JPH0787322A - 画像信号読出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 輝尽性蛍光体のシンチレータと固体光検出器
による放射線検出器から画像信号の読みとりにおいて、
フィルタを用いることなく、励起光によるノイズ成分が
除去された、Ｓ／Ｎの良好な画像を得る。 【構成】 輝尽性蛍光体からなるシンチレータ３と、そ
れにより発せられた輝尽発光光を検出して画像信号に変
換して出力する多数の固体光検出素子からなる固体光検
出器２とでなる放射線検出器１に、被写体６を透過した
Ｘ線５を照射する。シンチレータ３には被写体６の放射
線画像情報が蓄積記録される。次いで励起光8Aを連続的
にシンチレータ３に照射中に、所定の時間間隔ｔ_i 毎に
複数の画像信号Ｓｔ_i をＳｔ_i の値が一定値Ｓｔ_n とな
るまで読み出す。その後、それぞれの画像信号Ｓｔ_i か
ら一定画像信号Ｓｔ_n を減算し、Ｓｔ_i −Ｓｔ_n を各固
体光検出素子毎に加算して出力し、一定画像信号Ｓｔ_n
が減算された画像信号Ｓ′は再生手段31において再生さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号読出方法、とく
に詳細には輝尽性蛍光体からなるシンチレータと固体光
検出器との組合せを利用する放射線検出器から画像信号
を読み出す方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、医療診断を目的とする放射線
撮影の医療用放射線撮影、物質の被破壊検査等を目的と
する工業用放射線撮影等の種々の分野における放射線撮
影において、増感紙と放射線写真フイルムとを組合せた
いわゆる放射線写真法が利用されている。この方法によ
れば、被写体を透過したＸ線等の放射線が増感紙に入射
すると，増感紙に含まれる蛍光体はこの放射線のエネル
ギーを吸収して蛍光（瞬時発光）を発する。この発光に
より、増感紙に密着させるように重ね合わされた放射線
写真フイルムが感光し、放射線写真フイルム上には放射
線画像が形成される。このようにして放射線画像は直接
に放射線フイルム上に可視化された画像として得ること
ができる。

【０００３】一方、放射線写真フイルムに記録された放
射線画像を光電的に読み取って画像信号を得、この画像
信号に適切な画像処理を施した後、画像を再生記録する
ことが種々の分野で行われている。たとえば、後の画像
処理に適合するように設計されたガンマ値の低いフイル
ムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ線画像が記録され
たフイルムからＸ線画像を読み取って電気信号に変換
し、この電気信号（画像信号）に画像処理を施した後コ
ピー写真等に可視像として再生することにより、コント
ラスト，シャープネス，粒状性等の画質性能の良好な再
生画像を得ることが行われている（特公昭61-5193 号公
報参照）。

【０００４】また本願出願人により、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蓄積され、その後可視光等の
励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じて輝尽
発光を示す蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、
人体等の被写体の放射線画像情報を一旦シート状の蓄積
性蛍光体に記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザー
光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られ
た輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この
画像データに基づき被写体の放射線画像を写真感光材料
等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる放射
線画像記録再生システムがすでに提案されている（特開
昭55-12429号，同56-11395号，同55-163472 号，同56-1
04645 号，同55- 116340号等）。

【０００５】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、蓄積性蛍光体においては、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、蓄積性蛍光体シートより放
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。

【０００６】しかしながら、このような放射線写真シス
テムにより放射線画像を得るためには、上述した放射線
画像を直接可視化する際に、撮影に用いる放射線写真フ
イルムと増感紙との感度領域を一致させて撮影を行う必
要がある。

【０００７】また、上述した放射線写真フイルム、蓄積
性蛍光体シートを用いて光電的に放射線画像を読み取る
システムにおいては、上述したように放射線画像に画像
処理を行って目的に応じた濃度およびコントラストを有
するように調整したり、放射線画像を一旦電気信号に変
換しなければならず、そのための画像読取装置を用いて
読取り走査を行う必要があり、放射線画像を得るための
操作が煩雑なものとなり、放射線画像を得るまでの時間
がかかるものとなっている。

