JP2010164373A - Ｘ線撮影装置、およびｘ線撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回折格子のずれに拘わらず、高精度の撮影画像を得ることが可能なＸ線撮影装置およびＸ線撮影方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線撮影装置は、Ｘ線を出射するＸ線源と、照射されたＸ線においてタルボ効果を生じさせる第１回折格子と、所定面に沿って配置され、第１回折格子によって回折されたＸ線を回折するとともに、画像情報に係る画像にモアレ縞を発生させる第２回折格子と、第２回折格子と近接して配置され、第２回折格子によって回折されたＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得るＸ線検出手段と、第２回折格子が配置される所定の基準位置に対して、該第２回折格子が所定面に沿って傾いている傾き度合いを検知する傾き検知手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線撮影技術に関する。

Ｘ線は、物質を透過する能力（透過力）が高い性質を有し、物体を破壊することなく透視するために、医療分野、非破壊検査等、様々な分野で利用されている。Ｘ線透視画像におけるコントラスト（濃淡）は、物体のＸ線を吸収する度合いの違いによって現れる。例えば、生体の軟部組織のように軽元素で構成される低密度の物体は十分なコントラストが得られない。

そこで、近年、Ｘ線の波としての性質を利用して、被写体を透過するＸ線の位相を検出することで、コントラストおよび解像度が高い透過像を得ようとする試みがなされている。そのような試みの１つに、Ｘ線タルボ干渉を利用したＸ線撮影方法がある（たとえば、特許文献１等）。

タルボ干渉とは、以下のような現象である。光源と被写体との間、もしくは光源から見て被写体の後方に、光源から出射された光の波長よりも充分大きな周期を有する回折格子を置くと、回折格子の表面から所定距離（タルボ長）離れた位置において、被写体の屈折率と光が被写体を透過する光路の長さ（透過光路長）とで決まる被写体を透過する光の位相情報を反映した縞模様の像を検出することができる。この縞模様から被写体を透過する光の位相情報を得ることによって、被写体の内部情報を得ることが可能となる。

この現象をＸ線撮影に利用する意義は以下のとおりである。Ｘ線でいわゆるタルボ効果を生じさせるために、光源として２０ｋｅＶのＸ線源を用いた場合を考える。このような条件では、空気中をＸ線が透過する場合と水中をＸ線が透過する場合とで、２πの位相差を得るためには、Ｘ線が空気および水を透過する長さ（透過長）が０．１ｍｍ程であればよい。従って、Ｘ線が水を透過する場合には、透過長が、０．１ｍｍもあれば、十分な位相のずれが得られ、コントラストが高い画像を得ることができる。

一方、０．１ｍｍの厚さの水においては、Ｘ線の透過率は９９．９％以上になる。このため、空気および水に対するＸ線の吸収率の差によって得られるＸ線の検出強度差によっては、画像においてほとんどコントラストを得ることができない。

また、タルボ干渉を起こすために必要な回折格子（以下、タルボ干渉用回折格子と称する）のピッチは、光源から出射された光の波長よりも充分大きい。その一方で、分解能を上げるためには、ピッチが大き過ぎると好ましくなく、光源がＸ線源の場合、回折格子のピッチは数百ｎｍから数μｍ程度が望ましい。

しかし、タルボ干渉で得られる縞模様（以下、タルボ干渉縞と称する）はタルボ干渉用の回折格子のピッチと略同一であるために、タルボ干渉縞を正確に撮像するためには非常に高い空間分解能を有するＸ線画像検出器を準備する必要がある。特に、蛍光体（Ｘ線用シンチレーター）を介して可視光に変換した後、ＣＣＤ等の電子撮像素子で撮影する方式の場合、タルボ干渉縞を正確に撮像可能な程度まで電子撮像素子の画素を細かくすることは、現時点ではコスト面や製造歩留まり等の観点より実用的ではない。

これらの問題を解決するために、いわゆるモアレ縞を利用する方法が一般には行われている。具体的には、タルボ干渉縞が現れる場所に、このタルボ干渉縞とほぼ同じ周期で、反射部材（または吸収部材）と透過部材とが並べられた回折格子（以下、モアレ縞発生用回折格子と称する）をタルボ干渉縞に対して若干傾けて配置することでモアレ縞を生じさせることができる。そして、モアレ縞の間隔はタルボ干渉縞の周期よりもはるかに大きい。このため、一般的なＸ線画像検出器を用いてもモアレ縞を正確に撮像することが可能となる（たとえば、非特許文献１等）。

