(57)【要約】【課題】励起光源から発せられた励起光を照射光学系を通して蓄積性蛍光体シートに線状に照射し、この励起光照射部分から発せられる輝尽発光光をラインセンサで検出して該シートに記録されている放射線画像情報を読み取る装置において、低コストで照射光学系の球面収差を低減する。【解決手段】放射線画像情報が蓄積された蓄積性蛍光体シート１３の一部に励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……を照射するレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……等の励起光源と、励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……を一方向に集光して線状に収束させる照射光学系とからなる励起光照射手段を備えた放射線画像情報読取装置において、上記照射光学系を、非球面シリンドリカルレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ……から構成する。【選択図】　　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートの一部に、励起光源から発せられた励起光を照射光学系を通して線状に照射する励起光照射手段と、
この蓄積性蛍光体シートの線状の励起光照射部分に沿うように複数の光電変換素子が並設されてなるラインセンサと、
前記ラインセンサおよび前記励起光照射手段と、前記蓄積性蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、前記励起光照射部分の長さ方向と略直交する副走査方向に移動させる副走査手段とを備えてなる放射線画像情報読取装置において、
前記照射光学系が、前記励起光を一方向に集光して線状に収束させる非球面シリンドリカルレンズから構成されていることを特徴とする放射線画像情報読取装置。
【請求項２】
前記非球面シリンドリカルレンズの副走査方向を含む断面内の形状が、光軸からの距離が大であるほど光軸方向の面のサグ値が減少する形状であることを特徴とする請求項１記載の放射線画像情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線画像情報が蓄積記録されている蓄積性蛍光体シートに励起光を照射し、それにより該シートから発せられた輝尽発光光を光電的に読み取って前記放射線画像を示す画像信号を得る放射線画像情報読取装置に関し、特に詳細には、蓄積性蛍光体シートに線状に励起光を照射し、輝尽発光光をラインセンサによって検出する放射線画像情報読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放射線を照射するとこの放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光やレーザ光などの励起光を照射すると、蓄積された放射線エネルギーに応じて輝尽発光を示す蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）が知られており、そして、この蓄積性蛍光体を支持体上に積層してなる蓄積性蛍光体シートを用いる放射線画像記録再生システムが広く実用に供されている。
【０００３】
この放射線画像記録再生システムは、人体等の被写体を透過させた放射線を蓄積性蛍光体シートに照射する等してこの蓄積性蛍光体シートに被写体の放射線画像情報を蓄積記録し、その後、レーザ光などの励起光により該シートを２次元的に走査してその励起光照射部分から輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電読取手段により読み取って上記放射線画像情報を示す画像信号を得るものである。
【０００４】
このシステムにおいて得られた画像信号は、観察読影に適した階調処理や周波数処理などの画像処理が施された上で、それが担持する放射線画像を診断用可視像としてフィルムに再生記録したり、あるいはＣＲＴ画像表示装置等に表示するために用いられる。
【０００５】
ここで、上述した放射線画像記録再生システムに用いられる放射線画像情報読取装置においては、輝尽発光光の読取時間の短縮や、装置のコンパクト化およびコスト低減等の観点から、光電読取手段としてＣＣＤ等からなるラインセンサを適用することが提案されている。特許文献１には、そのようにして蓄積性蛍光体シートから放射線画像情報を示す画像信号を得る放射線画像情報読取装置の一例が示されている。
【０００６】
その種の放射線画像情報読取装置は基本的に、
放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートの一部に、励起光源から発せられた励起光を照射光学系を通して線状に照射する励起光照射手段と、
この蓄積性蛍光体シートの線状の励起光照射部分に沿うように複数の光電変換素子が並設されてなるラインセンサと、
このラインセンサおよび励起光照射手段と蓄積性蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、励起光照射部分の長さ方向（主走査方向）と略直交する方向（副走査方向）に移動させる副走査手段とが設けられてなるものである。
【０００７】
なお、上述のように蓄積性蛍光体シートに励起光を線状に照射する励起光照射手段としては、いわゆるファンビーム状の励起光を発するものであってもよいし、あるいは、１本の細いビームを偏向させて蓄積性蛍光体シート上で線状に走査させるものであってもよい。
【０００８】
従来、上述のようにファンビーム状の励起光を発する励起光源として、装置の小型化やコストダウンの観点から、レーザダイオード（半導体レーザ）を適用することが考えられている。そしてその場合は一般に、照射光学系として、レーザダイオードから発散光状態で出射したレーザビームを副走査方向のみに集光して線状に収束させるシリンドリカルレンズが適用される。
