JP5900324B2 - Ｘ線撮影システム - Google Patents
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Description
本発明は、タルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影システムに関する。
診断に用いられる医療用のＸ線画像のほとんどは、吸収コントラスト法による画像である。吸収コントラスト法は、Ｘ線が被写体を透過したときのＸ線強度の減衰の差によりコントラストを形成する。一方、Ｘ線の吸収ではなく、Ｘ線の位相変化によってコントラストを得る位相コントラスト法が提案されている。例えば、拡大撮影時のＸ線の屈折を利用したエッジ強調によって視認性の高いＸ線画像を得る位相コントラスト撮影が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
吸収コントラスト法は骨等のＸ線吸収が大きい被写体の撮影に有効である。これに対し、位相コントラスト法はＸ線吸収差が小さく、吸収コントラスト法によっては画像として現れにくい乳房の組織や関節軟骨、関節周辺の軟部組織をも画像化することが可能であり、Ｘ線画像診断への適用が期待されている。
位相コントラスト撮影の１つとして、タルボ効果を利用するタルボ干渉計も検討されている（例えば、特許文献３〜５）。タルボ効果とは、一定の周期でスリットが設けられた第１格子を、干渉性の光が透過すると、光の進行方向に一定周期でその格子像を結ぶ現象をいう。この格子像は自己像と呼ばれ、タルボ干渉計は自己像を結ぶ位置に第２格子を配置し、この第２格子をわずかにずらすことで生じる干渉縞（モアレ）を測定する。第２格子の前に物体を配置するとモアレが乱れることから、タルボ干渉計によりＸ線撮影を行うのであれば、第１格子の前に被写体を配置して干渉性Ｘ線を照射し、得られたモアレの画像を演算することによって被写体の再構成画像を得ることが可能である。
また、Ｘ線源と第１格子間にマルチスリットを設置し、Ｘ線の照射線量を増大させるタルボ・ロー干渉計も提案されている（例えば、特許文献６参照）。従来のタルボ・ロー干渉計は、第１格子又は第２格子を移動しながら（両格子を相対移動させながら）、一定周期間隔のモアレ画像を複数撮影するものであり、マルチスリットは、Ｘ線量の増大のために設けられている。
また、本願発明者等は、タルボ・ロー干渉計において、マルチスリットを第１格子及び第２格子に対して移動せしめることでも従来方式で得られる再構成画像と同等の画像を得られることを見出し、日本特許出願２００９−２１４４８３（ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／５３９７８）において出願を行った。
上記のタルボ装置及びタルボ・ロー装置ともに、再構成画像が鮮明であるためには、再構成画像の生成に用いる個々のモアレ画像の干渉縞が鮮明であることはもちろんのこと、干渉縞の本数が少ないことも必要であることが知られている（例えば、非特許文献１（第１５頁）参照）。
山田朝治、横関俊介編著「モアレ縞・干渉縞応用計測法」、コロナ社、１９９６年１２月１０日
ところで、タルボ干渉計、タルボ・ロー干渉計においては、被写体とＸ線検出器との間に第１格子及び第２格子が介在するため、被写体における注目すべき構造物に対して第１格子及び第２格子のスリット長手方向（スリット方向と呼ぶ）が最適となるように配置する必要がある。また、第１格子及び第２の格子のスリット方向に伴って、マルチスリットのスリット方向も調整する必要がある。
しかしながら、第１格子及び第２格子のスリット方向を固定とすると、患者に苦痛を伴う姿勢を要求することになり好ましくない。被写体は固定としたままマルチスリット、第１格子及び第２格子のスリット方向を可変とすることは可能だが、Ｘ線源は理想的な点光源ではないこと及びマルチスリットや各格子の製造バラツキによる寸法誤差が存在すること、及びこれらの交互作用等に起因して、撮影時のマルチスリットや各格子のスリット方向に応じてＸ線分布にムラが生じ、高精細な再構成画像を生成できなくなり、この対応が必要になる。
しかしながら、第１格子及び第２格子のスリット方向を固定とすると、患者に苦痛を伴う姿勢を要求することになり好ましくない。被写体は固定としたままマルチスリット、第１格子及び第２格子のスリット方向を可変とすることは可能だが、Ｘ線源は理想的な点光源ではないこと及びマルチスリットや各格子の製造バラツキによる寸法誤差が存在すること、及びこれらの交互作用等に起因して、撮影時のマルチスリットや各格子のスリット方向に応じてＸ線分布にムラが生じ、高精細な再構成画像を生成できなくなり、この対応が必要になる。
更に、瞬時に終了する単純Ｘ線撮影系とは異なり、複数のモアレ画像の撮影の間（通常、数分レベル）は患者は体動を我慢せねばならず、患者に苦痛を強いることになる。リウマチ患者等は平坦な被写体台に対し、手指を全面的にフィットさせることができず、意識的にではなくとも指等の位置が変化し、再撮影となってしまうことが想定される。この対処のために被写体台に被写体の撮影中の動きを抑制するためのホルダー等を設けると、Ｘ線検出器に到達するＸ線量にムラが生じてしまい、これが診断用の再構成画像に於いては画像ムラ（アーチファクト）となる。
また、第１格子及び第２格子のスリット方向を可変とした場合、モアレ画像における干渉縞本数と干渉縞の鮮明性を最適なものとするため、第１格子及び第２格子の相対的な位置関係、並びに、第１格子及び第２格子に対するマルチスリットのスリット方向を調整する必要がある。しかしながら、モアレ画像における干渉縞本数と干渉縞の鮮明性の両方を最適なものとする調整は容易ではなく、調整にかなりの時間を要するので、患者を長時間拘束することとなり、好ましくない。
また、マルチスリット、第１格子、第２格子の相対的な位置関係を維持したまま、被写体に対するスリット方向の調整を可能とする場合は、スリット方向の調整機構が大型化するとともに装置構成が複雑化することとなり、好ましくない。
また、マルチスリット、第１格子、第２格子の相対的な位置関係を維持したまま、被写体に対するスリット方向の調整を可能とする場合は、スリット方向の調整機構が大型化するとともに装置構成が複雑化することとなり、好ましくない。
本発明の課題は、タルボ・ロー干渉計を利用したＸ線撮影装置において、マルチスリットや各格子のスリット方向を変更して撮影した場合等に生じる再構成画像の画質への影響を除去し、診断に良好な再構成画像を提供することである。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成されたマルチスリットと、
前記Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成された第１格子及び第２格子と、
被写体台と、
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２次元状に配置され、当該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Ｘ線検出器と、を有し、
前記マルチスリットの前記スリット配列方向への一定周期間隔の移動毎に、又は前記第１格子と前記第２格子の前記スリット配列方向の一定周期間隔の相対移動毎に、前記Ｘ線源により照射されたＸ線に応じて前記Ｘ線検出器が画像信号の読み取る処理を繰り返して複数回の撮影を行う撮影装置を備え、
前記撮影装置により得られた複数のモアレ画像に基づいて被写体の再構成画像を作成するＸ線撮影システムであって、
前記撮影装置により、被写体の撮影毎に、前記被写体台に前記被写体を載置して撮影された被写体有りの複数のモアレ画像と、前記被写体台に前記被写体を載置せずに撮影された被写体無しの複数のモアレ画像との両方を撮影し、前記被写体有りの複数のモアレ画像と前記被写体無しの複数のモアレ画像とに基づいて診断用の被写体再構成画像を作成する診断用画像生成手段を備える。
Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成されたマルチスリットと、
前記Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成された第１格子及び第２格子と、
被写体台と、
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２次元状に配置され、当該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Ｘ線検出器と、を有し、
前記マルチスリットの前記スリット配列方向への一定周期間隔の移動毎に、又は前記第１格子と前記第２格子の前記スリット配列方向の一定周期間隔の相対移動毎に、前記Ｘ線源により照射されたＸ線に応じて前記Ｘ線検出器が画像信号の読み取る処理を繰り返して複数回の撮影を行う撮影装置を備え、
前記撮影装置により得られた複数のモアレ画像に基づいて被写体の再構成画像を作成するＸ線撮影システムであって、
前記撮影装置により、被写体の撮影毎に、前記被写体台に前記被写体を載置して撮影された被写体有りの複数のモアレ画像と、前記被写体台に前記被写体を載置せずに撮影された被写体無しの複数のモアレ画像との両方を撮影し、前記被写体有りの複数のモアレ画像と前記被写体無しの複数のモアレ画像とに基づいて診断用の被写体再構成画像を作成する診断用画像生成手段を備える。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記被写体無しのモアレ画像を、前記被写体有りのモアレ画像に先立ち撮影する。
前記被写体無しのモアレ画像を、前記被写体有りのモアレ画像に先立ち撮影する。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
被写体有りのモアレ画像を、前記被写体無しのモアレ画像に先立ち撮影する。
被写体有りのモアレ画像を、前記被写体無しのモアレ画像に先立ち撮影する。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、
前記撮影装置は、前記マルチスリットを、他の格子に対し相対移動させる。
前記撮影装置は、前記マルチスリットを、他の格子に対し相対移動させる。
本発明によれば、タルボ・ロー干渉計を利用したＸ線撮影装置において、マルチスリットや格子アセンブリの各格子のスリット方向を変更して撮影した場合等に、これらの製造バラつき等に起因して生じやすい再構成画像の画質への影響を除去し、スリットの製造バラつき等に係らず、診断に良好な再構成画像を提供することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
〔第１の実施形態〕
図１に、本実施形態に係るＸ線撮影システムを示す。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線撮影装置１とコントローラ５を備える。Ｘ線撮影装置１はタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行い、コントローラ５は当該Ｘ線撮影により得られたモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を作成する。本実施形態においては、Ｘ線撮影装置１は、手指を被写体として撮影する装置として説明するが、これに限定されるものではない。
図１に、本実施形態に係るＸ線撮影システムを示す。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線撮影装置１とコントローラ５を備える。Ｘ線撮影装置１はタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行い、コントローラ５は当該Ｘ線撮影により得られたモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を作成する。本実施形態においては、Ｘ線撮影装置１は、手指を被写体として撮影する装置として説明するが、これに限定されるものではない。
Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６、保持部１７、本体部１８等を備える。 Ｘ線撮影装置１は縦型であり、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、この順序に重力方向であるｚ方向に配置される。Ｘ線源１１の焦点とマルチスリット１２間の距離をｄ１（ｍｍ）、Ｘ線源１１の焦点とＸ線検出器１６間の距離をｄ２（ｍｍ）、マルチスリット１２と第１格子１４間の距離をｄ３（ｍｍ）、第１格子１４と第２格子１５間の距離をｄ４（ｍｍ）で表す。
距離ｄ１は好ましくは５〜５００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５〜３００（ｍｍ）である。
距離ｄ２は、一般的に放射線科の撮影室の高さは３（ｍ）程度又はそれ以下であることから、少なくとも３０００（ｍｍ）以下であることが好ましい。なかでも、距離ｄ２は４００〜５０００（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第１格子１４間の距離（ｄ１＋ｄ３）は、好ましくは３００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４００〜１８００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第２格子１５間の距離（ｄ１＋ｄ３＋ｄ４）は、好ましくは４００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
それぞれの距離は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の波長から、第２格子１５上に第１格子１４による格子像（自己像）が重なる最適な距離を算出し、設定すればよい。
距離ｄ２は、一般的に放射線科の撮影室の高さは３（ｍ）程度又はそれ以下であることから、少なくとも３０００（ｍｍ）以下であることが好ましい。なかでも、距離ｄ２は４００〜５０００（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第１格子１４間の距離（ｄ１＋ｄ３）は、好ましくは３００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４００〜１８００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第２格子１５間の距離（ｄ１＋ｄ３＋ｄ４）は、好ましくは４００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
それぞれの距離は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の波長から、第２格子１５上に第１格子１４による格子像（自己像）が重なる最適な距離を算出し、設定すればよい。
Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、同一の保持部１７に一体的に保持され、ｚ方向における位置関係が固定されている。保持部１７はＣ型のアーム状に形成され、本体部１８に設けられた駆動部１８ａによりｚ方向に移動（昇降）可能に本体部１８に取り付けられている。
Ｘ線源１１は、緩衝部材１７ａを介して保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。Ｘ線源１１はＸ線の照射によって発熱するため、Ｘ線源１１側の緩衝部材１７ａは加えて断熱素材であることが好ましい。
Ｘ線源１１は、緩衝部材１７ａを介して保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。Ｘ線源１１はＸ線の照射によって発熱するため、Ｘ線源１１側の緩衝部材１７ａは加えて断熱素材であることが好ましい。
Ｘ線源１１はＸ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させてｚ方向（重力方向）にＸ線を照射する。Ｘ線管としては、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線管や回転陽極Ｘ線管を用いることができる。陽極としては、タングステンやモリブデンを用いることができる。
Ｘ線の焦点径は、０．０３〜３（mm）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１（mm）である。
Ｘ線の焦点径は、０．０３〜３（mm）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１（mm）である。
マルチスリット１２は回折格子であり、図２Ａに示すように複数のスリットが所定間隔で配列されて設けられている。この複数のスリットは、Ｘ線照射軸方向（図１のｚ方向）と直交する方向（図２Ａに白矢印で示す）に配列されている。マルチスリット１２はシリコンやガラスといったＸ線の吸収率が低い材質の基板上に、タングステン、鉛、金といったＸ線の遮蔽力が大きい、つまりＸ線の吸収率が高い材質により形成される。例えば、フォトリソグラフィーによりレジスト層がスリット状にマスクされ、ＵＶが照射されてスリットのパターンがレジスト層に転写される。露光によって当該パターンと同じ形状のスリット構造が得られ、電鋳法によりスリット構造間に金属が埋め込まれて、マルチスリット１２が形成される。
マルチスリット１２のスリット周期は１〜６０（μｍ）である。スリット周期は、図２Ａに示すように隣接するスリット間の距離を１周期とする。スリットの幅（各スリットのスリット配列方向の長さ）はスリット周期の１〜６０（％）の長さであり、さらに好ましくは１０〜４０（％）である。スリットの高さ（ｚ方向の高さ）は１〜５００（μｍ）であり、好ましくは１〜１５０（μｍ）である。
マルチスリット１２のスリット周期をｗ０（μｍ）、第１格子１４のスリット周期をｗ１（μｍ）とすると、スリット周期ｗ０は下記式により求めることができる。