【０００８】そこで、従来のシステムにおける上記のよ
うな問題点を解決するために、放射線検出器が提案され
ている（例えば特開昭59-211262 号公報、特開昭59-211
263号公報、特開平2-164067号公報、ＰＣＴ国際公開番
号ＷＯ92/06501号、Signal,noise,and read out consid
erations in the development of amorphous silicon p
hotodiode arrays for radiotherapy and diagnostic x
-ray imaging，L.E.Antonuk et.al ，University of Mi
chigan，R.A.Street Xerox，PARC，SPIEVol.1443 Medic
al Imaging V;Image Physics(1991)，p.108-119 ）。

【０００９】この放射線検出器は、例えば厚さ3mm の石
英ガラスからなる基板にアモルファス半導体膜を挟んで
透明導電膜と導電膜とからなるマトリクス状に配された
複数の固体光検出素子および互いに直交するようにマト
リクス状にパターン形成された複数の信号線と走査線と
から構成されている固体光検出器に、放射線を可視光に
変換するシンチレータを積層することにより構成されて
なるものである。

【００１０】この放射線検出器をシンチレータが放射線
入射側の面を向くように配置し、放射線検出器に被写体
を透過した放射線を照射することにより、放射線がシン
チレータに直接入射して可視光に変換され、あるいはシ
ンチレータが輝尽性蛍光体である場合には、シンチレー
タに蓄積記録された放射線画像情報を励起光で励起する
ことにより輝尽発光光として発光され、この変換された
可視光あるいは発光された輝尽発光光が固体光検出素子
の光電変換部により検出されて放射線画像情報を担持す
る画像信号に光電変換される。この画像信号は、放射線
検出器の各固体光検出素子に設けられた転送部から所定
の読出し手段により読み出され、所定の画像処理がなさ
れた後にＣＲＴ等の再生手段により再生される。このよ
うな放射線検出器を用いることにより、被写体の放射線
画像を煩雑な操作を行うことなく直ちに再生することが
できるため、直ちにリアルタイムで放射線画像を得るこ
とができ、上述した従来のシステムの欠点を解消するこ
とができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した放射線検出器
において、シンチレータが輝尽性蛍光体であるものにつ
いては、画像信号を読み出す際に励起光をシンチレータ
に照射しなければならないため、励起光が固体光検出器
において検出され固体光検出器から読み出された画像信
号にノイズ成分として含まれてしまうものである。この
ため、照射された励起光が固体光検出器において検出さ
れないように輝尽発光光のみを透過し、励起光を透過し
ないフィルタをシンチレータと固体光検出器との間に設
ける必要がある。

【００１２】しかしながら、輝尽性蛍光体の種類により
輝尽発光光の波長が異なるものであることから、シンチ
レータを形成する輝尽性蛍光体の種類が異なるものを使
用する場合には、その輝尽性蛍光体が発する輝尽発光光
の波長に応じたフィルタを設けなければならないため、
放射線検出器の設計が極めて面倒なものとなる。

【００１３】本発明は上記事情に鑑み、フィルタを設け
ることなく放射線検出器において読み出された画像信号
から励起光によるノイズ成分を除去することができる画
像信号読出方法を提供することを目的とするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の画像
信号読出方法は、画像情報を担持する放射線が照射され
ることにより該画像情報が蓄積記録され励起光の照射に
より前記画像情報を担う輝尽発光光を発光する輝尽性蛍
光体からなるシンチレータと、該シンチレータから発せ
られる輝尽発光光を画像信号に変換して出力する２次元
状に配された多数の固体光検出素子を有する固体光検出
器とを積層させてなる放射線検出器から前記画像信号を
読み出すための画像信号読出方法であって、前記シンチ
レータに前記励起光を照射しながら、全ての前記固体光
検出素子において前記画像信号が一定値の画像信号に収
束するまで前記固体光検出器から複数回の画像信号の読
出しを行い、該複数回読み出された画像信号のそれぞれ
から前記一定値の画像信号を減算し、該一定値の画像信
号が減算された前記複数の画像信号を加算して出力する
ことを特徴とするものである。

