(57)【要約】      （修正有）【課題】ステージに不定な姿勢変化が生じて、繰り返し位置決め精度が不十分である場合でも、高解像度の断層画像または高精度に位置決めされた投影画像を作成することができる放射線検査装置を提供する。【解決手段】Ｘ線検査装置において、位置検出センサによる検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎに基づき、ステージとステージ駆動部との動力伝達部分である摺動部０ｘ，０ｙを基点とするステージの回転変動量θｘ，θｙを算出する。回転変動量θｘ，θｙおよび基点とステージ上の撮影位置との距離に基づきステージ変動量Δｘ，Δｙを算出する。ステージ変動量Δｘ，Δｙは、ヨーイング方向のステージの姿勢変化に起因する撮影位置におけるステージの位置ずれであり、繰り返し位置決め誤差である。そのため、繰り返し位置決め誤差を考慮した高解像度の断層画像Ｓを作成できる。【選択図】図４
2014115216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）検査物に放射線を照射する放射線源と、検査物を透過した放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出器と、前記放射線源と放射線検出器の間に設けられて検査物を載置するステージとを備えた放射線検査装置において、
（Ｂ）前記ステージを移動させるステージ駆動部と、
（Ｃ）前記ステージの位置を検出する位置検出センサと、
（Ｄ）検査物撮影時の前記位置検出センサにより検出された検出位置情報に基づいて、前記ステージと前記ステージ駆動部との動力伝達部分を基点とするステージの回転変動量を算出する回転変動量算出部と、
（Ｅ）前記回転変動量、および前記基点と前記ステージ上の撮影位置との距離に基づいて、前記撮影位置におけるステージの変動量を示すステージ変動量を算出するステージ変動量算出部と、
（Ｆ）前記ステージ変動量に基づき前記ステージの位置ずれを補正して、検査物に対して異なる方向から取得した複数の投影画像を画像再構成して断層画像を作成する画像再構成部とを備えていることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線検査装置において、
前記回転変動量算出部は、校正用ファントムによる前記ステージ駆動部の校正時に検出した前記位置検出センサの検出位置情報と、検査物撮影時に検出した前記位置検出センサの検出位置情報に基づいて、前記ステージの回転変動量を算出することを特徴とする放射線検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の放射線検査装置において、
前記ステージ駆動部は、前記ステージの両端のうちの一端側に設けられ、
前記位置検出センサは、前記ステージの両端のうちの他端側に設けられていることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の放射線検査装置において、
前記ステージは、少なくともＸＹ軸の２方向に移動するように構成され、
前記ＸＹ軸それぞれには、前記ステージ駆動部が設けられると共に、移動方向と直交する方向の前記ステージの両端に前記ステージを移動方向に沿って案内する案内部が設けられ、
前記ＸＹ軸のうちの一方には、前記移動方向と直交する方向に並んで配置されるように案内部が追加して設けられ、
他方には、前記位置検出センサが設けられていることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放射線検査装置において、
前記位置検出センサは、前記ＸＹ軸のうち、前記ステージの一端側に設けられた案内部と、他端側に設けられたステージ駆動部との間隔が広い方の移動方向に設けられることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の放射線検査装置において、
前記ステージは、少なくともＸＹ軸の２方向に移動するように構成され、
各々の移動方向には、前記ステージ駆動部および前記位置検出センサが設けられていることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の放射線検査装置において、
前記放射線源および前記放射線検出器の少なくともいずれか一方を駆動させる撮影系駆動部を備えていることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項８】
（Ａ）検査物に放射線を照射する放射線源と、検査物を透過した放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出器と、前記放射線源と放射線検出器の間に設けられて検査物を載置するステージとを備えた放射線検査装置において、
（Ｂ）前記ステージを移動させるステージ駆動部と、
（Ｃ）前記ステージの位置を検出する位置検出センサと、
（Ｄ）検査物撮影時の前記位置検出センサにより検出された検出位置情報に基づいて、前記ステージと前記ステージ駆動部との動力伝達部分を基点とするステージの回転変動量を算出する回転変動量算出部と、
（Ｅ）前記回転変動量、および前記基点と撮影位置との距離に基づいて撮影位置におけるステージの変動量を示すステージ変動量を算出するステージ変動量算出部と、
（Ｇ）前記ステージ変動量を、前記投影画像上におけるピクセルずれ量に変換するピクセルずれ量変換部と、
（Ｈ）前記ピクセルずれ量に基づいて位置ずれをなくす方向に前記投影画像を移動させる位置ずれ補正部とを備えていることを特徴とする放射線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＧＡ（Ball Grid Array）や基板の配線、はんだの接合部、ボイドなどの電子部品の検査、あるいはその他検査物の内部欠陥の検査等に用いられる放射線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、Ｘ線ＣＴ装置がある。Ｘ線ＣＴ装置は、例えば、水平に対向して配置された放射線源と検出器を備え、放射線源と検出器の間にはステージを有している。このステージに検査物を載置し、回転軸周りにステージを回転させて、様々な角度から投影画像を撮影する。撮影で取得した投影画像を画像再構成することで断層画像などの３次元画像を取得している。
【０００３】
このようなＸ線ＣＴ装置によって、ＢＧＡや配線などの非常に微細な構造を有する検査物を断層撮影により検査する際に、拡大率を大きくして撮影したい場合がある。拡大率を大きくするには、放射線源と検査物を近づける必要がある。しかしながら、図１３中の二点鎖線で示すように、放射線源１０３と検出器１０４が水平に対向して配置する場合であって、検査物Ｗが平面方向に広い形状のときなどに、次のような問題がある。すなわち、検査物Ｗに対して放射線源１０３を近づけると、放射線源１０３と検査物Ｗとの間や、放射線源１０３とステージ１０２との間で干渉が生じてしまう。そのため、あまり拡大率を大きくすることができない。そこで、図１３の実線で示すように、回転軸Ｒと垂直な平面から少し傾いた位置に放射線源１０３と検出器１０４を配置して、検査物Ｗ等との干渉を抑制して断層撮影する方法（Planar Computed Tomography ：ＰＣＴ）が知られている。
【０００４】
また、ステージ１０２を回転させる回転機構を設けない場合には、図１４（ａ）に示すような方法によりＰＣＴを実現させている（例えば、特許文献１〜３参照）。すなわち、放射線源１０３は、回転軸Ｒに沿った鉛直上方に向けて広範囲にＸ線を照射するようになっており、固定して配置されている。撮影は、検査物Ｗが載置されたステージ１０２が回転軸Ｒ周りの円軌道を描くように平行移動させると共に、ステージ１０２の動きに同期させて検出器１０４を回転軸Ｒ周りに回転させて行われる。
【０００５】
図１４（ｂ）は、ステージ１０２の構成を示す平面図である。図１４（ｂ）に示すステージ１０２の一端側には、ステージ１０２を駆動するためのステージ駆動部１３７，１４７が設けられ、ステージ１０２の両端には、ガイドレール等の案内部１３５，１４５が設けられている。これらステージ駆動部１３７，１４７および案内部１３５，１４５に囲まれたステージ１０２の撮影領域では、一定の空間を有する中抜き構造となっている（例えば、特許文献４，５参照）。これは、放射線透過性の低い物体が撮影領域に入り込まないためであり、また、放射線源１０３とステージ駆動部１３７，１４７等との物理的な干渉を避けるためである。
【０００６】
図１４（ａ）に示す装置は、検出器１０４とステージ１０２が独立した駆動系を備えており、理想的な断層撮影の走査軌道を得るためには、高精度の位置決めや、同期するための機構および制御が必要となり装置が高価になってしまう。そこで、実際と理想の走査軌道に位置ずれがある場合でも校正用ファントムを用いて校正（キャリブレーション）することで、理想走査軌道からの幾何学的な位置ずれを算出し、画像再構成用の位置ずれ補正用のパラメータとして保持しておく方法がある（例えば、特許文献６参照）。
