WO2017056680A1 - 放射線画像取得システムおよび放射線画像取得方法 - Google Patents

放射線画像取得システムおよび放射線画像取得方法 Download PDF

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radiation
scintillator
image
image acquisition
radiographic image
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元胤 杉山
達也 大西
須山　敏康
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Hamamatsu Photonics KK
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    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
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    • G06T5/92—Dynamic range modification of images or parts thereof based on global image properties
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10116—X-ray image

Definitions

  • the present disclosure relates to a radiation image acquisition system and a radiation image acquisition method.
  • an X-ray inspection apparatus including a fluorescent plate that converts X-rays irradiated from an X-ray generation source and transmitted through an inspection object into light, and a CCD camera that images the fluorescent plate.
  • a fluorescent plate comprising a front fluorescent plate positioned on the X-ray irradiation surface, a rear fluorescent plate positioned on the back side thereof, and a metal filter positioned therebetween is used.
  • the CCD camera is composed of a high energy CCD camera and a low energy CCD camera. X-rays that have passed through the object to be inspected are converted into scintillation light in the front fluorescent plate and the rear fluorescent plate, and imaged by the two CCD cameras.
  • the present inventors have developed a radiation image acquisition system to which a so-called scintillator double-sided observation system (DSSD) is applied.
  • DSSD scintillator double-sided observation system
  • scintillation light output from the front surface of the scintillator is imaged by a low energy camera
  • scintillation light output from the back surface of the scintillator is imaged by a high energy camera.
  • This disclosure describes a radiation image acquisition system and a radiation image acquisition method capable of acquiring a clear radiation image.
  • One aspect of the present disclosure is a radiation image acquisition system that acquires a radiation image of an object.
  • a radiation source that outputs radiation toward the object, and radiation that is output from the radiation source and transmitted through the object are input.
  • a scintillator that has an input surface and converts radiation input to the input surface into scintillation light, and a scintillator that is opaque to the scintillation light, and a lens that focuses the input surface and images the scintillation light output from the input surface
  • An imaging unit that images the scintillation light imaged by the lens unit, an imaging unit that outputs radiographic image data of the target, and an object based on the radiographic image data output from the imaging unit
  • a step of outputting radiation from a radiation source toward the target (radiation output step), and radiation transmitted through the target are input
  • a scintillator that has an input surface that is opaque to the scintillation light
  • converts the radiation input to the input surface into a scintillation light conversion step
  • uses a lens unit that focuses on the input surface.
  • Imaging the scintillation light output from the surface onto the imaging unit imaging unit
  • imaging the scintillation light imaged by the lens unit using the imaging unit
  • the scintillation light output from the input surface of the scintillator is imaged on the imaging unit by the lens unit focused on the input surface.
  • the radiographic image data of a target object is output, and the radiographic image of a target object is created based on this radiographic image data.
  • an opaque scintillator is used for conversion from radiation to scintillation light.
  • scintillation light output from the input surface of the scintillator is imaged.
  • the outline of the object and the characters or patterns printed thereon can be identified from the image.
  • the object composed of a substance having the same radiation transmittance may be an object composed of a substance having a slightly different radiation transmittance, such as plastics and ink.
  • An object having a portion made of a material having the same radiation transmittance and having a different thickness, such as plastics, may be used.
  • the lens unit is disposed so as to face the input surface.
  • scintillation light output from the input surface can be imaged with a simple configuration.
  • the radiation image acquisition system further includes a transport device that is disposed between the radiation source and the scintillator and transports the object in the transport direction.
  • a transport device that is disposed between the radiation source and the scintillator and transports the object in the transport direction.
  • a radiation image can be acquired at a higher speed.
  • an area sensor camera may be used to turn on the radiation source in accordance with the imaging timing.
  • the imaging unit is an area image sensor capable of time delay integration (TDI) drive, and is synchronized with the movement of the object by the transport device on the light receiving surface. Charge transfer is performed. In this case, a radiographic image with a good S / N ratio can be acquired.
  • TDI time delay integration
  • the tube voltage of the radiation source can be adjusted within a range of 10 kV to 300 kV, and the thickness of the scintillator is within a range of 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the tube voltage of the radiation source can be adjusted within a range of 150 kV to 1000 kV, and the thickness of the scintillator is within a range of 100 ⁇ m to 50000 ⁇ m.
  • the image creation unit creates the radiation image of the object based on at least a lookup table for contrast conversion corresponding to the thickness of the scintillator. In this case, even if the contrast of the radiographic image obtained by imaging the input surface changes according to the thickness of the scintillator, the contrast can be appropriately converted.
  • the radiation source outputs radiation containing characteristic X-rays of 20 keV or less, and the radiation transmitted through the object and converted by the scintillator includes characteristic X-rays of 20 keV or less.
  • the method further includes a step of transporting the object in the transport direction (transport step) using a transport device disposed between the radiation source and the scintillator.
  • a transport device disposed between the radiation source and the scintillator.
  • a line scan camera for example, by using a line scan camera and performing imaging in accordance with the conveyance speed of the object, a radiation image can be acquired at a higher speed.
  • an area sensor camera may be used to turn on the radiation source in accordance with the imaging timing.
  • the imaging unit is an area image sensor capable of time-delay integration driving.
  • the light receiving surface of the area image sensor is synchronized with the movement of the object by the transport device. Charge transfer is performed. In this case, a radiographic image with a good S / N ratio can be acquired.
  • the thickness of the scintillator is in the range of 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m, and in the radiation output step, the tube voltage of the radiation source is in the range of 10 kV to 300 kV.
  • the thickness of the scintillator is in the range of 100 ⁇ m to 50000 ⁇ m, and in the radiation output step, the tube voltage of the radiation source is in the range of 150 kV to 1000 kV.
  • a radiation image of the object is created based on at least a lookup table for contrast conversion corresponding to the thickness of the scintillator. In this case, even if the contrast of the radiographic image obtained by imaging the input surface changes according to the thickness of the scintillator, the contrast can be appropriately converted.
  • the radiation output step outputs radiation containing characteristic X-rays of 20 keV or less
  • the conversion step scintillates radiation that passes through the object and contains characteristic X-rays of 20 keV or less. Convert to light.
  • a clear radiation image can be acquired.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a radiological image acquisition apparatus according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of a radiological image acquisition apparatus according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3A is a diagram showing the arrangement of the imaging means according to the embodiment, and
  • FIG. 3B is a diagram showing the arrangement of the imaging means according to the comparative example.
  • FIG. 4 is a photograph showing a plastic food packaging as an object.
  • FIG. 5A is a diagram showing a radiographic image according to the first example
  • FIG. 5B is a diagram showing a radiographic image according to the first comparative example.
  • FIG. 6A is a diagram showing a radiographic image according to the second embodiment, and FIG.
  • FIG. 6B is a diagram showing a radiographic image according to the second comparative example.
  • FIG. 7A is a diagram showing a radiographic image according to the third embodiment
  • FIG. 7B is a diagram showing a radiographic image according to the third comparative example.
  • FIG. 8A is a diagram showing a radiographic image according to the fourth example
  • FIG. 8B is a diagram showing a radiographic image according to the fourth comparative example.
  • FIG. 9A shows a radiographic image according to the fifth comparative example
  • FIG. 9B shows a radiographic image according to the sixth comparative example.
  • FIG. 10A is a diagram showing an X-ray energy spectrum used in the simulation
  • FIG. 10B is a diagram showing a simulation result performed with an X-ray energy spectrum before correction
  • FIG. 10C is a graph after correction. It is a figure which shows the simulation result performed with the X-ray energy spectrum.
  • the radiological image acquisition system 1 is an apparatus for acquiring a radiographic image of the object A.
  • the object A has, for example, a composition composed of light elements.
  • the composition of the object A is not limited to this.
  • the object A may be an object composed of a material having a slightly different radiation transmittance.
  • Such objects include, for example, plastics or films printed with ink, foods containing foreign matters such as parasites and hair, voids and bubbles contained in light elemental substances such as resins, carbon fibers and engineering.
  • the internal structure of composite materials such as plastic, and the internal structure of paint.
  • the object A may be an object that is formed of a material having the same radiation transmittance and has portions with different thicknesses. Examples of such objects include pressed plastics and watermarked papers, semiconductor devices made by microfabrication, separators and electrodes that are components of batteries, and peripheral structures thereof.
  • the object A may be made of a substance having a similar radiation transmittance, which is difficult to identify in a conventional radiographic image.
  • Such an object A has not been taken as an imaging target in the conventional radiation image acquisition system.
  • the radiological image acquisition system 1 acquires a radiographic image having a contrast even if the object A has a composition composed of light elements or is made of a substance having a similar radiation transmittance. Is possible.
  • the outline of the object A as described above, characters or patterns printed on the object A, and the like can be identified from the image.
  • the radiation image acquisition system 1 generates a scintillation light in response to a radiation source 2 that outputs radiation such as white X-rays toward the object A and radiation input from the radiation source 2 and transmitted through the object A.
  • the scintillator 6 to be controlled, the camera (imaging means) 3 that images the scintillation light output from the radiation input surface 6a of the scintillator 6, and some functions of the radiation image acquisition system 1 are controlled and a radiation image is created.
  • a computer 10 The radiation image acquisition system 1 further includes an object holding unit 7 that holds the object A and a scintillator holding unit 8 that holds the scintillator 6.
  • the radiation source 2, the camera 3, the object holding unit 7, and the scintillator holding unit 8 are housed in a housing (not shown) and fixed in the housing. All or at least one of the radiation source 2, the camera 3, the object holding unit 7, and the scintillator holding unit 8 may be movable so that the relative positional relationship with each other can be adjusted.
  • the computer 10 may be housed in a housing or installed outside the housing. A display device (display unit) 16 and an input device (input unit) 17 are connected to the computer 10.
  • the radiation source 2 which is a light source emits (outputs) X-rays irradiated on the object A.
  • the radiation source 2 emits (outputs) cone beam X-rays from an X-ray emission point.
  • X-rays emitted from the radiation source 2 form a radiation bundle 12.
  • An area where the radiation bundle 12 exists is an emission area of the radiation source 2.
  • the radiation source 2 outputs radiation including characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of 20 keV or less.
  • the radiation source 2 may output radiation including characteristic X-rays of 10 to 20 keV.
  • the radiation source 2 may output radiation including soft X-rays.
  • the radiation source 2 is configured so that the tube voltage and the tube current can be adjusted.
  • the tube voltage at the radiation source 2 can be adjusted between at least 10 kV and 1000 kV.
  • the tube current in the radiation source 2 can be adjusted between at least 10 ⁇ A and 500 mA.
  • Characteristic X-rays below 20 keV can vary depending on the target material of the source. For example, tungsten (W) includes L-line characteristic X-rays (9.8 keV), and molybdenum (Mo) includes K-line characteristic X-rays (17.4 keV).
