Ｘ線検査装置
【課題】高解像度かつＳ／Ｎ特性に優れた画像に基づいて物品の検査を行うことができるＸ線検査装置を提供する。
【解決手段】第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは、互いに水平に並んで配設される。第１Ｘ線センサ２２０ａは、フォトダイオードで構成され、例えばＳｉ（珪素）を含んでなる検出部２２３を有する。検出部２２３は主に可視光を検出するとともにＸ線２１０を検出する。第２Ｘ線センサ２２０ｂは、シンチレータ２２１およびフォトダイオード２２２により構成される。シンチレータ２２１は、検出したＸ線２１０を光に変換する変換層２２４を備える。フォトダイオード２２２は、第１Ｘ線センサ２２０ａと同様に、Ｓｉを含んでなる検出部２２５を備える。
【解決手段】第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは、互いに水平に並んで配設される。第１Ｘ線センサ２２０ａは、フォトダイオードで構成され、例えばＳｉ（珪素）を含んでなる検出部２２３を有する。検出部２２３は主に可視光を検出するとともにＸ線２１０を検出する。第２Ｘ線センサ２２０ｂは、シンチレータ２２１およびフォトダイオード２２２により構成される。シンチレータ２２１は、検出したＸ線２１０を光に変換する変換層２２４を備える。フォトダイオード２２２は、第１Ｘ線センサ２２０ａと同様に、Ｓｉを含んでなる検出部２２５を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の検査を行うＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物品の形状を認識したり、物品の異物の有無を検出するＸ線検査装置等が使用されている。これらのＸ線検査装置に関して、日々研究開発が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｘ線を検出するセンサが開示されている。このセンサは、形状可変な基板、下部電極、光電変換素子となる半導体層、上部電極およびシンチレータから構成される。上記の半導体層は、例えば、In-Ga-Zn-Oを少なくとも含む非晶質酸化物等で形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今のＸ線検査装置には、異物検査機能以外の機能も併せて求められる。これは、工場等の検査ラインでは、内容量、個数、シール不良、欠品数、被検査物の周長および特定物質の確認など、多岐にわたる検査を実施する必要があるためである。これらの検査性能を左右する要素例として、以下の検出器および検出方法の種類が挙げられる。
【０００６】
Ｘ線撮像システムにおいて利用されるＸ線検出器には、Ｘ線を光に変換するシンチレータおよび蛍光板が貼り付けられたフォトダイオードアレイを有する間接型検出器と、Ｘ線に反応して半導体中に電荷を生じる直接型検出器とがある。概ね、間接型検出器はＳ／Ｎ（signal-to-noise）特性に優れ、直接型検出器は解像度に優れる。
【０００７】
また、検出方法として、特定異物を効率よく検査するためのエネルギーサブトラクション法がある。他にも、管電圧を変更して２度撮像する２ショット法、および管電圧を固定し、同一検出器にフィルタを挿入したり、同一フォトダイオードにエネルギー感度特性の異なる蛍光板を貼り付けて検出器の感度特性を変化させる１ショット法等がある。特に、１ショット法では、フィルタまたは蛍光板の選定如何で検査性能が決まるが、制約が多いわりに有効な感度差を導くことが困難な場合が多い。また、Ｘ線源に対して垂直に並べられる上下段撮像方式は、下段のセンサ出力を確保することが難しく、画像劣化が起こり、検出感度が低下してしまう場合が多い。
【０００８】
例えば、食品用のＸ線検査装置においては、解像度、Ｓ／Ｎ特性およびコントラスト特性が検査性能に直結し、いずれも欠かせない要素である。しかしながら、これらの要素は、材料特性によって決まることが多く、全ての要素を満たすのは難しい。例えば、検査現場での検査確実性および誤検査防止のためにＳ／Ｎ特性を優先すると、解像度が犠牲になる。その結果、微小異物を検出することが難しくなる。このように、従来のＸ線検出装置では、高解像度かつＳ／Ｎ特性に優れた画像を得ることができず、多機能な検査を実施することができない。
【０００９】
本発明の目的は、高解像度かつＳ／Ｎ特性に優れた画像に基づいて物品の検査を行うことができるＸ線検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）一の局面に従うＸ線検査装置は、物品を透過した透過Ｘ線に基づくＸ線画像にて物品の検査を行うＸ線検査装置であって、主に可視光を検出する検出部を有する第１Ｘ線センサと、透過Ｘ線を光に変換する変換層と当該変換層からの可視光を主に検出する検出部とを有する第２Ｘ線センサと、を備え、第１Ｘ線センサからの検出と第２Ｘ線センサからの検出とを切り替えて、または、両方のＸ線センサからの検出に基づき物品の検査を行うものである。
【００１１】
一の局面に従うＸ線検査装置においては、第１Ｘ線センサの検出部により主に可視光が検出されるとともにＸ線が検出される。また、第２Ｘ線センサの変換層により透過Ｘ線が光に変換される。第２Ｘ線センサの検出部により上記変換層からの可視光が主に検出される。そして、第１Ｘ線センサからの検出と第２Ｘ線センサからの検出とを切り替えて、または、両方のＸ線センサからの検出に基づき物品の検査が行われる。
【００１２】
解像度とＳ／Ｎ比とは相反する関係にあり、高解像度ほど受光線量が減少するためＳ／Ｎ比が低下してしまう。線質を変えるために、フィルタを使用すると、線量が低下するためＳ／Ｎ比も低下する。すなわち、解像度およびＳ／Ｎ特性のうち一方を優先すれば、他方が犠牲となる。例えば、検査現場での検査確実性および誤検査防止のためにＳ／Ｎ特性を優先すると、解像度が犠牲になる。その結果、微小異物を検出することが難しくなる。
【００１３】
このＸ線検査装置によれば、第１Ｘ線センサにより検出されたＸ線が直接電荷に変換されるので、第１Ｘ線センサの出力に基づく画像はコントラスト特性および解像度が優れる。また、第２Ｘ線センサの変換層によりＸ線が光に変換されて増幅されるので、第２Ｘ線センサの出力はＳ／Ｎ特性が優れる。
【００１４】
このような第１Ｘ線センサからの出力と第２Ｘ線センサからの出力とを検査に応じて切り替えることにより、第１Ｘ線センサの出力を用いて例えば包装材の状態の認識および被検査物の淡部領域における異物検出等を高精度で行うことができる。また、第２Ｘ線センサからの出力を用いて被検査物の異物検出を安定して行うことができる。さらに、両方のＸ線センサからの出力に基づき高解像度およびＳ／Ｎ特性に優れた多機能な検査を行うことができる。
【００１５】
（２）第１Ｘ線センサおよび前記第２Ｘ線センサは、互いに水平に並んで配設されてもよい。
【００１６】
この場合、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサが互いに水平に並んで配設されることにより、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサは透過Ｘ線を直接受けることができる。それにより、第１Ｘ線センサによる検出および第２Ｘ線センサによる検出の信頼性を向上できる。
【００１７】
（３）第１Ｘ線センサは、第２Ｘ線センサの上方に配設されてもよい。
【００１８】
この場合、本構成とは逆に、第１Ｘ線センサの上方に第２Ｘ線センサを配設すると、当該第２Ｘ線センサの変換層によってＸ線が光に変換される割合が大きくなり、下方に配設された第１Ｘ線センサはＸ線をほとんど検出できない。
【００１９】
したがって、第１Ｘ線センサを第２Ｘ線センサの上方に配設することにより、当該第１Ｘ線センサによる検出に基づいて高解像度な画像を得ることができるとともに、第２Ｘ線センサの出力を低下させることなく、当該第２Ｘ線センサによる検出に基づいてＳ／Ｎ特性の優れた画像を得ることができる。また、省スペース化のため、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサを水平に配設することが困難な場合に、本構成は有益である。
【００２０】
（４）第１Ｘ線センサの検出部と第２Ｘ線センサの検出部とは同種材料により形成されることが好ましい。
【００２１】
この場合、第１Ｘ線センサの検出部と第２Ｘ線センサの検出部とが同種材料により形成されることによって、第１Ｘ線センサにおいてコストアップを防止できる。すなわち、第２Ｘ線センサから変換層を除くだけで第１Ｘ線センサの検出部を得ることができるので、著しく安価である。
【００２２】
（５）Ｘ線検査装置は、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサは、少なくとも異なる検出波長領域を有し、透過Ｘ線の波長に応じて、第１Ｘセンサおよび第２Ｘ線センサの検出結果の重みを調整する調整部をさらに備えてもよい。
【００２３】
