JP2001075210A - 光の画像の読出し方法およびそのシステム - Google Patents
光の画像の読出し方法およびそのシステムInfo
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
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- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
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- C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
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- C09K11/7733—Halogenides with alkali or alkaline earth metals
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い鮮明度を得る。
【解決手段】 2価のユーロピウムで賦活されたハロゲ
ン化セシウムを含み、ここでハロゲン化物は塩化物およ
び臭化物の少なくとも1種である光で刺激し得る燐光体
のスクリーンの中に前以て保存された光の画像を読出す
方法および装置。このスクリーンは100μmよりも小
さい直径をもったレーザーのスポットにより走査され
る。
ン化セシウムを含み、ここでハロゲン化物は塩化物およ
び臭化物の少なくとも1種である光で刺激し得る燐光体
のスクリーンの中に前以て保存された光の画像を読出す
方法および装置。このスクリーンは100μmよりも小
さい直径をもったレーザーのスポットにより走査され
る。
Description
【0001】
【本発明の分野】本発明は光で刺激し得る燐光体のスク
リーンの中に保存された光の画像を読出す方法およびシ
ステムに関する。
リーンの中に保存された光の画像を読出す方法およびシ
ステムに関する。
【0002】
【本発明の背景】画像に従って変調された透過光線にス
クリーンを露出することにより光で刺激し得る燐光体の
スクリーンの上に光の画像を記録する光画像記録システ
ムは今日広く使用されている。
クリーンを露出することにより光で刺激し得る燐光体の
スクリーンの上に光の画像を記録する光画像記録システ
ムは今日広く使用されている。
【0003】記録された画像は、光で刺激し得る燐光体
の露光されたスクリーンを刺激用の光線で刺激し、刺激
されて燐光体のスクリーンから放射された光を検出し、
検出された光を光の画像の電気信号表現に変えることに
よって再生される。
の露光されたスクリーンを刺激用の光線で刺激し、刺激
されて燐光体のスクリーンから放射された光を検出し、
検出された光を光の画像の電気信号表現に変えることに
よって再生される。
【0004】乳房X線撮影法のような幾つかの応用で
は、画像の鮮明さが非常に重要なパラメータである。
は、画像の鮮明さが非常に重要なパラメータである。
【0005】光で刺激し得る燐光体のスクリーンから読
出される画像の鮮明さは、スクリーン自身の鮮明度およ
び分解能ばかりでなく、使用する読出しシステムによっ
て得られる分解能にも依存する。
出される画像の鮮明さは、スクリーン自身の鮮明度およ
び分解能ばかりでなく、使用する読出しシステムによっ
て得られる分解能にも依存する。
【0006】現在使用されている通常の読出しシステム
では、フライング・スポット(flying spo
t)型の走査ユニットが通常使用されている。このよう
な走査ユニットは刺激光の光源、例えばレーザー光源、
レーザーによって放射された光の方向を偏らせて光で刺
激し得る燐光体のスクリーンの上を走査する装置、およ
びレーザービームの焦点をスクリーン上に結ばせる光学
装置を含んでいる。
では、フライング・スポット(flying spo
t)型の走査ユニットが通常使用されている。このよう
な走査ユニットは刺激光の光源、例えばレーザー光源、
レーザーによって放射された光の方向を偏らせて光で刺
激し得る燐光体のスクリーンの上を走査する装置、およ
びレーザービームの焦点をスクリーン上に結ばせる光学
装置を含んでいる。
【0007】このようなシステムの例には登録商標AD
C70およびAgfa Compactと名付けられた
Agfa社の診断システムがある。これらのシステムに
おいては、BaFBr:Eu燐光体を含む光で刺激し得
る燐光体のスクリーンが通常使用されている。
C70およびAgfa Compactと名付けられた
Agfa社の診断システムがある。これらのシステムに
おいては、BaFBr:Eu燐光体を含む光で刺激し得
る燐光体のスクリーンが通常使用されている。
【0008】この読出し装置の分解能は主としてレーザ
ービームのスポットの大きさによって決定される。この
スポットの大きさは光の焦点を結ばせる光学的な配置の
特性に依存している。
ービームのスポットの大きさによって決定される。この
スポットの大きさは光の焦点を結ばせる光学的な配置の
特性に依存している。
【0009】走査システムの分解能を最適化すると、焦
点を合せるための光学系の光を捕集する効率の損失が起
こることが知られている。その結果レーザー光の重要な
部分が画像のスクリーン上に焦点を結ばなくなる。
点を合せるための光学系の光を捕集する効率の損失が起
こることが知られている。その結果レーザー光の重要な
部分が画像のスクリーン上に焦点を結ばなくなる。
【0010】焦点を合わせるための光学系の光を捕集す
る効率が50%よりも小さいシステムを使用することに
対しては大きな偏見がもたれている。何故ならこれらの
システムにおいては、許容できる走査時間以内でこのス
クリーンを十分に読取るための適切な量の出力が、スク
リーンに対して送り出されていないと思われているから
である。
る効率が50%よりも小さいシステムを使用することに
対しては大きな偏見がもたれている。何故ならこれらの
システムにおいては、許容できる走査時間以内でこのス
クリーンを十分に読取るための適切な量の出力が、スク
リーンに対して送り出されていないと思われているから
である。
【0011】例えばBaFBr:Eu燐光体の場合、合
理的な時間内に十分な程度にスクリーンの読出しを行な
