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CN111837028A - 图像取得系统和图像取得方法 - Google Patents

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CN111837028A CN201980017914.XA CN201980017914A CN111837028A CN 111837028 A CN111837028 A CN 111837028A CN 201980017914 A CN201980017914 A CN 201980017914A CN 111837028 A CN111837028 A CN 111837028A
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Abstract

图像取得系统具备：放射线源，其向对象物输出放射线；旋转平台，其以在旋转轴线周围使对象物旋转的方式构成；放射线相机，其具有输入透过了对象物的放射线的输入面和能够进行TDI控制的图像传感器；以及图像处理装置，其基于图像数据生成对象物的摄像面(P)上的放射线图像。旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度根据作为放射线源与对象物内的摄像面的距离的FOD来设定。放射线相机以与由旋转平台得到的对象物的旋转速度同步地进行图像传感器中的TDI控制的方式构成。

Description

图像取得系统和图像取得方法
技术领域
本发明涉及一种图像取得系统和图像取得方法。
背景技术
一直以来，已知有一种装置，其通过对搬送的对象物照射X射线，检测透过了对象物的X射线并进行TDI(时间延迟积分)控制，来取得对象物的X射线图像(参照专利文献1、2)。在专利文献1所记载的装置中，对象物通过带式搬送机搬送。X射线传感器具有由在与搬送方向正交的方向上排列的多个检测元件构成的元件列在搬送方向上排列多级而成的结构。在专利文献2所记载的装置中，将容纳有试样(对象物)的容器在X方向上移动，并且使该容器旋转。TDI相机进行与试样的搬送速度同步的摄像。容器的角速度以与TDI积算方向的移动速度与从X射线源的焦点到旋转中心的距离之比相等的方式设定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-174545号公报
专利文献2：日本特开2017-53778号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在本发明中，探讨一种对在旋转轴线周围旋转的对象物照射放射线，使用能够进行TDI控制的相机来取得放射线图像的装置。在该装置中，旋转轴线与相机的传感器的受光面(或者其延长面)交叉。对象物的内周部的速度与对象物的外周部的速度不同。在基于内周部的速度进行TDI控制的情况下，所取得的放射线图像可能在外周部变得不清晰。即，在基于对象物的径向的任意的部分的速度进行TDI控制的情况下，所取得的放射线图像可能在其它的部分中变得不清晰。这样，由于半径的差异引起的速度(周速度)的差异使通过TDI控制取得清晰的放射线图像变得困难。
本发明对即使相对于对象物的径向的任意的部分也均能够取得清晰的放射线图像的图像取得系统和图像取得方法进行说明。
解决问题的技术手段
本发明的一个方式所涉及的图像取得系统，具备：放射线源，其向对象物输出放射线；旋转平台，其以在旋转轴线周围使对象物旋转的方式构成；放射线相机，其具有输入透过了对象物的放射线的输入面和能够进行TDI(时间延迟积分)控制的图像传感器，并且对输入的放射线进行摄像并输出图像数据；以及图像处理装置，其基于图像数据生成对象物的摄像面上的放射线图像，旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度为锐角，并且根据作为放射线源与对象物内的摄像面的距离的FOD来设定，放射线相机以与由旋转平台得到的对象物的旋转速度同步地进行图像传感器中的TDI控制的方式构成。
本发明的另一个方式所涉及的图像取得方法，包含：使用旋转平台，在旋转轴线周围使对象物以规定的速度旋转的步骤(旋转步骤)；从放射线源向旋转的对象物输出放射线的步骤(放射线输出步骤)；使用具有输入透过了对象物的放射线的输入面和能够进行TDI(时间延迟积分)控制的图像传感器的放射线相机，对输入的放射线进行摄像并输出图像数据的步骤(放射线摄像步骤)；以及基于图像数据生成对象物的摄像面P上的放射线图像的步骤(图像生成步骤)，旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度为锐角，并且根据作为放射线源与对象物内的摄像面的距离的FOD来设定，在输出图像数据的步骤中，与由旋转平台得到的对象物的旋转速度同步地进行图像传感器中的TDI控制。
