JP6529258B2 - 間接撮影用レンズ装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線等の放射線撮像装置に用いられる間接撮影用レンズ装置に関し、特に、シンチレータと呼ばれるような装置で通常のイメージセンサーで撮像できない像を間接的に可視光に変換させてイメージセンサーで撮像するレンズ装置に関する。

レントゲン写真をデジタル化する技術として、被写体を通過したＸ線を、シンチレータと呼ばれる放射線を当てると蛍光発色するフィルムを介して、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサアレイで読み取り、Ｘ線の強度分布に応じた画像（以下、デジタルＸ線画像）を得る技術が知られている（特許文献１，２参照）。

シンチレータで生成された可視光は、複数のＣＣＤセンサアレイで読み取られる。このような複数のＣＣＤセンサアレイで取り込む方式は、高解像の画像を取り込めるユニットとして薄くできるというメリットがある。

しかしながら、シンチレータから集光レンズ全面までの距離が短く、シンチレータで光った可視光が集光レンズ前面で反射して、シンチレータに戻り、それがデジタルＸ線画像全体のコントラストを低下させるという問題があった。

特開第５３６７２７５号公報 特開２０１２−９３２０８号公報

本発明の課題は、撮像のコントラストを向上させることができる、放射線画像の間接撮影用レンズ装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のような構成を有する。
（１）被写体を通過した放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記可視光を受光して光電変換を行う光電変換素子との間に設けられるレンズ装置であって、前記光電変換素子の前面に配置され、前記シンチレータによって放射線から変換された可視光を集光するレンズと、このレンズと前記シンチレータとの間に介在し、外部からの入射光を遮断するためにレンズを囲むように設置された遮光板とを備え、前記遮光板は、少なくともレンズを囲む内壁面に反射防止処理が施されていることを特徴とする放射線撮像装置用のレンズ装置。
（２）前記レンズは、撮像エリア内にマトリックス状に複数配置されており、前記遮光板は、各レンズを個別に仕切る格子状の仕切り壁で構成されており、この仕切り壁に前記反射防止処理が施されている前記（１）に記載のレンズ装置。
（３）遮光板の底部には、レンズが嵌入する開口を設けた反射防止処理が施されている前記（１）または（２）に記載のレンズ装置。
（４）前記反射防止処理が、反射防止用の植毛処理、反射防止用の塗装処理、および反射防止用の粗面化処理から選ばれる少なくとも１種である前記（１）〜（３）のいずれかに記載のレンズ装置。
（５）被写体を通過した放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記可視光を受光して光電変換を行う光電変換素子との間に設けられるレンズ装置であって、前記光電変換素子の前面に配置され前記シンチレータによって放射線から変換された可視光を集光するレンズと、このレンズと前記シンチレータとの間に設置され外部からの入射光を遮断するためにレンズを囲むように設置された遮光板とを備え、前記遮光板は、少なくともレンズを囲む内壁面が、すり鉢状の傾斜面で構成されていることを特徴とする間接撮影用のレンズ装置。
（６）前記傾斜面の角度が、前記レンズの光軸に垂直な面に対して３０度以上７０度以下である（５）に記載のレンズ装置。
（７）被写体を通過した放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記可視光を受光して光電変換を行う光電変換素子との間に設けられるレンズ装置であって、前記光電変換素子の前面に配置され、前記シンチレータによって放射線から変換された可視光を集光するレンズと、このレンズと前記シンチレータとの間に介在し、外部からの入射光を遮断するためにレンズを囲むように設置された遮光板と、前記レンズを保持するレンズ鏡枠と、このレンズ鏡枠を保持するレンズブラケットとを備え、前記レンズ鏡枠は、前記レンズ先端の有効径より外側領域に配置されたレンズ押え環を有しており、このレンズ押え環の表面は、すり鉢状の傾斜面で構成され、かつこの傾斜面に反射防止処理が施されていることを特徴とする放射線撮像装置用のレンズ装置。
（８）前記傾斜面の角度は、前記レンズの光軸に垂直な面に対して３０度以上７０度以下である前記（７）に記載のレンズ装置。
（９）前記反射防止処理が、サテン黒色アルマイト処理である前記（７）または（８）に記載のレンズ装置。
（１０）被写体を通過した放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記可視光を受光して光電変換を行う光電変換素子との間に設けられるレンズ装置であって、前記光電変換素子の前面に配置され、前記シンチレータによって放射線から変換された可視光を集光するレンズと、このレンズと前記シンチレータとの間に介在し、外部からの入射光を遮断するためにレンズを囲むように設置された遮光板と、前記レンズと、前記光電変換素子との間に、前記光電変換素子からの反射光を遮断する偏光板および１／４λ板を、前記偏光板が前記レンズ側となるようにこの順に配置されたことを特徴とする放射線撮像装置用のレンズ装置。