  • the radiation source 2 is disposed so that the optical axis of the radiation forms a predetermined angle with respect to the normal line of the input surface 6 a of the scintillator 6. That is, the radiation source 2 faces the object A and the input surface 6a and is disposed at a position deviating from the normal line of the input surface 6a. In other words, the radiation source 2 is arranged so that the angle formed between the optical axis and the input surface 6a is larger than 0 degree and smaller than 90 degrees. In addition, the radiation source 2 may be arrange
  • the object holding unit 7 is disposed between the radiation source 2 and the scintillator holding unit 8.
  • the object holding unit 7 holds the object A in a state where the object A is positioned at least in the radiation bundle 12.
  • the object holding unit 7 holds the object A on the side facing the radiation source 2. It is preferable that a filter or the like for reducing radiation including characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of 20 keV or less is not disposed between the object A and the radiation source 2. Thereby, the object A can be irradiated with radiation including characteristic X-rays (fluorescent X-rays) of 20 keV or less.
  • the object holding unit 7 is provided so that the influence on the radiation transmitted through the object A is reduced (minimized).
  • the object holding unit 7 may be made of a low-element material such as a carbon fiber such as carbon, a plastic, a film, or a thin film containing a metal. Further, an opening smaller than the object A may be provided in the object holding part 7 so that the object holding part 7 does not enter the observation field of view. When the object A is held by the object holding unit 7, the holding unit may be placed outside the observation field. Further, the object A and the object holding unit 7 may be arranged so that the object A and the object holding unit 7 do not overlap on the image.
  • the scintillator 6 is a plate (for example, flat plate) wavelength conversion member.
  • the scintillator 6 has an input surface 6a to which the radiation transmitted through the object A is input.
  • the input surface 6 a is a front surface (front surface) facing the radiation source 2.
  • the input surface 6a is an observation surface in the radiation image acquisition system 1.
  • the radiation image acquisition system 1 uses the input surface 6a of the scintillator 6 as an observation surface.
  • the scintillator 6 converts the radiation transmitted through the object A and input to the input surface 6a into scintillation light.
  • the scintillator 6 converts radiation containing characteristic X-rays of 20 keV or less that is transmitted through the object A and input to the input surface 6a into scintillation light.
  • the radiation with relatively low energy is converted on the input surface 6a side and emitted (output) from the input surface 6a. Since the radiation of relatively high energy is converted on the back surface of the scintillator 6, it is difficult for the radiation to be emitted from the input surface 6a. Therefore, in the radiation image acquisition system 1 using the input surface 6a as the observation surface, scintillation light converted from radiation having a relatively low energy is used to create a radiation image.
  • the scintillator 6 is a scintillator that is opaque to the scintillation light.
  • the scintillator 6 is, for example, a scintillator in which a fluorescent material is vapor-deposited or coated, deposited, or crystal-grown on a support, or a scintillator in which a fluorescent material is contained in a plastic container.
  • the scintillator 6 is, for example, a granular scintillator or a columnar scintillator.
  • the thickness of the scintillator 6 is set to an appropriate value in the range of several ⁇ m to several cm. Particularly in this embodiment, the thickness of the scintillator 6 is set to an appropriate value based on the tube voltage of the radiation source 2. The thickness of the scintillator 6 may be set to an appropriate value based on the energy band of the detected radiation. The thickness of the scintillator 6 may be set to an appropriate value based on the composition or thickness of the object A.
  • the thickness of the scintillator 6 is in the range of 10 ⁇ m to 50000 ⁇ m.
  • the thickness of the scintillator 6 is set to a value within the range of 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the thickness of the scintillator 6 is set to a value within the range of 100 ⁇ m to 50000 ⁇ m.
  • a scintillator that is opaque to the scintillation light is a scintillator in which the light transmittance of the scintillator at the wavelength of the scintillation light is 80% or less by scattering or absorbing the scintillation light inside the scintillator.
  • the amount of light output from the back surface 6b of the scintillator 6 becomes 80% or less of the input light amount.
  • the light transmittance of the scintillator 6 may be within a range of 0% to 60% at a thickness of 1000 ⁇ m (1 mm), for example (scintillation light wavelength: 550 nm).
  • the object A made of a material having the same radiation transmittance particularly for the object A made of a light element
  • Usefulness of front surface observation is demonstrated.
  • the scintillator holding unit 8 holds the scintillator 6 in a state where the scintillator 6 is at least in the radiation bundle 12.
  • the scintillator holding unit 8 holds the back surface side of the scintillator 6 and exposes the input surface 6 a of the scintillator 6.
  • the input surface 6 a faces the radiation source 2 and faces the camera 3.
  • the scintillator holding unit 8 is configured to be able to replace the held scintillator 6 so that scintillators 6 having different thicknesses and types can be selected in accordance with the tube voltage of the radiation source 2 to be used.
  • the scintillator holding part 8 can change the size (length, width, height) and shape of the part to which the scintillator 6 is attached.
  • the scintillator holding part 8 may have a light shielding property. Further, the scintillator holding part 8 is preferably provided with an anti-reflection measure, but may be reflected.
  • the camera 3 is an indirect conversion type imaging unit that images a projection image (that is, a radiation transmission image) of the object A projected on the scintillator 6 from the input surface 6 a side of the scintillator 6. That is, the camera 3 is an imaging unit on the input surface 6a side.
  • the camera 3 includes a lens (lens unit) 3a that images the scintillation light output from the input surface 6a of the scintillator 6, and an image sensor (imaging unit) 3b that images the scintillation light imaged by the lens 3a.
  • the camera 3 may be a lens coupling type photodetector.
  • the camera 3 is arranged on the side facing the input surface 6a with the scintillator holding portion 8 as a reference.
  • the camera 3 may be disposed so as to face the input surface 6 a of the scintillator 6.
  • at least the lens 3a is disposed so as to face the input surface 6a, and the input surface 6a and the image sensor 3b are optically coupled by the lens 3a.
  • the camera 3 may be arranged so that the scintillation light can be imaged through a mirror (not shown) that reflects the scintillation light emitted from the input surface 6 a of the scintillator 6.
  • the input surface 6a and the image sensor 3b are optically coupled by the mirror and the lens 3a.
  • the lens 3a collects the scintillation light in the visual field 13.
  • the lens 3 a is arranged so that the focal point is focused on the input surface 6 a of the scintillator 6. Therefore, the scintillation light converted relatively on the input surface 6a side of the scintillator 6 can be collected.
  • the lens 3a collects the scintillation light output from the input surface 6a and forms an image on the light receiving surface 3c of the image sensor 3b.
  • the image sensor 3b receives the scintillation light imaged by the lens 3a and performs photoelectric conversion.
  • the image sensor 3 b is electrically connected to the computer 10.
  • the camera 3 outputs the radiation image data obtained by the imaging to the image processor 10a of the computer 10.
  • an area image sensor such as a CCD area image sensor or a CMOS area image sensor is used as the image sensor 3b.
  • the camera 3 is arranged so that the optical axis L of the lens 3a is orthogonal to the input surface 6a. That is, the lens 3a of the camera 3 faces the input surface 6a and is disposed on the normal line of the input surface 6a.
  • the camera 3 is arranged off the optical axis of the radiation source 2. That is, the camera 3 is disposed so as to be separated from the radiation emission region (region where the radiation bundle 12 exists) from the radiation source 2. As a result, exposure of the camera 3 due to radiation from the radiation source 2 is prevented, and generation of noise due to the direct conversion signal of radiation within the camera 3 is prevented.
  • the lens 3a of the camera 3 is disposed so that a perpendicular line dropped from the center of the lens 3a to the input surface 6a of the scintillator 6 is within the range of the input surface 6a, and is disposed above the input surface 6a of the scintillator 6. Yes. Thereby, a relatively large amount of scintillation light can be detected.
  • a mirror or the like can be provided at a position facing the scintillator 6 and the optical path of the scintillation light can be changed as appropriate.
  • the camera 3 since the camera 3 does not have to be disposed so as to face the input surface 6a of the scintillator 6, the camera 3 is on the side opposite to the input surface 6a with respect to the scintillator holding portion 8, that is, the radiation source 2. May be arranged on the opposite side.
  • One or a plurality of mirrors may be provided as an optical element for guiding the scintillation light to an appropriate optical path.
  • the radiation source 2 and the camera 3 may be provided at a position where they do not interfere with each other (or a position where there is little interference) in relation to the object holding unit 7 (object A) and the scintillator holding unit 8 (scintillator 6).
  • the radiation source 2 and the camera 3 may be arranged on a plane including the normal line of the input surface 6a of the scintillator 6, but may be appropriately arranged three-dimensionally around the normal line of the input surface 6a.
  • the computer 10 includes a computer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output interface, and the like.
  • the computer 10 is based on the radiation image data output from the camera 3, and an image processor (image creation unit) 10 a that creates a radiation image of the object A, and a control processor (control) that controls the radiation source 2 and the camera 3. Part) 10b.
  • the image processor 10a inputs radiation image data, and executes predetermined processing such as image processing on the input radiation image data.
  • the image processor 10 a outputs the created radiation image to the display device 16.
  • the control processor 10b controls the radiation source 2 based on the tube voltage and tube current value of the radiation source 2 stored by the user's input or the like.
  • the control processor 10b controls the camera 3 based on the exposure time and the like of the camera 3 stored by user input or the like.
  • the image processor 10a and the control processor 10b may be separate processors or the same processor.
  • the computer 10 may be programmed so as to execute the functions of the image processor 10a and the functions of the control processor.
  • the display device 16 is a display that displays a radiation image.
  • a known display may be used as the display device 16.
  • the display device 16 displays the radiation image output from the image processor 10a.
  • the input device 17 is, for example, a keyboard or a mouse. The user can input various parameters such as the tube voltage and tube current values of the radiation source 2 or the exposure time of the camera 3 using the input device 17. Various parameters input by the input device 17 are stored in the computer 10.
  • the object A is prepared, and the object A is held by the object holding unit 7.
  • parameters such as the tube voltage and tube current values of the radiation source 2 and the exposure time of the camera 3 are input in advance using the input device 17 (Parmeter input step).
  • a scintillator 6 is selected.
  • the thickness and type of the scintillator 6 are determined, and the scintillator 6 is held by the scintillator holding portion 8. The determined thickness and type of the scintillator 6 are input using the input device 17 (scintillator selection step).
  • the scintillator 6, the radiation source 2, and the camera 3 are adjusted with respect to the scintillator holding unit 8 and positioned.
  • the camera 3 is provided so that the optical axis L of the lens 3a of the camera 3 intersects the input surface 6a.
  • the focal position of the lens 3a of the camera 3 is adjusted to the input surface 6a.
  • the thickness of the scintillator 6 may be in the range of 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the tube voltage of the radiation source 2 may be in the range of 10 kV to 300 kV.
  • the thickness of the scintillator 6 may be in the range of 100 ⁇ m to 50000 ⁇ m.
  • the tube voltage of the radiation source 2 may be in the range of 150 kV to 1000 kV.
  • parameters such as the tube voltage of the radiation source 2 may be set in accordance with the scintillator 6.
  • the process proceeds to irradiation of the radiation source 2 and observation of the input surface 6a (front surface) by the camera 3.
