JPH0711676B2 - 放射線画像情報読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性螢光
体シートに励起光を照射し、それによって該蓄積性螢光
体シートから発せられた輝尽発光光を光電的に検出して
上記放射線画像情報を読み取る放射線画像情報読取装置
に関し、特に詳細には多層膜フィルターを用いて上記励
起光の利用効率向上を図った放射線画像情報読取装置に
関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術） ある種の螢光体に放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電
子線、紫外線等）を照射すると、この放射線エネルギー
の一部が螢光体中に蓄積され、この螢光体に可視光等の
励起光を照射すると、蓄積されたエネルギーに応じて螢
光体が輝尽発光を示すことが知られており、このような
性質を示す螢光体は蓄積性螢光体（輝尽性螢光体）と呼
ばれる。

この蓄積性螢光体を利用して、人体等の被写体の放射線
画像情報を一旦蓄積性螢光体のシートに記録し、この蓄
積性螢光体シートをレーザ光等の励起光で２次元的に走
査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光光を光
検出器により光電的に読み取って画像信号を得、この画
像信号に基づき写真感光材料等の記録材料、CRT等の表
示装置に被写体の放射線画像を可視像として出力させる
放射線画像情報記録再生システムが本出願人によりすで
に提案されている。（特開昭55-12429号、同56-11395号
など。） このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真シ
ステムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって画
像を記録しうるという実用的な利点を有している。すな
わち、蓄積性螢光体においては、放射線露光量に対して
蓄積後に励起によって輝尽発光する発光光の光量が極め
て広い範囲にわたって比例することが認められており、
従って種々の撮影条件により放射線露光量がかなり大幅
に変動しても、蓄積性螢光体シートより放射される輝尽
発光光の光量を読取ゲインを適当な値に設定して光電変
換手段により読み取って電気信号に変換し、この電気信
号を用いて写真感光材料等の記録材料、CRT等の表示装
置に放射線画像を可視像として出力させることによっ
て、放射線露光量の変動に影響されない放射線画像を得
ることができる。

ところで上述の放射線画像情報記録再生システムにおい
ては従来より、励起光の利用効率が低いという問題が認
められていた。すなわちレーザ光等の励起光は、その多
くが蓄積性螢光体シート表面において反射してしまい、
蓄積性螢光体の励起に有効に利用され得ないのである。
したがって、特に高感度で読取りを行ないたい場合に
は、大出力の励起光源が必要で、またその消費電力も大
きくなるという不都合が生じる。

（発明の目的） 本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであ
り、励起光の利用効率を十分に高め、よって小出力の励
起光源で高感度読取りを可能にす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、前述の蓄積性螢光
体シート上に励起光をほぼ入射角０゜で入射させて主走
査させるとともに、この主走査の方向と略直角な方向に
前記シートを搬送して副走査を行ない、それによって発
せられた輝尽発光光を光検出器によって光電的に読み取
るようにした放射線画像情報読取装置において、 上記蓄積性螢光体シート励起光入射側に該シートとほぼ
平行にして配設され、上記励起光に対する反射率がその
入射角がほぼ０゜のとき該励起光を良好に透過させる小
さな値を取って入射角増大に応じて増大する一方、輝尽
発光光をその入射角によらず良好に透過させる多層膜フ
ィルターと、 この多層膜フィルターを、少なくとも上記励起光の入射
部分において蓄積性螢光体シートに密着させ、該シート
とともに上記副走査の方向に送るフィルター送り手段と
を配けたことを特徴とするものである。

上述の多層膜フィルターは、光屈折率が異なる２種類以
上の物質を真空蒸着等によって、基板上に光の波長の1/
4程度の厚さで数層から数十層逐次積層してなるもので
ある。この場合、各物質の光屈折率および膜厚を適宜設
定することにより、種々の特性を得ることができる。な
お低屈折率物質としては例えばSiO₂、MgF₂等、一方高屈
折率物質としては例えばTiO₂、ZrO₂、ZnS等が用いられ
る。

