(57)【要約】【課題】イメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの幾何学的歪に起因する輝度ムラを確実に取り除くことができ、ひいては被検査物のＸ線画像の画質を向上させることのできるＸ線検査装置を提供する。【解決手段】イメージインテンシファイア２ａおよび／またはＣＣＤカメラ２ｂの幾何学的歪に基づいてＸ線検出器２からのＸ線透過情報を補正する画像歪補正手段１３に加えて、同じくイメージインテンシファイア２ａおよび／またはＣＣＤカメラ２ｂの幾何学的歪に基づいてＸ線透過情報の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段１４を設けることにより、検査対象物のＸ線画像の画質を向上させることができ、ひいては検査精度や測定精度の向上を達成することを可能とする。【選択図】図１
2011196710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物にＸ線発生装置からのＸ線を照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出し、その検出データから被検査物の２次元のＸ線透過情報を得て、その情報を用いて被検査物のＸ線像を構築するとともに、上記Ｘ線検出器としてイメージインテンシファイアとＣＣＤカメラを用いたＸ線検査装置において、
上記イメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの幾何学的歪みに基づいて上記Ｘ線透過情報を補正する画像歪み補正手段と、上記イメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの幾何学的歪みに基づいて上記Ｘ線透過情報の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段とを備えていることを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項２】
上記輝度ムラ補正手段は、上記画像情報を複数の微小領域に分割し、その各微小領域について、拡大する向きへの歪がある領域に対し、当該領域の輝度値が明るくなる向きに輝度値を補正するとともに、その歪の量が大きいほど輝度値の補正量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて各種工業製品等の物品の透視像もしくはＣＴ像を構築してその物品の良否判定等の検査を行うＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線検査装置においては、一般に、Ｘ線発生装置からのＸ線を被検査物に照射し、その被検査物を透過したＸ線をＸ線検出器で検出することによって、被検査物の２次元のＸ線透過情報を得る。被検査物のＸ線透視画像を用いて検査を行う装置にあっては、上記のようにして得たＸ線透過情報から被検査物のＸ線透視像を構築する。また、被検査物の断層像を得る装置にあっては、Ｘ線発生装置とＸ線検出器との対と、被検査物とを相対回転させて複数方向からのＸ線透過情報を得て、これらを再構成することによって被検査物の断層像（ＣＴ像）を構築する。
【０００３】
このようなＸ線検査装置に用いられるＸ線検出器の一つとして、イメージインテンシファイアを用いた検出器がある。このようなイメージインテンシファイアを用いたＸ線検出器を備えたＸ線検査装置の構成例を図４に概念的に示す。Ｘ線発生装置４１の上方にイメージインテンシファイア４２ａとＣＣＤカメラ４２ｂとからなるＸ線検出器４２が対向配置され、これらの間に被検査物Ｗを搭載するための観察ステージ４３が配置されている。Ｘ線発生装置４１から発生したコーンビーム状のＸ線は、被検査物Ｗを透過し、イメージインテンシファイア４２ａで可視光に変換され、その可視光がイメージインテンシファイア４２ａの後段に配置されているＣＣＤカメラ４２ｂに入射する。ＣＣＤカメラ４２ｂの出力はコンピュータを主体とする制御部（図示せず）に取り込まれ、被検査物ＷのＸ線透視像を構築してモニタ４４に表示される。
【０００４】
イメージインテンシファイア４２ａは、図５に内部構造を現す概念図を示すように、Ｘ線の入射により光を発する入力蛍光体５１と、その光を電子に変換する光電膜５２と、その電子を出力蛍光体５３に導く収束電極５４および加速電極５５を主たる構成要素とし、電子の入射による出力蛍光体５３からの光は出力ガラス５６を介して外部に出力される。ＣＣＤカメラ４２ｂはその光を検出することで、イメージインテンシファイア４２ａに入射したＸ線の強度分布に対応したデータを得る。
【０００５】
このようなイメージインテンシファイアにおいては、受光部やＣＣＤカメラの歪、使用環境下での磁場による影響などにより、イメージインテンシファイアを通ってＣＣＤカメラから出力される画像には、幾何学的な歪が生じる。このように画像に生じる歪については、画像処理などを用いて歪を補正する技術が従来より存在する。
【０００６】
この補正の仕方は、例えば格子状のサンプルを撮影したときに、各格子の大きさが等しく、かつ、格子線が真直になるように画像処理を行うことにより、歪を補正することができる。
