JP2013210390A - 放射線検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの放射線検出器における画素数が異なっても、これらの放射線検出器による放射線像に基づく演算処理を容易にする放射線異物検査装置を提供する。
【解決手段】放射線異物検査装置１は、ベルトコンベア１０と、Ｘ線照射器２０と、被検査物Ｓを透過した放射線を検出する第１放射線検出器３２及び第２放射線検出器４２と、検出タイミングの制御を行うタイミング制御部５０と、サブトラクション処理を行う画像処理部３４，４４，７０とを備え、第１放射線検出器３２の画素の像検出方向に直行する直交方向での画素幅は、第２放射線検出器４２の画素の直交方向での画素幅より小さく、画像処理部３４，４４，７０は、画素幅と画素幅との比率に基づいて、第１放射線検出器３２からの第１の画像データをサブトラクション処理用の画像データに補正する補正処理を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、デュアルエナジータイプの放射線検出装置、特に放射線異物検査装置に関するものである。

ベルトコンベア等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、異物の検出、成分分布の計測、重量の計測等を行う放射線検出装置が知られている。放射線検出装置は、シンチレータ層と画素とを有する放射線検出器を備え、被検査物を透過した放射線を検出して放射線像を生成する。

この種の放射線検出装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の放射線検出装置は、画素の面積が異なる２つの放射線検出器をベルトコンベアの運搬方向に並置する。この放射線検出装置では、画素の面積が大きい放射線検出器によって大きな異物を検出し、画素の面積が小さい放射線検出器によって小さな異物を検出する。このように、検出したい異物の大きさに応じて画素サイズを予め選択することによって、異物の検査精度を向上させることができるとしている。

異物の検査精度を高める別の手法としては、デュアルエナジータイプの放射線検出装置が知られている。デュアルエナジータイプの放射線検出装置は、異なるエネルギ感度を有する２つの放射線検出器を備え、被検査物を透過した低エネルギ範囲（第１エネルギ範囲）の放射線及び高エネルギ範囲（第２エネルギ範囲）の放射線を検出する。この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し、これらの放射線像に基づいて重み付け減算処理や重ね合わせ処理等（例えば、サブトラクション処理）が施された画像を作成し、この画像のコントラスト差によって異物を浮き出させることによって、高精度の異物検査を実現することができる。

特開２００９−８５６２７号公報

例えば、食品内の異物検査では、食肉内の骨や軟骨、金属等を異物として検査することが要求され、食肉の放射線吸収量と異物（骨や軟骨、金属等）の放射線吸収量との相違を利用して、これらを透過した放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差によって異物を浮き出させ、異物の有無を判断する。

ここで、骨や金属は、食肉に比べて放射線透過性が大きく異なる（低い）ので、少なくとも一方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が大きい。その結果、二つの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差が大きく、異物検査が容易である。しかしながら、軟骨は、食肉と同様に放射線透過率が高く、その差が小さいので、双方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が小さくなってしまう。その結果、これらの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差も小さく、異物検査が困難であった。

この点に関し、本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差は、より低エネルギ範囲の放射線像において大きくすることができることを見出した。更に、本願発明者らは、低エネルギ範囲検出用の放射線検出器における画素の面積を小さくして、各画素によって変換される電荷量を小さくすると、放射線透過性が高い物質同士の放射線像による電荷量差を相対的に大きくすることができ、これらの放射線像のコントラスト差を大きくできることを見出した。

しかしながら、低エネルギ放射線検出器における画素の面積を小さくするために、この画素の配列方向（像検出方向）に直行する方向の画素幅を小さくして画素数（ライン出力数）が増えると、低エネルギ放射線検出器から出力される画素数（ライン出力数）と高エネルギ放射線検出器から出力される画素数（ライン出力数）とが異なってしまい、その結果、サブトラクション処理、すなわち差分処理を行うことが困難となってしまう。

そこで、本発明は、２つの放射線検出器における画素数が異なっても、これらの放射線検出器による放射線像に基づく演算処理を容易にする放射線異物検査装置を提供することを目的としている。

本発明の放射線異物検査装置は、被検査物を搬送方向に搬送するベルトコンベアと、搬送方向と直交する放射線照射方向に放射線を照射する放射線照射装置と、放射線照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を検出して、当該放射線の像に応じた第１の画像データを生成する第１放射線検出器と、放射線照射方向に対して下流側に位置し、第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出して、当該放射線の像に応じた第２の画像データを生成する第２放射線検出器と、第１放射線検出器の検出タイミング及び第２放射線検出器の検出タイミングの制御を行うタイミング制御部と、第１の画像データ及び第２の画像データに基づいて、サブトラクション処理を行う画像処理部と、を備える。第１放射線検出器は、像検出方向に沿って配列された複数の第１の画素を有する第１のラインセンサを有し、第２放射線検出器は、像検出方向に沿って配列された複数の第２の画素を有する第２のラインセンサを有する。第１の画素の像検出方向に直交する直交方向での画素幅Ｗｂ１は、第２の画素の直交方向での画素幅Ｗｂ２より小さく、画像処理部は、画素幅Ｗｂ１と画素幅Ｗｂ２との比率に基づいて、第１の画像データをサブトラクション処理用の画像データに補正する補正処理を行う。

