JP2008116535A - 放射線画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像情報を記録した輝尽性蛍光体シートに、パルス状の励起光を照射し、励起光の非照射時に輝尽発光を受光して前記放射線画像情報を読み取る放射線画像読取装置における輝尽発光光の光量不足を改善し、受光のＳＮ比を向上させること。
【解決手段】放射線画像情報を記録した輝尽性蛍光体シートを、励起光により走査照射して得た輝尽発光光を受光して、前記放射線画像情報を読み取る放射線画像読取装置であって、前記励起光の照射を、パルス状で、且つ、前記輝尽性蛍光体シート上に投影されるビーム形状が主走査方向に長いレーザビームの走査により行う励起光照射手段と、前記レーザビームの非照射時に輝尽性発光光を受光する輝尽光受光手段とを備えることを特徴とする放射線画像読取装置の実現。
【選択図】図１３

Description

本発明は、放射線画像読取装置に関し、特に、輝尽性蛍光体シートに記録された放射線画像情報を読み取る放射線画像読取装置に関する。

Ｘ線画像に代表される放射線画像は、従来から病気診断等に広く用いられているものである。

被写体を透過したＸ線を蛍光スクリーンに照射して、蛍光スクリーンから生じた可視光により銀塩フィルムを感光させて放射線画像を得る技術は長い歴史を持ち、病気診断の上で大きな貢献をしてきた。

一方、被爆線量の低減、デジタル画像処理との整合等への要求に対応するために、被写体を透過した放射線を輝尽性蛍光体シートに照射して潜像を形成し、この潜像に励起光を当てることにより出力される輝尽発光光を受光して放射線画像を読み取る技術も多用されるようになってきた。

一般に、前記潜像の読み取りは、レーザ光源、ポリゴンミラー、レンズ、ミラー等からなる励起光照射手段と、輝尽発光光を受光する輝尽光受光手段とを有する画像読取部を輝尽性蛍光体シートの面に沿って移動させることにより行われる。

前記輝尽発光光を受光する輝尽光受光手段は、輝尽発光光を集光する複数の部材と、受光素子、例えば、光電子増倍管とを含むものである（例えば、特許文献１、２参照。）。

ところが、励起光の照射によって発生する輝尽発光光は、励起光に比べてそのエネルギーが極めて小さいことから（例えば、１０⁴：１〜１０⁵：１）、輝尽光受光手段に対しては、できる限り励起光の影響を排除する工夫が要求される。

このような工夫の代表的なものとして、受光素子の前に励起光を吸収し、輝尽発光光を透過するフィルターを設ける技術があるが、励起光の影響を十分に除くことはできなかった。

励起光の影響を除くさらなる工夫として、励起光をパルス状として、励起光の照射によって励起された輝尽発光光を励起光の非照射時に読み取る技術が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

ところが、この技術は、輝尽光の受光を励起光の非照射時に行うことに特徴があることから、即ち、非照射時に減衰を続ける輝尽発光光を受光することになることから、従来、エネルギーが小さいことが問題であった輝尽光を、一層少ないエネルギー状態で受光しなければならないという新たな問題を招くことになった。
特開２００１−３５２４３０号公報 特許第３６７６０２１号公報 特公平３−６９０８６号公報

本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、放射線画像情報を記録した輝尽性蛍光体シートに、パルス状の励起光を照射し、励起光の非照射時に輝尽発光を受光して前記放射線画像情報を読み取る放射線画像読取装置における輝尽発光光の光量不足を改善し、受光のＳＮ比を向上させることにある。

上記課題は、以下の発明を実現することにより達成される。
１．放射線画像情報を記録した輝尽性蛍光体シートを、励起光により走査照射して得た輝尽発光光を受光して、前記放射線画像情報を読み取る放射線画像読取装置であって、
前記励起光の照射を、パルス状で、且つ、前記輝尽性蛍光体シート上に投影されるビーム形状が主走査方向に長いレーザビームの走査により行う励起光照射手段と、
前記レーザビームの非照射時に輝尽性発光光を受光する輝尽光受光手段と
を備えることを特徴とする放射線画像読取装置。
２．前記輝尽光受光手段は、前記励起光の照射のパルスと同周期であり、且つ、タイミングが異なるパルス信号を基にして、輝尽性発光光を受光することを特徴とする１項に記載の放射線画像読取装置。
３．パルス状の前記レーザビームは、輝尽発光光が飽和レベルに到達する前に照射状態から非照射状態になることを特徴とする１又は２項に記載の放射線画像読取装置。

