JP7769389B2 - Ｘ線透視装置 - Google Patents
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Description
本発明は、Ｘ線透視装置に関する。特に、リール内に収納されたコンデンサ等の微少部品の数を計測できるＸ線透視装置に関する。
従来、基板実装業界では、コンデンサ等の部品の小型化と高速実装の実現のために、部品をテープに取り付け、テープをリールに巻いて使用している。部品の種類及び数量が多くなると、リールに巻かれたテープに含まれる部品の数量の管理が課題となっている。このため、リールの長さを測り、個数に換算する方法が一般的に行われている。長さを測るため、テープを別のリールに巻き取りそれを元に巻き戻す作業が必要となるため、テープを損傷する可能性がある。
そこで、テープを別のリールに巻き取る等の作業が不要なＸ線での非破壊検査が求められている。Ｘ線透視方法としては、例えば、タイリング方式がある。タイリング方式では、撮像は、円板状のリールの面は、複数の領域に分けて、エリアカメラを用いて領域ごとにＸ線透視撮影して得られた複数の画像について、各領域間の画像をつなぎ合わせる。これによって、円板状のリールの面のＸ線透視画像が得られる。得られた円板状のリールの面のＸ線透視画像から、その濃淡によって部品を識別でき、部品の数を計測できる。
しかし、上記タイリング方式による画像撮影ではどうしても撮像時間がかかってしまうという問題があった。さらに、複数の領域の画像をつなぎ合わせる際に、領域間ではＸ線が斜めに照射されるために画像が歪むという問題もあった。
一方、時間遅延積分方式（ＴＤＩ方式：Time Delay Integration）による撮像方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ＴＤＩ方式では、ラインセンサではなく、縦方向にも複数の画素（例えば、１００画素等）を有するＴＤＩセンサを用い、縦方向に対象物を移動させてその移動に合わせてＴＤＩセンサの電荷転送のタイミングを同期させながら撮像する。この場合、縦方向のＣＣＤに順に電荷が転送され積算される。その結果、縦方向のＣＣＤの数の倍数で明るくなり、ノイズ軽減も期待できるという効果がある。また、撮像時間が速く、高感度な画像を得ることができる。
しかし、ＴＤＩ方式で通常用いられるＣＣＤは縦方向に約１００ライン程度であるが、１ラインの横方向の幅が比較的長く、円板状のリールに含まれる部品の画像の重なりが生じる等の問題がある。また、通常、Ｘ線源のＸ線強度が十分でない場合があり、１００ライン程度では感度が十分でない場合がある。
そこで、本発明は、撮像時間が短く、幅方向における部品の画像の重なりが抑制され、Ｘ線強度が十分でないＸ線源の場合にも十分な感度が得られるＸ線透視装置を提供することを目的とする。
本発明に係るＸ線透視装置は、放射状のＸ線を照射するＸ線源と、
前記放射状のＸ線がサンプルの面に照射されるように前記サンプルを保持するサンプルホルダーと、
前記Ｘ線源からみて、前記サンプルホルダーより離れた位置で前記サンプルの面を透過したＸ線を受光するＣＣＤが面状に配置され、前記サンプルの面のＸ線透過画像を得る面状ＣＣＤと、
前記サンプルホルダー及び前記面状ＣＣＤを、前記面状ＣＣＤによる撮像と同期して相対移動させる移動部と、
を備え、
前記面状ＣＣＤは、前記サンプルとの相対移動方向に沿って５００画素以上を有する。
前記放射状のＸ線がサンプルの面に照射されるように前記サンプルを保持するサンプルホルダーと、
前記Ｘ線源からみて、前記サンプルホルダーより離れた位置で前記サンプルの面を透過したＸ線を受光するＣＣＤが面状に配置され、前記サンプルの面のＸ線透過画像を得る面状ＣＣＤと、
前記サンプルホルダー及び前記面状ＣＣＤを、前記面状ＣＣＤによる撮像と同期して相対移動させる移動部と、
を備え、
前記面状ＣＣＤは、前記サンプルとの相対移動方向に沿って５００画素以上を有する。
本発明に係るＸ線透視装置によれば、撮像時間が短く、幅方向における部品の画像の重なりが抑制され、Ｘ線強度が十分でないＸ線源の場合にも十分な感度が得られる。
第１の態様に係るＸ線透視装置は、放射状のＸ線を照射するＸ線源と、
前記放射状のＸ線がサンプルの面に照射されるように前記サンプルを保持するサンプルホルダーと、
前記Ｘ線源からみて、前記サンプルホルダーより離れた位置で前記サンプルの面を透過したＸ線を受光するＣＣＤが面状に配置され、前記サンプルの面のＸ線透過画像を得る面状ＣＣＤと、
前記サンプルホルダー及び前記面状ＣＣＤを、前記面状ＣＣＤによる撮像と同期して相対移動させる移動部と、
を備え、
前記面状ＣＣＤは、前記サンプルとの相対移動方向に沿って５００画素以上を有する。
前記放射状のＸ線がサンプルの面に照射されるように前記サンプルを保持するサンプルホルダーと、
前記Ｘ線源からみて、前記サンプルホルダーより離れた位置で前記サンプルの面を透過したＸ線を受光するＣＣＤが面状に配置され、前記サンプルの面のＸ線透過画像を得る面状ＣＣＤと、
前記サンプルホルダー及び前記面状ＣＣＤを、前記面状ＣＣＤによる撮像と同期して相対移動させる移動部と、
を備え、
前記面状ＣＣＤは、前記サンプルとの相対移動方向に沿って５００画素以上を有する。
第２の態様に係るＸ線透視装置は、上記第１の態様において、前記面状ＣＣＤは、前記サンプルとの相対移動方向に沿った時間遅延積分方式のＴＤＩセンサであってもよい。
第３の態様に係るＸ線透視装置は、上記第１又は第２の態様において、前記移動部は、前記サンプルホルダーを前記放射状のＸ線の中心軸と交差する一方向に沿って、前記面状ＣＣＤによる撮像と同期して移動させてもよい。
第４の態様に係るＸ線透視装置は、上記第１又は第２の態様において、前記移動部は、前記面状ＣＣＤを前記放射状のＸ線の中心軸と交差する一方向に沿って、前記面状ＣＣＤによる撮像と同期して移動させてもよい。
