JP2004109727A - 放射線画像情報読取装置 - Google Patents

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Katsumi Shimada
島田 克己
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Abstract

【課題】励起光源から発せられた励起光を照射光学系を通して蓄積性蛍光体シートに線状に照射し、そこから発せられた輝尽発光光をラインセンサで検出して放射線画像情報を読み取る放射線画像情報読取装置において、蓄積性蛍光体シートに照射する励起光のビーム径を主走査方向に亘って均一化する。
【解決手段】放射線画像情報が蓄積された蓄積性蛍光体シート13の一部に励起光10a、10b、10c……を照射するレーザダイオード11a、11b、11c……等の光源と、励起光10a、10b、10c……を一方向に集光して線状に収束させる照射光学系とを有する放射線画像情報読取装置において、照射光学系として、負のパワーを有する第一光学素子と、主走査方向に負のパワーを有するとともに副走査方向に正のパワーを有する第二光学素子とから構成された組合せレンズ12a、12b、12c……等を用いる。
【選択図】     図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線画像情報が蓄積記録されている蓄積性蛍光体シートに励起光を照射し、そのとき該シートから発せられた輝尽発光光を光電的に読み取って前記放射線画像を示す画像信号を得る放射線画像情報読取装置に関し、特に詳細には、蓄積性蛍光体シートに線状に励起光を照射し、輝尽発光光をラインセンサによって検出する放射線画像情報読取装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、放射線を照射するとこの放射線エネルギーの一部を蓄積し、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を示す蓄積性蛍光体(輝尽性蛍光体)が知られており、そして、この蓄積性蛍光体を支持体上に積層してなる蓄積性蛍光体シートを用いる放射線画像記録再生システムが広く実用に供されている。
【0003】
この放射線画像記録再生システムは、人体等の被写体を透過させた放射線を蓄積性蛍光体シートに照射する等してこの蓄積性蛍光体シートに被写体の放射線画像情報を蓄積記録し、その後、レーザ光などの励起光により該シートを2次元的に走査してその励起光照射部分から輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電読取手段により読み取って上記放射線画像情報を示す画像信号を得るものである。
【0004】
このシステムにおいて得られた画像信号は、観察読影に適した階調処理や周波数処理などの画像処理が施された上で、それが担持する放射線画像を診断用可視像としてフィルムに再生記録したり、あるいはCRT画像表示装置等に表示するために用いられる。
【0005】
ここで、上述した放射線画像記録再生システムに用いられる放射線画像情報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低減等の観点から、光電読取手段としてCCD等からなるラインセンサを適用することが提案されている。特許文献1には、そのようにして蓄積性蛍光体シートから放射線画像情報を示す画像信号を得る放射線画像情報読取装置の一例が示されている。
【0006】
その種の放射線画像情報読取装置は基本的に、
放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートの一部に、励起光源から発せられた励起光を照射光学系を通して線状に照射する励起光照射手段と、
この蓄積性蛍光体シートの線状の励起光照射部分に沿うように複数の光電変換素子が並設されてなるラインセンサと、
このラインセンサおよび励起光照射手段と蓄積性蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、励起光照射部分の長さ方向(主走査方向)と略直角な方向(副走査方向)に移動させる副走査手段とが設けられてなるものである。
【0007】
なお、上述のように蓄積性蛍光体シートに励起光を線状に照射する励起光照射手段としては、いわゆるファンビーム状の励起光を発するものであってもよいし、あるいは、1本の細いビームを偏向させて蓄積性蛍光体シート上で線状に走査させるものであってもよい。
【0008】
ところで、上述のようにファンビーム状の励起光を発する励起光照射手段として、装置の小型化やコストダウンの観点から、レーザダイオード(半導体レーザ)を適用することが考えられている。そしてその場合は一般に、レーザダイオードから発散光状態で出射したレーザビームを副走査方向のみに収束させて線状にするシリンドリカルレンズが照射光学系に適用される。
【0009】
