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特開2024-108688X線透過検査装置及びX線透過検査方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024108688
(43)【公開日】2024-08-13
(54)【発明の名称】X線透過検査装置及びX線透過検査方法
(51)【国際特許分類】
   G01N 23/18 20180101AFI20240805BHJP
   G01N 23/04 20180101ALI20240805BHJP
【FI】
G01N23/18
G01N23/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023013184
(22)【出願日】2023-01-31
(71)【出願人】
【識別番号】503460323
【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクサイエンス
(74)【代理人】
【識別番号】100120396
【弁理士】
【氏名又は名称】杉浦 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】松原 哲
【テーマコード(参考)】
2G001
【Fターム(参考)】
2G001AA01
2G001BA11
2G001CA01
2G001GA01
2G001GA13
2G001JA02
2G001JA06
2G001KA03
2G001KA04
2G001KA05
(57)【要約】
【課題】照射角度の差異が大きな透過像が得られ、異物位置の奥行きを高い精度で得ることができるX線透過検査装置及びX線透過検査方法を提供すること。
【解決手段】X線源2と、透過X線を検出するX線センサ3と、X線源及びX線センサに対して試料Sを相対的に移動させる移動機構4と、検出した透過X線に基づいて試料中の厚さ方向における異物の高さ位置を算出する演算部5とを備え、X線源が、試料の厚さ方向及び試料の搬送方向に対して斜め方向にX線を照射し、移動機構が、試料を第1搬送方向d1に移動可能であると共に、試料を第1搬送方向と逆方向の第2搬送方向d2に移動可能であり、試料を第1搬送方向に移動させる際の試料に対するX線の照射角度と、試料を第2搬送方向に移動させる際の試料に対するX線の照射角度とを、X線源及びX線センサと試料とを相対的に移動させて変更可能である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料に対してX線を照射するX線源と、
前記試料に対して前記X線源と反対側に設置され前記X線が前記試料を透過した際の透過X線を検出するX線センサと、
前記X線源及び前記X線センサに対して前記試料を相対的に移動させる移動機構と、
前記X線センサで検出した前記透過X線に基づいて前記試料中の厚さ方向における異物の高さ位置を算出する演算部とを備え、
前記X線源が、前記試料の厚さ方向及び前記試料の搬送方向に対して斜め方向にX線を照射し、
前記移動機構が、前記試料を前記厚さ方向に対して直交する第1搬送方向に移動可能であると共に、前記試料を前記第1搬送方向と逆方向の第2搬送方向に移動可能であり、前記試料を前記第1搬送方向に移動させる際の前記試料に対するX線の照射角度と、前記試料を前記第2搬送方向に移動させる際の前記試料に対するX線の照射角度とを、前記X線源及び前記X線センサと前記試料とを相対的に移動させて変更可能であることを特徴とするX線透過検査装置。
【請求項2】
請求項1に記載のX線透過検査装置において、
前記演算部が、前記試料を前記第1搬送方向に移動させた際に検出したX線透過像と、前記試料を前記第2搬送方向に移動させた際に検出したX線透過像とのずれ量から前記異物の高さ位置を算出することを特徴とするX線透過検査装置。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のX線透過検査装置において、
前記X線センサが、TDIセンサであることを特徴とするX線透過検査装置。
【請求項4】
請求項1又は2に記載のX線透過検査装置において、
前記移動機構が、少なくとも前記X線源を移動させてX線の前記照射角度を変更可能であることを特徴とするX線透過検査装置。
【請求項5】
請求項1又は2に記載のX線透過検査装置において、
前記移動機構が、前記試料を検査幅方向に沿った回転軸又は前記搬送方向に沿った回転軸に対して180°回転可能であることを特徴とするX線透過検査装置。
