JP2021173675A - 非破壊検査装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型または高密度の一方向に長い形状の構造物を高画質でありながら、スループットの低下を抑制できる非破壊検査装置およびその方法を提供する。【解決手段】本発明の非破壊検査装置Ｋは、Ｘ線源１と、Ｘ線源１と測定対象物１００を挟んで対向して配置され、Ｘ線源１から照射されるＸ線５に対してコリメータ２１０が前置されるＸ線検出器２と、Ｘ線源１とＸ線検出器２または測定対象物１００をＸ線検出器２の長手方向に相対的に並進走査させる走査装置６と、走査装置６との並進走査を制御する走査制御装置７と、走査装置６による並進走査の際、Ｘ線源１とＸ線検出器２に対して測定対象物１００の相対位置が異なる複数のＸ線透過データを収集するデータ収集装置７と、データ収集装置７から伝送されるＸ線透過データを受信し、Ｘ線断層像９を生成する画像再構成装置８とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、非破壊検査装置およびその方法に関する。

従来、産業用部品等の物体を非接触で非破壊検査する有効な手段の一つとして、Ｘ線ＣＴ装置がある。Ｘ線ＣＴ装置は、物体の周りを１８０〜３６０度回転して物体の断層像を撮像する装置であり、物体の内部構造を可視化できる。また、断層像を積み重ねることで、または物体全体を一括撮像することで、立体的に内部構造を表示することも可能である。

典型的なＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源およびＸ線検出器との間に測定対象物を配置し、測定対象物を回転走査する機構を有する。このため、回転が難しい測定対象物や、一方向に長い形状を有する測定対象物を撮像することが困難である。つまり、アスペクト比が高い測定対象物を撮像することが困難になっている。

これに対し、トモシンセシスまたはラミノグラフィという技術がある。トモシンセシスまたはラミノグラフィとは、測定対象物に対して、Ｘ線源と面状の２次元Ｘ線検出器を並進動作させながらレントゲン画像と呼ばれるＸ線透過画像またはＸ線透過データを複数取得する。そして、Ｘ線源からの距離に応じて複数のＸ線透過画像を、位置をずらしながら加算することで、簡易的に断層像を生成する手法である。

従来のＸ線ＣＴ装置で断層像を生成する際には、測定対象物の周囲１８０〜３６０°方向のデータが使用されるのに対して、トモシンセシスでの断層像生成のために取得されるデータ方向（角度）はそれよりも限定されてしまう。そのため、トモシンセシスでの画像は、従来のＸ線ＣＴ装置によるものと比べて画質が低い。さらに、Ｘ線は測定対象物と干渉して散乱する影響によりノイズが生じ、さらに画質が低下する。

トモシンセシスにおいて散乱線の影響を低減する方法として、特許文献１に記載された方法がある。特許文献１には、２次元検出器と対向する位置に複数のＸ線源を配置し、それぞれのＸ線源の形状をファンビームとすることでＸ線の広がりを抑える。これにより、測定対象物との相互作用を減らし、散乱線の影響を低減することが記載されている。
また、Ｘ線撮像において、散乱線の影響を低減する別の方法として、特許文献２に記載されているような、線状の１次元Ｘ線検出器（ラインセンサ）の前にコリメータを設置する方法がある。

特開２０１０−０７５６２０号公報 特開２００９−１０９２１６号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、複数のＸ線源で測定対象物を照射しているため、２次元Ｘ線検出器には測定対象物により散乱されたＸ線が重畳してしまい、画質低下の抑制が難しいという課題がある。特に産業用部品等の非破壊検査に用いられるＸ線は、医療用のものと比較してＸ線エネルギが高い。
そのため、Ｘ線はその照射方向に強く散乱される傾向が高く、その影響がより顕著となるという課題がある。また、２次元Ｘ線検出器は、一般的に高エネルギのＸ線に対する感度が低いという課題がある。画質の低下は、これらの課題が重畳することで生じる。

また、特許文献２に記載のコリメータは、Ｘ線の発生位置を見込む必要がある。そのため、２次元Ｘ線検出器へ適用するには、２次元Ｘ線検出器を構成する各素子ごとに、素子の位置からＸ線発生位置を見込むような角度を設ける必要があり、現実的には難しいという課題がある。
特許文献２に記載のコリメータの配置は、ラインセンサが適切であるが、この場合、２次元Ｘ線検出器と比較して、撮像に要する時間が増加するという課題もある。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、大型または高密度の一方向に長い形状の構造物を高画質でありながら、スループットの低下を抑制できる非破壊検査装置およびその方法の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の非破壊検査装置は、Ｘ線源と、前記Ｘ線源と測定対象物を挟んで対向して配置され、前記Ｘ線源から照射されるＸ線に対してコリメータが前置されるＸ線検出器と、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器または前記測定対象物を前記Ｘ線検出器の長手方向に相対的に並進走査させる走査装置と、前記走査装置の並進走査を制御する走査制御装置と、前記走査装置による並進走査の際、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器に対して前記測定対象物の相対位置が異なる複数のＸ線透過データを収集するデータ収集装置と、前記データ収集装置から伝送される前記Ｘ線透過データを受信し、Ｘ線断層像を生成する画像再構成装置とを備えている。

