JP5872936B2

JP5872936B2 - 携帯型電子機器

Info

Publication number: JP5872936B2
Application number: JP2012061801A
Authority: JP
Inventors: 幸生河本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: JP2013195193A

Description

この発明は、放射線センサを備えた携帯型電子機器に関し、たとえば、放射線センサを備えた携帯電話機またはＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などに好適に用いられるものである。

放射線センサを備えた携帯型電子機器では、振動衝撃に起因した放射線の誤検出が問題となる。このため、振動衝撃に起因した放射線の検出誤差の増大を抑制するための機構が必要となる。

たとえば、特開２００７−２８５９１４号公報（特許文献１）に開示された放射線測定器は、電磁的ノイズを検出するノイズセンサと衝撃を検出する衝撃センサとを備える。信号処理部はノイズ検出信号および衝撃検出信号のどちらかが有効のとき放射線センサーが出力する信号を無効扱いとすることで、ノイズによる誤検出を防ぐ。

特開２００７−２８５９１４号公報

放射線センサを備えた携帯型電子機器の１つの用途として、個人の累積被曝量を知るための個人線量計としての用途がある。個人線量計は常時着用する必要があるので、振動に起因した放射線の検出誤差をいかに抑制するかが重要な課題となる。

振動による検出誤差を低減する方法として、上記の特開２００７−２８５９１４号公報（特許文献１）に記載された放射線測定器のように、振動が検出されたときの放射線センサの出力信号を無効扱いにすることが考えられる。しかしながら、個人線量計として放射線検出器を常時着用する場合には振動が断続的に生じるので、上記文献の方法では、放射線の検出に時間がかかりすぎたり、放射線量の値を得ること自体が困難になったりする場合もあると考えられる。

この発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、その目的は、放射線センサを備えた携帯型電子機器において、振動に起因した放射線量の検出誤差の増大を抑制することである。

この発明の一実施の形態による携帯型電子機器は、放射線センサと、加速度センサと、カウンタと、評価値算出部と、放射線量算出部とを含む。カウンタは、放射線センサからの信号に含まれるパルスの数を検出する。評価値算出部は、加速度センサによって自機の振動による変位を検出し、検出した変位から振動の強度および振動の回数の程度を表わす評価値を算出する。放射線量算出部は、カウンタによって検出されたパルス数に対応する暫定放射線量を上記の評価値によって補正することによって最終的な放射線量を算出する。

好ましくは、携帯型電子機器は、暫定放射線量を補正するための補正係数と上記の評価値との対応関係を表わすテーブルを記憶する補正テーブル記憶部をさらに備える。この場合、放射線量算出部は、評価値に対応する補正係数を補正テーブル記憶部から読み出し、読み出した補正係数によって暫定放射線量を補正することによって最終的な放射線量を算出する。

好ましくは、評価値算出部は、自機の振動による変位の大きさを積算することによって上記の評価値を算出する。

好ましくは、評価値算出部は、自機の振動による変位の大きさの極大値を積算することによって評価値を算出する。

好ましくは、評価値算出部は、自機の振動による変位の大きさの極大値をＮ段階（Ｎは２以上の整数）の数値で量子化し、量子化後の極大値を積算することによって評価値を算出する。

好ましくは、カウンタは連続的に繰り返される検出期間ごとにパルス数を検出する。評価値算出部は、検出期間ごとに評価値を算出する。放射線量算出部は、検出期間ごとにカウンタによって検出されたパルス数と評価値算出部によって算出された評価値とに基づいて最終的な放射線量を算出する。

好ましくは、上記の検出期間は、所定の時間が経過するごとに更新される。もしくは、上記の検出期間は、カウンタによって検出されたパルス数が所定の値に達するごとに更新される。

