異ならせた状態に設定するごとに、巻枠５０１の境界面５０３とその近傍を伝搬したＸ線が入射する検出器４上における位置Ｙと式（３）とにより距離ΔＹを算出する。すなわち、マニピュレータ制御部５２は、載置台３１と検出器４との間でＹ方向の複数の異なる位置関係ごとに、取得されたＸ線の検出量分布に基づいて距離ΔＹを算出しＹ軸移動部３４を制御する。このとき、マニピュレータ制御部５２は、画像生成部５３によって生成された内部画像である投影画像を用いて、輝度値に基づいて検出器４での位置Ｙを検出する。なお、マニピュレータ制御部５２は、画像再構成部５４により生成された３次元データ（断層画像データ）を内部画像として用いて、検出器４での位置Ｙを検出してもよい。マニピュレータ制御部５２は、算出した複数の距離ΔＹを用いて図４（ａ）に示す近似直線に基づいて、目標位置関係ｙを算出する。マニピュレータ制御部５２は、この位置ｙとなるための載置台３１の移動量を算出する。この場合、上記の式（１）、（２）を用いて、以下の式（４）により、目標位置関係ｙを移動量ｙとして算出する。
　移動量ｙ＝Δｔ／（ＦＩＤ／ｚ－ＦＩＤ／（ｚ＋Δｚ））　…（４）
　マニピュレータ制御部５２は、上記の移動量ｙによる移動を指示する信号をＹ軸移動部３４へ出力して、載置台３１をＹ方向に移動量ｙにて移動させる。
　なお、上述の説明では、Ｘ線源２と被測定物５００とのＹ方向の位置関係を異ならせた状態に設定するごとに取得した複数の検出器４上での位置Ｙを用いて目標位置関係ｙを算出するものとした。複数の位置Ｙとして、２つの異なる位置Ｙにより目標位置関係ｙを算出することが可能である。この場合も、２つの異なる位置Ｙと距離ΔＹとをプロットした近似線を作成することにより距離ΔＹが極小値となるときの目標位置関係ｙが算出される。
　図５（ａ）に、図３（ａ）に示す状態で取得された検出器４での位置Ｙと、図３（ｃ）に示す状態で取得された検出器４での位置Ｙとを用いる場合に作成される近似線の例を模式的に示す。この場合、図５（ａ）に示すようにプロットされた２点Ｑ１（Ｙ１、ΔＹ１）、Ｑ２（Ｙ２、ΔＹ２）の間には、距離ΔＹの極小値が存在する。この場合、２点Ｑ１、Ｑ２の一方の距離ΔＹの符号を負にすることでΔＹ＝０の軸に対して対称となる位置に移動させる。図５（ａ）においては、たとえば点Ｑ２（Ｙ２、ΔＹ２）を点Ｑ２’（Ｙ２、－ΔＹ２）に移動させた場合を示す。点Ｑ１と点Ｑ２’とを結ぶ近似線Ｓ６において、点Ｑ３（Ｙ３、０）におけるＹ３の値が、距離ΔＹが極小値となる目標位置関係ｙとなる。
　図５（ｂ）に、図３（ａ）に示す状態において異なる２つの検出器４での位置Ｙが取得された場合に作成される近似線の例を模式的に示す。なお、図３（ｃ）に示す状態において異なる２つの位置Ｙが取得された場合に作成される近似線の場合であっても以下の説明を適用することができる。図５（ｂ）に示すようにプロットされた２点Ｑ４（Ｙ４、ΔＹ４）、Ｑ５（Ｙ５、ΔＹ５）の間には極小値が存在しない。この場合、点Ｑ４と点Ｑ５とを結ぶ近似線Ｓ７がΔＹ＝０となるときの点Ｑ６（Ｙ６、０）におけるＹ６の値が、距離ΔＹが極小値となる目標位置関係ｙとなる。
　また、以上の説明では、Ｘ線源２と被測定物５００とのＹ方向の位置関係を異ならせた複数の状態で取得された検出器４での複数の位置Ｙに基づいて、距離ΔＹが極小値となる目標位置関係ｙを算出する場合を例に挙げたが、これに限定されない。たとえば、Ｘ線源２と被測定物５００までのＺ方向の距離ｚおよび巻枠の厚みΔｚが既知の場合には、Ｘ線源２と被測定物５００とのＹ方向の位置関係を異ならせることなく取得された１つの検出器４での位置Ｙに基づいて、距離ΔＹの極小値となる目標位置関係ｙを算出してもよい。この場合、マニピュレータ制御部５２は、上述した式（３）の傾きΔｚ／ｚを算出し、取得された距離ΔＹと、位置Ｙとを通過する傾きΔｚ／ｚの近似直線を作成する。この近似直線において距離ΔＹが０となるときの位置Ｙの値を、距離ΔＹが極小値となる目標位置関係ｙとして算出する。