この場合、透過Ｘ線の波長に応じて、調整部により第１Ｘセンサおよび第２Ｘ線センサの検出結果の重みが調整される。Ｘ線源の出力を変えることにより当該Ｘ線源から照射されるＸ線の波長が変わる。Ｘ線源の出力を上げると照射されるＸ線の波長は短くなり、当該出力を下げると照射されるＸ線の波長は長くなる。第１Ｘ線センサと第２Ｘ線センサとは少なくとも異なる検出波長領域を有する。したがって、調整部により検出結果の重みを調整することで、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサの検出結果の一方だけを用いたり、または両方を用いることもできる。これにより、高解像度およびＳ／Ｎ特性に優れた多機能な検査を実現できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るＸ線検査装置によれば、高解像度かつＳ／Ｎ特性に優れた画像に基づいて物品の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係るＸ線検査装置の一例を示す模式的外観図である。
【図２】本実施形態に係るＸ線検査装置の内部構造の一例を示す模式図である。
【図３】Ｘ線検査装置において画像処理に関わる構成部を示すブロック図である。
【図４】図２のラインセンサの簡単な構成を示す側面図である。
【図５】図３の調整部による重み調整を説明するための説明図である。
【図６】ラインセンサの配設の他例を示す側面図である。
【図７】他例に係るラインセンサの基本構成の例を示す斜視図である。
【図８】２つのラインセンサの構造の一例を示す図である。
【図９】２つのラインセンサの配設の一例を示す斜視図である。
【図１０】２つのラインセンサの配設の他例を示す図である。
【図１１】２つのラインセンサの配設の他例を示す図である。
【図１２】２つのラインセンサの配設の他例を示す図である。
【図１３】互いに異なる解像度を有するラインセンサの配設の例を示す図である。
【図１４】図１２の２つのラインセンサの構成にフィルタを設けた例を示す図である。
【図１５】３つ以上のラインセンサを配設した例を示す図である。
【図１６】Ｘ線検出器上に蛍光体を貼り付けた状態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は本実施形態に係るＸ線検査装置１００の一例を示す模式的外観図であり、図２は本実施形態に係るＸ線検査装置１００の内部構造の一例を示す模式図である。
【００２８】
図１に示すように、Ｘ線検査装置１００には、その内部にＸ線検査室３００が形成されている。このＸ線検査室３００内にはＸ線照射装置２００が内蔵されている。Ｘ線検査室３００を貫通するように、ベルトコンベア８００が設けられている。
【００２９】
Ｘ線検査室３００の開口部からのＸ線の漏洩を防止するＸ線漏洩防止カーテン５００が設けられている。また、Ｘ線検査装置１００には、作業者が操作するためのタッチパネル形式の入力表示部ＭＴが設けられている。作業者は、入力表示部ＭＴを操作することによりＸ線検査装置１００を駆動させる。
【００３０】
作業者は、ベルトコンベア８００上に被検査物９００（図２参照）を載置する。ベルトコンベア８００上に載置された被検査物９００について、Ｘ線検査室３００内において異物検査等が行われる。以下、Ｘ線検査室３００の内部構造について説明する。
【００３１】
図２に示すように、Ｘ線検査室３００は、Ｘ線照射装置２００、ラインセンサ２２０、Ｘ線漏洩防止カーテン５００、およびベルトコンベア８００を主として備える。ラインセンサ２２０の詳細については後述する。Ｘ線漏洩防止カーテン５００は、Ｘ線検査室３００の入口側のＸ線漏洩防止カーテン装置５１０および出口側のＸ線漏洩防止カーテン装置５２０により構成される。なお、図２のラインセンサ２２０の構成例は、後述する図４（ａ）または（ｂ）の例を示したものである。
【００３２】
ベルトコンベア８００は、無端状のベルトが一対のローラに巻回されて構成されている。また、Ｘ線を検出するラインセンサ２２０は、上記ベルトコンベア８００の内側に設けられる。
【００３３】
図２において、ベルトコンベア８００上に被検査物９００が載置される。そして、ベルトコンベア８００が駆動されると、被検査物９００は矢印ｄ１の方向（搬送方向）に沿って搬送される。搬送中の被検査物９００は、まず、Ｘ線漏洩防止カーテン５１０を通過して、Ｘ線検査室３００内に移動する。
【００３４】
次いで、搬送中の被検査物９００に対して、Ｘ線照射装置２００からＸ線２１０が照射される。そして、被検査物９００を透過したＸ線２１０がラインセンサ２２０に入射される。
【００３５】
ラインセンサ２２０は、入射されたＸ線２１０に基づいて後述の検出データＫＤａを生成する。ラインセンサ２２０により生成された検出データＫＤａに基づいて被検査物９００の異物検査等の検査が行われる。
【００３６】
そして、Ｘ線検査が行われた被検査物９００はベルトコンベア８００により継続的に搬送されることにより、Ｘ線漏洩防止カーテン５２０を通過した後、Ｘ線検査室３００外に移動する。その後、被検査物９００は次工程へと搬送される。
【００３７】
図３はＸ線検査装置１００において画像処理に関わる構成部を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態に係るＸ線検査装置１００は、画像処理に関わる構成部として、上述のラインセンサ２２０、Ａ／Ｄコンバータ２３０および機能処理部ＦＳを備える。機能処理部ＦＳは情報取得部２４０、調整部２５０および検査処理部２６０を含む。
【００３８】
機能処理部ＦＳの各構成部は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）がＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read-Only Memory）に格納されている処理プログラムを実行することによって機能的に実現される。このような処理プログラムは、当該処理プログラムが記録されたＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体からインストールすることが可能であるし、ネットワークを介してサーバからダウンロードすることも可能である。
【００３９】
最初に、被検査物９００を透過したＸ線２１０がラインセンサ２２０に入射される。ラインセンサ２２０は、Ｘ線２１０に基づいてアナログデータである検出データＫＤａを生成する。Ａ／Ｄコンバータ２３０は、検出データＫＤａをデジタルデータである検出データＫＤｄに変換する。
【００４０】
情報取得部２４０は、上記の検出データＫＤｄに基づいて被検査物９００の濃淡情報を取得する。調整部２５０は、Ｘ線２１０の波長に応じて、後述の第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データの重みを調整する。詳細については後述する。
【００４１】
検査処理部２６０は、調整部２５０により重みが調整された検出データに基づいて、被検査物９００内に異物が存在するか否かについての異物検査等の検査を行う。そして、検査処理部２６０の判断結果によって、警告装置（図示せず）により警告音が発せられる等の処理が行われる。その他、表示装置、異物除去装置または異物混入商品区分け装置等が上記検査処理部２６０の判断結果を用いて処理を行ってもよい。
【００４２】
図４は図２のラインセンサ２２０の簡単な構成を示す側面図である。図４（ａ）に示すように、第１Ｘ線センサ２２０ａは、フォトダイオードで構成され、例えばＳｉ（珪素）を含んでなる検出部２２３を有する。当該検出部２２３は主に可視光を検出するとともにＸ線２１０を検出する。第１Ｘ線センサ２２０ａは、検出したＸ線２１０を直接電荷に変換する。なお、検出部２２３の厚みは、０．０４ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、検出部２２３の厚みが０．０４ｍｍ以上であることにより、検出するＸ線の波長が長い場合（換言すれば、Ｘ線のエネルギーが低い場合）でも、第１Ｘ線センサ２２０ａの出力を高くすることができる。
【００４３】
また、第２Ｘ線センサ２２０ｂは、シンチレータ２２１およびフォトダイオード２２２から構成される。シンチレータ２２１は、検出したＸ線２１０を光に変換する変換層２２４を備える。また、フォトダイオード２２２は、第１Ｘ線センサ２２０ａと同様に、Ｓｉを含んでなる検出部２２５を備える。フォトダイオード２２２において検出部２２５により可視光が主に検出され、当該可視光が電荷に変換される。なお、シンチレータ２２１の変換層２２４は、例えばＧＯＳ（硫化ガドリニウム）を含んでなる。
【００４４】
第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは、互いに水平に並んで配設される。なお、図４（ａ）の例では、第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとが１つのパッケージ２２６に含まれる。
【００４５】
第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３と第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４とは、少なくとも異なる検出波長領域を有している。例えば、第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４は、波長が長いＸ線、換言するとエネルギーが低いＸ線に反応する。よって、第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出結果を用いることが必要な検査を行う場合には、変換層２２４が検出し得る長い波長のＸ線を照射するために、Ｘ線照射装置２００の出力を、検査精度に影響がない範囲内で下げる。なお、Ｘ線照射装置２００の出力を上げると照射されるＸ線の波長は短くなり、当該出力を下げると照射されるＸ線の波長は長くなる。
