(57)【要約】【課題】簡単な構成でＡ／Ｄ変換に伴うノイズを低減し、かつ高速でＡ／Ｄ変換可能なＡ／Ｄ変換装置を得る。【解決手段】Ａ／Ｄ変換対象のアナログ信号Ｓをｎ系統（ｎは２以上の整数）に分配して送出するサンプルホールド回路２１等からなる信号伝送回路を設け、この信号伝送回路の分配経路にそれぞれｎ個のＡ／Ｄ変換器２２、２３を接続する。そしてこれらのＡ／Ｄ変換器２２、２３から出力されたデジタルデータＤ１、Ｄ２を回路２４により平均または加算して１つのデジタルデータＤを得る。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ／Ｄ変換対象のアナログ信号をｎ系統（ｎは２以上の整数）に分配して送出する信号伝送回路と、
この信号伝送回路の分配経路にそれぞれ接続されたｎ個のＡ／Ｄ変換器と、
これらのＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタルデータを平均または加算する回路とからなるＡ／Ｄ変換装置。
【請求項２】
前記信号伝送回路が、光学像を読み取ってアナログ電気信号に変換する光電変換素子から前記アナログ信号を受けるものであることを特徴とする請求項１記載のＡ／Ｄ変換装置。
【請求項３】
前記光電変換素子がＣＣＤからなるものであることを特徴とする請求項２記載のＡ／Ｄ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アナログ信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換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。なお、放射線画像情報読取り後の蓄積性蛍光体シートに消去光を照射して、そこに残存しているエネルギーを放出させると、そのシートは再度放射線画像情報を蓄積記録できる状態となって、繰り返し使用が可能になる。
【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、そのように構成された放射線画像情報読取装置の一例が記載されている。
【０００６】
上記放射線画像情報読取装置においては多くの場合、ＣＣＤラインセンサや光電子増倍管（フォトマルチプライア）等の光電変換素子から出力されたアナログの読取画像信号をＡ／Ｄ変換器によってデジタルデータ化し、そのデジタルデータを画像処理にかけたり、画像ファイリング装置に記憶させるようにしている。上記Ａ／Ｄ変換器は、このような放射線画像情報読取装置における画像信号に限らず、多くの装置において、アナログの画像信号や音声信号等をデジタルデータ化するために広範に利用されている。
【０００７】
ところで、上に述べたような放射線画像情報読取装置においては、放射線画像情報を担う読取画像信号に、種々のノイズも含まれることになる。図８は、このようなノイズと、蓄積性蛍光体シートに照射された放射線量との関係示すものである。同図においてａは、蓄積性蛍光体シートから発せられる輝尽発光光の量を純粋に表す信号量（シグナル値）を示すものであり、これは蓄積性蛍光体シートへの照射放射線量と比例関係にある。一方同図中のｂは放射線量子ノイズ量を示すものであり、これは照射放射線量の平方根に比例する。また同図中のｃは電気回路ノイズ量を示すものであり、これは照射放射線量に拘わらず一定の値を取る。
【０００８】
この図８から明らかなように、蓄積性蛍光体シートへの照射放射線量が少ないいわゆる低線量域においては、相対的に電気回路ノイズ量がシグナル値に対して大きな値を取ることになるので、ノイズの少ない良質の放射線画像を再生するためには、この電気回路ノイズを低減することが非常に重要となる。
【０００９】
先に述べたＡ／Ｄ変換器においては、Ａ／Ｄ変換誤差が生じることが避けられず、このＡ／Ｄ変換誤差もアナログ信号に乗るノイズと同等にみなせるので、それをできるだけ低減することが望まれている。このＡ／Ｄ変換誤差は、ある一定のアナログ信号をＡ／Ｄ変換した際には本来デジタルデータも一定値となるべきところ、正規分布した値を取るように作用する。そして、このように一定値のアナログ信号を１回Ａ／Ｄ変換したときの変換誤差の標準偏差をＮ１とすると、ｎ回Ａ／Ｄ変換した場合の変換誤差の標準偏差は
【数１】
2004120457.tif 000003
となる。
【００１０】
前述した放射線画像情報読取装置において、主に上述のＡ／Ｄ変換誤差に起因するＡ／Ｄ変換ノイズは、再生放射線画像の粒状性を悪化させるので、種々の電気回路ノイズとともにこのＡ／Ｄ変換誤差も低減させることが強く要望されている。
【００１１】
Ａ／Ｄ変換に伴うノイズを低減する装置としては、例えば特許文献２に示されるように、複数のＡ／Ｄ変換器と、入力されたアナログ信号を互いに異なる増幅率で増幅して複数のＡ／Ｄ変換器に分配し、各Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタルデータを重み付け加算する加算器からなるものが知られている。
【００１２】
また、同様にＡ／Ｄ変換に伴うノイズを低減するために、アナログ信号をｎ（複数）回シリアルにＡ／Ｄ変換し、得られたデジタルデータを加算するようにしたＡ／Ｄ変換装置も知られている。このようにすると、ｎ回Ａ／Ｄ変換した場合の変換誤差の標準偏差が前述のような値を取ることから、１回Ａ／Ｄ変換する場合と比べてノイズは
【数２】
2004120457.tif 000004
に低減される。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−７７５２８号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開平７−１５３２７号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に記載されたＡ／Ｄ変換装置は、入力されたアナログ信号を互いに異なる増幅率で増幅する手段が必要であるため、大がかりでコストが高くつくものとなっている。
