(57)【要約】【課題】より高い拡大率での被検査体の内部構造データを得ることができるコンピュータ断層撮像方法及び装置を提供することを目的とする。【解決手段】Ｘ線源と、被検査体の透過Ｘ線投影像を撮像する二次元検出手段と、Ｘ線源と二次元検出手段との間に配置された被検査体を載置して所定角度変位で回転する回転基台部とを有し、各角度変位毎に撮像した被検査体の投影像より内部構成データを再構成するものであって、被検査体の一部分が二次元検出手段に投影されるよう回転基台部の位置及び二次元検出手段の位置や角度を調整し、この被検査体の一部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、この被検査体の残り部分がこの二次元検出手段に投影されるようこの回転基台部の位置及び二次元検出手段の位置や角度を調整し、この被検査体の残り部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、之等部分投影像群よりこの被検査体の拡大内部構造データを算出する。【選択図】      図４
2005037158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、被検査体の透過Ｘ線を撮像する二次元検出手段と、前記Ｘ線源と前記二次元検出手段との間に配置された前記被検査体を載置して所定角度変位で回転する回転基台部とを有し、各角度変位毎に撮像した前記被検査体の投影像より内部構成データを再構成するコンピュータ断層撮像方法において、
前記被検査体の一部分が前記二次元検出手段に投影されるよう前記回転基台部及び／または前記二次元検出手段の位置を調整し、前記被検査体の一部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得るステップと、
前記被検査体の残り部分が前記二次元検出手段に投影されるよう前記回転基台部及び／または前記二次元検出手段の位置を調整し、前記被検査体の残り部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得るステップと、
之等部分投影像群より前記被検査体の拡大内部構造データを算出するステップとを有する
ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
【請求項２】
請求項１記載のコンピュータ断層撮像方法において、
前記回転基台部は、前記Ｘ線源のＸ線焦点から前記二次元検出手段の受光面中心付近に下ろした初期垂線及び前記回転基台部の回転軸に対して垂直方向に移動する移動機構を備え、
前記二次元検出手段は、前記回転基台部の回転軸と平行な回転軸を持ち、前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が、前記受光面と垂直となるように回転する回転機構を備えており、
前記被検査体の一部分の部分投影像群を得るステップとして、前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線の垂直方向に移動するとともに、前記二次元検出手段の回転機構により前記二次元検出手段を回転させて、前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した一方を前記二次元検出手段に投影し、
前記被検査体の残り部分の部分投影像群を得るステップとして、前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、前記二次元検出手段の回転機構により前記二次元検出手段を回転させて、前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を略２等分した他方を前記二次元検出手段に投影する
ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
【請求項３】
請求項２記載のコンピュータ断層撮像方法において、
前記二次元検出手段は、さらに前記回転基台部の回転軸と垂直な平面を移動可能な移動機構を備えており、
前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線の垂直方向に移動するとともに、前記回転機構により前記二次元検出手段を回転させて前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した一方の半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第１の部分投影像群を得、
前記二次元検出手段を、前記移動機構により前記Ｘ線焦点と前記移動後の回転基台部の回転軸とを結ぶ直線と前記受光面との垂直を保ちつつ移動させ、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した一方の残り半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第２の部分投影像群を得、
前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、前記回転機構により前記二次元検出手段を回転させて前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した他方の半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第３の部分投影像群を得、
