JP2018157999A - Ｘ線撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】モアレ縞による精密調整の前に行われる格子の粗調を、モアレ縞によらない手段によって高精度かつ簡便に行うことである。【解決手段】Ｘ線タルボ撮影装置と、Ｘ線照射軸に対する格子の位置を調整するための調整手段と、を備えたＸ線撮影システムであって、調整手段が、複数の格子のうち少なくとも二つの格子又は当該少なくとも二つの格子それぞれを保持する少なくとも二つの格子ホルダーに設けられ、かつ、通常のＸ線撮影で検出可能なアライメント形状部を有し、アライメント形状部が、少なくとも二つの格子又は少なくとも二つの格子ホルダーのうちの、Ｘ線照射軸上に位置している。【選択図】図６

Description

本発明は、Ｘ線撮影システムに関する。

従来、Ｘ線撮影装置として、一次元格子を有するタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置（以下、Ｘ線タルボ撮影装置という）が知られている。そして、Ｘ線タルボ撮影装置により高精細の再構成画像を得るには、複数の格子のうちのひとつを格子のスリット周期の１／Ｍ（Ｍは正の整数、吸収画像はＭ＞２、微分位相画像と小角散乱画像はＭ＞３）ずつスリット周期方向に移動させ、Ｍ回撮影した画像（モアレ画像）を用いて再構成を行う縞走査法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

Ｘ線タルボ撮影装置において、光軸に対する格子及び格子機能を有するシンチレーターの位置精度は、数十μｍの高精度が必要となる。格子間の距離は原理的に大きくなることが多く、部品精度のみでこれらの精度を実現することは現実的ではない。そのため、Ｘ線タルボ撮影装置を組み立てた後の調整が必要となる。そして、このような高精度な調整には、不要な格子領域に周期や角度の異なるアライメント格子パターンを配置したり、回折光の光量分布を撮像素子を用いて測定したりする等、モアレ縞を利用することが行われている（例えば、特許文献２，３参照。）。

特許第４４４５３９７号公報 特開２０１１−２２７０４１号公報 特開２０１１−２５７３６０号公報

ところが、調整に十分な状態のモアレ縞を得るには、格子の面内全域において、およそ±１ｍｍ以下、光軸に対する回転方向で０．２度以下の位置まで、事前に調整されている必要がある。しかし、１ｍを超す大きさのＸ線タルボ撮影装置の機構において、部品精度によってこれらを満足することは、技術的難易度からコスト面での高騰を招き、現実的ではない。したがって、モアレ縞による精密調整を行う前に、それ以外の方法で粗調を行う必要がある。

本発明の課題は、モアレ縞による精密調整の前に行われる格子の粗調を、モアレ縞によらない手段によって高精度かつ簡便に行うことである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、Ｘ線源と、複数の格子と、Ｘ線検出器とがＸ線照射軸方向に並んで設けられ、前記Ｘ線源から被写体および前記複数の格子を介して前記Ｘ線検出器にＸ線を照射して前記Ｘ線検出器でモアレ画像を撮影するＸ線タルボ撮影装置と、
前記Ｘ線照射軸に対する格子の位置を調整するための調整手段と、
を備えたＸ線撮影システムであって、
前記調整手段は、前記複数の格子のうち少なくとも二つの格子又は当該少なくとも二つの格子それぞれを保持する少なくとも二つの格子ホルダーに設けられ、かつ、通常のＸ線撮影（一般撮影、単純撮影ともいう）で検出可能なアライメント形状部を有し、
前記アライメント形状部は、前記少なくとも二つの格子又は前記少なくとも二つの格子ホルダーのうちの、前記Ｘ線照射軸上に位置していることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記アライメント形状部は、前記Ｘ線照射軸中心に垂直な平面内の一方向におけるサイズが、前記Ｘ線の焦点から前記少なくとも二つの格子のそれぞれ又は前記少なくとも二つの格子ホルダーのそれぞれまでの距離に応じて設定されてい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線撮影システムにおいて、
前記アライメント形状部は、前記少なくとも二つの格子又は前記少なくとも二つの格子ホルダーに対し、前記Ｘ線照射軸中心に対して対称となる位置に一対以上設けられてい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線撮影システムにおいて、
前記少なくとも二つの格子として湾曲格子が用いられた場合に、一対以上の前記アライメント形状部は、前記湾曲格子における湾曲中心の同軸線上に設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記調整手段は、
前記Ｘ線検出器上に投影された投影像のサイズ及び形状を測定するための測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記アライメント形状部の投影像のサイズ及び形状に基づいて前記少なくとも二つの格子の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、モアレ縞による精密調整を行う前に行われる格子の粗調を、モアレ縞によらない手段によって高精度かつ簡便に行うことができる。

Ｘ線タルボ撮影装置の全体像を表す概略図である。 タルボ干渉計の原理を説明する図である。 線源格子や第１格子、第２格子の概略平面図である。 図１に示すＸ線タルボ撮影装置の具体的構成を表す斜視図である。 第１格子ユニットの斜視図である。 （ａ）は第１格子及び格子ホルダーの平面図であり、（ｂ）はアライメント形状部が設けられたＥ部の拡大図である。 アライメント形状部の位置を説明する図である。 アライメント形状部のサイズ及び形状を説明する図である。 調整手段によって行われる格子の粗調について説明する図である。 調整手段によって行われる格子の粗調について説明する図である。 調整手段によって行われる格子の粗調について説明する図である。 線源格子や第１格子、第２格子の構成例について説明する図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の技術的範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。

