KR102589152B1

KR102589152B1 - 인광판 판독기

Info

Publication number: KR102589152B1
Application number: KR1020187003132A
Authority: KR
Inventors: 마티유 메츠; 기욤 오게
Original assignee: 인닉심
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2023-10-13
Also published as: EP3317697B1; IL256435A; US10838081B2; CN107850679A; FR3038483B1; FR3038483A1; US20180188389A1; KR20180022972A; EP3317697A1; WO2017001737A1; JP2018525615A

Abstract

본 발명은 자극 수단(1, 10), 판독 유닛(2) 및 판을 구동하기 위한 메커니즘을 포함하는 디지털 방사선 촬영술용 인광판 판독기(4)에 관한 것이다. 판독 유닛은 라인 전달 속도가 판의 구동 속도와 연관되어 있는 TDI 센서를 포함한다. 판독기는 비용 및 공간 요건을 감소시키면서 높은 판독 효율 및 높은 공간 해상도를 달성하도록 최적화된다.

Description

인광판 판독기

본 발명은, 특히 컴퓨터 방사선 촬영술의 의료 분야에서 사용되는, 인광판 판독기(phosphorescent plate reader)에 관한 것이다.

인광판은 기록 방사선, 예컨대 엑스선에 의해 이 판에 전사(이하 기록이라 함)되는 이미지를 기록 방사선에 의해 판 내에서 여기 상태가 된 전자들의 형태로 저장하는 역할을 한다. 판의 한 지점에서 여기 상태인 전자들의 수는 판의 해당 지점에서 수용된 기록 방사선의 양의 증가함수이다. 따라서 이미지는 판의 각기 다른 지점들 사이에서의 수용된 기록 방사선의 양의 변화로부터 초래된다. 이 이미지는 여기 상태인 전자들의 수의 공간 변화들의 형태로 인광판에 기록된다.

그러면 이미지의 판독은 기록 후에 여기 상태인 판 내의 전자들을 더 높지만 불안정한 에너지 상태로 전이시키는 자극 에너지를 인가하는 것에 의해 수행된다. 그러면 이 전자들은 불안정한 상태로부터 자연스럽게 기저 상태(ground state)로 되돌아가며, 인광 방사선을 방출한다. 이 인광 방사선에 의해 형성되는 판의 이미지를 캡처(capture)하는 것이 판을 판독하는 작업이다.

따라서, 인광의 원리에 의해, 자극 에너지가 자극광의 형태로 인가될 때, 인광 방사선의 파장은 자극광의 파장과 다른데, 흔히 더 짧다. 특히, 엑스선 이미징용으로 의도된 특정 인광판들의 경우, 자극광이 대략 630nm(나노미터) 내지 700nm에 속하는 파장에 대응되는 적색광이고, 인광 방사선은 대략 380nm 내지 450nm에 속하는 파장에 대응되는 청색이다.

EP 1,356,267은 다수의 인광판 판독기를 설명한다. 특히, 인광 방사선을 수집하는 광섬유 면판들 및 판독되는 이미지를 캡처하기 위한, 머리글자를 따서 CCD로 보통 알려져 있는 전하결합소자(charge-coupled device) 이미지 어레이 센서들을 사용하는 판독기들을 설명한다.

이 종래 기술로부터, 본 발명의 목적은 판독 효율을 개선한 신규의 인광판 판독기를 제안하는 데 있다. 본 발명의 맥락에서 인광판에 대한 판독 효율은, 이 판 내의 하나의 그리고 동일한 지점에 대한, 판독기에 의해 검출되는 인광 방사선의 광자들의 수의 인광판에 이미지를 기록하는 중에 여기 상태로 배치되는 전자들의 수에 대한 몫을 가리킨다. 달리 말하면, 본 발명은 개선된 판독 감도를 갖는 인광판 판독기를 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 다음의 특징들, 즉 짧은 판독 작업 시간, 보다 선명한 판독 공간 해상도, 보다 낮은 판독기 원가, 판독기의 제한된 공간 요건 및 가변 폭의 인광판들에 용이하게 맞춰질 수 있는 판독기 모델들 중 적어도 하나가 개선된 인광판 판독기를 제안하는 데 있다.

이 목적들 또는 다른 목적들 중 적어도 하나를 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 태양은, 인광판 판독기로,

- 판독되는 인광판의 전체 횡방향 스트립 위로 자극 에너지의 흐름을 유도하기 위한 자극 수단;

- 자극 에너지의 흐름에 반응하여 인광판의 부분들에 의해 생성되는 인광 방사선을 수집하기 위한 입사 창, 적어도 하나의 이미지 센서, 및 입사 창으로부터의 인광 방사선을 이미지 센서로 전달하기 위하여 배치되는 광학 시스템을 포함하는 적어도 하나의 판독 유닛; 및

- 판독되는 판이 자극 수단 및 판독 유닛의 입사 창의 전방을 지나가도록 이 판의 병진 이동을 안내하고 구동할 수 있는 구동 메커니즘을 포함하는, 인광판 판독기를 제공한다.

이에 따라, 판이 병진하도록 구동되는 동안 이미지 센서가 판독되는 판의 전체 횡방향 스트립의 이미지를 캡처하되, 이 이미지는 인광 방사선에 의해 형성된다. 특히, 이는 판독 작업의 속도를 제공하는 이러한 전체 횡방향 스트립의 동시 판독이다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 이미지 센서가 "시간지연적분(time-delay-integration)" 어레이 센서 타입이다. 따라서 판독기는 시간지연적분 이미지 어레이 센서가 판의 구동 속도와 평행하고 구동 메커니즘을 통해 판의 구동 속도와 연관되는 라인-전달 속도를 갖도록 구성된다.

