(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、そのＸ線源に対向配置されたＸ線カメラと、これらのＸ線源とＸ線カメラの間に配置された試料ステージと、この試料ステージをＸ線光軸方向（ｚ軸方向）を含む互いに直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ軸方向）に移動させるステージ移動機構と、上記Ｘ線カメラをＸ線光軸に対して規定軸方向（ｘ軸方向）に傾けるカメラ傾動機構を備えたＸ線透視撮影装置において、
上記Ｘ線カメラをＸ線光軸上に位置させ、かつ、上記試料ステージに試料を載せて当該試料を上記Ｘ線カメラの視野内に収めた状態で、当該試料ステージをｚ軸方向に移動させ、その移動前後の試料のＸ線透視像の大きさの比から、Ｘ線源と試料との実質距離をｚ′を算出するとともに、その算出結果ｚ′を用いて、上記カメラ傾動機構によるＸ線カメラのＸ線光軸からの傾動角度θとその傾動により試料ステージの上記規定軸方向への所要移動量Δｘを
Δｘ＝ｚ′tan θ
により算出する演算手段を備えていることを特徴とするＸ線透視撮影装置。
【請求項２】
上記演算手段による演算終了後、上記カメラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させたとき、上記演算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの刻々の傾動角度に対応させて上記試料ステージを自動的に上記規定軸方向に移動させるトラッキング機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視撮影装置。
【請求項３】
上記演算手段による演算終了後、上記カメラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させたとき、傾動後に指令を与えることによって、上記演算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの傾動角度θに応じた距離ｐだけ上記試料ステージを上記規定軸方向に移動させる試料ステージ自動移動機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視撮影装置。
【請求項４】
上記演算手段による演算終了後、上記カメラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させたとき、上記演算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの刻々の傾動角度に対応させて上記試料ステージを自動的に上記規定軸方向に移動させるトラッキング機構と、上記演算手段による演算終了後、上記カメラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させたとき、傾動後に指令を与えることによって、上記演算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの傾動角度θに応じた距離ｐだけ上記試料ステージを上記規定軸方向に移動させる試料ステージ自動移動機構とを併せ持ち、その各機構のいずれかを選択的に動作させる選択手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線透視撮影装置に関し、更に詳しくは、Ｘ線カメラの傾動機構を備えたＸ線透視撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用のＸ線透視撮影装置においては、一般に、Ｘ線源に対向してイメージインテンシファイアおよびＣＣＤカメラ等からなるＸ線カメラを配置し、これらの間には、試料を搭載して、Ｘ線光軸方向を含む互いに直交する３軸方向に移動可能な試料ステージが配置される。
【０００３】
このようなＸ線透視撮影装置において、試料のＸ線透視方向を変化させるべく、Ｘ線カメラをＸ線光軸に対して規定軸方向に傾けることのできる、いわゆるカメラ傾動機構を備えたものが知られており、その構成例を図６に示す。この例においては、Ｘ線源６１にＸ線カメラ６２を対向配置し、その間に、移動機構６５によってｘ，ｙ，ｚ軸方向に移動可能な試料ステージ６３を配置するとともに、Ｘ線カメラ６２をＸ線光軸Ｌ（ｚ軸）に対してｘ軸方向に（ｘ−ｚ平面上で）傾動させるためのカメラ傾動機構６４を備えており、このカメラ傾動機構６４は、Ｘ線源６１（Ｘ線焦点）を中心とした一定の半径の円弧上でＸ線カメラ６２を傾動させることができるようになっている。
