JP6663374B2

JP6663374B2 - Ｘ線検査装置

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Publication number: JP6663374B2
Application number: JP2017037142A
Authority: JP
Inventors: 彬裕田中; 格宮崎
Original assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Current assignee: Anritsu Infivis Co Ltd
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: JP2018141736A

Description

本発明は、Ｘ線を用いて被検査物内の異物検出を行なうとともに、この被検査物の質量測定を行う技術に関する。

食品等の製造を行なう工場では、製品に金属やプラスチック等の異物が混入していないかをＸ線検査装置によって調べている。このようなＸ線検査装置は、コンベア等によって所定方向に搬送される被検査物の通過路にＸ線を出射し、被検査物を透過したＸ線をＸ線検出部で検出し、その検出信号から透過画像を生成し、この透過画像を用いて異物の有無を判定している。

さらに、異物の検出精度を向上させるため、Ｘ線のエネルギーが異なる２つの透過画像データを取得し、この２つの透過画像データに対するサブトラクション（画像データの差分処理）等の処理を行なうことで、異物の検出精度を高める方式（デュアルエナジー方式またはマルチエナジー方式）を採用したＸ線検査装置も提案されている。

また、異物の有無を検査するだけでなく、被検査物の質量を測定する機能を有したＸ線検査装置も存在する（特許文献１参照）。このようなＸ線検査装置は、物質を透過したＸ線の減弱の割合を示す質量減弱係数と透過画像の濃度データとを用いて演算処理を行なうことにより、被検査物の質量を測定する。

特開２００６−３００８８８号公報

上記の質量減弱係数は、Ｘ線のエネルギーによって変化するとともに、物質の材質の違いの影響を受ける。ここで、異物の有無を検査するＸ線検査装置では、被検査物と異物との判別が容易となるように、材質による質量減弱係数の差異が顕著となる低エネルギーのＸ線を含む透過画像データが好適となる場合がある。

一方、低エネルギーのＸ線を含む透過画像データを用いて被検査物の質量を測定すると、被検査物の材質のばらつきにより実際の質量減弱係数が影響を受け、それによって質量の測定精度が低下することがあった。特に、チョコチップ入りクッキーのように、異なる物質が混じり、且つ、その割合が個体毎に変化するものが被検査物である場合、質量の測定精度が低下していた。

本発明は、上記課題を解決し、被検査物に混入した異物の有無を検査するとともに、この被検査物の質量を高精度で測定可能なＸ線検査装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１のＸ線検査装置は、
搬送中の被検査物にＸ線を照射するとともに、前記被検査物を透過したＸ線を検出して検出情報を出力するＸ線検査部１０と、
前記検出情報を用いて、第１のエネルギー領域のＸ線と前記第１のエネルギー領域のＸ線よりもエネルギーの高い第２のエネルギー領域のＸ線とを含む、複数の異なるエネルギー領域のＸ線の透過画像データをそれぞれ生成する透過画像データ生成部２１と、
複数の前記透過画像データのうちの、少なくとも２つの透過画像データの間で差分処理を行ない、この差分処理された透過画像データを用いて前記被検査物に混入した異物の有無を判定する判定部２３と、
前記第２のエネルギー領域のＸ線の透過画像データである第２の透過画像データに基づいて、前記被検査物の質量を測定する質量測定部２４と、を備え、
前記被検査物は複数の元素で構成されており、
前記質量測定部は、前記第２の透過画像データの透過画像における前記被検査物の撮像領域を特定し、前記第２の透過画像データの画素単位の濃度データを前記撮像領域内の全画素で総和し、この総和した値と、前記第２のエネルギー領域のＸ線に対応し、前記被検査物の質量減弱係数を表す定数とを用いて、前記被検査物の質量を算出することを特徴とする。

本発明の請求項２のＸ線検査装置は、請求項１に記載のＸ線検査装置において、
前記第２のエネルギー領域のＸ線は、Ｘ線のエネルギーが５０ｋｅＶ以上であることを特徴とする。