【０００９】
ところが、このようなシリンドリカルレンズを用いてレーザビームを一方向に収束させると、蓄積性蛍光体シート上の線状の励起光照射部分において、励起光のビーム径がこの線状の長さ方向（主走査方向）に亘って不均一になるという問題が認められる。そこでこの問題を解決するために、特許文献２に示されるように、照射光学系に、レンズ長手方向に亘って曲率が変えられたシリンドリカルレンズを適用することも提案されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１−１０１５４０号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２００２−７７５２８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、レンズ長手方向に亘って曲率が変えられたシリンドリカルレンズから照射光学系を構成した場合、ビーム径の不均一が解消できても、球面収差は低減できないという問題が残されている。
【００１３】
この球面収差の問題を解決するために、本出願人による特願２００１−２１３０６０号に示されるように、照射光学系を非球面のトーリック面を備えたレンズから構成することも考えられるが、その場合はトーリック面を備えるレンズの加工が難しく、そのために放射線画像情報読取装置のコストが高くつくという問題が生じる。
【００１４】
本発明は上記の事情に鑑みて、励起光を蓄積性蛍光体シート上で線状に収束させる照射光学系の球面収差を低減可能で、そしてそのためのコスト上昇を低く抑え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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明による放射線画像情報読取装置は、前述したように、
放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートの一部に、励起光源から発せられた励起光を照射光学系を通して線状に照射する励起光照射手段と、
この蓄積性蛍光体シートの線状の励起光照射部分に沿うように複数の光電変換素子が並設されてなるラインセンサと、
前記ラインセンサおよび前記励起光照射手段と、前記蓄積性蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、前記励起光照射部分の長さ方向と略直交する方向に移動させる副走査手段とを備えてなる放射線画像情報読取装置において、
励起光照射手段を構成する照射光学系が、励起光を一方向に集光して線状に収束させる非球面シリンドリカルレンズから構成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
なおこの場合の「非球面」とは、線状に収束した励起光が延びる方向に垂直な面、つまり副走査方向を含む面内の断面形状が、非球面形状を切り取った形となっていることを意味するものである。
【００１７】
また、上記非球面シリンドリカルレンズの副走査方向を含む断面内の形状は、光軸からの距離が大であるほど光軸方向の面のサグ値が減少する形状とされていることが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の放射線画像情報読取装置においては、励起光照射手段を構成する照射光学系が、励起光を一方向に集光して線状に収束させる非球面シリンドリカルレンズから構成されたことにより、球面収差を確実に低減させることができる。また、このような非球面シリンドリカルレンズは、前述のトーリック面を備えるレンズ等と比べれば加工が比較的容易であるので、このような非球面シリンドリカルレンズを用いても、本発明の放射線画像情報読取装置のコスト上昇は低く抑えられるようになる。
【００１９】
また、特に上記非球面シリンドリカルレンズの副走査方向を含む断面内の形状が、光軸からの距離が大であるほど光軸方向の面のサグ値が減少する形状とされている場合には、該レンズの像面湾曲の影響により主走査方向位置に応じて収束ビーム径にバラツキが生じることを防止することもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態による放射線画像情報読取装置の概略構成を示すものであり、また図２および図３はそれぞれ、この放射線画像情報読取装置の読取光学系の部分の側面形状、正面形状を示している。
【００２２】
図１に示すように本装置は、ファンビーム状の励起光１０を発するレーザダイオードアレイ１１と、励起光１０を図２に示す面内のみで集光するレンズアレイ１２と、この励起光１０が線状に照射された蓄積性蛍光体シート１３の部分から発せられた輝尽発光光１４を集光するレンズアレイ１５と、このレンズアレイ１５を通過した輝尽発光光１４の光路に配された励起光カットフィルタ１６と、この励起光カットフィルタ１６を透過した輝尽発光光１４を検出するＣＣＤラインセンサ１７と、蓄積性蛍光体シート１３を矢印Ｙ方向、つまり該シート１３上における励起光照射部分の長さ方向（矢印Ｘ方向）と直交する方向に定速送りする副走査手段としてのエンドレスベルト１８とを有している。
【００２３】
さらに、上記ＣＣＤラインセンサ１７から出力されたアナログの光検出信号Ｓを増幅する増幅器２０と、増幅された光検出信号Ｓをデジタル化するＡ／Ｄ変換器２１と、このＡ／Ｄ変換器２１が出力するデジタル画像信号Ｄを画像処理する画像処理装置２２と、画像処理後のデジタル画像信号Ｄが入力される画像再生装置２３とが設けられている。
【００２４】
