(57)【要約】【課題】構成が簡素な近接検出装置、および、そのような近接検出装置を備えたＸ線撮影装置を実現する。【解決手段】可動部材の対象側の端部に設けられた単一の電極（２１２）と、電極とグラウンドとの間に形成される静電容量に定電流を供給する電流供給手段（４０２）と、静電容量の電荷を一定の周期で放電する放電手段（４０４）と、グラウンドに対する電極の電位を閾値に基づいて２値化する２値化手段（４０８）と、２値化手段の出力信号を平滑する平滑手段（４１０）とを有する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象に近接しうる可動部材と、
前記可動部材の対象側の端部に設けられた単一の電極と、
前記電極とグラウンドとの間に形成される静電容量に定電流を供給する電流供給手段と、
前記静電容量の電荷を一定の周期で放電する放電手段と、
グラウンドに対する前記電極の電位を閾値に基づいて２値化する２値化手段と、
前記２値化手段の出力信号を平滑する平滑手段と、
を具備することを特徴とする近接検出装置。
【請求項２】
前記電極は互いに電気的に絶縁された２層の導電層を有し、これら導電層のうち外側の層に前記定電流が供給され、内側の層には外側と同じ電圧が供給される、
ことを特徴とする請求項１に記載の近接検出装置。
【請求項３】
Ｘ線照射手段と、
Ｘ線受光手段と、
空間を挟んで互いに対向するように前記Ｘ線照射手段および前記Ｘ線受光手段を支持するとともに前記Ｘ線受光手段を前記空間内の撮影の対象に近接させることが可能な支持手段と、
前記Ｘ線受光手段の対象側の端部に設けられた単一の電極と、
前記電極とグラウンドとの間に形成される静電容量に定電流を供給する電流供給手段と、
前記静電容量の電荷を一定の周期で放電する放電手段と、
グラウンドに対する前記電極の電位を閾値に基づいて２値化する２値化手段と、
前記２値化手段の出力信号を平滑する平滑手段と、
を具備することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記電極は互いに電気的に絶縁された２層の導電層を有し、これら導電層のうち外側の層に前記定電流が供給され、内側の層には外側と同じ電圧が供給される、
ことを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記電極は前記Ｘ線受光手段の受光面の周縁に沿って設けられている、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記電極は前記Ｘ線受光手段の外周から受光面の周縁にかけて設けられている、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】
前記支持手段は前記Ｘ線照射手段および前記Ｘ線受光手段をＣ字状のアームの両端にそれぞれ支持する、
ことを特徴とする請求項３ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】
前記Ｘ線受光手段はイメージ・インテンシファイヤである、ことを特徴とする請求項３ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接検出装置およびＸ線撮影装置に関し、とくに、静電容量を利用して対象への可動部の近接を検出する装置、および、そのような近接検出装置を備えたＸ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線照射器およびＸ線受光器をＣ字状のアーム（ａｒｍ）の両端に互いに対向するように取り付け、それらの間に対象を配置して透視撮影を行うＸ線撮影装置では、Ｘ線受光器が対象と接触するのを防ぐために、静電容量を利用したセンサ（ｓｅｎｓｏｒ）をＸ線受光器に設けて、対象へ近接を検出することが行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５，６５１，０４４号明細書および図面（第３−８欄、第２−３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＸ線撮影装置では、近接センサを複数の電極で構成し、それら複数の電極の組み合わせをマルチプレクサ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）で切り換えながら近接検出を行うようにしているので、近接検出装置の構成が複雑化する。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、構成が簡素な近接検出装置、および、そのような近接検出装置を備えたＸ線撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、対象に近接しうる可動部材と、前記可動部材の対象側の端部に設けられた単一の電極と、前記電極とグラウンドとの間に形成される静電容量に定電流を供給する電流供給手段と、前記静電容量の電荷を一定の周期で放電する放電手段と、グラウンドに対する前記電極の電位を閾値に基づいて２値化する２値化手段と、前記２値化手段の出力信号を平滑する平滑手段と、を具備することを特徴とする近接検出装置である。