  • the following operations and processes are controlled by the control processor 10b of the computer 10.
  • Radiation such as white X-rays is output (irradiated) from the radiation source 2 toward the object A (radiation output step).
  • the radiation irradiated to the object A is preferably radiation including characteristic X-rays of 20 keV or less.
  • the radiation that passes through the object A and reaches the scintillator 6 can include characteristic X-rays of 20 keV or less.
  • the radiation that has passed through the object A is input to the input surface 6a, and the scintillator 6 converts the radiation into scintillation light (conversion step).
  • the scintillation light output from the input surface 6a is imaged on the image sensor 3b by the lens 3a of the camera 3 (imaging process).
  • the image sensor 3b captures scintillation light (scintillation image) formed by the lens 3a.
  • the camera 3 outputs the radiation image data obtained by imaging to the image processor 10a of the computer 10 (imaging process).
  • the image processing processor 10a of the computer 10 inputs radiation image data, executes predetermined processing such as image processing on the input radiation image data, and creates a radiation image (image creation step). More specifically, the image processor 10a performs contrast conversion corresponding to the input parameters (the values of the tube voltage and tube current of the radiation source 2, the exposure time of the camera 3, the thickness and type of the scintillator 6). A LUT (lookup table) is determined, and a radiation image is created based on the input radiation image data.
  • the computer 10 may store a plurality of LUTs corresponding to a plurality of parameters, and may select an LUT corresponding to the input parameter from among them, or the computer 10 creates an LUT based on the input parameter. May be.
  • the user may input an LUT corresponding to the parameter.
  • the inventors have confirmed that the contrast of a radiographic image obtained by front surface imaging changes depending on the thickness of the scintillator. Therefore, the image processor 10a can acquire a radiographic image having an appropriate contrast by creating a radiographic image of the object based on at least a contrast conversion LUT corresponding to the thickness of the scintillator.
  • the image processor 10 a outputs the created radiation image to the display device 16.
  • the display device 16 displays the radiation image output from the image processor 10a.
  • a radiographic image is obtained by observing the front surface of the object A.
  • the radiographic image acquired by the radiographic image acquisition system 1 is for an object A composed of a substance having a similar radiation transmittance, such as a plastic on which characters and patterns are printed, a pressed plastic, or the like.
  • the shape (outside shape, etc.) of the object A and the printed pattern can be clearly identified.
  • the shape (outside shape, etc.) of the object A can be clearly identified even with respect to the object A made of a light element such as plastic.
  • even a slight difference in thickness of the same material is reflected in the radiation image, and fine unevenness processing on the object A, characters or patterns printed on the object A, and the like can be identified.
  • the opaque scintillator 6 is used for conversion from radiation to scintillation light.
  • the scintillation light output from the input surface 6a of the scintillator 6 is imaged.
  • the lens 3a is disposed so as to face the input surface 6a. Therefore, the scintillation light output from the input surface 6a can be imaged with a simple configuration.
  • the image processor 10a creates a radiographic image of the object A based on the LUT for contrast conversion corresponding to at least the thickness of the scintillator 6. Therefore, even if the contrast of the radiographic image obtained by imaging the front surface changes according to the thickness of the scintillator 6, the contrast can be appropriately converted.
  • a radiographic image acquisition system 1A is different from the radiographic image acquisition system 1 of the first embodiment in that the target object A is replaced by a predetermined transport direction instead of the target object holding unit 7 that holds the target object A in a stationary state. And a point provided with a camera 3 ⁇ / b> A which is a line scan camera instead of the camera 3.
  • the transport device 20 includes a belt conveyor 21 that moves on a circular path, and the object A is placed or held on the belt conveyor 21.
  • the transport device 20 includes a drive source (not shown) that drives the belt conveyor 21.
  • the belt conveyor 21 of the transport device 20 is disposed between the radiation source 2 and the scintillator holding unit 8 (scintillator 6).
  • the transport device 20 is configured to transport the object A in the transport direction D at a constant speed.
  • the conveyance timing and conveyance speed of the object A in the conveyance device 20 are set in advance and are controlled by the control processor 10 b of the computer 10.
  • the camera 3A is a line scan camera and takes an image in accordance with the movement of the object A.
  • the camera 3A includes a line sensor or an area image sensor capable of TDI (time delay integration) driving as the image sensor 3b.
  • the image sensor 3b is controlled by the control processor 10b to perform charge transfer in accordance with the movement of the object A. That is, the image sensor 3 b performs charge transfer on the light receiving surface 3 c in synchronization with the movement of the object A by the transport device 20. Thereby, a radiographic image with a good S / N ratio can be obtained.
  • the control processor 10b of the computer 10 controls the radiation source 2 and the camera 3A to turn on the radiation source 2 in accordance with the imaging timing of the camera 3A. May be.
  • the scintillator 6 is arranged such that its input surface 6a is inclined at a predetermined angle (for example, 45 °) with respect to the optical axis L of the lens 3a of the camera 3A.
  • the input surface 6a of the scintillator 6 is arranged so as to be inclined at a predetermined angle (for example, 45 °) with respect to the optical axis of the radiation source 2.
  • the camera 3A can be compactly arranged without causing physical interference with the belt conveyor 21 of the transport device 20.
  • the input surface 6a and the image sensor 3b are optically coupled by the lens 3a.
  • the present invention is not limited to this configuration, and the camera 3A may be arranged so as to capture the scintillation light through a mirror (not shown) that reflects the scintillation light emitted from the input surface 6a of the scintillator 6.
  • the input surface 6a and the image sensor 3b are optically coupled by the mirror and the lens 3a.
  • the radiological image acquisition method by the radiological image acquisition system 1A is basically the same as the radiological image acquisition method by the radiological image acquisition system 1 described above, but transports the object A using the transport device 20 in the radiation output step. The difference is that a process is provided, and charge transfer (TDI operation) is performed in synchronization with the movement of the object A in the imaging process.
  • TDI operation charge transfer
  • a radiation image can be acquired at a higher speed. Moreover, a radiographic image with a good S / N ratio can be acquired.
  • FIG. 4 a radiation image of a bag (a container for food packaging) made of polyethylene was examined as one sample of the object A made of a light element.
  • This bag is transparent, and one side of the bag has a jagged shape (zigzag shape). Characters are printed (printed) on the end of the bag.
  • the bag contains contents such as food.
  • the input surface 6a was observed (front surface photographing).
  • the back surface 6b was observed (back surface photography).
  • the apparatus configuration used for the front surface photographing is the same as that of the radiological image acquisition system 1 of the first embodiment, and a form in which the object A is held and stopped and an area image sensor is used is adopted. Except for the fifth and sixth comparative examples, an opaque scintillator 6 was used as the scintillator.
  • the input surface 6a was observed (front surface photographing) while using a transparent scintillator.
  • the back surface 6b was observed (back surface imaging) while using a transparent scintillator.
  • FIG. 5A is a diagram showing a radiographic image according to the first example
  • FIG. 5B is a diagram showing a radiographic image according to the first comparative example.
  • the photographing surfaces were reversed, and photographing was performed with different exposure times.
  • the radiation source a radiation source capable of outputting radiation including characteristic X-rays of 20 keV or less was used.
  • the scintillator an opaque GOS sheet having a thickness of 85 ⁇ m was used.
  • the tube voltage of the radiation source was 40 kV in all cases.
  • the tube current of the radiation source was 200 ⁇ A in all cases.
  • the exposure time was 2 seconds for imaging the front surface and 10 seconds for imaging the back surface. Further, no filter for reducing radiation is disposed between the radiation source and the scintillator.
  • FIG. 6A is a diagram showing a radiographic image according to the second embodiment
  • FIG. 6B is a diagram showing a radiographic image according to the second comparative example.
  • the photographing was performed under the same photographing conditions except that the photographing surface was reversed and the exposure time was changed.
  • the radiation source a radiation source capable of outputting radiation including characteristic X-rays of 20 keV or less was used.
  • the scintillator an opaque GOS sheet having a thickness of 85 ⁇ m was used.
  • the tube voltage of the radiation source was 100 kV in all cases.
  • the tube current of the radiation source was 200 ⁇ A in all cases.
  • the exposure time was 1 second for imaging the front surface and 2 seconds for imaging the back surface. Further, no filter for reducing radiation is disposed between the radiation source and the scintillator.
  • FIG. 7A is a diagram showing a radiographic image according to the third example
  • FIG. 7B is a diagram showing a radiographic image according to the third comparative example.
  • photographing was performed under the same photographing conditions except that the photographing surfaces were reversed.
  • a radiation source capable of outputting radiation including characteristic X-rays of 20 keV or less was used.
  • As the scintillator an opaque GOS sheet having a thickness of 85 ⁇ m was used.
  • the tube voltage of the radiation source was 40 kV in all cases.
  • the tube current of the radiation source was 200 ⁇ A in all cases.
  • the exposure time was 2 seconds for imaging the front surface and 10 seconds for imaging the back surface. Further, no filter for reducing radiation is disposed between the radiation source and the scintillator.
  • the exposure time is shorter on the front surface than on the back surface.
  • the zigzag outer shape of the object A could be clearly confirmed. It was also possible to confirm the characters printed on the bag. Thus, it was found that a contrast to polyethylene can be obtained.
  • FIG. 7B the outline and characters of the bag could not be clearly confirmed in the radiographic image according to the third comparative example in which the back surface imaging was performed.
  • FIG. 8A is a diagram showing a radiographic image according to the fourth example
  • FIG. 8B is a diagram showing a radiographic image according to the fourth comparative example.
  • photographing was performed under the same photographing conditions except that the photographing surfaces were reversed.
  • the radiation source a radiation source capable of outputting radiation including characteristic X-rays of 20 keV or less was used.
  • the scintillator an opaque GOS sheet having a thickness of 85 ⁇ m was used.
  • the tube voltage of each radiation source was 130 kV.
  • the tube current of the radiation source was 200 ⁇ A in all cases.
  • the exposure time was 1 second for imaging the front surface and 2 seconds for imaging the back surface. Further, no filter for reducing radiation is disposed between the radiation source and the scintillator.
  • the exposure time is shorter on the front surface than on the back surface.
  • the zigzag outer shape of the object A could be clearly confirmed.
  • the characters printed on the bag Thus, it was found that a contrast to polyethylene can be obtained.
  • the voltage was increased from 40 kV to 130 kV, and as a result, the bag shape and characters could be confirmed in any case. Even if the tube voltage is increased (even when the energy is high), it is considered that the bag shape and characters can be confirmed, which is a phenomenon peculiar to the front surface observation.
  • FIG. 8B the outline and characters of the bag could not be clearly confirmed in the radiographic image according to the fourth comparative example in which the back surface imaging was performed.
  • Fig.9 (a) and FIG.9 (b) are figures which show the radiographic image which concerns on a 5th and 6th comparative example.
  • the input surface 6a was observed (front surface photographing).
  • a transparent scintillator was used.
  • the radiation source a radiation source capable of outputting radiation including characteristic X-rays of 20 keV or less was used.