えるためには、スクリーン上で最低15mWの出力が必
要である。
理的な時間内に十分な程度にスクリーンの読出しを行な
えるためには、スクリーン上で最低15mWの出力が必
要である。
【0012】レーザーから放射されるすべての光が焦点
合わせ用の光学系に捕捉されたとしても、この光学要素
の所で起こる反射およびこのシステムに使用された鏡の
所での損失のために、光の捕集効率は50%より大きく
なることはないであろう。
合わせ用の光学系に捕捉されたとしても、この光学要素
の所で起こる反射およびこのシステムに使用された鏡の
所での損失のために、光の捕集効率は50%より大きく
なることはないであろう。
【0013】レーザー光を50%またはそれ以下しか捕
捉しない走査システムでは、光の捕集効率は25%まで
低下し、従って60mWよりも強いレーザーを使用する
必要があろう。
捉しない走査システムでは、光の捕集効率は25%まで
低下し、従って60mWよりも強いレーザーを使用する
必要があろう。
【0014】この要求は放射区域を小さくすることに対
する要求により補う必要がある。
する要求により補う必要がある。
【0015】両方の要求は共に廉価な解決策によって解
決することは困難である。
決することは困難である。
【0016】
【本発明の目的】本発明の目的は光で刺激し得る燐光体
のスクリーンに保存されている光の画像を読出す方法お
よびシステムを提供することである。
のスクリーンに保存されている光の画像を読出す方法お
よびシステムを提供することである。
【0017】本発明の他の目的は高い鮮明度を与えるこ
のような方法およびシステムを提供することである。
のような方法およびシステムを提供することである。
【0018】
【本発明の概要】上記の目的は特許請求の範囲請求項1
記載の方法によって達成される。
記載の方法によって達成される。
【0019】本発明の他の態様は特許請求の範囲請求項
6に記載されている。
6に記載されている。
【0020】本発明の好適具体化例の特定の特徴は本明
細書末尾の本発明の主な特徴および態様の所に記載され
ている。
細書末尾の本発明の主な特徴および態様の所に記載され
ている。
【0021】本発明に従えば、2価のユーロピウムで賦
活されたハロゲン化セシウム燐光体を含み、該ハロゲン
化物は塩化物および臭化物少なくとも1種であるスクリ
ーンが使用される。このスクリーンを刺激するのに用い
られるレーザービームの焦点を合わせ、レーザービーム
のガウス形の輪郭の1/e2の点の間で測定して該レー
ザーにより放射されるレーザースポットの直径が100
μmより、好ましくは50μmより小さくなるようにす
る。
活されたハロゲン化セシウム燐光体を含み、該ハロゲン
化物は塩化物および臭化物少なくとも1種であるスクリ
ーンが使用される。このスクリーンを刺激するのに用い
られるレーザービームの焦点を合わせ、レーザービーム
のガウス形の輪郭の1/e2の点の間で測定して該レー
ザーにより放射されるレーザースポットの直径が100
μmより、好ましくは50μmより小さくなるようにす
る。
【0022】本発明によれば、本明細書の冒頭に述べた
従来法の問題に対する解決法が提供される。
従来法の問題に対する解決法が提供される。
【0023】2価のユーロピウムで賦活されたハロゲン
化セシウム燐光体を使用すると、光の捕集効率が低い焦
点合わせ用の光学系を使用することができる。
化セシウム燐光体を使用すると、光の捕集効率が低い焦
点合わせ用の光学系を使用することができる。
【0024】この方法により燐光体のスクリーン上のレ
ーザースポットの大きさが小さくなるように走査ユニッ
トを最適化し、高い分解能をもったシステムを得ること
ができる。
ーザースポットの大きさが小さくなるように走査ユニッ
トを最適化し、高い分解能をもったシステムを得ること
ができる。
【0025】2価のユーロピウムで賦活されたハロゲン
化セシウム燐光体はもともと非常に良好な光の刺激特性
をもっているから、レーザースポットの大きさを小さく
することによって測定法に起因してしばしば起こる光学
効率の損失は許容することができる。しばしば起こる光
学効率の損失は、この光画像読出しシステムで得られる
全体的な画像の品質は損なわず、またシステムの全体的
な処理量にマイナスの効果を与えることもない。
化セシウム燐光体はもともと非常に良好な光の刺激特性
をもっているから、レーザースポットの大きさを小さく
することによって測定法に起因してしばしば起こる光学
効率の損失は許容することができる。しばしば起こる光
学効率の損失は、この光画像読出しシステムで得られる
全体的な画像の品質は損なわず、またシステムの全体的
な処理量にマイナスの効果を与えることもない。
【0026】本発明に使用される光で刺激し得る燐光体
のスクリーンは2価のユーロピウムで賦活されたハロゲ
ン化セシウム燐光体を含み、ここで該ハロゲン化物は塩
化物および臭化物の少なくとも1種である。
のスクリーンは2価のユーロピウムで賦活されたハロゲ
ン化セシウム燐光体を含み、ここで該ハロゲン化物は塩
化物および臭化物の少なくとも1種である。
【0027】このような燐光体は当業界に公知であり、
例えばヨーロッパ特許A−174875号(および米国
特許5,028,509号)に記載されている。この燐
光体は「接合剤のない」燐光体のスクリーンの製造に特
に適している。接合剤のない燐光体のスクリーンは最適
の鮮明度を与える。
例えばヨーロッパ特許A−174875号(および米国
特許5,028,509号)に記載されている。この燐
光体は「接合剤のない」燐光体のスクリーンの製造に特
に適している。接合剤のない燐光体のスクリーンは最適
の鮮明度を与える。
【0028】しかしCsX:Eu燐光体で、XがBrお
よびClから成る群から選ばれるハロゲン化物を表すも
のを使用することも有利である。これは次のような方法
で得られる。
よびClから成る群から選ばれるハロゲン化物を表すも
のを使用することも有利である。これは次のような方法
で得られる。
【0029】− EuX’2、EuX’3およびEuO
X’から成る群から選ばれるユーロピウム化合物10-3
〜5モル%をCsXと混合する。ここでX’はF、C
l、BrおよびIから成る群から選ばれる。
X’から成る群から選ばれるユーロピウム化合物10-3
〜5モル%をCsXと混合する。ここでX’はF、C
l、BrおよびIから成る群から選ばれる。
