JP2002505752A - フィルム無し光量子撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フィルム無し光量子画像形成センサープレート(20)及び装置(10、200、307、400、500、550、600、900)。これらは、高分解能マモグラフィを含む医療ラジオロジー及び産業上の応用に特に有用である。該センサープレート(20)及び装置(10、200、307、400、500、550、600、900)は、それらを組み合わせることにより、高分解能画像を高速で作成し、従来のＸ線装置に比べて高感度及び広いダイナミックレンジを示す。センサープレート(20)が新しい構造を持つため、より高感度の画像が得られる。すなわち、二重プレート(20)の構造によりピクセルの読み出し速度が速くなり、二重エネルギーによる差分画像を得ることができる。また、互いに絶縁されたセグメント(102A-H)を形成することにより、複数のピクセルが同時に読み込まれ、全体的に画像処理時間が短縮される。一般に、プレート(20)にはアモルファスセレニウムなどの均質な光導電性材料が使用され、プレート(20)からの読み出しはピクセルサイズの各領域に小さな径の光ビームを照射することにより行われる。光ビームスキャンを用いるようにプレート(20)を設計することにより、センサープレート(20)とそれに付随する装置(10、200、307、400、500、550、600、900)の両方を低費用で生産することが可能になる。プレート(20)の準備中、露光中、読み出し中に電界を加える新たな試みにより、センサープレート(20)の性能が向上する。正確に位置付けされた複数の光ビーム(157、521)は、回転ドラム(504)内に配置された細長い光源(522)を用いた新しい光学系(520)を使用してセンサーをスキャンする。ここで、ドラムは一般に不透明であり、らせん状の透明なパターンを持つ。このパターンは、一連のレンズ(526、528、536)及びスリットと組み合わせることにより、正確に位置付けされた複数のスキャン光ビーム(157、521)を提供する。スリット(532)及びビーム(157、521)の幅を変化させることにより、分解能を可変にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 フィルム無し光量子撮像装置 産業上の利用分野 本発明は、一般に、フィルムを用いないＸ線撮像装置及び他の光量子撮像装置 及び方法に関し、特に、分解能及び感度が十分に高くマモグラフィ(乳房のＸ線 撮像)の分野で安全且つ効用的に使用でき、しかも、分解能は低くてもよいが高 感度を要するような他の撮像分野に対し同様の安全性及び効果を期待できる、ダ イナミックレンジ特性の高い撮像装置に関するものである。更に、本発明は、デ ジタル形式の表示、保存、伝送を行うために画像の高速デジタル化を行う撮像装 置に関するものである。発明の背景 Ｘ線撮影は現代医療技術において重要な分野の一つである。Ｘ線プロセスは、 イメージインテンシファイア−ビディコンのチェイン（image intensifier-vid econ chain）を用いて得られる低分解能の胃腸部分のリアルタイム画像から、フ ィルムを用い撮影及び現像を行って通常得られる、例えば、胸部及びマモグラフ ィ用の一回の露出で得られる画像に至るまで、様々な用途に用いられている。 フィルム系のシステムは現在の診断ラジオロジー（radiology）の中心を成す が、改良された方法を見つけ、それを採用しようという大きな動きもある。この 動きには、高価で場所を取る写真現像ラボを無くしたい、フィルムの保存に必要 な大きな施設を無くしたい、フィルムが必要とするＸ線照射量を減らしたい、銀 ハライドフィルムにかかる費用を無くしたい、マモグラフィのような低い照射量 が好ましい応用法において分解能の制限を取り払いたい、有限で幾分固定したフ ィルムプロセスに関連した感度を取り除きたい、フィルム自身をプロセスするの に必要な時間と人件費を削減したい、及びフィルムのプロセスに伴う環境への有 害な影響を無くしたい、という理由がある。 しかし、胸部及びマモグラムのＸ線画像は現在のところ、大部分がフィルム系 のシステムで得られている。フィルムを用いずに画像を得る多くのシステムは 日本の富士フィルム株式会社、米国のコダック株式会社、ジェネラルエレクトリ ック株式会社、ドイツのシーメンズ株式会社及びフィリップス株式会社により販 売されている。一般に、上記の企業のほとんどは、フォトスティミュラブルルミ ネッセンスを用いた富士フィルム社の技術を基にしたシステムを販売している。 フィリップスのシステムは幾分異なり、セレニウムを表面に付けた回転ドラムを 用いている。一般に、このシステムは胸部のレントゲン写真や他の大きな身体部 分を観察するために用いられ、分解能に固有の制限がある。フィルム系マモグラ フＸ線プロセスを他のプロセスに置き換える試みは最初ゼロックス株式会社によ って行われたが、大きな照射量を必要とすることから失敗に終わった。それに続 く改良によりＸ線の照射量は減少したものの、スクリーンフィルムマモグラフィ の大きな波に対抗することはできなかった。この試みは、セレニウム板に静電気 の潜像を作り、それをゼロックス社の初期のフォトコピー製品に似た方法で現像 する技術に基づくものであった。 現在販売されているフィルム無しシステムはそれぞれ、フィルム系システムに 取って代わりマーケットニッチを確保すると約束しているが、現在において未だ 実現していない画像システムに対するラジオロジー上の要請が満たされていない 。これらの要請とは、すべての応用法において分解能を増加させ、Ｘ線の照射量 を減少させることである。しかし、マモグラフィにとっては特に、可視画像の高 速生成、低費用(特に現在のフィルム系システムをアップグレードするための費 用)、大きなダイナミックレンジを持ち、露出過剰または露出不足のためのやり 直しを防ぐことが商業的に成功するシステムの必須条件である。本発明は上述し た必要性に対し革新的な解決を与えるものであり、更に、高濃度画像の影の部分 から低コントラスト画像を抜き出すフィルムの要らない画像減算や、宇宙空間の 無重力環境や救急車などの今まで設置できなかった場所にＸ線装置を設置すると いった、現在不可能ではあるが、新しい他の目的に対して容易な解答を与えるも のである。関連技術の説明 本発明に関する1981年７月以前の一般的な背景は、1985年６月４日付けでオン グ等(Ong,et al)に発行された米国特許4,521,808(以降'808と記す)に説明されて いる。'808特許及び1984年５月１日付けでオング等に発行された米国特許4,446, 365('365)、1988年８月９日付けでゼルメノ等(Zermcno,et al.)に発行された米 国特許4,763,002('002)、1985年９月３日付けでゼルメノ等に発行された米国特 許4,539,591('591)を含む多くの関連特許で、多層検出装置の光導電層に潜像を 作ることにより静電気潜像を記録する種々の方法及び装置が開示されている。こ の開示には、一様な表面電荷を光導電層に与え、この表面電荷が与えられた面と 反対側の光導電層面との間に電界でバイアスをかけ、光導電層内に電子−正孔対 を生成することができる変調された放射線束を検出器に当てることにより、表面 電荷の部分を放電させて検出器内に画像を蓄積することが含まれている。検出器 から画像を読み込むには、小さな径の光ビームを用いて表面電荷をスキャンし、 それにより表面電荷を部分的に更に放電させて、画像を表わす電荷のキャリアで ある大量の電子−正孔対を生成させる。生成された電子−正孔対は電流を発生し 、この電流を検出することによりデジタル画像を形成する。特に'591は以下のこ とを開示している。すなわち、光源を２nsと10msの間で変調して検出信号の強度 を増加させるパルス変調について、前の画像により検出器内に残っている「アー ティファクト（artifacts）」を取り除き、検出器を繰り返し使用可能にする方 法について、１つの画像を繰り返しスキャンし連続した画像を得ることについて 、光源をパルス化し画像生成時間を短縮することについて、各光パルスによって 生成される電流を積分し光パルスを当てたピクセルのデジタル値の決定すること 及びその回路について、Ｘ線照射の制御法について、検出器の感度に関連した内 部容量及びスキャン速度が及ぼす影響について、等である。これらの他、プレー トを小部分に分割し検出器の容量を減少させること、及び出力信号の強度を増加 させるための検出器の逆バイアス効果についても開示されている。他の光導電性 材料も使用できるが、セレニウムが好ましいと教示している。 一般に、多層膜検出器は、２つの導電性膜の間に挟まれた光導電性材料の層と 誘電体層から構成されている。1989年８月15日付けでモディセット (Modisette)に発行された米国特許4,857,723('723)は、電気的に検出可能なノイ ズを減少させるため、また検出器ピクセルの並行読み出しを行うために、導電性 層を分割することを開示している。多層膜検出器から画像を並行モードで読み出 す特殊な装置及び方法に関しては、1993年12月７日付けでネルソン等(Nelson et al.)に発行された米国特許5,268,569('569)、1994年８月23日付けでフォーゲル ゲサング(Vogelgessang)に発行された米国特許5,340,975('975)、及びネルソン 等(Nelson et al.)に発行された米国特許5,354,982('982)に一般的に開示されて いる。例として、'982は、複数の細長い平行の導電性ストライプを持つ光導電性 層に隣接した導電性層を有する検出器を開示している。これらのストライプは選 択的に並行モードでスキャンされ、光導電性材料内で生じた電荷キャリアを時間 系列で検出することが可能である。ストライプ間の領域で生じた電荷キャリアは 、その領域に隣接したストライプによって読み出される。検出器における全領域 の読み出しを完了するには、各ピクセル領域で生じた電気信号を積分して、種々 の信号波形から正確なピクセル測定を得る。 フィルム無しラジオロジーシステムの商業的可能性を決定する決定ツリーには 、互いに関連した５つの主な要因がある。これらの要因は、分解能、感度、ダイ ナミックレンジ、費用、画像処理時間である。マモグラフィラジオロジーに関連 したニーズを検討すると、これらの要因それぞれの重要性がよく理解できる。乳 がんを早期発見するために、頻繁に定期的スクリーニングを行う必要があること はこの分野では公知である。早期発見には、スクリーニング検査を定期的に受け ようとする各患者の意志、非常に小さな異常の検出能力（例えば、検出限度が20 ラインペア／mm(lp/mm))、患者へのＸ線照射量を最小にすること(目標は１回当 たりの照射量が1.0レントゲン以下)、続けて検査を受けても患者が支払可能な費 用で乳房画像スクリーニングを提供できること、比較的短い時間で診察を完了で きること等の事項が関係してくる。現在、これらの要請は互いに関連し合ってお り、ラジオロジー業界のニーズを有効に満たすために、１つの装置またはプロセ スではなく、現在市場に出ている種々の装置及び方法をサポートしている。 以下は、製品の性能及びユーザーの支持に影響を与える重要な要因をまとめた ものである。 1. 分解能：マモグラフィの応用には、10lp/mmの分解能があれば十分である とされているが、少なくも20lp/mmあることが好ましい。胸部Ｘ線とマモ グラフィの両方を含むスペクトルを有効に使用したシステムに対しては、 2.5lp/mmから20lp/mmまでの範囲またはそれ以上の分解能が望ましいであ ろう。 2. 感度：一般に、規定された放射線照射量は、検出器の感度に依存する。 しかし、ラジオロジーの当業者にとって、検出器に望ましい分解能が備わ っているか否かという事実にも照射量が依存していることは公知である。 例えば、15lp/mmの分解能でのマモグラフィ診断に対して標準とされてい る照射量は約1.0レントゲンである(患者への照射量)。これと同等かそれ 以上の分解能(20lp/mm以上)をより低い照射量で得ることは非常に望まし いことである。 3. ダイナミックレンジ：感度に付随するものはダイナミックレンジである。 マモグラフィに対して満たされるべき要請のように生理学的な画像を得る ためのより困難な目的にダイナミックレンジを応用することを考えた場合 、それは、ゼロＸ線撮影(アモルファスセレニウムセンサーをベースにし たもの)を用いて得た画像の詳細と品質を観察し、更にそれらの画像を現 在のフィルムースクリーン画像と比較することにより、よく理解すること ができる。ゼロＸ線画像からは、乳房の組織だけでなく、乳房の構造及び 腋下尾部の近傍にある物や胸壁の近くで深く埋め込まれたリンパ節等の鮮 明な画像を容易に得ることができる。医学で公知のように、これらの胸壁 に近い領域は腫瘍が多発する領域であり、多くの場合において観察が困難 な場所でもある。現在でさえ、フィルムースクリーン画像では１つの画像 でそのような幅広い詳細を得ることはできない。セレニウムは大きなダイ ナミックレンジを持つため、小さなダイナミックレンジを持つ現在のシス テムでは数回の照射を必要とする場合でも、１回のＸ線照射で詳細 を示す画像を得ることができた。更に、フィルムやフィルムースクリーンシ ステムのような小さなダイナミックレンジを持つシステムでは、Ｘ線照射が 露出過剰または露出不足となるために許容できないような悪品質の画像しか 得ることができない場合でも、大きなダイナミックレンジがあれば、より完 全で診断上問題の無い画像を得ることができる。デジタル画像処理の分野の 当業者には公知のように、目で見て解釈できる画像を得るということは、各 ピクセルにより詳細(より多くのバイナリデータ)なデータを獲得し保存する ことを意味する。従って、ピクセル当たりバイナリデータが12ビットから14 ビットまでの範囲のダイナミックレンジ(黒から白までの露出が３桁より大 きい)が一般的に好ましい。 4. 画像処理時間：デジタルシステムの場合、画像処理時間は一般に画像のピク セル数に直接依存している。マモグラフィの場合(20lp/mmで、検出器プレー トサイズ24cm ｘ 30cmと仮定)、１画像のピクセル数は115,000,000個を超え る。例として、無理のない処理時間が90秒と決められると、ピクセル当たり の平均処理時間は８ｘ10^-7秒を超えてはならない。 5. 費用：費用は多くの変数を掛け合わせたもので、それらには以下のものが含 まれる。 ａ．フィルム無し撮影への移行に係わる償却費 ｂ．検出器プレートの費用(再利用可能である) ｃ．画像処理の時間及びその他の作業員にかかる時間 ｄ．画像の保存と検索 ｅ．診断処理との整合性 もちろん、フィルムの現像処理ラボ、フィルムの保存と検索、及びテレラジ オグラフィを行う前のフィルム画像のデジタル化を必要としないシステムを 用いれば、費用を削減することができる。しかし、たとえそうであったとし ても、現代の医療の特質を考えると、この変更を行うことによって費用効果 が大きくなることを利用者に保証するよう、最大の注意が払われ なければならない。現在、マモグラムの平均請求額は、１回のスクリーニ ング処置で$50を優に超えていると考えられる(1995年11月号のDiagnostic Imagingを参照)。現在の費用レベルでは、乳がんになる可能性のある女 性の多くはマモグラムのスクリーニングを利用しておらず、従って、それ ら女性が乳がんになる危険性が増大していると考えられている。 6. その他：もちろん、上記の分類に入らないが製品の実用性に影響する他の 特徴もある。以下に、これらの特徴のいくつかを挙げる。これらはすべて 本発明の範囲に含まれる新しい解決を導くものである。 a. 高吸収材料の影から低吸収画像データを分離する二重エネルギー撮 影。 b. 増感スクリーン(フィルムスクリーンシステムにおける蛍光体増感ス クリーンの使用に類似)を使用することにより、Ｘ線を吸収し、セ レニウムよりはるかに速い正孔導電体である光導電体の使用を可能 にする、またはＸ線を吸収して更に薄い光導電体の使用を可能にす る。 以下の表に、本開示の範囲内における、それぞれの重要な要因に対する比較値の 定義を示す。 ^* 例えば、黒と白の間の範囲は、１mRから1000mRまでの範囲でも0.3mR から300mRまでの範囲でもよい。 ここで、 >は、より大きいことを意味する。 <は、より小さいことを意味する。 Gy＝10²rad＝10²cGy 上記の表で、低いGy、中間のGy、高いGyの範囲はそれぞれ、 >0.170cGy、0.15〜0.17cGy、<0.15cGyとなる。発明の概要及び目的 簡単にまとめると、これらの新しい発明及び創意に富んだプロセスを創意ある 組み合わせとして用いるとき、商業的可能性のある、高分解能のフィルム無し光 量子撮像装置を製作することに関係した既知の問題がすべて軽減される。この組 み合わせには、１つ以上の検出プレートが用いられる。