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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Strahlungsbild-Lesevorrichtung gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Wenn
gewisse Arten von Leuchtstoff Strahlung ausgesetzt werden, speichern
sie einen Teil der Strahlungsenergie. Wenn der Leuchtstoff dann
nach der Strahlungsexposition Anregungsstrahlen exponiert wird,
so zum Beispiel sichtbarem Licht oder einem Laserstrahl, so wird
von dem Leuchtstoff Licht im Verhältnis zu der gespeicherten
Strahlungsenergie emittiert. Ein Leuchtstoff mit derartigen Eigenschaften
wird im allgemeinen als „anregbarer
Leuchtstoff" bezeichnet.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird aus dem anregbaren
Leuchtstoff bei dessen Anregung emittiertes Licht als „stimulierte Emission" oder „angeregte
Emission" bezeichnet.
Es ist eine Strahlungsbild-Lesevorrichtung bekannt, in der ein Anregungslichtstrahl,
beispielsweise ein Laserstrahl, dazu gebracht wird, ein anregbares Leuchtstoffblatt
(ein Flachstück
oder Blatt mit einer Schicht des anregbaren Leuchtstoffs) abzutasten, welches
einer Strahlung ausgesetzt wurde, die ein Objekt durchdrungen hat,
beispielsweise einen menschlichen Körper, um ein Strahlungsbild
des Objekts in dem anregbaren Leuchtstoffblatt zu speichern, die
aus dem anregbaren Leuchtstoffblatt emittierte Strahlungsemission
pixelweise photoelektrisch detektiert wird, um dadurch ein Bildsignal
(ein Strahlungsbildsignal) zu gewinnen, und anschließend das anregbare
Leuchtstoffblatt einem Löschlicht
ausgesetzt wird, nachdem das Bildsignal von dem anregbaren Leuchtstoffblatt
gewonnen wurde, so dass Restenergie der Strahlung nun vollständig aus
dem anregbaren Leuchtstoffblatt beseitigt wird.
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Das
so gewonnene Strahlungsbildsignal wird einer Bildverarbeitung unterzogen,
so zum Beispiel einer Gradationsverarbeitung und/oder einer Frequenzverarbeitung,
und ein Strahlungsbild des Objekts wird reproduziert in Form eines
sichtbaren Bilds zu Diagnosezwecken auf der Grundlage des verarbeiteten
Strahlungsbildsignals auf einem Aufzeichnungsträger, zum Beispiel auf einem
photographischen Film oder einer Anzeige, beispielsweise einem hochauflösenden Bildschirm.
Wenn das anregbare Leuchtstoffblatt dem Löschlicht ausgesetzt wird, wird die
Reststrahlungsenergie vollständig
aus dem anregbaren Leuchtstoffblatt gelöst, und dieses kann dann erneut
ein Strahlungsbild speichern, so dass das anregbare Leuchtstoffblatt
wiederholt eingesetzt werden kann.
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Es
gibt den Vorschlag, in einer Strahlungsbild-Lesevorrichtung eine
zeilenförmige
Lichtquelle einzusetzen, die als Anregungslichtquelle einen zeilenförmigen Lichtstrahl
auf das anregbare Leuchtstoffblatt gibt, und einen Zeilensensor
mit einem Array von photoelektrischen Wandlerelementen als Einrichtung
zum photoelektrischen Lösen
der angeregten Emission zu verwenden. Der zeilenförmige Strahl
wird relativ zu dem anregbaren Leuchtstoffblatt bewegt, und der
Zeilensensor verläuft
mit Hilfe einer Abtasteinrichtung rechtwinklig zu dem Zeilenstrahl. Durch
Verwendung eines Zeilenstrahls und eines Zeilensensors verkürzt sich
die Lesezeit, die Gesamtbaugröße der Vorrichtung
lässt sich
verringern, und der Kostenaufwand kann reduziert werden. Vergleiche
hierzu beispielsweise die
japanische
ungeprüfte
Patentveröffentlichungen
Nr. 60(1985)-111568 ,
60(1985)-236354 und
1(1989)-101540 .
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In
der herkömmlichen
Strahlungsbild-Lesevorrichtung unter Verwendung eines solchen Zeilensensors
wurde ein System vorgeschlagen, welches von einem Brechungsindexprofil-Linsenarray,
beispielsweise einem SELFOC®-Linsenarray, einem Stablinsenarray
oder dergleichen Gebrauch macht, gebildet durch ein Abbildungssystem,
bei dem die Objektebene und die Bildebene in einer Eins-Zu-Eins-Entsprechung
zueinander stehen, um die Konvergenz der angeregten Emission des
Zeilensensors zu steigern. Das Brechungsin dexprofil-Linsenarray
umfasst eine Mehrzahl von Brechungsindexprofil-Linsen, die entsprechend
der Anordnung der photoelektrischen Wandlerelemente in dem Zeilensensor
angeordnet sind.
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Wenn
beispielsweise die photoelektrischen Wandlerelemente gemäß 2 in
dem Zeilensensor angeordnet sind, so sind die Brechungsindexprofil-Linsen
in dem Brechungsindexprofil-Linsenarray gemäß 3 angeordnet.
