JP3064100B2 - 放射線画像情報読取装置、走査型蛍光顕微鏡および走査型蛍光像撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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を励起光で走査し、
それにより該シートから発せられた輝尽発光光を検出し
て放射線画像情報を読み取る装置に関するものである。

【０００２】また本発明は、蛍光物質を含む試料を励起
光で走査し、それにより試料から発せられた蛍光を検出
して試料の拡大蛍光像を撮像する走査型蛍光顕微鏡に関
するものである。

【０００３】さらに本発明は、蛍光物質を含む試料を励
起光で走査し、それにより試料から発せられた蛍光を検
出して試料の蛍光像を撮像する走査型蛍光像撮像装置に
関するものである。

【０００４】

【従来の技術】ある種の蛍光体に放射線（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蛍光体中に蓄積され、この蛍光
体に可視光等の励起光を照射すると、蓄積されたエルネ
ギーに応じて蛍光体が輝尽発光を示すことが知られてお
り、このような性質を示す蛍光体は蓄積性蛍光体（輝尽
性蛍光体）と呼ばれる。

【０００５】この蓄積性蛍光体を利用して、人体等の放
射線画像情報を一旦蓄積性蛍光体の層を有するシートに
記録し、この蓄積性蛍光体シートをレーザ光等の励起光
で２次元走査して輝尽発光光を生じさせ、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、この画像信
号に基づ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放射線画
像情報記録再生システムが本出願人によりすでに提案さ
れている（特開昭５５−１２４９２号、同５６−１１３
９５号公報等参照）。

【０００６】また、上記と同様に励起光走査と蛍光検出
を行なって画像情報を担う信号を得る装置の一つとし
て、走査型蛍光顕微鏡も知られている。この走査型蛍光
顕微鏡は基本的に、蛍光物質を含んだ試料が載置される
試料台と、励起光を発する光源と、この励起光を試料上
において微小な光点として結像させる送光光学系と、上
記励起光の照射を受けた試料の部分から発せられた蛍光
を集光して点像に結像させる受光光学系と、この点像を
検出する光検出器と、上記励起光の光点を試料上におい
て２次元的に走査させる励起光走査手段とから構成され
るものである。

【０００７】この構成において上記光検出器から出力さ
れる信号を画像再生装置に入力し、この信号に基づいて
画像を再生すれば、試料の拡大蛍光像が得られる。

【０００８】また、送光および受光光学系の構成と上記
信号の処理次第で、特に拡大はしていない試料の蛍光像
を撮像する走査型蛍光像撮像装置を得ることができる。
その場合も、上記光検出器から出力される信号を画像再
生装置に入力し、この信号に基づいて画像を再生すれ
ば、試料の蛍光像が得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の走査型蛍光顕微
鏡においては、従来より、共焦点光学系の採用やフレア
低減等、分解能を高めるための種々の対策が施されて来
たが、それでもまだ分解能向上の余地が残されている。
この点は、先に説明した放射線画像情報読取装置や上記
の走査型蛍光像撮像装置においても同様である。

【００１０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、従来よりさらに分解能の高い放射線画像情報読
取装置、走査型蛍光顕微鏡および走査型蛍光像撮像装置
を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【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、前述の励起光を発する光源と、放射線
画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート上におい
て上記励起光を２次元走査させる励起光走査手段と、前
記励起光の照射を受けた蓄積性蛍光体シートの部分から
発せられた輝尽発光光を光電的に検出する光検出器とを
備えた放射線画像情報読取装置において、励起光として
一方向に振動する直線偏光が用いられるとともに、蓄積
性蛍光体シートと光検出器との間の該シートから離れた
位置に、輝尽発光光の、励起光振動方向に対応した振動
方向の直線偏光成分のみを通過させる検光子が設けられ
たことを特徴とするものである。

【００１２】一方本発明による走査型蛍光顕微鏡は、先
に述べたような試料台と、励起光源と、送光光学系と、
受光光学系と、光検出器と、励起光走査手段とを備えた
走査型蛍光顕微鏡において、励起光として一方向に振動
する直線偏光が用いられるとともに、試料と光検出器と
の間に、試料から発せられた蛍光の、励起光振動方向に
対応した振動方向の直線偏光成分のみを通過させる検光
子が設けられたことを特徴とするものである。

【００１３】また本発明による走査型蛍光像撮像装置
は、上記と同様の試料台と、励起光源と、走光光学系
と、受光光学系と、光検出器と、励起光走査手段とを備
えて、試料の蛍光像を撮像するようにした走査型蛍光像
撮像装置において、 励起光として一方向に振動する直線
偏光が用いられるとともに、 試料と光検出器との間に、
試料かち発せられた蛍光の、励起光振動方向に対応した
振動方向の直線偏光成分のみを通過させる検光子が設け
られたことを特徴とするものである。