　次に、図６に示すフローチャートを参照しながら、Ｘ線装置１００によるＸ線源２と被測定物５００とのＹ方向の位置関係を設定するための動作を説明する。図６のフローチャートに示す各処理は、制御装置５でプログラムを実行して行われる。このプログラムは、メモリ（不図示）に格納されており、制御装置５により起動され、実行される。
　ステップＳ１では、Ｘ線制御部５１は、載置台３１のチャッキング機構により保持された被測定物５００に向けてＸ線を照射してステップＳ２へ進む。なお、載置台３１のチャッキング機構としては、巻枠５０１が中空の環状の構造体であれば、中空領域に挿入可能な三つ爪チャッキング機構３１１が好ましい。この三つ爪チャッキング機構３１１が巻枠５０１の中空領域に挿入されたら、三つ爪チャッキング機構３１１が外側に開き、中空領域の内周面を外側に押圧するようにして、巻枠５０１を載置台３１により保持するようにしてもよい。なお、被測定物５００のチャッキング方法はこの例に限定されるものではない。また、載置台３１に載置された被測定物５００は、Ｘ線源２との間のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置関係は、任意の位置に設定されている。この場合、Ｘ線源２と被測定物５００との間のＸ軸およびＺ軸（すなわち倍率方向）の位置関係についてはユーザの所望する位置に設定して、Ｘ線源２はＸ線を照射してもよい。
　ステップＳ２では、画像生成部５３は検出器４から出力された電気信号に基づいて内部画像を生成してステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、マニピュレータ制御部５２は、生成された内部画像の輝度値分布情報と位置Ｙとの関係に基づいて輝度値が変化する領域の検出器４上での距離ΔＹを算出してステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、所定の個数の位置Ｙと距離ΔＹとを取得することができたか否かを判定する。所定の個数の位置Ｙと距離ΔＹとが取得された場合には、ステップＳ４が肯定判定されてステップＳ５へ進み、所定の個数の位置Ｙと距離ΔＹとが取得されていない場合には、ステップＳ４が否定判定されてステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、マニピュレータ制御部５２は、Ｙ軸移動部３４を制御して、載置台３１をＹ方向に沿って所定の移動量だけ移動させる。
　ステップＳ５では、マニピュレータ制御部５２は、取得した複数の位置Ｙと距離ΔＹとを用いて載置台３１の目標位置関係ｙを算出してステップＳ７へ進む。なお、マニピュレータ制御部５２が１つの位置Ｙと距離ΔＹとに基づいて、目標位置関係ｙを算出する場合には、ステップＳ４の処理を行わなくてよい。ステップＳ７においては、マニピュレータ制御部５２は、算出した目標位置関係ｙに基づいて載置台３１のＹ方向への移動量を算出し、Ｙ軸移動部３４を制御して載置台３１をＹ方向に沿って移動させて処理を終了する。
　上述した処理を行ってＸ線源２と被測定物５００とのＹ方向の位置関係が設定されると、Ｘ線装置１００は、被測定物５００の計測処理を行う。本実施の形態においては、制御装置５はＺ軸移動部３５を制御して、載置台３１をＸ線源２および検出器４に対して相対移動させて、所望の倍率にて被測定物５００を位置させる。そして、マニピュレータ制御部５２は、回転駆動部３２を制御して、被測定物５００を支持した載置台３１を回転中心軸Ｚｒを中心として回転させる。載置台３１を回転させながら、Ｘ線制御部５１はＸ線源２を制御して、被測定物５００にＸ線を照射させる。
　検出器４は、載置台３１が所定の回転角度ごとに被測定物５００を透過した透過Ｘ線を検出し、電気信号として制御装置５へ出力する。制御装置５の画像生成部５３は、載置台３１の各回転角度ごとに取得された電気信号に基づいて、それぞれの投影方向毎の被測定物５００の全体の投影画像データを生成する。すなわち、画像生成部５３は、被測定物５００の全体の投影画像データを生成する。