【請求項6】
請求項1に記載のX線透過検査装置において、
前記移動機構又は前記試料の表面に設置された基準片を備え、
前記演算部が、前記異物の高さ位置を前記基準片の高さ位置と比較して算出することを特徴とするX線透過検査装置。
【請求項7】
請求項1に記載のX線透過検査装置を用いたX線透過検査方法であって、
前記試料を前記第1搬送方向に移動させる第1移動ステップと、
前記第1移動ステップ中に前記X線センサで検出した前記透過X線に基づいて前記試料中の異物が検出された前記第1搬送方向の位置を第1通過点として検出する第1通過点検出ステップと、
前記試料を前記第2搬送方向に移動させる第2移動ステップと、
前記第2移動ステップ中に前記X線センサで検出した前記透過X線に基づいて前記試料中の異物が検出された前記第2搬送方向の位置を第2通過点として検出する第2通過点検出ステップと、
前記第1通過点と前記第2通過点と前記第1搬送方向に移動した際の前記照射角度と前記第2搬送方向に移動した際の前記照射角度とに基づいて前記試料中の異物の高さ位置を算出する演算ステップとを有していることを特徴とするX線透過検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、試料中の金属異物等を検出可能なX線透過検査装置及びX線透過検査方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ニッケル水素系バッテリーよりもエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池は、非水電解質二次電池の一種で、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担い、かつ金属リチウムを電池内に含まない二次電池であり、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話機含め自動車,ハイブリッド車又は電気自動車等のバッテリーとして採用されている。
一般に、試料中の金属異物等を検出するために、試料にX線を照射して取得したX線透過像により検査を行うX線透過検査が用いられており、例えば上記リチウムイオン二次電池の材料中の異物検査にもX線透過検査が用いられている。
【0003】
従来、例えば特許文献1に記載されているように、異物混入の有無を透過X線像によって検出する異物検出方法が提案されている。
また、特許文献2のように複数のX線センサを用いて試料からの透過X線から複数の画像を得て、この複数の画像のずれ量を用いてX線源から試料の検査対象までの距離、つまり奥行き情報を得ることができる画像処理装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第5813923号公報
【特許文献2】特開平5-34131号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来の特許文献2に記載の装置では、複数のX線センサを用いているが、X線センサの間隔が狭く照射角度の変化が微小であるため、透過像間での試料中の異物のずれ量が小さくなってしまい、異物位置の奥行きの推定精度が低いという課題があった。
【0006】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、照射角度の差異が大きな透過像が得られ、異物位置の奥行きを高い精度で得ることができるX線透過検査装置及びX線透過検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係るX線透過検査装置は、試料に対してX線を照射するX線源と、前記試料に対して前記X線源と反対側に設置され前記X線が前記試料を透過した際の透過X線を検出するX線センサと、前記X線源及び前記X線センサに対して前記試料を相対的に移動させる移動機構と、前記X線センサで検出した前記透過X線に基づいて前記試料中の厚さ方向における異物の高さ位置を算出する演算部とを備え、前記X線源が、前記試料の厚さ方向及び前記試料の搬送方向に対して斜め方向にX線を照射し、前記移動機構が、前記試料を前記厚さ方向に対して直交する第1搬送方向に移動可能であると共に、前記試料を前記第1搬送方向と逆方向の第2搬送方向に移動可能であり、前記試料を前記第1搬送方向に移動させる際の前記試料に対するX線の照射角度と、前記試料を前記第2搬送方向に移動させる際の前記試料に対するX線の照射角度とを、前記X線源及び前記X線センサと前記試料とを相対的に移動させて変更可能であることを特徴とする。
