JPS61222366A - 半導体レ−ザ装置及び放射線画像情報読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、放射線画像を記録したフィルム面および輝尽
性蛍光体層を有する放射線透過度パネルを等の放射線画
像情報記録媒体面をレーザ光で走査して、光検出器によ
り反射光、透過光、輝尽発光を電気信号に変換して、核
記碌媒体面に記録されている放射線画像情報を読み取る
装置、およびこれに用いられる半導体レーザ装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

Ｘ線画像のような放射線画像は医療用として多く用いら
れている。この放射線画像を得る一方法として、被写体
を透過した放射線を蛍光体層（蛍光スクリーン）に照射
し、これＫより可視光を生じさせて、この可視光を銀塩
感光材料を塗布したフィルムに照射して現像する、いわ
ゆる放射線写真方式がある。

また近年、放射線画像診断技術の進歩にともない、上記
放射線写真を走査してそこに記録された放射線画像情報
・を読み取り、デジタル信号化した後にＣＲＴや感光材
料上に再生する方法が工夫されるようになった。それに
より、１回の放射線撮影からより多くの診断情報が得ら
れるようになり、診断性能の向上と被曝線量の低減がも
たらされる。

また、放射線画像情報の保存や検索の効率化という点で
も期待がもたれている。

上記写真フィルムを用いた放射線画像情報読取装置にお
いては、放射線画像を記録した写真フィルムを読み取り
光であるレーザ光で露光走査し、その反射光または透過
光を光検出器で検出して電気信号に変換することが行な
われている。

また一方では、銀塩感光材料からなる放射線写真フィル
ムを使用しないで放射線画像を得る方法が工夫されるよ
うになった。

このような方法としては、被写体を透過した放射線をあ
る糧の蛍光体に吸収せしめ、しかる後この蛍光体を例え
ば光又は熱エネルギーで励起することＫより、この蛍光
体が前記吸収により蓄積している放射線エネルギーを蛍
光として放射せしめ、この蛍光を検出して画像化する方
法がある。

例えば英国特許１，４６２，７６９号及び特開昭５１−
２９８８９号には、蛍光体として熱輝尽性蛍光体を用い
る方法が示されている。この方法は支持体上に熱輝尽性
蛍光体層を形成した放射線画像変換パネルを使用するも
ので、この放射線画像変換パネルの熱輝尽性蛍光体層に
被写体を透過した放射線を吸収させて被写体各部の放射
線透過度に対応する放射線エネルギーを蓄積させて潜像
を形成し、しかる後にこの熱輝尽性蛍光体層を加熱する
ことによって輝尽励起し、パネルの各部に蓄積された放
射線エネルギーを光の信号として取り出し、この光の強
弱によって放射線画像を得るものである。

また、例えば米国特許３，８５９，５２７号及び特開昭
５５−１２１４４号には、蛍光体として光輝尿性蛍光体
を用いる方法が示されている。この方法は支持体上に光
輝尿性蛍光体層を形成した放射線画像変換パネルを使用
するもので、該パネルに上述のように人体等の被写体の
Ｘ線画像を形成・記録した後、この光輝尿性蛍光体層を
輝尽励起光たとえばレーザ光などで走査することによっ
て、パネル各部に蓄積された放射線エネルギーを光の信
号（輝尽発光）として取り出し、この光信号を光検出器
、たとえば光電子増倍管、フォトダイオード等の光電変
換素子等で検出して電気信号に変換する。また輝尽励起
光たるレーザー光としてはアルゴンイオンレーザ−、ヘ
リウムネオンレーザ−１半導体レーザーなどが発するレ
ーザー光が用いられている。

上述のような放射線写真システムにおいては、輝尽性蛍
光体およびＸ線画像情報の記録されたＸ線フィルムのい
ずれを用いた方法においても、放射線画像情報を電気信
号に変換した後、該電気信号に対して演算を実行し、空
間周波数処理や階調処理等を行なって再生画像の鮮鋭性
やコントラ玉ト等を改良する放射線画像処理方法を用い
ることができる。この最終的な画像はノ・−トコピーと
して再生しても良いし、ＣＲＴ上に再生しても良い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような放射線画像読取装置においては、読み取り°
光または輝尽励起光たとえばレーザ光の変動は、そのま
ま透過光・反射光・輝尽発光の変動となり、結局、得ら
れた放射線画像情報が、放射線画像情報記録媒体（放射
線写真フィルムや放射線画像変換パネル）上に記録され
ていた情報と異ってしまう。

