專利名稱：X射線檢查裝置及x射線檢查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及χ射線檢查方法及χ射線檢查裝置。特別涉及用于使用X射線照射來 檢查對象物的拍攝方法，即，可應(yīng)用于X射線檢查方法、X射線檢查裝置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，利用亞微米(sub micron)的微細加工技術(shù)，使LSI (Large-Scale htegration:大規(guī)模集成電路)的高集成化進一步發(fā)展，從前分成多個封裝(package)的 功能能夠集成在一個LSI上。在現(xiàn)有的QFP(Quad Flat lockage 四面扁平封裝)、PGA(Pin Grid Array 引腳陣列封裝)中，不能對應(yīng)因一個封裝中集成必要功能導(dǎo)致的管腳數(shù)增加， 因此，最近，特別使用BGA(Ball Grid Array 球陣列封裝)、CSP (Chip Size Package 芯片 級封裝)封裝的LSI。另外，在手機等的需要超小型化的設(shè)備中，即使不那么需要管腳數(shù)，也 使用BGA封裝。LSI的BGA及CSP封裝為超小型化作出很大貢獻，另一方面特征在于，焊料部分等 在裝配(assembly)后在外觀上用肉眼看不清。于是，檢查實際安裝了 BGA或CSP封裝的印 刷基板等時，通過對利用X射線照射檢查對象品所得到的透視圖像進行分析，由此判定品 質(zhì)好壞。例如，在專利文獻1 (日本特開2000-46760號公報)中，公開了將X射線平面檢測 器用于檢測透過X射線由此能夠得到清晰的X射線圖像的X射線斷層面檢查裝置。另外，在專利文獻2 (日本特開2003-344316號公報)中，公開了任意選擇X射線 的照射角度從而對傾斜三維X射線CT (Computed Tomography 電子計算機X射線斷層掃描 技術(shù))的圖像進行重建所用的方法。在專利文獻3 (日本特開2003-3^616號)中，公開了如圖21所示那樣在利用X 射線進行拍攝的過程中旋轉(zhuǎn)視場(檢查對象)的拍攝方法。這里所公開的方法，雖然在拍 攝過程中無需X射線源和檢測器都移動，但為了改變拍攝角度，必須每拍攝一張就旋轉(zhuǎn)檢 查對象。另外，在專利文獻4(日本特開2006-162335號)中，公開了一種X射線檢查裝置， 該X射線檢查裝置如圖22所示，基于用平行X射線檢測裝置取得的X射線圖像來實施二維 檢查，并且基于用傾斜X射線檢測單元取得的X射線圖像來進行三維檢查，由此能夠高速地 進行雙方面的檢查。這里，作為重建的方法，列舉了例如“濾波反投影法”。該專利文獻4所 公開的X射線拍攝方法是“利用多個檢測器和焦點固定型X射線源的拍攝方法”，使用為了 拍攝垂直方向的透過像而設(shè)置的檢測器，及用于一邊在圓軌道上移動一邊拍攝改變角度的 透過像的多個檢測器。這里，因為X射線源為固定焦點，所以移動基板來進行拍攝，以此從 多個角度拍攝一個視場。另外，在專利文獻5(日本特表2004-515762號)中，公開了一種X射線拍攝方法， 該X射線拍攝方法如圖23所示，利用掃描型X射線源和位置固定的一個X射線檢測器來進 行拍攝。
另外，在專利文獻6 (日本特開平6-177600號)中，公開了如圖M所示的具有能 夠移動的多個X射線源以及與X射線源數(shù)目相同的X射線檢測器的裝置及其X射線拍攝方法。[X射線CT的圖像重建方法]如上所述，在X射線CT中，透過對象物之后，以用X射線檢測器所檢測到的測量值 為依據(jù)，至少重建對象物的截面圖像。此外，就對象物或?qū)ο笪锏囊徊糠侄裕驗槟軌虻?到三維的X射線的吸收率的分布，結(jié)果能夠重建對象物或?qū)ο笪锏囊徊糠值娜我獾慕孛鎴D 像，即，能夠重建與X射線檢測器的受光面交叉的面相關(guān)的圖像。作為這樣的重建方法，“解 析方法”和“迭代方法”為人們所知。下面，對這種圖像重建方法進行簡單歸納。(X射線的投影數(shù)據(jù)的說明)圖25是用于說明圖像重建方法的圖。X射線圖像重建是這樣的方法從多個角度 來計測檢查對象物吸收(衰減)了多少從檢查對象物的外部照射的X射線，從而求得檢查 對象物內(nèi)部的X射線吸收系數(shù)的分布。