国際公開第２００４／０５８０７０号

「Ｘ線位相イメージングの最近の展開」、百生敦、Medical Imaging Technology,Vol.24,No5,November 2006

撮像によって得られたモアレ縞を用いて、元のタルボ干渉縞を精度良く復元するためには、モアレ発生用回折格子をタルボ干渉縞の周期の数分の１の距離だけタルボ干渉縞の縞が並ぶ方向（周期方向）に若干移動させつつ撮影する、という動作を数回行い、複数枚のモアレ縞の撮影画像を得る必要がある。

しかしながら、モアレ発生用回折格子を移動させる際に、モアレ発生用回折格子が所望の位置からずれると、元のタルボ干渉縞を精度良く復元することはできない。すなわち、被写体に係る高精度の撮影画像を得ることができない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、回折格子のずれに拘わらず、高精度の撮影画像を得ることが可能なＸ線撮影装置およびＸ線撮影方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、Ｘ線を出射するＸ線源と、第１回折格子と、所定面に沿って配置され、前記第１回折格子によって回折されたＸ線を回折する第２回折格子と、前記第２回折格子と近接して配置され、前記第２回折格子によって回折されたＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得るＸ線検出手段と、前記第２回折格子が配置される所定の基準位置に対して、該第２回折格子が前記所定面に沿って傾いている傾き度合いを検知する傾き検知手段と、を備え、前記第１回折格子が、該第１回折格子に照射された前記Ｘ線においてタルボ効果を生じさせ、前記第２回折格子が、前記画像情報に係る画像に、モアレ縞を発生させることを特徴とするＸ線撮影装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、前記傾き検知手段が、被写体を透過しないＸ線に応じて前記第２回折格子によって発生されるモアレ縞の状態に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のＸ線撮影装置であって、前記第１回折格子に近接して配置され、且つ前記被写体を近接させて設置するための被写体設置用プレート、を更に備え、前記被写体設置用プレートが、被写体を透過していないＸ線が照射される確認用面領域を含み、前記傾き検知手段が、前記確認用面領域を透過し、且つ前記第２回折格子によって回折されたＸ線に応じたモアレ縞に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のＸ線撮影装置であって、前記被写体設置用プレートの前記確認用面領域と他の面領域との境界を可視的に分断する間仕切り部、を更に備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のＸ線撮影装置であって、前記間仕切り部が、重金属を含んで構成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載のＸ線撮影装置であって、ユーザの操作に応じて、前記画像上において前記被写体を透過していないＸ線に応じた基準画像領域を指定する領域指定手段、を更に備え、前記傾き検知手段が、前記基準画像領域に含まれるモアレ縞の状態に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、前記傾き検知手段が、所定の基準面と前記第２回折格子の端面との位置関係を測定する測定手段を含み、該位置関係に基づいて、前記傾き度合いを検知することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のＸ線撮影装置であって、前記測定手段が、レーザ測長器を含むことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７に記載のＸ線撮影装置であって、前記測定手段が、静電容量型測長器を含むことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、Ｘ線を出射するＸ線源と、該Ｘ線においてタルボ効果を生じさせる第１回折格子と、所定面に沿って配置され、且つ前記第１回折格子によって回折されたＸ線を回折する第２回折格子とを有し、該第２回折格子と近接して配置され、且つ該第２回折格子によって回折されたＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得るＸ線撮影装置を用いたＸ線撮影方法であって、被写体を設置して、前記Ｘ線源からＸ線を出射させつつ、前記第１および第２回折格子によって順次に回折されたＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得る被写体撮影工程と、前記第２回折格子が配置される所定の基準位置に対して、該第２回折格子が前記所定面に沿って傾いている傾き度合いを検知する傾き検知工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載のＸ線撮影方法であって、前記傾き検知工程において、前記被写体を透過していないＸ線に応じて、前記画像情報に係る画像において前記第２回折格子によって発生されるモアレ縞の状態に基づき、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のＸ線撮影方法であって、ユーザの操作に応じて、前記画像上において前記被写体を透過していないＸ線に応じた基準画像領域を指定する領域指定工程、を更に備え、前記傾き検知工程において、前記基準画像領域に含まれるモアレ縞の状態に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載のＸ線撮影方法であって、前記被写体を設置することなく、前記Ｘ線源からＸ線を出射させつつ、前記第１および第２回折格子によって順次に回折されたＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得る基準撮影工程、を更に備え、前記傾き検知工程において、前記基準撮影工程において得られた前記画像情報に係る画像のモアレ縞に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とする。

請求項１から請求項９の何れに記載の発明によっても、モアレ縞の状態に影響を与える第２回折格子の傾きが検知されるため、高精度の撮影画像を得ることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、第２回折格子の傾きが正確に検知されるため、撮影時における第２回折格子の傾きに応じた適切な補正を行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、被写体の存在の影響を受けていないモアレ縞の状態に基づいて前記第２回折格子の傾きを正確に検知することができる。