본 발명의 제1 실시예들에서, 자극 수단이, 자극 에너지의 흐름을 자극광의 빔의 형태로 상기 판 위로 유도하기 위하여, 판독되는 판의 병진 방향에 대해 판독 유닛의 입사 창의 하류에 배치된다. 이 자극광의 빔은 판독 유닛과 동일한 판의 측부에서 판 위에 입사하고, 판독되는 전체 횡방향 스트립 내에서 판의 병진 방향에 대해 판독 유닛의 입사 창의 상류까지 확산된다. 이 경우, 자극 수단은 유리하게는, 자극광의 빔을 판과 직교하는 방향에 대해, 판독 유닛의 입사 창의 방향으로 비스듬한 이 빔의 전파 벡터를 가지고 판독되는 판 위로 유도할 수 있다.

판독 유닛과 광자극 수단이 판독되는 판의 하나의 동일한 측부에 있다고 하면, 인광 방사선을 반사하는 배면을 구비한 판들이 사용될 수 있다. 이에 따라 판독 효율이 이렇게 해서 배가될 수 있는데, 이는 판의 배면측을 향해 방출되는 인광 광자들이 판독 유닛의 방향으로 반사되기 때문이다.

제1 실시예들에 유리하게는, 판독 유닛이 광학 시스템과 시간지연적분 이미지 어레이 센서 사이에 혹은 입사 창에 배치되고 인광 방사선을 자극광에 대해 선택적으로 투과시킬 수 있는 필터링 요소를 또한 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 캡처되는 이미지가 판독 유닛으로 침투하여 이미지 센서에 도달할 상당량의 자극광에 의해 교란되지 않는다. 바람직하게는, 필터링 요소가 코발트블루라고도 하는 코발트 알루미네이트 또는 세룰리언블루(cerulean blue)라고도 하는 코발트 스테네이트와 같은 금속 산화물에 기반한 무기물 소재를 포함할 수 있다. 실제로, 무기물 광 필터링 안료들은 자체로부터 나오는 형광을 제거하기 위해 추가 필터를 사용할 필요가 있는 유기물 안료들보다 형광이 덜하다.

본 발명의 제2 실시예들에서, 자극 수단은, 자극 에너지의 흐름을 횡방향 스트립이 판독 유닛의 입사 창의 전방을 지나가는 동안 또는 선택적으로 그 전에 전체 횡방향 스트립에 걸쳐서 온도를 동시에 증가시키는 열 흐름의 형태로 이 판 위로 유도하기 위하여, 판독 유닛과 대향하는 판독되는 판의 측부에 배치된다. 이 제2 실시예들은 또한 판독 효율을 배가시킬 수 있는 반사 인광판들의 사용과 양립할 수 있다.

본 발명에 따른 인광판 판독기의 바람직한 실시예들에서, 아래의 개선점들 중 적어도 하나가 단독으로 또는 아래의 것들 중 몇 개와 조합하여 사용될 수 있다.

- 시간지연적분 이미지 어레이 검출기가 전하결합소자 이미지 센서 타입이고, 바람직하게는 박화되고 이 센서의 기판의 배면을 통해 인광 방사선을 수용할 수 있는 전하결합소자 이미지 센서 타입이다. 이에 따라 판독기의 감도가 더 개선될 수 있다.

- 자극 수단 및 판독 유닛의 입사 창 전방에서의 판독되는 판의 구동 속도를 설정하기 위하여, 인광판 판독기의 작동 중에 시간지연적분 이미지 어레이 센서에 의해 실시되는 라인-전달이 구동 수단을 동시에 제어하는 클럭을 이용하여 동기화될 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서의 라인-전달 속도가 인광판의 구동 속도와 정확하게 연관될 수 있다.

- 판독 유닛의 광학 시스템이 판독 유닛의 입사 창에서 0.70보다 큰, 바람직하게는 0.90보다 큰 개구수를 가질 수 있다. 이에 따라 인광 방사선의 수집 효율이 개선될 수 있고 또한 판독 효율도 개선될 수 있다.

- 판독 유닛의 광학 시스템이 판독되는 판의 횡방향 스트립의 길이보다 크거나 혹은 동일한 횡방향 치수를 갖는 광섬유 면판을 포함하되, 광섬유 면판의 횡방향 치수 및 판의 횡방향 스트립의 길이가 판독되는 판의 병진 구동 방향과 직교하게 측정된다. 또한, 광섬유 면판이 시간지연적분 이미지 어레이 센서의 칼럼들의 길이보다 작거나 혹은 동일한 종방향 치수를 가지되, 광섬유 면판의 이 종방향 치수 및 칼럼들의 길이가 판독되는 판의 병진 구동 방향과 평행하게 측정된다. 이 경우, 그리고 자극 에너지가 광의 형태로 제공될 때, 광섬유 면판의 광섬유들이 판독 유닛의 입사 창을 통과한 자극광의 일부를 흡수하면서 인광 방사선을 선택적으로 투과시킬 수 있는 소재로 적어도 부분적으로 구성된다.

- 이미지가 인광 방사선에 의해 형성되고 판의 판독기에 대한 단일 패스 중에 캡처되는, 판독되는 판의 횡방향 스트립이 20mm보다 큰, 바람직하게는 28mm보다 큰, 판의 병진 구동 방향과 직교하는 횡방향 범위를 갖도록 자극 수단 및 판독 유닛이 구성된다.

- 이미지가 인광 방사선에 의해 형성되고 판의 판독기에 대한 단일 패스 중에 캡처되는, 판독되는 판의 횡방향 스트립들의 총 세그먼트 길이를 증가시키도록, 판독 유닛이 서로 평행하게 배치되고 인광판의 구동 방향에 대해 횡방향으로 오프셋되는 다수의 이미지 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 태양은, 인광판 판독 세트로,

- 본 발명의 제1 태양에 따른 인광판 판독기; 및

- 판독기로 도입될 수 있는 적어도 하나의 인광판을 포함하되,

적어도 하나의 인광판이,

인광 물질의 층으로, 인광 물질을 비추는 자극광에 반응하거나 혹은 인광 물질의 가열에 반응하여 자극광과 다른 파장을 갖는 인광 방사선을 이미지 기록 방사선에 이전에 노출되었던 판의 부분들에 생성하기에 적당한 층, 및

인광 방사선을 반사할 수 있는 물질의 층으로, 인광 물질의 층과 평행하게 배치되고 판이 판독기로 도입될 때 판독 유닛과 대향하게 위치되는 층을 포함하는, 인광판 판독 세트를 제안한다.

