JP7457187B2

JP7457187B2 - 撮像ユニット

Info

Publication number: JP7457187B2
Application number: JP2023066500A
Authority: JP
Inventors: 元胤杉山; 敏康須山; 春樹鈴木
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2023-04-14
Publication date: 2024-03-27
Anticipated expiration: 2039-02-27
Also published as: JP2023086813A; JP7265505B2; JP2020160079A

Description

本開示は、撮像ユニットおよび放射線画像取得システムに関する。

対象物にＸ線を照射し、対象物を透過したＸ線をシンチレータでシンチレーション光に変換させて、そのシンチレーション光を検出器によって検出するいくつかの装置またはシステムが知られている。たとえば特許文献１に記載されたシステムは、不透明なシンチレータを備え、そのシンチレータの入力面（Ｘ線を入力する表面）から出力されるシンチレーション光を撮像する。このシステムの一形態は、対象物を搬送方向に搬送する搬送装置を備え、ラインスキャンカメラを用いて、対象物の搬送速度に合わせて撮像を行う。

一方、特許文献２に記載された装置は、シンチレータの入力面（表面）から出力されるシンチレーション光を撮像する第１の撮像手段と、シンチレータの入力面とは反対側の面（裏面）から出力されるシンチレーション光を撮像する第２の撮像手段とを備える。第１および第２の撮像手段の一方は表面または裏面の法線方向に出力されるシンチレーション光を集光し、第１および第２の撮像手段の他方は表面または裏面の法線方向に対して傾斜した方向に出力されるシンチレーション光を集光する。特許文献３には、歯科用放射線撮像法のためのシステムが記載されている。このシステムも、シンチレーションプレート（またはシンチレーションスクリーン）からの光をレンズが集光してＣＣＤが検出することで、放射線画像を得ている。

国際公開第２０１７／０５６６８０号特開２０１２－１５４７３４号公報特表２０００－５１０７２９号公報

特許文献１に記載されたシステムでは、不透明なシンチレータを用いて入力面の観察を行うことで、プラスチック等の軽元素からなる対象物の形状等を識別可能である。搬送装置およびラインスキャンカメラを用いた形態では、より高速に放射線画像を取得可能である。しかしながら、搬送装置を用いた場合には、対象物の中の異なる部分で拡大率が変化するため、ラインスキャンカメラによって取得される画像がぼやけるおそれがある。一方で、特許文献２および３には、シンチレータの入力面から出力されるシンチレーション光を撮像するために、シンチレーション光を反射させるミラーが設置されてもよい点が記載されている。これらのミラーは、入力面に対面するように設置されるが、ミラーが、対象物を透過したＸ線に影響を及ぼすおそれがある。たとえば、Ｘ線がミラーに吸収されるという影響が生じ得る。この影響は、放射線画像を高感度に取得することを困難にする可能性がある。

本開示は、搬送される対象物に対しても放射線画像がぼやけることを防止でき、シンチレータの入力面から出力されるシンチレーション光を検出する場合でも放射線に対するミラーの影響を排除することができる撮像ユニットおよび放射線画像取得システムを説明する。

本開示の一態様は、対象物の放射線画像を取得するための撮像ユニットであって、放射線を遮蔽することができる壁部であって放射線を通過させるスリットが形成された壁部を有する筐体と、放射線が入力される入力面を有し、スリットを通過した放射線が入力面に対して傾斜する方向から入力されるように筐体内に配置されたシンチレータと、筐体内に配置され、シンチレータから出力されたシンチレーション光を撮像するラインスキャンカメラと、を備え、壁部は、シンチレータとラインスキャンカメラを覆うように延在し、スリットは、壁部の延在方向において、シンチレータとラインスキャンカメラとの間に位置している。

いくつかの態様において、ラインスキャンカメラは、焦点がシンチレータの入力面に合わせられているレンズ部を有する。

いくつかの態様において、シンチレータの入力面から出力されたシンチレーション光をラインスキャンカメラに向けて反射する第１反射ミラーをさらに備える。

いくつかの態様において、シンチレータの入力面及び第１反射ミラーの反射面の間の角度は、４０度以上５０度以下の範囲内の角度である。

いくつかの態様において、シンチレータの裏面から出力されたシンチレーション光をラインスキャンカメラに向けて反射する第２反射ミラーをさらに備える。

いくつかの態様において、ラインスキャンカメラは、シングルラインセンサ、２以上の複数列を有するマルチラインセンサ又はＴＤＩセンサを含む。

いくつかの態様において、スリットの周縁とシンチレータの入力面とを結ぶ領域として規定される放射線の照射領域の中心軸が入力面に対して４５度をなすように、スリットが配置される。

本発明のいくつかの態様によれば、放射線画像がぼやけることが防止され、また放射線に対するミラーの影響が排除される。その結果として、対象物の放射線画像が鮮明かつ高感度に取得される。

図１は、本開示の第１実施形態に係る放射線画像取得システムの概略構成を示す図である。図１中の撮像ユニットの内部構成を示す断面図である。図１の放射線画像取得システムにおける放射線源、照射領域、シンチレータ、第１ミラー、およびラインスキャンカメラの位置関係を示す図である。筐体に形成されたスリットと、シンチレータおよび第１ミラーとの位置関係を示す図である。図５（ａ）は放射線源を斜めに設置した場合の照射領域を示す図、図５（ｂ）は広い照射角をもった放射線源を設置した場合の照射領域を示す図である。図６（ａ）は第１実施形態におけるシンチレータの配置を示す図、図６（ｂ）は参考形態におけるシンチレータの配置を示す図、図６（ｃ）は図６（ａ）において得られる放射線画像を示す図、図６（ｄ）は図６（ｂ）において得られる放射線画像を示す図である。図７（ａ）は入力面の法線方向にラインスキャンカメラを設置した形態を示す図、図７（ｂ）は入力面の斜め方向にラインスキャンカメラを設置した形態を示す図、図７（ｃ）は図７（ａ）において得られる放射線画像を示す図、図７（ｄ）は図７（ｂ）において得られる放射線画像を示す図である。図８（ａ）は参考形態における放射線源の配置を示す図、図８（ｂ）は図８（ａ）における照射領域と第１ミラーの干渉を示す図、図８（ｃ）は第１実施形態における照射領域の位置を示す図である。本開示の第２実施形態に係る放射線画像取得システムの概略構成を示す図である。第２実施形態の第１変形形態に係る撮像ユニットを示す図である。第２実施形態の第２変形形態に係る撮像ユニットを示す図である。第２実施形態の第３変形形態に係る撮像ユニットを示す図である。第１実施形態の第１変形形態に係る放射線画像取得システムを示す図である。図４の放射線画像取得システムにおける撮像ユニットの変形例を示す図である。ラインスキャンカメラの第１変形例を示す図である。図１６（ａ）および図１６（ｂ）はラインスキャンカメラの第２変形例をそれぞれ示す図である。ラインスキャンカメラのセンサの変形例を示す図である。第１ミラーの移動機構の一例を示す図である。図１９（ａ）および図１９（ｂ）は交換可能な第１ミラーのユニットの一例をそれぞれ示す図である。図２０（ａ）および図２０（ｂ）はシンチレータの移動機構の一例を示す図である。シンチレータの変形例を示す図である。図２２（ａ）および図２２（ｂ）はスリットの位置変更機構の一例を示す図である。ラインスキャンカメラの位置調整機構の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。

図１に示されるように、第１実施形態の放射線画像取得システム１は、対象物Ａの放射線画像を取得するための装置である。対象物Ａは、たとえば、軽元素からなる物質を含有する。放射線画像取得システム１は、たとえば、食品検査やバッテリー検査などの分野に適用される。食品検査の分野では、たとえば異物の噛み込みの有無が検査される。放射線画像取得システム１は、後述する独自の構成を有することにより、特に、軽元素からなる物質の弁別性能に優れている。このような物質としては、たとえば、食品のくず、髪の毛、ビニール、虫、肉の中の骨等が挙げられる。放射線画像取得システム１は、たとえばインラインＸ線検査に適用される。

