JPH0532945B2 - - Google Patents

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JPH0532945B2
JPH0532945B2 JP58219313A JP21931383A JPH0532945B2 JP H0532945 B2 JPH0532945 B2 JP H0532945B2 JP 58219313 A JP58219313 A JP 58219313A JP 21931383 A JP21931383 A JP 21931383A JP H0532945 B2 JPH0532945 B2 JP H0532945B2
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line sensor
sheet
light
light source
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Kazuhiro Kawajiri
Hiroshi Sunakawa
Nobuharu Nozaki
Juichi Hosoi
Kenji Takahashi
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Fuji Photo Film Co Ltd
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    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/2012—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using stimulable phosphors, e.g. stimulable phosphor sheets
    • G01T1/2014—Reading out of stimulable sheets, e.g. latent image
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は放射線画像情報を担持した蓄積性螢光
体に励起光を照射して、発生する輝尽発光光を読
み取つて画像信号を得る放射線画像情報読取装置
に関するものであり、特に励起光を線状に照射す
る光源を使用し、輝尽発光光を受光して光電変換
する光検出器を多数の固体光電変換素子からなる
ラインセンサとした放射線画像読取装置に関する
ものである。
（従来技術） 蓄積性螢光体シートに人体等の放射線画像情報
を一旦蓄積記録し、その後これを励起光で走査し
て発生した輝尽発光光を光検出器で読み取つて画
像信号を得、この画像信号を用いて前記放射線画
像を再生する方法及び装置が、米国特許3859527
号によつて知られている。
この装置では蓄積性螢光体シートに対して45°
の角度にセツトされたハーフミラーの後方より、
このハーフミラーを透過して励起光を前記シート
に照射し、発生する輝尽発光光を前記ハーフミラ
ーにより横方向に反射させてイメージインテンシ
フアイヤー管又は光電子増倍管で受光するか、又
は、蓄積性螢光体シートの裏面からアパーチヤー
を介して励起光を照射し、前記シートの表面に発
生する輝尽発光光をプリズムで横方向に反射させ
イメージインテンシフアイヤー管で受光してい
る。ところが上記のハーフミラーやプリズムはい
ずれも蓄積性螢光体シートからかなり離れた位置
に設けられているため、無指向性で、しかもそれ
自体微弱な光である輝尽発光光を効率よく集光す
ることができない。
一方、特開昭58−121874号には、従来用いられ
て来た光電子増倍管やイメージインテンシフアイ
ヤー管に代えて光伝導半導体を利用した光センサ
（２枚の透明電極によつて光伝導半導体をサンド
イツチした構成を持つ。この透明電極は平行帯形
に分割されてもよい）を利用し、これを蓄積性螢
光体シートの全面にわたつて積層した構造のＸ線
イメージコンバータが記載されている。読み取り
は前記光センサを介して励起光を外部より走査す
るか、前記光センサ表面全域に亘つて励起光スペ
クトルをもつLEDアレイを設け、LEDを順次発
光させて走査することによつて行なわれる。この
走査では、半導体層が直接蓄積性螢光体シート上
に積層されているから、受光装置と蓄積性螢光体
シートの間の間隙で輝尽発光光の受光損失の生じ
る可能性が少なくなるという点で、Ｓ／Ｎ比の上
昇が達せられるかも知れない。
しかしながら実際にはこのＸ線イメージコンバ
ータには次のような欠点がある。
蓄積性螢光体シートの全面に亘つて光センサ
が積層されているためにシートの繰り返し使用
をする際に必要なノイズ消去（蓄積性螢光体シ
ートに読み取り終了後も残留している放射線情
報等の、次回の撮影読み出しのサイクルに於て
ノイズとなる蓄積エネルギーを除去すること。
通常は励起スペクトル内の波長を持つ光を大量