好ましくは、携帯型電子機器は、電話機能を備えた携帯端末である。

上記の実施の形態によれば、振動に起因した放射線量の検出誤差の増大を抑制することができる。

一実施の形態による携帯電話機１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図１の放射線検出器２０のハードウェア構成を示すブロック図である。図１の携帯電話機１において放射線計測に関する部分の機能的構成を示すブロック図である。図３の評価値算出部３２による評価値の算出方法について説明するための図である。図４に示す例において、検出期間ＤＴ内での評価値を算出する手順を示すフローチャートである。図３の放射線量算出部３１による放射線量算出の具体例を示す図である。図３の補正テーブル３３の一例を示す図である。本実施の形態の放射線検出器付きの携帯電話機１によって放射線を測定する手順を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。以下の説明では、放射線センサを備えたスマートフォンなどの携帯電話機（携帯通信端末）を例に挙げて説明する。携帯電話機は、常時身につけて使用される場合が多いので、放射線センサを搭載することによって個人線量計として手軽に利用するのに適している。

もっとも、この発明の適用対象は携帯電話機に限られるものでない。通信機能を備えていないＰＤＡなどに放射線センサを搭載することもできるし、携帯型の放射線測定器に加速度センサを搭載した機器もこの発明の実施の形態の１つである。

なお、以下の説明において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない場合がある。

［携帯電話機のハードウェア構成］
図１は、一実施の形態による携帯電話機１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。携帯電話機１は、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３、ＲＯＭ（Read Only Memory）４、メモリ５、通信装置６、アンテナ７、マイク８、スピーカ９、音声信号処理回路１０、表示部１２、入力部１１、加速度センサ１４、および放射線検出器２０を含む。

ＣＰＵ２は、ＲＯＭ４およびメモリ５に格納されたプログラムを実行することによって、携帯電話機１全体の動作を制御する。ＲＡＭ３は、ＣＰＵ２の主記憶として用いられる。

メモリ５は、フラッシュメモリなどのＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）またはハードディスクなどによって構成される。メモリ５は、ＣＰＵ２から出力されるデータを格納する。特にこの実施の形態の場合、メモリ５は、加速度センサ１４の出力信号に基づくデータおよび放射線検出器２０の出力信号に基づくデータを格納する。

通信装置６は、ＣＰＵ２の指令に基づいて、アンテナ７を介して音声信号およびデータ信号の無線通信を行なう。

音声信号処理回路１０は、マイク８で検出した音声信号をＡＤ（Analog-to-Digital）変換し、変換後のデジタル音声信号に対して符号化およびノイズ除去などの信号処理を行なう。音声信号処理回路１０は、さらに、音響出力すべきデジタル信号に対して所定の信号処理を行なってスピーカ９に出力する。なお、図１の場合と異なり、音声信号処理回路１０を設けずに、音声信号処理回路１０の機能をプログラムに基づいてＣＰＵ２が実行するようにしてもよい。

表示部１２は、液晶表示パネルなどによって構成され、ＣＰＵ２の指令に基づいて文字情報および画像を表示する。

入力部１１は、ユーザが携帯電話機１に数字および文字などの入力操作を行なうためのハードウェアキーを含む。もしくは、携帯電話機１がスマートフォンなどの場合には、入力部１１は、表示部１２と一体化されたタッチパネルを含むように構成されていてもよい。この場合、ユーザは入力操作の大部分をタッチパネルを介して行なうので、ハードウェアキーとして、電源キーおよび音量キーなどの少数のキーのみが設けられ、数字および文字用のキーは設けられない。

加速度センサ１４は、加速度を検出するセンサである。たとえば、加速度センサ１４は梁構造で支持された錘体を有し、錘体の変位量を静電容量またはピエゾ抵抗の変化として検出して出力する。錘体の変位量は加速度センサ１４に作用する加速度に比例する。通常、スマートフォンなどの携帯電話機には、自機の姿勢を検知するために３軸の加速度センサが備えられている。

