JP2021180157A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い放射線耐性を有する撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１は、カメラヘッド３と、カメラヘッド３から出力される信号が入力される駆動ユニット５と、カメラヘッド３を一の空間（第一空間ＳＰ１）に配置し、かつ、駆動ユニット５を他の空間（第二空間ＳＰ２）に配置し得るように、カメラヘッド３と駆動ユニット５とを接続する接続部７と、を備えている。カメラヘッド３は、撮像部１０と、撮像部１０から出力される信号を増幅し、増幅した信号を出力する第一増幅部１１と、を含んでいる。駆動ユニット５は、当該駆動ユニット５を制御する制御部３０と、入力される信号を増幅し、増幅した信号を出力する第二増幅部３１と、を含んでいる。制御部３０は、カメラヘッド３から離れて設置され、駆動ユニット５から分離して設置される。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

撮像管を備える撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１及び特許文献２参照）。この撮像装置は、たとえば、原子力関連施設での原子炉の監視又は観察に用いられる。

特開２０１３−４５５１６号公報 特開昭６１−２１４６８６号公報

撮像装置を用いて原子力施設を長時間撮像するためには、撮像装置の放射線耐性が求められる。しかしながら、撮像装置の放射線耐性について、特許文献１及び特許文献２では考慮されていない。

本発明の一つの態様は、高い放射線耐性を有する撮像装置を提供することを目的とする。

一つの態様に係る撮像装置は、カメラヘッドと、カメラヘッドから出力される信号が入力される駆動ユニットと、カメラヘッドを一の空間に配置し、かつ、駆動ユニットを他の空間に配置し得るように、カメラヘッドと駆動ユニットとを接続する接続部と、を備えている。カメラヘッドは、撮像部と、撮像部から出力される信号を増幅し、増幅した信号を出力する第一増幅部と、を含んでいる。撮像部は、光導電膜と、光導電膜に電子ビームを照射し、当該電子ビームの照射量を調整可能な電子ビーム源と、を有している。駆動ユニットは、当該駆動ユニットを制御する制御部と、入力される信号を増幅し、増幅した信号を出力する第二増幅部と、を含んでいる。制御部は、カメラヘッドから離れて設置され、駆動ユニットから分離して設置される。

上記一つの態様では、カメラヘッドは、撮像部と第一増幅部とを含み、駆動ユニットは、制御部と第二増幅部とを含んでいる。カメラヘッドは一の空間に配置し、かつ、駆動ユニットは他の空間に配置し得る。したがって、高い放射線耐性を有する（耐放射線設計の）カメラヘッドは、たとえば、一時間当たりの放射線量が１０ｋＧｙの環境下にある高放射線量空間に配置され、駆動ユニットは、たとえば、放射線量の人体への影響が無視できる低放射線量空間に配置され得る。制御部は、カメラヘッドから離れて設けられる。制御部は、駆動ユニットと比べても、放射線量の人体への影響がより無視できる空間に設置される。撮像部への光照射によって生じた光導電膜での生成電荷は、照射された電子ビームによって読み出され、電子ビームの照射量は、生じた電荷量に合うように調整可能である。

上記一つの態様では、駆動ユニットと制御部とは、互いに有線又は無線で接続されてもよい。この場合、制御部は、駆動ユニットとの間で、有線又は無線による信号の送受信を行う。

上記一つの態様では、制御部は、操作者が操作可能な操作部を含んでおり、駆動ユニットを操作部の物理的な操作に基づいて制御してもよい。この場合、制御部が、操作者によって操作可能な操作部を含んでいるので、操作者は、操作部を物理的に操作して駆動ユニットを制御する。

上記一つの態様では、制御部は、コンピュータを含んでおり、駆動ユニットをコンピュータの作動に基づいて制御してもよい。この場合、制御部に含まれるコンピュータが、その作動によって駆動ユニットを制御する。

上記一つの態様では、撮像装置は、カメラヘッドから出力される信号を処理する処理部を更に備え、処理部は、入力される信号を減衰し、減衰した信号を出力する減衰部と、入力される信号を減じ、減じた信号を出力する減算部と、の少なくとも一方を含み、かつ、駆動ユニットに設けられており、第二増幅部は、処理部から出力される信号を増幅してもよい。この場合、処理部は、駆動ユニットに設けられ、減衰部と減算部との少なくとも一方を含んでいる。処理部は、入力される信号の減衰及び減算の少なくとも一方を行い、第二増幅部は処理部からの信号を増幅する。

上記一つの態様では、減衰部は、入力される信号を調整可能な減衰率で減衰し、減算部は、入力される信号を所定の値減じ、処理部が減衰部を含む場合、制御部は、調整可能な減衰率を調整し、処理部が減算部を含む場合、制御部は、所定の値を調整し、処理部が減衰部及び減衰部を含む場合、制御部は、調整可能な減衰率と、所定の値と、を調整してもよい。この場合、処理部が減衰部を含むとき、制御部は、調整可能な減衰率を調整し、減衰部は、当該減衰率によって、入力される信号を減衰する。処理部が減算部を含むとき、制御部は、所定の値を調整し、減算部は、当該所定の値によって、入力される信号を減じる。処理部が減衰部及び減衰部を含むとき、制御部は、調整可能な減衰率と所定の値とを調整する。減衰部は、当該減衰率によって、入力される信号を減衰し、減算部は、当該所定の値によって、入力される信号を減じる。