【００１６】
またアナログ信号を複数回シリアルにＡ／Ｄ変換する場合は、Ａ／Ｄ変換に時間がかかるという問題がある。したがって、このような手法を前述の放射線画像情報読取装置に適用すると、放射線画像情報の読取速度がこのＡ／Ｄ変換のために制限されてしまい、処理能力が低下するという問題を招く。
【００１７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でＡ／Ｄ変換に伴うノイズを低減することができ、かつ高速でＡ／Ｄ変換可能なＡ／Ｄ変換装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるＡ／Ｄ変換装置は、
Ａ／Ｄ変換対象のアナログ信号をｎ系統（ｎは２以上の整数）に分配して送出する信号伝送回路と、
この信号伝送回路の分配経路にそれぞれ接続されたｎ個のＡ／Ｄ変換器と、
これらのＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタルデータを平均または加算する回路とからなることを特徴とするものである。
【００１９】
なおこの本発明によるＡ／Ｄ変換装置において、上記信号伝送回路は、例えば前述の放射線画像情報読取装置で用いられているような光電変換素子、つまり、光学像を読み取ってアナログ電気信号に変換する光電変換素子からアナログ信号を受けるものであることが好ましい。またそのような光電変換素子は、特にＣＣＤからなるものであることが好ましい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によるＡ／Ｄ変換装置において、アナログ信号をｎ個のＡ／Ｄ変換器に通し、これらのＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタルデータを平均すれば、ｎ回シリアルにＡ／Ｄ変換する場合と同様に、１回Ａ／Ｄ変換する場合と比べてノイズは、
【数３】
2004120457.tif 000005
に低減される。なお、Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタルデータを加算する場合はノイズ量が２倍になるが、信号量も２倍になるので、結局Ｓ／Ｎは平均する場合と同じである。
【００２１】
上記のようにアナログ信号をｎ個のＡ／Ｄ変換器に通すのであれば、それらによるＡ／Ｄ変換処理を並列して行うことができるので、ｎ回シリアルにＡ／Ｄ変換する場合のように長時間を要することなく、Ａ／Ｄ変換処理を高速で実行可能となる。
【００２２】
また本発明のＡ／Ｄ変換装置は、入力されたアナログ信号を互いに異なる増幅率で増幅するような手段は必要としないので、構成が簡単で、比較的低コストで形成され得るものとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態によるＡ／Ｄ変換装置を備えた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。
【００２５】
まず、この放射線画像情報読取装置の基本構成について説明する。図１に示すように本装置は、ファンビーム状の励起光（レーザビーム）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。
【００２６】
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、この増幅器２０の出力を所定のタイミングでサンプルホールドするサンプルホールド回路２１と、このサンプルホールド回路２１から互いにタイミングを揃えて２系統に分配出力される光検出信号Ｓを各々デジタル化する２つのＡ／Ｄ変換器２２および２３と、これらのＡ／Ｄ変換器２２および２３がそれぞれ出力するデジタルデータＤ１、Ｄ２を平均化する平均処理回路２４とが設けられている。そして上記平均処理回路２４が出力したデジタルデータＤは画像処理装置２５に入力され、ここで画像処理を受けた後のデジタル画像信号Ｄは画像再生装置２６に送られるようになっている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、増幅されたアナログ光検出信号Ｓは、サンプルホールド回路２１を含む信号伝送回路において２系統に分配され、分配された各アナログ光検出信号ＳがそれぞれＡ／Ｄ変換器２２および２３に入力される。アナログ光検出信号ＳはＡ／Ｄ変換器２２および２３により各々デジタルデータＤ１、Ｄ２に変換され、これらのデジタルデータＤ１、Ｄ２は平均処理回路２４で平均処理されて、１通りのデジタルデータＤとされる。
【００３４】
このデジタル画像信号Ｄは次に画像処理装置２５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２６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２６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。
【００３５】
本装置において、上記のようにデジタルデータＤ１、Ｄ２を平均処理して得られたデジタルデータＤは、元のデジタルデータＤ１あるいはＤ２よりも低ノイズのものとなる。以下、その点について詳しく説明する。まず、アナログ光検出信号Ｓを１回だけＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換する際のノイズ量を説明する。ここで例えば、ＣＣＤラインセンサ１７および増幅器２０によるノイズ量が「１０」、増幅器２０の後からＡ／Ｄ変換器２２、２３までのサンプルホールド回路２１を含まない信号伝送回路によるノイズ量が「２０」、サンプルホールド回路２１によるノイズ量が「０」、そして１つのＡ／Ｄ変換器の変換誤差によるノイズ量が「２０」であると仮定する。このときの電気回路全体によるノイズ量は、
