JP2003114278A - Ｘ線像増強装置及びｘ線透過像撮像システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高解像度の撮像を行うことが可能なＸ線像増
強装置及びＸ線透過像撮像システムを提供する。 【解決手段】 このシステムに用いられるＸ線像増強装
置１は、Ｘ線像増強管１ｔの管軸Ｚから離隔し且つ管軸
Ｚに平行な軸ＺＲを回転軸としてＸ線像増強管１ｔを支
持する回転移動機構１ｒを備えている。また、Ｘ線像増
強装置１は、回転軸ＺＲと管軸Ｚとの間の距離を調整す
るＸステージ１ａを更に備えている。被測定対象２の移
動速度に同期した速度で電子像の流れは偏向され、その
偏向方向は回転移動機構１ｒによって移動方向Ｙに一致
させられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線像増強装置及
びＸ線透過像撮像システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線透過像撮像システムは、特開
昭４９−１００８５号公報、特公昭５３−４８０４５号
公報、特開昭６３−１００３６０号公報及び特開平１０
−２０６３５２号公報に記載されている。これらのシス
テムにおいては、時間的に移動する被測定対象の像をＸ
線像増強管で増強して撮像し、その出力像が移動しない
ように、当該出力像をミラー等で時々刻々と移動方向と
は逆方向に偏向することにより、出力像を同一位置に配
置された固体撮像素子上に結像させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな偏向は物理的振動を伴うため、高精度の撮像を行う
ことができなかった。

【０００４】そこで、Ｘ線電子変換材料及びＸ線電子変
換材料に対向配置された出力蛍光面を備え、被測定対象
の移動速度に同期した速度で、Ｘ線電子変換材料と出力
蛍光面との間の電子像の流れを偏向するＸ線像増強管を
開発した。電子像の流れを偏向する電磁気学的な偏向手
段は、機械的偏向機構のように振動を伴わないため、高
精度の撮像を行うことができる。すなわち、被測定対象
の移動速度に同期した速度で、Ｘ線電子変換材料と出力
蛍光面との間の電子像の流れを偏向すると、被測定対象
の撮像時間を長くすることができ、したがって、解像度
と感度を向上させることができるのである。

【０００５】ところが、電磁気学的な偏向手段を有する
Ｘ線像増強管をＸ線透過像撮像システム内に組み込んだ
場合、その電磁気学的な偏向方向と測定対象の移動方向
とが一致しない場合には、撮像した被測定対象像にボケ
や滲みが発生するので、高解像度の撮像を行うことがで
きない。

【０００６】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、高解像度の撮像を行うことが可能なＸ線
像増強装置及びＸ線透過像撮像システムを提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係るＸ線像増強装置は、Ｘ線電子変換材料
及び前記Ｘ線電子変換材料に対向配置された出力蛍光面
を備え、被測定対象の移動速度に同期した速度で、Ｘ線
電子変換材料と出力蛍光面との間の電子像の流れを偏向
するＸ線像増強管と、Ｘ線像増強管の管軸から離隔し且
つ管軸に平行な軸を回転軸としてＸ線像増強管を支持す
る回転移動機構とを備えることを特徴とする。

【０００８】Ｘ線電子変換材料に被測定対象のＸ線像が
入射すると、これは電子像に変換され、この電子像は出
力蛍光面上に照射され、電子像に応じた蛍光像がＸ線像
増強管から出力される。被測定対象の移動速度に同期し
た速度で電子像の流れを偏向すると、蛍光像の結像位置
は停止させることができ、したがって、このＸ線像増強
管によれば、被測定対象の撮像時間を長くすることがで
きる。撮像には適当な固体撮像素子等を用いる。

【０００９】このように、本Ｘ線像増強管を用いれば、
解像度及び感度を向上させることができるが、回転移動
機構によってＸ線像増強管の管軸をこれに平行な回転軸
回りに回転させると、いずれかの回転位置で電子像の偏
向方向と被測定対象の移動方向とを一致させることがで
きる。これにより、撮像した被測定対象像のボケや滲み
が減少するため、被測定対象のＸ線透過像を高解像度で
撮像することができる。

【００１０】また、Ｘ線像増強装置は、回転軸と管軸と
の間の距離を調整する調整手段を更に備えることを特徴
とする。管軸と回転軸とは離隔しているので、管軸の回
転移動によって、管軸上の撮像位置が被測定対象の通過
経路上からずれる場合がある。調整手段は、回転軸と管
軸との間の距離を調整するので、管軸上の撮像位置を被
測定対象の通過経路上に移動させることができ、的確に
被測定対象を撮像することができる。

