JP2010190830A - 放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２段の放射線検出器で取得される画像間でのずれを低減することが可能なデュアルエナジータイプの放射線検出装置を提供する。
【解決手段】 放射線入射方向に対して上流側に位置して低エネルギ範囲の放射線を検出する第１放射線検出器と、下流側に位置して高エネルギ範囲の放射線を検出する第２放射線検出器とによって、放射線検出装置を構成する。また、このような構成において、第１放射線検出器での撮像素子１２における画素１３の画素幅ｐ１と、第２放射線検出器での撮像素子２２における画素２３の画素幅ｐ２とを、撮像素子間の距離Δｄを考慮して異なる幅に設定するとともに、第１、第２撮像素子１２、２２での複数の画素をそれぞれ複数の画素単位に区分し、第２撮像素子２２における画素単位幅ｗ２を、第１撮像素子１２における画素単位幅ｗ１よりも大きく設定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、２つの異なるエネルギ範囲のＸ線などの放射線を検出するデュアルエナジータイプの放射線検出装置に関するものである。

デュアルエナジータイプの放射線検出装置（例えばＸ線検出装置）は、被検査物を透過した低エネルギ範囲の放射線（例えばＸ線）、及び高エネルギ範囲の放射線を検出するために用いられる装置である（例えば、特許文献１、２参照）。このような放射線検出装置によれば、低エネルギ範囲の放射線像及び高エネルギ範囲の放射線像を同時に取得することができる。

また、それらのエネルギ範囲が異なる放射線像に基づいて、所定の処理（例えば、重み付け減算や重ね合わせ等）がなされた画像を作成することで、例えばベルトコンベアで搬送される被検査物のインラインでの非破壊検査において、複数の混ざり合う成分分布の計測、コントラストの付きにくい異物の検出、あるいは切断前の重量の計測などの様々な計測を高い精度で実現することができる。

特開２０００−２９８１９８号公報 特開平４−２９０７号公報

このようなデュアルエナジータイプの放射線検出装置の構成として、例えば、放射線源からの放射線が供給される放射線入射方向に対して上流側に位置して低エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出器と、下流側に位置して高エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出器とによる２段構成が考えられる。このような構成では、上流側の検出器に含まれる撮像素子と、下流側の検出器に含まれる撮像素子との間に距離があるために、それぞれの撮像素子で取得される画像の間でずれを生じるという問題がある。このような画像間のずれは、放射線検出装置を用いて実行される被検査物の非破壊検査等での計測の精度が低下する原因となる。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、２段の放射線検出器でそれぞれ取得される画像間でのずれを低減することが可能なデュアルエナジータイプの放射線検出装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明による放射線検出装置は、放射線入射方向に入射する第１エネルギ範囲の放射線、及び第１エネルギ範囲よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出装置であって、（１）放射線入射方向に対して上流側に位置し、第１エネルギ範囲の放射線の検出に用いられる第１放射線検出器と、（２）放射線入射方向に対して下流側に位置し、第２エネルギ範囲の放射線の検出に用いられる第２放射線検出器とを備え、（３）第１放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、第１エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第１シンチレータ層と、像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、第１シンチレータ層で変換された光像による第１画像を取得する第１撮像素子とを有し、（４）第２放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、第２エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第２シンチレータ層と、像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、第２シンチレータ層で変換された光像による第２画像を取得する第２撮像素子とを有し、（５）第１撮像素子における複数の画素のそれぞれの像検出方向での第１画素幅ｐ１と、第２撮像素子における複数の画素のそれぞれの像検出方向での第２画素幅ｐ２とは、互いに異なる幅に設定されており、かつ、（６）第１撮像素子での複数の画素は、１個または複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第２撮像素子での複数の画素は、１個または複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第２撮像素子における複数の画素単位のそれぞれの第２画素単位幅ｗ２は、第１撮像素子における複数の画素単位のそれぞれの第１画素単位幅ｗ１よりも大きく設定されていることを特徴とする。

上記した放射線検出装置においては、放射線入射方向に対して上流側に位置する低エネルギ範囲の放射線用の第１放射線検出器と、下流側に位置する高エネルギ範囲の放射線用の第２放射線検出器とによって検出装置を構成する。そして、第１放射線検出器での撮像素子の画素幅ｐ１と、第２放射線検出器での撮像素子の画素幅ｐ２とを、互いに異なる幅（ｐ１＜ｐ２またはｐ１＞ｐ２）に設定している。このような構成によれば、第１放射線検出器の撮像素子と、第２放射線検出器の撮像素子とでそれぞれ取得される画像間でのずれを低減して、デュアルエナジータイプの検出装置による放射線像の計測を高精度で実行することが可能となる。また、上記した撮像素子の画素幅ｐ１、ｐ２については、第１撮像素子と第２撮像素子との間の距離Δｄを考慮して設定することが好ましい。

さらに、上記した放射線検出装置では、第１、第２撮像素子での複数の画素を、それぞれ複数の画素単位に区分するとともに、第２撮像素子における第２画素単位幅ｗ２を、第１撮像素子における第１画素単位幅ｗ１よりも大きく設定する構成としている。撮像素子による画像取得での実質的な画素となる画素単位の幅を上記のようにｗ１＜ｗ２として設定することにより、第１、第２撮像素子でそれぞれ取得される画像間でのずれを好適に低減することが可能となる。

