Ｘ線断層撮像装置およびＸ線断層撮像方法
【課題】Ｘ線等を利用した断層撮像方法によって明瞭で正確な再構成画像を、簡単な構成により得る。
【解決手段】載置部へ、回転軸Ｒ１を中心線とする所定の頂角θを持つ仮想の円錐（接円錐）５０の母線に板厚方向がほぼ直角に接する状態に被検査体３を載置する。続いて、被検査体３が接する接円錐５０の頂点と点対称である第１仮想円錐５１と、接円錐５０上に載置される被検査体３の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐５２の、２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ、Ｘ線焦点Ｆの位置を移動機構により移動させる。そして、Ｘ線焦点Ｆと二次元検出器２との間に被検査体３を載置して配置され、Ｘ線源から出射されたＸ線により形成される円錐状ビームの底面の中心と当該Ｘ線焦点Ｆを結ぶ線分と直交する回転軸Ｒ１を中心に回転する回転機構を、設定された角度変位で回転させる。
【解決手段】載置部へ、回転軸Ｒ１を中心線とする所定の頂角θを持つ仮想の円錐（接円錐）５０の母線に板厚方向がほぼ直角に接する状態に被検査体３を載置する。続いて、被検査体３が接する接円錐５０の頂点と点対称である第１仮想円錐５１と、接円錐５０上に載置される被検査体３の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐５２の、２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ、Ｘ線焦点Ｆの位置を移動機構により移動させる。そして、Ｘ線焦点Ｆと二次元検出器２との間に被検査体３を載置して配置され、Ｘ線源から出射されたＸ線により形成される円錐状ビームの底面の中心と当該Ｘ線焦点Ｆを結ぶ線分と直交する回転軸Ｒ１を中心に回転する回転機構を、設定された角度変位で回転させる。
【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線断層撮像装置および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。）を用いた検査方法がある。
【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、このＸ線源よりＸ線焦点を経て被検査体に円錐状（コーンビーム状）に照射されて透過したＸ線を検出する二次元検出手段を備える。また、二次元検出手段との間に被検査体を載置するとともにＸ線焦点からこの検出手段の検出面に降ろした垂線に直交する回転軸を備え、設定に基づく角度変位で回転する回転基台部を有する。
【０００４】
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線投影像を二次元検出手段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として処理する。そして、これら各画像データより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および観察等を行い易くする。このような断層撮像処理を、シングルスキャンコーンビームＣＴ（computerizing [computed] tomography）法ともいう。
【０００５】
図１は、工業用の一般的な被検査体、Ｘ線管および二次元検出器の配置を示す側面図である。また図２は、図１のＸ線断層撮像装置における被検査体、回転基台およびＸ線管の位置関係を示した概略図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図である。
この例では、回転手段としての回転基台４上に載置された被検査体３が、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆと二次元検出器２との間に配置されている。被検査体３は回転基台４に固定されている。被検査体３として、ＩＣチップや基板等のような偏平薄型（平板状もしくは薄板状）の形状を想定している（図１の例では薄板円筒状である）。例えば１５ｍｍ角の厚さ２．５ｍｍ程度である。なお、被検査体３の主面（面積の大きい面）の大きさ及び厚さの寸法はこの例に限られない。
【０００６】
そして、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆから二次元検出器２の検出面の中心Ｏに降ろした垂線に直交する回転軸Ｒ１を中心に、回転基台４が設定された角度変位で回転するにことにより、被検査体３が所定の角度変位で回転する構成となっている（例えば特許文献１を参照）。
【０００７】
【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】
【０００８】
ところで、産業用途のＸ線断層撮像装置では、通常シングルスキャンコーンビームＣＴ法が適用される。つまり、コーン（円錐）ビーム投影は多数のファンビーム投影から成り立っているという考え方に基づいた、Feldkamp等が提案する近似的な３次元ＣＴ画像再構成アルゴリズムが採用されている。このシングルスキャンコーンビームＣＴ法を適用したＸ線断層撮像方法においては、薄板円筒状の被検査体３は、ミッドプレーンＭＤと平行な面内に載置され、回転軸Ｒ１を中心に所定角度毎に回転（旋回）する。ミッドプレーンＭＤは、Ｘ線焦点Ｆを含み被検査体３の回転軸Ｒ１と直交する平面である。
【０００９】
図３は、上記のＸ線断層撮像方法により得られた撮影データを示し、Ａはある角度位相における投影像、Ｂは再構成画像である。測定に使用した被検査体は、円形の薄い３層の銅箔からなる積層構造であって、銅箔間の間隔が３．２ｍｍ、全体の厚さが６．４ｍｍである。図１において被検査体３がミッドプレーンＭＤから離れるにつれて、得られる被検査体３の投影像（断層画像）は徐々に正確性を欠いていく。すなわち、図１，２の姿勢の層状（多層構造）の被検査体３が、Ｘ線焦点Ｆを通り二次元検出器２への垂線を含む平面（ミッドプレーンＭＤ）より高い位置にあったとき、その断層画像は図３Ａのように曖昧になる。
【００１０】
この現象は、Pierre Grangeatらが提唱するシャドーゾーン（Mathematical Framework of Cone Beam 3D Reconstruction Via The First Derivative of The Radon Transform）によっても説明されてきた。つまり、図４に示すようなシャドーゾーン６に被検査体４が位置する場合に、この現象が生じるというものである。
【００１１】
被検査体３が回転するシングルスキャンコーンビームＣＴ方式では、被検査体３の回転軸Ｒ１を中心とした半径ｄＯＦ／２のミッドプレーンＭＤ上の円軌道を周回する同じく半径ｄＯＦ／２の球（もしくは円）の集合体によって除外される領域がある。この領域がシャドーゾーン６であり、従来、理論的に被検査体３の厳密な再構成計算が不可能な領域であるとされている。円５Ａ，５Ｂは、シャドーゾーン６の回転軸Ｒ１を通る境界域垂直断面を表している。
【００１２】
上記のとおり、これまでの方法では、被検査体がシャドーゾーンに入らないように配置した上で被検査体にＸ線を照射し、投影像を撮影することもあった。しかしながら、シャドーゾーンに入らないように考慮して被検査体を配置して撮像を行うことは煩わしく、効果は判然としなかった。
【００１３】
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線等を利用したコンピュータ断層撮像方法によって明瞭で正確な再構成画像を、簡単な構成により得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、出願人は、再構成計算方法そのものではなく、撮影データが良好でないために明瞭な再構成画像が得られないと考えた。そして、以下の手段により、被検査体３がシャドーゾーンに配置された場合であっても、明瞭な再構成画像が得られる手段を発明した。
すなわち本発明はまず、載置部へ、回転軸を中心線とする所定角度の頂角θを持つ円錐（接円錐）の母線に板厚方向がほぼ直角に接する状態に被検査体を載置する。次に、前記被検査体が接する接円錐の頂点と点対称である第１仮想円錐と、前記接円錐上に載置される被検査体の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、前記接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐の、２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ、Ｘ線源のＸ線焦点の位置を移動機構により移動させる。
続いて、前記Ｘ線源のＸ線焦点と二次元検出器との間に前記被検査体を載置して配置され、前記Ｘ線源から出射されたＸ線により形成される円錐状ビームの底面の中心と当該Ｘ線焦点を結ぶ線分と直交する回転軸を中心に回転する回転機構を、設定された角度変位で回転させる。そして、各角度位相毎に撮像された投影像より前記被検査体の内部構造データを再構成する。
【００１５】
上記構成によれば、回転軸に対して被検査体の主面が垂直とならないように所定の傾きをつけて把持するようにしている。このとき、被検査体が接する仮想の接円錐の頂点と点対称である第１仮想円錐と、接円錐上に載置される被検査体の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、該接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐を想定する。これら２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ、Ｘ線源のＸ線焦点の位置を移動させて、設定された角度位相の投影像を撮像している。
【００１６】
これにより、被検査体の関心部位に対するＸ線焦点の幾何学的座標が、被検査体３の関心部位の表裏両面方向を回転に従って交替的に透視観察できる位置関係となる。また、薄型の被検査体を無源の平面の一部としたとき、被検査体が３６０度旋回中にその平面がＸ線焦点と１回以上交わる。したがって、再構成データ得るのに好適である、関心部位の良好な投影データを収集することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、Ｘ線等を利用したコンピュータ断層撮像方法によって明瞭で正確な再構成画像を、簡単な構成により得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。説明は下記の順に行うとする。
１．第１の実施の形態（第１及び第２仮想円錐とＸ線焦点の位置）
２．第２の実施の形態（載置部：スイベルステージ）
【００１９】
＜１．第１の実施の形態＞
［Ｘ線断層撮像装置の構成］
まず、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線断層撮像装置について説明する。
図５は、Ｘ線断層撮像装置の構成を示した概略側面図である。図６は、被検査体、回転基台およびＸ線管の位置関係を示す模式図である。図７は、シャドーゾーンと被検査体の位置関係を示す模式図である。図５〜図７において、図１〜図４と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を割愛する。
【００２０】
Ｘ線断層撮像装置は、振動除去機能を備えた定盤４０に、Ｘ線管１、二次元検出器２、該二次元検出器２のＺ軸方向（Ｌ３１）の直動機構３１、回転機構３２などが載置されている。Ｘ線管１と回転機構３２は、レール４１に沿って定盤４０の主面上を移動可能であり、Ｘ線管１については直動機構４２によってＹ軸方向にさらに精細な位置決めを可能にしている。また二次元検出器２は、レール４３に沿って定盤４０の主面上を移動可能になっている。なお、本実施の形態で用いられるＸ線断層撮像装置は、シングルスキャンコーンビームＣＴであればよく、この例に限られるものではない。
【００２１】
Ｘ線管１は、例えば開放型のＸ線管１を使用しており、図示しないターゲット上のＸ線焦点Ｆを頂点とし、その中心軸（Ｘ線により形成される円錐の中心軸）が図示しないカソードから放出される電子流と略同軸（光軸主線方向)上にある円錐形状に照射野を形成する。また、Ｘ線管１本体は、前部筐体１ｂと後部筐体１ｃがヒンジ１５により連結された構成とされている。Ｘ線焦点Ｆ近傍のＬ字状ブラケット１７とＸ線管１の重量重心１ｄの直下かつブラケット１７水平面上に設けられたＶブロック１８とによって定盤４０上に支持されている。Ｌ字状ブラケット１７の水平部分とその下側に配置された下部プレート１６により二重プレート機構を構成している。
【００２２】
また、Ｖブロック１８はブラケット１７上の回動支点２１を軸に回動可能なＶブロック受け台２０に弾性体１９を介して載置される。このようにブラケット１７と重心１ｄの直下にＶブロック１８を置くことにより、Ｘ線管１のカソード（図示略）の位置出しが容易となる。そればかりでなく、ヒンジ１５による連結を解除し真空を解除してカソードを交換する際、Ｘ線管１の後部筐体１ｃを弾性力で支持するので、カソード座標調整などの精密な機械作業が水平置の姿勢でも容易となる。Ｘ線管１本体連結部のヒンジ１５の回転軸とＶブロック受け台２０の回動支点２１は略同軸上に配置されている。
【００２３】
このＸ線管１から被検査体３全体にＸ線を照射し、この被検査体３の透過Ｘ線を、二次元検出手段として機能する二次元検出器２で検出し投影像を得る。ターゲットおよびカソードについては、一例として本出願人が先に出願した特開２００６−２５８６６８号公報（図１０等）を参照されたい。
【００２４】
Ｘ線管１から照射されるＸ線は、例えば焦点サイズ約１μｍ以下の極小のＸ線焦点Ｆ（マイクロフォーカス）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することができ好ましい。
【００２５】
二次元検出器２は、例えばフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）より構成され、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆから下ろした線分が二次元検出器２のほぼ中心に照射されるよう、二次元検出器２の直動機構により、左右上下（ＸＹＺ方向）の位置を調整できる。
【００２６】
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。）に開示されているようなものがある。この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。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。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。本例の二次元検出器２は、被検査体３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。
【００２７】
回転基台４は、回転機構３２の一構成要素であり、被検査体３を載置しながら図示しない回転機構３２直下の回転手段の駆動力により被検査体３を回転させる。Ｘ線焦点Ｆから出射された円錐状のビーム１０の中心線（光軸主線）は、回転中心を通り二次元検出器２の検出面とほぼ直交する。
【００２８】
本実施の形態では、薄板状の被検査体３の回転軸Ｒ１（Ｚ軸）と当該被検査体３の主面が垂直にならないようにして、被検査体３を回転基台４の載置部４ａ上に把持している。すなわち、被検査体３の回転軸Ｒ１と中心線を等しくする仮想円錐（後述する図８，図９参照）の円錐面に接するような角度に被検査体３を載置（把持）する。被検査体３は、回転軸Ｒ１を中心線として所定頂角を持つ仮想円錐の円錐面を接面とした状態に載置される。仮想円錐の頂点は、主面の接面である円錐面と回転軸Ｒ１との交点である。
【００２９】