に照射することにより実行される）の際に光伝
導半導体の劣化が生じる。また１枚のシートの
重量、容積が大きくなり取り扱いが極めて不便
になる。更に螢光体シート全面に亘る光センサ
やLEDアレイの設置は、その実現がかなり困
難であり、また実現し得るとしても高コストは
避けられない。
高速応答性を有する光伝導半導体は得がた
い。そのため、励起光（光ビーム又はLEDア
レイ）の走査速度を早くすることができない。
またLEDアレイの如き点光源は光強度が低く、
充分な輝尽発光を生じさせるためには１点あた
りの照射時間を長くしなければならないのでこ
の意味からも走査速度を早くできない。
この装置では透明電極を平行帯形に分割した
としても、その面積は依然として大きいため過
大な暗電流発生が避けられず、またキヤパシタ
ンスも大きいため、Ｓ／Ｎ比がさほど改善され
ない。
また、上述したような問題に加えて放射線画像
情報読取装置の複雑な走査機構をコンパクトなも
のとしつつ微弱な輝尽発光光の検出効率を上げる
ことも求められている。
（発明の目的） 本発明は光半導体を始めとする固体光電変換素
子を用いた、高速読み取りが可能で、画像信号の
Ｓ／Ｎ比が高く、さらに製造および取扱いが簡単
で低コストとすることができ、走査機構をコンパ
クトなものとしつつ微弱な輝尽発光光の検出効率
を上げることができる放射線画像情報読取装置を
提供することを目的とするものである。
（発明の構成） 本発明の放射線画像情報読取装置は、 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性螢光体
シートの一部に励起光を線状に照射する励起光
源、線状の該励起光を照射された蓄積性螢光体シ
ートの部分に対向して、少なくともこの線状の照
射部分の長さに配列され、励起光の照射により前
記シートから発生された輝尽発光光を受光して光
電変換を行なう多数の固体光電変換素子からなる
ラインセンサ、前記励起光源と前記ラインセンサ
を前記シート表面に沿つてシートに対して相対的
に移動させる走査駆動手段、および前記ラインセ
ンサの出力を前記移動に応じて順次読み取る読取
手段からなる放射線画像情報読取装置において、 前記ラインセンサが、透明基板上に、スリツト
または小孔を有する遮光層、第１の透明電極層、
励起光のエネルギーよりも大きく輝尽発光光のエ
ネルギーよりも小さいエネルギーギヤツプを有す
るフオト・コンダクタ層、および第２の透明電極
層を順次この順に積層し、かつ前記第１又は第２
の透明電極層の少なくとも一方が１画素毎に分割
されるように構成されるとともに、前記励起光源
からの励起光を透過して前記蓄積性螢光体シート
上に照射し得る位置に配されてなることを特徴と
するものである。
本発明の放射線画像情報読取装置では、前記の
励起光源により線状に蓄積性螢光体シートが励起
されると同時に、それによつて発生する輝尽発光
光が前記ラインセンサによつて受光される。ライ
ンセンサは少なくとも上記線状の照射部分の長さ
に配列された各々が１画素分に対応する多数の固
体光電変換素子からなつているので、各々の固体
光電変換素子は前記輝尽発光光を受光するとこれ
を画素毎に区分された電気信号に変換する。この
電気信号の出力を上記読取手段によつて読み取れ
ば、線状に照射された部分における蓄積性螢光体
シートの画像情報が得られる。次いで前記励起光
と前記ラインセンサを前記シート表面に沿つてシ
ートに対して相対的に移動させて同上の工程を繰
返してゆくことにより、シートに蓄積された放射
線画像全体を読み取ることができる。
また、上記ラインセンサは遮光層のスリツトま
たは小孔、およびフオト・コンダクタ層を介して
励起光が透過する構成とされている。すなわち、
基板および２つの電極層は透明であり、またフオ
ト・コンダクタ層のエネルギーギヤツプは励起光
のエネルギーよりも大きいから、励起光はこれら
の層に影響されずそのままラインセンサを透過す
る。
このような構成とされていることから、ライン
センサを通して励起光を蓄積性螢光体シートに照
射することができ、これによりラインセンサを該
シートに極めて近接して配置することができるの
で、微弱な輝尽発光光の検出効率を上げることが
できる。
ここで蓄積型螢光体シートを線状に照射する励
起光源としては例えばLEDや半導体レーザを列
状に連ねて同時に発光させるアレイ又は無指向性
の光源、例えば螢光灯、Xeランプ等にスリツト
もしくは小孔の列をもつたアパーチヤーを組合せ
たもの等が使用できる。
またラインセンサとしては、光導電体あるいは
フオトダイオードのような固体光電変換素子をほ
ぼ線状に配置したものが用いられる。
ラインセンサは蓄積性螢光体シートの線状照射
部分とほぼ同一の長さを有することが望ましく、
またこの線状照射部分に対して平行に配置され
る。輝尽発光光の波長λ2と励起光の波長λ1との間
にはλ1＞λ2の関係がある。従つて固体光電変換素
子のバンドギヤツプがλ1のエネルギーより大きい
か小さいかによつて、励起光源をセツトできる位