第５の態様に係るＸ線透視装置は、上記第１又は第２の態様において、前記移動部は、前記サンプルホルダーと前記面状ＣＣＤとを前記放射状のＸ線の中心軸と交差する一方向に沿って互いに逆方向に、前記面状ＣＣＤによる撮像と同期して移動させてもよい。
第６の態様に係るＸ線透視装置は、上記第１から第５のいずれかの態様において、前記サンプルは、面内に複数の部品を含む場合において、
前記サンプルを透過したＸ線からなる前記サンプルの面のＸ線透過画像の強度変化に基づいて、前記サンプルに含まれる複数の前記部品を識別して計測する、画像処理部をさらに備えてもよい。
前記サンプルを透過したＸ線からなる前記サンプルの面のＸ線透過画像の強度変化に基づいて、前記サンプルに含まれる複数の前記部品を識別して計測する、画像処理部をさらに備えてもよい。
第７の態様に係るＸ線透視装置は、上記第１から第６のいずれかの態様において、前記サンプルは、各部品が前記Ｘ線の中心軸に沿った高さｈを有し、前記面状ＣＣＤと前記サンプルとの相対移動方向に沿って間隔ｔ１で離間して配置されている複数の部品を面内に含む場合において、
前記面状ＣＣＤは、前記相対移動方向に沿って前記Ｘ線の前記中心軸からの最大傾斜角θ１が
θ１＜ａｒｃｔａｎ（ｔ１／ｈ）
を満たすように配置されていてもよい。
前記面状ＣＣＤは、前記相対移動方向に沿って前記Ｘ線の前記中心軸からの最大傾斜角θ１が
θ１＜ａｒｃｔａｎ（ｔ１／ｈ）
を満たすように配置されていてもよい。
第８の態様に係るＸ線透視装置は、上記第１から第７のいずれかの態様において、前記サンプルは、各部品が前記Ｘ線の中心軸に沿った高さｈを有し、前記面状ＣＣＤと前記サンプルとの相対移動方向及びＸ線の中心軸に垂直な方向に沿って間隔ｔ２で離間して配置されている複数の部品を面内に含む場合において、
前記面状ＣＣＤは、前記相対移動方向及びＸ線の中心軸と垂直な方向に沿って前記Ｘ線の前記中心軸からの最大傾斜角θ２が
θ２＜ａｒｃｔａｎ（ｔ２／ｈ）
を満たすように配置されていてもよい。
前記面状ＣＣＤは、前記相対移動方向及びＸ線の中心軸と垂直な方向に沿って前記Ｘ線の前記中心軸からの最大傾斜角θ２が
θ２＜ａｒｃｔａｎ（ｔ２／ｈ）
を満たすように配置されていてもよい。
第９の態様に係るＸ線透視装置は、上記第１から第８のいずれかの態様において、前記面状ＣＣＤは、前記サンプルホルダー及び前記面状ＣＣＤの相対移動において、撮像範囲が、前記サンプルの相対移動方向及び前記Ｘ線の中心軸に垂直な方向に互いに隣接するように配置され、互いに電荷転送方向が異なる２以上の面状ＣＣＤを有してもよい。
第１０の態様に係るＸ線透視装置は、上記第１から第９のいずれかの態様において、撮影する前記サンプルの移動速度と、前記面状ＣＣＤ内に発生した画像信号の転送速度とを同期させると共に、前記サンプルの移動速度と、前記画像信号の転送速度との複数の条件を設定してもよい。
以下、実施の形態に係るＸ線透視装置について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。
（実施の形態１）
図１（ａ）は実施の形態１に係るＸ線透視装置１０のＸ線２の照射方向に垂直な方向からみた構成を示す概略図であり、図１（ｂ）は、面状ＣＣＤの平面図とそれによって得られる画像の例である。なお、図面において、便宜上、面状ＣＣＤとサンプルとの相対移動方向をＸ方向とし、鉛直上方をＺ方向とし、面状ＣＣＤの１ラインの方向をＹ方向として示している。
実施の形態１に係るＸ線透視装置１０は、放射状のＸ線を照射するＸ線源と、サンプルを保持するサンプルホルダーと、サンプルの面のＸ線透過画像を得る面状ＣＣＤと、サンプルホルダーを移動させる移動部と、を備える。サンプルホルダーによって、放射状のＸ線がサンプルの面に照射されるようにサンプルを保持する。面状ＣＣＤは、サンプルの面を透過したＸ線を受光するＣＣＤが面状に配置されている。また、面状ＣＣＤは、Ｘ線源からみて、サンプルホルダーより離れた位置で配置される。面状ＣＣＤは、サンプルとの相対移動方向に沿って５００画素以上を有する。移動部は、サンプルホルダーを、面状ＣＣＤによる撮像と同期して移動させる。
このＸ線透視装置によれば、面状ＣＣＤは、サンプルとの相対移動方向に沿って５００画素以上を有するので、ＴＤＩ方式による撮像時の撮像時間が短く、幅方向における部品の画像の重なりが抑制され、Ｘ線強度が十分でないＸ線源の場合にも十分な感度が得られる。
図１（ａ）は実施の形態１に係るＸ線透視装置１０のＸ線２の照射方向に垂直な方向からみた構成を示す概略図であり、図１（ｂ）は、面状ＣＣＤの平面図とそれによって得られる画像の例である。なお、図面において、便宜上、面状ＣＣＤとサンプルとの相対移動方向をＸ方向とし、鉛直上方をＺ方向とし、面状ＣＣＤの１ラインの方向をＹ方向として示している。
実施の形態１に係るＸ線透視装置１０は、放射状のＸ線を照射するＸ線源と、サンプルを保持するサンプルホルダーと、サンプルの面のＸ線透過画像を得る面状ＣＣＤと、サンプルホルダーを移動させる移動部と、を備える。サンプルホルダーによって、放射状のＸ線がサンプルの面に照射されるようにサンプルを保持する。面状ＣＣＤは、サンプルの面を透過したＸ線を受光するＣＣＤが面状に配置されている。また、面状ＣＣＤは、Ｘ線源からみて、サンプルホルダーより離れた位置で配置される。面状ＣＣＤは、サンプルとの相対移動方向に沿って５００画素以上を有する。移動部は、サンプルホルダーを、面状ＣＣＤによる撮像と同期して移動させる。
このＸ線透視装置によれば、面状ＣＣＤは、サンプルとの相対移動方向に沿って５００画素以上を有するので、ＴＤＩ方式による撮像時の撮像時間が短く、幅方向における部品の画像の重なりが抑制され、Ｘ線強度が十分でないＸ線源の場合にも十分な感度が得られる。
以下に、このＸ線透視装置１０を構成する各部材について説明する。
＜Ｘ線源＞
