JP2784260B2 - テレセントリック光学系を用いた透明蓄積蛍光体走査 - Google Patents
テレセントリック光学系を用いた透明蓄積蛍光体走査Info
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 G.W.Luckeyの米国特許第3,859,529g号（Re.31,847）
に、刺激可能な蛍光体をラジオグラフィの記録媒体とし
て用いることが開示されている。記録媒体は最初、波長
λ１のＸ線で露光して蛍光体中に潜像を形成される。入
射Ｘ線束は蛍光体中に複数の励起された電子及び正孔を
生じ、それらのうちの幾つかが蛍光体中で長命（蓄積）
状態に捕獲される。その後、蛍光体を波長λ２の刺激放
射で破壊的に走査して、元のＸ線露光に比例する波長λ
３の発光が実現され得る。本明細書において“破壊的”
という語は、刺激放射によって蛍光体が放電すること、
及び蛍光体によって発生される誘導放射の量照射された
刺激放射の量にかかわらず限られたものでしかないこと
を指すのに用いてある。本明細書中に用いた“蓄積蛍光
体”及び“蛍光体”という語は、刺激されると破壊的に
放射を発生する蛍光体を意味する。
に、刺激可能な蛍光体をラジオグラフィの記録媒体とし
て用いることが開示されている。記録媒体は最初、波長
λ１のＸ線で露光して蛍光体中に潜像を形成される。入
射Ｘ線束は蛍光体中に複数の励起された電子及び正孔を
生じ、それらのうちの幾つかが蛍光体中で長命（蓄積）
状態に捕獲される。その後、蛍光体を波長λ２の刺激放
射で破壊的に走査して、元のＸ線露光に比例する波長λ
３の発光が実現され得る。本明細書において“破壊的”
という語は、刺激放射によって蛍光体が放電すること、
及び蛍光体によって発生される誘導放射の量照射された
刺激放射の量にかかわらず限られたものでしかないこと
を指すのに用いてある。本明細書中に用いた“蓄積蛍光
体”及び“蛍光体”という語は、刺激されると破壊的に
放射を発生する蛍光体を意味する。
上述のシステムでは通常のＸ線露光装置が用いられ
る。しかし像の検出及び記録には、通常のラジオグラフ
ィのスクリーン及びフィルムに替えて、光で刺激可能な
発光蓄積蛍光体の形態の記録媒体が用いられる。露光
後、記録媒体は振動または回転走査ミラーで偏向される
レーザビームによってラスタパターン状に走査され、波
長λ３の発光が光電子増倍管のような光検出器により集
めて検出され、かつデジタル情報に変換され、この情報
は像を処理するコンピュータへと転送される。R.W.Kulp
inski等の米国特許第4,778,995号に基本的な走査方法の
概略が開示されており、それによればレーザは固定され
てレーザビームが（この例では回転多角形ミラーによっ
て）高速走査方向即ち行走査方向へ偏向され、一方記録
媒体は適当なシート駆動機構によって低速走査方向即ち
ページ走査方向へ移動される。
る。しかし像の検出及び記録には、通常のラジオグラフ
ィのスクリーン及びフィルムに替えて、光で刺激可能な
発光蓄積蛍光体の形態の記録媒体が用いられる。露光
後、記録媒体は振動または回転走査ミラーで偏向される
レーザビームによってラスタパターン状に走査され、波
長λ３の発光が光電子増倍管のような光検出器により集
めて検出され、かつデジタル情報に変換され、この情報
は像を処理するコンピュータへと転送される。R.W.Kulp
inski等の米国特許第4,778,995号に基本的な走査方法の
概略が開示されており、それによればレーザは固定され
てレーザビームが（この例では回転多角形ミラーによっ
て）高速走査方向即ち行走査方向へ偏向され、一方記録
媒体は適当なシート駆動機構によって低速走査方向即ち
ページ走査方向へ移動される。
現在入手可能な市販システムでは、光学的に混濁した
（不透明な）蛍光体が蓄積媒体として用いられている。
しかし、光を通す蛍光体には混濁蛍光体を凌ぐ利点が幾
つか有る。透明蛍光体を用いた撮像システムのMTF（Mod
ulation Transfer Function;システムの、細部を記録す
る能力の規準）は主に、走査する刺激放射ビームの、所
望の大きさに調整できる有効寸法によって制限されるの
で、匹敵する混濁蛍光体システムのMTFよりはるかに高
めることが可能である。更に、シートをより厚く形成す
ることによってシートのＸ線吸収を増すことができ、そ
