電磁波検出器およびこれを備えた検査装置
【課題】 低いエネルギーのＸ線（電磁波）を照射して検査を行う場合でも、高感度でＸ線（電磁波）を検出し、高解像度の画像を作成して高精度な検査を実施することが可能な電磁波検査装置を提供する。
【解決手段】 Ｘ線検査装置１０では、基板３１と、フォトダイオード３２と、蛍光体３３とを有しており、Ｘ線照射器１３側からみて、フォトダイオード３２、蛍光体３３の順に配置されている。
【解決手段】 Ｘ線検査装置１０では、基板３１と、フォトダイオード３２と、蛍光体３３とを有しており、Ｘ線照射器１３側からみて、フォトダイオード３２、蛍光体３３の順に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象となる物品に対してＸ線等の電磁波を照射し、透過した電磁波の検出信号に基づいて形成される画像に基づいて物品に関する検査を行う電磁波検出器等に搭載されるＸ線検出器等の電磁波検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、食品などの商品の生産ラインにおいては、商品への異物混入や商品の割れ欠けがある場合にその不良商品が出荷されることを防止するために、Ｘ線検査装置を用いた商品不良検査が行われている。このＸ線検査装置では、搬送コンベアによって連続搬送されてくる物品に対してＸ線を照射し、そのＸ線の透過状態をＸ線検出部において検出して、物品中に異物が混入していないかを判別する。
【０００３】
このようなＸ線検査装置において、検査対象となる商品に対して照射されたＸ線の透過光を検出する検出器では、フォトダイオードチップの直上に、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータが設けられており、Ｘ線を変換した可視光をフォトダイオードにおいて検出する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２００３−０６６１４９号公報（平成１５年３月５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の放射線検出器では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された放射線検出器においては、図９（ａ）に示すように、Ｘ線源からみてシンチレータ、フォトダイオードチップの順に配置されているため、波長領域が０．０６ｎｍ〜０．０１ｎｍ程度のエネルギーの低いＸ線が照射された場合には、図９（ｂ）に示すように、シンチレータの表面で吸収されたＸ線が発光する。しかし、このような構成では、発光した光がシンチレータを通過する間に減衰、散乱等してフォトダイオードチップにおける隣接する画素に入射しやすくなるために画像の解像度が低下してしまう。この結果、低エネルギーのＸ線が照射された際には、高解像度のＸ線画像を作成することが困難になり、高効率、高精度な検査を実施することが困難になるおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、低いエネルギーのＸ線（電磁波）を照射して検査を行う場合でも、高感度でＸ線（電磁波）を検出し、高解像度の画像を作成して高精度な検査を実施することが可能な電磁波検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る電磁波検出器は、物品に対して照射された電磁波のうち、物品を透過した電磁波を検出する電磁波検出器であって、照射器と、波長変換部と、検出部と、を備えている。照射器は、物品に対して第１電磁波を照射する。波長変換部は、物品を透過した第１電磁波を、第１電磁波よりも波長が長い第２電磁波に変換する。検出部は、第１電磁波を透過させるとともに、波長変換部において変換された第２電磁波を検出する。そして、検出部は、照射器と波長変換部との間に設けられている。
【０００７】
ここでは、照射器から照射されたＸ線等の電磁波（第１電磁波）の波長を変換し、波長変換後の電磁波（第２電磁波）を検出する電磁波検出器において、照射器からみて、検出部を波長変換部よりも手前側、つまり照射器、検出部、波長変換部の順に配置している。
ここで、電磁波には、Ｘ線等の放射線の他、電子線や可視光等が含まれる。そして、波長変換部には、例えば、Ｘ線（波長０．０３ｎｍ程度）を吸収して可視光（波長４２０〜９００ｎｍ程度）を放出するシンチレータ等が含まれる。また、検出部には、例えば、波長変換部において変換された可視光を検出するフォトダイオード等が含まれる。また、検出部は、例えば、Ｓｉ薄膜等で形成されており、第１電磁波を透過させる性質あるいは構造を有している。照射器から検査対象となる物品に対して照射された第１電磁波は、上記物品を透過した後、最初に検出部を透過する。そして、検出部を通過した第１電磁波は、波長変換部に到達してここで波長変換が行われる。波長変換された第２電磁波は、例えば、Ｘ線から可視光に変換され、先程通過した検出部において検出される。
【０００８】
通常、密度の低い物品について検査を行う場合には、検出部における検出結果に基づいて作成される２次元画像のコントラストを向上させるためにエネルギーの低い電磁波が用いられる場合がある。しかし、照射器から照射された電磁波のエネルギーが低い場合には、波長変換部における表面付近で波長変換が行われる。このため、従来のＸ線検出器のように、波長変換部が検出部よりも照射器側に設けられている構成では、波長変換部の照射器側の表面において波長変換された第２電磁波は、検出部に到達するまでの波長変換部内を通過する間に減衰、散乱して、検出部において正確に検出できない場合がある。この結果、例えば、検出部における第２電磁波の検出結果に基づいて作成される画像の解像度が低下して高精度な検査を実施することが困難になるおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明の電磁波検出器では、電磁波の波長変換が行われる波長変換部の照射器側の表面に対して検出部を近接配置している。
これにより、例えば、低密度の物品を検査対象として低エネルギーの電磁波が照射された場合でも、波長変換部における照射器側の表面において波長変換された第２電磁波を、その波長変換部における照射器側の表面に近接して配置された検出部において効率よく、正確に検出することができる。この結果、例えば、第２電磁波の検出結果に基づいて作成された画像によって異物検出等の検査を実施する場合でも、高解像度の画像を作成して高精度な検査を実施することが可能になる。
【００１０】
第２の発明に係る電磁波検出器は、第１の発明に係る電磁波検出器であって、検出部を固定するための基板をさらに備えている。
ここでは、例えば、Ｓｉ等で形成されたフォトダイオード等の検出部を、セラミック等で形成された基板に固定する。
これにより、検出部を安定して固定配置することができるため、検出部における検出を安定して行うことができる。
【００１１】
第３の発明に係る電磁波検出器は、第１または第２の発明に係る電磁波検出器であって、電磁波は、Ｘ線である。
ここでは、検査対象となる物品に対して照射される電磁波としてＸ線を使用し、検出部において、物品に対して照射されたＸ線の透過光の波長を変換して得られる電磁波の量を検出する。
【００１２】
これにより、検査装置に使用される電磁波として一般的なＸ線を使用することができ、例えば、低密度の物品についての検査を行う場合でもコントラストを向上させたＸ線画像を作成するために低エネルギーのＸ線を照射した場合でも、高解像度のＸ線画像を作成することができる。
第４の発明に係る電磁波検出器は、第３の発明に係る電磁波検出器であって、波長変換部は、Ｘ線を吸収して可視光を放出する。
【００１３】
ここでは、検査対象となる物品に対してＸ線を照射してその透過光を検出するＸ線検出器において、波長変換部として、Ｘ線を吸収して可視光に変換するシンチレータ等を用いている。
ここで、Ｘ線の波長は、０．０３ｎｍ程度であって、可視光の波長は４２０ｎｍ〜９００ｎｍである。
【００１４】
これにより、波長変換部として機能するシンチレータにおいては、照射器から照射されたＸ線の波長を、０．０３ｎｍから４２０〜９００ｎｍへ変換することで可視光に変換することができる。
第５の発明に係る電磁波検出器は、第４の発明に係る電磁波検出器であって、検出部は、可視光を検出するフォトダイオードである。
【００１５】
ここでは、第２電磁波（可視光）を検出する検出部として、フォトダイオードを用いている。
