JP2585263B2

JP2585263B2 - フイルム画像読取装置

Info

Publication number: JP2585263B2
Application number: JP62101031A
Authority: JP
Inventors: 吉郎大山; 紘一喜多; 俊雄阿部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-23
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPS63266582A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、医療診断の分野において用いられるフィル
ム画像読取装置、特に、レーザ光を利用して放射線画像
情報が記録されたフィルム上を走査し、放射線情報をサ
ンプリングすることによりフィルムから放射線画像情報
を読取るフィルム画像読取装置の改良に関するものであ
る。

（従来の技術）フィルム上に記録された画像特にＸ線フィルムによる
画像を観察しようとする場合、従来は、シャーカステン
等に撮影済みのフィルムを載せてこれを直接目視するこ
とにより診断を行っていた。

しかし、近年、光電変換技術の進歩に伴い、この画像
を細く絞ったレーザ光で走査して電気信号に変換し、得
られた画像信号に種々の画像処理を施すことによって医
療診断に有用な情報を強調してから再生し、この再生像
を診断に供するというシステムが確立されてきた。この
システムは、第２図に示すように、撮影済みフィルム21
とレーザ光走査式のフィルム画像読取装置22とデータ処
理装置23と適宜の表示装置24とから成る基本構成を持
ち、フィルム画像読取装置22において、フィルム21上を
レーザ光で走査することにより、これに記録されている
画像をディジタル量に変換し、このディジタル化された
画像情報を後段のデータ処理装置23に送る。

データ処理装置23では、送られた画像情報に対し、
例えば周波数強調やエッジ強調等のデータ処理を施し
て、診断適性の優れた再生画像が得られるように処理す
る。

再生処理の施された画像情報を用いて表示装置24上
に再生像として表示する。

という段階を経て、顕像化されたフィルム画像を医師等
の診断に供するという機能を果す。

そして、この場合において画像の読取りに使用される
従来のフィルム画像読取装置22は、第３図に示すよう
に、レーザ発振器25と該発振器25から入射するレーザ光
の口径を任意の大きさに拡大して該レーザ光の広がり角
を抑えるビームインクスパンダ26とから成るレーザ光源
部と、入射したレーザ光を一定の角速度をもって主走査
方向へ反射させる例えばガルバノメータやポリゴンミラ
ー等の高速角速度変化鏡27と、角速度が一定である光を
入射させると線速度を一定にして同一平面上に結像させ
るｆ・θレンズ28とから成る走査部と、撮影済みのフィ
ルム21と、該フィルムを保持しつつ予め定められた速度
で副走査方向へ走行させる一対のフィルム送りローラ29
a,29bとから成るフィルム部と、後段の電子回路と協同
して、フィルム21を透過したレーザ光を各画素の位置情
報との対向付けて時系列的にディジタル量に変換する検
出器30と、フィルム21の透過レーザ光を効率よく検出器
30へ導くため、例えば出力端を加工したバンドル状の光
ファイバやレンズ等で作られた集光器31とから成る測定
部とを有する装置として構成される。

しかして、この読取装置22を用いてのフィルム画像の
読取りは、先ず、レーザ発振器25からのレーザビーム径
をビームイクスパンダ26により例えば５倍に拡大し、フ
ィルム部上を副走査方向へと移動するフィルム21を、こ
の拡大レーザ光と走査部27,28とをもって主走査方向へ
と走査して、フィルム21の全面を走査する。

そして、この全面走査で得られた光信号は、次のよう
な原理に基づいて目的とする画像データに変換される。
即ち、この原理では検出器30へ入射する基準光量を ……I₀ フィルム部にフィルム21がない時に検出器30へ入射する
光量を ……I₁ その場合の濃度を ……D₁ フィルム部にフィルム21がある時に検出器30へ入射する
光量を ……I₂ その場合の濃度を ……D₂ とした時、フィルム濃度と検出光量との関係が、 D₁＝−logI₁/I₀,D₂＝−logI₂/I₀ となり、この時の前記D₁,D₂との差D₃が、 D₃＝D₂−D₁＝−logI₂/I₁ として表すことができる。

従って、「フィルム21がない場合」の濃度D₁を予め測
定してこれを適宜の記憶手段に記憶し、診断の度毎に測
定される「フィルム21がある場合」の濃度D₂の値と前述
の記憶値との差分を計算すれば、測定対象であるフィル
ムの濃度D₃を求めることができるというものである。