上記一つの態様では、制御部は、電子ビームの照射量を制御してもよい。この場合、電子ビーム源から照射された電子ビームの照射量が制御されるので、光導電膜で生じた電荷は、電子ビームによって適切に打ち消される。

上記一つの態様では、撮像装置は、撮像対象を照らす照明部を更に備えていてもよい。この場合、この場合、撮像部は、暗い環境下にある撮像対象であっても、十分な明るさをもって撮像する。

上記一つの態様では、制御部は、照明部の照度を制御してもよい。この場合、制御部は、適切な明るさをもって撮像対象を撮像するように照明部の照度を制御する。

本発明の一つの態様によれば、高い放射線耐性を有する撮像装置を提供する。

図１は、一実施形態に係る撮像装置を示す概略図である。 図２の（ａ）は、本実施形態に係る撮像装置のカメラヘッドの正面図であり、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図である。 図３の（ａ）は、図２の（ｂ）に示される撮像管、コイルおよび第一増幅部の断面図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示される撮像管の一部領域の拡大図である。 図４は、本実施形態に係るカメラヘッド及び駆動ユニットの構成を示す概略ブロック図である。 図５は、本実施形態に係るカメラヘッド及び駆動ユニットの構成を示す概略ブロック図である。 図６は、放射線信号が重畳した出力信号を示す図である。 図７は、本実施形態に係る撮像部からの出力信号を処理する駆動ユニットの構成を示す概略ブロック図である。 図８は、本実施形態に係る制御部の操作部を示す図である。 図９は、テスト画像を観察した結果を示す図である。 図１０は、テスト画像を観察した別の結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

初めに、図１〜図５を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置１の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置を示す概略図である。撮像装置１は、カメラヘッド３と、駆動ユニット５と、カメラヘッド３と駆動ユニット５とを接続する接続部７とを備える。カメラヘッド３は、撮像対象を撮像し、この撮像によって撮像対象の画像情報を含む信号を生成する。生成された信号は、カメラヘッド３から接続部７に出力された後、接続部７を介して、駆動ユニット５に出力される。駆動ユニット５は、カメラヘッド３から出力される信号が入力される一方で、接続部７を介して、カメラヘッド３に向けて、カメラヘッド３を駆動する信号を出力する。接続部７は、カメラヘッド３を一の空間（第一空間ＳＰ１）に配置し、駆動ユニット５を他の空間（第二空間ＳＰ２）に配置し得るように、カメラヘッド３と駆動ユニット５とを接続する。第一空間ＳＰ１は、たとえば、一時間当たりの放射線量が１０ｋＧｙの環境下にある空間（高放射線量空間）である。第二空間ＳＰ２は、たとえば、放射線量の人体への影響が無視できる空間（低放射線量空間）である。

第一空間ＳＰ１は、たとえば、原子炉建屋ＲＢ１に設置された原子炉ＲＴ１を含む高線量域であり、カメラヘッド３は、原子炉ＲＴ１内を撮像する。カメラヘッド３は、たとえば、事故等によって原子炉ＲＴ１内に生じた燃料デブリＤＢ１についても撮像するように設置される。

第二空間ＳＰ２には、たとえば、駆動ユニット５が配置される。第二空間ＳＰ２は、原子炉建屋ＲＢ１を遠隔から管理するための管理空間ＭＳ１を含み、駆動ユニット５は、たとえば、管理空間ＭＳ１に配置される。管理空間ＭＳ１は、たとえば、低放射線量の環境下にある。本実施形態では、管理空間ＭＳ１にある駆動ユニット５は、接続部７を介して、原子炉建屋ＲＢ１にあるカメラヘッド３との間で信号の送受信を行う。

接続部７は、たとえば、ケーブルである。接続部７の長さは、たとえば、１００メートルである。接続部７は、第一空間ＳＰ１と第二空間ＳＰ２との間の第三空間ＳＰ３において、中継部９を有してもよい。接続部７は、たとえば、第一空間ＳＰ１、第三空間ＳＰ３、及び第二空間ＳＰ２にわたって延在する。

続いて、図２及び図３を参照して、カメラヘッド３について説明する。図２の（ａ）は、本実施形態に係る撮像装置のカメラヘッドの正面図であり、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図である。図３の（ａ）は、図２の（ｂ）に示される撮像管、コイルおよび第一増幅部の断面図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示される撮像管の一部領域ＥＴ１の拡大図である。図２の（ｂ）及び図３の（ａ）では、断面を表すハッチングが省略されている。

カメラヘッド３は、撮像部１０と第一増幅部１１とを有する。カメラヘッド３は、たとえば、円筒状の筐体１２を有しており、撮像部１０と第一増幅部１１とは、筐体１２内に配置される。撮像部１０は、たとえば、集光部２１と、光入射窓２２を含む撮像管２３とを有する。撮像管２３は、入射する光Ｌ１の進行方向から見て、たとえば、集光部２１の後方に設けられる。集光部２１は、たとえば、集光レンズを含み、撮像対象の光学像を撮像管２３に結像させる。集光部２１からの光Ｌ１は、撮像管２３の光入射窓２２に入射する。光入射窓２２は、光透過性を有する。光入射窓２２は、光入射面２２ａを有し、撮像素子の撮像管２３に光を入射させる。光入射面２２ａに入射した光Ｌ１は、撮像管２３で電気信号に変換される。この光電変換時の電気信号が、撮像部１０からの出力信号である。筐体１２は、円筒状でなくてもよい。筐体１２は、たとえば、矩形の断面を有する筒状であってもよい。

