X射線檢查方法以及x射線檢查裝置的制作方法

專利名稱：X射線檢查方法以及x射線檢查裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種x射線檢査方法以及X射線檢查裝置。尤其是涉及一種 利用X射線照射來檢査對象物的拍攝方法，該技術能夠應用于X射線檢査方法、x射線檢査裝置的技術。
背景技術：
近年來，借助于亞微米級的微細加工技術，LSI (Large-Scale Integration: 大規模集成電路)的集成度變高，因此能夠將以往分割為多個封裝的功能匯 集到一個LSI中。在以往的QFP (Quad Flat Package:四側引腳扁平封裝)或 PGA (Pin Grid Array:引腳網格陣列封裝)中，無法解決將所需功能編入到 一個封裝時增加引腳數目的問題，因此，最近特別使用BGA (Ball Grid Array: 球柵陣列封裝)或CSP (Chip Size Package:芯片尺寸)封裝的LSI。另外， 移動電話機等需要實現超小型化的設備中，即使不需要那么多的引腳數目， 也會使用BGA封裝。LSI的BGA或CSP封裝的特征是，雖對超小型化的貢獻很大，但組裝后 從外觀看不到焊接部分等。因此，在檢查安裝有BGA或CSP封裝的印刷電 路板等時，對于向檢查對象品照射X射線所獲取的透射圖像進行分析，從而 判斷品質的合格與否。例如，在專利文獻l中公開了一種X射線斷層檢査裝置，該X射線斷層 檢查裝置檢測透射X射線時采用X射線平面傳感器，從而能夠獲得鮮明的X 射線圖像。另外，在專利文獻2中公開了一種方法，該方法用于任意地選擇X射線 的照射角度，從而重建傾斜三維X射線CT的圖像。另外，在專利文獻3中公開了一種X射線檢査裝置，該X射線檢査裝置 基于平行X射線檢測裝置所獲取的X射線圖像來實施二維檢查，并基于傾斜 X射線檢測裝置所獲取的X射線圖像來進行三維檢查，從而能夠高速進行兩 種檢查。另外，在專利文獻4中公開了一種自動切片圖像系統，該自動切片圖像 系統作成電子元件連接部的剖視圖像，并由分析系統自動識別連接部的缺陷 而找出位置，從而決定連接部的工序特性。專利文獻1: JP特開2000-46760號公報專利文獻2: JP特開2003-344316號公報專利文獻3: JP特開2006-162335號公報專利文獻4: JP特公平6-100451號公報然而，在上述與以往的X射線檢查相關的X射線拍攝技術中，若能夠重 建的檢查區域的面積變大，則拍攝以及3D化(重建)運算需要花費時間。例 如，在檢查如上所述的印刷電路板等時，往往不需要得到該檢查對象的整體 的圖像，而只要得到多個特定部分的圖像即可。在這種情況下，若檢查對象 的所要檢查部分以分散狀態配置，則從裝置的大型化以及運算負荷的增加等 觀點上看，準備將包括其所有的面積(或者體積)作為檢査對象的X射線檢 測設備是一件效率低的事情。另外，要變更檢査區域，則需要移動拍攝系統或檢查對象工件，因此移 動部分會增加。因此，在成本、維護性以及可靠性上會存在問題。或者，在需檢査對象的面積大的情況下(例如，玻璃基板)變更檢査區 域時，有時很難將工件側沿著X-Y方向移動、或旋轉360度。發明內容本發明是為了解決如上所述的問題而提出的，其目的在于，提供一種能 夠選擇性地對檢査對象物的規定檢查區域進行高速檢査的X射線檢查裝置以 及利用這種X射線拍攝方法的X射線檢查方法。本發明的其他目的在于，提供一種通過減少移動部分來實現了低成本、優異的維護性以及可靠性的x射線檢查裝置以及利用這種X射線拍攝方法的x射線檢査方法。本發明的另外其他目的在于，提供一種無需移動檢査對象物就能夠檢查大面積的檢査對象物的X射線檢査裝置以及利用這種X射線拍攝方法的X射線檢查方法。根據本發明的一個方面，則本發明是一種x射線檢査方法，利用具有受光部的X射線檢查裝置，上述受光部由多個檢測面檢測通過X射線照射透過 對象物的X射線，包括指定對象物的檢査部分的步驟；將X射線源的X射 線焦點位置移動到放射X射線的各個起點位置，由此產生X射線的步驟，其 中，針對多個檢測面，以使X射線透過檢査部分并入射到各檢測面的方式， 設定放射X射線的各個起點位置；在各檢測面上檢測透過檢査部分的X射線 的強度分布的步驟；基于所檢測的強度分布的數據，重建檢查部分的圖像數 據的步驟。優選地，產生X射線的步驟包括分別指定用于檢測X射線的多個檢測 面的步驟；以使檢査部分位于從多個檢測面的各個面朝向對應的起點位置的 直線上的方式，在作為X射線源的連續面的靶材面上設定各個起點位置的步 驟；變更向各起點位置照射X射線源的電子束的照射位置，從而移動X射線 焦點位置，由此產生X射線的步驟。優選地，設定各個起點位置的步驟包括將連接檢測面與檢査部分的直 線和耙材面之間的交點，決定為起點位置的步驟。優選地，產生X射線的步驟包括使電子束偏轉，從而變更照射位置的 步驟。優選地，指定檢査部分的步驟包括將這次要檢査的檢查部分，指定為 從檢查完畢的檢査部分沿著從靶材面朝向對象物的方向移動的位置上的步 驟。