JPS62169145A - 放射線画像情報読取装置 - 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＠慢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、８線、γ線、電
子線、紫外線等）を照射すると、こり放射線エネルギー
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
性質を示ず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ｆｊ’
ＮＡ懐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に励起光を照射して輝尽発光光
を生せしめ、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
の教則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悟めて広い放射線露出賊に
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
れてあり、従って種々の搬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、ＣＲ
Ｔ等の表示装置に教則線画像を可視像として出力させる
ことによって、敢射線露光暮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、輝尽発光光の読取りは大別して２つの方法により行
なわれる。すなわちその一方は、画素分割を励起光走査
によって行ない、輝尽発光光の検出は広い受光面を有す
る受光素子（例えば光電子増倍管等）により行なうもの
であり、他方は、画素分割を受光素子（例えば２次元固
体撮像素子や半導体ラインセンサ等）において行ない、
電気回路によって時系列画像信号を形成するものである
。

しかし前者の方法においては、励起光走査を行なうため
に光偏向器が必要となって装置が複雑、大型化し、また
励起光走査により１画素ずつ頓に処理するので、全体の
処理時間が長くなり高速読取りが困難であるという不具
合がカ信そして光電子増倍管を用いる場合には増倍管本
体およびその集光光学系のために特に装置が大型化しや
すいという難点がある。

また後者の方法においては、高速読取りが可能で読取装
置を小型に形成できるという利点が有るものの、２次元
固体撮像素子や半導体ラインセンサの感度、Ｓ／Ｎが良
くない、という欠点がある。

（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
、小型に形成可能で読取処理速度も速く、ざらに感度、
Ｓ　、／　Ｎの点でも優れた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乞 （発明の構成） 本発明の放射線画像情報読取装置は、基本的には前述の
画素分割された光電変換素子からなる光検出器によって
輝尽発光光検出を行なうようにし、この光検出器を蓄積
性螢光体シートの励起光照射面側に該シートに対向する
ように配置して用い、そしてこの光検出器と蓄積性螢光
体シートとの間に、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、暉＠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を配置したこ
とを特徴とするものである。

上記の光検出器としては、励起光を通過させうる形態も
考えられる。このようなタイプの光検出器としては、例
えば特開昭６０−１１１５６８号に示されるように、透
明基板上に、励起光通過のためのスリットまたは小孔を
有する遮光１、第１の透明電恒層、フォト・コンダクタ
−１および第２の透明電極−を順次積重してなるものや
、めるいは本出願人による特願昭５９−１４８４４０号
明細書に示されるように、上記透明基板の代わりに遮光
性基板を用いて該基板に励起光通過のための貫通孔を設
け、それにより上記遮光層を不要としたもの等が利用可
能である。

また本発明装置においては、励起光を通過させ得ない一
般的な光検出器も利用可能でめる。このような光検出器
を利用する場合には、蓄積性螢光体シートへの励起光入
射軸と光検出器の受光軸とが角度をなすように光検出器
を配し、多層嘆フイルターをシートに近接させて配置す
ればよい。この場合、光検出器は１個だけ設けてもよい
し、あるいは励起先入！ＩＩ＠を間に挟むようにして２
個設けてもよい。

上述の多＠嗅フィルターは、光回折率が異なる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稈度の厚さで数層から数十層逐次積１してなるもの
である。この場合、各物質の光回折率および唄厚を適宜
設定することにより、種々の特性を得ることがで８るｅ
なお低層折率物質としては例えばＳ　！０２　、ＭｇＦ
２等、一方高屈折率物質としては例えばＴｉＣｈ　、Ｚ
ｒＣｈ、ｚｎＳ等が用いられる。

多＠嗅フィルターを蓄積性螢光体シートの励起光照射部
分と光検出器との間に配置するためには、該フィルター
を光検出器の表面に取り付けても、また反対に蓄積性螢
光体シートの表面に取り付けてもよいし、ざらには蓄積
性螢光体シートと光検出器の双方から微小距離ずつ離し
て配してもよい。

