(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線イメージインテンシファイアのＸ線入射端の所定位置に設けられた校正用基準マークと、
前記Ｘ線イメージインテンシファイアにて前記校正用基準マークを計測することにより得られる前記校正用基準マークの像の重心位置を求め、前記重心位置を被計測対象を計測するための基準位置とする画像処理手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線イメージインテンシファイアの軸ずれ補正装置。
【請求項２】
Ｘ線入射端の所定位置に校正用マークが設けられたＸ線イメージインテンシファイアと、
前記Ｘ線イメージインテンシファイアに併設された穿孔手段と、
前記Ｘ線イメージインテンシファイアと穿孔手段を一体に移動させる移動手段と、
前記Ｘ線イメージインテンシファイアにて前記校正用基準マークを計測することにより得られる前記校正用基準マークの像の重心位置を求める画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段により前記校正用基準マークの像の第１の重心位置を求めて前記穿孔手段により校正用プリント基板の適宜の位置に穴を穿設し、前記Ｘ線イメージインテンシファイアにて前記穴を計測することにより得られる前記穴の像を前記第１の重心位置に合致させるように前記移動手段にて前記Ｘ線イメージインテンシファイアと穿孔手段を移動させときの移動距離を前記Ｘ線イメージインテンシファイアと穿孔手段とのオフセット距離とし、
被加工対象のプリント基板に予め設けられている基準穴開けマークに合致する穴を穿設する際に、前記画像処理手段により前記校正用基準マークの像の第２の重心位置を求めて、前記Ｘ線イメージインテンシファイアにて前記基準穴開けマークを計測することにより得られる前記基準穴開けマークの像を前記第２の重心位置に合致させるように前記移動手段にて前記Ｘ線イメージインテンシファイアと穿孔手段を移動させ、更に前記オフセット距離だけ前記移動手段を移動制御して前記穿孔手段にてプリント基板に穴を穿設させることを特徴とするプリント基板穴開け装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線イメージインテンシファイアの入力画像と出力画像との軸ずれを補正するための軸ずれ補正装置と、それを用いたプリント基板穴開け装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線イメージインテンシファイアは、Ｘ線を光に変換する蛍光面とそれに密着した感光性の電子放出器と電子増倍器及び蛍光板を備えた電子管から成り、電子放出器に被写体からの光像（入力画像）が入射すると光電子を放出し、この光電子を電子増倍器で電子増倍して蛍光板に照射することにより視認可能な被写体画像（出力画像）を出力する。このＸ線イメージインテンシファイアは、微弱な被写体Ｘ線像を高増倍率で増幅する機能を有することから、医療用の人体の透視、工業用の非破壊検査等に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このＸ線イメージインテンシファイアは、周囲環境の変化、例えば温度や磁界の変化等の影響を受けることにより、電子放出器への被写体Ｘ線像の入射位置と蛍光板に再生された被写体画像の出力位置がずれるという所謂軸ずれ現象が発生し、被写体の絶対位置を高精度で計測することができなくなるという問題がある。
【０００４】
例えば、Ｘ線イメージインテンシファイアを用いてプリント基板の穴開け位置を計測してその計測位置に穴開け加工を行うプリント基板穴開け装置にあっては、前記軸ずれ現象が発生すると、本来の穴開け位置と計測された穴開け位置とがずれてしまい、計測された穴開け位置に基づいて穴開けを行うことになるため加工精度の低下及び変動を生じるという問題がある。
【０００５】
