JPH0551220B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、放射線画像情報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、それによつ
て該蓄積性蛍光体シートから発せされた輝尽発光
光を光電的に検出して上記放射線画像情報を読み
取る放射線画像情報読取装置に関して、特に詳細
には多層膜フイルターを用いて上記励起光の利用
効率向上を図つた放射線画像情報読取装置に関す
るものである。

（発明の技術的背景および先行技術） ある種の蛍光体に放射線（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蛍光体中に蓄積され、こ
の蛍光体に可視光等の烈起光を照射すると、蓄積
されたエネルギーに応じて蛍光体が輝尽発光を示
すことが知られており、このような性質を示す蛍
光体は蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれ
る。

この蓄積性蛍光体を利用して、人体等の被写体
の放射線画像情報を一旦蓄積性蛍光体のシートに
記録し、この蓄積性蛍光体シートに励起光を照射
して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光光
を光検出器により光電的に読み取つて画像信号を
得、この画像信号に基づき写真感光材料等の記録
材料、CRT等の表示装置に被写体の放射線画像
を可視像として出力させる放射線画像情報記録再
生システムが本出願人によりすでに提案されてい
る。（特開昭55−12429号、同56−11395号など。） 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
域にわたつ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つ
て輝尽発光する発光光の光量が極めて広い範囲に
わたつて比例することが認められており、従つて
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つて電気信号に
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つて、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。

ところで上述の放射線画像情報記録再生システ
ムにおいて、輝尽発光光の読取りは大別して２つ
の方法により行なわれる。すなわちその一方は、
画像分割を励起光走査によつて行ない、輝尽発光
光の検出は広い受光面を有する受光素子（例えば
光電子増倍管等）により行なうものであり、他方
は、画像分割を受光素子（例えば２次元固体撮像
素子や半導体ラインセンサ等）において行ない、
電気回路によつて時系列画像信号を形成するもの
である。

しかし前者の方法においては、励起光走査を行
なうために光偏向器が必要となつて装置が複雑、
大型化し、また励起光走査により１画素ずつ順に
処理するので、全体の処理時間が長くなり高速読
取りが困難であるという不具合がある。そして光
電子増倍管を用いる場合には像倍管本体およびそ
の集光光学系のために特に装置が大型化しやすい
という難点がある。

また後者の方法においては、高速読取りが可能
で読取装置を小型に形成できるという利点が有る
ものの、２次元固体撮像素子や半導体ラインセン
サの感度、Ｓ／Ｎが良くない、という欠点があ
る。

（発明の目的） 本発明は上記のような事情に鑑みてなされたも
のであり、小型に形成可能で読取処理速度も速
く、さらに感度、Ｓ／Ｎの点でも優れた放射線画
像情報読取装置を提供することを目的とするもの
である。

（発明の構成） 本発明の放射線画像情報読取装置は、基本的に
は前述の画素分割された光電変換素子からなる光
検出器によつて輝尽発光光検出を行なうように
し、 この光検出器を蓄積性蛍光体シートの励起光照
射面と反対の面側に該シートに対向するように配
置して用い、 そしてシートに近接した励起光光路に、励起光
に対する反射率がその入射角増大に応じて増大す
る一方、輝尽発光光をその入射角によらず良好に
反射する多層膜フイルターを配置したことを特徴
とするものである。

上記の検出器は、シートを介して励起光源と反
対側に設けられているので、励起光の光路との関
係においてその配置を考慮する必要がない。従つ
て上記光検出器は効率的に輝尽発光光を入射せし
めることのできる任意の位置に配されることがで
きる。また、本発明装置における検出器は、その
構造においても励起光を通過させたりすることの
ない、一般的な光検出器を用いることができる。
例えば特開昭60−111568号に示されるように遮光
性基板上に電極層、光導電体層および分割された
透明電極層を積層して形成したもの等が利用でき
る。

また、上述の多層膜フイルターは、光屈折率が
異なる２種類以上の物質を真空蒸着等によつて、
基板上に光の波長の1/4程度の厚さで数層から数
十層逐次積層してなるものである。この場合、各
物質の光屈折率および膜厚を適宜設定することに
より、種々の特性を得ることができる。なお低屈
折率物質としては例えばSiO₂、MgF₂等、一方高
屈折率物質としては例えばTiO₂、ZrO₂、ZnS等
が用いられる。

また、多層膜フイルターを蓄積性蛍光シートに
対して近接させて配設するとは、該シートに接触
させて配設することと、該シートとの間に微小間
隙を置いて配設することの双方を含むものとす
る。