【００１４】

【作用および発明の効果】一例として図５に示すよう
に、蓄積性蛍光体シート１にレンズ２で絞った励起光３
を照射する場合を考える。励起光３は一方向に振動する
直線偏光であり、その振動方向は矢印Ｋ方向であるとす
る。励起光３は蓄積性蛍光体シート１内に入射すると図
中Ｈで示すように拡散し、その振動方向は、励起光照射
点に近い部分つまりさほど拡散していない部分（図中の
Ａ部分）ではほぼ矢印Ｋ方向のままとなるが、多く拡散
した部分（図中のＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの部分）ではランダム
になってしまう。蓄積性蛍光体シート１中の蛍光分子
は、励起光３の振動方向に対応した振動方向の蛍光を発
するので、例えば蓄積性蛍光体シート１のＡの部分から
は、図中矢印Ｋ方向に振動した直線偏光の蛍光（輝尽発
光光）４が発せられ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの部分から発する
輝尽発光光４の振動方向はランダムなものとなる。

【００１５】上記矢印Ｋ方向に振動した直線偏光の輝尽
発光光４は、比較的シート表面に近い部分から発せられ
るので、振動方向が上述のようになったままシート外に
出射する。そこで、光検出器の前側にこの振動方向の直
線偏光のみを通過させる検光子を配置しておけば、光検
出器は主に蓄積性蛍光体シート１のＡの部分の比較的シ
ート表面に近い位置から生じた輝尽発光光４を検出する
ようになる。つまり、拡散した励起光３で励起された輝
尽発光光４の多くは検出されないことになり、この拡散
の影響が除かれて放射線画像情報読取りの分解能が向上
する。

【００１６】なお以上は、励起光３の振動方向と同じ振
動方向の蛍光偏光成分のみを光検出器に導く場合につい
ての説明であるが、蛍光分子が励起光とは異なる振動方
向の蛍光を発する場合でも、その振動方向が励起光のそ
れと対応さえしていれば、検光子によりこの振動方向の
蛍光偏光のみを光検出器に導くことにより、上記と同様
に蛍光の拡散の影響を排除して、分解能向上の効果が得
られる。また本発明では、相異なる振動方向の２つ以上
（さほど多くない数とする）の蛍光偏光成分を光検出器
に導くようにしても構わない。

【００１７】以上、蓄積性蛍光体シートから放射線画像
情報を読み取る場合について説明したが、走査型蛍光顕
微鏡および走査型蛍光像撮像装置の場合も同様にして分
解能向上が実現される。

【００１８】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例による放
射線画像情報読取装置の正面形状を示すものであり、ま
た図２は、その側面形状を示すものである。図示される
ように、一例としてＨｅ−Ｎｅレーザ１０からは、一方
向に振動する直線偏光であるレーザビーム（励起光）１
１が射出される。なおこの励起光１１の振動方向は、矢
印Ｋ方向である。この励起光１１はコリメーターレンズ
１２で平行光化され、矢印Ｘ方向すなわち水平方向に進
行し、ダイクロイックミラー１３を透過して、移動台１
５に固定されたミラー１６に入射する。

【００１９】上記ミラー１６は移動台１５において、Ｘ
方向に対して４５゜の角度をなして固定されており、励
起光１１は該ミラー１６から真下に向かって（つまりＺ
方向に）射出する。移動台１５には対物レンズ（コンデ
ンサーレンズ）１７が保持されている。また対物レンズ
１７の下方には、移動台１５と別体とされた試料台２２
が配されている。この試料台２２上には、放射線画像を
蓄積記録した比較的小サイズの蓄積性蛍光体シート１８
が載置される。この蓄積性蛍光体シート１８への放射線
画像記録は、例えば放射性同位元素を含む試料を該シー
ト１８上に直接載せ、所定時間経過後それを除去する等
の方法によりなされる。

【００２０】平行光状態の励起光１１は対物レンズ１７
によって集光され、試料台２２に載置された蓄積性蛍光
体シート１８上で微小な光点（ビームスポット）Ｐに収
束する。このように励起光１１が照射された蓄積性蛍光
体シート１８の部分からは、その部分における蓄積記録
情報に対応した光量の蛍光（輝尽発光光）１９が発せら
れる。この輝尽発光光１９の光束は対物レンズ１７によ
って平行光とされ、ミラー１６で反射して移動台１５外
を進行し、ダイクロイックミラー１３でその一部が反射
し、後述する検光子２０を通過した後集光レンズ２４に
よって集光されて、点像Ｑに結像する。この点像Ｑの光
量は、フォトマルチプライヤー等の光検出器２５によっ
て検出され、そこからはこの光量を示す光検出信号Ｓ１
が出力される。