ところが、このようなシリンドリカルレンズを用いてレーザビームを一方向に収束させると、像面湾曲のために、蓄積性蛍光体シート上での励起光のビーム径が主走査方向に亘って不均一になるという問題が認められる。
【0010】
特許文献2には、照射光学系に2枚のシリンドリカルレンズを適用することにより、上記像面湾曲を補正する構成が示されている。また特許文献3には、照射光学系にトーリックレンズを適用することにより、上記像面湾曲を補正する構成が示されている。
【0011】
【特許文献1】
特開平1−101540号公報
【0012】
【特許文献2】
ドイツ特許公報DE19752925A1
【0013】
【特許文献3】
米国特許第6069748号明細書
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献2、3に示された構成では、像面湾曲を十分に補正することが困難となっている。
【0015】
そこで本発明は、励起光源から発せられた励起光を照射光学系で線状に収束させて蓄積性蛍光体シートに照射する放射線画像情報読取装置において、照射光学系による像面湾曲を良好に補正して、蓄積性蛍光体シート上における励起光のビーム径を主走査方向に亘って均一化することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明による放射線画像情報読取装置は、前述したように、
放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートの一部に、励起光源から発せられた励起光を照射光学系を通して線状の主走査方向に照射する励起光照射手段と、
この蓄積性蛍光体シートの線状の励起光照射部分に沿うように複数の光電変換素子が並設されてなるラインセンサと、
前記ラインセンサおよび前記励起光照射手段と、前記蓄積性蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、前記主走査方向と略直角な副走査方向に移動させる副走査手段とを備えてなる放射線画像情報読取装置において、
前記照射光学系が、負のパワーを有する第一光学素子と、主走査方向に負のパワーを有するとともに副走査方向に正のパワーを有する第二光学素子とから構成されたことを特徴とするものである。
【0017】
なお上記第一光学素子としては、主走査方向または副走査方向に負のパワーを有するシリンドリカルレンズを好適に用いることができる。
【0018】
また上記第二光学素子としては、入射面が主走査方向に凹面となったシリンドリカル面とされ、出射面が副走査方向を含む面内の断面形状が非球面であるトーリック面とされたレンズを好適に用いることができる。
【0019】
【発明の効果】
本発明の放射線画像情報読取装置においては、励起光を線状に収束させる照射光学系が、上記のように負のパワーを有する第一光学素子と、主走査方向に負のパワーを有するとともに副走査方向に正のパワーを有する第二光学素子とから構成されたことにより、像面湾曲を良好に補正して、蓄積性蛍光体シート上における励起光のビーム径を主走査方向に亘って均一化することが可能になる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【0021】
図1は、本発明の一実施の形態による放射線画像情報読取装置の概略構成を示すものであり、また図2および図3はそれぞれ、この放射線画像情報読取装置の読取光学系の部分の側面形状、正面形状を示している。
【0022】
図1に示すように本装置は、ファンビーム状の励起光10を発するレーザダイオードアレイ11と、励起光10を図2に示す面内のみで集光するレンズアレイ12と、この励起光10が線状に照射された蓄積性蛍光体シート13の部分から発せられた輝尽発光光14を集光するレンズアレイ15と、このレンズアレイ15を通過した輝尽発光光14の光路に配された励起光カットフィルタ16と、この励起光カットフィルタ16を透過した輝尽発光光14を検出するCCDラインセンサ17と、蓄積性蛍光体シート13を矢印Y方向、つまり該シート13上における励起光照射部分の長さ方向(矢印X方向)と直交する方向に定速送りする副走査手段としてのエンドレスベルト18とを有している。
【0023】
さらに、上記CCDラインセンサ17から出力されたアナログの光検出信号Sを増幅する増幅器20と、増幅された光検出信号Sをデジタル化するA/D変換器21と、このA/D変換器21が出力するデジタル画像信号Dを画像処理する画像処理装置22と、画像処理後のデジタル画像信号Dが入力される画像再生装置23とが設けられている。
【0024】
レーザダイオードアレイ11は図3に示すように、一例として発振波長が660nmの複数のレーザダイオード11a、11b、11c……が一列に並設されてなるものである。各レーザダイオード11a、11b、11c……から発せられた発散光状態の励起光10a、10b、10c……はそれぞれ、レンズアレイ12を構成している照射光学系としての組合せレンズ12a、12b、12c……により一方向のみに集光されてファンビームとなり、それらのファンビームが連なってなる励起光10が蓄積性蛍光体シート13の一部分を線状に照射する。なお、組合せレンズ12a、12b、12c……については後に詳しく説明する。