（作用） 上記のような多層膜フイルターから蓄積性蛍光
体シートに近接して励起光光路に配設されている
場合、入射角を十分小さくして（通常はできるだ
け0°に近くして）蓄積性蛍光体シート上に入射せ
しめられる励起光は、多層膜フイルターを良好に
透過して該シート上に到達する。そしてこの蓄積
性蛍光体シート上に到達しそこで乱反射した励起
光は、まちまちの角度で多層膜フイルター側に戻
るが、この際大きな入射角で多層膜フイルターに
入射する励起光は該フイルターにおいて多量が反
射し、再度蓄積性蛍光体シート側に折り返される
ことになる。つまり蓄積性蛍光体シート上で反射
した励起光が、いわば該シートと多層膜フイルタ
ーとの間に閉じ込められる形となり、励起光が蓄
積性蛍光体の励起のために有効に利用されるよう
になる。

一方、上記多層膜フイルターを設けたことによ
り、上記励起光の照射によつて蓄積性蛍光体シー
トから発せられた輝尽発光光のうち、光検出とは
逆方向、すなわち多層膜フイルターが設けられた
側に発した発光光が検出されないことによる輝尽
発光光の損失も防ぐことができる。すなわち、光
検出と逆方向に発した輝尽発光光は、多層膜フイ
ルターによりその入射角度に依らず良好に反射さ
れるので、この輝尽発光光を光検出器に入射せし
めることができ、輝尽発光光を従来よりも効率良
く検出することができる。

（実施態様） 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明を
詳細に説明する。

第１，２および３図は本発明の第１実施態様装
置を示すものである。この実施態様装置は一例と
して、読取部がラインセンサとして形成されたも
のである。例えばＸ線等の放射線が人体等の被写
体を介して照射されることによりこの被写体の透
過放射線画像情報を蓄積記録した蓄積性蛍光体シ
ート１０は、第１図に示されるように２対のニツ
プローラ等のシート搬送手段１１により、副走査
のために矢印Ｙ方向に搬送される。そして上記蓄
積性蛍光体シート１０に下方側から近接させて、
ラインセンサ３が配されている。このラインセン
サ３は、上記副走査の方向Ｙと略直角な方向に、
シート１０の記録領域全幅に亘つて延びるように
配されている。そしてシート１０の上方には、こ
のラインセンサ３に、シート１０を介して対向し
て延びる線状の励起光源２が配されている。この
線状の励起光源２としては例えば、LEDや半導
体レーザを列状に連ねて同時に発光させるアレイ
又は無指向性の光源、例えば蛍光灯、Xeランプ
等にスリツトもしくは小孔の列を有するアパーチ
ヤーを組合せたもの等が使用できる。

第２図、第３図はそれぞれ、上記ラインセンサ
３の正断面形状、側断面形状を示すものであり、
以下これら第２，３図を参照してラインセンサ３
について詳しく説明する。ラインセンサ３は遮光
性基板６上に透明電極層７、薄層光導電体層８、
透明電極層９を積層して形成されている。ここで
透明電極層７もしくは９のいずれか又はその双方
を画素毎に分割することにより、この積層体は画
素に対応した多数の固体光電変換素子の連なりを
形成することになる。本装置は一例として、透明
電極層９を画素毎に分割したものである。

蓄積性蛍光体シート１０から放射線画像情報を
読み取る際には、励起光源２から該シートに励起
光１４が線状に照射される。この励起光照射によ
りシート１から発生される画像情報を担持した輝
尽発光光１５は、透明電極層９を透過して光導電
体層８に受光される。該光導電体層８としては、
そのエネルギーギヤツプEgが輝尽発光光１５の
エネルギーhc／λ₂（＝hν₂）よりも小さいものが用
いられる。

また、透明電極層９（例えばITOで形成され
る）はラインセンサ３の長手方向に微小単位に分
割されており、分割された１つの透明電極層９と
透明電極層７との間に生じた電位差（２つの電極
層７，９の間の光導電体層８内で、輝尽発光光１
５の受光により発生するフオトキヤリアによる信
号が蓄積されて生じた電位差）が１画素分の画像
信号に相当する。このように分割された電極毎に
取り出されるフオトキヤリアによる信号を、後述
のシフトレジスタを用いて順次時系列的に読み出
す。これにより１走査線分の画像信号を得ること
ができる。この後、蓄積性蛍光体シート１０を前
記光源２およびラインセンサ３に対して矢印Ｙ方
向に１走査線ピツチづつ移動させる度に上述した
操作を繰り返せば、シート１０の全面にわたる画
像情報を時系列的な画像信号として読み取ること
ができる。

