断層撮影の検査システムおよびその方法
【課題】好都合な歪み補正の計算方法を使用して、試験物体内部の選択された断面平面の断面影像を効果的に生成すること。
【解決手段】断層撮影検査システムが、放射線源、影像平面を画定する複数の線形影像検出器、放射線源と影像検出器の間の固定された位置に試験物体を配置する固定式テーブル、および影像検出器から獲得された試験物体の複数の影像を処理するコンピュータ装置を備える。放射線源および影像検出器は、試験物体の全領域に亘り複数の平行な線形走査を実行して、異なる視角のもとでの試験物体の影像を獲得する。獲得されたデータに基づき、コンピュータ装置が、歪み補正を決定し、試験物体内部の選択された断面の断面影像を生成する。
【解決手段】断層撮影検査システムが、放射線源、影像平面を画定する複数の線形影像検出器、放射線源と影像検出器の間の固定された位置に試験物体を配置する固定式テーブル、および影像検出器から獲得された試験物体の複数の影像を処理するコンピュータ装置を備える。放射線源および影像検出器は、試験物体の全領域に亘り複数の平行な線形走査を実行して、異なる視角のもとでの試験物体の影像を獲得する。獲得されたデータに基づき、コンピュータ装置が、歪み補正を決定し、試験物体内部の選択された断面の断面影像を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に工業用検査のための影像技術に関し、より具体的には断層撮影の検査（laminography inspection）システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線断層撮影は、検査用の試験物体内部の選択された平面の断面影像を生成する周知の影像技術である。従来通り、Ｘ線断層撮影システムは、Ｘ線源、影像平面（image plane）を画定するＸ線検出器、ならびに、Ｘ線源および検出器の間で走査される試験物体を配置するための固定基部を備える。試験物体のＸ線影像を獲得するためには、通常、試験物体が、検出器を伴うＸ線源、または固定基部のみのいずれかの協調した移動のサイクルを通して、走査される。１つの走査サイクルの間、Ｘ線源、試験物体および検出器の構成は、試験物体のある特定の平面、または「焦点面」と呼ばれる平面のどの点も、常に影像平面内の同じ点に投影され、焦点面外の点はすべて影像平面内の複数の点に投影されるようになっている。その結果、焦点面の影像は鮮鋭になり、試験物体内部の他の平面の影像は、検出器に対する移動を経てぼやけた背景を生成し、その上に焦点面の鮮鋭な影像が重なる。検出器によって獲得された影像に基づき、試験物体内部の選択された断面の断面影像が、獲得された影像の組合せによって再構築される。
【０００３】
Ｂａｋｅｒらに対して発行された「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｌａｍｉｎｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」という名称の米国特許第４，９２６，４５２号、Ａｄａｍｓに対して発行された「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｌｉｎｅａｒ Ｓｃａｎ Ｌａｍｉｎｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第５，５８３，９０４号、Ｆａｚｚｉｏに対して発行された「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｌａｎａｒ Ｌａｍｉｎｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第６，３２４，２４９号、およびＴｈａｙｅｒに対して発行された「Ｏｆｆ−ｃｅｎｔｅｒ Ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」という名称の米国特許第６，７４８，０４６号に記述されているように、効果的な断層撮影システムを発展させるために多くの手法が、探求されてきており、そのすべての開示が本明細書で参照として組み込まれている。
【０００４】
１つの公知の手法は、Ｘ線源および検出器が固定された試験物体を円形経路（circular path）に沿って走査して、試験物体の影像を獲得する断層撮影システムを補完する。１つの走査サイクル内にて、「進んでは止まる」動きが、円形経路の個別の点で、異なる視角（viewing angles）のもとでの影像を獲得するために実行される。その結果、走査速度は、比較的遅く、得られた影像の数は限定される。さらに、回転式走査サイクルの駆動機構は、かさばり、高価であり、複雑な製造工程が必要である。
【０００５】
別の公知の手法では、異なる視角での試験物体の影像を獲得するために単一の平行移動の走査を使用する。この走査機構では、Ｘ線源が、試験物体の幅全体をおおうＸ線の扇形ビームを放射するように、平行にされなければならない。加えて、単一の線形走査経路で獲得された影像データが、十分な数の視角からのものであるように、Ｘ線検出器の数を増加する必要がある。この断層撮影システムは、簡単で速い走査サイクルを実行するが、必要な検出器の数が多いので、やはり設備のコストが増加することになる。さらに、Ｘ線源を平行にすることが必要なので、断層撮影システムに複雑さを加える。
【０００６】
別の公知の手法もまた、試験物体の影像データを獲得するために、大型カメラの使用を指示することがある。走査サイクル中に試験物体は、固定された位置のカメラとＸ線源の間を移動し、その結果、試験物体の異なる領域が、カメラの異なる視角のもとで同時に結像される。この断層撮影システムは、Ｘ線源およびカメラが、各走査サイクルの間、固定されているので、Ｘ線源およびカメラを駆動するいくつかの機構を省くことができるが、大型カメラを使用することはやはり高価である。加えて、走査サイクル中の試験物体の移動が、獲得した影像の質に影響を及ぼすことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
起こり得る別の技術的問題は、試験物体内の歪みの発生である。試験物体内の歪みが、想定された位置に対して実際に偏った、問題の断面の位置に生じることがある。その結果、実際に再構築された断層撮影の断面影像が、選択された断面平面を表わすのではなく、所望の断面平面からの別の１つのオフセットを表わすことがある。この問題を解決するために、米国特許第５，６７８，２０９号は、動作の歪み補正（warp compensation）方法を記述しており、その開示は、本明細書で参照することにより組み込まれている。この公知の歪み補正技術には、試験物体の歪みを決定するために、試験物体の取り込まれた影像データに対して比較される、試験物体の所定のコンピュータ援用設計（ＣＡＤ）データを使用することが必要である。計算された歪みに基づき、次いで、選択された断面の断面影像を再構築するために適用される影像シフトが、決定される。実際上、選択された特徴がしばしば正確なＣＡＤ位置に配置されないか、または試験物体のＣＡＤデータが全く入手できないので、この技術の適用は不正確である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、少なくとも従来技術の前述の問題を克服することができる改良された断層撮影システムが必要である。
【発明の効果】
【０００９】
本出願は、好都合な歪み補正の計算方法を使用して、試験物体内部の選択された断面平面の断面影像を効果的に生成することができる断層撮影システムおよびその方法を記述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