放射線画像取得システム１は、対象物Ａに向けて白色Ｘ線等の放射線を出力する放射線源２と、対象物Ａを所定の搬送方向Ｄに搬送する搬送装置２０と、搬送装置２０によって搬送される対象物Ａを透過した放射線の入力に応じてシンチレーション光を発生させるシンチレータ６と、シンチレータ６の放射線の入力面６ａから出力されるシンチレーション光を検出するラインスキャンカメラ３と、放射線画像取得システム１のいくつかの機能を制御し、かつ放射線画像を作成するコンピュータ１０と、を備えている。このように、放射線画像取得システム１は、シンチレータ表面観察方式のＸ線撮影システムである。放射線画像取得システム１は、低エネルギーのＸ線感度に優れている。

放射線源２は、Ｘ線出射部からコーンビームＸ線を出力する。放射線源２は、コーンビームＸ線の焦点２ａを有する。放射線源２は、たとえばマイクロフォーカスＸ線源であってもよく、ミリフォーカスＸ線源であってもよい。放射線源２から出射されるＸ線は放射線束を形成する。この放射線束が存在する領域が、放射線源２の出力領域１４（図３参照）である。放射線画像取得システム１では、出力領域１４内のＸ線のうちの一部である照射領域１２内のＸ線が、シンチレータ６の入力面６ａに入力される。すなわち、照射領域１２は、出力領域１４に包含され、出力領域１４よりも狭い領域である。照射領域１２は、その中心に位置する中心軸Ｌを含む。

搬送装置２０は、たとえば周回軌道を移動するベルトコンベア２１を有しており、ベルトコンベア２１の搬送面２１ａ上に、対象物Ａが載置または保持されている。ベルトコンベア２１は、搬送ステージ或いは搬送部である。搬送装置２０は、ベルトコンベア２１を駆動する図示しない駆動源を備えている。搬送装置２０は、対象物Ａを搬送方向Ｄに一定の速度で搬送するように構成されている。言い換えれば、対象物Ａは、搬送装置２０によって所定の搬送経路Ｐ上で搬送される。本実施形態において、搬送方向Ｄは水平方向である。また搬送経路Ｐは直線状であり、搬送経路Ｐが延びる方向は搬送方向Ｄに平行である。搬送装置２０における対象物Ａの搬送タイミングや搬送速度は、予め設定されており、コンピュータ１０の制御部１０ａによって制御される。

なお、放射線画像取得システム１は、あらゆる形態の搬送装置２０に対応可能である。たとえば、搬送方向Ｄおよび搬送経路Ｐは、水平であってもよいが、水平に対して傾斜していてもよい。搬送経路Ｐは、直線状でなくてもよく、たとえば曲線状であってもよい。その場合、搬送方向Ｄは、搬送経路Ｐのうちの照射領域１２に重複する部分における接線であってもよい。搬送装置２０は、物理的な搬送面２１ａを有していなくてもよい。たとえば、搬送装置２０は、エアによって対象物Ａを浮き上がらせた状態で搬送してもよい。また、搬送装置２０は、対象物Ａを空中に放出することで対象物Ａを搬送してもよい。その場合、搬送経路Ｐは、たとえば放物線状であってもよい。

搬送装置２０は、ベルトコンベア２１を有する形態に限られない。搬送装置２０は、たとえば、複数のローラを含むローラコンベアを有してもよい。ローラコンベアはベルトを有していないため、ベルトの影響を排除できる。ローラとローラの間に隙間（スリット形状の開口）が形成されている点も、ベルトコンベアに比して有利である。ローラコンベアを用いることにより、ベルトに起因するＸ線減衰が低減される。後述する放射線源２の配置および照射領域１２の配置（斜め照射）を考慮すると、ローラコンベアは有効に利用され得る。ローラコンベアは、低エネルギーのＸ線感度が重視される放射線画像取得システム１に適した搬送手段である。２つ又はそれ以上のベルトコンベアを搬送方向に設置し、それらのベルトコンベアの隙間からＸ線を照射する形態としてもよい。この形態の場合、ベルトコンベアを使用しながら、ローラコンベアの場合と同様に、ベルトの影響を排除することができる。

図１～図３に示されるように、放射線画像取得システム１は、搬送装置２０に沿うように設置された撮像ユニット３０を備える。撮像ユニット３０は、たとえば、搬送装置２０に対して取り付けられており、搬送装置２０に固定されている。撮像ユニット３０は、ベルトコンベア２１の周回に干渉しないように取り付けられている。搬送装置２０がローラコンベアである場合も同様である。撮像ユニット３０は、ベルトコンベアまたはローラコンベア等の搬送部の移動に干渉しないよう、搬送部から幾らかの空隙をもって配置されている。

撮像ユニット３０は、直方体形状の筐体１３を有する。筐体１３は、たとえば、Ｘ線を遮蔽することができる材質からなる。筐体１３は、いわゆる暗箱である。筐体１３は、たとえばアルミニウム製または鉄製であってよい。筐体１３は防護材を含んでもよく、その防護材として鉛が用いられてもよい。筐体１３は、搬送方向Ｄに長くなった形状を有する。筐体１３は、上下方向に対面する上壁部１３ａおよび底壁部１３ｂと、搬送方向Ｄに対面する第１側壁部１３ｃおよび第２側壁部１３ｄと、搬送方向Ｄに直交する水平な検出幅方向に対面する第３側壁部１３ｅおよび第４側壁部１３ｆ（図４参照）とを含む。撮像ユニット３０は、筐体１３の第１側壁部１３ｃおよび第２側壁部１３ｄが非常に小さくなっており、搬送装置２０に沿ったコンパクトな装置になっている。搬送方向Ｄは、図中に示される紙面に平行なｘ方向に平行である。上記検出幅方向は、図中に示される紙面に垂直なｙ方向に平行である。上下方向は、図中に示される紙面に平行なｚ方向に平行である。

上壁部（壁部）１３ａは、搬送装置２０の搬送経路Ｐに対面するように配置されている。言い換えれば、上壁部１３ａは、筐体１３の６つの壁部のうち搬送装置２０にもっとも近接している。この上壁部１３ａが、搬送装置２０に取り付けられてもよい。

撮像ユニット３０は、シンチレータ６の入力面６ａから、入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されるシンチレーション光を撮像できるように構成されている。そのために、撮像ユニット３０は、入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されるシンチレーション光を反射する第１ミラー７を備える。すなわち、撮像ユニット３０は、ミラーとして、１つのみの第１ミラー７を備える。第１ミラー７は、その反射面７ａを入力面６ａに斜めに対面させるようにして、入力面６ａの法線Ｂに重なる位置に配置されている。

筐体１３内には、シンチレータ６と、第１ミラー７と、ラインスキャンカメラ３とが設置されている。シンチレータ６、第１ミラー７、およびラインスキャンカメラ３は、筐体１３内で固定されている。シンチレータ６および第１ミラー７は、第１側壁部１３ｃの近傍に配置されている。ラインスキャンカメラ３は、第２側壁部１３ｄの近傍に配置されている。シンチレータ６は、たとえばシンチレータホルダ８に保持されて、たとえば水平に配置されている。第１ミラー７は、たとえばミラーホルダ９に保持されて、水平に対して傾斜するように配置されている。

