JP2002296712A - 放射線画像情報読取装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高感度の読み取りが可能な放射線画像情報読
取装置および読取方法を提供する。 【解決手段】 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性
蛍光体シートをシート平面方向に移動させる搬送手段、
該シートを該移動方向と略垂直な方向に励起光で走査す
る走査光学系、および該シートの励起光照射部分および
／または照射部分の裏面から発せられる輝尽発光光を逐
次光電検出する光検出器を含む画像読取手段からなる放
射線画像情報読取装置において、該光検出器として大面
積アバランシェフォトダイオードを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄積性蛍光体シー
トに蓄積記録されている放射線画像情報を読み取る装
置、およびその装置を用いた読取方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線などの放射線が照射されると、放射
線エネルギーの一部を吸収蓄積し、そののち可視光線や
赤外線などの電磁波（励起光）の照射を受けると、蓄積
した放射線エネルギーに応じて輝尽発光を示す性質を有
する輝尽性蛍光体（蓄積性蛍光体）を利用して、この輝
尽性蛍光体を含有する蓄積性蛍光体シートに、被写体を
透過したあるいは被検体から発せられた放射線を照射し
て被写体または被検体の放射線画像情報を一旦蓄積記録
した後、シートにレーザ光などの励起光を走査して順次
輝尽発光光として放出させ、そしてこの輝尽発光光を光
電的に読み取って画像信号を得ることからなる、放射線
画像記録再生方法が広く実用に共されている。読み取り
を終えたシートは、残存する放射線エネルギーの消去が
行われた後次の撮影のために備えられ、繰り返し使用さ
れる。

【０００３】放射線画像記録再生方法に用いられる蓄積
性蛍光体シート（放射線像変換パネルともいう）は、基
本構造として、支持体とその上に設けられた蛍光体層と
からなるものである。ただし、蛍光体層が自己支持性で
ある場合には必ずしも支持体を必要としない。蛍光体層
は、通常は輝尽性蛍光体とこれを分散状態で含有支持す
る結合剤とからなるが、気相堆積法や焼結法によって形
成される結合剤を含まないで輝尽性蛍光体の凝集体のみ
から構成されるものや、輝尽性蛍光体の凝集体の間隙に
高分子物質が含浸されているものも知られている。ま
た、輝尽性蛍光体層の上面（支持体に面していない側の
面）には通常、保護膜が設けられていて、蛍光体層を化
学的な変質あるいは物理的な衝撃から保護している。

【０００４】また、上記放射線画像記録再生方法の別法
として本出願人による特願平１１−３７２９７８号明細
書には、従来の輝尽性蛍光体における放射線吸収機能と
エネルギー蓄積機能とを分離して、少なくとも蓄積性蛍
光体（エネルギー蓄積用蛍光体）を含有する蓄積性蛍光
体シートと、放射線を吸収して紫外乃至可視領域に発光
を示す蛍光体（放射線吸収用蛍光体）を含有する蛍光ス
クリーンとの組合せを用いる放射線画像形成方法が提案
されている。この方法は、被検体を透過などした放射線
をまず、該スクリーンまたはシートの放射線吸収用蛍光
体により紫外乃至可視領域の光に変換した後、その光を
シートのエネルギー蓄積用蛍光体にて放射線画像情報と
して蓄積記録する。次いで、このシートに励起光を走査
して発光光を放出させ、この発光光を光電的に読み取っ
て画像信号を得るものである。このようなエネルギー蓄
積用蛍光体を含有する蓄積性蛍光体シートも、本発明に
包含される。

【０００５】上記の放射線画像記録再生方法（および放
射線画像形成方法）では、得られた画像信号に階調処
理、周波数処理などの画像処理を施すことができ、少な
い照射線量で情報量の豊富な放射線画像を得ることがで
きるという利点がある。

【０００６】輝尽発光光として放出される放射線画像情
報を読み取る方法としては、従来より、励起光の走査に
よって画素分割を行い、輝尽発光光の検出は広い受光面
を有する光電子増倍管（フォトマルチプライヤ）や光導
電素子などの受光素子により行う方法が知られている。

