JP3451181B2 - 方形横断ｃｔ検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本件出願は、本件譲受人に譲
渡され本件出願と同時に出願された米国特許出願シリア
ルＮｏ．０８／６７１，２０２（発明の名称：“IMPROV
ED DUAL ENERGYPOWER SUPPLY”）に関係するものであ
り、上記米国特許出願は参考として本明細書に組み込ま
れている。本発明は、一般的に、コンピュータ断層撮影
法（ＣＴ）によるスキャナに関する。より詳細には、本
発明は、荷物用ＣＴスキャナに関連して使用されてシー
ト爆薬等の改善された検知を行うための改善された検知
器アレイに関する。 【０００２】 【従来の技術】商用航空機に搭載される前の荷物又は手
荷物の中の爆薬及び他の持込禁止品の存在を検知するた
めの種々のＸ線荷物走査装置が知られている。多くの爆
薬物質は、荷物の中に一般的に存在する他の物品とは識
別しうるある範囲の密度を有するという特徴を有してい
るので、爆薬は一般的に、Ｘ線機器によって検知するこ
とができる。今日使用されている大部分のＸ線荷物走査
装置は、「ラインスキャナ」型であって、静止型のＸ線
源と、静止型の直線的な検知器アレイと、スキャナを通
過する際に荷物を上記Ｘ線源と検知器アレイとの間に搬
送するためのコンベアベルトとを備えている。Ｘ線源
は、Ｘ線ビームを発生させ、該Ｘ線ビームは、荷物を通
過して該荷物によって部分的に減衰され、その後、検知
器アレイによって受け取られる。各測定間隔の間に、検
知器アレイは、Ｘ線ビームが通過している荷物の平坦な
区分の密度の積分値を表すデータを発生し、このデータ
を用いて、二次元的な画像の１又はそれ以上のラスター
線を形成する。コンベアベルトが、荷物を静止型のＸ線
源及び検知器アレイを通して搬送する際に、スキャナ
は、静止型の検知器アレイから見た場合の荷物の密度を
表す二次元的な画像を生成する。一般的に、そのような
密度画像は、人間が分析を行うために表示される。 【０００３】プラスチック爆薬は、荷物走査装置にとっ
ては特に厄介な存在であり、その理由は、プラスチック
爆薬は、成形可能であるので、検知するのが困難な幾何
学的形状に成形することができるからである。航空機に
十分な損傷を与えることのできる大部分の爆薬の重量
は、少なくとも１ポンドであって、荷物の中の爆薬の向
きに関係無く、Ｘ線スキャナ装置で容易に検知するに十
分な長さ、幅及び高さを有している。しかしながら、航
空機に損傷を与えるに十分な破壊力を有するプラスチッ
ク爆薬は、１つの方向の寸法が極めて小さく、また、他
の２つの方向の寸法が比較的大きい、比較的薄いシート
（薄板）に成形することができる。そのようなプラスチ
ック爆薬の検知は、困難であり、その理由は、薄板が装
置を通過する際に該薄板がＸ線ビームの方向に対して平
行になっている場合には特に、爆薬物質を画像で確認す
ることが困難であるからである。 【０００４】従って、疑わしい荷物を検知するには、非
常に注意深いオペレータが必要となる。そのような注意
深さを必要とすることにより、オペレータは非常に疲労
し、疲労及び注意力の散漫により、疑わしいバッグが検
知されずに装置を通過してしまうことがある。 【０００５】従って、より良い荷物スキャナを設計する
ために、多大な努力が払われてきた。そのような設計
は、例えば、米国特許第４，７５９，０４７号（Donges
et al．）；米国特許第４，８８４，２８９号（Glockm
ann et al.）；米国特許第５，１３２，９８８号（Tsut
sui et al.）；米国特許第５，１９２，７６４号（Pesc
hmann et al.）；米国特許第５，２４７，５６１号（Ko
towski）；米国特許第５，３１９，５４７号（Krug et
al．）；米国特許第５，３６７，５５２号（Peschmann
et al.）；米国特許第５，４９０，２１８号（Krung et
al.）；及び、ドイツ特許公開公報ＤＥ３１ ５０３
０６Ａ１（Heimann GmbH）に記載されている。 【０００６】上記米国特許第５，１９２，７６４号（Pe
schmann et al.）及び米国特許第５，３６７，５５２号
（Peschmann et al.）（以下において、’７６４特許及
び’５５２特許と呼ぶ）に記載されている設計の少なく
とも一方は、商業的に開発されており、以下の記載にお
いて、“Ｉｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅ”と呼
ぶ。Ｉｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅは、第３世代
のＣＴスキャナを備えている。そのような装置は、医療
用の撮像技術において広く使用されている。 【０００７】第３世代型のＣＴスキャナは、一般的に、
Ｘ線源と、Ｘ線検知装置とを備えており、これらＸ線源
及びＸ線検知装置は、環状のプラットフォーム又はディ
スクの直径方向において対向する側部にそれぞれ取り付
けられている。上記ディスクは、ガントリーサポートの
中で回転可能に取り付けられており、これにより、作動
の際には、上記ディスクは、回転軸線の周囲で連続的に
回転し、一方、Ｘ線は、Ｘ線源から、ディスクの開口の
中に位置した対象物を通って、検知装置まで通過する。 【０００８】検知装置は、円弧の形状の単一の列として
設けられた直線的な検知器アレイを備えており、上記円
弧は、Ｘ線源の焦点（すなわち、Ｘ線を放出するＸ線源
の中の点）に、その曲率中心を有している。Ｘ線源は、
Ｘ線の扇形のビーム又は扇形ビームを発生し、上記ビー
ムは、焦点から出て、平坦な撮像フィールド（撮像視
界）を通り、検知器によって受け取られる。周知のよう
に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸によって座標系が画成され、こ
れら各軸はアイソセンタ（ディスクが回転軸線の周囲で
回転する際のディスクの回転中心）において互いに交差
していて、互いに直交している。Ｚ軸は、回転軸線によ
って画成され、Ｘ軸及びＹ軸は、平坦な撮像フィールド
によって画成され該撮像フィールドの中に位置してい
る。従って、上記扇形ビームは、点源（すなわち、焦
点）とＸ線ビームに露呈される検知器アレイの検知器の
受光面との間に画成される体積空間として形成される。
検知器の直線アレイ（直線的なアレイ）の受光面の寸法
は、Ｚ軸方向において相対的に短いので、上記扇形ビー
ムは、上記方向において相対的に細い。各々の検知器
は、その検知器に入射するＸ線の強度を表す出力信号を
発生する。Ｘ線は、その経路にある物体によって部分的
に減衰されるので、各々の検知器が発生する出力信号
は、Ｘ線源とその検知器との間の撮像フィールドに位置
する総ての物体の密度を表す。 【０００９】ディスクが回転すると、検知器アレイが周
期的にサンプリングを行って、各々の測定間隔に関し
て、検知器アレイの各々の検知器は、その間隔の間に走
査される対象物の部分の密度を表す出力信号を発生す
る。任意の測定間隔に関して、検知器アレイの１つの列
にある総ての検知器が発生する総ての出力信号の集合
は、「投影図」と呼ばれ、１つの投影図が生成される間
のディスクの角度的な向き（及び、Ｘ線源及び検知器ア
レイの対応する角度的な向き）は、「投影角」と呼ばれ
る。各投影角において、焦点から各々の検知器までのＸ
線の経路（「光線」と呼ばれる）の断面積は、点源から
検知器の受光面に向かって増大し、従って、密度の測定
値を「増幅」するものと考えられる。その理由は、検知
器アレイの受光面は、光線が通過する対象物のどのよう
な断面積よりも大きいからである。ディスクが、走査さ
れている対象物の周囲で回転すると、スキャナは、複数
の対応する投影角において、複数の投影図を生成する。
周知のアルゴリズムを用いて、各々の投影角において収
集された総ての投影データから、対象物のＣＴ画像を生
成することができる。このＣＴ画像は、ディスクが種々
の投影角にわたって回転する間に、扇形ビームが通過す
る対象物の二次元的な「スライス」の密度を表す。ＣＴ
画像の分解能は、扇形ビームの平面にある各々の検知器
の受光面の幅によって部分的に決定される。ここにおい