シンチレータ６は、平板状の波長変換部材である。シンチレータ６は、検出幅方向（ｙ方向）に長い長方形状である（図４参照）。シンチレータ６は、たとえばGd₂O₂S:Tb、Gd₂O₂S:Pr、CsI:Tl、CdWO₄、CaWO₄、Gd₂SiO₅:Ce、Lu_0.4Gd_1.6SiO₅、Bi₄Ge₃O₁₂、Lu₂SiO₅:Ce、Y₂SiO₅、YAlO₃:Ce、Y₂O₂S:Tb、YTaO₄:Tm、YAG:Ce、YAG:Pr等からなる。シンチレータ６の厚さは数μｍ～数ｍｍの範囲で検出する放射線のエネルギー帯によって適切な値に設定されている。シンチレータ６は、対象物Ａを透過したＸ線を可視光に変換する。比較的低いエネルギーのＸ線は、シンチレータ６の入力面６ａで変換され、入力面６ａから出力される。また、比較的高いエネルギーのＸ線は、シンチレータ６の裏面６ｂで変換され、裏面６ｂから出力される。本実施形態では、シンチレータホルダ８は上方に向けて開放されており、シンチレータ６の入力面６ａを露出させている。一方で裏面６ｂは閉鎖されていてもよいが、露出していてもよい。なお、シンチレータ６は、１枚のシンチレータから構成されていてもよいし、２枚のシンチレータを貼り合わせるなど組み合わせたものでもよい。２枚のシンチレータの組み合わせる際に２枚のシンチレータの間に遮光や反射の性質を有した板や膜を挟んでもよい。２枚のシンチレータの種類は同じでもよく、異なっていてもよい。

第１ミラー７は、たとえば、アルミ蒸着したガラスや、鏡面加工した金属からなるミラーである。第１ミラー７は、検出幅方向（ｙ方向）に長い長方形状である（図４参照）。第１ミラー７は、入力面６ａから法線Ｂ方向に出力されたシンチレーション光を反射させるのに十分な面積をもった反射面７ａを備える。第１ミラー７は、反射面７ａとシンチレータ６の入力面６ａとの間に、たとえば鋭角を形成している。ここで、第１ミラー７が入力面６ａに対して角度をなすということは、第１ミラー７がシンチレータ６に近接することを意味するものではない。第１ミラー７がシンチレータ６に近接してもよいが第１ミラー７がシンチレータ６から離間してもよい。第１ミラー７がシンチレータ６から離間する場合には、反射面７ａの延長面と入力面６ａの延長面とによって角度が定義される。第１ミラー７は、入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されるシンチレーション光を反射する。

上記の鋭角は、４０度以上５０度以下の範囲内の角度であることが好ましい。鋭角は、４５度であることが更に好ましい。鋭角は、放射線源２の配置や後述するスリット１５の位置に基づいて決定されてもよい。鋭角の大きさによって、ラインスキャンカメラ３の配置が適宜に調整されてもよい。鋭角の大きさによって、別の１つまたは複数のミラーが更に設置されてもよい。

ラインスキャンカメラ３は、対象物Ａの移動に合わせて撮像を行う。ラインスキャンカメラ３は、シンチレータ６の入力面６ａから出力されるシンチレーション光を集光するレンズ部３ａと、レンズ部３ａにより集光されたシンチレーション光を検出するセンサ部３ｂとを有するレンズカップリング型の検出器である。レンズ部３ａは、１つのレンズを含み、このレンズの焦点がシンチレータ６の入力面６ａに合わせられている。センサ部３ｂは、イメージセンサ３ｃを含む。イメージセンサ３ｃは、たとえば、ＴＤＩ（時間遅延積分）駆動が可能なエリアイメージセンサである。イメージセンサ３ｃは、たとえば、ＣＣＤエリアイメージセンサである。

イメージセンサ３ｃは、複数のＣＣＤがピクセル方向に一列に並べられた素子列が、対象物Ａの移動方向に対応して、積分方向に複数段並べられた構成を有する。図２に示されるように、ラインスキャンカメラ３は、対象物Ａの搬送方向Ｄに対応するスキャン方向ｄ１と、スキャン方向ｄ１に直交するライン方向ｄ２とを有する。このスキャン方向ｄ１が上記の積分方向であり、図中のｚ方向に平行である。ライン方向ｄ２が上記のピクセル方向であり、図中のｙ方向に平行である。スキャン方向ｄ１は、第１ミラー７を介して、搬送方向Ｄから変換された方向である。本実施形態では、スキャン方向は、搬送方向Ｄから９０度だけ変換されている。

イメージセンサ３ｃは、制御部１０ａによって、対象物Ａの移動に合わせて電荷転送を行うように制御される。すなわち、イメージセンサ３ｃは、搬送装置２０による対象物Ａの移動に同期して、受光面３ｄにおける電荷転送を行う。これにより、Ｓ/Ｎ比のよい放射線画像を得ることができる。なお、イメージセンサ３ｃがエリアイメージセンサである場合には、コンピュータ１０の制御部１０ａが放射線源２とラインスキャンカメラ３を制御して、ラインスキャンカメラ３の撮像タイミングに合わせて放射線源２を点灯させる構成であってもよい。ステージにエンコーダを設けて、エンコーダからの信号でラインスキャンカメラ３を制御してもよい。

第１ミラー７の反射面７ａとシンチレータ６の入力面６ａとの間の鋭角が４５度である場合、ラインスキャンカメラ３のレンズ部３ａの光軸Ｆ（図３参照）は、たとえば搬送方向Ｄに平行である。ラインスキャンカメラ３は、入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されるシンチレーション光を検出する。

シンチレータ６は、入力面６ａが搬送方向Ｄに平行で、且つ上記のライン方向ｄ２に平行であるように配置されている。すなわち、シンチレータ６の入力面６ａは、ｘｙ平面に平行である。

図１～図４に示されるように、筐体１３の上壁部１３ａには、放射線源２から出力されたＸ線を通過させるためのスリット１５が形成されている。図４に示されるように、スリット１５は、検出幅方向（ｙ方向）に長い長方形状である。スリット１５は、長方形状の周縁１５ａを含む。図３に示されるように、シンチレータ６の入力面６ａは、スリット１５を通過した照射領域１２内のＸ線を入力する。

スリット１５および照射領域１２についてより詳しく説明すると、図３に示されるように、放射線源２から出力された出力領域１４のＸ線のうち、照射領域１２のみがスリット１５を通過するようになっている。残りの領域のＸ線は筐体１３内には進入しない。すなわち、スリット１５は、照射領域１２を規定する。スリット１５の中央を、照射領域１２の中心軸Ｌが通っている。照射領域１２は、スリット１５の周縁１５ａとシンチレータ６の入力面６ａとを直線状に結ぶ領域（四角錐状の領域）として規定される。言い換えれば、照射領域１２は、放射線源２の焦点２ａとシンチレータ６の入力面６ａとを直線状に結ぶ領域として規定される。ここで、「シンチレータ６の入力面６ａ」とは、シンチレーション光の出力に有効にはたらく領域のみを意味する。たとえば、矩形の入力面６ａ全体のうち、シンチレータホルダ８によって覆われている領域などは、照射領域１２を規定するにあたっての「シンチレータ６の入力面６ａ」には含まれない。

図１および図２に示されるように、スリット１５は、搬送方向Ｄにおいて、シンチレータ６および第１ミラー７と、ラインスキャンカメラ３との間に位置している。放射線源２が、第１ミラー７の反射面７ａを含む第１仮想平面Ｐ１とシンチレータ６の入力面６ａを含む第２仮想平面Ｐ２との間に焦点２ａが位置するように配置されている（図２参照）。また、スリット１５は、搬送方向Ｄにおいてシンチレータ６の下流に位置している。そして、図３に示されるように、第１ミラー７は、Ｘ線の照射領域１２の外部に位置している。言い換えれば、第１ミラー７は、照射領域１２に干渉しないような位置および姿勢（傾きも含む）で設置されている。第１ミラー７は、反射面７ａが照射領域１２の境界面に沿うように、入力面６ａの法線Ｂに対して傾斜して配置されている。ラインスキャンカメラ３のレンズ部３ａが集光するシンチレーション光は、照射領域１２をｚ方向（入力面６ａの法線Ｂ方向）に横断し、その後照射領域１２をｘ方向（搬送方向Ｄ）に横断する。

