JP4219549B2 - 放射線画像読取方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄積性蛍光体シートに蓄積された放射線エネルギーに基づく放射線画像を励起光の照射により読み取る放射線画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蓄積性蛍光体に放射線を照射すると、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光が発光される。この蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、例えば支持体上にこの蓄積性蛍光体を積層した蓄積性蛍光体シートに人体などの被写体を透過した放射線を照射することにより、放射線画像情報を一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートにレーザ光などの励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換して画像信号を得る放射線画像読取システムがCR（Computed Radiography）として、広く実用に供されている。また、上記放射線画像読取システムにおいては、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の低減の視点から、励起光源として、シートに対して線状に励起光を照射するライン光源を使用し、ライン光源により励起光が照射されたシートの線状の部分の長さ方向（主走査方向）に沿って多数の光電変換素子が配列されたラインセンサを使用するとともに、上記ライン光源およびラインセンサと上記蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、上記線状の部分の長さ方向に略直交する方向（副走査方向）に移動させる走査手段を備えた構成が提案されている（特開昭６０−１１１５６８号公報、特開昭６０−２３６３５４号公報、特開平１−１０１５４０１号公報など）。
【０００３】
また、上記蓄積性蛍光体シートを用いるシステムとしては、放射性標識を付与した物質を生体物に投与した後、その生体物あるいはその生体物の組織の一部をサンプルとし、このサンプルを上記蓄積性蛍光体シートと一定時間重ね合わせることにより放射線エネルギーを一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートにレーザ光などの励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換して画像信号を得るオートラジオグラフィ検出システムも広く知られている（特公平１−６０７８４号公報、特公平１−６０７８２号公報、特公平４−３９５２号公報など）。また、このオートラジオグラフィ検出システムにおいては、サンプルをセットしたステージを静止状態に保持し、光学系を主走査方向および副走査方向に移動させて、サンプルの全面を励起光によって走査するか、あるいは大きな走査速度が要求される主走査方向に光学系を移動させるとともに、ステージを走査速度の小さい副走査方向に移動させて、サンプルの全面を励起光によって走査する構成となっている。
【０００４】
上記各システムにより得られた画像信号には、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、これらの処理が施された後の画像信号は診断用可視画像（最終画像）としてフィルムに記録され、または高精細なCRTに表示されて医師などによる診断もしくはコンピュータによる定量解析に提供される。
【０００５】
さらに、メンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置にホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、スポッター装置を用いて滴下して多数の独立したスポットを形成し、次いでホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなど、抽出、単離などによって生体から採取され、あるいは、さらに化学的処理、化学修飾などの処理が施された生体由来の物質であって、放射性標識物質によって標識された物質をハイブリダイズさせたマイクロアレイを上記蓄積性蛍光体シートと密着させることにより蓄積性蛍光体層を露光し、この蓄積性蛍光体シートにレーザ光などの励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換して検出し、生体由来の物質を解析する放射性標識物質を用いたマイクロアレイ検出システムも開発されている。そして、このマイクロアレイ検出システムにおける励起光の走査機構は、上記オートラジオグラフィ検出システムにおける走査機構の構成と同様に光学系を主走査方向および副走査方向に移動させて、サンプルの全面を励起光によって走査する構成としてもよいし、あるいは大きな走査速度が要求される主走査方向に光学系を移動させるとともにステージを走査速度の小さい副走査方向に移動させてサンプルの全面を励起光によって走査する構成としてもよいし、さらにサンプルのサイズが小さいため主走査方向にステージを移動させて副走査方向にはステージまたは光学系を移動させて走査する構成も可能である。
【０００６】
そして、上記のような放射線エネルギーが蓄積された蓄積性蛍光体シートに励起光を主走査方向および副走査方向に走査して照射することにより輝尽発光光を検出するシステムにおいては、蓄積性蛍光体シートから発光される輝尽発光光の強度は照射される励起光パワーに比例するため高感度な検出を行うためには励起光パワーを大きくすればよいと考えられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には励起光パワーを大きくしても所定の大きさ以上になるとその感度は向上せず、むしろ劣化するということが発明者の実験により明らかとなり、また、読取りの対象が高解像度を要求する場合には副走査方向の読取ピッチを狭くする必要があり、この場合にはさらに上記劣化が著しくみられることも明らかとなった。
【０００８】
そして、さらに上記現象は主走査方向に励起光を照射したとき蓄積性蛍光体層内の励起光の散乱により隣接走査線（次の走査線、あるいはそれ以後の走査線）との重なりが生じるため、隣接走査線においても散乱励起光により蓄積性蛍光体が励起され、実際の読取り時にはいわゆるカラ読み（既に散乱励起光により放射線エネルギーが消去されている位置を励起光が走査する）が生じるため検出感度の著しい劣化を生じ、特に、高解像度な読取りが要求される場合には、副走査方向の読取ピッチを狭くする必要があるためその影響がさらに顕著に表れることが発明者の実験にて明らかとなった。また、上記現象は蓄積性蛍光体シート内の励起光散乱の影響であるため、励起光の走査ビーム径をある程度絞った場合には、その走査ビーム径の影響はそれ程受けないことも解った。
【０００９】