【０００４】
ここで、以上のようなカメラ傾動機構６４を備えたＸ線透視撮影装置においては、Ｘ線カメラ６２を例えばＸ線光軸Ｌ上に位置させて（傾動角度θ＝０）試料ステージ６３上の試料ＷのＸ線透視像を得ている状態から、角度θ1 の位置にまでＸ線カメラ６２を傾動させると、Ｘ線カメラ５２によるＸ線透視画面から試料Ｗの像が外れてしまう。Ｘ線カメラ６２の傾動後に試料ＷのＸ線透視像を得るためには、試料ステージ６３を当初位置からｘ軸方向に移動させる必要がある。
【０００５】
従来、このＸ線カメラ６２の傾動時に、試料Ｗの像がＸ線透視画面から外れないように、Ｘ線カメラ６２の傾動に合わせて試料ステージ６３をｘ軸方向に自動的に移動させる、いわゆるトラッキング機能を備えたＸ線透視撮影装置が知られている。
【０００６】
この従来のトラッキング機能においては、図６の例を用いてその事前の設定操作方法を説明すると、まず、Ｘ線カメラ６２の傾動角度θ＝０の状態において、試料ＷのＸ線透視像がＸ線カメラ６２によるＸ線透視画面の中央に位置するように試料ステージ６３を手動により位置決めし、その位置を記憶させた後に、Ｘ線カメラ５２を傾動角度θ＝θ1 にまで傾動させ、その状態で試料ステージ６３を再び手動により移動させ、試料Ｗの像がＸ線カメラ６２によるＸ線透視画面の中央に位置するように位置決めし、その位置を記憶させる。このような事前の設定操作により、Ｘ線カメラ６２の傾動角度θと試料ステージ６３のｘ方向への所要移動量の関係を装置が把握することができ、以降、Ｘ線カメラ６２の任意の傾動角度において、常にＸ線カメラ６２によるＸ線透視画面内に試料Ｗの透視像が位置するように試料ステージ６３をトラッキングさせることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような従来のトラッキング機能においては、その機能を能動化させるための設定操作として、傾動させる前のＸ線カメラ６２の視野中心に試料Ｗが位置するように試料ステージ６３を位置決めした後、Ｘ線カメラ６２を傾動させ、そのＸ線カメラ６２の視野中心に再び試料Ｗが位置するように試料ステージ６３を位置決めする必要があり、その位置決め操作が容易でないばかりでなく、この設定操作のためにＸ線カメラ６２と試料ステージ６３の双方を動かす必要があり、手間がかかるという問題がある。また、Ｘ線カメラ６２を傾動させた後にその視野中心に試料Ｗを位置させる際、試料Ｗが完全にＸ線カメラ６２の視野から外れてしまう場合があったり、あるいは、試料ステージ６３のｘ−ｙ方向への移動操作にジョイスティックが用いられている場合には、試料ステージ６３を誤ってｙ方向に移動させてしまい、試料を見失う恐れがあった。
【０００８】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、Ｘ線カメラの傾動角度と試料ステージの所要移動量との関係を、従来のトラッキング機能における設定操作に比して、より簡単な操作によって求めることのできるＸ線透視撮影装置の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のＸ線透視撮影装置は、Ｘ線源と、そのＸ線源に対向配置されたＸ線カメラと、これらのＸ線源とＸ線カメラの間に配置された試料ステージと、この試料ステージをＸ線光軸方向（ｚ軸方向）を含む互いに直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ軸方向）に移動させるステージ移動機構と、上記Ｘ線カメラをＸ線光軸に対して規定軸方向（ｘ軸方向）に傾けるカメラ傾動機構を備えたＸ線透視撮影装置において、上記Ｘ線カメラをＸ線光軸上に位置させ、かつ、上記試料ステージに試料を載せて当該試料を上記Ｘ線カメラの視野内に収めた状態で、当該試料ステージをｚ軸方向に移動させ、その移動前後の試料のＸ線透視像の大きさの比から、Ｘ線源と試料との実質距離をｚ′を算出するとともに、その算出結果ｚ′を用いて、上記カメラ傾動機構によるＸ線カメラのＸ線光軸からの傾動角度θとその傾動により試料ステージの上記規定軸方向への所要移動量Δｘを
Δｘ＝ｚ′tan θ
により算出する演算手段を備えていることによって特徴付けられる（請求項１）。
【００１０】