なお、放射線源２は、種々の態様で設置されてもよい。たとえば、図５（ａ）に示されるように、照射角すなわち出力領域１４の狭い放射線源２を斜めに設置してもよい。この場合、出力領域１４が照射領域１２と同等であってもよい。また図５（ｂ）に示されるように、照射角すなわち出力領域１４の広い放射線源２を鉛直方向に設置してもよい。この場合、出力領域１４の中心軸は鉛直方向（ｚ方向）に向けられるが、照射領域１２の中心軸Ｌはシンチレータ６の入力面６ａに交差する。放射線源２が、第１ミラー７の反射面７ａを含む第１仮想平面Ｐ１上、または、第１仮想平面Ｐ１よりも上側（第２仮想平面Ｐ２とは反対側）に位置するように配置されてもよい。

コンピュータ１０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および入出力インターフェイス等を有する。コンピュータ１０は、放射線源２およびラインスキャンカメラ３を制御する制御部１０ａ（制御プロセッサ）と、ラインスキャンカメラ３から出力された放射線画像データに基づいて、対象物Ａの放射線画像を作成する画像処理部１０ｂ（画像処理プロセッサ）と、を有する。画像処理部１０ｂは、放射線画像データを入力し、入力した放射線画像データに対して画像処理等の所定の処理を実行する。コンピュータ１０には表示装置１１が接続されている。画像処理部１０ｂは、作成した放射線画像を表示装置１１に出力する。制御部１０ａは、ユーザの入力等により記憶された放射線源２の管電圧や管電流の値に基づいて、放射線源２を制御する。制御部１０ａは、ユーザの入力等により記憶されたラインスキャンカメラ３の露光時間等に基づいて、ラインスキャンカメラ３を制御する。制御部１０ａと画像処理部１０ｂとは、別々のプロセッサでもよいし、同じプロセッサでもよい。また、コンピュータ１０は、制御部１０ａの機能と画像処理部１０ｂの機能を実行できるようにプログラムされていてもよい。なお、コンピュータ１０は、マイコンやＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で構成されていてもよい。

続いて、放射線画像取得システム１の動作すなわち放射線画像の取得方法について説明する。まず、搬送装置２０を用いて、対象物Ａを搬送方向Ｄに搬送する（搬送工程）。それと同時に、対象物Ａに向けて、放射線源２から白色Ｘ線等の放射線を出力する（放射線出力工程）。対象物Ａを透過した放射線は入力面６ａに入力される（入力工程）。このとき、放射線は第１ミラー７に干渉しないので、第１ミラー７による影響が排除されている。次に、シンチレータ６によって放射線からシンチレーション光への変換が行われる（変換工程）。入力面６ａから出力されるシンチレーション光は、第１ミラー７によって反射させられる（反射工程）。そしてラインスキャンカメラ３のレンズ部３ａによって、シンチレーション光がイメージセンサ３ｃに結像される（結像工程）。イメージセンサ３ｃは、レンズ部３ａにより結像されたシンチレーション光（シンチレーション像）を撮像する（撮像工程）。この撮像工程では、対象物Ａの移動に同期して電荷転送（ＴＤＩ動作）が行われる。ラインスキャンカメラ３は、撮像により得られた放射線画像データをコンピュータ１０の画像処理部１０ｂに出力する。

コンピュータ１０の画像処理部１０ｂは、放射線画像データを入力し、入力した放射線画像データに対して画像処理等の所定の処理を実行し、放射線画像を作成する（画像作成工程）。画像処理部１０ｂは、作成した放射線画像を表示装置１１に出力する。表示装置１１は、画像処理部１０ｂから出力された放射線画像を表示する。以上の工程を経て、対象物Ａの表面観察による放射線画像が得られる。

本実施形態の放射線画像取得システム１および撮像ユニット３０では、搬送装置２０によって搬送される対象物Ａに、放射線源２から放射線が照射される。対象物Ａを透過した放射線が、筐体１３の上壁部１３ａに形成されたスリット１５を通過する。筐体１３内には、シンチレータ６と、第１ミラー７と、ラインスキャンカメラ３とが設置されており、撮像に必要な機器がユニット化されている。筐体１３内に入射した放射線は、シンチレータ６の入力面６ａに入力される。そして、その入力面６ａからシンチレーション光が出力される。シンチレータ６の入力面６ａに近い領域では、比較的低いエネルギーの放射線が変換される。よって、ラインスキャンカメラ３は、低エネルギーの放射線感度に優れた放射線画像を取得できる。このことは、たとえば対象物Ａに含まれた、軽元素からなる物質の検出に有利にはたらく。シンチレータ６の入力面６ａが、搬送方向Ｄに平行であり、且つラインスキャンカメラ３のライン方向ｄ２に平行であるので、対象物Ａの中の異なる部分（たとえば搬送方向Ｄにおける上流端と下流端など）において、拡大率は変化しない。たとえば、図６（ｂ）に示されるように、入力面６ａが搬送方向Ｄに対して角度を有すると、Ｘ線投影像の拡大率の違いから、ＴＤＩ積算の際に放射線画像ＩＭＧ２がぼやけてしまう（図６（ｄ）参照）。本実施形態では、図６（ａ）に示されるように、入力面６ａが搬送方向Ｄに平行なので、放射線画像ＩＭＧ１がぼやけることが防止される（図６（ｃ）参照）。さらには、拡大率が変化せず、第１ミラー７が放射線の照射領域１２の外部に位置しているので、対象物Ａを透過した放射線は、第１ミラー７を通ることなくシンチレータ６の入力面６ａに入力される。これにより、放射線に対する第１ミラー７の影響が排除される。すなわち、シンチレータ６の入力面６ａから出力されるシンチレーション光を第１ミラー７の影響なく検出することができる。その結果として、この放射線画像取得システム１および撮像ユニット３０は、対象物の放射線画像を鮮明かつ高感度に取得することを可能にする。また、放射線画像取得システム１によれば、より高速に放射線画像を取得することができる。さらには、Ｓ／Ｎ比のよい放射線画像を取得することができる。

また、シンチレータ表面観察方式を用いた場合、高管電圧下において軽減素の撮像が可能である。放射線源２は、管電圧および管電流の出力に制約があり、低管電圧の場合、管電流の制約により出力が得られにくいという特性を有する。シンチレータ表面観察方式を用いることにより、管電流の制約を受けにくくなり、放射線源２の効率の良いところでＸ線撮像することが可能である。その結果として、タクトタイムの向上が期待できる。

ラインスキャンカメラ３は、入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されるシンチレーション光を検出する。図７（ｂ）に示されるように、入力面６ａの法線Ｂ方向に対して傾斜した方向に出力されるシンチレーション光を検出した場合には、レンズの拡大率の違いに起因してＴＤＩ積算による放射線画像ＩＭＧ４にあおり（パース）が生じる（図７（ｄ）参照）。その場合、放射線画像ＩＭＧ４がぼやけてしまう。これに対して、図７（ａ）に示されるように、ラインスキャンカメラ３が入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されるシンチレーション光を検出すると、放射線画像ＩＭＧ３にあおり（パース）は生じない（図７（ｃ）参照）。その結果、鮮明な放射線画像ＩＭＧ３が得られる。ところで、ラインスキャンカメラ３が搬送ステージに干渉することなく入力面６ａを撮影するには、図７（ａ）に示されるように入力面６ａと搬送ステージとの間に距離を確保する必要があるとも思われる。そうすると、ＦＤＤ（Ｆｏｃｕｓ－ＤｅｔｅｃｔｏｒＤｉｓｔａｎｃｅ；焦点２ａからシンチレータ６までの距離）とＦＯＤ（Ｆｏｃｕｓ－ＯｂｊｅｃｔＤｉｓｔａｎｃｅ；焦点２ａから対象物Ａまでの距離）との差を確保する必要が生じる。しかし、入力面６ａと対象物Ａとの距離が大きくなるとＸ線幾何学倍率が大きくなり、Ｘ線投影像が拡大される。拡大率が大きくなると焦点ボケの影響も大きくなってしまう。そこで、拡大率をできるだけ等倍（１倍）に近づけることが望ましい。本実施形態では、第１ミラー７を介在させることで、入力面６ａと対象物Ａとの距離を縮小しつつ、入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されるシンチレーション光がラインスキャンカメラ３によって検出される。よって、ラインスキャンカメラ３が、あおり（パース）のない画像を取得できる。放射線画像がぼやけることが防止される。