これにより、シンチレータ等の波長変換部においてＸ線の波長を変換して得られる可視光をフォトダイオードにおいて確実に検出することができる。
第６の発明に係る検査装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る電磁波検出器と、画像作成部と、検査部とを備えている。画像作成部は、電磁波検出器における検出結果に基づいて２次元画像を作成する。検査部は、画像作成部において作成された２次元画像に基づいて物品の検査を行う。
【００１６】
ここでは、電磁波検出器における検出結果に基づいて作成された２次元画像を用いて物品の異物混入等の検査を行う検査装置において、上述した電磁波検出器を搭載している。
これにより、第２電磁波を高効率かつ高精度に検出して、解像度の高い２次元画像を作成することができる。この結果、解像度の高い２次元画像に基づいて各種検査を行うことで、高精度な検査を実施することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電磁波検出器によれば、例えば、低密度の物品を検査対象として低エネルギーの電磁波が照射された場合でも、波長変換部における照射器側の表面において波長変換された第２電磁波を、その波長変換部における照射器側の表面に近接して配置された検出部において、効率よくかつ正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係るＸ線検出器（電磁波検出器）およびこれを搭載したＸ線検査装置（検査装置）について、図１〜図７を用いて説明すれば以下の通りである。
［Ｘ線検査装置１０全体の構成］
本実施形態のＸ線検査装置１０は、図１に示すように、食品等の商品の生産ラインにおいて品質検査を行う装置の１つである。Ｘ線検査装置１０は、連続的に搬送されてくる商品に対してＸ線を照射し、商品を透過したＸ線量を検出して作成されるＸ線画像に基づいて商品に異物が混入しているか否かの検査を行う。
【００１９】
Ｘ線検査装置１０の検査対象である商品（物品）Ｇは、図２に示すように、前段コンベア６０によりＸ線検査装置１０に運ばれてくる。商品Ｇは、Ｘ線検査装置１０において異物混入の有無が判断される。このＸ線検査装置１０での判断結果は、Ｘ線検査装置１０の下流側に配置される振分機構７０に送信される。振分機構７０は、商品ＧがＸ線検査装置１０において異物混入の無い良品と判断された場合には商品Ｇをそのまま正規のラインコンベア８０へと送る。一方、商品ＧがＸ線検査装置１０において異物混入のある不良品と判断された場合には、下流側の端部を回転軸とするアーム７０ａが搬送路を遮るように回動する。これにより、不良品と判断された商品Ｇを、搬送路から外れた位置に配置された不良品回収箱９０によって回収することができる。
【００２０】
Ｘ線検査装置１０は、図１に示すように、主として、シールドボックス１１と、コンベア１２と、遮蔽ノレン１６と、タッチパネル機能付きのモニタ２６と、を備えている。そして、その内部には、図３に示すように、Ｘ線照射器（照射器）１３と、Ｘ線ラインセンサ（Ｘ線検出器、電磁波検出器）１４と、制御コンピュータ（画像作成部、検査部）２０（図５参照）とを備えている。
【００２１】
［シールドボックス１１］
シールドボックス１１は、商品Ｇの入口側と出口側の双方の面に、商品を搬出入するための開口１１ａを有している。このシールドボックス１１の中に、コンベア１２、Ｘ線照射器１３、Ｘ線ラインセンサ１４、制御コンピュータ２０などが収容されている。
また、開口１１ａは、図１に示すように、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によって塞がれている。この遮蔽ノレン１６は、鉛を含むゴム製のノレン部分を有しており、商品が搬出入される際に商品によって押しのけられる。
【００２２】
また、シールドボックス１１の正面上部には、モニタ２６の他、キーの差し込み口や電源スイッチ等が配置されている。
［コンベア１２］
コンベア１２は、シールドボックス１１内において商品を搬送するものであって、図５の制御ブロックに含まれるコンベアモータ１２ｆによって駆動される。コンベア１２による搬送速度は、作業者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１２ｆのインバータ制御によって細かく制御される。
【００２３】
また、コンベア１２は、図３に示すように、コンベアベルト１２ａ、コンベアフレーム１２ｂを有しており、シールドボックス１１に対して取り外し可能な状態で取り付けられている。これにより、食品等の検査を行う場合においてシールドボックス１１内を清潔に保つために、コンベアを取り外して頻繁に洗浄することができる。
コンベアベルト１２ａは、無端状ベルトであって、ベルトの内側からコンベアフレーム１２ｂによって支持されている。そして、コンベアモータ１２ｆの駆動力を受けて回転することで、ベルト上に載置された物体を所定の方向に搬送する。
【００２４】
コンベアフレーム１２ｂは、無端状のベルトの内側からコンベアベルト１２ａを支持するとともに、図３に示すように、コンベアベルト１２ａの内側の面に対向する位置に、搬送方向に対して直角な方向に長く開口した開口部１２ｃを有している。開口部１２ｃは、コンベアフレーム１２ｂにおける、Ｘ線照射器１３とＸ線ラインセンサ１４とを結ぶ線上に形成されている。換言すれば、開口部１２ｃは、コンベアフレーム１２ｂにおけるＸ線照射器１３からのＸ線照射領域に、商品Ｇを透過したＸ線がコンベアフレーム１２ｂによって遮蔽されないように形成されている。
【００２５】
［Ｘ線照射器１３］
Ｘ線照射器１３は、図３に示すように、コンベア１２の上方に配置されており、コンベアフレーム１２ｂに形成された開口部１２ｃを介して、コンベア１２の下方に配置されたＸ線ラインセンサ１４に向かって扇形形状にＸ線を照射する（図３の斜線部参照）。
［Ｘ線ラインセンサ１４］
Ｘ線ラインセンサ１４は、コンベア１２（開口部１２ｃ）の下方に配置されており、商品Ｇやコンベアベルト１２ａを透過してくるＸ線（第１電磁波）を検出する。このＸ線ラインセンサ１４は、図３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する向きに一直線に水平配置された複数の画素１４ａから構成されている。
【００２６】
なお、図４には、Ｘ線検査装置１０内におけるＸ線照射状態と、その時のラインセンサ１４を構成する各画素１４ａにおいて検出されるＸ線量を示すグラフとがそれぞれ示されている。
また、本実施形態のＸ線ラインセンサ１４は、図6（ａ）および図６（ｂ）に示すように、基板３１と、フォトダイオード（検出部）３２と、蛍光体（波長変換部）３３とを有している。
【００２７】
基板３１は、厚さ約１．６〜２．４ｍｍ程度のセラミック基板であって、フォトダイオード３２を強固に固定してフォトダイオード３２における可視光（第２電磁波）の検出を安定して行うために設けられている。そして、基板３１には、開口３１ａが形成されており、開口３１ａの部分からフォトダイオード３２が露出している。
フォトダイオード３２は、基板３１と蛍光体３３とに挟まれるような位置に配置されており、裏面側に貼り付けられた蛍光体３３において発光した可視光（第２電磁波）を検出する。また、フォトダイオード３２は、厚さ約０．１ｍｍ程度のＳｉ薄膜によって形成されており、Ｘ線を透過させる性質を有する。なお、このフォトダイオード３２に含まれる複数の画素３２ａは、上述した画素１４ａに相当する。
【００２８】
蛍光体３３は、Ｘ線照射器１３から見て、フォトダイオード３２の下方に貼り付けられるようにしてフォトダイオード３２に対して近接配置されている。そして、蛍光体３３は、商品Ｇを透過した後で開口３１ａから露出したフォトダイオード３１を透過して到達したＸ線を吸収して発光し、可視光を放出する。このとき、蛍光体３３では、吸収したＸ線の波長（約０．０３ｎｍ）を、約４２０〜９００ｎｍに変換する。これにより、蛍光体３３は、波長約０．０３ｎｍのＸ線（第１電磁波）を波長約４２０〜９００ｎｍの可視光（第２電磁波）に変換する波長変換部として機能する。なお、蛍光体３３においては、吸収するＸ線のエネルギーが高い場合には、比較的深層部まで到達して発光する一方、Ｘ線のエネルギーが低い場合（例えば、Ｘ線の波長領域が０．０６ｎｍ〜０．０１ｎｍの場合）には、深層部までは到達することなく表面付近において発光する。
【００２９】
