JP2007132832A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像担体から発せられた発光光を受光することにより画像担体が担持する画像情報を読み取る画像読取装置に関し、シェーディング補正の精度を向上させる。
【解決手段】 シェーディング補正データ取得手段を備え、ステージ２０（無蛍光ガラス２１）上にシェーディング補正用担体である蛍光物質溶液２５を注入して、このステージ２０に対する画像読取りを行い、シェーディング補正データを取得する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像担体から発せられた発光光を受光することにより画像担体が担持する画像情報を読み取る画像読取装置に関し、特に励起光走査の強度ムラおよび／もしくは、受光光学系と画像担体の相対移動を伴う発光光の受光等による画像信号に含まれるノイズの一種であるシェーディングを補正する手段を備えた画像読取装置の改良に関するものである。

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、支持体上にこの蓄積性蛍光体を積層し、シート状とした蓄積性蛍光体シートに人体などの被写体に放射線を照射することにより放射線画像を一旦蓄積記録し、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、輝尽発光光を生じさせ、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得る放射線画像読取装置がCR（Computed Radiography）として、広く実用に供されている。

また、同様に蓄積性蛍光体シートを利用したシステムとして、オートラジオグラフィ画像検出システム（例えば特許文献１等）、電子顕微鏡による画像検出システム、放射線回折画像検出システム（例えば特許文献２等）などが知られている。

これらの蓄積性蛍光体シートを画像の検出材料として使用するシステムは、写真フイルムを用いる場合とは異なり、現像処理という化学的処理が不必要であるだけでなく、得られた画像データに画像処理を施すことにより、所望のように、画像を再生し、あるいは、コンピュータによる定量解析が可能になるという利点を有している。

他方、オートラジオグラフィシステムにおける放射性標識物質に代えて、蛍光物質を標識物質として使用した蛍光画像検出（fluorescence) システムも知られている。

また、化学発光物質と接触することにより化学発光する物質を標識物質として用い、該標識物質と化学発光物質を接触させることにより発光される化学発光を検出する化学発光画像検出システムも知られている。この化学発光画像検出システムとしては、化学発光光を、前述の蓄積性蛍光体シートに、蓄積、記録した後、該蓄積性蛍光体シートから画像検出を行うタイプ（例えば特許文献３等）と、化学発光光を光検出手段によって直接検出するタイプとがある。

これらのオートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システム、放射線回折画像検出システム、蛍光画像検出システムは、同様の目的に使用されるものであるため、これらのシステムに共通して、使用できる画像読取装置が既に提案されている。

これらのシステムに使用される画像読取装置にあっては、輝尽性蛍光体層を備えた蓄積性蛍光体シートや、蛍光物質によって標識された試料を含んだ転写支持体やゲル支持体等の画像担体に励起光を照射するとともに、輝尽性蛍光体層に含まれた輝尽性蛍光体が励起されて放出した輝尽発光光あるいは試料を標識している蛍光物質が励起されて放出した蛍光等の画像担体から発せられた光を集光するための光学ヘッドを備え、画像担体上を走査するために、該光学ヘッドが画像担体と平行な面内を二次元的に移動可能と構成された画像読取装置が提案されている。
特公平１−６０７８４号公報 特開昭６１−５１７３８号公報 米国特許第５，０２８，７９３号明細書

上述の画像読取装置のように光学ヘッドを機械的に二次元的に走査させる場合、光学ヘッドと光検出手段との距離が変化するために、副走査方向および主走査方向について光検出手段から得られる画像信号が変動することがある。このような画像信号の変動、すなわち光検出効率の部分的な低下（シェーディング）が生じると、当然ながら、画像担体に担持された画像を正しく検出することが不可能となる。

そのため、シェーディングを補正するための補正手段が備えられた画像読取装置が提案されている。このシェーディング補正は、例えば、一様強度のＸ線等の放射線が照射された、いわゆるベタ露光がなされた蓄積性蛍光体シート等、励起光の照射により二次元的に一様な強度の発光光を生じるシェーディング補正用担体に対する画像読取りを行い、その画像信号を基準信号（補正信号）として利用することがなされている。

