(57)【要約】【課題】動作軸の位置確認を簡素化するとともに校正精度を向上させることにある。【解決手段】治療台装置２０は、患者が載置される治療台２１と、この治療台２１に連結し装置回転軸１で回動自在に固定されて回転する装置アーム部２と、前記治療台２１が設置された作業空間の所定位置に固定され光を投光する投光器３と、この投光器３からの投光を反射するよう構成要素である装置アーム部２または治療台２１に取りつけられた反射部４と、この反射部４で反射した反射光２４を受光する受光部と、この受光部において検出された反射光２４の位置から前記装置アーム部２または治療台２１のずれ角度を求めることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者が載置される治療台と、この治療台に連結し装置回転軸で回動自在に回転しかつ固定される装置アーム部と、前記治療台が設置された作業空間の所定位置に固定され光を投光する投光器と、この投光器からの投光を反射するよう構成要素である前記装置アーム部または前記治療台に取りつけられた反射部と、この反射部で反射した反射光を受光する受光部と、この受光部において検出された反射光の位置から反射部が取り付けられた構成要素である前記装置アーム部または前記治療台の角度ずれを求めることを特徴とする治療台装置。
【請求項２】
前記装置アーム部の据付時に前記反射部からの反射光を受光する受光部の位置に、原点マーカを固定配置したことを特徴とする請求項１記載の治療台装置。
【請求項３】
前記反射部を、複数の直交する前記装置回転軸のうち連続した2つの装置回転軸のいずれとも直行する前記装置アーム部または前記治療台の位置に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の治療台装置。
【請求項４】
前記反射部からの反射光の投影と前記原点マーカを撮影する撮影装置を配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の治療台装置。
【請求項５】
前記カメラの画像で撮影された前記反射部からの反射光の投影と原点マーカの位置から原点ずれ量を算出するずれ量算出部を有することを特徴とする請求項４記載の治療台装置。
【請求項６】
前記ずれ量算出部で算出された角度ずれ量をもとに各軸の原点位置に再設定する位置再設定部を有することを特徴とする請求項５記載の治療台装置。
【請求項７】
患者が載置される治療台に連結し装置回転軸で回動自在に固定されて回転する装置アーム部を持つ治療台装置の構成要素の角度検出方法において、前記治療台が設置された空間に設置された投光器から発生させた光を前記治療台装置の構成要素に取りつけられた反射部で反射し、その投影の位置から反射部が取り付けられた前記構成要素の角度ずれを算出することを特徴とする治療台装置の構成要素の角度検出方法。
【請求項８】
請求項７記載の治療台装置の構成要素の角度検出方法で算出された前記構成要素の角度ずれから前記治療台の設定時の原点位置に修正するように前記構成要素を連結する前記装置回転軸を制御することを特徴とする治療台装置の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光学位置検出装置において治療台装置における多リンク連結機構の角度を測定することのできる治療台装置、治療台装置の構成要素の角度検出方法および治療台装置の校正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粒子線がん治療装置において患者の位置決めを行うアーム型治療台のような、多リンク連結機構の先端部で絶対位置決めを行う装置においては、精度を確保するために、各動作軸の原点角度位置を、計測手段により所要の精度で測定・校正する必要がある。
【０００３】
磁気ディスクドライブの読取り／書込みヘッドなどのロータリーアクチュエータを正確に位置検出するための方法及びその装置としては、レーザビームをアクチュエータに固定取り付けされた平面鏡から反射させることによって、正確に位置を検出し、校正作業を容易化した装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２３２８１５号公報
【特許文献２】特開２０１６−１８７８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
装置駆動部の角度位置を測定する手法として、上述のような提案がされているが、投光器や受光器などの光学機器から見て固定回転中心である状態が想定されており、多リンク装置に適用しようとすると、装置内に光学機器を設置するものであった。この場合、装置内であるため動作による振動・衝撃等の外乱が頻繁に発生し、精度確保に必要となる各光学機器の固定精度を調整・維持することが困難であった。
【０００６】
さらに、放射線環境下で運用される治療台装置の場合、装置内に設置される半導体および電子機器は、放射線源であるワークや治療照射位置に比較的近いため、線量の蓄積による故障交換頻度が高く頻繁なメンテナンスが発生するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係る治療台装置は、患者が載置される治療台と、この治療台に連結し装置回転軸で回動自在に回転しかつ固定される装置アーム部と、前記治療台が設置された作業空間の所定位置に固定され光を投光する投光器と、この投光器からの投光を反射するよう構成要素である前記装置アーム部または前記治療台に取りつけられた反射部と、この反射部で反射した反射光を受光する受光部と、この受光部において検出された反射光の位置から反射部が取り付けられた構成要素である前記装置アーム部または前記治療台の角度ずれを求めることを特徴とする。