そして、本実施形態では、上述した各構成が、Ｘ線照射器１３側から、基板３１、フォトダイオード３２、蛍光体３３という順番で配置されている。このため、Ｘ線照射器１３から照射されたＸ線は、搬送中の商品Ｇを透過した後、基板３１の開口３１ａの部分からフォトダイオード３２の部分に照射される。そして、このＸ線は、図７に示すように、Ｓｉ薄膜によって形成されるフォトダイオード３２を透過して蛍光体３３へ到達する。このとき、蛍光体３３では、Ｘ線のエネルギーに応じて変動するＸ線が吸収された深さ位置において、可視光を発光する。具体的には、照射されるＸ線のエネルギーが低い場合（例えば、Ｘ線の波長領域が０．０６ｎｍ〜０．０１ｎｍの場合）には、蛍光体３３の表層付近において発光する一方、Ｘ線のエネルギーが高い場合には、蛍光体３３の深層部付近で発光する。フォトダイオード３２では、蛍光体３３において発光して放出される可視光を、その直上に近接するように配置されたフォトダイオード３２に含まれる各画素３２ａにおいて検出することでＸ線の検出を行う。
【００３０】
［モニタ２６］
モニタ２６は、フルドット表示の液晶ディスプレイである。また、モニタ２６は、タッチパネル機能を有しており、初期設定や異物検出の判定等に関するパラメータ入力などを促す画面を表示する。
また、モニタ２６は、Ｘ線ラインセンサ１４における検出結果に基づいて作成された後、画像処理が施されたＸ線画像を表示する。これにより、商品Ｇに含まれる異物の有無、場所、大きさ等を、ユーザに対して視覚的に認識させることができる。
【００３１】
［制御コンピュータ２０］
制御コンピュータ２０は、ＣＰＵ２１において、制御プログラムに含まれる画像処理ルーチン、検査判定処理ルーチンなどを実行する。また、制御コンピュータ２０は、ＣＦ（コンパクトフラッシュ：登録商標）２５等の記憶部に、不良商品に対応するＸ線画像や検査結果、Ｘ線画像の補正用データ等を保存蓄積する。
【００３２】
具体的な構成として、制御コンピュータ２０は、図５に示すように、ＣＰＵ２１を搭載するとともに、このＣＰＵ２１が制御する主記憶部としてＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、およびＣＦ２５を搭載している。
ＣＦ２５には、各種プログラムや異物混入検査の対象となるＸ線画像に関する情報、検出された異物の位置等に関する情報が格納されている。
【００３３】
さらに、制御コンピュータ２０は、モニタ２６に対するデータ表示を制御する表示制御回路、モニタ２６のタッチパネルからのキー入力データを取り込むキー入力回路、図示しないプリンタにおけるデータ印字の制御等を行うためのＩ／Ｏポート、外部接続端子としてのＵＳＢ２４等を備えている。
そして、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＣＦ２５等は、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。
【００３４】
さらに、制御コンピュータ２０は、コンベアモータ１２ｆ、ロータリーエンコーダ１２ｇ、Ｘ線照射器１３、Ｘ線ラインセンサ１４、光電センサ１５等と接続されている。
制御コンピュータ２０では、コンベアモータ１２ｆに装着されたロータリーエンコーダ１２ｇにおいて検出されたコンベア１２の搬送速度を受信する。
また、制御コンピュータ２０は、コンベア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る同期センサとしての光電センサ１５からの信号を受信して、被検査物である商品ＧがＸ線ラインセンサ１４の位置にくるタイミングを検出する。
【００３５】
＜制御コンピュータ２０による異物混入の判定＞
［Ｘ線画像作成］
制御コンピュータ２０は、光電センサ１５からの信号を受けて、Ｘ線照射器１３から照射された扇状のＸ線照射部分（図３に示す斜線部分参照）を商品Ｇが通過するときに、Ｘ線ラインセンサ１４によるＸ線透視像信号を細かい時間間隔で取得する。そして、制御コンピュータ２０は、それらのＸ線透視像信号に基づいて、Ｘ線ラインセンサ１４の１ラインごとに商品Ｇとその背景部分とを含む２次元のＸ線画像を作成する。すなわち、Ｘ線ラインセンサ１４の各画素１４ａ（画素３２ａ）から細かい時間間隔をあけて各時刻のデータを得て、それぞれのデータからＸ線画像が作成される。そして、これら複数のＸ線画像を時間経過順に組み合わせることで、商品Ｇの全体とその背景部分とを含む全体の２次元画像が形成される。
【００３６】
［マスク領域の設定］
本実施形態のＸ線検査装置１０では、制御コンピュータ２０によって形成された２次元画像に対して検査領域から除外する領域を指定するためのマスク領域の設定を行う。
具体的には、各画素における明るさに基づいて作成されたヒストグラムを利用して抽出された背景部分を、マスク領域として設定する。
【００３７】
［異物検出］
制御コンピュータ２０では、上述したマスク領域が被せられて設定された商品Ｇに相当する領域について、異物が含まれているか否かの検査を行う。
具体的な検出方法としては、Ｘ線画像に含まれる画素を、所定の濃度を閾値として２値化することで所定濃度よりも暗い画素を異物として検出する２値化処理による検出方法や、ある画素についてその周囲の画素の濃度の平均値との差をとることで孤立した濃度の濃い領域を抽出して異物を検出する微分処理による検出方法等を用いることができる。
【００３８】
これにより、物品に相当する領域に存在する異物を検出することができる。
［本Ｘ線検査装置１０の特徴］
（１）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、図６（ａ）および図６（ｂ）、図７に示すように、Ｘ線照射器１３側からみて、フォトダイオード３２、蛍光体３３の順に配置している。
【００３９】
従来のＸ線検査装置では、フォトダイオードを強固に基板に対して固定するという必要性等を考慮して、図９（ａ）に示すように、Ｘ線が照射される側から、蛍光体、フォトダイオードの順に配置された構成が一般的であり、蛍光体において発光した可視光をフォトダイオードにおいて検出した検出結果を電気信号として制御部等へ送信している。このような構成では、比較的高いエネルギーのＸ線が照射された場合には、図９（ｂ）に示すように、蛍光体の深層部において発光して可視光を発するため、この可視光を比較的効率よくフォトダイオードにおいて検出することができる。一方、例えば、低い密度の商品Ｇの検査を行うときには、コントラストの高いＸ線画像を作成するために、波長領域が０．０６ｎｍ〜０．０１ｎｍ程度の低いエネルギーのＸ線が照射される場合がある。この場合には、同じく図９（ｂ）に示すように、蛍光体における発光位置は表層に近い部分となるため、可視光は発光位置からフォトダイオードに到達するまでに蛍光体内部を透過する間に減衰、散乱して、効率よくフォトダイオードにおいて検出されなくなるおそれがある。
【００４０】
そこで、本実施形態のＸ線検査装置１０では、図９（ａ）等に示す従来の構成と比較して、蛍光体３３とフォトダイオード３２の配置順を反対にしている。すなわち、図６（ａ）および図７等に示すように、Ｘ線照射器１３側からみて、フォトダイオード３２、蛍光体３３の順に配置して、Ｘ線ラインセンサ１４を構成している。
これにより、低いエネルギーのＸ線（第１電磁波）を照射して検査を行う場合でも、蛍光体３３の表面付近で発光した可視光（第２電磁波）が蛍光体３３内を通過することなくフォトダイオード３２において検出されるため、蛍光体３３を通過するまでの可視光の減衰、散乱を防止することができる。そして、蛍光体３３における可視光の発光位置とフォトダイオード３２における可視光の検出位置とが近くなるため、透過Ｘ線が本来入射すべきフォトダイオード３２の画素の隣接する画素へ入射してしまう、いわゆるクロストークの発生を防止することができる。この結果、商品Ｇを透過したＸ線を効率よく検出することができるため、Ｓ／Ｎ比が向上し、解像度の高いＸ線画像を作成して高精度な検査を実施することが可能になる。
【００４１】
（２）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、Ｓｉ薄膜によって形成されるフォトダイオード３２のチップを固定するための基板３１を備えている。
これにより、フォトダイオード３２が、厚さ約０．１ｍｍのＳｉ薄膜によって形成されている場合でも、基板３１に対して貼り付けるようにして固定することで、安定した状態で可視光の検出を行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態のＸ線検査装置１０では、従来のＸ線検出器と比較して、フォトダイオードと蛍光体との配置順を入れ替えているが、図６（ａ）等に示すように、基板３１に開口３１ａを形成する等の構成とすることにより、基板３１に対してフォトダイオード３２を強固に固定することができる。