て、検知器の幅は、扇形ビームの幅と同じ方向において
測定される寸法として定義され、一方、検知器の「長
さ」は、スキャナの回転軸線又はＺ軸に対して平行な扇
形ビームに対して直角な方向において測定された寸法と
して定義される。そのようなスキャナは、医療技術にお
いて特に有用であり、その理由は、精度が高く、分解能
が高い画像を発生することができるからである。 【００１０】しかしながら、荷物スキャナのための１つ
の重要な設計条件は、スキャナが二もを走査することの
できる速度である。総ての主要な空港で実際的に使用す
るためには、荷物スキャナは、多数のバッグを非常に高
速で（例えば、１時間当たり３００個あるいはそれ以上
の個数のバッグ）走査することができなければならず、
また、そのような速度を達成するためには、スキャナ
は、平均的なサイズのバッグを、バッグ１個当たり約１
２秒間あるいはそれ以下の時間で、走査しなければなら
ない。この理由から、Ｉｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｍａｃｈｉ
ｎｅに関する１つの問題は、上記’７６４特許及び’５
５２特許に記載されているタイプのＣＴスキャナは、１
つのスライスされたＣＴ画像のデータを発生するため
に、例えば、ディスクの一回転当たり約０．６秒間乃至
約２．０秒間という比較的長い時間を要するということ
である。また、各画像に関して、バッグを通過するビー
ムのスライスが薄くなればなる程、その画像の分解能が
高くなり、従って、ＣＴスキャナは、数ｍｍ程度の厚さ
を有するプラスチック爆薬を検知するに十分な分解能の
画像を発生させる必要がある。各々のスライスされたＣ
Ｔ画像に関するデータを発生させるのに、０．６乃至
２．０秒間を必要とし、平均的なバッグが約７０ｃｍの
長さを有しており、１時間当たり３００個のバッグとい
う処理速度が必要とされると仮定すると、通常の荷物用
ＣＴスキャナは、１つのバッグ当たり平均して６又は７
のＣＴ画像しか生成することができない。その理由は、
各走査位置において、バッグを動かして停止しなければ
ならないからである。合理的に速い処理速度に関して割
り当てられた時間内では、バッグ全体を走査することが
できないことは明らかである。荷物当たり６又は７ある
いはそれ以上のＣＴ画像しか生成しなければ、大部分の
荷物は走査されないままになり、従って、適正な又は完
全な走査を行うことができない。この問題に対して上
記’７６４特許及び’５５２特許に提案されている解決
策は、予備選別プロセスを行うことである。この予備選
別プロセスは、ラインスキャナを用いて行われる。ライ
ンスキャナは、６又は７あるいはそれ以上の疑わしい領
域を判定する。次に、バッグをＣＴスキャナに入れ、バ
ッグをＣＴスキャナの中で停止させて、疑わしい領域に
関して各々の走査を行い、その後、次の走査を行う位置
まで動かす。このようにして、時間を要するＣＴ走査
は、疑わしい領域に関してだけ発生され、バッグ全体に
関して発生されるのではないので、装置は、各々の荷物
を比較的迅速に走査する。しかしながら、この装置には
欠点があり、その理由は、正に、荷物全体にわたってＣ
Ｔ走査を行わず、従って、適正なスキャニングを行わな
いからである。上記装置の精度は、予備選別プロセスの
精度によって制限され、従って、予備選別プロセスが８
０％の確率でプラスチック爆薬を発見するとすれば、こ
の装置の正確度は最大でも８０％であることは明らかで
ある。 【００１１】Ｉｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅに関
する別の問題は、画像分解能と機械の速度との兼ね合い
である。走査のスライスが薄くなり、及び／又は、各々
の検知器の幅が短くなると、その結果生ずる画像の分解
能は良好になるが、走査されるバッグの体積は減少す
る。上記’７６４特許及び’５５２特許の１つの示唆
は、「約５乃至２００の連続的なＣＴ走査」を行って、
「疑似三次元画像としてオペレータに表示される」デー
タを発生させることである。例えば、’７６４特許の第
５欄５４−５６行を参照されたい。しかしながら、その
ような大量の走査を行うと、各々のバッグを走査するた
めに必要な時間が劇的に増大して、装置の処理量が大幅
に低下する。 【００１２】図１及び図２は、Ｉｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｍ
ａｃｈｉｎｅに使用される上述のタイプのＣＴスキャナ
でプラスチック爆薬の薄いシート又はシート爆薬を検知
することの困難性を示している。図１は、Ｘ線源１及び
検知器アレイ３を線図で示しており、Ｘ線源１と検知器
アレイ３との間には、薄いシート爆薬（薄板爆薬）５が
設けられている。シート爆薬５は、荷物（図示せず）の
中に包まれているものと仮定し、上記荷物は、Ｘ線源１
と検知器アレイ３との間に位置しており、シート爆薬の
大きな平坦面は、ビームの平面に対して実質的に平行に
設けられている。Ｘ線源１は、Ｘ線の円錐ビーム７を発
生し、該ビームは、荷物及びシート爆薬５を通過して、
検知器アレイ３によって受け取られる。 【００１３】図２は、図１の線２−２に沿って取った検
知器アレイ３の一部を示しており、また、検知器アレイ
３にシート爆薬５が投影される状態も示している。検知
器アレイ３は、個々の検知器１２から成る列を含む状態
で示されている。シート爆薬５の投影図は、該シート爆
薬の小さな厚さ及びその向きのために、いずれか１つの
検知器１２の比較的小さい部分しかカバーしていない。
各々の検知器１２は、該検知器とＸ線源との間に位置し
ている総ての物体の平均密度を表す出力信号を発生する
ので、いずれの検知器１２も、シート爆薬５の存在に対
して強い応答性を有していない。すなわち、シート爆薬
５の高い密度は、爆薬５の近傍にある他の品物（図示せ
ず）のより低い密度によって効果的に平均化され、シー
ト爆薬５の存在は、検知器１２が発生するいずれか１つ
の出力信号に小さな影響しか与えない。従って、荷物ス
キャナは、シート爆薬５の存在を信頼性をもって検知す
ることができない。 【００１４】上記欠点を補償するための１つの方法は、
扇形ビームの厚さを減少させて、各々の検知器１２の長
さを短くするか、あるいは、各々の検知器の幅を減少さ
せて、再構成されたＣＴ画像の分解能を高めることであ
る。しかしながら、この解決策は、走査の数を増やすだ
けである（扇形ビームを細くした場合）か、あるいは、
バッグ全体を走査するために必要な走査当たりの撮影数
を増やし（各々の検知器の幅を小さくした場合）、各々
のバッグに必要とされる時間を長くするだけである。各
々のバッグの選択した部分だけを走査するＩｎ Ｖｉｓ
ｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅにおいては、ＣＴスキャナによ
り与えられる良好な分解能は、シート爆薬を検知する確
率を必ずしも増大させず、その理由は、そのような確率
は、その後にＣＴ走査を行うべき疑わしい領域を適正に
特定する予備選別プロセスに、大きく依存するからであ
る。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の上述の問題点を十分に減少あるいは解消すること
である。 【００１６】本発明の他の目的は、比較的高速（すなわ
ち、２５０個乃至３００個あるいはそれ以上）でバッグ
を走査するための改善された荷物スキャナを提供するこ
とである。 【００１７】本発明の別の目的は、バッグがスキャナを
通して搬送される際に、オペレータが監視することを必
要とすることなく、バッグを連続的に走査するための改
善された荷物スキャナを提供することである。 【００１８】本発明の別の目的は、予備選別するプロセ
スを必要としない、改善された荷物スキャナを提供する
ことである。 【００１９】本発明の更に別の目的は、Ｉｎ Ｖｉｓｉ
ｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅよりも高い確率で、従って高い信
頼性をもって、シート爆薬の如き対象物を検知するため
の改善された荷物スキャナを提供することである。 【００２０】本発明の別の目的は、単一行程のＣＴ走査