本発明による放射線画像読取方法および装置は、上記のような問題点に鑑みて、放射線エネルギーが蓄積された蓄積性蛍光体シートに励起光を主走査方向および副走査方向に走査して照射することにより輝尽発光光を検出する放射線画像読取方法および装置において、高感度かつ高解像度な読取りを行うことができる放射線画像読取方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による放射線画像読取方法は、放射線画像が蓄積された蓄積性蛍光体シートの表面に励起光を主走査方向に線状に照射して副走査方向に走査することにより２次元的に励起光を照射し、蛍光体シートの励起光が照射された部分から発光された輝尽発光光を光電変換手段により受光して光電変換して出力信号を得る放射線画像読取方法において、励起光が主走査方向に線状に照射される部分の副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御することを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記「励起光を主走査方向に線状に照射して副走査方向に走査することにより２次元的に励起光を照射する」とは、具体的に励起光を２次元的に照射する方法は如何なる方法でもよく、例えば、蓄積性蛍光体シートは固定したままでビーム状の励起光をスキャンニングすることにより２次元的に照射してもよいし、また、主走査方向または副走査方向のいずれかの一方向に蓄積性蛍光体シートを移動させ、もう一方向にはスキャンニングすることにより２次元的に照射してもよいし、蓄積性蛍光体シートを主走査方向および副走査方向の移動させることにより２次元的に照射するようにしてもよい。また、ライン光源等を利用して主走査方向に線状の励起光を照射し、ライン光源または蓄積性蛍光体シートを副走査方向に移動させることにより照射するようにしてもよい。
【００１２】
また、上記「光電変換手段」は、輝尽発光光を電気信号に変換するものであれば如何なるものでもよく、例えばフォトマルチプライヤ、ＣＣＤセンサ、複数の光電変換素子を線状に配列してなるラインセンサなどがある。
【００１３】
また、上記「励起光パワー」とは、蓄積性蛍光体シートに照射される励起光のエネルギー量であり、「励起光パワーを制御する」とは、例えば励起光の強度、主走査方向および副走査方向の少なくとも１つの励起光の走査速度を制御して蓄積性蛍光体シートに照射される励起光のエネルギー量を制御することを意味する。
【００１４】
また、上記「副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御する」とは、例えば、副走査方向のピッチに対する励起光パワーと出力信号は図２に示すような関係（それぞれ副走査方向のピッチが２５μｍ、５０μｍおよび１００μｍのときの関係）にあり、上述したようにいずれのピッチにおいても所定の値の励起光パワーの大きさまでは励起光パワーが大きくなるにつれて出力信号も増大していくが、その所定の値以上は逆に拡散励起光による放射線エネルギーの消去の影響により出力信号は減少していく。従って、それぞれのピッチにおいて適切な出力信号、例えば最も大きな出力信号が得られる励起光パワーＩ２５、Ｉ５０、Ｉ１００になるように制御することを意味する。
【００１５】
また、励起光パワーＩは、次の（３）式で表されるＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさとすることができる。
【００１６】
【数３】
ただし、
σ１：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と照射された部分とは副走査方向に異なる位置に再び励起光を照射したときの出力信号の比によって示される放射線エネルギーの残存率に基づく吸収係数
σ２：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と励起光パワーの比によって示される読取効率に基づく吸収係数ここで、上記（３）式は以下のようにして求められた式である。まず、図２に示す励起光パワーＩと出力信号Ｐの関係は理論的に（４）式のように表すことができる。
【００１７】
【数４】
上式におけるＮ0は蓄積性蛍光体シートに蓄積された放射線エネルギー量であり、ｅ−σ１・Ｉは励起光を蓄積性蛍光体シートに照射したときの隣接走査線における放射線エネルギーの残存率を示すものであり、また、１−ｅ−σ２・Ｉは励起光を蓄積性蛍光体シートに照射したときに得られる出力信号とそのときの励起光パワーの比に基づく読取効率を示している。従って、励起光パワーＩが０のとき残存率ｅ−σ１・Ｉは１となり、読取効率１−ｅ−σ２・Ｉは０となる。
【００１８】
従って、各ピッチにおいて出力信号が最も大きくなる励起光パワーＩ０は、ｄＰ／ｄＩ＝０より求められ、（３）式のようになる。
【００１９】
（３）式におけるピッチにより異なるσ１と、読取ピッチには依存しないσ２をそれぞれ予め求めて代入することにより、各ピッチに応じた最適な励起光パワーの大きさの範囲を定めることができる。
【００２０】
本発明による放射線画像読取装置は、放射線画像が蓄積された蓄積性蛍光体シートの表面に励起光を主走査方向に線状に照射して副走査方向に走査することにより２次元的に励起光を照射する照射手段と、蛍光体シートの励起光が照射された部分から発光された輝尽発光光を受光し光電変換して出力信号を得る光電変換手段とを備えた放射線画像読取装置において、励起光が主走査方向に線状に照射される部分の副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御する励起光パワー制御手段を有することを特徴とするものである。
【００２１】
また、励起光パワー制御手段は、励起光パワーＩを次の（５）式で表されるＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさとするものとすることができる。
【００２２】
【数５】
ただし、
σ１：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と照射された部分とは副走査方向に異なる位置に再び励起光を照射したときの出力信号の比によって示される放射線エネルギーの残存率に基づく吸収係数
σ２：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの
出力信号と励起光パワーの比によって示される読取効率に基づく吸収係数また、副走査方向のピッチは５０μｍ以下、または、さらに２５μｍ以下とすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明による放射線画像読取方法および装置によれば、励起光が主走査方向に線状に照射される部分の副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御するので、各ピッチにて感度のよい励起光パワーで読み取ることができ、高感度かつ高解像度な読取りを行うことが可能になる。さらに、高解像度な読取りでは最適な励起光パワーは低減することができるので、励起光パワーを読取速度により制御した場合には、読取速度を大幅に高速化することができる。
【００２４】
また、励起光パワーＩを次の（６）式で表されるＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさとした場合には、簡易な測定によりσ１およびσ２を求めるだけで副走査方向のピッチに応じた適切な励起光パワーの大きさの範囲を得ることができ、副走査方向のピッチに応じた励起光パワーの制御をより簡易に実現することが可能である。
【００２５】
【数６】
ただし、
σ１：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と照射された部分とは副走査方向に異なる位置に再び励起光を照射したときの出力信号の比によって示される放射線エネルギーの残存率に基づく吸収係数
