(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空外囲器と、
この真空外囲器の一端に形成され、入力Ｘ線により発光される光を電子線に変換する入力面と、
モル濃度（ｍｏｌ％）が０．０１〜２０の範囲のユーロピウム（Ｅｕ）により付活された硫酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）または硫酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）からなる粒径が１〜１．５μｍの単一種の蛍光体を２層以上緻密に積層した蛍光体層を含み、前記真空外囲器の他端に前記入力窓と対向配置され、前記入力面からの電子線を加速電極により加速し集束電極により集束された電子線により励起され、前記入射Ｘ線の分布に応じた輝度、且つ、可視域の第１の波長の光と、第１の波長とは異なる可視域の第２の波長の光を発光する出力蛍光面と、
を具備したことを特徴とするＸ線イメージ管。
【請求項２】
前記出力蛍光面で発光され、前記出力蛍光面を支持する出力面に投影された像を撮像する撮像手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載のＸ線イメージ管を用いたＸ線イメージ管装置。
【請求項３】
前記撮像手段は、平面型の半導体検出器であることを特徴とする請求項２記載のＸ線イメージ管装置。
【請求項４】
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から出力され、被検体を透過したＸ線が照射される請求項１記載のＸ線イメージ管と、
前記Ｘ線イメージ管の出力蛍光面で発光され、前記出力蛍光面を支持する出力面に投影された像を撮像する撮像手段と、
を具備したことを特徴とするＸ線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、カラー表示するＸ線イメージ管、Ｘ線イメージ管装置およびＸ線装置に関する。
【０００２】
背景技術
一般に、医療診断や工業用の非破壊検査などに利用されるＸ線撮影では、撮影系の感度を向上させるために、Ｘ線イメージ管に画像を映し出し、この映し出された画像をモノクロＣＣＤカメラで撮像することにより、Ｘ線を撮像している。すなわちＸ線撮影においては、被検体を透過したＸ線は、Ｘ線イメージ管に設けられた入力側の入力蛍光面で可視光に変換され、この光をこの入力蛍光面とともに設けられた光電面で電子に変え、この電子を電気的に増幅して、出力側の蛍光体で可視光に変換して画像を形成し、この可視の画像をＣＣＤカメラで撮像することにより被検体の透視画像を形成している。
【０００３】
このようなＸ線撮影においては、視認性を向上させるために、モノクロＣＣＤの特性曲線の勾配を大きくした高コントラストな撮像状態が広く利用されている。例えば、乳房撮影の場合には、Ｘ線吸収差の少ない石灰化部位や異常軟部組織等を、高い分解能と高いコントラストにより撮影する必要がある。
【０００４】
しかしながら、上述した撮像条件では、Ｘ線イメージ管の測定のダイナミックレンジが十分ではないことにも関連して、僅かな撮影条件のずれにより適切な濃度の画像が得られなくなる問題がある。
【０００５】
一方、測定対象が骨と筋肉のようにその元素組成が異なる場合には、使用するＸ線のエネルギーと部位の厚さ等を考慮してＸ線の照射時間を多くの経験などに基づき設定する必要がある。この場合、正常な組織と癌等の異常組織とのように、元素組成はほぼ同じで密度が異なる場合でも、同様にＸ線の照射時間を設定する必要がある。
【０００６】
なお、カラーラジオグラフィにおいてＸ線の線量の違いに対応して色彩を変化させたカラーＸ線写真が、たとえば特公昭４８−６１５７号公報および特公昭４８−１２６７６号公報に記載されている。これら特公昭４８−６１５７号公報および特公昭４８−１２６７６号公報に記載のカラーＸ線写真は、Ｘ線の線量が少ない部分では赤色成分のみ、これよりＸ線の線量が多い部分では赤色成分に緑色成分が加わり、さらに、Ｘ線の染料が多い部分では赤色成分および緑色成分に青色成分が加わった色で発色させ、Ｘ線の線量の違いによりカラーとするものである。
【０００７】
ところが、このようなカラーＸ線写真上の色彩の変化のみから情報を取り出そうとしても、たとえば線量が多い部分では赤色成分に緑色成分や青色成分が加わり、カラーＸ線写真上では白色に近くなるため、正確な情報の取り出しが難しく、多くの情報が撮像されている場合であっても、それらを有効に活用できない問題がある。
【０００８】
上述の問題点に対して有効と考えられる提案として、Ｘ線の線量に対応した複数色の表示が可能なカラーＸ線写真が、たとえば特開２００１−２０９１４２号公報に記載されている。この公報には、被検体を通過したＸ線等の放射線の線量に応じて異なる色に発光する発光シートが開示されている。
【０００９】
また、上述の公報には、カラー発光シートから放射された複数色の発光を、カラーフィルムやカラーカメラ等の光検出手段で色別に検出し、異なる感度特性を有する複数色の画像情報を得ることが記載されている。
【００１０】
なお、上述した公報に開示されたカラー発光シートには、たとえば可視光領域内の１つの発光色に対応する主発光成分と、主発光成分と異なる発光色を有するとともに同一強度の放射線に対する発光割合が主発光成分とは異なる少なくとも１つの副発光成分とからなり、主発光成分と副発光成分との発光割合が撮影系のダイナミックレンジに応じて調整されている蛍光体が用いられている。