の際走査ビームの有効寸法は増大しない。このようにし
てＸ線検出器の信号対雑音比を改善し得る。通常の混濁
蓄積蛍光体シートでは、混濁蛍光体中で走査ビームが広
がることによって厚みが制限される。光を通す蓄積蛍光
体は、C.D.DeBoer等の米国特許第4,733,090号に開示さ
れている。
（不透明な）蛍光体が蓄積媒体として用いられている。
しかし、光を通す蛍光体には混濁蛍光体を凌ぐ利点が幾
つか有る。透明蛍光体を用いた撮像システムのMTF（Mod
ulation Transfer Function;システムの、細部を記録す
る能力の規準）は主に、走査する刺激放射ビームの、所
望の大きさに調整できる有効寸法によって制限されるの
で、匹敵する混濁蛍光体システムのMTFよりはるかに高
めることが可能である。更に、シートをより厚く形成す
ることによってシートのＸ線吸収を増すことができ、そ
の際走査ビームの有効寸法は増大しない。このようにし
てＸ線検出器の信号対雑音比を改善し得る。通常の混濁
蓄積蛍光体シートでは、混濁蛍光体中で走査ビームが広
がることによって厚みが制限される。光を通す蓄積蛍光
体は、C.D.DeBoer等の米国特許第4,733,090号に開示さ
れている。
しかし、透明な蓄積蛍光体の走査では、刺激放射が蛍
光体中で散乱しないことを起因として新たな問題が生じ
得る。即ち、光路内で透明蛍光体に後続する媒質の（波
長λ２での）屈折率n2が蛍光体の（λ２での）屈折率n1
と厳密に整合しないと、第１図に符号７で示したように
刺激ビーム３の幾分かはn1−n2境界で反射されて蓄積蛍
光体５中へと戻ってしまう。ビーム３は（図示しない）
レーザによって発せられ、通常の回転ミラー８によって
偏向され、かつ通常のｆθレンズ９を透過し、レンズ９
はビーム３の一定の角速度を変更して、像平面内を一定
の線速度で移動するスポットを実現する。更に、R.W.K,
ulpinski等の米国特許第4,778,995号に開示されている
ようなラスタ走査システムにおいて一般にそうであるよ
うに刺激ビーム３が蓄積媒体に対して垂直に向けられ
ず、法線に対して所与の角度を成して入射する場合、ビ
ームの反射部分は第１図に示したように入射ビーム領域
から遠ざかる方向へ進む。望ましくない反射光が蓄積蛍
光体５中で上記のような方向へ光路を或る程度の距離に
わたって辿り続け、他の多くの光学系における“フレア
光”の影響に類似の望ましくない影響をもたらす恐れが
有る。そのような影響には、像コントラストの劣化、偽
の“影”の出現、及び特に強Ｘ線露光領域に囲繞された
弱Ｘ線露光領域が走査される際の出力信号対雑音比損失
が含まれる。しかも、蓄積蛍光体が破壊的に走査される
ので、フレア光の望ましくない影響は大レーザ出力で行
なわれる非破壊的走査の場合により実際上大きくなる。
光体中で散乱しないことを起因として新たな問題が生じ
得る。即ち、光路内で透明蛍光体に後続する媒質の（波
長λ２での）屈折率n2が蛍光体の（λ２での）屈折率n1
と厳密に整合しないと、第１図に符号７で示したように
刺激ビーム３の幾分かはn1−n2境界で反射されて蓄積蛍
光体５中へと戻ってしまう。ビーム３は（図示しない）
レーザによって発せられ、通常の回転ミラー８によって
偏向され、かつ通常のｆθレンズ９を透過し、レンズ９
はビーム３の一定の角速度を変更して、像平面内を一定
の線速度で移動するスポットを実現する。更に、R.W.K,
ulpinski等の米国特許第4,778,995号に開示されている
ようなラスタ走査システムにおいて一般にそうであるよ
うに刺激ビーム３が蓄積媒体に対して垂直に向けられ
ず、法線に対して所与の角度を成して入射する場合、ビ
ームの反射部分は第１図に示したように入射ビーム領域
から遠ざかる方向へ進む。望ましくない反射光が蓄積蛍
光体５中で上記のような方向へ光路を或る程度の距離に
わたって辿り続け、他の多くの光学系における“フレア
光”の影響に類似の望ましくない影響をもたらす恐れが
有る。そのような影響には、像コントラストの劣化、偽
の“影”の出現、及び特に強Ｘ線露光領域に囲繞された
弱Ｘ線露光領域が走査される際の出力信号対雑音比損失
が含まれる。しかも、蓄積蛍光体が破壊的に走査される
ので、フレア光の望ましくない影響は大レーザ出力で行
なわれる非破壊的走査の場合により実際上大きくなる。