본 발명의 제3 태양은, 인광판을 판독하는 인광판 판독 방법으로, 인광 방사선에 의해 형성된 판의 로우 이미지를 캡처하기 위한 판독기에서의 판의 제1 패스 중에 판에 이전에 기록되었던 이미지를 판독하기 위하여, 본 발명의 제2 태양에 따른 인광판 판독 세트를 이용하는 것을 포함하는 인광판 판독 방법을 제안한다. 본 발명의 방법은 아래의 두 교정 단계, 즉

/i/ 장치-유발 결함들을 제거하기 위한 프로세스로, 판의 배경 이미지를 캡처하기 위하여 제1 패스 후에 수행되는 판독기에서의 이 판의 다른 패스 중에 동일한 판에 판독기를 한 번 더 사용하고 나서, 로우 이미지로부터 배경 이미지를 차감하는 것을 포함하는 프로세스; 및

/ii/ 국부 교정을 위한 프로세스로, 판독기에서의 판의 제1 패스 중에 판독 유닛에 의해 캡처된 판의 이미지의 지점들에 대한 세기들을 이미지의 지점들 중 다수에 대해 다른 값들을 갖는 반응 함수로 곱하거나 혹은 나누는 것을 포함하는 프로세스 중 적어도 하나의 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 다른 특징들과 장점들은 비제한적인 실시예들에 대한 아래의 상세한 설명을 첨부 도면을 참조하여 읽으면 명확하게 알 것이다.
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명에 따른 인광판 판독기의 저면 사시도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인광판 판독기를 위한 제어 방법을 도시한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 인광판 판독기를 위한 판독 유닛의 단면도이다.
도 4는 도 1a 및 도 1b에 다른 판독기에서 판독되는 인광판의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 인광판 판독기의 다수의 이미지 세서들의 가능한 배치를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 인광판 판독기의 단면도이다.
명료성을 위해, 도면들에 표시된 각기 다른 요소들의 치수들은 실제 치수들 또는 실제 치수 관계에 대응되지 않는다. 또한, 각기 다른 도면들에 지시된 동일한 도면 부호들은 동일한 요소들 또는 동일한 기능을 갖는 요소들을 나타낸다.

슬라이딩 서포트 세그먼트들(3a, 3b)은 동일 평면에 있으며, 그 표면이 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 같이 마찰 계수가 낮은 소재로 이루어진다. 세그먼트들(3a, 3b) 위에서의 인광판(4)의, 종방향(L)과 평행한, 슬라이딩을 안내하기 위하여, 세그먼트들은 두 개의 벽(도 1a에는 도시되지 않음)에 의해 측방향으로 제한된다. 판(4)은 롤러들(30a, 30b)에 의해 종방향(L)으로 구동되는데, 롤러들 자신들은 스텝 모터(32)(도 1b)에 의해 그리고 샤프트(33) 및 피니언들(31a, 31b)을 거쳐 구동된다. 판(4)을 모터(32)에 의해 제어되는 속도(VE)로 정확하게 구동하기 위하여, 롤러들(30a, 30b)은 롤러들과 판(4) 사이의 슬립을 방지하도록 폴리우레탄(PU)과 같은 논-슬립(non-slip) 소재로 덮인다. 슬라이딩 서포트 세그먼트들(3a, 3b), 구동 롤러들(30a, 30b), 피니언들(31a, 31b), 모터(32) 및 샤프트(33)는 판(4)용 구동 메커니즘을 이룬다. 구동 메커니즘의 다른 균등한 실시예들이 대안적으로 실시될 수 있다.

두 개의 슬라이딩 서포트 요소(3a, 3b)는 자극광이 판(4)으로 안내되는 중간 공간을 구비하고, 판(4)에 의해 생성되는 인광 방사선은 판독 유닛(2)에 의해 수집된다.

광 가이드(1)는 폴리카보네이트와 같은 투명 소재로 이루어질 수 있고, 소스(10)들에 의해 생성되는 자극광(F)의 흐름을 총 내부 반사에 의해 안내한다. 본 발명의 실시예들에서, 소스(10)들은 발광 다이오드들일 수 있고, 자극광(F)은 적색일 수 있다. 소스들의 스펙트럼 순도를 보장하고 이에 의해 아래에서 설명하는 필터링 요소(23)의 효율을 최적화하기 위하여 광 가이드(1)의 상류에서 소스(10)들을 필터링하는 것이 유리하다. 가이드(1)는 자극광(F)을 판의 횡방향 길이(DT)보다 크거나 혹은 동일한 횡방향 범위를 갖는 빔의 형태로 인광판(4)으로 안내할 수 있는 형상을 갖는다. 또한, 이 자극광(F)의 빔은 슬라이딩 서포트 세그먼트들(3a, 3b)과 직교하는 방향에 대해 경사지고, 이에 따라 판(4)을 향하는 가이드(1)의 출구에서의 자극광(F)의 출사 방향이 판독기에서의 판(4)의 이동의 상류를 향해 비스듬하게 지향하게 된다. 달리 말하면, 자극광(F)의 빔은 자극광(F)이 판(4)의 표면에 도달할 때의 판(4)의 구동 속도(VE)의 성분과 반대 방향의 전파 벡터 성분을 갖는다.

