(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定物の回転軸に対して斜めからＸ線を照射するＸ線源と、検出面中心に立てた法線が前記Ｘ線源の焦点を向くように設置した検出器とを備え、該検出器により得られた投影像を、その中心法線が試料の回転軸に垂直になるように画像変換し、この画像変換された投影像に、Ｘ線と測定物の回転軸との距離、投影像の画素座標からなる重み係数をかけて重み付き投影データを作成し、この重み付き投影データとフィルタ関数をフーリエ変換して畳み込み演算を行い、三次元再構成グリッド上に逆投影するようにしたことを特徴とする傾斜三次元Ｘ線ＣＴ。
【請求項２】
前記測定物を回転自在な載置台に載置するとともに、前記Ｘ線源および前記検出器を、両者が前記測定物を挟むようにかつ該測定物に対して離接自在なように
回動及び上下動の自在な傾斜フレームに装着し、前記検出器にデータ収録解析用コンピュータを接続したことを特徴とする請求項１記載の傾斜三次元Ｘ線ＣＴ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用Ｘ線ＣＴ（コンピュータ・トモグラフィ）装置、半導体部品、プリント基板、ＩＣチップの検査、機械部品、複合材料、プラスチックの検査および歯や骨など硬い組織の医療用ＣＴに利用できる三次元Ｘ線ＣＴに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の三次元Ｘ線ＣＴは、図５に示すようにＸ線源Ａ、試料Ｄ、二次元検出器Ｂは同一平面上にあり、試料Ｄの回転軸Ｃに対して垂直な方向（９０度）からＸ線を照射して二次元検出器Ｂにより投影データを収集するものであった。
また、測定物の回転軸に対して斜めから撮影する方法として、例えば特開2001-153817号に記載のラミノグラフィがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、測定物の回転軸に対して垂直な方向（９０度）から投影データを収集するものでは、面積の大きな測定物の一部を拡大撮影しようとしても、測定回転物の回転半径が大きいため、Ｘ線発生器を測定回転物に近づけることができず拡大率を上げることができなかった。また、測定物の回転軸に対して垂直方向から投影データを収集しようとする場合、平面面積の大きい試料では、平面方向にビームハードニング偽像が発生するという欠点があった。
また、ラミノグラフィにおいては、出力されるのは二次元画像データであり、この二次元画像データを積み重ねて三次元再生を行うため、二次元平面は良好に見えるが高さ方向の分解能が悪いので、全体像がつかみにくいという問題があった。
【０００４】
本発明は、測定物の回転軸に対して斜めからＸ線を照射するとともに記録された投影像をパソコンで画像再構成し三次元画像を得るようにした傾斜三次元Ｘ線ＣＴを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の傾斜三次元Ｘ線ＣＴは、測定物の回転軸に対して斜めからＸ線を照射するＸ線源と、検出面中心に立てた法線が前記Ｘ線源の焦点を向くように設置した検出器とを備え、該検出器により得られた投影像を、その中心法線が試料の回転軸に垂直になるように画像変換し、この画像変換された投影像に、Ｘ線と測定物の回転軸との距離、投影像の画素座標からなる重み係数をかけて重み付き投影データを作成し、この重み付き投影データとフィルタ関数をフーリエ変換して畳み込み演算を行い、三次元再構成グリッド上に逆投影するようにしたことを特徴とする、また、本発明の傾斜三次元Ｘ線ＣＴは、前記測定物を回転自在な載置台に載置するとともに、前記Ｘ線源および前記検出器を、両者が前記測定物を挟むようにかつ該測定物に対して離接自在なように回動及び上下動の自在な傾斜フレームに装着し、前記検出器にデータ収録解析用コンピュータを接続したことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態による傾斜三次元Ｘ線ＣＴ装置の正面図である。１は、図示しない駆動装置により駆動される回転ステージであり、回転ステージ１の回転軸２には試料載置台３が設けられ、該試料載置台３には、測定物であるところの試料４が載置されている。
一方、回転ステージ１の近傍には支柱５が立設され、該支柱５に設けられた水平支軸６を支点にして回動可能に傾斜フレーム７が設けられている。この水平支軸６は、支柱５に沿って上下動可能に支持されている。また、傾斜フレーム７には、試料４を挟むようにして、一側にＸ線源８が、他側に検出器９が配置されている。このＸ線源８および検出器９は、試料４に対して離接自在なように傾斜フレーム上に移動可能に設けられている。
【０００７】
したがって、試料４の形体に応じ、あるいは拡大して観察したい検出部の位置に応じて傾斜フレーム７を回動してＸ線源８の照射角度を調節するとともにＸ線源８を試料４に対して離接自在に移動することにより、適切な照射を行うことができる。
１０はデータ収録解析用パソコンであり、検出器９に接続されている。
【０００８】
今、図１に示すように、回転ステージ１上に置かれた平面面積が大きく、厚みの薄い試料４の中央に位置する検出部１１をＸ線源８で透過して投影像を検出器９で検出するには、傾斜フレーム７を反時計回りに所定角度回転してＸ線源８から照射されるＸ線１２の照射方向が検出部１１を向くようにして固定する。
