JPS6126053B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蓄積性螢光体に励起光を照射して、発
光した輝尽光を測定することにより、蓄積性螢光
体に蓄積記録されている放射線画像情報を読み取
る読取装置に関するものである。

蓄積性螢光体に放射線（Ｘ線、α線、β線、γ
線、紫外線等）を照射すると、この放射線のエネ
ルギーの一部が蓄積される。この蓄積性螢光体に
可視光、赤外線等の励起光を照射すれば、蓄積さ
れたエネルギーに応じて輝尽発光が生じる。

この蓄積性螢光体を利用して人体等のＸ線画像
をシート状の蓄積性螢光体板にいつたん記録し、
その後これをレーザ光等で走査して発光した光を
光検出器で読み取り、この読み取つた画像情報で
光ビームを変調して写真フイルム等の記録媒体に
Ｘ線画像を記録するようにしたＸ線画像形成装置
が知られている（米国特許第3859527号）。

この装置では、蓄積性螢光体板から相当離れた
位置に45゜に傾斜した大きなハーフミラーが配さ
れている。励起光は、このハーフミラーを透過し
て蓄積性螢光体に入射する。発光した光はハーフ
ミラーで横方向に反射され、集光レンズで集めら
れて光検出器に入る。

この蓄積性螢光体板の発光は、無指向性であ
り、しかもそれ自体弱い光であるため、できるだ
け受光立体角を大きくとつて、多くの光を集めて
集光効率を上げなければならない。この集光効率
が低いと、Ｓ／Ｎ比が低下し、最悪の場合に信号
の検出すら不可能になる。

しかし上記装置では、その構成からして光検出
器の受光立体角を充分大きくとることができず、
集光効率が悪いという欠点がある。

そこで、本発明者等は、特願昭53−163572号
（特開昭55−87970号）において、蓄積性螢光体板
で発光した光を検出する光検出器と蓄積性螢光体
板との間に、導光性シート材料から成る光伝達手
段を、その一端が前記蓄積性螢光体板上の走査線
に臨設させ、かつ他端が光検出器の受光面の形状
に合うように形成せしめて該受光面に臨設せしめ
ることにより、受光光の集光効率を高めてＳ／Ｎ
比を改善することを提案した。

かかる光伝達手段を上記の如く設けることによ
り、従来に比し、集光効率及びＳ／Ｎ比を大幅に
向上させることができたが、光伝達手段の寸法如
何によつては、必ずしも十分な集光効率を達成す
ることができない場合のあることが判明した。

本発明は上記欠点に鑑み、集光効率を上げて
Ｓ／Ｎ比を改善することができるようにした放射
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。

本発明のかかる目的は、光伝達手段の走査面に
臨設する一端を直線状とし、他端を光検出器の受
光面の形状と合致するように円環状とすると共
に、その一端から他端までの最短距離（以下「長
さ」という）Ｌと走査面に沿つた一端の幅Ｗとの
比Ｌ／Ｗを0.4〜1.5の範囲内に選ぶことによつて
達成された。

本発明において光伝達手段としては、集光した
い光の波長に対して透明である材料で、かつこの
内部で集光したい光の損失がないよう、できるだ
け均質な材料を用いること、また、集光したい光
がこの材料の表面（空気との界面）でいわゆる全
反射を行なうような材料を用いることが必要であ
る。またこの表面は充分平滑に仕上げられている
ことが必要である。

またその形状は、走査面に臨設する一端は直線
状であり、かつ他端は光検出器の受光面の形状と
合致する円環状であることが要求される。光検出
器の受光面に臨設した光伝達手段の端面形状は光
検出器の受光面に合致する円環状であれば足り、
シートが円環状に巻き重ねられた形状でも、また
円環が閉じていない形状であつてもよい。

ここで重要なことは、この光伝達手段それ自体
は展開した場合に一枚の略均一な厚み、幅を有す
るシートになるような形状の材料から作成される
ことが必要であるということである。これにより
光伝達手段の内部での全反射の確率が高くなり、
光の損失を防止することが可能となるのである。

