JP2003098611A - 放射線画像読取装置 - Google Patents
放射線画像読取装置Info
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Abstract
おいて、CCDのラインセンサによる集光効率を向上さ
せ、S/Nを向上させる。 【解決手段】 蛍光体シート50から発光される輝尽発
光光のうち光電変換素子21の副走査方向の幅よりも広
い範囲に広がった輝尽発光光M'を、光学ガイド部材1
7の反射面17cにより反射して光電変換素子21で受
光する。
Description
トに蓄積された放射線画像を多数の光電変換素子を直線
状に配列したラインセンサにより読み取る放射線画像読
取装置に関するものである。
γ線、電子線、紫外線等)を照射するとこの放射線エネ
ルギーの一部が蓄積され、その後、可視光やレーザ光な
どの励起光を照射すると、蓄積された放射線エネルギー
に応じて輝尽発光光が発光される蓄積性蛍光体(輝尽性
蛍光体)を利用して、例えば支持体上にこの蓄積性蛍光
体を積層した蓄積性蛍光体シートに人体などの被写体を
透過した放射線を照射することにより、放射線画像情報
を一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートにレーザ光
などの励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この
輝尽発光光を光電変換して画像信号を得る放射線画像読
取装置がCR(Computed Radiography)として、広く実用
に供されている。
画像読取装置においては、輝尽発光光の読取時間の短縮
や、装置のコンパクト化およびコストの低減の視点か
ら、励起光源として、蓄積性蛍光体シートに対して線状
に励起光を照射するライン光源を使用し、ライン光源に
より励起光が照射された蛍光体シートの線状の部分の長
さ方向(以下、主走査方向とする)に沿って多数の光電
変換素子が配列されたラインセンサを使用するととも
に、ライン光源およびラインセンサと蛍光体シートとの
一方を他方に対して相対的に、上記線状の部分の長さ方
向に略直交する方向(以下、副走査方向とする)に移動
させる走査手段を備えた構成が提案されている(特開昭
60−111568号公報、特開昭60−236354
号公報、特開平1−101540号公報など)。
ような放射線画像読取装置において、蛍光体シートに線
状の励起光を照射した際、この照射部分から発光される
輝尽発光光は、励起光の蛍光体シート内での散乱と発光
される輝尽発光光の拡散により、所定の広がりをもった
(副走査方向に600μm程度)広がり光となる。一
方、この輝尽発光光を受光する光電変換素子としてCC
Dを使用した場合、このCCDの副走査方向の幅を大き
くすることは非常に困難であり実用的には大きくても1
00μm程度の幅にしかすることができず、上記広がり
光の副走査方向の幅よりも狭いため、照射部分から発光
された輝尽発光光のすべてを受光することができず、十
分な集光効率を得ることができない。また、十分な放射
線吸収を持たせるために蛍光体シートの蛍光体層はある
程度の厚さが必要であるので、線状の励起光の照射部分
を狭くしても、励起光の散乱や輝尽発光光の拡散は避け
られず、上記広がり光の副走査方向の幅をCCDの幅よ
り狭くすることは困難である。また、上記広がり光をレ
ンズからなる縮小光学系により、光電変換素子に結像さ
せた場合においても、集光効率の著しい低下を招くため
好ましくない。また、CCDの受光面にテーパファイバ
を設けることにより集光効率の低下を招くことなく上記
広がり光を縮小する方法が提案されているが、このテー
パファイバはコストが高く、開口率が制限される等の問
題がある。
の照射部分から発光された輝尽発光光が所定の広がりを
持ったものであり、この広がり光の副走査方向の幅より
も受光する光電変換素子の幅の方が狭い場合において、
集光効率を向上させ、S/Nがより高い画像を得ること
ができる放射線画像読取装置を提供することを目的とす
るものである。
装置は、放射線画像が蓄積された蓄積性蛍光体シートの
表面に励起光を主走査方向に線状に照射する照射手段
と、照射手段により励起光が線状に照射された部分から
発光された輝尽発光光を集光光学系を介して受光して光