サブトラクション法を用いる場合、２つの放射線検出器は、空間的かつ時間的に、被検査物における同一の位置を撮像する必要がある。そのため、特許文献１に記載のように２つの放射線検出器を横並びに配置するタイプでは、それぞれの放射線検出器の検出タイミングを調整しなければならない。また、例え、検出タイミングを調整したとしても、被検査物において同一の位置、すなわち、全く同一のエリアを撮像することは困難であり、位置精度が低い可能性がある。このように、検出エリアの端の一部がずれたサブトラクション画像を作成すると、サブトラクション画像における検出物の端部に明るいエッジ（白エッジ）や暗いエッジ（黒エッジ）といった擬似エッジが生じてしまうことがある。

一方、この放射線異物検査装置では、第１放射線検出器と第２放射線検出器とが放射線入射方向に対して重なって配置されているので、すなわち、縦積みタイプであるので、検出タイミング制御を行うことなく、容易に、時間的に同時に、かつ、被検査物における同一の位置を撮像することができる。

この放射線異物検査装置によれば、タイミング制御部によって、第１放射線検出器の検出タイミング及び第２放射線検出器の検出タイミングの制御を行うので、１回の検出タイミングにおいて、第２放射線検出器は、第１放射線検出器に対して、画素幅Ｗｂ１と画素幅Ｗｂ２との比率倍の画素データを取得する。そして、画像処理部によって、画素幅Ｗｂ１と画素幅Ｗｂ２との比率に基づいて、第１の画像データをサブトラクション処理用の画像データに補正する補正処理を行うので、補正後の第１放射線検出器からの画像の画素数と第２放射線検出器からの画像の画素数とを等しくすることができる。したがって、第１放射線検出器における画像の像検出方向に直交する直交方向での画素幅が第２放射線検出器における画素の直交方向での画素幅より小さい場合であっても、すなわち、第１放射線検出器における画素数と第２放射線検出器における画素数とが異なっていても、第１放射線検出器による放射線像及び第２放射線検出器による放射線像に基づく演算処理、例えばサブトラクション処理を容易にすることができる。

上記したタイミング制御部は、第２放射線検出器の検出タイミングを第１放射線検出器の検出タイミングに同期させてもよい。これによれば、タイミング制御部によって、第２放射線検出器の検出タイミングを第１放射線検出器の検出タイミングに同期させるので、１回の検出タイミングにおいて、第２放射線検出器は、第１放射線検出器に対して、第１画素幅Ｗｂ１と第２画素幅Ｗｂ２との比率Ｗｂ２／Ｗｂ１倍の画素データを取得する。そして、画像補正部によって、第１画素幅Ｗｂ１と第２画素幅Ｗｂ２との比率Ｗｂ２／Ｗｂ１に基づいて、第１放射線検出器からの画像における連続するＷｂ２／Ｗｂ１個の画素データを加算するので、補正後の第１放射線検出器からの画像の画素数と第２放射線検出器からの画像の画素数とを等しくすることができる。したがって、第１放射線検出器における画像の像検出方向に直交する直交方向での第１画素幅が第２放射線検出器における画素の直交方向での第２画素幅より小さい場合であっても、すなわち、第１放射線検出器における画素数と第２放射線検出器における画素数とが異なっていても、第１放射線検出器による放射線像及び第２放射線検出器による放射線像に基づく演算処理、例えばサブトラクション処理を容易にすることができる。

また、上記したタイミング制御部は、第１放射線検出器の検出タイミングと第２放射線検出器の検出タイミングとの何れか一方を遅延させてもよい。第１放射線検出器と第２放射線検出器との配置により、第１放射線検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置と第２放射線検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置とが大きくずれることがある。すると、第１放射線検出器による放射線像及び第２放射線検出器による放射線像に基づくサブトラクション画像において、この検出位置に対応する部分の前後に白エッジや黒エッジが発生してしまうことがある。しかしながら、これによれば、第１放射線検出器と第２放射線検出器との配置に起因する、第１放射線検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置と第２放射線検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置とを低減することができる。したがって、第１放射線検出器による放射線像及び第２放射線検出器による放射線像に基づくサブトラクション画像において、この検出位置に対応する部分の前後に白エッジや黒エッジが発生することを抑制することができ、良好なサブトラクション画像を得ることができる。

また、上記した第１放射線検出器と上記した第２放射線検出器とは、第１放射線検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置と第２放射線検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置との位置ずれが画素幅の０．３倍以下になるように配置されていてもよい。これによれば、第１放射線検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置と第２放射線検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置との位置ずれが第１画素幅の０．３倍以下になるように、第１放射線検出器と第２放射線検出器とを配置すると、第１放射線検出器による放射線像及び第２放射線検出器による放射線像に基づくサブトラクション画像において、この検出位置に対応する部分の前後に白エッジや黒エッジが発生することを抑制することができ、良好なサブトラクション画像を得ることができる。

また、上記した第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、第１シンチレータ層で変換された光像による第１の画像データを取得する第１のラインセンサとを有し、上記した第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、第２シンチレータ層で変換された光像による第２の画像データを取得する第２のラインセンサとを有していてもよい。

また、上記した画像処理部は、補正処理として、第１の画像データの加算処理、第１の画像データの補間処理、及び、第１の画像データの間引き処理のうちのいずれかの処理を行ってもよい。

