JP2014097131A

JP2014097131A - Ｘ線診断装置

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Publication number: JP2014097131A
Application number: JP2012249668A
Authority: JP
Inventors: Kyojiro Nanbu; 恭二郎南部
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-29

Abstract

【課題】障害物との衝突をより確実に防ぐことができるＸ線診断装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係るＸ線診断装置は、アームと、アーム回転機構と、センサー部と、距離計算部とを有する。アームは、Ｘ線源及びＸ線検出器を対向させて保持する。アーム回転機構は、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間を通る回転軸を中心に前記アームを回転させる。センサー部は、前記回転軸上又は該回転軸の近傍に設けられ、周辺に存在する物体を検出する。距離計算部は、前記センサー部によって検出された前記物体の位置に基づいて、少なくとも前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の移動範囲内に障害物が存在するか否かを判定し、該障害物が存在すると判定した場合に、前記アームの回転を停止させる。
【選択図】図５Ｂ

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。

従来、Ｘ線診断装置には、被検体を挟むようにＸ線源及びＸ線検出器を対向させて保持するアームを有するものがある。このようなＸ線診断装置を用いて、例えば、循環器系の診断などが行われる場合には、アームを回転させながら被検体を多方向から撮影することが行われる。このことから、Ｘ線診断装置に関する技術として、アームを回転させた際にＸ線診断装置の周辺に在る障害物を検出して、Ｘ線源及びＸ線検出器を含む撮影ユニットが物品や人などの障害物に衝突するのを防ぐ衝突防止技術が知られている。

特開２０１０−２５３１０８号公報

本発明が解決しようとする課題は、障害物との衝突をより確実に防ぐことができるＸ線診断装置を提供することである。

実施形態に係るＸ線診断装置は、アームと、アーム回転機構と、センサー部と、距離計算部とを有する。アームは、Ｘ線源及びＸ線検出器を対向させて保持する。アーム回転機構は、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間を通る回転軸を中心に前記アームを回転させる。センサー部は、前記回転軸上又は該回転軸の近傍に設けられ、周辺に存在する物体を検出する。距離計算部は、前記センサー部によって検出された前記物体の位置に基づいて、少なくとも前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の移動範囲内に障害物となる物体が存在するか否かを判定し、該障害物が存在すると判定した場合に、前記アームの回転を停止させる。

図１は、公知のＸ線診断装置の例を示す図である。図２は、従来の接触安全スイッチを用いた衝突防止方法を示す図である。図３は、従来の静電容量センサーを用いた非接触安全スイッチを示す図である。図４は、従来の近赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチの構成案を示す図である。図５Ａは、本実施形態に係るＸ線診断装置の構成例を示す図である。図５Ｂは、本実施形態に係るセンサー部のブロック図である。図６Ａは、本実施形態に係るセンサー部の配置を示す図（１）である。図６Ｂは、本実施形態に係るセンサー部の配置を示す図（２）である。図７は、本実施形態に係るセンサー部の構成例を示す図である。図８は、本実施形態に係る赤外線投光器の構成例を示す図である。図９は、本実施形態に係るカメラの構成例を示す図である。図１０は、本実施形態に係る距離計算部による距離ｒの測定処理を説明するための図（１）である。図１１は、本実施形態に係る距離計算部による距離ｒの測定処理を説明するための図（２）である。図１２は、本実施形態に係る距離計算部による距離ｒの測定処理を説明するための図（３）である。図１３は、本実施形態に係る距離計算部による距離ｒの測定処理を説明するための図（４）である。図１４は、本実施形態に係る距離計算部による距離ｒの測定処理を説明するための図（５）である。図１５は、本実施形態に係る距離計算部による距離ｒの測定処理を説明するための図（６）である。図１６は、本実施形態に係る距離計算部による距離ｒの測定処理を説明するための図（７）である。図１７は、本実施形態に係る距離計算部による距離ｒの測定処理を説明するための図（８）である。図１８は、本実施形態に係る距離計算部による距離ｒの測定処理を説明するための図（９）である。図１９は、本実施形態に係る距離計算部による障害物の判定処理を説明するための図（１）である。図２０は、本実施形態に係る距離計算部による障害物の判定処理を説明するための図（２）である。図２１は、本実施形態に係る距離計算部による障害物の判定処理を説明するための図（３）である。図２２は、本実施形態に係る距離計算部による障害物の判定処理を説明するための図（４）である。図２３は、本実施形態に係る距離計算部による障害物の判定処理を説明するための図（５）である。図２４は、第３の変形例に係る障害物の表示を説明するための図である。図２５は、第４の変形例に係る表示部を示すブロック図である。図２６は、第４の変形例に係る表示部の一例を示す図である。図２７は、第５の変形例に係る赤外光の投射方向の調節機構を説明するための図（１）である。図２８は、第５の変形例に係る赤外光の投射方向の調節機構を説明するための図（２）である。図２９は、第６の変形例に係る赤外線投光器の一例を示す図（１）である。図３０は、第６の変形例に係る赤外線投光器の一例を示す図（２）である。図３１は、第６の変形例に係る赤外線投光器の一例を示す図（３）である。図３２は、第６の変形例に係る赤外線投光器の構成例を示す図（１）である。図３３は、第６の変形例に係る赤外線投光器の構成例を示す図（２）である。図３４は、第６の変形例に係る赤外線投光器の構成例を示す図（３）である。図３５は、第６の変形例に係る赤外線投光器の構成例を示す図（４）である。図３６は、第７の変形例に係るセンサー部を示す図（１）である。図３７は、第７の変形例に係るセンサー部を示す図（２）である。

以下、図面を参照して、実施形態に係るＸ線診断装置について説明する。

（公知のＸ線診断装置に関する説明）
図１は、公知のＸ線診断装置の例を示す図である。図１に示すように、本実施例に係るＸ線診断装置１００は、高電圧発生器１１、Ｘ線管１２、Ｘ線絞り装置１３、天板１４、Ｘ線検出器１５、Ｃアーム１６、Ｃアーム回転・移動機構１７、天板移動機構１８、Ｃアーム・天板機構制御部１９、絞り制御部２０、画像データ生成部２１、画像データ記憶部２２、及び画像処理部２３、入力部２４、表示部２５、システム制御部２６を有する。

高電圧発生器１１は、高電圧を発生し、発生した高電圧をＸ線管１２に供給する装置である。また、Ｘ線管１２は、高電圧発生器１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生するＸ線源である。ここで、高電圧発生器１１は、Ｘ線管１２に供給する電圧を調整することで、被検体Ｅに対して照射されるＸ線量の調整や、被検体ＥへのＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦの制御を行なう。

Ｘ線絞り装置１３は、Ｘ線管１２が発生したＸ線を被検体Ｅの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込む装置である。例えば、Ｘ線絞り装置１３は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有し、これら絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線管１２が発生したＸ線を絞り込んで被検体Ｅに照射させる。

天板１４は、被検体Ｅが載置されるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。

Ｘ線検出器１５は、被検体Ｅを透過したＸ線を検出するための複数のＸ線検出素子がマトリックス状に配列された装置である。このＸ線検出器１５が有する各Ｘ線検出素子は、被検体Ｅを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積し、蓄積した電気信号を後述する画像データ生成部２１に送信する。

Ｃアーム１６は、Ｘ線管１２、Ｘ線絞り装置１３およびＸ線検出器１５を保持するＣ字状のアームである。このＣアーム１６は、被検体Ｅを挟むように、Ｘ線管１２およびＸ線絞り装置１３とＸ線検出器１５とを対向させて保持する。なお、Ｃアーム１６と、Ｘ線管１２と、Ｘ線絞り装置１３と、Ｘ線検出器１５とからなる機構を撮影ユニットと呼ぶ。

