JPH01177263A - レーザ光照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、画像記録媒体に画像情報を書き込む際、若し
くは該画像記録媒体より画像情報を読み出す際に、該画
像記録媒体にレーザ光を照射するのに用いられるレーザ
光照射装置に関する。

（従来の技術） 従来は、フィルムに記憶された画像、特にＸ線フィルム
による画像はシャーカステン等に乗せて直接目視により
診断していたが、近年フィルムに記憶されている画像を
、細く絞ったレーザ光で走査して電気信号に変換した後
、空間周波数処理や階調処理等の種々の画像処理を施し
て医学診断に有効な情報を強調してから再生し、診断す
るようになってきた。

この方法では、１回のＸ線ｉ影からより多くの診断情報
が１ｑられることになり、診断性能が向上された。さら
に、Ｘ線画像情報の保存や検索の効率化という点でも期
待されている。

第５図のシステム構成図で説明すると以下のようになる
。フィルム１に記憶されている画像は、フィルム画像読
取装置２においてフィルム１上をレーザ光で走査するこ
とで読み取られる。この読取情報は、ディジタル信号に
変換された後にデータ処理装置３に送出される。データ
処理装置３は、送られた画像情報を例えば周波数強調や
エツジ強調等のデータ処理を施す。これにより診断適性
の優れた画像が得られる。表示装置４は、データ処理さ
れた画像を可視化する。

第６図（ａ）、（ｂ）は従来のフィルム画像読取装置２
の概念図である。５はレーザ光を発生するレーザ発振器
でおり、６は入射したレーザ光の口径を任意の大きざに
拡大して、レーザ光の広がり角を減らすためのビームイ
クスパンダである。

例えばレーザ光のビーム径をビームイクスパンダ６で５
倍に拡大すると、レーザ光の広がり角は１１５に減少す
る。

７は入射したレーザ光を主走査方向に、角速度を一定に
して反射させる高速角度変化鏡であり、ガルバノメータ
やポリゴンが一般に適用される。

８はｆθレンズであり、角速度一定のレーザ光入射によ
り、線速度を一定にして同一平面上にレーザビームの焦
点を結ぶ役目をする。

９ａ、９ｂはフィルム送りローラであり、画像情報が記
憶されたフィルム１０を保持しつつ、主走査方向に対し
垂直の方向（副走査方向）に予め決められたスピードで
フィルム１０を走行させる。

このフィルム送りローラ９ａ、９ｂによる副走査と高速
角度変化＠７による主走査とによりフィルム１０の全面
がレーザ光で走査されることになる。

１１は、フィルム１０を透過して入射したレーザ光を、
電気信号に変換する検出器１２へ導くための集光器であ
り、バンドル状にした光ファイバやレンズ等の光学系、
入射した光を効率良く検出器１２へ伝えるように出力端
部を加工した透明なアクリル樹脂等が使用される。

検出器１２の後段には電子回路が接続されておりこの電
子回路において、フィルム１０を通過した光を各画素の
位置情報と対応づけて時系列的にディジタル信号に変換
している。

フィルム濃度測定の原理を述べると以下のようになる。

検出器１２に入射する基準光量をＩｏとし、フィルムが
無い場合とフィルムがおる場合の検出器１２へ入射する
光量をそれぞれＴ１とＩ２、そのときの濃度を各々Ｄ１
とＤ２とすると、濃度と光量との関係は、Ｄｌ　＝−ｌ
０ｇ１１／Ｉｏ　、Ｄ２＝−１０（］Ｉ２　／　Ｉｏと
なる。

このとき、フィルムがある場合の濃度Ｄ２と、フィルム
が無い場合の濃度Ｄ１の差の濃度Ｄ３を求めると、Ｄ３
　＝Ｄ２−Ｄｌ　＝−１０（ｌＩ２　／　Ｉｔとなり、
これはフィルムの濃度を示している。

即ち、フィルムが無い場合の濃度Ｄ１を予め測定して記
憶しておき、フィルムを置いた場合の濃度Ｄ２を測定し
て前述の記憶している濃度との差分を計算すると、その
値はフィルムの濃度Ｄ３を示すことになる。