本実施形態では、被写体Ｈの撮影を行うべく、Ｘ線タルボ撮影装置１を組み立て、モアレ縞による精密調整によって複数の格子１２，１４，１５の位置調整を行う前に、Ｘ線照射軸に対する格子１２，１４，１５の位置を調整するための調整手段によって、複数の格子１２，１４，１５の粗調を行うことができるＸ線撮影システムについて説明する。

また、本実施形態では、Ｘ線タルボ撮影装置１としては、線源格子（マルチ格子やマルチスリット、Ｇ０格子等ともいう。）１２を備えるタルボ・ロー干渉計を用いたものが採用されている。なお、線源格子１２を備えず、第１格子（Ｇ１格子ともいう。）１４と第２格子（Ｇ２格子ともいう。）１５のみを備えるタルボ干渉計を用いたＸ線タルボ撮影装置を採用することもできる。

［Ｘ線タルボ撮影装置について］
図１は、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１の全体像を表す概略図である。本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１は、Ｘ線発生装置１１と、線源格子１２と、被写体台１３と、第１格子１４と、第２格子１５と、Ｘ線検出器１６と、支柱１７と、基台部１８と、を備えている。

このようなＸ線タルボ撮影装置１によれば、被写体台１３に対して所定位置にある被写体Ｈのモアレ画像を縞走査法の原理に基づく方法で撮影したり、モアレ画像をフーリエ変換法を用いて解析したりすることで、少なくとも３種類の画像を再構成することができる（再構成画像という）。すなわち、モアレ画像におけるモアレ縞の平均成分を画像化した吸収画像（通常のＸ線の吸収画像と同じ）と、モアレ縞の位相情報を画像化した微分位相画像と、モアレ縞のVisibility（鮮明度）を画像化した小角散乱画像の３種類の画像である。なお、これらの３種類の再構成画像を再合成する等してさらに多くの種類の画像を生成することもできる。

なお、縞走査法とは、複数の格子のうちのひとつを格子のスリット周期の１／Ｍ（Ｍは正の整数、吸収画像はＭ＞２、微分位相画像と小角散乱画像はＭ＞３）ずつスリット周期方向に移動させてＭ回撮影したモアレ画像を用いて再構成を行い、高精細の再構成画像を得る方法である。

また、フーリエ変換法とは、被写体が存在する状態で、Ｘ線タルボ撮影装置でモアレ画像を１枚撮影し、画像処理において、そのモアレ画像をフーリエ変換する等して微分位相画像等の画像を再構成して生成する方法である（例えば、特許第４４４５３９７号公報参照。）。

ここで、まず、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計に共通する原理について、図２を用いて説明する。

なお、図２では、タルボ干渉計の場合が示されているが、タルボ・ロー干渉計の場合も基本的に同様に説明される。また、図２におけるｚ方向が図１のＸ線タルボ撮影装置１における鉛直方向に対応し、図２におけるｘ、ｙ方向が図１のＸ線タルボ撮影装置１における水平方向（前後、左右方向）に対応する。

また、図３に示すように、第１格子１４や第２格子１５には（タルボ・ロー干渉計の場合は線源格子１２にも）、Ｘ線の照射方向であるｚ方向と直交するｘ方向に、所定の周期ｄで複数のスリットＳが配列されて形成されている。

図２に示すように、Ｘ線源１１ａから照射されたＸ線（タルボ・ロー干渉計の場合はＸ線源１１ａから照射されたＸ線が線源格子１２（図２では図示省略）で多光源化されたＸ線）が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像（格子像等ともいう。）といい、このように自己像がｚ方向に一定の間隔をおいて形成される現象をタルボ効果という。

すなわち、タルボ効果とは、図３に示すように一定の周期ｄでスリットＳが設けられた第１格子１４を可干渉性（コヒーレント）の光が透過すると、上記のように光の進行方向に一定の間隔でその自己像を結ぶ現象をいう。

そして、図２に示すように、第１格子１４の自己像が像を結ぶ位置に、第１格子１４と同様にスリットＳが設けられた第２格子１５を配置する。その際、第２格子１５のスリットＳの延在方向（すなわち図２ではｘ軸方向）が、第１格子１４のスリットＳの延在方向に対して略平行になるように配置すると、第２格子１５上でモアレ画像Ｍｏが得られる。

なお、図２では、モアレ画像Ｍｏを第２格子１５上に記載するとモアレ縞とスリットＳとが混在する状態になって分かりにくくなるため、モアレ画像Ｍｏを第２格子１５から離して記載している。しかし、実際には第２格子１５上およびその下流側でモアレ画像Ｍｏが形成される。そして、このモアレ画像Ｍｏが、第２格子１５の直下に配置されるＸ線検出器１６で撮影される。

また、図２に示すように、Ｘ線源１１ａと第１格子１４との間に（すなわち図１の被写体台１３上に）被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線の位相がずれるため、モアレ画像Ｍｏのモアレ縞が被写体の辺縁を境界に乱れる。一方、図示を省略するが、Ｘ線源１１ａと第１格子１４との間に被写体Ｈが存在しなければ、モアレ縞のみのモアレ画像Ｍｏが現れる。以上がタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計の原理である。

