JP2006292923A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラインセンサを用いた放射線画像読取装置において、簡単な構造で効率よく最大照射線量の検出を行う。
【解決手段】 光電変換素子２０が、蓄積性蛍光体シートの長さ方向に配設された複数の感光部２１と、感光部２１の間に配置された、輝尽発光光を受光する受光面の一部が遮光された遮光感光部２１ａとを有している。そして、線量検出手段３０が遮光感光部２１ａにおいて検出された輝尽発光光に基づいて蓄積性蛍光体シート４０に照射された放射線量を検出する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、蓄積性蛍光体シートに記録された画像情報を読取る画像読取装置に関するものである。

従来、Ｘ線等の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、可視光等の励起光を照射するとこの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（輝尽性蛍光体ともいう）を利用して、人体等の被写体の放射線像を蓄積性蛍光体層に一旦潜像として記録し、この蓄積性蛍光体層にレーザ光等の一定の強度を持つ線状の励起光を照射して輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を結像光学系に通して、たとえばＣＣＤ素子等からなる線状に並べられた多数の感光部を有するラインセンサであるラインセンサで光電的に検出し、被写体の放射線像を表す画像データを取得する放射線像記録装置および放射線像読取装置等からなる放射線撮影システムがＣＲ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）として知られている。

この放射線撮影システムに使用される記録媒体としては、基板上に蓄積性蛍光体層を積層して作成した蓄積性蛍光体シートが知られている。また、この蓄積性蛍光体シートから放射線画像情報を読取る画像読取装置としては、線状の励起光の照射を受けて蓄積性蛍光体シートから発生した輝尽発光光をラインセンサで検出しつつ、ラインセンサに対して蓄積性蛍光体シートを相対的に搬送することにより、蓄積性蛍光体シートから２次元状の放射線像を表す画像データを取得するものが知られている。

放射線撮影を行う際、被写体に照射する放射線量として０．０１ｍＲ〜１０００ｍＲの範囲が用いられる。一方、ラインセンサのダイナミックレンジは上述した線量範囲のすべてを光電変換できるほど広くない。ここで、人体に対し放射線撮影を行ったときに、見たい像は低線量域の部位であるため、ラインセンサの検出範囲が低線量側において精度良く検出し高線量域では飽和するように調整されている。

あるいは、並列に配列された２種類の光電変換素子を用いて蓄積性蛍光体シートからの放射線画像情報の読取りを行い、信号電荷が飽和していないいずれかの光電変換素子から得られた放射線画像情報を用いて画像信号を作成する方法が提案されている（たとえば特許文献１参照）。この特許文献１においては、たとえば受光面の開口率が１００％の光電変換素子と受光面の開口率が４０％の光電変換素子とを用いることにより、各光電変換素子に同量の高線量の輝尽発光光が入射されたときであっても、開口率が４０％の光電変換素子において飽和しないようになっている。

ところで、蓄積性蛍光体シートは、蓄積性蛍光体シートを繰り返して利用するものであるため、放射線画像を読み取った後に蓄積性蛍光体シートに残存している放射線画像を消去する必要がある。特に、蓄積性蛍光体シートに高線量の放射線が照射された領域については残像が残存しやすい。ここで、残像を消去させるためには、常に大出力の消去光を用いて、または常に長時間の消去光を照射することが考えられるが、処理時間の短縮化の観点からは好ましくない。

そこで、蓄積性蛍光体シートに蓄積された放射線画像を読み取ったときに、読み取った画像信号の大きさに基づいて蓄積性蛍光体シートに照射された放射線の最大放射線量を算出し、この最大放射線量に基づいて消去光の照射光量を算出することが提案されている。しかし、上述したようにラインセンサは高線量域において電荷の蓄積が飽和するため、蓄積性蛍光体シートに照射されたときの最大放射線量を正確に把握することができず、適切な消去光の照射光量を算出することは困難である。

また、励起光の照射後に、上記光電変換素子における信号電荷の蓄積が飽和することのない蓄積時間もしくはパワーで励起光を蓄積性蛍光体シートに照射し、照射した部分から読み取られたラインセンサの出力に基づいて制御された照射光量により消去光を蛍光体シートに照射し、蛍光体シートに残存した像を消去するようにした場合には、蓄積性蛍光体シートに残存する残存エネルギーを正確に求めることにより、適切な照射光量により消去光を照射する方法が提案されている（たとえば特許文献２、３参照）。
特開２００２−２７１５７２号公報 特開２００３−９８６１０号公報 特開２００３−１０１７２６号公報