【００４６】
また、ラインセンサ２２０の構成が次のようなものであってもよい。図４（ｂ）に示すように、第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとが、それぞれ別のパッケージ２２７、２２８に含まれる。この場合にも、第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは、互いに水平に並んで配設される。その他の構成は、図４（ａ）と同じである。
【００４７】
また、ラインセンサ２２０の構成がさらに次のようなものであってもよい。図４（ｃ）に示すように、第１Ｘ線センサ２２０ａが第２Ｘ線センサ２２０ｂの上方に配設される。第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは１つのパッケージ２２９に含まれる。その他の構成は、図４（ａ）と同じである。
【００４８】
図５は図３の調整部２５０による重み調整を説明するための説明図である。図５（ａ）に示すように、例えば、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３の検出波長領域ＫＲ１は、比較的波長の短いＸ線を対象とし、逆に、第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４の検出波長領域ＫＲ２は、比較的波長の長いＸ線を対象とする。なお、検出波長領域ＫＲ１と検出波長領域ＫＲ２とは一部重複する。
【００４９】
Ｘ線照射装置２００により照射されるＸ線２１０が、例えば波長領域ＨＲ１を有する場合には、第２Ｘ線センサ２２０ｂが当該Ｘ線２１０を検出できる。この場合、調整部２５０（図３）により、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出データおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データが、それぞれ０％および１００％のように重み付けられる。したがって、検査処理部２６０（図３）は、第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データのみ用いて検査を行う。
【００５０】
一方、図５（ｂ）に示すように、Ｘ線照射装置２００により照射されるＸ線２１０が、例えば波長領域ＨＲ２を有する場合には、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂが共に当該Ｘ線２１０を検出できる。この場合、調整部２５０により、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出データおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データが、それぞれ適宜重み付けられる。したがって、検査処理部２６０は、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出データおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データを用いて検査を行う。
【００５１】
＜本実施形態における効果＞
一般に、解像度とＳ／Ｎ比とは相反する関係にあり、高解像度ほど受光線量が減少するためＳ／Ｎ比が低下してしまう。線質を変えるために、フィルタを使用すると、線量が低下するためＳ／Ｎ比も低下する。すなわち、解像度およびＳ／Ｎ特性のうち一方を優先すれば、他方が犠牲となる。例えば、検査現場での検査確実性および誤検査防止のためにＳ／Ｎ特性を優先すると、解像度が犠牲になる。その結果、微小異物を検出することが難しくなる。
【００５２】
本実施形態に係るＸ線検査装置１００によれば、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３により検出されたＸ線が直接電荷に変換されるので、第１Ｘ線センサ２２０ａの出力に基づく画像はコントラスト特性および解像度が優れる。また、第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４によりＸ線が光に変換されて増幅されるので、第２Ｘ線センサ２２０ｂの出力はＳ／Ｎ特性が優れる。
【００５３】
このような第１Ｘ線センサ２２０ａからの出力と第２Ｘ線センサ２２０ｂからの出力とを検査に応じて切り替えることにより、第１Ｘ線センサ２２０ａの出力を用いて例えば包装材の状態の認識および被検査物９００の淡部領域における異物検出等を高精度で行うことができる。また、第２Ｘ線センサ２２０ｂからの出力を用いて被検査物９００の異物検出を安定して行うことができる。さらに、両方のＸ線センサ２２０ａ、２２０ｂからの出力に基づき高解像度およびＳ／Ｎ特性に優れた多機能な検査を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態では、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂが互いに水平に並んで配設されることにより、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂはＸ線を直接受けることができる。それにより、第１Ｘ線センサ２２０ａによる検出および第２Ｘ線センサ２２０ｂによる検出の信頼性を向上できる。
【００５５】
また、本実施形態に係る構成とは逆に、第１Ｘ線センサ２２０ａの上方に第２Ｘ線センサ２２０ｂを配設すると、当該第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４によってＸ線が光に変換される割合が大きくなり、下方に配設された第１Ｘ線センサ２２０ａはＸ線をほとんど検出できない。
【００５６】
したがって、本実施形態のように、第１Ｘ線センサ２２０ａを第２Ｘ線センサ２２０ｂの上方に配設することにより、当該第１Ｘ線センサ２２０ａによる検出に基づいて高解像度な画像を得ることができるとともに、第２Ｘ線センサ２２０ｂの出力を低下させることなく、当該第２Ｘ線センサ２２０ｂによる検出に基づいてＳ／Ｎ特性の優れた画像を得ることができる。また、省スペース化のため、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂを水平に配設することが困難な場合に、本例の構成は有益である。
【００５７】
また、本実施形態では、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３と第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出部２２５とが同材料（本実施形態では、Ｓｉ）により形成されることによって、第１Ｘ線センサ２２０ａにおいてコストアップを防止できる。すなわち、第２Ｘ線センサ２２０ｂからシンチレータ２２１を除くだけで第１Ｘ線センサ２２０ａを得ることができるので、著しく安価である。
【００５８】
さらに、本実施形態では、第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは少なくとも異なる検出波長領域を有するので、調整部２５０により検出結果の重みを調整することで、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出結果の一方だけを用いたり、または両方を用いることもできる。これにより、高解像度およびＳ／Ｎ特性に優れた多機能な検査を容易に実現できる。
【００５９】
＜請求項の各構成要素と上記実施形態の各構成部との対応関係＞
上記実施形態においては、Ｘ線検査装置１００がＸ線検査装置に相当し、Ｘ線２１０が透過Ｘ線に相当し、第１Ｘ線センサ２２０ａが第１Ｘ線センサに相当し、第２Ｘ線センサ２２０ｂが第２Ｘ線センサに相当し、被検査物９００が物品に相当し、検出部２２３が第１Ｘ線センサの検出部に相当し、変換層２２４が変換層に相当し、検出部２２５が第２Ｘ線センサの検出部に相当し、検出波長領域ＫＲ１、ＫＲ２が検出波長領域に相当し、調整部２５０が調整部に相当する。
【００６０】
＜変形例＞
なお、上記実施形態では、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３および第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出部２２５の構成材料として同じＳｉを用いたが、これに限定されるものではなく、例えばＣｄＴｅ（カドミウムテルリド）等の他の構成材料を用いてもよい。但し、本実施形態のように、Ｓｉを用いる方が低コストである。
【００６１】
また、次のようにセンサを構成してもよい。図６（ａ）に示すように、２つの第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂを、互いに水平に並べて配設してもよい。また、図６（ｂ）に示すように、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび２つの第２Ｘ線センサ２２０ｂを、互いに水平に並べて配設してもよい。さらに、４つ以上のＸ線センサを配設してもよい。