【００１１】
また、上述の公報のカラーＸ線写真においては、撮影系のＸ線の露光量と濃度との関係が、ＦＩＧ．１１に示すようなマルチカラー発光体の各色（Ｒ，ＧおよびＢ）で概ね等間隔となるよう設定されていることが示されている。この発光体を用いることにより得られる画像では、低線量の部分は、緑色および青色の情報がない状態の赤色の情報として得られ、線量が多くなると赤色情報が飽和して緑色の情報として得られ、さらに線量が多くなると赤色と緑色の情報が飽和して青色の情報となる。すなわち、Ｘ線の線量について比較的広い条件下で適切な濃度の画像とするとともに、得られた画像からＸ線の線量の違いによる多くの情報を得ることを可能にしている。なお、ＦＩＧ．１１に示されたマルチカラー発光体の発光特性は、一般的なモノクロ撮像用の発光体の発光特性に比較して、露光量対濃度の特性曲線の傾きが緩やかであることが知られている。
【００１２】
ところが、上述の公報に開示されたカラーＸ線写真では、撮影系のダイナミックレンジを拡大することで最終的な出力画像のダイナミックレンジを高めており、被検体である人体や動物の撮影対象部位や個体差によっては、必ずしも適切な撮像条件が得られない問題がある。
【００１３】
例えば、Ｘ線吸収の小さい乳房撮影等において適切な撮影条件であっても、Ｘ線吸収の大きい体幹骨撮影等においてはダイナミックレンジを合わせないと、適切な濃度の画像が得られない問題がある。また、ダイナミックレンジが好適な版に範囲であっても、被検体に、過剰なＸ線被爆線量を与えるおそれもある。
【００１４】
なお、撮影系レンジ内で、正常な組織と癌等の異常な組織のようなＸ線吸収差の小さい部位については、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）のそれぞれの情報が適切な画像として撮像可能な状態であったとしても、例えば骨から血管までを診断するようなＸ線吸収差の大きい部位ではＸ線吸収の大きい部位が、赤色、緑色および青色のいずれかの情報で適切に画像が得られたとしても、Ｘ線吸収差の少ない部位が適切な画像として得られない問題がある。
【００１５】
このような問題は、医療診断用のＸ線撮影に限らず、工業用の非破壊検査のＸ線撮影においても同様である。例えば、測定対象物が鉄の場合とプラスティックの場合では、比重の差に起因して最適な撮影条件が異なり、撮影対象となる部分の厚さ等も考慮しなければならない。また、複合材料のような異なる複数の物質が存在している場合には、適切な画像が得られにくい問題がある。
【００１６】
一方、カラーＸ線写真における測定のダイナミックレンジは広くなり一回の撮影で多くの情報が得られるが、Ｘ線に反応するシンチレータおよびカラーＣＣＤカメラの組み合わせと、Ｘ線イメージ管およびモノクロＣＣＤカメラの組み合わせと比較すると、電子増幅を含むＸ線イメージ管の方が、感度が１桁以上高い。
【００１７】
このことは、Ｘ線シンチレータ（発光体層）およびカラーＣＣＤカメラにより得られるカラーＸ線写真において、Ｘ線イメージ管およびモノクロＣＣＤカメラの組み合わせと同じ画像を得るためには、Ｘ線の量を増やさなければならないことに他ならない。従って、特開２００１−２０９１４２号公報に記載の構成では、被写体に照射されなければならないＸ線量が増大される問題がある。
【００１８】
上述のように、カラーＸ線写真は、撮影系のダイナミックレンジが広く、Ｘ線の透過量の異なる被検体に応じて適切な撮影条件を設定可能で、僅かな撮影条件のずれ等による露光量不足や露光量過多等の発生が低減され、検体の測定がより確実となる。
【００１９】
しかしながら、画像の濃度を適切にするために、被検体が明確な場合は、被検体に合わせて、カラー発光体層（シンチレータ層）の発光割合を変えて、色別の発光特性曲線を調整しなければならない問題がある。また、カラーＸ線写真は、モノクロのＸ線イメージ管と比較して、感度が１桁以上低い。
【００２０】
さらに、画像を検出するためには、透過率の高いレンズや高感度のカメラを使用する必要がある。なお、透過率の高いレンズや高感度のカメラを用いることができたとしても必ずしも十分な感度が得られない問題がある。
【００２１】
なお、工業用においては、原子番号の大きい物質の識別がしにくい問題がある。これとは別に、医療用では、被検体に照射されるべきＸ線量の量として、モノクロのＸ線イメージ管と比較して、１０ないし１０００倍のＸ線量が要求されることもあり、検体が人体である場合には、利用できない虞れが高い問題がある。
【００２２】
また、いずれの場合にも、カラーＸ線写真としては、静止画を得ることは実現されているが、動画については、依然として実現されていない。
【００２３】
発明の開示
本発明の目的は、上記問題点に鑑みなされたもので、Ｘ線照射量を多くすることなくコントラストを高めて適切な濃度の画像が得られるＸ線イメージ管、Ｘ線イメージ管装置およびＸ線装置を提供することである。
【００２４】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、真空外囲器と、この真空外囲器の一端に形成され、入力Ｘ線により発光される光を電子線に変換する入力面と、モル濃度（ｍｏｌ％）が０．０１〜２０の範囲のユーロピウム（Ｅｕ）により付活された硫酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）または硫酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）からなる粒径が１〜１．５μｍの単一種の蛍光体を２層以上緻密に積層した蛍光体層を含み、前記真空外囲器の他端に前記入力窓と対向配置され、前記入力面からの電子線を加速電極により加速し集束電極により集束された電子線により励起され、前記入射Ｘ線の分布に応じた輝度、且つ、可視域の第１の波長の光と、第１の波長とは異なる可視域の第２の波長の光を発光する出力蛍光面と、を具備したことを特徴とするＸ線イメージ管を提供するものである。