σ２：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と励起光パワーの比によって示される読取効率に基づく吸収係数また、副走査方向のピッチを５０μｍ以下、または、さらに２５μｍ以下とした高解像度な読取りを行う場合には、そのピッチに応じた励起光パワーに制御されるので散乱励起光による放射線エネルギーの消去の影響を減少させることができ、より感度のよい読取りを行うことが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。本発明による放射線画像読取方法を実施する放射線画像読取装置の一実施形態の概略斜視図を図１に示す。
【００２７】
本発明による放射線画像読取装置は、６４０ｎｍの波長のレーザ光４を出射する励起光源１、励起光源１から出射されたレーザ光４を集光して平行光とするコリメータレンズ２、コリメータレンズ２により平行光とされたレーザ光４を後述するミラー１１に向かって反射するミラー３、ミラー３により反射されたレーザ光４を後述する穴明きミラー１３に反射するミラー１１、ミラー１１により反射されたレーザ光４が内部に形成された穴１２を透過するとともにレーザ光４の照射により放射線画像の蓄積された蛍光体シート５０から発せられた輝尽発光光１５を後述する励起光カットフィルタ２０に向かって反射する穴明きミラー１３、穴明きミラー１３の穴１２を透過したレーザ光４を集光して蛍光体シート５０に照射するとともレーザ光４の照射により蛍光体シート５０から発せられる輝尽発光光１５を平行光にするレンズ１４、穴明きミラー１３により反射された輝尽発光光に含まれる励起光をカットする励起光カットフィルタ２１を有するフィルタユニット２０、励起光カットフィルタ２１を透過した輝尽発光光を後述する集光レンズ２３に反射するミラー２２、ミラー２２により反射された輝尽発光光を集光する集光レンズ２３、集光レンズ２３により集光された輝尽発光光の光路上に設置され内部のレンズ２５により輝尽発光光をフォトマルチプライヤ２６の受光面に結像するアパーチャ２４、アパーチャ２４により結像された輝尽発光光を受光して光電変換するフォトマルチプライヤ２６を備えている。
【００２８】
フォトマルチプライヤ２６により光電変換され得られたアナログ信号は後段のＡ／Ｄ変換器３０によりデジタル信号に変換され、データ処理装置４０に出力される。
【００２９】
また、蛍光体シート５０は所定の走査機構（図示省略）によって図１におけるＸ方向（主走査方向）およびＹ方向（副走査方向）に移動可能な構成となっている。
【００３０】
ここで、本発明による放射線画像読取装置は、励起光源１の強度および上記走査機構のＸ方向およびＹ方向の走査速度、つまり読取速度を制御することにより蛍光体シート５０に照射される励起光パワーを制御する励起光パワー制御手段６０を備えている。励起光パワー制御手段６０は蛍光体シート５０にＸ方向にレーザ光が照射される線状の部分のＹ方向のピッチ、つまり読取ピッチに応じて励起光パワーを制御するものであり、予め読取ピッチに応じた励起光源１の強度および読取速度をＬＵＴ（図示せず）として有しており、このＬＵＴを参照して励起光源１および走査機構を制御することにより蛍光体シート５０に照射される励起光パワーを制御する。
【００３１】
そして、読取ピッチに応じた励起光パワーは以下のようにして求めたものである。まず、所定の放射線画像が蓄積された蛍光体シート５０にレーザ光を照射することにより発せられる輝尽発光光に基づく出力信号の大きさをＰ、そのときの励起光パワーをＩとするとその関係は図２に示すようになる。図２は読取ピッチをそれそれ２５μｍ、５０μｍおよび１００μｍとしたときの励起光パワーＩと出力信号Ｐの関係を示している。図２に示されるようにいずれの読取ピッチで読み取った場合においても所定の値までは励起光パワーＩを大きくするに従って出力信号は増大するが、その所定の値より励起光パワーが大きくなると出力信号の大きさは励起光パワーが大きくなるに従って減少していく。これは蛍光体シート５０の蛍光体層内において散乱する励起光が隣接走査線（次走査線およびそれ以後に読み取る走査線）に重なることより、隣接走査線における放射線エネルギーが読み取られる前に励起されて消去してしまうためだと考えられる。従って、図示されるように読取ピッチが小さいほど散乱励起光の隣接走査線への重なりが大きくなるため出力信号が減少し始める励起光パワーが小さくなる。
【００３２】
図２に示される励起光パワーＩと出力信号Ｐとの関係を理論的に数式で表すと（７）式のようになる。
【００３３】
【数７】
上式におけるＮ0は蛍光体シート５０に蓄積された放射線エネルギー量であり、ｅ−σ１・Ｉはレーザ光を蛍光体シート５０に照射したときの隣接走査線における放射線エネルギーの残存率を示すものであり、また、１−ｅ−σ２・Ｉはレーザ光を蛍光体シート５０に照射したときに得られる出力信号とそのときの励起光パワーの比に基づく読取効率を示している。従って、励起光パワーＩが０のとき残存率ｅ−σ１・Ｉは１となり、読取効率１−ｅ−σ２・Ｉは０となる。
【００３４】
さらに、所定の一様な濃度の放射線画像が蓄積された蛍光体シート５０にレーザ光をＸ方向に線状に照射し、このときの最初にレーザ光を線状に照射したときのＸ方向の出力信号の平均値をＰ0、その後、走査機構によりＹ方向に蛍光体シート５０を走査し、副走査方向の移動にともなう各主走査方向のおける出力信号の平均値Ｐ'とすると、出力信号の相対値Ｐ'／Ｐ0とＹ方向の移動距離との関係は図３のようになる。図３に示されるようにいずれの読取ピッチにおいても相対値Ｐ'／Ｐ0はＹ方向への移動にともなって急激に減少した後ほぼ一定の値になる。そして、この一定の値をＰとし、励起光パワーＩを変化させたときの励起光パワーＩとＰ／Ｐ0の関係は図４に示されるようになる。ただし、縦軸はＰ／Ｐ0の自然対数である。この関係は上記（７）式からも理論的に以下のように求めることができる。
【００３５】
Ｐ／Ｐ0＝Ｎ0ｅ−σ１・Ｉ（１−ｅ−σ２・Ｉ）／Ｎ0・１・（１−ｅ−σ２・Ｉ）
Ｐ／Ｐ0＝ｅ−σ１Ｉ
よって、ｌｎ（Ｐ／Ｐ0）＝−σ１・Ｉ
従って、σ１は図３における直線の傾きにより表されるものであり、各読取ピッチによってそれぞれ求められる。
【００３６】
さらに、上記で求められた所定の励起光パワーＩに対するσ１の値を用いることにより（７）式からσ２を以下のようにして求めることができる。
【００３７】
同一の読取ピッチで励起光パワーＩ、２Ｉで蛍光体シート５０を照射したときの出力信号をそれぞれＰ2、Ｐ1（測定値）すると、
Ｐ2＝Ｎ0ｅ−σ１・ 2 Ｉ（１−ｅ−σ２・２Ｉ）
Ｐ1＝Ｎ0ｅ−σ１・Ｉ（１−ｅ−σ２・Ｉ）
ｅ−σ２・Ｉ＝Ｘとおくと
Ｐ2／Ｐ1＝ｅ−σ１・Ｉ（１−Ｘ2）／（１−Ｘ）＝ｅ−σ１・Ｉ（１＋Ｘ）
Ｘ＝（Ｐ2／Ｐ1）ｅσ１・Ｉ−１
ｅ−σ２・Ｉ＝（Ｐ2／Ｐ1）ｅσ１・Ｉ−１
−σ２・Ｉ＝ｌｎ（（Ｐ2／Ｐ1）ｅσ１・Ｉ−１）
よって、σ２＝（−１／Ｉ）ｌｎ（（Ｐ2／Ｐ1）ｅσ１・Ｉ−１）が求まる。
【００３８】
上記で求めたσ１、σ２を（８）式に代入すれば励起光パワーのＩ0が求められる。
【００３９】
励起光パワーIはＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさにするのが望ましい。
【００４０】
なお、σ１は上記のとおり読取ピッチに依存する吸収係数であるため読取ピッチに応じた励起光パワーＩを求めることができる。