　上述したようにＸ線源２と被測定物５００とが目標位置関係となるように設定されて計測が行われている。このため、生成された内部画像である投影画像は、被測定物５００の巻取対象５０２と巻枠５０１との境界面５０３と、層状の巻取対象５０２の間と、巻取対象５０２そのものの内部との少なくとも何れかの画像が含まれる。この結果、巻取対象５０２における異物・欠陥検出を行う際には、検査時におけるＸ線源２のＸ線放出量に応じて、定められた輝度値を基に閾値や同じＸ線放出量の時の参照画像を設定し、その閾値または参照画像と生成された内部画像とを比較するだけで、巻枠５０１と巻取対象５０２との境界面５０３や、巻取対象５０２の間における異物等や、巻取対象５０２に生じた傷等の欠陥の有無を検査することも可能になる。
　以上で説明した第１の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）マニピュレータ制御部５２は、検出器４にて検出されたＸ線の検出量分布に基づいて、Ｙ軸移動部３４を制御する。これにより、例えば、検査対象物５００のうちの吸収係数の異なる部材の境界付近における異物の有無等を検査する場合に、被測定物５００とＸ線源２とを検査に適した相対位置に設定して、検査不良を抑制できる。
（２）マニピュレータ制御部５２は、検出器４が被測定物５００の巻取対象５０２のみを検出する位置関係となるように、Ｙ軸移動部３４を制御する。具体的には、マニピュレータ制御部５２は、Ｘ線源２と被測定物５００との位置関係が、巻枠５０１と巻取対象５０２との境界面５０３に沿って、Ｘ線源２からのＸ線の一部のエネルギー線が伝搬するような位置関係となるようにＹ軸移動部３４を制御する。これにより、生成される内部画像がＸ線の吸収係数が大きい巻枠５０１からの影響を受けた輝度値の低い暗い部分と巻枠５０１の影響の少ない明るい部分とを有する画像となることを抑制できる。したがって、背景の明るさが全体的に一様となった内部画像を使用して、巻取対象５０２に生じる欠陥の有無を検査することができるので、微小な欠陥も検出しやすくなり、検査精度を向上させることができる。
（３）マニピュレータ制御部５２は、巻取対象５０２と巻枠５０１との境界面５０３またはその近傍を伝搬するエネルギー線の検出量分布に基づいて、Ｙ軸移動部３４を制御する。これにより、Ｘ線を巻枠５０１の境界面５０３に沿って伝搬させるためのＸ線源２と被測定物５００との間の位置関係を算出することができる。
（４）Ｙ軸移動部３４は、検査対象物を載置する載置台３１の載置面を検出器４に対して、エネルギー線の伝搬方向と交差するＹ方向に変位させる。これにより、Ｘ線を巻枠５０１の境界面５０３に沿って伝搬させるためのＸ線源２と被測定物５００との間の位置関係を設定することが可能になる。
（５）マニピュレータ制御部５２は、載置台３１と検出器４との間で異なる複数の位置関係ごとに、エネルギー線の検出量分布を取得し、異なる複数の位置関係ごとに取得された複数のエネルギー線の検出量分布に基づいて、Ｙ軸移動部３４への制御を行う。これにより、Ｘ線を巻枠５０１の境界面５０３に沿って伝搬させるためのＸ線源２と被測定物５００との間の位置関係の算出精度を向上させることができる。
　上述した第１の実施の形態を、次のように変形することができる。
（変形例１）
　上述した実施の形態においては、載置台３１はＹ軸方向に沿って移動可能である場合を例に挙げて説明したが、この例に限定されない。たとえば、載置台３１は、たとえばゴニオステージ等により構成され、Ｘ線の伝搬方向であるＺ軸に対して交差する傾斜軸Ｘｒ（たとえばＸ軸に平行な軸）を中心としてＹＺ平面上において回転可能に構成することができる。この場合においても、Ｘ線装置１００のマニピュレータ制御部５２は、検出器４が被測定物５００の巻取対象５０２のみを検出するように、Ｘ線源２と被測定物５００との相対的位置を設定する。
