以下、図面を参照しつつ本発明に係るX線画像取得システムの好適な実施形態について説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、本実施形態に係るX線画像取得システムの斜視図である。また、図2は、本実施形態に係るX線画像取得システムの概略構成図である。図1及び図2に示されるように、X線画像取得システム(放射線画像取得システム、放射線検査システム)1は、対象物SにX線源(放射線源)からX線(放射線)を照射し、照射されたX線のうち対象物Sを透過した透過X線を複数のエネルギ範囲で検出する装置である。X線画像取得システム1は、透過X線画像を用いて対象物Sに含まれる異物検出や手荷物検査等を行う。このようなX線画像取得システム1は、ベルトコンベア(搬送部)10、X線照射器(放射線照射器)20、低エネルギ画像取得部30、高エネルギ画像取得部40、タイミング制御部50、タイミング算出部60及び画像処理装置(合成画像生成部、合成画像出力部)70を備えている。低エネルギ画像取得部30、高エネルギ画像取得部40及びタイミング制御部50からデュアル画像取得装置(放射線検出装置)80が構成される。
ベルトコンベア10は、図1に示すように、対象物Sが載置されるベルト部12を備える。ベルトコンベア10は、ベルト部12を搬送方向A(図1の左側の上流側から図1の右側の下流側)に移動させることで、対象物Sを所定の搬送速度で搬送方向Aに搬送する。対象物Sの搬送速度は、例えば48m/分である。ベルトコンベア10は、必要に応じて、ベルトコンベア制御部14により、例えば24m/分や96m/分といった搬送速度に速度を変更することができる。また、ベルトコンベア制御部14は、ベルト部12の高さ位置を変更することができる。ベルト部12の高さ位置を変更することで、X線照射器20と対象物Sとの距離(後述する「FOD」に相当)を変更させることができる。この変更により、低エネルギ画像取得部30及び高エネルギ画像取得部40で取得されるX線透過像の解像度を変更させることが可能となる。なお、ベルトコンベア10で搬送される対象物Sとしては、例えば、食肉等の食品やタイヤなどのゴム製品、セキュリティ・安全のための手荷物検査や貨物検査、その他に樹脂製品や金属製品、鉱物など資源材料、分別や資源回収(リサイクル)のための廃棄物、電子部品等など広くあげることができる。
X線照射器20は、X線源としてX線を対象物Sに照射する装置である。X線照射器20は、点光源であり、一定の照射方向に所定の角度範囲でX線を拡散させて照射する。X線照射器20は、X線の照射方向がベルト部12に向けられると共に拡散するX線が対象物Sの幅方向(搬送方向Aと交差する方向)全体に及ぶように、ベルト部12から所定の距離を離れてベルト部12の上方に配置される。また、X線照射器20は、対象物Sの長さ方向(搬送方向Aと平行な方向)においては、長さ方向における所定の分割範囲が照射範囲とされ、対象物Sがベルトコンベア10で搬送方向Aへ搬送されることにより、対象物Sの長さ方向全体に対してX線が照射されるようになっている。
低エネルギ画像取得部30は、低エネルギ検出器(第1検出器)32と低エネルギ画像補正部34と備えている。
低エネルギ検出器32は、X線照射器20から照射されたX線のうち対象物Sを透過した低エネルギ範囲(第1のエネルギ範囲)のX線を検出して、低エネルギ画像データ(第1放射線画像データ)を生成する。低エネルギ検出器32は、例えば、対象物Sの幅と同等以上の長さを備えた直線状のラインセンサからなり、X線の検出面がX線照射器20に対向した状態で搬送方向Aと直交するようにベルト部12の上流側の下方に配置される。
低エネルギ画像補正部34は、低エネルギ検出器32で生成された低エネルギ画像データを増幅及び補正する部分である。低エネルギ画像補正部34は、低エネルギ画像データを増幅するアンプ34a、アンプ34aで増幅された低エネルギ画像データをA/D変換するA/D変換部34b、A/D変換部34bで変換された低エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路34c、補正回路34cで補正された画像データを外部出力する出力インターフェイス34dを備えている。
高エネルギ画像取得部40は、高エネルギ検出器(第2検出器)42と高エネルギ画像補正部44と備えている。
高エネルギ検出器42は、X線照射器20から照射されたX線のうち対象物Sを透過した高エネルギ範囲(第2のエネルギ範囲)のX線を検出して、高エネルギ画像データ(第2放射線画像データ)を生成する。高エネルギ検出器42は、例えば、対象物Sの幅と同等以上の長さを備えた直線状のラインセンサからなり、X線の検出面がX線照射器20に対向した状態で搬送方向Aと直交するようにベルト部12の下流側の下方に配置される。なお、低エネルギ検出器32で検出される低エネルギ範囲と高エネルギ検出器42で検出される高エネルギ範囲とは、明確に区別されるものではなく、エネルギ範囲がある程度、重なるようになっている。