【０００７】本出願人による特願２０００−２２４３８
号明細書には、上記放射線画像情報の読取方法に使用で
きる、アモルファスセレン光導電体、アモルファスセレ
ン光導電体にアバランシェ増倍を生ぜしめる電圧印加手
段、並びに温度測定手段と温度制御手段を備えた光検出
装置が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、蓄積性蛍光
体シートから放射線画像情報をより高感度で読み取るこ
とが可能な放射線画像情報読取装置および読取方法を提
供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記放射線
画像情報の読取方法及び装置について検討した結果、光
検出器として直径が数ｍｍ乃至数ｃｍの大面積アバラン
シェフォトダイオードを用いることにより、従来より公
知のフォトマルチプライヤよりも著しく高い量子効率で
輝尽発光光を検出できることを見い出し、本発明に到達
した。

【００１０】従って、本発明は、放射線画像情報が蓄積
記録された蓄積性蛍光体シートをそのシート平面方向に
移動させる搬送手段、該蛍光体シートを該移動方向と略
垂直な方向に励起光で走査する走査光学系、および該蛍
光体シートの励起光照射部分および／または照射部分の
裏面から発せられる輝尽発光光を逐次光電検出する光検
出器を含む画像読取手段からなる放射線画像情報読取装
置において、該光検出器が大面積アバランシェフォトダ
イオードであることを特徴とする放射線画像情報読取装
置にある。

【００１１】また、本発明は、放射線画像情報が蓄積記
録された蓄積性蛍光体シートをそのシート平面方向に移
動させながら、該蛍光体シートを該移動方向と異なる方
向に励起光で走査し、該蛍光体シートの励起光照射部分
および／または照射部分の裏面から発せられる輝尽発光
光を大面積アバランシェフォトダイオードにより逐次光
電検出して、放射線画像情報を電気的画像信号として得
ることからなる放射線画像情報読取方法にもある。

【００１２】

【発明の実施の形態】上記本発明の放射線画像情報読取
装置および方法において、大面積アバランシェフォトダ
イオードはシリコン光導電体からなることが好ましい。

【００１３】以下に、本発明の放射線画像情報読取装置
について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、
本発明の放射線画像情報読取装置の例を示す構成図であ
る。図２は、本発明の装置に備えられた大面積アバラン
シェフォトダイオードの例を示す断面図である。

【００１４】図１において、放射線画像情報読取装置
は、蓄積性蛍光体シート１０を載置して矢印ｂ方向（副
走査方向）に搬送させるエンドレスベルト１１とこれを
張架するローラ１２、１３とからなる搬送手段；励起光
（レーザ光）Ｌを出射させるレーザ光源１４と、この出
射した励起光Ｌを矢印ａ方向で示される主走査方向に反
射偏向するガルバノメータミラー１５と、ガルバノメー
タミラー１５で反射偏向された励起光Ｌをシート１０表
面の走査線上に集束させるように焦点調整されたｆθレ
ンズ１６とからなる走査光学系；およびシート１０表面
から発せられる輝尽発光光を集光して大面積アバランシ
ェフォトダイオード１８に伝搬する光ガイド１７と、輝
尽発光光を受光して光電変換し、電気的画像信号Ｓとし
て出力する大面積アバランシェフォトダイオード１８
と、輝尽発光光に僅かに混在するシート１０表面で反射
した励起光Ｌをカットし、輝尽発光光を透過する励起光
カットフィルタ１９と、輝尽発光光を反射して光ガイド
１７に入射させる集光ミラー２０とからなる画像読取手
段から構成される。

【００１５】蓄積性蛍光体シート１０は、一般に支持
体、輝尽性蛍光体を含有する蛍光体層および保護層から
なる積層体である。上記本発明の装置は、公知の各種の
蓄積性蛍光体シートおよび任意の蓄積性蛍光体シートに
適用することができる。

【００１６】レーザ光源１４としては、蓄積性蛍光体シ
ート１０に含有される輝尽性蛍光体に応じて、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザや半導体レーザなど各種のレーザを用いること
ができる。また、レーザ光源は、励起光を連続的に出射
するものであってもよいし、あるいはパルス発振するも
のであってもよい。

