JP2013134182A - 放射線測定装置及び放射線測定方法 - Google Patents

放射線測定装置及び放射線測定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】放射線測定装置を提供する。
【解決手段】撮像部3は、画像を撮像する。放射線検出器11は、撮像部3の光軸と検出方向とが平行になるように設けられ、放射線を検出する。角速度センサ4は、角速度を検出する。パン・チルト判定部23は、角速度センサ4が検出した角速度に基づいて撮像部3の光軸の方向を示す角度データを算出し、パンまたはチルト操作がされたか否かを判定する。算出部22は、放射線検出部11が検出した放射線から、所定の時定数を用いた積分により放射線量率を算出し、パン・チルト判定部23がパンまたはチルト操作がされたと判定する場合において、所定の時定数より短い時定数を用いた積分により放射線量率を算出する。表示部5は、撮像部3が撮像する画像と算出部22が算出した放射線量率とを表示する。
【選択図】図1

Description

本発明は、放射線を測定する放射線測定装置及び放射線測定方法に関する。
放射線を測定する放射線測定装置として、ガイガーミュラー計数管、シンチレーション検出器等を用いた放射線測定装置が知られている。特許文献1では、検出器より得られたパルスに基づいて、所定の時定数を用いて計数率を算出することにより、短時間で放射線を測定する技術が提案されている。特許文献2では、可搬型の放射線測定装置において、撮像装置を備え、測定対象物までの距離を特定する技術が提案されている(特許文献1,2参照)。
特開2004−333326号公報 特開2001−215278号公報
対象物の放射線を測定する場合、測定結果を安定させるため時定数を長くすることが望ましい。しかしながら、測定方向を変化させながら放射線を発する対象物の方向、すなわち高い放射線量を測定した方向を検出する場合、時定数を長くすると、測定方向の変化に測定結果が追随できず、対象物を見逃す可能性がある。
本発明は、放射線を発する対象物の方向を確実に検出することのできる放射線測定装置及び放射線測定方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、画像を撮像する撮像部(3)と、前記撮像部(3)の光軸と検出方向とが平行になるように設けられ、放射線を検出する放射線検出器(11)と、角速度を検出する加速度センサ(4)と、前記加速度センサ(4)が検出した角速度に基づいて、パンまたはチルト操作がされたか否かを判定するパン・チルト判定部(23)と、前記放射線検出部(11)が検出した放射線から、所定の時定数を用いた積分により放射線量率を算出し、前記パン・チルト判定部(23)がパンまたはチルト操作がされたと判定する場合において、前記所定の時定数より短い時定数を用いた積分により放射線量率を算出する算出部(22)と、前記撮像部(3)が撮像する画像と前記算出部(22)が算出した放射線量率とを表示する表示部とを備える放射線測定装置(1)であることを要旨とする。
また、本発明の第1の態様に係る放射線測定装置においては、前記算出部(22)が算出した放射線量率の最大値と、放射線量率が前記最大値となった時刻に前記撮像部(3)が撮像した画像とを記憶する記憶部を更に備えることができる。
また、本発明の第1の態様に係る放射線測定装置においては、前記記憶部(7)が記憶する最大値が更新された場合において、報知処理を行う報知処理部(25)を更に備えることができる。
また、本発明の第1の態様に係る放射線測定装置においては、前記記憶部(7)は、放射線量率が前記最大値となった時刻の前記撮像部(3)の方向を記憶し、前記報知処理部(25)は、報知処理として、前記記憶部(7)が記憶する前記撮像部(3)の方向を示す指標を、前記表示部(5)に表示させることができる。
また、本発明の第1の態様に係る放射線測定装置においては、前記撮像部(3)は、ズーム操作を行うズーム駆動部(32)を備え、前記ズーム駆動部(32)のズーム倍率が所定の倍率を超えた場合において、前記ズーム駆動部(32)のズーム倍率を下げるように制御する撮像制御部(26)を更に備えることができる。
本発明の第2の態様は、撮像部が画像を撮像するステップと、前記撮像部の光軸と検出方向とが平行になるように設けられた、放射線検出器が放射線を検出するステップと、加速度センサが検出した角速度に基づいて、パンまたはチルト操作がされたか否かを判定するステップと、前記放射線検出部が検出した放射線から、所定の時定数を用いた積分により放射線量率を算出し、前記パン・チルト判定部がパンまたはチルト操作がされたと判定する場合において、前記所定の時定数より短い時定数を用いた積分により放射線量率を算出するステップと、前記算出するステップにおいて算出した放射線量率とを表示部に表示するステップとを含む放射線測定方法であることを要旨とする。