プロセスを用いて検知可能な所定の特徴を有する特定の
対象物を走査する改善された荷物スキャナを提供するこ
とである。 【００２１】本発明の更に別の目的は、荷物用ＣＴスキ
ャナに使用される検知器アレイであって、荷物が比較的
高速でスキャナを通って搬送される間に、荷物の中のシ
ート爆薬の如き薄い対象物の存在を信頼性をもって検知
することのできる、検知器アレイを提供することであ
る。 【００２２】本発明の更に別の目的は、荷物用ＣＴスキ
ャナに特に有用な改善された検知器アレイであって、例
えば、Ｉｎ Ｖｉｓｉｏｎ ＭａｃｈｉｎｅのＣＴスキ
ャナによりもたらされるＺ軸方向の視界よりも深く且つ
分解能の高い視界をもたらす、改善された検知器アレイ
を提供することである。 【００２３】本発明の更に別の目的は、改善された荷物
用ＣＴスキャナであって、該スキャナを通って連続的に
搬送されるバッグの中の例えばシート爆薬を検知するた
めに有用なデータを発生するための二次元検知器アレイ
を備えた、改善された荷物用ＣＴスキャナを提供するこ
とである。 【００２４】本発明の更に別の目的は、改善された二次
元アレイの検知器を備える荷物用ＣＴスキャナを提供す
ることである。 【００２５】本発明の更に別の目的は、Ｘ軸、Ｙ軸及び
Ｚ軸の総ての方向において比較的高度に分解された大量
の走査画像データを比較的高速で発生することのでき
る、高速ＣＴスキャナを提供することである。 【００２６】本発明の更に別の目的は、荷物用ＣＴスキ
ャナと共に使用される改善された検知器アレイを提供す
ることであり、該検知器アレイは、荷物のＣＴ画像を発
生させるために使用される第１のグループの検知器と、
荷物の中のシート爆薬の存在を検知するために直接理解
できるシノグラムデータを発生させるために使用される
第２のグループの検知器とを備えている。 【００２７】本発明の最後の目的は、ＣＴスキャナを通
って移動する対象物を画像データ及びシノグラムデータ
の両方を用いて走査する、改善された走査方法を提供す
ることである。 【００２８】 【課題を解決するための手段】上述の及び他の目的は、
バッグがスキャナを通って搬送される際にオペレータが
監視する必要がなく、また、予備選別プロセスを必要と
することなく、比較的高速（すなわち、２５０個乃至３
００個あるいはそれ以上の個数のバッグ）でバッグを走
査することのできる改善された荷物スキャナによって達
成される。荷物スキャナは、単一工程の走査プロセスを
用いて、検知可能な所定の特徴を有する特定の対象物又
は物体（例えば、シート爆薬）を走査する。スキャナ
は、二次元検知器アレイを用いており、この二次元検知
器アレイは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方の方向にもた
らされる複数の検知器と、Ｚ軸方向にもたらされる複数
の検知器とを備えていて、対象物がスキャナを通って搬
送される際に、三次元的な空間視野において大きな且つ
高い解像度の視野を発生すると共に、データを発生す
る。 【００２９】好ましい実施例においては、検知器アレイ
は、２つの異なるタイプの検知器を備えており、一方の
タイプの検知器は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において高い
分解能を示し、また、他方のタイプの検知器は、Ｚ軸方
向において高い分解能を示す。第１のグループの検知器
を用いて、スキャナを通過するバッグのＣＴ画像を発生
させ、また、第２のグループの検知器を用いて、荷物の
中のシート爆薬の存在を検知するために直接理解できる
シノグラムデータを発生させるのが好ましい。 【００３０】この好ましい装置においては、上記２組の
検知器は、二次元的なアレイ（二次元アレイ）として配
列されており、該アレイは、複数の組の検知器（すなわ
ち、タイル）を備えており、各々の組は、ＣＴ画像を生
成するために使用されるデータを発生する少なくとも１
つの第１の検知器と、シノグラムを生成するために使用
されるデータを発生する少なくとも１つの第２の検知器
とを有している。 【００３１】経済的な理由及び効率的な理由から、第１
及び第２のタイプの検知器の長さは、一方の方向おいて
他方の方向よりも長い。この構成を用いると、シノグラ
ムデータが、ＣＴ画像を生成するために使用されるデー
タよりも重要でない場合には、短い方の寸法がＸ−Ｙ平
面に又はＸ−Ｙ平面と平行な平面に配向され、これによ
り、より高い画像分解能（長さよりも幅が短いことによ
る）をその方向において発生するように、上記第１のタ
イプの検知器を配向し、一方、短い方の寸法がＺ軸方向
に配向され、これにより、より高い画像分解能（幅より
も長さが短いことによる）をその方向において発生する
ように、上記第２のタイプの検知器を配向する。 【００３２】本発明は、別の特徴によれば、ＣＴスキャ
ナを通って移動する対象物（例えば、荷物）を、画像デ
ータ及びシノグラムデータの両方を用いて走査するため
の、改善された走査方法を提供する。 【００３３】本発明の更に別の目的及び利点は、以下の
詳細な記載を読むことにより、当業者には容易に理解す
ることができ、以下の詳細な記載においては、本発明の
最善の態様を単なる例として説明するために、幾つかの
実施例を図面を参照して説明している。本発明は、他の
異なる実施例として実現することができ、本発明から逸
脱することなく、種々の点に関してその細部を変更する
ことができる。従って、図面及び以下の記載は、本質的
に、単なる例示であって、制限的又は限定的な意味を持
つものではなく、本発明の範囲は、請求の範囲に示され
ている。 【００３４】 【発明の実施の形態】本発明の性質及び目的をより良く
理解するために、同じ参照符号を用いて同じ部品又は同
様の部品を示している添付図面を参照して以下の詳細な
説明を参考にされたい。 【００３５】図３、図４及び図５は、本発明に従って構
成された荷物走査アセンブリ１００の斜視図、端部断面
図及び半径方向の断面図をそれぞれ示している。本発明
は、後に詳細に説明するように、シート爆薬の存在をそ
の向きに関係無く検知する改善された機能をもたらすと
共に、迅速で完全な荷物のＣＴ走査を行い、これによ
り、上記アセンブリは、比較的高速でバッグ（荷物）を
信頼性をもって走査して、高い確率でシート爆薬を検知
する。アセンブリ１００は、コンベア装置１１０を備え
ており、このコンベア装置は、ＣＴ走査装置１２０の中
央開口を通して、矢印１１４で示す方向に荷物又は手荷
物１１２を連続的に搬送する。コンベア装置１１０は、
複数の個々のコンベア部分１２２を備える状態で図示さ
れているが、勿論、他の形態のコンベア装置を用いるこ
とができる。ＣＴ走査装置１２０は、ガントリーサポー
ト１２５の中に設けられた環状の回転プラットフォーム
又は回転ディスク１２４を備えており、該回転プラット
フォームは、荷物１１２の移動方向（矢印１１４で示
す）に対して平行であるのが好ましい回転軸線１２７
（図５に示す）の周囲で回転可能である。回転プラット
フォーム１２４は、中央開口１２６を形成しており、コ
ンベア装置１１０は、上記中央開口を通して、荷物１１
２を搬送する。装置１２０は、Ｘ線管１２８と、改善さ
れた２つの二次元検知器アレイ１３０とを備えており、
これら二次元検知器アレイは、プラットフォーム１２４
の直径方向において対向する側部に設けられている。装
置１２０は、更に、検知器アレイ１３０が発生する信号
を受信して処理するためのデータ収集システム１３４
と、Ｘ線管１２８に電力を供給したりＸ線管１２８の作
動を制御するためのＸ線管制御装置１３６とを備えてい
る。また、装置１２０には、データ収集システム１３４
の出力を処理して装置１２０を運転したり制御したりす
るために必要な信号を発生するための、コンピュータ化
された装置（図示せず）を設けることが好ましい。ま
た、上記コンピュータ化された装置は、生成されたイメ
ージを含む情報を表示するためのモニタ１４０を備える
こともできる。Ｘ線管制御装置１３６は、上述の米国特
許出願シリアルＮｏ．０８／６７１，２０２（アトーニ
ードケットＮｏ．ＡＮＡ−０９４）に十分に開示されて
いるデュアルエネルギ式のＸ線管制御装置であるのが好
