(57)【要約】【課題】低エネルギＸ線の散乱による被検査物内の異物像のコントラストの低下を防止し、簡単な操作により、様々な材質の被検査物のそれぞれに良好なコントラストの異物像を得ることができ、ひいては異物の検出性能を常に良好なものとすることのできるＸ線検査方法および装置を提供する。【解決手段】Ｘ線発生器１からのＸ線を被検査物Ｗに照射し、その被検査物Ｗを透過したＸ線の空間線量分布から、被検査物内の異物の有無を判定するに当たり、Ｘ線発生器１と被検査物Ｗの間に、当該被検査物Ｗの材質と同じ材質、もしくは、当該被検査物Ｗの材質とＸ線に対して等価な物質からなるＸ線フィルタＦを介在させることで、被検査物Ｗ（正常部位）を透過しやすいＸ線で、かつ、被検査物Ｗ内で散乱しにくいエネルギ帯のＸ線を選択的に被検査物Ｗに照射することを可能とし、被検査物Ｗ内でのＸ線の散乱による異物像のコントラストの低下を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物にＸ線発生器からのＸ線を照射し、その被検査物を透過したＸ線の空間線量分布から，被検査物内の異物の有無を判定するＸ線検査方法において、
上記Ｘ線発生器と被検査物の間に、当該被検査物の材質と同じ材質、もしくは、当該被検査物の材質とＸ線に対して等価な物質からなるＸ線フィルタを介在させ、そのＸ線フィルタを透過したＸ線を被検査物に照射することを特徴とするＸ線検査方法。
【請求項２】
上記Ｘ線フィルタとして、被検査物と同じ製品そのものを用いることを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査方法。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線検査方法において、被検査物が均質でない製品の場合、その製品を均質化したものをＸ線フィルタとして用いることを特徴とするＸ線検査方法。
【請求項４】
被検査物にＸ線を照射するＸ線発生器と、被検査物を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、そのＸ線検出器の出力に基づき、被検査物内の異物の有無を判別する判別手段を備えたＸ線検査装置において、
上記Ｘ線発生器と被検査物の間に、任意の物質をＸ線フィルタとして交換可能に保持するフィルタ物質保持手段を備えていることを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項５】
上記フィルタ物質保持手段が、全体として筐体をなし、Ｘ線照射方向に所定の高さを有する枠体と、その枠体の内側空間の底部を塞ぐ底体を備えていることを特徴とするＸ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物にＸ線を照射し、その透過Ｘ線の空間的線量分布から、被検査物内の異物の有無を検査するＸ線検査方法および装置に関し、特に、様々な被検査物のそれぞれに対して良好なコントラストのもとに異物の像を得ることができ、ひいては異物検出性能に優れたＸ線検査方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種食品や工業製品等の内部に、金属や骨、石等の異物が混入しているか否かを検査する装置として、Ｘ線を用いた検査装置が知られている。この種の検査装置においては、被検査物をコンベアで搬送し、その搬送途上にＸ線発生器とＸ線検出器を対向配置した構造のものが多用されており、通常、Ｘ線発生器からのＸ線はスリット等を介してコンベアによる被検査物の搬送方向に直交する方向に広がりを持つファンビーム状とされ、Ｘ線検出器はそのＸ線の広がり方向に画素を配列したＸ線ラインセンサが用いられている。この構成によると、被検査物がコンベアによりＸ線発生器とＸ線ラインセンサの間を通過する際、被検査物のＸ線透過データが１次元状に逐次収集されていき、被検査物がＸ線発生器とＸ線ラインセンサの間を通過し終えることによって、被検査物の２次元状のＸ線透過データ、換言すれば被検査物を透過したＸ線の空間的線量分布データ（Ｘ線透視像）を得ることができる。
【０００３】
