JP6150648B2 - 被検体情報取得装置及び被検体情報取得システム - Google Patents
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Description
本発明は被検体情報取得装置及び被検体情報取得システムに関する。
Ｘ線位相イメージングは、被検体によるＸ線の位相変化を検出し、その検出結果に基づいて被検体に関する画像を得る方法である。Ｘ線位相イメージングの１つの方法として、特許文献１に記載されているような、被検体によるＸ線の位相変化によってＸ線が屈折することを利用し、被検体によるＸ線の屈折量を検出することでＸ線の位相変化に関する情報を取得する方法が提案されている。
この方法の原理を簡単に説明する。この方法は、まずＸ線を遮蔽する遮蔽部とＸ線を透過する透過部とを有する分割素子により空間的にＸ線を分割する。分割されたＸ線はＸ線ビームになる。このＸ線ビームを被検体に照射し、被検体を透過したＸ線ビームをＸ線検出器（以下、単に検出器という場合がある。）で検出する。これにより、検出器上に入射するＸ線ビームの位置が被検体によってどれだけ移動したかが分かり、その移動量から被検体によるＸ線の屈折に関する情報を求めることができる。尚、被検体をＸ線源と分割素子の間に配置し、被検体によって屈折したＸ線を分割素子により分割しても良い。
上述の方法でＸ線位相イメージングを行う場合、一般的に小さい幅のＸ線ビームを用いた方がＸ線位相検出感度が向上する。それは、被検体により生じるＸ線の屈折量はＸ線ビームの幅に依存しないため、Ｘ線ビームの幅に対するＸ線ビームの移動量はＸ線ビームの幅が小さいほど大きいからである。
Ｘ線ビームの幅を小さくするためには、Ｘ線源の実効焦点（以下、単に焦点というときは実効焦点を指す。）サイズを小さくすれば良い。しかし、一般的なＸ線源ではＸ線発生中に焦点（以下、Ｘ線焦点ともいう）が振動する。このＸ線焦点の振動は見かけ上のＸ線焦点面積の増大につながる。Ｘ線焦点の振動は、対陰極に電子が印加される際に発生する熱による対陰極の膨張及び冷却による収縮、回転対陰極を支える回転軸のブレ、Ｘ線源本体の振動などに起因しているため、完全に取り除くことは難しい。本明細書では、Ｘ線源の経年劣化などによる特定の周期を持たないＸ線焦点の移動も振動として扱う。また、対陰極に電子を印加すると、対陰極を構成する原子と印加電子との相互作用で、印加電子が対陰極の内部で散乱する。印加電子の散乱でＸ線焦点に輝度斑が生じるため、実効焦点サイズが小さくなるほど強度分布が矩形型から正規分布型に近づいていく。本明細書ではＸ線焦点の輝度が弱い部分を裾と呼ぶ。裾の影響で、検出器上に投影される個々のＸ線ビームの幅が広がり、隣り合うＸ線ビームに重なる部分が生じる。検出器上に投影される隣り合うＸ線ビームが重なると、個々のＸ線ビームの移動量を検出する妨げとなる。Ｘ線焦点の裾も振動量と同様に実効焦点サイズに依存しないため、実効焦点サイズが小さくなるほど、Ｘ線焦点の裾がＸ線ビームの幅に与える影響は相対的に大きくなる。
特許文献２には、Ｘ線焦点の振動によるＸ線焦点面積の見かけ上の増大を軽減するために、対陰極に印加している電子の印加周期を対陰極の回転周期と同期させたＸ線撮像装置が開示されている。また、特許文献２には、Ｘ線源の外に対陰極の回転周期と同じ周期で開閉するシャッターを設けたＸ線撮像装置が開示されている。
しかしながら、特許文献２に開示されているＸ線撮像装置は、Ｘ線源の対陰極の回転周期と等しい焦点の振動に関しては解決するが、対陰極への印加電子の散乱による影響について考慮していない。
そこで本発明は、Ｘ線ビームを用いて被検体の情報を取得する装置において、Ｘ線源の対陰極へ印加された電子の散乱によるＸ線ビームの幅の増大を軽減することを目的とする。
その目的を達成するために、本発明の一側面としての被検体情報取得装置は、Ｘ線透過部とＸ線遮蔽部とを有し、Ｘ線源からの発散Ｘ線を分割して複数の１次Ｘ線ビームを形成する第１分割素子と、Ｘ線透過部とＸ線遮蔽部とを有し、前記複数の１次Ｘ線ビームのそれぞれの少なくとも一部を遮蔽して複数の２次Ｘ線ビームを形成する第２分割素子と、前記複数の２次Ｘ線ビームを検出するＸ線検出器とを備え、前記複数の１次Ｘ線ビームのそれぞれは前記第２分割素子の前記複数のＸ線透過部のそれぞれにおいて重ならず、前記複数の１次Ｘ線ビームのそれぞれの端部は前記第２分割素子の前記Ｘ線遮蔽部に入射するように、前記第１の分割素子と前記第２の分割素子とが配置されることを特徴する。
