特許 7482100 放射線検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-01

(45)【発行日】2024-05-13

(54)【発明の名称】放射線検出装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/42 20240101AFI20240502BHJP

   H01Q 1/24 20060101ALI20240502BHJP

   H01Q 19/22 20060101ALI20240502BHJP

【ＦＩ】

A61B6/42 500Q

H01Q1/24 Z

H01Q19/22

A61B6/42 500S

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021200400

(22)【出願日】2021-12-09

(65)【公開番号】P2023086027

(43)【公開日】2023-06-21

【審査請求日】2023-06-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】青木 誠

(72)【発明者】

【氏名】石上 智久

(72)【発明者】

【氏名】志村 元

(72)【発明者】

【氏名】相馬 朝康

(72)【発明者】

【氏名】石成 裕

(72)【発明者】

【氏名】近藤 弘人

(72)【発明者】

【氏名】多川 元気

【審査官】佐野 浩樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６４０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１４１８５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００５８２４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１２２８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１２９０４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２５１８０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１１２９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１０６１８１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－１１８８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３３０４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ６／００ － ６／５８ 、

Ｈ０１Ｑ １／１２ － １／２６ 、１５／００ －１９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線検出装置であって、
入射面及び側面を有する筐体と、
前記筐体に収容されており、電波を反射する反射面を有する反射部材と、
前記筐体に収容されているアンテナ素子と、を備え、
前記筐体の前記側面は、導電体領域と、前記導電体領域よりも電波の透過率が高い透過領域とを有し、
前記アンテナ素子及び前記透過領域は、前記反射部材の前記反射面の法線方向に位置し、
前記アンテナ素子の動作周波数の波長をλとすると、
前記入射面に平行な方向における前記反射面の長さは、ｎを整数として、ｎλ／２－λ／８よりも大きく、ｎλ／２＋λ／８よりも小さく、
前記反射面の法線方向における前記アンテナ素子と前記反射面との間の距離は、λ／８よりも大きく、３λ／８よりも小さい、放射線検出装置。

【請求項2】

前記透過領域に対する平面視において、前記入射面に平行な方向における前記透過領域の中心と前記反射面の中心との間の距離は、λ／２よりも小さい、請求項１に記載の放射線検出装置。

【請求項3】

前記反射面の法線方向における前記アンテナ素子と前記反射面との間の距離は、λ／４に等しい、請求項１又は２に記載の放射線検出装置。

【請求項4】

前記入射面に平行な方向における前記反射面の長さは、λに等しい、請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線検出装置。

【請求項5】

前記反射部材の前記法線方向における前記反射部材の長さは、前記動作周波数に対する前記反射部材の表皮深さよりも大きい、請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線検出装置。

【請求項6】

前記反射面は、凹形状を有する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線検出装置。

【請求項7】

前記反射部材は、複数の部分に分離されており、前記複数の部分のうちの互いに隣接する２つの部分の距離は、λ／２よりも小さい、請求項１乃至６の何れか１項に記載の放射線検出装置。

【請求項8】

前記放射線検出装置は、前記入射面から入射した放射線を電気信号に変換するセンサパネルをさらに備え、
前記筐体は、前記入射面の反対側にある背面をさらに有し、
前記アンテナ素子は、前記センサパネルと前記背面との間に位置する、請求項１乃至７の何れか１項に記載の放射線検出装置。

【請求項9】

前記放射線検出装置は、
前記センサパネルが取り付けられた第１面と、前記反射部材が取り付けられた第２面とを有する支持板と、
前記支持板の前記第２面に取り付けられた導電部材とをさらに備え、
前記導電部材と前記反射部材の前記反射面との間の距離は、λ／２よりも小さい、請求項８に記載の放射線検出装置。

【請求項10】

前記アンテナ素子の前記動作周波数は、２．４ＧＨｚ帯又は５ＧＨｚ帯に含まれる、請求項１乃至９の何れか１項に記載の放射線検出装置。

【請求項11】

放射線検出装置であって、
入射面及び側面を有する筐体と、
前記筐体に収容されており、電波を反射する反射面を有する反射部材と、
前記筐体に収容されているアンテナ素子と、を備え、
前記筐体の前記側面は、導電体領域と、前記導電体領域よりも電波の透過率が高い透過領域とを有し、
前記アンテナ素子の動作周波数の波長をλとすると、前記入射面に平行な方向における前記反射面の長さは、ｎを整数として、ｎλ／２－λ／８よりも大きく、ｎλ／２＋λ／８よりも小さく、
前記反射部材は、前記アンテナ素子から前記透過領域に直接向かう第１電波と、前記アンテナ素子から前記反射面に到達し、前記反射面で反射することによって前記透過領域に向かう第２電波とが強め合うような位置に配置されている、放射線検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