本発明によれば、放射線画像情報を記録した輝尽性蛍光体シートに、パルス状の励起光を照射し、励起光の非照射時に輝尽発光を受光して前記放射線画像情報を読み取る放射線画像読取装置における輝尽発光光の光量不足が改善され、受光のＳＮ比が向上する。

以下、図を基にして本発明の実施の形態を説明する。

図１は、放射線画像読取装置Ｄの斜視図である。

図に示すように、放射線画像読取装置Ｄは箱状の形状をしており、その上面の外装部２０には、操作部２１と、開口部２３が設けられている。この開口部２３は、後に説明する輝尽性蛍光体シートを収容したカセッテ１００の挿入口である。

図２は、放射線画像読取装置Ｄの制御関係を示すブロック図である。

放射線画像読取装置Ｄの内部に配置された制御手段Ｃは、ＣＰＵ、メモリＭ、入出力Ｉ／Ｏ、通信用インターフェイス、増幅回路、積分回路、Ａ／Ｄ変換器、駆動回路等からなるコンピュータシステムである。

制御対象となる各手段の制御は、メモリＭに格納されているプログラムを実行させることによりなされる。また、前記制御手段Ｃは、通信手段を介して、画像処理や画像の保存処理を行う情報処理機器との情報交換を行うことができる。

なお、本図では、本発明の説明に直接関係しないブロックの記載が省略されている。

図３は、カセッテ１００の概念図である。

カセッテ１００は、フロント板１０１、バック板１０２、輝尽性蛍光体シートＫ、シート保持部材１０３等から構成されている。

４辺が折り曲げられているトレイ状のフロント板１０１とバック板１０２は、図のように向かい合わされて留め金（不図示）にて固定されている。

輝尽性蛍光体シートＫはシート保持部材１０３を介して、前記バック板１０２の内面に固定されている。

前記フロント板１０１の矢印ｅで示す方向の面は、４辺の端部を除き、遮光性を有し放射線は透過する部材が用いられている。また、前記バック板１０２は磁石により吸着可能な部材で作られている。

前記フロント板１０１と前記バック板１０２とは、留め金をはずすことにより、図の矢印ａ、及びｂで示す方向に分離される。前記フロント板１０１と前記バック板１０１とが分離されると、前記バック板１０２に保持された輝尽性蛍光体シートＫが露出される。

図４は、放射線画像読取装置Ｄの内部における輝尽性蛍光体シートＫの移動経路を示す図である。

露光済みの輝尽性蛍光体シートＫを保持した前記カセッテ１００は、矢印ｃで示すように放射線画像読取装置Ｄの上面の開口部２３から挿入され、カセッテ保持手段（不図示）により保持され下方にある所定の位置に固定される。

所定の位置に固定された前記カセッテ１００のバック板１０２は、フロント板１０１と分離され、矢印ｄで示すような往復移動するバック板保持手段のバック板保持板２０１により保持されて、図の点線位置から実線位置に移動し、固定される。

この際、前記フロント板１０１は、前記カセッテ保持手段に保持されたまま、所定位置に残されることから、前記バック板１０２に固定されている輝尽性蛍光体シートＫは、図に示すように露出される。

前記バック板１０２に固定されている輝尽性蛍光体シートＫの表面は、図の双方向矢印ｆで示す間を、図の奥行き方向から手前に進行する画像読取部３００により走査されて、潜像の読み出しが行われる。

図５は、バック板保持板２０１と画像読取部３００の位置関係を示す図である。

バック板保持板２０１の前面には、磁石が貼り付けられており、この磁石によりバック板保持板はバック板１０２を保持する。

前記バック板保持板２０１は、保持板ガイド部材２０２に沿って移動し、画像読取部３００は矢印ｇの方向に移動する。

図６は、バック板保持手段２００の移動機構の概念図である。

移動機構は複数のリンクレバー２１０、ボールジョイント２１１、ボールネジ２１２、モータＭＴ等から構成されている。

前記ボールネジ２１２を介して、前記ボールジョイント２１１は、制御手段Ｃにより回転制御されるモータＭＴの回転と停止により、上下移動と停止とが制御される。

前記ボールジョイント２１１は、前記リンクレバー２１０の一端に接続されており、ボールジョイント２１１の位置により、リンクレバー２１０の支点２１３を中心にした相互の角度αが変わる。