【0025】
CCDラインセンサ17は図4に平面形状を示すように、一列に並設された多数のセンサチップ(光電変換素子)17aを有するものである。本例においてこのCCDラインセンサ17のセンサチップ並設方向と直交する方向の受光幅、つまりセンサチップ17aの幅Wは約100μmである。
【0026】
このCCDラインセンサ17は、センサチップ17aが図1の蓄積性蛍光体シート13上における励起光照射部分の長さ方向(矢印X方向)に沿って並ぶ向きに配設されている。なおこのCCDラインセンサ17は、幅の大きい蓄積性蛍光体シート13に対応するために、複数のラインセンサをその長さ方向に連ねて構成されてもよい。
【0027】
一方レンズアレイ15は、図5の(1)、(2)にそれぞれ正面形状、側面形状を示す通り、例えば多数の屈折率分布型レンズ15a、15b、15c、15d……が一列に並設されてなるものである。各屈折率分布型レンズ15a、15b、15c、15d……は、蓄積性蛍光体シート13から発せられた輝尽発光光14を集光して、図1に示すようにCCDラインセンサ17に導く。このレンズアレイ15は、屈折率分布型レンズ15a、15b、15c、15d……が蓄積性蛍光体シート13上における励起光照射部分の長さ方向(矢印X方向)に沿って並ぶ向きに配設されている。
【0028】
以下、上記構成の放射線画像情報読取装置の作用について説明する。蓄積性蛍光体シート13には、被写体を透過した放射線を照射する等によりこの被写体の放射線画像情報が蓄積記録されており、該シート13はエンドレスベルト18により矢印Y方向に定速で送られる。それとともに、レーザダイオードアレイ11から発せられた励起光10が、蓄積性蛍光体シート13の一部に線状に照射される。
【0029】
この励起光10の照射を受けた蓄積性蛍光体シート13の部分からは、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14が発散する。例えば青色のこの輝尽発光光14はレンズアレイ15により集光されてCCDラインセンサ17に導かれ、該CCDラインセンサ17によって光電的に検出される。なお、蓄積性蛍光体シート13で反射してCCDラインセンサ17に向かって進行する励起光10は、励起光カットフィルタ16によってカットされる。
【0030】
CCDラインセンサ17は、輝尽発光光14の光量に対応した(つまり上記放射線画像情報を示す)アナログの光検出信号Sを出力する。この光検出信号Sは増幅器20により増幅され、次いでA/D変換器21においてデジタル画像信号Dに変換される。
【0031】
このデジタル画像信号Dは次に画像処理装置22において階調処理等の画像処理を受けた後、画像再生装置23に送られて、蓄積性蛍光体シート13に記録されていた放射線画像の再生に供せられる。この画像再生装置23は、CRT表示装置等からなるディスプレイ手段でもよいし、感光フィルムに光走査記録を行なう記録装置等であってもよい。
【0032】
次に、励起光10a、10b、10c……の収束状態等について、図3を参照して詳しく説明する。本実施形態においてレーザダイオードアレイ11を構成するレーザダイオード11a、11b、11c……は各々出力50mWのものであり、それらは一例として24個用いられている。このように多数のレーザダイオード11a、11b、11c……を用い、それらから発せられた励起光10a、10b、10c……を連ねて蓄積性蛍光体シート13に線状に照射するようにすれば、主走査幅が同一である限り、ただ1つのレーザダイオードを用いる場合と比べて、当然本実施形態の方がレーザダイオードから蓄積性蛍光体シート13までの距離を短くすることができる。それにより、放射線画像情報読取装置を十分に小型化することができる。
【0033】
本実施の形態では、上述のように複数設けられたレーザダイオード11a、11b、11c……に対応させてそれぞれ組合せレンズ12a、12b、12c……が設けられ、それらが連結部材12Hにより互いにレンズ長手方向に連結されてレンズアレイ12が構成されている。
【0034】
ここで、励起光10a、10b、10c……はそれぞれレーザダイオード11a、11b、11c……の発光点から放射状に出射するので、もし各組合せレンズ12a、12b、12c……の代わりに通常のシリンドリカルレンズが用いられたとすると、励起光10a、10b、10c……の収束位置は図3にそれぞれ破線Fa、Fb、Fc、……で示すようなものとなってしまう。つまり、蓄積性蛍光体シート13上の線状の励起光照射部分(主走査ライン)における各励起光10a、10b、10c……のビーム径は、ビーム中心において最小で、ビーム周辺側に行くにつれて大きくなってしまう。励起光照射光学系によりこのような像面湾曲が生じると、蓄積性蛍光体シート13に蓄積記録されている放射線画像情報を高鮮鋭度で、高精細に読み出すことが不可能になる。
【0035】