【００２５】
またこの発明は、請求項１に記載のＸ線イメージ管を用いたＸ線イメージ管装置であって、出力蛍光面で発光され、前記出力蛍光面を支持する出力面に投影された像を撮像する撮像手段を具備したことを特徴とするＸ線イメージ管装置を提供するものである。
【００２６】
さらにこの発明は、Ｘ線源と、前記Ｘ線源から出力され、被検体を透過したＸ線が照射される請求項１記載のＸ線イメージ管と、前記Ｘ線イメージ管の出力蛍光面で発光され、前記出力蛍光面を支持する出力面に投影された像を撮像する撮像手段と、を具備したことを特徴とするＸ線装置を提供するものである。
【００２７】
このように、本願発明のＸ線イメージ管によれは、例えば放射線画像のコントラストを高めた場合においても、被検体に応じて適切な濃度の画像を得ることができ、しかも放射線撮影システムとしてダイナミックレンジが拡大される。
【００２８】
また、本願発明のＸ線イメージ管によれば、撮影系の露光量（検体に照射されるＸ線の線量）の範囲と（ダイナミックレンジ）と被検体に応じたマルチカラー発光体（蛍光面）とを、それぞれ最適化して組み合わせることにより、被検体のＸ線吸収（透過）特性に支配されることなく、一回の撮影で被検体に応じて多くの情報を、確実に得ることができる。
【００２９】
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のＸ線装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３０】
ＦＩＧ．２に示すように、Ａは人体や各種物品などの被検体で、この被検体Ａは、Ｘ線源としての放射源であるＸ線管１およびカラー画像を出力するＸ線イメージ管２の間に位置し、Ｘ線管１からの放射線Ｘを被検体Ａで吸収あるいは散乱させて、Ｘ線イメージ管２に照射し、Ｘ線イメージ管２ではカラー画像を出力する。そして、このＸ線イメージ管２のカラー画像を、光学系３を介して、撮像手段である平面型の半導体検出器であるカラーＣＣＤカメラ４で受光し、表示モニタ５にて表示する。
【００３１】
ここで、Ｘ線イメージ管２について、ＦＩＧ．１を参照して説明する。
【００３２】
このＸ線イメージ管２は、ＦＩＧ．１に示すように、内部が真空の真空外囲器１０を有し、この真空外囲器１０は筒状の管本体１１を有し、この管本体１１の一端側に入力部１２が形成され、他端側に出力部１３が形成されている。そして、入力部１２は管本体１１の一端側に入力窓１４が形成され、この入力窓１４の内面側にはＸ線により発光される入力蛍光面が形成され、さらにその光を電子に変換する荷電変換素子である光電面を形成する入力面１５が設けられている。また、出力部１３は管本体１１の他端側に支持体１６が取り付けられ、この支持体１６に出力窓としての平板状あるいは湾曲状のガラス板１７が取り付けられ、このガラス板１７の内面側に出力蛍光面を形成する蛍光体１８が設けられている。
【００３３】
さらに、管本体１１内の入力部１２および出力部１３間には、電子を加速、集束および増幅させる電子増幅器として機能する集束電極１９および陽極２０が配設されている。
【００３４】
そして、このＸ線イメージ管２では、被検体Ａなどで吸収あるいは散乱したＸ線が入力窓１４から入射されると、入力面１５で発光し、さらにその発光された光を電子に変換し、集束電極１９で電子を加速させるとともに集束させて陽極２０方向に導いて増幅し、蛍光体１８は電子により励起されて発光し、入射されたＸ線の分布に応じた輝度および色で発光し、ガラス板１７に画像を映し出す。
【００３５】
そして、蛍光体１８は、複数色に発光する蛍光体、すなわち複数の発光波長領域を有する蛍光体を含んでいる。また、蛍光体１８はたとえばカラーＣＣＤカメラ４に対して感度を有するものを使用する。
【００３６】
ここで、本発明においては、入力窓と入力面は一体に形成、すなわち入力窓の内面に直接出力面を形成することも可能である。また出力窓と蛍光体は別体に形成、すなわち出力窓とは別の基板上に蛍光体（層）を形成することも可能である。
【００３７】
なお、蛍光体１８の発光色としては、代表的には青色発光、緑色発光および赤色発光のうち少なくとも２つの発光色を用い、これらの発光色以外のものでも、互いに区別できる発光色であれば種々の発光色、たとえば紫色発光や黄色発光などであってよい。なお、赤色発光は、オレンジ色系の発光であっても良い。
【００３８】
また、蛍光体１８は、可視光領域内の１つの発光色に対応する主発光成分と、主発光成分と異なる発光色を有するとともに、同一強度の放射線に対する発光割合、すなわち輝度が主発光成分より小さい少なくとも１つの副発光成分とを含む発光スペクトルを有することが好ましく、副発光成分の輝度は、主発光成分の輝度に対して０．１〜９０％の範囲であることが好ましい。すなわち、副発光成分の割合が主発光成分の９０％を超えると、放射線吸収差の小さい撮影対象部位は十分的確な画像を得られているが、本来の特徴である撮影系のダイナミックレンジの拡大効果が失われる。一方、副発光成分の割合が主発光成分の０．１％未満であると、実際の撮影対象物の放射線吸収差を考慮するとあり得ない範囲である。