【００４１】
【数８】
ここで、上記走査機構は搬送ベルトのようなものでもよいし、蛍光体シート５０の端部を固定して移動させるものでもよく、Ｘ―Ｙ方向に移動できるものであれば如何なるものでもよい。
【００４２】
また、励起光源は本実施の形態に限らず、ライン光源を利用、若しくは光学系によりレーザ光を線状に蛍光体シート５０に主走査方向に線状のレーザ光を照射して走査機構により副走査方向にのみ走査することにより２次元的に蛍光体シート５０を照射するようにしてもよい。また、蛍光体シート５０をＸ−Ｙ方向に走査機構により移動させることなく、レーザ光のスキャンニングより蛍光体シート５０を２次元的に照射するようにしてもよい。
【００４３】
また、フィルタ２１はレーザ光の波長である６４０ｎｍの波長である光をカットし、６４０ｎｍよりも波長の短い輝尽発光光を透過する性質を有している。
【００４４】
また、レンズ１４とレンズ２３は共焦点光学系を構成している。このように、共焦点系光学系を採用しているのは、蛍光体シート５０から高解像度でＳ／Ｎの高い出力信号を読み取るためである。
【００４５】
また、レンズ２３の焦点の位置に設置されるアパーチャ２４のレンズ２５の径は、蛍光体シートにおける輝尽発光光の発光点は輝尽発光体層の深さ方向に分布し、発光点は深さ方向に変動することを考慮して設定することが望ましい。
【００４６】
また、本実施の形態ではフォトマルチプライヤにより輝尽発光光を光電変換するようにしたが、光電変換手段はこれに限らず、ＣＣＤセンサや光電変換素子を線状に多数配列したラインセンサなどを利用してもよい。
【００４７】
次に、本実施の形態による放射線画読取装置の作用について説明する。まず、走査機構（図示せず）により、放射線画像が蓄積記録された蛍光体シート５０が矢印Ｙ方向にレーザ光が照射される位置まで搬送される。
【００４８】
そして、所定の入力手段（図示せず）により読取ピッチが励起光パワー制御手段６０に入力され、励起光パワー制御手段６０はその読取ピッチに応じた励起光の強度と読取速度をＬＵＴを参照することにより求め、励起光源１からその強度のレーザ光が発生するよう制御信号を出力する。この制御信号が入力された励起光源１は制御信号に応じた強度でレーザ光４を発生する。励起光源１から発生されたレーザ光４は、コリメータレンズ２により平行光をされた後、ミラー３によって反射される。ミラー３により反射されたレーザ光４はミラー１１に入射し、ミラー１１に入射したレーザ光４はミラー１１により反射され、穴明きミラー１３に形成された穴１２を通過し、レンズ１４により集光されて蛍光体シート５０に照射される。レーザ光４の照射により蛍光体シート５０から発せられた輝尽発光光１５は、レンズ１４により平行光とされ、穴明きミラー１２の穴１２以外のミラー部分によって反射されて、励起光カットフィルタ２１に入射する。励起光カットフィルタ２１と透過して、所定の波長域の光がカットされた後、輝尽発光光１５はミラー２２に入射し、反射されて、レンズ２３によって集光される。レンズ２３により集光された輝尽発光光１５はアパーチャ２４によりフォトマルチプライヤ２６の受光面に結像され、結像された輝尽発光光１５はフォトマルチプライヤ２６により光電変換されてアナログ信号として出力される。
【００４９】
次に、走査機構は、励起光パワー制御手段６０から出力された読取ピッチに応じた読取速度に基づいて蛍光体シート５０をＸ方向に走査し、上記同様の作用によりフォトマルチプライヤ２６から順次アナログ信号が出力される。そして、走査機構はＸ方向に蛍光体シート５０を走査した後、上記入力手段により入力された読取ピッチに応じてＹ方向に蛍光体シート５０を移動させる。この後、Ｘ方向の走査とＹ方向の走査が上記と同様に順次繰り返されることにより蛍光体シート５０全体が２次元的に走査される。
【００５０】
本発明による放射線画像読取方法および装置によれば、励起光が主走査方向に線状に照射される部分の副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御するので、各ピッチにおいて感度のよい励起光パワーで読み取ることができ、高感度かつ高解像度な読取りを行うことが可能となる。
【００５１】
また、励起光パワーＩを次の上記（８）式で表されるＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさとした場合には、簡易な測定によりσ１およびσ２を求めるだけで副走査方向のピッチに応じた適切な励起光パワーの大きさの範囲を得ることができ、副走査方向のピッチに応じた励起光パワーの制御をより簡易に実現することが可能である。
【００５２】
また、副走査方向のピッチを５０μｍ以下、または、さらに２５μｍ以下とした高解像度な読取りを行う場合には、そのピッチに応じた励起光パワーに制御されるので散乱励起光による放射線エネルギーの消去の影響を減少させることができ、より感度のよい読取りを行うことが可能となる。
【００５３】
また、本発明の放射線画像読取装置により読み取られる蓄積性蛍光体シートについて、青色の色素が混入されたものを用いた場合には白色のものを用いた場合に比して励起光の散乱を抑制することができるので、より高解像度な読取りを行うことが可能である。
【００５４】
なお、本発明の放射線画像読取装置は、上述した実施形態に限るものではなく、光源、光源とシートとの間の集光光学系、シートとラインセンサとの間の光学系、ラインセンサ、公知の種々の構成を採用することができる。また、読取手段から出力された信号に対して種々の信号処理を施す画像処理装置をさらに備えた構成や、励起が完了したシートになお残存する放射線エネルギーを適切に放出せしめる消去手段をさらに備えた構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放射線画像読取装置の一実施形態の概略構成図
【図２】異なる読取ピッチで蓄積性蛍光体シートを読み取ったときの励起光パワーＩと出力信号Ｐとの関係を示す図
【図３】所定の一様な濃度の放射線画像が蓄積された蛍光体シート読み取ったときの最初の主走査方向の出力信号の平均値Ｐ0と副走査方向の移動にともなう各主走査方向における出力信号の平均値Ｐ'との相対値Ｐ'／Ｐ0と副走査方向の移動距離との関係を示す図
【図４】残存率と励起光パワーの関係を示す図
【符号の説明】
１ 励起光源
２ コリメータレンズ
３、１１、２２ ミラー
４ レーザ光
１２ 穴
１３ 穴明きミラー
１４ レンズ
１５ 輝尽発光光
２０ フィルタユニット
２１ 励起光カットフィルタ
２３ 集光レンズ
２４ アパーチャ
２６ フォトマルチプライヤ
３０ Ａ／Ｄ変換器
４０ データ処理装置
５０ 蓄積性蛍光体シート