従来知られている放射線画像情報読取装置における励起
光源であるレーザ光源としては、半導体レーザ、ガスレ
ーザなどがある。ガスレーザを使用したものは、レーザ
自体が大型であり１．消費電力が大きく、それゆえ、発
熱も大であり、かつ光出力安定化のために、外部に回路
が必要であり、かつ光学系が大規模になるという欠点を
有する。

それに比して半導体レーザな用いたものでは光出力は大
きく、消費電力が小さく、光学系もコンパクトになると
いう長所がある。しかしながら唯一欠点は、光出力の変
動が大きいことである。従来ではこの変動を除去し、高
安定な光出力を得るために、半導体レーザに内蔵された
モニター用フォトダイオードを用いて、フィードバック
をほどこしていた。しかしながら、光出力をフィードバ
ックすることＫより、安定化した上記半導体Ｖ−ザ装置
を、前記の読取装置に実際に供してみると、光源として
安定であるはずの上記半導体レーザの光出力が大きく変
動し、使用に耐えないことがわかりた。そこで、原因を
追求してみると、半導体レーザの自己発熱により、半導
体レーザ内部の共振器長などが変化し、発振波長が変化
することすなわちモードホッピングに伴い、光出力が階
段状に変化したり、光出力中の光ノイズが大きくなるこ
とがわかった。すなわち、このままでは半導体レーザな
放射線画像読取装置に供することが困難ということがわ
かった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記の欠点に鑑み、半導体レーザによる高安定
な読取り光源または励起光源を備えることにより、良好
な放射線画像が得られる放射線画像読取装置および方法
を提供することを目的としている。さらに詳しくは、半
導体レーザ装置に光出力によるフィードバックをもちい
た光安定化装置と、半導体レーザの温度を一定に保つ温
度制御装置とにより前記の光出力が階段状に変化、また
は、光出力中の光ノイズが大きくなる点すなわちモード
ホッピング点の移動を小さく若しくは固定して、画像を
読取り中に、上記のモードホッピング点が光出力にあら
れれることを防止することにより、本来読み取られるべ
き画像と実際に読み堆った画像に異なってしまうという
事態を防止することを目的としている。

前記した本発明の目的を達成する半導体レーザ装置は、
レーザ発光要素より出射したレーザ光を、該レーザ光の
光出力のモードホッピング点を避けて出力を設定、ある
いは該モードホッピング点の移動を小さくして設定した
ことを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に従いその一実施例について詳細に
説明する。

第１図は本発明に係る放射線画像読取装置の概略斜視図
であり、第２図はその模式図である。どれらの図におい
て、輝尽性蛍光体層を有する放射＃！偉変換パネル１０
は、矢印方向に直線運動をするホルダ１１にのせられ、
副走査が行なわれるとともに、本発明で提案している半
導体レーザー装置１５から出射した輝尽励起光たるレー
ザービームＬはコリメータレンズ１６、レーザの発光波
長域のみを透過させるフィルタ１７を透過し、ガルバノ
ミラ−１８で主走査され、ｆ−θレンズ１９を透過して
、パネルｌＯに照射される。レーザービームＬが照射さ
れることにより、パネル１０から記録されている放射線
画像が輝尽発光となってあられれる。この輝尽発光は、
光フアイバ集光体１２によって集光され、輝尽発光波長
領域のみ透過させるフィルタ１３をとおして、光電子増
倍管１４等の光検出器にみちびかれ、光電変換されて電
気信号となり出力される。

出力された電気信号は図示しない信号処理機等をへて、
銀塩フィルムに出力され、またはＣＲＴ等に條示される
ことによって視覚化される。

第３図は、放射線画像を記録した写真フィルムを用いた
放射線画像情報読取装置の概略斜視図を示している。放
射線画像を記録した写真フィルム題は、矢印方向に図示
しない搬送手段によって直線運動し、副走査が行なわれ
るとともに、本発明で提案している半導体レーザ装置５
から出射した読み取り光たるレーザービームＬはコリメ
ータレンズ％、レーザの波長域のみを透過させるフィル
タ謳を透適し、ミラー羽を介して、ガルバノメータミラ
ー四で主走査され、ｆ−θレンズ四を透過し、フィルム
Ｉに照射される。フィルム四を透過したレーザービーム
Ｌは、フィルム加の濃度に応じた光量の光に変換され、
光フアイバ集光体ｎに入射・集光され、光電子増倍管ス
等の光検出器にみちびかれ、光電変換され、電気信号と
なり出力される。出力された電気信号は図示しない信号
処理機等をへて、銀塩感光性フィルム等に出力され、ま
たはＣＲＴに表示されることＫよって視覚化される。

