JP2008209466A - 放射線画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＥＭＳミラーのジッターの影響を防止したレーザビームの走査手段を有する放射線画像読取装置を提供すること。
【解決手段】放射線画像を記録した記録媒体に励起光を走査照射して、記録された放射線画像を読み取る放射線画像読取装置であって、
前記励起光を走査するＭＥＭＳミラーを有し、前記ＭＥＭＳミラーの走査角の内に、前記放射線画像の読み取りに使用する読み取り走査角を設けることを特徴とする放射線画像読取装置。
【選択図】図１０

Description

本発明は、放射線画像を記録した記録媒体に励起光を走査照射して、記録された放射線画像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、従来から病気診断のために広く活用されているものである。

現在、被爆線量の低減、及びデジタル画像処理システムとの整合性向上への要求に対応する技術として、被写体を透過した放射線を、記録媒体である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照射することにより励起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が多用されている。

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、ミラー等により走査照射を行う励起光照射手段、及び輝尽発光光を受光する受光手段を備えた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て行う。

励起光であるレーザビームを走査させる走査手段としては、ポリゴンミラーを採用したものが多いが、ポリゴンミラーに代わる、よりコンパクトで、作動音が低く、低廉な走査ミラーを使用する試みも常になされている（例えば、特許文献１参照。）。

このような状況の中で、レーザビームの走査手段として、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術による走査ミラー、即ち、ＭＥＭＳミラーと称されるミラーを走査手段に使用する提案がある（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、放射線画像読取装置の走査手段としてＭＥＭＳミラーを採用しようとした場合、ポリゴンミラーや、ガルバノメータ等の走査ミラーに比較して、コンパクトであり、作動音が低く、低廉、省エネルギー、長寿命であるという長所はあるものの、ミラーの作動範囲の一部に揺動動作が不安定な領域があるという点が問題になる。

特に、ミラーの反転領域でのジッターが画像の読み取りに影響を与える。また、温度変化に伴うＭＥＭＳミラーの作動の変化が問題になることもある。
特開平１−１９３８１２号公報 特開２００５−２０８４５９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、ＭＥＭＳミラーのジッターの影響を防止したレーザビームの走査手段を有する放射線画像読取装置を提供することにある。

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．放射線画像を記録した記録媒体に励起光を走査照射して、記録された放射線画像を読み取る放射線画像読取装置であって、
前記励起光を走査するＭＥＭＳミラーを有することを特徴とする放射線画像読取装置。
２．前記ＭＥＭＳミラーの走査角の内に、前記放射線画像の読み取りに使用する読み取り走査角を設け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．走査されている励起光を検知する励起光検知手段と、
前記励起光検知手段の検知信号に基づき、前記読み取り走査角を決定する制御手段と
を有することを特徴とする２項に記載の放射線画像読取装置。
４．前記ＭＥＭＳミラーの温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段の検知信号に基づき、読み取り動作を禁止する制御手段と
を有することを特徴とする１〜３のいずれか一項に記載の放射線画像読取装置。
５．前記ＭＥＭＳミラーを駆動する駆動信号を基に、
前記読み取り走査角外における前記励起光の照射を停止する制御手段を有することを特徴とする１〜４のいずれか一項に記載の放射線画像読取装置。

本発明により、励起光であるレーザビームの走査をＭＥＭＳミラーを用いた場合に問題となるジッターの影響が防止された放射線画像読取装置が実現される。

その結果、コンパクト化、静音化、低廉化、省エネルギー化、長寿命化された放射線画像読取装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態を図を基に説明する。

図１は、放射線画像読取装置Ｄの外観図である。

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、操作表示部２１と、開口部２３が設けられている。

前記操作表示部２１は、放射線画像読取装置Ｄの制御手段に指示入力、設定入力を行うための公知の技術からなる操作表示手段である。また、前記開口部２３は、記録媒体である輝尽性蛍光体シートを収容したカセッテの挿入口である。

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。

制御手段Ｃは、ＣＰＵ、メモリＭ、入出力インターフェイス、通信用インターフェイス、駆動回路を有するコンピュータシステムであり、各制御は、メモリＭに格納されている所定のプログラムを実行させることにより行われる。

なお、本図では、本発明の実施の形態の説明に直接関係しないブロックは省略されている。

図３は、放射線画像読取装置Ｄの内部の概念図である。

前記開口部２３から挿入されたカセッテは、二つの面に分離される。

バック板保持板２０１の前面（矢印ｆ）には、磁石が貼り付けられており、この磁石により、分離された輝尽性蛍光体シートを保持しているカセッテの一面が保持され、輝尽性蛍光体シートの表面が図の手前に露出される。

