X線検査装置
【課題】試料の部分透視画像どうしを接合して全体透視画像を構築するに当たり、凹凸の存在する試料等であっても、従来に比して接合部分での像の繋がりをより良好なものとすることのできるX線検査装置を提供する。
【解決手段】互いに隣接する部分透視画像を接合する際、双方の部分透視画像について、相互に接合すべき辺の近傍領域の画素の輝度情報に基づいて、例えばその領域の輝度の平均値よりも明るい画素群等、当該領域の画素のうちの一部の画素の輝度情報を用いて、当該辺に沿った輝度情報の分布が双方の部分透視画像において互いに最も類似する箇所を、相互に接合すべき箇所と決定して接合することにより、凹凸の存在する試料等においては例えば試料厚さの薄い部分の像を主眼とした接合を実現し、全体透視画像上における像の接合の違和感をなくすことを可能とする。
【解決手段】互いに隣接する部分透視画像を接合する際、双方の部分透視画像について、相互に接合すべき辺の近傍領域の画素の輝度情報に基づいて、例えばその領域の輝度の平均値よりも明るい画素群等、当該領域の画素のうちの一部の画素の輝度情報を用いて、当該辺に沿った輝度情報の分布が双方の部分透視画像において互いに最も類似する箇所を、相互に接合すべき箇所と決定して接合することにより、凹凸の存在する試料等においては例えば試料厚さの薄い部分の像を主眼とした接合を実現し、全体透視画像上における像の接合の違和感をなくすことを可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、各種工業製品等の内部欠陥などの有無をX線を用いて透視検査やCT検査を行うためのX線検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば回路基板などの各種工業製品等の透視検査を行うためのX線検査装置においては、一般に、X線発生装置に対向してX線検出器を配置し、これらの間に、透視対象物である試料を搭載するための試料ステージを設けた構成を採る。また、この種のX線検査装置においては、通常、X線発生装置とX線検出器の対と試料ステージとを、X線光軸(X線発生装置とX線検出器とを結ぶ線)の方向を含む互いに直交する3軸方向に相対的に移動させる移動機構を備え、その移動機構を駆動して試料ステージをX線光軸方向に相対移動させることにより透視倍率を変化させることができ、また、X線光軸に直交する平面上で移動させることによって、透視視野を変化させることができるようになっている。更にX線発生装置とX線検出器の対と、試料ステージとの相対的な角度を変化させる機能を追加した構成も採用されている。
【0003】
このようなX線検査装置を用いて、試料の透視検査を行うに当たり、例えば透視倍率を最小に設定しても試料がX線検出器の視野内に収まらない場合、図12に例示するように、X線発生装置とX線検出器の対と試料ステージとを、X線光軸に直交する平面上で互いに直交する2軸方向に1画面相当分ずつ相対的に移動させて試料の部分透視画像1〜4を個別に撮影し、その各部分透視画像1〜4を繋ぎ合わせることによって、試料の全体透視画像を構築することが行われる。
【0004】
以上のような全体透視画像を構築して、表示器の画面内に収まるように適当に縮小して表示することにより、その全体透視画像の表示を見ながら試料上で注目すべき部位が視野中心にくるように試料ステージを移動させる等により、注目部位の拡大透視像などを速やかに得ることが可能となるなどの利点がある。
【0005】
このような部分透視画像の撮影に当たり、前もって試料の境界に対応する2軸方向(x,y軸方向とする)への走査範囲を入力しておくことにより、試料ステージをX線発生装置とX線検出器の対に対して自動的にx,y軸方向に順次1画面相当分ずつ相対移動させて部分透視画像を撮影していき、これらの部分透視画像の端辺どうしを接合して全体透視画像を構築する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0006】
しかしながら、この提案技術によれば、試料ステージの位置決め精度等に起因して、部分透視画像どうしの接合部分において試料像にずれが生じることが多い。この問題を解決するためには、試料ステージを移動させる移動機構等の精度を高くすればいいのであるが、その場合には機構のコストが上昇するばかりでなく、厳密な調整が必要となり、その調整作業が困難となるなどの新たな問題が生じる。
【0007】
そこで、本発明者は、既に、互いに隣接する部分透視画像について、接合すべき辺の近傍の画素の輝度情報を用いて、これらの辺に沿う方向への試料透視像の境界位置を判定し、その境界位置が双方の部分透視画像で一致するように、双方の部分透視画像の当該辺に直交する方向への接合位置を決定する手法を提案している(例えば特許文献2参照)。この手法に基づく具体的な動作例を挙げると、部分透視画像の撮影時に、互いに隣接する部分透視画像に一部重複する領域を生じさせ、これらの部分透視画像の相互に接合すべき辺に関し、その辺に沿った複数の画素列についての輝度のラインプロファイルを求め、双方の部分透視画像において互いに一致するラインプロファイルが得られる画素列の位置を接合位置と判定する。
【0008】
このような手法により、試料ステージの移動機構の位置決め精度等を高精度化したり、厳密な調整を行うことなく、常に試料透視像のずれのない全体透視画像を得ることができる。
【特許文献1】特開2000−97881号公報
【特許文献2】特開2005−221459号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、上記した特許文献2の技術を用いることにより、各部分透視画像が自動的に接合されてずれのない全体透視画像が得られるのであるが、図9に斜視図を例示するように、試料に凹凸がある場合等においては、部分透視画像どうしをずれなく接合することができないという問題がある。
【0010】
すなわち、凹凸のある試料のX線透視に際して、図10に示すように、X線発生装置Sの焦点からコーン状に照射されるX線が透視対象物である試料Wを透過してX線検出器Iに入射して透視像を結ぶとき、試料Wの凸部Qの上面と、当該凸部Qが載っている平面Pの透視拡大率が相違し、また、X線ビームは平行ではなくコーン状であることから、前記した特許文献2の技術では、隣接する部分透視画像の互いに接合すべき辺において、全ての部分で完全に一致する接合箇所を見出すことはできない。
【0011】
