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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsbildlesevorrichtung
gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Es
wurde vorgeschlagen, in Strahlungsbildaufzeichnungs- und -wiedergabesystemen
von anregbaren Leuchtstoffen Gebrauch zu machen. Insbesondere wird
ein Strahlungsbild eines Objekts, beispielsweise eines menschlichen
Körpers,
auf einem Blatt oder Bogen aufgezeichnet, das mit einer Schicht
eines anregbaren Leuchtstoffs versehen ist (im folgenden als anregbares
Leuchtstoffblatt bezeichnet). Bildelemente in dem Strahlungsbild,
welches auf dem anregbaren Leuchtstoffblatt gespeichert wurde, werden
anschließend
sukzessive mit Anregungsstrahlen, beispielsweise einem Laserstrahlbündel, abgetastet,
was das anregbare Leuchtstoffblatt dazu bringt, Licht im Verhältnis zu
der Menge Energie zu emittieren, die dort während seiner Strahlungsexposition
gespeichert wurde. Das sukzessive von den Bildelementen auf dem
anregbaren Leuchtstoffblatt bei dessen Anregung emittierte Licht wird
photoelektrisch detektiert und in ein elektrisches Bildsignal umgewandelt.
Das anregbare Leuchtstoffblatt, von welchem das Bildsignal detektiert
wurde, wird mit Löschlicht
bestrahlt, um dadurch Energie zu beseitigen, die auf dem anregbaren
Leuchtstoffblatt übriggeblieben
ist.
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Das
mit Hilfe von Strahlungsbildaufzeichnungs- und -wiedergabesystemen
erhaltene Bildsignal wird einer Bildverarbeitung unterzogen, beispielsweise
einer Gradationsverarbeitung oder einer Frequenzverarbeitung, so
daß ein
sichtbares Strahlungsbild mit guter Bildqualität reproduziert und als wirksames
Hilfsmittel insbesondere bei der exakten und effizienten Diagnose
einer Krankheit verwendet werden kann. Das durch die Bildverarbeitung
gewonnene Bildsignal dient zur Reproduktion eines sichtbares Bilds
auf einem photographischen Film oder zur Anzeige des sichtbaren
Bilds auf einem hochauflösenden
Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre.
Das reproduzierte sichtbare Bild wird zum Beispiel beim Erstellen
einer Diagnose durch einen Arzt oder dergleichen verwendet. Das
anregbare Leuchtstoffblatt, von dem die Restenergie durch Exposition
mit Löschlicht
beseitigt wurde, läßt sich
zur Aufzeichnung eines Strahlungsbilds erneut verwenden.
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Allerdings
ist es bei Strahlungsbildlesevorrichtungen, die in den oben beschriebenen
Strahlungsbildaufzeichnungs- und -wiedergabesystemen eingesetzt
werden, notwendig, einen Laserstrahl hoher Qualität für die Anregungsstrahlen
zu verwenden, und einen teuren Photomultiplier als Mittel zum photoelektrischen
Detektieren des von dem anregbaren Leuchtstoffblatt emittierten
Lichts zu verwenden. Ferner besteht die Notwendigkeit, daß die Strahlungsbildlesevorrichtungen
mit einem Laserstrahlabtastsystem und einem optischen Wandlersystem
zum Detektieren des von dem anregbaren Leuchtstoffblatt emittierten
Lichts in Form von Signalen, die jeweils eines der Bildelemente
repräsentieren,
ausgestattet ist. Aus diesem Grund lassen sich die Kosten für die Strahlungsbildlesevorrichtungen
nicht niedrig halten. Die hohen Kosten für die Strahlungsbildlesevorrichtungen
bilden eines der Hindernisse für
die verbreitete Verwendung von Strahlungsbildaufzeichnungs- und -wiedergabesystemen.
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Entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die US-A-5 340 996 eine Strahlungsbildlesevorrichtung
mit einer punktförmigen
Lichtquelle und einem transparenten Blatt als photoelektrische Ausleseeinrichtung
in Kombination mit einem Photomultiplier. Die Anregungsstrahlen
werden von der Strahlungsquelle kontinuierlich emittiert.
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Die
US-A-4 570 063 zeigt eine optische Abtasteinrichtung zum Abtasten
eines Dokuments, in welchem mehrere Lichtleitfasern (optische Fasern)
in einer Zeile oder Reihe oder in mehreren Zeilen oder Reihen angeordnet
sind. Strahlungslicht wird durch die Lichtleitfasern auf die abzutastende
Vorlage geleitet. Reflektiertes Licht wird durch die Lichtleitfasern auf
ein lichtempfindliches Element zurückgeleitet.
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Die
EP-A-0 155 478 zeigt eine graphische Eingabe-/Ausgabeeinrichtung
mit einem Faserbündel,
wobei erste Enden der Fasern der Bündel in einer Reihe angeordnet
sind, während
die anderen Enden der Fasern in einer zweidimensionalen Ebene angeordnet
sind.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Das
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer billigen Strahlungsbildlesevorrichtung,
in der billige Teile eingesetzt werden, und deren Fertigungskosten deshalb
gering gehalten werden können,
wobei ein Bündel
von Lichtleitfasern eingesetzt wird, die derart gebündelt sind,
daß die
Beziehung zwischen der Lage jeder der Lichtleitfasern in dem Bündel auf
der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen einerseits und der Lage
der optischen Faser in dem Bündel
auf der Seite der Lichtabstrahl-Stirnflächen andererseits beliebig
sein kann, und Lichtsignalkomponenten für ein Bild, die auf die Lichteintritts-Stirnflächen der
Lichtleitfaser auftreffen, bei geringem Kostenaufwand übertragen
werden.
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Eine
Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung ist durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
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In
der Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung kann die die
Unterteilung in Bildelemente ausführende photoelektrische Leseeinrichtung
die oben erwähnte
photoelektrische Wandlereinrichtung, das Lichtleitfaserbündel, die
Referenztabelle und die Rekonstruktionseinrichtung enthalten.
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Die
Ansprechverzögerungszeit
des anregbaren Leuchtstoffs sollte mindestens 1 μs betragen. Außerdem sollte
der anregbare Leuchtstoff vorzugsweise BaFCl enthalten.
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Normalerweise
wird ein auf einem anregbaren Leuchtstoffblatt gespeichertes Bild
durch ein Bildsignal dargestellt, bestehend aus einer Folge von Bildsignalkomponenten,
die ei nem Array von etwa 2.000 Bildelementen in horizontaler Richtung
(der Hauptabtastrichtung) und etwa 2.000 Bildelementen in vertikaler
Richtung (in Nebenabtastrichtung) entsprechen. Beispielsweise kann
die Strahlungsbildlesevorrichtung derart ausgebildet sein, daß die geradlinige
Anregungsstrahlenquelle sich in Hauptabtastrichtung erstreckt, während 2.000
Lichtleitfaser entsprechend 2.000 Bildelementen mit ihren Lichteintritts-Stirnflächen in
einer Linie entlang der Hauptabtastrichtung angeordnet sind. Außerdem können die 2.000
Lichtleitfasern derart gebündelt
sein, daß ihre Lichtabstrahl-Stirnflächen in
zweidimensionaler Form angeordnet sind, beispielsweise etwa in rechteckiger oder
in Kreisform, wobei das aus den Lichtabstrahl-Stirnflächen der
2.000 Lichtleitfasern abgestrahlte Licht photoelektrisch von einem üblicherweise
verwendeten CCD-Bildsensor detektiert werden kann, der 250.000 bis
400.000 Bildelemente aufweist. In solchen Fällen beträgt die Anzahl der Bildelemente
des CCD-Bildsensors, die einer einzelnen Lichtleitfaser (oder einem
einzelnen Bildelement in dem in dem anregbaren Leuchtstoffblatt
gespeicherten Bild) entspricht, 125 bis 200 (Bildelementen), so daß der CCD-Bildsensor
ausreichend Reserve-Bildelemente besitzt. Folglich läßt sich
eine erhöhte
Anzahl von Lichtleitfasern einsetzen, so daß die Auflösung des gewonnenen Bilds verbessert
werden kann.
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Bei
der Bildübertagungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
sind die Lichtleitfasern derart gebündelt, daß die Beziehung zwischen der
Lage jeder der Lichtleitfasern innerhalb des Bündels auf der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen und
der Lage der Lichtleitfaser in dem Bündel auf der Seite der Lichtabstrahl-Stirnflächen beliebig
sein können.
Wenn daher die Lichtsignalkomponenten, die ein Bild repräsentieren
und die in die Lichtleitfasern von den Lichteintritts-Stirnflächen her
eingegeben wurden, aus den Lichtabstrahl-Stirnflächen abgestrahlt werden, so werden
die Lichtsignalkomponenten in einer Reihenfolge abgestrahlt, in
der sie möglicherweise
nicht das Originalbild wiederspiegeln. Die Lichtsignalkomponenten,
die aus den Lichtabstrahl-Stirnflächen abgestrahlt werden, treffen
auf die photoelektrische Wandlereinrichtung, und die elektrischen
Bildsignalkomponenten werden von den photoelektrischen Wandlerbauelementen
erhalten, die den Lichtabstrahl-Stirnflächen gegenüberliegen. Die elektrischen Bildsignalkomponenten
werden in einer Reihenfolge erhalten, in der sie möglicherweise
nicht das Originalbild wieder spiegeln. Anschließend wird auf die Referenztabelle
Bezug genommen, und die elektrischen Bildsignalkomponenten werden
einer digitalen Umordnung nach Maßgabe der Reihenfolge unterzogen, in
welcher die Lichtleitfasern auf der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen angeordnet
sind. Auf dieser Weise läßt sich
ein Büdsignal
gewinnen, welches durch eine Folge von Bildsignalkomponenten besteht,
die in der Reihenfolge angeordnet sind, in welcher die Lichtleitfasern
auf der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen angeordnet sind. In solchen
Fällen, in
denen die erfindungsgemäße Bildübertragungsvorrichtung
außerdem
mit einem Objektiv ausgestattet ist, welches sich an einer Stelle
in vorbestimmtem Abstand von den Lichteintritts-Stirnflächen der
Lichtleitfasern befindet, kann die erfindungsgemäße Bildübertragungsvorrichtung als
medizinisches Endoskop oder dergleichen eingesetzt werden.
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Bei
dem herkömmlichen
medizinischen Endoskop wird ein Bild, welches auf die Lichteintritts-Stirnflächen von
Lichtleitfasern eines Lichtleitfaserbündels auftrifft, auf der Seite
der Lichtabstrahl-Stirnflächen
der Lichtleitfasern als ein analoges Bild gesehen. Deshalb ist es
notwendig, das Lichtleitfaserbündel
derart auszubilden, daß die
Beziehung unter den räumlichen
Positionen der mehreren Lichtleitfasern innerhalb des Bündels auf
der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen einerseits und die Beziehung
zwischen den räumlichen
Positionen der mehreren Lichtleitfasern des Bündels auf der Seite der Lichtabstrahl-Stirnflächen andererseits
perfekt miteinander übereinstimmen.
