(57)【要約】【課題】可搬性を維持できる重量で精度の高いガンマ線分布画像を得ることができるガンマカメラを提供すること。【解決手段】ピンホール中心２２を通る画角中心軸Ｃに対して垂直な平面に複数の検出素子を配列したガンマ線検出センサ１１〜１４を画角中心軸Ｃの方向に複数積層し、各ガンマ線検出センサ１１〜１４を形成する各検出素子が画角内でピンホール中心２２に向けた方向に対応付けされた位置に配置された３次元ガンマ線検出センサ１０を設け、３次元ガンマ線検出センサ１０を形成する各検出素子の計数値をもとに、３次元ガンマ線検出センサ１０内を貫くガンマ線の透過軌跡に対応する直線を３次元上で直線近似した複数の直線として求め、ピンホール中心２２に向けた方向に対する１つの直線を各検出素子の配置位置における１つの計数値としてガンマ線分布画像を生成する。【選択図】図２
2015102504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンホールコリメータを介して撮像対象から放射されるガンマ線の線量を計測してガンマ線分布画像を生成するガンマカメラであって、
ピンホール中心を通る画角中心軸に対して垂直な平面に複数の検出素子を配列したガンマ線検出センサを前記画角中心軸の方向に複数積層し、各ガンマ線検出センサを形成する各検出素子が画角内で前記ピンホール中心に向けた方向に対応付けされた位置に配置された３次元ガンマ線検出センサと、
前記３次元ガンマ線検出センサを形成する各検出素子の計数値をもとに、前記３次元ガンマ線検出センサ内を貫くガンマ線の透過軌跡に対応する直線を３次元上で直線近似した複数の直線として求め、前記ピンホール中心に向けた方向に対する１つの直線を各検出素子の配置位置における１つの計数値としてガンマ線分布画像を生成する画像生成部と、
を備えたことを特徴とするガンマカメラ。
【請求項２】
前記画像生成部は、前記３次元ガンマ線検出センサを形成する各検出素子の計数値をもとに、前記３次元ガンマ線検出センサ内を貫くガンマ線の透過軌跡に対応する直線を３次元上で直線近似した複数の直線として求め、前記ピンホール中心に向けた方向以外の１つの直線がある場合、該１つの直線が通過する検出素子の計数値を１つ減算することを特徴とする請求項１に記載のガンマカメラ。
【請求項３】
前記画角中心軸と同一の光軸を有するとともに、同一の画角を有する光学カメラと、
前記光学カメラが撮像した画像と前記ガンマ線分布画像とを合成して出力する画像合成部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のガンマカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可搬性を維持できる重量で精度の高いガンマ線分布画像を得ることができるガンマカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像対象から放射されるガンマ線をガンマカメラで計測し、この計測値をもとに撮像対象のガンマ線分布画像を生成する装置が知られている。このガンマカメラでは、ガンマ線の物質透過性が高いため、一方向からの指向性をもたせて撮像することが難しい。このため、ピンホール型の鉛板を設置することによってピンホールコリメータを形成して、所望の画角の範囲内の撮像対象から放射されるガンマ線を検出するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３３００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、ピンホールコリメータを用いたガンマカメラでは、ピンホール以外の部分を鉛板で覆い、ピンホール以外からガンマ線が透過しないようにガンマ線の遮蔽を行い、内部にピンホールを介したガンマ線を検出するガンマ線検出センサが配置されている。
【０００５】
しかしながら、このガンマカメラを高線量下で使用すると、ガンマ線は、ピンホール以外の鉛板を透過してガンマ線検出センサに到達してしまい、ノイズとなって精度の低いガンマ線分布画像が生成されてしまう。この問題を解決しようとすると、鉛板の板厚を数倍程度に増大させる必要があり、ガンマカメラ全体の重量が数１００ｋｇ以上と大きくなる。この結果、ガンマカメラを可搬することが難しくなる。そして、ガンマカメラの重量化によって、例えばロボットアームなどの先端に取り付けられることから、ガンマカメラの適用箇所が限定され、システム全体も大型化してしまう。
