(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、このＸ線源に対してその光軸上に対向配置されたＸ線検出器と、そのＸ線検出器とＸ線源の間に配置された試料ステージと、その試料ステージをＸ線光軸方向およびそれに直交する面上で移動させる駆動機構と、上記Ｘ線検出器の出力に基づく試料のＸ線透過像を表示する表示器を備えたＸ線透視撮影装置において、
上記試料ステージに試料を加熱および／または冷却するための加熱および／または冷却手段を備えるとともに、上記表示器の画面上での試料のＸ線透過像の移動量を算出する画像移動量演算手段と、その画像移動量演算手段による算出結果を用いて、上記表示器の画面上での試料のＸ線透過像の移動を打ち消すように上記駆動機構を制御する駆動制御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】
上記画像移動量演算手段が、所定の微小時間ごとの画素情報の相互相関関数を用いて画像の移動量を算出す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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非破壊検査などに用いられる産業用の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線源からのＸ線の光軸上にＸ線検出器を対向配置するとともに、その間に被写体となる試料を保持する試料ステージを配置し、Ｘ線検出器の出力を画素情報として試料ステージに保持された試料のＸ線透視像を表示器に表示するように構成されている。また、この構成において、通常、Ｘ線源、Ｘ線検出器および試料ステージのうち、いずれか２つをＸ線の光軸方向に移動させることによって撮影倍率を変化させる機能を備えるとともに、試料ステージをＸ線光軸に直交する面内で移動させて、Ｘ線検出器に対する試料の位置決め、つまり表示器の画面上での試料像の位置決めを行う機能を備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えばある種の半導体装置においては、加熱状態におけるＸ線透視像を観察する必要のあるものがあり、このような要求に対しては、試料ステージにヒータを内蔵させる等によって試料ステージに保持されている試料を所要温度に加熱する機能を持たせる必要がある。
【０００４】
ここで、試料ステージに上記のような試料の加熱機能や、あるいは冷却機能を設けた場合、その加熱ないしは冷却機能を駆動することにより、試料ステージの熱膨張ないしは収縮により試料が移動し、表示器の画面上での試料像の位置が変化する。特に、高い撮影倍率に設定している場合にはその移動量が大きく、高撮影倍率のもとに加熱過程での試料のＸ線透視像を観察する必要のある場合には、観察中に試料ステージを絶えず移動させる必要があって、その作業は極めて面倒であるという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、試料ステージに試料の加熱および／または冷却機能を設けたＸ線透視撮影装置において、その加熱および／または冷却機能により試料を加熱ないしは冷却しても、表示器の画面上での試料像の移動を防止することのできるＸ線透視撮影装置の提供を目的としている。
【０００６】
【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、このＸ線源に対してその光軸上に対向配置されたＸ線検出器と、そのＸ線検出器とＸ線源の間に配置された試料ステージと、その試料ステージをＸ線光軸に直交する面上で移動させる駆動機構と、上記Ｘ線検出器の出力に基づく試料のＸ線透過像を表示する表示器を備えたＸ線透視撮影装置において、上記試料ステージに試料を加熱および／または冷却するための加熱および／または冷却手段を備えるとともに、上記表示器の画面上での試料のＸ線透過像の移動量を算出する移動量演算手段と、その移動量演算手段による算出結果を用いて、上記表示器の画面上での試料のＸ線透過像の移動を打ち消すように上記駆動機構を駆動制御する駆動制御手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項１）。
【０００７】
ここで、本発明においては、上記画像移動量演算手段による画面上での試料のＸ線透過像の移動量の算出手法として、所定の微小時間ごとの画素情報の相互相関関数を用いる手法を好適に採用することができる（請求項２）。
【０００８】
本発明は、試料ステージに加熱手段または冷却手段、もしくはその両方を設けて試料を加熱ないしは冷却した状態でそのＸ線透視像を観察できるように構成したＸ線撮影装置において、画面上での試料のＸ線透視像の移動量を刻々と算出し、その算出結果に基づいて試料ステージの駆動機構を自動制御することにより、所期の目的を達成するものである。