上記構成において、検出装置に対する放射線源の位置が想定または設定されている場合には、第１、第２放射線検出器に対して放射線を供給する放射線源の想定位置から第１撮像素子までの距離をｄ１、放射線源の想定位置から第２撮像素子までの距離をｄ２＝ｄ１＋Δｄとしたときに、第２画素単位幅ｗ２は、第１画素単位幅ｗ１に対してｗ２＝ｗ１×ｄ２／ｄ１と略一致するように設定されていることが好ましい。このように画素単位幅を設定することにより、放射線源の想定位置に対応して、第１、第２撮像素子でそれぞれ取得される画像間でのずれを確実に低減して、計測の精度を向上することができる。

また、第２撮像素子における第２画素単位幅ｗ２（あるいは第２画素幅ｐ２）は、複数の画素単位が配列された像検出方向について、中央部から周縁部に向かって画素単位幅が大きくなる（画素幅が大きくなる）ように設定されていることとしても良い。このような構成によれば、中央部から周縁部に向かって大きくなっていく放射線の入射角度の影響を低減することができる。

第１、第２撮像素子の具体的な構成については、第１撮像素子での複数の画素は、１個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第２撮像素子での複数の画素は、１個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第２画素幅ｐ２は、第１画素幅ｐ１よりも大きく設定されている構成（ｐ１＜ｐ２）を用いることができる。

あるいは、撮像素子の構成として、第１撮像素子での複数の画素は、１個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第２撮像素子での複数の画素は、複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第２画素幅ｐ２は、第１画素幅ｐ１よりも小さく設定されている構成（ｐ１＞ｐ２）を用いることができる。

また、第２撮像素子での複数の画素が、複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分されているなどの場合、そのような画素単位の設定について、第２撮像素子の複数の画素に対し、設定された画素単位での画素数に対応してビニング処理を制御する画素単位制御部が設けられていることが好ましい。これにより、第２撮像素子での画素単位を好適に設定、あるいは必要に応じて変更することが可能となる。

また、第１撮像素子及び第２撮像素子のそれぞれは、像検出方向に沿って複数の画素が１次元で１列に配列された１次元撮像素子、または像検出方向に沿って複数の画素が複数列に配列された２次元撮像素子であることが好ましい。また、このような構成において、第１、第２放射線検出器における像検出方向は、それぞれ第１、第２撮像素子の画素配列方向に一致している。

本発明の放射線検出装置によれば、放射線入射方向に対して上流側に位置する低エネルギ範囲用の第１放射線検出器と、下流側に位置する高エネルギ範囲用の第２放射線検出器とによって検出装置を構成し、第１放射線検出器での撮像素子の画素幅ｐ１と、第２放射線検出器での撮像素子の画素幅ｐ２とを異なる幅に設定するとともに、第１、第２撮像素子での複数の画素をそれぞれ複数の画素単位に区分し、第２撮像素子における画素単位幅ｗ２を、第１撮像素子における画素単位幅ｗ１よりも大きく設定することにより、第１、第２撮像素子でそれぞれ取得される画像間でのずれを低減して、デュアルエナジータイプの検出装置による放射線像の計測を高精度で実行することが可能となる。

Ｘ線検出装置の一実施形態の構成を示す（ａ）側面断面図、及び（ｂ）正面断面図である。 Ｘ線検出装置、及びＸ線検出システムの構成の一例を示す（ａ）側面図、及び（ｂ）正面図である。 Ｘ線検出装置の他の実施形態の構成を示す（ａ）側面断面図、及び（ｂ）正面断面図である。 Ｘ線検出装置、及びＸ線検出システムの構成の他の例を示す（ａ）側面図、及び（ｂ）正面図である。 第２撮像素子における画素構造の例を示す図である。 図４に示したＸ線検出装置の変形例を示す図である。 Ｘ線検出装置における撮像素子の具体的な構成の一例を示す図である。 図７に示した撮像素子での画素単位の対応関係を示す図である。 Ｘ線検出装置における撮像素子の具体的な構成の他の例を示す図である。 図９に示した撮像素子での画素単位の対応関係を示す図である。 図９に示した撮像素子での画素単位の対応関係を示す図である。 Ｘ線検出装置に用いられる撮像素子における画素構造を示す図である。

以下、図面とともに本発明による放射線検出装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

図１は、放射線検出装置であるＸ線検出装置の一実施形態の構成を示す図であり、図１（ａ）は側面断面図、図１（ｂ）は正面断面図を示している。ここで、以下においては、検出装置による検出対象の放射線としてＸ線を想定し、放射線検出装置の一種であるＸ線検出装置の構成について説明する。このようなＸ線検出装置は、上述した被検査物の非破壊検査等に好適に適用することができる。

