(57)【要約】【課題】Ｘ線二次元検出器に得られる投影像の明度を低下させることなく、撮像時間を短縮する。【解決手段】Ｘ線二次元検出器２に対し、被検査体７の撮像時（静止時）には長いパルス幅（期間）の第１のパルス領域、被検査体７の回転時には短いパルス幅（期間）の第２のパルス領域となるよう同期信号発生部２６から同期信号を送り、Ｘ線二次元検出器２による投影像の撮像を制御するようにした。そして、Ｘ線二次元検出器２で各角度位相の投影像を撮像し、得られた投影像より内部構造データの再構成計算を行うようにした。【選択図】図４
2009257791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
同期信号に含まれるパルスに基づいて被検査体の透過Ｘ線を検出する二次元検出手段と、
第１のパルス領域と、前記第１のパルス領域より短い第２のパルス領域を、交互に含む同期信号を発生させる同期信号発生部と、
前記二次元検出手段が前記同期信号の前記第１のパルス領域の間に検出した透過Ｘ線による投影像を記憶する投影像記憶部と、
前記同期信号の前記第２のパルス領域と同期した回転制御信号を生成する回転制御手段と、
前記Ｘ線源のＸ線焦点と前記二次元検出手段との間に配置され、前記回転制御部で生成された回転制御信号に基づいて、前記被検査体を載置して前記Ｘ線焦点から前記二次元検出手段の初期位置における検出面に降ろした垂線に直交する回転軸を中心に、設定された角度変位で回転する回転手段と、
を含むＸ線断層撮像装置。
【請求項２】
前記同期信号の第２のパルス領域の長さは、前記設定された角度変位と前記回転手段の回転速度により算出される、当該回転手段が前記角度変位を回転するのに要する時間に基づいて決定される
請求項１に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項３】
前記二次元検出手段が検出した透過Ｘ線による投影像を記憶する投影像保持部、をさらに含み、
前記二次元検出手段は、前記同期信号の第１のパルス領域において検出した透過Ｘ線による投影像を前記投影像保持部に一時的に記憶させ、前記回転手段が前記同期信号の第２のパルス領域において前記角度変位分回転しているとき、前記投影像保持部に記憶させた投影像を前記投影像記憶部に出力するとともに、前記同期信号の第２のパルス領域において検出した透過Ｘ線による投影像を消去する
請求項２に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項４】
前記投影像撮像部に記憶された各角度位相の投影像から前記被検査体の内部構造データを再構成する再構成手段、をさらに含む
請求項３に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項５】
前記同期信号の第１のパルス領域は複数の副パルス領域から構成され、前記複数の副パルス領域の長さの合計が、前記二次元検出手段で必要とされる露光時間以上である
請求項１に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項６】
Ｘ線源と、同期信号に含まれるパルスに基づいて被検査体の透過Ｘ線を検出する二次元検出手段と、前記Ｘ線源のＸ線焦点と前記二次元検出手段との間に配置され、前記回転制御部で生成された回転制御信号に基づいて、前記被検査体を載置して前記Ｘ線焦点から前記二次元検出手段の初期位置における検出面に降ろした垂線に直交する回転軸を中心に、設定された角度変位で回転する回転手段とを含み、各角度位相毎に投影像を撮像するＸ線断層撮像装置によるＸ線断層撮像方法であって、
第１のパルス領域と、前記第１のパルス領域より短い第２のパルス領域を、交互に含む同期信号を発生するステップと、
前記二次元検出手段が前記同期信号に含まれる前記第１のパルス領域及び前記第２のパルス領域に基づいて、前記被検査体の透過Ｘ線を検出するステップと、
前記同期信号の前記第２のパルス領域と同期した回転制御信号に基づいて前記回転手段が前記設定された角度変位を回転するステップと、
前記同期信号の前記第１のパルス領域の間に、前記二次元検出手段によって検出された透過Ｘ線による投影像のみを記憶するステップと、
を含むＸ線断層撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等を用いて被検査体の内部構造データを検査するＸ線断層撮像装置及びＸ線断層撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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。その手法の一つとして、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、Ｘ線源からＸ線焦点を経て被検査体に円錐形状（コーンビーム状）に照射されて当該被検査体を透過したＸ線を検出するＸ線二次元検出器と、Ｘ線源とＸ線二次元検出器との間に設けられ、Ｘ線焦点からＸ線二次元検出器の検出面に降ろした垂線に直交する回転軸を中心に、被検査体が載置された状態で設定に基づく角度変位で回転基台部を有する。このようなＸ線断層撮像装置において、Ｘ線源より被検査体にＸ線を照射し、被検査体の透過Ｘ線投影像をＸ線二次元検出器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（投影データ）として処理する。そして、これら複数の画像データから内部構造データを再構成することによって、被検査体内部の検査及び観察等を行いやすくする。
【０００４】