Ｃアーム回転・移動機構１７は、Ｃアーム１６を回転及び移動させる装置である。このＣアーム回転・移動機構１７は、Ｘ線管１２とＸ線検出器１５との間を通る回転軸を中心に、Ｃアーム１６を回転させる。

天板移動機構１８は、天板１４を移動させる装置である。Ｃアーム・天板機構制御部１９は、Ｃアーム回転・移動機構１７および天板移動機構１８を制御することで、Ｃアーム１６の回転調整および移動調整と、天板１４の移動調整とを行なう処理部である。

絞り制御部２０は、Ｘ線絞り装置１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、Ｘ線の照射範囲を制御する処理部である。

画像データ生成部２１は、Ｘ線検出器１５によって被検体Ｅを透過したＸ線から変換された電気信号を用いてＸ線画像を生成し、生成したＸ線画像を画像データ記憶部２２に格納する処理部である。具体的には、画像データ生成部２１は、Ｘ線検出器１５から受信した電気信号に対して、電流・電圧変換、Ａ／Ｄ変換およびパラレル・シリアル変換を行なってＸ線画像を生成する。

画像データ記憶部２２は、画像データ生成部２１によって生成されたＸ線画像を記憶する記憶装置である。例えば、画像データ記憶部２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory)、フラッシュメモリ(flash memory)などの半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスクなどである。

画像処理部２３は、画像データ記憶部２２が記憶するＸ線画像に対して各種画像処理を実行する処理部である。例えば、画像処理部２３は、Ｘ線画像に対してノイズ低減のための平滑化フィルタ処理を実行する。例えば、画像処理部２３は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)などの集積回路、又は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路である。

入力部２４は、Ｘ線診断装置１００を操作する医師や技師などの操作者から各種コマンドを受け付け、受け付けたコマンドをシステム制御部２６に転送する入力装置である。例えば、入力部２４は、操作者から各種コマンドを受け付けるためのマウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティックなどを有する。

表示部２５は、入力部２４を介して操作者からコマンドを受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、画像データ記憶部２２に記憶されたＸ線画像、画像処理部２３によって画像処理されたＸ線画像などを表示する表示装置である。例えば、表示部２５は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイなどである。

システム制御部２６は、Ｘ線診断装置１００全体の動作を制御する処理部である。例えば、システム制御部２６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路である。そして、このシステム制御部２６は、例えば、入力部２４から転送された操作者からのコマンドに基づいて、高電圧発生器１１、Ｃアーム・天板機構制御部１９、絞り制御部２０を制御することで、Ｘ線量の調整およびＸ線照射のＯＮ／ＯＦＦ制御や、Ｃアーム１６の回転・移動の調整、天板１４の移動調整などを行なう。

また、システム制御部２６は、操作者からのコマンドに基づいて、画像データ生成部２１における画像生成処理や後述する画像処理部２３における画像処理の制御を行なう。また、システム制御部２６は、操作者からコマンドを受け付けるためのＧＵＩや、画像データ記憶部２２が記憶するＸ線画像および画像処理部２３によって画像処理されたＸ線画像などを表示部２５のモニタに表示するように制御する。

（公知のＸ線診断装置における問題点の説明）
以上、公知のＸ線診断装置の例を説明した。このようなＸ線診断装置を用いて、例えば、循環器系の診断などが行われる場合には、Ｃアームを回転させながら被検体を多方向から撮影することが行われる。このような撮影が行われる場合には、Ｃアームが運動（典型的には回転）する範囲内に、治療器具を置くためのワゴンなどの物品や、診断を行っている医師や看護師などの人が存在すると、それらの物品や人が、Ｃアームが衝突してしまう恐れのある障害物となる。また、可動部が物品や人に衝突した際に、衝突で飛ばされた物品による二次的人身事故が生じる恐れもある。そこで、従来、Ｃアームのような運動するアームを有するＸ線診断装置では、衝突安全のための施策を行うことが求められている。

例えば、産業機械の場合であれば、衝突安全のための施策として、衝突が起こりうる空間を柵やカバーで覆って、その中に人や物が入り込まないようにし、柵やカバーを越えて人や物が入り込んでいる時には動作を行わない機構（インターロック）を設けることが行われる。

しかし、臨床の現場では、医師が患者を常時よく観察することや、随時患者に接近して処置を行うことなどが要求されるため、産業機械に準じた施策を設けることはできない。このため、従来、衝突を予防するためには、専ら操作者による安全確認に頼る方法がとられている。また、撮影時の回転を遅くすることで、衝突による損傷をあまり大きくしないように配慮することも行われている。

しかし、操作者による安全確認では、操作者のミスによって衝突が生じうる。また、撮影時のアームの回転を遅くすると撮影時間が長くなるため、撮影中に患者が動くことによる検査失敗の確率も高くなってしまう。特に、回転アンギオ撮影やＬＣＩ（Low Contrast Imaging）撮影では、アームを１８０度程度回転させるため、衝突の恐れがあるかどうかを目視で判断しにくく、しかも、アームを比較的高速で回転させるため、衝突した場合の被害が大きい。そこで、従来、これらの撮影の際には、撮影に先立って、「撮影においてアームが動くことを予定している経路」に沿ってアームをゆっくりと運動させながら、衝突の恐れがないかどうかを人が確認する作業を行うのが通例である。しかし、たとえ衝突が生じないように確認してあっても、確認作業後に人や物品が移動すると衝突が生じる危険性がある。

（公知のＸ線診断装置における問題点に対する従来技術の説明）
これに対し、Ｘ線診断装置においては、アームが回転する運動中に周辺に置かれた障害物を自動的に検出する機構を設けることで、アームが物品や人に衝突するのを防ぐ衝突防止技術が知られている。

以下では、図２〜４を参照して、従来の衝突防止技術について説明する。

（接触安全スイッチの従来技術に関する説明）
例えば、アームが物体に接触したことを検知する接触安全スイッチを装置のＸ線管１２のカバーやＸ線検出器１５のカバー部分に設け、接触安全スイッチが接触を検知した際にアームを停止させる方法がある。しかし、一般的にアームは慣性が大きいので、運動中に急停止することは困難である。したがって、接触安全スイッチを備える構成にしたとしても、スイッチが衝突を検知してから停止までにアームが動く空走距離が長く、実質的に効果がない場合が多い。

図２は、従来の接触安全スイッチを用いた衝突防止方法を示す図である。図２の（ａ）〜（ｊ）は、Ｃアームの回転が開始されてから、接触安全スイッチによってＣアームが停止されるまでの様子を連続的に示している。例えば、図２の（ａ）に示すようにＣアームの回転が開始され、図２の（ｂ）〜（ｅ）に示すように、Ｃアームの回転動作が続けられる。そして、図２の（ｅ）に示すように、例えば、被検体が載せられた天板の横に置かれていたワゴンにＣアームの一端が接触すると、この接触を接触安全スイッチが検知する。この時点で、Ｃアームを緊急停止させる制御が開始されて、回転しているＣアームが減速する。しかし、Ｃアームは慣性のためにすぐには回転動作を停止することができず、図２の（ｆ）〜（ｇ）に示すように回転動作を続け、この結果、図２（ｇ）〜（ｊ）に示すように、Ｃアームがワゴンに完全に衝突してしまう。

（非接触安全スイッチの従来技術に関する説明）
さらに、非接触で物体を検知することが可能な各種の非接触安全スイッチも存在する。例えば、静電容量センサーを用いた非接触安全スイッチや、遠赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチ、近赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチ、超音波センサーを用いた非接触安全スイッチなどが実用化されている。