置が変わり、それに応じて固体光電変換素子のと
りうる構造も変わる。即ち固体光電変換素子のバ
ンドギヤツプがλ1のエネルギーより大きいときに
は励起光源はラインセンサの背後に置くことがで
きる。
また固体光電変換素子のバンドギヤツプがλ1の
エネルギーより小さいときには励起光源は蓄積性
螢光体シートの裏面に置き、ラインセンサは表面
に置かれる。更にはラインセンサと前記シートの
間に励起光をCutする長波Cutフイルターを設け
ることが望ましい。
また、ラインセンサの長さがシートの幅と同じ
長さを有する場合には、ラインセンサおよび励起
光をシートの長さ方向に移動させるようにすれば
よく、ラインセンサの長さがシートの幅より短い
場合には、ラインセンサを先ずシートの長さ方向
に配し、巾方向に移動させて巾方向の走査をさ
せ、走査終了後シートを長さ方向に線状照射部分
の長さ分だけ歩進送りして、上記走査を繰返すよ
うにして、シート全体を走査するようにさせるこ
とができる。
（実施態様） 以下、本発明の実施態様について図面を用いて
説明する。
第１図は、光源２とラインセンサ３をシート１
の同じ側に配置した場合すなわちラインセンサ３
の背面に光源２を配設した本発明装置の１実施態
様を示す概略斜視図である。第２図は、その光源
２とラインセンサ３を正面から見た１部断面図、
第３図はラインセンサ３のみを側方から見た断面
図である。ここでラインセンサ３は、薄層光導電
体を使用し、透明基板上にスリツト又は小孔を連
ねて設けた遮光層６、透明電極層７、光導電層
８、透明電極層９を積層して形成されている。こ
こで透明電極層７もしくは９のいずれか又はその
双方を画素毎に分割することにより、この積層体
は画素に対応した多数の固体光電変換素子の連な
りを形成することになる。第１図には透明電極層
９を画素毎に分割した態様が示されている。
放射線画像情報が記録された蓄積性螢光体シー
ト１上にラインセンサ３を通してすなわち透明基
板５、遮光層６に設けられたスリツト（または小
孔）、透明電極層７、光導電体層８および透明電
極層９を通して励起光源２から発生された励起光
が線状に照射される。この励起光照射によりシー
ト１から発生される画像情報を担持した輝尽発光
光は透明電極９を通して光導電体層８で受光され
る。この光半導体層８としては、そのエネルギー
ギヤツプEgが励起光のエネルギーhc／λ1（＝hν1）
よりも大きく輝尽発光光のエネルギーhc／λ2（＝
hν2）よりも小さいものが用いられる。例えば蓄
積性螢光体として米国特許4239968号等に記載さ
れた希土類元素で付活したアルカリ土類金属フル
オロハライド類を用いた場合には、ZnS、ZnSe、
CdS、TiO2、ZnO等が使用できる。
また励起光が短波成分を含む場合には光源２と
ラインセンサ３の間に短波カツトフイルタ４を挿
入して長波成分のみ通過するようにすればよい。
透明電極９（たとえばITOで形成される）はライ
ンセンサ３の長手方向に微小単位に分割されてお
り、分割された１つの透明電極９と透明電極７と
の間に生じた電位差（２つの電極７，９の間の光
導電体層８内で輝尽発光光の受光により発生する
フオトキヤリアによる信号が蓄積されて生じた電
位差）が１ピクセル分の画像信号に相当する。こ
のように分割された電極毎に取り出されるフオト
キヤリアにより信号をシフトレジスタを用いて順
次時系列的に読み出す。これにより１走査線分の
画像信号を得ることができる。この後、前記光源
２およびラインセンサ３を矢印Ａ方向に１走査線
分づつ移動させる度に上述した操作を繰り返し、
シート１全面にわたる画像情報を時系列的な画像
信号として読み取る。
次にラインセンサ３に続く走査回路について説
明する。第４図は光導電体を用いたラインセンサ
および走査回路の等価回路である。光導電体を用
いた固体光電変換素子８ａ，８ｂ，８ｃに輝尽発
光光（hν2）が当たつて発生するフオトキヤリア
による信号は光導電体８ａ，８ｂ，８ｃ内のキヤ
パシタC1に蓄積される。蓄積されたフオトキヤ
リアの信号は、シフトレジスタ１１によつて行な
われるスイツチ部１０の順次開閉により順次読み
出され、これにより時系列化された画像信号を得
ることができる。画像信号は、この後増巾器１２
で増幅されてその出力端子１３から出力される。
なお、スイツチ部１０およびシフト レジスタ
１１からなるMOS部はCCDに置き替えてもよい。
第５図はフオト・ダイオードを設けたラインセ
ンサ３ｂの背面に光源２を配設し、ラインセンサ
３ｂを介して励起光を螢光体シート１上に照射す
る場合の実施態様を示す概略断面図、である。第
５図の実施態様は第２，３図の実施態様に対応す
る。したがつて、対応する図面と同一の部材は同
一の参照符号を用いて表わしている。ここでライ
ンセンサ３ｂの具体的な構成を第６図に示す。こ
のラインセンサ３ｂは結晶基板２２上にｎ層２３
および分割されたｐ層２４を積層してフオト・ダ
イオードのアレイを形成したものである。なお、