（作　　用） 上記のような多す喚フィルターが、蓄積性螢光体シート
の励起光照射部分と光検出器との間に設けられていると
、入射角を十分小ざくしで（通常はできるだけＯｏ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。そしてこの蓄積性螢光体シート上に到達しそ
こで乱反射した励起光は、まちまちの角型で多重膜フィ
ルター側に戻るが、この際大きな入射角で多９横フィル
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で反射した励起光が
、いわば該シートと多＠膿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
ら発ぜ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
１嗅フィルターを良好に透過するので、光検出器によっ
て効率良く検出されうるユ （実施態様） 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明の詳細な説
明する。

第１．２および３図は本発明の第１実施態様装置を示す
ものであるユこの実施態様装置は一例として、読取部が
ラインセンサとして形成されたものである。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れることに
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。そして上記蓄積性螢光
体シート１０に上方側から近接させて、ラインセンサ３
が配されている。このラインセンサ３は、上記副走査の
方向Ｙと略直角な方向に、シート１０の記録領域全幅に
亘って延びるように配されている。そして該ラインセン
サ３の上方には、このラインセンサ３に治って延びる線
状の励起光源２が配されている。この線状の励起光源２
としては（９１えば、ＬＥＤヤ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
ば蛍光灯、＞＜ｅランプ等にスリットもしくは小孔の列
を有するアパーチャーを組合ぜたもの等が使用できる。

第２図、第３図はそれぞれ、上記ラインセンサ３の正断
面形状、側断面形状を示すものであり、以下これら第２
．３図を参照してラインでンサ３について詳しく説明す
る。ラインセンサ３は、透明基板５上にスリット又は小
孔を連ねて設けた遮光層６、透明電極層７、Ｎ＠光導電
体１８、透明電極１９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１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。本装置は一例として、透明電極層９を画素毎に分割
したものでか恒そして蓄積性螢光体シート１０に対向す
る上記透明電極層９の表面には、後に詳述する多−膿フ
イルター３０か設けられている。

蓄積性螢光体シート１０から教射線画像情報を読み取る
際には、励起光源２からラインセンサ３を通して該シー
ト１０に励起光１４が照射される。すなわち励起光１４
は、ラインセンサ３の透明基板５、遮光層６に設けられ
たスリット（または小孔）、透明型＊＠７、光導電体＠
８および透明電極＠９を通して蓄積性螢光体シート１０
に線状に照射される。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１５は、透
明電極智９を透過して光導電体台８に受光される。該光
導電体−８としては、そのエネルギーギャップＥ９が励
起光１４のエネルギーｈＣ／λ１　（−ｈν１）よりも
大きく、輝尽発光光１５のエネルギーｉ１ｃ／λ２　（
＝ｈν２）よりも小ざ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ｆ！２３９９６８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、Ｚｎ５
ｅ、ＣｄＳ、Ｔｉｏ２、Ｚｒ１Ｏ等が使用できる。

また励起光１４か短波成分を含む場合には、励起光源２
とラインセンサ３の間に短波カットフィルタ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
の長手方向に微小虫位に分割されており、分割された１
つの透明型ｆ！１つと透明電極−７との間に生じた電位
差（２つの電極１７．９の間の光導電体＠８内で、輝尽
発光光１５の受光により発生するフォトキャリアによる
信号が蓄積されて生じた電位差）が１画素分の画像信号
に相当する。このように分割された電極毎に取り出され
るフォトキャリアによる信号を、後述のシフトレジスタ
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、蓄積性螢光
体シート１０を前記光源２およびラインセンサ３に対し
て矢印Ｙ方向に１走査線ピツチづつ移動させる度に上述
した操作を操り返せば、シート１０の全面にわたる画像
情報を時系列的な画像信号として読み取ることができる
。