（静電容量センサーを用いた非接触安全スイッチの従来技術に関する説明）
図３は、従来の静電容量センサーを用いた非接触安全スイッチを示す図である。例えば、図３に示すように、静電容量センサーは、典型的には、高周波発振回路において、キャパシタ１ａにアンテナ１ｂを接続することで構成される。図３は、このような静電容量センサーを簡略に示している。このアンテナ１ｂに人体など静電容量の大きい物体が近づくと、高周波発振回路の発振周波数が変化する。

この静電容量センサーを用いた非接触安全スイッチは、典型的には、衝突の恐れが大きいＸ線管１２のカバーやＸ線検出器１５のカバーの表面に上記アンテナを設置することで構成できる。このような静電容量センサーを用いた非接触安全スイッチの方式として、例えば、図示していない周波数比較手段を用いて高周波発振回路の発振周波数の変化を常時監視し、一定量以上の発振周波数の変化を検出した際に、物体が近くにあるものとみなしてアームの動作を緊急停止させる方式がある。この方式は比較的安価であり、近づいたのが人体である場合には比較的安定した検出性能が得られる。

しかし、この方式では、例えば、静電容量がさほど大きくない、処置器具を載せたワゴンや椅子、あるいはドレープ用の布、点滴用チューブなどの物体が近接しても正しく検知できない場合がある。

また、衝突の恐れがない位置に人が近づいた際に、人とアンテナとの距離が近い場合には、センサーが人の接近を検知してしまうことがある。その結果、Ｘ線診断装置の動作を誤って緊急停止させ、撮影を中断してしまうことになる。このような中断によって、患者は無駄なＸ線被曝と、無駄な造影剤投与を受けることになる。特に、造影剤は腎機能保護のため一時に一定量以上投与できないので、造影剤が排泄されるまでの数時間、検査を延期しなくてはならない場合もある。

このような誤動作を避けるために、センサーの感度を低く設定することもできるが、そのように設定すると、衝突の危険が検知できた時点で、既に緊急停止が間に合わない距離にまで近づいてしまっている可能性がある。

（遠赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチの従来技術に関する説明）
遠赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチによる方式として、例えば、自動ドアや自動点灯装置等に用いられる、人の接近を遠赤外線で検知するセンサーを利用して、Ｘ線診断装置の近くに人が居ないかどうかを確認する方式がある。

しかし、この方式では、例えば、温度が低い、処置器具を載せたワゴンや椅子、あるいはドレープ用の布、点滴用チューブなどの物体が近接しても正しく検知できない恐れがある。また、衝突の恐れがない位置に人や物が近づいた際に、センサーが人の存在や接近を検知する恐れがあり、その結果、Ｘ線診断装置の動作を誤って緊急停止させ、撮影を中断してしまうことになる。なお、撮影の中断による影響は、前述したとおりである。

（近赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチの従来技術に関する説明）
近赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチによる方式として、例えば、踏切や自動ドアで用いられるセンサーを利用して、近赤外線ビームを投射し、投射した近赤外線ビームが遮られたことを検出して、障害物の存在を検知する方式がある。

しかし、この方式では、例えば、赤外線の遮断を検出するように構成するために、投光器か検出器、あるいは反射器を、検知したい空間を囲むように配置する必要があるので、非常に大がかりな装置になる。図４は、従来の近赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチの構成案を示す図であり、４個の鏡２ａと、赤外線ビーム発生器２ｂと、赤外線検出器２ｃとを用いている。これらの構成により、赤外線ビーム２ｄが被検体Ｅの周囲に配置される。しかし、これらの装置を臨床作業の邪魔にならないように配置・保持することは非常に難しい。なお、図４において、４個の鏡２ａを保持するための手段は示されていない。

（近赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチの他の従来技術に関する説明）
同じく近赤外線センサーを用いた非接触安全スイッチによる方式として、例えば、自動ドア等で用いられるセンサーを利用して近赤外線を照射し、その散乱を検出して、障害物の存在を検知する方式もある。

しかし、この方式をＸ線診断装置に用いると、散乱された赤外線の強度によって、散乱物までの距離を推定することになるが、散乱物の表面性状、表面の向きによって、散乱される赤外線の強度は著しく変化するので、散乱物までの距離の推定精度は大変に悪い。このため、衝突の恐れがない位置に人や物が近づいた際に、センサーが人の存在や接近を検知してしまう恐れがある。その結果、Ｘ線診断装置の動作を誤って緊急停止させ、撮影を中断してしまうことになる。なお、撮影の中断による影響は、前述したとおりである。

（超音波センサーを用いた非接触安全スイッチの従来技術に関する説明）
超音波センサーを用いた非接触安全スイッチによる方式として、例えば、自動焦点カメラ等に用いられるセンサーで、パルス状超音波を発し、その反射を検出して、パルスの発射から検出までの遅延時間から距離を測定する方式がある。

しかし、この方式では、超音波を、障害物を排除したい空間に分布するように放射することが難しい。超音波は回折等によって広がってしまうからである。このため、衝突の恐れがない位置に人や物が近づいた際に、センサーが人の存在や接近を検知してしまう恐れがある。その結果、Ｘ線診断装置の動作を誤って緊急停止させ、撮影を中断してしまうことになる。なお、撮影の中断による影響は、前述したとおりである。また、この方式では、どの方向に障害物があるかを知る必要がある。そうしないと、床面等を障害物として認識するなどの不具合が生じるからである。このために、例えば、医用超音波断層装置や魚群探知機のような、ビーム状超音波を様々な方向に向けて放射するスキャン動作が必要である。また、空気は超音波を通しにくいので、超音波の発生に大きなエネルギーが必要である。これらの性質のため、この方式では、センサーが高価かつ大型になりやすい。

（従来技術の問題点の説明）
以上のように、従来の衝突防止技術では各種の課題があり、いずれの方式でも、Ｘ線診断装置において障害物との衝突を防ぐための適切な構成ができない。

（本発明の実施形態に係るＸ線診断装置の説明）
従来技術の課題に鑑みて、本実施形態に係るＸ線診断装置は、周辺に存在する物体を検出するセンサー部を有する。図５Ａは、本実施形態に係るＸ線診断装置２００の構成例を示す図である。図５Ａに示すように、Ｘ線診断装置２００は、図１に示したＸ線診断装置１００の各部に加えて、Ｃアーム１６の回転軸上又は回転軸の近傍に設けられたセンサー部３０を有する。このセンサー部３０は、システム制御部２６に接続されている。

図５Ｂは、本実施形態に係るセンサー部のブロック図である。図５Ｂに示すように、センサー部３０は、投光部３１と、赤外撮影部３２と、距離計算部３３とを有する。投光部３１は、周辺に光を投射し、赤外撮影部３２は、投光部３１によって投射された光が周辺の物体によって散乱された散乱光を撮影する。また、距離計算部３３は、赤外撮影部３２によって撮影された散乱光の像を用いて物体までの距離を算出し、算出した距離に基づいて、少なくともＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動範囲内に障害物が存在するか否かを判定する。そして、距離計算部３３は、障害物が存在すると判定した場合には、システム制御部２６へ信号を送り、Ｃアーム１６の回転を停止させる。この構成によれば、センサー部がＣアーム１６の回転軸又は回転軸の近傍に設けられるので、障害物へ投射する光の光路が確保され、センサー部を常時確実に動作させることができる。これにより、従来技術と比べて、障害物との衝突をより確実に防ぐごとができる。

