JPH11506581A - フィルム画像のデジタイザ用集光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フィルム画像を数値化する装置に使用される集光装置は、走査線に沿って伸びて、細長い開口を有したハウジングから構成されている。その開口は、光源からフィルムシートを透過した光を受光する。開口内に配置され且つ走査線に沿って伸びた散乱部材は、開口によって受光された光を光学的に散乱させる。ハウジングは、一つ以上の反射内面を有することができる。ハウジング内に配置され且つ走査線に沿って伸びたフォトダイオードのリニアアレイは、散乱部材によって散乱された光を検出する。各フォトダイオードは、各画素に対して検出された光の強さを表すアナログ信号を発生する。各画素に接続された加算回路は、各画素についてフォトダイオードによって発生されたアナログ信号を加算し、各画素に対してフィルムシートを透過した光の全体の強さを表す出力アナログ信号を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】 フィルム画像のデジタイザ用集光装置技術分野 本発明は、フィルム画像のデジタイザに関し、より具体的には、その種のデジ タイザに使用する集光装置に関する。背景技術 フィルム画像のデジタイザは、フィルムシート上に形成された画像を一組のデ ジタル値に変換する。各々のデジタル値は、画像の特定の画素におけるフィルム の透過率を表している。透過率は画像における画素と関連した光学的密度の示度 を与えてくれる。そして、デジタル透過率の値は、デジタルな光学的密度値又は デジタル光度値に変換される。フィルムのデジタイザは、画素マトリックスの画 像ファイルとして、フィルムから得られたデジタル値を記憶する。画像ファィル は記録保管され、またモニター上に表示するためにアクセスされる。 フィルム画像のデジタイザは、例えばレーザ等の光源を有している。光源は、 個々の画素を照射するために集束されてフィルムを横切って走査する光線を放射 する。フィルムの光源とは反対側に配置された集光装置は、光源による照射に応 答して、フィルムを透過した光の強度レベルを計測する。強度レベルは、各画素 におけるフィルムの透過率値を表し、また各画素におけるフィルム上に形成され た画像の光学的密度又は光度を間接的に表している。データ取得システムは、計 測された透過率値を表したアナログ信号を集光装置から受信する。そのデータ取 得システムは、アナログ信号をデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器 を有している。データ取得システムは、その結果生じたデジタル値を画像ファイ ルにおける適切な画素アドレスに記憶する。 多くのフィルム画像のデジタイザは、集光装置として、光電子増倍管を備えた 光集積室か、又はライトバーを備えた電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイのいずれか を使用している。そのような集光装置に使用される光電子増倍管やＣＣＤアレイ は、フィルムを通して受光された光をアナログ信号に変換する。残念なことには 、ＣＣＤアレイは、ダイナミックレンジが制限されており、フィルム画像をアレ イ上に焦点を合わせる光学エレメントによって発生される光の散乱の悪影響を受 ける。集積室や走査レーザ光線を使用する集光装置は、大きなダイナミックレン ジを与えてくれるが、しかし低い集光効率によって光電子増倍管を造る必要があ り、コスト高になる。 リー氏等に付与された米国特許第４，８１４，６０６号は、集光装置としてフ ォトダイオードのアレイを組込んだレーザ走査デジタイザを開示している。フォ トダイオードは、湾曲アレイに配列されており、フォトダイオードの活動域は相 互に当接されている。湾曲したフィルム受取りフィールドは、レーザがフィルム を第２方向で走査するに従ってフォトダイオードアレイに対して第１方向に移動 される。フォトダイオードは、フィルムを透過した光を表す出力アナログ信号を 発生する単一加算増幅器に平行に接続されている。このデジタイザが使用するフ ォトダイオードアレイは、集光効率を改善はしているが、フォトダイオードの複 合静電容量や増幅器の入力電圧ノイズによる悪い信号対ノイズ比率や劣った応答 時間の悪影響を被る。 在来からの集光装置に係わる上述のような不利な点を見るにつけ、低コストと 、広いダイナミックレンジと、改良された信号対ノイズ比率と、より早い設定時 間とを組合わせた改良された集光装置の必要性が存在している。発明の要旨 本発明は、フィルムシート上に形成された画像を数値化する装置と、フィルム シート上に形成された画像を数値化する装置に使用する集光装置とに指向されて いる。本発明によると、集光装置は、広いダイナミックレンジを与えてくれる低 コストのフォトダイオードのリニアアレイを使用している。本発明の集光装置は 、より早い設定時間を有した高い信号対ノイズ比率も提供してくれる。図面の簡単な説明 図１は、本発明によって、フィルムシート上に形成された画像を数値化する装 置の一例を概略示した線図である。 図２は、本発明によって、数値化装置に使用する集光装置の一例を示した部分 斜視図である。 図３は、本発明によって、図に示された集光装置によって発生されたアナログ 信号を加算する回路の一例を図解した回路線図である。 図４は、図２の集光装置によって集光された光に対する信号出力対空間位置を 示したグラフである。 図５は、本発明によって、図２に示された集光装置によって発生された信号の リプルを低減する較正システムの機能ブロック線図である。 