ましく、その理由は、Ｘ線ＣＴ画像のエネルギ選択的な
再構成を行うデュアルエネルギ式Ｘ線技術（例えば、Al
varez，Robinの“Energy-selective Reconstructions i
n X-ray Computerized Tomography ”（Phys．Med．Bio
l．1976，Vol.21，No.5,733−744）、及び、米国特許第
５，１３２，９９８号（Tsutsui ）を参照）は、物質の
密度を示すことに加えて、物質の原子番号を示すのに特
に有用であるからである。しかしながら、上記タイプの
制御装置に本発明を限定する意図はない。また、装置１
２０は、、ガントリー１２５を越えて放射線が伝播する
のを阻止するためのシールド１３８も備えており、これ
らシールドは、例えば、鉛から形成することができる。 【００３６】作用においては、Ｘ線管１２８は、角錐状
のＸ線ビーム（「円錐」ビームと呼ばれることが多い）
１３２を発生し、このＸ線ビームは、コンベア装置１１
０によって搬送される荷物１１２が通過する三次元撮像
フィールドを通る。円錐ビーム１３２は、撮像フィール
ドに位置している荷物を通過した後に、検知器アレイ１
３０によって受け取られ、該検知器アレイは、荷物１１
２の露光された部分の密度を表す信号を発生する。従っ
て、上記ビームは、走査空間を画定する。プラットフォ
ーム１２４は、その回転軸線１２７の周囲で回転し、従
って、荷物がコンベア装置１１０によって中央開口１２
６を通して連続的に搬送される際に、Ｘ線源１２８及び
検知器アレイ１３０を円形の軌跡に沿って搬送し、これ
により、対応する複数の投影角において複数の投影図を
発生する。検知器アレイ１３０からの信号は、周知の態
様で、最初に、データ収集システム１３４によって収集
され、次に、ＣＴ走査信号処理技術を用いるコンピュー
タ化された装置（図示せず）によって処理される。後に
説明するように、上記処理されたデータは、モニタ１４
０に表示するか、及び／又は、上記コンピュータ化され
た装置によって更に分析して、疑わしい物質の存在を判
定することができる。例えば、データを検討して、該デ
ータが、シート爆薬の密度（デュアルエネルギ装置を用
いる場合には、分子量）を有する物質の存在を示唆して
いるか否かを判定する。そのようなデータが存在する場
合には、そのような物質を検知したことを装置のオペレ
ータ又はモニタに知らせるための適宜な手段を設けるこ
とができる。例えば、モニタ１４０のスクリーンに指示
を表示するか、聴覚的な又は視覚的な警報を発生する
か、及び／又は、疑わしいバッグをコンベアから取り除
いて更に検査するための自動排出装置を設けるか、ある
いは、コンベアを停止させて疑わしいバッグを検査する
か及び／又は排除することができるようにすることがで
きる。 【００３７】上述のように、検知器アレイ１３０は、Ｘ
軸方向及びＹ軸方向の両方並びにＺ軸方向の走査データ
を発生することができるのが好ましい、「二次元」の検
知器アレイである。従来技術の検知器アレイは、一般的
に、図２に最も良く示す直線的なアレイ（列）の検知器
を備えている（従って、「一次元」検知器アレイと呼ぶ
ことができる）が、検知器アレイ１３０は、複数の検知
器アレイ又は複数の検知器列を備えている。複数の検知
器列は、各測定間隔の間に、複数の対応する投影図から
データを発生し、これにより、荷物１１２の空間領域を
同時に走査する。検知器列の寸法及び数は、スキャナの
所望の分解能及び処理量の関数として選択されるのが好
ましく、上記処理量は、回転プラットフォーム１２４の
回転速度及び搬送装置１１０の速度の関数である。これ
らのパラメータは、プラットフォーム１２４が完全に一
回転するために必要な時間内に、プラットフォームの一
回転の間に検知器アレイ１３０によって走査される空間
領域が接近し、プラットフォームの次の回転の間に検知
器アレイ１３０によって走査される空間領域に重ならな
い（あるいは、部分的に重なる）ようにするために丁度
十分なだけ、コンベア装置１１０が荷物１１２を前進さ
せるように、選択するのが好ましい。搬送装置１１０
は、荷物１１２をＣＴ走査装置１２０を通して連続的に
（好ましくは、一定速度で）搬送し、一方、プラットフ
ォーム１２４は、荷物が通過する際にこれら荷物の周囲
を一定の回転速度で連続的に回転する。このようにし
て、装置１２０は、荷物全体の空間的なＣＴ走査を行
う。荷物走査アセンブリ１００は、アレイ１３０によっ
て与えられたデータの中の少なくとも幾つかのデータ
と、周知の螺旋状再構成アルゴリズムとを用いるのが好
ましく、この螺旋状再構成アルゴリズムは、本装置を通
過する荷物全体の空間的なＣＴ表現を発生する。従っ
て、アセンブリ１００は、Ｉｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｍａｃ
ｈｉｎｅの場合のように荷物の選択された部分のＣＴ走
査を単に行うのではなく、予備走査装置を用いることな
く、各々のバッグの完全なＣＴ走査を行うのである。ア
センブリ１００は、また、迅速な走査を行う。その理由
は、二次元検知器アレイ１３０は、プラットフォーム１
２４が回転する度毎に、アセンブリ１００が各々の荷物
の比較的大きな部分を同時に走査することを可能とする
からである。 【００３８】図６は、検知器アレイ１３０の平面図（平
坦な図面にするために平坦化されている）を線図的に示
している。検知器１３０（その一部が図６に示されてい
る）は、行及び列として配列されていて、二次元的なア
レイを形成している。これら検知器の数及び分布は、装
置の設計仕様（すなわち、プラットフォーム１２４の回
転速度、荷物をスキャナに供給する所望の速度、及び、
二次元検知器アレイから収集されるデータによって生成
される画像の所望の分解能）に依存する。この実施例に
おいては、検知器アレイ１３０は、Ｚ軸方向に分布され
た検知器２０２から成る複数の列（例えば、８列）２０
０を備えている。各々の列は、Ｘ−Ｙ平面と一致する平
面又はＸ−Ｙ平面に平行な平面に円筒状の弧として配列
された形態を有するのが好ましく、これにより、アレイ
は、後に図１０、図１１及び図１２に関して説明するア
レイと同様な円筒形の部分の形態を有しており、この円
筒形の部分は、Ｘ線管の焦点を通りＺ軸に平行な回転軸
線を有しているのが好ましい。複数の列を設けることに
よって、本アセンブリは、荷物全体のＣＴ走査を迅速且
つ完全に実行することができる。そのような二次元検知
器アレイ等は、Hui-HU et al．に発行された米国特許第
５，５１０，６６２号、及び、Heuscherに発行された米
国特許第５，２６２，９４６号に全体的に開示されてお
り、これら米国特許に開示される二次元検知器アレイは
各々、医学的なＣＴの用途に関して空間的な走査を行う
ために使用される。しかしながら、上記二次元検知器ア
レイ１３０の薄板爆薬の存在を検知する機能は、少なく
とも１つの次元において、個々の検知器２０２のサイズ
を更に減少させて分解能を高め、これにより、図１及び
図２に関して上に述べた問題を解消することによって、
あるいは、密度識別技術によって、完遂することがで
き、これら２つの方法を以下に詳細に説明する。例え
ば、図６に示す実施例においては、各々の検知器２０２
の受光面は方形であって、両方の方向において実質的に
同じ分解能を有している。そうではなく、各々の検知器
をＺ軸に対して平行な次元（方向）において長く（長さ
よりも幅が狭い）して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における
分解能を高めるか、あるいは、反対に、Ｘ−Ｙ平面にお
ける寸法を長く（幅よりも長さが短い）して、Ｚ軸方向
における分解能を高めることができる。この場合には、
図１及び図２に関して上述した問題を解消するために、
検知器の長い方の寸法（その方向はＺ軸に対して平行で
ある）を従来技術の検知器よりも短くすることが望まし
い。所望の荷物処理量を維持するために、追加の検知器
列２００を設け、これにより、検知器アレイのＺ軸方向
の分解能を改善することができる。 【００３９】従って、焦点と各検知器との間の距離が同