（３）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、検査対象となる商品Ｇに対して照射する電磁波としてＸ線を用いている。
【００４３】
これにより、非破壊検査に一般的に使用されるＸ線を用いることで、検査時における使い勝手がよく、低エネルギーのＸ線を照射した場合でも高効率な検出を行うことが可能な検出器を提供できる。
（４）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、第１電磁波としてのＸ線を第２電磁波としての可視光へと変換する波長変換部として、Ｘ線を吸収して可視光を発する蛍光体３３を用いている。
【００４４】
これにより、蛍光体３３において、Ｘ線の波長（約０．０３ｎｍ）を、可視光の波長域（約４２０〜９００ｎｍ）へと変換してフォトダイオード３２において可視光を検出することで、間接的にＸ線の検出を行うことができる。
（５）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、第２電磁波としての可視光を検出する検出部として、フォトダイオード３２を用いている。
【００４５】
これにより、波長変換部としての蛍光体３３においてＸ線から変換された可視光を、蛍光体３３に近接するように配置されたフォトダイオード３２において検出することができる。
（６）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、制御コンピュータ２０が、Ｘ線ラインセンサ１４におけるＸ線の検出結果に基づいてＸ線画像を作成するとともに、このＸ線画像に基づいて異物混入の検査を行う。
【００４６】
これにより、低エネルギーのＸ線を照射して商品Ｇについての検査を行う場合でも、フォトダイオード３２における検出効率を低下させることなく、高精度なＸ線検出が可能になる。この結果、Ｓ／Ｎ比が向上し、解像度の高いＸ線画像を作成して高精度な検査を実施することが可能になる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４７】
（Ａ）
上記実施形態では、基板３１の下方にフォトダイオード３２および蛍光体３２を貼り付けた構成を有するＸ線ラインセンサ１４を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、基板３１の中央部付近に欠き込みを形成し、その中に蛍光体３２を埋め込むように配置し、蛍光体３２と基板３１上にフォトダイオード３２を貼り付けた構成のＸ線ラインセンサ（Ｘ線検出器、電磁波検出器）４４を用いてもよい。
【００４８】
この場合でも、フォトダイオード３２と蛍光体３３との位置関係を維持しつつ、基板３１に対してフォトダイオード３２を確実に固定することができる。
（Ｂ）
上記実施形態では、電磁波としてＸ線を用いるとともに、電磁波検出器としてＸ線ラインセンサ１４を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
例えば、Ｘ線以外の放射線（例えば、γ線等）や電子線等を用いるとともに、これらを検出する電磁波検出器を用いてもよい。この場合でも、低エネルギーの電磁波を照射して検査を行った場合において、効率よく物品を透過した電磁波を検出して高解像度の２次元画像を作成することができるといった上記と同様の効果を得ることができる。
（Ｃ）
上記実施形態では、Ｘ線を吸収して可視光を発するシンチレータを、波長変換部として用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５０】
例えば、Ｘ線を吸収して赤外線を発するような波長変換部や、Ｘ線以外の他の電磁波を可視光や赤外線等に変換する波長変換部を用いてもよい。この場合でも、上記と同様に、低エネルギーの電磁波を照射して検査を行った場合において、効率よく物品を透過した電磁波を検出して高解像度の２次元画像を作成することができる。
（Ｄ）
上記実施形態では、Ｘ線検査装置１０において、異物混入の検査を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、商品Ｇに含まれる物品の個数を確認するための検査や、脱酸素剤等の物品が存在しているか否かの検査を行う検査装置に対して本発明を適用することもできる。
（Ｅ）
上記実施形態では、Ｘ線ラインセンサ１４における検出結果に基づいて２次元のＸ線画像を作成し、このＸ線画像を参照して異物混入の検査を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５２】
例えば、Ｘ線ラインセンサ１４における検出結果に基づいて、Ｘ線画像を作成することなく各種検査を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の電磁波検出器は、低いエネルギーの電磁波を照射して検査を行う場合でも、検査対象となる物品を透過した電磁波を効率よく検出することができるという効果を奏することから、電磁波を照射して検査を行う各種検査装置に対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置の外観斜視図。
【図２】図1のＸ線検査装置の前後の構成を示す図。
【図３】図1のＸ線検査装置のシールドボックス内部の簡易構成図。
【図４】図1のＸ線検査装置による異物混入検査の原理を示す模式図。
【図５】図１のＸ線検査装置が備えている制御コンピュータの構成を示す制御ブロック図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、図１のＸ線検査装置が搭載しているＸ線ラインセンサの詳細な構成を示す斜視図および側断面図。
【図７】図６に示すＸ線ラインセンサにおける低エネルギーのＸ線を検出した時の状態を示す模式図。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係るＸ線検査装置が搭載しているＸ線検出器の構成を示す斜視図および側断面図。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、従来のＸ線検出器におけるＸ線の検出原理を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
１０ Ｘ線検査装置（検査装置）
１１ シールドボックス
１１ａ 開口
１２ コンベア
１２ａ コンベアベルト
１２ｂ コンベアフレーム
１２ｃ 開口部
１２ｆ コンベアモータ
１２ｇ ロータリーエンコーダ
１３ Ｘ線照射器（照射器）
１４ Ｘ線ラインセンサ（Ｘ線検出器、電磁波検出器）
１４ａ 画素
１５ 光電センサ
１６ 遮蔽ノレン
２０ 制御コンピュータ（画像作成部、検査部）
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ ＵＳＢ（外部接続端子）
２５ ＣＦ（コンパクトフラッシュ：登録商標）
２６ モニタ
３１ 基板
３１ａ 開口
３２ フォトダイオード（検出部）
３２ａ 画素
３３ 蛍光体（波長変換部）
４４ Ｘ線ラインセンサ（Ｘ線検出器、電磁波検出器）
６０ 前段コンベア
７０ 振分機構
７０ａ アーム
８０ ラインコンベア
Ｇ 商品（物品）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象となる物品に対してＸ線等の電磁波を照射し、透過した電磁波の検出信号に基づいて形成される画像に基づいて物品に関する検査を行う電磁波検出器等に搭載されるＸ線検出器等の電磁波検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、食品などの商品の生産ラインにおいては、商品への異物混入や商品の割れ欠けがある場合にその不良商品が出荷されることを防止するために、Ｘ線検査装置を用いた商品不良検査が行われている。このＸ線検査装置では、搬送コンベアによって連続搬送されてくる物品に対してＸ線を照射し、そのＸ線の透過状態をＸ線検出部において検出して、物品中に異物が混入していないかを判別する。
【０００３】