Aus diesem Grund lassen sich die Fertigungskosten des herkömmlichen medizinischen
Endoskops mit Lichtleitfaserbündel
eines derartigen Aufbaus nicht niedrig halten. Andererseits lassen
sich die Fertigungskosten für
die erfindungsgemäße Bildübertragungsvorrichtung
gering halten.
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Bei
der Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung werden die
Anregungsstrahlen als gepulste Anregungsstrahlen eingesetzt, deren Emissionszeit
kürzer
ist als die Ansprechverzögerungszeit
des in dem anregbaren Leuchtstoffblatt enthaltenen anregbaren Leuchtstoffs,
wobei die Ansprechverzögerungszeit
von dem Zeitpunkt, zu dem die Exposition des anregbaren Leuchtstoffblatts
mit den Anregungsstrahlen beginnt, bis zu dem Zeitpunkt reicht,
zu dem die Intensität
des von dem anregbaren Leuchtstoffblatt emittierten Lichts einen
maximalen Wert annimmt. Die zur Aufteilung in Bildelemente dienende photoelektrische
Leseeinrichtung führt
den Lesevorgang nicht durch, während
die impulsförmigen
Anregungsstrahlen erzeugt werden. Die die Aufteilung in Bildelemente
vornehmende photoelektrische Leseeinrichtung liest das mit der Ansprechverzögerung von
dem anregbaren Leuchtstoffblatt emittiert Licht während der
Zeitspanne nach Abschluß der
Emission der gepulsten Anregungsstrahlen aus. Deshalb ist es nicht
notwendig, spezielle Mittel vorzusehen, um die Anregungsstrahlen
zu beseitigen, beispielsweise ein Anregungsstrahlen-Sperrfilter.
Die Anregungsstrahlen können
also an einer Detektion gehindert werden, so daß lediglich das von dem anregbaren
Leuchtstoffblatt emittierte Licht erfaßt werden kann. Außerdem läßt sich
das Detektieren des von dem anregbaren Leuchtstoffblatt emittierten
Lichts exakt ausführen.
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Üblicherweise
ist die Dicke eines Anregungsstrahlen-Sperrfilters in Ausbreitungsrichtung des
Lichts vergleichsweise groß.
Wenn daher das von dem anregbaren Leuchtstoffblatt emittierte Licht, welches
Lichtsignalkomponenten enthält,
durch das Anregungsstrahlen-Sperrfilter
gelangt, wird das emittierte Lichte etwas diffundiert. Diese Diffusion
des emittierten Lichts führt
zu einem Nebensprechen zwischen Bildelementen, demzufolge das aus
einem elektrischen Bildsignal, welches auf diese Weise ausgelesen
wurde, reproduzierte Bild verschwommen wird. Insbesondere in solchen
Fällen,
in denen der Auslesevorgang mit der Aufteilung in Bildelemente auf
der Seite der Leseeinrichtung ausgeführt wird, wie es bei der siebten
Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung der Fall ist,
ergeben sich häufig die
Probleme in Verbindung mit den Nebensprechen. Bei der siebten Strahlungsbildlesevorrichtung
gemäß der Erfindung
wird das Ausmaß,
in welchem der Rauschabstand durch Weglassen des Anregungsstrahlen-Sperrfilters
verbessert werden kann, größer als bei
der herkömmlichen
Strahlungsbildlesevorrichtung, bei der die Abtastung mit der Aufteilung
in Bildelemente (räumliche
Auflösung)
auf der Seite der Bestrahlung mit den Anregungsstrahlen vorgenommen wird.
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In
solchen Fällen,
in denen die lineare Anregungsstrahlenquelle als Anregungsstrahlenquelle verwendet
wird und die Bildelemente sich entlang einer einzigen Reihe erstrecken,
wie bei der siebten Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung gleichzeitig
angeregt werden, ergeben die oben besprochenen Wirkungsweisen beim
Ausschalten des De tektierens der Anregungsstrahlen durch Verwendung
gepulster Anregungsstrahlen sehr gut vorhersehbare Effekte. Insbesondere
beispielsweise kann die Ansprechverzögerungszeit des anregbaren Leuchtstoffs
1 μs betragen,
die Zeit, während
der die gepulsten Anregungsstrahlen abgestrahlt werden, kann dann
etwas kürzer
als 1 μs
sein, und der Lesevorgang wird während
einer Zeitspanne ausgeführt, die
10 μs dauert
und unmittelbar nach Abschluß der Ausstrahlung
der gepulsten Anregungsstrahlen anschließt. In solchen Fällen läßt sich
bei der siebten Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung, bei
der die Bildelemente entlang einer einzigen Reihe angeordnet und
gleichzeitig stimuliert werden, die Abstrahlung der Anregungsstrahlen
und der Lesevorgang bezüglich
der auf einer einzigen Linie liegenden Bildelemente (zum Beispiel
2.000 Bildelemente) innerhalb von 11 μs abgeschlossen sein, und der
Lesevorgang für
das gesamte aus 2.000 Zeilen von Bildelementen bestehende Bild kann
innerhalb von 22 Sekunden abgeschlossen werden. Eine derart kurze Lesezeit
ist für
die Praxis ausreichend. Andererseits beträgt bei der herkömmlichen
Strahlungsbildlesevorrichtung, in der die Bildelemente nacheinander angeregt
werden und eine einzelne Zeile dadurch in Bildelemente aufgeteilt
wird, daß eine
zeitlich serielle Detektion des von den auf der einzelnen Linie
liegenden Bildelementen emittierten Lichts erfolgt, die Zeit zum
Durchführen
der Bestrahlung mit den Anregungsstrahlen und zum Auslesen der einzelnen
Bildelemente bis zu 11 μs.
Während
der Lesevorgang für ein
gewisses Bildelement auf einer Linie ausgeführt wird, können die Anregungsstrahlen
nicht auf andere Bildelemente gerichtet werden, die sich auf derselben
Linie befinden. Deshalb beträgt
die Zeit zum Durchführen
der Bestrahlung mit den Anregungsstrahlen und zum Ausführen des
Lesevorgangs für die
Bildelemente auf einer einzelnen Linie bis zu 22 Sekunden, und die
Zeit zum Durchführen
des Lesevorgangs für
das gesamte Bild, welches aus 2.000 Zeilen von Bildelementen besteht,
dauert bis zu 12 Stunden. Eine derart lange Lebenszeit ist nicht
praxistauglich.
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Bei
der erfindungsgemäßen Strahlungsbildlesevorrichtung
können
in solchen Fällen,
in denen es schwierig ist, das anregbare Leuchtstoffblatt und die
Lichteintritts-Stirnflächen
der Lichtleitfasern an dicht nebeneinander liegenden Stellen zu
plazieren, das anregbare Leuchtstoffblatt und die Lichteintritts-Stirnflächen der
Lichtleitfasern voneinander beabstandet werden, wobei dann zwischen
ihnen ein konvergierendes optisches System ange ordnet wird. Auch
in solchen Fällen,
in denen es schwierig ist, die Lichtabstrahl-Stirnflächen der Lichtleitfasern und
die photoelektrische Wandlereinrichtung an Stellen anzuordnen, die
eng benachbart sind, können
die Lichtabstrahl-Stirnflächen
der Lichtleitfasern und die photoelektrischen Wandlereinrichtungen
voneinander mit Abstand angeordnet werden, um zwischen ihnen eine
konvergierende Optik anzuordnen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine perspektivische Ansicht, die eine erfindungsgemäße Strahlungsbildlesevorrichtung
zeigt,
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1B ist
eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 1A,
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2A ist
eine perspektivische Ansicht einer Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung, wobei
die Vorrichtung nach 1A als Bildleseteil verwendet
wird,
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2B ist
eine Seitenansicht der in 2A dargestellten
Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung,
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3A ist
eine schematische Ansicht, die die Bedingungen, unter denen Lichtleitfasern
eines Lichtleitfaserbündels
auf der Seite ihrer Lichteintritts-Stirnflächen und auf der Seite ihrer
Lichtabstrahl-Stirnflächen
angeordnet sind, darstellt,
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3B ist
eine schematische Ansicht eines weiteren Zustands, in welchem die
Lichtleitfasern des Lichtleitfaserbündels auf der Seite ihrer Lichtabstrahl-Stirnflächen angeordnet
sind,
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4 ist
eine anschauliche Darstellung, die die Beziehung zwischen den Lichtabstrahl-Stirnflächen der
Lichtleitfasern und der photoelektrischen Wandlerbauelemente eines
CCD-Bildsensors 25 veranschaulicht,
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5 ist
eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Bildübertragungsvorrichtung,
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6 ist
eine Seitenansicht einer Strahlungsbildlesevorrichtung, die zum
Verständnis
der vorliegenden Erfindung beitragen soll,
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7 ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Strahlungsbildlesevorrichtung,
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8 ist
eine graphische Darstellung, die die Nachglüh-Kennwerte eines anregbaren
Leuchtstoffblatts veranschaulicht,
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9A ist
eine graphische Darstellung, die die Nachglüh-Kennwerte eines anregbaren
Leuchtstoffblatts veranschaulicht,
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9B ist
eine graphische Darstellung des zeitlichen Ablaufs, mit dem eine
lineare Anregungsstrahlenquelle betrieben wird,
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9C ist
eine graphische Darstellung des zeitlichen Ablaufs, mit dem ein
CCD-Bildsensor betrieben
wird,
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9D ist
eine graphische Darstellung des Zustands, in welchem ein photoelektrisches
Signal in einem CCD-Bildsensor angesammelt wird,
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10A ist eine Seitenansicht einer abweichenden
Ausführungsform
der siebten Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung, und
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10B ist eine Seitenansicht einer weiteren abgewandelten
Ausführungsform
der siebten erfindungsgemäßen Strahlungsbildlesevorrichtung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Erfindung wird im folgenden in weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1A ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Strahlungsbildlesevorrichtung
gemäß der Erfindung
zeigt. 1B ist eine Seitenansicht der
Vorrichtung nach 1A. 2A ist
eine perspektivische Ansicht einer Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung,
wobei die Ausführungsform
nach 1A als Bildleseteil eingesetzt ist. 2B ist
eine Seitenansicht der in 2A dargestellten
Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung.