【００１１】Ｘ線透過像撮像システムは、このＸ線像増
強装置と共に被測定対象の通過経路を挟んだ位置に配置
されるＸ線源を備える。Ｘ線源から出射されたＸ線は上
記通過経路上の被測定対象を透過し、Ｘ線像として対向
位置に配置されたＸ線像増強装置に入射する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に係るＸ線像増
強装置を用いたＸ線透過像撮像システムについて説明す
る。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明
は省略する。

【００１３】図１はＸ線透過像撮像システムの斜視図で
ある。このＸ線透過像撮像システムは、Ｘ線像増強装置
１を備えている。このＸ線透過像撮像システムは、Ｘ線
像増強装置１と共に被測定対象２の通過経路（ベルトコ
ンベア）３を挟んだ位置に配置されるＸ線源４を更に備
えている。Ｘ線源４から出射されたＸ線は、通過経路３
上の被測定対象２を透過し、Ｘ線像として、この対向位
置に配置されたＸ線像増強装置１、詳細にはＸ線撮像装
置を構成するＸ線像増強管のＸ線電子変換材料１ｘｃに
入射する。Ｘ線電子変換材料１ｘｃは、これに入射した
被測定対象２の透過Ｘ線像を電子像に変換する。

【００１４】Ｘ線像増強装置１はＸ線像増強管１ｔを備
えている。Ｘ線像増強管１ｔは、Ｘ線電子変換材料１ｘ
ｃ及びＸ線電子変換材料１ｘｃに対向配置された出力蛍
光面１ｓを備えており、被測定対象２の移動速度に同期
した速度で、Ｘ線電子変換材料１ｘｃと出力蛍光面１ｓ
との間の電子像の流れを偏向する。偏向の方向は管軸Ｚ
に垂直な平面内において設定できる。被測定対象２の電
子像が出力蛍光面１ｓ上に照射されると、出力蛍光面１
ｓからは被測定対象２の蛍光像が出力される。

【００１５】通過経路３上に載せられた被測定対象２
が、管軸Ｚに垂直な方向Ｙに沿って移動し、通過経路３
を幅方向に挟むように配置された光学式通過検出センサ
５，５間を通過すると、この通過時刻ｔ０を基準時刻と
して、電子像の偏向開始時刻が設定される。偏向開始時
刻ｔ１は、被測定対象２がＸ線像増強管１ｔの撮像視野
内に入る時刻であり、通過検出センサ５，５と上記視野
内の適当な位置との間の距離を被測定対象２の移動速度
で割った時間Δｔだけ、上記基準時刻ｔ０から遅延させ
た時刻である。

【００１６】偏向開始時刻ｔ１から電子像の偏向が開始
される。偏向を行わない場合には、被測定対象２の移動
に伴って出力蛍光面１ｓ上で電子像が移動してしまう。
本形態では、出力蛍光面１ｓ上の電子像の移動速度が零
となるように偏向の速度及び向きを設定する。したがっ
て、出力蛍光面１ｓからは、被測定対象２の蛍光像が不
動の状態で出力される。

【００１７】この蛍光像はＸ線像増強管１ｔの後段に設
けられた撮像カメラ（ＣＣＤカメラ：固体撮像素子を内
蔵したカメラ）１ｐによって撮像され、撮像カメラ１ｐ
は被測定対象２のＸ線透過像の映像信号を出力する。

【００１８】このように、Ｘ線電子変換材料１ｘｃに被
測定対象２のＸ線像が入射すると、これは電子像に変換
され、この電子像は出力蛍光面１ｓ上に照射され、電子
像に応じた蛍光像がＸ線像増強管１ｔから出力され、撮
像カメラ１ｐによって蛍光像の撮像が行われる。被測定
対象２の移動速度に同期した速度で電子像の流れを偏向
しているので、蛍光像の撮像カメラ撮像面内の結像位置
は停止することとなる。したがって、このＸ線像増強管
１ｔによれば、被測定対象２の撮像時間を長くすること
ができる。このように、本Ｘ線像増強管を用いれば、解
像度及び感度を向上させることができる