しかしながら、測定対象物を載置するための透光性ステージとシェーディング補正用担体との密着性が悪く、透光性ステージとシェーディング補正用担体との間に空気が介在したり、またシェーディング補正用担体に傷や汚れがある場合には、正確な基準信号（補正信号）を取得することができないため、シェーディング補正の精度を向上させることが困難であった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、画像担体から発せられた発光光を受光することにより画像担体が担持する画像情報を読み取る画像読取装置に関し、シェーディング補正の精度を向上させることが可能な画像読取装置を提供することを目的とするものである。

本発明の画像読取装置は、画像情報を担持してなる担体が設置される透光性ステージの所定領域を二次元的に走査して透光性ステージの下面側から励起光を照射する照射手段と、励起光の照射により所定領域内に設置された担体から発光された発光光を検出する光検出手段と、所定領域に設置されたシェーディング補正用担体に対して照射手段により励起光が照射されたことによるシェーディング補正用担体からの発光光を光検出手段により検出して得られたシェーディング情報に基づいて、シェーディング補正データを取得するシェーディング補正データ取得手段とを備えた画像読取装置において、透光性ステージ上に液体を保持可能な液体保持機構を備え、透光性ステージ上に励起光の照射により蛍光を発光する蛍光物質溶液を注入し、蛍光物質溶液に対して透光性ステージの下面側から励起光を照射して、シェーディング補正データを取得することを特徴とするものである。

ここで「担体が設置される透光性ステージの所定領域」とは、照射手段により励起光が照射されうる領域であり、読取可能領域を意味する。

本発明による画像読取装置において、蛍光物質溶液は、励起光の照射に基づいて光検出手段のダイナミックレンジの中央値近傍の強度の蛍光を発生させるものとすることが好ましい。

ここで「光検出手段のダイナミックレンジの中央値近傍の強度」とは、できるだけダイナミックレンジの５０％に近い強度であることが好ましいが、ダイナミックレンジの４０％から６０％の間の強度であればよい。

また、液体保持機構は、透光性ステージの上面から照射手段により照射される励起光の焦点までの高さ以上の高さの蛍光物質溶液を保持可能なものとすることが好ましい。

本発明の画像読取装置は、透光性ステージ上に液体を保持可能な液体保持機構を備えるとともに、シェーディング補正用担体として励起光の照射により蛍光を発光する液体の蛍光物質溶液を用い、この蛍光物質溶液を透光性ステージ上に注入し、蛍光物質溶液に対して透光性ステージの下面側から励起光を照射してシェーディング補正データを取得するようにしたことにより、透光性ステージ上にシェーディング補正用担体（蛍光物質溶液）を完全に密着させることができるために透光性ステージとシェーディング補正用担体との間に空気が介在することなく、また、液体の蛍光物質溶液においては傷や汚れ等の虞がないため、正確な基準信号（補正信号）を取得することができる。そのため、シェーディング補正の精度を向上させることが可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる画像読取装置の概略構成を示す図であり、図２は光学ヘッドの拡大側断面図を示す図である。

本実施形態の画像読取装置は、オートラジオグラフィ画像検出システム、化学発光画像検出システム、電子顕微鏡による画像検出システム、放射線回折画像検出システム、蛍光画像検出システム等に共通して使用可能な画像読取装置であり、図１に示されるように、本実施形態にかかる画像読取装置１００は、画像担体を載置するステージ２０と、画像担体上に励起光Ｅを照射するとともに、画像担体から発せられた発光光Ｌを集光するための光学ヘッド１５と、複数の光源を備え、選択的に励起光Ｅを発生させる光源光学系５０と、発光光Ｌを検出する光検出手段であるフォトマルチプライア３０と、光源光学系５０の光を光学ヘッド１５に導光するとともに、発光光Ｌをフォトマルチプライア３０に導光するための光学手段６０とを備えてなる。