根据上述的图像取得系统和图像取得方法，与由旋转平台得到的对象物的旋转速度同步，进行图像传感器中TDI的控制。对象物的摄像面中，内周部(最接近旋转轴线的部分)的速度比外周部(最远离旋转轴线的部分)的速度慢。在旋转平台的旋转轴线与放射线相机的入射面之间，形成有作为锐角的角度。因此，放射线源与输入透过了内周部的放射线的输入面的部分的距离比放射线源与输入透过了外周部的放射线的输入面的部分的距离长。这意味着内周部中的放大率比外周部中的放大率大。TDI控制中的适应于规定的线速度的搬送速度与放大率成反比。根据上述的放大率的大小关系，缓和了内周部与外周部的速度差的影响。此外，旋转平台的旋转轴线与放射线相机的入射面所成的角度根据作为放射线源与对象物内的摄像面的距离的TOD而设定，从而在内周部和外周部中，放大率的比成为速度比的倒数，可以对焦。其结果，在内周部和外周部之间的任意的部分上，均可以对焦。因此，相对于对象物的径向的任意的部分，均可以取得清晰的放射线图像。
在一些方式中，图像取得系统进一步具备以将旋转平台沿旋转轴线方向移动控制，使对象物相对于放射线源接近及离开的方式构成的平台移动控制部。根据平台移动控制部，可以调整放射线源与对象物的距离。换句话说，可以在对象物的旋转轴线方向(即，厚度方向)的任意的位置，设定基于上述的FOD的摄像面。在该情况下，如果放射线源不动，则FOD视为恒定。可以取得对象物的厚度方向的任意的位置的放射线图像。
在一些方式中，图像取得系统还具备保持旋转平台或者放射线相机，以调整旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度的方式构成的角度调整部。在该情况下，通过角度调整部，可以将旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度调整成对应于FOD的适当的角度。
在图像取得系统的一些方式中，角度调整部以根据作为放射线源与对象物内的摄像面的距离的FOD，来调整旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度的方式构成。在该情况下，可以对任意的FOD对焦。
在图像取得系统的一些方式中，角度调整部以使放射线相机的输入面相对于旋转轴线倾斜的方式保持放射线相机。在该情况下，可以调整放射线相机的姿势，并且将旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度调整成对应于FOD的适当的角度。
在图像取得系统的一些方式中，角度调整部以使旋转轴线相对于放射线相机的输入面倾斜的方式保持旋转平台。在该情况下，可以调整旋转平台的姿势，并且将旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度调整成对应于FOD的适当的角度。
在图像取得系统的一些方式中，放射线相机包含具有输入面的闪烁器，图像传感器对对应于放射线的输入而闪烁器发出的闪烁光进行摄像。在该情况下，可以取得对象物的清晰的放射线图像。
在图像取得系统的一些方式中，图像传感器是具有输入面的直接转换型放射线图像传感器。在该情况下，可以取得对象物的清晰的放射线图像。
在一些方式中，图像取得方法还包含将旋转平台沿旋转轴线方向移动控制，使对象物相对于放射线源接近或离开的步骤(移动步骤)。根据该步骤，可以调整放射线源与对象物的距离。换句话说，可以在对象物的旋转轴线方向(即，厚度方向)的任意的位置，设定基于上述的FOD的摄像面。在该情况下，如果放射线源不动，则FOD视为恒定。可以取得对象物的厚度方向的任意的位置的放射线图像。
在一些方式中，图像取得方法还包含通过使旋转平台或者放射线相机旋转，来调整旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度的步骤(调整步骤)。在该情况下，可以通过调整角度的步骤，将旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度调整成对应于FOD的适当的角度。
在图像取得方法的一些方式中，在调整步骤中，根据作为放射线源与对象物内的摄像面的距离的FOD，来调整旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度。在该情况下，可以对任意的FOD对焦。
在图像取得方法的一些方式中，在调整步骤中，以使放射线相机的输入面相对于旋转轴线倾斜的方式旋转放射线相机。在该情况下，可以调整放射线相机的姿势，并且将旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度调整成对应于FOD的适当的角度。
在图像取得方法的一些方式中，在调整步骤中，以使旋转轴线相对于放射线相机的输入面倾斜的方式旋转旋转平台。在该情况下，可以调整旋转平台的姿势，并且将旋转平台的旋转轴线与放射线相机的输入面所成的角度调整成对应于FOD的适当的角度。
在图像取得方法的一些方式中，放射线相机包含具有输入面的闪烁器，在放射线摄像步骤中，对对应于放射线的输入而闪烁器发出的闪烁光进行摄像。在该情况下，可以取得对象物的清晰的放射线图像。
在图像取得方法的一些方式中，图像传感器是具有输入面的直接转换型放射线图像传感器。在该情况下，可以取得对象物的清晰的放射线图像。