一実施形態では、断層撮影検査システムが、放射線源、影像平面を画定する複数の線形影像検出器、放射線源と影像検出器の間の固定された位置に試験物体を配置するための固定式テーブル、および影像検出器から獲得された試験物体の複数の影像を処理するコンピュータ装置を備える。放射線源および影像検出器は、試験物体の全領域にまたがる平行な線形走査経路（parallel linear scanning passes）からなる走査サイクルを実行する。それによって、試験物体の影像は、コンピュータ装置によって処理するために、異なる視角のもとで獲得される。コンピュータ装置は、適切にシフトされ、スケールされ（shifted and scaled）ている獲得された影像を組み合わせて、試験物体内部の選択された断面の断面影像を生成する。
【００１１】
いくつかの実施形態によれば、コンピュータ装置が、試験物体の得られた影像を組み合わせるために、シフト係数およびスケール係数（the shift and scale factors）の計算に適用される歪み補正を決定するように構成されてもよい。歪み補正は、立体画像方法（stereo imaging method）で計算されてもよい。
【００１２】
本発明によるシステムおよび方法の１つの利点は、費用効果が高く、試験物体のＣＡＤデータを必要としない好都合な歪み補正の計算方法を可能にすることである。
【００１３】
前述のものは要約であり、特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。本明細書で開示された動作および機構は、多数の方法で実施することができ、そのような変形形態および修正形態は、本発明およびその広い態様から離れずに、なされることができる。他の態様、発明の特徴、および発明の利点は、請求項によってのみ定義されるので、以下の非制限的な詳細な説明で記述される。
【００１４】
本願は、好都合な歪み補正の計算方法を使用して、費用効果が高く、試験物体内部の選択された断面平面の断面影像を効果的に生成することができる断層影像検査システムおよびその方法を説明する。
【００１５】
以下の記述では、「放射線源」はＸ線撮影に使用される電磁気の放射を放射するように構成されているエネルギー源を意味し、Ｘ線源、ガンマ線源などを含むが、それらに限定されることはない。さらに「影像検出器」は、試験物体が、放射線源から試験物体を貫通して進む放射線を受けるとき、試験物体の影像信号を生成するように構成されている装置を意味し、Ｘ線検出器、ガンマ線検出器などを含むが、それらに限定されることはない。
【００１６】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の一実施形態による断層撮影検査システムを示す概略図である。検査システム１００が、Ｘ線源１０２、試験中の物体１０６を配置するための固定式テーブル１０４、線形Ｘ線検出器１０８、およびコンピュータ装置１１０を備える。Ｘ線源１０２は固定式テーブル１０４の上方に配置され、円錐形Ｘ線ビームを照射することができ、そのＸ線ビームは、物体１０６を貫通して進み、Ｘ線源１０２の反対側の物体１０６の下部に位置する検出器１０８に突き当たる。線形検出器１０８のそれぞれが、物体１０６を貫通して通過したＸ線のパターンを、分析のために、コンピュータ装置１１０に伝送される影像信号に変える。
【００１７】
図１Ａを参照すると、より明確な記述の目的で、検査システム１００の機構を説明するために任意の座標表示（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が以下で使用される。固定式テーブル１０４が、Ｘ軸およびＹ軸に平行な平面に固定されている。Ｘ線源１０２が、Ｚ軸に平行で、固定式テーブル１０４の平面に垂直である垂直駆動軸に取り付けられている。Ｘ線源１０２は、モータ駆動装置（図示せず）によって、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に沿って独立して駆動される。Ｘ線源１０２は、任意の標準の工業用Ｘ線チューブを備えることができるが、それに限定されることはない。
【００１８】
線形Ｘ線検出器１０８は、Ｘ軸に沿って一定の間隔を置いて固定された支持フレーム１１２上に同一平面に配置され、Ｙ軸に平行に位置する。一実施形態では、３つの線形検出器１０８を設けることができ、それぞれの検出器は、電荷結合素子に類似した（similar to charge coupled devices）個別のＸ線感知素子の線形または一次元配列から構成されている。ただし、線形検出器１０８の数は、設計の必要によって変化することが理解されよう。支持フレーム１１２は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿って独立して駆動して、試験物体１０６およびＸ線源１０２に対する検出器１０８の位置を望ましく設定することができる。Ｘ線源１０２および線形検出器１０８の相対的な位置は、Ｘ線影像を獲得するための所望の焦点面および最適の解像度を設定するために調節することができる。
【００１９】
図１Ｃは、一実施形態による検査システム１００により実行される好ましい走査サイクルを示す。１つの走査サイクルでは、Ｘ線源１０２が検出器１０８と共に同時に移動して、試験物体１０６を走査する間、試験物体１０６は固定されている。走査サイクルは、Ｘ軸に平行でＹ軸に関して連続して増加して、試験物体１０６の全領域に亘って走査する線形走査経路１１４を備える。１つの走査経路に沿って、試験物体１０６の走査された部分のＸ線影像データが、Ｘ線源１０２に対応する３つの異なる視角のもとで、３つの線形検出器１０８からそれぞれ得られる。一実施形態では、連続する経路間のＹ軸増分が、隣接する走査経路が部分的に重なるように配置されてもよい。試験物体１０６の所与の走査される部分のために、視角の数は、走査される部分をカバーする走査経路の数によって増加されてもよい。その結果、異なる視角のより多くのＸ線影像データが、影像検出器をまったく追加せずに、または高価な走査装置を追加せずに、コンピュータ装置１１０による分析のために獲得することができる。
【００２０】
連続する経路間の増分もまた異なって設定されてもよく、上述の重なり部分は必要的なものではない。加えて、３つの検出器の代わりに、異なる実施形態が、Ｘ線源１０２に対して異なる視角のもとでの３つの線形走査経路を実行する単一の検出器を使用して、３つの視角のもとでの同様の影像を獲得することができる。獲得された影像に基づき、コンピュータ装置１１０は、試験物体１０６を検査するための断層撮影影像を生成するように構成されている。
【００２１】
図２Ａから図２Ｄは、異なる視角のもとで獲得されたＸ線影像データの組合せに基づき、試験物体内部の断面ＰのＸ線影像を再構築する幾何学上の原理を示す概略図である。より明確な説明のために、以下の注釈が使用される。距離Ｈ1が、検出器Ｄ1、Ｄ2、およびＤ3が配置されている影像平面ＤからＸ線源Ｓを分離する。検出器Ｄ1は、Ｘ線源Ｓに対して左角度位置に配置され、検出器Ｄ2は、Ｘ線源Ｓに対して反対側の垂直な位置に配置され、検出器Ｄ３は、Ｘ線源Ｓに対して右角度位置に配置される。距離Ｈ0は、焦点面ＦとＸ線源Ｓの間の距離を示す。距離ｈは、問題の物体断面Ｐと焦点面Ｆの間の距離を示す。距離Ｒxは、２つの隣接する検出器を分離し、長さＲyは、２つの連続する走査経路の間のＹ軸増分に対応する。
【００２２】
試験物体１０６が、検査システム１００により走査をうけるとき、焦点面Ｆの外側にある試験物体１０６内部の断面は、影像平面Ｄで次々と歪められ、シフトされる異なる影像を形成することになる。その結果、影像平面Ｄ内で、焦点面Ｆの点の影像のみが、鮮鋭に見え、焦点面Ｆの外側の点はぼやけて見える。試験物体内部の所望の断面Ｐの影像を再構築するために、異なる視角のもとで獲得されたＸ線影像データが、適切なシフト係数およびスケール係数と組み合わされて、その結果、Ｘ線影像データは、正確に部分的に重なって、問題の断面Ｐの適切な影像を生成する。これらのシフト係数およびスケール係数は、以下に述べるように、Ｘ軸およびＹ軸に対して決定されることができる。