根據本發明的另一個方面，本發明是一種X射線檢査裝置，具有受光部， 上述受光部由多個檢測面檢測通過X射線照射透過對象物的X射線，具有: 檢測裝置，其具有多個檢測面；輸出控制裝置，其用于控制X射線的輸出處 理，其中，上述輸出控制裝置具有指定裝置，其指定對象物的檢査部分；起點設定裝置，其針對多個檢測面，以使x射線透過對象物的檢査部分并入射到各檢測面的方式，設定放射X射線的各個起點位置，而且上述X射線檢 査裝置還具有X射線輸出裝置，其將X射線源的X射線焦點位置移動到各 起點位置，由此產生X射線；重建裝置，其基于由多個檢測面所檢測出的透過檢查部分的x射線的強度分布的數據，重建檢査部分的圖像數據。優選地，X射線輸出裝置具有使X射線源的電子束偏轉，由此變更照 射電子束的照射位置，從而使X射線焦點位置移動的裝置。優選地，檢測裝置具有旋轉臺，其在以規定軸為中心的圓周上配置有多個檢測面；旋轉裝置，其以軸為中心，使旋轉臺旋轉。優選地，多個檢測面配置在以與對象物垂直的軸為中心的圓周上。 優選地，多個檢測面配置在以與對象物垂直的軸為中心且半徑不同的多個圓周上。優選地，檢測裝置具有使各檢測面在以垂直的軸為中心的圓的半徑方向 上自由移動的裝置。優選地，檢測裝置具有檢測面控制裝置，該檢測面控制裝置用于控制與 對象物垂直的軸和檢測面所成的傾斜角。若采用本發明的X射線檢査方法以及X射線檢査裝置，則能夠選擇性地 對檢查對象物的規定檢査區域進行高速檢査。


圖1是本發明的X射線檢查裝置100的概略框圖。圖2是示出了掃描型X射線源10的結構的剖視圖。圖3A、圖3B是從掃描型X射線源10側觀察傳感器基座22的圖。圖4是示出了 X射線傳感器模塊25的側視圖。圖5是從側面觀察拍攝系統的示意圖。圖6是從上方觀察拍攝系統的示意圖。圖7是從側面觀察拍攝系統的示意圖，該圖示出了在拍攝左右方向上位 置不同的檢査區域時的情形。圖8是從上方觀察拍攝系統的示意圖，該圖示出了針對檢査區域的掃描 型X射線源的X射線焦點位置的情形。圖9是從側面觀察拍攝系統的示意圖，該圖示出了在拍攝左右方向以及 高度方向位置不同的檢査區域時的情形。圖IOA、圖IOB是示出了檢查區域和X射線焦點位置信息之間的對應關系的圖。圖IIA、圖IIB是用于說明傳感器配置角和傳感器基座基準角的圖。 圖12是示出了 X射線檢査裝置100的X射線檢査處理的概略的流程圖。 圖13是用于說明圖12的步驟S100中的處理的流程圖。圖14是用于說明圖12的步驟S102中的處理的流程圖。 圖15是用于說明圖12的步驟S104中的處理的流程圖。 圖16是用于說明反投影的圖。
具體實施方式
下面，參照

本發明的實施方式。在以下說明中，對同一個元件 賦予相同的附圖標記。它們的名稱以及功能也相同。因此，不重復對它們的 詳細說明。(1.本發明的結構)圖1是本發明的X射線檢査裝置100的概略框圖。參照圖l，對本發明的x射線檢査裝置IOO進行說明。但是，若沒有特別地記載，則本發明的范圍并不僅限定于以下所記載的結構、尺寸、形狀、 其他的相對配置等。X射線檢査裝置100具有掃描型X射線源10和傳感器基座22，該掃描 型X射線源10用于輸出X射線，該感器基座22是以旋轉軸21為中心旋轉 的旋轉臺，并且安裝有多個X射線傳感器23。另外，在掃描型X射線源IO 和傳感器基座22之間配置有檢查對象20。進而，X射線檢查裝置100具有 圖像獲取控制機構30，其用于控制傳感器基座22繞著旋轉軸的旋轉角以及獲 取來自X射線傳感器23的圖像數據；輸入部40，其用于接收用戶所輸入的 指示等；輸出部50，其用于向外部輸出測定結果等。另外，X射線檢査裝置 100還具有掃描X射線源控制機構60、運算部70以及存儲器90。在這種結 構中，運算部70通過執行存儲在存儲器90中的未圖示的程序來控制各部， 另外實施規定的運算處理。掃描型X射線源IO在掃描X射線源控制機構60的控制下，向檢查對象 20X照射射線。圖2是示出了掃描型X射線源10的結構的剖視圖。參照圖2，在掃描型X射線源10中，在電子束控制部62的控制下，電 子槍15向鎢等靶材11照射電子束16。然后，在電子束16撞擊靶材的位置(X 射線焦點位置17)產生X射線18，從而放射(輸出)X射線18。此外，電子束系統內置于真空容器9中。通過真空泵14使真空容器9的內部保持真空， 而且，從電子槍15發射被高壓電源13加速的電子束16。在掃描型X射線源10中，電子束16被偏轉軛12偏轉，從而能夠任意地 變更電子束16撞擊靶材11的位置。例如，被偏轉軛12偏轉的電子束16a撞 擊靶材ll，從而從X射線焦點位置17a輸出X射線18a。另外，同樣地，被 偏轉軛12偏轉的電子束16b撞擊靶材11，從而從X射線焦點位置17b輸出 X射線18b。此外，在本申請發明中，掃描型X射線源10是透射型，另外， 如后所說明那樣，使X射線在應成為根據檢查對象物的檢査對象部分所設定 的放射X射線的起點位置(下面，稱之為"放射X射線的起點位置")處產 生時，優先采用連續面的靶材而不是環狀靶材，從而能夠提高該位置的設定 自由度。