【００１５】また、本発明による第２の画像信号読出方
法は、画像情報を担持する放射線が照射されることによ
り該画像情報が蓄積記録され励起光の照射により前記画
像情報を担う輝尽発光光を発光する輝尽性蛍光体からな
るシンチレータと、該シンチレータから発せられる輝尽
発光光を画像信号に変換して出力する２次元状に配され
た多数の固体光検出素子を有する固体光検出器とを積層
させてなる放射線検出器から前記画像信号を読み出すた
めの画像信号読出方法であって、前記シンチレータに前
記励起光が照射された直後の第１の画像信号を前記固体
光検出器から読み出し、前記シンチレータに前記励起光
を照射しながら、全ての前記固体光検出素子において前
記画像信号が一定値の画像信号に収束したときの第２の
画像信号の読出しを行い、前記第１の画像信号から前記
第２の画像信号を減算し、該減算された画像信号を出力
することを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】本発明による画像信号読出方法は、シンチレー
タが輝尽性蛍光体の場合に、シンチレータに励起光を照
射しながら、全ての固体光検出素子において画像信号が
一定値に収束するまで固体光検出器から複数回の画像信
号の読出しを行い、読み出された複数の画像信号のそれ
ぞれから一定値となった画像信号を減算し、この減算さ
れた複数の画像信号を加算して出力するようにしたもの
である。すなわち、シンチレータに蓄積記録された画像
情報の読出しは破壊読み出しであるため、画像情報を読
み出し切ると励起光を照射していなければ、それ以降に
読み出される画像信号は０となるはずである。しかしな
がら、励起光を照射し続ければ画像信号は一定値とな
り、この一定値となった画像信号はシンチレータに照射
された励起光によるノイズ成分を担持するものとなって
いる。したがって、励起光が照射されている間に複数回
読み出された画像信号から一定値となった画像信号を減
算し、減算された画像信号を加算して出力することによ
り、シンチレータと固体光検出器との間にフィルタを設
けることなく読み出された画像信号から励起光によるノ
イズ成分を除去することができる。

【００１７】また、シンチレータに励起光が照射された
直後の画像信号を読み出し、この画像信号から一定値に
収束した画像信号を減算して出力するようにしても、シ
ンチレータと固体光検出器との間にフィルタを設けるこ
となく読み出された画像信号から励起光によるノイズ成
分を除去することができる。

【００１８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。

【００１９】図１は本発明による画像信号読出方法の実
施例を実施するための放射線検出器を用いた画像信号読
出装置を表す図、図２は画像信号読出装置に用いられる
放射線検出器を構成する固体光検出器の詳細を表す図で
ある。図１および図２に示すように、本発明による画像
信号読出方法を実施するための装置は、例えばＢａＦ
（ＢｒＩ）：Ｅｕ²⁺等からなる輝尽性蛍光体からなる平
面状のシンチレータ３と、このシンチレータ３により変
換された輝尽発光光を検出し、この可視光を被写体の放
射線画像を担持する画像信号に光電変換する光電変換部
18およびこの光電変換部18に蓄積された画像信号を読み
出す転送部19とからなる固体光検出素子23を２次元状に
複数配してなる固体光検出器２とを積層させて放射線検
出器１を構成しているものである。なお、各固体光検出
素子23は図２に示すように走査線20a ，信号線20b によ
り接続されており、走査線20a は図２の水平方向に延在
して走査パルス発生器21および各固体光検出素子23の転
送部19（トランジスタ）のゲートと接続されている。一
方、信号線20b は図２の垂直方向に延在して転送レジス
タ22および各転送部19のドレインと接続されている。