電変換する多数の光電変換素子が主走査方向に直線状に
配列されてなるラインセンサと、照射手段およびライン
センサと蛍光体シートとを相対的に副走査方向に移動さ
せる走査手段と、ラインセンサの出力を上記移動に応じ
て順次読み取る読取手段とを備えた放射線画像読取装置
において、上記輝尽発光光のうち光電変換素子の副走査
方向の幅よりも広い範囲に広がった集光光学系から射出
する輝尽発光光を光電変換素子が受光するように反射す
る反射面を有する光学ガイド部材を集光光学系とライン
センサとの間に備えたことを特徴とするものである。
DやCMOSイメージセンサにおけるフォトダイオード
などを意味する。
幅よりも広い範囲に広がった集光光学系から射出された
輝尽発光光」とは、励起光の蛍光体シート内での散乱と
発光される輝尽発光光の拡散により副走査方向に広がっ
た輝尽発光光であって、集光光学系により集光してもそ
の全部をラインセンサの光電変換素子の受光面に集光す
ることができない輝尽発光光のことをいう。
要はなく曲面でもよい。
面で輝尽発光光が全反射されるような大きさとするのが
望ましい。もしくは、上記のように全反射させない場合
には、反射面に輝尽発光光を反射する反射材料を被覆す
るようにすることができる。
サの受光面に近接して設けられた透明な部材からなる台
形の柱体とし、その台形の平行な辺のうち長い方の辺を
一辺とする長方形の面を輝尽発光光が入射する入射端面
とし、入射端面に対向する面を輝尽発光光が出射する出
射端面とし、入射端面および出射端面以外の長方形の面
の少なくとも一方を反射面として、入射端面から入射し
た輝尽発光光を反射面により反射して出射端面から出射
させるものとすることができる。
切り口を有する柱体のことを意味する。
走査方向について所望のピッチで分割したものとし、そ
の分割された台形の柱体の一部のそれぞれの分割断面
が、輝尽発光光を反射するようにすることができる。
電変換素子の主走査方向についての配列ピッチとするの
が望ましい。
射材料を被覆するようにすることができる。
光を反射するものであれば如何なるものでもよい。
に反射材料を塗布したり、蒸着したりすることを意味す
る。
サの副走査方向の両端の少なくとも一方の外側に近接し
て設けられた主走査方向に延設された柱体とすることが
できる。
上記反射面を有するものであれば三角柱や台形の柱体な
ど如何なるものでもよいが、ラインセンサの副走査方向
の両端の少なくとも一方の外側近傍に容易に設置できる
形状であることが望ましい。
ば、蛍光体シートから発光される輝尽発光光のうち光電
変換素子の副走査方向の幅よりも広い範囲に広がった輝
尽発光光を、光学ガイド部材の反射面により反射して光
電変換素子で受光するようにしたので、集光効率を向上
させることができ、画像のS/Nをより高くすることが
できる。
面で輝尽発光光が全反射されるような大きさとした場合
には、反射面に反射材料を被覆する処理などを施さずに
上記効果を得ることができる。
受光面に近接して設けられた透明な部材からなる台形の
柱体とした場合には、光学ガイド部材を簡易に製作する
ことができる。
走査方向について所望のピッチで分割したものとし、そ
の分割された台形の柱体の一部のそれぞれの分割断面
が、輝尽発光光を反射するようにした場合には、主走査
方向に隣接する画素の輝尽発光光の影響を抑制すること
ができるので、より鮮鋭度の高い画像を得ることができ
る。
副走査方向の両端の少なくとも一方の外側に近接して設
けられた主走査方向に延設された柱体とした場合には、
光学ガイド部材のラインセンサへの取付けを容易に行う
ことができる。
の反射材料を被覆するようにした場合には、光学ガイド
部材の材料として高屈折率のものを用いることなく、輝
尽発光光を効率よく反射することができる。
態について図面を用いて説明する。図1は本発明による
放射線画像読取装置の実施の形態を示す斜視図、図2は
図1に示した放射線画像読取装置のI−I線断面を示す
断面図である。
線画像が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート(以下、蛍
光体シートという)50を載置して矢印Y方向(副走査
方向)に搬送する走査ベルト40、線状の励起光(以
下、単に励起光という)Lを蛍光体シート50表面に略
平行に出射する励起光源11、励起光源11から出射さ