本実施形態によるＸ線検出装置１Ａは、所定のＸ線入射方向（放射線入射方向、図中の垂直方向）に入射するＸ線について、第１エネルギ範囲（低エネルギ範囲）のＸ線、及び第１エネルギ範囲よりも高い第２エネルギ範囲（高エネルギ範囲）のＸ線を検出するデュアルエナジータイプの検出装置である。このＸ線検出装置１Ａは、Ｘ線入射方向に対して上流側に位置し、低エネルギ範囲のＸ線の検出に用いられる第１Ｘ線検出器（第１放射線検出器）１０と、下流側に位置し、高エネルギ範囲のＸ線の検出に用いられる第２Ｘ線検出器（第２放射線検出器）２０とによって２段に構成されている。

第１Ｘ線検出器１０は、第１支持基板１５と、支持基板１５上に載置された第１撮像素子１２、及び第１シンチレータ層１１とを有して構成され、Ｘ線入射方向に対して第１シンチレータ層１１が上流側となるように配置されている。第１シンチレータ層１１は、所定のシンチレータ材料からなり、Ｘ線入射方向に直交するＸ線像検出方向（図１（ｂ）中の水平方向）に沿って像検出方向を長手方向として延在して、検出装置１Ａに入射するＸ線のうちで低エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。

また、シンチレータ層１１の下流側の面には、第１撮像素子１２が光学的に接続されている。撮像素子１２は、像検出方向に沿って１次元に配列された複数の画素１３を有し、シンチレータ層１１で変換された光像による第１画像を取得することで、低エネルギ範囲の第１Ｘ線画像を取得する。また、第１Ｘ線検出器１０における像検出方向は、本実施形態では第１撮像素子１２の画素配列の長手方向に一致している。

第２Ｘ線検出器２０は、第２支持基板２５と、支持基板２５上に載置された第２撮像素子２２、及び第２シンチレータ層２１とを有して構成され、Ｘ線入射方向に対して第２シンチレータ層２１が上流側となるように配置されている。第２シンチレータ層２１は、所定のシンチレータ材料からなり、Ｘ線像検出方向に沿って像検出方向を長手方向として延在して、検出装置１Ａに入射するＸ線のうちで高エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。

また、シンチレータ層２１の下流側の面には、第２撮像素子２２が光学的に接続されている。撮像素子２２は、像検出方向に沿って１次元に配列された複数の画素２３を有し、シンチレータ層２１で変換された光像による第２画像を取得することで、高エネルギ範囲の第２Ｘ線画像を取得する。また、第２Ｘ線検出器２０における像検出方向は、本実施形態では第２撮像素子２２の画素配列の長手方向に一致している。

また、第１Ｘ線検出器１０の第１支持基板１５と、第２Ｘ線検出器２０の第２シンチレータ層２１との間には、フィルタ１８が設置されている。フィルタ１８は、第１Ｘ線検出器１０から第２Ｘ線検出器２０へと通過するＸ線のエネルギ成分を選択するためのフィルタであり、第２Ｘ線検出器２０で検出したいＸ線のエネルギ範囲の選択、または変更を行う場合に、必要に応じて配置、または交換される。

また、本実施形態のＸ線検出装置１Ａでは、上流側に位置する第１撮像素子１２における複数の画素１３のそれぞれの像検出方向での第１画素幅ｐ１と、下流側に位置する第２撮像素子２２における複数の画素２３のそれぞれの第２画素幅ｐ２とが、第１、第２撮像素子１２、２２の間の距離Δｄを考慮して、異なる幅（ｐ１＜ｐ２またはｐ１＞ｐ２）に設定されている（図１（ｂ）参照）。

図１に示したＸ線検出装置１Ａの具体的な構成について、図２を参照してさらに説明する。図２は、Ｘ線検出装置、及び検出装置を含むＸ線検出システムの構成の一例を示す模式図であり、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は正面図を示している。ここで、図２においては、Ｘ線検出装置５０の構成について、第１、第２Ｘ線検出器のそれぞれにおける撮像素子１２、２２での画素１３、２３の構造のみを示している。Ｘ線検出装置５０の他の部分の構成については、例えば図１に示したＸ線検出装置１Ａと同様である。

本構成例によるＸ線検出システムは、ベルトコンベア５５によって搬送される被検査物５６に対して非破壊検査を行う検査システムとして構成されている。ベルトコンベア５５の上方には、被検査物５６に対して検査用のＸ線（放射線）を供給する放射線源であるＸ線源５２が配置されている。また、ベルトコンベア５５の下方には、被検査物５６を通過したＸ線に対し、低エネルギ範囲のＸ線像、及び高エネルギ範囲のＸ線像を検出するデュアルエナジータイプのＸ線検出装置５０が配置されている。

以下においては、説明のため、図２に示すように、ベルトコンベア５５による被検査物５６の搬送方向をｙ軸方向（図２（ａ）中の水平方向）、ｙ軸方向に直交するＸ線源５２から検出装置５０へのＸ線入射方向をｚ軸方向（図２（ａ）、（ｂ）中の垂直方向）、ｙ軸方向及びｚ軸方向に直交する検出装置５０の撮像素子１２、２２での像検出方向（画素１３、２３の配列方向）をｘ軸方向（図２（ｂ）中の水平方向）とする。このように、所定の搬送方向に搬送される被検査物にＸ線検出装置５０を適用する場合、Ｘ線検出器における像検出方向が被検査物の搬送方向に直交する方向となっていることが好ましい。