スリット１５は、搬送方向Ｄにおいて、シンチレータ６および第１ミラー７と、ラインスキャンカメラ３との間に位置している。また別の観点では、放射線源２が、第１ミラー７の反射面７ａを含む第１仮想平面Ｐ１とシンチレータ６の入力面６ａを含む第２仮想平面Ｐ２との間に焦点２ａが位置するように配置されている。これらの構成によれば、シンチレータ６と第１ミラー７の間の鋭角の範囲内に、放射線をうまく導入することができる。すなわち、シンチレータ６と第１ミラー７の間の鋭角の範囲内に、照射領域１２をうまく形成することができる。一方で、ラインスキャンカメラ３に必要とされる光路長を確保しやすい。

図８（ａ）に示されるように、シンチレータ６の入力面６ａと搬送方向Ｄが平行でることが求められ、またラインスキャンカメラ３は入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されるシンチレーション光を検出することが求められる。しかも、対象物Ａと入力面６ａとの距離をできるだけ縮小したい。その結果、第１ミラー７が採用される。しかし、図８（ｂ）に示されるように、第１ミラー７を設置すると、第１ミラー７がＸ線の照射領域１２に被ってしまう。それにより、Ｘ線に含まれる軟Ｘ線成分が減衰してしまう。その結果、低エネルギーの放射線感度を損ねてしまう。その解決策として、図８（ｃ）に示されるように、Ｘ線の照射領域１２が第１ミラー７と被らないように、照射領域１２の位置と角度が調整される。たとえば、照射領域１２の中心軸Ｌが入力面６ａに対して４５度になるように、放射線源２の位置およびスリット１５の位置が調整される。

シンチレータ６と第１ミラー７の間の鋭角は、４０度以上５０度以下の範囲内の角度である。この構成によれば、入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されたシンチレーション光は、第１ミラー７によって反射され、搬送方向Ｄに対して１０度以内の傾斜角をもってラインスキャンカメラ３によって検出される。よって、搬送装置２０に沿って、ラインスキャンカメラ３を設置しやすい。撮像ユニット３０全体が搬送装置２０に沿ったスリムな形状となり、撮像ユニット３０のコンパクト化が図られる。鋭角が４５度であると、この効果は一層好適に発揮される。

照射領域１２は、搬送方向Ｄにおいてシンチレータ６の下流に形成される。この構成によれば、第１ミラー７を所望の位置に配置しつつ、第１ミラー７が放射線の照射領域１２に干渉しないように、照射領域１２を形成しやすい。

ラインスキャンカメラ３の光軸Ｆは搬送方向Ｄに平行である。上述したように、シンチレータ６の入力面６ａは搬送方向Ｄに平行である。この構成によれば、各要素に対し、角度に関する複雑な調整等が不要である。たとえば、ラインスキャンカメラ３の光軸Ｆの調整や、ラインスキャンカメラ３のレンズの焦点距離に伴う視野角に応じた第１ミラー７とレンズの距離調整が容易になる。

続いて、図９を参照して、第２実施形態に係る放射線画像取得システム１Ａおよび３０Ａについて説明する。放射線画像取得システム１Ａが第１実施形態の放射線画像取得システム１と違う点は、撮像ユニット３０Ａが、筐体１３Ａ内に設置され、入力面６ａとは反対側の裏面６ｂから出力されるシンチレーション光を検出する第２ラインスキャンカメラ４を更に備えた点である。シンチレータホルダ８は上方および下方に向けて開放されており、シンチレータ６の入力面６ａおよび裏面６ｂを露出させている。第２ラインスキャンカメラ４は、ラインスキャンカメラ３と同様の構成を有している。すなわち、第２ラインスキャンカメラ４は、レンズ部４ａと、イメージセンサ４ｃを含むセンサ部４ｂとを有する。第３ミラー１７は、たとえばミラーホルダ１９に保持されて、水平に対して傾斜するように配置されている。第３ミラー１７は、その反射面１７ａを裏面６ｂに斜めに対面させるようにして、裏面６ｂの法線Ｃに重なる位置に配置されている。第２ラインスキャンカメラ４のレンズ部４ａの光軸Ｇは、たとえば搬送方向Ｄに平行である。第２ラインスキャンカメラ４は、第３ミラー１７の反射面１７ａを介して、裏面６ｂの法線Ｃ方向に出力されるシンチレーション光を検出する。第２ラインスキャンカメラ４の搬送方向Ｄの位置は、たとえば、ラインスキャンカメラ３における光路長と第２ラインスキャンカメラ４における光路長とが等しくなるように設定される。なお、同じレンズを使用する場合、たとえば、同じ焦点距離を有するレンズを使用する場合、光路長が等しくなるように設定するのがよい。一方、異なるレンズを使用する場合、たとえば、異なる焦点距離を有するレンズを使用する場合には、光路長は、必ずしも等しくならない。

２つのカメラを用いる場合に、種々の態様が採用され得る。たとえば、第２ラインスキャンカメラ４とラインスキャンカメラ３（第１ラインスキャンカメラ）は、２つのカメラとして独立し個別に制御できるようになっていてもよい。第２ラインスキャンカメラ４とラインスキャンカメラ３が、制御基板を共有するなどして、１つの制御系から２つのセンサを制御できるようになっていてもよい。ラインスキャンカメラ３と第２ラインスキャンカメラ４で視野が異なる場合に、画像処理にて位置合わせを行ってもよい。ラインスキャンカメラ３と第２ラインスキャンカメラ４で画角が異なる場合に、座標変換を含む画像処理にて位置合わせを行ってもよい。ラインスキャンカメラ３と第２ラインスキャンカメラ４で画素数が異なる場合に、座標変換や拡大・縮小により画素合わせをしてもよい。ラインスキャンカメラ３と第２ラインスキャンカメラ４で露光時間が異なるなどに起因して取得ライン数が異なる場合に、補間や平均化、または間引き処理によりライン数を等しくしてもよい。ラインスキャンカメラ３と第２ラインスキャンカメラ４で拡大率が異なる場合に拡大率補正処理によって拡大率をあわせてもよい。ラインスキャンカメラ３と第２ラインスキャンカメラ４でイメージセンサが異なる場合に、補正処理をして画素数などをあわせてもよい。

シンチレータ６の裏面６ｂに近い領域では、比較的高いエネルギーの放射線が変換される。ラインスキャンカメラ３が、低エネルギーの放射線感度に優れた放射線画像を取得する一方で、第２ラインスキャンカメラ４が、高エネルギーの放射線画像を同時に取得する。これにより、デュアルエナジー方式の撮像ユニットが実現される。このようなシンチレータ両面観察方式は、従来型のデュアルエナジーユニットよりも大きいエネルギー差を得ることができ、異物検出性能が向上する。この撮像ユニット３０Ａは、たとえば、軽元素からなる物質（髪の毛、ビニール、虫等）の弁別性能に優れる。

以上、本開示の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られない。本発明には、種々の変形形態が含まれ得る。

たとえば、図１０に示されるように、第２実施形態の第１変形形態として、縦型の筐体１３Ｂを備えたシンチレータ両面観察方式の撮像ユニット３０Ｂが提供されてもよい。この撮像ユニット３０Ｂでは、入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されたシンチレーション光を反射させる２つのミラーである第１ミラー７と第２ミラー７Ｂとが設置される。また、裏面６ｂの法線Ｃ方向に出力されたシンチレーション光を反射させる２つのミラーである第３ミラー１７と第４ミラー１７Ｂとが設置される。この形態は、後述の２センサ１レンズ方式においても実施可能である。