【0030】− 450℃よりも高い温度で焼成する。
【0031】− この混合物を冷却する。
【0032】− CsX:Eu燐光体を回収する。
【0033】上記の製造法により得られた燐は、当業界
に公知の2価のユーロピウムで賦活されたハロゲン化セ
シウム燐光体に比べ光の変換効率が増加している。この
燐光体は少量の刺激光のエネルギーによって刺激するこ
とができる。
に公知の2価のユーロピウムで賦活されたハロゲン化セ
シウム燐光体に比べ光の変換効率が増加している。この
燐光体は少量の刺激光のエネルギーによって刺激するこ
とができる。
【0034】このような燐光体を使用する光で刺激可能
な燐光体のスクリーンは次の方法で得ることが好まし
い。
な燐光体のスクリーンは次の方法で得ることが好まし
い。
【0035】− EuX’2、EuX’3およびEuO
X’から成る群から選ばれるユーロピウム化合物10-3
〜5モル%とCsXとの混合物を焼成することにより該
CsX:Eu燐光体をつくる。ここでX’はF、Cl、
BrおよびIから成る群から選ばれる。
X’から成る群から選ばれるユーロピウム化合物10-3
〜5モル%とCsXとの混合物を焼成することにより該
CsX:Eu燐光体をつくる。ここでX’はF、Cl、
BrおよびIから成る群から選ばれる。
【0036】− 物理的蒸着法、熱的蒸着法、化学的蒸
着法、高周波沈着法およびパルスレーザー沈着法から成
る群から選ばれる方法により該燐光体を基質に被覆す
る。
着法、高周波沈着法およびパルスレーザー沈着法から成
る群から選ばれる方法により該燐光体を基質に被覆す
る。
【0037】この製造法はこれによって燐光体が針状結
晶の形で沈着するから有利である。これらの針状の燐光
体の結晶は光案内として作用し、燐光体の層の中で光が
横に広がるのを減少させる。横方向へ光が広がることが
減少すれば、高い分解能の像が得られる。
晶の形で沈着するから有利である。これらの針状の燐光
体の結晶は光案内として作用し、燐光体の層の中で光が
横に広がるのを減少させる。横方向へ光が広がることが
減少すれば、高い分解能の像が得られる。
【0038】別法としてCsX:Euの光により刺激し
得る燐を含んだ燐光体のスクリーンは次の工程により製
造することができる。但しXはBrおよびClから成る
群から選ばれるハロゲン化物を表す。
得る燐を含んだ燐光体のスクリーンは次の工程により製
造することができる。但しXはBrおよびClから成る
群から選ばれるハロゲン化物を表す。
【0039】− 該CsXと、EuX’2、EuX’3お
よびEuOX’から成る群から選ばれるユーロピウム化
合物との多重容器を蒸着条件下に置く。ここでX’は
F、Cl、BrおよびIから成る群から選ばれる。
よびEuOX’から成る群から選ばれるユーロピウム化
合物との多重容器を蒸着条件下に置く。ここでX’は
F、Cl、BrおよびIから成る群から選ばれる。
【0040】− 物理的蒸着法、熱的蒸着法、化学的蒸
着法、電子ビーム沈着法、高周波沈着法およびパルスレ
ーザー沈着法から成る群から選ばれる方法により、10
-3〜5モル%のユーロピウム化合物でドーピングされた
CaX燐光体が基質上に生じるような割合で、該CsX
とユーロピウム化合物との両方を基質上に沈着させる。
着法、電子ビーム沈着法、高周波沈着法およびパルスレ
ーザー沈着法から成る群から選ばれる方法により、10
-3〜5モル%のユーロピウム化合物でドーピングされた
CaX燐光体が基質上に生じるような割合で、該CsX
とユーロピウム化合物との両方を基質上に沈着させる。
【0041】この製造法も針状の結晶の形で燐光体が沈
着するので有利である。これらの針状結晶の燐光体は光
案内として作用し、燐光体の層の中で光が横に広がるの
を減少させる。横方向へ光が広がるのが減少すれば、高
い分解能の像が得られる。
着するので有利である。これらの針状結晶の燐光体は光
案内として作用し、燐光体の層の中で光が横に広がるの
を減少させる。横方向へ光が広がるのが減少すれば、高
い分解能の像が得られる。
【0042】上記の燐光体およびスクリーンの製造法は
米国特許仮出願明細書60/159,004号および6
0/142,276号に記載されている。これらの明細
書は参考のために添付されている。
米国特許仮出願明細書60/159,004号および6
0/142,276号に記載されている。これらの明細
書は参考のために添付されている。
【0043】本発明の他の利点および具体化例は下記の
説明および添付図面から明らかになるであろう。
説明および添付図面から明らかになるであろう。
【0044】
【詳細な説明】或るシステムの性能は通常SWR値によ
って示される。SWR値はこのシステムによる矩形波の
減衰を示す。非常に低い周波数(1mm当り0.025
本のラインの対)の振幅を100%の基準点として採
る。
って示される。SWR値はこのシステムによる矩形波の
減衰を示す。非常に低い周波数(1mm当り0.025
本のラインの対)の振幅を100%の基準点として採
る。
【0045】BaFBr:Euのような光に刺激され得
る燐光体をベースにした大部分のディジタル・システム
は1mm当り3本のラインの対(3 lp/mm)に対
し0.15〜0.20のSWR値を示す。
る燐光体をベースにした大部分のディジタル・システム
は1mm当り3本のラインの対(3 lp/mm)に対
し0.15〜0.20のSWR値を示す。
【0046】非常に薄い高分解能のスクリーンの場合で
もSWR値は3 lp/mmの所で0.25を越えな
い。
もSWR値は3 lp/mmの所で0.25を越えな
い。
【0047】乳房X線撮影法のシステムへの応用では、
SWR値は3 lp/mmの所で0.5程度でなければ
ならない。
SWR値は3 lp/mmの所で0.5程度でなければ
ならない。
【0048】これらのSWR値は、レーザービームのス
ポットの直径が非常に小さい値になるまで、典型的には
50μmまたはそれ以下になるまで焦点が合されたに場
合だけ得られる。(この直径はレーザービームのガウス
形の輪郭の1/e2の点の間で測定する。) レーザースポットの直径の減少は、レーザースポットが
光で刺激し得る燐光体のスクリーンを走査する場所にお
いてレーザー出力の減少をもたらすから、このようなレ
ーザースクリーンの直径の減少に対して偏見が存在する
という事実を次に説明する。このようなレーザー出力の
