JP2939622B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上利用分野） 本発明は、画像が記録された記録シートから得られた
画像を表わす光を読み取って画像信号を得る画像読取装
置に関するものである。

（従来の技術） 記録された画像を読み取って画像信号を得、この画像
信号に適切な画像処理を施した後、画像を再生記録する
ことは種々の分野で行なわれている。たとえば、後の画
像処理に適合するように設計されたガンマ値の低いＸ線
フイルムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ線画像が記
録されたフイルムからＸ線画像を読み取って電気信号に
変換し、この電気信号（画像信号）に画像処理を施した
後コピー写真等に可視像として再生することにより、コ
ントラスト，シャープネス，粒状性等の画質性能の良好
な再生画像を得ることのできるシステムが開発されてい
る（特公昭61−5193号公報参照）。

また本願出願人により、放射線（Ｘ線，α線，β線，
γ線，電子線，紫外線等）を照射するとこの放射線エネ
ルギーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照
射すると蓄積された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）を利用して、人体等の被
写体の放射線画像を一旦シート状の蓄積性蛍光体に撮影
記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザー光等の励起
光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光
光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に
基づき被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録材
料、CRT等に可視像として出力させる放射線画像記録再
生システムがすでに提案されている（特開昭55−12429
号，同56−11395号，同55−163472号，同56−104645
号，同55−116340号等）。

このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真
システムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって
画像を記録しうるという実用的な利点を有している。す
なわち、蓄積性蛍光体においては、放射線露光量に対し
て蓄積後に励起によって輝尽発光する発光光の光量が極
めて広い範囲にわたって比例することが認められてお
り、従って種々の撮影条件により放射線露光量がかなり
大幅に変動しても、蓄積性蛍光体シートより放射される
輝尽発光光の光量を読取ゲインを適当な値に設定して光
電変換手段により読み取って電気信号に変換し、この電
気信号を用いて写真感光材料等の記録材料、CRT等の表
示装置に放射線画像を可視像として出力させることによ
って、放射線露光量の変動に影響されない放射線画像を
得ることができる。

上記Ｘ線フイルムや蓄積性蛍光体シート等の記録シー
トを用いる上記システムにおいて、記録シートに記録さ
れた画像を読み取って画像信号を得るには、通常、画像
読取装置を用い、記録シートに光を照射してこの光の照
射により該記録シートから得られた画像を表わす光（た
とえば、Ｘ線フイルムを透過し又はＸ線フイルムから反
射した光や、蓄積性蛍光体シートから発せられた輝尽発
光光等）を光検出器で受光して、該光の光量と対応する
信号を得、該信号を対数増幅器に入力して対数圧縮する
ことにより行なわれる。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようにして画像読取装置を用いて画像信号を得
た後、画像処理装置により該画像信号に適切な画像処理
が施され、画像再生装置により、上記画像が可視画像と
して再生表示され該可視画像が観察に供される。

ところが、蓄積性蛍光体シートから得られた画像を表
わす光は、微弱な光から強い光まで（たとえば強度比で
1:10⁴程度）の極めて広範囲の光量幅を有している。こ
の程度の光量幅であっても、上記光検出器としてたとえ
ば高性能の光電子増倍管等を用いると十分な精度および
十分な速度で各光量に対応する電気信号に変換すること
ができる。しかしながら、この電気信号を対数変換する
ために対数増幅器に入力する場合、通常、電流入力型対
数増幅器は微弱な入力信号に対しては応答性が悪く、し
たがって上記のような広範囲の信号を対数変換するため
には最も微弱な信号であっても十分な精度で対数変換で
きる程度に、蓄積性蛍光体シートから画像を読み取る速
度を制限する必要があった。このため、装置全体の速度
が制限され、単位時間あたりの処理能力が制限されてい
た。

本発明は上記事情に鑑み、微弱な入力信号に対する電
流入力型対数増幅器の応答性が悪いという条件を克服し
て、単位時間あたりの処理能力を高めた画像読取装置を
提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の画像読取装置は、 放射線画像が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートに励
起光を照射し、この照射により発光される輝尽発光光を
受光する光検出器と、該光検出器の出力信号を入力して
対数圧縮する対数増幅器とを備えた画像読取装置におい
て、 前記対数増幅器が電流入力型対数増幅器であり、 前記出力信号を前記対数増幅器の所望とする入力信号
範囲内の信号に変換するためのバイアスを前記出力信号
に付加するバイアス付加手段を備えたことを特徴とする
ものである。