薄型で軽量な可搬型の放射線撮影装置として、多くのデジタル放射線撮影装置が製品化されている。特許文献１には、可搬性を向上させるために、外部装置と無線通信を行うワイヤレス放射線撮影装置を提案する。この放射線撮像装置では、導電体で構成された筐体内のアンテナから電波を効率的に装置外へ伝搬するために、筐体の一部が非導電性カバーに置き換わっている。非特許文献１は、無線通信用のデータ信号強度を強めることによって、動作周波数での電波放射量を高めることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１１２９２３号公報

【非特許文献】

【0004】

【文献】平沢一紘著「アンテナの特性と解法の基礎技術」、日刊工業新聞社、２０１１年２月１７日、ｐ．１１３～１３９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

無線通信が可能な放射線検出装置では、例えば省電力化のため、筐体内のアンテナから筐体外へ電波を効率よく伝搬することが望ましい。本発明は、筐体内のアンテナから筐体外へ電波を効率よく伝搬するための技術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】

【0006】

上記課題に鑑みて、放射線検出装置であって、入射面及び側面を有する筐体と、前記筐体に収容されており、電波を反射する反射面を有する反射部材と、前記筐体に収容されているアンテナ素子と、を備え、前記筐体の前記側面は、導電体領域と、前記導電体領域よりも電波の透過率が高い透過領域とを有し、前記アンテナ素子及び前記透過領域は、前記反射部材の前記反射面の法線方向に位置し、前記アンテナ素子の動作周波数の波長をλとすると、前記入射面に平行な方向における前記反射面の長さは、ｎを整数として、ｎλ／２－λ／８よりも大きく、ｎλ／２＋λ／８よりも小さく、前記反射面の法線方向における前記アンテナ素子と前記反射面との間の距離は、λ／８よりも大きく、３λ／８よりも小さい、放射線検出装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

上記手段により、筐体内のアンテナから筐体外へ電波を効率よく伝搬できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一部の実施形態の放射線検出装置の構成例を説明する模式図である。

【図2】一部の実施形態の反射部材の構成例を説明する模式図である。

【図3】一部の実施形態の反射部材の構成例を説明する模式図である。

【図4】一部の実施形態の実験に使用する放射線検出装置を説明する模式図である。

【図5】一部の実施形態の実験結果を説明するグラフである。

【図6】その他の実施形態を説明する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0010】

図１を参照して、一部の実施形態に係る放射線検出装置１００の構成例について説明する。放射線検出装置１００は、入射した放射線を検出する機能を有する。放射線検出装置１００が放射線画像を生成するために使用される場合に、放射線検出装置１００は放射線撮像装置と呼ばれてもよい。図１（ａ）は、放射線検出装置１００の斜視図を示す。図１（ａ）では、筐体１１１を輪郭のみで示すことによって、筐体１１１の内部の構造を視認できるようにしている。しかし、筐体１１１は、不透明な材料で形成されてもよい。図１（ｂ）は、放射線検出装置１００の側面断面図を示す。図１（ｃ）は、放射線検出装置１００の上面断面図を示す。放射線検出装置１００の方向を示すために、３次元の直交座標系ＣＳを設定する。以下の説明において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸が参照された場合に、直交座標系ＣＳにおける軸を表す。

【0011】

放射線検出装置１００は、例えば、センサパネル１０１と、センサ支持板１０２と、プリント回路基板１０３と、バッテリ１０８と、同軸ケーブル１０９と、アンテナ１１０と、筐体１１１と、反射部材１１５とを有する。センサパネル１０１と、センサ支持板１０２と、プリント回路基板１０３と、バッテリ１０８と、同軸ケーブル１０９と、アンテナ１１０と、反射部材１１５とは、筐体１１１に収容されている。筐体１１１は、放射線検出装置１００の外観を規定する。

【0012】

筐体１１１は、薄い直方体状であってもよい。直方体が薄いとは、例えば、１つの頂点に集まる３辺の長さのうち最小の辺の長さが、他の２辺のそれぞれの長さよりも十分に小さい（例えば、１０分の１以下や５分の１以下である）ことを意味してもよい。また、筐体１１１が直方体状であるとは、筐体１１１が直方体又はそれに近い形状を有することを意味してもよい。例えば、筐体１１１の６つの面は、平坦であってもよいし、段差（凸部や凹部を含む）を有してもよいし、曲面であってもよい。何れの場合であっても、筐体１１１が直方体状であるという。筐体１１１が放射線検出装置１００の外観を規定するため、放射線検出装置１００も薄い直方体状である。

【0013】

筐体１１１の６つの面のうち、放射線検出装置１００の使用時に放射線源に向けられる面を入射面１１１ａと呼ぶ。図１（ａ）の例では、筐体１１１の下側の面が入射面１１１ａである。すなわち、図１（ａ）の下側から放射線が放射線検出装置１００に照射される。放射線源から照射され、被写体を透過した放射線は、入射面１１１ａに入射し、放射線検出装置１００の内部（具体的に、センサパネル１０１）に到達する。筐体１１１の６つの面のうち、入射面１１１ａの反対側にある面を背面１１１ｂと呼ぶ。入射面１１１ａ及び背面１１１ｂはいずれも、ｘｙ平面に平行である。