本発明の請求項３のＸ線検査装置は、請求項１乃至２に記載のＸ線検査装置において、
前記Ｘ線検査部は、Ｘ線発生部１１と、前記被検査物を透過したＸ線の光子が入力される毎に該光子のエネルギーに対応した波高値のパルス信号を出力する光子検出型のＸ線検出部１２とを有し、
前記透過画像データ生成部は、前記パルス信号の波高値が、前記複数の異なるエネルギー領域のいずれに入るかを判定し、パルス信号入力数をエネルギー領域毎に累積した累積結果を用いて、前記複数の異なるエネルギー領域のＸ線の透過画像データを生成することを特徴とする。

本発明の請求項４のＸ線検査装置は、請求項１乃至２に記載のＸ線検査装置において、
前記Ｘ線検査部は、Ｘ線発生部１１と、前記被検査物を透過した前記第１のエネルギー領域のＸ線を検出する第１のＸ線検出部１２ａと、前記被検査物を透過した前記第２のエネルギー領域のＸ線を検出する第２のＸ線検出部１２ｂと、を有することを特徴とする。

本発明の請求項５のＸ線検査装置は、請求項１乃至２に記載のＸ線検査装置において、
前記Ｘ線検査部は、前記第１のエネルギー領域のＸ線を照射する第１のＸ線発生部１１ａと、前記第２のエネルギー領域のＸ線を照射する第２のＸ線発生部１１ｂと、前記被検査物を透過した前記第１のＸ線発生部からのＸ線を検出する第１のＸ線検出部１２ａと、前記被検査物を透過した前記第２のＸ線発生部からのＸ線を検出する第２のＸ線検出部１２ｂと、を有することを特徴とする。

本発明は、複数の異なるエネルギー領域のＸ線の透過画像データをそれぞれ生成し、これらの複数の透過画像データの間で差分処理を行ない、この差分処理された透過画像データを用いて被検査物に混入した異物の有無を判定するとともに、生成した複数の透過画像データのうちの、高いエネルギー領域のＸ線の透過画像データを用いて、被検査物の質量を測定している。このため、材質が均一ではない被検査物であっても、質量減弱係数の影響を低減して、被検査物の質量測定の精度を向上させることができる。

本発明の実施形態の構成図である。Ｘ線エネルギーと質量減弱係数との関係を示す図である。Ｘ線検査部と透過画像データ生成部の詳細な構成を示す図である。センサから出力されるパルス信号と領域との関係を示す図である。Ｘ線検査部の別な例を示す図である。Ｘ線検査部のさらに別な例を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明を適用したＸ線検査装置１の全体構成を示している。

このＸ線検査装置１は、搬送部２、Ｘ線検査部１０、処理部２０、表示部３０を有している。

搬送部２は、被検査物Ｚを所定方向（図では矢印Ｙの方向、以下では搬送方向という）に搬送するためのものであり、一般的には、コンベアのように被検査物Ｚを一定速度で水平に搬送するものが使用されるが、必ずしも動力源をもつ搬送装置を用いる必要はなく、被検査物の重さを利用して傾斜路を滑走させる方式や、上方から落下させる方式であってもよい。

Ｘ線検査部１０は、Ｘ線発生部１１、Ｘ線検出部１２を有している。

Ｘ線発生部１１は、搬送部２によって所定方向に被検査物Ｚが搬送される搬送路にＸ線を出射する。この実施形態では、搬送部２によって搬送される被検査物Ｚの上方からＸ線を出射するものとするが、Ｘ線の出射方向はこれに限らず、被検査物Ｚの側方から側面方向へ出射してもよいし、下方から上方向へ出射してもよい。

Ｘ線発生部１１のＸ線源には、例えば、過熱したフィラメントから放出される電子を加速して陽極のターゲットに衝突させてＸ線を放出させる熱陰極Ｘ線管や、格子制御型熱陰極Ｘ線管が用いられる。