另外，在以下說明中，在沒有特別區分位置來進行記載的情況下， 簡單統稱為X射線焦點位置17。此外，若要將X射線焦點位置移動到上述X射線放射的各起點位置，例 如，也可以每次都機械地移動X射線源本身的位置。但在采用圖2所示的結 構的情況下，在將X射線焦點位置移動到放射X射線的起點位置時，若在一 定的范圍內，則能夠實現無需機械地移動X射線源、且維護性以及可靠性優 異的X射線檢查裝置。此外，設置多個X射線源，并根據起點位置來切換使 用也可。返回到圖1，掃描X射線源控制機構60包括用于控制電子束輸出的電子 束控制部62。電子束控制部62從運算部70接收對于X射線焦點位置、X射 線能量(管電壓、管電流)的指定。X射線能量根據檢査對象的結構而異。檢査對象20配置在掃描型X射線源10和X射線傳感器23 (傳感器基座 22)之間。可以使檢查對象20通過X-Y-Z載物臺向任意位置移動，也可以使 檢査對象20如帶式輸送機那樣向 一個方向移動，從而使其配置在檢査位置上。 在檢查對象如印刷電路板那樣小的情況下，以固定掃描型X射線源IO和傳感 器基座22的狀態移動檢査對象，但如玻璃基板等檢査對象那樣大面積且很難 任意地移動檢查對象側的情況下，以固定掃描型X射線源10和傳感器基座 22之間的相對位置的狀態移動掃描型X射線源10以及傳感器基座22也可。X射線傳感器23是一種二維傳感器，用于檢測從掃描型X射線源10輸 出并透過檢査對象20的X射線，并將該X射線轉換為圖像。例如，CCD(ChargeCoupled Device:電荷耦合器件)照相機、I. I. (Image Intensifies圖像增強)管等。在本申請的發明中，由于在傳感器基座22上配置多個X射線傳感 器，因此優選空間效率高的FPD (Flat Panel Detector:平板探測器)。另夕卜， 優先采用能夠在線檢査中使用的高靈敏度的傳感器，尤其優先采用利用CdTe 的直接轉換方式的FPD。此外，在以下的說明中，在沒有特別區分記載傳感 器的情況下，簡單統稱為X射線傳感器23。在傳感器基座22中的掃描型X射線源IO側的旋轉臺的圓周上安裝有多 個X射線傳感器23。另外，傳感器基座22能夠以旋轉臺的旋轉軸21為中心 旋轉。實際上，可旋轉的范圍只要在l圈以內即可，例如，在傳感器基座22 的圓周上配置有N個X射線傳感器的情況下，相鄰的X射線傳感器和傳感器 基座旋轉中心所成的角度只要旋轉360/N左右即可。理所當然地，上述式子 只不過是一個具體例子而已，而旋轉角度并不受限于該方式。通過傳感器(未 圖示)能夠獲知傳感器基座22的旋轉角，從而能夠通過輸入部40讀入到運 算部70中。另外，為了調整放大率，優選傳感器基座22能夠上下升降。在此情況下， 通過傳感器(未圖示)能夠獲知傳感器基座22在上下方向上的位置，從而能 夠通過輸入部40讀入到運算部70中。另外，若傳感器基座22上下升降，則 入射到X射線傳感器23中的X射線的角度發生變化，因此優先設定為能夠 控制X射線傳感器23相對傳感器基座22的傾斜角度。圖像獲取控制機構30包括旋轉角控制部32，其用于控制傳感器基座旋 轉到運算部70所指定的角度處；圖像數據獲取部34，其用于獲取運算部70 所指定的X射線傳感器23的圖像數據。此外，運算部70所指定的X射線傳 感器為1個或多個均可。輸入部40是用于接收用戶的輸入的操作輸入設備。輸出部50是用于顯示在運算部70中所構成的X射線圖像等的顯示器。艮P，用戶通過輸入部40能夠執行各種各樣的輸入，而且，在輸出部50 顯示通過運算部70的處理而得到的各種各樣的運算結果。顯示在輸出部50 的圖像，可以是為了用戶通過肉眼判定合格與否而輸出的圖像，也可以是作 為如后所說明的合格與否判定部78輸出的合格與否判定結果。運算部70包括掃描X射線源控制部72、圖像獲取控制部74、 3D圖像重建部76、合格與否判定部78、載物臺控制部80、 X射線焦點位置計算部82 以及拍攝條件設定部84。掃描X射線源控制部72用于決定X射線焦點位置和X射線能量，并向 掃描X射線源控制機構60發送指令。圖像獲取控制部74用于決定傳感器基座22的旋轉角、獲取圖像的X射 線傳感器23，并向圖像獲取控制機構30發送指令。另外，從圖像獲取控制機 構30獲取圖像數據。3D圖像重建部76根據圖像獲取控制部74所獲取的多個圖像數據重建三 維數據。合格與否判定部78基于3D圖像重建部76重建的3D圖像數據、或者透 視數據，判定檢査對象的合格與否。例如，識別焊球的形狀，判定該形狀是 否在預先決定的允許范圍內等，從而判定合格與否。此外，由于判定合格與 否的算法、或者向算法輸入的信息因檢査對象而異，因此從拍攝條件信息94 獲取。載物臺控制部80用于控制使檢査對象20移動的機構(未圖示)。 