次にラインセンサ３に続く走査回路について説明する０
第４図は光導電体を用いたうインセンサおよび走査回路
の等価回路でめる。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）が肖たって発
生するフォトキャリアによる信号は、光導電体８ａ、８
ｂ、８ｃ内のキャパシタＣ１に蓄積される。蓄積された
フォトキャリアの信号は、シフトレジスタ１６によって
行なわれるスイッチ部１７のｌ！ｌＪｊ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、この後増幅器１２で増幅
されてその出力端子１３から出力される。

なお、スイッチ部１７およびシフトレジスタ１６からな
るＭ２Ｓ部は、ＣＯＤに置き替えてもよい。

またラインセンサ３は、以上述べた実施態様におけるも
のの仙、例えば特開昭６０−１１１５６８号に示される
ようにフォト・ダイオードのアレイからなるもの等が使
用されてもよい。さらに前述のようなスリットまたは小
孔を有する遮光層６を設ける代わりに、本出願人による
特願昭５９−１４８４４０号明細書に示されるように、
基板５を遮光性基板とし、該基板に励起光通過用の貫通
孔を設けるようにしてもよい。

また上記の例で光検出器は、固体光電変換素子を多数１
列に並べたうインセンサとされているが、不発明におけ
る光検出器はこれに限られるものではなく、固体光電変
換素子を１つ有する点状センサとしてもよいし、固体光
電変換素子を二次元的アレイ状に並べた面状センサとし
てもよい。

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５図に示すような分光透過高特性を有するショー
トバスフィルターであり、第２．３図に示されるように
透光性基板３０Ａと、その表面に形成された前述のよう
な多１１嘆３０Ｂとからなる。そして本実施態様におい
て該フィルター３０は、ラインセンサ３の透明電極１９
に上記基板３０Ａを密着ざぜ、多１幌３０３が蓄積性螢
光体シート１０から微小距離離れるように配置されてい
る。なおこの多層膜フィルター３０は光をほとんど吸収
せず、したがって第５図に示される透過率を１（１００
％）から引いた値が反対案となる。不実施態様において
は励起光１４として、波長６３３ｎｍのビームが用いら
れている。第５図に示すように、この波長の励起光１４
に対する多＠幌フィルター３０の光透過客は、上記の入
射角がＯ’　、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（すなわち反射率か増大）するようになっている。−
力木実施態様装置においてＩ１１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、上記励起光１４
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５図
に示されるように多＠幌フィルター３０はこの波長域の
光を、その入射角によらず９０％前俊の透過出で良好に
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６図に示す。

励起光１４は第２図図示のように、Ｏｏ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
ってこの励起光１４は、透過率９０％程度で多＠幌フィ
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を励起する。この
励起光１４は蓄積性螢光体シート１０の螢光体層表面で
ある程宴反射し、多１横フィルター３０側に戻る。この
反射は乱反射でおり、反射光１４ａは多＠嗅フィルター
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１４ａ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を励起す
る。すなわちこの装置においては、励起光１４が多＠唆
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、蓄積性螢光体の励起のために有効
に利用されるようになる。

なあ輝尽発光光１５もまちまちの角度で多＠幌フィルタ
ー３０に入射するが、該多１嗅フィルター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は効率良くライ
ンセンサ３に入射する。

本発明者らの実験によれば、上述のように多層膜フィル
ター３０を設けて励起光の利用効率を高めることにより
、該多層膜フィルター３０を設けない場合に比べて読取
感噴を２倍程度に高められることが分かった。

なお、ラインセンサ３に取り付けられた多＠暎フィルタ
ー３０と蓄積性螢光体シート１０との間には、輝＠発光
光集光用のレンズ光学系（例えばロッドレンズアレイ等
）が配されてもよい。この場合、蓄積性螢光体シート１
０表面で反射しレンズ光学系を通って多＠膿フィルター
３０まで戻った励起光（反射光）１４ａは、該多＠嗅フ
ィルター３０で反射し再度上記レンズ光学系内のほぼ同
じ光路を通って蓄積性螢光体シート１０上に戻るので、
該シート１０上のほぼ同じ位置に折り返されることにな
り、励起効率が向上する。