この像面湾曲を無くすために本装置においては、組合せレンズ12a、12b、12c……が用いられている。以下、これらの組合せレンズ12a、12b、12c……について詳しく説明する。なお、以下ではそれらの中の1つの組合せレンズ12aについて説明するが、その他の組合せレンズ12b、12c……の形状および設置状態、並びに奏する効果も全く同様である。
【0036】
図6の(1)、(2)はそれぞれ、上記組合せレンズ12aの平面形状、側断面形状を示すものである。図示の通りこの組合せレンズ12aは、レーザダイオード11a側に配置された第一光学素子としてのシリンドリカルレンズ31、蓄積性蛍光体シート13側に配置された第二光学素子としてのトーリックレンズ32、およびこのトーリックレンズ32とシリンドリカルレンズ31との間に配置された第三光学素子としてのビームスプリッタ33とが一体化されてなるものである。
【0037】
下の表1は、この組合せレンズ12aにおける各光学素子の仕様を示すものである。なおこの表1における面番号は、1がレーザダイオード11aの発光面、2がシリンドリカルレンズ31の光入射端面、3がシリンドリカルレンズ31の光出射端面、4がビームスプリッタ33の光入射端面、5がビームスプリッタ33の光出射端面、6がトーリックレンズ32の光入射端面、7がトーリックレンズ32の光出射端面を示し、「IMG」はトーリックレンズ32の光出射端面の次の面となる蓄積性蛍光体シート13を示している。また各面における「間隔/肉厚」は、その面から次の面までの光軸上の間隔あるいは肉厚を示している。そして「曲率半径」における「INF」は無限大つまり曲率無しを、「CYL」はシリンドリカル面を、「TOR」はトーリック面を、「RDX」は主走査方向曲率半径を、「RDY」は副走査方向曲率半径をそれぞれ示している。また表中の数値は、円錐係数:K、4次非球面係数:A、6次非球面係数:B、8次非球面係数:Cおよび10次非球面係数:Dを除き、全て単位mmの長さを表している。
【0038】
【表1】
Figure 2004109727
上記表1に示される通り、シリンドリカルレンズ31は硝材にBK7ガラス(屈折率:1.5168)を用いて形成され、その光入射端面は主走査方向曲率半径が−20.0mm、副走査方向曲率半径が無限大のシリンドリカル面とされ、光出射端面は平坦面とされている。つまりこのシリンドリカルレンズ31は、主走査方向に負のパワーを有するものとなっている。
【0039】
ビームスプリッタ33はシリンドリカルレンズ31と同様に硝材にBK7ガラスを用いて直方体のブロック状に形成されたもので、レーザダイオード11aをAPC(Automatic Power Control)駆動する上でその出力をモニターする図示外の光検出器に、励起光10aを一部分岐して導くために配設されている。
【0040】
またトーリックレンズ32は、硝材にK PSFn1ガラス(屈折率:1.9068)を用いて形成され、その光入射端面は主走査方向曲率半径が−5.00mm、副走査方向曲率半径が無限大のシリンドリカル面とされ、光出射端面は主走査方向曲率半径が−9.15mm、副走査方向曲率半径が−6.50mmのトーリック面とされている。また、この光出射端面の円錐係数:K、4次非球面係数:A、6次非球面係数:B、8次非球面係数:Cおよび10次非球面係数:Dは表中に示す通りである。以上から明らかな通りこのトーリックレンズ32は、主走査方向に負のパワーを有するとともに副走査方向に正のパワーを有するものとなっている。
【0041】
本実施の形態では、上記仕様のシリンドリカルレンズ31およびトーリックレンズ32からなる組合せレンズ12aを励起光照射光学系として用いたことにより、前述の像面湾曲の発生を確実に防止して、蓄積性蛍光体シート13上で線状に収束させる励起光10aのビーム径を主走査方向に亘って良好に均一化することが可能になる。
【0042】
なお本実施の形態では、組合せレンズ12aのパワーを有する2つの光学素子の一方にシリンドリカルレンズ31を用いているので、それとトーリックレンズ32を貼り合わせる際の一方向の要求精度を緩和できることになり、その結果、両者の位置合わせが容易化される。
【0043】
また本実施の形態では、シリンドリカルレンズ31とトーリックレンズ32とが、パワーを持たないビームスプリッタ33を介して一体化されているので、組合せレンズ12aをレーザダイオード11a等に対して位置調整する際に両レンズ31および32を一体的に動かして調整可能となり、それにより、この位置調整が容易化される。
【0044】
本発明における第一光学素子および第二光学素子の組合せは、上記実施の形態におけるものに限られないことは勿論である。図7の(1)、(2)にはそれぞれ、本発明に用いられる別の組合せレンズ40の平面形状、側断面形状を示す。図示の通りこの組合せレンズ40は、レーザダイオード11a側に配置された第一光学素子としてのシリンドリカルレンズ41、蓄積性蛍光体シート13側に配置された第二光学素子としてのトーリックレンズ42、およびこのトーリックレンズ42とシリンドリカルレンズ41との間に配置された第三光学素子としてのビームスプリッタ33とが一体化されてなるものである。