Ｘ線源１によって放射状のＸ線２をサンプルに照射する。Ｘ線源１としては、通常のＸ線源のほかに、Ｘ線強度が比較的弱いマイクロフォーカスＸ線源を使用できる。
Ｘ線源１によって放射状のＸ線２をサンプルに照射する。Ｘ線源１としては、通常のＸ線源のほかに、Ｘ線強度が比較的弱いマイクロフォーカスＸ線源を使用できる。
＜サンプル＞
図５は、複数の部品を取り付けたテープを巻き取った円板状のリールのＸ線透視画像１１である。
サンプル３は、例えば、図２及び図３に示すコンデンサ等の複数の部品４を取り付けたテープを巻き取った円板状のリールであってもよい。なお、各部品４は、リールの中心から半径方向にわたって少なくともテープ厚さの間隔で離間されている。図５では、部品の画像１４は、間隔を空けて撮像されており、それぞれの部品を識別できる。また、リールの円周方向については、所定間隔で離間されている。具体的には、部品４は、テープ本体に設けられた穴に収納され、上下に脱落防止のカバーテープが設けられている。カバーテープは上下両方合わせて例えば厚さ０．１ｍｍ程度である。
なお、サンプルは、面のＸ線透視画像を撮像するためのものであればよく、上記の複数の部品を取り付けたテープを巻き取ったリールに限られない。
また、図１では、Ｘ線源１からサンプル３までの距離は、例えば、２２１．７ｍｍである。
図５は、複数の部品を取り付けたテープを巻き取った円板状のリールのＸ線透視画像１１である。
サンプル３は、例えば、図２及び図３に示すコンデンサ等の複数の部品４を取り付けたテープを巻き取った円板状のリールであってもよい。なお、各部品４は、リールの中心から半径方向にわたって少なくともテープ厚さの間隔で離間されている。図５では、部品の画像１４は、間隔を空けて撮像されており、それぞれの部品を識別できる。また、リールの円周方向については、所定間隔で離間されている。具体的には、部品４は、テープ本体に設けられた穴に収納され、上下に脱落防止のカバーテープが設けられている。カバーテープは上下両方合わせて例えば厚さ０．１ｍｍ程度である。
なお、サンプルは、面のＸ線透視画像を撮像するためのものであればよく、上記の複数の部品を取り付けたテープを巻き取ったリールに限られない。
また、図１では、Ｘ線源１からサンプル３までの距離は、例えば、２２１．７ｍｍである。
＜サンプルホルダー＞
サンプルホルダー５によってサンプル３を保持する。サンプルホルダー５は、Ｘ線２がサンプル３の面に照射されるようにサンプルを保持する。なお、図１では、Ｘ線源１からサンプルホルダー５までの距離は、例えば、２２９．７ｍｍである。
サンプルホルダー５によってサンプル３を保持する。サンプルホルダー５は、Ｘ線２がサンプル３の面に照射されるようにサンプルを保持する。なお、図１では、Ｘ線源１からサンプルホルダー５までの距離は、例えば、２２９．７ｍｍである。
＜面状ＣＣＤ＞
面状ＣＣＤ６は、Ｘ線２を受光する電荷結合素子（Charge Coupled Device：ＣＣＤ）
がＹ方向に沿った１ラインではなく、Ｘ方向に沿って複数ラインを有する。また、面状ＣＣＤ６は、Ｘ線源１からみて、サンプルホルダー５より離れた位置で配置されている。この面状ＣＣＤ６によって、サンプル３の面を透過したＸ線２によるサンプル３の面のＸ線透過画像を得ることができる。面状ＣＣＤ６は、サンプル３との相対移動方向（Ｘ方向）に沿って５００画素以上を有する。この面状ＣＣＤ６では、Ｘ方向への電荷転送タイミングをサンプルの相対移動のタイミングとを同期させている。つまり、撮影するサンプルの移動速度と、面状ＣＣＤ６内に発生した画像信号の転送速度とを同期させている。これによって、面状ＣＣＤ６のサンプルとの相対移動方向に沿った少なくとも５００画素にわたる電荷を積算することができ、１ラインしかないラインセンサを用いた場合の５００倍の明るさの画像を得ることができる。また、相対移動方向に沿って１０００画素以上であってもよい。なお、図１では、Ｘ線の中心軸から面状ＣＣＤ６の端部までの角度は２．１１°、Ｘ線源から面状ＣＣＤの両端への角度は４．２２°である。また、Ｘ線源１から面状ＣＣＤ６サンプル３から面状ＣＣＤ６までの距離は４９．５ｍｍであり、サンプルホルダー５から面状ＣＣＤ６までの距離は４１．５ｍｍであり、Ｘ線源１から面状ＣＣＤ６までの距離は２７１．２ｍｍである。
また、この面状ＣＣＤ６は、サンプルとの相対移動方向に沿った時間遅延積分方式のＴＤＩセンサである。そこで、面状ＣＣＤ６におけるＸ方向の電荷転送方向をサンプルとの相対移動方向と合わせる必要がある。
面状ＣＣＤ６は、Ｘ線２を受光する電荷結合素子（Charge Coupled Device：ＣＣＤ）
がＹ方向に沿った１ラインではなく、Ｘ方向に沿って複数ラインを有する。また、面状ＣＣＤ６は、Ｘ線源１からみて、サンプルホルダー５より離れた位置で配置されている。この面状ＣＣＤ６によって、サンプル３の面を透過したＸ線２によるサンプル３の面のＸ線透過画像を得ることができる。面状ＣＣＤ６は、サンプル３との相対移動方向（Ｘ方向）に沿って５００画素以上を有する。この面状ＣＣＤ６では、Ｘ方向への電荷転送タイミングをサンプルの相対移動のタイミングとを同期させている。つまり、撮影するサンプルの移動速度と、面状ＣＣＤ６内に発生した画像信号の転送速度とを同期させている。これによって、面状ＣＣＤ６のサンプルとの相対移動方向に沿った少なくとも５００画素にわたる電荷を積算することができ、１ラインしかないラインセンサを用いた場合の５００倍の明るさの画像を得ることができる。また、相対移動方向に沿って１０００画素以上であってもよい。なお、図１では、Ｘ線の中心軸から面状ＣＣＤ６の端部までの角度は２．１１°、Ｘ線源から面状ＣＣＤの両端への角度は４．２２°である。また、Ｘ線源１から面状ＣＣＤ６サンプル３から面状ＣＣＤ６までの距離は４９．５ｍｍであり、サンプルホルダー５から面状ＣＣＤ６までの距離は４１．５ｍｍであり、Ｘ線源１から面状ＣＣＤ６までの距離は２７１．２ｍｍである。