高エネルギ画像補正部44は、高エネルギ検出器42で生成された高エネルギ画像データを増幅及び補正する部分である。高エネルギ画像補正部44は、高エネルギ画像データを増幅するアンプ44a、アンプ44aで増幅された高エネルギ画像データをA/D変換するA/D変換部44b、A/D変換部44bで変換された高エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路44c、補正回路44cで補正された画像データを外部出力する出力インターフェイス44dを備えている。
ここで、低エネルギ検出器32及び高エネルギ検出器42について詳細に説明する。図1及び図3に示すように、低エネルギ検出器32は、搬送方向Aに沿った感知幅がLWのラインセンサである。また、高エネルギ検出器42は、搬送方向Aに沿った感知幅がHWのラインセンサである。この感知幅LWと感知幅HWとは、本実施形態では、同一幅となっており、例えば0.8mmである。そして、このような感知幅LWを有する低エネルギ検出器32と感知幅HWを有する高エネルギ検出器42とは、搬送方向Aすなわちラインセンサである各検出器の短手方向に沿って不感帯幅NWを有する不感帯領域(所定の領域)82を挟んで並列にベース84上に配置固定され、半導体検出器であるデュアルエナジセンサ86を構成する。
このデュアルエナジセンサ86では、低エネルギ画像と高エネルギ画像とにおける視差(X線源からのX線の入射経路の差)をできるだけ小さくするため、両検出器32,42間の距離ができるだけ狭くなるように設定されている。このため、不感帯領域82の不感帯幅NWは、各検出器32,42での電子が他方の検出器に流れ込まない程度の最小限の厚みを備えて、極力、狭くなるように設定される。このような不感帯幅NWは、本実施形態では、例えば0.4mmであり、各検出器32,42の感知幅LW,HW(0.8mm)より狭くなっている。
なお、デュアルエナジセンサ86を構成する低エネルギ検出器32と高エネルギ検出器42としては、例えば、高エネルギセンサ上に低エネルギカット用のフィルタを配置したエネルギ弁別機能を備えたものを用いてもよい。また、低エネルギ範囲のX線を可視光に変換するシンチレータや高エネルギ範囲のX線を可視光に変換するシンチレータを用いて、両検出器32,42に異なる波長感度を持たせて、異なるエネルギ範囲を検出できるようにしたものでもよい。なお、異なる波長感度を持つシンチレータ上にフィルタを配置してもよい。更に、CdTe(テルル化カドミウム)などの直接変換方式によるエネルギ弁別機能を備えたものでもよい。
タイミング制御部50は、低エネルギ検出器32での透過X線の検出タイミングと高エネルギ検出器42での透過X線の検出タイミングとを制御するものである。タイミング制御部50は、低エネルギ検出器32に対しては、図7(a)に示されるような所定周期の低エネルギセンサ用制御パルスを出力する。また、タイミング制御部50は、高エネルギ検出器42に対しては、低エネルギセンサ用制御パルスと同周期であってパルスの立ち上がり箇所が所定時間T(以下、「遅延時間T」と記す場合ある)遅延する高エネルギセンサ用制御パルス信号を出力する。このような制御パルスが入力されると、各検出器32,42は、各制御パルスの1周期単位で受光する透過X線を各周期が終了する度に画像データとして出力する。
この遅延時間Tは、図5に示すような所定周期の制御パルス信号が低エネルギ検出器32と高エネルギ検出器42とに同時に入力された場合に、低エネルギ検出器32で検出及び生成される低エネルギ画像データと高エネルギ検出器42で検出及び生成される高エネルギ画像データとの間で発生する画像ズレ分に相当するものである。すなわち、遅延時間Tは、デュアルエナジセンサ86における不感帯領域82の不感帯幅NWや、この不感帯領域82を対象物Sが通過する速度(つまり搬送速度M)などによって決まる調整時間である。
タイミング制御部50がこの遅延時間Tを含む制御パルス信号を生成する場合には、PLL(PhaseLockedLoop:位相同期回路)等を用いて図7(b)に示されるタイミング制御用の高周波信号を生成する。このような高周波信号としては、例えば、エネルギ検出器32,42などにおいてセンサ駆動に要するピクセルクロックが200kHz程度で駆動していた場合には、その100倍程度の高周波である20MHz以上の信号を用いると細やかに制御できる。センサ駆動のピクセルクロックが1MHz程度の場合には同様に100MHz以上の信号を用いれば細やかな制御ができる。高周波信号の周波数が高いほど、搬送速度Mやピクセルクロック等の変化に対して柔軟に対応することができ、きめ細やかな制御が行える。なお、PLLに代えて、遅延信号用の高周波発振器を用いて遅延制御パルス信号を生成するようにしてもよい。