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おり、矢印ｇの方向に移動する。

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により移動が制御される。

なお、上述したようなカセッテの分離と保持、及び画像読取部３００の移動は、例えば、国際公開第２００６／０６４６３６号、同２００６／０４３４２５号パンフレットに記されているように公知の技術である。

図４は、画像読取部３００の内部の概念図である。

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３０８等が収納されている。

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）、ＭＥＭＳミラーＭＭ、走査レンズＳＬ、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（図中、１点鎖線で示す）は、ＭＥＭＳミラーＭＭの周期的な角度変化である揺動によって振られ、ミラー３０２、３０３に導かれてスリット３０７から輝尽性蛍光体シートＫに向けて出射される。

輝尽性蛍光体シートＫは、ＭＥＭＳミラーＭＭの周期的な角度変化による前記レーザビームＬＢの走査（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と集光管３２２とからなる集光手段３２５、受光素子ＰＴ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）の輝尽発光光が発光する。

輝尽発光光は、直接、又は、集光ミラー３０６を介して導光体３２１の先端部に入射する。

導光体３２１に入射した輝尽発光光は、導光体３２１の内面で反射を繰り返しながら集光管３２２に導かれ、集光管３２２の内面にてさらに色々な角度の複数回の反射を繰り返すことから、集光管３２２の内部は一様な光量分布になる。

この一様な光量分布となった輝尽発光光は、集光管の端部の内面に取り付けられた受光素子ＰＴにより、光電変換される。なお、受光素子として一般に光電子増倍管が使用されるが、アバランシェフォトダイオード等のフォトダイオードを用いてもよい。

光電変換後の信号は、増幅、変換等の処理が施されることにより読取信号となる。

図５は、画像読取部３００の上面図である。

画像読取部３００は、図の矢印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、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６は、励起光照射手段３１０を説明する図である。

図６（ａ）は、図４と同じ上面図であり、図６（ｂ）は側面図である。

レーザダイオードＬＤ、コリメータレンズ（不図示）から作られたレーザビームＬＢは、下方に設けられたＭＥＭＳミラーＭＭの反射面の揺動、即ち、周期的角度変化によって振られ、走査レンズＳＬを透過してミラー３０２、ミラー３０３にて反射され、放射線画像の記録媒体である輝尽性蛍光体シートＫを走査照射する。

図７は、レーザビームＬＢの走査光路を説明する平面図である
本図は、レーザビームＬＢの走査の説明を容易にするために、レーザビームＬＢの出射から、輝尽性蛍光体シートＫに到達するまでの光路を平面的に展開した図である。

図８は、ＭＥＭＳミラーの揺動角と走査角を説明する図である。

公知の技術手段として知られているＭＥＭＳミラーは、水晶、シリコン等の基板をフォトリソグラフィー技術、エッチング技術等の微細加工技術により作られるものであり、ねじりヒンジを有する反射ミラーが、一つのフレーム内に、駆動コイル等と共に組み込まれたものであり、印加される駆動信号に対応して前記反射ミラーがねじりヒンジを中心にして揺動するものである。

図に示すように、駆動信号が印加されていない時に０（ゼロ）位置に停止している反射ミラーは、駆動信号の印加により０位置から＋方向および−方向に揺動する。本実施の形態の説明では、揺動の反転から反転までの回転角度を揺動角と称している。

即ち、反射ミラーは０位置を基準にして＋方向の最大揺動角度ＭＡＸと−方向の最大揺動角度−ＭＡＸの間で往復回転揺動運動をする。従って、この場合の揺動角は、ＭＡＸの２倍となる。

なお、本実施の形態の説明では、前記反射ミラーの動きは、ＭＥＭＳミラーＭＭの動きとして、また、駆動信号は、制御手段ＣがＭＥＭＳミラー駆動手段ＭＭＤを介してＭＥＭＳミラーに印加する信号として述べている。

前記反射ミラー（ＭＥＭＳミラーＭＭ）に入射したレーザビームＬＢは、矢印ｄの方向に反射する。図に示すように、入射レーザビームＬＢがＭＥＭＳミラーの揺動によって振られる角度、即ち、入射レーザビームＬＢと反射レーザビームＬＢとがなす角度をＭＥＭＳミラーの走査角と呼ぶ。