図６は、本発明によって、応答時間を改善するためのマスクを組込んだフォト ダイオードの正面図である。 図７は、本発明によって、図２の集光装置に対してフィルムシートを移送する 移送機構の一例を示す側面図である。好適な実施例の詳細な説明 図１は、フィルムシート１２上に形成された画像を数値化する装置１０の一例 を示している。図１に示すように、数値化装置１０は、前方刻面１８からレーザ 光線１５を放射するレーザダイオード１４の形をした光源から構成されている。 光ファイバー２０は、入力端２２をレーザダイオード１４の前方刻面１８に連結 している。光ファイバー２０は、レーザダイオード１４の刻面１８からレーザ光 線１５を受光し、そのレーザ光線を光ファイバーの長さに沿って出力端２４に伝 達する。光ファイバー２０の出力端２４に隣接して配置された光モジュール２６ は、光ファイバーから伝達されるレーザ光線１５を集光して集光光線１６を発生 する。走査機構２８は、光モジュール２６を介して光ファイバー２０からの集光 レーザ光線１６を受光し、フィルムシート１２を走査する光線１７を発生する。 走査機構２８がレーザ光線１７にフィルムシート１２を横切って走査させるに従 って、フィルムシートは、通常第１方向に対してほぼ直交した第２方向において 走 査機構に対して移動されることになる。しかし、走査は移動方向に対して或る角 度をなして実施され得ると考えられる。 集光装置３０は、フィルムシートを横切るレーザ光線１７の走査に応答してフ ィルムシート１２を透過した光を検出する。集光装置３０は、各画素においてフ ィルムシート１２を透過した光の強度レベルを計測し、計測された強度レベルを 表すアナログ信号を発生する。計測された強度レベルは、各画素におけるフィル ムシート１２の透過率値を表している。集光装置３０は、好ましくは、フィルム シート１２を透過した光を受光する方向を向いた集光区画室内にフォトダイオー ドのリニアアレイを有している。本発明によって構成された集光装置３０につい ては、この説明文の後の方でより詳細に説明する。 図１に更に示されているように、データ取得システム３２は、集光装置３０か らアナログ信号を受信し、アナログ−デジタル変換システムを使ってアナログ信 号をデジタル信号値に変換する。データ取得システム３２は、次いで画像ファィ ル内の適切な画素アドレスにデジタル値を記憶する。デジタル値によって表され た透過率は、光密度か光度かのいずれかを間接的に表したリニアな値を与えてく れる。そして、データ取得システム３２は、更にテーブルや他の適当な変換手段 を使ってデジタル透過率値をデジタル光学的密度やデジタル光度値に変換もでき る。データ取得システム３２によって造られた画像ファィルは、記録保管され、 モニターによる表示のためにアクセスされる。 図１に更に示されているように、無線周波数（ＲＦ）発振器３４は、線３６に よって表示されているように、レーザダイオード１４に電力を与える。レーザダ イオード制御器３８は、線４１によって表示されているように、レーザダイオー ド１４の後方刻面モニター４０からフィードバックを受信する。 フィードバックとは、後方刻面モニター４０が組込まれた内蔵のフォトダイオ ードによって計測されるような、レーザダイオード１４のレーザ光線出力を表し たアナログ信号である。そのフィードバックは、レーザダイオード制御器３８が レーザダイオード１４のレーザ光線出力を安定化できるようにしている。具体的 に、レーザダイオード制御器３８は、フィードバック刻面モニター３８から受信 されたフィードバック信号の関数として駆動信号を発生し、レーザ光線出力を制 御する。レーザダイオード制御器３８によって発生された駆動信号は、加算エレ メント４３によって表示されるような、ＲＦ発振器３４によって発生された電力 信号と加算される。ＲＦ発振器３４によって発生される信号の振幅は、選定され た平均出力で、発振器によってサイクル毎に一度限界値より低くレーザダイオー ドが駆動されるように確定される。後方刻面モニター４０からレーザダイオード 制御器３８に与えられるフィードバック信号は、レーザ光線の主光路における光 線分割器エレメントや、分割された光線を計測するための付随的な別個の光検出 器の必要性を無くしている。 数値化された画像に目視可能な干渉じまが出現するのを回避するためにＲＦ発 振器３４の使用が望ましい。具体的には、ＲＦ発振器３４の使用は、レーザ光線 １５のスペクトルを広げる為に、例えば３００〜１０００メガヘルツの高周波で レーザダイオード１４を調整する上で望ましい。結果的に生じた広いスペクトル の走査レーザ光線１７は、フィルムシート１２の層内における多数の反射から生 じるレーザ光干渉の発生が少ない。干渉の発生を低減することで、数値化された 画像における目視可能な干渉じまや他の人工産物が出現するのを低減したり、又 は無くし、これによって画像の質を保存する。 図２は、本発明に係る集光装置３０の一例の部分斜視線図である。集光装置３ ０は、図１の数値化装置１０のような数値化装置に使用される。図２に示されて いるように、集光装置３０は、頂面４２と底面４４とを備えた狭い矩形ハウジン グを有している。頂面４２と底面４４は、背面４６上に搭載されている。背面４ ６は、好ましくは、フォトダイオード４８のリニアアレイと関連回路も搭載され ている回路ボードから構成されている。光を漏らさない囲いを維持するように頂 面４２と底面４４とを共に連結する側面（図示していない）が設けられている。 集光装置ハウジングの頂面４２と底面４４は、細長い開口５０を形成している 。開口５０は、走査線５２に沿って伸びている。