本発明は、上述の問題点の解決を目的とする。
発明の概要 透明の蛍光体を走査する本発明装置は、刺激放射源
と、蛍光体走査装置と、蛍光体支持装置と、前記走査装
置から入射する走査放射を蛍光体表面に対して終始垂直
となるように光学的に方向調整する装置とを含む。好ま
しくは、走査放射の方向を調整する装置は走査装置と蛍
光体との間に配置されたテレセントリックレンズ系であ
る。このレンズ系は屈折型であっても反射型であっても
よい。やはり好ましくは、蛍光体のテレセントリックレ
ンズ系から遠い方の表面はダイクロイック層で被覆され
ており、この層は刺激放射は反射するが、蛍光体の発す
る放射は反射しない。
と、蛍光体走査装置と、蛍光体支持装置と、前記走査装
置から入射する走査放射を蛍光体表面に対して終始垂直
となるように光学的に方向調整する装置とを含む。好ま
しくは、走査放射の方向を調整する装置は走査装置と蛍
光体との間に配置されたテレセントリックレンズ系であ
る。このレンズ系は屈折型であっても反射型であっても
よい。やはり好ましくは、蛍光体のテレセントリックレ
ンズ系から遠い方の表面はダイクロイック層で被覆され
ており、この層は刺激放射は反射するが、蛍光体の発す
る放射は反射しない。
図面の簡単な説明 第１図は従来技術による光学的走査システムと透明蓄
積蛍光体との関係、及びこの関係によってもたらされる
フレア光の概略的説明図である。
積蛍光体との関係、及びこの関係によってもたらされる
フレア光の概略的説明図である。
第２図は本発明の好ましい具体例を示す概略的説明図
である。
である。
第３図は光学的走査システムもしくはテレセントリッ
クレンズ系と透明蓄積蛍光体との光学的関係の概略的説
明図である。
クレンズ系と透明蓄積蛍光体との光学的関係の概略的説
明図である。
好ましい具体例の説明 第２図によれば、先に述べた問題点は、典型的なｆθ
の光学的走査システムをテレセントリックレンズ系を含
むシステムで置き換えることによって解決できる。透明
蛍光体13を走査する走査システム11は走査放射源15と、
回動点19を有する蛍光体13走査用回転ミラー17と、テレ
セントリックレンズ系21と、光結合液25と、光バー27
と、フィルタ29及び31と、光電子増倍管アレイ33とを含
む。モータ35及び駆動ローラ37を含む通常のシート駆動
機構が、蛍光体13を低速走査方向またはｙ方向としても
知られるページ方向に移動するのに用いられる。
の光学的走査システムをテレセントリックレンズ系を含
むシステムで置き換えることによって解決できる。透明
蛍光体13を走査する走査システム11は走査放射源15と、
回動点19を有する蛍光体13走査用回転ミラー17と、テレ
セントリックレンズ系21と、光結合液25と、光バー27
と、フィルタ29及び31と、光電子増倍管アレイ33とを含
む。モータ35及び駆動ローラ37を含む通常のシート駆動
機構が、蛍光体13を低速走査方向またはｙ方向としても
知られるページ方向に移動するのに用いられる。
透明蛍光体13は、ポリマー結合剤中に分散した光刺激
可能な蛍光物質を含む。ポリマー結合剤は刺激波長λ２
での屈折率が蛍光体の屈折率と整合するものが選択され
るが、選択された結合剤の発光波長λ３の屈折率は蛍光
体の屈折率と必ずしも整合しない。C.D.DeBoer等の米国
特許第4,733,090号を参照されたい。あるいは他の場合
には、蛍光体記録媒体をApplied Physics Letters,Apri
l 28,1986所載のTsuyoshi Kano等による論文“Laser−S
timulableTransparent CsI:Na Film for High Quality
X−Ray Imaging Sensor"に述べられているような別の方
法で製造することも可能である。
可能な蛍光物質を含む。ポリマー結合剤は刺激波長λ２
での屈折率が蛍光体の屈折率と整合するものが選択され
るが、選択された結合剤の発光波長λ３の屈折率は蛍光
体の屈折率と必ずしも整合しない。C.D.DeBoer等の米国
特許第4,733,090号を参照されたい。あるいは他の場合
には、蛍光体記録媒体をApplied Physics Letters,Apri
l 28,1986所載のTsuyoshi Kano等による論文“Laser−S
timulableTransparent CsI:Na Film for High Quality