在對于檢査對象物20的某一檢査區域進行檢査時，X射線焦點位置計算部82計算對于該檢査區域的X射線焦點位置以及照射角等。此外，以后敘述詳細內容。拍攝條件設定部84根據檢査對象20，設定從掃描型X射線源10輸出X 射線時的條件。例如，設定對于X射線管的施加電壓、拍攝時間等。存儲器90包括X射線焦點位置信息92，其存儲X射線焦點位置計算 部82所計算的X射線焦點位置；拍攝條件信息94，其存儲拍攝條件設定部 84所設定的拍攝條件、用于判定合格與否的算法等。此外，存儲器90只要積 蓄數據即可，由RAM(Random Access Memory:隨機存取存儲器)或EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory:電可擦除可編程 只讀存儲器)等存儲裝置構成。圖3A、圖3B是從掃描型X射線源10側觀察傳感器基座22的圖。尤其 是，圖3A是以相同半徑配置了X射線傳感器23的圖，圖3B是以不同半徑 配置了X射線傳感器23的圖。參照圖3A、圖3B，對傳感器基座22進行說明。在傳感器基座22上安裝有多個X射線傳感器模塊25，該X射線傳感器 模塊25是在X射線傳感器23上復合用于進行數據處理等的機構元件的模塊。 例如，如圖3A所示，以使X射線傳感器23位于以傳感器基座旋轉中心為中 心的圓的同一個半徑上的方式配置X射線傳感器模塊25也可，或者，如圖 3B所示，也可以將其配置在不同半徑的圓周上也可。另外，優先在傳感器基 座22的中心也配置傳感器模塊25。進而，優先將X射線傳感器模塊25控制 為可在滑軌24上沿著半徑方向自由移動。由此，能夠獲取從各種各樣的角度 觀察的檢査對象的拍攝數據。圖4是示出了 X射線傳感器模塊25的側視圖。此外，針對X射線傳感 器23，也一并示出從X射線受光部26側觀察的圖。參照圖4，對于X射線傳感器模塊25進行說明。X射線傳感器模塊25具有X射線受光部26，其將X射線轉換為電信 號；數據處理部29，其對電信號進行數據化，并通過數據電纜27向圖像數據 獲取部34發送數據。此外，通過電源電纜28，從外部向X射線傳感器模塊 25供給電力。另外，X射線傳感器模塊25雖能夠在滑軌24上沿著半徑方向 自由移動，但位置固定也可。X射線傳感器23相對傳感器基座22傾斜一定角度(傳感器傾斜角a)。 在圖4中，固定了傳感器傾斜角a，但也可以采用通過圖像獲取控制機構30 的控制來調整角度的結構。在傳感器基座22上安裝有多個X射線傳感器模塊25，而且各個都能夠 裝卸。因此，能夠只交換故障的X射線傳感器模塊。圖5是從側面觀察拍攝系統的示意圖。參照圖5，對拍攝系統進行說明。此外，在圖5中，只要X射線傳感器 23a、 23b具有相對置的位置關系，則是哪一個X射線傳感器23都可。另外， 在圖5中，X射線傳感器23a、 23b相對傳感器基座22分別傾斜一定角度(傳 感器傾斜角aA， aB)。在圖5中，工件(檢査區域)130位于傳感器基座22的旋轉軸上。在拍 攝工件130時，決定應設定為掃描型X射線源10向X射線傳感器23輸出的 X射線的焦點位置(電子束的照射位置)的位置(放射X射線的起點位置)。 例如，針對X射線傳感器23a的X射線焦點位置17a設定在連接X射線傳感器23a的傳感器中心140與工件(檢査區域)130的中心的直線和掃描型X 射線源10的耙材面之間的交點處。此外，在傳感器中心140可檢測出工件的 透視像142。即，關于對應的X射線傳感器的檢測面，以X射線透過工件并 入射到該檢測面的方式設定放射X射線的起點位置。因此，優選X射線傳感 器23a的傳感器中心140、工件130的中心和X射線焦點位置17a排列在一 條直線上，但只要X射線入射到檢測面的一定范圍內，則不僅限定于這種配 置。換言之，以使工件位于從X射線傳感器每一個朝向對應的起點位置的直 線上的方式分別設定靶材面的起點位置。在此，連接X射線傳感器23與X射線焦點位置17之間的直線和掃描型 X射線源10的耙材面所成的角稱為照射角e。例如，對X射線傳感器23a、 23b，稱之為照射角0A、 0B。此外，在沒有特別區分各照射角的情況下，簡單稱之為照射角e。如圖5所示，在工件位于傳感器基座的旋轉中心的鉛垂線上的情況下，關于所有X射線傳感器23的照射角e全都相等。在本申請的發明中，無需使工件位于傳感器基座的旋轉中心，因此各照射角并不一定都相等。圖6是從上方觀察拍攝系統的示意圖。參照圖6，對拍攝系統進一步進行說明。此外，只要X射線傳感器23a 和23b之間的位置關系以及X射線傳感器23c和23d之間的位置關系處于相 對置的位置關系，則是哪一個X射線傳感器23都可。另外，在圖6中，連接 X射線傳感器23a與23b之間的直線和連接X射線傳感器23c與23d之間的 直線垂直相交。在此，連接工件130的中心與X射線傳感器23的中心之間的直線和X 射線傳感器23所成的角度稱為拍攝角P。例如，針對X射線傳感器23a 23d， 稱之為拍攝角PA PD。此外，在沒有特別區分各拍攝角的情況下，簡單稱之 為拍攝角|3。