【0014】

筐体１１１の６つの面のうち、入射面１１１ａ及び背面１１１ｂ以外の４つの面を側面１１１ｃ～１１１ｆと呼ぶ。側面１１１ｃと側面１１１ｄとは互いに反対側にあり、どちらともｙｚ平面に平行である。側面１１１ｅと側面１１１ｆとは互いに反対側にあり、どちらともｘｚ平面に平行である。

【0015】

筐体１１１は、以下に説明する領域を除いて、剛性を有する材料で形成される。このような材料は、導電性を有する材料であってもよい。例えば、筐体１１１は、マグネシウム、ステンレス、アルミ、銅、鉄などのような金属で形成されてもよい。筐体１１１は、メッシュ状に金属が埋め込まれた樹脂で形成されてもよい。筐体１１１は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）のような導電性樹脂で形成されてもよい。入射面１１１ａの一部（例えば、入射面１１１ａに対する平面視（ｚ軸方向）においてセンサパネル１０１と重なる部分１１２）は、放射線透過率が周囲よりも高い材料で形成されてもよい。また、筐体１１１は、側面１１１ｅの一部に電波透過領域１１３を有し、背面１１１ｂの一部に電波透過領域１１４を有してもよい。電波透過領域１１３、１１４の詳細については後述する。

【0016】

センサパネル１０１は、入射面１１１ｂから放射線検出装置１００に入射した放射線を電気信号に変換する。センサパネル１０１には複数の画素回路が２次元状に配列されている。各画素回路は、放射線を電荷に変換するための変換素子と、電荷量に応じた電気信号を転送するためのスイッチ素子とを有する。センサパネル１０１は、入射面１１１ａに対して略平行になるように、筐体１１１の内部に取り付けられている。２つの平面が略平行であるとは、２つの平面が平行である（すなわち、２つの平面の法線のなす角が０度である）場合だけでなく、２つの平面がほぼ平行である（例えば、２つの平面の法線のなす角が５度以下又は１０度以下である）場合も含む。

【0017】

センサパネル１０１は、センサ支持板１０２によって支持されている。センサ支持板１０２は、入射面１１１ａに対して略平行になるように、筐体１１１の内部に取り付けられている。また、センサ支持板１０２は、センサパネル１０１に対しても略平行である。例えば、センサ支持板１０２は、筐体１１１に取り付けられてもよい。センサ支持板１０２は、導電性を有する材料で形成されてもよい。例えば、センサ支持板１０２は、筐体１１１と同様に、金属で形成されてもよいし、メッシュ状に金属が埋め込まれた樹脂で形成されてもよいし、ＣＦＲＰのような導電性樹脂で形成されてもよい。センサ支持板１０２が導電性を有する場合に、センサ支持板１０２は、導電板と呼ばれてもよい。

【0018】

センサパネル１０１は、センサ支持板１０２に直接、取り付けられてもよい（すなわち、センサパネル１０１がセンサ支持板１０２に接触してもよい）。これに代えて、センサパネル１０１とセンサ支持板１０２との間に、放射線遮蔽板（不図示）が配置されてもよい。放射線遮蔽板は、放射線検出装置１００に入射した放射線からプリント回路基板１０３の回路を保護したり、放射線の後方散乱による画像劣化を抑制したりすることができる。センサ支持板１０２は、センサパネル１０１に対して、入射面１１１ａとは反対側に位置する。言い換えると、センサ支持板１０２は、センサパネル１０１と背面１１１ｂとの間に位置する。入射面１１１ａに対する平面視において、センサ支持板１０２は、センサパネル１０１よりも大きくてもよいし、同じ大きさであってもよいし、センサパネル１０１よりも小さくてもよい。

【0019】

プリント回路基板１０３、バッテリ１０８、アンテナ１１０、及び反射部材１１５は、センサ支持板１０２（具体的に、背面１１１ｂの方の面）に取り付けられている。プリント回路基板１０３には、放射線検出装置１００の動作を実現するための様々な回路や部品が搭載されている。例えば、プリント回路基板１０３に、読出し回路１０４、制御回路１０５、無線通信回路１０６、及びコネクタ１０７が実装されている。読出し回路１０４、制御回路１０５、及び無線通信回路１０６はそれぞれ、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）であってもよい。読み出し回路１０４は、センサパネル１０１の画素回路から電気信号を読み出すように構成される。制御回路１０５は、放射線検出装置１００の全体的な制御を行うように構成される。無線通信回路１０６は、アンテナ１１０を用いて放射線検出装置１００と外部装置との無線通信を行うように構成される。外部装置とは、放射線検出装置１００の外部にある装置のことである。バッテリ１０８は、放射線検出装置１００の各構成要素に動作電力を供給する。これに代えて、プリント回路基板１０３に無線通信回路１０６及びコネクタ１０７が実装され、無線通信回路１０６及びコネクタ１０７は別の異なるプリント回路基板に実装されてもよい。