ｗ０＝ｗ１・（ｄ３＋ｄ４）／ｄ４
当該式を満たすように周期ｗ０を決定することにより、マルチスリット１２及び第１格子１４の各スリットを通過したＸ線により形成される自己像が、それぞれ第２格子１５上で重なり合い、いわばピントが合った状態とすることができる。
マルチスリット１２のスリット周期をｗ０（μｍ）、第１格子１４のスリット周期をｗ１（μｍ）とすると、スリット周期ｗ０は下記式により求めることができる。
ｗ０＝ｗ１・（ｄ３＋ｄ４）／ｄ４
当該式を満たすように周期ｗ０を決定することにより、マルチスリット１２及び第１格子１４の各スリットを通過したＸ線により形成される自己像が、それぞれ第２格子１５上で重なり合い、いわばピントが合った状態とすることができる。
マルチスリット１２は、図２Ｂに示すように、ラック１２ａを有するホルダー１２ｂに保持されている。ラック１２ａは、マルチスリット１２のスリット配列方向にラック１２ａが設けられている。ラック１２ａは、後述する駆動部１２２のピニオン１２２ｃと係合し、ピニオン１２２ｃの回転（位相角）に応じてホルダー１２ｂに保持されたマルチスリット１２をスリット配列方向に移動させるためのものである。
本実施形態において、Ｘ線撮影装置１には、マルチスリット回転部１２１及び駆動部１２２が設けられている。マルチスリット回転部１２１は、第１格子１４及び第２格子１５のＸ線照射軸周りの回転（位相角）に応じてホルダー１２ｂに保持されたマルチスリット１２をＸ線照射軸周りに回転させるための機構である。駆動部１２２は、複数のモアレ画像の撮影のためにマルチスリット１２をスリット配列方向に移動させるための機構である。
図３に、マルチスリット回転部１２１及び駆動部１２２の平面図及びＡ−Ａ´断面図を示す。図３に示すように、マルチスリット回転部１２１は、モータ部１２１ａ、ギア部１２１ｂ、ギア部１２１ｃ、支持部１２１ｄ等を備えて構成されている。モータ部１２１ａ、ギア部１２１ｂ、ギア部１２１ｃは、支持部１２１ｄを介して保持部１７に保持されている。
モータ部１２１ａは、マイクロステップ駆動に切り替え可能なパルスモータであり、制御部１８１（図１１参照）からの制御に応じて駆動され、ギア部１２１ｂを介してギア部１２１ｃをＸ線照射軸（図３に一点鎖線Ｒで示す）を中心として回転させる。ギア部１２１ｃは、ホルダー１２ｂに保持されたマルチスリット１２を装着するための開口部１２１ｅを有している。ギア部１２１ｃを回転させることにより、開口部１２１ｅに装着されたマルチスリット１２をＸ線照射軸周りに回転させ、マルチスリット１２のスリット配列方向を可変することができる。なお、撮影において、マルチスリット１２は０°〜９０°程度回転できればよいので、ギア部１２１ｃは全周にある必要はなく、図３に２点鎖線で示す範囲（正逆回転方向にそれぞれ９０°）で回転できればよい。
開口部１２１ｅは、ホルダー１２ｂに保持されたマルチスリット１２を上部から嵌め込むことが可能な形状及びサイズとなっている。ここでは、開口部１２１ｅにおけるスリット配列方向のサイズＷ４はホルダー１２ｂにおけるスリット配列方向のサイズＷ２より若干大きくなっており、マルチスリット１２をスリット配列方向にスライドさせることが可能となっている。なお、開口部１２１ｅにおけるスリット配列方向に直交する方向のサイズＷ３は、ホルダー１２ｂにおけるスリット配列方向に直交する方向のサイズＷ１との精密嵌合可能な寸法としており、ホルダー１２ｂを開口部１２１ｅに装着すると、ホルダー１２ｂに設けられたラック１２ａは開口部１２１ｅの外に、後述するピニオン１２２ｃと係合可能に配置される。
開口部１２１ｅは、ホルダー１２ｂに保持されたマルチスリット１２を上部から嵌め込むことが可能な形状及びサイズとなっている。ここでは、開口部１２１ｅにおけるスリット配列方向のサイズＷ４はホルダー１２ｂにおけるスリット配列方向のサイズＷ２より若干大きくなっており、マルチスリット１２をスリット配列方向にスライドさせることが可能となっている。なお、開口部１２１ｅにおけるスリット配列方向に直交する方向のサイズＷ３は、ホルダー１２ｂにおけるスリット配列方向に直交する方向のサイズＷ１との精密嵌合可能な寸法としており、ホルダー１２ｂを開口部１２１ｅに装着すると、ホルダー１２ｂに設けられたラック１２ａは開口部１２１ｅの外に、後述するピニオン１２２ｃと係合可能に配置される。
駆動部１２２は、数μｍ単位でマルチスリット１２をスリット配列方向に移動させる精密減速機等を備えて構成される。駆動部１２２は、例えば、図３に示すように、モータ部１２２ａ、ギア部１２２ｂ、ピニオン１２２ｃ等を備えて構成され、図示しないＬ字型板金等によりマルチスリット回転部１２１のギア部１２１ｃに固定されている。これにより、マルチスリット１２と駆動部１２２は一体的に回転されるようになっている。
モータ部１２２ａは、例えば、制御部１８１からの制御に応じて駆動され、ギア部１２２ｂを介してピニオン１２２ｃを回転させる。ピニオン１２２ｃは、マルチスリット１２のラック１２ａと係合して回転することで、マルチスリット１２をスリット配列方向に移動させる。
モータ部１２２ａは、例えば、制御部１８１からの制御に応じて駆動され、ギア部１２２ｂを介してピニオン１２２ｃを回転させる。ピニオン１２２ｃは、マルチスリット１２のラック１２ａと係合して回転することで、マルチスリット１２をスリット配列方向に移動させる。
図１に戻り、被写体台１３は、被写体である手指を載置するための台である。被写体台１３は、患者の肘が載置できる高さに設けられていることが好ましい。このように、患者の肘まで載置できるように構成することで、患者は楽な姿勢となり、比較的長時間にわたる撮影の間に、指先の撮影部位の動きを低減させることができる。
また、被写体台１３には、被写体を固定するための被写体ホルダー１３０が設けられている。図４Ａに示すように、被写体ホルダー１３０は、手のひらで掴みやすいマウスのような楕円形状１３１のついた板状の部材である。上記楕円形状１３１は、その断面（Ｃ−Ｃ´）を側面から観察すると、図４Ｂに示すように、手のひらサイズのなだらかな凸曲面となっており、患者が手のひらで楕円形状１３１を掴むことで、被写体が疲れにくい状態で被写体の下方への動きを抑制することができる。
被写体ホルダー１３０が場所によってＸ線透過率の不均一な形状又は厚みを有している場合、Ｘ線検出器１６に到達するＸ線量は被写体ホルダー１３０のＸ線透過率が不均一であることによってムラが生じる。
被写体ホルダー１３０上には、更に被写体姿勢を安定させるため、指間スペーサ１３３を備えることが好ましい。また、患者毎に手や指間の大きさは異なるので、患者毎の手のひらの形状に合わせて被写体ホルダー１３０を作成しておき、撮影時には、その患者用の被写体ホルダー１３０を被写体台１３にマグネット等で取り付けることが好ましい。腕から手首までの荷重は被写体台１３が支えるので、被写体ホルダー１３０は指先部分の加重と患者が上方から押さえる力に耐えるものであればよく、安価で量産が可能な樹脂（プラスチック）成形とすることが可能である。
被写体ホルダー１３０上には、更に被写体姿勢を安定させるため、指間スペーサ１３３を備えることが好ましい。また、患者毎に手や指間の大きさは異なるので、患者毎の手のひらの形状に合わせて被写体ホルダー１３０を作成しておき、撮影時には、その患者用の被写体ホルダー１３０を被写体台１３にマグネット等で取り付けることが好ましい。腕から手首までの荷重は被写体台１３が支えるので、被写体ホルダー１３０は指先部分の加重と患者が上方から押さえる力に耐えるものであればよく、安価で量産が可能な樹脂（プラスチック）成形とすることが可能である。
図１に戻り、第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にＸ線照射軸方向であるz方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて設けられた回折格子である。第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にＵＶを用いたフォトリソグラフィーによって形成することもできるし、いわゆるＩＣＰ法によりシリコン基板に微細細線で深掘加工を行い、シリコンのみで格子構造を形成することとしてもよい。第１格子１４のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の２０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
第１格子１４として位相型を用いる場合、スリットの高さ（ｚ方向の高さ）はスリット周期を形成する２種の素材、つまりＸ線透過部とＸ線遮蔽部の素材による位相差がπ／８〜１５×π／８となる高さとする。好ましくは、π／４〜３×π／４となる高さである。第１格子１４として吸収型を用いる場合、スリットの高さはＸ線遮蔽部によりＸ線が十分吸収される高さとする。
第１格子１４が位相型である場合、第１格子１４と第２格子１５間の距離ｄ４は、次の条件をほぼ満たすことが必要である。
ｄ４＝（ｍ＋１／２）・ｗ１ ２／λ
なお、ｍは整数であり、λはＸ線の波長である。
ｄ４＝（ｍ＋１／２）・ｗ１ ２／λ
なお、ｍは整数であり、λはＸ線の波長である。
第２格子１５は、マルチスリット１２と同様に、Ｘ線照射軸方向であるｚ方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて設けられた回折格子である。第２格子１５もフォトリソグラフィーにより形成することができる。第２格子１５のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の３０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
本実施形態では第１格子１４及び第２格子１５は、それぞれの格子面がｚ方向に対し垂直（ｘ−ｙ平面内で平行）であり、第１格子１４のスリット配列方向と第２格子１５のスリット配列方向とは、診断用の再構成画像を得る目的に対しては、ｘ−ｙ平面内で平行であっても、或いは、０°から５°の範囲内の所定角度だけ傾けて配置されても、どちらでもよいが、本実施例に於いては調整容易化の為に、ｘ−ｙ平面内で所定角度（０．３°〜０．５°）だけ傾けて配置されている。
上記マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５は、例えば下記のように構成することができる。
Ｘ線源１１のＸ線管の焦点径；３００（μｍ）、管電圧：４０（ｋＶｐ）、付加フィルタ：アルミ１．６（ｍｍ）
Ｘ線源１１の焦点からマルチスリット１２までの距離ｄ１ ： ２４０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第１格子１４までの距離ｄ３ ：１１１０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第２格子１５までの距離ｄ３＋ｄ４：１３７０（ｍｍ）
マルチスリット１２のサイズ：１０（ｍｍ四方）、スリット周期：２２．８（μｍ）
第１格子１４のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．３（μｍ）
第２格子１５のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
Ｘ線源１１のＸ線管の焦点径；３００（μｍ）、管電圧：４０（ｋＶｐ）、付加フィルタ：アルミ１．６（ｍｍ）
Ｘ線源１１の焦点からマルチスリット１２までの距離ｄ１ ： ２４０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第１格子１４までの距離ｄ３ ：１１１０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第２格子１５までの距離ｄ３＋ｄ４：１３７０（ｍｍ）
マルチスリット１２のサイズ：１０（ｍｍ四方）、スリット周期：２２．８（μｍ）
第１格子１４のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．３（μｍ）
第２格子１５のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
本実施形態において、第１格子１４及び第２格子１５は、図５に示すように、スペーサ（固定部材）２０１及びホルダー２０２によりその相対的位置関係が予め固定された格子アセンブリ２００を構成している。図５に、格子アセンブリ２００の平面図、及び格子アセンブリ２００のＢ−Ｂ´断面図を示す。
上述のように、タルボ・ロー干渉計においては、モアレ画像における干渉縞の本数が少ないほど、このモアレ画像に基づいて作成される再構成画像が鮮明となることが知られている（非特許文献１参照）。
そこで、本実施形態の格子アセンブリ２００は、前述するように、第１格子及び第２格子を０．３°〜０．５°だけ傾けて配置しているので、相対位置の調整過程でモアレ画像の干渉縞本数が最も少なくなるような位置が適正位置となり、その第１格子１４及び第２格子１５間の相対的位置関係が工場出荷時に調整されている。
図６に、第１格子１４と第２格子１５の相対角度を適正位置（設計値）から変化させた場合のモアレ画像の変化を示す。工場出荷時においては、図６において枠で囲まれたモアレ画像のように、干渉縞本数が最も少ないモアレ画像が得られるように、第１格子１４と第２格子１５の相対角度が調整される。
一方、第１格子１４と第２格子１５のスリット方向が平行、即ち相対角度がない設定であると、作業者は、調整時に図７に示すようなモアレのない（干渉縞０本の）画像位置を模索することになるが、第１格子１４や第２格子１５自体に周期ムラ（製造バラツキに起因するムラ）があると、調整された相対角度が適正であっても部分的にモアレが発生することとなる。そのため、適正位置にあるにもかかわらず、作業者は再度位置調整することとなり、調整に工数（時間）を要することとなり、最悪の場合には調整不良と判断されてしまう。
これに対し、干渉縞の本数は作業者により容易に確認することができ、調整工数を考慮すると、第１格子及び第２格子をわずかに傾けて配置する構成が好ましい。
そこで、本実施形態の格子アセンブリ２００は、前述するように、第１格子及び第２格子を０．３°〜０．５°だけ傾けて配置しているので、相対位置の調整過程でモアレ画像の干渉縞本数が最も少なくなるような位置が適正位置となり、その第１格子１４及び第２格子１５間の相対的位置関係が工場出荷時に調整されている。
図６に、第１格子１４と第２格子１５の相対角度を適正位置（設計値）から変化させた場合のモアレ画像の変化を示す。工場出荷時においては、図６において枠で囲まれたモアレ画像のように、干渉縞本数が最も少ないモアレ画像が得られるように、第１格子１４と第２格子１５の相対角度が調整される。
一方、第１格子１４と第２格子１５のスリット方向が平行、即ち相対角度がない設定であると、作業者は、調整時に図７に示すようなモアレのない（干渉縞０本の）画像位置を模索することになるが、第１格子１４や第２格子１５自体に周期ムラ（製造バラツキに起因するムラ）があると、調整された相対角度が適正であっても部分的にモアレが発生することとなる。そのため、適正位置にあるにもかかわらず、作業者は再度位置調整することとなり、調整に工数（時間）を要することとなり、最悪の場合には調整不良と判断されてしまう。
これに対し、干渉縞の本数は作業者により容易に確認することができ、調整工数を考慮すると、第１格子及び第２格子をわずかに傾けて配置する構成が好ましい。
また、Ｘ線撮影装置１には、格子アセンブリ回転部２１０（図８参照）が設けられている。ここで、タルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計では、第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向と平行に線状に延びる構造物は鮮明に撮影することができないという特性がある。よって、被写体の注目すべき構造物の配置方向に応じて、第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向の角度を調整する必要がある。格子アセンブリ回転部２１０は、格子アセンブリ２００をＸ線照射軸周りに回転させ、被写体の注目すべき構造物の配置方向に対する格子アセンブリ２００のスリット方向の角度を調整するためのものである。
図８に、格子アセンブリ回転部２１０の平面図、及びＤ−Ｄ´断面図を示す。図８に示すように、格子アセンブリ回転部２１０は、ハンドル２１１、回転トレイ２１２を備えて構成されている。ハンドル２１１は、撮影技師等のオペレータがＸ線照射軸（図８に一点鎖線Ｒで示す）を軸として回転トレイ２１２を手動で回転させるための突起である。回転トレイ２１２は、格子アセンブリ２００を装着するための開口部２１２ａ、後述するトレイ固定部材１７１ｂのバネに付勢されたボール（図９Ａ、図９Ｂ参照）と係合することにより回転トレイ２１２の回転角度を固定するための凹部２１２ｂ〜２１２ｅを有している。開口部２１２ａは、格子アセンブリ２００を上部から嵌め込むことが可能な形状及びサイズとなっており、回転トレイ２１２を回転させることにより、開口部２１２ａに装着された格子アセンブリ２００をＸ線照射軸周りに回転させることができる。凹部２１２ｂ〜２１２ｅは、予め０°と定められた位置（ここでは凹部２１２ｂがトレイ固定部材１７１ｂのボールと対向する位置を０°の位置とする）から所定の回転角度にある位置（ここでは、０°、３０°、６０°、９０°）に設けられている。凹部２１２ｂ〜２１２ｅのそれぞれには、角度検知センサＳＥ１〜ＳＥ４が設けられており、トレイ固定部材１７１ｂと係合したことを検知して制御部１８１にその検知信号を出力する。
このように、格子アセンブリ２００を手動で回転させるので、患者が触れる範囲に格子アセンブリ２００を回転させるための電気コード等を設ける必要がなく、安全性を確保することができる。
このように、格子アセンブリ２００を手動で回転させるので、患者が触れる範囲に格子アセンブリ２００を回転させるための電気コード等を設ける必要がなく、安全性を確保することができる。
