KR100341821B1

KR100341821B1 - 펄스형 반도체 광원 어레이를 이용한 저장형광스크린판독장치 및 방법

Info

Publication number: KR100341821B1
Application number: KR1020000005226A
Authority: KR
Inventors: 이상윤; 이건재
Original assignee: 윤덕용; 한국과학기술원
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2002-06-26
Also published as: JP2001242571A; KR20010077434A; US20010010364A1; US6759672B2

Abstract

본 발명은 전산화 래디오그래피(computerized radiography) 장치로서, 방사선에 감응하는 저장형광스크린(또는 축적성 형광체 시트 또는 이미지 플레이트)을 이용하여 래디오그래피를 실시함에 있어, 저장형광스크린으로부터 피사체의 디지털영상을 획득하기 위하여 저장형광스크린을 광학적으로 자극하여 방사선 감응에 따른 발광을 유도하기 위한 자극광원으로서 다양한 형태의 광섬유 다발과 연결된 일련의 반도체 광원 어레이를 사용하고, 전기적인 펄스로 반도체 광원 어레이의 기동을 순차 제어하며, 자극광을 발생시키기 위한 반도체 광원 어레이 기동 펄스와 자극광에 의해 저장형광스크린으로부터 유도된 발광신호를 수집하는 광증배관을 연동하여 수집되는 형광을 2차원 위치분포로 재현함으로써 저장형광스크린으로부터 피사체의 디지털 영상을 획득하는 하는 저장형광스크린 판독장치 및 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면 형광자극부로서 가변파장의 반도체 광원(또는 발광다이오드 또는 레이저 다이오드) 어레이를 사용하고 광섬유로 연결된 일련의 반도체 광원 어레이의 출력신호를 전기적으로 순차 기동하여 형광스크린을 판독함으로써 판독시간의 단축과 판독영상의 해상도를 향상시키는 효과가 있다. 또한 가변파장의 반도체 광원을 적용하므로 래디오그래피의 사용목적에 따라 손쉽게 판독광의 파장을 변경하여 사용할 수 있는 저가의 판독장치를 구현할 수 있다.

Description

펄스형 반도체 광원 어레이를 이용한 저장형광스크린 판독장치 및 방법 {A scanning system and method for storage phosphor screen using pulsed semiconductor light source array}

본 발명은 전산화 래디오그래피 장치(computerized radiography)로서, 저장형광스크린(또는 축적성 형광체 시트 또는 이미지 플레이트)을 이용한 방사선진단시스템, 치과용 방사선진단시스템, 오토래디오그래피시스템, 전자현미경에 의한 검출시스템, 방사선 회절 화상 검출시스템 및 생명과학 분석용 형광검출시스템에 적용 가능한 저장형광스크린 판독장치 및 방법에 관한 것이다.

저장형광스크린을 이용한 래디오그래피 시스템에 사용되는 방사선 센서는 개략적으로 두께 약 150㎛의 폴리에스털 필름 위에 형광소자 물질인 불화바륨브로민(BaFBr:X, X는 할로겐) 계의 미세결정을 두께 약 80∼150㎛로 도포하고 그 표면을 두께 약 10㎛의 폴리에틸렌 텔레프타레이트 피막으로 보호한 것이다. 이러한 형광필름이 방사선에 의해 조사되게 되면, 피사체를 투과한 방사선의 에너지가 축적성 형광소자 물질에 축적 기록되면서 잠상을 이루게 되며, 여기에 특정한 파장의 미세 광원을 주사하게 되면 축적된 에너지에 따른 휘진성 형광이 발생하게 된다. 이러한 미세 광원의 주사위치와 발광의 강도를 디지털 신호로 변환시켜 재구성함으로써 디지털 화상신호를 생성하고, 화상처리를 가하여 모니터 등의 표시 수단 또는 사진 필름 등의 기록 재료 상에 방사선 화상을 생성하도록 구성된 방사선 진단 시스템이 알려져 있다 [참조 : 일본 특허공개공보 소55-12429호, 소55-116340호, 소55-163472호, 소56-11395호 등].

또한, 동일한 휘진성 형광체를 방사선의 검출 재료로서 이용하고, 방사성 표지를 부여한 물질을 생물체에 투여한 후, 그 생물체 또는 그 생물체의 조직의 일부를 시료로 하여, 이 시료를 휘진성 형광체 층이 형성된 저장형광스크린과 일정시간 중합시키는 것에 의해, 방사선에너지를 휘진성 형광체에 축적, 기록하고 특정 파장(633nm 또는 635nm)의 광원 주사에 의해 판독함으로써 생물체 조직의 화상을 검출한 전자현미경에 의한 검출 시스템이나 시료의 구조 해석 등을 행하는 방사선 회절 화상 검출 시스템 등이 알려져 있다[참조 : 일본 특허공개공보 소61-51738호, 소 61-93538호 공보, 소 59-15843호 등].