（作用） 上記のような多層膜フィルターが励起光入射部分におい
て蓄積性螢光体シートに密着配置されていると、入射角
を十分小さくして（通常そうであるようにできるだけ０
゜に近くして）蓄積性螢光体シート上に入射せしめられ
る励起光は、多層膜フィルターを良好に透過して該シー
ト上に到達する。そしてこのシート上に到達しそこで乱
反射した励起光は、まちまちの角度で多層膜フィルター
側に戻るが、この際大きな入射角で多層膜フィルターに
入射する励起光は該フィルターにおいて多量が反射し、
再度蓄積性螢光体シート側に折り返されることになる。
つまり蓄積性螢光体シート上に反射した励起光が、いわ
ば該シートと多層膜フィルターとの間に閉じ込められる
形となり、励起光が蓄積性螢光体の励起のために有効に
利用されるようになる。

一方、上記励起光の照射によって蓄積性螢光体シートか
ら発せられた輝尽発光光も該シートからまちまちの角度
で出射するが、この輝尽発光光は前述のような特性の多
層膜フィルターを良好に透過するので、該輝尽発光光は
光検出器によって効率良く検出されうる。

（実施態様） 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明を詳細に説
明する。

第１図および第２図は本発明の第１実施態様装置を示す
ものである。例えばＸ線等の放射線が人体等の被写体を
介して照射させることによりこの被写体の透過放射線画
像情報を蓄積記録した蓄積性螢光体シート10は、第１図
に示されるようにエンドレスベルト等のシート搬送手段
11により、副走査のために矢印Ｙ方向に搬送される。ま
たレーザ光源12から射出された励起光としてのレーザビ
ーム13は、往復揺動するガルバノメータミラー14によっ
て偏向され、後述する多層膜フィルター30を透過して、
蓄積性螢光体シート10上を上記副走査方向Ｙと略直角な
矢印Ｘ方向に主走査する。こうしてレーザビーム13が照
射されたシート10の箇所からは、蓄積記録されている放
射線画像情報に応じた光量の輝尽発光光15が発散され
る。この輝尽発光光15は、上記多層膜フィルター30を透
過して集光体16によって集光され、光検出器としてのフ
ォトマルチプライヤー（光電子増倍管）17によって光電
的に検出される。上記集光体16はアクリル板等の導光性
材料を成形して作られたものであり、直線状をなす入射
端面16aが蓄積性螢光体シート10上のビーム走査線に沿
って延びるように配され、円環状に形成された出射端面
16bに上記フォトマルチプライヤー17の受光面が結合さ
れている。上記入射端面16aから集光体16内に入射した
輝尽発光光15は、該集光体16の内部を全反射を繰り返し
て進み、出射端面16bから出射してフォトマルチプライ
ヤー17に受光され、前記放射線画像情報を担持する輝尽
発光光15の光量がこのフォトマルチプライヤー17によっ
て検出される。なお蓄積性螢光体シート10の表面近傍に
は、該シート10上の主走査線に沿って集光ミラー31が配
されており（第２図参照）、直接集光体16側に向かわな
い輝尽発光光15も該ミラー31において反射して、効率良
く集光体16側に集められる。

フォトマルチプライヤー17のアナログ出力信号（読取画
像信号）Ｓは対数増幅器20によって増幅され、A/D変換
器21において所定の収録スケールファクターでデジタル
化される。こうして得られたデジタルの読取画像信号Sd
は、画像処理装置22を通して例えばCRT、光走査記録装
置等の画像再生装置23に入力され、該画像再生装置23に
おいて、蓄積性螢光体シート10が蓄積記録していた放射
線画像が再生される。