請求項４に記載の発明によれば、被写体設置用プレートにおいて、間仕切り部の存在により、被写体を設置すべきでない場所が明確となるため、被写体の影響を受けていないモアレ縞の状態を容易に認識することができる。

請求項５に記載の発明によれば、Ｘ線の吸収量が大きい重金属の存在によって、画像上で、被写体の影響を受けていないモアレ縞の領域を容易に認識することができる。

請求項６に記載の発明によれば、被写体の位置に応じて基準画像領域を設定しつつ、被写体の存在を受けていないモアレ縞の状態に基づいて第２回折格子の傾きを正確に検知することができる。

また請求項７から請求項９の何れに記載の発明によっても、第２回折格子の傾きを実測に基づいて容易且つ正確に検知することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項１と同様の効果を得ることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項２と同様の効果を得ることができる。

請求項１２に記載の発明によれば、請求項６と同様の効果を得ることができる。

請求項１３に記載の発明によれば、より確実に第２回折格子の傾きを検知することができる。

本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影装置の概略構成を示す模式図である。 Ｘ線源からＸ線検出器に至るまでの構成を上方から見た模式図である。 Ｘ線源用回折格子、第１回折格子および第２回折格子の構造の一例を示す図である。 第２回折格子の回転角度αを示す模式図である。 間仕切り部を備える被写体設置用プレートを例示する図である。 表示部に表示された撮影画像上に指定された基準画像領域を示す図である。 本発明の第３実施形態であるＸ線撮影装置の概略構成を示す模式図である。 レーザ測長器に係る概略構成図を示す図である。 タルボ干渉を利用したＸ線撮影装置の概略構成を例示する模式図である。 被写体設置用プレートに備えられた間仕切り部を示す図である。 静電容量型測長器の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影装置５０Ａの概略構成を示す模式図である。Ｘ線撮影装置５０Ａは、Ｘ線源１の近傍にマルチスリットの回折格子を配置するタルボロー干渉を利用している。

図１に示すように、Ｘ線撮影装置５０Ａは、Ｘ線源１と、Ｘ線源制御部２と、Ｘ線源用回折格子１５と、被写体設置用プレート５Ａと、第１回折格子６と、第２回折格子７と、Ｘ線検出器８と、検出器制御部１０および傾き検知部１１を有し、装置全体を制御する制御部９と、記憶部１２と、操作部１３と、表示部１４とを備える。なお、ここでは、被写体設置用プレート５Ａの近傍に被写体４が設けられる。

Ｘ線源１は、Ｘ線をＸ線検出器８に向けて出射する。

Ｘ線源制御部２は、後述する制御部９からの信号に応じてＸ線源１によるＸ線の出射を制御する。図１では、Ｘ線源１から出射されるＸ線が通過する空間領域（Ｘ線通過領域）の外縁が矢印１６で示されている。

Ｘ線源用回折格子１５は、Ｘ線源１のＸ線が出射される側の近傍に設けられ、マルチスリットの回折格子が配置されて構成される。このＸ線源用回折格子１５によって、Ｘ線源１が線状のＸ線源が並んだ状態に変換される。

なお、Ｘ線源用回折格子１５のスリットは、各スリットから放射されるＸ線によって得られる撮影画像が適宜重なりあうことで、撮影画像におけるコントラストが強められるように設定される。

そして、Ｘ線源１から出射されたＸ線は、Ｘ線源用回折格子１５のスリットを通過して第１回折格子６に向けて放射される。

第１回折格子６は、Ｘ線源１から出射され、Ｘ線源用回折格子１５のスリットを通過したＸ線を回折する。第１回折格子６は、所定の周期で配置された複数の層を有し、第１回折格子６に照射されるＸ線の分布においてタルボ効果による干渉縞を生じさせる。

被写体設置用プレート５Ａは、例えば、シリコン、ガラス、樹脂等によって構成され、第１回折格子６に近接して配置されている。この被写体設置用プレート５Ａは、撮影時に被写体４を近接させて設置することで、被写体４の位置合わせを行う基準として使用される。

第２回折格子７は、所定面、具体的には第１回折格子６によって生じるタルボ効果に係る干渉縞が発生する面に沿って配置され、第１回折格子６によって回折されたＸ線をさらに回折する。第２回折格子７は、第１回折格子６と同様に所定の周期で配置された複数の層を有する。また、第２回折格子は、タルボ干渉縞が現れる場所に、タルボ効果に係る干渉縞（タルボ干渉縞）に対して若干傾けて配置されることによって、Ｘ線検出器８によって得られる画像情報（Ｘ線の強度の２次元分布を示す画像情報）に係る画像にモアレ縞を発生させる。