【０００８】
また本実施形態に係る治療台装置の構成要素の角度検出方法は、患者が載置される治療台に連結し装置回転軸で回動自在に固定されて回転する装置アーム部を持つ治療台装置の構成要素の角度検出方法において、前記治療台が設置された空間に設置された投光器から発生させた光を前記治療台装置の構成要素に取りつけられた反射部で反射し、その投影の位置から反射部が取り付けられた前記構成要素の角度ずれを算出することを特徴とする。
【０００９】
さらに本実施形態に係る治療台装置の校正方法は、上記治療台装置の構成要素の角度検出方法で算出された前記構成要素の角度ずれから前記治療台の設定時の原点位置に修正するように前記構成要素を連結する前記装置回転軸を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、光源を外部に設置して装置側は反射部のみの構成とすることで、動作軸の位置確認を簡素化するとともに校正精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る治療台装置を説明する概略側面図。
【図２】図１に示した治療台装置の装置アーム部の角度ずれ検出機構の要部を示す概略構成図。
【図３】本発明と比較する従来例における動作軸の角度検出方法を示す概略構成図。
【図４】治療台装置の装置アーム部の角度ずれ検出機構の実施例２の要部を示す概略構成図。
【図５】治療台装置の装置アーム部の角度ずれ検出機構の実施例３の要部を示す概略構成図。
【図６】治療台装置の装置アーム部の角度ずれ検出機構の実施例４の要部を示す概略構成図。
【図７】治療台装置の装置アーム部の角度ずれ検出機構の実施例５の要部を示す概略構成図。
【図８】治療台装置の装置アーム部の角度ずれ検出機構の実施例６の要部を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る治療台装置、治療台装置の構成要素の角度検出方法および治療台装置の校正方法の実施例について、以下図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施例１）
以下、図１および図２を参照して本発明に係る治療台装置の実施例１を説明する。
【００１４】
図１において、陽子線治療装置、重粒子線照射装置等に使用される治療台装置２０は、患者等が載置される治療台２１と、アクチュエータで動作する装置回転軸１と、この装置回転軸１に固定されて一体で回転する装置アーム部２を有する。そして、治療台２１が配置された作業空間の例えば壁面２２または支持台等に固定され光を投光する投光器３と、この投光器３からの投光２３を正反射するよう治療台装置２０の構成要素である装置アーム部２または治療台２１に取りつけられた反射部４により構成される。
【００１５】
反射部４の位置は装置アーム部２の先端側とする必要はなく、治療台装置２０、装置アーム部２内の配置および壁面２２の使用状況などの設置環境に応じて、都合の良い場所・方向とすることができる。
【００１６】
また、反射部４は装置アーム部２そのものに鏡面部を設ける等、永久設置とすることで装置動作による再取り付け時のずれ確認を不要とすることが望ましいが、これに限定するものではない。さらに、この実施例１では１箇所に設置した例で示したが、２箇所または３箇所に設けて３次元で角度を検出してもよく、また複数の装置アーム部２、治療台２１の各々に設置して各々の部品の角度を検出してもよい。
【００１７】
このように構成された本実施の形態において、図２に示されるように投光器３から出力されたレーザ等の光２３は、反射部４で反射されることにより、装置回転軸1の微小な角度θに応じて、長さdだけずれた位置へと反射光２４が導かれる。この反射光２４が導かれる投影面（壁面）２２には光電変換素子等の光検知装置２５によって、反射光２４の投影位置が検出される。この検出された距離dから、投光器３と投影面（壁面）２２までの距離Yによって、以下の（１）式の関係となり、角度ずれθを算出することができる。
【００１８】
Y = d・2θ          （１）
【００１９】
視覚的に検出可能な長さをdとするとθ=Y/2dであり、図３のように装置側に投光器を設けた従来の場合と比較して、1/2の小さな角度ずれを検知可能である。
【００２０】
また、上述した光検知装置２５は壁面２２に投影された画像をＣＣＤカメラに取り込み、画像解析してその反射光の位置を検出するようにしてもよい。
【００２１】
本実施例１によれば、装置側に追加となる要素は反射部４のみで電装部品や配線を削減して装置構成を簡素化するとともに、より小さな角度ずれを検出することが可能であり校正の精度を向上させることができる。
【００２２】
また、放射線環境下で運用される治療台装置において、装置内に設置される半導体および電子機器の測定装置の追加がないので、計測装置のメンテナンスを向上させることができる。
【００２３】
（実施例２）
次に、本発明に係る実施例２について図４を参照して説明する。なお実施例１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２４】