半導体素子等の微小部品を検査する産業用Ｘ線断層撮像装置においては、上記のとおり、一般にコーンビーム状のＸ線が用いられる。このコーンビーム状のＸ線は、焦点サイズが小さいほど透過Ｘ線投影像の拡大によるエッジ（端部）のボケが抑えられるので、Ｘ線二次元検出器により精細な投影像（断層撮像画像）が得られる。近年、Ｘ線の焦点サイズがミクロン単位あるいはそれ以下のマイクロフォーカスＸ線源に関して、従来の密封型Ｘ線管に代わり、開放型Ｘ線管の開発が進められている。この開放型Ｘ線管は、焦点サイズが非常に小さいため、解像度が高くボケの無い鮮明な画像を得ることができる。また、その構造上、被検査体をＸ線焦点の近くに配置することができ、拡大倍率が高いなどの特徴がある。
【０００５】
例えば、限られた空間を持つ装置内に載置されたＸ線二次元検出器を用いて、Ｘ線源を中心とする円筒面に沿ってＸ線二次元検出器を旋回させ、投影像の輝度の減衰を抑えつつ、投影像の拡大率を向上させるＸ線断層撮像装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−１０１２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載されたような産業用のＸ線断層撮像装置は、高解像度な投影像が求められていることから、Ｘ線源から照射されるＸ線の焦点サイズが非常に小さく、かつ、拡大率の大きな投影像が得られるよう設計されている。
【０００７】
しかし、一般に焦点の小さいＸ線の輝度は低いので、Ｘ線二次元検出器に得られる投影像は暗いものとなってしまう。そのため、Ｘ線二次元検出器に対し一定時間以上の透過Ｘ線の露光が必要とされ、その間、Ｘ線二次元検出器に投影された像がぶれないよう被検査体が固定されている必要がある。
【０００８】
また、投影像の拡大率が大きい場合、Ｘ線焦点から被検査体までの距離が近く、それと比べてＸ線焦点からＸ線二次元検出器までの距離が遠くかつ広がりを持つため、Ｘ線二次元検出器で捕獲されるＸ線の輝度が低くなり、その結果、投影像が暗くなる。そのため、Ｘ線二次元検出器に対し一定時間以上の露光が必要とされ、その間、Ｘ線二次元検出器に投影された像がぶれないように被検査体が固定される必要がある。
【０００９】
このように、Ｘ線断層撮像装置における各角度位相の投影像の撮像（断層撮像工程）において、鮮明な投影像を得るためには一定時間以上の露光が必要であり、その間つまり投影像を撮像中は、Ｘ線二次元検出器に投影された像がぶれないよう被検査体（回転基台）が静止していることが望まれる。
【００１０】
現在、断層撮像工程において、まずＸ線源から出射されたＸ線が被検査体を介してＸ線二次元検出器に連続して照射される。そして、Ｘ線二次元検出器が、一定間隔かつ一定の長さのパルスを持つ同期信号に同期して、撮像した投影像の画像データを外部に出力している。
【００１１】
図１は、従来技術における、図示しない同期信号発生部からＸ線二次元検出器に供給される同期信号と、被検査体の状態を示したタイミングチャートである。図中（Ａ）は同期信号、（Ｂ）は検出面への露光、（Ｃ）は被検査体、（Ｄ）は投影像の取り込みのそれぞれの状態を示している。
【００１２】
図１（Ａ）に示すように、従来の同期信号は、ハイレベル（オン）の幅Ｈ１のパルスとローレベル（オフ）の幅Ｌ１のパルスが規則的に交互に繰り返され、全体として幅Ｈ１のパルスと幅Ｌ１のパルスの組合せが繰り返されている。この例では、ハイレベルの幅Ｈ１のパルスとローレベルの幅Ｌ１のパルスを合わせた長さは、例えば約１０００ｍｓｅｃとしてある。
【００１３】
従来、同期信号がハイレベルな幅Ｈ１のパルスとローレベルな幅Ｌ１のパルスの規則的な繰り返しで構成されていること、及び、撮像中は被検査体を静止させておく必要があることから、以下のような撮像工程が実施されていた。
【００１４】
まず、同期信号発生部からＸ線二次元検出器に１つ目のハイレベルな幅Ｈ１のパルスが供給された時（図１（Ａ））、Ｘ線二次元検出器は幅Ｈ１のパルスの立ち上がりを検出して検出面への露光を実施する（図１（Ｂ））。
【００１５】
そして、Ｘ線二次元検出器は、ハイレベルな幅Ｈ１のパルスの立ち下がりを検出すると検出面への露光を終了し、初期角度位相における被写体の投影像の画像データを図示しないメインメモリ等に一時記憶する。
【００１６】
続いて、上記メインメモリ等に一時記憶した投影像の画像データを図示しない記憶装置（投影像記憶部）に取り込んで保存する（図１（Ｄ））。この記憶装置はハードディスク等の不揮発性の記憶手段によって構成される。
【００１７】
投影像記憶部への取り込みと並行して、ローレベルな幅Ｌ１のパルスの後に２つ目のハイレベルな幅Ｈ１のパルスがＸ線二次元検出器へ供給されるともに、回転制御信号が被検査体を載置した回転基台に供給される。当該回転基台のモータは回転制御信号に応じて動作し、初期角度位相から所定角度変位だけ回転した第２の角度位相へ被検査体を移動させる（図１（Ｃ））。このように、この被検査体を載置する回転基台が回転している間も、Ｘ線二次元検出器には２つ目のハイレベルな幅Ｈ１のパルス，ローレベルな幅Ｌ１のパルスが供給され、Ｘ線二次元検出器は検出面への露光を実施して投影像の画像データをメインメモリに一時記憶する。
【００１８】
しかし、ここでの露光で得られた投影像は、被検査体が回転中のためぶれが大きく再構成用の画像には使用できない。そのため、２つ目のハイレベルな幅Ｈ１のパルスの間に得られた投影像は、投影像記憶部には保存されることなく破棄される。実際には、次の３つ目のハイレベルな幅Ｈ１のパルスの間に得られた投影像の画像データで上書きされる。を、２つ目のハイレベルな幅Ｈ１のパルスの間に得られた投影像の画像データに上書きする。それにより、２つ目のハイレベルな幅Ｈ１のパルスの間に得られた投影像の画像データは保存されない。
【００１９】
次に、Ｘ線二次元検出器は、３つ目のハイレベルな幅Ｈ１のパルスが入力されたことを検出すると、先ほど初期角度位相から所定角度変位だけ回転した第２の角度位相における露光を実行し、メインメモリ等へ一時記憶する。
【００２０】
そして、３つ目のハイレベルな幅Ｈ１のパルスの立ち下がりが検出されると、回転基台を第３の角度位相へと回転させるとともに、第２の角度位相における投影像の画像データを投影像記憶部に取り込む。このように、Ｘ線二次元検出器が、設定された各角度位相における投影像の取り込み処理を繰り返す。この一連の処理を、被検査体の再構成に必要とされる枚数分の投影像の画像データを取得するまで行い、全投影像の画像データを再構成して被検査体の内部構造データを得る。