【0020】

アンテナ１１０は、アンテナ素子１１０ａと、導電板１１０ｂとによって構成される。導電板１１０ｂは、センサ支持板１０２に取り付けられている。導電板１１０ｂは、アンテナ素子１１０ａとセンサ支持板１０２との間に位置する。アンテナ１１０とコネクタ１０７とは、同軸ケーブル１０９によって互いに接続されている。同軸ケーブル１０９は、アンテナ１１０の給電線として機能する。同軸ケーブル１０９は、互いに電気的に分離された第１導体及び第２導体を有する。例えば、同軸ケーブル１０９は、内部導体（芯線とも呼ばれる）と外部導体（外皮とも呼ばれる）とを有しており、これらの導体は、互いに電気的に分離されている。２つの部材が互いに電気的に分離されているとは、これらの部材が等価回路図において同一のノードを構成しないことを意味してもよい。一方、２つの部材が互いに電気的に接続されているとは、これらの部材が等価回路図において同一のノードを構成することを意味してもよい。

【0021】

コネクタ１０７及び同軸ケーブル１０９の内部導体を通じて、無線通信回路１０６からアンテナ素子１１０ａへ、無線送信するデータ信号に応じた電気信号が供給される。コネクタ１０７及び同軸ケーブル１０９の外部導体を通じて、無線通信回路１０６から導電板１１０ｂへ、接地電位が供給される。アンテナ素子１１０ａは、供給された電気信号に応じた電波を放射する。例えば、アンテナ素子１１０ａは、放射線検出装置１００で生成された画像信号を無線送信するために使用されてもよい。さらに、アンテナ素子１１０ａは、外部装置からの信号を含む電波を受信するために使用されてもよい。このように、アンテナ素子１１０ａは、外部装置との無線通信のために使用される。図１の例では、アンテナ素子１１０ａと導電板１１０ｂとによって、逆Ｌ型アンテナが構成される。これに代えて、アンテナ１１０は、逆Ｆ型アンテナであってもよし、モノポールアンテナであってもよいし、ダイポールアンテナであってもよいし、他の構成のアンテナであってもよい。

【0022】

アンテナ素子１１０ａは、特定の動作周波数の電波を送受信するように構成される。動作周波数とは、アンテナ素子１１０ａによる送受信に適した（例えば、利得が大きい）周波数のことであってもよい。アンテナ素子１１０ａは、特定の範囲の周波数帯に含まれる任意の周波数を動作周波数としてもよい。この場合に、この特定の範囲の周波数帯は、動作周波数帯と呼ばれてもよい。アンテナ素子１１０ａは、複数の周波数帯を動作周波数帯としてもよい。

【0023】

例えば、アンテナ素子１１０ａが無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃ）の規格に準拠した無線通信で使用されるデュアルバンドアンテナであるとする。この場合に、アンテナ素子１１０ａの動作周波数帯は、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯との両方である。アンテナ素子１１０ａが無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ）の規格に準拠した無線通信で使用されるシングルバンドアンテナであるとする。この場合に、アンテナ素子１１０ａの動作周波数帯は、２．４ＧＨｚ帯である。アンテナ素子１１０ａが無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｎ／ａｃ）の規格に準拠した無線通信で使用されるシングルバンドアンテナであるとする。この場合に、アンテナ素子１１０ａの動作周波数帯は、５ＧＨｚ帯である。アンテナ素子１１０ａが無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃ／ａｘ／ｂｅ）の規格に準拠した無線通信機能で使用されるトライバンドアンテナであるとする。この場合に、アンテナ素子１１０ａの動作周波数帯は、２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯、及び６ＧＨｚ帯である。アンテナ素子１１０ａの動作周波数帯は、上記以外のものであってもよい。

【0024】

アンテナ素子１１０ａから放射された電波は、電波透過領域１１３、１１４を通じて筐体１１１の外部に伝搬する。また、外部装置からの電波は、電波透過領域１１３、１１４を通じて筐体１１１の内部へ伝搬する。以下、電波透過領域１１３について説明するが、電波透過領域１１４についても同様の説明が当てはまる。電波透過領域１１３とは、筐体１１１における電波透過領域１１３の周囲の導電体領域よりも電波透過率が高い領域のことである。例えば、電波透過領域１１３は、導電体材料で形成された筐体１１１の一部を取り除くことによって形成されてもよい。すなわち、電波透過領域１１３は、導電性材料を含まない。電波透過領域１１３は、アンテナ素子１１０ａの動作周波数の波長の２分の１以上の幅となる部分を含む。例えば、電波透過領域１１３が長方形状である場合に、少なくとも長辺がアンテナ素子１１０ａの動作周波数の波長の２分の１以上である。アンテナ素子１１０ａが複数の動作周波数を有する場合に、電波透過領域１１３は、アンテナ素子１１０ａの最も低い動作周波数の波長の２分の１以上の幅となる部分を含む。アンテナ素子１１０ａは、側面１１１ｆよりも側面１１１ｅの近くに位置する。そのため、電波透過領域１１３は、側面１１１ｆではなく、側面１１１ｅに形成されている。

