CN109567834A - 放射线相位差摄影装置 - Google Patents

放射线相位差摄影装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种放射线相位差摄影装置。放射线相位差摄影装置具备：图像信号生成系统，其包括X射线源和图像信号检测器；多个光栅，所述多个光栅包括第一光栅和第二光栅；保持部，其将多个光栅以悬吊的方式保持；以及位置切换机构，其使多个光栅的相对于图像信号生成系统的相对位置在退避位置与检测位置之间切换。多个光栅和图像信号生成系统中的任一方被单个保持部保持。

Description

放射线相位差摄影装置
技术领域
本发明涉及一种放射线相位差摄影装置，且涉及一种根据要获取的图像来切换多个光栅相对于摄影系统的相对位置的放射线相位差摄影装置。
背景技术
以往，已知一种根据要获取的图像来切换多个光栅的相对于摄影系统的相对位置的放射线相位差摄影装置。这种放射线相位差摄影装置例如在美国专利第9084528号说明书中被公开。此外，摄影系统是指包括X射线源和检测器的图像信号生成系统。
在美国专利第9084528号说明书中公开了如下一种放射线相位差摄影装置，在用于通过条纹扫描来生成被摄体的X射线相位差图像的光栅的配置与用于生成基于由被摄体引起的X射线的强度变化的图像(吸收像)的光栅的配置之间切换的放射线相位差摄影装置。
美国专利第9084528号说明书中公开的放射线相位差摄影装置具备：X射线源、源光栅、第一光栅、第二光栅、对从X射线源照射并透过了被摄体的X射线进行检测的检测器以及利用步进马达使源光栅、第一光栅以及第二光栅移动的滑动件。
美国专利第9084528号说明书中公开的放射线相位差摄影装置构成为，利用滑动件使多个光栅移动，由此在用于生成放射线相位差图像的光栅的配置与用于生成吸收像的光栅的配置之间切换。
然而，在美国专利第9084528号说明书中，滑动件为从光栅的下方支承光栅的结构，在还具备用于配置被摄体的能够移动的被摄体载置台等的情况下，在使被摄体载置台移动时，被摄体载置台与滑动件有可能发生干扰。即，在美国专利第9084528号说明书的结构中，认为通过滑动件使多个光栅移动的移动方向是与X射线的光轴正交的水平方向。在变更被摄体的摄像倍率等情况下，由于使被摄体载置台沿X射线的光轴方向移动，因此滑动件的移动方向与被摄体载置台的移动方向交叉，滑动件与被摄体载置台发生干扰。为了避免滑动件与被摄体载置台发生干扰，需要一种使滑动件的移动方向、移动范围具有冗余度的构造，因此存在装置结构变得复杂这样的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供如下一种放射线相位差摄影装置，即使在多个光栅的相对于图像信号生成系统的相对位置从退避位置向检测位置移动的情况下也能够抑制装置结构变得复杂的放射线相位差摄影装置。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的一个方面的放射线相位差摄影装置具备：图像信号生成系统，其包括X射线源和对基于从X射线源照射的X射线的图像信号进行检测的图像信号检测器；多个光栅，所述多个光栅包括被照射来自X射线源的X射线的第一光栅以及被配置在第一光栅与图像信号检测器之间的第二光栅；保持部，其沿X射线的光轴方向延伸，并且将多个光栅和图像信号生成系统中的任一方以悬吊的方式保持；以及位置切换机构，其使多个光栅的相对于所述图像信号生成系统的相对位置在以下位置之间切换：不使用多个光栅地拍摄吸收像的退避位置；以及使用多个光栅来拍摄相位对比度图像的检测位置，其中，多个光栅和图像信号生成系统中的任一方被单个保持部保持。
在本发明的一个方面的放射线相位差摄影装置中，如上述那样设置单个保持部和位置切换机构，其中，该单个保持部将多个光栅和图像信号生成系统中的任一方以悬吊的方式保持，该位置切换机构将多个光栅的相对于图像信号生成系统的相对位置在退避位置与检测位置之间切换。由此，位置切换机构能够借助将多个光栅和图像信号生成系统中的任一方以悬吊的方式保持的单个保持部，使多个光栅相的对于图像信号生成系统的相对位置在退避位置与检测位置之间切换。其结果，不对多个光栅和图像信号生成系统中的任一方从下方进行支承就能够使多个光栅的相对于图像信号生成系统的相对位置在退避位置与检测位置之间切换。由此，例如即使在装置底部设置能够沿X射线的光轴方向移动的被摄体载置台等的情况下也是，不追加用于避免干扰的特殊的构造就能够抑制被摄体载置台与保持部的干扰。因而，即使在使多个光栅的相对于图像信号生成系统的相对位置从退避位置向检测位置移动的情况下，也能够抑制装置结构变得复杂。
在上述一个方面的放射线相位差摄影装置中，优选的是，该位置切换机构具备移动机构，该移动机构通过使保持部的两端同步地移动来使保持部向退避位置或检测位置移动。在此，在使用多个光栅来拍摄相位对比度图像时，将多个光栅的相对于图像信号生成系统的相对位置配置为规定的位置来进行摄影。在多个光栅相对于图像信号生成系统倾斜的情况下，产生所获取的相位对比度图像的图像质量劣化等影响。因而，在使保持部从退避位置向检测位置移动时，要求配置保持部时的位置精度。如果像上述那样构成，则能够使移动保持部的两端的定时一致。其结果，能够抑制保持部的端部中的某一方比另一方的移动量大(小)，因此能够抑制保持部倾斜。
在该情况下，优选的是，在保持部的两端分别设置有移动机构，该移动机构构成为由单个驱动部驱动。如果像这样构成，则能够利用单个驱动部来驱动多个移动机构，因此能够使多个移动机构的驱动量统一。其结果，能够容易地使保持部的两端的移动同步。另外，由于能够利用单个驱动部来驱动多个移动机构，因此能够简化装置结构。
在上述一个方面的放射线相位差摄影装置中，优选的是，还具备定位部，该定位部通过与保持部抵接来决定保持部的在检测位置处的位置。如果像这样构成，则通过使保持部与定位部抵接，能够容易且高精度地决定从退避位置移动到检测位置时的保持部的位置。
在该情况下，优选的是，定位部构成为：通过从保持部的下方与该保持部抵接，来决定保持部的在与光轴方向正交的铅垂方向上的位置。如果像这样构成，则能够在检测位置处容易地决定(容易地定位)保持部的在与光轴正交的铅垂方向上的位置。