また、上記した第１の画素の像検出方向での画素幅Ｗａ１は、第２の画素の像検出方向での画素幅Ｗａ２より小さくてもよい。

本発明によれば、サブトラクション法を用いるデュアルエナジータイプの放射線異物検査装置において、２つの放射線検出器における画素数が異なっても、これらの放射線検出器による放射線像に基づく演算処理、例えばサブトラクション処理を容易にすることができる。

本実施形態に係るＸ線異物検査装置の斜視図である。 本実施形態に係るＸ線異物検査装置の概略構成図である。 本実施形態に係る放射線検出装置におけるデュアルエナジーセンサの概略構造図である。 図３に示すデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。 図２に示す低エネルギ画像補正部及び高エネルギ画像補正部における画像処理を示す概念図である。 図２に示すタイミング制御部による検出タイミング制御の概念図である。 図２に示す低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器から出力される画像の画素データを示す図である。 図２に示す低エネルギ画像補正部による画像補正処理を示す概念図である。 本実施形態の検出タイミング制御及び画像補正処理を行わない場合の低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器によって検出した画像を示す図である。 本実施形態の検出タイミング制御及び画像補正処理を行った場合の低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器によって検出した画像を示す図である。 図１０に示す画像に基づくサブトラクション画像である。 同一の被検査物を検出したときの画像の輝度ファイルを示す図である。 図１２に示す輝度ファイルを有する画像によるサブトラクション画像の輝度ファイルを示す図である。 検出タイミングが異なる２つの画像によるサブトラクション画像の一例を示す図である。 本実施形態の変形例のデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、本実施形態に係るＸ線異物検査装置の斜視図であり、図２は、本実施形態に係るＸ線異物検査装置の概略構成図である。図１及び図２に示されるように、Ｘ線異物検査装置１は、Ｘ線源からのＸ線（放射線）を照射方向Ｚへ向けて被検査物Ｓに照射し、照射されたＸ線のうち被検査物Ｓを透過した透過Ｘ線を複数のエネルギ範囲で検出する装置である。Ｘ線異物検査装置１は、透過Ｘ線画像を用いて被検査物Ｓに含まれる異物検査や手荷物検査等を行う。このようなＸ線異物検査装置１は、ベルトコンベア１０、Ｘ線照射器２０、低エネルギ画像取得部３０、高エネルギ画像取得部４０、タイミング制御部５０、タイミング算出部６０及び画像処理装置７０を備えている。低エネルギ画像取得部３０、高エネルギ画像取得部４０及びタイミング制御部５０から本実施形態に係るデュアルエナジー型の放射線検出装置８０が構成される。

ベルトコンベア１０は、図１に示すように、被検査物Ｓが載置されるベルト部１２を備える。ベルトコンベア１０は、ベルト部１２を搬送方向Ｙに移動させることで、被検査物Ｓを所定の搬送速度で搬送方向Ｙに搬送する。被検査物Ｓの搬送速度は、例えば４８ｍ／分である。ベルトコンベア１０は、必要に応じて、ベルトコンベア制御部１４により、例えば２４ｍ／分や９６ｍ／分といった搬送速度に速度を変更することができる。また、ベルトコンベア制御部１４は、ベルト部１２の高さ位置を変更することができる。ベルト部１２の高さ位置を変更することで、Ｘ線照射器２０と被検査物Ｓとの距離を変更させることができる。この変更により、低エネルギ画像取得部３０及び高エネルギ画像取得部４０で取得されるＸ線透過像の解像度を変更させることが可能となる。なお、ベルトコンベア１０で搬送される被検査物Ｓとしては、例えば、食肉等の食品やタイヤなどのゴム製品、セキュリティ・安全のための手荷物検査や貨物検査、その他に樹脂製品や金属製品、鉱物など資源材料、分別や資源回収（リサイクル）のための廃棄物、電子部品等など広くあげることができる。

Ｘ線照射器２０は、Ｘ線源としてＸ線を照射方向Ｚへ向けて被検査物Ｓに照射する装置である。Ｘ線照射器２０は、点光源であり、照射方向Ｚ及び搬送方向Ｙに直交する検出方向Ｘに所定の角度範囲でＸ線を拡散させて照射する。Ｘ線照射器２０は、Ｘ線の照射方向Ｚがベルト部１２に向けられると共に拡散するＸ線が被検査物Ｓの幅方向（検出方向Ｘ）全体に及ぶように、ベルト部１２から所定の距離を離れてベルト部１２の上方に配置される。また、Ｘ線照射器２０は、被検査物Ｓの長さ方向（搬送方向Ｙ）においては、長さ方向における所定の分割範囲が照射範囲とされ、被検査物Ｓがベルトコンベア１０で搬送方向Ｙへ搬送されることにより、被検査物Ｓの長さ方向全体に対してＸ線が照射されるようになっている。

低エネルギ画像取得部３０は、低エネルギ検出器（第１放射線検出器）３２と低エネルギ画像補正部（画像補正部）３４と備えている。

低エネルギ検出器３２は、Ｘ線入射方向Ｚに対して上流側に位置し、Ｘ線照射器２０から照射されたＸ線のうち被検査物Ｓを透過した低エネルギ範囲（第１エネルギ範囲）のＸ線を検出して、低エネルギ画像データ（第１放射線画像データ）を生成する。