従来、このような問題点を解決するための一手法として、特開平５−８１０７号に開示されたものがある。これは、Ｘ線カメラの中心とドリルの中心との温度ドリフトを時間経過に沿って補正している。即ち、予め温度ドリフトを時間に沿って実測し、この実測データに基づいて補正するものである。しかし、この従来の技術は、特定の温度パターンについてのみの補正は可能であるが、温度パターンが変化した場合には精度の良い補正ができないという問題を有している。例えば、夏の時期に温度ドリフトを実測してその実測データに基づいて補正することとした場合に冬の時期になると精度の良い補正ができなくなる。また、この従来の技術では、磁界によるドリフトの補正はできなかった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、Ｘ線イメージインテンシファイアにおける入力画像と出力画像との軸ずれを補正するための軸ずれ補正装置と、その軸ずれ補正装置を備えることにより高精度の穴開け加工を実現し得るプリント基板穴開け装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明のＸ線イメージインテンシファイアの軸ずれ補正装置は、Ｘ線イメージインテンシファイアのＸ線入射端の所定位置に設けられた校正用基準マークと、前記Ｘ線イメージインテンシファイアにて前記校正用基準マークを計測することにより得られる前記校正用基準マークの像の重心位置を求めてその重心位置を被計測対象を計測するための基準位置とする画像処理手段とを備える構成とした。
【０００８】
また、本発明のプリント基板穴開け装置は、Ｘ線入射端の所定位置に校正用マークが設けられたＸ線イメージインテンシファイアと、前記Ｘ線イメージインテンシファイアに併設された穿孔手段と、前記Ｘ線イメージインテンシファイアと穿孔手段を一体に移動させる移動手段と、前記Ｘ線イメージインテンシファイアにて前記校正用基準マークを計測することにより得られる前記校正用基準マークの像の重心位置を求める画像処理手段とを備え、前記画像処理手段により前記校正用基準マークの像の第１の重心位置を求めて前記穿孔手段により校正用プリント基板の適宜の位置に穴を穿設し、前記Ｘ線イメージインテンシファイアにて前記穴を計測することにより得られる前記穴の像を前記第１の重心位置に合致させるように前記移動手段にて前記Ｘ線イメージインテンシファイアと穿孔手段を移動させたときの移動距離を前記Ｘ線イメージインテンシファイアと穿孔手段とのオフセット距離とし、被加工対象のプリント基板に予め設けられている基準穴開けマークに合致する穴を穿設する際に、前記画像処理手段により前記校正用基準マークの像の第２の重心位置を求めて、前記Ｘ線イメージインテンシファイアにて前記基準穴開けマークを計測することにより得られる前記基準穴開けマークの像を前記第２の重心位置に合致させるように前記移動手段にて前記Ｘ線イメージインテンシファイアと穿孔手段を移動させ、更に前記オフセット距離だけ前記移動手段を移動制御して前記穿孔手段にてプリント基板に穴を穿設させることとした。
【０００９】
【実施の形態】
本発明の一実施の形態を図面と共に説明する。尚、この実施の形態は、Ｘ線イメージインテンシファイアの軸ずれ補正装置を備えたプリント基板穴開け装置に関するものである。
【００１０】
図１はこのプリント基板穴開け装置の構成を示すブロック図であり、同図において、Ｘ線源２のＸ線出射端に対向してＸ線イメージインテンシファイア４が配置され、Ｘ線イメージインテンシファイア４内に備えられている蛍光板（図示せず）に対向してビデオカメラ６が固定されている。更に、Ｘ線イメージインテンシファイア４の近傍には、載置台８に載せられたプリント基板１０に穴を穿設するためのドリル歯１２を備える穿孔装置１４が配置されている。これらＸ線源２とＸ線イメージインテンシファイア４とビデオカメラ６及び穿孔装置１４は、移動手段であるＸＹステージ１６に固定され、このＸＹステージ１６がＸＹ座標に沿って水平移動することにより、Ｘ線イメージインテンシファイア４によるプリント基板１０の計測位置及び穿孔装置１６によるプリント基板１０の穿設位置を調節することができる構成となっている。
【００１１】