【0008】
このX線透過検査装置では、移動機構が、試料を第1搬送方向に移動させる際の試料に対するX線の照射角度と、試料を第2搬送方向に移動させる際の試料に対するX線の照射角度とを、X線源及びX線センサと試料とを相対的に移動させて変更可能であるので、X線の照射角度の差異が大きな透過像が得られる。したがって、異なる角度で照射されたX線による異なる透過像間で、試料中の異物のずれ量が異物の奥行き(厚さ方向の高さ位置)の位置で大きくなることで、異物位置の奥行きを高い精度で推定することが可能になる。
【0009】
第2の発明に係るX線透過検査装置は、第1の発明において、前記演算部が、前記試料を前記第1搬送方向に移動させた際に検出したX線透過像と、前記試料を前記第2搬送方向に移動させた際に検出したX線透過像とのずれ量から前記異物の高さ位置を算出することを特徴とする。
【0010】
第3の発明に係るX線透過検査装置は、第1又は第2の発明において、前記X線センサが、TDIセンサであることを特徴とする。
【0011】
第4の発明に係るX線透過検査装置は、第1又は第2の発明において、前記移動機構が、少なくとも前記X線源を移動させてX線の前記照射角度を変更可能であることを特徴とする。
すなわち、このX線透過検査装置では、移動機構が、少なくともX線源を移動させてX線の照射角度を変更可能であるので、試料を第1搬送方向に移動させる際と、第2搬送方向に移動させる際とで、X線源を移動させ、試料に対するX線の照射角度を容易にかつ大きく変更することができる。
【0012】
第5の発明に係るX線透過検査装置は、第1又は第2の発明において、前記移動機構が、前記試料を検査幅方向に沿った回転軸又は前記搬送方向に沿った回転軸に対して180°回転可能であることを特徴とする。
すなわち、このX線透過検査装置では、移動機構が、試料を検査幅方向に沿った回転軸又は前記搬送方向に沿った回転軸に対して180°回転可能であるので、試料を第1搬送方向に移動させる際と、第2搬送方向に移動させる際とで、試料を180°回転させ、X線源を移動させずに、試料に対するX線の照射角度を容易に変更することができる。
なお、試料を検査幅方向に沿った回転軸又は搬送方向に沿った回転軸に対して180°回転させると、試料が裏返しになり、試料に対するX線の照射角度も正負が逆になる。
【0013】
第6の発明に係るX線透過検査装置は、第1の発明において、前記移動機構又は前記試料の表面に設置された基準片を備え、前記演算部が、前記異物の高さ位置を前記基準片の高さ位置と比較して算出することを特徴とする。
すなわち、このX線透過検査装置では、演算部が、異物の高さ位置を基準片の高さ位置と比較して算出するので、異物までの距離の基準が取れない場合や、試料の撓みが大きい場合など、検出した移動機構表面又は試料表面の基準片と比較することで、異物の移動機構表面又は試料表面からの深さ位置(高さ位置)を得ることができる。
【0014】
第7の発明に係るX線透過検査方法は、第1の発明のX線透過検査装置を用いたX線透過検査方法であって、前記試料を前記第1搬送方向に移動させる第1移動ステップと、前記第1移動ステップ中に前記X線センサで検出した前記透過X線に基づいて前記試料中の異物が検出された前記第1搬送方向の位置を第1通過点として検出する第1通過点検出ステップと、前記試料を前記第2搬送方向に移動させる第2移動ステップと、前記第2移動ステップ中に前記X線センサで検出した前記透過X線に基づいて前記試料中の異物が検出された前記第2搬送方向の位置を第2通過点として検出する第2通過点検出ステップと、前記第1通過点と前記第2通過点と前記第1搬送方向に移動した際の前記照射角度と前記第2搬送方向に移動した際の前記照射角度とに基づいて前記試料中の異物の高さ位置を算出する演算ステップとを有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るX線透過検査装置及びX線透過検査方法によれば、移動機構が、試料を第1搬送方向に移動させる際の試料に対するX線の照射角度と、試料を第2搬送方向に移動させる際の試料に対するX線の照射角度とを、X線源及びX線センサと試料とを相対的に移動させて変更可能であるので、X線の照射角度の差異が大きな透過像が得られ、試料中の異物のずれ量が異物の奥行き(厚さ方向の高さ位置)の位置で大きくなり、異物位置の奥行きを高い精度で推定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明に係るX線透過検査装置及びX線透過検査方法の第1実施形態において、検査方法を工程順に示す概略的な全体構成図である。