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Die
Verwendung eines derartigen Brechungsindexprofil-Linsenarrays hat
folgendes Problem mit sich gebracht: in dem Linsenarray werden aperturlose
Bereiche, in denen keine Linse vorhanden ist, zwischen den einzelnen
Linsen gebildet. Die Konvergenz der stimulierten Emission ist naturgemäß in solchen
Bereichen geringer, die den aperturlosen Abschnitten entsprechen,
was zu periodischen musterähnlichen
Streifen führt,
die sich in einer Richtung rechtwinklig zur Längsrichtung des Zeilensensors
erstrecken und in dem reproduzierten Bild an den Mittenabständen der
aperturlosen Bereiche erscheinen.
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Gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1 zeigt die
US-A-4
767 927 eine Strahlungsbild-Lesevorrichtung. Die stimulierte Emission
aus dem Leuchtstoffblatt wird über
eine Lichtsammeleinrichtung geleitet, ausgeführt durch eine Linsenanordnung
mit verteiltem Brechungsindex, die das gesammelte Licht auf den
Zeilensensor projiziert.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Strahlungsbild-Lesevorrichtung,
in der die periodischen musterähnlichen
Streifen aufgrund der aperturlosen Bereiche in dem Brechungsindexprofil-Linsenarray
unterdrückt
werden.
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Erfindungsgemäß wird eine
Strahlungsbild-Lesevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
geschaffen.
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Das
Frequenzband einer auf der Grundlage des Bildsignals reproduzierten
Strahlungsbildinformation schwankt je nach Art des Strahlungsbilds.
Im Fall eines normalen Strahlungsbilds liegt das Frequenzband bei
3 bis 5 Zyklen/mm, im Fall eines Strahlungsbilds mit geforderter
hoher Schärfe
liegt das Frequenzband bei 5 bis 10 Zyklen/mm. Erfindungsgemäß sind die
Mittenabstände
der photoelektrischen Wandlerelemente des Zeilensensors und die Brechungsindexprofil-Linsen
des Brechungsindexprofil-Linsenarrays höher als das Frequenzband eingestellt.
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Als
zeilenförmige
Anregungslichtstrahlquelle kann eine Fluoreszenzlampe, eine Kaltkathodenröhre, ein
Leuchtdiodenarray und dergleichen eingesetzt werden. Die zeilenförmige Anregungslichtquelle selbst
braucht nicht linienförmig
oder zeilenförmig ausgebildet
zu sein, solange das Anregungslicht in Form eines zeilenförmigen Lichtstrahls
auf das anregbare Leuchtstoffblatt projiziert wird. Das heißt: die zeilenförmige Anregungslichtquelle
kann durch eine Optik bereitgestellt werden, die von der Lichtquelle emittiertes
Licht in einen Zeilenförmigen
Lichtstrahl umwandelt. Außerdem
kann ein sogenannter Broad-Area-Laser
als lineare Anregungslichtstrahlquelle verwendet werden. Der Anregungslichtstrahl kann
kontinuierlich von der Lichtstrahlquelle oder kann in pulsähnlicher
Weise emittiert werden. Im Hinblick auf eine Rauschverringerung
hat der zeilenförmige
Anregungslichtstrahl vorzugsweise die Form von gepulstem Licht hoher
Ausgangsleistung.
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In
einem Beispiel kann die Länge
des zeilenförmigen
Anregungslichtstrahls auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt (oder
der bestrahlten Fläche
des anregbaren Leuchtstoffblatts, die von dem zeilenförmigen Anregungslichtstrahl
bestrahlt wird), gleich oder größer sein
als die Länge
der Seite des anregbaren Leuchtstoffblatts. In diesem Fall kann
der anregbare Anregungslichtstrahl schräg auf die Seite des anregbaren
Leuchtstoffblatts projiziert werden.
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Um
das Maß der
Konvergenz des Anregungslichtstrahls auf der Oberfläche des
anregbaren Leuchtstoffblatts zu steigern, kann zwischen der Anregungslichtquelle
und dem anregbaren Leuchtstoffblatt eine Optik mit einer Zylinderlinse,
einem Spalt, ein SELFOC-Linsenarray,
ein Lichtleitfaserbündel oder
eine Kombination aus diesen Elementen ange ordnet sein. Wenn eine
optimale zweite Anregungswellenlänge
des anregbaren Leuchtstoffblatts etwa 600 nm beträgt, so ist
es bevorzugt, wenn der Leuchtstoff mit Eu3+ (lumineszente
Mitte) aktiviert wird und die anregbare Leuchtstoffschicht auf einem Trägerflachstück aus Glas
oder einem hohen Polymer aufgenommen ist.
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Die
Breite des Anregungslichtstrahls auf der Oberfläche des anregbaren Leuchtstoffblatts
beträgt vorzugsweise
10 bis 4000 μm.
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Als
Zeilensensor kann ein Sensor aus amorphem Silicium, ein CCD-Sensor,
ein CCD-Sensor mit Hintergrundbeleuchtung,
ein MOS-Bildsensor oder dergleichen verwendet werden.