第７図はフィルム画像読取装置２の電子回路を示してい
る。濃度は前述のように、ログのデイメンジョンを持つ
ため、検出器１２で電気信号に変換された信号は、先ず
ログアンプ１３でログ変換される。

サンプル／ホールド回路１４は、電子回路全体を管理し
ているコントローラ（図示せず）から入るクロック信号
に同期して前段のログアンプ１３の出力信号を保持する
ものであり、Ａ／Ｄ変換器１５は、サンプル／ホールド
回路１４が保持している信号をディジタル量に変換する
ものである。

上記のコントローラは主走査の速度に対応したクロック
信号を発生させることにより、連続した画像情報を画素
に分割する。切換器１６は、コントローラから指示され
た信号により、Ａ／Ｄ変換器１５が出力した信号をキヤ
リブレータ・ヨンバッファ１７又はラインバッファ１８
へ送る。叩ら、第５図でフィルム１Ｑが置かれていない
場合の濃度情報がキャリブレーションバッファ１７へ送
られ、フィルム１０が置かれている場合の濃度情報がラ
インバッファ１Ｂへ送られるように切換器１６は動作す
る。

キャリブレーションバッファ１７とラインバッファ１８
は１ライン分の画素数のディジタル信号を記憶する働き
をする回路であり、図示しないコントローラから入るク
ロック信号により記憶番地を進めて、画素の位置情報と
記憶情報とを対応づけている。

１９は差分算出回路であり、前段のラインバッファ１８
に記憶されているフィルムの濃度情報とキャリブレーシ
ョンバッファ１７に記憶されている濃度情報との差分を
、図示しないコントローラから入る信号により、対応す
る画素毎に算出する機能を有する。この差分がフィルム
の濃度となる。

２０はインターフェースであり、差分算出回路１９の出
力信号をデータ処理装置３へ送る働きをする。

上記の構成において、先ず、フィルムが無いときの１ラ
インの濃度が測定され、これがキャリブレーションバッ
ファ１７に記憶される。次に、フィルム送りローラ９ａ
、９ｂが副走査方向にフィルム１０を高速角度変化鏡７
による主走査線まで移動させ、これによりフィルムがあ
る状態での１ラインの濃度が測定され、その測定値がラ
インバッファ１８に記憶される。

その後、図示しないコントローラの働きにより、キャリ
ブレーションバッファ１７とラインバッファ１８の内容
が、次々に差分算出回路１９に送られ、差分すなわちフ
ィルムの濃度が算出されて、その算出結果がインターフ
ェース２０を介してデータ処理装置３へ送られる。

１ライン分のデータがデータ処理装置３に転送された後
、フィルム送りローラ９ａ、９ｂが予め決められた距離
だけフィルム１０を復走査方向に移動させ、次のライン
の測定が行われる。このような動作が次々に行われ、フ
ィルム１０の全面が測定される。

ところで、第６図でフィルム１０にゴミや埃が付き易く
、フィルム１０に付着したゴミや埃が光学系に入ってし
まうことがある。特に集光器１１の光入射端面にゴミや
埃が付着すると、それは測定結果に極めて悪い影響を与
える。即ち、集光器１１の光入射端面にゴミ等が付着し
た状態でフィルムを測定して、その測定結果を表示する
と、縦縞が発生してしまう。これは画像診断の大きな障
害となる。この縦縞発生の原因は、以下に述べる理由に
よりログアンプ１３の応答の遅れによるものと考えられ
る。

画像を画素に分割する時間（例えば１１Ｊｓ）までに、
所定の濃度の出力まで立上れないログアンプが使用され
た場合は、以下のようになる。この場合ログアンプ１３
が所定の濃度まで立上る時間は、フィルムのベースの濃
度が大きい程遅くなる。即ち、ゴミの濃度を例えば濃度
２とすると、ベースが、フィルムが無い状態（この場合
、濃度はほぼＯ）から、ゴミの濃度（ｆｉ度２）まで立
上る時間は、ベースが一定の濃度（例えば、濃度１）の
フィルムからゴミの濃度（この場合は濃度３になる）ま
で立上る時間より短い。換言すると、一定の時間（例え
ば１１Ｊｓ＞までに立上がれる濃度は、ベースの濃度が
低い方がベースの濃度が高い方よりも高いことになる。

