KR100188712B1 - 단층 영상장치 및 이를 이용한 단층영상 획득방법 - Google Patents

단층 영상장치 및 이를 이용한 단층영상 획득방법 Download PDF

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Abstract

대상물체와 검출기가 동기회전되는 단층영상장치에 관하여 개시한다. 본 발명은 고정된 X선원과, 상기 X선원에서 발생된 X선이 조사되는 대상물체를 올려놓는 회전 테이블과, 상기 대상물체를 통과한 X선을 가시광선으로 변경시켜 주는 영상증배관과, 상기 영상증배관을 통과한 가시광선을 검출하여 아날로그 영상신호를 출력하는 검출기와, 상기 아날로그 영상 신호를 획득하여 저장하고 디지털 영상신호로 변환시키는 프레임 그레버와, 상기 프레임 그레버에 의해 획득된 디지털 영상신호를 처리하는 영상처리부와, 상기 영상처리부에서 처리된 디지털 영상신호가 입력되어 제어신호를 발생하고 상기 X선원을 조절하는 시스템 제어부와, 상기 시스템 제어부로부터 발생된 제어신호에 따라 대상물체와 검출기를 동기회전시키는 모타제어부와, 상기 영상처리부에서 처리된 영상신호를 출력하는 출력부를 포함한다. 본 발명의 단층영상장치는 대상물체와 검출기가 동기회전하기 때문에 X선원의 경사각을 충분히 크게 할 수 있고, 이에 따라 단층영상의 정밀도를 높일 수 있다.

