(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査線を放射する放射線源（４）と、さらに、前記走査線を受信してそれらを検出器信号に変換する放射線検出器（５）と、前記検出器信号に基づいて放射線画像（３１、３２、３３）を生成するプロセッサと、閉ループで接続され、前記走査線が横切る空間を通過する検査対象の物品（３）を移送するように働く同一のモジュール型セグメント（２１）を備えるモジュール型コンベヤチェーン（２）とを有する放射線検査システム（１）を動作させる方法であって、各モジュール型セグメント（２１）が位置合わせ特徴（６）を備え、本質的に前記コンベヤチェーンのモジュール型セグメント（２１）によって、かつ前記放射線検出器（５）固有の要因によって生じる背景画像（３１）を前記放射線画像（３２）から取り除く働きをする方法において、
Ｃ１）前記放射線源（４）がオフであるときに、各フォトダイオード電流を測定することによって、前記放射線検出器（５）アレイの個々のフォトダイオードの暗信号を決定し、前記フォトダイオード電流をデジタル化することを通じてデジタル較正データを取得し、１次元データ配列の中に前記デジタル較正データを保持するステップと、
Ｃ２）前記空のコンベヤの前記モジュール型セグメント（２１）のうちの１つについて生の画像データを取得して、前記モジュール型セグメント（２１）の生のデジタル画像として第１の２次元データ配列の中に前記生の画像データを保持するステップと、
Ｃ３）前記放射線検出器（５）の影響を反映するステップＣ１）で保持されたデータ、ならびに前記放射線源（４）の影響を反映する前記モジュール型セグメント（２１）についての前記画像データを反映するステップＣ２）で保持されたデータをデジタル処理して較正データにし、前記放射線検査システム（１）のメモリに前記較正データを記憶するステップと
を有する較正モードを備え、
Ｉ１）前記コンベヤチェーン（２）上で移動する前記物品（３）の生のデジタル画像データの形態で、放射線画像を取得し、前記生のデジタル画像データを、前記コンベヤチェーン（２）の背景を有する前記物品（３）の生のデジタル画像として、第２の２次元データ配列の中に保持するステップと、
Ｉ２）前記生のデジタル画像データを、前記較正データの助けで、前記背景画像（３１）なしの明瞭な出力画像（３３）になるように演算処理するステップと
を有する検査モードをさらに備え、
任意の放射線画像内の位置（Ｐ）を、前記コンベヤチェーン（２）の移送方向における長手方向における前記位置合わせ特徴（６）の位置合わせ座標（ｙ）を用いて、前記モジュール型セグメント（２１）における位置と対応付けるステップを
さらに備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記放射線源（４）が、空間的に集中した構成のものであり、前記放射線検出器（５）が、規則的な間隔で配置されたフォトダイオードの線形アレイ（７）を備え、前記放射線源（４）および前記放射線検出器（５）が、前記モジュール型コンベヤチェーン（２）を挟んで互いに面し、前記走査線が、扇形の平坦な束として、前記放射線源（４）から前記放射線検出器（５）へ発せられ、前記扇形の放射線束および前記フォトダイオードの線形アレイ（７）が、前記コンベヤチェーン（２）の移動方向に対して実質的に直交して延びる共通の走査平面にある、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記放射線画像内の位置（Ｐ）を、前記位置と関連付けられる前記フォトダイオードのアレイ位置（ｘ）に対応する横断方向の位置合わせ座標（ｘ）を用いて、前記コンベヤチェーンの横断方向における位置とさらに対応付けることができる、方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の方法において、検査対象の前記物品（３）が、前記コンベヤチェーン（２）上で前記走査平面を通過して移動する間、スキャナの放射線が、前記放射線源によって放射線の連続するストリームの形で生成され、一方、前記放射線検出器が、検出器信号を生成するようにトリガパルスによって起動され、前記扇形の平坦な放射線の束が、前記放射線検出器の出力信号に変換されるときが、前記コンベヤチェーン（２）およびその上で移送される前記物品（３）の一様な移動間隔に対応するように、前記トリガパルスのタイミングが前記コンベヤチェーン（２）の動きに同期される、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記トリガパルスと前記コンベヤチェーン（２）の動きとの間の前記同期は、前記位置合わせ座標（ｙ）の所定の一様の間隔で前記トリガパルスを生成することによって行われ、その結果、前記トリガパルスのタイミングは、前記位置合わせ特徴（６）によって制御される、方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の方法において、個別のトリガパルスごとに、前記放射線検出器アレイ（５）の前記フォトダイオード（７）によって受信される放射線が、実質的に等距離の画像ドットのラインに変換され、連続するトリガパルスによって、一連の実質的に等距離の画像ドットの平行ラインが生成され、その結果、画像ドットの前記ラインが、画像ドットのラインとカラムのラスタ形態の前記放射線画像を形成し、画像ドットの各ラインが、所与の時点で生じるトリガパルスに関連付けられ、画像ドットの各カラムが、フォトダイオードの前記線形アレイの特定のフォトダイオードに関連付けられ、各画像ドットが、下の前記コンベヤチェーン（２）のモジュール型セグメント（２１）に対して位置合わせ座標（ｘ，ｙ）によって空間的に参照され、さらに、各画像ドットが、輝度値としてデジタルの形で表わすことができる輝度レベルによって個々に特徴付けられる、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、画像ドットの前記輝度レベルが、
前記放射線検出器アレイ（５）の各フォトダイオード（７）の、個々に異なる暗信号および光感度