本発明によれば、大型または高密度の一方向に長い形状の構造物を高画質かつスループットの低下を抑制できる非破壊検査装置およびその方法が実現できる。

本発明に係る実施形態１の非破壊検査装置の一例を示す斜視図である。 管球型Ｘ線源を用いた非破壊検査装置の一例を示す斜視図である。 ラインセンサの前方に設置されるコリメータの一例を示す斜視図である。 ラインセンサの前方に設置される別のコリメータの一例を示す斜視図である。 実施形態１において使用される画像再構成アルゴリズムの一例についての原理を表す図である。 画像再構成演算装置で取得された複数の透過画像から画像再構成する様子を示す図である。 実施形態１の撮像と画像化の手順を表すフローチャートを表した図である。 本発明に係る実施形態２の非破壊検査装置の動作の一例の斜視図である。 本発明に係る実施形態２における撮像手順を記載したフローチャートを表した図である。 実施形態２で生成される画像の一例を表した図である。 実施形態３のＸ線ラミノグラフィ装置を用いて、並進走査前にスクリーニングする方法の一例を示す図である。 実施形態３のＸ線透過像から必要な検査箇所を特定する方法の一例を示す図である。 実施形態３のＲＯＩに絞って並進走査する方法の一例を示す図である。 実施形態４の断層像に輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調断層像が生成される場合を示す図である。 実施形態４の非破壊検査装置で生成される断層像に輪郭強調フィルタを適用した画像から輪郭強調された３次元像の一例を示す図である。

本発明は、一方向に長い形状を有する大型または高密度な構造物に対して、放射線を用いて断層撮像する産業用の非破壊検査装置およびその方法に係る。
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

＜＜実施形態１＞＞
図１に、本発明に係る実施形態１の非破壊検査装置Ｋの一例を示す。
実施形態１の非破壊検査装置Ｋは、Ｘ線ラミノグラフィ装置であり、測定対象１００を挟んで、Ｘ線源１とラインセンサ２を対向配置する。Ｘ線源１は、測定対象１００にＸ線を照射する。ラインセンサ２は、測定対象１００を透過したＸ線を検知する。

図１に図示していないが、ラインセンサ２の前面には、コリメータ２１０（図３、図４参照）が設置されている。コリメータ２１０は、ラインセンサ２がＸ線の散乱を検知しないように設けている。
ラインセンサ２は、コリメータ２１０のスリット２１１ａ（図３参照）またはスリット２１１ｂ（図４参照）を通過した測定対象１００を透過したＸ線を検知する。Ｘ線源１とラインセンサ２は、並進走査装置６に取り付けられている。並進走査装置６は、Ｘ線源１とラインセンサ２とを測定方向に同期して走査する。

測定対象１００の測定に際しては、並進走査装置６により、Ｘ線源１とラインセンサ２をそれぞれ測定対象物１００に並行して同期して並進走査する（図１の矢印α１１、α１２）。並進走査装置６は制御装置７により走査が制御されている。
Ｘ線５が測定対象１００を透過してラインセンサ２で検知されるＸ線透過データは、制御装置７を介して画像再構成演算装置８に伝送される。画像再構成演算装置８では、予め格納される画像再構成演算プログラムにより、伝送されるＸ線透過データから断層像９が生成される。

断層像９は、白色部分が、測定対象１００を表し、灰色部分が、測定対象１００がない部分の空気層を表す。図１では、Ｘ線源１の例として、Ｘ線最大エネルギが１ＭｅＶ以上のＸ線を発生する電子線形加速器（ＬＩＮＡＣ）を図示している。電子線形加速器（ＬＩＮＡＣ）は、線源が高エネルギを必要とする対象物を測定できる。

図２に、管球型Ｘ線源１Ａを用いた非破壊検査装置Ｋ１の一例を示す。
Ｘ線源１は、図２に示す数百ｋｅＶの管球型Ｘ線源１Ａであっても構わない。Ｘ線源１が管球型Ｘ線源１Ａであっても、装置構成は図１と同様の構成にできる。また、管球型Ｘ線源１Ａは、一般的にＬＩＮＡＣよりもＸ線エネルギが低いため、校正を簡素化できたり、可搬型の非破壊検査装置とすることが比較的容易である。つまり、非破壊検査装置Ｋ１を現地に持っていき、測定できる。