  • the scintillator a transparent ceramic scintillator having a thickness of 1400 ⁇ m (1.4 mm) was used. More specifically, a transparent GOS: Pr scintillator was used (Gd 2 O 2 S: Pr, “gadolinium oxysulfide (added with praseodymium)”).
  • the tube voltage of each radiation source was 130 kV.
  • the tube current of the radiation source was 200 ⁇ A in all cases. In each case, the exposure time was 0.5 seconds. Further, no filter for reducing radiation is disposed between the radiation source and the scintillator.
  • the front surface imaging and the back surface imaging are performed. In any case, a clear image was not obtained. There was no difference in the sharpness of the image between the front surface shooting and the back surface shooting.
  • the shape of an object made of a light element such as polyethylene can be grasped from a radiographic image.
  • characters printed on the object can be recognized.
  • the scintillation light output from the input surface 6a of the scintillator 6 reflects a slight thickness of the object A.
  • the specific phenomenon confirmed this time can be applied to, for example, a bite inspection (inspection of whether or not the contents are sandwiched between the adhesive portions of the bag), a watermark inspection, and a foreign matter inspection.
  • the inventors conducted various studies on whether or not the above phenomenon appears for other materials besides polyethylene.
  • front surface photographing and back surface photographing using an opaque scintillator were performed on a watermark portion of paper.
  • the exposure time for back surface photography was set to twice the exposure time for front surface photography.
  • the contrast of the watermark portion was inferior in the radiographic image obtained by the back surface photography.
  • a contrast difference of about 1200 was recognized between a radiographic image obtained by front surface imaging and a radiographic image obtained by backside imaging at a tube voltage of 40 kV. This was about 1.5 in terms of contrast noise ratio (CNR).
  • CNR contrast noise ratio
  • the front surface photographing has a sensitivity of 20 to 60 times or more of the back surface photographing in consideration of the exposure time.
  • the shape, pattern, etc. of the object can be clearly identified even with respect to the object made of a substance having the same radiation transmittance. For example, it is possible to discriminate between parasites present in fresh foods such as fish and hair present in processed foods.
  • the radiation transmittance of foods and the radiation transmittance of foreign matters such as parasites and hair have been comparable, so that it has been difficult to identify them by radiographic images.
  • a radiation image reflecting the difference in thickness can be acquired even if the radiation transmittance is about the same, so that food and foreign substances can be distinguished.
  • FIG. 10A shows an X-ray energy spectrum used for the simulation.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating a simulation result performed with an X-ray energy spectrum before correction.
  • FIG.10 (c) is a figure which shows the simulation result performed with the X-ray energy spectrum after correction
  • the X-ray energy spectrum can be expressed using Tucker's formula (Tucker method) or the like.
  • a simulation was performed using an energy spectrum (indicated by a solid line) of radiation obtained using Tucker's equation.
  • the aluminum transmittance simulation result is calculated based on the X-ray image obtained by the front surface observation. It did not agree with the measured value (indicated by the solid line).
  • the inventors corrected the energy spectrum and made the characteristic X-ray relatively high in a region of 20 keV or less (that is, the characteristic X-ray is dominant).
  • An energy spectrum (indicated by a broken line) was obtained.
  • a simulation was performed using the corrected energy spectrum.
  • the aluminum transmittance simulation result shows the aluminum transmittance calculated based on the X-ray image obtained by the front surface observation. It was in good agreement with the measured value (indicated by the solid line).
  • the lens unit may not be disposed so as to face the input surface.
  • a clear radiation image can be acquired.
  • SYMBOLS 1, 1A Radiation image acquisition system, 2 ... Radiation source, 3 ... Camera (imaging means), 3a ... Lens (lens part), 3b ... Image sensor (imaging part), 3c ... Light-receiving surface, 6 ... Scintillator, 6a ... Input surface, 10... Computer, 10a... Image processing processor (image creation unit), 10b... Control processor (control unit), 20.

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Abstract

放射線画像取得システムは、対象物に向けて放射線を出力する放射線源と、放射線源から出力され、対象物を透過した放射線が入力される入力面を有し、入力面に入力された放射線をシンチレーション光に変換する、前記シンチレーション光に対して不透明なシンチレータと、入力面に焦点が合い、入力面から出力されるシンチレーション光を結像するレンズ部と、レンズ部により結像されたシンチレーション光を撮像する撮像部とを有し、対象物Ａの放射線画像データを出力する撮像手段と、撮像手段から出力された放射線画像データに基づいて、対象物の放射線画像を作成する画像作成部と、を備える。

Description

放射線画像取得システムおよび放射線画像取得方法
　本開示は、放射線画像取得システムおよび放射線画像取得方法に関する。
　特許文献１に記載されるように、Ｘ線発生源から照射され、被検査物を透過したＸ線を光に変換する蛍光板と、この蛍光板を撮像するＣＣＤカメラとを備えたＸ線検査装置が知られている。この装置では、Ｘ線の照射面に位置する表面蛍光板と、その裏側に位置する裏面蛍光板と、それらの間に位置する金属フィルタとからなる蛍光板が用いられている。ＣＣＤカメラは、高エネルギー用ＣＣＤカメラと低エネルギー用ＣＣＤカメラとからなる。被検査物を透過したＸ線は、表面蛍光板および裏面蛍光板においてシンチレーション光に変換され、上記２台のＣＣＤカメラによって撮像が行われる。
特開２００８－１６４４２９号公報
　本発明者らは、いわゆるシンチレータ両面観察方式（ＤＳＳＤ；Ｄｏｕｂｌｅ－Ｓｉｄｅｄ　Ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｉｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が適用された放射線画像取得システムを開発している。この方式は、シンチレータの表の面から出力されるシンチレーション光を低エネルギー用カメラで撮像し、シンチレータの裏の面から出力されるシンチレーション光を高エネルギー用カメラでそれぞれ撮像する方式である。
　ところで、従来、放射線画像の対象物は、放射線透過率の異なる物質で構成されることを前提とし、放射線透過率の違いにより放射線画像においてコントラストの違いが現れると考えられてきた。そのため、シンチレータ両面観察方式による撮影では、放射線透過率の高い物質は低エネルギー用カメラを用いて撮像し、放射線透過率の低い物質は高エネルギー用カメラを用いて撮像するように構成されている。ここで、プラスチック製の薄いシート状体上にインクで文字や模様等が印刷されている場合、プラスチックとインクの放射線透過率が同程度であるため、従来は、放射線画像では識別が難しいとされていた。また、プラスチック製の薄いシート状体に厚みが違う部分がある場合、放射線透過率が同じであるため、厚みの違いによる形状の識別は難しいとされていた。