【００２３】
図２Ｂは、Ｘ軸およびＺ軸に平行な投影平面に基づき、Ｘ方向のスケール係数およびシフト係数の決定を示す。この投影平面の観点から、焦点面Ｆの１点Ｏは、影像平面Ｄの影像点Ｏiに対応し、点Ｏの垂直上方の問題の平面Ｐの点Ｏhは、影像平面Ｄの影像点Ｏhiに対応する。簡単な幾何学上の放射線射影に基づき、影像平面ＤのＯiおよびＯhiを分離するシフト係数Ｌsxは、次のように導くことができる。
【００２４】
Ｌsx＝ｈ×ｔａｎθ＝ｈＲx／Ｈ1
【００２５】
さらに、Ｘ線源Ｓが、Ｘ方向に線形に走査するとき、試験物体１０６の断面平面Ｐ内部のＸ方向の線分ＯhＭが、歪みなく影像平面Ｄに投影することになる。したがって、Ｘ方向のスケール係数は１に等しい。
【００２６】
同様に、図２Ｃは、Ｙ軸およびＺ軸に対して平行な投影平面に基づき、Ｙ方向のシフト係数Ｌsyの決定を示す。この投影平面の観点から、焦点面Ｆの点Ｏは、影像平面Ｄの影像点Ｏi’になり、点Ｏの垂直上方の問題の物体平面Ｐの点Ｏh’は、影像平面Ｄの影像点Ｏhi’になる。影像平面ＤでＯi’からＯhi’を分離するシフト係数Ｌsyは、次の関係式から決定することができる。
【００２７】
Ｌsy＝ｈ’×ｔａｎθ’
【００２８】
ｈ’＝ｈ×Ｈ1／Ｈ0およびｔａｎθ’＝（Ｒy＋Ｌsy）／Ｈ1なので、シフト係数Ｌsyは、次のように導くことができる。
【００２９】
Ｌsy＝ｈ×Ｒy／（Ｈ0−ｈ）
【００３０】
図２Ｄは，Ｙ軸およびＸ軸に平行な投影平面に作成される、Ｙ方向のスケール係数ｆの決定を示す。問題の物体平面Ｐ内の線分Ｏh’Ｍは、影像平面Ｄの歪んだ線分影像Ｏhi’Ｍiを形成し、スケール係数ｆは、比率Ｏh’’Ｍh／Ｏhi’Ｍi＝Ｌh／Ｌiと定義することができると仮定されたい。相似の三角形の法則により、Ｙ方向のスケール係数ｆは次のように導くことができる。
【００３１】
ｆ＝（Ｈi−ｈ’）／Ｈi＝１−ｈ／Ｈ0
【００３２】
次の表１は、焦点面に対して高さｈによって画定された試験物体内部の所望の断面のＸ線影像を再構築するために計算された、Ｘ方向およびＹ方向の異なるシフト係数およびスケール係数を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
シフト係数およびスケール係数を適用することにより、試験物体の組み合わされたＸ線影像は、適切に部分的に重なって、試験物体内の座標Ｚの所望の断面の再構築された影像を形成する。
【００３５】
他の利点が、本発明によるＸ線検査システムの構成によって提供されることができることに留意されたい。特にその構成は、好都合なことに、Ｚ軸の歪み補正の計算方法を可能にすることがある。図２Ｅを参照すると、図示されたＺ軸歪み補正の技術は、立体画像方法を使用して、試験物体の歪みを特徴づけるＺ関数を作図する。立体画像方法を適用すると、２つの影像Ｉ2およびＩ1が、参照面に対して高さＨにある試験物体の特徴Ｗ（feature W）を得るために検出器Ｄ1およびＤ2によってそれぞれ獲得することになる。ＤnおよびＤhは、影像Ｉ2およびＩ1のそれぞれの位置を表わし、ｒ（０）は影像解像度（image resolution）であり、特徴Ｗの実際の高さＨは次の公式から導かれる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
試験物体の領域一面で上記の公式を計算することにより、Ｚ関数を走査サイクル中に獲得された影像に基づき作図することができる。作図されたＺ関数を用いて、コンピュータ装置が、計算されたシフト係数およびスケール係数での歪み補正を適用することができ、その結果、たとえ断面Ｐが、試験物体内の歪みの発生により、偏った位置に実際は位置しているとしても、再構築された断層撮影の影像は、正確に試験物体の選択された断面Ｐを映す。したがって、効果的な歪み補正は、試験物体のＣＡＤデータを必要とせずに計算することができる。
【００３８】
ここで、本発明の一実施形態による断層撮影検査の方法のステップを説明するために、図１Ａから図１Ｃに関連する図３に言及する。ステップ３０２では、試験物体１０６は、検査システム１００内に配置される。試験物体が、Ｘ線影像を得るために走査される前に、ステップ３０４で、初期設定がなされて、Ｘ線源１０２、物体１０６および検出器１０８の間の相対的位置を調節することにより焦点面、および適切な影像解像度を定義する。次いで、ステップ３０６では、走査動作が実行され、それにより、円錐形Ｘ線ビームを放射するＸ線源１０２は、固定された物体１０６の全領域に亘る平行な線形走査経路に沿って、検出器１０８と共に同時に移動する。異なる視角のもとでの試験物体１０６の多数のＸ線影像が、それにより獲得されて、試験物体１０６内部の問題の断面Ｐの断面影像を再構築する。
【００３９】
この目的のために、ステップ３０８では、検査システム１００が、焦点面Ｆに対する所望の断面Ｐの高さｈを入力するよう作業者に要請する。ステップ３１０では、選択された断面Ｐの断面影像が生成される前に、コンピュータ装置１１０が、選択された断面Ｐの断面影像の再構築に適用される物体の歪み補正を計算することができる。歪み補正の計算は、図２Ｅに関して上述のように、獲得されたＸ線影像に基づく試験物体の歪みの指標であるＺ関数を作図することにより達成することができる。ステップ３１２では、入力された高さｈおよび計算された歪み補正に基づき、コンピュータ装置１１０が、選択された断面Ｐの断面影像を生成するために、適切なシフト係数およびスケール係数を計算し、これらの係数を適用して、獲得されたＸ線影像を組み合わせる。
【００４０】
図示の目的だけに、図４Ａから図４Ｅは、本発明による断層撮影検査方法により得ることができる影像の具体例を示す。図４Ａは、概略的に試験物体の構成を示し、その構成は、互いに重なるように位置する２つの平行な平面にそれぞれ配置されているハンダの２つの層４１０および層４２０を含む。層４１０および層４２０は３×３のハンダの配列を有する。２つの層４１０および４２０の間の図示された間隔「ｇ」およびハンダ間のピッチ「ｐ」は任意の単位で表わされる。焦点面Ｆは、層４１０および層４２０から等距離の中間平面に対応するＺ座標＝０に具体的に設定されている。試験物体は、図４Ｂから図４Ｅに関して下記に論じる再構築されたＸ線影像から明らかであるいくつかの欠陥４１２、４１８，４２４，４２８，および４２９を有する。
【００４１】
図４Ｂおよび図４Ｃは、ハンダ層４１０の断面用に再構築されたＸ線影像を示し、そのハンダ層断面は、焦点面Ｆに対してＺ座標＝１５の平面に対応する。図４Ｂでは、図示されたＸ線影像４０２が、計算されたシフト係数Ｌsx＝７．５およびＬsy＝３５，２９４を使用する獲得されたＸ線影像の組合せから得られる。スケール係数は適用されないので、再構築されたＸ線影像４０２は、Ｙ方向に歪んで見える。図４Ｃは、Ｘ線影像データの同じ組合せに、Ｙ方向のスケールの歪みを正確に修正する、Ｙ方向のスケール係数ｆ＝０．８５／２の適用を加えて得られる再構築されたＸ線影像４０４を示す。図４Ｂおよび図４Ｃに関連する図４Ａを参照すると、再構築されたＸ線影像４０２および４０４は、ハンダ４１２とハンダ４１４の間を連結するハンダ・ブリッジ欠陥４１８、およびハンダ４１２内部の空隙欠陥４１６の存在を示す。
【００４２】
図４Ｄおよび図４Ｅは、ハンダ層４２０の断面の再構築されたＸ線影像を示し、ハンダ層４２０は、焦点面Ｆに対してＺ座標＝−１５の平面に対応する。同様に、図４Ｄの図示されたＸ線影像４０６が、計算されたシフト係数Ｌｓｘ＝−７．５およびＬｓｙ＝−２６，０８７を使用する獲得されたＸ線影像の組合せから得られ、図４ＥのＸ線影像４０８は、Ｘ線影像の同じ組合せに、スケール係数ｆ＝１．１５／２の適用を加えて得られて、Ｙ方向のスケールの歪みを修正する。再構築されたＸ線影像４０６および４０８は、ハンダ４２６と連結するハンダ・ブリッジ欠陥４２８、およびハンダ４２２内部の空隙欠陥４２４の存在を正確に示す。