Description

단층 영상장치 및 이를 이용한 단층 영상 획득방법
본 발명은 단층영상장치 및 이를 이용한 단층영상 획득방법에 관한 것으로, 특히 X선원을 고정하고 대상 물체와 검출기를 동기회전시킴으로써 단층 영상을 얻는 단층 영상장치 및 이를 이용한 단층영상 획득방법에 관한 것이다.
단층영상장치는 여러 분야에서 이용되고 있으며, 특히 전자분야에서는 전자 회로기판 상의 납땜부 검사 등에 많이 이용된다. 현재까지 X선 단층 영상에 의한 납땜부 검사방법은 크게 두가지로 나눌 수 있다.
하나는 X선원과 검출기를 동기 회전시켜 하나의 영상으로 단층을 얻는 라미노그래피(Laminography)방식이고, 다른 하나는 X선원을 회전시키면서 여러개의 영상을 받아 컴퓨터에서 영상의 평균값을 얻는 디지털 토모신세시스(Digital Tomosynthesis)방식이다. 여기서, 종래기술로서 라미노그래피방식을 채용한 단층영상장치의 원리를 설명한다.
제1도는 종래의 라미노그래피 방식을 이용한 단층영상장치의 원리를 설명하기위한 도면이다.
제1도에서, 대상물체(1), 예컨대 회로기판이 X선원(2)과 검출기(3)의 중간에 놓여져 있다. 공통축(4)에 대하여 동기된 X선원(2)과 검출기(3)를 이용하여, 대상 물체에 X선 빔을 조사하여 대상물체(1) 내의 단면(6)을 검출기(3)에 형성시킨다. 특히, 단면(6)은 X선 광원(2)과 검출기(3)의 회전에 의해 한정된 평면 (8 및 9)와 실질적으로 평행하다.
상술한 종래의 라미노그래피 방식을 이용한 단층영상장치는 X선원을 전자적으로 회전시키기 위하여 X선 빔만을 회전시켜 주는 X선관을 탑재하여야 한다. 이 X선관은 대단히 고가인 데다, 빔의 경사각을 30도이상 크게 할 수 없어 단층영상의 정밀도가 낮은 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하여 정밀도가 높은 단층영상을 얻을 수 있는 단층영상장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 단층 영상장치를 이용한 단층영상 획득방법을 제공하는데 있다.
제1도는 종래의 라미노그래피 방식을 이용한 단층영상장치의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
제2도는 본 발명의 단층영상장치의 단층영상 획득 원리를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.
제3도는 본 발명의 단층영상장치의 구성도이다.
제4도는 본 발명에 의한 단층영상 획득방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
제5도의 (a), 제5도의 (b) 및 제5도의 (c)는 본 발명의 단층영상장치에 의하여 얻어진 단층영상의 일예를 도시한 도면이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 고정된 X선원과, 상기 X선원에서 발생된 X선이 조사되는 대상물체를 올려놓는 회전 테이블과, 상기 대상물체를 통과한 X선을 가시광선으로 변경시켜 주는 영상증배관과, 상기 영상증배관을 통과한 가시광선을 검출하여 아날로그 영상신호를 출력하는 검출기와, 상기 아날로그 영상 신호를 획득하여 저장하고 디지털 영상신호로 변환시키는 프레임 그레버와, 상기 프레임 그레버에 의해 획득된 디지털 영상신호를 처리하는 영상처리부와, 상기 영상처리부에서 처리된 디지털 영상신호가 입력되어 제어신호를 발생하고 상기 X선원을 조절하는 시스템 제어부와, 상기 시스템 제어부로부터 발생된 제어신호에 따라 대상물체와 검출기를 동기회전시키는 모타제어부와, 상기 영상처리부에서 처리된 영상신호를 출력하는 출력부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단층 영상장치를 제공한다.
상기 아날로그 영상 신호의 노이즈를 제거하기 위하여 상기 검출기에 노이즈 필터가 연결되어 있을 수 있으며, 상기 검출기는 CCD(charge coupled device)와 슬립링으로 구성된다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 X선원과 영상을 얻고자 하는 대상물체 단면의 회전중심점, 그리고 검출기의 회전중심점을 일치시키는 단계와, 일치된 회전 중심을 유지하면서 대상물체와 검출기를 동기회전시키면서 임의의 사이클로 영상들을 획득하는 단계와, 상기 획득된 영상들의 왜곡을 보정하는 단계와, 상기 왜곡이 보정된 영상들을 합성하여 하나의 단층영상을 획득하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단층영상 획득방법에 제공한다.
본 발명의 단층영상장치는 대상물체와 검출기가 동기회전하기 때문에 X선원의 경사각을 충분히 크게 할 수 있고, 이에 따라 단층영상의 정밀도를 높일 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
제2도는 본 발명의 단층영상장치의 단층영상 획득 원리를 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.
제2도에서, X선원(10)은 고정시켜 놓고 대상물체(12)와 검출부(14)를 동기회전시키면서, 상기 대상물체(12) 및 검출부(14)가 1회전하는 동안에 1/4 사이클 마다 하나의 영상을 얻어 전체적으로 4개의 단층 영상들(16a,16b,16c,16d)을 얻는다. 이렇게 얻어진 4개의 단층영상(16a,16b,16c,16d)을 합성하면 단층영상(18)을 얻게 된다.
여기서, 상술한 4개의 영상으로부터 단층영상을 얻는 이유를 구체적으로 설명한다. 상술한 바와 같이 대상물체(12)와 검출기(14)가 동기회전하기 때문에 촛점평면(20)상에 있는 글자A,B,C는 항상 검출기의 동일한 위치에 단층영상이 맺히지만, 다른 평면상의 글자 D는 회전함에 따라 각각 맺히는 위치가 달라지기 때문이다. 따라서, 4개의 단층영상을 합성하게 되면, 촛점 평면상의 글자 A,B,C에 대하여 다른 평면(22)상의 글자 D는 상대적으로 강도가 현저히 작아져 사라지게 되므로 강도가 높아진 A, B, C에 대한 단층영상(18)을 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 단층영상장치에서 경사각 θ가 클수록 촛점평면(20)과 다른 평면(22)과의 분리가 커지게 되어 단층영상의 정밀도가 증가하게 된다.