【００２１】
しかし、被検査体の回転中に撮像された投影像の画像データは被検査体が静止していないため破棄せねばならず、それにより、一つの角度位相における投影像の撮像には同期信号のパルス幅（Ｈ１及びＬ１）の二倍の時間を要していた。一方、露光時間は同期信号のパルス幅に依存するため、規則的に一定間隔で繰り返されるパルスのパルス幅の短縮は撮像時間の短縮に大変有効である反面、Ｘ線の露光不足による投影像の明度の低下を招くという問題がある。
【００２２】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、Ｘ線二次元検出器に得られる投影像の明度を低下させることなく、撮像時間を短縮することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一側面のＸ線断層装置は、Ｘ線源と、同期信号に含まれるパルスに基づいて被検査体の透過Ｘ線を検出する二次元検出手段と、第１のパルス領域と、前記第１のパルス領域より短い第２のパルス領域を、交互に含む同期信号を発生させる同期信号発生部と、前記二次元検出手段が前記同期信号の前記第１のパルス領域の間に検出した透過Ｘ線による投影像を記憶する投影像記憶部と、前記同期信号の前記第２のパルス領域と同期した回転制御信号を生成する回転制御手段と、前記Ｘ線源のＸ線焦点と前記二次元検出手段との間に配置され、前記回転制御部で生成された回転制御信号に基づいて、前記被検査体を載置して前記Ｘ線焦点から前記二次元検出手段の初期位置における検出面に降ろした垂線に直交する回転軸を中心に、設定された角度変位で回転する回転手段と、を含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明の一側面のＸ線断層撮像方法は、Ｘ線源と、同期信号に含まれるパルスに基づいて被検査体の透過Ｘ線を検出する二次元検出手段と、前記Ｘ線源のＸ線焦点と前記二次元検出手段との間に配置され、前記回転制御部で生成された回転制御信号に基づいて、前記被検査体を載置して前記Ｘ線焦点から前記二次元検出手段の初期位置における検出面に降ろした垂線に直交する回転軸を中心に、設定された角度変位で回転する回転手段とを含み、各角度位相毎に投影像を撮像するＸ線断層撮像装置によるＸ線断層撮像方法である。すなわち、第１のパルス領域と、前記第１のパルス領域より短い第２のパルス領域を、交互に含む同期信号を発生するステップと、前記二次元検出手段が前記同期信号に含まれる前記第１のパルス領域及び前記第２のパルス領域に基づいて、前記被検査体の透過Ｘ線を検出するステップと、前記同期信号の前記第２のパルス領域と同期した回転制御信号に基づいて前記回転手段が前記設定された角度変位を回転するステップと、前記同期信号の前記第１のパルス領域の間に、前記二次元検出手段によって検出された透過Ｘ線による投影像のみを記憶するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明の一側面においては、被検査体の投影像の撮像時には被検査体は静止し、かつ、十分な露光時間を確保でき、被検査体の回転時にはその所要時間による画像データ取得時間の遅延への影響を最小限に抑えることができる。したがって、各角度位相における静止した被検査体の投影像の撮像に要する時間を短縮し、必要な枚数分の画像データの取得を短縮化及び高速化できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、Ｘ線二次元検出手段に得られる投影像の明度を低下させることなく、撮像時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。
【００２８】
以下に述べる実施の形態は、本発明を実施するための好適な形態の具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されている。ただし、本発明は、以下の実施の形態の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限られるものではない。したがって、例えば、以下の説明で挙げる使用材料とその使用量、処理時間、処理順序及び各パラメータの数値的条件等は好適例に過ぎず、また、説明に用いた各図における寸法、形状及び配置関係等も実施の形態の一例を示す概略的なものである。
【００２９】
すなわち、コンピュータ断層撮像装置の中でも広く用いられているＸ線断層撮像装置を例に説明するが、本発明は、Ｘ線その他の放射線等を多方向から物体に照射し、その投影像を撮像した複数の投影データより内部構造データを再構成計算するコンピュータ断層撮像装置に適用することができる。
【００３０】
図２は、本発明のＸ線断層撮像装置の第１の実施の形態の構成例を示す概略図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図を表す。
本実施の形態におけるＸ線断層撮像装置は、大きな要素としてＸ線管１、Ｘ線二次元検出器２、被検査体７を載置する回転基台３を備え、これらが除振台１０に設置されるとともにシールドカバー１１で覆われている。
【００３１】
Ｘ線管１は例えばコーンビーム状のＸ線を発生するＸ線発生装置（Ｘ線源）である。このＸ線管１で発生したＸ線は被検査体７全体もしくは一部に照射される。
【００３２】
Ｘ線管１から照射されるＸ線は、例えば焦点サイズが約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線の焦点サイズは、Ｘ線断層撮像装置の分解能を決定する大きな要素であるため、この数値が小さいほど、より被検査体内部の微少サイズの損傷等を観察でき好ましい。
【００３３】