各プレートは'002で開示 された光量子プレート検出器に形態上類似しているが、製品自身及び応用上の要 請を満足するために必要な新しい変更がなされている。 '002の検出プレートの場合と同様、各検出プレートはサンドイッチ状の複数の 層からなっている。第１の導電層は光導電層の一方の側に隣接し、誘電層すなわ ち非導電層は光導電層のもう一方の側に隣接して配置される。非導電層の反対側 には、薄く、少なくも半透明の第２の導電層が配置される。検出器は、光量子に より生成された潜像を光導電層と非導電層との間のインタフェースに蓄えた電荷 のアレイとして捕捉する。その電荷アレイの非常に小さな領域が、読み出し時に 電気信号に変換され、ピクセルのアレイとして保存され、それからビデオ画像が 生成される。 前述した要素はすべて本発明に基づく製品が全体的に受け入れられ、従って商 業的成功を得るために重要であるが、画像処理時間は、患者及びラジオロジー技 師にとって他の要素より目に付きやすいものである。現在知られているシステム において、各ピクセルの画像強度に対するデジタル値は、レーザー光源から集束 した光ビームなどの細い光ビームを用いてピクセルサイズのスポットを励起し、 それから生じる出力波形を積分して得られている。前に露出した検出器の暗くな った領域を光ビームが最初に刺激すると、検出器の光導電層の一部が励起されて 電荷キャリアが生成され、検出器に蓄えられていた電荷が信号検出回路に流され る。検出信号の検出時間は、光導電層内を通過する電荷の移動時間を決める光導 電層内のキャリア易動度と信号検出回路の有効RC時間定数に依存する。厚さ(l) の光導電層を通過する移動時間(t)の概略値は次の式で表される。 t=１²/MV， 式１ ここで、Ｍは光導電層の易動度で、Ｖは検出器にかけるバイアス電圧である。 移動時間は光導電層の厚さの二乗に比例することに注意されたい。 本発明の範囲に入る新しい検出プレートサンドイッチは、厚さと移動時間の関 係を利用する。すなわち、'002で開示されているように、２つの検出プレートを 効果的に用い、一方の検出プレートの第１の導電層を他方の検出プレートの第１ の導電層に隣接して配置し、１つの二重層検出器を形成するものである。もちろ ん、２つの第１の導電層を１つの層として作ることも可能である。'002で開示さ れている検出器の構造に詳しい当業者が理解できるように、この新しい検出器サ ンドイッチで完全な画像を再生するには、この二重プレート検出器を両側から読 み取る必要がある。幸いにも、各層は少なくも半透明であり、二重層の検出器の どちら側からでも、光読み出し信号を励起することにより、容易にアクセスする ことができる。また、アクセスは導電層から信号測定回路へのリードに対しても 提供されている。 第１の二重層検出器の実施例において、第１の導電層の組み合わせは十分に薄 くＸ線が大きな損失を受けずに通過できるように作られている。 好ましい実施例では、'002で開示されているものと同様に、２つの光導電層の 厚さの和は単一層検出器の光導電層の厚さと実質的に同じになっている。このよ うにして、単一層検出器と同様の放射線吸収力が二重層検出器にも備わることに なる。しかし、二重層検出器の移動時間は一重層検出器の移動時間の1/4で、そ のため信号処理の全時間が約1/4に短縮される。この実施例において、画像は両 側から読み出される。最終的に測定される各ピクセルの信号は、各層の同じ座標 を持つピクセルからの信号の和である。 フィルム系ラジオロジーにおいて、密度の高い物質の影に隠れた密度の低い物 質の情報を、アルミニウムの層または他の放射線吸収材を２つのフィルムの間に 挿入することにより得ることができることは、現在公知である。フィルムーアル ミニウム−フィルムの層を照射すると、２つのフィルム層のそれぞれに画像が生 じる。そして一方の画像から他方の画像を差し引くと、影に隠れていて見えなか った材料の画像を見ることができるようになる。二重層検出器の他の実施例にお いては、第１の導電層の厚さの和を増加させることにより、今開示したアルミニ ウム層を用いて予め決められたエネルギーレベルのＸ線を選択的に吸収する。こ の実施例において、ピクセル画像は両側から、好ましくは同時に読み出される。 最終的に測定される各ピクセルの信号は、各層のピクセルからの信号の差である 。 '002で教示されているように、検出プレートが光量子の照射を受けていないと き、単層検出プレートは直列に接続された一対のコンデンサとしてモデル化する ことができる。第１のコンデンサC1は第１の導電層と光導電層の反対側の表面と からなり、第２のコンデンサC2はC1と同じ光導電層の反対側の表面と第２の導電 層とからなる。検出器のノイズを減少させ、読み出しに際して検出器のS/N比を 改善するには、導電層の少なくも１つの層の面積を最小にするのが非常に好まし い。上述したように、複数のピクセルを同時に読み出せるように検出プレートを 構成することも望ましい。 並列動作の場合、それぞれの第２の導電層は、光源によるスキャンの一般的方 向に垂直な線に沿って分割される。分割された各セグメントは、非導電性スペー スにより、隣接したセグメントから絶縁されている。非導電性スペースは、スキ ャン用の光ビームの径を超えない細い直線の形態を取るのが好ましい。しかし、 それよりも大きな幅の非導電性スペースも本発明の範囲に包含される。そのよう な非導電性スペースは、第２の導電層に機械的、化学的、またはレーザー ミリングの方法で形成することができる。非導電性スペースの近辺にあるピクセ ルがサンプルされるときは、それを取り囲むセグメントからの信号が加算される 。例えば、光ビームが第１のセグメントをスキャンし、引き続き第１のセグメン トと隣のスペースの間にある非導電性スペース上をスキャンする場合は、そのよ うな加算を行うことにより、ピクセルデータに生じる損失を最小限にしながら導 電性スペース内のすべてのピクセルにアクセスすることが可能になる。 光スキャンの方向に沿ってセグメントを形成することも本発明の範囲に含まれ るが、構造が複雑になり費用が高くなるため、この方法は最善のものではないで あろう。セグメントに分割し、正確に位置付けた複数の読み出し光ビームを同時 に照射し、信号検出回路を選択的に取付けることにより、蓄積された検出器の画 像を並列に読み出し、読み出し時間を短縮し、その結果、画像処理時間を短縮す ることができる。 読み出し時間は、各光導電層の厚さを薄くして移動時間を短くすることにより 、更に短縮することができる。このような薄層化は、検出器に画像蓄積用の放射 線を照射する際に、第２の導電層の上に蛍光スクリーンを配置することにより、 本発明の範囲内において達成できる。このような蛍光スクリーンは市販されてい る。20lp/mmの分解能を持つ蛍光スクリーンの例としては、ニューヨーク州ロチ ェスター(Rochester,N.Y.)にあるコダック社のMin-R Intensifying Screenが挙 げられる。 使用する蛍光スクリーンが放射線を十分に吸収する場合は、セレニウムの代わ りに、シリコンのような他の光導電体を用いることができる。シリコンはセレニ ウムよりはるかに大きな易動度を持つことに留意されたい。このため、読み出し 時間を大いに短縮することが可能になる。また、より薄いA-Se層を用い、移動時 間を短縮することも可能である。 しかし、センサーの設計を修正するすべての方法を組み合わせても、センサー プレートに対する修正だけで画像処理時間が十分に早いシステムを作ることはで きない。この場合、ピクセルの並行処理が必要になるであろう。例えば、１つの ピクセル処理時間が25μsecの位で、ピクセル処理時間を平均0.5μsecにしたい 場合には、約50個のピクセルを同時に処理する必要がある。米国特許5,268,569 （ネルソン（Nelson）等）及び5,340,975(ボーゲルゲサング(Vogelgesang))には 、ある程度の並列処理検出器が開示されている。これらの特許において、並列処 理の度合いは、単一光ビームによりスキャンされるストライプの数で制限されて いる。検出プレートの読み出しは、検出プレートの１つの導電層で異なったスト ライプをスキャンすることにより、または光ビームがいくつかのストライプ上を 動くときに光ビームをパルス化することにより多重化される。 しかし、センサープレートのいずれか１つのセグメントから一度に読み出せる のは１つのピクセルだけであるため、１つのビームを用いた読み出し速度を単に 向上させるよりは、複数の光ビームを用いることが最善の方法であると言えよう 。しかし、複数の光ビームを用いて高分解能の画像を得るのは簡単ではない。こ れに関係のある要因としては、精密に組み合わさった構造的信頼性の正確さと制 限、及び較正に関する事項が含まれる。 これらの問題を解決するものとして、新しい複数ビームの光源は、高速・高分 解能のリーダーを作成できる可能性を提供する。個々の光ビームは、センサー内 の他の光ビームに対し厳しい固有の許容値を持っている。センサーには中空不透 明な円柱状のドラムが用いられ、そのドラムには透明ならせん状のパターンが付 けてあり、そのパターンを通して光がドラムの内部円柱からドラムの外部にある 平面に透過する。 ドラムの外部表面に平行に配置され、且つドラムの軸に沿って長さ方向に平行 に配置された光源から出た光は、らせん状パターンの狭い部分を通過する。レン ズ系と光学ストップにより光ビームは更に細くなり、細い光ビームのパターンが ドラムから外部に向けて投射される。光ビームは集束され、先に開示されたセン サープレートに類似したセンサープレートの予め決められたピクセル領域に導か れる。 好ましい実施例では、センサープレートは動かないようにしっかりと固定され ているが、ドラムは回転し、センサープレートに対して横方向に移動する。この ようにして、ドラムがセンサープレートを横切っていくにつれ、センサープレー トの各ピクセルが読まれていく。らせん状パターンの相対的直線性は、センサー プレートの異なったセグメント上に導かれるマルチビームの正確さと精密さを与 える。光は光源でパルス化されるため、隣同士のピクセル領域を更に分離し、光 ビームの運動による光スポットのしみだし効果を減少させる。更に、ドラムから の光は、センサープレートに直交しない角度の限界内に入るようにし、センサー の露出されていない部分への光の散乱を減らすように導かれるのが好ましい。 好ましい配向では、ドラムの軸、従って複数の光ビームのアライメント方向は 、ドラムの直線運動の方向に相対的に傾けられ、プレートセンサーから読まれる ピクセルを「直交化」する。ドラムの軸が傾けられていない場合には、ピクセル の行と列は真の直交関係にはない。しかし、ドラムを傾けることにより、ピクセ ルデータが直交し、且つデータの１つの軸がドラムの移動方向と平行になる。ピ クセルデータを直交させる他の方法は、ドラムの軸を上述の傾いた角度とは異な った角度に保ち、ｘデータ及びｙデータが直交するよう各パルスラインの最初の パルスのタイミングを変化させることである。しかしながら、この場合、ピクセ ルデータのｘ座標及びｙ座標は、いずれもドラムの移動方向とは直交しない。 前述したように、デジタル画像システムを受け入れるためのユーザーの評価に 影響を与え、それに伴い該システムの有用性が認識され商業上の成功を促すのに 重要な要因とは、所定のセンサーサイズに対する画像処理時間である。デジタル システムの画像処理時間を決定する主な要素は、処理するピクセルの数である。 一般に分解能が低ければ、画像処理時間は短い。更に、必要とする分解能が低い ほど、必要とする感度は大きくなることが多い。本発明では新しい方法を用い、 選択可能な可変の処理時間に可変の感度及び分解能が提供される。光学ストップ 幅、光ビームパルス幅、ドラムの移動速度と回転速度、ドラム軸とセンサープレ ートとの間の距離、及びドラムとドラムの移動方向とがなす傾き角度を変化・制 御することにより、ピクセルスポットサイズと光の強度を、予め決められたよう に変化させることができる。これらの新しい組み合わせにより、分解能、感度、 及び画像処理時間を変化させ実用に供することができる。 ダイナミックレンジ、感度、分解能に影響する重要な要因は、システムノイズ である。システムノイズは多くの原因から生じる統計的に累積されたノイズであ り、その原因としては、センサープレートの音響振動、センサープレートの寸法 上の変動及び一様性の変動、センサープレートの静電容量、増幅器のノイズ及び 増幅器間の利得とオフセットの差異、光ビームの強度及び光パルス立ち上がり時 間に影響する空間的及び時間的変動等がある。システムノイズは、定期的な校正 を行うことにより小さくすることができる。例えば、個々のセンサープレートの 特性に固有なノイズは、既知の画像標準を該プレートから読み取り、該標準をデ ジタルメモリに保存し、処理した画像からピクセル毎に該標準を差し引くことに よりマスクすることが可能である。もちろん、可能なときにはいつも、固有ノイ ズに相対する信号を増加させ、S/N比を改善する必要がある。S/N比を改善する新 しい方法の１つは、プレートが露出されている間に検出プレートに逆の極性の電 圧を印可することであり、この方法は非常に有効であることが判明している。特 にS/N比を改善するために用いられる、これらの方法及び他の方法ならびに関連 した装置は、今後、分解能、感度、及びシステムの全体的な性能に明らかに影響 を与えるものである。 それに伴い、フィルムを用いずに10ラインペア/mm(lp/mm)以上の分解能を有す る画像を形成する光量子ベースの画像処理システムを提供することが重要な目的 である。 20ラインペア/mm(lp/mm)以上の分解能を持つフィルム無しＸ線画像処理システ ムを提供することが主要な目的である。 選択的に制御可能な分解能を有し、例えば、最大分解能を必要とせず、且つ画 像形成をより速く行うために分解能を制御する要素を取り捨てられる場合に、画 像処理時間の短縮化を目的として分解能を取り捨てられるような、フィルム無し Ｘ線画像処理システムを提供することも主要な目的である。 115ｘ10⁶個のピクセルを持つ画像のデジタル複製を90秒以内に形成するフィル ム無し光量子画像処理システムを提供することも重要な目的である。 光ビームを１領域に照射し、その領域から、選択されたピクセルを完全な画像 アレイの一部としてデジタル化することにより、ピクセル毎に、センサープレー トから画像を抽出し、且つセンサーに同時に複数の光ビームを照射することによ り同時に２個以上のピクセルを処理するフィルム無し光量子画像処理システムを 提供することも重要な目的である。 センサーに複数の光ビームを同時に照射することにより画像を生成するフィル ム無し光量子処理システムを提供することは基本的な目的である。ここで、該複 数の光ビームの各々は、周りの他のピクセルに対する各ピクセルの位置及びデジ タル化した値に関して20ラインペア/mm(lp/mm)の分解能を持つ画像アレイに対応 する正確度と精密度を持つ。 高分解能モード(20ラインペア/mmの位)、高速画像処理(最高115ｘ10⁶個のピク セルを90秒以内で処理)、高感度(現在のフィルムベースの画像システムより低い 照射量で画像を形成)といった高品質画像形成の特性を持つフィルム無し光量子 処理システムを、現在のデジタル及びフィルムベースの画像システムと競合可能 な費用で提供することも基本的な目的である。 フィルム無し光量子処理システム用に、個々に処理される画像を保存するため の２つの分離した平行な光導電層を持つ光導電センサープレートを提供すること も重要な目的である。 フィルム無しＸ線処理システム用に、複数の平行な光導電層を持つ層状の光導 電センサープレートを提供し、各光導電層に保存された画像から差画像を形成す ることにより高エネルギーのピクセル成分を削除することも重要な目的である。 複数の導電層を持つ１つのセンサープレートから３次元画像を形成するフィル ム無しＸ線処理システムを提供することも重要な目的である。 本発明におけるこれらの諸目的及び特徴は、図面及び以下記述の詳細説明によ って明確にされる。図面の簡単な説明 図１は、関連技術で以前に開示された層状センサープレートの断面図である。 図２は、図１に示すプレートに類似した層状センサープレートの断面図であり 、１つの層が分割されている。 図2Aは、図２の分割されたセンサープレートの画像形成部分の透視図である。 図３は、図２に示すプレートに類似した層状センサープレートの断面図であり 、分割された層の上にもう１つの層が追加されている。 図４は、導電層を中に挟んで分離した２つの光導電層を有する層状センサープ レートの断面図である。 図５は、図４に示した二重光導電層状のセンサープレートに構造上類似したセ ンサープレートの断面図であるが、非導電層を中に挟んで分離した一対の導電層 を中心に有する。 図６は、センサープレートの導電層間に電圧を印可してセンサープレートを充 電している様子を示す摸式図である。 図７は、センサープレートを光量子放射線で照射してプレートに画像を記録す る前に導電層を短絡するステップを示す摸式図である。 