また、この面状ＣＣＤ６は、サンプルとの相対移動方向に沿った時間遅延積分方式のＴＤＩセンサである。そこで、面状ＣＣＤ６におけるＸ方向の電荷転送方向をサンプルとの相対移動方向と合わせる必要がある。
図２は、部品４の高さｈとサンプル３との相対移動方向（Ｘ方向）に沿った間隔ｔ１と、隣接する部品４の画像が重なる場合のＸ線２の中心軸からの角度θ１との関係を示す概略図である。図３は、部品４の高さとサンプル３との相対移動方向と垂直な方向（Ｙ方向）に沿った間隔と、隣接する部品４の画像が重なる場合のＸ線２の中心軸からの角度との関係を示す概略図である。
図２では、サンプル３において、各部品４ａ、４ｂがＸ線２の中心軸に沿った高さｈを有し、面状ＣＣＤとサンプルとの相対移動方向（Ｘ方向）に沿って間隔ｔ１で離間して配置されている。この場合、端部の最も傾斜角が大きい箇所では、部品４ａの上端を透過するＸ線と、その部品４ａに隣接する部品４ｂの下端を透過するＸ線とが重なり合う場合がある。このような場合、隣接する２つの部品４ａ、４ｂから得られる画像には濃淡が生じないため互いに識別することが困難になる。
そこで、面状ＣＣＤは、相対移動方向（Ｘ方向）に沿ってＸ線２の中心軸からの最大傾斜角θ１が
θ１＜ａｒｃｔａｎ（ｔ１／ｈ）
を満たすように配置してもよい。
これによって、隣接する部品４ａ、４ｂの画像の重なりを抑制できる。
そこで、面状ＣＣＤは、相対移動方向（Ｘ方向）に沿ってＸ線２の中心軸からの最大傾斜角θ１が
θ１＜ａｒｃｔａｎ（ｔ１／ｈ）
を満たすように配置してもよい。
これによって、隣接する部品４ａ、４ｂの画像の重なりを抑制できる。
図３では、サンプル３において、各部品４ｃ、４ｄがＸ線２の中心軸に沿った高さｈを有し、面状ＣＣＤとサンプルとの相対移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）に垂直な幅方向（Ｙ方向）に沿って間隔ｔ２で離間して配置されている。この場合も図２と同様に、端部の最も傾斜角が大きい箇所では、部品４ｃの上端を透過するＸ線と、その部品４ｃに隣接する部品４ｄの下端を透過するＸ線とが重なり合う場合がある。
そこで、面状ＣＣＤは、相対移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）と垂直な方向（Ｙ方向）に沿ってＸ線２の中心軸からの最大傾斜角θ２が
θ２＜ａｒｃｔａｎ（ｔ２／ｈ）
を満たすように配置してもよい。
これによって、隣接する部品４ｃ、４ｄの画像の重なりを抑制できる。
そこで、面状ＣＣＤは、相対移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）と垂直な方向（Ｙ方向）に沿ってＸ線２の中心軸からの最大傾斜角θ２が
θ２＜ａｒｃｔａｎ（ｔ２／ｈ）
を満たすように配置してもよい。
これによって、隣接する部品４ｃ、４ｄの画像の重なりを抑制できる。
図４は、様々な部品の高さと間隔と、Ｘ線の中心軸からの角度との関係を示す概略図である。
具体的には、部品の高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が１ｍｍの場合、最大傾斜角θ１、θ２は、２６．４８°となる。部品の高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が０．５５ｍｍの場合、最大傾斜角θ１、θ２は、１５．４７°となる。部品の高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が０．１１ｍｍの場合、最大傾斜角θ１、θ２は、３．１７°となる。なお、高さｈと間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）との比が同じ場合には、同じ最大傾斜角となる。つまり、高さｈが１ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が０．５０ｍｍの場合、高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が１ｍｍの場合と同じ最大傾斜角となる。そこで、図４では、高さｈが２ｍｍ、１ｍｍ、０．４ｍｍのそれぞれについて、同じ最大傾斜角となる間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）をそれぞれ示している。
具体的には、部品の高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が１ｍｍの場合、最大傾斜角θ１、θ２は、２６．４８°となる。部品の高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が０．５５ｍｍの場合、最大傾斜角θ１、θ２は、１５．４７°となる。部品の高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が０．１１ｍｍの場合、最大傾斜角θ１、θ２は、３．１７°となる。なお、高さｈと間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）との比が同じ場合には、同じ最大傾斜角となる。つまり、高さｈが１ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が０．５０ｍｍの場合、高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が１ｍｍの場合と同じ最大傾斜角となる。そこで、図４では、高さｈが２ｍｍ、１ｍｍ、０．４ｍｍのそれぞれについて、同じ最大傾斜角となる間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）をそれぞれ示している。
また、図４では、放射状のＸ線２の中心軸に１つのＣＣＤが配置される場合と、その両側に順に複数のＣＣＤを配置した場合を示している。