これを第８図（ａ）乃至（Ｃ）で説明すると以下のよう
になる。同図（ａ）は集光器１１の光入射端面にゴミ２
１が付着した状態とその濃度変化とを示している。同図
（ｂ）は、同図（ａ）にフィルムが入った状態である。

同図（ａ）でベース濃度がほぼＯのときのゴミ２１によ
る濃度Ｈ１は、同図（ｂ）のベースの濃度が１のときの
濃度Ｈ２よりも大きな値となる。同図（ａ）の濃度情報
は、前述のように、キャリブレーションバッファ１７に
記憶されており、同図（ｂＨ４度情報はラインバッファ
１８に入り、差分算出回路１９ではラインバッファ１８
からキャリブレーションバッファ１７の値を各画素ごと
に引いているため、データ処理装置３へ送られる信号は
同図（Ｃ）のように、フィルムのベースの信号にＨｌ−
８２の信号が乗った信号になり、これが縦縞となる。

上述の問題を解決するために本願発明者は、濃度情報の
濃度範囲以上のダイナミックレンジを有し、かつ濃度の
１画素当りのディジタル吊に変換に要する時間以下の周
波数応答を有するログアンプを開発した（特願昭６２−
０７９９５２）。

しかしこのログアンプを装置に組込んで総合的な性能を
評価したところ、周波数応答は非常に改良されたが、ま
だ目的の値に達していなかった。

縦縞の発生を十分に防止するには、ログアンプ単体の性
能向上を図るだけでは不十分であり、更に改良の余地が
ある。

本願発明者が種々の実験を繰り返し縦縞発生の原因を追
及したところ、その原因はレーザ光の波形にあることが
判明した。即ち、レーザ発振器５が出力するレーザ光の
プロフィールは第９図のようにガウス分布をしている。

レーザ光のスポット径はレーザ光の最大強度の１／ｅ２
になる径であり、これは最大強度の１３．５％の長さと
なる。

今、画像を画素に分割する画素の間隔であるサンプリン
グピッチを１００μｍとし、主走査のスポット径がｆθ
レンズで１００μｍに絞られているものとする。第９図
はスポット径１００μｍのレーザ光で主走査方向と副走
査方向とのサンプリングピッチを共に１００μｍでスキ
ャンしたときの状態を示しており、１つの円内は１つの
サンプリングで読み取られる領域を示している。

第９図と第１０図とから明らかなように、サンプリング
した値は、レーザ光のスポット径（ビーム径）Ｉ！１で
照射される領域の濃度に対してガウス分布による重みづ
けをした値である。

第１０図で主走査が左から右へ行われるものとすると、
スポット径より長いレーザ光が目的とした画素より先行
した画素に既に照射されていることが解る。即ち、第１
１図（ａ）のように、集光器１１の上に一定の濃度のフ
ィルム１０を置いたとき、本来ならば、同図（ｂ）のよ
うな濃度変化が検出されなければならないが、レーザ光
がガウス分布をしているため、いわゆるレーザ光の“尾
引き″により、実際に検出される波形は同図（Ｃ）のよ
うになってしまう。即ちログアンプの周波数応答をいか
に早くしても、フィルム１０を照射するレーザ光の強度
分布がガウス分布をしている限り総合的な周波数応答の
改善には限界がおる。

濃度４のフィルムを透過したレーザ光の強度は濃度Ｏに
比べて１／１００００であることを考慮すると、レーザ
光の尾引きは非常に長いものである。スポット径をサン
プリングピッチに対して極めて小さくしても、非常に長
い尾引きがあるため、効果はたいして期待できない。ま
た、実際フィルムの幅が大きいものは１４インチである
ことを考えると、ｆθレンズ８によってスポット径は８
０μｍ程度までしか絞れない。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、レーザ光に含まれる尾引き″成分によ
り、例えばフィルム画像読取装置では総合的な周波数応
答の改善に限界があった。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、その目的
とするところは、レーザ光に含まれる尾引き成分を低減
することにより読取画像の画質向上を図ったレーザ光照
射装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、ビーム状に絞られたレーザ光を画像記録媒体
に照射することにより、該記録媒体への画像情報書き込
み若しくは該記録媒体からの画像情報読み出しを可能と
するレーザ光照射装置において、レーザ光の透過を阻止
し得る部材によりレーザ光透過孔を有して形成され、レ
ーザ光に含まれる尾引き成分の透過を該レーザ光透過孔
以外の部分で阻止することで該尾引き成分を除去する尾
引き除去手段を設けたものである。