タイミング制御部50は、このようなPLL等を用いて生成された高周波信号から遅延時間Tを含む制御パルス信号を生成する。そして、タイミング制御部50は、遅延時間Tに基づいて低エネルギ検出器32や高エネルギ検出器42での透過X線を検出するタイミングを制御して、低エネルギ画像データと高エネルギ画像データとがそれぞれ対応するようにして、画像ずれを低減させる。
タイミング算出部60は、タイミング制御部50で用いる検出タイミングである遅延時間Tを算出するものである。タイミング算出部60は、デュアルエナジセンサ86における不感帯領域82の不感帯幅NWやこの不感帯領域82を対象物Sが通過する速度(つまり搬送速度M)に基づき、遅延時間Tを下記式(1)により算出する。なお、本実施形態では説明を容易にするため、図2に示すFOD(Focus Object Distance:線源物体間距離)と、X線照射器20と各検出器32,42との距離であるFDD(Focus Detector Distance:線源センサ間距離)とが等しくて、X線透過像の拡大がない場合(すなわち拡大率Rが1の場合)を例にとって説明するが、拡大率Rはこれに限定されない。
T=NW/M・・・(1)
式(1)により、低エネルギ検出器32の検出タイミングに対する高エネルギ検出器42の検出タイミングの遅延時間Tが算出される。そして、タイミング算出部60は、算出された遅延時間Tを、検出タイミングとしてタイミング制御部50に出力する。なお、不感帯幅NWや搬送速度Mは、入力部等を介してタイミング算出部60に入力される。
画像処理装置70は、低エネルギ検出器32で検出及び生成された低エネルギ画像データと高エネルギ検出器42で検出及び生成された高エネルギ画像データとの差分データを求める演算処理を行い、合成画像であるエネルギサブトラクション像を生成する装置である。画像処理装置70に入力される両エネルギ画像データは、タイミング制御部50により、互いの画像データが対応するように検出タイミングが制御されている。画像処理装置70は、演算処理により生成したエネルギサブトラクション像をディスプレイ等に出力表示する。この出力表示により、対象物Sに含まれる異物等を目視で確認することができる。なお、エネルギサブトラクション像を出力表示せずに、データ出力のみを行って画像データ上での検出処理により画像データから直接、対象物Sに含まれる異物等を検出するようにしてもよい。
ここで、タイミング制御部50で用いられる検出タイミングの遅延時間Tの算出方法と作用について、対象物S(図4参照)の透過X線画像を取得して、対象物Sに含まれる異物Oを検出する場合を例として説明する。説明に用いる対象物Sは、搬送方向Aに沿った方向の長さが4.0mmであり、各検出器32,42の感知幅LW,HW(以下、「画素ピッチ」ともいう)よりも小さい異物O(長さOWが0.6mm)が所定の位置に含まれるものを想定する。各検出器32,42の感知幅LW,HWは、共に0.8mmであり、長さ4.0mmの対象物S全体の幾何学的に縮小のない形状、すなわち0.8mmの検出幅で0.8mm以下の長さを検査する透過X線画像を取得するには、5つ以上の分割画像データがそれぞれ必要となる。また、ベルトコンベア10の搬送速度は、0.8mm/ミリ秒(48m/分)とする。なお、説明を容易にするため、対象物Sの厚みは、厚みによるぼけが生じない程度の薄さとし、また、上述したように、図2に示すFODとFDDとが等しくX線透過像の拡大がないもの(拡大率Rが1)とする。
まず、比較例として、検出タイミングの遅延時間Tを用いずに対象物Sの放射線画像を取得する場合について、図5及び図6を用いて説明する。この場合、搬送速度0.8mm/ミリ秒で搬送方向Aに搬送される対象物SのX線画像を取得するために、タイミング制御部50は、図5に示すように、低エネルギ検出器32と高エネルギ検出器42との検出タイミングが同じである同周期の制御パルスを、低エネルギ検出器32と高エネルギ検出器42とに同時に出力して、各検出器32,42で0.8mm毎の分割画像データを取得する。
図6(a)のラインPに対応する低エネルギ検出器32の画素が出力する低エネルギ出力を図6(d)に示す。同様に、図6(a)のラインPに対応する高エネルギ検出器42の画素が出力する高エネルギ出力を図6(e)に示す。対象物Sの前方に位置する第1の分割範囲S1(最初の0.8mm分)が低エネルギ検出器32の撮像領域である検出面上部を通過する際、低エネルギ検出器32は、低エネルギ範囲における対象物Sの第1の分割範囲S1を撮像して、図6(b)に示すように、まず、第1の分割画像データS1Lを生成する。その後、対象物Sは、0.8mm/ミリ秒の搬送速度で移動し、1ミリ秒後には、対象物Sの第1の分割範囲S1のうち、先端の0.4mmに相当する部分が高エネルギ検出器42の撮像領域である検出面上部に、残りの0.4mmに相当する部分が不感帯領域82の上部に位置する。この比較例では、同じタイミングの制御パルスで両エネルギ検出器32,42でのX線検出が制御されているため、上述したように、対象物Sの一部が不感帯領域82の上部に位置した状態で、高エネルギ検出器42は、対象物Sの第1の分割範囲S1(第1分割画像データS1L)に相当する第1分割画像データS1Hを生成する。なお、高エネルギ検出器42で第1分割画像データS1Hを生成するのと同時に、低エネルギ検出器32は、第1の分割範囲S1に続く第2の分割範囲Sの分割画像データS2Lを生成する。