減少は走査時間を長くする必要を生じるが、これはシス
テムの処理量にマイナスの効果を与えるか、或いは光で
刺激し得る燐光体のスクリーンに保存されているエネル
ギーは不十分にしか放射されない結果になる。
ポットの直径が非常に小さい値になるまで、典型的には
50μmまたはそれ以下になるまで焦点が合されたに場
合だけ得られる。(この直径はレーザービームのガウス
形の輪郭の1/e2の点の間で測定する。) レーザースポットの直径の減少は、レーザースポットが
光で刺激し得る燐光体のスクリーンを走査する場所にお
いてレーザー出力の減少をもたらすから、このようなレ
ーザースクリーンの直径の減少に対して偏見が存在する
という事実を次に説明する。このようなレーザー出力の
減少は走査時間を長くする必要を生じるが、これはシス
テムの処理量にマイナスの効果を与えるか、或いは光で
刺激し得る燐光体のスクリーンに保存されているエネル
ギーは不十分にしか放射されない結果になる。
【0049】この事実は通常のフライング・スポット走
査システムを参照して説明される。この場合BaFB
r:Eu燐光体のスクリーン(従来法のシステム)を刺
激する光源としてレーザー・ダイオードが使用される。
鏡付きの電流計または回転する多角形の鏡を用いてレー
ザービームの方向を偏らせる。
査システムを参照して説明される。この場合BaFB
r:Eu燐光体のスクリーン(従来法のシステム)を刺
激する光源としてレーザー・ダイオードが使用される。
鏡付きの電流計または回転する多角形の鏡を用いてレー
ザービームの方向を偏らせる。
【0050】焦点を合わせられたスポットが静止してい
る場合、および走査に使用しない場合、並びに焦点を合
わせるためのレンズから焦点までの距離が小さい場合に
は、小さい直径のスポットが得られるようにレーザービ
ームの焦点を合わせることは容易である。
る場合、および走査に使用しない場合、並びに焦点を合
わせるためのレンズから焦点までの距離が小さい場合に
は、小さい直径のスポットが得られるようにレーザービ
ームの焦点を合わせることは容易である。
【0051】しかしフライング・スポット走査器の場合
には、典型的には400mmの距離(走査線の距離)に
沿ってビームの方向を偏らせる。走査線の方向のレーザ
ービームを偏らせるには鏡付きの電流計または回転する
多角形の鏡を使用する。走査用のビームは約−20°〜
+20°の角度以内で偏らせられる(この角度を角θと
呼ぶ)。
には、典型的には400mmの距離(走査線の距離)に
沿ってビームの方向を偏らせる。走査線の方向のレーザ
ービームを偏らせるには鏡付きの電流計または回転する
多角形の鏡を使用する。走査用のビームは約−20°〜
+20°の角度以内で偏らせられる(この角度を角θと
呼ぶ)。
【0052】このため走査線lsの長さは電流計から光
で刺激し得る燐光体のスクリーンまでの距離(距離b)
および角θによって決定される。
で刺激し得る燐光体のスクリーンまでの距離(距離b)
および角θによって決定される。
【0053】次の式が成立する。(また図1を参照され
たい。)
たい。)
【0054】
【数1】
【0055】長さ400mmの走査線を得るためには、
スクリーンまでの距離は約550mmよりも長くなけれ
ばならない。
スクリーンまでの距離は約550mmよりも長くなけれ
ばならない。
【0056】特に焦点を合わせるためのレンズと光で刺
激し得る燐光体のスクリーンtoの間には最低600m
mの距離が必要である。
激し得る燐光体のスクリーンtoの間には最低600m
mの距離が必要である。
【0057】さらに、レンズによってレーザービームの
焦点を合わせることを考慮しなければならない。古典的
な光学の式を用いると、この焦点を合わせるための光学
装置の光学的な捕集効率および許容される最大放射区域
は、使用されるレンズの光学的なパラメータの関数とし
て計算することができる。
焦点を合わせることを考慮しなければならない。古典的
な光学の式を用いると、この焦点を合わせるための光学
装置の光学的な捕集効率および許容される最大放射区域
は、使用されるレンズの光学的なパラメータの関数とし
て計算することができる。
【0058】単一のレンズを使用して焦点を合わせる場
合には、下記の式を使用することができる。
合には、下記の式を使用することができる。
【0059】レーザーの放射区域(Le)および焦点に
おけるスポットの大きさ(Lf)は下記の式で与えられ
る。
おけるスポットの大きさ(Lf)は下記の式で与えられ
る。
【0060】
【数2】
【0061】実際問題としてbは600mmよりも大き
い(上記参照)。
い(上記参照)。
【0062】光学的な透過度はレンズの直径とレーザー
の発散率(divergence)によって決定され
る。
の発散率(divergence)によって決定され
る。
【0063】ダイオード・レーザーを使用するシステム
を考える場合、これらのダイオード・レーザーは通常非
点収差により10°および30°の発散を示すことを考
慮しなければならない。
を考える場合、これらのダイオード・レーザーは通常非
点収差により10°および30°の発散を示すことを考
慮しなければならない。
【0064】良好な変調移送関数(modulatio
n trnasfer function、MTF)を
得るためには、レンズは通常直径約30mmに限定され
る。30mmのレンズの内部において30°の角度です
べての光を集めるためには、最大距離’v’は15/
(tg 30°)即ち26mmである。
n trnasfer function、MTF)を
得るためには、レンズは通常直径約30mmに限定され
る。30mmのレンズの内部において30°の角度です
べての光を集めるためには、最大距離’v’は15/
(tg 30°)即ち26mmである。
【0065】Lfは50μmの最大直径から既に決定さ
れている。
れている。
【0066】最高放射区域は次のように計算することが
できる。
できる。
【0067】
【数3】
【0068】これは単一のダイオード・レーザーを用い
て到達し得る限界以下である。大部分の場合放射区域は
3μmよりも小さい。
て到達し得る限界以下である。大部分の場合放射区域は
3μmよりも小さい。
【0069】この方法で焦点を合わせたレーザービーム
のスポットの大きさの計算には、古典的な光学の法則を
考慮するだけで良い。実際にはビームは回折により制限