이러한 저장형광스크린을 화상의 검출 소자로 사용한 시스템은 현재까지의 사진 필름을 이용한 경우와는 달리, 필름의 현상 처리 등의 화학적 처리가 불필요하며, 획득된 화상 자료에 화상 처리를 가하여 원하는 특정 부위에 대한 화상 재생 및 정량적 해석이 가능한 점 등의 장점을 가지고 있다.

또한, 오토래디오그래피 시스템에 있어서 방사성 표지물질에 대신하여, 형광물질을 표지물질로 사용하는 형광(fluorescence) 검출 시스템이 알려져 있다. 이 형광 검출 시스템에 의하면 형광 화상의 판독을 통해, 유전자 배열, 유전자의 발현 단계, 실험용 쥐에 있어서 투여물질의 대사, 흡수, 배설의 경로, 상태, 단백질의 분리, 분류, 또는 분자량, 특성의 평가 및 분석이 가능하다. 예를 들면, 전기 영동 시키는 것이 당연한 여러 개의 유전자(DNA) 단편을 포함한 용액 중에 형광 색소를 가한 후에, 여러 DNA 단편을 겔 지지체 다음에 전기 영동 시키거나 또는, 형광색소를 함유시켰던 겔 지지체 다음에 여러 개의 DNA 단편을 전기 영동 시키고 겔 지지체를 형광 색소를 포함한 용액에 담그는 등으로, 전기 영동된 DNA 단편을 표지한 후, 이러한 시료를 특정 파장(488nm)의 미세 광 자극에 의해 형광색소를 여기 시켜 형광을 발생시키며, 이를 검출하는 것에 의해 화상을 생성하고 겔 지지체 상의 DNA 분석이 가능하도록 한 형광 검출 시스템이 알려져 있다. 이 형광 검출 시스템은 방사성 물질을 사용할 필요가 없으며, 간단하게 유전자 배열 등을 검출하는 것이 가능한 장점이 있다.

이와 같이, 방사성 물질 또는 형광 물질을 표지물질로 이용하여 저장형광체로부터의 발광신호의 2차원적 위치분포를 획득하기 위해 제안된 기존의 판독 기술은 크게 5 가지로 분류되고 있다.

(1) 레이저광이 반사 거울에 의해 X-축으로 주사되며 스크린이 Y-방향으로 이동하면서 2차원 분포를 획득하는 방식[참조 : 미국 특허 US4973134 등]

(2) 스크린은 고정되어 있고, 레이저광이 2개의 반사 거울에 의해 X-Y 위치에 주사되고 발광 신호는 또 다른 반사 거울에 의해 광증배관으로 수집되어 2차원 분포를 획득하는 방식[참조 : 미국 특허 US5124558 등]

(3) 스크린은 고정되고 레이저광 및 집광 렌즈로 구성된 판독 헤드가 X-Y 축 상을 이동하면서 2차원 분포를 획득하는 방식

(4) 시디롬(CDROM)과 같이 디스크 형태의 저장형광체를 포함하는 화상검출재료를 제안하고 이것의 판독을 위해 회전하는 저장형광디스크를 시디롬과 같은 원리로 판독하는 방식[참조 : 미국 특허 US5144135 등]

(5) 일반적인 저장형광스크린 판독장치에 적용되는 단일 광증배관을 사용하지 않고 ICCD(Intensified Charged Coupled Device) 또는 PSPMT(Position Sensitive Photomultiplier) 등의 위치감응형 광 측정기를 이용하며, 자극광원으로는 빔 균질 필터에 연결시킨 제논 또는 할로겐 플래시 램프를 사용하여 2차원 화상분포를 획득하는 방식[참조 : 미국 특허 US5864146 등]

상기한 종래 발명의 구성은 저장형광체스크린(또는 축적성 형광체 시트 또는 이미지 플레이트 또는 겔 지지체 또는 전사 지지체 등의 화상담체)의 광자극을 위해 점광원 선원인 단색 레이저를 사용하며 2차원 위치분포를 획득하기 위해 광자극부 또는 광수집부가 X-Y축 상을 이동하는 방식을 택하고 있어 적절한 해상도를 얻기 위해서는 장시간의 판독이 필요하다. 반면 위치감응 광수집 장치를 사용하는 경우에는 광자극부로 할로겐 또는 제논 램프를 광학필터 및 빔 균질 필터와 병행하여 사용하며 장치의 물리적인 이동이 불필요하여 판독시간은 단축되나 공간해상도의 한계성이 있으며 장치의 제조원가가 고가이다.