　本開示は、鮮明な放射線画像を取得することができる放射線画像取得システムおよび放射線画像取得方法を説明する。
　本開示の一態様は、対象物の放射線画像を取得する放射線画像取得システムにおいて、対象物に向けて放射線を出力する放射線源と、放射線源から出力され、対象物を透過した放射線が入力される入力面を有し、入力面に入力された放射線をシンチレーション光に変換する、シンチレーション光に対して不透明なシンチレータと、入力面に焦点が合い、入力面から出力されるシンチレーション光を結像するレンズ部と、レンズ部により結像されたシンチレーション光を撮像する撮像部とを有し、対象物の放射線画像データを出力する撮像手段と、撮像手段から出力された放射線画像データに基づいて、対象物の放射線画像を作成する画像作成部と、を備える。
　本開示の他の態様は、対象物の放射線画像を取得する放射線画像取得方法において、対象物に向けて放射線源から放射線を出力する工程（放射線出力工程）と、対象物を透過した放射線が入力される入力面を有する、シンチレーション光に対して不透明なシンチレータを用い、入力面に入力された放射線をシンチレーション光に変換する工程（変換工程）と、入力面に焦点が合うレンズ部を用い、入力面から出力されるシンチレーション光を撮像部に結像する工程（結像工程）と、撮像部を用いて、レンズ部により結像されたシンチレーション光を撮像し、対象物の放射線画像データを出力する工程（撮像工程）と、放射線画像データに基づいて、対象物の放射線画像を作成する工程（画像作成工程）と、を含む。
　上記の放射線画像取得システムおよび放射線画像取得方法によれば、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は、その入力面に焦点が合わせられたレンズ部によって撮像部に結像される。そして、対象物の放射線画像データが出力され、この放射線画像データに基づいて、対象物の放射線画像が作成される。ここで、放射線からシンチレーション光への変換には、不透明なシンチレータが用いられている。加えて、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が撮像されている。これらの特徴を備えることにより、たとえば、放射線透過率が同程度の物質で構成された対象物に対しても、わずかな放射線透過率の違いや厚みの違いにより、コントラストの違いがある放射線画像を得ることができる。これによって、対象物の外形や、その上に印刷された文字若しくは模様等を画像から識別することができる。特に、判別が難しいとされている軽元素からなる対象物の形状や模様等をはっきりと識別可能な放射線画像を取得することができる。ここで、放射線透過率が同程度の物質で構成された対象物としては、例えば、プラスチック類とインクのように、放射線透過率がわずかに違う物質で構成された対象物でもよいし、例えばプレスされたプラスチック類のように、同じ放射線透過率の物質で構成され厚みが違う部分を有する対象物でもよい。
　放射線画像取得システムのいくつかの態様において、レンズ部は、入力面と対向するように配置されている。この場合、簡易な構成で、入力面から出力されるシンチレーション光を撮像することができる。
　いくつかの態様において、放射線画像取得システムは、放射線源とシンチレータとの間に配置されて、対象物を搬送方向に搬送する搬送装置を更に備える。この場合、たとえばラインスキャンカメラを用い、対象物の搬送速度に合わせて撮像を行うことで、より高速に放射線画像を取得することができる。また、エリアセンサカメラを用い、撮像タイミングに合わせて放射線源を点灯させてもよい。
　放射線画像取得システムのいくつかの態様において、撮像部は、時間遅延積分（ＴＤＩ；Ｔｉｍｅ　Ｄｅｌａｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）駆動が可能なエリアイメージセンサであり、搬送装置による対象物の移動に同期して、受光面における電荷転送を行う。この場合、Ｓ／Ｎ比のよい放射線画像を取得することができる。
　放射線画像取得システムのいくつかの態様において、放射線源の管電圧は１０ｋＶ～３００ｋＶの範囲内で調整可能であり、シンチレータの厚みは１０μｍ～１０００μｍの範囲内である。
　放射線画像取得システムのいくつかの態様において、放射線源の管電圧は１５０ｋＶ～１０００ｋＶの範囲内で調整可能であり、シンチレータの厚みは１００μｍ～５００００μｍの範囲内である。
　放射線画像取得システムのいくつかの態様において、画像作成部は、少なくともシンチレータの厚みに対応したコントラスト変換のためのルックアップテーブルに基づいて、対象物の前記放射線画像を作成する。この場合、シンチレータの厚みに応じて、入力面の撮像で得られた放射線画像のコントラストが変化しても適切にコントラスト変換することができる。
　放射線画像取得システムのいくつかの態様において、放射線源は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を出力し、対象物を透過し、シンチレータによって変換される放射線は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む。
　放射線画像取得方法のいくつかの態様において、放射線源とシンチレータとの間に配置された搬送装置を用い、対象物を搬送方向に搬送する工程（搬送工程）を更に備える。この場合、たとえばラインスキャンカメラを用い、対象物の搬送速度に合わせて撮像を行うことで、より高速に放射線画像を取得することができる。また、エリアセンサカメラを用い、撮像タイミングに合わせて放射線源を点灯させてもよい。
　放射線画像取得方法のいくつかの態様において、撮像部は、時間遅延積分駆動が可能なエリアイメージセンサであり、撮像工程では、搬送装置による対象物の移動に同期して、エリアイメージセンサの受光面における電荷転送を行う。この場合、Ｓ／Ｎ比のよい放射線画像を取得することができる。
　放射線画像取得方法のいくつかの態様において、シンチレータの厚みは１０μｍ～１０００μｍの範囲内であり、放射線出力工程では、放射線源の管電圧を１０ｋＶ～３００ｋＶの範囲内とする。
　放射線画像取得方法のいくつかの態様において、シンチレータの厚みは１００μｍ～５００００μｍの範囲内であり、放射線出力工程では、放射線源の管電圧を１５０ｋＶ～１０００ｋＶの範囲内とする。
　放射線画像取得方法のいくつかの態様において、画像作成工程では、少なくともシンチレータの厚みに対応したコントラスト変換のためのルックアップテーブルに基づいて、対象物の放射線画像を作成する。この場合、シンチレータの厚みに応じて、入力面の撮像で得られた放射線画像のコントラストが変化しても適切にコントラスト変換することができる。
　放射線画像取得方法のいくつかの態様において、放射線出力工程では、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を出力し、変換工程では、対象物を透過し、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線をシンチレーション光に変換する。
　本開示のいくつかの態様によれば、鮮明な放射線画像を取得することができる。
図１は、本開示の第１実施形態に係る放射線画像取得装置の概略構成を示す図である。 図２は、本開示の第２実施形態に係る放射線画像取得装置の概略構成を示す図である。 図３（ａ）は実施例に係る撮像手段の配置を示す図、図３（ｂ）は比較例に係る撮像手段の配置を示す図である。 図４は、対象物としてのプラスチック製の食品包装を示す写真である。 図５（ａ）は第１実施例に係る放射線画像を示す図、図５（ｂ）は第１比較例に係る放射線画像を示す図である。 図６（ａ）は第２実施例に係る放射線画像を示す図、図６（ｂ）は第２比較例に係る放射線画像を示す図である。 図７（ａ）は第３実施例に係る放射線画像を示す図、図７（ｂ）は第３比較例に係る放射線画像を示す図である。 図８（ａ）は第４実施例に係る放射線画像を示す図、図８（ｂ）は第４比較例に係る放射線画像を示す図である。 図９（ａ）は第５比較例に係る放射線画像を示す図、図９（ｂ）は第６比較例に係る放射線画像を示す図である。 図１０（ａ）はシミュレーションに用いられたＸ線エネルギースペクトルを示す図、図１０（ｂ）は補正前のＸ線エネルギースペクトルで行ったシミュレーション結果を示す図、図１０（ｃ）は補正後のＸ線エネルギースペクトルで行ったシミュレーション結果を示す図である。
　以下、本開示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、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、軽元素からなる組成を有する。ただし、対象物Ａの組成はこれに限らない。
　対象物Ａとしては、放射線透過率がわずかに違う物質で構成された対象物でもよい。このような対象物としては、例えば、インクが印刷されたプラスチック類あるいはフィルムや、寄生虫や髪の毛などの異物が存在する食品、樹脂などの軽元素物質に含まれる空隙や気泡、炭素繊維やエンジニアリングプラスチックなど複合素材の内部構造、塗装の内部構造などである。また、対象物Ａとしては、同じ放射線透過率の物質で構成され厚みが違う部分を有する対象物でもよい。このような対象物としては、プレスされたプラスチックや透かしを有する紙類、微細加工により作られた半導体デバイス、電池の構成材であるセパレータや電極、その周辺構造などである。このように、対象物Ａは、従来の放射線画像では識別が難しいとされていた、放射線透過率が同程度の物質で構成されていてもよい。このような対象物Ａは、従来の放射線画像取得システムでは撮像の対象とされていなかった。しかし、放射線画像取得システム１では、対象物Ａが軽元素からなる組成を有していたり、放射線透過率が同程度の物質で構成されていたりしても、コントラストがある放射線画像を取得することを可能とする。放射線画像取得システム１によって取得された放射線画像によれば、上記したような対象物Ａの外形や、その上に印刷された文字若しくは模様等を画像から識別することができる。
　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、放射線源２から出力されて対象物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撮像するカメラ（撮像手段）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。放射線画像取得システム１は、さらに、対象物Ａを保持する対象物保持部７と、シンチレータ６を保持するシンチレータ保持部８とを備えている。
　放射線源２、カメラ３、対象物保持部７およびシンチレータ保持部８は、図示しない筐体に収容され、筐体内で固定される。放射線源２、カメラ３、対象物保持部７およびシンチレータ保持部８のすべて又は少なくとも１つは、互いの相対的な位置関係を調節可能なように、移動可能であってもよい。コンピュータ１０は、筐体に収容されてもよいし、筐体の外部に設置されてもよい。コンピュータ１０には、表示装置（表示部）１６および入力装置（入力部）１７がそれぞれ接続されている。
　光源である放射線源２は、対象物Ａに照射されるＸ線を出射（出力）する。例えば、放射線源２は、Ｘ線出射点からコーンビームＸ線を出射（出力）する。放射線源２から出射されるＸ線は放射線束１２を形成する。この放射線束１２が存在する領域が、放射線源２の出射領域である。放射線源２は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線（蛍光Ｘ線）を含む放射線を出力する。放射線源２は、１０～２０ｋｅＶの特性Ｘ線を含む放射線を出力してもよい。放射線源２は、軟Ｘ線を含む放射線を出力してもよい。放射線源２は、管電圧および管電流を調整可能に構成されている。放射線源２における管電圧は、少なくとも１０ｋＶ～１０００ｋＶの間で調整可能である。放射線源２における管電流は、少なくとも１０μＡ～５００ｍＡの間で調整可能である。２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線は、線源のターゲット材料によって異なり得る。たとえば、タングステン（Ｗ）では、Ｌ線の特性Ｘ線（９．８ｋｅＶ）を含み、モリブデン（Ｍｏ）では、Ｋ線の特性Ｘ線（１７．４ｋｅＶ）を含む。
　放射線源２は、放射線の光軸がシンチレータ６の入力面６ａの法線に対して所定の角度をなすように配置されている。すなわち、放射線源２は、対象物Ａおよび入力面６ａに対峙すると共に、入力面６ａの法線から外れた位置に配置されている。換言すれば、放射線源２は、その光軸と入力面６ａとのなす角度が０度より大きく９０度より小さくなるように配置されている。なお、放射線源２は、入力面６ａの法線上に配置されてもよい。