されているから、スポットの大きさはこの方法で計算し
た値よりも大きい。
のスポットの大きさの計算には、古典的な光学の法則を
考慮するだけで良い。実際にはビームは回折により制限
されているから、スポットの大きさはこの方法で計算し
た値よりも大きい。
【0070】実際上はスポットの大きさは回折により制
限されたガウスの法則を用いて決定し、古典的なレンズ
の式で計算された倍率を用いない方が良い。これは、レ
ンズの式を用いて計算されたスポットの大きさが、回折
により制限されたガウス曲線状のビームに対する理論を
用いて計算されたスポットの大きさよりも化なり小さい
場合にだけ可能である。このことはLfはできるだけ小
さく、好ましくは20μmより小さくなければならない
ことを意味している。何故なら
限されたガウスの法則を用いて決定し、古典的なレンズ
の式で計算された倍率を用いない方が良い。これは、レ
ンズの式を用いて計算されたスポットの大きさが、回折
により制限されたガウス曲線状のビームに対する理論を
用いて計算されたスポットの大きさよりも化なり小さい
場合にだけ可能である。このことはLfはできるだけ小
さく、好ましくは20μmより小さくなければならない
ことを意味している。何故なら
【0071】
【数4】
【0072】Leは3μmに制限され、bは600mm
に制限されているから、小さいLfの値を得る唯一の可
能性はvを増加させることである。
に制限されているから、小さいLfの値を得る唯一の可
能性はvを増加させることである。
【0073】20μmという理論的なスポットの大きさ
に到達するには、レンズとレーザーとの間の距離vは下
記式に示されるように少なくとも90mmでなければな
らない。
に到達するには、レンズとレーザーとの間の距離vは下
記式に示されるように少なくとも90mmでなければな
らない。
【0074】
【数5】
【0075】しかし、少なくとも90mmの距離では極
めて多くの光が失われ、光学効率は低くなる。
めて多くの光が失われ、光学効率は低くなる。
【0076】光学効率は、一つの方向の発散が10°で
あり他の方向の発散が30°であると仮定して計算され
る。
あり他の方向の発散が30°であると仮定して計算され
る。
【0077】レンズの所でのレーザービームの直径は、
上記の一つの方向で2×90×tg(10°)=32.
7mm、他の方向で2×90×tg(30°)=104
mmである。
上記の一つの方向で2×90×tg(10°)=32.
7mm、他の方向で2×90×tg(30°)=104
mmである。
【0078】直径30mmのレンズに対して損失は上記
一つの方向ではレーザー光の30/32.7=92%で
あり、他の方向では30/104=29%である。
一つの方向ではレーザー光の30/32.7=92%で
あり、他の方向では30/104=29%である。
【0079】従って上記の光学効率は0.29×0.9
2=26%となる。
2=26%となる。
【0080】レンズおよび鏡の表面での反射のためにさ
らに光の50%が失われる。従って得られる光学効率は
26%×0.5=13%である。上記の装置において光
で刺激し得る燐光体のスクリーンの所で15mWを得る
ためには、レーザーの放射出力は15/0.13=11
5mWでなければならない。
らに光の50%が失われる。従って得られる光学効率は
26%×0.5=13%である。上記の装置において光
で刺激し得る燐光体のスクリーンの所で15mWを得る
ためには、レーザーの放射出力は15/0.13=11
5mWでなければならない。
【0081】このような出力をもったレーザー・ダイオ
ードは、適正な価格では容易に得ることはできない。
ードは、適正な価格では容易に得ることはできない。
【0082】BaFBr:Eu燐光体を使用する場合、
従って光学効率の余分な損失を許さない場合、得られる
最低のスポットの大きさは次式によって計算することが
できる。
従って光学効率の余分な損失を許さない場合、得られる
最低のスポットの大きさは次式によって計算することが
できる。
【0083】
【数6】
【0084】Leは3μm(ダイオード・レーザーの放
射区域として得られる最小の値)に限定され、bは60
0mm(長さ400mmの走査線に沿ってレーザーのス
ポットを偏らせることができるレンズと燐光体のスクリ
ーンとの間の最小の距離)に等しく、vは26mm(レ
ーザーのすべての光を集めるためのレーザーとレンズの
間の最小の距離)に等しい。
射区域として得られる最小の値)に限定され、bは60
0mm(長さ400mmの走査線に沿ってレーザーのス
ポットを偏らせることができるレンズと燐光体のスクリ
ーンとの間の最小の距離)に等しく、vは26mm(レ
ーザーのすべての光を集めるためのレーザーとレンズの
間の最小の距離)に等しい。
【0085】Lfの理論的な最低値は3×600/26
=69.2μmである。
=69.2μmである。
【0086】実際には、光学系の挙動が理想的ではない
(例えばレンズのガウス状のアベレーション(aber
ation)および光を偏らせるための鏡の限られた平
面性)ので、スポットの大きさはもっと大きいであろ
う。
(例えばレンズのガウス状のアベレーション(aber
ation)および光を偏らせるための鏡の限られた平
面性)ので、スポットの大きさはもっと大きいであろ
う。
【0087】また回折によるガウス状の限定効果のため
にスポットの大きさは大きくなるであろう。
にスポットの大きさは大きくなるであろう。
【0088】これらのすべての効果を考慮すると、Ba
FBr:Eu燐光体を使用する場合スポットの大きさは
最低100μmとなる。
FBr:Eu燐光体を使用する場合スポットの大きさは
最低100μmとなる。
【0089】本発明に従えば、2価のユーロピウムで賦
活されたハロゲン化セシウムを含み、該ハロゲン化物は
塩化物または臭化物の少なくとも1種である光で刺激し
得る燐光体のスクリーンを使用する。
活されたハロゲン化セシウムを含み、該ハロゲン化物は
塩化物または臭化物の少なくとも1種である光で刺激し
得る燐光体のスクリーンを使用する。
【0090】最も好ましくは上記の針状型の2価のハロ
ゲン化セシウムを含む燐光体のスクリーンを使用する。
この針状型の燐は固有のSWR値が1mm当たり3 l
pにおいて0.6〜0.65である。このことは読出し
装置のSWR値が1mm当たり3 lpに対し約0.