Ｘ線検出部１２は、Ｘ線を受けて電気信号に変換する複数のセンサを有しており、これにより、Ｘ線を検出し、その検出情報を電気信号として出力する機能を備えている。これらの複数のセンサは、Ｘ線発生部１１から出射されて被検査物Ｚを透過したＸ線を受ける位置で、被検査物Ｚの搬送方向と直交する方向（搬送路の幅方向）に隙間がほとんど無い状態で一列に並んでいる。

実際には、Ｘ線検出部１２は、複数のセンサが一体的に連結された一本のラインセンサで構成され、搬送部２の搬送路の下面側に配置されている。ここで、例えばセンサの幅を１ｍｍ、センサ同士の隙間を幅に対して無視できる程小さいとし、被検査物Ｚを搬送する搬送路の幅を２００ｍｍとすれば、概略２００個のセンサを有するラインセンサを用いればよい。

なお、Ｘ線検出部１２は、複数の異なるエネルギー領域のＸ線に対し、この複数のエネルギー領域のそれぞれで検出情報を出力可能となっている。この構成の詳細については、後述する。

処理部２０は、透過画像データ生成部２１、透過画像データ記憶部２２、判定部２３、質量測定部２４を有している。処理部２０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のハードウェアと、ＣＰＵで実行されるプログラムとの組合せで実現されている。または、処理部２０は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のハードウェアで実現される構成であってもよい。

透過画像データ生成部２１は、Ｘ線発生部１１とＸ線検出部１２の間を被検査物Ｚが通過している間にＸ線検出部１２の複数のセンサからそれぞれ出力される電気信号（検出情報）をスキャン時間ずつ区切って所定の信号処理を行い、被検査物Ｚの搬送方向とセンサの並び方向とで決まる２次元の位置の情報と、その位置毎の信号処理結果からなる被検査物Ｚの透過画像データを生成する。

また、Ｘ線検出部１２が複数のエネルギー領域のそれぞれで検出情報を出力するのに対応して、透過画像データ生成部２１は、複数のエネルギー領域のそれぞれに対応した被検査物Ｚの透過画像データを生成する。

具体的には、Ｘ線検出部１２が、あるエネルギー領域（第１のエネルギー領域）における検出情報を出力し、透過画像データ生成手段２１は、この検出情報に基づいて透過画像データ（第１の透過画像データ：図１のＡ）を生成する。この第１のエネルギー領域は、例えば、Ｘ線のエネルギーが２０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶのエネルギー領域である。また、Ｘ線検出部１２が、第１のエネルギー領域と異なるエネルギー領域（第２のエネルギー領域）における検出情報を出力し、透過画像データ生成手段２１は、この検出情報に基づいて透過画像データ（第２の透過画像データ：図１のＢ）を生成する。この第２のエネルギー領域は、例えば、Ｘ線のエネルギーが５０ｋｅＶ〜７０ｋｅＶのエネルギー領域である。

即ち、Ｘ線のエネルギーについて、「第１のエネルギー領域」＜「第２のエネルギー領域」の大小関係となっている。なお、上述した例では、第１のエネルギー領域を２０ｋｅＶ〜４０ｋｅＶとし、第２のエネルギー領域を５０ｋｅＶ〜７０ｋｅＶとして、これら２つのエネルギー領域が離間した状態で説明したが、それに限定されるものではない。これら２つのエネルギー領域の関係は、離間、隣接、一部重複のいずれでもよく、それぞれのエネルギー領域の中央値が上記の大小関係を満たしていればよい。また、エネルギー領域の数は２つに限定されるものでは無く、中央値が異なる３以上のエネルギー領域でもよい。

透過画像データ記憶部２２は、透過画像データ生成部２１が複数のエネルギー領域のそれぞれに対応して生成した透過画像データを記憶する。

判定部２３は、透過画像データ記憶部２２に記憶された複数の透過画像データのうち、少なくとも２つの透過画像データを受け、これらの透過画像データの間で差分処理（エナジーサブトラクション処理）を行う。この差分処理の結果に基づいて、被検査物Ｚ内の異物の有無を判定する。この差分処理により、異物が強調された透過画像データが得られるので、判定の精度を向上させることができる。この判定結果（異物の有無を示す信号）は、図示しない後続の選別装置に送られ、異物有りと判定された被検査物Ｚが、良品の経路から排除される。

