JPS63266582A

JPS63266582A - フイルム画像読取装置

Info

Publication number: JPS63266582A
Application number: JP62101031A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Oyama; 大山　吉郎; Koichi Kita; 喜多　紘一; Toshio Abe; 俊雄阿部
Original assignee: ABE SEKKEI KK; Toshiba Corp
Current assignee: ABE SEKKEI KK; Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-23
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1988-11-02
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JP2585263B2

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、医療診断の分野において用いられるフィルム
画像読取装置、特に、レーザ光を利用して画像の記録さ
れたフィルム上を走査し、その時のフィルム透過光の光
量を測定して、走査部分の画像濃度を測定する形式のフ
ィルム画像読取装置の改良に関するものである。

（従来の技術）フィルム上に記録された画像特にＸ線フィルムによる画
像を観察しようとする場合、従来は、シャーカステン等
に撮影済みのフィルムを載せてこれを直接目視すること
により診断を行っていた。

しかし、近年、光電変換技術の進歩に伴い、この画像を
細く絞ったレーザ光で走査して電気信号に変換し、得ら
れた画像信号に種々の画像処理を施すことによって医療
診断に有用な情報を強調してから再生し、この再生像を
診断に供するというシステムが確立されてきた。このシ
ステムは、第２図に示すように、撮影済みフィルム２１
とレーザ光走査式のフィルム画像読取装置２２とデータ
処理装置２３と適宜の表示装置２４とから成る基本構成
を持ち、 ■　フィルム画像読取装置２２において、フィルム２１
上をレーザ光で走査することにより、これに記録されて
いる画像をディジタル量に変換し、このディジタル化さ
れた画像情報を後段のデータ処理装置２３に送る。

■　データ処理装置２３では、送られた画像情報に対し
、例えば周波数強調やエツジ強調等のデータ処理を施し
て、診断適性の優れた再生画像が得られるように処理す
る。

■　再生処理の施された画像情報を用いて表示装置２４
上に再生像として表示する。

という段階を経て、顕像化されたフィルム画像を医師等
の診断に供するという機能を果す。

そして、この場合において画像の読取りに使用される従
来のフィルム画像読取装置２２は、第３図に示すように
、レーザ発振器２５と該発振器２５から入射するレーザ
光の口径を任意の大きざに拡大して該レーザ光の広がり
角を抑えるビームインクスパンダ２６とから成るレーザ
光源部と、入射したレーザ光を一定の角速度をもって主
走査方向へ反射させる例えばガルバノメータやポリゴン
ミラー等の高速角速度変化鏡２７と、角速度が一定であ
る光を入射させると線速度を一定にして同一平面上に結
像させるｆ・θレンズ２８とから成る走査部と、撮影済
みのフィルム２１と、該フィルムを保持しつつ予め定め
られた速度で副走査方・向へ走行させる一対のフィルム
送りローラ２９ａ、２９ｂとから成るフィルム部と、後
段の電子回路と協同して、フィルム２１を透過したレー
ザ光を各画素の位置情報とめ対向付けて時系列的にディ
ジタル量に変換する検出器３０と、フィルム２１の透過
レーザ光を効率よく検出器３０へ導くため、例えば出力
端を加工したバンドル状の光ファイバやレンズ等で作ら
れた集光器３１とから成る測定部とを有する装置として
構成される。

しかして、この読取装＠２２を用いてのフィルム画像の
読取りは、先ず、レーザ発振器２５からのレーザビーム
径をビームイクスパンダ２６により例えば５倍に拡大し
、フィルム部上を副走査方向へと移動するフィルム２１
を、この拡大レーザ光と走査部２７．２８とをもって主
走査方向へと走査して、フィルム２１の全面を走査する
。

そして、この全面走査で得られた光信号は、次のような
原理に基づいて目的とする画像データに変換される。即
ち、この原理では検出器３０へ入射する基準光量を　・・・・＝Ｉ。

