(57)【要約】【課題】Ｘ線による撮像方法において、画像計測・検査を高速で、かつ、高精度に行なうことができるＸ線撮像方法及び装置を提供する。【解決手段】被検査物８ヘ向けてＸ線を照射するＸ線源２と、被検査物８を透過するＸ線を部分的に遮断して通過させるプレート（Ｘ線部分除去手段）３と、プレート３を通過したＸ線が衝突すると発光する発光物質を設けた感受器４と、感受器４より発光する光を撮像する撮像器５とを備えた。【選択図】  図１
2004354085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物ヘ向けてＸ線を照射し、
前記被検査物を透過した後のＸ線を部分的に遮断して通過させ前記通過したＸ線を発光物質に衝突させ、
このとき発生する光を撮像する
ことを特徴とするＸ線撮像方法。
【請求項２】
被検査物ヘ向けてＸ線を照射するＸ線源と、
前記被検査物を透過するＸ線を部分的に遮断して通過させるＸ線部分除去手段と、
前記Ｘ線部分除去手段を通過したＸ線が衝突すると発光する発光物質を設けた感受器と、
前記感受器より発光する光を撮像する撮像器と
を備えたことを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項３】
Ｘ線部分除去手段は、一定の間隔で微細な小孔を設けた金属プレートであることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
Ｘ線部分除去手段の小孔は、千鳥格子状に穿設されていることを特徴とする請求項３記載のＸ線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線による撮像方法及び装置に係り、特にＸ線を用いた画像計測・検査を高速・高精度に行なうことができるＸ線撮像方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生産ライン等では、製品の生産に伴う様々な計測、検査が実施されてきた。ところが、近年、その製品の微細化、複雑化に伴い、その製品の内部構造を詳細に把握し、かつ、これに対応する高速・高精度な撮像系が求められている。
【０００３】
このため、近年、高速・高精度な撮像などといったニーズに応えるための手段として、Ｘ線を用いて透視画像を得る方法が提案されている。ところが、従来の一般的なＸ線撮像方法は、Ｘ線シンチレータなどとＣＣＤカメラとを単純に組み合わせたシステムが主流であり、ランダムノイズの多いＸ線画像を均質化し、良化するのに画像の積算処理が必要であるため、撮像時間の短縮が困難で高速撮像を行うことが困難であった。
【０００４】
一方、高分解能撮像を可能とする適当な撮像器がなかったので、高精度な撮像を行うことも難しかった。そこで、高精度な撮像を行うために撮像視野を拡大する手法も考えられる。例えば、この視野拡大の方法として、複数の視野を撮像した撮像画像を記憶すると共に、複数の視野に該当するそれらの撮像画像を複数のモニタ上でそれぞれ再生する方法などが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０７−７７２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような視野拡大の方法では、一定領域を撮像するための画面分割数が増え、撮像時間短縮が困難になるという問題がある。
【０００７】
こういった事情から、前述したようないずれの方法であっても、高速かつ高精度に撮像することが困難であるという不都合があるため、インライン検査などの用途には向かない。
即ち、その製品の微細化、複雑化に伴い、その製品の内部構造を詳細に把握し、かつ、これに対応する高速高精度な撮像系が求められているが、高分解能撮像を可能とする適当な撮像器がなかったので、高精度に撮像することが困難であった。そこで、従来の一般的なＸ線撮像方法では、ランダムノイズの多いＸ線画像を均質化し、良化するのに画像の積算処理が必要で、撮像時間の短縮が困難であった。このため、特にインライン検査など産業用途に求められる高速高精度な撮像装置が未だ現実に実現されておらず、この分野の進展の障害となっている。
【０００８】
本発明は、こういった用途に用いられる画像化手法のひとつであるＸ線による撮像方法において、画像計測・検査を高速で、かつ、高精度に行なうことができるＸ線撮像方法及び装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のＸ線撮像方法は、被検査物ヘ向けてＸ線を照射し、
前記被検査物を透過した後のＸ線を部分的に遮断して通過させ前記通過したＸ線を発光物質に衝突させ、
このとき発生する光を撮像することを特徴としている。
【００１０】