本発明のその他の側面については、以下で説明する実施の形態で明らかにする。
Ｘ線ビームを用いて被検体の情報を取得する撮像装置において、Ｘ線源の対陰極へ印加された電子の散乱によるＸ線ビームの幅の増大を軽減することができる。
本願の発明者は、Ｘ線焦点の振動による見かけ上のＸ線焦点面積の増大と、Ｘ線源の対陰極に印加した電子の散乱によるＸ線発生領域の増大によるＸ線ビーム幅の増大を軽減するために、図１２に示すような被検体情報取得装置を考えた。図１２の被検体情報取得装置は、Ｘ線焦点１１６と分割素子１０３の間にコリメータ３０１を導入したものである。尚、本明細書では、コリメータは１つの開口を有するものとする。コリメータ３０１を導入することで、Ｘ線検出器１０８上に入射するＸ線ビーム１２７に寄与するＸ線を射出するＸ線焦点１１６の領域を狭くすることができる。これにより、Ｘ線焦点の振動と印加電子の散乱によるＸ線ビーム幅の増大を軽減することができる。
焦点と印加電子の散乱によりＸ線を発生する領域から射出されるＸ線の強度分布を考えたとき、印加電子の散乱によりＸ線を発生する領域から射出されるＸ線の強度分布は焦点から射出されるＸ線の強度分布の裾のような形になることが多いためである。本明細書では、Ｘ線焦点１１６の強度分布の最大値に対して強度が５０％以上の範囲を焦点とし、強度が５０％より小さく、０％より大きい範囲を裾と呼ぶ。従来の被検体情報取得装置ではこの裾の影響により、Ｘ線照射ムラが生じたりすることもあった。
また、この手法を用いれば、特許文献２に記載されているような回転型対陰極を有するＸ線源だけでなく、固定型対陰極又は透過型対陰極有するＸ線源を用いることができる。
しかしながら、開口が１つしかないコリメータ３０１で写野（撮像範囲）を稼ぐには、Ｘ線焦点１１６からコリメータ３０１までの距離を数ｍｍ程度に設計する必要がある。例えば、Ｘ線焦点１１６の実効焦点サイズが３００ｕｍ、Ｘ線焦点１１６から分割素子１０３までの距離を１００ｃｍ、写野を３０ｃｍと仮定すると、Ｘ線焦点１１６からコリメータ３０１までの距離は約１ｍｍとなる。
しかし、固定型対陰極や回転型対陰極のＸ線源１０１においてＸ線焦点１１６から１ｍｍの位置にコリメータ３０１を設置すると、Ｘ線源１０１の印加電子の集束を妨げたり放電が発生したりする可能性がある。これらを防ぐためには、Ｘ線焦点１１６からコリメータ３０１の距離は、管球の大きさにもよるが、たとえば５ｃｍ以上にする必要があり、その時の写野は５ｍｍ程度まで小さくなってしまう。
そこで、本願の発明者は、開口部を１つ有するコリメータではなく、複数有する分割素子をＸ線焦点と分割素子の間に配置する被検体情報取得装置を発明した。これにより、Ｘ線焦点の振動と印加電子の散乱に起因するＸ線ビーム幅の増大を軽減しつつ、コリメータを用いたときよりも写野を拡大することができる。
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の参照番号を付してあるものは同一の部材であり、重複する説明は省略する。
尚、本発明及び本明細書では実施形態の計算及びモデルを単純化するために分割素子をＸ線が透過するときのフレネル回折は考慮しない。また、１つの被検体情報取得装置の中に複数の分割素子を用いるときは、Ｘ線源およびＸ線焦点に近い順に第１分割素子、第２分割素子、第３分割素子、第４分割素子と呼ぶ。
（実施形態１）
実施形態１に係る被検体情報取得装置の模式図を図１に示す。尚、被検体情報取得装置は、被検体の情報を取得すればよく、被検体の像を取得するものに限られない。
実施形態１に係る被検体情報取得装置の模式図を図１に示す。尚、被検体情報取得装置は、被検体の情報を取得すればよく、被検体の像を取得するものに限られない。