本発明によれば、遮光板の内壁面に施された反射防止用の植毛処理もしくは反射防止形状によって撮像レンズ前面で反射した光がシンチレータに戻るのを抑制することができるので、デジタルＸ線画像等の間接撮影映像のコントラストを向上させることができる。

本発明の一実施形態におけるＸ線撮像装置を示す一部破断正面図である。 図２の部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るレンズ装置を示す分解斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るレンズ装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態におけるレンズ鏡枠を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態におけるレンズ鏡枠を示す断面図である。

〔本発明の一実施形態〕
以下、本発明の一実施形態に係るレンズ装置１について図面を参照して詳細に説明する。

レンズ装置１は、Ｘ線撮像システムを構成するＸ線撮像装置１００（放射線撮像装置に相当する）に用いられるものである。

Ｘ線撮像システムは、被写体に対してＸ線を照射する図示しないＸ線照射装置と、このＸ線照射装置から照射され、被写体を透過したＸ線を受けて撮像動作を行うＸ線撮像装置１００とを有し、Ｘ線照射装置およびＸ線撮像装置１００は、被写体を挟むように配置される。このようなＸ線撮像システムは、医療診断や工業用の非破壊検査等において用いることができ、被写体としては、人や動物、建物の内部構造といった非破壊検査の対象となるものが挙げられる。

Ｘ線撮像装置１００は、図１および図２に示すように、シンチレータ１１０と、光電変換素子１２０と、レンズ装置１と、これらを収納するケース１３０とを備える。

シンチレータ１１０は、Ｘ線照射装置から照射されたＸ線を可視光に変換するものであり、公知のものを用いることができる。
光電変換素子１２０は、例えばCCD（Charge Coupled Device）センサであり、ボンディングワイヤを介してカメラ基板１４０に接続されている。カメラ基板１４０は、Ｘ線撮像装置１００の骨格となるフレーム１５０によって支持されている。
光電変換素子としては、例えばCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを用いることもできる。

シンチレータ１１０により変換された可視光は、レンズ１０によって集光されて、光電変換素子１２０に到達する。次いで、光電変換素子１２０は、可視光を受光することによって、光電変換を行い、電荷を蓄積する。蓄積された電荷は、所定のタイミングで出力されることになる。そして、光電変換素子１２０から出力された信号は、所定の信号処理が施されることにより、被写体に対応したデジタルＸ線画像が生成される。

＜レンズ装置１＞
レンズ装置１は、図１〜図３に示すように、Ｘ線撮像装置１００において、被写体を通過したＸ線を可視光に変換するシンチレータ１１０と、このシンチレータ１１０によって変換された可視光を受光して光電変換を行う光電変換素子１２０との間に設けられるものである。

以下、反射防止処理の一例として植毛紙を用いた例について説明する。具体的に、レンズ装置１は、図２および図３に示すように、光電変換素子１２０の前面に配置され、撮像エリア内にマトリックス状に複数配置されたレンズ１０と、このレンズ１０とシンチレータ１１０との間に介在し、各レンズ１０を個別に囲むように設置された遮光板２０と、レンズ１０を囲む遮光板２０の内壁面に取り付けられた植毛紙３０と、反射防止シート４０と、レンズブラケット５０とを備える。

レンズ装置１において、植毛紙３０が遮光板２０のレンズ１０を囲む内壁面に取り付けられている。これにより、デジタルＸ線画像のコントラストを向上させることができる。すなわち、シンチレータ１１０で生成された可視光は、通常、散乱光になるが、遮光板２０のレンズ１０を囲む内壁面に取り付けられている植毛紙３０により、遮光板２０の内壁面で反射しにくく、可視光が遮光板２０の内壁面で反射してシンチレータ１１０に戻るのが抑制されるため、デジタルＸ線画像全体のコントラストを向上させることができる。

（レンズ１０）
レンズ１０は、シンチレータ１１０によって放射線から変換された可視光を集光するものである。レンズ１０の配置数は、光電変換素子１２０の配置数などに応じて適宜調整すればよく、例えば３〜１００行×４〜１００列等の二次元マトリックス状に配置される。レンズ１０は、レンズホルダー１１によって保持されており、レンズホルダー１１は、レンズブラケット５０によって保持されている。レンズ配置数は観察したい面積や必要な解像力等に応じて自由に設定できる