第４図に示すのは、このフィルム画像読取装置22に接
続される電子回路を示すブロック図であるが、この電子
回路は、図示なきコントローラにより回路全体の管理を
行い、且つ、該コントローラの発する前記主走査速度に
対応したクロック信号により、連続した画像情報を各画
素に分割し得るように予め構成されている。

図中、41は前記検出器30で光電変換された信号を対数
変換するログアンプで、対数のディメンジョンを持つフ
ィルム濃度の電気的処理を取扱う上での必要な措置であ
る。42はコントローラから入るクロック信号に同期して
前段のログアンプ41の出力信号を保持するためのサンプ
ル／ホールド回路、43は該サンプル／ホールド回路42の
保持信号をディジタル量に変換するためのA/D変換器、4
4は前記コントローラの指示に基づき、該A/D変換器43か
らの出力を切換えて後述のキャリブレーションバッファ
45かラインバッファ46へ送るための切換器で、フィルム
部にフィルム21がない場合の濃度D₁情報はキャリブレー
ションバッファ45へ、フィルム21がある場合の濃度D₂情
報はラインバッファ46へと送られる。

これらのギャリブレーションバッファ45及びラインバ
ッファ46は、１ライン分の画素数のディジタル信号を記
憶する働きを持つ記憶回路であり、コントローラからの
クロック信号により記憶する番地を進めて、画像の位置
情報と記憶情報との対応付けを行う。47は前述した測定
対象であるフィルム濃度D₃を算出する差分算出回路で、
コントローラからの信号によって各画素毎に、前段のラ
インバッファ46に記憶されているフィルム濃度D₂情報か
ら、キャリブレーションバッファ45に予め記憶させてお
いたフィルム濃度D₁情報を差引く作用を果すものであ
る。48は該差分算出回路57の出力信号を前述のデータ処
理装置23へ送るためのインターフェースである。

以下、この電子回路により制御されるフィルム画像読
取装置22の作動について説明する。

先ず、対象とするフィルム（例えば21）の濃度測定に
先立って、先ずフィルムのない時の１ラインの濃度を測
定しその値をキャリブレーションバッファ45に記憶させ
る。

次に、フィルム21を高速角速度変化鏡27による主走査
線に位置させるために、フィルム送りローラ29a,29bを
回転させてフィルム21を副走査方向へと移動させ、フィ
ルム21のある状態で１ラインの濃度を測定して、その測
定値をラインバッファ46に記憶させる。

そして、コントローラの働きにより、キャリブレーシ
ョンバッファ45の記憶値とラインバッファ46の記憶値と
を次々に差分算出回路47へと送り、該回路47において両
値の差分即ちフィルム濃度D₃を算出した後、この算出結
果をデータ処理装置23に転送して１ライン分の測定を終
了する。

その後、フィルム送りローラ29a,29bを回転させるこ
とにより、フィルム21を予め定められた距離だけ副走査
方向へ移動させて、次のラインに対する測定を行うとい
うものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、この従来のフィルム画像の読取技術
は、フィルム画像情報を精度良く濃度情報に変換し得る
点においては、極めて優れた技術と言い得るが、その一
方において、光干渉に起因する測定精度の低下という問
題点を抱えているので、この形式の装置をより有効に使
用するにはこの問題を解決する必要がある。発明者は、
この従来の装置が抱えている問題を研究した結果、この
問題点がファブリー・ペロー（Fabry−Perot）の干渉計
の原理で説明し得るということを突止めた。

即ち、従来の装置では、レーザ発振器25から発振され
たレーザ光がフィルム21面に垂直に入射する構成となっ
ていたため、該フィルム21を透過して集光器31に向うレ
ーザ光がフィルムの表裏面において光干渉を起し、この
時に生じた干渉模様（一般にモアレ縞と呼ばれる）が表
示装置24での表示の際に画像情報に付加される結果、正
確な画像の形成が妨げられて測定精度を低下させている
というこを突止めた。