【０００７】
一方、従来、一般的なＸ線透視装置による投影画像での検査も行われており、ＢＧＡや配線などの非常に微細な構造を有する検査物を観察する際、Ｘ線を傾いた方向から照射したり拡大率を大きくしたりして撮影したい場合がある。このような場合に、Ｘ線の傾きや拡大率が変化しても、試料の注目点を透視画像の視野中央に維持したまま追尾するトラッキング機能が提案されている（例えば、特許文献７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−００２２２１号公報
【特許文献２】特開２００６−１６２３３５号公報
【特許文献３】特許第３６９４８３３号公報
【特許文献４】特開２００８−２９２３８３号公報
【特許文献５】特開２００４−２２３６４７号公報
【特許文献６】特許第４４１５７６２号公報
【特許文献７】特開２００４−１５６９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｘ線ＣＴ装置による検査の場合、上述した特許文献６で提案された事前に校正する方法では、ステージ駆動部１３７，１４７などの駆動系の位置決め誤差を解決できても、ステージ１０２の繰り返し位置決め誤差を解決することが難しい。繰り返し位置決め誤差は、例えば、ステージ１０２を移動可能に支持する案内部１３５，１４５の可動部と固定部の遊び（ガタツキ）により微小な位置ずれが生じるものであり、ステージ１０２の位置決めの再現性が悪く、ばらつきを有するものである。そのため、繰り返し位置決め誤差が上述の位置ずれ補正用パラメータとの誤差として現れるといった問題が生じてしまう。特に、放射線源１０３とステージ１０２を近づけて高拡大率で検査物Ｗを撮影する場合、ステージ１０２の繰り返し位置決め誤差が断層画像に与える影響が大きくなる。
【００１０】
すなわち、図１４（ｂ）に示す放射線検査装置のステージ１０２は、ステージ１０２端側に、案内部１３５，１４５およびステージ駆動部１３７，１４７が設置された上述の中抜き構造のステージ１０２となっている。そのため、駆動軸側で繰り返し位置決め精度が良好な駆動系を用いたとしても、ステージ１０２とステージ駆動部１３７，１４７との動力伝達部の基点周りでヨーイング方向（図１４（ｂ）中の符号Ｂ）の変動などの不定な姿勢変化は生じやすい構造となっているという問題を有する。姿勢変化は、ステージ駆動部１３７，１４７で生じる回転変動であるので、ステージ駆動部１３７，１４７から距離が離れているほど大きくなる。すなわち、図１４（ｂ）の撮影位置ＩＰ２は、撮影位置ＩＰ１よりもステージ駆動部１３７，１４７から離れているので、ヨーイング方向Ｂのステージ１０２の姿勢変化が大きくなる。これにより、ステージ１０２は、図１５に示すように姿勢変化する。このような姿勢変化は、ステージの駆動ごとに様式が異なるので、断層画像の撮影前に知ることはできない。特許文献６の構成は、ステージの移動における理想からのずれを撮影前に取得しておくというものであるから、上述の姿勢変化に対応できないのである。
【００１１】
この姿勢変化の問題を解決するために、特許文献５には、ヨーイング方向Ｂの拘束力（ねじれに対する抵抗力）を強化したステージ構造にすることも考えられる。しかしながら、多数の案内部１３５，１４５や支持部品が必要で高価になる上、十分な拘束力が得られる保証がないという問題がある。また、別の解決方法として、ステージ１０２の両端にステージ駆動部を配置する構成も考えられるが、この方法もシステムが複雑になり、装置が高価になってしまうという問題がある。
【００１２】
一方、透視装置による検査の場合でも、上述の繰り返し位置決め誤差の影響を受ける。例えば、あるステージ位置の投影画像を取得して他のステージ位置に移動し、再び元のステージ位置に戻して投影画像を取得する場合にも同様に、位置ずれした投影画像が表示されてしまう問題がある。あるいは、検査物Ｗの注目点を検査装置に登録しておき、拡大率や投影角度を変えると、その注目点を常に投影画像の中心に捕らえるように動作するトラッキング機能において、ステージ１０２が位置ずれするので、注目点が投影画像の中心から外れてしまう問題がある。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ステージに不定な姿勢変化が生じて、繰り返し位置決め精度が不十分である場合でも、高解像度の断層画像または高精度に位置決めされた投影画像を作成することができる放射線検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線検査装置は、（Ａ）検査物に放射線を照射する放射線源と、検査物を透過した放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出器と、前記放射線源と放射線検出器の間に設けられて検査物を載置するステージとを備えた放射線検査装置において、（Ｂ）前記ステージを移動させるステージ駆動部と、（Ｃ）前記ステージの位置を検出する位置検出センサと、（Ｄ）検査物撮影時の前記位置検出センサにより検出された検出位置情報に基づいて、前記ステージと前記ステージ駆動部との動力伝達部分を基点とするステージの回転変動量を算出する回転変動量算出部と、（Ｅ）前記回転変動量、および前記基点と前記ステージ上の撮影位置との距離に基づいて、前記撮影位置におけるステージの変動量を示すステージ変動量を算出するステージ変動量算出部と、（Ｆ）前記ステージ変動量に基づき前記ステージの位置ずれを補正して、検査物に対して異なる方向から取得した複数の投影画像を画像再構成して断層画像を作成する画像再構成部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明に係る放射線検査装置によれば、検査物撮影時の位置検出センサにより検出された検出位置情報に基づいて、ステージとステージ駆動部との動力伝達部分を基点とするステージの回転変動量を算出する。そして、回転変動量、および基点とステージ上の撮影位置との距離に基づいて、撮影位置におけるステージの変動量を示すステージ変動量を算出する。すなわち、基点周りのステージの回転変動量と、基点とステージ上の撮影位置との距離から、撮影位置におけるステージ変動量が算出される。ステージ変動量は、ヨーイング方向のステージの姿勢変化に起因する撮影位置におけるステージの位置ずれであり、繰り返し位置決め誤差である。このステージ変動量に基づき前記ステージの位置ずれを補正して、検査物に対して異なる方向から取得した複数の投影画像を画像再構成して断層画像を作成する。そのため、繰り返し位置決め誤差を考慮した高解像度の断層画像を作成することができる。
【００１６】
また、繰り返し位置決め精度の不十分さを改善するために、位置検出センサを採用するという簡易な構成でよいので、例えば従来のステージの両端それぞれで複数の案内部を設けていた構成に比べて装置を安価に構成することができる。
【００１７】
また、本発明に係る放射線検査装置において、前記回転変動量算出部は、校正用ファントムによる校正時に検出した前記位置検出センサの検出位置情報と、検査物撮影時に検出した前記位置検出センサの検出位置情報に基づいて、前記ステージの回転変動量を算出することが好ましい。すなわち、校正用ファントムにより繰り返し再現性がよいステージ駆動部の位置決め精度が校正がされている。この校正時に位置検出センサにより検出位置情報を検出しておき、検出された校正時の検出位置情報と、検査物撮影時の検出位置情報とに基づいて、不定な姿勢変化による回転変動量を算出する。そのため、駆動軸側の位置決め精度が未知である場合に比べて、回転変動量を正確に算出することができる。
【００１８】
また、本発明に係る放射線検査装置において、前記ステージ駆動部は、前記ステージの両端のうちの一端側に設けられ、前記位置検出センサは、前記ステージの両端のうちの他端側に設けられていることが好ましい。すなわち、ステージを挟んでステージ駆動部の反対側に位置検出センサが設けられているので、ステージの姿勢変化を大きく検出することができる。
【００１９】
また、本発明に係る放射線検査装置において、前記ステージは、少なくともＸＹ軸の２方向に移動するように構成され、前記ＸＹ軸それぞれには、前記ステージ駆動部が設けられると共に、移動方向と直交する方向の前記ステージの両端に前記ステージを移動方向に沿って案内する案内部が設けられ、前記ＸＹ軸のうちの一方には、前記移動方向と直交する方向に並んで配置されるように案内部が追加して設けられ、他方には、前記位置検出センサが設けられていることが好ましい。これにより、ＸＹ軸のうちの一方には、案内部が追加して設けられているので、ステージのヨーイング方向の拘束力を強化することができる。また、ＸＹ軸の他方には、位置検出センサが設けられているので、位置検出センサによる検出位置情報によりステージ変動量を算出することができる。
【００２０】