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Nach
den 1A und 1B enthält eine Strahlungsbildlesevorrichtung 20 eine
lineare (geradlinige) Anregungsstrahlenquelle 21, die sich
in einer Richtung erstreckt, die etwa rechtwinklig verläuft zu der
Richtung, die durch den Pfeil X angegeben ist, und entlang der ein
anregbares Leuchtstoffblatt (im folgenden einfach als bildgebende
Platte oder IP bezeichnet) 10 von Transportbändern 28a und 28b transportiert
wird. Die lineare Anregungsstrahlenquelle 21 erzeugt Anregungsstrahlen
und strahlt diese auf die IP 10. Die Anregungsstrahlen
bewirken, daß die
IP 10 Licht im Verhältnis
zu der Menge Energie emittiert, die dort während der Strahlungsexposition
gespeichert wurde. Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin
einen CCD-Bildsensor 25, der aus mehreren photoelektrischen
Wandlerbauelementen besteht, die in zweidimensionaler Form angeordnet
sind. (Die photoelektrischen Wandlerbauelemente entsprechen einem
Feld oder Array von etwa 400.000 Bildelementen, das ist ein Array aus
632 Bildelementen in horizontaler Richtung und 632 Bildelementen
in vertikaler Richtung.) Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin
ein Lichtleitfaserbündel 22,
gebildet aus einer Mehrzahl von Lichtleitfasern 22i mit
Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
und Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
Die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a der Lichtleitfasern 22i stehen
einem Teil einer Rückseite der
IP 10 gegenüber,
welcher Teil einem Teil einer Frontfläche der IP 10 entspricht,
der mit den von der linearen Anregungsstrahlenquelle 21 erzeugten
Anregungsstrahlen exponiert wird. Außerdem sind die Lichteintritts- Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i derart angeordnet, daß sie in
einer Linie in einer Richtung stehen, entlang der sich die lineare Anregungsstrahlenquelle 21 erstreckt.
Die Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
der Lichtleitfasern 22i sind so gebündelt, daß sie sich in einer zweidimensionalen
Ebene aufspreizen. Außerdem
enthält
die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 ein Anregungsstrahlen-Sperrfilter 23,
welches sich an den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b der
Lichtleitfasern 22i befindet. Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin
ein Abbildungsobjektiv 24 in einem optischen Weg des Lichts,
welches von den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
der optischen Fasern 22i abgestrahlt wurde, und an einer
Stelle zwischen dem Anregungsstrahlen-Sperrfilter 23 und dem CCD-Bildsensor 25.
Das Abbildungsobjektiv 24 erzeugt Bilder von Lichtsignalkomponenten,
die von den einzelnen Lichtleitfasern 23i abgestrahlt wurden, und
zwar auf verschiedenen photoelektrischen Wandlerbauelementen des
CCD-Bildsensors 25.
Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin eine
Referenztabelle 26, in der eine Entsprechungs-Beziehung
zwischen der Position jeder der Lichtleitfasern 22i in
dem Bündel
auf der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a und
dem entsprechenden photoelektrischen Wandlerbauelement vorab eingerichtet
wurde. Die Bildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin eine Rekonstruktionseinrichtung 27 zum
Rekonstruieren elektrischer Signalkomponenten, die von den photoelektrischen
Wandlerbauelementen detektiert wurden und ein Bildsignal S bilden, zu
einem Array, welches dem Array oder Feld der Lichtleitfasern 22i auf
der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
entspricht. Die Rekonstruktion erfolgt mit Hilfe der Entsprechungsbeziehung,
die innerhalb der Referenztabelle 26 eingerichtet ist.
Aus der Rekonstruktion wird ein Bildsignal S', bestehend aus einer Folge elektrischer
Signalkomponenten, die zu dem Array entsprechend den räumlichen
Positionen auf der IP 10 umgeordnet sind, gewonnen.
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Die
lineare Anregungsstrahlenquelle 21 enthält einen zylindrischen reflektierenden
Spiegel 21b und eine Leuchtstofflampe auf der Innenseite
bezüglich
des zylindrischen reflektierenden Spiegels 21b. Dieser
besitzt einen Schlitz 21c auf einem Teil seiner Umfangsfläche. Der
Schlitz 21c erstreckt sich in einer Richtung parallel zur
Mittelachse des zylindrischen reflektierenden Spiegels 21b.
Die durch den Schlitz 21c gegangenen Anregungsstrahlen
bestrahlen als lineare Anregungsstrahlen die IP 10. Damit
der Grad, mit dem die aus dem Schlitz 21c austretenden
Anregungsstrahlen gesammelt werden, groß bleibt, kann entlang dem
Schlitz 21c eine Zylinderlinse ohne Brechkraft in Erstreckungsrichtung
des Schlitzes 21c angeordnet werden.
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Das
Anregungsstrahlen-Sperrfilter 23 ist derart eingestellt,
daß es
die von der linearen Anregungsstrahlenquelle 21 erzeugten
Anregungsstrahlen herausfiltern kann und das von der IP 10 bei
deren Stimulierung mit den Anregungsstrahlen emittierte Licht übertragen
kann.
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Beispielsweise
kann das Lichtleitfaserbündel 22 aus
2.000 Lichtleitfasern 22i bestehen, von denen jede einen
Durchmesser von 0,1 mm und ein Kernverhältnis von 90% besitzt. Wie
in 3A gezeigt ist, sind die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der 2.000 Lichtleitfasern 22i so angeordnet, daß sie sich in
einer Linie parallel zu der Richtung befinden, entlang der sich
die lineare Anregungsstrahlenquelle 21 erstreckt. Die Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,... der
2.000 Lichtleitfasern 22i sind willkürlich in der in 3A oder 3B dargestellten
Form gebündelt. Der
Abstand zwischen der Rückseite
der IP 10 und den Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i des Lichtleitfaserbündels 22 ist
zum Beispiel auf 0,045 mm eingestellt. Beispielsweise sind gemäß 4 die
Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
der Lichtleitfasern 22i derart angeordnet, daß die aus
den Lichtleitfasern 22i abgestrahlten Lichtsignalkomponenten
etwa gleichförmig
auf die photoelektrische Wandlerfläche des CCD-Bildsensors 25 auftreffen
können,
wo die photoelektrischen Wandlerbauelemente entsprechend etwa 400.000
Bildelementen als Feld angeordnet sind. Die numerische Apertur (NA)
des Abbildungsobjektivs 24 beträgt 0,6, seine Brennweite (f)
beträgt
20 mm. Das Aperturverhältnis
des CCD-Bildsensors 25 beträgt 50%, sein QE-Wert 60%. Der
Abstand zwischen dem Anregungsstrahlen-Sperrfilter 23 und
dem Abbildungsobjektiv 24 entlang der optischen Achse ist
auf 40 mm eingestellt. Weiterhin ist der Abstand zwischen dem Abbildungsobjektiv 24 und
dem CCD-Bildsensor 25 entlang der optischen Achse auf 40
mm eingestellt. Die oben angegebenen Zahlenwerte sind lediglich Beispiele,
die sich für
ein wirksames Sammeln und Detektieren des von der IP 10 emittierten
Lichts eignen, wäh rend
jedoch die erste Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung
nicht auf diese Beispiele beschränkt
ist.
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Bei
dieser Ausführungsform
befindet sich, wie in den 1A und 1B dargestellt
ist, die lineare Anregungsstrahlenquelle 21 auf einer Oberflächenseite
der IP 10, und das Lichtleiterfaserbündel 22 und dergleichen
befindet sich auf der anderen Oberflächenseite der IP 10.
Der Aufbau wird deshalb verwendet, weil die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i vorzugsweise an einer Stelle sehr
nahe bei der IP 10 angeordnet sein sollten, damit das von
der IP 10 emittierte Licht wirksam in die Lichtleitfasern 22i eintreten
kann und Nebensprechen aufgrund des von benachbarten Bildelementbereichen
emittierten Lichts verhindert werden kann. Deshalb kann eine Verringerung
des Wirkungsgrads, mit welchem das emittierte Licht nachgewiesen
wird, sowie ein Nebensprechen wirksam unterdrückt werden, das Lichtleitfaserbündel 22 und dergleichen
können
auf der gleichen Seite angeordnet werden wie die lineare Anregungslichtquelle 21. Als
weitere Alternative kann die Gruppe aus der linearen Anregungsstrahlenquelle 21,
des Lichtleitfaserbündels 22 und
dergleichen auf einer Oberflächenseite
der IP 10 angeordnet werden, und eine weitere Gruppe aus
der linearen Anregungsstrahlenquelle 21, dem Lichtleitfaserbündel 22 und
dergleichen kann auf der anderen Oberflächenseite der IP 10 angeordnet
werden, so daß der
Bildlesevorgang von einander abgewandten Oberflächenseiten der IP 10 her
durchgeführt
werden kann.
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Die
Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,... der
2.000 Lichtleitfasern 22i und der CCD-Bildsensor 25 mit den 400.000
Bildelementen, die den Stirnflächen
entsprechen, sind in 4 veranschaulicht.
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In
einer Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100,
wie sie in den 2A und 2B dargestellt
ist, wird die in 1A und 1B dargestellte
Strahlungsbildlesevorrichtung 20 als Bildleseteil 20 verwendet.
Die Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 enthält den Bildleseteil 20 zum
Auslesen des Strahlungsbilds von der IP 10, auf der das
Strahlungsbild gespeichert wurde, um so das Bildsignal S' zu erhalten, welches
das Strahlungsbild repräsentiert.
Die Strahlungsbildlese- und -wiederga bevorrichtung 100 enthält ferner
einen Bildverarbeitungsteil 50 zum Durchführen einer
Signalverarbeitung, beispielsweise einer Gradationsverarbeitung oder
einer Frequenzverarbeitung bezüglich
des Bildsignals S',
welches aus dem Bildleseteil 20 erhalten wurde. Aus der
Bildverarbeitung wird ein verarbeitetes Bildsignal S'' gewonnen. Die Strahlungsbildlese- und
-wiedergabevorrichtung 100 enthält ferner einen Bildwiedergabeteil 60 zum
Reproduzieren eines sichtbaren Bilds P', dargestellt durch das verarbeitete Bildsignal
S'' aus dem verarbeiteten
Bildsignal S''. Das sichtbare Bild
P' wird auf einem
Trockenfilm 61 reproduziert. De Strahlungsbildlese- und
-wiedergabevorrichtung 100 enthält weiterhin einen Kathodenstrahlröhren-Monitor 70,
der auf seinem Bildschirm das sichtbare Bild P' anzeigt. Die Strahlungsbildlese- und
-wiedergabevorrichtung 100 enthält ferner eine Transporteinrichtung 40 zum
Transportieren der IP 10 aus einer Kassette 11,
die in einen Hauptkörper 90 der
Vorrichtung 100 eingesetzt ist, in den Bildleseteil 20 und
ein IP-Fach 30. Die Transporteinrichtung 40 ist
mit einer Saugeinrichtung 41 zum Herausgreifen der IP 10 aus
der Kassette 11 und zum Bewegen der IP 10 in den
Hauptkörper 90 ausgestattet.