【０００６】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、可搬性を維持できる重量で精度の高いガンマ線分布画像を得ることができるガンマカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるガンマカメラは、ピンホールコリメータを介して撮像対象から放射されるガンマ線の線量を計測してガンマ線分布画像を生成するガンマカメラであって、ピンホール中心を通る画角中心軸に対して垂直な平面に複数の検出素子を配列したガンマ線検出センサを前記画角中心軸の方向に複数積層し、各ガンマ線検出センサを形成する各検出素子が画角内で前記ピンホール中心に向けた方向に対応付けされた位置に配置された３次元ガンマ線検出センサと、前記３次元ガンマ線検出センサを形成する各検出素子の計数値をもとに、前記３次元ガンマ線検出センサ内を貫くガンマ線の透過軌跡に対応する直線を３次元上で直線近似した複数の直線として求め、前記ピンホール中心に向けた方向に対する１つの直線を各検出素子の配置位置における１つの計数値としてガンマ線分布画像を生成する画像生成部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかるガンマカメラは、上記の発明において、前記画像生成部は、前記３次元ガンマ線検出センサを形成する各検出素子の計数値をもとに、前記３次元ガンマ線検出センサ内を貫くガンマ線の透過軌跡に対応する直線を３次元上で直線近似した複数の直線として求め、前記ピンホール中心に向けた方向以外の１つの直線がある場合、該１つの直線が通過する検出素子の計数値を１つ減算することを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかるガンマカメラは、上記の発明において、前記画角中心軸と同一の光軸を有するとともに、同一の画角を有する光学カメラと、前記光学カメラが撮像した画像と前記ガンマ線分布画像とを合成して出力する画像合成部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ピンホール中心を通る画角中心軸に対して垂直な平面に複数の検出素子を配列したガンマ線検出センサを前記画角中心軸の方向に複数積層し、各ガンマ線検出センサを形成する各検出素子が画角内で前記ピンホール中心に向けた方向に対応付けされた位置に配置された３次元ガンマ線検出センサを設け、画像生成部が、前記３次元ガンマ線検出センサを形成する各検出素子の計数値をもとに、前記３次元ガンマ線検出センサ内を貫くガンマ線の透過軌跡に対応する直線を３次元上で直線近似した複数の直線として求め、前記ピンホール中心に向けた方向に対する１つの直線を各検出素子の配置位置における１つの計数値としてガンマ線分布画像を生成するようにしているので、可搬性を維持できる重量で精度の高いガンマ線分布画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、この発明の実施の形態であるガンマカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、ガンマカメラ部の詳細構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示した３次元ガンマ線検出センサの構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、画像生成部による画像生成処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、画像生成部によってピンホールを通過したガンマ線とピンホールを通過しないガンマ線とを峻別しピンホールを通過したガンマ線のみを計数する処理を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。 
【００１３】
（全体構成）
図１は、この発明の実施の形態であるガンマカメラの構成を示すブロック図である。図１において、ガンマカメラ１は、ガンマカメラ部２、画像生成部３、光学カメラ部４、画像合成部５、及び表示部６を有する。ガンマカメラ部２は、撮像対象から放射されるガンマ線を検出する。画像生成部３は、ガンマカメラ部２が検出したガンマ線の計数値を求め、この計数値の分布をもとにガンマ線分布画像を生成する。
【００１４】
光学カメラ部４は、ガンマカメラ部２と同一の撮像軸及び同一の画角を有し、可視光や赤外光などを検出する。なお、光学カメラ部４は、ガンマカメラ部２と同一の撮像軸及び同一の画角に調整できればよい。画像合成部５は、光学カメラ部４が撮像した光学画像に、画像生成部３が生成したガンマ線分布画像を合成した画像を生成し、表示部６に出力する。表示部６は、画像合成部５が出力した画像を表示出力する。なお、光学カメラ部４、画像合成部５、及び表示部６などは、ガンマカメラ１に接続される別体構成としてもよい。ただし、光学カメラ部４を別体構成とした場合、ガンマカメラ１と光学カメラ部４とは、同一の撮像軸及び同一の画角をもつように結合できる接続機構を設けることが好ましい。
【００１５】