この原理に基づいて、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１においても、例えば図１に示すように、第２のカバーユニット１３０内で、第１格子１４の自己像が像を結ぶ位置に第２格子１５が配置されるようになっている。また、前述したように、第２格子１５とＸ線検出器１６とを離すとモアレ画像Ｍｏ（図２参照）がぼやけるため、本実施形態では、Ｘ線検出器１６は第２格子１５の直下に配置されるようになっている。

なお、第２のカバーユニット１３０は、人や物が第１格子１４や第２格子１５、Ｘ線検出器１６等にぶつかったり触れたりしないようにして、Ｘ線検出器１６等を防護するために設けられている。

図示を省略するが、Ｘ線検出器１６は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が二次元状（マトリクス状）に配置され、変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。そして、本実施形態では、Ｘ線検出器１６は、第２格子１５上に形成されるＸ線の像である上記のモアレ画像Ｍｏを変換素子ごとの画像信号として撮影するようになっている。

そして、本実施形態では、Ｘ線タルボ撮影装置１は、いわゆる縞走査法を用いてモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影するようになっている。すなわち、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１では、第１格子１４と第２格子１５との相対位置を図１〜図３におけるｘ軸方向（すなわちスリットＳの延在方向（ｙ軸方向）に直交する方向）にずらしながらモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影する。

そして、Ｘ線タルボ撮影装置１から複数枚分のモアレ画像Ｍｏの画像信号を受信した図示しない画像処理装置における画像処理で、複数枚のモアレ画像Ｍｏに基づいて、吸収画像や、微分位相画像や、小角散乱画像等を再構成するようになっている。

そのため、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１は、縞走査法によりモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影するために、第１格子１４をｘ軸方向に所定量ずつ移動させることが可能な第１格子ユニット１４０を備える。なお、第１格子１４を移動させる代わりに第２格子１５を移動させたり、或いは両方とも移動させたりするように構成することも可能である。すなわち、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１は、第２格子１５をｘ軸方向に所定量ずつ移動させることが可能な第２格子ユニット１５０を備える。

また、Ｘ線タルボ撮影装置１で、第１格子１４と第２格子１５との相対位置を固定したままモアレ画像Ｍｏを１枚だけ撮影し、画像処理装置における画像処理で、このモアレ画像Ｍｏをフーリエ変換法等を用いて解析する等して吸収画像や微分位相画像等を再構成するように構成することも可能である。

本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１における他の部分の構成について説明する。本実施形態では、いわゆる縦型であり、Ｘ線発生装置１１、線源格子１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６が、この順序に重力方向であるｚ方向に配置されている。すなわち、本実施形態では、ｚ方向が、Ｘ線発生装置１１からのＸ線の照射方向ということになる。

Ｘ線発生装置１１は、Ｘ線源１１ａとして、例えば医療現場で広く一般に用いられているクーリッジＸ線源や回転陽極Ｘ線源等を備えている。また、それ以外のＸ線源を用いることも可能である。本実施形態のＸ線発生装置１１は、焦点からＸ線をコーンビーム状に照射するようになっている。すなわち、Ｘ線発生装置１１から離れるほどＸ線が広がるように照射される。

そして、本実施形態では、Ｘ線発生装置１１の下方に線源格子１２が設けられている。その際、Ｘ線源１１ａの陽極の回転等により生じるＸ線発生装置１１の振動が線源格子１２に伝わらないようにするために、本実施形態では、線源格子１２は、Ｘ線発生装置１１には取り付けられず、支柱１７に設けられた基台部１８に取り付けられた固定部材１２ａに取り付けられている。

なお、本実施形態では、Ｘ線発生装置１１の振動が支柱１７等のＸ線タルボ撮影装置１の他の部分に伝播しないようにするために（あるいは伝播する振動をより小さくするために）、Ｘ線発生装置１１と支柱１７との間に緩衝部材１７ａが設けられている。

本実施形態では、上記の固定部材１２ａには、線源格子１２のほか、線源格子１２を透過したＸ線の線質を変えるためのろ過フィルター（付加フィルターともいう。）１１２や、照射されるＸ線の照射野を絞るための照射野絞り１１３、Ｘ線を照射する前にＸ線の代わりに可視光を被写体に照射して位置合わせを行うための照射野ランプ１１４等が取り付けられている。

なお、線源格子１２とろ過フィルター１１２と照射野絞り１１３とは、必ずしもこの順番に設けられる必要はない。また、本実施形態では、線源格子１２等の周囲には、それらを保護するための第１のカバーユニット１２０が配置されている。

また、コントローラー１９（図１参照）は、本実施形態では、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターで構成されている。なお、コントローラー１９を、本実施形態のような汎用のコンピューターではなく、専用の制御装置として構成することも可能である。また、コントローラー１９には、図示はしないが、操作部を含む入力手段や出力手段、記憶手段、通信手段等の適宜の手段や装置が設けられている。

コントローラー１９は、Ｘ線タルボ撮影装置１に対する全般的な制御を行うようになっている。すなわち、例えば、コントローラー１９は、Ｘ線発生装置１１に接続されており、Ｘ線源１１ａに管電圧や管電流、照射時間等を設定することができるようになっている。また、例えば、コントローラー１９が、Ｘ線検出器１６と外部の図示しない画像処理装置等との信号やデータの送受信を中継するように構成することも可能である。