これにより、画像化手法のひとつであるＸ線による撮像方法において、画像計測・検査を高速で、かつ、高精度に行なうことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線撮像装置１Ａを示すものであり、このＸ線撮像装置１Ａは、Ｘ線源２と、プレート３と、感受器４と、撮像器５と、ディスプレイ６１を設けた画像処理装置６と、搬送機構７とを備えており、被検査物８のＸ線撮像を行うように構成されている。
【００１２】
Ｘ線源２は、撮像に利用するＸ線を被検査物８ヘ向けて照射させるものであり、電子線の衝突によりＸ線が発生する物質（例えばタングステン（Ｗ）など）が用いられており、図１に示すように、一般的に焦点２ＡからＸ線が放射状に照射される。なお、この焦点２Ａは、図４に示すように、外径（φｆ）が通常数百μｍ程度の大きさを有しており、小さいものでも数μｍ程度の大きさを有している。
【００１３】
プレート３は、被検査物７を透過するＸ線が感受器４を構成している発光物質に衝突するのに先立ち、被検査物７を透過した後のＸ線を部分的に遮断させてＸ線の透過領域を制限するものである。即ち、本実施形態のプレート３は、被検査物を透過するＸ線を部分的に遮断させてＸ線の通過領域を制限することにより、画質を低下する要因となっていた不要なＸ線を部分的に取除くＸ線部分除去手段を構成するものであり、Ｘ線を部分的に遮断することができる適宜の厚さの各種金属材料などで形成されている。
【００１４】
そして、このプレート３には、図２、図４に示すように、微細な孔加工を施すことによってその孔の部分からのみＸ線を透過させるように構成されており、例えば本実施の形態では、縦横が一定の間隔（ピッチＰｄ）で千鳥格子状（または格子状でもよい）に規則的なＸ線透過用の小孔３１を穿設させている。
【００１５】
この小孔３１は、本実施形態の場合、単純な真円形状であるが特にこれに限定されるものではない。即ち、精密な加工が容易に行えるのであれば、四角形、五角形、六角形、八角形、その他の適宜の各種多角形などが適用可能である。
【００１６】
また、この小孔３１の外径寸法は、撮像器（撮像素子）５の画素寸法とほぼ同等程度かそれより若干小さめに形成しておくことが必要である。即ち、これは、画素寸法より大きいと隣接画素へＸ線が漏れ込んでしまう虞があり、極端に小さすぎると、プレート３を透過するＸ線量そのものが少なくなるので、明瞭な画像が得られなくなるからである。
【００１７】
次に、小孔３１の配列ピッチＰｄの大きさについて、具体的に説明する。なお、ここでは、説明を分かりやすくするため、プレート３と、感受器４とは密着された状態で配置してあるものとする。
【００１８】
図４において、Ｘ線源２のＸ線が放射する焦点２Ａの径をφｆとし、焦点２Ａから被検査物８（ここでは、被検査物８の一点８１のみに着目することにする）からまでの距離をＬ０、被検査物８からプレート３までの距離をＬ１とする。また、プレート３の小孔３１の内径をφｄ、感受器４を構成する各発光素子４１の配列ピッチをＳとすると、前述したように、プレート３の小孔３１の内径φｄは、感受器４の各発光素子４１の寸法と同等かこれより小さくする必要があり、
φｄ≦Ｓ                                ・・・（１）
が成立している。
【００１９】
一方、図４において、Ｘ線源２の１つの焦点２Ａ全体からＸ線が照射されたとした場合に、受光器４に照射されるときのエリアをＡとすると、このエリアＡの半径Ｒは、簡単な幾何学により、それぞれの相似比の関係から、
φｆ：２・Ｒ＝Ｌ０：Ｌ１
ｉ．ｅ．      Ｒ＝Ｌ１・φｆ／２・Ｌ０                  ・・・（２）
が成立する。
【００２０】
また、プレート３において、図３に示す感受器４の各発光素子４１の画素配設（Ｙ）方向と平行な方向については、小孔３１が間引きしてあると、画像情報が欠落・欠損するので、感受器４の各発光素子４１の画素配設ピッチＳと同等のピッチ（Ｐｄ）で小孔３１が穿設されていることが必要である。これにより、小孔３１の穿設ピッチ（Ｐｄ）は、感受器４の各発光素子４１の画素配列ピッチＳと等しくするのと同時に、感受器４の各発光素子４１の画素寸法とも等しくすることが好ましい。
【００２１】
一方、撮像器５の撮像素子では、後述するように画像積算が可能な素子を用いている場合、小孔３１において、図３に示す感受器４での各発光素子の画素配設（Ｙ）方向と直交する画素列配列（Ｘ）方向に平行な方向には、この小孔３１の配置間隔がある程度空いていても、最終的な画像情報に欠落・欠損には至らない。従って、以上のような諸条件を満足し、かつ、小孔３１を最密な状態で配置するには、例えば図２のような千鳥格子状の配置構成とすればよい。
【００２２】