その例を述べると、図9に示した試料について、図11(A)に上面図で示すように一部が重複した領域A,Bを撮影して、同図(B)に示すような部分透視画像A,Bを得て、これらの各部分透視画像A,Bにおいて互いに重複する領域内で相互に接合すべき箇所を見出すべく、前記した特許文献2の技術に基づき、重複領域内で接合すべき辺に沿った複数の画素列について、各画素列を構成する全ての画素の輝度のラインプロファイルを作成し、部分透視画像A,Bの各画素列どうしの一致度を評価し、最も一致度の高い画素列どうしで各部分透視画像A,Bを接合すると、得られる全体透視画像は同図(C)に示す通りとなり、試料の厚い箇所(凸部の存在する箇所)と、薄い箇所(凸部の存在しない箇所)のいずれの像でもうまく接合されない場合がある。このような凹凸のある試料については、凸部もしくは凹部のいずれかで像が一致する接合手法が望まれる。
【0012】
しかしながら、特許文献2の技術では、互いに接合すべき辺について、該当の辺に沿った全ての輝度情報を参照して互いに一致もしくは最も類似した箇所を接続箇所として一意的に決めてしまうため、選択的に接続箇所をコントロールすることができないという問題がある。
【0013】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、凹凸の存在する試料等であっても、部分透視画像どうしが従来に比してよりよく繋がった全体透視画像を得ることのできるX線検査装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記の課題を解決するため、本発明のX線検査装置は、互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器との間に、透視すべき試料を搭載するための試料ステージが設けられているとともに、その試料ステージと、上記X線発生装置とX線検出器の対とを、当該X線発生装置とX線検出器とを結ぶX線光軸方向を含む互いに直交する3軸方向に相対的に移動させる移動機構を備え、上記X線発生装置の出力を用いて試料のX線透視像を表示器に表示するX線検査装置において、上記移動機構の駆動により上記X線発生装置とX線検出器の対と試料ステージとをX線光軸に直交する平面上で設定された量ずつ自動的に移動させつつ試料の部分透視画像を撮影する部分透視画像撮影手段と、その各部分透視画像を接合して試料の全体透視画像を構築する全体透視画像合成手段を備えるとともに、その全体透視画像合成手段は、互いに隣接する部分透視画像の接合時に、双方の部分透視画像について、相互に接合すべき辺の近傍領域の画素の輝度情報に基づいて当該領域の画素のうち一部の画素のみの輝度情報を用いて、当該辺に沿った輝度情報の分布が双方の部分透視画像において互いに最も類似する箇所を、相互に接合すべき箇所と決定することによって特徴づけられる(請求項1)。
【0015】
ここで、本発明においては、上記全体透視画像合成手段で上記境界位置の判定に供する画素として、互いに隣接する部分透視画像どうしの接合すべき辺の近傍の領域の各画素の輝度の平均値もしくはあらかじめ設定されている値をしきい値とし、そのしきい値よりも大きな輝度の画素、もしくは、上記しきい値よりも小さな輝度の画素のいずれかを選択的に用いるための選択手段を備えている構成(請求項2)を好適に採用することができる。
【0016】
また、本発明においては、上記全体透視画像合成手段による各部分透視画像の接合箇所の決定に、各部分画像の接合すべき辺の近傍で当該辺に沿った複数の画素列についての輝度のラインプロファイルを用い、互いに接合すべき部分透視画像のラインプロファイルどうしを比較して、互いに最も類似したラインプロファイルの位置で接合するように構成すること(請求項3)ができる。
【0017】
更に、本発明においては、上記ラインプロファイルに用いる輝度を、該当の画素列に近接する複数の画素列の輝度の平均値とする構成(請求項4)を採用することもできる。
【0018】
本発明は、隣接する部分透視画像の互いに接合すべき辺の全ての輝度情報を用いるのではなく、その一部のみを用いて両者の接合位置を自動的に探索することで、凹凸の存在する試料等について、不要な輝度情報を用いずに、例えば凹部領域のみ、あるいは凸部領域のみの輝度情報を用いて接合位置を決定することを可能とし、課題を解決するものである。
【0019】
そして、請求項2に係る発明のように、部分透視画像の接合すべき辺の近傍の領域の各画素の輝度の平均値、あるいはあらかじめ設定されている値(固定値)をしきい値とし、そのしきい値よりも大きな輝度の画素、もしくは同しきい値よりも小さな輝度の画素のいずれかを選択手段により選択して接合箇所の決定に供するように構成することで、図9および図10に例示したような凹凸の存在する試料について、例えば試料Wの凸部Qの透視像を形成する画素群のみを用いて接合箇所を決定するか、その凸部Qが載っている平面Pを形成する画素群のみを用いて接合箇所を決定するかをオペレータが選択することができ、試料の形状や材質、あるいは目的に応じて最適な全体透視画像を得ることができる。
【0020】
本発明において、部分透視画像の辺の近傍の一部の画素の輝度情報を用いて、接合すべき部分透視画像どうしで辺に沿った輝度情報の分布が最も類似している箇所、つまり一致度が最も高い箇所を見出す手法については特に限定されるものではないが、請求項3に係る発明のように、辺に沿った複数の画素列のそれぞれについての輝度のラインプロファイルを用い、これらを部分透視画像どうしで比較する方法、あるいは請求項4に係る発明のように、ラインプロファイルを画素列単体の輝度によるものに代えて、該当の画素列に近接する複数の画素列の輝度の平均値を用いる手法を例として挙げることができる。このような手法により、比較的簡単な演算のもとに双方の部分透視画像の接合すべき箇所を決定することができる。
【0021】
ただし、本発明における接合箇所の決定の手法としては、このようなラインプロファイルを用いて比較する方法のほか、辺に沿って複数に分割した局所的なヒストグラムどうしを比較する方法、相互相関関数を用いて比較する方法、あるいは最小自乗法を用いて比較する方法等を採用することもできる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、部分透視画像における接合すべき辺の近傍の輝度情報に基づいて、その一部の輝度情報のみを用いて接合箇所を決定するので、凹凸が存在する等、試料の厚みや材質が一様でない試料等について、構築された全体透視画像における接合箇所の像の繋がりが、接合すべき辺の近傍の全ての輝度情報を用いて接合箇所を決定する従来の技術に比して、より違和感の少ない良好なものとなる。