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Das
Brechungsindexprofil-Linsenarray der Lichtsammeleinrichtung enthält im allgemeinen
ein SELFOC®-Linsenarray
oder ein Stablinsenarray, gebildet durch ein Abbildungssystem, bei
dem Objektebene und Bildebene eine Eins-Zu-Eins-Entsprechung bilden,
um von den jeweiligen Teilen des anregbaren Leuchtstoffblatts emittierte
angeregte Emission zu sammeln, im allgemeinen wird das Array aus
Glas oder einem hochpolymeren Werkstoff gebildet.
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In
einem Beispiel ist eine Lichtsammeleinrichtung zusätzlich zu
dem Brechungsindexprofil-Linsenarray vorgesehen, und sie besitzt
mindestens eine Zylinderlinse, einen Spalt, ein Lichtleitfaserbündel oder
dergleichen.
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Bei
einem weiteren Beispiel befindet sich zwischen den anregbaren Leuchtstoffblatt
und dem Zeilensensor ein Anregungslicht-Sperrfilter (ein scharf
sperrendes Filter, ein Bandpassfilter und dergleichen), welches
kein Anregungslicht durchlässt, sondern
nur die angeregte Emission, um zu verhindern, dass das Anregungslicht
in den Zeilensensor eintritt.
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Die
Lichtaufnahmefläche
jedes der photoelektrischen Wandlerelemente des Zeilensensors ist kleiner
eingestellt als die Breite der stimulierten Emission bei Sicht auf
die Lichteintrittsfläche
des Zeilensensor für
die Breite des oben angesprochenen bestrahlten Flächen bereichs,
und es sind mehrere photoelektrische Wandlerelemente in Längsrichtung
der stimulierten Emission angeordnet, so dass der gesamte Zeilensensor
die gleiche oder eine größere Länge besitzt
als die stimulierte Emission.
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Der
Zeilensensor kann mit einer Mehrzahl photoelektrischer Wandlerelemente
auch in der Richtung rechtwinklig zu der Längsrichtung des zeilenförmigen Anregungslichtstrahls
ausgestattet sein, der auf das anregbare Leuchtstoffblatt projiziert
wird. In diesem Fall brauchen die photoelektrischen Wandlerelemente
nicht in einer geraden Linie sowohl in Längs- als auch in Querrichtung
des Zeilensensors angeordnet zu sein, sondern sie können auch
in anderen Muster angeordnet werden. Beispielsweise können die
photoelektrischen Wandlerelemente zickzackförmig in Querrichtung der angeregten
Emission und in einer geraden Linie in Längsrichtung angeordnet sein,
sie können
außerdem
zickzackförmig
in Längsrichtung
der angeregten Emission und in einer geraden Linie in Querrichtung
angeordnet sein. Außerdem
können
die photoelektrischen Wandlerelemente sowohl in Längsrichtung
als auch in Querrichtung zickzackförmig angeordnet sein.
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Wenn
die Anzahl der photoelektrischen Wandlerelemente derart groß ist, dass
der Einfluss der Transferrate erkennbar ist, so lässt sich
eine Verkürzung
der Ladungsansammlungszeit aufgrund der Zunahme der Ladungstransferzeit
dadurch vermeiden, dass man einmal die in jedem photoelektrischen Wandlerelement
angesammelte Ladung in einem Speicher abspeichert und die Ladung
während
des nächsten
Ladungsansammlungszyklus aus dem Speicher ausliest.
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In
einem weiteren Beispiel enthält
der Zeilensensor nicht weniger als 1000 photoelektrischer Wandlerelemente
in seiner Längsrichtung,
und die Lichtaufnahmefläche
des Zeilensensors ist nicht kürzer
als die entsprechende Seite des anregbaren Leuchtstoffblatts.
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Die
Richtung, in der die Abtastreihenrichtung die zeilenförmige Anregungslichtstrahlquelle
und den Zeilensensor relativ zu dem anregbaren Leuchtstoffblatt
bewegt, entspricht vorzugsweise einer Richtung etwa rechtwinklig
zur Längsrichtung
der zeilenförmigen
Anregungslichtstrahlquelle und des Zeilensensors, kann aber jede
beliebige Richtung ein nehmen, solange sie praktisch die gesamte
Oberfläche
des anregbaren Leuchtstoffblatts gleichförmig mit dem Anregungslichtstrahl
belichtet werden kann. Wenn zum Beispiel die Anregungslichtstrahlquelle
die Anregungslichtquelle und den Zeilensensor relativ zu dem anregbaren
Leuchtstoffblatt bewegen.
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Der
Zeilensensor kann stimulierte Emission von der gleichen Seite des
anregbaren Leuchtstoffblatts aufnehmen, wie der Seite, auf die der
Anregungslichtstrahl projiziert wird, oder kann die Emission von
der Rückseite
des anregbaren Leuchtstoffblatts abgewandt von der Seite aufnehmen,
auf die der Anregungslichtstrahl projiziert wird. In letzterem Fall
sollte das Trägerflachstück zum Halten
der anregbaren Leuchtstoffschicht vorzugsweise für die stimulierte Emission
durchlässig
sein.