なお、本実施形態では、回転トレイ２１２が０°に設定されたときの格子アセンブリ２００の位置（角度）を格子アセンブリ２００のホームポジションとする。また、格子アセンブリ２００がホームポジションであるときの第１格子１４のスリット方向とマルチスリット１２のスリット方向が平行である位置（角度）をマルチスリット１２のホームポジションとする。
図９Ａは、保持部１７における格子アセンブリ回転部２１０の保持部分１７１を拡大して示した平面図であり、図９Ｂは、図９ＡにおけるＥ−Ｅ´断面図である。図９Ｃは、保持部１７に格子アセンブリ回転部２１０を保持した状態を示す図である。
図９Ａ、図９Ｂに示すように、保持部分１７１には、回転トレイ２１２と精密嵌合可能なサイズであり、回転トレイ２１２を回転可能に保持する開口部１７１ａと、回転トレイ２１２の回転角度を固定するためのトレイ固定部材１７１ｂと、が設けられている。開口部１７１ａの底部とＸ線検出器１６の載置部の間は、Ｘ線の透過を妨げないように、中空とするか又はＸ線透過率の高いアルミやカーボン等とすることが好ましい。トレイ固定部材１７１ｂは、凹部２１２ｂ〜２１２ｅの何れかがトレイ固定部材１７１ｂと対向するように位置したときにその対向する凹部に係合するボールと、ボールを図９Ａ、図９Ｂの矢印方向に誘導するための図示しないスライドガイド（押圧バネのガイド）により構成されている。凹部２１２ｂ〜２１２ｅの何れかがトレイ固定部材１７１ｂと対向する位置で回転トレイ２１２の回転が停止すると、トレイ固定部材１７１ｂのスライドガイドにより、対向している凹部にボールが係合するとともに、凹部に設けられた角度検知センサ（ＳＥ１〜ＳＥ４の何れか）によりボールの係合が検知されて制御部１８１に検知信号が出力される。これにより、制御部１８１は、ホームポジションからの格子アセンブリ２００の回転角度を検知できるようになっている。
図９Ａ、図９Ｂに示すように、保持部分１７１には、回転トレイ２１２と精密嵌合可能なサイズであり、回転トレイ２１２を回転可能に保持する開口部１７１ａと、回転トレイ２１２の回転角度を固定するためのトレイ固定部材１７１ｂと、が設けられている。開口部１７１ａの底部とＸ線検出器１６の載置部の間は、Ｘ線の透過を妨げないように、中空とするか又はＸ線透過率の高いアルミやカーボン等とすることが好ましい。トレイ固定部材１７１ｂは、凹部２１２ｂ〜２１２ｅの何れかがトレイ固定部材１７１ｂと対向するように位置したときにその対向する凹部に係合するボールと、ボールを図９Ａ、図９Ｂの矢印方向に誘導するための図示しないスライドガイド（押圧バネのガイド）により構成されている。凹部２１２ｂ〜２１２ｅの何れかがトレイ固定部材１７１ｂと対向する位置で回転トレイ２１２の回転が停止すると、トレイ固定部材１７１ｂのスライドガイドにより、対向している凹部にボールが係合するとともに、凹部に設けられた角度検知センサ（ＳＥ１〜ＳＥ４の何れか）によりボールの係合が検知されて制御部１８１に検知信号が出力される。これにより、制御部１８１は、ホームポジションからの格子アセンブリ２００の回転角度を検知できるようになっている。
なお、第１格子１４及び第２格子１５は、図１０に示すように円形としてもよい。第１格子１４及び第２格子１５を矩形とした場合、被写体に対するこれらの格子の配置角度によって被写体を撮影可能な領域が異なるが、円形とすれば、どの角度に配置されても被写体を撮影可能な領域を一定とすることができる。
また、図９Ｄに示すように、回転トレイ２１２の開口部２１２ａの下部に、Ｘ線検出器１６の装着部２１２ｆを設け、格子アセンブリ２００とＸ線検出器１６を一体として回転させることができるようにしてもよい。このようにすれば、Ｘ線検出器１６の縦横方向の鮮鋭性の異方性の影響（画素サイズと開口率との影響）を受けることがないので、再構成画像の縦横の鮮鋭性を格子アセンブリ２００の回転角度によらずに概ね一定とすることができる。
また、図９Ｄに示すように、回転トレイ２１２の開口部２１２ａの下部に、Ｘ線検出器１６の装着部２１２ｆを設け、格子アセンブリ２００とＸ線検出器１６を一体として回転させることができるようにしてもよい。このようにすれば、Ｘ線検出器１６の縦横方向の鮮鋭性の異方性の影響（画素サイズと開口率との影響）を受けることがないので、再構成画像の縦横の鮮鋭性を格子アセンブリ２００の回転角度によらずに概ね一定とすることができる。
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２次元状に配置され、当該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。Ｘ線検出器１６の画素サイズは１０〜３００（μｍ）であり、さらに好ましくは５０〜２００（μｍ）である。
Ｘ線検出器１６は第２格子１５に当接するように保持部１７に位置を固定することが好ましい。第２格子１５とＸ線検出器１６間の距離が大きくなるほど、Ｘ線検出器１６により得られるモアレ画像がボケるからである。
Ｘ線検出器１６としては、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）を用いることができる。ＦＰＤにはＸ線をシンチレータを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
Ｘ線検出器１６としては、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）を用いることができる。ＦＰＤにはＸ線をシンチレータを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
間接変換型は、ＣｓＩやＧｄ２Ｏ２等のシンチレータプレートの下に、光電変換素子がＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とともに２次元状に配置されて各画素を構成する。Ｘ線検出器１６に入射したＸ線がシンチレータプレートに吸収されると、シンチレータプレートが発光する。この発光した光により、各光電変換素子に電荷が蓄積され、蓄積された電荷は画像信号として読み出される。
直接変換型は、アモルファスセレンの熱蒸着により、１００〜１０００（μm）の膜圧のアモルファスセレン膜がガラス上に形成され、２次元状に配置されたＴＦＴのアレイ上にアモルファスセレン膜と電極が蒸着される。アモルファスセレン膜がＸ線を吸収するとき、電子正孔対の形で物質内に電圧が遊離され、電極間の電圧信号がＴＦＴにより読み取られる。
なお、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、Ｘ線カメラ等の撮影手段をＸ線検出器１６として用いてもよい。
なお、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、Ｘ線カメラ等の撮影手段をＸ線検出器１６として用いてもよい。
Ｘ線撮影時のＦＰＤによる一連の処理を説明する。
まずＦＰＤはリセットを行い、前回の撮影（読取）以降に残存する不要な電荷を取り除く。その後、Ｘ線の照射が開始するタイミングで電荷の蓄積が行われ、Ｘ線の照射が終了するタイミングで蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。なお、リセットの直後や画像信号の読み取り後に、蓄積されている電荷の電圧値を検出するダーク読み取りを行う。
まずＦＰＤはリセットを行い、前回の撮影（読取）以降に残存する不要な電荷を取り除く。その後、Ｘ線の照射が開始するタイミングで電荷の蓄積が行われ、Ｘ線の照射が終了するタイミングで蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。なお、リセットの直後や画像信号の読み取り後に、蓄積されている電荷の電圧値を検出するダーク読み取りを行う。
本体部１８は、図１１に示すように、制御部１８１、操作部１８２、表示部１８３、通信部１８４、記憶部１８５を備えて構成されている。
制御部１８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部１８５に記憶されているプログラムとの協働により、各種処理を実行する。例えば、制御部１８１は、後述する撮影制御処理Ａをはじめとする各種処理を実行する。
制御部１８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部１８５に記憶されているプログラムとの協働により、各種処理を実行する。例えば、制御部１８１は、後述する撮影制御処理Ａをはじめとする各種処理を実行する。
操作部１８２は曝射スイッチや撮影条件等の入力操作に用いるキー群の他、表示部１８３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部１８１に出力する。
表示部１８３は制御部１８１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面やＸ線撮影装置１の動作状況等を表示する。
表示部１８３は制御部１８１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面やＸ線撮影装置１の動作状況等を表示する。
通信部１８４は通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のコントローラ５と通信する。例えば、通信部１８４はＸ線検出器１６によって読み取られ、記憶部１８５に記憶されたモアレ画像をコントローラ５に送信する。
記憶部１８５は、制御部１８１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。また、記憶部１８５はＸ線検出器１６によって得られたモアレ画像を記憶する。
記憶部１８５は、制御部１８１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。また、記憶部１８５はＸ線検出器１６によって得られたモアレ画像を記憶する。
コントローラ５は、オペレータによる操作に従ってＸ線撮影装置１の撮影動作を制御し、Ｘ線撮影装置１により得られた複数のモアレ画像を用いて診断用の被写体再構成画像を作成する。本実施形態では被写体の再構成画像を作成する画像処理装置としてコントローラ５を用いた例を説明するが、Ｘ線画像に様々な画像処理を施す専用の画像処理装置をＸ線撮影装置１と接続し、当該画像処理装置により再構成画像の作成を行うこととしてもよい。
コントローラ５は、図１２に示すように、制御部５１、操作部５２、表示部５３、通信部５４、記憶部５５を備えて構成されている。
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する診断用画像作成処理Ａをはじめとする各種処理を実行する。
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する診断用画像作成処理Ａをはじめとする各種処理を実行する。
操作部５２は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部５１に出力する。表示部５３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部５１に出力する構成としてもよい。
表示部５３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニタを備えて構成されており、制御部５１の表示制御に従って、操作画面、Ｘ線撮影装置１の動作状況、作成された被写体再構成画像等を表示する。
通信部５４は、通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のＸ線撮影装置１やＸ線検出器１６と有線又は無線により通信する。例えば、通信部５４は、Ｘ線撮影装置１に撮影条件や制御信号を送信したり、Ｘ線撮影装置１又はＸ線検出器１６からモアレ画像を受信したりする。
記憶部５５は、制御部５１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。例えば、記憶部５５は、ＲＩＳ、ＨＩＳ等や図示しない予約装置より予約されたオーダを示す撮影オーダ情報を記憶している。撮影オーダ情報は、患者名、撮影部位、撮影方法等の情報である。記憶部５５は、Ｘ線検出器１６によって得られたモアレ画像、モアレ画像に基づき作成された診断用の被写体再構成画像を撮影オーダ情報に対応付けて記憶する。
また、記憶部５５は、Ｘ線検出器１６に対応するゲイン補正データ、欠陥画素マップ等を予め記憶する。
また、記憶部５５は、Ｘ線検出器１６に対応するゲイン補正データ、欠陥画素マップ等を予め記憶する。
コントローラ５においては、操作部５２の操作により撮影オーダ情報の一覧表示が指示されると、制御部５１により、記憶部５５から撮影オーダ情報が読み出されて表示部５３に表示される。操作部５２により撮影オーダ情報が指定されると（Ｘ線検出器１６がカセッテ型である場合は、更に撮影に使用するカセッテの識別情報であるカセッテＩＤが指定されると）、指定された撮影オーダ情報に応じた撮影条件の設定情報やＸ線源１１のウォームアップの指示等が通信部５４によりＸ線撮影装置１に送信される。また、Ｘ線検出器がケーブルレスのカセッテ型ＦＰＤ装置である場合には、内部バッテリ消耗防止の為のスリープ状態から、撮影可能状態に起動せしめる。
Ｘ線撮影装置１においては、通信部１８４によりコントローラ５から撮影条件の設定情報等が受信されると、Ｘ線撮影準備が実行される。
Ｘ線撮影装置１においては、通信部１８４によりコントローラ５から撮影条件の設定情報等が受信されると、Ｘ線撮影準備が実行される。
上記Ｘ線撮影装置１のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法を説明する。
図１３に示すように、Ｘ線源１１から照射された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。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が平行に配置され、当該第２格子１５はその格子方向が第１格子１４の格子方向と平行な位置からわずかに傾けられているので、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ画像Ｍが得られる。Ｘ線源１１と第１格子１４間に被写体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、図１３に示すようにモアレ画像Ｍ上の干渉縞は被写体Ｈの辺縁を境界に乱れる。この干渉縞の乱れを、モアレ画像Ｍを処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計の原理である。
図１３に示すように、Ｘ線源１１から照射された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。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が平行に配置され、当該第２格子１５はその格子方向が第１格子１４の格子方向と平行な位置からわずかに傾けられているので、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ画像Ｍが得られる。Ｘ線源１１と第１格子１４間に被写体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、図１３に示すようにモアレ画像Ｍ上の干渉縞は被写体Ｈの辺縁を境界に乱れる。この干渉縞の乱れを、モアレ画像Ｍを処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計の原理である。
Ｘ線撮影装置１では、Ｘ線源１１と第１格子１４との間のＸ線源１１に近い位置に、マルチスリット１２が配置され、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影が行われる。タルボ干渉計はＸ線源１１が理想的な点線源であることを前提としているが、実際の撮影にはある程度焦点径が大きい焦点が用いられるため、マルチスリット１２によってあたかも点線源が複数連なってＸ線が照射されているかのように多光源化する。これがタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影法であり、焦点径がある程度大きい場合にも、タルボ干渉計と同様のタルボ効果を得ることができる。
従来のタルボ・ロー干渉計では、マルチスリット１２は上述のように多光源化と照射線量の増大を目的に用いられ、縞走査法によりモアレ画像を得るため、第１格子１４又は第２格子１５を相対移動させていた。しかし、本実施形態では、第１格子１４又は第２格子１５を相対移動させるのではなく、第１格子１４及び第２格子１５の位置は固定したまま、第１格子１４及び第２格子１５に対してマルチスリットを移動させることで一定周期間隔のモアレ画像を複数得る。
図１４Ａ〜図１４Ｂは、Ｘ線撮影装置１の制御部１８１により実行される撮影制御処理Ａを示すフローチャートである。撮影制御処理Ａは、制御部１８１と記憶部１８５に記憶されているプログラムの協働により実行される。
ここで、Ｘ線撮影には上述のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法が用いられ、被写体像の再構成には縞走査法が用いられる。Ｘ線撮影装置１ではマルチスリット１２が等間隔毎に複数ステップ移動され、ステップ毎に撮影が行われて、各ステップのモアレ画像が得られる。
ここで、Ｘ線撮影には上述のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法が用いられ、被写体像の再構成には縞走査法が用いられる。Ｘ線撮影装置１ではマルチスリット１２が等間隔毎に複数ステップ移動され、ステップ毎に撮影が行われて、各ステップのモアレ画像が得られる。