加速度センサ１４の出力は、振動による変位と重力加速度による変位とが加算されたものである。重力加速度による変位は振動による変位に比べて変化が緩やかであるので、所定期間内の出力の平均値を除去することによって（低域遮断フィルタを通すことと等価である）重力加速度による変位を除去することができる。この結果、加速度センサ１４によって携帯電話機１の振動による変位量を検出することができる。たとえば、３軸の加速度センサの場合には、３方向の振動による変位Δｘ、ΔｙおよびΔｚを得ることができる。

［放射線検出器の構成］
図２は、図１の放射線検出器２０のハードウェア構成を示すブロック図である。図２を参照して、放射線検出器２０は、放射線センサ２１と、アナログフロントエンド２３と、ノイズキャンセラ２４と、カウンタ２５と、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリ２６とを含む。図２の場合、アナログフロントエンド２３、ノイズキャンセラ２４、およびカウンタ２５は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として構成され、図１のＣＰＵ２からの制御信号に応じて動作する。

放射線センサ２１は、放射線を検知したときにパルス信号を出力する。たとえば、放射線センサ２１は、逆方向にバイアス電圧が印加されたシリコンＰＩＮフォトダイオードを含む。この場合、放射線が空乏層を通過したときに発生する電子正孔対によって、パルス状の電流信号が生成される。

アナログフロントエンド２３は、放射線センサ２１から出力されたパルス信号を増幅する。ノイズキャンセラ２４は、アナログフロントエンド２３の出力をＡＤ変換した後、ノイズを除去する。カウンタ２５は、パルス信号のパルス数をカウントする。カウンタの出力はメモリ２６に記憶される。

［放射線検出器の問題点とその解決法］
上記のような構成の放射線検出器２０は、衝撃や振動の影響を受けやすいという特徴がある。たとえば、振動によってアナログフロントエンド２３に設けられたアンプの浮遊容量が変化すると疑似パルスを発生する。この疑似パルスを放射線によるパルスとして誤検出すると放射線の測定結果に誤差を生じることになる。

本実施の形態のように加速度センサ１４によって自機の振動による変位をモニターしている場合には、疑似パルスが発生しているか否かをある程度検知することができる。しかし、加速度センサ１４の出力信号と、アナログフロントエンド２３の出力信号とは必ずしも比例しない。特に、放射線によるパルスと振動による疑似パルスとが重なっている場合には両者の分離は困難である。

このような課題に対して、前述の特開２００７−２８５９１４号公報（特許文献１）のように、加速度センサ１４によって自機の振動が検出された場合に放射線センサ２１の出力を無効扱いにすることが考えられる。しかしながら、個人線量計として放射線検出器付きの携帯電話機を常時着用する場合には振動が断続的に振動が生じるので、上記文献の方法では、放射線の検出に時間がかかりすぎたり、放射線量の値を得ること自体が困難になったりする場合もあると考えられる。

以下に詳しく説明するように、本実施の形態では、放射線検出器付きの携帯電話機１を常時着用することによって振動が断続的に生じるような場合においても、できるだけ誤差の抑制されたデータを得ることが可能な技術を提供する。具体的には、放射線量を検出する検出期間内での振動の強度および振動の回数の程度を表わす評価値を算出し、この評価値を用いて検出期間内に放射線検出器２０で検出されたパルス数に対応する放射線量を補正する。

［評価値の算出について］
図３は、図１の携帯電話機１において放射線計測に関する部分の機能的構成を示すブロック図である。

図１、図３を参照して、ＣＰＵ２は、評価値算出部３２および放射線量算出部３１としての機能を有する。これらの機能は、放射線計測のためのプログラムがＣＰＵ２によって実行されることによって実現される。

評価値算出部３２は、加速度センサ１４の出力信号に基づいて、自機の振動の強度および振動の回数の程度を表わす評価値を算出する。本実施の形態の場合、評価値算出部３２は、自機の振動による変位の大きさの極大値をＮ段階（Ｎは２以上の整数）の数値で量子化し、量子化後の極大値を積算することによって評価値を算出する。