図１１に示されるように、第２実施形態の第２変形形態として、縦型の筐体１３Ｃを備えたシンチレータ両面観察方式の撮像ユニット３０Ｃが提供されてもよい。この撮像ユニット３０Ｂでは、入力面６ａの法線Ｂ方向に出力されたシンチレーション光を反射させる２つのミラーである第１ミラー７と第２ミラー７Ｃとが設置される。第１ミラー７および第２ミラー７Ｃの両方が、照射領域１２の外部に位置する。Ｘ線の中心軸Ｌの傾斜角度θ１は、たとえば４５度である。裏面６ｂの法線Ｃ方向に出力されたシンチレーション光を反射させるミラーはなく、第２ラインスキャンカメラ４が、法線Ｃに重なる位置に配置されている。この形態では、筐体１３の上壁部１３ａとの距離が短くなっている。

図１２に示されるように、第２実施形態の第３変形形態として、横型の筐体１３Ｄを備えたシンチレータ両面観察方式の撮像ユニット３０Ｄが提供されてもよい。この撮像ユニット３０Ｄでは、ラインスキャンカメラ３と第２ラインスキャンカメラ４が、筐体１３Ｄ内の斜め下に設置されている。第１ミラー７の傾斜角度はたとえば３０度～４０度である。第３ミラー１７の傾斜角度はたとえば５０度～６０度である。Ｘ線の中心軸Ｌの傾斜角度θ１は、たとえば４５度である。第１ミラー７の傾斜角度は、Ｘ線がケラれないような最低の角度に設定されており、４５度よりも小さい。

図１３に示されるように、第１実施形態の第１変形形態として、斜めに設置された搬送装置２０に撮像ユニット３０が取り付けられた放射線画像取得システム１Ｅが提供されてもよい。既存の検査装置において、放射線源２が水平に設置され、搬送装置２０が斜めに設置されている場合がある。たとえば、対象物Ａは、滑走面である搬送面２１ａ上を自由落下する。そのような場合に、撮像ユニット３０も斜めに設置することができる。このように、撮像ユニット３０は、設置される角度や姿勢を選ばないので、既存の検査装置に容易に組み込める。撮像ユニット３０の汎用性が高められている。この放射線画像取得システム１Ｅでは、スリット１５は、たとえば、搬送方向Ｄにおいてシンチレータ６の上流に位置している。なお、図１３に示される斜め搬送型式の放射線画像取得システム１Ｅにおいて、両面観察方式が適用されてもよい。

図１４に示されるように、図１３に示した斜め搬送に適用される更なる変形例として、シンチレータ６および第１ミラー７の部分のみ斜めの形状をなす筐体１３Ｆが提供されてもよい。この撮像ユニット３０Ｆでは、筐体１３Ｆの内部に２つのミラーである第１ミラー７と第２ミラー７Ｆとが設置される。これらの第１ミラー７と第２ミラー７Ｆとによって、シンチレーション光を水平に取り出すことができる。ラインスキャンカメラ３は、水平に配置される。この撮像ユニット３０Ｆによれば、たとえばラインスキャンカメラ３が設置された筐体を水平に設置して、放射線源２からのＸ線も垂直に（鉛直に）照射できる。対象物Ａは斜めに搬送されるが、斜めになっている区間を短くできるというメリットがある。なお、図１４に示される斜め搬送型式かつ水平設置型の撮像ユニットにおいて、両面観察方式が適用されてもよい。

撮像ユニットが斜めに設置される形態は、たとえば、対象物Ａを空中に放出するような搬送装置に対しても有効に適用できる。

また、上記各実施形態のラインスキャンカメラ３または第２ラインスキャンカメラ４に代えて、マルチレンズマルチセンサのカメラが適用されてもよい。すなわち、１台の高解像度カメラの替わりに、複数台の低画素カメラを使用することができる。センサの低画素化により、シンチレータ６とカメラの間の距離を小さくすることができる。その結果、筐体全体を小型化することができる。

図１５に示されるように、２台のカメラ２５Ａ，２５Ｂを並列にして設置してもよい。たとえば、２台のカメラ２５Ａ，２５Ｂは、搬送方向Ｄと直交する方向に並べられる。カメラ２５Ａ，２５Ｂの各カメラ基板２５ａ、２５ｂに対して、共通のメイン基板２６が接続される。この形態によれば、高分解能が得られ、筐体のサイズを抑えることができる。並列されるカメラの台数を３台以上としてもよい。高解像度の２台のカメラを並列にしてもよいし、１または複数台の低解像度カメラと１または複数台の高解像度カメラとを併用してもよい。たとえば、２台のカメラを並列した場合には画素ピッチを半分にでき、３台のカメラを並列した場合には画素ピッチを３分の１にできる。

また、図１６（ａ）または図１６（ｂ）に示されるように、１レンズ２センサのカメラが適用されてもよい。つまり、１つのイメージサークル内に、２つのＴＤＩセンサ（又はラインセンサ）２８，２８が配置される。この場合、レンズは１つのみで足りるので、コスト又はサイズの面で有利になり得る。なお、焦点距離Ｌ１を一定とした場合に、検出幅を広くするためには距離Ｌ２を長くする必要があり、レンズ２７とミラー７，１７との間の距離Ｌ２が長くなると、シンチレータ６とミラー７，１７との間の距離Ｌ３も長くなる。一方、センサ２８，２８間の距離Ｌ４には限界がある。

また、ＴＤＩセンサではなく、エリアセンサを用いてストップアンドゴーでの撮像を行う方法も考えられる。たとえば、図１７に示されるように、１つのセンサ２９上に、低エネルギー蛍光像領域２９ａと高エネルギー蛍光像領域２９ｂとを設けてもよい。任意の領域２９ａ，２９ｂを切り出してタイリングすることで、低エネルギーの放射線画像と低高エネルギーの放射線画像を撮像することができる。この方法によれば、１レンズ１センサでの撮像が可能である。

また、シンチレータホルダ８またはミラーホルダ９に関しても、種々の変形態様が考えられる。図１８に示されるように、シンチレータ６に対する第１ミラー７および第３ミラー１７の位置を調整可能な調整機構３５が設置されてもよい。この調整機構３５は、たとえば第１ミラー７のミラーホルダ９および第３ミラー１７のミラーホルダ１９に連結されて、第１ミラー７および第３ミラー１７を入力面６ａの法線Ｂ方向および裏面６ｂの法線Ｃ方向に沿ってそれぞれ移動させる。これにより、シンチレーション光の高さを任意に変更可能である。第１ミラー７および第３ミラー１７が連動してシンチレータ６に関して対称に移動してもよいし、第１ミラー７および第３ミラー１７が別個に移動してもよい。

また図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示されるように、第１ミラー７および第３ミラー１７が共通のミラーユニットホルダ３６に固定されていてもよい。法線Ｂ，Ｃ方向に距離が比較的小さいミラーユニットホルダ３６と、これとは別に、法線Ｂ，Ｃ方向に距離が比較的大きいミラーユニットホルダ３７とを用意し、これらを交換することで、シンチレーション光の高さを変更可能である。

また図２０（ａ）および図２０（ｂ）に示されるように、シンチレータホルダ８を前後させることで、シンチレータ６に対する第１ミラー７および第３ミラー１７の位置を調整可能な調整機構３８が設置されてもよい。図２１に示されるように、たとえば搬送方向Ｄに細長いシンチレータ６Ａをシンチレータホルダ８に保持させて、放射線の照射位置（図中の中心軸Ｌの位置）を搬送方向Ｄに変更することで、シンチレータ６に対する第１ミラー７および第３ミラー１７の位置を調整してもよい。この場合、シンチレータ６と第１ミラー７および第３ミラー１７との位置関係（距離）を無段階に柔軟に変更可能である。