【数４】
2004120457.tif 000006
となる。
【００３６】
それに対して、２つのＡ／Ｄ変換器２２、２３で各々得られたデジタルデータＤ１、Ｄ２を平均処理した後のＡ／Ｄ変換誤差は、前述したように、
【数５】
2004120457.tif 000007
となるので、この場合の電気回路全体によるノイズ量は、
【数６】
2004120457.tif 000008
となる。以上より、アナログ光検出信号Ｓを１回だけＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換する場合と比べて、本実施の形態においては電気回路によるノイズ量が低減されることが明らかである。
【００３７】
また、本実施の形態においては、２つのＡ／Ｄ変換器２２、２３によるＡ／Ｄ変換処理を並列して行っているので、２回シリアルにＡ／Ｄ変換する場合と比べれば、Ａ／Ｄ変換処理を高速で実行可能となる。なおＡ／Ｄ変換器２２、２３としては、例えばアナログデバイセズ社製の「ＡＤ９８２６」等を用いることができる。またこのＡ／Ｄ変換装置は、入力されたアナログ信号を互いに異なる増幅率で増幅するような手段は必要としないので、構成が簡単で、比較的低コストで形成され得るものとなる。
【００３８】
なお本発明のＡ／Ｄ変換装置は、以上説明した放射線画像情報読取装置に限らす、その他のアナログ画像信号を扱う装置や、さらにはオーディオ装置のように音声信号を扱う装置等にも広く適用可能であり、そのような場合にも、前述した効果を同様に奏するものである。
【００３９】
しかし、多くの画像読取装置において用いられる光電変換素子から出力されるアナログ信号にあっては、先に図８を参照して説明した通りのシグナル値とノイズ量との関係が有る場合が多く、シグナル値が微弱な領域においてはノイズ量を低減することが強く望まれるから、この種の光電変換素子から出力されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換する場合に本発明を適用すれば特に効果的である。
【００４０】
また図６の（１）、（２）はそれぞれ、光電変換素子のうち、前述した光電子増倍管（フォトマルチプライア）とＣＣＤセンサ（ラインセンサあるいはエリアセンサ）が出力する電圧信号の波形を比較して示すものである。ここに示される通り、光電子増倍管からの出力電圧信号は、１画素期間内の比較的長い期間Ｔにおいてサンプリング可能となっているのに対し、ＣＣＤセンサからの出力電圧信号は、１画素期間内のかなり短い期間Ｔ１あるいはＴ２でしかサンプリングすることができない。
【００４１】
本発明によるＡ／Ｄ変換装置は、先に述べた通り、Ａ／Ｄ変換誤差を低減しつつ高速でのＡ／Ｄ変換を可能にするものであるから、上記のようにサンプリング期間が限られるＣＣＤセンサの出力信号をＡ／Ｄ変換する場合に適用されれば、１画素期間を短く設定したまま高速読取を実現できるので、特に好ましいと言える。
【００４２】
また図７の（１）は、前述のような放射線画像情報読取装置から得られたアナログ光検出信号をリニアにＡ／Ｄ変換して得られたデジタルデータｄの信号量と、蓄積性蛍光体シートへの照射放射線との関係を示すものである。ここで、このデジタルデータｄには、図中２本の破線で挟む範囲ｅに亘るノイズが含まれているとする。
【００４３】
このようなデジタルデータｄをｌｏｇ変換すると、その変換後のデータの信号量と上記照射放射線との関係は、同図（２）に示すようなものとなる。すなわちｌｏｇ変換後には、低線量域つまり低シグナル領域において、相対的にノイズが大きく増幅されることになる。そこで、Ａ／Ｄ変換誤差を低減できる本発明のＡ／Ｄ変換装置は、このようにＡ／Ｄ変換後のデジタルデータをｌｏｇ変換する場合に適用されると、ｌｏｇ変換後のノイズ量を顕著に抑圧可能となるので、特に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるＡ／Ｄ変換装置が適用された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】図１の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】図１の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】光電変換素子の信号出力タイミングを示すグラフ
【図７】デジタルデータをｌｏｇ変換した場合の信号値の変化を説明する図
【図８】放射線画像情報読取装置におけるノイズ量を説明する図
【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　　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
１７ａ　　ＣＣＤラインセンサのセンサチップ
１８　　エンドレスベルト
２０　　増幅器
２１　　サンプルホールド回路
２２、２３　　Ａ／Ｄ変換器
２４　　平均処理回路
２５　　画像処理装置
２６　　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】
2004120457.tif 000012
【図５】
2004120457.tif 000013
【図６】
2004120457.tif 000014
【図７】
2004120457.tif 000015
【図８】
2004120457.tif 000016