各フォトダイオードの前記放射線源（４）までの個々に異なる距離
前記コンベヤチェーン（２）の吸収による、前記放射線源から各フォトダイオードまでの放射線経路に沿う、個々に異なる放射線強度損失量
検査対象の物品（３）の吸収による、前記放射線源から各フォトダイオードまでの前記放射線経路に沿う、個々に異なる放射線強度損失量
によって決定される、方法
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記較正モードにおいて、前記モジュール型セグメント（２１）のうちの１つについて生の画像データを取得する前記ステップが、前記放射線源（４）をオンにし、前記コンベヤチェーン（２）を移動状態にするステップと、前記空のコンベヤチェーン（２）の１つのセグメント（２１）に対する画像データを、生の輝度較正値ＲＢＣ（ｘ，ｙ）の（ｘ，ｙ）配列として取得するステップと、前記生の輝度較正値ＲＢＣ（ｘ，ｙ）から前記暗信号Ｄ（ｘ）を差し引くことによって各（ｘ，ｙ）位置に対して正味の輝度較正値ＮＢＣ（ｘ，ｙ）を計算するステップと、輝度較正因子Ｃ（ｘ，ｙ）＝ｋ／ＮＢＣ（ｘ，ｙ）を計算するステップと、前記輝度較正因子をメモリアレイＣ（ｘ，ｙ）に記憶するステップとを備える、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記検査モードにおいて、前記コンベヤチェーン（２）上を移動する前記物品（３）の生のデジタル画像データの形態で放射線画像を取得する前記ステップが、下にある前記モジュール型コンベヤチェーン（２）の背景を有する前記物品の放射線画像を画像ドット（Ｐ）の形態で取得するステップと、各画像ドット（Ｐ）を、位置合わせ座標（ｘ，ｙ）を通じて下にある背景に参照するステップと、各画像ドット（Ｐ）の輝度レベルをデジタル化して生の輝度値ＲＢＶ（ｘ，ｙ）にするステップとを備える、方法
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記検査モードにおいて、前記生のデジタル画像データを、前記較正データの助けで、前記背景画像なしの明瞭な出力画像になるように演算処理する前記ステップが、前記生の輝度値ＲＢＣ（ｘ，ｙ）から前記暗信号Ｄ（ｘ）を差し引いて、正味の輝度値ＮＢＶ（ｘ，ｙ）を生成するステップと、正規化された輝度値ＣＢＶ（ｘ，ｙ）＝Ｃ（ｘ，ｙ）×ＮＢＶ（ｘ，ｙ）を計算するステップと、正規化された輝度値ＣＢＶ（ｘ，ｙ）を有する新しいラスタドットを前記放射線検査システム（１）の前記連続した出力画像に加えるステップとを備える、方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の方法を実行するように動作することができる放射線検査システム（１）において、走査線を放射する放射線源（４）と、前記走査線を受信してそれらを検出器信号に変換するフォトダイオードアレイ（７）の形態の放射線検出器（５）と、前記検出器信号に基づいて放射線画像を生成するプロセッサと、前記放射線源（４）と前記放射線検出器（５）との間に配置され、検査対象の物品（３）を移送するように働く同一のモジュール型セグメント（２１）を有するモジュール型コンベヤチェーン（２）とを備え、前記同一のモジュール型セグメント（２１）のそれぞれが、位置合わせ特徴（６）を備え、これによって、前記放射線画像内の位置（Ｐ）を、前記コンベヤチェーン（２）の移送方向における長手方向の位置合わせ座標（ｙ）を用いて、前記下にあるモジュール型セグメント（２１）に参照することができる、放射線検査システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の放射線検査システムにおいて、前記位置合わせ特徴は、前記モジュール型セグメント（２１）に形成された斜面状の側方の境界部分（６）を備える、放射線検査システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の放射線検査システムにおいて、前記位置合わせ特徴は、前記モジュール型セグメント（２１）に形成された歯付き定規区間を備える、放射線検査システム。
【請求項１４】
請求項１１に記載の放射線検査システムにおいて、前記位置合わせ特徴は、前記コンベヤチェーン（２）のスプロケット駆動部に接続されたコード化された円形のタイミングパターンを備える、放射線検査システム。
【請求項１５】
請求項１１から１４のいずれかに記載の放射線検査システムにおいて、前記放射線は、Ｘ線を含み、Ｘ線より長い波長を有する光に対してスペクトル感度が最大である前記フォトダイオードが、前記Ｘ線を前記フォトダイオードのスペクトル感度に合う波長の光に変換するように設計された蛍光剤の被覆を備える、放射線検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象の物品がエンドレスループコンベヤ上でＸ線機械または他の放射線スキャナシステムを通るように移動する、放射線検査システムの分野に関する。詳細には、本発明は、エンドレスループコンベヤがモジュール型コンベヤチェーンである放射線検査システムを動作させる方法に関し、さらに、本発明の特定の主題は、コンベヤチェーンの透過率のばらつきがスキャナシステムによって生成される放射線画像に与える影響を除去するための方法である。さらに、本発明は、本方法を実行するための必要不可欠な特徴を備える放射線検査システムにも関係する。
【背景技術】
【０００２】
本文脈の「コンベヤチェーン」という用語は、コンベヤベルトに類似するエンドレスループコンベヤ装置を意味するが、コンベヤチェーンが閉ループで互いに接続される多数の剛性セグメントまたはリンクから構成され、各リンクが後ろのリンクおよび前のリンクに関節式にヒンジ留めされる点が異なる。セグメントは互いにすべて同じにすることができ、または、異なるセグメントのグループがコンベヤチェーンを通して同じように繰り返すことができる。同じように繰り返される個別のセグメントまたはセグメントのグループは、本明細書ではモジュール型またはモジュール型セグメントと称され、したがって、コンベヤチェーンはモジュール型コンベヤチェーンと称される。