입사 창(20), 이미지 센서(21), 광학 시스템(22) 및 필터링 요소(23)는 판독 유닛(2)에 속한다. 판독 유닛(2)은 판(4)의 적어도 일부가 기록 방사선, 예컨대 엑스선에 앞서 노출되고 난 후에 판이 자극광(F)을 수용할 때 판(4)에 의해 생성되는 인광 방사선을 검출한다. 이러한 유형의 판독기의 실시예들을 위한 본 발명의 피처에 따르면, 인광판(4) 위의 하나의 그리고 동일한 지점은 판독 유닛(2)의 입사 창(20)의 전방을 먼저 지나고 나서, 자극광(F)이 출사되는 광 가이드(1)의 출구 전방을 지나간다. 달리 말하면, 광자극 수단이, 구동 속도 화살표(VE)로 도면에 도시된, 판독되는 판(4)의 구동 방향에 대해 판독 유닛(2)의 하류에 배치된다. 그러나, 도 4와 관련하여 나중에 설명하는 바와 같이, 판(4)은 자극광(F)이 바람직하게는 속도 방향(VE)에 대한 상류측 한계를 넘어가지 않으면서 판독기 내에서의 판(4)의 이동과 반대 방향으로 입사 창(20)의 전방까지 인광 물질 내에서 확산하도록 설계된다. 따라서, 인광 방사선은 창(20)에서 판(4)에 의해 생성되고, 이 창(2)을 통해 판독 유닛(2)에 의해 수집될 수 있다.

광학 시스템(22)은 판독되는 판이 움직일 때 입사 창(20)의 전방에 위치된 판(4)의 횡방향 스트립을 이미지 센서의 광감지면에 광학적으로 결합시킨다. 판독기의 실시예들에 따르면, 입사 창(20)은 물질일 수 있거나 혹은 판독 유닛(2)의 광학 시스템으로 인광 방사선이 입사하는 지점을 단순히 지시하는 것일 수 있다. 광학 시스템(22)은 그 구성에 따라 어떤 배율도 가질 수 있다.

그러나, 인광 방사선의 수집 효율을 증가시키기 위하여, 광학 시스템(22)은 유리하게는 큰 개구수, 0.70보다 크고 바람직하게는 0.90보다 큰 개구수를 갖는다. 이를 위해 광학 시스템(22)은 바람직하게는 인광 방사선을 위한 입사 창(20)으로부터 광섬유 면판을 포함하며, 광섬유 면판의 광축선은 판독되는 판(4)과 직교한다. 이러한 광학 컴포넌트는 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 컴포넌트의 평평한 두 표면 사이에서 서로 평행하게 조립되는 광섬유들의 세그먼트들로 구성된다. 이러한 광섬유 면판은 광학 시스템(22)을 형성하기 위하여 단독으로 사용될 수 있거나 혹은 다른 이미징용 컴포넌트들과 조합하여 사용될 수 있다. 본 발명에 우선적인 방식으로, 1과 동일한 이미지 배율을 갖는 광섬유 면판이 사용된다. 단일 판독 패스 중에 전체 횡방향 스트립에 걸쳐 판(4) 위의 이미지를 캡처하기 위하여, 광섬유 면판은, 바람직하게는 방향(T)으로, 판(4)의 횡방향 스트립의 길이(DT)보다 크거나 혹은 동일한 횡방향 치수를 갖는다.

본 발명의 판독기에 사용되는 인광판들의 경우, 인광 방사선은 청색 가시광이다. 이미지 센서(21)를 포화시키지 않게 하고 각각의 판의 판독 이미지의 콘트라스트를 증가시키기 위하여, 인광 방사선과 동시에 입사 창(20)을 통과하는 적색 자극광의 상당 부분을 제거하기 위해 입사 창(20)을 통과하는 방사선을 효율적으로 필터링하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 광학 필터링 물질의 층이 입사 창(20)에, 또는 광학 시스템의 다른 레벨에, 또는 이미지 센서(21)의 광감지면 바로 전방에 배치될 수 있다. 가능하게는, 인광 방사선에 대해 가능한 한 투명하면서도 자극광을 흡수하기 위하여 유기 컴포넌트가 필터링 물질로 사용될 수 있다. 그러나 이러한 유기 컴포넌트들은 보통 그 자체가 형광이고, 따라서 유기 화합물로부터 유래되는 형광 방사선을 제거하기 위하여 추가 필터를 제공할 필요가 있다. 이 때문에, 본 발명의 발명자들은 필터링 요소(23)를 구성하기 위하여 무기 화합물, 즉 광물을 사용할 것을 권장하며, 이는 이러한 광물 화합물들이 무형광일 수 있기 때문이다. 특히, 이를 위해, 코발트블루라고도 하는 코발트 알루미네이트(CoAl₂O₄) 또는 세룰리언블루라고도 하는 코발트 스테네이트(CoSnO₃)가 필터링 요소(23)를 형성하기 위하여 10㎛ 내지 20㎛ 두께의 층으로 사용될 수 있다.

대안적으로 또는 위에서 방금 설명한 것과 같은 특정 필터링 요소의 사용과 조합하여, 광학 시스템(22)의 컴포넌트들 중 적어도 일부에 인광 방사선에 대해 투명하고 자극광(F)을 흡수하는 광학 소재를 사용하는 것이 가능하다. 특히, 광섬유 면판이 사용될 때, 인광 방사선(주어진 예에서는 청색광)을 선택적으로 투과시키면서 자극광(F)(예에서는 적색광)을 고도의 효율로 흡수시키기 위하여, 광섬유들의 코어를 구성하는 투명 소재가 선택될 수 있다. Schott에 의해 생산되는, BG39로 표시되는 청색 유리 및 BG3으로 표시되는 것이 필터링 광섬유의 생산에 적합하다.