ここで、変位の大きさとは、１軸加速度線センサの場合には、検出された変位量の絶対値として与えられる。振動による変位には正の変位と負の変位とが同程度に生じるので、正の変位のみを代表的に取り出して変位の大きさとしてもよい。３軸加速度センサの場合には、３方向の変位としてΔｘ、ΔｙおよびΔｚが得られたとすると、変位の大きさは、これらΔｘ、ΔｙおよびΔｚの２乗和の平方根として与えられる。もしくは、Δｘ、ΔｙおよびΔｚの各々の絶対値のうちの最大値を変位の大きさとしてもよい。

図４は、図３の評価値算出部３２による評価値の算出方法について説明するための図である。図４には、簡単のために１軸加速度センサによって検出された振動による変位の時間変化が示されている。なお、重力加速度による変位は除去されているものとする。時刻ｔ１から時刻ｔ２までが１つの検出期間ＤＴであり、連続的に繰り返される検出期間ごとに評価値の算出と放射線量の計測とが行なわれる。

図５は、図４に示す例において、検出期間ＤＴ内での評価値を算出する手順を示すフローチャートである。図４、図５に示す例の場合、変位の極大値が５段階の数値（０〜４）で量子化され、量子化後の極大値を積算することによって評価値が算出される。

まず、図３の評価値算出部３２は、検出期間の開始時点で（ステップＳ１０１）、評価値を０に初期化する（ステップＳ１０２）。

評価値算出部３２は、変位の極大点を検出すると（ステップＳ１０３）、極大値を４段階で量子化し、量子化後の極大値に基づいて評価値を修正する。具体的に、評価値算出部３２は、極大値が基準値である「１」未満の場合には（ステップＳ１０４でＮＯ）、評価値を変更しない。評価値算出部３２は、極大値が「１」以上「２」未満の場合には（ステップＳ１０５でＮＯ）、評価値に「１」を加算する（ステップＳ１０８）。評価値算出部３２は、極大値が「２」以上「３」未満の場合には（ステップＳ１０６でＮＯ）、評価値に「２」を加算する（ステップＳ１０９）。評価値算出部３２は、極大値が「３」以上「４」未満の場合には（ステップＳ１０７でＮＯ）、評価値に「３」を加算する（ステップＳ１１０）。評価値算出部３２は、極大値が「４」以上の場合には（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、評価値に「４」を加算する（ステップＳ１１１）。

評価値算出部３２は、検出期間ＤＴ内を一定期間でサンプリングした各間隔内の極大点を量子化し、量子化後の極大点に基づいて評価値を修正してもよい。

以上のステップは、検出期間が終了するまで繰り返して実行される。検出期間が終了すると（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、評価値算出部３２は、得られた評価値を放射線量算出部３１に出力する。

上記よりも簡単な方法として、極大値を２段階で量子化することによって評価値を算出してもよい。すなわち、この場合の評価値は、検出期間内での基準値以上の極大点の数に等しい。より精密な方法として、検出期間内での振動による変位の大きさを所定の時間ステップで積算したときの積算値を評価値として用いてもよい。

［放射線量の算出について］
再び図３を参照して、放射線量算出部３１は、放射線検出器２０から出力されるパルス数に対応する暫定的な放射線量を算出する。図２のカウンタ２５でカウントされるパルスには、放射線による真のパルスの他に振動に起因した疑似パルスも含まれているので、この暫定放射線量はかなり大きな誤差を含む。この誤差を減らすために、放射線量算出部３１は、評価値算出部３２で算出された評価値に基づいてこの暫定放射線量を補正する。補正によって得られた最終的な放射線量は、メモリ５（放射線量記憶部３４）に記憶される。