【０００３】
スキャナの放射線の少なくとも一部分が、検査対象の製品およびその周りの空気空間を通過することに加えて、エンドレスループコンベヤも通り抜けるような幾何学的構成を有するような検査システムでは、エンドレスループコンベヤの放射線透過率が影響する。この種類の検査システムは、例えば、瓶詰または缶詰の食品、および飲料製品の中の異物を検出するために使用される。特に問題となるのは、液体製品中に金属片およびガラス片が存在することである。このような異物は液体よりも密度が高いため、容器の底部に集まる。さらに、容器が半球状の底部を有する場合、傾向として、異物は容器の底部と側壁とが繋がるところの周囲部に定着する。したがって、各容器の内側底面全体が走査によってカバーされるように、放射線スキャナシステムを、エンドレスループコンベヤに対して構成および配置することが非常に重要である。したがって、放射線の少なくとも一部分は、容器の底部を通過するような、したがって、容器または検査される任意の他の物体を上に配置されるエンドレスループコンベヤの領域も通過するような、スキャナ構成を使用することが必要となる。
【０００４】
典型的な構成では、検査に使用される放射線は、例えば、コンベヤ経路の上方に位置する放射線源から発せられて、側壁を斜めの角度で通過して容器に入り、容器の底部を通って外に出て、コンベヤを通過し、画像処理システムに接続される検出システムによって受信することができる。例えば瓶詰または缶詰でない物体が検査される場合には、これに代えて、放射線源はコンベヤの鉛直上方に配置することができ、放射線検出器は前記コンベヤの鉛直下方に配置することができる。
【０００５】
放射線検査システムがＸ線システムである場合、放射線は、例えば、Ｘ線画像増幅器およびカメラによって受信することができ、あるいはＸ線ラインアレイセンサまたはＸ線エリアアレイセンサによって受信することができ、次いで、両方とも画像処理システムに信号を送信する。典型的には、撮像放射線は、局部的な放射線源すなわちスポットサイズの放射線源から扇形の平坦な放射線の束として発せられ、全体として放射線検出器と称されるフォトダイオードの線形アレイによって受信され、ここでは、扇形の平坦な放射線の束およびフォトダイオードの線形アレイは走査平面とも称される共通の平面内にあり、この平面は、検査される物品を運ぶコンベヤの移動方向に対して実質的に直交して延びる。検査対象の物品が走査平面を通過して移動するときに、フォトダイオードの線形アレイは、連続する一連の離散的パルスによって起動され、パルス周波数は、コンベヤの速度に合うように調整され、その結果、放射線検出器アレイによって受信される一連の信号が、放射線源と放射線検出器との間の物質本体の透過的影画像を示す、例えば、ゼロから２５５の輝度等級に基づいて表わされる異なる輝度値のラスタドットのパターンへ変換することができる。走査される物品が、走査される物品と比較して走査線に対する透過度が低い金属片などの異物を含有する場合、放射線画像は、走査される物品の透過的影画像内により暗い領域としてこれらの異物を示すことになる。
【０００６】
現在の最新技術では、放射線検査システムの移送装置として使用されるエンドレスループコンベヤは多くの場合でポリマ製布ベルトである。このタイプのコンベヤは、ベルトの厚さが一定であること、およびベルトが一様であることにより、Ｘ線画像の品質への影響がほとんどない、という利点を有する。しかし、ポリマ製布ベルトに反対して、モジュール型コンベヤチェーンが好適であるとする強い主張が多数あり、具体的には以下のものがある。
−  特に瓶詰および缶詰産業では、布ベルトは損傷しやすく、早期に摩耗することから、その使用に対して強い抵抗がある。これに対して、エンドレスループとして一体に連結される剛性プラスチック要素（典型的に、アセタール樹脂またはポリプロピレン）で構成されるコンベヤチェーンは、より高い強度を有し、硬質金属またはガラス容器によって損傷しにくい。
−  コンベヤチェーンは、チェーンのプロファイルに直接に係合されるスプロケットを用いて駆動されることが可能であることから、チーズのブロックなどの重い物品により良好に適する。
−  コンベヤチェーンのセグメントは、駆動スプロケットの周りでループするための一方向の柔軟性を有するが、チェーンがその反対側に曲がることに抵抗する剛性を有するように、一体にヒンジ留めすることができる。この後者の特性により、連続使用用途では信頼性が低下する可能性がある案内機構の必要性がない。
−  コンベヤチェーンはベルトより交換または修理が容易である。その理由は、チェーンのモジュール型要素を一体に連結するためのヒンジピンのうちの１つを取り外すことによりチェーンを解放することができるからである。
−  コンベヤチェーンは、自動追尾型であり、かつコンベヤ支持構造の側面と同一平面で走行するように設計することできる。この最後の特性は、横方向に隣接するコンベヤの間で製品を側方に容易に移動させるのを可能にするので、重要である。
【０００７】
それにもかかわらず、チェーンリンクがＸ線画像に干渉する可能性があることから、放射線検査システムに、プラスチックチェーンリンクを備える一般的なチェーンコンベヤを使用することには問題がある。今まで、コンベヤチェーン上で移動する製品にＸ線を当てることを望む場合、例えば、チェーンセグメント間のヒンジまたは別の接続部による、あるいは、チェーンセグメントを補強するように設計される外形構造による、製品に重なり合うコンベヤチェーンの透過度のばらつきにより、得られる画像が劣化していた。この画像干渉問題を解決することができれば、上に列記したモジュール型コンベヤチェーンの利益を放射線検査システムに適用することができる。
【０００８】
本発明と同じ譲受人が所有する米国特許出願公開第２０１２／０１２８１３３（Ａ１）号では、コンベヤチェーンの幅全体を通して厚さおよび密度が一様である剛性プレートとして本質的に構成されるチェーンセグメントを有するコンベヤチェーンによって、透過度のばらつきの問題が解決されており、ここでは、セグメントがスキャナの放射線に対して一様な透過度の実質的に隙間のない帯を形成するように互いに重なり、また、セグメントを一体に連結させるコネクタまたはヒンジ（セグメントの平坦領域より低い透過度を有する）がスキャナの放射線が通り抜けるバンドの外側に位置する。したがって、セグメント間の接続部は、コンベヤチェーンの２つの側方の境界領域に位置するのが好ましい。