次に、前述の多層膜フィルター30による作用について詳
しく説明する。この多層膜フィルター30は一例として、
第３図に示すような分光透過率特性を有するショートパ
スフィルターであり、第２図に示されるようにガラス基
板30Aと、その表面に層成された前述のような多層膜30B
とからなる。該多層膜フィルター30は蓄積性螢光体シー
ト10と略同サイズに形成され、以下のようにして該シー
ト10上に密着配置される。すなわちシート搬送手段11の
上方には、フィルター送り手段40が配設されている。こ
のフィルター送り手段40は、前記副走査の方向Ｙおよび
その逆方向に移動自在とされた移動台32、この移動台32
をラック33とピニオン34とを介して上記の方向に移動さ
せるモータ35、上記移動台32に下向きに取り付けられた
一例として４つのエア吸着カップ36、およびこれらのエ
ア吸着カップ36をそれぞれ上下動させるエアシリンダ37
から構成されている。上記エア吸着カップ36はそれぞれ
エア配管38を介して真空ポンプ等の負圧源に連通され、
該カップ36からの空気吸引は、図示しない制御弁等の制
御手段により制御されるようになっている。移動台32
は、蓄積性螢光体シート10がシート搬送手段11上のシー
ト送込位置（第１図の右端側の位置）に送り込まれて来
るのに先行して、該送込位置上で待機している。このと
き各エア吸着カップ36から空気吸引がなされ、多層膜フ
ィルター30はこれらカップ36に、略水平状態で吸着保持
されている。そして蓄積性螢光体シート10がシート搬送
手段11上に送り込まれると、モータ35が駆動されて、移
動台32はシート搬送手段11と等速で移動開始する。それ
と同時にエアシリンダ37が作動してエア吸着カップ36が
所定距離下降され、それらに保持されている多層膜フィ
ルター30は蓄積性螢光体シート10上に重ねられる。多層
膜フィルター30はエアシリンダ37による軽い押圧力によ
って蓄積性螢光体シート10上に密着保持される。したが
って前述の放射線画像情報読取りがなされる際には、こ
の多層膜フィルター30を透過したレーザビーム13が蓄積
性螢光体シート10上に入射することになる。

上記読取りが終了するとエアシリンダ37が先程とは逆方
向に作動され、エア吸着カップ36が所定距離上昇する。
それにより多層膜フィルター30は読取り済みの蓄積性螢
光体シート10上から離れる。それとともにモータ35が逆
転され、移動台32は前述のシート送込位置まで戻され
る。以上の操作が繰り返されることにより、放射線画像
情報読取りにかけられる蓄積性螢光体シート10上には、
必ず多層膜フィルター30が密着配置されるようになる。
なお本実施態様においては、蓄積性螢光体シート10の支
持体（例えばカーボン入PET:ポリエチレンテレフタレー
ト等からなる）10A上に形成された蓄積性螢光体層10B
に、上記多層膜30Bが直接接するように多層膜フィルタ
ー30が配置されている。

この多層膜フィルター30は光をほとんど吸収せず、した
がって前述の第３図に示される透過率を１（100％）か
ら引いた値が反射率となる。本実施態様においては励起
光であるレーザビーム13として、He−Neレーザから射出
された波長633nmのビームが用いられている。第３図に
示すように、このレーザビーム13に対する多層膜フィル
ター30の光透過率は、上記入射角が０゜、30゜、45゜の
ときそれぞれ約90％、20％、５％と、入射角増大にとも
なって急激に低下（すなわち反射率が増大）するように
なっている。一方本実施態様装置において放射線画像情
報読取りにかけられる蓄積性螢光体シート10は、上記レ
ーザビーム13の励起により、360〜420nm（主に390nm）
の波長の輝尽発光光15を発するものである。第３図に示
されるように多層膜フィルター30はこの波長域の光を、
その入射角によらず90％前後の透過率で良好に透過させ
る。なお上記390nmと633nmの光の透過率の入射角依存性
を、分かりやすく第８図に示す。

励起光としてのレーザビーム13は第２図図示のように、
０゜に近い入射角で蓄積性螢光体シート10上に入射せし
められる。したがってこのレーザビーム13は、透過率90
％程度で多層膜フィルター30を良好に透過し、蓄積性螢
光体シート10上に到達し、前述のように蓄積性螢光体10
Bを励起する。このレーザビーム13は蓄積性螢光体シー
ト10の螢光体層10B表面である程度反射し、多層膜フィ
ルター30側に戻る。この反射は乱反射であるので、反射
光13aは多層膜フィルター30に対して種々の入射角で入
射することになる。このような反射光13aのうち大きな
入射角で多層膜フィルター30に入射する光は、前述のよ
うな特性を備えた該フィルター30によって高い反射率で
反射され、再度蓄積性螢光体シート10側に戻って蓄積性
螢光体10Bを励起する。すなわちこの装置においては、
励起光であるレーザビーム13が多層膜フィルター30と蓄
積性螢光体シート10との間に閉じ込められる形となり、
蓄積性螢光体10Bの励起のために有効に利用されるよう
になる。

なお輝尽発光光15もまちまちの角度で多層膜フィルター
30に入射するが、該多層膜フィルター30は先に説明した
通りこの輝尽発光光15をその入射角によらず良好に透過
させるから、該輝尽発光光15は効率良く集光体16に入射
する。