光伝達手段の形状はあくまでも入射した光が全
反射を繰り返しつつ伝達されるような形状である
ことが必要であり、このためには光伝達手段の曲
げ変形の曲率が小であることが要求される。他
方、光伝達手段内中における反射回数を減らし、
かつ光伝達手段内での光の吸収を少なくすること
が光検出器による受光量を多くするために要求さ
れる。前者の要求に対しては、光伝達手段を構成
するシートの幅を大とするか、或いはシートの長
さを大とすることが必要となる。しかるに、後者
の要求を満たすためには、シートの幅を小とする
か、或いは光伝達手段の長さを小とすることが必
要となる。しかるに、シートの幅は１つの光伝達
手段を用いる場合も、また複数個の光伝達手段を
用いる場合も、走査面の長さにより通常決定され
るので、実際には光伝達手段の長さをいかに定め
るかが問題とされる。

本発明者等は、かかる矛盾した要求を満たすた
めに鋭意研究を重ねた結果、光伝達手段の長さＬ
と走査面に臨設された端部の幅Ｗとの比Ｌ／Ｗが
0.4〜1.5の範囲内にあると、発光光の損失が少な
く、集光効率及びＳ／Ｎ比が大幅に向上すること
を見出した。このＬ／Ｗのより好ましい範囲は、
光伝達手段の材質如何により異なるため一概に決
定しえないが、アクリル系樹脂の場合には0.5〜
1.0であることが望ましい。

光伝達手段の厚みは、その集光面における発光
点を見込む「集光立体角」を決めるとになる。集
光効率を高める点から言えば、集光立体角を大き
くとることが必要で、このためには集光面を発光
点に近づけるか、光伝達手段の厚みを増すことが
有利である。

しかし、光伝達手段の厚みを増すことは、他端
光検出器の受光面における受光面積の増加につな
がり、限界があるし、また光伝達手段の変形加工
上からの制約を受ける場合もある。

本発明において用いられる蓄積性螢光体は、
300〜500nmの輝尽性発光波長を有するものが好
ましく、例えば希土類元素付活アルカリ土類金属
フルオロハライド螢光体〔具体的には特願昭53−
84742号明細書に記載されている｛Ba_1-x-y，
Mg_x，Ca_y）FX：aEu²⁺（但しＸはＣおよびBr
のうち少なくとも１つであり、ｘおよびｙは０＜
ｘ＋ｙ≦0.6かつxy≠０であり、ａは10^-6≦ａ≦
５×10^-2である）特願昭53−84744号明細書に記
載されている（Ba_1-x，Ｍ〓ｘ）FX：yA（但し
Ｍ〓はMg，Ca，Cr，ZnおよびCdのうち少なく
とも１つ、ＸはＣ，Brおよびのうち少なく
とも１つ、ＡはEu，Tb，Ce，Tm，Dy，Pr，
Ho，Nd，YbおよびErのうちの少なくとも１つ、
ｘは０≦ｘ≦0.6，ｙは０≦ｙ≦0.2である）等；
特願昭53−84740号明細書に記載されている
ZnS：Cu，Pp，BaO・xA₂O₃：Eu（但し0.8≦
ｘ≦10）およびＭ〓Ｏ・xSiO₂：Ａ（但しＭ〓は
Mg，Ca，Sr，Zn，CdまたはBaであり、Ａは
Ce，Tb，Eu，Tm，Pb，Ｔ，BiまたはMnであ
り、ｘは0.5≦ｘ≦2.5である）；および特願昭53
−84743号明細書に記載されたLnOX：xA（但し
LnはLa，Ｙ，GdおよびLuのうち少なくとも１
つ、ＸはＣおよびBrのうちの少なくとも１
つ、ＡはCeおよびTbのちの少なくとも１つ、ｘ
は０＜ｘ＜0.1である）；などが挙げられる。こ
れらのうちでも好ましいのは希土類元素付活アル
カリ土類金属フルオロハライド螢光体であるが、
その中でも具体例として示したバリウムフルオロ
ハライド類が特に輝尽性の発光が優れているので
好ましい。