【０００９】
前述の概念によるコンベヤチェーンでは、中央の均質な帯領域にヒンジまたは任意の他の補強機構が存在しないため、横方向の曲げに対するチェーンセグメントの剛性が低下し、したがって実際の設計で実現することができるコンベヤの幅が制限される。最新の検査システムの放射線画像における背景の影響の処理は、そのような背景の影響が、線形アレイ放射線検出器を構成する個々のフォトダイオード間の暗信号および利得におけるばらつきによって生じるという範囲で、すでに知られている。このばらつきの一部は、ダイオード自身の特性の不規則な違いによるものであるが、別の部分は、局部的な放射線源から個々のフォトダイオードまでの扇状に放射する放射線の経路の長さの違いによるものである。逆二乗法則により、放射線源から所与のセンサのダイオードまでの放射線の経路が短ければ短いほど、ダイオードが受ける放射は強くなる。走査領域全体で一様な画像を生成するために、これらのばらつきの影響は、いわゆる放射線検出器の較正、すなわち放射線検出器の正規化によって除去される。
【００１０】
放射線検出器の較正の２つのステップのうちの第１のステップでは、放射線検出器アレイの個々のフォトダイオードの暗信号は、放射線源がオフであるときにそれぞれのダイオード電流を測定することによって決定される。各ダイオードの暗信号の各輝度値はメモリに記憶される。次に、検査システムの動作モードにおいて、記憶された暗レベル値が各ダイオードの信号から差し引かれ、その結果、各ダイオードの暗レベルはゼロの正味の信号に対応する。
【００１１】
放射線検出器の較正の第２のステップでは、放射線源がオンである状態で、かつ空のコンベヤベルト以外に放射線源と放射線検出器との間の放射線経路に配置しない状態で、放射線検出器アレイの個々のダイオードの信号が決定される。これらの信号は、各個々のダイオードに対するそれぞれの最大輝度レベルを表わす。各信号はデジタル化され、それぞれの暗レベル値は差し引かれ、その結果得られる正味の信号の値を用いて、個々のダイオードに対する正規化因子を計算および記憶する。較正の結果、すべてのダイオードに対する正規化された暗レベル信号値はすべてゼロとなり、すべてのフォトダイオードの最大輝度レベルはすべて、同一の正規化された値、例えば、８ビットの２進数によって表わせば２５５に対応する。
【００１２】
放射線検査システムの動作モードにおいて、各ダイオードからの生の測定値は、まず、記憶された暗信号値を差し引かれて正味の値に変換され、次いで、正味の値に、各ダイオードに対する記憶された正規化因子を掛けることによって正規化された値に変換される。
【００１３】
所定位置のコンベヤとともに較正を実施するので、コンベヤによる輝度の減少は自動的に正規化された結果の中に含まれ、その結果、コンベヤベルトの場合には、ベルトが放射線を吸収することによって生じる放射線画像内の一定のグレイレベルの背景は、正規化された輝度値ではすでに除去されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
米国特許出願公開第２０１２／０１２８１３３（Ａ１）号によるコンベヤチェーンを有する放射線検査システムの限界に鑑み、さらに、従来のベルトコンベヤを有する検査システムにおいて、較正手順によって背景画像を除去する方法を最新技術がすでに提供している事実に鑑み、本発明の目的は、したがって、モジュール型コンベヤチェーンを有する検査システムにおいて背景画像を除去することができる、さらに発達した較正モードを有する方法および放射線検査システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明による方法は、走査線を放射する放射線源と、さらに、走査線を受信してそれらを検出器信号に変換する放射線検出器と、放射線検出器信号に基づいて放射線画像を生成するプロセッサと、閉ループで接続される同一のモジュール型セグメントを備えるモジュール型コンベヤチェーンとを有し、各モジュール型セグメントは、位置合わせ特徴（機能、機構）を備え、検査対象の物品が、走査線が横切る空間を通過するモジュール型コンベヤチェーン上で移送される、放射線検査システムで使用されるように設計される。本発明によれば、本方法は、前記放射線画像から、コンベヤチェーンセグメントによって、および放射線検出器固有の要因によって本質的に生じた背景画像を取り除くという課題を達成する。その結果、コンベヤチェーンの背景画像に干渉されることなしに検査対象の物品を示す出力画像が得られる。
【００１６】
本質的には、本方法は、放射線検査システムの２つの動作モード、すなわち、較正モードと検査モードを包含する。
較正モードでは、放射線源および放射線検出器の影響を反映するデータが、モジュール型セグメントのうちの１つについての画像データとともに、放射線検査システムによって取得され、デジタル処理されて較正データとされ、次いで、放射線検査システムのメモリに記憶される。
【００１７】
これは、放射線源がオフであるときに、各ダイオード電流を測定することによって、放射線検出器アレイの個々のフォトダイオードの暗信号を決定し、前記ダイオード電流をデジタル化することを通じてデジタル較正データを取得し、１次元データ配列の中に前記デジタル較正データを保持するステップと、空のコンベヤのモジュール型セグメントのうちの１つについて生の画像データを取得して、モジュール型セグメントの生のデジタル画像として第１の２次元データ配列の中に生の画像データを保持するステップと、上記のステップで保持されたデータをデジタル処理するステップとを意味する。
【００１８】