シャドーゾーン６の領域は、図７に示すように、Ｘ線焦点Ｆと交わり被検査体３の回転軸Ｒ１と直交するミッドプレーンＭＤ上に中心があり、Ｘ線焦点Ｆと回転軸Ｒ１との距離（ｄＯＦ）と同じ直径で、ミッドプレーンＭＤと同様にＸ線焦点Ｆと交わる円５Ａ，５Ｂが回転軸Ｒ１の周りを旋回して描かれる立体によって除外される領域に相当する。
【００３０】
［被検査体の姿勢及び軌跡］
次に、図８及び図９を参照して被検査体３の姿勢及び該姿勢による軌跡を説明する。
図８は、被検査体の姿勢を示し、ＡはＸ線管１側から二次元検出器２を見た場合の概略斜視図であり、Ｂは二次元検出器２側からＸ線管１を見た場合の概略斜視図である。図９は、図８Ａ，８Ｂの第１仮想円錐および第２仮想円錐を、回転軸Ｒ１を通る面で切断した断面図である。
【００３１】
既述のとおり、Ｘ線断層撮像装置は、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆと二次元検出器２との間に配置された回転基台４（例えば図６参照）を備える。回転基台４は、被検査体３を載置してＸ線管１から出射されたＸ線により形成される円錐の底面の中心とＸ線焦点Ｆを結ぶ線分とほぼ直角な回転軸Ｒ１を中心に、設定された角度変位で回転する機能を有する。さらに、必要性に応じて収納ケース７に入れた被検査体３を回転軸Ｒ１に対し、その回転軸Ｒ１を中心線とする所定角度の頂角を持つ円錐（接円錐５０）の円錐面に、薄板状の厚さ方向の面（主面３Ａ）がほぼ直角に接する状態に載置する載置部４ａ（図６参照）を備える。
【００３２】
そして図８Ｂ，図９に示すような、被検査体３が接する接円錐５０の頂点５３と点対称である第１仮想円錐５１と、接円錐５０上に仮想的に載置される被検査体３の、断層画像を得ようとする関心部位（R.O.I：Region of interest）の最外部位（主面３Ｂ）に外接かつ包含する第２仮想円錐５２を想定する。接円錐５０の円錐面は、被検査体３が回転したときの、載置台４ａに載置された被検査体３の下側の主面３Ａによって生成される軌跡である。
【００３３】
第２仮想円錐５２は、接円錐５０と頂角θが同じで、ほぼ同軸上（回転軸Ｒ１）に中心軸を持つ。本願発明は、Ｘ線焦点Ｆの位置を、この第１仮想円錐５１と第２仮想円錐５２（２つの仮想円錐の円錐面が無限の大きさであると仮定したとき）の両者に挟まれる空間内に限定するようにしたものである。すなわち、２次元表示の図９において、第１仮想円錐５１の母線５１Ａの延長線と第２仮想円錐５２の母線５２Ａの延長線に挟まれた領域（斜線部）が該当する。
【００３４】
回転機構３２には例えば空気軸受けを搭載し、またＸ線管１はＺ軸方向（Ｌ３３）とＹ軸方向（Ｌ４２）の２方向に移動してＸ線焦点Ｆを移動させる直動機構３３、４２を有する。これら直動機構３１、回転機構３２および直動機構３３、４２の移動機構は、周知の技術であるから詳細説明を割愛する。なお、第１仮想円錐５１の頂角の角度θは、後に説明するが１００°≦θ≦１５０°であることが好ましい。
【００３５】
回転軸Ｒ１に対して第１仮想円錐５１の円錐面に接するように被検査体３が把持されれば、その関心部位（R.O.I）に対するＸ線焦点の幾何学的座標が、被検査体３の関心部位の表裏両面方向を回転に従って交替的に透視観察できる位置関係となる。故に、正確な非破壊断層画像を得る為に好適な投影データを収集することが可能となる。また関心部位平面上に凝集する吸収係数の高い特定部位（例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）のボール状電気的接合部など）を分離的に個々に透視する多くの角度位相の投影データも取得できる。それによって、Ｘ線の透過率が低くなることで生じる不正確な投影データを減少させる効果がある。言い換えれば相対的に弱い強度のＸ線であっても、良好なコントラストの投影データを数多く収集することが可能となる。
【００３６】
このように、第１仮想円錐５１の円錐面に接するような角度に被検査体３を載置し、かつ、被検査体３とＸ線焦点Ｆの位置関係（図９参照）に留意することにより、ミッドプレーンＭＤを離れた被検査体３の関心部位（R.O.I）の正確な非破壊検査が可能になる。なお、被検査体３は複数であってもよい。
【００３７】
［変形例１：被検査体及び二次元検出器の位置］
ここで、図１０を参照して、被検査体３とＸ線焦点Ｆとの位置関係について説明する。図１０は、被検査体３とＸ線焦点Ｆとのより好ましい位置関係を説明するための図である。“Φ”はＸ線焦点Ｆから二次元検出器２に降ろした垂線Ｌと、Ｘ線焦点Ｆと二次元検出器２の回転軸Ｒ１（Ｚ軸）方向の中心の画素列とを回転軸Ｒ１を含む面内で結ぶ線分とのなす角度である。
【００３８】
図１０において、被検査体３は薄板状であり、その長手方向が接円錐の母線の方向と一致している。ここで、被検査体３を、Ｘ線焦点Ｆから回転軸Ｒ１へ降ろした垂線Ｌを含むミッドプレーンＭＤと交差する位置（接円錐５０−１上）に載置し、Ｘ線焦点Ｆから接円錐５０−１の円錐面に引いた直線が接する位置まで旋回して撮像することを想定する。この場合、この高さで被検査体３が円錐面に接している時、被検査体３を後述するような主面３Ａ，３Ｂが一直線の投影になるように透過する際のＸ線が被検査体３の図２４で示した吸収係数の高い、例えば半田ボール９１のような物質を数多く（この例では６個）透過せねばならない短手方向からとなり、Ｘ線の減弱が大きすぎて二次元検出器２で取得する投影像に十分なコントラストが得られない場合がある。
【００３９】
このような被検査体３に対しては、被検査体３を回転機構３２に付随した図示しない直動機構によって接円錐５０−２の位置まで上昇させ、移動後の被検査体３の投影像が検出面に入るよう二次元検出器２もＰ１からＰ２の位置へ上昇させる。こうすることにより、被検査体３の、後述するような主面３Ａ、或いは主面３Ｂが一直線の投影になるように透過する際のＸ線が図２４で示した長手方向（３個）であり、被検査体３の投影像を十分なコントラストで得ることができる。
【００４０】
上述したように被検査体３を上昇させる場合、その上昇距離には好適な条件がある。Ｘ線焦点Ｆから回転軸Ｒ１に降ろした垂線Ｌとほぼ直交し、その垂線Ｌを含み回転軸Ｒ１と直交する平面（ミッドプレーンＭＤ）と、二次元検出器２の検出面の縦方向画素列の中心を通る横方向画素列が重なる位置（中心Ｏ）を検出面の原点とする。被検査体３が図示しない駆動系によりミッドプレーンＭＤと垂直かつ直線的に移動可能であるとき、Ｘ線焦点Ｆと移動後の検出面の当該横方向画素列を含む平面ＡとミッドプレーンＭＤのなす角度Φが、（π−θ）／２近傍となる移動距離を有することが必要である。すなわち、Ｘ線焦点Ｆが図９に示す領域にあるためには、角度Φが接円錐の傾斜角α未満である必要は有るが、段落００３８の事由により、被検査体の物質構成などを考慮すると、前記移動距離を有効活用し得る場合がある。δは二次元検出器２の検出面の縦方向の長さの上半分の寸法を表す。
【００４１】
なお、二次元検出器２の検出面に被検査体３の透過Ｘ線像が投影されればよいので、当該横方向画素列は縦方向画素列の中心でなくてもよい（中心Ｏが含まれていなくてもよい）。また、角度Φを大きくする補助のために、Ｘ線管１をミッドプレーンＭＤと直角（回転軸Ｒ１と並行）な方向に移動させ、図９に示した斜線部の領域でＸ線焦点Ｆの座標を微小量変更するようにしてもよい。
【００４２】
［測定結果］
次に、本実施の形態に係るＸ線断層撮像装置で被検査体を撮像したときの測定結果を示す。測定には、図３の測定データを得る際に使用した被検査体と同じ銅箔と樹脂板の積層構造のものを使用し、測定時の撮像緒元は、以下のとおりである。
被検査体：銅箔３層構造 直径８ｍｍ
ｃ：６６０ｍｍ
ｄ：４４ｍｍ
ｅ：１１．５ｍｍ
Φ＝１５度
【００４３】
図１１は、撮像時のＸ線管１（Ｘ線焦点Ｆ）、二次元検出器２及び接円錐５０（頂点５３）の各々の座標空間（立体図）を示している。“β”は被検査体３を回転軸Ｒ１（Ｚ軸）中心にＸＹ平面内で旋回して、ＸＹＺ座標空間からＸ´Ｙ´Ｚ座標空間としたときの旋回角度である。“α”は被検査体３をＸ´軸中心にＹ´Ｚ平面内で旋回して、Ｘ´Ｙ´Ｚ座標空間からＸ´Ｙ´´Ｚ´座標空間へと移動する際の旋回角度であり、被検査体３の傾斜角である。“ｄ”はＸ線焦点Ｆと回転軸Ｒ１（Ｚ軸）との距離（ｄＯＦ）である。また、“ｅ”はＸ線焦点Ｆから二次元検出器２に降ろした垂線と接円錐５０の頂点５３との距離である。
【００４４】
図１２は、図９及び図１０に示した撮像方法に従って実際に撮像した被検査体の投影像であって、接円錐の傾斜角αが１５度（頂角θ＝１５０度）のときの各角度位相の投影像を示している。これらの投影像は、図１０のように載置した被検査体を３６０度旋回させて撮像した投影像のうち、旋回角βが０°，６°，１２°，１８°，４５°，９０°，１８０°，２４０°，３１５°，３４６°のものを抜粋している。初期位置（β＝０°）は、被検査体３が接円錐と接する母線がＹＺ平面に概略含まれるときとしている。図１３は、図１２に示した条件での各角度位相の投影像を再構成して得られる内部構造データ（再構成画像）であり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示している。なお、Ｙ軸断面も再構成画面を１５度傾ければ、Ｘ軸断面画像と同様に水平になる。
【００４５】
測定に使用した被検査体は、銅箔間の間隔が３．２ｍｍ、全体の厚さが６．４ｍｍの積層構造である（図１３Ａ）。本発明によれば、測定に使用する被検査体の内部構造が、吸収係数の差が顕著で単純な積層構造である場合、図１３に示す如き明瞭な再構成結果が得られる。被検査体３は３６０度一回転しても投影像の変化が少ない、図３Ｂに示した楕円形のような投影像と異なり再構成計算結果にボケが見られない。
【００４６】
回転軸Ｒ１を中心に旋回する被検査体３の角度位相ごとの抜粋された投影像の中で、
β＝１２°の投影の銅箔３枚中の真中の銅箔と、β＝３４６°の投影の真中の銅箔がそれぞれ一番細い線で見えている。このことは、これらの細い線状に見える銅箔が無限の大きさの平面の一部であったと仮定したとき、その無限の大きさの平面は、被検査体３が３６０度旋回する間、Ｘ線焦点Ｆと各々２回（β＝１２°，３４６°）、交わることを意味している。被検査体３の主面３Ａと主面３Ｂで挟まれた中央（真中）の面が一直線の投影になるようにＸ線が透過している状態である。図８に、このとき被検査体３（銅箔）を含む無限の大きさの平面を投影したと想定したときのほぼ直線状の投影像Ｉｍと、Ｘ軸とその投影像Ｉｍとの角度γを示している。
【００４７】
さらに、被検査体３の接する接円錐５０の傾斜角が他の値である場合についても測定している。
【００４８】
図１４は、接円錐５０の傾斜角αが３０度（頂角θ＝１２０度）のときの各角度位相の投影像を示している。これらの投影像は、被検査体を３６０度旋回させて撮像した投影像のうち、旋回角βが０°，３０°，６２°，９０°，１８０°，２７０°，２９５.５°，３１５°のものを抜粋している。図１５は、図１４に示した条件での各角度位相の投影像を再構成して得られる内部構造データ（再構成画像）であり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示している。なお、Ｙ軸断面も再構成画面を３０度傾ければ、Ｘ軸断面画像と同様に水平になる。
【００４９】
図１４，図１５に示した例では、回転軸Ｒ１を中心に旋回する被検査体３の角度位相ごとの抜粋された投影像の中で、β＝６２°の投影の銅箔３枚中の真中の銅箔と、β＝２９５．５°の投影の真中の銅箔がそれぞれ一番細い線で見えている。
【００５０】
図１６は、接円錐５０の傾斜角αが４０度（頂角θ＝１００度）のときの各角度位相の投影像を示している。これらの投影像は、被検査体を３６０度旋回させて撮像した投影像のうち、旋回角βが０°，４５°，７２°，９０°，１８０°，２７０°，２８８°，３１５°のものを抜粋している。図１７は、図１６に示した条件での各角度位相の投影像を再構成して得られる内部構造データ（再構成画像）であり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示している。なお、Ｙ軸断面も再構成画面を４０度傾ければ、Ｘ軸断面画像と同様に水平になる。
【００５１】
図１６，図１７に示した例では、回転軸Ｒ１を中心に旋回する被検査体３の角度位相ごとの抜粋された投影像の中で、β＝７２°の投影の銅箔３枚中の真中の銅箔と、β＝２８８°の投影の真中の銅箔がそれぞれ一番細い線で見えている。
【００５２】
実験では、頂角θが１００度より小さく又は１５０度より大きくなるにつれ、再構成画像の明瞭の度合いが落ちていた。
【００５３】
［測定結果の考察］
本発明の撮像方法を適用して薄型の被検査体を撮像した場合は、Ｘ線焦点Ｆと２回交わるが、少なくとも１回交差すれば検査に十分な再構成計算結果を得られる。これに対し、第１仮想円錐５１と第２仮想円錐５２の２種の仮想円錐で挟まれる空間（図９斜線部）の外にＸ線焦点Ｆが存在する場合は、銅箔を含んだ無限大きさの平面は、３６０度旋回してもＸ線焦点Ｆと、交わることがない。
【００５４】
Pierre Grangeatらの論文「Mathematical Framework of Cone Beam 3D Reconstruction Via The First Derivative of Radon Transform」では、直交型ＣＴ装置と呼ばれる図５に示す様な産業用Ｘ線ＣＴ装置特有の構造に対して提案されたものではなかった。つまり、医療用Ｘ線ＣＴ装置の如く、Ｘ線焦点と二次元検出器が被検査体の周りを周回する構造を念頭に置き、再構成計算が可能な条件として、Ｘ線焦点が描く軌道が被検査体のある断面と交差するのであれば、その断面に沿った再構成計算が可能と論じている。この必要条件を上述した如き、被検査体が旋回する産業用Ｘ線ＣＴ装置に当てはめると、上記無限の大きさの平面が少なくとも一回Ｘ線焦点と交差することと等しい。
【００５５】
しかしながら、上記論文では、産業用Ｘ線ＣＴ装置において、検査対象が被検査体３のような薄板積層構造のとき、どのような幾何学的条件が満たされれば再構成計算が可能な条件が満足されるかまでは議論されていなかった。薄板の積層構造の被検査体の例としては、例えば非破壊検査を必要とするＢＧＡ基板や多層基板のようなデバイス、或いは携帯電話端末に内挿されるような基板に特化したものなど、種々の例が挙げられる。
【００５６】
図６に示した撮像姿勢で得られた投影像が上述した図１２，１４，１６で示されているわけであるが、被検査体３の姿勢が従来の場合（図４参照）と異なっている。すなわち、従来の被検査体３の姿勢は回転軸Ｒ１に垂直であったが、本発明の撮像方法では回転軸Ｒ１に対し傾斜している。今回測定した撮像諸元の通りで、かつ薄板状の被検査体３がシャドーゾーン６（図７参照）にあっても、図１３，１５，１７の如く明瞭な再構成結果が得られている。
【００５７】
このことは、人体のように球や卵型の検査部位が独立して点在している被検査体と同一基準で、薄板状の被検査体を議論することが不適当であり、実用性に欠けることを示している。そして、必ずしも被検査体３のような吸収係数の差が顕著で単純な積層構造の被検査体ばかりでなく、ＢＧＡ基板のように球形の吸収係数の高い物質が、多数個整列して一平面を形成しているような検査体にも、本発明の撮像概念は適用可能である。なおＢＧＡ基板に撮像を実施した測定結果については後述する。
【００５８】
再構成計算は、例えばFeldkamp等の再構成アルゴリズムに従ってフィルター補正逆投影法や、畳み込み逆投影法（コンボリューション＆バックプロジェクション法）を適用することで実現できる。概ね全ての産業用デバイスが該当する、被検査体の関心部位についての断面矩形形状の縦横比が１対５より薄型の被検査体へ逆投影法を用いる場合、特開２００６−２１４８７９号公報（先願１）に記載された技術を用いてもよい。この先願１に記載された技術は、角度位相により角度変位に対する投影像の変化が顕著な被検査体を撮像する場合、角度変位に対する投影像の変化が大きい角度位相でのみ回転手段の角度変位を小さく設定して、投影像を収集するものである。被検査体の内部断層画像を特徴づける角度位相の投影データを取得することは詳細な観察を行う上で重要である。それは本発明の撮像概念の場合、図１２に示した被検査体の旋回角が１２度近傍と３４６度近傍の投影データが該当する。これらの投影像から、人間の視覚或いは認識力で、被検査体の内部が３枚の吸収係数が高い平面で構成されていることが容易に理解できる。