また、この蓄積性螢光体を用いて作成された蓄
積性螢光体板の螢光体層を顔料又は染料を用いて
着色すると、最終的に得られる画像の鮮鋭度が向
上し好ましい結果が得られる。（特願昭54−
71604） 本発明において、蓄積性螢光体板に蓄積された
放射線画像を読み出すための励起光としては、指
光性の良いレーザが用いられる。レーザ光の励起
光源としては、500〜800nm、好ましくは600〜
700nmの光を放出するもの、たとえばHe―Neレ
ーザ（633nm）、Krレーザ（647m）が好ましい
が、500〜800nm以外の光をカツトするフイルタ
ーを併用すれば、上記以外の励起光源を用いるこ
ともできる。

本発明に係る光伝達手段の材料としてはアクリ
ル系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の透明熱
可塑性合成樹脂又はガラス等が利用しうる。これ
らのうち、本発明に係る螢光体の発光スペクトル
に対しては、石英ガラスおよびアクリル樹脂が光
伝達手段としてすぐれている。また、加工性の点
からはアクリル樹脂その他の合成樹脂が好まし
い。したがつて、この両方の点から、アクリル樹
脂が最も望ましい光伝達手段の材料であるという
ことができる。

本発明に係る光伝達手段の製法としては、シー
トを加熱軟化、また、加工法も前述のようなシー
トを加熱軟化させて所定の形状に加工するものの
ほか、各種のプレス、キヤステイング等を用いる
こともできる。しかしながら、プレスやキヤステ
イングでは全反射光伝達ができるような滑らかな
鏡面を有することができないので、製法としては
前述の加熱軟化させてその表面に触れることのな
いような変形加工が望ましい。

本発明により読み取られた放射線画像は画像処
理を受けて記録媒体上に再生されるが、ここに記
録媒体としては、銀塩写真フイルムの他、ジアゾ
フイルム、電子写真材料等が利用できる。また
CRT等に表示してもよい。

本発明において、蓄積性螢光体板はレーザ光に
より走査されるが一般に、走査には蓄積性螢光体
板またはレーザ光のいずれか一方で主走査を副走
査を同時に行なう方法と、両者の移動を組合せて
２次元的に走査する方法とがあるが、本発明の装
置では前記光伝達手段が蓄積性螢光体板上のレー
ザ光による走査線に臨設しているので、副走査の
み機械的に行なえばよいという構造上のメリツト
がある。この場合副走査は螢光体板そのものの移
動によるか、あるいは前記光伝達手段とレーザ光
による主走査とを一体にして螢光体板上で移動さ
せるかによる。

以下、本発明の好ましい実施態様を図面に基い
て詳細に説明する。

第１図は円形の受光面を有する光検出器を用い
た画像情報読取装置の概略側面図、第２図はその
斜視図で、平面上を直線運動可能なホルダー１０
を用いた実施態様を示すものである。ホルダー１
０の表面には矩形上をした蓄積性螢光体板１１が
装着されている。この蓄積性螢光体板１１には、
通常のＸ線撮影によりＸ線画像情報が記録されて
いる。

蓄積性螢光体板１１は、20cm角のものを用い、
これは平均粒子径が10μのBaFBr：Eu螢光体
を、ニトロセルロースを用いて三酢酸セルロース
の支持体上に塗布し、乾燥膜厚を200μとしたも
のである。

この蓄積性螢光体板１１にできるだけ近接した
位置に集光面１２ａを臨ませるように光伝達手段
１２が、またこの光伝達手段１２の光伝達面１２
ｂにはこれと密着して光検出器１３が配されてい
る。

前記光検出器１３としては、受光面積ができる
だけ広いものが、また微弱な発光を測定するもの
であるから、Ｓ／Ｎ比が良好なものが望ましい。
このような光検出器１３としては、端面に受光面
が形成されているヘツドオン型の光電子増倍管、
光電子増幅のチヤンネルプレート等がある。