部品の間隔が狭くなるにつれて許容される最大傾斜角は小さくなり、部品の高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が０．１１ｍｍの場合には最大傾斜角３．１７°、つまり、１５００画素×１０００画素の１つのＣＣＤのみで受光する必要があることを示している。一方、高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が１ｍｍの場合、最大傾斜角θ１、θ２は、２６．４８°であり、相対移動方向（Ｘ方向）の両側に９つのＣＣＤを配置してサンプルを移動させることなく受光してもよいことを示している。しかし、この場合、上述したように各ＣＣＤでは十分な明るさが得られない場合がある。そこで、この場合には、９つのＣＣＤを用いるのではなく、１つのＣＣＤを用いて、ＣＣＤ又はサンプルを移動させて受光してもよい。それによってより明るい画像を得ることができる。
部品の間隔が狭くなるにつれて許容される最大傾斜角は小さくなり、部品の高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が０．１１ｍｍの場合には最大傾斜角３．１７°、つまり、１５００画素×１０００画素の１つのＣＣＤのみで受光する必要があることを示している。一方、高さｈが２ｍｍ、間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）が１ｍｍの場合、最大傾斜角θ１、θ２は、２６．４８°であり、相対移動方向（Ｘ方向）の両側に９つのＣＣＤを配置してサンプルを移動させることなく受光してもよいことを示している。しかし、この場合、上述したように各ＣＣＤでは十分な明るさが得られない場合がある。そこで、この場合には、９つのＣＣＤを用いるのではなく、１つのＣＣＤを用いて、ＣＣＤ又はサンプルを移動させて受光してもよい。それによってより明るい画像を得ることができる。
＜移動部＞
移動部７によって、サンプルホルダー５及び面状ＣＣＤ６を、面状ＣＣＤ６による撮像と同期して相対移動させる。例えば、移動部７は、サンプルホルダー５を放射状のＸ線２の中心軸と交差する一方向に沿って、面状ＣＣＤ６による撮像と同期して移動させてもよい。この場合には面状ＣＣＤを移動させず、中心軸に固定する。そこで面状ＣＣＤへのＸ線の角度を狹角にでき、特定の深さの画像を強調できる。また、面状ＣＣＤを移動させないで撮像するので、面状ＣＣＤへのＸ線の角度が狹角であるので、得られた画像から、例えば、リール内の部品の識別が容易に行え、部品のカウントを確実にすることができる。
移動部７によって、サンプルホルダー５及び面状ＣＣＤ６を、面状ＣＣＤ６による撮像と同期して相対移動させる。例えば、移動部７は、サンプルホルダー５を放射状のＸ線２の中心軸と交差する一方向に沿って、面状ＣＣＤ６による撮像と同期して移動させてもよい。この場合には面状ＣＣＤを移動させず、中心軸に固定する。そこで面状ＣＣＤへのＸ線の角度を狹角にでき、特定の深さの画像を強調できる。また、面状ＣＣＤを移動させないで撮像するので、面状ＣＣＤへのＸ線の角度が狹角であるので、得られた画像から、例えば、リール内の部品の識別が容易に行え、部品のカウントを確実にすることができる。
また、移動部７は、面状ＣＣＤ６をＸ線２の中心軸と交差する一方向に沿って、面状ＣＣＤ６による撮像と同期して移動させてもよい。この場合、広角度な撮像が実現できる。
さらに、移動部７は、サンプルホルダー５と面状ＣＣＤ６とをＸ線２の中心軸と交差する一方向に沿って互いに逆方向に、面状ＣＣＤ６による撮像と同期して相対移動させてもよい。この場合、面状ＣＣＤの最大傾斜角の範囲内で移動させることができると共に、サンプルの移動範囲を抑制できる。
つまり、移動部７は、サンプルホルダー５又は面状ＣＣＤ６のいずれを移動させてもよく、両方を移動させてもよい。また、面状ＣＣＤは、図４に示すように、部品の高さと間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）とによって決まる最大傾斜角を越えないように移動させる。
さらに、移動部７は、サンプルホルダー５と面状ＣＣＤ６とをＸ線２の中心軸と交差する一方向に沿って互いに逆方向に、面状ＣＣＤ６による撮像と同期して相対移動させてもよい。この場合、面状ＣＣＤの最大傾斜角の範囲内で移動させることができると共に、サンプルの移動範囲を抑制できる。
つまり、移動部７は、サンプルホルダー５又は面状ＣＣＤ６のいずれを移動させてもよく、両方を移動させてもよい。また、面状ＣＣＤは、図４に示すように、部品の高さと間隔ｔ（ｔ１又はｔ２）とによって決まる最大傾斜角を越えないように移動させる。
＜画像処理部＞
サンプルに含まれる複数の部品を識別して計測する、画像処理部１２をさらに備えてもよい。画像処理部１２によれば、Ｘ線透視画像から、例えば、その濃淡によって部品を識別でき、部品の数を計測できる。画像処理部１２は、例えば、コンピュータ上で動作するソフトウエアによって構成されていてもよい。
サンプルに含まれる複数の部品を識別して計測する、画像処理部１２をさらに備えてもよい。画像処理部１２によれば、Ｘ線透視画像から、例えば、その濃淡によって部品を識別でき、部品の数を計測できる。画像処理部１２は、例えば、コンピュータ上で動作するソフトウエアによって構成されていてもよい。
＜倍率と移動量について＞
図１に示すように、Ｘ線源１からサンプル３までの距離は２２１．７ｍｍであり、サンプル３から面状ＣＣＤまでの距離は４９．５ｍｍである。そこで、サンプルの点の倍率は、
２７１．２ｍｍ／（２７１．２ｍｍ－４９．５ｍｍ）＝１．２２３
となる。
次に、１ラインごとの長さに合わせてサンプルを移動させる。相対移動方向を全て積算した後、１ラインごとに出力する。この場合のサンプル移動量は、ＣＣＤピクセルサイズを倍率で割った量である。このサンプル移動とＣＣＤからの読み出しとを続けるとエンドレスに画像が出力される。