図２は、Ｘ線源１からＸ線検出器８に至るまでの構成を上方（＋Ｚ方向）から見た模式図である。図３は、Ｘ線源用回折格子１５、第１回折格子６および第２回折格子７の構造の一例を示す図である。図２以降の図では、方位関係を明確化するためにＸＹＺの直交する３軸が適宜付されている。

図２では、「Ｒ１」は、Ｘ線源用回折格子１５から第１回折格子６までの距離（単位はメートル[ｍ]）を表し、「Ｒ２」は、Ｘ線源用回折格子１５から第２回折格子７までの距離（単位はメートル[ｍ]）を表す。

図３に示されるＸ線源用回折格子１５、第１回折格子６および第２回折格子７は、Ｘ線の吸収率が高い素材（例えば、金、白金、イリジウム、鉛、タングステン等の重金属）によって構成されるＸ線吸収層２２と、Ｘ線の吸収率が低い素材（例えば、シリコン、ガラス、樹脂等）によって構成されるＸ線非吸収層２３とが交互に配置されて、基板２１の−Ｘ側端面上に、Ｘ線吸収層２２およびＸ線非吸収層２３の層長が該−Ｘ側端面の法線方向と平行になるように密着して形成されている。

ここでは、Ｘ線吸収層２２とＸ線非吸収層２３とが繰り返して配置される周期、すなわち「ピッチ」は、１層のＸ線吸収層２２の厚みと１層のＸ線非吸収層２３の厚みとを加算した厚みとなっている。また、基板２１の上面からＸ線吸収層２２およびＸ線非吸収層２３の上面までの距離を「層長」と称する。そして、ピッチについては、表１では、Ｘ線源用回折格子１５のピッチをｄ１、第１回折格子６のピッチをｄ２、第２回折格子７のピッチをｄ３と表している。

表１は、Ｘ線源用回折格子１５、第１回折格子６、および第２回折格子７に係るピッチ、層長、および距離の具体例を示す。

表１で示されるように、例えば、Ｘ線源用回折格子１５のピッチｄ１が３５μｍ、層長が１００μｍであり、第１回折格子６のピッチｄ２が５μｍ、層長が３μｍであり、第２回折格子７のピッチｄ３が６μｍ、層長が５０μｍである場合には、Ｒ１は２．２ｍ、Ｒ２は２．６ｍに設定される。

図１に戻って説明を続ける。

Ｘ線検出器８は、第２回折格子７と近接して配置され、第２回折格子７によって回折されたＸ線の強度分布を電気信号に変換する。Ｘ線検出器８は、いわゆるＸ線シンチレータと撮像素子を用いて構成され、平面状にマトリックス状に並べられた複数の画素によって、２次元平面上でＸ線の強度をサンプリングする。そして、Ｘ線検出器８は、画素ごとにＸ線量に比例した電荷値を電気信号に変換し、順次走査によって電気信号を出力しつつ、該電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）して画像情報として記憶部１２に出力する。

制御部９は、例えばＣＰＵによって構成され、記憶部１２に記憶される制御プログラムを実行することで、Ｘ線撮影装置５０Ａ全体の動作を制御する。具体的には、制御部９は、Ｘ線撮影装置５０Ａ全体に各種指令を与え、さらに後述する表示部１４に表示の指示を出す。そして、制御部９は、後述する検出器制御部１０および傾き検知部１１の機能も実現する。

検出器制御部１０は、Ｘ線検出器８の動作を制御する。

傾き検知部１１は、第２回折格子７が配置される所定の基準位置に対して、該第２回折格子７が第１回折格子６によって生じるタルボ効果に係る干渉縞が発生する面に沿って傾いている度合い（傾き度合い）を検知する。具体的には、傾き検知部１１は、Ｘ線検出器８によって得られた画像情報を取得し、被写体４を透過しないＸ線に応じて第２回折格子７によって発生されるモアレ縞の状態（例えば、モアレ縞の間隔、およびその単位長さあたりの本数等）に基づいて、第２回折格子７の傾き度合いを検知する。

ここで、第２回折格子７の傾き度合いは、図２および図３を参照して、例えば、第２回折格子７が配置される所定の基準位置を基準として、第２回折格子７に垂直な直線（すなわちＸ軸に平行な直線）を中心軸とした回転角度αで表される。ここで、第２回折格子７の所定の基準位置は、第１回折格子６によって生じるタルボ干渉縞が発生する面に沿って、第２回折格子７に垂直な直線（すなわちＸ軸に平行な直線）を中心軸として、ＹＺ面上のタルボ干渉縞と平行な線との回転角度が０度の位置である。