X−Ray Imaging Sensor"に述べられているような別の方
法で製造することも可能である。
放射源15は、波長λ２の走査もしくは刺激放射ビーム
を発するレーザである。当業者に理解されるように、ミ
ラー17は（図示しない）任意の通常手段によって軸線19
周囲に回動するように取り付けられており、それによっ
て該ミラー17は上記ビームの方向を、高速走査方向また
はｘ方向とも呼称される行方向での走査を可能にするべ
く変化させ得る。
を発するレーザである。当業者に理解されるように、ミ
ラー17は（図示しない）任意の通常手段によって軸線19
周囲に回動するように取り付けられており、それによっ
て該ミラー17は上記ビームの方向を、高速走査方向また
はｘ方向とも呼称される行方向での走査を可能にするべ
く変化させ得る。
テレセントリックレンズ21は、その焦点の一方が回動
点19上にか、または回動点19近傍に位置し、かつ符号41
で示した射出する主光線がシステム11の光軸43に平行と
なるように設計されている。レンズ21は像空間において
テレセントリックであり、走査ビームは蛍光体13に対し
て終始垂直である。やはり当業者に理解されるように、
レンズ系21の直径は蛍光体の高速走査方向寸法を僅かに
上回らなければならない。また、レンズ21は反射型テレ
セントリック系によって置き換えられ得る。
点19上にか、または回動点19近傍に位置し、かつ符号41
で示した射出する主光線がシステム11の光軸43に平行と
なるように設計されている。レンズ21は像空間において
テレセントリックであり、走査ビームは蛍光体13に対し
て終始垂直である。やはり当業者に理解されるように、
レンズ系21の直径は蛍光体の高速走査方向寸法を僅かに
上回らなければならない。また、レンズ21は反射型テレ
セントリック系によって置き換えられ得る。
これも第２図から明らかであるが、システム11は蛍光
体13からの誘導放射λ３をPMTアレイ33に有効に伝達す
る装置も含む。R.W.Kulpinski等の米国特許第4,778,995
号に詳細に述べられているように、上記伝達は光結合部
25及び光バー27によって達成され得る。光結合液25は、
発光波長λ３で光バー27及び蛍光体13と同じ屈折率を有
する液体の層である。フィルタ29及び31は、刺激波長λ
２を吸収する一方誘導波長λ３をPTM33へと透過させる
べく機能する。
体13からの誘導放射λ３をPMTアレイ33に有効に伝達す
る装置も含む。R.W.Kulpinski等の米国特許第4,778,995
号に詳細に述べられているように、上記伝達は光結合部
25及び光バー27によって達成され得る。光結合液25は、
発光波長λ３で光バー27及び蛍光体13と同じ屈折率を有
する液体の層である。フィルタ29及び31は、刺激波長λ
２を吸収する一方誘導波長λ３をPTM33へと透過させる
べく機能する。
第３図からは、テレセントリックレンズ系21が先に述
べた走査ビームの内面反射の問題及び内部フレア光の問
題を解決することが知見され得、なぜなら波長λ２でn1
≠n2の時１−n2境界で反射された刺激放射λ２は本来の
刺激光路に沿って戻るからである。
べた走査ビームの内面反射の問題及び内部フレア光の問
題を解決することが知見され得、なぜなら波長λ２でn1
≠n2の時１−n2境界で反射された刺激放射λ２は本来の
刺激光路に沿って戻るからである。
捕獲された電子の形態で透明蓄積スクリーンに蓄積さ
れた信号を読み出すのに必要な刺激露光の量は非常に大
きい。なぜなら、捕獲する電子状態が典型的にはＦ中心
であり、Ｆ中心吸収の光学的断面は非常に小さいからで
ある。即ち、刺激放射源としては一般に大型のレーザが
必要となる。従って、刺激エネルギーが目下読み出し中
の画素内に留まるのであれば、刺激光ビームが透明蛍光
体13を２回以上透過することが非常に望ましい。このこ
とは、上述の本発明システムにおいて、光路内で透明蛍
光体13に後続する媒質の屈折率n3が波長λ２で蛍光体ス
クリーンの屈折率n1に異なる場合に実現する。
れた信号を読み出すのに必要な刺激露光の量は非常に大
きい。なぜなら、捕獲する電子状態が典型的にはＦ中心
であり、Ｆ中心吸収の光学的断面は非常に小さいからで
ある。即ち、刺激放射源としては一般に大型のレーザが
必要となる。従って、刺激エネルギーが目下読み出し中
