JP2005065233A - 燐層内に記憶された情報を読み取るための方法 - Google Patents

燐層内に記憶された情報を読み取るための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 S/N比を改善し、動作ぶれを軽減する燐層内に記憶された情報を読み取るための方法を提供する。
【解決手段】 燐層(1)が、放射光(7)を発するために励起され、発せられた放射光(7)が、検出器(9)によって検出され、そして、検出器(9)が、燐層(1)に対して相対的に運動させられ、その際、燐層(1)の個々の領域(15)からそれぞれ発せられる放射光(7)を相前後して検出する、燐層内に記憶された情報を読み取るための方法において、検出器(9)が、領域(15)から発せられる放射光(7)を、送り方向(V)に領域(15)の幅(BV )だけ検出器(9)を運動させるための送り時間(TV )よりも小さい集積時間の間に検出することによる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、請求項1の上位概念による燐層内に記憶された情報を読み取るための方法に関する。
この種の方法は、特に医療上の目的のために、コンピュータレントゲン写真術(CR)の領域において使用される。この場合、レントゲン撮影は、対象、例えば患者を通過するX線が潜在的な像として燐層内に記憶されることによって、燐層内に記録される。記憶された像を読み取るために、燐層は誘発光を照射され、この誘発光は、光学的な検出器によって検出され、電気信号に変換される。電気信号は、必要に応じて次の処理を受け、モニタに表示するか、例えばプリンタのような相応の出力機器に出力することができる。
特許文献1には、検出器が送り方向に燐層上を案内され、その際、燐層の個々の列状の領域から発せられる放射光を検出する方法が記載されている。列状の領域から発せられる放射光の検出は、調節可能な集積時間の間に行なわれる。集積時間の間の連続的な検出器の送りに基づいて、送り方向におけるこの領域の幅は、集積時間によって設定される。特に、放射光の強度が低い場合、列状の領域の幅を拡大するために、比較的長く集積時間が調節される。これにより、いわゆる検出器信号の読取りノイズの成分は軽減され、従って、S/N比を改善することができる。
しかしながら、比較的長い集積時間は、全ての適用例において良好なS/N比に導くのではないということが分かった。むしろ、一定の場合、ノイズは、検出された放射光の信号と比べて集積時間と共に増加し、これは、全体的に悪いS/N比を結果として伴う。
検出器は、比較的長い集積時間の間に放射光を検出する場合、短い集積時間におけるよりも相応に幅の広い送り方向における燐層の領域を走査するので、従来技術による方法の場合、更にこの領域内の詳細情報が失われる。この作用は、動作ぶれ(Bewegungsunschaerfe)とも呼ばれる。
欧州特許出願公開第1 319 963号明細書
本発明の課題は、S/N比を改善し、動作ぶれを軽減する燐層内に記憶された情報を読み取るための方法を提供することである。
この課題は、請求項1によれば検出器が、領域から発せられる放射光を、送り方向に領域の幅だけ検出器を運動させるための送り時間よりも小さい集積時間の間に検出することことによって解決される。
本発明は、光検出のための集積時間が送りのために必要な送り時間に対して短くされることによって、放射光の検出を検出器の送りから分離するという思想に基づく。検出器の送りの経過中に、領域から発せられる放射光が、送りのために必要な時間間隔内にある集積時間の間に検出される。この方法で、検出器の送り時間によってのみ設定される読取りをすべき領域の幅が、集積時間に依存しなくなる。
本発明による方法は、驚くべき方法で、S/N比を改善に導き、これは、以下の考察によって説明することができる。
−例えばCCD又はフォトダイオード配列のような通常使用される検出器の場合、検出された放射光強度のための尺度としての本来の検出器信号には、いわゆるダークノイズ(Dunkelrauschen)が重なっている。
−ダークノイズの成分は、検出器要素及び読取り工程毎に一回発生するいわゆる読取りノイズを形成する。従来技術において提案されるS/N比を改善するための集積時間の延長は、ダークノイズのこの成分だけを考慮する。