Ｘ線二次元検出器２は、Ｘ線管１から出射されて被検査体７を透過し検出面に入射するＸ線を検出する。Ｘ線二次元検出器２として、例えばフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）を適用することができ、Ｘ線二次元検出器２は、Ｘ線管１のＸ線焦点から検出面に下ろした垂線が当該検出面の中心に位置するように配置される。Ｘ線二次元検出器２の位置は、Ｘ線二次元検出器駆動機構１４により、左右上下（ＸＹＺ方向）に調節することができる。さらに、Ｘ線二次元検出器回転駆動機構１５により、Ｚ軸に平行な軸を中心にＸ線二次元検出器２を回転させることができる。
【００３４】
ＦＰＤについては、一例として特開平６−３４２０９８号公報（以下、「文献１」という。）に開示されている。文献１に記載されたＦＰＤは、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ものである。この文献１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。その他の方式のＦＰＤの例としては、例えば特開平９−９００４８号公報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などがある。
【００３５】
蛍光の検知手段としては他に、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣ−ＭＯＳ（Complementary-Metal Oxide Semiconductor）センサを用いる方法などもある。このように、本例のＸ線二次元検出器２は、被検査体７の透過Ｘ線を検出し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。
【００３６】
回転基台３は被検査体７を載置するとともに、その被検査体７を載置した状態で回転する回転手段の一例である。以降、回転基台部分を回転させるための図示しないモータ及び後述する軸受け等より構成される回転基台部全体を含めて、回転基台と称する。回転基台部は、回転基台３をその回転軸と平行方向、すなわち図１（Ｂ）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。さらに、Ｙ軸方向に被検査体７を移動させるためのＹ軸駆動機構６を備えている。被検査体７は回転基台上の保持冶具８にて保持、固定されるように構成されている。
【００３７】
上記回転基台３は、空気軸受け４によって支持されており、この空気軸受け４と同軸上には例えば０．２分以下の角度位置決め精度を持つサーボモータ（図示略）が直結されるとともに回転位相検出手段が設けられている。これらサーボモータ及び回転位相検出手段により、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、内部構造データの再構成に必要な投影データの取り込み期間に同期して回転基台３が静止される。
【００３８】
回転基台３を支持する軸受け４の回転軸は、Ｘ線管１の焦点からＸ線二次元検出器２の検出面の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構成するが、これに限られるものではなく、回転基台３を支持し滑らかに回転して要求される微少角度変位の制御が行えるものであればよい。
【００３９】
ＸＹテーブル５は、Ｘ線管１を、軸受け４の回転軸と直交するＸＹ平面上で移動させるものである。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。拡大率を支配する一番上位の要素は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。
【００４０】
除振台１０は、上述した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、Ｘ線照射位置に誤差が生じないよう振動を除去するものである。また、シールドカバー１１は鉛等より構成され、Ｘ線断層撮像装置の外部にＸ線が漏れないよう装置全体を覆うものである。
【００４１】
図３は、図２に示したＸ線断層撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
【００４２】
Ｘ線管１は、上述したように回転基台３上に載置された被検査体７に対してＸ線を照射する。このとき照射されるＸ線の強度、線質等は、Ｘ線制御手段であるＸ線制御部２０を通じて制御操作部２２により制御される。
【００４３】
上記被検査体７を載置する回転基台３の位置、回転角度変位、初期角度位相等は、回転基台３の位置及び動きを制御する機構制御手段（回転制御手段）として機能する機構制御部２１（回転制御部）を通じて、制御操作部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は制御操作部２２からの制御信号により指定された角度変位を所定の回転速度で回転され、その投影像はＸ線二次元検出器２により撮像される。
【００４４】
制御操作部２２は、Ｘ線断層撮像装置を構成する各ブロックの制御及び演算を行うものである。この制御操作部２２は、各ブロックに出力する制御信号を生成したり、演算処理を実行したりする制御部２２Ａと、制御部２２Ａによる制御・演算処理時に作業領域として使用される不揮発性のメモリ２２Ｂと、外部から設定情報などが入力されるインターフェースとしての入力部２２Ｃと、を含むように構成される。制御操作部２２としては、例えば、キーボード等の入力手段及びＧＵＩ（Graphical User Interface）の画面や被写体像の再構成結果等を表示する表示手段が接続された、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）等を適用することができる。
【００４５】