次に、第４図に上記半導体レーザ装置１５、乙の詳細説
明図を示す。なお半導体レーザーノくツケージＩは、半
導体レーザ素子あとモニター用フォトダイオードあを同
一パッケージ内に収めたものが好適に用いられるが、以
下の説明で理解できるように、別個であってもさしつか
えない。半導体レーザーパッケージ蕊はベルチェ素子な
どの冷却加熱機構を備えた素子を内包する台座おに固定
されている。もちろん台座あはベルチェ素子などの冷却
加熱機構を備えた素子そのものでもよいし、台座あとベ
ルチェ素子などの冷却加熱機構を備えた素子とが良好に
熱結合されているものであればよい。当然ながら台座あ
とレーザーノくツケージあは良好に熱結合されている。

サーミスタなどの温度検出素子３２は、レーザーパッケ
ージ謁と良好に熱結合されていて、レーザーパッケージ
Ｉひい【はレーザ素子（レーザ要素）あの温度を検出し
、温度制御装置に温度検出素子部の出力は伝送される。

ここで設定温度とレーザーパッケージあひいてはレーザ
素子あの温度が上昇しすぎてレーザ素子の寿命を縮めた
り低下しすぎて結露しないように所定の範囲となるよう
に、ベルチェ素子などの冷却加熱機構を備えた素子が駆
動される。

半導体レーザ素子具から出射されるレーザービームＬｌ
、Ｌ２は輝尽励起光として利用されるビームＬｌとモニ
ター用フォトダイオードあへ入射されるビームＬ２とが
ある。ビームＬ２はモニター用フォトダイオードで光電
変換され、光出力安定化装置付半導体レーザ駆動装置Ｍ
に送られ、光電変換した信号が一定になるよう、すなわ
ちビームＬ２の光強度が一定になるよ５に半導体レーザ
素子あの駆動電流が調節される。なお後述するように、
この光安定化は、従来技術の項で説明した光出力が階段
状に変化、または光出力中のノイズが大きくなる点では
良好に動作しない。

次に１本発明者らの実験結果を示し、本発明の要点を述
べる。

第５図は、光出力安定化装置付半導体レーザ駆動回路を
もちいて、半導体レーザを発光させた場合の光出力と光
出力を調整するためのコントロール電圧の関係を示す図
である。

ここでコントロール電圧とは、第９図に示すような電圧
Ｖ、を示す。

第９図において、ＡＬ　（具体的には差動増幅回路）に
は、半導体レーザ素子り、Ｄの光出力をフオトセ／す（
フォトダイオード）　Ｐ、　Ｄを含む手段によって変換
された電圧Ｖｌｉｇｈｔとコントロール電圧ｖ０とが入
力され、′これらが演算された電圧によって半導体レー
ザ素子ＬＤが駆動される。

第１０図に具体的な光安定化されたレーザ駆動回路を示
す。図において、レーザーダイオードＬ、Ｄからの光を
フォトダイオードＰ、Ｄで受光し、オペアンプＡ１でＰ
、Ｄよりの電流を電圧に変換する。Ｐ、Ｄの出力電流は
周知のとうりＰ、Ｄに入射した光量に比例する。すなわ
ち、Ｐ、Ｄの出力電流はり、Ｄの出力光量に比例する。

Ａ１の出力はＡ２に入力され、定電圧ダイオードＺ、Ｄ
Ｋより作られたＶｒｅｆ（基準電源）により作られたコ
ントロール電圧ＶｏＫＡｌの出力が同一になるようにＡ
２の出力電圧即ちＺ、Ｄに流れる電流が制御される。す
なわちり、Ｄの出力光量を選択することになる。Ａ２の
フィードバック回路中にはＴｒが含まれているが、これ
は？Ｄをドライブするための電流増幅用である。

以上のように、コントロール電圧Ｖ、を選択することは
、Ｌ、Ｄの光量を選択することになる。第５図でわかる
ように０点、０点で光出力が階段状に変化している（モ
ードホッピング）。この原因は前述したとうりである。

次に、第６図、第７図にモードホッピング点■点若しく
は０点の近くの光出力を得るためのコントロール電圧で
レーザを駆動したときの光出力の経時変化を示した。第
６図では光出力はステップ状に変化しており、第７図で
は光出力中のノイズが非常に大きくなっており、時間と
ともにノイズ菫も変化している。ノイズの大きくなる点
では光出力とそのノイズ量の比が２０ｄＢ以下になる点
も観測された。

一方、第８図に、半導体レーザの温度を変化させたとき
のコントロール電圧と光出力の関係を示した。同図から
、温度の変化によりてモードホッピング点が移動してい
るのがわかる。

従って、例えば＠ＫＴｔでは、温度Ｔ。で安定した光出
力Ｉ６を得たコントロール電圧で発光させると、モード
ホッピングにより光出力が移動するために安定した光出
力Ｉ０が得られない。