低エネルギ検出器32で生成された第1の分割画像データS1Lと、高エネルギ検出器42で生成された第1の分割画像データS1Hとの間には、不感帯領域82の不感帯幅NW及びその不感帯領域を対象物Sが移動する速度(つまり搬送速度M)とに基づくズレが生じている。そして、同周期で同時に出力される制御パルス信号で制御される低エネルギ検出器32と高エネルギ検出器42とは、このズレを維持したまま、透過X線を連続して検出し、残りの分割画像データを生成する。その結果、対象物Sからの透過X線を低エネルギ範囲で検出する低エネルギ検出器32は、図6(b)に示すような低エネルギ画像のための分割画像データ(S1L,S2L,S3L,S4L,S5Lの5つの分割画像データ)を生成する。一方、対象物Sからの透過X線を高エネルギ範囲で検出する高エネルギ検出器42は、図6(c)に示すような高エネルギ画像のための分割画像データ(S1H,S2H,S3H,S4H,S5H,S6H、の6つの分割画像データ)を生成する。
ここで、図6(b)に示される分割画像データと図6(c)に示される分割画像データとについて比較検討すると、不感帯幅NW及び搬送速度Mに基づくズレにより、対象物Sを基準とした両分割画像データ間での対応が取られていない。そのため、例えば、異物O部分のデータを最も多く含む箇所は、低エネルギ検出器32による低エネルギ画像では、分割画像データS4Lといった1つの画像データであるのに対し、高エネルギ検出器42による高エネルギ画像では、図6(c)に示すように、分割画像データS4HとS5Hの2つの分割画像データにまたがっている。そして、この低エネルギ画像に対応する低エネルギ出力は、図6(d)に示すように、分割画像S4Lに対応する一画素ピッチのみで検出値が顕著に変化し、異物Oの含有位置を示すようになっているのに対し、高エネルギ画像に対応する高エネルギ出力は、図6(e)に示すように、分割画像データS4HとS5Hとに対応する2画素ピッチで検出値がやや変化し(例えば低エネルギ出力での検出値変化の半分程度)、異物Oの含有位置を大まかに示すようになっている。その結果、検出値の変化箇所及び変化量が、両エネルギ出力において異なってしまっている。
画像処理装置70は、このように検出値の変化箇所及び変化量が異なる検出値データ(図6(d)及び(e)参照)に基づいてサブトラクション像を得ようとすると、異物Oに起因する検出値の変化箇所と変化量とが不明瞭となり、対象物Sにおける異物Oの位置が精度よく示されたサブトラクション像を得ることができなくなる。また、各検出値データに対応する分割画像データがそれぞれずれていることにより、図6(f)に示す各エッジ部分の輝度の立ち上がり箇所が不鮮明ともなる。その結果、対象物Sにおける異物Oの位置が精度よく示されたサブトラクション像を得ることが一層難しくなってしまう。このように、低エネルギ検出器32での検出タイミングと高エネルギ検出器42での検出タイミングとを精度良く制御しないと、上述したようなズレやボケにより、異物検知の精度が低下する場合がある。
次に、このようなズレやボケの発生を防止するために、検出タイミングの遅延時間Tを用いて対象物Sの低エネルギ画像と高エネルギ画像とが対応するように両エネルギ画像を取得する場合について、図7及び図8を用いて説明する。
この場合、搬送速度0.8mm/ミリ秒で搬送方向Aに搬送される対象物SのX線画像を取得するために、タイミング制御部50は、図7に示すように、低エネルギ検出器32での検出タイミングに対して高エネルギ検出器42の検出タイミングが所定時間T遅延する同周期の制御パルスを、低エネルギ検出器32と高エネルギ検出器42とに出力して、各検出器32,42で0.8mm毎の分割画像データを取得する。
すなわち、対象物Sの前方の第1の分割範囲S1(最初の0.8mm分)が低エネルギ検出器32の撮像領域である検出面上部を通過する際、低エネルギ検出器32は、低エネルギ範囲における対象物Sの第1の分割範囲S1を撮像して、図8(b)に示すように、まず、第1の分割画像データS1Lを生成する。その後、対象物Sは、0.8mm/ミリ秒の搬送速度で移動し、1ミリ秒後には、対象物Sの第1の分割範囲S1のうち先端の0.4mmに相当する部分が高エネルギ検出器42の撮像領域である検出面上部に、残りの0.4mmに相当する部分が不感帯領域82の上部に位置する。遅延時間Tを用いる本実施形態では、対象物Sの前方の所定の分割位置が不感帯領域82の上部に位置しないように対象物Sを0.4mm更に移動させるまでの時間、高エネルギ検出器42でのX線検出が遅延される。この遅延時間Tは、上述した条件では、式(1)から、0.5ミリ秒として算出される。