図４は、第２回折格子７を−Ｘ側の面から見た回転角度αを示す模式図である。第２回折格子７は、Ｘ線検出器８によって得られる画像情報に係る画像にモアレ縞を発生させるために、所定の基準位置から第１回折格子６によって生じるタルボ干渉縞が発生する面に沿って、第２回折格子７に垂直な直線（すなわちＸ軸に平行な直線）を中心軸として、回転角度がα度（望ましくは０度を除く５度以下、更に望ましくは１度前後）の位置に設定される。しかし、モアレ縞の撮影のために第２回折格子を移動させた場合等において、該回転角度がα’度に変動してしまう場合があり、このときに生じた回転角度のずれΔα度は、回転角度α’度とα度との差で表されることになる。

図１の記憶部１２は、例えば半導体メモリ、ハードディスク等の記憶装置によって構成され、制御部９で実行されるプログラム、該プログラムを実行する際に必要なデータ、Ｘ線検出器８によって得られた画像情報等を記憶する。

操作部１３は、キーボード、タッチパネルまたはマウス等を備えて構成され、ユーザの各種操作にしたがって各種指令信号を制御部９に送信する。

表示部１４は、例えば液晶表示ディスプレイ等を備えて構成され、制御部９で生成される動画像データ等を可視的に出力する。

被写体４を設置して、Ｘ線源１からＸ線を出射させつつ、最初に第１回折格子６によってタルボ効果に基づく干渉縞を発生させる際、このタルボ干渉縞の周期はμｍオーダーであるため、直接撮像素子で観察するのが難しい。

そこで、Ｘ線撮影装置５０Ａでは、干渉縞が発生する面において、干渉縞のピッチと略同一ピッチ（周期）を有する第２回折格子７を干渉縞に対して斜めに傾けて配置する。そして、第２回折格子７によってＸ線を回折させて、Ｘ線検出器８によってＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報からモアレ縞の画像を得て、間接的にタルボ干渉縞を観察する。

このような構成において、モアレ縞から元の干渉縞を精度良く復元するには、第２回折格子７を移動させつつモアレ縞を複数枚撮影する必要がある。但し、第２回折格子７の傾き度合いによってモアレ縞の発生の状態が変化するため、第２回折格子７の傾き度合いを把握する必要がある。

そこで、Ｘ線撮影装置５０Ａでは、モアレ縞を取得する撮影毎に、第２回折格子７を配置すべき所定の基準位置を基準として、第１回折格子６によって生じるタルボ効果に係る干渉縞が発生する面に沿って該第２回折格子７が傾いている度合い（傾き度合い）を検知する。

第２回折格子７の傾き度合いによって単位長さあたりのモアレ縞の本数が異なる。このため、傾き検知部１１は、Ｘ線検出器８によって得られた画像情報から、モアレ縞が単位長さあたり何本あるのかを検出して、第２回折格子７の傾き度合い、すなわち第２回折格子７の回転角度αを算出する。

第１回折格子６によって発生するタルボ効果による干渉縞のピッチと第２回折格子７のピッチはが略同一であるため、両者のピッチをＰとすると、第２回折格子７の回転角度αとモアレ縞の周期Ｐ’は以下のようになる。

Ｐ’≒Ｐ／α（本式でのαをラジアンに変換）

例えば、第２回折格子７のピッチＰを５μｍとすると、α＝１．１度の場合は、Ｐ’≒２６０μｍとなり、α＝１．０９度の場合は、Ｐ’≒２６３μｍとなり、α＝１．０８度の場合は、Ｐ’≒２６５μｍとなる。そして、周期Ｐ’は公知の画像処理技術を利用することにより測定可能である。このため、周期Ｐ’を測定することで、第２回折格子７の回転角度αを算出することが可能となる。

ここで、第２回折格子７の傾き度合いを検知するにあたっては、被写体４を透過することによって位相差が生じたＸ線に対応するモアレ縞では、第２回折格子７の傾き度合いを正確に検知することができない。

そこで、被写体設置用プレート５Ａは、被写体４が覆ってはいけない面領域（確認用面領域）と他の面領域との境界を可視的に分断する間仕切り部を備える。図５は、間仕切り部２０Ａを備える被写体設置用プレート５Ａを例示する図である。例えば、被写体設置用プレート５Ａの確認用面領域１８と他の面領域との境界は、Ｘ線を吸収する金、白金、イリジウム、鉛、タングステン等の重金属で構成されたインクによって区分けされる。