另外，下面，對使用所謂的掃描型X射線源作為X射線源來進行測定的情況進行說 明。參照圖25，從與X射線檢測器Da相對應(yīng)的X射線焦點1 發(fā)出的X射線透過檢 查對象(未圖示)而到達X射線檢測器Da的像素Pa。X射線透過檢查對象，因此，X射線 量(X射線強度)衰減的量與構(gòu)成檢查對象的零件等分別具有的固有X射線吸收系數(shù)相當(dāng)。 將X射線強度的衰減量作為檢測器像素1 的像素值記錄下來。如果將從X射線焦點1 發(fā)出的X射線強度作為I，將X射線從X射線焦點1 到檢 測器像素1 為止所通過的路徑作為t，將檢查對象的X射線吸收系數(shù)分布作為f(x，y, ζ)， 則到達了檢測器像素1 的X射線的強度Ia用下面的式(1)表示。Ia = IXexpI- / f (x, y, ζ) dt}(1)如果對該式的兩邊取對數(shù)，則沿著路徑t的X射線吸收系數(shù)分布如下面的式(2) 所示，以線積分值來表示。將通過X射線檢測器計測出該X射線吸收系數(shù)分布的值叫做投 影數(shù)據(jù)。即，X射線檢測器檢測X射線衰減量分布(也可以和X射線強度分布置換)。/ f (x, y, z)dt = ln(I/Ia)(2)(解析方法(例如，F(xiàn)BP法(FilteredBack-Projection法)濾波反投影法)的 說明)如圖25所示，使用解析方法時，針對一個檢查對象物(或者檢查對象物的一個部 分)，對配置在與X射線檢測器Da的配置不同的位置的X射線檢測器Db，檢測從焦點Fb發(fā) 出而到達了的X射線強度Λ相關(guān)的投影數(shù)據(jù)。對于一個檢查對象物(或者檢查對象物的 一部分)，針對多個配置來實際地檢測這樣的投影數(shù)據(jù)，由此根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)重建檢查對 象物的截面圖像。圖沈是從上面看圖25所示的檢查對象物的視場FOVjSg FOV中的重建的運算 對象的重建像素V、X射線焦點Fa、1 及X射線檢測器Da、Db的配置的圖。透過了重建像 素V的部分的X射線在X射線檢測器Da、Db上形成像時，根據(jù)(從焦點到重建像素V的距 離)對(在焦點到X射線檢測器的距離)的比而形成放大的像。菲爾德坎普(Feldkamp)等人提出了以該式O)為依據(jù)用于進行三維圖像重建的重建算法。該算法(所謂的i^ldkamp法)如非專利文獻1所示，因是公知技術(shù)所以這里不 詳細地說明。下面，對作為一般的方法之一的濾波反投影法進行簡單說明。將如下操作稱為反投影，即，根據(jù)投影數(shù)據(jù)，沿著X射線通過的路徑t將投影數(shù)據(jù) 相加，以此求得X射線吸收系數(shù)分布f (x，y，z)。其中，如果單純地將投影數(shù)據(jù)相加，由于拍 攝系統(tǒng)的點擴散函數(shù)(point spread function)而產(chǎn)生成像模糊，因此對投影數(shù)據(jù)進行濾 波處理。在該濾波處理中，使用例如“Sh印p-Logan濾波器”等的高頻增強濾波器。濾波處 理的方向優(yōu)選垂直于X射線的透過路徑的方向，但在!^ldkamp法中，將投影數(shù)據(jù)的透過路 徑的方向近似為彼此都相同并進行濾波處理，所以能夠重建可檢查的圖像。下面，示出本實施方式的圖像重建的步驟。首先，將對X射線檢測器Da的檢測器像 素1 的投影數(shù)據(jù)pa進行濾波處理而得到的值pa'與重建像素V的像素值ν相加。進而， 將對X射線檢測器Db的檢測器像素1 的投影數(shù)據(jù)pb進行濾波處理而得到的值pb'與重 建像素V的像素值ν相加。于是，v = pa' +pb'。通過對全部的X射線檢測器或者部分 的X射線檢測器進行該反投影操作，由此最終的重建像素V的像素值ν用下面的式(3)表不。ν=Σ (pa' +pb' +...) (3)通過對重建區(qū)域(視場)F0V內(nèi)的全部的重建像素V進行該操作，由此求得檢查對 象的X射線吸收系數(shù)分布，從而得到重建圖像數(shù)據(jù)。圖27是表示這種濾波反投影法的處理步驟的流程圖。參照圖27，解析方法的處理一開始(S5002)，首先，從拍攝到的多個投影數(shù)據(jù) 中的選擇成為處理對象的投影數(shù)據(jù)(S5004)。