また、本発明に係る放射線検査装置において、前記位置検出センサは、前記ＸＹ軸のうち、前記ステージの一端側に設けられた案内部と、他端側に設けられたステージ駆動部との間隔が広い方の移動方向に設けられることが好ましい。すなわち、ＸＹ軸のうち、案内部とステージ駆動部との間隔が広い方の移動方向では、ステージの姿勢変化が大きくなるので、位置検出センサの配置におけるステージの姿勢変化が大きく検出することができる。よって、高精度にステージ変動量を算出することができる。
【００２１】
また、本発明に係る放射線検査装置において、前記ステージは、少なくともＸＹ軸の２方向に移動するように構成され、各々の移動方向には、前記ステージ駆動部および前記位置検出センサが設けられていることが好ましい。これにより、各々の移動方向に設けられた位置検出センサにより検出された検出位置情報に基づいて、高精度なステージ移動量を算出することができる。
【００２２】
また、本発明に係る放射線検査装置において、前記放射線源および前記放射線検出器の少なくともいずれか一方を駆動させる撮影系駆動部を備えていることが好ましい。すなわち、ステージ２のみ移動する場合は、検査物Ｗの同一注目点を検出器で捕らえ続けることが難しい場合がある。それは、ＦＰＤ４の検出領域の大きさに制限などがあり、ＦＰＤの検出領域からその注目点が外れてしまうためである。ステージ２だけでなく、Ｘ線管３またはＦＰＤ４を駆動させることにより、ＦＰＤ４の検出領域から検査物Ｗの注目点を外すことなく捕らえ続けることができる。
【００２３】
また、本発明に係る放射線検査装置は、（Ａ）検査物に放射線を照射する放射線源と、検査物を透過した放射線を検出して投影画像を取得する放射線検出器と、前記放射線源と放射線検出器の間に設けられて検査物を載置するステージとを備えた放射線検査装置において、（Ｂ）前記ステージの載置面に沿って予め設定された方向に前記ステージが移動するときの移動方向と直交する方向の前記載置面の両端に設けられ、前記移動方向に沿って前記ステージを案内する案内部と、（Ｃ）前記両端のうちの一端側に設けられ、前記ステージを移動させるステージ駆動部と、（Ｄ）前記両端のうちの他端側に設けられ、前記ステージの位置を検出する位置検出センサと、（Ｅ）検査物撮影時の前記位置検出センサにより検出された検出位置情報に基づいて、前記ステージと前記ステージ駆動部との動力伝達部分を基点とするステージの回転変動量を算出する回転変動量算出部と、（Ｆ）前記回転変動量、および前記基点と撮影位置との距離に基づいて撮影位置におけるステージの変動量を示すステージ変動量を算出するステージ変動量算出部と、（Ｉ）前記ステージ変動量を、前記投影画像上におけるピクセルずれ量に変換するピクセルずれ量変換部と、（Ｊ）前記ピクセルずれ量に基づいて位置ずれをなくす方向に前記投影画像を移動させる位置ずれ補正部とを備えていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明に係る放射線検査装置によれば、検査物撮影時の位置検出センサにより検出された検出位置情報に基づいて、ステージとステージ駆動部との動力伝達部分を基点とするステージの回転変動量を算出する。そして、回転変動量、および基点とステージ上の撮影位置との距離に基づいて、撮影位置におけるステージの変動量を示すステージ変動量を算出する。すなわち、基点周りのステージの回転変動量と、基点とステージ上の撮影位置との距離から、撮影位置におけるステージ変動量が算出される。ステージ変動量は、ヨーイング方向のステージの姿勢変化に起因する撮影位置におけるステージの位置ずれであり、繰り返し位置決め誤差である。このステージ変動量を、投影画像上におけるピクセルずれ量に変換し、変換したピクセルずれ量に基づいて位置ずれをなくす方向に投影画像を移動させる。これにより、繰り返し位置決め精度が不十分な場合でも、例えば、検査物の注目点を常に中心に捕らえるように動作するトラッキング機能等において、高精度に位置決めされた投影画像を作成することができる。
【００２５】
なお、本明細書は、次のようなＸ線撮影装置に係る発明も開示している。
【００２６】
（１）本発明に係る放射線検査装置の一例は、さらに、移動方向と直交する方向の前記ステージの両端に設けられ、移動方向に沿って前記ステージを案内する案内部を備え、前記ステージ駆動部は、前記ステージの両端のうちの前記ステージ駆動部側で案内部を兼ねていることである。これにより、案内部の数を削減でき、装置をより安価でコンパクトな構成にすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る放射線検査装置によれば、検査物撮影時の位置検出センサにより検出された検出位置情報に基づいて、ステージとステージ駆動部との動力伝達部分を基点とするステージの回転変動量を算出する。そして、回転変動量、および基点とステージ上の撮影位置との距離に基づいて、撮影位置におけるステージの変動量を示すステージ変動量を算出する。すなわち、基点周りのステージの回転変動量と、基点とステージ上の撮影位置との距離から、撮影位置におけるステージ変動量が算出される。ステージ変動量は、ヨーイング方向のステージの姿勢変化に起因する撮影位置におけるステージの位置ずれであり、繰り返し位置決め誤差である。そのため、ステージに不定な姿勢変化が生じて、繰り返し位置決め精度が不十分である場合でも、高解像度の断層画像または高精度に位置決めされた投影画像を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）は、ステージとその周辺構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図３】ステージの高さ方向の構成とＸ軸・Ｙ軸位置検出センサの配置を示す図である。
【図４】演算部の構成を示す図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、回転変動量の算出方法の説明に供する図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、校正時の検出位置情報を用いた回転変動量の算出方法の説明に供する図である。
【図７】図７（ａ）は、回転変動がないときのステージ変動量の算出方法の説明に供する模式図であり、図７（ｂ）は、回転変動量を考慮したステージ変動量の算出方法の説明に供する模式図である。
【図８】Ｘ線検査装置の動作説明に供するフローチャートである。
【図９】第２の実施形態に係る演算部の構成を示す図である。
【図１０】第２の実施形態に係る位置ずれ補正部の動作説明に供する図である。
【図１１】第３の実施形態に係るステージとその周辺構成を示す平面図である。
【図１２】変形例に係るステージとその周辺構成を示す平面図である。
【図１３】従来の放射線検出装置の構成を示す図である。
【図１４】（ａ）は従来の放射線検出装置の構成を示す図であり、（ｂ）は従来の放射線検出装置に設けられたステージとその周辺構成を示す平面図である。
【図１５】ステージのヨーイング方向の姿勢変化の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。放射線検査装置の一例としてＸ線検査装置について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成図である。
【００３０】
図１を参照する。Ｘ線検査装置１は、検査物Ｗを載置するステージ２と、ステージ２を間に挟んで、鉛直方向（回転軸Ｒ）に対して斜めに対向して配置されたＸ線管３およびフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と称する）４とを備えている。なお、Ｘ線管３は本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は本発明の放射線検出器に相当する。
【００３１】
Ｘ線管３は、移動または回転せずに固定して配置され、鉛直上方に向けてＸ線を照射することで検査物ＷにＸ線を照射する。Ｘ線管３は、Ｘ線管制御部５により制御される。Ｘ線管制御部５は、Ｘ線管３の管電圧および管電流を発生させる高電圧発生部６を有している。Ｘ線管制御部５は、管電圧、管電流および照射時間等のＸ線照射条件に応じてＸ線管３からＸ線を照射させている。
【００３２】
ＦＰＤ４は、検査物Ｗの透過Ｘ線像が投影されるＸ線検出面４ａにＸ線を電気信号に変換して検出する多数のＸ線検出素子が横・縦の２次元マトリックス状に配列されている。Ｘ線検出素子の配列マトリックスとしては、例えば横：数千×縦：数千が挙げられる。Ｘ線検出素子は、Ｘ線が直に電気信号に変換される直接変換タイプ、あるいはＸ線が一旦光に変換されてから更に電気信号に変換される間接変換タイプで構成される。また、Ｘ線検出器４は、ＦＰＤに限定されず、イメージインテンシファイアおよびカメラで構成されていてもよい。
【００３３】