しかし、特許文献１に示すような光電変換素子を用いて放射線量を検出する場合、２種類の光電変換素子を設ける必要があるため、構造が複雑になるとともにコストが掛かってしまうという問題がある。

また、特許文献２、３の方法により放射線量を検出する場合、たとえば蓄積性蛍光体シートから放射線画像を読み取った後、データ値が飽和していることを検出したときに、ゲインを落とす等の高線量でも飽和しないように設定し、再度放射線撮影、放射線画像データの読取および最大照射線量の検出をしなければならず、撮影間隔が最大照射量の検出を行う時間だけ長くなってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、簡単な構造で効率よく蓄積性蛍光体シートに照射された放射線量の検出を行うことができる画像読取装置を提供することを目的とするものである。

本発明の画像読取装置は、放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シートへ励起光を照射する励起光源と、励起光源による励起光の照射により蓄積性蛍光体シートから発せられる輝尽発光光を検出することにより画像情報を読取る光電変換素子とを備えた画像読取装置において、光電変換素子が、直線上に配列された複数の感光部と、複数の感光部と同一直線上に配置された、感光部の受光面の一部を遮光することにより形成された遮光感光部とを備えたものであり、遮光感光部が検出した輝尽発光光の光量から蓄積性蛍光体シートに照射された放射線量を検出する線量検出手段を有することを特徴とするものである。

ここで、光電変換素子は、１つのみ設けられていても良いし、複数設けられていても良い。光電変換素子が複数設けられている場合には、各光電変換素子の一部が重複するように配置されていてもよい。

また、遮光感光部は、輝尽発光光を受光する受光面の一部が遮光されていれば遮光部分の割合は問わないが、受光面の９０％〜９９％が遮光されていることが好ましい。

さらに、光電変換素子において遮光感光部がいくつ設けられていてもよいが、５ｍｍ〜２０ｍｍに１個の割合で配置されているものであることが好ましい。このとき、遮光感光部同士の間隔が均等になるように配置されていることが好ましい。

また、画像読取装置が、蓄積性蛍光体シートに記録された放射線画像を読み取った後、蓄積性蛍光体シートに残存する放射線画像を消去するための消去光を照射する消去光源と、消去光源から照射される消去光の光量を制御する消去光制御手段をさらに有していてもよい。このとき、消去光制御手段は、線量検出手段により検出された放射線量を用いて消去光量を制御するものであってもよい。

本発明の画像読取装置は、光電変換素子が、直線上に配列された複数の感光部と、複数の感光部と同一直線上に配置された、感光部の受光面の一部を遮光することにより形成された遮光感光部とを備えたものであり、遮光感光部が検出した輝尽発光光の光量から蓄積性蛍光体シートに照射された放射線量を検出する線量検出手段を備えたことにより、蓄積性蛍光体シートに高線量の放射線が照射されたときであっても、感光部よりも見かけ上のダイナミックレンジの広い遮光感光部による検出に基づいて放射線量を検出することができるため、簡単な構造で効率よく放射線量の検出を行うことができる。

なお、遮光感光部が、受光面の９０％〜９９％が遮光されているものであれば、高線量の放射線が照射されたときであっても確実に放射線量の検出を行うことができる。

また、遮光感光部が５ｍｍ〜２０ｍｍに１個の割合で配置されているものである場合、感光部および遮光感光部において検出された信号に基づいて画像を生成する際に、遮光感光部において遮光されていることに起因する画質の劣化を最小限に抑えることができる。

さらに、蓄積性蛍光体シートに記録された放射線画像を読み取った後、蓄積性蛍光体シートに残存する放射線画像を消去するための消去光を照射する消去光源と、消去光源から照射される消去光の光量を制御する消去光制御手段をさらに有し、消去光制御手段が、線量検出手段により検出された放射線量を用いて消去光量を制御するものである場合、蓄積性蛍光体シートに残存する残存電荷に合わせて消去光の光量を決定することができるため、適切な光量の消去光を効率よく蓄積性蛍光体シートに照射することができる。

以下、図面を参照して本発明の画像読取装置の実施形態について説明する。図１は画像読取装置が用いられる画像読取装置の一例を示す構成図である。図１の画像読取装置１は、図示しない走査ベルトにより矢印Ｙ方向に搬送される放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート（以下、シートという）４０に対し、たとえば線幅１００μｍの線状の２次励起光（以下、単に励起光という）Ｌを蓄積性蛍光体シート４０表面に略平行に発する励起光源１１と、励起光源１１から射出された励起光Ｌが蓄積性蛍光体シート４０に照射されたときに、蓄積性蛍光体シート４０において発光する輝尽発光光Ｍを光電変換することにより放射線画像を読取るラインセンサを構成する、たとえばＣＣＤ等の光電変換素子２０とを備えている。