暫定放射線量の補正のために、メモリ５には補正テーブル３３が予め記憶される。補正テーブル３３は、暫定補正量を補正するための補正係数と上記の評価値との対応関係を表わすものである。放射線量算出部３１は、評価値に対応する補正係数を補正テーブル３３から読み出し、読み出した補正係数によって暫定補正量を補正することによって最終的な放射線量を算出する。上記の補正係数は、評価値による補正後の放射線量が、振動のない場合に検出された放射線量にできるだけ等しくなるように実験的に定められる。

放射線検出器２０で検出される個々のパルス信号が、振動に起因したものであるか否かを正確に判別することは困難ではある。しかしながら、ある検出期間内でみれば、振動に起因した疑似パルスの総数は、振動の強度および回数の程度を表わす評価値に相関していると考えられる。そこで、本実施の形態の場合には、検出期間ごとに算出した評価値を用いて暫定放射線量を補正することによって最終的な放射線量を算出する。

図６は、図３の放射線量算出部３１による放射線量算出の具体例を示す図である。図６では、各検出期間に１から始まる番号が付され、検出期間ごとに、図２のカウンタ２５によって検出されたパルス数に対応する暫定放射線量［μＳｖ／ｈ］、図３の評価値算出部３２で算出された評価値、および補正後の放射線量［μＳｖ／ｈ］が示されている。

図７は、図３の補正テーブル３３の一例を示す図である。図７の補正テーブル３３には評価値の範囲にそれぞれ対応して補正係数が定められている。以下、図６、図７を参照して放射線量を算出する手順について具体的に説明する。

検出期間１では、暫定放射線量が０．１であり、評価値が２６である。放射線量算出部３１は、図７に示す補正テーブルに基づいて評価値（２６）に対応する補正係数（０．８）を決定する。放射線量算出部３１は、決定した補正係数（０．８）を暫定放射線量（０．１）に乗算することによって、最終的な放射線量として０．０８［μＳｖ／ｈ］を得る。

検出期間２では、暫定放射線量が０．３であり、評価値が１８である。放射線量算出部３１は、図７に示す補正テーブルに基づいて評価値（１８）に対応する補正係数（０．９）を決定する。放射線量算出部３１は、決定した補正係数（０．９）を暫定放射線量（０．３）に乗算することによって、最終的な放射線量として０．２７［μＳｖ／ｈ］を得る。検出期間３以降についても同様に暫定補正量と評価値とから最終的な放射線量が決定される。

［放射線計測の手順］
図８は、本実施の形態の放射線検出器付きの携帯電話機１によって放射線を測定する手順を示すフローチャートである。

本実施の形態の携帯電話機１には、放射線の測定モードとして連続的に繰り返し放射線量を測定する連続測定モードと、１回のみ放射線量を測定する定点測定モードとがある。連続測定モードは、上記で説明したようにユーザによる携帯を前提として振動の影響を補正しながら放射線を測定するときに選択されるモードである。定点測定モードは携帯電話機１を固定した状態で１回のみ正確な放射線量を測定するときに選択されるモードである。図８の計測手順は、ユーザによって連続測定モードが選択されることによって開始される（ステップＳ２０１でＹＥＳ）。

連続測定モードが開始されると、図１のＣＰＵ２は、加速度センサ１４および放射線検出器２０をオンする。スマートフォンなどの場合には、加速度センサは常時オン状態になっていることが多い。

ＣＰＵ２は、さらに、パルス数をカウントするために用いられる図２のカウンタ２５を初期化し（カウント数を０にする）（ステップＳ２０４）、振動の程度を表わす評価値を０に初期化する（ステップＳ２０５）。

初期化後のカウンタ２５によって、放射線センサ２１の出力信号に基づくパルス数がカウントされる（ステップＳ２０６）。図３の評価値算出部３２（ＣＰＵ２）は、加速度センサ１４の出力に応じて振動の程度を表わす評価値を算出する。具体的に図４、図５の場合には、振動による変位の大きさの極大値を積算することによって評価値が得られる。上記のパルス数のカウントおよび極大値の積算は、所定の検出時間が経過するまで（ステップＳ２０９でＹＥＳとなるまで）繰り返し実行される。