図2】第1実施形態において、往路((a)第1搬送方向)と復路((b)第2搬送方向)とにおける装置構成とX線透過像との関係を示す図である。
図3】第1実施形態において、高さ方向の異物位置を求める計算方法を説明するための模式図である。
図4】第1実施形態において、試料に撓みがある場合の基準片と異物との高さ位置を示す模式図である。
図5】第1実施形態において、異物の3次元形状を検出する際の異物の高さ位置を示す模式図である。
図6】第1実施形態において、異物の3次元形状を検出する際の1スキャン目の画像例(a)と、2スキャン目の画像例(b)とを示す模式図である。
図7】本発明に係るX線透過検査装置及びX線透過検査方法の第2実施形態において、検査方法を工程順に示す概略的な全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明に係るX線透過検査装置及びX線透過検査方法の第1実施形態を、図1から図6を参照しながら説明する。
【0018】
本実施形態のX線透過検査装置1は、図1に示すように、試料Sに対してX線(一次X線)を照射するX線源2と、試料Sに対してX線源2と反対側に設置されX線が試料Sを透過した際の透過X線を検出するX線センサ3と、X線源2及びX線センサ3に対して試料Sを相対的に移動させる移動機構4と、X線センサ3で検出した透過X線に基づいて試料S中の厚さ方向における異物の高さ位置を算出する演算部5とを備えている。
【0019】
上記X線源2は、試料Sの厚さ方向及び試料Sの搬送方向d1,d2(試料Sの厚さ方向に直交する方向)に対して斜め方向にX線を照射するように配置されている。
上記移動機構4は、試料Sを厚さ方向に対して直交する第1搬送方向d1に移動可能であると共に、試料Sを第1搬送方向d1と逆方向の第2搬送方向d2に移動可能であり、図3に示すように、試料Sを第1搬送方向d1に移動させる際の試料Sに対するX線の照射角度θ1と、試料Sを第2搬送方向d2に移動させる際の試料Sに対するX線の照射角度θ2とを、X線源2及びX線センサ3と試料Sとを相対的に移動させて変更可能である。
【0020】
上記演算部5は、試料Sを第1搬送方向d1に移動させた際に検出したX線透過像と、試料Sを第2搬送方向d2に移動させた際に検出したX線透過像とのずれ量から異物の高さ位置を算出する機能を有している。
【0021】
本実施形態では、移動機構4が、少なくともX線源2を移動させてX線の照射角度を変更可能である。
すなわち、移動機構4により、図1の(a)に示すように、下方のX線源2から正面視左側に傾斜させたX線を上方のX線センサ3に向けて照射するようにX線源2とX線センサ3を配置し、図1の(b)に示すように、この状態で第1搬送方向d1に試料Sを移動させて斜めに照射されたX線の中を通過させる。
【0022】
次に、移動機構4により、図1の(c)に示すように、モータ等でX線源2を正面視左側へと移動させると共にX線センサ3を正面視右側に移動させ、下方のX線源2から正面視右側に傾斜させたX線を上方のX線センサ3に向けて照射するようにX線源2とX線センサ3を配置する。この状態で第1搬送方向d1とは逆方向の第2搬送方向d2に試料Sを移動させて第1搬送方向d1の場合とは逆方向に斜めに照射されたX線の中を通過させる。このように、移動機構4は、試料Sを往復搬送する機構と、X線源2とX線センサ3とを相対的に移動させる機構とを備えている。
【0023】
なお、第2搬送方向d2の場合、上記ではX線源2とX線センサ3との両方を移動させたが、X線源2だけを移動させて第1搬送方向d1の場合とは異なる斜め方向にX線を照射可能に配置しても構わない。
また、第1搬送方向d1(往路)の場合のX線と、第2搬送方向d2(復路)の場合のX線とが交差するように設定されている。
なお、第1搬送方向d1(往路)の場合のX線と、第2搬送方向d2(復路)の場合のX線とが交差しなくても、往復の検査位置は検査幅方向Xの位置が同一であれば、搬送方向にズレていてもよい。
【0024】
また、本実施形態のX線透過検査装置1は、X線源2,X線センサ3,移動機構4及び演算部5を制御する制御部CTを備えている。
なお、本実施形態では、試料Sの搬送方向をY、高さ方向(厚さ方向)をZ、検査幅方向をXとしている。
【0025】
上記試料Sは、例えば帯状に形成されたリチウムイオンバッテリー用の材料や医薬品系に用いられる材料である。