（ガンマカメラ部の詳細構成）
図２は、ガンマカメラ部２の詳細構成を示す断面図である。また、図３は、図２に示した３次元ガンマ線検出センサ１０の構成を示す斜視図である。図２に示すように、ガンマカメラ部２は、鉛板によって形成された中空構造の直方体である筐体２０の一面にピンホール２１が形成される。ピンホール２１が形成された一面に対向する他面の中空内部には、３次元ガンマ線検出センサ１０が設けられる。すなわち、このガンマカメラ部２は、ピンホールコリメータを用いたピンホール型のカメラである。
【００１６】
図２及び図３に示すように、３次元ガンマ線検出センサ１０は、ピンホール中心２２に向けて層構造となる複数のガンマ線検出センサ１１〜１４から構成される。各ガンマ線検出センサ１１〜１４は、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）や臭化タリウム（ＴｌＢｒ）などの半導体検出センサであり、それぞれｎ×ｎ個の検出素子１５を有する。なお、検出素子１５は、半導体検出素子以外にシンチレータ型の検出素子であってもよい。
【００１７】
各ガンマ線検出センサ１１〜１４は、ピンホール中心２２を通る画角中心軸Ｃに対して垂直な平面に複数の検出素子１５が配列される。各ガンマ線検出センサ１１〜１４は、画角中心軸Ｃに対して垂直な方向に複数積層される。また、各ガンマ線検出センサ１１〜１４の画角中心軸Ｃ及び画角は同じであり、各ガンマ線検出センサ１１〜１４を形成する各検出素子１５は、画角内でピンホール中心２２に向けた方向に対応付けされた位置に配置されることなる。したがって、各ガンマ線検出センサ１１〜１４は、同数で配置位置が同じ検出素子群を有するが、各検出素子１５の大きさは、各ガンマ線検出センサ１１〜１４間で、ピンホール中心２２に近づくに従って検出面積が小さくなるという相似形をなす。なお、３次元ガンマ線検出センサ１０は、４層のガンマ線検出センサ１１〜１４を用いているが、２層以上のガンマ線検出センサであればよい。
【００１８】
なお、図２に示した画角αは、３次元ガンマ線検出センサ１０の垂直方向の画角を示している。３次元ガンマ線検出センサ１０の水平方向の画角は、画角αよりも大きくてもよい。また、３次元ガンマ線検出センサ１０の対角線方向の画角が最も大きくなる。また、各ガンマ線検出センサ１１〜１４の検出素子群は、ｎ×ｎ個のマトリクスとしたが、水平方向と垂直方向との素子数が異なっていてもよい。
【００１９】
図２に示すように、この３次元ガンマ線検出センサ１０を用いると、ピンホール２１を通過したガンマ線は、各ガンマ線検出センサ１１〜１４上の同一配置位置の検出素子１５を透過することになる。例えば、図２では検出素子１５の配列を２次元断面で示し、垂直方向の素子数を４個として模式的に示しているが、図２に示すように、ガンマ線検出センサ１１の検出素子Ｂ１を透過したガンマ線γｂは、ガンマ線検出センサ１２，１３，１４上で検出素子Ｂ１と同一配置位置の検出素子Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を順次透過することになる。同様にして、検出素子Ａ１を透過したガンマ線は、検出素子Ａ２、Ａ３，Ａ４を透過し、検出素子Ｃ１を透過したガンマ線は、検出素子Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を透過し、検出素子Ｄ１を透過したガンマ線は、検出素子Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を透過する。
【００２０】
一方、ピンホール２１を通過せずに、筐体２０を透過したガンマ線は、各ガンマ線検出センサ１１〜１４上の同一配置位置の検出素子１５を透過しない。例えば、図２に示すように、筐体２０を斜めに透過したガンマ線γｘは、順次、ガンマ線検出センサ１１の検出素子Ａ１、ガンマ線検出センサ１２の検出素子Ｂ２，Ｃ２、ガンマ線検出センサ１３の検出素子Ｄ３を透過しており、各ガンマ線検出センサ１１〜１４上の同一配置位置の検出素子１５を透過してない。これにより、ピンホール２１を通過したガンマ線γｂと、ピンホール２１を通過しないノイズとしてのガンマ線γｘとを峻別することができる。すなわち、画像生成部３が各ガンマ線検出センサ１１〜１４上の同一配置位置の検出素子１５を透過したガンマ線のみを計数することによって、ノイズとしてのガンマ線γｘによる計数を排除でき、精度の高いガンマ線分布画像を得ることができる。
【００２１】
（画像生成部の処理）
図４は、画像生成部３による画像生成処理手順を示すフローチャートである。また、図５は、画像生成部３によってピンホール２１を通過したガンマ線とピンホール２１を通過しないガンマ線とを峻別しピンホール２１を通過したガンマ線のみを計数する処理を模式的に示した説明図である。
【００２２】