【0025】

電波透過領域１１３は、絶縁体のカバーで覆われていてもよい。このカバーは、外光によるセンサパネル１０１の露光を抑制するために、遮光性を有していてもよい。例えば、カバーは樹脂で形成されてもよい。電波透過領域１１３、１１４の位置及び個数は上記の例に限られない。筐体１１１は、電波透過領域１１３及び電波透過領域１１４に代えて又はこれらに加えて、別の電波透過領域を有してもよい。例えば、筐体１１１は、側面１１１ｃに別の電波透過領域を有してもよい。電波透過領域１１３に対する平面視において（すなわち、ｙ軸方向から見た場合に）、アンテナ素子１１０ａの少なくとも一部が電波透過領域１１３に重なる。図１（ｂ）の例では、電波透過領域１１３に対する平面視において、アンテナ素子１１０ａの全体が電波透過領域１１３に重なる。

【0026】

反射部材１１５は、アンテナ素子１１０ａに関して、電波透過領域１１３の反対側にある。言い換えると、アンテナ素子１１０ａは、反射部材１１５と電波透過領域１１３との間に位置し、これらに挟まれている。反射部材１１５の複数の面のうち、アンテナ素子１１０ａの側の面を反射面１１５ａ（図２（ａ））と呼ぶ。反射部材１１５は、電波を反射する材料、例えば導電体で形成されている。反射部材１１５は、マグネシウム、ステンレス、アルミ、銅、鉄などのような金属で形成されてもよい。反射部材１１５は、メッシュ状に金属が埋め込まれた樹脂で形成されてもよい。反射部材１１５は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）のような導電性樹脂で形成されてもよい。反射部材１１５は、センサ支持板１０２に電気的に接続されてもよい。

【0027】

電波透過領域１１３に対する平面視において（すなわち、ｙ軸方向から見た場合に）、反射部材１１５は、アンテナ素子１１０ａよりも大きくてもよい。具体的に、電波透過領域１１３に対する平面視において、アンテナ素子１１０ａの全体が反射部材１１５に重なってもよい。反射部材１１５の反射面１１５ａの法線方向（すなわち、ｙ軸負方向）にアンテナ素子１１０ａ及び電波透過領域１１３が位置する。

【0028】

図２を参照して、反射部材１１５について詳細に説明する。図２（ａ）は、ｘｙ平面に平行であり、電波透過領域１１３、１１４、アンテナ１１０及び反射部材１１５を通る平面における放射線検出装置１００の断面図を示す。以下の説明において、反射面１１５ａの法線方向におけるアンテナ素子１１０ａと反射面１１５ａとの間の距離をＬとする。距離Ｌは、図１（ｃ）に示すように、アンテナ素子１１０ａの反射部材１１５の側の端部から、反射面１１５ａとの間の距離である。また、反射面１１５ａの法線方向における反射部材１１５の長さ（反射部材１１５の厚さということもある）をＤとする。

【0029】

図２（ａ）では、放射線検出装置１００が枠体２００に取り付けられた状態を示す。放射線検出装置１００は使用時に、このような枠体２００に取り付けられることがある。枠体２００が導電体で構成される場合に、電波透過領域１１４がふさがれてしまい、電波透過領域１１４を通じた電波伝搬効率が低下する。一方、筐体１１１の側面に位置する電波透過領域１１３は、放射線検出装置１００の使用時にふさがれる可能性が低い。そこで、電波透過領域１１３を通じた電波の伝搬効率を向上することは重要となる。

【0030】

アンテナ素子１１０ａから放射された一部の電波（電波２０１と表す）は、アンテナ素子１１０ａから電波透過領域１１３に直接向かう。また、アンテナ素子１１０ａから放射された別の一部の電波（電波２０２と表す）は、アンテナ素子１１０ａから反射部材１１５へ向かい、反射面１１５ａに到達する。反射面は、電波２０２を、電波２０３として反射する。電波２０３は電波透過領域１１３に向かう。一部の実施形態によれば、電波２０１と電波２０３とが互いに強め合うような位置に反射部材１１５が配置されている。これによって、反射部材１１５を有しない放射線検出装置と比較して、アンテナ素子１１０ａから筐体１１１の外部へ電波を効率よく伝搬できる。

【0031】

以下、電波２０１と電波２０３とが互いに強め合うための具体的な条件について説明する。アンテナ素子１１０ａの動作周波数をｆと表す。アンテナ素子１１０ａが複数の動作周波数を有する場合（例えば、特定の動作周波数帯に含まれる動作周波数を有する場合）に、ｆは、複数の動作周波数の何れか１つの周波数であってもよい。例えば、ｆは、複数の動作周波数のうちの最も高い周波数であってもよい。例えば、アンテナ素子１１０ａの動作周波数帯が、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯との両方であるとする。この場合に、５ＧＨｚ帯の動作周波数について以下に説明する電波効率を向上するための条件を満たせば、２．４ＧＨｚ帯の動作周波数についても電波効率を向上できる。