走査線５２は、図１に示されて いるように、フィルムシート１２を照射するために走査機構２８によって走査さ せられるレーザ光線１７が沿うラインに対応している。走査機構２８がフィルム シ ート１２を横切ってレーザ光線１７を走査させるに従って、フィルムシートは、 例えば１ｍｍより小さい開口５０から所定距離位置において走査線５２に直交す る方向に移送される。 細長開口５０は、レーザ光線１７による照射に応答してフィルムシート１２を 透過した光５４を受光する。開口５０は、小さいフィルム寸法と大きいフィルム 寸法の両方を走査できるように充分に長くすべきである。例えば胸部放射線撮影 用の大きい方のフィルム寸法は、幅１４インチで長さ１７インチ（幅３５５．６ ｍｍで長さ４３１．８ｍｍ）のオーダである。そして、開口５０は、３５５．６ ｍｍ以上の長さ、好ましくは約３５５．６〜３６０ｍｍの範囲の長さを有してい る。３６０ｍｍの上限は、本発明の例示実施例に対して後で説明するように、端 から端まで配列された特定型式の９個のフォトダイオードのアレイを収容するの に必要な長さに相当している。走査線５２に直交する方向における開口５０の高 さは、集光効率を高めるために狭く寸法決めされるべきである。しかし、過度に 低い開口高さは、好ましくないことには開口５０の走査線５２との整合を難しく する。約２〜４ｍｍ、好ましくは例えば、３ｍｍの開口高さは、整合上の問題を 起こすことも無く許容可能な集光効率を与えてくれるものと認識されている。 開口５０内に配置され且つ走査線５２に沿って伸びた散乱させる部材５６は、 開口で受光された光５４を光学的に散乱する。光学的に散乱された光５８は、フ ォトダイオード４８のリニアアレイに伝達される。散乱部材５６は、それで開口 全体を満たし、開口で受光された全ての光を散乱させるように開口５０の長さと 高さに合致した寸法の長さと高さを有している。そして、散乱部材５６は、開口 ５０のように、３６０ｍｍのオーダで走査線５２に沿った長さと、約２〜４ｍｍ 、好ましくは３ｍｍの走査線直交方向の高さを有する寸法とされている。 散乱部材５６は、オパールのような光彩を放つプラスチック材から造られる。 好ましいオパールのような光彩を放つプラスチック材は、ペンシルベニア州、フ ィラデルフィアのローム＆ハース（Ｒｈｏｍ＆Ｈａａｓ）社から入手可能な型式 ２４４７のプレキシガラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ−商標）である。散乱部材５６ の幅は、その高さと長さの両方に直交する方向において、過大な減衰を起こさず に 光５４を良好に散乱させるように選択されるべきである。光５４の大きい方の散 乱度合いは、フィルムシート１２を通して受光された光をフォトダイオード４８ のリニアアレイに渡って拡げる程度が望ましい。散乱部材５６の幅が大きくなる に従って、散乱も大きくなる。しかし、大きくなった幅は、更に集光装置３０全 体の集光効率を低下させ、結果的に光の減衰を増大させることになる。そして、 同時に満たし得ないような幾つかの条件取捨について、より大きな散乱とより小 さい減衰との間において考慮されるべきである。型式２４４７のプレキシガラス で造られた散乱部材５６は、約３ｍｍ幅における散乱と減衰の間で許容可能なそ のような条件取捨について考慮がなされていると認識される。 集光装置ハウジングの頂面４２と底面４４とは、更に、散乱部材５６をフォト ダイオード４８から分離する狭い矩形内部集光室６０を形成している。そして、 フォトダイオード４８のリニアアレイは、散乱部材５６から或る距離変位されて いる。内部集光室６０の高さと長さは、開口５２と散乱部材５６の両方の高さと 長さによって指定されている。内部集光室６０の幅は、散乱部材５６とフォトダ イオード４８との間のギャップ距離を決める。そのギャップ寸法は、フォトダイ オードによって受光された散乱光５８のパターンに影響する。フォトダイオード ４８を横切った散乱光５８の受光可能な拡がりは、約２２ｍｍの、フォトダイオ ードと散乱部材５６間の内部集光室ギャップ幅であると認められている。もしよ り大きな減衰が許されれば、その室ギャップ幅は、フォトダイオード４８上に散 乱光がより一様に分布してくれるように調節される。 内部集光室６０は、好ましくは、１個以上の反射内面を有する。例えば、内部 集光室６０の内面は、頂面４２と底面４４の両方と頂面と底面を共に連結する側 面の内面を含み、反射フィルム又はコーティングを有することができる。 反射フィルム又はコーティングは、散乱部材５６によって発生された散乱光５ ８を最小限の減衰でフォトダイオード４８に向ける働きをする。反射材は、例え ばミネソタ州、セントポールのミネソタマイニング＆マニュファクチャーリング 社から商取引で入手可能な３Ｍ（商標）やシルバーラックス（Ｓｉｌｖｅｒ−ｌ ｕｘ−商標）の反射フィルムから構成される。シルバーラックス（商標）は、 約９８％の反射率を提供し、その接着背面で非常に容易に貼られる。内部集光室 ６０内に反射フィルムやコーティングを使用することで、フォトダイオード４８ に入射する前に散乱光を減衰する大きな吸収を防止する。シルバーラックス（商 標）の反射フィルムの使用で、集光装置３０の全体的な集光効率が大幅に高めら れるのが認められている。 フォトタイオード４８のリニアアレイは、散乱部材５６によって散乱され且つ 内部集光室６０を横切って伝達された光５８を検出する。検出光５８に応答して 、各フォトダイオード４８は、光線１７によって走査される複数の画素位置の各 々に対して検出光強度を表したアナログ信号を発生する。