図８は、センサープレートに画像形成用の放射線を照射するときに、逆電圧を 印可する様子を示す摸式図である。 図９は、１つの増幅器が接続されたセンサープレートにバイアス電圧を印可し 、光ビームがプレートを選択的にトレースし、プレートの個々の領域をピクセル 毎に励起してプレートから前に記録された画像を読み出す様子を示す模式図であ る。 図10は、センサープレートから読み出したデータを検出し、デジタル化するピ クセル検出回路のブロック図である。 図11は、図10のピクセル検出回路における１つの増幅器のブロック図である。 図12は、信号調整回路の模式図である。 図13は、校正マーカー及びプレートIDを付けたセンサープレートの模式図であ る。 図14は、図1-5に示したようなセンサープレートからの画像を処理するデジタ ル画像処理システムのブロック図である。 図15は、図10で示した回路ブロックの拡張であるピクセル検出回路サブシステ ムのブロック図である。 図16は、デジタルプレートからの画像を高分解能で処理するのに用いるデモン ストレーションテスト装置のブロック図である。 図17はデジタル画像処理システムにおける機械部分のブロック図である。 図18は、図17のデジタル画像処理システムの一部であるドラムすなわち円柱ス キャンチューブの斜視図である。 図19は、センサープレートから複数のピクセルデータを同時に読み出す目的で 図18のドラムを有する複数ビームプロジェクタの斜視図である。 図20は、図18及び19に示すドラムスキャンチューブがスキャンするピクセル領 域の形状を示す模式図である。 図21は、図18のドラムスキャンチューブ分解斜視図である。 図22は、組み立てた円柱スキャンチューブ及び付随する光学系の一部の断面図 である。 図23は、ドラムの縦軸がドラムスキャンチューブの並進方向に直交するように 配置された場合の、並進及び回転するドラムにより読み出されるデータパターン を示す図である。 図24は、ドラムスキャンチューブがその並進方向に対して選択的に傾けて配置 された場合に得られる直交したデータパターンを示す図である。 図25は、ドラムの表面に施された複数のらせん光学路の角度を示すグラフであ る。 図26は、分解能可変のドラム系読み出しシステムにおけるプログラム可能な光 学ストップとして用いられる可変スリットの断面図である。 図27は、図26の可変スリットの幅を変えるのに用いるピボットアームの断面図 である。 図28は、図10に示す回路に類似したピクセル検出回路、図17に示す機械部分、 及び中央プロセッサを含む画像捕捉システムを示すブロック図である。実施例の詳細な説明 本説明において、「近位(proximal)」という用語は、位置を記述する文章の対 象になる物に通常最も近い、装置の部分を指すのに使われる。また、「遠位(dis tal)」という用語は、該装置における他方の端を指している。図1-29で例示され るすべての実施例において、同一の参照番号は同一のパーツを表わすのに用いら れている。高分解能、高速画像処理時間、高感度、低費用、大きなダイナミック レンジという特徴を有するフィルム無しデジタル光量子画像処理システムの中心 をなすのは革新的な多層光量子プレートセンサー技術である。典型的な実施例を 図1-5に示す。しかしながら、センサー技術だけでこれらの特徴を達成すること はできない。図14のブロック図に示されているシステム10の他の各要素が、すべ てこの目的のために有用に組み合わされる必要がある。図14に示されているよう に、システム10はセンサープレート(これは図1-5にあるように種々の形態がある が、番号20を用いて一般的に示す)、スキャンシステム30、信号処理回路40、コ ンピュータコントローラ及び画像プロセッサ50を備えている。 システム10における各要素間の相関構造及び電気的インタフェースに関しては 後に詳細に開示するとして、最初にセンサープレート20の革新的な要素に注目さ れたい。図１は、'002などの関連分野で以前に開示されたセンサープレートの断 面図である。図１において、センサープレート20は多層構造100を有する。構造1 00は順番に、最上部に配置された導電層102、誘電層104、光導電層106、及び最 下部に配置された導電層108を有する。一般には、光導電層106と導電層108との 間に遮断層を挿入するが、それは図1-5には示されていない。 その理由は、層108の光導電材料にはアルミニウムがよく用いられるが、これは 本来酸化アルミニウム層を形成し、それが遮断層の役目をするからである。 現時点において、層102及び104の好ましい材料は、それぞれ酸化インジウム錫 (ITO)及び高分子であるが、もちろん他の材料を用いることも可能である。層106 には、アモルファスセレニウムが大部分のセンサーに対して好ましいが、アモル ファスシリコンや他の光導電材料が用いられる場合もある。上述したように、層 108には通常アルミニウムが使用される。層102及び104の材料を選択する上で非 常に重要なことは、光の透過率が高いものを選ぶということである。アモルファ スセレニウムが層106に用いられる場合には、層102及び104は光の波長400-500nm に対して比較的透明であることが特に重要である。 '002で明瞭に述べられているように、高感度を阻害する主な要因の１つは信号 対雑音比(S/N比)が低いことであるが、この１つの原因はセンサープレート20の 容量である。センサープレート20の有効容量を減少させる主な方法は、導電層の １つを電気的に絶縁された複数の領域すなわちストリップに分割することである 。このような分割の例は、図２及び2Aの構造109に示されている。図2Aの場合、 層102は８つの別個の画像形成部分102A-Hに分割されている。層102を８つの部分 に分割することは単に例であり、後に示すように、層102を任意の数の部分に分 割してもよい。 各セグメントが他のセグメントから電気的に切り離されていることにより、容 量が減少するだけでなく、個々のセグメントを他のセグメントから切り離してア クセスし、読み出すことが可能になる。このような個別のアクセスにより異なる セグメントを同時にサンプルし、各セグメントの個々のピクセルを同時に処理す ることができる。これにより、複数のセグメントすなわち複数のストリップから の並行読み出しすなわち同時読み出しの可能性が生まれ、画像処理時間を短縮す ることが可能になる。このような目的のため、各セグメント102A-Hは信号処理回 路に接続され、各セグメントから発生する電気信号がフィルタ処理及び増幅され る。 セグメント102A-Hは、スペース(一般的に110)で仕切られている。セグメント1 02A-H間におけるスペース110の幅は、電気的に絶縁する目的で十分に広く取る必 要があるが、それと同時に、電荷キャリアがスペース110に隣接した一方または 両方のセグメントに電気的な影響を与えられる程度に狭くなくてはならない。ス ペース110の幅は5-20ミクロンの範囲にあるのが好ましいが、本発明の範囲では 他の大きさの幅を用いることもできる。 図２において、層102の上部は透明な保護層112で覆われている。もちろん、層 112には十分な非導電性が必要であり、各セグメント1O2A-Hを電気的に絶縁した 状態に保たなければならない。層112はスペース110も覆えるよう液体状で付ける のが好ましい。また、層112は十分な硬度を持ち、層102の保護層の役目を果たす 必要がある。更に、層112は気密シール及び反射防止コーティングとして用いて もよい。層112に用いられる材料は、購買可能で、絶縁体及び光学の分野で公知 のものである。また、層106と層104との間には反射防止層(図示なし)を設けるこ とが好ましい。 1988年に発行された米国特許4,763,002(002)では、ITO層（層102等）とセレニ ウム層(層106のような)との間に蛍光スクリーン層(図示なし)を挿入することを 開示している。それとは異なり且つ新しい用途に蛍光スクリーンが用いられた構 造113が図３に示されている。この図において、蛍光スクリーン114は、層112等 の上部透明絶縁層の上に付けられている。このような方法で、蛍光スクリーン11 4は、特に感度をもっと上げたいというときに用いてもよい。更に、異なるメッ シュサイズを持つ蛍光スクリーンを用い、様々な画像形成目的に合う特有の分解 能特性を達成することもできる。Ｘ線への応用に関して言えば、このようなスク リーン114を用いることにより患者への照射量を減少させることができる。この ような蛍光スクリーンは、フィルム系のＸ線画像処理分野で入手可能である。ス クリーンを選ぶときに注意すべきことは、分解能はスクリーンのメッシュサイズ で制限されること、スクリーンから発する蛍光が400-500nmの範囲(セレニウムの 感度はこの範囲において最も高い)にあることである。蛍光スクリーン114を用い る他の利点として、光導電層106の厚さを薄くできるこ とが挙げられる。例えば、セレニウムの場合は、スクリーン114を使用すること により、層106の厚さが1/10に減少することもある。このような層の厚みの減少 により、光導電層内の電荷移動時間が短縮され、この例では画像処理時間を1/10 0にすることができる。更に、スクリーン114を用いることにより、アモルファス セレニウムとは異なる材料を使用することができるようになる。その例として、 アモルファスシリコンがあるが、これはシリコンにおける電荷移動度が高いため 、更に高速の画像処理時間を得ることが可能である。センサープレート20から画 像を読み出すときは、いずれの場合でもスクリーン114を取り外さなくてはなら ない。 二重光量子センサープレートの新しい構造例を図４及び５に示す。このセンサ ープレートでは、同一対象物の２つの画像が同時に記録される。図４において、 構造120は順番に、最上部に配置された絶縁層112、分割された導電層102、非導 電層104、光導電層106、及び導電層108を有する。更に構造120は、鏡映の配置で 、もう一つの光導電層106'、もう一つの非導電層104'、もう一つの分割された導 電層102'、及び最下部に絶縁層112'を有する。層102及び102'を分割すれば画像 処理及びS/N比に利点をもたらすが、層102及び102'を分割しないのも本発明の範 囲に入ることに注意されたい。同様に、層112及び112'を利用すると上述したよ うに利点があるが、本センサープレートの発明の範囲において、それらの層を利 用することは必須ではない。 構造120の新しい応用の１つは、層108を十分に厚くし、Ｘ線源から遠く離れた センサープレートの半分から低エネルギーＸ線をフィルタ処理することである。 例えば、フィルム系のＸ線画像処理では、好ましくないＸ線からフィルムを保護 するフィルタとして２枚のフィルム層の間にアルミニウムのシートを挿入するこ とがよく行われる。構造120において、層108は十分に厚く、Ｘ線の入射面から遠 位の層から低エネルギーＸ線を取り去るフィルターとして働く。このようにして 、遠位の層に到達するＸ線は低エネルギーのフォトン(Ｘ線)が除かれたものにな る。従って、遠位の光導電層106'で捕捉されるＸ線画像は、一般にＸ線の減衰が 小さい柔組織領域からのものになる。上部画像と下部 画像との差を取ることにより、高エネルギー画像が差し引かれ、その結果、通常 では高エネルギーを吸収する構造の陰に隠れてしまうような、低エネルギーを吸 収する構造の画像を出現させることができる。もちろん、層108は複数の材料を 積み重ねたものでもよい。 二重エネルギーフィルム画像処理に精通した者には自明なように、アーチファ クトを除くため、差分画像を生じる計算においてはピクセルとピクセルを一致さ せるよう注意しなければならない。二重エネルギー画像処理は特にマモグラフィ に適している。その理由は、下部の光導電層106で捕捉された画像には皮膚や柔 組織が含まれ、上部の光導電層106'で捕捉された画像には石灰化などの異常が記 録されるからである。層108が非常に薄く構造120を構造的に支持することができ ない場合は、透明ガラスまたは他の材料の基板上に構造120を作成し構造の安定 性を図るのがよい。このような二重プレート構造にすることにより、１回のＸ線 照射で差分画像を捕捉することができ、単層レセプタの場合に必要な２回のＸ線 照射が不必要になる。これにより、２回の照射の間に患者が動くことにより生じ る問題も取り除くことができる。 構造130において、センサープレート20は、図５の上部から下部方向へ順番に 、絶縁層112、分割された導電層102、非導電層104、光導電層106、比較的薄い導 電層108、及びＸ線透過層132を有する。構造130は更に、鏡映の配置で、もう一 つの光導電層106'、もう一つの非導電層104'、もう一つの分割された導電層102' 、及び最下部に絶縁層112'を有する。 １つの応用において、図５に示す層106及び106'の厚さの和、従って光量子画 像捕捉能力は、例えば図２の層106の厚さと同じである。電荷移動時間は光導電 層の厚さの二次関数であるため(図１を参照)、画像の各ピクセルは、構造109の 画像のピクセルの処理速度に対し４倍の速さ(1/4の時間)で構造130から処理する (読み出す)ことができる。構造130は層132の中心線に関して対称であるため、構 造130は反転して使用しても同じである。高速画像処理センサープレートとして 構造130を使用する際には、層108及び108'を十分に薄くし、Ｘ線がほとんど吸収 されずに通過するようなものにする必要がある。この応用に おいて完全な画像を生成するには、同一の平面座標を持つ２つのピクセルのそれ ぞれから得られたデータを加算して、その座標に対して表示するピクセルの最終 デジタル値を得るようにする。 分解能、感度、ダイナミックレンジは互いに関連し合う要因であり、これらは すべて、システム10などの画像捕捉・処理システムのあらゆる要素における固有 の有効ノイズに影響される。最大の問題は、センサープレート20に関連した要素 である。図6-9には、画像捕捉の種々のステージに関連した電圧印加ステップの 順序を示す。図6-9では、例としてセンサープレート構造100を示しているが、形 状及び機能性において図1-5に示す構造に類似した他のセンサープレートも以下 に述べるステップを用いて処理することができる。これらのステップは'591で開 示されたステップに類似しているが、以下に明瞭に開示される革新的な変更点に おいて異なる。 前に保存した画像を消去し浄化するために直流電圧(電池140で示される)及び 光(直線と矢印142で示される)を加え、次の画像を保存できるようにプレート20 を準備する様子が図６に示されている。前の画像を消去するために、上部導電層 102と下部の導電層108との間に電池140が接続されている。同時に層102の上部表 面144に紫外線142が照射されている。同時に紫外線142により導電層102が導電層 108から正の電荷を移動させ、導電層102が負に帯電している。定期的にセンサー プレート20を暗室環境に置き、140°Fの高温にさらしてプレートを緩和させるこ とにより、トラップされた電荷を解放するのが有用であると考えられている。 センサープレート20を完全に帯電させた後、電池140からの電圧と光142を取り 去る。この時点から、対象物が照射された後センサープレート20から画像が読み 出されるまで、周囲からの光が漏れてセンサープレート20に入らないよう注意す る必要がある。光142が取り去られると、光導電層106は非導電体になり、正の電 荷を保持する。次のステップとして、導電層102と導電層108とが導線146により 短絡され、それにより、図７に示されているように負の電荷が導電層102と導電 層108とに生じる。 この時点でセンサープレート20の準備が完了し、対象物を露出することができ る。センサープレート20をＸ線画像を記録するために用いる場合は、プレートを Ｘ線装置のフィルムの代りに配置する。図108から分かるように、導電層102と導 電層108との間に逆バイアス直流電圧(電池148で示されている)が印加される。好 ましい逆バイアス電圧は150Ｖから3000Ｖまでの範囲で、電子正孔対消滅に対す る確率を減少させ、外部電圧にアシストされた放電を実現する。驚くべきことに 、この逆バイアスはセンサープレート20から読み出される各信号を増加させ、逆 バイアスが無い場合にプレートから読み出される信号に比べS/N比を約４倍増加 させる。従って、感度の増加、並びに高分解能及び大きなダイナミックレンジを 得る可能性の向上が期待される。'591で明瞭に開示されているように、センサー プレート20にＸ線または他の光子を照射すると、光導電層106に選択的に保存さ れた電荷の列の形態で画像が記録される。照射後は、図７に示すように導電層10 2と導電層108とを電気的に短絡してもよい。 次に、保存された画像は、図９に示すように150で表わされた少なくも１つの 増幅器を導電層102と108との間につなぐことによりセンサー光導電層106から読 み出される。