ここで、本発明においては、上記演算手段による演算終了後、上記カメラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させたとき、上記演算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの刻々の傾動角度に対応させて上記試料ステージを自動的に上記規定軸方向に移動させるトラッキング機構を備えた構成（請求項２）を採用することができる。
【００１１】
また、本発明においては、上記演算手段による演算終了後、上記のトラッキング機構に代えて、上記カメラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させたとき、傾動後に指令を与えることによって、上記演算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの傾動角度θに応じた距離ｐだけ上記試料ステージを上記規定軸方向に移動させる試料ステージ自動移動機構を備えた構成（請求項３）を採用することもできる。
【００１２】
更に、本発明においては、上記演算手段による演算終了後、上記カメラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させたとき、上記演算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの刻々の傾動角度に対応させて上記試料ステージを自動的に上記規定軸方向に移動させるトラッキング機構と、上記演算手段による演算終了後、上記カメラ傾動機構によりＸ線カメラを任意角度に傾動させたとき、傾動後に指令を与えることによって、上記演算手段による演算結果を用いて、Ｘ線カメラの傾動角度θに応じた距離ｐだけ上記試料ステージを上記規定軸方向に移動させる試料ステージ自動移動機構とを併せ持ち、その各機構のいずれかを選択的に動作させる選択手段を備えた構成（請求項４）を採用することも可能である。
【００１３】
本発明は、Ｘ線カメラの傾動と試料ステージの所要移動量との関係を、Ｘ線カメラを傾動させることなく、試料ステージのみを移動させるだけで算出できることを見いだしことによってなされたものであり、その原理を以下に示す。
【００１４】
図２に示すように、Ｘ線カメラ２を実線で示すθ＝０の状態でその視野中心に試料Ｗが位置している状態から、二点鎖線で示すθ＝θにまで傾動させたとき、試料Ｗを視野中心に位置させるために必要な試料Ｗの移動量Δｘは、
Δｘ＝ｚ′tan θ  ・・・・（１）
で表される。（１）式においてｚ′は、試料ＷとＸ線源１（Ｘ線焦点、以下同）とのなす実質的な距離であり、Ｘ線源１から試料ステージ３までの距離ｚとは異なる。観察するのは試料Ｗの透視像であるため、観察対象のＸ線源１からの実質距離ｚ′を割り出す必要がある。この実質距離ｚ′は以下に示すように割り出すことができる。
【００１５】
図３に実線で示すように、Ｘ線カメラ２の傾動角度θ＝０でＸ線源１から試料Ｗまでの実質距離ｚ′（未知）の状態での試料Ｗの透視像の大きさをａ（図４（Ａ）参照）とし、その状態から、同図に二点鎖線で示すように、試料ステージ３をＸ線光軸方向（ｚ軸方向）に移動させたとき、試料Ｗの透視像の大きさがｂ（図４（Ｂ）参照）になったとする。Ｘ線源１からＸ線カメラ２までの距離をｚ0 とすると、
【００１６】
【数１】
0004687853.tif 000002
【００１７】
の関係が成立する。従って、
【００１８】
【数２】
0004687853.tif 000003
【００１９】
によってｚ′を求めることができる。なお、試料Ｗの透視像の大きさａ，ｂは、画像処理により簡単に求めることができる。
【００２０】
このＸ線源１からの試料Ｗの実質距離ｚ′が求まれば、（１）式に基づいてＸ線カメラ２の任意の傾動角度θにおいて、その視野内に試料Ｗの透視像が収まるために必要な試料ステージ２のｘ方向への移動量Δｘを算出することができる。
従って、本発明においては、任意の傾動角度に対する試料ステージの所要移動量を求めるために操作者が必要な動作は、試料がＸ線カメラの視野内に収まっている初期状態から、試料ステージをＸ線光軸方向に移動させるだけでよく、試料がＸ線カメラの視野から外れたり見失ったりする可能性は皆無となる。
【００２１】