在工件130位于傳感器基座22中心的鉛垂線上的情況下，拍攝角在所有 的X射線傳感器23中相等。然而，如圖6所示，在工件130沒有位于鉛垂線 上的情況下，拍攝角不會相等。圖7是從側面觀察拍攝系統的示意圖，該圖示出了在拍攝左右方向上位 置不同的檢查區域時的情形。參照圖7，舉例說明在拍攝左右方向上位置不同的檢査區域時的X射線焦點位置。此外，在圖7中，將從掃描型X射線源10的靶材面到檢査對象 20為止的距離設定為Zl，將從檢査對象20到X射線傳感器23的中心為止 的距離設定為Z2，將傳感器基座22的半徑(從傳感器基座22的旋轉軸到X 射線傳感器23的中心為止)設定為L。例如，在要CT拍攝(重建)位于傳感器基座22的旋轉軸上的檢查區域 132的情況下，將針對X射線傳感器23a的X射線焦點位置設定為A0，將針 對X射線傳感器23b的X射線焦點位置設定為BO。同樣地，在是位于使檢査區域132向左右方向移動的位置的檢查區域134 的情況下，將針對X射線傳感器23a的X射線焦點位置設定為Al，將針對X 射線傳感器23b的X射線焦點位置設定為Bl 。圖8是從上方觀察拍攝系統的示意圖，該圖示出了針對檢查區域的掃描 型X射線源的X射線焦點位置的情形。參照圖8，關于針對圖7所示的在檢査區域的X射線焦點位置進一步進 行說明。位于傳感器基座22的旋轉軸上的檢查區域132針對X射線傳感器23a 的X射線焦點位置為AO。在此，檢查區域132針對各X射線傳感器23的X 射線焦點位置，形成為以傳感器基座22的旋轉中心的鉛垂線上和掃描型X射 線源10的靶材面相交的點為中心的圓狀軌跡(在圖8中，X射線焦點位置的 軌跡XAO)。另外，位于使檢査區域132移動到同一水平平面內的位置處的檢査區域 134針對X射線傳感器23a的X射線焦點位置為Al 。 X射線焦點位置Al是 連接X射線傳感器23a的中心與檢查區域134的中心的直線和掃描型X射線 源10的靶材面相交的點。此外，利用在圖7中所說明的檢查對象20和靶材 面、X射線傳感器之間的距離Z1、 Z2，將檢査區域134針對各X射線傳感器 23的X射線焦點位置的軌跡XA1的中心135和檢査區域134之間的距離d 表示為d=S/(Z2/Zl)。其中，S是檢査區域132和檢査區域134之間的距離。圖9是從側面觀察拍攝系統的示意圖，該圖示出了在拍攝左右方向以及 高度方向上位置不同的檢查區域時的情形。參照圖9，舉例說明在拍攝左右方向以及高度方向上位置不同的檢査區域時的X射線焦點位置。檢査區域136、 138不僅在左右方向上坐標不同，而且在高度方向上的坐 標也不同。檢查區域136針對X射線傳感器23a、 23b的X射線焦點位置是 A2、 B2，檢査區域138針對X射線傳感器23a、 23b的X射線焦點位置是A3、 B3。在此，投影在X射線傳感器時的放大率與從靶材面到檢査區域的中心為 止的高度成反比。因此，在將從靶材面到檢查區域的中心為止的高度不同的 檢査區域136和138投影到X射線傳感器23時的放大率不同。然而，即使重 建的像的大小不同，但不會妨礙檢査，另外，在相互比較或者合成檢査區域 時，只要通過圖像處理對重建像校正放大率即可。圖IOA、圖IOB是示出了檢查區域和X射線焦點位置信息之間的對應關 系的圖。尤其是，圖IOA是示出了成為重建對象的重建區域內的檢査區域的 圖，圖IOB是示出了針對各檢查區域的X射線焦點位置信息的圖，該X射線 焦點位置信息包括通過CT算法重建時所需的信息。此外，關于CT算法，以 后再敘述。參照圖10A、圖10B，對于檢査區域和X射線焦點位置信息進行說明。如圖10A所示，能夠將重建區域分割為立體像素(Voxel)區域，如檢查 區域S0、…、S8、…。針對這些各檢査區域表示出圖像的重建所需的信息的 表格，就是圖10B所示的X射線焦點位置信息。在X射線焦點位置信息中，在檢査區域200、表示賦予給各X射線傳感 器23的名稱的傳感器名稱202、傳感器傾斜角204、傳感器拍攝角206、焦點 位置208、照射角210、傳感器配置角212之間建立對應關系。另外，各檢査 區域還與旋轉了傳感器基座時的重建所需的信息建立對應關系。此外，關于 傳感器配置角，以后再敘述。X射線焦點位置表示針對拍攝某一檢査區域時的各X射線傳感器的電子 束的照射位置，另外，傳感器傾斜角、傳感器拍攝角、照射角、傳感器配置 角用于根據拍攝到的數據重建圖像時的計算中。對于這些參數，可以預先計 算，也可以每當向X射線傳感器照射X射線時計算。例如，在拍攝傳感器基座不旋轉時的檢查區域SO的情況下，首先，在掃 描型X射線源中，使電子束偏轉，從而使照射電子束的位置移動到X射線焦點位置A0。然后，獲取所對應的X射線傳感器A的拍攝數據。同樣地，接著，使照射位置移動到X射線焦點位置B0，從而獲取所對應的X射線傳感 器B的拍攝數據。將該步驟反復進行與X射線傳感器的數目相同的次數。另 外，在為了增加拍攝張數而使傳感器基座旋轉的情況下，根據傳感器基座的 旋轉角，使電子束的照射位置移動，并進行拍攝。