低エネルギ画像補正部３４は、低エネルギ検出器３２で生成された低エネルギ画像データを増幅及び補正する部分である。低エネルギ画像補正部３４は、低エネルギ画像データを増幅するアンプ３４ａ、アンプ３４ａで増幅された低エネルギ画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部３４ｂ、Ａ／Ｄ変換部３４ｂで変換された低エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路３４ｃ、補正回路３４ｃで補正された画像データを外部出力する出力インターフェイス３４ｄを備えている。低エネルギ画像補正部（画像補正部）３４の詳細は後述する。

高エネルギ画像取得部４０は、高エネルギ検出器（第２放射線検出器）４２と高エネルギ画像補正部４４と備えている。

高エネルギ検出器４２は、Ｘ線入射方向Ｚに対して下流側に位置し、Ｘ線照射器２０から照射されて、Ｘ線のうち被検査物Ｓ及び低エネルギ検出器３２を透過した高エネルギ範囲（第２エネルギ範囲）のＸ線を検出して、高エネルギ画像データ（第２放射線画像データ）を生成する。なお、低エネルギ検出器３２で検出される低エネルギ範囲と高エネルギ検出器４２で検出される高エネルギ範囲とは、明確に区別されるものではなく、エネルギ範囲がある程度、重なるようになっている。

高エネルギ画像補正部４４は、高エネルギ検出器４２で生成された高エネルギ画像データを増幅及び補正する部分である。高エネルギ画像補正部４４は、高エネルギ画像データを増幅するアンプ４４ａ、アンプ４４ａで増幅された高エネルギ画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４４ｂ、Ａ／Ｄ変換部４４ｂで変換された高エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路４４ｃ、補正回路４４ｃで補正された画像データを外部出力する出力インターフェイス４４ｄを備えている。

タイミング制御部５０は、低エネルギ検出器３２での透過Ｘ線の検出タイミングと高エネルギ検出器４２での透過Ｘ線の検出タイミングとを制御する。タイミング制御部５０は、タイミング算出部６０によって低エネルギ画像データと高エネルギ画像データとがそれぞれ対応するように算出した検出タイミングに従って、下記のサブトラクション処理における画像ずれを低減させる。タイミング制御部５０及びタイミング算出部６０の詳細は後述する。

画像処理装置７０は、低エネルギ検出器３２で検出及び生成された低エネルギ画像データと高エネルギ検出器４２で検出及び生成された高エネルギ画像データとの差分データを求める演算処理（サブトラクション処理）を行い、合成画像であるサブトラクション像を生成する装置である。画像処理装置７０に入力される両エネルギ画像データは、タイミング制御部５０により、互いの画像データが対応するように検出タイミングが制御されている。画像処理装置７０は、演算処理により生成したサブトラクション像をディスプレイ等に出力表示する。この出力表示により、被検査物Ｓに含まれる異物等を目視で確認することができる。なお、サブトラクション像を出力表示せずに、データ出力のみを行って画像データ上での検出処理により画像データから直接、被検査物Ｓに含まれる異物等を検出するようにしてもよい。

次に、低エネルギ検出器３２及び高エネルギ検出器４２について詳細に説明する。図３は、図２に示す放射線検出装置８０における低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２とからなるデュアルエナジーセンサ８６の概略構造図であり、図４は、低エネルギ検出器３２のＸ線入射面（ａ）、及び、高エネルギ検出器４２のＸ線入射面（ｂ）を示す図である。

図３及び４に示すように、低エネルギ検出器３２は、低エネルギシンチレータ層（第１シンチレータ層）３２２と低エネルギラインセンサ（第１画素部）３２４とを有する。低エネルギシンチレータ層３２２は、像検出方向Ｘに沿って延在し、低エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。低エネルギラインセンサ３２４は、像検出方向Ｘに沿って配列された複数の画素３２６を有し、低エネルギシンチレータ層３２２で変換された光像による低エネルギ画像（第１画像）を取得する。このようにして、低エネルギ検出器３２は、低エネルギ範囲のＸ線を検出する。

同様に、高エネルギ検出器４２は、高エネルギシンチレータ層（第２シンチレータ層）４２２と高エネルギラインセンサ（第２画素部）４２４とを有する。高エネルギシンチレータ層４２２は、像検出方向Ｘに沿って延在し、高エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。高エネルギラインセンサ４２４は、像検出方向Ｘに沿って配列された複数の画素４２６を有し、高エネルギシンチレータ層４２２で変換された光像による高エネルギ画像（第２画像）を取得する。このようにして、高エネルギ検出器４２は、高エネルギ範囲のＸ線を検出する。

ここで、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの像検出方向Ｘでの画素幅（第１像検出方向幅）Ｗａ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの像検出方向Ｘでの画素幅（第２像検出方向幅）Ｗａ２と同一である。一方、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの像検出方向Ｘに直交する直交方向（搬送方向Ｙ）での画素幅（第１直交方向幅）Ｗｂ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの直交方向Ｙでの画素幅（第２直交方向幅）Ｗｂ２より小さくなっている。このようにして、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの面積（第１面積）Ｓ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの面積（第２面積）Ｓ２より小さくなっている。すなわち、低エネルギラインセンサ３２４における画素数（ライン出力数）は、高エネルギラインセンサ４２４における画素数（ライン出力数）より多くなる。