更に、マイクロコンピュータシステムから成る画像処理部１８とＸＹステージ駆動部２０と操作部２２及び表示部２４が備えられている。画像処理部１８は、ビデオカメラ６から出力される画像信号を所定プロブラムに従って画像処理することにより、後述するＸ線イメージインテンシファイア４の軸ずれ補正のための処理を行う。ＸＹステージ駆動部２０は、画像処理部１８からの指令に従ってＸＹステージ１６を移動させることにより、プリント基板１０のＸ線イメージインテンシファイア４による計測位置を移動させたり、プリント基板１０の穿孔装置１４による穿設位置を移動させる等の駆動制御を行う。操作部２２はユーザーが画像処理部２２に対して所望の指示を入力するためのキーボード等を備え、表示部２４は画像処理部１８の画像処理結果を表示したりビデオカメラ６から転送されて来る画像信号に基づいて再生画像を表示するためのディスプレイ等を備えている。
【００１２】
図２に示す如く、Ｘ線イメージインテンシファイア４のＸ線入射面、即ち、Ｘ線イメージインテンシファイア４内に設けられている、Ｘ線を光に変換する蛍光面とそれに密着した感光性の電子放出面の前方に位置するＸ線入射窓２６には、その中心Ｑから等間隔で配置された複数個の校正用基準マークＭ１〜Ｍ４が固着され、これらの校正用基準マークＭ１〜Ｍ４は、鉛やタングステン等のＸ線透過率の低い材料が用いられている。尚、この実施の形態では４個のマークＭ１〜Ｍ４を設ける場合を示しているが、４個に限定されるものではなく、Ｘ線入射窓２６の中心Ｑに対して点対称に位置する複数対のマークを設けるようにしてもよいし、中心Ｑを基準にしなくとも予め決められた位置に設けるようにしてもよい。また、ドリル歯１２の軸中心が、この中心Ｑに対してＸ座標方向にＸOF、Ｙ座標方向にＹOFの機構的なオフセットをもって位置している。
【００１３】
次に、かかる構成のプリント基板穴開け装置におけるＸ線イメージインテンシファイア４の軸ずれ補正動作を図３のフローチャートと共に説明する。
【００１４】
ステップＳ１００においてシステム電源を投入することにより本装置を起動させた後、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５においてユーザーが載置台８上に校正用プリント基板１０ａを載せ、穿孔装置１４により適宜の部分に校正用の穴２８を開けさせ、校正用の穴の近くにＸ線イメージインテンシファイア４を移動させる。この穴開けの際に温度変化や磁気変化の影響を受けてＸ線イメージインテンシファイア４に軸ずれを招いている場合には、図４（ａ）に示す如く、Ｘ線イメージインテンシファイア４の蛍光板上には、実際の校正用基準マークＭ１〜Ｍ２よりもずれた位置にそれらのマーク像Ｍ１’〜Ｍ２’が映し出される。即ち、要部断面を示す同図（ｂ）に示す如く、実際の校正用マークＭ１〜Ｍ４の中心Ｑよりもずれた位置にマーク像Ｍ１’〜Ｍ２’が映し出され、ビデオカメラ６より出力される画像信号が画像処理部１８に転送されてフレームメモリ等に記憶される。
【００１５】
次に、ステップＳ１０６において、画像処理部１８が、夫々のマーク像Ｍ１’，Ｍ２’，Ｍ３’，Ｍ４’のｘｙ座標上における位置（ｘ01，ｙ01），（ｘ02，ｙ02），（ｘ03，ｙ03），（ｘ04，ｙ04）を求める。ここで、このｘｙ座標は、ビデオカメラ６の視野範囲内の画素配列に対応しており、前記フレームメモリに設定されている記憶アドレスに基づいて決められている。更に、ステップＳ１０８において、前記ｘｙ座標上の位置データに基づいて次式（１−ａ）と（１−ｂ）の演算を行うことにより、これらのマーク像Ｍ１’〜Ｍ４’の重心位置Ｇ1の座標（ｘg1，ｙg1）を求める。
【００１６】
ｘg1＝（ｘ01＋ｘ02＋ｘ03＋ｘ04）／４        …(1-a)
ｙg1＝（ｙ01＋ｙ02＋ｙ03＋ｙ04）／４        …(1-b)
次に、ステップＳ１１０において、ＸＹステージ１６を移動させ、図５（ａ）（ｂ）に示す如く、Ｘ線イメージインテンシファイア４の蛍光板に映し出される校正用の穴２８の像２８’の中心が重心位置Ｇに合致する位置で停止させ、ステップＳ１１２において、画像処理部１８がＸＹステージ１６のＸ方向に移動した距離ＸOF’とＹ方向に移動した距離ＹOF’を求めて、これらの距離ＸOF’とＹOF’をＸ線イメージインテンシファイア４とドリル歯１２とのオフセット距離として記憶する。