従って第６図、第７図において、光出力が変動したり、
しなかったりし【いるのは、半導体レーザ自身の発熱に
よって、レーザの温度が変動しているためであることが
わかる。

このようなモードホッピング点の移動の影響を受けない
ために、前記のＴ、〜Ｔ、の範囲での温度においては、
たとえば光出力としてＩｓの領域を選択すれば安定した
光出力が得られる。

一方Ｘ農の領域を拡げるにはモードホッピング点の移動
を小さく、若しくは固定すればよく本発明者らは、半導
体レーザなただ単に次却するではなく、ある適切な温度
で例えば２℃〜３℃あるいは５℃〜６℃内に温度変化を
留めるあるいは固定すればよいことを見出した。すなわ
ち利用したい光出力との、０点のようなモードホッピン
グ点が重ならないように温度を適切に設定し、半導体レ
ーザの温度安定化をほどこすことにより、高安定なレー
ザ光が得られた。

なお、半導体レーザ発光素子を構成する基板部のウェハ
は、群格差を有し、半導体レーザーチップは個体格差を
有するため、発光素子の温度特性はそれぞれ異なる。こ
のため上記温度設定は各レーザ素子毎に最適値を見出し
固定する。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明によれば、一般に光出力の不安定な半
導体レーザの光出力を用いても、高安定なレーザ光が要
求される放射線画像情報読取装置が容易に得ることがで
きるので、装置の設計、製作も容易となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放射線画像情報読取装置の概略斜
視図、第２図はその模式図である。第３図は放射線画像
を記録した写真フィルムを用いた放射線画像情報読取装
置の概略斜視図、第４図は上記読取装置に使用する半導
体レーザ装置の説明図である。第５図は半導体レーザの
光出力とコントロール電圧の関係を示す図、第６図およ
び第７図は半導体レーザの光出力の時間変化を示す図、
第８図は半導体レーザの温度を変化させたときのコント
ロール電圧と光出力との関係を示す図である。第９図は
半導体レーザ素子の駆動回路図、第１０図はその具体的
な駆動回路図を示す。 １０・・・放射線像変換パネル １１・・・ホルダ　　　　　１２　、２２・・・光フア
イバ集光体１４．２４・・・光電子増倍管 １５　、２５・・・半導体レーザ装置 」・・・写真フィルム　あ・・・半導体レーザ素子Ｉ・
・・半導体レーザーパッケージ ３７・・・光出力安定化装置付半導体レーザ駆動装置り
、Ｌｌ、Ｌ２・・・レーザービーム 出願人　　小西六写真工業株式会社 第８図 （α）　　　（ｂ）　　　（Ｃ） 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）レーザ光をモードホッピング点を避けて発生させる
   ようにした半導体レーザ装置。 ２）前記モードホッピング点を避けるような光出力を選
   択したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
   導体レーザ装置。 ３）レーザ光がモードホッピング点を避けるように印加
   電圧乃至コントロール電圧を選択したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。 ４）モードホッピング点の移動を小さくしたことを特徴
   とする半導体レーザ装置 ５）前記モードホッピング点の移動を小さくするように
   半導体レーザの温度範囲を制御する制御手段を具えたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の半導体レー
   ザ装置。 ６）レーザ光をモードホッピング点を避けて発生させる
   ようにした特許請求の範囲第４項または第５項に記載の
   半導体レーザ装置。 ７）半導体レーザ発光要素より出射したレーザ光や放射
   線画像記録媒体を露光走査し、該記録媒体の反射光また
   は透過光あるいは輝尽発光を検出することにより、放射
   線画像情報を読取るようにした放射線画像情報読取装置
   において、モードホッピング点を避けて発生させられた
   レーザ光で読み取ることを特徴とする放射線画像情報読
   取装置。 ８）半導体レーザ発光要素を含む半導体レーザ装置がレ
   ーザ光の光出力をフィードバックして光出力を安定化せ
   しめる光出力安定化装置を備えた半導体レーザ駆動回路
   、および上記レーザ発光要素の温度を制御する温度制御
   装置を具えたことを特徴とする放射線画像情報読取装置
   。 ９）半導体レーザ発光要素より出射したレーザ光の光出
   力をフィードバックして光出力を安定化せしめる光出力
   安定化装置を備えた半導体レーザ駆動装置、および上記
   レーザ発光要素の温度を制御する温度制御装置から成り
   、該温度制御装置を用いて上記レーザ光の光出力のモー
   ドホッピング点の移動を小さくする半導体レーザ装置を
   具えた特許請求の範囲第６項に記載の放射線画像情報読
   取装置。