　対象物保持部７は、放射線源２とシンチレータ保持部８との間に配置されている。対象物保持部７は、対象物Ａが少なくとも放射線束１２内に位置する状態で、対象物Ａを保持する。対象物保持部７は、放射線源２に対向する側に対象物Ａを保持する。対象物Ａと放射線源２との間には、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線（蛍光Ｘ線）を含む放射線を低減するフィルタ等は配置しないことが好ましい。これにより、対象物Ａに対して、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線（蛍光Ｘ線）を含む放射線を照射することができる。対象物保持部７は、対象物Ａを透過した放射線に与える影響が小さくなる（最小限となる）ように設けられている。例えば、カーボンなど炭素繊維を有するものやプラスチック類、フィルム、金属を含む薄膜など低元素の物質によるもので対象物保持部７を作成してもよい。また、対象物Ａより小さな開口部を対象物保持部７に設けて観察視野に対象物保持部７が入らないようにしてもよい。対象物Ａを対象物保持部７で保持する際に保持部を観察視野の外に置いてもよい。また、対象物Ａと対象物保持部７が画像上で重ならないように、対象物Ａと対象物保持部７を配置してもよい。
　シンチレータ６は、板状（例えば、平板状）の波長変換部材である。シンチレータ６は、対象物Ａを透過した放射線が入力される入力面６ａを有する。入力面６ａは、放射線源２に対面する表側の面（おもて面）である。この入力面６ａは、放射線画像取得システム１における観察面になっている。放射線画像取得システム１は、シンチレータ６の入力面６ａを観察面としている。
　シンチレータ６は、対象物Ａを透過し入力面６ａに入力された放射線をシンチレーション光に変換する。シンチレータ６は、対象物Ａを透過し、入力面６ａに入力される、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線をシンチレーション光に変換する。比較的低いエネルギーの放射線は、入力面６ａ側で変換され、入力面６ａから出射（出力）される。比較的高いエネルギーの放射線は、シンチレータ６の裏面で変換されるため、入力面６ａから出射されにくい。そのため、入力面６ａを観察面とする放射線画像取得システム１では、比較的低いエネルギーの放射線から変換されたシンチレーション光が、放射線画像の作成に用いられる。
　本実施形態において、シンチレータ６は、シンチレーション光に対して不透明なシンチレータである。シンチレータ６は、たとえば、支持体上に蛍光物質が蒸着または、塗布、沈着、結晶成長されたシンチレータ、もしくはプラスチック容器に蛍光物質が内包されたシンチレータである。また、シンチレータ６は、例えば、粒状シンチレータや柱状シンチレータ等である。
　シンチレータ６の厚みは、数μｍ～数ｃｍの範囲において、適切な値に設定されている。特に本実施形態では、シンチレータ６の厚みは、放射線源２の管電圧に基づいて、適切な値に設定されている。シンチレータ６の厚みは、検出される放射線のエネルギー帯に基づいて、適切な値に設定されてもよい。シンチレータ６の厚みは、対象物Ａの組成若しくは厚みに基づいて、適切な値に設定されてもよい。
　より具体的には、シンチレータ６の厚みは、１０μｍ～５００００μｍの範囲内である。放射線源２の管電圧が１０ｋＶ～３００ｋＶの範囲内に設定される場合、シンチレータ６の厚みは、１０μｍ～１０００μｍの範囲内の値とされる。放射線源２の管電圧が１５０ｋＶ～１０００ｋＶの範囲内に設定される場合、シンチレータ６の厚みは、１００μｍ～５００００μｍの範囲内の値とされる。
　シンチレータ６の不透明性についてより詳しく説明する。シンチレーション光に対して不透明なシンチレータとは、シンチレーション光がシンチレータ内部で散乱もしくは吸収されることにより、シンチレーション光の波長におけるシンチレータの光透過率が８０％以下となるシンチレータである。このようなシンチレータでは、シンチレータ６の入力面６ａにシンチレーション光と同じ波長の光を入力すると、シンチレータ６の裏面６ｂから出力される光の光量が入力光量の８０％以下となる。シンチレータ６の光透過率は、たとえば厚み１０００μｍ（１ｍｍ）において、０％～６０％の範囲内であってもよい（シンチレーション光の波長：５５０ｎｍ）。放射線画像取得システム１では、不透明なシンチレータ６を用いることにより、放射線透過率が同程度の物質で構成された対象物Ａに対して（特には、軽元素からなる対象物Ａに対して）、おもて面観察の有用性が発揮される。
　シンチレータ保持部８は、シンチレータ６が少なくとも放射線束１２内に位置する状態で、シンチレータ６を保持する。シンチレータ保持部８は、シンチレータ６の裏面側を保持し、シンチレータ６の入力面６ａを露出させる。これにより、入力面６ａは、放射線源２に対面すると共に、カメラ３に対面する。シンチレータ保持部８の位置から見て、放射線源２とカメラ３とは重なっておらず、異なる方向に配置されている。シンチレータ保持部８は、使用される放射線源２の管電圧に合わせて、厚みや種類が異なるシンチレータ６を選択できるよう、保持されるシンチレータ６を交換可能に構成されている。すなわち、シンチレータ保持部８は、シンチレータ６が取り付けられる部分の大きさ（長さ、幅、高さ）および形状を変更可能になっている。シンチレータ保持部８は遮光性を有していてもよい。また、シンチレータ保持部８は反射防止策を施されているのが好適であるが、反射を生じてもよい。
　カメラ３は、シンチレータ６に投影された対象物Ａの投影像（すなわち放射線透過像）をシンチレータ６の入力面６ａ側から撮像する間接変換方式の撮像手段である。すなわち、カメラ３は、入力面６ａ側の撮像手段である。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結像するレンズ（レンズ部）３ａと、レンズ３ａにより結像されたシンチレーション光を撮像するイメージセンサ（撮像部）３ｂと、を有する。カメラ３は、レンズカップリング型の光検出器であってもよい。
　カメラ３は、シンチレータ保持部８を基準として、入力面６ａが面する側に配置されている。例えば、カメラ３は、シンチレータ６の入力面６ａと対向するように配置されてもよい。この場合、少なくともレンズ３ａは、入力面６ａと対向するように配置され、レンズ３ａにより、入力面６ａとイメージセンサ３ｂは、光学的に結合される。また、カメラ３は、シンチレータ６の入力面６ａから出射されるシンチレーション光を反射するミラー（不図示）を介してシンチレーション光を撮像できるように配置されてもよい。この場合、ミラー及びレンズ３ａにより、入力面６ａとイメージセンサ３ｂは、光学的に結合されている。
　レンズ３ａは、視野１３のシンチレーション光を集光する。レンズ３ａは、シンチレータ６の入力面６ａに焦点が合わせられるように配置されている。そのため、シンチレータ６の比較的入力面６ａ側で変換されたシンチレーション光を集光することができる。また、レンズ３ａは、入力面６ａから出力されるシンチレーション光を集光し、シンチレーション光をイメージセンサ３ｂの受光面３ｃに結像する。イメージセンサ３ｂは、レンズ３ａにより結像されたシンチレーション光を受光し、光電変換を行う。イメージセンサ３ｂは、コンピュータ１０と電気的に接続されている。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の画像処理プロセッサ１０ａに出力する。イメージセンサ３ｂとしては、例えばＣＣＤエリアイメージセンサやＣＭＯＳエリアイメージセンサ等のエリアイメージセンサが用いられる。
　カメラ３の配置の一例についてより詳しく説明する。カメラ３は、レンズ３ａの光軸Ｌが入力面６ａに対して直交するように配置されている。すなわち、カメラ３のレンズ３ａは、入力面６ａに対峙すると共に、入力面６ａの法線上に配置されている。カメラ３は、放射線源２の光軸上から外して配置されている。すなわち、カメラ３は、放射線源２からの放射線の出射領域（放射線束１２が存在する領域）から離れるように配置されている。これにより、放射線源２からの放射線によるカメラ３の被曝が防止され、カメラ３の内部で放射線の直接変換信号が生じてノイズが発生することが防止されている。カメラ３のレンズ３ａは、レンズ３ａの中心からシンチレータ６の入力面６ａに降ろした垂線が入力面６ａの範囲内であるように配置され、かつ、シンチレータ６の入力面６ａの上方に配置されている。これにより、比較的多くのシンチレーション光を検出可能となる。
　なお、シンチレータ６に対向する位置にミラー等を設け、シンチレーション光の光路を適宜変更することもできる。その場合、カメラ３は、シンチレータ６の入力面６ａに対向するように配置されなくてもよいため、カメラ３は、シンチレータ保持部８を基準として、入力面６ａとは反対側すなわち放射線源２とは反対側に配置されてもよい。シンチレーション光を適宜の光路に導くための光学素子として、一または複数のミラーが設けられてもよい。
　なお、放射線源２およびカメラ３の配置は上記した態様に限定されない。放射線源２およびカメラ３は、対象物保持部７（対象物Ａ）およびシンチレータ保持部８（シンチレータ６）との関係において、互いに干渉しない位置（または干渉の少ない位置）に設けられればよい。放射線源２およびカメラ３は、シンチレータ６の入力面６ａの法線を含む平面上に配置されてもよいが、入力面６ａの法線周りにおいて適宜３次元的に配置されてもよい。
　コンピュータ１０は、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から構成される。コンピュータ１０は、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プロセッサ（画像作成部）１０ａと、放射線源２およびカメラ３を制御する制御プロセッサ（制御部）１０ｂと、を有する。画像処理プロセッサ１０ａ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。画像処理プロセッサ１０ａは、作成した放射線画像を表示装置１６に出力する。制御プロセッサ１０ｂ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。制御プロセッサ１０ｂは、ユーザの入力等により記憶されたカメラ３の露光時間等に基づいて、カメラ３を制御する。画像処理プロセッサ１０ａと制御プロセッサ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、画像処理プロセッサ１０ａの機能と制御プロセッサ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。
　表示装置１６は、放射線画像を表示するディスプレイである。表示装置１６としては、公知のディスプレイが用いられ得る。表示装置１６は、画像処理プロセッサ１０ａから出力された放射線画像を表示する。入力装置１７は、たとえばキーボードやマウス等である。ユーザは、入力装置１７を用いて、放射線源２の管電圧や管電流の値、或いはカメラ３の露光時間等といった各種パラメータを入力可能である。入力装置１７によって入力された各種パラメータは、コンピュータ１０に記憶される。
　次に、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、対象物Ａを用意し、対象物Ａを対象物保持部７に保持させる。対象物Ａのおもて面観察を行うにあたり、予め、放射線源２の管電圧や管電流の値、および、カメラ３の露光時間などのパラメータを、入力装置１７を用いて入力しておく（パラメータ入力工程）。また、シンチレータ６を選定する。この際、シンチレータ６の厚みや種類などを決定し、そのシンチレータ６をシンチレータ保持部８に保持させる。決定したシンチレータ６の厚みや種類は、入力装置１７を用いて入力される（シンチレータ選定工程）。シンチレータ保持部８に対して、シンチレータ６および放射線源２、さらにはカメラ３の位置を調整し、これらを位置決めされている。カメラ３のレンズ３ａの光軸Ｌが入力面６ａに交差するように、カメラ３が設けられる。カメラ３のレンズ３ａの焦点位置は、入力面６ａに合わされる。
　シンチレータ６の厚みは、１０μｍ～１０００μｍの範囲内であってもよい。この場合、放射線源２の管電圧を１０ｋＶ～３００ｋＶの範囲内としてもよい。また、シンチレータ６の厚みは、１００μｍ～５００００μｍの範囲内であってもよい。この場合、放射線源２の管電圧を１５０ｋＶ～１０００ｋＶの範囲内としてもよい。このようにシンチレータ６に合わせて、放射線源２の管電圧などのラメータを設定してもよい。
　続いて、放射線源２の照射およびカメラ３による入力面６ａ（おもて面）の観察に移る。以下の動作および処理は、コンピュータ１０の制御プロセッサ１０ｂによって制御される。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（照射する）（放射線出力工程）。このとき、対象物Ａに照射される放射線は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線であることが好ましい。この場合、対象物Ａを透過し、シンチレータ６に到達する放射線は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含むことができる。対象物Ａを透過した放射線は入力面６ａに入力され、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、カメラ３のレンズ３ａによって、イメージセンサ３ｂに結像される（結像工程）。イメージセンサ３ｂは、レンズ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。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の画像処理プロセッサ１０ａに出力する（撮像工程）。