本構成例では、Ｘ線検出装置５０での撮像素子１２、２２による第１、第２画像取得における実質的な画素となる画素単位について、第１撮像素子１２での複数の画素１３は、１個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、１個の画素がそのまま１個の画素単位に対応している。一方、第２撮像素子２２での複数の画素２３は、１個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第１撮像素子１２と同様に、１個の画素がそのまま１個の画素単位に対応している。

そして、このような構成において、下流側の撮像素子２２における画素単位の第２画素単位幅ｗ２（＝ｐ２）は、上流側の撮像素子１２における画素単位の第１画素単位幅ｗ１（＝ｐ１）よりも大きく設定されている（ｗ１＜ｗ２）。好ましくは、検出装置５０に対してＸ線を供給するＸ線源５２から撮像素子１２までの距離をｄ１とし、撮像素子２２までの距離をｄ２＝ｄ１＋Δｄとしたときに、第２画素単位幅ｗ２は、第１画素単位幅ｗ１に対してｗ２＝ｗ１×ｄ２／ｄ１と略一致するように設定される。これにより、Ｘ線源５２からみて、撮像素子１２における各画素単位（１個の画素１３）と、撮像素子２２における各画素単位（１個の画素２３）とが互いに対応する構成になっている。

上記実施形態によるＸ線検出装置、及びＸ線検出システムの効果について説明する。

図１、図２に示したＸ線検出装置１Ａ、５０においては、Ｘ線入射方向に対して上流側に位置する低エネルギ範囲のＸ線用の第１Ｘ線検出器１０と、下流側に位置する高エネルギ範囲のＸ線用の第２Ｘ線検出器２０とによって検出装置を構成する。そして、第１Ｘ線検出器１０での撮像素子１２の画素１３の画素幅ｐ１と、第２Ｘ線検出器２０での撮像素子２２の画素２３の画素幅ｐ２とを、互いに異なる幅に設定している。

このような構成によれば、撮像素子１２、２２での画素幅ｐ１、ｐ２を好適に設定することで、第１Ｘ線検出器１０の撮像素子１２と、第２Ｘ線検出器２０の撮像素子２２とでそれぞれ取得される第１、第２画像間でのずれを低減して、デュアルエナジータイプの検出装置によるＸ線像の計測を高精度で実行することが可能となる。また、撮像素子の画素幅ｐ１、ｐ２については、第１撮像素子１２と第２撮像素子２２との間の距離Δｄを考慮して設定することが好ましい。

ここで、特許文献１においては、複数の放射線画像データについて、サイズが同一となるように補正を行うことが記載されている。しかしながら、このような構成では、ソフトウェア的に画像データの補正を行っているために画像処理に時間がかかり、例えば被検査物の非破壊検査など画像の高速処理が要求される分野では適用が難しい。これに対して、上記実施形態によるＸ線検出装置は、撮像素子の画素構造によってハードウェア的に画像間でのずれを低減し、これによって高速でのＸ線像の計測を実現するものである。

撮像素子１２、２２における具体的な画素構造については、上記実施形態では、第１撮像素子１２での複数の画素１３が、１個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第２撮像素子２２での複数の画素２３が、同じく１個の画素を単位とする複数の画素単位に区分されている。そして、第２撮像素子２２における第２画素単位幅ｗ２（＝画素幅ｐ２）は、第１撮像素子１２における第１画素単位幅ｗ１（＝画素幅ｐ１）よりも大きく設定されている。このように、撮像素子による画像取得での実質的な画素となる画素単位の幅をｗ１＜ｗ２（ｐ１＜ｐ２）として設定することにより、第１、第２撮像素子１２、２２でそれぞれ取得される画像間でのずれを好適に低減することが可能となる。

画素単位幅の具体的な設定については、検出装置に対する放射線源の位置が想定または設定されている場合には、図２に関して上述したように、Ｘ線源５２の想定位置から撮像素子１２までの距離をｄ１、撮像素子２２までの距離をｄ２（＝ｄ１＋Δｄ）としたときに、第２画素単位幅ｗ２は、第１画素単位幅ｗ１に対してｗ２＝ｗ１×ｄ２／ｄ１と略一致するように設定されていることが好ましい。これにより、Ｘ線源の位置に対応して、第１、第２撮像素子でそれぞれ取得される画像間でのずれを確実に低減して、計測の精度を向上することができる。なお、第２画素単位幅ｗ２については、上記の関係式を完全には満たさない場合でも、画像間でのずれの低減を実現することが可能である。

また、第１、第２撮像素子１２、２２での画素幅及び画素単位幅については、図１、図２の構成では、像検出方向で全体にわたって一定の幅に設定している。また、この画素幅については、第２撮像素子２２における画素単位幅ｗ２（画素幅ｐ２）が、複数の画素単位が配列された像検出方向について、中央部から周縁部に向かって画素単位幅が大きくなる（画素幅が大きくなる）ように設定しても良い。このような構成によれば、中央部から周縁部に向かって大きくなっていくＸ線の入射角度の影響等を低減することができる。

また、第１、第２撮像素子１２、２２での像検出方向に直交する方向（ｙ軸方向）での画素幅については、図２（ａ）に示したように、撮像素子２１、２２の両者で同一の幅としても良い。あるいは、第２撮像素子２２でのｙ軸方向の画素幅を、第１撮像素子１２での画素幅よりも大きくする構成としても良い。