感受器４は、Ｘ線などの放射線が発光物質に衝突すると発光現象を発生する原理を利用したものであり、この変換反応がごく短時間に発生して発光することから、高速度撮像に適したものとなっている。そして、本実施の形態の場合、この感受器４は、図４に示すようなフラットな矩形板状のシンチレータなどで構成しており、例えば、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）やＺｎＳ（硫化亜鉛）などの透明な無機材料を用いて形成してもよいし、ナフタリン（Ｃ１０Ｈ８）やアントラセン（Ｃ１４Ｈ１０）等の透明な有機結晶材料を用いて形成してもよい。また、勿論、これ以外の適宜の材料で形成しても構わない。
【００２３】
撮像器５は、Ｘ線源２からのＸ線を感受器４に衝突させて発光するときの光を入射させて被検査物の内部構造を画像化するようになっており、本実施の形態の場合には、画像積算が可能な撮像素子、例えばＴＤｉ（Ｔｉｍｅ  Ｄｅｌａｙ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）素子などが用いられている。
【００２４】
この撮像器５の画像積算が可能な撮像素子としては、本実施の形態では、例えば図３に示すように、全面で受光するものであり、一般に行（ｒｏｗ：Ｙ）方向に対して配列画素数が多い構成となっている。この撮像素子の動作としては、一定時間タイミングもしくは入力トリガタイミング毎に、列（ｃｏｌｕｍｎ：Ｘ）方向へ撮像素子内の前列画像濃度情報をシフトし、その度にシフト前画像濃度情報に加算することで、積算処理を実現するように構成されているものである。
【００２５】
画像処理装置６は、撮像器５で撮像された画像情報を表示するモニタとして例えばＣＲＴなどのディスプレイ６１を備えており、本実施の形態では、ディスプレイ６１にＸ線断層撮像画像が表示されるようになっている。
【００２６】
搬送手段７は、被検査物８をその長手方向に沿って移動させながら、被検査物８の長手方向に沿って内部構造を順次断層撮像していくものであり、個々のエリアごとの撮像が非常に高速で行えるので、比較的短時間のうちに被検査物８を所定方向に送り出すことができるようになっている。
なお、この搬送手段７の具体的構成としては、特に限定されるものではないが、Ｘ線が透過する関係上、被検査物８が搭載されて搬送される搬送ベルト７１（図１参照）などについては、そのＸ線の透過の障害とならない適宜の材料で形成されていることが好ましい。また、本実施の形態では、搬送手段７として、被検査物８の方を移動させる構成としたが、被検査物８の方を固定させておいて、Ｘ線撮像装置１Ａの全体を移動させるような構成としてもよい。
【００２７】
次に、図１を参照しながら、Ｘ線撮像方法について説明する。
（１）Ｘ線源２より照射されたＸ線は、放射状に直進し、被検査物８に一部吸収され、プレート３によってさらに一部のエリアでの進行が遮断され、感受器４へ到達する。
（２）そして、Ｘ線は、この感受器４で光電変換され、その変換後の画像を撮像器５によって映像信号化する。
（３）次に、この映像信号は、画像処理装置６のディスプレイ６１に表示して、Ｘ線撮像画像を目視で観察することができる。
なお、撮像器５から出力された映像信号を画像処理装置６に入力することにより、各種の画像処理を行うような構成として利用することも可能である。
【００２８】
次に、プレート３に穿設した小孔３１の作用について、図４を参照しながら説明する。
図１のＸ線撮像１Ａに用いるＸ線は、プレート３の小孔３１に対応するエリアのものだけが画像に供することができるが、被検査物８（８１）を照射するＸ線は、Ｘ線源２のエリアを占有する焦点２Ａから放射されるため、立体角Ω内に存在することになる。従って、プレート３の各小孔３１を通過して感受器４に到達するＸ線は、必ずしも１本とは限らない。
【００２９】
従って、被検査物８へ照射したＸ線を感受器４によって拡大観察しようとすると、撮像器５の撮像素子の撮像分解能である１画素に相当する領域Ｓ（図３、図４参照）よりも照射径Ａが大きくなることがある。この場合、結果的に得られる画像は、鮮鋭さに欠けるものとなり、高精度な観察ができない。
【００３０】
そこで、プレート３は、小孔３１の部分のみが必要なＸ線の透過を物理的に許容する一方、小孔３１以外のプレート３の部分では画像を不鮮鋭化する要因となっていた不要なＸ線を物理的に遮断している。
これにより、画像化に有効なＸ線（Ａｄ）を選択的に透過させることで、得られる画像を結果的に鮮鋭化させることができるものである。
【００３１】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図５を参照しながら説明する。なお、本実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るＸ線撮像装置１Ｂを示すものであり、このＸ線撮像装置１Ｂは、前述した第１の実施の形態に係るＸ線撮像装置１Ａとは異なり、プレート３にはこのプレート３を直線的に往復移動させる移動機構９Ａが付設されている一方、撮像装置５には、第１の実施の形態とは異なり、画像積分が不可能な撮像素子を用いている。