前記二次元検出手段を、前記移動機構により前記Ｘ線焦点と前記移動後の回転基台部の回転軸とを結ぶ直線と前記受光面との垂直を保ちつつ移動させ、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した他方の残り半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第４の部分投影像群を得、
前記第１乃至第４の部分投影像群より前記被検査体の拡大内部構造データを算出する
ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
【請求項４】
Ｘ線源と、被検査体の透過Ｘ線を撮像する二次元検出手段と、前記Ｘ線源と前記二次元検出手段との間に配置された前記被検査体を載置して所定角度変位で回転する回転基台部とを有し、各角度変位毎に撮像した前記被検査体の投影像より内部構成データを再構成するコンピュータ断層撮像装置において、
前記被検査体の一部分が前記二次元検出手段に投影されるよう前記回転基台部及び／または前記二次元検出手段の位置を調整し、前記被検査体の一部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、前記被検査体の残り部分が前記二次元検出手段に投影されるよう前記回転基台部及び／または前記二次元検出手段の位置を調整し、前記被検査体の残り部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、之等部分投影像群より前記被検査体の拡大内部構造データを算出する
ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
【請求項５】
請求項４記載のコンピュータ断層撮像装置において、
前記回転基台部は、前記Ｘ線源のＸ線焦点から前記二次元検出手段の受光面中心付近に下ろした初期垂線及び前記回転基台部の回転軸に対して垂直方向に移動する移動機構を備え、
前記二次元検出手段は、前記回転基台部の回転軸と平行な回転軸を持ち、前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が、前記受光面と垂直となるように回転する回転機構を備えており、
前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線の垂直方向に移動するとともに、前記二次元検出手段の回転機構により前記二次元検出手段を回転させて、前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した一方を前記二次元検出手段に投影し、
前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、前記二次元検出手段の回転機構により前記二次元検出手段を回転させて、前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を略２等分した他方を前記二次元検出手段に投影する
ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
【請求項６】
請求項５記載のコンピュータ断層撮像装置において、
前記二次元検出手段は、さらに前記回転基台部の回転軸と垂直な平面を移動可能な移動機構を備え、
前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線の垂直方向に移動するとともに、前記回転機構により前記二次元検出手段を回転させて前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した一方の半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第１の部分投影像群を得、
前記二次元検出手段を、前記移動機構により前記Ｘ線焦点と前記移動後の回転基台部の回転軸とを結ぶ直線と前記受光面との垂直を保ちつつ移動し、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した一方の残り半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第２の部分投影像群を得、
前記被検査体を前記回転基台部の移動機構により前記初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、前記回転機構により前記二次元検出手段を回転させて前記Ｘ線焦点と移動後の前記回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が前記受光面と垂直となるようにし、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した他方の半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第３の部分投影像群を得、