検査モードでは、コンベヤチェーンの背景を有する検査対象の物品の放射線画像は、放射線検査システムによって生のデジタル画像データの形態で取得され、生のデジタル画像データは、前記コンベヤチェーンの前記区間の背景を有する物品の生のデジタル画像として、第２の２次元データ配列の中に保持される。生の画像データは、前もって記憶された較正データの助けで演算処理されて、コンベヤチェーンの背景に干渉されていない明瞭な出力画像となる。
【００１９】
検査モードで収集された生画像データを、較正モードで収集および記憶された較正データに、幾何学的に相互に関連付けるのを可能にするために、各モジュール型セグメントは位置合わせ特徴を有し、それによって、任意の放射線画像内の位置は、コンベヤチェーンの移送方向における長手方向の位置合わせ座標ｙを用いて、下にあるモジュール型セグメントに参照される。
【００２０】
本方法は、コンベヤチェーンが同一のモジュール型セグメントのエンドレスループによって構成されるという事実を利用する。したがって、較正モードでは、典型的には数百のセグメントを備えるチェーン全体のデータを取得するよりむしろ、モジュール型セグメントのうちの任意の１つについてデータを取得、処理、および記憶することで十分であり、仮にチェーン全体のデータを取得する場合には、較正モードでそれに相応して時間が増大し、較正データのための非常に大きな容量のメモリが必要となる。
【００２１】
好ましい実施形態では、本発明の方法に従って動作することができる放射線検査システムは、空間的に集中した放射線源と、お互いに一様な間隔で配置されたフォトダイオードの線形アレイによって構成される放射線検出器とを備える。放射線源および放射線検出器は、モジュール型コンベヤチェーンを挟んで互いに面する。放射線源は、放射線源から放射線検出器まで扇形の平坦な束として発せられる走査線を生成する。放射線源および放射線検出器は、扇形の放射線束およびフォトダイオードの線形アレイが、コンベヤチェーンの移動方向に対して好ましくは実質的に直交して延びる共通の走査平面にあるように空間的に配置される。配置の別の実施形態では、放射線源は、コンベヤチェーンの鉛直上方、放射線検出器は、コンベヤチェーンの鉛直下方に配置することができる。
【００２２】
放射線検出器は、フォトダイオードの線形アレイとしての性質を有しているので、コンベヤチェーンが放射線画像内の位置と関連付けられるフォトダイオードのアレイ位置に対応する横断方向の位置合わせ座標ｘを用いて、任意の放射線画像内の位置が、コンベヤチェーンの横断方向でさらに参照することができることは都合がよい。
【００２３】
検査対象の物品が、コンベヤチェーン上で走査平面を通過して移動するとき、フォトダイオードアレイは、内部クロックまたはエンコーダ装置によって発生する連続する一連のパルスによって起動されるが、ここで、線形フォトダイオードアレイが一様な間隔で検出信号を生成するように、パルスのタイミングがコンベヤチェーンの動きと同期することができる。別の実施形態では、検査対象の物品が走査平面を通過して移動するときに、スキャナの放射線は、連続する一連の離散的パルスを生成し、パルス周波数は、コンベヤチェーンの速度に合うように調整され、その結果、放射線検出器によって受信される一連の信号は、異なる輝度値のラスタドットに変換することができる。
【００２４】
例えば、フォトダイオードアレイの検出信号をコンベヤチェーンの動きと同期させるために、パルスを位置合わせ座標ｙの所定の一様な間隔ごとに起動することができ、その結果、検出信号のタイミングは、事実上、前述の位置合わせ特徴によって制御される。
【００２５】
フォトダイオードの線形アレイは、トリガパルスを受信するたびに放射線画像の画像ドットのラインを生成し、トリガパルスの一連のストリーム全体は、コンベヤチェーンそのものと同様に、コンベヤチェーン上を移動する物体の連続するラスタ形状の画像となり、ここで、あらゆる画像ドットは上記のようにｘおよびｙの位置合わせ座標によって空間的に参照される。画像そのものは、ラスタの画像ドットの異なる各輝度レベルの結果として生じる。画像ドットの輝度は、デジタル形式の輝度値として表わされるのが好ましい。したがって、画像ドットを特徴付けるデータの組は、画像ドットの位置合わせ座標および輝度レベルを含む。
【００２６】
放射線画像が前述の説明に従って形成されるシステムでは、個々の画像ドットの輝度レベルを決定する要因は、以下である。
−  放射線検出器アレイの各フォトダイオードの個々に異なる暗信号および異なる放射線感度
−  放射線源からの各フォトダイオードまでの個々に異なる距離
−  コンベヤチェーンの吸収による、放射線源から各フォトダイオードまでの放射線経路に沿う、個々に異なる放射線強度損失量
−  検査対象の物品の吸収による、放射線源から各フォトダイオードまでの放射線経路に沿う、個々に異なる放射線強度損失量
したがって、本発明による方法の較正モードの第１のステップでは、放射線源をオフにし、放射線検出器アレイの各ダイオードに対して、ダイオード電流を測定する。ダイオード電流信号はデジタル化され、各ダイオードの暗信号Ｄ（ｘ）として、横断方向の位置合わせ座標ｘとともにメモリに記憶される。
【００２７】
較正モードの第２のステップでは、放射線源は放射線を放射しており、放射線検出器はトリガパルスを受信して検出信号を生成し、コンベヤチェーンは移動状態にある。空のコンベヤチェーンの１つのセグメントについての画像データは、生の輝度較正値ＲＢＣ（ｘ，ｙ）のｘ／ｙ配列として取得される。正味の輝度較正値ＮＢＣ（ｘ，ｙ）は、配列の各ｘ／ｙ位置に対して、生の輝度較正値ＲＢＣ（ｘ，ｙ）から暗信号Ｄ（ｘ）を差し引くことによって、計算される。逆数の値１／ＮＢＣ（ｘ，ｙ）（または、乗数ｋ／ＮＢＣ（ｘ，ｙ）、ここで、ｋは任意に選択された正規化因子）は、各ｘ／ｙ位置に対して、輝度較正因子Ｃ（ｘ，ｙ）として記憶される。
【００２８】
検査モードでは、検査対象の物品を有するコンベヤチェーンに対する生の画像データは、生の輝度値の連続するストリームとして取得され、各データは、各フォトダイオードに対して、まず暗信号Ｄ（ｘ）を差し引き、次いで、その結果生じた正味の輝度値に、各位置の較正因子Ｃ（ｘ，ｙ）を掛け合わせるによって、正規化された出力値に直ちに変換することができる。正規化された出力値は、表示および／またはさらなる処理に利用でき、その結果、検査対象の物品が走査線によって形成された平面を通過する間に、検査対象の物品がコンベヤチェーンの背景画像なしに見ることができる連続するラスタ画像が形成される。
