【機械・材料技術部】

両眼立体視機能を用いたＸ線透視観察の試み
伊東
１．

秀高、増田 信次（機械・材料技術部

はじめに解析評価グループ）

る角度に位置するＸ線源(左)より照射され投影された透視

当所では電子基板や電子部品、機械部品等を主な対象とし、Ｘ線透視画像により内部の構造や欠陥を調査する技術画像(左)とする。それぞれの透視画像を左右両眼に入力することで角度の異なる画像情報の組み合わせから空間認支援を行っている 1)2) 。得られる透視画像は、Ｘ線源より出たＸ線を観察対象に照射し透過したＸ線がフラットパ識を行うことができる人間の機能を利用して立体的な情報認識を可能とする仕組みである。

ネルセンサ(平面)に投影された像である。観察対象は３次元的なものであるが、透視画像は平面に投影された２次元３．となるので内部の３次元的な状況を把握することが困難な場合もある。このような場合は異なった方向から観察し当所に設置されているＸ線透視装置の構造と一般的な観察方法について説明する。外観は図 2 のようになってお観察対象の構造を類推する。または設計図等を参考にすることもある。正確に観察対象の内部の状況を３次元的に把り、装置は正面に扉がついたＸ線防護箱の内部で観察対象にＸ線を照射するが、防護箱の周囲は鉛板を鋼板で挟み込握する必要がある場合には、おもにＸ線ＣＴスキャン装置が利用されるがコストや時間のかかる試験となる。今回、んだ構造で作成されており装置外部へのＸ線の漏えい防止と力学的強度を兼ね備えている。そのため外部にはごく人間の両眼の立体視機能を活用することで、観察対象の内部の状況を立体的に把握できないか、原理的に可能か、当僅かなＸ線しか漏洩しないため観察者が被爆を気にする心配はなく安心して作業ができる。防護箱内部では、図３所における主なターゲットである電子・機械・材料等の分野ので活用の可能性も含めて検討した。に示すように、Ｘ線源よりＸ線が上方に向かって照射され、炭素繊維強化プラスチック製のサンプルステージ上にの２．

せられた観察対象を透過し、上方に設置されたＸ線カメラ(フラットパネルセンサ)に透視画像が投影される仕組みに

Ｘ線立体撮影法

Ｘ線透視装置の構造と観察方法

Ｘ線透視画像はレントゲンによるＸ線の発見後、主に医学の分野で用いられ肺や骨、その他の診断に活用されていなっている。なお、炭素繊維強化プラスチック板はＸ線が透過しやすいため透視画像に与える影響は少ない。

る。Ｘ線立体撮影法はＸ線透視画像を撮影する際に、観察対象部位とＸ線源の位置を相対的に移動させて撮像した

Ｘ線は非常に微小な 1μｍ程度の大きさの発生源から放射状に照射され、透視画像は観察対象の微細な構造や欠陥透視画像を両眼に入力することにより人間が持つ３次元空間認識機能を利用して立体感を認識する方法であるが、を写し出すことが可能である。Ｘ線源と観察対象との距離を調節することにより観察倍率を調整することができる。

Ｘ線の発見以後、立体的に観察対象を把握できる方法として応用されていた 3)。 現在はコンピュータ技術の発達も距離を大きくとれば倍率は下がり観察範囲は広がる、距離を相対的に小さくとれば倍率は上がり観察範囲は狭くなあり、詳細な３次元構造や内部欠陥を解析するにはＸ線ＣＴスキャンを使用して断層像や立体像を得ることで内部る。透視画像は装置のコンピュータ画面に表示される。観察者は画面上の透視画像を見ながら観察場所や倍率をマ構造を把握している。しかし、Ｘ線立体撮影法も手軽に観察対象の立体的構造を把握できる方法として再考する価ウス操作で調整することが可能である。
次にＸ線カメラの傾動機能とトラッキング機能につい値はあると考えられる。図 1 にＸ線立体撮影法の原理を示す。右目に対応する角度に位置するＸ線源(右)より観て説明する。Ｘ線カメラを斜め方向に傾動することができるが、そのままだと傾動や回転動作を行った時に観察対象察対象に照射され投影された透視画像(右)、左目に対応すが視野の中心から外れてしまう。Ｘ線カメラの傾動と同時にサンプルステージが水平および上下方向に追随し観察対象が視野中心からずれないよう連動して制御する機能をトラッキング機能という。図５にトラッキング機能について図示する。トラッキング機能を用いることにより傾動角と連動しサンプルステージを制御することにより観察対象をほぼ同一倍率で視野中心に安定して表示するでき、また傾動方向は後方側だけでなく左右に 180 度回転することが可能である。通常はこれらの機能を駆使し、また場合によってはサンプルステージ上の観察対象の設置方向を変え再度観察することにより目的である内部構造や欠陥を調べていく。