このようなＸ線検査装置において、検査対象となる商品に対して照射されたＸ線の透過光を検出する検出器では、フォトダイオードチップの直上に、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータが設けられており、Ｘ線を変換した可視光をフォトダイオードにおいて検出する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２００３−０６６１４９号公報（平成１５年３月５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の放射線検出器では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示された放射線検出器においては、図９（ａ）に示すように、Ｘ線源からみてシンチレータ、フォトダイオードチップの順に配置されているため、波長領域が０．０６ｎｍ〜０．０１ｎｍ程度のエネルギーの低いＸ線が照射された場合には、図９（ｂ）に示すように、シンチレータの表面で吸収されたＸ線が発光する。しかし、このような構成では、発光した光がシンチレータを通過する間に減衰、散乱等してフォトダイオードチップにおける隣接する画素に入射しやすくなるために画像の解像度が低下してしまう。この結果、低エネルギーのＸ線が照射された際には、高解像度のＸ線画像を作成することが困難になり、高効率、高精度な検査を実施することが困難になるおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、低いエネルギーのＸ線（電磁波）を照射して検査を行う場合でも、高感度でＸ線（電磁波）を検出し、高解像度の画像を作成して高精度な検査を実施することが可能な電磁波検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る電磁波検出器は、物品に対して照射された電磁波のうち、物品を透過した電磁波を検出する電磁波検出器であって、照射器と、波長変換部と、検出部と、を備えている。照射器は、物品に対して第１電磁波を照射する。波長変換部は、物品を透過した第１電磁波を、第１電磁波よりも波長が長い第２電磁波に変換する。検出部は、第１電磁波を透過させるとともに、波長変換部において変換された第２電磁波を検出する。そして、検出部は、照射器と波長変換部との間に設けられている。
【０００７】
ここでは、照射器から照射されたＸ線等の電磁波（第１電磁波）の波長を変換し、波長変換後の電磁波（第２電磁波）を検出する電磁波検出器において、照射器からみて、検出部を波長変換部よりも手前側、つまり照射器、検出部、波長変換部の順に配置している。
ここで、電磁波には、Ｘ線等の放射線の他、電子線や可視光等が含まれる。そして、波長変換部には、例えば、Ｘ線（波長０．０３ｎｍ程度）を吸収して可視光（波長４２０〜９００ｎｍ程度）を放出するシンチレータ等が含まれる。また、検出部には、例えば、波長変換部において変換された可視光を検出するフォトダイオード等が含まれる。また、検出部は、例えば、Ｓｉ薄膜等で形成されており、第１電磁波を透過させる性質あるいは構造を有している。照射器から検査対象となる物品に対して照射された第１電磁波は、上記物品を透過した後、最初に検出部を透過する。そして、検出部を通過した第１電磁波は、波長変換部に到達してここで波長変換が行われる。波長変換された第２電磁波は、例えば、Ｘ線から可視光に変換され、先程通過した検出部において検出される。
【０００８】
通常、密度の低い物品について検査を行う場合には、検出部における検出結果に基づいて作成される２次元画像のコントラストを向上させるためにエネルギーの低い電磁波が用いられる場合がある。しかし、照射器から照射された電磁波のエネルギーが低い場合には、波長変換部における表面付近で波長変換が行われる。このため、従来のＸ線検出器のように、波長変換部が検出部よりも照射器側に設けられている構成では、波長変換部の照射器側の表面において波長変換された第２電磁波は、検出部に到達するまでの波長変換部内を通過する間に減衰、散乱して、検出部において正確に検出できない場合がある。この結果、例えば、検出部における第２電磁波の検出結果に基づいて作成される画像の解像度が低下して高精度な検査を実施することが困難になるおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明の電磁波検出器では、電磁波の波長変換が行われる波長変換部の照射器側の表面に対して検出部を近接配置している。
これにより、例えば、低密度の物品を検査対象として低エネルギーの電磁波が照射された場合でも、波長変換部における照射器側の表面において波長変換された第２電磁波を、その波長変換部における照射器側の表面に近接して配置された検出部において効率よく、正確に検出することができる。この結果、例えば、第２電磁波の検出結果に基づいて作成された画像によって異物検出等の検査を実施する場合でも、高解像度の画像を作成して高精度な検査を実施することが可能になる。
【００１０】
第２の発明に係る電磁波検出器は、第１の発明に係る電磁波検出器であって、検出部を固定するための基板をさらに備えている。
ここでは、例えば、Ｓｉ等で形成されたフォトダイオード等の検出部を、セラミック等で形成された基板に固定する。
これにより、検出部を安定して固定配置することができるため、検出部における検出を安定して行うことができる。
【００１１】
第３の発明に係る電磁波検出器は、第１または第２の発明に係る電磁波検出器であって、電磁波は、Ｘ線である。
ここでは、検査対象となる物品に対して照射される電磁波としてＸ線を使用し、検出部において、物品に対して照射されたＸ線の透過光の波長を変換して得られる電磁波の量を検出する。
【００１２】
これにより、検査装置に使用される電磁波として一般的なＸ線を使用することができ、例えば、低密度の物品についての検査を行う場合でもコントラストを向上させたＸ線画像を作成するために低エネルギーのＸ線を照射した場合でも、高解像度のＸ線画像を作成することができる。
第４の発明に係る電磁波検出器は、第３の発明に係る電磁波検出器であって、波長変換部は、Ｘ線を吸収して可視光を放出する。
【００１３】
ここでは、検査対象となる物品に対してＸ線を照射してその透過光を検出するＸ線検出器において、波長変換部として、Ｘ線を吸収して可視光に変換するシンチレータ等を用いている。
ここで、Ｘ線の波長は、０．０３ｎｍ程度であって、可視光の波長は４２０ｎｍ〜９００ｎｍである。
【００１４】
これにより、波長変換部として機能するシンチレータにおいては、照射器から照射されたＸ線の波長を、０．０３ｎｍから４２０〜９００ｎｍへ変換することで可視光に変換することができる。
第５の発明に係る電磁波検出器は、第４の発明に係る電磁波検出器であって、検出部は、可視光を検出するフォトダイオードである。
【００１５】
ここでは、第２電磁波（可視光）を検出する検出部として、フォトダイオードを用いている。
これにより、シンチレータ等の波長変換部においてＸ線の波長を変換して得られる可視光をフォトダイオードにおいて確実に検出することができる。
第６の発明に係る検査装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る電磁波検出器と、画像作成部と、検査部とを備えている。画像作成部は、電磁波検出器における検出結果に基づいて２次元画像を作成する。検査部は、画像作成部において作成された２次元画像に基づいて物品の検査を行う。
【００１６】
ここでは、電磁波検出器における検出結果に基づいて作成された２次元画像を用いて物品の異物混入等の検査を行う検査装置において、上述した電磁波検出器を搭載している。
これにより、第２電磁波を高効率かつ高精度に検出して、解像度の高い２次元画像を作成することができる。この結果、解像度の高い２次元画像に基づいて各種検査を行うことで、高精度な検査を実施することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電磁波検出器によれば、例えば、低密度の物品を検査対象として低エネルギーの電磁波が照射された場合でも、波長変換部における照射器側の表面において波長変換された第２電磁波を、その波長変換部における照射器側の表面に近接して配置された検出部において、効率よくかつ正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係るＸ線検出器（電磁波検出器）およびこれを搭載したＸ線検査装置（検査装置）について、図１〜図７を用いて説明すれば以下の通りである。
［Ｘ線検査装置１０全体の構成］
本実施形態のＸ線検査装置１０は、図１に示すように、食品等の商品の生産ラインにおいて品質検査を行う装置の１つである。Ｘ線検査装置１０は、連続的に搬送されてくる商品に対してＸ線を照射し、商品を透過したＸ線量を検出して作成されるＸ線画像に基づいて商品に異物が混入しているか否かの検査を行う。