【００２０】ここで、固体光検出素子23の詳細について
説明する。図３は固体光検出素子23の詳細を表す図であ
る。図３に示すように固体光検出素子23は、樹脂シート
からなる基板11の上にパターン成形した導電膜からなる
信号線12A ，12B があり、アモルファスシリコン13と透
明電極14とからなる光電変換部18としてのフォトダイオ
ード15、アモルファスシリコン16およびアモルファスシ
リコン16内に設けられた転送電極16A （ゲート）からな
る転送部19としての薄膜トランジスタ17により構成され
てなるものである。ここで信号線12B はドレインであ
り、前述した信号線20b と接続されており、転送電極16
A は走査線20a と接続されている。そしてこのように構
成された固体光検出素子23を２次元状に複数配置するこ
とにより固体光検出器２が構成されている。

【００２１】次いで本発明による画像信号読出装置の動
作について説明する。

【００２２】図１に示すように、Ｘ線源４より発せられ
たＸ線５は被写体６に照射され、被写体６を透過する。
被写体６を透過したＸ線５は放射線検出器１に照射され
る。放射線検出器１に照射されたＸ線５はシンチレータ
３に照射され、これにより被写体６の放射線画像情報が
シンチレータ３に蓄積記録される。

【００２３】次いで、励起光源８から励起光8Aが発せら
れる。この励起光8Aは連続的にシンチレータ３に照射さ
れる。これによりシンチレータ３からは輝尽発光光が発
せられる。ここで、シンチレータ３に蓄積記録された放
射線エネルギーは励起光8Aの照射により減少するため、
時間の経過とともにシンチレータ３から発せられる輝尽
発光光の発光量は減少し、図４に示すように、輝尽発光
光を光電変換することにより得られる画像信号は減少す
る。そして、画像信号の読出しをこの励起光8Aの照射中
に所定の時間間隔により読み出された画像信号の値が一
定値となるまで複数回行う。すなわち、図４に示すよう
に、所定の時間間隔による時間ｔ_i 毎に画像信号Ｓｔ_i
の読出しを行い、そしてこの画像信号Ｓｔ_i が一定値、
すなわちある時間ｔ_i において、画像信号Ｓｔ_i+1 と画
像信号Ｓｔ_i との差分値が０となるまで繰り返し行う。
以下画像信号の読出しの詳細について説明する。

【００２４】励起光源８からの励起光8Aの照射により、
シンチレータ３から輝尽発光光が発せられる。発せられ
た輝尽発光光は、固体光検出器２を構成する各固体光検
出素子23の光電変換部18としてのフォトダイオード15に
より受光され、フォトダイオード15において信号電荷が
発生する。このようにして、各固体光検出素子23におい
て輝尽発光光の発光輝度、すなわち入射した放射線の強
度に比例した信号電荷が発生する。

【００２５】次いで、時刻ｔ_i 毎に走査パルス発生器21
から最上列の各固体光検出素子23の転送部19に転送パル
スが送られ、最上列の各固体光検出素子23の転送部19の
スイッチは「入」状態（固体光検出素子23の転送電極16
A に電圧がかかり、信号線12A ，12B 間を電流が流れる
状態）となる。すなわち、フォトダイオード15で発生し
た信号電荷は薄膜トランジスタ17を通じて転送される。
これにより、最上列の各固体光検出素子23の信号電荷は
転送レジスタ22に同時に送られる。転送レジスタ22の出
力端子22a からは各固体光検出素子23毎に、時間ｔ_i か
らｔ_i+1 までの間に蓄積された電気信号（画像信号）Ｓ
ｔ_i が時系列的に取り出される。

【００２６】このようにして、最上列から最下列へと順
次、各列に走査パルス発生器21から転送パルスが送ら
れ、各列の各固体光検出素子23からの画像信号Ｓｔ_i が
出力端子22a から時系列的に出力される。そしてこのよ
うな、走査パルス発生器21からパルスを送ることによる
画像信号Ｓｔ_i を出力させる処理を、励起光8Aがシンチ
レータ３に照射されている間に複数回行う。