【００２１】次に、励起光光点Ｐの２次元走査について
説明する。上記移動台１５は、音叉３０の一方の先端部
に保持されている。鋼鉄製の音叉３０の根元部は、保持
部材３７を介して架台３６に固定されている。そしてこ
の音叉３０の２つの先端部の間には、保持部材３８を介
して架台３６に固定された電磁石３１が配設されてい
る。この電磁石３１には電磁石駆動回路３２から、音叉
３０の固有振動数と等しい周波数のパルス状駆動電圧Ｖ
ｄが印加される。それによりこの電磁石３１から音叉３
０には大きさが周期的に変化する磁界が作用し、それに
より音叉３０の先端部が振動し、移動台１５がＸ方向に
高速で往復移動する。一方試料台２２と架台３６との間
には、積層ピエゾ素子４０、４１が介装されている。積
層ピエゾ素子４０はピエゾ素子駆動回路４２から駆動電
力を受けて駆動し、試料台２２をＹ方向に高速で往復移
動させる。それにより試料台２２は移動台１５に対して
相対移動され、前記光点Ｐが蓄積性蛍光体シート１８上
を、主走査方向Ｘと直交するＹ方向に副走査する。以上
のようにして励起光光点Ｐが蓄積性蛍光体シート１８上
を２次元的に走査することにより、該シート１８に蓄積
記録されていた放射線画像を担持する信号Ｓ１が得られ
る。

【００２２】上記の信号Ｓ１を例えば所定のピクセルク
ロックに基づいてサンプリング、量子化した後、それを
ＣＲＴ表示装置等の表示装置や、光走査記録装置等の画
像再生装置に入力すれば、この信号Ｓ１が担持する放射
線画像を再生して観察可能となる。

【００２３】また、上端に上記副走査用積層ピエゾ素子
４０を固定し、下端が架台３６に取り付けられた積層ピ
エゾ素子４１は、ピエゾ素子駆動回路４３から駆動電力
を受けて駆動し、試料台２２を保持した積層ピエゾ素子
４０を、主走査方向Ｘおよび副走査方向Ｙと直交するＺ
方向（レンズ１７の光軸方向）に移動させる。こうして
試料台２２をＺ方向に移動させることにより、励起光１
１のフォーカシング調整を行なうことができる。なお電
磁石駆動回路３２およびピエゾ素子駆動回路４２には制
御回路４５から同期信号が入力され、それにより、光点
Ｐの主、副走査の同期が取られる。

【００２４】ここで、励起光１１は移動台１５の移動方
向つまり主走査方向Ｘに進行してミラー１６に入射する
ので、移動台１５内において励起光１１は、該移動台１
５のＸ方向位置にかかわらず、常に平行光状態でかつ、
そのビーム中心がレンズ１７の光軸と一致する状態に保
たれる。また輝尽発光光１９もミラー１６から上記主走
査方向Ｘと同じ向きに射出するので、移動台１５のＸ方
向位置にかかわらず、輝尽発光光１９が常に平行光状態
でかつ、そのビーム中心がレンズ２４の光軸と一致する
状態が保たれる。

【００２５】次に、前述した検光子２０の作用について
説明する。励起光１１は一方向に振動する直線偏光状態
で蓄積性蛍光体シート１８に入射するが、該シート１８
の蛍光体層内に入ると拡散し、その振動方向は、励起光
照射点に近い部分つまりさほど拡散していない部分では
ほぼ矢印Ｋ方向に対応したＸ方向のままとなるが、多く
拡散した部分ではランダムになる。蓄積性蛍光体シート
１８中の蛍光分子は、Ｘ方向に振動した励起光１１に励
起されるとＹ方向に振動する輝尽発光光１９を発し、ラ
ンダムな方向に振動した励起光１１で励起されればラン
ダムな方向に振動する輝尽発光光１９を発する。

【００２６】検光子２０はそこに入射した輝尽発光光１
９のうち、一例として振動方向が上記Ｙ方向の偏光成分
のみを通過させる。それにより光検出器２５は、蓄積性
蛍光体シート１８の励起光照射点に近い部分から発せら
れた輝尽発光光１９を主に検出することになり、輝尽発
光光１９の蓄積性蛍光体シート１８内における拡散の影
響を除いて、放射線画像情報読取りの分解能が高められ
るようになる。その理由は、先に詳しく説明した通りで
ある。