【００６２】
ここで、上でも述べたが、解像度とＳ／Ｎ比とは相反する関係にあり、高解像度ほど受光線量が減少するためＳ／Ｎ比が低下してしまう。線質を変えるために、フィルタを使用すると、線量が低下するためＳ／Ｎ比も低下する。したがって、低下したＳ／Ｎ比を向上する仕組みが必要となる。
【００６３】
その解決策の一つとして、従来、エリアセンサを使用したＴＤＩ（Time Delay and Integration）処理およびラミノグラフィが利用されているが、エリアセンサはラインセンサに比べて非常に大きなコストアップを伴ってしまう。ＴＤＩ処理は、例えば受光素子の配列方向の直交方向に光学走査を行い、複数の受光素子の各々から取り出された電気信号を対応するアンプで増幅してさらに遅延した後、対応する受光素子同士の出力信号を加算合成する。これにより、被検査物の同一走査地点での信号が各々加算合成されて大レベルになるのに対して、ノイズはランダムな変化をするので上記加算によっても大レベルとはならないから、全体としてＳ／Ｎ比が改善された信号を得ることができる。また、ラミノグラフィは、被検査物の所望検査面での断層像を検出する技術である。当該技術は、Ｘ線源、被検査物、検出器の３要素のうち、２要素を同期させて動かすことにより、複数の異なる透視画像を得るものである。この複数の透視画像に基づいて、被検査物における所望検査面以外の像を排除し、所望検査面での像のみを選別して検出できる。
【００６４】
微細な構造を検査する際には高解像度なラインセンサを使用するのが好ましいが、比較的大きな構造を検査する際には低解像度でも高いＳ／Ｎ比を有することが好ましい。しかしながら、一つのラインセンサの解像度は１種しかないため、高解像度および高いＳ／Ｎ比を実現することができない。また、エリアセンサを使用すると大きなコストアップを伴ってしまう。
【００６５】
そこで、以下のように、２つのラインセンサを配設する。当該２つのラインセンサにより２種の解像度の画像を得ることによって、異物の大きさに応じた検査が可能となる。
【００６６】
まず、一つのラインセンサの構成について説明する。図７はラインセンサ９００の基本構成の例を示す斜視図である。図７に示すように、ラインセンサ９００においては、平板状のセンサ基材９０１上に複数の受光素子９０２が設けられる。これらの受光素子９０２には半導体チップ９０４が電気的に接続される。半導体チップ９０４は、配線９０６を介してコネクタ９０５に接続される。コネクタ９０５には信号線９０７が接続される。
【００６７】
図８は２つのラインセンサ９００の構造の一例を示す図である。図８（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図であり、以下の図も同様とする。なお、図７と同様の符号については一部省略しており、以下の図も同様とする。
【００６８】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、２つのラインセンサ９００が平行に配置される。そして、各々のラインセンサ９００において複数の受光素子９０２の一端面がセンサ基材９０１の一端面に揃うようにこれらが配設される。これにより、各受光素子９０２を直近に配置することができ、２つのラインセンサ９００の検出データに基づく画像のずれを抑制できる。
【００６９】
図９は２つのラインセンサ９００の配設の一例を示す斜視図である。図９に示すように、各ラインセンサ９００は互いに間隔を空けて対向するようにそれぞれ配設される。これにより、構造的に２つのラインセンサ９００を近接して配設しやすくなる。
【００７０】
図１０は２つのラインセンサ９００の配設の他例を示す図である。図１０に示すように、上下両側の各受光素子９０２が接するように、２つのラインセンサ９００はそれぞれ配設される。これにより、２つのラインセンサ９００の検出データに基づく画像のずれを抑制できる。
【００７１】
図１１は２つのラインセンサ９００の配設の他例を示す図である。図１１に示すように、上下両側の各受光素子９０２間に絶縁材９１０を挟んで、２つのラインセンサ９００がそれぞれ配設される。これにより、上下両側の各受光素子９０２が電気的に短絡することなく、２つのラインセンサ９００の検出データに基づく画像のずれを抑制できる。
【００７２】
図１２は２つのラインセンサ９００の配設の他例を示す図である。図１２に示すように、各ラインセンサ９００は互いに間隔を空けて対向するようにそれぞれ配設される。また、各ラインセンサ９００の各受光素子９０２上には蛍光体（増感紙）９１２が貼り付けられる。各蛍光体９１２の間には、可視光を遮断する隔壁９１１が設けられる。これにより、近接した各受光素子９０２同士が互いに干渉し合うことを抑制できる。
【００７３】
図１３は互いに異なる解像度を有するラインセンサ９００、９０１の配設の例を示す図である。図１３に示すように、ラインセンサ９０１の構成が、ラインセンサ９００の構成と異なる点は、受光素子９０２の代わりに、当該受光素子９０２の解像度と異なる解像度を有する受光素子９０２ａを、受光素子９０２の半数設ける点である。なお、受光素子９０２ａの方が受光素子９０２よりも解像度が高い。
【００７４】
これにより、高解像度画像と低解像度ではあるが高いＳ／Ｎ比の画像とが得られるとともに、微細構造に適した画像と粗い構造に適した画像とを一度に得られる。
【００７５】
図１４は図１２の２つのラインセンサ９００の構成にフィルタ９１３を設けた例を示す図である。図１４に示すように、図１２の２つのラインセンサ９００の上方にフィルタ９１３を設ける。２つのラインセンサ９００は、フィルタ９１３を透過したＸ線を受ける。これにより、フィルタ９１３を設けることでＸ線の線量が低下し、これに起因してＳ／Ｎ比が低下した場合でも、２つのラインセンサ９００の画像データを加算することにより、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【００７６】
図１５は３つ以上のラインセンサ９００を配設した例を示す図である。図１５に示すように、３つ以上の例として、４つのラインセンサ９００をそれぞれ平行に配設する。これにより、より多くの加算処理を実行できるとともに、より多種の解像度の画像を一度に得ることができる。
【００７７】
このように、図７〜図１５のようなラインセンサ９００の配設方法を採用することにより、高解像度な画像を得ることができるとともにＳ／Ｎ比も向上できる。したがって、高解像度な画像を用いて小さな異物を検出することができ、Ｓ／Ｎ比が向上された画像を用いて大きな異物を検出することができる。
【００７８】
なお、図７〜図１５のラインセンサ９００をＸ線撮像装置に搭載することもできるし、Ｘ線異物検出装置に搭載することもできる。前者によれば、より鮮明なＸ線画像を得ることができ、後者によれば、より高精度な異物検出を行うことができる。
【００７９】
ところで、直接検出型のラインセンサは、間接検出型のラインセンサに比べて、画像のボケが少ないという特徴があり、フォトダイオードサイズ（画素サイズ）を小さくすることで非常に高精細な画像を得ることができる。さらに、直接検出型のラインセンサにバイアス電圧を印加することで、よりボケの少ない画像を得ることができる。
【００８０】
しかしながら、フォトダイオードサイズを小さくすると、入射するＸ線量が減少し、暗い画像またはノイズの多い画像になってしまう傾向がある。
【００８１】
そこで、図１６に示すように、放射線検出素子としてＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅを含んでなるＸ線検出器９２３上に蛍光体９２２を貼り付ける。なお、Ｘ線検出器９２３にはバイアス電圧が印加される。放射線検出素子のＣｄＴｅおよびＣｄＺｎＴｅは、Ｘ線以外の光に感度を有することが多い。
【００８２】
上記構成において、Ｘ線源９２０から照射され、被検査物９２１を透過したＸ線は、蛍光体９２２により可視光に変換される。変換後の可視光はＸ線検出器９２３で検出される。
【００８３】
このように、Ｘ線を蛍光体９２２で低エネルギーの光に変換することにより、光子数を増加させることができ、Ｘ線検出器９２３の出力が増大することが見込める。また、光子数の増加は統計的効果からノイズ低減に寄与する場合が多い。これにより、鮮明な画像を得ることができるとともに、ノイズを抑制できる。
【００８４】
さらに、本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８５】
１００ Ｘ線検査装置
２１０ Ｘ線
２２０ ラインセンサ
２２０ａ 第１Ｘ線センサ
２２０ｂ 第２Ｘ線センサ
２２３ 第１Ｘ線センサの検出部
２２４ 変換層
２２５ 第２Ｘ線センサの検出部
２５０ 調整部
９００ 被検査物