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Wenn
die photoelektrischen Wandlerelemente des Zeilensensors und die
Brechungsindexprofil-Linsen des Linsenarrays mit Mittenabständen in
der Weise angeordnet sind, dass das Frequenzband des durch die Mittenabstände der
Brechungsindexprofil-Linsen in dem Linsenarray erzeugte periodische
Muster größer ist
als das Frequenzband der auf der Grundlage des Bildsignals gemäß der Erfindung
erzeugten Strahlungsbildinformation, so ist das periodische Muster
in dem Bildsignal als Aliasing-Rauschen enthalten. Dementsprechend
ist es bevorzugt, wenn die erfindungsgemäße Strahlungsbild-Lesevorrichtung
außerdem
mit einer Frequenzkomponenten-Beseitigungseinrichtung ausgestattet ist,
die eine Frequenzkomponente beseitigt, welche dem Frequenzband des
periodischen Musters aus dem Bildsignal entfernt.
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Die
Frequenzkomponenten-Beseitigungseinrichtung kann ein optisches Tiefpassfilter
stromaufwärts
von dem Zeilensensor oder ein elektrisches Tiefpassfilter oder digitales
Filter enthalten, das das Aliasing-Rauschen aus dem Bildsignal beseitigt.
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Außerdem ist
bevorzugt, dass der Mittenabstand S der Brechungsindexprofil-Linse
nicht größer ist
als das Doppelte des Mittenabstands L der photoelektrischen Wandlerelemente
des Zeilensensors (S ≤ 2
L).
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Außerdem ist
bevorzugt, wenn der Mittenabstand L der photoelektrischen Wandlerelemente
des Zeilensensors im Bereich von 25 μm bis 250 μm liegt. Obschon es bevorzugt
ist, dass der Mittenabstand S der Brechungsindexprofil-Linsen möglichst
klein ist, ist der Mittenabstand S der Brechungsindexprofil-Linsen
vorzugsweise im Bereich von 10 μm
bis 500 μm angesiedelt
im Hinblick auf die einfache Fertigung.
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Da
erfindungsgemäß die photoelektrischen Wandlerelemente
des Zeilensensors und die Brechungsindexprofil-Linsen des Linsenarrays
mit Mittenabständen
in der Weise angeordnet sind, dass das Frequenzband des durch diese
Mittenabstände hervorgerufenen
periodischen Musters höher
liegt als das Frequenzband der auf der Grundlage des Bildsignals
reproduzierten Strahlungsbildinformation, ist eine Ungleichmäßigkeit
aufgrund aperturloser Bereiche des Linsenarrays in dem Bildsignal
nicht vorhanden, so dass ein scharfes Bild frei von streifenförmigen Unregelmäßigkeiten
aufgrund der aperturlosen Bereiche des Brechungsindexprofil-Linsenarrays gewonnen
werden kann.
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Indem
man außerdem
eine Frequenzkomponente entsprechend dem Frequenzband des periodischen
Musters aus dem Bildsignal beseitigt, kann ein schärferes Bild
frei von Aliasing-Rauschen gewonnen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine schematische perspektivische Ansicht einer Strahlungsbild-Lesevorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung,
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1B ist
eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie I-I in 1A,
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2 ist
eine Ansicht, die im einzelnen den in der in 1A und 1B gezeigten
Strahlungsbild-Lesevorrichtung verwendeten Zeilensensor veranschaulicht,
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3 ist
eine Querschnittansicht, die im einzelnen das erste und das zweite
SELFOC-Linsenarray
darstellt,
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4 ist
eine Teil-Querschnittansicht, die im einzelnen das zweite SELFOC-Linsenarray zeigt,
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5 ist
eine Teil-Querschnittansicht, die den Zeilensensor veranschaulicht,
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6 ist
eine Ansicht des Frequenzgangs des periodischen Musters, welches
entsteht durch den Mittenabstand der Brechungsindexprofil-Linsen,
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7 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 1B, die allerdings eine modifizierte
Version der in 1A gezeigten Strahlungsbild-Lesevorrichtung
zeigt,
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8 ist
eine ähnliche
Ansicht wie 1B, zeigt aber eine weitere
Modifizierung der in 1A gezeigten Strahlungsbild-Lesevorrichtung,
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9 ist
eine schematische Ansicht einer Strahlungsbild-Lesevorrichtung gemäß einem
weiteren Beispiel der Erfindung, und
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10 ist
eine schematische Ansicht einer Strahlungsbild-Lesevorrichtung gemäß einem
noch weiteren Beispiel gemäß der Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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In
den 1A und 1B ist
eine Strahlungsbild-Lesevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, sie enthält ein Endlosband (eine Abtasteinrichtung) 40,
die ein anregbares Leuchtstoffblatt 50 (welches ein Strahlungsbild
speichert) in Pfeilrichtung Y transportiert; einen Broad-Area-Laser 11,
der einen zeilenförmigen (Sekundär-)Anregungslichtstrahl
R mit einer Breite von etwa 100 μm