【0032】

動作周波数ｆの波長をλとする。λは、光速ｃを用いて、λ＝ｃ／ｆによって算出される。反射部材１１５は、低いインピーダンスを有するセンサ支持板１０２に電気的に接続されているため、反射面１１５ａは、電波の反射に関して、固定端として作用する。そのため、電波が反射面１１５ａで反射する際に、位相が反転する。そのため、アンテナ素子１１０ａと反射面１１５ａとの間の距離Ｌが、λ／４の奇数倍となる場合に、電波２０１と電波２０３とが互いを最も強め合う。また、距離Ｌとλ／４の奇数倍との間のずれがλ／８よりも小さければ、電波２０１と電波２０３とが互いを強め合う。

【0033】

距離Ｌが短いほど、電波２０３は、電波透過領域１１３に集中しやすくなる。そこで、一部の実施形態によれば、距離Ｌが、λ／８よりも大きく、３λ／８よりも小さくなるようにアンテナ素子１１０ａ及び反射部材１１５が配置される。さらに、距離Ｌは、この範囲において強め合いが最も強くなるλ／４に等しくてもよい。

【0034】

続いて、電波効率を向上するための他の条件について説明する。反射部材１１５の厚さＤは、上述の動作周波数ｆに対する反射部材１１５の表皮深さよりも大きくてもよい。表皮深さは、反射部材１１５の電気抵抗率をρ、反射部材１１５の透磁率をμとして、√｛（２ρ）／（２πｆμ）｝で与えられる。厚さＤがこのような条件を満たすことによって、反射面１１５ａにおける電波の反射率が向上するため、筐体１１１の外部へ伝搬される電波の効率が向上する。

【0035】

図２（ｂ）を参照して、電波効率を向上するための他の条件について説明する。図２（ｂ）は、反射面１１５ａを正面（ｙ軸方向）から見た図である。入射面１１１ａに平行な方向（すなわち、ｘｙ平面に平行な方向）における反射面１１５ａの長さ（反射面１１５ａの幅とも呼ばれうる）をＷで表す。幅Ｗは、入射面１１１ａのｘ軸方向における長さでもある。一部の実施形態では、幅Ｗが、ｎを整数として、ｎλ／２－λ／８よりも大きく、ｎλ／２＋λ／８よりも小さい。例えば、幅Ｗは、λに等しくてもよい。

【0036】

図２（ｂ）に、幅Ｗがλに等しい場合に反射部材１１５と筐体１１１との間の隙間に形成される電界のイメージを破線で示す。この場合に、反射部材１１５の両端で電界が最大となる１波長の定常波が生じる。この共振現象により、この隙間から電波が二次放射し、電波透過領域１１３からの電波放射量が高まる。隙間の両端で電界が最大となる共振現象は、幅Ｗが半波長（すなわち、λ／２）の整数倍で生じる。また、幅Ｗと半波長の整数倍とのずれが、λ／８よりも小さければ、共振による効果が得られる。そこで、幅Ｗを上述の範囲とすることによって、電波透過領域１１３からの電波放射量を向上できる。

【0037】

電波透過領域１１３に対する平面視（すなわち、ｙ軸方向）において、入射面１１１ａに平行な方向における電波透過領域１１３の中心と、反射面１１５ａの中心との間の距離（すなわち、ｚ座標値の差）が小さくなるように反射部材１１５が配置されてもよい。例えば、この中心間の距離が、λ／２よりも小さくてもよいし、ゼロ（中心のｘ座標値が一致する）であってもよい。この中心間の距離が短いほど、反射面１１５ａから電波透過領域１１３に向けて効率よく電波が反射される。

【0038】

上述の例では、アンテナ１１０（具体的に、その導電板１１０ｂ）がセンサ支持板１０２に接触する。これに代えて、アンテナ１１０は、樹脂部材などの他の部材を介してセンサ支持板１０２に取り付けられてもよい。上述の例では、反射部材１１５がセンサ支持板１０２に接触し、センサ支持板１０２に取り付けられている。これに代えて、反射部材１１５は、筐体１１１に取り付けられてもよいし、他の部材に取り付けられてもよい。また、反射部材１１５は、センサ支持板１０２や筐体１１１などの他の部材と一体形成されてもよい。上述の例では、ｚ軸方向において筐体１１１と反射部材１１５との間に隙間が存在するが、筐体１１１と反射部材１１５とは接していてもよく、この隙間がなくてもよい。

【0039】

上述の例では、反射部材１１５が単一の直方体である。これに代えて、反射部材１１５は、単一でなくてもよいし、直方体でなくてもよい。図３を参照して、反射部材１１５の様々な変形例について説明する。

【0040】

ｘｙ平面に平行な面における反射部材１１５の断面は、図３（ａ）に示されるように丸みを帯びてもよいし、図３（ｂ）に示されるように台形であってもよい。また、図３（ｃ）に示されるように、反射面１１５ａは、凹形状を有していてもよい。凹形状は、向きの異なる平面をつないだものであってもよいし、曲面であってもよい。このように反射面１１５ａが凹形状を有することによって、反射面１１５ａで反射した電波２０３を電波透過領域１１３にいっそう集中させやすくなる。凹形状は、反射面１１５ａの両端が曲がることによって実現されてもよいし、片側のみが曲がることによって実現されてもよい。