フォトダイオード４８ は、各画素位置においてフィルムシート１２を透過した光の全体強さを表すアナ ログ信号を出力するように、各画素に対してフォトダイオードによって発生され るアナログ信号を加算する加算回路に接続されている。フォトダイオード４８と 加算回路の両方共直接回路ボード４６上に搭載される。 フォトダイオード４８は、例えば、開口５０と、そして走査線５２と整合して 端と端を向かい合わせて相互に隣接して配置された９個のフォトダイオードのア レイから構成される。適当なフォトダイオードの一例として、日本、浜松市の浜 松社から商取引で入手可能なＳ２５５１−０１ＰＩＮシリコンフォトダイオード がある。Ｓ２５５１−０１フォトダイオードは、約４０ｍｍ長さと約３ｍｍ高さ と約３ｍｍ幅とを有している。各フォトダイオード４８は、活動受光域６２を有 している。本発明によれば、活動域６２は、約２９ｍｍ長さと約１．２ｍｍ高さ を持つ形状となっている。端と端を向かい合わせて配置された９個のフォトダイ オードのアレイは、装置５０の長さにほぼ等しい約３６０ｍｍの全長となってい る。約２２ｍｍの内部室幅と約３ｍｍの散乱部材幅と共に、約３ｍｍのフォトダ イオード幅は、約２８ｍｍの全幅と約３６０ｍｍの全長とを有した集光装置３０ を形成している。フォトダイオード４８と散乱部材５６の寸法変更は、勿論集光 装置３０の全体寸法を変更する。集光装置３０の高さも変更されるが、フォトダ イオード４８、散乱部材５６、頂面４２及び底面４４の高さによって決められる 。 図３は、本発明により、図２に示された集光装置３０によって発生されたアナ ログ信号を加算する回路６６の一例を図解した回路線図である。回路６６は、複 数の第１段加算回路６８を有しており、その一つのみが図３に示されている。第 １段加算回路６８の各々は、一個以上のフォトダイオード４８によって発生され たアナログ信号を加算して第１の加算アナログ信号を発生する。図３の例では、 第１段加算回路６８は、３個のフォトダイオード４８によって発生されたアナロ グ信号を加算し、入力信号１として表示された加算アナログ信号を発生する。９ 個のフォトダイオードと共に、回路６６は、異なった３組の３個のフォトダイオ ード４８に対して加算アナログ信号の入力信号１、入力信号２、入力信号３を発 生する３個の異なった第１段加算回路６８を有することができる。第２段加算回 路７０は、第１段加算回路６８によって発生される加算アナログ信号の入力信号 １、入力信号２、入力信号３を更に加算して、加算出力信号として表示される出 力アナログ信号を発生する。 図３の例に示されているように、第１段加算回路６８は、電流−電圧の変換器 として形成されている。第１段加算回路６８は、反転入力部７４と非反転入力部 ７６と出力部とを有した演算増幅器７２を有している。３個のフォトダイオード ４８が、演算増幅器７２の反転入力部７４とバイアス電圧Ｖとの間に並列に接続 されている。キャパシタ８０は、バイアス電圧Ｖと接地との間に接続され、電力 ラインと接地ラインからの変遷信号を瀘過する。演算増幅器７２の非反転入力部 ７６は、接地に接続されている。反転入力部７４と出力部７８との間に並列に接 続された抵抗器８２とキャパシタ８４は、所望の帯域幅を得るために調節される 。演算増幅器７２は、好ましくは超低ノイズ増幅器から構成される。適当な演算 増幅器７２の一例として、マサチュセッツ、ノーウッドのアナログデバイス社か ら商取引で入手可能なＡＤ７９７がある。そのＡＤ７９７演算増幅器回路は、約 １００，０００：１のピーク信号対実効ノイズの比率で、５ボルトのステップ遷 移に対して０．５マイクロ秒以内のその最終値の０．１％以内に落ち着く上で十 分な速さを有している。０．５マイクロ秒の周期は、毎秒２００万画素の数値化 率に対応している。 更に、図３の例に示されているように、第２段加算回路７０は、反転入力部８ ８と非反転入力部９０と出力部９２とを有した演算増幅器８６を有している。第 １段加算回路６８の演算増幅器７２のように、第２段加算回路７０の演算増幅器 ８６は、好ましくは超ノイズＡＤ７９７演算増幅器回路を有している。演算増幅 器８６の反転入力部８８は、一連の入力抵抗器９４、９６、９８を各々介して第 １段加算回路６８から加算入力信号の入力信号１、入力信号２及び入力信号３を 受信する。非反転入力部９０は、接地される。キャパシタ１０１と抵抗器１００ とは、反転入力部８８と出力部９２との間に並列に接続されており、第２段加算 回路７０の帯域幅とゲインを確定する。第２段加算回路７０は、加算入力信号の 入力信号１、入力信号２及び入力信号３を加算し、出力部９２で加算出力信号を 発生する。加算出力信号は、アナログ−デジタル変換器（図示していない）の入 力部に与えられ、画素マトリックスの画像ファイルの適切な位置に記憶されるデ ジタル値に変換される。 各フォトダイオード４８の活動域６２の長さは、非活動域（『デッドスペース 』）６４を各隣接フォトダイオード間の約１１ｍｍ長さの間に置いている。デッ ドスペースは、通常、集光装置３０によって発生されたアナログ信号に『リプル 』を発生させる。別言すれば、光線１７が走査線５２に沿って走査するに従って 、その光線は、走査線上の各点と空間的に整合されたフォトダイオード域によっ て受光される。もし、光線１７がフォトダイオード４８の一つの活動域６２と空 間的に整合されたならば、光線はフォトダイオードによって直接受光され、相対 的に大きなアナログ信号を発生する。しかし、もし光線が隣接フォトダイオード ４８間のデッドスペースの一つと空間的に整合されたならば、光線はいずれのフ ォトダイオードによっても直接的に受光されることが無く、結果的に集光装置３ ０によって発生されるアナログ信号を減少させることになる。