以下、本発明により一層の理解を助長するために、第
５図に基づいてファブリー・ペロー干渉計の原理を説明
する。

図中、1a及び1bはいずれも高反射性の透過可能な反射
面を有する半透過鏡でそれぞれの反射面が平行に且つ対
向するように配置される。

今、この２枚の半透過鏡1a,1bの上方（図上）からレ
ーザ光のようなコヒーレント光２が入射したとすると、
この光２は、その一部分が上側の半透過鏡1a面で反射さ
れて上方へと向い、大部分の光は両方の半透過鏡1a,1b
面の間で反射を繰返しつつ伝播し、他の一部分の光が下
側の半透過鏡1bを透過することになる。この透過光の中
には、入射したコヒーレント光２がそのまま透過して行
く１次透過光３と、上下の半透過鏡1a,1b面において偶
数回（例えば２回）の反射を繰返して透過していく多次
（例えば２次）の透過光4a,4bとがあるが、それぞれの
通過光路長の違いから、両者の波面間には当然のことな
がら位相差が生じる。その結果、両者の波の山が重なっ
た時には透過光の振幅が大きくなって光は強くなり、山
と谷とが重なった時は振幅が打消し合って暗くなる。

従って、入射光２の波長をλとし、両半透過鏡1a,1b
の反射面の間隔をｄとした場合、 2nd＝ｍλ …（１）但し、 n:反射面間の媒質の屈折率 m:整数の式を満足する時には、λ/2毎の周期で下側の半透過鏡
1b面の合成光強度には鋭い干渉効果が現れる。

ここで、両方の半透過鏡1a,1bをフィルムの表裏面，
反射面の間隔ｄをフィルム厚と考えると、フィルムの場
合でもこの干渉効果が現われることになる。特にＸ線フ
ィルムの場合は厚さが一般に175μｍであり、外観は均
一のように見えてもHe−Neレーザの発振光の波長632.8n
mからみると、フィルムの厚さｄは微妙に変化してい
る。従って、フィルムに入射するレーザ光がある太さの
ビームである場合、フィルムを照射する位置により、合
成された透過光の強度は微妙に変化することになる。本
発明は、この点に着眼してなされたもので、従来のよう
な干渉模様の発生を防止して診断性を向上せしめた新規
なフィルム画像読取装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この目的を達成するための本発明の構成は、放射線画
像情報が記載されたフィルム上をレーザ光で走査し、放
射線画像情報をサンプリングすることにより該フィルム
から放射線画像情報を読取るフィルム画像読取装置にお
いて、前記フィルム走査用のレーザビームの直径d₂と該
ビームのフィルムへの入射角θ_１とを相対的に変化させ
て下記の関係式となるように走査光学系を構成したこと
を特徴とするフィルム画像読取装置。

但し、 d₁:フィルム厚さの最大値 n₂:フィルムの屈折率（作用）このような構成によれば、容易に調整可能なレーザビ
ームの直径d₂とフィルムへのビームの入射角θ_１を相対
的に変化させながら数式の条件を満足させるように設定
することが容易となり、このため干渉模様の発生を容易
に防止することができる。

（実施例）以下、図示の一実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。第１図は本発明に係るフィルム画像読取装置の原
理説明図で、図中、Ｆは測定対象であるＸ線フィルムを
示す。

今、該フィルムＦの入射面12に対してレーザ光11を角
度θ_１で入射させると、この光11の大部分は、該入射面
12で屈折されθ_２なる屈折角をもってフィルム内部に進
入する。そして、フィルム内部を進行するこのレーザ光
11は、その一部が１次出射光14となってフィルムＦの出
射面13から角度θ_１をもって出射するが、残りの光は該
出射面13で反射され内部反射光15となって入射面12に達
する。この内部反射光15は、該入射面12から上方へ出射
する一部の光を除いて入射面12で反射されて再び出射面
13に至り、ここでも前述の場合と同様に、一部の光が２
次の出射光16となって下方へ出射し、残りの光が該出射
面13で反射されて再び入射面12へ向うという作用を繰返
し、これを順次に行ってフィルムＦ内を伝播していく。

ここで、１次出射光14と２次出射光16との間隔l₁,フ
ィルムＦの最大厚さをd₁とすると、 l₁＝2d₁tanθ_２ …（２）の式が成立し、この場合における入射レーザ光11のビー
ム径をd₂とすると、フィルム入射面12における照射ビー
ムの楕円長径l₂は、 l₂＝d₂/cosθ_１ …（３）となる。従って、ここで l₂＜l₁ …（４）なる関係を満足させるようにすれば、前記１次出射光14
と２次出射光16との間に光の干渉が生じないことにな
る。