−ダークノイズの別の成分は、検出器要素の大きさ、温度及び検出器の集積時間に依存するいわゆる熱により発生させられたダークノイズを形成する。送り時間に対する集積時間の本発明による短縮でもって、ダークノイズのこの成分が軽減され、その際、全体的に改善されたS/N比が得られる。予期せぬこの効果は、S/N比に対する熱により発生させられたダークノイズの影響が読取りノイズの影響よりも大きいことでもって説明することができる。
−検出器の送り方向における読み取られる領域の幅は、本発明による方法の場合、送り時間によってのみ設定されており、−従来技術から公知の方法と違って−比較的短い集積時間によって減少させられない。これにより、それぞれの個々の領域に対して得られる検出器信号における読取りノイズの成分は高められない。従って、個々の領域におけるS/N比に対する読取りノイズの影響は、短い集積時間によって拡大されない。
更に、検出器は、本発明により、送り時間よりも短い集積時間の間に放射光を検出する際に、集積時間が送り時間と同一である従来技術から公知の方法におけるよりも相応に幅の狭い燐層の部分を走査する。これにより、動作ぶれによって引き起こされる情報損失が低減される。
要約すると、本発明による方法でもって、S/N比が全体的に改善され、その際、同時に動作ぶれが軽減されるということを堅持することができる。
この方法の優れた構成にあっては、読取りをすべき領域内の燐層が誘発時間の間に誘発光を照射され、その際、放射光を発するために励起される。送り時間に依存しない誘発時間の調節によって、励起の時間は、送りのために必要な時間に依存せずに、燐層が最適に励起されるように選択することができる。
好ましいことに、誘発時間は、送り時間よりも短い。これにより、領域の幅の狭い部分領域が、誘発光を照射される。しかしながらこの場合、誘発時間は、誘発光が燐層内での拡散プロセスのために、誘発時間の間に直接には誘発光を照射されない読取りをすべき領域の部分領域内でも拡散されるように選択することができる。これにより、これらの部分領域は、同様に、集積時間の間に検出器によって検出することができる放射光を発するために励起される。これにより、これらの部分領域内に記憶された情報も検出することができることが保証される。これにより、情報損失が回避される。
好ましいことに、誘発時間は、集積時間と等しい。この場合、読取り工程の際の集積及び誘発時間の調節は、特に簡単な方法で行なうことができる。
この方法の別の有利な形成にあっては、誘発光を発する光源が、燐層に対して相対的に運動させられ、その際、燐層の個々の領域が、相前後して誘発光を照射され、放射光を発するために励起される。これにより、光源を検出器と共に燐層に対して相対的に運動させ、放射光の励起を放射光の検出と同時に簡単な様式で制御することが可能である。
好ましいことに、この場合、光源は、領域の第1の部分領域が、誘発光を照射され、領域の第2の部分領域が、燐層内で拡散された放射光を発するための誘発光によって励起されるように制御される。その際、誘発時間を適当に調節することによって、両方の部分領域が読取りをすべき領域を完全に覆い、放射光を発し、その際、第1の部分領域だけが、直接放射光を照射され、これに対して、第2の部分領域は、間接的に燐層内で拡散された誘発光によって励起されることを得ることができる。これにより、領域を光源に運動させるための送り時間よりも短い誘発時間であるにもかかわらず、この領域を読み取る際の情報損失が防止される。
本発明による方法の別の優れた形成では、検出器及び/又は光源が、燐層に対して相対的に一定の送り速度で運動させられる。この場合、送り時間は、領域の幅と送り速度からの商に相当する。この関係を基礎として、送り時間は、領域の幅を設定することによって簡単な方法で調節することができる。
好ましいことに、燐層の領域から発せられる放射光の検出及び/又は個々の領域内の燐層への照射は、パルス信号によって制御され、その際、集積時間もしくは誘発時間は、パルス信号の個々のパルスのパルス幅によって与えられている。このため、特に、周期的なパルス信号が使用される。好ましいことに、パルスは、矩形のパルスである。これにより、放射光の検出もしくは励起の制御は、簡単な方法で実現することができる。