ここで、「前記対数増幅器の所望とする入力信号範
囲」とは、対数増幅器の入力信号に対する周波数応答特
性のほぼ平坦な範囲を中心とした、応答特性の比較的良
好な入力信号の範囲をいう。

（作用） 電流入力型対数増幅器の一般的性質として、入力信号
の大きさが所定範囲内ならば、所定の高周波数まで精度
良く対数変換され、上記所定範囲より微弱な入力信号に
対しては、入力信号が微弱になればなるほど、上記所定
の高周波数よりも低い周波数までしか精度良く対数変換
されないという性質を有する。またもちろん入力信号が
大きすぎ対数増幅器の規格を超えた場合は対数増幅器は
正常には作動しない。

ここで、対数増幅器の入力信号にバイアスを付加する
と対数増幅器の出力信号が歪むため、これまで対数増幅
器の入力信号にバイアスを付加することは行なわれてい
なかった。ところが放射線画像読取再生システムにおい
ては、対数増幅器から出力された信号にはその後アナロ
グ及び／又はディジタル的に画像処理が施されることが
常であるため、もし上記歪みを除去することが必要なら
ばそのときに除去し得るものであることに着目し、ま
た、対数増幅器の入力信号にバイアスを付加すると対数
増幅器の入力信号の信号範囲を、該対数増幅器の応答性
の良好な上記所定範囲を押えることができることに着目
して本発明に想到したものである。

本発明の画像読取装置は、光検出器の出力信号を対数
増幅器の所望とする入力信号範囲内の信号に変換するた
めのバイアスを上記出力信号に付加するバイアス付加手
段を備えたため、電流入力型対数増幅器の応答特性の良
好な範囲のみが使用され、したがって読取の速度をあげ
ても十分な精度で対数変換される。尚、対数増幅器から
出力された信号の歪みは、前述したようにして必要に応
じて除去される。

（実 施 例） 以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明
する。

第２図は、本発明の画像読取装置の一例を示した斜視
図である。

この画像読取装置は前述した蓄積性蛍光体シートを用
いる装置である。

放射線画像が記録された蓄積性蛍光体シート11は、画
像読取装置100の所定位置にセットされる。この所定位
置にセットされた蓄積性蛍光体シート11は、図示しない
駆動手段により駆動されるエンドレスベルト等のシート
搬送手段13により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）され
る。一方、レーザー光源14から発せられた光ビーム15は
モータ23により駆動され矢印方向に高速回転する回転多
面鏡16によって反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レン
ズ17を通過した後、ミラー18により光路を変えて前記シ
ート11に入射し副走査の方向（矢印Ｙ方向）と略垂直な
矢印Ｘ方向に繰り返し主走査する。この励起光15が照射
されたシート11の箇所からは、蓄積記録されている画像
情報に応じた光量の輝尽発光光19が発散され、この輝尽
発光光19は光ガイド20によって導かれ、フォトマルチプ
ライヤ（光電子増倍管）21によって光電的に検出され
る。上記光ガイド20はアクリル板等の導光性材料を成形
して作られたものであり、直線状をなす入射端面20aが
蓄積性蛍光体シート11上の主走査線に沿って延びるよう
に配され、円環状に形成された出射端面20bにフォトマ
ルチプライヤ21の受光面が結合されている。入射端面20
aから光ガイド20内に入射した輝尽発光光19は、該光ガ
イド20の内部を全反射を繰り返して進み、出射端面20b
から出射してフォトマルチプライヤ21に受光され、画像
を表わす輝尽発光光19の光量がフォトマルチプライヤ21
によって電気信号に変換される。

