JP2004109725A - 放射線画像情報読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のレーザダイオードを励起光源として用いる放射線画像情報読取装置において、レーザダイオードの故障率を低く抑える。
【解決手段】放射線画像情報が蓄積された蓄積性蛍光体シート１３の一部に励起光（レーザビーム）１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……を線状に照射するレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……を励起光源として備えた放射線画像情報読取装置において、レーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……を、励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……が蓄積性蛍光体シート１３に対してほぼｐ偏光のみの状態で入射する向きに配置する。
【選択図】　　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線画像情報が蓄積記録されている蓄積性蛍光体シートに励起光を照射し、それにより該シートから発せられた輝尽発光光を光電的に読み取って前記放射線画像を示す画像信号を得る放射線画像情報読取装置に関し、特に詳細には、蓄積性蛍光体シートに線状に励起光を照射し、輝尽発光光をラインセンサによって検出する放射線画像情報読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放射線を照射するとこの放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光やレーザ光などの励起光を照射すると、蓄積された放射線エネルギーに応じて輝尽発光を示す蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）が知られており、そして、この蓄積性蛍光体を支持体上に積層してなる蓄積性蛍光体シートを用いる放射線画像記録再生システムが広く実用に供されている。
【０００３】
この放射線画像記録再生システムは、人体等の被写体を透過させた放射線を蓄積性蛍光体シートに照射する等してこの蓄積性蛍光体シートに被写体の放射線画像情報を蓄積記録し、その後、レーザ光などの励起光により該シートを２次元的に走査してその励起光照射部分から輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電読取手段により読み取って上記放射線画像情報を示す画像信号を得るものである。
【０００４】
このシステムにおいて得られた画像信号は、観察読影に適した階調処理や周波数処理などの画像処理が施された上で、それが担持する放射線画像を診断用可視像としてフィルムに再生記録したり、あるいはＣＲＴ画像表示装置等に表示するために用いられる。なお、放射線画像情報読取り後の蓄積性蛍光体シートに消去光を照射して、そこに残存しているエネルギーを放出させると、そのシートは再度放射線画像情報を蓄積記録できる状態となって、繰り返し使用が可能になる。
【０００５】
ここで、上述した放射線画像記録再生システムに用いられる放射線画像情報読取装置においては、輝尽発光光の読取時間の短縮や、装置のコンパクト化およびコスト低減等の観点から、光電読取手段としてＣＣＤ等からなるラインセンサを適用することが提案されている。特許文献１には、そのように構成された放射線画像情報読取装置の一例が記載されている。
【０００６】
その種の放射線画像情報読取装置は基本的に、
放射線画像情報が蓄積された蓄積性蛍光体シートの一部に励起光を線状に照射する励起光照射手段と、
この蓄積性蛍光体シートの線状の励起光照射部分に沿うように複数の光電変換素子が並設されてなるラインセンサと、
このラインセンサおよび励起光照射手段と蓄積性蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、励起光照射部分の長さ方向（主走査方向）と交わる方向（副走査方向）に移動させる副走査手段とが設けられてなるものである。
【０００７】
また、放射線画像情報読取装置のさらなる小型化のために、上記特許文献１にも示されている通り、蓄積性蛍光体シートに励起光を線状に照射する励起光照射手段を構成する励起光源として、一方向に並べて配設した複数のレーザダイオード（半導体レーザ）を用いることも提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−７７５２８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように複数のレーザダイオードを励起光源として用いる放射線画像情報読取装置においては、各レーザダイオードの発光強度を揃えなければならない等の事情があるため、それらのレーザダイオードの中の１つだけが故障したり寿命が尽きた場合にも、全部のレーザダイオードをそっくり別のものと交換しなければならないことが多い。そのため、このような複数のレーザダイオードを励起光源として用いる放射線画像情報読取装置においては、各レーザダイオードの故障を極力避けたいという要望が特に強くなっている。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みて、複数のレーザダイオードを励起光源として用いる放射線画像情報読取装置において、レーザダイオードの故障率を低く抑えることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による放射線画像情報読取装置は、前述したように、