【００３２】
次に、本実施の形態に係るＸ線撮像装置１Ｂにおける撮像動作について説明する。
このＸ線撮像装置１Ｂでは、１ライン分の画像を画像処理装置６に取り込むたびに、移動機構９Ａが作動してプレート３を１画素分若しくはこれに近い画素数分だけ、撮像素子列の配設（Ｙ）方向に往復移動させながら撮像動作を繰返す。これにより、画像処理装置６が適切なライン数分の画像積算処理を施して、最終的な１ライン（１行）分の画像が得られる。
【００３３】
一方、また、被検査物８である対象物は、搬送手段７により画素配設（Ｙ）方向と直交する画素列配列（Ｘ）方向に移動していくようになっている。従って、前述した動作を順次繰返していくことにより、被検査物８全体についての２次元的なＸ線画像が順次得られていく。
【００３４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施形態について、図６を参照しながら説明する。なお、本実施の形態において、第１、第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るＸ線撮像装置１Ｃを示すものであり、このＸ線撮像装置１Ｃは、第１、第２の実施の形態に係るＸ線撮像装置１Ａ、１Ｂと異なり、プレート３及び感受器４には、ＸＹ平面に平行な２次元形状のものを配置しているとともに、撮像装置５にはＸＹ平面に沿って撮像素子を配置した２次元撮像器を用いている。
【００３５】
また、プレート３には移動機構９Ｂを備えており、この移動機構９Ｂは、撮像装置５の撮像素子の２次元配設方向と平行なＸＹ平面内に沿ってプレート３を駆動させるように構成されている。
【００３６】
次に、本実施の形態に係るＸ線撮像装置１Ｃにおける撮像動作について説明する。
このＸ線撮像装置１Ｃでは、１画面分の画像を画像処理装置６に取り込むたびに、移動機構９Ｂが作動してプレート３を１画素分若しくはこれに近い画素数分だけ、撮像素子の配設（Ｘ）方向又は撮像素子列の配設（Ｙ）方向に往復移動させながら、撮像動作を繰返す。これにより、画像処理装置６が適当な枚数分の画像積算処理を施して、最終的な１画面分の画像とする。
【００３７】
一方、搬送手段７により被検査物８である対象物は、画素配設（Ｙ）方向と直交する画素列配列（Ｘ）方向に順次移動していくので、前述した動作を順次繰返していくことにより、被検査物８全体についての２次元的なＸ線画像が得られていく。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、Ｘ線画像を均質化して良化するために従来のような画像の積算処理を必要とせず、その分、撮像時間を短縮化できるとともに、画像計測・検査を高速で、かつ、高精度に行なうことができるようになる。これにより、例えばインライン検査などの産業用途に求められる高速・高精度機能が発揮できるようになり、係る分野などでの飛躍的な発展が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すＸ線撮像装置の一部を構成するプレートを示す要部拡大図である。
【図３】図１に示すＸ線撮像装置の一部を構成する感受器の素子配置を示す要部の拡大説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るＸ線撮像装置の撮像動作を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るＸ線撮像装置の概略構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るＸ線撮像装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ
Ｘ線撮像装置
２      Ｘ線源
２Ａ    焦点
３      プレート（Ｘ線部分除去手段）
３１    小孔
４      感受器（シンチレータ）
４１    発光素子
５      撮像器
６      画像処理装置
６１    ディスプレイ
７      搬送機構
７１    搬送ベルト
８      被検査物
９Ａ    （１次元）移動機構
９Ｂ    （２次元）移動機構
Ａ      （受光器での）Ｘ線照射エリア
Ａｄ    有効Ｘ線照射エリア
Ｐｄ    ピッチ
Ｓ      撮像素子１画素相当領域（各発光素子の画素寸法＝配設ピッチ）
Ｘ      画素列配列方向
Ｙ      画素配設方向
φｄ    小孔の内径
φｆ    焦点外径
Ω      立体角
【図１】
2004354085.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004354085.tif 000007
【図６】
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