【００１７】光ガイド１７は、アクリル板等の導光性材
料を成形して作られたものであり、入射面１７ａが蓄積
性蛍光体シート１０上の走査線に対向するように配さ
れ、円環状に形成された出射面１７ｂが励起光カットフ
ィルタ１９を介して大面積アバランシェフォトダイオー
ド１８の受光面が結合されている。

【００１８】大面積アバランシェフォトダイオード（以
下、ＬＡＡＰＤと略す）１８は、受光面の直径が数ｍｍ
乃至数ｃｍのものであり、図２に示すように、ガラス基
板２１上に順に、電極２２、シリコンなどからなる光導
電体２４、電極２３が積層されてなる。ＬＡＡＰＤ内で
は、輝尽発光光を受光して光導電体２４に正負の電荷対
が発生すると、電源（図示なし）に接続された電極２
２、２３により光導電体２４には電圧が印加されている
ため、正負の電荷対の発生が急激に増大し、正電荷およ
び負電荷は、それぞれ互いに異なる電極２２、２３に移
動して電流が生ずる。この電流は電流検出アンプおよび
Ａ／Ｄ変換器（図示なし）により検出、デジタル変換さ
れ、画像信号として出力される。輝尽発光光の入射によ
って発生する電荷対の量（信号フォトン数）は少ない
が、アバランシェ増幅作用によって発生電荷量を増大さ
せることができるので、Ｓ／Ｎが良好で十分に大きな信
号を得ることが可能となる。

【００１９】本発明において、シリコン光導電体からな
るＬＡＡＰＤ１８としては、例えばアドバンスド・フォ
トニクス社（ＡＰＩ）製のモデル394-70-73-500（直径
１０ｍｍ）および630-70-73-500（直径１６ｍｍ）を用
いることができる。これらのＬＡＡＰＤは、青色領域
（波長４００ｎｍ）における量子効率が７０％以上あっ
て、従来のフォトマルチプライヤ（ＰＭＴ）の量子効率
が２０％程度であるのに比べて顕著に高く、光検出の感
度を高めることができる。また、ＰＭＴでは量子効率が
低くて不可能であった赤色領域でも、ＬＡＡＰＤでは高
い量子効率が維持されるので光検出が可能である。従っ
て、蓄積性蛍光体シートが前記特願平１１−３７２９７
８号明細書に記載の放射線吸収用蛍光体による増感を利
用するタイプであって、その輝尽発光光が緑色乃至赤色
光であっても、ＬＡＡＰＤであれば検出することができ
る。なお、上記ＬＡＡＰＤの特性については、Nuclear
Instruments and Methods in Physics Research 442巻
(2000) 230-237頁に詳細に記載されている。

【００２０】励起光カットフィルタ１９としては、上記
のようにＬＡＡＰＤはＰＭＴよりも長波長領域の感度が
高く、励起光の影響を受け易いので、一般に従来よりも
厚さの厚いフィルタが用いられる。例えば、励起光が波
長６６０ｎｍの半導体レーザ光であるとき、従来と同程
度の効果を得るためには、従来においてバイアルカリ光
電面を有するＰＭＴと組み合わせて使用されていた４ｍ
ｍ厚のＢ４１０フィルタ（ＨＯＹＡ(株)製）の代わり
に、本発明では６〜８ｍｍ厚のＢ４１０フィルタが使用
される。また、蓄積性蛍光体シートからの輝尽発光光が
緑色乃至赤色光であるとき、励起光カットフィルタとし
ては多層膜および／またはガラス製の近赤外カットフィ
ルタを使用することができる。ただし、励起光カットフ
ィルタの設計は、シートに含有される輝尽性蛍光体の種
類や使用する励起光の波長とエネルギー、目的の放射線
画像に要求されるＳ／Ｎなどにも依存するので、一概に
定まるものではない。