高エネルギ検出器42は、遅延時間Tが0.5ミリ秒とされた高エネルギセンサ用制御パルス信号により、対象物Sの第1の分割範囲S1が不感帯領域82を過ぎた状態、つまり対象物Sの第1の分割範囲S1すべてが高エネルギ検出器42の検出面上部に達した際に、対象物Sの第1の分割範囲S1に相当する第1の分割画像データS1Hを取得する。なお、高エネルギ検出器42で第1の分割画像データS1Hを生成する前(遅延時間Tが経過する前)に、低エネルギ検出器32は、第1の分割画像データS1Lに続く第2の分割画像データS2Lを生成する。
低エネルギ検出器32で生成された第1の分割画像データS1Lと、高エネルギ検出器42で生成された第1の分割画像データS1Hとの間には、不感帯領域82の不感帯幅NW及びその不感帯領域82を対象物Sが移動する速度(つまり搬送速度M)とに基づくズレがなく、図8(b)及び(c)に示すように、両画像データが対応するようになっている。そして、不感帯幅NW等に基づく遅延時間Tを考慮して同周期で出力される制御パルス信号で制御される低エネルギ検出器32と高エネルギ検出器42とは、両画像データが対応したまま、透過X線を連続して検出し、残りの分割画像データを生成する。その結果、対象物Sからの透過X線を低エネルギ範囲で検出する低エネルギ検出器32は、図8(b)に示すような低エネルギ画像のための分割画像データ(S1L,S2L,S3L,S4L,S5Lの5つの分割画像データ)を生成し、対象物Sからの透過X線を高エネルギ範囲で検出する高エネルギ検出器42は、図8(c)に示すような高エネルギ画像のための分割画像データ(S1H,S2H,S3H,S4H,S5Hの5つの分割画像データ)を生成する。そして、両画像データは、対象物Sでの画像範囲がそれぞれ対応するようになっている。
ここで、図8(b)に示される分割画像データと図8(c)に示される分割画像データとについて比較検討すると、不感帯幅NW及び搬送速度Mに基づく遅延時間Tにより、対象物Sを基準とした両分割画像データ間での対応が取られている。そのため、例えば、異物O部分のデータを最も多く含む箇所は、低エネルギ検出器32による低エネルギ画像では、分割画像データS4Lといった1つの画像データであり、高エネルギ検出器42による低エネルギ画像でも分割画像データS4Hといった1つの画像データである。そして、低エネルギ画像に対応する低エネルギ出力は、図8(d)に示すように、分割画像S4Lに対応する一画素ピッチのみで検出値が顕著に変化し、異物Oの含有位置を示すようになっており、また、高エネルギ画像に対応する高エネルギ出力も、図8(e)に示すように、分割画像データS4Hに対応する一画素ピッチのみで検出値が顕著に変化し、異物Oの含有位置を示すようになっている。その結果、検出値の変化箇所及び変化量が、両エネルギ出力において一致するようになっている。なお、異物Oは必ずしも1つの分割画像に含まれている必要はなく、低エネルギ画像での異物Oが含まれる分割画像と高エネルギ画像での異物Oが含まれる分割画像とが一致していればよい。
画像処理装置70は、このように検出値の変化箇所及び変化量が一致する検出値データ(図8(d)及び(e)参照)に基づいてサブトラクション像を得ようとすると、異物Oに起因する検出値の変化箇所と変化量とが明瞭となり、対象物Sにおける異物Oの位置が精度よく示されたサブトラクション像を得ることができる。また、各検出値データに対応する分割画像データがそれぞれ対応していることにより、図8(f)に示す各エッジ部分の輝度の立ち上がり箇所が鮮明ともなる。その結果、対象物Sにおける異物Oの位置が一層精度よく示されたサブトラクション像を得ることができる。このように、低エネルギ検出器32での検出タイミングと高エネルギ検出器42での検出タイミングとが、不感帯幅NW及び搬送速度Mに基づく遅延時間Tにより、精度良く制御されていることにより、上述したようなズレやボケによる異物検知の精度の低下を防止でき、精度よい異物の検出が可能となる。
以上説明したように、このX線画像取得システム1では、タイミング制御部50が、低エネルギ検出器32で生成される低エネルギ画像データと高エネルギ検出器42で生成される高エネルギ画像データとが互いに対応するように、不感帯領域82の不感帯幅NWと搬送速度Mとに基づいて、少なくとも高エネルギ検出器42の検出タイミングが遅延するように制御している。これにより、不感帯領域82の存在によって低エネルギ検出器32での検出タイミングに対してズレ(遅延等)が生じていた高エネルギ検出器42での検出タイミングが調整され、低エネルギ検出器32で生成される低エネルギ画像データと高エネルギ検出器42で生成される高エネルギ画像データとが互いに対応するようになる。そして、互いに対応した2つのエネルギ画像データから得られるサブトラクション像では、異物を示す検出値の変化が明瞭となると共に不明瞭なエッジ部分が低減される。その結果、対象物Sに含まれる異物O等の検出精度を向上させることができる。