また制御操作部２２は、制御部２２Ａにより、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリ（図示略）に格納されたプログラムに従い、後述するＸ線断層撮像処理の演算・制御等を行う。また、制御操作部２２は、Ｘ線管１より出射されるＸ線のＸ線強度等の情報を表示手段に表示させたり、利用者が入力手段を介して入力部に入力された操作信号に基づいてＸ線制御部２０に対して制御指令を出力したり、回転基台３に対して被検査体７の適切な位置出しのための指令を出力するなどする。また、同期信号発生部２６に対して、同期信号を発生するよう指令を出力したりする。さらに、制御操作部２２は、機構制御部２１を通じてＸ線二次元検出器２に対して指令を出し、旋回角（回転角）及びＸ軸方向への移動等を制御する。
【００４６】
同期信号発生部２６は、Ｘ線二次元検出器２が被検査体７の透過Ｘ線を取り込むための第１のパルス領域と、回転基台３を回転させるための第１のパルス領域より短い第２のパルス領域を、交互に含む同期信号を発生させるものである。発生した同期信号は、Ｘ線二次元検出器２と機構制御部２１に供給される。
【００４７】
機構制御部２１は、同期信号発生部から供給された同期信号から第２のパルス領域を抽出して第２のパルス領域を含む回転制御信号を生成し、回転基台３（モータ）に出力するものである。また、回転基台３が停止していることを示す情報を含む停止信号を、制御操作部２２に供給する。
【００４８】
Ｘ線二次元検出器２は、Ｘ線管１から出射され被検査体７を透過したＸ線を、同期信号に含まれるパルス、すなわち第１のパルス領域又は第２のパルス領域と同期して、捕獲・検出する。Ｘ線二次元検出器２は、投影像を記憶するメモリ２ａ（投影像保持部）を備えており、検出した透過Ｘ線による投影データを投影像保持部２ａに一時的に記憶させておく。この処理を、制御操作部２２から指示された枚数分（各角度位相分）を実行する。そして、Ｘ線二次元検出器２は、この検出した透過Ｘ線の情報を、投影像として投影像記憶手段としての投影像記憶部２３に供給する。なお、この例では、投影像保持部２ａは、メインメモリ等の揮発性のものを想定しているが、不揮発性の記憶手段を適用してもよい。また、Ｘ線二次元検出器２が撮像した投影データを一時的に保存する場所として、制御操作部２２のメモリ２２Ｂを利用してもよい。
【００４９】
投影像記憶部２３は、制御操作部２２の制御部２２Ａからの指示により、Ｘ線二次元検出器２から供給された投影像をディジタル化された投影データとして撮像時の角度位相と対応づけて保存する。さらに、Ｘ線二次元検出器２から供給された投影データを、角度位相だけでなく、撮像時の角度変位、初期角度位相、Ｘ線強度等の情報と対応づけて投影像記憶部２３に保存してもよい。なお、投影像記憶部２３は、投影データを記録できる容量を有するものであればよく、大容量の磁気記録装置、光記録媒体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、さまざまなものを適用することができる。
【００５０】
また、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機能する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被検査体７の内部構造データを再構成計算する。再構成された内部構造データ（再構成データ）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ともに、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、液晶表示装置等のディスプレイに表示される。
【００５１】
なお、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、制御操作部２２と共用でもよい。また、再構成結果表示装置２５は制御操作部２２と接続された表示手段と共用であってもよい。
【００５２】
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生成され、再構成結果表示装置２５に被検査体７の内部構造が表示される。オペレータ（作業者）は、再構成結果表示装置２５に表示された内部構造により、多層膜板や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といった、欠陥の有無及びその状態を視覚的に確認することができる。
【００５３】
次に、図４のタイミングチャートを参照して、第１の実施の形態のＸ線断層撮像装置における各部の動作タイミングを説明する。
【００５４】
同期信号発生部２６は、制御操作部２２から同期信号発生の指令を受信すると、図４（Ａ）に示す同期信号を発生する。同期信号は、ハイレベルの幅Ｈ１のパルス３１、ローレベルの幅Ｌ１のパルス３２、パルス３１より幅が短いハイレベルな幅Ｈ２のパルス３３、ローレベルの幅Ｌ２のパルス３４を含み、以降同様に、ハイレベルの幅Ｈ１のパルス３５、ローレベルの幅Ｌ１のパルス３６、ハイレベルの幅Ｈ２のパルス３７、ローレベルの幅Ｌ２のパルス３８、・・・というように一定の周期で所定幅のパルスが繰り返される。
【００５５】
ここで、ハイレベルの幅Ｈ１のパルス３１、ローレベルの幅Ｌ１のパルス３２の組合せを「第１のパルス領域」とする。同様に、ハイレベルの幅Ｈ１のパルス３５、ローレベルの幅Ｌ１のパルス３６の組合せを「第１のパルス領域」とする。一方、パルス３１より幅が短いハイレベルな幅Ｈ２のパルス３３、ローレベルの幅Ｌ２のパルス３４の組合せを「第２のパルス領域」とする。同様に、ハイレベルの幅Ｈ２のパルス３７、ローレベルの幅Ｌ２のパルス３８の組合せも「第２のパルス領域」とする。
【００５６】
このように、同期信号は、「第１のパルス領域」と「第２のパルス領域」の繰り返しにより構成される。後述するが、この第１のパルス領域は、この期間にＸ線二次元検出器２が露光した投影像を内部構造データの再構成に使用する有効撮像期間である。また、第２のパルス領域は、この期間にＸ線二次元検出器２が露光した投影像を使用しない無効撮像期間である。