发明的效果
根据本发明的一些方式，可以对对象物的径向的任意的部分均取得清晰的放射线图像。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的图像取得装置的概略结构的图。
图2是用于说明图1的图像取得装置中的放射线源、对象物与放射线相机的位置关系的图。
图3是用于说明图1的图像取得装置中的FOR、FDD、以及放射线相机的倾斜度的图。
图4是用于说明旋转的对象物的内周部的速度和外周部的速度的图。
图5的(a)～图5的(d)是示出利用平台移动控制部的摄像面的移动的图。
图6是示出利用图1的图像取得装置的图像取得方法的顺序的流程图。
图7是表示第一实施方式的变形例的概略结构的图。
图8是示出本发明的第二实施方式所涉及的图像取得装置的概略结构的图。
图9是示出利用图8的图像取得装置的图像取得方法的顺序的流程图。
图10是示出本发明的第三实施方式所涉及的图像取得装置的概略结构的图。
图11是用于说明图10的图像取得装置中的放射线源、对象物与放射线相机的位置关系的图。
图12是用于说明模拟的各条件的图。
图13是示出比较例1所涉及的模拟结果的图。
图14是示出比较例2所涉及的模拟结果的图。
图15是示出实施例所涉及的模拟结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在附图的说明中，对同一要素使用同一符号，省略重复的说明。另外，各附图为了说明而制作，并且为了特别强调说明的对象部位而绘制。因此，附图中的各构件的尺寸比率不一定与实际的一致。
如图1和图2所示，图像取得系统1是用于取得对象物20的放射线图像的装置。图像取得系统1取得对象物20的某部分的、例如沿着径向的放射线图像。对象物20包含例如以旋转轴线L为中心的圆筒状的轮(wheel)部22、和卷绕于轮部22的周围的辊(roll)部21。在轮部22与辊部21之间，形成有环状的边界面23。图像取得系统1也可以以轮部22不包含于放射线图像的方式构成。即，图像取得系统1也可以以取得仅辊部21的放射线图像的方式构成。辊部21例如是卷绕成辊状的片状电容器。辊部21也可以是卷绕成辊状的间隔件等。对象物20也可以不具有轮部22，对象物20也可以是一个盘等。在该情况下，对象物20具有旋转轴线L。对象物20的形状和大小没有特别限制。对象物20可以是圆形的物体(圆筒形状或圆盘形状的物体)，也可以是非圆形的物体，也可以是箱形状等的具有角的物体。对象物20可以是具有固定形状的物体，也可以是由柔软的素材构成的能够变形的物体。在图像取得系统1用于对象物20的检查的情况下，辊部21是检查对象的部分、即检查部。
图像取得系统1取得辊部21中位于厚度方向、即旋转轴线L方向的规定的位置的摄像面上的放射线图像。换句话说，图像取得系统1取得聚焦于辊部21中的摄像面的放射线图像。图像取得系统1能够通过取得放射线图像来检测可能存在于对象物20的辊部21的、例如异物或缺陷等。图像取得系统1例如能够检测由聚酰胺纤维或聚烯烃纤维、分割型复合纤维、单纤维、或者芯鞘型复合纤维构成的对象物、以及可能存在于对象物中的由金属构成的异物等。
图像取得系统1具备产生白色X射线等的放射线的放射线产生装置3。放射线产生装置3具有向对象物20输出放射线的放射线源2。放射线源2从X射线出射部出射(输出)锥束X射线。放射线源2例如可以是微焦点X射线源，也可以是毫焦点X射线源。从放射线源2出射的X射线形成放射线束2a。该放射线束2a存在的区域是放射线源2的出射区域。X射线出射部的形状或结构可以被设计成使对象物20的轮部22不包含于放射线图像。放射线源2以能够调整管电压和管电流的方式构成。
图像取得系统1具备：旋转平台6，其保持对象物20，并以在旋转轴线L周围使对象物20旋转的方式构成；以及放射线相机4，其输入从放射线源2输出并通过了对象物20的放射线并进行摄像。旋转平台6可以包含例如通过供电而驱动的马达、连结于马达的齿轮部、和经由齿轮部而旋转的平台主体。旋转平台6例如使平台主体等速旋转。即，可以说旋转平台6(或其平台主体)具有旋转轴线L。旋转平台6的旋转速度能够进行适当地调整。
放射线相机4例如具有：闪烁器11，其包含输入通过了对象物20的放射线的输入面11a，对应于放射线的输入而产生闪烁光；FOP(Fiber Optic Plate(光纤板))12，其使由闪烁器11产生的闪烁光透过；以及图像传感器13，其包含输入透过了FOP12的闪烁光的受光面13a，并且对闪烁光进行摄像并输出图像数据。放射线相机4例如是附有闪烁器11的FOP12耦合于图像传感器13的间接转换型的相机。放射线相机4间接地摄像输入于闪烁器11的输入面11a的放射线，并且输出图像数据。
闪烁器11是板状(例如平板状)的波长转换部件。闪烁器11将透过对象物20并入射于入射面11a的放射线转换成闪烁光。比较低的能量的放射线在输入面11a侧被转换，并且从输入面11a出射(输出)。比较高的能量的放射线在闪烁器11的背面被转换，并且从背面出射(输出)。
FOP12是板状(例如平板状)的光学装置。FOP12例如由玻璃纤维构成，并且以高效率传递闪烁光等。FOP12遮蔽白色X射线等的放射线。