＜コリメータ２１０（２１０Ａ、２１０Ｂ）＞
図３に、ラインセンサ２の前方に設置されるコリメータ２１０Ａの一例を示す。
ラインセンサ２は、水平方向（図３の横方向）に一列に配列された多数（例えば５００個）の検出素子２１により構成されている。各検出素子２１には、検出素子２１からの電気信号を取り出すプリント基板２２が接続されている。

コリメータ２１０Ａには、各検出素子２１の前にスリット２１１ａが設けられている。スリット２１１ａの横幅は検出素子２１の水平方向（図３の横方向）の厚さと同程度であり、縦幅は、最大で検出素子２１の高さ（図３の上下方向）と同程度である。コリメータ２１０Ａの横幅、縦幅とも小さいほど、透過するＸ線が小さくなるので画像の空間分解能は向上する。スリット２１１ａのサイズそのものを可変にすることは寸法が小さいことから難しい。

そこで、図示しないが、例えば図３の高さ方向の幅を可変とするために、スリット２１１の前面に、スリット２１１ａの縦方向の中心から上下に分かれて、それぞれが上下方向に開閉するシャッター機構を配置することが可能である。コリメータ２１０Ａは、Ｘ線の遮蔽効果が高くなるようにタングステン等の密度の高い金属材料が使用される。これにより、検出素子２１への水平方向（図３の横方向）および上下方向からの散乱線の入射を抑制できる。

図４に、ラインセンサ２の前方に設置される別のコリメータ２１０Ｂの一例を示す。ラインセンサ２については、図３と同様の配列である。
コリメータ２１０Ｂは、スリット２１１ｂが検出素子２１の配列方向（図４の横方向）に大きく開口している。コリメータ２１０Ｂは、図３に示すコリメータ２１０Ａと比較して、水平方向（図４の横方向）からの散乱線は入射してしまうものの、上下方向からの散乱線は抑制できる。そのため、コリメータ２１０Ｂは、画質低下を抑制する効果はある。また、コリメータ２１０Ａと同様、コリメータ２１０Ｂの前面にシャッター機構を配置することが可能である。

＜非破壊検査装置Ｋ（Ｋ１）の画像再構成アルゴリズムの一例＞
Ｘ線ラミノグラフィ装置である非破壊検査装置Ｋで使用される画像再構成アルゴリズムの一例を図５および図６を用いて説明する。

図５に、実施形態１において使用される画像再構成アルゴリズムの一例についての原理を表す。
このアルゴリズムは、トモシンセシスと呼ばれる手法である。図５では、説明を単純化するため、Ｘ線源１００１ａが、図面の左から右にＸ線源１００１ｂ、Ｘ線源１００１ｃと順次距離Δｘ移動する。平面Ｘ線検出器１００２は、同じ位置に固定した状態としている。

図５の左の図において、平面Ｘ線検出器１００２の図面水平方向中央に対して、左の位置にあるＸ線源１００１ａから照射されたＸ線５が、測定対象１０１、１０２、１０３を透過し、平面Ｘ線検出器１００２において検出される。その時、平面Ｘ線検出器１００２で取得された画像を透過画像１００３ａで示している。図５の中央の図は、距離Δｘ移動したＸ線源１００１ｂの位置が平面Ｘ線検出器１００２の図５の水平方向（横方向）中央にある時の場合を示す。

図５の右の図は、距離（２×Δｘ）移動したＸ線源１００１ｃの位置が平面Ｘ線検出器１００２の水平方向（図５の横方向）中央に対して右の位置にある場合を示す。
距離Δｘ移動したＸ線源１００１ｂ（図５の中央）、距離（２×Δｘ）移動したＸ線源１００１ｃ（図５の右）の各場合に対して、平面Ｘ線検出器１００２で取得される透過画像１００３ｂ、１００３ｃも透過画像１００３ａと同様に示す。

図６は、画像再構成演算装置８（図１参照）で、図５に示す取得された複数の透過画像１００３ａ〜１００３ｃから画像再構成する様子を示す。
図６では、図５の一点鎖線で示した測定対象物１０１が存在している断層１０４における断層像１００４を再構成する場合を示している。図６の再構成では、例えば透過画像１００３ｂを基準として、透過画像１００３ａおよび透過画像１００３ｃを、断層１０４の位置情報に合わせて移動（図６の矢印１０１０）させる。移動（図６の矢印１０１０）における移動量Δｓは、図５に示すΔｘ、Δｓ、ｈ、Ｈを用いて以下の式により計算される。

（式１） Δｓ ＝ （Ｈ−ｈ）Δｘ／ｈ
ここで、ｈは図５のＸ線源１００１ｂから断層１０４までの距離を表し、ＨはＸ線源１００１ｂから平面Ｘ線検出器１００２までの距離を表す。

図６の透過画像１００３ａの移動（図６の矢印１０１０）は、あらかじめ透過画像１００３ｂと全く同じ位置に重ね合わせたところから、図６の左方向にΔｓ移動させる。透過画像１００３ｃについても、予め透過画像１００３ｂと全く同じ位置に重ね合わせたところから、図６の右方向にΔｓ移動させる。