このようなＸ線の空間的線量分布データは、データ処理部に取り込まれ、被検査物内の異物の有無の判定に供される。異物の検出方法としては、例えば正常な部位の線量に対してあらかじめ設定されている率だけ線量レベルが下がる部分があれば、異物ありと判定する等の方法が採用される。
【０００４】
以上のようなＸ線を用いた異物検査装置においては、Ｘ線発生器から被検査物の正常部分を透過したＸ線量と、異物を透過したＸ線量との差ないしは比率が大きいほど、つまり異物像のコントラストが大きいほど、異物の検出性能が高くなることになる。
【０００５】
一般に、Ｘ線源からのＸ線照射のエネルギ分布は、図４（Ａ）に例示する通りであり、Ｘ線発生器内のＸ線管に印加する電圧（管電圧）に相当するエネルギを最高として、様々なエネルギを持つＸ線が被検査物に照射される。ここで、低エネルギのＸ線は、よく知られているように被検査物を透過する際に散乱が生じやすく、正常の部位の像に対する異物像のコントラストが低くなる。
【０００６】
すなわち、図５に模式的に示すように、被検査物Ｗ内に例えばＸ線減弱率が極度に高い例えばタングステンなどの異物Ｓが存在する場合、Ｘ線発生器５１から照射されたＸ線は被検査物Ｗ内の異物Ｓにより遮蔽され、その遮蔽によりＸ線検出器の受光面５２上の異物Ｓに対応する領域ＡにはＸ線が届かずに影となるはずであるが、被検査物Ｗ内の他の部分に照射されたＸ線の散乱により、図中破線で示すように領域ＡにいくらかのＸ線が届いてしまう。その結果、Ｘ線検出器の受光面５２上での被検査物Ｗの正常部位の像と異物Ｓの像とのコントラストが低下してしまうことになる。
【０００７】
ここで、高エネルギのＸ線は散乱が少なく、正常部位の像と異物の像とのコントラストは高くなる。このような効果を期待し、Ｘ線発生器とＸ線検出器の間に、Ｘ線フィルタを挿入し、低エネルギＸ線をカットする方法が採用されることがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３８７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、Ｘ線フィルタとして金属を使用すれば、図４（Ｂ）に例示するように高いエネルギのＸ線までカットすることができ、樹脂などを用いれば図４（Ｃ）に例示するように高いエネルギのＸ線はカットせず、低いエネルギのＸ線をカットすることができる。
【０００９】
散乱の防止という観点からは、なるべく高いエネルギのＸ線のみを透過させるＸ線フィルタを用いればよいのであるが、その場合、異物も透過してしまう可能性があるため、むやみに高いエネルギのＸ線にすればよいというわけではなく、適正なＸ線フィルタの選定は容易ではない、という問題があった。
【００１０】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、低エネルギＸ線の散乱による被検査物内の異物の像のコントラストの低下を防止し、簡単な操作により、様々な材質の被検査物のそれぞれに良好なコントラストの異物像を得ることのできるＸ線検査方法およびＸ線検査装置の提供をその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明のＸ線検査方法は、被検査物にＸ線発生器からのＸ線を照射し、その被検査物を透過したＸ線の空間線量分布から，被検査物内の異物の有無を判定するＸ線検査方法において、上記Ｘ線発生器と被検査物の間に、当該被検査物の材質と同じ材質、もしくは、当該被検査物の材質とＸ線に対して等価な物質からなるＸ線フィルタを介在させ、そのＸ線フィルタを透過したＸ線を被検査物に照射することによって特徴づけられる（請求項１）。
【００１２】
ここで、本発明のＸ線検査方法においては、上記Ｘ線フィルタとして、被検査物と同じ製品そのものを用いる構成（請求項２）を採用することができる。
【００１３】
また、本発明のＸ線検査方法において、被検査物が均質でない製品、例えばカレーのルー等である場合、その製品を均質化したものをＸ線フィルタとして用いる構成（請求項３）を採用することもできる。
【００１４】
一方、本発明のＸ線検査装置は、上記の本発明方法を実現するための装置であって、被検査物にＸ線を照射するＸ線発生器と、被検査物を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、そのＸ線検出器の出力に基づき、被検査物内の異物の有無を判別する判別手段を備えたＸ線検査装置において、上記Ｘ線発生器と被検査物の間に、任意の物質をＸ線フィルタとして交換可能に保持するフィルタ物質保持手段を備えていることによって特徴づけられる（請求項４）。