圖IIA、圖IIB是用于說明傳感器配置角和傳感器基座基準角的圖。尤 其是，圖IIA是示出了傳感器基座的旋轉前情形的圖，圖11B是示出了將傳 感器基座旋轉了 0s之后的情形的圖。參照圖11A、圖11B，對于傳感器配置角和傳感器基座基準角進行說明。如圖11A所示，在傳感器基座22上確定了傳感器基座基準軸140，該傳 感器基座基準軸140在表示X射線傳感器23之間的位置關系時將成為基準。在此，將X射線傳感器23和傳感器基座基準軸140所成的角設定為傳感 器配置角Y。例如，針對X射線傳感器B、 C而言，分別為傳感器配置角YB、 YC。此外，在未特別指定各傳感器配置角的情況下，簡單表示為傳感器配置 角Y。如圖11B所示，在傳感器基座22上，將基準坐標軸142和傳感器基座基 準軸140所成的角設定為傳感器基座基準角es。使用如上所述結構的X射線檢査裝置100來進行下一節要敘述的X射線 檢査處理。(2. X射線檢查處理的流程)圖12是示出了 X射線檢査裝置100的X射線檢查處理的概略的流程圖。 參照圖12，說明X射線檢查處理的概略。此外，關于步驟S100 104的詳細內容，以后再敘述。另外，該流程圖只不過是X射線檢査處理的一個例子，例如，也可以替換步驟來執行等。首先，在步驟S100中，設定檢查區域，算出X射線焦點位置信息。關于檢査區域，用戶可以通過輸入部40任意地設定，也可以參照預先設定的檢查區域。在此，能夠設定多個檢査區域。然后，運算部70算出X射線焦點位置f曰息。接下來，在步驟S102中，基于X射線焦點位置信息進行拍攝。此時有兩種情況在結束了對于各X射線傳感器23的所有拍攝處理之后，進入到步驟S104的處理的情況；并行進行步驟S102和104的情況，此時，使拍攝到的 圖像數據依次進入到步驟S104的處理。接著，在步驟S104中，按照CT算法，將拍攝到的多個數據反投影到三 維重建空間，從而生成重建數據，由此得到CT圖像。然后，在步驟S106中，以重建數據為基礎進行檢査。此外，檢査分兩種 情形將重建數據顯示在顯示器等上，并由用戶進行檢査的情形；根據重建 數據自動進行判斷的情形等。最后，在步驟S108中，運算部70判定對于在步驟S100中設定的所有檢 查區域的拍攝是否結束。若判斷為對于所有檢査區域的拍攝尚未結束(在步 驟S108中為"否")，則在步驟S110中，將要拍攝的檢査區域變更為所設 定的下一個檢査區域，并返回到步驟S102的處理。若判斷為結束了對于所有檢査區域的拍攝(在步驟S108中為"是")， 則結束X射線檢查處理。圖13是用于說明圖12的步驟S100中的處理的流程圖。參照圖13，對于圖12的步驟S100中處理的詳細內容進行說明。在步驟S120中，輸入部40接收用戶對檢查區域的設定。然后，向X射 線焦點位置計算部82提供檢査區域的位置(例如，位置坐標)。接下來，在步驟S122中，輸入部40接收用戶對拍攝張數的設定。然后， 向X射線焦點位置計算部82提供拍攝張數。拍攝張數可分以下兩種情形根 據檢査對象、檢査項目，拍攝條件設定部84自動進行設定的情形；用戶任意 設定的情形。此外，在本實施方式中，拍攝張數是安裝在傳感器基座的圓周 上的X射線傳感器數目的整數倍。接著，在步驟S124中，X射線焦點位置計算部82判定所設定的拍攝張 數是否多于安裝在傳感器基座的圓周上的X射線傳感器數目。若斷為拍攝張數多于X射線傳感器數目(在步驟S124中為"是")， 則在步驟S126中，X射線焦點位置計算部82計算旋轉傳感器基座時的傳感 器基座基準角。在此，在X射線傳感器23為n個且拍攝張數為nXm (其中，m為2以 上的整數)張的情況下，計算m個傳感器基座基準角。具體而言，傳感器基座基準角為0度、360/n/m度、…、(360/n/m) Xx度(x=l、…、m-l)。例如，舉例『18、 m-10的情況。在此情況下，拍攝張數為18X10=180 張。另外，第二個傳感器基座基準角為360/18/10=2度，最后的傳感器基座基 準角為(360/18/10) X948度。另一方面，若判斷為拍攝張數少于X射線傳感器數目(在步驟S124中為 "否")，則進入到步驟S128的處理。在步驟S128中，X射線焦點位置計算部82計算對于傳感器基座基準角 的與各X射線傳感器有關的信息。具體而言，進行如下計算。在步驟S140中，X射線焦點位置計算部82計算與各X射線傳感器對應 的X射線焦點位置。例如，將連接X射線傳感器中心與檢査區域中心的直線 和耙材面之間的交點，設定為X射線焦點位置。接下來，在步驟S142中，X射線焦點位置計算部82基于X射線焦點位 置，計算傳感器照射角。然后，在步驟S144中，X射線焦點位置計算部82基于X射線焦點位置 計算傳感器拍攝角。通過如上所述的步驟，計算出X射線焦點位置信息。此外，在本實施方式中，由于預先設定有傳感器傾斜角(x、傳感器配置角Y，因此無需對于每個 X射線焦點位置重新計算傳感器傾斜角a、傳感器配置角y。