図１に示すように、Ｘ線源１からサンプル３までの距離は２２１．７ｍｍであり、サンプル３から面状ＣＣＤまでの距離は４９．５ｍｍである。そこで、サンプルの点の倍率は、
２７１．２ｍｍ／（２７１．２ｍｍ－４９．５ｍｍ）＝１．２２３
となる。
次に、１ラインごとの長さに合わせてサンプルを移動させる。相対移動方向を全て積算した後、１ラインごとに出力する。この場合のサンプル移動量は、ＣＣＤピクセルサイズを倍率で割った量である。このサンプル移動とＣＣＤからの読み出しとを続けるとエンドレスに画像が出力される。
なお、サンプルにおいてＸ線の照射方向（Ｚ方向）に厚さを有する場合、倍率を算出した厚さの上下について画像にボケを生じる。従来はＣＣＤの移動をセンサの幅に設定して間欠的に撮影しているが、ＴＤＩ方式では幅広いエリアを短時間に撮像できる。また、センサ間の接合部が連続的になり、断層撮像において時間短縮効果が大きい。特に、面状ＣＣＤを移動させると移動方向に長いセンサが存在しているような画像が撮影できる。本発明に係るＸ線透視装置では、面状ＣＣＤに相対移動方向（Ｘ方向）に沿って５００画素を有するので、厚さの上下の画像のボケから断層情報を取得できる。
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係るＸ線透視装置において、２つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂをサンプルの移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に並列して配置した場合を示す概略平面図である。図７は、実施の形態２の変形例１に係るＸ線透視装置において、３つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃをサンプルの移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に並列して配置した場合を示す概略平面図である。図８は、実施の形態２の変形例２に係るＸ線透視装置において、４つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄをサンプルの移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に並列して配置した場合を示す概略平面図である。
図６は、実施の形態２に係るＸ線透視装置において、２つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂをサンプルの移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に並列して配置した場合を示す概略平面図である。図７は、実施の形態２の変形例１に係るＸ線透視装置において、３つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃをサンプルの移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に並列して配置した場合を示す概略平面図である。図８は、実施の形態２の変形例２に係るＸ線透視装置において、４つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄをサンプルの移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に並列して配置した場合を示す概略平面図である。
実施の形態２に係るＸ線透視装置における２つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂのそれぞれの撮像範囲１６ａ、１６ｂは、図６に示すように、相対移動方向（Ｘ方向）及びＸ線の中心軸（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｙ方向）に互いに隣接するように配置されている。なお、それぞれの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂは、有効な撮像範囲１６ａ、１６ｂを囲む外形部を有するので、撮像範囲が隣接するようにそれぞれの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂはＹ方向だけでなくＸ方向にもずらせて斜めに配置している。つまり、面状ＣＣＤ６ａの撮像範囲１６ａと面状ＣＣＤ６ｂの撮像範囲１６ｂとは、Ｙ方向のそれぞれの撮像端部１８ａで互いに接するように配置されている。
また、面状ＣＣＤ６ａの電荷転送方向１７ａと面状ＣＣＤ６ｂの電荷転送方向１７ｂとは互いに反対方向となるように配置している。これによって、Ｙ方向に隣接する面状ＣＣＤ６ａと面状ＣＣＤ６ｂとをサンプルの移動の行きと帰りとでそれぞれ撮像を行うことができ、サンプルの往復移動を有効に利用できる。
また、面状ＣＣＤ６ａの電荷転送方向１７ａと面状ＣＣＤ６ｂの電荷転送方向１７ｂとは互いに反対方向となるように配置している。これによって、Ｙ方向に隣接する面状ＣＣＤ６ａと面状ＣＣＤ６ｂとをサンプルの移動の行きと帰りとでそれぞれ撮像を行うことができ、サンプルの往復移動を有効に利用できる。
（変形例１）
図７に示すように、変形例１に係るＸ線透視装置において、３つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃは、図６に示す２つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂに加えて、３つめの面状ＣＣＤ６ｃをＹ方向に千鳥状（ジグザグ）に配置されていることを特徴とする。図７では、３つめのＣＣＤ６ｃは、面状ＣＣＤ６ａについて－Ｙ方向に隣接するように配置しているが、これに限られず、面状ＣＣＤ６ｂについてＹ方向に隣接するように配置してもよい。