Ｘ線検出装置の全体構成については、図１に示した構成に限らず、具体的には様々な構成を用いて良い。そのようなＸ線検出装置の構成の一例を図３に示す。

図３は、放射線検出装置であるＸ線検出装置の他の実施形態の構成を示す図であり、図３（ａ）は側面断面図、図３（ｂ）は正面断面図を示している。本実施形態によるＸ線検出装置１Ｂは、Ｘ線入射方向に対して上流側に位置し、低エネルギ範囲のＸ線の検出に用いられる第１Ｘ線検出器１０と、下流側に位置し、高エネルギ範囲のＸ線の検出に用いられる第２Ｘ線検出器２０とによって構成されている。これらのうち、第２Ｘ線検出器２０の構成については、図１に示した構成と同様である。

第１Ｘ線検出器１０は、第１支持基板１５と、支持基板１５上に載置された第１撮像素子１２、及び第１シンチレータ層１１とを有して構成され、図１に示した構成とは逆に、Ｘ線入射方向に対して第１支持基板１５が上流側となるように配置されている。また、本実施形態では、第１Ｘ線検出器１０の第１シンチレータ層１１と、第２Ｘ線検出器２０の第２シンチレータ層２１との間には、フィルタ等を設置しない構成となっている。

また、本実施形態のＸ線検出装置１Ｂでは、図１に示したＸ線検出装置１Ａと同様に、第１撮像素子１２における画素１３の像検出方向での第１画素幅ｐ１と、第２撮像素子２２における画素２３の第２画素幅ｐ２とが、第１、第２撮像素子１２、２２の間の距離Δｄを考慮して異なる幅に設定されている。このように、Ｘ線検出装置の全体構成については、具体的には様々な構成を用いることが可能である。

Ｘ線検出装置の具体的な構成について、さらに説明する。図４は、Ｘ線検出装置、及び検出装置を含むＸ線検出システムの構成の他の例を示す模式図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図を示している。なお、本構成例では、第２Ｘ線検出器における撮像素子２２での画素２３の構造以外については、図２に示した構成と同様である。

本構成例では、第１撮像素子１２での複数の画素１３は、１個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、１個の画素がそのまま１個の画素単位に対応している。一方、第２撮像素子２２での複数の画素２３は、複数個（図４では具体的には２個）の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、２個の画素が１個の画素単位に対応している。

そして、このような構成において、下流側の撮像素子２２における画素単位の第２画素単位幅ｗ２（＝２×ｐ２）は、上流側の撮像素子１２における画素単位の第１画素単位幅ｗ１（＝ｐ１）よりも大きく設定されている（ｗ１＜ｗ２）。好ましくは、図２の場合と同様に、Ｘ線源５２から撮像素子１２までの距離をｄ１とし、撮像素子２２までの距離をｄ２＝ｄ１＋Δｄとしたときに、第２画素単位幅ｗ２は、第１画素単位幅ｗ１に対してｗ２＝ｗ１×ｄ２／ｄ１と略一致するように設定される。また、撮像素子１２、２２の各画素１３、２３については、撮像素子２２での画素２３の第２画素幅ｐ２は第１画素幅ｐ１よりも小さく設定されている（ｐ１＞ｐ２）。これにより、Ｘ線源５２からみて、撮像素子１２における各画素単位（１個の画素１３）と、撮像素子２２における各画素単位（２個の画素２３）とが互いに対応する構成になっている。

このように、下流側のＸ線検出器における第２撮像素子２２の画素構造については、複数の画素２３を、複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分し、その画素単位を第１撮像素子１２の画素に対応させるとともに、第２画素幅ｐ２を、第１画素幅ｐ１よりも小さく設定する構成としても良い。また、必要があれば、上流側の第１撮像素子１２の画素構造についても、同様に、その複数の画素１３を、複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分する構成としても良い。

第１、第２撮像素子１２、２２の構成については、一般には、第１撮像素子１２での複数の画素１３が、１個または複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第２撮像素子２２での複数の画素２３が、１個または複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、第２撮像素子２２における複数の画素単位のそれぞれの第２画素単位幅ｗ２が、第１撮像素子１２における複数の画素単位のそれぞれの第１画素単位幅ｗ１よりも大きく設定されていることが好ましい。このように、画素単位の幅をｗ１＜ｗ２として設定することにより、第１、第２撮像素子１２、２２でそれぞれ取得される画像間でのずれを好適に低減することが可能となる。

また、撮像素子１２、２２における画素構造については、上記した構成例では、像検出方向（ｘ軸方向）については、１次元に配列された複数の画素１３、２３に分割された構成としている。一方、像検出方向に直交する方向（ｙ軸方向）については、単一の画素からなる構成としている。

このような画素構造については、必要に応じて、ｙ軸方向についても２以上の画素に分割する構成としても良い。図５は、第２撮像素子における画素構造の例を示す図であり、図５（ａ）は第２撮像素子２２における画素構造を示す正面図、図５（ｂ）は第２撮像素子における画素構造の第１の例を示す上面図（Ｘ線源側からみた図）、図５（ｃ）は画素構造の第２の例を示す上面図である。なお、第１、第２の例のいずれにおいても、正面からみた画素構造については図５（ａ）に示す同一の構造となっている。