【００４３】
上述のように、本発明の原理による方法およびシステムは、影像検出器によって獲得された影像に基づき、試験物体内部の問題の断面の断面影像を効果的に再構築することができる。影像の獲得は、影像検出器を加えずに、視角の数を効果的に増加させる平行な線形走査経路のサイクルにより達成される。
【００４４】
本発明による実現を詳細な実施形態の文中で説明してきた。これらの実施形態は、例示的であり、本発明の範囲を限定するものではない。多くの変形形態、修正形態、追加形態、および改良形態が可能である。したがって、複数の例が、本明細書で１つの例として記述される構成要素のために提供されることができる。具体的構成の中で個別の構成要素としてもたらされた構造および機能性は、組み合わされた構造または構成要素として実施されてもよい。これらの変形形態、修正形態、追加形態、および改良形態、ならびに他の変形形態、修正形態、追加形態、および改良形態は、後述の請求項で定義されるように発明の範囲内であることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による断層撮影検査システムの概略斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による断層撮影検査システムの側面図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態による断層撮影検査システム内部で実行される走査の動作を示す概略図である。
【図２Ａ】本発明による試験物体内部の断面のＸ線影像を再構築する原理を示す概略図である。
【図２Ｂ】本発明による試験物体内部の断面のＸ線影像を再構築する原理を示す概略図である。
【図２Ｃ】本発明による試験物体内部の断面のＸ線影像を再構築する原理を示す概略図である。
【図２Ｄ】本発明による試験物体内部の断面のＸ線影像を再構築する原理を示す概略図である。
【図２Ｅ】本発明による歪み補正の決定を示す。
【図３】本発明の一実施形態による断層撮影検査システム内部で実行される方法のステップのフローチャートである。
【図４Ａ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【図４Ｂ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【図４Ｃ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【図４Ｄ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【図４Ｅ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に工業用検査のための影像技術に関し、より具体的には断層撮影の検査（laminography inspection）システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線断層撮影は、検査用の試験物体内部の選択された平面の断面影像を生成する周知の影像技術である。従来通り、Ｘ線断層撮影システムは、Ｘ線源、影像平面（image plane）を画定するＸ線検出器、ならびに、Ｘ線源および検出器の間で走査される試験物体を配置するための固定基部を備える。試験物体のＸ線影像を獲得するためには、通常、試験物体が、検出器を伴うＸ線源、または固定基部のみのいずれかの協調した移動のサイクルを通して、走査される。１つの走査サイクルの間、Ｘ線源、試験物体および検出器の構成は、試験物体のある特定の平面、または「焦点面」と呼ばれる平面のどの点も、常に影像平面内の同じ点に投影され、焦点面外の点はすべて影像平面内の複数の点に投影されるようになっている。その結果、焦点面の影像は鮮鋭になり、試験物体内部の他の平面の影像は、検出器に対する移動を経てぼやけた背景を生成し、その上に焦点面の鮮鋭な影像が重なる。検出器によって獲得された影像に基づき、試験物体内部の選択された断面の断面影像が、獲得された影像の組合せによって再構築される。
【０００３】
Ｂａｋｅｒらに対して発行された「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｌａｍｉｎｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ」という名称の米国特許第４，９２６，４５２号、Ａｄａｍｓに対して発行された「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｌｉｎｅａｒ Ｓｃａｎ Ｌａｍｉｎｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第５，５８３，９０４号、Ｆａｚｚｉｏに対して発行された「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｌａｎａｒ Ｌａｍｉｎｏｇｒａｐｈｙ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の米国特許第６，３２４，２４９号、およびＴｈａｙｅｒに対して発行された「Ｏｆｆ−ｃｅｎｔｅｒ Ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」という名称の米国特許第６，７４８，０４６号に記述されているように、効果的な断層撮影システムを発展させるために多くの手法が、探求されてきており、そのすべての開示が本明細書で参照として組み込まれている。
【０００４】
１つの公知の手法は、Ｘ線源および検出器が固定された試験物体を円形経路（circular path）に沿って走査して、試験物体の影像を獲得する断層撮影システムを補完する。１つの走査サイクル内にて、「進んでは止まる」動きが、円形経路の個別の点で、異なる視角（viewing angles）のもとでの影像を獲得するために実行される。その結果、走査速度は、比較的遅く、得られた影像の数は限定される。さらに、回転式走査サイクルの駆動機構は、かさばり、高価であり、複雑な製造工程が必要である。
【０００５】
別の公知の手法では、異なる視角での試験物体の影像を獲得するために単一の平行移動の走査を使用する。この走査機構では、Ｘ線源が、試験物体の幅全体をおおうＸ線の扇形ビームを放射するように、平行にされなければならない。加えて、単一の線形走査経路で獲得された影像データが、十分な数の視角からのものであるように、Ｘ線検出器の数を増加する必要がある。この断層撮影システムは、簡単で速い走査サイクルを実行するが、必要な検出器の数が多いので、やはり設備のコストが増加することになる。さらに、Ｘ線源を平行にすることが必要なので、断層撮影システムに複雑さを加える。
【０００６】
別の公知の手法もまた、試験物体の影像データを獲得するために、大型カメラの使用を指示することがある。走査サイクル中に試験物体は、固定された位置のカメラとＸ線源の間を移動し、その結果、試験物体の異なる領域が、カメラの異なる視角のもとで同時に結像される。この断層撮影システムは、Ｘ線源およびカメラが、各走査サイクルの間、固定されているので、Ｘ線源およびカメラを駆動するいくつかの機構を省くことができるが、大型カメラを使用することはやはり高価である。加えて、走査サイクル中の試験物体の移動が、獲得した影像の質に影響を及ぼすことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