励起光源１１と蓄積性蛍光体シート４０との間には、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と、光学系１２から射出された励起光Ｌを蓄積性蛍光体シート４０表面側に反射するダイクロイックミラー１４と、ダイクロイックミラー１４により反射された線状の励起光Ｌを、蓄積性蛍光体シート４０上に矢印Ｘ方向に沿って延びる線状（たとえば線幅１００μｍ）に集光する屈折率分布型レンズアレイ（多数の屈折率分布型レンズが配列されてなるレンズであり、以下、第１のセルフォックレンズアレイという）１５とが配置されている。

第１のセルフォックレンズアレイ１５は、線状の励起光Ｌが集光されて蓄積性蛍光体シート４０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を平行光束にしてダイクロイックミラー１４側に射出するようになっている。また、ダイクロイックミラー１４は蓄積性蛍光体シート４０から射出された輝尽発光光Ｍを透過するようになっている。

さらに、ダイクロイックミラー１４と光電変換素子２０との間には、ダイクロイックミラー１４を透過した輝尽発光光Ｍを、光電変換素子２０の受光面に集光させる第２のセルフォックレンズアレイ１６と、第２のセルフォックレンズアレイ１６を透過した輝尽発光光Ｍに僅かに混在する、蓄積性蛍光体シート４０表面で反射した励起光Ｌをカットし輝尽発光光Ｍを透過させる図示しない励起光カットフィルタとが配置されている。

次に、画像読取装置１の動作例について説明する。まず、放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート４０が走査ベルトにより矢印Ｙ方向に搬送される。一方、励起光源１１から矢印Ｘ方向に沿って延びる線状の励起光Ｌが蓄積性蛍光体シート４０表面に対して略平行に出射される。この励起光Ｌは、光学系１２、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を介して蓄積性蛍光体シート４０上に集光される。

蓄積性蛍光体シート４０に入射した線状の励起光Ｌは、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蓄積性蛍光体シート４０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。この結果、蓄積性蛍光体シート４０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情報に応じた強度の輝尽発光光Ｍが発光する。

蓄積性蛍光体シート４０から発光した輝尽発光光Ｍは、第１のセルフォックレンズアレイ１５により平行光束とされ、ダイクロイックミラー１４を透過し、第２のセルフォックレンズアレイ１６により、ラインセンサを構成する光電変換素子２０の受光面に集光される。この際、第２のセルフォックレンズアレイ１６を透過した輝尽発光光Ｍに僅かに混在する、蓄積性蛍光体シート４０表面で反射した励起光Ｌが励起光カットフィルタ１７によりカットされる。

光電変換素子２０において、受光された輝尽発光光Ｍが光電変換されることにより、蓄積性蛍光体シート４０に蓄積記録された放射線画像を表す放射線画像が取得される。さらに、線量検出手段３０において、遮光感光部２１ａから得られた光量を用いて、蓄積性蛍光体シート４０に照射された放射線量が検出されるようになっている。

ここで、図２に示すように、ラインセンサを構成する光電変換素子２０は、直線上に配列された複数の感光部２１と、複数の感光部２１と同一直線上に配置された、感光部２１の受光面の一部を遮光することにより形成された遮光感光部２１ａとを備えている。

ここで、図２の遮光感光部２１ａは、たとえば５００〜２０００個の感光部２１に対し１個の割合（５ｍｍ〜２０ｍｍに１個の割合）で配置されており、好ましくは１０００個に１個の割合で配置されている。たとえば感光部２１が１０μｍのとき、遮光感光部２１ａは１ｃｍに１個の割合で配置されることになる。さらに、遮光感光部２１ａ同士は一定間隔（たとえば上述した１ｃｍ間隔）で配置されており、後述する放射線量を各遮光感光部２１ａでサンプルをとることにより蓄積性蛍光体シート４０の全体について放射線量を検出することができるようになっている。

また、遮光感光部２１ａは感光部２１と同一の電荷蓄積容量を有しており、遮光感光部２１ａと感光部２１とはたとえば図３に示すような同一の飽和信号レベルを有している。一方、遮光感光部２１ａは感光部２１の受光面をたとえば９０％〜９９％遮光することにより形成されているため、感光部２１において蓄積電荷が飽和しても遮光感光部２１ａにおいては蓄積電荷が飽和しないようになっている。たとえば、感光部２１と遮光感光部２１ａとにそれぞれ飽和信号レベルに達するような飽和光量Ｌ２１が入射されたとき、感光部２１の蓄積電荷が飽和してしまう。それに対し、遮光感光部２１ａは飽和光量Ｌ２１の９０％〜９９％が遮光された光量Ｌ２１ａしか入射されないため、蓄積電荷飽和することがない。したがって、線量検出手段３０が遮光感光部２１ａおいて検出された輝尽発光光の光量Ｌ２１ａにより蓄積性蛍光体シート４０に照射された放射線量を正確に検出することができる。