ＦＰＤ４は、検出器傾動駆動部７により移動可能に支持されている。検出器傾動駆動部７は、実線や破線で示すように、曲線７ａに沿ってＦＰＤ４を移動させることでＦＰＤ４の検出面４ａの傾きを変更するようになっている。また、ＦＰＤ４は、検出器傾動駆動部７を介在させて検出器回転機構８により支持されている。検出器回転機構８は、回転軸Ｒ周りにＦＰＤ４を回転させるようになっている。
【００３４】
ステージ２は、ＸＹ軸の２方向に移動するように構成されている。これにより、断層撮影する場合、ステージ２は、回転軸Ｒに垂直なＸＹ平面で回転軸Ｒ周りに円軌道を描くように平行移動される。なお、ＦＰＤ４は、ステージ２の動きに同期させて、検出器回転機構８により回転軸Ｒ周りに回転される。これにより、検査物Ｗに対して異なる方向から撮影した複数の投影画像Ｇｗが取得される。また、ステージ２の周辺構成については後述する。
【００３５】
ＦＰＤ４の後段には、Ａ／Ｄ変換器９と画像処理部１１と主制御部１３が順番に設けられている。Ａ／Ｄ変換器９は、ＦＰＤ４から出力された投影画像Ｇｗの一種であるアナログのＸ線検出信号をディジタルのＸ線検出信号に変換する。画像処理部１１は、ディジタル変換されたＸ線検出信号に対して対数変換を行うなど必要な処理を行って投影画像Ｇｗとして出力する。主制御部１３は、Ｘ線検査装置１の各構成を統括的に制御し、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成される。主制御部１３は、例えば、検出器傾動駆動部７、検出器回転機構８、後述するＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７等を制御して断層撮影を行う。
【００３６】
また、Ｘ線検査装置１は、表示部１５と入力部１７と記憶部１９とを備えている。表示部１５は、モニタ等で構成される。入力部１７は、キーボードやマウス等で構成される。記憶部１９は、ＲＯＭ（Read-only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）またはハードディスク等、取り外し可能なものを含む記憶媒体で構成される。
【００３７】
さらに、Ｘ線検査装置１は、撮影位置ＩＰにおけるステージ変動量Δｘ，Δｙを算出し、算出されたステージ変動量Δｘ，Δｙを用いて画像再構成に用いられるパラメータＰＲｃを変更して断層画像Ｓを作成する演算部２１を備えている。なお、ステージ変動量Δｘ，Δｙは、ヨーイング方向Ｂのステージ２の姿勢変化に起因する撮影位置ＩＰにおけるステージ２の位置ずれをＸ軸・Ｙ軸方向に分解して示したものである。すなわち、ステージ変動量Δｘ，Δｙは、断層撮影の各撮影方向で変動するものであり、繰り返し位置決め誤差である。
【００３８】
＜ステージとその周辺構成＞
次に、ステージ２とその周辺構成について説明する。ステージ２は、ＸＹ軸の２方向に移動するように構成されている。また、移動方向ごとに位置検出センサが設けられている。位置検出センサは、ステージ２を挟んでステージ２を駆動するステージ駆動部の反対側に設けられている。そのため、ステージ２の姿勢変化を大きく検出することができる。また、ＸＹ軸それぞれの位置検出センサで検出した検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎ等により、撮影位置ＩＰにおけるステージ２の位置ずれを示すステージ変動量Δｘ，Δｙが算出されるような構成となっている。なお、図２（ａ）は、ステージとその周辺構成を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の側面図である。
【００３９】
まず、ステージ２をＸ軸方向に移動させるＸ軸ステージ移動機構３１と、Ｘ軸位置検出センサ３３について説明する。Ｘ軸ステージ移動機構３１は、Ｘ軸案内部３５とＸ軸ステージ駆動部３７を備えている。
【００４０】
Ｘ軸案内部３５は、ステージ２をＸ軸方向に移動可能に支持するものである。すなわち、Ｘ軸案内部３５は、ステージ２の載置面２ａ（図２（ｂ）参照）に沿ってＸ軸方向にステージ２が移動するときの移動方向と直交するＹ軸方向の載置面２ａの両端に設けられている。また、Ｘ軸案内部３５は、Ｘ軸方向の移動方向に沿ってステージ２を案内する。Ｘ軸案内部３５は、可動部３５ａと固定部３５ｂ等で構成され、可動部３５ａはステージ２を支持し、固定部３５ｂに対して相対的に移動するようになっている。
【００４１】
Ｘ軸ステージ駆動部３７は、ステージ２の両端のうちの一端側に設けられ、ステージ２をＸ軸方向に移動させるものである。Ｘ軸ステージ駆動部３７は、例えば、モータ３７ａとネジ軸３７ｂとナット部３７ｃ等で構成される。ネジ軸３７ｂは、ナット部３７ｃと噛み合うように構成されている。モータ３７ａを回転させると、回転がネジ軸３７ｂに伝達される。そして、ネジ軸３７ｂとナット部３７ｃが噛み合っていることによりネジ軸３７ｂの回転がＸ軸方向への駆動として伝達される。なお、ナット部３７ｃは、Ｘ軸案内部３５の可動部３５ａと一体的に設けられている。
【００４２】
Ｘ軸位置検出センサ３３は、ステージ２の両端のうちの他端側に設けられ、ステージ２のＸ軸方向の位置情報を検出するものである。Ｘ軸位置検出センサ３３は、例えばリニアエンコーダ等で構成され、Ｘ軸方向センサヘッド３３ａとＸ軸方向スケール３３ｂ等により構成される。
【００４３】
次に、ステージ２をＹ軸方向に移動させるＹ軸ステージ移動機構４１と、Ｙ軸位置検出センサ４３について説明する。Ｙ軸ステージ移動機構４１は、Ｙ軸案内部４５とＹ軸ステージ駆動部４７を備えている。
【００４４】
Ｙ軸案内部４５は、Ｘ軸案内部３５を介在させてステージ２をＹ軸方向に移動可能に支持するものである。Ｙ軸案内部４５は、Ｙ軸方向にステージ２が移動するときの移動方向と直交するＸ軸方向の載置面２ａ（図２（ｂ）参照）の両端に設けられている。Ｙ軸案内部４５は、可動部４５ａと固定部４５ｂ等で構成され、可動部４５ａはＸ軸案内部３５の固定部３５ｂを支持し、固定部４５ｂに対して相対的に移動するようになっている。固定部４５ｂは、Ｘ線検査装置１の筐体等のベース部４６に支持されている。なお、図２（ａ）の可動部４５ａは、分離して図示されているが、図示しない枠状の支持部材などにより一体的に構成されている。
【００４５】
Ｙ軸ステージ駆動部４７は、ステージ２の両端のうちの一端側に設けられ、ステージ２をＹ軸方向に移動させるものである。Ｙ軸ステージ駆動部４７は、例えば、モータ４７ａとネジ軸４７ｂとナット部４７ｃ等で構成される。ネジ軸４７ｂとナット部４７ｃは、例えばボールネジで構成されている。
【００４６】
Ｙ軸位置検出センサ４３は、ステージ２の両端のうちの他端側に設けられ、ステージ２のＹ軸方向の位置情報を検出するものである。Ｙ軸位置検出センサ４３は、例えばリニアエンコーダ等で構成され、Ｙ軸方向センサヘッド４３ａとＹ軸方向スケール４３ｂ等により構成される。
【００４７】
図２（ｂ）において、ベース部４６には、Ｙ軸案内部４５の固定部４５ｂを支持する支持部４６ａが設けられている。また、ベース部４６には、Ｙ軸位置検出センサ４３のＹ軸方向スケール４３ｂが設けられている。なお、図示の便宜上、Ｘ軸方向スケール３３ｂは、一部のみ示されている。
【００４８】
図３は、ステージ２の高さ方向（Ｚ方向）の構成とＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３の配置を示す模式図である。図３に示すように、ベース部４６上には、順番に、Ｙ軸案内部４５（Ｙ軸ステージ移動機構４１）、Ｘ軸案内部３５（Ｘ軸ステージ移動機構３１）、ステージ２が配置されるようになっている。ステージ２を任意の位置に駆動した場合に、例えばＸ軸位置検出センサ３３により、Ｘ軸案内部３５の可動部３５ａと固定部３５ｂの相対的な位置関係を計測している。なお、Ｘ軸案内部３５の固定部３５ｂは、Ｙ軸案内部４５の可動部４５ａと一体的に構成される。一方、Ｙ軸案内部４５の固定部４５ｂは、ベース部４６と一体的に構成される。そして、例えば、Ｘ軸方向センサヘッド３３ａは、可動部３５ａに取り付けられ、Ｘ軸方向スケール３３ｂは、可動部４５ａに取り付けられる。一方、Ｙ軸方向センサヘッド４３ａは、可動部４５ａに取り付けられ、Ｙ軸方向スケール４３ｂは、ベース部４６に取り付けられる。
【００４９】
なお、Ｘ軸案内部３５およびＹ軸案内部４５は本発明の案内部に相当し、Ｘ軸ステージ駆動部３７およびＹ軸ステージ駆動部４７は本発明のステージ駆動部に相当する。Ｘ軸位置検出センサ３３およびＹ軸位置検出センサ４３は、本発明の位置検出センサに相当する。
【００５０】
＜演算部＞