　図７に、被測定物５００とＸ線源２との位置関係を模式的に例示する。図７（ａ）は、図３（ａ）の場合と同様に、Ｘ線源２からのＸ線の光軸Ｚａが巻枠５０１を通過する場合を模式的に示し、図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態から載置台３１を変位させ、被測定物５００を回転させた状態を模式的に示す。この場合、マニピュレータ制御部５２は、Ｘ線源２から検出器４までの距離ＦＩＤと、Ｘ線が入射した検出器４上の位置Ｙとに基づいて、エネルギー線とＸ線の光軸Ｚａとがなす角度θを算出する。マニピュレータ制御部５２は、載置台３１を傾斜軸Ｘｒを中心にして角度θだけ回転駆動させる。すなわち、載置台３１が角度θで回転駆動した位置において、Ｘ線源２と被測定物５００とが目標位置関係を有する。これにより、エネルギー線の伝搬方向に対して交差する方向の傾斜軸Ｘｒを中心として載置台３１を変位させて、被測定物５００の巻枠５０１の境界面５０３がエネルギー線の伝搬方向に沿うように位置関係を変更することができる。
（変形例２）
　Ｘ線源２から伝搬する拡散エネルギー線であるＸ線のうちの、周縁部のエネルギー線が被測定物５００の巻枠５０１と巻取対象５０２との境界面５０３に沿って伝搬し、検出器４の入射面４１のうちの検出領域の縁部に到達するように、Ｘ線源２と被測定物５００との検出器４との位置関係が設定されるとよい。
　図８（ａ）は、検出器４の入射面４１と、Ｘ線源２からのＸ線を検出するための検出領域４２とを模式的に示す。図８（ａ）に示す例においては、検出器４の入射面４１には、たとえば矩形の領域で検出領域４２が設けられ、この検出領域４２に入射したＸ線の強度に基づいて、検出器４から電子信号が出力され内部画像が生成される。
　図８（ｂ）は変形例２におけるＸ線源２と被測定物５００との検出器４との位置関係を模式的に示す図である。図８（ｂ）においては、Ｘ線源２からのＸ線の周縁部のエネルギー線Ｌｅが検出器４の検出領域４２のＹ方向＋側の縁部に到達するように、Ｘ線源２と検出器４との位置関係が設定されている。この状態で、エネルギー線Ｌｅが被測定物５００の巻枠５０１の境界面５０３に沿って伝搬するように、上述した第１の実施の形態の方法を用いて、Ｘ線源２と被測定物５００との位置関係が設定される。これにより、検出器４の検出領域４２には、被測定物５００のうち巻取対象５０２を透過したＸ線を到達させることができるので、検出器４の検出領域４２を有効利用して、巻取対象５０２の内部画像を生成できる。
　なお、Ｘ線の周縁部のエネルギー線Ｌｅを検出器４の検出領域４２の縁部に到達させるものに限定されない。周縁部のエネルギー線ではないが被測定物５００の巻枠５０１の境界面５０３に沿って伝搬するエネルギー線が検出器４の検出領域４２の縁部に到達するように位置関係が設定されてもよい。この場合には、巻枠５０１を透過するエネルギー線は、検出器４の検出領域４２に到達しないので、内部画像には巻枠５０１の投影像は含まれなくなる。したがって、検出器４の検出領域４２を有効利用して、巻取対象５０２の内部画像を生成できる。
　なお、上述の実施の形態においては、Ｘ線源２と、載置部３と、検出器４とが工場などの床面と平行に配置されるＸ線装置１００を例に挙げたが、これに限られない。例えば、工場などの床面と垂直方向にＸ線源２と、載置部３と、検出器４とが載置されても構わない。この場合に、Ｘ線源２と検出器４との間に載置部３が配置されていても構わない。この場合にＸ線源２を床面側に配置しても良いし、検出器４が床面側に配置されても構わない。日本国特開２０１５－０８３９３２号公報には、このようなＸ線源２と載置部３と検出器４との配置の例が開示されている
－第２の実施の形態－
　図面を参照して、本発明の実施の形態による巻取対象の製造システムを説明する。本実施の形態の巻取対象の製造システムは、たとえば第１の実施の形態にて説明した、巻枠と巻取対象とからなる成型品を製造する。