図５（ｂ）に示す第１の例では、像検出方向に直交するｙ軸方向については画素が分割されておらず、複数の画素２３が１次元で１列に配列された画素構造となっている（短冊型）。一方、図５（ｃ）に示す第２の例では、ｙ軸方向について画素が２つに分割され、複数の画素２３が１次元で２列に配列された画素構造となっている（格子型）。

このように、Ｘ線検出器に用いられる第１、第２撮像素子１２、２２の画素構造については、一般には、像検出方向に沿って複数の画素が１次元で１列に配列された１次元撮像素子の構成、または像検出方向に直交する方向についても画素が２以上に分割されて、像検出方向に沿って複数の画素が複数列に配列された２次元撮像素子の構成を用いることができる。また、このような構成において、第１、第２Ｘ線検出器における像検出方向は、それぞれ第１、第２撮像素子１２、２２の画素配列方向に一致している。具体的には、撮像素子が１次元撮像素子である場合には、その画素配列の長手方向が像検出方向となる。また、撮像素子が２次元撮像素子である場合には、その画素配列の一方の方向、好ましくは長手方向が像検出方向となる。

また、図４に示したように、第２撮像素子２２において、その複数の画素２３を、複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分して用いる場合、そのような画素単位は、例えば、各画素２３で取得された検出信号に対して、画素単位毎に検出信号の加算等の処理を行うビニング処理によって実現することができる。また、このような場合、第２撮像素子２２の複数の画素２３に対し、設定された画素単位での画素数に対応してビニング処理を制御する画素単位制御部が設けられていることが好ましい。これにより、撮像素子２２での画素単位を好適に設定、あるいは必要に応じて変更することが可能となる。

図６は、図４に示したＸ線検出装置の変形例を示す図である。本構成例では、図４と同様に、撮像素子１２での複数の画素１３は、１個の画素を単位とする複数の画素単位に区分されている。また、撮像素子２２での複数の画素２３は、複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分されている。図６においては、このように第２撮像素子２２において複数の画素２３を画素単位としていることに対応して、撮像素子２２に対して画素単位制御部３０が設けられている。この画素単位制御部３０により、撮像素子２２でのビニング処理を、設定された画素単位での画素数に対応して好適に実行することができる。

また、画素単位制御部３０に対して、距離情報入力部３１と、画素単位設定部３２とが設けられている。距離情報入力部３１は、Ｘ線検出システム（図４参照）におけるＸ線源５２からＸ線検出器までの距離情報の入力に用いられる。この場合の距離情報としては、例えばＸ線源５２の位置から第１撮像素子１２までの距離ｄ１、あるいはＸ線源５２の位置から第２撮像素子２２までの距離ｄ２がある。

また、画素単位設定部３２は、入力部３１から入力された距離情報に基づき、第２撮像素子２２において画素単位を構成すべき画素数、あるいはその画素配置等の設定を行う。画素単位制御部３０は、この設定部３２で設定された画素単位の情報に基づいて、撮像素子２２でのビニング処理を制御する。このような構成によれば、例えばＸ線検出システムにおいてＸ線源５２の位置、及びＸ線源５２からＸ線検出器までの距離が新たに設定または変更された場合でも、それに対応して第２撮像素子２２での画素単位の構成を可変に設定、変更することが可能となる。

図６に示した構成例では、Ｘ線検出装置の撮像素子１２、２２から出力される画像信号は、画像取得部３３に入力される。そして、この画像取得部３３において、低エネルギ範囲のＸ線像に対応して撮像素子１２で撮像された第１画像のデータ、及び高エネルギ範囲のＸ線像に対応して撮像素子２２で撮像された第２画像のデータが取得される。

また、これらの第１、第２画像のデータに対し、画像処理部３４において、例えば重み付け減算、重ね合わせ演算などの所定の演算処理が行われる。また、このような演算処理によって最終的に得られた画像（例えば非破壊検査システムにおける検査画像）は、必要に応じて画像表示部３５において操作者に対して表示される。なお、これらの画像取得部３３、画像処理部３４、及び画像表示部３５等については、図２に示した構成においても同様に適用することが可能である。

また、第１Ｘ線検出器の第１撮像素子１２において、その複数の画素１３を、複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分して用いる場合には、第２撮像素子２２に対する上記した画素単位制御部３０と同様に、第１撮像素子１２の複数の画素１３に対して画素単位制御部を設ける構成としても良い。

上記実施形態によるＸ線検出装置について、その具体的な画素配列構造の実施例とともにさらに説明する。

図７は、Ｘ線検出装置における撮像素子１２、２２の具体的な画素構造の一実施例を示す図である。また、図８は、図７に示した撮像素子１２、２２での画素単位の対応関係を示す図である。本実施例は、図２に示した構成の具体例に対応するものである。

本実施例においては、第１撮像素子１２では、１個の画素１３がそのまま１個の画素単位に対応している。また、第２撮像素子２２では、同様に１個の画素２３がそのまま１個の画素単位に対応している。また、本実施例では、第１撮像素子１２での第１画素幅ｐ１は０．８ｍｍに設定され、第２撮像素子２２での第２画素幅ｐ２は０．９ｍｍに設定されている。この場合、撮像素子１２、２２での画素単位幅は、それぞれ同様にｗ１＝ｐ１＝０．８ｍｍ、ｗ２＝ｐ２＝０．９ｍｍである。