parallel zur Oberfläche
des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 emittiert; eine Optik 12, bestehend
aus einer Kombination einer Kollimatorlinse, die den zeilenförmigen Anregungslichtstrahl
R aus dem Broad-Area-Laser 11 kondensiert, und eine torische
Linse, die den Lichtstrahl in nur einer Richtung spreizt; einen
dichroitischen Spiegel 14, der um 45° gegenüber der Ober fläche des
anregbaren Leuchtstoffblatts 50 geneigt ist und angeregte
Emission M durchlässt
und dabei gleichzeitig den zeilenförmigen Anregungslichtstrahl
R reflektiert; ein erstes SELFOC-Linsenarray 15, bei dem
es sich um ein Array aus mehreren Reflexionsindexprofil-Linsen handelt,
das den zeilenförmigen
Anregungslichtstrahl R, der von dem dichroitischen Spiegel 14 reflektiert
wird, bündelt,
damit er auf das anregbare Leuchtstoffblatt 50 in einem
Muster einer Linie mit einer Breite von etwa 100 μm in Pfeilrichtung
X auftrifft, und ihn zu einem parallelen Lichtbündel aus stimulierter Emission M
aus dem Teil des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 kollimiert,
der mit dem zeilenförmigen
Anregungslichtstrahl R belichtet wird; ein zweites SELFOC-Linsenarray 16,
das die stimulierte Emission M, die durch den dichroitischen Spiegel 14 hindurchgeht, auf
die Lichtempfangsfläche
eines Zeilensensors 20 bündelt; ein Anregungslicht-Sperrfilter 17,
das das Anregungslicht L in der stimulierten Emission M, die durch
das zweite SELFOC-Linsenarray 16 hindurchgeht,
sperrt; den Zeilensensor 20 als Array aus photoelektrischen
Wandlerelementen 21, die die stimulierte Emission M empfangen
und sie in ein elektrisches Signal Q umwandeln; und eine Bildsignalleseeinrichtung 29 zum
Lesen des von den jeweiligen photoelektrischen Wandlerelementen 21 ausgegebenen
elektrischen Bildsignals Q in der Folge, in der das anregbare Leuchtstoffblatt 50 bewegt
wird, um ein Bildsignal S1 auszugeben, welches repräsentativ ist
für ein
Strahlungsbild, das in dem Blatt 50 gespeichert ist.
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Die
Optik 12, die durch die Kollimatorlinse und die torische
Linse gebildet wird, vergrößert das Bild
des linienförmigen
Anregungslichtstrahls R aus dem Broad-Area-Laser 11 auf
eine gewünschte
Größe und ändert damit
die Bestrahlungsgröße.
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Wie
in 2 gezeigt ist, enthält der Linien- oder Zeilensensor 20 drei
photoelektrische Wandlerelementarrays. Jedes Array besitzt eine
Anzahl (beispielsweise 1000 oder mehr) photoelektrischer Wandlerelemente 21,
die in Pfeilrichtung X angeordnet sind. Die drei Arrays sind in
Transportrichtung des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 (in
Pfeilrichtung Y) zickzackförmig
angeordnet. Das photoelektrische Wandlerelement 21 kann
beispielsweise ein Sensor aus amorphem Silicium, ein CCD-Sensor
oder ein MOS-Bildsensor sein.
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Die
Figur zeigt die Anordnung des ersten und des zweiten SELFOC-Linsenarrays 15 und 16.
Aus 3 ist entnehmbar, dass in dem ersten und dem zweiten
SELFOC-Linsenarray 15 und 16 mehrere Brechungsindexprofil-Linsen 18 so
angeordnet sind, dass sie den photoelektrischen Wandlerelementen 21 des
Zeilensensors 20 entsprechen. Das erste SELFOC-Linsenarray 15 bildet
eine Lichtemissionszone des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 in
natürlicher
Größe auf den
dichroitischen Spiegel 14 ab, und das zweite SELFOC-Linsenarray 16 transferiert
das Bild der Lichtemissionszone des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 am
dichroitischer Spiegel 14 auf die Lichtempfangsfläche des
Zeilensensors 20 in natürlicher
Größe.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist zwischen den Brechungsindexprofil-Linsen 18 ein
aperturfreier Bereich 19 gebildet, der in Form eines Arrays
angeordnet ist. Die von dem anregbaren Leuchtstoffblatt 50 emittierte
angeregte Emission M trifft auf die photoelektrischen Wandlerelemente 21,
indem sie nicht nur durch die Brechungsindexprofil-Linsen 18 hindurchtritt,
sondern auch durch die aperturlosen Bereiche 19. Die Konvergenz
der stimulierten Emission M ist in den den aperturlosen Bereichen 19 entsprechenden Bereichen
natürlich
geringer, was zu einem periodischen, streifenähnlichen Muster führt, das
sich in der Richtung rechtwinklig zur Längsrichtung des Zeilensensors 20 erstreckt
und in dem Bildsignal S1 mit den Mittenabständen der aperturfreien Bereiche 19 in
Erscheinung tritt.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind die photoelektrischen Wandlerelemente 21 des Zeilensensors 20 und
die Brechungsindexprofil-Linsen 18 des zweiten SELFOC-Linsenarrays 16 in
solchen Mittenabständen
angeordnet, dass das Frequenzband des durch die Mittenabstände der
Brechungsindexprofil-Linsen 18 erzeugten periodischen Musters
höher liegt
als das Frequenzband einer Strahlungsbildinformation, die auf der
Grundlage des Bildsignals S1 reproduziert wird. Bei dieser speziellen
Ausführungsform
ist der Mittenabstand S der Brechungsindexprofil-Linsen 18 nicht
größer als
der doppelte Mittenabstand L der photoelektrischen Wandlerelemente 21 des
Zeilensensors 20 (S ≤ 2
L).
