JP2009080030A - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同じＸ線検出素子で検出可能な異物のサイズの範囲を従来よりも拡張する。
【解決手段】Ｘ線検査装置１０は、コンベア１２と、Ｘ線照射器１３と、Ｘ線ラインセンサモジュール１４と、制御コンピュータ２０とを備える。コンベア１２は、商品Ｇを所定の搬送方向に搬送する。Ｘ線照射器１３は、搬送中の商品Ｇに対してＸ線を照射する。Ｘ線ラインセンサモジュール１４は、フォトダイオード１４ａを有する。フォトダイオード１４ａは、商品Ｇを透過したＸ線の強さに応じたＸ線透視像信号を所定の走査間隔Ｔｓで出力する。制御コンピュータ２０は、Ｘ線透視像信号に基づいて商品Ｇへの異物の混入を検査する。第１値は、第２値よりも短縮または延長されている。第１値は、走査間隔Ｔｓを搬送方向の長さに換算した値Ｐｓである。第２値は、フォトダイオード１４ａの搬送方向の長さＬを示す値である。
【選択図】図９

Description

本発明は、Ｘ線検査装置、特に、Ｘ線検出部の走査間隔に特徴を有するＸ線検査装置に関する。

食品などの商品の生産ラインにおいては、異物が混入している商品を出荷しないようにするために、例えば特許文献１に示すようなＸ線検査装置によって検査が為されることがある。このようなＸ線検査装置では、コンベア（搬送部）によって搬送されてくる物品（商品）に対してＸ線を照射し、物品を透過したＸ線の強さを検出し、検出したＸ線の強さに応じたＸ線透視像信号を出力し、当該Ｘ線透視像信号に基づいて物品中にＸ線を大きく減衰させる異物が混入していないかどうかを判別している。
特開平１０−３１８９４３号公報

従来のＸ線検査装置でよく用いられるＸ線検出素子としては、例えば、フォトダイオードがある。フォトダイオードを備えるＸ線検出モジュールは、多くの場合、受光したＸ線の強さに応じて発光するシンチレータを備えている。フォトダイオードは、シンチレータからの光の量に応じて電流を発生させて蓄積し、蓄積した電荷量を所定の時間間隔（走査間隔）で電気信号（Ｘ線透視像信号）に変換して出力する。

そして、通常、この時間間隔は、フォトダイオードの物品の搬送方向の長さをＬとすると、物品が搬送部によって距離Ｌ移動させられるのに要する時間に予め設定される。すなわち、フォトダイオードは、物品が距離Ｌ移動させられるたびに、その間に蓄積した電荷量に対応するＸ線透視像信号を出力する。こうすることで漏れなく重複なく、物品のあらゆる部位を撮像することができると考えられるからである。

したがって、従来のＸ線検査装置では、検出可能な異物のサイズの範囲が、Ｘ線検出素子のサイズによって決定されてしまう。言い換えると、検出可能な異物のサイズの範囲が、Ｘ線検出モジュールをＸ線検査装置の本体に備え付けた時点で決定されてしまうことになる。これでは、１つのＸ線検出モジュールで、多種多様な異物に十分に対応することができない。

本発明の課題は、同じＸ線検出素子で検出可能な異物のサイズの範囲を従来よりも拡張することにある。

第１発明にかかるＸ線検査装置は、搬送部と、Ｘ線照射部と、Ｘ線検出部と、信号処理部とを備える。搬送部は、物品を所定の搬送方向に搬送する。Ｘ線照射部は、搬送中の物品に対してＸ線を照射する。Ｘ線検出部は、素子を有する。素子は、物品を透過したＸ線の強さに応じた検出信号を所定の走査間隔で出力する。信号処理部は、検出信号に基づいて物品への異物の混入を検査する。第１値は、第２値よりも短縮または延長されている。第１値は、走査間隔を搬送方向の長さに換算した値である。第２値は、素子の搬送方向の長さを示す値である。

ここでは、Ｘ線検出部の走査間隔が、従来よりも短い、または、長い値に設定されている。Ｘ線検出部の走査間隔を短くし解像度を上げると、信号処理部による比較的小さな異物（特に、素子の搬送方向の長さＬよりも径の小さい異物）の検出精度が向上し、Ｘ線検出部の走査間隔を長くし解像度を下げると、信号処理部による比較的大きな異物（特に、素子の搬送方向の長さＬよりも径の大きい異物）の検出精度が向上する。すなわち、同じＸ線検出素子で検出可能な異物のサイズの範囲が従来よりも拡張される。