【0023】
特に、請求項2に係る発明のように、接合すべき辺の近傍領域の画素の輝度の平均値または固定値をしきい値として、そのしきい値よりも大きな輝度を持つ画素、もしくは同しきい値よりも小さな輝度を持つ画素のいずれかを選択して接合箇所の決定に供するように構成すれば、例えば凹凸の存在する試料について、凸部を主眼にした接合か、凹部を主眼にした接合のいずれかを随意に選択でき、試料の形状や構造と検査目的に応じて最適な全体透視画像を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の構成図で、装置構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【0025】
X線発生装置1はそのX線光軸Lを鉛直上方に向けた状態で配置されており、このX線発生装置1に対向してX線検出器2が設けられている。X線発生装置1はコーン状のX線ビームを発生し、X線検出器2は2次元のX線検出器である。
【0026】
X線発生装置1とX線検出器2の間には、透視対象物である試料Wを搭載するための試料ステージ3が配置されている。この試料ステージ3は、ステージ移動機構4の駆動により、X線光軸Lの方向(z方向)と、そのz方向に直交する水平面上で互いに直交するx,y方向の合計3軸方向に独立的に移動可能となっている。また、X線検出器2は検出器移動機構5によってz方向に移動可能となっている。
【0027】
X線検出器2の各画素出力は画像データ取り込み回路10を介して表示制御部11に取り込まれ、表示器12に試料WのX線透視像としてライブ表示される。また、この画像データ取り込み回路10を介して取り込んだX線検出器2の画素出力は、後述する部分透視画像の自動撮影時には、部分透視画像記憶部13に記憶される。この部分透視画像記憶部13に記憶された各部分透視画像は、後述する全体透視画像合成部14に取り込まれて相互に接続されて全体透視画像が構築され、表示制御部11を介して表示器12に表示される。
【0028】
上記した画像データ取り込み回路10、表示制御部11、部分透視画像記憶部13および全体透視画像合成部14は制御部15の制御下に置かれている。また、この制御部15は、軸制御部16を通じて前記したステージ移動機構4および検出器移動機構5に対して駆動制御信号を供給する。そして、この制御部15には、ジョイスティックやマウス、キーボード等からなる操作部17が接続され、この操作部17の操作により、制御部15から軸制御部16を通じてステージ移動機構4および検出器移動機構5に対して駆動制御信号が供給され、試料ステージ3およびX線検出器2を随意に移動させることができる。また、部分透視画像の自動撮影時においては、後述するように制御部15から自動的に軸制御部16を通じて試料ステージ3に対して駆動制御信号が供給される。
【0029】
ここで、上記した制御部15や表示制御部11、部分透視画像記憶部13、全体透視画像合成部14等は、実際にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、インストールされているプログラムに従って動作するのであるが、図1および以上の説明では、説明の簡素化のために、プログラムに基づく機能に対応するブロックで示している。
【0030】
この実施の形態における最大の特徴は、以下に示す部分透視画像自動撮影・合成プログラムを有している点である。このプログラムの内容について、以下、図2に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【0031】
試料ステージ3に試料Wを載せた状態で、ステージ移動機構4もしくは検出器移動機構5を駆動して透視倍率を定め、試料ステージ3を初期位置に位置決めした後、部分透視画像自動撮影・合成プログラムをスタートさせる。このプログラムにおいては、まず、透視倍率に基づいて、1画面相当分の試料ステージ3のx方向およびy方向の移動量XおよびYを算出し、その1画面相当分の移動量X,Yよりもあらかじめ設定された量だけ少ない量ずつ試料ステージ3をx方向およびy方向に順次移動させながら、各位置でX線透視像を取り込み、部分透視画像記憶部1に記憶していく。
【0032】
前記した図9に示した試料を例にとると、以上の部分透視画像の撮影により、図3(A)に上面図で示す試料W中の破線で示す領域が、同図(B)に示すような部分透視画像Aとして撮影される。また、その部分透視画像Aに対してx方向に隣接して、一点鎖線で示す領域が、同図(C)に示すような部分透視画像Bとして撮影される。これらの部分透視画像A,Bには、互いに接合すべき辺に沿って重複する領域が生じる。
【0033】
このようにして互いに隣接する2つの部分透視画像を撮影した後、これらの各部分透視画像を接合する動作を実行する。この接合に際しては、互いに隣接する部分透視画像において相互に接合すべき辺のラインプロファイルを作成し、以下に示すように接合箇所を決定する。
【0034】
すなわち、上記した部分透視画像AとBを例にとって説明すると、まず、図4に示すように、部分透視画像Aにおいて、部分透視画像Bに隣接する辺の端縁のy方向への画素列についての輝度のラインプロファイルを作成する。
【0035】
次に、図5に示すように、得られたラインプロファイルの輝度の平均値を算出し、プロファイル上でこの平均値を上回る箇所、つまり平均値よりも明るい画素群を有効画素群ととして、その箇所のプロファイルのみを記憶するとともに、併せてその有効画素群とされたy方向座標値を記憶する。
【0036】
次に、部分透視画像Bについて、図6に示すように、部分透視画像Aと隣接する辺に沿った端縁の画素列の輝度のラインプロファイルを求め、このうち、有効画素群とされたy方向座標値に対応する箇所のみのプロファイルを抽出し、上記した部分透視画像Aの有効画素群のプロファイルと比較し、一致度に係る情報を得る。この比較の方法としては、例えば有効画素群中のy方向座標が一致する画素どうしの差分をとり、全ての有効画素についての差分を累積する等の手法を採用することができる。
【0037】