ステージ２０は、無蛍光ガラス２１の周囲に液体保持機構としての外枠２２が取り付けられた構成をしている。

光源光学系５０は、６４０ｎｍの波長のレーザ光Ｅを発する第１のレーザ励起光源１と、５３２ｎｍの波長のレーザ光Ｅを発する第２のレーザ励起光源２と、４７３ｎｍの波長のレーザ光Ｅを発する第３のレーザ励起光源３とを備えており、本実施形態においては、第１のレーザ励起光源１は、半導体レーザによって構成され、第２のレーザ励起光源２および第３のレーザ励起光源３は、いずれも、半導体レーザおよび第二高調波生成（Second Harmonic Generation) 素子によって構成されている。また光源光学系５０は、複数の励起光源１、２、３からのレーザ光Ｅを平行な光とするためのコリメータレンズ５、１０、１１、レーザ光Ｅを光学手段６０へ導くためのミラー６、９およびダイクロイックミラー７、８を備えている。

第１のレーザ励起光源１により発生されたレーザ光Ｅは、コリメータレンズ５によって、平行な光とされた後、ミラー６によって反射される。第１のレーザ励起光源１によって発生されたレーザ光Ｅの光路には、６４０ｎｍのレーザ光Ｅを透過し、５３２ｎｍの波長の光を反射する第１のダイクロイックミラー７および５３２ｎｍ以上の波長の光を透過し、４７３ｎｍの波長の光を反射する第２のダイクロイックミラー８が設けられており、第１のレーザ励起光源１により発生され、ミラー６によって反射されたレーザ光Ｅは、第１のダイクロイックミラー７および第２のダイクロイックミラー８を透過し、ミラー９に入射する。

他方、第２のレーザ励起光源２より発生されたレーザ光Ｅは、コリメータレンズ１０によって、平行な光とされた後、第１のダイクロイックミラー７によって反射されて、その向きが９０度変えられ、第２のダイクロイックミラー８を透過して、ミラー９に入射する。

さらに、第３のレーザ励起光源３から発生されたレーザ光Ｅは、コリメータレンズ１１によって、平行な光とされた後、第２のダイクロイックミラー８によって反射されて、その向きが９０度変えられ、ミラー９に入射する。

ミラー９に入射したレーザ光Ｅは、ミラー９によって反射され、後述の光学手段６０のミラー１２に入射する。

図２に拡大断面図を示すように、光学ヘッド１５は、凹面ミラー１６と、非球面レンズ１７を備えており、画像担体面に平行に進行し、光学ヘッド１５に入射したレーザ光Ｅは、凹面ミラー１６によって画像担体に向けて反射され、非球面レンズ１７によってステージ２０上にセットされた画像担体に集光される。このレーザ光Ｅの照射により画像担体から発光された発光光Ｌは、非球面レンズ１７によって集光され、凹面ミラー１６に入射されて、凹面ミラー１６によってさらに集光されると共に、レーザ光Ｅの光路と同じ側に反射され、略平行な光とされて、後述の光学手段６０の凹面ミラー１８に入射される。

なお、光学ヘッド１５は、図示しない移動機構により副走査方向（矢印Ｙ方向）に移動可能とされている基板４０上に主走査方向（矢印Ｘ方向）に移動可能に配置されており、光学ヘッド１５の移動により画像担体の全面がレーザ光Ｅによって走査される。すなわち、光学ヘッド１５が基板４０上を主走査方向Ｘに移動するとともに、基板４０が副走査方向Ｙに移動されることによって、光学ヘッド１５は、Ｘ−Ｙ方向に移動され、レーザ光Ｅによって、画像担体の全面が走査される。

光学手段６０は、ミラー１２、励起光Ｅと発光光Ｌを分岐させるための、中央部に穴１３を有する凹面ミラーからなる穴開きミラー１４、凹面ミラー１８、およびフォトマルチプライア３０に選択的に光を入射させるためのフィルタユニット２８とを備えてなる。