なお、「投光器とカメラを使って、物の位置や形状を測定する」という技術自体は、ロボット工学や、立体物形状計測（三次元デジタイザ）、モーションキャプチャー技術、ゲーム機用ジェスチャー入力装置などで公知である。しかし、本実施形態では、物体の位置や形状の精密な測定を行う訳ではないので、これらの公知技術に比べて、より簡便な構成でセンサー部を実現することができる。

以下、本実施形態に係るＸ線診断装置２００について詳細に説明する。図６Ａ及び６Ｂは、本実施形態に係るセンサー部３０の配置を示す図である。図６Ａに示すように、本実施形態では、センサー部３０は、Ｃアーム１６の回転軸（以下、ｚ軸と呼ぶ）上に設けられる。なお、図６Ａでは、センサー部３０が投射した赤外光Ｉが床やＸ線診断装置２００のアームによって散乱された光を示したが、実際には、肉眼では赤外光Ｉは見えない。

図６Ｂでは、被検体Ｅである患者の左手側に、患者に処置を加えるための道具を載せたワゴン４０を置き忘れたという状況を示している。ワゴン４０は、衝突の恐れがある物体（干渉物、障害物）であり、赤外光を散乱している（図６Ｂに示すＩ）。

図７は、本実施形態に係るセンサー部３０の構成例を示す図である。図７に示すように、本実施形態に係るセンサー部３０は、赤外線投光器３１と、カメラ３２と、センサー保持部３６とを有する。ここで、赤外線投光器３１は、図５Ｂに示した投光部３１に対応し、カメラ３２は、図５Ｂに示した赤外撮影部３２に対応する。そして、本実施形態では、赤外線投光器３１及びカメラ３２は、Ｃアーム１６が回転動作を行う回転軸ｚ上に設けられる。また、赤外線投光器３１及びカメラ３２は、それぞれの光軸が一致するように設けられる。なお、距離計算部３３は図示していない。

図８は、本実施形態に係る赤外線投光器３１の構成例を示す図である。図８に示すように、本実施形態に係る赤外線投光器３１は、Ｘ線診断装置２００の周辺に円錐面状の赤外光を投射する。赤外線投光器３１から投射された赤外線は、衝突の恐れがある物体や、衝突の恐れがない（遠方にある）物体（壁など）で散乱される。

カメラ３２は、赤外線投光器３１によって投射された赤外光がＸ線診断装置２００の周辺に存在する物体によって散乱された散乱光を撮影する。本実施形態では、カメラ３２は、散乱光をカメラ３２に導くための円錐状のリフレクタ３４と、リフレクタ３４をカメラ３２に保持するための赤外線に対して透明なケース３５とを有する。物体で散乱された散乱光は、リフレクタ３４で反射され、カメラ３２によって捉えられる。

図９は、本実施形態に係るカメラ３２の構成例を示す図である。例えば、図９に示すように、カメラ３２は、撮像素子３２ａと、光学系３２ｂと、可視光遮断フィルタ３２ｃとを有する。

本実施形態の構成例では、図９に示すような円錐形のリフレクタ３４を用いることで、小型で安価なカメラを使って効率よく撮影することができる。また、本実施形態では、可視光遮断フィルタ３２ｃを赤外線は透過して可視光は遮断されることによって、後の画像処理が簡単になる。

以上、本実施形態に係るセンサー部３０について説明した。

本実施形態では、距離計算部３３が、センサー部３０によって検出された物体の位置に基づいて、少なくともＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動範囲内に障害物が存在するか否かを判定し、障害物が存在すると判定した場合に、Ｃアーム１６の回転を停止させる。

具体的には、距離計算部３３は、カメラ３２によって撮影された散乱光の像を用いて、散乱を起こした物体（以下、散乱物と呼ぶ）までの距離を算出し、算出した距離に基づいて、少なくともＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動範囲内に障害物が存在するか否かを判定する。すなわち、距離計算部３３は、散乱物が、衝突の恐れがある空間内にあるかどうかを判定する。

以下、図１０〜２３を参照して、本実施形態に係る距離計算部３３について詳細に説明する。図１０〜１８は、本実施形態に係る距離計算部３３による距離ｒの測定処理を説明するための図である。また、図１９〜２３は、本実施形態に係る距離計算部３３による障害物の判定処理を説明するための図である。

まず、距離計算部３３による距離ｒの測定処理について説明する。図１０は、遠方に光が投射された場合の理論上の像を示す図である。ここでは、赤外線投光器３１（図７）が発した光が、Ｘ線診断装置２００を中心とする半径無限大の球殻の内壁によって散乱される場合を（仮想的に）考える。この場合、図１０に示すように、無限遠にある球殻内壁による散乱光の像５１や、Ｘ線診断装置２００自身による散乱光の像５２、リフレクタ３４の欠落部５３が、カメラ３２によって撮影される。

ここで、欠落部５３については、カメラ３２自身の像が写るだけであるので、後述する障害物の検出処理には不要である。そこで、距離計算部３３は、図１０に示すように、カメラ３２の撮像面上で、Ｘ線診断装置２００自身による散乱光の像５２が撮影される範囲５４（破線で囲まれた範囲）と、リフレクタ３４の欠落部５３を包含する範囲５５（破線で囲まれた範囲）とを無視して処理を行う。なお、図１０において、一点鎖線で示す円５６は、（理論上の）無限遠からの散乱光の像５１の位置を示している。

図１１及び１２は、室内に投射された光の像を例示する図である。図１１及び１２は、Ｘ線診断装置２００が検査室に設置されているときに、カメラ３２が捉える像の例である。なお、図１１及び１２では、理解を容易にするために、カメラ３２から可視光遮断フィルタ３２ｃを外して撮影した場合の像を示しているため、投射した赤外線の散乱光以外に、可視光による室内の情景が見えている。

図１１に示すように、カメラ３２によって、検査室の壁６２や天井６３、床６４による散乱光の像６１が撮影される。ここで、散乱光の像６１は、壁６２や天井６３、床６４の各平面で散乱されるため、図１０に示した像５１のように正円形ではなく、少しひずんだ形になる。このため、図１２に示すように、散乱光６１の位置を示す円６６（一点鎖線で示す円）は、（理論上の）無限遠からの散乱光の位置を示す円５６とはズレている。このズレから、散乱が生じた場所からカメラ３２までの距離を測定することができる。

図１３は、障害物がある場合の像の解釈を説明するための図である。図１３は、検査室内に、新たに２つのワゴン４１及び４２が持ち込まれた場合の例を示している。ワゴン４１及び４２の像が著しく歪んでいるのは、リフレクタ３４による反射像であるためである。図１３に示すように、例えば、カメラ３２によって撮影された像において、右側のワゴン４２は撮影装置から遠い場所に置かれているため、衝突の恐れはない。しかし、左側のワゴン４１は衝突の恐れがある場所に置かれている。図１３における実線の円７１、７２、７３内に示すように、投射された赤外線の散乱光の位置が、ワゴン４１及び４２がある場所で乱れているのが観察できる。なお、図１３では、理解を容易にするために、カメラ３２から可視光遮断フィルタ３２ｃを外して撮影した場合の像を示しているため、投射した赤外線の散乱光以外に、可視光による室内の情景が見えている。

図１４は、障害物がある場合の像を示す図である。図１４は、図１３に示した例と同じ状態で、カメラ３２に可視光遮断フィルタ３２ｃを取り付けた場合に、カメラ３２によって撮影される赤外像を示している。図１４に示す像では、可視光遮断フィルタ３２ｃによって、投射した赤外線の散乱光のみが描出され、可視光による室内の情景は消えている。