接著，對所選擇的投影數(shù)據(jù)進行濾波處理 (S5006)。進而，選擇重建視場FOV中的未處理的重建像素V (S5008)，并求得與重建像素V相 對應(yīng)的檢測器像素(S5010)。接著，將重建像素V和濾波了像素值相加(S5012)，并判斷是否對全部的重建像素 進行相加運算(S5014)。如果沒有針對全部重建像素處理結(jié)束，則處理返回到步驟S5008， 如果結(jié)束，則處理轉(zhuǎn)移到步驟S5016。在步驟S5016中，判斷是否已對全部的投影數(shù)據(jù)進行了處理。如果沒有針對全部 投影數(shù)據(jù)結(jié)束處理，則處理返回到步驟S5004。另一方面，如果針對全部投影數(shù)據(jù)已經(jīng)結(jié)束 處理，則重建圖像生成完畢(S5018)。(迭代方法(SART !Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique 聯(lián)合 代數(shù)迭代算法)的說明)迭代方法是將檢查對象的X射線吸收系數(shù)分布f(x，y，z)和投影數(shù)據(jù)ln(I/Ia)視 作方程式來重建的方法。圖觀是表示使用掃描型X射線源的情況下用迭代方法處理的概念的概念圖。另 一方面，圖四是從上面看圖觀的概念圖的俯視圖。下面，參照圖觀及圖四，對用迭代方法進行重建的步驟進行說明。用下面的式(4) 及式( 表示將重建圖像的像素值排成一列的矢量(vekton) Φ (為表示矢量而在頂部標(biāo)以 “一”在下面的文本中，記作“ ν”)和將投影數(shù)據(jù)排成一列的矢量ρ (為表示矢量在頂部標(biāo) 以“一”在下面的文本中，記作“P” )。
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下面，例如，在將重建像素V的值假定為某值時，如果來自X射線焦點1 的X射線 連結(jié)在X射線檢測器Da上，則把要計算的圖像相關(guān)的像素作為中間投影像素Qa，并將在X 射線檢測器Da上實際觀測到的像素稱作檢測器像素Pa。對于X射線檢測器Db也分別稱作 中間投影像素Qb、檢測器像素此。在迭代方法中，對于所假定的重建像素矢量ν和與之相對應(yīng)的中間投影數(shù)據(jù)矢 量q，如下所說明那樣，通過用于更新所假定的矢量ν的迭代運算來求出解ν，直到可以認 為中間投影數(shù)據(jù)矢量q與實際所測定的檢測器像素值1 或1 的投影數(shù)據(jù)一致為止。v = (v,, V2,-, ν/(4)P=CP1, P2,."，Pjf(5)其中，J是重建區(qū)域(視場)內(nèi)的像素數(shù)，I是投影數(shù)據(jù)的像素數(shù)。另外，T表示轉(zhuǎn) 置。用下面的式(6)的IXJ系數(shù)矩陣來表示用于決定V和P之間關(guān)系的投影運算。W = IwijI(6)此時，使用迭代方法的圖像重建，能夠公式化為解下面的式(7)的線性方程式從 而求得ν的問題。Wv=p(7)S卩，將vj對于pi的貢獻度設(shè)為wij。此外，W表示重建圖像的像素ν對于投影 數(shù)據(jù)的像素值ρ作出何種程度的貢獻，能夠根據(jù)X射線焦點和X射線檢測器的幾何學(xué)位置 求得，有時也稱作檢測概率或者權(quán)。在迭代方法中，提出了代數(shù)求解方程式的方法、考慮統(tǒng)計性的雜音的方法等，下 面，對作為一般使用的代數(shù)的方法的SART(Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique:聯(lián)合代數(shù)迭代算法)進行說明。詳細記載在非專利文獻2中。在SART中，最先，假定用下面的式(8)表示的初始重建圖像ν °(為表示矢量在頂 部標(biāo)以“一”:在下面的文本中，記作“ ν°”)；0(8)初始重建圖像ν °可以是全部為0的數(shù)據(jù)，并且也可以假定從CAD (Computer Aided Design 計算機輔助設(shè)計)數(shù)據(jù)等取得的數(shù)據(jù)。