第２発明にかかるＸ線検査装置は、第１発明にかかるＸ線検査装置であって、第１値は、第２値よりも短縮されている。

上述したように、従来のＸ線検査装置では、物品が搬送部によって距離Ｌ（素子の搬送方向の長さに同じ）移動させられるたびに、素子がその間に受光したＸ線の強さに応じた検出信号を出力するようになっている。これに対し、本願の発明者は、Ｘ線検出部の走査間隔を短くすると、小さな異物、特に、素子の搬送方向の長さＬよりも径の小さな異物の検出精度が高くなることを発見し、実験により確認した。実験の結果の詳細については、後述する。「走査間隔を短くする」とは、物品が搬送部によって距離Ｌよりも短い所定の距離を移動させられるごとに（言い換えると、物品が距離Ｌを移動するのに要する時間よりも短い所定の時間が経過するごとに）、素子にＸ線の検出信号を出力させることである。

ここでは、異物の検出精度を上げるための工夫として、素子を小型化するのではなく、素子はそのままで、Ｘ線検出部の走査間隔を短くするという手法が採用されている。

これにより、小さな異物、特に、素子の搬送方向の長さＬよりも径の小さな異物の検出精度を向上させることができる。

第３発明にかかるＸ線検査装置は、第１発明にかかるＸ線検査装置であって、第１値は、第２値よりも延長されている。

上述したように、従来のＸ線検査装置では、物品が搬送部によって距離Ｌ（素子の搬送方向の長さに同じ）移動させられるたびに、素子がその間に受光したＸ線の強さに応じた検出信号を出力するようになっている。これに対し、ここでは、物品が搬送部によって距離Ｌよりも長い所定の距離を移動させられるごとに（言い換えると、物品が距離Ｌを移動するのに要する時間よりも長い所定の時間が経過するごとに）、素子がＸ線の検出信号を出力する。そして、このように解像度が低くなると、大きな異物、特に、素子の搬送方向の長さＬよりも径の大きな異物の検出精度が向上することになる。

なお、解像度が低くなると、比較的大きな異物の検出精度が向上する理由は、以下のとおりであると考えられる。

解像度が低くなる、すなわち、画素サイズが大きくなると、１つの画素の中に１つの異物の像が完全に収まり易くなる。そうすると、１つの異物によって減衰されたＸ線の影響が１つの画素の濃度値に反映されることになる。一方、解像度が高く、画素サイズが小さい場合、１つの異物の影響が多数の画素に分散され、１つの画素の濃度値に現われる異物の影響が相対的に薄れてしまう。したがって、解像度が高くなると、異物を写す画素の濃度値と異物を写さない画素の濃度値との差によって異物の存在を検出しようとする場合などには、異物の存在を安定して検出することができなくなる。

従来であれば「解像度が高ければ、小さな異物を検出でき、大きな異物については言うまでもなく検出できる」という技術思想の下、大きな異物に対しても高解像度での検出処理が施されてきた。ところが、本願では、「大きな異物に対しては、異物のサイズよりも１画素のサイズ、すなわち、素子のサイズを大きくなるように解像度を低くするほうが異物検査の精度が向上する」という新たな技術思想に基づいてＸ線検査装置を構成している。

これにより、大きな異物、特に、素子の搬送方向の長さＬよりも径の大きな異物の検出精度を向上させることができる。

第４発明にかかるＸ線検査装置は、第１発明から第３発明のいずれかにかかるＸ線検査装置であって、設定変更部をさらに備える。設定変更部は、走査間隔を変更するためのものである。

ここでは、Ｘ線検出部の走査間隔の設定変更が可能になっている。なお、この設定変更は、例えば、オペレータの手動入力により行われるようになっていてもよいし、所定の条件が満たされる場合に自動的に行われるようになっていてもよい。さらに、手動入力により設定変更が行われる場合において、走査間隔の変更入力を直接的に行うことができるようになっていてもよいし、間接的に走査間隔を特定し得るパラメータの変更入力を行うことができるようになっていてもよい。なお、間接的に走査間隔を特定し得るパラメータとは、例えば、走査ピッチ（走査間隔ごとに物品の進む距離）や露光時間（走査間隔ごとに物品にＸ線が照射される時間）のことを言う。これにより、１台のＸ線検査装置を多種多様な異物の検出に用いることができる。

第５発明にかかるＸ線検査装置は、第４発明にかかるＸ線検査装置であって、設定変更部は、設定された走査間隔に応じてＸ線照射部の照射量を変更する。

ここでは、Ｘ線検出部の走査間隔が変更されると、それに合わせてＸ線照射部からのＸ線の照射量が自動的に変更される。例えば、走査間隔を長くする場合には、素子が飽和してしまわないように照射量を減らしたり、逆に、走査間隔を短くする場合には、照射量を増やしたりする。これにより、白とびや黒つぶれを避け、精度よく異物を検出することができる。

第６発明にかかるＸ線検査装置は、第１発明から第５発明のいずれかにかかるＸ線検査装置であって、画像生成部をさらに備える。画像生成部は、走査間隔で得られる検出信号の示す濃度値を時系列につなぎ合せることによりＸ線画像を生成する。信号処理部は、Ｘ線画像に画像処理を施すことにより物品への異物の混入を検査する。