【００２７】ここで画像信号Ｓｔ_i を複数回読み出すた
めの時間間隔は、転送部19が飽和状態になるまでの時間
とし、数msから数十ms程度の間隔とするものである。

【００２８】そしてこのような画像信号の読出しを、図
４に示すように読み出される画像信号Ｓｔ_i が一定値Ｓ
ｔ_n となるまで行い、励起光8Aの照射毎に得られた画像
信号Ｓｔ_i は画像処理手段30に入力され、画像処理手段
30のメモリに一旦記憶される。次いで前述した一定値と
なった画像信号Ｓｔ_n を、各時間ｔ_i 毎に読み出された
画像信号Ｓｔ_i から減算し、この減算された画像信号が
処理済画像信号Ｓ′となる。すなわち、

【００２９】

【数１】

【００３０】なる演算が各固体光検出素子23毎になされ
る。この処理済画像信号Ｓ′は図４の斜線Ａの部分を表
すものとなる。そしてこのように処理済画像信号Ｓ′は
再生手段31に入力され、可視像として再生される。

【００３１】ここで、一定値となった画像信号Ｓｔ
_n は、シンチレータ３に照射された励起光8Aによるノイ
ズ成分を担持するものとなっている。したがって、この
ような、固体光検出器２を構成する各固体光検出素子23
から、画像信号Ｓｔ_i が一定値の画像信号Ｓｔ_n となる
まで画像信号の読み出しを行って、各固体光検出素子23
毎に画像信号Ｓｔ_i から画像信号Ｓｔ_n を減算してこれ
を加算して処理済画像信号Ｓ′得ることにより、フィル
タを設けることなく画像信号Ｓｔ_i から励起光8Aによる
ノイズ成分を除去でき、ノイズの少ない高画質の再生画
像を得ることができる。

【００３２】なお、再生手段31としては、ＣＲＴ等の電
子的に表示するもの、ＣＲＴ等に表示された放射線画像
をビデオプリンタ等に記録するものなど種々のものを採
用することができる。また、被写体６の放射線画像は磁
気テープ、光ディスク等に記録保存するようにしてもよ
い。

【００３３】なお、上述した実施例においては、所定の
時間ｔ_i 毎に画像信号Ｓｔ_i を読み出し、画像信号Ｓｔ
_i から一定画像信号値Ｓｔ_n を減算して、減算された画
像信号Ｓｔ_i を加算して、画像信号Ｓ′として出力する
ようにしているが、例えば図４に示すように、励起光8A
がシンチレータ３に照射された直後の時刻ｔ₁ における
画像信号Ｓｔ₁ を読み出し、所定時間経過後の一定値と
なった画像信号Ｓｔ_nを、画像信号Ｓｔ₁ から減算した
画像信号（Ｓｔ₁ −Ｓｔ_n ）を出力するようにしてもよ
い。

【００３４】すなわち、時刻ｔ₁ における画像信号Ｓｔ
₁ は、シンチレータ３より発光される輝尽発光光の最大
値により得られるものであるため、各固体光検出素子か
ら得られる画像信号の値は、シンチレータ３に励起光8A
が照射された直後の輝尽発光光の発光量により略定めら
れるものである。したがって、励起光8Aが照射された直
後の時刻ｔ₁ における輝尽発光光より得られる画像信号
Ｓｔ₁ を各固体光検出素子23毎に得、その後時刻ｔ_n に
おいて収束して一定値となった画像信号Ｓｔ_nを画像信
号Ｓ₁ から減算し、この減算された画像信号を再生手段
31において再生することにより、励起光8Aによるノイズ
の減少した高画質の再生画像を得ることができる。