接著，在步驟S130中，X射線焦點位置計算部82判定對于所有傳感器 基座基準角是否結束了計算。若判斷為對于所有傳感器基座基準角還未結束計算(在步驟S130中為 "否")，則返回到步驟S128的處理。另一方面，若判斷為對于所有傳感器基座基準角結束了計算(在步驟S130 中為"是")，則在步驟S132中，X射線焦點位置計算部82將關于焦點位 置的計算結果存儲記憶在X射線焦點位置信息92中。通過如上所述的步驟，X射線焦點位置計算部82進行計算X射線焦點位 置信息的處理。圖14是用于說明圖12的步驟S102中處理的流程圖。參照圖14，對于圖12的步驟S102中處理的詳細內容進行說明。首先， 在步驟S150中，掃描X射線源控制部72參照X射線焦點位置信息92。接下來，在步驟S152中，掃描X射線源控制部72向掃描型X射線源10 下達指示，以使電子束控制部62進行如下控制將電子束的照射位置變更為 對應于X射線傳感器的X射線焦點位置。接著，在步驟S154中，圖像獲取控制部74向圖像數據獲取部34下達指 示，以使圖像數據獲取部34從檢測出透過檢査區域的X射線的X射線傳感 器獲取拍攝數據。然后，在步驟S156中，圖像獲取控制部74判定是否獲取了對應于傳感 器基座基準角的所有拍攝數據。若判斷為未獲取所有拍攝數據(在步驟S156中為"否")，則返回到步 驟S152的處理中。若判斷為獲取了所有拍攝數據(在步驟S156中為"是")，則在步驟 S158中，圖像獲取控制部76判定是否獲取了對于所有傳感器基座基準角的 拍攝數據。若判斷為對于所有傳感器基座基準角還未獲取拍攝數據(在步驟S158中 為"否")，則在步驟S160中，圖像獲取控制部74對于旋轉角控制部32下 達指示，以使其控制傳感器基座22旋轉至尚未旋轉的傳感器基座基準角，并 進入到步驟S152的處理中。另一方面，若判斷為對于所有傳感器基座基準角獲取了拍攝數據(在步 驟S158中為"是")，則結束拍攝處理。圖15是用于說明圖12的步驟S104中的處理的流程圖。參照圖15，對于圖12的步驟S104中處理(CT算法)的詳細內容進行 說明。首先，在步驟S170中，3D圖像重建部76根據所獲取的拍攝數據，計算 投影數據(吸收系數圖像)。在此，簡單說明投影數據。 一般地，在X射線透過檢査對象物的情況下， 如以下的式(1)所示的指數函數所示那樣，X射線量衰減相當于構成檢査對 象物的元件等的每一個所具有的固有X射線吸收系數的量。HoExp (-(iL) …(1)其中，L為透過路徑長、^為X射線吸收系數、Io為X射線空氣數據值、 I為X射線傳感器拍攝數據。此外，X射線空氣數據值是指，在未安放檢查對象物的情況下所拍攝的X射線傳感器的拍攝數據， 一般稱之為空白圖像。由式(1)求出利用以下式(2)可計算的投影數據pL。 一log (Io/I) …(2)另外，有時對于計算投影數據、或者投影數據之前的X射線拍攝數據還 會進行各種校正。例如，為了除去噪聲而使用中值濾波器，或者在X射線傳 感器的各個像素的特性及靈敏度不同的情況下進行校準。接下來，在步驟S172中，3D圖像重建部76根據在步驟S170中所計算 的多個投影數據，重建圖像數據。作為重建方法，如"數字圖像處理"(主 編數字圖像處理編輯委員會，發行財團法人圖像信息教育振興協會 (CG-ARTS協會)，第2版，2006年3月發行)的從第149頁到第154頁所 示那樣，提出有傅里葉變換法等各種各樣的方法。在本實施方式中，采用巻 積反投影法作為重建方法。這是一種為了降低散焦而使用投影數據和 Shepp-Logan等過濾函數的巻積來進行反投影的方法。在此，簡單說明一下反投影。圖16是用于說明反投影的圖。參照圖16,舉例說明對于重建區域302的立體像素數據So進行反投影的 情形。在此情況下，將連接X射線源300與立體像素數據So的直線和X射線傳 感器304相交的點(X射線傳感器304的像素)Po的投影數據值，設定為立 體像素數據So的值。此時，X射線強度因立體像素的位置(坐標)而異，因 此基于傳感器傾斜角、傳感器拍攝角、照射角、傳感器配置角、傳感器基座 基準角，對于拍攝數據進行如FDK法的強度校正也可。另外，在求出像素Po 時，能夠根據存儲在X射線焦點位置信息92的信息、如圖7所示的從靶材面 到檢査對象為止的距離Zl、從檢査對象到X射線傳感器的中心為止的距離 Z2值，以幾何學的方法算出像素Po。返回到圖15，最后在步驟S174中，3D圖像重建部76判定對于所有拍攝 數據的處理是否結束。若判斷為還未結束(在步驟S174中為"否")，則返回到步驟S170的 處理。 '另一方面，若判斷為已結束(在步驟S174中為"是")，則結束處理。如上所述，若采用本發明的X射線檢査裝置，則對于檢查對象物能夠設 定任意的檢査區域，并只對于其有限的區域能夠重建圖像。由此，為了拍攝 及重建不花費時間，因此能夠縮短檢査時間。另外，若采用本發明的X射線檢查裝置，則無需移動檢査對象物就能夠 變更檢査區域。由此，能夠減少工作部，因此在成本、維護性、可靠性方面 非常優異。另外，即使在很難移動檢査對象物的情況下，也能夠進行重建運 算。另外，若采用本發明的X射線檢査裝置，則能夠使傳感器基座旋轉，從 而能夠拍攝檢査區域。由此，能夠增加拍攝張數，從而能夠重建高精度的圖 像。這次所公開的實施方式在所有方面只能視為例示，而不能視為限定。本 發明的范圍并非通過上述說明示出，而是通過后述技術方案的范圍來示出， 而且包括與后述技術方案的范圍均等的含義以及范圍內的所有變更。