光源光学系５０のミラー９で反射されて、ミラー１２に入射されたレーザ光Ｅは、該ミラー１２によって反射され、穴開きミラー１４の穴１３を通過して、凹面ミラー１８に入射し、該凹面ミラー１８によって反射されて、光学ヘッド１５に入射する。

また、画像担体から発せられ、光学ヘッド１５の凹面ミラー１６によって反射され凹面ミラー１８に入射した発光光Ｌは、凹面ミラー１８によって反射されて、穴開きミラー１４に入射する。

穴開きミラー１４に入射した発光光Ｌは、該穴開きミラー１４によって、下方に反射されて、フィルタユニット２８に入射し、所定の波長の光がカットされて、フォトマルチプライア３０に入射し、光電的に検出される。

フィルタユニット２８は、４つのフィルタ部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えており、フィルタユニット２８は、フィルタユニットモータ（図示せず）によって、矢印Ｚ方向に移動可能に構成されている。

フィルタ部材３１ａは、画像担体がゲル支持体もしくは転写支持体である場合に、第１のレーザ励起光源１を用いて、画像担体に含まれている蛍光色素を励起し、蛍光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、６４０ｎｍの波長の光をカットし、６４０ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質のフィルタを備えている。

フィルタ部材３１ｂは、画像担体がゲル支持体もしくは転写支持体である場合に、第２のレーザ励起光源２を用いて、画像担体に含まれている蛍光色素を励起し、蛍光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、５３２ｎｍの波長の光をカットし、５３２ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質のフィルタを備えている。

フィルタ部材３１ｃは、画像担体がゲル支持体もしくは転写支持体である場合に、第３のレーザ励起光源３を用いて、画像担体に含まれている蛍光色素を励起し、蛍光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、４７３ｎｍの波長の光をカットし、４７３ｎｍよりも波長の長い光を透過する性質のフィルタを備えている。

フィルタ部材３１ｄは、画像担体が蓄積性蛍光体シートである場合に、第１のレーザ励起光源１を用いて、蓄積性蛍光体シートに含まれた輝尽性蛍光体を励起し、輝尽性蛍光体から発せられた輝尽光を読み取るときに使用されるフィルタ部材であり、輝尽性蛍光体から放出される輝尽光の波長域の光のみを透過し、６４０ｎｍの波長の光をカットする性質のフィルタを備えている。

したがって、画像担体の種類および蛍光色素の種類等に応じて、レーザ励起光源を選択するとともに、それに応じたフィルタ部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを選択的に、フォトマルチプライア３０の前面に位置させることによって、フォトマルチプライア３０は、検出すべき光のみを光電的に検出することができる。フォトマルチプライア３０によって光電的に検出されて、生成されたアナログ画像データＳは、Ａ／Ｄ変換器３３によって、ディジタル画像データＳｄに変換され、画像データ処理装置３４に送られる。

なお、本画像読取装置は、シェーディングを補正するための補正データを取得するシェーディング補正データ取得手段７０および該取得手段７０により得られたシェーディング補正データＨを格納する格納部７１を備え、画像データ処理装置３４は、画像データＳｄに対してシェーディング補正データによる補正を施して補正済みデータＳ’を出力する。

次に、補正データ取得手段７０による補正データ取得方法について説明する。

本画像読取装置において読取りがなされる画像担体としては、前述の通り、ゲル支持体あるいは転写支持体などの蛍光物質の画像を担持した画像担体、化学発光を示すサンプルからなる画像担体および蓄積性蛍光体シートの場合などがある。したがって、シェーディング補正データとしては、輝尽発光光、蛍光レッド，蛍光グリーン，蛍光ブルー，化学発光光に各々対応する５種のデータを用意しておくことが望ましい。