ステップ数は２〜２０、さらに好ましくは３〜１０である。視認性の高い再構成画像を短時間で得るという観点からすれば、５ステップが好ましい（参照文献（１）K.Hibino, B.F.Oreb and D.I.Farrant, Phase shifting for nonsinusoidal wave forms with phase-shift errors, J.Opt.Soc.Am.A, Vol.12, 761-768(1995)、参照文献（２）A.Momose, W.Yashiro, Y. Takeda, Y.Suzuki and T.Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometetry for biological imaging, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.45, 5254-5262(2006)）。
図１４Ａに示すように、まず、制御部１８１により、Ｘ線源１１がウォームアップ状態に切り替えられる（ステップＳ１）。
次いで、オペレータの操作に応じて格子アセンブリ２００が回転され、被写体に対する格子アセンブリ２００のスリット方向が設定される（ステップＳ２）。即ち、撮影技師等のオペレータは、格子アセンブリ回転部２１０のハンドル２１１を回転させ、被写体台１３に載置された被写体の注目すべき構造物の配置方向に応じて格子アセンブリ２００のスリット方向を設定する。ハンドル２１１の回転が停止し、トレイ固定部材１７１ｂのバネ附勢されたボールの係合により位置固定されると、角度検知センサＳＥ１〜ＳＥ４の何れかから制御部１８１に検知信号が出力され、制御部１８１において、設定されたスリット方向に対応する、格子アセンブリ２００のホームポジションからの回転角度が取得される。
次いで、オペレータの操作に応じて格子アセンブリ２００が回転され、被写体に対する格子アセンブリ２００のスリット方向が設定される（ステップＳ２）。即ち、撮影技師等のオペレータは、格子アセンブリ回転部２１０のハンドル２１１を回転させ、被写体台１３に載置された被写体の注目すべき構造物の配置方向に応じて格子アセンブリ２００のスリット方向を設定する。ハンドル２１１の回転が停止し、トレイ固定部材１７１ｂのバネ附勢されたボールの係合により位置固定されると、角度検知センサＳＥ１〜ＳＥ４の何れかから制御部１８１に検知信号が出力され、制御部１８１において、設定されたスリット方向に対応する、格子アセンブリ２００のホームポジションからの回転角度が取得される。
次いで、格子アセンブリ２００の回転角度に応じて、マルチスリット回転部１２１のモータ部１２１ａがパルスにより制御され、格子アセンブリ２００の回転角度に応じてマルチスリット１２が回転される（ステップＳ３）。例えば、モータ部１２１ａのパルスモータが制御され、マルチスリット１２のホームポジションからの回転角度が格子アセンブリ２００の回転角度近傍（例えば、格子アセンブリ２００が３０°に設定された場合は２９°ぐらい）まで一気に回転される。
次いで、モータ部１２１ａがマイクロステップ精密制御に切り替えられ、マルチスリット１２を少しずつ回転させながら複数の回転角度で撮影が行われて調整用の複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ４）。例えば、マルチスリット１２を２９．５°、３０°、３０．５°の３つの回転角度に設定してＸ線源１１により低Ｘ線が照射され、撮影が行われる。これにより、調整用の３つのモアレ画像が取得される。なお、ステップＳ４においては、被写体を被写体台１３に載置しない状態で撮影が行われる。
撮影された調整用の複数のモアレ画像は、マルチスリット１２の回転角度に対応付けて、並べて表示部１８３に表示される（ステップＳ５）。
ここで、上述のように、第１格子１４と第２格子１５の相対角度は干渉縞本数が最小となるように工場出荷時に調整されているので、ステップＳ２においては、図１５に示すように、その相対角度を保ったまま格子アセンブリ２００が回転される。しかし、格子アセンブリ２００が回転し、マルチスリット１２と格子アセンブリ２００との相対角度が変化すると、図１６に示すように、干渉縞（すなわちモアレ）の鮮明性が変化してしまう。そこで、マルチスリット１２と格子アセンブリ２００との相対角度を調整する必要がある。
一般的には、図１６に示すように、マルチスリット１２と格子アセンブリ２００との相対角度が少ないほど、干渉縞の鮮明度の高いモアレ画像が得られる。図１６は、格子アセンブリ２００とマルチスリット１２の相対角度を０°、２°、１０°としたときのモアレ画像を示す図である。即ち、図１５に示すように格子アセンブリ２００が３０°回転した場合、マルチスリット１２を３０°回転させることが好ましい。しかし、マルチスリット１２は発熱部であるＸ線源１１近傍に配置されるので熱影響を受けやすい。そのため、マルチスリット１２の変形等を考慮して、マルチスリット１２を格子アセンブリ２００と同じ角度だけ回転させるだけでなく、モータ部１２１ａをマイクロステップ駆動させてステップＳ４〜Ｓ７における微調整を行うことが有効である。
一般的には、図１６に示すように、マルチスリット１２と格子アセンブリ２００との相対角度が少ないほど、干渉縞の鮮明度の高いモアレ画像が得られる。図１６は、格子アセンブリ２００とマルチスリット１２の相対角度を０°、２°、１０°としたときのモアレ画像を示す図である。即ち、図１５に示すように格子アセンブリ２００が３０°回転した場合、マルチスリット１２を３０°回転させることが好ましい。しかし、マルチスリット１２は発熱部であるＸ線源１１近傍に配置されるので熱影響を受けやすい。そのため、マルチスリット１２の変形等を考慮して、マルチスリット１２を格子アセンブリ２００と同じ角度だけ回転させるだけでなく、モータ部１２１ａをマイクロステップ駆動させてステップＳ４〜Ｓ７における微調整を行うことが有効である。
オペレータは、ステップＳ５で表示部１８３に表示されたモアレ画像を観察し、干渉縞が最も鮮明な回転角度を撮影に用いる回転角度として選択する。なお、ここでは、干渉縞の鮮明性はオペレータの目視により観察するが、干渉縞の鮮明性の度合いを示す鮮明度は、後述するサインカーブ（図２２参照）における極大値をＭＡＸ、極小値をＭＩＮとした場合、下記の式で表すことができる。
干渉縞の鮮明度＝（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）＝振幅／平均値
干渉縞の鮮明度＝（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）＝振幅／平均値
操作部１８２により、マルチスリット１２の回転角度が入力されると（ステップＳ６；ＹＥＳ）、モータ部１２１ａが再駆動され、マルチスリット１２のホームポジションからの回転角度が入力された回転角度となるようにマルチスリット１２の位置が微調整される（ステップＳ７）。
マルチスリット１２の回転角度の調整後、被写体台１３に被写体が載置され、オペレータにより曝射スイッチがＯＮ操作されると（ステップＳ８；ＹＥＳ）、駆動部１２２によりマルチスリット１２がそのスリット配列方向に移動され、複数ステップの撮影が実行され、被写体有りの複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ９）。
まず、マルチスリット１２が停止した状態でＸ線源１１によるＸ線の照射が開始される。Ｘ線検出器１６ではリセット後、Ｘ線照射のタイミングに合わせて電荷が蓄積され、Ｘ線の照射停止のタイミングに合わせて蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。これが１ステップ分の撮影である。１ステップ分の撮影が終了するタイミングでマルチスリット１２の移動が開始され、所定量移動すると停止され、次のステップの撮影が行われる。このようにして、マルチスリット１２の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、マルチスリット１２が停止したときにＸ線の照射と画像信号の読み取りが行われる。読み取られた画像信号はモアレ画像として本体部１８に出力される。
まず、マルチスリット１２が停止した状態でＸ線源１１によるＸ線の照射が開始される。Ｘ線検出器１６ではリセット後、Ｘ線照射のタイミングに合わせて電荷が蓄積され、Ｘ線の照射停止のタイミングに合わせて蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。これが１ステップ分の撮影である。１ステップ分の撮影が終了するタイミングでマルチスリット１２の移動が開始され、所定量移動すると停止され、次のステップの撮影が行われる。このようにして、マルチスリット１２の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、マルチスリット１２が停止したときにＸ線の照射と画像信号の読み取りが行われる。読み取られた画像信号はモアレ画像として本体部１８に出力される。
例えば、マルチスリット１２のスリット周期を２２．８（μｍ）とし、５ステップの撮影を１０秒で行うとする。マルチスリット１２がそのスリット周期の１／５に該当する４．５６（μｍ）移動し停止する毎に撮影が行われる。
従来のように第２格子１５（又は第１格子）を移動させる場合、第２格子１５のスリット周期は比較的小さく、各ステップの移動量も小さくなるが、マルチスリット１２のスリット周期は第２格子１５よりも比較的大きく、各ステップの移動量も大きい。例えば、スリット周期５．３（μｍ）の第２格子１５のステップ毎の移動量は１．０６（μｍ）であるのに対し、スリット周期２２．８（μｍ）のマルチスリット１２の移動量は４．５６（μｍ）と約４倍の大きさである。同一の駆動伝達系（駆動源、減速伝達系を含む）を使用し、各ステップの撮影に際し、駆動部１２２の起動と停止を繰り返して撮影を行った場合、移動用のパルスモータ（駆動源）の制御量（駆動パルス数）に対応した実際の移動量に占める、起動時及び停止時の駆動部１２２のバックラッシュ等の影響による移動量誤差の割合は、本実施形態のようにマルチスリット１２を移動させる方式の方が小さくなる。これは、後述するサインカーブに沿ったモアレ画像を得やすく、起動及び停止を繰り返しても高精細な再構成画像が得られることを示している。或いは、従来方式による画像でも充分診断に適合する場合には、モータ（駆動源）を含む駆動伝達系全体の精度（特に、起動特性及び停止特性）を緩和し、駆動伝達系を構成する部品のコストダウンが可能であることを示している。
各ステップの撮影が終了すると、本体部１８の通信部１８４からコントローラ５に、各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ１０）。本体部１８からコントローラ５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に１枚ずつ被写体有りのモアレ画像が送信される。
次いで、Ｘ線検出器１６においてダーク読み取りが行われ、被写体有り画像データ補正用のダーク画像が取得される（ステップＳ１１）。ダーク読み取りは、少なくとも１回行われる。又は、複数回のダーク読み取りを行ってその平均値をダーク画像として取得してもよい。ダーク画像は、通信部１８４からコントローラ５に送信される（ステップＳ１２）。当該ダーク読取に基づくオフセット補正データは、各モアレ画像信号の補正に共通に用いられる。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。各ステップの撮影間隔が短く、オフセット補正を行う余裕がない場合は、最初のステップの撮影時のみダーク読み取りを行い、オフセット補正値を得て、当該補正値を後のステップの撮影にも適用してもよい。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。各ステップの撮影間隔が短く、オフセット補正を行う余裕がない場合は、最初のステップの撮影時のみダーク読み取りを行い、オフセット補正値を得て、当該補正値を後のステップの撮影にも適用してもよい。
次いで、オペレータによる曝射スイッチのＯＮ操作待ち状態となる（ステップＳ１３）。ここで、オペレータは、被写体無しのモアレ画像を作成できるように、被写体台１３から被写体を取り除いて患者を退避させる。被写体なしの撮影の準備が完了したら、曝射スイッチを押下する。
曝射スイッチが押下されると（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、駆動部１２２によりマルチスリット１２がそのスリット配列方向に移動され、被写体なしで複数ステップの撮影が実行され、被写体無しの複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ１４）。各ステップの撮影が終了すると、本体部１８の通信部１８４からコントローラ５に、各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ１５）。本体部１８からコントローラ５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に通信部１８４により１枚ずつ被写体無しのモアレ画像が送信される。
次いで、Ｘ線検出器１６においてダーク読み取りが行われ、被写体無しのダーク画像が取得される（ステップＳ１６）。ダーク読み取りは、少なくとも１回行われる。又は、複数回のダーク読み取りを行ってその平均値をダーク画像として取得してもよい。ダーク画像は、通信部１８４からコントローラ５に送信され（ステップＳ１７）、一つの撮影オーダに対する一連の撮影は終了する。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。
コントローラ５においては、通信部５４によりモアレ画像が受信されると、受信されたモアレ画像が撮影開始時に指定された撮影オーダ情報と対応付けて記憶部５５に記憶される。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。
コントローラ５においては、通信部５４によりモアレ画像が受信されると、受信されたモアレ画像が撮影開始時に指定された撮影オーダ情報と対応付けて記憶部５５に記憶される。
なお、コントローラ５がタルボ・干渉計を用いたＸ線撮影装置１専用ではなく、図１７に示すように、カセッテ型ＦＰＤ装置を装填して使用可能な立位ブッキー装置や臥位ブッキー装置等の他のモダリティと共有である場合、他のモダリティによる撮影時は１つの撮影オーダ情報に対し１枚の画像（場合によっては１枚の画像とオフセット補正用の１乃至数個のダーク読取データ）が対応づく方式であるので、Ｘ線撮影装置１において複数のモアレ画像を撮影の都度コントローラ５に送信すると、２枚目以降のモアレ画像送信時にその画像に対応付ける撮影オーダ情報が存在しないというエラーが発生する恐れがある。そこで、このようなシステム構成の場合は、複数のモアレ画像（場合によってはダーク画像を含む）を一連の関連画像セットとしてコントローラ５に送信することが好ましい。これは、例えば、カセッテ型ＦＰＤ装置に複数の読取データを一時保存可能なメモリーを設ければ、撮影毎に順次読取データをメモリーに保存し、最後のデータの読取終了後に、纏めて送信することができる。或いは、コントローラ５が撮影オーダ情報にタルボ撮影装置を用いるモダリティ情報が含まれていることを認識したら、コントローラ５はカセッテ型ＦＰＤ装置から撮影毎に送信されてくる読取データを当該撮影オーダ情報と対応付けて1次保存するように構成し、当該読取データに基づき再構成画像が生成されると、当該再構成画像を撮影オーダ情報と対応付けて保存し、一次保存していた読取データを削除するように構成することも可能である。
更に、Ｘ線検出器１６がカセッテ型ＦＰＤ装置であり、読み取られた画像をＸ線検出器１６が無線通信により直接コントローラ５に送信する構成である場合は、Ｘ線検出器１６が、一旦、Ｘ線撮影装置１をはじめとするモダリティに装填されると、これら装置の制御部で画像の送信方法を制御することができない。そこで、（１）カセッテには、オペレータが送信指示をするための送信ボタンを設けておき、（２）コントローラ５においては、操作部５２による撮影オーダ情報の指定とともに、撮影に使用するモダリティとカセッテＩＤの入力を受け付け、指定されたカセッテに対し、制御部５１により撮影に使用するモダリティに応じた動作モード（一般モード、タルボモード）を設定し、（３）タルボモードでは、撮影終了後、カセッテの送信ボタンが技師によりＯＮされたことをトリガとして、カセッテ内部に記憶されている一連の関連画像セットを送信する、という構成とすれば、モダリティに応じた送信方法でコントローラ５に画像を送信することができる。
図１８は、モアレ画像を受信した後、コントローラ５の制御部５１により実行される診断用画像作成処理Ａを示すフローチャートである。診断用画像作成処理Ａは、制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
まず、被写体有り再構成画像作成処理が実行され、被写体有りの複数のモアレ画像から被写体有りの再構成画像が作成される（ステップＳ２１）。次いで、被写体無し再構成画像作成処理が実行され、被写体無しの複数のモアレ画像から被写体無しの再構成画像が作成される（ステップＳ２２）。そして、被写体有りの再構成画像及び被写体無しの再構成画像に基づいて、診断用の被写体再構成画像が作成される（ステップＳ２３）。作成された被写体再構成画像は、指定されている撮影オーダ情報と対応付けて記憶部５５に記憶される（ステップＳ２４）。
図１９は、ステップＳ２１において実行される被写体有り再構成画像作成処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３においては、被写体有りの複数のモアレ画像について、Ｘ線検出器１６の各画素のバラツキを補正するための補正処理が実行される。具体的には、オフセット補正処理（ステップＳ２０１）、ゲイン補正処理（ステップＳ２０２）、欠陥画素補正処理（ステップＳ２０３）が実行される。