【００３９】
そして、上述したような発光スペクトルを有する蛍光体１８には、たとえば各発光色に対応した複数の発光波長領域にそれぞれ発光ピークを有するたとえばユーロピウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Eu）蛍光体あるいはテルビウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Tb）蛍光体などの希土類蛍光体や、複数の発光波長領域にまたがるはば広い発光ピークを有するタングステン酸カルシウム（CaWO４）蛍光体などを用いることができる。
【００４０】
ＦＩＧ．３は、ユーロピウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Eu）の蛍光体１８の発光スペクトルであり、おおよそ波長６００〜７２０ｎｍの赤色波長領域に主発光成分が存在するとともに、おおよそ波長５００〜６００ｎｍの緑色波長領域に副発光成分が存在している。なお、ユーロピウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Eu）の蛍光体１８やユーロピウムで付活された硫酸化イットリウム（Y２O２S:Eu）の蛍光体１８はユーロピウム（Eu）の付活量により各成分の発光割合を調整することができるため、適切な発光割合にできる。
【００４１】
このような蛍光体やユーロピウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Eu）の蛍光体１８あるいはユーロピウムで付活された硫酸化イットリウム（Y２O２S:Eu）の蛍光体１８において、被検体の写真像を的確に得るには、ユーロピウム（Eu）濃度は、０．０１〜２０（モル％）の範囲とすることが好ましい。
【００４２】
ＦＩＧ．４は、テルビウムで付活された硫酸化イットリウム（Y２O２S:Tb）の蛍光体１８の発光スペクトルであり、おおよそ波長５００〜６００ｎｍの緑色波長領域に主発光成分が存在するとともに、おおよそ波長４００〜５００ｎｍの青色波長領域に副発光成分が存在している。
【００４３】
テルビウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Tb）の蛍光体１８やテルビウムで付活された硫酸化イットリウム（Y２O２S:Tb）蛍光体１８はテルビウム（Tb）の付活量により各成分の発光割合を調整できる。このようなテルビウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Tb）の蛍光体１８やテルビウムで付活された硫酸化イットリウム（Y２O２S:Tb）蛍光体１８において、被検体の画像を好適に撮像するためには、テルビウム（Tb）濃度は、０．０１〜２（モル％）の範囲とすることが好ましい。
【００４４】
ＦＩＧ．５は、たとえばユーロピウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Eu）またはユーロピウムで付活された硫酸化イットリウム（Y２O２S:Eu）などの赤色発光蛍光体と、テルビウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Tb）またはテルビウムで付活された硫酸化イットリウム（Y２O２S:Tb）などの緑色発光蛍光体と、たとえばタングステン酸カルシウム（CaWO４）またはユーロピウムで付活された弗化塩化バリウム（BaFCl:Eu）などの青色発光蛍光体とを、適当な比率で混合した混合蛍光体の発光スペクトルを示しており、発光領域の異なる２種類以上の蛍光体の混合比を適宜設定することによって、主発光成分と副発光成分の発光割合を調整できる。
【００４５】
また、このように、１つの発光色に対応する主発光成分が赤色成分であるたとえばユーロピウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Eu）と他の主発光成分が緑色成分であるたとえばテルビウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Tb）とすることにより赤色成分の長波長域と緑色成分の中間波長域の双方ともに発光強度が大きい蛍光面を形成し、たとえばユーロピウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Eu）のみに比較してテルビウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Tb）を加えることにより緑色成分の発光が大きくなり、両波長域での情報を画像としてバランスよく構成できる。
【００４６】