图像传感器13是能够进行TDI(时间延迟积分)驱动的区域图像传感器。图像传感器13例如是CCD区域图像传感器。图像传感器13具有多个CCD在像素方向上排列成一列的元件列与对象物20的移动方向相对应地在积分方向上排列多级而成的结构。积分方向是指，正交于像素方向的方向，并且相当于图1和图3中的纸面垂直方向。图像传感器13通过下述的时机控制部16，以匹配对象物20的速度(周速度)进行电荷传输的方式控制。即，图像传感器13与由旋转平台6得到的对象物20的旋转速度同步地进行受光面13a中的电荷传输。由此，可以获得S/N比良好的放射线图像。
此外，图像传感器13也可以是能够进行TDI(时间延迟积分)驱动的CMOS区域图像传感器。另外，图像传感器13可以是能够进行TDI(时间延迟积分)驱动的CCD-CMOS图像传感器。例如，CCD-CMOS图像传感器是日本特开2013-098420号公报或者日本特开2013-098853号公报所记载的图像传感器。此外，“能够进行TDI驱动”与“能够进行TDI控制”是相同的意思。
图像取得系统1具备：图像处理装置10，其基于从放射线相机4输出的图像数据，来生成对象物20的摄像面P上的放射线图像；显示装置15，其显示通过图像处理装置10生成的放射线图像；以及时机控制部16，其控制放射线相机4中的摄像时机。在图像取得系统1中，放射线产生装置3和放射线相机4被固定，另一方面，对象物20旋转。摄像面P例如是设定于对象物20内或对象物20上的规定位置的部分，并且一旦设定之后是被固定的不动的区域。
图像处理装置10例如由具有CPU(Central Processing Unit(中央处理单元))、ROM(Read Only Memory(只读存储器))、RAM(Random Access Memory(随机存取存储器))、以及输入输出接口等的计算机构成。图像处理装置10可以具有基于从放射线相机4输出的放射线图像数据，来制作对象物20的放射线图像的图像处理处理器。图像处理处理器例如输入放射线图像数据，并且对输入的放射线图像数据执行图像处理等的规定的处理。图像处理处理器将制作的放射线图像输出于显示装置。
作为显示装置15，可以使用公知的显示器。此外，可以在图像处理装置10连接有未图示的输入装置。输入装置例如可以是键盘或鼠标等。用户可以使用输入装置输入对象物20的厚度、对象物20中的边界面23的位置、或者摄像面P的位置等各种参数。
时机控制部16例如由具有CPU、ROM、RAM、以及输入输出接口等的计算机构成。时机控制部16可以具有控制放射线相机4中的摄像时机的控制处理器。控制处理器例如基于通过用户的输入等存储的对象物20的厚度、对象物20中的边界面23的位置、或者摄像面P的位置，来控制放射线相机4和旋转平台6。此外，图像处理装置10和时机控制部16可以构成为通过单一的计算机执行的程序，也可以构成为个别地设置的单元。
图像取得系统1还具备：平台升降机7，其用于使旋转平台6在旋转轴线L方向上升降；以及平台升降控制部(平台移动控制部)17，其以控制(移动控制)平台升降机7中的旋转平台6的升降的方式构成。作为平台升降机7，可以使用公知的升降机。平台升降机7例如可以包含配置于旋转轴线L上并且贯通旋转平台6和对象物20的滚珠丝杠和马达(驱动源)。平台升降机7不限于螺旋式，例如可以是将液压等作为驱动源的伸缩式的升降机。
平台升降控制部17例如由具有CPU、ROM、RAM、输入输出接口等的计算机构成。平台升降控制部17可以具有控制旋转平台6的旋转轴线L方向上的移动的控制处理器。控制处理器例如基于通过用户的输入等存储的对象物20的厚度、或者摄像面P的位置，来控制平台升降机7。平台升降控制部17通过控制平台升降机7，使对象物20相对于放射线源2接近或离开。即，平台升降控制部17以使对象物20相对于放射线源2接近及离开的方式构成。
以上说明的图像取得系统1的各结构可以容纳于未图示的壳体内，并且在壳体内固定。另外，上述各结构也可以不容纳于壳体，例如组装于基座上。放射线源2、放射线相机4、以及旋转平台6的全部或至少一个也可以以能够调节互相的相对的位置关系的方式能够进行移动。图像处理装置10可以容纳于壳体，也可以设置于壳体的外部。图像处理装置10、显示装置15、时机控制部16、以及平台升降控制部17的全部或至少一个也可以设置于从设置有放射线源2、放射线相机4、以及旋转平台6的位置离开的位置。利用图像处理装置10、时机控制部16、以及平台升降控制部17的控制也可以是使用无线通信的远程操作。
接下来，对放射线源2、旋转平台6、以及放射线相机4的配置和位置关系进行说明。如图1和图2所示，旋转平台6例如设置于放射线源2与放射线相机4之间。更详细地，旋转平台6设置于使旋转平台6的旋转轴线L通过放射线源2的侧方的位置。由此，对象物20的边界面23位于放射线源2的正下方。换句话说，以边界面23的延长面(在本实施方式中以旋转轴线L为中心的圆筒面)通过放射线源2的方式，配置有放射线产生装置3和旋转平台6。放射线源2的出射区域包含辊部21，或者通过辊部21。以使透过对象物20的辊部21的放射线输入于放射线相机4的输入面11a的方式，配置有放射线相机4(参照图2)。换句话说，放射线相机4的输入面11a以包含包括放射线源2和旋转轴线L的假想平面的方式设置。