또한, 이러한 저장형광체 스크린을 화상의 검출 매체로서 이용한 방사선 진단 시스템, 오토래디오그래피 시스템, 전자현미경에 의한 검출 시스템, 방사선 회절 화상 검출 시스템 및 형광 검출 시스템은 모두 화상을 담지한 저장성 형광소자를 여기광에 의해 주사하고, 화상 담체로부터의 발광을 검출하여 화상을 생성하며, 진단이나 검출 등을 행하기 위한 것이기 때문에 판독 장치가 필요에 따라 가변 파장을 사용할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는 가변파장의 광원을 이용하여 손쉽게 판독광의 파장을 변경하여 사용할 수 있도록 하며, 종래의 물리적인 X-Y축상의 순환 이동 판독 방식에 따른 진동 및 소음을 배제하고 전기적으로 제어하는 광자극 기법을 적용하여, 고속판독 및 고화질의 영상획득이 가능하면서도 저가인 저장형광스크린 판독장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 저장형광스크린을 이용한 래디오그래피 잠상의 생성, 판독 및 재사용의 개념도

도 2는 본 발명에 따른 저장형광스크린 판독장치의 구성도

도 3은 자극광 주사 및 발광수집을 위한 광섬유 어레이의 구성을 보인 일 실시예

도 4는 펄스 분배에 의한 각 모듈의 기동 시계열 구성도

도 5는 반도체 광원 어레이, 수집렌즈 및 광섬유를 이용한 저장형광스크린의 광자극 및 발광수집 개념도

도 6은 화상 해상도 및 집광 효율성 향상을 위한 광섬유 어레이의 구성을 보인 다른 실시예

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 방사선 발생원 104 : 발광 자극광

105 : 광자극 발광 106 : 저장형광입자

107 : 고 강도 백색광원 108 : 저장형광스크린

201 : 저장형광스크린 202 : 화상처리용 컴퓨터

203 : 시간 연동 신호 처리 모듈 204 : 반도체 광원 기동 모듈

205 : 반도체 광원 어레이 206 : 광전달 렌즈

207 : 자극광 전달 광섬유 208 : 광섬유 어레이

209 : 수집광 전달 광섬유 210 : 주 광증배관

211 : 주 광증배관 기동 모듈 212 : 보조 광증배관

213 : 보조 광증배관 기동 모듈 214 : 시간 지연 펄스 발생기

215 : 스텝핑 모터 216 : 스텝핑 모터 기동 모듈

217 : 화상인쇄기 301 : 주 신호 펄스

311 : 반도체 광원 기동 펄스 321 : 주 광증배관 기동 펄스

331 : 보조 광증배관 기동 펄스 342 : 스텝핑 모터 기동 펄스

402A, B : 발광 수집 광섬유 어레이

403A, B : 자극광 주사 광섬유 어레이

503 : 발광 수집 광섬유 504 : 자극광 주사 광섬유

505 : 평형 빔 생성 렌즈 506 : 주사광 집광 렌즈

508 : 반도체 광원 어레이 601 : 발광 수집 광섬유 어레이

602 : 자극광 주사 광섬유 어레이

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저장형광스크린 판독방법은, 방사선에 감응하는 저장형광스크린(또는 축적성 형광체 시트 또는 이미지 플레이트 등의 화상담체)을 이용하여 래디오그래피를 실시함에 있어, 저장형광스크린으로부터 디지털영상을 획득하기 위한 단계에서 이용되며, 저장형광스크린으로부터 피사체의 디지털영상을 획득하기 위하여 저장형광스크린을 광학적으로 자극하여 방사선 감응에 따른 발광을 유도하기 위한 자극광원으로서 