このように、撮像素子１２、２２において、画素単位幅がｗ１＜ｗ２を満たす（画素幅がｐ１＜ｐ２を満たす）構成とすることにより、第１Ｘ線検出器の撮像素子１２と、第２Ｘ線検出器の撮像素子２２とでそれぞれ取得される第１、第２画像間での画素ずれを防止することが可能となる。ただし、このような構成では、撮像素子１２、２２の間での画素単位の対応関係が固定であるため、Ｘ線源とＸ線検出装置との間の距離についても、実質的に固定とする必要がある。

図９は、Ｘ線検出装置における撮像素子１２、２２の具体的な画素構造の他の実施例を示す図である。また、図１０、図１１は、それぞれ図９に示した撮像素子１２、２２での画素単位の対応関係を示す図である。本実施例は、図４に示した構成の具体例に対応するものである。

本実施例においては、第１撮像素子１２では、１個の画素１３がそのまま１個の画素単位に対応している。また、第２撮像素子２２では、４個の画素２３が１個の画素単位に対応している。また、本実施例では、第１撮像素子１２での第１画素幅ｐ１は０．８ｍｍに設定され、第２撮像素子２２での第２画素幅ｐ２は０．２２５ｍｍに設定されている。この場合、撮像素子１２、２２での画素単位幅は、それぞれｗ１＝ｐ１＝０．８ｍｍ、ｗ２＝４×ｐ２＝０．９ｍｍである。

このように、撮像素子１２、２２において、画素単位幅がｗ１＜ｗ２を満たす（画素幅がｐ１＞ｐ２を満たす）構成とすることにより、第１Ｘ線検出器の撮像素子１２と、第２Ｘ線検出器の撮像素子２２とでそれぞれ取得される第１、第２画像間での画素ずれを防止することが可能となる。

また、このような構成では、Ｘ線源とＸ線検出装置との間の距離が変更された場合であっても、ビニング処理による第２撮像素子２２の画素単位の設定、制御方法を変更することによって距離の変更に対応することが可能である。このような画素単位の設定の変更方法としては、具体的には例えば、画素単位を構成する画素の個数を変更する方法がある。あるいは、画素単位を構成する画素の位置をずらす方法がある。

図１０、図１１は、そのような画素単位の設定の変更方法の一例を示している。この例では、Ｘ線検出装置の撮像素子１２、２２までの距離ｄ１、ｄ２が異なるＸ線源の２つの位置５２ａ、５２ｂに対して、第２撮像素子２２において画素単位１〜１１のそれぞれを構成する画素数を４に固定している。また、画素単位を構成する画素の位置については、画素ずれが小さい中央部の画素単位４〜８では、Ｘ線源の位置５２ａ、５２ｂの両者に対して構成画素を同一としている。一方、画素ずれが大きくなる周縁部の画素単位１〜３、９〜１１では、Ｘ線源の位置５２ａ、５２ｂで構成画素を１個ずらして設定している。このような構成によれば、撮像素子１２、２２で取得される第１、第２画像間での画素ずれを、Ｘ線源から検出装置までの距離に応じて可変に防止、低減することが可能となる。

図１２は、Ｘ線検出装置に用いられる第１、第２撮像素子における画素構造を示す図である。図１２に示す３つの構成例（ａ）〜（ｃ）では、いずれも、上流側の第１撮像素子１２での１個の画素単位、及び下流側の第２撮像素子２２での対応する１個の画素単位のみを示している。

図１２（ａ）に示す画素構造の例は、図７に示した構成に対応するものであり、第１撮像素子での画素１３は、画素幅がｐ１＝０．８ｍｍの正方形状となっている。また、第２撮像素子での画素２３は、画素幅がｐ２＝０．９ｍｍの正方形状となっている。

図１２（ｂ）に示す画素構造の例は、図９に示した構成に対応するものであり、第１撮像素子での画素１３は、画素幅がｐ１＝０．８ｍｍの正方形状となっている。また、第２撮像素子での画素２３は、像検出方向での画素幅がｐ２＝０．９／４＝０．２２５ｍｍ、像検出方向に直交する方向での画素幅がｑ２＝０．９ｍｍの長方形状となっている。

図１２（ｃ）に示す画素構造の例は、第１撮像素子についても複数個の画素を画素単位とした場合の構成の一例を示すものである。また、この例では、第１、第２撮像素子ともに、像検出方向に直交する方向についても画素が分割された構成となっている。具体的には、本構成では、第１撮像素子での画素１３は、像検出方向での画素幅がｐ１＝０．８／４＝０．２ｍｍ、像検出方向に直交する方向での画素幅がｑ１＝０．８／２＝０．４ｍｍの長方形状となっている。また、第２撮像素子での画素２３は、像検出方向での画素幅がｐ２＝０．９／４＝０．２２５ｍｍ、像検出方向に直交する方向での画素幅がｑ２＝０．９／２＝０．４５ｍｍの長方形状となっている。