ここでは、Ｘ線画像に対する画像処理によって異物の存在が検出される。

第７発明にかかるＸ線検査装置は、第６発明にかかるＸ線検査装置であって、表示部をさらに備える。表示部は、Ｘ線画像を搬送方向に所定の倍率で変形させて表示する。所定の倍率とは、第１値を第２値で除した値である。

Ｘ線検査部の走査間隔を短縮または延長すると、得られるＸ線画像も搬送方向に引き伸ばされたものないし圧縮されたものとなる。ここでは、走査間隔を短縮し、Ｘ線画像が引き伸ばされていた場合には、表示画像をその分だけ圧縮し、一方、走査間隔を延長し、Ｘ線画像が圧縮されていた場合には、表示画像をその分だけ引き伸ばす。これにより、表示部上のＸ線画像を視認する人が物品の実際の状態を認識しやすくなる。

第８発明にかかるＸ線検査装置は、第１発明から第７発明のいずれかにかかるＸ線検査装置であって、第１値は、第２値の２／３以下である。

ここでは、走査間隔を搬送方向の長さに換算した値と、素子の搬送方向の長さとの比が２：３となっている。

本発明では、Ｘ線検出部の走査間隔が、従来よりも短い、または、長い値に設定されている。Ｘ線検出部の走査間隔を短くし解像度を上げると、信号処理部による比較的小さな異物（特に、素子の搬送方向の長さＬよりも径の小さい異物）の検出精度が向上し、Ｘ線検出部の走査間隔を長くし解像度を下げると、信号処理部による比較的大きな異物（特に、素子の搬送方向の長さＬよりも径の大きい異物）の検出精度が向上する。すなわち、同じＸ線検出素子で検出可能な異物のサイズの範囲が従来よりも拡張される。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態にかかるＸ線検査装置１０ついて説明する。

＜Ｘ線検査装置の構成＞
図１に、Ｘ線検査装置１０の外観を示す。Ｘ線検査装置１０は、食品などの商品Ｇの生産ラインに組み込まれており、連続的に搬送されてくる商品Ｇに対してＸ線を照射することにより、商品Ｇの品質検査を行う装置である。Ｘ線検査装置１０では、品質検査の１つのとして、商品Ｇへの異物混入の有無が検査される。この異物混入検査における検出対象異物は、Ｘ線を大きく減衰させ得る物質であり、主として金属である。

検体である商品Ｇは、図６に示すように、前段コンベア６０によってＸ線検査装置１０のところまで運ばれてくる。商品Ｇは、Ｘ線検査装置１０において良品または不良品に分類される。Ｘ線検査装置１０での検査結果は、Ｘ線検査装置１０の下流側に配置されている振分機構７０に送られる。振分機構７０は、Ｘ線検査装置１０において良品と判断された商品Ｇを正規のラインコンベア８０へと送り、Ｘ線検査装置１０において不良品と判断された商品Ｇを不良品貯留コンベア９０へと送る。

図１、図２および図５に示すように、Ｘ線検査装置１０は、シールドボックス１１、コンベア１２、Ｘ線照射器１３、Ｘ線ラインセンサモジュール１４、タッチパネル機能付きのＬＣＤモニタ３０、制御コンピュータ２０などから構成されている。

〔シールドボックス〕
シールドボックス１１の両側面には、商品Ｇをシールドボックス１１の内外に搬入出させるための開口１１ａが形成されている。開口１１ａは、シールドボックス１１の外部へのＸ線の漏洩を防止するために、遮蔽ノレン１６により塞がれている。遮蔽ノレン１６は、鉛を含むゴムから成形されており、商品Ｇが開口１１ａを通過する際に商品Ｇによって押しのけられる。

そして、シールドボックス１１内には、コンベア１２、Ｘ線照射器１３、Ｘ線ラインセンサモジュール１４、制御コンピュータ２０等が収容されている。また、シールドボックス１１の正面上部には、ＬＣＤモニタ３０の他、キーの差し込み口および電源スイッチ等が配置されている。

〔コンベア〕
コンベア１２は、シールドボックス１１内において商品Ｇを搬送するものであり、図１に示すように、シールドボックス１１の両側面に形成された開口１１ａを貫通するように配置されている。そして、コンベア１２は、コンベアモータ１２ａ（図５参照）によって駆動される駆動ローラによって無端状のベルトを回転させながら、ベルト上に載置された商品Ｇを搬送する。

コンベア１２による搬送速度は、オペレータが入力した設定速度になるように、制御コンピュータ２０によるコンベアモータ１２ａのインバータ制御によって細かく制御される。また、コンベアモータ１２ａには、コンベア１２による搬送速度を検出して制御コンピュータ２０に送るエンコーダ１２ｂ（図５参照）が装着されている。

