(57)【要約】【課題】出力する画像の画質を低下させずに輝度を常に一定に保持できるＸ線検査装置11を提供する。【解決手段】被検査物13にＸ線発生手段17からＸ線を照射し、被検査物13を透過したＸ線をＸ線イメージ管27で可視光像に変換し、可視光像をカメラ28で撮影する。カメラ28で撮影した画像はカメラコントロールユニット19を通じてモニタ22に出力する。カメラコントロールユニット19は、モニタ22で出力する画像の輝度情報をフィードバックして輝度の過不足を判定し、Ｘ線イメージ管27の加速電圧およびカメラ28の絞りの開度を調整する。フィードバック制御により、出力する画像の輝度を常に一定に保持する。輝度不足の場合には、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の上昇、カメラ28の絞りの開度の拡大の順序で調整し、出力する画像の画質を低下させずに輝度を一定に保持する。【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線を照射するＸ線発生手段と、
加速電圧が与えられて前記被検査物を透過したＸ線像を可視光像に変換し、その加速電圧の値によって可視光像の輝度の調整が可能なＸ線イメージ管と、
開度の調整が可能な絞りを有し、前記Ｘ線イメージ管で変換された可視光像を撮影するカメラと、
このカメラで撮影された画像を出力する出力手段と、
前記Ｘ線イメージ管の加速電圧およびカメラの絞りの開度を調整可能とし、前記出力手段で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、輝度不足の場合にＸ線イメージ管の加速電圧の上昇を主体に調整する制御手段と
を具備していることを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項２】
制御手段は、輝度過剰の場合にカメラの絞りの開度の縮小を主体に調整する
ことを特徴とする請求項１記載のＸ線検査装置。
【請求項３】
被検査物にＸ線を照射するＸ線発生手段と、
加速電圧が与えられて前記被検査物を透過したＸ線像を可視光像に変換し、その加速電圧の値によって可視光像の輝度の調整が可能なＸ線イメージ管と、
開度の調整が可能な絞りを有し、前記Ｘ線イメージ管で変換された可視光像を撮影するカメラと、
このカメラで撮影された画像を出力する出力手段と、
この出力手段で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、輝度不足の場合にＸ線イメージ管の加速電圧の上昇、カメラの絞りの開度の拡大の順序で調整する制御手段と
を具備していることを特徴とするＸ線検査装置。
【請求項４】
制御手段は、輝度過剰の場合にカメラの絞りの開度の縮小、Ｘ線イメージ管の加速電圧の下降の順序で調整する
ことを特徴とする請求項３記載のＸ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物をＸ線検査するＸ線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線検査装置は、例えば医療用や非破壊検査等に用いられており、被検査物にＸ線管からのＸ線を照射し、この被検査物を透過したＸ線像をＸ線イメージ管により可視光像に変換し、この可視光像をＣＣＤカメラなどのカメラにより撮影してモニタ等に映して検査している。
【０００３】
このＸ線検査装置では、一般に、撮影中は、Ｘ線管からＸ線を連続照射し、カメラ側も連続撮影し、ライブ映像を利用しており、例えばベルトコンベア等で連続的に移動する多数の被検査物を検査する非破壊検査の分野等にも用いられている。
【０００４】
また、Ｘ線検査装置において、撮影倍率を変更する場合にそのままでは出力する画像の輝度が変化してしまうような場合には、カメラの絞りを調整することにより、出力する画像の輝度を一定に保つようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３２３４６０号公報（第４−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、工業用のインライン等における非破壊検査の分野では、撮影する被写体が高速で動いている。この動作間隔は一定ではなく、約１０Ｈｚ（０．１ｓｅｃ／ｐ）から約８ｍＨｚ（１２０ｓｅｃ／ｐ）程度まで変化する。このようなＸ線検査装置では、検査間隔の周波数が変動することによりモニタ等に出力する画像の輝度が変動していた。これは、Ｘ線イメージ管の輝度の立ち上がりが時間的に垂直な応答の早いものではなく、応答に遅れがあったためで、一般にＸ線イメージ管に用いられるＺｎＳ；Ｃｕ，Ａｌ（Ｐ２２）等の出力蛍光体において、Ｘ線応答特性の立ち上がり、立ち下りにｍｓｅｃ単位の遅れがあるためである。
