(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線撮影装置において、コリメータにより形成されるＸ線照射野を可視光で表示するために使用されるコリメータ用光源装置であって、
可視光を照射するＬＥＤと、
前記ＬＥＤから照射される可視光を、照射領域を制限した後に集光する可視光案内部材とを備え、
前記可視光案内部材には、前記ＬＥＤ側に形成された第１の開口部と、前記ＬＥＤとは逆側に形成された前記第１の開口部より面積が広い前記第１の開口部と同心状の第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連結する側面とを有する貫通孔が穿設され、前記貫通孔における側面は可視光を反射する鏡面状に構成されるとともに、前記貫通孔における前記第１の開口部の面積は前記ＬＥＤの発光面の面積より小さく構成され、前記ＬＥＤから照射された可視光のうち、前記ＬＥＤの発光面の中央部の領域からの可視光が前記第１の開口部から前記貫通孔内に侵入することを特徴とするコリメータ用光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のコリメータ用光源装置において、
前記貫通孔は、前記第１の開口部が頂面となり、前記第２の開口部が底面となり、前記側面が錐面となる錐台形状を有するコリメータ用光源装置。
【請求項３】
請求項２に記載のコリメータ用光源装置において、
前記ＬＥＤにおける発光面と、前記可視光案内部材におけるＬＥＤ側の開口部が形成された領域の表面とは、所定の距離だけ離隔するコリメータ用光源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のコリメータ用光源装置において、
前記可視光案内部材は、前記ＬＥＤから照射された可視光が、前記貫通孔以外の領域から外部に出射するのを防止する光密構造を有するコリメータ用光源装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のコリメータ用光源装置において、
前記可視光案内部材は金属から構成され、前記貫通孔における錐面は鏡面加工が施されるコリメータ用光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線撮影装置において、コリメータにより形成されるＸ線照射野を可視光で表示するために使用されるコリメータ用光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなＸ線撮影装置においては、Ｘ線管とＸ線検出器との間には、Ｘ線管から照射されたＸ線の被検者に対する照射範囲であるＸ線照射野を規制するため、Ｘ線管からのＸ線の照射領域に開閉可能に配設された複数のコリメータリーフを備えたＸ線の絞り機構であるコリメータが設置されている。このコリメータを利用してＸ線管から被検者に向けて照射されるＸ線照射野を調整するときには、コリメータに対し患者とは逆側に配設されたコリメータランプと称呼される可視光源を点灯させることにより可視光の照射野を形成し、可視光の照射野を視認することでコリメータ機構により調整されるＸ線照射野を確認している（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
このようなコリメータ用の可視光源としては、従来、ハロゲンランプが使用されていた。このハロゲンランプは、消費電力が大きいという問題がある。また、ハロゲンランプは寿命が比較的短く、定期的に交換する必要があるという問題もある。
【０００４】
このため、可視光を照射するＬＥＤを光源として使用するコリメータ用光源装置が提案されている（特許文献３参照）。この特許文献３に記載されたコリメータ用光源装置においては、可視光による照射野と、この照射野の外周部の領域との照度比（エッジコントラスト）を向上させるために、複合放物面集光器（ＣＰＣ）形状の円錐の内部にＬＥＤを収納した構成を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７０２９２号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１５４９５号公報