【0045】
下の表2は、この組合せレンズ40における各光学素子の仕様を示すものである。なおこの表2における仕様の表記法は、先に説明した表1におけるのと同様である。
【0046】
【表2】
Figure 2004109727
上記表2に示される通り、シリンドリカルレンズ31は硝材にBK7ガラスを用いて形成され、その光入射端面は主走査方向曲率半径が無限大、副走査方向曲率半径が−10.0mmのシリンドリカル面とされ、光出射端面は平坦面とされている。つまりこのシリンドリカルレンズ31は、副走査方向に負のパワーを有するものとなっている。
【0047】
ビームスプリッタ33は、図6に示したものと同じものであり、その用途も同様である。
【0048】
またトーリックレンズ42は、硝材にK PSFn1ガラスを用いて形成され、その光入射端面は主走査方向曲率半径が−4.90mm、副走査方向曲率半径が無限大のシリンドリカル面とされ、光出射端面は主走査方向曲率半径が−9.90mm、副走査方向曲率半径が−6.30mmのトーリック面とされている。また、この光出射端面の円錐係数:K、4次非球面係数:A、6次非球面係数:B、8次非球面係数:Cおよび10次非球面係数:Dは表中に示す通りである。以上から明らかな通りこのトーリックレンズ42は、主走査方向に負のパワーを有するとともに副走査方向に正のパワーを有するものとなっている。
【0049】
上記仕様のシリンドリカルレンズ41およびトーリックレンズ42からなる組合せレンズ40を起光照射光学系として用いても、前述の像面湾曲の発生を確実に防止して、蓄積性蛍光体シート上で線状に収束させる励起光のビーム径を主走査方向に亘って良好に均一化することが可能になる。
【0050】
なお、以上説明した実施の形態では、励起光副走査のために蓄積性蛍光体シート13をエンドレスベルト18により定速搬送しているが、励起光を副走査する手段はこのようなものに限らず、その他例えばローラで蓄積性蛍光体シート13を搬送するものや、あるいは、固定した蓄積性蛍光体シート13に対して励起光照射手段およびラインセンサ等を相対移動させるものなどを適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による放射線画像情報読取装置の概略構成図
【図2】図1に示した放射線画像情報読取装置の読取光学系を示す側面図
【図3】図2に示した読取光学系の正面図
【図4】上記放射線画像情報読取装置に用いられたラインセンサの平面図
【図5】上記放射線画像情報読取装置に用いられたレンズアレイの正面図(1)と、側面図(2)
【図6】上記放射線画像情報読取装置に用いられた組合せレンズの平面図(1)と、側断面図(2)
【図7】本発明の放射線画像情報読取装置に用いられる別の組合せレンズの平面図(1)と、側断面図(2)
【符号の説明】
10a、10b、10c  励起光
11  レーザダイオードアレイ
11a、11b、11c  レーザダイオード
12  レンズアレイ
12a、12b、12c、40  組合せレンズ
13  蓄積性蛍光体シート
14  輝尽発光光
15  レンズアレイ
15a、15b、15c  屈折率分布型レンズ
16  励起光カットフィルタ
17  CCDラインセンサ
17a  CCDラインセンサのセンサチップ
18  エンドレスベルト
20  増幅器
21  A/D変換器
22  画像処理装置
23  画像再生装置
31、41  シリンドリカルレンズ
32、42  トーリックレンズ
33  ビームスプリッタ

Claims (3)

  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の一部に、励起光源から発せられた励起光を照射光学系を通して線状の主走査方向に照射する励起光照射手段と、
    この蓄積性蛍光体シートの線状の励起光照射部分に沿うように複数の光電変換素子が並設されてなるラインセンサと、
    前記ラインセンサおよび前記励起光照射手段と、前記蓄積性蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、前記主走査方向と略直角な副走査方向に移動させる副走査手段とを備えてなる放射線画像情報読取装置において、
    前記照射光学系が、負のパワーを有する第一光学素子と、主走査方向に負のパワーを有するとともに副走査方向に正のパワーを有する第二光学素子とから構成されていることを特徴とする放射線画像情報読取装置。
  2. 前記第一光学素子が、主走査方向または副走査方向に負のパワーを有するシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項1記載の放射線画像情報読取装置。
  3. 前記第二光学素子が、入射面が主走査方向に凹面となったシリンドリカル面とされ、出射面が副走査方向を含む面内の断面形状が非球面であるトーリック面とされたレンズであることを特徴とする請求項1または2記載の放射線画像情報読取装置。
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