7、或いは1mm当たり5 lpに対して0.5でなけ
ればならないことを意味している。
ゲン化セシウムを含む燐光体のスクリーンを使用する。
この針状型の燐は固有のSWR値が1mm当たり3 l
pにおいて0.6〜0.65である。このことは読出し
装置のSWR値が1mm当たり3 lpに対し約0.
7、或いは1mm当たり5 lpに対して0.5でなけ
ればならないことを意味している。
【0091】このようなSWR値は、レーザービームが
50μmのスポットになるまで焦点を合わせられている
場合に得られる。(この直径はレーザービームのガウス
状の輪郭の1/e2の点の間で測定された値である。)
50μmのスポットになるまで焦点を合わせられている
場合に得られる。(この直径はレーザービームのガウス
状の輪郭の1/e2の点の間で測定された値である。)
【0092】
【測定法】読出し装置に必要な最低のレーザー出力を決
定するために、1mm2の区域内で放射光として保存さ
れたエネルギーの63%を放射するのに必要なレーザー
のエネルギーの量としてパラメータSeを定義する。
定するために、1mm2の区域内で放射光として保存さ
れたエネルギーの63%を放射するのに必要なレーザー
のエネルギーの量としてパラメータSeを定義する。
【0093】必要なレーザーの出力は次式で与えられ
る。
る。
【0094】
【数7】
【0095】ここでPlはレーザーの出力である。Ar
ea_IPは読出しが行なわれる画像板の全面積を表
し、Tは光で刺激し得る燐光体のスクリーンを読取るの
に必要な全時間の量を表す。
ea_IPは読出しが行なわれる画像板の全面積を表
し、Tは光で刺激し得る燐光体のスクリーンを読取るの
に必要な全時間の量を表す。
【0096】レーザーの出力PlはSeに比例する。
【0097】BaFBr:Eu燐光体に対してはSeの
値=17μJ/mm2である。
値=17μJ/mm2である。
【0098】本発明のCsBr:Euに対してはSeの
値=6μJ/mm2である。
値=6μJ/mm2である。
【0099】従ってCsBr:Eu燐光体の場合の燐光
体のスクリーンの表面において必要なレーザーの出力
は、同等な結果を得るためには、BaFBr:Eu燐光
体の場合に必要なレーザーの出力の6/17である。
体のスクリーンの表面において必要なレーザーの出力
は、同等な結果を得るためには、BaFBr:Eu燐光
体の場合に必要なレーザーの出力の6/17である。
【0100】BaFBr:Eu燐光体の場合15mWの
出力がスクリーン上で必要であったが、CsBr:Eu
燐光体の場合にはスクリーン上でわずかに約5mWが必
要であるに過ぎない。
出力がスクリーン上で必要であったが、CsBr:Eu
燐光体の場合にはスクリーン上でわずかに約5mWが必
要であるに過ぎない。
【0101】実験によれば、2mW(スクリーン上の出
力値)でも許容される時間以内でスクリーンの読出しを
行なうことができることが示された。
力値)でも許容される時間以内でスクリーンの読出しを
行なうことができることが示された。
【0102】従ってこの燐光体を使用すれば、低い出力
のレーザーを用いることができ、最適化により光学効率
が低くなるとしても、小さいレーザー・スポットの大き
さを用いることができる(従って高い分解能が得られ
る)。
のレーザーを用いることができ、最適化により光学効率
が低くなるとしても、小さいレーザー・スポットの大き
さを用いることができる(従って高い分解能が得られ
る)。
【0103】またこの燐光体を使用すると、30mmよ
り短い(例えば26mm、上記参照)対物距離を用いて
動作させることができる。
り短い(例えば26mm、上記参照)対物距離を用いて
動作させることができる。
【0104】本発明の装置の一具体化例を図3に示す。
【0105】読出し装置は刺激を与える光源(5)、特
にSpectra Diode Labs社のSDL−
7601−V1型のレーザー・ダイオードを含んでい
る。レーザーは680nmの光を放射し、光学出力は1
0mWである。放射区域の大きさは3μm×1μmであ
る。
にSpectra Diode Labs社のSDL−
7601−V1型のレーザー・ダイオードを含んでい
る。レーザーは680nmの光を放射し、光学出力は1
0mWである。放射区域の大きさは3μm×1μmであ
る。
【0106】この装置はさらにレンズ系(11)、刺激
を与えるレーザー光源により光で刺激され得る燐光体の
スクリーン(7)上に放射された光の方向を偏らせるた
めの振動する鏡(12)、光で刺激し得る燐光体のスク
リーンが光の刺激を受けて光電子倍増管(9)の上に放
射する光を案内するための光の案内(8)を具備してい
る。
を与えるレーザー光源により光で刺激され得る燐光体の
スクリーン(7)上に放射された光の方向を偏らせるた
めの振動する鏡(12)、光で刺激し得る燐光体のスク
リーンが光の刺激を受けて光電子倍増管(9)の上に放
射する光を案内するための光の案内(8)を具備してい
る。
【0107】読出し装置はさらに光で刺激し得る燐光体
のスクリーンを矢印(10)の副次的走査方向に移動さ
せる装置(図示せず)を含んでいる。
のスクリーンを矢印(10)の副次的走査方向に移動さ
せる装置(図示せず)を含んでいる。
【0108】このレンズ系は対物距離が90mm、像を
生じる距離が600mmになるように配置されている。
生じる距離が600mmになるように配置されている。
【0109】本発明の主な特徴および態様は次の通りで
ある。
ある。
【0110】1.光で刺激し得る燐光体のスクリーンに