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Es
ist bevorzugt, wenn der Mittenabstand L der photoelektrischen Wandlerelemente 21 des
Zeilensensors 20 im Bereich von 25 μm bis 250 μm liegt. Der Mittenabstand S
der Brechungsindexprofil-Linsen 18 im zweiten SELFOC-Linsenarray 16 liegt
vorzugsweise im Bereich von 10 μm
bis 500 μm.
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Der
Grund dafür,
dass der Mittenabstand S der Brechungsindexprofil-Linsen 18 auf
einen Wert nicht größer als
der doppelte Mittenabstand L der photoelektrischen Wandlerelemente 21 des
Zeilensensors 20 (S ≤ 2
L) eingestellt wird, soll im folgenden diskutiert werden. 4 ist
eine Teil-Querschnittansicht, die im einzelnen das zweite SELFOC-Linsenarray 16 zeigt,
und 5 ist eine Teil-Querschnittansicht des Zeilensensors 20.
Der Mittenabstand der Brechungsindexprofil-Linsen 18 ist
durch S (μm) dargestellt,
und der Mittenabstand der photoelektrischen Wandlerelemente 21 ist
mit L (μm)
bezeichnet. In dem zweiten SELFOC-Linsenarray 16 wird die
Intensität
des durchgelassenen Lichts in den aperturlosen Bereichen 19 verringert,
und dementsprechend wird auf das SELFOC-Linsenarray 16 auftreffendes Licht
moduliert zu Transmissionslicht mit einem periodischen Muster einer
Frequenz f von 1000/S (Zyklen/mm). Das maximale Frequenzband, das
der Zeilensensor 20 als Bild detektieren kann, das heißt das maximale
Frequenzband F eines Strahlungsbilds, welches aufgrund des Bildsignals
S1 reproduziert werden kann, beträgt nach dem Abtasttheorem 1/2 von
1000/L, das heißt
F = 1000/2 L (Zyklen/mm). Obschon das Maximum-Frequenzband F entsprechend der
Art des erforderlichen Strahlungsbilds variiert, beträgt das maximale
Frequenzband F 3 bis 5 Zyklen/mm im Fall eines normalen Strahlungsbilds
und 5 bis 10 Zyklen/mm im Fall eines Strahlungsbilds, für welches
eine hohe Schärfe
gefordert wird.
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Wenn
die Frequenz f des periodischen Musters des SELFOC-Linsenarrays 16 nicht
kleiner ist als das maximale Frequenzband F des auf der Grundlage
des Bildsignals S1 reproduzierbaren Strahlungsbilds, so kann das
periodische Muster des SELFOC-Linsenarrays 16 keinen abträglichen
Einfluss haben auf das durch das Bildsignal S1 repräsentierte Strahlungsbild,
wie man anhand des in 6 gezeigten Frequenzgangs versteht.
Wenn hingegen die Frequenz f des periodischen Musters des SELFOC-Linsenarrays 16 kleiner
ist als das maximale Frequenzband F eines auf der Grundlage des
Bildsignals S1 reprodu zierbaren Strahlungsbilds, so überlappt
das periodische Muster die Raumfrequenz des Strahlungsbilds, und
die Bildqualität
wird schlechter. Dementsprechend werden bei dieser speziellen Ausführungsform
der Mittenabstand S der Linsen 18 und der Mittenabstand
L der photoelektrischen Wandlerelemente 21 auf S ≤ 2 L eingestellt,
so dass f ≥ F.
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Wenn
S ≤ 2 L,
so ist das periodische Muster in dem Bildsignal S1 als Aliasing-Rauschen
enthalten. Folglich ist es bevorzugt, wenn eine Frequenzkomponenten-Beseitigungseinrichtung,
die eine Frequenzkomponente entsprechend dem Frequenzband des periodischen
Musters aus dem Bildsignal S1 vorgesehen ist.
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Die
Frequenzkomponenten-Beseitigungseinrichtung kann ein optisches Tiefpassfilter 20 stromaufwärts von
dem Zeilensensor 20 enthalten, wie dies in 7 gezeigt
ist, oder aber ein elektrisches Filter 31, welches Aliasing-Fehler
aus dem Bildsignal S1 herausfiltert, wie in 8 dargestellt
ist. Darüber
hinaus kann die Frequenzkomponenten-Beseitigungseinrichtung ein Analogfilter
sein, welches Aliasing-Fehler vor der Digitalisierung aus dem Bildsignal
entfernt.
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Im
folgenden wird die Arbeitsweise der Strahlungsbild-Lesevorrichtung
dieser Ausführungsform
erläutert.
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Das
Endlosband 40 wird angetrieben, um das anregbare Leuchtstoffblatt 50 mit
dem daraufgespeicherten Strahlungsbild in 1A in
Pfeilrichtung Y zu transportieren.