傾き検知部１１は、被写体４を透過することなく被写体設置用プレート５Ａの確認用面領域１８を透過し、第２回折格子７によって回折されたＸ線によって生じたモアレ縞に基づいて、第２回折格子７の傾き度合いを検知する。そのため、被写体４による影響を避けて、第２回折格子７の傾き度合いを正確に検知することが可能になる。

このように、本実施形態では、モアレ縞の状態に影響を与える第２回折格子の傾きが正確に検知されるため、撮影時における第２回折格子７の傾き度合いに応じた適切な補正を行うことが可能となる。その結果、高精度の撮影画像を得ることが可能となる。

そして、第２回折格子７の傾きに応じた補正をするにあたっては、例えば、このときに生じた回転角度のずれΔαが、±０．０２度以下となるように第２回折格子７の傾き度合いを補正することが望ましい。

一般に撮影装置では、装置の精度として±０．１度内の回転角度αのずれΔαが生じる。例えば、第２回折格子７のピッチＰを５μｍ、回転角度αを１度とすると、装置の精度的には回転角度αの範囲は１．１度〜０．９度（Δαは±０．１度）となる。これに対して、本実施形態においては、第２回折格子７の傾き度合いが正確に検知されるため、回転角度αが１．０２〜０．９８度（Δαは±０．０２度）の範囲内に入るようにフィードバック制御を行うことで、高精度の撮影画像を得ることが可能となる。

なお、得られた撮影画像に対して、第２回折格子７の傾き度合いに応じた画像処理を施すことによっても高精度の撮影画像を得ることが可能である。

また、上述したように、被写体４の存在の影響を受けていないモアレ縞の状態に基づいて第２回折格子７の傾き度合いを正確に検知することができる。そして、被写体設置用プレート５Ａでは、Ｘ線の吸収量が大きい重金属で構成される間仕切り部２０Ａの存在により、被写体４を設置すべきでない場所が明確となる。このため、被写体４の影響を受けていないモアレ縞の状態を容易に認識することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、画像上で被写体４の影響を受けていない画像領域が指定されて、モアレ縞の解析が行われる。例えば、表示部１４の画面上に、モアレ縞が示される画像が表示された状態で、ユーザによる操作部１３の操作によって、画像上において被写体４を透過していないＸ線に応じた画像領域（基準画像領域）が指定される。そして、基準画像領域が指定された後に、傾き検知部１１が、基準画像領域に含まれるモアレ縞の状態に基づいて、第２回折格子７の傾き度合いを検知する。

図６は、表示部１４に表示された画像上で指定された基準画像領域２５を例示する図である。

以上のように、第２実施形態によれば、被写体４の位置に応じて基準画像領域２５を設定しつつ、被写体４の存在を受けていないモアレ縞の状態に基づいて、第２回折格子７の傾き度合いを正確に検知することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、第２回折格子７の傾き度合いを検知する手段として、予め定められる基準面と第２回折格子７の端面との位置関係を測定するレーザ測定器および傾き検知部１１が用いられる。そして、傾き検知部１１が、レーザ測定器によって測定された位置関係に基づいて、第２回折格子７の傾き度合いを検知する。

図７は、本発明の第３実施形態に係るＸ線撮影装置５０Ｂの概略構成を示す模式図である。第３実施形態の機能構成は、前述の第１実施形態と類似しているため、同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略し、異なる構成について説明する。

図７に示されるように、第３実施形態では、レーザ測長器３０が備えられている。そして、制御部９の制御下で、該レーザ測長器３０によって定める基準面と第２回折格子７の端面との位置関係が測定される。

図８は、レーザ測長器３０に係る概略構成図を示す図である。図８では、第２回折格子７の移動方向がＲで示されており、第２回折格子７は、ガイドレール３５に沿ってＲ方向に移動する。

レーザ測長器３０では、２つのセンサヘッド３１，３２を備えている。また、ミラー３３，３４が第２回折格子７を保持する外枠の一端面の両端部付近に設置されている。そして、センサヘッド３１からミラー３３へ、また、センサヘッド３２からミラー３４へレーザ光が照射される。このとき、レーザ測長器３０では、ミラー３３，３４によって反射されたレーザ光と、元の入射光と重ね合わせたときの光路差によって生じるビート信号の位相差を利用して、基準面から第２回折格子７の一辺の両端部付近までの距離ａ，ｂを測定する。その後、傾き検知部１１が、レーザ測長器３０による測定値（具体的には、距離ａ，ｂ）から第２回折格子７の傾き度合いを検知する。