【０００７】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、Ｘ線照射手段と、Ｘ線受光手段と、空間を挟んで互いに対向するように前記Ｘ線照射手段および前記Ｘ線受光手段を支持するとともに前記Ｘ線受光手段を前記空間内の撮影の対象に近接させることが可能な支持手段と、前記Ｘ線受光手段の対象側の端部に設けられた単一の電極と、前記電極とグラウンドとの間に形成される静電容量に定電流を供給する電流供給手段と、前記静電容量の電荷を一定の周期で放電する放電手段と、グラウンドに対する前記電極の電位を閾値に基づいて２値化する２値化手段と、前記２値化手段の出力信号を平滑する平滑手段と、を具備することを特徴とするＸ線撮影装置である。
【０００８】
上記各観点での発明では、単一の電極を用いるようにしたのでセンサの構成が簡素化される。また、電極とグラウンドとの間に形成される静電容量に定電流を供給し、静電容量の電荷を一定の周期で放電し、グラウンドに対する前記電極の電位を閾値に基づいて２値化し、２値化手段の出力信号を平滑することにより検出信号を得るようにしたので、電気回路の構成も簡素化される。
【０００９】
前記電極は互いに電気的に絶縁された２層の導電層を有し、これら導電層のうち外側の層に前記定電流が供給され、内側の層には外側と同じ電圧が供給されることが、近接検出の感度を良くする点で好ましい。
【００１０】
前記電極は前記Ｘ線受光手段の受光面の周縁に沿って設けられていることが、入射Ｘ線への影響を最小にする点で好ましい。前記電極は前記Ｘ線受光手段の外周から受光面の周縁にかけて設けられていることが、入射Ｘ線への影響を最小にとどめながら電極面積を増やす点で好ましい。
【００１１】
前記支持手段は前記Ｘ線照射手段および前記Ｘ線受光手段をＣ字状のアームの両端にそれぞれ支持することが、対象への多様なアクセスを可能にする点で好ましい。前記Ｘ線受光手段はイメージ・インテンシファイヤであることが、受光感度を良くする点で好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線撮影装置の模式的な構成を示す。本装置は本発明のＸ線撮影装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１３】
図１に示すように、本装置は、テーブル（ｔａｂｌｅ）１００、ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２００およびオペレータコンソール（ｏｐｅｒａｔｏｒ  ｃｏｎｓｏｌｅ）３００を有する。
【００１４】
テーブル１００はテーブルトップ（ｔａｂｌｅ  ｔｏｐ）１０２を有する。テーブルトップ（ｔａｂｌｅ  ｔｏｐ）１０２には、撮影の対象Ｐが仰臥状態で載置される。テーブルトップ１０２は基台１１０で支持されている。基台１１０の内部には、進退機構、昇降機構および傾斜機構が内蔵されている。これらの機構は、それぞれ、テーブルトップ１０２を進退、昇降および傾斜させるものである。
【００１５】
ガントリ２００は、互いに対向するＸ線照射部２０２とＸ線受光部２０４を円弧状すなわちＣ字状のアーム２０６で支持している。アーム２０６はスタンド（ｓｔａｎｄ）２０８によって支持されている。
【００１６】
Ｘ線照射部２０２はＸ線管を内蔵し、Ｘ線をＸ線受光部２０４に向けて照射する。Ｘ線受光部２０４はイメージ・インテンシファイヤ（ｉｍａｇｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）を内蔵し、Ｘ線照射部２０２から照射されたＸ線を受光する。Ｘ線受光部２０４は例えば概ね円筒状の形状を有する。
【００１７】
Ｘ線照射部２０２は、本発明におけるＸ線照射手段の実施の形態の一例である。Ｘ線受光部２０４は、本発明におけるＸ線受光手段の実施の形態の一例である。また、本発明における可動部材の実施の形態の一例である。アーム２０６は、本発明における支持手段の実施の形態の一例である。
【００１８】