光伝達手段１２の詳細を第３図に示す。一方の
端面１２ａは直線状であり、他の端面―光検出器
１３に密着する面―１２ｂは光検出器の受光面の
形状（この場合は円形）に合わせて円環状に巻き
重ねられた形状となつている。

赤色の光を放出するレーザ光源１５からのレー
ザ光は、光偏向器１４によつて、蓄積性螢光体板
１１の一つの縁に略平行な方向に振動させられ、
蓄積性螢光体板１１を前記方向に走査するビーム
となる。

レーザ光源１５から放出された600〜700nmの
波長を有する赤いレーザ光は、光偏向器１４によ
り走査ビームとなつてホルダー１０に装着された
蓄積性螢光体板１１に入射して蓄積性螢光体層を
励起する。この光励起によつて蓄積性螢光体層が
輝尽発光する。この発光は、Ｘ線照射によつて蓄
積されたエネルギーに対応している。したがつて
各点からの発光は、その点におけるＸ線画像情報
を担持している。

前記レーザ走査ビームと、これと直角な方向へ
の蓄積性螢光体板１１の運動とによつて、蓄積性
螢光体板１１が２次元的に走査され、その各点が
発光する。この発光した光は、光伝達手段１２の
集光面１２ａから光伝達手段１２内に入射し、こ
の内部を伝達されて他の端面を介して光検出器１
３の受光面に入射し、電気信号に変換される。

この読み取つたＸ線画像情報により、写真フイ
ルム露光装置のレーザ光変調器が制御される。こ
の強度を制御されたレーザ光により、写真フイル
ム等の記録媒体にＸ線画像が再生される。

本発明の場合、前記光伝達手段１２の集光面１
２ａに上述のようなフイルター層を設けても良い
し、光検出器１３の受光面上にこのフイルター層
を設けても良い。また光伝達手段１２そのものを
着色してフイルターとしても良い。前記フイルタ
ー層は蒸着膜としても設けることができる。

光検出器１３としては、発光光にのみ感度を有
し、励起光に感度を有しないものを用いるかある
いは光検出器１３の前にフイルタ１７を貼着して
発光光のみを透過させるようにしてもよい。

第５図は蓄積性螢光体板の両面から発光光を測
定するようにした実施態様を示すものである。蓄
積性螢光体板２０が透明な場合は、発光した光が
背面からも射出する。そこで、透明なホルダー２
１を用い、これに蓄積性螢光体板２０を装着し、
ホルダー２１の上部と下部に光検出系２２，２３
を配置する。上部の光検出系（光伝達手段と光検
出器とを組み合わせたもの）に近傍してレーザビ
ーム走査系（レーザ光源と光偏向器とを組み合わ
せたもの）を配置する。

この実施例では透過した光も集光するから集光
効率が向上し、Ｓ／Ｎ比がより改善される。

なお、前述ように本発明の装置における受光部
は、それ自体が走査ビームによる主走査の方向に
沿つた形で配置されているので、画像情報読み取
りのための機械的走査は走査ビームの副走査の方
向のみで良い。主走査の方向については、光検出
器の出力を時間分割することによつて取り出すこ
とができるからである。

本実施例では蓄積性螢光体板を平面状のまま取
り扱つているが、これに限らず、蓄積性螢光体板
をドラムに巻き付けたり、ドラムに一部巻き付け
ながら移送することもできる。

本発明によれば、走査ビームによる蓄積性螢光
体板の微弱な発光光を、導光性シートから成る光
伝達手段により、効率良く集光しかつ効率良く光
検出器に入射させることができるので従来の装置
に比較して集光効率が大幅に向上し、それによつ
てＳ／Ｎ比を大幅に改善することができるもので
あり、従来のものに比べてコストが著しく安価で
ある点に大きな特長を有する。

本発明は線状に光走査してその反射光あるいは
透過光（特に散乱光）を効率よく集光する手段を
与えるもので、このような目的全般に広く応用す
ることが可能であるのは言うまでもない。