放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートの一部に励起光を線状に照射する励起光照射手段と、
この蓄積性蛍光体シートの線状の励起光照射部分に沿うように複数の光電変換素子が並設されてなるラインセンサと、
前記ラインセンサおよび前記励起光照射手段と、前記蓄積性蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、前記励起光照射部分の長さ方向と交わる方向に移動させる副走査手段とを備えてなる放射線画像情報読取装置において、
前記励起光照射手段を構成する励起光源として、一方向に並べて配設された複数のレーザダイオードが用いられ、
これらのレーザダイオードが、励起光としてのレーザビームを前記蓄積性蛍光体シートに対してほぼｐ偏光のみの状態で入射させる向きに配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の効果】
図６に示すように、屈折率ｎ_１の媒質から屈折率ｎ_２の媒質に光が入射するとき、これらの媒質の界面におけるｓ偏光反射率ｒ_ｓとｐ偏光反射率ｒ_ｐは周知のように、入射角、屈折角を各々θ_１、θ_２として下の（数１）に示す通りとなる。
【００１３】
【数１】

そして、これらの式に従ってｓ偏光、ｐ偏光の入射角θ_１と反射率との関係を示すと、例えば屈折率ｎ_２が１．４７の場合、１．６５の場合で各々図７、図８のようになる。
【００１４】
これらの図からも明らかなように、蓄積性蛍光体シートに対して励起光をほぼｐ偏光のみの状態で入射させれば、ｓ偏光のみの状態で入射させる場合や、ｐ偏光とそれ以外の偏光成分が混在した状態で入射させる場合と比べて、蓄積性蛍光体シート表面における励起光の反射をより少なく抑えることができる。そうであれば、励起光の利用効率が向上するので、レーザダイオードを比較的低パワーで駆動しても所定光量の励起光を蓄積性蛍光体シートに照射可能となり、こうして低パワー駆動することによりレーザダイオードの故障率を低く抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態による放射線画像情報読取装置の概略構成を示すものであり、また図２および図３はそれぞれ、この放射線画像情報読取装置の読取光学系の部分の側面形状、正面形状を示している。
【００１７】
図１に示すように本装置は、ファンビーム状の励起光（レーザビーム）１０を発するレーザダイオードアレイ１１と、励起光１０を図２に示す面内のみで集光するレンズアレイ１２と、この励起光１０が線状に照射された蓄積性蛍光体シート１３の部分から発せられた輝尽発光光１４を集光するレンズアレイ１５と、このレンズアレイ１５を通過した輝尽発光光１４の光路に配された励起光カットフィルタ１６と、この励起光カットフィルタ１６を透過した輝尽発光光１４を検出するＣＣＤラインセンサ１７と、蓄積性蛍光体シート１３を矢印Ｙ方向、つまり該シート１３上における励起光照射部分の長さ方向（矢印Ｘ方向）と直交する方向に定速送りする副走査手段としてのエンドレスベルト１８とを有している。
【００１８】
さらに、上記ＣＣＤラインセンサ１７から出力されたアナログの光検出信号Ｓを増幅する増幅器２０と、増幅された光検出信号Ｓをデジタル化するＡ／Ｄ変換器２１と、このＡ／Ｄ変換器２１が出力するデジタル画像信号Ｄを画像処理する画像処理装置２２と、画像処理後のデジタル画像信号Ｄが入力される画像再生装置２３とが設けられている。
【００１９】
レーザダイオードアレイ１１は図３に示すように、一例として発振波長が６６０ｎｍの複数のレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……が一列に並設されてなるものである。各レーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……から発せられた発散光状態の励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……はそれぞれ、レンズアレイ１２を構成している各シリンドリカルレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ……により一方向のみに集光されてファンビームとなり、それらのファンビームが連なってなる励起光１０が蓄積性蛍光体シート１３の一部分を線状に照射する。
【００２０】
ＣＣＤラインセンサ１７は図４に平面形状を示すように、一列に並設された多数のセンサチップ（光電変換素子）１７ａを有するものである。本例においてこのＣＣＤラインセンサ１７のセンサチップ並設方向と直交する方向の受光幅、つまりセンサチップ１７ａの幅Ｗは約１００μｍである。
【００２１】
このＣＣＤラインセンサ１７は、センサチップ１７ａが図１の蓄積性蛍光体シート１３上における励起光照射部分の長さ方向（矢印Ｘ方向）に沿って並ぶ向きに配設されている。なおこのＣＣＤラインセンサ１７は、幅の大きい蓄積性蛍光体シート１３に対応するために、複数のラインセンサをその長さ方向に連ねて構成されてもよい。
【００２２】