また、Ｘ線タルボ撮影装置１が、本実施形態のように縞走査法によりモアレ画像Ｍｏを複数枚撮影するように構成されている場合には、コントローラー１９が、上記の第１格子ユニット１４０（あるいは第２格子ユニット１５０あるいはその両方）を制御して、第１格子１４（あるいは第２格子１５あるいはその両方）を移動させる所定量を調整したり、格子の移動とＸ線発生装置１１からのＸ線の照射とのタイミングを調整する等の処理を行うように構成される。なお、本実施形態においては、コントローラー１９が、第１格子ユニット１４０（第２格子ユニット１５０）を制御して、第１格子１４（第２格子１５）を移動させるものとしたが、コスト軽減のため、手動操作によって第１格子１４（第２格子１５）を移動させてもよい。

なお、Ｘ線発生装置１１を制御するコントローラーとして、Ｘ線発生装置１１専用のジェネレーターを用い、格子１４，１５を移動させる第１及び第２移動装置２１，２４を制御する等するためのコントローラー１９を、Ｘ線発生装置１１のジェネレーターとは別体の装置として構成することも可能であり、コントローラー１９の構成は適宜決められる。

［調整手段について］
本実施形態における調整手段は、コントローラー１９による制御と、Ｘ線タルボ撮影装置１の各部との協働により、Ｘ線タルボ撮影装置１における格子１２，１４，１５及びその他の部位の位置（姿勢）を調整することができる。

図４は、上記の線源格子１２を始めとする図示されない各部位を含んだＸ線タルボ撮影装置１の具体的構成を示す斜視図である。図４には、Ｘ線発生装置１１、被写体台１３、線源格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０、Ｘ線検出器１６、Ｘ線検出器保持部１６ａ、支柱１７、基台部１８が表れている。

線源格子ユニット１２０は、基台部１８の上端部に設けられてＸ線タルボ撮影装置１に組み込まれており、第１格子ユニット１４０および第２格子ユニット１５０は、基台部１８の下端部側に設けられてＸ線タルボ撮影装置１に組み込まれている。
Ｘ線検出器保持部１６ａは、被写体台１３の手前側に設けられ、Ｘ線検出器１６のゲイン等のキャリブレーション時にＸ線検出器１６を保持するものである。本実施形態では、Ｘ線源１１ａのＸ線照射方向を変えることができるようになっており、Ｘ線検出器１６のキャリブレーション時には、Ｘ線の光軸がマルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の上から外れる状態（キャリブレーション状態 図８参照）まで、Ｘ線源１１ａの向きが調整される。Ｘ線検出器保持部２５は、被写体台１３に取り付けられた状態において、Ｘ線源１１ａのＸ線照射方向がキャリブレーション状態に調整された際のＸ線源１１ａの光軸の延長線上に配置されるようになっており、Ｘ線検出器保持部２５の上にＸ線検出器１６を保持してＸ線源１１ａからＸ線を照射し、撮影を行うことにより、マルチ格子１２、第１格子１４及び第２格子１５の画像が映りこんでいないキャリブレーション用の画像を取得することができる。

第１格子ユニット１４０は、第１格子１４を保持する第１格子ホルダー２２を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向、θｚ方向に移動させるためのものである。このような第１格子ユニット１４０としては、例えば６軸マニピュレーター等のような駆動装置が採用されており、第１格子１４を保持する第１格子ホルダー２２を、上記の６方向（ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向、θｚ方向）に移動させることができる。すなわち、第１格子ユニット１４０によって、第１格子１４をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向、θｚ方向に移動させることができる。なお、本実施形態においては、第１格子１４を上記の６方向に移動させることができるとしたが、必要に応じて、その移動方向が削減可能である。
また、図５（ａ），（ｂ）は、第１格子ユニット１４０を上側から見た斜視図であり、図５（ｃ）は斜め上方向から見た斜視図である。なお、線源格子ユニット１２０及び第２格子ユニット１５０は、第１格子ユニット１４０と同一の構成となっているため、図示及び説明を省略する。
第１格子ユニット１４０は、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、基台部１８に取り付けられるほぼＬ字状の基台取付部１４１と第１格子ユニット本体１４２とを備えている。この第１格子ユニット本体１４２は、基台取付部１４１における床面に対してほぼ水平に配置されている面に載置されている。
基台取付部１４１は、基台部１８への取り付け位置を調整することにより、第１格子１４と、第２の格子１５やマルチ格子１２との間における相対距離を調整可能とする相対距離調整機構として機能する。
また、第１格子ユニット本体１４２の上側面には、第１格子１４をｘ方向に移動させるためのリニアガイド１４３が設けられている。
第１格子ユニット本体１４２には、支持部１４ａに支持された第１格子ホルダー２２が設けられている他、第１格子１４を移動させるための第１格子駆動部として、ｘ方向移動用モータ１４５ａ、第１格子１４をｘ方向に回転させるためのθｘ回転用モータ１４５ｂが設けられている。
ｘ方向移動用モータ１４５ａは、通電駆動される駆動源であり、例えばパルス信号に正確に同期して動作するステッピングモータ（パルスモータ）等、高精度の動作制御を行うことのできるモータにより構成されている。
本実施形態では、駆動源であるｘ方向移動用モータ１４５ａが駆動すると、当該駆動源の出力を被駆動部である支持部１４ａまで伝達する伝達系を構成するボールねじ１４４が回転し、支持部１４ａに支持された第１格子１４がリニアガイド１４３にガイドされてｘ方向に移動するようになっている。
駆動源であるｘ方向移動用モータ１４５ａと伝達系であるボールねじ１４４及びリニアガイド１４３によって第１格子ユニット１４０の移動部が構成されており、この移動部は重力方向（ｚ方向）と直交する方向に移動する移動要素のみにより構成されている。
図５に示す例では、ｘ方向及びθｘ方向への移動のみについて説明したが、ｙ方向、θｙ方向、ｚ方向、θｚ方向への移動についても、同様の機構を採用したり、その他の図示しない機構を採用したりすることによって、本実施形態における第１格子ユニット１４０は、上記の６方向に第１格子１４を移動可能となっているものとする。