次に、演算部２１の構成について説明する。図４は、演算部２１の構成を示す図である。演算部２１は、Ｘ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３により検出された検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎ等に基づき、Ｘ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙ（図２（ａ）参照）を基点とする回転変動量（姿勢変動量とも言う）θｘ，θｙを算出する回転変動量算出部５１と、回転変動量θｘ，θｙ等に基づき、ステージ２上の任意の撮影位置（例えば検査物の注目点）ＩＰでのステージ変動量Δｘ，Δｙを算出するステージ変動量算出部５３とを備えている。また、演算部２１は、算出されたステージ変動量Δｘ，Δｙに基づき、断層画像Ｓを作成するための画像再構成における２次元画像の３次元空間への逆投影計算時に用いられる幾何学的なパラメータＰＲｃを変更するパラメータ変更部５５と、変更されたパラメータＰＲｗに基づき座標変換を行って、断層撮影の各撮影ごとの撮影位置ＩＰにおけるステージ２のステージ変動量Δｘ，Δｙを考慮した断層画像Ｓを作成する画像再構成部５７とを備えている。
【００５１】
なお、図２（ａ）に示すＸ軸摺動部０ｘは、ステージ２とＸ軸ステージ駆動部３７との動力伝達部分であり、具体的には、Ｘ軸ステージ駆動部３７のネジ軸３７ｂと、ステージ２を支持する可動部３５ａと一体となったナット部３７ｃとが噛み合う部分である。同様に、Ｙ軸摺動部０ｙは、ネジ軸４７ｂとナット部４７ｃとが噛み合う部分である。
【００５２】
≪回転変動量算出部≫
まず、回転変動量算出部５１について説明する。回転変動量算出部５１は、検査物Ｗ撮影時のＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３により検出された検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎ等に基づいて、ステージ２とＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３３，４３との動力伝達部であるＸ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙを基点とする回転変動量θｘ，θｙを算出する。回転変動量θｘ，θｙは、次に示す（１）式により算出される。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）は、回転変動量θｘ，θｙの算出方法の説明に供する図である。
【００５３】
なお、図５（ａ）および図５（ｂ）において、符号３３ｄ，４３ｄは、Ｘ軸・Ｙ軸方向センサヘッド３３ａ，４３ａの検出部の軌跡を延長した線であり、センサ軸とする。符号３３ｄは、Ｘ軸方向センサ軸であり、符号４３ｄは、Ｙ軸方向センサ軸である。また、符号３７ｄ，４７ｄは、ネジ軸３７ｂ，４７ｂ上のＸ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙの軌跡を延長した線であり、駆動軸とする。符号３７ｄは、Ｘ軸方向駆動軸であり、符号４７ｄは、Ｙ軸方向駆動軸である。後述する図６も同様である。
【００５４】
【数１】
2014115216.tif 000003
但し、Ｙａｃｔ：Ｙ軸摺動部０ｙのＹ軸方向の位置
Ｙｓｅｎ：Ｙ軸位置検出センサ４３による検出位置
Ｘａｃｔ：Ｘ軸摺動部０ｘのＸ軸方向の位置
Ｘｓｅｎ：Ｘ軸位置検出センサ３３による検出位置
Ｌｙ：Ｙ軸方向センサ軸４３ｄとＹ軸方向駆動軸４７ｄとの距離
Ｌｘ：Ｘ軸方向センサ軸３３ｄとＸ軸方向駆動軸３７ｄとの距離
【００５５】
（１）式は、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３３，４３によるＸ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙの位置が既知である場合の計算方法である。つまり、Ｘ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙを予め設定された位置に移動させるときの指令位置と、実際のＸ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙの位置が一致する場合の計算方法である。例えば、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３３，４３が校正されておらず、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３３，４３自体の位置決め精度が不十分の場合があるとする。この場合、仮に、繰り返し位置決め精度が十分であっても、校正がされていないことによる誤差が生じ、より正確な回転変動量θｘ，θｙを算出できない。
【００５６】
そこで、次に示す（２）式により回転変動量θｘ，θｙを算出してもよい。すなわち、校正用ファントムを用いてＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３３，４３の位置決め精度の校正を行ったときのＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３５，４５による検出位置情報（センサ値）Ｘｃｌｂ，Ｙｃｌｂを記憶しておき利用する。
【００５７】
校正は、検査物Ｗの断層撮影と同じ撮影条件で行われる。すなわち、校正は、検査物Ｗの断層撮影と同じ軌道でステージ２およびＦＰＤ４が駆動され、同じ撮影方向から撮影される。この校正時の各撮影方向における検出位置情報Ｘｃｌｂ，Ｙｃｌｂを検出して記憶部１９等に記憶しておく。なお、校正により、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３３，４３の位置決め精度は改善されるが、繰り返し位置決め精度は改善されない。
【００５８】
回転変動量算出部５１は、校正時の検出位置情報Ｘｃｌｂ，Ｙｃｌｂと、検査物Ｗ撮影時のＸｓｅｎ，Ｙｓｅｎと、指令（設定）位置Ｘｉｐｔ，Ｙｉｐｔと等に基づいて、回転変動量θｘ，θｙを算出する。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）は、校正時の検出位置情報Ｘｃｌｂ，Ｙｃｌｂを用いた回転変動量θｘ，θｙの算出方法の説明に供する図である。
【００５９】
【数２】
2014115216.tif 000004
但し、
Ｙｉｐｔ：Ｙ軸ステージ駆動部４７に与えられた指令位置（値）
Ｙｓｅｎ：Ｙ軸ステージ駆動部４７に指令位置Ｙｉｐｔが与えられたときの検査物撮影時の検出位置
Ｙｃｌｂ：Ｙ軸ステージ駆動部４７に指令位置Ｙｉｐｔが与えられたときの校正時の検出位置
Ｘｉｐｔ：Ｘ軸ステージ駆動部３７に与えられた指令位置
Ｘｓｅｎ：Ｘ軸ステージ駆動部３７に指令位置Ｘｉｐｔが与えられたときの検査物Ｗ撮影時の検出位置
Ｘｃｌｂ：Ｘ軸ステージ駆動部３７に指令位置Ｘｉｐｔが与えられたときの校正時の検出位置
Ｌｙ：Ｙ軸方向センサ軸４３ｄとＹ軸方向駆動軸４７ｄとの距離
Ｌｘ：Ｘ軸方向センサ軸３３ｄとＸ軸方向駆動軸３７ｄとの距離
【００６０】
≪ステージ変動量算出部≫
次に、ステージ変動量算出部５３について説明する。ステージ変動量算出部５３は、回転変動量θｘ，θｙ、およびＸ軸摺動部（基点）０ｘと撮影位置ＩＰとの距離Ｌ２等に基づいて、ステージ２上の予め設定された撮影位置ＩＰにおけるステージ２の変動量を示すステージ変動量Δｘ，Δｙを算出する。ステージ変動量Δｘ，Δｙは、図７（ａ）の模式図に示すように、「２自由度のリンク機構」と同じ考え方で算出することができる。つまり、Ｙ軸摺動部０ｙをリンクの原点、Ｘ軸摺動部０ｘをリンクの節、理想の撮影位置ＩＰ（Ｘｐ，Ｙｐ）をリンクの先端とする。これにより、撮影位置ＩＰ（Ｘｐ，Ｙｐ）におけるステージ２のステージ変動量Δｘ，Δｙを次に示す（３）式により算出することができる。なお、図７（ａ）は、回転変動がないときのステージ変動量Δｘ，Δｙの算出方法の説明に供する模式図であり、図７（ｂ）は、回転変動量θｘ，θｙを考慮したステージ変動量Δｘ，Δｙの算出方法の説明に供する模式図である。ステージ変動量Δｘ，Δｙは、ヨーイング方向Ｂのステージ２の姿勢変化に起因する撮影位置ＩＰにおけるステージ２のＸ軸・Ｙ軸方向の位置ずれである。
【００６１】
【数３】
2014115216.tif 000005
但し、
φ１（Ｘａｃｔ）：回転変動がないときのＹ軸摺動部０ｙとＸ軸摺動部０ｘがなす角度
φ２（Ｘｐ，Ｘｐ）：回転変動がないときのＸ軸摺動部０ｘと撮影位置ＩＰがなす角度
Ｌ１（Ｘａｃｔ）：Ｙ軸摺動部０ｙとＸ軸摺動部０ｘとの距離
Ｌ２（Ｘｐ，Ｘｐ）：Ｘ軸摺動部０ｘと撮影位置ＩＰとの距離
【００６２】
なお、図４中の符号Ｅは、撮影条件を示す。ここでの撮影条件は、（１）〜（３）式（後述する（５）式を含む）で用いられるＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３により検出された検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎ等以外の例えばＸａｃｔ，Ｙａｃｔ，Ｌｘ，Ｌｙ等が与えられる。
【００６３】
≪パラメータ変換部等≫