これらの図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１、第２撮像素子における画素構造、及び画素単位の構成については、具体的には様々な構成及び組合せを用いることが可能である。一般には、上述したように、第１撮像素子及び第２撮像素子のそれぞれは、像検出方向に沿って複数の画素が１次元で１列に配列された１次元撮像素子、または像検出方向に沿って複数の画素が複数列に配列された２次元撮像素子であることが好ましい。

本発明による放射線検出装置は、上記実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、検出対象の放射線としてＸ線を想定したＸ線検出装置について説明したが、上記構成は、Ｘ線以外の放射線を検出対象とする放射線検出装置についても同様に適用可能である。また、第１、第２放射線検出器の構成についても、例えば図１の構成において支持基板を省略するなど、具体的には様々な構成を用いて良い。一般には、第１、第２放射線検出器は、それぞれ、像検出方向に沿って延在し、放射線の像を光像に変換するシンチレータ層と、像検出方向に沿って１列または複数列に配列された複数の画素を有し、シンチレータ層で変換された光像による画像を取得する撮像素子とを有する構成であれば良い。

本発明は、２段の放射線検出器でそれぞれ取得される画像間でのずれを低減することが可能なデュアルエナジータイプの放射線検出装置として利用可能である。

１Ａ、１Ｂ…Ｘ線検出装置（放射線検出装置）、１０…第１Ｘ線検出器（第１放射線検出器）、１１…第１シンチレータ層、１２…第１撮像素子、１３…画素、１５…第１支持基板、２０…第２Ｘ線検出器（第２放射線検出器）、２１…第２シンチレータ層、２２…第２撮像素子、２３…画素、２５…第２支持基板、１８…フィルタ、
３０…画素単位制御部、３１…距離情報入力部、３２…画素単位設定部、３３…画像取得部、３４…画像処理部、３５…画像表示部、５０…Ｘ線検出装置、５２…Ｘ線源、５５…ベルトコンベア、５６…被検査物。

Claims (7)

1. 放射線入射方向に入射する第１エネルギ範囲の放射線、及び前記第１エネルギ範囲よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出装置であって、
   前記放射線入射方向に対して上流側に位置し、前記第１エネルギ範囲の放射線の検出に用いられる第１放射線検出器と、
   前記放射線入射方向に対して下流側に位置し、前記第２エネルギ範囲の放射線の検出に用いられる第２放射線検出器とを備え、
   前記第１放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、前記第１エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第１シンチレータ層と、前記像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、前記第１シンチレータ層で変換された前記光像による第１画像を取得する第１撮像素子とを有し、
   前記第２放射線検出器は、前記像検出方向に沿って延在し、前記第２エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第２シンチレータ層と、前記像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、前記第２シンチレータ層で変換された前記光像による第２画像を取得する第２撮像素子とを有し、
   前記第１撮像素子における前記複数の画素のそれぞれの前記像検出方向での第１画素幅ｐ１と、前記第２撮像素子における前記複数の画素のそれぞれの前記像検出方向での第２画素幅ｐ２とは、異なる幅に設定されており、かつ、
   前記第１撮像素子での前記複数の画素は、１個または複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、前記第２撮像素子での前記複数の画素は、１個または複数個の画素を単位とする複数の画素単位に区分され、
   前記第２撮像素子における前記複数の画素単位のそれぞれの第２画素単位幅ｗ２は、前記第１撮像素子における前記複数の画素単位のそれぞれの第１画素単位幅ｗ１よりも大きく設定されていることを特徴とする放射線検出装置。
2. 前記第１放射線検出器及び前記第２放射線検出器に対して放射線を供給する放射線源の想定位置から前記第１撮像素子までの距離をｄ１、前記放射線源の前記想定位置から前記第２撮像素子までの距離をｄ２＝ｄ１＋Δｄとしたときに、
   前記第２画素単位幅ｗ２は、前記第１画素単位幅ｗ１に対してｗ２＝ｗ１×ｄ２／ｄ１と略一致するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
3. 前記第２撮像素子における前記第２画素単位幅ｗ２は、前記複数の画素単位が配列された前記像検出方向について、中央部から周縁部に向かって画素単位幅が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出装置。
4. 前記第１撮像素子での前記複数の画素は、１個の画素を単位とする前記複数の画素単位に区分され、前記第２撮像素子での前記複数の画素は、１個の画素を単位とする前記複数の画素単位に区分され、
   前記第２画素幅ｐ２は、前記第１画素幅ｐ１よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の放射線検出装置。
5. 前記第１撮像素子での前記複数の画素は、１個の画素を単位とする前記複数の画素単位に区分され、前記第２撮像素子での前記複数の画素は、複数個の画素を単位とする前記複数の画素単位に区分され、
   前記第２画素幅ｐ２は、前記第１画素幅ｐ１よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の放射線検出装置。
6. 前記第２撮像素子の前記複数の画素に対し、設定された前記画素単位での画素数に対応してビニング処理を制御する画素単位制御部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の放射線検出装置。
7. 前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子のそれぞれは、前記像検出方向に沿って複数の画素が１次元で１列に配列された１次元撮像素子、または前記像検出方向に沿って複数の画素が複数列に配列された２次元撮像素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の放射線検出装置。

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