【００５７】
第１のパルス領域の長さは、Ｘ線二次元検出器２が検出面に照射されたＸ線を露光するのに十分な時間が確保できる長さとなっている。例えば、露光に必要な時間が１０００ｍｓｅｃであれば、第１のパルス領域の長さを１０００ｍｓｅｃとする。
【００５８】
一方、第２のパルス領域の長さは、第２のパルス領域の長さは、設定された角度変位と回転基台３の回転速度により算出され、当該回転基台３が設定された角度変位を回転するのに要する時間に基づいて決定される。例えば、回転基台３が所定角度として１°回転するのに要する時間が２００ｍｓｅｃである場合、それより少し長い時間の２５０ｍｓｅｃなどに設定すればよい。
【００５９】
このように、第１のパルス領域より第２のパルス領域を短くすることにより、各角度位相における静止した被検査体の投影像の撮像に要する時間を短縮し、断層撮像方法に必要な枚数分の画像データの取得を短縮化及び高速化することができる。
【００６０】
なお、具体例として、第１のパルス領域を１０００ｍｓｅｃ、第２のパルス領域を２５０ｍｓｅｃとしたが、この例に限られるものではなく、上記条件を満たす範囲で適宜設定すればよい。
【００６１】
なお、ローレベルのパルス３２は、ハイレベルのパルス３１の期間が終了したことを検出できればよいので、ローレベルのパルス３２の幅Ｌ１はハイレベルのパルス３１の幅Ｈ１と比較して十分に小さいものとする。パルスＨ２とパルスＬ２の関係も同様とする。この場合、第１のパルス領域の長さはハイレベルのパルス３１，３５の幅Ｈ１に、また、第２のパルス領域の長さはハイレベルのパルス３３，３６の幅Ｈ２にほぼ等しい。
【００６２】
Ｘ線二次元検出器２は、同期信号発生部２６から供給される同期信号を受信して、検出面への露光を実施する。この露光は、図４（Ｂ）に示すように、同期信号のハイレベルのパルスに基づくタイミングで実行される。実際には、ハイレベルのパルス３１，３３，３５，３７の立ち上がりを検出して露光を開始し、各パルス３１，３３，３５，３７の立ち下がり（もしくはローレベルのパルス３２，３４，３６，３８）を検出して露光を終了する。Ｘ線二次元検出器２は、各パルスにおける検出面への露光が終了すると投影像の画像データをメモリ２ａに一時記憶する。
【００６３】
一方で、機構制御部２１は、同期信号発生部２６から供給される同期信号に基づいて、図４（Ｃ）に示す回転制御信号を生成し、回転基台３へ出力する。この回転制御信号は、機構制御部２１において同期信号に含まれる第２のパルス領域、つまりハイレベルの幅Ｈ２のパルス３３，３７を抽出して生成される。
【００６４】
回転基台３は、機構制御部２１から供給される回転制御信号に含まれるハイレベルのパルスに基づいて、同期信号の第２のパルス領域（パルス３３，３４、パルス３７，３８）で回転動作を行う（図４（Ｄ））。
【００６５】
上述したように、Ｘ線二次元検出器２は、同期信号発生部２６から供給される同期信号の第１のパルス領域と第２のパルス領域に基づいて、検出面に照射された被検査体の透過Ｘ線を捕獲・検出する。ただし、Ｘ線二次元検出器２は、制御操作部２２の制御により回転基台３が静止しているときに撮像した投影像を投影像記憶部２３に出力し、回転基台３が回転しているときに撮像した投影像を破棄する。
【００６６】
したがって、図４（Ｅ）に示すように、第１のパルス領域のハイレベルな幅Ｈ１のパルス３１，３５が終了後にメモリ２ａへの読み出し及び投影像記憶部２３への取り込みを実施する。つまり、投影像の取り込み動作は、少なくとも第１のパルス領域のハイレベルな幅Ｈ１のパルス３１，３５の後、かつ、第２のパルス領域（パルス３３，３４、パルス３７，３８）を含むときに有効（ハイレベル）となるよう設定される。
【００６７】
一方、回転基台３が回転しているときに撮像した投影像の画像データは、次の露光で得られた投影像の画像データで上書きする。したがって、図４（Ｅ）に示すように、第２のパルス領域（パルス３３，３４、パルス３７，３８）で得られた投影像の画像データは投影像記憶部２３に取り込まない。つまり、投影像の取り込み動作は、第２のパルス領域（パルス３３，３４、パルス３７，３８）の後、少なくとも第１のパルス領域のハイパルスな幅Ｈ１のパルス３１，３５を含むときに無効（ローレベル）となるよう設定される。
【００６８】
次に、図５のフローチャートを参照して、第１の実施の形態のＸ線断層撮像装置による撮像処理について説明する。
【００６９】
まず、ステップＳ１において、Ｘ線管１、被検査体７（回転基台３）及びＸ線二次元検出器２の位置決めが終了した後、制御操作部２２に対し撮像開始の指示がなされると、制御操作部２２は同期信号発生部２６に同期信号を発生させるための制御信号を出力して同期信号の発生を指示する。発生した同期信号は、Ｘ線二次元検出器２と機構制御部２１へ供給される。このステップＳ１の処理が終了後、ステップＳ２の処理に進む。
【００７０】
ステップＳ２において、制御操作部２２は、撮像枚数のカウント値を０にする。撮像枚数は、同期信号に含まれるパルスの数、もしくは、Ｘ線二次元検出器２から出力される撮像処理状況を表す情報を受信することにより計数できる。このステップＳ２の処理が終了後、ステップＳ３の処理に進む。
【００７１】
ステップＳ３において、Ｘ線二次元検出器２は、同期信号発生部２６から供給される同期信号（図４（Ａ）参照）に含まれる、ハイレベルのパルスの立ち上がりを検出して露光を実施し、撮像した投影像をメモリ２ａに一時記憶するこのステップＳ３の処理が終了後、ステップＳ４の処理に進む。
【００７２】
ステップＳ４において、制御操作部２２は、被検査体７すなわち回転基台３の回転動作の終了を示す停止信号を、機構制御部２１から受信したかどうかを判定する。ここで、停止信号を受信した場合、すなわち、回転基台３が静止している場合、ステップＳ５の処理に進む。
【００７３】