次に、パラメータ変更部５５について説明する。断層画像Ｓは、後述するＦＢＰ法などの公知の画像再構成の方法により計算される。画像再構成の計算では、投影または逆投影などの処理が行われるが、この際、検査物Ｗなどの３次元空間の座標とＦＰＤ４の投影画像Ｇｗなどの２次元画像の座標等との幾何学的な位置関係（以下適宜、「幾何学的変換条件」）を正確に把握しておく必要がある。幾何学的変換条件は、複数のパラメータ等によって構成される。複数のパラメータを説明の便宜上、パラメータＰＲｃとする。
【００６４】
パラメータＰＲｃは、校正用ファントムによる校正時にパラメータ算出部５９によって算出される。変更前のパラメータＰＲｃの算出方法について簡単に説明する。校正用ファントムは、例えば内部に高Ｘ線吸収材（例えば金属）の球状のマーカを有して構成されたものが用いられる。この校正用ファントムを各方向から撮影して複数の投影画像Ｇｃを取得する。パラメータ算出部５９により、投影画像Ｇｃに写り込んだマーカの座標と校正用ファントムのマーカの座標等とに基づいて各パラメータＰＲｃを算出する。算出された各パラメータＰＲｃは、記憶部６１に記憶される。なお、各パラメータＰＲｃは、記憶部６１に限らず記憶部１９に記憶させてもよい。
【００６５】
しかしながら、パラメータＰＲｃをそのまま用いて画像再構成を行うと、上述のステージ２の繰り返し位置決め誤差、すなわち、ステージ２のガタツキを考慮していないことにより、断層画像Ｓが不鮮明なものになってしまう。そこで、パラメータ変更部５５は、ヨーイング方向Ｂのステージ２の姿勢変化に起因する撮影位置ＩＰにおけるステージ２のＸ軸・Ｙ軸方向の位置ずれであるステージ変動量Δｘ，Δｙに基づいて、パラメータＰＲｃを変更してパラメータＰＲｗを取得する。
【００６６】
まず、パラメータＰＲｃを有する幾何学的変換条件の具体例を説明する。幾何学的変換条件は、例えば、３次元空間から２次元画像への透視投影を表す次の（４）式と、（４）式に含まれるパラメータＰＲｃで一般的に表される。
【００６７】
【数４】
2014115216.tif 000006
但し、
Ｐｗ（Ｐの上にチルダ）：ワールド座標系での３次元斉次座標
Ｐｉｐ（Ｐの上にチルダ）：画像上のピクセル座標系での２次元斉次座標
Ｍ：変換行列（Ｒは回転行列、ｔは並進ベクトル）
Ｐ：変換行列
Ａ：変換行列
【００６８】
なお、変換行列Ｍは、検査物Ｗの３次元空間の座標系（ワールド座標系）とＸ線管３焦点の座標系の位置関係を表す。これは、検査物Ｗの座標をどれだけ並進して回転したらＸ線管３の焦点の座標に一致するかを表す。変換行列Ｐは、Ｘ線管３の焦点の座標系をＦＰＤ４の座標系に変換するものである。変換行列Ｐのパラメータｆは、Ｘ線管３の焦点からＦＰＤ４表面までの距離を表す。変換行列Ａは、ＦＰＤ４の座標系を２次元画像の座標系に変換するものである。これら変換行列Ｍ，Ｐ，Ａにより、検査物Ｗの３次元空間の座標系は、２次元画像の座標系に変換される。
【００６９】
（４）式において、具体的には、変換行列Ｍのパラメータｔにステージ変動量Δｘ，Δｙがパラメータ変更部５５によって適切に組み込まれる。これにより、繰り返し位置決め誤差であるステージ変動量Δｘ，Δｙを考慮したパラメータＰＲｗとなる。
【００７０】
すなわち、パラメータ変更部５５は、ステージ変動量Δｘ，Δｙに基づいて２次元画像の３次元空間への逆投影計算時の幾何学的な関係を示す幾何学的変換条件におけるパラメータＰＲｃを変更する。これにより、（４）式による３次元空間から２次元画像へ、または（４）式とは別の式による２次元画像から３次元空間へ正確に座標変換することができるようになる。また、断層撮影の各撮影方向やステージ２上の予め設定された撮影位置ＩＰで個別に異なるパラメータＰＲｃのステージ２のガタツキによる影響を改善することができる。
【００７１】
≪画像再構成部≫
次に、画像再構成部５７について説明する。画像再構成部５７は、パラメータ変更部５５で変更されたパラメータＰＲｗを有する幾何学的変換条件に基づいて、検査物Ｗに対して異なる方向から取得した複数の投影画像Ｇｗを画像再構成して断層画像Ｓを作成する。画像再構成のアルゴリズムは、例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法などの公知の方法が用いられる。なお、その他公知な方法としては、例えば、ＭＬ−ＥＭ（maximum likelihood - expectation maximization）法が挙げられる。
【００７２】
次に、図８に示すフローチャートを参照してＸ線検査装置１の動作について説明する。なお、ステップＳ１１，Ｓ１２は、ステップＳ０４内で説明する。
【００７３】
〔ステップＳ０１〕検査物の断層撮影
図１を参照する。固定して配置されたＸ線管３から鉛直上方に向けてＸ線を広範囲に照射することで、検査物ＷにＸ線を照射する。ＦＰＤ４は、検査物Ｗを透過したＸ線を検出し、投影画像Ｇｗを取得する。断層撮影は、検査物Ｗに対して異なる複数の方向から行われ、複数の投影画像Ｇｗを取得する。また、断層撮影において、検査物Ｗを載置したステージ２は、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ移動機構３１，４１によって、回転軸Ｒに垂直なＸＹ平面で回転軸Ｒ周りに円軌道を描くように平行移動される。また、このステージ２の動きに同期して、ＦＰＤ４は、検出器回転機構８よって回転軸Ｒ周りに回転される。
【００７４】
断層撮影の各撮影方向において、投影画像Ｇｗを撮影すると共に、Ｘ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３によるステージ２の検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎを検出する。Ｘ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３で検出した検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎは、演算部２１に送信される。
【００７５】
〔ステップＳ０２〕回転変動量の算出
回転変動量算出部５１は、検査物Ｗ撮影時のＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３により検出された検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎ等に基づいて、ステージ２とＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３３，４３との動力伝達部であるＸ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙを基点とする回転変動量θｘ，θｙを算出する。回転変動量θｘ，θｙは、（１）式、（２）式または後述する式（５）により算出される。なお、（２）式においては、ステップＳ１１の校正時の断層撮影で検出して記憶させている各撮影方向における検出位置情報Ｘｃｌｂ，Ｙｃｌｂを用いる。
【００７６】
〔ステップＳ０３〕ステージ変動量の算出
ステージ変動量算出部５３は、回転変動量θｘ，θｙ、およびＸ軸摺動部（基点）０ｘと撮影位置ＩＰとの距離Ｌ１，Ｌ２等に基づいて、ステージ２上の予め設定された撮影位置ＩＰにおけるステージ２の変動量を示すステージ変動量Δｘ，Δｙを算出する。
【００７７】
〔ステップＳ０４〕パラメータの変更
パラメータ変更部５５は、ステージ変動量Δｘ，Δｙに基づいて３次元空間と２次元画像との間の幾何学的な関係を示す幾何学的変換条件における例えば変換行列Ｍの並進ベクトルｔ（パラメータ）を変更する。すなわち、パラメータＰＲｃは、変更後のパラメータＰＲｗに変更される。
【００７８】
なお、変更前の幾何学的変換条件のパラメータＰＲｃは、校正用ファントムによる校正時に算出される。まず、校正用ファントムを各方向から撮影して複数の投影画像Ｇｃを取得する（ステップＳ１１）。そして、パラメータ算出部５９は、投影画像Ｇｃに写り込んだマーカの座標や校正用ファントムのマーカの座標等とに基づいて、パラメータＰＲｃを算出する（ステップＳ１２）。算出されたパラメータＰＲｃは、記憶部６１に記憶される。
【００７９】
〔ステップＳ０５〕画像再構成
画像再構成部５７は、パラメータ変更部５５で変更されたパラメータＰＲｗを有する幾何学的変換条件に基づいて、検査物Ｗに対して異なる方向から取得した複数の投影画像Ｇｗを画像再構成して断層画像Ｓを作成する。作成された断層画像Ｓは、表示部１５に表示され、記憶部１９に記憶される。断層画像Ｓは、ステージ変動量Δｘ，Δｙを考慮して位置ずれを抑えた正確な位置に逆投影するので、高解像度のものとなっている。
【００８０】