所定の検出時間が経過すると（すなわち、検出期間が終了すると）、図３の放射線量算出部３１（ＣＰＵ２）は、カウンタ２５のカウント数に対応する暫定放射線量を算出し（ステップＳ２０９）、暫定放射線量を算出された評価値によって補正する（ステップＳ２１０）。補正後の放射線量は、図１のメモリ５（図３の放射線量記憶部３４）に記憶されるともに、表示部１２に表示される。

所定の検出時間が経過すると、ＣＰＵ２は、さらに、カウンタ２５を初期化する（ステップＳ２０６）とともに評価値を０に初期化し（ステップＳ２０７）、次の検出期間における放射線計測を開始する。上記の放射線計測は、ユーザが連続測定モードの終了を選択する（ステップＳ２１２でＹＥＳ）まで繰り返し実行される。

［変形例］
図８に示す放射線計測手順では、所定の計測時間が経過するごとに（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、カウンタ２５がリセットされるともに評価値が０に初期化される。すなわち、放射線の検出期間は所定時間（たとえば、１〜１０分）が経過するごとに更新される。

これに代えて、カウンタ２５のカウント数が所定値に達するごとに、放射線の検出期間を更新するようにしてもよい。放射線量が比較的少ない場合にはより長時間測定することによって測定精度を上げることができ、放射線量が比較的多い場合には短時間で測定を終えることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１携帯電話機、２ＣＰＵ、１４加速度センサ、２０放射線検出器、２１放射線センサ、３１放射線量算出部、３２評価値算出部、３３補正テーブル。

Claims

放射線センサと、
加速度センサと、
前記放射線センサからの信号に含まれるパルスの数を検出するカウンタと、
前記加速度センサによって自機の振動による変位を検出し、検出した変位から振動の強度および振動の回数の程度を表わす評価値を算出する評価値算出部と、
振動に起因した疑似パルスも含めて前記カウンタによって検出されたパルス数に対応する暫定放射線量を算出し、算出した前記暫定放射線量を前記評価値によって補正することによって最終的な放射線量を算出する放射線量算出部とを備えた携帯型電子機器。
前記携帯型電子機器は、前記暫定放射線量を補正するための補正係数と前記評価値との対応関係を表わすテーブルを記憶する補正テーブル記憶部をさらに備え、
前記放射線量算出部は、前記評価値に対応する補正係数を前記補正テーブル記憶部から読み出し、読み出した補正係数によって前記暫定放射線量を補正することによって最終的な放射線量を算出する、請求項１に記載の携帯型電子機器。
前記評価値算出部は、自機の振動による変位の大きさを積算することによって前記評価値を算出する、請求項１または２に記載の携帯型電子機器。
前記評価値算出部は、自機の振動による変位の大きさの極大値を積算することによって前記評価値を算出する、請求項１または２に記載の携帯型電子機器。
前記評価値算出部は、自機の振動による変位の大きさの極大値をＮ段階（Ｎは２以上の整数）の数値で量子化し、量子化後の極大値を積算することによって前記評価値を算出する、請求項１または２に記載の携帯型電子機器。
前記カウンタは連続的に繰り返される検出期間ごとにパルス数を検出し、
前記評価値算出部は、前記検出期間ごとに前記評価値を算出し、
前記放射線量算出部は、前記検出期間ごとに前記カウンタによって検出されたパルス数と前記評価値算出部によって算出された前記評価値とに基づいて最終的な放射線量を算出する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の携帯型電子機器。
前記検出期間は、所定の時間が経過するごとに更新される、請求項６に記載の携帯型電子機器。
前記検出期間は、前記カウンタによって検出されたパルス数が所定の値に達するごとに更新される、請求項６に記載の携帯型電子機器。
前記携帯型電子機器は、電話機能を備えた携帯端末である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の携帯型電子機器。