次に、部分透視画像Bの上記の辺で端縁の画素列に隣接する画素列についても同様のラインプロファイルを求め、有効画素群とされたy方向座標値に対応する箇所のプロファイルを抽出し、部分透視画像Aの有効画素群のプロファイルと比較し、上記と同じ手法により一致度に係る情報を得る。このような動作を、部分透視画像Bにおいて部分透視画像Aと接合すべき辺の近傍の、あらかじめ設定されている複数の画素列について実行した後、図7に示すように、最も一致度の高い、換言すれば最も差異の少ないプロファイルが得られた画素列を接合箇所とし、その箇所において部分透視画像Aの端縁に対して接合する。
【0038】
その後、次の部分透視画像を撮影し、上記と同様の手法によって隣接する部分透視画像どうしを接合する。このような動作を繰り返し、やがて試料Wの全ての領域をカバーして、試料の全体透視画像が得られた時点でプログラムを終了する。
【0039】
以上のようにして得られた試料の全体透視画像は、接合すべき辺の近傍の画素の輝度の平均値よりも大きな輝度を持つ画素のみのラインプロファイルを比較して接合箇所を決定したものであるが故に、凹凸の存在する試料や、材質の異なる部位の存在する試料であっても、凸部やX線吸収率の大きな部位の像の影響を受けることがなく、前記した図9に例示した試料の場合には、図8に例示するように、凸部Qの影響を受けずに平面Pでの像が正確に繋がった全体透視画像が得られる。
【0040】
ここで、以上の実施の形態においては、部分透視画像AとBとで相互に比較すべきラインプロファイルとして、y方向に沿った1本の画素列における輝度情報を用いたが、複数の画素列におけるx方向座標の一致した画素の各輝度を平均化したものを用いてもよく、この場合、画像上でのノイズの影響を低減させることができる。
【0041】
また、以上の実施の形態においては、ラインプロファイルの比較に供すべき有効画素群として、該当の辺の近傍の輝度の平均値をしきい値として用い、その平均輝度よりも明るい輝度の画素群を有効画素群とした例を示したが、平均輝度よりも暗い輝度の画素群を有効画素群として採用してもよく、その場合、例えば局所的な凹部の存在する試料や、X線吸収率の高い材質からなる部材が多く、その部分の検査を主眼とする検査等に有効である。
【0042】
更に、有効画素群を抽出するためのしきい値は、上記のような輝度の平均値とするほか、あらかじめ設定した固定値や、他の統計データに基づく値とすることもできる。平均値等をしきい値として採用することにより、接合すべき複数の辺のそれぞれの近傍のX線透視画像の明るさに追随してしきい値が自動的に変化し、相対的に明るい箇所ないしは暗い箇所のいずれかを常に主眼とした比較を行うことが可能となるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の実施の形態の構成図で、装置構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図2】本発明の実施の形態における部分透視画像自動撮影・合成プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図3】本発明の実施の形態における部分透視画像自動撮影・合成プログラムで得られる部分透視画像の例の説明図である。
【図4】図3に示す部分透視画像Aに関してのラインプロファイルの例を示す図である。
【図5】図4のラインプロファイルから有効画素群を抽出する手法の説明図である。
【図6】図3に示す部分透視画像Bに関してのラインプロファイルの例を示す図である。
【図7】部分透視画像Bにおいて、部分透視画像Aで求めたプロファイルと最も一致度の高いプロファイルが得られる位置の説明図である。
【図8】本発明の実施の形態により得られる全体透視画像の例を示す図である。
【図9】凹凸の存在する試料の例を示す斜視図である。
【図10】図9のような試料の部分透視画像どうしを接合したときに像がずれる理由の説明図である。
【図11】図9の試料の部分透視画像を従来の技術により接合して全体透視画像を得たときに像がずれる例の説明図である。
【図12】試料の部分透視画像を接合して全体透視画像を得る手法の説明図である。
【符号の説明】
【0044】
1 X線発生装置
2 X線検出器
3 試料ステージ
4 ステージ移動機構
5 検出器移動機構
10 画像データ取り込み回路
11 表示制御部
12 表示器
13 部分透視画像記憶部
14 全体透視画像合成部
15 制御部
16 軸制御部
17 操作部
【技術分野】
【0001】
本発明は、各種工業製品等の内部欠陥などの有無をX線を用いて透視検査やCT検査を行うためのX線検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば回路基板などの各種工業製品等の透視検査を行うためのX線検査装置においては、一般に、X線発生装置に対向してX線検出器を配置し、これらの間に、透視対象物である試料を搭載するための試料ステージを設けた構成を採る。また、この種のX線検査装置においては、通常、X線発生装置とX線検出器の対と試料ステージとを、X線光軸(X線発生装置とX線検出器とを結ぶ線)の方向を含む互いに直交する3軸方向に相対的に移動させる移動機構を備え、その移動機構を駆動して試料ステージをX線光軸方向に相対移動させることにより透視倍率を変化させることができ、また、X線光軸に直交する平面上で移動させることによって、透視視野を変化させることができるようになっている。更にX線発生装置とX線検出器の対と、試料ステージとの相対的な角度を変化させる機能を追加した構成も採用されている。
【0003】
このようなX線検査装置を用いて、試料の透視検査を行うに当たり、例えば透視倍率を最小に設定しても試料がX線検出器の視野内に収まらない場合、図12に例示するように、X線発生装置とX線検出器の対と試料ステージとを、X線光軸に直交する平面上で互いに直交する2軸方向に1画面相当分ずつ相対的に移動させて試料の部分透視画像1〜4を個別に撮影し、その各部分透視画像1〜4を繋ぎ合わせることによって、試料の全体透視画像を構築することが行われる。
【0004】
以上のような全体透視画像を構築して、表示器の画面内に収まるように適当に縮小して表示することにより、その全体透視画像の表示を見ながら試料上で注目すべき部位が視野中心にくるように試料ステージを移動させる等により、注目部位の拡大透視像などを速やかに得ることが可能となるなどの利点がある。
【0005】