なお、その他のおおよそ波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ、必要に応じて６５０ｎｍ〜７００ｎｍの赤色波長領域に主発光成分が存在する蛍光体１８としては、たとえばユーロピウムで付活された硼酸ガドリニウム（GdBO３:Eu）、ユーロピウムで付活された酸化ガドリニウム（Gd２O３:Eu）、ユーロピウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Eu）、ユーロピウムで付活されたアルミン酸ガドリニウム（Gd３Al５O１２:Eu）、ユーロピウムで付活されたガリウム酸ガドリニウム（Gd３Ga５O１２:Eu）、ユーロピウムで付活されたバナジン酸ガドリニウム（GdVO４:Eu）、セリウムで付活されたガリウム酸ガドリニウム（Gd３Ga５O１２:Ce）、クロムで付活されたガリウム酸ガドリニウム（Gd３Ga５O１２:Cr）、ユーロピウムで付活された硫酸化イットリウム（Y２O２S:Eu）、ユーロピウムで付活されたアルミニウム酸イットリウム（Y３Al５O１２:Eu）、ユーロピウムで付活されたアルミニウム酸ガドリニウム（Gd３Al５O１２:Eu）、ユーロピウムで付活された酸化ランタン（La２O３:Eu）、ユーロピウムで付活された硫酸化ランタン（La２O２S:Eu）、ユーロピウムで付活された硼酸化インジウム（InBO３:Eu）、あるいは、ユーロピウムで付活された硼酸化イットリウム、インジウム（(Y,In)BO２:Eu）などがある。
【００４７】
また、おおよそ波長５００ｎｍ〜６００ｎｍの緑色波長領域に主発光成分が存在する蛍光体１８としては、テルビウムで付活された酸化ガドリニウム（Gd２O３:Tb）、テルビウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Tb）、プラセオジムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Pr）、テルビウムで付活されたガリウム酸ガドリニウム（Gd３Ga５O１２:Tb）、テルビウムで付活された硫酸化イットリウム（Y２O２S:Tb）、および、テルビウムで付活されたアルミン酸ガドリニウム（Gd３Al５O１２:Tb）、テルビウムで付活された酸化イットリウム（Y２O３:Tb）、ジスプロシウムで付活された酸化イットリウム（Y２O２S:Dy）、テルビウムで付活された硫酸化ランタン（La２O２S:Tb）、銅で付活された硫化亜鉛（ZnS:Cu）、金で付活された硫化亜鉛（ZnS:Au）、マンガンで付活された珪酸化亜鉛（Zn２SiO４:Mn）、テルビウムで付活された硼酸化インジウム（InBO３:Tb）、あるいは、マンガンで付活されたガリウム酸マンガン（MgGa２O４:Mn）などがある。
【００４８】
さらに、おおよそ波長４００ｎｍ〜５００ｎｍの青色波長領域に主発光成分が存在する蛍光体１８としては、セリウムで付活されたアルミン酸イットリウム（YAlO３:Ce）、セリウムで付活されたケイ酸イットリウム（Y２SiO５:Ce）、セリウムで付活されたケイ酸ガドリニウム（Gd２SiO５:Ce）、ニオブで付活されたタンタル酸イットリウム（YTaO４:Nb）、ユーロピウムで付活された弗化塩化バリウム（BaFCl:Eu）、銀で付活された硫化亜鉛（ZnS:Ag）、タングステン酸カルシウム（CaWO４）、タングステン酸カドミウム（CdWO４）、タングステン酸亜鉛（ZnWO４）、タングステン酸マグネシウム（MgWO４）、ユーロピウムで付活された燐酸塩化ストロンチウム（Sr５(PO４)３Cl:Eu）、あるいは塩素で付活された燐酸イットリウム（YPO４:Cl）などがある。
【００４９】
また、ＦＩＧ．５を用いて説明した緑色発光蛍光体と青色発光蛍光体に、主発光成分として赤色を発光可能な、例えばユーロピウムで付活された硫酸化ガドリニウム（Gd２O２S:Eu）蛍光体を加えたマルチカラー発光体のＸ線量と各色成分の発光輝度は、ＦＩＧ．１１により既に説明した通りであるが、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色）およびＢ（青色）の間隔が概ね等間隔であることが好ましい。
【００５０】
なお、ＦＩＧ．１に示したＸ線イメージ管２では、解像度を向上させるために蛍光体１８の粒子は０．５μｍないし２μｍ、好ましくは、０．７μｍないし１．５μｍ、より好ましくは、０．９μｍないし１．２μｍが適しており、連続的でほぼ一様な電子線束に対し均一に発光させるために出力面上に、その粒子を緻密に積層（２層以上に積層）する。なお、蛍光体１８は、例えば分級により、所定の粒子径の範囲の粒子が選択されて用いられる。
【００５１】
また、蛍光体１８を、複数種類の蛍光体で構成する場合には、たとえばそれぞれの蛍光体１８は粉体であるので、混合して用いる方法がある。まず、２つの蛍光体を用いる場合には、主発光成分が赤色成分の蛍光体１８と主発光成分が青色成分ないし緑色成分のいずれかの蛍光体１８を用い、３つの蛍光体を用いる場合には、主発光成分が赤色成分の蛍光体１８と主発光成分が緑色成分の蛍光体１８と主発光成分が青色成分の蛍光体１８を用い、４つ以上の場合にはそれぞれ主発光成分の波長領域が異なる蛍光体１８を用い、材質および割合の選定により、色別の発光割合を調合できる。
【００５２】
また、他の方法として、異なる蛍光体１８をそれぞれ積層するＸ線のエネルギー別に画像を同時に取得するエネルギーサブトラクション法がある。この場合、入射側に近い１番目の蛍光体で光の強さに応じて電子のエネルギーが変わるようにし、電子を増幅して画像を形成する。この蛍光面は発光色の異なる蛍光体を積層化してコーティングしＸ線のエネルギーに応じて透過量が変わるように調整する。なお、蛍光体１８は、２つ、３つあるいは４つ以上の蛍光体を用いる場合種類としては混合する場合と同様の種類を用いるが、蛍光体１８の層は入射側から長い波長のものを配置し、赤色、緑色および青色の順にならべＸ線のエネルギーに応じて、色別の発光割合が異ならせる。
【００５３】
なお、ＦＩＧ．１に示したＸ線イメージ管においては平面型の半導体検出器としてカラーＣＣＤカメラ４を用いているが、Ｃ−ＭＯＳを用いても良い。