ＫＲ１、ＫＲ２ 検出波長領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物品の検査を行うＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物品の形状を認識したり、物品の異物の有無を検出するＸ線検査装置等が使用されている。これらのＸ線検査装置に関して、日々研究開発が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｘ線を検出するセンサが開示されている。このセンサは、形状可変な基板、下部電極、光電変換素子となる半導体層、上部電極およびシンチレータから構成される。上記の半導体層は、例えば、In-Ga-Zn-Oを少なくとも含む非晶質酸化物等で形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今のＸ線検査装置には、異物検査機能以外の機能も併せて求められる。これは、工場等の検査ラインでは、内容量、個数、シール不良、欠品数、被検査物の周長および特定物質の確認など、多岐にわたる検査を実施する必要があるためである。これらの検査性能を左右する要素例として、以下の検出器および検出方法の種類が挙げられる。
【０００６】
Ｘ線撮像システムにおいて利用されるＸ線検出器には、Ｘ線を光に変換するシンチレータおよび蛍光板が貼り付けられたフォトダイオードアレイを有する間接型検出器と、Ｘ線に反応して半導体中に電荷を生じる直接型検出器とがある。概ね、間接型検出器はＳ／Ｎ（signal-to-noise）特性に優れ、直接型検出器は解像度に優れる。
【０００７】
また、検出方法として、特定異物を効率よく検査するためのエネルギーサブトラクション法がある。他にも、管電圧を変更して２度撮像する２ショット法、および管電圧を固定し、同一検出器にフィルタを挿入したり、同一フォトダイオードにエネルギー感度特性の異なる蛍光板を貼り付けて検出器の感度特性を変化させる１ショット法等がある。特に、１ショット法では、フィルタまたは蛍光板の選定如何で検査性能が決まるが、制約が多いわりに有効な感度差を導くことが困難な場合が多い。また、Ｘ線源に対して垂直に並べられる上下段撮像方式は、下段のセンサ出力を確保することが難しく、画像劣化が起こり、検出感度が低下してしまう場合が多い。
【０００８】
例えば、食品用のＸ線検査装置においては、解像度、Ｓ／Ｎ特性およびコントラスト特性が検査性能に直結し、いずれも欠かせない要素である。しかしながら、これらの要素は、材料特性によって決まることが多く、全ての要素を満たすのは難しい。例えば、検査現場での検査確実性および誤検査防止のためにＳ／Ｎ特性を優先すると、解像度が犠牲になる。その結果、微小異物を検出することが難しくなる。このように、従来のＸ線検出装置では、高解像度かつＳ／Ｎ特性に優れた画像を得ることができず、多機能な検査を実施することができない。
【０００９】
本発明の目的は、高解像度かつＳ／Ｎ特性に優れた画像に基づいて物品の検査を行うことができるＸ線検査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）一の局面に従うＸ線検査装置は、物品を透過した透過Ｘ線に基づくＸ線画像にて物品の検査を行うＸ線検査装置であって、主に可視光を検出する検出部を有する第１Ｘ線センサと、透過Ｘ線を光に変換する変換層と当該変換層からの可視光を主に検出する検出部とを有する第２Ｘ線センサと、を備え、第１Ｘ線センサからの検出と第２Ｘ線センサからの検出とを切り替えて、または、両方のＸ線センサからの検出に基づき物品の検査を行うものである。
【００１１】
一の局面に従うＸ線検査装置においては、第１Ｘ線センサの検出部により主に可視光が検出されるとともにＸ線が検出される。また、第２Ｘ線センサの変換層により透過Ｘ線が光に変換される。第２Ｘ線センサの検出部により上記変換層からの可視光が主に検出される。そして、第１Ｘ線センサからの検出と第２Ｘ線センサからの検出とを切り替えて、または、両方のＸ線センサからの検出に基づき物品の検査が行われる。
【００１２】
解像度とＳ／Ｎ比とは相反する関係にあり、高解像度ほど受光線量が減少するためＳ／Ｎ比が低下してしまう。線質を変えるために、フィルタを使用すると、線量が低下するためＳ／Ｎ比も低下する。すなわち、解像度およびＳ／Ｎ特性のうち一方を優先すれば、他方が犠牲となる。例えば、検査現場での検査確実性および誤検査防止のためにＳ／Ｎ特性を優先すると、解像度が犠牲になる。その結果、微小異物を検出することが難しくなる。
【００１３】
このＸ線検査装置によれば、第１Ｘ線センサにより検出されたＸ線が直接電荷に変換されるので、第１Ｘ線センサの出力に基づく画像はコントラスト特性および解像度が優れる。また、第２Ｘ線センサの変換層によりＸ線が光に変換されて増幅されるので、第２Ｘ線センサの出力はＳ／Ｎ特性が優れる。
【００１４】
このような第１Ｘ線センサからの出力と第２Ｘ線センサからの出力とを検査に応じて切り替えることにより、第１Ｘ線センサの出力を用いて例えば包装材の状態の認識および被検査物の淡部領域における異物検出等を高精度で行うことができる。また、第２Ｘ線センサからの出力を用いて被検査物の異物検出を安定して行うことができる。さらに、両方のＸ線センサからの出力に基づき高解像度およびＳ／Ｎ特性に優れた多機能な検査を行うことができる。
【００１５】
（２）第１Ｘ線センサおよび前記第２Ｘ線センサは、互いに水平に並んで配設されてもよい。
【００１６】
この場合、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサが互いに水平に並んで配設されることにより、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサは透過Ｘ線を直接受けることができる。それにより、第１Ｘ線センサによる検出および第２Ｘ線センサによる検出の信頼性を向上できる。
【００１７】
（３）第１Ｘ線センサは、第２Ｘ線センサの上方に配設されてもよい。
【００１８】
この場合、本構成とは逆に、第１Ｘ線センサの上方に第２Ｘ線センサを配設すると、当該第２Ｘ線センサの変換層によってＸ線が光に変換される割合が大きくなり、下方に配設された第１Ｘ線センサはＸ線をほとんど検出できない。
【００１９】
したがって、第１Ｘ線センサを第２Ｘ線センサの上方に配設することにより、当該第１Ｘ線センサによる検出に基づいて高解像度な画像を得ることができるとともに、第２Ｘ線センサの出力を低下させることなく、当該第２Ｘ線センサによる検出に基づいてＳ／Ｎ特性の優れた画像を得ることができる。また、省スペース化のため、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサを水平に配設することが困難な場合に、本構成は有益である。
【００２０】
（４）第１Ｘ線センサの検出部と第２Ｘ線センサの検出部とは同種材料により形成されることが好ましい。
【００２１】
この場合、第１Ｘ線センサの検出部と第２Ｘ線センサの検出部とが同種材料により形成されることによって、第１Ｘ線センサにおいてコストアップを防止できる。すなわち、第２Ｘ線センサから変換層を除くだけで第１Ｘ線センサの検出部を得ることができるので、著しく安価である。
【００２２】
（５）Ｘ線検査装置は、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサは、少なくとも異なる検出波長領域を有し、透過Ｘ線の波長に応じて、第１Ｘセンサおよび第２Ｘ線センサの検出結果の重みを調整する調整部をさらに備えてもよい。
【００２３】
この場合、透過Ｘ線の波長に応じて、調整部により第１Ｘセンサおよび第２Ｘ線センサの検出結果の重みが調整される。Ｘ線源の出力を変えることにより当該Ｘ線源から照射されるＸ線の波長が変わる。Ｘ線源の出力を上げると照射されるＸ線の波長は短くなり、当該出力を下げると照射されるＸ線の波長は長くなる。第１Ｘ線センサと第２Ｘ線センサとは少なくとも異なる検出波長領域を有する。したがって、調整部により検出結果の重みを調整することで、第１Ｘ線センサおよび第２Ｘ線センサの検出結果の一方だけを用いたり、または両方を用いることもできる。これにより、高解像度およびＳ／Ｎ特性に優れた多機能な検査を実現できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るＸ線検査装置によれば、高解像度かつＳ／Ｎ特性に優れた画像に基づいて物品の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係るＸ線検査装置の一例を示す模式的外観図である。
【図２】本実施形態に係るＸ線検査装置の内部構造の一例を示す模式図である。
【図３】Ｘ線検査装置において画像処理に関わる構成部を示すブロック図である。
【図４】図２のラインセンサの簡単な構成を示す側面図である。
【図５】図３の調整部による重み調整を説明するための説明図である。
【図６】ラインセンサの配設の他例を示す側面図である。
【図７】他例に係るラインセンサの基本構成の例を示す斜視図である。
【図８】２つのラインセンサの構造の一例を示す図である。
【図９】２つのラインセンサの配設の一例を示す斜視図である。
【図１０】２つのラインセンサの配設の他例を示す図である。
【図１１】２つのラインセンサの配設の他例を示す図である。
【図１２】２つのラインセンサの配設の他例を示す図である。
【図１３】互いに異なる解像度を有するラインセンサの配設の例を示す図である。
【図１４】図１２の２つのラインセンサの構成にフィルタを設けた例を示す図である。
【図１５】３つ以上のラインセンサを配設した例を示す図である。
【図１６】Ｘ線検出器上に蛍光体を貼り付けた状態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は本実施形態に係るＸ線検査装置１００の一例を示す模式的外観図であり、図２は本実施形態に係るＸ線検査装置１００の内部構造の一例を示す模式図である。