また、このような請求項１に係る発明の演算結果を用いることにより、請求項２に係る発明のように、Ｘ線カメラの傾動に追随させて試料ステージを移動させるトラッキング機構を設けるか、あるいは、請求項３に係る発明のように、傾動後に指令を与えることによって自動的に試料ステージを移動させる試料ステージ自動移動機構を設け、更には、請求項４に係る発明のように、このようなトラッキング機構と自動試料ステージ移動機構の双方を設けて、選択手段によりいずれかの機構を選択可能としたＸ線透視撮影装置に適用することで、Ｘ線カメラの傾動時に試料ステージを自動的に移動させるための設定操作が容易なＸ線透視撮影装置を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
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、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【００２３】
Ｘ線源１はそのＸ線光軸Ｌが鉛直上方に向かうように配置され、このＸ線源１に対向してＸ線カメラ２が設けられている。また、これらのＸ線源１とＸ線カメラ２の間に、観察対象である試料Ｗを載せるための試料ステージ３が配置されている。
【００２４】
Ｘ線カメラ２は、例えばイメージインテンシファイアとＣＣＤカメラを組み合わせたものであり、このＸ線カメラ２はモータ（図示せず）を駆動源とする傾動機構４によってＸ線源１（Ｘ線焦点）を中心として、Ｘ線光軸Ｌに対する傾動角度θを任意に設定できるようになっている。この傾動機構４によるＸ線カメラ２の傾動は、鉛直のＸ線光軸Ｌの方向をｚ軸、そのｚ軸に直交する水平面上で互いに直交する方向をｘ，ｙ軸にとったとき、この例においてはｘ軸方向に傾動するように、つまりｘ−ｚ平面上において、Ｘ線源１を中心とした円弧状の動作によって行われる。このＸ線カメラ２のＸ線光軸Ｌに対する傾動角度θは、傾動機構４に設けられているエンコーダ４ａによって検出される。
【００２５】
試料ステージ３は、３つのモータ（図示せず）を備えたステージ移動機構５によってｘ，ｙおよびｚ軸方向に独立的に移動できるようになっている。また、その各軸上での位置についても、ステージ移動機構５に設けられている各エンコーダ５ｘ，５ｙ，５ｚによって検出される。
【００２６】
傾動機構４およびステージ移動機構５の各モータは、制御装置１０からそれぞれのドライバ（図示せず）を介して供給される駆動信号によって駆動制御され、また、各エンコーダ４ａ，５ｘ，５ｙ，５ｚの出力についても制御装置１０に取り込まれる。
【００２７】
制御装置１０はコンピュータとその周辺機器を主体とするものであって、各種指令を与えるためのキーボード等をはじめとする操作盤１１が接続されているとともに、画像処理を含む後述するプログラムがインストールされている。
前記したＸ線カメラ２の各画素出力は画像取込回路１２を介して制御装置１０に取り込まれ、制御装置１０では、この各画素出力に基づいて、試料ＷのＸ線透視像を表示器１３に表示する。
【００２８】
さて、制御装置１０にインストールされているプログラムには、Ｘ線カメラ２の傾動に追随させて試料ステージ３をｘ軸方向に移動させるトラッキング用プログラムと、Ｘ線カメラ２の傾動後に指令を与えることによって、その傾動角度に応じて試料ステージ３をｘ軸方向に移動させるステージ自動移動プログラムの双方を含んでおり、いずれのプログラムを動作させるかを操作盤１１の操作によって選択できるようになっている。そして、このいずれのプログラムにおいても、試料ステージ３を移動させるためのデータが必要であり、このデータは、以下に示す共通の設定操作によって自動的に採取されるようになっている。
【００２９】
設定操作を行うに当たっては、まず、図３に実線で示すように、Ｘ線カメラ２の傾動角度θ＝０とした状態で、図４（Ａ）に示すように、試料ＷのＸ線透過像がＸ線カメラ２の視野に対応する表示器１３の画面の中央部に位置して、適当な倍率のもとに表示されるように試料ステージ３を３次元方向に位置決めする。その状態で、操作盤１１により初期位置である旨の指令を与える。この指令の付与により、制御装置１０はその時点の試料ステージ３のｘ，ｙ，ｚ座標を記憶するとともに、その画像を記憶する。なお、この状態では、試料ＷとＸ線源１との実質距離ｚ′は不明である。
【００３０】
次に、試料ステージ３を適当量Δｚだけ上昇させた後にその旨を操作盤１１から入力する。これにより、表示器１３の画面には、図４（Ｂ）に示すように、試料ＷのＸ線透視像の撮影倍率が低くなり、その像の大きさが小さくなる。制御装置１０では、その移動前に取り込んだ画像上における試料像の大きさａと、移動後の移動後の試料像の大きさｂをそれぞれ画像処理によって求めるとともに、試料ステージ３の移動量Δｚをエンコーダ５ｚの出力から認識し、初期位置における試料ＷとＸ線源１との実質距離ｚ′を前記した（３）式から算出して記憶し、試料ステージ３を初期位置に戻して設定動作を終了する。