自明のことではあるが、この走査角は、前記揺動角の２倍の角度となる。

図９は、ＭＥＭＳミラーの揺動による走査角の変化を示す図である。

ＭＥＭＳミラーＭＭ（反射ミラー）は、最大揺動角度ＭＡＸに対応する＋方向の最大走査角度ＳＭＡＸと、最大揺動角度−ＳＭＡＸに対応する最大走査角度−ＳＭＡＸの間で、周期Ｔで揺動する。

レーザビームＬＢの走査に使用する動作方向は、揺動の１方向であって、本実施の形態では図に示すように、周期Ｔの半周期Ｔ１（Ｔ／２）で示す範囲が使用される。

ところが、実験により図の斜線で示す範囲においては、ミラーのジッターが大きいことが明らかとなっている。

図１０は、走査角とジッターの関係を示す実験データ例である。

図に示すように走査角が最大走査角である４０度に近づくにつれジッターは急に大きくなる。

許容できるジッターの大きさは、放射線画像をどの程度のサイズの画素に分解して読み取るかという放射線画像読取装置の設計仕様に関係する。

仮に、１画素のサイズ（直径）を１００μｍ、全画像幅（主走査方向の１回の走査の距離）を４００ｍｍとして、許容できる主走査方向の画素ずれを１走査で半画素以下とするとすると、ジッターは０．０１２％以下にする必要がある。

なお、ジッターは以下の式にて表現されるものである。

Ｊ＝Ｄ／２／Ｌ×１００
Ｊ：ジッター（％）
Ｄ：画素サイズ
Ｌ：全画像幅
本実施の形態では、ジッター０．０１％以下の領域で使用するものとしている。この場合、使用可能なＭＥＭＳミラーＭＭの走査角は３６度以内、即ち、±１８度の走査角度以内で使用する必要がある。

このような要件から、輝尽性蛍光体Ｋのシートは、図９の、太線で示す領域に対応する走査角内でレーザビームＬＢにより走査されるように設計される。

このように、ＭＥＭＳミラーの走査角内に設けた読み取りに使用する角度を、本発明の実施の形態では読み取り走査角と称する。

図１１は、励起光検知手段ＳＳの配置例を示す図である。

図９にて説明したように、レーザビームＬＢは、ＭＥＭＳミラーＭＭの揺動の１方向、即ち、周期的に繰り返す回転往復運動の半周期を使用して走査照射光とされる。

従って、レーザビームＬＢは、図１１の走査角（ＳＭＡＸ×２）の範囲を点線矢印ｒの方向に移動して、輝尽性蛍光体シートＫを走査照射する。

しかしながら、ＭＥＭＳミラーＭＭのジッターが画像の読み取りに与える影響を取り除く為には、走査照射に使用する走査角の範囲は走査角の最大値であるＭＡＸ×２よりも小さくする必要がある。

このために、本実施の形態では走査されているレーザビームＬＢを検知する同期センサＳＳの信号を活用する。

励起光検知手段である同期センサＳＳは、レーザビームＬＢが輝尽性蛍光体シートＫの画像領域又は読み取り領域を主走査方向に走査する際に、同期信号を得るために使用されるものである。

即ち、同期センサＳＳは、レーザビームＬＢを検知して検知信号を制御手段Ｃに送り、制御手段Ｃは、レーザダイオード駆動手段ＬＤＤを介して、所定のタイミングで、予め設定されている周期の駆動信号でレーザダイオードＬＤを駆動する。

なお、同期センサＳＳは、図１０に示すように、最大走査角よりも内側に配置される。また、最大走査角の走査開始位置である走査角度ＳＭＡＸから同期センサＳＳに検知されるまでの走査角αの範囲を移動するレーザビームＬＢは輝尽性蛍光体シートＫに到達しないように、公知の技術手段により光路の遮断又はミラーによる光路の分岐がなされる。

制御手段Ｃは、前記同期センサＳＳから送られた検知信号を受信すると、レーザビームＬＢが予め設定した走査角βを進行するまでレーザ光の照射を停止し、さらに走査角βまで進行したときに、予め設定されている周期の駆動信号によりレーザダイオードＬＤを駆動する。

駆動信号によって、レーザビームＬＢは予め設定されている時間、輝尽性蛍光体シートＫを走査照射する。

レーザビームＬＢが各走査角を進行する時間は、図９に示すように以下の式に示す関係にある。

Ｔ１＝Ｔ２＋２（ＴＡ＋ＴＢ）
但し
Ｔ１：ＭＥＭＳミラーの揺動の半周期（最大走査角を走査する時間）
Ｔ２：レーザビームＬＢが輝尽性蛍光体シートＫを走査する時間（読み取り走査角を走査する時間）
ＴＡ：レーザビームＬＢが最大走査角の端部から走査角αを進行する時間
ＴＢ：レーザビームＬＢが同期センサＳＳから走査角βを進行する時間
なお、当然のことながら、励起光照射手段３１０は、読み取り対象である輝尽性蛍光体シートＫの画像のサイズＳＡを、前記Ｔ２の時間に対応する走査角にて走査できるように設計される。