輝尽発光光19は、蓄積性蛍光体シート11の各部分に照
射された放射線の線量と広範囲にわたってほぼ比例して
おり、該シート11に蓄積記録された画像を表わす輝尽発
光光の光量は約４桁の範囲（読み取るべき輝尽発光光の
うちの最も微弱な光強度を1.0としたとき、読み取るべ
き輝尽発光光のうちの最も光量の大きい光が約1.0×10⁴
の強度を有する範囲）にわたっている。また、フォトマ
ルチプライヤ21の出力も入力された輝尽発光光の光量と
比例するため、フォトマルチプライヤ21の出力も約４桁
（本実施例では約10^-7アンペア〜約10^-3アンペア）にわ
たっている。尚、実際にはフォトマルチプライヤ21に電
流が流入するが、ここでは信号の流れを追っているた
め、フォトマルチプライヤ21の出力または出力電流と呼
ぶ。

フォトマルチプライヤ21から出力されたアナログ出力
信号Ｓ（ｔ）は本発明のバイアス付加手段の一例を構成
する加算器25に入力される。該加算器25には一定電流
Ｓ′（本実施では、9.0×10^-7アンペア）も入力され、
これらＳ（ｔ）,S′が加算され、加算された信号Ｓ
（ｔ）＋Ｓ′が出力されて電流入力型対数増幅器26（以
下、単に対数増幅器26という）に入力される。加算され
た信号Ｓ（ｔ）＋Ｓ′は対数増幅器26で対数的に増幅さ
れ、A/D変換器27でディジタル化され、画像信号S_Qが得
られる。得られた画像信号S_Qは一旦記憶手段28に記憶さ
れた後、画像処理装置200に送信される。

画像処理装置200では、受信した画像信号S_Qに適切な
画像処理が施される。

画像処理の施された画像信号S_Rは画像再生装置300に
送信され、画像再生装置300ではこの画像信号S_Rに基づ
く放射線画像が再生記録される。

ここで対数増幅器26の特性について説明する。

第１図は、対数増幅器の特性の一例を表わしたグラフ
である。

この対数増幅器は入力信号（入力電流）が10^-5アンペ
ア〜10^-3アンペアの２桁の間は、約200KHzの周波数まで
応答する。ところがこの範囲より入力信号が微弱になる
ほど、図に示すように良好に応答する最高の周波数が低
下し、10^-6アンペアでは約100KHz、10^-7アンペアでは約
25KHzにまで応答速度が低下する。

ここで、もしフォトマルチプライヤ21から出力された
10^-7アンペア〜10^-3アンペアの範囲の電流信号を精度良
く対数変換するには、対数増幅器26の10^-7アンペアのと
きの応答は25KHzまでであるため、輝尽発光光19が担持
する放射線画像を表わす情報が25KHz以下になるよう
に、シート搬送手段13によるシート11の搬送速度（副走
査の速度）、および回転多面鏡16の回転速度（主走査の
速度）を定める必要がある。

ところがここでは加算器25によりフォトマルチプライ
ヤ21からの出力信号Ｓ（ｔ）に一定量のバイアスＳ′
（9.0×10^-7アンペア）を加算しているため、対数増幅
器に入力される信号Ｓ（ｔ）＋Ｓ′は下限が、約10^-7ア
ンペア＋9.0×10^-7アンペア＝10^-6アンペア、上限が約1
0^-3アンペア＋9.0×10^-7アンペア＝約10^-3アンペアの約
３桁の範囲となる。したがって対数増幅器26は約100KHz
まで良好に応答し（第１図参照）、輝尽発光光19が担持
する放射線画像を表わす情報が100KHz以下となるように
主走査，副走査の速度を定めればよく、バイアスＳ′を
付加しない場合と比べて読取りの速度を100KHs/25KHz＝
４倍にあげることができる。

第3A図は、フォトマルチプライヤ21から出力された信
号Ｓ（ｔ）と対数増幅器26から出力された信号S_Pとの関
係を示した図である。横軸はフォトマルチプライヤ21の
出力信号Ｓ（ｔ）の対数logS（ｔ）、縦軸は対数増幅器
26の出力信号S_Pを表わしている。

横軸は対数であるため、加算器25でバイアスＳ′がも
し加算されなかった場合は、図の破線のグラフ31に示す
ようにlogS（ｔ）とS_Pとは比例関係にある。しかしなが
らバイアスＳ′が加算されているため、対数増幅器26に
実際に入力される信号はバイアスの加算されたＳ（ｔ）
＋Ｓ′であり、したがってS_Pはlog（Ｓ（ｔ）＋Ｓ′）
とは比例するがlogS（ｔ）とは比例せず、特に微小入力
信号領域Ｄにおいて図の実線のグラフ32に示すように歪
みが生じている。