更に、パルス信号による制御の場合、送り時間が、パルス信号の連続する2つのパルスの等しい、即ち上昇又は降下する、フランク部の間の時間間隔によって与えられていることが優れている。周期的なパルス信号の場合、これは、パルス信号の周期間隔である。これにより、簡単な方法で、集積、誘発及び送り時間が実現される。
加えて、燐層の個々の領域が、それぞれ列の形を備え、その際、検出器及び/又は光源が、列の長手方向の広がりに対して垂直に燐層に対して相対的に運動させられることが優れている。この方法で、燐層の列に記憶された全ての情報が、それぞれに調節された集積時間内で1度で検出され、これにより、燐層は、特に迅速に読み取ることができる。
本発明の別の特徴及び利点を、添付の図面に関係付けた優れた実施形及び適用例の以下の説明から明らかにする。この場合、実施形の図は、寸法通りに縮小されていない。
図1は、本発明による方法を実施するための装置を示す。読取りをすべき燐層1は、担体層2上に存在し、光源4によって発生させられる誘発光3を照射される。誘発光3によって燐層1内で励起された放射光7は、検出器9で検出される。光源4及び結像装置8及び光学フィルタ11を含めた検出器9は、共にスキャナ10を形成し、このスキャナは、送り方向Vに読取りをしている間に燐層1に対して相対的に運動させられる。
光源4は、複数の個々の発光源5並びに焦点調整装置6を備え、この焦点調整装置は、発光源5から出発する誘発光束12を燐層1上へと焦点調整する。個々の発光源5−例えば発光ダイオード又はレーザダイオード−は、図平面に対して垂直に延在する1つの列内に配設されている。焦点調整装置6は、2つの縦長のシリンダレンズを備え、これらのシリンダレンズは、1つの列内に配設された個々の発光源5に対して本質的に平行に延在する。個々の発光源5から出発する発散する誘発光束12は、焦点調整装置6によって図平面内で束にされ、収束した誘発光3の光線束として燐層1に当たる。図平面に対して垂直に、個々の発光源5の発散する誘発光束12は、収束した光線束が図平面に対して垂直に延在する連続的な誘発光線13を燐層1上に描くという方法で重なる。
誘発光線13の領域において燐層1内で励起され、放射される放射光7は、検出器9によって場所分けされて検出される。加えて、検出器9は、多数の感光性の検出器要素14を備え、これらの検出器要素は、図平面に対して垂直に延在する線に沿って配設されている。誘発光線13の領域において燐層1上で放射される放射光7は、結像装置8によって検出器9の感光性の検出器要素14上へと結像される。検出器9は、好ましいことにCCD又はフォトダイオード列として形成されている。
結像装置8として、好ましくは図平面に対して垂直に−従って列状に形成された検出器9に対して平行に−延在する線に沿って配設されているマイクロレンズが適当である。加えて、選択的に屈折率分布レンズも、特に自動焦点レンズも適しており、これらのレンズは、同様に、図平面に対して垂直に延在する列内に配設されている。好ましいことに、個々の領域15は、結像装置8によってスケール1:1で検出器9の感光面14上へと結像される。
オプションで、燐層1と検出器9の間の光路内に、放射光7の波長範囲内では透過性であり、誘発光の波長範囲内では本質的に不透過性である光学フィルタ11を設けることができる。これにより、放射光の検出が、燐層1において反射され、検出器9へと達することができる誘発光の成分によって歪曲されないことが保証される。
示された例において、スキャナ10は、図示されてない搬送機構で送り方向Vに静止している燐層1をわたって運動させられ、その際、誘発光線13によって異なった列状の燐層1の領域15は、相次いで励起され、それぞれ発せられた放射光7が、検出器9の感光性の検出器要素14によって場所分けされて検出される。
好ましいことに、光源4は、送り方向Vに関して検出器9の前に配設されており、即ちスキャナ10は、光源4を先頭にして燐層1上を進行する。これにより、燐層内で拡散される誘発光3の大部分は、既に読み取られた領域15の方向に拡散されるのに対し、誘発光3の小さい部分だけは、燐層1の未だ読み取られてない領域15の方向に拡散される。これにより、強度及び解像度の損失は、燐層1内の誘発光3の拡散に基づいて軽減することができる。