【００１５】
ここで、本発明のＸ線検査装置においては、上記フィルタ物質保持手段が、全体として筐体をなし、Ｘ線照射方向に所定の高さを有する枠体と、その枠体の内側空間の底部を塞ぐ底体を備えている構成（請求項５）を好適に採用することができる。
【００１６】
本発明は、被検査物に照射されるＸ線を、被検査物の手前で当該被検査物と同じ材質からなるＸ線フィルタ、あるいはＸ線に対しては被検査物と等価な物質からなるＸ線フィルタを透過させることにより、被検査物（正常部位）を透過しやすいＸ線で、かつ、散乱の生じにくいエネルギ領域のＸ線を用いることを可能としている。
【００１７】
すなわち、被検査物内での散乱の防止という観点からは、金属類をフィルタとして用いて、なるべく高いエネルギのＸ線のみを透過させるＸ線フィルタを用いればよいが、その場合、異物も透過してしまう可能性があるため、被検査物の材質および異物の材質によってはむしろコントラストが低下する可能性がある。Ｘ線フィルタとしては、結局、以下のような素材が望ましい。
【００１８】
Ａ．被検査物の素材をよく透過し、検出したい異物を透過しにくいエネルギ帯のＸ線がパスする。
Ｂ．被検査物の素材で散乱するエネルギ帯のＸ線はカットする。
より具体的には、アルミダイキャスト内の異物としての鉄くずを検出したい場合には、Ｘ線フィルタはアルミがよく、肉類の中の骨を検出したい場合には、Ｘ線フィルタは肉がよい。なぜならば、Ｘ線フィルタとして被検査物の素材を用いると、Ｘ線フィルタを透過し、被検査物に照射されるＸ線のエネルギは、被検査物の素材を透過したエネルギ帯のＸ線が多くなり、従って被検査物もよく透過するエネルギ帯のＸ線である。しかも、不必要に高いエネルギ帯とはならず、被検査物の素材と異なる異物の透過は極力抑えることのできるエネルギ帯である。
【００１９】
加えて、被検査物の素材で散乱が多くなるエネルギ帯は、被検査物と同じ素材のＸ線フィルタを透過することで、被検査物内での散乱が大きなエネルギ帯は被検査物に照射されにくくなり、被検査物を透過したＸ線の空間強度分布は、異物像のコントラストが高いものとなり、異物検出性能は良好となる。
【００２０】
本発明において、Ｘ線フィルタは被検査物の材質と同じ材質のもののほか、これとＸ線に対して等価な物質からなるものを用いることができる。
【００２１】
そして、請求項２に係る発明のように、被検査物と同じ製品そのものをＸ線フィルタとして用いることができ、また、製品が均質でない場合には、請求項３に係る発明のように、食品である場合にはミキサ等で均質化したものをＸ線フィルタとして用いることができ、このようなＸ線フィルタは、前記したＡ，Ｂを確実に全うすることができると同時に、Ｘ線フィルタの選定を容易かつ確実なものとすることができる。
【００２２】
そして、本発明のＸ線検査装置は、上記した本発明のＸ線検査方法を実現するための装置であって、Ｘ線発生器とＸ線検出器の間に、任意の物質をＸ線フィルタとして交換可能に保持するための保持手段を備えた構成を採用している（請求項４）。この保持手段としては、請求項５に係る発明のように、枠体と底体を備えた全体として筐体とすることにより、請求項２，３に係る発明の実現を容易とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、被検査物の材質に応じた最適なＸ線フィルタを容易かつ確実に用いて、常に被検査物に応じた適切なエネルギのＸ線を照射することが可能となり、様々な材質の被検査物のそれぞれに対して、異物像のコントラストを高くすることができる結果、異物の検出性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の全体構成を表す模式図であり、カバー類を除外して示す図である。
【００２５】