【０００６】
モニタ等に出力する画像の輝度は最終的にはカメラのビデオレベルになるが、このビデオレベルはＸ線イメージ管の輝度に影響される。つまり、Ｘ線イメージ管の輝度特性の立ち上がりが十分でないところではビデオレベルが十分に得られず、ビデオレベルが低いと画像の白・黒の差が十分に現れなくなる。そのため、Ｘ線イメージ管の特性によってビデオレベルが変動する。
【０００７】
そこで、Ｘ線イメージ管にＸ線応答特性のよい出力蛍光体を用いることが望ましいが、このＸ線応答特性のよい出力蛍光体について実験したところ、ＺｎＳ；Ｃｕ，Ａｌ（Ｐ２２）等の出力蛍光体に比べて輝度が低下することが判明した。
【０００８】
また、Ｘ線イメージ管自体には、個体差による輝度のばらつきがあり、輝度が不足する場合がある。
【０００９】
従来、Ｘ線イメージ管の輝度不足を補うために、カメラの絞りのみを調整し、カメラからモニタ等に出力する画像の輝度が一定になるように設定している。
【００１０】
しかしながら、輝度不足のためにカメラの絞りの開度を拡大すると、カメラの被写体深度が狭くなり、解像度が低下する問題がある。
【００１１】
また、Ｘ線イメージ管の個体差に対応して出力する画像の輝度が一定になるように設定しているが、Ｘ線検査装置の周辺環境の変化や、経年変化により、出力する画像の輝度が変化する問題がある。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、出力する画像の画質を低下させずに輝度を常に一定に保持できるＸ線検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、被検査物にＸ線を照射するＸ線発生手段と、加速電圧が与えられて前記被検査物を透過したＸ線像を可視光像に変換し、その加速電圧の値によって可視光像の輝度の調整が可能なＸ線イメージ管と、開度の調整が可能な絞りを有し、前記Ｘ線イメージ管で変換された可視光像を撮影するカメラと、このカメラで撮影された画像を出力する出力手段と、前記Ｘ線イメージ管の加速電圧およびカメラの絞りの開度を調整可能とし、前記出力手段で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、輝度不足の場合にＸ線イメージ管の加速電圧の上昇を主体に調整する制御手段とを具備しているものである。
【００１４】
また、本発明は、被検査物にＸ線を照射するＸ線発生手段と、加速電圧が与えられて前記被検査物を透過したＸ線像を可視光像に変換し、その加速電圧の値によって可視光像の輝度の調整が可能なＸ線イメージ管と、開度の調整が可能な絞りを有し、前記Ｘ線イメージ管で変換された可視光像を撮影するカメラと、このカメラで撮影された画像を出力する出力手段と、この出力手段で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、輝度不足の場合にＸ線イメージ管の加速電圧の上昇、カメラの絞りの開度の拡大の順序で調整する制御手段とを具備しているものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、出力手段で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、Ｘ線イメージ管の加速電圧およびカメラの絞りの開度を調整するフィードバック制御により、出力する画像の輝度を常に一定に保持することができ、しかも、輝度不足の場合にはＸ線イメージ管の加速電圧の上昇を主体に調整するので、出力する画像の画質を低下させずに輝度を一定に保持できる。そのため、Ｘ線イメージ管にＸ線応答特性のよい出力蛍光体を用いた場合でも、出力する画像の画質を低下させずに輝度を常に一定に保持できる。