第3B図のグラフ33は、対数増幅器26から出力された信
号S_Pの、バイアスＳ′が加算されたことによる歪みを補
正するための補正曲線を示した図である。このグラフ33
は、画像処理装置200にテーブル化されて記憶されてお
り、ディジタル化された画像信号S_Qに基づいて画像処理
を施す際に補正される。

本実施例では約10^-7アンペア〜10^-3アンペアの４桁の
信号に対し9.0×10^-7アンペアのバイアスを加算してい
るため、対数増幅器26からの出力信号S_Pは、最小信号を
1.0としたときに、最大信号が4.0となり、したがって4.
0−1.0＝3.0の幅の信号をA/D変換すればよいため、全体
として分解能が向上する。ただし微小入力信号領域Ｄで
はその分解能が低下する。しかし、この領域は通常の放
射線画像においてはその重要性が多少低い領域であるた
め、多少の分解能の低下は通常は問題とはならない。加
算器25で信号Ｓ（ｔ）に加算するバイアスＳ′の量を増
やすと、対数増幅器26に入力される信号の範囲が狭くな
り読取りの速度をさらに向上させることができるが、一
方微小信号入力領域Ｄにおける歪みが大きくなり、A/D
変換した際の分解能が低下する結果となる。したがっ
て、バイアスＳ′の量は、読取の速度、および歪みの大
きさ（微小信号入力領域Ｄの信号の分解能の低下の程
度）等を考慮して適切に定められる。

尚、上記実施例においてはバイアスＳ′を加算して対
数増幅することにより生ずる歪みを画像処理装置200で
除去しているが、この除去は画像処理の際に行なう必要
はなく、対数増幅器26の出力信号S_PがA/D変換器27に入
力される前にアナログ的に処理してもよく、また画像再
生装置300において画像再生用写真フイルムの特性を考
慮して再生用の画像信号を生成する際に行なってもよ
い。また対象とする放射線画像の性質やその撮影目的、
および上記歪みの程度等によりこの歪みが特に問題とな
らない場合は、あえてこの歪みを補正する必要はない。
すなわち、例えばバイアス付加手段である加算器25によ
り加算されるバイアスの大きさが、前記対数増幅器から
出力される信号の歪の大きさが問題とならない程度であ
れば、上述したような補正を行う必要はないのである。

また、蓄積性蛍光体シートを用いた放射線画像読取装
置には、蓄積性蛍光体シートに照射された放射線の線量
等に応じて最適な読取条件で読み取って画像信号を得る
前に、予め低レベルの光ビームにより蓄積性蛍光体シー
トを走査してこのシートに記録された放射線画像の概略
を読み取る先読みを行ない、この先読みにより得られた
先端画像信号を分析し、その後上記シートに上記先読み
の際の光ビームよりも高レベルの光ビームを照射して走
査し、この放射線画像に最適な読取条件で読み取って画
像信号を得る本読みを行なうように構成された装置もあ
る（特開昭58−67240号，同58−67241号，同58−67242
号等）。このような先読みを行なう装置における先読み
時および本読み時のいずれにも本発明の放射線画像読取
方法を適用することができることはいうまでもない。こ
こで、先読み時は画像の概略を知ればよいため、バイア
スＳ′の量を大きくして読取速度を向上させ本読み時に
は精密な読取りを行なうためにバイアスＳ′の量を減ら
して読取速度を多少犠牲にする等、先読み時と本読み時
とでそのバイアスＳ′の量を変えてもよい。