〔Ｘ線照射器〕
Ｘ線照射器１３は、図２に示すように、コンベア１２の中央部の上方に配置されているＸ線源であり、下方のＸ線ラインセンサモジュール１４に向けて扇状の照射範囲ＸにＸ線を照射する。

〔Ｘ線ラインセンサモジュール〕
Ｘ線ラインセンサモジュール１４は、図４に示すように、コンベア１２の下方に配置されており、商品Ｇやコンベア１２を透過してくるＸ線を検出する。Ｘ線ラインセンサモジュール１４は、図２および図４に示すように、コンベア１２による搬送方向に直交し、かつ、コンベア１２の搬送面に平行な方向に一直線に配置された多数のフォトダイオード１４ａ（画素センサ）を有している。フォトダイオード１４ａは、基板に実装されている。また、Ｘ線ラインセンサモジュール１４は、図３に示すように、シンチレータ１４ｂを有している。シンチレータ１４ｂは、フォトダイオード１４ａ上に配置されている。本実施形態では、シンチレータ１４ｂとして蛍光紙が用いられている。シンチレータ１４ｂは、上方から入射してくるＸ線を光に変換し、その光を下方のフォトダイオード１４ａに入射させる。フォトダイオード１４ａは、シンチレータ１４ｂからの光の量に応じて電流を発生させて蓄積し、蓄積した電荷量を電気信号に変換してＸ線透視像信号として制御コンピュータ２０に出力する。Ｘ線ラインセンサモジュール１４は、かかる走査処理を予め設定さている走査間隔Ｔｓで繰り返す。

そして、図３に示すように、本実施形態では、各フォトダイオード１４ａの長さＬは、０．６ｍｍとなっており、幅Ｗは、０．３ｍｍとなっている。なお、長さＬは、コンベア１２による搬送方向を基準としており、幅Ｗは、多数のフォトダイオード１４ａの整列する方向を基準としている。また、一列に並ぶ多数のフォトダイオード１４ａ間のピッチＰは、０．４ｍｍとなっている。

〔ＬＣＤモニタ〕
ＬＣＤモニタ３０は、フルドット表示の液晶ディスプレイであり、Ｘ線画像や異物有無の判断結果を表示する。また、ＬＣＤモニタ３０は、タッチパネル機能も有しており、検査時に必要となる検査パラメータの入力をオペレータに促す画面を表示し、オペレータからの検査パラメータの入力を受け付ける。

〔制御コンピュータ〕
制御コンピュータ２０は、図５に示すように、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２１、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＨＤＤ（ハードディスク）２５および記憶メディア等を挿入するためのドライブ２４を搭載している。

ＣＰＵ２１では、ＲＯＭ２２やＨＤＤ２５に格納されている各種プログラムが実行される。ＨＤＤ２５には、検査パラメータや検査結果が保存蓄積される。検査パラメータについては、ＬＣＤモニタ３０のタッチパネル機能を使ったオペレータからの入力によって変更が可能である。オペレータは、これらのデータがＨＤＤ２５だけでなくドライブ２４に挿入された記憶メディアにも保存蓄積されるように設定することができる。

さらに、制御コンピュータ２０は、ＬＣＤモニタ３０でのデータ表示を制御する表示制御回路（図示せず）、ＬＣＤモニタ３０を介してオペレータにより入力されたキー入力データを取り込むキー入力回路（図示せず）、プリンタ等の外部機器やＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等のネットワークとの接続を可能にする通信ポート（図示せず）なども備えている。

そして、制御コンピュータ２０の各部２１〜２５は、アドレスバスやデータバス等のバスラインを介して相互に接続されている。

また、制御コンピュータ２０は、コンベアモータ１２ａ、エンコーダ１２ｂ、光電センサ１５、Ｘ線照射器１３、Ｘ線ラインセンサモジュール１４、ＬＣＤモニタ３０等に接続されている。

光電センサ１５は、検体である商品Ｇが扇状のＸ線の照射範囲Ｘ（図２参照）を通過するタイミングを検知するための同期センサであり、主として、コンベア１２を挟んで配置される一対の投光器および受光器から構成されている。

＜Ｘ線検査装置の動作＞
〔オペレータによる走査間隔Ｔｓの設定変更〕
オペレータは、実際の検査処理に先立つキャリブレーション時に、ＬＣＤモニタ３０のタッチパネル機能を使ってＸ線ラインセンサモジュール１４の走査ピッチＰｓ（第１値）の設定変更が可能である。走査ピッチＰｓとは、フォトダイオード１４ａがＸ線透視像信号を一度出力してから次に出力するまでの間の、コンベア１２による商品Ｇの移動距離である。すなわち、商品Ｇがコンベア１２によって走査ピッチＰｓに等しい距離だけ移動させられるたびに、フォトダイオード１４ａはその間に蓄積した電荷量に応じたＸ線透視像信号を出力する。