接著，使用投影運算W來生成用下面的式(9)表示的中間投影數(shù)據(jù)q°(為表示矢 量在頂部標(biāo)以“一”在下面的文本中，記作“ q° ”)。=Wy°(9)可以針對一個投影數(shù)據(jù)生成中間投影數(shù)據(jù)q°，并且也可以對多個投影數(shù)據(jù)生成中 間投影數(shù)據(jù)q°。下面說明對一個投影數(shù)據(jù)生成中間投影數(shù)據(jù)q°的情況。對生成的中間投影數(shù)據(jù)q°和由X射線檢測器所取得的投影數(shù)據(jù)P進行比較。比 較方法有取差的方法和相除的方法，在SART中，取差(p_q°)。更新初始重建圖像v°。更新所用的式(迭代式)如式(10)。
權(quán)利要求
1.一種X射線檢查裝置，針對透過對象物00)的每個檢查對象區(qū)域，在多個檢測面上 對從不同的方向透過該檢查對象區(qū)域的χ射線進行拍攝，由此執(zhí)行所述對象物的檢查對象 區(qū)域的像的重建處理，其特征在于，具有X射線檢測器(23)，其在多個檢測位置進行拍攝， 檢測器驅(qū)動單元(3 ，其使所述X射線檢測器分別移動到多個檢測位置， X射線輸出單元(10)，其利用焦點進行掃描從而輸出X射線， 控制單元(70)，其對所述X射線檢查裝置的動作進行控制； 所述控制單元包括圖像取得控制單元(74)，其控制各所述X射線檢測器的曝光時機和所述檢測器驅(qū)動單元，X射線輸出控制單元(72)，其控制所述X射線輸出單元，圖像重建處理單元(76)，其基于在所述多個檢測面拍攝到的、透過所述檢查對象區(qū)域 的X射線的強度分布的數(shù)據(jù)，來重建所述多個檢查對象區(qū)域的像數(shù)據(jù)；所述圖像取得控制單元和所述X射線輸出控制單元，使所述X射線檢測器停止在所述 多個拍攝位置中的一個位置，并且利用所述X射線輸出單元的焦點進行掃描，以使依次透 過不同的檢查對象區(qū)域的X射線入射到位于該拍攝位置的X射線檢測器中，從而對多個所 述檢查對象區(qū)域進行拍攝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的X射線檢查裝置，其特征在于， 所具有的所述X射線檢測器為多個；還具有移動單元(22)，該移動單元0 用于使各所述X射線檢測器獨立地向所述拍攝 位置移動；所述圖像取得控制單元和所述X射線輸出控制單元，使所述多個X射線檢測器中的一 個X射線檢測器停止在多個拍攝位置中的一個位置，并針對多個所述檢查對象區(qū)域并行地 執(zhí)行第一處理和第二處理，所述第一處理是指，利用所述X射線輸出單元的焦點進行掃描，以使依次透過不同的 檢查對象區(qū)域的X射線入射到位于該拍攝位置的X射線檢測器中，從而進行拍攝，所述第二處理是指，使與拍攝中的所述X射線檢測器不同的其他X射線檢測器移動到 所述多個拍攝位置中的其他位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2記載的X射線檢查裝置，其特征在于，與所述圖像取得控制單元以及 所述X射線輸出控制單元進行的所述X射線檢測器的移動處理以及所述X射線檢測器的曝 光處理并行地，所述圖像重建處理單元執(zhí)行用于所述重建的處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2記載的X射線檢查裝置，其特征在于，所述檢測器驅(qū)動單元包括單軸 驅(qū)動單元，該單軸驅(qū)動單元使所述多個X射線檢測器沿著規(guī)定的單軸方向獨立地移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項記載的X射線檢查裝置，其特征在于， 所述多個X射線檢測器的所述檢測面分別為矩形形狀；所述檢測器驅(qū)動單元包括自轉(zhuǎn)單元，該自轉(zhuǎn)單元使所述多個X射線檢測器自轉(zhuǎn)，使得 所述多個X射線檢測器的所述檢測面的一端在各所述拍攝位置與朝向所述X射線輸出單元 的方向相交。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項記載的X射線檢查裝置，其特征在于，圖像重建處理單元通過迭代方法來重建所述檢查對象區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項記載的X射線檢查裝置，其特征在于，圖像重建處理單 元通過解析方法來重建所述檢查對象區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