【００２１】集光ミラー２０は、走査線近傍に走査線に
対向して配され、輝尽発光光を効率良く反射して光ガイ
ド１７の入射面１７ａに導くようにされている。集光ミ
ラー２０の反射面は、ダイクロイックコーティングなど
により励起光を透過し、輝尽発光光を反射するようにさ
れていることが好ましい。

【００２２】本発明の放射線画像情報読取方法は、上記
の読取装置を用いて次のようにして実施される。まず、
被写体を透過したＸ線等の放射線が照射されるなどして
被写体の放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体
シート１０が、エンドレスベルト１１上に載置され、ロ
ーラ１２、１３の駆動により矢印ｂ方向に搬送（副走
査）される。一方、レーザ光源１４から発せられた励起
光Ｌは、ガルバノメータミラー１５によって主走査方向
（矢印ａ方向）に反射偏向され、ｆθレンズ１６によっ
てシート１０の走査線上に集束されてシート１０表面を
照射する。シート１０は、励起光Ｌにより副走査方向
（矢印ｂ方向）と略直角な矢印ａ方向に主走査される。
よって、シート１０全面が励起光Ｌにより二次元的に走
査されることになる。

【００２３】シート１０に入射した励起光Ｌの励起によ
り、シート１０の励起光Ｌが照射された箇所からは、蓄
積記録されている放射線画像情報に応じた光量の輝尽発
光光が発せられる。この輝尽発光光は、直接にあるいは
集光ミラー２０によって反射されて、光ガイド１７の入
射面１７ａより入射し、光ガイド１７の内部を全反射を
繰り返しながら進み、出射面１７ｂから出射して大面積
アバランシェフォトダイオード（ＬＡＡＰＤ）１８に受
光される。このとき、輝尽発光光に僅かに混在する、シ
ート１０表面で反射した励起光Ｌは、励起光カットフィ
ルタ１９によりカットされる。この放射線画像情報を有
する輝尽発光光は、ＬＡＡＰＤ１８にて上述したように
電気的画像信号Ｓに変換される。

【００２４】ＬＡＡＰＤ１８より出力された電気的画像
信号Ｓはその後、画像データとして画像処理装置（図示
なし）に入力されて必要な画像処理が施され、次いで画
像表示装置（図示なし）に入力されて、可視画像として
再生表示される。

【００２５】本発明の放射線画像情報読取装置は、図１
および２に示した態様に限定されるものではない。例え
ばＬＡＡＰＤは必ずしも１個である必要はなく、蓄積性
蛍光体シートのサイズに応じて線状に複数個配置されて
いてもよい。

【００２６】搬送手段、走査光学系、および蓄積性蛍光
体シートとＬＡＡＰＤとの間の光学系もそれぞれ、公知
の種々の構成を採用することができる。例えば、光ガイ
ド１７と集光ミラー２０の代わりに、セルフォックレン
ズアレイ（屈折率分布形レンズアレイ）と光ガイドとの
組合せを用いることもできる。この場合に、シートから
発せられる輝尽発光光は、まずセルフォックレンズアレ
イに入射し、セルフォックレンズアレイによって光ガイ
ドの入射面に集光され、次いで光ガイドによって伝搬さ
れてＬＡＡＰＤの受光面に導かれる。集光効率は、直接
光ガイドに入射する場合に比べて低下するが、セルフォ
ックレンズアレイで集光することにより光ガイドの入射
面の面積を小さくできるので、１個のＬＡＡＰＤで対応
できるシートの幅を広くすることができる。また、この
場合には光の入射角が制限されるので、多層膜フィルタ
からなる励起光カットフィルタを好適に組み合わせるこ
とができる。

【００２７】蓄積性蛍光体シートを移動させる方向（副
走査方向）は、励起光の主走査方向に略直交する方向で
あることが望ましいが、例えば蛍光体シートの略全面に
渡って均一に励起光を照射することができる範囲内で、
長さ方向から外れた斜め方向やジグザグ状に方向を変化
させて移動させてもよい。光偏向器は、ガルバノメータ
ミラー１５に限定されるものではなく、ポリゴンミラ
ー、レゾナントスキャナーなど公知の光偏向器を用いる
ことができる。