なお、低エネルギシンチレータ層３２２の材料と高エネルギシンチレータ層４２２の材料とは同一であってもよいが、低エネルギシンチレータ層３２２と高エネルギシンチレータ層４２２とで異なる材料が用いられてもよい。例えば、低エネルギシンチレータ層３２２及び高エネルギシンチレータ層４２２の材料としては、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ:Ｔｂ、ＣｓＩ:Ｔｌ、ＣｄＷＯ４、ＣａＷＯ４、ＧＳＯ、ＬＧＳＯ、ＢＧＯ、ＬＳＯ、ＹＳＯ、ＹＡＰ、Ｙ２Ｏ２Ｓ:Ｔｂ、ＹＴａＯ４:Ｔｍ等が適用可能であり、検出するＸ線に応じて材料の組合せを選択すればよい。なお、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）などの直接変換方式によるエネルギ弁別機能を備えたＸ線検出器であってもよい。

ここで、食品内の異物検査では、食肉内の骨や軟骨、金属等を異物として検査することが要求され、食肉の放射線吸収量と異物（骨や軟骨、金属等）の放射線吸収量との相違を利用して、これらを透過した放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差によって異物を浮き出させ、異物の有無を判断する。

ここで、骨や金属は、食肉に比べて放射線透過性が大きく異なる（低い）ので、少なくとも一方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が大きい。その結果、二つの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差が大きく、異物検査が容易である。しかしながら、軟骨は、食肉と同様に放射線透過率が高く、その差が小さいので、双方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が小さくなってしまう。その結果、これらの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差も小さく、異物検査が困難であった。

しかしながら、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差を比較的大きくすることができる低エネルギ範囲の放射線像を検出する低エネルギ検出器３２において、各画素３２６の搬送方向Ｙでの画素幅Ｗｂ１を小さくすると、すなわち、低エネルギ検出器３２における各画素３２６の面積Ｓ１を小さくすると、各画素３２６によって変換される電荷量が小さくなり、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像による電荷量差を相対的に大きくすることができ、これらの放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。その結果、異物検査を容易にすることができる。

次に、低エネルギ画像補正部３４における補正回路３４ｃ、タイミング制御部５０及びタイミング算出部６０について詳細に説明する。

図５は、低エネルギ画像補正部３４による画像処理（ａ）、及び、高エネルギ画像補正部４４における画像処理（ｂ）を示す概念図である。

図５（ａ）に示すように、低エネルギ検出器３２から出力される画像は、Ｍ画素（検出方向Ｘ）×Ｎライン出力（搬送方向Ｙ）が２次元画像処理され、その画素数はＭ×Ｎ画素となる。一方、図５（ｂ）によれば、高エネルギ検出器４２から出力される画像は、Ｍ画素（検出方向Ｘ）×Ｎ’ライン出力（搬送方向Ｙ）が２次元画像処理され、その画素数はＭ×Ｎ’画素となる（Ｎ’＜Ｎ）。

このように、低エネルギ検出器３２の画素面積Ｓ１と高エネルギ検出器４２の画素面積Ｓ２が異なる場合、すなわち、低エネルギ検出器３２の搬送方向Ｙでの画素幅Ｗｂ１と高エネルギ検出器４２の搬送方向Ｙでの画素幅Ｗｂ２とが異なる場合、低エネルギ検出器３２から出力される画像のライン出力数Ｎと高エネルギ検出器４２から出力される画像のライン出力数Ｎ’とが異なり、すなわち、低エネルギ検出器３２からの画像の搬送方向Ｙの画素数Ｎと高エネルギ検出器４２からの画像の搬送方向Ｙの画素数Ｎ’とが異なり、これらの差分処理を行うことによってサブトラクション画像を作成することが難しい。

そこで、タイミング制御部５０は、低エネルギ検出器３２の検出タイミングと高エネルギ検出器４２の検出タイミングとを同期させて、低エネルギ検出器３２から出力される画像のライン出力数Ｎと高エネルギ検出器４２から出力される画像のライン出力数Ｎ’とを等しくする。すなわち、低エネルギ検出器３２からの画像の搬送方向Ｙの画素数Ｎと高エネルギ検出器４２からの画像の搬送方向Ｙの画素数Ｎ’とを等しくする。

図６は、タイミング制御部５０による検出タイミング制御の概念図であり、図７は、低エネルギ検出器３２から出力される画像の画素データ（ａ）、及び、高エネルギ検出器４２から出力される画像の画素データ（ｂ）を示す図である。

例えば、タイミング制御部５０は、低エネルギ検出器３２及び高エネルギ検出器４２へ検出タイミングのための繰り返しパルス信号を供給する。タイミング制御部５０は、これらの繰り返しパルス信号を同期させることにより、検出タイミングを同期させる。繰り返しパルス信号は、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop：位相同期回路）等を用いて、タイミング算出部６０からの制御信号に応じて制御される。タイミング算出部６０では、例えば、ベルトコンベア１０の搬送速度Ｖ、ラインセンサの画素の搬送方向Ｙでの画素幅Ｗｂ１又はＷｂ２、光源２０から被検査物Ｓまでの距離ＦＯＤ、光源２０から検出器３２又は４２までの距離ＦＤＤ等を考慮して制御信号の値、すなわち、検出タイミングを調整する。なお、各値は、例えば予めユーザによって設定されればよい。