図示された例では、スキャナ10が、場所を固定した燐層1上を運動させられる。しかしながらまた、上で述べたことは、当然、スキャナ10が場所を固定されており、担体層2上に存在する燐層1が運動方向Pにスキャナに対して相対的に搬送される場合にも当て嵌まる。同じことが、同様に、スキャナ10が送り方向Vにも、燐層1が運動方向Pにも運動させられる形成に当て嵌まる。
スキャナ10が送り方向Vに燐層1に対して相対的に運動させられるのに対し、誘発光線13は、燐層1の個々の領域15を走査し、これらの領域を、相前後して検出器9によって個々の領域15のそれぞれのために検出される放射光7を発するために励起する。
検出器9は、領域15の幅だけの運動のために送り時間TV を必要とする。この運動の経過中、検出器9の感光面14は、集積時間TI の間、領域15から発せられた放射光7を検出する。
送り方向Vにおける領域15の幅は、典型的に約10μm〜500μmである。検出器列の方向に対して垂直な検出器9の感光面14の横断方向の広がりは、典型的に約10μm〜600μmである。
好ましいことに、感光面14の横断方向の広がりは、送り方向Vにおける領域15の幅よりも大きい。例えば、領域15の幅は、約50μmであるのに対し、感光面14の横断方向の広がりは、約400μmである。送り方向Vにおける個々の領域15の幅は、この場合、燐層1の部分の幅によって与えられており、この部分を、誘発光線13は、送り時間TV 内で送り方向Vにこの誘発光線を送っている間に励起する。この場合、送り方向Vにおける場所分け、即ち個々の領域15の最低限の幅は、送り方向Vにおける誘発光線13の幅によって設定される。
良好に図示するために、燐層1の領域15及び検出器9の感光面14は、図1ではそれぞれ著しく拡大され、寸法通りに縮小されて図示されていない。
本発明によれば、集積時間TI は、送り時間TV よりも短い。即ち、TI <TV である。これにより、熱により発生させられるダークノイズは、従来技術から公知の方法に対して軽減され、これにより全体的にS/N比が改善される。更に、検出器9は、放射光7を検出する際、集積時間TI の間に領域15の幅の一部分しか走査しないので、いわゆる動作ぶれによって引き起こされる情報損失が軽減される。これは、以下で図2及び3と共に詳細に説明する。
図2は、読取りをすべき燐層1を平面図に示す。ここで選択された図においても、−図1におけるように−燐層1の個々の領域15は、より良い分かり易さの理由から著しく拡大されて図示されている。
燐層1上には、誘発光線13が記入されており、この誘発光線は、光源4及び結像装置8とフィルタ11(図1参照)を含めた検出器9と共に送り方向Vに燐層1に対して相対的に運動させられ、その際、個々の領域15を走査する。領域15の幅だけの送りのために、検出器9もしくは誘発光線13は、−送り速度が一定である場合−個々の領域15の幅BV と送り速度からの商に相当する一定の送り時間TV を必要とする。
光源4は、それぞれ1つの領域15の第1の部分領域16だけが、直接誘発光を照射され、これに対して、領域15の第2の部分領域17は、直接誘発光を照射されないという方法で制御される。この場合、光源4は、誘発光線13が第1の部分領域16を走査する場合にのみ誘発光を発する。引き続き、光源4がオフにされ、従って、今や「仮想の誘発光線」は、第2の部分領域17を、この部分領域に誘発光を照射することなく走査する。これに応じて、第1の部分領域16だけが、放射光を発するための誘発光の直接照射によって励起される。これに対して、第2の部分領域17は、第1の部分領域16に当たる、燐層1において部分的に送り方向Vに拡散される放射光を発するための誘発光によって励起される。
この場合、光源4の制御は、誘発時間TS の設定によって行なわれ、この誘発時間の間、光源4は、領域15上の誘発光線13の運動の際にオンにされている。その際、光源4は、誘発時間TS が経過した後、説明した照射サイクルが光源4のオンによって改めて開始することができる読取りをすべき次の領域15に誘発光線13が達するまでの間オフにされたままである。