（作　用） 本発明では、上記の尾引き除去手段を設け、レーザ光に
含まれる尾引き成分の透過を阻止することで尾引き成分
の低減を図っている。

（実施例） 以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例を示すもので
、本発明をフィルム画像読取装置に適用した場合を示し
ている。同図においてレーザ光照射装置２５は、レーザ
発振器５．ビームイクスパンダ６２尾引き除去手段３０
．高速角度変化鏡７゜ｆθレンズ８を有して成る。

尚、第１図（ａ）、（ｂ）において第６図（ａ）。

（ｂ＞に示すのと同一機能を有するものには同一符号を
付すことによりその詳細な説明を省略する。

本実施例装置が第５図（ａ）、（ｂ）に示す従来装置と
相違するのは、尾引き除去手段３０を有する点である。

この尾引き除去手段３０は、レーザ光に含まれる尾引き
成分を除去するもので、ビームイクスパンダ６と高速角
度変化鏡（例えばガルバノメータやポリゴン）７と間に
設けられている。

第２図（ａ）は前記尾引き除去手段３０の具体的構成を
示す斜視図であり、同図（ｂ＞は同図（ａ＞のＡ−Ａ’
断面図である。同図に示すようにこの尾引き除去手段３
０は、台形状の４枚の部材３１．３２．３３．３４を組
み合わせることで截頭角錐状に形成されている。部材３
１乃至３４には、レーザ光の透過を阻止し得るものが適
用される。本実施例ではこの部材３１乃至３４にミラー
を適用している。このミラー３１乃至３４の反射面が当
該尾引き除去手段３０の外壁面となっている。この４枚
のミラー３１乃至３４の組み合わせにより正方形状にレ
ーザ光透過孔３５が形成されている。第１図（ａ＞のビ
ームイクスパンダ６より出射したレーザ光は第２図の矢
印３７方向よりこの尾引き除去手段３０に入射する。前
記レーザ光透過孔３５の大きさは、入射するレーザ光の
ビーム径を考慮して決定される。例えばビームイクスパ
ンダ６より出射されたレーザ光のビーム径が５＃である
場合、レーザ光透過孔３５の径１２を５ｍとする。また
、このレーザ光透過孔３５を形成するミラ一端面３６は
、入射するレーザビームに対して平行となるように形成
され、ミラー先端部３８はナイフェツジとなっている。

これは、入射するレーザ光の回折をできるだけ抑える必
要性による。

次に、上記のように構成された実施例装置の作用につい
て説明する。

レーザ発振器５より出射したレーザ光（ビーム径を１鯖
とする）はビームイクスパンダ６によりビーム径が５倍
に拡大された後、尾引き除去手段３０に入射される。第
３図は尾引き除去手段３０の作用説明図でおる。レーザ
光透過孔３５の径で２を越えるレーザ光尾引き成分は一
点破線３９で示すようにミラー面で反射されるため、高
速角度変化鏡７に入射することはない。上記のミラー面
で反射した尾引き成分は、該ミラー面への尾引き成分入
射角が鋭角であるためレーザ光源（ここではビームイク
スパンダ６側を意味する）に直接戻ることはないが、適
当なレーザ光吸収部材を設けこれで吸収するようにする
とよい。同図４０で示すのは、レーザ光透過孔３５を透
過したレーザ光のプロフィールであり、尾引き成分の除
去により波形が整形されているのが解る。レーザ光透過
孔３５が正方形であるため（第２図（ａ）参照）、これ
に対応して、高速角度変化鏡７に入射するレーザ光も同
図４１で示すように正方形状となる。