じ距離に維持されると仮定すると、望まれる分解能が高
くなればなる程、各々の検知器を小さくしなければなら
ないことを理解する必要がある。従って、プラットフォ
ームのある回転速度、及び、装置を通して搬送されるバ
ッグのある速度に関して、ある荷物処理量を維持するた
めには、装置の設計は、プラットフォームの各回転毎に
同じ体積を走査するように、検知器列の数を増大させる
ことを必要とする。従って、本発明のある特徴によれ
ば、検知器アレイは、２つのタイプの検知器を備えてお
り、一方のタイプの検知器は、Ｘ軸及びＹ軸の方向又は
Ｘ軸及びＹ軸に平行な方向において所望の分解能を与
え、他方のタイプの検知器は、Ｚ軸方向において所望の
分解能を与える。従って、本発明の別の特徴によれば、
検知器アレイは、ある方向（長軸）が他の方向（短軸）
よりも長い検知器を備えるのが好ましい。１つのセット
すなわち組をＸ軸及びＹ軸に対して概ね一方向に配列
し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における分解能を高め、従っ
て、Ｘ−Ｙ平面における分解能を高めることができる。
これらの検知器は、ＣＴ画像を生成することのできるＣ
Ｔ画像データを発生させるために用いられるのが好まし
い。他方のセットすなわち組を概ね反対方向に配列し
て、Ｚ軸方向における分解能を高めることができる。こ
れらの検知器は、Ｚ軸方向の１又はそれ以上のシノグラ
ムを発生するために使用されるのが好ましい。これらの
検知器は総て、経済的な理由から同じものにすることが
でき、あるいは、異なるタイプ及び／又は異なる寸法の
ものとすることができる。第１のセットの検知器は、短
い方の寸法がＸ軸及びＹ軸によって画成される平面と同
じ方向又は該平面に平行な方向に伸長するように、配列
され、一方、第２のセットの検知器は、短い方の寸法が
Ｚ軸方向に平行な方向に伸長するように、配列される。 【００４０】本発明の別の特徴によれば、二次元検知器
アレイは、検知器タイルから成るアレイによって形成さ
れるのが好ましく、各々のタイルは、各タイプの検知器
の少なくとも一方を含む検知器の予め決定された配列を
含んでいる。図７は、本発明のある特徴に従って構成さ
れた検知器タイル２１０の好ましい実施例の線図（この
場合にも平面図を表すために平坦化されている）を示し
ている。ＣＴ画像をそこから再構成することのできるデ
ータを与えるための各々のＣＴ検知器２１２は、矩形状
の形態を有するのが好ましく、そのような矩形状の形態
は、幅ｘ₁ 及び長さｚ₁ を有しており、長さｚ₁ は、幅
ｘ₁ よりも十分に長く、これにより、各々のＣＴ検知器
２１２の長い方の寸法は、その長さに沿って伸長し、各
々のＣＴ検知器２１２の短い方の寸法は、その幅に沿っ
て伸長している。シノグラムをそこから生成することの
できるデータを発生するための各々のＺ軸検知器２１４
は、幅ｘ₂ 及び長さｚ₂ を有する矩形状の形態を有する
のが好ましく、幅ｘ₂ は、長さｚ₂ よりも十分に長く、
これにより、各々のＺ軸検知器２１４の長い方の寸法
は、その幅に沿って伸長し、各々のＺ軸検知器の短い方
の寸法は、その長さに沿って伸長している。必須的な条
件ではないが、検知器２１２、２１４の寸法は同じであ
るのが好ましく、ｘ₁ ＝ｚ₂ 、ｚ₁ ＝ｘ₂ 、４ｘ₁ ＝ｘ
₂ 、及び、４ｚ₂ ＝ｚ₁ である。各々のタイル２１０
は、ＣＴ検知器２１２、及び、Ｚ軸検知器２１４を備え
るのが好ましく、これら検知器は総て互いに接近してい
て、その間の間隔は最小限であるか又は全く無く、ま
た、ＣＴ検知器２１２の長い方の寸法の方向は、Ｚ軸検
知器２１４の長い方の寸法の方向に対して実質的に直交
している。各々のタイル２１０のＣＴ検知器は、順次積
み重ねられて、８つの検知器から成る矩形状のグループ
を形成するのが好ましく、該グループは、ｘ₁ の８倍に
実質的に等しい幅と、ｚ₁ に実質的に等しい長さとを有
している。２つのＺ軸検知器２１４が、横方向に積み重
ねられていて（並置されていて）ＣＴ検知器２１２に当
接しており、これにより、検知器タイル２１０は、ｘ₁
の８倍に実質的に等しい幅、及び、（ｚ₁ ＋ｚ₂ ）に実
質的に等しい長さを有する、矩形状の形態を備えてい
る。 【００４１】各々の検知器の最も望ましい分解能の方向
における実際のサイズは、検知しようとする最も薄いシ
ート爆薬に依存する。好ましい実施例においては、ＣＴ
検知器は、Ｚ軸検知器と同一ではなく、ｘ₁ は約５．２
８ｍｍであり、ｚ₁ は約１３．３８ｍｍであり、ｘ₂ は
約２１．１２ｍｍであり、ｚ₂ は約６ｍｍである。しか
しながら、例えば、両方の方向における所望の分解能に
応じて、上述の寸法の選択には比較的大きな柔軟性があ
ることは、当業者には理解されよう。検知器２１２の短
い方の寸法の方向は、Ｘ軸及びＹ軸によって画成される
平面に又は該平面に平行な平面にある方向であり、従っ
て、その方向において良好な分解能を画定し、一方、検
知器２１４の短い方の寸法（長さ）の方向は、Ｚ軸方向
に平行な方向であり、従って、この方向において良好な
分解能を画定することは理解されよう。 【００４２】図示の実施例においては、各々の検知器タ
イル２１０は、１０個の検知器（８個のＣＴ検知器２１
２、及び、２個のＺ軸検知器２１４）を備えている。 【００４３】検知器タイル２１０の各々の検知器２１
２、２１４は、任意の周知のＸ線検知器技術を用いて、
構成することができる。好ましい実施例においては、検
知器２１２、２１４は、タングステン酸カドミウムシン
チレータ−シリコンの半導体フォトダイオード型の検知
器を用いて構成される。しかしながら、別の実施例にお
いては、検知器タイル２１０は、他のタイプのシンチレ
ータ、ガス入り管キセノン（Ｘｅ）検知器、電荷結合素
子（ＣＣＤ）ベースの検知器、ある物質のエリア（領
域）を有していて該物質に対する入射Ｘ線の位置を分析
するための位置情報を与える出力信号を発生するエリア
検知器（非晶質セレンを用いて製造されるような）、あ
るいは、検知領域を形成して該領域に対する入射Ｘ線の
強度を表す出力信号を発生する任意の形態の検知器を用
いて、構成することができる。 【００４４】図８は、検知器タイル２１０上へのシート
爆薬５の投影図を示しており、この図は、薄板爆薬５
が、検知器タイル２１０とＸ線源（図示せず）との間に
位置している荷物（図示せず）の中に収容されていると
の仮定に基づいている。シート爆薬５の向き及び小さな
厚さのために、その投影図は、各々のＣＴ検知器２１２
の比較的小さい部分しかカバーしていない。図２に示す
従来技術の検知器アレイ３と同様に、ＣＴ検知器２１２
は、シート爆薬５の存在に対して強い応答性を有してい
ない。しかしながら、シート爆薬が、コンベア装置１１
０（図３に示す）によって、矢印９で示す方向に検知器
タイル２１０を通過するように搬送されると、シート爆
薬５は、結局、Ｘ線源とＺ軸検知器２１４との間に位置
することになる。図９は、Ｚ軸検知器２１４上へのシー
ト爆薬５の投影図を示している。この投影図は、Ｘ軸検
知器２１４の比較的大きな部分をカバーするので、上記
検知器は、シート爆薬５の存在に対して比較的強い応答
性を有する。タイル２１０のＺ軸検知器の短い方の寸法
の方向は、ＣＴ検知器の短い方の寸法の方向に対して直
交しているので、タイル２１０の検知器の少なくとも幾
つかは、シート爆薬の向きに関係無く、シート爆薬の存
在に対して強い特性を有することになる。 【００４５】図７乃至図９は、検知器タイル２１０の好
ましい実施例を示しているが、本発明がタイル２１０の
図示の実施例の多くの変形例を含むことは、当業者には
理解されよう。例えば、検知器タイルは、本発明に従っ
て、１２個のＣＴ検知器及び２個のＺ軸検知器を含むよ
うに構成することができ、あるいは、別の例において
は、４個のＣＴ検知器及び１個のＺ軸検知器から構成す
ることができる。更に、検知器の１つの短い方の寸法の
方向が、別の検知器の短い方の寸法の方向に対して直交
するか、あるいは、少なくとも平行ではないように構成
された任意の検知器も、本発明に含まれる。また、図示
の実施例においては、検知器タイルは、矩形状の形態
（これは、後に詳細に説明するように、大きな検知器ア
レイを構成するためにタイルを用いる時に便利である）