【特許文献３】特開２００４−２０９２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献３に記載のコリメータ用光源装置においては、ＬＥＤから照射された可視光の全てを反射面で集光することから、可視光の照射野における照度は向上するが、あらゆる方向を向く可視光を集光することになり、一定以上の照度比を得ることができないという問題がある。特許文献３に記載のコリメータ用光源装置においては、特許文献３に記載されたように、可視光の照射野のエッジから３ｍｍ内側と３ｍｍ外側の領域の照度比は、１．４５８あるいは１．９２３程度に過ぎない。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、可視光の照射野の内側と外側の照度比をさらに向上させることが可能なコリメータ用光源装置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】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、Ｘ線撮影装置において、コリメータにより形成されるＸ線照射野を可視光で表示するために使用されるコリメータ用光源装置であって、可視光を照射するＬＥＤと、前記ＬＥＤから照射される可視光を、照射領域を制限した後に集光する可視光案内部材とを備え、前記可視光案内部材には、前記ＬＥＤ側に形成された第１の開口部と、前記ＬＥＤとは逆側に形成された前記第１の開口部より面積が広い前記第１の開口部と同心状の第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部とを連結する側面とを有する貫通孔が穿設され、前記貫通孔における側面は可視光を反射する鏡面状に構成されるとともに、前記貫通孔における前記第１の開口部の面積は前記ＬＥＤの発光面の面積より小さく構成され、前記ＬＥＤから照射された可視光のうち、前記ＬＥＤの発光面の中央部の領域からの可視光が前記第１の開口部から前記貫通孔内に侵入することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記貫通孔は、前記第１の開口部が頂面となり、前記第２の開口部が底面となり、前記側面が錐面となる錐台形状を有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記ＬＥＤにおける発光面と、前記可視光案内部材におけるＬＥＤ側の開口部が形成された領域の表面とは、所定の距離だけ離隔する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記可視光案内部材は、前記ＬＥＤから照射された可視光が、前記貫通孔以外の領域から外部に出射するのを防止する光密構造を有する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、前記可視光案内部材は金属から構成され、前記貫通孔における錐面は鏡面加工が施される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、ＬＥＤから照射される可視光を照射領域を制限した後に集光する可視光案内部材の作用により、可視光の照射野の内側と外側の領域における照度比を極めて高いものとすることが可能となる。これにより、可視光の照射野、すなわち、Ｘ線照射野をより正確に認識することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、ＬＥＤにおける発光面と可視光案内部材におけるＬＥＤ側開口部が形成された側の表面との間に所定の距離を設けることにより、可視光案内部材の貫通孔におけるＬＥＤ側の開口部の面積を大きくした場合であっても、可視光の照射野の内側と外側の領域における照度比を極めて高いものとすることが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、可視光案内部材が、可視光が貫通孔以外の領域から外部に出射するのを防止する光密構造を有することから、ＬＥＤから照射された迷光が可視光の照射野付近に到達して照度比を低下させる現象を防止することが可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、可視光案内部材を金属から構成することにより、高出力のＬＥＤを使用してＬＥＤから大きな発熱が生じた場合であっても、可視光案内部材が劣化することを防止することができるとともに、この熱を速やかに外部に放出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明に係るコリメータ用光源装置１０を適用するＸ線撮影装置の概要図である。
【図２】コリメータ４３の概要図である。
【図３】コリメータ用光源装置１０の斜視図である。
【図４】コリメータ用光源装置１０の可視光案内部材２０における貫通孔２４付近の拡大断面図である。