【００１７】
このようにステップＳ１０２〜Ｓ１１２の前処理により、Ｘ線イメージインテンシファイア４の取付け位置とドリル歯１２の取付け位置との間隔が予め計測され、本来加工すべきプリント基板への穴開け処理は、次のステップＳ１１４〜Ｓ１２４において行われる。
【００１８】
ステップＳ１１４において、ユーザーが加工処理すべきプリント基板１０ｂを載置台８の適宜の位置に載せ、そのプリント基板１０ｂに予め印刷等されている穴開け位置を指標するためのマーク（以下、基準穴開けマークという）の検出を指示し、ステップＳ１１５において、基準穴開けマークの近くにＸ線イメージインテンシファイア４を移動する。
【００１９】
この指示に応じてステップＳ１１６では、Ｘ線イメージインテンシファイア４及びビデオカメラ６が再び校正用基準マークＭ１〜Ｍ４を計測し、画像処理部１８がこの計測により得られたマーク像Ｍ１”〜Ｍ４”の現時点での各ｘｙ座標上の位置（ｘ11，ｙ11），（ｘ12，ｙ12），（ｘ13，ｙ13），（ｘ14，ｙ14）を求め、更にステップＳ１１８において、これらのｘｙ座標上の位置データに基づいて次式（２−ａ），（２−ｂ）の演算を行うことにより、マーク像Ｍ１”〜Ｍ４”の重心位置Ｇ2の座標（ｘg2，ｙg2）を求める。
【００２０】
ｘg2＝（ｘ11＋ｘ12＋ｘ13＋ｘ14）／４        …(2-a)
ｙg2＝（ｙ11＋ｙ12＋ｙ13＋ｙ14）／４        …(2-b)
このように再び校正用基準マークＭ１〜Ｍ４を計測するのは、前記オフセット距離ＸOF’とＹOF’を求めた時と現時点とでは、Ｘ線イメージインテンシファイア４の周囲温度や磁界が変化する場合があるので、穴開け加工を行う直前でＸ線イメージインテンシファイア４の現時点での軸ずれ状態におけるマーク像Ｍ１”〜Ｍ４”の重心位置Ｇ2を確認するためである。
【００２１】
次に、ステップＳ１２０において、図６（ａ）（ｂ）に示す如く、Ｘ線イメージインテンシファイア４にて計測される基準穴開けマークＣのマーク像Ｃ’を重心位置Ｇ2に合致させるように、ＸＹステージ１６を駆動制御する。
【００２２】
次に、ステップＳ１２２において、図７（ａ）（ｂ）に示す如く、ＸＹステージ１６を前記オフセット距離ＸOF’，ＹOF’だけ移動させる。この移動処理により、ドリル歯１２の軸中心が基準穴開けマークＣの位置と合致することとなる。
【００２３】
そして、ステップＳ１２４において、穿孔装置１４を動作させ、ドリル歯１２にて基準穴開けマークＣの位置に所望の穴を穿設する。
【００２４】
このように、この実施の形態によれば、Ｘ線イメージインテンシファイア４のＸ線入射窓２６に予め校正用基準マークＭ１〜Ｍ４を設けておき、このＸ線イメージインテンシファイア４の蛍光板に映し出されるマーク像の重心位置Ｇ2を求めて、その重心位置Ｇ2に基準穴開けマークＣ等の目標物の像Ｃ’を合致させるようにしたので、Ｘ線イメージインテンシファイア４が温度変化や磁界変化等の周囲環境の変化の影響を受けて軸ずれ現象を招いても、その軸ずれを補正したｘｙ座標を基準にして目標物の位置を計測することができ、ひいては目標物の実際の位置を正確に計測することができるという優れた効果を発揮する。
【００２５】
また、計測手段であるＸ線イメージインテンシファイア４と作業手段である穿孔装置１４の位置が不可避的に異なっている場合であっても、前記ステップＳ１０２〜Ｓ１１２の処理において、Ｘ線イメージインテンシファイア４の軸ずれを補正した状態で両者のオフセット距離を求めるので、高精度でオフセット距離を求めることができ、極めて精度の高い穴開け加工を実現することができる。
【００２６】
特に、この実施の形態のように、プリント基板を静止させておき、Ｘ線イメージインテンシファイアの方を移動させるようにしたプリント基板穴開け装置の場合には、Ｘ線イメージインテンシファイアは移動に伴って変化する周囲環境の影響を受け易いが、この軸ずれ補正により周囲環境の影響を除去することができる。
【００２７】
尚、この実施の形態では、プリント基板の所定位置に穴開け加工を行うための装置について示したが、本発明の軸ずれ補正装置はかかる装置に適用するものに限定されるものではなく、様々な目標物の位置検出や計測等の分野に広く適用することができるという汎用性を有するものである。