다양한 형태의 광섬유 다발과 연결된 일련의 반도체 광원 어레이를 사용하고, 전기적인 펄스로 반도체 광원 어레이의 기동을 제어하며, 자극광을 발생시키기 위한 반도체 광원 어레이 기동 펄스와 자극광에 의해 저장형광스크린으로부터 유도된 발광신호를 수집하는 광증배관을 연동하여 수집되는 형광을 2차원 위치분포로 재현함으로써 저장형광스크린으로부터 피사체의 디지털 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 저장형광스크린 판독장치는, 방사선 또는 형광물질이 피사체에 조사 또는 표지됨에 따라 피사체의 잠상이 형성되는 저장형광스크린; 상기 저장형광스크린에 형성된 피사체의 잠상을 판독하기 위해 판독장치의 기동을 제어하며, 수집된 화상 자료를 재구성하고 화상 처리함으로써 최적의 피사체 화상을 생성하는 화상처리용 컴퓨터; 상기 화상처리용 컴퓨터에서 판독장치의 기동신호가 주어지면 일정한 주기를 갖는 주 신호 펄스를 발생시키고, 수집된 화상자료를 내부의 버퍼에 저장하며, 하나의 판독 프로세스가 완료되면 내부 버퍼에 수집·누적된 화상자료를 상기 화상처리용 컴퓨터에 전달하는 시간 연동 신호 처리 모듈; 상기 시간 연동 신호 처리 모듈에서 발생시킨 주 신호 펄스를 기준하여 반도체 광원을 순차 기동시키기 위한 펄스를 발생시키는 반도체 광원 기동 모듈; 상기 반도체 광원 기동 모듈에서 발생되는 펄스에 의해 순차 기동되어 상기 저장형광스크린에 형성되어 있는 잠상의 판독에 필요한 자극광을 발생시키는 다수의 반도체 광원으로 이루어진 반도체 광원 어레이; 상기 반도체 광원 어레이에서 생성된 자극광을 집광하는 다수개의 광전달 렌즈; 상기 광전달 렌즈를 통과한 자극광을 하기의 광섬유 어레이에 전달하는 자극광 전달 광섬유; 상기 자극광 전달 광섬유를 통해 전달되는 자극광을 상기 저장형광스크린에 주사하고, 자극광 주사에 의해 상기 저장형광스크린의 전면에서 유도되는 형광을 수집하는 광섬유 어레이; 상기 광섬유 어레이에서 수집된 형광을 주 광증배관에 전달하는 수집광 전달 광섬유; 상기 수집광 전달 광섬유(209)를 통해 전달된 광을 집광, 필터링 및 증배하는 주 광증배관; 상기 주 광증배관을 기동시키고 수집된 형광신호를 증폭하고 디지털화 하는 주 광증배관 기동 모듈; 상기 광섬유 어레이의 자극광 주사에 의해 상기 저장형광스크린의 후면에서 유도되는 형광을 수집, 필터링, 및 증배하는 부 광증배관; 및 상기 부 광증배관을 기동시키고 수집된 형광신호를 증폭하고 디지털화 하는 부 광증배관 기동 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 설명하기에 앞서, 일반적인 래디오그래피 또는 오토래디오그래피의 과정을 설명하면 도 1에 나타낸 바와 같다.

즉, 방사선 발생원(101) 또는 형광물질에 의해 피사체(102)가 조사 또는 표지되는 단계; 저장형광스크린(103)에 피사체의 잠상이 형성되는 단계; 이러한 저장형광스크린 내부의 저장형광입자(106)를 특정 파장의 발광 자극광(104)으로 주사하는 단계; 자극광 주사에 의해 발생되는 광자극 발광(105)을 수집·증폭하는 단계; 발광신호를 디지털화 하여 재구성함으로써 피사체의 영상을 획득하는 단계; 및 잠상의 영상 판독이 완료된 저장형광스크린을 고 강도 백색광원에 일정시간 노출시킴으로써 저장형광스크린을 재사용이 가능한 상태로 되돌리는 단계로 이루어지며, 저장형광스크린은 성능 감쇄없이 약 100회 정도 재사용이 가능하다.