【００２８】また、上記の説明ではレーザ光源を含む走
査光学系とＬＡＡＰＤを含む読取系とが互いに、蓄積性
蛍光体シートの同一面側に配置された構成を対象とした
が、読取系を反対側のシートの裏面に配置して、片面集
光方式によりシート裏面から輝尽発光光の検出を行って
もよいし、あるいは読取系をシートの表裏両面に配置し
て、両面集光方式によりシート両面から輝尽発光光の検
出を行ってもよい。

【００２９】さらに、画像信号に各種の画像処理を施す
画像処理手段、画像信号が表す可視像をＣＲＴやドライ
フィルムなどに出力表示する各種の画像出力手段、カセ
ッテ内部に収容された蓄積性蛍光体シートをカセッテか
ら取り出す取出手段、あるいは読み取り終了後のシート
になお残存する放射線エネルギーを適切に放出させる消
去手段などを備えた構成を採用することもできる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の放射線画像情報読取装置および
読取方法によれば、光検出器として直径が数ｍｍ乃至数
ｃｍの大面積アバランシェフォトダイオードを用いるこ
とにより、従来より公知のフォトマルチプライヤよりも
高い量子効率で輝尽発光光を検出でき、読取の感度を顕
著に高めることができる。また、この大面積アバランシ
ェフォトダイオードは長波長領域でも高い量子効率が維
持されるので、赤色発光を示す輝尽性蛍光体を含有する
蓄積性蛍光体シートなどにも本発明の装置および方法を
適用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線画像情報読取装置の例を示す構
成図である。

【図２】本発明の装置に備えられた大面積アバランシェ
フォトダイオードの例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 蓄積性蛍光体シート １１ エンドレスベルト １２、１３ ローラ １４ レーザ光源 １５ ガルバノメータミラー １６ ｆθレンズ １７ 光ガイド １８ 大面積アバランシェフォトダイオード（ＬＡＡＰ
Ｄ） １９ 励起光カットフィルタ ２０ 集光ミラー Ｌ 励起光 Ｓ 画像信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G083 AA03 BB04 CC10 DD20 EE03 2H013 AC03 5C051 AA01 BA02 DA01 DB01 DB30 DC07 5C072 AA01 BA11 BA16 CA06 DA08 EA04 LA18 VA01

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性
   蛍光体シートをそのシート平面方向に移動させる搬送手
   段、該蛍光体シートを該移動方向と略垂直方向に励起光
   で走査する走査光学系、および該蛍光体シートの励起光
   照射部分および／または照射部分の裏面から発せられる
   輝尽発光光を逐次光電検出する光検出器を含む画像読取
   手段からなる放射線画像情報読取装置において、該光検
   出器が大面積アバランシェフォトダイオードであること
   を特徴とする放射線画像情報読取装置。
2. 【請求項２】 大面積アバランシェフォトダイオードが
   シリコン光導電体からなる請求項１に記載の放射線画像
   情報読取装置。
3. 【請求項３】 画像読取手段が、大面積アバランシェフ
   ォトダイオードの受光面側に、励起光を吸収して輝尽発
   光光を透過する励起光カットフィルタを有する請求項１
   または２に記載の放射線画像情報読取装置。
4. 【請求項４】 画像読取手段が、蓄積性蛍光体シートか
   ら発せられる輝尽発光光を大面積アバランシェフォトダ
   イオードに伝搬する光ガイドを有する請求項１乃至３の
   うちのいずれかの項に記載の放射線画像情報読取装置。
5. 【請求項５】 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性
   蛍光体シートをそのシート平面方向に移動させながら、
   該蛍光体シートを該移動方向と異なる方向に励起光で走
   査し、該蛍光体シートの励起光照射部分および／または
   照射部分の裏面から発せられる輝尽発光光を大面積アバ
   ランシェフォトダイオードにより逐次光電検出して、放
   射線画像情報を電気的画像信号として得ることからなる
   放射線画像情報読取方法。
6. 【請求項６】 大面積アバランシェフォトダイオードが
   シリコン光導電体からなる請求項５に記載の放射線画像
   情報読取方法。