デッドスペースに 対応した集光装置３０の空間位置において減少された信号振幅は、走査線５２に 沿って得られた信号にリプルを出現させることになろう。 集光装置３０に組込まれ且つ室６０の内部ギャップによってフォトダイオード ４８から分離された散乱部材５６は、反射フィルム又はコーティングと協同作業 を行い、集光装置によって発生されたアナログ信号に生じるリプルを大幅減少さ せる。散乱部材４６は、光がフォトダイオード４８のリニアアレイの対応空間位 置上に集中されないように、開口５２に沿った各空間位置で受光された光を光学 的に散乱する。むしろ、散乱光は、フォトダイオード４８に渡って内部ギャップ を横切って広く分布され、これで光線がフォトダイオードアレイの非活動域を横 切って通過する際にリプル作用を最小に抑制する。反射フィルムやコーティング は、フォトダイオード４８の活動域６２上に入射するに先立って散乱光が大幅に 減衰するのを防止する。 図４は、本発明によって、信号出力対図２の集光装置３０によって集光された 光の空間位置を図解したグラフである。図４のグラフは、光線がフォトダイオー ド４８のアレイに沿って走査させられるに従って、集光装置３０によって発生さ れた信号出力１０２をプロットしたものである。符号１０４は、一つのフォトダ イオード４８の活動域６２の中心と別のフォトダイオードの活動域の中心との間 の空間シフトに対する信号出力における振幅変化を示している。符号１０６は、 信号出力１０２に対する最大値を示しているが、符号１０８は、信号出力に対す る最小値を示している。グラフから明らかなように、信号出力１０２は、隣接フ ォトダイオード４８の活動域４８の中心間の中程の空間位置で最小値１０８に減 少する。この減少で出力信号にリプルを出現させる。しかし、本発明によれば、 シルバーラックス（商標）のフィルムと室６０内の約２２ｍｍの内部ギャップと 共同して、散乱部材５６を使用した際の信号出力１０２の最大と最小間の差を平 均信号出力の約２０％にすぎないものとしていると認識される。 図５は、本発明によって、図２に示された集光装置３０から得られた信号のリ プルを更に低減する較正システム１１０の機能ブロック線図である。較正システ ム１１０は、図１に示されたデータ取得システム３２の一部を形成する。図５に 示されているように、較正システム１１０は、較正ルーチンを実行するようにプ ログラムが組まれるシステム制御器１１２を有している。較正ルーチンでシステ ム制御器１１２は、線１１６、１１８、１２０及び１２２で各々示されているよ うに、レーザダイオード１４と、走査機構２８が組合わさった走査制御器１１４ と、集光装置３０と、データ取得システム３２が組合わさったアナログ−デジタ ル変換器とを作動させる。応答して、走査制御器１１４は、フィルムシート１２ が存在していなくても集光装置３０の開口５０を横切って走査線５２でレーザ光 線を走査させるよう走査機構２８を制御する。較正モードでフィルムシート１２ が存在しなくても走査作業を実施することで、集光装置３０の各画素位置が同じ 条件で読まれるようにする。較正モードは、集光効率とレーザ出力強度における 空間的変化を修正可能とする。集光装置の感応におけるリプルは、一般に一定の パターンの集光効率における変化源となっているが、ダスト粒子や他の光学的欠 陥は、一般にレーザ出力強さの変化源となっている。 較正数値化モードで集光装置３０は、正常な数値化モードの場合のような走査 線５２に沿って各画素位置で受光された光に対してアナログ信号を発生する。デ ータ取得システム３２が組合わされたアナログ−デジタル変換器は、次いでアナ ログ信号をデジタル値に変換し、線１２４で表示されているようにデジタル値を システム制御器１１２に伝達する。システム制御器１１２は、デジタル値を記憶 し、画素基準値からの各デジタル値の偏りを各デジタル値に対して算出する。画 素の基準値は、集光効率の変化やレーザ光線強さの変化が無い場合に各画素に対 して発生される理想デジタル値に対応している。算出された偏りに基づいて、シ ステム制御器１１２は、理想画素基準値からの偏りを無くするように各デジタル 値を調節するのに十分な掛け算の重み付け係数を各デジタル値に対して算出する 。システム制御器は、次いで正常な数値化モード中のアクセスのために、線１２ ８によって表示されているように掛け算の重み付け係数を集光器修正表１２６に 記憶する。正常な数値化モードでは、掛け算器１３０は、線１３２によって示さ れているように集光修正表１２６にアクセスし、各画素に対する掛け算の重み付 け係数を得る。掛け算器１３０は、図５で分離要素によって表されているが、そ の機能は、システム制御器１１２によって実行されよう。システム制御器１１２ と掛け算器１３０は、画素クロック（図示されていない）と同期されており、適 当な画素に対する重み付け係数を各々記憶し、アクセスする。掛け算器１３０は 、線１３４で示されているように、データ取得システム３２からデジタル値を受 け取る。掛け算器１３０は、次いでデータ取得システム３２から受け取った適当 な 画素に対して重み付け係数に応じてデジタル値を調節し、それによって一定パタ ーンの集光効率変化とレーザ光線強さ変化による偏りを実質的に無くする。 図 ６は、本発明によって、応答時間を改善するためのマスク１３６を組込んだフォ トダイオード４８の正面図である。隣接したフォトダイオード４８の活動域６２ 間に存在したデッドスペースに加えて、各個々のフォトダイオードの活動域は、 他の領域よりも応答性が劣る領域を有している。具体的には、活動域６２の周辺 の一部は、金属処理されていない。