【００１９】ところで、Ｘ線像増強装置１は、Ｘ線像増
強管１ｔの管軸Ｚから離隔し且つ管軸Ｚに平行な軸ＺＲ
を回転軸としてＸ線像増強管１ｔを支持する回転移動機
構１ｒを備えている。また、Ｘ線像増強装置１は、回転
軸ＺＲと管軸Ｚとの間の距離を調整する直線移動機構
（調整手段：Ｘステージ）１ａを更に備えている。回転
移動機構１ｒは直線移動機構１ａ上に設けられ直線移動
機構１ａに対して相対的に回転する一方で、直線移動機
構１ａは支持基体１ｂ上に設けられ支持基体１ｂに対し
て相対的に直線移動する。

【００２０】回転移動機構１ｒによって、Ｘ線像増強管
１ｔの管軸Ｚをこれに平行な回転軸ＺＲの回りに回転さ
せると、いずれかの回転位置で電子像の偏向方向と被測
定対象２の移動方向Ｙとを一致させることができる。こ
れにより、被測定対象２の像が、出力蛍光面１ｓ上で更
に移動しなくなるため、画像のボケや滲みが減少する。
したがって、本装置によれば、被測定対象２のＸ線透過
像を高解像度で撮像することができる。

【００２１】管軸Ｚと回転軸ＺＲとは離隔しているの
で、管軸Ｚの回転移動によって、管軸Ｚ上の撮像位置が
被測定対象２の通過経路３上からずれる場合がある。直
線移動機構１ａは、回転軸ＺＲと管軸Ｚとの間の距離を
調整するので、管軸Ｚ上の撮像位置を被測定対象２の通
過経路３上に移動させることができ、的確に被測定対象
２を撮像することができる。

【００２２】図２はＸ線像増強管１ｔの縦断面図であ
る。図３は図２に示したＸ線像増強管１ｔのＩＩＩ−Ｉ
ＩＩ矢印断面図である。筒状のハウジング１ｖの一端の
開口は保護板１ｐｒによって、他端の開口は撮像カメラ
１ｐによって封止されている。ハウジング１ｖの内部に
はＸ線像増強管本体が配置されている。

【００２３】Ｘ線像増強管本体は、ベリリウムもしくは
アルミニウム製のＸ線入射窓１ｗを有する真空容器１ｖ
ｃと、Ｘ線入射窓１ｗの内面に設けられたＸ線電子変換
材料（陰極）１ｘｃと、Ｘ線電子変換材料１ｘｃから出
力された電子像を管軸Ｚに沿って加速する加速電極１ａ
ｃと、電子像を集束する集束電極１ｆｃと、集束された
電子像が入射する筒状の陽極１ａｎとを備えている。

【００２４】陽極１ａｎの最深部には出力蛍光面１ｓが
設けられており、出力蛍光面１ｓ上に電子像が入射す
る。なお、出力蛍光面１ｓの表面上には図示しないメタ
ルバック電極が設けられており、メタルバック電極の電
位はＸ線電子変換材料１ｘｃよりも高い電位に設定され
る。

【００２５】真空容器１ｖｃの周囲には、その側面を挟
むように一対の偏向コイル１ｃｉが設けられている。偏
向コイル１ｃｉに、周期的に変動する電流（鋸波）を供
給することによって、真空容器１ｖｃ内部に磁界を発生
させ、管軸Ｚに垂直な方向に電子流を偏向する。この偏
向の大きさは供給する電流量（振幅）によって、偏向の
速度は電流量及びその変動周期によって調整することが
できる。

【００２６】すなわち、偏向の速度は電流量が大きいほ
ど、周期が短いほど速くなる。管軸Ｚに垂直な１軸方向
に磁界を発生させると、電子は管軸Ｚに沿って飛行して
いるので、これらの磁界及び電子移動方向の双方に垂直
な方向に力を受けて偏向される。また、被測定対象２が
撮像視野内に入った期間のみ撮像カメラ１ｐにて撮像を
行う。更に、複数の被測定対象２間の隣接するもの同士
の距離を、その移動速度で割った期間は撮像を行わず、
また、偏向を行わないこととすることもできる。この場
合、コイル１ｃｉに供給される電流は間欠的な鋸波とす
ることができる。

【００２７】なお、電流は電圧に読み替えることもでき
る。また、電子流の偏向に電界を用いても良い。また、
偏向コイルは二対以上設けることとしてもよい。

【００２８】次に、Ｘ線像増強管１ｔの位置調整につい
て説明する。

【００２９】図４はＸ線透過像撮像システムを上方から
見た当該Ｘ線透過像撮像システムの平面図である。な
お、説明の簡略化のため、以下の平面図においては、図
２及び図３に示したハウジング１ｖは省略してある。ま
た、被測定対象２の形状は円形として示す。なお、図５
は撮像カメラ１ｐ内に配置された固体撮像素子１ｐｓの
撮像面を示す。