前記二次元検出手段を、前記移動機構により前記Ｘ線焦点と前記移動後の回転基台部の回転軸とを結ぶ直線と前記受光面との垂直を保ちつつ移動し、前記被検査体を前記Ｘ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び前記回転中心線の２線を含む面で略２等分した他方の残り半分を前記二次元検出手段に投影し、各角度変位毎に撮像して第４の部分投影像群を得、
前記第１乃至第４の部分投影像群より前記被検査体の拡大内部構造データを算出する
ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
【請求項７】
請求項４記載のコンピュータ断層撮像装置において、
前記回転基台部に基準検査体を載置し、前記被検査体の各部分投影像における基準検査体の投影位置を算出し、前記投影位置から前記回転基台部の各位置における投影像を合成する際の投影像の重なり量を求める
ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線等を用いて被検査体の内部構造を検査するコンピュータ断層撮像方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子等の研究開発分野などでは、微小被検査体内部に存在するひび割れや断線等を検査するため非破壊三次元分析が要求されている。その手法のひとつとして、Ｘ線によるコンピュータ断層撮像装置（以下、Ｘ線断層撮像装置と称する。）を用いる方法がある。
【０００３】
Ｘ線断層撮像装置は、例えば、Ｘ線源（Ｘ線管等から構成されるＸ線発生装置）と、このＸ線源よりＸ線焦点を経て被検査体にコーンビーム状に照射されて透過したＸ線を検出する二次元検出手段と、この検出手段との間に被検査体を載置するとともにＸ線焦点からこの検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸を備え設定に基づく角度変位で回転する回転基台部を有し、被検査体の透過Ｘ線を二次元検出手段により撮像しディジタル化された各角度位相毎の複数の画像データ等として処理し、これら各画像データより内部構造データを再構成することによって被検査体内部を検査及び観察等行い易くする（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
上述のＸ線断層撮像装置においては、被検査体の最大幅がＷ１、二次元検出手段の検出領域の幅がＷ２であるとすると、被検査体の全幅方向を撮像する断層撮像工程において、二次元検出手段に拡大率Ｗ２／Ｗ１の投影像を得ることができる。その投影像を基に内部構造データを再構成し、被検査体内部の詳細な検査及び観察等が可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３２２８０２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
２次元検出手段に得られる投影像の拡大率を上げる方法として、被検査体の位置をＸ線源の焦点位置に近づける、またはＸ線二次元検出手段をＸ線源の焦点位置より遠ざける方法が考えられる。しかしながら、前者は被検査体の投影像幅がＸ線二次元検出手段の検出領域の幅よりも大きくなる場合があり、後者も被検査体の投影像幅がＸ線二次元検出手段の検出領域幅よりも大きくなってしまい所望の拡大率が得られない、という問題があった。
【０００７】
斯かる点に鑑み、本発明は、より高い拡大率の被検査体の内部構造データを得ることができるコンピュータ断層撮像技術を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｘ線源と、被検査体の透過Ｘ線を撮像する二次元検出手段と、Ｘ線源と二次元検出手段との間に配置された被検査体を載置して所定角度変位で回転する回転基台部とを有し、各角度変位毎に撮像した被検査体の投影像より内部構成データを再構成するものであって、被検査体の一部分が二次元検出手段に投影されるよう回転基台部及び／または二次元検出手段の位置を調整し、この被検査体の一部分を各角度変位毎に撮像して部分投影像群を得、この被検査体の残り部分が二次元検出手段に投影されるよう回転基台部及び／または二次元検出手段の位置を調整し、被検査体の残り部分を各変位毎に撮像して部分投影像群を得、之等部分投影像群より被検査体の拡大内部構造データを算出するものである。Ｘ線源の代わりに他の微小焦点を形成する放射線源を用いてもよい。
【０００９】
斯かる本発明によれば、回転基台部及び／または二次元検出手段の位置を調整して被検査体の一部及びその他の部分に部分的にＸ線を照射して撮像した複数の部分投影像群を得、これら部分投影像を基に内部構造データを再構成計算し、拡大された内部構造データを算出する。
【００１０】
また、本発明は、上述回転基台部が、このＸ線源のＸ線焦点からこの二次元検出手段の受光面中心付近に下ろした初期垂線及びこの回転基台部の回転軸に対して垂直方向に移動する移動機構を備え、この二次元検出手段は、この回転基台部の回転軸と平行な回転軸を持ち、このＸ線焦点と移動後のこの回転基台部の回転軸とを結ぶ直線が、前記受光面と垂直となるように回転する回転機構を備えており、この被検査体の一部分の部分投影像群を得るのに、この被検査体をこの回転基台部の移動機構によりこの初期垂線の垂直方向に移動するとともに、この二次元検出手段の回転機構によりこの二次元検出手段を回転させて、このＸ線焦点と移動後のこの回転基台部の回転軸とを結ぶ直線がこの受光面と垂直となるようにし、この被検査体をＸ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の２線を含む面で略２等分した一方をこの二次元検出手段に投影し、この被検査体の残り部分の部分投影像群を得、この被検査体をこの回転基台部の移動機構によりこの初期垂線に関して線対称な位置に移動するとともに、この二次元検出手段の回転機構によりこの二次元検出手段を回転させて、このＸ線焦点と移動後のこの回転基台部の回転軸とを結ぶ直線がこの受光面と垂直となるようにし、この被検査体を略２等分した他方をこの二次元検出手段に投影するものである。