本実施例２においては、実施例１に加えて、据付時等に装置の原点設定を行った際の反射部４からの投影位置を基準として原点マーカ５を配置することを特徴とする。
【００２５】
原点マーカ５は、原点設定時に反射部４からの投影位置とマーカ中心を一致させるために例えばXYテーブル機能や、ずれ量を目視確認するためのスケール類を有することが考えられる。
【００２６】
このように構成された本実施の形態において、原点マーカ５と反射部４からの反射光２３の投影位置を比較することでずれ量を確認することができる。
【００２７】
本実施の形態によれば、原点マーカ５設置時の反射光２３の投影位置を基準とすることで、投光器３や反射部４は位置が変化しないよう固定されていれば細かな位置調整が不要であり、より装置構成を簡素化するとともに、原点出し作業の工数を削減することが可能となる。
【００２８】
（実施例３）
次に、本発明に係る実施例３について図５を参照して説明する。なお実施例１、２と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２９】
本実施例３においては、複数の直交する装置回転軸１１、１２を有する場合において、反射部４を連続した2つの回転軸のいずれとも直交する位置に設置したことを特徴とする。
【００３０】
このように構成された本実施の形態において、反射部４による投影のX方向（図面において垂直な方向）の変位により装置回転軸１１の角度ずれを、Z方向の変位により装置回転軸１２の角度ずれを検知することが可能である。
【００３１】
本実施の形態によれば、各軸単位での原点ずれを検知する必要がある場合に、2軸それぞれの角度ずれを1組の投光器３および反射部４で検知することが可能であり、2軸それぞれに検出装置を設置する必要がなく、装置構成を簡略化することができる。
【００３２】
（実施例４）
次に、本発明に係る実施例４について図６を用いて説明する。なお実施例１〜３と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３３】
本実施例４は、実施例２〜３に加えて、反射部４からの反射光２４の投影と原点マーカ５を撮影可能となるようにカメラ６等の撮影装置を配置したことを特徴とする。
【００３４】
このように構成された本実施の形態において、投光器３を固定する対象として通常人間の接近が難しい天井面を使用することが可能となる他、カメラ６で撮影することで肉眼では不可能な詳細画像を遠隔で取得することができる。そして、画像解析、輝度の解析等によって反射光の位置を特定することができ、原点マーカ５との距離によって角度ずれを求めることができる。
【００３５】
本実施の形態によれば、周囲に壁がない場合や、危険なため直接人が確認することが難しい場合など、より周囲の条件に対応することが可能となる。
【００３６】
（実施例５）
次に、本発明に係る実施例５について図７を用いて説明する。なお実施例１〜４と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３７】
本実施例５は、実施例４に加えて、カメラ６からの画像を元にずれ量を算出するずれ量算出部７を有することを特徴とする。
【００３８】
このように構成された本実施の形態において、ずれ量算出部７は、取得した画像に投影の中心計算など画像処理等を行うことにより、ずれ量を数値として算出および出力する。
【００３９】
本実施の形態によれば、即座にずれ量を取得することで装置アーム部２または治療台２１の角度校正作業にかかる時間を短縮することに加え、計算に基づいたより高精度での角度ずれ検知が可能となる。
【００４０】
なお、このずれ量算出部７は図２で示した光検知装置２５によって検出された反射光２４の投影位置と原点マーカ５の位置によってもずれ量を算出することができ、計算に基づいたより高精度での角度ずれの検知を行うことができる。
【００４１】
（実施例６）
次に、本発明に係る実施例６について図８を用いて説明する。なお実施例１〜５と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
本実施例は、実施例５に加えて、位置再設定部８を有することを特徴とする。
【００４３】
このように構成された本実施の形態において、位置設定部８は、ずれ量算出部７から算出されたずれ量の出力をもとに、装置アーム部２または治療台２１の角度ずれを算出して装置回転軸１を制御して原点位置に修正する校正を行う。
【００４４】
本実施の形態によれば、人間系での作業をなくし、完全に自動で原点位置の校正が可能となる。
【００４５】
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。
【００４６】
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、組み合わせを行うことができる。
【００４７】
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。
【符号の説明】
【００４８】
１、１１、１２…装置回転軸、２…装置アーム部、３…投光器、４…反射部、５…原点マーカ、６…カメラ、７…ずれ量算出部、８…位置再設定部、２０…治療台装置、２１…治療台、２２…壁面、２３…投光、２４…反射光、２５…光検知装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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