8.一種X射線檢查方法，通過針對透過對象物00)的每個檢查對象區(qū)域，在多個檢測 面上對從不同的方向透過該檢查對象區(qū)域的X射線進行拍攝，由此執(zhí)行所述檢查對象區(qū)域 的像的重建處理，其特征在于，包括使多個所述X射線檢測器獨立地移動到所對應(yīng)的多個拍攝位置的步驟(S102)；利用焦點進行掃描從而輸出X射線的步驟(S104)；使多個所述X射線檢測器中的一個X射線檢測器停止在多個拍攝位置中的一個位置， 并針對多個所述檢查對象區(qū)域，并行地執(zhí)行第一處理和第二處理的步驟(S310)，其中，所述 一個位置成為所述多個檢測面中的一個檢測面，在所述第一處理中，利用所述X射線輸出 單元的焦點進行掃描，以使依次透過不同的檢查對象區(qū)域的X射線入射到位于該拍攝位置 的X射線檢測器中，從而進行拍攝，在所述第二處理中，使與拍攝中的所述X射線檢測器不 同的其他X射線檢測器移動到所述多個拍攝位置中的其他位置；基于在所述多個檢測面上檢測到的、透過所述檢查對象區(qū)域的X射線的強度分布的數(shù) 據(jù)，來重建所述檢查對象區(qū)域的像數(shù)據(jù)的步驟(S112)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8記載的X射線檢查方法，其特征在于，重建所述像數(shù)據(jù)的步驟與所述 移動的步驟及所述并行地執(zhí)行的步驟，相并行地執(zhí)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8記載的X射線檢查方法，其特征在于，在獨立地移動的所述步驟中， 使多個所述X射線檢測器沿著規(guī)定的單軸方向獨立地移動。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項記載的X射線檢查方法，其特征在于，多個所述X射線檢測器的所述檢測面分別為矩形形狀；在所述X射線檢測器移動時，使多個所述X射線檢測器自轉(zhuǎn)，使得多個所述X射線檢測 器的所述檢測面的一端在各所述拍攝位置與朝向所述X射線輸出單元的方向相交。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9記載的X射線檢查方法，其特征在于，重建所述像數(shù)據(jù)的步驟 通過迭代方法來重建所述檢查對象區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9記載的X射線檢查方法，其特征在于，重建所述像數(shù)據(jù)的步驟 通過解析方法來重建所述檢查對象區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
X射線檢查裝置(100)具有輸出X射線的掃描型X射線源(10)、安裝多個X射線檢測器(23)并能獨立驅(qū)動多個X射線檢測器(23)的X射線檢測器驅(qū)動部(22)、控制來自X射線檢測器驅(qū)動部(22)及X射線檢測器(23)的圖像數(shù)據(jù)的取得的圖像取得控制機構(gòu)(30)。掃描型X射線源(10)對各X射線檢測器(23)，使X射線透過檢查對象(20)的多個規(guī)定檢查區(qū)域入射到各X射線檢測器(23)，使X射線源的X射線焦點位置移動到設(shè)定的各放射X射線的起點位置放射X射線。并行交替執(zhí)行X射線檢測器(23)的拍攝和未進行拍攝的其他X射線檢測器(23)向拍攝位置的移動。圖像控制取得機構(gòu)(30)取得X射線檢測器(23)檢測的圖像數(shù)據(jù)，運算部(70)基于該圖像數(shù)據(jù)進行檢查區(qū)域的圖像重建。
文檔編號G01N23/04GK102150036SQ20098013551
公開日2011年8月10日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者加藤訓(xùn)之, 杉田信治, 松波剛, 益田真之 申請人:歐姆龍株式會社