図１５は、極座標の導入を説明するための図である。図１５に示すように、カメラ３２によって撮影された散乱光の像は、極座標（ｒ，θ）で表現することができる。ここで、前述したように、ｒは、カメラ３２によって撮影される像の中心（光軸）からの距離であり、θは、任意の半直線からの角度である。

図１６及び１７は、カメラ３２によって撮影された像を極座標で表現した場合の解釈を説明するための図である。図１６に示すように、縦軸をｒ、横軸をθとすると、カメラ３２によって撮影された像において、図１０のように、無限遠へ投射した場合の（理論上の）の散乱光の像は、図１６に一点鎖線で示すように直線５６で表される。また、図１３において、測定された散乱光の像は、図１６に示すように、ｒがθに応じて変化する曲線６６で表される。

また、カメラ３２によって撮影された像の中で無視すべき範囲５４及び５５（図１０を参照）は、それぞれ図１６に斜線で示す領域に該当する。なお、本実施形態では、センサー部３０は、Ｃアーム１６の回転軸上に設けられているため、Ｃアーム１６が回転している間はＣアームと一緒に回転する。したがって、カメラ３２の撮像面上で、無視すべき部分は常に一定になる。

本実施形態に係る距離計算部３３は、このようなデータから、各θについて、カメラ３２の撮像面上での散乱光Ａの像と光軸との距離ｒを測定する。なお、図１６において矢印で示す部分は、θに対してｒが急激に変化している（すなわち、｜ｄｒ／ｄθ｜が大きい）部分である。この部分は、室内に置かれた物品や室内にいる人からの散乱光である可能性が高いと推定できる。そこで、例えば、距離計算部３３は、このようなｒが急激に変化している角度θだけに限定して検出処理を行うように構成することで、処理の処理速度を向上させ、障害物の検出までの応答時間を短縮することができる。

また、例えば、あらかじめ検査室内に障害物が何もない状態で測定された散乱物の像を基準にして、処理の対象とする部分を限定してもよい。例えば、図１７において、細い実線で示す曲線８１は、あらかじめ検査室内に障害物が何もない状態で測定された散乱物の像を示している。この像を基準として、これと検査時に測定された像（斜線模様の太い実線で示す曲線６６）とを比較すると、差が大きい部分（矢印で示す部分）を容易に検出することができ、そして、これらの部分は、あらかじめ測定したときには存在しなかった、新たに室内に置かれた物品や室内にいる人からの散乱で生じたものであると推定できる。

そこで、例えば、距離計算部３３は、あらかじめ検査室内に障害物が何もない状態で測定された散乱物の像との差が大きい部分のθだけに限定して処理を行うようにしてもよい。これにより、物体の検出速度を向上させることができる。なお、あらかじめ検査室内に障害物が何もない状態で測定された散乱物の像は、Ｃアーム１６を停止した状態で測定されたものであってもよく、その場合、Ｃアーム１６が回転している間は、その回転に応じて、あらかじめ測定された基準となる曲線もθの方向に移動させるようにする。

次に、距離計算部３３による障害物の判定処理について説明する。

歪みの少ないカメラは、ピンホールカメラによって近似でき、そのピンホールの位置は「瞳点」と呼ばれる。そこで、以下、本実施形態に係るカメラ３２の光学系をピンホールカメラで近似して扱う。図１８は、ピンホールカメラで近似したカメラ３２の光軸を含む平面における断面を示している。例えば、図１８に示すように、本実施形態では、カメラ３２の光軸及びリフレクタ３４の光軸は、どちらも、Ｃアーム１６の回転軸であるｚ軸と一致している。そして、カメラ３２における撮像素子３２ａと瞳点Ｃとの間の距離をｈ、散乱光Ａのカメラ３２への入射角度をμ、カメラ３２の撮像面上での散乱光Ａの像と光軸との距離をｒとすると、ｒは以下に示す式（１）を満たす。

ここで、距離ｈはカメラ３２の構成によって決まる定数である。式（１）の関係から、カメラ３２の撮像面上での散乱光Ａの像と光軸との距離ｒを測定すれば、散乱光Ａのカメラ３２への入射角度μを算出できる。

なお、リフレクタ３４は必ずしも円錐面で構成されるものでなくてもよく、例えば回転楕円体面等で構成されてもよい。円錐面で構成されたリフレクタに比べて、回転楕円体面で構成されたリフレクタを用いた場合、角度μを算出する上記の式（１）は、より複雑な式で置き換えなければならないが、小型のリフレクタでより広い範囲を撮影できるという利点がある。

図１９及び２０は、散乱物Ｐまでの距離Ｌの算出方法を説明するための図である。図１９は、図１７に示した断面図に赤外線投光器３１を加え、さらに簡略化して記号を付したものである。なお、図１９では、赤外線投光器３１に記号Ｓを付し、リフレクタ３４には記号Ｍを付している。ここでは、これらの記号を用いて説明する。図１９に示すように、赤外線投光器Ｓが投射した赤外光Ｉが散乱物Ｐによって散乱され、その散乱光ＡがリフレクタＭで反射して、カメラ３２の瞳点Ｃに入射する。また、仮想的に無限遠からの散乱光Ｆを考えると、これもリフレクタＭで反射して、カメラ３２の瞳点Ｃに入射することになる。

また、瞳点ＣのリフレクタＭによる像をＣ’とすると、散乱物Ｐによって散乱された散乱光Ａは、散乱物ＰからＣ’への線分で表される。そして、赤外線投光器Ｓと像Ｃ’との間の距離をｂとすると、散乱物Ｐまでの距離Ｌは、以下に示す式（２）で計算できる。

なお、一般的に、基線となるｂが長いほど距離Ｌの測定精度は高くなる。ここで説明した本実施形態の構成では、赤外線投光器Ｓと瞳点Ｃとが近いにもかかわらず、ｂを比較的長くできることが利点である。

さらに、散乱物Ｐまでの距離Ｌの算出方法についてより詳細に説明する。図２０は、図１９に示した赤外線投光器Ｓ及び瞳点Ｃの近辺の拡大図である。例えば、図２０に示すように、無限遠からの仮想的な散乱光Ｆとｚ軸との間の角度をα、リフレクタＭとｚ軸との間の角度をβとすると、散乱光Ａのカメラ３２への入射角度μ、及び、散乱光Ｆのカメラ３２への入射角度νは、それぞれ以下に示す式（３）及び（４）で算出できる。

そして、無限遠からの仮想的な散乱光Ｆと散乱物Ｐからの散乱光Ａとの間の角度γは、以下に示す式（５）で算出できる。

また、リフレクタＭの円錐面の頂点Ｏと赤外線投光器Ｓとの間の距離をｓ、頂点Ｏと瞳点Ｃとの間の距離をｃとすると、赤外線投光器Ｓから像Ｃ’までの線分とｚ軸との間の角度δ、及び、赤外線投光器ＳとＣ’との間の距離ｂは、以下に示す式（６）及び（７）で算出できる。

そして、赤外線投光器Ｓから散乱物Ｐまでの距離Ｌは、以下に示す式（８）によって算出できる。

ここで、角度α、β、ν及びδ、距離ｓ、ｃ及びｂは、いずれも定数である。したがって、カメラ３２によって撮影された像から散乱光Ａの入射角度μを測定すれば、距離Ｌが計算できることになる。なお、式（８）の代わりに近似式（２）を用いても、実用上充分な精度が得られる。このように、距離Ｌが簡単に算出できるのは、本実施形態において、赤外線投光器Ｓによって投射される赤外光が円錐面をなし、その円錐の軸（すなわち、赤外線投光器３１の光軸）と、カメラ３２及びリフレクタ３４の光軸が全て一致しているためである。なお、これらが一致していない構成でも距離Ｌの算出は可能であるが、計算式は、より複雑になる。