線源格子ユニット１２０及び第２格子ユニット１５０も、第１移動装置２１と同様に駆動装置が採用されており、線源格子ユニット１２０及び第２格子ユニット１５０によって、線源格子１２及び第２格子１５をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θｘ方向、θｙ方向、θｚ方向に移動させることができる。

線源格子ユニット１２０、第１格子ユニット１４０、第２格子ユニット１５０は、コントローラー１９によって制御されており、その制御に基づいて線源格子ホルダー、第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５を動作させて、線源格子１２、第１格子１４及び第２格子１５を移動させることができる。ただし、上述のように手動操作で移動させてもよい。

第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５には、図６（ａ），（ｂ）に示すように、通常のＸ線撮影で検出可能な第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６がそれぞれ設けられている。これら第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５は、第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６のある部分におけるＸ線の透過率が、無い部分におけるＸ線透過率とは異なり、タルボ及びタルボ・ロー効果によらない、通常のＸ線撮影（一般撮影、単純撮影）によるＸ線吸収像が投影される。一般撮影により、Ｘ線検出器１６等に投影された第１アライメント形状部２３の像は、以下、投影像２３ａとし、第２アライメント形状部２６の像は、以下、投影像２６ａとする。

なお、本実施形態においては、第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６は、第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５のそれぞれに設けられているものとしたが、これに限られるものではない。すなわち、第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６は、第１格子１４及び第２格子１５のそれぞれに設けられるようにしてもよい。

第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６は、通常のＸ線撮影（一般撮影、単純撮影ともいう）で検出可能な形状であればよく、丸穴、長穴、角穴、凸形状等、形状については特に限定されない。また、第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５とは異なる材質（Ｘ線の透過率）の部材を、第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５に取り付けることにより第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６を構成してもよい。

そして、第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６は、図７に示すように、第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５のうち、Ｘ線照射軸上に位置している。上記のように本実施形態のＸ線発生装置１１は、焦点からＸ線をコーンビーム状に照射するため、第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６は、コーンビーム状に照射されるＸ線の照射範囲に位置している。

さらに、第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６は、Ｘ線照射軸中心Ｃａに垂直な平面内（すなわち、第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５の上面内）の一方向におけるサイズが、Ｘ線の焦点から第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５のそれぞれまでの距離に応じて設定されている。

つまり、図８（ａ）におけるｂ部は、第１格子ホルダー２２の高さ位置にある第１アライメント形状部２３を指しており、ｃ部は、第２格子ホルダー２５の高さ位置にある第２アライメント形状部２６を指しており、ｄ部は、Ｘ線検出器１６上に投影された投影像２７（２３ａ，２６ａ）を指している。また、Ｘ線源１１ａの焦点から第１アライメント形状部２３までのｚ方向の距離はＬ１とされ、Ｘ線源１１ａの焦点から第２アライメント形状部２６までのｚ方向の距離はＬ２とされている。

図８（ｂ）は、上記のｂ部における第１アライメント形状部２３のサイズ及び形状を示しており、当該第１アライメント形状部２３は丸穴で、その直径がＲ１となっている。図８（ｃ）は、上記のｃ部における第２アライメント形状部２６のサイズ及び形状を示しており、当該第２アライメント形状部２６は丸穴で、その直径がＲ２となっている。図８（ｄ）は、上記のｄ部における投影像２７は、第１アライメント形状部２３の投影像２３ａと第２アライメント形状部２６の投影像２６ａとが重なり合って形成されたものである。

投影像２７（２３ａ，２６ａ）にズレが生じていると、第１格子１４と第２格子１５のいずれかの姿勢を調整する必要があることが判明するようになっている。投影像２７（２３ａ，２６ａ）は、通常のＸ線撮影で撮影された画像（すなわち、吸収画像。）に写り込むこととなる。また、第１アライメント形状部２３の投影像２３ａと第２アライメント形状部２６の投影像２６ａにズレが生じていた場合、その状態が通常のＸ線撮影で撮影された画像に写り込むこととなる。

また、第１アライメント形状部２３及び第２アライメント形状部２６は、第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５に対し、Ｘ線照射軸中心Ｃａに対して対称となる位置に一対以上設けられている（図６，図９〜図１１参照。）。本実施形態においては、Ｘ線照射軸中心Ｃａを通過するｙ軸方向に沿って一対の第１アライメント形状部２３，２３及び一対の第２アライメント形状部２６，２６が設けられている。

なお、本実施形態における一対の第１アライメント形状部２３，２３及び一対の第２アライメント形状部２６，２６は、その形状が一定となっている。すなわち、例えば一方の第１アライメント形状部２３の形状が丸穴であった場合、他方の第１アライメント形状部２３の形状も丸穴となっている。また、一方の第２アライメント形状部２６の形状が丸穴であった場合、他方の第２アライメント形状部２６の形状も丸穴となっている。ただし、これに限られるものではなく、一対の第１アライメント形状部２３，２３をそれぞれ別の形状としてもよい。