【００５４】
また、上記実施の形態では、光学系３を介してカラーＣＣＤカメラ４を用いているが、Ｘ線イメージ管２のガラス板１７に直接カラーＣＣＤカメラ４を取り付けても良い。このように、直接カラーＣＣＤカメラ４を取り付けることにより、ガラス板１７に写し出された画像からの光の分散を抑制することができるとともにレンズなどの光学系も削減できる。また、Ｘ線イメージ管およびそのシステムの大きさを小型化できる。
【００５５】
ＦＩＧ．６は、ＦＩＧ．１に示したＸ線イメージ管の他の実施の形態のＸ線イメージ管の概念を示している。ＦＩＧ．６に示すように、Ｘ線イメージ管２のガラス板１７とカラーＣＣＤカメラ４との間にたとえばズーミング機構２１を設けても良い。このように、ズーミング機構２１を設けることにより、画像を局所的に拡大することができ、光学的にズームすることで解像度を上げることができる。
【００５６】
ＦＩＧ．７は、ＦＩＧ．１に示したＸ線イメージ管の他の実施の形態のＸ線イメージ管の概念を示している。ＦＩＧ．７に示すように、支持体１６にガラス板１７に対応した装着部２２を形成し、この装着部２２にガラス板１７に対応したファイバプレート２３を取り付け、このファイバプレート２３にカラーＣＣＤカメラ４に取り付けるイメージファイバ２４を接続する。
【００５７】
このように、画像を映し出すガラス板１７とカラーＣＣＤカメラ４とをファイバプレート２３およびイメージファイバ２４により直接接続するため、伝送ロスを小さくすることができるとともに、ファイバプレート２３およびイメージファイバ２４により画像からの光が拡散することを防止し、画像を鮮明にできる。
【００５８】
なお、上記ＦＩＧ．７におけるガラス板１７を設けず、直接ファイバプレート２３の端面に蛍光体１８を形成することも可能である。この構成にすることで、ガラス板１７を介せず直接光を取り出すことが可能となり、光の損失を低減することが可能となる。
【００５９】
また、ファイバプレート２３は、内面の湾曲の曲率に形成し、電子レンズのイメージ面に合わせることにより、歪を低減した画像を形成することが可能となり、より好ましいものとなる。
【００６０】
ＦＩＧ．８ＡおよびＦＩＧ．８Ｂは、ＦＩＧ．１，ＦＩＧ．６およびＦＩＧ．７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層に照射されるＸ線量と各色成分の発光特性および測定対象のＸ線透過率との関係を説明している。
【００６１】
検体として、例えば空気、脂肪、水、樹脂、筋肉、骨および金属を考えると、Ｘ線透過量は、骨と筋肉で概ね１０倍、筋肉と脂肪で概ね数十倍、骨と脂肪では、数百倍もの差がある。このため、モノクロ発光体のみを用いた一般的なＸ線イメージ管で１回のＸ線照射により撮影により撮影可能な検体の組成やダイナミックレンジは、ＦＩＧ．８Ａに示すような、Ｘ線透過量で１０倍程度の範囲に制限される。なお、既に説明した通り、検体に複数回Ｘ線を照射することは、避けられなければならない。
【００６２】
これに対して、ＦＩＧ．８Ｂに示されるように、本願発明のカラー発光体を用いる例では、１回のＸ線の照射により、Ｒ，ＧおよびＢのそれぞれの発光体から、骨から筋肉（金属から図示されていないが比重の小さい金属）までがＲ蛍光体の発光として、筋肉から樹脂または水分（図示されていないが比重の小さい金属）までがＧ蛍光体の発光として、かつ樹脂または水分から脂肪までがＢ蛍光体の発光として同時に撮影されることにより、被検体に照射されるＸ線の量は、複数回照射される場合に比較して、十分に小さい。
【００６３】
なお、ＦＩＧ．８ＡおよびＦＩＧ．８Ｂにおいて、細く示されている部分は、被検体を通過して各色の蛍光体層に到達したＸ線が飽和している状態を示している。
【００６４】
ＦＩＧ．９Ａは、ＦＩＧ．１，ＦＩＧ．６およびＦＩＧ．７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層のＸ線透過量と発光特性を評価するために用いられる濃度スケールの一例を示している。
【００６５】
ＦＩＧ．９Ａに示されるように、濃度スケールは、厚さが一定距離毎に等しい量だけ変化（一定減少または一定増加）されている金属またはガラス等である。なお、Ｘ線透過率の高い材質の代表としてガラスを用い、Ｘ線透過率の低い（Ｘ線の吸収が多い）例として、ジルコニアを用い、階調段数は８とする。また、以下にＦＩＧ．９ＢないしＦＩＧ．９Ｄにより、ガラスおよびジルコニアを説明するために、ガラスに符号「Ｇ」を、ジルコニアに符号「Ｚ」をつける。
【００６６】
ＦＩＧ．９ＢないしＦＩＧ．９Ｄは、それぞれ、ＦＩＧ．１，ＦＩＧ．６およびＦＩＧ．７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層のＸ線透過量によりＦＩＧ．９Ａに示した濃度スケールを撮像した結果の一例を示す概略図である。なお、ＦＩＧ．９Ｂは、Ｒ（赤色）発光体による撮影結果を、ＦＩＧ．９Ｃは、Ｇ（緑色）発光体による撮影結果を、ＦＩＧ．９Ｄは、Ｂ（青色）発光体による撮影結果を、それぞれ示している。
【００６７】
ＦＩＧ．９Ｂから明らかなように、ガラスＧは、Ｘ線透過量が多いため、赤色発光体による発光では、差が得られない（ほぼ全域で飽和）。これに対し、ジルコニアＺは、Ｘ線透過量がガラスに比較して少ないため、４段前後の階調が確認できる。
【００６８】
ＦＩＧ．９Ｃから明らかなように、緑色発光体による発光では、ガラスＧのＸ線透過量においても４段前後の階調が確認できる。これに対し、ジルコニアＺは、ガラスに比較してＸ線を吸収するため、２段前後の階調が確認できるのみである。