上記X線源2は、X線を照射可能なX線管球であって、管球内のフィラメント(陰極)から発生した熱電子がフィラメント(陰極)とターゲット(陽極)との間に印加された電圧により加速されターゲットのW(タングステン)、Mo(モリブデン)、Cr(クロム)などに衝突して発生したX線Xをベリリウム箔などの窓から出射するものである。
なお、本実施形態のX線透過検査装置1は、X線源2からのX線の拡がりを制限するコリメータや、X線を平行X線に変換するポリキャピラリ等を備えてもよい。
【0026】
上記X線センサ3は、試料Sが移動する搬送方向d1,d2に対して垂直方向(検査幅方向X)に延在した、例えばTDI(Time Delay Integration)センサ等のラインセンサである。
TDIセンサは、対応するX線源に対向した面に複数のセル(センサ素子)を配置したものであって、検出面に配された蛍光体と、蛍光体下に複数の光ファイバを二次元的に縦横に複数列並べて配したFOP(ファイバオプティクスプレート)と、FOPの下に配されたSi受光素子とを備え、ラインセンサを複数列並べたような構成を有している。
X線センサ3では、例えば、試料Sの送り方向に200~1000段の単位ラインセンサが並んでTDIセンサが構成されている。
【0027】
上記制御部CTは、X線源2,X線センサ3,移動機構4及び演算部5等に接続され、これらを制御するCPU等で構成されたコンピュータである。
この制御部CTは、TDIセンサであるX線センサ3の電荷転送の方向及び速度を、試料Sの移動方向及び速度に合わせると共に、受光面の検出領域においてX線センサ3が受光したX線の輝度値を積算する機能を有している。
なお、制御部CTは、演算部5を含んでいても構わない。
【0028】
上記移動機構4は、X線センサ3に対して、例えばシート状の試料Sの延在方向に相対的に移動可能なモータ等である。上記移動機構4は、例えば帯状の試料Sをロール・to・ロール方式で延在方向に移動させる少なくとも一対のローラ4a等を備えている。
上記演算部5は、検出された透過X線の強度の分布を示す透過像からコントラスト像を得る機能を有している。
【0029】
本実施形態のX線透過検査装置1を用いたX線透過検査方法は、図1から図3に示すように、試料Sを第1搬送方向d1に移動させる第1移動ステップと、第1移動ステップ中にX線センサ3で検出した透過X線に基づいて試料S中の異物が検出された第1搬送方向d1の位置を第1通過点A1として検出する第1通過点検出ステップと、試料Sを第2搬送方向d2に移動させる第2移動ステップと、第2移動ステップ中にX線センサ3で検出した透過X線に基づいて試料S中の異物が検出された第2搬送方向d2の位置を第2通過点A2として検出する第2通過点検出ステップと、第1通過点A1と第2通過点A2と第1搬送方向d1に移動した際の照射角度θ1と第2搬送方向に移動した際の照射角度θ2とに基づいて試料S中の異物の高さ位置を算出する演算ステップとを有している。
【0030】
上記X線透過検査方法を、試料Sの表面側(X線センサ3側)にある異物Aと、試料Sの裏面側(X線源2側)にある異物Bとを例にして以下で説明する。
【0031】
まず、上記移動ステップにおいて、試料Sが第1搬送方向d1の撮像開始位置(検出開始位置)に到達すると、透過像の出力が開始される。この出力された透過像において、第1搬送方向d1の先頭を撮像開始(基準点)とする。
上記第1通過点検出ステップ及び第2通過点検出ステップにおいて、図2に示すように、試料Sが第1搬送方向d1に移動する往路で、異物AがX線源2とX線センサ3との光軸を通過する位置を第1通過点A1とし、試料Sが第2搬送方向d2に移動する復路で、X線源2とX線センサ3との光軸を通過する位置を第2通過点A2とする。
また、試料Sが第1搬送方向d1に移動する往路で、異物BがX線源2とX線センサ3との光軸を通過する位置を第1通過点B1とし、試料Sが第2搬送方向d2に移動する復路で、X線源2とX線センサ3との光軸を通過する位置を第2通過点B2とする。
【0032】
なお、異物Aから通過点A1までの距離をYA1、通過点A2までの距離をYA2とし、異物Bから通過点B1までの距離をYB1、通過点B2までの距離をYB2とする。
異物から撮像開始までの距離は、第1搬送方向d1の場合(往路)と第2搬送方向d2の場合(復路)とのいずれでもX線センサ3側の表面に位置する異物AよりもX線源2側の表面に位置する異物Bの方が長い(YA1<YB1、YA2<YB2)。