また以上説明した例においては、多９模フィルター３０
がラインセンサ３に取り付けられているが、第７図に示
すように多＠嗅フィルター３０を、蓄積性螢光体シート
１０上に載置あるいは密着保持して、該シート１０とと
もに搬送させるようにしてもよい。

このようにしても、蓄積性螢光体シート１０とラインセ
ンサ３との間の励起光光路内に多＠幌フィルター３０が
配置されることになるから、前述の効果と同様の効果が
得られる。この場合、多１＠フィルターはすべての蓄積
性螢光体シート１０に被着させてもよいし、のるいは画
像読取済みの蓄積性螢光体シート上から多１嗅フィルタ
ーを読取開始位置まで戻して、次に読取りを行なうシー
ト上に重ねる操作を操り返すようにすれば、多＠膜フィ
ルターは１つだけ設ければよいことになる。ざらには第
８図に示されるように、多＠幌フィルター３０をライン
センサ３と蓄積性螢光体シー１〜１０の双方から離した
上で、両者に近接配置してもよい。

また以上説明した実施態様においては、多１幌フィルタ
ーとして第５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、いわゆるバントパスフィルターとしての多＠暎フ
ィルター（第９図に慨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、先に述べたのと同様の
効果が得られる。なおこのバンドパスフィルターである
多１嗅フィルターの光透過率の入射角依存性の例を、第
１０図に示す。

な６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％以上ざらに望ましくは７０％以上で
、輝尽発光光透過率か入射角Ｏ〜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、各画素の信号を光点の走査によってでは
なく電気回路によって時系列化する、光電変換素子から
なる光検出器を用いているから、教則線画像情報読取速
度を十分に高めることができ、また光点定歪用の光１偏
向器や集光光学系が不要であるから、装置の小型化が達
成できるユまた本発明装置に６いては、上記光検出器を
蓄積性螢光体シートの励起光照射部分に対向配置したか
ら輝尽発光光の受光立体角が大きくとれ、読取信号のＳ
　、／　Ｎを十分に高めることがでざる。ざらにその上
ム発明装置においては、蓄積性螢光体シートと上記光検
出器との間に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かできる。

【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図および第３図はそれぞれ、上記実施態様装置の要
部を示す正断面図と側断面図、第４図は上記実施態様装
置に用いられた走査回路を示す回路図、 第５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筒に示すグラフ、 第６図は上記多層膜フィルターの、励起光および輝尽発
光光ｔこ対する透過率の入射角依存性の例を示すグラフ
、 第７図および第８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９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１０図は上記別の
多１嗅フィルターの、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。 ２・・・励起光源　　　　　　３・・・ラインセンサ５
・・・透明塞板　　　　　　６・・・遮光板７・・・透
明電極−８・・・光導電体１９・・・画素分ｖ１された
透明電極嘱 １０・・・蓄積性螢光体シート　１１・・・シート搬送
手段１４・・−励起光　　　　　　　１５・・・輝尽発
光光３０・・・多層膜フィルター　　３０Ａ・・・基板
３０３・・・多す嘆 （自発）手続ンｎ）１書 特許庁長官　殿　　　　　　　　　　昭和６１年２月２
０日１４＋ １、事件の表示 特願昭６１−１１６５７号 ２、発明の名称 放射線画像情報読取装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 任　所　　　神奈川県南足柄市中沼２１０番地名　称　
　　　富士写貴フィルム株式会社４、代理人 東京都港区六本木５丁目２番１号 ６、補正により増加する発明の数　　　な　　し７、補
正の対象　　　図　面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性螢光体シ
   ートに励起光を照射する励起光源と、画素分割された光
   電変換素子からなり、前記シートの励起光照射面側に該
   シートに対向して配された光検出器と、 前記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、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、前記シートと光検出器との間に配された
   多層膜フィルターとからなる放射線画像情報読取装置。
2. （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. （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。