JP2007155652A - 放射線観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線源を大型化することなく、短い撮像時間で画像を取得する。
【解決手段】放射線を出射する放射線源２と、該放射線源２から出射された放射線を可視光に変換する複数の波長変換手段８，９，１０と、これら波長変換手段８，９，１０により変換された可視光を撮像する撮像手段５とを備え、波長変換手段８，９，１０が、放射線の経路に沿って間隔をあけて配置されている放射線観察装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、放射線観察装置に関するものである。

従来、Ｘ線等の放射線を利用した検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この特許文献１の検査装置は、シンチレータによって変換された可視光をプリズムにより偏向し、可視光を撮像するＣＣＤをＸ線の放射角外に配置することにより、ＣＣＤが焼付現象を起こすことを防止してＣＣＤの寿命を向上させることとしている。
特開平１１−２３１０５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている検査装置では、Ｘ線源から出射されたＸ線の一部がシンチレータによって可視光に変換されるが、残りのＸ線はシンチレータおよびプリズムを透過する。したがって、ＣＣＤに検出される可視光は、Ｘ線源から出射されたＸ線の一部によるものに留まり、観察のための十分な光量の可視光がＣＣＤに蓄積されるのに長時間を要するという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、放射線源を大型化することなく、短い撮像時間で画像を取得することができる放射線観察装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、放射線を出射する放射線源と、該放射線源から出射された放射線を可視光に変換する複数の波長変換手段と、これら波長変換手段により変換された可視光を撮像する撮像手段とを備え、前記波長変換手段が、放射線の経路に沿って間隔をあけて配置されている放射線観察装置を提供する。

本発明によれば、放射線源から発せられた放射線は、波長変換手段により可視光に変換された後、撮像手段によって撮像され、放射線画像が構成される。この場合に、１つの波長変換手段によって可視光に変換されることなく透過した放射線は、放射線の経路上に配置されている他の波長変換手段に入射され可視光に変換される。すなわち、１つの波長変換手段を通過することによって、その波長変換手段によっては可視光に変換されなかった放射線部分が捨てられることなく次の波長変換手段によって可視光に変換されていくので、放射線源からの放射線を無駄なく利用することができる。１つの波長変換手段によって変換された可視光は、他の波長変換手段との間隔位置から取り出されることにより、それぞれ撮像手段により撮像される。これにより、放射線の変換効率を向上し、放射線源の大きさを変えることなく明るい画像を取得することができ、あるいは、所定の明るさの画像を取得するのに必要な撮像時間を短縮することが可能となる。

上記発明においては、前記波長変換手段の間に、前段の波長変換手段により変換された可視光を放射線から分岐する偏向手段が配置されていることが好ましい。
偏向手段の作動により、波長変換手段により変換された可視光が放射線から分岐されて撮像手段により撮像される。可視光を分岐された放射線はさらに後段の他の波長変換手段において可視光に変換され撮像手段により検出される。これにより、撮像手段が放射線に晒されることを防止して、撮像手段の劣化を防止しつつ、波長変換手段により変換された可視光を撮像することができる。

また、上記発明においては、前記複数の波長変換手段により変換された可視光を合波する合波光学系を備え、前記撮像手段が、前記合波光学系により合波された可視光を撮像することとしてもよい。
このようにすることで、複数の波長変換手段により変換された可視光を合波して単一の撮像手段により検出することができる。これにより、撮像手段の数を少なくして、コストを低減することができる。

また、上記発明においては、前記複数の波長変換手段が、放射線を略同一の波長帯域の可視光に変換することとしてもよい。
このようにすることで、複数の波長変換手段から略同一波長帯域の可視光が出射されるので、放射線から可視光への変換効率を向上して、明るい画像を取得し、あるいは、撮像時間を低減することができる。

また、上記発明においては、前記複数の波長変換手段が、放射線を異なる波長帯域の可視光に変換することとしてもよい。
このようにすることで、複数の波長変換手段から広い波長帯域に及ぶ可視光を出射することができ、カラーＣＣＤ等の撮像手段を効率的に使用して解像度の高い画像を取得することが可能となる。

本発明によれば、放射線源を大型化することなく、明るい画像を取得でき、あるいは短い撮像時間で画像を取得することができるという効果を奏する。

以下、本発明の第１の実施形態に係る放射線観察装置１について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係る放射線観察装置１は、図１に示されるように、Ｘ線源（放射線源）２と、該Ｘ線源２から発せられたＸ線を可視光に変換する波長変換部３と、該波長変換部３により変換された可視光を合波する合波光学系４と、該合波光学系４により合波された可視光を検出するＣＣＤカメラ５とを備えている。図中符号６は、Ｘ線源２とＣＣＤカメラ５とに接続されたコントローラ、符号７はコントローラ６に接続されたビューワである。また、符号２０は、放射線遮蔽用のカバーである。