画像再構成演算装置８（図１参照）では、図６に示すように、透過画像１００３ａと透過画像１００３ｃをそれぞれ左と右に移動（図６の矢印１０１０）させた状態で、透過画像１００３ａ〜１００３ｃを加算する再構成演算１０１１を実施し、断層像１００４を生成する。この場合、図５の断層１０４における測定対象１０１を再構成することとしており、透過画像１００３ａ〜１００３ｃに結像された測定対象１０１の透過像が、図６に示すように、同じ位置に重なるように加算する。このとき、図６に示すように、測定対象１０２、１０３（図５参照）の透過像は同じ位置に重ならず、ぼけた画像（図６の破線）になり、測定対象１０１の像が強調された断層像１００４（図６の太実線）となる。

画像再構成演算装置８において、図５に示す測定対象１０２や測定対象１０３の断層像１００４（図６参照）を再構成する場合には、Ｘ線源１００１ｂからそれぞれの測定対象１０２、１０３が存在している断層までの距離ｈに応じた移動量Δｓにより透過画像１００３ａおよび透過画像１００３ｃを移動（図６の矢印１０１０）させる。このようにすることで、Ｘ線源１００１から面状Ｘ線検出器１００２の間の任意の位置ｈにおける断層像１００４（図６参照）を再構成することができる。また、Ｘ線源１００１ａから面状Ｘ線検出器１００２の間の任意の位置ｈを細かい間隔で変化させることで３次元像を生成することも可能である。

図７に、実施形態１の撮像と画像化の手順を表すフローチャートを示す。
撮像と画像化の手順は、Ｘ線ラミノグラフィ装置での撮像をするステップ（Ｓ５１０）（図７のＳ５１１〜Ｓ５１７）と、画像再構成を実施するステップ（Ｓ５２０）（図７のＳ５２１〜Ｓ５２８）とを連動して、並行実施する手順を示している。
撮像開始（Ｓ５００）後、ステップＳ５１０では、Ｘ線源１とラインセンサ２の走査を位置ｉ＝１から開始する（Ｓ５１１）。位置ｉは、各測定位置を示す。
最初の測定位置（位置ｉ＝１）において、ラインセンサ２はＸ線透過データを取得する（Ｓ５１２）。

ラインセンサ２で取得されたＸ線透過データは、制御装置７を介して、または、ラインセンサ２から、すぐに画像再構成演算装置８へ伝送される（Ｓ５１３）。その後、制御装置７で次の測定位置（位置ｉ＝ｉ＋１）が設定され（Ｓ５１４）、制御装置７で、位置ｉ＝ｉ＋１の測定位置が最初に計画された終了位置ｉｍａｘを超えているかどうかを判定する（Ｓ５１５）。
位置ｉ＝ｉ＋１の測定位置が終了位置ｉｍａｘを超えていなければ、並進走査装置６により、位置ｉ＝ｉ＋１の位置にＸ線源１とラインセンサ２を移動させ（Ｓ５１６）、その位置において、Ｘ線透過データを取得（Ｓ５１２）する。その後、Ｓ５１２〜Ｓ５１６の処理を繰り返す。

一方、Ｓ５１５において、位置ｉ＝ｉ＋１の測定位置が最初に計画された終了位置ｉｍａｘを超えている場合には、走査を終了する（Ｓ５１７）。
以上の走査は、一測定位置ごとにＸ線源１とラインセンサ２を停止させて測定し、次の測定位置へ移動する、というような方式でもよいし、Ｘ線源１とラインセンサ２を停止させることなく連続的に走査する中で、各測定位置でデータを取得する方式でもよい。

図７の画像再構成を実施するステップ（Ｓ５２０）（図７のＳ５２１〜Ｓ５２８）では、下記の処理を行う。
撮像処理開始（スタート）（Ｓ５００）後に、画像再構成演算装置８は、画像再構成演算を開始する（Ｓ５２１）。画像再構成演算装置８は、まず、撮像初期位置ｉ＝１やその他の演算にかかわる情報の設定等の前処理を実施する（Ｓ５２２）。
そして、画像再構成演算装置８はＸ線ラミノグラフィ装置のラインセンサ２から伝送される一測定位置のＸ線透過データの受信準備を実施し、Ｘ線透過データが伝送されるのを待ち受ける（Ｓ５２３）。画像再構成演算装置８は、ラインセンサ２から直接、または、制御装置７を介して、伝送されるＸ線透過データを受信し（Ｓ５２４）、受信した一測定位置のＸ線透過データを追加して断層像を更新する（Ｓ５２５）。