본 발명의 저장형광스크린 판독장치는 상기한 래디오그래피 또는 오토래디오그래피의 단계 중에서 자극광을 주사하는 단계, 발생되는 광자극 발광을 수집·증폭하는 단계 및 발광신호를 디지털화 하여 재구성함으로써 피사체의 영상을 획득하는 단계에서 사용된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저장형광스크린 판독장치의 구성도로서, 도면에서 보듯이, 저장형광스크린 판독장치는 방사선 또는 형광물질이 피사체에 조사 또는 표지됨에 따라 피사체의 잠상이 형성되는 저장형광스크린(201); 상기 저장형광스크린(201)에 형성된 피사체의 잠상을 판독하기 위해 판독장치의 기동을 제어하며, 수집된 화상 자료를 재구성하고 화상 처리함으로써 최적의 피사체 화상을 생성하는 화상처리용 컴퓨터(202); 상기 화상처리용 컴퓨터(202)에서 판독장치의 기동신호가 주어지면 일정한 주기를 갖는 주 신호 펄스를 발생시키고, 수집된 화상자료를 내부의 버퍼에 저장하며, 하나의 판독 프로세스가 완료되면 내부 버퍼에 수집·누적된 화상자료를 상기 화상처리용 컴퓨터(202)에 전달하는 시간 연동 신호 처리 모듈(203); 상기 시간 연동 신호 처리 모듈(203)에서 발생시킨 주 신호 펄스를 기준하여 반도체 광원을 순차 기동시키기 위한 펄스를 발생시키는 반도체 광원 기동 모듈(204); 상기 반도체 광원 기동 모듈(204)에서 발생되는 펄스에 의해 순차 기동되어 상기 저장형광스크린(201)에 형성되어 있는 잠상의 판독에 필요한 자극광을 발생시키는 다수의 반도체 광원(205A)으로 이루어진 반도체 광원 어레이(205); 상기 반도체 광원 어레이(205)에서 생성된 자극광을 집광하는 다수개의 광전달 렌즈(206); 상기 광전달 렌즈(206)를 통과한 자극광을 하기의 광섬유 어레이(208)에 전달하는 자극광 전달 광섬유(207); 상기 자극광 전달 광섬유(207)를 통해 전달되는 자극광을 상기 저장형광스크린(201)에 주사하고, 자극광 주사에 의해 상기 저장형광스크린(201)의 전면(201A)에서 유도되는 형광을 수집하는 광섬유어레이(208); 상기 광섬유 어레이(208)에서 수집된 형광을 주 광증배관(210)에 전달하는 수집광 전달 광섬유(209); 상기 수집광 전달 광섬유(209)를 통해 전달된 광을 집광, 필터링 및 증배하는 주 광증배관(210); 상기 주 광증배관(210)을 기동시키고 수집된 형광신호를 증폭하고 디지털화 하는 주 광증배관 기동 모듈(211); 상기 광섬유 어레이(208)의 자극광 주사에 의해 상기 저장형광스크린(201)의 후면(201B)에서 유도되는 형광을 수집, 필터링, 및 증배하는 부 광증배관(212); 및 상기 부 광증배관(212)을 기동시키고 수집된 형광신호를 증폭하고 디지털화 하는 부 광증배관 기동 모듈(213)로 구성된다.

또한, 상기 저장형광스크린(201)의 면적이 넓어서 한번의 판독 프로세스로 판독을 완료할 수 없을 경우, 다음 판독 프로세스를 위해 상기 저장형광스크린(201)을 이동시키는 스텝핑 모터(215)와, 상기 스텝핑 모터(215)의 기동을 제어하는 스텝핑 모터 기동 모듈(216)을 포함할 수 있다.

또한, 자극광 신호와의 중첩을 피하고 자극광에 의해 유도된 순수한 발광신호만을 수집하기 위하여 상기 반도체 광원 기동 모듈(204)에서 발생되는 반도체 광원 기동 펄스와 연동하여 스텝핑 모터 기동 모듈(215)과, 주/부 광증배관 기동 모듈(210)(212)의 기동 펄스를 발생시키는 시간 지연 펄스 발생기(214)를 포함할 수 있다. 이 때 상기 시간 지연 펄스 발생기(214)는 반도체 광원 기동 펄스의 하강 모서리에서 주 광증배관 기동 펄스를 발생시키고, 주 광증배관 기동 펄스 보다 일정시간 지연 후에 부 광증배관 기동 펄스를 발생시키며, 보조 광증배관 기동 펄스의 하강 모서리에서 스텝핑 모터 기동 펄스를 발생시킨다.

이와 같은 구성을 갖는 도 3의 펄스 분배에 의한 각 모듈의 기동 시계열 구성도를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 저장형광 스크린 판독장치의 동작을 설명한다.

저장형광스크린의 판독을 위해, 화상처리용 컴퓨터(202)에 의해 판독장치의 기동신호가 주어지면 시간 연동 신호 처리 모듈(203)에서 일정한 주기를 갖는 주 신호 펄스(301)를 발생시켜 반도체 광원 기동 모듈(204)로 시작신호를 주게 된다. 이에 따라 반도체 광원 기동 모듈(204)에서 일정한 주기를 갖는 반도체 광원 어레이의 기동 펄스(311)가 발생되어 반도체 광원 어레이(205)의 반도체 광원(205A)들이 순차적으로 기동된다.