本実施形態によれば、第２回折格子７の傾きを実測に基づいて容易且つ正確に検知することができる。すなわち、前述の実施形態と同様の効果が得られる。

＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。

◎例えば、上記第１〜３実施形態では、タルボロー干渉を利用したＸ線撮影装置５０ＡおよびＸ線撮影方法であったが、これに限られない。例えば、Ｘ線源１の近傍にＸ線源用回折格子１５を配置せず、Ｘ線源１からＸ線源用回折格子１５を介することなく、Ｘ線を出射させる構成とし、該構成によって生じるタルボ干渉を利用したＸ線撮影装置およびＸ線撮影方法としてもよい。図９は、タルボ干渉を利用したＸ線撮影装置５０Ｃの概略構成を例示する模式図である。本変形例の機能構成は、前述の第１実施形態と類似しているため、同様の構成については同じ符号を付している。

◎また、上記第１および第２実施形態では、被写体４が被写体設置用プレート５Ａ全面を覆っている場合には、被写体４の位相情報を含んでいないモアレ縞を得ることができない。したがって、被写体４を設置することなく撮影を行ってＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得て、該画像情報に基づいて第２回折格子７の傾き度合いを検知してもよい。具体的には、被写体４が設置さていない基準状態で撮影を行う（基準撮影工程）と、被写体４が設置された状態撮影を行う工程（被写体撮影工程）とを、前後を問わず、順次に行うようにしてもよい。本変形例によれば、より確実に第２回折格子７の傾きを検知することが可能となる。

◎また、上記実施形態では、被写体４が、Ｘ線源用回折格子１５と第１回折格子６との間に設置されていたが、被写体設置用プレート５Ａおよび被写体４を第１回折格子６と第２回折格子７との間に設置してもよい。さらに、被写体設置用プレート５Ａは、第１回折格子６あるいは第２回折格子７の前に設置してもよいし、第１回折格子６あるいは第２回折格子７と一体となるように設置してもよい。

◎また、上記第１実施形態では、被写体設置用プレート５Ａにおいて、被写体４が覆ってはいけない領域（確認用面領域）１８と他の面領域との境界を可視的に分断するために、間仕切り部２０Ａとして、重金属で構成されたインクによって区分けがされていたが、これに限られない。例えば、同様な機能を有する間仕切り部として、重金属で構成された壁（分断壁）、または、ポールを被写体設置用プレートに設けてもよい。図１０は、分断壁からなる間仕切り部２０Ｂが設けられた被写体設置用プレート５Ｂを例示する図である。

◎また、上記第３実施形態では、レーザ測長器３０が所定の基準面から第２回折格子７の一端面の２箇所までの距離ａ，ｂを測定し、該測定値から第２回折格子７の傾き度合いを検知していたが、これに限られない。例えば、所定の基準面から第２回折格子７の一端面の３箇所以上までの距離を測定して、第２回折格子７の傾き度合いを検知してもよい。

◎また、上記第３実施形態では、第２回折格子７の傾き度合いを検知する手段として、予め定められる基準面と第２回折格子７の端面との位置関係を測定するレーザ測定器を用いたが、これに限られず、静電容量型測長器を用いてもよい。

図１１は、静電容量型測長器４０の概略構成を示す図である。図１１においても、図８と同様に、第２回折格子７の移動方向がＲで示されており、第２回折格子７は、ガイドレール４５に沿って矢印Ｒで示される方向に移動する。

静電容量型測長器４０では、２つのプローブ４１，４２を備える。また、参照電極４３，４４が第２回折格子７を保持する外枠の一端面の両端部に絶縁体を介して設置されている。このため、プローブ４１と参照電極４３とが静電容量を形成するとともに、プローブ４２と参照電極４４とが静電容量を形成する。

このような構成では、第２回折格子７の移動に伴って、プローブ４１，４２と参照電極４３，４４との距離の変化によって各静電容量が変化する。このため、図示しない静電容量−電圧変換回路において、基準面から第２回折格子７の一端部までの距離ａ，ｂに比例した電圧が出力されることで、距離ａ，ｂが測定される。そして、傾き検知部１１によって、該測定値から第２回折格子７の傾き度合いを検知することが可能となる。

◎なお、第２回折格子７の傾き度合いを検知する手段として、所定の基準面から第２回折格子７の一端部までの距離をカメラ等の撮像機器によって撮像して測定し、測定値から第２回折格子７の傾き度合いを検知するようにしてもよい。

１ Ｘ線源
２ Ｘ線源制御部
５Ａ，５Ｂ 被写体設置用プレート
６ 第１回折格子
７ 第２回折格子
８ Ｘ線検出器８
９ 制御部
１１ 傾き検知部
１２ 記憶部
１３ 操作部
１４ 表示部
１５ Ｘ線源用回折格子
１８ 確認用面領域
２０Ａ，２０Ｂ 間仕切り部
２５ 基準画像領域
３０ レーザ測長器
４０ 静電容量型測長器
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ Ｘ線撮影装置