図８に示すステップの場合と同様に、オプションの電池152として 示された好ましくは1200Ｖの範囲の直流出力電圧(150Ｖ以上の他の電圧を使用し てもよい)を増幅器150に逆バイアスとして印加する。増幅器150の好ましい設計 の詳細については後に説明する。増幅器の第１の入力154は基準接地及び層108の 両方に接続されている。増幅器の第２の入力156は層102に接続されている。矢印 157で示された光線157が、層102を通し、層106に保存された画像の各ピクセルを 選択的に且つ系統的に照射する。 画像処理時間を改良するため、導電層の１つ(102または108)を分割化し、複数 の光線を同時に使用してセンサープレート20からピクセルの情報を並行に読み出 すこともできる。構造120及び130などの二重層のセンサーに対しては、層102に 関連して述べたコメントは層102'に対しても同様に適用される。同様に、層106' が構造の一要素である場合、層106に関連して述べたコメントは層106'に対して も同様に適用される。 図10には、画像処理システム200のブロック図を例示しており、このシステム はピクセル捕捉において信号処理回路30(図14を参照)として動作する。画像処理 システム200は、センサープレート20(鎖線201で囲まれている)、複数の信号調整 回路204(鎖線206で囲まれている)、多重化回路207、アナログ／デジタル(A/D)変 換サブシステム208、及び画像プロセッサ及びコントローラ210を備えている。数 多くの他のプロセッサが入手可能であり、且つ本発明の範囲内で使用可能である が、インテル社のプロセッサ8051は使用可能なプロセッサの一例である。 センサープレート20には、層102（及び102'）を分割した各部分(102A、102B等 )に対して別々の前置増幅器を備えることが好ましい。各前置増幅器150は、それ が接続されているセグメントの近くに配置されるのが好ましい。図11のブロック 図から分かるように、前置増幅器150は一対の入力リード(214、216)及び１本の 出力リード(一般に218)を持ち、１本の入力リード214はセグメント(102A、102B 等)に接続され、他の入力リードは層108に共通に接続されている(または、二重 層プレートの場合には、前置増幅器150の１つの入力リード214は102'のセグメン トに接続され、他のリード216は層108,に共通に接続されている)。各出力リード 218は信号調整回路204に接続されている。各リード218と回路214との接続を明確 にするため、出力リード218は218A-H(図10を参照)のようにアルファベット及び 番号で順番付けされ(図10を参照)、信号が発生するそれぞれのセグメント102A-H に対応させている。あるいは、各前置増幅器150はプレート20から離して配置し てもよいが、ノイズはリードの長さを伸ばした分だけ増加し、コネクタのノイズ 及びそれに関連したことがシステムの性能に影響することに十分配慮する必要が ある。 図11に示すように、回路150はバイアス分離回路部分220を備え、該バイアス分 離回路部分は直列に低ノイズバッファ増幅器222に接続されている。図９から明 らかなように、電源152からのバイアスが回路部分220に印加され、それにより-2 000から+2000Ｖまでの範囲のバイアスを印加することができる。 回路部分220の入力インピーダンスは100メグオームの範囲になるべきであるが、 S/N比が小さくてもよい場合には小さなインピーダンスを用いてもよい。 バッファ増幅器222の固有のノイズは10,000Hzで10nV^*(Hz)^-1/2より小さい。増 幅器222は500,000Hz以上の利得帯域幅を持ち、且つ45,000オームの範囲で比較的 高い入力インピーダンスを持つ。そのような入力インピーダンスは電界効果トラ ンジスタを用いることにより得ることができる。更に、増幅器222は過剰電圧に 対して保護されている必要がある。回路220及び222の設計は、現在の電子回路設 計分野の当業者にとって十分公知であり、過度の実験を行うことなく達成できる ものである。前置増幅器150には１つの集積回路を使用することが好ましいが、E G&G142Bなどの複数の部品による増幅器を用いてもよい。 図10において、信号は線218A-Hを介してプレート20から転送されるが、これら の各線は個々に信号調整回路204に接続されている。図12は、１つの信号調整回 路204のブロック図を示す。回路150の各々の出力リード218は、後に説明するよ うにプレート20からの信号を増幅及び処理するために回路204の入力リード256と して接続されている。もちろん信号処理の他の方法も本発明の範囲内で用いるこ とができる。図12に示すように、リード256から入力した電気信号は、増幅／積 分回路258、最終増幅段260、サンプルホールド回路262を介して直列的に処理さ れる。入力信号をフィルタ処理、増幅、並びにピーク積分した値は、出力リード 264を介して最終的にアナログ／デジタル変換器へと転送される。タイミング及 びコントロールは、図10に示すように、画像プロセッサ210などのデジタルプロ セッサーコントローラにより行われる。しかしながら、図28に示すように、中央 制御プロセッサとして第二のコントローラ（プロセッサ906）を用いるのが好ま しい場合もある。第二のコントローラの使用法及び集積化については後に詳述す る。図10において二重線266として一般的に示されている複数の(バンドルした) コントロールラインは、各信号調整回路204、多重化回路207、アナログ／デジタ ルコンバータ208に制御信号を転送する。 増幅／積分回路258(図12を参照)は、線256を通じて信号を入力し、増幅・積分 を行う。回路258と共に200から100,000Hzの帯域を通過させるフィルタを備える ことも好ましい。現在、増幅／積分回路258は、以下の特性を有することが好ま しい。 1. 入力範囲は±10mV。 2. 入力インピーダンス(z)が低く、仮想接地されている。 3. 積分時間は20μsec以下。 4. 積分スルー速度は１μsec当たり１Ｖ以上。 5. リセットスルー速度は１μsec当たり１Ｖ以上。 6. 出力範囲は±１Ｖ。 7. 増幅回路の全範囲にわたり非線形性は±0.005％。 8. 積分ドループ速度は１μsec当たり５nV以下。 9. 出力ノイズは1.0μV_rms以下。 10． 積分容量は１〜10ピコファラッド。 一般に、増幅され回路258に出力される各ピクセルのアナログ値には、25μsec 未満の一時的な電圧がある。増幅／積分回路258はアナログ信号を積分してノイ ズを減少させ、信号の振幅を増加させる。各回路258は、バンドル266の一部をな すコントロールライン268及び270を有する。コントロールライン268は、各積分 時間を制御するゲートコントロールラインである。コントロールライン270はも う１つのゲートコントロールラインであり、これにより、回路258が最後のピク セル信号を捨て、次のピクセル信号を積分できるようになる。 最終増幅段260はデータライン258'から信号を受け取る。回路260の利得は０Hz から100KHzまでの間で50の範囲が好ましい。回路260の直流利得を設定する際に は、必ず回路260が回路258の最大出力で飽和しないよう注意する必要がある。最 終段260の出力ノイズは0.25mV未満でなくてはならない。また、最終段260の線形 性はこの段階の全範囲にわたり0.005％より良くなければならない。スルー速度 は１Ｖ/μsec以上である必要がある。 サンプルホールド回路262は、バンドル266の他のコントロールライン272によ りゲートされて、リード260'を通じて回路258及び260から入力される積分及び増 幅された信号の代表的なピクセルサンプルを捕捉し、該ピクセルのデジタル表示 として最終的に保存するためデジタル化するまで該信号をホールドする。回路26 2は、以下の特性を有することが好ましい。 1. 利得： 2. ホールドドループ速度：0.5.μV/μsec。 3. 非線形：増幅器260の全範囲にわたりアナログ／デジタル変換最下 位ビットの±半分と同等以下。 4. 出力ノイズの限界：増幅器260の全範囲にわたりアナログ／デジタ ル変換最下位ビットの±半分と同等以下。 5. サンプリングスルー速度：200Ｖ/μsec。 6. サンプルパルス時間：0.1〜１μsec。 7. オフセット電圧：A/Dコンバータの最下位ビット値の±半分。 8. 利得エラー：A/Dコンバータの最下位ビット値の±半分。 9. 捕捉時間：200nsec。 回路258、260、262の部品及びそれに関連した回路は公知であり、市販されてい る。現在、サンプルホールド回路は、ナショナルセミコンダクタ(National Semi conductor)社製のパーツLF398など、１つの集積回路チップとして入手可能であ る。 多重化回路207のアナログスイッチは、比較的高速(数μsec以下)で動作する必 要がある。高速アナログスイッチが好ましい。例えば、回路207を分離したパー ツとして設計した場合は、アナログデバイシス（Analog Devices）社のADG333A 集積回路を使用することができる。 現在の技術では、A/Dシステム208の条件を満たす集積回路が多数存在する。費 用削減のため、１つのA/Dコンバータを時分割し、２つ以上の多重化回路207の出 力からの信号を処理することが多くの場合好ましい。アナログデバイシス社のAD 7891は、８チャネルデータ収集システムの一例である。この素子は、多重 化回路(多重化回路207のスイッチング機能を行うのに用いることが可能である) 、トラック／ホールド増幅器、コンバータブロック（鎖線で囲んだブロック208' で表わされる）を備えている。図10に見られるように、デジタル変換したアナロ グピクセル信号である二進化信号がブロック208'からリード306を通じてプロセ ッサ210に送られる。 まとめると、サンプルした各ピクセルに対し、該ピクセルが存在する領域が照 射されるとき、少なくも１つの電気信号が生成される。ピクセルが、２つのプレ ートセグメントの間(セグメント102A及び102B等)のスペース110に存在する場合 は、スペース110を取り囲むセグメントからの信号を加算しなくてはならない。 しかしながら、各電気信号を、ノイズの発生を押さえるため前置増幅器150でま ず増幅し、その後回路204及び208'でフィルタ処理、増幅、デジタル化するのが 好ましい。各電気信号は、最終的に画像ピクセル値の数値表示としてプロセッサ 210に保存される。A/Dコンバータ208'は信号を二進形式に変換する。この信号は 、A/Dサブシステム208'から並列の二進信号を受け取るプロセッサ210に画像アレ イの一部として最終的に保存される。各ピクセルは、サンプルした画像の幾何学 的位置を示す座標にマップされる。ピクセル領域が２つのプレートセグメント間 にある場合は、そのスペースを取り囲む各セグメントからのデジタル信号がプロ セッサ210内で加算され、そのピクセルの数値表示が形成される。 図10のブロック図において、センサープレート20は例として８つの部分に分割 されたセンサープレートとして示されている。図15のシステム307のように大き なシステムでは、図15のプレート20"のようにセンサープレートの層102が図10の プレート20より多くの部分に分割され、30個以上のセグメント（一般的に102"と 番号付けされている）を持つ可能性が多い。大きなサイズを必要とするマモグラ フィ画像など商業用に応用する画像サイズに対しては、システム200のように少 数のセグメントのプレート20を持つシステムよりシステム307の方が適している 。 図10のブロック図と同様に、センサープレート20"のセグメントは前置増幅器1 50に接続され、そこから、例えばリード218Aなどの信号リードが信号調整回路20 4に接続されている。センサープレート20"のセグメントの数は、プレート20"を 横切る光学スキャンの進行方向に沿った有効画像捕捉直線寸法、望ましいプレー トの静電容量、及び予め決められた全画像処理時間を達成するために同時に読み 込みを行う予め決められた並行チャネル数によって決定される。上述のものより 重要性は低いが、セグメントの数を決める他の要素としては、例えば時分割する A/Dコンバータ、スイッチ、及び増幅器等の数といったパーツの費用があげられ る。例えば、寸法が８インチ(約200mm)、分解能が20ラインペア/mm(lp/mm)、１ つのセグメント当たり望ましくは128個のピクセルを有するプレート20"の画像部 分を考慮してみよう。この場合、各セグメントは6.4mm幅で、プレート20には62 個のセグメントが必要になる。62個のセグメントには、62個の前置増幅器150及 び62個の回路204が必要になる。 各信号調整回路204は、A/Dサブシステム208'などの多重化A/Dコンバータの入 力リードに接続されているのが好ましい。62個の信号調整回路204、６個の時分 割A/Dサブシステム208'が現時点で必要である。A/Dコンバータブロック208'でA/ D変換されるデータに対するゲート制御及びデジタル信号処理は１つのプロセッ サ210により行われる。 図15において、鎖線ブロック308は、信号調整回路204、１つのA/Dサブシステ ム208'、及びプロセッサ210からなる電気回路セットを囲っている。この他、図1 5には５つのブロック308が示されているが、これらにより62個までのセグメント の多重化が行われる。各ブロック308は、同じ部分から構成され、それぞれ同一 の機能を行う。デジタルシステムプログラミング及びその応用の分野の当業者に は分かるように、使用されていない(余分な)A/Dコンバータチャネルはセルフテ スト及びシステム状態決定機能など他の目的に使用できる。 各回路ブロック308からの出力は、高速コンピュータプロセッサ210に供給され る。並行動作の数が１つのプロセッサ210の能力を超えたとき複数のプロセッサ が使用される。図15には図示されていないが、他のプロセッサを用いて 画像を受け取り、画面表示、デジタル保存、印刷、及び画像捕捉を行った場所か ら離れたところで診断目的の遠隔表示を行うための通信などに使用することがで きる。オプションとして追加してもよい周辺装置には、プリンタ及びフィルムプ リンタ312、ビデオ表示装置314、大容量画像保存媒体316(読み取り／書き込み用 のCDプレーヤーの場合もある)、通信ネットワークインタフェース(Dicom Net用 のもの等)がある。もちろん、他の回路構成も本発明の範囲内で用いることが可 能である。フィルム画像を作成することから、CDプレーヤー316ネットワークの 一部としてコンピュータディスクへ画像を保存することへの移行について述べる ことは重要である。この移行は、フィルムの費用をなくすこと、及びフィルムの 保存及びアクセスという点においてラジオグラフィの全般的な運営費用に大きな 影響を与える。 1996年に、センサープレート20から画像を取り出すときの分解能及び分割パラ メータを調べるため、Ｘ線画像形成システムが試作された。図16に示すシステム 400のブロック図は、このＸ線画像形成システムの試作機のものである。システ ム400にはレーザー402、変調器404、光学サブアッセンブリ406、光ファイバイン タフェース408、光ファイバケーブル409が含まれており、パルス光源を提供して いる。機械部分において、システム400はセンサープレート20とのインタフェー スとしてX-Y位置決めテーブル410及びプレートホルダー412を備えている。電子 サブシステム414は、信号調整及びA/D変換に関して上記で説明した機能、すなわ ち図10の回路204及びサブシステム208'の機能を提供する。インテル486(Intel48 6)をベースにした、16MB RAMのコンピュータ416が機械コントローラ428及び光学 コントローラ430の制御をプログラムするのに用いられている。発光ダイオード とそれに付随した光学系432はオプションとしてのピクセルサンプリング光源と して使用できることがテストで示された。 光源レーザー402は、ネオス(Neos)218080-1.25AM変調器で変調されたオムニク ロム(Omnichrome)社製アルゴンレーザーからの波長488nmのレーザーであり、１ μsecから20μsecまでのパルス幅を持つ光パルスを生成できた。光学サ ブアッセンブリ406は、最小径９ミクロンの可変径の光スポットをプレート20上 に照射することを可能にした。光ファイバインタフェース及びケーブルにより、 光パルスはX-Y位置決めテーブル410の可動腕に導かれた。テーブル410上に置か れたプレート20は１ピクセル毎にスキャンされた。スキャンされた各ピクセルか ら発された電気信号は、電子サブシステム414により増幅及びデジタル化された 。信号はまずEG&G 142Bオペアンプで増幅され、続いてデータトランスレーショ ン(Data Translation)社の12ビットDT2812 A/Dコンバータを用いてデジタル形式 に変換された。 校正済みのＸ線画像形成標準を用いると、20lp/mmよりも高い分解能を持つ画 像が得られた。