Außerdem enthält die Strahlungsbildlese-
und -wiedergabevorrichtung 100 eine elektrische Energiequelle 80.
-
Die
elektrische Energiequelle 80 und der Bildverarbeitungsteil 50 befinden
sich in der untersten Stufe innerhalb des Hauptkörpers 90. Der Bildleseteil 20 befindet
sich oberhalb der elektrischen Energiequelle 80 und dem
Bildverarbeitungsteil 50, der Bildwiedergabeteil 60 befindet
sich oberhalb des Bildleseteils 20. Wenn also die Bedienungsperson die
Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 betätigt, während sie
aufrecht steht, wird der Trockenfilm 61 mit dem darauf
reproduzierten sichtbaren Bild aus dem Hauptkörper 90 zu einer Stelle
in einer Höhe
ausgetragen, in der die Bedienungsperson das sichtbare Bild sehen
kann.
-
Der
Bildwiedergabeteil 60 führt
als Trockenfilmkopierer eine wärmeempfindliche
Aufzeichnung auf dem Trockenfilm 61 aus, der aus einem
wärmeempfindlichen
blattweisen Aufzeichnungsmaterial besteht. Der Trockenfilmkopierer 60 enthält eine Transporteinrichtung 64 mit
einer Blattfördereinrichtung 63.
Die Blattfördereinrichtung 63 nimmt
mehrere Bögen
des Trockenfilms 61, die in einem lösbar gelagerten Magazin 62 aufge nommen
sind, einzeln aus dem Magazin 62 und transportiert den
Trockenfilm 61 zu dem Trockenfilmkopierer 60.
Der Trockenfilmkopierer 60 enthält weiterhin eine Thermokopfeinrichtung 65 zum
Durchführen
der thermoempfindlichen Aufzeichnung auf dem Trockenfilm 61.
Obschon nicht im einzelnen dargestellt, enthält die Thermokopfeinrichtung 65 einen
Thermokopf-Hauptkörper, bestehend
aus einem Substrat, auf dem ein Lasurteil zum Durchführen der
Bildaufzeichnung auf der wärmeempfindlichen
Oberfläche
des wärmeempfindlichen
Aufzeichnungsmaterials ausgebildet ist. Die Thermokopfeinrichtung 65 enthält ferner
eine Wärmesenke,
die als Kühleinrichtung
dient und direkt an dem Thermokopf-Hauptkörper angebracht ist, ferner ein
Kühlgebläse als Kühleinrichtung,
die mit der Wärmesenke
zusammenwirkt. Die Thermokopfeinrichtung 65 enthält weiterhin
eine Oberflächenheizung zum
Erhitzen des Thermokopf-Hauptkörpers,
außerdem
eine Steuereinrichtung zum Steuern des Kühlgebläses und der Oberflächenheizung.
-
Im
folgenden wird erläutert,
wie die Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 arbeitet.
-
Das
IP-Fach 30 ist in eine Facheinpaßöffnung 92 des Hauptkörpers 90 eingepaßt, und
die die IP 10, auf der ein Strahlungsbild eines Patienten
gespeichert ist, aufnehmende Kassette 11 ist in die Kassetteneinpaßöffnung 91 eingesetzt.
Wie in 2B gezeigt ist, wird anschließend ein
Abdeckelement der Kassette 11 geöffnet, und die Saugeinrichtung 41 nimmt
die IP 10 aus der Kassette 11, deren Abdeckelement
geöffnet
wurde, und bewegt die IP 10 in den Hauptkörper 90.
Anschließend
wird die IP 10 von der Transporteinrichtung 40 in
den Bildieseteil 20 transportiert.
-
In
dem Bildleseteil 20 wird die IP 10 auf die beiden
Förderbänder 28a und 28b gesetzt
und in Pfeilrichtung X transportiert. Während die IP 10 auf diese
Weise transportiert wird, wird die Vorderseite der IP 10 (die
Oberseite in 1B) linear den Anregungsstrahlen
ausgesetzt, die von der linearen Anregungsstrahlenquelle 21 erzeugt
werden. Wenn der lineare Teil der IP 10 mit den Anregungsstrahlen
belichtet wird, emittiert er Licht im Verhältnis zu der Menge Energie,
die dort während
der Strahlungsexposition gespeichert wurde.
-
Zu
dieser Zeit wird das Licht von der Vorderseite und von der Rückseite
der IP 10 emittiert. Wie oben beschrieben wurde, befinden
sich die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,
... der Lichtleitfasern 22i des Lichtleitfaserbündels 22 an
der Stelle nahe der Rückseite
der IP 10. Das auf diese Weise von jedem der kleinen Bereiche
der Rückseite
der IP 10 emittierte Licht gelangt von einer der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...,
die sich an der dem kleinen Bereich der Rückseite entsprechenden Stelle
befindet, in die entsprechende Lichtleitfaser 22i. Auf
diese Weise wird das lineare Licht, welches von dem Teil der IP 10 emittiert
wird, der den linearen Anregungsstrahlen von der linearen Anregungsstrahlenquelle 21 belichtet
wird, aufgeteilt in die Lichtsignalkomponenten, die 2.000 Bildelementen
entsprechen, deren Anzahl der Anzahl der Lichtleitfasern 22i entspricht.
-
Die
den einzelnen Bildelementen entsprechenden Lichtsignalkomponenten
werden durch die Lichtleitfasern 22i durch wiederholte
Totalreflexion bis hin zu den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,... geleitet.
Dann werden die Lichtsignalkomponenten aus den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
abgestrahlt. Da jetzt das Anregungsstrahlen-Sperrfilter 23 an den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
angeordnet ist, lassen sich selbst dann, wenn die Anregungsstrahlen
mit den Lichtsignalkomponenten des emittierten Lichts vermischt
sind, diese Anregungsstrahlen aus den Lichtsignalkomponenten des
emittierten Lichts entfernen.
-
Die
durch das Anregungsstrahlen-Sperrfilter 23 gelangten Lichtsignalkomponenten
sind etwas diffus. Allerdings können
die Bilder der Lichtsignalkomponenten von dem Abbildungsobjektiv 24 auf
die Photodetektorfläche
des CCD-Bildsensors 25 abgebildet werden. Wenn die Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
des Lichtleitfaserbündels 22 in
der in 3A dargestellten Form gebündelt sind,
werden die Lichtsignalkomponenten in dem in 4 dargestellten
Muster auf die Photodetektorfläche
(die Oberflächen
der photoelektrischen Wandlerbauelemente) des CCD-Bildsensors 25 abgebildet.
-
Auf
der Seite der Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
sind die Lichtleitfasern 22i des Lichtleitfaserbündels 22 nach
Belieben gebündelt.
Deshalb ist nicht eindeutig klar, an welcher Stelle innerhalb des
Bündels
auf der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a, ...
eine gewisse Lichtleitfaser bezüglich
der Seite der Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b, ...
angeordnet ist. Damit besteht die Notwendigkeit, zunächst die
Lagebeziehung zwischen der Position jeder der Lichtleitfasern 22i in
dem Bündel
auf der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
und der Position der optischen Faser in dem Bündel auf der Seite der Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,... herauszufinden.
Zu diesem Zweck wird bei dieser Ausführungsform sukzessive Licht
auf die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i gestrahlt, und es wird untersucht,
aus welcher Lichtabstrahl-Stirnfläche 22b das
Licht abgestrahlt wird. Die Untersuchung erfolgt nach Maßgabe der
Detektorsignalkomponente, die von dem CCD-Bildsensor 25 erhalten
wird. Die auf diese Weise herausgefundene Entsprechungsbeziehung
zwischen der Position jeder der Lichtleitfasern 22i in
dem Bündel
auf der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
und der Position der Lichtleitfaser in dem Bündel auf der Seite der Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
(das ist die Lagebeziehung zwischen der Lage jeder der optischen
Fasern oder Lichtleitfasern 22i in dem Bündel auf
der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
und dem entsprechenden photoelektrischen Wandlerbauelement in dem
CCD-Bildsensor 25) ist als Referenztabelle 26 festgehalten.
Wenn ein Bildlesevorgang im Anschluß an den obigen Vorgang ausgeführt wird,
ordnet die Rekonstruktionseinrichtung 27 die Detektorsignalkomponenten
von den einzelnen photoelektrischen Wandlerbauelementen in dem CCD-Bildsensor 25 um
und nimmt Bezug auf die Referenztabelle 26 und die Reihenfolge,
in der die Lichtleitfasern 22i in dem Lichtleitfaserbündel 22 auf
der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
angeordnet sind.
-
Auf
diese Weise kann das Bildsignal S', bestehend aus einer Reihe elektrischer
Signalkomponenten, die zu dem Feld entsprechend den räumlichen
Positionen auf der IP 10 umgeordnet sind, gewonnen werden.
Das erhaltene Bildsignal S' wird
in den Bildverarbeitungsteil 50 eingespeist.
-
Der
Bildverarbeitungsteil 50 führt unterschiedliche Arten
der Bildverarbeitung bezüglich
des empfangenen Bildsignals S' aus,
um ein verarbeitetes Bildsignal S'' zu
erhalten, welches in den Bildwiedergabeteil 60 und den
Kathodenstrahl-Monitor 70 eingegeben wird.
-
Die
IP 10, von der das von dem Bildleseteil 20 detektierte
Bildsignal erhalten wurde, wird von der Transporteinrichtung 40 in
das IP-Fach 30 geleitet. In dem Transportweg zwischen dem
Bildleseteil 20 und dem IP-Fach 30 kann ein Löschteil
vorgesehen sein, in welchem die IP 10, von der das Bildsignal
in dem Bildleseteil 20 detektiert wurde, mit Löschlicht
bestrahlt wird, so daß die
auf der IP 10 verbliebene Energie nahezu perfekt entfernt
wird.
-
Das
IP-Fach 30 kann mehrere IPs 10, 10,... aufnehmen
und wird deshalb solange in der Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 gehalten,
bis eine vorbestimmte Anzahl von IPs 10, 10,...,
von denen die Bildsignale erfaßt
wurden, in ihr aufgenommen sind. Nachdem die vorbestimmte Anzahl
von IPs 10, 10,... in dem IP-Fach 30 angesammelt
ist, wird das IP-Fach 30 aus der Vorrichtung 100 entnommen.
Die IPs 10, 10,... werden dann aus dem IP-Fach 30 entfernt,
und das nun leere IP-Fach 30 wird erneut in die Strahlungsbildlese-
und -wiedergabevorrichtung 100 eingesetzt.
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Der
Kathodenstrahlröhren-Monitor 70 reproduziert
aus dem verarbeiteten Bildsignal S'',
welches von dem Bildverarbeitungsteil 50 erhalten wurde,
ein sichtbares Bild. Das sichtbare Bild wird auf dem Bildschirm
des Kathodenstrahlröhren-Monitors 70 dargestellt.