その後、画像再構成演算装置８は次の測定位置を位置ｉ＝ｉ＋１と設定し（Ｓ５２６）、画像再構成演算装置８はその測定位置ｉ＝ｉ＋１が最初に計画された終了位置ｉｍａｘを超えているかどうかを判定する（Ｓ５２７）。測定位置ｉ＝ｉ＋１が終了位置ｉｍａｘを超えていなければ、画像再構成演算装置８はＸ線透過データの受信準備をする（Ｓ５２３）。その後、Ｓ５２３〜Ｓ５２７の処理を繰り返す。その位置において、Ｘ線透過データを受信（Ｓ５２４）してＳ５２７までの処理を繰り返していく。

Ｓ５２７において、測定位置ｉ＝ｉ＋１が最初に計画された終了位置ｉｍａｘを超えている場合には、画像再構成演算装置８は画像再構成演算を終了する（Ｓ５２８）。
ここでの画像再構成演算装置８の画像再構成演算は、先に説明したトモシンセシスであり、受信した一測定位置の透過データを、図５を用いて説明したように、ｈを変えることで図１に示すように、Ｘ線源１からラインセンサ２に向かうファンビーム（図１のＸ線５）が広がる面内の断層像９が更新される。この処理が初期測定位置(ｉ＝１)から最終測定位置(ｉｍａｘ)まで繰り返されることで、最終的な断層像９が生成される。以上は、トモシンセシスの場合で説明したが、例えば、フィルタ補正逆投影法（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｂａｃｋ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ、ＦＢＰ法）のように別の画像再構成アルゴリズムを使用することも可能である。

以上記載した実施形態１の非破壊検査装置Ｋ（Ｋ１）によれば、１次元のスキャンで２次元の像を作れるので、スループットを短くできる。スキャンしながら、画像を更新すれば、スループットの向上をさらに果たせる。
また、大型または高密度の一方向に長い形状の構造物（測定対象１００等）を、高画質かつスループットの低下を抑制して非破壊検査することが可能となる。

＜＜実施形態２＞＞
本発明の実施形態２について、図８〜図１０を用いて説明する。
図８に、本発明に係る実施形態２の非破壊検査装置Ｋの動作の一例の斜視図を示す。
実施形態２は、実施形態１に記載したＸ線ラミノグラフィ装置の非破壊検査装置Ｋにより、３次元撮像する場合の一例を示したものである。

図８の一番上に示した図は、第一の並進走査を示した図であり、Ｘ線源１およびラインセンサ２を、並進走査装置６により図８の左から右へ同期して並進走査させる状況を示したものである。
ここでは、測定対象１００の左端（図８の一番上の図の左側）にファンビームのＸ線５が当たり始めるところから、測定対象１００の右端（図８の一番上の図の右側）でファンビームのＸ線５が当たり終わるところまでを走査範囲としている。

Ｘ線源１とラインセンサ２が走査範囲の終了位置（図８の一番上の図の測定対象１００の右端）まで到達したら、図８の中央に示した図のように、上下動駆動装置４を制御する制御装置７（ここでは、並進走査装置６の制御装置７と同じとしている）にあらかじめ指定した上下方向の移動ピッチに従い、上下動駆動装置４により、Ｘ線源１とラインセンサ２を上昇させる。そして、図８の一番下に示した図のように、Ｘ線源１とラインセンサ２を上昇させた位置から第二の並進走査を実施する。以降、同様の上昇（図８の中央に示した図）、並進走査（図８の一番上または一番下の図）を、制御装置７にあらかじめ指定した最終移動位置まで繰り返す。

このとき、図７のフローチャートに示した通り、画像再構成演算装置８による画像再構成演算を並進走査と同時に実施する。また、別の方法として、一並進走査による複数のＸ線透過データの取得完了後、これら複数のＸ線透過データを画像再構成演算装置８に伝送し、次の並進走査と並行して画像再構成演算により断層像９（図１０参照）を生成することも可能である。この方法では、トモシンセシスやＦＢＰ法の他、逐次近似型画像再構成アルゴリズムを使用することができる。トモシンセシスやＦＢＰ法と異なり、逐次近似型画像再構成アルゴリズムは、取得されたＸ線透過データから、反復計算により断層像９を生成する方法である。逐次近似型画像再構成アルゴリズムの利点は、再構成演算において数学的または物理的な制約条件を課すことで、トモシンセシスやＦＢＰ法よりも画質を向上できることである。ただし、反復計算のため、演算時間がトモシンセシスやＦＢＰ法よりも長くなる傾向にある。

＜実施形態２の非破壊検査装置Ｋの撮像手順＞
図９に、本発明に係る実施形態２における撮像手順を記載したフローチャートを示す。
実施形態２における撮像手順は、Ｘ線ラミノグラフィ装置（１、２）で撮像するステップ（Ｓ６１０）と、画像再構成演算装置８で画像再構成を実施するステップ（Ｓ６２０）とを並行実施する。
具体的には、Ｘ線ラミノグラフィ装置（１、２）での一ラインの並進スキャンによる複数のＸ線透過データの取得（図９のＳ６１２）と同時に、一つ前の段階で実施された別の一ラインの並進スキャンにおいて取得した複数のＸ線透過データを用いて、画像再構成演算装置８が画像再構成を実施する手順（図９のＳ６２０）を行う。