【００１６】
また、本発明によれば、出力手段で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、Ｘ線イメージ管の加速電圧およびカメラの絞りの開度を調整するフィードバック制御により、出力する画像の輝度を常に一定に保持することができ、しかも、輝度不足の場合にはＸ線イメージ管の加速電圧の上昇、カメラの絞りの開度の拡大の順序で調整するので、出力する画像の画質を低下させずに輝度を一定に保持できる。そのため、Ｘ線イメージ管にＸ線応答特性のよい出力蛍光体を用いた場合でも、出力する画像の画質を低下させずに輝度を常に一定に保持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、Ｘ線検査装置11は、コンベヤ等の搬送手段12で連続して搬送する複数の被検査物13が、検査位置14を通過する際に検査する。
【００１９】
Ｘ線検査装置11は、移動中の被検査物13が検査位置14を通過する際にその被検査物13を検出して位置検出信号（トリガ信号）を出力する位置検出手段16、被検査物13にＸ線をパルス照射するＸ線発生手段17、このＸ線発生手段17からパルス照射した被検査物13のＸ線像に対応した画像を検出する撮影ユニット18、この撮影ユニット18を制御する制御手段としてのカメラコントロールユニット19、画像を取り込む画像取込部20を有するパーソナルコンピュータ21、パーソナルコンピュータ21に接続されて画像等を表示する出力手段としてのモニタ22等を備えている。
【００２０】
また、Ｘ線発生手段17は、Ｘ線を発生するＸ線管を有するＸ線発生部24、およびこのＸ線発生部24を制御するＸ線制御部25を備えている。Ｘ線制御部25は、カメラコントロールユニット19からのＸ線照射信号の入力により、Ｘ線発生部24からＸ線をパルス照射させる。
【００２１】
また、撮影ユニット18は、被検査物13を透過したＸ線像を可視光像に変換するＸ線イメージ管27、およびこのＸ線イメージ管27で変換された可視光像を撮影する例えばＣＣＤカメラ等のカメラ28を有している。
【００２２】
Ｘ線イメージ管27は、入射するＸ線を電子に変換して出力する入力面、およびこの入力面から出力されて加速集束された電子を可視光像に変換する出力面を有し、出力面には電子を可視光像に変換する出力蛍光体が用いられている。この出力蛍光体には、Ｘ線応答特性（特に残光特性）が最も短い部類に属するＹ３Ａｌ５Ｏ１２；Ｃｅ３＋（Ｐ４６）の出力蛍光体が用いられている。そして、Ｘ線イメージ管27は、カメラコントロールユニット19からの加速電圧制御信号で駆動電源である加速電圧の値を調整し、この加速電圧の値によって可視光像の輝度の調整を可能としている。
【００２３】
カメラ28は、図示しないが、レンズおよび絞りを含む光学系、ＣＣＤ等の撮像素子を備えている。絞りは、一般的な電動絞り調整機構に電圧を印加することで開度を調整でき、開けすぎると画像の周辺部解像度が低下する。そして、カメラ28は、カメラコントロールユニット19からの絞り制御信号で絞りの開度の調整を可能としている。
【００２４】
また、カメラコントロールユニット19は、撮影ユニット18のＸ線イメージ管27およびカメラ28の絞りを制御する機能を有している。さらに、位置検出手段16が出力する位置検出信号に同期して、Ｘ線発生手段17にＸ線照射信号を出力してこのＸ線発生手段17からＸ線をパルス照射させ、撮影ユニット18でＸ線像に応じた画像を撮影させ、画像取込部20にビデオ信号を出力してこの画像取込部20で画像を取り込ませるパルス撮影機能を有している。モニタ22で表示するビデオ信号を入力して画像の輝度情報を取得する機能を有している。
【００２５】
カメラコントロールユニット19は、Ｘ線イメージ管27の加速電圧およびカメラ28の絞りの開度を調整可能とし、モニタ22で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、輝度不足の場合にＸ線イメージ管27の加速電圧の上昇を主体に調整し、輝度過剰の場合にカメラ28の絞りの開度の縮小を主体に調整する機能を有している。より具体的には、モニタ22で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、輝度不足の場合にＸ線イメージ管27の加速電圧の上昇、カメラ28の絞りの開度の拡大の順序で調整し、輝度過剰の場合にカメラ28の絞りの開度の縮小、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の下降の順序で調整する機能を有している。