このように一方の第１アライメント形状部２３の形状と、他方の第１アライメント形状部２３の形状を異なるものとする場合は、これら一対の第１アライメント形状部２３，２３の形状に合わせて、一方の第２アライメント形状部２６の形状と、他方の第２アライメント形状部２６の形状も異なるものとする必要がある。すなわち、Ｘ線照射軸上に位置する第１アライメント形状部２３と第２アライメント形状部２６同士の場合は、第１格子１４と第２格子１５のＸ線源１１ａに対する姿勢が適切な場合において投影像２３ａ，２６ａが重なり合うため、サイズが異なり、かつ形状を同一にする必要がある。

調整手段は、Ｘ線検出器１６上に投影された投影像２７（２３ａ，２６ａ）のサイズ及び形状を測定するための測定手段と、この測定手段によって測定されたアライメント形状部２３，２６の投影像２３ａ，２６ａのサイズ及び形状に基づいて、第１格子１４及び第２格子１５の姿勢を検出する姿勢検出手段と、を有する。

コントローラー１９に設けられた上記の記憶手段には、測定手段及び姿勢検出手段による処理を行うためのプログラムが記憶されている。Ｘ線検出器１６上に投影された投影像２７（２３ａ，２６ａ）のサイズ及び形状を測定する処理（測定処理）は、コントローラー１９におけるＣＰＵ等と、記憶手段に記憶された測定プログラムとの協働により行われる。また、測定手段によって測定されたアライメント形状部２３，２６の投影像２３ａ，２６ａのサイズ及び形状に基づいて、第１格子１４及び第２格子１５の姿勢を検出する処理（姿勢検出処理）は、コントローラー１９におけるＣＰＵ等と、記憶手段に記憶された姿勢検出プログラムとの協働により行われる。

上記のように、Ｘ線検出器１６は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が二次元状（マトリクス状）に配置され、変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。そのため、測定処理では、Ｘ線検出器１６上に投影された投影像２７（２３ａ，２６ａ）のサイズ及び形状を、照射されたＸ線に応じて生成された電気信号に基づく画像信号から測定することができる。

Ｘ線検出器１６上に投影された投影像２７（２３ａ，２６ａ）のサイズ及び形状が測定手段によって測定できれば、第１格子１４及び第２格子１５の姿勢がどのような状態であるかも容易に判明する。姿勢検出処理では、Ｘ線源１１ａからＸ線検出器１６の距離を事前に測定しておき、上記の距離Ｌ１，Ｌ２を、第１アライメント形状部２３と第２アライメント形状部２６との間の投影距離の測定結果を元に算出することで、Ｘ線照射軸方向の第１格子１４及び第２格子１５（第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５）の位置を導き出すことができる。すなわち、姿勢検出処理においてはｚ方向の定量測定が行われている。

［調整手段による粗調の説明］
以上のような構成の調整手段によって、第１格子１４及び第２格子１５の姿勢を調整する（粗調を行う）場合は、まず、測定手段によって投影像２７（２３ａ，２６ａ）のサイズ及び形状を測定し、姿勢検出手段によって、第１格子１４及び第２格子１５の姿勢がどのような状態であるかを検出する。すなわち、例えば図９（ｂ）に示すような状態の投影像２７（２３ａ，２６ａ）がＸ線検出器１６上に投影されれば、図９（ａ）に示すように第１格子１４が下方に下がっていることが容易に判明する。

第１格子１４及び第１格子ホルダー２２が下方に下がっていた場合は、一対の第１アライメント形状部２３，２３の投影像２３ａ，２３ａは、中央側に寄るとともに直径が小さくなってしまい、一対の第２アライメント形状部２６，２６の投影像２６ａ，２６ａとのズレが生じた状態となる。

高さ方向の粗調を行う場合は、一対の第１アライメント形状部２３，２３の投影像２３ａ，２３ａと、一対の第２アライメント形状部２６，２６の投影像２６ａ，２６ａとが重なり合うまで、第１格子１４及び第１格子ホルダー２２を上方又は下方に移動させるようにする。図９に示す例の場合は、第１格子１４及び第１格子ホルダー２２を上方に移動させる。この場合、コントローラー１９の制御に基づいて、第１移動装置２１を動作させ、第１格子ホルダー２２の高さを自動的に調整する。または、コントローラー１９における操作手段によって手動で調整してもよい。

図１０（ａ），（ｂ）に示す例では、第１格子１４及び第１格子ホルダー２２が、Ｘ線照射軸中心Ｃａを軸に回転していた場合を表している。このような場合には、図１０（ｂ）に示すように、一対の第１アライメント形状部２３，２３の投影像２３ａ，２３ａが、一対の第２アライメント形状部２６，２６の投影像２６ａ，２６ａと直径は略等しい状態ではあるものの、回転方向にズレが生じた状態となる。

回転方向の粗調を行う場合は、一対の第１アライメント形状部２３，２３の投影像２３ａ，２３ａと、一対の第２アライメント形状部２６，２６の投影像２６ａ，２６ａとが重なり合うまで、第１格子１４及び第１格子ホルダー２２を前記回転方向とは反対の方向に回転移動させるようにする。この場合も、コントローラー１９の制御に基づいて、第１移動装置２１を動作させ、第１格子ホルダー２２の位置を自動的に調整する。