【００１１】
斯かる本発明によれば、被検査体を載置した回転基台の移動方向及び移動距離に応じて、二次元検出手段を適切な角度回転させるようにしたので、二次元検出手段を大きく移動することなく最小限の動きで、被検査体の部分投影像を撮像できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を参照して、本発明のコンピュータ断層撮像方法を適用したコンピュータ断層撮像装置の一実施の形態の例につき説明する。
【００１３】
図１Ａ，Ｂは工業用、例えば半導体素子等微小被検査体の内部構造を検査する非破壊検査等の用途に使用されるＸ線断層撮像装置の例の概略図である。図中、１は例えばコーンビームのＸ線を発生して被検査体７全体を照射する公知のＸ線源（Ｘ線発生装置）であり、Ｘ線発生装置のＸ線管１から照射されるＸ線により被検査体７の投影像の撮像を行い、この被検査体７の透過Ｘ線を、二次元検出手段としてのＸ線二次元検出器２で捕獲し投影像を得る。
【００１４】
Ｘ線管１から照射されるＸ線は、例えば焦点サイズ１μｍ以下の極小のＸ線焦点を形成するよう構成されている。Ｘ線断層撮像装置の分解能はＸ線の焦点サイズで決まるため、この数値は小さいほうがより微少サイズの損傷等を観察でき好ましい。
【００１５】
Ｘ線二次元検出器２は、例えば、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）より構成され、Ｘ線の焦点から下ろした垂線がＸ線二次元検出器２の中心に照射されるよう、Ｘ線二次元検出器Ｚ’軸駆動機構１４、Ｘ線二次元検出器Ｙ’軸駆動機構１６により、左右上下への動きを調節することができる。更にＸ線二次元検出器回転駆動機構１５により、Ｘ線二次元検出器２をＺ’軸に関して旋回傾斜させることが可能である。この例では、Ｘ線二次元検出器回転駆動機構１５が下で、Ｘ線二次元検出器Ｚ’軸駆動機構１４及びＸ線二次元検出器Ｙ’軸駆動機構１６がその上に載置された構成となっているが、必ずしもこれに限るものではない。
【００１６】
ＦＰＤについては、一例として特開平６−３４２０９８に具体的に開示されている。被写体を透過したＸ線を光導電層で吸収してＸ線強度に応じた電荷を発生させ、その電荷量を画素毎に検知する如くするものである。他の方式のＦＰＤの例としては、特開平９−９００４８に開示されているように、Ｘ線を増感紙等の蛍光体層に吸収させて蛍光を発生させ、その蛍光の強度を光電変換素子で検知するものがある。蛍光の検知手段としては他に、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサを用いる方法などがある。
【００１７】
特に上述の特開平６−３４２０９８に開示された方式のＦＰＤでは、Ｘ線量を画素毎の電荷量に直接変換するため、ＦＰＤでの鮮鋭性の劣化が少なく、鮮鋭性に優れた画像が得られる。このように、本例のＸ線二次元検出器２は、Ｘ線を捕獲し何等かの手段で画素毎に処理して画像信号を得られるものであればよい。
【００１８】
３は被検査体７を載置する回転基台、回転基台を回転させるためのモーター及び後述する軸受け等より構成される回転基台部全体（以後、回転基台という）である。この回転基台３を回転基台３の回転する回転軸と平行方向、即ち図１Ｂに示すように、Ｚ軸方向に移動させるためのＺ軸駆動機構３ａを備えてなる。被検査体７は回転基台上の保持冶具８にて保持、固定されるようになっている。
【００１９】
この回転基台３は、後述する空気軸受けによって支持されており、この空気軸受けに同軸上に直結された図示しない０．２分以下の角度位置決め精度を持つサーボモータ及び回転位相検出手段により、之等サーボモータ及び回転位相検出手段の分解能に応じた各角度変位において、再構成に必要な上記投影データの取り込み期間に同期して静止される。
【００２０】
４は被検査体回転基台の軸受けである。軸受け４の回転軸はＸ線管１の焦点からＸ線二次元検出器２中心付近へ降ろした垂線と直交している。本例ではこの軸受け４は回転基台３を微少角度変位制御できる空気軸受けよりなるが、これに限るものではなく、回転基台３を支持し滑らかに回転して微少角度変位制御できるものであればよい。６は軸受け４をＹ軸方向へ動かすＹ軸駆動機構である。
【００２１】
５はＸ線源のＸ線管１を搭載し、軸受け４の回転軸と直交する平面上を移動するＸＹテーブルである。被検査体７の旋回半径を適宜ＸＹテーブル５にフィードバックし、必要に応じ被検査体７とＸＹテーブル５を極接近させた状態で投影データを取得することができる。拡大率を支配する１番上位の要素はＸ線焦点と回転基台３に保持された被検査体７との相互間距離であり、拡大率が大きければ、より微細な部位の内部構造を解析することが可能となる。
【００２２】