起こり得る別の技術的問題は、試験物体内の歪みの発生である。試験物体内の歪みが、想定された位置に対して実際に偏った、問題の断面の位置に生じることがある。その結果、実際に再構築された断層撮影の断面影像が、選択された断面平面を表わすのではなく、所望の断面平面からの別の１つのオフセットを表わすことがある。この問題を解決するために、米国特許第５，６７８，２０９号は、動作の歪み補正（warp compensation）方法を記述しており、その開示は、本明細書で参照することにより組み込まれている。この公知の歪み補正技術には、試験物体の歪みを決定するために、試験物体の取り込まれた影像データに対して比較される、試験物体の所定のコンピュータ援用設計（ＣＡＤ）データを使用することが必要である。計算された歪みに基づき、次いで、選択された断面の断面影像を再構築するために適用される影像シフトが、決定される。実際上、選択された特徴がしばしば正確なＣＡＤ位置に配置されないか、または試験物体のＣＡＤデータが全く入手できないので、この技術の適用は不正確である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、少なくとも従来技術の前述の問題を克服することができる改良された断層撮影システムが必要である。
【発明の効果】
【０００９】
本出願は、好都合な歪み補正の計算方法を使用して、試験物体内部の選択された断面平面の断面影像を効果的に生成することができる断層撮影システムおよびその方法を記述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
一実施形態では、断層撮影検査システムが、放射線源、影像平面を画定する複数の線形影像検出器、放射線源と影像検出器の間の固定された位置に試験物体を配置するための固定式テーブル、および影像検出器から獲得された試験物体の複数の影像を処理するコンピュータ装置を備える。放射線源および影像検出器は、試験物体の全領域にまたがる平行な線形走査経路（parallel linear scanning passes）からなる走査サイクルを実行する。それによって、試験物体の影像は、コンピュータ装置によって処理するために、異なる視角のもとで獲得される。コンピュータ装置は、適切にシフトされ、スケールされ（shifted and scaled）ている獲得された影像を組み合わせて、試験物体内部の選択された断面の断面影像を生成する。
【００１１】
いくつかの実施形態によれば、コンピュータ装置が、試験物体の得られた影像を組み合わせるために、シフト係数およびスケール係数（the shift and scale factors）の計算に適用される歪み補正を決定するように構成されてもよい。歪み補正は、立体画像方法（stereo imaging method）で計算されてもよい。
【００１２】
本発明によるシステムおよび方法の１つの利点は、費用効果が高く、試験物体のＣＡＤデータを必要としない好都合な歪み補正の計算方法を可能にすることである。
【００１３】
前述のものは要約であり、特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。本明細書で開示された動作および機構は、多数の方法で実施することができ、そのような変形形態および修正形態は、本発明およびその広い態様から離れずに、なされることができる。他の態様、発明の特徴、および発明の利点は、請求項によってのみ定義されるので、以下の非制限的な詳細な説明で記述される。
【００１４】
本願は、好都合な歪み補正の計算方法を使用して、費用効果が高く、試験物体内部の選択された断面平面の断面影像を効果的に生成することができる断層影像検査システムおよびその方法を説明する。
【００１５】
以下の記述では、「放射線源」はＸ線撮影に使用される電磁気の放射を放射するように構成されているエネルギー源を意味し、Ｘ線源、ガンマ線源などを含むが、それらに限定されることはない。さらに「影像検出器」は、試験物体が、放射線源から試験物体を貫通して進む放射線を受けるとき、試験物体の影像信号を生成するように構成されている装置を意味し、Ｘ線検出器、ガンマ線検出器などを含むが、それらに限定されることはない。
【００１６】
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の一実施形態による断層撮影検査システムを示す概略図である。検査システム１００が、Ｘ線源１０２、試験中の物体１０６を配置するための固定式テーブル１０４、線形Ｘ線検出器１０８、およびコンピュータ装置１１０を備える。Ｘ線源１０２は固定式テーブル１０４の上方に配置され、円錐形Ｘ線ビームを照射することができ、そのＸ線ビームは、物体１０６を貫通して進み、Ｘ線源１０２の反対側の物体１０６の下部に位置する検出器１０８に突き当たる。線形検出器１０８のそれぞれが、物体１０６を貫通して通過したＸ線のパターンを、分析のために、コンピュータ装置１１０に伝送される影像信号に変える。
【００１７】
図１Ａを参照すると、より明確な記述の目的で、検査システム１００の機構を説明するために任意の座標表示（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が以下で使用される。固定式テーブル１０４が、Ｘ軸およびＹ軸に平行な平面に固定されている。Ｘ線源１０２が、Ｚ軸に平行で、固定式テーブル１０４の平面に垂直である垂直駆動軸に取り付けられている。Ｘ線源１０２は、モータ駆動装置（図示せず）によって、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸に沿って独立して駆動される。Ｘ線源１０２は、任意の標準の工業用Ｘ線チューブを備えることができるが、それに限定されることはない。
【００１８】
線形Ｘ線検出器１０８は、Ｘ軸に沿って一定の間隔を置いて固定された支持フレーム１１２上に同一平面に配置され、Ｙ軸に平行に位置する。一実施形態では、３つの線形検出器１０８を設けることができ、それぞれの検出器は、電荷結合素子に類似した（similar to charge coupled devices）個別のＸ線感知素子の線形または一次元配列から構成されている。ただし、線形検出器１０８の数は、設計の必要によって変化することが理解されよう。支持フレーム１１２は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸に沿って独立して駆動して、試験物体１０６およびＸ線源１０２に対する検出器１０８の位置を望ましく設定することができる。Ｘ線源１０２および線形検出器１０８の相対的な位置は、Ｘ線影像を獲得するための所望の焦点面および最適の解像度を設定するために調節することができる。
【００１９】
図１Ｃは、一実施形態による検査システム１００により実行される好ましい走査サイクルを示す。１つの走査サイクルでは、Ｘ線源１０２が検出器１０８と共に同時に移動して、試験物体１０６を走査する間、試験物体１０６は固定されている。走査サイクルは、Ｘ軸に平行でＹ軸に関して連続して増加して、試験物体１０６の全領域に亘って走査する線形走査経路１１４を備える。１つの走査経路に沿って、試験物体１０６の走査された部分のＸ線影像データが、Ｘ線源１０２に対応する３つの異なる視角のもとで、３つの線形検出器１０８からそれぞれ得られる。一実施形態では、連続する経路間のＹ軸増分が、隣接する走査経路が部分的に重なるように配置されてもよい。試験物体１０６の所与の走査される部分のために、視角の数は、走査される部分をカバーする走査経路の数によって増加されてもよい。その結果、異なる視角のより多くのＸ線影像データが、影像検出器をまったく追加せずに、または高価な走査装置を追加せずに、コンピュータ装置１１０による分析のために獲得することができる。
【００２０】
連続する経路間の増分もまた異なって設定されてもよく、上述の重なり部分は必要的なものではない。加えて、３つの検出器の代わりに、異なる実施形態が、Ｘ線源１０２に対して異なる視角のもとでの３つの線形走査経路を実行する単一の検出器を使用して、３つの視角のもとでの同様の影像を獲得することができる。獲得された影像に基づき、コンピュータ装置１１０は、試験物体１０６を検査するための断層撮影影像を生成するように構成されている。