このように、異物が混入している試料Sの厚み方向の高さ位置に応じて、異物がX線の光軸を通過するタイミングが変化するため、撮像開始などの透過像のある基準点から異物までの距離の差から、異物が混入している試料Sの厚み方向の高さ位置を見積もることができる。
【0033】
すなわち、上記演算ステップにおいて、X線センサ3の透過像に基づいて、ある基準点から異物A,Bまでの距離の差から異物A,Bが混入している高さを見積もる際の計算を、図3を用いて説明する。なお、この計算は演算部5により行われる。
撮像開始位置は、試料Sの検査領域が透過像として出力されるように、任意に設定するタイミングに基づき、画像出力が開始される位置である。
【0034】
X線源2から異物までの距離は、以下のように設定することで計算することができる。
なお、以下、第1搬送方向d1に移動する場合を往路とし、第2搬送方向d2に移動する場合を復路とする。
往路の際のX線源2からX線センサ3へのX線の照射角度:θ1
復路の際のX線源2からX線センサ3へのX線の照射角度:θ2
往路の際のX線センサ3から異物Aまでの高さ方向の距離:ZA1
復路の際のX線センサ3から異物Aまでの高さ方向の距離:ZA2
ここで、ZA1=ZA2=ZAとする。
往路の際の異物AからX線センサ3の撮像開始までの搬送方向の距離:LA1
復路の際の異物AからX線センサ3の撮像開始までの搬送方向の距離:LA2
往路の際の異物AからX線センサ3の撮像開始までの搬送方向の距離:YA1
復路の際の異物AからX線センサ3の撮像開始までの搬送方向の距離:YA2
YA1=ZA・tanθ1+LA1
YA2=ZA・tanθ2+LA2
よって
YA1+YA2=(tanθ1+tanθ2)ZA+(LA1+LA2)・・・式1
ZAに比例してYA1+YA2が増加する。
そのため、YA1+YA2をX線透過像から求めることで、X線源2から異物A,Bまでの距離を算出することができる。
【0035】
なお、|θ1|=|θ2|の場合、照射角度が大きいほど、高さ位置の推定精度が向上する。
例えば、解像度を10μmとして、|θ1|=|θ2|=45°(θ1=-45°、θ2=45°)の時、高さ位置の推定精度は±10μmであるのに対して、|θ1|=|θ2|=30°(θ1=-30°、θ2=30°)の時、高さ位置の推定精度は±17.3μmとなる。
なお、特許文献2の技術では、照射角度の変化が微小であるため、高さ位置の推定精度が低い。
【0036】
上記式1を変形したものが次の式であり、高さ位置の推定精度は照射角度が小さくなるほど悪くなる。
【数1】
距離YA1と距離YA2との精度がそれぞれ±1pixelであるとすると、YA1+YA2は最大±2pixelの誤差含む。
解像度を10μmとすると、最大誤差は±20μmとなる。
誤差も含めて式で表すと、次の式となる。
【数2】
【0037】
例えば、|θ1|=|θ2|=45°の場合の誤差計算は、次のように算出される。
【数3】
例えば、|θ1|=|θ2|=30°の場合の誤差計算は、次のように算出される。
【数4】
【0038】
なお、特許文献2では微小角度としか記載がない為、想定している角度はわからないが、仮に|θ1|=|θ2|=1°として、同様の条件で高さ位置の推定精度誤差を計算すると、±573μmとなる。
【0039】
次に、透過像で異物までの距離の基準が取れない場合や、試料Sの撓みが大きい場合は、図4に示すように、試料S表面に基準片9を置くことで試料S表面からの異物Cの深さ位置を推定することができる。
すなわち、撮像開始位置が安定せず、撮像開始位置を異物までの距離の基準できない、かつ、試料Sの端など透過像から基準となる特徴点を決定できない場合や、試料Sが撓み、X線センサ3と試料S表面との距離が一定ではない場合でも、異物の深さ位置を推定することができる。
【0040】
本実施形態のX線透過検査装置1では、試料Sが撓んでいる場合、図5に示すように、試料Sの表面に設置された基準片9を備えることで、演算部5が、異物Cの高さ位置を基準片9の高さ位置と比較して算出することができる。
第1搬送方向d1(往路)における配置のX線源2A及びX線センサ3Aと、第2搬送方向d2(復路)における配置のX線源2B及びX線センサ3Bとで、例えば、X線センサ3Aから金属等の基準片9(試料S表面)までの距離:Za、X線センサ3Aから異物Cまでの距離:Zcとした場合、基準片9(試料S表面)から異物Cまでの距離が、Za-Zcとなる。
なお、移動機構4の構成部材の試料Sに近い表面に、基準片9を設置しても構わない。
【0041】