質量測定部２４は、透過画像データ記憶部２２に記憶された透過画像データを受け、この透過画像データに所定の演算を行うことにより、被検査物Ｚの質量を測定する。ここで、質量測定部２４が透過画像データ記憶部２２から受ける透過画像データは、複数のエネルギー領域のそれぞれに対応して生成された透過画像データのうち、前述した第２のエネルギー領域に対応した透過画像データ（第２の透過画像データ）である。質量測定部２４の詳細については、後述する。

表示部３０は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示機器で構成されている。表示部３０は、判定部２３からの判定結果、質量測定部からの測定結果、透過画像データ記憶部２２または判定部２３からの透過画像データを受け、これらの情報を検査者が
視認容易な表示形式で表示する。

ここで、Ｘ線と被測定物Ｗの相互作用について説明する。Ｘ線が被検査物Ｚを透過すると、被検査物Ｚとの相互作用（吸収や散乱など）により減弱される。この減弱の割合は線減弱係数μで示され、線減弱係数μを被検査物Ｚの密度ρで除した結果を質量減弱係数μ_ｍと呼ぶ。質量減弱係数μ_ｍの単位は、[cm²/g]または[pixel/g]（画像処理のために画素（ピクセル）を基準とする場合）である。

図２は、異なる元素毎に、Ｘ線エネルギーと質量減弱係数μ_ｍの関係を示したグラフである。このグラフに示すように、Ｘ線エネルギーが低いと、元素による質量減弱係数μ_ｍの差が大きくなる。一方、Ｘ線エネルギーが高くなるにつれて、元素による質量減弱係数μ_ｍの差が小さくなり、Ｘ線エネルギーが概ね５０ｋｅＶ以上になると、元素による質量減弱係数μ_ｍの差が無視できるほど小さくなる。これは、Ｘ線エネルギーが高くなるにつれて、前述した相互作用のうちのコンプトン散乱が支配的となり、元素による差異が小さくなるためである。

次に、質量測定部２４による質量測定について説明する。透過画像上の任意の画素の位置を（ｉ,ｊ）で表すとき、この画素において、被検査物Ｚに入射するＸ線の光子数をＩ_０（ｉ,ｊ）、透過後の光子数をＩ（ｉ,ｊ）、被検査物Ｚの質量をｘ（ｉ,ｊ）とすれば、光子数の関係は数式［数１］で表される。

［数１］を変形することにより、画素単位の質量ｘ（ｉ,ｊ）を求める数式［数２］が得られる。ここで、［数２］中のｌｏｇ（Ｉ_０（ｉ,ｊ）/ Ｉ（ｉ,ｊ））は、透過画像データにおける濃度データに対応する。

従って、透過画像における被検査物Ｚの撮像領域をＴとするとき、被検査物Ｚの総質量Ｗは、画素単位の質量ｘ（ｉ,ｊ）を撮像領域Ｔにおける全画素で総和したものとなり、数式［数３］で表される。

ところで、被検査物Ｚが複数の材質（元素）で構成されている場合、質量減弱係数μ_ｍは、ある元素の質量減弱係数μ_ｍとその元素の含有割合との積を、全ての含有元素について総和した値となる。線減弱係数をμ、元素の密度をρ、元素の種類をｋ、元素ｋの含有
割有をｗ_ｋとしたとき、質量減弱係数μ_ｍは数式［数４］で表される。

ここで、［数４］中の（μ/ ρ）_ｋは、Ｘ線のエネルギーが十分に高ければ、数式［数５］に示すように近似できる。ここで、τは光電効果による減弱係数、σ_ｃはコンプトン効果による散乱係数、σ_Ｔはトムソン散乱による散乱係数、κは電子対生成による減弱係数である。Ｘ線エネルギーが高くなるにつれ、σ_ｃに比べて、τおよびσ_Ｔは早く減少する。また、電子対生成は１．０２ＭｅＶ以下では起こらないため、κは無視できる。このように、Ｘ線エネルギーが高くなるとコンプトン散乱が支配的となり、元素の種類ｋを無視できるようになるため、［数５］の近似式を用いることができる。