１０は以上述べたＸ線断層像撮象装置を構成する全ての装置、部材等を載置し、照射位置に誤差が生じないよう振動を除去する除振台である。そして、１１はＸ線断層撮像装置からＸ線等のＸ線が外部に漏れないよう全体を覆う、鉛等よりなるシールドカバーである。
【００２３】
図２は本例のＸ線断層撮像装置の構成図である。まず、Ｘ線源を構成するＸ線管１より回転基台３に載置された被検査体７に対してＸ線が照射される。このとき照射されるＸ線の強度、焦点サイズ等は、Ｘ線制御手段であるＸ線制御部２０を通じて制御操作手段である制御操作卓２２により制御される。
【００２４】
回転基台３の位置、回転角度ピッチ、初期回転角等は回転基台３並びにＸ線源１を載置したＸＹステージ５の動きを制御する機構制御手段である機構制御部２１を通じて、制御操作卓２２により制御される。回転基台３に載置された被検査体７は制御操作卓２２によって指定された角度回転され、その投影像はＸ線二次元検出器２により撮像される。
【００２５】
同様に、Ｘ線二次元検出器２の位置、回転角等もＸ線二次元検出器Ｚ’軸駆動機構１４、Ｘ線二次元検出器回転駆動機構１５、Ｘ線二次元検出器Ｙ’軸駆動機構１６の動きを制御する機構制御手段である機構制御部２６を通じて、制御操作卓２２により制御される。
【００２６】
制御操作卓２２は、キーボードやマウス等の入力手段、機器動作状態や入力値等表示する表示手段とを有するＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、情報の処理や図示しないＲＯＭ等に格納されたプログラムに従い所定の制御を行うプロセッサ等の制御手段から構成されるものであればよく、Ｘ線管１よりのＸ線強度等の情報を制御操作卓２２に取り込みこの表示手段に表示したり、回転基台３や二次元検出器２に対して被検査体７の適切な位置出しの指令を出力したりするなど行うことができる。
【００２７】
被検査体７を透過したＸ線はＦＰＤ等のＸ線二次元検出器２で検出される。そして、Ｘ線二次元検出器２は検出したＸ線の情報である投影像を投影像記憶手段としての投影像記憶部２３に供給し、この投影像は制御操作卓２２からの指示により、例えばディジタル化された投影データとして大容量の磁気記録装置等からなる投影像記憶部２３に、撮像時の回転角度や初期回転角、Ｘ線強度等の情報と対応して保存される。
【００２８】
この投影像記憶手段は投影データを記録できる記録容量を有する記録装置であればこれに限るものではなく、光ディスクや半導体メモリ等のリムーバブルな記録媒体などを含め、さまざまなものが適用できる。
【００２９】
投影像記憶部２３に記憶された投影データは、これと接続された再構成手段としての再構成計算用計算機２４に供給される。再構成計算用計算機２４では入力された投影データより、内部構造データを再構成計算し、再構成された内部構造データは、投影像記憶部２３あるいは他の記録媒体に記憶されると共に、図示しない表示メモリを介して表示手段である再構成結果表示装置２５に入力され、ＣＲＴモニタ等のディスプレイに表示される。この再構成計算用計算機２４は、入力される投影データを収集して内部構造データを再構成できる演算処理能力があればよく、制御操作卓２２の制御手段と共用でもよい。また、再構成結果表示装置２５の表示手段は制御操作卓２２の表示手段と共用であってもよい。
【００３０】
以上のような構成により、被検査体７の内部構造データが再構成結果表示装置２５に得られ内部構造が表示され、微小な電子部品素子等の被検査体内部のひび割れや断線などの欠陥の有無を視覚的に確認することができる。
【００３１】
図７に、上述したＸ線断層撮像装置を用いて、螺子を被検査体として、条件を変えて撮像したときの各投影像の例を示す。
【００３２】
本例においては、垂直に設置されている軸受け４の回転に伴って姿勢を変える被検査体７の投影像が非破壊検査の必要な被検査体垂直方向の幅における全水平方向断面において全て欠けることなく求められることが望まれる。投影像の拡大率を増大させるには被検査体７の位置をＸ線源１の焦点位置に近づける、またはＸ線二次元検出器２をＸ線源１の焦点位置より遠ざけることが必要であるが、被検査体７の投影像幅がＸ線二次元検出器２の検出領域の幅よりも大きくなる場合があり（図７Ａ）、逆に、被検査体７の投影像幅がＸ線二次元検出器２の検出領域幅よりも小さくするようにしては、所望の拡大率が得られないこととなる（図７Ｂ）。
【００３３】
図３は、本例のＸ線断層撮像方法の概念を説明するための図である。被検査体７の投影像の左端（Ｘ線源１からＸ線二次元検出器２の方向を見て左）が映るよう、Ｘ線二次元検出器２を旋回及び移動させ２ａまたは２ｂに示す位置に、さらにもしくは被検査体７を回転させる軸受け４を４ａに示す位置にＹ軸駆動機構６により移動せしめることによって被検査体７を７ａの位置に移動するとともに、Ｘ線源１を被検査体７に近づけるなどしてＸ線二次元検出器２に被検査体７のＸ線焦点を通り被検査体７回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の２線を含む面で略２等分した左側のみが映るよう拡大率を調整して、被検査体７の左投影像（図７Ｃ）を撮像する。この時の画像を左画像と記す。
【００３４】