尚、本発明に於いては、図１８に示すフローにより診断用の再構成画像を生成することとしているので、個々の画素の絶対出力値自体が再構成画像の画質にあまり影響を与えない。従い、このゲイン補正処理用の補正データは、タルボ撮影用の特殊な調整等は不要となり、前記立位ブッキー装置用の管球、或いは、臥位ブッキー装置用の管球を用いて行う、一般的なゲインキャリブレーションにより得られるもので良い。カセッテ型ＦＰＤ装置は一般的に高価であり、施設への導入費用を勘案すると、これら一般の単純撮影系の装置と共用できるので好ましい。
まず、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３においては、被写体有りの複数のモアレ画像について、Ｘ線検出器１６の各画素のバラツキを補正するための補正処理が実行される。具体的には、オフセット補正処理（ステップＳ２０１）、ゲイン補正処理（ステップＳ２０２）、欠陥画素補正処理（ステップＳ２０３）が実行される。
尚、本発明に於いては、図１８に示すフローにより診断用の再構成画像を生成することとしているので、個々の画素の絶対出力値自体が再構成画像の画質にあまり影響を与えない。従い、このゲイン補正処理用の補正データは、タルボ撮影用の特殊な調整等は不要となり、前記立位ブッキー装置用の管球、或いは、臥位ブッキー装置用の管球を用いて行う、一般的なゲインキャリブレーションにより得られるもので良い。カセッテ型ＦＰＤ装置は一般的に高価であり、施設への導入費用を勘案すると、これら一般の単純撮影系の装置と共用できるので好ましい。
ステップＳ２０１においては、被写体有り画像データ補正用のダーク画像に基づいて、各モアレ画像にオフセット補正が施される。
ステップＳ２０２においては、撮影に用いられたＸ線検出器１６に対応するゲイン補正データが記憶部５５から読み出され、読み出されたゲイン補正データに基づいて、各モアレ画像にゲイン補正が施される。
ステップＳ２０３においては、撮影に用いられたＸ線検出器１６に対応する欠陥画素マップ（欠陥画素位置を示すデータ）が記憶部５５から読み出され、各モアレ画像における欠陥画素位置マップで示す位置の画素値（信号値）が周辺画素により補間算出される。
ステップＳ２０２においては、撮影に用いられたＸ線検出器１６に対応するゲイン補正データが記憶部５５から読み出され、読み出されたゲイン補正データに基づいて、各モアレ画像にゲイン補正が施される。
ステップＳ２０３においては、撮影に用いられたＸ線検出器１６に対応する欠陥画素マップ（欠陥画素位置を示すデータ）が記憶部５５から読み出され、各モアレ画像における欠陥画素位置マップで示す位置の画素値（信号値）が周辺画素により補間算出される。
次いで、複数のモアレ画像間でＸ線強度変動補正（トレンド補正）が行われる（ステップＳ２０４）。タルボ撮影では、複数のモアレ画像に基づいて１枚の被写体再構成画像が作成される。そのため、各モアレ画像の撮影において照射されるＸ線強度にゆらぎ（変動）があると精巧な被写体再構成画像が得られず、微細な信号の変化が見落とされてしまう可能性がある。そこで、ステップＳ２０４においては、複数のモアレ画像における撮影時のＸ線強度変動による信号値差を補正する処理が行われる。
具体的な処理としては、各モアレ画像の予め定められた１点の画素の信号値を用いて補正する方法、各モアレ画像間におけるＸ線検出器１６の所定方向の信号値差を補正する（一次元補正する）方法、各モアレ画像間における２次元方向の信号値差を補正する（二次元補正する）方法、の何れであってもよい。
具体的な処理としては、各モアレ画像の予め定められた１点の画素の信号値を用いて補正する方法、各モアレ画像間におけるＸ線検出器１６の所定方向の信号値差を補正する（一次元補正する）方法、各モアレ画像間における２次元方向の信号値差を補正する（二次元補正する）方法、の何れであってもよい。
１点の画素の信号値を用いて補正する方法では、まず、図２０に示すように複数のモアレ画像のそれぞれについて、Ｘ線検出器１６のモアレ縞領域（被写体配置領域）１６１外の直接Ｘ線領域に対応する予め定められた位置Ｐにある画素の信号値が取得される。次いで、１枚目のモアレ画像が２枚目以降の上記取得された位置Ｐの画素の平均信号値で規格化され、規格化後の位置Ｐの値に基づいて２枚目以降の各モアレ画像の補正係数が算出される。そして、２枚目以降の各モアレ画像に補正係数が乗算されることにより、Ｘ線強度変動が補正される。この補正方法では、各撮影間の全体的なＸ線強度の変動を容易に補正することができる。なお、Ｘ線検出器１６の裏側に、Ｘ線照射量を検知するセンサ等の検知手段を設け、検知手段から出力される各モアレ画像撮影時のＸ線照射量に基づいて、各モアレ画像間における撮影時のＸ線強度変動に起因する信号値差を補正することとしてもよい。
一次元補正では、まず、複数のモアレ画像のそれぞれについて、予め定められた行Ｌ１（行は、Ｘ線検出器１６における読み取りライン方向をさす）の画素の平均信号値が算出される。次いで、１枚目のモアレ画像が２枚目以降の画素の平均信号値で規格化され、規格化後の行Ｌ１と２枚目以降の行Ｌ１の各画素の信号値に基づいて、２枚目以降の各モアレ画像の行方向の補正係数が算出される。そして、２枚目以降の各モアレ画像に行方向の位置に応じた補正係数が乗算されることにより、行方向のＸ線強度変動が補正される。この補正方法では、各撮影間の一次元方向のＸ線強度の変動を容易に補正することができる。例えば、或る撮影において、Ｘ線源１１による照射タイミングとＸ線検出器１６の読み取りタイミングのずれが生じた場合に、これにより生じるＸ線検出器１６の読み取りライン方向のＸ線強度変動等を補正することができる。
二次元補正では、まず、複数のモアレ画像のそれぞれについて、予め定められた行Ｌ１、列Ｌ２（列は、Ｘ線検出器１６における読み取りライン方向と直交する方向をさす）のそれぞれにおける画素の平均信号値が算出される。次いで、１枚目のモアレ画像が２枚目以降の行Ｌ１の画素の平均信号値で規格化され、規格化後の行Ｌ１と２枚目以降の行Ｌ１の各画素の信号値に基づいて、２枚目以降の各モアレ画像の行方向の補正係数が算出される。同様に、１枚目のモアレ画像が２枚目以降の列Ｌ２の画素の平均信号値で規格化され、規格化後の列Ｌ２と２枚目以降の列Ｌ２の各画素の信号値に基づいて、２枚目以降の各モアレ画像の列方向の補正係数が算出される。そして行方向と列方向の補正係数が掛け合わされて２枚目以降の各モアレ画像の各画素の補正係数が算出される。そして、各画素に行方向及び列方向の補正係数が乗算されることにより、二次元方向のＸ線強度変動が補正される。この補正方法では、各撮影間の二次元方向のＸ線強度の変動を容易に補正することができる。
次いで、モアレ画像の解析が行われ（ステップＳ２０５）、再構成画像の作成に使用できるか否かが判断される（ステップＳ２０６）。理想的な送り精度によりマルチスリット１２を一定の送り量で移動できた場合、図２１に示すように、５ステップの撮影でマルチスリット１２のスリット周期１周期分のモアレ画像５枚が得られる。各ステップのモアレ画像は０．２周期という一定周期間隔毎に縞走査をした結果であるので、各モアレ画像の任意の１画素に注目すると、その信号値を正規化して得られるＸ線相対強度は、図２２に示すようにサインカーブを描く。よって、コントローラ５は得られた各ステップのモアレ画像のある画素に注目してＸ線相対強度を求める。各モアレ画像から求められたＸ線相対強度が、図２２に示すようなサインカーブを形成すれば、一定周期間隔のモアレ画像が得られているので、再構成画像の作成に使用できると判断することができる。
なお、上記サインカーブ形状は、マルチスリット１２の開口幅、第１格子１４及び第２格子１５の周期、及び第１格子及び第２格子の格子間距離に依存し、また、放射光のようなコヒーレント光の場合には三角波形状となるが、マルチスリット効果によりＸ線が準コヒーレント光として作用する為、サインカーブを描くものとなる。
なお、上記サインカーブ形状は、マルチスリット１２の開口幅、第１格子１４及び第２格子１５の周期、及び第１格子及び第２格子の格子間距離に依存し、また、放射光のようなコヒーレント光の場合には三角波形状となるが、マルチスリット効果によりＸ線が準コヒーレント光として作用する為、サインカーブを描くものとなる。
各ステップのモアレ画像の中にサインカーブを形成できないモアレ画像がある場合、再構成画像の作成に使用できないと判断され（ステップＳ２０６；ＮＯ）、撮影のタイミングを変更して再撮影するよう指示する制御情報がコントローラ５からＸ線撮影装置１に送信される（ステップＳ２０７）。例えば、図２２に示すように、３ステップ目は本来０．４周期のところ、周期がずれて０．３５周期のモアレ画像が得られた場合であれば、駆動部１２２の送り精度の低下が原因（例えば、パルスモータの駆動パルスへのノイズ重畳等）と考えられる。よって、０．０５周期分だけ撮影のタイミングを早めて３ステップ目のみ再撮影を行うよう指示すればよい。或いは、５ステップ全てについて再撮影し、３ステップ目のみ０．０５周期分の撮影時間を早めるように指示してもよい。５ステップ全てのモアレ画像が所定量ずつサインカーブからずれている場合、駆動部１２２の起動から停止までの駆動パルス数を増やすか、或いは減らすように指示してもよい。
Ｘ線撮影装置１では、当該制御情報に従って撮影のタイミングが調整され、被写体を載置した再撮影が実行される。
Ｘ線撮影装置１では、当該制御情報に従って撮影のタイミングが調整され、被写体を載置した再撮影が実行される。
一方、再構成画像の作成にモアレ画像を使用できると判断された場合（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、被写体有りの複数のモアレ画像を用いて被写体有りの再構成画像が作成される（ステップＳ２０８）。例えば、複数のモアレ画像の各画素についてステップ毎の強度変化（信号値の変化）が算出され、当該強度変化より微分位相が算出される。必要であれば、位相接続（位相アンラップ）が行われ、ステップ全体の位相が求められる。当該位相からｚ方向における光路差が算出され、被写体の形状を表す再構成画像が作成される（上記参照文献（１）、（２））。
なお、モアレ画像の解析は、トレンド補正前の画像を使用して行っても良い。
なお、モアレ画像の解析は、トレンド補正前の画像を使用して行っても良い。
図１８のステップＳ２２における被写体無し再構成画像作成処理では、上述の被写体有り再構成画像作成処理で被写体有りの複数のモアレ画像に対して行った処理と同一の処理が被写体無しのモアレ画像に対して行われ、被写体無しの再構成画像が作成される。
図１８のステップＳ２３の処理は、被写体無しの再構成画像を用いて、被写体有りの再構成画像から、撮影時のマルチスリット１２や格子アセンブリ２００のスリット方向変更に起因するＸ線の線量分布のムラ、当該スリットの製造バラつき起因の線量分布のムラ、及び、主に被写体ホルダー１３０の画像への写り込みによるムラ、を含む画像ムラ（アーチファクト）を除去するための処理が含まれる。
例えば、被写体有りの再構成画像が微分位相画像である場合には、以下の公知文献（Ａ）、公知文献（Ｂ）に記載されている処理によって診断用の被写体再構成画像が作成される。（公知文献(Ａ)；Timm Weitkamp，Ana Diazand，Christian David, franz Pfeiffer and Marco Stampanoni, Peter Cloetens and Eric Ziegler, X-ray Phase Imaging with a grating interferometer,OPTICSEXPRESS，Vol.13, No.16,6296-6004(2005)、公知文
献（Ｂ）；Atsushi Momose, Wataru Yashiro, Yoshihiro Takeda, Yoshio Suzuki and Tadashi Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometry for Biological Imaging, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No. 6A, 2006, pp.5254-5262（2006）)。
被写体有りの再構成画像が吸収画像、小角散乱画像である場合には、公知文献（Ｃ）に記載されているように、被写体有りの再構成画像の各画素の信号値を被写体無しの再構成画像の対応する画素の信号値で除算する割り算処理が行われ、この割り算処理の結果が診断用の被写体再構成画像として取得される（公知文献（Ｃ）;F.Pfeiffer, M.Bech，O.Bunk, P.Kraft, E.F.Eikenberry, CH.Broennimann，C.Grunzweig, and C．David，Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer, nature materials Vol.7，134-137（2008））。
上記の公知文献（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の手法においても、診断用の被写体再構成画像を作成する過程で得られる被写体有りの再構成画像の各画素の信号値を、被写体無しの再構成画像の対応する画素の信号値で引き算、或いは除算することによって画像ムラを補正する処理が含まれる。
例えば、被写体有りの再構成画像が微分位相画像である場合には、以下の公知文献（Ａ）、公知文献（Ｂ）に記載されている処理によって診断用の被写体再構成画像が作成される。（公知文献(Ａ)；Timm Weitkamp，Ana Diazand，Christian David, franz Pfeiffer and Marco Stampanoni, Peter Cloetens and Eric Ziegler, X-ray Phase Imaging with a grating interferometer,OPTICSEXPRESS，Vol.13, No.16,6296-6004(2005)、公知文
献（Ｂ）；Atsushi Momose, Wataru Yashiro, Yoshihiro Takeda, Yoshio Suzuki and Tadashi Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometry for Biological Imaging, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No. 6A, 2006, pp.5254-5262（2006）)。
被写体有りの再構成画像が吸収画像、小角散乱画像である場合には、公知文献（Ｃ）に記載されているように、被写体有りの再構成画像の各画素の信号値を被写体無しの再構成画像の対応する画素の信号値で除算する割り算処理が行われ、この割り算処理の結果が診断用の被写体再構成画像として取得される（公知文献（Ｃ）;F.Pfeiffer, M.Bech，O.Bunk, P.Kraft, E.F.Eikenberry, CH.Broennimann，C.Grunzweig, and C．David，Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer, nature materials Vol.7，134-137（2008））。
上記の公知文献（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の手法においても、診断用の被写体再構成画像を作成する過程で得られる被写体有りの再構成画像の各画素の信号値を、被写体無しの再構成画像の対応する画素の信号値で引き算、或いは除算することによって画像ムラを補正する処理が含まれる。
上記処理では、マルチスリット１２及び格子アセンブリ２００の各格子のスリット方向変更や被写体台特性に起因するＸ線の線量分布のムラだけでなく、撮影に用いられるＸ線検出器１６の個々の画素の特性にバラツキがあっても、この影響を除去することができるので好ましい。従い、スリット方向を被写体に応じて可変としても、被写体に対するＸ線検出器１６の配置方向を固定（位置変更せず）とすることができ、コントローラ５に表示される被写体再構成画像における被写体の表示向きは、コントローラ表示画面上で常に同一方向となるので、経過観察等で過去画像との比較読影を行う場合に、コントローラ５において被写体再構成画像の向きを揃える操作を行う必要がなくなるので、より好ましい。
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態において、本体部１８の記憶部１８５には、後述する撮影制御処理Ｂを実行するためのプログラムが記憶されている。また、コントローラ５の記憶部５５には、後述する診断用画像作成処理Ｂを実行するためのプログラム及びマルチスリット１２及び格子アセンブリ２００のホームポジションからの回転角度、並びに撮影に用いられるＸ線検出器１６の組み合わせに対応するゲイン補正データが予め記憶されている。その他の第２の実施形態の構成は、第１の実施形態で図１〜図１２を用いて説明したものと同様であるので、以下第２の実施形態の動作について説明する。
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態において、本体部１８の記憶部１８５には、後述する撮影制御処理Ｂを実行するためのプログラムが記憶されている。また、コントローラ５の記憶部５５には、後述する診断用画像作成処理Ｂを実行するためのプログラム及びマルチスリット１２及び格子アセンブリ２００のホームポジションからの回転角度、並びに撮影に用いられるＸ線検出器１６の組み合わせに対応するゲイン補正データが予め記憶されている。その他の第２の実施形態の構成は、第１の実施形態で図１〜図１２を用いて説明したものと同様であるので、以下第２の実施形態の動作について説明する。
図２３は、第２の実施形態においてＸ線撮影装置１の制御部１８１により実行される撮影制御処理Ｂを示すフローチャートである。図２３に示すように、第２の実施形態においては、図１４Ａに示すフローのステップＳ６の後に、ステップＳ６−１のステップが実行される点、及び図１４Ｂに示すステップＳ１３〜Ｓ１７の処理、即ち、被写体無しでの撮影を行わない点が第１の実施形態と異なる。即ち、第２の実施形態においては、マルチスリット１２の回転角度が設定された後、通信部１８４によりコントローラ５にマルチスリット１２の回転角度の情報が送信され、被写体台１３に被写体を載置して撮影が行われる。