従って、質量減弱係数μ_ｍは、数式［数６］に示すように、定数Ｃで表すことができる。

定数Ｃの逆数をＣ’とすると、［数３］を変形することにより、被検査物Ｚの総質量Ｗは、数式［数７］のように表すことができる。前述したように、ｌｏｇ（Ｉ_０（ｉ,ｊ）/
Ｉ（ｉ,ｊ））は、透過画像データにおける濃度データに対応する。これにより、被検査物Ｚの総質量Ｗは、画素単位の濃度データを撮像領域Ｔにおける全画素で総和したものと、定数Ｃ’との積ということができる。別な観点からは、画素単位の濃度データを撮像領域Ｔにおける全画素で総和したものは、被検査物Ｚの質量を相対的に示す相対質量であり、定数Ｃ’は、相対質量を実際の質量に換算する換算値ということもできる。

すなわち、質量測定部２４は、［数７］に従い、以下に説明する演算を行うことにより、被検査物Ｚの総質量Ｗを測定している。まず、質量測定部２４は、第２のエネルギー領
域に対応した透過画像データ（第２の透過画像データ）を透過画像データ記憶部２２から受け、この透過画像における被検査物Ｚの撮像領域Ｔを特定する。そして、この透過画像データの画素単位の濃度データを撮像領域Ｔにおける全画素で総和する。そして、質量測定部２４は、この総和した値と、第２のエネルギー領域のＸ線に対応した質量減弱係数μ_ｍの逆数である定数Ｃ’の値との積をとることにより、被検査物Ｚの総質量Ｗを算出する。

定数Ｃ’は、質量測定部２４に予め記憶しておく。また、異なるエネルギー領域のそれぞれに対応した複数の定数Ｃ’を記憶しておき、透過画像データ記憶部２２から受けた透過画像データに対応した定数Ｃ’を質量測定部２４が選択して用いるようにしてもよい。このように、質量測定部２４は、簡易な演算を行う構成でありながら、被検査物Ｚの総質量Ｗを高い精度で測定可能となっている。

次に、Ｘ線検査部１０の構成の詳細について説明する。図３は、Ｘ線検出部１２のセンサとして光子検出型センサを用いた場合のＸ線検査部１０、および、光子検出型センサに対応した透過画像データ生成部２１の例を示している。この透過画像データ生成部２１は、Ａ／Ｄ変換部４１_１〜４１_Ｎ、波高値検出部４２_１〜４２_Ｎ、領域判定部４３_１〜４３_Ｎ、領域別累積部４４_１〜４４_Ｎ、透過画像データ出力部４５を有している。なお、図３は、搬送部２とＸ線検査部１０を、図１の矢印Ｙの方向から見た図となっている。

Ｘ線検出部１２は、被検査物Ｚを透過したＸ線の光子が入力される毎に、その光子のエネルギーに対応した波高値のパルス信号を検出情報として出力する光子検出型のセンサ１３_１〜１３_Ｎを搬送幅方向にＮ個並べたラインセンサを用いて構成され、各センサが単位時間当りに出力するパルス数が透過画像の濃度を表すことになる。

センサ１３_１〜１３_Ｎは、一つの光子の入力に対して、その光子のエネルギーに対応した波高値のパルス信号を一つ出力する。Ｘ線発生部１１は、エネルギーの異なるＸ線の光子が混在しているＸ線を出射するため、図４に示すように、各センサから出力されるパルス信号Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、…の波高値Ｈ_１、Ｈ_２、Ｈ_３、…にばらつきが生じる。

スキャン時間内に一つのセンサから出力されるパルス信号の波高値Ｈ_１、Ｈ_２、Ｈ_３、…が、予め波高値の出力範囲全体を複数Ｍ（図４ではＭ＝４）に区分けした領域Ｒ_１〜Ｒ_Ｍのいずれに入るかを判定し、そのスキャン時間内のパルス信号入力数を領域毎に累積すれば、そのスキャン時間に対応する部位についてＸ線透過エネルギーの範囲が異なる複数の透過画像データを生成することができる。