在上述一个方面的放射线相位差摄影装置中，优选的是，定位部构成为：通过从光轴方向与保持部抵接，来决定保持部的在光轴方向上的位置。如果像这样构成，则能够在检测位置处容易地决定(容易地定位)保持部的在光轴方向上的位置。
在上述一个方面的放射线相位差摄影装置中，优选的是，还具备引导构件，该引导构件具有沿与光轴方向正交的铅垂方向延伸的孔部，保持部包括向孔部内突出的突出部，在孔部中设置有第一定位部和第二定位部，其中，该第一定位部用于决定保持部的在与光轴方向正交的铅垂方向上的位置，该第二定位部用于决定保持部的在光轴方向上的位置。如果像这样构成，则能够利用引导构件进行与光轴方向正交的铅垂方向和光轴方向上的定位，因此与利用多个构件进行各个方向上的定位的情况相比，能够抑制部件个数的增加。另外，由于能够抑制部件个数的增加，因此能够简化装置结构。
在该情况下，优选的是，第一定位部设置在孔部的下端部的内周面，第二定位部设置在孔部的沿光轴方向的内周面。如果像这样构成，则能够针对引导构件容易地形成第一定位部和第二定位部。
在还具备具有沿与上述光轴方向正交的铅垂方向延伸的孔部的引导构件的结构中，优选的是，引导构件构成为：以从与光轴方向正交的水平方向的两侧夹着保持部的方式配置，用于决定保持部的在与光轴方向正交的水平方向上的位置。如果像这样构成，则能够抑制保持部的在与光轴方向正交的水平方向上的位置发生偏移。
在上述一个方面的放射线相位差摄影装置中，优选的是，位置切换机构包括抵接部，该抵接部通过与保持部抵接来使保持部升降，位置切换机构设置为能够在比定位部靠下方的位置处升降，保持部构成为：在检测位置处以从位置切换机构的抵接部分离的状态被定位部支承。如果像这样构成，则与在检测位置处利用位置切换机构的抵接部来支承保持部的情况不同的是，无需再考虑抵接部(位置切换机构)的位置精度。其结果，无需再设置用于提高位置切换机构的位置精度的机构，因此能够简化装置结构。
在上述一个方面的放射线相位差摄影装置中，优选的是，还具备被摄体位置检测部，该被摄体位置检测部对被摄体的位置进行检测，被摄体位置检测部构成为：在要将保持部从退避位置配置到检测位置时，在用于配置多个光栅的区域配置有被摄体的情况下，禁止将保持部配置到检测位置。如果像这样构成，则在从退避位置向检测位置切换时能够避免多个光栅与被摄体接触。
在上述一个方面的放射线相位差摄影装置中，优选的是，还具备能够移动的被摄体载置台，该被摄体载置台在保持部的下方配置为与保持部相向，用于配置被摄体。如果像这样构成，则由于被摄体载置台配置为与保持部相向，因此能够抑制为了避免在使被摄体载置台移动时保持部与被摄体载置台相干扰而使装置复杂化。其结果，能够抑制在为了变更被摄体的摄影倍率等而使被摄体移动时装置结构变得复杂，并且能够容易地避免保持部与被摄体载置台相干扰。
在上述一个方面的放射线相位差摄影装置中，优选的是，保持部具备光栅位置调整机构，光栅位置调整机构构成为：在已将保持部从退避位置配置到检测位置时，调整多个光栅的光栅间的相对位置。如果像这样构成，则即使在多个光栅的光栅间的相对位置随着保持部的移动而发生了位置偏移的情况下，也能够容易地进行调整。其结果，能够抑制由于多个光栅的光栅间的相对位置的位置偏移导致所获取的图像的图像质量下降。
在上述一个方面的放射线相位差摄影装置中，优选的是，还具备焦点直径变更部，该焦点直径变更部与保持部的在退避位置与检测位置之间的切换联动地变更X射线源的焦点直径。如果像这样构成，则能够与保持部的移动联动地变更X射线源的焦点直径。其结果，在获取吸收像的情况下，能够获取与被摄体的大小(厚度)、材料相匹配的分辨率的吸收像。
附图说明
图1是从X方向观察本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置得到的示意图。
图2A是示出本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置的检测位置的示意图。
图2B是示出本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置的退避位置的示意图。
图3A是从X方向观察本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置得到的检测位置处的配置的示意图。
图3B是从Z方向观察本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置得到的检测位置处的配置的示意图。
图4A是从X方向观察本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置得到的退避位置处的配置的示意图。
图4B是从Z方向观察本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置得到的退避位置处的配置的示意图(B)。
图5A是本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置的第一引导构件的放大图。
图5B是本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置的第二引导构件的放大图。
图6A是示出本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置的第一引导构件与突出部的关系的放大图。
图6B是示出本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置的第二引导构件与突出部的关系的放大图。
图7是本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置的光栅位置调整机构的示意图。
图8是从X方向观察本发明的一个实施方式的第一变形例的放射线相位差摄影装置得到的示意图。
图9是从X方向观察本发明的一个实施方式的第二变形例的放射线相位差摄影装置得到的示意图。
图10是从Z方向观察本发明的一个实施方式的第三变形例的放射线相位差摄影装置得到的示意图。