同様に、被検査体７の投影像の右端（Ｘ線源１からＸ線二次元検出器２の方向を見て右）が映るよう、Ｘ線二次元検出器を旋回及び移動させ２ｃまたは２ｄに示す位置に、さらに軸受け４を４ｂに示す位置に移動して被検査体７を７ｂの位置に移動し、Ｘ線二次元検出器２に被検査体７のＸ線焦点を通り被検査体７回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の２線を含む面で略２等分した右側のみが映るよう拡大率を調整して、Ｘ線二次元検出器２に被検査体７の右投影像（図７Ｄ）を撮像する。この時の画像を右画像と記す。
【００３５】
そして、Ｘ線二次元検出器２に得られた左画像及び右画像を画像合成し、合成した広幅な拡大投影像（図７Ｅ）の画像を軸受け４の回転によって姿勢を変えられる被検査体７の撮像時の回転角度と対応させて投影像記憶部２３に保存し、再構成計算用計算機２４により、内部構造データの再構成計算を行なう。
【００３６】
図４、図５を参照して、被検査体を移動したときの、Ｘ線二次元検出器２の旋回量（傾斜角度）の算出方法について説明する。図５に示すように、まずＹ軸駆動機構６により被検査体７を７ａの位置へ中心線よりΔｓだけ移動する。Ｘ線源Ｏから被検査体の回転軸を通る直線が、Ｘ線二次元検出器の受光面と垂直になるように、Ｘ線二次元検出器回転駆動機構１５によりＸ線二次元検出器２を、図４の２ｇの位置に角度θ０だけ旋回傾斜させる。このときの、Ｘ線焦点Ｏから被検査体回転中心軸までのＸ軸方向の距離をｄＯＦとする。
【００３７】
Ｘ線二次元検出器に被検査体７のＸ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の２線を含む面で略２等分した左側が投影され、左画像が撮像されるが、この時、移動距離Δｓとして、この例では合成を容易とするため、被検査体の回転軸がＸ線二次元検出器に映るような値を選び、Δｓが決まると角度θ０はｔａｎ−１（Δｓ／ｄＯＦ）として決定する。
【００３８】
被検査体の右画像においても、左画像の撮像と同様の要領で、被検査体を７ｂの位置へ中心線よりΔｓだけ移動し、Ｘ線二次元検出器２を、図４の２ｈの位置に角度θ０だけ旋回傾斜させ、被検査体７のＸ線焦点を通り被検査体７回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の２線を含む面で略２等分した右側を撮像して右画像を得る。
【００３９】
各角度変位での被検査体の左画像、右画像の投影像を撮像するにあたり、左画像の撮像の初期角度位相０°の位置は、例えばＸ線源Ｏから７ａへ移動後の被検査体の中心を結ぶ直線の検出器側、７ｃとし、同様に右画像の初期角度位相０°の位置を７ｄとする。この図４例の場合、Ｘ線二次元検出器２に得られる投影像の拡大率は後述する図７Ｂの例の約２倍になる。
【００４０】
例えば、図７Ｂにおいて、Ｘ線二次元検出器２の検出面の大きさ（１５３６（幅）×１９２０（高さ））、１画素の大きさが１３０μｍとすると、検出面の幅は、１５３６×０．１３＝２００ｍｍ。螺子の最大幅が１０ｍｍとすると、２００／１０＝２０、つまり拡大率は約２０倍である。
Ｘ線二次元検出器２をずらし、その重なりが１００画素として合成した場合の画像の幅は、（１５３６×２）−１００＝２９７２、つまり合成によって（２９７２×１９２０）の大きさの画像が得られ、その画像の幅は、２９７２×０．１３＝３８６ｍｍである。
したがって、３８６／１０＝３８．６、約３９倍にまで拡大することが可能となり、図７Ｂの約２倍の拡大率が得られる。
【００４１】
以上述べたように、Ｘ線二次元検出器２を回転基台３の移動方向及び移動距離に応じてＸ線二次元検出器２を適切な角度回転させることで、Ｘ線二次元検出器２に被検査体７に部分的にＸ線を照射して撮像した部分投影像群を得、この部分投影像を基に各角度変位の幅広の拡大投影像を合成し、再構成計算により拡大内部構造データを算出することができ、この図４例の場合は、概算で図７Ｂの約２倍の拡大率となる。したがって、従来の装置を流用してより微小な電子部品素子等被検査体内部のひび割れや断線などの欠陥の有無を視覚的に確認することができる。
【００４２】
また、Ｘ線二次元検出器２を旋回傾斜させるだけで被検査体の部分投影像が得られるので、Ｘ線二次元検出器２の可動範囲を最小限に抑えることができ、Ｘ線断層撮像装置の大きさを変えることなく約２倍の拡大率の投影像を得ることができる。
【００４３】
図６に、本発明の他の実施の形態の例を示す。まず、被検査体をＹ軸駆動機構６により７ａの位置へ移動させ、Ｘ線二次元検出器２をＸ線二次元検出器回転駆動機構１５及びＹ’軸駆動機構１６により２ｂの位置に旋回移動させる。このときの位置２ｂは、図４の例と同じように、Ｘ線二次元検出器２を傾斜させ、Ｘ線焦点Ｏから移動後の被検査体７の回転軸を通る直線とＸ線二次元検出器２が垂直となるようにする。そして、被検査体の部分投影像を撮像した後、更にその旋回傾斜角度を保持したままＸ線二次元検出器を移動させた位置２ａで被検査体の部分投影像を撮像し、これら投影像から拡大画像１を合成する。
【００４４】
次いで、被検査体を初期垂線に関して位置７ａと線対称の７ｂの位置へ移動させ、この移動に応じてＸ線二次元検出器を位置２ｃに移動、旋回傾斜させる。このときの位置２ｃは、図４の例と同じように、Ｘ線二次元検出器２を傾斜させ、Ｘ線焦点Ｏから移動後の被検査体７の回転軸を通る直線とＸ線二次元検出器２が垂直となるようにする。そして、被検査体の部分投影像を撮像した後、更にその旋回傾斜角度を保持したままＸ線二次元検出器を移動させた位置２ｄで被検査体の部分投影像を撮像し、これら投影像から拡大画像２を合成する。