即ち、相互の角度αが予め設定した最小値になるときに、バック板保持板２０１はカセッテ保持手段に保持されているカセッテ１００のバック板１０２に接している位置にあり、最大値のときには、バック板保持板２０１は、バック板１０２に固定されている輝尽性蛍光体シートＫが画像読取部３００によって読み取りが行われる位置にある。

図７は、画像読取部３００の移動手段３５０を説明する概念図である。

移動手段３５０は、台座３５１、ガイドレール３５２、リニアモータ３６０、ワイヤ３７２、ロータリーエンコーダ３７４等から構成されている。

画像読取部３００は、直方体状の外装に覆われており、台座３５１の上部に固定されている。

台座３５１は、ガイドレール３５２に沿って移動可能であり、両端が固定された円形シャフト状のマグネット部３６１と、台座３５１固定された円柱状の可動コイル３６２とから構成されるリニアモータ３６０が制御手段Ｃにより制御されることにより移動が制御される。

前記台座３５１にはワイヤ取り付け部材３７１を介してワイヤ３７２が接続され、前記ワイヤ３７２は、画像読取部３００の移動と共に移動する。

また、前記ワイヤ３７２が巻き付けられたプーリを保持するプーリ保持部３７３に接近して、前記プーリと共に回転するロータリーエンコーダ３７４が取り付けられている。

前記ロータリーエンコーダ３７４の出力信号は制御手段Ｃに送られ、制御手段Ｃは送られた出力信号を基に、画像読取部３００の移動速度と移動距離とを制御する。

なお、上述したような画像読取部３００の移動手段３５０は公知の技術である。

図８は、画像読取部３００の内部の概念図である。また、図９は画像読取部の上面概念図である。

画像読取部３００の外装の内部には、励起光照射手段３１０と輝尽光受光手段３２０、画像消去手段である消去ランプ３３０等が収納されている。なお、これらの手段に採用される光学部品、機械部品、電気部品、及びそれらを組み合わせた機構は全て公知の技術である。

励起光照射手段３１０は発光素子であるレーザダイオードＬＤ、コリメータレンズ（不図示）、シリンドリカルレンズ（不図示）、ポリゴンミラー３１４、ｆθレンズ（不図示）、ミラー３０２、３０３等から構成される。

集束されたレーザ光であるレーザビームＬＢは、ポリゴンミラー３１４によって、図８の一点鎖線にて示す範囲を、また図９においては手前から奥行き方向に、又はその逆方向に振られ、ミラー３０２、３０３に導かれてスリット３０７から図９に示す矢印ｘ方向に出射する。

輝尽性蛍光体シートＫは、振られている前記レーザビームＬＢによる走査（主走査）と、画像読取部３００の等速移動による走査（副走査）とにより、全面が走査される。

輝尽光受光手段３２０は、導光体３２１、集光管３２２、受光素子である光電子増倍管ＰＭ等から構成されている。

励起光であるレーザビームＬＢによって照射された輝尽性蛍光体シートＫからは、記録されている放射線画像に対応する強さ（光量）の輝尽光が発光される。

輝尽発光光は導光体３２１により集光管３２２に導かれ、集光管３２２の端部に取り付けられた受光素子である光電子増倍管ＰＭにより、光電変換される。光電変換で得られた電気信号は画像読取り信号として制御手段Ｃに送られる。

本例では、受光素子として光電子増倍管を採用しているが、フォトダイオード等の他の受光素子を採用しても良い。

画像読取部３００は、図９の矢印ｙで示す読み取り移動範囲を移動し、輝尽性蛍光体シートＫに記録された画像の読み取りを終えて点線位置にて一旦停止する。その後、制御手段Ｃによって消去ランプ３０８の点灯がなされ、再度、走査開始前のホームポジションに戻る。