一方、上記ステップＳ４の判定処理において、停止信号を受信していない、すなわち回転基台３が回転動作中であると判定された場合、ステップＳ３の処理に戻る。そして、同期信号に含まれるハイレベルのパルスの立ち上がりを検出して投影像を撮像した後、ステップＳ４における被検査体７が静止しているかどうかの判定処理を再度実施する。
【００７４】
ステップＳ５において、制御操作部２２は、Ｘ線二次元検出器２がステップＳ３の処理で撮像した投影像が、同期信号の幅Ｈ１と幅Ｌ１のパルスのとき、すなわち第１のパルス領域の間に撮像されたものかどうかを判定する。第１のパルス領域で撮像された投影像である場合、ステップＳ６の処理に進む。
【００７５】
他方、第１のパルス領域で撮像された投影像ではない場合、ステップＳ３の処理に戻る。そして、同期信号に含まれるハイレベルのパルスの立ち上がりを検出して投影像を撮像した後、ステップＳ４における被検査体７が静止しているかどうかの判定処理を再度実施する。
【００７６】
ステップＳ６において、図４（Ｅ）に示す投影像の取り込みタイミングに基づいて、Ｘ線二次元検出器２のメモリ２ａに一時記憶された投影像を投影像記憶部２３に保存する。このステップＳ６の処理が終了後、ステップＳ７の処理に進む。
【００７７】
ステップＳ７において、同期信号の幅Ｈ１と幅Ｌ１のパルスが終了後、すなわち第１のパルス領域が終了したとき、回転基台３が機構制御部２１から供給される回転制御信号に基づいて、設定された角度変位だけ回転する。これにより、回転基台３に載置された被検査体７が設定された角度変位だけ回転する。このステップＳ７の処理が終了後、ステップＳ８の処理に進む。
【００７８】
ステップＳ８において、投影像記憶部２３に取り込んだ投影像を、制御操作部２２と接続された図示しない表示手段又は再構成結果表示装置２５に表示する。なお、この表示処理は必ずしも必要ではない。このステップＳ８の処理が終了後、ステップＳ９の処理に進む。
【００７９】
ステップＳ９において、制御操作部２２は、現在の撮像枚数のカウント値に１を加算して、新たなカウント値とする。このステップＳ９の処理が終了後、ステップＳ１０の処理に進む。
【００８０】
そして、ステップＳ１０において、制御操作部２２は、新たなカウント値と要求された撮像すべき総撮像枚数とを比較し、新たなカウント値が総撮像枚数と同一かどうかを判定する。判定の結果、同一の場合には一連の撮像処理を終了する。
【００８１】
一方、上記ステップＳ１０において、新たなカウント値が総撮像枚数と同一ではないと判定された場合、ステップＳ３の処理に戻り、上述したステップＳ３〜ステップＳ１１の処理を行う。そして、Ｘ線断層撮像装置は、総撮像枚数分の投影像の撮像が完了するまで、ステップＳ３〜ステップＳ１０の一連の処理を繰り返す。
【００８２】
以上のとおり、第１の実施の形態において、Ｘ線二次元検出器２に対し、被検査体７の撮像時（静止時）には長いパルス幅（期間）の第１のパルス領域、被検査体７の回転時には短いパルス幅（期間）の第２のパルス領域となるよう同期信号発生部２６から同期信号を送り、Ｘ線二次元検出器２による投影像の撮像を制御するようにした。そして、Ｘ線二次元検出器２で各角度位相の投影像を撮像し、得られた投影像より内部構造データの再構成計算を行うようにした。
【００８３】
これにより、被検査体７の投影像の撮像時には被検査体７は静止し、かつ、十分な露光時間を確保でき、被検査体７の回転時にはその所要時間による画像データ取得時間の遅延への影響を最小限に抑えることができる。したがって、各角度位相における静止した被検査体７の投影像の撮像に要する時間を短縮し、断層撮像方法に必要な枚数分の画像データの取得を短縮化及び高速化を実現できる。
【００８４】
また、同期信号に関して、第１のパルス領域の終了と同時に当該第１のパルス領域より短い第２のパルス領域を設定したので、被検査体７の回転開始時に被検査体７を回転させる回転基台３の制御系が瞬時に反応することができ、被検査体７の回転動作に要する時間をさらに短縮することが可能となる。
【００８５】
例えば、被検査体の投影像の撮像に１秒間（１０００ｍｓｅｃ）の露光時間を確保したとして、従来のＸ線断層撮像方法であるパルス幅１秒の同期信号（図１参照）により撮像すると仮定すれば、１つの内部構造データを再構成するのに２８８０枚の投影像を撮像するＸ線断層撮像方法では９６分を要する。一方、本実施の形態に係るＸ線断層撮像装置では、図４（Ａ）に示す同期信号において、長いパルス幅（第１のパルス領域）を１秒（１０００ｍｓｅｃ）、短いパルス幅（第２のパルス領域）を０．２５秒（２５０ｍｓｅｃ）に設定した同期信号を用いて、Ｘ線二次元検出器の撮像動作を制御することにより、６０分に短縮することができ、撮像時間の大幅な短縮が実現できる。
【００８６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るＸ線断層撮像装置を説明する。
【００８７】
図６は、第２の実施の形態のＸ線断層撮像装置における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図４に示したタイミングチャートとの違いは、同期信号に含まれる第１のパルス領域を、複数の副パルス領域に分割し、かつ、複数の副パルス領域の長さの合計を、Ｘ線二次元検出器２の露光に必要とされる時間と同じかそれ以上とした点である。なお、本例では同一の場合のみ表示している。
【００８８】
図６（Ａ）に示す同期信号は、図４（Ａ）に示したパルス３１，３２からなる期間の長い第１のパルス領域を４分割し、第１のパルス領域に４つの副パルス領域を形成した例である。つまり、ハイレベルの幅Ｈ１の副パルス４１とローレベルの幅Ｌ１の副パルス４２から１つの副パルス領域を形成する。同様にして、ハイレベルの幅Ｈ１の副パルス４３とローレベルの幅Ｌ１の副パルス４４、ハイレベルの幅Ｈ１の副パルス４５とローレベルの幅Ｌ１の副パルス４６、ハイレベルの幅Ｈ１の副パルス４７とローレベルの幅Ｌ１の副パルス４８により、それぞれ副パルス領域を形成する。そして、これら４つの副パルス領域から第１のパルス領域を構成する。
【００８９】