図２１は、散乱物が障害物となるか否かの判定を説明するための図である。上述した「散乱物Ｐまでの距離Ｌの算出方法」を用いれば、「物体からの散乱光の像の位置がカメラ３２の撮像面上でどの半径Ｒ以下になったら衝突の危険があるか」を判定するための閾値Ｒを予め計算しておくことができる（図２１に破線で示す直線Ｒ）。したがって、像の位置が閾値を越えたかどうかを判定するだけで、衝突の危険があるかどうかを判定することができる。なお、図２１に示す矢印は、衝突の危険がある箇所を示している。

図２２及び２３は、衝突の危険があると判定する距離Ｌの範囲の設定を説明するための図である。例えば、図２２に示すように、衝突の危険があると判定する距離Ｌの範囲（黒い太線の範囲）は、距離Ｌの上限値Ｌ₁と下限値Ｌ₂とで定義される。すなわち、散乱物Ｐまでの距離Ｌの値がＬ₂≦Ｌ≦Ｌ₁であった場合に、衝突の危険があると判定される。

例えば、図２２に示すように、赤外線投光器３１から投射される円錐面状の赤外光Ｉに対して、衝突の危険があると判定する距離Ｌの範囲は、「撮影ユニットが通過することが予定されているドーナツ状の空間Ｖを、Ｃアーム１６の回転軸を含む平面で切った断面（網点を付した範囲）」を概ね近似するように設定するのが適切である。このとき、空間Ｖの最前面（二点鎖線で示す面）と床面Ｗとの交点付近と、赤外線投光器３１とを結ぶ直線が投射面に含まれるようにし、その直線上で赤外線投光器３１から空間Ｖの最外側（破線で示す位置）に至る程度の距離を上限値Ｌ_１に設定するのが適切である。

ここで、上述した「散乱物Ｐまでの距離Ｌの算出方法」を用いれば、カメラ３２の撮像面上で、図２２に示す上限値Ｌ₁に対応する閾値Ｒ₁と、下限値Ｌ₂に対応する閾値Ｒ₂とをそれぞれ求めることができる。そして、距離計算部３３は、これらの２つの閾値を用いて、カメラ３２の撮像面上で散乱光Ａの像と光軸との距離ｒが閾値Ｒ₁と閾値Ｒ₂との間になった場合に、衝突の危険があると判定する。なお、距離Ｌの範囲の設定は、これら閾値Ｒ₁と閾値Ｒ₂とを適宜に変更することで、どのようにも設定できる。

また、例えば、図２３に示すように、上限値Ｌ₁（外側の黒い太線で示す）をθごとに異なるように設定してもよい。なお、図２３に示す例では、下限値Ｌ₂（内側の黒い太線で示す）はθごとに一定としているが、この下限値Ｌ₂についても、θごとに異なるように設定してもよい。これにより、衝突の危険があると判定する距離Ｌの範囲をθごとに変えることができる。

距離計算部３３は、Ｃアーム１６の回転が開始される前に、少なくともＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動範囲内に障害物が存在するか否かを判定する。例えば、距離計算部３３は、Ｃアーム１６の回転が開始される前に障害物を検知した場合には、Ｃアーム１６の回転を行わないように制御する。

また、距離計算部３３は、Ｃアーム１６が回転している間も、同様に障害物が存在するか否かを判定する。そして、距離計算部３３は、障害物が存在すると判定した場合には、Ｃアーム１６を直ちに停止するように制御する。これにより、Ｃアーム１６が回転している間に、検査室内に置かれた物品が移動されたり、医師や看護師などの人が移動したりした場合でも、それらの物品及び人が衝突する恐れがあれば、ただちにＣアーム１６を停止させることが可能になる。

（本発明の実施形態の効果）
上述したように、本実施形態に係るセンサー部３０は、Ｃアーム１６が回転動作する回転軸上又は回転軸の近傍に設けられ、周辺に存在する物体を検出する。そして、距離計算部３３は、検出した物体の位置に基づいて、少なくともＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動範囲内に障害物が存在するか否かを判定し、障害物が存在すると判定した場合に、Ｃアーム１６の回転を停止させる信号をシステム制御部２６へ送る。本実施形態によれば、センサー部３０がＣアーム１６の回転軸又は回転軸の近傍に設けられることで、障害物へ投射する光の光路が確保されるので、センサー部３０を常時確実に動作させることができる。これにより、障害物との衝突をより確実に防ぐごとができる。

さらに、本実施形態では、センサー部３０は、Ｃアーム１６の回転軸上に設けられるので、Ｃアーム１６の回転動作中でも、センサー部３０の視野の必要な部分がＸ線診断装置２００自身によって妨げられることがない。しかも、センサー部３０がＣアーム１６と一緒に回転するので、カメラ３２の撮像面上で、無視すべき部分（図１２の範囲５４及び５５）が常に一定になる。これにより、距離計算部３３による画像処理が容易になるので、センサー部３０の応答を高速にできる。

また、本実施形態では、赤外線投光器３１とカメラ３２とを用いて、散乱物までの距離を測定するので、障害物の検出感度が良く、しかも誤報を少なくすることができる。

また、本実施形態では、赤外線投光器３１及びカメラ３２は、それぞれの光軸が一致するように設けられるので、センサー部３０が小型化でき、かつ距離計算が簡単になる。

また、本実施形態では、赤外線投光器３１は、Ｘ線診断装置２００の周辺に円錐面状の赤外光を投射するので、回転動作前の静止状態においても障害物の見落としが少ない。さらに、カメラの捉える映像の画像処理が簡単なので、センサー部３０の応答が高速にできる。

また、本実施形態では、カメラ３２は、散乱光をカメラに導くためのリフレクタを有するので、センサー部３０に必要な円環状の広い視野を有するカメラを安価に構成できるうえ、距離を測定するための基線（図１９の線分ＳＣ’）を長くすることができる。

また、本実施形態では、距離計算部３３は、Ｃアーム１６の回転が開始される前に、少なくともＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動範囲内に障害物が存在するか否かを判定するので、衝突の直前になって障害物を検知するのではなく、運動に先立って、予定される運動の軌道上にある障害物を予め検知できるので、検査の中断を発生させることが少なく、無駄な被曝や造影剤投与を予防することができる。

以上、Ｘ線診断装置の実施形態について説明した。以下では、上記実施形態で説明したＸ線診断装置２００に関する各種の変形例について説明する。

（本発明の実施形態に関する変形例の説明）
（第１の変形例）
上記実施形態では、リフレクタ３４を有するカメラ３２を用いた場合について説明したが、例えば、広角レンズ（魚眼レンズ）を有するカメラを用いてもよい。広角カメラを用いることで、センサー部３０を小型化しやすくなる。

（第２の変形例）
上記実施形態では、センサー部３０が距離計算部３３を備える場合について説明したが、例えば、距離計算部３３が行うこととして説明した処理をシステム制御部２６が行うようにしてもよい。この場合には、システム制御部２６は、カメラ３２によって撮影された画像を入力し、入力した画像に映し出された散乱光の像を用いて物体までの距離を算出する。そして、システム制御部２６は、算出した距離に基づいて、少なくともＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動範囲内に障害物が存在するか否かを判定し、障害物が存在すると判定した場合には、Ｃアーム１６の回転を停止させる。