【０００７】
また、以上のような歪補正とは別に、画像を見やすくする目的で、画像の画素値（濃度）の頻度がどの画素値についても同じようになるように平坦化するヒストグラム平均化法や、階調変換することによって画素値のダイナミックレンジを拡大するヒストグラム伸張法などの画像処理を行う技術も知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−４６５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、イメージインテンシファイアから出力される画像情報には、幾何学的な歪以外に、同時に輝度のムラが生じる。図６は実際にイメージインテンシファイアを用いたＸ線検出器から出力されたＸ線透視像の例であり、中心部分に比べて端の部分が暗く写っている。
【００１０】
このようなイメージインテンシファイアの幾何学的歪に起因する輝度ムラは、前記した従来の画質改善法であるヒストグラム平均化法やヒストグラム伸張法では、根本的な解消には至らない。
【００１１】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、イメージインテンシファイアの幾何学的歪に起因する輝度ムラを確実に取り除くことができ、ひいては被検査物のＸ線画像の画質の向上を達成することのできるＸ線検査装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明のＸ線検査装置は、被検査物にＸ線発生装置からのＸ線を照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出し、その検出データから被検査物の２次元のＸ線透過情報を得て、その情報を用いて被検査物のＸ線像を構築するとともに、上記Ｘ線検出器としてイメージインテンシファイアとＣＣＤカメラからなる検出器を用いたＸ線検査装置において、上記イメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの幾何学的歪みに基づいて上記Ｘ線透過情報を補正する画像歪み補正手段と、上記イメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの幾何学的歪みに基づいて上記Ｘ線透過情報の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段とを備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１３】
ここで、本発明においては、上記輝度ムラ補正手段の具体的構成としては、上記画像情報を複数の微小領域に分割し、その各微小領域について、拡大する向きへの歪がある領域に対し、当該領域の輝度値が明るくなる向きに輝度値を補正するとともに、その歪の量が大きいほど輝度値の補正量を大きくする構成（請求項２）を好適に採用することができる。
【００１４】
本発明は、イメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの幾何学的歪による輝度ムラの原因を探り、その原因を勘案した対策を講じることによって、課題を解決しようとするものである。
すなわち、イメージインテンシファイアとＣＣＤカメラを用いたＸ線検出器から出力される画像情報に、固有の輝度ムラが生じる原因は、それらを用いたＸ線検出器から出力される画像情報に、図７に誇張して示すように外側ほど広がっていくような幾何学的な歪が生じているからであり、一定の面積の格子で囲まれる各領域に入射するＸ線の量が同じであるとすると、中心部分に比べて端の部分では領域の面積が大きくなるために、単位面積当たりのＸ線量は少なくなる。そのため、出力される画像では端の部分が相対的に暗く写ってしまう。
【００１５】
本発明では、イメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの幾何学的歪みに基づいてＸ線透過情報を補正する画像歪み補正手段に加えて、同じイメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの幾何学的歪みの情報を用いて、Ｘ線透過情報の輝度ムラを補正する輝度ムラ補正手段を備えた構成とする。
【００１６】
Ｘ線検出器から出力される画像を、歪がない場合には互いに等面積となる微小領域に分割すると、出力される画像の輝度は、歪が生じた画像における各領域の面積の逆数に比例することになる。換言すれば、請求項２に係る発明のように、Ｘ線検出器からの出力に基づく対象物の２次元の画像情報を複数の微小領域に分割し、その各微小領域について、拡大する向きへの歪がある領域に対し、当該領域の輝度値が明るくなる向きに輝度値を補正し、かつ、その歪の量が大きいほど、輝度値の補正量を大きくすることで、イメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの幾何学的歪に起因する輝度ムラを取り除くことができる。
【００１７】