第一増幅部１１は、撮像部１０から出力される信号を増幅し、増幅した信号は、たとえば駆動ユニット５に出力される。第一増幅部１１は、たとえば、主増幅器の前段に置かれる増幅回路であり、撮像管２３からの出力信号が、たとえば駆動ユニット５に出力できる強度を有するように、当該出力信号を増幅する前置増幅器である。撮像部１０及び第一増幅部１１は、高い放射線量の下でも使用可能な特性を有し得るので、カメラヘッド３は、高い放射線量の下でも使用可能であり、たとえば、高放射線量空間に設置される。

撮像管２３は、真空外囲器２３ａを有する。真空外囲器２３ａは、たとえば、ガラスで構成され、端壁２３ｂと、円筒状の側管２３ｃと、端壁２３ｄとを含む。端壁２３ｂは、光入射窓２２を含む。光入射窓２２及び端壁２３ｄは、側管２３ｃの中心軸Ｎｘ１に沿った方向から見て、たとえば、略円形の形状を有する。

撮像管２３は、光電変換部２４と信号電極２５とを有する。光電変換部２４は、信号電極２５と電気的に接続するように設けられる。信号電極２５は、たとえば、光電変換部２４への光Ｌ１の入射を遮らないように、中心軸Ｎｘ１に沿った方向から見て円環状の金属で形成される。信号電極２５は、光入射窓２２と側管２３ｃとを互いに接続し、撮像管２３の真空気密を保つ。光電変換部２４は、光導電膜２６ａと透明電極２６ｂとを有する。透明電極２６ｂは、たとえば、光導電膜２６ａと、光入射窓２２との間に設けられる。本実施形態では、たとえば、光入射窓２２、透明電極２６ｂ、及び光導電膜２６ａがこの順に配列する。光導電膜２６ａには、集光部２１からの光Ｌ１の入射によって光学像が結像される。

撮像管２３は、電子ビーム源２７を有する。電子ビーム源２７から発せられた電子ビームＥＢ１は、撮像管２３の外部に配置されたコイル２８で集束、偏向され、光導電膜２６ａに照射される。電子ビームＥＢ１は、光導電膜２６ａに蓄積された電荷を読み出すビームであり、電子ビーム源２７は、電子ビームＥＢ１の照射量を調整可能である。電子ビーム源２７は、たとえば、電子ビームＥＢ１を放出するカソード２７ａと、カソード２７ａから放出された電子ビームＥＢ１の加速及び電流制限を行うグリッド２７ｂとを含む。

光導電膜２６ａでは、集光部２１からの光Ｌ１を吸収し、電荷が生成され蓄積される。光導電膜２６ａでの蓄積電荷は、電子ビームＥＢ１によって打ち消され、これと同時に透明電極２６ｂに流れ込む電流が、撮像管２３からの出力信号となる。この信号は、信号電極２５を介して、第一増幅部１１に出力される。第一増幅部１１は、接続部材２５ａによって信号電極２５と接続されている。接続部材２５ａは、たとえば、接続子またはリード線である。

第一増幅部１１は、有用な信号強度の映像情報を得るために、撮像管２３からの信号を増幅する。カメラヘッド３は、たとえば、当該カメラヘッド３と接続部７とを電気的に接続する信号入出力部２９を有し、第一増幅部１１は、信号入出力部２９を介して、接続部７に増幅した信号を出力する。第一増幅部１１は、たとえば、撮像管２３への光Ｌ１の入射を遮らないように、光入射面２２ａの外周縁に設けられている。本実施形態では、光入射面２２ａの外周縁であって、光Ｌ１の入射方向に対してコイル２８の前方に第一増幅部１１が設けられている。第一増幅部１１は、たとえば、光入射窓２２の外径と同程度の大きさの内径を有する円環状の回路基板で構成されており、中心軸Ｎｘ１に沿った方向から見て、光入射窓２２と同心円状に配置されている。第一増幅部１１の形状は、たとえば、撮像管２３への光Ｌ１の入射を遮らないような矩形環状であってもよい。本実施形態では、撮像管２３は、たとえば、フィールドエミッタアレイ（ＦＥＡ）を用いた撮像板を含む撮像素子であってもよい。ＦＥＡは、たとえば、マトリックス冷陰極電子ビーム源を含む。

撮像装置１は、カメラヘッド３に減衰部１３を備えてもよい。減衰部１３は、第一増幅部１１から出力される信号を減衰し、減衰した信号を出力する。減衰部１３は、たとえば、当該減衰部１３に入力した信号をある減衰率で減衰し、減衰した信号を出力する減衰回路である。減衰率が、たとえば６０％であるときには、減衰部１３に入力された信号は、減衰部１３によって、入力前の６０％に相当する強度に減衰されて出力される。

図２の（ｂ）は、カメラヘッド３に減衰部１３が備えられた例を示している。第一増幅部１１は、増幅した信号を減衰部１３に出力する。減衰部１３は、第一増幅部１１からの信号を減衰させる。

減衰部１３は、第一増幅部１１からの増幅信号を減衰させるための減衰率を変更可能である。図２の（ｂ）に示される例では、減衰部１３は、カメラヘッド３に設けられており、第一増幅部１１からの信号を予め設定された減衰率で減衰し、減衰させた信号を出力する。減衰させた信号は、たとえば、信号入出力部２９に出力される。信号入出力部２９は、接続部７を介して、カメラヘッド３からの信号として、減衰部１３によって減衰した信号を駆動ユニット５に出力する。