れた線状の励起光Lを集光するコリメータレンズおよび
一方向にのみビームを拡げるトーリックレンズの組合せ
からなる光学系12、蛍光体シート50表面に対して4
5度の角度を傾けて配置され、励起光Lを蛍光体シート
50に向かって略垂直方向に反射し後述する輝尽発光光
Mを透過するように設置されたダイクロイックミラー1
3、ダイクロイックミラー13により反射された線状の
励起光Lを、蛍光体シート50上にX方向に沿って延び
る線状に集光するとともに、励起光の照射により蛍光体
シート50から発せられる蓄積記録された放射線画像情
報に応じた輝尽発光光Mを平行光束とする屈折率分布形
レンズアレイ14(以下、第1のセルフォックレンズア
レイという)、この第1のセルフォックレンズアレイ1
4により平行光束とされ、ダイクロイックミラー13を
透過した輝尽発光光Mを後述する光学ガイド部材17の
入射端面に集光する第2のセルフォックレンズアレイ1
5、第2のセルフォックレンズアレイ15を透過した輝
尽発光光Mに僅かに混在する、蛍光体シート50表面で
反射した励起光Lをカットする励起光カットフィルタ1
6、第2のセルフォックレンズアレイ15により集光さ
れた輝尽発光光を後述するラインセンサ20の光電変換
素子21の受光面に導光する光学ガイド部材17、光学
ガイド部材17により導光された輝尽発光光を光電変換
素子21により受光して光電変換するラインセンサ2
0、ラインセンサ20から出力された信号を読み取る読
取手段30を備えている。
が線状の励起光を射出するものでもよいし、走査ビーム
を射出するものを用いて光学系により線状にするように
してもよい。
ズからなる光学系12は、励起光源11からの励起光L
を蛍光体シート1上に所望の照射域に拡大する。
ズアレイ15は、ラインセンサの受光面において、蛍光
体シート1上における輝尽発光光Mの像を1対1の大き
さで結像する作用をなす。
に示すように、X方向に沿って多数(例えば1000個
以上)配列した光電変換素子21をパッケージングした
構成となっている。光電変換素子21としては、具体的
にはアモルファスシリコンセンサ、CCDセンサまたは
CMOSイメージセンサなどを利用することができる。
線画像読取装置のI−I線断面の拡大図)に示すよう
に、第1および第2のセルフォックレンズアレイからな
る集光光学系とラインセンサとの間にラインセンサ20
の受光面に近接して設けられた台形の柱体であり、台形
の平行な辺のうち長い方の辺を一辺とする長方形の面1
7aを輝尽発光光が入射する入射端面とし、該入射端面
に対向する面17bを輝尽発光光が出射する出射端面と
し、入射端面および出射端面以外の長方形の面17cを
輝尽発光光が反射する反射面とするものである。反射面
17cは、蛍光体シート1内での励起光および輝尽発光
光の散乱に起因して生じた光電変換素子21の副走査方
向の幅よりも広がった輝尽発光光M'を、光電変換素子
21が受光できるように反射する面である。そして、光
学ガイド部材17は反射面17cにおいて輝尽発光光
M'が全反射するように高い屈折率(例えば、1.4以
上)の透明な材質で作られたものであり、例えば、アク
リル材やガラスなどを利用することができる。
角をθ、光学ガイド部材17の屈折率をnとした場合、
光学ガイド部材17における反射面17cが図4におけ
る水平面と成す角θ'は、下式の関係を満たすような範
囲の角度とすることが望ましい。
お、θ'は必ずしも上記の範囲内にする必要はなく、集
光効率を考慮して適宜設定するようにすればよい。
20の光電変換素子21の受光面とは、例えば、透明の
接着剤などで充填するなどして光学的にコンタクトさせ
ることが望ましい。このことにより出射端面17bでの
輝尽発光光の反射を抑制することができる。
ォックレンズ15側の入射端面17aの面積は、集光光
学系によりを集光された輝尽発光光M、M'を十分集光
できる大きさとするのが望ましい。
装置の作用について説明する。まず、走査ベルト40が
矢印Y方向(副走査方向)に移動することにより、この
走査ベルト40上に載置された、放射線画像が蓄積記録
された蛍光体シート50を矢印Y方向に搬送する。
を、蛍光体シート50表面に対して略平行に出射し、こ
の励起光Lは、その光路上に設けられたコリメータレン
ズおよびトーリックレンズからなる光学系12により平
行ビームとされ、ダイクロイックミラー13により蛍光