前記波長変換部３は、図１に示されるように、Ｘ線源２から発せられるＸ線の経路に沿って、Ｘ線の進行方向に間隔をあけて配置される複数（図１においては３枚）のシンチレータ（波長変換手段）８，９，１０と、該シンチレータ８，９，１０の後段にそれぞれ配置されるプリズム１１，１２，１３とを備えている。

各シンチレータ８，９，１０は、例えば、入射されたＸ線を略同一の波長帯域の可視光に変換するようになっている。
プリズム１１，１２，１３は、シンチレータ８，９，１０により変換された可視光の光軸に対して傾斜配置された反射面１１ａ，１２ａ，１３ａを有し、該反射面１１ａ，１２ａ，１３ａにおいてシンチレータ８，９，１０により変換された可視光を反射する一方、シンチレータ８，９，１０により変換されずに残ったＸ線を透過させるようになっている。プリズム１１，１２，１３としては、例えば、信越石英社製の合成石英ガラスからなり、耐放射線性を有しているものが採用されてもよい。

本実施形態において、プリズム１１，１２，１３の反射面１１ａ，１２ａ，１３ａは入射されてきた可視光を９０°偏向させて略水平方向に反射するように配置されている。
前記合波光学系４は、複数のプリズム１１，１２，１３により反射された可視光を集光する集光レンズ１４，１５，１６と、該集光レンズ１４，１５，１６により集光された可視光を合波するミラー１７およびハーフミラー１８，１９とを備えている。
前記ＣＣＤカメラ５は、例えば、モノクロＣＣＤカメラである。

前記コントローラ６は、Ｘ線源のオンオフとＣＣＤカメラ５の撮像タイミングとを同期制御するとともに、ＣＣＤカメラ５により取得されたＸ線画像を処理してビューワ７に出力するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る放射線観察装置１の作用について説明する。
本実施形態に係る放射線観察装置１によれば、Ｘ線源２から発せられたＸ線は、最初のシンチレータ８に入射されることにより、その一部が可視光に変換され、発生した可視光はシンチレータ８の背面側から出射される。

そして、シンチレータ８から出射された可視光は該シンチレータ８の後段に配置されている最初のプリズム１１により偏向される。また、最初のシンチレータ８により変換されなかった残りのＸ線は、プリズム１１を透過して進行する。これにより、最初のシンチレータ８によって変換された可視光が、最初のシンチレータ８により変換されなかった残りのＸ線から分岐される。

最初のシンチレータ８により可視光に変換されなかった他のＸ線部分は最初のシンチレータ８および最初のプリズム１１を透過して第２のシンチレータ９に入射される。
第２のシンチレータ９においても、入射されたＸ線の内の一部が可視光に変換され、第２のプリズム１２により偏向されて分岐され、残りのＸ線が第２のプリズム１２を透過して第３のシンチレータ１０に入射される。第３のシンチレータ１０および第３のプリズム１３においても同様である。
そして、各シンチレータ８，９，１０によりＸ線から変換された可視光は、それぞれ集光レンズ１４，１５，１６により集光され、ミラー１７およびハーフミラー１８，１９によって合波されてＣＣＤカメラ５により撮像される。

このように、本実施形態に係る放射線観察装置１によれば、単一のシンチレータ８およびプリズム１１により変換されなかったＸ線がそのままプリズム１１を透過して捨てられてしまうのを防止し、複数のシンチレータ８，９，１０およびプリズム１１，１２，１３によって回収することができる。すなわち、ＣＣＤカメラ５においては、３対のシンチレータ８，９，１０およびプリズム１１，１２，１３により分岐された可視光が合波光学系４によって合波された状態で撮像されるので、短い照射時間でも、明るいＸ線画像を取得することができるという利点がある。

その結果、Ｘ線を患者に照射する場合には、患者をＸ線に晒す時間を短縮することができ、また、ある程度の照射時間を確保できる観察対象物に対しては、より明るいＸ線画像を取得することができる。
また、本実施形態においては、シンチレータ８，９，１０により変換された可視光を偏向するプリズム１１，１２，１３として耐放射線性を有するプリズム１１，１２，１３を採用しているので、シンチレータ８，９，１０により可視光に変換されることなく残ったＸ線をプリズム１１，１２，１３に通過させても、プリズム１１，１２，１３が劣化することが防止され、耐久的な使用が可能となる。