【００４５】
そして、前記拡大画像１と拡大画像２より、更に広幅な拡大画像を合成し、再構成計算により拡大内部構造データを算出する。この図６の場合、被検査体の左側及び右側についてさらに分割して投影像を撮像しているので、拡大率は図７Ｂの約４倍となる。このように、Ｘ線二次元検出器２を回転基台３の移動方向及び移動距離に応じて適切な角度回転させるるとともに、その角度を保ったまま直線移動させることで、Ｘ線二次元検出器２上に被検査体７に対し部分的にＸ線を照射して撮像した部分投影像群を得、各部分投影像を基に各角度変位の幅広の拡大投影像を合成し、再構成計算により図７Ｂの投影像を用いるより約４倍の拡大内部構造データを算出することができる。
【００４６】
また、部分投影像を撮像するのに、Ｘ線二次元検出器２を、回転基台３の移動方向及び距離に応じて適切な角度回転させた後にその角度を保持したまま直線移動させるようにしたので、Ｘ線二次元検出器２の可動範囲を最小限に抑えることができ、Ｘ線断層撮像装置を大型化することなく従来比約４倍の拡大率の投影像を得ることができる。
【００４７】
上述投影像の合成は、被検査体、Ｘ線二次元検出器の各位置での撮像後に毎角度位相に行なっても、被検査体、Ｘ線二次元検出器の位置毎に旋回傾斜動作が終了後に行なってもよい。
【００４８】
ここで、広幅の拡大投影像の生成方法について説明する。右画像の各ピクセル値をｆ（ｘ，ｙ）、左画像の各ピクセル値をｇ（ｘ，ｙ）とし、左右画像間のずれ量、すなわち図７Ｅに示される合成した際の重なり量をΔｄ、Ｘ線二次元検出器の１画素当たりの大きさをＰ、拡大画像の各ピクセル値をｈ（ｘ，ｙ）とする。
【００４９】
右画像ｆ（ｘ，ｙ）、左画像ｇ（ｘ，ｙ）の大きさはＸ０，Ｙ０で
【数式１】
2005037158.tif 000003
あるとすると、拡大画像ｈ（ｘ，ｙ）の大きさは、
Ｘ０＋Δｄ／Ｐ，Ｙ０
となる。
【数式２】
2005037158.tif 000004
【００５０】
最も単純な合成方法の一つとしては、
【数式３】
2005037158.tif 000005
【００５１】
この場合、右画像撮像時と左画像撮像時で、特にＸ線の照射強度などが異なる場合に合成する境界面、すなわち画像が重なり合っている部分と重なり合ってない部分との境界面が滑らかに繋がらない恐れがある。したがって、以下のような手法によって右画像と左画像の輝度差を軽減することができる。
【００５２】
右画像、左画像が重なり合っている部分のピクセル値の総和、Ｍｆ，Ｍｇを計算すると、
【数式４】
2005037158.tif 000006
となる。
【００５３】
これらＭｆ、Ｍｇを用い、
【数式５】
2005037158.tif 000007
と計算する方法がある。この他、重なり合っている部分と重なり合ってない部分とを滑らかに結合させる手法は周知技術より種々考えられる。このようにして右画像と左画像とから拡大画像を生成する。
【００５４】
左右画像間のずれ量Δｄの値はＸ線二次元検出器が受光面に対して平行に移動した場合はそのずれ量を計測すればよいが、Ｘ線二次元検出器２が受光面に対し旋回傾斜した場合は、Ｘ線源１、被検査体７の回転軸、Ｘ線二次元検出器２の幾何的位置関係から算出する必要がある。
【００５５】
もしくは、左画像及び右画像の画像合成の際の基準線として、回転基台３に垂直に立てた金属ワイヤーなどからなる基準検査体（ファントム：Ｐｈａｎｔｏｍ）を載置し、各移動位置において撮像された投影像から対応点を見つけ、ずれ量を算出することも可能である。すなわち、基準検査体が右画像のどこに、また左画像のどこに映ったかという情報から、右画像と左画像を重ね合わせる際の重なり量を見つけたら、基準検査体を取り除いて、被検査体を撮像するというものである。
【００５６】
図８は、本例のＸ線断層撮像方法を、図６に示される従来比約４倍の幅広な拡大投影像を得る例に適用した場合のフローチャートである。
【００５７】
まず、被検査体７の左画像を撮像する。Ｘ線二次元検出器を２ｂの位置へとＸ線二次元検出器回転駆動機構１５により旋回傾斜させ、Ｘ線二次元検出器Ｙ’軸駆動機構１６により移動させる（ステップ１）。Ｙ軸駆動機構６により回転基台４に載置された被検査体７を７ａの位置へと移動する（ステップ２）。回転基台３を初期角度位相０°の位置７ｃに合わせ（ステップ３）、各角度変位毎に被検査体７のＸ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の２線を含む面で略２等分した左側のさらに右半分のＮ枚の投影像を撮影する（ステップ４）。これらＮ枚の投影像を投影像１と記す。
【００５８】
次に、Ｘ線二次元検出器２を位置２ａへと移動させ（ステップ５）、再び回転基台３を初期角度位相０°の位置７ｃに合わせ（ステップ６）、各角度変位毎に被検査体７のＸ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の２線を含む面で略２等分した左側のさらに左半分のＮ枚の投影像を撮影する（ステップ７）。これらＮ枚の投影像を投影像２と記す。
【００５９】
