JP6001405B2

JP6001405B2 - 放射線検査装置の設計支援方法および放射線検査装置の設計支援システム

Info

Publication number: JP6001405B2
Application number: JP2012219230A
Authority: JP
Inventors: 隆之君島
Original assignee: Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-10-01
Also published as: JP2014071062A

Description

本発明の実施形態は、機能部品を備えた放射線検査装置の設計を支援する放射線検査装置の設計支援方法および放射線検査装置の設計支援システムに関する。

従来、放射線検査装置としてのＸ線検査装置は、例えば医療用や非破壊検査などに用いられており、被検査物に対してＸ線管からＸ線を照射し、この被検査物を透過したＸ線像をＸ線イメージ管により可視光像に変換し、この可視光像をカメラなどの撮像系を用いてモニタあるいはパーソナルコンピュータなどの映像または処理系統に取り込んで、モニタリング、あるいは処理、検査、診断などを行う。Ｘ線イメージ管では、入力面に入射したＸ線を入力の光電面にて電子に変換し、この電子を、途中に位置し高圧電源が供給される集束電極により加速集束して、入力面で可視光像の結像を行っている。

特開２００７−１９２５７４号公報

しかしながら、上述のＸ線検査装置の場合、カメラとしては、一般にＣＣＤ素子を備えたカメラが用いられる。Ｘ線イメージ管では、医療用あるいは工業用のカメラを用いるものの、特に医療用のカメラは要求される機能が多く、また、ＩＥＣ規格をはじめとする各種法規および法令の要求事項も満足しなければならない。

一般にカメラとして映像を作成する際の最重要部となるＣＣＤは、映像を作り出すためのデータおよびアルゴリズムが素子毎に提供されているものの、工業用の非破壊検査、あるいは医療用の診断あるいは治療に用いるための画像品質(面品位)を得るには、このようなデータおよびアルゴリズムのみでは不十分である。そのため、画像処理あるいはノイズ処理などを盛り込んでいく必要があった。

一方、特に医療用途では、例えば自動輝度制御(Automatic Brightness Control : ABC)、あるいは自動露出制御(Automatic Exposure Control : AEC)などのＸ線照射条件の制御に関する信号もカメラから出力され、これらの機能の信頼性は非常に重要視される。

従来の場合では、これらの仕様が漠然と提示されることが一般的であり、そのため、開発と評価との間を行き来するケースが多くなり、短納期化や高品質化を妨げることがあった。

また、これらの機能はカメラメーカーのノウハウに任されていた部分が多く、仕様の曖昧さもあって、カメラメーカー任せとなりやすく、市場のニーズと必ずしも合致しきれていたとは言えない。このようなカメラの仕様と市場のニーズとのずれは、装置側での調整により対応する必要があった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、放射線検査装置の設計納期の短縮、品質の向上、および、多様なニーズへの対応が可能な放射線検査装置の設計支援方法および放射線検査装置の設計支援システムを提供することを目的とする。

実施形態の放射線検査装置の設計支援方法は、機能部品を備えた放射線検査装置の設計を支援する放射線検査装置の設計支援方法である。そして、放射線検査装置の要求される性能に基づいて機能部品の複数の機能に要求される仕様をそれぞれ設定する。さらに、機能部品の各機能、それらに要求される仕様およびこれら仕様のそれぞれの評価条件を少なくとも含むリストを作成して設計者に提示する。

一実施形態の放射線検査装置の設計支援方法により設計する放射線検査装置を模式的に示す説明図である。同上放射線検査装置の設計支援方法により作成されたリストの一例を示す表である。

以下、一実施形態の構成を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、放射線検査装置としてのＸ線検査装置11は、人間、あるいは物体などの被検査物12を検査するものである。そして、このＸ線検査装置11は、被検査物12に対してＸ線をパルス照射するＸ線発生手段13、このＸ線発生手段13からパルス照射した被検査物12のＸ線像に対応した画像を検出する撮影ユニット14、この撮影ユニット14により検出した画像を取り込む画像取込部を有するパーソナルコンピュータ16、および、このパーソナルコンピュータ16に接続されて画像などを表示する出力手段としての表示手段であるモニタ17などを備えている。