【００３５】また、上述した実施例においては、固体光
検出器の基板として樹脂シートを用いているが、これに
限定されるものではなく、放射線画像を吸収しない数百
ミクロン程度の厚さであれば、石英ガラス等の無機材料
を用いるようにしてもよい。

【００３６】さらに上述した実施例においては、半導体
層としてアモルファスシリコン層を用いているが、これ
に限定されるものではなく、いかなる半導体層を用いる
ようにしてもよいものである。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る画像信号読出方法は、シンチレータが輝尽性蛍光体で
ある放射線検出器に励起光が照射されている間に複数回
の画像信号の読出しを行い、あるいは、励起光が照射さ
れた直後の画像信号の読出しを行い、読み出された複数
の画像信号あるいは励起光が照射された直後の画像信号
から、励起光の照射により一定値に収束した画像信号を
減算して出力するようにしたため、一定値の画像信号に
含まれる励起光により発生するノイズ成分を画像信号か
ら除去して出力することができる。これにより、シンチ
レータと固体光検出器との間にフィルタを設けることな
く励起光と輝尽発光光とを分離することができる。した
がって、シンチレータに含まれる輝尽性蛍光体が異なる
ことにより生じるフィルタの設計変更あるいは交換をす
ることなく励起光によるノイズ成分が除去されたＳ／Ｎ
の高い再生画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像信号読出方法を実施するため
の画像信号読出装置を表す図

【図２】本発明による画像信号読出方法を実施するため
の画像信号読出装置に用いられる固体光検出器の詳細を
表す図

【図３】固体光検出素子の詳細を表す断面図

【図４】本発明による画像信号読出方法の実施例により
読み出される画像信号を表す図

【図５】本発明による画像信号読出方法の実施例により
読み出される画像信号を表す図

【符号の説明】

１ 放射線検出器 ２ 固体光検出器 ３ シンチレータ ４ Ｘ線源 ５ Ｘ線 ６ 被写体 ８ 励起光源 8A 励起光 23 固体光検出素子 30 情報処理手段 31 再生手段 Ｓｔ_i 画像信号 Ｓｔ_n 一定値の画像信号

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 31/09 7630−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/00 Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報を担持する放射線が照射される
   ことにより該画像情報が蓄積記録され励起光の照射によ
   り前記画像情報を担う輝尽発光光を発光する輝尽性蛍光
   体からなるシンチレータと、 該シンチレータから発せられる輝尽発光光を画像信号に
   変換して出力する２次元状に配された多数の固体光検出
   素子を有する固体光検出器とを積層させてなる放射線検
   出器から前記画像信号を読み出すための画像信号読出方
   法であって、 前記シンチレータに前記励起光を照射しながら、全ての
   前記固体光検出素子において前記画像信号が一定値の画
   像信号に収束するまで前記固体光検出器から複数回の画
   像信号の読出しを行い、 該複数回読み出された画像信号のそれぞれから前記一定
   値の画像信号を減算し、 該一定値の画像信号が減算された前記複数の画像信号を
   加算して出力することを特徴とする画像信号読出方法。
2. 【請求項２】 画像情報を担持する放射線が照射される
   ことにより該画像情報が蓄積記録され励起光の照射によ
   り前記画像情報を担う輝尽発光光を発光する輝尽性蛍光
   体からなるシンチレータと、 該シンチレータから発せられる輝尽発光光を画像信号に
   変換して出力する２次元状に配された多数の固体光検出
   素子を有する固体光検出器とを積層させてなる放射線検
   出器から前記画像信号を読み出すための画像信号読出方
   法であって、 前記シンチレータに前記励起光が照射された直後の第１
   の画像信号を前記固体光検出器から読み出し、 前記シンチレータに前記励起光を照射しながら、全ての
   前記固体光検出素子において前記画像信号が一定値の画
   像信号に収束したときの第２の画像信号の読出しを行
   い、 前記第１の画像信号から前記第２の画像信号を減算し、 該減算された画像信号を出力することを特徴とする画像
   信号読出方法。