【００１９】
Ｘ線検査装置１０の検査対象である商品（物品）Ｇは、図２に示すように、前段コンベア６０によりＸ線検査装置１０に運ばれてくる。商品Ｇは、Ｘ線検査装置１０において異物混入の有無が判断される。このＸ線検査装置１０での判断結果は、Ｘ線検査装置１０の下流側に配置される振分機構７０に送信される。振分機構７０は、商品ＧがＸ線検査装置１０において異物混入の無い良品と判断された場合には商品Ｇをそのまま正規のラインコンベア８０へと送る。一方、商品ＧがＸ線検査装置１０において異物混入のある不良品と判断された場合には、下流側の端部を回転軸とするアーム７０ａが搬送路を遮るように回動する。これにより、不良品と判断された商品Ｇを、搬送路から外れた位置に配置された不良品回収箱９０によって回収することができる。
【００２０】
Ｘ線検査装置１０は、図１に示すように、主として、シールドボックス１１と、コンベア１２と、遮蔽ノレン１６と、タッチパネル機能付きのモニタ２６と、を備えている。そして、その内部には、図３に示すように、Ｘ線照射器（照射器）１３と、Ｘ線ラインセンサ（Ｘ線検出器、電磁波検出器）１４と、制御コンピュータ（画像作成部、検査部）２０（図５参照）とを備えている。
【００２１】
［シールドボックス１１］
シールドボックス１１は、商品Ｇの入口側と出口側の双方の面に、商品を搬出入するための開口１１ａを有している。このシールドボックス１１の中に、コンベア１２、Ｘ線照射器１３、Ｘ線ラインセンサ１４、制御コンピュータ２０などが収容されている。
また、開口１１ａは、図１に示すように、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によって塞がれている。この遮蔽ノレン１６は、鉛を含むゴム製のノレン部分を有しており、商品が搬出入される際に商品によって押しのけられる。
【００２２】
また、シールドボックス１１の正面上部には、モニタ２６の他、キーの差し込み口や電源スイッチ等が配置されている。
［コンベア１２］
コンベア１２は、シールドボックス１１内において商品を搬送するものであって、図５の制御ブロックに含まれるコンベアモータ１２ｆによって駆動される。コンベア１２による搬送速度は、作業者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１２ｆのインバータ制御によって細かく制御される。
【００２３】
また、コンベア１２は、図３に示すように、コンベアベルト１２ａ、コンベアフレーム１２ｂを有しており、シールドボックス１１に対して取り外し可能な状態で取り付けられている。これにより、食品等の検査を行う場合においてシールドボックス１１内を清潔に保つために、コンベアを取り外して頻繁に洗浄することができる。
コンベアベルト１２ａは、無端状ベルトであって、ベルトの内側からコンベアフレーム１２ｂによって支持されている。そして、コンベアモータ１２ｆの駆動力を受けて回転することで、ベルト上に載置された物体を所定の方向に搬送する。
【００２４】
コンベアフレーム１２ｂは、無端状のベルトの内側からコンベアベルト１２ａを支持するとともに、図３に示すように、コンベアベルト１２ａの内側の面に対向する位置に、搬送方向に対して直角な方向に長く開口した開口部１２ｃを有している。開口部１２ｃは、コンベアフレーム１２ｂにおける、Ｘ線照射器１３とＸ線ラインセンサ１４とを結ぶ線上に形成されている。換言すれば、開口部１２ｃは、コンベアフレーム１２ｂにおけるＸ線照射器１３からのＸ線照射領域に、商品Ｇを透過したＸ線がコンベアフレーム１２ｂによって遮蔽されないように形成されている。
【００２５】
［Ｘ線照射器１３］
Ｘ線照射器１３は、図３に示すように、コンベア１２の上方に配置されており、コンベアフレーム１２ｂに形成された開口部１２ｃを介して、コンベア１２の下方に配置されたＸ線ラインセンサ１４に向かって扇形形状にＸ線を照射する（図３の斜線部参照）。
［Ｘ線ラインセンサ１４］
Ｘ線ラインセンサ１４は、コンベア１２（開口部１２ｃ）の下方に配置されており、商品Ｇやコンベアベルト１２ａを透過してくるＸ線（第１電磁波）を検出する。このＸ線ラインセンサ１４は、図３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する向きに一直線に水平配置された複数の画素１４ａから構成されている。
【００２６】
なお、図４には、Ｘ線検査装置１０内におけるＸ線照射状態と、その時のラインセンサ１４を構成する各画素１４ａにおいて検出されるＸ線量を示すグラフとがそれぞれ示されている。
また、本実施形態のＸ線ラインセンサ１４は、図6（ａ）および図６（ｂ）に示すように、基板３１と、フォトダイオード（検出部）３２と、蛍光体（波長変換部）３３とを有している。
【００２７】
基板３１は、厚さ約１．６〜２．４ｍｍ程度のセラミック基板であって、フォトダイオード３２を強固に固定してフォトダイオード３２における可視光（第２電磁波）の検出を安定して行うために設けられている。そして、基板３１には、開口３１ａが形成されており、開口３１ａの部分からフォトダイオード３２が露出している。
フォトダイオード３２は、基板３１と蛍光体３３とに挟まれるような位置に配置されており、裏面側に貼り付けられた蛍光体３３において発光した可視光（第２電磁波）を検出する。また、フォトダイオード３２は、厚さ約０．１ｍｍ程度のＳｉ薄膜によって形成されており、Ｘ線を透過させる性質を有する。なお、このフォトダイオード３２に含まれる複数の画素３２ａは、上述した画素１４ａに相当する。
【００２８】
蛍光体３３は、Ｘ線照射器１３から見て、フォトダイオード３２の下方に貼り付けられるようにしてフォトダイオード３２に対して近接配置されている。そして、蛍光体３３は、商品Ｇを透過した後で開口３１ａから露出したフォトダイオード３１を透過して到達したＸ線を吸収して発光し、可視光を放出する。このとき、蛍光体３３では、吸収したＸ線の波長（約０．０３ｎｍ）を、約４２０〜９００ｎｍに変換する。これにより、蛍光体３３は、波長約０．０３ｎｍのＸ線（第１電磁波）を波長約４２０〜９００ｎｍの可視光（第２電磁波）に変換する波長変換部として機能する。なお、蛍光体３３においては、吸収するＸ線のエネルギーが高い場合には、比較的深層部まで到達して発光する一方、Ｘ線のエネルギーが低い場合（例えば、Ｘ線の波長領域が０．０６ｎｍ〜０．０１ｎｍの場合）には、深層部までは到達することなく表面付近において発光する。
【００２９】
そして、本実施形態では、上述した各構成が、Ｘ線照射器１３側から、基板３１、フォトダイオード３２、蛍光体３３という順番で配置されている。このため、Ｘ線照射器１３から照射されたＸ線は、搬送中の商品Ｇを透過した後、基板３１の開口３１ａの部分からフォトダイオード３２の部分に照射される。そして、このＸ線は、図７に示すように、Ｓｉ薄膜によって形成されるフォトダイオード３２を透過して蛍光体３３へ到達する。このとき、蛍光体３３では、Ｘ線のエネルギーに応じて変動するＸ線が吸収された深さ位置において、可視光を発光する。具体的には、照射されるＸ線のエネルギーが低い場合（例えば、Ｘ線の波長領域が０．０６ｎｍ〜０．０１ｎｍの場合）には、蛍光体３３の表層付近において発光する一方、Ｘ線のエネルギーが高い場合には、蛍光体３３の深層部付近で発光する。フォトダイオード３２では、蛍光体３３において発光して放出される可視光を、その直上に近接するように配置されたフォトダイオード３２に含まれる各画素３２ａにおいて検出することでＸ線の検出を行う。
【００３０】
［モニタ２６］
モニタ２６は、フルドット表示の液晶ディスプレイである。また、モニタ２６は、タッチパネル機能を有しており、初期設定や異物検出の判定等に関するパラメータ入力などを促す画面を表示する。
また、モニタ２６は、Ｘ線ラインセンサ１４における検出結果に基づいて作成された後、画像処理が施されたＸ線画像を表示する。これにより、商品Ｇに含まれる異物の有無、場所、大きさ等を、ユーザに対して視覚的に認識させることができる。
【００３１】
［制御コンピュータ２０］
制御コンピュータ２０は、ＣＰＵ２１において、制御プログラムに含まれる画像処理ルーチン、検査判定処理ルーチンなどを実行する。また、制御コンピュータ２０は、ＣＦ（コンパクトフラッシュ：登録商標）２５等の記憶部に、不良商品に対応するＸ線画像や検査結果、Ｘ線画像の補正用データ等を保存蓄積する。
【００３２】