また、上記実施形態では、不感帯幅NWと搬送速度Mとに基づいて検出タイミングを算出するタイミング算出部60を備えている。タイミング制御部50は、このタイミング算出部60で算出された検出タイミングを用いて、低エネルギ検出器の検出タイミング等を制御して、不明瞭なエッジ部分が低減されたサブトラクション像を生成させることができる。
低エネルギ検出器32は、低エネルギ画像データを連続した分割画像データで生成するラインセンサであり、高エネルギ検出器42は、高エネルギ画像データを連続した分割画像データで生成するラインセンサであり、タイミング制御部50は、低エネルギ検出器32に係るラインセンサによる分割画像データに示される対象物Sでの検出範囲と高エネルギ検出器42に係るラインセンサによる分割画像データで示される対象物Sでの検出範囲とが一致するように、少なくとも高エネルギ検出器42のラインセンサの検出タイミングを不感帯幅NWと搬送速度Mとに基づいて遅延制御するようになっている。このように分割画像データで示される対象物Sの検出範囲が一致するように高エネルギ検出器42のラインセンサの検出タイミングを遅延制御することにより、サブトラクション像において、異物を示す検出値の変化が明瞭となると共に不明瞭なエッジ部分が低減される。
以上、本発明の好適な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ず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、図2に示すFODとFDDとが等しくて、透過X線画像の拡大がない場合で説明したが、本発明は、FODとFDDとが異なり拡大が生じている場合にも適用することができる。例えば、FOD:FDD=1:2の場合には拡大率Rが2倍となり、X線透過画像も2倍に拡大される。例えば、搬送速度Mが0.4mm/ミリ秒とすると、各検出器32,42上の画像は、0.8mm/ミリ秒に等しい速度で投影されることになる。このような拡大率を考慮する場合の遅延時間Tは、式(1)に代えて、下記の式(2)を用いて算出される。
T=NW/(M×R)・・・(2)
なお、この拡大率Rは、X線画像取得システム1における記憶装置(不図示)等からタイミング算出部60に入力される。
また、上記実施形態では、対象物Sを厚みのほとんどないものとして説明したが、本発明は、対象物Sが例えば図9に示すように、所定の厚みを有する場合にも適用することができる。この場合には、対象物Sの底面部分の高さを基準としてFODを計算して拡大率Rを求め、式(2)等により遅延時間Tを算出する。そして、対象物Sを上記実施形態と同様にベルトコンベア10で搬送して、まず、図9(a)に示されるように、対象物Sの領域R1における低エネルギ画像を低エネルギ検出器32で検出して、低エネルギ画像データを生成する。その後、遅延時間Tに応じて対象物Sが搬送方向Aに移動し、図9(b)に示されるように、対象物Sの領域R2における高エネルギ画像を高エネルギ検出器42で検出し、高エネルギ画像データを生成する。この領域R1と領域R2とは、対象物Sの図示下面における照射下面R1a,R2aが略一致しており、領域R1における低エネルギ画像と領域R2における高エネルギ画像とには、図10に示されるように、共有領域R3に相当する部分のX線透過データが含まれるようになっている。この共有領域R3が大きいほど、両エネルギ画像間でのずれが少なくなり、対象物Sに含まれる異物Oの検出精度を向上させることができる。
このように対象物Sが厚みを有する場合として、例えば、対象物Sの厚みが100mm、X線照射器20と各検出器32,42との距離が600mm、検出器32,42と対象物S(下面)との距離が10mm、X線照射器20と対象物S(上面)との距離が490mm、各検出器32,42の感知幅LW,HWが0.8mm、不感帯領域82の不感帯幅NWが0.4mmの場合について説明する。なお、X線照射器20は、両検出器32,42の間の不感帯領域82の中央部の上方に位置するように配置されている。この場合、0.8mmの感知幅に照射される透過X線は、検出器32,42からX線照射器20側に10mm寄った位置(照射下面R1a,R2a)では約0.787mmの幅であり、検出器32,42からX線照射器20側に110mm寄った位置(照射上面R1b,R2b)では約0.653mmの幅である。そして、この約0.787mmの幅である照射下面R1aとR2aとを一致させることにより、低エネルギ側と高エネルギ側との照射範囲の重なり(共有領域R3)は、約70%となる。なお、図11に示されるように、領域R1の照射下面R1aと領域R2の照射下面R2aとが完全に一致していない場合(例えば、上記例において、0.2mm相当ずれた場合)には、その共有部分R3が図10に示す場合に比べて少なくなり、低エネルギ側と高エネルギ側との照射範囲の重なりは、例えば約40%となる。この場合、両エネルギ画像間でのズレが大きくなり、対象物Sに含まれる異物の検出精度が低下する場合がある。