　図９は本実施の形態による製造システム４００の構成の一例を示すブロック図である。製造システム４００は、第１の実施の形態や各変形例にて説明したＸ線装置１００と、作成装置４１０と、成形装置４２０と、制御システム４３０と、リペア装置４４０とを備える。
　作成装置４１０は、巻枠に巻き取られる巻取対象を設計情報等に基づいて作成する作成処理を行う。成形装置４２０は作成装置４１０により作成された巻取対象を巻枠に巻回することにより成形品を作成する成形処理を行う。
　Ｘ線装置１００は、成形装置４２０により成形された成形品の形状を測定する測定処理を行う。Ｘ線装置１００は、成形品を測定した測定結果である成形品の内部情報を表す内部画像を生成し制御システム４３０に出力する。制御システム４３０は、記憶部４３１と、検査部４３２とを備える。記憶部４３１には、良品とされた成形品の内部画像が参照画像として予め記憶されている。
　検査部４３２は、成形装置４２０により成形された成形品が設計情報に従って成形されたか否かを判定する。換言すると、検査部４３２は、成形された成形品が良品か否かを判定する。この場合、検査部４３２は、記憶部４３１に記憶された参照画像を読み出して、参照画像とＸ線装置１００により生成された内部画像とを比較する検査処理を行う。検査部４３２は、参照画像における成形品の座標と対応する内部画像における成形品の座標とを比較し、参照画像上での成形品の座標と内部画像上での成形品の座標とが一致している場合には設計情報に従って成形された良品であると判定する。参照画像上での成形品の座標と対応する内部画像における成形品の座標とが一致していない場合には、検査部４３２は、座標の差分が所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内であれば修復可能な不良品と判定する。
　なお、参照画像と内部画像とは、投影画像や３次元データや断層画像データに限定されず、たとえば被測定物５００の外観を俯瞰して表す俯瞰画像や、画素値分布のプロファイル情報であってもよい。画素値分布のプロファイル情報とは、たとえば横軸を被測定物５００の位置情報、縦軸をたとえば輝度値等の画素値情報として設定したグラフである。検査部４３２は、画素値分布のプロファイル情報であるグラフ上に、複数の極値が現れた場合には不良品と判定し、極値が１つ以下の場合に良品と判定すればよい。また、参照画像ではなく、良品範囲を示す上限値または下限値を示す閾値情報を基に、良否判定を行ってもよい。
　修復可能な不良品と判定した場合には、検査部４３２は、不良部位と修復量とを示すリペア情報をリペア装置４４０へ出力する。不良部位は参照画像上での成形品の座標と一致していない内部画像上での成形品の座標であり、修復量は不良部位における参照画像上での成形品の座標と内部画像上での成形品の座標との差分である。リペア装置４４０は、入力したリペア情報に基づいて、成形品の不良部位を再加工するリペア処理を行う。リペア装置４４０は、リペア処理にて成形品における不良部位である欠陥を除去する処理を行う。
　図１０に示すフローチャートを参照しながら、製造システム４００が行う処理について説明する。
　ステップＳ１１では、作成装置４１０は巻取対象を作成する作成処理を行ってステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、成形装置４２０は巻回処理により、作成された巻取対象を巻枠に巻回して成形品を作成する成形処理を行ってステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３においては、Ｘ線装置１００は測定処理を行って、成形品の形状を計測し、内部画像を出力してステップＳ１４へ進む。