このように、感光部２１よりも見かけ上のダイナミックレンジの広い遮光感光部２１ａによる検出に基づいて放射線量を検出することにより、効率的に精度良く放射線量の検出を行うことができる。すなわち、たとえば人体の放射線撮影をしたとき、見たい部分の像は低線量の放射線画像として蓄積性蛍光体シート４０に記録されている。蓄積性蛍光体シート４０において、低線量しか照射されていない部位に励起光が照射されたとき、輝尽発光光の光量は放射線量に比例して少ないものとなる。したがって、光電変換素子２０は、低線量側の像が鮮明に見ることができるような光電変換特性を有しているため、高線量側においては蓄積電荷が飽和してしまう。

そこで、遮光感光部２１ａを設けることにより、高線量側においても精度良く放射線量を検出することができる。また、従来のように複数回励起光を照射し、もしくは並列に配置された２つの光電変換素子が不要となるため、簡単な構成により放射線量を検出することができる。

さらに、遮光感光部２１ａが、受光面の９０％〜９９％が遮光されているものであれば、感光部２１よりも見かけ上のダイナミックレンジをより広くすることができるため、高線量の放射線が照射されたときであっても確実に放射線量の検出を行うことができる。

なお、放射線画像を生成する際に、光電変換素子２０の感光部２１が検出した信号のみ用いるようにしてもよいし、感光部２１および遮光感光部２１ａが検出した信号を用いるようにしてもよい。ここで、上述のように、遮光感光部２１ａが５００〜２０００個の感光部に対し１個の割合（５ｍｍ〜２０ｍｍに１個の割合）で配置されているものである場合、感光部２１および遮光感光部２１ａにおいて検出された信号に基づいて画像を生成する際に、遮光感光部２１ａにおいて遮光されていることに起因する画質の劣化を最小限に抑えることができる。

具体的には、放射線画像の１画素のサイズはたとえば１００μｍであるのに対し、光電変換素子２０の１画素（感光部２１もしくは遮光感光部２１ａ）の大きさは１０μｍ前後である。よって、放射線画像の１画素は、光電変換素子２０の１０画素前後のデータを平均化する等により取得される。このため、遮光感光部２１ａが５００〜２０００個の感光部２１に対し１個の割合（５ｍｍ〜２０ｍｍに１個の割合）で配置されていれば、遮光感光部２１ａによる画質の劣化を最小限に抑えることができる。

ここで、線量検出手段３０において検出された放射線量は、蓄積性蛍光体シート４０に残存する放射線画像を消去するために照射される消去光の光量制御に用いられる。具体的には、図１に示すように、画像読取装置１は、励起光の照射後に、蓄積性蛍光体シート４０に残存する放射線画像を消去する消去光を蓄積性蛍光体シート４０に照射する消去光源６０と、消去光源６０から出射する消去光の光量を制御する消去光制御手段５０とを有している。

そして、消去光制御手段５０は、遮光感光部２１ａにより検出された放射線量を線量検出手段３０から取得する。そして、消去光制御手段５０は、この放射線量に基づいて蓄積性蛍光体シート４０に蓄積された最大蓄積電荷を算出し、その最大蓄積電荷から励起光の照射後に蓄積性蛍光体シート４０に残存する残存電荷を算出する。その後、消去光制御手段５０は、算出した残存電荷から消去光の照射光量を算出し、消去光源６０から算出した光量の消去光が射出されるように消去光源を制御するようになっている。これにより、蓄積性蛍光体シート４０に残存する残存電荷に合わせて消去光の光量を決定することができるため、適切な光量の消去光を効率よく蓄積性蛍光体シート４０に照射することができる。

上記実施の形態によれば、図２に示すように、光電変換素子２０が、輝尽発光光を信号電荷に光電変換する複数の感光部２１と、輝尽発光光を受光する受光面の一部が遮光された、輝尽発光光を信号電荷に光電変換する遮光感光部２１ａとを有するものであり、遮光感光部２１ａが検出した輝尽発光光の光量から蓄積性蛍光体シート４０に照射された放射線量を検出する線量検出手段３０を備えたことにより、蓄積性蛍光体シート４０に高線量の放射線が照射されたときであっても、感光部２１よりも見かけ上のダイナミックレンジの広い遮光感光部２１ａによる検出に基づいて放射線量を検出することができるため、効率的に精度良く放射線量の検出を行うことができる。