輝尽性蛍光体シートＫは、この戻り動作によって前記消去ランプ３０８により全面が照射され、記録されていた画像は全て消去される。

図１０は、励起光照射手段３１０の発光素子ＬＤ近傍の概念図である。

発光素子であるレーザダイオードＬＤから出射したレーザ光は、コリメータ３１１によって所定の径のレーザビームＬＢとなる。

レーザビームＬＢは、ビームスプリッタ３１２によって分岐され、一部のビームはレーザパワーモニタセンサ３１３に導かれる。パワーモニタセンサ３１３による検知信号はレーザの発光制御回路を備える制御手段Ｃに送られる。

ビームスプリッタ３１２を通過したレーザビームＬＢは、シリンドリカルレンズ３１３によって、輝尽性蛍光体Ｋの面上に形成されるビーム形状が所定のビームサイズと形状になるように光学的に処理される。

シリンドリカルレンズ３１３を通過したレーザビームＬＢは、一定方向に回転するポリゴンミラー３１４によって振られ、ｆθレンズ３１５と、複数のミラー（不図示）を介して輝尽性蛍光体シートＫの表面を走査する。一般に、この走査は主走査と呼ばれる。

上述した励起光照射手段３１０は、すべて公知の技術から構成される。

図１１は、パルス状の励起光と輝尽発光光の関係を示す図である。

本例で使用した輝尽性蛍光体シートＫの蛍光体は、ＢａＦＩ：Ｅｕ²⁺であるが、他の合成物でもよい。

輝尽性蛍光体シートＫ表面が、励起光であるレーザビームＬＢにより照射されると輝尽発光が起こり、励起光が継続していればその発光光の単位時間当たりの光量は、記録されている潜像に対応する飽和レベル（１００％）まで上昇する、また、励起光が遮断されると、輝尽光は急速に減少する。

励起光の単位時間当たりの光量が増加すると、図の点線曲線で示すように輝尽発光光が飽和レベルに到達する時間が早くなる。

一般に、放射線画像読取装置の読み取り速度を上げるためには、輝尽発光光が飽和レベルに到達する前に、励起光を非照射として、輝尽発光光の測定を行う必要がある（例えば、図の０．６μｓの位置）。

励起光が非照射状態に入ると、輝尽光は急速に減少することから、励起光の非照射時に輝尽光を側光する場合には、急激に減少する輝尽光をタイミング良く取り込むための工夫と共に、照射時における輝尽光の光量ができる限り大であることが望ましい。

図１２は、励起光の照射、非照射の周期と輝尽発光光の光量の変化を示す図である。

本例では、励起光の周期を１μｓとして、５０％（０．５μｓ）照射としている。この照射時間では、輝尽発光光は飽和レベルに到達しない。

輝尽発光光の光量測定（測光）は、図に示すように、励起光の非照射時に検知される輝尽発光光を予め定めた積分時間Ｔの間蓄積することに行われる。

もし、励起光の光量を上げることができれば、図中の点線曲線で示すように測光のための輝尽発光光の光量を増加させることができる。

なお、輝尽発光光の測定は励起光が照射状態から非照射状態に変化した直後に所定の遅れ時間Ｔ０をとって測光を開始するようにタイミングがとられ、以後、励起光と同周期で測定が行われる。

上述した積分時間Ｔ、遅れ時間Ｔ０は、使用される回路や素子の応答性を考慮して実験的に決められ、制御手段Ｃに設定されるものである。

図１３は、輝尽性蛍光体シート上のレーザビーム形状を示す図である。

一般に、レーザビームは強度分布（ビーム内の光量分布）がガウス分布をなすガウスビームと称されるものが多い。

また、レーザビームの径は、ビームの強度がピーク値の１／ｅ²（＝０．１３５、ｅは自然対数の底）になる所で測定される（図中ｄで示す。）。

励起光点灯パルスが、図１３（ａ）のように、１μｓの周期で、０．５μｓの点灯を行うものであるとすると、図１３（ｂ）の実線で示すような強度分布の励起光が輝尽性蛍光体シートＫに照射される。