　コンピュータ１０の画像処理プロセッサ１０ａ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）。詳細に説明すると、画像処理プロセッサ１０ａは、入力されたパラメータ（放射線源２の管電圧や管電流の値、カメラ３の露光時間、シンチレータ６の厚みや種類）に対応した、コントラスト変換のためのＬＵＴ（ルックアップテーブル）を決定し、入力された放射線画像データに基づいて放射線画像を作成する。コンピュータ１０は、複数のパラメータに対応した複数のＬＵＴｓを保存し、その中から入力されたパラメータに対応するＬＵＴを選択してもよいし、入力されたパラメータに基づいてコンピュータ１０がＬＵＴを作成してもよい。また、ユーザがパラメータに対応したＬＵＴを入力してもよい。発明者らは、シンチレータの厚みによって、おもて面撮像により得られる放射線画像のコントラストが変化することを確認している。従って、画像処理プロセッサ１０ａは、少なくともシンチレータの厚みに対応したコントラスト変換のためのＬＵＴに基づいて、対象物の放射線画像を作成すれば、適切なコントラストを有する放射線画像を取得することができる。画像処理プロセッサ１０ａは、作成した放射線画像を表示装置１６に出力する。表示装置１６は、画像処理プロセッサ１０ａ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のおもて面観察による放射線画像が得られる。放射線画像取得システム１によって取得される放射線画像は、たとえば文字や模様が印刷されたプラスチックやプレス処理されたプラスチック等のように、放射線透過率が同程度の物質で構成された対象物Ａに対しても、対象物Ａの形状（外形等）や印刷された模様をはっきりと識別可能である。特に、たとえばプラスチック等の、軽元素からなる対象物Ａに対しても、対象物Ａの形状（外形等）をはっきりと識別可能である。また、たとえば、同じ材料のわずかな厚みの違いでも放射線画像に反映され、対象物Ａにおける細かい凹凸加工や、対象物Ａ上に印刷された文字若しくは模様等を識別可能である。
　放射線画像取得システム１および放射線画像取得方法によれば、放射線からシンチレーション光への変換には、不透明なシンチレータ６が用いられている。しかも、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が撮像されている。これらの特徴を備えることにより、放射線透過率が同程度の物質で構成された対象物Ａに対しても、コントラストがある放射線画像を得ることができる。特に、軽元素からなる対象物の形状等をはっきりと識別可能な放射線画像を取得することができる。これによって、対象物Ａの外形や、細かい凹凸、その上に印刷された文字若しくは模様等を画像から識別することができる。
　シンチレータを用いた間接変換方式の放射線画像は、これまで、シンチレータ６の裏面から出力されたシンチレーション光の撮像によって得られることが前提とされている。本発明者らは、このような前提に立った従来の観察方式では、放射線透過率が同程度の物質で構成された対象物Ａの鮮明な画像を得ることができないことを見出し、鋭意検討を行った。その結果、不透明なシンチレータ６を用い、入力面６ａの観察を行うことで、この課題が解決されることを発見した。実施例および比較例については後述する。
　放射線画像取得システム１では、レンズ３ａは、入力面６ａと対向するように配置されている。したがって、簡易な構成で、入力面６ａから出力されるシンチレーション光を撮像することができる。
　画像処理プロセッサ１０ａは、少なくともシンチレータ６の厚みに対応したコントラスト変換のためのＬＵＴに基づいて対象物Ａの放射線画像を作成する。したがって、シンチレータ６の厚みに応じて、おもて面の撮像で得られた放射線画像のコントラストが変化しても、適切にコントラスト変換することができる。
　続いて、図２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について説明する。この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、対象物Ａを静止させた状態で保持する対象物保持部７に代えて、対象物Ａを所定の搬送方向Ｄに搬送する搬送装置２０を備えた点と、カメラ３に代えて、ラインスキャンカメラであるカメラ３Ａを備えた点である。図２に示されるように、搬送装置２０は、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上に、対象物Ａが載置または保持されている。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のベルトコンベア２１は、放射線源２とシンチレータ保持部８（シンチレータ６）との間に配置されている。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。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の制御プロセッサ１０ｂによって制御される。
　カメラ３Ａは、ラインスキャンカメラであり、対象物Ａの移動に合わせて撮像を行う。カメラ３Ａは、イメージセンサ３ｂとして、ラインセンサやＴＤＩ（時間遅延積分）駆動が可能なエリアイメージセンサを備える。特に、イメージセンサ３ｂがＴＤＩ駆動可能なエリアイメージセンサである場合、イメージセンサ３ｂは、制御プロセッサ１０ｂ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３ｂは、搬送装置２０による対象物Ａの移動に同期して、受光面３ｃ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３ｂ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の制御プロセッサ１０ｂが放射線源２とカメラ３Ａを制御して、カメラ３Ａ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。
　シンチレータ６は、カメラ３Ａのレンズ３ａの光軸Ｌに対して、その入力面６ａが所定の角度（例えば、４５°）傾斜するようにして配置されている。また、シンチレータ６の入力面６ａは、放射線源２の光軸に対して所定の角度（例えば、４５°）傾斜するようにして配置されている。これにより、搬送装置２０のベルトコンベア２１と物理的な干渉を起こさず、カメラ３Ａをコンパクトに配置することができる。この場合、レンズ３ａにより、入力面６ａとイメージセンサ３ｂは、光学的に結合される。ただし、このような形態に限らず、カメラ３Ａは、シンチレータ６の入力面６ａから出射されるシンチレーション光を反射するミラー（不図示）を介してシンチレーション光を撮像できるように配置されてもよい。この場合、ミラー及びレンズ３ａにより、入力面６ａとイメージセンサ３ｂは、光学的に結合される。
　放射線画像取得システム１Ａによる放射線画像取得方法は、上記した放射線画像取得システム１による放射線画像取得方法と基本的に同様であるが、放射線出力工程において搬送装置２０を用いて対象物Ａを搬送する搬送工程を備えた点と、撮像工程において対象物Ａの移動に同期して電荷転送（ＴＤＩ動作）を行う点とにおいて異なっている。
　放射線画像取得システム１Ａ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。また、Ｓ／Ｎ比のよい放射線画像を取得することができる。
　以下、図３（ａ）～図９（ｂ）を参照して、実施例および比較例について説明する。以下の実施例および比較例では、図４に示されるように、軽元素からなる対象物Ａの１つのサンプルとして、ポリエチレンで構成される袋（食品包装用の容器）の放射線画像について検討した。この袋は、透明であり、袋の一辺はギザギザな形状（ジグザグな形状）となっている。袋の端部には、文字が印字（印刷）されている。なお、この袋には、たとえば食品等の内容物が内包されている。
　以下、実施例においては、図３（ａ）に示されるように、入力面６ａの観察（おもて面撮影）を行った。比較例においては、図３（ｂ）に示されるように、裏面６ｂの観察（うら面撮影）を行った。おもて面撮影に用いた装置構成は、第１実施形態の放射線画像取得システム１と同様であり、対象物Ａを保持して静止させ、エリアイメージセンサを用いる形態を採用した。第５および第６比較例を除き、シンチレータとしては、いずれも不透明なシンチレータ６を用いた。なお、第５比較例においては、透明なシンチレータを用いつつ、入力面６ａの観察（おもて面撮影）を行った。第６比較例においては、透明なシンチレータを用いつつ、裏面６ｂの観察（うら面撮影）を行った。
　図５（ａ）は、第１実施例に係る放射線画像を示す図であり、図５（ｂ）は、第１比較例に係る放射線画像を示す図である。第１実施例および第１比較例では、撮影面を反対にし、異なる露光時間で撮影を行った。放射線源は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を出力できる放射線源を用いた。シンチレータとしては、いずれも、厚みが８５μｍの、不透明なＧＯＳシートを用いた。放射線源の管電圧は、いずれも、４０ｋＶとした。放射線源の管電流は、いずれも、２００μＡとした。露光時間は、おもて面の撮像において２秒、うら面の撮像において１０秒とした。また、放射線源とシンチレータの間には、放射線を低減するフィルタを配置していない。
　図５（ａ）に示されるように、おもて面の方がうら面よりも露光時間が短いにも関わらず、おもて面撮影を行った第１実施例に係る放射線画像では、対象物Ａのジグザグ状の外形をはっきりと確認することができた。また、袋に印刷された文字を確認することもできた。このように、ポリエチレンに対するコントラストを得られることがわかった。一方、図５（ｂ）に示されるように、うら面撮影を行った第１比較例に係る放射線画像では、袋の外形や文字をはっきりと確認することはできなかった。
　図６（ａ）は、第２実施例に係る放射線画像を示す図であり、図６（ｂ）は、第２比較例に係る放射線画像を示す図である。第２実施例および第２比較例では、撮影面を反対にしている点と、露光時間を変えた以外は、同じ撮影条件で撮影を行った。放射線源は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を出力できる放射線源を用いた。シンチレータとしては、いずれも、厚みが８５μｍの、不透明なＧＯＳシートを用いた。放射線源の管電圧は、いずれも、１００ｋＶとした。放射線源の管電流は、いずれも、２００μＡとした。露光時間は、おもて面の撮像において１秒、うら面の撮像において２秒とした。また、放射線源とシンチレータの間には、放射線を低減するフィルタを配置していない。
　図６（ａ）に示されるように、おもて面の方がうら面よりも露光時間が短いにも関わらず、おもて面撮影を行った第２実施例に係る放射線画像では、対象物Ａのジグザグ状の外形をはっきりと確認することができた。また、袋に印刷された文字を確認することもできた。このように、ポリエチレンに対するコントラストを得られることがわかった。また、図５（ａ）に示された第１実施例の放射線画像と対比しても、電圧が４０ｋＶから１００ｋＶに高められた結果、いずれにおいても袋の形状と文字を確認できた。一般的に、管電圧を上げると放射線源２から出力される放射線のエネルギーが高エネルギーにシフトする。管電圧を上げても（高エネルギーとしても）袋の形状と文字が確認できるのは、おもて面観察に特有の現象であると考えられる。一方で、図６（ｂ）に示されるように、うら面撮影を行った第２比較例に係る放射線画像では、２倍以上の露光時間を採用したにも関わらず、袋の外形や文字をはっきりと確認することはできなかった。
　図７（ａ）は、第３実施例に係る放射線画像を示す図であり、図７（ｂ）は、第３比較例に係る放射線画像を示す図である。第３実施例および第３比較例では、撮影面を反対にしている以外は、同じ撮影条件で撮影を行った。２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を出力できる放射線源を用いた。シンチレータとしては、いずれも、厚みが８５μｍの、不透明なＧＯＳシートを用いた。放射線源の管電圧は、いずれも、４０ｋＶとした。放射線源の管電流は、いずれも、２００μＡとした。露光時間は、おもて面の撮像において２秒、うら面の撮像において１０秒とした。また、放射線源とシンチレータの間には、放射線を低減するフィルタを配置していない。
　図７（ａ）に示されるように、おもて面撮影を行った第３実施例に係る放射線画像では、おもて面の方がうら面よりも露光時間が短いにも関わらず、対象物Ａのジグザグ状の外形をはっきりと確認することができた。また、袋に印刷された文字を確認することもできた。このように、ポリエチレンに対するコントラストを得られることがわかった。一方、図７（ｂ）に示されるように、うら面撮影を行った第３比較例に係る放射線画像では、袋の外形や文字をはっきりと確認することはできなかった。
　図８（ａ）は、第４実施例に係る放射線画像を示す図であり、図８（ｂ）は、第４比較例に係る放射線画像を示す図である。第４実施例および第４比較例では、撮影面を反対にしている以外は、同じ撮影条件で撮影を行った。放射線源は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を出力できる放射線源を用いた。シンチレータとしては、いずれも、厚みが８５μｍの、不透明なＧＯＳシートを用いた。放射線源の管電圧は、いずれも、１３０ｋＶとした。放射線源の管電流は、いずれも、２００μＡとした。露光時間は、おもて面の撮像において１秒、うら面の撮像において２秒とした。また、放射線源とシンチレータの間には、放射線を低減するフィルタを配置していない。