ガントリ２００は、Ｘ線照射部２０２とＸ線受光部２０４の間の空間にアイソセンタ（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）を有する。アイソセンタは、アーム２０６の円弧の中心に相当する。
【００１９】
スタンド２０８に内蔵された送り機構でアーム２０６を円弧に沿って移動させることにより、Ｘ線照射部２０２およびＸ線受光部２０４は、対向関係を維持したままアイソセンタを中心として回動する。アーム２０６に内蔵された進退機構により、Ｘ線受光部２０４はアイソセンタの方向に進退可能になっている。テーブルトップ１０２は、対象Ｐの撮影中心がアイソセンタに一致するように、進退、昇降および傾斜が調節される。
【００２０】
オペレータコンソール３００は、使用者のためのマン・マシンインターフェース（ｍａｎ  ｍａｃｈｉｎｅ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）である。オペレータコンソール３００は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等の情報処理機器およびその周辺機器を内蔵し、使用者の指令に基づいてテーブル１００およびガントリ２００を制御し、撮影を遂行する。
【００２１】
本装置は近接検出装置を備えている。以下、近接検出装置について説明する。図２に、近接検出装置の一部をなす電極の模式的構成を示す。同図に示すように、電極２１０がＸ線受光部２０４の一端部に設けられている。この部分は対象Ｐと向き合う側すなわち受光面側の端部である。電極２１０は、本発明における電極の実施の形態の一例である。
【００２２】
電極２１０は、Ｘ線受光部２０４の受光面の周縁およびＸ線受光部２０４の端部の外周面に沿って設けられている。なお、Ｘ線受光部２０４の受光面および端部の外周面は、例えばプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の絶縁材料からなるエンクロージャ（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）で覆われている。また、電極２１０も実際は絶縁材料からなるエンクロージャで覆われているが、図ではそれを除去した状態で示す。
【００２３】
図３に、電極２１０が設けられている部分の模式的構成を拡大断面図によって示す。同図に示すように、電極２１０は２層の導電層２１２，２１４を有する。導電層２１２，２１４は絶縁層２１６を介して積層されている。導電層２１２，２１４は例えば銅やアルミニウム（Ａｌ）等の適宜の導電体の層である。このような電極２１０は、例えばフレキシブルプリント板（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔ  ｂｏａｒｄ）等を用いて構成される。
【００２４】
電極２１０は単一の電極として構成されている。なお、電極２１０は、Ｘ線受光部２０４の受光面に設ける部分とＸ線受光部２０４の端部の外周面に設ける部分を別々に構成し、Ｘ線受光部２０４への取り付け後に対応する導電層同士を電気的に接続するようにしてもよい。このようにしても電気的には単一の電極を得ることができる。なお、電極２１０は、Ｘ線受光部２０４の受光面だけに設けるようにしてもよい。
【００２５】
図４に、近接検出装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の近接検出装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２６】
同図に示すように、電極２１０はグラウンド（ｇｒｏｕｎｄ）に対して静電容量を持つキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の一方の電極となる。対象ＰおよびＸ線受光部２０４はいずれもグラウンド電位にあるので、導電層２１２は対象Ｐとキャパシタを形成し、導電層２１４はＸ線受光部２０４とキャパシタを形成する。以下、導電層２１２および２１４を電極ともいう。
【００２７】
電極２１２には定電流源４０２が接続されている。定電流源４０２は、本発明における電流供給手段の実施の形態の一例である。定電流源４０２は、電極２１２が形成するキャパシタを定電流Ｉで充電する。このキャパシタの静電容量をＣとすると、電流Ｉと電極２１２の電圧ｖの関係は次式で与えられる。
【００２８】
【数１】
2004208800.tif 000003
【００２９】
ここで、Ｉは一定なので、電圧ｖは時間とともに直線的に増加する。電圧増加の傾斜は１／Ｃとなる。すなわち静電容量Ｃに反比例する。
【００３０】