Ｘ線発生器１とＸ線ラインセンサ２とが対向配置され、これらの間に、被検査物Ｗを搬送するためのコンベア３が配置されている。Ｘ線発生器１は、スリット１ａを介することによりファンビーム状のＸ線となってＸ線ラインセンサ２の方向へと照射される。Ｘ線ラインセンサ２はそのファンビーム状のＸ線の広がり方向に複数の素子が並ぶように配置されており、図１では紙面に垂直の方向に複数の素子が並んでいる。被検査物Ｗはコンベア３によってファンビーム状のＸ線の広がり方向に対して垂直な方向（図１では矢印で示された右方向）に一定の速度で搬送される。
【００２６】
Ｘ線ラインセンサ２の出力、つまり入射したＸ線の１次元の線量分布はデータ処理部４に常時取り込まれる。Ｘ線発生器１とＸ線検出器２の対に対し、コンベア３による被検査物Ｗの搬送方向上流側には光電センサ５が配置されており、データ処理部４は、この光電センサ５の出力によって被検査物Ｗの到来を認識し、これによりＸ線ラインセンサ２から出力されている１次元の線量分布から被検査物Ｗの２次元のＸ線透視像を構築する。
【００２７】
データ処理部４はコンピュータとその周辺機器を主体とするものであり、このデータ処理部４には、タッチパネル式のモニタ兼操作部６が接続されている。このモニタ兼操作部６に、被検査物ＷのＸ線透視像が表示されるとともに、このモニタ兼操作部６の操作により、装置に対して各種指令を与えたり、あるいは各種設定を行うことができる。
【００２８】
さて、スリット１ａとコンベア３との間にはＸ線フィルタＦを収容するためのフィルタ保持部材１０が設けられており、Ｘ線発生器１からのＸ線は、スリット１ａを経てファンビーム状となった後、Ｘ線フィルタＦを透過したうえで被検査物Ｗに照射される。
【００２９】
フィルタ保持部材１０は、以下に示すように装置内に交換可能に設けられる。図２にそのＸ線フィルタＦを保持するためのフィルタ保持部材１０の配設位置の具体例を、要部斜視図で示す。ここで、前記した図１においては図示を省略しているが、Ｘ線発生器１からのＸ線の漏洩を極力少なくするために、Ｘ線発生器１やスリット１ａ、Ｘ線フィルタ１０の周辺はＸ線防護のためのカバー類が設けられている。
【００３０】
すなわち、Ｘ線発生器１からスリット１ａまでの間はその周囲がＸ線防護カバー２０で覆われており、スリット１ａの下方は、コンベア３に至るまでＸ線照射筒２１で覆われている。フィルタ保持部材１０はこのＸ線照射筒２１内に配置される。
【００３１】
Ｘ線照射筒２１は、その上面にスリット１ａが設けられており、その下側は下方に向けて筒状に伸びてコンベア３の上面にまで至っている。フィルタ保持部材１０は、Ｘ線照射筒２１内の規程位置に固定配置される。例えば、Ｘ線照射筒２１内にレール等の保持機構設け、その保持機構上の規程位置にフィルタ保持部材１０を載せた状態で、適宜の固定機構により固定する。Ｘ線照射筒２１には、オペレータがアクセスできる部分（例えば正面を向いている面）に、図中矢印で示すように開閉可能なフィルタ交換扉２１ａが設けられている。このフィルタ交換扉２１ａには、Ｘ線発生器１からのＸ線がＯＦＦのときにしか開かないようなインターロック機構が設けられ、フィルタ交換扉２１ａが開いている場合には、Ｘ線が照射されないようにするインターロック回路が設けられている。
【００３２】
フィルタ保持部材１０は、例えば被検査物Ｗと同じ製品など、任意の材質のフィルタ物質を保持するためのもので、その構成例を図３に示す。
【００３３】
この例におけるフィルタ保持部材１０は、Ｘ線フィルタＦを構成する物質を収容すべく、全体として筐体をなすものであって、Ｘ線照射方向に所定の高さを有する枠体１１と、その枠体１１の内側空間の底部を塞ぐフィルム状の底体１２によって構成されている。底体１１の材質は、頑丈でＸ線による劣化が少なく、かつ、Ｘ線をよく透過させる物質、例えばポリイミドフィルムが用いられる。
【００３４】
枠体１１の大きさ（Ｘ線照射方向に直交する方向で、Ｘ線の広がり方向への長さ）は、Ｘ線発生器１の焦点からＸ線フィルタＦ間の距離をａ、Ｘ線発生器１の焦点とＸ線ラインセンサ２間の距離をｂ、Ｘ線ラインセンサ２上のＸ線照射範囲をｃとすると、ａ÷ｂ×ｃ以上とし、Ｘ線ラインセンサ２に到達するＸ線が全てフィルタ保持部材１０内のＸ線フィルタＦを透過したものとなるようにする。
【００３５】
