JP2007155653A - 放射線観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成部品の増大につながるプリズムを用いることなく、ＣＣＤが放射線に晒されないようにする。
【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平板状の波長変換手段３と、該波長変換手段３により変換された可視光を撮像する撮像手段４とを備え、波長変換手段３が、放射線に対して傾斜して配置され、撮像手段４が、放射線の経路外に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線は可視光に変換されることなく、そのままシンチレータおよびプリズムを透過する。したがって、プリズムには、常にＸ線が照射されることになるため、プリズムは耐放射線性の高い材質により構成されることが要求される。

逆に、プリズムは、単にシンチレータにより変換された可視光を放射線から分岐し、ＣＣＤを放射角外に配置するために、特許文献１の発明において新たに導入されたものであるため、シンチレータにより変換された可視光を直接ＣＣＤにより検出していた従来例と比較すると、構成部品を増大させていることになる。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、構成部品の増大につながるプリズムを用いることなく、ＣＣＤが放射線に晒されないようにすることで、上記課題を解決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平板状の波長変換手段と、該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、放射線に対して傾斜して配置され、前記撮像手段が、放射線の経路外に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が、平板状の波長変換手段により可視光に変換される。波長変換手段が放射線に対して傾斜して配置されている。したがって、波長変換手段の正面に対向するように撮像手段を配置することにより、波長変換手段により変換された可視光を精度よくピントを合わせた状態で撮像することができる。

この場合に、波長変換手段が放射線に対して傾斜して配置されているので、撮像手段を放射線の経路外に配置しても波長変換手段の正面に対向するように配置することが可能となり、撮像手段における焼き付き等の不都合の発生を防止しながら、精度よくピントを合わせた状態で可視光を撮像することができる。すなわち、本発明によれば、プリズムを使用しないので、部品点数を増加させることがなく、また、耐放射線性の特殊な撮像手段を用いることなく、Ｘ線画像を取得することができる。

また、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平板状の波長変換手段と、該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、前記撮像手段が、その光軸を前記波長変換手段に対して傾斜させて、放射線の経路外に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、波長変換手段を放射線に対して傾斜させなくても、波長変換手段から、放射線に対して傾斜する方向に出射される可視光を撮像手段によって撮像することができる。この場合に、波長変換手段に対して撮像手段を正面に対向させないので、正面に対向させる場合と比較してピントは甘くなるが、部品点数を増加させることなく、かつ、耐放射線性の特殊な撮像手段を用いることなく、Ｘ線画像を取得することができる。

上記発明においては、前記波長変換手段が、放射線の経路に交差する方向に沿って配列された、傾斜角度の異なる複数の波長変換部を備え、前記撮像手段が、前記各波長変換部に対向して複数設けられていることとしてもよい。
このようにすることで、撮像手段の数は増えるが、波長変換手段を平坦に構成し、装置の小型化を図ることができる。

本発明によれば、プリズムを用いることなく、撮像手段を放射線に晒さずに、放射線画像を取得することができ、装置の小型化、低コスト化を図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シンチレータ（波長変換手段）３と、該シンチレータ３により変換された可視光を撮像するＣＣＤカメラ４とを備えている。図中符号５は、可視光を集光する集光レンズ、符号６はＸ線源２とＣＣＤカメラ４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８は、放射線遮蔽用のカバーである。

前記シンチレータ３は、図１に示されるように、Ｘ線源２から発せられるＸ線の進行方向に対して角度１０°〜８０°、好ましくは３０°〜６０°、例えば、４５°だけ傾斜させて、経路を遮るように配置される平板状に構成されている。

前記ＣＣＤカメラ４は、Ｘ線の進行方向に対して４５°傾けた光軸を備え、前記シンチレータ３に対して正面に対向する位置に配置されている。本実施形態においては、ＣＣＤカメラ４は、シンチレータ３のＸ線源２からのＸ線の入射面の正面に対向する位置に配置されている。また、ＣＣＤカメラ４は、Ｘ線源２からの放射角の範囲外となる位置に配置されている。

前記コントローラ６は、Ｘ線源２のオンオフとＣＣＤカメラ４の撮像タイミングとを同期制御するとともに、ＣＣＤカメラ４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、シンチレータ３に入射されることにより、その一部が可視光に変換され、Ｘ線の入射面側から出射される。

シンチレータ３の入射面側には、シンチレータ３の入射面の正面に対向してＣＣＤカメラ４が配置されているので、シンチレータ３から出射された可視光はＣＣＤカメラ４により撮像されることになる。これにより、Ｘ線画像が取得され、コントローラ６により処理された後に、ビューワ７によって表示される。