なお、マルチスリット１２の回転角度の情報は、Ｘ線撮影装置１から送信するのではなく、コントローラ５のオペレータが操作部５２を介して入力する構成としてもよい。特に、図１７に示すように、コントローラ５が他のモダリティと共有である場合は、オペレータがＸ線検出器１６の送信ボタンを押下してＸ線検出器１６に記憶されているモアレ画像を送信後、コントローラ５の操作部５２によりマルチスリット１２の回転角度を入力する構成とすることが好ましい。
なお、マルチスリット１２の回転角度の情報は、Ｘ線撮影装置１から送信するのではなく、コントローラ５のオペレータが操作部５２を介して入力する構成としてもよい。特に、図１７に示すように、コントローラ５が他のモダリティと共有である場合は、オペレータがＸ線検出器１６の送信ボタンを押下してＸ線検出器１６に記憶されているモアレ画像を送信後、コントローラ５の操作部５２によりマルチスリット１２の回転角度を入力する構成とすることが好ましい。
コントローラ５においては、通信部５４によりＸ線撮影装置１からのマルチスリット１２の回転角度及びモアレ画像が受信されると、診断用画像作成処理Ｂが実行される。
図２４は、第２の実施形態においてコントローラ５の制御部５１により実行される再構成画像作成処理Ｂを示すフローチャートである。当該処理は、制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
まず、Ｘ線撮影装置１から受信された複数のモアレ画像について、Ｘ線検出器１６の各画素のバラツキを補正するための補正処理が実行される。具体的には、オフセット補正処理（ステップＳ３１）、ゲイン補正処理（ステップＳ３２）、欠陥画素補正処理（ステップＳ３３）が実行される。
図２４は、第２の実施形態においてコントローラ５の制御部５１により実行される再構成画像作成処理Ｂを示すフローチャートである。当該処理は、制御部５１と記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
まず、Ｘ線撮影装置１から受信された複数のモアレ画像について、Ｘ線検出器１６の各画素のバラツキを補正するための補正処理が実行される。具体的には、オフセット補正処理（ステップＳ３１）、ゲイン補正処理（ステップＳ３２）、欠陥画素補正処理（ステップＳ３３）が実行される。
ステップＳ３１のオフセット補正処理、ステップＳ３３の欠陥画像補正処理では、それぞれ図１９のステップＳ２０１、Ｓ２０２と同様の処理が実行される。ステップＳ３２におけるゲイン補正処理では、マルチスリット１２及び格子アセンブリ２００のホームポジションからの回転角度、並びに撮影に用いられるＸ線検出器１６の組み合わせに対応するゲイン補正データが記憶部５５から読み出され、読み出されたゲイン補正データに基づいて、各モアレ画像にゲイン補正が施される。ゲイン補正データは、予め指定された線量のＸ線を被写体なしで一様に照射して、Ｘ線検出器１６で読み取った画像である。
次いで、複数のモアレ画像間のＸ線強度変動補正（トレンド補正）が行われる（ステップＳ３４）。トレンド補正は、図１９のステップＳ２０４と同様であるので説明を省略する。
次いで、モアレ画像の解析が行われ（ステップＳ３５）、モアレ画像が再構成画像の作成に使用できるか否かが判断される（ステップＳ３６）。ステップＳ３５における解析及びステップＳ３６の判断は、図１９のステップＳ２０５及びステップＳ２０６と同様であるので説明を省略する。なお、モアレ画像の解析は、トレンド補正前の画像を使用して行っても良い。
各ステップのモアレ画像の中にサインカーブを形成できないモアレ画像がある場合、再構成画像の作成に使用できないと判断され（ステップＳ３６；ＮＯ）、撮影のタイミングを変更して再撮影するよう指示する制御情報がコントローラ５からＸ線撮影装置１に送信される（ステップＳ３７）。Ｘ線撮影装置１では、当該制御情報に従って撮影のタイミングが調整され、被写体を載置した再撮影が実行される。
一方、再構成画像の作成にモアレ画像を使用できると判断された場合（ステップＳ３６；ＹＥＳ）、受信された複数のモアレ画像を用いて診断用の再構成画像が作成される（ステップＳ３７）。例えば、複数のモアレ画像の各画素についてステップ毎の強度変化（信号値の変化）が算出され、当該強度変化より微分位相が算出される。必要であれば、位相接続（位相アンラップ）が行われ、ステップ全体の位相が求められる。当該位相からｚ方向における光路差が算出され、被写体の形状を表す再構成画像が作成される（上記参照文献（１）、（２））。
第２の実施形態においては、予めＸ線検出器１６及びマルチスリット１２の回転角度の組み合わせ毎にゲイン補正データを用意しておき、撮影に使用された予めＸ線検出器１６及びマルチスリット１２の回転角度の組み合わせに応じたゲイン補正データを読み出してゲイン補正を行うことで、マルチスリット１２及び格子アセンブリ２００の回転角度の変更に伴うＸ線分布の照射ムラに起因する画像ムラを除去することができる。
第２の実施形態の処理では、Ｘ線検出器１６の個々の画素の特性のバラツキの影響を受けるので、Ｘ線撮影装置１で使用する可能性のあるＸ線検出器１６の全てについて、マルチスリット１２の回転角度毎のゲイン補正データを作成する必要がある。また、Ｘ線検出器１６の配置方向がゲイン補正データの作成時と一致していなければ、適正な補正をすることができないので、Ｘ線検出器１６の方向はマルチスリット１２と一体的に回転する構成とすることが好ましい。
第２の実施形態の処理では、Ｘ線検出器１６の個々の画素の特性のバラツキの影響を受けるので、Ｘ線撮影装置１で使用する可能性のあるＸ線検出器１６の全てについて、マルチスリット１２の回転角度毎のゲイン補正データを作成する必要がある。また、Ｘ線検出器１６の配置方向がゲイン補正データの作成時と一致していなければ、適正な補正をすることができないので、Ｘ線検出器１６の方向はマルチスリット１２と一体的に回転する構成とすることが好ましい。
〔第３の実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。
以下、図面を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。
図２５に、第３の実施形態に係るＸ線撮影システムを示す。Ｘ線撮影システムは、Ｘ線撮影装置２とコントローラ５を備える。Ｘ線撮影装置２はタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行い、コントローラ５は当該Ｘ線撮影により得られたモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を作成する。ここでは、Ｘ線撮影装置２は、手指を被写体として撮影する装置として説明するが、これに限定されるものではない。
Ｘ線撮影装置２は、図２５に示すように、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、駆動部１２２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６、保持部１７、本体部１８、屈折率調整タンク１９等を備える。即ち、第１の実施形態で図１を用いて説明したＸ線撮影装置１の構成に、屈折率調整タンク１９を追加した構成である。
屈折率調整タンク１９は、被写体台１３上に載置された容器であり、被写体表面と周囲とのＸ線屈折率差を低減させる液状物として、例えば水を内部に保持する。
また、第３の実施形態において、本体部１８の記憶部１８５には、後述する撮影制御処理Ｃを実行するためのプログラムが記憶されている。また、コントローラ５の記憶部５５には、後述する図３２に示す再構成画像の作成処理を実行するためのプログラムが記憶されている。
Ｘ線源１１、マルチスリット１２、駆動部１２２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６、保持部１７及び本体部１８のその他の構成については、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。なお、本実施形態においては、マルチスリット回転部１２１、格子アセンブリ回転部２１０を備えているか否かは問わない。また、第１格子１４及び第２格子１５が格子アセンブリを構成しているか否かは問わない。
Ｘ線源１１、マルチスリット１２、駆動部１２２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６、保持部１７及び本体部１８のその他の構成については、第１の実施形態で説明したものと同様であるので説明を援用する。なお、本実施形態においては、マルチスリット回転部１２１、格子アセンブリ回転部２１０を備えているか否かは問わない。また、第１格子１４及び第２格子１５が格子アセンブリを構成しているか否かは問わない。
タルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計において、可干渉性のＸ線を被写体に照射すると、被写体により波面が歪む。これは、被写体と周囲とのＸ線の屈折率が異なるため、Ｘ線の伝播速度が異なるためである。従って、被写体とその周囲とのＸ線屈折率の差が大きいほど波面の歪みが大きくなる。タルボ干渉計、タルボ・ロー干渉計においては、この波面の歪みが大きいほど得られる微分位相の値は大きくなる。つまり、被写体の再構成画像において、周囲とのＸ線屈折率の差が大きい部分ほど大きな信号値として現れる。
そのため、被写体内部の構造物（例えば、軟骨等）を関心領域として撮影を行った場合、被写体表面に形状変化（例えば、関節表皮のしわ等）があると、被写体表面と周囲の空気とのＸ線屈折率差が比較的大きいため被写体表面の形状変化を示す信号値が大きく現れてしまい、関心領域の構造を示す微小な信号値の変化と重畳し、当該関心領域の信号値の視認性が悪くなってしまう。
そのため、被写体内部の構造物（例えば、軟骨等）を関心領域として撮影を行った場合、被写体表面に形状変化（例えば、関節表皮のしわ等）があると、被写体表面と周囲の空気とのＸ線屈折率差が比較的大きいため被写体表面の形状変化を示す信号値が大きく現れてしまい、関心領域の構造を示す微小な信号値の変化と重畳し、当該関心領域の信号値の視認性が悪くなってしまう。
図２６Ａに、タルボ・ロー干渉計を用いて、鳥手羽を被写体として空気中で撮影することにより得られた再構成画像（微分位相画像）を示す。
図２６Ｂに、図２６ＡのＦ−Ｆ´位置における信号値のプロファイルを示す。
図２６Ｂの実線で囲んだ部分は、被写体表面の皮部分（皺を含む）に対応し、点線で囲んだ部分は、被写体内部の関心領域（軟部組織周辺部）に対応する。
図２６Ｂに示すように、被写体表面の皮部分は周囲（空気）との屈折率差が大きい為、皮部分の形状は大きな信号値として表れている。一方、被写体内部の関心領域（軟部組織周辺部）は周囲との屈折率差が小さい為、当該関心領域（軟部組織周辺部）を示す信号値は小さくなる。
被写体表面の皮部分（皺を含む）と被写体内部の関心領域（軟部組織周辺部）とが、ｚ方向に重畳していなければ、関心領域（軟部組織周辺部）は空気中の撮影でも視認可能である。
図２６Ｂに、図２６ＡのＦ−Ｆ´位置における信号値のプロファイルを示す。
図２６Ｂの実線で囲んだ部分は、被写体表面の皮部分（皺を含む）に対応し、点線で囲んだ部分は、被写体内部の関心領域（軟部組織周辺部）に対応する。
図２６Ｂに示すように、被写体表面の皮部分は周囲（空気）との屈折率差が大きい為、皮部分の形状は大きな信号値として表れている。一方、被写体内部の関心領域（軟部組織周辺部）は周囲との屈折率差が小さい為、当該関心領域（軟部組織周辺部）を示す信号値は小さくなる。
被写体表面の皮部分（皺を含む）と被写体内部の関心領域（軟部組織周辺部）とが、ｚ方向に重畳していなければ、関心領域（軟部組織周辺部）は空気中の撮影でも視認可能である。
然し乍、被写体内部の関心領域が被写体表面構造に対し、どういう相対位置関係にあるかを撮影前に把握するのは困難である。
特に、図２７に示すように、被写体Ｈ内部の関心領域（図２７にＲＯＩで示す）に対応するＸ線照射方向の被写体表面（Ｘ線入射側表面及び出射側表面）、即ち、図２７中に矢印で示す範囲の被写体表面に形状変化部分（図２７にＳＴで示す）があると、再構成画像を観察したときに関心領域（ＲＯＩ）を示す信号値と、形状変化部分（ＳＴ）を示すより大きな信号値とが重畳し、関心領域（ＲＯＩ）を示す信号値が視認できなくなってしまう。
特に、図２７に示すように、被写体Ｈ内部の関心領域（図２７にＲＯＩで示す）に対応するＸ線照射方向の被写体表面（Ｘ線入射側表面及び出射側表面）、即ち、図２７中に矢印で示す範囲の被写体表面に形状変化部分（図２７にＳＴで示す）があると、再構成画像を観察したときに関心領域（ＲＯＩ）を示す信号値と、形状変化部分（ＳＴ）を示すより大きな信号値とが重畳し、関心領域（ＲＯＩ）を示す信号値が視認できなくなってしまう。
そこで、本実施形態においては、図２７に示すように、Ｘ線屈折率が被写体表面と略同じで被写体表面への密着性の高い液状物（図２７にＷで示す）で被写体表面を覆うことによって、被写体表面とその周囲とのＸ線屈折率の差を関心領域とその周囲とのＸ線屈折率差より低減してから撮影を行うことにより、被写体表面の形状変化部分を示す信号値が低減された再構成画像を取得できるようにする。特に、再構成画像において関心領域と重畳する領域、即ち、図２７に矢印で示すような、関心領域に対応するＸ線照射方向（上方向及び下方向）の被写体表面を上述の液状物で覆い、その覆った範囲の被写体表面と周囲とのＸ線屈折率の差を関心領域とその周囲とのＸ線屈折率差より低減することは、再構成画像における関心領域の視認性を向上させる上で重要である。
即ち、本実施形態の撮影の手順としては、図２８に示すように、まず、Ｘ線屈折率が被写体表面と略同等であり、被写体表面への密着性の高い液状物で被写体表面を覆うことにより、被写体表面とその周囲とのＸ線屈折率の差を関心領域とその周囲とのＸ線屈折率差より低減する調整を行う（ステップＳ４１）。次いで、Ｘ線源１１からＸ線を照射して撮影を行い（ステップＳ４２）、再構成画像を生成する（ステップＳ４３）。
ステップＳ４１においては、図２５に示すように、ここでは水の入った屈折率調整タンク１９に被写体（ここでは手）を入れる。水は、空気よりもＸ線屈折率が被写体表面に近い。また、水中に手を入れれば、被写体表面は水で覆われ、水は水圧により被写体表面に密着する。よって、被写体表面とその周囲とのＸ線屈折率の差は低減される。
なお、被写体を覆う液状物としては、水がもっとも簡便、安価、安全であり、好ましいが、水に香料、消毒薬、色素など添加して患者の安心感を増す工夫を施したものを用いてもよい。また、水ではなく、より人体の肉や体液に近い液状物を使用することは好ましい態様である。例えばヒアロルン酸溶液、ゼラチン溶液、グリセリン溶液、マンノース溶液、米汁、片栗粉液等を単独で又は水との溶液としたものを使用することができる。
なお、被写体を覆う液状物としては、水がもっとも簡便、安価、安全であり、好ましいが、水に香料、消毒薬、色素など添加して患者の安心感を増す工夫を施したものを用いてもよい。また、水ではなく、より人体の肉や体液に近い液状物を使用することは好ましい態様である。例えばヒアロルン酸溶液、ゼラチン溶液、グリセリン溶液、マンノース溶液、米汁、片栗粉液等を単独で又は水との溶液としたものを使用することができる。
図２９Ａに、図２９Ａと同一の被写体配置で、タルボ・ロー干渉計を用いて、鳥手羽を水中に入れて撮影することにより得られた再構成画像（微分位相画像）を示す。図２９Ｂに、図２９ＡのＧ−Ｇ´位置における信号プロファイルを示す。図２９Ｂにおいて実線で囲んだ部分は、被写体表面の皮部分に対応する画素の信号値である。図２９Ｂにおいて点線で囲んだ部分は、被写体内部の関心領域（軟部組織周辺）に対応する画素の信号値である。
図２９Ｂに示すように、被写体とＸ線屈折率の近い水中で撮影を行うことにより、被写体表面の形状変化を示す信号値を空気中で撮影した場合（図２６Ｂ参照）に比べて小さくすることができることが判る。従い、関心領域（軟部組織周辺）に於いても、被写体表面の影響が低減された、被写体内部の構造を観察しやすい再構成画像を取得することが可能となる。
図２９Ｂに示すように、被写体とＸ線屈折率の近い水中で撮影を行うことにより、被写体表面の形状変化を示す信号値を空気中で撮影した場合（図２６Ｂ参照）に比べて小さくすることができることが判る。従い、関心領域（軟部組織周辺）に於いても、被写体表面の影響が低減された、被写体内部の構造を観察しやすい再構成画像を取得することが可能となる。
なお、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いて撮影を行う場合、複数のモアレ画像を撮影するため、撮影時間が従来の単純Ｘ線撮影系と比べて長くなることが想定される（数分レベル）。この間、被写体が動いてしまう可能性がある。そこで、Ｘ線撮影装置２は、被写体を押さえて固定させる構成を有することとすることが好ましい。例えば、図３０Ａに示すように屈折率調整タンク１９は、浮蓋１９１を有するとともに、パイプ１９２を介してサブタンク１９３に接続された構成とすることが好ましい。撮影時には、まず、サブタンク１９３を屈折率調整タンク１９より高い位置に保った状態で屈折率調整タンク１９を水で満たして被写体を水中に載置する。次いで、図３０Ｂに示すようにサブタンク１９３を屈折率調整タンク１９より低い所定の位置に移動させ、浮蓋１９２が被写体を圧迫する位置まで水位を下げる。このようにして、浮蓋１９２により被写体を圧迫して押さえることで撮影時の被写体のｚ方向、特に、Ｘ線管球方向への動きを抑えることができ、再構成画像の診断精度を向上させることができる。なお、被写体をより安定させるため、被写体台１３は肘から指先までを保持できるだけの長さを有することが好ましい。これは患者が撮影対象周辺部の荷重（体重）を被写体台に預けることができ、従って、関心領域である指を不意に動かす確率を極めて低くすることが可能となる。