例えば、イメージインテンシファイアからの歪を含んだ画像上で、各領域の面積を、最も小さい領域の面積で除した値を補正係数として、当該画像の各点の輝度に対し、その点が含まれる微小領域の補正係数を乗じることにより、幾何学的歪に起因する画像の輝度ムラを取り除くことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、イメージインテンシファイアおよび／またはＣＣＤカメラの歪に由来する輝度のムラを補正することができ、これにより、画像の見た目が改善されるほかに、Ｘ線透過画像上での計測についても改善が見込まれる。すなわち、例えばサンプル内部の気泡（ボイド）の量を、Ｘ線透視画像を用いて計測するという使用方法が従来から多用されているが、このとき、画像に輝度のムラがあった場合、ボイドを抽出するための２値化のしきい値の決定が困難になり、必然的に計測の精度が悪くなることになる。本発明により画像の輝度ムラが取り除かれることで、２値化のしきい値が決めやすくなる結果、計測の精度も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における補正のためのパラメータを決定する際の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における通常の観察に際しての手順を示すフローチャートである。
【図４】イメージインテンシファイアを用いたＸ線検出器を有するＸ線検査装置の構成例を示す図である。
【図５】イメージインテンシファイアの内部構造例を示す概念図である。
【図６】従来のイメージインテンシファイアを用いたＸ線検出器から出力されたＸ線透視像の例を示す図である。
【図７】イメージインテンシファイアを用いたＸ線検出器から出力される画像の歪を誇張して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態の構成図であり、装置の概略構造を表す模式図と制御装置の主要な機能的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００２１】
装置構造は前記した図４に示したものと同等であり、Ｘ線発生装置１の上方にＸ線検出器２が対向配置されており、このＸ線発生装置２はイメージインテンシファイア２ａとＣＣＤカメラ２ｂによって構成されている。Ｘ線発生装置１とＸ線検出器２の間に、被検査物Ｗを搭載するための観察ステージ３が配置されており、この観察ステージ３は、移動機構（図示略）の駆動によりＸ線の光軸方向を含む互いに直交する３軸方向に移動可能であり、この観察ステージ３の移動により観察位置の変更や透視倍率の変更を行うことができる。
【００２２】
Ｘ線発生装置１から発生したコーンビーム状のＸ線は、被検査物Ｗを透過してイメージインテンシファイア２ａで可視光に変換され、その可視光がＣＣＤカメラ２ｂで撮影される。ＣＣＤカメラ２ｂの出力は画像データ取り込み回路１１を介してデータ記憶部１２に一時的に格納される。
【００２３】
データ記憶部１２に格納された画像データは、後述するように、歪補正用画像処理部１３によりイメージインテンシファイア２ａの幾何学的歪に起因する歪が取り除かれるとともに、輝度補正部１４によりその歪に起因する輝度ムラが補正されたうえで、表示器１５に被検査物ＷのＸ線透視像として表示される。なお、画像データの歪はＣＣＤカメラ２ｂに起因するものもあるので、歪補正用画像処理部１３と輝度補正部１４は、イメージインテンシファイア２ａおよび／またはＣＣＤカメラ２ｂに起因する歪と輝度ムラを補正するものである。以下の記載では、便宜上イメージインテンシファイア２ａに起因する歪として説明するが、結果としての歪は両者の影響を厳密に分けられるものではなく、また、分ける必要もないので、ＣＣＤカメラ２ｂに起因する歪の意味も含むものとして説明する。
【００２４】
歪補正用画像処理部１３で用いる歪補正用パラメータは後述する手順により求められ、歪補正用パラメータ記憶部１６にあらかじめ記憶されている。また、輝度補正部１４で用いる輝度補正用パラメータについても、同じく後述する手順により求められ、輝度補正用パラメータ記憶部１７にあらかじめ記憶されている。
【００２５】
上記画像データ取り込み回路１１、データ記憶部１２、歪補正用画像処理部１３、輝度補正部１４、歪補正用パラメータ記憶部１６および輝度補正用パラメータ記憶部１７は演算制御部１８の制御下に置かれており、これらは、実際にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、インストールされているプログラムに基づく機能を実現するのであるが、図１では説明の便宜上、主要な機能ごとのブロックによって表している。また、演算制御部１９は、後述する各種パラメータの演算を行うとともに、この演算制御部１８には、マウスやキーボード、ジョイスティックからなる操作部１９が接続されており、この操作部１８の操作によって演算制御部１８に対して各種指令を与えたり、あるいは観察ステージ３に対して随意に移動指令を与えることができる。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態の使用方法並びに動作を述べる。
図２は本発明の実施の形態におけるパラメータ決定ルーチンの動作手順を表すフローチャートである。このルーチンは例えば装置の出荷時、あるいは、定期点検時等に選択される。