なお、本実施の形態では、同期センサＳＳを励起光検知手段として使用したが、読み取り走査角を決定するための励起光検知手段を単独に設けてもよい。

上述した読み取り走査角は、ＭＥＭＳミラーの温度により変更する必要が生ずる場合がある。これは、図９の斜線で示すジッターが発生する範囲が、温度により変化することによる。

図１２は、ＭＥＭＳミラーの走査角の温度による変化を示す図である。また、図１３は走査角の変化による読み取り走査角の変化を示す図である。

図１２は、温度によりＭＥＭＳミラーの走査角、即ち、図９におけるＳＭＡＸと−ＳＭＡＸの幅が変化する様子を示す図で、温度上昇と共に走査角は小さくなる。

また、図１３の実線Ａ１及び点線Ａ２、Ａ３の曲線にて示すような走査角の変化に伴って、ジッターのない読み取りを行うための読み取り走査角Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３も変化する。

従って、ＭＥＭＳミラーの温度によっては、予め設けた読み取り走査角が維持されない恐れが生ずる。

なお、図１３の曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３、走査角Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の間隔は説明の明確化のために誇張されている。

本実施の形態では、ＭＥＭＳミラーＭＭのフレームに温度検知手段ＴＴを設けて、制御手段Ｃが温度検知手段の検知信号に基づき放射線画像読取装置Ｄを制御している。

具体的には、制御手段Ｃが、ＭＥＭＳミラーの温度が予め定めた温度範囲外にある検知信号を受けたときに、画像形成装置Ｄの使用を禁止するように制御する。

例えば、操作表示部２１に、ウオームアップ中、又はクールダウン中の表示をすると共に、読み取り動作の開始を禁止するようにする。

以上説明したように、励起光であるレーザビームの走査角内に読み取り走査角を設けて、設けた読み取り走査角にて記録媒体である輝尽性蛍光体シートを走査することにより、読み取り信号に影響するＭＥＭＳミラーのジッターの問題が除かれる。

その結果、放射線画像読取装置の励起光の走査にＭＥＭＳミラーを使用することが可能になり、装置のコンパクト化、静音化、低廉化、省エネルギー化、長寿命化が実現される。

放射線画像読取装置の外観図である。 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。 放射線画像読取装置の内部の概念図である。 画像読取部の内部の概念図である。 画像読取部の上面図である。 励起光照射手段を説明する図である。 レーザビームの走査光路を説明する平面図である ＭＥＭＳミラーの走査角を説明する図である。 ＭＥＭＳミラーの揺動による走査角の変化を示す図である。 走査角度とジッターの関係を示す実験データ例である。 励起光検知手段の配置例を示す図である。 ＭＥＭＳミラーの走査角の温度による変化を示す図である。 走査角の変化による読み取り走査角の変化を示す図である。

符号の説明

２１ 操作表示部
Ｃ 制御手段
Ｄ 放射線画像読取装置
Ｋ 記録媒体（輝尽性蛍光体シート）
ＭＭ ＭＥＭＳミラー
ＳＳ 励起光検知手段（同期センサ）
ＴＴ 温度検知手段

Claims (5)

1. 放射線画像を記録した記録媒体に励起光を走査照射して、記録された放射線画像を読み取る放射線画像読取装置であって、
   前記励起光を走査するＭＥＭＳミラーを有することを特徴とする放射線画像読取装置。
2. 前記ＭＥＭＳミラーの走査角の内に、前記放射線画像の読み取りに使用する読み取り走査角を設け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. 走査されている励起光を検知する励起光検知手段と、
   前記励起光検知手段の検知信号に基づき、前記読み取り走査角を決定する制御手段と
   を有することを特徴とする請求項２に記載の放射線画像読取装置。
4. 前記ＭＥＭＳミラーの温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段の検知信号に基づき、読み取り動作を禁止する制御手段と
   を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の放射線画像読取装置。
5. 前記ＭＥＭＳミラーを駆動する駆動信号を基に、
   前記読み取り走査角外における前記励起光の照射を停止する制御手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の放射線画像読取装置。

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