具体的には、タイミング制御部５０は、低エネルギ検出器３２のための繰り返しパルス信号の周期を、低エネルギ検出器３２における画素３２６の搬送方向Ｙでの画素幅Ｗｂ１に制御し、高エネルギ検出器４２のための繰り返しパルス信号の周期を低エネルギ検出器３２のための繰り返しパルス信号の周期に同期させている。このように、本実施形態では、搬送方向Ｙの画素幅の大きい方の高エネルギ検出器４２の検出タイミングを、自身の画素４２６の画素幅Ｗｂ２ではなく、低エネルギ検出器３２における画素３２６の画素幅Ｗｂ１で調整する。

すると、例えば、図６及び図７に示すように、１ライン目の検出タイミングでは、低エネルギ検出器３２によって画素データＡを検出すると共に、高エネルギ検出器４２によって画素データＡ＋ノイズＮを検出することができる。次に、２ライン目の検出タイミングでは、低エネルギ検出器３２によって画素データＢを検出すると共に、高エネルギ検出器４２によって画素データＢ＋Ａを検出することができる。次に、３ライン目の検出タイミングでは、低エネルギ検出器３２によって画素データＣを検出すると共に、高エネルギ検出器４２によって画素データＣ＋Ｂを検出することができる。次に、４ライン目の検出タイミングでは、低エネルギ検出器３２によって画素データＤを検出すると共に、高エネルギ検出器４２によって画素データＤ＋Ｃを検出することができる。次に、５ライン目の検出タイミングでは、低エネルギ検出器３２によって画素データＥを検出すると共に、高エネルギ検出器４２によって画素データＥ＋Ｄを検出することができる。次に、６ライン目の検出タイミングでは、低エネルギ検出器３２によって画素データＦを検出すると共に、高エネルギ検出器４２によって画素データＦ＋Ｅを検出することができる。次に、７ライン目の検出タイミングでは、低エネルギ検出器３２によって画素データＧを検出すると共に、高エネルギ検出器４２によって画素データＧ＋Ｆを検出することができる。次に、８ライン目の検出タイミングでは、低エネルギ検出器３２によってノイズＮを検出すると共に、高エネルギ検出器４２によってノイズＮ＋画素データＧを検出することができる。

そして、差分処理のために、低エネルギ画像補正部３４における補正回路３４ｃによって、低エネルギ検出器３２側の画素データと高エネルギ検出器４２側の画素データを揃える補正処理を行う。具体的には、低エネルギ画像補正部３４における補正回路３４ｃは、低エネルギ検出器３２における画素３２６の画素幅Ｗｂ１と高エネルギ検出器４２における画素４２６の画素幅Ｗｂ２との比率Ｗｂ２／Ｗｂ１に基づいて、低エネルギ検出器３２からの画像における連続するＷｂ２／Ｗｂ１個の画素データを加算する。

本実施形態では、Ｗｂ２／Ｗｂ１＝２であるので、図８に示すように、補正回路３４ｃは、２ライン目で検出した画素データＢに１ライン前に検出した画素データＡを加算して補正データＢ＋Ａを生成し、３ライン目で検出した画素データＣに１ライン前に検出した画素データＢを加算して補正データＣ＋Ｂを生成し、４ライン目で検出した画素データＤに１ライン前に検出した画素データＣを加算して補正データＤ＋Ｃを生成し、５ライン目で検出した画素データＥに１ライン前に検出した画素データＤを加算して補正データＥ＋Ｄを生成し、６ライン目で検出した画素データＦに１ライン前に検出した画素データＥを加算して補正データＦ＋Ｅを生成し、７ライン目で検出した画素データＧに１ライン前に検出した画素データＦを加算して補正データＧ＋Ｆを生成する。このようにして、補正回路３４ｃは、高エネルギ検出器４２側の画素データＢ＋Ａ、Ｃ＋Ｂ、Ｄ＋Ｃ、Ｅ＋Ｄ、Ｆ＋Ｅ、Ｇ＋Ｆのそれぞれに対応する補正データＢ＋Ａ、Ｃ＋Ｂ、Ｄ＋Ｃ、Ｅ＋Ｄ、Ｆ＋Ｅ、Ｇ＋Ｆを生成する。

このように、本実施形態の放射線検出装置８０によれば、タイミング制御部５０によって、高エネルギ検出器４２の検出タイミングを低エネルギ検出器３２の検出タイミングに同期させるので、１回の検出タイミングにおいて、高エネルギ検出器４２は、低エネルギ検出器３２に対して、搬送方向Ｙでの画素幅Ｗｂ１と画素幅Ｗｂ２との比率Ｗｂ２／Ｗｂ１倍の画素データを取得する。そして、低エネルギ画像補正部３４における補正回路３４ｃによって、画素幅Ｗｂ１と画素幅Ｗｂ２との比率Ｗｂ２／Ｗｂ１に基づいて、低エネルギ検出器３２からの画像における連続するＷｂ２／Ｗｂ１個の画素データを加算するので、補正後の低エネルギ検出器３２からの画像の画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の画素数とを等しくすることができる。したがって、低エネルギ検出器３２における画像の搬送方向Ｙでの画素幅Ｗｂ１が高エネルギ検出器４２における画素の搬送方向Ｙでの画素幅Ｗｂ２より小さい場合であっても、すなわち、低エネルギ検出器３２における画素数と高エネルギ検出器４２における画素数とが異なっていても、低エネルギ検出器３２による放射線像及び高エネルギ検出器４２による放射線像に基づく演算処理、例えばサブトラクション処理を容易にすることができる。