【００３０】まず、通過経路３上にＸ線像増強管１ｔが
位置するように支持基体１ｂを配置する。初期状態にお
いては、被測定対象２の移動方向Ｙと電子像の流れの偏
向方向はずれているものとする。この場合、固体撮像素
子１ｐｓ上の被測定対象２の像２ｉは完全静止しないの
で、像２ｉにボケや滲みが発生することとなる（図５参
照）。なお、図５中には、出力蛍光面１ｓの固体撮像素
子撮像面への仮想的投影像、すなわち、撮像の視野１ｓ
ｉも示している。像２ｉの形状は偏向の速度が移動速度
に同期している場合は楕円となる。まず、偏向の速度を
調整して、像２ｉの面積を最小化する。これは、被測定
対象２の移動速度を調整してもよい。

【００３１】次に、回転移動機構１ｒによってＸ線像増
強管１ｔを軸ＺＲ回りに回転させる。

【００３２】図６は当該回転後のＸ線透過像撮像システ
ムを上方から見た当該Ｘ線透過像撮像システムの平面図
である。なお、図７は撮像カメラ１ｐ内に配置された固
体撮像素子１ｐｓの撮像面を示す。この回転によって、
偏向コイル１ｃｉによる電子像の流れの偏向方向と移動
方向Ｙとを一致させる。この回転移動は、撮像カメラ１
ｐから出力される映像信号を観察しながら、像２ｉの面
積が最小となるように行う。この回転操作によって、Ｘ
線像増強管１ｔの中心が被測定対象２の像２ｉの重心位
置から離隔する。この最小化には、被測定対象２の基準
像を用い、測定した像２ｉの面積が、所定の誤差範囲内
で、基準像の面積に一致した場合に、最小化が行われた
と判断する。

【００３３】しかる後、直線移動機構１ａによってＸ線
像増強管１ｔを直線移動させる。

【００３４】図８は当該直線移動後のＸ線透過像撮像シ
ステムを上方から見た当該Ｘ線透過像撮像システムの平
面図である。なお、図９は撮像カメラ１ｐ内に配置され
た固体撮像素子１ｐｓの撮像面を示す。

【００３５】この直線移動によって、被測定対象２の像
２ｉ重心位置と視野１ｓｉの中心（Ｘ線像増強管１ｔの
管軸Ｚ）とを一致させる。この移動は、撮像カメラ１ｐ
から出力される映像信号を観察しながら、像２ｉの重心
が視野１ｓｉの中心に一致するまで、直線移動機構１ａ
を移動させることにより行う。

【００３６】なお、偏向コイル１ｃｉの経年変化等によ
り、その偏向方向が移動方向Ｙからずれる場合が生じ
る。この場合には、上述の回転及び直線移動工程を行
い、像２ｉの面積を最小とし、その重心位置を視野１ｓ
ｉの中心に一致させる。すなわち、これらの移動機構を
設けることによって、経時的に変化する偏向手段の特性
を補正することができるのである。

【００３７】以上、説明したように、本装置によれば視
野の中心で滲みやボケの抑制された像（被測定対象のＸ
線透過像）２ｉを高解像度で撮像することができる。

【００３８】なお、回転及び直線移動機構としては、種
々の構成が考えられる。以下、これらについて簡単に説
明する。

【００３９】図１０は回転移動機構１ｒの一例を示す当
該回転移動機構の平面図である。回転移動機構１ｒには
回転防止用の固定ピンＰが設けられている。すなわち、
固定ピンＰを支持基体１ｂに設けられた孔内に挿入し、
これを回転軸ＺＲに当接させ、上述の回転移動後に、Ｘ
線像増強管１ｔの回転移動を禁止する。

【００４０】図１１はＸ線増強装置１の移動機構の部分
斜視図である。支持基体１ｂの頂面上に直線移動機構１
ａを設け、その上に回転移動機構１ｒを配置してある。
この構成は、図１のものと比較して、支持基体１ｂが回
転を妨げないので、回転移動範囲が大きくなるという利
点がある。

【００４１】図１２は回転移動機構１ｒの別の一例を示
す当該回転移動機構の平面図である。この回転移動機構
１ｒはゴニオステージ（傾斜ステージ）であり、回転角
が分かるように回転移動機構に目盛が刻印されている。