【図５】ＬＥＤ１１の発光部１２から照射された可視光がコリメータリーフ５３により遮られて可視光の照射野を形成する状態を示す模式図である。
【図６】コリメータ用光源装置１０を光密構造とした場合と、光密構造としない場合の照度比を比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るコリメータ用光源装置１０を適用するＸ線撮影装置の概要図である。
【００１９】
このＸ線撮影装置は、Ｘ線撮影室内に設置されるＸ線撮影台３とＸ線照射部４とを備える。Ｘ線撮影台３は、被検者を載置する天板３１と、タッチパネル式の液晶表示器から構成される表示部３５を備えた操作パネル３２と、フラットパネルディテクタ等のＸ線検出器を内部に収納したブッキー部３３と、天板３１およびブッキー部３３を昇降するための昇降部３４とを備える。ブッキー部３３は、図１に示すＧ方向に水平移動可能となっている。また、ブッキー部３３は、天板３１とともに、図１に示すＦ方向に昇降可能となっている。
【００２０】
Ｘ線照射部４は、Ｘ線撮影室の天井に対して互いに直交するＡ方向およびＢ方向に移動可能な支持部６１と、この支持部６１から下方に延びる垂下部６２と、この垂下部６２に対してＣ方向に昇降するともに、Ｄ方向に回動する移動部６３と、この移動部６３の下端部に軸支され、操作部４１、Ｘ線管４２およびコリメータ４３を一体としてＥ方向に回動させる支持軸６４とを備える。このため、Ｘ線管４２は、操作部４１およびコリメータ４３とともに、図１に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ方向に移動可能となっている。
【００２１】
図２は、コリメータ４３の概要図である。
【００２２】
このコリメータ４３は、Ｘ線管４２から照射されるＸ線の照射野を制限するための４枚のコリメータリーフ５３を備える。なお、この図においては、２枚のコリメータリーフ５３のみを図示しているが、実際には、４枚のコリメータリーフ５３により矩形状のＸ線照射野が形成される。この図においては、Ｘ線照射野および後述する可視光の照射野を符号１００で示している。また、このコリメータ４３は、Ｘ線照射野を視認可能とするための可視光を照射するこの発明に係るコリメータ用光源装置１０を備える。コリメータ用光源装置１０から照射される可視光は、Ｘ線が透過可能なミラー５２によりコリメータリーフ５３の方向に反射され、４枚のコリメータリーフ５３により矩形状の可視光の照射野が形成される。この可視光の照射野のサイズは、Ｘ線照射野のサイズと同一となる。オペレータは、この可視光の照射野を確認することにより、Ｘ線照射野を確認することが可能となる。
【００２３】
次に、この発明に係るコリメータ用光源装置１０の構成について説明する。図３は、コリメータ用光源装置１０の斜視図である。また、図４は、コリメータ用光源装置１０の可視光案内部材２０における貫通孔２４付近の拡大断面図である。なお、図３においては、可視光案内部材２０の内部構造を図示するため、可視光案内部材２０を半分に切断した状態を図示している。
【００２４】
このコリメータ用光源装置１０は、可視光を照射する発光部１２を備えたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）１１を有する。このＬＥＤ１１における発光部１２は、単一の光照射領域を備えたものでもよく、複数の光照射領域を備えたものでもよく、あるいは、多数の発光素子を列設したものでもよい。
【００２５】
また、このコリメータ用光源装置１０は、ＬＥＤ１１から照射される可視光を、照射領域を制限した後に集光する可視光案内部材２０を備える。この可視光案内部材２０は、金属から構成された本体２１、スペーサ２２およびベース２３から構成される。これらの本体２１、スペーサ２２およびベース２３は、本体２１に形成された締結用孔２９，スペーサ２２に形成された図示しない締結用孔およびベース２３に形成された締結用孔２８を利用することにより、図示を省略したネジ等により互いに固定される。
【００２６】
可視光案内部材２０における本体２１には、円錐台形状を有する貫通孔２４が穿設されている。円錐台形状を有する貫通孔２４においては、ＬＥＤ１１側の開口部(第１の開口部)２５が頂面となりＬＥＤ１１とは逆側の開口部(第２の開口部)２６が底面となる状態となっている。また、この円錐台形状を有する貫通孔２４における錐面（側面）２７は、ＬＥＤ１１から照射された可視光を高い反射率で反射する鏡面状に構成されている。そして、貫通孔２４におけるＬＥＤ１１側の開口部２５の面積は、ＬＥＤ１１の発光部１２の発光面の面積より小さくなっている。
【００２７】