반도체 광원 어레이(205)에서 발생된 자극광은 광전달 렌즈(206)를 통해 자극광 전달 광섬유(207)를 따라 광섬유 어레이(208)로 전달되며, 광섬유 어레이(208)를 통해 전달된 자극광은 저장형광스크린(201) 내부의 형광소자층(201C)을 자극하게 되어 발광을 유도한다.

저장형광스크린의 전면(201A)으로부터 발생된 형광은 광섬유 어레이(208)에서 수집광 전달 광섬유(209)에 수집되어 집광렌즈(210A) 및 광학필터(210B)를 거쳐 주 광증배관(210C)으로 전달된다. 한편, 저장형광스크린의 후면(201B)에서 발생되는 형광은 집광렌즈(212A) 및 광학필터(212B)를 거쳐 보조 광증배관(212C)으로 전달된다.

광증배관(210)(212)들의 기동 펄스 신호는 반도체 광원 기동 모듈(204)과 연결된 시간 지연 펄스 발생기(214)에 의해 발생되며, 시간적으로 주 광증배관(210)의 기동 펄스(321)는 반도체 광원 기동 펄스(311)의 하강 모서리에서 발생되고, 보조 광증배관(212)의 기동 펄스(321)는 저장형광스크린 후면으로의 형광 이동 및 광충돌 현상을 고려하여 주 광증배관의 기동 펄스(321)에 비해 시간 지연되어 발생된다. 시간 지연 펄스 발생기(214)로부터 신호를 받은 주 광증배관 기동 모듈(211) 및 보조 광증배관 기동 모듈(213)은 입력 펄스 신호에 따라 형광신호를 수집, 증폭하여 디지털화 하며, 이에 따라 자극광 신호와의 중첩을 피하고 순수한 발광신호만을 수집할 수 있게 된다.

만약, 시간 지연 펄스 발생기(214)를 사용하지 않을 경우 주/부 광증배관 기동 모듈(211)(213)에 제공되는 기동 펄스는 시간 연동 신호 처리 모듈(203)에 의해 제공될 수 있을 것이다.

주/부 광증배관 기동 모듈(210)(212)에 수집되어 디지털화된 신호는 시간 연동 신호 처리 모듈(203)로 수집되어 내부 버퍼에 저장되며, 시간 연동 신호 처리 모듈(203)에서 발생되는 주 신호 펄스의 최종 펄스(302)의 발생에 따른 신호 처리가 완료되면 저장형광스크린(201)을 이동시키기 위하여 스텝핑 모터(215)의 기동을 위한 펄스 신호(342)가 발생된다. 이에 따라 시간 연동 신호 처리 모듈(203)의 버퍼 메모리에 수집·누적된 화상 자료가 화상처리용 컴퓨터(202)로 전달되면서 다음의 판독 프로세스를 시작하게 된다.

이러한 판독 프로 세스가 완료되면 화상처리용 컴퓨터(202)에서는 누적된 화상 자료를 재구성하고 화상 처리를 통해 최적의 피사체 화상을 나타내게 되며, 연결된 화상인쇄기(217)를 통해 사용자가 필요로 하는 매체로의 인쇄가 가능해 진다.

본 발명의 실시예에 따른 저장형광스크린 판독장치에서, 저장형광스크린 (201)의 자극광 주사 및 형광 수집을 위한 광섬유 어레이(208)는 도 4에 도시한 바와 같이 구성할 수 있다.

도 4의 (a)는 저해상도의 고속 판독을 필요로 하는 시스템의 경우에 적합한 구성으로서, 발광 수집 광섬유(402A)가 자극광 주사 광섬유(403A) 주위를 둘러싼 형태로 일체화한 것을 일렬 이상으로 배열하여 광섬유 어레이(401A)를 구성할 수 있다.

그리고, 도 4의 (b)는 고해상도를 필요로 하는 시스템의 경우에 적합한 구성으로서, 자극광 주사 광섬유 어레이(403B)를 일렬 또는 이렬로 배치하고 그 양쪽 주변에 발광 수집 광섬유 어레이(402B)를 배치하여 광섬유 어레이(401B)를 구성할 수 있다.

도 5를 참조하여 저장형광스크린의 광자극 및 발광수집 개념을 설명한다.

광섬유 어레이(510)에 의한 저장형광스크린(501)의 자극은, 필요에 따라 전기적으로 파장의 변경이 가능한 가변 파장 반도체 광원(508)(발광다이오드 또는 레이저 다이오드 등)을 이용하여 래디오그래피의 경우에는 633nm ∼ 635nm의 파장을 발생하고, 형광판독시스템의 경우에는 470nm ∼ 480nm의 파장을 발생시켜 사용할 수 있다.