図４に示すように、画像生成部３は、まずガンマカメラ部２からの検出データをもとに各層（各ガンマ線検出センサ１１〜１４）ごとに各検出素子１５の計数値を算出する（ステップＳ１０１）。なお、ガンマカメラ部２からの検出データは所定の高速サンプリングサイクルで出力され、各検出素子１５の計数値算出処理は、このサンプリング間隔毎に検出された光子数を周知の技術で計測する。
【００２３】
その後、画像生成部３は、各検出素子１５の計数値をもとに、３次元上で直線近似した直線を生成する（ステップＳ１０２）。この場合、計数値「１」に対して１つのガンマ線の透過軌跡として１つの直線を生成する。また、ピンホール中心２２に向けた方向に対する同一配置位置の各検出素子１５を透過する直線の生成、例えばＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を透過する直線の生成を優先する。
【００２４】
例えば、図５では、ピンホール中心２２に向けた方向に対する同一配置位置の各検出素子１５の透過に関しては、検出素子Ａ１→Ａ２→Ａ３→Ａ４を透過する２本の直線Ｌａ１，Ｌａ２が生成され、検出素子Ｂ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４を透過する１本の直線Ｌｂが生成され、検出素子Ｃ１→Ｃ２→Ｃ３→Ｃ４を透過する１本の直線Ｌｃが生成される。その後、残りの計数値が検出素子Ａ１，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ３にそれぞれ「１」として残り、１本の直線Ｌｘが生成される。
【００２５】
その後、各層に対して同一配置位置となる検出素子１５を貫く直線がある場合、この直線の数を同一配置位置の検出素子１５の計数値として出力する（ステップＳ１０３）。例えば、図５では、直線Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌｂ，Ｌｃを透過する検出素子の位置の計数値をそれぞれの直線の数として出力する。具体的には、検出素子Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の配置位置の計数値は「２」、検出素子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の配置位置の計数値は「１」、検出素子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の配置位置の計数値は「１」として出力される。なお、検出素子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の配置位置の計数値は、直線が生成されていないため、「０」として出力される。ここで、直線Ｌｘの生成に各検出素子の計数値が消費されているため、上述した直線Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌｂ，Ｌｃに対応する計数値を求めるのみでよい。なお、処理上、直線Ｌｘに対応する計数値を予め減算した後に、上述した同一配置位置の計数値を求めるようにしてもよい。
【００２６】
その後、画像生成部３は、ステップＳ１０３で出力された計数値をもとに、ガンマ線分布画像を生成し（ステップＳ１０４）、画像合成部５に出力する。なお、上述した処理は、所定のサンプリングサイクルごと、繰り返し行われる。
【００２７】
この実施の形態では、ピンホールコリメータを用いたガンマカメラ部２に対し、３次元ガンマ線検出センサ１０を設け、ピンホール２１を通過しないガンマ線の計数値を削除し、ピンホール２１を通過したガンマ線の計数値のみをもとにガンマ線分布画像を生成するようにしているので、板厚を厚くした重い筐体２０にしなくても、ノイズの少ない精度の高いガンマ線分布画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ガンマカメラ
２  ガンマカメラ部
３  画像生成部
４  光学カメラ部
５  画像合成部
６  表示部
１０  ３次元ガンマ線検出センサ
１１〜１４  ガンマ線検出センサ
１５，Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ４，Ｄ１〜Ｄ４  検出素子
２０  筐体
２１  ピンホール
２２  ピンホール中心
Ｃ  画角中心軸
Ｌａ１，Ｌａ２，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｘ  直線
α  画角
γｂ，γｘ  ガンマ線
【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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