レーザダイオードアレイ１１は図３に示すように、一例として発振波長が６６０ｎｍの複数のレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……が一列に並設されてなるものである。各レーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……から発せられた発散光状態の励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……はそれぞれ、レンズアレイ１２を構成している各シリンドリカルレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ……により一方向のみに集光されてファンビームとなり、それらのファンビームが連なってなる励起光１０が蓄積性蛍光体シート１３の一部分を線状に照射する。なお、シリンドリカルレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ……の形状については後に詳しく説明する。
【００２５】
ＣＣＤラインセンサ１７は図４に平面形状を示すように、一列に並設された多数のセンサチップ（光電変換素子）１７ａを有するものである。本例においてこのＣＣＤラインセンサ１７のセンサチップ並設方向と直交する方向の受光幅、つまりセンサチップ１７ａの幅Ｗは約１００μｍである。
【００２６】
このＣＣＤラインセンサ１７は、センサチップ１７ａが図１の蓄積性蛍光体シート１３上における励起光照射部分の長さ方向（矢印Ｘ方向）に沿って並ぶ向きに配設されている。なおこのＣＣＤラインセンサ１７は、幅の大きい蓄積性蛍光体シート１３に対応するために、複数のラインセンサをその長さ方向に連ねて構成されてもよい。
【００２７】
一方レンズアレイ１５は、図５の（１）、（２）にそれぞれ正面形状、側面形状を示す通り、例えば多数の屈折率分布型レンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ……が一列に並設されてなるものである。各屈折率分布型レンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ……は、蓄積性蛍光体シート１３から発せられた輝尽発光光１４を集光して、図１に示すようにＣＣＤラインセンサ１７に導く。このレンズアレイ１５は、屈折率分布型レンズ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ……が蓄積性蛍光体シート１３上における励起光照射部分の長さ方向（矢印Ｘ方向）に沿って並ぶ向きに配設されている。
【００２８】
以下、上記構成の放射線画像情報読取装置の作用について説明する。蓄積性蛍光体シート１３には、被写体を透過した放射線を照射する等によりこの被写体の放射線画像情報が蓄積記録されており、該シート１３はエンドレスベルト１８により矢印Ｙ方向に定速で送られる。それとともに、レーザダイオードアレイ１１から発せられた励起光１０が、蓄積性蛍光体シート１３の一部に線状に照射される。
【００２９】
この励起光１０の照射を受けた蓄積性蛍光体シート１３の部分からは、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１４が発散する。例えば青色のこの輝尽発光光１４はレンズアレイ１５により集光されてＣＣＤラインセンサ１７に導かれ、該ＣＣＤラインセンサ１７によって光電的に検出される。なお、蓄積性蛍光体シート１３で反射してＣＣＤラインセンサ１７に向かって進行する励起光１０は、励起光カットフィルタ１６によってカットされる。
【００３０】
ＣＣＤラインセンサ１７は、輝尽発光光１４の光量に対応した（つまり上記放射線画像情報を示す）アナログの光検出信号Ｓを出力する。この光検出信号Ｓは増幅器２０により増幅され、次いでＡ／Ｄ変換器２１においてデジタル画像信号Ｄに変換される。
【００３１】
このデジタル画像信号Ｄは次に画像処理装置２２において階調処理等の画像処理を受けた後、画像再生装置２３に送られて、蓄積性蛍光体シート１３に記録されていた放射線画像の再生に供せられる。この画像再生装置２３は、ＣＲＴ表示装置等からなるディスプレイ手段でもよいし、感光フィルムに光走査記録を行なう記録装置等であってもよい。
【００３２】
次に、励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……の収束状態等について、図３を参照して詳しく説明する。本実施形態においてレーザダイオードアレイ１１を構成するレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……は各々出力５０ｍＷのものであり、それらは一例として２４個用いられている。このように多数のレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……を用い、それらから発せられた励起光１０ａ、１０ｂ、１０ｃ……を連ねて蓄積性蛍光体シート１３に線状に照射するようにすれば、主走査幅が同一である限り、ただ１つのレーザダイオードを用いる場合と比べて、当然本実施形態の方がレーザダイオードから蓄積性蛍光体シート１３までの距離を短くすることができる。それにより、放射線画像情報読取装置を十分に小型化することができる。
【００３３】
本実施の形態では、上述のように複数設けられたレーザダイオード１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……に対応させてそれぞれシリンドリカルレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ……が設けられ、それらが連結部材１２Ｈにより互いにレンズ長手方向に連結されてレンズアレイ１２が構成されている。
【００３４】