上記Ｘ線透過エネルギーの範囲が異なる複数の透過画像データを生成するために、透過画像データ生成部２１は、各センサ１３_１〜１３_Ｎの出力信号を、それぞれＡ／Ｄ変換部４１_１〜４１_Ｎによってデジタルのデータ列に変換し、波高値検出部４２_１〜４２_Ｎに入力する。

各波高値検出部４２_１〜４２_Ｎは、入力されるデータ列からパルス信号の波高値を検出するためのものであり、例えば、入力されるデータ列に対して微分処理を行い、微分値（信号の傾き）が所定以上の正の値から所定以下の負の値に切り換わるときのゼロクロスタイミングを検出し、そのゼロクロスタイミングにおけるデータ値をパルス信号の波高値として検出し、それぞれ領域判定部４３_１〜４３_Ｎに出力する。

領域判定部４３_１〜４３_Ｎは、前記した波高値の出力範囲を複数Ｍの領域Ｒ_１〜Ｒ_Ｍに区分けする境界値領域Ｌ_１〜Ｌ_Ｍ−１と、波高値検出部４２_１〜４２_Ｎで検出された波高値とを比較し、その波高値がいずれの領域に入るかを判定し、波高値が入る領域を表す領
域識別信号を領域別累積部４４_１〜４４_Ｎに出力する。

各領域別累積部４４_１〜４４_Ｎは、スキャン時間内に領域判定部４３_１〜４３_Ｎからそれぞれ出力される領域識別信号を受け、同一領域を示す領域識別信号の入力数をそれぞれ累積して、スキャン時間内における領域毎の累積数を求めて順次出力する。この領域識別信号の累積数は、スキャン時間内に１つのセンサから出力されるパルス信号のうち、その波高値が入る領域が同じパルス信号同士の累積数である。

透過画像データ出力部４５は、各領域別累積部４４_１〜４４_Ｎからスキャン時間毎に出力される領域識別信号の累積数を、並列的に且つ時系列に配列されたデータにし、このデータを領域ごとの被検査物に対する透過画像データとして出力する。

なお、上記の波高値の領域の区分けの仕方は任意であり、一つの例としては、Ｘ線発生部１１から出射されるＸ線の光子のエネルギーの最大値（Ｘ線管の場合、電子の加速電圧に依存する理論値）に対してセンサが出力するパルス信号の波高値と、所定の基準値（例えば０）との間の複数に等分すればよい。また、領域数も２つ以上で任意であり、最初に多くの領域で透過画像データを生成しておき、それらの透過画像データの中から異物検出や質量測定にそれぞれ適した透過画像データを選択して使用するようにしてもよい。

具体的には、例えば、初期の領域数を１０として、それぞれの領域で透過画像データを生成しておき、エネルギーの高い方から数えて１番目の領域を前述の領域Ｒ_１に割当て、３番目の領域を前述の領域Ｒ_２に割当て、…というように、初期の領域から最終的な領域に選択的に割り当てて、この割り当てられた領域の透過画像データを使用してもよい。また、エネルギーの高い方から数えて１番目と２番目の領域の透過画像データを合成して、これを前述の領域Ｒ_１の透過画像データとし、３番目と４番目の領域の透過画像データを合成して、これを前述の領域Ｒ_２の透過画像データとし、…というように初期の複数の領域の透過画像データを合成して最終的な１つの領域の透過画像データとし、その合成された透過画像データを使用してもよい。

上記具体例では、初期の領域の数だけ透過画像データを生成しておき、異物の検出に最適な透過画像データの組合せに応じて、領域の割当てや透過画像データの合成を行なうようにしているが、被検査物に対して異物検出や質量測定に最適な透過画像データの組合せが既知の場合には、割当てられる領域についての透過画像データのみを生成すればよく、また、複数の透過画像データを合成する代わりに、複数の領域の領域識別信号の累積数を加算して、一つの透過画像データを生成してもよい。これにより、透過画像データ記憶部２２の記憶領域を節約することができる。