이미지 센서(21)는 그 유형이 시간지연적분(TDI: time-delay-integration) 어레이 센서이다. 이러한 센서는 통상의 기술자에게 공지되어 있다. TDI 센서의 광감지면은 라인들과 컬럼들로 분포되는 광감지 요소들로 구성되고, 광감지 요소들로부터의 각각의 누적 신호들이 칼럼 방향과 평행하게 하나의 라인으로부터 다음 라인으로 전달된다. 마지막 라인은 출력 레지스터를 형성하는데, 이를 통해 각각의 라인의 이미지 지점들이 판독된다. 이러한 센서의 원리에 따르면, 센서의 라인-전달과 동시인 이미지 시프트와 함께, 칼럼들과 평행한 센서의 광감지면 위에서 이미지가 시프트되는 동안 이미지가 캡처된다. 따라서 판독되고 있는 판(4)이 판독 유닛(2)의 입사 창(20) 전방에서의 판의 횡방향 스트립의 전체 이동 중에 이미지-캡처될 수 있다. 일반적으로, 판(4)의 구동 속도(VE)가 TDI 이미지 센서의 라인-전달 속도와 광학 시스템(22)의 배율의 곱과 동일할 필요가 있다. 이런 의미에서, TDI 이미지 센서의 라인-전달 속도는 구동 메커니즘을 통한 판(4)의 구동 속도(VE)와 일치하고 또한 그것과 연관되는 것으로 말해진다. 물론, 광학 시스템(22)의 배율이 네거티브이면, 라인 전달 속도 및 구동 속도(VE)가 서로 반대 방향을 향한다. 마지막으로, 광한 시스템(22)의 단일 이미징 컴포넌트가 1과 동일한 배율을 갖는 광섬유 면판일 때, TDI 센서의 라인-전달 속도는 판(4)의 구동 속도와 동일하고 방향도 동일할 필요가 있다.

도 2는 TDI 센서(21)의 라인-전달 속도와 판(4)의 구동 속도(VE) 간의 이러한 연관성을 보장할 수 있게 하는 개회로 제어 아키텍처의 예를 도시하는 블록도이다. 공통 클럭이 TDI 센서(21)의 작동(박스 51)과 스텝 모터(32)(박스 53)를 동시에 동기화시킨다. 선택적으로, 주파수 분할기들이 한편으로는 클럭(50)과 TDI 센서(21)의 제어 사이에, 그리고 다른 한편으로는 클럭(50)과 스텝 모터(32)의 제어 사이에 삽입될 수 있다. 그러면 TDI 센서(21)의 라인-전달 속도(박스 52)는 이 센서의 작동의 동기화(박스 51)로부터 얻어진다. 동시에, 판(4)의 구동 속도(VE)(박스 54)는 모터(32)의 제어(박스 53)로부터, 이 모터의 기본 피치각으로부터 그리고 샤프트(33), 피니언들(31a, 31b) 및 롤러들(30a, 30b)의 직경에 의해 생성되는 변속비로부터 얻어진다. 그러면 통상의 기술자는 구동 속도(VE)와 TDI 센서의 라인 전달 속도 사이의 필요한 연관성을 얻기 위하여, 특히 FPGA 타입의 프로그래밍 가능한 논리 회로를 이용하여, 클럭(50) 및 필요한 주파수 분할기들을 프로그래밍하는 법을 알 것이다. 예를 들어, TDI 센서(21)의 광감지면에서의 광검출기들의 간격이 14㎛(마이크로미터)와 동일하고 광학 시스템922)의 배율이 1과 동일할 때, 판(4)은 TDI 센서(21)의 각각의 라인-전달 사이클마다 7㎛ 만큼 두 번 연속해서 전진될 수 있다. 이제, TDI 센서(21)에 의해 캡처되는 이미지와 판(4)에 기록되는 이미지 간의 오차가 광검출기들의 간격의 절반 미만인 것을 보장하기 위하여, 각각의 구동 롤러(30a, 30b)의 폴리우레탄 표면의 판(4)에 대한 압박 및 판(4) 자체의 두께 공차에 대한 공차는 50㎛ 미만으로 선택된다. 판(4)이 광학 시스템(22)에 잘 부착되는 것을 보장하고 이에 따라 고해상도를 보장하기 위하여, 탄성중합체로 만들어지는 패드가 입사 창(20)에서 판(4) 위에 배치된다.

물론, 구동 속도(VE)와 TDI 센서의 라인-전달 속도 간의 연관성을 얻기 위하여 다른 방법들이 대안적으로 사용될 수 있다. 특히, 판(4)의 마크들 또는 요소들이 이 판으로부터 캡처된 이미지 내에서 검출될 수 있고, 모터(32)에 의해 생성되는 구동 속도(VE)가 폐루프에서 TDI 센서(21)의 라인-전달 속도와 연관될 수 있다.

광섬유 면판의 이미지 장으로부터 최대의 장점을 얻기 위하여, DL이라 하며 방향(L)과 평행하게 측정되는 광섬유 면판의 종방향 치수는 유리하게는 광학 시스템(22)이 1과 동일한 배율을 가질 때 TDI 센서의 칼럼들의 길이보다 작거나 혹은 동일하다.

TDI 센서는 CCD 타입일 수 있다. 바람직하게는, 보다 큰 광민감도를 갖기 위하여 배면이 박화되고 이 배면을 통해 검출될 방사선을 수용하도록 의도되는 CCD 센서 타입("배면 박화(back-thinned) CCD"일 수 있다. 이러한 이미지 센서들은 상업적으로 이용 가능하고 통상의 기술자에게 공지되어 있다.