このような部分透視画像の撮影に当たり、前もって試料の境界に対応する2軸方向(x,y軸方向とする)への走査範囲を入力しておくことにより、試料ステージをX線発生装置とX線検出器の対に対して自動的にx,y軸方向に順次1画面相当分ずつ相対移動させて部分透視画像を撮影していき、これらの部分透視画像の端辺どうしを接合して全体透視画像を構築する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【0006】
しかしながら、この提案技術によれば、試料ステージの位置決め精度等に起因して、部分透視画像どうしの接合部分において試料像にずれが生じることが多い。この問題を解決するためには、試料ステージを移動させる移動機構等の精度を高くすればいいのであるが、その場合には機構のコストが上昇するばかりでなく、厳密な調整が必要となり、その調整作業が困難となるなどの新たな問題が生じる。
【0007】
そこで、本発明者は、既に、互いに隣接する部分透視画像について、接合すべき辺の近傍の画素の輝度情報を用いて、これらの辺に沿う方向への試料透視像の境界位置を判定し、その境界位置が双方の部分透視画像で一致するように、双方の部分透視画像の当該辺に直交する方向への接合位置を決定する手法を提案している(例えば特許文献2参照)。この手法に基づく具体的な動作例を挙げると、部分透視画像の撮影時に、互いに隣接する部分透視画像に一部重複する領域を生じさせ、これらの部分透視画像の相互に接合すべき辺に関し、その辺に沿った複数の画素列についての輝度のラインプロファイルを求め、双方の部分透視画像において互いに一致するラインプロファイルが得られる画素列の位置を接合位置と判定する。
【0008】
このような手法により、試料ステージの移動機構の位置決め精度等を高精度化したり、厳密な調整を行うことなく、常に試料透視像のずれのない全体透視画像を得ることができる。
【特許文献1】特開2000−97881号公報
【特許文献2】特開2005−221459号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところで、上記した特許文献2の技術を用いることにより、各部分透視画像が自動的に接合されてずれのない全体透視画像が得られるのであるが、図9に斜視図を例示するように、試料に凹凸がある場合等においては、部分透視画像どうしをずれなく接合することができないという問題がある。
【0010】
すなわち、凹凸のある試料のX線透視に際して、図10に示すように、X線発生装置Sの焦点からコーン状に照射されるX線が透視対象物である試料Wを透過してX線検出器Iに入射して透視像を結ぶとき、試料Wの凸部Qの上面と、当該凸部Qが載っている平面Pの透視拡大率が相違し、また、X線ビームは平行ではなくコーン状であることから、前記した特許文献2の技術では、隣接する部分透視画像の互いに接合すべき辺において、全ての部分で完全に一致する接合箇所を見出すことはできない。
【0011】
その例を述べると、図9に示した試料について、図11(A)に上面図で示すように一部が重複した領域A,Bを撮影して、同図(B)に示すような部分透視画像A,Bを得て、これらの各部分透視画像A,Bにおいて互いに重複する領域内で相互に接合すべき箇所を見出すべく、前記した特許文献2の技術に基づき、重複領域内で接合すべき辺に沿った複数の画素列について、各画素列を構成する全ての画素の輝度のラインプロファイルを作成し、部分透視画像A,Bの各画素列どうしの一致度を評価し、最も一致度の高い画素列どうしで各部分透視画像A,Bを接合すると、得られる全体透視画像は同図(C)に示す通りとなり、試料の厚い箇所(凸部の存在する箇所)と、薄い箇所(凸部の存在しない箇所)のいずれの像でもうまく接合されない場合がある。このような凹凸のある試料については、凸部もしくは凹部のいずれかで像が一致する接合手法が望まれる。
【0012】
しかしながら、特許文献2の技術では、互いに接合すべき辺について、該当の辺に沿った全ての輝度情報を参照して互いに一致もしくは最も類似した箇所を接続箇所として一意的に決めてしまうため、選択的に接続箇所をコントロールすることができないという問題がある。
【0013】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、凹凸の存在する試料等であっても、部分透視画像どうしが従来に比してよりよく繋がった全体透視画像を得ることのできるX線検査装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記の課題を解決するため、本発明のX線検査装置は、互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器との間に、透視すべき試料を搭載するための試料ステージが設けられているとともに、その試料ステージと、上記X線発生装置とX線検出器の対とを、当該X線発生装置とX線検出器とを結ぶX線光軸方向を含む互いに直交する3軸方向に相対的に移動させる移動機構を備え、上記X線発生装置の出力を用いて試料のX線透視像を表示器に表示するX線検査装置において、上記移動機構の駆動により上記X線発生装置とX線検出器の対と試料ステージとをX線光軸に直交する平面上で設定された量ずつ自動的に移動させつつ試料の部分透視画像を撮影する部分透視画像撮影手段と、その各部分透視画像を接合して試料の全体透視画像を構築する全体透視画像合成手段を備えるとともに、その全体透視画像合成手段は、互いに隣接する部分透視画像の接合時に、双方の部分透視画像について、相互に接合すべき辺の近傍領域の画素の輝度情報に基づいて当該領域の画素のうち一部の画素のみの輝度情報を用いて、当該辺に沿った輝度情報の分布が双方の部分透視画像において互いに最も類似する箇所を、相互に接合すべき箇所と決定することによって特徴づけられる(請求項1)。
【0015】
ここで、本発明においては、上記全体透視画像合成手段で上記境界位置の判定に供する画素として、互いに隣接する部分透視画像どうしの接合すべき辺の近傍の領域の各画素の輝度の平均値もしくはあらかじめ設定されている値をしきい値とし、そのしきい値よりも大きな輝度の画素、もしくは、上記しきい値よりも小さな輝度の画素のいずれかを選択的に用いるための選択手段を備えている構成(請求項2)を好適に採用することができる。
【0016】
また、本発明においては、上記全体透視画像合成手段による各部分透視画像の接合箇所の決定に、各部分画像の接合すべき辺の近傍で当該辺に沿った複数の画素列についての輝度のラインプロファイルを用い、互いに接合すべき部分透視画像のラインプロファイルどうしを比較して、互いに最も類似したラインプロファイルの位置で接合するように構成すること(請求項3)ができる。