この場合、検出器9の感光面14の広がり並びに結像装置8に依存する検出器9の窓は、同様に励起された燐層1の個々の領域15を相前後して走査する。この場合、1列に配設された検出器9の感光面14は、列状の領域15からそれぞれ発せられる放射光7を検出する。
この場合、検出器9は、この検出器が集積時間TI の間にだけ領域15から発せられる放射光7を検出するという方法で制御されている。この場合、本発明によれば、集積時間TI は、送り方向Vの領域15の幅BV に相当する経路区間を戻すために、検出器9もしくは光源4が必要とする送り時間TV よりも短い。集積時間TI は、好ましいことに、誘発時間TS と同期させられており、即ち、これらは、同じ時点で開始し、同じ継続時間を有する。
集積時間が送り時間と同一である従来技術から公知の方法に対し、送り時間に対する集積時間の本発明による短縮は、明らかに低減されたダークノイズに導く。従って、検出器9の窓は、短い集積時間の間に放射光を検出する際に、送り方向Vに幅の狭い領域15の部分を走査するので、同時に動作ぶれ、従って、これから結果として生じる読取りの際の情報損失が軽減される。
加えて、図2において認めることができるように、個々の領域15は、それぞれ多数の個々の要素18へと分割されている。この分割は、列状に形成された検出器9で列状の領域15から発せられる放射光を検出することによって得られ、その際、要素18の幅BZ は、検出器9の列方向の個々の感光面14の広がりに相当する。要素18の幅BZ は、典型的に約10μm〜500μmであり、好ましくは約50μmである。
個々の要素18から発せられ、相応の検出器9の感光面14によって列の方式で検出される放射光7は、検出器9内で相応の検出器信号に変換され、この検出器信号は、読み取られる潜在的なX線像の像情報である。
燐層1の読取りは、好ましいことにパルス信号によって制御される。図3は、本発明による方法を制御するためのこのようなパルス信号のための例を示す。この場合、パルス高さPは、時間t上にプロットされている。
図示されたパルス信号は、個々の矩形パルスの周期的な経過を備え、この矩形パルスの幅は、誘発時間TS もしくは集積時間TI に相当する。この場合、連続する2つのパルスの上昇するフランク部の間の時間間隔は、送り時間TV に相当する。従って、この例の周期的なパルス信号の場合、送り時間TV は、パルス信号の周期間隔に相当する。
この例では、誘発時間TS と集積時間TI が、同一であり、即ち、放射光の励起及び検出が同時に行なわれる。しかしながらまた、選択的に、読取り工程を異なった2つのパルス信号で制御することも可能であり、これらのパルス信号は、パルスの幅(即ち、この場合、誘発時間TS が、集積時間TI とは異なっている)及び/又は互いに相対的なパルスの位相位置(即ち、誘発時間TS は、他の時点で集積時間TI として開始する)で区別される。
図2における燐層1の領域15の読取りは、図3に示されたパルス信号によって個々に以下のように制御される。
−第1のパルスのフランク部が上昇する時点で、光源4もオンにされ、検出器9によるこの領域15から発せられる放射光の検出も開始される。この時点から、誘発時間TS 及びこれと同期させられた集積時間TI が経過し始める。
−誘発時間TS もしくは集積時間TI の間、誘発光線13は、領域15の第1の部分領域16を走査し、発せられる放射光が、検出器9によって検出される。
−誘発時間TS もしくは集積時間TI が経過した場合、誘発光線13は、領域15の第2の部分領域17に到着する。第2の部分領域17は、この時点で、燐層1内で直接照射される第1の部分領域16から第2の部分領域17へと拡散される誘発光によって励起される。従って、第2の部分領域17から発せられた放射光は、集積時間TI が経過する前にはまだ検出器9によって共に検出される。
−第1のパルスのフランク部が降下する時点から、光源4及び検出器9がオフにされ、更に、送り時間TV が経過するまで、送り方向Vに運動させられる。
−送り時間TV が経過した後、説明した読取りをすべき次の領域15のためのプロセスが新たに始まる。
好ましくは、誘発時間TS もしくは集積時間TI は、送り時間TV の約50%〜95%である。これにより、S/N比の明らかな改善が、動作ぶれが同時に軽減される場合でも得られる。更に、完全に燐層1にお第1の部分領域16内で拡散された誘発光で励起するために、第2の部分領域17が更に十分に幅が狭いことが保証されている。