【0041】

図３（ｄ）は、反射面１１５ａの形状の変形例を説明する。反射面１１５ａは、ｚ軸方向の距離（高さとも呼ばれうる）が、ｘ軸方向の位置によって異なってもよい。このように高さを変えると、共振が複数の周波数で発生することになるので、電波放射量を高める周波数が広帯域化する。

【0042】

図３（ｅ）に示されるように、反射部材１１５は、複数（図の例では２つ）の部分に分離されていてもよい。例えば、２つの部分の隙間は、同軸ケーブル１０９を通すために使用されてもよい。この場合に、複数の部分のうちの互いに隣接する２つの部分の距離（例えば、図３（ｅ）の距離Ｇ１）は、λ／２よりも小さくてもよい。このような条件を満たすことによって、反射部材１１５の２つの部分の隙間を電波が通過することを抑制できるため、電波透過領域１１３からの電波放射量が向上する。

【0043】

図３（ｆ）に示されるように、反射部材１１５の周囲に他の導電部材３００が存在するとする。この導電部材３００は、例えば放射線検出装置１００の機械的な強度を高めるために配置される。導電部材３００は、センサ支持板１０２の面のうち、反射部材１１５と同じ側の面に取り付けられてもよい。この場合に、導電部材３００と反射部材１１５との間の距離Ｇ２は、λ／２よりも小さくてもよい。このような条件を満たすことによって、導電部材３００と反射部材１１５との間を電波が通過することを抑制できるため、電波透過領域１１３からの電波放射量が向上する。

【0044】

＜数値実験＞
上述の放射線検出装置１００の効果を検証するために、ＣＳＴ（Computer Simulation Technology）社製電磁界シミュレータＭＷ－ＳＴＵＤＩＯを用いて数値実験を実施した。その結果を以下に説明する。図４を参照して、実験に使用した放射線検出装置４００の構成を説明する。図４（ａ）は、放射線検出装置４００の上面断面図を示す。図４（ｂ）は、放射線検出装置４００の側面断面図を示す。放射線検出装置４００は、放射線検出装置１００のうち実験に影響が少ない構成要素を含まない。具体的に、放射線検出装置４００は、アンテナ素子１１０ａ、導電板１１０ｂ、反射部材１１５、センサ支持板１０２、筐体１１１を含み、放射線検出装置１００の他の構成要素を含まない。

【0045】

アンテナ素子１１０ａと導電板１１０ｂとは、部材４０１を介して接続される。アンテナ１１０として、モノポールアンテナを使用した。同軸ケーブル１０９を用いて給電する代わりに、アンテナ素子１１０ａと導電板１１０ｂとの間に波源ポートを設定した。アンテナ１１０は、両面テープを模擬した樹脂部材４０２を用いてセンサ支持板１０２に固定した。筐体１１１のうち、入射面側の部分１１２は、導電性樹脂部材とした。電波透過領域１１３及び１１４は開口とした。

【0046】

以下の表１に、図４に示す放射線検出装置４００の各部分の長さを示す。

【0047】

【表1】

【0048】

以下の表２に、図４に示す放射線検出装置４００の各部材の電気特性を示す。

【0049】

【表2】

【0050】

シミュレーションで変化させるパラメータは、アンテナ素子１１０ａと反射面１１５ａとの間の距離ａ３、ｚ軸方向の反射部材１１５と筐体１１１との間の距離ｂ３、反射面１１５ａの幅ｃ３、ｘ軸方向の反射部材１１５と筐体１１１との間の距離ｄ３とした。電波放射量を高める効果は、放射効率を用いて評価した。放射効率は、波源ポートに給電した電力に対する、遠方電磁界に到達する電波の電力の割合として求められる。アンテナ素子１１０ａの動作周波数を５．１ＧＨｚとした。

【0051】

図２（ａ）で説明したように、背面１１１ｆに含まれる電波透過領域１１４がふさがれる場合を想定して、電波透過領域１１４を金属板でふさいだ場合についても数値実験を行った。金属板の大きさを４２ｍｍ×２２ｍｍ×１ｍｍとし、金属板の導電率を３．５６×１０^７［Ｓ／ｍ］とした。

【0052】

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、ｂ３＝１ｍｍ、ｃ３＝５８．８ｍｍ、ｄ３＝１０５．６ｍｍとして固定し、ａ３を変化させた場合の放射効率を示す。グラフの横軸はアンテナ素子１１０ａと反射面１１５ａとの間の距離ａ３を示し、縦軸は放射効率を示す。図５（ａ）は金属板無しの場合を示し、図５（ｂ）は金属板有りの場合を示す。図中の点線は、反射部材１１５が無い場合の放射効率の値を示す。なお、ｂ３＝１ｍｍは、反射部材１１５の高さが７．３ｍｍの場合である。ｃ３＝５８．８ｍｍは、動作周波数の１波長に相当する長さである。ｄ３＝１０５．６ｍｍは、電波透過領域１１３の中心のｘ座標と、反射面１１５ａの中心のｘ座標とが一致する場合の位置である。