【0017】
更に、本発明においては、上記ラインプロファイルに用いる輝度を、該当の画素列に近接する複数の画素列の輝度の平均値とする構成(請求項4)を採用することもできる。
【0018】
本発明は、隣接する部分透視画像の互いに接合すべき辺の全ての輝度情報を用いるのではなく、その一部のみを用いて両者の接合位置を自動的に探索することで、凹凸の存在する試料等について、不要な輝度情報を用いずに、例えば凹部領域のみ、あるいは凸部領域のみの輝度情報を用いて接合位置を決定することを可能とし、課題を解決するものである。
【0019】
そして、請求項2に係る発明のように、部分透視画像の接合すべき辺の近傍の領域の各画素の輝度の平均値、あるいはあらかじめ設定されている値(固定値)をしきい値とし、そのしきい値よりも大きな輝度の画素、もしくは同しきい値よりも小さな輝度の画素のいずれかを選択手段により選択して接合箇所の決定に供するように構成することで、図9および図10に例示したような凹凸の存在する試料について、例えば試料Wの凸部Qの透視像を形成する画素群のみを用いて接合箇所を決定するか、その凸部Qが載っている平面Pを形成する画素群のみを用いて接合箇所を決定するかをオペレータが選択することができ、試料の形状や材質、あるいは目的に応じて最適な全体透視画像を得ることができる。
【0020】
本発明において、部分透視画像の辺の近傍の一部の画素の輝度情報を用いて、接合すべき部分透視画像どうしで辺に沿った輝度情報の分布が最も類似している箇所、つまり一致度が最も高い箇所を見出す手法については特に限定されるものではないが、請求項3に係る発明のように、辺に沿った複数の画素列のそれぞれについての輝度のラインプロファイルを用い、これらを部分透視画像どうしで比較する方法、あるいは請求項4に係る発明のように、ラインプロファイルを画素列単体の輝度によるものに代えて、該当の画素列に近接する複数の画素列の輝度の平均値を用いる手法を例として挙げることができる。このような手法により、比較的簡単な演算のもとに双方の部分透視画像の接合すべき箇所を決定することができる。
【0021】
ただし、本発明における接合箇所の決定の手法としては、このようなラインプロファイルを用いて比較する方法のほか、辺に沿って複数に分割した局所的なヒストグラムどうしを比較する方法、相互相関関数を用いて比較する方法、あるいは最小自乗法を用いて比較する方法等を採用することもできる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、部分透視画像における接合すべき辺の近傍の輝度情報に基づいて、その一部の輝度情報のみを用いて接合箇所を決定するので、凹凸が存在する等、試料の厚みや材質が一様でない試料等について、構築された全体透視画像における接合箇所の像の繋がりが、接合すべき辺の近傍の全ての輝度情報を用いて接合箇所を決定する従来の技術に比して、より違和感の少ない良好なものとなる。
【0023】
特に、請求項2に係る発明のように、接合すべき辺の近傍領域の画素の輝度の平均値または固定値をしきい値として、そのしきい値よりも大きな輝度を持つ画素、もしくは同しきい値よりも小さな輝度を持つ画素のいずれかを選択して接合箇所の決定に供するように構成すれば、例えば凹凸の存在する試料について、凸部を主眼にした接合か、凹部を主眼にした接合のいずれかを随意に選択でき、試料の形状や構造と検査目的に応じて最適な全体透視画像を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の構成図で、装置構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【0025】
X線発生装置1はそのX線光軸Lを鉛直上方に向けた状態で配置されており、このX線発生装置1に対向してX線検出器2が設けられている。X線発生装置1はコーン状のX線ビームを発生し、X線検出器2は2次元のX線検出器である。
【0026】
X線発生装置1とX線検出器2の間には、透視対象物である試料Wを搭載するための試料ステージ3が配置されている。この試料ステージ3は、ステージ移動機構4の駆動により、X線光軸Lの方向(z方向)と、そのz方向に直交する水平面上で互いに直交するx,y方向の合計3軸方向に独立的に移動可能となっている。また、X線検出器2は検出器移動機構5によってz方向に移動可能となっている。
【0027】
X線検出器2の各画素出力は画像データ取り込み回路10を介して表示制御部11に取り込まれ、表示器12に試料WのX線透視像としてライブ表示される。また、この画像データ取り込み回路10を介して取り込んだX線検出器2の画素出力は、後述する部分透視画像の自動撮影時には、部分透視画像記憶部13に記憶される。この部分透視画像記憶部13に記憶された各部分透視画像は、後述する全体透視画像合成部14に取り込まれて相互に接続されて全体透視画像が構築され、表示制御部11を介して表示器12に表示される。
【0028】
上記した画像データ取り込み回路10、表示制御部11、部分透視画像記憶部13および全体透視画像合成部14は制御部15の制御下に置かれている。また、この制御部15は、軸制御部16を通じて前記したステージ移動機構4および検出器移動機構5に対して駆動制御信号を供給する。そして、この制御部15には、ジョイスティックやマウス、キーボード等からなる操作部17が接続され、この操作部17の操作により、制御部15から軸制御部16を通じてステージ移動機構4および検出器移動機構5に対して駆動制御信号が供給され、試料ステージ3およびX線検出器2を随意に移動させることができる。また、部分透視画像の自動撮影時においては、後述するように制御部15から自動的に軸制御部16を通じて試料ステージ3に対して駆動制御信号が供給される。
【0029】
ここで、上記した制御部15や表示制御部11、部分透視画像記憶部13、全体透視画像合成部14等は、実際にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、インストールされているプログラムに従って動作するのであるが、図1および以上の説明では、説明の簡素化のために、プログラムに基づく機能に対応するブロックで示している。
【0030】