図 1 Ｘ線立体撮影法の原理

1KISTEC研究報告2019（2019.7）

【機械・材料技術部】

観察対象は小さく薄くとも 3 次元構造を持つが、結果として得られる透視画像は平面状のＸ線カメラに投影された 2 次元画像であるため、観察者の想像力や観察対象の大まかな構造等の予備知識がないと理解が難しい場合がある。次にこの装置を用いて左右両眼用の立体視画像を取得し、それを両眼を用いて立体視を行う方法について述べる。

Ｘ線透視装置島津製作所
SMX-2000
焦点寸法 1μm
管電圧 160kVまで
図５トラッキング機能(島津製作所 SMX-2000 取扱説明書 6 ページ図 1-2 より転載)4)
図 2 Ｘ線透視装置外観透視画像

観察対象
サンプルステージ

Ｘ線源

図６ 傾動・トラッキング機能を用いた立体視画像の取得法
図３

Ｘ線透視装置原理図４．

両眼立体視機能を用いたＸ線透視観察法

前節で説明した本装置の傾動機能とトラッキング機能を活用して左右両眼立体視のための透視画像を取得した。
図６に傾動・トラッキング機能を用いた立体視画像の取得法を示す。基準状態での透視画像を右眼用として、傾動角度を増加させた透視画像を左眼用とした。さらに装置で得られる透視画像はＸ線カメラ撮像面より外側からみた裏画像であるため反転および右 90 度回転操作を行った。左右の傾動角の増分は５～６度程度とした。テスト的な観察対象は、
a) BGA デバイスが両面実装されたメモリ基板b) 繊維強化プラスチック試験片に割れが生じたもの
2 種を用意した。図７に観察対象 a)の外観写真と観察部位を示す。図８に観察対象 a)、図９に b)の両眼立体視用画像を示す。このような両眼用画像をスマートフォン画面に図４

ステージとフラットパネル検出器(Ｘ線カメラ)の動き表示させ簡易的な VR ビューワを用いて立体視観察を行った。当所職員のほか、2019/02/06～02/08 にパシフィコ横(島津製作所 SMX-2000 取扱説明書 5 ページ図 1-1 より転載)4)

浜で開催された多くの来場者に b)の立体視動画を体験い
ただき、好評であった。

KISTEC研究報告2019（2019.7）

2【機械・材料技術部】

５．

現状の問題点

当所のＸ線透視装置を用い、傾動・トラッキング機能を

3.斎藤,朴沢,袴田,笠原,石田;Ｘ線立体撮影法の喉頭造影法への応用,日本気管食道学会報 30 (5), 1979 pp.

用いることにより両眼立体視画像が作成可能である。この画像を両眼に適切に入力することにより立体視が可能で

311-315.
4.島津製作所マイクロフォーカスＸ線透視装置 SMX-2000

あることが分かったが、様々な煩雑な作業が必要であり、現状では技術支援現場で迅速に対応できる状況にない。必取扱説明書

要とする機能は装置内部で観察対象を把持し回転角を調整する機能、回転させながら透視画像を取得・蓄積し左右両眼用画像を編集・生成する機能を実現することが必要と思われる。
【参考文献】
1.増田,伊東,曽我; BGA の接続不良解析事例，神奈川県産業技術センター研究報告 15, 68 (2009).
2.伊東,増田; BGA 接合部の品質確認，神奈川県産業技術センター研究報告 16, 53 (2010).

図７ 観察対象 a)両面ＢＧＡ実装メモリ基板

左眼用
図８

右眼用
両面ＢＧＡ実装メモリ基板の立体視画像

左眼用
図９

右眼用
繊維強化プラスチック試験片の割れ立体視画像

3KISTEC研究報告2019（2019.7）