【００２６】
また、パーソナルコンピュータ21の画像取込部20は、例えば汎用のキャプチャーボード等が用いられる。パーソナルコンピュータ21は、画像取込部20に取り込んだ画像を検査し、合否を判定する合否判定手段の機能を有している。
【００２７】
次に、Ｘ線検査装置11の作用について説明する。
【００２８】
まず、Ｘ線検査装置11による被検査物13の検査動作について説明する。
【００２９】
搬送手段12により複数の被検査物13を搬送し、これら各被検査物13がＸ線検査装置11の検査位置14を通過する際に、各被検査物13を位置検出手段16で検出して位置検出信号を出力する。
【００３０】
カメラコントロールユニット19は、位置検出手段16からの位置検出信号を入力し、Ｘ線発生手段17に対してＸ線照射信号を出力する。
【００３１】
Ｘ線照射信号を入力したＸ線発生手段17は、被検査物13にＸ線をパルス照射する。同時に、被検査物13を透過したＸ線像を撮影ユニット18のＸ線イメージ管27で可視光像に変換するとともに可視光像をカメラ28で撮影し、このカメラ28で撮影した画像をカメラコントロールユニット19に出力する。
【００３２】
カメラコントロールユニット19は、パーソナルコンピュータ21の画像取込部20に対して画像取込信号のパルスを出力する。
【００３３】
画像取込信号のパルスを入力したパーソナルコンピュータ21の画像取込部20では、カメラコントロールユニット19から画像を取り込み、取り込んだ画像をモニタ22で表示する。
【００３４】
パーソナルコンピュータ21では、画像取込部20に取り込んだ画像を検査し、合否を判定する。合格の場合には、被検査物13をラインの後段に送る等の合格時処理をさせ、また、不合格の場合には、被検査物13をライン上から排除する等の不合格処理をさせる。
【００３５】
これにより、１つの被検査物13の検査についての１サイクルを終了する。続けて、位置検出手段16が続く被検査物13を検出することにより、同様に処理する。
【００３６】
次に、Ｘ線検査装置11によって得られる画像の輝度の調整について説明する。
【００３７】
一般に、Ｘ線イメージ管用の出力蛍光体には、ＺｎＳ；Ｃｕ、Ａｌ（Ｐ２２）等のＺｎＳ系の出力蛍光体が主に用いられていた。これは、発光のスペクトおよび強度がＣＣＤカメラを用いるのに都合が良く、出力蛍光体の発光波長帯ピークとＣＣＤカメラの感度波長帯のピークとが酷似していること、出力蛍光体の発光強度が高く撮像に適していることが理由であった。
【００３８】
Ｘ線イメージ管用の出力蛍光体は、応答特性（特に残光特性）で数段階に分けられ、長い物からlong、最も短いものでvery shortに分類されている。
【００３９】
このような分類において、ＺｎＳ系はmedium〜longの分類に属し、数ｍｓｅｃ〜数十ｍｓｅｃの残光特性があり、立ち上がりも垂直的ではない。
【００４０】
そこで、残光特性がvery shortに属する数種類の出力蛍光体について実験を行った結果、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２；Ｃｅ３＋（Ｐ４６）の出力蛍光体の発光波長帯がＣＣＤカメラの感度スペクトルにも近く、発光強度は低いが撮像できることが判明した。また、この出力蛍光体を使用した場合、周波数による輝度の変動が一切なくなることも判明した。
【００４１】
この出力蛍光体の輝度が弱い分は、Ｘ線イメージ管27の加速電源の印加電圧である加速電圧を上昇させること、およびカメラ28の絞りを開けることで補うこととする。
【００４２】
そこで、最終的な画像の輝度であるビデオレベルをモニタ22からカメラコントロールユニット19にフィードバックし、Ｘ線イメージ管27の加速電圧とカメラ28の絞りの開度との両方を調整して輝度を最適に調整する。
【００４３】