図２２（ａ）および図２２（ｂ）に示されるように、放射線入射窓であるスリット１５の位置を変更できる機構が設けられてもよい。たとえば、筐体１３Ａの上壁部１３ａには大きめの開口４５が形成されており、この開口４５よりも小さなスリット１５が形成された調整プレート４７が設置されてもよい。この場合、調整プレートは筐体１３Ａの壁部の一部である。調整プレート４７は、たとえば四隅に位置する４つのビス４６等で上壁部１３ａに固定される。調整プレート４７には搬送方向Ｄに長い４つの長孔４７ａが形成されおり、これらの長孔４７ａにビス４６が挿通されている。調整プレート４７は、長孔４７ａの範囲内で、搬送方向Ｄの位置を変更可能になっている。

上述したように、シンチレータ６と第１ミラー７および第３ミラー１７との距離を物理的に変更する手段と、シンチレータ６と第１ミラー７および第３ミラー１７との相対的な位置を変更することにより距離を変更する手段とが考えられる。

また、図２３に示されるように、筐体１３Ａの底壁部１３ｂに、複数の保持穴５０を形成しておき、その保持穴５０にピン４９を係合させることで、第２ラインスキャンカメラ４（およびラインスキャンカメラ３）の搬送方向Ｄにおける位置を調整してもよい。カメラの焦点距離やシンチレータ６の長さによって、第１ミラー７および第３ミラー１７とラインスキャンカメラ３および第２ラインスキャンカメラ４との距離が変わる。複数のレンズ（焦点距離）やシンチレータ６の長さに対して、カメラの位置を容易に調整することができる。

ラインスキャンカメラや第２ラインスキャンカメラは、ＴＤＩセンサを含む態様に限られない。ラインスキャンカメラや第２ラインスキャンカメラは、１つまたは複数のラインスキャンセンサを含んでもよい。すなわち、２以上の複数列を有するマルチラインセンサを用いて時間遅延積分と同様の処理を行ってもよいし、マルチラインセンサのそれぞれのラインの信号を読みだし信号処理によってラインセンサ画像などの画像を作成してもよい。シングルラインセンサを用いて画像を作成してもよい。シングルラインセンサであっても画素内で拡大率の影響を受けるので、画像がぼやける可能性がある。拡大率の影響を受けた場合、画素内を蛍光像が斜めに移動することにより解像度の低下が生じ、画像がぼやける可能性がある。本開示の放射線画像取得システムおよび撮像ユニットによれば、放射線画像がぼやけることを防止できる。

フォトダイオードアレイのデジタル信号加算を行ってもよい。多段フォトダイオードアレイを用いる場合には、速度を厳密に合わせる必要が軽減される。フォトダイオードアレイを用いる場合であれば、検出部が斜めでもよい。すなわち、入力面６ａが搬送方向Ｄに平行でなくてもよい。拡大率の補正やラインディレイを行ってから加算または平均化などの画像処理を行うことで、本開示の放射線画像取得システムが狙いとする効果を得ることができる。

放射線の照射領域１２は、筐体１３のスリット１５によって形成されるのではなく、放射線源２とシンチレータ６との間に、複数の遮蔽壁（または遮蔽板）からなる照射領域規定部が設置されてもよい。その場合に、照射角すなわち出力領域１４の広い放射線源２が用いられてもよい。

本開示の一態様は、所定の搬送経路上で搬送方向に搬送される対象物の放射線画像を取得するための撮像ユニットであって、搬送経路に対面するように配置される壁部を有し、放射線を通過させるためのスリットが壁部に形成された筐体と、筐体内に設置され、スリットを通過した放射線を入力する入力面を有するシンチレータと、筐体内に設置され、入力面から出力されるシンチレーション光を反射する１つまたは複数のミラーと、筐体内に設置され、ミラーで反射されたシンチレーション光を検出するラインスキャンカメラであって、搬送方向に対応するスキャン方向とスキャン方向に直交するライン方向とを有するラインスキャンカメラと、を備え、シンチレータは、入力面が搬送方向に平行で且つライン方向に平行であるように配置され、ミラーは、スリットの周縁とシンチレータの入力面とを結ぶ照射領域の外部に位置している。

この撮像ユニットでは、搬送経路上で搬送される対象物を透過した放射線が、筐体の壁部に形成されたスリットを通過する。筐体内には、シンチレータと、１つまたは複数のミラーと、ラインスキャンカメラとが設置されており、撮像に必要な機器がユニット化されている。筐体内に入射した放射線は、シンチレータの入力面に入力され、その入力面からシンチレーション光が出力される。シンチレータの入力面に近い領域では、比較的低いエネルギーの放射線が変換される。よって、ラインスキャンカメラは、低エネルギーの放射線感度に優れた放射線画像を取得できる。このことは、たとえば軽元素からなる物質の検出に有利にはたらく。シンチレータの入力面が、搬送方向に平行であり、且つラインスキャンカメラのライン方向に平行であるので、対象物の中の異なる部分（たとえば搬送方向における上流端と下流端など）において、拡大率は変化しない。よって、放射線画像がぼやけることが防止される。さらにはミラーが放射線の照射領域の外部に位置しているので、対象物を透過した放射線は、ミラーを通ることなくシンチレータの入力面に入力される。これにより、放射線に対するミラーの影響が排除される。その結果として、この撮像ユニットは、対象物の放射線画像を鮮明かつ高感度に取得することを可能にする。

いくつかの態様において、ミラーは、入力面の法線に重なる位置に配置された第１ミラーであって、第１ミラーの反射面と入力面との間に鋭角を形成する第１ミラーを有し、ラインスキャンカメラは、入力面の法線方向に出力されるシンチレーション光を検出する。入力面の法線方向に対して傾斜した方向に出力されるシンチレーション光を検出した場合には、レンズの拡大率の違いに起因して画像にあおり（パース）が生じる。その場合、画像がぼやける可能性がある。これに対して、上記構成によれば、第１ミラーが、入力面の法線方向に出力されるシンチレーション光を反射し、そのシンチレーション光がラインスキャンカメラによって検出される。よって、ラインスキャンカメラは、あおり（パース）のない画像を取得できる。放射線画像がぼやけることが防止される。

いくつかの態様において、スリットは、搬送方向において、シンチレータおよび第１ミラーと、ラインスキャンカメラとの間に位置している。この構成によれば、シンチレータと第１ミラーの間の鋭角の範囲内に、放射線をうまく導入することができる。すなわち、シンチレータと第１ミラーの間の鋭角の範囲内に、照射領域をうまく形成することができる。一方で、ラインスキャンカメラに必要とされる光路長を確保しやすい。

いくつかの態様において、鋭角は４０度以上５０度以下の範囲内の角度である。この構成によれば、入力面の法線方向に出力されたシンチレーション光は、第１ミラーによって反射され、搬送方向に対して１０度以内の傾斜角をもってラインスキャンカメラによって検出される。よって、筐体を搬送方向に長くして、その筐体内にラインスキャンカメラを設置できる。撮像ユニット全体が搬送経路に沿ったスリムな形状となり、撮像ユニットのコンパクト化が図られる。

いくつかの態様において、スリットは、搬送方向においてシンチレータの上流又は下流に位置している。この構成によれば、ミラーを所望の位置に配置しつつ、そのミラーが放射線の照射領域に干渉しないように、照射領域を形成しやすい。

いくつかの態様において、ラインスキャンカメラの光軸は搬送方向に平行である。各要素に対し、上記したように、シンチレータの入力面は搬送方向に平行である。この構成によれば、角度に関する複雑な調整等が不要である。たとえば、ラインスキャンカメラの光軸の調整や、ラインスキャンカメラのレンズ焦点距離に伴う視野角に応じたミラーとレンズの距離調整が容易になる。