本発明によれば、測定対象の位置を容易に特定できる放射線測定装置及び放射線測定方法を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る放射線測定装置の基本的な構成を説明するブロック図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置の概観の一例を説明する斜視図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備える信号処理部の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備える第1及び第2計数率算出部の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備える第1及び第2計数率算出部の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備えるパン・チルト判定部の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備えるパン・チルト判定部の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備える第2計数率算出部の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定方法を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備える第2計数率算出部の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備える報知処理部の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備える報知処理部の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が備える撮像制御部の動作を説明する図である。
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置、この装置に用いられるプログラムや方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、下記の実施の形態に例示した装置、装置に用いられるプログラムや方法に特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。また以下の説明ではパン(水平方向)した場合の例を主に説明するが、チルト(垂直方向)した場合やパンとチルト両方の行った場合も同様のため、一部説明を省略する。
本発明の実施の形態に係る放射線測定装置は、図1に示すように、放射線を検出する放射線検出器11と、処理部2と、画像を撮像する撮像部3と、パン・チルト両方向の角速度を出力する角速度センサ4と、表示部5と、スピーカ6と、記憶部7とを備える。本発明の実施の形態に係る放射線測定装置は、可搬型であり、図2に示すように、撮像部3の撮像方向(光軸方向)Lと、放射線検出器11の検出方向Dが平行になるように構成されている。
放射線検出器11は、放射線を検出し、検出した放射線の強度を示す検出信号を出力する。放射線検出器11は、ガイガーミュラー計数管、シンチレーション検出器、半導体検出器、比例計数管等からなる。信号処理部12は、図3に示すように、放射線検出器11が出力した検出信号に含まれる背景ノイズを除去する。信号処理部12は、ノイズ除去した検出信号を、所定の強度以上のピーク値の時刻に発生するパルス信号に変換する。
処理部2は、第1計数率算出部21と、第2計数率算出部22と、パン・チルト判定部23と、表示処理部24と、報知処理部25と、撮像制御部26とを論理構造として備える。処理部2は、本発明の実施の形態に係る放射線測定装置に必要な種々の演算を処理する。処理部2を構成する各部は、それぞれ論理構造としての表示であり、それぞれ同一のハードウェアである演算処理装置により構成されて良く、別個のハードウェアにより構成されても構わない。
第1計数率算出部21は、信号処理部12が変換したパルス信号を入力し、互いに隣接するパルス信号の間の時間であるパルス間隔を、時々刻々計算する。第1計数率算出部21は、図4に示すように、パルス間隔の逆数を計算し、単位時間あたりのパルス信号の回数である第1計数率Rを算出する。或いは、第1計数率算出部21は、所定時間内のパルス信号の回数を第1計数率Rとして算出してもよい。
第2計数率算出部22は、図4に示すように、第1計数率Rを時定数τで積分することにより、第2計数率Rを算出する。図4に示す時間tは、測定開始から第2計数率Rが安定するまでの時間である。放射線検出器11が検出する放射線量が少ない場合、図5に示すように、測定開始から第2計数率Rが安定するまでの時間tは時間tと比べて長くなる。