の画素内に留まるのであれば、刺激光ビームが透明蛍光
体13を２回以上透過することが非常に望ましい。このこ
とは、上述の本発明システムにおいて、光路内で透明蛍
光体13に後続する媒質の屈折率n3が波長λ２で蛍光体ス
クリーンの屈折率n1に異なる場合に実現する。
そのうえ、第２図に示したように透明蛍光体スクリー
ン13の背面にはダイクロイック層49が設けられ得、この
層49は刺激波長λ２は反射し、発光波長λ３は透過させ
る。第２図及び第３図に示した構成は、集められる光λ
３を最大化し、かつλ２での必要な放射源強度を最小化
するのに最適である。即ち、テレセントリックレンズ21
はR.W.Kulpinski等の米国特許第4,778,995号の第７図及
び第８図に示された装置と結合して用いられ得る。
ン13の背面にはダイクロイック層49が設けられ得、この
層49は刺激波長λ２は反射し、発光波長λ３は透過させ
る。第２図及び第３図に示した構成は、集められる光λ
３を最大化し、かつλ２での必要な放射源強度を最小化
するのに最適である。即ち、テレセントリックレンズ21
はR.W.Kulpinski等の米国特許第4,778,995号の第７図及
び第８図に示された装置と結合して用いられ得る。
ここに説明した本発明システムは、λ１の本来の露光
線の傾斜がMTFに及ぼす影響が重大でない場合、即ち例
えば極低エネルギＸ線撮像の場合、Ｘ線源から蓄積蛍光
体までの距離が非常に大きく設定され得る場合、及び蓄
積蛍光体がＸ線ではなく光、例えば紫外線で露光され得
る場合に透明蛍光体を走査するのに特に有用である。
線の傾斜がMTFに及ぼす影響が重大でない場合、即ち例
えば極低エネルギＸ線撮像の場合、Ｘ線源から蓄積蛍光
体までの距離が非常に大きく設定され得る場合、及び蓄
積蛍光体がＸ線ではなく光、例えば紫外線で露光され得
る場合に透明蛍光体を走査するのに特に有用である。
即ち、上述の本発明装置の利点は、内面反射及び内部
フレアの有害な影響を排除すること、必要な刺激放射源
強度を低下させてコストを削減し得、あるいはまた必要
なレーザ出力やコストを増大させずに走査速度を高め得
ること、低エネルギ適用のために有用であること、蛍光
体の適用を十分可能にすること、非Ｘ線露光型であるこ
と、及び透明蓄積蛍光体を解像度に関して試験するのに
有効であることである。
フレアの有害な影響を排除すること、必要な刺激放射源
強度を低下させてコストを削減し得、あるいはまた必要
なレーザ出力やコストを増大させずに走査速度を高め得
ること、低エネルギ適用のために有用であること、蛍光
体の適用を十分可能にすること、非Ｘ線露光型であるこ
と、及び透明蓄積蛍光体を解像度に関して試験するのに
有効であることである。
本発明の好ましい具体例を添付図面に示し、かつ本明
細書に説明したが、本発明の範囲に影響することなく本
発明を様々に変形し得ることは当業者に明らかであろ
う。
細書に説明したが、本発明の範囲に影響することなく本
発明を様々に変形し得ることは当業者に明らかであろ
う。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−28707（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03B 42/02
Claims (3)
- 【請求項１】透明な蛍光体を走査する装置であって、刺
激放射源と、走査手段と、蛍光体支持手段と、前記放射
源からの刺激放射を蛍光体表面に対してどこでも垂直と
なるように方向調整するテレセントリック光学系とを含
む装置。 - 【請求項２】前記テレセントリックレンズ系が走査手段
の回転軸線上かまたは該軸線近傍に位置する焦点と、無
限遠に設定された物体とを有し、それによって刺激放射
は常に蛍光体表面に垂直に当たることを特徴とする請求
項１に記載の装置。 - 【請求項３】蛍光体のテレセントリックレンズ系から遠
い方の表面にダイクロイックコーティングが設けられて
おり、このコーティングは刺激放射は反射するが蛍光体
の発する放射は透過させることを特徴とする請求項２に
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
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