６０ 励起光パワー制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄積性蛍光体シートに蓄積された放射線エネルギーに基づく放射線画像を励起光の照射により読み取る放射線画像読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蓄積性蛍光体に放射線を照射すると、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光が発光される。この蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、例えば支持体上にこの蓄積性蛍光体を積層した蓄積性蛍光体シートに人体などの被写体を透過した放射線を照射することにより、放射線画像情報を一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートにレーザ光などの励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換して画像信号を得る放射線画像読取システムがCR（Computed Radiography）として、広く実用に供されている。また、上記放射線画像読取システムにおいては、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の低減の視点から、励起光源として、シートに対して線状に励起光を照射するライン光源を使用し、ライン光源により励起光が照射されたシートの線状の部分の長さ方向（主走査方向）に沿って多数の光電変換素子が配列されたラインセンサを使用するとともに、上記ライン光源およびラインセンサと上記蛍光体シートとの一方を他方に対して相対的に、上記線状の部分の長さ方向に略直交する方向（副走査方向）に移動させる走査手段を備えた構成が提案されている（特開昭６０−１１１５６８号公報、特開昭６０−２３６３５４号公報、特開平１−１０１５４０１号公報など）。
【０００３】
また、上記蓄積性蛍光体シートを用いるシステムとしては、放射性標識を付与した物質を生体物に投与した後、その生体物あるいはその生体物の組織の一部をサンプルとし、このサンプルを上記蓄積性蛍光体シートと一定時間重ね合わせることにより放射線エネルギーを一旦蓄積記録し、この蓄積性蛍光体シートにレーザ光などの励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換して画像信号を得るオートラジオグラフィ検出システムも広く知られている（特公平１−６０７８４号公報、特公平１−６０７８２号公報、特公平４−３９５２号公報など）。また、このオートラジオグラフィ検出システムにおいては、サンプルをセットしたステージを静止状態に保持し、光学系を主走査方向および副走査方向に移動させて、サンプルの全面を励起光によって走査するか、あるいは大きな走査速度が要求される主走査方向に光学系を移動させるとともに、ステージを走査速度の小さい副走査方向に移動させて、サンプルの全面を励起光によって走査する構成となっている。
【０００４】
上記各システムにより得られた画像信号には、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、これらの処理が施された後の画像信号は診断用可視画像（最終画像）としてフィルムに記録され、または高精細なCRTに表示されて医師などによる診断もしくはコンピュータによる定量解析に提供される。
【０００５】
さらに、メンブレンフィルタなどの担体表面上の異なる位置にホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、抗原、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなど、生体由来の物質と特異的に結合可能で、かつ塩基配列や塩基の長さ、組成などが既知の特異的結合物質を、スポッター装置を用いて滴下して多数の独立したスポットを形成し、次いでホルモン類、腫瘍マーカー、酵素、抗体、アブザイム、その他のタンパク質、核酸、ｃＤＮＡ、ＤＮＡ、ｍＲＮＡなど、抽出、単離などによって生体から採取され、あるいは、さらに化学的処理、化学修飾などの処理が施された生体由来の物質であって、放射性標識物質によって標識された物質をハイブリダイズさせたマイクロアレイを上記蓄積性蛍光体シートと密着させることにより蓄積性蛍光体層を露光し、この蓄積性蛍光体シートにレーザ光などの励起光を照射して、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電変換して検出し、生体由来の物質を解析する放射性標識物質を用いたマイクロアレイ検出システムも開発されている。そして、このマイクロアレイ検出システムにおける励起光の走査機構は、上記オートラジオグラフィ検出システムにおける走査機構の構成と同様に光学系を主走査方向および副走査方向に移動させて、サンプルの全面を励起光によって走査する構成としてもよいし、あるいは大きな走査速度が要求される主走査方向に光学系を移動させるとともにステージを走査速度の小さい副走査方向に移動させてサンプルの全面を励起光によって走査する構成としてもよいし、さらにサンプルのサイズが小さいため主走査方向にステージを移動させて副走査方向にはステージまたは光学系を移動させて走査する構成も可能である。
【０００６】
そして、上記のような放射線エネルギーが蓄積された蓄積性蛍光体シートに励起光を主走査方向および副走査方向に走査して照射することにより輝尽発光光を検出するシステムにおいては、蓄積性蛍光体シートから発光される輝尽発光光の強度は照射される励起光パワーに比例するため高感度な検出を行うためには励起光パワーを大きくすればよいと考えられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には励起光パワーを大きくしても所定の大きさ以上になるとその感度は向上せず、むしろ劣化するということが発明者の実験により明らかとなり、また、読取りの対象が高解像度を要求する場合には副走査方向の読取ピッチを狭くする必要があり、この場合にはさらに上記劣化が著しくみられることも明らかとなった。
【０００８】
そして、さらに上記現象は主走査方向に励起光を照射したとき蓄積性蛍光体層内の励起光の散乱により隣接走査線（次の走査線、あるいはそれ以後の走査線）との重なりが生じるため、隣接走査線においても散乱励起光により蓄積性蛍光体が励起され、実際の読取り時にはいわゆるカラ読み（既に散乱励起光により放射線エネルギーが消去されている位置を励起光が走査する）が生じるため検出感度の著しい劣化を生じ、特に、高解像度な読取りが要求される場合には、副走査方向の読取ピッチを狭くする必要があるためその影響がさらに顕著に表れることが発明者の実験にて明らかとなった。また、上記現象は蓄積性蛍光体シート内の励起光散乱の影響であるため、励起光の走査ビーム径をある程度絞った場合には、その走査ビーム径の影響はそれ程受けないことも解った。
【０００９】
本発明による放射線画像読取方法および装置は、上記のような問題点に鑑みて、放射線エネルギーが蓄積された蓄積性蛍光体シートに励起光を主走査方向および副走査方向に走査して照射することにより輝尽発光光を検出する放射線画像読取方法および装置において、高感度かつ高解像度な読取りを行うことができる放射線画像読取方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による放射線画像読取方法は、放射線画像が蓄積された蓄積性蛍光体シートの表面に励起光を主走査方向に線状に照射して副走査方向に走査することにより２次元的に励起光を照射し、蛍光体シートの励起光が照射された部分から発光された輝尽発光光を光電変換手段により受光して光電変換して出力信号を得る放射線画像読取方法において、励起光が主走査方向に線状に照射される部分の副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御することを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記「励起光を主走査方向に線状に照射して副走査方向に走査することにより２次元的に励起光を照射する」とは、具体的に励起光を２次元的に照射する方法は如何なる方法でもよく、例えば、蓄積性蛍光体シートは固定したままでビーム状の励起光をスキャンニングすることにより２次元的に照射してもよいし、また、主走査方向または副走査方向のいずれかの一方向に蓄積性蛍光体シートを移動させ、もう一方向にはスキャンニングすることにより２次元的に照射してもよいし、蓄積性蛍光体シートを主走査方向および副走査方向の移動させることにより２次元的に照射するようにしてもよい。また、ライン光源等を利用して主走査方向に線状の励起光を照射し、ライン光源または蓄積性蛍光体シートを副走査方向に移動させることにより照射するようにしてもよい。