レンズ装置１では、撮像エリア内にマトリックス状にレンズ１０が複数配置されているが、本発明はこれに限定されず、光電変換素子１２０の配置に応じて不規則に配置されていてもよい。

（遮光板２０）
遮光板２０は、遮光板２０で囲まれたエリアの外部からこのエリアへの入射光を遮断するためのものである。遮光板２０は、図３に示すように、各レンズ１０を個別に仕切る格子状の仕切り壁２１で構成されている。仕切りのサイズは、Ｘ線撮像装置１００のサイズ、レンズ１０の配置数などに応じて適宜調整すればよい。
遮光板２０では、図２に示すように、仕切り壁２１は、外部からの入射光を確実に遮断するために、シンチレータ１１０と接触するように形成されているが、外部からの入射光を遮断できる限り、本発明はこれに限定されない。

なお、レンズ装置１では、各レンズ１０は個別に仕切り壁２１により、正方形の格子状に仕切られているが、本発明はこれに限定されず、例えば、長方形、平行四辺形、六方形などの格子状に仕切られていてもよいし、三角形、六角形などの多角形で仕切られていてもよい。

（植毛紙３０）
植毛紙３０は、例えば、紙、プラスチックフィルム等の基材の表面に繊維を植毛したものなどが挙げられる。本実施形態における植毛処理は、上記植毛紙３０を適当な大きさに打ち抜きまたは切断して、両面粘着テープ等の接着剤を使用して仕切り壁２の表面に貼付して行われる。植毛紙３０に使用する繊維の長さや太さ、種類等は、光の反射を防止できるものであれば特に限定されず、例えば、（株）ベル・セード製の商品名「ロンセード」、「ハイセード」、「ベルセ−ド」等の市販品を用いることができる。
植毛紙３０は、遮光板２０のシンチレータ１１０で生成された可視光が当たる部位のすべてに取り付けられるのが好ましい。これにより、可視光の遮光板２０での反射をより抑制することができる。

なお、植毛紙３０に代えて、レンズを囲む遮光板として使用される部材の表面に直接、反射防止用の植毛処理を施してもよい。また、植毛以外の反射防止処理としては、例えばレンズブラケットを樹脂成形にて形成する場合には、その表面を金型によるシボ成形にて粗面化し、或いは反射防止塗装であってもよい。また金属で構成する場合にはエッチング加工により粗面化することもできる。

（反射防止シート４０）
反射防止シート４０は、シンチレータ１１０で生成された可視光がレンズ１０の周囲で反射するのを抑制するものである。図３に示すように、反射防止シート４０には、各レンズ１０が嵌入する開口４１が設けられている。開口４１の形状、サイズは、レンズホルダー１１の外径と同程度であればよい。
反射防止シート４０としては、例えば、シート表面に前記した植毛処理を施したものや、市販の反射防止シートなどが使用可能である。

（レンズブラケット５０）
レンズブラケット５０は、主にレンズホルダー１１を保持するものであり、各レンズホルダー１１を螺設するための貫通孔５１を有する。このレンズホルダー１１を回してねじこむことで、各レンズ１０のピントの調整をすることができる。レンズブラケット５０は、フレーム１５０によって支持されている。

〔本発明の他の実施形態〕
上記の実施形態では、遮光板の内壁面に植毛紙等の反射防止処理を施した例を挙げたが、遮光板２０の内壁面や底部の形状によっても反射防止を図ることができる。すなわち、遮光板２０の内壁面を、例えば、図４に示すように、すり鉢状の傾斜面で構成することにより、撮像レンズ前面で反射した光がシンチレータに戻るのを抑制することができる。同様に、底部２１(レンズ１０の表面を囲む面)も傾斜面で構成するのが好ましい。
具体的には、前記傾斜面の角度は、使用するレンズの焦点距離（換言すれば有効画角）にも依存するが、レンズの光軸に垂直な面に対して３０度以上７０度以下、望ましくは４５度以上７０度以下であるのがよい。その他は、前述の実施形態と同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。
なお、このような形状による反射防止は、前記した植毛紙等の反射防止処理と併用できることはいうまでもない。また、傾斜面を設けることで表面に反射防止のシボ等を金型で設けることができる。

〔本発明のさらに他の実施形態〕
本発明の他の実施形態に係るレンズ装置について、図５を参照して詳細に説明する。図５は、この実施形態におけるレンズ鏡枠を示す断面図である。なお、レンズ装置を構成する部材において、図１〜図３に示すレンズ装置１を構成する各部材と同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。