パン・チルト判定部23は、角速度センサ4が検出する角速度に基づいて、本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が、パンまたはチルトの操作をされているか否かを判定する。パン・チルト判定部23は、角速度センサ4が検出する角速度を積分して、本発明の実施の形態に係る放射線測定装置の撮像部3の光軸の角度データを算出し、所定の時間での角度データの変化量を算出する。このときの角度は、測定開始時の角度を規準とする。図6に算出した光軸の角度データを示す。縦軸が光軸の角度、矢印が所定の時間での光軸の角度の変化量を示している。パン・チルト判定部23は、図6に示すように、算出した光軸の角度の所定の時間での変化量が、同じ方向に連続している場合、パンまたはチルト操作がされていると判定する。パン・チルト判定部23は、図7に示すように、算出した所定の時間での光軸の角度の変化量が、所定の時間内に同じ方向に連続していない場合、光軸の角度の変化が手ぶれ等によるものとして、パンまたはチルトの操作がされていないと判定する。
表示処理部24は、第2計数率算出部22が算出した第2計数率Rを所定の変換式で変換することにより、放射線量率(cpm、μSv/h等)を算出し、第2計数率算出部22が算出した放射線量率を表示部5に表示させる。表示部5は、液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイ等のディスプレイ装置からなる。
報知処理部25は、放射線量率を示す第2計数率Rのピーク値が更新された場合、ユーザに対する報知処理として、表示部5に指標を表示させたり、スピーカ6に音声を出力させたりする。撮像制御部26は、撮像部3の駆動を制御する。
撮像部3は、補正駆動部31と、ズーム駆動部32とを備える。補正駆動部31は、プリズム等の光学素子を有し、撮像制御部26の制御により手ぶれ補正を行う。撮像制御部26は、角速度センサ4が検出した角速度に応じて、手ぶれ補正の駆動を命令する制御信号を補正駆動部31に出力する。
ズーム駆動部32は、撮像制御部26からの制御信号により、撮像部3が撮像する画像のズームインまたはズームアウトのズーム操作を行う。ズーム駆動部32に対する撮像制御部26の制御信号は、図示を省略した操作部に対するユーザの操作に応じて出力される。
記憶部7は、ピーク値記憶部71と、画像記憶部72とを備える。ピーク値記憶部71は、第2計数率算出部22が算出した第2計数率Rの最大値とそのときの光軸の角度を記憶する。画像記憶部72は、ピーク値記憶部71が記憶した最大値を検出した時刻の、撮像部3が撮像した画像を記憶する。その他、記憶部7は、撮像部3が、放射線測定と同時に撮像した動画像、音声を記憶できる。
図8に示すように、第2計数率算出部22が短い時定数τを用いて第2計数率Rを算出する場合、ノイズ等の影響により第2計数率Rが安定しにくい。時定数τより長い時定数τで第2計数率Rを算出する場合、第2計数率Rは時定数τの場合と比べて安定するが、時定数τの場合に検出されたピーク値R2pを検出することが困難である。また、時定数τで第2計数率Rを算出する場合、上述のように測定開始から第2計数率Rが安定するまでに時間がかかる。また、放射線強度が小さい場合、更に長い時定数τが必要となる。よって、本発明の実施の形態に係る放射線測定装置が静止している場合、第2計数率算出部22は、第1計数率算出部21が算出した第1計数率Rに応じて時定数τを設定することが好ましい。
一方、放射線源を特定するため、放射線測定装置をパンまたはチルト操作している場合、検出方向が放射線源に向いている時に一時的に高い放射線量率が測定される。よって、時定数τが長いと、放射線量率の最大値を適切に検出することが困難である。
以下、図9のフローチャートを用いて、本発明の実施の形態に係る放射線測定装置の動作の一例を説明する。
先ず、本発明の実施の形態に係る放射線測定装置の駆動が開始され、放射線検出器11による放射線検出及び撮像部3による撮像が開始される。
次に、ステップS1において、第1計数率算出部21が第1計数率Rを算出し、第2計数率算出部22が第2計数率Rを所定の時定数τを用いて算出する。
次に、ステップS2において、パン・チルト判定部23は、角速度センサ4が検出する角速度に基づく光軸の角度の変化量に応じて、パンまたはチルト操作がされたか否かを判定する。パンまたはチルト操作がされたと判定しない場合、ステップS4に進み、第2計数率算出部22は、通常の時定数τを用いて第2計数率Rを算出する。そして処理を終了しステップS1に戻る。
ステップS2においてパンまたはチルト操作がされたと判定する場合、ステップS3において、第2計数率算出部22は、それまでの通常の時定数τより短い時定数を設定し、ステップS5において、設定した短い時定数を用いて第2計数率Rを算出する。
次に、ステップS6において、第2計数率算出部22は、短い時定数を用いて算出した第2計数率Rのピーク値を検出し、検出したピーク値が、測定開始からの最大値か否かを判定する。第2計数率算出部22が最大値と判定しない場合、ステップS9に進む。
ステップS6において第2計数率算出部22が最大値と判定する場合、ステップS7において、第2計数率算出部22は、最大値と判定されたピーク値を記憶部7のピーク値記憶部71に記憶させる。また、第2計数率算出部22は、最大値と判定されたピーク値の時刻に撮像部3が撮像した画像及びそのときの光軸の角度を画像記憶部72に記憶させ、ステップS8に進む。