なお、光伝達手段の巾方向での集光効率の「差
異」が認められる場合には、例えば「ジヤーナ
ル・オブ・ザSMPTE（Journal of the S.M.P.T.
E）87巻209〜213頁（1978年）」に記載されてい
るような、前記「差異」を記憶手段に記憶させて
おいて、これを各出力信号から差引くことにより
前記「差異」をキヤンセルさせる技術が利用でき
る。

実施例 厚さが５mm及び８mmのアクリル樹脂シート（三
菱レーヨン株式会社製「アクリライト＃000」）を
加熱軟化してそれぞれ入射側の端部の幅が200mm
及び380mmである光伝達手段サンプルを作成し
た。ここに光伝達手段の一方の端部は直線形状と
し、他端は幅200mmのシートの場合は、３インチ
の光電子増倍管の受光面の中に収まるような円環
状とし、幅380mmのシートの場合は、５インチの
光電子増倍管の受光面の巾に収まるような円環状
とした。

かかる光伝達手段の長さを種々に変えて、第６
図及び第７図に示される装置によつて集光効率を
測定した。

ここに、ホルダー３１上に配した蓄積性螢光体
板３０としてはBaFBr：Euより成る356mm×430
mmのサイズのものを用いた。またレーザ光源とし
ては、出力10mWのHe―Neレーザ（633nm）を
用いた。

実験はレーザ光を走査ミラー１４によつて蓄積
性螢光体板３０上に２つの対向する光伝達手段サ
ンプル２２ａ，２２ｂの間の間隙から走査させ、
Ｓ―１１タイプの分光感度分布を有する３インチ
ヘツドオン型光電子増倍管１３ａ。，１３ｂによ
り発光光を検出した。たゞし、光電子増倍管１３
ａ，１３ｂの前面に633nmの光に対しては透過率
が0.01％で、400nmの光に対しては透過率が80％
のフイルター１７ａ，１７ｂを配した。

こうして得られた結果を第４図に示す。第４図
では横軸はＬ／Ｗを対数目盛でとり、縦軸に集光
効率（光電子増倍管の出力電圧）をとつている。
なお、シートの厚さが５mmのものと、８mmのもの
との差は認められなかつた。

第４図より明らかな如く、Ｌ／Ｗが0.4〜1.5の
範囲では集光効率が最高値の70％以上であり、
0.5〜1.0の範囲では90％以上となることが判明し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す
側面図および斜視図、第３図はその要部である光
伝達手段を示す斜視図、第４図は光伝達手段の長
さと巾との比と、集光効率との関係を示すグラフ
を示す斜視図、第５図は本発明の他の実施例を示
す側面図、第６図および第７図は本発明のさらに
異なる実施例を示す側面図および斜視図である。 １１，２０，３０…蓄積性螢光体板、１２，２
２，２３，２２ａ，２２ｂ…光伝達手段、１２ａ
…集光面、１３…光検出器、１４…光偏向器、１
５…レーザ光源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蓄積性螢光体板を励起光で走査して、これに
   蓄積記録されている放射線画像情報を輝尽発光さ
   せて読み取る放射線画像情報読取装置において、
   前記蓄積性螢光体板が発光した光を検出する光検
   出器とこの蓄積性螢光体板との間に、一端が前記
   蓄積性螢光体板上の走査線に臨設され、他端が前
   記光検出器の受光面の形状に合うように円環状に
   形成されてこの受光面に臨設された導光性シート
   状材料からなる光伝達手段を設け、このシート状
   材料の前記一端から他端までの長さＬと前記走査
   線に沿つた一端の巾Ｗとの比Ｌ／Ｗが0.4から1.5
   の範囲であることを特徴とする放射線画像情報読
   取装置。 ２ 前記導光性シート状材料がアクリル系樹脂よ
   り成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。 ３ 前記比Ｌ／Ｗの範囲が0.5から1.0であること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の放射線
   画像情報読取装置。