【００５９】
さらに上記１２度近傍と３４６度近傍の投影像と両者の中間の１８０度近傍の投影データを比較してみる。そうすると撮像の角度ピッチが等間隔な本発明の撮像方法の、前者（１２度近傍と３４６度近傍）における一ステップあたりの投影像の変化率が、後者（１７５度近傍）より緩やかなことが確認できる。つまり、本発明の撮像概念を適用すれば、等角度ピッチの撮像でありながら、先願１の概念と同じ効果が得られる。
【００６０】
［効果の証明］
図１１のＸ線焦点Ｆを原点とした直交座標空間ＸＹＺを、図１０の距離ｄ，ｅ移動させた後、Ｚ軸中心に角度β回転させ次にＸ´軸中心に角度α回転させた新たな座標空間Ｘ´Ｙ´´Ｚ´のＸ´Ｙ´´平面は接円錐５０−２に接する。以上の座標変換は以下の式（１）に表わされる。
【数１】
【００６１】
式（１）の計算結果の４行目を無視した第一列と二列に座標変換後のＸ´軸、Ｙ´´軸に対応した単位ベクトルが示されている。数値解析すべき事柄はＸ´Ｙ´´平面と図１１より限定されるので、式（１）を駆使して移動距離（位置）を考慮した式（２）、角度のみを考慮して数値解析する式（４）を導くことができる。
【００６２】
新たな座標空間のＸ´Ｙ´´平面が原座標空間の原点（Ｘ線焦点Ｆ）を通る平面である条件、すなわちＸ´Ｙ´´平面が再構成計算可能な条件は、以下の式（２）でｘ＝ｙ＝ｚ＝０としたとき角度βの解が得られる範囲であると言い換えられる。
【数２】
【００６３】
式（２）は媒介変数ｔ、ｓにどのような数値を入れても座標変換後の原座標空間から見たＸ´Ｙ´´平面上の点になる。そして、式（２）の媒介変数ｔとｓによって表わされるＸ´Ｙ´´平面がＸ線焦点Ｆを通過するときの旋回角度βは、式（２）の左辺にｘ＝ｙ＝ｚ＝０を代入しｔとsを消去して
【数３】
で表される。
式（３）の｛ ｝内が１以下ならβの解が存在する。
【００６４】
また以下の式（４）より、tとsを消去し式（５）を得る。すなわち、上記同様に、角度だけを議論する式（４）では、二次元検出器２の検出面と平行な原座標空間のＸＺ平面とＸ´Ｙ´´平面がなす角度を吟味する必要が有る。そこで式（１）が４行４列の計算ではなく移動を含まない３行３列の計算だったとし、さらにＸＺ平面上の直線の方程式を導くため、式（４）において左辺のｙのみゼロとして媒介変数ｔとｓを消去した結果、ｘとｚの関係式すなわち角度γを計算する式（５）式が導かれる。
【００６５】
そして式（５）に式（３）で得られた角度βを代入することにより、Ｘ線焦点Ｆを通過する瞬間に二次元検出器２（原座標空間ＸＺ平面と平行な平面）へ直線状に投影されるＸ´Ｙ´´平面（投影像Ｉｍ）の角度γが計算される。
【数４】
【数５】
【００６６】
式（５）に例えば図１２の測定データを得たときの撮像諸元を代入すると、旋回角度βが１２度近傍及び３４６近傍で角度γの変化する瞬間的変化率は、角度βが１８０度近傍の変化率の２０％程であって、十分緩やかなことが証明される。
【００６７】
［変形例２：被検査体が大きい場合］
次に、被検査体３が大きく、接円錐５０の中心軸Ｒ１と交差して載置された場合の本発明の撮像概念について説明する。
【００６８】
図１８は、被検査体が大きい場合における撮像概念を説明するための模式図である。第２仮想円錐５２は、被検査体３が各円錐の中心軸（回転軸Ｒ１）を含む面で切断され、接円錐５０と接しない部分が存在しないものと仮定し、図１８側面図のように示される。またその側面図に被検査体３の部分断面を示しているが、この部分断面は非破壊検査の分野でいう関心部位である。
【００６９】
この図１８は、大きな被検査体３を接円錐５０の中心軸と交差するように載置したときの状態を示している。被検査体３が接している接円錐５０の母線と中心軸の両方を含む面と直交し、且つ中心軸を含む面で切断された、第１仮想円錐５１側に含まれる部分を削除した残りの関心部位を包含し、かつ外接する第２仮想円錐５２と第１仮想円錐５１の両方の円錐面によって挟まれる空間に、Ｘ線焦点Ｆが配置されている。
【００７０】
図１８では、被検査体３の関心部位の矩形の奥行（図１０の短手方向の長さｔ１）がほとんど無いものとして、第２仮想円錐５２を作図してある。再構成計算が可能な空間である円筒形再構成計算領域６１を薄板状の被検査体３が専有する割合がもっとも高く、スペース効率の良い載置形式は、当該円筒形再構成計算領域６１の中心軸を含む矩形断面（側面図）の対角線にほぼ沿う形で載置することである。このようにすることで、二次元検出器２によって取得した投影像のミッドプレーンＭＤより±５度以上離れたデータも含め、ほぼ１００％を再構成計算に有効活用することに繋がる。
【００７１】
再構成計算中心を算出する手段は周知のサイノグラムによる方法などでは、精度不足であり、二次元検出器２の画素サイズの１０％未満の誤差範囲が好ましいので、特開２００５−３７１９３号公報（先願２）に記載の概念を利用するとよい。先願２に記載した技術では、まず角度変位毎に撮像された被検査体の投影像のある１ライン分の画素データから、回転中心軸ずれ量を再構成計算時のパラメータとして変化させながら再構成計算を行って断面画像を算出する。そして、断面画像の鮮鋭度が最大となるときの回転中心軸ずれ量を最適回転中心軸ずれ量と特定し、この最適回転中心軸ずれ量の値に基づき補正を行い、鮮明な被検査体の内部構造データの再構成計算を可能としている。
【００７２】
図１２等の撮像では、画素サイズ５０μｍのＣＭＯＳタイプの二次元検出器を使用しており、投影像の拡大率が約１５倍である。故に、画素サイズの１０％未満の中心軸算出精度を求める場合、少なくとも被検査体の回転精度が０．３μｍ未満であるべきで、図５の回転機構３２には空気軸受け等の高精度なものが不可欠となる。
【００７３】
三角法で描かれた図１８の二次元検出器２は、検出面の横が長さ“ａ”、縦が長さ“ｂ”であり、縦方向の端面がミッドプレーンＭＤと接する形で描いたが、以下に述べる式（６）は、二次元検出器２とミッドプレーンＭＤが接する範囲まで成立する。
【００７４】
Ｘ線焦点Ｆと二次元検出器２までの距離を“ｃ”とすると、円筒形再構成計算領域６１で表される空間が、投影像を撮像後に再構成計算が可能な領域である。被検査体３がその周りを旋回する回転軸Ｒ１を中心とした円筒形再構成計算領域６１の半径を“ｒ”、高さを“ｈ”とすると、対角線の角度は式（６）で表される。
【数６】
【００７５】
上記式（６）の［ ］の中は
【数７】
で表される関数と考えられる。この場合、ｘ＞０ではｆ（ｘ）の最大値が１であり、ａ／（２＊ｃ）が大きくなるにつれ、限りなくゼロに近づく関数と考えることができる。
【００７６】
仮に式（６）へ、二次元検出器２の検出面が１２０ｍｍ×１２０ｍｍの正方形であって、長さｃが４００ｍｍと産業用Ｘ線ＣＴ装置の一般的な数値を入力してみると、
ｈ／２ｒ＝０．８７２７７３８９１
となる。
【００７７】
【数８】
【００７８】
そして式（８）から、被検査体３を載置する接円錐５０の頂角θは約１００度という結果が得られる。特開２００５−３７１５８号公報（先願３）に表された横長の仮想検出器が得られる場合は、頂角θは、より大きくなる方向へ向かい高さｈは減少する。薄いとはいえ、被検査体３にも厚さはあるから、極端に高さｈが減少すると円筒形再構成計算領域６１自体が減少するので、先願３に記載の手段を用いることは好ましいが限界がある。接円錐５０の頂角θが１５０度を超える領域では、図２４の半田ボール（ＢＧＡ）などが分離的に投影されず、不要なアーチファクトを増大させる懸念がある。接円錐５０の頂角θが１００°より小さい領域では、図１６の７２°や２８８°の投影に相当する旋回角近傍での角度ピッチ毎の変化率が高く、本発明の撮像概念の効果は半減する。
【００７９】
また図１８では、二次元検出器２の端面がミッドプレーンＭＤに接するとした。この場合、端面がミッドプレーンＭＤより離れて、図１０の二次元検出器２の位置へ向かう場合は、図１８の円筒形再構成領域６１の高さｈが、徐々に減じられる方向にあって、その場合も上記接円錐５０の頂角は大きくなる傾向へ向かう。
【００８０】
図１０のように、二次元検出器２の端面がミッドプレーンＭＤからＺ軸方向へ距離δだけ離れた場合は、以下の式（９）により頂角θを算出する。
【数９】
【００８１】
式（６）及び式（９）はいずれも、Ｘ線焦点Ｆから回転軸Ｒ１までの距離ｄとは無関係である。ここで被検査体３の接円錐の頂角が０度であったとき、すなわち被検査体３の長手方向が垂直な姿勢で載置された場合を想定する。この場合、図１６の７２°や２８８°の投影に相当する旋回角近傍で、図２４に示した被検査体３の短手方向に沿ってＸ線を透過させることになる。その結果、投影データのコントラストが極端に暗い部分と、極端に明るい部分の二極化を招く。しかも先願１に記載した概念を用いない限り、重要な角度位相の情報を粗い角度ピッチで撮像しなければならない。
【００８２】
なお、開放型Ｘ線管１の先端が十分細く被検査体３の旋回に支障がないのであれば、Ｘ線焦点Ｆの位置は、被検査体３により近いＸ線焦点Ｆ´の位置であってもよく、被検査体３の投影の拡大率を向上させることが可能である。
【００８３】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、被検査体の把持手段である載置部にスイベルステージを利用した構成としたものである。
図１９は、被検査体を載置する機構の一例として、回転機構３２（図５参照）の回転軸部７４先端に直結される樹脂製のスイベルステージ７０を示している。スイベルステージ（ゴニオステージとも呼ばれる。）は、仮想の回転中心があり、そこを中心に円弧を描いて動く機構である。この例では、スイベルステージ７０の回転中心は回転軸Ｒ１上にある。角度θは接円錐の頂角の角度である。
【００８４】
本例のスイベルステージ７０は、例えば回転軸部７４と直結して固定された第１ステージ７１と、第１ステージ７１上面に形成された円弧（凹部）と同様の円弧（凸部）が形成され第１ステージ７１上を自由に旋回できる第２ステージ７２と、被検査体３を把持する把持部７３よりなる。なお、回転軸部７４も樹脂製とすることが望ましい。
【００８５】
図１９において、第１仮想円錐の母線７５は、薄板状の被検査体３の下面（主面３Ａ）と接する接円錐（接円錐５０に相当）の頂点と対称な仮想円錐（第１仮想円錐５１に相当）の母線である。第２仮想円錐の母線７６は、接円錐と頂角および中心軸が同じで、円錐面が被検査体３の上面のもっとも高い部分（最外部位）と外接かつ包含する仮想円錐（第２仮想円錐に相当）の母線である。第３仮想円錐の母線７７は、被検査体３の回転軸Ｒ１を含む断面の回転軌跡と外接する仮想円錐の母線である。また、Ｍは被検査体３の短手方向の長さ、ｍは被検査体３の短手方向において接円錐５０に接した母線から突出している長さである。また、Ｎは被検査体３の長手方向の長さ、ｎは被検査体３の長手方向において接円錐５０に接した母線に沿って頂点から突出している長さである。
【００８６】
被検査体３の把持手段としてスイベルステージ７０を使用することにより、図示しないつまみ部を回して上記仮想の回転中心を回転軸として微細な角度調整が可能である。また、スイベルステージを樹脂材料で形成することにより、Ｘ線の透過量が増え、二次元検出器２において良好な投影像を得ることができる。このスイベルステージ７０によって把持された被検査体３は、接円錐の頂角θが約１００度〜１５０度の仮想円錐（接円錐５０）に接しながら被検査体３の回転軸Ｒ１を中心に所定角度毎に回転（旋回）する。
【００８７】
図１９に示すような被検査体３が回転軸Ｒ１と交差する大きさである場合、被検査体３の下面と接する接円錐と第２仮想円錐の中心軸方向のギャップεは、式（１０）により計算することができる。但し、被検査体３の傾斜角α＝（π−θ）／２である。
【数１０】
【００８８】
被検査体３を載置したら、予め計測した図１９の各撮像諸元よりギャップεを算出し、Ｘ線焦点Ｆの座標を決定することでもよい。被検査体３の平面度が十分高ければ、第２仮想円錐の円錐面と、被検査体３の端面（側面部）が旋回と共に描く台形軌跡ＴＬと、第３仮想円錐の円錐面（母線７７）とで挟まれる斜線で示された空間も、再構成計算が可能なＸ線焦点の領域として利用できる。
【００８９】
［Ｘ線断層撮像装置のブロック構成］
図２０は、本発明のＸ線断層撮像装置のブロック構成の一例を示すものである。
Ｘ線管１は、上述したように回転基台４上に載置された被検査体３に対してＸ線を照射するものである。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９４を通じて制御部９５により制御される。また制御部９５の制御の下、機構駆動部９１から供給される駆動信号に基づいて直動機構３３、４２が駆動することによりＸ線管１の位置が決定される。
【００９０】
上記被検査体３を載置する回転基台４の位置（高さ方向含む）、回転角度変位、初期角度位相等は、回転基台４の位置及び動きを制御する機構制御手段として機能する機構駆動部９２を通じて、制御部９５により制御される。被検査体３は、制御部９５からの制御信号により回転基台４の回転に伴い指定された角度変位で回転され、その投影像は二次元検出器２により撮像される。
【００９１】
二次元検出器２は、制御部９５の制御の下、機構駆動部９３から供給される駆動信号に基づいて直動機構３１が駆動することにより、ＸＹＺ軸方向への移動が制御される。また二次元検出器２に回転機構を設け、Ｚ軸方向に平行な回転軸を中心に回転（傾斜）させるようにしてもよい。
【００９２】
制御部９５は、制御手段の一例であり、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コンピュータが適用される。コンピュータに搭載されたプロセッサ（演算処理装置）が、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、コンピュータは、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、入力手段を介して入力された操作信号に基づいてＸ線制御部９４に対して制御指令を出力したりする。二次元検出器２の直動機構３１、Ｘ線管１の直動機構３３、４２に対して被検査体３を再構成するための適切な位置出しの指令を出力するなどする。
【００９３】
被検査体３を透過したＸ線は、二次元検出器２で捕獲され検出される。二次元検出器２は、検出したＸ線の情報である投影像を投影像記憶手段としての投影像記憶部９６に供給する。この投影像は、制御部９５からの指示により、ディジタル化された投影データとして撮像時の緒言及び角度位相と対応づけて投影像記憶部９６に保存される。投影像記憶部９６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等、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。また、二次元検出器２から供給された投影データを、撮像時の角度位相や角度変位、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９６に保存してもよい。
【００９４】
そして、投影像記憶部９６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部９７に供給される。再構成計算部９７は再構成計算を実行するためのコンピュータであり、入力された投影データより被検査体３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９６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表示装置９８に入力され。画面に表示される。
【００９５】