Claims (13)

1. Ｘ線を出射するＸ線源と、
   第１回折格子と、
   所定面に沿って配置され、前記第１回折格子によって回折されたＸ線を回折する第２回折格子と、
   前記第２回折格子と近接して配置され、前記第２回折格子によって回折されたＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得るＸ線検出手段と、
   前記第２回折格子が配置される所定の基準位置に対して、該第２回折格子が前記所定面に沿って傾いている傾き度合いを検知する傾き検知手段と、
   を備え、
   前記第１回折格子が、
   該第１回折格子に照射された前記Ｘ線においてタルボ効果を生じさせ、
   前記第２回折格子が、
   前記画像情報に係る画像に、モアレ縞を発生させることを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記傾き検知手段が、
   被写体を透過しないＸ線に応じて前記第２回折格子によって発生されるモアレ縞の状態に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とするＸ線撮影装置。
3. 請求項２に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記第１回折格子に近接して配置され、且つ前記被写体を近接させて設置するための被写体設置用プレート、
   を更に備え、
   前記被写体設置用プレートが、
   被写体を透過していないＸ線が照射される確認用面領域を含み、
   前記傾き検知手段が、
   前記確認用面領域を透過し、且つ前記第２回折格子によって回折されたＸ線に応じたモアレ縞に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とするＸ線撮影装置。
4. 請求項３に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記被写体設置用プレートの前記確認用面領域と他の面領域との境界を可視的に分断する間仕切り部、
   を更に備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
5. 請求項４に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記間仕切り部が、
   重金属を含んで構成されていることを特徴とするＸ線撮影装置。
6. 請求項２に記載のＸ線撮影装置であって、
   ユーザの操作に応じて、前記画像上において前記被写体を透過していないＸ線に応じた基準画像領域を指定する領域指定手段、
   を更に備え、
   前記傾き検知手段が、
   前記基準画像領域に含まれるモアレ縞の状態に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とするＸ線撮影装置。
7. 請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記傾き検知手段が、
   所定の基準面と前記第２回折格子の端面との位置関係を測定する測定手段を含み、該位置関係に基づいて、前記傾き度合いを検知することを特徴とするＸ線撮影装置。
8. 請求項７に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記測定手段が、
   レーザ測長器を含むことを特徴とするＸ線撮影装置。
9. 請求項７に記載のＸ線撮影装置であって、
   前記測定手段が、
   静電容量型測長器を含むことを特徴とするＸ線撮影装置。
10. Ｘ線を出射するＸ線源と、該Ｘ線においてタルボ効果を生じさせる第１回折格子と、所定面に沿って配置され、且つ前記第１回折格子によって回折されたＸ線を回折する第２回折格子とを有し、該第２回折格子と近接して配置され、且つ該第２回折格子によって回折されたＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得るＸ線撮影装置を用いたＸ線撮影方法であって、
    被写体を設置して、前記Ｘ線源からＸ線を出射させつつ、前記第１および第２回折格子によって順次に回折されたＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得る被写体撮影工程と、
    前記第２回折格子が配置される所定の基準位置に対して、該第２回折格子が前記所定面に沿って傾いている傾き度合いを検知する傾き検知工程と、
    を備えることを特徴とするＸ線撮影方法。
11. 請求項１０に記載のＸ線撮影方法であって、
    前記傾き検知工程において、
    前記被写体を透過していないＸ線に応じて、前記画像情報に係る画像において前記第２回折格子によって発生されるモアレ縞の状態に基づき、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とするＸ線撮影方法。
12. 請求項１１に記載のＸ線撮影方法であって、
    ユーザの操作に応じて、前記画像上において前記被写体を透過していないＸ線に応じた基準画像領域を指定する領域指定工程、
    を更に備え、
    前記傾き検知工程において、
    前記基準画像領域に含まれるモアレ縞の状態に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とするＸ線撮影方法。
13. 請求項１１に記載のＸ線撮影方法であって、
    前記被写体を設置することなく、前記Ｘ線源からＸ線を出射させつつ、前記第１および第２回折格子によって順次に回折されたＸ線の強度の２次元分布を示す画像情報を得る基準撮影工程、
    を更に備え、
    前記傾き検知工程において、
    前記基準撮影工程において得られた前記画像情報に係る画像のモアレ縞に基づいて、前記第２回折格子の傾き度合いを検知することを特徴とするＸ線撮影方法。

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