撮像装置１は、撮像対象を照らす照明部１４を更に備えてもよい。照明部１４は、たとえば、カメラヘッド３に設けられ、より具体的には、たとえば、カメラヘッド３の筐体１２内であって、集光部２１の周囲に設けられる。照明部１４は、たとえば、一又は複数のＬＥＤ光源を含む。

続いて、駆動ユニット５について説明する。図１に示されるように、駆動ユニット５は、当該駆動ユニット５を制御する制御部３０を含む。制御部３０は、駆動ユニット５に設けられてもよく、駆動ユニット５から分離して設置されてもよい。駆動ユニット５と制御部３０とは、たとえば、互いに有線又は無線で接続される。制御部３０は、第二空間ＳＰ２内であって、駆動ユニット５が設置される管理空間ＭＳ１に設置されてもよく、駆動ユニット５から離れた制御空間ＣＳ１に設置されてもよい。図１では、制御部３０が駆動ユニット５から離れて制御空間ＣＳ１に設置され、制御部３０が駆動ユニット５と有線で接続された例が示されている。制御空間ＣＳ１は、たとえば、放射線量の人体への影響がより無視できる空間である。制御部３０は、たとえば、電子ビームＥＢ１の照射量を含む撮像管２３の動作を制御する。制御部３０は、照明部１４の照度を制御する。

駆動ユニット５は、第二増幅部３１を更に備える（図４の（ａ）及び（ｂ）を参照）。第二増幅部３１は、たとえば、第一増幅部１１の後段に置かれる主増幅器であり、入力される信号を増幅し、増幅した信号を出力する増幅回路である。第二増幅部３１は、たとえば、減衰部１３から出力される信号を増幅し、増幅した信号を出力する。駆動ユニット５には、減衰部１３が設けられてもよい。本実施形態では、減衰部１３は、カメラヘッド３または駆動ユニット５に設けられる。

駆動ユニット５には、減算部３２が更に設けられてもよい（図５の（ａ）及び（ｂ）を参照）。減算部３２は、入力される信号を減じ、減じた信号を出力する。減算部３２は、たとえば、当該減算部３２に入力した信号を所定の値減算し、減算した信号を出力する減算回路である。所定の値が、たとえば減算部３２に入力された信号強度の２０％であるときには、減算部３２に入力された信号は、減算部３２によって、入力前の２０％に相当する値が減じられて出力される。本実施形態では、減算部３２は、入力される信号を所定の値減算し、制御部３０は、この所定の値を調整する。駆動ユニット５においては、減算部３２が減衰部１３と共に設けられてもよく、減衰部１３が設けられないで減算部３２が設けられてもよい。

図４の（ａ）は、本実施形態に係る減衰部がカメラヘッドに設けられた場合におけるカメラヘッド及び駆動ユニットの構成を示す概略ブロック図である。図４の（ｂ）は、本実施形態に係る減衰部が駆動ユニットに設けられた場合におけるカメラヘッド及び駆動ユニットの構成を示す概略ブロック図である。

図４の（ａ）に示されるように、減衰部１３がカメラヘッド３に設けられた場合には、撮像部１０からの出力信号ＳＧ１が、初めに第一増幅部１１によって増幅され、増幅された信号は、減衰部１３に入力される。減衰部１３は、予め設定された減衰率で入力された信号を減衰し、減衰した信号は、カメラヘッド３からの信号として駆動ユニット５に出力される。駆動ユニット５では、第二増幅部３１が、カメラヘッド３からの信号を増幅し、信号ＡＳ１を生成する。

図４の（ｂ）に示されるように、減衰部１３が駆動ユニット５に設けられる場合には、駆動ユニット５は、カメラヘッド３からの信号を減衰させる減衰部１３と、減衰部１３からの信号を増幅する第二増幅部３１を含む。撮像部１０からの出力信号ＳＧ２は、第一増幅部１１によって増幅され、増幅された信号は、カメラヘッド３からの信号として駆動ユニット５に入力される。駆動ユニット５では、減衰部１３は、カメラヘッド３からの信号として出力された第一増幅部１１からの信号を減衰する。図４の（ｂ）に示された例では、減衰部１３は、駆動ユニット５に設けられており、制御部３０は、減衰部１３を制御して、調整可能な減衰率を調整する。減衰部１３は、第一増幅部１１から出力される信号を調整可能な減衰率で減衰する。減衰した信号は、第二増幅部３１に出力される。第二増幅部３１は、減衰部１３からの信号を増幅し、信号ＡＳ２を生成する。

図５の（ａ）は、本実施形態に係る減衰部がカメラヘッドに設けられ、減算部が駆動ユニットに設けられた場合におけるカメラヘッド及び駆動ユニットの構成を示す概略ブロック図である。図５の（ｂ）は、本実施形態に係る減衰部及び減算部が共に駆動ユニットに設けられた場合におけるカメラヘッド及び駆動ユニットの構成を示す概略ブロック図である。

図５の（ａ）に示されるように、減衰部１３がカメラヘッド３に設けられ、減算部３２が駆動ユニット５に設けられている場合、撮像部１０からの出力信号ＳＧ３は、初めに第一増幅部１１によって増幅され、増幅された信号は、減衰部１３に入力される。減衰部１３は、予め設定された減衰率で入力された信号を減衰し、減衰した信号は、カメラヘッド３からの信号として駆動ユニット５に出力される。減算部３２は、制御部３０によって設定された所定の値でカメラヘッド３からの信号を減じた信号を生成し、減算された信号を第二増幅部３１に出力する。第二増幅部３１は、減算部３２からの信号を増幅し、信号ＡＳ３を生成する。