フィルム部にフィルム２１がない時に検出器３０へ入射する光量を　　・・・・・・１１そ
の場合の濃度を　　　　　　　　・・・・・・Ｄ１フィ
ルム部にフィルム２１がめる時に検出器３０へ入射する光量を　　・・・・・・Ｉ２そ
の場合の濃度を　　　　　　　　・・・・・・Ｄ２とし
た時、フィルム濃度と検出光量との関係が、Ｄｌ　＝−
！ＯｇＩｔ　／　Ｉｏ　、　Ｄ２　＝−Ｉｏｇ■２　／
　Ｉ。

となり、この時の前記Ｄｔ　、Ｄ２との差Ｄ３が、Ｄ３
　＝０２−Ｄｌ　＝−ＩｏｇＩｚ　／　１１として表す
ことができる。

従って、「フィルム２１がない場合」の濃度Ｄ１を予め
測定してこれを適宜の記憶手段に記憶し、診断の度毎に
測定される「フィルム２１がある場合」の濃度Ｄ２の値
と前）ホの記憶値との差分を計算すれば、測定対象であ
るフィルムの濃度Ｄ３を求めることができるというもの
である。

第４図に示すのは、このフィルム画像読取装置２２に接
続される電子回路を示すブロック図であるが、この電子
回路は、図示なきコントローラにより回路全体の管理を
行い、且つ、該コントローラの発する前記主走査速度に
対応したクロック信号により、連続した画像情報を各画
素に分割し得るように予め構成されている。

図中、４１は前記検出器３０で光電変換された信号を対
数変換するログアンプで、対数のディメンジョンを持つ
フィルム濃度の電気的処理を取扱う上での必要な措置で
ある。４２はコントローラ、から入るクロック信号に同
期して前段のログアンプ４１の出力信号を保持するため
のサンプル／ホールド回路、４３は該サンプル／ホール
ド回路４２の保持信号をディジタル母に変換するための
Ａ／Ｄ変換器、４４は前記コントローラの指示に基づき
、該Ａ／Ｄ変換器４３からの出力を切換えて後述のキャ
リブレーションバッファ４５かラインバッファ４６へ送
るための切換器で、フィルム部にフィルム２１がない場
合の濃度Ｄ１情報はキャリブレーションバッファ４５へ
、フィルム２１がある場合の濃度Ｄ２情報はラインバッ
ファ４６へと送られる。

これらのギヤリプレージョンバッファ４５及びラインバ
ッファ４６は、１ライン分の画素数のディジタル信号を
記憶する動きを持つ記″践回路であり、コントローラか
らのクロック信号により記憶する番地を進めて、画像の
位置情報と記憶情報との対応付けを行う。４７は前述し
た測定対象であるフィルム濃度Ｄ３を算出する差分算出
回路で、コントローラからの信号によって各画素毎に、
前段のラインバッファ４６に記憶されているフィルム濃
度Ｄ２情報から、キャリブレーションバッファ４５に予
め記憶させてあいたフィルム濃度Ｄ１情報を差引く作用
を果すもので必る。４８は該差分算出回路５７の出力信
号を前述のデータ処理装置２３へ送るためのインターフ
ェースでおる。

以下、この電子回路により制御されるフィルム画像読取
装置２２の作動について説明する。

先ず、対象とするフィルム（例えば２１）の濃度測定に
先立って、先ずフィルムのない時の１ラインの濃度を測
定しその値をキャリブレーションバッファ４５に記憶さ
せる。

次に、フィルム２１を高速角速度変化鏡２７による主走
査線に位置させるために、フィルム送りローラ２９ａ、
２９ｂを回転させてフィルム２１を副走査方向へと移動
させ、フィルム２１のある状態で１ラインの濃度を測定
して、その測定値をラインバッファ４６に記憶させる。