走査ピッチＰｓのデフォルト値は、フォトダイオード１４ａの長さＬ（第２値）（本実施形態では、０．６ｍｍ）と等しい値に設定されている。そして、オペレータは、検出対象異物のサイズに応じて、走査ピッチＰｓをデフォルト値よりも短くなるように、または、長くなるように変更することができる。より具体的には、走査ピッチＰｓを、デフォルト値の１／４倍、１／３倍、１／２倍、２／３倍、３／２倍、２倍、３倍、４倍と変更することができる。

走査ピッチＰｓをデフォルト値の１／４倍、１／３倍、１／２倍、２／３倍のいずれかに変更した場合、すなわち、Ｘ線ラインセンサモジュール１４の走査間隔Ｔｓを短くし、商品ＧのＸ線画像の解像度を上げた場合には、制御コンピュータ２０による異物検出処理における比較的小さな異物（特に、フォトダイオード１４ａの長さＬよりもコンベア１２による搬送方向に径の小さい異物）の検出精度が向上することになる。一方、走査ピッチＰｓをデフォルト値の３／２倍、２倍、３倍、４倍のいずれかに変更した場合、すなわち、Ｘ線ラインセンサモジュール１４の走査間隔Ｔｓを長くし、商品ＧのＸ線画像の解像度を下げた場合には、制御コンピュータ２０による異物検出処理における比較的大きな異物（特に、フォトダイオード１４ａの長さＬよりもコンベア１２による搬送方向に径の大きい異物）の検出精度が向上することになる。

そして、オペレータがＬＣＤモニタ３０を介して走査ピッチＰｓの変更入力を行うと、その入力情報はＬＣＤモニタ３０から制御コンピュータ２０に送られる。一方、制御コンピュータ２０は、コンベア１２の搬送速度に基づいて走査ピッチＰｓをＸ線ラインセンサモジュール１４の走査間隔Ｔｓに換算し、当該走査間隔Ｔｓで走査処理を行うようにＸ線ラインセンサモジュール１４の走査処理に関する制御パラメータを変更する。なお、コンベア１２の搬送速度についても、オペレータによるＬＣＤモニタ３０のタッチパネル機能を用いた設定変更が可能となっている。

また、制御コンピュータ２０は、算出した走査間隔Ｔｓに合わせてＸ線照射器１３による照射量を決定し、当該照射量で照射を行うようにＸ線照射器１３の制御パラメータを変更する。なお、制御コンピュータ２０は、走査間隔Ｔｓに基づいて照射量を算出可能な算出式を予め保持しているものとする。そして、この算出式によると、走査ピッチＰｓが長くなれば長くなるほど、Ｘ線画像の画素が白とびしないように照射量が少なくなり、走査ピッチＰｓが短くなれば短くなるほど、Ｘ線画像の画素が黒つぶれしないように照射量が多くなる。

〔Ｘ線画像の作成処理および表示処理〕
制御コンピュータ２０は、商品Ｇが扇状のＸ線の照射範囲Ｘ（図２参照）を通過するときにＸ線ラインセンサモジュール１４の各フォトダイオード１４ａから出力されるＸ線透視像信号を細かい時間間隔（走査間隔Ｔｓ）で取得し、取得したＸ線透視像信号に基づいて商品ＧのＸ線画像を作成する。なお、商品Ｇが扇状のＸ線の照射範囲Ｘを通過するタイミングは、光電センサ１５からの信号により判断される。すなわち、制御コンピュータ２０は、Ｘ線ラインセンサモジュール１４の各フォトダイオード１４ａから得られるＸ線の濃度値に関する走査間隔Ｔｓ毎のデータをマトリクス状に時系列につなぎ合わせることにより、商品Ｇを写すＸ線画像を作成する。

なお、Ｘ線画像の作成処理に用いられる制御パラメータは、走査ピッチＰｓの設定変更によっては変更されないようになっている。したがって、得られるＸ線画像は、走査ピッチＰｓをデフォルト値（Ｌ＝０．６ｍｍ）よりも短くなるように設定している場合には、商品Ｇの搬送方向にＬ／Ｐｓ（＞１）の割合で引き伸ばされることになり、走査ピッチＰｓをデフォルト値（Ｌ＝０．６ｍｍ）よりも長くなるように設定している場合には、商品Ｇの搬送方向にＬ／Ｐｓ（＜１）の割合で圧縮されることになる。