図３に示すように、ＬＥＤ１１の発光部１２は、平面視において矩形状となっている。そして、この発光部１２の一辺の長さは。図４に示すように、Ｄ１となっている。一方、可視光案内部材２０における本体２１に形成されたＬＥＤ１１側の開口部２５の直径Ｄ２は、ＬＥＤ１１の発光部１２の一辺の長さＤ１より小さくなっている。従って、貫通孔２４におけるＬＥＤ１１側の開口部２５の面積は、ＬＥＤ１１の発光部１２の発光面の面積より小さくなっている。
【００２８】
また、図４に示すように、円錐台形状を有する貫通孔２４における錐面２７が鉛直方向となす角度は、θとなっている。そして、ＬＥＤ１１における発光部１２の上面である発光面と、可視光案内部材２０の本体２１におけるＬＥＤ１１側の開口部２５が形成された領域の表面（下面）とは、所定の距離ｄだけ離隔している。
【００２９】
また、可視光案内部材２０におけるスペーサ２２は、その厚みが異なる物が複数個準備されている。このため、スペーサ２２の厚みと枚数とを適宜選択することにより、ＬＥＤ１１における発光部１２の上面である発光面と可視光案内部材２０の本体２１におけるＬＥＤ１１側の開口部２５が形成された領域の表面との距離ｄを変更することが可能となる。この距離ｄを大きくした場合には、可視光案内部材２０の貫通孔２４におけるＬＥＤ１１側の開口部２５の面積を大きくした場合であっても、可視光の照射野の内側と外側の領域における照度比を高いものとすることが可能となる。但し、可視光案内部材２０の貫通孔２４におけるＬＥＤ１１側の開口部２５の面積を小さく加工することができるときには、この距離ｄをゼロとしてもよい。
【００３０】
可視光案内部材２０におけるＬＥＤ１１と対向する領域には、本体２１の脚部３９とスペーサ２２とにより、凹部が形成され、ＬＥＤ１１はこの凹部内に収納される。このため、ＬＥＤ１１は、可視光案内部材２０における本体２１、スペーサ２２およびベース２３により取り囲まれた状態となっている。これにより、可視光案内部材２０は、ＬＥＤ１１における発光部１２から照射された可視光が、貫通孔２４以外の領域から外部に出射するのを防止する光密構造となっている。
【００３１】
なお、可視光案内部材２０における本体２１は、アルミニウム（Ａｌ）をプレス加工することにより製造される。そして、本体２１の貫通孔２４における錐面２７は、プレス加工時に、しごき加工（アイロニング）を行うことにより、表面の面粗さが十分細かく、滑らかで、可視光の反射率が８０％程度の鏡面とされる。
【００３２】
以上のような構成を有するコリメータ用光源装置１０においては、貫通孔２４におけるＬＥＤ１１側の開口部２５の面積はＬＥＤ１１の発光部１２の発光面の面積より小さいことから、ＬＥＤ１１の発光部１２から照射された可視光は、発光部１２のうち最も発光強度の高くなる中央部の領域からの可視光のみが開口部２５から貫通孔２４内に侵入する。このように、ＬＥＤ１１の発光部１２から照射される可視光のうち、可視光案内部材２０に取り込まれる可視光の照射領域を小さな領域に制限することにより、可視光の照射野の内側と外側の領域における照度比を高くすることが可能となる。
【００３３】
図５は、ＬＥＤ１１の発光部１２から照射された可視光がコリメータリーフ５３により遮られて可視光の照射野を形成する状態を示す模式図である。
【００３４】
この図において実線で示すように、発光部１２から照射され貫通孔２４に侵入する可視光の領域を小さくした場合には、その領域の両端部から出射されコリメータリーフ５３により遮られる可視光の範囲は、Ｌ１となる。一方、この図において破線で示すように、発光部１２から照射され貫通孔２４に侵入する可視光の領域を大きくした場合には、その領域の両端部から出射されコリメータリーフ５３により遮られる可視光の範囲は、Ｌ１より大きなＬ２となる。この範囲Ｌ１、Ｌ２は、可視光の照射野の端縁においてコリメータリーフ５３の影がぼやける領域であり、この領域の幅が大きくなると照度比が小さくなる。図５に示すように、発光部１２から照射され貫通孔２４に侵入する可視光の領域を小さくすることにより、影がぼやける領域を小さくして、可視光の照射野の内側と外側の領域における照度比を高く維持することが可能となる。
【００３５】
一方、ＬＥＤ１１における発光部１２から照射され、開口部２５を介して貫通孔２４に侵入した可視光は、円錐台形状を有する貫通孔２４における錐面２７により反射されることで集光され、可視光の照射野を形成する。このように、ＬＥＤ１１における発光部１２から照射される可視光のうちの一部のみを貫通孔２４に侵入させる構成を採用した場合においても、錐面２７での反射を利用してＬＥＤ１１における発光部１２から照射される可視光を効率的に可視光の照射野に案内することができ、可視光の照射野の照度を高いものとすることが可能となる。この場合において、円錐台形状を有する貫通孔２４における錐面２７が鉛直方向となす角度θを１６度から１９度程度とすることにより、可視光の照射野の照度を最も高くすることが可能となる。