자극광의 주사단계에서, 가변 파장 반도체 광원(508)으로부터 발생된 자극광은 주사광 집광 렌즈(506)를 통해 집광되고, 다시 평형 빔 생성 렌즈(505)를 거쳐 광반사가 최소화되는 평형 광의 형태로 자극광 주사 광섬유(504)에 입사되며 스크린(501)에 형성된 잠상의 한 지점(502)을 자극하게 된다. 이에 따라 광자극에 의해 발생된 형광은 자극광 주사 광섬유의 주위를 둘러싸고 있는 발광 수집 광섬유(503)에 입사되며 광섬유를 따라 광증배관으로 이송된다.

또한, 상기와 같은 광섬유 어레이의 구성에서, 판독하고자 하는 저장형광스크린의 면적과 광섬유 어레이 모듈의 구성에 따라 스크린의 이동을 위한 스텝핑 모터(215) 및 스텝핑 모터 기동 모듈(216)의 구성은 불필요할 수도 있으며, 예를 들어 치과용 소형 래디오그래피의 경우에는 스크린의 이동 없이 직접 판독이 가능할 것이다.

그리고, 판독하고자 하는 저장형광스크린 또는 화상 담체의 위치가 일정하고 미소의 고해상도 판독을 필요로 하는 경우, 예를 들어 유전자 칩(DNA Chip)의 형광판독을 위한 형광판독시스템의 경우와 같이 일정한 소형 픽셀의 판독의 경우에는 도 6과 같이 자극광 주사 광섬유 어레이(602)를 필요한 위치에 따라 배열하고, 발광 수집 광섬유 어레이(602)를 자극광 주사 광섬유 어레이(602) 주위를 둘러싸도록 배치하는 모듈(603)을 구성할 수 있다.

상술한 본 발명은 방사선에 감응하는 저장형광스크린(또는 축적성 형광체 시트 또는 이미지 플레이트 등의 화상담체)을 이용한 산업용 비파괴검사시스템, 의료용 방사선진단시스템, 치과용 방사선진단시스템, 오토래디오그래피시스템, 전자현미경에 의한 검출시스템, 방사선 회절 화상 검출시스템 및 생명과학 분석용 형광검출시스템에 적용 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 형광자극부로서 가변파장의 반도체 광원(또는 발광다이오드 또는 레이저 다이오드) 어레이를 사용하며 광섬유로 연결된 일련의 발광체 어레이의 출력신호를 전기적으로 순차 기동하여 형광스크린을 판독함으로써 판독시간의 단축과 판독영상의 해상도를 향상시키는 효과가 있다.

또한 필요한 경우 판독을 위해 광원을 이동시키는 것이 아니라 저장형광스크린을 이동시킴으로써 종래 광원의 물리적인 X-Y축상의 순환 이동 판독 방식에 따른 진동 및 소음을 배제할 수 있다.

아울러, 가변파장의 반도체 광원을 적용하므로 래디오그래피의 사용목적에 따라 손쉽게 판독광의 파장을 변경하여 사용할 수 있는 저가의 판독장치를 구현할 수 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

산업용 비파괴검사시스템, 의료용 방사선진단시스템, 치과용 방사선진단시스템, 오토래디오그래피시스템, 전자현미경에 의한 검출시스템, 방사선 회절 화상 검출시스템 및 생명과학 분석용 형광검출시스템 등에 적용 가능한 방사선에 감응하는 저장형광스크린(또는 축적성 형광체 시트 또는 이미지 플레이트 등의 화상담체) 판독방법에 있어서,

저장형광스크린으로부터 피사체의 디지털영상을 획득하기 위하여 저장형광스크린을 광학적으로 자극하여 방사선 감응에 따른 발광을 유도하기 위한 자극광원으로서 다양한 형태의 광섬유 다발과 연결된 일련의 반도체 광원 어레이를 사용하고;

전기적인 펄스로 반도체 광원 어레이의 기동을 제어하며;

자극광을 발생시키기 위한 반도체 광원 어레이 기동 펄스와 자극광에 의해 저장형광스크린으로부터 유도된 발광신호를 수집하는 광증배관을 연동하여 수집되는 형광을 2차원 위치분포로 재현함으로써 저장형광스크린으로부터 피사체의 디지털 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 펄스형 반도체 광원 어레이를 이용한 저장형광스크린 판독방법.
산업용 비파괴검사시스템, 의료용 방사선진단시스템, 치과용 방사선진단시스템, 오토래디오그래피시스템, 전자현미경에 의한 검출시스템, 방사선 회절 화상 검출시스템 및 생명과학 분석용 형광검출시스템 등에 적용 가능한 방사선에 감응하는 저장형광스크린(또는 축적성 형광체 시트 또는 이미지 플레이트 등의 화상담체) 판독장치에 있어서,