【００２７】なお本実施例では、検光子２０が回転ステ
ージ２１に保持され、この回転ステージ２１を操作する
ことにより輝尽発光光１９の進行方向に垂直な面内で回
転可能とされている。このように検光子２０を回転させ
ることにより、光検出器２５に検出される輝尽発光光１
９の偏光成分を、分解能向上の上で最も好ましいものと
なるように任意に選択可能となる。

【００２８】次に、図３を参照して本発明の第２実施例
による放射線画像情報読取装置について説明する。なお
図３において、図１あるいは図２中の要素と同等の要素
には同番号を付し、それらについての重複した説明は省
略する（以下、同様）。

【００２９】この図３の放射線画像情報読取装置は、第
１実施例装置が扱う蓄積性蛍光体シートよりも大サイズ
の蓄積性蛍光体シートから放射線画像情報を読み取るよ
うに構成されたものである。図示されるように本装置に
おいては、励起光源として半導体レーザ５０が設けられ
ている。そこから発散光状態で出射した励起光１１は、
コリメーターレンズ１２によって平行光化され、ミラー
５１で反射した後、ガルバノメータミラー等の光偏向器
５２に入射する。この光偏向器５２で反射偏向した励起
光１１は、ｆθレンズからなる走査レンズ５４に通され
て蓄積性蛍光体シート１８上で収束するように集光さ
れ、ミラー５５で反射して蓄積性蛍光体シート１８に入
射する。

【００３０】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た蓄積
性蛍光体シート１８は、エンドレスベルト等の副走査手
段５３により矢印Ｙ方向に移動される。それとともに上
記励起光１１が光偏向器５２によって偏向され、蓄積性
蛍光体シート１８上をＸ方向に主走査する。この励起光
走査を受けた蓄積性蛍光体シート１８の部分からは、そ
こに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１９が発散する。この輝尽発光光１９は、透
明なアクリル板を成形して作られた光ガイド５６の一端
面５６ａからこの光ガイド５６の内部に入射し、その中
を全反射を繰返しながら進行して、円形に丸められた他
端面５６ｂから出射し、フォトマルチプライヤー等の光
検出器２５に受光される。この光検出器２５からは、輝
尽発光光１９の発光量に対応した、つまり上記放射線画
像情報を示す光検出信号Ｓ２が出力される。この信号Ｓ
２は第１実施例の信号Ｓ１と同様に、図示しない画像再
生装置に送られて、放射線画像の再生に供せられる。

【００３１】本装置においても、励起光１１は一方向
（矢印Ｋ方向）に振動する直線偏光である。そして光ガ
イド５６の一端面（光入射端面）５６ａ上には、輝尽発
光光１９の、励起光振動方向に対応した振動方向の直線
偏光成分のみを通過させる検光子５７が固定されてい
る。それにより本装置においても、放射線画像情報読取
りの分解能が高められる。

【００３２】なお本装置においては、検光子５７の向き
を調整することはできないから、半導体レーザ５０の向
きを（つまり励起光１１の振動方向を）厳密に固定し、
検光子５７を高分解能化の上で最も好ましい向きに調整
した上で光ガイド５６に固定するのが望ましい。

【００３３】次に図４を参照して、本発明の第３実施例
による走査型蛍光顕微鏡について説明する。この図４の
装置は、図１に示した装置と比べると、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ１０に代えて励起光源としてＡｒレーザ７０が用いら
れ、そして光検出器２５の前側にピンホール板７１が配
置されている点のみが基本的に異なる。そして本装置の
試料台２２には、例えばアクリジンオレンジ等の蛍光色
素がドープされた試料２３が載置される。

【００３４】なお本実施例の走査型蛍光顕微鏡は、集光
レンズ１２と対物レンズ１７とにより送光光学系が構成
され、対物レンズ１７と集光レンズ２４により受光光学
系が構成されてなる共焦点型の顕微鏡である。

【００３５】上記の構成において、励起光光点Ｐにより
試料２３を２次元走査すると、試料２３中の蛍光色素が
励起されて蛍光７２を発する。この蛍光７２は、第１実
施例装置の輝尽発光光１９と同様にして点像Ｑを結び、
この点像Ｑの明るさが光検出器２５によって検出され
る。したがって、この光検出器２５の出力信号Ｓ３を画
像再生装置に入力して画像を再生すれば、試料２３の拡
大蛍光像が得られる。