ここで、以上述べた多層膜フィルター30による効果につ
いて、具体的数値を挙げて詳しく説明する。比較例とし
て以下の〜の装置で読取りを行ない、それぞれの場
合の読取感度を測定した。なお各例で特に記載の無い部
分は、前記第１図の装置におけるのと同様である。

多層膜フィルター30を設けない装置。

多層膜フィルター30の代わりに前記基板ガラス30Aの
みを配設した装置。

多層膜フィルター30の代わりに、第４図に示す分光透
過率を有する多層膜フィルターを用いた装置。

上記と同じ多層膜フィルターを用い、ガラス基板30
Aを蓄積性螢光体シート10側に配した装置（第５図参
照）。

前記実施態様の装置。

下表に各場合の読取感度を示す。なおこの感度は、従来
装置であるの装置における感度を100とした相対感度
である。また読取画像の鮮鋭度CTF（Contrast Transfe
r Function）も測定した。なおCTF₁、CTF₂はそれぞれ
１ライン/mm、２ライン/mmについてのCTFである。測定
はすべて１ライン走査のデータを８ライン分取り、その
平均値を測定値とした。

この表に示されるように本発明装置（、、の装
置）によれば、従来装置と比べて励起光エネルギーは同
じとしたまま、読取感度を２倍程度まで向上させること
ができる。なお本発明装置を用いた場合、従来装置を用
いる場合に比べて読取画像の鮮鋭度が低下する。これは
一度蓄積性螢光体シート10上で散乱した励起光が再度蓄
積性螢光体シート10の励起に利用されるので、いわば一
部ボケた励起光で蓄積性螢光体が励起されるため、と考
えられる。この鮮鋭度は、例えば蓄積性螢光体シート10
の螢光体層10Bを薄くする等して高めることができる
し、また特に高い鮮鋭度が求められずにその代わりに高
感度が求められる場合には、特に上述のような鮮鋭度向
上のための処置が施されなくても構わない。

なお多層膜フィルター30を蓄積性螢光体シート10上に密
着保持するためには、上記のようにエアシリンダ37によ
る軽い押圧力を利用する他、多層膜フィルター30と蓄積
性螢光体シート10の双方の側端部をニップローラに通し
て挟持するようにしてもよい。また特に多層膜フィルタ
ー30が比較的重いような場合は、特に該フィルター30を
蓄積性螢光体シート10側に押圧する手段を設けず、単に
多層膜フィルターを蓄積性螢光体シート10上に載置する
ようにしてもよい。この場合、読取り時の多層膜フィル
ター30の副走査方向への搬送は、シート搬送手段11によ
って行なわせることができる。

次に第６図を参照して本発明の別の実施態様について説
明する。この実施態様装置においては、多層膜フィルタ
ーとして、円筒状のガラス基板上に前述のような多層膜
を形成してなるものが用いられている。この円筒状多層
膜フィルター60は、ローラ61を介してモータ62により、
シート搬送手段11の搬送速度と等しい周速度で矢印Ｒ方
向に回転される。そしてガルバノメータミラー14、集光
体16、フォトマルチプライヤー17、集光ミラー31は上記
円筒状多層膜フィルター60内に配置され、レーザ光源12
から射出されたレーザビーム13は、ミラー63で反射して
ガルバノメータミラー14に入射するようになっている。

上記構成の装置においても、蓄積性螢光体シート10から
の放射線画像情報読取りがなされる際、励起光としての
レーザビーム13は多層膜フィルター60を通って蓄積性螢
光体シート10上に入射することになるので、該多層膜フ
ィルター60により前述の効果と同じ効果が得られる。な
お上記円筒状多層膜フィルター60の代わりに、可撓性透
明部材をフィルター基板に用いてなるエンドレスベルト
状の多層膜フィルターを用いることも可能である。

以上説明した円筒状あるいはエンドレスベルト状の多層
膜フィルターを用いる場合は、多層膜フィルターを蓄積
性螢光体シートの全表面に亘って密着配置する必要は無
く、励起光の入射部分のみにおいて蓄積性螢光体シート
に密着配置できる。したがって蓄積性螢光体シートのサ
イズが大きい場合には、高価な多層膜フィルターのサイ
ズをシートサイズよりも小さく形成可能で、経済的であ
る。