【００２７】
このパラメータ決定ルーチンにおいては、まず、Ｘ線検出器２のイメージインテンシファイア２ａの直前に、寸法・形状が既知の規定の格子状のサンプルや、等間隔に点が並んでいるようなサンプル等、を載せてＸ線撮影を行い、Ｘ線検出器２からの出力、つまり規定の格子状のサンプルのＸ線透過情報をデータ記憶部１２に格納する。そのＸ線透過情報と、サンプルの既知の寸法・形状とから、イメージインテンシファイア２ａの幾何学的歪に起因する像の歪量を測定する。その測定結果から、歪補正用のパラメータを決定し、歪補正用パラメータ記憶部１６に記憶する。
【００２８】
歪量は、イメージインテンシファイア２ａの入力面上での位置（ｘ，ｙ）に依存し、対応する出力画像上での位置（ｐ，ｑ）は、それぞれ以下のように（ｘ，ｙ）の関数として表すことができる。
ｐ＝Ｐ（ｘ，ｙ），ｑ＝Ｑ（ｘ，ｙ）  ・・（１）
【００２９】
一般に、関数Ｐ，Ｑは（ｘ，ｙ）についての２次の多項式などで近似することができ、出力画像の格子点の位置から関数Ｐ，Ｑの各項の係数を求めることで、歪の量を測定することができる。そして、この（１）式を歪補正用パラメータとして歪補正用パラメータ記憶部１６に記憶する。
【００３０】
次に、輝度補正用のパラメータを決定する。この輝度補正用パラメータは上記のようにして求めた画像の歪量から以下のようにして求める。
【００３１】
出力画像を一定面積の微小領域に分割し、その各領域内におけるｐ方向およびｑ方向それぞれの方向への変化量、つまりイメージインテンシファイア２ａの入力画像から出力画面に変換した時の寸法の変化量（従ってイメージインテンシファイア２ａの入力画像の歪量）をΔｐ，Δｑとしたとき、
ΔＳｉ＝Δｐ・Δｑ  ・・（２）
を算出する。
【００３２】
そして、画像上の全ての微小領域について（２）式を計算し、ΔＳの最小値ΔＳｍｉｎを求め、そのΔＳｍｉｎが１となるように規格化し、以下の（３）式によって各領域の輝度ムラの補正係数ｃを算出する。
ｃｉ＝ΔＳｉ／ΔＳｍｉｎ  ・・（３）
【００３３】
そして、この補正係数ｃｉを輝度ムラ補正用パラメータ記憶部１７に記憶し、このルーチンを終了する。
【００３４】
通常の観察時においては、観察ステージ３上に被検査物Ｗを搭載してＸ線を照射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器２で検出することにより被検査物ＷのＸ線撮影を行う。その撮影により取り込まれたＸ線検出器２による撮影結果は、データ記憶部１２に格納された後、歪補正用パラメータ記憶部１６に記憶されている前記した（１）式歪を用いて、歪補正用画像処理部１３において歪が補正された後、その補正後の画像に対し、輝度ムラ補正用原メータ記憶部１７に記憶されている前記した補正係数ｃｉを用いて輝度ムラの補正が実行されたうえで、表示器１５に被検査物ＷのＸ線透視像として表示される。
【００３５】
輝度ムラの補正は、前記した各微小領域に含まれる各点の輝度を、輝度ムラ補正係数ｃｉを乗じた値とすることで行われる。
【００３６】
以上の本発明の実施の形態によると、イメージインテンシファイア２ａの幾何学的歪に起因するＸ線透視像の歪が補正されると同時に、その歪に起因する輝度ムラも併せて取り除かれる結果、Ｘ線透視像の画質が向上し、オペレータによる検査作業が容易化されるとともに、ボイドや欠陥等の抽出のためのしきい値の設定作業が容易となり、これらのことから、検査精度の向上や計測精度の向上が見込まれる。
【００３７】
ここで、以上の実施の形態においては、本発明をＸ線透視像を構築するＸ線検査装置に適用した例を示したが、本発明は断層像を構築するいわゆるＸ線ＣＴ装置にも等しく適用することができる。すなわち、Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線発生装置とＸ線検出器の対と被検査物をＸ線発生装置とを相対的に回転させ、複数の回転角度におけるＸ線透過情報を取得し、そのＸ線透過情報を再構築することによって被検査物の断層像を構築するが、断層像を構築する前の各方向からのＸ線透過情報に対して本発明における輝度ムラ補正を実行することにより、イメージインテンシファイアの幾何学的歪に由来する輝度ムラを除去した上で断層像を構築することができ、断層像の画質が向上し、検査精度や測定精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  Ｘ線発生装置
２  Ｘ線検出器
２ａ  イメージインテンシファイア
２ｂ  ＣＣＤカメラ
３  観察ステージ
１１  画像データ取り込み回路
１２  データ記憶部
１３  歪補正用画像処理部
１４  輝度補正部
１５  表示器
１６  歪補正用パラメータ記憶部
１７  輝度補正用パラメータ記憶部
１８  演算制御部
１９  操作部
Ｗ  被検査物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
2011196710.tif 000008
【図６】
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