방사선 또는 형광물질이 피사체에 조사 또는 표지됨에 따라 피사체의 잠상이 형성되는 저장형광스크린;

상기 저장형광스크린에 형성된 피사체의 잠상을 판독하기 위해 판독장치의 기동을 제어하며, 수집된 화상 자료를 재구성하고 화상 처리함으로써 최적의 피사체 화상을 생성하는 화상처리용 컴퓨터;

상기 화상처리용 컴퓨터에서 판독장치의 기동신호가 주어지면 일정한 주기를 갖는 주 신호 펄스를 발생시키고, 수집된 화상자료를 내부의 버퍼에 저장하며, 하나의 판독 프로세스가 완료되면 내부 버퍼에 수집·누적된 화상자료를 상기 화상처리용 컴퓨터에 전달하는 시간 연동 신호 처리 모듈;

상기 시간 연동 신호 처리 모듈에서 발생시킨 주 신호 펄스를 기준하여 반도체 광원을 순차 기동시키기 위한 펄스를 발생시키는 반도체 광원 기동 모듈;

상기 반도체 광원 기동 모듈에서 발생되는 펄스에 의해 순차 기동되어 상기 저장형광스크린에 형성되어 있는 잠상의 판독에 필요한 자극광을 발생시키는 다수의 반도체 광원으로 이루어진 반도체 광원 어레이;

상기 반도체 광원 어레이에서 생성된 자극광을 집광하는 다수개의 광전달 렌즈;

상기 광전달 렌즈를 통과한 자극광을 하기의 광섬유 어레이에 전달하는 자극광 전달 광섬유;

상기 자극광 전달 광섬유를 통해 전달되는 자극광을 상기 저장형광스크린에 주사하고, 자극광 주사에 의해 상기 저장형광스크린의 전면에서 유도되는 형광을 수집하는 광섬유 어레이;

상기 광섬유 어레이에서 수집된 형광을 주 광증배관에 전달하는 수집광 전달 광섬유;

상기 수집광 전달 광섬유를 통해 전달된 광을 집광, 필터링 및 증배하는 주 광증배관;

상기 주 광증배관을 기동시키고 수집된 형광신호를 증폭하고 디지털화 하는 주 광증배관 기동 모듈;

상기 광섬유 어레이의 자극광 주사에 의해 상기 저장형광스크린의 후면에서 유도되는 형광을 수집, 필터링, 및 증배하는 부 광증배관; 및

상기 부 광증배관을 기동시키고 수집된 형광신호를 증폭하고 디지털화 하는 부 광증배관 기동 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스형 반도체 광원 어레이를 이용한 저장형광스크린 판독장치.
제2항에 있어서,

한번의 판독 프로세스로 상기 저장형광스크린의 판독을 완료할 수 없을 경우, 다음 판독 프로세스를 위해 상기 저장형광스크린를 이동시키는 스텝핑 모터와;

상기 스텝핑 모터의 기동을 제어하는 스텝핑 모터 기동 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 저장형광스크린 판독장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 반도체 광원 기동 모듈에서 발생되는 반도체 광원 기동 펄스와 연동하여 주/부 광증배관 기동 펄스와 스텝핑 모터 기동 펄스를 발생시켜 상기 주/부 광증배관 기동 모듈과 스텝핑 모터 기동 모듈에 제공하는 시간 지연 펄스 발생기를 포함하여, 자극광 신호와의 중첩을 피하고 자극광에 의해 유도된 순수한 발광신호만을 수집하는 것을 특징으로 하는 저장형광스크린 판독장치.
제2항에 있어서,

상기 반도체 광원 어레이는 파장 가변이 가능한 것을 특징으로 하는 저장형광스크린 판독장치.
제2항에 있어서,

상기 광섬유 어레이는,

자극광 주사 광섬유 주위를 발광 수집 광섬유가 둘러싼 형태로 일체화한 것을 일렬 이상으로 배열하여 구성한 것을 특징으로 하는 저장형광스크린 판독장치.
제2항에 있어서,

상기 광섬유 어레이는,

자극광 주사 광섬유 어레이를 일렬 또는 이렬로 배치하고, 그 양쪽 주변에 발광 수집 광섬유 어레이를 배치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 저장형광스크린 판독장치.