すなわち、この実施形態に係るレンズ装置は、レンズホルダー１１の代わりにレンズ鏡枠６０を用いる他は、前述の実施形態に係るレンズ装置１と同じである。レンズ鏡枠６０は、レンズ１０先端の有効径より外側領域に配置されたレンズ押え環６１と、レンズ鏡枠本体６２とを備える。

レンズ押え環６１の表面は、すり鉢状の傾斜面で構成され、かつこの傾斜面６１ａに反射防止処理が施されている。レンズ押え環６１の表面がすり鉢状の傾斜面で構成されているので、例えば、レンズ押え環の表面がレンズ１０の光軸に垂直な平面である場合に比べて、レンズ押え環６１で反射された可視光がシンチレータに戻りにくく、フレアの発生を抑制することができる。さらに、傾斜面６１ａに反射防止処理が施されているので、レンズ押え環６１での可視光の反射率を低減することができ、フレアの発生を抑制することができる。

（レンズ押え環６１）
レンズ押え環６１は、傾斜面６１ａと、レンズ１０先端の有効径より外側領域においてレンズ１０と当接するレンズ当接部６１ｂと、レンズ鏡枠６０に螺合するための螺子部６１ｃとを有する。

レンズ当接部６１ｂは、レンズ１０先端の有効径より外側領域においてレンズ１０と当接するので、レンズ押え環６１に起因する画質に影響を与えるフレア等を低減できる。なお、レンズ１０先端の有効径とは、後述するレンズ鏡枠本体６２の小穴径部６２ｂの内径と同一である。

傾斜面６１ａの角度は、シンチレータ１１０とレンズ１０との距離などに応じて適宜調整すればよく、レンズ１０の光軸に垂直な面に対して、好ましくは３０度以上７０度以下である。レンズ押え環６１によって反射された可視光がシンチレータに戻りにくく、フレアの発生をより抑制することができる。

レンズ押え環６１の材質は、特に限定されず、例えば、アルミニウム、銅などの金属；ポリカーボネート（ＰＣ）などの樹脂やセラミックが挙げられる。

反射防止処理は、レンズ押え環１３での可視光の反射率を低減するもので、レンズ押え環６１の材質に応じて適宜調整すればよく、例えば、レンズ押え環６１の材質がアルミニウムである場合、公知のサテン黒色アルマイト処理により粗面化（艶消し処理）することが好ましい。サテン黒色アルマイト処理とは、アルマイト加工処理前の素材に化学的、または物理的に艶消し処理を行い、次いで黒アルマイト加工処理を行うことをいう。反射防止処理は、傾斜面６１ａだけでなく、遮光板２０のシンチレータ１１０で生成された可視光が当たる部位のすべてに施されているのが好ましい。

レンズ鏡枠本体６２は、筒状であり、内周面には、レンズ１０を配置するための大径孔部６２ａと、この大径孔部６２ａより孔径が小さい小穴径部６２ｂと、レンズ１０を支持するための段差部６２ｃとを有する。レンズ鏡枠本体６２の外周面には、レンズ押え環６１の螺子部６１ｃと螺合するための螺子部６２ｄと、レンズブラケット５０の貫通孔５１と螺合するための螺子部６２ｅとを有する。

［本発明のさらに他の実施形態］
本発明のさらに他の実施形態に係るレンズ装置について、図６を参照して詳細に説明する。図６は、この実施形態におけるレンズ鏡枠を示す断面図である。なお、レンズ装置３を構成する部材において、レンズ装置２を構成する各部材と同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。

この実施形態に係るレンズ装置は、偏光板７０と、１／４λ板８０とを備え、レンズ鏡枠６０の代わりにレンズ鏡枠６３を用いる他は、前述の実施形態に係るレンズ装置と同じである。レンズ１０および偏光板７０の間、偏光板７０および１／４λ板８０の間には、間隔環６５ａ，６５ｂがそれぞれ挿入され、偏光板７０および１／４λ板８０は固定されている。

レンズ鏡枠６３は、レンズ押え環６１と、レンズ鏡枠本体６４とを備える。レンズ鏡枠本体６４は、１／４λ板８０を支持するための周縁凸部６２ｆが形成されている他は、レンズ鏡枠本体６２と同じである。