本発明による方法を実施するための装置を示す。 読取りをすべき燐層を平面図に示す。 本発明による方法を制御するためのパルス信号のための例を示す。
符号の説明
1 燐層
2 担体層
3 誘発光
4 光源
5 発光源
6 焦点調整装置
7 放射光
8 結像装置
9 検出器
10 スキャナ
11 光学フィルタ
12 誘発光束
13 誘発光線
14 検出器要素
15 領域
P 運動方向
V 送り方向

Claims (11)

  1. −燐層(1)が、放射光(7)を発するために励起され、
    −発せられた放射光(7)が、検出器(9)によって検出され、そして、
    −検出器(9)が、燐層(1)に対して相対的に運動させられ、その際、燐層(1)の個々の領域(15)からそれぞれ発せられる放射光(7)を相前後して検出する、
    燐層内に記憶された情報を読み取るための方法において、
    検出器(9)が、領域(15)から発せられる放射光(7)を、送り方向(V)に領域(15)の幅(BV )だけ検出器(9)を運動させるための送り時間(TV )よりも小さい集積時間(TI )の間に検出することを特徴とする方法。
  2. 領域(15)内の燐層(1)が、放射光(7)を発するための誘発時間(TS )の間に励起されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 誘発時間(TS )が、送り時間(TV )よりも短いことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 誘発時間(TS )が、集積時間(TI )と等しいことを特徴とする請求項3に記載の方法。
  5. 誘発光(3)を発する光源(4)が、燐層(1)に対して相対的に運動させられ、その際、燐層(1)の個々の領域(15)が、相前後して誘発光(3)を照射され、放射光(7)を発するために励起されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
  6. 領域(15)の第1の部分領域(16)が、誘発光(3)を照射され、領域(15)の第2の部分領域(17)が、燐層(1)内で拡散された放射光(7)を発するための誘発光(3)によって励起されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 検出器(9)及び/又は光源(4)が、燐層(1)に対して相対的に一定の送り速度で運動させられることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の方法。
  8. 送り時間(TV )が、領域(15)の幅(BV )と送り速度からの商に相当することを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 燐層(1)の領域(15)から発せられる放射光(7)の検出及び/又は誘発光(3)による領域(15)内の燐層(1)への照射が、特に周期的なパルス信号(P)によって制御され、その際、集積時間(TI )もしくは誘発時間(TS )が、パルス信号(P)の個々のパルスのパルス幅によって与えられていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の方法。
  10. 送り時間(TV )が、パルス信号(P)の連続する2つのパルスの等しいフランク部の間の時間間隔によって、特にパルス信号(P)の周期間隔によって与えられていることを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 燐層(1)の領域(15)が、それぞれ列の形を備え、その際、検出器(9)及び/又は光源(4)が、列の長手方向の広がりに対して垂直に燐層(1)に対して相対的に運動させられることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の方法。

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