【０００９】
すなわち、試料ステージに保持されている試料を加熱もしくは冷却することに起因する試料のＸ線透視像の移動を、試料そのものの移動量をセンサで計測したり、あるいは試料ステージの温度計測により間接的に計測するのではなく、画面上での試料のＸ線透視像自体の移動量を算出し、その算出結果に基づいて試料ステージの駆動機構を制御することにより、撮影倍率の大小の影響を受けることなく、制御の誤差を可及的に少なくして試料ステージの膨張／収縮に伴うＸ線透視像の移動を防止することができる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明のように、画面上での試料のＸ線透視像の移動量の算出を、微小時間ごとの画素情報の相互相関関数を用いた演算によって行うことにより、試料のＸ線透視像の重心位置の刻々の移動量を正確に知ることができ、試料のＸ線透視像のエッジ部分の移動量を求める手法等に比して、画像の鮮明度などの影響を受けることがなく、画面上でのＸ線透視像の移動を確実に防止することができる。
【００１１】
【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り、図２はその試料ステージ３の要部拡大断面図である。
【００１２】
Ｘ線源１はそのＸ線光軸を水平に向けて配置されており、そのＸ線光軸上にＸ線源１に対向してＸ線検出器２が配置されている。そして、これらのＸ線源と１とＸ線検出器２の間に、試料Ｗを保持するための試料ステージ３が配置されている。
【００１３】
Ｘ線源１は装置フレーム１０に固定されており、Ｘ線検出器２は検出器駆動機構４によってＸ線光軸方向（ｘ方向）に移動可能に構成され、また、試料ステージ３は、試料ステージ駆動機構５によって、上記と同じくＸ線光軸方向（ｘ方向）のほか、そのｘ方向に直交する面上で互いに直交するｙ方向およびｚ方向にそれぞれ移動可能に構成されている。検出器駆動機構４は１つのモータ（図示せず）を駆動源としており、ドライバ４ｘから供給される駆動信号によって動作する。また、試料ステージ駆動機構５は、ｘ，ｙ，ｚ軸に対応する３つのモータ（いずれも図示せず）を駆動源とし、これらの各モータに対応して設けられているドライバ５ｘ，５ｙ，５ｚからそれぞれ供給される駆動信号によって、対応する軸ごとに動作する。
【００１４】
試料ステージ３はヒータ３１および温度センサ３２を内蔵しており、ヒータ３１の温度は、試料Ｗに近接して配置された温度センサ３２による検出信号を入力する温度調節回路３１ａによって、所要温度に制御される。また、試料ステージ３上に保持された試料Ｗには保温用の蓋３３が被せられる。
【００１５】
Ｘ線検出器２の出力は、画像取込回路６を介して制御装置７の画像処理部７１に取り込まれ、この画像処理部７１では、Ｘ線検出器２からの各画素情報を用いてＸ線透視像を構築し、表示器８に表示する。
【００１６】
制御装置７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従って動作するのであるが、この図１においては、そのプログラムが有する主要な機能ごとにブロック図で表しており、上記した画像処理部７１のほか、検出器駆動制御部７２、試料ステージ駆動制御部７３、試料温度設定部７４、および画像移動量演算部７５を有している。
【００１７】
検出器駆動制御部７２および試料ステージ駆動制御部７３は、制御装置４に接続されている操作部９の操作により動作し、オペレータが操作部９の所要のスイッチないしはキーを操作することにより、それに対応してＸ線検出器２をｘ方向に、あるいは試料ステージ３をｘ，ｙ，ｚ方向にそれぞれ移動させるための制御信号をそれぞれドライバ４ｘ，５ｘ，５ｙおよび５ｚに出力する。また、試料温度設定部７４は、同じく操作部９の操作によって設定された試料加熱温度に従い、温度調節回路３１ａに対して制御信号を供給する。
【００１８】
画像移動量演算部７５は、操作部９の操作により試料ステージ３およびＸ線検出器２を移動させていない状態において、画像取込回路６を介して刻々と取り込んだＸ線検出器２からの画素データを、所定の微小時間ごとに相互相関関数を算出することによって、表示器８の試料像の刻々の移動量を算出する。
【００１９】
すなわち、試料ステージ３に内蔵しているヒータ３１を駆動して試料Ｗを加熱し、あるいは加熱後の放冷により試料ステージ３の温度が変化すると、試料ステージ３の熱膨張または収縮により、試料Ｗがｚ方向に移動する。この移動により、表示器８の試料ＷのＸ線透視像も同方向に移動する。表示器８の画像における各画素の座標を（ｙi ，ｚj ）とし、ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍとしたとき、画像移動量演算部７５では、Ｘ線検出器２からの画素データを一定の微小時間ごとに取り込み、その取り込みごとに、先に取り込んだ各画素の輝度データＩM1（ｙi ，ｚj ）と後に取り込んだ各画素の輝度データＩM2（ｙi ，ｚj ）の相互相関関数を演算する。この相互相関関数は、