【００２８】
図１に示すように、Ｘ線検査装置１００には、その内部にＸ線検査室３００が形成されている。このＸ線検査室３００内にはＸ線照射装置２００が内蔵されている。Ｘ線検査室３００を貫通するように、ベルトコンベア８００が設けられている。
【００２９】
Ｘ線検査室３００の開口部からのＸ線の漏洩を防止するＸ線漏洩防止カーテン５００が設けられている。また、Ｘ線検査装置１００には、作業者が操作するためのタッチパネル形式の入力表示部ＭＴが設けられている。作業者は、入力表示部ＭＴを操作することによりＸ線検査装置１００を駆動させる。
【００３０】
作業者は、ベルトコンベア８００上に被検査物９００（図２参照）を載置する。ベルトコンベア８００上に載置された被検査物９００について、Ｘ線検査室３００内において異物検査等が行われる。以下、Ｘ線検査室３００の内部構造について説明する。
【００３１】
図２に示すように、Ｘ線検査室３００は、Ｘ線照射装置２００、ラインセンサ２２０、Ｘ線漏洩防止カーテン５００、およびベルトコンベア８００を主として備える。ラインセンサ２２０の詳細については後述する。Ｘ線漏洩防止カーテン５００は、Ｘ線検査室３００の入口側のＸ線漏洩防止カーテン装置５１０および出口側のＸ線漏洩防止カーテン装置５２０により構成される。なお、図２のラインセンサ２２０の構成例は、後述する図４（ａ）または（ｂ）の例を示したものである。
【００３２】
ベルトコンベア８００は、無端状のベルトが一対のローラに巻回されて構成されている。また、Ｘ線を検出するラインセンサ２２０は、上記ベルトコンベア８００の内側に設けられる。
【００３３】
図２において、ベルトコンベア８００上に被検査物９００が載置される。そして、ベルトコンベア８００が駆動されると、被検査物９００は矢印ｄ１の方向（搬送方向）に沿って搬送される。搬送中の被検査物９００は、まず、Ｘ線漏洩防止カーテン５１０を通過して、Ｘ線検査室３００内に移動する。
【００３４】
次いで、搬送中の被検査物９００に対して、Ｘ線照射装置２００からＸ線２１０が照射される。そして、被検査物９００を透過したＸ線２１０がラインセンサ２２０に入射される。
【００３５】
ラインセンサ２２０は、入射されたＸ線２１０に基づいて後述の検出データＫＤａを生成する。ラインセンサ２２０により生成された検出データＫＤａに基づいて被検査物９００の異物検査等の検査が行われる。
【００３６】
そして、Ｘ線検査が行われた被検査物９００はベルトコンベア８００により継続的に搬送されることにより、Ｘ線漏洩防止カーテン５２０を通過した後、Ｘ線検査室３００外に移動する。その後、被検査物９００は次工程へと搬送される。
【００３７】
図３はＸ線検査装置１００において画像処理に関わる構成部を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態に係るＸ線検査装置１００は、画像処理に関わる構成部として、上述のラインセンサ２２０、Ａ／Ｄコンバータ２３０および機能処理部ＦＳを備える。機能処理部ＦＳは情報取得部２４０、調整部２５０および検査処理部２６０を含む。
【００３８】
機能処理部ＦＳの各構成部は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）がＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read-Only Memory）に格納されている処理プログラムを実行することによって機能的に実現される。このような処理プログラムは、当該処理プログラムが記録されたＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体からインストールすることが可能であるし、ネットワークを介してサーバからダウンロードすることも可能である。
【００３９】
最初に、被検査物９００を透過したＸ線２１０がラインセンサ２２０に入射される。ラインセンサ２２０は、Ｘ線２１０に基づいてアナログデータである検出データＫＤａを生成する。Ａ／Ｄコンバータ２３０は、検出データＫＤａをデジタルデータである検出データＫＤｄに変換する。
【００４０】
情報取得部２４０は、上記の検出データＫＤｄに基づいて被検査物９００の濃淡情報を取得する。調整部２５０は、Ｘ線２１０の波長に応じて、後述の第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データの重みを調整する。詳細については後述する。
【００４１】
検査処理部２６０は、調整部２５０により重みが調整された検出データに基づいて、被検査物９００内に異物が存在するか否かについての異物検査等の検査を行う。そして、検査処理部２６０の判断結果によって、警告装置（図示せず）により警告音が発せられる等の処理が行われる。その他、表示装置、異物除去装置または異物混入商品区分け装置等が上記検査処理部２６０の判断結果を用いて処理を行ってもよい。
【００４２】
図４は図２のラインセンサ２２０の簡単な構成を示す側面図である。図４（ａ）に示すように、第１Ｘ線センサ２２０ａは、フォトダイオードで構成され、例えばＳｉ（珪素）を含んでなる検出部２２３を有する。当該検出部２２３は主に可視光を検出するとともにＸ線２１０を検出する。第１Ｘ線センサ２２０ａは、検出したＸ線２１０を直接電荷に変換する。なお、検出部２２３の厚みは、０．０４ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、検出部２２３の厚みが０．０４ｍｍ以上であることにより、検出するＸ線の波長が長い場合（換言すれば、Ｘ線のエネルギーが低い場合）でも、第１Ｘ線センサ２２０ａの出力を高くすることができる。
【００４３】
また、第２Ｘ線センサ２２０ｂは、シンチレータ２２１およびフォトダイオード２２２から構成される。シンチレータ２２１は、検出したＸ線２１０を光に変換する変換層２２４を備える。また、フォトダイオード２２２は、第１Ｘ線センサ２２０ａと同様に、Ｓｉを含んでなる検出部２２５を備える。フォトダイオード２２２において検出部２２５により可視光が主に検出され、当該可視光が電荷に変換される。なお、シンチレータ２２１の変換層２２４は、例えばＧＯＳ（硫化ガドリニウム）を含んでなる。
【００４４】
第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは、互いに水平に並んで配設される。なお、図４（ａ）の例では、第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとが１つのパッケージ２２６に含まれる。
【００４５】
第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３と第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４とは、少なくとも異なる検出波長領域を有している。例えば、第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４は、波長が長いＸ線、換言するとエネルギーが低いＸ線に反応する。よって、第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出結果を用いることが必要な検査を行う場合には、変換層２２４が検出し得る長い波長のＸ線を照射するために、Ｘ線照射装置２００の出力を、検査精度に影響がない範囲内で下げる。なお、Ｘ線照射装置２００の出力を上げると照射されるＸ線の波長は短くなり、当該出力を下げると照射されるＸ線の波長は長くなる。
【００４６】
また、ラインセンサ２２０の構成が次のようなものであってもよい。図４（ｂ）に示すように、第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとが、それぞれ別のパッケージ２２７、２２８に含まれる。この場合にも、第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは、互いに水平に並んで配設される。その他の構成は、図４（ａ）と同じである。
【００４７】
また、ラインセンサ２２０の構成がさらに次のようなものであってもよい。図４（ｃ）に示すように、第１Ｘ線センサ２２０ａが第２Ｘ線センサ２２０ｂの上方に配設される。第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは１つのパッケージ２２９に含まれる。その他の構成は、図４（ａ）と同じである。
【００４８】
図５は図３の調整部２５０による重み調整を説明するための説明図である。図５（ａ）に示すように、例えば、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３の検出波長領域ＫＲ１は、比較的波長の短いＸ線を対象とし、逆に、第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４の検出波長領域ＫＲ２は、比較的波長の長いＸ線を対象とする。なお、検出波長領域ＫＲ１と検出波長領域ＫＲ２とは一部重複する。
【００４９】