また、８つのＸ線グレーレベルを持つアルミニウムのステップウ ェッジ画像形成標準を撮影することにより、ダイナミックレンジがフィルム系の システムよりも高いことが分かった。同じステップウェッジ標準のフィルムを使 った画像では４つのレベルすなわちステップ間の違いのみが現れたのに対し、シ ステム400を用いて得た画像では８つのステップすべてが明瞭に現れたグレース ケール画像を得ることができた。システム400の感度は、予め決められた画像品 質を得るのに必要なＸ線照射量を減少させ、同じ目的を達成するために吸収され るＸ線の量を減少させるものであった。例えば、フィルムシステムを用いたテス トにおいて、ある画像品質を得るのに必要な照射量は１レントゲンであったが、 上述したシステムを用いて同じ画像品質を得るのに必要な照射量は235ミリレン トゲンであった。更に、計算された平均腺照射量は、フィルム系に対しては0.13 4cGyであったが、システム400に対しては0.85cGyであった。 しかしながら、前述した厚さを持つプレート20では、１つのピクセル信号を処 理する時間は約25μsecであった。20,000,000〜115,000,000個のピクセルを持つ 画像(それぞれ高分解能胸部Ｘ線写真及びマモグラフィＸ線写真に対応する)では 、１つのチャネルを用いて読み出すとすると、500〜2,000秒かかることになる。 これらの時間は信号処理時間だけによるもので、機械的な遅れは含まれていない 。 ８分から半時間にわたる時間は、画像が非常に高分解であるとしても長すぎ、 この理由のため商業的価値は低いであろう。許容できる画像処理時間は２分以下 と推定されるため、並行すなわち同時多重化処理がどうしても必要になる。 図17-28に、図14のスキャンシステム30のような性能を持つ、新しい複数チャ ネルスキャナ500を含むスキャンシステムを開示する。図17にはブロック図の形 式で、スキャナが光源502、ドラム504とその上にあり外部に向いたらせん状の光 伝送パターンのスリット506、複数の同時光線を発生するための光学系508、及び ドラム504の並進と回転の位置及び速度を制御するコントローラ510を備えること が示されている。更に、スキャナ500はモジュレータ（図示なし）を備えており 、光源502から射出されるパルスのパルス幅及び周波数を制御する。すべての機 械的機構及び制御機能は、センサープレート20をスキャンするために用いられる 。 スキャナ500の動作に関して重要な点は、ドラム504の一元的構造である。図18 -22に示すように、ドラム504(図19を参照)は一般に不透明な表面512を持つが、 その上に規則的な間隔を持ったらせん状の光伝送スリット506が設けられている 。図19及び21に示すように、ドラム504は一般的な光分配システム520の一部であ る。図21から分かるように、光分配システム520は、ドラム504、細長い光源522 、中央取付けハウジング524、細長い円柱凹凸レンズ526、細長い平凸円柱レンズ 528、レンズホルダー530、被覆された精密BK-7ガラス光学スリット532、及び一 般的に536の番号が付けられた大きな径のグラディエントインデックスロッドレ ンズのアレイ534を備えている。 光源522には、直線状に配置された表面実装の複数個の発光ダイオード(LED)を 含んだ直線状のLEDアレイ538を備えるのが好ましい。これらのLEDとしては、100 6 New Holland Avcnue，Landaster，Paにあるニチアアメリカ(Nichia America) 社製モデルNSCB1000LEDを用いることができる。一般に、アレイ538のLEDは、プ レート20に保存された画像を取り出すために必要な分解能及び画像処理に対応し たピクセル照射時間及び読み出し速度に関連した周波数でパルス化される。図22 に示すように、アレイ538から射出される光は、 レンズ526及び528により集光され、ドラム504の内面540に集束される。レンズ52 8からの光は、らせん状スリット506を伝送する光の一部に合致したところで、表 面512から外部に向かって伝送される。 このようにして作成された個々の光線は光学スリット532により更に整えられ るが、この光学スリットは、図22に示すように、光学スリット結像レンズハウジ ング542に固定されている。システム520における構成部分の寸法及び間隔はすべ て、センサープレート20の層102の外部表面など光の入射面に予め決められたス ポットサイズを得るため、図19の番号521で個々に示される光線を生成するよう 設定されている。例として、分解能が20lp/mmの場合、スポットサイズは25μmを 超えてはならない。アレイ534(図22)から射出されセンサープレート20の外部表 面に入射する光線が一般的に円錐台形の形状をしている場合、アレイ534とプレ ート20の入射面との距離が変化するとスポットサイズは変化する。更に、光学設 計の分野の当業者には公知であるように、スリット532の幅を変えることにより 、スポットサイズの一方向の大きさを変化させることができる。スポットサイズ を変化させることができる利点については後に詳しく説明する。 図19について説明すると、光分配システム520は並進制御アッセンブリ550の内 部に配置されている。アッセンブリ550はプレート20のX-Y軸スキャンを行う。Ｙ 軸(矢印552を参照)の制御は、一対のリードスクリュー554及び556を同一方向に 同時に回転することにより行うのが好ましい。図19の実施例において、Ｙ軸の位 置決めはリードスクリュー554のＹスキャンサーボモーター／エンコーダアッセ ンブリ558を用いて行われる。同様に、リードスクリュー556はタイミングベルト アッセンブリ560の動作によりリードスクリュー554に追随して正確に駆動される 。このようなリードスクリュー及びタイミングベルト駆動は、精密単軸位置決め デバイスに対し広く使用されている。 Ｘ軸(矢印562で示される方向)の並進制御は、ドラム504を回転させることによ り行われる。これにより、らせん状スリット506の光伝送部が光分配システム520 の光学系の光路に沿って並進する。Ｘ軸の並進速度は、らせん状の伝 送スリット506のピッチにより決定される。各ピクセルに対する照射スポットの 精度は、他のピクセルに対する照射スポットに関連して、らせん状スリット506 の精度により決定される。レーザーミリング等で行うように、ドラム504上にス リット506のパターンを高精度に形成することが重要なのはこのためである。 ドラム504の回転駆動は、直接駆動トルクモーター564を用いて行うのが好まし い。ドラム504の正確な角度は、Ｘスキャンデジタルエンコーダアッセンブリ568 によつて提供される。ドラムシステム520は、一対のリニアボールベアリングブ ロック及びレールアッセンブリ570及び572によりアッセンブリ550に固定するの が好ましい。アッセンブリ550の取り付け及びドラムシステムからの距離が予め 決められた面(プレート20の層102の外部層すなわち読み出し面が読み出しのため に設置されている平面である、と定義される面574等)に真に平行になるよう注意 を払う必要がある。アッセンブリ550及びシステム520に必要な精度及び確度の条 件を満たすような駆動モーター、機械的インタフェース、位置及び動作検出エン コーダは公知であり、現在の技術で実現可能である。１つの例としてX-Yプロッ タが挙げられるが、それに限られるものではない。 センサープレートの光学的サンプリングの分野で公知のように、マイクロホン ノイズを生じさせる要素を減衰させること、及びそれらの要素から切り離すこと に十分注意を払う必要がある。この理由のため、アッセンブリ550は、十分に重 量がありマイクロホンノイズがシステム520に伝達されないような取り付けフレ ーム580を備えることが好ましい。同様に、画像処理中には、機械的な原因から 来るすべてのノイズからプレート20が切り離されているように注意しなければな らない。 図19及び21のハウジング524を見ると、LEDアレイ538からレンズアレイ534を通 過する光路は、ドラム504の長軸に直角で且つドラム504に関して空間的に固定さ れた直線と一般に平行である。レンズ526、528、及び536によりアレイ538から出 た光は十分に拡散し、平面574への入射光は事実上均一であ る。一方、らせん状スリット506を通った光は集束され、予め決められたサイズ 及び間隔を持った複数のスポットを形成する。LEDアレイ538をパルス化すること により(例えば、各ピクセル当り５μsecのパルス)各光パルスは既知の持続時間 を持ち、従って、プレート20の精確な領域に照明を限定し、またピクセル間のク ロストークを最小限に押さえることができる。使用中、ハウジング524はドラム5 04の内部の中心で軸方向に取付けられ、レンズ528を外部に向かって通過する光 の一部は、らせん状スリット506の光伝送部分間にある表面512の材料により遮断 される。ドラム504とハウジング524との間の正確な位置関係を保つため、ハウジ ング524は、その周りでドラム504を正確に回転させる直接駆動トルクモーター56 4の一部の近くに、鋼鉄のピボットベアリングシャフト582を備えることが好まし い。このように、らせん状パターンの光伝送部分がレンズ528とプレート20との 間で整列されているため、予め決められた複数のピクセル領域が照明されサンプ ルされる。 アッセンブリ520がＹ方向へ１ライン進む毎に１サイクル回転するよう十分高 速に回転するドラム504上に形成した一本のらせん状パターンを用いて、プレー ト20の各ピクセル領域をサンプルすることができる。しかしながら、横方向に延 びた線の間隔が25μmで、Ｙ方向の寸法が254mmの画像を約1.5分で処理しようと すると、ドラム504の回転速度は１分当り8,200回転の範囲になる必要があるが、 これはドラム504を安定に動作させるには大き過ぎると考えられる。この理由の ため、１本のらせん状パターンの代わりに、例えば16本の平行線をドラム504の 周りに持つパターンを用いるのが好ましい。これとは異なった数の平行線を持つ らせん状パターンも本発明の範囲内で用いることができる。198ｘ254mmの画像に 対し90秒の画像処理時間、及び16本のらせん状パターンを用いた例では、以下の システムパラメータを用いることにより25μmのピクセルサイズを得ることがで きる。 パラメータ 値 ドラム504の径 63.5mm らせん状スリット506の幅(公称) 0.050mm らせん状スリットの数 16 サイクル数／各らせん状スリット ２ 光線の数 32 Ｙ方向の速度／ドラム504の回転 0.4mm １秒当りのドラム504の回転数 8.204 ドラム回転数／ライン 22.5° 秒／ライン 0.008858 プレート20のセグメント数 62 ピクセル数／セグメント 128 (LEDアレイ538の)サンプルパルス幅 ５μsec 光線の幅 21.4μm 光の周波数(パルス数／秒) 33.604 図25には、スリット506のらせん状パターンのX-Y線形化プロット583が直線形 式で示されている。Ｙ座標はドラム504の周囲を表し、この例では199.491mmであ る。Ｘ座標はドラムの縦軸を表し、軸方向の長さが102.4mmの表面512に付けられ た、16個の平行スリット506A-Pのパターンを示す。らせん状スリット506のパタ ーンは、スリット506の循環的繰り返しを明瞭に示すため、スリット506P以後は 切り捨てられている。プロット583の座標は、Ｙ軸に沿ったドラム504の周囲(こ の例では199.491mm)及びＸ軸に沿った軸方向の長さ(ドラム504の周りの完全な１ 回転である360°に対して)102.4mmである。角ピッチ(直線及び矢印584で示され ている)は62.828°である。もちろん、平行ならせんの数及び角ピッチに関する 他の値を本発明の範囲内で用いることもできる。 らせん状の各線についている角、及び読み出しを行っているプレート20に対す るドラム504の相対運動のため、光線すなわち光ビーム521で照明されたスポット 590の形状は、図20に示すように円形というより平行四辺形である。更 に、光パルスがオンになっている間(例えば、５μsec)、静止しているプレート2 0上のピクセルに対するドラム504の連続的なX-Y方向への運動が原因で、表面102 (または102')に入射した光ビームのスポットがぼやける。この理由のため、プレ ート20に相対的なドラムの運動によるぼやけを考慮すると、有効長25μmのピク セルを読み取るには光ビームの幅が約21.4μmでなければならない。 前述したように、ドラム504は光学的に透過性のある中空円柱であり、その表 面512は一般に不透明である。ドラム504は、パイレックス、石英、ポリカーボネ ートなど、寸法に安定性のある材料でできている。不透明な表面512はクロムま たはインコネルをコートして形成してもよい。スリット506は精密レーザー、エ ッチング、または機械的研削等を利用して形成することができる。各光線521(図 19を参照)を集束させるため、各スリット506の表面に沿って細長いレンズを形成 するのが好ましい。 ドラムの動きはすべて滑らかで、異常な音が出るようなものであってはならな い。この理由のため、モーター564にはDCサーボモーターまたは直接トルクモー ターを用いるのが好ましい。例えば、インランドモーター(Inland Motors)社のP /N 3375-057を用いることができる。トルクモーターは、コッギングが非常に低 く精密な位置決めが可能であるという特性を持つことからより好ましいと言える 。更に、ブラシの接触間に加速や減速を伴わず、非常に滑らかで連続的な制御が 得られる。これは、滑らかな動作を得るために、異なるポールを持つ約30個乃至 40個のブラシを備えたモーターの巻き線モードによって得られるものである。こ れらのモーターを直接結合することにより、ドラム504とモーター564との間のバ ックラッシュ及びヒステリシスを防ぐことができる。 NPBまたはKB(これは薄レルース計測機器ベアリングである)などの２つの大き なベアリングをドラム504のそれぞれの端に設置し、正確で滑らかな動作が行え るようにする必要がある。ドラム504のモーター564側の端にベアリングブロック を挿入し、それが中心となるように鋼鉄製ピボットベアリングシャフト582に接 合し、ドラム504が中央光学システム取付けハウジング524の回りを回転できるよ うにする。モーター564に対して遠位にあるドラム504の端に はアルミニウムのベアリングアッセンブリを配置し、ドラム504に接着するかま たは機械的にしっかりと固定する。該ベアリングアッセンブリは、内部にピボッ トベアリング及び滑らかな回転を行うための大きな内レースボールベアリングア ッセンブリを備えることが好ましい。 図18に示すように、モーターから遠位のドラム504の端には一連のエンコーダ ラインがあり、エンコーダアッセンブリ568により検出される。エンコーダアッ センブリは十分な分解能を持ち、ドラム504の周囲の座標を±2μm以内で決定で きるものでなくてはならない。エンコーダライン592及びエンコーダアッセンブ リを作成し、搭載する手段は、デジタル制御の分野で購買可能である。 細長い円柱凹凸レンズ526及び細長い平凸円柱レンズ528は、組み合わさって空 間フィルタ及びコンデンサアッセンブリを形成する。凹凸レンズ526は、LEDアレ イ538からの最大出射角度を持った光線を集光し、光線射出効率を上げる。レン ズ528を通過した光はスリット532に収束し、一軸空間フィルタを形成する。 20lp/mmの精度を実現するためには、スリット532の幅が約20μmでなければな らない。レンズアレイ534はグラディエントインデックスリレーレンズを形成し 、先に例として述べた32本の光ビームの各々を光学スリット532からスキャンす るプレート20へ伝播させるための単一要素のリレーシステムとして働く。この例 において、各インデックスロッドレンズ536は５mmである。インデックスロッド レンズ536はアレイ534の出射表面にわたって均一な照明を提供する必要があり、 その均一性は、校正後、最強照明値から0.5％以内になるように設計されていな ければならない。このようなレンズアレイは現在購買可能であり、例えば、グラ ディエントレンズ社(The Gradient Lens Corporation,Rochester,New York)から 購買することができる。本発明の範囲で使用できる他のレンズの組み合わせには 、垂直円柱平凸アレイ、平凸球状レンズアレイ、二重光学球状レンズアレイ等が ある。 もちろん、１つの装置で異なった分解能の範囲を効率よく動作させる必要があ る場合には、光ビーム521がオンになっている時間や照明スポットサイズ590 などのパラメータを制御して変化できなくてはならない。このような変化は、光 学スリット結像レンズハウジング542を予め決められた距離だけプレート20に近 づけたり離したりすることにより制御することができる。