图11是从Z方向观察本发明的一个实施方式的第四变形例的放射线相位差摄影装置得到的示意图。
图12是从Z方向观察本发明的一个实施方式的第五变形例的放射线相位差摄影装置得到的示意图。
图13是从X方向观察本发明的一个实施方式的第六变形例的放射线相位差摄影装置得到的示意图。
具体实施方式
下面，基于附图来说明将本发明具体化的实施方式。
参照图1～图7对本发明的实施方式的放射线相位差摄影装置100的结构进行说明。
(放射线相位差摄影装置的结构)
首先，参照图1对本发明的本实施方式的放射线相位差摄影装置100的结构进行说明。
如图1所示，放射线相位差摄影装置100是利用塔尔博特(Talbot)效应将被摄体T的内部图像化的装置。放射线相位差摄影装置100例如能够在无损检查用途中使用于作为物体的被摄体T的内部的图像化。
如图1所示，放射线相位差摄影装置100具备：包括X射线源1和图像信号检测器2的图像信号生成系统3、包括第一光栅4和第二光栅5的多个光栅、保持部6、控制部7、位置切换机构8、光栅位置调整机构9、被摄体位置检测部10以及被摄体载置台11。此外，在本说明书中，将从X射线源1朝向第一光栅4的方向设为Z2方向，将其相反方向设为Z1方向。另外，将与Z方向正交的面内的左右方向设为X方向，将图1的朝向纸面的深远侧的方向设为X2方向，将图1的朝向纸面的近前侧的方向设为X1方向。另外，将与Z方向正交的面内的上下方向设为Y方向，将上方设为Y1方向，将下方设为Y2方向。
X射线源1构成为通过施加高电压来产生X射线，并且朝向Z2方向照射所产生的X射线。
第一光栅4具有沿Y方向以规定的周期(间距)d1排列的多个狭缝4a和X射线相位变化部4b。各狭缝4a和X射线相位变化部4b分别形成为以直线状延伸。另外，各狭缝4a和X射线相位变化部4b分别形成为平行地延伸。第一光栅4是所谓的相位光栅。
第一光栅4被配置在X射线源1与第二光栅5之间，被照射来自X射线源1的X射线。第一光栅4是为了利用塔尔博特效应形成第一光栅4的自身像(未图示)而设置的。当具有相干性的X射线通过形成有狭缝的光栅时，在距光栅规定距离(塔尔博特距离)的位置处形成光栅的像(自身像)。将该效应称为塔尔博特效应。
第二光栅5具有沿Y方向以规定的周期(间距)d2排列的多个X射线透过部5a和X射线吸收部5b。各X射线透过部5a和X射线吸收部5b分别形成为以直线状延伸。另外，各X射线透过部5a和X射线吸收部5b分别形成为平行地延伸。第二光栅5是所谓的吸收光栅。第一光栅4、第二光栅5是分别具有不同的作用的光栅，但狭缝4a和X射线透过部5a均使X射线透过。另外，X射线吸收部5b起到屏蔽X射线的作用，X射线相位变化部4b利用与狭缝4a之间的折射率的不同来使X射线的相位发生变化。
第二光栅5被配置在第一光栅4与图像信号检测器2之间，被照射通过了第一光栅4的X射线。另外，第二光栅5配置在距第一光栅4塔尔博特距离的位置。第二光栅5与第一光栅4的自身像发生干扰，从而在图像信号检测器2的检测表面上形成莫尔条纹(未图示)。
第一光栅4和第二光栅5被沿X射线的光轴方向(Z方向)延伸的单个保持部6保持。此外，单个保持部6不仅可以是由单个构件形成的结构，只要构成为在通过位置切换机构8进行移动时一体地移动即可，也可以由多个构件形成。
图像信号检测器2构成为：检测X射线，并且将检测到的X射线转换为电信号，读取转换得到的电信号来作为图像信号。图像信号检测器2例如是FPD(Flat Panel Detector：平板检测器)。图像信号检测器2由多个转换元件(未图示)和配置在多个转换元件上的像素电极(未图示)构成。多个转换元件和像素电极以规定的周期(像素间距)沿X方向和Y方向阵列状地排列。另外，图像信号检测器2构成为将获取到的图像信号输出到控制部7。
保持部6构成为：沿X射线的光轴方向(Z方向)延伸，并且将包括第一光栅4和第二光栅5的多个光栅以悬吊的方式保持。保持部6也可以形成为梁状、桁架、方筒等任何形状。另外，保持部6构成为在检测位置处被定位部12支承。另外，定位部12构成为在检测位置处进行保持部6的定位。在后文中叙述定位部12进行保持部6的定位的结构。
控制部7包括图像处理部70和焦点直径变更部71。控制部7构成为：借助位置切换机构8，使包括第一光栅4和第二光栅5的多个光栅的相对于图像信号生成系统3的相对位置在检测位置与退避位置之间切换。另外，控制部7构成为借助焦点直径变更部71来变更X射线源1的焦点直径。控制部7例如包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等处理器。此外，在后文中叙述检测位置和退避位置。
图像处理部70构成为，基于从图像信号检测器2输出的图像信号来生成吸收像和相位差对比度图像。图像处理部70例如包括GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)、构成为用于图像处理的FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等处理器。此外，吸收像是基于被摄体T对X射线的吸收程度的差进行图像化得到的图像。另外，相位差对比度图像是包括相位微分像和暗场像的图像。相位微分像是基于在X射线通过被摄体T时产生的X射线的相位的偏移进行图像化得到的图像。另外，暗场像是基于在X射线通过被摄体T时产生的X射线的小角散射进行图像化得到的图像。
焦点直径变更部71构成为：基于来自控制部7的信号，同保持部6的在退避位置与检测位置之间的切换联动地变更X射线源1的焦点直径。具体地说，焦点直径变更部71构成为，通过变更X射线源1的焦点控制来变更X射线源1的焦点直径。
位置切换机构8包括移动机构80和驱动部81。位置切换机构8构成为：基于来自控制部7的信号，借助保持部6使包括第一光栅4和第二光栅5的多个光栅的相对于图像信号生成系统3的相对位置在退避位置与检测位置之间切换。退避位置是不使用多个光栅地拍摄吸收像时的多个光栅的相对于图像信号生成系统3的相对位置。另外，检测位置是使用多个光栅来拍摄相位对比度图像时的多个光栅的相对于图像信号生成系统3的相对位置。