具体的な構成として、制御コンピュータ２０は、図５に示すように、ＣＰＵ２１を搭載するとともに、このＣＰＵ２１が制御する主記憶部としてＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、およびＣＦ２５を搭載している。
ＣＦ２５には、各種プログラムや異物混入検査の対象となるＸ線画像に関する情報、検出された異物の位置等に関する情報が格納されている。
【００３３】
さらに、制御コンピュータ２０は、モニタ２６に対するデータ表示を制御する表示制御回路、モニタ２６のタッチパネルからのキー入力データを取り込むキー入力回路、図示しないプリンタにおけるデータ印字の制御等を行うためのＩ／Ｏポート、外部接続端子としてのＵＳＢ２４等を備えている。
そして、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、ＣＦ２５等は、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。
【００３４】
さらに、制御コンピュータ２０は、コンベアモータ１２ｆ、ロータリーエンコーダ１２ｇ、Ｘ線照射器１３、Ｘ線ラインセンサ１４、光電センサ１５等と接続されている。
制御コンピュータ２０では、コンベアモータ１２ｆに装着されたロータリーエンコーダ１２ｇにおいて検出されたコンベア１２の搬送速度を受信する。
また、制御コンピュータ２０は、コンベア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る同期センサとしての光電センサ１５からの信号を受信して、被検査物である商品ＧがＸ線ラインセンサ１４の位置にくるタイミングを検出する。
【００３５】
＜制御コンピュータ２０による異物混入の判定＞
［Ｘ線画像作成］
制御コンピュータ２０は、光電センサ１５からの信号を受けて、Ｘ線照射器１３から照射された扇状のＸ線照射部分（図３に示す斜線部分参照）を商品Ｇが通過するときに、Ｘ線ラインセンサ１４によるＸ線透視像信号を細かい時間間隔で取得する。そして、制御コンピュータ２０は、それらのＸ線透視像信号に基づいて、Ｘ線ラインセンサ１４の１ラインごとに商品Ｇとその背景部分とを含む２次元のＸ線画像を作成する。すなわち、Ｘ線ラインセンサ１４の各画素１４ａ（画素３２ａ）から細かい時間間隔をあけて各時刻のデータを得て、それぞれのデータからＸ線画像が作成される。そして、これら複数のＸ線画像を時間経過順に組み合わせることで、商品Ｇの全体とその背景部分とを含む全体の２次元画像が形成される。
【００３６】
［マスク領域の設定］
本実施形態のＸ線検査装置１０では、制御コンピュータ２０によって形成された２次元画像に対して検査領域から除外する領域を指定するためのマスク領域の設定を行う。
具体的には、各画素における明るさに基づいて作成されたヒストグラムを利用して抽出された背景部分を、マスク領域として設定する。
【００３７】
［異物検出］
制御コンピュータ２０では、上述したマスク領域が被せられて設定された商品Ｇに相当する領域について、異物が含まれているか否かの検査を行う。
具体的な検出方法としては、Ｘ線画像に含まれる画素を、所定の濃度を閾値として２値化することで所定濃度よりも暗い画素を異物として検出する２値化処理による検出方法や、ある画素についてその周囲の画素の濃度の平均値との差をとることで孤立した濃度の濃い領域を抽出して異物を検出する微分処理による検出方法等を用いることができる。
【００３８】
これにより、物品に相当する領域に存在する異物を検出することができる。
［本Ｘ線検査装置１０の特徴］
（１）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、図６（ａ）および図６（ｂ）、図７に示すように、Ｘ線照射器１３側からみて、フォトダイオード３２、蛍光体３３の順に配置している。
【００３９】
従来のＸ線検査装置では、フォトダイオードを強固に基板に対して固定するという必要性等を考慮して、図９（ａ）に示すように、Ｘ線が照射される側から、蛍光体、フォトダイオードの順に配置された構成が一般的であり、蛍光体において発光した可視光をフォトダイオードにおいて検出した検出結果を電気信号として制御部等へ送信している。このような構成では、比較的高いエネルギーのＸ線が照射された場合には、図９（ｂ）に示すように、蛍光体の深層部において発光して可視光を発するため、この可視光を比較的効率よくフォトダイオードにおいて検出することができる。一方、例えば、低い密度の商品Ｇの検査を行うときには、コントラストの高いＸ線画像を作成するために、波長領域が０．０６ｎｍ〜０．０１ｎｍ程度の低いエネルギーのＸ線が照射される場合がある。この場合には、同じく図９（ｂ）に示すように、蛍光体における発光位置は表層に近い部分となるため、可視光は発光位置からフォトダイオードに到達するまでに蛍光体内部を透過する間に減衰、散乱して、効率よくフォトダイオードにおいて検出されなくなるおそれがある。
【００４０】
そこで、本実施形態のＸ線検査装置１０では、図９（ａ）等に示す従来の構成と比較して、蛍光体３３とフォトダイオード３２の配置順を反対にしている。すなわち、図６（ａ）および図７等に示すように、Ｘ線照射器１３側からみて、フォトダイオード３２、蛍光体３３の順に配置して、Ｘ線ラインセンサ１４を構成している。
これにより、低いエネルギーのＸ線（第１電磁波）を照射して検査を行う場合でも、蛍光体３３の表面付近で発光した可視光（第２電磁波）が蛍光体３３内を通過することなくフォトダイオード３２において検出されるため、蛍光体３３を通過するまでの可視光の減衰、散乱を防止することができる。そして、蛍光体３３における可視光の発光位置とフォトダイオード３２における可視光の検出位置とが近くなるため、透過Ｘ線が本来入射すべきフォトダイオード３２の画素の隣接する画素へ入射してしまう、いわゆるクロストークの発生を防止することができる。この結果、商品Ｇを透過したＸ線を効率よく検出することができるため、Ｓ／Ｎ比が向上し、解像度の高いＸ線画像を作成して高精度な検査を実施することが可能になる。
【００４１】
（２）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、Ｓｉ薄膜によって形成されるフォトダイオード３２のチップを固定するための基板３１を備えている。
これにより、フォトダイオード３２が、厚さ約０．１ｍｍのＳｉ薄膜によって形成されている場合でも、基板３１に対して貼り付けるようにして固定することで、安定した状態で可視光の検出を行うことができる。
【００４２】
また、本実施形態のＸ線検査装置１０では、従来のＸ線検出器と比較して、フォトダイオードと蛍光体との配置順を入れ替えているが、図６（ａ）等に示すように、基板３１に開口３１ａを形成する等の構成とすることにより、基板３１に対してフォトダイオード３２を強固に固定することができる。
（３）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、検査対象となる商品Ｇに対して照射する電磁波としてＸ線を用いている。
【００４３】
これにより、非破壊検査に一般的に使用されるＸ線を用いることで、検査時における使い勝手がよく、低エネルギーのＸ線を照射した場合でも高効率な検出を行うことが可能な検出器を提供できる。
（４）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、第１電磁波としてのＸ線を第２電磁波としての可視光へと変換する波長変換部として、Ｘ線を吸収して可視光を発する蛍光体３３を用いている。
【００４４】
これにより、蛍光体３３において、Ｘ線の波長（約０．０３ｎｍ）を、可視光の波長域（約４２０〜９００ｎｍ）へと変換してフォトダイオード３２において可視光を検出することで、間接的にＸ線の検出を行うことができる。
（５）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、第２電磁波としての可視光を検出する検出部として、フォトダイオード３２を用いている。
【００４５】
これにより、波長変換部としての蛍光体３３においてＸ線から変換された可視光を、蛍光体３３に近接するように配置されたフォトダイオード３２において検出することができる。
（６）
本実施形態のＸ線検査装置１０では、制御コンピュータ２０が、Ｘ線ラインセンサ１４におけるＸ線の検出結果に基づいてＸ線画像を作成するとともに、このＸ線画像に基づいて異物混入の検査を行う。
【００４６】