次に、本実施形態のX線透過検査装置1では、図5及び図6に示すように、複数の2次元画像から算出された異物サイズや形状の情報を統合することで、異物D,Eの3次元形状の推定精度が向上する。
すなわち、例えば、図5に示すように、試料S中に異物D,Eがあり、試料Sの表面(X線センサ側)に基準片9を設置した場合、往路(1スキャン目)のX線X1で検出した透過像が図6の(a)となり、復路(2スキャン目)のX線X2で検出した透過像が図6の(b)となる。
したがって、複数の2次元画像(往路の透過像と復路の透過像とから異物D,Eの異物サイズや形状の情報を得ることも可能になる。
【0042】
このように本実施形態のX線透過検査装置1では、移動機構4が、試料Sを第1搬送方向d1に移動させる際の試料Sに対するX線の照射角度と、試料Sを第2搬送方向d2に移動させる際の試料Sに対するX線の照射角度とを、X線源2及びX線センサ3と試料Sとを相対的に移動させて変更可能であるので、X線の照射角度θ1,θ2の差異が大きな透過像が得られる。したがって、異なる角度θ1,θ2で照射されたX線による異なる透過像間で、試料S中の異物のずれ量が異物の奥行き(厚さ方向の高さ位置)の位置で大きくなることで、異物位置の奥行きを高い精度で推定することが可能になる。
【0043】
また、移動機構4が、少なくともX線源2を移動させてX線の照射角度を変更可能であるので、試料Sを第1搬送方向d1に移動させる際と、第2搬送方向d2に移動させる際とで、X線源2を移動させ、試料Sに対するX線の照射角度を容易にかつ大きく変更することができる。
さらに、演算部5が、異物の高さ位置を基準片9の高さ位置と比較して算出するので、異物までの距離の基準が取れない場合や、試料Sの撓みが大きい場合など、検出した試料S表面の基準片9と比較することで、異物の試料表面からの深さ位置(高さ位置)を得ることができる。
【0044】
次に、本発明に係るX線透過検査装置及びX線透過検査方法の第2実施形態について、図7を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0045】
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、移動機構4が、X線源2とX線センサ3とを移動させてX線の照射角度を変更可能であるのに対し、第2実施形態のX線透過検査装置21では、図7に示すように、移動機構24が、試料Sを検査幅方向に沿った回転軸R1又は前記搬送方向d1,d2に沿った回転軸R2に対して180°回転可能である回転機構24aを備えている点である。
【0046】
第2実施形態では、移動機構24により、図7の(a)に示すように、X線源2からX線をX線センサ3に向けて照射し、第1搬送方向d1(往路)に試料Sを移動させて斜めに照射されたX線の中を通過させ、透過像を検出する。
次に、移動機構24により、図7の(b)に示すように、回転機構24aにより、試料Sを検査幅方向に沿った回転軸R1又は前記搬送方向d1,d2に沿った回転軸R2に対してモータ等で180°回転させる。
【0047】
試料Sを回転させた後、図7の(c)に示すように、第2搬送方向d2(復路)に試料Sを移動させ、再び斜めに照射されたX線の中を通過させ、透過像を検出する。なお、第2実施形態では、試料Sを回転させるが、X線源2及びX線センサ3の配置は変更しない。
この試料Sの回転前後(第1搬送方向d1及び第2搬送方向d2)で得た透過像に基づいて、第1実施形態と同様に演算部5によって異物の高さ位置を算出する。
すなわち、試料Sを検査幅方向に沿った回転軸R1又は搬送方向に沿った回転軸R2に対して180°回転させると、試料Sが裏返しになり、試料Sに対するX線の照射角度も正負が逆になる。
【0048】
このように第2実施形態のX線透過検査装置21では、移動機構24が、試料Sを検査幅方向に沿った回転軸R1又は前記搬送方向d1,d2に沿った回転軸R2に対して180°回転可能であるので、試料Sを第1搬送方向d1に移動させる際と、第2搬送方向d2に移動させる際とで、試料Sを180°回転させ、X線源2を移動させずに、試料Sに対するX線の照射角度を容易に変更することができる。
【0049】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【0050】
1,21…X線透過検査装置、2,2A,2B…X線源、3,3A,3B…X線センサ、4,24…移動機構、5…演算部、9…基準片、A,B,C,D,E…異物、S…試料
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7