撮像開始（スタート）（図９のＳ６００）後、Ｘ線透過データを取得するステップＳ６１０では、以下の処理が行われる。
図８に示すＸ線源１とラインセンサ２の並進による１ライン目（ラインｋ＝１）のスキャンを開始（Ｓ６１１）し、１ライン目において、並進スキャンによりラインセンサ２が複数のＸ線透過データを取得する（Ｓ６１２）。１ライン目のスキャン終了後、これら複数のＸ線透過データは、制御装置７またはラインセンサ２から画像再構成演算装置８へ伝送される（Ｓ６１３）。その後、制御装置７で、次に並進スキャンを実施すラインｋ（＝ｋ＋１）が設定される（Ｓ６１４）。

制御装置７は、ラインｋ（＝ｋ＋１）が、最初に計画された最終ラインｋｍａｘを超えているかどうかを判定する（Ｓ６１５）。超えていなければ、制御装置７は、設定されたラインｋにＸ線源１とラインセンサ２を移動させる（Ｓ６１６）。そのラインｋにおいて並進スキャンによりラインセンサ２が複数のＸ線透過データを取得する（Ｓ６１２）処理を繰り返していく。

Ｓ６１５において、ラインｋが最初に計画された終了ラインｋｍａｘを超えている場合には、走査を終了する（Ｓ６１７）。
一方の画像再構成演算装置８が画像再構成を実施するステップ（Ｓ６２０）（図９のＳ６２１〜Ｓ６２８）では、撮像開始（Ｓ６００）後に画像再構成演算を開始する（Ｓ６２１）。画像再構成演算装置８は、まず、撮像初期ライン(ｋ＝１)やその他の演算にかかわる情報の設定等の前処理を実施する（Ｓ６２２）。続いて、画像再構成演算装置８は、Ｘ線ラミノグラフィ装置の制御装置７から伝送される、１ライン目の並進スキャンにより取得した複数のＸ線透過データが伝送されるのを待ち受ける（Ｓ６２３）。画像再構成演算装置８は、Ｘ線ラミノグラフィ装置から伝送される複数のＸ線透過データを受信（Ｓ６２４）し、これらのデータから画像再構成により、１ライン目の断層像を生成する（Ｓ６２５）。

その後、画像再構成演算装置８は、次のスキャンのラインｋをｋ＝ｋ＋１により設定する（Ｓ６２６）。画像再構成演算装置８は、そのラインｋが、最初に計画された終了ラインｋｍａｘを超えているかどうかを判定する（Ｓ６２７）。超えていなければ、次のラインｋにおける並進スキャンにより取得した複数のＸ線透過データが伝送されるのを待ち受ける（Ｓ６２３）、という処理を繰り返す。

Ｓ６２７において、並進スキャンのラインｋが最初に計画された終了ラインｋｍａｘを超えている場合には、画像再構成演算装置８は、画像再構成演算を終了する（Ｓ６２８）。このフローチャートにおけるＳ６１２のＸ線透過データの取得とＳ６２５のラインｋの画像再構成を並行実施することで、撮像全体のスループットを向上して測定対象の３次元画像を形成することができる。なお、実施形態１の図７のフローチャートに示した手順により断層像９を生成する方法を使用することも可能である。

図１０に、実施形態２で生成される画像の一例を示す。
一並進走査ごとに、一つの断層像９が生成される。そして、上下動駆動装置４（図８参照）を制御する制御装置７にあらかじめ指定した上下方向の移動ピッチと同じ間隔で一つの断層像９を上下方向に積み重ねることで、３次元像（３次元像の物体像）９９が構成される。
以上記載した実施形態２によれば、上下動駆動装置４を用いることで測定対象の３次元画像を取得できる。

また、実施形態２の非破壊検査装置Ｋの手順により、大型または高密度の一方向に長い形状の構造物を、高画質かつスループットの低下を抑制して３次元的に非破壊検査することが可能となる。

＜＜実施形態３＞＞
本発明の実施形態３について、図１１〜図１３を用いて説明する。
本発明に係る実施形態３は、Ｘ線ラミノグラフィ装置（図１１の１、２）を用いて、並進走査前に測定対象１００をスクリーニングした上で、必要な検査箇所を指定する。そして、その箇所（関心領域：Ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ、以下ＲＯＩとする）のみに絞って並進走査し、ＲＯＩ部の断層像あるいは３次元像を構成する方法の一例を示したものである。