低電界は、金属化処理された領域に相対して 活動域６２の非金属化処理域に存在している。結果的に、散乱部材５６を介して 受光された光に応答して活動域６２の非金属化処理域に発生された電荷は、フォ トダイオード４６の後方電極に到達するのに更に長い時間を必要とする。非金属 化処理域に発生された遅延電荷は、信号設定時間を増大する。マスク１３６は、 活動域６２の非金属化処理域をほぼ覆う寸法となっており、これによって光がそ のような領域に到達するのを防止する。所定位置のマスク１３６で非金属化処理 域は光を受光せず、従って全体のフォトダイオード４８の信号設定時間を増大す ることができる遅延電荷を発生しない。浜松社からのＳ２５５１−０１ＰＩＮシ リコンフォトダイオードに対して、例えばマスク１３６は、好ましくは４０ｍｍ のフォトダイオード長さ１４０に対して２９ｍｍの長さと、３．０ｍｍのフォト ダイオード高さ１４４に対して１．２ｍｍの高さ１４２とを有した面域が入射光 に露光されるように活動域６２を覆う寸法となっている。これら寸法は、図２に 係る上述のものに対応している。 図７は、本発明に係るもので、図２の集光装置３０に対してフィルムシート１ ２を移送する移送機構１４６の一例を示す側面図である。図７に示されているよ うに、移送機構１４６は、受光装置５０のすぐ上の集光装置３０に隣接配置され たただ一対のローラから構成されている。ただ一対のローラは、駆動ローラ１４ ８と案内ローラ１５０を有している。ローラ１４８、１５０の機能、即ち駆動対 案内は、交換できるものである。ローラ１４８、１５０は、フィルムシート１２ を受け入れて走査線５２に対してほぼ直交する方向にフィルムシートを駆動する 挟み接触部１５２を形成する。矢印１５４は、フィルムシート１２の移動方向を 示している。 ただ一対のローラ１４８、１５０を使用することは、フィルムシート１２の後 端縁が数値化され得ないことを含意している。しかし、ローラ１４８、１５０は 、好ましくは、数値化上アクセスできない後端縁のフィルム量を最小限におさえ るように極端に小径がよい。特に、ローラ１４８、１５０は、好ましくは、約１ ６ｍｍより小さい直径１５４に寸法決めされている。約１６ｍｍの直径１５４は 、数値化上アクセスできない後端縁を約８ｍｍ残すことになる。しかし、フィル ムシート１２の頂端縁における約８ｍｍの数値化されない帯域は、この頂端帯域 を通常見ることがないため一般に問題にはならない。代わりに、頂端の８ｍｍ帯 域は、通常、フィルム観察箱が組合わされたフィルム保持クリップに覆われるこ とになる。より小径ほど、走査レーザ光線１７とローラ１４８、１５０との間の 間隙度合を見込む上で望ましい。間隙は、ローラ１４８、１５０の面から走査レ ーザ光線１７が反射するのを回避する。例えば、約１０ｍｍの直径１５４は、走 査レーザ光線１７とローラ１４８、１５０間の約３ｍｍの隙間で、約８ｍｍの最 小の非数値化帯域１５６を発生するものと認められる。 一例示実施例では、各ローラ１４８、１５０は、約９．５ｍｍの直径で約３８ ．１ｃｍの長さとすることができる。約３８．１ｃｍ（１５インチ）の長さは、 胸部Ｘ線撮影用フィルムシート幅、即ち３５．５６ｃｍ（１４インチ）を収容す るのに十分な大きさである。小ローラ１４８、１５０は、挟み接触部１５２で生 じる圧力によって撓む。ローラ１４８、１５０には、撓みを補償して一様な挟み 圧力を提供する『出張り』面が設けられ、これでフィルムシート１２を制御状態 で駆動する。出張り面を備えた各ローラ１４８は、端部位置よりもローラ長手中 央位置でより大きな直径となっている。弾性カバーもローラ１４８、１５０に取 付けられ、ローラ面に渡って一様な圧力を付加することができる。 ただ一対のローラ１４８、１５０を使用することで、２対のローラを組込んだ 数値化装置よりも優れた幾つかの長所が得られる。例えば、ただ一対のローラ１ ４８、１５０は、数値化装置全体のコストと寸法を縮小する。更に、第２組のロ ーラの挟み接触部への導入時にフィルムシートに加わり得る機械的ショックをた だ一対のローラ１４８、１５０は、回避する。機械的ショックは、フィルムシー ト１２を斜めにしたり歪めたりし、数値化された画像に目視可能な人工産物を惹 起しよう。更に、ただ一対のローラ１４８ １５０では、互いのずれによる斜け や歪みを発生させ得る２つの異なった駆動部間で運動制御を調和させる必要が無 くなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 シューバート，ポール・シー アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス 33427 (72)発明者 ジョイス，テレンス・エイチ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス 33427 (72)発明者 ウォーレン，ジャック・ケイ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス 33427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フィルムシート上に形成された画像を数値化する装置であって、 光線を放射する光源と、 フィルムシート上の複数の画素を照射すべく、該フィルムシートを横切る走査 線上に光線を走査させる走査機構と、 集光装置と、 集光装置の加算回路に電気的に結合されており、それぞれの画素に対して出力 されたアナログ信号を数値化するアナログ/デジタル変換器と、を備えており、 上記集光装置は、 