本実施形態によれば、検査物Ｗ撮影時のＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３５，４５により検出された検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎに基づいて、ステージ２とＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７との動力伝達部分であるＸ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙを基点とするステージ２の回転変動量θｘ，θｙを算出する。そして、回転変動量θｘ，θｙ、および基点（Ｘ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙ）とステージ２上の撮影位置ＩＰとの距離Ｌ１，Ｌ２に基づいて、撮影位置ＩＰにおけるステージ２の変動量を示すステージ変動量Δｘ，Δｙを算出する。すなわち、基点（Ｘ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙ）周りのステージ２の回転変動量θｘ，θｙと、基点（Ｘ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙ）とステージ２上の撮影位置ＩＰとの距離Ｌ１，Ｌ２から、撮影位置ＩＰにおけるステージ変動量Δｘ，Δｙが算出される。ステージ変動量Δｘ，Δｙは、ヨーイング方向Ｂのステージ２の姿勢変化に起因する撮影位置ＩＰにおけるステージ２のＸ軸・Ｙ軸方向の位置ずれであり、繰り返し位置決め誤差である。このステージ変動量Δｘ，Δｙに基づきステージ２の位置ずれを補正して、検査物Ｗに対して異なる方向から取得した複数の投影画像Ｇｗを画像再構成して断層画像Ｓを作成する。そのため、繰り返し位置決め誤差を考慮した高解像度の断層画像Ｓを作成することができる。
【００８１】
また、繰り返し位置決め精度の不十分さを改善するために、Ｘ軸・Ｙ軸位置検出センサ３７，４７を採用するという簡易な構成でよいので、例えば従来のステージ２の両端それぞれで複数のＸ軸・Ｙ軸案内部を設けていた構成に比べて装置を安価に構成することができる。
【００８２】
また、回転変動量算出部５１は、校正用ファントムによる校正時に検出したＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３の検出位置情報Ｘｃｌｂ，Ｙｃｌｂと、検査物Ｗ撮影時に検出したＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３の検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎに基づいて、回転変動量θｘ，θｙを算出する。すなわち、校正用ファントムによるＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７の校正がされており、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７により移動されるステージ２の位置決め精度は良好なものとなっている。この校正時にＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３により検出位置情報Ｘｃｌｂ，Ｙｃｌｂを検出しておき、検出された校正時の検出位置情報Ｘｃｌｂ，Ｙｃｌｂと、検査物Ｗ撮影時の検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎとに基づいて、回転変動量θｘ，θｙを算出する。そのため、ステージ２の位置決め精度を良好なものにしつつ、回転変動量θｘ，θｙを正確に算出することができる。
【００８３】
また、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７は、ステージ２の両端のうちの一端側に設けられ、Ｘ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３は、ステージ２の両端のうちの他端側に設けられている。すなわち、ステージを挟んでステージ駆動部の反対側に位置検出センサが設けられているので、ステージの姿勢変化を大きく検出することができる。
【００８４】
また、ステージ２は、ＸＹ軸の２方向に移動するように構成され、各々の移動方向には、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７およびＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３が設けられている。これにより、ＸＹ軸の移動方向に設けられたＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３により検出された検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎに基づいて、高精度なステージ移動量Δｘ，Δｙを算出することができる。
【００８５】
＜第２の実施形態＞
次に、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、ステージ変動量Δｘ，Δｙを取得するまでの構成が第１の実施形態と同様である。しかしながら、第２の実施形態では、ステージ変動量Δｘ，Δｙをピクセル表現のピクセルずれ量Δｘｐｘ，Δｙｐｘに変換し、変換したピクセルずれ量Δｘｐｘ，Δｙｐｘをなくす方向に投影画像Ｇｗを移動させている。繰り返し位置決め精度が不十分な場合でも、例えば、透視撮影など検査物Ｗの注目点を常に中心に捕らえるように動作するトラッキング機能等において、高精度に位置決めされた投影画像Ｇｗを作成することができる。なお、図９は、第２の実施形態に係る演算部の構成を示す図であり、図１０は、位置ずれ補正部の動作説明に供する図である。また、第１の実施形態と重複する説明は省略する。
【００８６】
図９を参照する。本実施形態において、図４に示すパラメータ変更部５５、画像再構成部５７、パラメータ算出部５９および記憶部６１に代えて、演算部２１は、ステージ変動量Δｘ，Δｙを、ＦＰＤ４で取得した投影画像Ｇｗ上におけるピクセルずれ量Δｘｐｘ，Δｙｐｘに変換するピクセルずれ量変換部６３と、ピクセルずれ量Δｘｐｘ，Δｙｐｘに基づいて、位置ずれをなくす方向に投影画像Ｇｗを移動させて補正する位置ずれ補正部６５とを備えている。
【００８７】
位置ずれ補正部６５は、図１０に示すように、ピクセルずれ量Δｘｐｘ，Δｙｐｘを含んだ撮影位置ＩＰ（Ｘｐ＋Δｘｐｘ，Ｙｐ＋Δｙｐｘ）から、ピクセルずれ量Δｘｐｘ，Δｙｐｘを除いた撮影位置ＩＰ（Ｘｐ，Ｙｐ）となるように補正する。なお、符号Ｇａは補正後の投影画像を示し、符号ｂｋは、例えばデータなしの領域を示す。
【００８８】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ステージ変動量Δｘ，Δｙを算出している。ステージ変動量Δｘ，Δｙは、ヨーイング方向Ｂのステージ２の姿勢変化に起因する撮影位置ＩＰにおけるステージ２のＸ軸・Ｙ軸方向の位置ずれであり、繰り返し位置決め誤差である。このステージ変動量Δｘ，Δｙを、投影画像Ｇｗ上におけるピクセルずれ量Δｘｐｘ，Δｙｐｘに変換し、変換したピクセルずれ量Δｘｐｘ，Δｙｐｘに基づいて位置ずれをなくす方向に投影画像Ｇｗを移動させる。これにより、繰り返し位置決め精度が不十分な場合でも、例えば、検査物Ｗの注目点を常に中心に捕らえるように動作するトラッキング機能等において、高精度に位置決めされた投影画像Ｇｗを作成することができる。
【００８９】
＜第３の実施形態＞
次に、図面を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。第１および第２の実施形態では、ＸＹ軸の２方向に移動するように構成され、Ｘ・Ｙ軸の移動方向それぞれには、Ｘ軸・Ｙ軸案内部３５，４５、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７およびＸ軸・Ｙ軸位置検出センサ３５，４５が設けられていた。この点、第３の実施形態では、一方の移動方向のヨーイング方向Ｂの拘束力を強化し、他方の移動方向に位置検出センサが設けられるようにしている。これにより、ヨーイング方向Ｂの拘束力を強化してガタツキを抑制しつつ、ステージ変動量Δｘ，Δｙを算出している。なお、図１１は、第３の実施形態に係るステージ２とその周辺構成を示す平面図である。また、第１および第２の実施形態と重複する説明は省略する。
【００９０】
図１１を参照する。ステージ２は、ＸＹ軸の２方向に移動するように構成され、ＸＹ軸それぞれには、Ｘ軸・Ｙ軸案内部３５，４５およびＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７が設けられる。また、ＸＹ軸のうちの一方には、例えばＸ軸の移動方向と直交するＹ軸方向に並んで配置されるようにＸ軸案内部７５が追加して設けられている。すなわち、Ｙ軸方向におけるステージ２の両側にそれぞれ、２つ（複数）のＸ軸案内部３５，７５が設けられている。さらに、ＸＹ軸のうちの他方（図１１中のＹ軸方向）には、Ｙ軸位置検出センサ４３が設けられている。なお、Ｙ軸案内部４５を複数設けて、Ｘ軸位置検出センサ３３を設けるようにしてもよい。
【００９１】