図５の（ｂ）に示されるように、減衰部１３と減算部３２とが共に駆動ユニット５に設けられている場合、制御部３０は、調整可能な減衰率と、減算部３２の所定の値と、を調整する。撮像部１０からの出力信号ＳＧ４は、第一増幅部１１によって増幅され、増幅された信号は、カメラヘッド３からの信号として駆動ユニット５に入力される。駆動ユニット５では、減衰部１３は、カメラヘッド３からの信号として出力された第一増幅部１１からの信号を減衰する。減衰部１３は、制御部３０によって調整された減衰率でカメラヘッド３からの信号として出力される第一増幅部１１からの増幅信号を減衰させた信号を生成し、減衰された信号を減算部３２に出力する。減算部３２は、制御部３０によって調整された所定の値で減衰部１３からの信号を減じた信号を生成し、減じた信号を第二増幅部３１に出力する。第二増幅部３１は、減算部３２から出力される信号を増幅し、信号ＡＳ４を生成する。

図６の（ａ）は、放射線信号の重畳による出力信号の飽和を示す図である。たとえば、原子炉の通常の監視においては、撮像装置１において、原子炉自体の映像を含む信号に放射線信号が重畳していても、重畳した放射線信号の割合は比較的少ない。出力信号を増幅する第二増幅部３１においても、出力信号のレベルが第二増幅部３１の飽和限界を超えることは起こり難い。その一方で、たとえば、原子炉の事故の後処理として行われる燃料デブリＤＢ１の取り出し作業においては、炉内作業場の想定最大放射線量は、一時間あたり１０ｋＧｙ（キログレイ）程度と非常に高い値であり、出力信号に対して放射線信号が重畳する割合が大幅に増大する。このため、出力信号のレベルが第二増幅部３１の飽和限界を超えて飽和することがあり、第二増幅部３１は、出力信号が有する情報を再現し難くなる。

図６の（ａ）に示されるように、第二増幅部３１を備えた撮像装置１において、たとえば、第二増幅部３１の飽和限界を１００％としたとき、放射線信号が重畳された結果、飽和限界の１２０％にまで達する強度の出力信号が第二増幅部３１に入力されることがある。この場合、出力信号のうち１００％を超える信号は、全て１００％の出力信号であるものとして第二増幅部３１から出力され、撮像装置１は出力強度の相違を表現し難い。

より具体的に説明すると、撮像装置１において、たとえば、原子炉自体の映像を含む信号として第二増幅部３１の飽和限界の最大５０％に相当する出力信号が生成され、この出力信号に第二増幅部３１の飽和限界の７０％に相当する放射線信号が重畳した場合、撮像部１０からの出力信号の強度は最大１２０％となる。撮像部１０からの出力信号のうち強度１００％〜１２０％の信号は、第二増幅部３１の飽和限界によって、第二増幅部３１からは強度１００％の信号としてのみ出力され得る。このため、たとえば撮像部１０からの強度１２０％の信号は、強度１００％の信号と相違するように表現され難い。

図６の（ｂ）は、実施形態に係る減衰部１３を備えた撮像装置１において放射線信号が重畳した出力信号を示す図である。図６の（ｂ）に示されるように、撮像装置１において、先ず撮像部１０と第二増幅部３１との間に第一増幅部１１が設置された上で、撮像部１０からの信号出力の飽和限界は、第二増幅部３１の飽和限界よりも高く設定される。この設定がなされた撮像装置１においては、第一増幅部１１からの出力は、その出力レベルが第二増幅部３１の飽和限界を超える場合にも、映像情報を有する。続いて、撮像装置１において、第一増幅部１１と第二増幅部３１との間に減衰部１３が設置され、減衰部１３によって、第一増幅部１１から第二増幅部３１に入力する信号強度が減衰される。減衰率は、図６の（ｂ）に示される例では、８０％である。この減衰によって、撮像装置１において、第二増幅部３１に入力する信号の強度が、第二増幅部３１における信号出力の飽和限界未満のレベルになる。

図６の（ｃ）は、実施形態に係る減算部３２を備えた撮像装置１において放射線信号が重畳した出力信号を示す図である。図６の（ｃ）に示されるように、撮像装置１において、先ず、第一増幅部１１と第二増幅部３１との間に減算部３２が設置され、減算部３２によって、第一増幅部１１から第二増幅部３１に入力する信号が、第二増幅部３１における信号出力の飽和限界未満のレベルとなる。図６の（ｃ）に示される例では、減算部３２の所定の値は、第二増幅部３１の飽和限界の２５％に相当する値であり、減算部３２に入力された信号は、この所定の値減じられる。この減算によって、撮像装置１において、第二増幅部３１に入力する信号の強度が、第二増幅部３１における信号出力の飽和限界未満のレベルになる。

図７は、撮像部１０からの出力信号の駆動ユニット５の構成を示す概略ブロック図である。駆動ユニット５は、信号を処理する処理部３５を備える。処理部３５は、第一処理部４０と第二処理部５０とを有し、第一処理部４０は、たとえば、アナログ信号処理を行い、第二処理部５０は、たとえば、デジタル信号処理を行う。