体シート50に垂直に入射する方向に反射され、その反
射光は第1のセルフォックレンズ14により、蛍光体シ
ート50上にX方向(主走査方向)に沿って延びる線状
に照射される。励起光Lが照射された部分は、励起光
が、その集光域の蓄積性蛍光体を励起するとともに集光
域から蛍光体シート50内部に入射して集光域の近傍部
分に拡散し、集光域の近傍部分の蓄積性蛍光体も励起す
る。また、励起光の照射により発生した輝尽発光光も集
光域の近傍部分に拡散し、蓄積性蛍光体を励起する。そ
の結果、蛍光体シート50の集光域およびその近傍か
ら、蓄積記録されている放射線画像に応じた強度の輝尽
発光光M、M'が発光される。この輝尽発光光M,M'
は、第1のセルフォックレンズ14により平行光束とさ
れ、ダイクロイックミラー13を透過し、第2のセルフ
ォックレンズアレイ15により、光学ガイド部材17の
入射端面17aに集光される。この際、第2のセルフォ
ックレンズアレイ15を透過した輝尽発光光M,M'に
蛍光体シート50表面で反射した励起光Lが僅かに存在
していたとしても、励起光カットフィルタ17によりカ
ットされるので、光学ガイド部材17の入射端面17a
には入射しない。光学ガイド部材17の入射端面17a
に集光された輝尽発光光M,M'のうち光電変換素子2
1の副走査方向の幅よりも広がって集光された輝尽発光
光M'は図4に示すように反射面17cにより光電変換
素子21が受光できるように反射される。ラインセンサ
20の光電変換素子21は、輝尽発光光Mとともに上記
反射面17cにより反射された輝尽発光光M'を受光し
て光電変換し、その画像信号は読取手段30に出力さ
れ、読取手段30はこの画像信号をデジタル信号に変換
した後、画像処理装置に出力する。
ば、蛍光体シート50から発光される輝尽発光光のうち
光電変換素子21の副走査方向の幅よりも広い範囲に広
がって集光された輝尽発光光M'を、光学ガイド部材1
7の反射面17cにより反射して光電変換素子21で受
光するようにしたので、集光効率を向上させることがで
き、画像のS/Nをより高くすることができる。
17として高い屈折率のものを使用し、反射面17cで
輝尽発光光を全反射するようにしたが、反射面17cで
全反射させない程度の屈折率の光学ガイド部材17を使
用する場合には、反射面17cに輝尽発光光を反射する
ための反射材料を被覆するようにしてもよい。この場合
には、光学ガイド部材17の材料として高屈折率のもの
を用いることなく、輝尽発光光を効率よく反射すること
ができる。
平面である光学ガイド部材17を利用するようにした
が、図5に示すように反射面17cが曲面の光学ガイド
部材17を利用するようにしてもよい。上記のように反
射面17cを曲面で構成する場合には、曲面の曲率半径
は入射端面17aから出射端面17bに近づくにつれて
小さくしていくのが望ましい。
材17を、図6に示すように主走査方向に所望のピッチ
で分割するようにしてもよい。この場合、分割された光
学ガイド部材の一部18aの分割断面において、主走査
方向に広がった輝尽発光光をも反射して光電変換素子2
1で受光することができる。また、上記所望のピッチは
ラインセンサ20における光電変換素子21の配列ピッ
チとするのが望ましい。また、上記のように分割された
光学ガイド部材18を利用する場合においては、集光さ
れた輝尽発光光の焦点面を光学ガイド部材18の入射端
面にすることにより集光効率を向上させることができ
る。そして、さらに、分割された光学ガイド部材の一部
18aの分割断面にも上記反射材料を被覆するようにし
てもよい。この場合における光学ガイド部材18の実際
の作成方法としては、100μm程度のアクリル薄膜の
片面に反射材料を塗布し、その反射材料の塗布されたア
クリル薄膜を積層していくという方法がある。
査方向に所望のピッチで分割した場合には、主走査方向
の隣接画素の輝尽発光光の影響を抑制することができる
ので、より鮮鋭度の高い画像を得ることができる。
1の副走査方向の両端の外側の近傍に設けられ、主走査
方向に延設された柱体の光学ガイド部材19を利用する
ようにしてもよい。この場合、光電変換素子21の副走
査方向の幅よりも広がった輝尽発光光M'は、反射面1
9aにより反射されて光電変換素子21に受光される。
この形態において反射面19aが成す角θ'は、集光光