Ｘ線照射装置２００により照射されるＸ線２１０が、例えば波長領域ＨＲ１を有する場合には、第２Ｘ線センサ２２０ｂが当該Ｘ線２１０を検出できる。この場合、調整部２５０（図３）により、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出データおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データが、それぞれ０％および１００％のように重み付けられる。したがって、検査処理部２６０（図３）は、第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データのみ用いて検査を行う。
【００５０】
一方、図５（ｂ）に示すように、Ｘ線照射装置２００により照射されるＸ線２１０が、例えば波長領域ＨＲ２を有する場合には、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂが共に当該Ｘ線２１０を検出できる。この場合、調整部２５０により、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出データおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データが、それぞれ適宜重み付けられる。したがって、検査処理部２６０は、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出データおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出データを用いて検査を行う。
【００５１】
＜本実施形態における効果＞
一般に、解像度とＳ／Ｎ比とは相反する関係にあり、高解像度ほど受光線量が減少するためＳ／Ｎ比が低下してしまう。線質を変えるために、フィルタを使用すると、線量が低下するためＳ／Ｎ比も低下する。すなわち、解像度およびＳ／Ｎ特性のうち一方を優先すれば、他方が犠牲となる。例えば、検査現場での検査確実性および誤検査防止のためにＳ／Ｎ特性を優先すると、解像度が犠牲になる。その結果、微小異物を検出することが難しくなる。
【００５２】
本実施形態に係るＸ線検査装置１００によれば、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３により検出されたＸ線が直接電荷に変換されるので、第１Ｘ線センサ２２０ａの出力に基づく画像はコントラスト特性および解像度が優れる。また、第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４によりＸ線が光に変換されて増幅されるので、第２Ｘ線センサ２２０ｂの出力はＳ／Ｎ特性が優れる。
【００５３】
このような第１Ｘ線センサ２２０ａからの出力と第２Ｘ線センサ２２０ｂからの出力とを検査に応じて切り替えることにより、第１Ｘ線センサ２２０ａの出力を用いて例えば包装材の状態の認識および被検査物９００の淡部領域における異物検出等を高精度で行うことができる。また、第２Ｘ線センサ２２０ｂからの出力を用いて被検査物９００の異物検出を安定して行うことができる。さらに、両方のＸ線センサ２２０ａ、２２０ｂからの出力に基づき高解像度およびＳ／Ｎ特性に優れた多機能な検査を行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態では、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂが互いに水平に並んで配設されることにより、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂはＸ線を直接受けることができる。それにより、第１Ｘ線センサ２２０ａによる検出および第２Ｘ線センサ２２０ｂによる検出の信頼性を向上できる。
【００５５】
また、本実施形態に係る構成とは逆に、第１Ｘ線センサ２２０ａの上方に第２Ｘ線センサ２２０ｂを配設すると、当該第２Ｘ線センサ２２０ｂの変換層２２４によってＸ線が光に変換される割合が大きくなり、下方に配設された第１Ｘ線センサ２２０ａはＸ線をほとんど検出できない。
【００５６】
したがって、本実施形態のように、第１Ｘ線センサ２２０ａを第２Ｘ線センサ２２０ｂの上方に配設することにより、当該第１Ｘ線センサ２２０ａによる検出に基づいて高解像度な画像を得ることができるとともに、第２Ｘ線センサ２２０ｂの出力を低下させることなく、当該第２Ｘ線センサ２２０ｂによる検出に基づいてＳ／Ｎ特性の優れた画像を得ることができる。また、省スペース化のため、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂを水平に配設することが困難な場合に、本例の構成は有益である。
【００５７】
また、本実施形態では、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３と第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出部２２５とが同材料（本実施形態では、Ｓｉ）により形成されることによって、第１Ｘ線センサ２２０ａにおいてコストアップを防止できる。すなわち、第２Ｘ線センサ２２０ｂからシンチレータ２２１を除くだけで第１Ｘ線センサ２２０ａを得ることができるので、著しく安価である。
【００５８】
さらに、本実施形態では、第１Ｘ線センサ２２０ａと第２Ｘ線センサ２２０ｂとは少なくとも異なる検出波長領域を有するので、調整部２５０により検出結果の重みを調整することで、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出結果の一方だけを用いたり、または両方を用いることもできる。これにより、高解像度およびＳ／Ｎ特性に優れた多機能な検査を容易に実現できる。
【００５９】
＜請求項の各構成要素と上記実施形態の各構成部との対応関係＞
上記実施形態においては、Ｘ線検査装置１００がＸ線検査装置に相当し、Ｘ線２１０が透過Ｘ線に相当し、第１Ｘ線センサ２２０ａが第１Ｘ線センサに相当し、第２Ｘ線センサ２２０ｂが第２Ｘ線センサに相当し、被検査物９００が物品に相当し、検出部２２３が第１Ｘ線センサの検出部に相当し、変換層２２４が変換層に相当し、検出部２２５が第２Ｘ線センサの検出部に相当し、検出波長領域ＫＲ１、ＫＲ２が検出波長領域に相当し、調整部２５０が調整部に相当する。
【００６０】
＜変形例＞
なお、上記実施形態では、第１Ｘ線センサ２２０ａの検出部２２３および第２Ｘ線センサ２２０ｂの検出部２２５の構成材料として同じＳｉを用いたが、これに限定されるものではなく、例えばＣｄＴｅ（カドミウムテルリド）等の他の構成材料を用いてもよい。但し、本実施形態のように、Ｓｉを用いる方が低コストである。
【００６１】
また、次のようにセンサを構成してもよい。図６（ａ）に示すように、２つの第１Ｘ線センサ２２０ａおよび第２Ｘ線センサ２２０ｂを、互いに水平に並べて配設してもよい。また、図６（ｂ）に示すように、第１Ｘ線センサ２２０ａおよび２つの第２Ｘ線センサ２２０ｂを、互いに水平に並べて配設してもよい。さらに、４つ以上のＸ線センサを配設してもよい。
【００６２】
ここで、上でも述べたが、解像度とＳ／Ｎ比とは相反する関係にあり、高解像度ほど受光線量が減少するためＳ／Ｎ比が低下してしまう。線質を変えるために、フィルタを使用すると、線量が低下するためＳ／Ｎ比も低下する。したがって、低下したＳ／Ｎ比を向上する仕組みが必要となる。
【００６３】
その解決策の一つとして、従来、エリアセンサを使用したＴＤＩ（Time Delay and Integration）処理およびラミノグラフィが利用されているが、エリアセンサはラインセンサに比べて非常に大きなコストアップを伴ってしまう。ＴＤＩ処理は、例えば受光素子の配列方向の直交方向に光学走査を行い、複数の受光素子の各々から取り出された電気信号を対応するアンプで増幅してさらに遅延した後、対応する受光素子同士の出力信号を加算合成する。これにより、被検査物の同一走査地点での信号が各々加算合成されて大レベルになるのに対して、ノイズはランダムな変化をするので上記加算によっても大レベルとはならないから、全体としてＳ／Ｎ比が改善された信号を得ることができる。また、ラミノグラフィは、被検査物の所望検査面での断層像を検出する技術である。当該技術は、Ｘ線源、被検査物、検出器の３要素のうち、２要素を同期させて動かすことにより、複数の異なる透視画像を得るものである。この複数の透視画像に基づいて、被検査物における所望検査面以外の像を排除し、所望検査面での像のみを選別して検出できる。
【００６４】
微細な構造を検査する際には高解像度なラインセンサを使用するのが好ましいが、比較的大きな構造を検査する際には低解像度でも高いＳ／Ｎ比を有することが好ましい。しかしながら、一つのラインセンサの解像度は１種しかないため、高解像度および高いＳ／Ｎ比を実現することができない。また、エリアセンサを使用すると大きなコストアップを伴ってしまう。
【００６５】
そこで、以下のように、２つのラインセンサを配設する。当該２つのラインセンサにより２種の解像度の画像を得ることによって、異物の大きさに応じた検査が可能となる。
【００６６】
まず、一つのラインセンサの構成について説明する。図７はラインセンサ９００の基本構成の例を示す斜視図である。図７に示すように、ラインセンサ９００においては、平板状のセンサ基材９０１上に複数の受光素子９０２が設けられる。これらの受光素子９０２には半導体チップ９０４が電気的に接続される。半導体チップ９０４は、配線９０６を介してコネクタ９０５に接続される。コネクタ９０５には信号線９０７が接続される。