撮像ユニットのいくつかの態様において、筐体内に設置され、入力面とは反対側の面から出力されるシンチレーション光を検出する第２ラインスキャンカメラを更に備える。シンチレータの入力面とは反対側の面に近い領域では、比較的高いエネルギーの放射線が変換される。ラインスキャンカメラが、低エネルギーの放射線感度に優れた放射線画像を取得する一方で、第２ラインスキャンカメラが、高エネルギーの放射線画像を同時に取得する。これにより、デュアルエナジー方式の撮像ユニットが実現される。このようなシンチレータ両面観察方式は、従来型のデュアルエナジーユニットよりも大きいエネルギー差を得ることができ、異物検出性能が向上する。この撮像ユニットは、たとえば、軽元素からなる物質の弁別性能に優れる。

本開示の別の態様として、対象物に向けて放射線を出力する放射線源と、対象物を搬送方向に搬送する搬送装置と、照射領域が搬送装置の搬送経路を含むように、搬送装置に対して取り付けられた上記いずれかの撮像ユニットと、を備える放射線画像取得システムが提供されてもよい。この放射線画像取得システムでは、上記いずれかの撮像ユニットを備えることで、放射線画像がぼやけることが防止され、また放射線に対するミラーの影響が排除される。よって、この放射線画像取得システムは、対象物の放射線画像を鮮明かつ高感度に取得することを可能にする。

本開示の更に別の態様は、対象物の放射線画像を取得する放射線画像取得システムであって、対象物に向けて放射線を出力する放射線源と、対象物を搬送方向に搬送する搬送装置と、搬送装置によって搬送される対象物を透過した放射線を入力する入力面を有するシンチレータと、入力面から出力されるシンチレーション光を反射する１つまたは複数のミラーと、ミラーで反射されたシンチレーション光を検出するラインスキャンカメラであって、搬送方向に対応するスキャン方向とスキャン方向に直交するライン方向とを有するラインスキャンカメラと、を備え、シンチレータは、入力面が搬送方向に平行で且つライン方向に平行であるように配置され、ミラーは、放射線源の焦点とシンチレータの入力面とを結ぶ照射領域の外部に位置している。

この放射線画像取得システムでは、搬送装置によって搬送される対象物に、放射線源から放射線が照射される。対象物を透過した放射線が、シンチレータの入力面に入力される。そして、その入力面からシンチレーション光が出力される。シンチレータの入力面に近い領域では、比較的低いエネルギーの放射線が変換される。よって、ラインスキャンカメラは、低エネルギーの放射線感度に優れた放射線画像を取得できる。このことは、たとえば軽元素からなる物質の検出に有利にはたらく。シンチレータの入力面が、搬送方向に平行であり、且つラインスキャンカメラのライン方向に平行であるので、対象物の中の異なる部分（たとえば搬送方向における上流端と下流端など）において、拡大率は変化しない。よって、放射線画像がぼやけることが防止される。さらにはミラーが放射線の照射領域の外部に位置しているので、対象物を透過した放射線は、ミラーを通ることなくシンチレータの入力面に入力される。これにより、放射線に対するミラーの影響が排除される。その結果として、この放射線画像取得システムは、対象物の放射線画像を鮮明かつ高感度に取得することを可能にする。

いくつかの態様において、放射線源が、第１ミラーの反射面を含む第１仮想平面と入力面を含む第２仮想平面との間に焦点が位置するように配置される。この構成によれば、シンチレータと第１ミラーの間の鋭角の範囲内に、放射線源からの放射線をうまく導入することができる。すなわち、シンチレータと第１ミラーの間の鋭角の範囲内に、照射領域をうまく形成することができる。

いくつかの態様において、鋭角は４０度以上５０度以下の範囲内の角度である。この構成によれば、入力面の法線方向に出力されたシンチレーション光は、第１ミラーによって反射され、搬送方向に対して１０度以内の傾斜角をもってラインスキャンカメラによって検出される。よって、搬送装置に沿って、ラインスキャンカメラを設置しやすい。撮像ユニット全体が搬送装置に沿ったスリムな形状となり、撮像ユニットのコンパクト化が図られる。

いくつかの態様において、照射領域は、搬送方向においてシンチレータの上流又は下流に形成される。この構成によれば、ミラーを所望の位置に配置しつつ、そのミラーが放射線の照射領域に干渉しないように、照射領域を形成しやすい。

いくつかの態様において、ラインスキャンカメラの光軸は搬送方向に平行である。上記したように、シンチレータの入力面は搬送方向に平行である。この構成によれば、各要素に対し、角度に関する複雑な調整等が不要である。たとえば、ラインスキャンカメラの光軸の調整や、ラインスキャンカメラのレンズ焦点距離に伴う視野角に応じたミラーとレンズの距離調整が容易になる。

放射線画像取得システムのいくつかの態様において、入力面とは反対側の面から出力されるシンチレーション光を検出する第２ラインスキャンカメラを更に備える。シンチレータの入力面とは反対側の面に近い領域では、比較的高いエネルギーの放射線が変換される。ラインスキャンカメラが、低エネルギーの放射線感度に優れた放射線画像を取得する一方で、第２ラインスキャンカメラが、高エネルギーの放射線画像を同時に取得する。これにより、デュアルエナジー式の撮像ユニットが実現される。このようなシンチレータ両面観察方式は、従来型のデュアルエナジーユニットよりも大きいエネルギー差を得ることができ、異物検出性能が向上する。この放射線画像取得システムは、たとえば、軽元素からなる物質の弁別性能に優れる。

１，１Ａ，１Ｅ…放射線画像取得システム、２…放射線源、２ａ…焦点、３…ラインスキャンカメラ、６…シンチレータ、６ａ…入力面、６ｂ…裏面、７…第１ミラー、１２…照射領域、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｆ…筐体、１３ａ…上壁部（壁部）、１５…スリット、１５ａ…周縁、２０…搬送装置、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｆ…撮像ユニット、Ａ…対象物、Ｂ…法線、Ｃ…法線、Ｆ…光軸、Ｇ…光軸、Ｐ…搬送経路。

Claims

対象物の放射線画像を取得するための撮像ユニットであって、
放射線を遮蔽することができる壁部であって前記放射線を通過させるスリットが形成された前記壁部を有する筐体と、
前記放射線が入力される入力面を有し、前記スリットを通過した前記放射線が前記入力面に対して傾斜する方向から入力されるように前記筐体内に配置されたシンチレータと、
前記筐体内に配置され、前記シンチレータから出力されたシンチレーション光を撮像するラインスキャンカメラと、を備え、
前記壁部は、前記シンチレータと前記ラインスキャンカメラを覆うように延在し、
前記スリットは、前記壁部の延在方向において、前記シンチレータと前記ラインスキャンカメラとの間に位置しており、
前記ラインスキャンカメラは、シングルラインセンサ、２以上の複数列を有するマルチラインセンサ又はＴＤＩセンサを含む、撮像ユニット。
前記ラインスキャンカメラは、焦点が前記シンチレータの前記入力面に合わせられているレンズ部を有する、請求項１記載の撮像ユニット。
前記シンチレータの前記入力面から出力された前記シンチレーション光を前記ラインスキャンカメラに向けて反射する第１反射ミラーをさらに備える、請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
前記シンチレータの前記入力面及び前記第１反射ミラーの反射面の間の角度は、４０度以上５０度以下の範囲内の角度である、請求項３記載の撮像ユニット。
前記シンチレータの裏面から出力された前記シンチレーション光を前記ラインスキャンカメラに向けて反射する第２反射ミラーをさらに備える、請求項１～４のいずれか１項記載の撮像ユニット。
前記スリットの周縁と前記シンチレータの前記入力面とを結ぶ領域として規定される前記放射線の照射領域の中心軸が前記入力面に対して４５度をなすように、前記スリットが配置される、請求項１～５のいずれか１項記載の撮像ユニット。