しかして、空気とフィルムとの屈折率をそれぞれn₁,n
₂とすると、スネルの法則によって n₁ sinθ_１＝n₂ sinθ_２ …（５）の式が成立するから、これらの式（２）乃至（５）を用
いて前記ビーム径d₂と入射角θ_１との関係を計算する
と、先ず、式（２）乃至（４）から d₂/cosθ_１＜2d₁ tanθ_２ d₂/2d₁＜cosθ_１×tanθ_２ …（６）となり、更に、となる。従って、この式に前記式（５）を代入したとす
ると、となる。この場合、空気の屈折率はn₁＝１であるから、
前記式（６）に式（７）を代入すると、のようになる。この式（８）の場合、フィルムの厚さd₁
と屈折率n₂とは常数であるため、式（８）はビーム径d₂
とレーザ光の入射角θ_１との関係式となり、この式
（８）を満足しさえすれば干渉模様の発生を防止し得る
ことになる。尚、この式（８）は直接に解くことのでき
ない式ではあるが、近似計算によって解くことのできる
式である。

さて、一般のＸ線フィルムのベース材は、ポリエチレ
ンテレフタレート製でその厚さd₁が0.175mm,屈折率n₂が
1.64であるから、前記ビーム径d₂を0.1mmに設定した場
合の入射角θ_１はほぼ30度となる。また、前記式（８）
の右辺が最大になる時の入射角は約50度であるので、そ
の時のビーム径はほぼ0.12mmとなる。

もちろん、これらの値は、フィルムベースの材料によ
って大幅に変化するものである。例えばフィルムベース
材が三酢酸セルロースの場合には、その厚さd₁が0.21乃
至0.24,屈折率n₂が1.48となるが、いずれの場合であっ
ても、前記ビーム径d₂と入射角θ_１との関係が前記式
（８）を満足しさえすれば干渉模様の発生を防止でき
る。

尚、レーザビームをフィルム面に対して傾斜させるだ
けでも本発明の目的は達成できる。

以上述べたように、本発明では、干渉模様の発生防止
条件を、フィルムに入射するレーザ光を傾斜させ、又は
好ましくは、レーザ光のビーム径とその入射角との関係
式をもって明示し得たので、光学系をこの条件に合致す
るように構成することにより、干渉模様の発生しない画
像読取装置を得ることが可能となった。

以上一実施例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、その要旨を変更せざる範囲内
で、種々に変形実施することが可能である。例えば、図
示実施例でＸ線画像の処理について述べたが、Ｘ線画像
以外の画像の処理にも適用することができることを付記
する。

［発明の効果］以上述べたとおり本発明を用いる時は、従来のような
干渉模様の発生を防止して診断性を向上せしめたフィル
ム画像読取装置を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフィルム画像読取装置の原理説明
図、第２図は従来の画像処理システムの基本構成を説明
するためのブロック図、第３図は該画像処理システムに
使用される従来のフィルム画像読取装置の概略構成図、
第４図はこの従来のフィルム画像読取装置に接続される
電子回路のブロック図、第５図はファブリー・ペロー干
渉計の原理説明図である。 1a,1b……半透過鏡、２……コヒーレント光、３……１次透過光、4a,4b……多次透過光、Ｆ……フィルム、θ_１……入射角、θ_２……屈折角、 11……レーザ光、12……入射面、13……出射面、 14……１次出射光、15……内部反射光、 16……２次出射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿部俊雄東京都渋谷区代々木３丁目42番10号株式会社阿部設計内 (56)参考文献特開昭60−195568（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放射線画像情報が記載されたフィルム上を
レーザ光で走査し、放射線画像情報をサンプリングする
ことにより該フィルムから放射線画像情報を読取るフィ
ルム画像読取装置において、前記フィルム走査用のレー
ザビームの直径d₂と該ビームのフィルムへの入射角θ_１
とを相対的に変化させて下記の関係式となるように走査
光学系を構成したことを特徴とするフィルム画像読取装
置。但し、d₁:フィルム厚さの最大値 n₂:フィルムの屈折率
【請求項２】前記フィルムがＸ線フィルムである特許請
求の範囲第１項に記載のフィルム画像読取装置。