電極２１２には、放電回路４０４が接続されている。放電回路４０４は、本発明における放電手段の実施の形態の一例である。放電回路４０４は、電極２１２が形成するキャパシタの電荷を一定の周期で放電する。これによって、電圧ｖは定期的に０となる。このような充電と放電の繰り返しにより、電圧ｖは一定周期の鋸歯状波となる。
【００３１】
鋸歯状波の傾斜は静電容量Ｃに反比例する。静電容量Ｃは電極２１２と対象Ｐの間の距離ｄが小さくなるにつれて増加するので、鋸歯状波の傾斜は電極２１２を対象Ｐの間の距離ｄが小さくなるにつれて減少する。
【００３２】
電極２１２の電圧ｖは電圧リピータ（ｖｏｌｔａｇｅ  ｒｅｐｅａｔｅｒ）４０６を通じて電極２１４に与えられる。電圧リピータ４０６は、例えばゲインが＋１の高入力インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）増幅器等である。電圧リピータ４０６によって、電極２１４は常に電極２１２と同電位となるので、電極２１２と２１４の間に電界が形成されない。このため、電極２１２による電界は対象側にのみ形成され、後述の近接検出を感度よく行うことができる。また、電極２１４による電界はＸ受光部側にのみ形成される。
【００３３】
電極２１２の電圧ｖは比較回路４０８に入力される。比較回路４０８は、参照信号ＲＥＦに基づいて入力信号の大小を表す２値信号ｗを出力する。２値信号ｗは、平滑回路４１０で平滑されて近接検出信号ｓとして出力される。比較回路４０８は、本発明における２値化手段の実施の形態の一例である。平滑回路４１０は、本発明における平滑手段の実施の形態の一例である。
【００３４】
このような電気回路は、例えば、Ｘ線受光部２０４のエンクロージャ内に設けられる。その場合、フレキシブルプリント板で構成される電極２１０を適宜に延長し、その上にプリント回路として構成するのが、近接検出装置をユニット（ｕｎｉｔ）化する点で好ましい。
【００３５】
このように構成された近接検出装置の動作を説明する。動作のタイムチャートを図５に示す。同図において、（１）は電圧ｖのタイムチャートであり、（２）〜（４）はいずれも２値信号ｗおよび近接検出信号ｓのタイムチャートである。
【００３６】
同図に示すように、電圧ｖは一定周期の鋸歯状波となる。鋸歯状波の傾斜は、電極２１２と対象Ｐの間の距離ｄが狭まるにつれて、例えばｖ１，ｖ２，ｖ３のように減少する。
【００３７】
このような鋸歯状波ｖ１，ｖ２，ｖ３の参照信号ＲＥＦに対する大小関係を表す２値信号ｗは、それぞれ、ｗ１，ｗ２，ｗ３のようになる。２値信号ｗ１，ｗ２，ｗ３はこの順序でデューティレシオ（ｄｕｔｙ  ｒａｔｉｏ）が増加する。
【００３８】
このため、２値信号ｗ１，ｗ２，ｗ３を平滑して得られる近接検出信号ｓは、それぞれ、ｓ１，ｓ２，ｓ３のようになる。近接検出信号ｓ１，ｓ２，ｓ３はこの順序で信号強度が増加する。
【００３９】
このような動作によって、図６に示すように、距離ｄの減少にともなって次第に信号強度が増加する近接検出信号ｓが得られる。したがって、近接検出信号ｓの信号強度に基づいて、対象Ｐに対するＸ線受光部２０４の近接の程度を知ることができる。近接検出信号ｓは、例えば、近接限度ＤＬに対応した閾値ＴＨに基づく判定により、近接警報の報知や接触防止等に利用することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、構成が簡素な近接検出装置、および、そのような近接検出装置を備えたＸ線撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置の模式的構成を示す図である。
【図２】近接検出装置における電極の模式的構成を示す図である。
【図３】近接検出装置における電極の模式的構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のタイムチャートを示す図である。
【図６】距離と検出信号との関係を示す図である。
【符号の説明】
１００  テーブル
１０２  テーブルトップ
１０４  基台
２００  ガントリ
２０２  Ｘ線照射部
２０４  Ｘ線受光部
２０６  アーム
２０８  スタンド
３００  オペレータコンソール
２１０  電極
２１２，２１４  導電層
２１６  絶縁層
４０２  定電流源
４０４  放電回路
４０６  電圧リピータ
４０８  比較回路
４１０  平滑回路
【図１】
2004208800.tif 000004
【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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