なお以上説明した実施態様においては多層膜フィルター
として、第３図あるいは第４図に示す分光透過率特性を
有するショートパスフィルターが用いられているが、本
発明装置においては、いわゆるバンドパスフィルターと
しての多層膜フィルター（第７図に概略の分光透過率特
性を示す）を用いることもできる。すなわちこのような
バンドパスフィルタータイプの多層膜フィルターとし
て、励起光に対する反射率がその入射角増大に応じて増
大する一方、輝尽発光光はその入射角によらず良好に透
過させる分光透過率特性を有するものを用いれば、先に
述べた効果と同様の効果が得られる。この干渉フィルタ
ーである多層膜フィルターの光透過率の入射角依存性の
例を、第９図に示す。

なお本発明装置においては多層膜フィルターとして、入
射角５゜以内で励起光透過率が70％以上さらに望ましく
は80％以上（つまり励起光反射率が30％以下さらに望ま
しくは20％以下）、かつ入射角30゜以上で励起光反射率
が60％以上さらに望ましくは70％以上で、輝尽発光光透
過率が入射角０〜40゜で60％以上さらに望ましくは80％
以上のものを用いるのが好ましい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の放射線画像情報読取装
置においては、励起光入射部分において蓄積性螢光体シ
ートに密着配置した多層膜フィルターの作用で、励起光
の利用効率を十分に高めることが可能となっている。し
たがって本発明装置によれば、小出力の励起光源を用
い、消費電力も少なくして放射線画像情報読取りの感度
を十分に上げることができる。また本発明装置は、上記
のような効果を奏する多層膜フィルターを励起光光路に
配置したものであるから、本装置によれば、すべての蓄
積性螢光体シートに高価な多層膜フィルターを被着させ
る場合に比べて放射線画像情報読取システムをより安価
に形成することができる。さらに本発明装置において
は、多層膜フィルターが蓄積性螢光体シートとともに副
走査方向に送られるようになっているから、蓄積性螢光
体シートと多層膜フィルターとが擦れ合って摩耗するこ
とも防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様装置を示す概略斜視図、 第２図は上記実施態様装置の要部を示す側面図、 第３図および第４図は、本発明装置に用いられる多層膜
フィルターの分光透過率特性の例を光入射角毎に示すグ
ラフ、 第５図および第６図はそれぞれ、本発明の別の実施態様
装置を示す側面図、 第７図は本発明装置に用いられうる別の多層膜フィルタ
ーの分光透過率特性を示すグラフ、 第８図および第９図は本発明装置に用いられる多層膜フ
ィルターの、励起光および輝尽発光光に対する透過率の
入射角依存性の例を示すグラフである。 10……蓄積性螢光体シート、11……シート搬送手段 12……レーザ光源、13……レーザビーム 14……ガルバノメータミラー、15……輝尽発光光 17……フォトマルチプライヤー 30、60……多層膜フィルター、30A……ガラス基板 30B……多層膜、32……移動台 33……ラック、34……ピニオン 35、62……モータ、36……エア吸着カップ 37……エアシリンダ、40……フィルター送り手段 61……ローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放射線画像情報が蓄積記録されている蓄積
   性螢光体シート上に励起光をほぼ入射角０゜で入射させ
   て主走査させるとともに、この主走査の方向と略直角な
   方向に前記シートを搬送して副走査を行ない、前記励起
   光の走査を受けたシートの箇所から発する輝尽発光光を
   光検出器によって光電的に読み取る放射線画像情報読取
   装置において、 前記蓄積性螢光体シートの励起光入射側に該シートとほ
   ぼ平行にして配設され、前記励起光に対する反射率がそ
   の入射角がほぼ０゜のとき該励起光を良好に透過させる
   小さな値を取って入射角増大に応じて増大する一方、前
   記輝尽発光光をその入射角によらず良好に透過させる多
   層膜フィルターと、 この多層膜フィルターを、少なくとも前記励起光の入射
   部分において前記シートに密着させ、該シートとともに
   前記副走査の方向に送るフィルター送り手段とが設けら
   れたことを特徴とする放射線画像情報読取装置。
2. 【請求項２】前記多層膜フィルターが、ショートパスフ
   ィルターであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の放射線画像情報読取装置。
3. 【請求項３】前記多層膜フィルターが、バンドパスフィ
   ルターであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の放射線画像情報読取装置。