保存された光の画像を読出す方法において、 − 該スクリーンをレーザー光源により放射された刺激
光によって走査し、 − 刺激を受けて該スクリーンにより放射された光を検
出し、 − 検出された光を該光の画像の電気信号表現に変換す
る過程から成り、この際 − 光で刺激し得る燐光体のスクリーンは2価のユーロ
ピウムで賦活されたハロゲン化セシウムの燐光体から成
り、該ハロゲン化物は塩化物および臭化物の少なくとも
1種であり、 − 該レーザーから放射されるレーザー・スポットの直
径が該レーザービームのガウス状の輪郭の1/e2の点
の間で測定して100μmよりも小さくなるように該レ
ーザービームの焦点を合せる方法。
保存された光の画像を読出す方法において、 − 該スクリーンをレーザー光源により放射された刺激
光によって走査し、 − 刺激を受けて該スクリーンにより放射された光を検
出し、 − 検出された光を該光の画像の電気信号表現に変換す
る過程から成り、この際 − 光で刺激し得る燐光体のスクリーンは2価のユーロ
ピウムで賦活されたハロゲン化セシウムの燐光体から成
り、該ハロゲン化物は塩化物および臭化物の少なくとも
1種であり、 − 該レーザーから放射されるレーザー・スポットの直
径が該レーザービームのガウス状の輪郭の1/e2の点
の間で測定して100μmよりも小さくなるように該レ
ーザービームの焦点を合せる方法。
【0111】2.該スポットの直径は50μmよりも小
さい上記第1項記載の方法。
さい上記第1項記載の方法。
【0112】3.該燐光体は下記の工程、即ち − CsXを、EuX’2、EuX’3およびEuO
X’、但しX’はF、Cl、BrおよびIから成る群か
ら選ばれるものとする、から成る群から選ばれるユーロ
ピウム化合物の10-3〜5モル%と混合し、 − この混合物を450℃よりも高い温度で焼成し、 − 該混合物を冷却し、 − CsX:Eu燐光体を回収する工程によって得られ
る上記第1項記載の方法。
X’、但しX’はF、Cl、BrおよびIから成る群か
ら選ばれるものとする、から成る群から選ばれるユーロ
ピウム化合物の10-3〜5モル%と混合し、 − この混合物を450℃よりも高い温度で焼成し、 − 該混合物を冷却し、 − CsX:Eu燐光体を回収する工程によって得られ
る上記第1項記載の方法。
【0113】4.該燐光体のスクリーンは下記の工程、
即ち − 該CsXと、EuX’2、EuX’3およびEuO
X’、但しX’はF、Cl、BrおよびIから成る群か
ら選ばれるハロゲン化物である、から成る群から選ばれ
るユーロピウム化合物の10-3〜5モル%との混合物を
焼成することによって該CsX:Eu燐光体をつくり、 − 物理的蒸着法、熱的蒸着法、化学的蒸着法、高周波
沈着法およびパルスレーザー沈着法から成る群から選ば
れる方法によって該燐光体を基質に被覆する工程によっ
てつくられる上記第1項記載の方法。
即ち − 該CsXと、EuX’2、EuX’3およびEuO
X’、但しX’はF、Cl、BrおよびIから成る群か
ら選ばれるハロゲン化物である、から成る群から選ばれ
るユーロピウム化合物の10-3〜5モル%との混合物を
焼成することによって該CsX:Eu燐光体をつくり、 − 物理的蒸着法、熱的蒸着法、化学的蒸着法、高周波
沈着法およびパルスレーザー沈着法から成る群から選ば
れる方法によって該燐光体を基質に被覆する工程によっ
てつくられる上記第1項記載の方法。
【0114】5.該燐光体は下記の工程、即ち − 該CsX、およびEuX’2、EuX’3およびEu
OX’、但しX’はF、Cl、BrおよびIから成る群
から選ばれる、から成る群から選ばれるユーロピウム化
合物の多重容器を蒸着条件下に置き、 − 物理的蒸着法、熱的蒸着法、化学的蒸着法、電子ビ
ーム沈着法、高周波沈着法およびパルスレーザー沈着法
から成る群から選ばれる方法により、ユーロピウム化合
物10-3〜5モル%がドーピングされたCsXが基質上
に生じる割合で、該CsXおよび該ユーロピウム化合物
の両方を基質の上に沈着させる工程によって得られる上
記第1項記載の方法。
OX’、但しX’はF、Cl、BrおよびIから成る群
から選ばれる、から成る群から選ばれるユーロピウム化
合物の多重容器を蒸着条件下に置き、 − 物理的蒸着法、熱的蒸着法、化学的蒸着法、電子ビ
ーム沈着法、高周波沈着法およびパルスレーザー沈着法
から成る群から選ばれる方法により、ユーロピウム化合
物10-3〜5モル%がドーピングされたCsXが基質上
に生じる割合で、該CsXおよび該ユーロピウム化合物
の両方を基質の上に沈着させる工程によって得られる上
記第1項記載の方法。
【0115】6.光で刺激し得る燐光体のスクリーンに
保存された光の画像を読出すための光画像読出し装置に
おいて、 − 刺激を与える光の光源、 − 該刺激を与える光の光源によって放射された光の焦
点を合わせる装置、 − 該刺激を与える光の光源によって放射された光の方
向を偏らせる装置、 − 該刺激を与える光の光源によって刺激を与えられて
放射された光を検出し、この刺激を与えられて放射され
た光を電気信号表現に変化する装置を具備し、ここで − 該燐光体のスクリーンは2価のユーロピウムで賦活
されたハロゲン化セシウムを含み、該ハロゲン化物は塩
化物または臭化物の少なくとも1種であり、 − 刺激を与える光の光源によって放射された光の焦点
を合わせる装置は、刺激を与える光の光源によって放射
された光のビームのスポットの直径が該ビームのガウス
状の輪郭の1/e2の点の間で測定して100μmより