なお、遮光感光部２１ａが、受光面の９０％〜９９％が遮光されているものであれば、高線量の放射線が照射されたときであっても確実に放射線量の検出を行うことができる。

また、遮光感光部２１ａが５００〜２０００個の感光部に対し１個の割合（５ｍｍ〜２０ｍｍに１個の割合）で配置されているものである場合、感光部２１および遮光感光部２１ａにおいて検出された信号に基づいて画像を生成する際に、遮光感光部２１ａにおいて遮光されていることに起因する画質の劣化を最小限に抑えることができる。

さらに、蓄積性蛍光体シート４０に記録された放射線画像を読み取った後、蓄積性蛍光体シートに残存する放射線画像を消去するための消去光を照射する消去光源６０と、消去光源６０から照射される消去光の光量を制御する消去光制御手段５０をさらに有し、消去光制御手段が、線量検出手段３０により検出された放射線量を用いて消去光量を制御するものである場合、蓄積性蛍光体シート４０に残存する残存電荷に合わせて消去光の光量を決定することができるため、適切な光量の消去光を効率よく蓄積性蛍光体シート４０に照射することができる。

なお、本発明の実施の形態は上記実施の形態に限定されない。たとえば、図２において、１つの光電変換素子２０により蓄積性蛍光体シート４０から発せられる輝尽発光光を検出するようにしているが、図４および図５に示すように、その一部がそれぞれ重複するように配置された複数の光電変換素子１２２Ａ〜１２２Ｅにより１つのラインセンサが構成されており、複数の光電変換素子１２２Ａ〜１２２Ｅにより蓄積性蛍光体シート４０から発せられる輝尽発光光を検出するようにしてもよい。このとき、遮光感光部１２１ａは、各光電変換素子１２２Ａ〜１２２Ｅにおいて、遮光感光部１２１ａが５００〜２０００個の感光部に対し１個の割合（５ｍｍ〜２０ｍｍに１個の割合）で配置されていてもよいし、すべての光電変換素子１２２Ａ〜１２２Ｅに含まれる感光部１２１において、遮光感光部１２１ａが５００〜２０００個の感光部１２１に対し１個の割合（５ｍｍ〜２０ｍｍに１個の割合）で配置されていてもよい。

さらに、遮光感光部２１ａ、１２１ａが、受光面の一部を遮光することにより遮光する場合について例示しているが、受光面全体に対し光透過率が１〜１０％の光学薄膜を形成することにより、光を遮光する構造を有するものであってもよい。

本発明の画像読取装置の好ましい実施の形態を示す模式図 図１の画像読取装置における光電変換素子の一例を示す模式図 図２の感光部および遮光感光部の光電変換特性の一例を示すグラフ 図１の画像読取装置における光電変換素子の別の一例を示す模式図 図１の画像読取装置における光電変換素子の別の一例を示す模式図

符号の説明

１ 画像読取装置
２０ 光電変換素子
２１、１２１ 感光部
２１ａ、１２１ａ 遮光感光部
３０ 線量検出手段
５０ 消去光制御手段
５０ 蓄積性蛍光体シート
６０ 消去光源

Claims (4)

1. 放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シートへ励起光を照射する励起光源と、該励起光源による励起光の照射により前記蓄積性蛍光体シートから発せられる輝尽発光光を検出することにより前記放射線画像を読取る光電変換素子とを備えた画像読取装置において、
   前記光電変換素子が、直線上に配列された複数の感光部と、該複数の感光部と同一直線上に配置された、該感光部の受光面の一部を遮光することにより形成された遮光感光部とを備えたものであり、
   該遮光感光部が検出した前記輝尽発光光の光量から前記蓄積性蛍光体シートに照射された放射線量を検出する線量検出手段を有することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記遮光感光部が、前記受光面の９０％〜９９％が遮光されているものであることを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記遮光感光部が、５ｍｍ〜２０ｍｍに１個の割合で配置されているものであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置。
4. 前記蓄積性蛍光体シートに記録された前記放射線画像を読み取った後、前記蓄積性蛍光体シートに残存する前記放射線画像を消去するための消去光を照射する消去光源と、該消去光源から照射される消去光の光量を制御する消去光制御手段をさらに有し、該消去光制御手段が、前記線量検出手段により検出された前記放射線量を用いて前記消去光量を制御するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像読取装置。

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