【００６９】
ＦＩＧ．９Ｄから明らかなように、青色発光体による発光では、ガラスＧにおいてもＸ線透過量が多くなり、一部の形状が消失（撮像できない）状態となる。一方、ジルコニアＺは、Ｘ線吸収量が飽和しているので、全域（全ての階調段）において、濃度差は確認できない。
【００７０】
ＦＩＧ．９Ｅは、ＦＩＧ．９Ｂ，ＦＩＧ．９ＣおよびＦＩＧ．９Ｄにより特性を説明した発光体を用いたマルチカラー発光体により、ＦＩＧ．９Ａに示した濃度スケールをマルチカラーで撮像した結果の一例を示している。なお、ＦＩＧ．９Ｅに示した画像を得るために用いたマルチカラー発光体は、ＦＩＧ．９ＢないしＦＩＧ．９Ｄのそれぞれにおいて用いた発光体のそれぞれにおけるＸ線吸収量を僅かに変化させてカラーバランスを改善させた発光体を用いているため、より階調の段数が確保されている。
【００７１】
ＦＩＧ．９Ｆは、ＦＩＧ．９Ａに示した濃度スケールをモノクロで撮像した結果の一例を示す概略図であり、ＦＩＧ．９Ｅに示したカラー画像に比較して、明らかに硬調で、しかも、ガラスＧはほぼ全域でＸ線透過量が飽和し、ジルコニアＺはほぼ全域でＸ線を完全に吸収していることが認められる。
【００７２】
ＦＩＧ．９ＧないしＦＩＧ．９Ｉは、それぞれ、ＦＩＧ．１，ＦＩＧ．６およびＦＩＧ．７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層のＸ線透過量によりＦＩＧ．９Ａに示した濃度スケールを撮像した結果の一例を、濃度スケールの厚さと透過線量との関係として示し、ＦＩＧ．９Ｇは、ＦＩＧ．９Ｂに示した、赤色発光体による発光の程度を、ＦＩＧ．９Ｈは、ＦＩＧ．９Ｃに示した、緑色発光体による発光の程度を、ＦＩＧ．９Ｉは、ＦＩＧ．９Ｄに示した、青色発光体による発光の程度を、それぞれ、Ｘ線の透過線量に置き換えて示している。
【００７３】
ＦＩＧ．９ＧないしＦＩＧ．９Ｉによれば、ＦＩＧ．９ＢないしＦＩＧ．９Ｅに示したＸ線透過量（吸収量）と各色の発光体による発光の強度との関係が、明確に説明される。
【００７４】
ＦＩＧ．１０は、ＦＩＧ．５に示したマルチカラー発光体の各色の発光強度と付活剤であるユーロピウム（Eu）の濃度との関係を説明するグラフであり、前に説明したユーロピウム（Eu）の好適な濃度である１（モル％）を中心として、０．６ないし１．６（モル％）の範囲で、Ｒ，ＧおよびＢのそれぞれの発光強度の変化が少ないことがわかる。また、同濃度が０．４ないし０．６（モル％）あるいは１．６ないし２．２（モル％）の範囲で、Ｒ，ＧおよびＢの各発光体から発光があることが認められる。なお、同濃度が０．２ないし０．４（モル％）の範囲では、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）の発光体から発光される光の強度が逆転することが認められる。
【００７５】
また、同濃度が２．２ないし２．６（モル％）の範囲では、青色（Ｂ）向けの発光体からの発光強度が極度に低下することが認められる。
【００７６】
従って、マルチカラー発光体を作成する際に、付活剤として用いるユーロピウム（Eu）の濃度の好適な範囲は、好ましくは、０．４ないし２．２（モル％）、より好ましくは、０．６ないし１．６（モル％）である。
【００７７】
以上説明したように、本願発明のマルチカラー発光体を用いたＸ線イメージ管によれば、蛍光体の発光体の組成と主発光体および複発光体の比率を、被検体に応じて調製することにより、撮影条件の設定を大幅に変化させることなく、Ｘ線の照射量を増加せず一回の撮影で適切な濃度の写真像と的確な写真像が得られる。なお、同じく透視画像においても異なる比重から成る被検体の構成物でも、はば広く画像として撮れる。
【００７８】
本発明においては、上記Ｘ線イメージ管を用い、少なくとも出力面側にレンズ及びカラーＣＣＤカメラ等とから構成されたＸ線イメージ管装置を構成することができ、さらにこのＸ線イメージ管あるいはＸ線イメージ管装置を組み込んだＸ線装置に使用することができる。
【００７９】
すなわち、例えば被検体として胸部を撮影したいときは、撮影者が被検体に応じた蛍光体の中から胸部用あるいは胸部に相当するＸ線イメージング装置を選び測定、あるいは予めカラーレントゲン装置に組み込まれているＸ線装置の中から、たとえば操作盤上の被検体に対応する操作ボタンを押すことで自動的に胸部用あるいは胸部用に相当する蛍光体を有するＸ線装置がセットされる。また、一回目の撮影が不適切な濃度の画像であった場合は、自動的に画像の濃度を検出し、適切なカラー発光レベルをソフトで調整できるようにする。
【００８０】
また、複数色の発光は、カラーＣＣＤカメラに撮像され、表示モニタでは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）を主成分として色別に分離されて表示することができるため、従来の緑色成分のみの表示に比較して他の色成分で表示された画像上により広い診断や検査に必要な情報が含まれ、３色を同時に表示することによりカラー画像として表示できる。
【００８１】
あるいは、発光は各色（波長）毎に分離した後に個々に検出することも可能である。複数色の光が混合された発光を、複数のダイクロックミラーに透過させ波長毎に分離（分光）され、分離された各光信号をＣＣＤカメラで撮像する。具体的には、複数色の光が混合された発光を、第１のダイクロックミラーで赤色成分のみを反射させ緑色成分と青色成分を透過させる。次に第２のダイクロックミラーで緑色成分のみを反射させ青色成分を透過させる。この際、ダイクロックミラーを構成する誘電体多層膜の設計によって、各色成分の反射率と透過率を個別に設定することができるため、各色の感度をコントロールすることができる。そして、各分離された光をここのＣＣＤカメラで撮像するのである。