更に、スリット532の 幅を広げたり狭めたりして制御できるようにしてもよい。スリット幅を変化させ ることができる装置600の例を図26及び27に示す。装置600は定常取付けプレート 602、鋭いエッジ606を持つ第１のブレード604、鋭いエッジ610を持つ第２のブレ ード608、角度の付いたばね付きスライダ612、及び角度の付いたガイドウェッジ 614を備えている。それに加え、装置600には、スライダ612のためのドライブユ ニット620が含まれており、該ユニットはステップモーター622、ピッチスクリュ ー624、及びスライダ612に接触した回転しないアクチュエータスクリューナット 626を含む。更に、ドライブユニット620は、プロセッサ210などの制御プロセッ サにスリット幅の測定値をフィードバックできるように、エンコーダシステム( 図示なし)または他のセンサー機構を備えていることが好ましい。 スライダ612にはアクチュエータナット626を押す方向すなわち矢印628の方向 にばねが付いており、ピッチスクリュー624が回転することにより、スライダ612 とウェッジ614との間に設けられた傾きの付いたインタフェースのために、スリ ットの幅532がモーター622とスクリュー624の回転角に対して予め決められた割 合で広くなったり狭くなったりする。この方法により、スリット532はアレイ534 と平行な関係を保つことができる。 レンズ528から出ている光路を中心にして、スリット532が対称的に配置される ように保つことが望ましい場合もある。そのような場合には、スリット532を変 化させるために、もう１つの装置640を使用してもよい。図27に示すように、ス リット532は装置640内で対称的に挟まれている。該装置は、順に第１の定常外部 ハウジング642、真に直線的なエッジ648を持つブレード646にしっかりと固定さ れたウェッジ644、エッジ648に平行で真に直線的なエッジ654を持つブレード652 にしっかりと固定された第２のウエッジ650、及び第２の定常外部ハウジング656 を備えている。装置640は更にスッテプモーター622 及びスリットガバナーアーム664を有するドライブユニット660を持つ。アーム66 4は接点666でウエッジ644に、またウエッジ650にピボット的に固定され、モータ ー622が第１の方向へ回転するとともにスリット532が狭まり、第２の方向へ回転 するとともにスリット532が広がる。もちろん、そのようなスリット幅の変化は 測定可能で、且つ既知である必要がある。デジタル制御の当業者には公知のよう に、そのような測定は一般にエンコーダ(図示なし)を用いて行われる。 プレート20に対するドラム504のパーツの運動及び角により生じる個々のピク セルのボケ及び幾何学的変形の他に、ドラムの運動方向(Ｙ軸方向)に垂直な(Ｘ 軸方向)方向に並んだドラムによって読み取られるピクセルは非直交のピクセル 列を形成する。図23に示すように、ドラム504の進行方向は矢印670の方向である 。図23に示すように、ドラム504の回転軸672は移動矢印672の方向と直角の関係 を保っている。ドラム504の下にはプレート20が置かれており、一般的に鎖線674 で囲んで図示されている。一般的に番号680で示される隣接した各ピクセルは、 ピクセルのサンプリング時間だけ、従ってその時間にドラムが移動する距離だけ オフセットされ、例として示すアレイ676で示すように非直交のアレイが形成さ れる。この場合、各ピクセル680は、１つのサンプリング時間の間にドラム504が Ｙ方向に移動する距離に等しい距離だけ左右のピクセルからオフセットしている 。 図24に示すように、ドラム504の回転軸672が予め決められた角度682を持っよ うに設定されている場合には、直交アレイ680が形成される。回転軸670の方向は 、矢印672で示した移動方向に直角な直線684からある角度だけオフセットしてい る。角度682は式２を用いて予め計算することもできる。 角度682=arcsin(n_b/n_p) 式２ ここで n_b アッセンブリ520から同時に射出される光ビーム521の数(図19 を参照) n_p １ライン当りのピクセルの最大数(例えば、図24のピクセル690 ) 例として、プレート20を同時にスキャンするビームの数を32、プレート20には62 個のセグメントがあり、セグメント当り128個のピクセル領域690があるとした場 合、角度682は0.00403228ラジアンとなる。 ITO層102の透過度の不均一性、LEDアレイ538の強度における空間的変化、レン ズ(例えば、レンズ526、538、534)の異常、増幅器の利得の変化、及びA/Dコンバ ータの標準からのずれといった製造上または経時上の材料パラメータから生じる ノイズの要因はアーチファクト及び画像の欠陥を生じるが、これらの欠陥は適当 な校正法を用いることにより補正可能である。校正法は医療機器の分野では公知 であり、画像の欠陥を最小にする可能性は上記に挙げたものに限られない。この 目的のためには、各プレート20に対してシステム及びプレートの両特性を校正す る手段を与えることが望ましい。図13について説明すると、例えば、プレート20 に対するIDコード800(形式及び機能の点でバーコードに類似している)を各プレ ートに付けておけば、プレート固有の異常を記録し、スキャン及び処理したデー タからそれを差し引くことにより、画像品質を向上させることができる。光学部 品及び電気部品を校正する目的でグレースケールのパターン(例えばパターン802 )等の他のマーカーを画像記録領域以外の計略的領域に加えてもよい。マーク804 、806、808などのランドマークをピクセル座標の幾何学的参照点として用いるこ ともできる。このようなランドマークは、構造120及び130(図４及び５を参照)な どの二重プレートにおけるピクセル座標の相関関係を判断するときに特に有用で ある。更に、このようなランドマークを使用すれば、プレート20に対するドラム 504の相対的な配向を決めることができ、それにより多重化回路207の動作を初期 化することができる。 次に、図28はシステム900のブロック図を示すが、これには図10に示す画像処 理システム200に類似した画像処理システム902、図17に示すスキャナ500に類似 したスキャナ904、及び図14に示す画像プロセッサ50に類似した中央制御及び画 像プロセッサ210が含まれている。システムの制御及び統制は、中央プロセッサ9 06により行われる。一般的に908という番号が付けられた複数のデジタル制御ラ イン及びデータラインは、コントローラ510によりドラム 504の回転速度及び移動速度を系統的に制御するのに用いられる。ドラム504との 同期がとられると、光源502はパルス化されて各ピクセルを励起し、プレート20 上に規則的なパターンを表す。同様に、各ピクセルが励起されると、画像処理サ ブシステム902内の制御回路が同期化されて、各ピクセルが積分・増幅、サンプ ル・ホールド、及びアナログーデジタル変換される。一列のピクセルは最初１つ の（あるいは２つ以上の）プロセッサ210により捕捉され、その後、永久保存及 び表示をするために中央プロセッサ906に転送される。ドラム504は２つのセグメ ント毎に１つのらせん構造を有するのが好ましい。もちろん、本発明の範囲内で 他のらせん状パターンを用いることも可能である。画像処理速度を変化させるの にセグメント数を増加あるいは減少させてもよい。もちろん、セグメントの数を 変更する度に、その数に比例して、増幅器150及び信号調整回路204の数、ならび にA/Dチャネルの数を変更しなくてはならない。 本発明は、その本質的特質またはその精神から逸脱することなく他の形態で具 体化することが可能である。従って、前述した実施例はすべての点で例として考 えるべきものであり、限度を示すものではない。本発明の範囲は、前述した説明 ではなく以下の特許請求範囲において示される。本特許請求範囲の意味及び同等 性の範囲に含まれる変更は、すべて本特許請求範囲に包含されるものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ザーメノ，アルフォンゾ アメリカ合衆国テキサス州77005，ヒュー ストン，コミュニティ 6334 (72)発明者 ソーン，ゲール・エイチ アメリカ合衆国ユタ州84010，バウンティ フル，ミルクレスト・サークル 1056 【要約の続き】 サープレート(20)とそれに付随する装置(10、200、30 7、400、500、550、600、900)の両方を低費用で生産す ることが可能になる。プレート(20)の準備中、露光中、 読み出し中に電界を加える新たな試みにより、センサー プレート(20)の性能が向上する。正確に位置付けされた 複数の光ビーム(157、521)は、回転ドラム(504)内に配 置された細長い光源(522)を用いた新しい光学系(520)を 使用してセンサーをスキャンする。ここで、ドラムは一 般に不透明であり、らせん状の透明なパターンを持つ。 このパターンは、一連のレンズ(526、528、536)及びス リットと組み合わせることにより、正確に位置付けされ た複数のスキャン光ビーム(157、521)を提供する。スリ ット(532)及びビーム(157、521)の幅を変化させること により、分解能を可変にすることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. ピクセルのデジタルアレイを含むフィルム無し光量子画像の生成に用いら れ、２つの平らな外部表面を有する、実質的に平面で層構造の光量子センサープ レートであって、前記プレートは、 複数の層を有し、それらは順番に 外部に露出した表面を持ち、光導電層を励起するのに用いる 光周波数に対し少なくも透明で且つ導電性がある第１の層と、 第１の層と物理的に接触した絶縁層と、 潜像が保存される光導電層と、 ブロッキング層と、 第２の導電層とであり、 前記第１の層は、互いに電気的に絶縁された少なくも３つのセグメ ントを有し、 更に該プレートは、 各セグメントからの１つの電気出力端と、 該セグメントからの信号を増幅する複数の電気的な前置増幅器と、 予め選択された隣接セグメントの電気出力端から出力された信号を多重化する 手段と、ここで、各隣接セグメントの一部にあるピクセル、及び該セグメント間 のピクセルからの信号は少なくも１つの前置増幅器を通して処理され、 プレート外部で処理するために増幅された信号を伝送する電気経路及び接続の 手段と、 を備えていることを特徴とする光量子センサープレート。 2. 請求項１記載のセンサープレートであって、各セグメントは前置増幅器へ の１つの接続を有することを特徴とするセンサープレート。 3. 請求項１記載のセンサープレートであって、各セグメントは信号多重化手 段への接続を有することを特徴とするセンサープレート。 4. 請求項１記載のセンサープレートであって、前記第２の導電層はアルミニ ウムを含むことを特徴とするセンサープレート。 5. 請求項４記載のセンサープレートであって、前記第２の導電層及び前記ブ ロッキング層はそれぞれアルミニウム及び酸化アルミニウムを含み、且つ同一の パーツから形成されることを特徴とするセンサープレート。 6. 請求項１記載のセンサープレートであって、前記光導電層はアモルファス セレニウムを含むことを特徴とするセンサープレート。 7. 請求項６記載のセンサープレートであって、前記アモルファスセレニウム 層の厚さは10ミクロンから500ミクロンまでの範囲であることを特徴とするセン サープレート。 8. 請求項１記載のセンサープレートであって、前記第１の層はインジウム酸 化スズを含むことを特徴とするセンサープレート。 9. 請求項８記載のセンサープレートであって、前記絶縁層は重合体であるこ とを特徴とするセンサープレート。 10．請求項１記載のセンサープレートであって、該第１の層の外部表面に隣接 する増感スクリーンを更に有することを特徴とするセンサープレート。 11．請求項１記載のセンサープレートであって、該プレートの肝要な部分とし て校正パターンが配置されていることを特徴とするセンサープレート。 12．標準Ｘ線画像、例えば大部分骨部を撮影したときに得られるような高エネ ルギー画像、及び該高エネルギー画像と該標準画像との差を計算して得られる画 像の３種のＸ線画像が得られる二重エネルギーラジオグラフィセンサープレート であって、該センサープレートは、 上部、下部、及び予め決められた厚さを有する導電性で且つＸ線を吸収するプ レートと、ここで、前記厚さは高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とを分離す る手段となり、 第２の上部を作るために前記上部の上に形成した第１の光導電層と、 第３の上部を作るために前記第２の上部の上に形成した絶縁層と、 前記第３の上部の上に形成した半透明の導電層と、 第２の下部を作るために前記下部の下に形成した第２の光導電層と、 第３の下部を作るために前記第２の下部の下に形成した絶縁層と、 前記第３の下部の下に形成した半透明の導電層と を有することを特徴とする二重エネルギーラジオグラフィセンサープレート。 13．請求項12記載の二重エネルギーラジオグラフィセンサープレートであって 、センサーで検出された信号を画像処理システムに転送するために、導電層及び Ｘ線吸収プレート上に複数の電気コネクタを更に備えていることを特徴とするセ ンサープレート。 14．請求項12記載の二重エネルギーラジオグラフィセンサープレートであって 、前記第１の光導電層はセレニウムを含むことを特徴とするセンサープレート。 15．請求項12記載の二重エネルギーラジオグラフィセンサープレートであって 、前記第２の光導電層はセレニウムを含むことを特徴とするセンサープレート。 16．請求項12記載の二重エネルギーラジオグラフィセンサープレートであって 、前記絶縁層の各々は重合体の層を含むことを特徴とするセンサープレート。 17．請求項12記載の二重エネルギーラジオグラフィセンサープレートであって 、各々の半透明導電層の外部に面した表面に対して１つずつ、合計２つの増感ス クリーンを更に備えていることを特徴とするセンサープレート。 18．標準Ｘ線画像、大部分骨部の高エネルギー画像、及び該高エネルギー画像 から該標準画像を差し引いて得られる画像の３種のＸ線画像が得られるフィルム 無し二重エネルギーラジオグラフィセンサープレートを作成する方法であって、 上部、下部、及び予め決められた厚さを有する導電性で且つＸ線を吸収するプ レートを提供するステップと、ここで、前記厚さは高エネルギーＸ線と低エネル ギーＸ線とを分離する手段であり、 該上部及び下部はそれぞれブロッキング層構成部を含み、 第２の上部を作るために前記上部の上に第１の光導電層を形成するステップと 、 第３の上部を作るために前記第２の上部の上に絶縁層を形成するステップと、 前記第３の上部の上に半透明の導電層を形成するステップと、 第２の下部を作るために前記下部の下に第２の光導電層を形成するステップと 、 第３の下部を作るために前記第２の下部の下に絶縁層を形成するステップと、 前記第３の下部の下に半透明の導電層を形成するステップと を有することを特徴とする二重エネルギーラジオグラフィセンサープレートを作 成する方法。 19．請求項18記載の方法であって、センサーで検出された信号を画像処理シス テムに転送するため、導電層及びＸ線吸収プレート上の周辺に複数の電気コネク タを配置するステップを更に有することを特徴とする方法。 20．請求項18記載の方法であって、前記形成ステップは材料の真空蒸着法を含 むことを特徴とする方法。 21．請求項18記載の方法であって、前記第１の光導電層を形成するステップは セレニウム層を形成するステップを含むことを特徴とする方法。 22．請求項18記載の方法であって、前記第２の光導電層を形成するステップは セレニウム層を形成するステップを含むことを特徴とする方法。 23．請求項18記載の方法であって、前記絶縁層を形成するステップは重合体を 形成するステップを含むことを特徴とする方法。 24．請求項18記載の方法であって、前記センサーの２つの外部平面に、互いに 独立して読み取りアクセスができるようなセンサーを製作するステップを更に含 むことを特徴とする方法。 25．請求項18記載の方法であって、前記半透明導電層のそれぞれを、互いに電 気的に絶縁された、少なくとも３つの同類で互いに隣接したセグメントに分割す るステップを更に含むことを特徴とする方法。 26．請求項25記載の方法であって、各セグメントから１つの電気出力を提 供するステップを更に含むことを特徴とする方法。 27．請求項18記載の方法であって、セグメントからの信号を増幅するための複 数の電気的な前置増幅器を該プレート上に直接取り付けるステップを含むことを 特徴とする方法。 28．請求項27記載の方法であって、予め選択された隣接セグメントの電気出力 から得られた信号を、各隣接セグメントの一部にあるピクセル及びセグメント間 にあるピクセルが少なくも１つの前置増幅器を介して処理されるように、多重化 する手段を該プレート上に直接取り付けるステップを含むことを特徴とする方法 。 