ステップＳ４２においては、Ｘ線撮影装置２の制御部１８１の制御により図３１に示すフローで撮影制御処理Ｃが実行される。
ここで、Ｘ線撮影には上述のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法が用いられ、被写体像の再構成には縞走査法が用いられる。Ｘ線撮影装置２ではマルチスリット１２が等間隔毎に複数ステップ移動され、ステップ毎に撮影が行われて、各ステップのモアレ画像が得られる。
ステップ数は２〜２０、さらに好ましくは３〜１０である。視認性の高い再構成画像を短時間で得るという観点からすれば、５ステップが好ましい。
ここで、Ｘ線撮影には上述のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法が用いられ、被写体像の再構成には縞走査法が用いられる。Ｘ線撮影装置２ではマルチスリット１２が等間隔毎に複数ステップ移動され、ステップ毎に撮影が行われて、各ステップのモアレ画像が得られる。
ステップ数は２〜２０、さらに好ましくは３〜１０である。視認性の高い再構成画像を短時間で得るという観点からすれば、５ステップが好ましい。
図３１に示すように、オペレータにより曝射スイッチがＯＮ操作されると（ステップＳ３０１；ＹＥＳ）、駆動部１２２によりマルチスリット１２がｘ方向に移動され、複数ステップの撮影が実行され、モアレ画像が生成される（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２の具体的な処理は、図１４ＢのステップＳ９で説明したものと同様であるので説明を援用する。
各ステップの撮影が終了すると、本体部１８からコントローラ５に、各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ３０３）。本体部１８からコントローラ５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に１枚ずつ送信することとしてもよいし、各ステップの撮影が終了し、全てのモアレ画像が得られた後、まとめて送信することとしてもよい。
ステップＳ４３においては、コントローラ５により、図３２に示すフローで再構成画像の作成が行われる。
図３２に示すように、まずモアレ画像の解析が行われ（ステップＳ４０１）、再構成画像の作成に使用できるか否かが判断される（ステップＳ４０２）。ステップＳ４０１、Ｓ４０２の処理については、図１９のステップＳ２０５、Ｓ２０６で説明したものと同様であるので説明を援用する。
図３２に示すように、まずモアレ画像の解析が行われ（ステップＳ４０１）、再構成画像の作成に使用できるか否かが判断される（ステップＳ４０２）。ステップＳ４０１、Ｓ４０２の処理については、図１９のステップＳ２０５、Ｓ２０６で説明したものと同様であるので説明を援用する。
各ステップのモアレ画像の中にサインカーブを形成できないモアレ画像がある場合、再構成画像の作成に使用できないと判断され（ステップＳ４０２；ＮＯ）、撮影のタイミングを変更して再撮影するよう指示する制御情報がコントローラ５からＸ線撮影装置２に送信される（ステップＳ４０３）。ステップＳ４０３の処理については、図１９のステップＳ２０７で説明したものと同様であるので説明を援用する。
一方、再構成画像の作成にモアレ画像を使用できると判断された場合（ステップＳ４０２；ＹＥＳ）、コントローラ５によってモアレ画像が処理され、被写体の再構成画像が作成される（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４の処理については、図１９のステップＳ２０８で説明したものと同様であるので説明を援用する。
〔第４の実施形態〕
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態におけるＸ線撮影装置２は、屈折率調整タンク１９を備えていない点が図２５に示した第３の実施形態のＸ線撮影装置２と異なる。その他の構成は第３の実施形態で説明したＸ線撮影装置２と同様であるので説明を援用する。以下、第４の実施形態における撮影方法について説明する。
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態におけるＸ線撮影装置２は、屈折率調整タンク１９を備えていない点が図２５に示した第３の実施形態のＸ線撮影装置２と異なる。その他の構成は第３の実施形態で説明したＸ線撮影装置２と同様であるので説明を援用する。以下、第４の実施形態における撮影方法について説明する。
第４の実施形態では、図２８に示すステップＳ４１におけるＸ屈折率差の調整方法が第３の実施の形態と異なる。
ここでは、Ｘ線屈折率が被写体表面と略同じで被写体表面への密着性の高い液状物、例えば、ゼラチン溶液や片栗粉液等のジェルを被写体表面に（表裏両面）塗って被写体表面を覆う。特に、再構成画像において関心領域と重畳する領域、即ち、図２７に矢印で示すような、関心領域に対応するＸ線照射方向（上方向及び下方向）の被写体表面がジェルで覆われることが関心領域の視認性を向上させる上で重要である。このようにして、被写体表面と周囲とのＸ線屈折率の差が関心領域とその周囲のＸ線屈折率差より小さくすることで、被写体表面の形状変化を示す信号値が低減された、関心領域の視認性のよい再構成画像を取得することができる。撮影時間は数分、例えば５分程度と長くなることが想定されるので、液状物は粘性のある物質であることが好ましい。
液状物を被写体表面に塗る代わりに、Ｘ線屈折率が被写体表面と略同じで被写体表面への密着性の高い水やジェル等の液状物を可撓性材料の袋（例えば、ビニール袋）等に入れてなる水枕状の屈折率調整手段で被写体表面を覆うこととしてもよい。
ここでは、Ｘ線屈折率が被写体表面と略同じで被写体表面への密着性の高い液状物、例えば、ゼラチン溶液や片栗粉液等のジェルを被写体表面に（表裏両面）塗って被写体表面を覆う。特に、再構成画像において関心領域と重畳する領域、即ち、図２７に矢印で示すような、関心領域に対応するＸ線照射方向（上方向及び下方向）の被写体表面がジェルで覆われることが関心領域の視認性を向上させる上で重要である。このようにして、被写体表面と周囲とのＸ線屈折率の差が関心領域とその周囲のＸ線屈折率差より小さくすることで、被写体表面の形状変化を示す信号値が低減された、関心領域の視認性のよい再構成画像を取得することができる。撮影時間は数分、例えば５分程度と長くなることが想定されるので、液状物は粘性のある物質であることが好ましい。
液状物を被写体表面に塗る代わりに、Ｘ線屈折率が被写体表面と略同じで被写体表面への密着性の高い水やジェル等の液状物を可撓性材料の袋（例えば、ビニール袋）等に入れてなる水枕状の屈折率調整手段で被写体表面を覆うこととしてもよい。
なお、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いて撮影を行う場合、複数のモアレ画像を撮影するため、撮影時間が数分、例えば５分程度と長くなることが想定される。この間、被写体が動いてしまう可能性がある。そこで、Ｘ線撮影装置２は、被写体に苦痛を与えることなく、関心領域である手指を押さえて固定させる構成を有することとすることが好ましい。
例えば、図３３に示すように、撮影時に被写体の指間となる位置に配置され、被写体を固定する指間スペーサ１３６が設けられた保持板１３５を被写体台１３上に設け、これに被写体をセットして撮影を行うことで、撮影中の被写体の動き、特にｘ−ｙ平面方向の動きを抑制することができる。なお、患者毎に手や指間の大きさは異なるので、患者毎に、凸量や位置が調整された指間スペーサ１３６を有する保持板１３５を予め作成しておき、撮影時には、その患者用の保持板１３５を被写体台１３にマグネット等で取り付けることが好ましい。
また、第１の実施形態で図４Ａ、図４Ｂを用いて説明した被写体ホルダー１３０を被写体台１３上に設けることとしてもよい。なお、被写体ホルダー１３０を上述の水枕状の物体で被写体表面を覆う構成と併用すれば、被写体に載せる物体の自重により被写体の上方への動きも抑えることができる。
被写体ホルダー１３０は、再構成画像への写り込みを防止するため、均一の厚みとし、Ｘ線透過率を均一とすることが好ましい。また、図３４に示すように、被写体ホルダー１３０の注目すべき構造物（関心領域）である間節に対応する部分には開口（切り欠）１３４を設けて、再構成画像への写り込みを防止することとしてもよい。
被写体ホルダー１３０は指先部分の加重と患者が上方から押さえつける可能性のあるわずかな力に耐えるものであればよく、安価で量産が可能な樹脂成形とすることが可能である。
被写体ホルダー１３０は指先部分の加重と患者が上方から押さえつける可能性のあるわずかな力に耐えるものであればよく、安価で量産が可能な樹脂成形とすることが可能である。
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
第３の実施形態及び第４の実施形態において、撮影中に被写体を固定するために設けられた被写体固定手段としての浮蓋１９１や被写体ホルダー１３０は、Ｘ線透過率が場所によって不均一な形状又は厚みを有している場合がある。この場合、そのＸ線透過率の不均一性によって浮蓋１９１や被写体ホルダー１３０が画像に写り込んでしまう。
そこで、第５の実施形態においては、被写体有りで撮影をして得られた被写体有りのモアレ画像及び被写体無しで撮影をして得られた被写体無しのモアレ画像を用いて診断用の被写体再構成画像を作成することにより、浮蓋１９１や被写体ホルダー１３０の影響による画像ムラを低減する。
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
第３の実施形態及び第４の実施形態において、撮影中に被写体を固定するために設けられた被写体固定手段としての浮蓋１９１や被写体ホルダー１３０は、Ｘ線透過率が場所によって不均一な形状又は厚みを有している場合がある。この場合、そのＸ線透過率の不均一性によって浮蓋１９１や被写体ホルダー１３０が画像に写り込んでしまう。
そこで、第５の実施形態においては、被写体有りで撮影をして得られた被写体有りのモアレ画像及び被写体無しで撮影をして得られた被写体無しのモアレ画像を用いて診断用の被写体再構成画像を作成することにより、浮蓋１９１や被写体ホルダー１３０の影響による画像ムラを低減する。
第５の実施形態におけるＸ線撮影システムは、第３の実施形態で説明した構成（図２５参照）としてもよいし、第４の実施形態で説明した構成（屈折率調整タンク１９を備えない構成）としてもよい。
撮影の手順は、図２８に示したものと同様であるが、ステップＳ４２の撮影及びステップＳ４３の再構成画像作成の処理が異なるので、以下に説明する。
撮影の手順は、図２８に示したものと同様であるが、ステップＳ４２の撮影及びステップＳ４３の再構成画像作成の処理が異なるので、以下に説明する。
図３５は、図２８のステップＳ４２の撮影ステップにおいて、Ｘ線撮影装置２の制御部１８１により実行される撮影制御処理Ｄを示すフローチャートである。撮影制御処理Ｄは、制御部１８１と記憶部１８５に記憶されているプログラムの協働により実行される。
被写体台１３に被写体が載置され、オペレータにより曝射スイッチがＯＮ操作されると（ステップＳ５０１；ＹＥＳ）、駆動部１２２によりマルチスリット１２がそのスリット配列方向に移動され、複数ステップの撮影が実行され、被写体有りの複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ５０２）。
各ステップの撮影が終了すると、本体部１８の通信部１８４からコントローラ５に、各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ５０３）。本体部１８からコントローラ５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に１枚ずつ被写体有りのモアレ画像が送信される。
次いで、Ｘ線検出器１６においてダーク読み取りが行われ、被写体有り画像データ補正用のダーク画像が取得される（ステップＳ５０４）。ダーク読み取りは、少なくとも１回行われる。又は、複数回のダーク読み取りを行ってその平均値をダーク画像として取得してもよい。ダーク画像は、通信部１８４からコントローラ５に送信される（ステップＳ５０５）。当該ダーク読取に基づくオフセット補正データは、各モアレ画像信号の補正に共通に用いられる。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。
次いで、オペレータによる曝射スイッチのＯＮ操作待ち状態となる（ステップＳ５０６）。ここで、オペレータは、被写体無しのモアレ画像を作成できるように、被写体台１３から被写体を取り除いて患者を退避させる。被写体なしの撮影の準備が完了したら、曝射スイッチを押下する。
曝射スイッチが押下されると（ステップＳ５０６；ＹＥＳ）、駆動部１２２によりマルチスリット１２がそのスリット配列方向に移動され、被写体なしで複数ステップの撮影が実行され、被写体無しの複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ５０７）。各ステップの撮影が終了すると、本体部１８の通信部１８４からコントローラ５に、各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ５０８）。本体部１８からコントローラ５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に通信部１８４により１枚ずつ被写体無しのモアレ画像が送信される。
次いで、Ｘ線検出器１６においてダークよみとりが行われ、被写体無しのダーク画像が取得される（ステップＳ５０９）。ダーク読み取りは、少なくとも１回行われる。又は、複数回のダーク読み取りを行ってその平均値をダーク画像として取得してもよい。ダーク画像は、通信部１８４からコントローラ５に送信され（ステップＳ５１０）、一つの撮影オーダに対する一連の撮影は終了する。
図２８のステップＳ４３の再構成画像作成ステップにおいてコントローラ５の制御部５１により実行される処理は、第１の実施形態において図１８〜図２０を用いて説明した診断用画像作成処理Ａと同様であるので説明を援用する。複数のモアレ画像間のＸ線強度変動補正においては、同様に、Ｘ線検出器１６の裏側に、Ｘ線照射量を検知するセンサ等の検出手段を設け、検出手段から出力される各モアレ画像撮影時のＸ線照射量に基づいて、各モアレ画像間における撮影時のＸ線強度変動に起因する信号値差を補正することとしてもよい。
以上説明したように、第１〜２の実施形態におけるＸ線撮影システムによれば、コントローラ５の制御部５１は、被写体台１３に被写体を載置して撮影された被写体有りの複数のモアレ画像が入力されると、この複数のモアレ画像間における撮影時のＸ線強度の変動に起因する信号値差を補正し、当該補正後の複数のモアレ画像に基づいて被写体有りの再構成画像を作成する。また、制御部５１は、被写体有りの複数のモアレ画像の撮影時と格子アセンブリ回転部２１０及びマルチスリット回転部１２１を同じ状態にして被写体を載置せずに撮影された被写体無しの複数のモアレ画像が入力されると、この複数のモアレ画像間における撮影時のＸ線強度の変動に起因する信号値差を補正し、補正後の複数のモアレ画像に基づいて被写体無しの再構成画像を作成する。そして、制御部５１はマルチスリット１２及び格子アセンブリ２００の回転角度に起因するＸ線の光量分布の不均一による被写体有りの再構成画像における画像ムラを被写体無しの再構成画像に基づいて補正して診断用の被写体再構成画像を作成する。
従って、複数のモアレ画像間における撮影時のＸ線強度の変動に起因する信号値差による画質（微細な信号）への影響や、マルチスリット１２及び格子アセンブリ２００の回転角度に起因するＸ線の線量分布の不均一による画像ムラ等の影響を除去し、診断に良好な再構成画像を提供することが可能となる。
また、被写体有りの再構成画像の各画素の信号値を被写体無しの再構成画像の対応する各画素の信号値で引き算、或いは除算することにより、被写体ホルダー１３０がＸ線透過率の不均一な形状又は厚みを有するものである場合、再構成画像の画質への影響（被写体ホルダー１３０起因のアーチファクト発生）も除去することが可能となる。
また、撮影間のＸ線強度変動の補正を所定の方向に対して行うことで、撮影間の一次元方向におけるＸ線強度変動を補正することができる。例えば、この補正をＸ線検出器１６における読み取りライン方向に行うことで、Ｘ線源１１による照射タイミングとＸ線検出器１６の読み取りタイミングのずれにより生じるＸ線検出器１６の読み取りライン方向のＸ線強度変動等を補正することができる。
また、撮影間のＸ線強度変動の補正を二次元方向に対して行うことで、撮影間の二次元方向におけるＸ線強度変動を補正することができる。
また、第１及び第２実施形態におけるＸ線撮影装置１によれば、モアレ画像の干渉縞の鮮明性又は干渉縞本数の何れかが予め定められた基準を満たすように第１格子１４と第２格子１５の相対位置関係が予め調整されて固定された格子アセンブリ２００と、被写体に対する格子アセンブリ２００のスリット方向を調整するための格子アセンブリ回転部２１０と、マルチスリット１２を回転させるマルチスリット回転部１２１とを有し、格子アセンブリ２００が被写体の配置方向に応じて回転されると、制御部１８１により、格子アセンブリの回転に応じてマルチスリット回転部１２１によりマルチスリット１２をＸ線照射軸周りに回転させることにより、モアレ画像の干渉縞の鮮明性又は干渉縞本数のうち格子アセンブリ２００において予め調整されていない残りの一つを調整する。
従って、被写体を格子アセンブリ２００に対して回転させる等の大規模な機構を必要とせず、簡易な装置構成で、被写体に対する第１格子及び第２格子のスリット方向を変更することができる。また、被写体に対する第１格子及び第２格子のスリット方向を変更した場合において、再構成画像の鮮明性の維持のための調整を容易に行うことが可能となる。
また、マルチスリット回転部１２１をマルチスリット１２と駆動部１２２を一体的に回転させる構成とすることで、マルチスリット１２を回転させた場合であっても、撮影時に安定してマルチスリット１２をスリット配列方向に移動させることが可能となる。