このとき、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の上昇を主体に調整し、すなわち、まず、Ｘ線イメージ管27の加速電圧を上昇させ、Ｘ線イメージ管27の耐圧の関係で加速電圧の上昇が限度に達したら、カメラ28の絞りの開度を拡大するようにする。これにより、画像の画質を低下させずに輝度を最適に調整できる。
【００４４】
また、Ｘ線検査装置11の周辺環境の変化や、経年変化により、出力する画像の輝度が変化するような場合でも、上述のような調整により、画像の画質を低下させずに輝度を最適な状態のまま一定に保持できる。なお、輝度過剰の場合には、カメラ28の絞りの開度の縮小を主体に調整し、すなわち、カメラ28の絞りの開度の縮小、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の下降の順序で調整することにより、画像の画質を低下させずに輝度を最適に調整できる。
【００４５】
このように、Ｘ線検査装置11では、モニタ22で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、Ｘ線イメージ管27の加速電圧およびカメラ28の絞りの開度を調整するフィードバック制御により、Ｘ線イメージ管27の個体差による輝度差や長期間使用の劣化を補い、出力する画像の輝度を常に一定に保持することができる。
【００４６】
しかも、輝度不足の場合には、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の上昇を主体に調整し、すなわちＸ線イメージ管27の加速電圧の上昇、カメラ28の絞りの開度の拡大の順序で調整するので、また、輝度過剰の場合には、カメラ28の絞りの開度の縮小を主体に調整し、すなわち、カメラ28の絞りの開度の縮小、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の下降の順序で調整するので、出力する画像の画質を低下させずに輝度を一定に保持できる。
【００４７】
そのため、Ｘ線イメージ管27にＸ線応答特性のよいＹ３Ａｌ５Ｏ１２；Ｃｅ３＋（Ｐ４６）の出力蛍光体を用いた場合でも、出力する画像の画質を低下させずに輝度を常に一定に保持できる。
【００４８】
なお、輝度不足の場合に、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の上昇を主体に調整するのに際し、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の上昇、カメラ28の絞りの開度の拡大の順序で調整することに限らず、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の上昇とカメラ28の絞りの開度の拡大とを一緒にしながらＸ線イメージ管27の加速電圧の上昇量を大きくとるようにしてもよい。
【００４９】
同様に、輝度過剰の場合に、カメラ28の絞りの開度の縮小を主体に調整するのに際し、カメラ28の絞りの開度の縮小、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の下降の順序で調整することに限らず、Ｘ線イメージ管27の加速電圧の上昇とカメラ28の絞りの開度の拡大とを一緒にしながらカメラ28の買いどの拡大量を大きくとるようにしてもよい。
【００５０】
また、Ｘ線応答特性のよい出力蛍光体としては、出力蛍光体の発光波長帯がＣＣＤカメラの感度スペクトルにも近く、発光強度は低いが撮像できるうえに、周波数による輝度の変動が一切ないＹ３Ａｌ５Ｏ１２；Ｃｅ３＋（Ｐ４６）が好ましいが、同様の特性が得られれば、残光特性がvery shortに属する他の種類の出力蛍光体を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施の形態を示すＸ線検査装置の構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
11    Ｘ線検査装置
13    被検査物
17    Ｘ線発生手段
19    制御手段としてのカメラコントロールユニット
22    出力手段としてのモニタ
27    Ｘ線イメージ管
28    カメラ
【図１】
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