また、本発明は、蓄積性蛍光体シートを用いる装置の
ほか、従来のＸ線フイルムを用いる装置等にも用いるこ
とができる。

第４図は、Ｘ線フイルムに記録されたＸ線画像を読み
取るＸ線画像読取装置の一実施例の斜視図である。

所定位置にセットされた、Ｘ線画像が記録されたＸ線
フイルム40がフイルム搬送手段41により図に示す矢印
Ｙ′方向に搬送（副走査）される。

また、一次元的に長く延びた光源42から発せられた読
取光43は、シリンドリカルレンズ44により収束され、Ｘ
線フイルム上を矢印Ｙ′方向と略直角なＸ′方向に直線
状に照射する。読取光43が照射されたＸ線フイルム40の
下方には、Ｘ線フイルム40を透過しＸ線フイルム40に記
録されたＸ線画像により強度変調された読取光43を受光
する位置に、上記Ｘ線画像のＸ′方向の各画素間隔に対
応した多数の固体光電変換素子が直線状に配置されたMO
Sセンサ45が設けられている。このMOSセンサ45は、Ｘ線
フイルムが読取光43により照射されながら矢印Ｙ′方向
に搬送される間、Ｘ線フイルム40を透過した読取光をＸ
線画像のＹ′方向の各画素間隔に対応した所定の時間間
隔で受光する。このＸ′方向に連続した受光が主走査と
なる。

第５図は、上記MOSセンサ45の等価回路を示した回路
図である。

多数の固体光電変換素子46に読取光43が当たって発生
するフォトキャリアによる信号は、固体光電変換素子46
内のキャパシタCi（ｉ＝1,2,……ｎ）に蓄積される。蓄
積されたフォトキャリアの信号は、シフトレジスタ47に
よって制御されるスイッチ部48の順次開閉により順次読
み出され（主走査され）、これにより時系列化された画
像信号が得られる。この画像信号は、その後増幅器49で
増幅されてその出力端子50から出力される。出力された
アナログ画像信号は、第２図に示した実施例と同様に対
数増幅器で対数変換される。この対数増幅器の応答性の
良好な範囲を使用するために、第２図を用いて説明した
場合と同様に、出力端子50から信号が出力された後該信
号にバイアスが付加され、読取速度の向上が図られる。
尚、本実施例において、MOSセンサ44の代わりにCCD、CP
D（Charge Priming Device）等を用いることができるこ
とはいうまでもない。またＸ線フイルムの読取りにおい
ても、前述した蓄積性蛍光体シートの読取りと同様に光
ビームで２次元的に走査して読取りを行なってもよいこ
とももちろんである。また本実施例ではＸ線フイルム40
を透過した光を受光しているが、Ｘ線フイルム40から反
射した光を受光するように構成することができることも
もちろんである。

このように、本発明の画像読取装置は、画像が記録さ
れた記録シートから得られた該画像を表わす光を受光す
る光検出器と、該光検出器の出力信号を入力して対数圧
縮する対数増幅器とを備えた画像読取装置一般に適用す
ることができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明の画像読取装置
は、光検出器の出力信号を対数増幅器の所望とする入力
信号範囲内の信号に変換するためのバイアスを上記出力
信号に付加するバイアス付加手段を備えたため、記録シ
ートから画像を高速で読取ることができ、画像読取装置
の単位時間あたりの処理能力が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、対数増幅器の特性の一例を表わしたグラフ、 第２図は、本発明の画像読取装置の一例を示した斜視
図、 第3A図は、フォトマルチプライヤの出力信号と対数増幅
器の出力信号との関係を示した図、 第3B図は、対数増幅器の出力の補正曲線を示した図、 第４図は、Ｘ線フイルムに記録されたＸ線画像を読み取
るＸ線画像読取装置の一実施例の斜視図、 第５図はMOSセンサの等価回路を示した回路図である。 11……蓄積性蛍光体シート、19……輝尽発光光 21……フォトマルチプライヤ 25……加算器、26……対数増幅器 27……A/D変換器、28……記憶手段 40……Ｘ線フイルム、45……MOSセンサ 100……画像読取装置 200……画像処理装置、300……画像再生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−125049（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−84959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−115966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−70735（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−194747（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−22815（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線画像が蓄積記録された蓄積性蛍光体
   シートに励起光を照射し、この照射により発光される輝
   尽発光光を受光する光検出器と、該光検出器の出力信号
   を入力して対数圧縮する電流入力型対数増幅器とを備え
   た画像読取装置において、 前記出力信号を前記対数増幅器の所望とする入力信号範
   囲内の信号に変換するためのバイアスを前記出力信号に
   付加するバイアス付加手段を備え、 該バイアス付加手段により付加されるバイアスの大きさ
   を、前記対数増幅器から出力される信号の歪の大きさが
   問題とならない程度となる大きさとしたことを特徴とす
   る画像読取装置。