上記の領域Ｒ_１〜Ｒ_Ｍは、それぞれ異なるＸ線のエネルギー領域ということができる。すなわち、光子検出型センサを用いることにより、前述した第１の透過画像データと第２の透過画像データとを含む、複数の異なるエネルギー領域のＸ線の透過画像データが得られる。例えば、上記の領域Ｒ_４の透過画像データを第１の透過画像データとし、領域Ｒ_４よりもＸ線のエネルギーの高い領域Ｒ_２の透過画像データを第２の透過画像データとして、判定部２３や質量測定部２４は処理を行う。

このように、光子検出型センサとそれに対応した透過画像データ生成部とを用いた構成では、所望のエネルギー領域のＸ線の透過画像データを取得することが容易にできる。すなわち、異物検出に適したエネルギー領域のＸ線の透過画像データや質量測定に適したエネルギー領域のＸ線の透過画像データをそれぞれ取得できるので、異物検出と質量測定の両方の機能を有するＸ線検査装置に好適である。

Ｘ線検査部１０は、前述の構成に限定されるものではない。図５は、別の構成のＸ線検査部１０の例を示している。図５のＸ線検査部１０は、Ｘ線発生部１１、２つのＸ線検出部１２ａ、１２ｂを有している。図５と図１とにおいて、Ｘ線発生部１１は、同様の構成である。

Ｘ線検出部１２ａ、１２ｂは、入射したＸ線により可視光を発生し、この発生した可視光をフォトセンサで受けて電気信号に変換するシンチレータ型フォトセンサを用いて構成されている。また、Ｘ線検出部１２ａ、１２ｂは、一方が第１のエネルギー領域における検出情報を出力し、他方が第２のエネルギー領域における検出情報を出力するようになっている。このＸ線検出部１２ａ、１２ｂの特性の差異は、異なる特性のセンサを用いたり、異なる特性のＸ線フィルタを用いたりすることにより実現できる。なお、図５においてＸ線検出部１２ａ、１２ｂは並べて配置されているが、これに限らず、重ね配置であってもよいし、ＴＤＩ（Time Delay Integration）型検出器のようにセンサを２次元に配置した検出器において、所定の画素毎に交互に並べて配置するものであってもよい。

そして、透過画像データ生成手段２１は、Ｘ線検出部１２ａ、１２ｂからの検出情報を個別に受け、第１の透過画像データと第２の透過画像データとをそれぞれ生成する。この例では、Ｘ線検出部１２ａ、１２ｂはシンチレータ型フォトセンサであるので、前述した光子検出型センサを用いた例とは透過画像データ生成手段２１の構成が異なる。この例の透過画像データ生成手段２１は、検出情報をスキャン時間で積分した値を各画素の濃度データとする透過画像データを生成する。

図６は、さらに別の構成のＸ線検査部１０の例を示している。図６のＸ線検査部１０は、２つのＸ線発生部１１ａ、１１ｂ、２つのＸ線検出部１２ａ、１２ｂを有している。

Ｘ線発生部１１ａ、１１ｂは、一方が第１のエネルギー領域のＸ線を出射し、他方が第２のエネルギー領域のＸ線を出射するようになっている。Ｘ線検出部１２ａ、１２ｂはシンチレータ型フォトセンサを用いて構成されており、Ｘ線検出部１２ａは、Ｘ線発生部１１ａからのＸ線を受けて検出情報を出力し、Ｘ線検出部１２ｂは、Ｘ線発生部１１ｂからのＸ線を受けて検出情報を出力するようになっている。その結果、Ｘ線検出部１２ａ、１２ｂは、一方が第１のエネルギー領域における検出情報を出力し、他方が第２のエネルギー領域における検出情報を出力するようになっている。