この実施の形態における最大の特徴は、以下に示す部分透視画像自動撮影・合成プログラムを有している点である。このプログラムの内容について、以下、図2に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【0031】
試料ステージ3に試料Wを載せた状態で、ステージ移動機構4もしくは検出器移動機構5を駆動して透視倍率を定め、試料ステージ3を初期位置に位置決めした後、部分透視画像自動撮影・合成プログラムをスタートさせる。このプログラムにおいては、まず、透視倍率に基づいて、1画面相当分の試料ステージ3のx方向およびy方向の移動量XおよびYを算出し、その1画面相当分の移動量X,Yよりもあらかじめ設定された量だけ少ない量ずつ試料ステージ3をx方向およびy方向に順次移動させながら、各位置でX線透視像を取り込み、部分透視画像記憶部1に記憶していく。
【0032】
前記した図9に示した試料を例にとると、以上の部分透視画像の撮影により、図3(A)に上面図で示す試料W中の破線で示す領域が、同図(B)に示すような部分透視画像Aとして撮影される。また、その部分透視画像Aに対してx方向に隣接して、一点鎖線で示す領域が、同図(C)に示すような部分透視画像Bとして撮影される。これらの部分透視画像A,Bには、互いに接合すべき辺に沿って重複する領域が生じる。
【0033】
このようにして互いに隣接する2つの部分透視画像を撮影した後、これらの各部分透視画像を接合する動作を実行する。この接合に際しては、互いに隣接する部分透視画像において相互に接合すべき辺のラインプロファイルを作成し、以下に示すように接合箇所を決定する。
【0034】
すなわち、上記した部分透視画像AとBを例にとって説明すると、まず、図4に示すように、部分透視画像Aにおいて、部分透視画像Bに隣接する辺の端縁のy方向への画素列についての輝度のラインプロファイルを作成する。
【0035】
次に、図5に示すように、得られたラインプロファイルの輝度の平均値を算出し、プロファイル上でこの平均値を上回る箇所、つまり平均値よりも明るい画素群を有効画素群ととして、その箇所のプロファイルのみを記憶するとともに、併せてその有効画素群とされたy方向座標値を記憶する。
【0036】
次に、部分透視画像Bについて、図6に示すように、部分透視画像Aと隣接する辺に沿った端縁の画素列の輝度のラインプロファイルを求め、このうち、有効画素群とされたy方向座標値に対応する箇所のみのプロファイルを抽出し、上記した部分透視画像Aの有効画素群のプロファイルと比較し、一致度に係る情報を得る。この比較の方法としては、例えば有効画素群中のy方向座標が一致する画素どうしの差分をとり、全ての有効画素についての差分を累積する等の手法を採用することができる。
【0037】
次に、部分透視画像Bの上記の辺で端縁の画素列に隣接する画素列についても同様のラインプロファイルを求め、有効画素群とされたy方向座標値に対応する箇所のプロファイルを抽出し、部分透視画像Aの有効画素群のプロファイルと比較し、上記と同じ手法により一致度に係る情報を得る。このような動作を、部分透視画像Bにおいて部分透視画像Aと接合すべき辺の近傍の、あらかじめ設定されている複数の画素列について実行した後、図7に示すように、最も一致度の高い、換言すれば最も差異の少ないプロファイルが得られた画素列を接合箇所とし、その箇所において部分透視画像Aの端縁に対して接合する。
【0038】
その後、次の部分透視画像を撮影し、上記と同様の手法によって隣接する部分透視画像どうしを接合する。このような動作を繰り返し、やがて試料Wの全ての領域をカバーして、試料の全体透視画像が得られた時点でプログラムを終了する。
【0039】
以上のようにして得られた試料の全体透視画像は、接合すべき辺の近傍の画素の輝度の平均値よりも大きな輝度を持つ画素のみのラインプロファイルを比較して接合箇所を決定したものであるが故に、凹凸の存在する試料や、材質の異なる部位の存在する試料であっても、凸部やX線吸収率の大きな部位の像の影響を受けることがなく、前記した図9に例示した試料の場合には、図8に例示するように、凸部Qの影響を受けずに平面Pでの像が正確に繋がった全体透視画像が得られる。
【0040】
ここで、以上の実施の形態においては、部分透視画像AとBとで相互に比較すべきラインプロファイルとして、y方向に沿った1本の画素列における輝度情報を用いたが、複数の画素列におけるx方向座標の一致した画素の各輝度を平均化したものを用いてもよく、この場合、画像上でのノイズの影響を低減させることができる。
【0041】
また、以上の実施の形態においては、ラインプロファイルの比較に供すべき有効画素群として、該当の辺の近傍の輝度の平均値をしきい値として用い、その平均輝度よりも明るい輝度の画素群を有効画素群とした例を示したが、平均輝度よりも暗い輝度の画素群を有効画素群として採用してもよく、その場合、例えば局所的な凹部の存在する試料や、X線吸収率の高い材質からなる部材が多く、その部分の検査を主眼とする検査等に有効である。
【0042】
更に、有効画素群を抽出するためのしきい値は、上記のような輝度の平均値とするほか、あらかじめ設定した固定値や、他の統計データに基づく値とすることもできる。平均値等をしきい値として採用することにより、接合すべき複数の辺のそれぞれの近傍のX線透視画像の明るさに追随してしきい値が自動的に変化し、相対的に明るい箇所ないしは暗い箇所のいずれかを常に主眼とした比較を行うことが可能となるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の実施の形態の構成図で、装置構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
【図2】本発明の実施の形態における部分透視画像自動撮影・合成プログラムの内容を示すフローチャートである。
【図3】本発明の実施の形態における部分透視画像自動撮影・合成プログラムで得られる部分透視画像の例の説明図である。
【図4】図3に示す部分透視画像Aに関してのラインプロファイルの例を示す図である。
【図5】図4のラインプロファイルから有効画素群を抽出する手法の説明図である。
【図6】図3に示す部分透視画像Bに関してのラインプロファイルの例を示す図である。
【図7】部分透視画像Bにおいて、部分透視画像Aで求めたプロファイルと最も一致度の高いプロファイルが得られる位置の説明図である。
【図8】本発明の実施の形態により得られる全体透視画像の例を示す図である。
【図9】凹凸の存在する試料の例を示す斜視図である。