【００１２】
また、上記「光電変換手段」は、輝尽発光光を電気信号に変換するものであれば如何なるものでもよく、例えばフォトマルチプライヤ、ＣＣＤセンサ、複数の光電変換素子を線状に配列してなるラインセンサなどがある。
【００１３】
また、上記「励起光パワー」とは、蓄積性蛍光体シートに照射される励起光のエネルギー量であり、「励起光パワーを制御する」とは、例えば励起光の強度、主走査方向および副走査方向の少なくとも１つの励起光の走査速度を制御して蓄積性蛍光体シートに照射される励起光のエネルギー量を制御することを意味する。
【００１４】
また、上記「副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御する」とは、例えば、副走査方向のピッチに対する励起光パワーと出力信号は図２に示すような関係（それぞれ副走査方向のピッチが２５μｍ、５０μｍおよび１００μｍのときの関係）にあり、上述したようにいずれのピッチにおいても所定の値の励起光パワーの大きさまでは励起光パワーが大きくなるにつれて出力信号も増大していくが、その所定の値以上は逆に拡散励起光による放射線エネルギーの消去の影響により出力信号は減少していく。従って、それぞれのピッチにおいて適切な出力信号、例えば最も大きな出力信号が得られる励起光パワーＩ２５、Ｉ５０、Ｉ１００になるように制御することを意味する。
【００１５】
また、励起光パワーＩは、次の（３）式で表されるＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさとすることができる。
【００１６】
【数３】
σ１：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と照射された部分とは副走査方向に異なる位置に再び励起光を照射したときの出力信号の比によって示される放射線エネルギーの残存率に基づく吸収係数
σ２：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と励起光パワーの比によって示される読取効率に基づく吸収係数ここで、上記（３）式は以下のようにして求められた式である。まず、図２に示す励起光パワーＩと出力信号Ｐの関係は理論的に（４）式のように表すことができる。
【００１７】
【数４】
【００１８】
従って、各ピッチにおいて出力信号が最も大きくなる励起光パワーＩ０は、ｄＰ／ｄＩ＝０より求められ、（３）式のようになる。
【００１９】
（３）式におけるピッチにより異なるσ１と、読取ピッチには依存しないσ２をそれぞれ予め求めて代入することにより、各ピッチに応じた最適な励起光パワーの大きさの範囲を定めることができる。
【００２０】
本発明による放射線画像読取装置は、放射線画像が蓄積された蓄積性蛍光体シートの表面に励起光を主走査方向に線状に照射して副走査方向に走査することにより２次元的に励起光を照射する照射手段と、蛍光体シートの励起光が照射された部分から発光された輝尽発光光を受光し光電変換して出力信号を得る光電変換手段とを備えた放射線画像読取装置において、励起光が主走査方向に線状に照射される部分の副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御する励起光パワー制御手段を有することを特徴とするものである。
【００２１】
また、励起光パワー制御手段は、励起光パワーＩを次の（５）式で表されるＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさとするものとすることができる。
【００２２】
【数５】
σ１：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と照射された部分とは副走査方向に異なる位置に再び励起光を照射したときの出力信号の比によって示される放射線エネルギーの残存率に基づく吸収係数
σ２：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの
出力信号と励起光パワーの比によって示される読取効率に基づく吸収係数また、副走査方向のピッチは５０μｍ以下、または、さらに２５μｍ以下とすることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明による放射線画像読取方法および装置によれば、励起光が主走査方向に線状に照射される部分の副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御するので、各ピッチにて感度のよい励起光パワーで読み取ることができ、高感度かつ高解像度な読取りを行うことが可能になる。さらに、高解像度な読取りでは最適な励起光パワーは低減することができるので、励起光パワーを読取速度により制御した場合には、読取速度を大幅に高速化することができる。
【００２４】
また、励起光パワーＩを次の（６）式で表されるＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさとした場合には、簡易な測定によりσ１およびσ２を求めるだけで副走査方向のピッチに応じた適切な励起光パワーの大きさの範囲を得ることができ、副走査方向のピッチに応じた励起光パワーの制御をより簡易に実現することが可能である。
【００２５】
【数６】
σ１：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と照射された部分とは副走査方向に異なる位置に再び励起光を照射したときの出力信号の比によって示される放射線エネルギーの残存率に基づく吸収係数
σ２：放射線エネルギーが蓄積された蛍光体シートに励起光を照射したときの出力信号と励起光パワーの比によって示される読取効率に基づく吸収係数また、副走査方向のピッチを５０μｍ以下、または、さらに２５μｍ以下とした高解像度な読取りを行う場合には、そのピッチに応じた励起光パワーに制御されるので散乱励起光による放射線エネルギーの消去の影響を減少させることができ、より感度のよい読取りを行うことが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。本発明による放射線画像読取方法を実施する放射線画像読取装置の一実施形態の概略斜視図を図１に示す。
【００２７】