在本实施方式中，放射线相机4以其输入面11a相对于旋转平台6的旋转轴线L成锐角的方式倾斜地设置。由此，在所得的放射线图像中，缓和了辊部21的内周部与外周部的速度差的影响(之后详细描述)。在本说明书中，术语“内圆”、“外周”、“半径”以及“径向”以旋转轴线L为基准使用。此外，应当留意的是，在本说明书中，术语“径向”或者“半径”不一定是指对象物20是圆形。这些术语应当被理解为“正交于旋转轴线L的规定的方向、或者沿该方向延伸的线”的概念。
此外，在本实施方式中，不仅使放射线相机4倾斜，而且旋转轴线L与放射线相机4的输入面11a所成的角度(上述的锐角)也根据放射线源2与对象物20内的摄像面P的距离、即FOD(Focus-Object Distance(焦点对象物距离))而设定。以下，参照图3和图4进行详细的说明。
参照图3，对以内周侧的FDDin为基准，适于其的外周部的FDDout以及放射线相机4的倾斜度θ的计算进行说明。在此，FDD(Focus-Detector Distance(焦点检测器距离))是放射线源2与放射线相机4的输入面11a的距离，下标“in”和“out”分别是指“内周部”和“外周部”。首先，当以任意的线速度驱动作为TDI相机的放射线相机4时，适应于该线速度的搬送速度与X射线几何倍率(即，放大率)成反比。内周部中的放大率Min和外周部中的放大率Mout由以下的式(1)和式(2)表示。
[式1]
Figure BDA0002671279110000111
[式2]
Figure BDA0002671279110000112
此处，如果下述的式(3)的关系成立，则在内周部和外周部的任一者中均对焦。
[式3]
Figure BDA0002671279110000113
从式(1)、式(2)和式(3)、以及角速度ω和切线方向的速度v的关系式(4)(参照图4)可以导出式(5)。
[式4]
Figure BDA0002671279110000114
[式5]
Figure BDA0002671279110000115
如果以满足该式(5)的方式，使放射线相机4倾斜来调整FDD，则在内周部和外周部的任一者中均对焦。此外，式(4)从下述的式(6)和式(7)导出(也参照图4)。FOD可以通过改变放射线相机4的线速度和旋转平台6的旋转速度的比来调整。
[式6]
Figure BDA0002671279110000121
[式7]
v＝rω[m/s]...(7)
接下来，当如式(8)那样确定辊的卷绕厚度w时，以内周部的FDDin为基准，适于其的外周部的FDDout以及放射线相机4的倾斜度θ如下述的式(9)～式(11)那样计算。此外，也可以说倾斜度θ是垂直于旋转轴线L的平面与放射线相机4的输入面11a所成的角度。
[式8]
w＝rout-rin...(8)
[式9]
Figure BDA0002671279110000122
[式10]
Figure BDA0002671279110000123
[式11]
Figure BDA0002671279110000124
这样，在本实施方式中，旋转轴线L与放射线相机4的输入面11a所成的角度β根据作为放射线源2与对象物20内的摄像面P的距离的FOD(Focus-Object Distance(焦点对象物距离))而设定。此外，显然是角度β＝π/2-角度θ的关系。基本上，由于当放大率变为n倍时，图像传感器13上的图像的移动速度也变为n倍，因此，TDI控制速度(电荷传输速度)也变为n倍。考虑到实际的放大率时，作为倾斜角度θ，需要设为20°～30°。
接下来，参照图5和图6，对图像取得系统1的动作、即放射线图像的取得方法进行说明。首先，将卷绕成辊状的片状电容器等的对象物20安装于旋转平台6，并且通过旋转平台6保持。接下来，如图6所示，确定FOD(步骤S01)。FOD可以基于期望的放大率来确定。
接下来，平台升降控制部17匹配于FOD而驱动平台升降机7，并且使旋转平台6沿旋转轴线L方向移动(步骤S02(移动步骤))。接下来，使用旋转平台6，在旋转轴线L周围使对象物20以规定的速度旋转(步骤S03(旋转步骤))。接下来，从放射线源2向旋转的对象物20输出/照射放射线(步骤S04(放射线输出步骤))。透过了对象物20的辊部21的放射线输入于输入面11a。
接下来，放射线相机4与由旋转平台6得到的对象物20的旋转速度同步，进行图像传感器13中的TDI控制(步骤S05)。即，以与辊的旋转速度同步的速度，驱动图像传感器13。然后，放射线相机4对摄像面进行摄像(步骤S06)，并且输出图像数据(步骤S07)(步骤S05～S07(放射线摄像步骤))。图像处理装置10输入从放射线相机4输出的图像数据，并且生成对象物20的摄像面P上的放射线图像(步骤S08(图像生成步骤))。