なお、再構成計算部９７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、制御部９５で示した制御手段と共用でもよい。また、表示装置９８は制御部９５と接続された表示手段と共用であってもよい。
【００９６】
以上のような構成により、被検査体３の内部構造データが表示装置９８に得られ、被検査体３の内部構造が表示される。オペレータ（作業者）は、表示装置９８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、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。
【００９７】
［撮像処理フロー］
次に、図２１のフローチャートを参照して上述したＸ線断層撮像装置による撮像処理について説明する。
まず、撮像処理の開始にあたり、被検査体３を所定頂角の接円錐の円錐面に載置する。具体的には図６に示すように、所定の傾斜を持つ載置台４ａへ載置する（ステップＳ１）。このとき、制御部９５へ操作信号を送り、駆動機構部９１〜９３を制御してＸ線管１、回転基台４及び二次元検出器２の位置を調整する。
【００９８】
続いて、被検査体３とＸ線焦点Ｆとの位置関係（図１０参照）から、被検査体３の関心部位への良好なＸ線透過が困難か否かを判定する（ステップＳ２）。判定の結果、良好なＸ線透過が困難であればステップＳ３へ進み、良好なＸ線透過が可能であればステップＳ４へ進む。
【００９９】
ステップＳ２の判定処理で良好なＸ線透過が困難であると判定した場合、制御部９５から駆動機構部９２，９３等を制御して、回転基台４を移動させ被検査体３の回転軸を上昇させるとともに二次元検出器２の高さを調整する（ステップＳ３）。なお、この処理は実施することが好ましいが必ず実施するということではなく、スキップしてもよい。
【０１００】
一方、ステップＳ２の判定処理でＸ線透過が良好であると判定された場合、制御部９５は、第１仮想円錐５１と第２仮想円錐５２に挟まれた空間（図９の斜線部）を演算で求める。あるいは、図１９に示したスイベルステージを利用しているのであれば、式（１０）のギャップεを計算し、第２仮想円錐、第３仮想円錐及び台形軌跡ＴＬに挟まれた空間を演算で求める（ステップＳ４）。
【０１０１】
制御部９５は、ステップＳ４の演算結果に基づき、機構駆動部９３へ制御信号を送り、Ｘ線焦点Ｆの位置を上記２種の仮想円錐面に挟まれた空間へ移動させる（ステップＳ５）。
【０１０２】
制御部９５は、被検査体３における吸収係数の高い平面群が当該被検査体３の旋回とともに投影上で被検査体３が表裏より観察可能であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【０１０３】
薄板の被検査体３を表裏両面より透過観察可能ならば、旋回の角度ピッチが十分細かいという前提で、例えば３６０度旋回する間に２回（少なくとも１回）は、被検査体３を構成する平面群が個々に、線状に観察可能だった証明になる。ここで、表裏からの観察が不可能と判定された場合、ステップＳ５の処理に戻り、Ｘ線焦点Ｆを、図９又は図１９に斜線で示した領域へ移動させる。
【０１０４】
Ｘ線焦点Ｆを適切な位置に移動させた後、制御部９５は機構制御部９２を制御して、被検査体３を旋廻させ所定角度ピッチ毎に、二次元検出器２で被検査体３の投影データを撮像し、投影像記憶部９６へ保存する（ステップＳ７）。
【０１０５】
制御部９５は、得られた投影データを投影像記憶部９６から再構成計算部９７へ転送する（ステップＳ８）。
【０１０６】
ここで、再構成計算部９７は、上述した先願２に開示した方法で中心軸を計算する（ステップＳ９）。ただし、先願２に開示した方法を利用することは、詳細な観察が可能な再構成データを得るためには好ましいが、本願発明の本質的な部分を構成するものではない。
【０１０７】
再構成計算部９７は、求めた一つの中心軸で全投影データを再構成計算する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理が終了した後、一連の撮像処理を終了する。
【０１０８】
これらのステップＳ１〜ステップＳ１０の処理は、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は勿論、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいはこれとは異なる順序で実行されてもよい。
【０１０９】
［従来例及び本発明による再構成画像の比較］
図２２は、一般的なＸ線断層撮像方法により撮影されたＢＧＡの断層画像を示す図である。一方、図２３は、本発明のＸ線断層撮像方法により撮影されたＢＧＡの断層画像を示す図である。
【０１１０】
図２２に示す従来例の断層画像８１は、ＢＧＡのボール状の電気的接合部（バンプ）がアーチファクト（画像に現れる目的情報以外の二次元的障害陰影、装置のガタなどによって発生する擬似画像）の影響が大きい。そのため、ＢＧＡの上下部分８１Ａ，８１Ｂがぼけてしまい、基板とバンプの詳細が観察不可能である。既に説明したように図３Ａ，Ｂに示す薄板の被検査体の投影像及び再構成画像についても同様に観察不可能である。
【０１１１】
一方、図２３に示す本発明による断層画像８２は、図２２と同一部位のＢＧＡ断層画像であるが、アーチファクトに影響されることなく、電気的接合部（バンプ）の右上８２Ａと左下８２Ｂに亀裂があることが詳細に認識できる。このように、産業用の直交型Ｘ線ＣＴ装置であって、Feldkamp等の再構成アルゴリズムに従ってフィルター補正逆投影法や重乗積分法（畳み込み逆投影法）を適用する場合に、本発明のように薄型被検査体の載置姿勢とＸ線焦点位置に制約条件を設けるのみでよいことが示されている。この制約条件を設けるだけで、被検査体の関心部位に関して明瞭な非破壊断層画像を得ることができる。
【０１１２】
また、図１８に示したように、二次元検出器の検出面サイズとＸ線焦点位置などから決まる、再構成計算領域(Region of Image Support)の円筒の中心軸を通る矩形断面の対角にほぼ沿わせる形で、被検査体を載置する接円錐の頂角を選定すると好適である。これにより、薄型被検査体の関心部位が再構成計算可能領域を効率よく占有し、二次元検出器によって得られた投影データをほぼ１００％、一つの再構成計算中心による再構成計算に有効活用することが可能となる。
【０１１３】
さらに本発明の撮像方法によれば、薄型被検査体の関心部位を特徴付ける、重要な角度位相の投影近傍に関しては、等角度ピッチの撮像でありながら、きめの細かい変化率で投影データを収集することが可能である。さらに、図１０に示した二次元検出器や被検査体の位置関係より、Ｘ線透過率に関して有利な方向から被検査体の投影データを取得できる。図１３等に示した被検査体の銅箔の層間距離が極端に小さければ、先願１に開示された方法を併用して、撮像時間を短縮しながら、十分な分解能を得ることも可能である。
【０１１４】
産業用の直交型Ｘ線ＣＴ装置は、コーン状Ｘ線ビームの照射角度が大きい場合、ミッドプレーンより±５度以上離れた投影は切り捨てられることがある。しかし、本発明の撮像方法では、直交型（シングルスキャンコーンビーム）ＣＴにおける従来の理論と異なり、ミッドプレーンから二次元検出器の検出面が逸脱してもよい（図１０参照）。ミッドプレーンから二次元検出器の検出面が逸脱した方が、Ｘ線が透過し難い物質であっても、扁平な被検査体の投影データが変化に富み、且つ円筒状の治具等にくるみコントラストの変化を和らげなくとも、理想的なコントラストで撮像できる効果がある。
【０１１５】
以上に述べた実施の形態は、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、以上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。例えば、以上の説明で挙げた使用材料とその使用量、処理時間、処理順序およ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、形状およ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。したがって、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】
【０１１６】
【図１】一般的な被検査体、Ｘ線管および二次元検出器の配置を示す側面図である。
【図２】一般的な被検査体、回転基台およびＸ線管の位置関係を示すものであり、Ａは斜視図、Ｂは側面図である。
【図３】図１及び図２に示した位置関係においてＸ線断層撮像方法による撮影結果の例を示す図であり、Ａは投影像、Ｂは再構成結果を示す。
【図４】シャドーゾーンを示した説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線断層撮像装置の概略側面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る被検査体、回転基台およびＸ線管の位置関係を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るシャドーゾーンと被検査体の位置関係を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る被検査体の姿勢を示し、ＡはＸ線管側から二次元検出器側を見た場合の概略斜視図であり、Ｂは二次元検出器側からＸ線管側を見た場合の概略斜視図である。
【図９】図８Ａ，８Ｂの第１仮想円錐と第２仮想円錐に挟まれた空間の説明図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る被検査体３とＸ線焦点Ｆとの好ましい位置関係を示す図である。
【図１１】図８及び図９に示したＸ線管（Ｘ線焦点）、二次元検出器及び接円錐（頂点）の各々の座標空間を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る傾斜角１５度（頂角１５０度）の場合の各角度位相における投影像を示す図である。
【図１３】図１２に示した条件の投影像を再構成して得られる内部構造データであり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示す。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る傾斜角３０度（頂角１２０度）の場合の各角度位相における投影像を示す図である。
【図１５】図１４に示した条件の投影像を再構成して得られる内部構造データであり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示す。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る傾斜角４０度（頂角１００度）の場合の各角度位相における投影像を示す図である。
【図１７】図１６に示した条件の投影像を再構成して得られる内部構造データであり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示す。
【図１８】本発明の第１の実施の形態において被検査体が大きい場合の例を説明するための図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るスイベルステージを用いた載置部を示した模式図である。
【図２０】図５に示したＸ線断層撮像装置の機能ブロック図である。
【図２１】本発明の各実施の形態に係るＸ線断層撮像装置による処理を示すフローチャートである。
【図２２】一般的なＸ線断層撮像方法により撮影されたＢＧＡの断層画像を示す図である。
【図２３】本発明のＸ線断層撮像方法により撮影されたＢＧＡの断層画像を示す図である。
【図２４】本発明を適用可能な被検査体３の一例の断面図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１…Ｘ線管、Ｆ…Ｘ線焦点、２…二次元検出器、３…被検査体、３Ａ，３Ｂ…主面、４…回転基台、４ａ…載置部、６…シャドーゾーン、７…収納ケース、３１…直動機構、３２…回転機構、３３…直動機構、４０…定盤、４１…レール、４２…直動機構、４３…レール、５０，５０−１，５０−２…接円錐、５０Ａ，５１Ａ，５２Ａ…母線、５１…第１仮想円錐、５２…第２仮想円錐、５３…頂点、６１…円筒形再構成計算領域、７０…スイベルステージ、７１…第１ステージ、７２…第２ステージ、７３…把持部、７４…回転軸部、７５…第１仮想円錐の母線、７６…第２仮想円錐の母線、７７…第３仮想円錐の母線、８１…再構成画像、８２…再構成画像
【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線断層撮像装置および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。）を用いた検査方法がある。
【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、このＸ線源よりＸ線焦点を経て被検査体に円錐状（コーンビーム状）に照射されて透過したＸ線を検出する二次元検出手段を備える。また、二次元検出手段との間に被検査体を載置するとともにＸ線焦点からこの検出手段の検出面に降ろした垂線に直交する回転軸を備え、設定に基づく角度変位で回転する回転基台部を有する。
【０００４】
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線投影像を二次元検出手段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として処理する。そして、これら各画像データより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および観察等を行い易くする。このような断層撮像処理を、シングルスキャンコーンビームＣＴ（computerizing [computed] tomography）法ともいう。
【０００５】
図１は、工業用の一般的な被検査体、Ｘ線管および二次元検出器の配置を示す側面図である。また図２は、図１のＸ線断層撮像装置における被検査体、回転基台およびＸ線管の位置関係を示した概略図であり、Ａは斜視図、Ｂは側面図である。
この例では、回転手段としての回転基台４上に載置された被検査体３が、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆと二次元検出器２との間に配置されている。被検査体３は回転基台４に固定されている。被検査体３として、ＩＣチップや基板等のような偏平薄型（平板状もしくは薄板状）の形状を想定している（図１の例では薄板円筒状である）。例えば１５ｍｍ角の厚さ２．５ｍｍ程度である。なお、被検査体３の主面（面積の大きい面）の大きさ及び厚さの寸法はこの例に限られない。
【０００６】
そして、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆから二次元検出器２の検出面の中心Ｏに降ろした垂線に直交する回転軸Ｒ１を中心に、回転基台４が設定された角度変位で回転するにことにより、被検査体３が所定の角度変位で回転する構成となっている（例えば特許文献１を参照）。
【０００７】
【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】
【０００８】
ところで、産業用途のＸ線断層撮像装置では、通常シングルスキャンコーンビームＣＴ法が適用される。つまり、コーン（円錐）ビーム投影は多数のファンビーム投影から成り立っているという考え方に基づいた、Feldkamp等が提案する近似的な３次元ＣＴ画像再構成アルゴリズムが採用されている。このシングルスキャンコーンビームＣＴ法を適用したＸ線断層撮像方法においては、薄板円筒状の被検査体３は、ミッドプレーンＭＤと平行な面内に載置され、回転軸Ｒ１を中心に所定角度毎に回転（旋回）する。ミッドプレーンＭＤは、Ｘ線焦点Ｆを含み被検査体３の回転軸Ｒ１と直交する平面である。
【０００９】