具体地说，控制部7构成为对驱动部81进行驱动。位置切换机构8构成为：利用从驱动部81被传递动力的移动机构80，使包括第一光栅4和第二光栅5的多个光栅向检测位置或退避位置移动。在后文中叙述位置切换机构8的详细结构。
光栅位置调整机构9构成为：在已将保持部6配置到检测位置处时，对多个光栅的光栅间的相对位置进行调整。另外，光栅位置调整机构9设置在保持部6的Y2方向侧。另外，光栅位置调整机构9构成为保持光栅。即，多个光栅构成为，经由光栅位置调整机构9被保持于保持部6。在后文中叙述光栅位置调整机构9的详细结构。
被摄体位置检测部10构成为对被摄体T的位置进行检测。另外，被摄体位置检测部10构成为：在要将保持部6从退避位置配置到检测位置时，在用于配置多个光栅的区域配置有被摄体T的情况下，向控制部7输出信号。控制部7构成为，基于来自被摄体位置检测部10的信号禁止将保持部6配置到检测位置。被摄体位置检测部10例如包括红外线传感器等光学传感器、图像传感器(摄像机)等。被摄体位置检测部10只要能够检测被摄体T的位置即可，可以是以任何方式构成的。
被摄体载置台11构成为用于配置被摄体T。被摄体载置台11构成为：例如在对被摄体T以放大或缩小的方式进行拍摄等情况下变更被摄体T的摄影倍率时，能够基于来自控制部7的信号使被摄体T沿光轴方向(Z方向)移动。另外，被摄体载置台11在保持部6的下方(Y2方向)配置为与保持部6相向。被摄体载置台11例如是用于载置被摄体T的载置台，包括用于使载置台移动的马达等。
(检测位置和退避位置)
接着，参照图2A和图2B对本发明的一个实施方式的放射线相位差摄影装置100的检测位置和退避位置进行说明。
如图2A所示，本实施方式中的检测位置是将保持部6配置为使第一光栅4和第二光栅5配置在从X射线源1放射的X射线的照射范围内的相对位置。严格地讲，将使多个光栅配置为被纳入透过了被摄体T的X射线所照射的范围内的相对位置设为检测位置。此外，在图2A所示的例子中，由图像信号检测器2检测的X射线的照射范围中的由直线E1和直线E2决定的范围是透过了被摄体T的X射线所照射的范围。
另外，如图2B所示，退避位置是将保持部6配置为使第一光栅4和第二光栅5配置在从X射线源1放射的X射线的照射范围外的相对位置。此外，严格来讲，使多个光栅配置在没有透过被摄体T的X射线所照射的范围内的相对位置包含于退避位置。即，在多个光栅配置为被纳入到达图像信号检测器2的X射线中的未透过被摄体T的X射线所照射的范围内的情况下，也可以将该位置视为退避位置。此外，在图2B所示的例子中，由图像信号检测器2检测的X射线的照射范围中的、由直线E1和直线E2决定的范围以外的范围是未透过被摄体T的X射线所照射的范围。
在本实施方式中，放射线相位差摄影装置100构成为，在检测位置处使用被保持部6保持的多个光栅来拍摄相位对比度图像。另外，放射线相位差摄影装置100构成为，在退避位置处不使用被保持部6保持的多个光栅地拍摄吸收像。另外，如图2A和图2B所示，放射线相位差摄影装置100构成为，通过使保持部6沿上下方向(Y方向)移动来在退避位置与检测位置之间切换。
(位置切换机构的结构)
接着，参照图3A、图3B以及图4对本实施方式的位置切换机构8的结构进行说明。
图3A和图3B是示出检测位置处的保持部6和位置切换机构8的配置的示意图。如图3A所示，移动机构80被配置在保持部6的两端。移动机构80构成为：通过使保持部6的两端同步地移动，来使保持部6向退避位置或检测位置移动。另外，位置切换机构8包括单个驱动部81。位置切换机构8包括将来自驱动部81的动力传递到移动机构80的驱动轴82。驱动轴82通过皮带82a而与驱动部81连结。另外，驱动轴82通过皮带82b而与移动机构80连结。如图2A所示，位置切换机构8构成为，经由皮带82a将来自驱动部81的动力传递到驱动轴82。另外，经由皮带82b从驱动轴82向移动机构80传递动力。
如图3A所示，移动机构80包括：动力输入部80a，其输入来自驱动部81的动力；抵接部80b，其通过与保持部6抵接来使保持部6升降；以及轴部80c，其用于使抵接部80b升降。移动机构80是用于使保持部6沿上下方向移动的直动机构。移动机构80例如是滚珠丝杠机构。即，轴部80c是沿上下方向延伸的滚珠丝杠轴，抵接部80b是与轴部80c螺合的滚珠螺母。此外，移动机构80能够使保持部6沿上下方向移动即可，因此也可以是皮带轮机构、齿条齿轮机构等任意的机构。
如图3A所示，定位部12包括第一引导构件13和第二引导构件14。第一引导构件13和第二引导构件14设置在保持部6的两端部附近。位置切换机构8设置为能够在比定位部12(第一引导构件13和第二引导构件14)靠下方的位置处升降。另外，保持部6构成为，在检测位置处以保持部6的Y2方向侧的面从位置切换机构8的抵接部80b的Y1方向侧的面分离的状态被定位部12(第一引导构件13和第二引导构件14)支承。在后文中叙述第一引导构件13和第二引导构件14的构造。
如图3B所示，第一引导构件13(第二引导构件14)以从与光轴方向正交的水平方向(X方向)的两侧夹着保持部6的方式配置。一对第一引导构件13(第二引导构件14)构成为用于决定保持部6的在与光轴方向正交的水平方向上的位置。
另外，如图3A和图3B所示，保持部6包括向第一引导构件13的孔部13a内突出的突出部60。第一引导构件13构成为，通过与突出部60抵接来进行保持部6的定位。在后文中叙述第一引导构件13进行保持部6的定位的结构。
图4A和图4B是示出退避位置处的保持部6、第一引导构件13以及位置切换机构8的配置的示意图。如图4A所示，位置切换机构8构成为：通过使位置切换机构8的抵接部80b的Y1方向侧的面从Y1方向与保持部6的Y2方向侧的面抵接，来将保持部6配置于退避位置。
在本实施方式中，位置切换机构8构成为：通过使保持部6的两端同步地移动，来使保持部6向退避位置或检测位置移动。具体地说，位置切换机构8构成为，使单个驱动部81借助驱动轴82对设置于保持部6的两端的移动机构80分别进行驱动。因而，位置切换机构8能够使保持部6的两端同步地移动。保持部6维持着水平状态沿上下方向(Y方向)进行平行移动。另外，突出部60在第一引导构件13的孔部13a内和第二引导构件14的孔部14a内被引导。
(定位部)
接着，参照图5对本实施方式的定位部12的构造进行说明。