レンズ装置３において、レンズ１０と、光電変換素子１２０との間に、光電変換素子１２０からの反射光を遮断する偏光板７０および１／４λ板８０を、偏光板７０がレンズ１０側となるようにこの順に配置されていることが重要である。これにより、光電変換素子１２０での反射光がレンズ１０に戻らないようにすることができ、フレアの発生を抑制することができる。すなわち、レンズ１０を通過した可視光が光電変換素子１２０で往復する間に、１／４λ板８０を２回通る。これにより、円偏光の光は光電変換素子１２０に反射しても回転方向は変わらない性質があることから、１／４λ板８０の位相差の２往復分が加算され、合計１８０度の位相差を得ることになる。この位相差によって、光電変換素子１２０に反射して１／４λ板８０を通り抜けた可視光の偏光方位は、入射偏光方位に対し９０度回転させられるため、反射光は偏光板７０を通り抜けられず、レンズ１０に戻らないようにすることができる。

１，２，３ レンズ装置
１０ レンズ
２０ 遮光板
３０ 植毛板
４０ 反射防止シート
５０ レンズブラケット
６０，６３ レンズ鏡枠
１００ Ｘ線撮像装置
１１０ シンチレータ
１２０ 光電変換素子

Claims (8)

1. 被写体を通過した放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記可視光を受光して光電変換を行う光電変換素子との間に設けられるレンズ装置であって、
   前記光電変換素子の前面に配置され、前記シンチレータによって放射線から変換された可視光を集光するレンズと、
   前記レンズと前記シンチレータとの間に設置され、外部からの入射光を遮断するために前記レンズを囲むように設置された遮光板と、
   前記遮光板の少なくとも前記レンズを囲む内壁面に位置する、前記シンチレータへの反射光を抑制させる第１の反射防止部と、
   前記レンズを保持するレンズブラケットと、
   前記レンズブラケットの表面に位置する第２の反射防止部と、を備え、
   前記レンズは、撮像エリア内にマトリックス状に複数配置され、
   前記遮光板は、各レンズを個別に仕切る格子状の仕切り壁であり、
   前記第１の反射防止部は、前記仕切り壁の内壁面に位置することを特徴とする間接撮影用のレンズ装置。
2. 前記第１の反射防止部は、反射防止用の植毛、反射防止用の塗装、および反射防止用の粗面の少なくとも１種である請求項１に記載のレンズ装置。
3. 被写体を通過した放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記可視光を受光して光電変換を行う光電変換素子との間に設けられるレンズ装置であって、
   前記光電変換素子の前面に配置され、前記シンチレータによって放射線から変換された可視光を集光するレンズと、
   前記レンズを保持するレンズホルダーと、
   前記レンズホルダーを保持するレンズブラケットと、
   前記レンズホルダーと前記シンチレータとの間に設置され、外部からの入射光を遮断するために前記レンズを囲むように設置された遮光板と、を備え、
   前記遮光板の少なくとも前記レンズを囲む内壁面が、前記シンチレータへの反射光を抑制させる、すり鉢状の傾斜面であることを特徴とする間接撮影用のレンズ装置。
4. 前記傾斜面の角度が、前記レンズの光軸に垂直な面に対して３０度以上７０度以下である請求項３に記載のレンズ装置。
5. 被写体を通過した放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記可視光を受光して光電変換を行う光電変換素子との間に設けられるレンズ装置であって、
   前記光電変換素子の前面に配置され、前記シンチレータによって放射線から変換された可視光を集光するレンズと、
   前記レンズと前記シンチレータとの間に設置され、外部からの入射光を遮断するために前記レンズを囲むように設置された遮光板と、
   前記レンズを保持するレンズ鏡枠と、
   前記レンズ鏡枠を保持するレンズブラケットと、を備え、
   前記レンズ鏡枠は、
   前記レンズ先端の有効径より外側領域に配置され、表面がすり鉢状の傾斜面であるレンズ押え環と、
   前記傾斜面に位置する、前記シンチレータへの反射光を抑制させる反射防止部と、を有する、ことを特徴とする間接撮影用のレンズ装置。
6. 前記傾斜面の角度は、前記レンズの光軸に垂直な面に対して３０度以上７０度以下である請求項５に記載のレンズ装置。
7. 前記反射防止部は、反射防止用の粗面である請求項５または６に記載のレンズ装置。
8. 被写体を通過した放射線を可視光に変換するシンチレータと、前記可視光を受光して光電変換を行う光電変換素子との間に設けられるレンズ装置であって、
   前記光電変換素子の前面に配置され、前記シンチレータによって放射線から変換された可視光を集光するレンズと、
   このレンズと前記シンチレータとの間に設置され、外部からの入射光を遮断するためにレンズを囲むように設置された遮光板と、
   前記レンズと、前記光電変換素子との間に、前記光電変換素子からの反射光を遮断する偏光板および１／４λ板を、前記偏光板が前記レンズ側となるようにこの順に配置したことを特徴とする間接撮影用のレンズ装置。

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