これにより、低エネルギーのＸ線を照射して商品Ｇについての検査を行う場合でも、フォトダイオード３２における検出効率を低下させることなく、高精度なＸ線検出が可能になる。この結果、Ｓ／Ｎ比が向上し、解像度の高いＸ線画像を作成して高精度な検査を実施することが可能になる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４７】
（Ａ）
上記実施形態では、基板３１の下方にフォトダイオード３２および蛍光体３２を貼り付けた構成を有するＸ線ラインセンサ１４を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、基板３１の中央部付近に欠き込みを形成し、その中に蛍光体３２を埋め込むように配置し、蛍光体３２と基板３１上にフォトダイオード３２を貼り付けた構成のＸ線ラインセンサ（Ｘ線検出器、電磁波検出器）４４を用いてもよい。
【００４８】
この場合でも、フォトダイオード３２と蛍光体３３との位置関係を維持しつつ、基板３１に対してフォトダイオード３２を確実に固定することができる。
（Ｂ）
上記実施形態では、電磁波としてＸ線を用いるとともに、電磁波検出器としてＸ線ラインセンサ１４を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
例えば、Ｘ線以外の放射線（例えば、γ線等）や電子線等を用いるとともに、これらを検出する電磁波検出器を用いてもよい。この場合でも、低エネルギーの電磁波を照射して検査を行った場合において、効率よく物品を透過した電磁波を検出して高解像度の２次元画像を作成することができるといった上記と同様の効果を得ることができる。
（Ｃ）
上記実施形態では、Ｘ線を吸収して可視光を発するシンチレータを、波長変換部として用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５０】
例えば、Ｘ線を吸収して赤外線を発するような波長変換部や、Ｘ線以外の他の電磁波を可視光や赤外線等に変換する波長変換部を用いてもよい。この場合でも、上記と同様に、低エネルギーの電磁波を照射して検査を行った場合において、効率よく物品を透過した電磁波を検出して高解像度の２次元画像を作成することができる。
（Ｄ）
上記実施形態では、Ｘ線検査装置１０において、異物混入の検査を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、商品Ｇに含まれる物品の個数を確認するための検査や、脱酸素剤等の物品が存在しているか否かの検査を行う検査装置に対して本発明を適用することもできる。
（Ｅ）
上記実施形態では、Ｘ線ラインセンサ１４における検出結果に基づいて２次元のＸ線画像を作成し、このＸ線画像を参照して異物混入の検査を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５２】
例えば、Ｘ線ラインセンサ１４における検出結果に基づいて、Ｘ線画像を作成することなく各種検査を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の電磁波検出器は、低いエネルギーの電磁波を照射して検査を行う場合でも、検査対象となる物品を透過した電磁波を効率よく検出することができるという効果を奏することから、電磁波を照射して検査を行う各種検査装置に対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置の外観斜視図。
【図２】図1のＸ線検査装置の前後の構成を示す図。
【図３】図1のＸ線検査装置のシールドボックス内部の簡易構成図。
【図４】図1のＸ線検査装置による異物混入検査の原理を示す模式図。
【図５】図１のＸ線検査装置が備えている制御コンピュータの構成を示す制御ブロック図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、図１のＸ線検査装置が搭載しているＸ線ラインセンサの詳細な構成を示す斜視図および側断面図。
【図７】図６に示すＸ線ラインセンサにおける低エネルギーのＸ線を検出した時の状態を示す模式図。
【図８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係るＸ線検査装置が搭載しているＸ線検出器の構成を示す斜視図および側断面図。
【図９】（ａ）および（ｂ）は、従来のＸ線検出器におけるＸ線の検出原理を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
１０ Ｘ線検査装置（検査装置）
１１ シールドボックス
１１ａ 開口
１２ コンベア
１２ａ コンベアベルト
１２ｂ コンベアフレーム
１２ｃ 開口部
１２ｆ コンベアモータ
１２ｇ ロータリーエンコーダ
１３ Ｘ線照射器（照射器）
１４ Ｘ線ラインセンサ（Ｘ線検出器、電磁波検出器）
１４ａ 画素
１５ 光電センサ
１６ 遮蔽ノレン
２０ 制御コンピュータ（画像作成部、検査部）
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ ＵＳＢ（外部接続端子）
２５ ＣＦ（コンパクトフラッシュ：登録商標）
２６ モニタ
３１ 基板
３１ａ 開口
３２ フォトダイオード（検出部）
３２ａ 画素
３３ 蛍光体（波長変換部）
４４ Ｘ線ラインセンサ（Ｘ線検出器、電磁波検出器）
６０ 前段コンベア
７０ 振分機構
７０ａ アーム
８０ ラインコンベア
Ｇ 商品（物品）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品に対して照射された電磁波のうち、前記物品を透過した電磁波を検出する電磁波検出器であって、
前記物品に対して第１電磁波を照射する照射器と、
前記物品を透過した第１電磁波を、前記第１電磁波よりも波長が長い第２電磁波に変換する波長変換部と、
前記第１電磁波を透過させて前記波長変換部において変換された前記第２電磁波を検出するとともに、前記照射器と前記波長変換部との間に設けられている検出部と、
を備えている、
電磁波検出器。
【請求項２】
前記検出部を固定するための基板をさらに備えた、
請求項１に記載の電磁波検出器。
【請求項３】
前記電磁波は、Ｘ線である、
請求項１または２に記載の電磁波検出器。
【請求項４】
前記波長変換部は、前記Ｘ線を吸収して可視光を放出する、
請求項３に記載の電磁波検出器。
【請求項５】
前記検出部は、前記可視光を検出するフォトダイオードである、
請求項４に記載の電磁波検出器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁波検出器と、
前記電磁波検出器における検出結果に基づいて２次元画像を作成する画像作成部と、
前記画像作成部において作成された２次元画像に基づいて前記物品の検査を行う検査部と、を備えた、
検査装置。
【請求項１】
物品に対して照射された電磁波のうち、前記物品を透過した電磁波を検出する電磁波検出器であって、
前記物品に対して第１電磁波を照射する照射器と、
前記物品を透過した第１電磁波を、前記第１電磁波よりも波長が長い第２電磁波に変換する波長変換部と、
前記第１電磁波を透過させて前記波長変換部において変換された前記第２電磁波を検出するとともに、前記照射器と前記波長変換部との間に設けられている検出部と、
を備えている、
電磁波検出器。
【請求項２】
前記検出部を固定するための基板をさらに備えた、
請求項１に記載の電磁波検出器。
【請求項３】
前記電磁波は、Ｘ線である、
請求項１または２に記載の電磁波検出器。
【請求項４】
前記波長変換部は、前記Ｘ線を吸収して可視光を放出する、
請求項３に記載の電磁波検出器。
【請求項５】
前記検出部は、前記可視光を検出するフォトダイオードである、
請求項４に記載の電磁波検出器。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁波検出器と、
前記電磁波検出器における検出結果に基づいて２次元画像を作成する画像作成部と、
前記画像作成部において作成された２次元画像に基づいて前記物品の検査を行う検査部と、を備えた、
検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３２９８２２（Ｐ２００６−３２９８２２Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５４０１５（Ｐ２００５−１５４０１５）
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
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