　ステップＳ１４では、検査部４３２は、記憶部４３１に記憶された参照画像と、Ｘ線装置１００により測定され出力された内部画像とを比較する検査処理を行って、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、検査処理の結果に基づいて、検査部４３２は成形装置４２０により巻回されて成形された成形品が良品か否かを判定する。成形品が良品である場合、すなわち参照画像での成形品の座標と内部画像での成形品の座標とが一致する場合には、ステップＳ１５が肯定判定されて処理を終了する。成形品が良品ではない場合、すなわち参照画像での成形品の座標と内部画像での成形品の座標とが一致しない場合には、ステップＳ１５が否定判定されてステップＳ１６へ進む。
　ステップＳ１６では、検査部４３２は成形品の不良部位が修復可能か否かを判定する。不良部位が修復可能ではない場合、すなわち不良部位における参照画像での成形品の座標と内部画像での成形品の座標との差分が所定範囲を超えている場合には、ステップＳ１６が否定判定されて処理を終了する。不良部位が修復可能な場合、すなわち不良部位における参照画像での成形品の座標と内部画像での成形品の座標との差分が所定範囲内の場合には、ステップＳ１６が肯定判定されてステップＳ１７へ進む。この場合、検査部４３２はリペア装置４４０にリペア情報を出力する。ステップＳ１７においては、リペア装置４４０は、入力したリペア情報に基づいて、成形品に対してリペア処理を行ってステップＳ１３へ戻る。
　以上で説明した第２の実施の形態による製造システム４００においては、以下の作用効果が得られる。
（１）Ｘ線装置１００は、作成装置４１０および成形装置４２０により作成された成形品の内部画像を取得する測定処理を行い、制御システム４３０の検査部４３２は、測定処理にて取得された内部画像と、記憶部４３１に記憶された参照画像とを比較する検査処理を行う。したがって、成形品の欠陥の検査や成形品の内部の情報を非破壊検査によって取得し、成形品が設計情報の通りに作成された良品であるか否かを判定できるので、成形品の品質管理に寄与する。
（２）リペア装置４４０は、検査処理の比較結果に基づいて、内部画像に基づく巻取対象の欠陥部位を除去するリペア処理を行うようにした。したがって、成形品の不良部分が修復可能な場合には、欠陥部位を除去することができるので、設計情報に近い高品質の成型品の製造に寄与する。
　次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
　上述した第１および第２の実施の形態のＸ線装置１００では、被測定物５００が載置される載置台３１がＹ軸移動部３４と、Ｘ軸移動部３３と、Ｚ軸移動部３５とによってＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動され場合を例に説明を行ったが、これに限定されない。載置台３１はＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動せず、Ｘ線源２および検出器４をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動させることにより、被測定物Ｓに対してＸ線源２および検出器４を相対移動させてよい。
　また、上述した第１および第２の実施の形態のＸ線装置１００が、エネルギー線としてＸ線を照射するＸ線源２に代えて、たとえばγ線や中性子線等をエネルギー線として照射する線源を備える構成でもよい。
　本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
２…Ｘ線源、３…載置部、４…検出器、
５…制御装置、３１…載置台、３２…回転駆動部、
３３…Ｘ軸移動部、３４…Ｙ軸移動部、３５…Ｚ軸移動部、
３６…マニピュレータ部、５１…Ｘ線制御部、５２…マニピュレータ制御部、
５３…画像生成部、５４…画像再構成部、１００…Ｘ線装置、
４００…製造システム、４１０…作成装置、４２０…成形装置、
４３０…制御システム、４３１…記憶部、４３２…検査部、
４４０…リペア装置、５００…被測定物、５０１…巻枠、