　図８（ａ）に示されるように、おもて面撮影を行った第４実施例に係る放射線画像では、おもて面の方がうら面よりも露光時間が短いにも関わらず、対象物Ａのジグザグ状の外形をはっきりと確認することができた。また、袋に印刷された文字を確認することもできた。このように、ポリエチレンに対するコントラストを得られることがわかった。また、図７（ａ）に示された第３実施例の放射線画像と対比しても、電圧が４０ｋＶから１３０ｋＶに高められた結果、いずれにおいても袋の形状と文字を確認できた。管電圧を上げても（高エネルギーとしても）袋の形状と文字が確認できるのは、おもて面観察に特有の現象であると考えられる。一方で、図８（ｂ）に示されるように、うら面撮影を行った第４比較例に係る放射線画像では、袋の外形や文字をはっきりと確認することはできなかった。
　図９（ａ）および図９（ｂ）は、第５および第６比較例に係る放射線画像を示す図である。これらの比較例では、入力面６ａの観察（おもて面撮影）を行った。ただし、透明なシンチレータを用いた。放射線源は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を出力できる放射線源を用いた。シンチレータとしては、いずれも、厚みが１４００μｍ（１．４ｍｍ）の、透明なセラミックシンチレータを用いた。より具体的には、透明なＧＯＳ：Ｐｒシンチレータを用いた（Gd2O2S:Pr、「酸硫化ガドリニウム（プラセオジム添加）」）。放射線源の管電圧は、いずれも、１３０ｋＶとした。放射線源の管電流は、いずれも、２００μＡとした。露光時間は、いずれも、０．５秒とした。また、放射線源とシンチレータの間には、放射線を低減するフィルタを配置していない。
　図９（ａ）および図９（ｂ）に示されるように、可視光透過率が高いシンチレータを用いた第５および第６比較例に係る放射線画像では、おもて面撮影、うら面撮影のいずれにおいても、はっきりとした画像は得られなかった。おもて面撮影とうら面撮影において、画像の鮮明度に差は付かなかった。
　以上より、不透明なシンチレータ６の入力面６ａから出力されるシンチレーション光を撮像した放射線画像には、これまでに認識されていなかった特異的な現象が現れることがわかった。また、おもて面観察では、４０ｋＶ、１００ｋＶ、および１３０ｋＶのいずれにおいても、袋の形状や文字を認識できることがわかる。従って、この現象は、管電圧（つまり、放射線のエネルギー）に関係なく、おもて面観察特有の現象であることがわかる。また、透明なシンチレータを用いた場合、おもて面観察をしても、袋の形状も文字も識別することができなかった。従って、この特徴は、不透明なシンチレータを用いた場合に特有のものであることがわかる。
　これまでは、放射線画像により、ポリエチレンなどの軽元素でできた対象物の形状を把握できることは知られていなかった。加えて、対象物に印刷された文字も認識できることは特に知られていない。発明者らの推測によれば、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は、対象物Ａのわずかな厚みも反映していることが１つの要因になっていると考えられる。今回確認された特異的な現象は、たとえば、かみこみ検査（内容物が袋の接着部分に挟まっていないかどうかの検査）や、透かし検査、異物検査への応用が可能である。
　さらに、発明者らは、ポリエチレン以外にも、他の材料に対しても上記の現象が現れないか、種々検討を行った。一例として、紙類の透かし部分に対し、不透明シンチレータを用いたおもて面撮影およびうら面撮影を行った。うら面撮影における露光時間は、おもて面撮影における露光時間の２倍とした。その結果、おもて面撮影による放射線画像では、透かし部分を十分に識別できるコントラストを得ることができた。一方、うら面撮影による放射線画像では、透かし部分のコントラストは劣っていた。おもて面撮影による放射線画像と、うら面撮影による放射線画像とでは、４０ｋＶの管電圧において、約１２００のコントラスト差が認められた。これは、コントラストノイズ比（ＣＮＲ）に換算して１．５程度であった。なお、うら面撮影による放射線画像において、輝度を３０回積算した場合でも、おもて面撮影による放射線画像のコントラストには及ばなかった。このことから、露光時間を考慮すると、おもて面撮影は、うら面撮影の２０～６０倍以上の感度を有することが確認された。
　紙類を対象物とした実験においても、管電圧を高くしても透かし像のコントラストは変わらず、ポリエチレンを対象物とした上記実施例と同様、おもて面観察の特異的な現象が現れた。従来の手法では、紙類の透かし像を認識するといったことは放射線画像の分野では着想さえされなかった。しかし、上記に開示した特徴を備えた放射線画像取得システムおよび放射線画像取得方法によれば、同じ材料におけるわずかな厚みの違いを反映できることがわかった。
　また、上記実施形態によれば、放射線透過率が同程度の物質で構成された対象物に対しても、対象物の形状や模様等をはっきりと識別可能である。例えば、魚などの生鮮食品に存在する寄生虫や加工食品に存在する髪の毛を判別可能である。これまで、食品の放射線透過率と寄生虫や髪の毛などの異物の放射線透過率が同程度であるため、放射線画像による識別は難しいとされていた。しかし、不透明シンチレータのおもて面撮影では、放射線透過率が同程度でも厚みの違いを反映した放射線画像を取得できるため、食品と異物とを判別できる。
　本開示の放射線画像取得システムおよび放射線画像取得方法において、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線をシンチレータ６の入力面６ａ（おもて面）でシンチレーション光に変換することが重要である。以下、シミュレーションによって明らかになった点を説明する。図１０（ａ）は、シミュレーションに用いられたＸ線エネルギースペクトルを示す図である。図１０（ｂ）は、補正前のＸ線エネルギースペクトルで行ったシミュレーション結果を示す図である。図１０（ｃ）は、補正後のＸ線エネルギースペクトルで行ったシミュレーション結果を示す図である。
　図１０（ａ）に示されるように、一般的に、Ｘ線エネルギースペクトルは、Ｔｕｃｋｅｒの式（Ｔｕｃｋｅｒ法）などを用いて表され得る。図１０（ａ）に示されるように、Ｔｕｃｋｅｒの式を用いて得られた放射線のエネルギースペクトル（実線で示される）を用いてシミュレーションを行った。図１０（ｂ）に示されるように、アルミニウムの透過率のシミュレーション結果（破線で示される）は、おもて面観察によって得られたＸ線画像に基づいて計算された、アルミニウムの透過率の実測値（実線で示される）に一致しなかった。
　そこで、図１０（ａ）に示されるように、本発明者らは、エネルギースペクトルを補正し、２０ｋｅＶ以下の領域において特性Ｘ線を相対的に高くした（すなわち特性Ｘ線が支配的である）エネルギースペクトル（破線で示される）を得た。この補正後のエネルギースペクトルを用いてシミュレーションを行った。図１０（ｃ）に示されるように、アルミニウムの透過率のシミュレーション結果（破線で示される）は、おもて面観察によって得られたＸ線画像に基づいて計算された、アルミニウムの透過率の実測値（実線で示される）とよく一致した。
　以上より、シンチレータ６の入力面６ａ（おもて面）では、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線が、効率よくシンチレーション光に変換されていることがわかった。
　本発明は、上記実施形態に限定されない。たとえば、レンズ部は、入力面と対向するように配置されなくてもよい。
　本開示のいくつかの態様によれば、鮮明な放射線画像を取得することができる。
　１、１Ａ…放射線画像取得システム、２…放射線源、３…カメラ（撮像手段）、３ａ…レンズ（レンズ部）、３ｂ…イメージセンサ（撮像部）、３ｃ…受光面、６…シンチレータ、６ａ…入力面、１０…コンピュータ、１０ａ…画像処理プロセッサ（画像作成部）、１０ｂ…制御プロセッサ（制御部）、２０…搬送装置、Ａ…対象物、Ｄ…搬送方向、Ｌ…光軸。

Claims (15)

  1. 　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において、
    　前記対象物に向けて放射線を出力する放射線源と、
    　前記対象物を透過した前記放射線が入力される入力面を有し、前記入力された放射線をシンチレーション光に変換する、前記シンチレーション光に対して不透明なシンチレータと、
    　前記入力面に焦点が合い、前記入力面から出力される前記シンチレーション光を結像するレンズ部と、前記レンズ部により結像された前記シンチレーション光を撮像する撮像部とを有し、前記対象物の放射線画像データを出力する撮像手段と、
    　前記放射線画像データに基づいて、前記対象物の放射線画像を作成する画像作成部と、
    を備える、放射線画像取得システム。
  2. 　前記レンズ部は、前記入力面と対向するように配置される、請求項１に記載の放射線画像取得システム。
  3. 　前記放射線源と前記シンチレータとの間に配置されて、前記対象物を搬送方向に搬送する搬送装置を更に備える、請求項１または２に記載の放射線画像取得システム。
  4. 　前記撮像部は、時間遅延積分駆動が可能なエリアイメージセンサであり、前記搬送装置による前記対象物の移動に同期して、受光面における電荷転送を行い、前記レンズ部により結像された前記シンチレーション光を撮像する、請求項３に記載の放射線画像取得システム。
  5. 　前記放射線源の管電圧は１０ｋＶ～３００ｋＶの範囲内で調整可能であり、前記シンチレータの厚みは１０μｍ～１０００μｍの範囲内である、請求項１～４のいずれか一項に記載の放射線画像取得システム。
  6. 　前記放射線源の管電圧は１５０ｋＶ～１０００ｋＶの範囲内で調整可能であり、前記シンチレータの厚みは１００μｍ～５００００μｍの範囲内である、請求項１～４のいずれか一項に記載の放射線画像取得システム。
  7. 　前記画像作成部は、少なくとも前記シンチレータの厚みに対応したコントラスト変換のためのルックアップテーブルに基づいて、前記対象物の前記放射線画像を作成する、請求項１～６のいずれか一項に記載の放射線画像取得システム。
  8. 　前記放射線源は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を出力し、前記対象物を透過し、前記シンチレータによって変換される放射線は、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の放射線画像取得システム。
  9. 　対象物の放射線画像を取得する放射線画像取得方法において、
    　前記対象物に向けて放射線源から放射線を出力する放射線出力工程と、
    　前記対象物を透過した前記放射線が入力される入力面を有する、シンチレーション光に対して不透明なシンチレータを用い、前記入力された放射線を前記シンチレーション光に変換する変換工程と、
    　前記入力面に焦点が合うレンズ部を用い、前記入力面から出力される前記シンチレーション光を撮像部に結像する結像工程と、
    　前記撮像部を用いて、前記結像されたシンチレーション光を撮像し、前記対象物の放射線画像データを出力する撮像工程と、
    　前記放射線画像データに基づいて、前記対象物の放射線画像を作成する画像作成工程と、
    を含む、放射線画像取得方法。
  10. 　前記放射線源と前記シンチレータとの間に配置された搬送装置を用い、前記対象物を搬送方向に搬送する搬送工程を更に備える、請求項９に記載の放射線画像取得方法。
  11. 　前記撮像部は、時間遅延積分駆動が可能なエリアイメージセンサであり、
    　前記撮像工程では、前記搬送装置による前記対象物の移動に同期して、前記エリアイメージセンサの受光面における電荷転送を行う、請求項１０に記載の放射線画像取得方法。
  12. 　前記シンチレータの厚みは１０μｍ～１０００μｍの範囲内であり、
    　前記放射線出力工程では、前記放射線源の管電圧を１０ｋＶ～３００ｋＶの範囲内とする、請求項９～１１のいずれか一項に記載の放射線画像取得方法。
  13. 　前記シンチレータの厚みは１００μｍ～５００００μｍの範囲内であり、
    　前記放射線出力工程では、前記放射線源の管電圧を１５０ｋＶ～１０００ｋＶの範囲内とする、請求項９～１１のいずれか一項に記載の放射線画像取得方法。
  14. 　前記画像作成工程では、少なくとも前記シンチレータの厚みに対応したコントラスト変換のためのルックアップテーブルに基づいて、前記対象物の前記放射線画像を作成する、請求項９～１３のいずれか一項に記載の放射線画像取得方法。
  15. 　前記放射線出力工程では、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を出力し、前記変換工程では、前記対象物を透過し、２０ｋｅＶ以下の特性Ｘ線を含む放射線を前記シンチレーション光に変換する、請求項９～１４のいずれか一項に記載の放射線画像取得方法。
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