（第３の変形例）
例えば、システム制御部２６が、少なくともＸ線管１２及びＸ線検出器１５の移動範囲内に存在すると判定された障害物の方向を示す情報を表示部（図５の表示部２５）に表示させてもよい。この場合には、距離計算部３３が、障害物が存在すると判定した場合に、信号だけでなく、カメラ３２によって撮影された画像もシステム制御部２６へ送る。そして、システム制御部２６は、障害物の方向を示す情報を表示部（図５の表示部２５）に表示させる。

図２４は、第３の変形例に係る障害物の表示を説明するための図である。例えば、図２４に示すように、システム制御部２６は、カメラ３２によって撮影された映像に、障害物が存在する方向を表す線状の標示９１をＣＧ（Computer Graphics）で追加して、表示部２５に表示させる。このとき、システム制御部２６は、線の色や太さによって衝突の危険性の確からしさを表現するようにしてもよい。

例えば、システム制御部２６は、図２１に示した閾値Ｒに加えて、閾値Ｒより大きい閾値ＲＡと、閾値ＲＡより大きい閾値ＲＢとを用いる。そして、システム制御部２６は、検出した散乱光の像の位置が閾値ＲＢ以下であった場合には、色Ｃ１（例えば、黄色）で標示９１を表示させ、散乱光の像の位置が閾値ＲＡ以下であった場合には、色Ｃ２（例えば、オレンジ色）で標示９１を表示させる。さらに、システム制御部２６は、検出した散乱光の像の位置が閾値Ｒ以下であった場合には、色Ｃ３（例えば、赤色）で標示９１を表示させるように表示部２５を制御する。

つまり、この例では、標示９１の色は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の順で、障害物が衝突する危険が高いことを示す。図２４に示す例は、「確実に衝突するとまでは言えないが、衝突の危険は否定できない」という程度を表すために標示９１を色Ｃ１で表示した状態を示している。操作者がこの表示を見れば、「撮影ユニットから患者を眺める方向で見たときに左側に障害物がある」ということを直感的に理解できる。

Ｘ線診断装置２００の操作者は、衝突の危険性がある障害物が検出された場合には、その障害物を排除しなくてはならない。ここで説明したように、カメラが捉えた映像、あるいはそれを加工した映像を提示して障害物がある方向を操作者に知らせることで、操作者が、容易に障害物を発見して処置できるようになる。

（第４の変形例）
なお、障害物の方向を示す情報を表示する表示部は、必ずしも、システム制御部２６によって制御される必要はない。図２５は、第４の変形例に係る表示部を示すブロック図である。図２５に示すように、障害物表示部３７は、距離計測部３３に接続される。そして、障害物表示部３７は、検出された障害物の方向を示す情報を距離計測部３３から取得し、取得した情報に基づいて、障害物の方向を示す方向を表示する。

例えば、障害物表示部３７は、Ｘ線診断装置２００において、Ｘ線管１２、Ｘ線検出器１５及びＣアーム１６を含む撮影ユニットに設けられる。図２６は、第４の変形例に係る表示部の一例を示す図である。例えば、図２６に示すように、障害物表示部３７は、円形の簡易なディスプレイであり、Ｃアーム１６に取り付けられたセンサー部３０のセンサー保持部３６に設けられる。そして、障害物表示部３７は、距離計測部３３から取得した情報に基づいて、障害物として判定された物体が検出された方向に点状の標示９２を表示させる。もちろん、第３の変形例と同様に、障害物が衝突する危険の高さに応じて表示の色などを変えるように構成してもよい。

このような障害物表示部３７を撮影ユニットに適切な向きで取り付けることによって、操作者が障害物の位置を直感的に認識できるようになる。そして、操作者が、障害物表示部３７によって示された方向を目視で確認して障害物を発見し、その障害物を取り除くと、センサー部３０は障害物を検知しなくなるので、障害物表示部３７には何も表示されなくなる。これにより、操作者は、障害物を適切に取り除けたことを確認できる。

（第５の変形例）
一般的に、Ｘ線診断装置の撮影ユニットは、Ｘ線管１２とＸ線検出器１５との間の距離を調整するために、Ｘ線管１２及びＸ線検出器１５の一方又は両方を移動させる機構を有する。この機構によってＸ線管１２やＸ線検出器１５が移動されると、撮影ユニット全体の形が変わるため、撮影ユニットが通過することが予定されている空間Ｖの形状も変化することになる。そこで、赤外線投光器３１が、撮影ユニットの姿勢の変化に合わせて、赤外光の投射方向を調節する機構を備えてもよい。

図２７及び２８は、第５の変形例に係る赤外光の投射方向の調節機構の一例を説明するための図である。例えば、図２７の（ａ）に示すように、Ｘ線管１２に近付くようにＸ線検出器１５が移動された場合には、Ｘ線検出器１５の移動にともなって、図２７の（ｂ）に示すように、ドーナツ状の空間Ｖも内側に向かって移動する。この場合には、赤外線投光器３１は、空間Ｖの移動に合わせて、Ｃアーム１６の内側に向かって投射方向を移動させる（図２７の（ｂ）に示す矢印を参照）。

図２８は、このような赤外光の投射方向の調節機構を有する場合の赤外線投光器３１の構成例を示す断面図である。例えば、図２８に示すように、赤外線投光器３１は、光源３１ａ及びスリット３１ｂを有し、光源３１ａとスリット３１ｂとの相対位置を動かすことで、赤外光の投射方向の調節を行う構造を有する。なお、図２８では、光源３１ａを動かすようにした例を示しているが、スリット３１ｂを動かすようにしてもよいし、両方を動かすようにしてもよい。

このように、赤外光の投射方向を調整可能とすることで、撮影ユニットが姿勢を変えた際に、衝突が起こりうる場所が変化した場合でも、それに伴って赤外光の投射角度を変えることができる。なお、投射方向の調節機能としては、スリットに限らず、例えば、リング状のレンズを用いることもできる。

さらに、距離計算部３３が、撮影ユニットの姿勢の変化に合わせて、衝突の危険があると判定する距離Ｌの範囲を変えるようにしてもよい。具体的には、距離計算部３３は、Ｘ線管１２やＸ線検出器１５の移動量から空間Ｖの大きさを計算し、空間Ｖの大きさに応じて、距離Ｌの上限値Ｌ₁及び下限値Ｌ₂を決定する。そして、距離計算部３３は、決定した上限値Ｌ₁及び下限値Ｌ₂から、衝突の判定に用いられる閾値Ｒ₁及び閾値Ｒ₂を算出し、衝突の判定に用いられる閾値として設定する。これにより、撮影ユニットの姿勢の変化に応じて、衝突の判定が適切に行われるようになる。

（第６の変形例）
例えば、赤外線投光器として、複数の円錐面状の赤外光を投射するものを用いてもよい。図２９〜３１は、第６の変形例に係る赤外線投光器の一例を示す図である。例えば、図２９に示すように、複数の円錐面状の赤外光Ｉを投射することが可能な赤外線投光器１３１が用いられてもよい。この赤外線投光器１３１が用いられた場合には、図３０に示すように、複数の散乱光１５１の像がカメラ３２によって撮影される。なお、赤外光の形状は必ずしも円錐面状に限られず、例えば多数の細いビームなど、他の形状であってもよい。

このように、赤外光を投射することによって、衝突が起こりうる空間Ｖの中で、障害物を検出できる範囲を拡げることができるので、障害物の検出性能を向上させることができる。すなわち、衝突の恐れがある障害物を検出する能力を高め、かつ、誤報（衝突の危険がないのに危険であると判定してしまうこと）を減らすことができる。