【００８２】
一方、表示モニタでモノクロ表示をする場合には、ソフト（アプリケーション）や回路によりカラー画像に表現されているほとんどの情報を盛り込むことができるので、任意の表示方法により、緑色単一画像とモノクロＣＣＤカメラとの組み合わせにより得られる従来の画像に比較して、高感度と広いダイナミックレンジで識別能、診断能の優れた画像にできる。
【００８３】
したがって、医療診断用放射線撮影をはじめとする各種の放射線撮影において、撮影ミスの発生が抑制でき、検査情報が増大可能で、検査精度の向上等が期待できる。
【００８４】
さらに、蛍光体に、発光波長が６００ｎｍ以上、特に必要に応じて６５０ｎｍ以上の赤感度を取り込むことができるので、従来の緑色のものに比べ、カラーカメラの組み合わせと相乗して感度が向上する。
【００８５】
このため、同一被写体において必要な入力Ｘ線を所要量に引き下げることができ、被写体や操作者に対する被爆Ｘ線量の低減に有効になる。また、Ｘ線画像のコントラストを高めた場合においても、被検体に応じた適切な濃度の画像が得られ、被検体に応じて一回の撮影で多くの情報を確実にかつ有効に得られる。そして、たとえば肺と骨格、骨の厚さに対応した識別画像を写すことができるため、少ない画像で必要な情報を入手できることになり、診断や検査の高度化あるいは撮影の少量化を図れる。
【００８６】
【産業上の利用可能性】
本発明によれば、真空外囲器の入力窓からＸ線を入力し、この入力されたＸ線の強度に従い出力までで異なる色を発光し、真空外囲器の出力窓から入力されたＸ線の強度に従い異なる色を発光するため、Ｘ線照射量を大きくすることなく、コントラストを高めて適切な濃度の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のＸ線イメージ管の一実施の形態の概念を示す断面図。
【図２】図２は、図１に示したＸ線装置を示す概念図。
【図３】図３は、図１に示したＸ線イメージ管の赤色発光体層の発光特性を示すグラフ。
【図４】図４は、図１に示したＸ線イメージ管の緑色発光体層の発光特性を示すグラフ。
【図５】図５は、図１に示したＸ線イメージ管に適用可能なマルチカラー発光体層の発光特性を示すグラフ。
【図６】図６は、図１に示したＸ線イメージ管の他の実施の形態のＸ線イメージ管の概念を示す断面図。
【図７】図７は、図１に示したＸ線イメージ管の他の実施の形態のＸ線イメージ管の概念を示す断面図。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、図１，図６および図７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層に照射されるＸ線量と各色成分の発光特性および測定対象のＸ線透過率との関係を説明する概略図。
【図９】図９Ａは、図１，図６および図７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層のＸ線透過量と発光特性を評価するために用いられる濃度スケールの一例を説明する模式図。
図９Ｂないし図９Ｄは、それぞれ、図１，図６および図７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層のＸ線透過量により図９Ａに示した濃度スケールを撮像した結果の一例を示す概略図。
図９Ｅは、図１，図６および図７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層のＸ線透過量により図９Ａに示した濃度スケールをマルチカラーで撮像した結果の一例を示す概略図。
図９Ｆは、図１，図６および図７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層のＸ線透過量と同等のＸ線量を用い、周知のモノクロタイプのＸ線イメージ管により図９Ａに示した濃度スケールをモノクロで撮像した結果の一例を示す概略図。
図９Ｇないし図９Ｉは、それぞれ、図１，図６および図７に示したＸ線イメージ管に用いられる発光体層のＸ線透過量により図９Ａに示した濃度スケールを撮像した結果の一例を、濃度スケールの厚さと透過線量との関係として示したグラフ。
【図１０】図１０は、図５に示したマルチカラー発光体の各色の発光強度と付活剤であるユーロピウム（Eu）の濃度との関係を説明するグラフ。
【図１１】図１１は、カラーＸ線写真および本発明のカラーＸ線イメージ管に用いられる発光体層に照射されるＸ線量と各色成分の発光輝度の一特性を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図９Ｈ】
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【図９Ｉ】
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【図１０】
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【図１１】
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