第一処理部４０は、カメラヘッド３からの信号が入力され、たとえば、アナログ信号処理が行われる。本実施形態では、カメラヘッド３からの信号は、第一増幅部１１によって増幅されており、増幅された信号が、第一処理部４０に入力されている。第一処理部４０は、入力される信号を減衰し、減衰した信号を出力する減衰部１３と、入力される信号を減じ、減じた信号を出力する減算部３２と、の少なくとも一方を含んでよい。図７に示される例では、第一処理部４０に、それぞれ、減衰部１３及び減算部３２としての減衰器４１及び減算器４２が設けられている。減衰器４１は、減衰部１３と同様の機能を有し、入力される信号を調整可能な減衰率で減衰する。減算器４２は、減算部３２と同様の機能を有し、入力される信号を所定の値減じる。

第一処理部４０は、アナログ信号処理後の信号を第二処理部５０に出力する。第一処理部４０が減衰部１３（減衰器４１）を含むときには、制御部３０は、調整可能な減衰率を調整する。第一処理部４０が減算部３２（減算器４２）を含むときには、制御部３０は、所定の値を調整する。第一処理部４０が減衰部１３（減衰器４１）及び減算部３２（減算器４２）を含むときには、制御部３０は、調整可能な減衰率と、所定の値と、を調整する。

図７に示されるように、第一処理部４０は、たとえば、減衰器４１及び減算器４２の他に、微分器４３、多重器４４、及びアナログデジタル変換器４５を有する。第一処理部４０では、入力した出力信号ＳＧ５は、減衰器４１によって減衰され、続いて、減算器４２によって減算される。減算器４２からの信号は、配列回路に入力され、一の信号ＳＧ６ａは、多重器４４に直接入力され、他の信号ＳＧ６ｂは、微分器４３による処理を受けた後、多重器４４に入力される。多重器４４は、一の信号と他の信号とを多重化し、アナログデジタル変換器４５に出力する。アナログデジタル変換器４５は、第二処理部５０に向けて、デジタル化された信号を出力する。

第二処理部５０では、たとえば、第一処理部４０から入力されたアナログ信号がデジタル信号処理される。第二処理部５０には、ゲイン調整器５４が設けられており、ゲイン調整器５４は、第二増幅部３１と同様の機能を有する。すなわち、駆動ユニット５の第二処理部５０には、第二増幅部３１（ゲイン調整器５４）が設けられており、処理部（第一処理部４０）から出力される信号を増幅する。

第二処理部５０は、ゲイン調整器５４の他に、たとえば、デコーダ５１、黒レベル補正器５２、バックグラウンド減算器５３、オフセット調整器５５、及びガンマ補正器５６を備え、第二処理部５０に入力された出力信号は、この順に各機器による処理を施される。第二処理部５０では、たとえば、ガンマ補正器５６でのガンマ補正の後に、デジタル信号処理した出力信号が出力される。本実施形態では、出力信号は、ＮＴＳＣ方式の信号ＡＳ５ａ又はＬＡＮ方式の信号ＡＳ５ｂとして出力される。

図８は、実施形態に係る制御部の操作部を示す図である。制御部３０は、操作者が操作可能な操作部６０を含んでおり、駆動ユニット５を操作部６０の物理的な操作に基づいて制御する。図８は、物理的な操作が可能な操作部を示している。操作部６０は、たとえば、カメラヘッド３を操作するカメラヘッド操作部７０と、駆動ユニット５を操作する駆動ユニット操作部８０とを有している。

カメラヘッド操作部７０は、たとえば、集光部２１の制御として、焦点調整つまみ７１とアイリス調整つまみ７２とを有する。焦点調整つまみ７１によって、集光部２１の焦点調整を行うことができ、アイリス調整つまみ７２によって、集光部２１のアイリスを調整する。カメラヘッド操作部７０は、たとえば、撮像部１０の制御として、電子ビーム焦点つまみ７３、電子ビーム量調整つまみ７４、及び信号出力電圧調整つまみ７５とを有する。電子ビーム焦点つまみ７３によって、電子ビームＥＢ１の焦点を調整する。電子ビーム量調整つまみ７４によって、撮像管２３の信号出力の飽和限界を調整する電子ビームＥＢ１の照射量を調整する。信号出力電圧調整つまみ７５によって、撮像管２３の感度を調整する信号電極電圧を調整する。

駆動ユニット操作部８０は、たとえば、信号を処理する処理部（第一処理部４０、第二処理部５０）を操作する。駆動ユニット操作部８０は、たとえば、減算器調整つまみ８１、ゲイン調整つまみ８２、オフセット調整つまみ８３、減衰器調整つまみ８４、及びガンマ補正調整つまみ８５を有する。これらの調整つまみ（減算器調整つまみ８１〜ガンマ補正調整つまみ８５）は、たとえば、それぞれ、二つのつまみから成り、一のつまみは、粗調整のために用いられ、他のつまみは、微調整のために用いられる。制御部３０は、たとえば、ディスプレイ３３をも有し、ディスプレイ３３には、上述の各調整つまみによる調整値が表示される。撮像装置１がカラー撮影機能を有する場合には、操作部６０は、表示切換つまみ３４、たとえば、カラー表示とモノクロ表示とを切り替えることが可能なつまみを有する。

制御部３０は、コンピュータと、コンピュータに付随するモニター、マウス及びキーボードといった入出力デバイスとを有する。コンピュータは、プロセッサのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記録媒体のＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）と、通信モジュールとを含む。制御部３０は、駆動ユニット５をコンピュータ等の作動に基づいて制御する（図１を参照）。制御部３０は、たとえば、コンピュータに対する手動の入力操作によって、またはコンピュータの自動制御に基づく操作によって、カメラヘッド３の制御と、駆動ユニット５の制御とを行う。