本実施形態に係る放射線観察装置１では、シンチレータ３をＸ線に対して傾斜させることにより、変換された可視光をＸ線に対して交差する方向に出射させることができる。したがって、プリズムを使用することなく、可視光をＸ線から分岐することができる。その結果、比較的高価なプリズムをなくしてコスト低減を図ることができる。また、可視光をＸ線に対して交差する方向に分岐するので、Ｘ線の放射角外にＣＣＤカメラ４を配置し、しかも、シンチレータ３により変換された可視光を効率よく撮像することができる。したがって、ＣＣＤカメラ４として耐放射線性の高い特別なＣＣＤカメラを使用する必要がなく、通常のディジタルカメラを使用することができるとともに、シンチレータ３により発せられた可視光を無駄なく検出して、明るいＸ線画像を取得することができる。

なお、本実施形態においては、シンチレータ３の正面にＣＣＤカメラ４を対向させて配置することとしたが、これに代えて、図２に示されるように、シンチレータ３の法線に対して、ＣＣＤカメラ４の光軸を傾斜させてもよい。このようにすることで、ＣＣＤカメラ４により取得されるＸ線画像は歪むこととなるが、画像処理により補正することで、歪みのないＸ線画像を取得することができる。また、このようにすることで、ＣＣＤカメラ４の位置を、Ｘ線の放射角外に維持しながらシンチレータ３に近接させることも可能となる。

また、本実施形態に係る放射線観察装置においては、単一のシンチレータ３のみによりＸ線を可視光に変換するものを例示したが、これに代えて、図３に示されるように、Ｘ線の進行方向に間隔をあけて複数のシンチレータ３ａ，３ｂ，３ｃを直列に配置することとしてもよい。最初のシンチレータ３ａにおいて変換されることなく透過したＸ線を後段のシンチレータ３ｂ，３ｃによって可視光に変換することで、多くの可視光を回収し、Ｘ線を無駄なく利用することができる。

この場合に、図３に示されるように、合波光学系９を設け、各シンチレータ３ａ，３ｂ，３ｃにより変換された可視光を合波して、単一のＣＣＤカメラ４により撮像することとしてもよく、また、各シンチレータ３ａ，３ｂ，３ｃに個別にＣＣＤカメラ４を対向させて配置し、各ＣＣＤカメラ４により取得されたＸ線画像をコントローラ６により合成処理してビューワ７により表示することとしてもよい。

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、図３に示されるように直列に配置した３つのシンチレータ３ａ，３ｂ，３ｃを用意し、各シンチレータ３ａ，３ｂ，３ｃとして、それぞれ異なる波長帯域の可視光に変換するものを採用してもよい。この場合には、ＣＣＤカメラ４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３ａ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３ｂ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３ｃ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４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３ａ，３ｂ，３ｃ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、シンチレータ３を放射線の進行方向に対して４５°傾斜させることとしたが、これに限定されるものではなく、傾斜角度を任意に選択してよい。放射線の進行方向に対して直交する状態から傾斜角度を増加させて行くにしたがって、シンチレータ３の面積を大きくする必要があり、かつ、放射線の進行方向にシンチレータ３を配置するためのスペースが必要となるので、これらのバランスにより決定することとしてもよい。

また、本実施形態においては、ＣＣＤカメラ４をシンチレータ３へのＸ線の入射面に対向して配置することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、シンチレータ３へのＸ線の入射面に対して背面側に対向して配置することとしてもよい。Ｘ線強度が低い場合、入射面に入射した直後に可視光に変換され、入射面側から外部に発せられる可視光が多いが、Ｘ線強度が高い場合、シンチレータ３内を進行して、背面側近傍で可視光に変換される場合があり、この場合には、背面側から発せられる可視光が多くなるからである。また、シンチレータ３は蛍光板でもよい。

また、この場合に、図５に示されるように、カメラレンズ５′およびＣＣＤ４をカバー８の外部に配置してもよい。このようにすることで、カバー８内に形成されるＸ線被爆領域Ｓ内には、Ｘ線源２、観察対象物Ａおよびシンチレータ３のみを配置し、カメラレンズ５′およびＣＣＤをＸ線被爆領域Ｓ外に配置することができる。

また、図４および図５に示されるように、Ｘ線の進行方向に対してシンチレータ３を傾斜させた場合に、ＣＣＤ４により取得される画像はシンチレータ３の一端から他端に向かってピントがぼけていくこととなるが、この場合には、コントローラ６においてソフトウェアにより画像処理することでボケを均一にすればよい。

また、これに代えて、図６に示されるように、Ｘ線の進行方向に対してシンチレータ３２を垂直に配置することとしてもよい。この場合に、ＣＣＤ４により取得される画像は台形状になるため、コントローラ６においてソフトウェアにより画像処理することで、長方形状の画像に補正することとすればよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る放射線観察装置１０について、図７を参照して説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る放射線観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る放射線観察装置１０は、波長変換手段であるシンチレータ１１において、第１の実施形態に係る放射線観察装置１と相違している。