そこで、制御コンピュータ２０は、ＬＣＤモニタ３０に商品ＧのＸ線画像を表示する際には、表示するＸ線画像を商品Ｇの搬送方向に引き伸ばし、または、圧縮する。より具体的には、走査ピッチＰｓがデフォルト値（Ｌ＝０．６ｍｍ）よりも短くなるように設定されていた場合には、Ｘ線画像を商品Ｇの搬送方向にＰｓ／Ｌ（＜１）の割合で圧縮し、走査ピッチＰｓがデフォルト値（Ｌ＝０．６ｍｍ）よりも長くなるように設定されていた場合には、Ｘ線画像を商品Ｇの搬送方向にＰｓ／Ｌ（＞１）の割合で引き伸ばす。これにより、ＬＣＤモニタ３０に表示されるＸ線画像を視認するオペレータが商品Ｇの実際の状態をより正確に捉えることができる。

〔異物検出処理〕
制御コンピュータ２０は、画像作成処理により得られたＸ線画像に画像処理を施すことにより、商品Ｇへの異物混入の有無を判断する。当該異物検査で採用される画像処理の方式には、２つの判断方式（トレース検出方式および２値化検出方式）がある。これらの判断方式による判断の結果、少なくとも１つの方式に基づく処理において異物が検出された場合には、その商品Ｇは不良品として取り扱われることになる。この場合、制御コンピュータ２０は、ＬＣＤモニタ３０に不良品表示を行うとともに、振分機構７０にその商品Ｇを不良品貯留コンベア９０に振り分けるよう指示を送る。

トレース検出方式は、商品Ｇの大まかな厚さに沿って予め閾値を設定しておき、商品ＧのＸ線画像上に当該閾値よりも暗く現れる領域が存在した場合に商品Ｇに異物が混入していると判断する方式である。この方式では、比較的小さな異物を検出することが可能である。

２値化検出方式は、商品ＧのＸ線画像上に予め設定した閾値よりも暗く現れる領域が存在した場合に商品Ｇに異物が混入していると判断する方式である。この方式では、比較的大きい異物を検出することが可能である。

また、Ｘ線画像にマスクを設定することも可能となっている。マスクは、例えば、商品Ｇの容器部分などに対して設定される。マスクが設定されると、Ｘ線画像のマスクの施されていない領域に対して上記方式と同様の処理が行われる。

なお、各方式における閾値やマスクについても、オペレータによるＬＣＤモニタ３０のタッチパネル機能を用いた設定変更が可能となっている。

＜Ｘ線検査装置の特徴＞
従来の方式では、Ｘ線ラインセンサモジュール１４の走査間隔Ｔｓは、コンベア１２が商品Ｇをフォトダイオード１４ａの長さＬに等しい距離移動させるのに要する時間に予め設定されることになる。商品Ｇが距離Ｌ移動するたびに、当該移動方向に長さＬのフォトダイオード１４ａによってＸ線（より詳細には、当該移動方向に長さＬの商品Ｇの微小部位を透過したＸ線）を検出するのであれば、漏れなく重複なく物品のあらゆる部位を撮像することになると考えられるからである。

ところが、本願の発明者は、走査間隔Ｔｓをこのような従来の思想の下に設定される値よりも短くすると、異物検出処理において検出可能な異物のサイズが小さくなることを発見した。Ｘ線検査装置１０は、このような発見に基づいて設計されたものであり、走査間隔Ｔｓの設定変更が可能になっている。

従来、小さな異物の検出精度を上げるべくＸ線画像の鮮鋭度を上げるための工夫としては、フォトダイオードを小型化するという方法が採用されてきた。しかしながら、こうした方法では、処理負荷が増し、検査速度が低下するとともに、より高価なＸ線ラインセンサモジュールを必要とすることになる。また、Ｘ線ラインセンサモジュールの交換なく検出可能な異物のサイズの範囲も狭い。

これに対し、本願では、走査間隔Ｔｓを短くするようにソフトウェア的な設定変更を行うことにより、Ｘ線ラインセンサモジュールを交換することなく、小さな異物、特に、フォトダイオード１４ａの長さＬよりも径の小さな異物の検出精度を向上させることができる。なお、本発明は、特に、うどんやピラフのような背景変化の大きな検体に含まれる微小異物の検出精度を向上させる。

また、逆に、走査間隔Ｔｓを長くするようにソフトウェア的な設定変更を行い、解像度を低くすると、Ｘ線ラインセンサモジュールを交換することなく、大きな異物、特に、フォトダイオード１４ａの長さＬよりも径の大きな異物の検出精度を向上させることができる。

なお、解像度が低くなると、比較的大きな異物の検出精度が向上する理由は、以下のとおりであると考えられる。

解像度が低くなる、すなわち、画素サイズが大きくなると、１つの画素の中に１つの異物の像が完全に収まり易くなる。そうすると、１つの異物によって減衰されたＸ線の影響が１つの画素の濃度値に反映されることになる。一方、解像度が高く、画素サイズが小さい場合、１つの異物の影響が多数の画素に分散され、１つの画素の濃度値に現われる異物の影響が相対的に薄れてしまう。したがって、解像度が高くなると、異物を写す画素の濃度値と異物を写さない画素の濃度値との差によって異物の存在を検出しようとする場合などには、異物の存在を安定して検出することができなくなる。