そして、複数の円錐面状の赤外光を投射する赤外線投光器１３１を用いた場合には、図３１に示すように、各赤外光Ｉについて、衝突の危険があると判定する距離Ｌのレンジ（黒い太線の範囲）は、撮影ユニットが通過することが予定されているドーナツ状の空間Ｖ（網点を付した範囲）を概ね近似するように設定するのが望ましい。なお、図３１では、４本の赤外光Ｉのみを示している。各赤外光Ｉについて、距離Ｌのレンジの設定は、前述した閾値Ｒ₁及び閾値Ｒ₂を赤外光Ｉごとに設定することで設定可能である。また、円錐面状の赤外光の投射方向は、前述したように、投光器の内部機構によって調節可能であるように構成してもよい。

ここで、複数の赤外光を投射する赤外線投光器としては、各種の構成のものを用いることができる。図３２〜３３は、第６の変形例に係る赤外線投光器の構成例を示す図である。例えば、図３２に示すように、３本の円錐面状の赤外光を投射する赤外線投光器２３１が用いられる。この場合、例えば、図３３に示すように、赤外線投光器２３１は、内部に複数の光源２３１ａ、２３１ｂ及び２３１ｃと、円錐面状の集光レンズ２３１ｄとを有する。そして、例えば、赤外線投光器２３１は、３つの光源から放射される赤外光をそれぞれ同時に、又は、交互に、集光レンズ２３１ｄを介して放射する。

このように、複数の光源を用いる構成にすると、仮にひとつの光源が故障しても、センサー部の機能が完全に失われてしまうということがないという利点がある。また、複数の光源がそれぞれ時間的に交互に円錐面状の赤外光を投射するように構成すると、カメラの撮像面上で、常に１本だけの円錐面状の散乱光の像が写るので、散乱光の像に基づいて散乱物までの距離を測定する処理が簡単（従って、安価で高速）になるという利点がある。

また、例えば、図３４に示すように、プロジェクタと円錐鏡を使った赤外線投光器３３１を用いることもできる。この赤外線投光器３３１は、プロジェクタ３３１ａと、円錐鏡３３１ｂと、光源３３１ｃと、集光レンズ３３１ｄと、映写レンズ３３１ｅと、パターン３３１ｆとを有する。光源３３１ｃによって発生した赤外光は、集光レンズ３３１ｄ、パターン３３１ｆ及び映写レンズ３３１ｅを介してプロジェクタ３３１ａから放射され、その後、円錐鏡３３１ｂで反射されることで、所定の投射方向に投光される。

ここで、パターン３３１ｆは、投射したい赤外光の形状を決める「スライド」であり、図３５に示すように、例えばリング状のスリット３３１ｇを有する。つまり、パターン３３１ｆを異なる形状のスリットを有するものに差し替えることによって、投射される赤外光を任意の形状に形成することができる。また、パターン３３１ｆは、一般的なプロジェクタに用いられるような動的な光モジュレータデバイス、すなわち液晶スクリーンやＤＭＤ（Dynamic Mirror Device）であってもよい。動的な光モジュレータを使えば、投射される光の形状（リングの本数や投射する角度、あるいはリング以外のパターン）を随時電気的に形成できるという利点がある。

（第７の変形例）
上記実施形態では、赤外線投光器３１及びカメラ３２が、それぞれの光軸が一致するように設けられる場合の例を示したが、赤外線投光器及びカメラの配置例はこれに限られない。図３６及び３７は、第７の変形例に係るセンサー部４３０を示す図である。例えば、図３６に示すように、Ｘ線診断装置２００は、Ｃアーム１６の回転軸であるｚ軸上に設けられたセンサー部４３０を有する。

そして、この例では、図３７に示すように、センサー部４３０において、赤外線投光器４３１及びカメラ４３２は、Ｘ線管１２とＸ線検出器１５とを結ぶ直線の方向にずらして配置される。このように、赤外線投光器４３１及びカメラ４３２を配置することで、前述した基線となる距離ｂの長さを大きくすることができる。これにより、特にＸ線管１２やＸ線検出器１５の近辺にある散乱物までの距離の測定精度を高めることが可能になる。さらに、Ｘ線診断装置２００の回転軸ｚ近辺に生じる突出物について、突出する寸法を小さくすることができる。

また、上記実施形態では、赤外線投光器を用いた場合の例を示したが、物体を検出するための光は赤外線に限られない。例えば、赤外線投光器の代わりに、可視光を投射する投光器が用いられてもよい。可視光を用いると、衝突の危険がある物体がＸ線診断装置２００の近くにある場合に、操作者が投射した光の散乱を目視で見つけられるので、その物体を識別して撤去する作業をすばやく行うことができるという利点がある。

なお、可視光を用いる場合には、カメラが捉える像のうち、散乱された光の像と、室内照明による光の像（これはノイズ成分となる）とを区別する必要があるので、カメラが捉えた像の画像処理（ノイズ除去処理）が煩雑になりやすい。そのため、障害物の検出処理をできるだけ単純にするためには、通常は検査室には見られない色（例えば赤色・緑色などの彩度の高い色）の明るい光を投射するか、あるいは可視光と赤外光を混合した光を投射するように構成し、カメラにはその光を通す狭帯域のカラーフィルタを取り付けるのが望ましい。

また、例えば、投光器から非可視光を投射して障害物を検出し、障害物が検出された場合に、投光器から可視光を投射するようにしてもよい。障害物が検出された際に可視光を投射することで、投射が行われたということ自体によって、操作者が「衝突の危険がある障害物が検知された」ということを瞬時に直感的に認識することができる。そして、操作者は、その障害物による光の散乱を目視で見つけられるので、その障害物を識別して撤去する作業をすばやく行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

２００Ｘ線診断装置
１６Ｃアーム
１７Ｃアーム回転・移動機構
２６システム制御部
３０センサー部

Claims

Ｘ線源及びＸ線検出器を対向させて保持するアームと、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間を通る回転軸を中心に前記アームを回転させるアーム回転機構と、
前記回転軸上又は該回転軸の近傍に設けられ、周辺に存在する物体を検出するセンサー部と、
前記センサー部によって検出された前記物体の位置に基づいて、少なくとも前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の移動範囲内に障害物が存在するか否かを判定し、該障害物が存在すると判定した場合に、前記アームの回転を停止させる距離計算部と、
を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
前記センサー部は、前記アームの前記回転軸上に設けられることを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
前記センサー部は、周辺に光を投射する投光器と、前記投光器によって投射された光が前記物体によって散乱された散乱光を撮影するカメラとを有し、
前記距離計算部は、前記カメラの撮像面上での前記散乱光の像と光軸との距離を測定し、測定した距離に基づいて、前記移動範囲内に前記障害物が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
前記投光器と前記カメラとは、それぞれの光軸が一致するように設けられることを特徴とする請求項３に記載のＸ線診断装置。
前記投光器は、円錐面状の光を投射することを特徴とする請求項３又は４に記載のＸ線診断装置。
前記投光器は、複数の円錐面状の光を投射することを特徴とする請求項３又は４に記載のＸ線診断装置。
前記投光器は、多数の細いビームを投射することを特徴とする請求項３又は４に記載のＸ線診断装置。
前記カメラは、前記散乱光を撮影するためのリフレクタを有することを特徴とする請求項３〜７のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
前記投光器は、可視光を投射することを特徴とする請求項３〜８のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
前記距離計算部は、前記アームの回転が開始される前に、前記移動範囲内に前記障害物が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
前記距離計算部によって前記移動範囲内に存在すると判定された障害物の方向を示す情報を表示する表示部をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
前記表示部は、前記Ｘ線源、前記Ｘ線検出器及び前記アームを含む撮影ユニットに設けられることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線診断装置。