上述のように、本実施形態では、カメラヘッド３は、撮像部１０と第一増幅部１１とを含み、駆動ユニット５は、制御部３０と第二増幅部３１とを含んでいる。カメラヘッド３は一の空間に配置し、かつ、駆動ユニット５は他の空間に配置し得る。したがって、高い放射線耐性を有する（耐放射線設計の）カメラヘッド３は、たとえば、一時間当たりの放射線量が１０ｋＧｙの環境下にある高放射線量空間に配置され、駆動ユニット５は、たとえば、放射線量の人体への影響が無視できる低放射線量空間に配置され得る。制御部３０は、カメラヘッド３から離れて設けられる。制御部３０は、駆動ユニット５と比べても、放射線量の人体への影響がより無視できる空間に設置されてもよい。撮像部１０への光照射によって生じた光導電膜２６ａでの生成電荷は、照射された電子ビームＥＢ１によって読み出され、電子ビームＥＢ１の照射量は、生じた電荷量に合うように調整可能である。

本実施形態では、駆動ユニット５と制御部３０とは、互いに有線又は無線で接続されてもよい。この場合、制御部３０は、駆動ユニット５との間で、有線又は無線による信号の送受信を行う。

本実施形態では、制御部３０は、操作者が操作可能な操作部６０を含んでおり、駆動ユニット５を操作部６０の物理的な操作に基づいて制御してもよい。この場合、制御部３０が、操作者によって操作可能な操作部６０を含んでいるので、操作者は、操作部６０を物理的に操作して駆動ユニット５を制御する。

本実施形態では、制御部３０は、コンピュータを含んでおり、駆動ユニット５をコンピュータの作動に基づいて制御してもよい。この場合、制御部３０に含まれるコンピュータが、その作動によって駆動ユニット５を制御する。

本実施形態では、撮像装置１は、カメラヘッドから出力される信号を処理する処理部３５を更に備え、処理部３５は、入力される信号を減衰し、減衰した信号を出力する減衰部１３と、入力される信号を減じ、減じた信号を出力する減算部３２と、の少なくとも一方を含み、かつ、駆動ユニット５に設けられており、第二増幅部３１は、処理部３５から出力される信号を増幅してもよい。この場合、処理部３５は、駆動ユニット５に設けられ、減衰部１３と減算部３２との少なくとも一方を含んでいる。処理部３５は、入力される信号の減衰及び減算の少なくとも一方を行い、第二増幅部３１は処理部からの信号を増幅する。

本実施形態では、減衰部１３は、入力される信号を調整可能な減衰率で減衰し、減算部３２は、入力される信号を所定の値減じ、処理部３５が減衰部１３を含む場合、制御部３０は、調整可能な減衰率を調整し、処理部３５が減算部３２を含む場合、制御部３０は、所定の値を調整し、処理部３５が減衰部１３及び減算部３２を含む場合、制御部３０は、調整可能な減衰率と、所定の値と、を調整してもよい。この場合、処理部３５が減衰部を含むとき、制御部３０は、調整可能な減衰率を調整し、減衰部１３は、当該減衰率によって、入力される信号を減衰する。処理部３５が減算部３２を含むとき、制御部３０は、所定の値を調整し、減算部３２は、当該所定の値によって、入力される信号を減じる。処理部３５が減衰部１３及び減算部３２を含むとき、制御部３０は、調整可能な減衰率と所定の値とを調整する。減衰部１３は、当該減衰率によって、入力される信号を減衰し、減算部３２は、当該所定の値によって、入力される信号を減じる。

本実施形態では、制御部３０は、電子ビームＥＢ１の照射量を制御してもよい。この場合、電子ビーム源２７から照射された電子ビームＥＢ１の照射量が制御されるので、光導電膜２６ａで生じた電荷は、電子ビームＥＢ１によって適切に打ち消される。

本実施形態では、撮像装置１は、撮像対象を照らす照明部１４を更に備えていてもよい。この場合、撮像部１０は、暗い環境下にある撮像対象であっても、十分な明るさをもって撮像する。

本実施形態では、制御部３０は、照明部１４の照度を制御してもよい。この場合、制御部３０は、適切な明るさをもって撮像対象を撮像するように照明部１４の照度を制御する。

以下、図９及び図１０を参照しながら、本実施形態の効果を確認した結果について説明する。撮像装置１においては、カメラヘッド３に、撮像部１０及び第一増幅部１１が設置され、駆動ユニット５に、減衰部１３、減算部３２及び第二増幅部３１が設置されている。