次に、Ｘ線二次元検出器２を位置２ｃへと移動、旋回傾斜させ（ステップ８）、回転基台４に載置された被検査体７を７ｂの位置へと移動する（ステップ９）。回転基台４の初期角度位相０°の位置を７ｄの位置に合わせ（ステップ１０）、各角度変位毎に被検査体７のＸ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の２線を含む面で略２等分した右側のさらに左半分のＮ枚の投影像を撮影する（ステップ１１）。これらＮ枚の投影像を投影像３と記す。
【００６０】
さらに、Ｘ線二次元検出器２を位置２ｄへと移動させ（ステップ１２）、再び回転基台４の初期角度位相０°の位置を７ｄの位置に合わせ（ステップ１３）、各角度変位毎に被検査体７のＸ線焦点を通り被検査体回転中心線と垂直に交わる直線及び回転中心線の２線を含む面で略２等分した右側のさらに右半分のＮ枚の投影像を撮影する（ステップ１４）。これらＮ枚の投影像を投影像４と記す。
【００６１】
上述の手順にて得られた各Ｎ枚の、投影像１、投影像２、投影像３、投影像４の計４Ｎ枚からＮ枚の広幅投影像を合成する（ステップ１５）。前記Ｎ枚の広幅投影像から再構成計算により、被検査体の内部構造データを算出する（ステップ１６）。
【００６２】
斯かる本例によれば、被検査体の投影像をより高い拡大率（従来比約４倍）で撮像することが可能となり、より微小な電子部品素子等被検査体内部のひび割れや断線などの欠陥の有無を視覚的に確認することができる。
【００６３】
尚、本例は、Ｙ軸駆動機構６により、被検査体の位置の移動を行なっているが、Ｘ線源１の位置を移動させて同様の位置関係にすることによって撮像することも可能である。
【００６４】
また、右画像と左画像という２種の画像より拡大画像を生成しているが、お互いの画像が重なり合うように回転基台部の位置及びＸ線二次元検出器の位置や角度を調整すれば、例えば、右部、中央部、左部などのように、３枚の投影像から拡大投影像画像を生成し、従来比約３倍の拡大率を得ることも可能である。
【００６５】
さらに、上述例においては、Ｘ線を用いたコンピュータ断層撮像方法及び装置につき説明したが、本発明はＸ線に限らずその他放射線を検査体に照射し、この検査体を透過して撮像される複数の投影像より内部構造データを再構成する方法、およびその方法が用いられる装置に適用することができる。
【００６６】
また、本発明は上述した実施の形態の例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることは勿論である。
【００６７】
【発明の効果】
斯かる本発明によれば、二次元検出手段を回転基台の移動方向及び移動距離に応じて適切な角度旋回傾斜させて被検査体の部分投影像を撮像し、当該複数の部分投影像を合成して広幅の拡大投影像を生成し、それらを再構成計算により内部構造データを算出することにより、被検査体の内部構造をより高い拡大率で観察することが可能となり、より微小な電子部品素子等被検査体内部のひび割れや断線などの欠陥の有無を視覚的に確認することができる効果がある。
【００６８】
また、二次元検出手段を回転基台の移動方向及び移動距離に応じて適切な角度旋回傾斜させ、または傾斜後にその角度を保持したまま直線移動することで、二次元検出器を大きく移動させることなく最小限の動きで被検査体の部分投影像を撮像するようにしたので、限られた空間に巨大な二次元検出器を仮想することができ、装置を大型化することなく広幅な拡大投影像が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンピュータ断層撮像装置の一実施の形態の例であるＸ線断層撮像装置の概略図であり、Ａは上面図、Ｂは側面図である。
【図２】本例のＸ線断層撮像装置の構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態の例の説明に供する線図である。
【図４】本発明の一実施の形態の例の説明に供する線図である。
【図５】図４の要部の拡大図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の例の説明に供する線図である。
【図７】被検査体の投影像の例を表す線図である。
【図８】本発明のコンピュータ断層撮像方法の説明に供するフローチャートである。
【符号の説明】
１…Ｘ線管、２…Ｘ線二次元検出器、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｇ，２ｈ…移動後のＸ線二次元検出器の位置、３…回転基台部、３ａ…Ｚ軸駆動機構、４…軸受け、４ａ，４ｂ…移動後の軸受けの位置、５…ＸＹテーブル、６…Ｙ軸駆動機構、７・・・・被検査体、７ａ，７ｂ…移動後の被検査体の位置、７ｃ，７ｄ…移動時被検査体０°位置、８…保持冶具、１０…除振台、１１…シールドカバー、１４…Ｘ線二次元検出器Ｚ’軸駆動機構、１５…Ｘ線二次元検出器回転駆動機構、１６…Ｘ線二次元検出器Ｙ’軸駆動機構、２０…Ｘ線制御部、２１，２６…機構制御部、２２…制御操作卓、２３…投影像記憶部、２４…再構成計算用計算機、２５…再構成結果表示装置
【図１】
2005037158.tif 000008
【図２】
2005037158.tif 000009
【図３】
2005037158.tif 000010
【図４】
2005037158.tif 000011
【図５】
2005037158.tif 000012
【図６】
2005037158.tif 000013
【図７】
2005037158.tif 000014
【図８】
2005037158.tif 000015