このダイオード層２３，２４の上には透明絶縁層
（リンケイ酸ガラス等による）２５およびスリツ
ト（または小孔）を設けた遮光層２８が積層生成
されている。また、一方の電極２７がｎ層に隣接
し、他方の電極２６がｐ層に隣接して埋設されて
いる。この電極２６はアルミニウム等で形成され
る。
次に、固体光電変換素子への輝尽発光光のガイ
ド方法としては、ラインセンサを螢光体シートに
密接させる方法が最も好ましいが、ラインセンサ
と螢光体シートの間にマイクロレンズアレイまた
は光フアイバをフラツトケーブル状に連ねたもの
を設け、これにより各ピクセル毎の輝尽発光光を
ラインセンサの各固体光電変換素子に対し１対１
にガイドするような方法を採用することもでき
る。
上記各実施態様では、螢光体シート１の巾方向
に延び、長さ方向にシート１と読取系２，３とを
相対的に移動させる例を示したが（特に第１図参
照）、第７図に示すように、シート１の長さ方向
に延びた比較的短いラインセンサと光源からなる
読取系３０をシート１の巾方向（矢印Ｂ方向）に
移動させ、これをシート１の長さ方向にずらして
Ｂ１，Ｂ２，…の方向に走査するようにすること
も可能である。
（発明の効果） 本発明の放射線画像情報読取装置によれば励起
光をラインセンサを通過させて蓄積性螢光体シー
トに照射することにより、ラインセンサを該シー
トに極めて近接して配置することができ、微弱な
輝尽発光光の検出効率を上げることができる。ま
た、ハーフミラーやプリズムなどの反射部材を使
う必要がないので受光立体角を大きくとることが
出来るためＳ／Ｎ比が改良されるし、またライン
センサを構成する固体光電変換素子が１画素毎に
分割されているので面積がせまいため暗電流が小
さく、更にキヤパシテイも小さいので特に良好な
Ｓ／Ｎ比が得られる。
また本発明の装置では複数の画素に対し同時に
線状に励起光を照射するので光強度の弱い光源で
も充分な輝尽発光を生ぜしめることができ、また
各画素の信号を光点の走査によつてではなく電気
回路によつて時系列化するので、１画素分の読取
り時間を遅くしても読み取りスピードを早くする
ことができる。
更に蓄積性螢光体シートとラインセンサは別体
になつているので、前記シートの取り扱いが容易
で、繰り返し使用の際のノイズ消去を光検出器を
劣化させることなく実行できるし、また前記の特
開昭58−121874号の装置に比べればごく小さなセ
ンサ及び光源であるので製造が容易で、かつコス
トが安く済むという利点を有し、非常に有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図はラインセンサの背面に光源を配設した
場合の１実施態様を示す概略斜視図、第２図は第
１図のラインセンサおよび線状励起光源を正面か
らみた断面図、第３図は第１図のラインセンサを
側面からみた断面図、第４図はフオト・コンダク
タおよび走査回路を示す等価回路、第５図、は固
体光電変換素子としてフオト・ダイオードを使用
した場合の実施態様を示す概略断面図、第６図は
第５図のラインセンサを拡大して示す概略断面
図、第７図は読取系とシートとの相対的大きさ移
動方向の変更例を示す斜視図である。 １……蓄積性螢光体シート、２……線状励起光
源、３，３ｂ……ラインセンサ、４……短波カツ
トフイルタ、５……透明基板、６，２８……スリ
ツトまたは小孔を設けた遮光板、８……フオト・
コンダクタ、９……分割された透明電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性螢光
    体シートの一部に励起光を線状に照射する励起光
    源、線状の該励起光を照射された蓄積性螢光体シ
    ートの部分に対向して、少なくともこの線状の照
    射部分の長さに配列され、励起光の照射により前
    記シートから発生された輝尽発光光を受光して光
    電変換を行なう多数の固体光電変換素子からなる
    ラインセンサ、前記励起光源と前記ラインセンサ
    を前記シート表面に沿つてシートに対して相対的
    に移動させる走査駆動手段、および前記ラインセ
    ンサの出力を前記移動に応じて順次読み取る読取
    手段からなる放射線画像情報読取装置において、 前記ラインセンサが、透明基板上に、スリツト
    または小孔を有する遮光層、第１の透明電極層、
    励起光のエネルギーよりも大きく輝尽発光光のエ
    ネルギーよりも小さいエネルギーギヤツプを有す
    るフオト・コンダクタ層、および第２の透明電極
    層を順次この順に積層し、かつ前記第１又は第２
    の透明電極層の少なくとも一方が１画素毎に分割
    されるように構成されるとともに、前記励起光源
    からの励起光を透過して前記蓄積性螢光体シート
    上に照射し得る位置に配されてなることを特徴と
    する放射線画像情報読取装置。
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