图5A是设置有第一定位部12a和第二定位部12b的第一引导构件13的示意图。另外，图5B是没有设置第二定位部12b的第二引导构件14的示意图。
如图5A所示，第一引导构件13具有沿着与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)延伸的孔部13a。孔部13a形成为，孔部13a的相向的内周面16之间的长度(孔部13a的在光轴方向(Z方向)上的内部尺寸)L1比孔部13a的下端部的内周面15的在Z方向上的长度L2大。即，孔部13a形成为随着去向下端部(Y2方向的端部)而孔部13a的在光轴方向(Z方向)上的长度变短的锥形状。另外，第一引导构件13的下端部的内周面15构成为从突出部60的下方(Y2方向)支承突出部60。
如图5B所示，第二引导构件14具有沿着与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)延伸的孔部14a。孔部14a构成为内周面17的在Z方向上的长度L3大致相同。第二引导构件14的下端部的内周面17构成为从突出部60的下方(Y2方向)支承突出部60。
如图6A所示，突出部60构成为向第一引导构件13的孔部13a内突出。突出部60的在光轴方向(Z方向)上的长度L4形成为比孔部13a的在光轴方向(Z方向)上的长度L1小。另外，突出部60的在光轴方向(Z方向)上的长度L4形成为比孔部13a的下端部的内周面15的在Z方向上的长度L2大。
在检测位置处，孔部13a形成为如下的倾斜角度：在下端部的内周面15从下方(Y2方向)与突出到孔部13a的内部的突出部60抵接时，孔部13a的在光轴方向(Z方向)上的内周面16从突出部60的Z方向的两侧与突出部60抵接。由此，通过孔部13a的在光轴方向(Z方向)上的内周面16来决定保持部6的在光轴方向(Z方向)上的位置。此外，孔部13a的下端部的内周面15是专利权利要求书的“第一定位部”的一例。另外，孔部13a的在光轴方向(Z方向)上的内周面16是专利权利要求书的“第二定位部”的一例。
图6B是没有形成第二定位部12b的第二引导构件14的示意图。如图6B所示，第二引导构件14的孔部14a的在光轴方向(Z方向)上的长度L3形成为比突出部60的在光轴方向(Z方向)上的长度L4大。在检测位置处，在第二引导构件14从突出部60的下方(Y2方向)与突出部60抵接的情况下，突出部60与第二引导构件14的下端部的内周面17抵接。因而，保持部6的在光轴方向(Z方向)上的位置由第一引导构件13和第二引导构件14决定。另一方面，由于第二引导构件14不具有第二定位部12b，因此突出部60构成为在第二引导构件14内能够沿光轴方向(Z方向)移动。因而，由第一引导构件13进行保持部6的在光轴方向(Z方向)上的定位。此外，第一引导构件13和第二引导构件14分别构成为能够调整在与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)上的位置。因而，通过调整第一引导构件13和第二引导构件14的在与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)上的位置，能够在检测位置处将保持部6保持为水平。另外，能够利用一对第一引导构件13进行与光轴方向正交的水平方向(X方向)以及光轴方向(Z方向)上的定位。另外，能够利用一对第一引导构件13和一对第二引导构件14进行保持部6的在与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)上的定位。此外，孔部14a的下端部的内周面17是专利权利要求书的“第一定位部”的一例。
(光栅位置调整机构)
接着，参照图7对光栅位置调整机构9的结构进行说明。
光栅位置调整机构9构成为，在利用位置切换机构8已将保持部6配置到检测位置时，调整各光栅的光栅间的相对位置。另外，光栅位置调整机构9构成为，在摄影时基于来自控制部7的信号使第二光栅5进行扫描。
如图7所示，光栅位置调整机构9是通过层叠使多个光栅分别沿不同的方向移动的多个定位机构而构成的。具体地说，光栅位置调整机构9以沿Y方向层叠多个定位机构的方式构成。更为具体地说，光栅位置调整机构9包括基台部90、载置台支承部91、用于载置光栅的载置台92、第一驱动部93、第二驱动部94、第三驱动部95、第四驱动部96以及第五驱动部97。第一驱动部～第五驱动部例如分别包括马达等。另外，载置台92由连结部92a、绕X方向轴转动部92b以及绕Z轴方向转动部92c构成。另外，载置台92构成为用于保持各光栅的光栅保持部。
第一驱动部93、第二驱动部94以及第三驱动部95分别设置在基台部90的上面。第一驱动部93构成为使载置台支承部91沿X方向进行往复移动。另外，第二驱动部94构成为使载置台支承部91绕Y轴方向转动。另外，第三驱动部95构成为使载置台支承部91沿Z方向进行往复移动。载置台支承部91与载置台92的连结部92a连接，载置台92随着载置台支承部91的移动也进行移动。
另外，第四驱动部96构成为使绕X方向轴转动部92b沿Z方向进行往复移动。绕X方向轴转动部92b的底面朝向连结部92a形成为凸曲面状，构成为通过沿Z方向进行往复移动来使载置台92绕X方向的中心轴线转动。另外，第五驱动部97构成为使绕Z轴方向转动部92c沿X方向进行往复移动。绕Z轴方向转动部92c的底面朝向绕X方向轴转动部92b形成为凸曲面状，构成为通过沿X方向进行往复移动来使载置台92绕Z方向的中心轴线转动。
因而，光栅位置调整机构9构成为，能够通过第一驱动部93对光栅在X方向上进行位置调整。另外，光栅位置调整机构9构成为，能够通过第二驱动部94对光栅在绕Y轴方向的旋转方向(Ry方向)上进行位置调整。另外，光栅位置调整机构9构成为，能够通过第三驱动部95对光栅在Z方向上进行位置调整。另外，光栅位置调整机构9构成为，能够通过第四驱动部96对光栅在绕X方向轴的旋转方向(Rx方向)上进行位置调整。另外，光栅位置调整机构9构成为，能够通过第五驱动部97对光栅在绕Z轴方向的旋转方向(Rz方向)上进行位置调整。各轴方向上的可移动范围例如分别是几mm。另外，绕X轴方向的旋转方向Rx、绕Y轴方向的旋转方向Ry以及绕Z方向轴的旋转方向Rz的可转动角度例如分别是几度。