【0053】

図５（ａ）及び図５（ｂ）の結果より、アンテナ素子１１０ａと反射面１１５ａとの間の距離ａ３は、動作周波数の１/４波長となる１４．７ｍｍで最も効果が高い。また、１/８波長となる７．４ｍｍから３/８波長となる２２．１ｍｍまでの範囲で効果が得られていることがわかる。

【0054】

図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、ａ３＝１４．７ｍｍ、ｃ３＝５８．８ｍｍ、ｄ３＝１０５．６ｍｍとして固定し、ｂ３を変化させた場合の放射効率を示す。グラフの横軸はｚ軸方向の反射部材１１５と筐体１１１との間の距離ｂ３を示し、縦軸は放射効率を示す。図５（ｃ）は金属板無しの場合を示し、図５（ｄ）は金属板有りの場合を示す。図中の点線は反射部材１１５が無い場合の放射効率の値を示す。

【0055】

図５（ｃ）及び図５（ｄ）の結果より、ｚ軸方向の反射部材１１５と筐体１１１との間の距離ｂ３は、小さい程効果が高く、特に３ｍｍ以下になると大きな効果が得られる。図６（ｃ）において、センサ支持板１０２から筐体１１１までの長さｗ＝８．３ｍｍに対する割合で求めると、隙間ｂ３は長さｗの３６％以下にすることで大きな効果が得られる。

【0056】

図５（ｅ）及び図５（ｆ）は、ａ３＝１４．７ｍｍ、ｂ３＝１ｍｍ、ｄ３＝１０５．６ｍｍとして固定し、ｃ３を変化させた場合の放射効率を示す。グラフの横軸は反射面１１５ａの幅ｃ３を示し、縦軸は放射効率を示す。図５（ｅ）は金属板無しの場合を示し、図５（ｆ）は金属板有りの場合を示す。図中の点線は反射部材１１５が無い場合の放射効率の値を示している。

【0057】

図５（ｅ）及び図５（ｆ）の結果より、反射面１１５ａの幅ｃ３は、長さｆ＝５８．３ｍｍとほぼ同等の５８．８ｍｍで最も効果が得られている。ｃ３＝５８．８ｍｍにおける反射部材１１５の近傍電界分布を出力すると、反射部材１１５の両端で電界が最大となる１波長の定在波が観測された。この共振により、ｚ軸方向の反射部材１１５と筐体１１１との間の隙間から電波が二次放射し、電波透過領域１１３からの電波放射量が高まる。反射部材１１５の両端で電界の腹（ピーク）となる共振は、ｃ３が一点鎖線で示したλ／３やλ／２となる位置でも同様に観測されている。反射部材１１５の横幅ｃ３は、ｎを整数として、ｎλ／２－λ／８よりも大きく、ｎλ／２＋λ／８よりも小さい範囲にすることで効果が得られる。

【0058】

図５（ｇ）及び図５（ｈ）は、ａ３＝１４．７ｍｍ、ｂ３＝１ｍｍ、ｃ３＝５８．８ｍｍとして固定し、ｄ３を変化させた場合の放射効率を示す。グラフの横軸は、電波透過領域１１３の中心のｘ座標と、反射面１１５ａの中心のｘ座標との差を示し、縦軸は放射効率を示す。図５（ｇ）は金属板無しの場合を示し、図５（ｈ）は金属板有りの場合を示す。図中の点線は反射部材１１５が無い場合の放射効率の値を示している。

【0059】

図５（ｇ）及び図５（ｈ）の結果より、電波透過領域１１３の中心のｘ座標と、反射面１１５ａの中心のｘ座標とが一致する場合に最も効果が得られる。また、両中心のｘ座標の差が、長さｆの概ね半分となる、λ／２＝２９．４ｍｍ未満であれば、効果が得られる。

【0060】

＜その他の実施形態＞
図６は上述の放射線検出装置１００のＸ線診断システム（放射線検出システム）への応用例を示した図である。Ｘ線チューブ６０５０（放射線源）で発生した放射線としてのＸ線６０６０は、被験者又は患者６０６１の胸部６０６２を透過し、検出装置６０４０に入射する。検出装置６０４０は、上述の放射線検出装置１００であってもよい。放射線検出装置１００は、放射線を光に変換するシンチレータを有する。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され信号処理部となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示部となるディスプレイ６０８０で観察できる。なお、放射線検出システムは、放射線検出装置と、放射線検出装置からの信号を処理する信号処理部とを少なくとも有する。

【0061】

また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理部により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示部となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録部に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録部となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

【0062】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0063】

１００ 放射線検出装置、１０２ センサ支持板、１１０ アンテナ素子、１１１ 筐体、１１５ 反射部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】