本画像読取装置においてシェーディング補正データの取得の際に用いるシェーディング補正用担体としては液体の蛍光物質溶液を用いる。この蛍光物質溶液は、測定に用いる励起光の波長とこの励起光により発生する蛍光の波長の組合せに基づき、輝尽発光光、蛍光レッド，蛍光グリーン，蛍光ブルー，化学発光光の各々の波長を発生させる特性を有するものを用いる。なお、蛍光物質溶液から発生する蛍光の強度が、フォトマルチプライア３０のダイナミックレンジの中央値近傍の強度となるものを用いることが好ましい。

シェーディング補正データは、それぞれの蛍光毎に適当な光源およびフィルタ部材を選択して励起光照射および蛍光の検出を行うことにより得ることができ、各蛍光のシェーディング補正データが、シェーディング補正データ取得手段７０において作成され、補正データ格納部７１に格納される。

例えば、蛍光レッド用のシェーディング補正データは、第１のレーザ励起光源１とフィルタ部材３１ａ、蛍光グリーン用のシェーディング補正データは、第２のレーザ励起光源２とフィルタ部材３１ｂ、蛍光ブルー用のシェーディング補正データは、第３のレーザ励起光源３とフィルタ部材３１ｃを用いた読取りを行って得られる。

ここでは、蛍光グリーン用のシェーディング補正データの読取りについて例に挙げて説明する。

図２に示すように、ステージ２０（無蛍光ガラス２１）上にシェーディング補正用担体である蛍光物質溶液２５を注入する。このとき、蛍光物質溶液２５の無蛍光ガラス２１の上面からの高さＤ_Ｌが、無蛍光ガラス２１の上面から光学ヘッド１５により照射される励起光Ｅの焦点までの高さＤ_Ｆ以上の高さとなるように、蛍光物質溶液２５をステージ２０上に注入する。この蛍光物質溶液２５は、第２のレーザ励起光源２による励起光の照射によって蛍光グリーンを発光するものである。

蛍光グリーン用のシェーディング補正データを得るための蛍光画像読取り時には、フィルタ部材３１ｂが、蛍光Ｌの光路内に位置するようにフィルタユニット２８が移動され、第２のレーザ励起光源２が駆動されて５３２ｎｍの波長のレーザ光Ｅが発せられる。

第２のレーザ励起光源２から発せられたレーザ光Ｅは、コリメータレンズ１０によって平行な光とされた後、第１のダイクロイックミラー７で反射され、第２のダイクロイックミラー８を透過し、ミラー９に入射する。

レーザ光Ｅはミラー９で反射されて光学手段６０を介して光学ヘッド１５に入射し、ステージ２０上の蛍光物質溶液２５内に集光される。

その結果、シェーディング補正用担体である蛍光物質溶液２５が、レーザ光Ｅによって励起されて蛍光Ｌが放出される。

蛍光物質溶液２５から放出された蛍光Ｌは、光学ヘッド１５および光学手段６０を介して輝尽光の波長域の光のみがフォトマルチプライア３０によって、光電的に検出される。

前述のように、光学ヘッド１５が、基板４０上をＸ方向に移動されるとともに、該基板４０がＹ方向に移動されるため、シェーディング補正用担体である蛍光物質溶液２５が接している無蛍光ガラス２１の全面がレーザ光Ｅによって走査され、この無蛍光ガラス２１の全面についての画像データ（シェーディング情報）Ｓ0 が得られる。

シェーディング補正用担体としてプレート状のものを用いた場合、補正用担体の端部の浮き上がりの影響や、補正用担体の傷や汚れの影響を受ける虞があるが、上述のようにシェーディング補正用担体として液体の蛍光物質溶液を用いることによりこれらの影響を無くすことができるため、正確な画像データ（シェーディング情報）Ｓ0を得ることができる。

以上のようにしてシェーディング補正データ取得手段７０により取得された読取可能領域全域に亘る蛍光グリーン用のシェーディング補正データＨは補正データ格納部７１に格納される。

その他についても同様の手順でシェーディング補正データＨが取得され、補正データ格納部７１に格納される。

転写支持体あるいはゲル支持体に担持された蛍光画像の読取り時においては、試料を標識している蛍光物質の種類を特定することにより、使用すべきレーザ励起光源およびフィルタ部材および発光する蛍光の波長帯に応じてシェーディング補正のための補正データが適宜選択される。