在使用多个光栅来拍摄相位对比度像的情况下，将保持部6配置到检测位置来进行摄影。因而，光栅位置调整机构9构成为：在保持部6被切换到检测位置的情况下，通过调整多个光栅的各轴方向以及绕各轴的方向上的位置来调整多个光栅的光栅间的相对位置。此外，在为了不使用多个光栅地拍摄吸收像而已将保持部6配置到退避位置的情况下，由于在摄影中不使用多个光栅，因此不进行多个光栅的位置调整。
(实施方式的效果)
在本实施方式中，能够获得如下效果。
在本实施方式中，如上所述，放射线相位差摄影装置100具备：图像信号生成系统3，其包括X射线源1和对基于从X射线源1照射的X射线的图像信号进行检测的图像信号检测器2；多个光栅，所述多个光栅包括被照射来自X射线源1的X射线的第一光栅4以及被配置在第一光栅4与图像信号检测器2之间的第二光栅5；保持部6，其沿X射线的光轴方向(Z方向)延伸，并且将多个光栅以悬吊的方式保持；以及位置切换机构8，其使多个光栅的相对于图像信号生成系统3的相对位置在以下位置之间切换：不使用多个光栅地拍摄吸收像的退避位置；以及使用多个光栅来拍摄相位对比度图像的检测位置，其中，多个光栅被单个保持部6保持。由此，位置切换机构8借助将多个光栅以悬吊的方式保持的单个保持部6，使多个光栅的相对于图像信号生成系统3的相对位置在退避位置与检测位置之间切换。其结果，不从多个光栅的下方支承多个光栅就能够使多个光栅的相对于图像信号生成系统3的相对位置在退避位置与检测位置之间切换。由此，例如即使在装置底部设置能够沿X射线的光轴方向(Z方向)移动的被摄体载置台11等的情况下，不追加用于避免干扰的特殊构造就能够抑制被摄体载置台11与保持部6的干扰。因而，即使在使多个光栅的相对于图像信号生成系统3的相对位置从退避位置向检测位置移动的情况下，也能够抑制装置结构变得复杂。
另外，在本实施方式中，如上所述，位置切换机构8具备移动机构80，该移动机构80通过使保持部6的两端同步地移动来使保持部6向退避位置或检测位置移动。在此，在使用多个光栅来拍摄相位对比度图像的情况下，将多个光栅的相对于图像信号生成系统3的相对位置配置为规定的位置来进行摄影。在多个光栅相对于图像信号生成系统3倾斜的情况下，产生所获取的相位对比度图像的图像质量劣化等影响。因而，在使保持部6从退避位置向检测位置移动时，要求配置保持部6时的位置精度。通过使保持部6的两端同步地移动，能够使保持部6的两端移动的定时一致。其结果，能够抑制保持部6的端部中的任一方比另一方的移动量大(小)，因此能够抑制保持部6倾斜。
另外，在本实施方式中，如上所述，在保持部6的两端分别设置有移动机构80，移动机构80构成为由单个驱动部81驱动。由此，能够利用单个驱动部81来驱动多个移动机构80，因此能够使多个移动机构80的驱动量统一。其结果，能够容易地使保持部6的两端的移动同步。另外，由于能够利用单个驱动部81来驱动多个移动机构80，因此能够简化装置结构。
另外，在本实施方式中，如上所述，放射线相位差摄影装置100还具备定位部12，该定位部12通过与保持部6抵接来决定保持部6的在检测位置处的位置。由此，通过使保持部6与定位部12抵接，能够容易且高精度地决定从退避位置移动到检测位置时的保持部6的位置。
另外，在本实施方式中，如上所述，定位部12构成为：通过从保持部6的下方(Y1方向)与该保持部6抵接，来决定保持部6的在与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)上的位置。由此，能够在检测位置处容易地决定(容易地定位)保持部6的在与光轴正交的铅垂方向(Y方向)上的位置。
另外，在本实施方式中，如上所述，图像处理部70构成为：定位部12通过从光轴方向(Z方向)与保持部6抵接，来决定保持部6的在光轴方向(Z方向)上的位置。由此，能够在检测位置处容易地决定(容易地定位)保持部6的在光轴方向(Z方向)上的位置。
另外，在本实施方式中，如上所述，放射线相位差摄影装置100还具备第一引导构件13，该第一引导构件13具有沿与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)延伸的孔部13a，保持部6包括向孔部13a内突出的突出部60，在孔部13a设置有第一定位部12a和第二定位部12b，其中，该第一定位部12a用于决定保持部6的在与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)上的位置，该第二定位部12b用于决定保持部6的在光轴方向(Z方向)上的位置。由此，能够利用第一引导构件13进行与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)及光轴方向(Z方向)的上定位，因此与利用多个构件分别进行各个方向上的定位的情况相比，能够抑制部件个数的增加。另外，由于能够抑制部件个数的增加，因此能够简化装置结构。
另外，在本实施方式中，如上所述，第一定位部12a设置于孔部13a的下端部的内周面15，第二定位部12b设置于孔部13a的沿光轴方向(Z方向)的内周面16。由此，能够针对第一引导构件13容易地形成第一定位部12a和第二定位部12b。
另外，在本实施方式中，如上所述，第一引导构件13构成为：以从与光轴方向正交的水平方向(X方向)的两侧夹着保持部6的方式配置，用于决定保持部6的在与光轴方向正交的水平方向(X方向)上的位置。由此，能够抑制保持部6的在与光轴方向正交的水平方向(X方向)上的位置偏移。
另外，在本实施方式中，如上所述，位置切换机构8包括抵接部80b，该抵接部80b通过与保持部6抵接来使保持部6升降，位置切换机构8设置为能够在比定位部12靠下方的位置处升降，保持部6构成为，在检测位置处以从位置切换机构8的抵接部80b分离的状态被定位部12支承。由此，与在检测位置处利用位置切换机构8的抵接部80b支承保持部6的情况不同的是，无需再考虑抵接部80b(位置切换机构8)的位置精度。其结果，无需再设置用于提高位置切换机构8的位置精度的机构，因此能够简化装置结构。