權利要求
1.一種X射線檢查方法，利用具有受光部的X射線檢查裝置，上述受光部通過照射X射線，利用多個檢測面檢測透過對象物的X射線，其特征在于，包括指定上述對象物的檢查部分的步驟；將X射線源的X射線焦點位置移動到放射上述X射線的各個起點位置，由此產生上述X射線的步驟，其中，針對上述多個檢測面，以使上述X射線透過上述檢查部分并入射到各上述檢測面的方式，設定放射上述X射線的各個起點位置；在各上述檢測面上檢測透過上述檢查部分的上述X射線的強度分布的步驟；基于所檢測的上述強度分布的數據，重建上述檢查部分的圖像數據的步驟。
2. 如權利要求1所述的X射線檢查方法，其特征在于，產生上述X射 線的步驟包括分別指定用于檢測上述X射線的多個檢測面的步驟；以使上述檢查部分位于從上述多個檢測面的各個面朝向所對應的上述起 點位置的直線上的方式，在耙材面上設定各個上述起點位置的步驟，其中， 該靶材面為上述X射線源的連續面；變更向各上述起點位置照射上述X射線源的電子束的照射位置，從而移 動上述X射線焦點位置，由此產生上述X射線的步驟。
3. 如權利要求2所述的X射線檢查方法，其特征在于，設定各個上述起 點位置的步驟包括將連接上述檢測面與上述檢査部分的直線和上述靶材面之間的交點，設 定為上述起點位置的步驟。
4. 如權利要求2所述的X射線檢査方法，其特征在于，產生上述X射 線的步驟包括使上述電子束偏轉，從而變更上述照射位置的步驟。
5. 如權利要求1所述的X射線檢査方法，其特征在于，指定上述檢査部 分的步驟包括將這次要檢查的檢査部分，指定于從檢査完畢的檢査部分沿著從上述耙 材面朝向上述對象物的方向移動的位置上的步驟。
6. —種X射線檢査裝置，具有受光部，上述受光部通過照射X射線，利用多個檢測面檢測透過對象物的X射線，其特征在于，具有檢測裝置，其具有上述多個檢測面；輸出控制裝置，其用于控制上述X射線的輸出處理，其中，上述輸出控制裝置具有-指定裝置，其指定上述對象物的檢查部分；起點設定裝置，其針對上述多個檢測面，以使上述X射線透過上述對象 物的檢査部分并入射到各上述檢測面的方式，設定放射上述X射線的各個起 點位置，而且上述X射線檢查裝置還具有X射線輸出裝置，其將X射線源的X射線焦點位置移動到各上述起點位 置，由此產生上述X射線；重建裝置，其基于由多個上述檢測面所檢測出的透過上述檢査部分的X 射線的強度分布的數據，重建上述檢查部分的圖像數據。
7. 如權利要求6所述的X射線檢查裝置，其特征在于，上述X射線輸 出裝置具有使上述x射線源的電子束偏轉，由此變更照射上述電子束的照射位置， 從而使上述X射線焦點位置移動的裝置。
8. 如權利要求6所述的X射線檢查裝置，其特征在于，上述檢測裝置具有旋轉臺，其在以規定的軸為中心的圓周上配置有上述多個檢測面； 旋轉裝置，其以上述軸為中心，使上述旋轉臺旋轉。
9. 如權利要求6所述的X射線檢查裝置，其特征在于，上述多個檢測面 配置在以與上述對象物垂直的軸為中心的圓周上。
10. 如權利要求6所述的X射線檢查裝置，其特征在于，上述多個檢測 面配置在以與上述對象物垂直的軸為中心且半徑不同的多個圓周上。
11. 如權利要求9或10所述的X射線檢查裝置，其特征在于，上述檢測 裝置具有使各上述檢測面在以上述垂直的軸為中心的圓的半徑方向上自由移動的裝置。
12.如權利要求6所述的X射線檢査裝置，其特征在于，上述檢測裝置 具有檢測面控制裝置，該檢測面控制裝置用于控制與上述對象物垂直的軸和 上述檢測面所成的傾斜角。
全文摘要
提供能夠選擇性地對檢查對象物的規定檢查區域進行高速檢查的X射線檢查裝置。X射線檢查裝置具有掃描型X射線源，輸出X射線；傳感器基座，以旋轉軸為中心旋轉，安裝有多個X射線傳感器；圖像獲取控制機構，用于控制傳感器基座的旋轉角以及從X射線傳感器獲取圖像數據。掃描型X射線源將X射線源的X射線焦點位置移動到放射X射線的各起點位置并放射X射線，其中，針對各X射線傳感器，以使X射線透過檢查對象的規定檢查區域并入射到各X射線傳感器的方式設定放射X射線的各起點位置。圖像控制獲取機構獲取X射線傳感器檢測出的圖像數據，運算部基于該圖像數據，重建檢查區域的圖像。
文檔編號G01R31/28GK101266217SQ20081008249
公開日2008年9月17日 申請日期2008年3月6日 優先權日2007年3月13日
發明者小泉治幸, 松波剛, 益田真之 申請人:歐姆龍株式會社