次にラインセンサ３に続く走査回路について説
明する。第４図は光導電体を用いたラインセンサ
および走査回路の等価回路である。光導電体を用
いた固体光電変換素子８ａ，８ｂ，８ｃに輝尽発
光光（hν₂）が当たつて発生するフオトキヤリア
による信号は、光導電体８ａ，８ｂ，８ｃ内のキ
ヤパシタC₁に蓄積される。蓄積されたフオトキ
ヤリアの信号は、シフトレジスタ１６によつて行
なわれるスイツチ部１７の順次開閉により順次読
み出され、これにより時系列化された画像信号を
得ることができる。画像信号は、この後増幅器１
２で増幅されてその出力端子１３から出力され
る。

なお、スイツチ部１７およびシフトレジスタ１
６からなるMOS部は、CCDに置き替えてもよい。
またラインセンサ３は、以上述べた実施態様にお
けるものの他、例えば特開昭60−111568号に示さ
れるようにフオト・ダイオードのアレイからなる
もの等が使用されてもよい。

また上記の例で光検出器は、固体光電変換素子
を多数１列に並べたラインセンサとされている
が、本発明における光検出器はこれに限られるも
のではなく、固体光電変換素子を１つ有する点状
センサとしてもよいし、固体光電変換素子を二次
元的アレイ状に並べた面状センサとしてもよい。

次に、前述の多層膜フイルター３０による作用
について詳しく説明する。この多層膜フイルター
３０は一例として、フイルターへの入射角が0°で
ある際に第５図に示すような分光透過率特性を有
するバンドパスフイルターであり、第２図および
第３図に示されるようにガラス基板３０Ａと、そ
の表面に形成された前述のような多層膜３０Ｂと
からなる。この多層膜フイルター３０はその多層
膜３０Ｂが前記シート１０と直接接するように配
されている。またレーザビーム１４は多層膜フイ
ルター３０に略垂直な方向、すなわち入射角が略
0°となるように入射せしめられる。上記多層膜フ
イルター３０は光をほとんど吸収せず、従つてこ
の第５図に示される透過率を１（100％）から引い
た値が反射率となる。本実施態様においては励起
光であるレーザビーム１４として、He−Neレー
ザから射出された波長633nｍのビームが用いら
れている。第５図に示すように、このレーザビー
ム１４に対する多層膜フイルター３０の光透過率
は、入射角が0°の際、すなわち、シート１０の励
起のために入射する際には90％程度となつてい
る。また波長630〜650nｍ以外の入射角が0°の光
に対する多層膜フイルター３０の光透過率はほぼ
０％となつている。

一方本実施態様装置において放射線画像情報読
取りにかけられる蓄積性蛍光体シート１０は、上
記レーザビーム１４の励起により、360〜420nｍ
（主に390nｍ）の波長の輝尽発光光１５を発する
ものである。第６図に、多層膜フイルター３０に
よる上記390nｍと633nｍの光の透過率の入射角
依存性を示す。

励起光としてのレーザビーム１４は前述のよう
に、0°に近い入射角で蓄積性蛍光体シート１０上
に入射せしめられる。したがつてこのレーザビー
ム１４は、透過率90％程度で多層膜フイルター３
０を良好に透過し、蓄積性蛍光体シート１０上に
到達し、前述のように蓄積性蛍光体シート１０を
励起する。このレーザビーム１４は蓄積性蛍光体
シート１０の表面である程度反射し、多層膜フイ
ルター３０側に戻る。この反射は乱反射であり、
反射光１４ａは多層膜フイルター３０に対して
種々の入射角で入射することになる。このような
反射光１４ａのうち大きな入射角で多層膜フイル
ター３０に入射する光は、前述のような特性を備
えた該フイルター３０によつて高い反射率で反射
され、再度蓄積性蛍光体シート１０側に戻つて蓄
積性蛍光体シート１０を励起する。すなわちこの
装置においては、励起光であるレーザビーム１４
が多層膜フイルター３０と蓄積性蛍光体シート１
０との間に閉じ込められる形となり、蓄積性蛍光
体シートの励起のために有効に利用されるように
なる。

また輝尽発光光１５もまちまちの角度で多層膜
フイルター３０に入射するが、該多層膜フイルタ
ー３０は、第６図に示すように、輝尽発光光１５
についてはその入射角に依らず常に100％近くを
反射する。従つて輝尽発光光１５のうち多層膜フ
イルター３０側に発散した光は第２図に示すよう
にその多くが多層膜フイルター３０に反射され、
蓄積性蛍光体シート１０の下側に配されたライン
センサ３に入射せしめられる。このように上記多
層膜フイルターを用いたことにより、本実施例態
様の装置によれば励起光であるレーザビームを有
効に利用して輝尽発光光の光量を増大させるとと
もに、この輝尽発光光の検出を効率良く行ない、
装置の感度およびＳ／Ｎを従来より顕著に高める
ことができる。