经过以上的一系列处理，取得摄像面P的放射线图像。根据本实施方式的图像取得系统1和图像取得方法，与由旋转平台6得到的对象物20的旋转速度同步，进行图像传感器13中的TDI控制。对象物20的摄像面P中，内周部(最接近旋转轴线的部分)的速度比外周部(最远离旋转轴线的部分)的速度慢。在旋转平台6的旋转轴线L与放射线相机4的入射面11a之间，形成有作为锐角的角度β。因此，放射线源2与输入透过了内周部的放射线的输入面11a的部分的距离FDDin比放射线源2与输入透过了外周部的放射线的输入面11a的部分的距离FDDout长(参照图3)。这意味着内周部中的放大率比外周部中的放大率大(参照式(1)和式(2))。TDI控制中的适应于规定的线速度的搬送速度与放大率成反比。根据上述的放大率的大小关系，缓和了内周部与外周部的速度差的影响。此外，旋转平台6的旋转轴线L与放射线相机4的入射面11a所成的角度根据作为放射线源2与对象物20内的摄像面P的距离的FOD而设定，从而在内周部和外周部中，放大率的比成为速度比的倒数，并且可以对焦。其结果，在内周部和外周部之间的任意的部分上，均可以对焦。因此，相对于对象物20的径向的任意的部分，均可以取得清晰的放射线图像。
这里，图像取得方法也可以进一步包含将旋转平台6沿旋转轴线L方向移动控制，使对象物20相对于放射线源2接近或离开的步骤。例如，在上述步骤S01～S08结束之后，可以使对象物20在旋转轴线L方向上移动(步骤S02)。如图5的(a)所示，在第一次的图像的生成中，摄像面P设定于辊部21的下表面附近。因此，如图5的(b)所示，使旋转平台6下降相当于旋转轴线L方向的厚度的1/4(1/n：n是自然数)的量。由此，可以使摄像面P从辊部21的下表面移动到厚度的1/4左右上，并且可以获得该摄像面P的清晰的放射线图像。同样地，如图5的(c)和图5的(d)所示，可以通过使旋转平台6下降，来阶段性地升高摄像面P的位置。
根据该步骤，可以调整放射线源2与对象物20的距离。换句话说，可以在对象物20的旋转轴线L方向(即，厚度方向)的任意的位置，设定基于上述的FOD的摄像面P。在该情况下，如果放射线源2不动，则FOD视为恒定。可以取得对象物20的厚度方向的任意的位置的放射线图像。
根据具有具备输入面11a的闪烁器11、和对对应于放射线的输入而闪烁器11发出的闪烁光进行摄像的图像传感器13的放射线相机4，可以取得对象物20的清晰的放射线图像。
在使用了图像取得系统1的图像取得方法中，例如，在最初的参数(FOD等)的输入已完成的阶段中，以自动地进行上述步骤S02～S08的方式，设定图像处理装置10、时机控制部16、平台升降控制部17、以及显示装置15。另外，也可以在关于某摄像面P取得了一张放射线图像之后，通过平台升降控制部17进行1/n的移动，取得关于下一个摄像面P的放射线图像。通过在这样的厚度方向的不同的位置取得放射线图像，还能够将关于例如发现的异物的信息(径向或厚度方向上的位置信息等)反馈到制造工序。
参照图7，对第一实施方式的变形例进行说明。如图7所示，也可以省略平台升降机7和平台升降控制部17，取而代之，提供具备使放射线产生装置3(放射线源2)升降(沿旋转轴线L方向移动)的机构的图像取得系统1A。在图7中，省略放射线产生装置3的升降机构的图示。另外，还省略图像处理装置10、显示装置15、以及时机控制部16的图示(这一点在下述的图10和图11中也是同样的)。
即使通过这样的图像取得系统1A，也可以由下述的式(12)来计算对应于FOD的放射线相机4的倾斜度θ。
[式12]
Figure BDA0002671279110000151
接下来，参照图8和图9，对第二实施方式所涉及的图像取得系统1B进行说明。图像取得系统1B与第一实施方式的图像取得系统1的不同之处在于，省略平台升降机7和平台升降控制部17，取而代之，具备以通过使放射线相机4旋转，来调整旋转平台6的旋转轴线L与放射线相机4的输入面11a所成的角度的方式构成的旋转机构18和角度调整部19。旋转机构18包含连结于放射线相机4的旋转轴18a，并且具有未图示的马达和齿轮等而使放射线相机4旋转。旋转机构18以放射线相机4的输入面11a相对于旋转轴线L倾斜的方式保持放射线相机4。旋转机构18的旋转轴18a也可以垂直于包含旋转轴线L和放射线源2的假想平面。
如图9所示，使用了该图像取得系统1B的图像取得方法与使用了图像取得系统1的图像取得方法的不同之处在于，在FOD的确定(步骤S01)之前，确定FDD(步骤S10)、根据该FDD来设置对象物20(步骤S11)，然后，在确定了FOD(步骤S01)之后，基于FDD、FOD和卷绕厚度w计算倾斜角度θ(步骤S12，参照式(11)、(12))、以成为该倾斜角度θ的方式通过角度调整部19控制旋转机构18来调整放射线相机4的角度(步骤S13(调整步骤))。不实施图像取得系统1中的平台的移动(步骤S02，参照图6)。
该图像取得系统1B也起到与上述的图像取得系统1、1A同样的作用/效果。另外，通过调整角度的步骤，可以将旋转平台6的旋转轴线L与放射线相机4的输入面11a所成的角度调整为对应于FOD的适当的角度。
另外，在调整角度的步骤中，由于根据作为放射线源2与对象物20内的摄像面P的距离的FOD，调整旋转平台6的旋转轴线L与放射线相机4的输入面11a所成的角度，因此可以对任意的FOD对焦。