本実施形態では、上述のようにＸ軸位置検出センサ３３が設けられておらず、Ｙ軸位置検出センサ４３のみが設けられている。この場合でも、上述した（１）〜（４）式の変数を定数にするなど適切に式変換することで、第１および第２の実施形態と同様にステージ変動量Δｘ，Δｙを算出することができる。
【００９２】
さらに、図１１に示すにＸ軸・Ｙ軸ステージ移動機構３１，４１を構成する際に、Ｘ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３は、ＸＹ軸のうち、ステージ２の一端側に設けられたＸ軸・Ｙ軸案内部３５，４５と、ステージ２の他端側に設けられたＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７との間隔Ｄｘ，Ｄｙが広い方の移動方向に設けられていることが好ましい。
【００９３】
すなわち、図２（ａ）に示すように、Ｘ軸・Ｙ軸案内部３５，４５とＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７との間隔Ｄｘ，Ｄｙがあり、間隔Ｄｙ＞間隔Ｄｘの関係にあるとする。この場合は、間隔Ｄｘより広い間隔ＤｙのＹ軸方向、すなわち、Ｙ軸ステージ移動機構４１側にＹ軸位置検出センサ４３を設ける。
【００９４】
つまり、ＸＹ軸のうち、Ｘ軸・Ｙ軸案内部３５，４５とＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７との間隔Ｄｘ，Ｄｙが広い方の移動方向では、ステージ２の姿勢変化が大きくなるので、Ｘ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３の配置におけるステージ２の姿勢変化が大きく検出することができる。よって、高精度なステージ変動量Δｘ，Δｙを算出することができる。
【００９５】
本実施形態によれば、ＸＹ軸のうちの一方には、Ｘ軸・Ｙ軸案内部３５，４５が追加して設けられているので、ステージ２のヨーイング方向Ｂの拘束力を強化することができる。また、ＸＹ軸の他方には、Ｘ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３が設けられているので、Ｘ軸・Ｙ軸位置検出センサ３３，４３による検出位置情報Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎによりステージ変動量Δｘ，Δｙを算出することができる。
【００９６】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００９７】
（１）上述した各実施形態では、回転変動量θｘ，θｙは、（１）式または（２）式により算出されていた。この点、次に示す（５）式により回転変動量θｘ，θｙを算出してもよい。すなわち、撮影ごとのＸ軸・Ｙ軸摺動部０ｘ，０ｙにおいて生じる回転変動量θｘ，θｙは非常に小さい。そのため、ステージ移動前後での回転変動量θｘ，θｙは、（２）式を近似した（５）式により算出する。
【００９８】
【数５】
2014115216.tif 000007
但し、
ΔＸｓｅｎ，ΔＹｓｅｎ：ステージ移動前後でのセンサ値差分
ΔＸｉｐｔ，ΔＹｉｐｔ：ステージ移動前後でのＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７の指令値差分
Ｌｙ：Ｙ軸方向センサ軸４３ｄとＹ軸方向駆動軸４７ｄとの距離
Ｌｘ：Ｘ軸方向センサ軸３３ｄとＸ軸方向駆動軸３７ｄとの距離
【００９９】
（２）上述した各実施形態および変形例（１）では、図２および図１１に示すように、ステージ２の両端にＸ軸・Ｙ軸案内部３５，４５（，７５）が設けられていた。この点、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７は、ステージ２の両端のうちのＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７側のＸ軸・Ｙ軸案内部３５，４５を兼ねていてもよい。つまり、図１２に示すように、Ｘ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７側のＸ軸・Ｙ軸案内部３５，４５を取り除いて、ステージ２のＸ軸・Ｙ軸方向への案内をＸ軸・Ｙ軸ステージ駆動部３７，４７で行う。これにより、Ｘ軸・Ｙ軸案内部３５，４５の数を削減でき、装置をより安価でコンパクトな構成にすることができる。
【０１００】
（３）上述した各実施形態および各変形例では、ステージ２は、回転軸Ｒに垂直なＸＹ平面で回転軸Ｒ周りに円軌道を描くようにＸＹ軸の２方向に移動されていた。この点、断層撮影時に、ステージ２はＸ軸またはＹ軸の１方向に移動されてもよい。この場合、（１）〜（５）式の変数を定数にするなど適切に式変換することで、同様にステージ変動量Δｘ，Δｙを算出することができる。なお、図１に示すステージ２がＸ軸方向のみに移動する場合、例えばＦＰＤ４は、ステージ２の移動に同期して検出器傾動駆動部７によって傾動する。
【０１０１】
（４）上述した各実施形態および各変形例では、Ｘ線検査装置１であったが、例えば、線源から検査物Ｗにγ線を照射し、検査物Ｗを透過したγ線をγ線検出器で検出して投影画像Ｇｗ等を取得するγ線検査装置であってもよい。
【０１０２】
（５）上述した各実施形態および各変形例では、ステージ２およびＦＰＤ４を回転軸Ｒ周りに回転させる等により断層撮影やその他検査（透視撮影）等を行っていた。この点、ＦＰＤ４に代えてＸ線管３をステージ２の動作に同期してＸ線管３を回転軸Ｒ周りに回転させる等のように構成してもよい。また、ステージ２、Ｘ線管３およびＦＰＤ４を回転軸Ｒ周りに回転させるように構成してもよい。なお、Ｘ線管３を駆動させる場合、Ｘ線管３は、例えば、図示しないＸ線管傾動駆動部により傾動され、図示しないＸ線管回転機構により回転軸Ｒ周りに回転される。また、検出器傾動駆動部７、検出器回転機構８、図示しないＸ線管傾動駆動部およびＸ線管回転機構は、本発明の撮影系駆動部に相当する。
【０１０３】
すなわち、ステージ２のみ移動する場合は、検査物Ｗの同一注目点を検出器で捕らえ続けることが難しい場合がある。それは、ＦＰＤ４の検出領域の大きさに制限などがあり、ＦＰＤの検出領域からその注目点が外れてしまうためである。ステージ２だけでなく、Ｘ線管３またはＦＰＤ４を駆動させることにより、ＦＰＤ４の検出領域から検査物Ｗの注目点を外すことなく捕らえ続けることができる。これは、断層撮影時やその他検査時に、注目点を異なる方向から観察したいとき有用であり、それによりステージ２が大きく移動した場合でも本発明により、同一の撮影位置、同一の撮影方向で位置ずれの発生を抑えることができる。
【０１０４】
（５）上述した各実施形態および各変形例では、ステージ２は、ＸＹ軸の２方向に移動するように構成されていたが、３方向以上に移動するように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１    …  Ｘ線検査装置
２    …  ステージ
２ａ  …  載置面
３    …  Ｘ線管
４    …  フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
１３  …  主制御部
３３  …  Ｘ軸位置検出センサ
３５，７５  …  Ｘ軸案内部
３７  …  Ｘ軸ステージ駆動部
４３  …  Ｙ軸位置検出センサ
４５  …  Ｙ軸案内部
４７  …  Ｙ軸ステージ駆動部
５１  …  回転変動量算出部
５３  …  ステージ変動量算出部
５５  …  パラメータ変更部
５７  …  画像再構成部
０ｘ  …  Ｘ軸摺動部
０ｙ  …  Ｙ軸摺動部
Ｘｓｅｎ，Ｙｓｅｎ  …  検出位置情報
θｘ，θｙ  …  回転変動量
Δｘ，Δｙ  …  ステージ変動量
Ｇｗ  …  投影画像（検査物撮影時）
Ｇｃ  …  投影画像（校正時）
ＰＲｃ…  パラメータ（変更前）
ＰＲｗ…  パラメータ（変更後）
Ｓ    …  断層画像
Ｄｘ，Ｄｙ…  間隔
【図１】
2014115216.tif 000008
【図２】
2014115216.tif 000009
【図３】
2014115216.tif 000010
【図４】
2014115216.tif 000011
【図５】
2014115216.tif 000012
【図６】
2014115216.tif 000013
【図７】
2014115216.tif 000014
【図８】
2014115216.tif 000015
【図９】
2014115216.tif 000016
【図１０】
2014115216.tif 000017
【図１１】
2014115216.tif 000018
【図１２】
2014115216.tif 000019
【図１３】
2014115216.tif 000020
【図１４】
2014115216.tif 000021
【図１５】
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