図１１に、実施形態３のＸ線ラミノグラフィ装置の非破壊検査装置Ｋを用いて、並進走査前にスクリーニングする方法の一例を示す。Ｘ線ラミノグラフィの装置構成は、図８と同様である。
スクリーニングでは、上下動駆動装置４を制御する制御装置７（ここでは、並進走査装置６の制御装置７と同じとしている）に、移動開始位置からの上下方向の移動ピッチおよび最終移動位置をあらかじめ入力し、Ｘ線源１およびラインセンサ２を並進走査装置６と上下動駆動装置４とにより、指定した移動ピッチで下から上、あるいは上から下および左から右あるいは右から左に、最終移動位置まで移動しながらＸ線透過データを取得する。このような走査により、Ｘ線透過像９９９（いわゆるレントゲン画像）が取得できる。

図１２に、実施形態３のＸ線透過像９９９から必要な検査箇所を特定する方法の一例を示す。モニター画面７７７にはＸ線透過像９９９が表示されている。操作者は、Ｘ線透過像９９９を観察し、必要検査箇所を入力指定する。
必要検査箇所は、マウス等の入力装置（測定範囲指定入力装置）を使用して、モニター画面７７７上にＲＯＩ指定部８８８を入力する。ＲＯＩ指定部８８８が設定されると、指定されたＲＯＩの範囲が数値で明示されたＲＯＩ指定画面９９９９が表示される。必要検査箇所の入力指定は、このＲＯＩ指定画面９９９９から実施することも可能である。

図１３に、実施形態３のＲＯＩに絞って並進走査する方法の一例を示す。図１３には、図１２に記載したＲＯＩ指定部８８８に対応する範囲（図１３の破線部）を仮想的に表示している。この範囲のみを並進することで、部分的に図１０に示す断層像９あるいは３次元像９９が構成される。
以上記載した実施形態３により、必要な検査箇所を指定して可視化できる。
また、大型または高密度の一方向に長い形状の構造物を、高画質の３次元像９９が得られる。また、スループットの低下を抑制し、かつ、必要な検査箇所に絞り込んだ走査により、合理的に短時間で非破壊検査することが可能となる。

＜＜実施形態４＞＞
本発明の実施形態４について、図１４〜図１５を用いて説明する。
実施形態４は、断層像９に対して、画像処理手法の一つである、輪郭強調フィルタ（輪郭強調画像フィルタ）を適用した画像を生成する方法の一例を示したものである。
なお、従来のラミノグラフィ装置は画像が視認しにくい場合があることから、実施形態４は、測定対象１００の輪郭の情報を欲しい場合に有効である。

図１４に、実施形態４の断層像９に輪郭強調フィルタを適用して輪郭強調断層像９ｅが生成される場合を示す。
輪郭強調フィルタとしては、例えばＳｏｂｅｌフィルタを適用できる。輪郭強調フィルタを使用することで、特に図６に示す断層像１００４にみられるトモシンセシスに特有のノイズである、断層１０４（図５参照）の面に存在しない測定対象のぼけ画像（図６の断層像１００４の破線）を低減することが可能である。さらに、輪郭が強調された輪郭強調断層像９ｅとすることで、測定対象１００の変形などを目視する際の視認性を高めることが可能である。

図１５に、実施形態４の非破壊検査装置Ｋで生成される断層像に輪郭強調フィルタを適用した画像から輪郭強調された３次元像の一例を示す。
前記の実施形態２に記載した３次元撮像で得られた複数の断層像９（図１０、図１４参照）のそれぞれに対して、輪郭強調フィルタを適用した複数の輪郭強調断層像９ｅを、上下動駆動装置４を制御する制御装置７にあらかじめ指定した上下方向の移動ピッチと同じ間隔で上下方向に積み重ねることで、図１５に示す輪郭強調３次元像９９ｅ(図１５)が構成される。

以上記載した実施形態４により、トモシンセシス特有のノイズを低減して、視認性を高めた画像を取得できる。そのため、大型または高密度の一方向に長い形状の構造物を、高画質でかつスループットの低下を抑制した非破壊検査を行うことが可能となる。

＜＜その他の実施形態＞
１．前記実施形態では、Ｘ線源１とＸ線検出器のラインセンサ２とを測定対象物１００に対して水平方向または鉛直方向に走査させる場合を示したが、測定対象物１００をＸ線源１とＸ線検出器に対して水平方向または鉛直方向に移動させてラインセンサ２により測定する構成としてもよい。

２．本発明は前記実施形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。前記の実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

本発明の方法を用いることで、大型または高密度の一方向に長い形状の構造物を、高画質かつスループットの低下を抑制して非破壊検査することが可能となる。また、本発明は、税関等のコンテナやトラックに対するセキュリティ用検査装置としても使用可能である