【００２０】
【数１】
0004484012.tif 000002
【００２１】
で表され、グラフで表すと図３に示す通りとなる。この相互相関関数のピーク位置ｄ0 は、表示器８の画面上での試料のＸ線透視像の重心位置のｚ方向への移動量を正確に表す。このピーク位置の算出に際しては、ピーク位置近傍の３点もしくは５点のデータをもとに補間演算を行うことで、このピーク位置の空間分解能を画素分解能以上に高くすることが可能となり、極めて厳密に画面上での試料像の移動量を算出することができる。
【００２２】
そして、このように画面上での試料像のｚ方向への移動量を刻々と求めるごとに、その求めた結果を試料ステージ駆動制御部７３にフィードバックし、ドライバ５ｚに制御信号を供給して試料台ステージ３をｚ方向に移動させる。この動作により、表示器８の画面上での試料ＷのＸ線透視像はｚ方向に常に静止した状態となり、ヒータ３１の駆動による試料ステージ３の熱膨張／収縮に起因して試料Ｗが移動しても、その移動を打ち消すように試料ステージ３が移動し、画面上での試料ＷのＸ線透視像は静止状態を保つ。
【００２３】
なお、画面上での試料ＷのＸ線透視像の移動量の算出に当たり、前記した例に代えて、一定の微小時間を挟んでその前後に取り込んだ画素の輝度データＩM1，ＩM2を、各ｚ位置においてｙ方向に加算したプロファイルで相互相関関数を求めてもよい。この場合の関数は、各画素の座標を前記した通りに定義したとき、
【００２４】
【数２】
0004484012.tif 000003
【００２５】
となり、そのピーク位置を求めることにより、画面上での試料ＷのＸ線透視像の移動量ｄ0 を同様にして求めることができる。この場合、前記した例に比べてやや精度は劣るが、計算に要する時間を短縮できるという利点がある。
【００２６】
また、以上の実施の形態においては、試料ステージ３内にヒータ３１を内蔵して試料Ｗを加熱する場合の例について述べたが、加熱の手段としてはこのようなヒータ３１の内蔵に限らず、温風を吹き付ける方法などの他の方法を採用し得ることは勿論であり、また、本発明は、試料Ｗを加熱する他、試料Ｗの冷却手段を設けた場合においても、その冷却による試料ステージ３の収縮、あるいは冷却後の自然の温度上昇時における膨張による試料ステージ３の膨張に対しても、全く同様に対処して試料ＷのＸ線透視像の移動を防止し得ることは言うまでもない。
【００２７】
更に、以上の実施の形態においては、Ｘ線源１とＸ線検出器２を水平方向に配置した例を示したが、鉛直方向に配置した装置にも本発明を等しく適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、試料ステージに試料の加熱および／または冷却機能を備えたＸ線透視撮影装置において、表示器の画面上での試料のＸ線透視像の移動量を算出するとともに、その算出結果に基づいて、画面上での試料のＸ線透視像の移動を打ち消すように試料ステージの駆動機構に対して制御信号を供給するので、試料の加熱ないしは冷却時における試料ステージの熱膨張ないしは収縮によって試料が変位しても、その変位を打ち消すように試料ステージが自動的に移動し、試料のＸ線透視像の移動を防止することができる。
【００２９】
また、請求項２に係る発明のように、試料のＸ線透視像の移動量の算出を、所定の微小時間ごとの画素情報の相互相関関数を用いて行うことにより、試料像の重心位置の移動量を正確に求めることができ、試料像のエッジ等の移動等からその移動量を算出する場合に比して、画像の鮮明度等の影響を受けることがないという利点がある。
【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】図１における試料ステージ３の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における画像移動量演算部７５による微小時間間隔で取り込んだ画素データの相互相関関数の計算結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線検出器
３  試料ステージ
３１  ヒータ
３１ａ  温度調節回路
３２  温度センサ
４  検出器駆動機構
４ｘ  ドライバ
５  試料ステージ駆動機構
５ｘ，５ｙ，５ｚ  ドライバ
６  画像取込回路
７  演算装置
７１  画像処理部
７２  検出器駆動制御部
７３  試料ステージ駆動制御部
７４  試料温度設定部
７５  画像移動量演算部
８  表示器
９  操作部
【図１】
0004484012.tif 000004
【図２】
0004484012.tif 000005
【図３】
0004484012.tif 000006