本発明による放射線画像読取装置は、６４０ｎｍの波長のレーザ光４を出射する励起光源１、励起光源１から出射されたレーザ光４を集光して平行光とするコリメータレンズ２、コリメータレンズ２により平行光とされたレーザ光４を後述するミラー１１に向かって反射するミラー３、ミラー３により反射されたレーザ光４を後述する穴明きミラー１３に反射するミラー１１、ミラー１１により反射されたレーザ光４が内部に形成された穴１２を透過するとともにレーザ光４の照射により放射線画像の蓄積された蛍光体シート５０から発せられた輝尽発光光１５を後述する励起光カットフィルタ２０に向かって反射する穴明きミラー１３、穴明きミラー１３の穴１２を透過したレーザ光４を集光して蛍光体シート５０に照射するとともレーザ光４の照射により蛍光体シート５０から発せられる輝尽発光光１５を平行光にするレンズ１４、穴明きミラー１３により反射された輝尽発光光に含まれる励起光をカットする励起光カットフィルタ２１を有するフィルタユニット２０、励起光カットフィルタ２１を透過した輝尽発光光を後述する集光レンズ２３に反射するミラー２２、ミラー２２により反射された輝尽発光光を集光する集光レンズ２３、集光レンズ２３により集光された輝尽発光光の光路上に設置され内部のレンズ２５により輝尽発光光をフォトマルチプライヤ２６の受光面に結像するアパーチャ２４、アパーチャ２４により結像された輝尽発光光を受光して光電変換するフォトマルチプライヤ２６を備えている。
【００２８】
フォトマルチプライヤ２６により光電変換され得られたアナログ信号は後段のＡ／Ｄ変換器３０によりデジタル信号に変換され、データ処理装置４０に出力される。
【００２９】
また、蛍光体シート５０は所定の走査機構（図示省略）によって図１におけるＸ方向（主走査方向）およびＹ方向（副走査方向）に移動可能な構成となっている。
【００３０】
ここで、本発明による放射線画像読取装置は、励起光源１の強度および上記走査機構のＸ方向およびＹ方向の走査速度、つまり読取速度を制御することにより蛍光体シート５０に照射される励起光パワーを制御する励起光パワー制御手段６０を備えている。励起光パワー制御手段６０は蛍光体シート５０にＸ方向にレーザ光が照射される線状の部分のＹ方向のピッチ、つまり読取ピッチに応じて励起光パワーを制御するものであり、予め読取ピッチに応じた励起光源１の強度および読取速度をＬＵＴ（図示せず）として有しており、このＬＵＴを参照して励起光源１および走査機構を制御することにより蛍光体シート５０に照射される励起光パワーを制御する。
【００３１】
そして、読取ピッチに応じた励起光パワーは以下のようにして求めたものである。まず、所定の放射線画像が蓄積された蛍光体シート５０にレーザ光を照射することにより発せられる輝尽発光光に基づく出力信号の大きさをＰ、そのときの励起光パワーをＩとするとその関係は図２に示すようになる。図２は読取ピッチをそれそれ２５μｍ、５０μｍおよび１００μｍとしたときの励起光パワーＩと出力信号Ｐの関係を示している。図２に示されるようにいずれの読取ピッチで読み取った場合においても所定の値までは励起光パワーＩを大きくするに従って出力信号は増大するが、その所定の値より励起光パワーが大きくなると出力信号の大きさは励起光パワーが大きくなるに従って減少していく。これは蛍光体シート５０の蛍光体層内において散乱する励起光が隣接走査線（次走査線およびそれ以後に読み取る走査線）に重なることより、隣接走査線における放射線エネルギーが読み取られる前に励起されて消去してしまうためだと考えられる。従って、図示されるように読取ピッチが小さいほど散乱励起光の隣接走査線への重なりが大きくなるため出力信号が減少し始める励起光パワーが小さくなる。
【００３２】
図２に示される励起光パワーＩと出力信号Ｐとの関係を理論的に数式で表すと（７）式のようになる。
【００３３】
【数７】
【００３４】
さらに、所定の一様な濃度の放射線画像が蓄積された蛍光体シート５０にレーザ光をＸ方向に線状に照射し、このときの最初にレーザ光を線状に照射したときのＸ方向の出力信号の平均値をＰ0、その後、走査機構によりＹ方向に蛍光体シート５０を走査し、副走査方向の移動にともなう各主走査方向のおける出力信号の平均値Ｐ'とすると、出力信号の相対値Ｐ'／Ｐ0とＹ方向の移動距離との関係は図３のようになる。図３に示されるようにいずれの読取ピッチにおいても相対値Ｐ'／Ｐ0はＹ方向への移動にともなって急激に減少した後ほぼ一定の値になる。そして、この一定の値をＰとし、励起光パワーＩを変化させたときの励起光パワーＩとＰ／Ｐ0の関係は図４に示されるようになる。ただし、縦軸はＰ／Ｐ0の自然対数である。この関係は上記（７）式からも理論的に以下のように求めることができる。
【００３５】
Ｐ／Ｐ0＝Ｎ0ｅ−σ１・Ｉ（１−ｅ−σ２・Ｉ）／Ｎ0・１・（１−ｅ−σ２・Ｉ）
Ｐ／Ｐ0＝ｅ−σ１Ｉ
よって、ｌｎ（Ｐ／Ｐ0）＝−σ１・Ｉ
従って、σ１は図３における直線の傾きにより表されるものであり、各読取ピッチによってそれぞれ求められる。
【００３６】
さらに、上記で求められた所定の励起光パワーＩに対するσ１の値を用いることにより（７）式からσ２を以下のようにして求めることができる。
【００３７】
同一の読取ピッチで励起光パワーＩ、２Ｉで蛍光体シート５０を照射したときの出力信号をそれぞれＰ2、Ｐ1（測定値）すると、
Ｐ2＝Ｎ0ｅ−σ１・ 2 Ｉ（１−ｅ−σ２・２Ｉ）
Ｐ1＝Ｎ0ｅ−σ１・Ｉ（１−ｅ−σ２・Ｉ）
ｅ−σ２・Ｉ＝Ｘとおくと
Ｐ2／Ｐ1＝ｅ−σ１・Ｉ（１−Ｘ2）／（１−Ｘ）＝ｅ−σ１・Ｉ（１＋Ｘ）
Ｘ＝（Ｐ2／Ｐ1）ｅσ１・Ｉ−１
ｅ−σ２・Ｉ＝（Ｐ2／Ｐ1）ｅσ１・Ｉ−１
−σ２・Ｉ＝ｌｎ（（Ｐ2／Ｐ1）ｅσ１・Ｉ−１）
よって、σ２＝（−１／Ｉ）ｌｎ（（Ｐ2／Ｐ1）ｅσ１・Ｉ−１）が求まる。
【００３８】
上記で求めたσ１、σ２を（８）式に代入すれば励起光パワーのＩ0が求められる。
【００３９】
励起光パワーIはＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさにするのが望ましい。
【００４０】
なお、σ１は上記のとおり読取ピッチに依存する吸収係数であるため読取ピッチに応じた励起光パワーＩを求めることができる。
【００４１】
【数８】
【００４２】
また、励起光源は本実施の形態に限らず、ライン光源を利用、若しくは光学系によりレーザ光を線状に蛍光体シート５０に主走査方向に線状のレーザ光を照射して走査機構により副走査方向にのみ走査することにより２次元的に蛍光体シート５０を照射するようにしてもよい。また、蛍光体シート５０をＸ−Ｙ方向に走査機構により移動させることなく、レーザ光のスキャンニングより蛍光体シート５０を２次元的に照射するようにしてもよい。
【００４３】
また、フィルタ２１はレーザ光の波長である６４０ｎｍの波長である光をカットし、６４０ｎｍよりも波長の短い輝尽発光光を透過する性質を有している。
【００４４】
また、レンズ１４とレンズ２３は共焦点光学系を構成している。このように、共焦点系光学系を採用しているのは、蛍光体シート５０から高解像度でＳ／Ｎの高い出力信号を読み取るためである。
【００４５】
また、レンズ２３の焦点の位置に設置されるアパーチャ２４のレンズ２５の径は、蛍光体シートにおける輝尽発光光の発光点は輝尽発光体層の深さ方向に分布し、発光点は深さ方向に変動することを考慮して設定することが望ましい。
【００４６】
また、本実施の形態ではフォトマルチプライヤにより輝尽発光光を光電変換するようにしたが、光電変換手段はこれに限らず、ＣＣＤセンサや光電変換素子を線状に多数配列したラインセンサなどを利用してもよい。
【００４７】
次に、本実施の形態による放射線画読取装置の作用について説明する。まず、走査機構（図示せず）により、放射線画像が蓄積記録された蛍光体シート５０が矢印Ｙ方向にレーザ光が照射される位置まで搬送される。
【００４８】