たとえば、試料がローダミン（登録商標）によって標識されているときは、ローダミンは、５３２ｎｍの波長のレーザによって、最も効率的に励起することができるから、第２のレーザ励起光源２およびフィルタ部材３１ｂが選択され、該フィルタ部材３１ｂが、蛍光Ｌの光路内に位置するようにフィルタユニット２８を移動され、第２のレーザ励起光源２が駆動されて５３２ｎｍの波長のレーザ光Ｅが発せられる。該レーザ光Ｅの照射により、ローダミンから放出された蛍光Ｌの波長域の光のみがフィルタユニット２８を透過されて、フォトマルチプライア３０によって、光電的に検出される。

フォトマルチプライア３０で検出され生成されたアナログ画像データＳは、Ａ／Ｄ変換器３３によって、ディジタル画像データＳｄに変換され、画像データ処理装置３４に送られる。

ローダミンで標識された蛍光画像のシェーディング補正においては、蛍光グリーン用のシェーディング補正データＨが選択され、画像データ処理装置３４においては、画像データＳｄの各画素に対して格納部７１から読み出した蛍光グリーン用の補正データを加算することにより補正済みデータＳ’を求め、該補正済みデータＳ’を出力する。

なお、上記においては、蛍光画像、化学発光画像、放射線画像等種々の画像読取りが可能な画像読取装置を例に説明したが、蛍光画像のみ読取り可能な画像読取装置、化学発光画像のみ読取り可能な画像読取装置等個別に構成されたものとすることもできる。

本発明の実施の形態にかかる画像読取装置の概略構成を示す図 光学ヘッド近傍の詳細を示す側断面図

符号の説明

１ 第１のレーザ励起光源
２ 第２のレーザ励起光源
３ 第３のレーザ励起光源
５、１０、１１ コリメータレンズ
６、９、１２ ミラー
７ 第１のダイクロイックミラー
８ 第２のダイクロイックミラー
１３ 穴
１４ 穴開きミラー
１５ 光学ヘッド
１６ 凹面ミラー
１７ 非球面レンズ
１８ 凹面ミラー
２０ ステージ
２１ 無蛍光ガラス
２２ 外枠
２５ 蛍光物質溶液
２８ フィルタユニット
３０ フォトマルチプライア
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ フィルタ部材
３３ Ａ／Ｄ変換器
３４ 画像データ処理装置
４０ 基板
５０ 光源光学系
６０ 光学手段
７０ シェーディング補正データ取得手段
７１ 補正データ格納部
１００ 画像読取装置

Claims (3)

1. 画像情報を担持してなる担体が設置される透光性ステージの所定領域を二次元的に走査して前記透光性ステージの下面側から励起光を照射する照射手段と、該励起光の照射により前記所定領域内に設置された担体から発光された発光光を検出する光検出手段と、前記所定領域に設置されたシェーディング補正用担体に対して前記照射手段により前記励起光が照射されたことによる前記シェーディング補正用担体からの発光光を前記光検出手段により検出して得られたシェーディング情報に基づいて、シェーディング補正データを取得するシェーディング補正データ取得手段とを備えた画像読取装置において、
   前記透光性ステージ上に液体を保持可能な液体保持機構を備え、
   前記透光性ステージ上に前記励起光の照射により蛍光を発光する蛍光物質溶液を注入し、
   該蛍光物質溶液に対して前記透光性ステージの下面側から前記励起光を照射して、前記シェーディング補正データを取得することを特徴とする画像読取装置。
2. 前記蛍光物質溶液が、前記励起光の照射に基づいて前記光検出手段のダイナミックレンジの中央値近傍の強度の蛍光を発生させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記液体保持機構が、前記透光性ステージの上面から前記照射手段により照射される前記励起光の焦点までの高さ以上の高さの前記蛍光物質溶液を保持可能なものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像読取装置。

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