また、上記実施形態では、低エネルギ画像補正部34の出力インターフェイス34dと高エネルギ画像補正部44の出力インターフェイス44dとから、低エネルギ画像及び高エネルギ画像を別々に画像処理装置70に出力しているが、図12に示すように、両エネルギ画像の出力を共通の出力インターフェイス36aから画像処理装置70に出力するようにしてもよい。また、上記実施形態では、搬送方向Aの上流側に低エネルギ検出器32を、下流側に高エネルギ検出器42を備える構成としたが、搬送方向Aの上流側に高エネルギ検出器42を、下流側に低エネルギ検出器32を備えるようにしてもよい。更に、上記実施形態では、高エネルギ検出器42の検出タイミングを所定時間T遅延させるようにしたが、逆に低エネルギ検出器32の検出タイミングを所定時間T早めるようにしてもよいし、低エネルギ検出器32の検出タイミングを早めると共に高エネルギ検出器42の検出タイミングを遅延させ、両検出タイミングを所定時間Tずらすようにしてもよい。また、上記実施形態では、低エネルギと高エネルギとの2つの範囲での検出タイミングを制御していたが、3つ以上の範囲での検出タイミングを制御するようにしてももちろんよい。
また、上記実施形態では、低エネルギの波長範囲と高エネルギ波長範囲とがある程度の重なりを有している場合について説明したが、低エネルギの波長範囲と高エネルギの波長範囲との一部が重なっていなくてもよい。また、上記実施形態では、1チップ上に2つのラインセンサを設けた例で説明したが、2つの検出器32,42は必ずしも1チップ上に設けられている必要はなく、2つの独立した検出器が並列に配置されて不感帯領域の幅が広くなっていてもよい。更に、本実施形態では、X線源として点光源を用いたが、ライン状のX線源を用いても、もちろんよい。なお、上記実施形態では、対象物Sからの異物Oの検出にX線画像取得システム1を用いているが、手荷物検査等にX線画像取得システム1を用いてもよい。
なお、本発明の一側面において、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、エネルギサブトラクション像において異物等を示す画像部分のエッジが不明瞭になるのは、2つのラインセンサに挟まれる不感帯領域の存在に主として起因していることを突き止めた。この不感帯領域は、可能な範囲で小さくすることはできるものの、同一チップ上に異なる画素を設ける場合には、どうしても生じてしまう。そこで、本発明者らは、不感帯領域の幅に基づいて、2つのラインセンサによるX線の検出タイミングを調整することを行えば、2つのラインセンサによる異物検査での検出精度を向上させることができるとの知見を得て、本発明の一側面を完成させるに至った。
すなわち、本発明の一側面に係る放射線検出装置は、対象物に放射線源から放射線を照射して、該対象物を透過した複数のエネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出装置であって、対象物を透過する第1のエネルギ範囲における放射線を検出して第1放射線画像データを生成する第1検出器と、所定領域を挟んで第1検出器と並列に配置され、対象物を透過する第2のエネルギ範囲における放射線を検出して第2放射線画像データを生成する第2検出器と、第1検出器で生成される第1放射線画像データと第2検出器で生成される第2放射線画像データとが互いに対応するように、所定領域の幅に基づいて、少なくとも第2検出器の検出タイミングを制御するタイミング制御部と、を備える。
また、本発明の一側面に係る放射線検出方法は、対象物に放射線を照射する放射線源と、第1のエネルギ範囲における放射線を検出する第1検出器と、所定領域を挟んで第1検出器と並列して配置され、第2のエネルギ範囲における放射線を検出する第2検出器と、第1検出器及び第2検出器での放射線の検出タイミングを制御するタイミング制御部とを備えた放射線検出装置における放射線検出方法であって、放射線源が対象物に放射線を照射する照射工程と、照射工程で照射されて対象物を透過した第1のエネルギ範囲における放射線を第1検出器が検出して第1放射線画像データを生成する第1検出工程と、照射工程で照射されて対象物を透過した第2のエネルギ範囲における放射線を第2検出器が検出して第2放射線画像データを生成する第2検出工程と、第1検出工程で生成される第1放射線画像データと第2検出工程で生成される第2放射線画像データとが互いに対応するように、所定領域の幅に基づいて、少なくとも第2検出工程での検出タイミングをタイミング制御部が制御するタイミング制御工程と、を含む。