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Während der
Broad-Area-Laser 11 einen linienförmigen Anregungslichtstrahl
R etwa parallel zur Oberfläche
des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 emittiert, wird dieser
Strahl von dem optischen System 12 (der Kollimatorlinse
und der torischen Linse) zu einem parallelen Lichtstrahl umgewandelt
und wird von dem dichroitischen Spiegel 14 reflektiert,
um rechtwinklig auf das anregbare Leuchtstoffblatt 50 aufzutreffen,
nachdem er von dem ersten SELFOC-Linsenarray 15 zu einem
zeilenförmigen
Strahl gebündelt
wurde, der sich in Pfeilrichtung X auf der Oberfläche des
anregbaren Leuchtstoffblatts 50 erstreckt.
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Der
auf das anregbare Leuchtstoffblatt 50 auftreffende zeilenförmige Anregungslichtstrahl
R regt den anregbaren Leuchtstoff in dem bestrahlten Bereich an
und wird gleichzeitig im Inneren des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 gestreut,
um auch anregbaren Leuchtstoff in der Nähe der bestrahlten Fläche zu stimulieren.
Im Ergebnis wird die stimulierte Emission M von der bestrahlten
Fläche
und der dieser benachbarten Fläche
im Verhältnis
zu der dort gespeicherten Menge Strahlungsenergie emittiert.
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Die
angeregte Emission M wird von dem ersten SELFOC-Linsenarray 15 zu
einem parallelen Lichtbündel
geformt, tritt durch den dichroitischen Spiegel 14 hindurch
und tritt in das zweite SELFOC-Linsenarray 16 ein. Dann
wird die stimulierte Emission M auf den Lichtempfangsflächen der
photoelektrischen Wandlerelemente 21 durch das zweite SELFOC-Linsenarray 16 gebündelt. Gleichzeitig
wird der von der Oberfläche
des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 reflektierte Anregungslichtstrahl
R durch das Anregungslicht-Sperrfilter 17 gesperrt.
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Der
Zeilensensor 20 wandelt die Menge der stimulierten Emission
M, die von jedem der photoelektrischen Wandlerelemente 21 empfangen
wird, in ein elektrisches Signal Q um und gibt dieses Signal Q in
die Bildsignal-Leseeinrichtung 29, welche das elektrische
Signal Q digitalisiert und das digitalisierte elektrische Signal
zusammen mit der Position auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 50 speichert.
Wenn dann das elektrische Signal Q für die gesamte Fläche des
anregbaren Leuchtstoffblatts 50 erhalten wurde, gibt die
Bildsignal-Leseeinrichtung 29 ein
das auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt 50 gespeicherte Strahlungsbild
repräsentierendes
Bildsignal S1 aus.
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Wie
oben beschrieben wurde, ist bei dieser Ausführungsform, weil der Mittenabstand
L der photoelektrischen Wandlerelemente 21 des Zeilensensors 20 und
der Mittenabstand S der Linsen 18 derart angeordnet sind,
dass das Frequenzband des durch den Mittenabstand S der Linsen des
Brechungsindexprofil-Linsenarrays erzeugten periodischen Musters
höher liegt
als das Frequenzband der auf der Grundlage des Bildsignals S1 reproduzierten
Strahlungsbildinformation, in dem Bildsignal keine Ungleichmäßigkeit
aufgrund der aperturlosen Abschnitte 19 des Brechungsindexprofil-Linsenarrays 16 enthalten,
so dass ein scharfes Bild erhalten werden kann, welches frei ist
von streifenförmigen
Unregelmäßigkeiten
aufgrund der aperturlosen Abschnitte 19 des Brechungsindexprofil-Linsenarrays 16.
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Durch
Beseitigen einer Frequenzkomponente, die dem Frequenzband des aus
dem Bildsignal S1 erzeugten periodischen Musters entspricht, lässt sich ein
schärferes
Bild ohne Aliasing-Fehler gewinnen.
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Die
Strahlungsbild-Lesevorrichtung gemäß der Erfindung braucht nicht
auf die oben beschriebene Strahlungsbild-Lesevorrichtung beschränkt zu sein,
sondern kann in verschiedener Weise modifiziert sein. Beispielsweise
können
die Lichtquelle, die Kondensoroptik zwischen der Lichtquelle und
dem anregbaren Leuchtstoffblatt, die Optik zwischen dem Blatt und
dem Zeilensensor und auch der Zeilensensor selbst von anderer bekannter
Struktur sein. Darüber
hinaus kann die Strahlungsbild-Lesevorrichtung außerdem mit
einem Bildverarbeitungssystem zum Durchführen einer Bildverarbeitung
bezüglich
des Bildsignals S und/oder mit einer Löscheinrichtung, die Löschlicht
nach Gewinnen des Bildsignals von dem anregbaren Leuchtstoffblatt
auf dieses strahlt, ausgestattet sein, um Restenergie der Strahlung
vollständig
von dem anregbaren Leuchtstoffblatt zu entfernen.
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Obschon
in der oben beschriebenen Ausführungsform
der Strahlungsbild-Lesevorrichtung die Optik derart ausgestaltet
ist, dass der optische Weg des Anregungslichtstrahls R sich teilweise
mit dem Weg der stimulierten Emission M überlappt, um dadurch die gesamte
Baugröße der Vorrichtung
zu verringern, ist die Optik nicht auf eine solche Ausgestaltung
beschränkt.