また、格子アセンブリ回転部２１０により格子アセンブリ２００とＸ線検出器１６を一体的に回転させる構成とすることで、Ｘ線検出器１６の縦横方向の鮮鋭性の異方性の影響を受けることがないので、再構成画像の縦横の鮮鋭性を格子アセンブリ２００の回転角度によらずに概ね一定とすることができる。
また、マルチスリット回転部１２１のモータ部１２１ａをパルス駆動により回転させた後、マイクロステップ精密駆動に切り替えてマルチスリット１２の回転角を微調整することで、Ｘ線源１１に近く熱の影響を受けやすいマルチスリット１２の角度を精度よく調整することが可能となる。
また、上記第３〜第５の実施の形態におけるＸ線撮影システムによれば、Ｘ線屈折率が被写体表面と略同等であり、被写体表面への密着性の高い液状物で被写体表面を覆うことにより、被写体表面とその周囲とのＸ線屈折率の差を関心領域とその周囲とのＸ線屈折率差より低減する調整を行ってから撮影を行う。従って、被写体表面の形状変化を示す信号値が低減され、被写体の再構成画像における被写体内部の関心領域の視認性を向上させることができる。
また、撮影時に被写体を固定するための被写体ホルダー１３０等を有する構成とすることで、撮影時の被写体の動きを抑えることができ、被写体の動きによるボケの少ない、診断精度の高い被写体の再構成画像を取得することができる。また、被写体を載置して撮影された被写体有りの複数のモアレ画像から被写体有りの再構成画像を作成し、被写体台に前記被写体を載置せずに撮影された被写体無しの複数のモアレ画像から被写体無しの再構成画像を作成し、被写体有りの再構成画像の各画素の信号値を被写体無しの再構成画像の対応する画素の信号値により除算する割り算処理を行って診断用の被写体再構成画像を作成することで、被写体ホルダー１３０が場所によってＸ線透過率の不均一な形状又は厚みを有するものである場合の画質への影響（被写体ホルダー１３０の画像への写り込み）を除去することが可能となる。
なお、上記実施形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。
例えば、上記実施形態では、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６をこの順に配置（以下、第１の配置と呼ぶ）したが、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、第１格子１４、被写体台１３、第２格子１５、Ｘ線検出器１６の配置（以下、第２の配置と呼ぶ）としても、第１格子１４及び第２格子１５は固定のまま、マルチスリット１２の移動により、再構成画像を得ることが可能である。
第２の配置においては、被写体の厚み分だけ、被写体中心と第１格子１４は離れることになり、上記の実施形態に比べ感度の点でやや劣ることになるが、一方で、被写体への被曝線量低減を考慮すると、当該配置の方が第１格子１４でのＸ線吸収分だけＸ線を有効に活用していることになる。
また、被写体位置での実効的な空間分解能は、Ｘ線の焦点径、検出器の空間分解能、被写体の拡大率、被写体の厚さ等に依存するが、上記実施例に於ける検出器の空間分解能が１２０μm（ガウスの半値幅）以下の場合には、第１の配置よりも第２の配置の方が実効的な空間分解能は小さくなる。
感度、空間分解能、及び、第１格子１４でのＸ線吸収量等を考慮して、第１格子１４、被写体台１３の配置順をきめることが好ましい。
例えば、上記実施形態では、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６をこの順に配置（以下、第１の配置と呼ぶ）したが、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、第１格子１４、被写体台１３、第２格子１５、Ｘ線検出器１６の配置（以下、第２の配置と呼ぶ）としても、第１格子１４及び第２格子１５は固定のまま、マルチスリット１２の移動により、再構成画像を得ることが可能である。
第２の配置においては、被写体の厚み分だけ、被写体中心と第１格子１４は離れることになり、上記の実施形態に比べ感度の点でやや劣ることになるが、一方で、被写体への被曝線量低減を考慮すると、当該配置の方が第１格子１４でのＸ線吸収分だけＸ線を有効に活用していることになる。
また、被写体位置での実効的な空間分解能は、Ｘ線の焦点径、検出器の空間分解能、被写体の拡大率、被写体の厚さ等に依存するが、上記実施例に於ける検出器の空間分解能が１２０μm（ガウスの半値幅）以下の場合には、第１の配置よりも第２の配置の方が実効的な空間分解能は小さくなる。
感度、空間分解能、及び、第１格子１４でのＸ線吸収量等を考慮して、第１格子１４、被写体台１３の配置順をきめることが好ましい。
また、上記実施形態においては、第１格子１４と第２格子１５の位置を固定し、マルチスリット１２を移動させることで複数のモアレ画像を生成するタルボ・ロー干渉計のＸ線撮影装置に本発明を適用した場合を例にとり説明したが、マルチスリット１２を固定とし、第１格子１４と第２格子１５の位置を移動させることで複数のモアレ画像を生成する従来型のタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置においても本発明を適用可能である。
また、被写体有りの撮影と、被写体無しの撮影の順序は、上記実施形態に限定されず、何れを先としてもよい。被写体有りの再構成画像の作成と、被写体無しの再構成画像の作成の順序についても同様である。
また、Ｘ線検出器１６として、バッテリを内蔵し、無線により画像信号を本体部１８に出力するケーブルレスのカセッテタイプＦＰＤを用いてもよい。カセッテタイプＦＰＤによれば、本体部１８に接続するケーブル類を排除することができ、Ｘ線検出器１６周辺の更なる小スペース化を図ることができる。小スペース化によって被写体の足下を広く構成し、より患者が接触し難い構成とすることができる。
また、被写体台１３は患者との接触により振動を伝えやすい。よって、被写体台１３を高精度な位置関係が求められるマルチスリット、第１格子１４、第２格子１５等が含まれる保持部１７と切り離し、別の保持部に保持することとしてもよい。図３６は被写体台１３を別の保持部１３ｂにより保持したときの側面図、図３７は平面図である。このように被写体台１３を第１格子１４、第２格子１５等から離間させて別体構成とすることにより、マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５の位置関係に及ぶ影響をできるだけ減らし、当該位置関係の維持を図ることができる。
被写体台１３を別体構成とした場合、図３６及び図３７に示すように、被写体台１３をｚ方向に移動させる駆動部１３ａを保持部１３ｂに設ける。これにより、被写体の高さに合わせて、被写体台１３の位置を調整することができる。被写体台１３には患者の体重等の負荷がかかるが、被写体台１３を保持部１７と別体とすることにより、昇降する保持部１７にかかる負荷を除去することができる。負荷に耐えるために保持部１７を強化する必要がなく、コストを低減することができる。
また、上記実施形態では、各ステップの撮影毎にマルチスリット１２の移動と停止を繰り返す例を説明した。しかし、駆動部１２２の構成によっては、移動と停止を繰り返すことにより制御量と実際の移動量との誤差が累積拡大し、一定間隔毎のモアレ画像が得難いことが想定される場合には、連続的にマルチスリット１２を移動させながら複数回の撮影を行う連続撮影方式が好ましい。曝射スイッチがＯＮされると、マルチスリット１２の移動を開始し、起動時の不安定移動領域を越え、安定移動領域に達した後、更に、マルチスリットを連続的に移動させて、所定量（例えば４．５６（μｍ））移動する毎にＸ線のパルス照射と画像信号の読み取りを繰り返す。
連続撮影方式におけるＸ線源１１にはパルス照射可能なＸ線管を用いることが好ましい。
また、Ｘ線検出器１６としては、対応できるフレームレート（単位時間あたり撮影可能な回数）が大きく、動画撮影が可能なＦＰＤが好ましい。数百ｍ秒〜数秒の間に５回以上の撮影を行うことを想定すると、少なくとも１０フレーム／秒のフレームレートが必要であり、好ましくは２０フレーム／秒以上のフレームレートである。
また、Ｘ線検出器１６としては、対応できるフレームレート（単位時間あたり撮影可能な回数）が大きく、動画撮影が可能なＦＰＤが好ましい。数百ｍ秒〜数秒の間に５回以上の撮影を行うことを想定すると、少なくとも１０フレーム／秒のフレームレートが必要であり、好ましくは２０フレーム／秒以上のフレームレートである。
連続撮影方式の場合、各ステップの前後でさらに予備撮影を行うこととしてもよい。
駆動部１２２が理想的な送り精度によりマルチスリット１２を一定の送り量、つまり一定の移動速度で移動できた場合、図２２に示すように各ステップのモアレ画像によりサインカーブを形成することができる。しかし、経年変化や駆動部１２２の起動時の慣性影響、グリスの粘性影響等によって送り量にずれが生じると、一定周期間隔のモアレ画像が得られない。例えば、図２２に示すように、３ステップのモアレ画像は本来０．４周期に該当するが、３ステップのときの駆動部１２２の送り量がずれると、０．４周期前後のモアレ画像が得られる。
駆動部１２２が理想的な送り精度によりマルチスリット１２を一定の送り量、つまり一定の移動速度で移動できた場合、図２２に示すように各ステップのモアレ画像によりサインカーブを形成することができる。しかし、経年変化や駆動部１２２の起動時の慣性影響、グリスの粘性影響等によって送り量にずれが生じると、一定周期間隔のモアレ画像が得られない。例えば、図２２に示すように、３ステップのモアレ画像は本来０．４周期に該当するが、３ステップのときの駆動部１２２の送り量がずれると、０．４周期前後のモアレ画像が得られる。
このように各ステップのモアレ画像の周期がばらつくと、正確な位相が計算できず、再構成画像において被写体像を正確に再現できない。そこで、例えば各撮影時間±０．１秒の撮影時間で撮影を行う予備撮影を加えて合計１５回の撮影を行う。これにより、各ステップにつきそれぞれ３枚のモアレ画像が得られるので、そのうちＸ線相対強度のサインカーブに最も近いモアレ画像を選択して用いる。これにより、駆動部１２２の送り量に誤差が生じたとしても、再構成画像の再現性の向上を図ることができる。
予備撮影する調整時間として上記に挙げた±０．１秒は例示であり、調整時間はテスト撮影によって適宜決定すればよい。例えば、Ｘ線撮影装置の設置時に、各ステップの撮影の前後で、±０．１秒、±０．２秒等、予備撮影時の調整時間を変えてテスト撮影を行い、最もサインカーブに一致しやすい調整時間を求めることとしてもよい。これにより、駆動部１２２の機器特性によって必要な調整時間が異なる場合にも対応することができる。
また、第１及び第２の実施形態の他の実施形態として、図３８に示すように、Ｘ線撮影装置１の保持部１７に、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、格子アセンブリ２００を保持しＸ線照射軸を中心として回転可能なアーム１７ｂを設け、格子アセンブリ２００のスリット方向が被写体に対して所定の方向となるようにアーム１７ｂを回転させた際にＸ線源１１、マルチスリット１２、格子アセンブリ２００をＸ線照射軸周りに一体的に回転させる構成としてもよい。図３８に示す構成とすれば、工場出荷時に、モアレ画像の干渉縞本数及び干渉縞の鮮明性が予め定められた基準を満たすように、第１格子１４及び第２格子１５の相対的位置関係並びに格子アセンブリ２００とマルチスリット１２の相対的位置関係を調整しておくことにより、撮影時の格子アセンブリ２００に対するマルチスリット１２の調整は不要となる。なお、Ｘ線検出器１６は、アーム１７ｂによりＸ線源１１、マルチスリット１２、格子アセンブリ２００と一体的に回転するように保持する構成としてもよいし、これらとは別個に保持部１７により固定的に保持する構成としてもよい。
また、被写体無しの一連（５ステップ）の撮影のみを定期的に実施し、これらの各画像が前述するサインカーブにうまく合致するか否かを判断し、サインカーブからずれていると判断された場合には、装置メンテナンス必要性をコントローラ上で告知し、精密減速系等のメンテナンスを行わしめるものとすれば、高精細な診断用再構成画像を維持することが可能となる。
また、上記実施形態においては、再構成画像を鮮明なものとするために、工場出荷時にモアレ画像の干渉縞本数が最小となるように第１格子１４と第２格子１５の相対位置関係を予め調整しておき、撮影時の格子アセンブリ２００の回転角度に応じてマルチスリット１２を回転させることで、モアレ画像の干渉縞が最も鮮明となるように調整することとしたが、工場出荷時にモアレ画像の干渉縞が最も鮮明となるように第１格子１４と第２格子１５の相対位置関係を予め調整しておき、撮影時の格子アセンブリ２００の回転角度に応じてマルチスリット１２を回転させることで、モアレ画像の干渉縞本数が最小となるように調整することとしてもよい。
また、上記実施形態においては、再構成画像を鮮明なものとするために、工場出荷時にモアレ画像の干渉縞本数が最小となるように第１格子１４と第２格子１５の相対位置関係を予め調整しておき、撮影時の格子アセンブリ２００の回転角度に応じてマルチスリット１２を回転させることで、モアレ画像の干渉縞が最も鮮明となるように調整することとしたが、工場出荷時にモアレ画像の干渉縞が最も鮮明となるように第１格子１４と第２格子１５の相対位置関係を予め調整しておき、撮影時の格子アセンブリ２００の回転角度に応じてマルチスリット１２を回転させることで、モアレ画像の干渉縞本数が最小となるように調整することとしてもよい。
その他、Ｘ線撮影システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
なお、明細書、請求の範囲、図面及び要約を含む２０１０年３月１８日に出願された日本特許出願Ｎｏ．２０１０−０６１９７３号、Ｎｏ．２０１０−０６１９８３号、Ｎｏ．２０１０−０６１９９３号の全ての開示は、そのまま本出願の一部に組み込まれる。
医療の分野におけるＸ線画像の撮影に利用可能性がある。
１ Ｘ線撮影装置
１１ Ｘ線源
１２ マルチスリット
１２ａ ラック
１３ 被写体台
１３０ 被写体ホルダー
１３１ 楕円形状
１３３ 指間スペーサ
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１６ Ｘ線検出器
１７ 保持部
１７ａ 緩衝部材
１７ｂ アーム
１７１ａ 開口部
１７１ｂ トレイ固定部材
１８ 本体部
１８１ 制御部
１８２ 操作部
１８３ 表示部
１８４ 通信部
１８５ 記憶部
１８ａ 駆動部
１２１ マルチスリット回転部
１２１ａ モータ部
１２１ｂ ギア部
１２１ｃ ギア部
１２１ｄ 支持部
１２１ｅ 開口部
１２２ 駆動部
１２２ａ モータ部
１２２ｂ ギア部
１２２ｃ ピニオン
２００ 格子アセンブリ
２０１ スペーサ
２０２ ホルダー
２１０ 格子アセンブリ回転部
２１１ ハンドル
２１２ 回転トレイ
２１２ａ 開口部
２１２ｂ〜２１２ｅ 凹部
５ コントローラ
５１ 制御部
５２ 操作部
５３ 表示部
５４ 通信部
５５ 記憶部
１３ｂ 保持部
１１ Ｘ線源
１２ マルチスリット
１２ａ ラック
１３ 被写体台
１３０ 被写体ホルダー
１３１ 楕円形状
１３３ 指間スペーサ
１４ 第１格子
１５ 第２格子
１６ Ｘ線検出器
１７ 保持部
１７ａ 緩衝部材
１７ｂ アーム
１７１ａ 開口部
１７１ｂ トレイ固定部材
１８ 本体部
１８１ 制御部
１８２ 操作部
１８３ 表示部
１８４ 通信部
１８５ 記憶部
１８ａ 駆動部
１２１ マルチスリット回転部
１２１ａ モータ部
１２１ｂ ギア部
１２１ｃ ギア部
１２１ｄ 支持部
１２１ｅ 開口部
１２２ 駆動部
１２２ａ モータ部
１２２ｂ ギア部
１２２ｃ ピニオン
２００ 格子アセンブリ
２０１ スペーサ
２０２ ホルダー
２１０ 格子アセンブリ回転部
２１１ ハンドル
２１２ 回転トレイ
２１２ａ 開口部
２１２ｂ〜２１２ｅ 凹部
５ コントローラ
５１ 制御部
５２ 操作部
５３ 表示部
５４ 通信部
５５ 記憶部
１３ｂ 保持部
Claims (4)
- Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成されたマルチスリットと、
前記Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成された第１格子及び第２格子と、
被写体台と、
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２次元状に配置され、当該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Ｘ線検出器と、を有し、
前記マルチスリットの前記スリット配列方向への一定周期間隔の移動毎に、又は前記第１格子と前記第２格子の前記スリット配列方向の一定周期間隔の相対移動毎に、前記Ｘ線源により照射されたＸ線に応じて前記Ｘ線検出器が画像信号の読み取る処理を繰り返して複数回の撮影を行う撮影装置を備え、
前記撮影装置により得られた複数のモアレ画像に基づいて被写体の再構成画像を作成するＸ線撮影システムであって、
前記撮影装置により、被写体の撮影毎に、前記被写体台に前記被写体を載置して撮影された被写体有りの複数のモアレ画像と、前記被写体台に前記被写体を載置せずに撮影された被写体無しの複数のモアレ画像との両方を撮影し、前記被写体有りの複数のモアレ画像と前記被写体無しの複数のモアレ画像とに基づいて診断用の被写体再構成画像を作成する診断用画像生成手段を備えるＸ線撮影システム。 - 前記被写体無しのモアレ画像を、前記被写体有りのモアレ画像に先立ち撮影する請求項１に記載のＸ線撮影システム。
- 被写体有りのモアレ画像を、前記被写体無しのモアレ画像に先立ち撮影する請求項１に記載のＸ線撮影システム。
- 前記撮影装置は、前記マルチスリットを、他の格子に対し相対移動させる請求項１〜３の何れか一項に記載のＸ線撮影システム。
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