３つめの面状ＣＣＤ６ｃは、その電荷転送方向１７ｂがＹ方向に隣接する面状ＣＣＤ６ａの電荷転送方向１７ａと互いに反対方向になるように配置されている。これによって、サンプルの移動の行きでは面状ＣＣＤ６ａによって撮像し、帰りは面状ＣＣＤ６ｂ、６ｃによって撮像できる。そこで、サンプルの１回の往復移動でＹ方向について３つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃの撮像範囲１６ａ、１６ｂ、１６ｃをＸ方向に走査して撮像できる。つまり、サンプルのＸ方向への往復移動後、サンプルをＹ方向に移動させる場合には、３つの撮像範囲１６ａ、１６ｂ、１６ｃのＹ方向の長さを単位としてシフトさせればよい。
図７に示すように、変形例１に係るＸ線透視装置において、３つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃは、図６に示す２つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂに加えて、３つめの面状ＣＣＤ６ｃをＹ方向に千鳥状（ジグザグ）に配置されていることを特徴とする。図７では、３つめのＣＣＤ６ｃは、面状ＣＣＤ６ａについて－Ｙ方向に隣接するように配置しているが、これに限られず、面状ＣＣＤ６ｂについてＹ方向に隣接するように配置してもよい。
３つめの面状ＣＣＤ６ｃは、その電荷転送方向１７ｂがＹ方向に隣接する面状ＣＣＤ６ａの電荷転送方向１７ａと互いに反対方向になるように配置されている。これによって、サンプルの移動の行きでは面状ＣＣＤ６ａによって撮像し、帰りは面状ＣＣＤ６ｂ、６ｃによって撮像できる。そこで、サンプルの１回の往復移動でＹ方向について３つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃの撮像範囲１６ａ、１６ｂ、１６ｃをＸ方向に走査して撮像できる。つまり、サンプルのＸ方向への往復移動後、サンプルをＹ方向に移動させる場合には、３つの撮像範囲１６ａ、１６ｂ、１６ｃのＹ方向の長さを単位としてシフトさせればよい。
（変形例２）
図８に示すように、変形例２に係るＸ線透視装置において、４つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、図６に示す２つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂに加えて、Ｙ方向にさらに２つの面状ＣＣＤ６ｃ、６ｄが千鳥状に配置されていることを特徴とする。
３つめの面状ＣＣＤ６ｃは、その電荷転送方向１７ａがＹ方向に隣接する面状ＣＣＤ６ｂの電荷転送方向１７ｂと互いに反対方向になるように配置されている。４つめの面状ＣＣＤ６ｄは、その電荷転送方向１７ｂがＹ方向に隣接する面状ＣＣＤ６ｃの電荷転送方向１７ａと互いに反対方向になるように配置されている。これによって、サンプルの移動の行きでは面状ＣＣＤ６ａ、６ｃによって撮像し、帰りは面状ＣＣＤ６ｂ、６ｄによって撮像できる。そこで、サンプルの１回の往復移動でＹ方向について４つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの撮像範囲１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄをＸ方向に走査して撮像できる。つまり、サンプルのＸ方向への往復移動後、サンプルをＹ方向に移動させる場合には、４つの撮像範囲１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄのＹ方向の長さを単位としてシフトさせればよい。
図８に示すように、変形例２に係るＸ線透視装置において、４つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、図６に示す２つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂに加えて、Ｙ方向にさらに２つの面状ＣＣＤ６ｃ、６ｄが千鳥状に配置されていることを特徴とする。
３つめの面状ＣＣＤ６ｃは、その電荷転送方向１７ａがＹ方向に隣接する面状ＣＣＤ６ｂの電荷転送方向１７ｂと互いに反対方向になるように配置されている。４つめの面状ＣＣＤ６ｄは、その電荷転送方向１７ｂがＹ方向に隣接する面状ＣＣＤ６ｃの電荷転送方向１７ａと互いに反対方向になるように配置されている。これによって、サンプルの移動の行きでは面状ＣＣＤ６ａ、６ｃによって撮像し、帰りは面状ＣＣＤ６ｂ、６ｄによって撮像できる。そこで、サンプルの１回の往復移動でＹ方向について４つの面状ＣＣＤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの撮像範囲１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄをＸ方向に走査して撮像できる。つまり、サンプルのＸ方向への往復移動後、サンプルをＹ方向に移動させる場合には、４つの撮像範囲１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄのＹ方向の長さを単位としてシフトさせればよい。
（実施の形態３）
実施の形態３に係るＸ線透視装置では、撮影するサンプルの移動速度と、面状ＣＣＤ内に発生した画像信号の転送速度とを同期させるだけでなく、複数の条件で設定することを特徴とする。複数の条件とは、同期したサンプルの移動速度と画像信号の転送速度との組み合わせの条件を複数設ける、つまり、異なるサンプルの移動速度と画像信号の転送速度との複数の組み合わせという意味である。
これによって、設定されたサンプル移動速度とＣＣＤ画素の転送速度との複数の条件で得られた複数の画像から、撮影するサンプルの３次元構造データを得ることができる。