【００６７】
図８は２つのラインセンサ９００の構造の一例を示す図である。図８（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図であり、以下の図も同様とする。なお、図７と同様の符号については一部省略しており、以下の図も同様とする。
【００６８】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、２つのラインセンサ９００が平行に配置される。そして、各々のラインセンサ９００において複数の受光素子９０２の一端面がセンサ基材９０１の一端面に揃うようにこれらが配設される。これにより、各受光素子９０２を直近に配置することができ、２つのラインセンサ９００の検出データに基づく画像のずれを抑制できる。
【００６９】
図９は２つのラインセンサ９００の配設の一例を示す斜視図である。図９に示すように、各ラインセンサ９００は互いに間隔を空けて対向するようにそれぞれ配設される。これにより、構造的に２つのラインセンサ９００を近接して配設しやすくなる。
【００７０】
図１０は２つのラインセンサ９００の配設の他例を示す図である。図１０に示すように、上下両側の各受光素子９０２が接するように、２つのラインセンサ９００はそれぞれ配設される。これにより、２つのラインセンサ９００の検出データに基づく画像のずれを抑制できる。
【００７１】
図１１は２つのラインセンサ９００の配設の他例を示す図である。図１１に示すように、上下両側の各受光素子９０２間に絶縁材９１０を挟んで、２つのラインセンサ９００がそれぞれ配設される。これにより、上下両側の各受光素子９０２が電気的に短絡することなく、２つのラインセンサ９００の検出データに基づく画像のずれを抑制できる。
【００７２】
図１２は２つのラインセンサ９００の配設の他例を示す図である。図１２に示すように、各ラインセンサ９００は互いに間隔を空けて対向するようにそれぞれ配設される。また、各ラインセンサ９００の各受光素子９０２上には蛍光体（増感紙）９１２が貼り付けられる。各蛍光体９１２の間には、可視光を遮断する隔壁９１１が設けられる。これにより、近接した各受光素子９０２同士が互いに干渉し合うことを抑制できる。
【００７３】
図１３は互いに異なる解像度を有するラインセンサ９００、９０１の配設の例を示す図である。図１３に示すように、ラインセンサ９０１の構成が、ラインセンサ９００の構成と異なる点は、受光素子９０２の代わりに、当該受光素子９０２の解像度と異なる解像度を有する受光素子９０２ａを、受光素子９０２の半数設ける点である。なお、受光素子９０２ａの方が受光素子９０２よりも解像度が高い。
【００７４】
これにより、高解像度画像と低解像度ではあるが高いＳ／Ｎ比の画像とが得られるとともに、微細構造に適した画像と粗い構造に適した画像とを一度に得られる。
【００７５】
図１４は図１２の２つのラインセンサ９００の構成にフィルタ９１３を設けた例を示す図である。図１４に示すように、図１２の２つのラインセンサ９００の上方にフィルタ９１３を設ける。２つのラインセンサ９００は、フィルタ９１３を透過したＸ線を受ける。これにより、フィルタ９１３を設けることでＸ線の線量が低下し、これに起因してＳ／Ｎ比が低下した場合でも、２つのラインセンサ９００の画像データを加算することにより、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。
【００７６】
図１５は３つ以上のラインセンサ９００を配設した例を示す図である。図１５に示すように、３つ以上の例として、４つのラインセンサ９００をそれぞれ平行に配設する。これにより、より多くの加算処理を実行できるとともに、より多種の解像度の画像を一度に得ることができる。
【００７７】
このように、図７〜図１５のようなラインセンサ９００の配設方法を採用することにより、高解像度な画像を得ることができるとともにＳ／Ｎ比も向上できる。したがって、高解像度な画像を用いて小さな異物を検出することができ、Ｓ／Ｎ比が向上された画像を用いて大きな異物を検出することができる。
【００７８】
なお、図７〜図１５のラインセンサ９００をＸ線撮像装置に搭載することもできるし、Ｘ線異物検出装置に搭載することもできる。前者によれば、より鮮明なＸ線画像を得ることができ、後者によれば、より高精度な異物検出を行うことができる。
【００７９】
ところで、直接検出型のラインセンサは、間接検出型のラインセンサに比べて、画像のボケが少ないという特徴があり、フォトダイオードサイズ（画素サイズ）を小さくすることで非常に高精細な画像を得ることができる。さらに、直接検出型のラインセンサにバイアス電圧を印加することで、よりボケの少ない画像を得ることができる。
【００８０】
しかしながら、フォトダイオードサイズを小さくすると、入射するＸ線量が減少し、暗い画像またはノイズの多い画像になってしまう傾向がある。
【００８１】
そこで、図１６に示すように、放射線検出素子としてＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅを含んでなるＸ線検出器９２３上に蛍光体９２２を貼り付ける。なお、Ｘ線検出器９２３にはバイアス電圧が印加される。放射線検出素子のＣｄＴｅおよびＣｄＺｎＴｅは、Ｘ線以外の光に感度を有することが多い。
【００８２】
上記構成において、Ｘ線源９２０から照射され、被検査物９２１を透過したＸ線は、蛍光体９２２により可視光に変換される。変換後の可視光はＸ線検出器９２３で検出される。
【００８３】
このように、Ｘ線を蛍光体９２２で低エネルギーの光に変換することにより、光子数を増加させることができ、Ｘ線検出器９２３の出力が増大することが見込める。また、光子数の増加は統計的効果からノイズ低減に寄与する場合が多い。これにより、鮮明な画像を得ることができるとともに、ノイズを抑制できる。
【００８４】
さらに、本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００８５】
１００ Ｘ線検査装置
２１０ Ｘ線
２２０ ラインセンサ
２２０ａ 第１Ｘ線センサ
２２０ｂ 第２Ｘ線センサ
２２３ 第１Ｘ線センサの検出部
２２４ 変換層
２２５ 第２Ｘ線センサの検出部
２５０ 調整部
９００ 被検査物
ＫＲ１、ＫＲ２ 検出波長領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を透過した透過Ｘ線に基づくＸ線画像にて物品の検査を行うＸ線検査装置であって、
主に可視光を検出する検出部を有する第１Ｘ線センサと、
前記透過Ｘ線を光に変換する変換層と当該変換層からの可視光を主に検出する検出部とを有する第２Ｘ線センサと、を備え、
前記第１Ｘ線センサからの検出と前記第２Ｘ線センサからの検出とを切り替えて、または、両方のＸ線センサからの検出に基づき物品の検査を行う、Ｘ線検査装置。
【請求項２】
前記第１Ｘ線センサおよび前記第２Ｘ線センサは、互いに水平に並んで配設される、請求項１記載のＸ線検査装置。
【請求項３】
前記第１Ｘ線センサは、前記第２Ｘ線センサの上方に配設される、請求項１記載のＸ線検査装置。
【請求項４】
前記第１Ｘ線センサの検出部と前記第２Ｘ線センサの検出部とは同種材料により形成される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
【請求項５】
前記第１Ｘ線センサおよび前記第２Ｘ線センサは、少なくとも異なる検出波長領域を有し、
前記透過Ｘ線の波長に応じて、前記第１Ｘセンサおよび前記第２Ｘ線センサの検出結果の重みを調整する調整部をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
【請求項１】
物品を透過した透過Ｘ線に基づくＸ線画像にて物品の検査を行うＸ線検査装置であって、
主に可視光を検出する検出部を有する第１Ｘ線センサと、
前記透過Ｘ線を光に変換する変換層と当該変換層からの可視光を主に検出する検出部とを有する第２Ｘ線センサと、を備え、
前記第１Ｘ線センサからの検出と前記第２Ｘ線センサからの検出とを切り替えて、または、両方のＸ線センサからの検出に基づき物品の検査を行う、Ｘ線検査装置。
【請求項２】
前記第１Ｘ線センサおよび前記第２Ｘ線センサは、互いに水平に並んで配設される、請求項１記載のＸ線検査装置。
【請求項３】
前記第１Ｘ線センサは、前記第２Ｘ線センサの上方に配設される、請求項１記載のＸ線検査装置。
【請求項４】
前記第１Ｘ線センサの検出部と前記第２Ｘ線センサの検出部とは同種材料により形成される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
【請求項５】
前記第１Ｘ線センサおよび前記第２Ｘ線センサは、少なくとも異なる検出波長領域を有し、
前記透過Ｘ線の波長に応じて、前記第１Ｘセンサおよび前記第２Ｘ線センサの検出結果の重みを調整する調整部をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１４５０７３（Ｐ２０１１−１４５０７３Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６０６（Ｐ２０１０−３６０６）
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
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