本実施形態においては、シンチレータ１１が、Ｘ線の進行方向に対して一方向に傾斜する第１の傾斜部１１ａと逆方向に傾斜する第２の傾斜部１１ｂとを備えている。例えば、第１の傾斜部は、Ｘ線の進行方向に対して４５°の角度で傾斜し、第２の傾斜部は、Ｘ線の進行方向に対して−４５°の角度で傾斜している。これら第１、第２の傾斜部は、Ｘ線の放射角の中心に対して対称に配置されている。
また、シンチレータ１１の各傾斜部１１ａ，１１ｂの正面に対向して、それぞれＣＣＤカメラ１２ａ，１２ｂが配置されている。

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１０によれば、Ｘ線源２から発せられたＸ線がシンチレータ１１に入射されると、第１の傾斜部１１ａに入射されることによりＸ線から変換された可視光が、該第１の傾斜部１１ａの正面に対向して配置されている第１のＣＣＤカメラ１２ａにより撮像され、第２の傾斜部１１ｂに入射されることによりＸ線から変換された可視光が、第２の傾斜部１１ｂの正面に対向して配置されている第２のＣＣＤカメラ１２ｂにより撮像される。

第１，第２の傾斜部１１ａ，１１ｂはそれぞれ、Ｘ線の進行方向に対して傾斜しているので、Ｘ線の放射角の範囲外に配置されたＣＣＤカメラ１２ａ，１２ｂに向けて効率よく可視光を入射させることができる。また、Ｘ線の放射角の全体にわたって同一傾斜角度で傾斜している第１の実施形態に係る放射線観察装置１の場合と比較して、全体のＸ線画像を単一のＣＣＤカメラ４で撮像することは困難であるが、シンチレータ１１のＸ線の進行方向に沿う長さ寸法を短縮でき、装置の小型化を図ることができるという利点がある。

なお、本実施形態に係る放射線観察装置１０においては、シンチレータ１１におけるＸ線の入射面側に対向してＣＣＤカメラ１２ａ，１２ｂを配置したが、これに代えて、背面側に対向させて配置してもよい。
また、第１の実施形態と同様に、シンチレータ１１を直列に複数配列し、Ｘ線に代えて他の放射線に適用し、傾斜角度を４５°以外の任意の角度に設定し、あるいは、ＣＣＤカメラ１２ａ，１２ｂの光軸をシンチレータの傾斜部に対して傾斜させて配置してもよい。

また、本実施形態においては、シンチレータ１１が２つの傾斜部１１ａ，１１ｂを有することとしたが、これに代えて、図８に示されるように３以上の傾斜部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを設けることとしてもよい。この場合、各ＣＣＤカメラ１２ａ，１２ｂには、間隔をあけた複数の短冊状の画像が取得される。例えば、ＣＣＤカメラ１２ａは傾斜部１１ｂ，１１ｄの正面に対向するので、傾斜部１１ｂ，１１ｄによって切り取られる短冊状の画像が並んだ状態で取得される。また、ＣＣＤカメラ１２ｂは傾斜部１１ａ，１１ｃの正面に対向するので、傾斜部１１ａ，１１ｃによって切り取られる短冊状の画像が並んだ状態で取得される。したがって、取得された画像を画像処理して、間隔を埋めるように各画像を組み合わせることとすればよい。

本発明の第１の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。 図１の放射線観察装置の第３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４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５の変形例を示す縦断面図である。 本発明の第２の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７の放射線観察装置の変形例を示す縦断面図である。

符号の説明

１，１０ 放射線観察装置
２ Ｘ線源（放射線源）
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，１１ シンチレータ（波長変換手段）
４，１２ａ，１２ｂ ＣＣＤカメラ（撮像手段）
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 傾斜部（波長変換部）

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平板状の波長変換手段と、
   該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、放射線に対して傾斜して配置され、
   前記撮像手段が、放射線の経路外に配置されている放射線観察装置。
2. 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平板状の波長変換手段と、
   該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、
   前記撮像手段が、その光軸を前記波長変換手段に対して傾斜させて、放射線の経路外に配置されている放射線観察装置。
3. 前記波長変換手段が、放射線に対して垂直に配置されている請求項２に記載の放射線観察装置。
4. 前記撮像手段により取得された台形状の画像を長方形状の画像に変換する画像処理手段を備える請求項３に記載の放射線観察装置。
5. 前記波長変換手段が、放射線の経路に交差する方向に沿って配列された、傾斜角度の異なる複数の波長変換部を備え、
   前記撮像手段が、前記各波長変換部に対向して複数配置されている請求項１または請求項２に記載の放射線観察装置。

Images