この例では、Ｘ線発生部１１ａ、１１ｂが異なるエネルギー領域のＸ線を出射するようになっているので、Ｘ線検出部１２ａ、１２ｂは同一の特性とすることができる。そして、透過画像データ生成手段２１は、Ｘ線検出部１２ａ、１２ｂからの検出情報を個別に受け、第１の透過画像データと第２の透過画像データとをそれぞれ生成する。

以上説明したように、本発明のＸ線検査装置は、食品、医薬品等の被検査物に対し、異物混入検査と質量測定とを行う場合に有用である。

１……Ｘ線検査装置、２……搬送部、１０……Ｘ線検査部、１１……Ｘ線発生部、１２……Ｘ線検出部、２０……処理部、２１……透過画像データ生成部、２２……透過画像データ記憶部、２３……判定部、２４……質量測定部、３０……表示部、１３_１〜１３_Ｎ……センサ、４１_１〜４１_Ｎ……Ａ／Ｄ変換部、４２_１〜４２_Ｎ……波高値検出部、４３_１〜４３_Ｎ……領域判定部、４４_１〜４４_Ｎ……領域別累積部、４５……透過画像データ出力部

Claims

搬送中の被検査物にＸ線を照射するとともに、前記被検査物を透過したＸ線を検出して検出情報を出力するＸ線検査部（１０）と、
前記検出情報を用いて、第１のエネルギー領域のＸ線と前記第１のエネルギー領域のＸ線よりもエネルギーの高い第２のエネルギー領域のＸ線とを含む、複数の異なるエネルギー領域のＸ線の透過画像データをそれぞれ生成する透過画像データ生成部（２１）と、
複数の前記透過画像データのうちの、少なくとも２つの透過画像データの間で差分処理を行ない、この差分処理された透過画像データを用いて前記被検査物に混入した異物の有無を判定する判定部（２３）と、
前記第２のエネルギー領域のＸ線の透過画像データである第２の透過画像データに基づいて、前記被検査物の質量を測定する質量測定部（２４）と、を備え、
前記被検査物は複数の元素で構成されており、
前記質量測定部は、前記第２の透過画像データの透過画像における前記被検査物の撮像領域を特定し、前記第２の透過画像データの画素単位の濃度データを前記撮像領域内の全画素で総和し、この総和した値と、前記第２のエネルギー領域のＸ線に対応し、前記被検査物の質量減弱係数を表す定数とを用いて、前記被検査物の質量を算出することを特徴とするＸ線検査装置（１）。
前記第２のエネルギー領域のＸ線は、Ｘ線のエネルギーが５０ｋｅＶ以上であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査装置。
前記Ｘ線検査部は、Ｘ線発生部（１１）と、前記被検査物を透過したＸ線の光子が入力される毎に該光子のエネルギーに対応した波高値のパルス信号を出力する光子検出型のＸ線検出部（１２）とを有し、
前記透過画像データ生成部は、前記パルス信号の波高値が、前記複数の異なるエネルギー領域のいずれに入るかを判定し、パルス信号入力数をエネルギー領域毎に累積した累積結果を用いて、前記複数の異なるエネルギー領域のＸ線の透過画像データを生成することを特徴とする請求項１乃至２に記載のＸ線検査装置。
前記Ｘ線検査部は、Ｘ線発生部（１１）と、前記被検査物を透過した前記第１のエネルギー領域のＸ線を検出する第１のＸ線検出部（１２ａ）と、前記被検査物を透過した前記第２のエネルギー領域のＸ線を検出する第２のＸ線検出部（１２ｂ）と、を有することを特徴とする請求項１乃至２に記載のＸ線検査装置。
前記Ｘ線検査部は、前記第１のエネルギー領域のＸ線を照射する第１のＸ線発生部（１１ａ）と、前記第２のエネルギー領域のＸ線を照射する第２のＸ線発生部（１１ｂ）と、
前記被検査物を透過した前記第１のＸ線発生部からのＸ線を検出する第１のＸ線検出部（１２ａ）と、前記被検査物を透過した前記第２のＸ線発生部からのＸ線を検出する第２のＸ線検出部（１２ｂ）と、を有することを特徴とする請求項１乃至２に記載のＸ線検査装置。