１ Ｘ線源
１Ａ 管球型Ｘ線源（Ｘ線源）
２ ラインセンサ（Ｘ線検出器）
４ 上下動駆動装置（移動装置）
５ Ｘ線
６ 並進走査装置（走査装置）
７ 制御装置（走査制御装置、移動制御装置、データ収集装置）
８ 画像再構成装置
９ 断層像（Ｘ線断層像）
９ｅ 輪郭強調断層像（輪郭形状画像）
２１ 検出素子（Ｘ線検出器）
２２ プリント基板（Ｘ線検出器）
９９ ３次元像
９９ｅ 輪郭強調３次元像（輪郭形状画像）
１００、１０１〜１０３ 測定対象（測定対象物）
１０４ 断層
２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ コリメータ
２１１ スリット（コリメータ）
７７７ モニター画面（表示装置）
８８８ ＲＯＩ指定部（測定範囲指定入力装置）
９９９ Ｘ線透過像
１００１ａ〜１００１ｃ Ｘ線源
１００２ 平面Ｘ線検出器（Ｘ線検出器）
１００４ 断層像
９９９９ ＲＯＩ指定画面（測定範囲指定入力装置）
Ｋ、Ｋ１ 非破壊検査装置

Claims (8)

1. Ｘ線源と、
   前記Ｘ線源と測定対象物を挟んで対向して配置され、前記Ｘ線源から照射されるＸ線に対してコリメータが前置されるＸ線検出器と、
   前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器または前記測定対象物を前記Ｘ線検出器の長手方向に相対的に並進走査させる走査装置と、
   前記走査装置の並進走査を制御する走査制御装置と、
   前記走査装置による並進走査の際、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器に対して前記測定対象物の相対位置が異なる複数のＸ線透過データを収集するデータ収集装置と、
   前記データ収集装置から伝送される前記Ｘ線透過データを受信し、Ｘ線断層像を生成する画像再構成装置とを
   備えていることを特徴とする非破壊検査装置。
2. 請求項１に記載の非破壊検査装置において、
   前記Ｘ線源は、Ｘ線管球型Ｘ線源である
   ことを特徴とする非破壊検査装置。
3. 請求項１に記載の非破壊検査装置において、
   前記Ｘ線源は、加速器Ｘ線源である
   ことを特徴とする非破壊検査装置。
4. 請求項１に記載の非破壊検査装置において、
   前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器または前記測定対象物を、前記走査装置による走査方向に直交する方向にあらかじめ指定した移動量で移動させる移動装置と、
   前記移動量と最終移動位置があらかじめ入力され前記移動装置の移動を制御する移動制御装置とを備えている
   ことを特徴とする非破壊検査装置。
5. 請求項４に記載の非破壊検査装置の非破壊検査方法であって、
   前記走査装置による第一の並進走査である前記長手方向の１ライン分の複数の前記Ｘ線透過データの収集を完了後、
   前記移動装置により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器または前記測定対象物を走査方向と直交する方向に前記移動量だけ移動し、
   第二の並進走査である前記長手方向の１ライン分の複数の前記Ｘ線透過データの収集を実施し、
   前記第二の並進走査の際に、前記画像再構成装置により前記第一の並進走査において収集した前記Ｘ線透過データに対して前記Ｘ線断層像を生成し、
   第三の並進走査以降を、上述と同様に繰り返して行い、前記最終移動位置まで走査し、各前記並進走査に対応した位置における前記Ｘ線断層像から前記画像再構成装置により３次元像を構成する
   ことを特徴とする非破壊検査方法。
6. 請求項１から請求項４のうちの何れか一項に記載の非破壊検査装置の非破壊検査方法であって、
   前記データ収集装置において、一つのＸ線透過データが収集されるごとに、前記Ｘ線透過データを前記画像再構成装置に伝送し、
   前記画像再構成装置は、前記一つのＸ線透過データを受信するごとに、前記Ｘ線断層像を更新する演算を実施する
   ことを特徴とする非破壊検査方法。
7. 請求項４に記載の非破壊検査装置の非破壊検査方法であって、
   前記非破壊検査装置は、表示装置と測定範囲指定入力装置とを備え、
   前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器または前記測定対象物を、前記Ｘ線検出器の長手方向とその直交方向とに相対的に移動し、
   前記画像再構成装置により前記測定対象物の２次元Ｘ線透過データを生成し、
   前記表示装置は、前記２次元Ｘ線透過データを表示し、表示された前記２次元Ｘ線透過データに対して前記測定範囲指定入力装置により測定範囲が指定入力され、
   前記測定範囲を、前記走査装置により前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器または前記測定対象物が前記並進走査する
   ことを特徴とする非破壊検査方法。
8. 請求項１から請求項４のうちの何れか一項に記載の非破壊検査装置の非破壊検査方法であって、
   前記Ｘ線断層像、または前記Ｘ線断層像から形成される３次元像において、前記Ｘ線断層像と直交する方向のＸ線断層像に対して、輪郭強調画像フィルタを適用して、輪郭形状画像を出力する
   ことを特徴とする非破壊検査方法。

Images