そして、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４５の記憶値とラインバッフ１４６の記憶値
とを次々に差分算出回路４７へと送り、該回路４７にお
いて両値の差分即ちフィルム濃度Ｄ３を算出した後、こ
の算出結果をデータ処理装置２３に転送して１ライン分
の測定を終了する。

その後、フィルム送りローラ２９ａ、２９ｂを回転させ
ることにより、フィルム２１を予め定められた距離だけ
副走査方向へ移動させて、次のラインに対する測定を行
うというものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、この従来のフィルム画像の読取技術は、
フィルム画像情報を精度良く濃度情報に変換し得る点に
おいては、極めて優れた技術と言い得るか、その一方に
おいて、光干渉に起因する測定精度の低下という問題点
を抱えているので、この形式の装置をより有効に使用す
るにはこの問題を解決する必要がある。発明者は、この
従来の装置が抱えている問題を研究した結果、この問題
点がファプリー・ペロー（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ　）
の干渉計の原理で説明し１ｑるということを突止めた。

即ち、従来の装置では、レーザ発振器２５から発振され
たレーザ光がフィルム２１面に垂直に入射する構成とな
っていたため、該フィルム２１を透過して集光器３１に
向うレーザ光がフィルムの表裏面において光干渉を起し
、この時に生じた干渉模様（一般にモアレ槁と呼ばれる
）が表示装置２４での表示の際に画像情報に付加される
結果、正確な画像の形成が妨げられて測定精度を低下さ
せているというこを突止めた。

以下、本発明により一層の理解を助長するために、第５
図に基づいてファプリー・ペロー干渉計の原理を説明す
る。

図中、１ａ及び１ｂはいずれも高反射性の透過可能な反
射面を有する半透過鏡でそれぞの反射面が平行に且つ対
向するように配置される。

今、この２枚の半透過鏡１ａ、１ｂの上方（図上）から
レーザ光のようなコヒーレント光２が入射したとすると
、この先２は、その一部分が上側の半透過鏡ｌａ面で反
射されて上方へと向い、大部分の光は両方の半透過＆’
ｔ１８．１ｂ面の間で反射を繰返しつつ伝播し、他の一
部分の光が下側の半透過鏡１ｂを透過することになる。

この透過光の中には、入射したコヒーレント光２がその
まま透過して行く１次透過光３と、上下の半透過鏡１ａ
、ｌｂ面において偶数回（例えば２回）の反射を繰返し
て透過していく多次（例えば２次）の透過光４ａ、４ｂ
とがめるが、それぞの通過光路長の違いから、両者の波
面間には当然のことながら位相差が生じる。その結果、
両者の波の山が重なった時には透過光の振幅が大きくな
って光は強くなり、山と谷とが重なった時は振幅が打消
し合って暗くなる。

従って、入射光２の波長をλとし、両生透過鏡１ａ、１
ｂの反射面の間隔をｄとした場合、２ｎｄ＝ｍλ　　　
　　　　　・・・　（１）但し、ｎ：反射面間の媒質の
屈折率ｍ：整数の式を満足する時には、λ／２毎の周期で下側の半透過
鏡１ｂ面の合成光強度には鋭い干渉効果が現れる。

ここで、両方の半透過鏡１ａ、１ｂをフィルムの表裏面
２反射面の間隔ｄをフィルム厚と考えると、フィルムの
場合でもこの干渉効果が現われることになる。特にＸ線
フィルムの場合は厚さが一般に１７５μｍであり、外観
は均一のように見えてもＨｅ−Ｎｅレーザの発振光の波
長６３２．８ｎｍからみると、フィルムの厚ざｄは微妙
に変化している。従って、フィルムに入射するレーザ光
がある太さのビームである場合、フィルムを照射する位
置により、合成された透過光の強度は微妙に変化するこ
とになる。本発明は、この点に着眼してなされたもので
、従来のような干渉模様の発生を防止して診断性を向上
せしめた新規なフィルム画像読取装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）この目的を達成するための本発明の構成は、レーザ光を
利用してフィルム上の画像を走査し、その時のフィルム
透過光の光量を測定することにより、走査部分における
画像濃度を各画素の位置に対応付けたディジタル量とし
て処理し得るフィルム画像読取装置において、フィルム
走査用のレーザビームをフィルムに対して所定角度傾け
た走査光学系を構成したことにある。