この場合において、プリズム１１，１２，１３によりＸ線の経路から分岐された可視光をＣＣＤカメラ５により撮像するので、ＣＣＤカメラ５がＸ線に晒されることが防止され、ＣＣＤカメラ５として、耐放射線性の低い通常のディジタルカメラを使用することが可能となる。その結果、装置を安価に構成することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、プリズム１１，１２，１３が、入射された可視光を略水平方向に偏向するので、プリズム１１，１２，１３に対向して配置される合波光学系４の集光レンズ１４，１５，１６、ミラー１７、ハーフミラー１８，１９およびＣＣＤカメラ５が上向きになることを回避して、これらの光学部品に塵埃が積もることを防止できる。その結果、光学部品の清掃を頻繁に行うことなく、継続的に使用することができるという利点がある。なお、これらの光学部品を横向きに配置することに代えて、斜め下向きに配置することとしてもよい。また、シンチレータ８，９，１０は蛍光板でもよい。

また、本実施形態においては、シンチレータ８，９，１０およびプリズム１１，１２，１３を３セット直列に設けることとしたが、これに代えて、２セットまたは４セット以上設けることにしてもよい。シンチレータ８，９，１０を通過する毎に、可視光への変換が行われて、後段に入射されるＸ線の線量が低下するので、Ｘ線を有効な可視光として回収し得る最大限の数だけ設けることにすればよい。

また、本実施形態においては、検出する放射線としてＸ線を例示したが、これに代えて、他の放射線を検出する放射線観察装置１に適用することとしてもよい。
また、本実施形態においては、３個のプリズム１１，１２，１３によりそれぞれ分岐された可視光を、合波光学系４により合波して単一のＣＣＤカメラ５により撮像することとしたが、これに代えて、図２に示されるように、３個のプリズム１１，１２，１３全てにＣＣＤカメラ５ａ，５ｂ，５ｃを対向させて配置し、各ＣＣＤカメラ５ａ，５ｂ，５ｃにより撮像された画像信号を電気的に合成することとしてもよい。この場合においても、ＣＣＤカメラ５ａ，５ｂ，５ｃの撮像面が真横、斜め下方あるいは真下に向かうように配置することが好ましい。これにより、塵埃が撮像面に付着することを防止できる。

この場合において、耐放射線性のＣＣＤカメラ５ｃを使用する場合には、図３に示されるように、最後段のプリズム１３は不要となり、Ｘ線の経路に沿ってシンチレータ１０の後段に耐放射線性のＣＣＤカメラ５ｃを隣接配置することとしてもよい。

また、本実施形態においては、直列に配置した３セットのシンチレータ８，９，１０およびプリズム１１，１２，１３として、Ｘ線を略同一の波長帯域の可視光に変換するものを採用したが、これに代えて、それぞれ異なる波長帯域の可視光に変換するものとしてもよい。この場合には、ＣＣＤカメラ５として、カラーＣＣＤカメラを使用することが有効である。

すなわち、例えば、最初のシンチレータ８においてＸ線を赤色の可視光に変換し、次のシンチレータ９においてＸ線を緑色の可視光に変換し、最後尾のシンチレータ１０においてＸ線を青色の可視光に変換する。これにより、Ｘ線から赤色、緑色および青色の可視光を回収することができ、カラーＣＣＤカメラ５の各色に感度のある全ての画素を有効に利用して、解像度の高い鮮明な画像を取得することができる。この場合に、各シンチレータ８，９，１０の変換効率を調節することにより、赤色、緑色および青色の可視光の強度を調節することとすればよい。
また、本実施形態においては、偏向手段としてプリズムを採用したが、これに代えて、光ファイバやミラーを採用することにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る放射線観察装置の全体構成を模式的に示す縦断面図である。 図１の放射線観察装置の第１の変形例を示す縦断面図である。 図１の放射線観察装置の第２の変形例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 放射線観察装置
２ Ｘ線源（放射線源）
５，５ａ，５ｂ，５ｃ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
８，９，１０ シンチレータ（波長変換手段）
１１，１２，１３ プリズム（偏向手段）
１７ ミラー（合波光学系）
１８，１９ ハーフミラー（合波光学系）

Claims (5)

1. 放射線を出射する放射線源と、
   該放射線源から出射された放射線を可視光に変換する複数の波長変換手段と、
   これら波長変換手段により変換された可視光を撮像する撮像手段とを備え、
   前記波長変換手段が、放射線の経路に沿って間隔をあけて配置されている放射線観察装置。
2. 前記波長変換手段の間に、前段の波長変換手段により変換された可視光を放射線から分岐する偏向手段が配置されている請求項１に記載の放射線観察装置。
3. 前記複数の波長変換手段により変換された可視光を合波する合波光学系を備え、
   前記撮像手段が、前記合波光学系により合波された可視光を撮像する請求項１または請求項２に記載の放射線観察装置。
4. 前記複数の波長変換手段が、放射線を略同一の波長帯域の可視光に変換する請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線観察装置。
5. 前記複数の波長変換手段が、放射線を異なる波長帯域の可視光に変換する請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線観察装置。

Images