도 3은 배면에서 박화되고 이 배면을 통해 검출될 방사선을 수용하도록 의도되는 이러한 CCD 센서 위에 광학 시스템(22)을 형성하는 데 사용되는 광섬유 면판의 바람직한 배치를 도시한다. 도 3의 횡단면도에서, 참조 부호 M은 이미지 센서(21)의 박화 영역을 지시하고, 참조 부호 P는 센서(21)가 박화되지 않은 두 개의 횡방향 영역들을 지시한다. 광섬유 면판은 양 측부에서 배면 가공될 수 있고, 이에 따라 광섬유 면판의 중앙부가 두 개의 비박화 영역(P) 사이에 있는 센서의 박화 영역(M)까지 침투한다. 따라서, 이미지 센서의 광감지면 전방의 광섬유의 출력에서 매우 낮은 해상도 손실을 얻을 수 있다. 그러면 광섬유 면판은 비박화 영역(P)들에 배치되는 불투명한 접착제를 이용한 본딩에 의해 이미지 센서(2) 위에서 적소에 유지될 수 있다. 또한, 필터링 요소(23)는 박화 영역과 광섬유 면판 사이에서 이미지 센서(21)의 박화 영역(M) 위에 배치될 수 있다. t는 이미지 센서(21)의 두 비박화 영역(P) 사이의 광섬유 면판의 중앙부의 침투 깊이를 지시하고, e는 필터링 요소(23)의 두께를 지시한다. 예를 들어, t는 대략 280㎛(마이크로미터)와 동일할 수 있고, e는 20㎛와 동일할 수 있다.

이미지 센서(21)에 의해 캡처되는 이미지는 도 1a에서 CPU로 지시되는 연산 유닛으로 전송될 수 있고, 그런 다음 기록되거나 혹은 디스플레이 스크린에 디스플레이된다.

판독되는 인광판(4)에 대한 구동 속도(VE)가 보고되는 도 4에 따르면, 판(4)은 예를 들면 세슘 브로마이드(CsBr)에 기반한 인광 물질로 된 층(4a) 및 알루미늄(Al)과 같은 반사 물질로 된 층(4b)을 포함한다. 층(4a)은, 바람직하게는 어떤 중간층도 없이, 층(4b) 위에 있다. 도 4는 판(4a)과 직교하는 방향(N)에 대해 경사진 여기광(F)의 빔을 도시하며, 빔(F)의 전파 벡터는 구동 속도(E)의 벡터에 역평행한 성분을 갖는다. 달리 말하면, 도시된 바와 같은 경사각(α)은 0° 내지 90°에 속한다. 이 경사각 때문에, 여기광은 판(4)의 이동 방향 상류로 더 먼 거리에 걸쳐 층(4a) 내부에서 확산된다. 확산 도중에, 여기광은, 노출 단계 중에 판(4) 위의 각각의 지점에서 수용된 이미지 기록 방사선의 양에 비례하는, 층(4a)에 의한 인광 방사선(R)의 방출을 초래한다. 인광 방사선(R)은 반사층(4b)을 향해 그리고 층(4a)의 자유 표면을 통해, 즉 판독 유닛(2)의 방향으로 방출된다. 그러면 반사층(4b)은 반사층을 향해 방출된 방사선의 일부를 판독 유닛(2)을 향하도록 그 방향을 바꾸고, 이에 따라 판독 효율에서 1.5 내지 2.0의 계수만큼 이득이 발생된다. "니들 이미징 플레이트(Needle Imaging Plate)" 즉 NIP 타입의 인광판을 사용하면 기록 방사선에 노출되는 동안 이러한 판에 기록된 이미지의 공간 해상도가 개선되고, 본 발명에 따른 판독기를 이용한 판독 중에 이 해상도의 재생이 개선된다. 이러한 NIP 판에서, 인광 물질은 층(4a) 내에 배향되는 바늘들의 형태로 배치된다. 이러한 타입의 NIP 인광판은 또한 그 자체로 판독 효율을 증가시킨다.

도 5는 보다 큰 횡방향 치수를 갖는 인광판을 사용하기 위하여 본 발명에 따라 개선된 판독기를 도시한다. 다수의 동일한 이미지 센서들, 예를 들어 세 개의 센서들(21a-21c)이 이 센서들에 의해 각각 캡처된 이미지 세그먼트들을 서로 결합시킴으로써 판(4)의 완전한 이미지를 재구성할 수 있도록 횡으로 배치될 수 있다. 바람직하게는, 이 센서들은 완전한 이미지의 재구성을 용이하게 하기 위하여 횡방향(T)으로 중첩부(c)들을 구비할 수 있다. 다수의 이미지 센서들을 구비하는 판독기의 이러한 구성을 위해, 센서들 각각이 각각의 센서 전용의 광학 시스템 및 전용 자극 수단과 단일 이미지 센서를 구비하는 판독기에 대해 위에서 설명한 방식으로 매번 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 인광판 판독기에 대해 설명한 개선들 전부를 고려하면, 적색광을 이용하는 자극 수단을 이용하여, 본 발명의 발명자들은 대략 47% 내지 51%의 판독 효율을 얻었는데, 이 효율은 기록 단계 중에 인광 물질 내에서 여기되고 판이 판독기로 도입될 때까지 여기된 상태로 남아있는 전자들의 수에 대해 검출된 인광 광자들의 수로 정의된다. 동시에, 15Lp/mm(Lp/mm는 밀리미터 당 라인들의 쌍을 의미함) 내지 20Lp/mm의 공간 해상도가 얻어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 대안적인 실시예를 나타내는데, 자극 수단이 광원 대신 열원의 종류이다. 달리 말하면, 판의 판독이 열형광에 기초하고 있다. 이에 따라 참조 부호 10'는 바람직하게는 판독 유닛(2)에 대향하는 판독되는 인광판(4)의 측부에 배치되는 열원, 예컨대 적외선(IR)을 지시한다. 이 열원(10')은 횡방향(T)으로 슬라이딩 서포트 세그먼트들(3a, 3b)의 전체 폭에 걸쳐서 연장한다. 열원은 두 세그먼트(3a, 3b) 사이의 중간 간격 위에 또는 아래에 배치지만, 이 판에서의 종방향(L)으로의 열 확산 특성에 따라 판독 유닛(2)의 입사 창(20)에 대해 판(4)의 이동의 상류 또는 하류를 향해 오프셋될 수 있다. 선택적으로, 판(4)은 판독 효율을 증가시키는 열 확산을 위한 피처들을 얻기 위하여 맞춰질 수 있다. 특히, 층(4b)이 이를 위해 특히 반사 물질, 층(4b)의 두께 및 층의 가능한 텍스처가공(texturizing)의 선택을 통해 최적화될 수 있다.