Die Bedienungsperson betrachtet das angezeigte sichtbare Bild und
trifft eine Entscheidung darüber,
ob der Grad oder der Bereich der Signalverarbeitung oder dergleichen
geändert
werden soll oder nicht.
-
In
dem Bildwiedergabeteil 60, der durch den Trockenfilmkopierer
gebildet wird, nimmt die Blattfördereinrichtung 63 die
mehreren Bögen
des Trockenfilms 61, die in dem Magazin 62 aufgenommen
wurden, einzeln aus dem Magazin 62 heraus und transportiert
den Trockenfilm 61 in den Trockenfilmkopierer 60.
Die Transporteinrichtung 64 transportiert den Trockenfilm 61 zu
der Thermokopfeinrichtung 65, welche die thermoempfindliche
Aufzeichnung eines sichtbaren Bilds auf dem Trockenfilm 61 abhängig von
dem von dem Bildverarbeitungsteil 50 empfangenen verarbeiteten
Bildsignal S'' durchführt. Insbesondere
steuert im Zuge des thermoempfindlichen Aufzeichnungsschritts die
Steuereinrichtung das Kühlgebläse und die
Oberflächenheizung,
wodurch die Temperatur des Thermokopf- Hauptkörpers eingestellt wird und
auf dem Trockenfilm 61 ein Graustufenbild aufgezeichnet
wird.
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Der
Trockenfilm 61 mit dem darauf reproduzierten sichtbaren
Bild wird aus der Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 über eine
Filmaustragöffnung 93 ausgetragen.
Die Lage der Filmaustragöffnung 93 ist
so gewählt,
daß, wenn
die die Vorrichtung 100 bedienende Bedienungsperson aufrecht
steht, der Trockenfilm 61 mit dem darauf reproduzierten
sichtbaren Bild in einer Höhe
ausgetragen wird, die eine Betrachtung des sichtbaren Bilds durch die
Bedienungsperson ermöglicht.
Deshalb kann zum Beispiel eine Störung beim Aufnehmen des ausgetragenen
Trockenfilms verhindert werden.
-
Wie
oben ausgeführt
wurde, ist bei dieser Ausführungsform
der Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 keine
Notwendigkeit gegeben, kostspielige Bauteile zu verwenden, so zum
Beispiel eine herkömmliche
Laserstrahlquelle, ein Laserstrahl-Abtastsystem und einen Photomultiplier, wie
es bei der herkömmlichen
Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung der Fall ist, und
man kann das von der IP 10 emittierte Licht separieren
in Lichtsignalkomponenten, die den Bildelementen entsprechen. Aus
diesem Grund können
die Fertigungskosten für
die Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 deutlich
niedriger gehalten werden als die Fertigungskosten der herkömmlichen
Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung. Es kann also eine
billige Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 bereitgestellt
werden, so daß die Vorrichtung
verbreiteten Gebrauch findet.
-
5 ist
eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Bildübernagungsvorrichtung.
-
Gemäß 5 ist
eine Bildübertragungsvorrichtung 200 zur
Verwendung als medizinisches Endoskop oder dergleichen ausgebildet.
Die Bildübertragungsvorrichtung 200 enthält einen
CCD-Bildsensor 25, bestehend aus einer Mehrzahl photoelektrischer
Wandlerbauelemente, die in zweidimensionaler Form angeordnet sind.
Außerdem
enthält
die Bildübernagungsvorrichtung 200 ein
Lichtleitfaserbündel 22' aus einer Mehrzahl
von Licht leitfasern 22i',
die in zweidimensionaler Form auf der Seite ihrer Lichteintritts-Stirnflächen und
zu einer zweidimensionalen Form auf der Seite ihrer Lichtabstrahl-Stirnflächen gebündelt sind,
so daß die
Beziehung zwischen einer Position jeder der Lichtleitfasern 22i' in dem Bündel auf
der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen und einer Position der
Lichtleitfaser in dem Bündel
auf der Seite der Lichtabstrahl-Stirnflächen beliebig sein kann. Die Lichtabstrahl-Stirnflächen sind
so angeordnet, daß sie
unterschiedlichen photoelektrischen Wandlerbauelementen gegenüberstehen.
Die Bildübertragungsvorrichtung 200 enthält weiterhin
eine Referenztabelle 26, in welcher eine Entsprechungsbeziehung
zwischen der Position jeder der Lichtleitfasern 22i' in dem Bündel auf
der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen und dem entsprechenden
photoelektrischen Wandlerbauelement vorab eingerichtet wurde. Die Bildübertragungsvorrichtung 200 enthält darüber hinaus
die Rekonstruktionseinrichtung 27 zum Rekonstruieren elektrischer
Signalkomponenten, die von den photoelektrischen Wandlerbauelementen
detektiert wurden, zu einem Array oder Feld, welches dem Array der
Lichtleitfasern 22i' auf
der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen entspricht. Durchgeführt wird diese
Rekonstruktion nach Maßgabe
der Lagebeziehung, die in der Referenztabelle 26 eingerichtet
wurde. Die Bildübertragungsvorrichtung 200 enthält weiterhin
ein Abbildungsobjektiv 24' zum
Erzeugen eines Bilds eines Objekts auf den Lichteintritts-Stirnflächen der
Lichtleitfasern 22i',
wobei das Abbildungsobjektiv sich an einer Stelle befindet, die
einen vorbestimmten Abstand gegenüber den Lichteintritts-Stirnflächen der
Lichtleitfasern 22i' besitzt.
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Bei
der Bildübertragungsvorrichtung 200 wird
ein Bild von Licht, welches auf das Objekt aufgestrahlt und von
ihm reflektiert wurde (das heißt
das Licht, welches Bildinformation des Objekts trägt) auf den
Lichteintritts-Stirnflächen
der Lichtleitfasern 22i' mit
Hilfe des Abbildungsobjektivs 24' erzeugt. Die Lichtsignalkomponenten
des erzeugten Bilds, die Bildelemente entsprechend den Lichtleitfasern 22i' des Faserbündels 22' darstellen,
gelangen durch die Lichteintritts-Stirnflächen der Lichtleitfasern 22i', laufen durch
die Lichtleitfasern 22i' und
werden aus deren Lichtabstrahl-Stirnflächen abgestrahlt.
-
Wie
oben beschrieben wurde, sind die Lichtleitfasern 22i' derart gebündelt, daß die Beziehung unter
den räumlichen
Positionen der Lichtleitfasern 22i' in dem Bündel auf der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen und
die Beziehung unter den räumlichen
Positionen der Lichtleitfasern 22i' in dem Bündel auf der Seite der Lichtabstrahl-Stirnflächen nicht miteinander übereinstimmen.
Deshalb ist ein Bild, bestehend aus den Lichtsignalkomponenten,
die aus den Lichtabstrahl-Stirnflächen der Lichtleitfasern 22i' ausgestrahlt
werden, völlig
verschieden von dem Originalbild des Objekts.
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Die
aus den Lichtabstrahl-Stirnflächen
der Lichtleitfasern 22i' abgestrahlten
Lichtsignalkomponenten treffen auf den CCD-Bildsensor 25.
Dabei treffen die aus den Lichtleitfasern 22i' ausgetretenen Lichtsignalkomponenten
auf unterschiedliche photoelektrische Wandlerbauelemente, die Bestandteil
des CCD-Bildsensors 25 sind.
-
Jedes
der photoelektrischen Wandlerbauelemente erzeugt eine elektrische
Signalkomponente entsprechend der durch die photoelektrische Umwandlung
erzeugten Lichtmenge. Die Rekonstruktionseinrichtung 27 vollzieht
eine Umordnung der ermittelten Signalkomponenten, die von den einzelnen photoelektrischen
Wandlerbauelementen in dem CCD-Bildsensor 25 erhalten
werden, indem Bezug auf die Referenztabelle 26 genommen
wird, abhängig
von der Reihenfolge, in der die Lichtleitfasern 22i' auf der Seite
der Lichteintritts-Stirnflächen
in dem Lichtleitfaserbündel 22' angeordnet
sind.
-
Auf
diese Weise läßt sich
das Bildsignal S' gewinnen,
bestehend aus einer Folge elektrischer Signalkomponenten, die zu
dem Array umgeordnet sind, welches den räumlichen Positionen des Objekts entspricht.
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Im
folgenden wird anhand der 6 eine Ausführungsform
der zweiten Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung erläutert. In 6 (und den
daran anschließenden
Figuren) sind ähnliche Elemente
mit gleichen Bezugszeichen wie in den 1A und 1B bezeichnet.
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Wie
in der in den 1A und 1B dargestellten
Strahlungsbildlesevorrichtung 20 ist die in 6 gezeigte
Vorrichtung 20 mit einer linearen Anregungsstrahlenquelle 21 ausgestattet,
die sich etwa rechtwinklig zu der Richtung erstreckt, die durch
den Pfeil X an gegeben ist, und entlang der die IP 10 von den
Transportriemen 28a und 28b transportiert wird. Die
lineare Anregungsstrahlenquelle 21 erzeugt die Anregungsstrahlen
und strahlt sie auf die IP 10. Die Anregungsstrahlen veranlassen
die IP 10, Licht im Verhältnis zu der Menge Energie
zu emittieren, die dort während
ihrer Strahlungsexposition gespeichert wurde. Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin
einen CCD-Bildsensor 25, der aus einer Mehrzahl photoelektrischer
Wandlerbauelemente besteht, die in zweidimensionaler Form angeordnet sind.
(Die photoelektrischen Wandlerbauelemente entsprechen einem Array
von etwa 400.000 Bildelementen, das ist ein Array aus 632 Bildelementen
in horizontaler Richtung und 632 Bildelementen in vertikaler Richtung.)
Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin
das Lichtleitfaserbündel 22,
bestehend aus einer Mehrzahl von Lichtleitfasern 22i mit
Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
und Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
Die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i liegen einem Teil der Rückseite
der IP 10 gegenüber, welcher
einem Teil der Vorderseite der IP 10 entspricht, der mit
dem von der linearen Anregungsstrahlenquelle 21 erzeugten
Anregungsstrahlen belichtet wird. Außerdem sind die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i so angeordnet, daß sie in
einer Linie in einer Richtung verlaufen, in der sich die lineare
Anregungsstrahlenquelle 21 erstreckt. Die Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,... der
Lichtleitfasern 22i sind so gebündelt, daß sie in eine zweidimensionale
Ebene aufgespreizt sind, und sie sind derart angeordnet, daß sie der
Lichtaufnahmefläche
des CCD-Bildsensors 25 gegenüberliegen. Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin
ein Anregungsstrahlen-Trennfilter 123, welches sich an
den Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i befindet. Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält ferner
ein Linsenarray 124' aus Linsen
mit verteiltem Index, bestehend aus einer Mehrzahl von Linsen mit
verteiltem Index 124, 124,..., angeordnet zwischen
dem Anregungsstrahlen-Trennfilter 123 und der IP 10.