を有しているが、検知器タイルは、本発明に従って別の
形態すなわち形状を有するように構成することができ、
例えば、方形状、円形状、三角形状、六角形状又は不規
則な形状の形態とすることができる。 【００４６】図１０は、検知器アレイ１３０の好ましい
実施例の平面図（平坦な図面を表すために平坦化されて
いる）を線図で示している。図示の実施例においては、
検知器アレイ１３０は、８列の検知器タイル２１０を含
む検知器タイル２１０の二次元アレイとして構成されて
おり、各々の列は、３２個の検知器タイル２１０を含ん
でいる。アレイ１３０の各々の検知器タイル２１０は、
図１０の右側下方のタイルで示すように、ＣＴ検知器２
１２及びＺ軸検知器２１４に再分割されている。総ての
タイルを適所に適正に位置決めし、各々のタイルが、８
個のＣＴ検知器２１２から成る列、及び、２個のＺ軸検
知器２１４から成る列を含むようにすると、図１０に示
し図１０に関して説明するタイルアレイは、２５６個の
ＣＴ検知器及び６４個のＺ軸検知器から成る全部で１６
の交互に設けられた列を形成する。８列のタイルに関し
て、全部で２０４８個のＣＴ検知器及び５１２個のＺ軸
検知器が設けられる。検知器アレイ１３０の別の実施例
は、勿論、異なる数（例えば、１２列）のタイル列、及
び、１列当たり異なる数（例えば、４８個又は６４個）
のタイルを含むことができる。 【００４７】図１１は、図１０の線９−９に沿って取っ
たＺ軸方向の断面図であって、検知器アセンブリ１３０
を示すと共に、該検知器アレイ１３０が荷物走査アセン
ブリ１００（図３乃至図５に示す）の中に取り付けられ
ている時の、Ｘ線管１２８、円錐ビーム１３２、及び、
回転軸線１２７（図１１の紙面に対して直角である）の
間の空間的か関係を示している。図１２は、図１０の線
１０−１０に沿って取ったＸ軸方向の断面図であって、
検知器アレイ１３０、並びに、Ｘ線管１２８及び回転軸
線１２７を示している。図１１及び図１２に示すよう
に、検知器アレイ１３０は、円筒形の部分として構成さ
れるのが好ましく、該円筒形の部分は、Ｘ線管１２８の
焦点にある曲率中心と、線２４０（Ｘ線管１２８の焦点
から回転軸線１２７を通って検知器アレイ１３０まで伸
長していて、該アレイ１３０との交点において検知器ア
レイ１３０に対して直角である）の長さに等しい曲率半
径とを有している。アレイ１３０の検知器タイル２１０
は総て、図１０に示すように、右側下方のタイル２１０
に関して示すのと同じ方向を向いており、これにより、
各々のＣＴ検知器２１２の短い方の寸法（幅）の方向
は、Ｘ−Ｙ平面と同じ方向かあるいはＸ−Ｙ平面に対し
て平行な方向であり、各々のＺ軸検知器２１４の短い方
の寸法（長さ）は、Ｚ軸に対して平行である。この向き
すなわち配向は、ＣＴ検知器によって最低限の検知が行
われた時に、Ｚ軸検知器が、回転軸線に対して直交する
又はほぼ直交するあらゆるシート爆薬の存在に対して、
比較的強い応答性を有するようにする。 【００４８】各々の検知器列のＺ軸検知器２１４は、ど
のような時間的な瞬間においても、他の列から若干異な
る特定の向きを有するシート爆薬の存在を検知するよう
に、特に構成されるのが好ましい。例えば、図１２に示
す最も左側の列のＺ軸検知器２１４（図１０に示す検知
器タイル２１０の最下方の列のＺ軸検知器と同じ検知
値）が、Ｘ線管１２８の焦点からその列のＺ軸検知器２
１４まで伸長している平面２６０に対して平行なシート
爆薬の存在を確実に検知するのに、特に適している。図
１２は、Ｘ線管１２８から検知器アレイ１３０まで伸長
している８つの平面（各々の平面は、線によって断面で
示されている）を示しており、１つの平面は、８個の検
知器列の各々に関するものである。各々の列のＺ軸検知
器は、それぞれの平面に対して平行なシート爆薬の存在
を検知するのに、特に適している。検知器アレイ１３０
は、Ｘ軸及びＹ軸によって画定されていてＸ線管１２８
の焦点を通ってＺ軸に対して直角に伸長している平面に
関して、Ｚ軸方向に沿って非対称に配置されるのが好ま
しく、これにより、検知器アレイ１３０と上記８つの平
面との交点によって形成される８つの角度は、総て独自
の角度である。この構成が、Ｘ軸検知器２１４によって
与えられる情報を最大化する役割を果たすことは、当業
者には理解されよう。図１１及び図１２は、勿論、等ス
ケールではなく、Ｘ線管１２８と検知器アレイ１３０と
の間の距離は、図面に示す距離よりもかなり大きい。従
って、上記８つの平面と検知器アレイ１３０によって形
成される上記８つの角度は総て、９０°に比較的近く、
Ｚ軸検知器の各々の列は、Ｚ軸検知器の他の列によって
与えられる情報と同様であるが若干異なる情報を与え
る。検知器アレイ１３０の別の実施例においては、上記
列は、ＣＴ検知器の列がＺ軸検知器と交互に設けられる
ように配列される必要もなく、また、ＣＴ検知器の列の
数がＺ軸検知器の列の数と等しくなるように配列される
必要もない。例えば、一方のタイプの検知器の列の数
を、他方のタイプの検知器の列の数の二倍として、例え
ば、第１のタイプの２つの列を他方のタイプの１つの列
と交互に設けることができる。別の例においては、一方
のタイプの総ての列をＺ軸方向に沿って隣接する列とし
て設け、その次に、他方のタイプの検知器の総ての列を
設けることができる。また、検知器タイル２１０に関し
て本発明を説明したが、本発明を用いて他の多くの検知
器の配列を構成することができることは、当業者には理
解されよう。本発明に含まれる代表的な検知器アレイ
は、ヘリングボーン（魚の骨）のパターンとして配列さ
れた検知器の列を含み、また、幾つかの検知器の短い方
の寸法の方向が該アレイの他方検知器の短い方の寸法の
方向に対して直交する又は少なくとも平行ではないよう
な任意の検知器の配列を含む。当業者には理解されるよ
うに、幾つかの検知器の短い方の寸法の方向が該アレイ
の他の検知器の短い方の寸法の方向に対して直交するか
少なくとも平行でないように、検知器を配向することに
より、長い方の寸法の方向における個々の検知器のいず
れかの分解能の欠如を補償し、これにより、低コストで
検知器アレイの分解能を高めることができる。 【００４９】荷物用ＣＴ走査アセンブリ１００（図３乃
至図５に示す）を作動させる際には、検知器アレイ１３
０のＣＴ検知器２１２を用いて、荷物の再構成されたＣ
Ｔ画像を生成するのが好ましく、一方、Ｚ軸検知器２１
４は、ＣＴ画像に寄与しないのが好ましい。Ｚ軸検知器
２１４によって発生された列データ（「シノグラム」デ
ータと呼ばれることが多い）を直接的に（すなわち、再
構成アルゴリズムを用いることなく）分析して、ディス
クの回転軸線１２７（図５に示す）の方向に対して直交
するように又はほぼ直交するように配向されたシート爆
薬の存在を検知するのが好ましい。Ｚ軸検知器によって
発生された列データを直接分析するのが好ましく、その
理由は、荷物走査アセンブリ１００によって行われる計
算の数を減少させて、アセンブリのコストを最小限にす
るからである。しかしながら、別の実施例においては、
Ｚ軸検知器２１４によって発生されたデータは、再構成
されたＣＴ画像に寄与することができる。 【００５０】図１３は、図１４に示す荷物２７０が、矢
印１１４で示す方向に、Ｘ線管１２８及び検知器アレイ
１３０を通って搬送され、同時に、Ｘ線管１２８及びア
レイ１３０がバッグ（荷物）２７０の周囲で矢印２７２
で示す方向に回転している間に、アレイ１３０の１列の
Ｚ軸検知器２１４によって発生されたＺ軸シノグラム２
６８を示している。図示の検知器アレイ１３０は、８列
のＺ軸検知器を備えているので、荷物走査アセンブリ１
００は、上述のＺ軸シノグラムを８つ同時に発生する
が、説明の便宜上、シノグラム２６８だけを以下に説明
する。（アレイ１３０のＣＴ検知器も、勿論、シノグラ
ムデータを発生し、このデータを用いて、再構成アルゴ
リズムによって、ＣＴ画像を生成するか、あるいは、少
なくともそのデータを上記アルゴリズムに基づいて分析
するのが好ましい。）。バッグ２７０は、矩形状で中実
の形態を有していて、ハンドル２７４と、該ハンドル２
７４とは反対側のバッグ２７０の側部に沿って伸長して
いる金属ヒンジ２７６とを備えている。回転軸線（図示