従来であれば「解像度が高ければ、小さな異物を検出でき、大きな異物については言うまでもなく検出できる」という技術思想の下、大きな異物に対しても高解像度での検出処理が施されてきた。ところが、本願では、「大きな異物に対しては、異物のサイズよりも１画素のサイズ、すなわち、Ｘ線検出素子のサイズを大きくなるように解像度を低くするほうが異物検査の精度が向上する」という新たな技術思想に基づいてＸ線検査装置１０を構成している。

＜変形例＞
〔１〕
上記実施形態では、ＬＣＤモニタ３０がＸ線ラインセンサモジュール１４の走査ピッチＰｓの変更入力を受け付けており、制御コンピュータ２０が入力された走査ピッチＰｓに基づいて走査間隔Ｔｓを自動的に算出している。しかしながら、ＬＣＤモニタ３０が走査間隔Ｔｓの変更入力を直接的に受け付けるようになっていてもよいし、あるいは、間接的に走査間隔Ｔｓを特定し得るその他のパラメータの変更入力を受け付けるようになっていてもよい。その他のパラメータとしては、例えば、１回の走査中の露光時間や検出対象異物のサイズなどが考えられる。

〔２〕
フォトダイオード１４ａの長さＬ、幅ＷおよびピッチＰは、上述した値に限定されず、他のサイズであってもよい。

〔３〕
Ｘ線検査装置１０では、走査ピッチＰｓをデフォルト値の１／４倍、１／３倍、１／２倍、２／３倍、３／２倍、２倍、３倍、４倍に変更可能になっているが、他の倍率での設定変更が可能になっていてもよい。すなわち、例えば、走査ピッチＰｓをデフォルト値の１／４倍以下に設定可能になっていてもよいし、デフォルト値の４倍以上に設定可能になっていてもよい。また、倍率ではなく、走査ピッチＰｓの具体的な値を直接設定できるようになっていてもよい。

さらに、走査ピッチＰｓのデフォルト値も、上述したものに限定されない。すなわち、走査ピッチＰｓのデフォルト値が、フォトダイオード１４ａの長さＬと等しくなくてもよい。

〔４〕
異物検出処理においては、上述した方式以外の方式を採用することも可能である。

〔５〕
制御コンピュータ２０にかかる処理は、Ｘ線検査装置１０の本体と別に設けられた装置において実行されるようになっていてもよい。例えば、制御コンピュータ２０から各種データがネットワークを介して別体のコンピュータに送られ、上記処理の全部または一部が当該コンピュータにおいて実行されるようになっていてもよい。

＜実験結果＞
以下、図７〜図１０を参照しつつ、Ｘ線ラインセンサモジュールの走査ピッチＰｓと異物の検出精度との関係を調べるために行った２つの実験の結果について説明する。

〔実験１〕
実験１では、長さＬのフォトダイオードを有する２種類のＸ線ラインセンサモジュールを使用し、走査ピッチＰｓをそれぞれ４段階に変更させながら、変調伝達関数と空間周波数との関係を調べた。なお、長さＬは、検体の搬送方向を基準としている。より具体的には、（Ｌ，Ｐｓ）＝（０．６０ｍｍ，０．６０ｍｍ），（０．６０ｍｍ，０．４０ｍｍ），（０．６０ｍｍ，０．３０ｍｍ），（０．６０ｍｍ，０．２０ｍｍ），（０．９０ｍｍ，０．９０ｍｍ），（０．９０ｍｍ，０．６０ｍｍ），（０．９０ｍｍ，０．４５ｍｍ），（０．９０ｍｍ，０．３０ｍｍ）とした計８つの場合についてのデータを収集し、変調伝達関数と空間周波数との関係をプロットしたところ、図７のようになった。なお、図７に示すグラフの横軸、すなわち、空間周波数〔ＬＰ／ｍｍ〕は、黒白のラインペアが単位長さ（１．００ｍｍ）あたりに何ペア含まれているのかを表している。すなわち、１．００ＬＰ／ｍｍは、１．００ｍｍの中に０．５０ｍｍの黒ラインと０．５０ｍｍの白のラインとが１本ずつ含まれていることを意味する。

図８は、上記８つそれぞれの場合についての、変調伝達関数の値が０．０５となるときの空間周波数の値をまとめたものである。図８中の解像限界〔ｍｍ〕は、空間周波数の逆数（１ラインペアの合計幅）を２（１ラインペア中のライン数）で除した値である。なお、一般に、変調伝達関数の値が０．０５となるところが、人間の目の識別限界であると言われている。したがって、図８に示す解像限界は、人間の目で識別可能な異物の幅の限界値を表していると言える。