Die mehreren Linsen 124, 124,... mit verteiltem
Index sind in der Richtung angeordnet, in der sich die lineare Anregungsstrahlenquelle 21 erstreckt.
Jede der einen verteilten Brechungsindex aufweisenden Linsen 124, 124,... konvergiert
das von einem Teil der IP 10 gegenüber der Lichteintritts-Stirnfläche 22a einer
der Lichtleitfasern 22i emittierte Licht und bewirkt, daß das gebündelte Licht
in die Lichtleitfaser eintritt. Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin
die Referenztabelle 26, in der die Entsprechung zwischen
der Positi on jeder der Lichtleitfasern 22i in dem Bündel auf der
Seite der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,... und
dem entsprechenden photoelektrischen Wandlerbauelement vorab eingerichtet
wurde. Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin
die Rekonstruktionseinrichtung 27 zum Rekonstruieren der elektrischen
Signalkomponenten, die von den photoelektrischen Wandlerbauelementen
detektiert wurden und ein Bildsignal S bilden, zu einem Feld oder Array,
welches übereinstimmt
mit dem Feld der Lichtleitfasern 22i auf der Seite der
Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
Durchgeführt
wird die Rekonstruktion nach Maßgabe
der Entsprechungsbeziehung, die in der Referenztabelle 26 eingerichtet
ist. Mit Hilfe der Rekonstruktion wird ein Bild S' gewonnen, bestehend aus
einer Folge elektrischer Signalkomponenten, die zu dem den räumlichen
Positionen auf der IP 10 entsprechenden Feld umgeordnet
ist.
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Das
Anregungsstrahlen-Trennfilter 123 ist derart eingestellt,
daß es
von der linearen Anregungsstrahlenquelle 21 erzeugte Anregungsstrahlen ausfiltern
und das von der IP 10 bei deren Anregung durch die Anregungsstrahlen
emittierte Licht durchlassen kann.
-
Als
Linsen mit verteiltem Brechungsindex 124, 124,...
des Arrays 124' können beispielsweise SELFOC-Linsen
(Markenname) verwendet werden.
-
Der
CCD-Bildsensor 25 befindet sich an einer Stelle nahe den
Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
der Lichtleitfasern 22i, so daß die von den Lichtleitfasern 22i abgestrahlten
Lichtsignalkomponenten nahezu gleichförmig auf die photoelektrische Wandlerfläche des
CCD-Bildsensors 25 auftreffen können, wo die photoelektrischen
Wandlerbauelemente angeordnet sind, die etwa 400.000 Bildelementen
entsprechen. Das Aperturverhältnis
des CCD-Bildsensors 25 beträgt 50%, sein QE-Wert beträgt 60%.
Die oben angegebenen Werte sind lediglich Beispiele, passend für ein wirksames
Sammeln und Detektieren des von der IP 10 emittierten Lichts, wobei
aber die zweite Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung
nicht auf diese Beispiele beschränkt
ist.
-
Auch
bei der Ausführungsform
nach 6 läßt sich
dann, wenn das emittierte Licht detektiert wird, eine Verringerung
des Wirkungsgrads ebenso vermeiden wie ein Neben sprechen, wobei
das Lichtleitfaserbündel 22 und
dergleichen auf der gleichen Seite angeordnet sein können wie
die lineare Anregungsstrahlenquelle 21. Als weitere Alternative
kann die Gruppe aus der linearen Anregungsstrahlenquelle 21,
dem optischen Lichtleitfaserbündel 22 und
dergleichen auf einer Oberflächenseite
der IP 10 angeordnet sein, während eine weitere Gruppe aus
der linearen Anregungsstrahlenquelle 21, dem Lichtleitfaserbündel 22 und
dergleichen an der anderen Oberflächenseite der IP 10 angeordnet
ist, so daß der Bildlesevorgang
von einander abgewandten Oberflächenseiten
der IP 10 her durchgeführt
werden kann.
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Wie
bei der in den 1A und 1B gezeigten
Strahlungsbildlesevorrichtung 20 kann die Vorrichtung 20 nach 6 als
Bildleseteil 20 in die in den 2A und 2B dargestellte
Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 eingebaut sein.
In dem Bildleseteil 20 wird das Licht von der Vorderseite
und von der Rückseite
der IP 10 emittiert. Von den Anregungsstrahlen, die auf
die Vorderseite der IP 10 gelangt sind, wird ein durch
die IP 10 hindurchgelaufener Teil von deren Rückseite
abgestrahlt. Das so von jedem von kleinen Teilen der Rückseite
der IP 10 emittierte Licht und derjenige Teil der Anregungsstrahlen,
die von der Rückseite
der IP 10 abgestrahlt wurden, treffen auf die entsprechende SELFOC-Linse 124 auf
und werden von der SELFOC-Linse 124 derart geleitet, daß ein gebündelter Fleck
auf einer der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i erzeugt wird. Das emittierte Licht
und der Anteil der Anregungsstrahlen, die auf diese Weise gebündelt wurden,
treffen auf das Anregungsstrahlen-Trennfilter 123 auf.
-
Das
Trennfilter 123 filtert die Anregungsstrahlen und läßt nur das
von der IP 10 emittierte Licht durch. Wenn das emittierte
Licht durch das Anregungsstrahlen-Trennfilter 123 hindurchtritt,
wird es etwas gestreut. Da allerdings das emittierte Licht von der
SELFOC-Linse 124 gebündelt wurde,
trifft es auf eine der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i auf, ohne daß aufgrund der Diffusion ein
Verlust entstünde.
Mit den oben beschriebenen Effekten läßt sich ausschließlich das
emittierte Licht, welches durch Filterung von den Anregungsstrahlen
befreit wurde, wirksam auf den Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
sammeln und in die entsprechenden Lichtleitfasern 22i einleiten.
Auf diese Weise wird das lineare Licht, welches von dem Teil der
IP 10 emittiert wurde, der den von der linearen Anregungsstrahlenquelle 21 erzeugten
linearen Anregungsstrahlen ausgesetzt wurde, aufgeteilt in Lichtsignalkomponenten,
die 2.000 Bildelementen entsprechen, eine Anzahl, die der Anzahl
der Lichtleitfasern 22i entspricht.
-
Die
den einzelnen Bildelementen entsprechenden Lichtsignalkomponenten
werden durch die Lichtleitfasern 22i mittels wiederholter
Totalreflexion bis hin zu den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,... geleitet.
Dann werden die Lichtsignalkomponenten aus den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
abgestrahlt und der Photodetektorfläche des CCD-Bildsensors 25 zugeführt, die
sich an einer Stelle nahe den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,... der
Lichtleitfasern 22i befindet. Wenn die Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
des Lichtleitfasernbündels 22 in
der in 3A gezeigten Form gebündelt sind,
werden die Bilder der Lichtsignalkomponenten in dem in 4 veranschaulichten
Muster auf der Photodetektorfläche
(den Flächen
der photoelektrischen Wandlerbauelemente) des CCD-Bildsensors 25 erzeugt.
-
Wie
oben erläutert
wurde, besteht bei der Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100, in
der die in 6 gezeigte Strahlungsbildlesevorrichtung 20 als
Bildleseteil eingesetzt wird, nicht die Notwendigkeit der Verwendung
kostspieliger Bauelemente wie zum Beispiel einer herkömmlichen
Laserstrahlquelle, eines Laserstrahl-Abtastsystems und eines Photomultipliers,
wie dies bei der herkömmlichen Strahlungsbildlese-
und -wiedergabevorrichtung der Fall ist, sondern man kann das von
der IP 10 emittierte Licht separieren in Lichtsignalkomponenten,
welche den Bildelementen entsprechen. Daher können die Fertigungskosten der
Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100 deutlich
geringer gehalten werden als die der herkömmlichen Strahlungsbildlese-
und -wiedergabevorrichtung. Folglich kann die Strahlungsbildlese-
und -wiedergabevorrichtung 100 billig zur Verfügung gestellt
werden und breite Anwendung finden.
-
Eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Strahlungsbildlesevorrichtung
wird im folgenden anhand der 7 erläutert.
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Eine
Strahlungsbildlesevorrichtung 20, die in 7 dargestellt
ist, enthält
eine geradlinige Anregungsstrahlenquelle 21', die sich in der Richtung erstreckt,
die etwa rechtwinklig zu der Richtung verläuft, die durch den Pfeil X
angedeutet ist, und entlang der die IP 10 von den Förderbändern 28a und 28b gemäß 1A transportiert
wird. Die lineare Anregungsstrahlenquelle 21' erzeugt gepulste Anregungsstrahlen
(mit Wellenlängen
im Rot-Wellenlängenbereich
von 633 nm bis 690 nm) und strahlt die Anregungsstrahlen auf die
IP 10. Die Anregungsstrahlen veranlassen die IP 10,
Licht im Verhältnis
zu der Menge Energie zu emittieren, welche dort während ihrer
Strahlungsexposition gespeichert wurde. Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält ferner einen
CCD-Bildsensor 25, bestehend aus einer Mehrzahl von photoelektrischen
Wandlerelementen, die in zweidimensionaler Form angeordnet sind.
(Die photoelektrischen Wandlerbauelemente entsprechen einem Array
aus etwa 400.000 Bildelementen, das ist ein Array aus 632 Bildelementen,
die in horizontaler Richtung angeordnet sind, und 632 Bildelementen, die
in vertikaler Richtung angeordnet sind.) Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin das
Lichtleitfaserbündel 22,
bestehend aus einer Mehrzahl von Lichtleitfasern 22i mit
Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
und den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
Die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i stehen einem Teil der Rückseite
der IP 10 gegenüber, welcher
einen Teil der Vorderseite der IP 10 entspricht, der den
Anregungsstrahlen ausgesetzt ist, die von der linearen Anregungsstrahlenquelle 21' erzeugt werden.
Die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i befinden sich an einer Stelle nahe
dem erwähnten
Abschnitt auf der Rückseite
der IP 10. Außerdem
sind die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i derart angeordnet, daß sie in
einer Linie in einer Richtung verlaufen, in der die lineare Anregungsstrahlenquelle 21' verläuft. Die
Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,... der
Lichtleitfasern 22i sind derart gebündelt, daß sie in einer zweidimensionalen
Ebene aufgespreizt sind, wie in 3A oder 3B gezeigt
ist, und sie befinden sich an einer Stelle nahe der Lichtempfangsfläche des
CCD-Bildsensors 25, um der Lichtempfangsfläche des
Sensors 25 gegenüberzuliegen.
Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin die
Referenztabelle 26, in welcher die Entsprechungsbeziehung
zwischen der Stelle jeder der Lichtleitfasern 22i innerhalb
des Bündels
auf der Seite der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
und dem zugehörigen
photoelektrischen Wandlerbauelement vorab eingestellt wurde. Die
Strah lungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin die Rekonstruktionseinrichtung 27 zum
Rekonstruieren der elektrischen Signalkomponenten, die von den photoelektrischen Wandlerbauelementen
detektiert wurden und das Bildsignal S darstellen, zu einem Array,
welches dem Array der Lichtleitfasern 22i auf der Seite
der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
entspricht. Durchgeführt
wird die Rekonstruktion abhängig
von der Entsprechungsbeziehung, die in der Referenztabelle 26 eingestellt
ist. Aus der Rekonstruktion wird ein Bildsignal S' erhalten, bestehend
aus einer Folge elektrischer Signalkomponenten, die zu einem Array
umgeordnet sind, die den räumlichen
Positionen auf der IP 10 entsprechen. Die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 enthält weiterhin
eine Zeitsteuereinrichtung 29 zum Steuern der linearen
Anregungsstrahlenquelle 21' und
des CCD-Bildsensors 25.
Die Zeitsteuereinrichtung 29 steuert die lineare Anregungsstrahlenquelle 21' derart, daß diese
die gepulsten Anregungsstrahlen für eine Zeitspanne von 1 μs zu einem vorbestimmten
Zeitpunkt erzeugen kann. Außerdem steuert
die Zeitsteuereinrichtung 29 den CCD-Bildsensor 25 in
der Weise, daß dieser
das photoelektrische Signal zurücksetzen
kann, welches entsprechend dem empfangenen Licht angesammelt wurde
in dem Zeitraum, in welchem die lineare Anregungsstrahlenquelle 21' die gepulsten
Anregungsstrahlen erzeugt, so daß das photoelektrische Signal akkumuliert
werden kann, welches entsprechend dem Licht erzeugt wird, welches
von der IP 10 emittiert wird, und zwar mit einer Ansprechverzögerung von
10 μs, beginnend
unmittelbar im Anschluß an das
Ende der Abstrahlung der gepulsten Anregungsstrahlen.
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Die
anregbare Leuchtstoffschicht, die auf der Unterseite der IP 10 in 7 vorhanden
ist (das heißt auf
der Seite gegenüber
dem Lichtleitfaserbündel 22 und
entgegen der Seite, an der sich die lineare Anregungsstrahlenquelle 21' befindet),
enthält
BaFCl und besitzt eine Nachglüheigenschaft,
wie sie in 8 skizziert ist. Insbesondere
zeigt die anregbare Leuchtstoffschicht eine vorbestimmte Ansprechverzögerungszeit Δt (= t1 – t0), gemessen
von dem Zeitpunkt, zu dem die Belichtung der IP 10 mit
den Anregungsstrahlen beginnt (die Zeit t0) bis zu dem Zeitpunkt,
zu dem die Stärke
des von der IP 10 emittierten Lichts (mit Wellenlängen im
Bereich von 350 nm bis 450 nm) maximal wird (zum Zeitpunkt t1).
Bei dieser Ausführungsform
wird die Ansprechverzögerungszeit Δt auf etwas
mehr als 1 μs
eingestellt.
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9A ist
eine graphische Darstellung der Nachglühkennlinie der IP 10. 9B ist
eine graphische Darstellung des zeitlichen Ablaufs, mit welchem die
lineare Anregungsstrahlenquelle 21' betrieben wird. 9C ist
eine graphische Darstellung des zeitlichen Ablaufs, mit welchem
der CCD-Bildsensor 25 arbeitet. 9D ist
eine graphische Darstellung des Ablaufs, mit welchem das photoelektrische
Signal in dem CCD-Bildsensor 25 akkumuliert wird.
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Die
lineare Anregungsstrahlenquelle 21' enthält den zylindrischen reflektierenden
Spiegel 21b und eine gepulste Anregungsstrahlenquelle 21a,
die sich auf der Innenseite bezüglich
des zylindrischen reflektierenden Spiegels 21b befindet.
Dieser Spiegel besitzt einen Schlitz 21c in einem Bereich
der Umfangsfläche.
Der Schlitz 21c verläuft
in einer Richtung parallel zur Mittelachse des zylindrischen reflektierenden
Spiegels 21b. Die gepulsten Anregungsstrahlen, die durch
den Schlitz 21c gelangt sind, fallen als lineare Anregungsstrahlen
auf die IP 10. Damit der Grad, zu welchem die Anregungsstrahlen
aus dem Schlitz 21c gesammelt werden, auf einem hohen Wert
gehalten werden kann, ist eine Zylinderlinse ohne Brechkraft bezüglich der
Erstreckungsrichtung des Schlitzes 21c entlang dem Schlitz 21c angeordnet.
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Der
als photoelektrische Wandlereinrichtung fungierende CCD-Bildsensor 25 befindet
sich an einer Stelle sehr nahe den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
der Lichtleitfasern 22i, so daß die aus den Lichtleitfasern 22i abgestrahlten
Lichtsignalkomponenten nahezu gleichförmig auf die photoelektrische
Wandlerfläche
des CCD-Bildsensors 25 auftreffen können, wo die photoelektrischen
Wandlerbauelemente entsprechend etwa 400.000 Bildelementen angeordnet
sind. Das Aperturverhältnis
des CCD-Bildsensors 25 beträgt 50%, sein QE-Wert beträgt 60%.
Die oben angegebenen Zahlenwerte sind bloß Beispiele, passend für ein wirksames
Sammeln und Detektieren des von der IP 10 emittierten Lichts, wobei
die siebte Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung nicht auf diese
Beispiele beschränkt
ist.
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Außerdem kann
bei der Ausführungsform nach 7 dann,
wenn der Wirkungsgrad, mit welchem das emittierte Licht detektiert
wird, dadurch an einer Schwächung
gehindert und kann ein Übersprechen
wirksam verhindert werden, wenn das Lichtleitfaserbündel 22 und
dergleichen auf derselben Seite angeordnet sind wie die lineare
Anregungsstrahlenquelle 21'.
Als weitere Alternative können
die Gruppe bestehend aus der linearen Anregungsstrahlenquelle 21', dem Lichtleitfaserbündel 22 und
dergleichen, auf einer Oberflächenseite
der IP 10 angeordnet sein, während eine weitere Gruppe aus
der linearen Anregungsstrahlenquelle 21', dem Lichtleitfaserbündel 22 und
dergleichen auf der anderen Oberflächenseite der IP 10 angeordnet
sind, demzufolge der Bildlesevorgang von einander abgewandten Oberflächenseiten
der IP 10 aus durchgeführt
werden kann.
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Wie
in 10B zu sehen ist, können in solchen Fällen, in
denen es schwierig ist, die IP 10 und die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i des Lichtleitfaserbündels 22 nahe
nebeneinander anzuordnen, wie dies bei der Ausführungsform nach 7 der
Fall ist, die IP 10 und die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i mit Abstand voneinander angeordnet
werden, um zwischen ihnen die konvergierende oder Sammeloptik 324 anzuordnen.
Auf diese Weise läßt sich
das von der IP 10 gestreute emittierte Licht durch die Sammeloptik 324 sammeln
und den Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i zuleiten. Wie in 10A dargestellt ist, können in solchen Fällen, in
denen es schwierig ist, die Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
der Lichtleitfasern 22i und den CCD-Bildsensor 25 an
Stellen in enger Nachbarschaft zueinander anzuordnen, die Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
der Lichtleitfasern 22i und der CCD-Bildsensor 25 mit
Abstand voneinander angeordnet werden, um dazwischen ein konvergierendes
optisches System oder eine Sammeloptik 324, beispielsweise
eine Sammellinse, anzuordnen. Auf diese Weise läßt sich das von den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
der Lichtleitfasern 22i emittierte und gestreute Licht
mit Hilfe der Sammeloptik 324 sammeln und den photoelektrischen
Wandlerbauelementen des CCD-Bildsensors 25 zuleiten, wie
dies in 4 gezeigt ist. Bei der Ausführungsform
nach 10B, bei der die IP 10 und
die Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i voneinander beabstandet sind und
zwischen ihnen die Sammeloptik 324 angeordnet ist, muß die Sammeloptik 324 das
Licht sammeln, welches von dem Teil der IP 10 emittiert
wird, der der Lichteintritts-Stirnfläche 22a einer der
Lichtleitfasern 22i gegenüberliegt, um zu bewirken, daß das gesammelte Licht
in die Lichtleitfaser eintritt.
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Deshalb
sollte in derartigen Fällen
ein Linsenarray mit verteiltem Brechungsindex, umfassend ein Array
aus mehreren kleinen verteilten Brechungsindex-Linsen, beispielsweise
SELFOC-Linsen (Marke) als Sammeloptik 324 eingesetzt werden.
Das Linsenarray mit verteiltem Brechungsindex ist dann so angeordnet,
daß die
den verteilten Brechungsindex aufweisenden Linsen den Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...
der Lichtleitfasern 22i gegenüberstehen.
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Als
Strahlungsbildlesevorrichtung 20 gemäß 1A und 1B läßt sich
die in 7 gezeigte Strahlungsbildlesevorrichtung 20 als
Bildausleseabschnitt 20 in die in 2A und 2B dargestellte Strahlungsbildlese-
und -wiedergabevorrichtung 100 einbauen.
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In
dem Bildleseabschnitt 20 wird die IP 10 auf die
beiden Förderbänder 28a und 28b gelegt
und in Pfeilrichtung X transportiert. Während die IP 10 auf diese
Weise transportiert wird, wird ihre Vorderseite (die obere Seite
in 13) mit den linearen gepulsten
Anregungsstrahlen belichtet, die für die Zeitspanne von 1 μs von der
linearen Anregungsstrahlenquelle 21' unter der Steuerung durch die
Zeitsteuereinrichtung 29 erzeugt werden. Wenn der lineare
Teil der IP 10 mit den gepulsten Anregungsstrahlen belichtet wird,
emittiert er Licht derart, daß die
Stärke
des emittierten Lichts zur Zeit t1 einen Maximumwert annehmen kann,
welcher um Δt
gegenüber
dem Beginn der Belichtung mit den gepulsten Anregungsstrahlen (im Zeitpunkt
t0) verzögert
ist aufgrund der Ansprechverzögerung
des in dem linearen Teil der IP 10 enthaltenen anregbaren
Leuchtstoffs.