【００２１】
図２Ａから図２Ｄは、異なる視角のもとで獲得されたＸ線影像データの組合せに基づき、試験物体内部の断面ＰのＸ線影像を再構築する幾何学上の原理を示す概略図である。より明確な説明のために、以下の注釈が使用される。距離Ｈ1が、検出器Ｄ1、Ｄ2、およびＤ3が配置されている影像平面ＤからＸ線源Ｓを分離する。検出器Ｄ1は、Ｘ線源Ｓに対して左角度位置に配置され、検出器Ｄ2は、Ｘ線源Ｓに対して反対側の垂直な位置に配置され、検出器Ｄ３は、Ｘ線源Ｓに対して右角度位置に配置される。距離Ｈ0は、焦点面ＦとＸ線源Ｓの間の距離を示す。距離ｈは、問題の物体断面Ｐと焦点面Ｆの間の距離を示す。距離Ｒxは、２つの隣接する検出器を分離し、長さＲyは、２つの連続する走査経路の間のＹ軸増分に対応する。
【００２２】
試験物体１０６が、検査システム１００により走査をうけるとき、焦点面Ｆの外側にある試験物体１０６内部の断面は、影像平面Ｄで次々と歪められ、シフトされる異なる影像を形成することになる。その結果、影像平面Ｄ内で、焦点面Ｆの点の影像のみが、鮮鋭に見え、焦点面Ｆの外側の点はぼやけて見える。試験物体内部の所望の断面Ｐの影像を再構築するために、異なる視角のもとで獲得されたＸ線影像データが、適切なシフト係数およびスケール係数と組み合わされて、その結果、Ｘ線影像データは、正確に部分的に重なって、問題の断面Ｐの適切な影像を生成する。これらのシフト係数およびスケール係数は、以下に述べるように、Ｘ軸およびＹ軸に対して決定されることができる。
【００２３】
図２Ｂは、Ｘ軸およびＺ軸に平行な投影平面に基づき、Ｘ方向のスケール係数およびシフト係数の決定を示す。この投影平面の観点から、焦点面Ｆの１点Ｏは、影像平面Ｄの影像点Ｏiに対応し、点Ｏの垂直上方の問題の平面Ｐの点Ｏhは、影像平面Ｄの影像点Ｏhiに対応する。簡単な幾何学上の放射線射影に基づき、影像平面ＤのＯiおよびＯhiを分離するシフト係数Ｌsxは、次のように導くことができる。
【００２４】
Ｌsx＝ｈ×ｔａｎθ＝ｈＲx／Ｈ1
【００２５】
さらに、Ｘ線源Ｓが、Ｘ方向に線形に走査するとき、試験物体１０６の断面平面Ｐ内部のＸ方向の線分ＯhＭが、歪みなく影像平面Ｄに投影することになる。したがって、Ｘ方向のスケール係数は１に等しい。
【００２６】
同様に、図２Ｃは、Ｙ軸およびＺ軸に対して平行な投影平面に基づき、Ｙ方向のシフト係数Ｌsyの決定を示す。この投影平面の観点から、焦点面Ｆの点Ｏは、影像平面Ｄの影像点Ｏi’になり、点Ｏの垂直上方の問題の物体平面Ｐの点Ｏh’は、影像平面Ｄの影像点Ｏhi’になる。影像平面ＤでＯi’からＯhi’を分離するシフト係数Ｌsyは、次の関係式から決定することができる。
【００２７】
Ｌsy＝ｈ’×ｔａｎθ’
【００２８】
ｈ’＝ｈ×Ｈ1／Ｈ0およびｔａｎθ’＝（Ｒy＋Ｌsy）／Ｈ1なので、シフト係数Ｌsyは、次のように導くことができる。
【００２９】
Ｌsy＝ｈ×Ｒy／（Ｈ0−ｈ）
【００３０】
図２Ｄは，Ｙ軸およびＸ軸に平行な投影平面に作成される、Ｙ方向のスケール係数ｆの決定を示す。問題の物体平面Ｐ内の線分Ｏh’Ｍは、影像平面Ｄの歪んだ線分影像Ｏhi’Ｍiを形成し、スケール係数ｆは、比率Ｏh’’Ｍh／Ｏhi’Ｍi＝Ｌh／Ｌiと定義することができると仮定されたい。相似の三角形の法則により、Ｙ方向のスケール係数ｆは次のように導くことができる。
【００３１】
ｆ＝（Ｈi−ｈ’）／Ｈi＝１−ｈ／Ｈ0
【００３２】
次の表１は、焦点面に対して高さｈによって画定された試験物体内部の所望の断面のＸ線影像を再構築するために計算された、Ｘ方向およびＹ方向の異なるシフト係数およびスケール係数を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
シフト係数およびスケール係数を適用することにより、試験物体の組み合わされたＸ線影像は、適切に部分的に重なって、試験物体内の座標Ｚの所望の断面の再構築された影像を形成する。
【００３５】
他の利点が、本発明によるＸ線検査システムの構成によって提供されることができることに留意されたい。特にその構成は、好都合なことに、Ｚ軸の歪み補正の計算方法を可能にすることがある。図２Ｅを参照すると、図示されたＺ軸歪み補正の技術は、立体画像方法を使用して、試験物体の歪みを特徴づけるＺ関数を作図する。立体画像方法を適用すると、２つの影像Ｉ2およびＩ1が、参照面に対して高さＨにある試験物体の特徴Ｗ（feature W）を得るために検出器Ｄ1およびＤ2によってそれぞれ獲得することになる。ＤnおよびＤhは、影像Ｉ2およびＩ1のそれぞれの位置を表わし、ｒ（０）は影像解像度（image resolution）であり、特徴Ｗの実際の高さＨは次の公式から導かれる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
試験物体の領域一面で上記の公式を計算することにより、Ｚ関数を走査サイクル中に獲得された影像に基づき作図することができる。作図されたＺ関数を用いて、コンピュータ装置が、計算されたシフト係数およびスケール係数での歪み補正を適用することができ、その結果、たとえ断面Ｐが、試験物体内の歪みの発生により、偏った位置に実際は位置しているとしても、再構築された断層撮影の影像は、正確に試験物体の選択された断面Ｐを映す。したがって、効果的な歪み補正は、試験物体のＣＡＤデータを必要とせずに計算することができる。
【００３８】
ここで、本発明の一実施形態による断層撮影検査の方法のステップを説明するために、図１Ａから図１Ｃに関連する図３に言及する。ステップ３０２では、試験物体１０６は、検査システム１００内に配置される。試験物体が、Ｘ線影像を得るために走査される前に、ステップ３０４で、初期設定がなされて、Ｘ線源１０２、物体１０６および検出器１０８の間の相対的位置を調節することにより焦点面、および適切な影像解像度を定義する。次いで、ステップ３０６では、走査動作が実行され、それにより、円錐形Ｘ線ビームを放射するＸ線源１０２は、固定された物体１０６の全領域に亘る平行な線形走査経路に沿って、検出器１０８と共に同時に移動する。異なる視角のもとでの試験物体１０６の多数のＸ線影像が、それにより獲得されて、試験物体１０６内部の問題の断面Ｐの断面影像を再構築する。
【００３９】
この目的のために、ステップ３０８では、検査システム１００が、焦点面Ｆに対する所望の断面Ｐの高さｈを入力するよう作業者に要請する。ステップ３１０では、選択された断面Ｐの断面影像が生成される前に、コンピュータ装置１１０が、選択された断面Ｐの断面影像の再構築に適用される物体の歪み補正を計算することができる。歪み補正の計算は、図２Ｅに関して上述のように、獲得されたＸ線影像に基づく試験物体の歪みの指標であるＺ関数を作図することにより達成することができる。ステップ３１２では、入力された高さｈおよび計算された歪み補正に基づき、コンピュータ装置１１０が、選択された断面Ｐの断面影像を生成するために、適切なシフト係数およびスケール係数を計算し、これらの係数を適用して、獲得されたＸ線影像を組み合わせる。
【００４０】
図示の目的だけに、図４Ａから図４Ｅは、本発明による断層撮影検査方法により得ることができる影像の具体例を示す。図４Ａは、概略的に試験物体の構成を示し、その構成は、互いに重なるように位置する２つの平行な平面にそれぞれ配置されているハンダの２つの層４１０および層４２０を含む。層４１０および層４２０は３×３のハンダの配列を有する。２つの層４１０および４２０の間の図示された間隔「ｇ」およびハンダ間のピッチ「ｐ」は任意の単位で表わされる。焦点面Ｆは、層４１０および層４２０から等距離の中間平面に対応するＺ座標＝０に具体的に設定されている。試験物体は、図４Ｂから図４Ｅに関して下記に論じる再構築されたＸ線影像から明らかであるいくつかの欠陥４１２、４１８，４２４，４２８，および４２９を有する。
【００４１】