29．請求項18記載の方法であって、該プレートに電気コネクタを付加するステ ップを含むことを特徴とする方法。 30．請求項18記載の方法であって、各セグメントと１つの電気的な前置増幅器 とを接続するステップを更に含むことを特徴とする方法。 31．請求項18記載の方法であって、各セグメントと信号多重化手段とを接続す るステップを更に含むことを特徴とする方法。 32．請求項18記載の方法であって、各光導電層をアモルファスセレニウムで製 作するステップを含むことを特徴とする方法。 33．請求項32記載の方法であって、各光導電層の厚さを10ミクロンから500ミ クロンまでの範囲に選択的に制限するステップを含むことを特徴とする方法。 34．次の露出の前に前の画像を消去及びフィルム無し光量子撮像センサーを調 整し、次いで該フィルム無し光量子撮像センサーを露出する方法であって、 (a) 光導電層、外部に面し導電性で光量子が入射する層、及び該光導電層が 間に入る少なくも１つの他の導電層等を含んだ複数の層を含むセンサーを提供す るステップと、 (b) 該センサーを放電するために外部に面し導電性で光量子が入射する層を 十分な光量子放射に露出する一方、２つの導電層間を電気的に短絡することによ り光量子の露出前に該センサーを前調整するステップと、 (c) 光量子が入射する層を光量子放射に露出し続けながら、短絡を止め、画 像露出の前に該２つの導電層間に予め決められた極性を持つ充電電圧を印加する ステップと、 (d) 該センサーを露出して画像を記録する前に、ある期間だけ該センサーを 暗室環境に置き、該２つの導電層間を再び短絡するステップと、 (e) 該センサーを露出して画像を記録する前に短絡を止めるステップと、及 び (f) 該センサーを露出して画像を記録している間に、該充電電圧の予め決め られた極性とは逆の極性を有する第２の電圧を該２つの導電層間に印加するステ ップと を有することを特徴とする方法。 35．フィルム無し光量子撮像センサーから画像を消去し、露出し、その後読み 出す方法であって、 (a) 外部に面する導電性の光量子透過層とそれに付随した導電ベース層との 間に光導電層を含むセンサーを提供するステップと、 (b) 該センサーを放電するため外部に面した光量子透過層を十分な光量子放 射に露出する一方、導電性の光量子透過層と導電ベース層との間を短絡すること により画像の露出の前に該センサーを前調整するステップと、 (c) 該センサーを実質的に均一な光量子放射に露出し続けながら、該導電層 間に予め決められた極性を持つ充電電圧を印加するステップと、 (d) 該センサーを画像に露出している間に、該予め決められた極性とは逆の 極性を有する第２の電圧を該センサーの該外部に面した光量子透過層と該導電ベ ース層との間に印加するステップと、 (e) 読み出すまで、該センサーが更に光量子に露出されるのを防ぐステップ と、 (f) 該透過層と該導電ベース層とを短絡するステップと、 (g) その後、短絡を止め、該光導電層のピクセルサイズの部分を、１ピクセ ル毎に、光源に露出するステップと、 (h) 該光量子透過層とそれに付随する導電ベース層との間で生成された電気 信号を検出し、調整し、デジタル表現に変換し、その表現を順序付けたデジタル アレイとして保存することにより画像の複製を形成するステップと、及び (i) 画像の複製を形成するのに必要なピクセルすべてを読み取るまでステッ プ(g)及び(h)を繰り返すステップと を有することを特徴とする方法。 36．請求項35記載の方法であって、ステップ(g)及び(h)は、第２の電圧の極性 と同じ極性を持つ第３の電圧を該センサーの該外部に位置した光量子透過層と該 導電ベース層との間に印加するステップを更に有することを特徴とする方法。 37．フィルム無し光量子撮像センサーから画像を消去し、露出し、その後読み 出す方法であって、 (a) 内部に位置する第１及び第２の光導電層を含むサンドイッチ構造を有す るセンサーを提供するステップと、ここで、該第１及び第２の光導電層の各々は 、それぞれ反対側にあり外部に位置する第１及び第２の導電性の光量子透過層と 、少なくも１つの中間に位置する導電性の光量子透過ベース層との間にあり、ま た該ベース層は該第１の光導電層と第２の光導電層との間にあり、更に該方法は 、 (b) 該センサー全体を放電するため外部に面した光量子透過層を十分な光量 子放射で露出する一方、各導電性の光量子透過層とそれに付随した導電ベース層 との間を短絡することにより画像の露出の前に該センサーを前調整するステップ と、 (c) 該短絡を止め、該プレートを実質的に均一な光量子放射に露出しながら 、各光量子透過層とそれに付随した導電性ベース層との間に、それぞれベース層 に対して予め決められた極性を持つ２つの充電電圧の一方を印加するステップと 、 (d) センサーを画像に露出する前に充電電圧を切るステップと、 (e) 該センサーを画像に露出している間に、該予め決められた極性とは逆の 極性を有する第２の電圧を、該中間に位置する付随した導電ベース層からそれぞ れの外部光量子透過層及びそれに付随した中間に位置する導電ベース層へ印加す るステップと、 (f) 読み出すまで、該センサーが更に光量子に露出されるのを防ぐステップ と、 (g) 該外部光量子透過層の各々とそれに付随した内部に位置する該導電ベー ス層とを短絡するステップと、 (h) その後、短絡を止め、該センサーの外部に位置する各層のピクセルサイ ズの部分を、１ピクセル毎に、光源に露出するステップと、 (i) 外部に位置する該光量子透過層の各々とそれに付随した中間に位置する 導電ベース層との間で生成された電気信号を検出し、調整し、デジタル表現に変 換し、その表現を順序付けたデジタルアレイとして保存し画像の複製を形成する ステップと、及び (j) 画像の複製を形成するのに必要なピクセルすべてを読み込むまでステッ プ(h)及び(i)を繰り返すステップと を有することを特徴とする方法。 38．請求項37記載の方法であって、ステップ(a)は、２つの導電層とそれらの 間に位置する光量子透過絶縁層から成るベース層を導電ベース層として提供する ステップを更に有し、該２つの導電層は各々、該２つの光導電層のうちの１つの みに付随していることを特徴とする方法。 39．請求項37記載の方法であって、準備し、露出し、フィルム無し光量子撮像 センサーから他の画像を読むステップは、ステップ(b)から(j)までの繰り返しを 含むことを特徴とする方法。 40．フィルム無し光量子撮像センサーから画像を消去し、露出し、その後読み 出す方法であって、 (a) 外部に面する導電性の光量子透過層とそれに付随した導電ベース層との 間にそれぞれ位置する２つの光導電層を含むセンサーを提供するステップと、 (b) 該センサーを放電するため外部に面した各光量子透過層を十分な光量子 放射に露出する一方、外部に面した導電性の各光量子透過層と前記導電ベース層 との間を短絡することにより画像の露出の前に該センサーを前調整するステップ と、 (c) 該センサーを実質的に均一な光量子放射に露出している間、外部に面し た各導電性の光量子透過層と前記導電ベース層との間に予め決められた極性を持 つ充電電圧を印加するステップと、 (d) 該センサーを画像に露出している間、逆の極性を有する第２の電圧を外 部に面した導電性の各光量子透過層と該導電ベース層との間に印加するステップ と、 (e) 読み出すまで、該センサーが更に光量子に露出されるのを防ぐステップ と、 (f) 光量子透過層の各々と前記導電ベース層とを短絡するステップと、 (g) その後、短絡を止め、各光導電層のピクセルサイズの部分を、１ピクセ ル毎に、光源に露出するステップと、 (h) 導電性の各光量子透過層と前記導電ベース層との間で生成された電気信 号を検出し、調整し、デジタル表現に変換するステップと、及び (i) 画像の複製を形成するのに必要なピクセルすべてを読み込むまでステッ プ(g)及び(h)を繰り返すステップと を有することを特徴とする方法。 41．請求項40記載の方法であって、ステップ(g)及び(h)は、第２の電圧の極性 と同じ極性を持つ第３の電圧を、該センサーの外部に位置する該導電性の光量子 透過層の各々と前記導電ベース層と間に印加するステップを更に有することを特 徴とする方法。 42．請求項40記載の方法であって、準備し、露出し、フィルム無し光量子撮像 センサーから他の画像を読むステップは、ステップ(b)から(i)までの繰り返しを 含むことを特徴とする方法。 43．フィルム無し撮像センサーから複数のピクセルを同時にスキャンする方法 であって、 複数の層を有するフィルム無し撮像センサーを提供するステップと、ここで、 該複数の層は、外部に面する導電性の光量子透過層とそれに付随した導電ベース 層との間に位置する光導電層を含み、ここで該導電性の光量子透過層は、互いに 絶縁されたセグメントに分割されていることにより並列読み出し動作を可能にし 、また該導電ベース層から絶縁されており、 ピクセルを励起する複数の光パルスに該センサーを同時に露出する手段を有す るスキャン装置を提供するステップと、ここで、励起された各ピクセル領域はそ れぞれ異なったセグメントに位置し、 該センサーの複数のピクセルサイズのスポットを同時に励起するステップと、 全体として画像を形成するピクセルアレイの各ピクセルの値を検出、増幅、処 理、及び保存するステップと を有することを特徴とする方法。 44．請求項43記載の方法であって、スキャン装置を提供する該ステップは、セ ンサーを同時に露出する手段を与える少なくも２つの装置を提供するステップを 持つことを特徴とする方法。 45．請求項44記載の方法であって、正確な配置を得るために少なくも２つの該 装置を校正するステップを更に有することを特徴とする方法。 46．請求項43記載の方法であって、センサーを提供する該ステップは、それぞ れ異なった光量子透過層と前記ベース層との間に位置する２つの光導電層を提供 するステップを有することを特徴とする方法。 47．請求項43記載の方法であって、スキャン装置を提供する該ステップは、外 部表面に少なくも１つのらせん状光放射パターンを持つ中空で、不透明、細長く 、回転可能なドラムと、該ドラムの軸方向に沿って配置された光源と、ドラムと プレートとの間にインタフェースとして配置された、該らせん状パターンの一部 を通過した光が第１の寸法のサイズに関して制限されるような細長い光ストップ とを提供するステップを有することを特徴とする方法。 48．請求項47記載の方法であって、同時に励起する該ステップは、有効なピク セルサイズの一寸法を変化させるためにストップの分離幅を設定するステップを 有することを特徴とする方法。 49．請求項47記載の方法であって、同時に励起する該ステップは、センサーの ピクセル領域を励起するための予め決められた照射時間を持つ光パルスを射出す るステップを有することを特徴とする方法。 50．請求項49記載の方法であって、同時に励起する該ステップは、有効なピク セルサイズの一寸法を変化させるために光パルスの照射時間を変化させるステッ プを有することを特徴とする方法。 51．請求項47記載の方法であって、同時に励起する該ステップは、有効なピク セルサイズの一寸法を変化させるためにドラムの回転速度を変化させるステップ を有することを特徴とする方法。 52．請求項47記載の方法であって、同時に励起する該ステップは、光パルスを ドラムの回転速度に同期させるステップを有することを特徴とする方法。 53．請求項47記載の方法であって、同時に励起する該ステップは、光学ストッ プ幅、ドラムの回転速度、及び光パルスの持続時間等、パラメータグループから 選択されたいくつかの物理パラメータを変化させて、スポットサイズ、従って検 出ステップで生成された電気信号の分解能及びS/N比特性を有効に変化させるス テップを有することを特徴とする方法。 54．請求項43記載の方法であって、該保存するステップは、画像をCD上に記録 するステップを有することを特徴とする方法。 55．請求項43記載の方法であって、スキャン装置を提供する該ステップは、同 時に動作する個々のレーザースキャンモジュールを複数個提供するステップを有 し、ここで個々のレーザースキャンモジュールの各々は他のスキャンモジュール に対して正確な配置関係を保つように配置されていることを特徴とする方法。 56．請求項43記載の方法であって、スキャン装置を提供する該ステップは少な くも２つの独立したスキャン装置を提供するステップを有し、そのようなスキャ ン装置の各々は他のスキャン装置が配置されているセンサーの側とは反対の 側に配置されることにより、スポットを励起する該ステップが前記センサーの両 側からピクセルを励起するステップを更に有することを特徴とする方法。 57．画像を一時的に保存するセンサーを読むための並行動作をするスキャンシ ステムであって、該画像は該センサーから、該センサーのピクセルサイズの領域 を光線で励起することにより個々のピクセルとして読み出され、処理されるよう にアクセスされ、 光線を予め決められた該センサー上の第一位的サイトに導き、該センサーを励 起して該サイトに保存された画像のその部分に対応した電気信号を出力させるた めの第１の光供給装置と、 少なくも１つ以上の他の光線を導く少なくも１つ以上の他の光供給装置と、こ こで、少なくも１つ以上の他の光線の各々は、該第一位的サイトに対し正確に知 られている予め決められた第二位的なサイトに導かれ、 読まれたピクセルのすべての読み込み値が一貫性を持つように、センサーから の応答を生じさせる各光線の強度を確保する手段と を備えていることを特徴とするスキャンシステム。 58．請求項57記載の並行動作をするスキャンシステムであって、前記光供給装 置の各々は光パルスを提供する手段を有することを特徴とするシステム。 59．請求項58記載の並行動作をするスキャンシステムであって、前記光パルス を提供する手段は、光線がオンになる時間を変化させる手段を有することを特徴 とするシステム。 60．高速画像処理時間、高分解能、及び高感度の特徴を有するフィルム無しマ モグラフィＸ線システムであって、 ２つの平らな外部表面を有する、実質的に平面で層構造をなす光量子センサー プレートを具備し、ここで、前記プレートはピクセルのデジタルアレイを含むフ ィルム無し画像の生成に用いられるものであり、前記プレートは 複数の層から成り、それらは順番に 外部に対して露出した表面を持ち、少なくも光導電層を励起するの に用いる光周波数に対し透明であり且つ導電性がある第１の層と、 該第１の層に物理的に接触した絶縁層と、 潜像が保存される該光導電層と、 ブロッキング層と、 第２の導電層とであり、 更に、該Ｘ線システムは、 該プレートを画像に露出する前に、該センサープレートに第１のゼロでない電 圧を加えると共に光量子で光導電層を励起し、予め決められた前調整する電荷を 前記光導電層と絶縁層との間にトラップすることにより該センサーを前調整する 手段と、 新しい画像にプレートを露出している間に第１の電圧とは逆の極性を持つ第２ の電圧を印加する手段と、 プレートリーダーと を備え、ここで、該プレートリーダーは、 該プレートを所定の方向に直線的にスキャンするスキャン可能な光 源と、 予め決められた分解能で読み取られる各ピクセル領域に合致したス ポットサイズ（例えば、20ラインペア／mmの分解能を生成する25ミクロン のスポットサイズ）で、該プレートの露出された部分に前記光源を集束さ せる光学系と、 光源をパルス化する手段と、 各ピクセル領域に光を照射して生成された信号を増幅する手段と、 増幅された各信号をデジタル値に変換する手段と、 全体としてマモグラフィ画像を表わすピクセルのデジタル値列を表 示できるよう保存する手段とを有する ことを特徴とするフィルム無しマモグラフィＸ線システム。 61．請求項60記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記第 １の層は複数の絶縁されたセグメントを有し、ここで、該プレートから画像を引 き出すために該プレートが読み取られるとき、各セグメントは他のセグメ ントから選択的に且つ電気的に絶縁され、また前記セグメントの少なくも１つは 各寸法に２つ以上のピクセルがある２次元ピクセルアレイから成り、前記スキャ ン可能な光源がセンサープレートをスキャンするとき、前記ピクセルの少なくも ２つが順番に読み取られることを特徴とするスキャンシステム。 62．請求項61記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記ス キャン可能な光源は、複数の光線を提供する構造を有し、各光線が該光学系によ り分離したセグメント上に導かれることを特徴とするシステム。 63．請求項62記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記提 供手段は、全体として画像の一部を形成するピクセルアレイの各ピクセルの値を 検出、増幅、処理、及び保存する手段を有することを特徴とするシステム。 