上記走査線に沿って延在する細長い開口を有するハウジングであって、該開口 は、上記光源からフィルムシートを透過した光を受光する、ハウジングと、 上記開口内に配置され且つ上記走査線に沿って延在し、上記開口によって受光 された光を光学的に散乱させる、散乱部材と、 上記ハウジング内に配置され且つ上記走査線に沿って延在し、上記散乱部材に よって散乱された光を検出する、フォトダイオードのリニアアレイであって、該 フォトダイオードのリニアアレイは、上記散乱部材から所定距離離れて配置され 、各々の上記フォトダイオードは、上記各画素について検出された光の強さを表 すアナログ信号を発生する、フォトダイオードのリニアアレイと、 上記各フォトダイオードに接続され、上記各画素について上記フォトダイオー ドによって発生されたアナログ信号を加算し、上記各画素について上記光源から 上記フィルムシートを透過した上記光の総合的な強さを表す出力アナログ信号を 発生する、加算回路と、を備える装置。 ２．前記散乱部材が、乳白光を発するプラスチック材料で構成されている、請求 項１記載の装置。 ３．前記開口は、走査線に沿って延在するその長さがほぼ360mmであって、高さ がほぼ２〜４mmである、請求項１記載の装置。 ４．前記ハウジングは、１または２以上の反射性内面を含む、請求項１記載の数 値化装置。 ５．前記集光装置は、各フォトダイオード上に配置されたマスクをさらに備えて おり、 該マスクは、各フォトダイオードの作動領域の一部分を覆って、該一部分に前 記散乱光が当たることを実質的に防止し、 該マスクに覆われた作動領域の一部分は、前記散乱光に対して、該作動領域の 他の部分よりも緩やかな応答を示す、請求項１記載の数値化装置。 ６．前記走査線に直交する方向にフィルムシートを搬送する機構をさらに備えて おり、 該搬送機構は、駆動ローラと案内ローラとを含む一対のローラを備えており、 これらのローラがフィルムシートを挟持し、該フィルムシートを走査線に直交す る前記方向に駆動する、請求項１記載の数値化装置。 ７．フィルムシートのない状態で前記走査機構が集光装置の開口を横切る走査線 上で光線を走査するキャリブレーション数値化モードを実行すべく、前記光源、 走査機構、集光装置、およびアナログ/デジタル変換器を起動させる起動手段と 、 キャリブレーション数値化モードにおいてアナログ/デジタル変換器が前記画 素に対して発生した数値を記憶する記憶手段と、 上記各数値の画素基準値からのずれを計算する手段と、 上記ずれを除去すべく各数値を調整するのに十分な重み付け係数を計算する手 段と、 各数値について計算された重み付け係数にしたがって、該数値化手段の通常の 数値化モードにおいて各数値を調整し、これによって、前記ずれを実質的に除去 する調整手段と、をさらに備える請求項１記載の数値化装置。 ８．前記全アナログ信号における脈動に起因する数値のずれのそれぞれを除去す るために前記画素基準値が計算される、請求項７記載の数値化装置。 ９．前記加算回路は、１または２以上の前記フォトダイオードから発せられたア ナログ信号を加算して加算アナログ信号を作り出す複数の第１段階加算回路と、 第１段階加算回路によって作られた加算アナログ信号を加算して前記出力アナロ グ信号を作り出す第２段階加算回路と、を含む請求項１記載の数値化装置。 １０．フィルムシート（１２）上に形成された画像を数値化する装置（１０）に 使用される集光装置であって、該数値化する装置（１０）は、光線（１５）を放 射する光源（１４）と、フィルムシートを横切る走査線に光線（１５）を走査さ せてフィルムシート（１２）上の複数の画素を照射する機構（２８）とを備える 、集光装置において、 上記走査線に沿って延在する細長い開口（５０）を有するハウジングであって 、該開口（５０）は、上記光源（１４）からフィルムシート（１２）を透過した 光を受光する、ハウジングと、 上記開口（５０）内に配置され且つ上記走査線に沿って延在し、上記開口によ って受光された光を光学的に散乱させる、散乱部材（５６）と、 上記ハウジング内に配置され且つ上記走査線に沿って延在し、上記散乱部材（ ５６）によって散乱された光を検出する、フォトダイオードのリニアアレイ（４ ８）であって、該フォトダイオードのリニアアレイ（４８）は、上記散乱部材か ら所定距離離れて配置され、各々の上記フォトダイオードは、上記各画素につい て検出された光の強さを表すアナログ信号を発生する、フォトダイオードのリニ アアレイ（４８）と、 上記各フォトダイオードに接続され、上記各画素について上記フォトダイオー ドによって発生されたアナログ信号を加算し、上記各画素について上記光源（１ ４）から上記フィルムシート（１２）を透過した上記光の総合的な強さを表す出 力アナログ信号を発生する、加算回路（６６）とを備えたことを特徴とする、フ ィルムシート上に形成された画像を数値化する装置に使用される集光装置。 １１．上記散乱部材は、乳白色光のプラスチック材からなる請求項１０記載の装 置。 １２．上記装置は、上記走査線に沿って略３６０ｍｍの長さを有し、かつ、上記 走査線と直交する方向に延在し略２〜４ｍｍの範囲内における高さ有する請求項 １０記載の装置。 １３．上記ハウジングは、１つ又はそれ以上の内部反射面を備えた請求項１０記 載の数値化装置。 １４．上記集光装置は、さらに、上記各フォトダイオード上に設けられたマスク を備え、該マスクは、上記各フォトダイオードの活性領域の一部分における上記 散光の影響を実質的に防止するべく該一部分を覆い、マスクにより覆われた上記 活性領域の上記部分は、上記活性領域の他の部分よりも上記散光に対する反応が 遅い請求項１０記載の数値化装置。 １５．