５０２…巻取対象、５０３…境界面
 

Claims (22)

  1. 　検査対象物へエネルギー線を照射する線源と、
    　前記検査対象物を通過したエネルギー線を検出する検出部と、
    　前記検査対象物および前記線源の少なくとも一方を他方に対して相対的に変位させ、前記検査対象物と前記線源との相対位置を設定する変位機構と、
    　前記検出部により検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づいて、前記検査対象物の内部画像を生成する内部画像生成部と、
    　前記検出部で検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づき、前記変位機構を制御する制御部と、を有する検査装置。
  2. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　前記制御部は、第１部材と、前記エネルギー線に対して吸収係数の異なる第２部材とからなる前記検査対象物の前記第１部材のみを検出する位置関係となるように、前記変位機構を制御する検査装置。
  3. 　請求項１に記載の検査装置において、
    　前記制御部は、第１部材と、前記エネルギー線に対して吸収係数の異なる第２部材とからなる前記検査対象物の前記第１部材と前記第２部材との境界に沿って、前記線源からのエネルギー線の一部が伝搬するような位置関係となるように前記変位機構を制御する検査装置。
  4. 　請求項３に記載の検査装置において、
    　前記制御部は、前記第１部材と前記第２部材との境界部分またはその近傍を伝搬する前記エネルギー線の検出量分布に基づいて、前記変位機構を制御する検査装置。
  5. 　請求項３または４に記載の検査装置において、
    　前記エネルギー線は、前記線源から放射状に伝播する放射エネルギー線であり、
    　前記放射エネルギー線の周縁部におけるエネルギー線は、前記検出部の縁部に到達するエネルギー線とし、
    　前記制御部は、前記放射エネルギー線の周縁部におけるエネルギー線が前記第１部材と前記第２部材との境界面に沿って伝搬するように、前記変位機構を制御する検査装置。
  6. 　請求項２乃至５の何れか一項に記載の検査装置において、
    　前記変位機構は、前記線源および前記検査対象物を載置する載置台の載置面の少なくとも一方を前記検出部に対して、前記エネルギー線の伝搬方向と交差する方向に変位させる検査装置。
  7. 　請求項６に記載の検査装置において、
    　前記変位機構は、前記エネルギー線の伝搬方向に対して交差する方向に傾斜軸を有し、前記傾斜軸を中心に前記載置台を変位させて、前記載置台の前記載置面と前記エネルギー線の伝搬方向とがなす角度を変更する検査装置。
  8. 　請求項６または７に記載の検査装置において、
    　前記制御部は、前記載置台と前記検出部との間で異なる複数の位置関係ごとに、前記エネルギー線の前記検出量分布を取得し、前記異なる複数の位置関係ごとに取得された複数の前記検出量分布に基づいて、前記変位機構への制御を行う検査装置。
  9. 　請求項２乃至８の何れか一項に記載の検査装置において、
    　前記第１部材は巻枠であり、前記第２部材は前記巻枠に巻き取られた巻き取り対象である検査装置。
  10. 　線源から検査対象物へエネルギー線を照射することと、
    　前記検査対象物を通過したエネルギー線を検出部により検出することと、
    　前記検出部により検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づく前記検査対象物の内部画像を生成することと、
    　変位機構により、前記検出部により検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づき、前記検査対象物および前記線源の少なくとも一方を他方に対して相対的に変位させ、前記検査対象物と前記線源とを設定することと、からなる検査方法。