（作　用）この構成に基づく本発明の作用は、フィルム画像読取装
置における走査光学系を構成する際に、その干渉模様の
発生防止条件をフィルムに入射するレーザ光を傾斜させ
ることをもって明示したことにある。

（実施例）以下、図示の一実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。第１図は本発明に係るフィルム画像読取装置の原理
説明図で、図中、Ｅは測定対象であるＸ線フィルムを示
す。

今、該フィルムＦの入射面１２に対してレーザ光１１を
角度θ１で入射させると、この光１１の大部分は、該入
射面１２で屈折されθ２なる屈折角をもってフィルム内
部に進入する。そして、フィルム内部を進行するこのレ
ーザ光１１は、その一部が１次出射光１４となってフィ
ルムＦの出射面１３から角度θ１をもって出射するが、
残りの光は該出射面１３で反射され内部反射光１５とな
って入射面１２に達する。この内部反射光１５は、該入
射面１２から上方へ出射する一部の光を除いて入射面１
２で反射されて再び出射面１３に至り、ここでも前述の
場合と同様に、一部の光が２次の出射光１６となって下
方へ出射し、残りの光が該出射面１３で反射されて再び
入射面１２へ向うという作用を繰返し、これを順次に行
ってフィルムＦ内を伝播していく。

ここで、１次出射光１４と２次出射光１６との間隔１１
．フィルムＦの最大厚さをｄｌとすると、Ａ１＝２ｄｘ
　ｔａｎθ２　　　　　−　　（２）の式が成立し、こ
の場合における入射レーザ光１１のビーム径をｄ２とす
ると、フィルム入射面１２における照射ビームの楕円長
径１２は、１！　２　＝ｄ２　／ｃｏｓθ１　　　　　
・・・　（３）となる。従って、ここで！２２＜Ｉ！１　　　　　　　　　　　　・・・　（４
）なる関係を満足させるようにすれば、前記１次出射光
１４と２次出射光１６との間に光の干渉が生じないこと
になる。

しかして、空気とフィルムとの屈折率をそれぞれｎｌ、
ｎｌとすると、スネルの法則によってｎｌ　ｓｉｎθｔ
＝ｎ２ｓｉｎθ２　　−　　（５）の式が成立するから
、これらの式（２）乃至（５）を用いて前記ビーム径ｄ
２と入射角θ１との関係を計算すると、先ず、式（２）乃至（４）からｄ２／ＣＯ３θ１　＜２ｄｌ　　ｔａｎθ２ｄ２．／２
ｄ１＜　ＣＯ２Ｏ３ｘ　ｔａｎθ２　・・・（６）とな
り、更に、ｔａｎθ２　＝　ｓｉｎθ２　／　ＣＯ３θ２＝　ｓｉ
ｎθ２／ＦＴ：薯笛Ｖ］潤− となる。従って、この式に前記式（５）を代入したとす
ると、ｔａｎθ２＝ｎｌ　／√（ｎ２２ｘ　ｓｉｎθ１／　　−ｎ１／√（
ｎ２２ｘｓｉｎθ１）２・・・（７）となる。この場合、空気の屈折率はｎ１＝１でおるから
、前記式（６）に式（７）を代入すると、−５ｉｎ２θ
１／２　　ｎｌ−ｓ＋ｎ２　１となり、これから、ｄ２／ｄ１＜　５ｉｎ２θ１　／　　ｎｌ　−５ｉｎ２
８〒・・・　（８）のようになる。この式（８）の場合、フィルムの厚ざｄ
ｌと屈折率ｎ２とは常数であるため、式（８）はビーム
径ｄ２とレーザ光の入射角θ１との関係式となり、この
式（８）を満足しざえすれば干渉模様の発生を防止し得
ることになる。尚、この式（８）は直接に解くことので
きない式ではおるが、近似計算によって解くことのでき
る式である。