Ｘ線発生手段13は、Ｘ線を発生するＸ線管を有するＸ線発生部21、および、このＸ線発生部21を制御して所定のタイミングでＸ線をパルス照射させるＸ線制御部22を備えている。そして、このＸ線制御部22は、パーソナルコンピュータ16側からのＸ線照射信号により、Ｘ線制御部22がＸ線発生部21によってＸ線をパルス照射するようになっている。

また、撮影ユニット14は、被検査物12を透過したＸ線像を可視光像に変換するＸ線イメージ管25、および、このＸ線イメージ管25によって変換された可視光像を撮影する例えば機能部品としてのＣＣＤカメラなどのカメラ手段であるカメラ26を有している。

Ｘ線イメージ管25は、入射するＸ線を電子に変換して出力する入力面、およびこの入力面から出力されて集束電極により加速集束された電子を可視光像に変換する出力面を有し、出力面には電子を可視光像に変換する出力蛍光体が用いられている。また、このＸ線イメージ管25の外部には、高電圧電源28が配置されている。そして、Ｘ線イメージ管25は、パーソナルコンピュータ16側からの加速電圧制御信号で高電圧電源28から集束電極に供給された駆動電源である加速電圧の値を調整し、この加速電圧の値によって可視光像の輝度の自動的な調整を可能としている。

また、カメラ26は、図示しないが、レンズおよび絞りを含む光学系、ＣＣＤなどの撮像素子を備えている。絞りは、一般的な電動絞り調整機構に電圧を印加することで開度を調整でき、開けすぎると画像の周辺部解像度が低下する。そして、カメラ26は、パーソナルコンピュータ16側からの絞り制御信号で絞りの開度の自動的な調整を可能としている。

また、パーソナルコンピュータ16の画像取込部は、例えば汎用のキャプチャーボードなどが用いられる。そして、このパーソナルコンピュータ16は、Ｘ線発生手段13にＸ線照射信号を出力してこのＸ線発生手段13からＸ線をパルス照射させ、撮影ユニット14でＸ線像に応じた画像を撮影させ、画像取込部にビデオ信号を出力してこの画像取込部で画像を取り込ませるパルス撮影機能、および、モニタ17で表示するビデオ信号を入力して画像の輝度情報を取得する機能を有するとともに、Ｘ線イメージ管25の加速電圧およびカメラ26の絞りの開度を調整可能とし、モニタ17で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、輝度不足の場合にＸ線イメージ管25の加速電圧の上昇を主体に調整し、輝度過剰の場合にカメラ26の絞りの開度の縮小を主体に調整する機能を有している。より具体的には、モニタ17で出力する画像の輝度情報を取得して輝度の過不足を判定し、輝度不足の場合にＸ線イメージ管25の加速電圧の上昇、カメラ26の絞りの開度の拡大の順序で調整し、輝度過剰の場合にカメラ26の絞りの開度の縮小、Ｘ線イメージ管25の加速電圧の下降の順序で調整する機能を有している。

次に、上記Ｘ線検査装置11の設計支援方法を説明する。

Ｘ線検査装置11については、例えば人間などの被検査物12に対して医療検査などを行う場合、あるいは物体などの被検査物12に対して非破壊検査などを行う場合などに応じて、必要とされる性能、および、実施用を想定して要求される信頼性が異なる。そこで、Ｘ線検査装置11の設計支援者となる評価者は、まず、Ｘ線検査装置11の用途に対応して要求される性能に基づいて、機能部品、本実施形態ではカメラ26の複数の機能に要求される仕様を設定する。具体的に、カメラ26の場合には、例えば撮像能力、すなわち有効画素数や解像度などの機能、および静特性、例えば空間周波数、感度特性、Ｓ／Ｎ比、ダイナミックレンジ、および画像品質すなわち面品位などの機能にそれぞれ所定の仕様が必要となる。さらに、Ｘ線検査装置11を医療用として用いる場合には、各種法規および法令などの要求事項を満足しなければならないので、これら法規および法令などについても機能として設定する。