図３は、上記のＸ線断層撮像方法により得られた撮影データを示し、Ａはある角度位相における投影像、Ｂは再構成画像である。測定に使用した被検査体は、円形の薄い３層の銅箔からなる積層構造であって、銅箔間の間隔が３．２ｍｍ、全体の厚さが６．４ｍｍである。図１において被検査体３がミッドプレーンＭＤから離れるにつれて、得られる被検査体３の投影像（断層画像）は徐々に正確性を欠いていく。すなわち、図１，２の姿勢の層状（多層構造）の被検査体３が、Ｘ線焦点Ｆを通り二次元検出器２への垂線を含む平面（ミッドプレーンＭＤ）より高い位置にあったとき、その断層画像は図３Ａのように曖昧になる。
【００１０】
この現象は、Pierre Grangeatらが提唱するシャドーゾーン（Mathematical Framework of Cone Beam 3D Reconstruction Via The First Derivative of The Radon Transform）によっても説明されてきた。つまり、図４に示すようなシャドーゾーン６に被検査体４が位置する場合に、この現象が生じるというものである。
【００１１】
被検査体３が回転するシングルスキャンコーンビームＣＴ方式では、被検査体３の回転軸Ｒ１を中心とした半径ｄＯＦ／２のミッドプレーンＭＤ上の円軌道を周回する同じく半径ｄＯＦ／２の球（もしくは円）の集合体によって除外される領域がある。この領域がシャドーゾーン６であり、従来、理論的に被検査体３の厳密な再構成計算が不可能な領域であるとされている。円５Ａ，５Ｂは、シャドーゾーン６の回転軸Ｒ１を通る境界域垂直断面を表している。
【００１２】
上記のとおり、これまでの方法では、被検査体がシャドーゾーンに入らないように配置した上で被検査体にＸ線を照射し、投影像を撮影することもあった。しかしながら、シャドーゾーンに入らないように考慮して被検査体を配置して撮像を行うことは煩わしく、効果は判然としなかった。
【００１３】
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線等を利用したコンピュータ断層撮像方法によって明瞭で正確な再構成画像を、簡単な構成により得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、出願人は、再構成計算方法そのものではなく、撮影データが良好でないために明瞭な再構成画像が得られないと考えた。そして、以下の手段により、被検査体３がシャドーゾーンに配置された場合であっても、明瞭な再構成画像が得られる手段を発明した。
すなわち本発明はまず、載置部へ、回転軸を中心線とする所定角度の頂角θを持つ円錐（接円錐）の母線に板厚方向がほぼ直角に接する状態に被検査体を載置する。次に、前記被検査体が接する接円錐の頂点と点対称である第１仮想円錐と、前記接円錐上に載置される被検査体の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、前記接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐の、２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ、Ｘ線源のＸ線焦点の位置を移動機構により移動させる。
続いて、前記Ｘ線源のＸ線焦点と二次元検出器との間に前記被検査体を載置して配置され、前記Ｘ線源から出射されたＸ線により形成される円錐状ビームの底面の中心と当該Ｘ線焦点を結ぶ線分と直交する回転軸を中心に回転する回転機構を、設定された角度変位で回転させる。そして、各角度位相毎に撮像された投影像より前記被検査体の内部構造データを再構成する。
【００１５】
上記構成によれば、回転軸に対して被検査体の主面が垂直とならないように所定の傾きをつけて把持するようにしている。このとき、被検査体が接する仮想の接円錐の頂点と点対称である第１仮想円錐と、接円錐上に載置される被検査体の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、該接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐を想定する。これら２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ、Ｘ線源のＸ線焦点の位置を移動させて、設定された角度位相の投影像を撮像している。
【００１６】
これにより、被検査体の関心部位に対するＸ線焦点の幾何学的座標が、被検査体３の関心部位の表裏両面方向を回転に従って交替的に透視観察できる位置関係となる。また、薄型の被検査体を無源の平面の一部としたとき、被検査体が３６０度旋回中にその平面がＸ線焦点と１回以上交わる。したがって、再構成データ得るのに好適である、関心部位の良好な投影データを収集することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、Ｘ線等を利用したコンピュータ断層撮像方法によって明瞭で正確な再構成画像を、簡単な構成により得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。説明は下記の順に行うとする。
１．第１の実施の形態（第１及び第２仮想円錐とＸ線焦点の位置）
２．第２の実施の形態（載置部：スイベルステージ）
【００１９】
＜１．第１の実施の形態＞
［Ｘ線断層撮像装置の構成］
まず、本発明の第１の実施の形態に係るＸ線断層撮像装置について説明する。
図５は、Ｘ線断層撮像装置の構成を示した概略側面図である。図６は、被検査体、回転基台およびＸ線管の位置関係を示す模式図である。図７は、シャドーゾーンと被検査体の位置関係を示す模式図である。図５〜図７において、図１〜図４と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を割愛する。
【００２０】
Ｘ線断層撮像装置は、振動除去機能を備えた定盤４０に、Ｘ線管１、二次元検出器２、該二次元検出器２のＺ軸方向（Ｌ３１）の直動機構３１、回転機構３２などが載置されている。Ｘ線管１と回転機構３２は、レール４１に沿って定盤４０の主面上を移動可能であり、Ｘ線管１については直動機構４２によってＹ軸方向にさらに精細な位置決めを可能にしている。また二次元検出器２は、レール４３に沿って定盤４０の主面上を移動可能になっている。なお、本実施の形態で用いられるＸ線断層撮像装置は、シングルスキャンコーンビームＣＴであればよく、この例に限られるものではない。
【００２１】
Ｘ線管１は、例えば開放型のＸ線管１を使用しており、図示しないターゲット上のＸ線焦点Ｆを頂点とし、その中心軸（Ｘ線により形成される円錐の中心軸）が図示しないカソードから放出される電子流と略同軸（光軸主線方向)上にある円錐形状に照射野を形成する。また、Ｘ線管１本体は、前部筐体１ｂと後部筐体１ｃがヒンジ１５により連結された構成とされている。Ｘ線焦点Ｆ近傍のＬ字状ブラケット１７とＸ線管１の重量重心１ｄの直下かつブラケット１７水平面上に設けられたＶブロック１８とによって定盤４０上に支持されている。Ｌ字状ブラケット１７の水平部分とその下側に配置された下部プレート１６により二重プレート機構を構成している。
【００２２】
また、Ｖブロック１８はブラケット１７上の回動支点２１を軸に回動可能なＶブロック受け台２０に弾性体１９を介して載置される。このようにブラケット１７と重心１ｄの直下にＶブロック１８を置くことにより、Ｘ線管１のカソード（図示略）の位置出しが容易となる。そればかりでなく、ヒンジ１５による連結を解除し真空を解除してカソードを交換する際、Ｘ線管１の後部筐体１ｃを弾性力で支持するので、カソード座標調整などの精密な機械作業が水平置の姿勢でも容易となる。Ｘ線管１本体連結部のヒンジ１５の回転軸とＶブロック受け台２０の回動支点２１は略同軸上に配置されている。
【００２３】
このＸ線管１から被検査体３全体にＸ線を照射し、この被検査体３の透過Ｘ線を、二次元検出手段として機能する二次元検出器２で検出し投影像を得る。ターゲットおよびカソードについては、一例として本出願人が先に出願した特開２００６−２５８６６８号公報（図１０等）を参照されたい。
【００２４】
Ｘ線管１から照射されるＸ線は、例えば焦点サイズ約１μｍ以下の極小のＸ線焦点Ｆ（マイクロフォーカス）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することができ好ましい。
【００２５】
二次元検出器２は、例えばフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）より構成され、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆから下ろした線分が二次元検出器２のほぼ中心に照射されるよう、二次元検出器２の直動機構により、左右上下（ＸＹＺ方向）の位置を調整できる。
【００２６】
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。）に開示されているようなものがある。この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。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。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。本例の二次元検出器２は、被検査体３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。
【００２７】
回転基台４は、回転機構３２の一構成要素であり、被検査体３を載置しながら図示しない回転機構３２直下の回転手段の駆動力により被検査体３を回転させる。Ｘ線焦点Ｆから出射された円錐状のビーム１０の中心線（光軸主線）は、回転中心を通り二次元検出器２の検出面とほぼ直交する。
【００２８】
本実施の形態では、薄板状の被検査体３の回転軸Ｒ１（Ｚ軸）と当該被検査体３の主面が垂直にならないようにして、被検査体３を回転基台４の載置部４ａ上に把持している。すなわち、被検査体３の回転軸Ｒ１と中心線を等しくする仮想円錐（後述する図８，図９参照）の円錐面に接するような角度に被検査体３を載置（把持）する。被検査体３は、回転軸Ｒ１を中心線として所定頂角を持つ仮想円錐の円錐面を接面とした状態に載置される。仮想円錐の頂点は、主面の接面である円錐面と回転軸Ｒ１との交点である。
【００２９】
シャドーゾーン６の領域は、図７に示すように、Ｘ線焦点Ｆと交わり被検査体３の回転軸Ｒ１と直交するミッドプレーンＭＤ上に中心があり、Ｘ線焦点Ｆと回転軸Ｒ１との距離（ｄＯＦ）と同じ直径で、ミッドプレーンＭＤと同様にＸ線焦点Ｆと交わる円５Ａ，５Ｂが回転軸Ｒ１の周りを旋回して描かれる立体によって除外される領域に相当する。
【００３０】
［被検査体の姿勢及び軌跡］
次に、図８及び図９を参照して被検査体３の姿勢及び該姿勢による軌跡を説明する。
図８は、被検査体の姿勢を示し、ＡはＸ線管１側から二次元検出器２を見た場合の概略斜視図であり、Ｂは二次元検出器２側からＸ線管１を見た場合の概略斜視図である。図９は、図８Ａ，８Ｂの第１仮想円錐および第２仮想円錐を、回転軸Ｒ１を通る面で切断した断面図である。
【００３１】
既述のとおり、Ｘ線断層撮像装置は、Ｘ線管１のＸ線焦点Ｆと二次元検出器２との間に配置された回転基台４（例えば図６参照）を備える。回転基台４は、被検査体３を載置してＸ線管１から出射されたＸ線により形成される円錐の底面の中心とＸ線焦点Ｆを結ぶ線分とほぼ直角な回転軸Ｒ１を中心に、設定された角度変位で回転する機能を有する。さらに、必要性に応じて収納ケース７に入れた被検査体３を回転軸Ｒ１に対し、その回転軸Ｒ１を中心線とする所定角度の頂角を持つ円錐（接円錐５０）の円錐面に、薄板状の厚さ方向の面（主面３Ａ）がほぼ直角に接する状態に載置する載置部４ａ（図６参照）を備える。
【００３２】
そして図８Ｂ，図９に示すような、被検査体３が接する接円錐５０の頂点５３と点対称である第１仮想円錐５１と、接円錐５０上に仮想的に載置される被検査体３の、断層画像を得ようとする関心部位（R.O.I：Region of interest）の最外部位（主面３Ｂ）に外接かつ包含する第２仮想円錐５２を想定する。接円錐５０の円錐面は、被検査体３が回転したときの、載置台４ａに載置された被検査体３の下側の主面３Ａによって生成される軌跡である。
【００３３】
第２仮想円錐５２は、接円錐５０と頂角θが同じで、ほぼ同軸上（回転軸Ｒ１）に中心軸を持つ。本願発明は、Ｘ線焦点Ｆの位置を、この第１仮想円錐５１と第２仮想円錐５２（２つの仮想円錐の円錐面が無限の大きさであると仮定したとき）の両者に挟まれる空間内に限定するようにしたものである。すなわち、２次元表示の図９において、第１仮想円錐５１の母線５１Ａの延長線と第２仮想円錐５２の母線５２Ａの延長線に挟まれた領域（斜線部）が該当する。
【００３４】
回転機構３２には例えば空気軸受けを搭載し、またＸ線管１はＺ軸方向（Ｌ３３）とＹ軸方向（Ｌ４２）の２方向に移動してＸ線焦点Ｆを移動させる直動機構３３、４２を有する。これら直動機構３１、回転機構３２および直動機構３３、４２の移動機構は、周知の技術であるから詳細説明を割愛する。なお、第１仮想円錐５１の頂角の角度θは、後に説明するが１００°≦θ≦１５０°であることが好ましい。
【００３５】
回転軸Ｒ１に対して第１仮想円錐５１の円錐面に接するように被検査体３が把持されれば、その関心部位（R.O.I）に対するＸ線焦点の幾何学的座標が、被検査体３の関心部位の表裏両面方向を回転に従って交替的に透視観察できる位置関係となる。故に、正確な非破壊断層画像を得る為に好適な投影データを収集することが可能となる。また関心部位平面上に凝集する吸収係数の高い特定部位（例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）のボール状電気的接合部など）を分離的に個々に透視する多くの角度位相の投影データも取得できる。それによって、Ｘ線の透過率が低くなることで生じる不正確な投影データを減少させる効果がある。言い換えれば相対的に弱い強度のＸ線であっても、良好なコントラストの投影データを数多く収集することが可能となる。
【００３６】
このように、第１仮想円錐５１の円錐面に接するような角度に被検査体３を載置し、かつ、被検査体３とＸ線焦点Ｆの位置関係（図９参照）に留意することにより、ミッドプレーンＭＤを離れた被検査体３の関心部位（R.O.I）の正確な非破壊検査が可能になる。なお、被検査体３は複数であってもよい。
【００３７】
［変形例１：被検査体及び二次元検出器の位置］
ここで、図１０を参照して、被検査体３とＸ線焦点Ｆとの位置関係について説明する。図１０は、被検査体３とＸ線焦点Ｆとのより好ましい位置関係を説明するための図である。“Φ”はＸ線焦点Ｆから二次元検出器２に降ろした垂線Ｌと、Ｘ線焦点Ｆと二次元検出器２の回転軸Ｒ１（Ｚ軸）方向の中心の画素列とを回転軸Ｒ１を含む面内で結ぶ線分とのなす角度である。
【００３８】
図１０において、被検査体３は薄板状であり、その長手方向が接円錐の母線の方向と一致している。ここで、被検査体３を、Ｘ線焦点Ｆから回転軸Ｒ１へ降ろした垂線Ｌを含むミッドプレーンＭＤと交差する位置（接円錐５０−１上）に載置し、Ｘ線焦点Ｆから接円錐５０−１の円錐面に引いた直線が接する位置まで旋回して撮像することを想定する。この場合、この高さで被検査体３が円錐面に接している時、被検査体３を後述するような主面３Ａ，３Ｂが一直線の投影になるように透過する際のＸ線が被検査体３の図２４で示した吸収係数の高い、例えば半田ボール９１のような物質を数多く（この例では６個）透過せねばならない短手方向からとなり、Ｘ線の減弱が大きすぎて二次元検出器２で取得する投影像に十分なコントラストが得られない場合がある。
【００３９】
このような被検査体３に対しては、被検査体３を回転機構３２に付随した図示しない直動機構によって接円錐５０−２の位置まで上昇させ、移動後の被検査体３の投影像が検出面に入るよう二次元検出器２もＰ１からＰ２の位置へ上昇させる。こうすることにより、被検査体３の、後述するような主面３Ａ、或いは主面３Ｂが一直線の投影になるように透過する際のＸ線が図２４で示した長手方向（３個）であり、被検査体３の投影像を十分なコントラストで得ることができる。