実施の形態３に係るＸ線透視装置では、撮影するサンプルの移動速度と、面状ＣＣＤ内に発生した画像信号の転送速度とを同期させるだけでなく、複数の条件で設定することを特徴とする。複数の条件とは、同期したサンプルの移動速度と画像信号の転送速度との組み合わせの条件を複数設ける、つまり、異なるサンプルの移動速度と画像信号の転送速度との複数の組み合わせという意味である。
これによって、設定されたサンプル移動速度とＣＣＤ画素の転送速度との複数の条件で得られた複数の画像から、撮影するサンプルの３次元構造データを得ることができる。
また、サンプル内の各深さの注目ポイントは、その深さポイントの倍率分だけ、面状ＣＣＤの電荷の移動距離を多くすることにより、画像としての鮮鋭性が向上する。つまり、サンプルの厚さ方向に解像度の向上を行う場合は、幾何学的な倍率を上げることにより、高精細な立体画像情報が得られる。幾何学的な倍率を上げることで、撮影ポイントの拡大率を大きくして、結果的にサンプルの層間の分解能を上げる、つまり１ピクセルのサイズを小さくすることができる。
実施の形態３に係るＸ線透視装置によれば、大面積の三次元検査体を検査体の１次元走査とそれに同期した面状ＣＣＤの画像転送とを同期して行う走査と、それの繰り返しと、それらの画像合成を行うという構成を有する。これによって、大面積の２次元画像を得て、例えばリールに巻きとられたチップ部品の個数を高精度に計数することができる。そして、これらの走査の深さ条件を複数設定して、その深さ情報とそれにより得られた画像情報を合成して、被検体の３次元画像を再構成することができる。
実施の形態３に係るＸ線透視装置は、例えば、多層プリント基板の内層パターンの分離撮影などに応用できる。
実施の形態３に係るＸ線透視装置は、例えば、多層プリント基板の内層パターンの分離撮影などに応用できる。
なお、従来は、基板をその平面のＸ軸或いはＹ軸を回転中心とする回転方式のＣＴ撮影や、サンプルとセンサとを同期して回転させるラミノグラフィ方式のＣＴやサンプルの視角の差を活用したステレオ撮影方式などがある。しかし、上記の場合には、装置が非常に大型で高価であったり、或いは撮影に長時間を有するなどそれぞれ課題があった。
これに対して、上記の実施の形態３に係るＸ線透視装置によれば、小型で、短時間でサンプルを撮影することが出来る。
これに対して、上記の実施の形態３に係るＸ線透視装置によれば、小型で、短時間でサンプルを撮影することが出来る。
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
本発明に係るＸ線透視装置によれば、撮像時間が短く、幅方向における部品の画像の重なりが抑制され、Ｘ線強度が十分でないＸ線源の場合にも十分な感度が得られる。そこで、特に、リール内に収納されたコンデンサ等の微少部品の数を計測するＸ線透視装置として有用である。
１ Ｘ線源
２ Ｘ線
３ 対象物（サンプル）
４ 部品
５ サンプルホルダー
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 面状ＣＣＤ
７ 移動部
１０ Ｘ線透視装置
１１ サンプル全体の画像
１２ 画像処理部
１４ 部品の画像
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ 撮像範囲
１７ａ、１７ｂ 電荷転送方向
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 撮像端部
２ Ｘ線
３ 対象物（サンプル）
４ 部品
５ サンプルホルダー
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 面状ＣＣＤ
７ 移動部
１０ Ｘ線透視装置
１１ サンプル全体の画像
１２ 画像処理部
１４ 部品の画像
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ 撮像範囲
１７ａ、１７ｂ 電荷転送方向
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 撮像端部
Claims (3)
- 放射状のＸ線を照射するＸ線源と、
前記放射状のＸ線が前記Ｘ線の中心軸に沿った高さを有する複数の部品を含むサンプルの面に照射されるように前記サンプルを保持するサンプルホルダーと、
前記Ｘ線源からみて、前記サンプルホルダーより離れた位置で前記サンプルの面を透過したＸ線を受光するＣＣＤが面状に配置され、前記サンプルの面のＸ線透過画像を得る面状ＣＣＤと、
前記部品の所定高さの断層情報を取得するように、前記サンプルホルダーを、前記放射状のＸ線の中心軸と交差する一方向に沿って、前記部品の所定高さを前記面状ＣＣＤによる撮像と同期して移動させる移動部と、
を備え、
前記面状ＣＣＤは、前記サンプルの移動方向に沿って５００画素以上を有すると共に、固定されており、
前記面状ＣＣＤは、前記サンプルホルダーの移動において、撮像範囲が、前記サンプルの移動方向及び前記Ｘ線の中心軸に垂直な方向に互いに隣接するように配置され、互いに電荷転送方向が異なる２以上の面状ＣＣＤを有し、
前記面状ＣＣＤは、前記サンプルの移動方向に沿った時間遅延積分方式のＴＤＩセンサを構成する、Ｘ線透視装置。 - 前記サンプルを透過したＸ線からなる前記サンプルの面のＸ線透過画像の強度変化に基づいて、前記サンプルに含まれる複数の前記部品を識別して計測する、画像処理部をさらに備える、請求項１に記載のＸ線透視装置。
- 撮影する前記サンプルの移動速度と、前記面状ＣＣＤ内に発生した画像信号の転送速度とを同期させると共に、前記サンプルの移動速度と、前記画像信号の転送速度との複数の条件を設定する、請求項１又は２に記載のＸ線透視装置。
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