図４Ｂおよび図４Ｃは、ハンダ層４１０の断面用に再構築されたＸ線影像を示し、そのハンダ層断面は、焦点面Ｆに対してＺ座標＝１５の平面に対応する。図４Ｂでは、図示されたＸ線影像４０２が、計算されたシフト係数Ｌsx＝７．５およびＬsy＝３５，２９４を使用する獲得されたＸ線影像の組合せから得られる。スケール係数は適用されないので、再構築されたＸ線影像４０２は、Ｙ方向に歪んで見える。図４Ｃは、Ｘ線影像データの同じ組合せに、Ｙ方向のスケールの歪みを正確に修正する、Ｙ方向のスケール係数ｆ＝０．８５／２の適用を加えて得られる再構築されたＸ線影像４０４を示す。図４Ｂおよび図４Ｃに関連する図４Ａを参照すると、再構築されたＸ線影像４０２および４０４は、ハンダ４１２とハンダ４１４の間を連結するハンダ・ブリッジ欠陥４１８、およびハンダ４１２内部の空隙欠陥４１６の存在を示す。
【００４２】
図４Ｄおよび図４Ｅは、ハンダ層４２０の断面の再構築されたＸ線影像を示し、ハンダ層４２０は、焦点面Ｆに対してＺ座標＝−１５の平面に対応する。同様に、図４Ｄの図示されたＸ線影像４０６が、計算されたシフト係数Ｌｓｘ＝−７．５およびＬｓｙ＝−２６，０８７を使用する獲得されたＸ線影像の組合せから得られ、図４ＥのＸ線影像４０８は、Ｘ線影像の同じ組合せに、スケール係数ｆ＝１．１５／２の適用を加えて得られて、Ｙ方向のスケールの歪みを修正する。再構築されたＸ線影像４０６および４０８は、ハンダ４２６と連結するハンダ・ブリッジ欠陥４２８、およびハンダ４２２内部の空隙欠陥４２４の存在を正確に示す。
【００４３】
上述のように、本発明の原理による方法およびシステムは、影像検出器によって獲得された影像に基づき、試験物体内部の問題の断面の断面影像を効果的に再構築することができる。影像の獲得は、影像検出器を加えずに、視角の数を効果的に増加させる平行な線形走査経路のサイクルにより達成される。
【００４４】
本発明による実現を詳細な実施形態の文中で説明してきた。これらの実施形態は、例示的であり、本発明の範囲を限定するものではない。多くの変形形態、修正形態、追加形態、および改良形態が可能である。したがって、複数の例が、本明細書で１つの例として記述される構成要素のために提供されることができる。具体的構成の中で個別の構成要素としてもたらされた構造および機能性は、組み合わされた構造または構成要素として実施されてもよい。これらの変形形態、修正形態、追加形態、および改良形態、ならびに他の変形形態、修正形態、追加形態、および改良形態は、後述の請求項で定義されるように発明の範囲内であることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による断層撮影検査システムの概略斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による断層撮影検査システムの側面図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態による断層撮影検査システム内部で実行される走査の動作を示す概略図である。
【図２Ａ】本発明による試験物体内部の断面のＸ線影像を再構築する原理を示す概略図である。
【図２Ｂ】本発明による試験物体内部の断面のＸ線影像を再構築する原理を示す概略図である。
【図２Ｃ】本発明による試験物体内部の断面のＸ線影像を再構築する原理を示す概略図である。
【図２Ｄ】本発明による試験物体内部の断面のＸ線影像を再構築する原理を示す概略図である。
【図２Ｅ】本発明による歪み補正の決定を示す。
【図３】本発明の一実施形態による断層撮影検査システム内部で実行される方法のステップのフローチャートである。
【図４Ａ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【図４Ｂ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【図４Ｃ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【図４Ｄ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【図４Ｅ】本発明による断層撮影検査方法で得ることができるＸ線影像の具体例を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源と、
影像平面を画定する複数の線形影像検出器と、
前記放射線源と前記影像検出器の間の固定された位置に試験物体を配置する場所と、
前記影像検出器から獲得された前記試験物体の複数の影像を処理するコンピュータ装置と
を備え、
前記放射線源および前記影像検出器が、前記試験物体の全領域にまたがる平行な線形走査経路のサイクルにより前記試験物体を走査して、異なる視角のもとでの前記試験物体の影像を獲得するように構成されている、断層撮影検査システム。
【請求項２】
前記コンピュータ装置が、異なる視角のもとで獲得された影像を組み合わせて、前記試験物体内部の選択された断面の断面影像を生成するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記試験物体内部の選択された断面が、前記影像平面と平行である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記コンピュータ装置が、前記獲得された影像を組み合わせるために使用されるシフト係数およびスケール係数を計算して、前記試験物体内部の選択された断面の断面影像を生成するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記シフト係数および前記スケール係数が、前記影像平面に平行な２つの座標軸に対して決定されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記シフト係数および前記スケール係数が、前記試験物体内の選択された断面の焦点面に対する高さ、前記放射線源と前記影像平面の間の距離、前記放射線源と前記焦点面の間の距離、２つの検出器の間の距離、および２つの連続する走査経路の間の長さの増分を含む複数のパラメータによって決定される、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記線形走査経路に平行な座標軸に対する少なくとも１つのスケール係数が、１に等しい、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記コンピュータ装置が、前記シフト係数および前記スケール係数の計算に適用される歪み補正を決定するように構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記歪み補正が、立体画像方法で獲得された影像を計算することによって決定される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記放射線源が、前記検出器に突き当たるように、前記試験物体を貫通して進む円錐形のＸ線ビームを放射するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記放射線源および前記影像検出器が、独立して駆動される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記影像検出器が、前記固定式テーブルに対して前記放射線源の反対側に垂直に配置された少なくとも１つの中心の線形検出器、および前記放射線源に対して傾斜した視角に配置された２つの側面の線形検出器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
異なる視角のもとでの試験物体の複数の影像データを獲得するように、固定された位置にある試験物体の全領域に亘る複数の平行な線形走査経路を実行するステップと、