【００４０】
上述したように被検査体３を上昇させる場合、その上昇距離には好適な条件がある。Ｘ線焦点Ｆから回転軸Ｒ１に降ろした垂線Ｌとほぼ直交し、その垂線Ｌを含み回転軸Ｒ１と直交する平面（ミッドプレーンＭＤ）と、二次元検出器２の検出面の縦方向画素列の中心を通る横方向画素列が重なる位置（中心Ｏ）を検出面の原点とする。被検査体３が図示しない駆動系によりミッドプレーンＭＤと垂直かつ直線的に移動可能であるとき、Ｘ線焦点Ｆと移動後の検出面の当該横方向画素列を含む平面ＡとミッドプレーンＭＤのなす角度Φが、（π−θ）／２近傍となる移動距離を有することが必要である。すなわち、Ｘ線焦点Ｆが図９に示す領域にあるためには、角度Φが接円錐の傾斜角α未満である必要は有るが、段落００３８の事由により、被検査体の物質構成などを考慮すると、前記移動距離を有効活用し得る場合がある。δは二次元検出器２の検出面の縦方向の長さの上半分の寸法を表す。
【００４１】
なお、二次元検出器２の検出面に被検査体３の透過Ｘ線像が投影されればよいので、当該横方向画素列は縦方向画素列の中心でなくてもよい（中心Ｏが含まれていなくてもよい）。また、角度Φを大きくする補助のために、Ｘ線管１をミッドプレーンＭＤと直角（回転軸Ｒ１と並行）な方向に移動させ、図９に示した斜線部の領域でＸ線焦点Ｆの座標を微小量変更するようにしてもよい。
【００４２】
［測定結果］
次に、本実施の形態に係るＸ線断層撮像装置で被検査体を撮像したときの測定結果を示す。測定には、図３の測定データを得る際に使用した被検査体と同じ銅箔と樹脂板の積層構造のものを使用し、測定時の撮像緒元は、以下のとおりである。
被検査体：銅箔３層構造 直径８ｍｍ
ｃ：６６０ｍｍ
ｄ：４４ｍｍ
ｅ：１１．５ｍｍ
Φ＝１５度
【００４３】
図１１は、撮像時のＸ線管１（Ｘ線焦点Ｆ）、二次元検出器２及び接円錐５０（頂点５３）の各々の座標空間（立体図）を示している。“β”は被検査体３を回転軸Ｒ１（Ｚ軸）中心にＸＹ平面内で旋回して、ＸＹＺ座標空間からＸ´Ｙ´Ｚ座標空間としたときの旋回角度である。“α”は被検査体３をＸ´軸中心にＹ´Ｚ平面内で旋回して、Ｘ´Ｙ´Ｚ座標空間からＸ´Ｙ´´Ｚ´座標空間へと移動する際の旋回角度であり、被検査体３の傾斜角である。“ｄ”はＸ線焦点Ｆと回転軸Ｒ１（Ｚ軸）との距離（ｄＯＦ）である。また、“ｅ”はＸ線焦点Ｆから二次元検出器２に降ろした垂線と接円錐５０の頂点５３との距離である。
【００４４】
図１２は、図９及び図１０に示した撮像方法に従って実際に撮像した被検査体の投影像であって、接円錐の傾斜角αが１５度（頂角θ＝１５０度）のときの各角度位相の投影像を示している。これらの投影像は、図１０のように載置した被検査体を３６０度旋回させて撮像した投影像のうち、旋回角βが０°，６°，１２°，１８°，４５°，９０°，１８０°，２４０°，３１５°，３４６°のものを抜粋している。初期位置（β＝０°）は、被検査体３が接円錐と接する母線がＹＺ平面に概略含まれるときとしている。図１３は、図１２に示した条件での各角度位相の投影像を再構成して得られる内部構造データ（再構成画像）であり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示している。なお、Ｙ軸断面も再構成画面を１５度傾ければ、Ｘ軸断面画像と同様に水平になる。
【００４５】
測定に使用した被検査体は、銅箔間の間隔が３．２ｍｍ、全体の厚さが６．４ｍｍの積層構造である（図１３Ａ）。本発明によれば、測定に使用する被検査体の内部構造が、吸収係数の差が顕著で単純な積層構造である場合、図１３に示す如き明瞭な再構成結果が得られる。被検査体３は３６０度一回転しても投影像の変化が少ない、図３Ｂに示した楕円形のような投影像と異なり再構成計算結果にボケが見られない。
【００４６】
回転軸Ｒ１を中心に旋回する被検査体３の角度位相ごとの抜粋された投影像の中で、
β＝１２°の投影の銅箔３枚中の真中の銅箔と、β＝３４６°の投影の真中の銅箔がそれぞれ一番細い線で見えている。このことは、これらの細い線状に見える銅箔が無限の大きさの平面の一部であったと仮定したとき、その無限の大きさの平面は、被検査体３が３６０度旋回する間、Ｘ線焦点Ｆと各々２回（β＝１２°，３４６°）、交わることを意味している。被検査体３の主面３Ａと主面３Ｂで挟まれた中央（真中）の面が一直線の投影になるようにＸ線が透過している状態である。図８に、このとき被検査体３（銅箔）を含む無限の大きさの平面を投影したと想定したときのほぼ直線状の投影像Ｉｍと、Ｘ軸とその投影像Ｉｍとの角度γを示している。
【００４７】
さらに、被検査体３の接する接円錐５０の傾斜角が他の値である場合についても測定している。
【００４８】
図１４は、接円錐５０の傾斜角αが３０度（頂角θ＝１２０度）のときの各角度位相の投影像を示している。これらの投影像は、被検査体を３６０度旋回させて撮像した投影像のうち、旋回角βが０°，３０°，６２°，９０°，１８０°，２７０°，２９５.５°，３１５°のものを抜粋している。図１５は、図１４に示した条件での各角度位相の投影像を再構成して得られる内部構造データ（再構成画像）であり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示している。なお、Ｙ軸断面も再構成画面を３０度傾ければ、Ｘ軸断面画像と同様に水平になる。
【００４９】
図１４，図１５に示した例では、回転軸Ｒ１を中心に旋回する被検査体３の角度位相ごとの抜粋された投影像の中で、β＝６２°の投影の銅箔３枚中の真中の銅箔と、β＝２９５．５°の投影の真中の銅箔がそれぞれ一番細い線で見えている。
【００５０】
図１６は、接円錐５０の傾斜角αが４０度（頂角θ＝１００度）のときの各角度位相の投影像を示している。これらの投影像は、被検査体を３６０度旋回させて撮像した投影像のうち、旋回角βが０°，４５°，７２°，９０°，１８０°，２７０°，２８８°，３１５°のものを抜粋している。図１７は、図１６に示した条件での各角度位相の投影像を再構成して得られる内部構造データ（再構成画像）であり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示している。なお、Ｙ軸断面も再構成画面を４０度傾ければ、Ｘ軸断面画像と同様に水平になる。
【００５１】
図１６，図１７に示した例では、回転軸Ｒ１を中心に旋回する被検査体３の角度位相ごとの抜粋された投影像の中で、β＝７２°の投影の銅箔３枚中の真中の銅箔と、β＝２８８°の投影の真中の銅箔がそれぞれ一番細い線で見えている。
【００５２】
実験では、頂角θが１００度より小さく又は１５０度より大きくなるにつれ、再構成画像の明瞭の度合いが落ちていた。
【００５３】
［測定結果の考察］
本発明の撮像方法を適用して薄型の被検査体を撮像した場合は、Ｘ線焦点Ｆと２回交わるが、少なくとも１回交差すれば検査に十分な再構成計算結果を得られる。これに対し、第１仮想円錐５１と第２仮想円錐５２の２種の仮想円錐で挟まれる空間（図９斜線部）の外にＸ線焦点Ｆが存在する場合は、銅箔を含んだ無限大きさの平面は、３６０度旋回してもＸ線焦点Ｆと、交わることがない。
【００５４】
Pierre Grangeatらの論文「Mathematical Framework of Cone Beam 3D Reconstruction Via The First Derivative of Radon Transform」では、直交型ＣＴ装置と呼ばれる図５に示す様な産業用Ｘ線ＣＴ装置特有の構造に対して提案されたものではなかった。つまり、医療用Ｘ線ＣＴ装置の如く、Ｘ線焦点と二次元検出器が被検査体の周りを周回する構造を念頭に置き、再構成計算が可能な条件として、Ｘ線焦点が描く軌道が被検査体のある断面と交差するのであれば、その断面に沿った再構成計算が可能と論じている。この必要条件を上述した如き、被検査体が旋回する産業用Ｘ線ＣＴ装置に当てはめると、上記無限の大きさの平面が少なくとも一回Ｘ線焦点と交差することと等しい。
【００５５】
しかしながら、上記論文では、産業用Ｘ線ＣＴ装置において、検査対象が被検査体３のような薄板積層構造のとき、どのような幾何学的条件が満たされれば再構成計算が可能な条件が満足されるかまでは議論されていなかった。薄板の積層構造の被検査体の例としては、例えば非破壊検査を必要とするＢＧＡ基板や多層基板のようなデバイス、或いは携帯電話端末に内挿されるような基板に特化したものなど、種々の例が挙げられる。
【００５６】
図６に示した撮像姿勢で得られた投影像が上述した図１２，１４，１６で示されているわけであるが、被検査体３の姿勢が従来の場合（図４参照）と異なっている。すなわち、従来の被検査体３の姿勢は回転軸Ｒ１に垂直であったが、本発明の撮像方法では回転軸Ｒ１に対し傾斜している。今回測定した撮像諸元の通りで、かつ薄板状の被検査体３がシャドーゾーン６（図７参照）にあっても、図１３，１５，１７の如く明瞭な再構成結果が得られている。
【００５７】
このことは、人体のように球や卵型の検査部位が独立して点在している被検査体と同一基準で、薄板状の被検査体を議論することが不適当であり、実用性に欠けることを示している。そして、必ずしも被検査体３のような吸収係数の差が顕著で単純な積層構造の被検査体ばかりでなく、ＢＧＡ基板のように球形の吸収係数の高い物質が、多数個整列して一平面を形成しているような検査体にも、本発明の撮像概念は適用可能である。なおＢＧＡ基板に撮像を実施した測定結果については後述する。
【００５８】
再構成計算は、例えばFeldkamp等の再構成アルゴリズムに従ってフィルター補正逆投影法や、畳み込み逆投影法（コンボリューション＆バックプロジェクション法）を適用することで実現できる。概ね全ての産業用デバイスが該当する、被検査体の関心部位についての断面矩形形状の縦横比が１対５より薄型の被検査体へ逆投影法を用いる場合、特開２００６−２１４８７９号公報（先願１）に記載された技術を用いてもよい。この先願１に記載された技術は、角度位相により角度変位に対する投影像の変化が顕著な被検査体を撮像する場合、角度変位に対する投影像の変化が大きい角度位相でのみ回転手段の角度変位を小さく設定して、投影像を収集するものである。被検査体の内部断層画像を特徴づける角度位相の投影データを取得することは詳細な観察を行う上で重要である。それは本発明の撮像概念の場合、図１２に示した被検査体の旋回角が１２度近傍と３４６度近傍の投影データが該当する。これらの投影像から、人間の視覚或いは認識力で、被検査体の内部が３枚の吸収係数が高い平面で構成されていることが容易に理解できる。
【００５９】
さらに上記１２度近傍と３４６度近傍の投影像と両者の中間の１８０度近傍の投影データを比較してみる。そうすると撮像の角度ピッチが等間隔な本発明の撮像方法の、前者（１２度近傍と３４６度近傍）における一ステップあたりの投影像の変化率が、後者（１７５度近傍）より緩やかなことが確認できる。つまり、本発明の撮像概念を適用すれば、等角度ピッチの撮像でありながら、先願１の概念と同じ効果が得られる。
【００６０】
［効果の証明］
図１１のＸ線焦点Ｆを原点とした直交座標空間ＸＹＺを、図１０の距離ｄ，ｅ移動させた後、Ｚ軸中心に角度β回転させ次にＸ´軸中心に角度α回転させた新たな座標空間Ｘ´Ｙ´´Ｚ´のＸ´Ｙ´´平面は接円錐５０−２に接する。以上の座標変換は以下の式（１）に表わされる。
【数１】
【００６１】
式（１）の計算結果の４行目を無視した第一列と二列に座標変換後のＸ´軸、Ｙ´´軸に対応した単位ベクトルが示されている。数値解析すべき事柄はＸ´Ｙ´´平面と図１１より限定されるので、式（１）を駆使して移動距離（位置）を考慮した式（２）、角度のみを考慮して数値解析する式（４）を導くことができる。
【００６２】
新たな座標空間のＸ´Ｙ´´平面が原座標空間の原点（Ｘ線焦点Ｆ）を通る平面である条件、すなわちＸ´Ｙ´´平面が再構成計算可能な条件は、以下の式（２）でｘ＝ｙ＝ｚ＝０としたとき角度βの解が得られる範囲であると言い換えられる。
【数２】
【００６３】
式（２）は媒介変数ｔ、ｓにどのような数値を入れても座標変換後の原座標空間から見たＸ´Ｙ´´平面上の点になる。そして、式（２）の媒介変数ｔとｓによって表わされるＸ´Ｙ´´平面がＸ線焦点Ｆを通過するときの旋回角度βは、式（２）の左辺にｘ＝ｙ＝ｚ＝０を代入しｔとsを消去して
【数３】
で表される。
式（３）の｛ ｝内が１以下ならβの解が存在する。
【００６４】
また以下の式（４）より、tとsを消去し式（５）を得る。すなわち、上記同様に、角度だけを議論する式（４）では、二次元検出器２の検出面と平行な原座標空間のＸＺ平面とＸ´Ｙ´´平面がなす角度を吟味する必要が有る。そこで式（１）が４行４列の計算ではなく移動を含まない３行３列の計算だったとし、さらにＸＺ平面上の直線の方程式を導くため、式（４）において左辺のｙのみゼロとして媒介変数ｔとｓを消去した結果、ｘとｚの関係式すなわち角度γを計算する式（５）式が導かれる。
【００６５】
そして式（５）に式（３）で得られた角度βを代入することにより、Ｘ線焦点Ｆを通過する瞬間に二次元検出器２（原座標空間ＸＺ平面と平行な平面）へ直線状に投影されるＸ´Ｙ´´平面（投影像Ｉｍ）の角度γが計算される。
【数４】
【数５】
【００６６】
式（５）に例えば図１２の測定データを得たときの撮像諸元を代入すると、旋回角度βが１２度近傍及び３４６近傍で角度γの変化する瞬間的変化率は、角度βが１８０度近傍の変化率の２０％程であって、十分緩やかなことが証明される。
【００６７】
［変形例２：被検査体が大きい場合］
次に、被検査体３が大きく、接円錐５０の中心軸Ｒ１と交差して載置された場合の本発明の撮像概念について説明する。
【００６８】
図１８は、被検査体が大きい場合における撮像概念を説明するための模式図である。第２仮想円錐５２は、被検査体３が各円錐の中心軸（回転軸Ｒ１）を含む面で切断され、接円錐５０と接しない部分が存在しないものと仮定し、図１８側面図のように示される。またその側面図に被検査体３の部分断面を示しているが、この部分断面は非破壊検査の分野でいう関心部位である。
【００６９】
この図１８は、大きな被検査体３を接円錐５０の中心軸と交差するように載置したときの状態を示している。被検査体３が接している接円錐５０の母線と中心軸の両方を含む面と直交し、且つ中心軸を含む面で切断された、第１仮想円錐５１側に含まれる部分を削除した残りの関心部位を包含し、かつ外接する第２仮想円錐５２と第１仮想円錐５１の両方の円錐面によって挟まれる空間に、Ｘ線焦点Ｆが配置されている。
【００７０】
図１８では、被検査体３の関心部位の矩形の奥行（図１０の短手方向の長さｔ１）がほとんど無いものとして、第２仮想円錐５２を作図してある。再構成計算が可能な空間である円筒形再構成計算領域６１を薄板状の被検査体３が専有する割合がもっとも高く、スペース効率の良い載置形式は、当該円筒形再構成計算領域６１の中心軸を含む矩形断面（側面図）の対角線にほぼ沿う形で載置することである。このようにすることで、二次元検出器２によって取得した投影像のミッドプレーンＭＤより±５度以上離れたデータも含め、ほぼ１００％を再構成計算に有効活用することに繋がる。
【００７１】
再構成計算中心を算出する手段は周知のサイノグラムによる方法などでは、精度不足であり、二次元検出器２の画素サイズの１０％未満の誤差範囲が好ましいので、特開２００５−３７１９３号公報（先願２）に記載の概念を利用するとよい。先願２に記載した技術では、まず角度変位毎に撮像された被検査体の投影像のある１ライン分の画素データから、回転中心軸ずれ量を再構成計算時のパラメータとして変化させながら再構成計算を行って断面画像を算出する。そして、断面画像の鮮鋭度が最大となるときの回転中心軸ずれ量を最適回転中心軸ずれ量と特定し、この最適回転中心軸ずれ量の値に基づき補正を行い、鮮明な被検査体の内部構造データの再構成計算を可能としている。
【００７２】