另外，在本实施方式中，如上所述，还具备被摄体位置检测部10，该被摄体位置检测部10对被摄体T的位置进行检测，被摄体位置检测部10构成为：在要将保持部6从退避位置配置到检测位置时，在用于配置多个光栅的区域配置有被摄体T的情况下，禁止将保持部6配置到检测位置。由此，在从退避位置向检测位置切换时能够避免多个光栅与被摄体T接触。
另外，在本实施方式中，如上所述，放射线相位差摄影装置100还具备被摄体载置台11，该被摄体载置台11在保持部6的下方配置为与保持部6相向，用于配置被摄体T。由此，由于被摄体载置台11配置为与保持部6相向，因此能够抑制为了避免在使被摄体载置台11移动时保持部6与被摄体载置台11相干扰而使装置结构复杂化。其结果，能够抑制在为了变更被摄体T的摄影倍率等而使被摄体T移动时装置结构变得复杂，并且能够容易地避免保持部6与被摄体载置台11相干扰。
另外，在本实施方式中，如上所述，保持部6具备光栅位置调整机构9，光栅位置调整机构9构成为：在已将保持部6从退避位置配置到检测位置时，调整多个光栅的光栅间的相对位置。由此，即使多个光栅的光栅间的相对位置随着保持部6的移动而发生了位置偏移的情况下，也能够容易地进行调整。其结果，能够抑制由于多个光栅的光栅间的相对位置的位置偏移导致所获取的图像的图像质量下降。
另外，在本实施方式中，如上所述，还具备焦点直径变更部71，该焦点直径变更部71与保持部6的在退避位置与检测位置之间的切换联动地变更X射线源1的焦点直径。由此，能够与保持部6的移动联动地变更X射线源1的焦点直径。其结果，在获取吸收像的情况下，能够获取与被摄体T的大小(厚度)、材料相匹配的分辨率的吸收像。
(变形例)
此外，应该认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。本发明的范围并非由上述实施方式的说明示出，而是由专利权利要求书示出，且还包含与专利权利要求书同等的含义和范围内的所有变更(变形例)。
例如，在上述实施方式中，示出了利用第一引导构件13的第一定位部12a进行保持部6的在与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)上的定位的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以如图8所示的放射线相位差摄影装置200那样构成为：设置从保持部6的下方(Y1方向)与保持部6抵接的第一抵接构件18，利用第一抵接构件18进行保持部6的在与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)上的定位。此外，第一抵接构件18是专利权利要求书的“定位部”的一例。
另外，在上述实施方式中，示出了利用第一引导构件13的第二定位部12b进行保持部6的在光轴方向(Z方向)上的定位的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以如图9所示的放射线相位差摄影装置300那样构成为：设置与保持部6的光轴方向(Z方向)上的一端抵接的第二抵接构件19和从保持部6的光轴方向(Z方向)上的另一端对保持部6施力的第一施力构件20，来进行保持部6的在光轴方向(Z方向)上的定位。此外，第二抵接构件19是专利权利要求书的“定位部”的一例。
另外，在上述实施方式中，示出了利用一对第一引导构件13进行保持部6的在与光轴方向正交的水平方向(X方向)上的定位的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以如图10所示的放射线相位差摄影装置400那样构成为：设置与保持部6的X方向上的一端抵接的第三抵接构件21和从保持部6的X方向上的另一端对保持部6施力的第二施力构件22，来进行保持部6的在与光轴方向正交的水平方向(X方向)上的定位。此外，第三抵接构件21是专利权利要求书的“定位部”的一例。
另外，在上述实施方式中，示出了通过使保持部6沿与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)移动来在退避位置与检测位置之间切换的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以如图11所示的放射线相位差摄影装置500那样构成为：通过使保持部6沿与光轴方向正交的水平方向(X方向)移动，来在退避位置(参照双点划线)与检测位置之间切换。另外，也可以构成为使保持部6沿相对于与光轴方向正交的水平方向(X方向)稍微倾斜的方向移动。如果像这样构成，则即使在保持部6与定位部12抵接时有可能被定位部12稍微回弹的情况下，也会通过保持部6的自重向重力方向施力，因此无需再为了抑制保持部6的回弹而使驱动部81继续驱动等，因此能够抑制在驱动部81中产生负荷。
另外，在上述实施方式中，示出了通过使保持部6沿与光轴方向正交的铅垂方向(Y方向)移动来在退避位置与检测位置之间切换的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以如图12所示的放射线相位差摄影装置600那样构成为：通过使保持部6绕着以保持部6的中心23为旋转轴的光轴方向的轴线进行转动，来在退避位置(参照双点划线)与检测位置之间切换。
另外，在上述实施方式中，示出了设置第一光栅4和第二光栅5来作为多个光栅的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以如图13所示的放射线相位差摄影装置700那样构成为，在X射线源1与第一光栅4之间设置第三光栅24。第三光栅24具有沿Y方向以规定的周期(间距)d3排列的多个狭缝24a和X射线吸收部24b。各狭缝24a和X射线吸收部24b分别形成为以直线状延伸。另外，各狭缝24a和X射线吸收部24b分别形成为平行地延伸。另外，第三光栅24被配置在X射线源1与第一光栅4之间，被照射来自X射线源1的X射线。第三光栅24构成为将通过了各狭缝24a的X射线设为与各狭缝24a的位置对应的线光源。由此，第三光栅24能够提高从X射线源1照射的X射线的相干性。由此，能够通过第三光栅24来提高从X射线源1照射的X射线的相干性。其结果，能够不依赖于X射线源1的焦距地形成第一光栅4的自身像，因此能够提高X射线源1的选择的自由度。