【００３１】
このようにして算出した試料ＷとＸ線源との実質距離ｚ′を用いることにより、前記した（１）式からＸ線カメラ２の傾動角度θに対する試料ステージ３の所要移動量Δｘを算出することができ、以後、トラッキング動作用のプログラムを選択すると、傾動機構４によるＸ線カメラ２の傾動に追随して、エンコーダ４ａからの刻々の傾動角度θの検出結果に応じた試料ステージ３の所要移動量Δｘが算出され、制御装置１０からステージ移動機構５にその算出結果に応じた量だけｘ軸方向に試料ステージ３を移動させるべく駆動信号が送られる。また、試料ステージ自動移動用のプログラムを選択した場合には、Ｘ線カメラ２を任意角度θだけ傾動させた後、試料ステージ３の移動指令を操作盤１１から与えることによって、その角度θに応じた量Δｘだけ試料ステージ３を自動的に移動させるべく、ステージ移動機構５に対して駆動信号が送られる。
【００３２】
ここで、以上のようにＸ線源１と試料Ｗとの実質距離ｚ′を求めることができると、図５に示すように、そのｚ′を維持した状態で試料ステージ３をｘ軸もしくはｙ軸方向に既知量ｍだけ移動させたとき、Ｘ線カメラ２上の像がｎだけ動いたとすると、その量ｎは画像処理によって把握できるので、倍率α（ｎ／ｍ）から、Ｘ線源１とＸ線カメラ２までの距離ｚ0 、より正確にはＸ線焦点からＸ線カメラ２の結像面までの距離ｚ0 を
ｚ0 ＝αｚ′  ・・・・（４）
として正確に求めることもできる。
【００３３】
そして、このｚ0 の算出と併せて、ｚ′を正確に測定することにより、表示器１３の画面上での寸法と実物の寸法との比が正確に判明するので、正確な撮影倍率を知ることができ、また、測長機能への適用も可能となる。
【００３４】
なお、以上の実施の形態においては、Ｘ線光軸を鉛直方向に沿わせたＸ線透視撮影装置に本発明を適用した例を示したが、Ｘ線光軸を水平方向に沿わせたＸ線透視撮影装置にも本発明を等しく適用し得ることは勿論であり、また、請求項を含めて、ｘ，ｙ，ｚ軸は便宜的に用いたものであって、要はＸ線光軸に対してＸ線カメラを規定の軸の向きに傾動できるものであれば本発明を適用し得ることは言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、試料をＸ線カメラの視野内に収めた状態で試料ステージをＸ線光軸方向に適宜量移動させることにより、その移動前後の試料のＸ線透視像の大きさの変化から、試料とＸ線源との実質距離を算出し、その算出結果を用いてＸ線カメラの傾動時における試料ステージの所要移動量を算出するので、従来の傾動トラッキング機能における設定操作のように、Ｘ線カメラの視野内に試料を収めた後に傾動させ、再びＸ線カメラの視野内に試料を収める場合に比して、試料ステージのみを移動させるだけでＸ線カメラを動かす必要がなく、しかも傾動後に試料を視野内に収める操作が不要となり、設定操作の大幅な簡略化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図と電気的構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図２】本発明の原理説明図で、Ｘ線カメラ２の傾動角度θと試料ステージ３の所要移動量の関係を表す図である。
【図３】同じく本発明の原理説明図で、本発明における設定操作時の装置各部材の幾何学的位置関係を表す図である。
【図４】同じく本発明の原理説明図で、図３における試料ステージ３のΔｚの移動前における表示器１３上での試料ＷのＸ線透視像を表す模式図（Ａ）と、移動後の試料ＷのＸ線透視像を表す模式図（Ｂ）である。
【図５】本発明の応用例の説明図である。
【図６】Ｘ線カメラの傾動機構を備えたＸ線透視撮影装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線カメラ
３  試料ステージ
４  傾動機構
４ａ  エンコーダ
５  ステージ移動機構
５ｘ，５ｙ，５ｚ  エンコーダ
１０  制御装置
１１  操作盤
１２  画像取込回路
１３  表示器
Ｗ  試料
【図１】
0004687853.tif 000004
【図２】
0004687853.tif 000005
【図３】
0004687853.tif 000006
【図４】
0004687853.tif 000007
【図５】
0004687853.tif 000008
【図６】
0004687853.tif 000009