次に、シリンドリカルレンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ……について詳しく説明する。なお、以下ではそれらの中の１つのシリンドリカルレンズ１２ａについて説明するが、その他のシリンドリカルレンズ１２ｂ、１２ｃ……の形状および設置状態、並びに奏する効果も全く同様である。
【００３５】
シリンドリカルレンズ１２ａの中心肉厚は２．５ｍｍ、その入射端面の形状つまりレーザダイオード１１ａ側の光通過面の形状は下記の通りの非球面である。
【００３６】
主走査方向曲率半径：無限大
副走査方向近軸曲率半径（１／ｃ）：３．３０ｍｍ
円錐係数（ｋ）：−６．２９３２６３
４次非球面係数（Ａ）：　０．１４５９６４×１０−１
６次非球面係数（Ｂ）：−０．３０３２１１×１０−２
８次非球面係数（Ｃ）：　０．４０７９４８×１０−３
１０次非球面係数（Ｄ）：−０．２４２７０６×１０−４
ただし、
【数１】
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である。ここでｚは光軸方向の面のサグ値、ｙは副走査方向を含む断面（図２に表される面）における光軸からの距離である。また、このシリンドリカルレンズ１２ａの出射端面つまり蓄積性蛍光体シート１３側の光通過面の曲率半径は主、副走査方向とも無限大である。そしてこのシリンドリカルレンズ１２ａは、レーザダイオード１１ａの発光点との間の距離が６．５ｍｍ、蓄積性蛍光体シート１３との間の距離が３７．５ｍｍとなる状態に配置されている。
【００３７】
本実施の形態では、励起光照射光学系に上述の通りの非球面シリンドリカルレンズ１２ａが用いられたことにより、球面収差を確実に低減させることができる。図６は上記非球面シリンドリカルレンズ１２ａの球面収差を、また図７は従来装置で用いられている球面シリンドリカルレンズの球面収差例を示すものであり、これらの図を比較すれば、本発明による球面収差低減の効果が明らかである。なおここで比較した２つのシリンドリカルレンズの開口数（ＮＡ）は、ともに０．２５である。
【００３８】
また上記非球面シリンドリカルレンズ１２ａは、前述のトーリック面を備えるレンズ等と比べれば加工が比較的容易であるので、このような非球面シリンドリカルレンズ１２ａを用いても、本実施の形態の放射線画像情報読取装置はコスト上昇が低く抑えられ得るものとなる。
【００３９】
ところで、上記形状の非球面シリンドリカルレンズ１２ａを用いた場合には、球面収差が低減する半面、像面湾曲の影響により、主走査方向位置に応じて収束ビーム径にバラツキが生じることもある。この不具合も解消するためには、非球面シリンドリカルレンズの副走査方向を含む断面（図２に表される面）内の形状を、光軸からの距離が大であるほど前記サグ値ｚが減少するように設定することが望ましい。そのような非球面シリンドリカルレンズの非球面形状例を、下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
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なおこの表１における１／ｃ、ｋ、Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、前述と同様に各々副走査方向近軸曲率半径、円錐係数、４次非球面係数、６次非球面係数、８次非球面係数および１０次非球面係数である。またここでは、主走査方向位置を励起光入射角によって表し、この入射角が０°、１０°、３０°である３位置について各数値を示してある。
【００４１】
なお、本発明で用いる非球面シリンドリカルレンズの形状は、以上説明した２つの例における形状に限られるものではなく、適宜その他の形状を採用することも可能である。
【００４２】
また、以上説明した実施の形態では、励起光副走査のために蓄積性蛍光体シート１３をエンドレスベルト１８により定速搬送しているが、励起光を副走査する手段はこのようなものに限らず、その他例えばローラで蓄積性蛍光体シート１３を搬送するものや、あるいは、固定した蓄積性蛍光体シート１３に対して励起光照射手段およびラインセンサ等を相対移動させるものなどを適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による放射線画像情報読取装置の概略構成図
【図２】図１に示した放射線画像情報読取装置の読取光学系を示す側面図
【図３】図２に示した読取光学系の正面図
【図４】上記放射線画像情報読取装置に用いられたラインセンサの平面図
【図５】上記放射線画像情報読取装置に用いられたレンズアレイの正面図（１）と、側面図（２）
【図６】上記放射線画像情報読取装置に用いられた非球面シリンドリカルレンズの球面収差を示す概略図
【図７】従来の放射線画像情報読取装置に用いられたシリンドリカルレンズの球面収差を示す概略図
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　　励起光
１１　　レーザダイオードアレイ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ　　レーザダイオード
１２　　レンズアレイ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ　　非球面シリンドリカルレンズ
１３　　蓄積性蛍光体シート
１４　　輝尽発光光
１５　　レンズアレイ
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ　　屈折率分布型レンズ
１６　　励起光カットフィルタ
１７　　ＣＣＤラインセンサ
１８　　エンドレスベルト
２０　　増幅器
２１　　Ａ／Ｄ変換器
２２　　画像処理装置
２３　　画像再生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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