ステップS8において、報知処理部25は、ユーザに対して撮像部3の光軸が最大値の方向を向いていることを報知する報知処理として、表示部5に指標を表示させたり、スピーカ6に音声を出力させたりする。画像記憶部72に記憶された画像を読み出して表示してもよい。ステップS8の処理が終了すると、ステップS1に戻る。
ステップS9において第2計数率算出部22は、画像記憶部72に記憶された光軸の角度と現在の光軸の角度とを比較し、最大値を測定したときの光軸の方向が現在の光軸に比べ上下左右のいずれかを算出し、ステップS10に進む。
ステップS10において、報知処理部25は、ユーザに対して算出した方向を報知する報知処理として、表示部5に最大値を検出したときの方向を示す上下左右の矢印を表示させたり、スピーカ6に上下左右の方向を示す音声を出力させたりする。また画像記憶部72に記憶された画像を読み出し、表示部5に表示させてもよい。なお、最大値が記憶部71に記憶されていない場合は、ステップS9の処理をスキップしてステップS1に戻る。
なお、ステップS6において最大値と判定されない場合で、検出したピーク値の最大値との差分が所定の範囲内である場合にも、ステップS8と同様、ユーザに対して放射線測定器が最大値の方向を向いていることを報知することも好適である。
例えば、図10に示すように、本発明の実施の形態に係る放射線測定装置は、時間tにおいて、静止した状態で測定を行い、第2計数率算出部22が通常の時定数τを用いて第2計数率Rを算出している。
その後、時間tにおいて、ユーザが放射線測定装置をパンまたはチルト操作をすることにより、パン・チルト判定部23は、パンまたはチルト操作をされていると判定し、第2計数率算出部22が時定数τより短い時定数τを用いて第2計数率Rを算出する。
時間tのうちの時間tにおいてユーザが放射線測定装置を方向dから右の方向dにパン操作をする場合、検出方向Dが放射線源Sを向くと、第2計数率算出部22は、最大値となるピーク値を検出する。第2計数率算出部22は、ピーク値記憶部71に記憶された最大値とそのときの角度とを更新し、最大値と判定されたピーク値の時刻の画像を画像記憶部72に記憶させる。
さらにユーザが右の方向dにパン操作を続け、検出方向Dが放射線源Sを過ぎると、報知処理部25は、左方向を指し示す矢印Mを表示部5に表示させる。このとき、報知処理部25は、「左方向です」等の音声により、高い放射線量率を検出した方向をユーザに報知するようにしてもよい。このように、報知処理部25がユーザに放射線源Sが左方向にあることを認識させることにより、放射線測定装置は、ユーザに左方向へのパン操作を促す。
時間tのうちの時間tに引き続いた時間tにおいてユーザが左方向へのパン操作を行い、検出方向Dが放射線源Sを過ぎると、報知処理部25は、右方向を指し示す矢印Mを表示部5に表示させる。このとき、報知処理部25は、「右方向です」等の音声により、高い放射線量率を検出した方向をユーザに報知するようにしてもよい。
時刻tにおいて、ユーザが再び右方向へのパン操作を行い、検出方向Dが放射線源Sの方向を向いた状態で放射線測定器を静止させると、角度が所定の時間内に同じ方向に連続して変化しなくなり、パン・チルト判定部23は、パンまたはチルト操作の判定を解除する。パンまたはチルト操作の判定が解除されると、第2計数率算出部22は、通常の時定数τを設定して第2計数率Rを算出する。
報知処理部25は、図12に示すように、第2計数率Rが最大値となる検出方向Dの静止画像を表示部5に表示させることにより、高い放射線量率を検出した方向をユーザに報知するようにしてもよい。静止画像は、表示部5の表示領域の一部に表示されてもよく、同時に矢印Mが表示されるようにしてもよい。
例えば、図13(a)に示すように、あるズーム倍率では撮像部3の光軸となっている測定対象(図13に示す例では放射線源S)の方向と、検出方向Dとの差が小さいとする。しかし、図13(b)に示すように、更にズーム倍率を上げると、撮像部3の光軸の方向と、検出方向Dとのずれが大きくなるので、放射線源が撮像できなくなり、正確に放射線源の位置を特定できなくなる可能性がある。
そこで、撮像制御部26は、ズーム駆動部32が所定のズーム倍率を超える場合において、ズーム倍率を下げるように制御することができる。撮像制御部26は、ズーム駆動部32が所定のズーム倍率を超える場合において、放射線量率の測定を停止させてもよい。また、撮像制御部26は、測定開始時に、所定のズーム倍率まで下げてから撮像を開始するようにしてもよい。
本発明の実施の形態に係る放射線測定装置によれば、パンまたはチルト操作に応じて放射線量率を算出する時定数を適宜変更できので、放射線量率を高精度に測定できる。また、高い放射線量率を検出した方向をユーザに報知することにより、高い放射線量率を検出する測定対象の位置を容易に特定できる。
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
既に述べた実施の形態においては、表示処理部24は、測定を行っている間の放射線量率の最大値、測定開始からの検出方向Dの移動角度等を表示部5に表示するようにしてもよい。
また、報知処理部25は、第1または第2計数率、測定開始からの累積された第1または第2計数率が所定の値以上になった場合において、表示部5に警告表示を表示させたり、スピーカ6に警告音声を出力させたりしてもよい。