さて、一般のＸ線フィルムのベース材は、ポリエチレン
テレフタレート製でその厚さｄｌが０．１７５ｍ、屈折
率ｎ２が１．６４であるから、前記ビーム径ｄ２を０．
１．に設定した場合の入射角θ１はほぼ３０度となる。

また、前記式（８）の右辺が最大になる時の入射角は約
５０度であるので、その時のビーム径はほぼ０．１２ｍ
となる。

もちろん、これらの値は、フィルムベースの材料によっ
て大幅に変化するものである。例えばフィルムベース材
が三酢酸セルロースの場合には、その厚ざｄｌが０．２
１乃至０．２４　、屈折率ｎ２が１．４８となるが、い
ずれの場合であっても、前記ビーム径ｄ２と入射角θ１
との関係が前記式（８）を満足しさえすれば干渉模様の
発生を防止できる。

尚、レーザビームをフィルム面に対して傾斜させるだけ
でも本発明の目的は達成できる。

以上述べたように、本発明では、干渉模様の発生防止条
件を、フィルムに入射するレーザ光を傾斜させ、又は好
ましくは、レーザ光のビーム径とその入射角との関係式
をもって明示し得たので、光学系をこの条件に合致する
ように構成することにより、干渉模様の発生しない画像
読取装置を得ることが可能となった。

以上一実施例について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、その要旨を変更せざる範囲内で、
種々に変形実施することが可能である。例えば、図示実
施例でＸ線画像の処理について述べたが、Ｘ線画像以外
の画像の処理にも適用することができることを付記する
。

［発明の効果］以上述べたとおり本発明を用いる時は、従来のような干
渉模様の発生を防止して診断性を向上せしめたフィルム
画像読取装置を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフィルム画像読取装置の原理説明
図、第２図は従来の画像処理システムの基本構成を説明
するためのブロック図、第３図は該画像処理システムに
使用される従来のフィルム画像読取装置の概略構成図、
第４図はこの従来のフィルム画像読取装置に接続される
電子回路のブロック図、第５図はファプリー・ペロー干
渉計の原理説明図でおる。１ａ、１ｂ・・・半透過鏡、２・・・コヒーレント光、
３・・・１次透過光、４ａ、４ｂ・・・多次透過光、Ｆ
・・・フィルム、θ１・・・入射角、θ２・・・屈折角
、１１・・・レーザ光、１２・・・入射面、１３・・・
出射面、１４・・・１次出射光、１５・・・内部反射光
、１６・・・２次出射光Ｉ第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ光を利用してフィルム上の画像を走査し、
その時のフィルム透過光の光量を測定することにより、
走査部分における画像濃度を各画素の位置に対応づけた
ディジタル量として処理し得るフィルム画像読取装置に
おいて、前記フィルム走査用のレーザビームをフィルム
に対して所定角度傾けて走査光学系としたことを特徴と
するフィルム画像読取装置。
（２）前記フィルム走査用のレーザビームの直径ｄ＿２
と該ビームのフィルムへの入射角θ＿１とが、ｄ＿２／
ｄ＿１＜ｓｉｎ２θ＿１／√（ｎ＾２＿２−ｓｉｎ＾２
θ＿１）但し、ｄ＿１：フィルム厚さの最大値ｎ＿２：フィルムの屈折率なる関係式を満すようにその走査光学系を構成した特許
請求の範囲第１項記載のフィルム画像読取装置。
（３）前記フィルムがＸ線フィルムである特許請求の範
囲第１項に記載のフィルム画像読取装置。