なお、上記実施態様における多層膜フイルター
は入射する輝尽発光光を100％近く反射し、また
励起光は入射角が0°である場合に90％程度透過す
る等極めて好ましい特性を有するものであるが、
一般的には励起光の光透過率が入射角度０〜5°の
場合に70％以上であり、励起光の反射率が入射角
度30°以上の場合に60％以上であり、かつ輝尽発
光光の反射率が60％以上であれば好ましい感度上
昇の効果を達成することができる。また、多層膜
を指示する基板としては前記ガラス基板の他にポ
リエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリ
塩化ビニリデン、ポリアミドなどからなる透明な
プラスチツクシートを用いてもよい。

本発明者らの実験によれば、上述のように多層
膜フイルター３０を設けて励起光の利用効率を高
めることにより、該多層膜フイルター３０を設け
ない場合に比べて読取感度を２倍程度に高められ
ることが分かつた。

なお以上説明した例においては、多層膜フイル
ター３０が蓄積性蛍光体シート１０に接するよう
に配置されているが、第７図に示すように多層膜
フイルター３０を、蓄積性蛍光体シート１０との
間に微小間隙を置いて配置するようにしてもよ
い。一般に放射線画像情報の読取りは、蓄積性蛍
光体シートを副走査のために搬送して行なわれる
ので、上記のように多層膜フイルター３０を蓄積
性蛍光体シート１０から離して配置しておけば、
蓄積性蛍光体シート１０および多層膜フイルター
３０の摩耗が防止されて好ましい。

また、多層膜フイルターは、蓄積性蛍光体シー
トに近接した励起光光路にあればよく、上述のよ
うにシートに対して相対的に移動するものの他
に、例えばシートの走査領域全体に多層膜フイル
ターを一時的に密着させ、シートの副走査手段と
ともにフイルター送り手段を設けて多層膜フイル
ターをシートとともに副走査方向に送るようにし
てもよい。この場合には画像情報読取り済みの蓄
積性蛍光体シート上から多層膜フイルターを読取
開始位置まで戻して、次に読取りを行なうシート
上に重ねる操作を繰り返すようにすれば、多層膜
フイルターは１つだけ設ければよいことになる。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の放射線画像情
報読取装置においては、各画素の信号を光点の走
査によつてではなく電気回路によつて時系列化す
る、光電変換素子からなる光検出器を用いている
から、放射線画像情報読取速度を十分に高めるこ
とができ、また光点走査用の光偏向器や集光光学
系が不要であるから、装置の小型化が達成でき
る。また本発明装置においては、蓄積性蛍光体シ
ートに近接する励起光光路に配置した多層膜フイ
ルターの作用で、励起光の利用効率を十分に高め
ることができ、同時に輝尽発光光の検出効率も高
めることができる。従つて本発明装置によれば、
小出力の励起光源を用い、消費電力も少なくして
放射線画像情報読取りの感度を十分に上げること
ができ、また読取信号のＳ／Ｎを高めることがで
きる。さらに、本発明装置は、上記のような効果
を奏する多層膜フイルターを励起光光路に配置し
たものであるから、本装置によれば、すべての蓄
積性蛍光体シートに高価な多層膜フイルターを被
着させる場合に比べて放射線画像情報読取システ
ムをより安価に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様装置を示す概略斜
視図、第２図および第３図はそれぞれ、上記実施
態様装置の要部を示す正断面図と側断面図、第４
図は上記実施態様装置に用いられた走査回路を示
す回路図、第５図は、本発明装置に用いられる多
層膜フイルターの分光透過率特性を示すグラフ、
第６図は上記多層膜フイルターの、励起光および
輝尽発光光に対する透過率の入射角依存性の例を
示すグラフ、第７図は本発明の別の実施態様装置
を示す側面図である。 ２……励起光源、３……ラインセンサ、６……
遮光性基板、７……透明電極層、８……光導電体
層、９……画素分割された透明電極層、１０……
蓄積性蛍光体シート、１１……シート搬送手段、
１４……励起光、１５……輝尽発光光、３０……
多層膜フイルター、３０Ａ……基板、３０Ｂ……
多層膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光
   体シートに励起光を照射する励起光源と、 画素分割された光電変換素子からなり、前記シ
   ートの励起光照射面と反対の面側に該シートに対
   向して配された光検出器と、 前記励起光に対する反射率がその入射角増大に
   応じて増大する一方、前記輝尽発光光をその入射
   角によらず良好に反射する、前記シートに近接し
   た励起光光路に配された多層膜フイルターとから
   なる放射線画像情報読取装置。 ２ 前記多層膜フイルターが、入射角度が０〜5°
   の励起光の光透過率が70％以上であり、入射角度
   が30°以上の励起光の反射率が60％以上であり、
   かつ前記輝尽発光光の反射率が60％以上であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射
   線画像情報読取装置。