另外，在上述实施方式中，示出了通过变更X射线源1的焦点控制来变更X射线源1的焦点直径的例子，但本发明并不限于此。例如也可以构成为：设置多个焦点直径不同的X射线源，通过变更要使用的X射线源来变更X射线源1的焦点直径。
另外，在上述实施方式中，示出了利用第一引导构件13和第二引导构件14来引导保持部6的例子，但本发明并不限于此。也可以是使用两个以上的引导构件的结构。此时，通过设置一个具有进行光轴方向(Z方向)上的定位的第二定位部12b的第一引导构件13、设置两个以上的不具有第二定位部12b的第二引导构件14，能够决定保持部6的在光轴方向(Z方向)上的位置。
另外，在上述实施方式中，示出了保持部6对包括第一光栅4和第二光栅5的多个光栅进行保持的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以构成为利用单个保持部6对包括X射线源1和图像信号检测器2的图像信号生成系统3进行保持。

Claims (14)

1.一种放射线相位差摄影装置，具备：
图像信号生成系统，其包括X射线源和对基于从所述X射线源照射的X射线的图像信号进行检测的图像信号检测器；
多个光栅，所述多个光栅包括被照射来自所述X射线源的X射线的第一光栅以及被配置在所述第一光栅与所述图像信号检测器之间的第二光栅；
保持部，其沿X射线的光轴方向延伸，并且将所述多个光栅和所述图像信号生成系统中的任一方以悬吊的方式保持；以及
位置切换机构，其使所述多个光栅的相对于所述图像信号生成系统的相对位置在以下位置之间切换：不使用所述多个光栅地拍摄吸收像的退避位置；以及使用所述多个光栅来拍摄相位对比度图像的检测位置，
其中，所述多个光栅和所述图像信号生成系统中的任一方被单个所述保持部保持。
2.根据权利要求1所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
所述位置切换机构具备移动机构，该移动机构通过使所述保持部的两端同步地移动来使所述保持部向所述退避位置或所述检测位置移动。
3.根据权利要求2所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
在所述保持部的两端分别设置有所述移动机构，所述移动机构构成为由单个驱动部驱动。
4.根据权利要求1所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
还具备定位部，该定位部通过与所述保持部抵接来决定所述保持部的在所述检测位置处的位置。
5.根据权利要求4所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
所述定位部构成为：通过从所述保持部的下方与该保持部抵接，来决定所述保持部的在与所述光轴方向正交的铅垂方向上的位置。
6.根据权利要求4所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
所述定位部构成为：通过从所述光轴方向与所述保持部抵接，来决定所述保持部的在所述光轴方向上的位置。
7.根据权利要求4所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
还具备引导构件，该引导构件具有沿与所述光轴方向正交的铅垂方向延伸的孔部，
所述保持部包括向所述孔部内突出的突出部，
在所述孔部设置有第一定位部和第二定位部，其中，该第一定位部用于决定所述保持部的在与所述光轴方向正交的铅垂方向上的位置，该第二定位部用于决定所述保持部的在所述光轴方向上的位置。
8.根据权利要求7所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
所述第一定位部设置于所述孔部的下端部的内周面，
所述第二定位部设置于所述孔部的沿所述光轴方向的内周面。
9.根据权利要求7所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
所述引导构件构成为：以从与所述光轴方向正交的水平方向的两侧夹着所述保持部的方式配置，用于决定所述保持部的在与所述光轴方向正交的水平方向上的位置。
10.根据权利要求4所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
所述位置切换机构包括抵接部，该抵接部通过与所述保持部抵接来使所述保持部升降，
所述位置切换机构设置为能够在比所述定位部靠下方的位置处升降，
所述保持部构成为：在所述检测位置处以从所述位置切换机构的所述抵接部分离的状态被所述定位部支承。
11.根据权利要求1所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
还具备被摄体位置检测部，该被摄体位置检测部对被摄体的位置进行检测，
所述被摄体位置检测部构成为：在要将所述保持部从所述退避位置配置到所述检测位置时，在用于配置所述多个光栅的区域配置有被摄体的情况下，禁止将所述保持部配置到所述检测位置。
12.根据权利要求1所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
还具备能够移动的被摄体载置台，该被摄体载置台在所述保持部的下方配置为与所述保持部相向，用于配置被摄体。
13.根据权利要求1所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
所述保持部具备光栅位置调整机构，
所述光栅位置调整机构构成为：在已将所述保持部从所述退避位置配置到所述检测位置时，调整所述多个光栅的光栅间的相对位置。
14.根据权利要求1所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
还具备焦点直径变更部，该焦点直径变更部与所述保持部的在所述退避位置与所述检测位置之间的切换联动地变更所述X射线源的焦点直径。
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