図１２等の撮像では、画素サイズ５０μｍのＣＭＯＳタイプの二次元検出器を使用しており、投影像の拡大率が約１５倍である。故に、画素サイズの１０％未満の中心軸算出精度を求める場合、少なくとも被検査体の回転精度が０．３μｍ未満であるべきで、図５の回転機構３２には空気軸受け等の高精度なものが不可欠となる。
【００７３】
三角法で描かれた図１８の二次元検出器２は、検出面の横が長さ“ａ”、縦が長さ“ｂ”であり、縦方向の端面がミッドプレーンＭＤと接する形で描いたが、以下に述べる式（６）は、二次元検出器２とミッドプレーンＭＤが接する範囲まで成立する。
【００７４】
Ｘ線焦点Ｆと二次元検出器２までの距離を“ｃ”とすると、円筒形再構成計算領域６１で表される空間が、投影像を撮像後に再構成計算が可能な領域である。被検査体３がその周りを旋回する回転軸Ｒ１を中心とした円筒形再構成計算領域６１の半径を“ｒ”、高さを“ｈ”とすると、対角線の角度は式（６）で表される。
【数６】
【００７５】
上記式（６）の［ ］の中は
【数７】
で表される関数と考えられる。この場合、ｘ＞０ではｆ（ｘ）の最大値が１であり、ａ／（２＊ｃ）が大きくなるにつれ、限りなくゼロに近づく関数と考えることができる。
【００７６】
仮に式（６）へ、二次元検出器２の検出面が１２０ｍｍ×１２０ｍｍの正方形であって、長さｃが４００ｍｍと産業用Ｘ線ＣＴ装置の一般的な数値を入力してみると、
ｈ／２ｒ＝０．８７２７７３８９１
となる。
【００７７】
【数８】
【００７８】
そして式（８）から、被検査体３を載置する接円錐５０の頂角θは約１００度という結果が得られる。特開２００５−３７１５８号公報（先願３）に表された横長の仮想検出器が得られる場合は、頂角θは、より大きくなる方向へ向かい高さｈは減少する。薄いとはいえ、被検査体３にも厚さはあるから、極端に高さｈが減少すると円筒形再構成計算領域６１自体が減少するので、先願３に記載の手段を用いることは好ましいが限界がある。接円錐５０の頂角θが１５０度を超える領域では、図２４の半田ボール（ＢＧＡ）などが分離的に投影されず、不要なアーチファクトを増大させる懸念がある。接円錐５０の頂角θが１００°より小さい領域では、図１６の７２°や２８８°の投影に相当する旋回角近傍での角度ピッチ毎の変化率が高く、本発明の撮像概念の効果は半減する。
【００７９】
また図１８では、二次元検出器２の端面がミッドプレーンＭＤに接するとした。この場合、端面がミッドプレーンＭＤより離れて、図１０の二次元検出器２の位置へ向かう場合は、図１８の円筒形再構成領域６１の高さｈが、徐々に減じられる方向にあって、その場合も上記接円錐５０の頂角は大きくなる傾向へ向かう。
【００８０】
図１０のように、二次元検出器２の端面がミッドプレーンＭＤからＺ軸方向へ距離δだけ離れた場合は、以下の式（９）により頂角θを算出する。
【数９】
【００８１】
式（６）及び式（９）はいずれも、Ｘ線焦点Ｆから回転軸Ｒ１までの距離ｄとは無関係である。ここで被検査体３の接円錐の頂角が０度であったとき、すなわち被検査体３の長手方向が垂直な姿勢で載置された場合を想定する。この場合、図１６の７２°や２８８°の投影に相当する旋回角近傍で、図２４に示した被検査体３の短手方向に沿ってＸ線を透過させることになる。その結果、投影データのコントラストが極端に暗い部分と、極端に明るい部分の二極化を招く。しかも先願１に記載した概念を用いない限り、重要な角度位相の情報を粗い角度ピッチで撮像しなければならない。
【００８２】
なお、開放型Ｘ線管１の先端が十分細く被検査体３の旋回に支障がないのであれば、Ｘ線焦点Ｆの位置は、被検査体３により近いＸ線焦点Ｆ´の位置であってもよく、被検査体３の投影の拡大率を向上させることが可能である。
【００８３】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、被検査体の把持手段である載置部にスイベルステージを利用した構成としたものである。
図１９は、被検査体を載置する機構の一例として、回転機構３２（図５参照）の回転軸部７４先端に直結される樹脂製のスイベルステージ７０を示している。スイベルステージ（ゴニオステージとも呼ばれる。）は、仮想の回転中心があり、そこを中心に円弧を描いて動く機構である。この例では、スイベルステージ７０の回転中心は回転軸Ｒ１上にある。角度θは接円錐の頂角の角度である。
【００８４】
本例のスイベルステージ７０は、例えば回転軸部７４と直結して固定された第１ステージ７１と、第１ステージ７１上面に形成された円弧（凹部）と同様の円弧（凸部）が形成され第１ステージ７１上を自由に旋回できる第２ステージ７２と、被検査体３を把持する把持部７３よりなる。なお、回転軸部７４も樹脂製とすることが望ましい。
【００８５】
図１９において、第１仮想円錐の母線７５は、薄板状の被検査体３の下面（主面３Ａ）と接する接円錐（接円錐５０に相当）の頂点と対称な仮想円錐（第１仮想円錐５１に相当）の母線である。第２仮想円錐の母線７６は、接円錐と頂角および中心軸が同じで、円錐面が被検査体３の上面のもっとも高い部分（最外部位）と外接かつ包含する仮想円錐（第２仮想円錐に相当）の母線である。第３仮想円錐の母線７７は、被検査体３の回転軸Ｒ１を含む断面の回転軌跡と外接する仮想円錐の母線である。また、Ｍは被検査体３の短手方向の長さ、ｍは被検査体３の短手方向において接円錐５０に接した母線から突出している長さである。また、Ｎは被検査体３の長手方向の長さ、ｎは被検査体３の長手方向において接円錐５０に接した母線に沿って頂点から突出している長さである。
【００８６】
被検査体３の把持手段としてスイベルステージ７０を使用することにより、図示しないつまみ部を回して上記仮想の回転中心を回転軸として微細な角度調整が可能である。また、スイベルステージを樹脂材料で形成することにより、Ｘ線の透過量が増え、二次元検出器２において良好な投影像を得ることができる。このスイベルステージ７０によって把持された被検査体３は、接円錐の頂角θが約１００度〜１５０度の仮想円錐（接円錐５０）に接しながら被検査体３の回転軸Ｒ１を中心に所定角度毎に回転（旋回）する。
【００８７】
図１９に示すような被検査体３が回転軸Ｒ１と交差する大きさである場合、被検査体３の下面と接する接円錐と第２仮想円錐の中心軸方向のギャップεは、式（１０）により計算することができる。但し、被検査体３の傾斜角α＝（π−θ）／２である。
【数１０】
【００８８】
被検査体３を載置したら、予め計測した図１９の各撮像諸元よりギャップεを算出し、Ｘ線焦点Ｆの座標を決定することでもよい。被検査体３の平面度が十分高ければ、第２仮想円錐の円錐面と、被検査体３の端面（側面部）が旋回と共に描く台形軌跡ＴＬと、第３仮想円錐の円錐面（母線７７）とで挟まれる斜線で示された空間も、再構成計算が可能なＸ線焦点の領域として利用できる。
【００８９】
［Ｘ線断層撮像装置のブロック構成］
図２０は、本発明のＸ線断層撮像装置のブロック構成の一例を示すものである。
Ｘ線管１は、上述したように回転基台４上に載置された被検査体３に対してＸ線を照射するものである。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９４を通じて制御部９５により制御される。また制御部９５の制御の下、機構駆動部９１から供給される駆動信号に基づいて直動機構３３、４２が駆動することによりＸ線管１の位置が決定される。
【００９０】
上記被検査体３を載置する回転基台４の位置（高さ方向含む）、回転角度変位、初期角度位相等は、回転基台４の位置及び動きを制御する機構制御手段として機能する機構駆動部９２を通じて、制御部９５により制御される。被検査体３は、制御部９５からの制御信号により回転基台４の回転に伴い指定された角度変位で回転され、その投影像は二次元検出器２により撮像される。
【００９１】
二次元検出器２は、制御部９５の制御の下、機構駆動部９３から供給される駆動信号に基づいて直動機構３１が駆動することにより、ＸＹＺ軸方向への移動が制御される。また二次元検出器２に回転機構を設け、Ｚ軸方向に平行な回転軸を中心に回転（傾斜）させるようにしてもよい。
【００９２】
制御部９５は、制御手段の一例であり、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コンピュータが適用される。コンピュータに搭載されたプロセッサ（演算処理装置）が、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、コンピュータは、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、入力手段を介して入力された操作信号に基づいてＸ線制御部９４に対して制御指令を出力したりする。二次元検出器２の直動機構３１、Ｘ線管１の直動機構３３、４２に対して被検査体３を再構成するための適切な位置出しの指令を出力するなどする。
【００９３】
被検査体３を透過したＸ線は、二次元検出器２で捕獲され検出される。二次元検出器２は、検出したＸ線の情報である投影像を投影像記憶手段としての投影像記憶部９６に供給する。この投影像は、制御部９５からの指示により、ディジタル化された投影データとして撮像時の緒言及び角度位相と対応づけて投影像記憶部９６に保存される。投影像記憶部９６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等、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。また、二次元検出器２から供給された投影データを、撮像時の角度位相や角度変位、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９６に保存してもよい。
【００９４】
そして、投影像記憶部９６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部９７に供給される。再構成計算部９７は再構成計算を実行するためのコンピュータであり、入力された投影データより被検査体３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９６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表示装置９８に入力され。画面に表示される。
【００９５】
なお、再構成計算部９７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、制御部９５で示した制御手段と共用でもよい。また、表示装置９８は制御部９５と接続された表示手段と共用であってもよい。
【００９６】
以上のような構成により、被検査体３の内部構造データが表示装置９８に得られ、被検査体３の内部構造が表示される。オペレータ（作業者）は、表示装置９８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、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。
【００９７】
［撮像処理フロー］
次に、図２１のフローチャートを参照して上述したＸ線断層撮像装置による撮像処理について説明する。
まず、撮像処理の開始にあたり、被検査体３を所定頂角の接円錐の円錐面に載置する。具体的には図６に示すように、所定の傾斜を持つ載置台４ａへ載置する（ステップＳ１）。このとき、制御部９５へ操作信号を送り、駆動機構部９１〜９３を制御してＸ線管１、回転基台４及び二次元検出器２の位置を調整する。
【００９８】
続いて、被検査体３とＸ線焦点Ｆとの位置関係（図１０参照）から、被検査体３の関心部位への良好なＸ線透過が困難か否かを判定する（ステップＳ２）。判定の結果、良好なＸ線透過が困難であればステップＳ３へ進み、良好なＸ線透過が可能であればステップＳ４へ進む。
【００９９】
ステップＳ２の判定処理で良好なＸ線透過が困難であると判定した場合、制御部９５から駆動機構部９２，９３等を制御して、回転基台４を移動させ被検査体３の回転軸を上昇させるとともに二次元検出器２の高さを調整する（ステップＳ３）。なお、この処理は実施することが好ましいが必ず実施するということではなく、スキップしてもよい。
【０１００】
一方、ステップＳ２の判定処理でＸ線透過が良好であると判定された場合、制御部９５は、第１仮想円錐５１と第２仮想円錐５２に挟まれた空間（図９の斜線部）を演算で求める。あるいは、図１９に示したスイベルステージを利用しているのであれば、式（１０）のギャップεを計算し、第２仮想円錐、第３仮想円錐及び台形軌跡ＴＬに挟まれた空間を演算で求める（ステップＳ４）。
【０１０１】
制御部９５は、ステップＳ４の演算結果に基づき、機構駆動部９３へ制御信号を送り、Ｘ線焦点Ｆの位置を上記２種の仮想円錐面に挟まれた空間へ移動させる（ステップＳ５）。
【０１０２】
制御部９５は、被検査体３における吸収係数の高い平面群が当該被検査体３の旋回とともに投影上で被検査体３が表裏より観察可能であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【０１０３】
薄板の被検査体３を表裏両面より透過観察可能ならば、旋回の角度ピッチが十分細かいという前提で、例えば３６０度旋回する間に２回（少なくとも１回）は、被検査体３を構成する平面群が個々に、線状に観察可能だった証明になる。ここで、表裏からの観察が不可能と判定された場合、ステップＳ５の処理に戻り、Ｘ線焦点Ｆを、図９又は図１９に斜線で示した領域へ移動させる。
【０１０４】
Ｘ線焦点Ｆを適切な位置に移動させた後、制御部９５は機構制御部９２を制御して、被検査体３を旋廻させ所定角度ピッチ毎に、二次元検出器２で被検査体３の投影データを撮像し、投影像記憶部９６へ保存する（ステップＳ７）。
【０１０５】
制御部９５は、得られた投影データを投影像記憶部９６から再構成計算部９７へ転送する（ステップＳ８）。
【０１０６】
ここで、再構成計算部９７は、上述した先願２に開示した方法で中心軸を計算する（ステップＳ９）。ただし、先願２に開示した方法を利用することは、詳細な観察が可能な再構成データを得るためには好ましいが、本願発明の本質的な部分を構成するものではない。
【０１０７】
再構成計算部９７は、求めた一つの中心軸で全投影データを再構成計算する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理が終了した後、一連の撮像処理を終了する。
【０１０８】
これらのステップＳ１〜ステップＳ１０の処理は、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は勿論、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいはこれとは異なる順序で実行されてもよい。
【０１０９】
［従来例及び本発明による再構成画像の比較］
図２２は、一般的なＸ線断層撮像方法により撮影されたＢＧＡの断層画像を示す図である。一方、図２３は、本発明のＸ線断層撮像方法により撮影されたＢＧＡの断層画像を示す図である。
【０１１０】
図２２に示す従来例の断層画像８１は、ＢＧＡのボール状の電気的接合部（バンプ）がアーチファクト（画像に現れる目的情報以外の二次元的障害陰影、装置のガタなどによって発生する擬似画像）の影響が大きい。そのため、ＢＧＡの上下部分８１Ａ，８１Ｂがぼけてしまい、基板とバンプの詳細が観察不可能である。既に説明したように図３Ａ，Ｂに示す薄板の被検査体の投影像及び再構成画像についても同様に観察不可能である。
【０１１１】
一方、図２３に示す本発明による断層画像８２は、図２２と同一部位のＢＧＡ断層画像であるが、アーチファクトに影響されることなく、電気的接合部（バンプ）の右上８２Ａと左下８２Ｂに亀裂があることが詳細に認識できる。このように、産業用の直交型Ｘ線ＣＴ装置であって、Feldkamp等の再構成アルゴリズムに従ってフィルター補正逆投影法や重乗積分法（畳み込み逆投影法）を適用する場合に、本発明のように薄型被検査体の載置姿勢とＸ線焦点位置に制約条件を設けるのみでよいことが示されている。この制約条件を設けるだけで、被検査体の関心部位に関して明瞭な非破壊断層画像を得ることができる。
【０１１２】