図９は、本実施形態の検出タイミング制御及び画像補正処理を行わない場合の低エネルギ検出器３２によって検出した画像（ａ）、及び、高エネルギ検出器４２によって検出した画像（ｂ）を示す図であり、図１０は、本実施形態の検出タイミング制御及び画像補正処理を行った場合の低エネルギ検出器３２によって検出した画像（ａ）、及び、高エネルギ検出器４２によって検出した画像（ｂ）を示す図である。また、図１１は、図１０に示す画像に基づくサブトラクション画像である。

図９に示すように、低エネルギ検出器３２からの画像の搬送方向Ｙでの画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の搬送方向Ｙでの画素数とが異なるので、これらの画像に基づくサブトラクション画像を生成することが困難である。

図１０に示すように、低エネルギ検出器３２からの画像の搬送方向Ｙでの画素数と高エネルギ検出器４２からの画像の搬送方向Ｙでの画素数とを等しくすることによって、図１１に示すように、所望の物質のみを浮き立たせたサブストラクション画像を容易に得られることがわかる。

なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。

本実施形態では、タイミング制御部５０、低エネルギ画像補正部３４及び高エネルギ画像補正部４４がハードウエアで構成される例を示したが、タイミング制御部５０、低エネルギ画像補正部３４及び高エネルギ画像補正部４４は、例えば外部のコンピュータにおけるソフトウエア処理によって実現されてもよい。すなわち、本発明のタイミング制御部と画像補正部とがコンピュータプログラムによって実現され、本発明の検出タイミング制御処理及び画素補正処理がソフトウエア的に処理されてもよい。

また、本実施形態では、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２とが左端が揃うように配置されている場合を例示したが、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２との配置は様々な形態が考えられる。例えば、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２とは中心軸が揃うように配置されてもよい。

このように、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２との配置としては様々な態様が考えられるわけであるが、この配置の仕方によっては、低エネルギ検出器３２の検出タイミングと高エネルギ検出器４２の検出タイミングとの何れか一方を遅延させることが好ましい。

図１２は、同一の被検査物を検出したときの画像の輝度ファイルを示す図である。被検査物は、３画素分に相当する長さの高透過率部分を有しており、図１２（ａ）では、検出時点４〜７において被検査物の高透過率部分を検出できるように検出タイミングが調整されている。一方、１２（ｂ）は、図１２（ａ）に対して検出タイミングが１／２画素分だけずれたときの輝度ファイルであり、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）に対して検出タイミングが１／４画素分だけずれたときの輝度ファイルである。

図１３は、図１２に示す輝度ファイルを有する画像によるサブトラクション画像の輝度ファイルを示す図である。図１３（ａ）は、図１２（ａ）の輝度ファイルを有する画像と図１２（ｂ）に示す輝度ファイルを有する画像によるサブトラクション画像の輝度ファイル、すなわち、検出タイミングが１／２画素ずれた画像によるサブトラクション画像の輝度ファイルである。図１３（ａ）によれば、被検査物の高透過率部分の前後に正の方向の擬似エッジが発生している。この正の方向の擬似エッジの発生は、サブトラクション画像において後述する白エッジの発生原因となる。一方、図１３（ｂ）は、図１２（ａ）の輝度ファイルを有する画像と図１２（ｃ）に示す輝度ファイルを有する画像によるサブトラクション画像の輝度ファイル、すなわち、検出タイミングが１／４画素ずれた画像によるサブトラクション画像の輝度ファイルである。図１３（ｂ）によれば、被検査物の高透過率部分の前に正の方向の擬似エッジが発生し、被検査物の高透過率部分の後に負の方向の擬似エッジが発生している。この正の方向の擬似エッジの発生は、サブトラクション画像において後述する白エッジの発生原因となり、負の方向の擬似エッジの発生は、サブトラクション画像において後述する黒エッジの発生原因となる。

図１４は、検出タイミングが異なる２つの画像によるサブトラクション画像の一例を示す図である。図１４によれば、被検査物における各物質の下方部分に白いエッジが発生し、上方部分に黒いエッジが発生している。このように、二つの検出器において被検査物の検出箇所に対する検出タイミングが大きく異なると、良好なサブトラクション画像を得ることができないことがある。

このような場合、一方の検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置と他方の検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置との位置ずれを低減するように、低エネルギ検出器３２の検出タイミングと高エネルギ検出器４２の検出タイミングとの何れか一方を遅延させることが好ましい。例えば、図６のように、低エネルギ検出器３２が３ライン目を検出する際に隣接する画素データＢ、Ｄを含まず画素データＣのみを検出し、高エネルギ検出器４２が３ライン目を検出する際に隣接する画素データＡ、Ｄを含まず画素データＢ＋Ｃのみを検出するように、どちらか一方の検出タイミングに遅延時間を持たせればよい。