【００２９】
前述の説明による方法を実行することができる放射線検査システムは、走査線を放射する放射線源と、走査線を受信してそれらを検出器信号に変換するフォトダイオードアレイの形態の放射線検出器と、検出器信号に基づいて放射線画像を生成するプロセッサと、放射線源と放射線検出器との間に配置され、検査対象の物品を移送するように働く同一のモジュール型セグメントを有するモジュール型コンベヤチェーンとを含み、同一のモジュール型セグメントのそれぞれは、位置合わせ特徴を備え、それによって、放射線画像内の位置は、コンベヤチェーンの移送方向における長手方向の位置合わせ座標ｙを用いて、前記位置の、下にあるモジュール型セグメントに参照することができる。
【００３０】
放射線検査システムの好ましい形態では、位置合わせ特徴は、モジュール型セグメントに形成された斜面状の側方の境界部分として具現化され、放射線は、斜面状の位置合わせ特徴を通過している。すでに所定の位置で放射線が使用されているときには、これは都合が良い。
【００３１】
これに代えて、位置合わせ特徴はまた、光学センサ、レーザセンサ、磁気誘導センサ、磁気プロファイルセンサ、モジュール型セグメントに形成された歯付き定規区間、またはコンベヤチェーンのスプロケット駆動部に接続されたコード化された円形のタイミングパターンとして、実現することができる。
【００３２】
本発明による放射線検査システムの好ましい形態では、放射線源によって放射される放射線は、Ｘ線のスペクトル領域内であり、一方、放射線検出器のフォトダイオードは、Ｘ線より長い波長を有する光に対してスペクトル感度が最大である。したがって、フォトダイオードは、Ｘ線をフォトダイオードのスペクトル感度に合う波長の光に変換するように働く蛍光材料の層で覆われるのが好ましい。
【００３３】
本発明の特定の実施形態および詳細の以下の説明は、添付図面によって確認される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本方法を実現するために必要不可欠な機構を有する放射線検査システムの図である。図１Ａは、図１の拡大詳細図である。
【図２】図２Ａは、本発明による放射線検査システムのコンベヤチェーンの一部分を示す図である。図２Ｂは、本発明による放射線検査システムのコンベヤチェーンの一部分を示す図である。図２Ｃは、本発明による放射線検査システムのコンベヤチェーンの一部分を示す図である。
【図３】図３Ａは、空のコンベヤチェーンの放射線画像を示す図である。図３Ｂは、コンベヤチェーンの背景を有する検査対象の物品の放射線画像を示す図である。図３Ｃは、本発明の方法により背景が取り除かれた、検査対象の物品の放射線画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１および１Ａは、本発明による方法を実行するための適切な構成の放射線検査システム１を示す。放射線検査システム１の主要な要素は、モジュール型コンベヤチェーン２（移送方向が見る者に向かって配向された断面で示す）と、コンベヤチェーン２上で移送される物品３と、放射線源４と、線形フォトダイオードアレイ７を備える検出器５と、図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃに詳細に示す斜面状の位置合わせ特徴（機能、機構）６とである。放射線源４は、放射線源４から放射線検出器５のフォトダイオードアレイ７まで扇形の平坦な束として発せられる走査線を生成する。撮像線の扇の部分８は物品３を通過して、撮像線の部分９は斜面状の位置合わせ特徴６を通過する。１つのトリガパルスに反応してアレイ７内のフォトダイオードによって生成される信号は、放射線検査システム１のコンピュータまたはプロセッサ（図面には示されない）により、モジュール型コンベヤチェーン２およびその上で移送される物品３を示すラスタ形状の放射線画像の画像ドットのラインに変換される。コンベヤチェーン２が物品３とともに継続的に移動するとき、放射線検出器５によって受信される各トリガパルスは、ラスタ形状の放射線画像の新しいラインを生成する。
【００３６】
図２Ａはコンベヤチェーン２の移送表面側の斜視図で、モジュール型コンベヤチェーン２の２つのセグメント２１を示し、図２Ｂは下側の斜視図を示し、図２Ｃはコンベヤチェーンセグメント２１の側面図を示す。セグメント２１は、コンベヤチェーン２の全幅にわたって延在するヒンジ２２により互いに接続される。ヒンジピン２３は、セグメントと同じ材料で作製されるのが好ましい。各セグメント２１は、斜面状の側方の境界部分６の形態の位置合わせ特徴６を有する。斜面状の側方の境界部分６の高さｈは、チェーンセグメントの端部からの距離ｙの線形関数であるので、モジュール型チェーンセグメント２および放射線画像（図３Ａ〜Ｃ参照）の上での任意の位置Ｐに対する位置合わせ座標ｙは、境界部分６の関連付けられた高さｈを通じて確定することができる。
【００３７】
図３Ａは、従来の放射線検出器の正規化の方法が本発明による背景除去方法の代わりに用いられた場合に、例えば図１の検査システム１で見られるような図２Ａ〜Ｃの空のコンベヤチェーン２の放射線画像３１を示す。コンベヤチェーン２のセグメント２１の重いヒンジ部分２２は暗い平行な縞として現れ、境界部分６は暗い三角形として現れる。位置合わせ座標ｘ、ｙを有する位置Ｐ、および三角形の境界画像の関連付けられた高さｈは、ｈとｙとの間の線形関係を図示するように示され、これにより、Ｐのｙ座標は、ｈを決定することによって確定することができる。図から明らかなように、同じｘおよびｙの位置合わせ座標を有する相似位置Ｐは、モジュール型コンベヤチェーン２の１つのセグメントから次のセグメントまで連続的に繰り返す。
【００３８】
図３Ｂは、放射線検出器の従来の正規化の方法が、本発明による背景除去方法の代わりに用いられた場合に、この場合も図１の検査システム１で見られるような物品３を有するコンベヤチェーン２の放射線画像３２を示す。物品３の暗い画像は、コンベヤチェーン２のセグメント２１の背景画像に重ねられて現れる。