図１１（ａ），（ｂ）に示す例では、第１格子１４及び第１格子ホルダー２２が傾いていた場合を表している。このような場合には、図１１（ｂ）に示すように、一対の第１アライメント形状部２３，２３の投影像２３ａ，２３ａはやや中央側に寄り、投影像２３ａ，２３ａのうち一方の直径が小さく、他方の直径が大きくなる。

傾きに対する粗調を行う場合は、一対の第１アライメント形状部２３，２３の投影像２３ａ，２３ａと、一対の第２アライメント形状部２６，２６の投影像２６ａ，２６ａとが重なり合うまで、第１格子１４及び第１格子ホルダー２２を、傾きとは逆方向に回転移動させるようにする。この場合も、コントローラー１９の制御に基づいて、第１移動装置２１を動作させ、第１格子ホルダー２２の位置を自動的に調整する。

その他にも、例えば第１格子１４が第２格子１５に対して水平方向（ｘ方向、ｙ方向）にズレが生じている場合や、高さ方向、回転方向、傾きの位置ズレが複合する場合がある。また、以上のような第１格子１４の姿勢調整（粗調）と同様に、第２格子１５の姿勢を調整する場合もある。

以上のようにして、第１格子１４及び第２格子１５の姿勢を調整する（粗調を行う）ことができる。粗調により、第１格子１４及び第２格子１５の面内全域において、およそ±１ｍｍ以下、Ｘ線照射軸に対する回転方向で０．２度以下の位置までとなるように精度を高めた後、モアレ縞により、数十μｍの精度で精密調整を行う。

なお、本実施形態においては、第１アライメント形状部２３が第１格子ホルダー２２又は第１格子１４に設けられ、第２アライメント形状部２６が第２格子ホルダー２５又は第２格子１５に設けられるものとしたが、これに限られるものではない。すなわち、アライメント形状部が、線源格子１２又は線源格子ホルダー（図示せず）に設けられてもよいし、Ｘ線源１１ａの近傍に設けられ照射野絞り１１３に設けられるものとしてもよい。この場合は、アライメント形状部が設けられた線源格子ホルダーや照射野絞り１１３も移動装置によって移動可能とされ、第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５と同様に、その姿勢を調整できるようになっているものとする。

また、投影像２７（２３ａ，２６ａ）がＸ線検出器１６上に正しく投影できるようにするために、Ｘ線検出器１６も移動装置によって移動可能とし、第１格子ホルダー２２及び第２格子ホルダー２５と同様に、その姿勢を調整できるようにしてもよい。

［構成例］
次に、図１２を参照して、線源格子１２、第１格子１４、第２格子１５の構成例について説明する。

Ｘ線タルボ撮影装置１で被写体Ｈの撮影を行う場合に、格子１２，１４，１５の周縁部に生じる、いわゆるケラレが生じる場合があり、これを防ぐために、線源格子１２、第１格子１４、第２格子１５として、湾曲格子を用いる場合がある。なお、図１２における線源格子１２、第１格子１４及び第２格子１５は直線状に表れているが、実際には湾曲しているものとする。

湾曲格子とは、ｘ方向中央部（湾曲中心）が最も下方（ｚ方向：Ｘ線照射方向）に落ち込むように湾曲して形成された格子を指す。この場合、ｙ方向における任意の二つの地点の高さ位置（ｚ方向の位置）は同一であり、湾曲格子をｙ方向から見た場合には、湾曲格子の端面が円弧状となって見えることになる。湾曲中心の左右両側は対称的に湾曲しており、端部までの長さが等しい。

線源格子１２、第１格子１４、第２格子１５は、それぞれ湾曲しているため、その曲率に対応して、複数のスリットＳ同士の間隔や、これら複数のスリットＳにおける配列周期ｄ（ｄ０、ｄ１、ｄ２）が異なる。このように形成されることで、格子の周縁部でのいわゆるケラレの問題が生じにくくなるという利点がある。

本構成例では、一対の第１アライメント形状部２３，２３及び一対の第２アライメント形状部２６，２６が、このような湾曲格子である第１格子１４及び第２格子１５に対してそれぞれ設けられている。すなわち、一対の第１アライメント形状部２３，２３は、湾曲した第１格子１４における湾曲中心（すなわち、最も下方に落ち込んだｘ方向中央部。）の同軸線上（すなわち、ｙ方向における任意の箇所。）に設けられている。また、一対の第２アライメント形状部２６，２６も、湾曲した第２格子１５における湾曲中心の同軸線上に設けられている。