また、本発明の実施の形態に係る放射線測定装置は、全地球測位システム(GPS)等の測位システムを備え、現在位置を表示部5に表示させたり、記憶部7に記憶させたり、放射線測定装置の方位を算出して角度として用いてもよい。
また、本発明の実施の形態に係る放射線測定装置の角度は、角速度センサ4の出力から算出せず、撮像部3が撮像した画像を画像処理することにより算出されてもよい。
また、撮像部3及び放射線検出器11は、それぞれ、別個の装置として製造され、撮像部3の光軸と放射線検出器11の検出方向とが互いに平行になるように設計された結合部を有するようにしてもよい。
また、パン・チルト判定部23がパンまたはチルト操作をされていると判定している場合、パンまたはチルト操作が速いほど、すなわち算出した角度の所定時間での変化量が大きいほど、第2計数率算出部22が短い時定数を設定するようにしてもよい。
また、報知処理部25の報知処理は、表示部5の周囲に設けられた複数の発光ダイオード(LED)等からなるインジケータ部を点灯させることにより行われてもよく、アクチュエータを備える駆動部を振動させることにより行われてもよい。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
2…処理部
3…撮像部
4…角速度センサ
5…表示部
6…スピーカ
7…記憶部
11…放射線検出器
12…信号処理部
21…第1計数率算出部
22…第2計数率算出部
23…パン・チルト判定部
24…表示処理部
25…報知処理部
26…撮像制御部
31…補正駆動部
32…ズーム駆動部
71…ピーク値記憶部
72…画像記憶部

Claims (6)

  1. 画像を撮像する撮像部と、
    放射線を検出する検出方向が前記撮像部の光軸と平行になるように設けられた放射線検出器と、
    角速度を検出する角速度センサと、
    前記角速度センサが検出した角速度に基づいて、パンまたはチルト操作がされたか否かを判定するパン・チルト判定部と、
    前記放射線検出部が検出した放射線から、所定の時定数を用いた積分により放射線量率を算出し、前記パン・チルト判定部がパンまたはチルト操作がされたと判定する場合において、前記所定の時定数より短い時定数を用いた積分により放射線量率を算出する算出部と、
    前記撮像部が撮像する画像と前記算出部が算出した放射線量率とを表示部に表示させる表示制御部と
    を備えることを特徴とする放射線測定装置。
  2. 前記パン・チルト判定部は
    前記角速度センサが検出した角速度に基づいて前記撮像部の光軸の方向を示す角度データを算出し、
    前記算出部が算出した放射線量率の最大値と前記放射線量率が前記最大値となったときの前記撮像部の光軸の方向を示す角度データとを記憶する記憶部と、
    前記記憶部が記憶する最大値が前記算出部で算出する放射線量率より大きいときは、前記記憶部が記憶する角度データと前記パン・チルト判定部が算出した角度データとに基づいて、前記最大値のときの検出方向を報知する報知処理部と
    を備えることを特徴とする請求項1に記載の放射線測定装置。
  3. 前記記憶部はさらに、
    前記放射線量率が最大値のときに前記撮像部が撮像した画像を記憶し、
    前記報知処理部はさらに
    前記記憶部に記憶された画像を前記表示部に表示させる
    ことを特徴とする請求項2に記載の放射線測定装置。
  4. 前記算出部が算出した放射線量率と前記記憶部が記憶する最大値との差分が所定の値よりも小さい場合、報知処理を行う報知処理部を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の放射線測定装置。
  5. 前記撮像部は、ズーム操作を行うズーム駆動部を備え、
    前記ズーム駆動部のズーム倍率が所定の倍率を超えた場合において、前記ズーム駆動部のズーム倍率を下げるように制御する撮像制御部を更に備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の放射線測定装置。
  6. 撮像部が画像を撮像するステップと、
    放射線を検出する検出方向が前記撮像部の光軸と平行になるように設けられた放射線検出器が放射線を検出するステップと、
    角速度センサが検出した角速度に基づいて前記撮像部の光軸の方向を示す角度データを算出し、パンまたはチルト操作がされたか否かを判定するステップと、
    前記放射線検出部が検出した放射線から、所定の時定数を用いた積分により放射線量率を算出し、前記パン・チルト判定部がパンまたはチルト操作がされたと判定する場合において、前記所定の時定数より短い時定数を用いた積分により放射線量率を算出するステップと、
    前記撮像ステップにおいて撮像した画像と前記算出するステップにおいて算出した放射線量率とを表示部に表示させるステップと
    を含むことを特徴とする放射線測定方法。
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