【００４２】図１３はＸ線増強装置１の移動機構の部分
斜視図である。本例では、直線移動機構１ａの移動方向
及び回転軸ＺＲの双方に直交する方向に移動する直線移
動機構１Ａが支持基体１ｂと直線移動機構１ａとの間に
介在しており、微妙な移動調整を行うことができる。

【００４３】なお、上述の直線移動機構１ａは、回転軸
ＺＲ及び移動方向Ｙの双方に垂直な方向に沿ってＸ線像
増強管１ｔを移動させるものであってもよく、また、回
転軸ＺＲに垂直であって且つアーム伸延方向（回転軸Ｚ
Ｒから管軸Ｚに向かう方向：径方向）に平行な方向に沿
ってＸ線像増強管１ｔを移動させるものであってもよ
い。

【００４４】また、測定するサンプルを被測定対象２と
してもよいが、通過経路３上に目印（円形、三角形、四
角形等）を設け、これを上記被測定対象２としてもよ
い。

【００４５】

【発明の効果】本発明のＸ線像増強装置及びＸ線透過像
撮像システムによれば、高解像度の撮像を行うことでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線透過像撮像システムの斜視図である。

【図２】Ｘ線像増強管１ｔの縦断面図である。

【図３】図２に示したＸ線像増強管１ｔのＩＩＩ−ＩＩ
Ｉ矢印断面図である。

【図４】Ｘ線透過像撮像システムを上方から見た当該Ｘ
線透過像撮像システムの平面図である。

【図５】撮像カメラ１ｐ内に配置された固体撮像素子１
ｐｓの撮像面を示す図である。

【図６】回転操作後のＸ線透過像撮像システムを上方か
ら見た当該Ｘ線透過像撮像システムの平面図である。

【図７】撮像カメラ１ｐ内に配置された固体撮像素子１
ｐｓの撮像面を示す図である。

【図８】直線操作後のＸ線透過像撮像システムを上方か
ら見た当該Ｘ線透過像撮像システムの平面図である。

【図９】撮像カメラ１ｐ内に配置された固体撮像素子１
ｐｓの撮像面を示す図である。

【図１０】回転移動機構１ｒの一例を示す当該回転移動
機構の平面図である。

【図１１】Ｘ線増強装置１の移動機構の部分斜視図であ
る。

【図１２】回転移動機構１ｒの別の一例を示す当該回転
移動機構の平面図である。

【図１３】Ｘ線増強装置１の移動機構の部分斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ｖ…ハウジング、１ａｃ…加速電極、１ｒ…回転移動
機構、１ｐｓ…固体撮像素子、１ｐ…撮像カメラ、１ｂ
…支持基体、１ｓｉ…視野、１ｆｃ…集束電極、１ｓ…
出力蛍光面、１ｓ…出力蛍光面上、１ｖｃ…真空容器、
１ｔ…Ｘ線像増強管、１…Ｘ線像増強装置、１ｘｃ…Ｘ
線電子変換材料、１ｗ…Ｘ線入射窓、１Ａ…直線移動機
構、１ａ…直線移動機構、１ｃｉ…偏向コイル、１ｐｒ
…保護板、１ａｎ…陽極、２ｉ…像、２…被測定対象、
３…通過経路、３…通過経路、５…通過検出センサ、Ｐ
…固定ピン、Ｚ…管軸、ＺＲ…回転軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 誠 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA11 CA01 DA02 DA09 GA06 HA09 HA13 HA16 JA09 PA11 SA07 2G088 EE07 FF02 GG25

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線電子変換材料及び前記Ｘ線電子変換
   材料に対向配置された出力蛍光面を備え、被測定対象の
   移動速度に同期した速度で、前記Ｘ線電子変換材料と前
   記出力蛍光面との間の電子像の流れを偏向するＸ線像増
   強管と、前記Ｘ線像増強管の管軸から離隔し且つ前記管
   軸に平行な軸を回転軸として前記Ｘ線像増強管を支持す
   る回転移動機構とを備えることを特徴とするＸ線像増強
   装置。
2. 【請求項２】 前記回転軸と前記管軸との間の距離を調
   整する調整手段を更に備えることを特徴とする請求項１
   に記載のＸ線像増強装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の前記Ｘ線像増強装置と
   共に前記被測定対象の通過経路を挟んだ位置に配置され
   るＸ線源を備えたＸ線透過像撮像システム。