図９は、テスト画像を観察した結果を示す図であり、放射線による出力信号の飽和に対する減衰部１３及び減算部３２の効果が示されている。

初めに、カメラヘッド３及び駆動ユニット５が低放射線量空間に設置されている状態で、グレイスケールチャートを撮影したテスト画像を観察した。この状態では、放射線量の影響は無視できる。テスト画像の観察結果を、図９の（ａ）に示す。この図９の（ａ）から理解されるように、テスト画像は、コントラスト良く確認された。テスト画像は、正方形及び矩形からなる。
続いて、第一空間ＳＰ１としての高放射線量空間にカメラヘッド３が設置され、第二空間ＳＰ２としての低放射線量空間に駆動ユニット５を設置された状態で、テスト画像を観察した。低放射線量空間では、放射線量の影響が無視できる一方、高放射線量空間では、カメラヘッド３に対する放射線量の影響は無視できない。テスト画像の観察結果を、図９の（ｂ）〜図９の（ｄ）に示す。
図９の（ｂ）は、駆動ユニット５の減衰部１３及び減算部３２を共に動作させない状態での観察結果である。テスト画像は、殆ど全く視認されなかった。図９の（ｃ）は、駆動ユニット５の減衰部１３及び減算部３２のうち、減衰部１３のみを動作させた状態での観察結果である。減衰部１３による信号の減衰率は、１２ｄＢとした。テスト画像は、コントラスト良く視認された。図９の（ｄ）は、駆動ユニット５の減衰部１３及び減算部３２を共に動作させた状態での観察結果である。減衰部１３による減衰率は、１２ｄＢとし、減算部３２による所定の値は、０．３５Ｖとした。このときの減算部３２の設定値は、撮像管２３にコバルト６０ガンマ線が一時間当たりの線量１０ｋＧｙで入射した時の出力信号に相当する。これにより、テスト画像は、更にコントラスト良く視認された。

図１０は、テスト画像を観察した別の結果を示す図であり、放射線による出力信号の飽和に対する減衰部１３及び減算部３２の効果が示されている。

初めに、カメラヘッド３及び駆動ユニット５が低放射線量空間に設置され放射線量の影響は無視できる状態で、テスト画像を観察した。テスト画像の観察結果を、図１０の（ａ）に示す。この図１０の（ａ）から理解されるように、テスト画像は、コントラスト良く確認された。
続いて、第一空間ＳＰ１としての高放射線量空間にカメラヘッド３が設置され、第二空間ＳＰ２としての低放射線量空間に駆動ユニット５を設置された状態で、テスト画像を観察した。
図１０の（ｂ）は、駆動ユニット５の減衰部１３及び減算部３２を共に動作させない状態での観察結果である。テスト画像は、殆ど全く視認されなかった。図１０の（ｃ）は、駆動ユニット５の減衰部１３及び減算部３２のうち、減衰部１３のみを動作させた状態での観察結果である。減衰部１３による信号の減衰率は、６ｄＢとした。テスト画像は、コントラスト良く視認された。図１０の（ｄ）は、駆動ユニット５の減衰部１３及び減算部３２を共に動作させた状態での観察結果である。減衰部１３による減衰率は、６ｄＢとし、減算部３２による所定の値は、０．３５Ｖとした。このときの減算部３２の設定値は、撮像管２３にコバルト６０ガンマ線が一時間当たりの線量５ｋＧｙで入射した時の出力信号に相当する。これにより、テスト画像は、更にコントラスト良く視認された。

１…撮像装置、３…カメラヘッド、５…駆動ユニット、７…接続部、１０…撮像部、１１…第一増幅部、１２…筐体、１３…減衰部、１４…照明部、２２…光入射窓、２２ａ…光入射面、２３…撮像管、２６ａ…光導電膜、２７…電子ビーム源、３０…制御部、３１…第二増幅部、３２…減算部、３５…処理部、６０…操作部、ＥＢ１…電子ビーム、ＳＰ１…第一空間（一の空間）、ＳＰ２…第二空間（他の空間）。

Claims (9)

1. カメラヘッドと、
   前記カメラヘッドから出力される信号が入力される駆動ユニットと、
   前記カメラヘッドを一の空間に配置し、かつ、前記駆動ユニットを他の空間に配置し得るように、前記カメラヘッドと前記駆動ユニットとを接続する接続部と、を備え、
   前記カメラヘッドは、
   撮像部と、
   前記撮像部から出力される信号を増幅し、増幅した信号を出力する第一増幅部と、を含み、
   前記撮像部は、
   光導電膜と、
   前記光導電膜に電子ビームを照射し、当該電子ビームの照射量を調整可能な電子ビーム源と、を有し、
   前記駆動ユニットは、
   当該駆動ユニットを制御する制御部と、
   入力される信号を増幅し、増幅した信号を出力する第二増幅部と、を含み、
   前記制御部は、前記カメラヘッドから離れて設置され、前記駆動ユニットから分離して設置される、撮像装置。
2. 前記駆動ユニットと前記制御部とは、互いに有線又は無線で接続される、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、操作者が操作可能な操作部を含んでおり、前記駆動ユニットを前記操作部の物理的な操作に基づいて制御する、請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記制御部は、コンピュータを含んでおり、前記駆動ユニットを前記コンピュータの作動に基づいて制御する、請求項１又は２に記載の撮像装置。
5. 前記カメラヘッドから出力される前記信号を処理する処理部を更に備え、
   前記処理部は、入力される信号を減衰し、減衰した信号を出力する減衰部と、入力される信号を減じ、減じた信号を出力する減算部と、の少なくとも一方を含み、かつ、前記駆動ユニットに設けられており、
   前記第二増幅部は、前記処理部から出力される信号を増幅する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記減衰部は、入力される前記信号を調整可能な減衰率で減衰し、
   前記減算部は、入力される前記信号を所定の値減じ、
   前記処理部が前記減衰部を含む場合、前記制御部は、前記調整可能な減衰率を調整し、
   前記処理部が前記減算部を含む場合、前記制御部は、前記所定の値を調整し、
   前記処理部が前記減衰部及び前記減衰部を含む場合、前記制御部は、前記調整可能な減衰率と、前記所定の値と、を調整する、請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記制御部は、前記電子ビームの照射量を制御する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 撮像対象を照らす照明部を更に備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 前記制御部は、前記照明部の照度を制御する、請求項８に記載の撮像装置。

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