【００３９】
図３Ｃは、本発明による信号処理方法が用いられた場合、放射線検査システム１が同じ物品３とコンベヤチェーン２から生成する出力画像３３を示す。コンベヤチェーンセグメント２１の縞の背景画像は除去され、物品３の出力画像３３は背景に干渉されていない。
【００４０】
実施形態の特定の実施例を提示して本発明を説明してきたが、例えば、個別の実施例の特徴を互いに組み合わせることにより、および／または、本明細書で説明される実施形態の間で個別の機能的ユニットを交換することにより、本発明の教示から数多くのさらなる別の実施形態が開発することができることは読者には明白であろう。例えば、本発明の概念は、検査対象の物体および／またはコンベヤチェーンが、少なくとも部分的に透過することができる任意の波長の放射線に適用することができる。線形フォトダイオードアレイ以外にも、２Ｄフォーマット放射線検出器などの放射線検出器、例えば、エリアフォトダイオードアレイ、画像増幅器、フラットパネル撮像プレートシンチレーションスクリーンおよびカメラなどの放射線検出器が適用することができ、この場合には、位置合わせ特徴およびその動作方法はわずかに修正される。このような任意の別の実施形態は、本発明の一部分であると考えられることは言うまでもない。
［形態１］
走査線を放射する放射線源（４）と、さらに、前記走査線を受信してそれらを検出器信号に変換する放射線検出器（５）と、前記検出器信号に基づいて放射線画像（３１、３２、３３）を生成するプロセッサと、閉ループで接続され、前記走査線が横切る空間を通過する検査対象の物品（３）を移送するように働く同一のモジュール型セグメント（２１）を備えるモジュール型コンベヤチェーン（２）とを有する放射線検査システム（１）を動作させる方法であって、各モジュール型セグメント（２１）が位置合わせ特徴（６）を備え、本質的に前記コンベヤチェーンのモジュール型セグメント（２１）によって、かつ前記放射線検出器（５）固有の要因によって生じる背景画像（３１）を前記放射線画像（３２）から取り除く働きをする方法において、
Ｃ１）前記放射線源（４）がオフであるときに、各ダイオード電流を測定することによって、前記放射線検出器（５）アレイの個々のダイオードの暗信号を決定し、前記ダイオード電流をデジタル化することを通じてデジタル較正データを取得し、１次元データ配列の中に前記デジタル較正データを保持するステップと、
Ｃ２）前記空のコンベヤの前記モジュール型セグメント（２１）のうちの１つについて生の画像データを取得して、前記モジュール型セグメント（２１）の生のデジタル画像として第１の２次元データ配列の中に前記生の画像データを保持するステップと、
Ｃ３）前記放射線源（４）および前記放射線検出器（５）の影響、ならびに前記モジュール型セグメント（２１）のうちの１つについての前記画像データを反映するステップＣ１）およびＣ２）で保持されたデータをデジタル処理して較正データにし、前記放射線検査システム（１）のメモリに前記較正データを記憶するステップと
を有する較正モードを備え、
Ｉ１）前記コンベヤチェーン（２）上で移動する前記物品（３）の生のデジタル画像データの形態で、放射線画像を取得し、前記生のデジタル画像データを、前記コンベヤチェーン（２）の前記区間の背景を有する前記物品（３）の生のデジタル画像として、第２の２次元データ配列の中に保持するステップと、
Ｉ２）前記生のデジタル画像データを、前記較正データの助けで、前記背景画像（３１）なしの明瞭な出力画像（３３）になるように演算処理するステップと
を有する検査モードをさらに備え、
任意の放射線画像内の位置（Ｐ）を、前記コンベヤチェーン（２）の移送方向における長手方向の位置合わせ座標（ｙ）を用いて、前記下にあるモジュール型セグメント（２１）に参照するステップを
さらに備える方法。
［形態２］
形態１に記載の方法において、前記放射線源（４）が、空間的に集中した構成のものであり、前記放射線検出器（５）が、規則的な間隔で配置されたフォトダイオードの線形アレイ（７）を備え、前記放射線源（４）および前記放射線検出器（５）が、前記モジュール型コンベヤチェーン（２）を挟んで互いに面し、前記走査線が、扇形の平坦な束として、前記放射線源（４）から前記放射線検出器（５）へ発せられ、前記扇形の放射線束および前記フォトダイオードの線形アレイ（７）が、前記コンベヤチェーン（２）の移動方向に対して実質的に直交して延びる共通の走査平面にある、方法。
［形態３］
形態２に記載の方法において、前記放射線画像内の位置（Ｐ）を、前記位置と関連付けられる前記フォトダイオードのアレイ位置（ｘ）に対応する横断方向の位置合わせ座標（ｘ）を用いて、前記コンベヤチェーンの横断方向でさらに参照することができる、方法。
［形態４］
形態１から３のいずれかに記載の方法において、検査対象の前記物品（３）が、前記コンベヤチェーン（２）上で前記走査平面を通過して移動する間、スキャナの放射線が、前記放射線源によって放射線の連続するストリームの形で生成され、一方、前記放射線検出器が、検出器信号を生成するようにパルスによって起動され、前記扇形の平坦な放射線の束が、前記放射線検出器の出力信号に変換されるときが、前記コンベヤチェーン（２）およびその上で移送される前記物品（３）の一様な移動間隔に対応するように、前記パルスのタイミングが前記コンベヤチェーン（２）の動きに同期される、方法。
［形態５］
形態４に記載の方法において、前記トリガパルスと前記コンベヤチェーン（２）の動きとの間の前記同期は、前記位置合わせ座標（ｙ）の所定の一様の間隔で前記トリガパルスを生成することによって行われ、その結果、前記トリガパルスのタイミングは、前記位置合わせ特徴（６）によって制御される、方法。
［形態６］