そしてこの高速角度変化鏡７で反射されたレーザ光はｆ
θレンズ８で所定のビーム径（ここでは１００μｍ）に
絞られ、これが画像記録媒体たるフィルム１０（第１図
（ａ）、（ｂ）参照）に照射されることになる。

第４図は当該レーザ光でフィルム１０をスキャンしたと
きの状態を示している。同図４２で示すように、レーザ
光照射野は正方形となり、主走査方向及び副走査方向に
おいて、目的とする画素以外をレーザ光で照射すること
はほとんどない。従ってこのようなレーザ光照射は、従
来のように円形状に照射する場合に比して画質向上を図
る上で極めて有利である（第１０図参照）。

このように本実施例装置においては、尾引き除去手段３
０により、尾引き成分を除去したレーザ光でフィルム１
０上をスキャンするようにしているので、総合的な周波
数応答が高くなり、当該フィルムによりゴミや埃が装置
内に持ち込まれこれが集光器１１の光入射端面に付着し
た場合でも、医師の診断の妨げになる縦縞は発生せず、
画質の良好な読取画像を得ることができる。

以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が
可能であるのはいうまでもない。

上記実施例ではフィルム画像読取装置に本発明を適用し
た場合について説明したが、これ以外の装置に本発明を
適用することもできる。例えば輝尽性蛍光体を有して成
る蛍光体シート（イメージングプレートとも称される）
にレーザ光を照射して、該蛍光体シートに記録されてい
る放射線画像情報を読み取るようにした放射線画像読取
装置にも本発明を適用することができる。また、画像信
号により光量変調されたレーザ光を、ポリゴン等の偏向
手段による主走査とこの主走査に直交する副走査とを伴
ってフィルム上に照射することで該フィルムに画像情報
を書き込むようにした画像記録装置等にも本発明を適用
することができる。尾引き成分を除去したレーザ光を照
射することは、フィルム画像読取装置のみならず、上記
の放射線画像読取装置や画像記録装置等においても、画
像の画質向上を図る点で極めて有効である。

尚、上記実施例ではレーザ光を正方形状に照射するもの
について説明したが、この形状に限らず、例えばレーザ
光透過孔３５を円形状としてレーザ光を円形状に照射す
るようにしても尾引き成分の低減は可能であり、本発明
の目的を達成し得る。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、レーザ光に含まれ
る尾引き成分を低減することにより読取画像の画質の向
上を図ったレーザ光照射装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の説明図、第１図（ｂ
）は同図（ａ）の主要部を側面から見た図、第２図（ａ
）は本実施例装置における尾引き除去手段の詳細な構成
を示す斜視図、第２図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’断
面図、第３図は前記尾引き除去手段の作用説明図、第４
図は本実施例装置におけるスキャン状態説明図、第５図
は画像処理装置の構成ブロック図、第６図（ａ）は従来
のフィルム画像読取装置の説明図、第６図（ｂ）は同図
（ａ）の主要部を側面から見た図、第７図はフィルム画
像読取装置における電子回路の構成ブロック図、第８図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来装置における縦縞発生説
明図、第９図はレーザ光の強度分布説明図、第１０図は
従来装置におけるスキャン状態説明図、第１１図（ａ）
。 （ｂ）、（Ｃ）は従来装置における総合的周波数応答改
善の限界説明図である。 １０・・・フィルム（画像記録媒体）、２５・・・レー
ザ光照射装置、 ３０・・・尾引き除去手段、 ３５・・・レーザ光透過孔。 第５図 （ａ）　　　　　　　　　（ｂ） 第６図 へ 第７図 （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ビーム状に絞られたレーザ光を画像記録媒体に照射する
   ことにより、該記録媒体への画像情報書き込み若しくは
   該記録媒体からの画像情報読み出しを可能とするレーザ
   光照射装置において、レーザ光の透過を阻止し得る部材
   によりレーザ光透過孔を有して形成され、レーザ光に含
   まれる尾引き成分の透過を該レーザ光透過孔以外の部分
   で阻止することで該尾引き成分を除去する尾引き除去手
   段を設けたことを特徴とするレーザ光照射装置。