一方、第２のパルス領域は、図４（Ａ）に示したパルス３３，３４と同じであり、ハイレベルの幅Ｈ２の副パルス４９とローレベルの幅Ｌ２の副パルス５０から構成される。
【００９０】
同様に、同期信号の副パルス５１〜５８が第１のパルス領域を構成し、副パルス５９と副パルス６０が第２のパルス領域を構成している。
【００９１】
第１のパルス領域の長さは、上述したように、Ｘ線二次元検出器２が検出面に照射されたＸ線を露光するのに十分な時間が確保できる長さであればよい。したがって、１つの角度位相における必要な露光時間を例えば１０００ｍｓｅｃとした場合、この場合の一つの副パルス領域の長さは、２５０ｍｓｅｃとなる。
【００９２】
一方、第２のパルス領域の長さは、図４（Ａ）の場合と同様に、設定された角度変位と回転基台３の回転速度により算出され、当該回転基台３が設定された角度変位を回転するのに要する時間に基づいて決定される。例えば、回転基台３が所定角度として１°回転するのに要する時間が２００ｍｓｅｃである場合、それより少し長い時間の２５０ｍｓｅｃなどに設定すればよい。
【００９３】
本実施の形態におけるＸ線二次元検出器２の露光は、図６（Ｂ）に示すように、図６（Ａ）の同期信号のハイレベルのパルスに基づくタイミングで実行される。実際には、ハイレベルのパルス４１，４３，４５，４７，４９，５１，５３，５５，５７，５９の立ち上がりを検出して露光を開始し、各パルス４１，４３，４５，４７，４９，５１，５３，５５，５７，５９の立ち下がり（もしくはローレベルのパルス４２，４４，４６，４８，５０，５２，５４，５６，５８，６０）を検出して露光を終了する。Ｘ線二次元検出器２は、各パルスにおける検出面への露光が終了すると投影像の画像データをメモリ２ａに一時記憶する。
【００９４】
投影像の取り込みは、第１のパルス領域のハイレベルな幅Ｈ１の４つのパルス４１，４３，４５，４７をまとめて投影像記憶部２３に取り込む。つまり、４つ目のハイレベルな幅Ｈ１の４つのパルス４７の露光が終了した時点で各パルスにおける投影像を、投影像記憶部２３に保存するので、４つ目のハイレベルな幅Ｈ１の４つのパルス４７の終了後、かつ、かつ、第２のパルス領域を含むときに有効（ハイレベル）となるよう設定される。
【００９５】
一方、第１の実施の形態の場合と同様に、回転基台３が回転しているときに撮像した投影像の画像データは、次の露光で得られた投影像の画像データで上書きする。したがって、図６（Ｅ）に示すように、第２のパルス領域（パルス４９，５０、パルス５９，６０）で得られた投影像の画像データは投影像記憶部２３に取り込まない。つまり、投影像の取り込み動作は、第２のパルス領域（パルス４９，５０、パルス５９，６０）の後、少なくとも第１のパルス領域のハイパルスな幅Ｈ１のパルス４１，４３，４５，４７，４９，５１，５３，５５，５７，５９を含むときに無効（ローレベル）となるよう設定される。
【００９６】
以上のとおり、第２の実施の形態によれば、複数（本例では４つ）の副パルス領域において撮像された投影像を重ねて一つの投影像を得るので、上術した第１の実施の形態による作用効果に加え、各投影像の明度（濃度）を加算して明度が補強された一つの投影像を得ることができ、分割されていない第１のパルス領域（図４（Ａ））で撮像された投影像と同等の明度が得られる。
【００９７】
また、複数の投影像を重ねることにより、各投影像に含まれるランダムノイズを相殺し、再構成後の画像のＳ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）を向上させることができる。
【００９８】
なお、本発明が適用されるＸ線断層撮像装置は、Ｘ線等の放射線を、所定角度変位で移動する被検査体に照射した透過放射線あるいは蛍光放射線等を二次元検出器により検出し、該二次元検出器に得られる投影像より被検査体の内部構造データを再構成する前に、当該二次元検出器の制御が施されるＸ線断層撮像方法が行われるものであればよい。
【００９９】
また、本明細書において、断層撮像方法を記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
【０１００】
その他、本発明は、上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】従来の撮像工程のタイミングチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態例に係るＸ線断層撮像装置を示す概略図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図を表す。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線断層撮像装置のブロック構成図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る撮像工程のタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る撮像処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る撮像工程のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１０２】
１…Ｘ線管、２…Ｘ線二次元検出器、３…回転基台、７…被検査体、２２…制御操作部、２２ａ…制御部、２２ｂ…メモリ、２２ｃ…入力部、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、２６…同期信号発生部、３１，３５…（長い）パルス、３３，３７…（短い）パルス、４１，４３，４５，４７，５１，５３，５５，５７…副パルス
【図１】
2009257791.tif 000003
【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６】
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