この放射線検出装置及び放射線検出方法では、タイミング制御部が、第1検出器で生成される放射線画像データと第2検出器で生成される放射線画像データとが互いに対応するように、所定領域の幅に基づいて、少なくとも第2検出器の検出タイミングを制御するようになっている。これにより、所定領域の存在によって第1検出器での検出タイミングに対してズレ(遅延等)が生じていた第2検出器での検出タイミングが調整され、第1検出器で生成される放射線画像データと第2検出器で生成される放射線画像データとが互いに対応するようになる。そして、互いに対応した2つの放射線画像データから得られるサブトラクション像では、不明瞭なエッジ部分が低減される。その結果、対象物に含まれる異物等の検出精度を向上させることができる。
また、サブトラクション像を生成する際、一般に、不明瞭なエッジ部分を画像処理で低減させることができる。しかし、高速(例えば分速80m)で搬送される対象物に含まれる異物を検出する際に不明瞭なエッジ部分の低減を画像処理で行おうとすると、画像処理の処理速度が高速な搬送速度に対応しづらい場合がある。それに対し、上記の放射線検出装置及び放射線検出方法によれば、放射線画像の検出タイミングを制御して、サブトラクション像から不明瞭なエッジ部分を低減させているため、対象物の搬送速度が高速になった場合でも不明瞭なエッジ部分が低減されたサブトラクション像を迅速に生成することができる。その結果、高速な異物検査であっても、対象物に含まれる異物等の検出精度を向上させることができる。
第1検出器は、第1放射線画像データを連続した分割画像データで生成する第1ラインセンサであり、第2検出器は、第2放射線画像データを連続した分割画像データで生成する第2ラインセンサであり、タイミング制御部は、第1ラインセンサによる分割画像データの対象物での検出範囲と第2ラインセンサによる分割画像データの対象物での検出範囲とが一致するように、少なくとも第2ラインセンサの検出タイミングを所定領域の幅に基づいて遅延制御することが好適である。このように分割画像データで示される対象物の検出範囲が同じになるように第2ラインセンサの検出タイミングを遅延制御することにより、サブトラクション像における不明瞭なエッジ部分を確実に低減することができる。
所定領域の幅は、第1検出器又は第2検出器の短手方向に沿った幅であって、第1検出器又は第2検出器において放射線を感知する感知幅よりも小さいことが好適である。所定領域の幅が狭いことにより、第1検出器又は第2検出器で生成される放射線画像に基づくサブトラクション画像における幾何学的なボケを防止することができる。
本発明の一側面に係る放射線画像取得システムは、上記した放射線検出装置と、所定領域の幅に基づいて検出タイミングを算出するタイミング算出部とを備えるようにしてもよい。タイミング制御部は、このタイミング算出部で算出された検出タイミングを用いて、第2検出器の検出タイミング等を制御して、不明瞭なエッジ部分が低減されたサブトラクション像を生成させることができる。
タイミング制御部で互いに対応するように制御されて第1検出器で生成された放射線画像データと第2検出器で生成された放射線画像データとを合成して合成画像を生成する合成画像生成部と、を備えるようにしてもよい。このような合成画像生成部により、不明瞭なエッジ部分が低減されたサブトラクション像を得ることができる。
本発明の一側面に係る放射線検査システムは、対象物に放射線源から放射線を照射し、該対象物を透過した複数のエネルギ範囲の放射線を検出して該対象物を検査する放射線検査システムであって、放射線源として放射線を対象物に照射する放射線照射器と、対象物を透過する第1のエネルギ範囲における放射線を検出して第1放射線画像データを生成する第1検出器と、所定領域を挟んで第1検出器と並列に配置され、対象物を透過する第2のエネルギ範囲における放射線を検出して第2放射線画像データを生成する第2検出器と、放射線照射器による放射線の照射方向と交差する方向に対象物を搬送する搬送部と、搬送部により搬送される対象物を透過する放射線を第1検出器及び第2検出器で検出する際に第1検出器で生成される第1放射線画像データと第2検出器で生成される第2放射線画像データとが互いに対応するように、所定領域の幅と搬送部による対象物の搬送速度とに基づいて、少なくとも第2検出器の検出タイミングを制御するタイミング制御部と、タイミング制御部で互いに対応するように制御されて第1検出器で生成された第1放射線画像データと第2検出器で生成された第2放射線画像データとを合成して合成画像を生成する合成画像生成部と、合成画像生成部で生成された合成画像を出力する合成画像出力部と、を備える。このような放射線検査システムによれば、対象物に含まれる異物の検査や手荷物検査等を精度よく行うことができる。
タイミング制御部は、上記の所定領域の幅と搬送速度とに加え、放射線照射器及び対象物間の距離と、放射線照射器及び第1検出器又は第2検出器間の距離との比である拡大率とに基づいて、少なくとも第2検出器の検出タイミングを制御することが好適である。拡大率を含めた制御を行うことにより、対象物に含まれる異物の検査や手荷物検査等を一層精度よく行うことができる。