せず）に対して直交するように配向されたシート爆薬２
７８が、バッグ２７０の前方部分に位置しており、上記
回転軸線に対して平行に配向されたより小さなシート爆
薬２８０が、バッグ２７０の中央部分付近に位置してお
り、更に、円筒形の物体２８２が、バッグ２７０の後方
部付近に位置している。 【００５１】シノグラム２６８の各々の水平な列すなわ
ち「走査線」が、一つの投影角に関して総てのＺ軸検知
器２１４（シノグラムを発生させるために使用される一
列の検知器）によって測定された密度（当業者には周知
のように、各々の密度測定値は、検知器の１つによって
発生された出力信号をＸ線の減衰値に変換することによ
り、発生される）を表しており、走査線の各々のピクセ
ルの厚さが、１つの検知器の出力信号が示す密度を表し
ている（すなわち、密度が大きくなればなる程、ライン
（線）は太くなる）。シノグラム２６８の発生に関し
て、検知器アレイ１３０及びＸ線管１２８は、円錐ビー
ム１３２と一列のＺ軸検知器２１４との交点によって画
成される撮像平面をバッグ２７０が完全に通過するのに
必要な時間の間に、図１４の矢印２７２で示す方向に１
８０°だけ正確に回転するものと仮定する。 【００５２】シノグラム２６８の最上方の走査線（すな
わち、走査線１）は、ゼロ度（０°）の投影角に対応し
ており、バッグ２７０の前方端が撮像平面に位置した時
に発生する。上記走査線は、他の大部分の走査線よりも
太く（濃く）、その理由は、バッグ２７０の端部（すな
わち、バッグ２７０を構成している材料）は、バッグ２
７０の内容物よりも密度が高いと考えられるからであ
る。最下方の走査線（すなわち、走査線３２）は、１８
０°の投影角に対応しており、バッグ２７０の後方端が
撮像平面に位置した時に発生し、従って、この走査線
も、他の大部分の走査線よりも太い（濃い）。シノグラ
ム２６８は、投影角の１８０°の変化を表す３２本の走
査線しか示していないが、荷物走査アセンブリ１００
は、その作動の際に、より多くの走査線を発生し、シノ
グラム２６８は、単に図示の便宜上示しただけであっ
て、そのようなシノグラムの特性を概略的に示している
ことは、当業者には理解されよう。シノグラム２６８
は、ほぼ「砂時計」の形状を有しており、この形状は、
バッグ２７０の矩形で中実の形状に対応している。０°
及び１８０°のそれぞれの投影角において、検知器アレ
イ１３０は、バッグ２７０の「広い側部（例えば、バッ
グの一側部）」を測定し、バッグ２７０は、アレイの検
知器の大部分（全部でない場合）を遮蔽している。従っ
て、上記投影角に関する走査線は比較的長い。反対に、
９０°の投影角においては、検知器アレイ１３０は、バ
ッグ２７０の「狭い側部（例えば、バッグの頂部又は底
部）」を測定し、バッグ２７０は、アレイ１３０の中央
の検知器だけを遮蔽している。従って、Ｘ線管１２８と
アレイの両縁部（両端部）の検知器との間には、空気だ
けが存在していて、９０°の投影角に関する走査線の中
央部分だけが見える。 【００５３】バッグ２７０の各々の要素は、シノグラム
２６８では異なる構造によって表されている。例えば、
最上方の走査線の左側の端部の大きな円すなわち点は、
バッグ２７０の残余の部分よりも密度の高い金属ヒンジ
２７６に対応しており、従って、シノグラムに濃い領域
を形成している。上記点は、走査線の端部に現れてお
り、その理由は、０°の投影角に関しては、ヒンジ２７
６によって遮蔽された１又はそれ以上の検知器は総て、
検知器アレイの一端部にあるからである。ヒンジ２７６
に対応する点は、シノグラム２６８を横断して下方に傾
斜する斜交線を必然的に規定し、これにより、ヒンジ２
７６に対応する点は、最下方の走査線において、該走査
線の右方端まで下がっている。当業者には理解されるよ
うに、上記点は、下方に傾斜する軌跡を形成しており、
その理由は、ヒンジ２７６によって遮蔽される検知器
は、投影角の関数に従って移動するからである。 【００５４】シート爆薬２７８は、走査線１及び２にお
いて多くの検知器に跨っている密度の高い（又は、太
い）領域によって、シノグラム２６８に表示されてい
る。シート爆薬２７８は、撮像平面を通って迅速に搬送
されるので、幾つかの走査線にしか表示されない。一般
的に、回転軸線に対して直交する又はほぼ直交するシー
ト爆薬は、Ｚ軸シノグラムに同様な特徴を示す。そのよ
うなシート爆薬は、比較的少数の隣接する投影角にわた
って、幾つかの隣接するＺ軸検知器に跨っている密度の
高い領域によって表示されている。ハンドル２７４は、
走査線１５乃至１８の密度の高い領域によって、シノグ
ラム２６８に表示されている。シート爆薬２８０は、走
査線１４乃至１８の密度の高い領域によって、シノグラ
ム２６８に表示されている。シート爆薬２８０の特徴
は、該シート爆薬２８０が回転軸線に対してほぼ平行で
あるので、シート爆薬２７８とは全く異なっている。Ｚ
軸のシノグラムデータを分析して、そのような向き（又
は、回転軸線に対してほぼ直交していない別の向き）の
シートを検知することができるが、そのようなシート
は、より強い応答性をＣＴ検知器に発生する傾向があ
り、従って、再構成されたＣＴ画像を分析することによ
って検知されるのが好ましい。円筒形の物体２８２は、
走査線２３乃至２９の密度の高い領域によって、シノグ
ラム２６８に表示されている。 【００５５】Ｚ軸検知器の短い方の寸法の方向は回転軸
線に対して平行であるので、回転軸線に対して直角に配
向されたシート爆薬（シート爆薬２７８のような）は、
シノグラム２６８によって表示されるように、Ｚ軸のシ
ノグラムデータにおいて、強く特徴のある応答性を有す
ることになる。そのようなシート爆薬は、幾つかの検知
器及び幾つかの投影角に跨っている密度の高い領域によ
って、シノグラムに表示されている。当業者には理解さ
れるように、上述の自動化された検知アルゴリズムを用
いて、シート爆薬の存在を示す高密度領域に関するシノ
グラムデータを走査することができる。荷物走査アセン
ブリ１００の好ましい作動モード（運転モード）におい
ては、プロセッサ（図示せず）は、そのような検知アル
ゴリズムを用いて、Ｚ軸検知器が発生したシノグラムデ
ータを連続的に処理し、走査された総ての荷物にシート
爆薬が存在するか否かを決定する。 【００５６】例えば、プラスチック爆薬のシートは、約
１立方ｃｍのボクセルサイズ（再構成されたＣＴ画像の
１つのピクセルによって表される体積の寸法）の中で、
約１．５ｇ／ｃｃの代表的な密度を有している。この密
度は、約０．２ｇ／ｃｃであるバッグのバックグラウン
ド密度と識別するのには十分な大きさである。プラスチ
ック爆薬に関しては、約０．４乃至１．８ｃｍ／ｃｃの
選択された密度範囲の中のボクセルが問題となる。従っ
て、種々のボクセルを連結して再構成された画像を表す
標準的なアルゴリズムを用いて、各々の領域のボクセル
数を決定して、所定の敷居値（例えば、０．４ｃｍ／ｃ
ｃあるいはそれ以上）と比較することができる。上記敷
居値にわたってほんの少数のボクセルしか含んでいない
領域は、危険ではない（危害を与えるに十分なプラスチ
ック爆薬を収容するに十分な空間を規定しないので）と
して棄却される。予め設定した敷居値（例えば、２５０
ｃｃ）よりも多くのボクセルを含む領域は、疑わしいも
のと判定される。次に、そのような連結された領域の中
に収容されている物体の重量を、各ピクセルの体積にそ
の密度を掛けることによって、計算する。その結果得ら
れた重量が、予め設定した敷居値よりも大きい場合に
は、その領域は、とりあえず、爆薬として認識される。
次に、上述の検証を行う必要がある。この検証技術は、
シートの厚さよりも大きなピクセルを使用することを許
容する。例えば、上記敷居値が、０．４ｇ／ｃｃ又はそ
れ以上の密度を検知するように設定される場合には、検
知器の短い方の寸法は、５ｍｍであり、１．５ｇ／ｃｃ
の密度を有し厚さが２ｍｍの爆薬のシートが、検知器を
遮蔽する。従って、上記検知器は、上記敷居値よりも高
い実際の密度の４０％（すなわち、０．６ｇ／ｃｃ）の
出力信号を発生することになる。可能な最小限のシート
厚さよりも大きなピクセルを用いることにより、装置の
複雑性が大幅に減少する。検知器の寸法を大きくして検