【００３６】この走査型蛍光顕微鏡においても、励起光
１１として、一方向に振動する直線偏光であるレーザビ
ームが用いられ、そして蛍光７２は、励起光振動方向に
対応した振動方向の直線偏光成分のみを通過させる検光
子２０を通して光検出器２５に検出されるので、分解能
が高められる。

【００３７】なお、送光および受光光学系の構成と信号
Ｓ３の処理次第で、特に拡大はしない試料２３の蛍光像
を撮像する走査型蛍光像撮像装置を得ることができる。
そのような装置においても、光検出器２５の出力信号Ｓ
３を画像再生装置に入力し、この信号Ｓ３に基づいて画
像を再生すれば、試料２３の蛍光像が得られる。

【００３８】そのような走査型蛍光像撮像装置において
も、励起光１１として、一方向に振動する直線偏光であ
るレーザビームを用い、そして蛍光７２を、励起光振動
方向に対応した振動方向の直線偏光成分のみを通過させ
る検光子２０を通して検出すれば、上記と同様に分解能
が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による放射線画像情報読取
装置を示す一部破断正面図

【図２】図１の放射線画像情報読取装置の一部破断側面
図

【図３】本発明の第２実施例による放射線画像情報読取
装置を示す斜視図

【図４】本発明の第３実施例による走査型蛍光顕微鏡を
示す一部破断正面図

【図５】本発明による分解能向上の効果を説明する概略
図

【符号の説明】

１０ Ｈｅ−Ｎｅレーザ １１ 励起光 １２ コリメーターレンズ １３ ダイクロイックミラー １５ 移動台 １６、５１、５５ ミラー １７ 対物レンズ １８ 蓄積性蛍光体シート １９ 輝尽発光光 ２０、５７ 検光子 ２２ 試料台 ２３ 試料 ２４ 集光レンズ ２５ 光検出器 ３０ 音叉 ３１ 電磁石 ３２ 電磁石駆動回路 ３６ 架台 ４０、４１ 積層ピエゾ素子 ４２、４３ ピエゾ素子駆動回路 ４５ 制御回路 ５０ 半導体レーザ ５２ 光偏向器 ５３ 副走査手段 ５４ 走査レンズ ５６ 光ガイド ７０ Ａｒレーザ ７１ ピンホール板 ７２ 蛍光

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起光を発する光源と、 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート上
   において前記励起光を２次元走査させる励起光走査手段
   と、 前記励起光の照射を受けた蓄積性蛍光体シートの部分か
   ら発せられた輝尽発光光を光電的に検出する光検出器と
   を備えた放射線画像情報読取装置において、 前記励起光として一方向に振動する直線偏光が用いられ
   るとともに、 前記蓄積性蛍光体シートと光検出器との間の該シートか
   ら離れた位置に、輝尽発光光の、励起光振動方向に対応
   した振動方向の直線偏光成分のみを通過させる検光子が
   設けられたことを特徴とする放射線画像情報読取装置。
2. 【請求項２】 蛍光物質を含んだ試料が載置される試料
   台と、 励起光を発する光源と、 この励起光を試料上において微小な光点として結像させ
   る送光光学系と、 前記励起光の照射を受けた試料の部分から発せられた蛍
   光の光束を集光して点像に結像させる受光光学系と、 この点像を検出する光検出器と、 前記励起光の光点を試料上において２次元走査させる励
   起光走査手段とを備えた走査型蛍光顕微鏡において、 前記励起光として一方向に振動する直線偏光が用いられ
   るとともに、 前記試料と光検出器との間に、前記蛍光の、励起光振動
   方向に対応した振動方向の直線偏光成分のみを通過させ
   る検光子が設けられたことを特徴とする走査型顕微鏡。
3. 【請求項３】 蛍光物質を含んだ試斜が載置される試料
   台と、 励起光を発する光源と、 この励起光を試料上において微小な光点として結像させ
   る送光光学系と、 前記励起光の照射を受けた試料の部分から発せられた蛍
   光の光束を集光して点 像に結像させる受光光学系と、 この点像を検出する光検出器と、 前記励起光の光点を試料上において２次元走査させる励
   起光走査手段とを備えた走査型蛍光像撮像装置におい
   て、 前記励起光として一方向に振動する直線偏光が用いられ
   るとともに、 前記試料と光検出器との間に、前記蛍光の、励起光振動
   方向に対応した振動方向の直線偏光成分のみを通過させ
   る検光子が設けられたことを特徴とする走査型蛍光像撮
   像装置。