そして、所定の入力手段（図示せず）により読取ピッチが励起光パワー制御手段６０に入力され、励起光パワー制御手段６０はその読取ピッチに応じた励起光の強度と読取速度をＬＵＴを参照することにより求め、励起光源１からその強度のレーザ光が発生するよう制御信号を出力する。この制御信号が入力された励起光源１は制御信号に応じた強度でレーザ光４を発生する。励起光源１から発生されたレーザ光４は、コリメータレンズ２により平行光をされた後、ミラー３によって反射される。ミラー３により反射されたレーザ光４はミラー１１に入射し、ミラー１１に入射したレーザ光４はミラー１１により反射され、穴明きミラー１３に形成された穴１２を通過し、レンズ１４により集光されて蛍光体シート５０に照射される。レーザ光４の照射により蛍光体シート５０から発せられた輝尽発光光１５は、レンズ１４により平行光とされ、穴明きミラー１２の穴１２以外のミラー部分によって反射されて、励起光カットフィルタ２１に入射する。励起光カットフィルタ２１と透過して、所定の波長域の光がカットされた後、輝尽発光光１５はミラー２２に入射し、反射されて、レンズ２３によって集光される。レンズ２３により集光された輝尽発光光１５はアパーチャ２４によりフォトマルチプライヤ２６の受光面に結像され、結像された輝尽発光光１５はフォトマルチプライヤ２６により光電変換されてアナログ信号として出力される。
【００４９】
次に、走査機構は、励起光パワー制御手段６０から出力された読取ピッチに応じた読取速度に基づいて蛍光体シート５０をＸ方向に走査し、上記同様の作用によりフォトマルチプライヤ２６から順次アナログ信号が出力される。そして、走査機構はＸ方向に蛍光体シート５０を走査した後、上記入力手段により入力された読取ピッチに応じてＹ方向に蛍光体シート５０を移動させる。この後、Ｘ方向の走査とＹ方向の走査が上記と同様に順次繰り返されることにより蛍光体シート５０全体が２次元的に走査される。
【００５０】
本発明による放射線画像読取方法および装置によれば、励起光が主走査方向に線状に照射される部分の副走査方向のピッチに応じて励起光パワーを制御するので、各ピッチにおいて感度のよい励起光パワーで読み取ることができ、高感度かつ高解像度な読取りを行うことが可能となる。
【００５１】
また、励起光パワーＩを次の上記（８）式で表されるＩ0の１／２〜２倍の範囲の大きさとした場合には、簡易な測定によりσ１およびσ２を求めるだけで副走査方向のピッチに応じた適切な励起光パワーの大きさの範囲を得ることができ、副走査方向のピッチに応じた励起光パワーの制御をより簡易に実現することが可能である。
【００５２】
また、副走査方向のピッチを５０μｍ以下、または、さらに２５μｍ以下とした高解像度な読取りを行う場合には、そのピッチに応じた励起光パワーに制御されるので散乱励起光による放射線エネルギーの消去の影響を減少させることができ、より感度のよい読取りを行うことが可能となる。
【００５３】
また、本発明の放射線画像読取装置により読み取られる蓄積性蛍光体シートについて、青色の色素が混入されたものを用いた場合には白色のものを用いた場合に比して励起光の散乱を抑制することができるので、より高解像度な読取りを行うことが可能である。
【００５４】
なお、本発明の放射線画像読取装置は、上述した実施形態に限るものではなく、光源、光源とシートとの間の集光光学系、シートとラインセンサとの間の光学系、ラインセンサ、公知の種々の構成を採用することができる。また、読取手段から出力された信号に対して種々の信号処理を施す画像処理装置をさらに備えた構成や、励起が完了したシートになお残存する放射線エネルギーを適切に放出せしめる消去手段をさらに備えた構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放射線画像読取装置の一実施形態の概略構成図
【図２】異なる読取ピッチで蓄積性蛍光体シートを読み取ったときの励起光パワーＩと出力信号Ｐとの関係を示す図
【図３】所定の一様な濃度の放射線画像が蓄積された蛍光体シート読み取ったときの最初の主走査方向の出力信号の平均値Ｐ0と副走査方向の移動にともなう各主走査方向における出力信号の平均値Ｐ'との相対値Ｐ'／Ｐ0と副走査方向の移動距離との関係を示す図
【図４】残存率と励起光パワーの関係を示す図
【符号の説明】
１ 励起光源
２ コリメータレンズ
３、１１、２２ ミラー
４ レーザ光
１２ 穴
１３ 穴明きミラー
１４ レンズ
１５ 輝尽発光光
２０ フィルタユニット
２１ 励起光カットフィルタ
２３ 集光レンズ
２４ アパーチャ
２６ フォトマルチプライヤ
３０ Ａ／Ｄ変換器
４０ データ処理装置
５０ 蓄積性蛍光体シート
６０ 励起光パワー制御手段
Claims (4)
- 放射線画像が蓄積された蓄積性蛍光体シートの表面に励起光を主走査方向に線状に照射して副走査方向に走査することにより２次元的に前記励起光を照射し、前記蛍光体シートの前記励起光が照射された部分から発光された輝尽発光光を光電変換手段により受光して光電変換して出力信号を得る放射線画像読取方法において、
前記励起光が前記主走査方向に線状に照射される部分の前記副走査方向のピッチが大きくなるほど励起光パワーが大きくなるように制御するとともに、
前記各ピッチ毎について、前記励起光パワーＩを次の（１）式で表されるＩ 0 の１／２〜２倍の範囲の大きさとすることを特徴とする放射線画像読取方法。
Ｉ 0 ＝１／σ２・ｌｎ（１＋σ２／σ１）…（１）
ただし、
σ１：放射線エネルギーが蓄積された前記蛍光体シートに前記励起光を照射したときの前記出力信号と該照射された部分とは前記副走査方向に異なる位置に再び前記励起光を照射したときの前記出力信号との比によって示される前記放射線エネルギーの残存率に基づく吸収係数
σ２：放射線エネルギーが蓄積された前記蛍光体シートに前記励起光を照射したときの前記出力信号と前記励起光パワーの比によって示される読取効率に基づく吸収係数 - 放射線画像が蓄積された蓄積性蛍光体シートの表面に励起光を主走査方向に線状に照射して副走査方向に走査することにより２次元的に前記励起光を照射する照射手段と、前記蛍光体シートの前記励起光が照射された部分から発光された輝尽発光光を受光し光電変換して出力信号を得る光電変換手段とを備えた放射線画像読取装置において、
前記励起光が前記主走査方向に線状に照射される部分の前記副走査方向のピッチが大きくなるほど励起光パワーが大きくなるように制御する励起光パワー制御手段を有し、
前記励起光パワー制御手段が、前記各ピッチ毎について、前記励起光パワーＩを次の（２）式で表されるＩ 0 の１／２〜２倍の範囲の大きさとするものであることを特徴とする放射線画像読取装置。
Ｉ0＝１／σ２・ｌｎ（１＋σ２／σ１）…（２）
ただし、
σ１：放射線エネルギーが蓄積された前記蛍光体シートに前記励起光を照射したときの前記出力信号と該照射された部分とは前記副走査方向に異なる位置に再び前記励起光を照射したときの前記出力信号との比によって示される前記放射線エネルギーの残存率に基づく吸収係数
σ２：放射線エネルギーが蓄積された前記蛍光体シートに前記励起光を照射したときの前記出力信号と前記励起光パワーに比よって示される読取効率に基づく吸収係数 - 上記ピッチが、５０μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の放射線画像読取装置。
- 上記ピッチが、２５μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の放射線画像読取装置。
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