図１３（ｃ）に、前記励起光の輝尽性蛍光体シートＫ上のビーム形状を実線の円（ｓ１）で示す。この励起光は、図の横（ｘ）方向である主走査方向に０．５μｓの照射時間と０．５μｓの非照射時間をもって移動する。

また、図の縦（ｙ）方向である副走査方向にビームの重なりが起きない接近した間隔をもって移動する。

上述の条件下では、１画像の主走査方向の読み取り画素数が６０００、副走査方向の読み取りライン数が６０００の場合、大凡の１画像の読み取り時間（ＲＴ）は、ＲＴ＝６０００×６０００×１×１０^-6＝３６．４秒となる。

仮に、輝尽発光光の受光量を増加させるために、励起光を主走査方向に１．０μｓの照射時間と１．０μｓの非照射時間をもって移動させるとすると、上述の読み取り時間（ＲＴ）は、ＲＴ＝７２．８秒となり、処理時間に対する使用者の不満が大きくなる。

従って、主走査方向の励起光のパルス周期を延ばすことは得策とは言えない。

次に、励起光の強度（単位時間当たりの光量）を上げて、輝尽発光光の光量を上げるということが考えられるが、この場合、励起光の強度を図１３（ｂ）点線ｈ１のように上げると、輝尽性蛍光体シートＫ上のビーム形状は図１３（ｃ）の点線円ｓ２で示すように広がる。

即ち、測光のための輝尽発光光は増加するが、副走査方向のビームの重なりが大となり、画像読取りの解像力の低下が懸念されるようになる。

本発明は、このような懸念が生じないように、励起光の強度を上げると共に、輝尽性蛍光体シートＫ上のビーム形状を図１３（ｃ）の点線楕円ｓ３で示すような形状にしている。

なお、このようなビーム形状は、励起光照射手段３１０のシリンドリカルレンズ３１３により公知の技術により作られる。

以上説明したように、主走査方向に長いビーム形状を有するレーザビームの走査により励起光照射を行うことにより、励起光の照射面積が増加し、輝尽発光光の光量が増加する。

その結果、放射線画像情報を記録した輝尽性蛍光体シートに、パルス状の励起光を照射し、励起光の非照射時に輝尽発光を受光して前記放射線画像情報を読み取る放射線画像読取装置における輝尽発光光の光量不足が改善され、受光のＳＮ比を向上させることができる。

放射線画像読取装置の斜視図である。 放射線画像読取装置の制御関係を示すブロック図である。 カセッテの概念図である。 輝尽性蛍光体シートの移動経路を示す図である。 バック板保持板と画像読取部位置関係を示す図である。 バック板保持手段の移動機構の概念図である。 画像読取部の移動手段を説明する概念図である。 画像読取部の内部の概念図である。 画像読取部の上面概念図である。 励起光照射手段の発光素子近傍の概念図である。 パルス状の励起光と輝尽発光光の関係を示す図である。 励起光の照射、非照射の周期と輝尽発光光の光量の変化を示す図である。 輝尽性蛍光体シート上のレーザビーム形状を示す図である。

符号の説明

３１０ 励起光照射手段
３２０ 輝尽光受光手段
Ｄ 放射線画像読取装置
Ｋ 輝尽性蛍光体シート
ＬＢ レーザビーム
ＬＤ 発光素子（レーザダイオード）
ＰＭ 受光素子（光電子増倍管）

Claims (3)

1. 放射線画像情報を記録した輝尽性蛍光体シートを、励起光により走査照射して得た輝尽発光光を受光して、前記放射線画像情報を読み取る放射線画像読取装置であって、
   前記励起光の照射を、パルス状で、且つ、前記輝尽性蛍光体シート上に投影されるビーム形状が主走査方向に長いレーザビームの走査により行う励起光照射手段と、
   前記レーザビームの非照射時に輝尽性発光光を受光する輝尽光受光手段と
   を備えることを特徴とする放射線画像読取装置。
2. 前記輝尽光受光手段は、前記励起光の照射のパルスと同周期であり、且つ、タイミングが異なるパルス信号を基にして、輝尽性発光光を受光することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像読取装置。
3. パルス状の前記レーザビームは、輝尽発光光が飽和レベルに到達する前に照射状態から非照射状態になることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線画像読取装置。

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