一方レンズアレイ１５は、図５の（１）、（２）にそれぞれ正面形状、側面形状を示す通り、例えば多数の屈折率分布型レンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ……が一列に並設されてなるものである。各屈折率分布型レンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ……は、蓄積性蛍光体シート１３から発せられた輝尽発光光１４を集光して、図１に示すようにＣＣＤラインセンサ１７に導く。このレンズアレイ１５は、屈折率分布型レンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ……が蓄積性蛍光体シート１３上における励起光照射部分の長さ方向（矢印Ｘ方向）に沿って並ぶ向きに配設されている。
【００２３】
以下、上記構成の放射線画像情報読取装置の作用について説明する。蓄積性蛍光体シート１３には、被写体を透過した放射線を照射する等によりこの被写体の放射線画像情報が蓄積記録されており、該シート１３はエンドレスベルト１８により矢印Ｙ方向に定速で送られる。それとともに、レーザダイオードアレイ１１から発せられた励起光１０が、蓄積性蛍光体シート１３の一部に線状に照射される。
【００２４】
この励起光１０の照射を受けた蓄積性蛍光体シート１３の部分からは、蓄積記録されている放射線画像情報に応じた光量の輝尽発光光１４が発散する。例えば青色のこの輝尽発光光１４はレンズアレイ１５により集光されてＣＣＤラインセンサ１７に導かれ、該ＣＣＤラインセンサ１７によって光電的に検出される。なお、蓄積性蛍光体シート１３で反射してＣＣＤラインセンサ１７に向かって進行する励起光１０は、励起光カットフィルタ１６によってカットされる。
【００２５】
ＣＣＤラインセンサ１７は、輝尽発光光１４の光量に対応した（つまり上記放射線画像情報を示す）アナログの光検出信号Ｓを出力する。この光検出信号Ｓは増幅器２０により増幅され、次いでＡ／Ｄ変換器２１においてデジタル画像信号Ｄに変換される。
【００２６】
このデジタル画像信号Ｄは次に画像処理装置２２において階調処理等の画像処理を受けた後、画像再生装置２３に送られて、蓄積性蛍光体シート１３に記録されていた放射線画像の再生に供せられる。この画像再生装置２３は、ＣＲＴ表示装置等からなるディスプレイ手段でもよいし、感光フィルムに光走査記録を行なう記録装置等であってもよい。
【００２７】
次に、レーザダイオードアレイ１１について詳しく説明する。本実施の形態においてレーザダイオードアレイ１１を構成するレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……は各々出力５０ｍＷのものであり、それらは一例として２４個用いられている。このように多数のレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……を用い、それらから発せられた励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……を連ねて蓄積性蛍光体シート１３に線状に照射するようにすれば、主走査幅が同一である限り、ただ１つのレーザダイオードを用いる場合と比べて、当然本例の方がレーザダイオードから蓄積性蛍光体シート１３までの距離を短くすることができる。それにより、放射線画像情報読取装置を十分に小型化することができる。
【００２８】
ところで、このような複数のレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……は、各々の発光強度を揃えなければならない等の事情があるため、それらのレーザダイオードの中の１つだけが故障したり寿命が尽きた場合にも、全部のレーザダイオードをそっくり別のものと交換しなければならない。
【００２９】
そこで本実施の形態においてレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……は、図２に偏光方向を矢印Ｐで示す通り、それらから発せられた励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……がほぼｐ偏光のみの状態で蓄積性蛍光体シート１３に入射する向きに配置されている。なおレーザダイオードから発せられるレーザビームの直線偏光方向は、その活性層が延びる方向と平行な向きとなるので、レーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……はそれらをレンズアレイ１２側から見たとき、活性層が上記矢印Ｐ方向と平行に延びる状態に配設される。
【００３０】
そのようにすれば、先に詳述した理由により、蓄積性蛍光体シート１３の表面における励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……の反射をより少なく抑えて、その利用効率を高めることができる。そこで、レーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……を比較的低パワーで駆動しても所定光量の励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……を蓄積性蛍光体シート１３に照射可能となり、こうして低パワー駆動することによりレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……の故障率を低く抑えることができる。
【００３１】