このようなフィルタ保持部材１０内に、Ｘ線フィルタＦを構成する物質を均等に収容する。Ｘ線フィルタＦとしては、被検査物Ｗである製品そのものとするか、被検査物Ｗである製品が均質でない場合にはこれを均質化したものとすることが望ましい。すなわち、例えば被検査物Ｗが複数の材質が混在したもの、例えばカレーのルー等、であれば、各材質が一様に広がるように例えばミキサー処理を施したものとし、被検査物ＷがＸ線透過方向に凹凸があるものであれば、これを板状としたものとする。また、製品そのものでなくとも、被検査物Ｗである製品と同じ材質の物質を用いることもできる。
【００３６】
ここで、Ｘ線フィルタＦとして食品などの腐敗しやすいものや液状のものを用いる場合には、これをフィルタ保持部材１０内に収容した後、その天面を、底体１２と同様なフィルムで覆い、全体を封入してもよい。そうすると、経時変化を少なくすることができるとともに、Ｘ線フィルタ交換時や装置振動時に液漏れなどが発生しなくなり、ハンドリングしやすくなるという利点がある。
【００３７】
以上のようにＸ線フィルタＦとして被検査物Ｗである製品そのもの、あるいはこれを均質化したもの、もしくは被検査物Ｗと同じ材質の物質を用いることにより、このＸ線フィルタＦを透過したＸ線は、被検査物Ｗを透過するエネルギ帯が多くなるとともに、被検査物Ｗによって散乱するＸ線はこのＸ線フィルタＦにより散乱するため、被検査物Ｗ内で散乱して異物像のコントラストを低下させる要因は少なくなる。また、被検査物Ｗに照射されるＸ線は、不必要に高いエネルギ帯のみとはならず、従って異物Ｓにより多くが遮られることになり、この点からも異物像のコントラストを低下させることはない。そして、このような被検査物Ｗの検査に最適なＸ線を得るためのＸ線フィルタＦは、被検査物Ｗである製品そのもの、あるいはこれを均質化したもの、更には被検査物Ｗと同じ材質のものをフィルタ保持部材１０内に収容するだけでよいため、その選定が簡単であり、選定を誤ることもなく、被検査物Ｗが様々に変わっても常に高精度の異物検出性能を発揮することができる。
【００３８】
なお、Ｘ線フィルタＦは以上のような被検査物Ｗである製品そのもの、あるいはこれを均質化したもの、もしくは被検査物Ｗと同じ材質のもののほか、被検査物Ｗの材質とＸ線に対して等価な材質のものを用いることもできる。                                    
【００３９】
また、以上の実施の形態においては、Ｘ線をファンビーム状に成形するとともに、Ｘ線検出器として、そのＸ線の広がり方向に素子を配列したＸ線ラインセンサを用い、その間を被検査物を搬送する例を示したが、本発明はこれに限定されることなく、コーンビーム状のＸ線と２次元のＸ線検出器を用いるとともに、その間に被検査物を位置させる構成の装置にも適用し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を表す模式図であり、カバー類を除外して示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるフィルタ保持部材１０の配設位置の具体例を示す要部斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるフィルタ保持部材１０の構成例を示す図である。
【図４】Ｘ線の一般的なエネルギ分布の説明図で、（Ａ）はＸ線源から出力されるＸ線のエネルギ分布を表す概念的なグラフ、（Ｂ）はＸ線フィルタとして金属を用いた場合にそのＸ線フィルタを透過したＸ線のエネルギ分布を表す概念的なグラフ、（Ｃ）はＸ線フィルタとして樹脂などを用いた場合にそのＸ線フィルタを透過したＸ線のエネルギ分布を表す概念的なグラフである。
【図５】被検査物内のＸ線散乱により異物像のコントラストが低下する理由を模式的に説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  Ｘ線発生器
１ａ  スリット
２  Ｘ線ラインセンサ
３  コンベア
４  データ処理部
５  光電センサ
６  モニタ兼操作部
１０  フィルタ保持部材
１１  枠体
１２  底体
２０  Ｘ線防護カバー
２１  Ｘ線照射筒
２１ａ  フィルタ交換扉
Ｆ  Ｘ線フィルタ
Ｗ  被検査物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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