学系の収束角θと同程度の大きさとするのが望ましい。
また、反射面19aに輝尽発光光M'を反射する反射材
料を塗布するようにしてもよい。
においては、図8に示すように光電変換素子21を保護
するためのカバーガラス23aと上記光学ガイド部材1
9とを一体化させた光学ガイド部材23を設けるように
してもよい。
うに光電変換素子21をパッケージングしたものである
場合には、光電変換素子21を保護するために設けられ
るカバーガラス24aと図4に示す光学ガイド部材17
とを一体化させ、図9に示すような光学ガイド部材24
を設けるようにしてもよい。
述した実施形態に限るものではなく、光源、光源とシー
トとの間の集光光学系、シートとラインセンサとの間の
光学系、ラインセンサ、公知の種々の構成を採用するこ
とができる。また、画像情報読取手段から出力された信
号に対して種々の信号処理を施す画像処理装置をさらに
備えた構成や、励起が完了したシートになお残存する放
射線エネルギーを適切に放出せしめる消去手段をさらに
備えた構成を採用することもできる。
の概略構成図
面を示す断面図
ンセンサの詳細を示す図
ガイド部材の詳細を示す図
光学系 13 ダイクロイックミラー 14 第1のセルフォックレンズアレイ 15 第2のセルフォックレンズアレイ 16 励起光カットフィルタ 17,18,19,23,24 光学ガイド部材 23a,24a カバーガラス, 17a 入射端面 17b 出射端面 17c,19a 反射面 20,22 ラインセンサ 21 光電変換素子 30 読取手段 40 走査ベルト 50 蓄積性蛍光体シート L 励起光 M、M' 輝尽発光光
Claims (7)
- 【請求項1】 放射線画像が蓄積された蓄積性蛍光体シ
ートの表面に励起光を主走査方向に線状に照射する照射
手段と、該照射手段により前記励起光が線状に照射され
た部分から発光された輝尽発光光を集光光学系を介して
受光して光電変換する多数の光電変換素子が前記主走査
方向に直線状に配列されてなるラインセンサと、前記照
射手段および前記ラインセンサと前記蛍光体シートとを
相対的に副走査方向に移動させる走査手段と、前記ライ
ンセンサの出力を前記移動に応じて順次読み取る読取手
段とを備えた放射線画像読取装置において、 前記輝尽発光光のうち前記光電変換素子の前記副走査方
向の幅よりも広い範囲に広がった前記集光光学系から射
出する前記輝尽発光光を前記光電変換素子が受光するよ
うに反射する反射面を有する光学ガイド部材を前記集光
光学系と前記ラインセンサとの間に備えたことを特徴と
する放射線画像読取装置。 - 【請求項2】 前記光学ガイド部材が、前記ラインセン
サの受光面に近接して設けられた透明な部材からなる台
形の柱体であり、 前記台形の平行な辺のうち長い方の辺を一辺とする長方
形の面を前記輝尽発光光が入射する入射端面とし、該入
射端面に対向する面を前記輝尽発光光が出射する出射端
面とし、前記入射端面および前記出射端面以外の長方形
の面の少なくとも一方を前記反射面として、前記入射端
面から入射した輝尽発光光を前記反射面により反射して
前記出射端面から出射させるものであることを特徴とす
る請求項1記載の放射線画像読取装置。 - 【請求項3】 前記光学ガイド部材が、前記台形の柱体
を前記主走査方向について所望のピッチで分割したもの
であり、 該分割された台形の柱体の一部のそれぞれの分割断面
が、前記輝尽発光光を反射するようにしたことを特徴と
する請求項2記載の放射線画像読取装置。 - 【請求項4】 前記分割断面に前記輝尽発光光を反射す
る反射材料を被覆したことを特徴とする請求項3記載の
放射線画像読取装置。 - 【請求項5】 前記光学ガイド部材が、前記ラインセン
サの副走査方向の両端の少なくとも一方の外側に近接し
て設けられ、前記主走査方向に延設された柱体であるこ
とを特徴とする請求項1記載の放射線画像読取装置。 - 【請求項6】 前記反射面に前記輝尽発光光を反射する
反射材料を被覆したことを特徴とする請求項1から5い
ずれか1項記載の放射線画像読取装置。 - 【請求項7】 前記光学ガイド部材が、前記反射面にお
いて前記輝尽発光光が全反射されるような屈折率を有す
るものであることを特徴とする請求項1から5いずれか
1項記載の放射線画像読取装置。
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