64．請求項63記載のフイルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、外部表面に少なくも１つのらせん状光放射パターンを持つ中空で、不 透明、細長く、回転可能なドラムと、該ドラムの軸方向に沿って配置された光源 と、ドラムとプレートとの間にインタフェースとして配置された、該らせん状パ ターンの一部を通過した光が該プレートの分離して異なったセグメントに入射す る複数の光線となるような細長い光ストップを備えていることを特徴とするシス テム。 65．請求項64記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、該ドラムの回転角度及び並進移動距離を決定する位置決め手段を有す ることを特徴とするシステム。 66．請求項64記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、有効なピクセルサイズの一寸法を変化させるために、ドラムの回転速 度を変化させる手段を有することを特徴とするシステム。 67．請求項64記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、光パルスをドラムの回転速度に同期させる手段を有することを特徴と するシステム。 68．請求項64記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、光学ストップ幅、ドラムの回転速度、及び光パルスの持続時間等、 パラメータグループから選択されたいくつかの物理パラメータを変化させて、ス ポットサイズ、従って光線により生成された電気信号の分解能及びS/N比特性を 有効に変化させる手段を有することを特徴とするシステム。 69．請求項60記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記プ レートは２層の光導電層を有し、該光導電層のそれぞれは、光量子透過導電層と 絶縁層とからなる異なる組み合わせとそれに付随した第２の導電層との間に配置 されているため、各光導電層は該プレートの相対する側からアクセス可能である ことを特徴とするシステム。 70．請求項69記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、 スキャン可能なもう１つの光源と、 予め決められた分解能で読み取られるピクセルに合致したスポットサイズ(例 えば、20ラインペア／mmの分解能を生成する25ミクロンのスポットサイズ)で、 該プレートの露出された部分に前記光源を集束させるもう１つの光学系と、 光源をパルス化するもう１つの手段と、 ピクセル領域に光を照射して生成された信号を増幅するもう１つの手段とを有 することを特徴とするシステム。 71．請求項64記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、有効なピクセルサイズの一寸法を変化させるために、ドラムの回転速 度を変化させる手段を有することを特徴とするシステム。 72．請求項71記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、光パルスをドラムの回転速度に同期させる手段を有することを特徴と するシステム。 73．請求項72記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、光学ストップ幅、ドラムの回転速度、及び光パルスの持続時間等、パ ラメータグループから選択されたいくつかの物理パラメータを変化させて、スポ ットサイズ、従って光線により生成された電気信号の分解能及びS/N比特性を有 効に変化させる手段を有することを特徴とするシステム。 74．高速画像処理時間、高分解能、及び高感度の特徴を有するフィルム無しマ モグラフィＸ線システムであって、 ２つの平らな外部表面を有する、実質的に平面で層構造の光量子センサープレ ートを具備し、ここで、前記プレートは、ピクセルのデジタルアレイから成るフ ィルム無し光量子画像の生成に用いられるものであり、前記プレートは 複数の層から成り、それらは順番に 外部に対して露出した表面を持ち、少なくも光導電層を励起するの に用いる光周波数に対し透明であり且つ導電性がある第１の層と、 該第１の層に物理的に接触した絶縁層と、 潜像が保存される該光導電層と、 ブロッキング層と、 第２の光導電層と、 複数の電気的に絶縁されたセグメントとであり、 更に、該Ｘ線システムは、 該プレートに既に存在する可能性がある画像情報を消去するために該センサー プレートに第１の電圧を印加する一方、光量子で光導電層を励起することにより 該センサーを前調整する手段と、 プレートリーダーと、 を備え、ここで、該プレートリーダーは、 スキャン可能な光源と、 外部表面に少なくも１つのらせん状光放射パターンを持つ中空で、 不透明、細長く、回転可能なドラム、該ドラムの軸方向に沿って配置され た光源、及びドラムとプレートとの間にインタフェースとして配置された 、該らせん状パターンの一部を通過した光が該プレートの分離して異なる セグメントに入射する複数の光線となるような細長い光ストップと、 予め決められた分解能で読み取られるピクセルに合致したスポット サイズ（例えば、20ラインペア／mmの分解能を生成する25ミクロンの スポットサイズ）で、該プレートの露出された表面に前記光源を集束させ る光学系と、 光源をパルス化する手段と、 ピクセル領域に光を照射して生成された信号を増幅する手段と、 マモグラフィ画像を表わすピクセルアレイを表示するよう保存する 手段とを有する ことを特徴とするフィルム無しマモグラフィＸ線システム。 75．請求項74記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記提 供手段は、全体として画像の一部を形成するピクセルアレイの各ピクセルの値を 検出、増幅、処理、及び保存する手段を有することを特徴とするシステム。 76．請求項74記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、該ドラムの回転角度及び並進移動距離を決定する位置決め手段を有す ることを特徴とするシステム。 77．請求項74記載のフィルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記プ レートは、２つの光導電層を有し、該光導電層のそれぞれは、光量子透過導電層 と絶縁層とからなる異なる組み合わせとそれに付随した第２の導電層との間に配 置されているため、各光導電層は該プレートの相対する側からアクセス可能であ ることを特徴とするシステム。 78．請求項77記載のフイルム無しマモグラフィＸ線システムであって、前記リ ーダーは、 スキャン可能なもう１つの光源と、 もう１つのドラムと 予め決められた分解能で読み取られるピクセルに合致したスポットサイズ(例 えば、20ラインペア／mmの分解能を生成する25ミクロンのスポットサイズ)で、 該プレートの露出された部分に前記光源を集束させるもう１つの光学系と、 光源をパルス化するもう１つの手段と、 ピクセル領域に光を照射して生成された信号を増幅するもう１つの手段とを有 することを特徴とするシステム。 79．可変分解能(即ち、可変のピクセルサイズ)の属性を有するフィルム無しＸ 線ラジオロジーシステムであって、 特定の断面を持つ光線を照射することにより画像が生成される層構造の光量子 センサーと、 光線射出スキャナーとを有し、該スキャナーは、 光線の断面積を第１の方向に選択的に且つ正確に変化させる手段 と、 光線の断面積を第２の方向に選択的に且つ正確に変化させ、それに よりサイズ、従って該センサーから読み取るピクセルの分解能を制御可能 な状態で変化させる手段と を備えることを特徴とするフィルム無しＸ線ラジオロジーシステム。 80．請求項79記載のフィルム無しＸ線ラジオロジーシステムであって、該スキ ャナーは、表面に配置されたらせん状光透過パターンを持つ細長く、回転可能な 、中空で、不透明なドラムを具備し、該ドラム軸に沿って射出した光を該センサ ーの表面で複数の光スポットに分割することを特徴とするシステム。 81．請求項80記載のフィルム無しＸ線ラジオロジーシステムであって、該スキ ャナーは、ドラムの中空部に、軸に沿って配置されている光源を有することを特 徴とするシステム。 82．請求項81記載のフィルム無しＸ線ラジオロジーシステムであって、該らせ ん状パターンを通して該センサーへ到る光のサイズ及び持続時間を制限するため に、該光源は光をパルス化する手段を備えていることを特徴とするシステム。 83．請求項82記載のフィルム無しＸ線ラジオロジーシステムであって、該光を パルス化する手段は、光パルスを該ドラムの回転速度に同期させる手段を備えて いることを特徴とするシステム。 84．請求項82記載のフィルム無しＸ線ラジオロジーシステムであって、該スキ ャナーは、スキャナーの軸に対して横方向の光を制限するストップを備えている ことを特徴とするシステム。 85．請求項84記載のフィルム無しＸ線ラジオロジーシステムであって、該スキ ャナーは、該ストップの幅を変化させる手段を備えていることを特徴とするシス テム。 86．請求項85記載のフィルム無しＸ線ラジオロジーシステムであって、該スキ ャナーは、励起したピクセルサイズを変化させ、それによりセンサーの感度及び システムの分解能を制御するために、ストップの幅、ドラムの回転速度、及び光 パルスの幅の変化を制御する手段を備えていることを特徴とするシステム。 87．画像をピクセル単位で光電的に抽出することができ、且つ単一光線を用い た画像処理に必要な時間よりも短い処理時間を持つ、光量子励起画像保存センサ ーに保存された画像を取り込む方法であって、 (a) 少なくも２つの電気的に絶縁されたセグメントを有するセンサーに保存 された光量子励起画像を提供するステップと、ここで、該セグメント上またはセ グメント間のセンサーの表面に入射する光線は、該セグメント内及びそれらの間 の領域に関連した、該光線の断面積で定義される画像の部分と大きさの点で整合 性のある電気信号を生じ、 (b) 複数の光線の光源を提供するステップと、ここで、前記複数の光線は所 定の位置を持つ第１の光線及び該所定の位置に正確に関連した位置を持つ他の光 線から成り、 (c) 該センサーの個々のピクセルサイズの領域に入射する該複数の分離した 光線を同時にパルス化するステップと、ここで、各光線は、複数のピクセルの各 々の画像成分を電気信号として読み取るために、選択され、分離され、電気的に 絶縁されたセンサーのセグメントの１つに入射し、そこから電気信号を発生し、 及び (d) 画像を形成する各ピクセルが光電的にセンサーから抽出されるまでステ ップ(c)を繰り返すステップと を有することを特徴とする方法。 88．請求項87記載の方法であって、センサーを提供する該ステップは、光導電 層を含む層状のセンサーを提供するステップを有することを特徴とする方法。 89．請求項88記載の方法であって、センサーを提供する該ステップは、光導電 層にアモルファスセレニウムを入れるステップを有することを特徴とする方法。 90．請求項87記載の方法であって、該光線の光源は、光が通過する少なくも１ つのらせん状パターンに取り巻かれた、不透明で、細長く、回転可能なドラムを 含む中空のドラム装置と、前記中空のドラム内に位置し光をらせん状パターン及 びセンサー表面に導く一般的な光源と、該ドラムとセンサー表面の間に位置し、 らせん状パターンから射出してセンサー表面に向かう光に対して光学ストップを 提供するスリットとを有することを特徴とする方法。 91．請求項90記載の方法であって、該パルス化ステップは、該一般的な光源を パルス化するステップを有することを特徴とする方法。 92．請求項91記載の方法であって、該パルス化ステップは、パルス速度を該ド ラムの回転速度に同期させるステップを有することを特徴とする方法。 93．請求項91記載の方法であって、該パルス化ステップは、光パルスの周期を 変化させて、実効的に光線の寸法、従って光パルスにより励起されるピクセル領 域を、ドラム軸に整列した直線に沿って変化させるステップを更に有することを 特徴とする方法。 94．請求項90記載の方法であって、該パルス化ステップは、スリットの幅を変 化させて、光線の寸法、従って光パルスにより励起されるピクセル領域を、ドラ ム軸に対し直角方向に整列した直線に沿って変化させるステップを更に有するこ とを特徴とする方法。 95．請求項90記載の方法であって、ドラム装置は、光線を該センサーにより良 く集束させるために、該らせん状パターンに沿って光を集束させる光学系を備え ていることを特徴とする方法。 96．請求項87記載の方法であって、ピクセルサイズを変化させるために、光線 の幅を変化させるステップを更に有することを特徴とする方法。 97．請求項87記載の方法であって、センサーを提供する該ステップは両面セン サーと、該両面センサーのそれぞれの側に１セットずつ配置された、複数の 光線からなる２つのセットの光源から成る光源とを有することを特徴とする方法 。 98．請求項97記載の方法であって、該両面センサーのそれぞれの側から異なる 画像を取り込むステップを更に有することを特徴とする方法。 99．請求項98記載の方法であって、該画像の取り込みステップを実行している 間に生成された各画像の隣接したピクセルの値を加算するステップを更に有する ことを特徴とする方法。 100. 請求項98記載の方法であって、二重エネルギー測定の結果を減算的に表 わす画像を得るために、該画像の取り込みステップを実行している間に生成され た各画像の隣接したピクセルの値の差を計算するステップを更に有することを特 徴とする方法。 101. セグメントに分割したプレートからの信号を、セグメントの境界で感知 可能な品質低下を伴うことなく処理する電気システムであって、該電気システム は、 ２つの平らな外部表面を有する、実質的に平面で層構造の光量子センサープレ ートを具備し、前記プレートは、ピクセルのデジタルアレイを有するフィルム無 し画像の生成に用いられるものであり、ここで前記プレートは、 複数の層から成り、それらは順番に 外部に対して露出した表面を持ち、少なくも光導電層を励起 するのに用いる光周波数に対し透明であり且つ導電性がある第１の 層と、 該第１の層に物理的に接触した絶縁層と、 潜像が保存される該光導電層と、 ブロッキング層と、 第２の導電層とであり、 前記第１の層は互いに電気的に絶縁された少なくも３つのセグメン トを備え、該プレートは更に、 各セグメントから出ている１つの電気出力端と、 該セグメントからの信号を増幅する複数の前置増幅器と、 予め選択された隣接するセグメントからの信号を伝送する電気配線 を、隣接する各セグメントの一部にあるピクセル及びセグメントの間にあ るピクセルからの信号が共通の増幅器を介して処理されるよう、選択的に 結合する多重化回路と を備えていることを特徴とする電気システム。 102. セグメントに分割したプレートからの信号を、セグメントの境界で感知 可能な品質低下を伴うことなく取り込む方法であって、 (a) セグメントに分割したプレートからの信号を処理する電気システムを提 供するステップと、ここで該電気システムは、 ２つの平らな外部表面を有する、実質的に平面で層構造の光量子センサ ープレートを具備し、該プレートは、ピクセルのデジタルアレイを有する フィルム無し画像の生成に用いるものであり、ここで該プレートは、 複数の層から成り、それらは順番に、 外部に対して露出した表面を持ち、少なくも光導電層 を励起するのに用いる光周波数に対し透明であり且つ導電性 がある第１の層と、 該第１の層に物理的に接触した絶縁層と、 潜像が保存される該光導電層と、 ブロッキング層と、 第２の導電層とであり、 前記第１の層は、非導電性境界により互いに絶縁された少な くも３つのセグメントを備え、該セグメントは隣接する順番 に番号１、２、３で呼ばれ、該プレートは更に、 該セグメントからの信号を増幅する複数の前置増幅器と、 前記セグメントの各々から出される出力信号を多重化する手 段とを備え、 (b) セグメント２を他の２つのセグメントの１つ、例えばセグメント２をセ グメント１に接続するステップと、 (c) セグメント１とセグメント２の間の境界を、前記セグメントが接続され ている間スキャンするステップと、 (d) その後、セグメント２の部分のみがスキャンされている間はセグメント １とセグメント２との接続を断ち、その後、セグメント２とセグメント３との間 の境界がスキャンされる前にセグメント２とセグメント３を接続するステップと 、 (e) セグメント２とセグメント３との間の境界を、前記セグメントが接続さ れている間スキャンするステップと、及び (f) その後、セグメント２とセグメント３との接続を断ち、ステップ(b)を繰 り返すステップと を有することを特徴とする信号を取り込む方法。