另外，在调整角度的步骤中，由于以放射线相机4的输入面11a相对于旋转轴线L倾斜的方式旋转放射线相机4，因此，可以调整放射线相机4的姿势，并且可以将旋转平台6的旋转轴线L与放射线相机4的输入面11a所成的角度调整成对应于FOD的适当的角度。
接下来，参照图10和图11，对第三实施方式所涉及的图像取得系统1C进行说明。图像取得系统1C与第一实施方式的图像取得系统1的不同之处在于，省略平台升降机7和平台升降控制部17；以边界面23的延长面不通过放射线源2的方式使旋转平台6和对象物20倾斜；以及以对应于摄像面P的内周部的放射线束2a的端缘(光轴)正交于放射线相机4的输入面11a的方式配置有放射线相机4。
在该图像取得系统1C中，也可以说与上述式(1)～(5)同样的，通过下述式(13)来计算对象物20的倾斜角θ。在图像取得系统1C中，关于旋转轴线L与输入面11a所成的角度β，显然是角度β＝π/2-角度θ的关系。
[式13]
Figure BDA0002671279110000171
此外，也可以将与上述的图像取得系统1B中的旋转机构18和角度调整部19相同的机构应用于图像取得系统1C的旋转平台6。在该情况下，可以调整旋转平台6的姿势，并且可以将旋转平台6的旋转轴线L与放射线相机4的输入面11a所成的角度调整为对应于FOD的适当的角度。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，说明了放射线相机4是附有闪烁器11的FOP12耦合于图像传感器13的间接转换型的相机，但是放射线相机不限于该方式。例如，也可以省略FOP12，采用闪烁器11耦合于图像传感器13的间接转换型的放射线相机。在该情况下，闪烁器11的输入面11a是放射线相机的输入面，并且成为上述的角度的基准。另外，也可以采用仅由图像传感器13构成的直接转换型的放射线相机。在该情况下，图像传感器13的受光面13a是放射线相机的输入面，并且成为上述的角度的基准。即使在直接转换型的放射线相机中，也能够通过图像传感器13进行TDI控制。另外，也可以采用FOP耦合于图像传感器13的直接转换型的放射线相机。在该情况下，FOP的表面是放射线相机的输入面，并且作为上述的角度的基准。在使用了这些直接转换型放射线图像传感器的情况下，也可以取得对象物的清晰的放射线图像。
另外，旋转平台6的旋转轴线L与放射线相机4的入射面11a所成的角度可以根据FOD来设定，不必一定与上述式(11)、(12)、(13)一致。即使是与上述式(11)、(12)、(13)略有不同的角度，也能够对径向的任意的部分均取得清晰的放射线图像。另外，不限于旋转平台6或放射线相机4可以旋转的方式的图像取得系统，作为本发明的一个方式，也可以提供一种以“根据FOD来设定的”角度固定有旋转平台6或放射线相机4，之后不能进行角度调整的图像取得系统。
另外，也可以采用能够对旋转平台6和放射线相机4的两者进行角度调整的结构。此外，在倾斜旋转平台6的情况下，需要更加倾斜放射线相机4。
也可以提供组合了上述的多个实施方式的任意两个或其以上的图像取得系统。例如，也可以提供组合了图像取得系统1中的放射线相机的倾斜和旋转平台6的升降、图像取得系统1A中的放射线产生装置3的升降、图像取得系统1B中的放射线相机4的旋转(角度调整)、以及图像取得系统1C中的旋转平台6和对象物20的倾斜中的任意两个或其以上的图像取得系统。
(试验例)
为了验证第一实施方式所涉及的图像取得系统1的效果，进行了模拟。假定内周部的半径为rin＝120mm，外周部的半径为rout＝150mm。如图12所示，以位于内周部的异物1号(用符号F1表示)为基准，位于卷绕厚度方向的正中的异物2号(用符号F2表示)的速度比为1.125倍，位于外周部的异物3号(用符号F3表示)的速度比为1.25。
作为比较例1，在不倾斜放射线相机4的条件、即在图像取得系统1中放射线相机4的输入面11a正交于旋转轴线L的条件下进行模拟。另外，作为比较例2，在使放射线相机4倾斜，并且放射线相机4的输入面11a相对于旋转轴线L成锐角，但是为对应于FOD的适当的角度的一半左右的条件下进行模拟。在比较例1和2中，以匹配内周部的异物1号的搬送速度的方式，设定TDI传输速度。实施例在放射线相机4的输入面11a相对于旋转轴线L成锐角，并且为对应于FOD的适当的角度的条件下进行模拟。此外，实施例中的倾斜角度为约34°，比较例2中的倾斜角度为约17°。模拟条件为FDD：300mm，FOD：100mm。比较例1、比较例2、以及实施例的模拟结果在图13、图14、图15中分别示出。此外，在各图中，还示出了搬送方向D。
如图13所示，在不倾斜放射线相机4的情况下，异物1号的放射线图像清晰，但是对于异物2号、3号由于速度不匹配，在搬送方向D上成为模糊的图像，并且对比度恶化。另外，如图14所示，即使在使放射线相机4倾斜但是角度不合适的情况下，由于对于异物2号、3号速度不匹配，因而也在搬送方向D上成为模糊的图像，并且对比度恶化。
如图15所示，在使放射线相机4倾斜，并且设定了对应于FOD的适当的角度的情况下，可以吸收速度差(速度比)，并且在径向的所有位置上不模糊地对物体进行摄像。