上記加算回路は、複数の第１ステージ加算回路と、第２ステージ加算回路 とを備え、該各第１ステージ加算回路により、アナログ信号を加算するための１ つ又はそれ以上の上記フォトダイオードにより発生せしめられたアナログ信号が 加算され、上記第２ステージ加算回路により、上記第１ステージ加算回路により 発生せしめられ加算されたアナログ信号が加算されるようにした請求項１０記載 の数値化装置。 １６．フィルムのシート上に形成された画像を数値化するための装置であって、 光線を放射するための光源と、 フィルムのシートを横切る走査線方向に該光線を走査してフィルムのシート上 に複数の画素を照射するための機構と、 上記フィルムのシートを上記走査線と直交する方向に搬送するための搬送機構 であって、単一の対のローラを備え、該ローラはドライブローラとガイドローラ とを備え、該ガイドローラによりフィルムのシートを受け入れると共に上記走査 線と直交する方向にフィルムのシートを駆動するためのニップコンタクトが形成 されるようにした搬送機構と、 散光部材により拡散せしめられた光りを検知すると共に、上記各画素に対して 検知された光の強さを表すアナログ信号を発生させるための集光装置と、 上記加算回路に電気的に接続され、上記各画素用アナログ信号出力をデジタル 値に変換するためのアナログ／デジタル変換装置とを有する装置。 １７．フィルムのシートに形成された画像を数値化するための装置であって、 光線を放射するための光源と、 フィルムのシートを横切る走査線方向に該光線を走査してフィルムのシート上 に複数の画素を照射するための機構と、 散光部材により拡散せしめられた光りを検知すると共に、上記各画素に対して 検知された光の強さを表すアナログ信号を発生させるための集光装置と、 上記加算回路に電気的に接続され、上記各画素用アナログ信号出力をデジタル 値に変換するためのアナログ／デジタル変換装置と、 目盛装置とを有し、 上記目盛装置は、上記光源と上記走査機構と上記集光装置と上記アナログ／デ ジタル変換装置とを駆動しデジタルモードで目盛るための手段であって、該デジ タルモードにおいて上記走査機構は上記フィルムのシートが無くても上記光線を 上記集光装置の上記開口を横切る上記走査線方向に走査するようにした手段と、 上記デジタルモード時に上記アナログ／デジタル変換装置により発生せしめら れた上記画素用デジタル値を格納するための手段と、 各デジタル値に対して、基準となる画素値に対する各デジタル値のズレを計算 するための計算手段と、 各デジタル値に対して、上記ズレを除去するべく各デジタル値を調整するに十 分な偏倚ファクターを計算するための手段と、 上記数値化装置の通常デジタルモード時に、上記各デジタル値について計算さ れこれにより上記ズレを除去するようにした上記偏倚ファクターに従って、上記 各デジタル値を調整するための手段とを備えた装置。 １８．光線を放射する光源と、 前記フィルムシート上の複数の画素を明るくするために前記フィルムシートを横 切って走査線における前記光線を走査するためのメカニズムと、 前記走査線に沿って延在する細長い開口を有するハウジングであって、該開口 は、前記ハウジングが一つ以上の反射する内面を備える前記光源から前記フィル ムシートを透過した光を受光する、ハウジングと、 上記開口内に配置され且つ上記走査線に沿って延在し、上記開口によって受光 された光を光学的に散乱させる、散乱部材と、 上記ハウジング内に配置され且つ前記走査線に沿って延在し上記散乱部材によ って散乱された光を検出する、フォトダイオードのリニアアレイであって、該フ ォトダイオードのリニアアレイは、上記散乱部材から所定距離離れて配置され、 各々の上記フォトダイオードは、上記各画素について検出された光の強さを表す アナログ信号を発生する、フォトダイオードのリニアアレイと、 上記各フォトダイオードに接続され、上記各画素について上記フォトダイオー ドによって発生されたアナログ信号を加算し、上記各画素について上記光源から 上記フィルムシートを透過した上記光の総合的な強さを表す出力アナログ信号を 発生する、加算回路とを含む集光デバイスと、 前記各画素の前記出力アナログ信号を数値に変えるための前記加算回路に電気的 に接続したＡ／Ｄ変換器とを備えている、フィルム上に形成された画像を数値化 するための装置。 １９．フィルムシート上に形成された画像を数値化する装置に使用される集光装 置であって、該装置は、光線を放射する光源と、フィルムシートを横切る走査線 に光線を走査させてフィルムシート上の複数の画素を照射する機構とを備える、 集光装置において、 前記走査線に沿って延在する細長い開口を有するハウジングであって、該開口は 、前記ハウジングが一つ以上の反射する内面を備える前記光源から前記フィルム シートを透過した光を受光する、ハウジングと、 上記開口内に配置され且つ上記走査線に沿って延在し、上記開口によって受光さ れた光を光学的に散乱させる、散乱部材と、 上記ハウジング内に配置され且つ前記走査線に沿って延在し上記散乱部材によっ て散乱された光を検出する、フォトダイオードのリニアアレイであって、該フォ トダイオードのリニアアレイは、上記散乱部材から所定距離離れて配置され、各 々の上記フォトダイオードは、上記各画素について検出された光の強さを表すア ナログ信号を発生する、フォトダイオードのリニアアレイと、 上記各フォトダイオードに接続され、上記各画素について上記フォトダイオード によって発生されたアナログ信号を加算し、上記各画素について上記光源から上 記フィルムシートを透過した上記光の総合的な強さを表す出力アナログ信号を発 生する、加算回路とを含む集光装置。