본 발명에 따른 판독기를 이용하여 인광판에 기록된 이미지의 콘트라스트와 판독 정확도를 개선하기 위하여, 판독 방법은 판독 단계에 더하여 두 개의 보정 단계를 포함할 수 있다. 인광판에 기록된 이미지는 우선 판독기에서의 판의 제1 패스 중에 위에서 설명한 방식으로 판독된다. 이에 따라 로우 이미지(raw image)가 캡처되어 저장된다. 이 제1 판독 패스의 말기에, 인광판에 기록된 이미지가 삭제되는데, 이는 기록된 이미지를 구성하던 여기된 전자들 전부가 자극광 또는 자극열의 영향으로 기저 상태로 복귀되었기 때문이다.

동일한 인광판을 판독기에 한 번 더 통과시키고 배경 이미지라고 하는 제2 이미지를 기록하는 것에 의해 제1 교정 단계가 수행된다. 배경 이미지는 사용되는 판 및/또는 판독기에 의해 초래된 판독 결함들을 나타낸다. 특히, 이들은 그럼에도 불구하고 필터링 요소와 광학 시스템을 통해 이미지 센서에 도달한 소정량의 여기광의 효과를 포함한다. 그러면 배경 이미지는 소프트웨어를 이용하여 로우 이미지로부터 차감된다. 달리 말하면, 이미지의 지점에서의 배경 이미지의 세기가 동일한 지점에서의 로우 이미지의 세기로부터 차감된다. 선택적으로, 배경 이미지의 세기들은 인광판을 판독 유닛의 입사 창 아래에 움직이지 않게 유지시키는 것에 의해 수행되는 TDI 판독의 것들로 치환될 수 있다. 이에 따라 종방향(L)에 대한 배경 이미지의 평균값들이 얻어질 수 있고, 이 평균값들은 이미지 센서에 도달하는 자극광의 잔류량을 고려한다. 이 단계는 필터링 요소(43)에 의한 자극광의 제거 효율에 대한 요구를 감소시킨다.

제2 교정 단계는 동일한 판을 균일한 것으로 간주되는 기록 방사선에 한 번 더 노출시키고 나서 판독 작업을 다시 수행하는 것으로 이루어진다. 그러면 캡처된 새 이미지가 인광 방사선에 대한 판독 유닛(2)의 각기 다른 컴포넌트들의 그리고 판(4)의 균일함에 있어서의 결함들을 나타낸다. 판독 시스템의 국부적인 응답 함수를 결정하기 위하여 사용된다. 그러면 이 응답 함수가, 이미지의 각각의 지점에서의 로우 이미지의 강도를 이 지점에서의 응답 함수로 곱하거나 나누는 것에 의해, 국부적인 교정 프로세싱을 로우 이미지에 적용하는 것을 가능하게 한다. 통상의 기술자는 응답 함수에 사용되는 정의에 따라 곱셈 및 나눗셈 작업들 사이에서 선택하는 법을 알 것이다.

바람직하게는, 제1 교정 단계가 제2 교정 단계 전에 수행될 수 있고, 이에 따라 두 번째 교정이 배경 이미지가 이미 차감된 로우 이미지에 적용된다.

언급한 장점들 중 적어도 일부를 유지하면서 예시적으로 설명한 부차적인 태양들을 조정하거나 혹은 수정하는 것에 의해 본 발명이 재현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 다시 한 번 상기를 위해, 본 발명은 아래와 같은 장점을 갖는 컴퓨터 방사선 촬영술을 위한 판독기를 제공한다.

- 이 판독기는 높은 판독 효율 또는 감도를 생성함;

- 판독기의 작업이 신속함;

- 고품질 공간 해상도를 생성함;

- 판독기의 생산 비용이 저감됨; 그리고

- 판독기의 공간 요건이 제한됨.

1: 광 가이드
10: 자극광의 소스
2: 판독 유닛
20: 판독 유닛의 입사 창
21: 이미지 센서
22: 광학 시스템
23: 필터링 요소
3a, 3b: 슬라이딩 서포트 또는 슬라이딩 베드의 세그먼트들
30a, 30b: 구동 롤러들
31a, 31b: 구동 롤러에 고정된 피니언들
32: 스텝 모터
33: 무한 나사의 형태로 된 샤프트
4: 인광판
VE: 판독되는 인광판의 병진 구동 속도
L: 구동 속도(VE)와 평행하고 구동 속도(VE)의 방향에 대해 상류로부터 하류를 향해 배향되는 인광판 판독기의 종방향
T: 종방향(L)에 직교하는 인광판 판독기의 횡방향
DT: 인광판의 횡방향 길이
DL: 이미지 센서의 칼럼 길이