このとき、照射されるＸ線１２と回転ステージ１の回転軸２とが９０°より小さい角度θで交わっている。
この状態で、Ｘ線源８からＸ線１２を照射しつつ回転ステージ１を回転軸２のまわりに微小角度間隔で回転させると、試料載置台３も同じように回転するので、角度ステップごとの投影像が検出器９に投影される。検出器９に投影された投影像はデータ収録解析用パソコン１０に送信され記録される。
【０００９】
Ｘ線源８および検出器９の角度やＸ線１２の照射方向は、水平支軸６の周りの傾斜フレーム７の回転角度や支柱５に沿って水平支軸６を上下動させることで任意に設定できる。
【００１０】
データ収録解析用パソコン１０に記録された投影像を使って傾斜三次元Ｘ線ＣＴの計算コードにより試料４の一部である検出部１１のみを画像再構成し、三次元画像を得るには、以下のステップによる。
（１）検出器９の検出面中心１３に立てた法線がＸ線源８の焦点を向くように検出器９を設置して得られた投影像を、その中心法線が試料４の回転軸２に垂直になるように画像変換する。
（２）この画像変換された投影像に、Ｘ線１２と試料回転軸２との距離、投映像の画素座標Ｙ、Ｚからなる重み係数をかけて、重み付き投影データを作成する。この時、Ｙ、Ｚの座標値はＸ線源８の焦点を含む平面内に原点を持つ座標系を用いる。
（３）重み付き投影データとフィルタ関数をＹ座標に関してフーリエ変換し、畳み込み演算を行う。
（４）上記データを三次元再構成グリッド上に逆投影する。
【００１１】
試料４の一部の拡大率は、Ｘ線源８と試料４の間の距離を、傾斜角を保ったまま、傾斜フレーム７上で変えることで任意に調整できる。
また、試料４の一部の検出部１１は、傾斜フレーム７の角度を変えることで、Ｘ線減衰が過度に小さくならないようなＸ線照射方向を選択できる。
さらに、傾斜フレーム７を水平に保てば、従来の三次元Ｘ線ＣＴを実現できる。
【００１２】
図１に示すように試料４、Ｘ線源８および検出器９を配置した場合、試料４の平面方向にＸ線が透過する必要がないため、Ｘ線の透過距離が短くなり、ビームハードニングの影響が大幅に低減するとともに、よりコントラストの高い鮮明な画像が得られる。また、低エネルギーのＸ線を使用できるので、Ｘ線源８の寿命も長くなる。
【００１３】
図２および図３は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）チップの一部を、２５度の傾斜角度で拡大断層撮影し、三次元可視化した例を示したもので、図２は、中心部を上面から見た図であり、また、図３は、ＢＧＡチップの側面図である。
これらの図から、ボールの形状が鮮明に可視化できているのが、分かる。
【００１４】
図４は、ＢＧＡチップの半田ボールの三次元可視化した例を示したものである。ボール下部が溶けてチップ基板に密着した跡の形状が三次元的に表現されているのが分かる。
【００１５】
図６は、図５に示した従来の三次元Ｘ線ＣＴ、すなわち傾斜フレーム７を水平に保った状態で撮影したＢＧＡチップの断層像を示したものである。図５のように試料、Ｘ線源および検出器を配置したものでは、同一平面上にある半田ボールすべてをＸ線が透過しなくてはならないため、強い減衰のためビームハンドリング偽像が生じている。このため、半田ボールのない中心部に、あたかもボールがあるように見えている。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の傾斜三次元Ｘ線ＣＴによれば、試料と同一平面上にＸ線源がないので、平面面積が大きい試料であっても、Ｘ線源を拡大撮影したい領域の極近傍に接近させて拡大率を大きくした上で、試料を回転できるので、局所的な三次元Ｘ線ＣＴが可能となる。
また、試料の平面方向にＸ線が透過する必要がないため、Ｘ線の透過距離が短くなり、ビームハードニングの影響が大幅に低減するとともに、よりコントラストの高い鮮明な画像が得られる。また、低エネルギーのＸ線を使用できるので、Ｘ線源の寿命も長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る傾斜三次元Ｘ線ＣＴ装置の正面図である。
【図２】ボールグリッドアレイチップの一部を、２５度の傾斜角度で拡大断層撮影し、三次元可視化した例を示した平面図である。
【図３】ボールグリッドアレイチップの一部を、２５度の傾斜角度で拡大断層撮影し、三次元可視化した例を示した側面図である。
【図４】ボールグリッドアレイチップの半田ボールの三次元可視化した例を示した図である。
【図５】従来の三次元Ｘ線ＣＴの正面図である。
【図６】従来の三次元Ｘ線ＣＴで撮影したボールグリッドアレイチップの断層像を示した図である。
【符号の説明】
１  回転ステージ
２  回転軸
３  試料載置台
４  測定物である試料
５  支柱
６  水平支軸
７  傾斜フレーム
８  Ｘ線源
９  検出器
１０  データ収録解析用パソコン
１１  検出部
１２  Ｘ線
１３  検出器の検出面中心
【図１】
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【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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