  11. 　線源から検査対象物へエネルギー線を照射することと、
    　前記検査対象物を通過したエネルギー線を検出部により検出することと、
    　変位機構により、前記検査対象物および前記線源の少なくとも一方を他方に対して相対的に変位させ、前記検査対象物と前記線源との相対位置を設定することと、
    　前記検出部により検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づいて、前記検査対象物の内部画像を生成することと、
    　前記検出部で検出された前記エネルギー線の検出量分布に基づき、前記変位機構を制御することと、を有する検査方法。
  12. 　請求項１１に記載の検査方法において、
    　第１部材と、前記エネルギー線に対して吸収係数の異なる第２部材とからなる前記検査対象物の前記第１部材のみを検出する位置関係となるように、前記変位機構を制御する検査方法。
  13. 　請求項１１に記載の検査方法において、
    　第１部材と、前記エネルギー線に対して吸収係数の異なる第２部材とからなる前記検査対象物の前記第１部材と前記第２部材との境界に沿って、前記線源からのエネルギー線の一部が伝搬するような位置関係となるように前記変位機構を制御する検査方法。
  14. 　請求項１３に記載の検査方法において、
    　前記第１部材と前記第２部材との境界部分またはその近傍を伝搬する前記エネルギー線の検出量分布に基づいて、前記変位機構を制御する検査方法。
  15. 　請求項１３または１４に記載の検査方法において、
    　前記エネルギー線は、前記線源から放射状に伝播する放射エネルギー線であり、
    　前記放射エネルギー線の周縁部におけるエネルギー線は、前記検出部の縁部に到達するエネルギー線とし、
    　前記放射エネルギー線の周縁部におけるエネルギー線が前記第１部材と前記第２部材との境界面に沿って伝搬するように、前記変位機構を制御する検査方法。
  16. 　請求項１２乃至１５の何れか一項に記載の検査方法において、
    　前記変位機構は、前記線源および前記検査対象物を載置する載置台の載置面の少なくとも一方を前記検出部に対して、前記エネルギー線の伝搬方向と交差する方向に変位させる検査方法。
  17. 　請求項１６に記載の検査方法において、
    　前記変位機構は、前記エネルギー線の伝搬方向に対して交差する方向に傾斜軸を有し、前記傾斜軸を中心に前記載置台を変位させて、前記載置台の前記載置面と前記エネルギー線の伝搬方向とがなす角度を変更する検査方法。
  18. 　請求項１６または１７に記載の検査方法において、
    　前記載置台と前記検出部との間で異なる複数の位置関係ごとに、前記エネルギー線の前記検出量分布を取得し、前記異なる複数の位置関係ごとに取得された複数の前記検出量分布に基づいて、前記変位機構への制御を行う検査方法。
  19. 　請求項１２乃至１８の何れか一項に記載の検査方法において、
    　前記第１部材は巻枠であり、前記第２部材は前記巻枠に巻き取られた巻き取り対象である検査方法。
  20. 　請求項１乃至９の何れか一項に記載の検査装置を用いて内部画像を取得し、
    　前記内部画像と参照画像とを比較する検査対象物の製造方法。
  21. 　請求項２０に記載の検査対象物の製造方法において、
    　前記内部画像と前記参照画像との比較結果に基づいて、前記検査対象物を再加工する検査対象物の製造方法。
  22. 　請求項２１に記載の検査対象物の製造方法において、
    　前記検査対象物の再加工は、前記内部画像に基づいて前記検査対象物の欠陥部位の除去を行う検査対象物の製造方法。
     
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