Claims

인광판 판독기로,
- 판독되는 인광판(4)의 전체 횡방향 스트립 위로 자극 에너지의 흐름을 유도하기 위한 자극 수단(1, 10);
- 자극 에너지의 흐름에 반응하여 인광판의 부분들에 의해 생성되는 인광 방사선을 수집하기 위한 입사 창(20), 적어도 하나의 이미지 센서(21), 및 입사 창으로부터의 인광 방사선을 이미지 센서로 전달하기 위하여 배치되는 광학 시스템(22)을 포함하는 적어도 하나의 판독 유닛(2); 및
- 상기 판독되는 판이 자극 수단(1, 10) 및 판독 유닛(2)의 입사 창(20)의 전방을 지나가도록 상기 판의 병진을 안내하고 구동할 수 있는 구동 메커니즘을 포함하고,
판이 병진하도록 구동되는 동안 이미지 센서(21)가 판독되는 판(4)의 전체 횡방향 스트립의 이미지를 캡처하되, 상기 이미지는 인광 방사선에 의해 형성되며,
이미지 센서(21)가 시간지연적분 이미지 어레이 센서 타입이고, 판독기는 상기 시간지연적분 이미지 어레이 센서가 판(4)의 구동 속도(VE)와 평행하고 구동 메커니즘을 통해 판(4)의 구동 속도(VE)와 연관되는 라인-전달 속도를 갖도록 구성되며,
자극 수단(1, 10)이, 자극 에너지의 흐름을 판독 유닛과 동일한 판의 측부에서 판 위에 입사하고 판독되는 전체 횡방향 스트립 내에서 판의 병진 방향에 대해 판독 유닛의 입사 창의 상류까지 확산되는 자극광의 빔의 형태로 상기 판 위로 유도하기 위하여, 판독되는 판(4)의 병진 방향에 대해 판독 유닛(2)의 입사 창(20)의 하류에 배치되고,
광학 시스템(22)이 인광 방사선용 입사창(20)으로부터 광섬유 면판을 포함하며, 광섬유 면판의 광축선은 판독되는 판(4)과 직교하는 것을 특징으로 하는 인광판 판독기.
청구항 1에 있어서,
자극 수단(1, 10)이 자극광의 빔을, 상기 판과 직교하는 방향에 대해, 판독 유닛(2)의 입사 창(20)의 방향으로 비스듬한 상기 빔의 전파 벡터를 가지고, 판독되는 판(4) 위로 유도할 수 있는 것을 특징으로 하는 인광판 판독기.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
판독 유닛(2)이 광학 시스템(22)과 시간지연적분 이미지 어레이 센서(21) 사이에 혹은 입사 창(20)에 배치되고 인광 방사선을 자극광에 대해 선택적으로 투과할 수 있는 필터링 요소(23)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 인광판 판독기.
청구항 3에 있어서,
필터링 요소(23)가 코발트 알루미네이트 또는 코발트 스테네이트와 같은 금속 산화물에 기반한 무기물 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 인광판 판독기.
청구항 1에 있어서,
시간지연적분 이미지 어레이 검출기가, 박화되고 상기 센서의 기판의 배면을 통해 인광 방사선을 수용하기 위하여 구성되는 전하결합소자 이미지 센서 타입인 것을 특징으로 하는 인광판 판독기.
청구항 1에 있어서,
광섬유 면판이 판독 유닛(2)의 광학 시스템(22)이 판독되는 판(4)의 횡방향 스트립의 길이보다 크거나 혹은 동일한 횡방향 치수를 가지되, 광섬유 면판의 상기 횡방향 치수 및 판의 횡방향 스트립의 길이가 판독되는 판의 병진 구동 방향과 직교하게 측정되고,
광섬유 면판이 시간지연적분 이미지 어레이 센서의 칼럼들의 길이보다 작거나 혹은 동일한 종방향 치수를 가지되, 광섬유 면판의 상기 종방향 치수 및 칼럼들의 상기 길이가 판독되는 판(4)의 병진 구동 방향과 평행하게 측정되는 것을 특징으로 하는 인광판 판독기.
청구항 6에 있어서,
광섬유 면판의 광섬유들이 판독 유닛(2)의 입사 창(20)을 통과한 자극광의 일부를 흡수하면서 인광 방사선을 선택적으로 투과시킬 수 있는 소재로 적어도 부분적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인광판 판독기.
청구항 1에 있어서,
이미지가 인광 방사선에 의해 형성되고 판의 판독기에 대한 단일 패스 중에 캡처되는, 판독되는 판(4)의 횡방향 스트립이 20mm보다 크거나 혹은 28mm보다 큰, 상기 판의 병진 구동 방향과 직교하는 횡방향 범위를 갖도록 자극 수단(1, 10; 10') 및 판독 유닛(2)이 구성되는 것을 특징으로 하는 인광판 판독기.
인광판 판독 세트로,
- 청구항 1에 따른 인광판 판독기; 및
- 상기 판독기로 도입될 수 있는 적어도 하나의 인광판을 포함하되,
상기 적어도 하나의 인광판이,
인광 물질의 층(4a)으로, 인광 물질을 비추는 자극광에 반응하거나 혹은 인광 물질의 가열에 반응하여 상기 자극광과 다른 파장을 갖는 인광 방사선을 이미지 기록 방사선에 이전에 노출되었던 판(4)의 부분들에 생성하기에 적당한 층(4a), 및
인광 방사선을 반사할 수 있는 물질의 층(4b)으로, 인광 물질의 층과 평행하게 배치되고 판(4)이 판독기로 도입될 때 판독 유닛(2)과 대향하게 위치되는 층(4b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인광판 판독 세트.
인광판(4)을 판독하는 인광판 판독 방법으로,
상기 방법이 인광 방사선에 의해 형성된 판의 로우 이미지를 캡처하기 위한 상기 판독기에서의 상기 판의 제1 패스 중에 판에 이전에 기록되었던 이미지를 판독하기 위하여, 청구항 9에 따른 인광판 판독 세트를 이용하는 것을 포함하고,
방법이 아래의 두 교정 단계, 즉
/i/ 장치-유발 결함들을 제거하기 위한 프로세스로, 판의 배경 이미지를 캡처하기 위하여 제1 패스 후에 수행되는 상기 판독기에서의 상기 판의 다른 패스 중에 동일한 판(4)에 판독기를 한 번 더 사용하고 나서, 로우 이미지로부터 상기 배경 이미지를 차감하는 것을 포함하는 프로세스; 및
/ii/ 국부 교정을 위한 프로세스로, 판독기에서의 판(4)의 제1 패스 중에 판독 유닛(2)에 의해 캡처된 판의 이미지의 지점들에 대한 세기들을 이미지의 상기 지점들 중 다수에 대해 다른 값들을 갖는 반응 함수로 곱하거나 혹은 나누는 것을 포함하는 프로세스 중 적어도 하나의 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 인광판 판독 방법.
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