さらに、図９は、図８に示す解像限界と走査ピッチＰｓとの関係をプロットしたグラフである。

実験１からは、走査ピッチＰｓを短縮すると、解像限界も引き下げられ、より小さいサイズの異物の検出が可能となることが分かる。

〔実験２〕
実験２では、直径Ｍ＝０．３０ｍｍ，０．４０ｍｍ，０．５０ｍｍ，０．６０ｍｍ，０．７０ｍｍ，０．８０ｍｍの６種類のＳＵＳ（ステンレス）球を混入させた冷凍うどんのパックを検体として、長さＬ＝０．６０ｍｍのフォトダイオードを有するＸ線ラインセンサモジュールを使用し、走査ピッチＰｓ＝０．３０ｍｍ，０．６０ｍｍの２種類に設定した上で、実際に異物が検出されるか否かを測定した。なお、長さＬは、検体の搬送方向を基準としている。

図１０は、当該測定を、それぞれの条件につき２０回ずつ行ったときの、異物が検出された回数を示している。

実験１と同様に、実験２からも、走査ピッチＰｓを短縮すると、より小さなサイズの異物の検出が可能となることが分かる。特に、フォトダイオードの長さＬよりも径の小さな異物の検出精度が高くなることが分かる。

本発明は、同じＸ線検出素子で検出可能な異物のサイズの範囲が従来よりも拡張されるという効果を有し、Ｘ線検査装置、特に、Ｘ線検出部の走査間隔に特徴を有するＸ線検査装置として有用である。

Ｘ線検査装置の外観斜視図。 Ｘ線検査装置のシールドボックス内部の概略構成図。 （Ａ）Ｘ線ラインセンサモジュールの概略平面図。 （Ｂ）Ｘ線ラインセンサモジュールの概略側面図。 Ｘ線検査の原理を示す模式図。 Ｘ線検査装置の制御ブロック図。 Ｘ線検査装置の前後の様子を示す図。 実験１における空間周波数と変調伝達関数との関係をプロットしたグラフを示す図。 実験１における走査ピッチと空間周波数と解像限界との関係を示す表を示す図。 実験１における走査ピッチと解像限界との関係をプロットしたグラフを示す図。 実験２の結果を示す図。

符号の説明

１０ Ｘ線検査装置
１２ コンベア（搬送部）
１３ Ｘ線照射器（Ｘ線照射部）
１４ Ｘ線ラインセンサモジュール（Ｘ線検出部）
１４ａ フォトダイオード（素子）
１４ｂ シンチレータ
２０ 制御コンピュータ（信号処理部、設定変更部）
３０ ＬＣＤモニタ（表示部、設定変更部）
Ｇ 商品（物品）
Ｌ フォトダイオードの長さ
Ｗ フォトダイオードの幅
Ｐ フォトダイオード間のピッチ
Ｐｓ 走査ピッチ
Ｔｓ 走査間隔

Claims (8)

1. 物品を所定の搬送方向に搬送する搬送部と、
   搬送中の前記物品に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、
   前記物品を透過したＸ線の強さに応じた検出信号を所定の走査間隔で出力する素子を有するＸ線検出部と、
   前記検出信号に基づいて前記物品への異物の混入を検査する信号処理部と、
   を備え、
   前記走査間隔を前記搬送方向の長さに換算した第１値は、前記素子の前記搬送方向の長さを示す第２値よりも短縮または延長されている、
   Ｘ線検査装置。
2. 前記第１値は、前記第２値よりも短縮されている、
   請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記第１値は、前記第２値よりも延長されている、
   請求項１に記載のＸ線検査装置。
4. 前記走査間隔を変更するための設定変更部、
   をさらに備える、
   請求項１から３のいずれかに記載のＸ線検査装置。
5. 前記設定変更部は、設定された前記走査間隔に応じて前記Ｘ線照射部の照射量を変更する、
   請求項４に記載のＸ線検査装置。
6. 前記走査間隔で得られる前記検出信号の示す濃度値を時系列につなぎ合せることによりＸ線画像を生成する画像生成部、
   をさらに備え、
   前記信号処理部は、前記Ｘ線画像に画像処理を施すことにより前記物品への異物の混入を検査する、
   請求項１から５のいずれかに記載のＸ線検査装置。
7. 前記Ｘ線画像を前記搬送方向に所定の倍率で変形させて表示する表示部、
   をさらに備え、
   前記所定の倍率とは、前記第１値を前記第２値で除した値である、
   請求項６に記載のＸ線検査装置。
8. 前記第１値は、前記第２値の２／３以下である、
   請求項１から７のいずれかに記載のＸ線検査装置。

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