形態４または５に記載の方法において、個別のトリガパルスごとに、前記放射線検出器アレイ（５）の前記フォトダイオード（７）によって受信される放射線が、実質的に等距離の画像ドットのラインに変換され、連続するトリガパルスによって、一連の実質的に等距離の画像ドットの平行ラインが生成され、その結果、画像ドットの前記ラインが、画像ドットのラインとカラムのラスタ形態の前記放射線画像を形成し、画像ドットの各ラインが、所与の時点で生じるトリガパルスに関連付けられ、画像ドットの各カラムが、フォトダイオードの前記線形アレイの特定のフォトダイオードに関連付けられ、各画像ドットが、下の前記コンベヤチェーン（２）のモジュール型セグメント（２１）に対して位置合わせ座標（ｘ，ｙ）によって空間的に参照され、さらに、各画像ドットが、輝度値としてデジタルの形で表わすことができる輝度レベルによって個々に特徴付けられる、方法。
［形態７］
形態６に記載の方法において、画像ドットの前記輝度レベルが、
前記放射線検出器アレイ（５）の各フォトダイオード（７）の、個々に異なる暗信号および光感度
各フォトダイオードの前記放射線源（４）までの個々に異なる距離
前記コンベヤチェーン（２）の吸収による、前記放射線源から各フォトダイオードまでの放射線経路に沿う、個々に異なる放射線強度損失量
検査対象の物品（３）の吸収による、前記放射線源から各フォトダイオードまでの前記放射線経路に沿う、個々に異なる放射線強度損失量
によって決定される、方法
［形態８］
形態１に記載の方法において、前記較正モードにおいて、前記モジュール型セグメント（２１）のうちの１つについて生の画像データを取得する前記ステップが、前記放射線源（４）をオンにし、前記コンベヤチェーン（２）を移動状態にするステップと、前記空のコンベヤチェーン（２）の１つのセグメント（２１）に対する画像データを、生の輝度較正値ＲＢＣ（ｘ，ｙ）の（ｘ，ｙ）配列として取得するステップと、前記生の輝度較正値ＲＢＣ（ｘ，ｙ）から前記暗信号Ｄ（ｘ）を差し引くことによって各（ｘ，ｙ）位置に対して正味の輝度較正値ＮＢＣ（ｘ，ｙ）を計算するステップと、輝度較正因子Ｃ（ｘ，ｙ）＝ｋ／ＮＢＣ（ｘ，ｙ）を計算するステップと、前記輝度較正因子をメモリアレイＣ（ｘ，ｙ）に記憶するステップとを備える、方法。
［形態９］
形態８に記載の方法において、前記検査モードにおいて、前記コンベヤチェーン（２）上を移動する前記物品（３）の生のデジタル画像データの形態で放射線画像を取得する前記ステップが、下にある前記モジュール型コンベヤチェーン（２）の背景を有する前記物品の放射線画像を画像ドット（Ｐ）の形態で取得するステップと、各画像ドット（Ｐ）を、位置合わせ座標（ｘ，ｙ）を通じて下にある背景に参照するステップと、各画像ドット（Ｐ）の輝度レベルをデジタル化して生の輝度値ＲＢＶ（ｘ，ｙ）にするステップとを備える、方法
［形態１０］
形態９に記載の方法において、前記検査モードにおいて、前記生のデジタル画像データを、前記較正データの助けで、前記背景画像なしの明瞭な出力画像になるように演算処理する前記ステップが、前記生の輝度値ＲＢＣ（ｘ，ｙ）から前記暗信号Ｄ（ｘ）を差し引いて、正味の輝度値ＮＢＶ（ｘ，ｙ）を生成するステップと、正規化された輝度値ＣＢＶ（ｘ，ｙ）＝Ｃ（ｘ，ｙ）×ＮＢＶ（ｘ，ｙ）を計算するステップと、正規化された輝度値ＣＢＶ（ｘ，ｙ）を有する新しいラスタドットを前記放射線検査システム（１）の前記連続した出力画像に加えるステップとを備える、方法。
［形態１１］
形態１から１０のいずれかに記載の方法を実行するように動作することができる放射線検査システム（１）において、走査線を放射する放射線源（４）と、前記走査線を受信してそれらを検出器信号に変換するフォトダイオードアレイ（７）の形態の放射線検出器（５）と、前記検出器信号に基づいて放射線画像を生成するプロセッサと、前記放射線源（４）と前記放射線検出器（５）との間に配置され、検査対象の物品（３）を移送するように働く同一のモジュール型セグメント（２１）を有するモジュール型コンベヤチェーン（２）とを備え、前記同一のモジュール型セグメント（２１）のそれぞれが、位置合わせ特徴（６）を備え、これによって、前記放射線画像内の位置（Ｐ）を、前記コンベヤチェーン（２）の移送方向における長手方向の位置合わせ座標（ｙ）を用いて、前記下にあるモジュール型セグメント（２１）に参照することができる、放射線検査システム。
［形態１２］
形態１１に記載の放射線検査システムにおいて、前記位置合わせ特徴は、前記モジュール型セグメント（２１）に形成された斜面状の側方の境界部分（６）を備える、放射線検査システム。
［形態１３］
形態１１に記載の放射線検査システムにおいて、前記位置合わせ特徴は、前記モジュール型セグメント（２１）に形成された歯付き定規区間を備える、放射線検査システム。
［形態１４］
形態１１に記載の放射線検査システムにおいて、前記位置合わせ特徴は、前記コンベヤチェーン（２）のスプロケット駆動部に接続されたコード化された円形のタイミングパターンを備える、放射線検査システム。
［形態１５］
形態１１から１４のいずれかに記載の放射線検査システムにおいて、前記放射線は、Ｘ線を含み、Ｘ線より長い波長を有する光に対してスペクトル感度が最大である前記フォトダイオードが、前記Ｘ線を前記フォトダイオードのスペクトル感度に合う波長の光に変換するように設計された蛍光剤の被覆を備える、放射線検査システム。
【符号の説明】
【００４１】
１  放射線検査システム
２  モジュール型コンベヤチェーン
３  検査対象の物品
４  放射線源
５  放射線検出器
６  位置合わせ特徴
７  フォトダイオードの線形アレイ
８  ３を通過する放射線の扇部分
９  ６を通過する放射線の扇部分
２１  モジュール型コンベヤチェーン２のセグメント
２２  セグメント２１を接続するヒンジ
２３  ヒンジピン
ｘ  横断方向の位置合わせ座標
ｙ  長手方向の位置合わせ座標
Ｐ  放射線画像内の位置、画像ドット
【図１−１Ａ】
0006400585.tif 000002
【図２Ａ】
0006400585.tif 000003
【図２Ｂ】
0006400585.tif 000004
【図２Ｃ】
0006400585.tif 000005
【図３Ａ】
0006400585.tif 000006
【図３Ｂ】
0006400585.tif 000007
【図３Ｃ】
0006400585.tif 000008