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Zu
dieser Zeit wird das Licht sowohl von der Vorderseite als auch von
der Rückseite
der IP 10 emittiert. Außerdem wird während der
Zeitspanne, während
der die gepulsten Anregungsstrahlen abgestrahlt werden (das heißt für die Zeitspanne
von 1 μs, beginnend
im Zeitpunkt t0) von denjenigen Anregungsstrahlen, die auf die Frontseite
der IP 10 aufgestrahlt wurde, ein durch die IP 10 hindurchgegangener
Anteil von der Rückseite
der IP 10 abgestrahlt. Das auf diese Weise von sämtlichen
kleinen Abschnitten der Rückseite
der IP 10 emittierte Licht gelangt ebenso wie der Anteil
der Anregungsstrahlen, die aus der Rückseite der IP 10 austreten,
von einer der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...,
die sich an der Stelle entsprechend dem kleinen Abschnitt der Rückseite
befindet, in die zu gehörige
Lichtleitfaser 22i ein. Auf diese Weise wird das lineare
Licht, welches von dem Teil der IP 10 abgestrahlt wird,
der mit den linearen Anregungsstrahlen aus der linearen Anregungsstrahlenquelle 21' belichtet wurde,
in die Lichtsignalkomponenten aufgeteilt, die 2.000 Bildelementen
entsprechen, wobei die Anzahl der Anzahl der Lichtleitfasern 22i entspricht.
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Die
Lichtsignalkomponenten, die den jeweiligen Bildelementen entsprechen,
und die Anregungsstrahlen werden durch die Lichtleitfasern 22i aufgrund
wiederholter Totalreflexion bis hin zu den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
geleitet. Die Lichtsignalkomponenten und die Anregungsstrahlen treten
dann aus den Stirnflächen 22b, 22b,...
aus und werden zu der Photodetektorfläche des CCD-Bildsensors 25 geleitet,
die sich an der Stelle in der Nähe
der Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,... der
Lichtleitfasern 22i befindet. Wenn die Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
des Lichtleitfaserbündels 22 in
der in 3A dargestellten Form gebündelt sind,
werden die Bilder der Lichtsignalkomponenten in dem in 4 gezeigten
Muster auf der Photodetektorfläche
(den Oberflächen
der photoelektrischen Wandlerbauelemente) des CCD-Bildsensors 25 erzeugt.
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Wie
in 9C gezeigt ist, wird der CCD-Bildsensor 25 von
der Zeitsteuereinrichtung 29 derart gesteuert, daß während der
Zeitspanne, in der die IP 10 mit den gepulsten Anregungsstrahlen
belichtet wird (das ist die Zeitspanne von 1 μs, beginnend im Zeitpunkt t0),
der CCD-Bildsensor 25 das photoelektrische Signal, welches
entsprechend dem empfangenen Licht angesammelt wurde, zurücksetzen
kann. Deshalb werden gemäß 9D während der
erwähnten
Zeitspanne keine elektrischen Ladungen in dem CCD-Bildsensor 25 angesammelt.
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Zu
dem Zeitpunkt, zu dem die Zeitspanne von 1 μs nach dem Zeitpunkt t0 verstrichen
ist, wird die lineare Anregungsstrahlenquelle 21' von der Zeitsteuereinrichtung 29 ausgeschaltet.
Obschon zu diesem Zeitpunkt die gepulsten Anregungsstrahlen ausgeschaltet
sind, fährt
der lineare Abschnitt der IP 10, der mit den gepulsten
Anregungsstrahlen belichtet wurde, mit der Emission von Licht fort,
und zwar mit der Ansprechverzögerung
des anregbaren Leuchtstoffs in dem linearen Abschnitt.
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Wie
in den oben beschriebenen Fällen
wird das von der IP 10 emittierte Licht durch die IP 10 hindurchgeleitet
und wird von ihrer Rückseite
abgestrahlt. Da zu dieser Zeit die Anregungsstrahlen bereits ausgeschaltet
sind, werden sie nicht von der Rückseite
der IP 10 abgestrahlt.
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Wie
in den oben beschriebenen Fällen
wird auch hier das von jedem der kleinen Abschnitte der Rückseite
der IP 10 emittierte Licht über eine der Lichteintritts-Stirnflächen 22a, 22a,...,
die sich an der Stelle entsprechend dem kleinen Abschnitt der Rückseite
befindet, in die zugehörige
Lichtleitfaser 22i eingespeist. (In diesem Fall gelangt
nur das emittierte Licht in die Lichtleitfaser 22i, es
gelangen keine Anregungsstrahlen in die Lichtleitfaser 22i.)
Auf diese Weise wird das lineare Licht, welches von dem Teil der
IP 10 emittiert wurde, der mit den von den linearen Anregungsstrahlenquelle 21 kommenden
linearen Anregungsstrahlen belichtet wurde, aufgeteilt in die Lichtsignalkomponenten,
die 2.000 Bildelementen entsprechen, wobei diese Anzahl der Anzahl
der Lichtleitfasern 22i gleicht. Die den einzelnen Bildelementen
entsprechenden Lichtsignalkomponenten werden durch wiederholte Totalreflexion
bis hin zu den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,
... durch die Lichtleitfasern 22i geleitet. Dann werden
die Lichtsignalkomponenten aus den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
abgestrahlt und zu der Photodetektorfläche des CCD-Bildsensors 25 geleitet,
die sich an der Stelle nahe den Lichtabstrahl-Stirnflächen 22b, 22b,...
der Lichtleitfasern 22i befindet.
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Wie
in 9C gezeigt ist, wird der CCD-Bildsensor 25 von
der Zeitsteuereinrichtung 29 derart gesteuert, daß nach dem
Ausschalten der gepulsten Anregungsstrahlen (das heißt nach
der 1 μs dauernden
Zeitspanne im Anschluß an
den Zeitpunkt t0) von dem CCD-Bildsensor 25 das
photoelektrische Signal abhängig
von dem empfangenen Licht angesammelt. Das photoelektrische Signal
wird in der in 15D dargestellten Weise
angesammelt.
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In
diesem Fall wird nur das photoelektrische Signal entsprechend dem
von der IP 10 emittierten Licht in dem CCD-Bildsensor 25 angesammelt,
es wird kein photoelektrisches Signal angesammelt, welches auf die
Anregungsstrahlen zurückzuführen ist.
Aus diesem Grund läßt sich
aus dem angesammelten photoelektrischen Signal die in dem IP 10 gespeicherte
Bildinformation exakt wiedergeben. Das akkumulierte photoelektrische
Signal besitzt einen hohen Rauschabstand.
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Wenn
die Zeitspanne von 10 μs
nach Ausschalten der gepulsten Anregungsstrahlen verstrichen ist
(das heißt
von dem Zeitpunkt an, zu dem im Anschluß an den Zeitpunkt t0 1 μs verstrichen
ist), wird der CCD-Bildsensor 25 von der Zeitsteuereinrichtung 29 derart
gesteuert, daß die
elektrische Signalkomponente, die von jedem der photoelektrischen Wandlerbauelemente
des CCD-Bildsensors 25 erhalten wurde, in die Rekonstruktionseinrichtung 27 übertragen
werden kann. Aus der von der Rekonstruktionseinrichtung 27 durchgeführten Rekonstruktion
läßt sich
das Bildsignal S' gewinnen,
bestehend aus einer Folge elektrischer Signalkomponenten, die zu
dem Array umgeordnet wurden, welches den räumlichen Positionen auf der
IP 10 entspricht, und welches einen hohen Rauschabstand
besitzt. Das so erhaltene Bildsignal S' wird in den Bildverarbeitungsabschnitt 50 eingespeist.
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Wie
oben ausgeführt
wurde, ist es bei der Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung 100, in
der die Strahlungsbildlesevorrichtung 20 nach 7 als
Bildleseabschnitt verwendet wird, nicht notwendig, kostspielige
Bauteile zu verwenden, wie beispielsweise eine herkömmliche
Laserstrahlquelle, ein Laserstrahlabtastsystem und einen Photomultiplier,
wie dies bei der herkömmlichen
Strahlungsbildlese- und -wiedergabevorrichtung der Fall ist, und
man kann das von der IP 10 emittierte Licht auftrennen
in Lichtsignalkomponenten, die den Bildelementen entsprechen. Aus
diesme Grund lassen sich die Fertigungskosten der Strahlungsbildlese-
und -wiedergabevorrichtung 100 deutlich niedriger halten
als die Fertigungskosten der herkömmlichen Strahlungsbildlese-
und -wiedergabevorrichtung. Folglich kann die Strahlungsbildlese-
und -wiedergabevorrichtung 100 billig bereitgestellt und
in großem
Umfang eingesetzt werden.
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Bei
dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Strahlungsbildlesevorrichtung
enthält
die anregbare Leuchtstoffschicht der IP 10 BaFCl, und die
Zeitsteuereinrichtung 29 führt eine solche Steuerung durch,
daß die
Zeitspanne, während
der die gepulsten Anre gungsstrahlen eingeschaltet sind, 1 μs betragen
kann, und die Zeitspanne, während
der das photoelektrische Signal in dem CCD-Bildsensor 25 angesammelt
wird, 10 μs
betragen kann. Allerdings ist die siebte Strahlungsbildlesevorrichtung
gemäß der Erfindung
nicht auf die oben erläuterte
Ausführungsform
beschränkt.
Die siebte Strahlungsbildlesevorrichtung gemäß der Erfindung kann in verschiedener
Weise ausgeführt
werden, wobei die Anregungsstrahlen-Bestrahlungszeit derart eingestellt
oder gesteuert wird, daß sie
kürzer
ist als die Ansprechverzögerungszeit,
die einem in der IP 10 enthaltenen anregbaren Leuchtstoff
eigen ist (die Ansprechverzögerungszeit
läuft von
dem Beginn der Belichtung der IP 10 mit den Anregungsstrahlen
bis zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Intensität des von der IP 10 emittierten
Lichts einen Maximumwert annimmt), wobei der CCD-Bildsensor 25 derart gesteuert
wird, daß er
das mit der Ansprechverzögerung
von der IP 10 emittierte Licht während eines Zeitraums lesen
kann, nachdem die Bestrahlung mit den gepulsten Anregungsstrahlen
beendet ist.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Strahlungsbildlesevorrichtung
werden die gepulsten Anregungsstrahlen nur einmal eingeschaltet.
In solchen Fällen,
in denen das einen akzeptierbaren Intensitätspegel aufweisende emittierte Licht
aufgrund der sehr kurzen Bestrahlungszeit nicht aufgenommen werden
kann, können
der Schritt des Einschaltens der gepulsten Anregungsstrahlen, der Schritt
des Zurücksetzens
des CCD-Bildsensors 25, der
Schritt des Ausschaltens der gepulsten Anregungsstrahlen, der Schritt
des Ansammelns des photoelektrischen Signals in dem CCD-Bildsensor 25 und
der Schritt des Übertragens
des akkumulierten photoelektrischen Signals mehrmals wiederholt
werden. Außerdem
kann die Gesamtsumme der Bildsignale S', S',...,
die auf diese Weise durch wiederholte Betriebsabläufe gewonnen
werden, als endgültiges Bildsignal
verwendet werden.