また、図１８に示したように、二次元検出器の検出面サイズとＸ線焦点位置などから決まる、再構成計算領域(Region of Image Support)の円筒の中心軸を通る矩形断面の対角にほぼ沿わせる形で、被検査体を載置する接円錐の頂角を選定すると好適である。これにより、薄型被検査体の関心部位が再構成計算可能領域を効率よく占有し、二次元検出器によって得られた投影データをほぼ１００％、一つの再構成計算中心による再構成計算に有効活用することが可能となる。
【０１１３】
さらに本発明の撮像方法によれば、薄型被検査体の関心部位を特徴付ける、重要な角度位相の投影近傍に関しては、等角度ピッチの撮像でありながら、きめの細かい変化率で投影データを収集することが可能である。さらに、図１０に示した二次元検出器や被検査体の位置関係より、Ｘ線透過率に関して有利な方向から被検査体の投影データを取得できる。図１３等に示した被検査体の銅箔の層間距離が極端に小さければ、先願１に開示された方法を併用して、撮像時間を短縮しながら、十分な分解能を得ることも可能である。
【０１１４】
産業用の直交型Ｘ線ＣＴ装置は、コーン状Ｘ線ビームの照射角度が大きい場合、ミッドプレーンより±５度以上離れた投影は切り捨てられることがある。しかし、本発明の撮像方法では、直交型（シングルスキャンコーンビーム）ＣＴにおける従来の理論と異なり、ミッドプレーンから二次元検出器の検出面が逸脱してもよい（図１０参照）。ミッドプレーンから二次元検出器の検出面が逸脱した方が、Ｘ線が透過し難い物質であっても、扁平な被検査体の投影データが変化に富み、且つ円筒状の治具等にくるみコントラストの変化を和らげなくとも、理想的なコントラストで撮像できる効果がある。
【０１１５】
以上に述べた実施の形態は、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、以上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。例えば、以上の説明で挙げた使用材料とその使用量、処理時間、処理順序およ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、形状およ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。したがって、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】
【０１１６】
【図１】一般的な被検査体、Ｘ線管および二次元検出器の配置を示す側面図である。
【図２】一般的な被検査体、回転基台およびＸ線管の位置関係を示すものであり、Ａは斜視図、Ｂは側面図である。
【図３】図１及び図２に示した位置関係においてＸ線断層撮像方法による撮影結果の例を示す図であり、Ａは投影像、Ｂは再構成結果を示す。
【図４】シャドーゾーンを示した説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るＸ線断層撮像装置の概略側面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る被検査体、回転基台およびＸ線管の位置関係を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るシャドーゾーンと被検査体の位置関係を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る被検査体の姿勢を示し、ＡはＸ線管側から二次元検出器側を見た場合の概略斜視図であり、Ｂは二次元検出器側からＸ線管側を見た場合の概略斜視図である。
【図９】図８Ａ，８Ｂの第１仮想円錐と第２仮想円錐に挟まれた空間の説明図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る被検査体３とＸ線焦点Ｆとの好ましい位置関係を示す図である。
【図１１】図８及び図９に示したＸ線管（Ｘ線焦点）、二次元検出器及び接円錐（頂点）の各々の座標空間を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る傾斜角１５度（頂角１５０度）の場合の各角度位相における投影像を示す図である。
【図１３】図１２に示した条件の投影像を再構成して得られる内部構造データであり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示す。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る傾斜角３０度（頂角１２０度）の場合の各角度位相における投影像を示す図である。
【図１５】図１４に示した条件の投影像を再構成して得られる内部構造データであり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示す。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る傾斜角４０度（頂角１００度）の場合の各角度位相における投影像を示す図である。
【図１７】図１６に示した条件の投影像を再構成して得られる内部構造データであり、ＡはＸ軸断面、ＢはＹ軸断面を示す。
【図１８】本発明の第１の実施の形態において被検査体が大きい場合の例を説明するための図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るスイベルステージを用いた載置部を示した模式図である。
【図２０】図５に示したＸ線断層撮像装置の機能ブロック図である。
【図２１】本発明の各実施の形態に係るＸ線断層撮像装置による処理を示すフローチャートである。
【図２２】一般的なＸ線断層撮像方法により撮影されたＢＧＡの断層画像を示す図である。
【図２３】本発明のＸ線断層撮像方法により撮影されたＢＧＡの断層画像を示す図である。
【図２４】本発明を適用可能な被検査体３の一例の断面図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１…Ｘ線管、Ｆ…Ｘ線焦点、２…二次元検出器、３…被検査体、３Ａ，３Ｂ…主面、４…回転基台、４ａ…載置部、６…シャドーゾーン、７…収納ケース、３１…直動機構、３２…回転機構、３３…直動機構、４０…定盤、４１…レール、４２…直動機構、４３…レール、５０，５０−１，５０−２…接円錐、５０Ａ，５１Ａ，５２Ａ…母線、５１…第１仮想円錐、５２…第２仮想円錐、５３…頂点、６１…円筒形再構成計算領域、７０…スイベルステージ、７１…第１ステージ、７２…第２ステージ、７３…把持部、７４…回転軸部、７５…第１仮想円錐の母線、７６…第２仮想円錐の母線、７７…第３仮想円錐の母線、８１…再構成画像、８２…再構成画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被検査体の投影データより前記被検査体の内部構造データを再構成するＸ線断層撮像装置であって、
Ｘ線源と、
被検査体の透過Ｘ線を撮像する二次元検出器と、
前記Ｘ線源のＸ線焦点と前記二次元検出器との間に前記被検査体を載置して配置され、前記Ｘ線源から出射されたＸ線により形成される円錐状ビームの底面の中心と当該Ｘ線焦点を結ぶ線分と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機構と、
前記被検査体を、前記回転軸を中心線とする所定角度の頂角θを持つ仮想の円錐（接円錐）の母線に板厚方向がほぼ直角に接する状態に載置する載置部と、
前記被検査体が接する接円錐の頂点と点対称である第１仮想円錐と、前記接円錐上に載置される被検査体の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、前記接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐の、２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ前記Ｘ線焦点の位置を移動させる移動機構、を備える
Ｘ線断層撮像装置。
【請求項２】
前記接円錐の頂角の角度θは、１００°≦θ≦１５０°である
請求項１に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項３】
前記二次元検出器の検出面は前記Ｘ線焦点から前記回転軸に降ろした垂線とほぼ直交し、前記検出面が、
前記垂線を含み前記回転軸と直交する平面（ミッドプレーン）と当該検出面の前記回転軸方向の中心の画素列とが重なる位置を原点として、前記回転軸に沿って前記ミッドプレーンと直角かつ直線的に移動可能であって、前記Ｘ線焦点と前記中心を通る前記画素列を結ぶ平面と、前記ミッドプレーンがなす角が、（π−θ）／２以上となる位置に配置される移動距離を有する
請求項２に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項４】
前記接円錐の中心軸と交差するように前記被検査体を載置し、前記被検査体が接している前記接円錐の母線と中心軸の両方を含む面と直交し、且つ中心軸を含む面で切断された、前記第１仮想円錐側に含まれる部分を削除した残りの関心部位を包含し、かつ外接する前記第２仮想円錐と前記第１仮想円錐の両方の円錐面によって挟まれる空間に、前記Ｘ線焦点を位置した場合、
前記二次元検出器の検出面が矩形状で、前記検出面について前記回転軸と直角方向の長さをａ、平行方向の長さをｂとし、前記Ｘ線焦点から前記検出面までの距離をｃとしたとき、
前記ミッドプレーンと前記検出面が交わる場合、前記接円錐の頂角は以下の式によって表され、
tan{（π―θ）/2}＝ｂ/ａ＊［√｛１−（ａ/（2＊ｃ））２｝−ａ/（2＊ｃ）］
前記ミッドプレーンから前記検出面の端面が離れている場合、その距離をδとして以下の式によって表される
tan{（π―θ）/2}＝ｂ/ａ＊［√｛１−（ａ/（2＊ｃ））２｝−ａ/（2＊ｃ）］-δ/ｃ
請求項３に記載にＸ線断層撮像装置。
【請求項５】
載置部へ、回転軸を中心線とする所定角度の頂角θを持つ仮想の円錐（接円錐）の母線に板厚方向がほぼ直角に接する状態に被検査体を載置する第１ステップと、
前記被検査体が接する接円錐の頂点と点対称である第１仮想円錐と、前記接円錐上に載置される被検査体の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、前記接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐の、２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ、Ｘ線源のＸ線焦点の位置を移動機構により移動させる第２ステップと、
前記Ｘ線源のＸ線焦点と二次元検出器との間に前記被検査体を載置して配置され、前記Ｘ線源から出射されたＸ線により形成される円錐状ビームの底面の中心と当該Ｘ線焦点を結ぶ線分と直交する回転軸を中心に回転する回転機構を、設定された角度変位で回転させる第３ステップと、
各角度位相毎に撮像された投影像より前記被検査体の内部構造データを再構成する第４ステップと、を含む
Ｘ線断層撮像方法。
【請求項１】
複数の被検査体の投影データより前記被検査体の内部構造データを再構成するＸ線断層撮像装置であって、
Ｘ線源と、
被検査体の透過Ｘ線を撮像する二次元検出器と、
前記Ｘ線源のＸ線焦点と前記二次元検出器との間に前記被検査体を載置して配置され、前記Ｘ線源から出射されたＸ線により形成される円錐状ビームの底面の中心と当該Ｘ線焦点を結ぶ線分と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機構と、
前記被検査体を、前記回転軸を中心線とする所定角度の頂角θを持つ仮想の円錐（接円錐）の母線に板厚方向がほぼ直角に接する状態に載置する載置部と、
前記被検査体が接する接円錐の頂点と点対称である第１仮想円錐と、前記接円錐上に載置される被検査体の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、前記接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐の、２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ前記Ｘ線焦点の位置を移動させる移動機構、を備える
Ｘ線断層撮像装置。
【請求項２】
前記接円錐の頂角の角度θは、１００°≦θ≦１５０°である
請求項１に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項３】
前記二次元検出器の検出面は前記Ｘ線焦点から前記回転軸に降ろした垂線とほぼ直交し、前記検出面が、
前記垂線を含み前記回転軸と直交する平面（ミッドプレーン）と当該検出面の前記回転軸方向の中心の画素列とが重なる位置を原点として、前記回転軸に沿って前記ミッドプレーンと直角かつ直線的に移動可能であって、前記Ｘ線焦点と前記中心を通る前記画素列を結ぶ平面と、前記ミッドプレーンがなす角が、（π−θ）／２以上となる位置に配置される移動距離を有する
請求項２に記載のＸ線断層撮像装置。
【請求項４】
前記接円錐の中心軸と交差するように前記被検査体を載置し、前記被検査体が接している前記接円錐の母線と中心軸の両方を含む面と直交し、且つ中心軸を含む面で切断された、前記第１仮想円錐側に含まれる部分を削除した残りの関心部位を包含し、かつ外接する前記第２仮想円錐と前記第１仮想円錐の両方の円錐面によって挟まれる空間に、前記Ｘ線焦点を位置した場合、
前記二次元検出器の検出面が矩形状で、前記検出面について前記回転軸と直角方向の長さをａ、平行方向の長さをｂとし、前記Ｘ線焦点から前記検出面までの距離をｃとしたとき、
前記ミッドプレーンと前記検出面が交わる場合、前記接円錐の頂角は以下の式によって表され、
tan{（π―θ）/2}＝ｂ/ａ＊［√｛１−（ａ/（2＊ｃ））２｝−ａ/（2＊ｃ）］
前記ミッドプレーンから前記検出面の端面が離れている場合、その距離をδとして以下の式によって表される
tan{（π―θ）/2}＝ｂ/ａ＊［√｛１−（ａ/（2＊ｃ））２｝−ａ/（2＊ｃ）］-δ/ｃ
請求項３に記載にＸ線断層撮像装置。
【請求項５】
載置部へ、回転軸を中心線とする所定角度の頂角θを持つ仮想の円錐（接円錐）の母線に板厚方向がほぼ直角に接する状態に被検査体を載置する第１ステップと、
前記被検査体が接する接円錐の頂点と点対称である第１仮想円錐と、前記接円錐上に載置される被検査体の、断層画像を得ようとする関心部位の最外部位に外接かつ包含し、前記接円錐と頂角が同じで同軸上に中心軸を持つ第２仮想外接円錐の、２つの仮想円錐面で挟まれる空間内へ、Ｘ線源のＸ線焦点の位置を移動機構により移動させる第２ステップと、
前記Ｘ線源のＸ線焦点と二次元検出器との間に前記被検査体を載置して配置され、前記Ｘ線源から出射されたＸ線により形成される円錐状ビームの底面の中心と当該Ｘ線焦点を結ぶ線分と直交する回転軸を中心に回転する回転機構を、設定された角度変位で回転させる第３ステップと、
各角度位相毎に撮像された投影像より前記被検査体の内部構造データを再構成する第４ステップと、を含む
Ｘ線断層撮像方法。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２４】
【図３】
【図４】
【図７】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２４】
【図３】
【図４】
【図７】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１０−１５６６０７（Ｐ２０１０−１５６６０７Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３４９３７（Ｐ２００８−３３４９３７）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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