小さくなるように配置されている光画像読出し装置。
保存された光の画像を読出すための光画像読出し装置に
おいて、 − 刺激を与える光の光源、 − 該刺激を与える光の光源によって放射された光の焦
点を合わせる装置、 − 該刺激を与える光の光源によって放射された光の方
向を偏らせる装置、 − 該刺激を与える光の光源によって刺激を与えられて
放射された光を検出し、この刺激を与えられて放射され
た光を電気信号表現に変化する装置を具備し、ここで − 該燐光体のスクリーンは2価のユーロピウムで賦活
されたハロゲン化セシウムを含み、該ハロゲン化物は塩
化物または臭化物の少なくとも1種であり、 − 刺激を与える光の光源によって放射された光の焦点
を合わせる装置は、刺激を与える光の光源によって放射
された光のビームのスポットの直径が該ビームのガウス
状の輪郭の1/e2の点の間で測定して100μmより
小さくなるように配置されている光画像読出し装置。
【0116】7.刺激を与える光の光源によって放射さ
れた光の焦点を合わせる装置は、刺激を与える光の光源
によって放射された光のビームのスポットの直径が該ビ
ームのガウス状の輪郭の1/e2の点の間で測定して5
0μmより小さくなるように配置されている上記第6項
記載の光画像読出し装置。
れた光の焦点を合わせる装置は、刺激を与える光の光源
によって放射された光のビームのスポットの直径が該ビ
ームのガウス状の輪郭の1/e2の点の間で測定して5
0μmより小さくなるように配置されている上記第6項
記載の光画像読出し装置。
【0117】8.該刺激を与える光の光源によって放射
された光の焦点を合わせる装置は、対物距離が30mm
より小さくなるように配置れたレンズ系を含んでいる上
記第6項記載の光画像読出し装置。
された光の焦点を合わせる装置は、対物距離が30mm
より小さくなるように配置れたレンズ系を含んでいる上
記第6項記載の光画像読出し装置。
【0118】9.該刺激を与える光の光源によって放射
された光の光学的出力がスクリーンの所で5mWより小
さくなるように配置されている上記第6項記載の光画像
読出し装置。
された光の光学的出力がスクリーンの所で5mWより小
さくなるように配置されている上記第6項記載の光画像
読出し装置。
【図1】走査システムの構成。
【図2】像および対物距離bおよびvを示す図。
【図3】本発明の装置の一具体化例。
5 光源 7 スクリーン 8 案内 9 光電子倍増管 11 レンズ系 12 鏡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール・レブランス ベルギー・ビー2640モルトセル・セプテス トラート27・アグフア−ゲヴエルト・ナー ムローゼ・フエンノートシヤツプ内
Claims (2)
- 【請求項1】 光で刺激し得る燐光体のスクリーンに保
存された光の画像を読出す方法において、 − 該スクリーンをレーザー光源により放射された刺激
光によって走査し、 − 刺激を受けて該スクリーンにより放射された光を検
出し、 − 検出された光を該光の画像の電気信号表現に変換す
る過程から成り、 − 光で刺激し得る燐光体のスクリーンは2価のユーロ
ピウムで賦活されたハロゲン化セシウムの燐光体から成
り、該ハロゲン化物は塩化物および臭化物の少なくとも
1種であり、 − 該レーザーから放射されるレーザー・スポットの直
径が該レーザービームのガウス状の輪郭の1/e2の点
の間で測定して100μmよりも小さくなるように該レ
ーザービームの焦点を合せることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 光で刺激し得る燐光体のスクリーンに保
存された光の画像を読出すための光画像読出し装置にお
いて、 − 刺激を与える光の光源、 − 該刺激を与える光の光源によって放射された光の焦
点を合わせる装置、 − 該刺激を与える光の光源によって放射された光の方
向を偏らせる装置、 − 該刺激を与える光の光源によって刺激を与えられて
放射された光を検出し、この刺激を与えられて放射され
た光を電気信号表現に変化する装置を具備し、 − 該燐光体のスクリーンは2価のユーロピウムで賦活
されたハロゲン化セシウムを含み、該ハロゲン化物は塩
化物または臭化物の少なくとも1種であり、 − 刺激を与える光の光源によって放射された光の焦点
を合わせる装置は、刺激を与える光の光源によって放射
された光のビームのスポットの直径が該ビームのガウス
状の輪郭の1/e2の点の間で測定して100μmより
小さくなるように配置されていることを特徴とする光画
像読出し装置。
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US60/159004 | 1999-10-08 | ||
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- 2000-06-13 EP EP00202109A patent/EP1065523A3/en not_active Withdrawn
- 2000-06-16 US US09/595,181 patent/US6501088B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-06-29 JP JP2000195771A patent/JP2001075210A/ja active Pending
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