なお、本願発明者らの検討によれば、一方の検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置と他方の検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置との位置ずれが、低エネルギ検出器３２における画素３２６の画素幅Ｗｂ１の０．３倍以下であれば、サブトラクション画像において白エッジ及び黒エッジの発生を低減することができた。換言すれば、一方の検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置と他方の検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置との位置ずれが、低エネルギ検出器３２における画素３２６の画素幅Ｗｂ１の０．３倍を超える場合には、上記したように、一方の検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置と他方の検出器の検出タイミングによる被検査物の検出位置との位置ずれを低減するように、低エネルギ検出器３２の検出タイミングと高エネルギ検出器４２の検出タイミングとの何れか一方の遅延時間を調整する必要がある。

また、本実施形態では、低エネルギ検出器３２のラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの面積Ｓ１を、高エネルギ検出器４２のラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの面積Ｓ２より小さくするために、各画素３２６の画素幅Ｗｂ１を各画素４２６の画素幅Ｗｂ２より小さくしたが、図１５に示すように、更に、各画素３２６の画素幅Ｗａ１を各画素４２６の画素幅Ｗａ２より小さくしてもよい。このように、検出方向Ｘの画素数が異なる場合には、同一の画素数となるように、一方の放射線検出器において画像の間引き処理を行ったり、他方の放射線検出器において画像の補間処理を行ったりしてもよい。

１…Ｘ線異物検査装置、１０…ベルトコンベア、１２…ベルト部、１４…ベルトコンベア制御部、２０…Ｘ線照射器、３０…低エネルギ画像取得部、３２…低エネルギ検出器（第１放射線検出器）、３２２…低エネルギシンチレータ層（第１シンチレータ層）、３２４…低エネルギラインセンサ（第１画素部）、３２６…画素、３４…低エネルギ画像補正部（画像補正部）、３４ａ…アンプ、３４ｂ…Ａ／Ｄ変換部、３４ｃ…補正回路、３４ｄ…出力インターフェイス、４０…高エネルギ画像取得部、４２…高エネルギ検出器（第２放射線検出器）、４２２…高エネルギシンチレータ層（第２シンチレータ層）、４２４…高エネルギラインセンサ（第２画素部）、４２６…画素、４４…高エネルギ画像補正部、４４ａ…アンプ、４４ｂ…Ａ／Ｄ変換部、４４ｃ…補正回路、４４ｄ…出力インターフェイス、５０…タイミング制御部、６０…タイミング算出部、７０…画像処理装置、８０…放射線検出装置、８６…デュアルエナジーセンサ。

Claims (7)

1. 被検査物を搬送方向に搬送するベルトコンベアと、
   前記搬送方向と直交する放射線照射方向に放射線を照射する放射線照射装置と、
   前記放射線照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を検出して、当該放射線の像に応じた第１の画像データを生成する第１放射線検出器と、
   前記放射線照射方向に対して下流側に位置し、前記第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出して、当該放射線の像に応じた第２の画像データを生成する第２放射線検出器と、
   前記第１放射線検出器の検出タイミング及び前記第２放射線検出器の検出タイミングの制御を行うタイミング制御部と、
   前記第１の画像データ及び前記第２の画像データに基づいて、サブトラクション処理を行う画像処理部と、を備え、
   前記第１放射線検出器は、像検出方向に沿って配列された複数の第１の画素を有する第１のラインセンサを有し、
   前記第２放射線検出器は、前記像検出方向に沿って配列された複数の第２の画素を有する第２のラインセンサを有し、
   前記第１の画素の前記像検出方向に直交する直交方向での画素幅Ｗｂ１は、前記第２の画素の前記直交方向での画素幅Ｗｂ２より小さく、
   前記画像処理部は、前記画素幅Ｗｂ１と前記画素幅Ｗｂ２との比率に基づいて、前記第１の画像データをサブトラクション処理用の画像データに補正する補正処理を行う、
   ことを特徴とする、放射線異物検査装置。
2. 前記タイミング制御部は、前記第２放射線検出器の検出タイミングを前記第１放射線検出器の検出タイミングに同期させる、ことを特徴とする、
   請求項１に記載の放射線異物検査装置。
3. 前記タイミング制御部は、前記第１放射線検出器の検出タイミングと前記第２放射線検出器の検出タイミングとの何れか一方を遅延させる、ことを特徴とする、
   請求項１に記載の放射線異物検査装置。
4. 前記第１放射線検出器と前記第２放射線検出器とは、前記第１放射線検出器の検出タイミングによる前記被検査物の検出位置と前記第２放射線検出器の検出タイミングによる前記被検査物の検出位置との位置ずれが前記画素幅Ｗｂ１の０．３倍以下になるように配置されている、ことを特徴とする、
   請求項１に記載の放射線異物検査装置。
5. 前記第１放射線検出器は、前記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、前記第１シンチレータ層で変換された光像による前記第１の画像データを取得する前記第１のラインセンサとを有し、
   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、前記第２シンチレータ層で変換された光像による前記第２の画像データを取得する前記第２のラインセンサとを有する、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の放射線異物検査装置。
6. 前記画像処理部は、前記補正処理として、前記第１の画像データの加算処理、前記第１の画像データの補間処理、及び、前記第１の画像データの間引き処理のうちのいずれかの処理を行う、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の放射線異物検査装置。
7. 前記第１の画素の前記像検出方向での画素幅Ｗａ１は、前記第２の画素の前記像検出方向での画素幅Ｗａ２より小さい、
   請求項１〜６の何れか１項に記載の放射線異物検査装置。