このような構成例によれば、一対の第１アライメント形状部２３，２３及び一対の第２アライメント形状部２６，２６が、湾曲格子である第１格子１４及び第２格子１５における湾曲中心の同軸線上に設けられているので、湾曲格子を用いた場合のｘ方向におけるモアレ縞による精密調整が可能となる。すなわち、一対の第１アライメント形状部２３，２３の投影像２３ａ，２３ａと、一対の第２アライメント形状部２６，２６の投影像２６ａ，２６ａが重なり合うようにすれば、湾曲格子である第１格子１４の中心軸と、湾曲格子である第２格子１５の中心軸を、Ｘ線照射軸に正確に合わせることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、Ｘ線照射軸に対する格子の位置を調整するための調整手段が、複数の格子のうち少なくとも二つの格子１４，１５又は当該少なくとも二つの格子１４，１５それぞれを保持する少なくとも二つの格子ホルダー２２，２５に設けられ、かつ、通常のＸ線撮影で検出可能なアライメント形状部２３，２６を有し、アライメント形状部２３，２６が、少なくとも二つの格子１４，１５又は少なくとも二つの格子ホルダー２２，２５のうちの、Ｘ線照射軸上に位置しているので、通常のＸ線撮影で撮影した場合に、アライメント形状部２３，２６の投影像２３ａ，２６ａがＸ線検出器１６上で重なるように投影されることとなる。その際に、投影像２３ａ，２６ａ同士が重なり合って一致していれば粗調の必要はなく、投影像２３ａ，２６ａ同士にズレが生じていた場合は粗調を行う必要がある。粗調を行う場合は、少なくとも二つの格子１４，１５又は少なくとも二つの格子ホルダー２２，２５の姿勢を調整して、投影像２３ａ，２６ａ同士を一致させればよいため、モアレ縞による精密調整の前に行われる格子の粗調を高精度かつ簡便に行うことができる。

また、アライメント形状部２３，２６は、Ｘ線照射軸中心Ｃａに垂直な平面内の一方向におけるサイズが、Ｘ線の焦点から少なくとも二つの格子１４，１５のそれぞれ又は少なくとも二つの格子ホルダー２２，２５のそれぞれまでの距離に応じて設定されているので、アライメント形状部２３，２６の投影像２３ａ，２６ａ同士を一致させることにより、Ｘ線照射方向の距離と、Ｘ線照射軸に対して垂直な平面上の位置調整を同時に行うことができる。すなわち、ｚ方向と、θｘ方向と、θｙ方向の位置調整を同時に行うことができる。

また、アライメント形状部２３，２６は、少なくとも二つの格子１４，１５のそれぞれ又は少なくとも二つの格子ホルダー２２，２５のそれぞれに対し、Ｘ線照射軸中心Ｃａに対して対称となる位置に一対以上設けられているので、一対以上のアライメント形状部２３，２６間の中心位置と格子方向を測定し、ｘ方向と、ｙ方向と、θｚ方向の位置調整を行うことができる。

また、調整手段は、Ｘ線検出器１６上に投影された投影像２７（２３ａ，２６ａ）のサイズ及び形状を測定するための測定手段と、測定手段によって測定されたアライメント形状部２３，２６の投影像２３ａ，２６ａのサイズ及び形状に基づいて少なくとも二つの格子１４，１５の姿勢を検出する姿勢検出手段と、を有するので、アライメント形状部２３，２６同士の間の投影距離を測定することでＸ線照射軸方向の位置を測定し、格子１４，１５の調整を行うことができる。すなわち、ｚ方向の定量測定を行うことができ、これにより、格子１４，１５の調整を行うことができる。

１ Ｘ線タルボ撮影装置
１１ Ｘ線発生装置
１１ａ Ｘ線源
１２ 線源格子
１３ 被写体台
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１６ Ｘ線検出器
１９ コントローラー
２０ 格子ユニット
２１ 第１移動装置
２２ 第１格子ホルダー
２３ 第１アライメント形状部
２３ａ 投影像
２４ 第２移動装置
２５ 第２格子ホルダー
２６ 第２アライメント形状部
２６ａ 投影像
２７ 投影像

Claims (5)

1. Ｘ線源と、複数の格子と、Ｘ線検出器とがＸ線照射軸方向に並んで設けられ、前記Ｘ線源から被写体および前記複数の格子を介して前記Ｘ線検出器にＸ線を照射して前記Ｘ線検出器でモアレ画像を撮影するＸ線タルボ撮影装置と、
   前記Ｘ線照射軸に対する格子の位置を調整するための調整手段と、
   を備えたＸ線撮影システムであって、
   前記調整手段は、前記複数の格子のうち少なくとも二つの格子又は当該少なくとも二つの格子それぞれを保持する少なくとも二つの格子ホルダーに設けられ、かつ、通常のＸ線撮影で検出可能なアライメント形状部を有し、
   前記アライメント形状部は、前記少なくとも二つの格子又は前記少なくとも二つの格子ホルダーのうちの、前記Ｘ線照射軸上に位置していることを特徴とするＸ線撮影システム。
2. 前記アライメント形状部は、前記Ｘ線照射軸中心に垂直な平面内の一方向におけるサイズが、前記Ｘ線の焦点から前記少なくとも二つの格子のそれぞれ又は前記少なくとも二つの格子ホルダーのそれぞれまでの距離に応じて設定されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
3. 前記アライメント形状部は、前記少なくとも二つの格子のそれぞれ又は前記少なくとも二つの格子ホルダーのそれぞれに対し、前記Ｘ線照射軸中心に対して対称となる位置に一対以上設けられていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影システム。
4. 前記少なくとも二つの格子として湾曲格子が用いられた場合に、一対以上の前記アライメント形状部は、前記湾曲格子における湾曲中心の同軸線上に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影システム。
5. 前記調整手段は、
   前記Ｘ線検出器上に投影された投影像のサイズ及び形状を測定するための測定手段と、
   前記測定手段によって測定された前記アライメント形状部の投影像のサイズ及び形状に基づいて前記少なくとも二つの格子の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
   を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線撮影システム。

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