【００２８】
図８及び図９は、この軸ずれ補正装置の効果を実証するための実験結果を示す。尚、図８（ａ）（ｂ）は、周囲温度Ｔaが時間変化したときの軸ずれ現象に伴って生じた入力画像に対する出力画像のｘ座標方向における変位量ΔＴx及びｙ座標方向における変位量ΔＴyと、軸ずれ補正後のｘ座標方向における変位量ΔＴＣx及びｙ座標方向における変位量ΔＴＣyとを対比して示している。図９（ａ）（ｂ）は、Ｘ線イメージインテンシファイアの位置を変えることで周囲磁界が変化したときの軸ずれ現象に伴って生じた入力画像に対する出力画像のｘ座標方向における変位量ΔＭx及びｙ座標方向における変位量ΔＭyと、軸ずれ補正後のｘ座標方向における変位量ΔＭＣx及びｙ座標方向における変位量ΔＭＣyとを対比して示している。
【００２９】
これらの実験結果から明らかな如く、軸ずれ補正後の変動量ΔＴＣx，ΔＴＣy，ΔＭＣx，ΔＭＣyが大幅に低減されることから、温度変動及び磁界の変動の影響を除去することができ、入力画像に対する出力画像の軸ずれ補正が成されることが確認された。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、Ｘ線イメージインテンシファイアのＸ線入射端に設けられた校正用基準マークを計測して得られるその像の重心位置を求め、その重心位置を基準にして様々な目標物の位置を計測するようにしたので、周囲環境の変化に伴いＸ線イメージインテンシファイアに軸ずれ現象が招来しても、この軸ずれを補正して目標物の位置を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線イメージインテンシファイアの軸ずれ補正装置を備えたプリント基板穴開け装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線イメージインテンシファイアに設けられた校正用基準マークを説明するための説明図である。
【図３】プリント基板穴開け装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】校正用プリント基板とＸ線イメージインテンシファイア及び穿孔装置の位置関係と、Ｘ線イメージインテンシファイアの軸ずれ現象を説明するための要部平面図及び要部断面図である。
【図５】校正用プリント基板とＸ線イメージインテンシファイア及び穿孔装置の位置関係と、Ｘ線イメージインテンシファイアの軸ずれ現象を更に説明するための要部平面図及び要部断面図である。
【図６】校正用プリント基板とＸ線イメージインテンシファイア及び穿孔装置の位置関係と、Ｘ線イメージインテンシファイアの軸ずれ現象を更に説明するための要部平面図及び要部断面図である。
【図７】校正用プリント基板とＸ線イメージインテンシファイア及び穿孔装置の位置関係と、Ｘ線イメージインテンシファイアの軸ずれ現象を更に説明するための要部平面図及び要部断面図である。
【図８】温度変化に対する本発明の軸ずれ補正の効果を説明するための実験結果を示す説明図である。
【図９】磁界変化に対する本発明の軸ずれ補正の効果を説明するための実験結果を示す説明図である。
【符号の説明】
２…Ｘ線源、４…Ｘ線イメージインテンシファイア、６…ビデオカメラ、８…載置台、１０，１０ａ，１０ｂ…プリント基板、１２…ドリル歯、１４…穿孔装置、１６…ＸＹステージ、１８…画像処理部、２０…ＸＹステージ駆動部、２２…操作部、２４…表示部、２６…Ｘ線入射窓、Ｍ１〜Ｍ４…校正用基準マーク、Ｃ…基準穴開けマーク。
【図１】
0003842353.tif 000002
【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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【図７】
0003842353.tif 000008
【図８】
0003842353.tif 000009
【図９】
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