知器の数を減少させることができ、これにより、検知器
及び電子部品のコストを十分に節約することができる。
同様に、再構成された画像のピクセルの数のサイズを減
少させることにより、再構成プロセッサ及び画像処理の
コスト、並びに、在庫の必要性を大幅に低減することが
できる。 【００５７】上述の米国特許出願シリアルＮｏ．０８／
６７１，２０２号に詳細に説明されているように、荷物
走査アセンブリ１００は、Ｘ線のデュアルエネルギビー
ムを効果的に使用することができる。別の実施例におい
ては、Ｚ軸検知器２１４が発生する出力信号を、高エネ
ルギビームにだけ応答して、又は、低エネルギビームに
だけ応答して、サンプリングすることができる。更に別
の実施例においては、Ｚ軸検知器２１４が発生する出力
信号を、低エネルギビーム及び高エネルギビームの両方
に応答して、また、上記２つのビームに応答して発生さ
れるデータに応答して、サンプリングすることができ、
あるいは、シート爆薬の存在を検知するためにシノグラ
ムデータを処理する前に、例えば平均化することによ
り、結合することができる。 【００５８】上述のように、検知器アレイ１３０の寸法
は、プラットフォーム（図３に示す）１２４の回転速
度、及び、搬送装置１１０の所望の速度に応じて、選択
されるのが好ましい。好ましい実施例においては、プラ
ットフォーム１２４は、３分の２秒毎に３６０°回転
し、搬送装置１１０の速度は、平均的なバッグの長さが
約７０ｃｍである場合に、１時間当たり６７５個の平均
的な寸法のバッグを走査アセンブリ１００が処理するこ
とができるように、選択される。別の好ましい実施例に
おいては、プラットフォーム１２４は、３分の２秒毎に
３６０°回転し、検知器アレイ１３０は、１２列の検知
器タイル２１０を備えている。搬送装置１１０の速度
は、１時間当たり９００個の平均的な寸法のバッグを走
査アセンブリ１００が処理することができるように、選
択される。 【００５９】荷物走査アセンブリ１００及びシート爆薬
の検知に関して、本発明を以上に説明した。しかしなが
ら、本発明の二次元検知器アレイを、容器又は郵便物の
如き他のタイプの物品を連続的に走査する装置を含む総
ての形態のＣＴベースの装置に用いることができること
は、当業者には理解されよう。本発明に従って構成され
た二次元アレイは、シート状すなわち板状の構造体の存
在を検知するのに特に効果的であり、そのような構造体
の検知は、上述のプラスチック爆薬のシートの検知を超
えた用途を有している。 【００６０】 【発明の効果】上述の荷物走査装置は、バッグがスキャ
ナを通して搬送される際のオペレータの監視を必要とす
ることなく、また、予備的な選別を必要とすることな
く、比較的速い速度（すなわち、１時間当たり２５０乃
至３００個あるいはそれ以上の処理速度）で、バッグを
連続的に走査することができる。上記スキャナは、シー
ト爆薬の如き物体を高い確率で検知するのに特に有用で
あり、従って、Ｉｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｅよ
りも高い信頼性を提供する。スキャナは、荷物が比較的
高速でスキャナを通して搬送される際に、シート爆薬の
如き荷物の中の検知可能な所定の特徴を有する特定の物
体を走査するために、単一工程のＣＴ走査プロセスを用
いている。二次元検知器アレイは、例えば、Ｉｎ Ｖｉ
ｓｉｏｎ ＭａｃｈｉｎｅのＣＴスキャナによって与え
られるＺ軸方向の視界よりも大きく且つ高度に解像され
た視界をもたらし、スキャナを通して連続的に搬送され
るバッグの中のシート爆薬の如き薄い物体を検知する際
のデータを発生するのに特に有用である。検知器アレイ
に、２つのタイプの検知器を設け、一方のタイプの検知
器を、Ｘ軸及びＹ軸の平面と同じ又は該平面に平行な平
面において高い分解能を与えるようにし、また、他方の
タイプの検知器を、Ｚ軸方向において高い分解能を与え
るようにすることにより、検知器の全数を削減すること
ができる。また、ＣＴ画像を発生するＣＴ検知器、及
び、１又はそれ以上のシノグラムを発生するＺ軸検知器
を用いることにより、経済的で且つ分解能の高い装置を
設計することができる。 【００６１】本明細書に述べる本発明の範囲から逸脱す
ることなく、幾つかの変更を行うことができるので、上
に述べた総ての事項、あるいは、図面に示す総ての事項
は、代表的なものであって、限定的な意味を持つもので
はない。

【図面の簡単な説明】 【図１】Ｘ線源と従来技術の荷物スキャナのＣＴスキャ
ナの検知器アレイとの間に配置されているプラスチック
爆薬の薄板の断面図を示している。 【図２】図１に示す従来技術の検知器アレイの一部、及
び、シート爆薬の検知器アレイ上への投影図を図１の線
２−２に沿って示す図である。 【図３】本発明に従って構成された荷物用ＣＴ走査アセ
ンブリの斜視図を示している。 【図４】本発明に従って構成された荷物用ＣＴ走査アセ
ンブリの端部断面図を示している。 【図５】本発明に従って構成された荷物用ＣＴ走査アセ
ンブリの半径方向の断面図を示している。 【図６】本発明に従って構成された検知器アレイの一実
施例を示している。 【図７】本発明に従ってタイルの形態として構成された
検知器アレイの別の実施例を示している。 【図８】薄板爆薬が図７に示す検知器タイルを通って搬
送される際に、該検知器タイルの部分に投影されたシー
ト爆薬の投影図を示している。 【図９】薄板爆薬が図７に示す検知器タイルを通って搬
送される際に、該検知器タイルの部分に投影されたシー
ト爆薬の投影図を示している。 【図１０】図７に示すタイプの複数のタイルから成る二
次元検知器アレイの好ましい実施例を示している。 【図１１】図１０の線９−９に沿ってＺ軸方向において
取った断面図であって、図１０に示す検知器アレイを示
すと共に、Ｘ線管も示している。 【図１２】図１０の線１０−１０に沿ってＸ軸方向にお
いて取った断面図であって、図１０に示す検知器アレイ
を示すと共に、Ｘ線管も示している。 【図１３】図１０に示す検知器アレイの１つの検知器列
においてＺ軸検知器によって発生されたデータから構成
されたシノグラムの例を示している。 【図１４】走査されて図１３に示すシノグラムを発生し
ているバッグを示している。 【符号の説明】 １００ 荷物用ＣＴスキャナ １１２ 対象物（バッグ又は荷物） １２０ 検知装置 １２７ 回転軸線 １３０ 検知器の二次元アレイ ２１０ 検知器タイル ２１２、２１４ 検知器 ２６８ シノグラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−87048（ＪＰ，Ａ) 米国特許5291402（ＵＳ，Ａ) 米国特許5125015（ＵＳ，Ａ) 欧州公開816873（ＥＰ，Ａ２) 国際公開96／13839（ＷＯ，Ａ１) 国際公開96／13017（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 23/02 - 23/18 A61B 6/03 320 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 走査領域内で所定のタイプの対象物の存
   在を検知するためのＣＴ装置であって、 （ａ）Ｘ線源と、 （ｂ）走査の間に前記Ｘ線源からのＸ線を受け取るため
   の検知装置であって、 （i）回転軸線と平行な方向におけるよりも該回転軸線
   と直交する平面と平行な方向において、より高い分解能
   を有している複数の第一検知器であって、該走査領域の
   走査データを発生し、該走査データに基づいてシノグラ
   ムを発生させるための複数の第一検知器と、 （ii）該回転軸線と直交する平面と平行な方向における
   よりも該回転軸線と平行な方向において、より高い分解
   能を有している複数の第二検知器であって、該走査領域
   内の走査データを発生し、該走査データに基づいてＣＴ
   画像を発生させるための複数の第二検知器とを含む検知
   装置と、 （ｃ）前記Ｘ線源及び前記検知装置を該回転軸線の周囲
   で回転させるための手段と、 （ｄ）該シノグラムから該走査領域内に該所定のタイプ
   の対象物が存在するか否かを決定する手段とを含むこと
   を特徴とするＣＴ装置。