【００３６】
このような構成を有するコリメータ用光源装置１０においては、この発明の発明者等の実験によると、ＬＥＤ１１における発光部１２上面の発光面と可視光案内部材２０におけるＬＥＤ側の開口部２５が形成された領域の表面との距離ｄを０．４ｍｍから０．７ｍｍとし、開口部２５の直径を１．６５ｍｍから１．８５ｍｍとした場合に、可視光の照射野の周辺における、可視光の照度が可視光の照射野の最大照度の１／４となる領域の３ｍｍ内側と３ｍｍ外側の領域の照度比を、４．０以上とすることが可能であることが確認された。
【００３７】
また、上述したコリメータ用光源装置１０においては、ＬＥＤ１１は、可視光案内部材２０における本体２１、スペーサ２２およびベース２３により取り囲まれた状態となっており、可視光案内部材２０は、ＬＥＤ１１における発光部１２から照射された可視光が、貫通孔２４以外の領域から外部に出射するのを防止する光密構造となっている。このため、このコリメータ用光源装置１０においては、ＬＥＤ１１の発光部１２から照射された迷光が可視光の照射野付近に到達して照度比を低下させる現象を防止することが可能となる。
【００３８】
図６は、コリメータ用光源装置１０を光密構造とした場合と、光密構造としない場合の照度比を比較するグラフである。図６における横軸は、可視光の照射野の中心からの距離を示し、縦軸は、可視光の照度が可視光の照射野の最大照度の１／４となる領域の３ｍｍ外側の領域の最大照度で規格化した照度を示している。また、この図において実線は、上述したコリメータ用光源装置１０を適用した場合を示し、破線は、可視光案内部材２０の本体２１における脚部３９に相当する領域を開放した場合を示している。
【００３９】
この図に示すように、コリメータ用光源装置１０における可視光案内部材２０を光密構造とした場合においては、光密構造としない場合に比べて、可視光の照度が可視光の照射野の最大照度の１／４となる領域の３ｍｍ外側の領域の照度を小さくすることができ、可視光の照射野の内側と外側の領域における照度比をより高いものとすることが可能となる。
【００４０】
なお、上述した実施形態においては、貫通孔２４として円錐台形状を有するものを採用しているが、多角錐台等の他の錐台形状を採用してもよい。例えば、貫通孔２４の形状として、コリメータリーフ５３により形成される矩形状の照射野に対応する四角錐台を採用してもよい。また、ＬＥＤ光源から照射された可視光を効率的に集光し得るものであれば、錐台形状以外の形状の貫通孔を採用することも可能である。例えば、開口部２５と開口部２６とを、直線ではなく放物線等の他の曲線から構成される面で接続した形状や、直線と曲線を接続した線から構成される面で接続した形状を有する貫通孔を採用してもよい。
【００４１】
また、上述した実施形態においては、可視光案内部材２０の本体２１として、アルミニウムをプレス加工することにより製造されたものを採用している。これにより、可視光案内部材２０の本体２１の製造コストを低減することができる。また、ＬＥＤ１１として高出力のものを使用することによりＬＥＤ１１から発熱を生じた場合においても、劣化を生じることがなく、また、高い熱伝導率を有することから、ＬＥＤ１１からの発熱を効率的に発散することが可能となる。但し、アルミニウムの代わりに、高い熱伝導率を有する他の金属や合金を使用してもよいし、セラミック等で整形焼結したものの表面に反射膜を蒸着してもよい。また、ＬＥＤ１１からの発熱が小さい場合には、樹脂の表面に反射膜を蒸着したものを使用してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
３      Ｘ線撮影台
４      Ｘ線照射部
１０    コリメータ用光源装置
１１    ＬＥＤ
１２    発光部
２０    可視光案内部材
２１    本体
２２    スペーサ
２３    ベース
２４    貫通孔
２５    開口部
２６    開口部
２７    錐面
３１    天板
３３    ブッキー部
３９    脚部
４２    Ｘ線管
４３    コリメータ
５２    ミラー
５３    コリメータリーフ
【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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