なお蓄積性蛍光体シート１３とその周囲の空気との界面は、一般には該シート１３の最外層である保護層と空気との界面となる。そのような保護層の材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、旭硝子株式会社製のルミフロン等が挙げられ、屈折率は前者が１．４７、後者が１．６５である。前述の図７、図８は、屈折率がこれらの値をとる媒質に空気中から光が入射する場合について示したものである。
【００３２】
次に、蓄積性蛍光体シートに対する励起光入射角の好ましい範囲を求める方法について、図９を参照して説明する。ここでは一例として、蓄積性蛍光体シート表面におけるｐ偏光反射率を３％以下に抑えることが望まれるものとする。図９中の記号△と＊はそれぞれ、このようにｐ偏光反射率が３％となる励起光入射角の最大値、最小値を蓄積性蛍光体シートの屈折率毎にプロットしたものである。つまり、△を連ねた曲線と＊を連ねた曲線とで挟まれる領域に蓄積性蛍光体シート屈折率と励起光入射角とを設定すれば、ｐ偏光反射率を３％以下に抑えることができる。
【００３３】
また同図中の記号×は、ｐ偏光反射率がｓ偏光反射率よりも顕著に低く（ここでは一例として１０％以上低く）なる励起光入射角を蓄積性蛍光体シートの屈折率毎にプロットしたものである。つまり、この×を連ねた曲線の上側の領域なら、ｐ偏光反射率がｓ偏光反射率よりも１０％以上低くなる。
【００３４】
また同図中の記号◯は、ｐ偏光反射率が垂直入射の場合の反射率よりも低くなる励起光入射角を蓄積性蛍光体シートの屈折率毎にプロットしたものである。つまり、この◯を連ねた曲線の下側の領域なら、ｐ偏光反射率が垂直入射の場合の反射率よりも低くなる。
【００３５】
以上の点を考慮すると、現在提供されている蓄積性蛍光体シートについて、その屈折率（通常は表面の保護層の屈折率であり、多くは１．４０〜１．７０の範囲にある）を問わずに必ずｐ偏光反射率を３％以下にし、かつｓ偏光および垂直入射の場合と比較して優位性を確保するには、蓄積性蛍光体シートに対する励起光入射角を概ね４０°以上６５°以下に設定すればよいことになる。
【００３６】
なお本発明で使用するレーザダイオードの出力や個数は、上記実施の形態における値に限定されるものではなく、その他の出力、個数のレーザダイオードが適用されてもよい。
【００３７】
また、以上説明した実施の形態では、励起光副走査のために蓄積性蛍光体シート１３をエンドレスベルト１８により定速搬送しているが、励起光を副走査する手段はこのようなものに限らず、その他例えばローラで蓄積性蛍光体シート１３を搬送するものや、あるいは、固定した蓄積性蛍光体シート１３に対して励起光照射手段およびラインセンサ等を相対移動させるものなどを適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による放射線画像情報読取装置の概略構成図
【図２】図１に示した放射線画像情報読取装置の読取光学系を示す側面図
【図３】図２に示した読取光学系の正面図
【図４】上記放射線画像情報読取装置に用いられたラインセンサの平面図
【図５】上記放射線画像情報読取装置に用いられたレンズアレイの正面図（１）と、側面図（２）
【図６】本発明に関連する、光学媒質における光の透過と反射を説明する図
【図７】ｐ偏光およびｓ偏光が空気中から屈折率１．４７の媒質に入射する場合の、入射角と反射率との関係を示すグラフ
【図８】ｐ偏光およびｓ偏光が空気中から屈折率１．６５の媒質に入射する場合の、入射角と反射率との関係を示すグラフ
【図９】反射率を特定値に設定する、被走査媒体屈折率と入射角との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　　励起光
１１　　レーザダイオードアレイ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ　　レーザダイオード
１２　　レンズアレイ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ　　シリンドリカルレンズ
１３　　蓄積性蛍光体シート
１４　　輝尽発光光
１５　　レンズアレイ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ　　屈折率分布型レンズ
１６　　励起光カットフィルタ
１７　　ＣＣＤラインセンサ
１７ａ　　ＣＣＤラインセンサのセンサチップ
１８　　エンドレスベルト
２０　　増幅器
２１　　Ａ／Ｄ変換器
２２　　画像処理装置
２３　　画像再生装置

Claims (1)

1. 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートの一部に励起光を線状に照射する励起光照射手段と、
   この蓄積性蛍光体シートの線状の励起光照射部分に沿うように複数の光電変換素子が並設されてなるラインセンサと、
   前記ラインセンサおよび前記励起光照射手段と、前記蓄積性蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、前記励起光照射部分の長さ方向と交わる方向に移動させる副走査手段とを備えてなる放射線画像情報読取装置において、
   前記励起光照射手段を構成する励起光源として、一方向に並べて配設された複数のレーザダイオードが用いられ、
   これらのレーザダイオードが、励起光としてのレーザビームを前記蓄積性蛍光体シートに対してほぼｐ偏光のみの状態で入射させる向きに配置されていることを特徴とする放射線画像情報読取装置。

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