【図10】図9のような試料の部分透視画像どうしを接合したときに像がずれる理由の説明図である。
【図11】図9の試料の部分透視画像を従来の技術により接合して全体透視画像を得たときに像がずれる例の説明図である。
【図12】試料の部分透視画像を接合して全体透視画像を得る手法の説明図である。
【符号の説明】
【0044】
1 X線発生装置
2 X線検出器
3 試料ステージ
4 ステージ移動機構
5 検出器移動機構
10 画像データ取り込み回路
11 表示制御部
12 表示器
13 部分透視画像記憶部
14 全体透視画像合成部
15 制御部
16 軸制御部
17 操作部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器との間に、透視すべき試料を搭載するための試料ステージが設けられているとともに、その試料ステージと、上記X線発生装置とX線検出器の対とを、当該X線発生装置とX線検出器とを結ぶX線光軸方向を含む互いに直交する3軸方向に相対的に移動させる移動機構を備え、上記X線発生装置の出力を用いて試料のX線透視像を表示器に表示するX線検査装置において、
上記移動機構の駆動により上記X線発生装置とX線検出器の対と試料ステージとをX線光軸に直交する平面上で設定された量ずつ自動的に移動させつつ試料の部分透視画像を撮影する部分透視画像撮影手段と、その各部分透視画像を接合して試料の全体透視画像を構築する全体透視画像合成手段を備えるとともに、
上記全体透視画像合成手段は、互いに隣接する部分透視画像の接合時に、双方の部分透視画像について、相互に接合すべき辺の近傍領域の画素の輝度情報に基づいて当該領域の画素のうち一部の画素のみの輝度情報を用いて、当該辺に沿った輝度情報の分布が双方の部分透視画像において互いに最も類似する箇所を、相互に接合すべき箇所と決定することを特徴とするX線検査装置。
【請求項2】
上記全体透視画像合成手段で上記境界位置の判定に供する画素として、互いに隣接する部分透視画像どうしの接合すべき辺の近傍の領域の各画素の輝度の平均値もしくはあらかじめ設定されている値をしきい値とし、そのしきい値よりも大きな輝度の画素、もしくは、上記しきい値よりも小さな輝度の画素のいずれかを選択的に用いるための選択手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載のX線検査装置。
【請求項3】
上記全体透視画像合成手段による各部分透視画像の接合箇所の決定に、各部分画像の接合すべき辺の近傍で当該辺に沿った複数の画素列についての輝度のラインプロファイルを用い、互いに接合すべき部分透視画像のラインプロファイルどうしを比較して、互いに最も類似したラインプロファイルの位置で接合するように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のX線検査装置。
【請求項4】
上記ラインプロファイルに用いる輝度を、該当の画素列に近接する複数の画素列の輝度の平均値とすることを特徴とする請求項3に記載のX線検査装置。
【請求項1】
互いに対向配置されたX線発生装置とX線検出器との間に、透視すべき試料を搭載するための試料ステージが設けられているとともに、その試料ステージと、上記X線発生装置とX線検出器の対とを、当該X線発生装置とX線検出器とを結ぶX線光軸方向を含む互いに直交する3軸方向に相対的に移動させる移動機構を備え、上記X線発生装置の出力を用いて試料のX線透視像を表示器に表示するX線検査装置において、
上記移動機構の駆動により上記X線発生装置とX線検出器の対と試料ステージとをX線光軸に直交する平面上で設定された量ずつ自動的に移動させつつ試料の部分透視画像を撮影する部分透視画像撮影手段と、その各部分透視画像を接合して試料の全体透視画像を構築する全体透視画像合成手段を備えるとともに、
上記全体透視画像合成手段は、互いに隣接する部分透視画像の接合時に、双方の部分透視画像について、相互に接合すべき辺の近傍領域の画素の輝度情報に基づいて当該領域の画素のうち一部の画素のみの輝度情報を用いて、当該辺に沿った輝度情報の分布が双方の部分透視画像において互いに最も類似する箇所を、相互に接合すべき箇所と決定することを特徴とするX線検査装置。
【請求項2】
上記全体透視画像合成手段で上記境界位置の判定に供する画素として、互いに隣接する部分透視画像どうしの接合すべき辺の近傍の領域の各画素の輝度の平均値もしくはあらかじめ設定されている値をしきい値とし、そのしきい値よりも大きな輝度の画素、もしくは、上記しきい値よりも小さな輝度の画素のいずれかを選択的に用いるための選択手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載のX線検査装置。
【請求項3】
上記全体透視画像合成手段による各部分透視画像の接合箇所の決定に、各部分画像の接合すべき辺の近傍で当該辺に沿った複数の画素列についての輝度のラインプロファイルを用い、互いに接合すべき部分透視画像のラインプロファイルどうしを比較して、互いに最も類似したラインプロファイルの位置で接合するように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のX線検査装置。
【請求項4】
上記ラインプロファイルに用いる輝度を、該当の画素列に近接する複数の画素列の輝度の平均値とすることを特徴とする請求項3に記載のX線検査装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2009−222661(P2009−222661A)
【公開日】平成21年10月1日(2009.10.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−69657(P2008−69657)
【出願日】平成20年3月18日(2008.3.18)
【出願人】(000001993)株式会社島津製作所 (3,708)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年10月1日(2009.10.1)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年3月18日(2008.3.18)
【出願人】(000001993)株式会社島津製作所 (3,708)
【Fターム(参考)】
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