Beispielsweise kann man von einer Optik Gebrauch machen, bei der
der Weg des Anregungslichtstrahls R sich nicht mit dem Weg der stimulierten
Emission M überlappt,
wie in 9 zu sehen ist.
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Das
heißt:
die Strahlungsbild-Lesevorrichtung gemäß einem weiteren Beispiel nach 9 enthält ein Endlosband 40 zum
Transportieren des anregbaren Leuchtstoffblatts 50, einen
Broad-Area-Laser 11, der zeilenförmiges Anregungslicht R unter
einem Winkel von etwa 45° bezüglich der
Oberfläche des
anregbaren Leuchtstoffblatts 50 emittiert, eine Optik 12,
gebildet durch eine Kombination aus einer Kollimatorlinse, die das
zeilenförmige
Anregungslicht R aus dem Broad-Area-Laser 11 kondensiert,
und eine torische Linse, die den Lichtstrahl in nur einer Richtung
spreizt, und das zeilenförmige
Anregungslicht R auf die Oberfläche
des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 projiziert; ein SELFOC-Linsenarray 16, dessen
optische Achse etwa um 45° zur
Oberfläche des
anregbaren Leuchtstoffblatts 50 geneigt ist und um etwa
90° zur
Laufrichtung des Anregungslichtstrahls R geneigt ist, und die von
dem anregbaren Leuchtstoffblatt 50 bei Belichtung mit dem
Anregungslicht R emittierte stimulierte Emission M auf der Lichtempfangsfläche des
Zeilensensors 20 bündelt; ein
Anregungslicht-Sperrfilter 17, das das Anregungslicht R
innerhalb der stimulierten Emission M bei Eintritt in das SELFOC-Linsenarray 16 sperrt;
den Zeilensensor 20 mit einem Feld aus photoelektrischen
Wandlerelementen 21, die die stimulierte Emission M empfangen
und sie in ein elektrisches Signal Q umwandeln; und eine Bildsignal-Leseeinrichtung 29,
welche die Signale von den einzelnen photoelektrischen Wandlerelementen 21 liest
und ein Bildsignal S1 ausgibt.
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Obschon
bei der oben beschriebenen Ausführungsform
der zeilenförmige
Anregungslichtstrahl R auf die gleiche Oberfläche des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 projiziert
wird, welcher auch der Zeilensensor 20 gegenüberliegt,
so kann der Anregungslichtstrahl R auch auf diejenige Fläche des
anregbaren Leuchtstoffblatts 50 projiziert werden, die
der Fläche
abgewandt ist, welcher der Zeilensensor 20 gegenüberliegt,
wie dies in 10 gezeigt ist. In letzterem
Fall wird der Trägerfilm
oder das Substrat, auf welchem sich die anregbare Leuchtstoffschicht
befindet, in für
die stimulierte Emission M transparenter Weise ausgebildet.
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Die
Strahlungsbild-Lesevorrichtung gemäß dem weiteren Beispiel nach 10 enthält ein Endlosband 40', das das anregbare
Leuchtstoffblatt 50 in Pfeilrichtung Y transportiert und
den vorderen Endabschnitt und den hinteren Endabschnitt des anregbaren
Leuchtstoffblatts 50 hält
(in diesem Bereich ist kein Strahlungsbild aufgezeichnet oder, falls
doch, wird das Strahlungsbild in diesen Bereichen im allgemeinen
nicht als wichtig angesehen), einen Broad-Area-Laser 11,
der ein linienförmiges
Anregungslicht R etwa rechtwinklig zur Oberfläche des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 emittiert,
eine Optik 12, ge bildet durch eine Kombination aus einer
Kollimatorlinse, die das linienförmige
Anregungslicht R aus dem Broad-Area-Laser 11 kondensiert,
und eine torische Linse, die den Lichtstrahl in nur einer Richtung
spreizt, und die den linienförmigen
Anregungslichtstrahl R auf die obere Seite des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 projiziert;
ein SELFOC-Linsenarray 16,
dessen optische Achse um etwa 90° bezüglich der
Oberfläche
des anregbaren Leuchtstoffblatts 50 abgewinkelt ist, und
welches die von der Rückseite
des Blatts 50 emittierte stimulierte Emission M' konvergiert (die
erwähnte
Seite ist der Seite abgewandt, auf die der Anregungslichtstrahl
R auftrifft), nachdem das Anregungslicht L auf die Lichtempfangsfläche des
Zeilensensors 20 aufgetroffen ist; ein Anregungslicht-Sperrfilter 17,
das das Anregungslicht L innerhalb der in das SELFOC-Linsenarray 16 eintretenden
stimulierten Emission sperrt; den Zeilensensor 20 mit einem
Feld aus photoelektrischen Wandlerelementen 21, welche
die simulierte Emission M' aufnehmen
und sie in ein elektrisches Signal umwandeln; und eine Bildsignal-Leseeinrichtung 29, die
die Signale Q von den einzelnen photoelektrischen Wandlerelementen 21 liest
und ein Bildsignal S ausgibt.