제3도는 본 발명의 단층영상장치의 구성도이다.
제3도에서, 본 발명의 단층영상장치는 X선을 조사할 수 있는 고정된 X선원 (31)과 상기 X선원(31)에서 발생된 X선이 조사되는 대상물체(33) 올려놓는 회전테이블(36)과, 상기 대상물체(33)를 통과한 X선을 가시광선으로 변경시켜 주는 영상 증배관(35)과, 상기 영상증배관(35)을 통과한 가시광선을 검출하여 아날로그 영상신호를 출력하는 검출기(37)와, 상기 검출기(37)를 통한 아날로그 영상 신호의 노이즈를 제거하는 노이즈필터(39)와, 상기 노이즈가 제거된 아날로그 영상 신호를 획득하여 저장하고 디지털 영상신호로 변환시키는 프레임 그레버(41)와, 상기 프레임 그레버(41)에 의해 획득된 디지털 영상신호를 처리하는 영상처리부(43)와, 상기 영상처리부(43)에서 처리된 디지털 영상신호가 입력되어 제어신호를 발생하고 상기 X선원을 조절하는 시스템 제어부(45)와, 상기 시스템 제어부(45)로부터 발생된 제어신호에 따라 대상물체(33)와 검출기(37)를 동기회전시키는 모타제어부(47)와, 상기 영상처리부(43)에서 처리된 영상신호를 출력하는 출력부(49)로 구성된다.
본 발명의 단층영상장치에 있어서, 상기 X선원에는 진공펌프(51), 고전압 발생기(53) 및 X선 조절기(55)가 연결되어 있으며, 상기 검출기는 CCD(charge coupled device: 57)와 슬립링(59)으로 구성되어 있다. 그리고, 상기 영상증배관과 검출기 사이에 렌즈(61)가 마련되어 있으며,상기 모타제어부(47)는 대상물체(33) 및 검출기(37)를 동기회전할 수 있도록 모타(63)와 연결되어 있으며, 상기 영상처리부(43)는 DSP(digital signal processer)로 구성된다.
제4도는 본 발명에 의한 단층영상 획득방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도로써, 제3도를 참조하여 설명한다.
먼저, X선원(31)과 영상을 얻고자 하는 대상물체(33) 단면의 회전중심점, 그리고 검출기(37)의 회전중심점을 일치시킨다(65). 다음에, 일치된 회전 중심을 유지하면서 대상물체(33)와 검출기(37)를 동기회전시키면서 1회전하는 동안에 임의의 사이클로 영상들을 얻는다(67). 이렇게 얻어진 영상들은 입력면이 곡면인 영상증배관(35)을 통하여 얻어지기 때문에 영상의 왜곡이 발생한다. 따라서, 상기 얻어진 영상들의 왜곡을 보정한다(69). 계속하여, 상기 왜곡이 보정된 영상들을 합성하여 하나의 단층영상을 얻는다(71).
제5도의 (a), 제5도의 (b) 및 제5도의(c)는 본 발명의 단층영상장치에 의하여 얻어진 단층영상의 일예를 도시한 도면이다.
구체적으로, 제5도의 (a), 제5도의 (b) 및 제5도의 (c)는 PCB 기판의 양면에 링부품과 사각부품을 수직으로 붙인 대상물체 중에서 링부품에 대한 단층영상으로서 제5도의 (a) 는 경사각이 20도이며, 제5도의 (b)는 경사각이 40도이며, 제5도의 (c)는 경사각이 60도이다.
특히, 제5도의 (a)는 링의 가운데 부분에 사각부품이 회전하면서 겹치는 영역에 잔상이 남는 것을 볼 수 있다. 이에 반하여, 경사각을 40도 및 60도로 높였을 때 상기 잔상이 점차로 없어지며 경사각이 60도인 제5도의 (c)의 경우 완전히 잔상이 없어짐을 볼 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 가능함은 명백하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 단층영상장치는 대상물체와 검출기가 동기회전하기 때문에 X선원의 경사각을 충분히 크게 할 수 있고, 이에 따라 단층영상의 정밀도를 높일 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 단층영상장치는 고정밀도 부품의 단층검사에 적용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 고정된 X선원; 상기 X선원에서 발생된 X선이 조사되는 대상물체를 올려놓는 회전테이블; 상기 대상물체를 통과한 X선을 가시광선으로 변경시켜 주는 영상증배관; 상기 영상증배관을 통과한 가시광선을 검출하여 아날로그 영상신호를 출력하는 검출기; 상기 아날로그 영상 신호를 획득하여 저장하고 디지털 영상신호로 변환시키는 프레임 그레버; 상기 프레임 그레버에 의해 획득된 디지털 영상신호를 처리하는 영상처리부; 상기 영상처리부에서 처리된 디지털 영상신호가 입력되어 제어신호를 발생하고 상기 X선원을 조절하는 시스템 제어부; 상기 시스템 제어부로부터 발생된 제어신호에 따라 대상물체와 검출기를 동기회전시키는 모타제어부; 및 상기 영상처리부에서 처리된 영상신호를 출력하는 출력부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단층영상장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아날로그 영상 신호의 노이즈를 제거하기 위하여 상기 검출기에 노이즈 필터가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 단층영상장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 검출기는 CCD와 슬립링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 단층영상장치.
  4. X선원과 영상을 얻고자 하는 대상물체 단면의 회전중심점, 그리고 검출기의 회전중심점을 일치시키는 단계; 일치된 회전 중심을 유지하면서 대상물체와 검출기를 동기회전시키면서 임의의 사이클로 영상들을 획득하는 단계; 상기 획득된 영상들의 왜곡을 보정하는 단계; 및 상기 왜곡이 보정된 영상들을 합성하여 하나의 단층영상을 획득하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단층영상 획득방법.
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