前記試験物体内部の選択された断面の断面影像を再構築するように、前記影像データを組み合わせるステップと
を含む、断層撮影の検査方法。
【請求項１４】
前記試験物体内部の前記選択された断面が、影像平面に平行であり、その影像平面から前記影像データが獲得される、請求項１３に記載の方法
【請求項１５】
前記影像データを組み合わせるステップが、前記獲得された影像を組み合わせるために使用されるシフト係数およびスケール係数を計算するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記シフト係数および前記スケール係数が、前記影像平面に平行な２つの座標軸に対して決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記線形走査経路に平行な座標軸に対する少なくとも１つのスケール係数が、１に等しい、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記シフト係数および前記スケール係数を計算するために使用される歪み補正を決定するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記歪み補正が、立体画像方法により獲得された影像データを計算するステップにより決定される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
固定された位置にある試験物体の全領域に亘る複数の平行な線形走査経路を実行するステップが、前記試験物体の全領域に亘る平行な線形走査経路のサイクルの中で、放射線源および影像検出器を同時に移動させるステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１】
放射線源と、
影像平面を画定する複数の線形影像検出器と、
前記放射線源と前記影像検出器の間の固定された位置に試験物体を配置する場所と、
前記影像検出器から獲得された前記試験物体の複数の影像を処理するコンピュータ装置と
を備え、
前記放射線源および前記影像検出器が、前記試験物体の全領域にまたがる平行な線形走査経路のサイクルにより前記試験物体を走査して、異なる視角のもとでの前記試験物体の影像を獲得するように構成されている、断層撮影検査システム。
【請求項２】
前記コンピュータ装置が、異なる視角のもとで獲得された影像を組み合わせて、前記試験物体内部の選択された断面の断面影像を生成するように構成された、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記試験物体内部の選択された断面が、前記影像平面と平行である、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記コンピュータ装置が、前記獲得された影像を組み合わせるために使用されるシフト係数およびスケール係数を計算して、前記試験物体内部の選択された断面の断面影像を生成するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記シフト係数および前記スケール係数が、前記影像平面に平行な２つの座標軸に対して決定されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記シフト係数および前記スケール係数が、前記試験物体内の選択された断面の焦点面に対する高さ、前記放射線源と前記影像平面の間の距離、前記放射線源と前記焦点面の間の距離、２つの検出器の間の距離、および２つの連続する走査経路の間の長さの増分を含む複数のパラメータによって決定される、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記線形走査経路に平行な座標軸に対する少なくとも１つのスケール係数が、１に等しい、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記コンピュータ装置が、前記シフト係数および前記スケール係数の計算に適用される歪み補正を決定するように構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項９】
前記歪み補正が、立体画像方法で獲得された影像を計算することによって決定される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記放射線源が、前記検出器に突き当たるように、前記試験物体を貫通して進む円錐形のＸ線ビームを放射するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記放射線源および前記影像検出器が、独立して駆動される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記影像検出器が、前記固定式テーブルに対して前記放射線源の反対側に垂直に配置された少なくとも１つの中心の線形検出器、および前記放射線源に対して傾斜した視角に配置された２つの側面の線形検出器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
異なる視角のもとでの試験物体の複数の影像データを獲得するように、固定された位置にある試験物体の全領域に亘る複数の平行な線形走査経路を実行するステップと、
前記試験物体内部の選択された断面の断面影像を再構築するように、前記影像データを組み合わせるステップと
を含む、断層撮影の検査方法。
【請求項１４】
前記試験物体内部の前記選択された断面が、影像平面に平行であり、その影像平面から前記影像データが獲得される、請求項１３に記載の方法
【請求項１５】
前記影像データを組み合わせるステップが、前記獲得された影像を組み合わせるために使用されるシフト係数およびスケール係数を計算するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記シフト係数および前記スケール係数が、前記影像平面に平行な２つの座標軸に対して決定される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記線形走査経路に平行な座標軸に対する少なくとも１つのスケール係数が、１に等しい、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記シフト係数および前記スケール係数を計算するために使用される歪み補正を決定するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記歪み補正が、立体画像方法により獲得された影像データを計算するステップにより決定される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
固定された位置にある試験物体の全領域に亘る複数の平行な線形走査経路を実行するステップが、前記試験物体の全領域に亘る平行な線形走査経路のサイクルの中で、放射線源および影像検出器を同時に移動させるステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【公開番号】特開２００８−２９８７６２（Ｐ２００８−２９８７６２Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０５５２０（Ｐ２００７−２０５５２０）
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（５０７２６６８３１）徳律科技股▲分▼有限公司 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（５０７２６６８３１）徳律科技股▲分▼有限公司 (3)
【Ｆターム（参考）】
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