次いで、評価者は、これら設定した機能を項目毎にまとめ、リストＬ(図２)を作成する。このとき、評価者は、各機能の評価条件(評価方法)、判定規格値、評価の根拠、および、設計時の検討内容などを機能毎にまとめ、上記のリストＬに記載する。例えば、面品位については、昨今のディジタル化に伴い、画面内の画素値のばらつきを規定化したり、平均値に対する最大最小のばらつきで規定化したりし、設計の仕様および評価条件、あるいは判定規格値などとしてリストＬに記載する。

そして、この作成されたリストＬを、メーカーなどの設計者(開発者)に紙面、あるいは電子データなどとして提示する。

この結果、評価者側と設計者側とで必要な機能(重要機能)およびその評価条件などの基準を共有した、いわばプラットフォーム化が可能になる。したがって、評価者側と設計者側との間での行き来が抑制され、開発リードタイムを短縮でき、設計納期の短縮および低コスト化が可能になるとともに、設計および製品の品質の向上(安定)を見込むことができ、かつ、多様なニーズに対応したＸ線検査装置11を提供できる。

また、市場信頼性や、各種法規あるいは法令などの要求事項を、リストＬによって評価者側および設計者側で共有しているので、これらの要求事項に対する合致漏れをなくすことができる。

特に、カメラ26について評価者側と設計者(カメラメーカー)側とで必要な機能(重要機能)およびその評価条件などの基準を共有しているので、カメラメーカーのノウハウに任せた設計を抑制でき、市場のニーズに合致するとともにＸ線検査装置11の使用条件に適したカメラ26を設計できる。そのため、カメラ26の仕様と市場のニーズとのずれをＸ線検査装置11側で調整する必要がなくなり、品質をより向上できる。

なお、上記一実施形態において、パーソナルコンピュータ16とカメラ26との間に、カメラコントロールユニットを介在させ、このカメラコントロールユニットから各種制御信号をカメラ26に出力するようにしてよい。

また、カメラ26以外でも、例えばＸ線イメージ管25の高電圧電源28などの任意の機能部品を対象として設計支援を行ってもよいし、複数の異なる機能部品に対してそれぞれ設計支援を行ってもよい。

さらに、例えば設定手段およびリスト作成手段の機能を有するパーソナルコンピュータなどのコンピュータを用い、このコンピュータに、Ｘ線検査装置の機能部品の各種機能などを予めデータベース化して記憶しておくとともに、使用者がＸ線検査装置に必要な機能の項目を入力することで要求される機能部品の各機能の仕様をコンピュータによって設定し、これら機能、これら機能の仕様およびそれらの評価条件を少なくとも含むリストをコンピュータによって作成する設計支援システムを構築してもよい。

本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

11 放射線検査装置としてのＸ線検査装置
26 機能部品としてのカメラ手段であるカメラ
Ｌリスト

Claims

機能部品を備えた放射線検査装置の設計を支援する放射線検査装置の設計支援方法であって、
前記放射線検査装置の要求される性能に基づいて前記機能部品の複数の機能に要求される仕様をそれぞれ設定し、
前記機能部品の各機能、それらに要求される仕様およびこれら仕様のそれぞれの評価条件を少なくとも含むリストを作成して設計者に提示する
ことを特徴とする放射線検査装置の設計支援方法。
機能部品は、被検査物の放射線像に対応した画像を検出するカメラ手段である
ことを特徴とする請求項１記載の放射線検査装置の設計支援方法。
機能部品を備えた放射線検査装置の設計を支援する放射線検査装置の設計支援システムであって、
前記放射線検査装置の要求される性能に基づいて前記機能部品の複数の機能に要求される仕様をそれぞれ設定する設定手段と、
前記機能部品の各機能、それらに要求される仕様およびこれら仕様のそれぞれの評価条件を少なくとも含み設計者に提示されるリストを作成するリスト作成手段と
を具備していることを特徴とする放射線検査装置の設計支援システム。
機能部品は、被検査物の放射線像に対応した画像を検出するカメラ手段である
ことを特徴とする請求項３記載の放射線検査装置の設計支援システム。