产业上的利用可能性
根据本发明的一些方式，可以对对象物的径向的任意的部分均取得清晰的放射线图像。
符号的说明
1……图像取得系统；2……放射线源；3……放射线产生装置；4……放射线相机；6……旋转平台；7……平台升降机；10……图像处理装置；11……闪烁器；11a……输入面；13……图像传感器；13a……受光面；15……显示装置；16……时机控制部；17……平台升降控制部(平台移动控制部)；20……对象物；21……辊部；22……轮部；23……边界面；L……旋转轴线；P……摄像面。

Claims (16)

1.一种图像取得系统，其中，
具备：
放射线源，其向对象物输出放射线；
旋转平台，其以在旋转轴线周围使所述对象物旋转的方式构成；
放射线相机，其具有输入透过了所述对象物的所述放射线的输入面和能够进行TDI控制的图像传感器，并且对输入的所述放射线进行摄像并输出图像数据，其中，TDI是指时间延迟积分；以及
图像处理装置，其基于所述图像数据生成所述对象物的摄像面上的放射线图像，
所述旋转平台的所述旋转轴线与所述放射线相机的所述输入面所成的角度为锐角，并且根据作为所述放射线源与所述对象物内的摄像面的距离的FOD来设定，
所述放射线相机以与由所述旋转平台得到的所述对象物的旋转速度同步地进行所述图像传感器中的TDI控制的方式构成。
2.根据权利要求1所述的图像取得系统，其中，
还具备以将所述旋转平台沿所述旋转轴线方向移动控制，使所述对象物相对于所述放射线源接近及离开的方式构成的平台移动控制部。
3.根据权利要求1或2所述的图像取得系统，其中，
还具备保持所述旋转平台或者所述放射线相机，并且以调整所述旋转平台的所述旋转轴线与所述放射线相机的所述输入面所成的角度的方式构成的角度调整部。
4.根据权利要求3所述的图像取得系统，其中，
所述角度调整部以根据作为所述放射线源与所述对象物内的摄像面的距离的FOD，来调整所述旋转平台的所述旋转轴线与所述放射线相机的所述输入面所成的角度的方式构成。
5.根据权利要求3或4所述的图像取得系统，其中，
所述角度调整部以使所述放射线相机的所述输入面相对于所述旋转轴线倾斜的方式保持所述放射线相机。
6.根据权利要求3或4所述的图像取得系统，其中，
所述角度调整部以使所述旋转轴线相对于所述放射线相机的所述输入面倾斜的方式保持所述旋转平台。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的图像取得系统，其中，
所述放射线相机包含具有所述输入面的闪烁器，所述图像传感器对对应于所述放射线的输入而所述闪烁器发出的闪烁光进行摄像。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的图像取得系统，其中，
所述图像传感器是具有所述输入面的直接转换型放射线图像传感器。
9.一种图像取得方法，其中，
包含：
旋转步骤，其使用旋转平台，在旋转轴线周围使对象物以规定的速度旋转；
放射线输出步骤，其从放射线源向旋转的所述对象物输出放射线；
放射线摄像步骤，其使用具有输入透过了所述对象物的所述放射线的输入面和能够进行TDI控制的图像传感器的放射线相机，对输入的所述放射线进行摄像并输出图像数据，其中，TDI是指时间延迟积分；以及
图像生成步骤，其基于所述图像数据生成所述对象物的摄像面上的放射线图像，
所述旋转平台的所述旋转轴线与所述放射线相机的所述输入面所成的角度为锐角，并且根据作为所述放射线源与所述对象物内的摄像面的距离的FOD来设定，
在所述放射线摄像步骤中，与由所述旋转平台得到的所述对象物的旋转速度同步地进行所述图像传感器中的TDI控制。
10.根据权利要求9所述的图像取得方法，其中，
还包含：移动步骤，其将所述旋转平台沿所述旋转轴线方向移动控制，使所述对象物相对于所述放射线源接近或离开。
11.根据权利要求9或10所述的图像取得方法，其中，
还包含：调整步骤，其通过使所述旋转平台或者所述放射线相机旋转，来调整所述旋转平台的所述旋转轴线与所述放射线相机的所述输入面所成的角度。
12.根据权利要求11所述的图像取得方法，其中，
在所述调整步骤中，根据作为所述放射线源与所述对象物内的摄像面的距离的FOD，来调整所述旋转平台的所述旋转轴线与所述放射线相机的所述输入面所成的角度。
13.根据权利要求11或12所述的图像取得方法，其中，
在所述调整步骤中，以使所述放射线相机的所述输入面相对于所述旋转轴线倾斜的方式旋转所述放射线相机。
14.根据权利要求11或12所述的图像取得方法，其中，
在所述调整步骤中，以使所述旋转轴线相对于所述放射线相机的所述输入面倾斜的方式旋转所述旋转平台。
15.根据权利要求9～14中任一项所述的图像取得方法，其中，
所述放射线相机包含具有所述输入面的闪烁器，在所述放射线摄像步骤中，对对应于所述放射线的输入而所述闪烁器发出的闪烁光进行摄像。
16.根据权利要求9～14中任一项所述的图像取得方法，其中，
所述图像传感器是具有所述输入面的直接转换型放射线图像传感器。
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