被検体情報取得装置１００は、Ｘ線源１０１からの発散Ｘ線１０２を分割して１次Ｘ線ビーム１０４（１０４ａ〜ｇ）を形成する第１分割素子１０３、１次Ｘ線ビーム１０４から２次Ｘ線ビーム１０７（１０７ａ〜ｇ）を形成する第２分割素子１０５を備える。更に、被検体情報取得装置１００は第２分割素子１０５により形成された２次Ｘ線ビーム１０７を検出する検出器１０８を備える。尚、図１の被検体情報取得装置１００は分割素子を２つのみ備えるため、２次Ｘ線ビーム１０７が検出器１０８に入射する。しかし、被検体情報取得装置が３つ以上の分割素子を備える場合は、検出器に最も近い分割素子により形成されたＸ線ビームが検出器に直接入射する。本発明及び本明細書においては、このように、２次Ｘ線ビームが検出器に直接入射しない場合であっても、検出器は間接的に２次Ｘ線ビームを検出しているとみなす。よって、本発明及び本明細書において、２次Ｘ線ビームを検出するとは、２次ビームを用いて形成された３次Ｘ線ビーム又は３次以上のＸ線ビームを検出することも含む。また、被検体情報取得装置１００は、第１分割素子１０３と第２分割素子１０５それぞれの移動手段として第１の移動部１１１と第２の移動部１１２も備えている。尚、図１では被検体１０６は第２分割素子１０５と検出器１０８の間に配置しているが、Ｘ線源１０１と検出器１０８の間であればどこに配置しても良く、第１分割素子１０３と第２分割素子１０５の間やＸ線源１０１と第１分割素子１０３の間に配置しても良い。
また、この被検体情報取得装置１００と、Ｘ線源１０１と、検出器による検出結果に基づいて被検体の情報を算出する演算装置としての計算機１１４とが、本実施形態に係る被検体情報取得システムを構築している。
Ｘ線源１０１はＸ線焦点１１６を有し、発散Ｘ線を第１分割素子に照射するものであれば良い。上述のように、対陰極として回転型対陰極、固定型対陰極又は透過型対陰極のいずれも用いることができる。また、本明細書では、Ｘ線源１０１が有するＸ線焦点１１６と検出器１０８を結ぶ最短距離の軸を光軸１５０と呼ぶ。
第１分割素子１０３は、Ｘ線透過部（以下、単に透過部ということがある。）と、Ｘ線遮蔽部（以下、単に遮蔽部ということがある）を有し、Ｘ線源からの発散Ｘ線１０２を空間的に分割して複数の１次Ｘ線ビーム１０４を形成する。本実施形態に用いられる第１分割素子１０３は、医療用レントゲン装置において被検体を撮像する際に発生する散乱Ｘ線を除去するために使用する集束型グリッドと同様の構造を持つ。この構造は、Ｘ線の透過率が高い軽元素で作られたＸ線透過部とＸ線の透過率が低い重元素で作られたＸ線遮蔽部が交互に配置されている構造である。Ｘ線透過部を構成する材料としては例えばアルミニウム、紙、合成樹脂などが用いられ、Ｘ線遮蔽部を構成する材料としては例えば白金、金、鉛、タンタル、タングステンなどが用いられる。また、Ｘ線遮蔽部同士の間隔を維持することができればＸ線透過部が空孔であっても良い。第２分割素子１０５も第１分割素子１０３と同様の構造であり、同様の材料から構成することができる。但し、それぞれの分割素子の透過部と遮光部を構成する材料が一致する必要はない。
分割素子のＸ線透過部の幅をＧａ、Ｘ線遮蔽部の幅をＧｂ、分割素子の厚さをｔとそれぞれ表す。特に、本実施形態に用いる第１分割素子１０３のＸ線透過部の幅をＧａ１、Ｘ線遮蔽部の幅をＧｂ１、分割素子の厚さをｔ１、第２分割素子１０５のＸ線透過部の幅をＧａ２、Ｘ線遮蔽部の幅をＧｂ２、分割素子の厚さをｔ２としてそれぞれ表す。尚、Ｘ線透過部の幅とＸ線遮蔽部の幅は、分割素子のＸ線源側の面に接し且つ光軸に垂直な平面におけるＸ線透過部とＸ線遮蔽部の配列方向に対するそれぞれの長さである。また、分割素子の厚さとは光軸に対する分割素子の長さである。また、本明細書では分割素子のＸ線源側（光路の上流側）の面を表面、検出器側（光路の下流側）を裏面と呼ぶ。
本実施形態に用いられる第１分割素子１０３は、Ｇａ１が１μｍ〜２００μｍ、Ｇｂ１が２μｍ〜３９０μｍ、Ｇａ１＋Ｇｂ１が５μｍ〜４００μｍ、ｔ１が１０μｍ〜２ｍｍの範囲内であることが好ましい。同様に、第２分割素子１０５は、Ｇａ２が１μｍ〜２００μｍ、Ｇｂ２が２μｍ〜９９０μｍ、Ｇａ２＋Ｇｂ２が５μｍ〜１０００μｍ、ｔ２が１０μｍ〜２ｍｍの範囲内であることが好ましい。
本実施形態において第１分割素子１０３で分割された１次Ｘ線ビーム１０４が第２分割素子１０５に入射して２次Ｘ線ビームを形成する様子を示す模式図を、図２と図３（（ａ）、（ｂ））に示す。
本実施形態を簡単に説明するため、図２と図３においては、１次Ｘ線ビームとして１０４ａと１０４ｂの２本のみを図示している。なお、本実施形態では他の１次Ｘ線ビームも、図２と図３に示す２本のビームと同様に第２分割素子１０５上に投影される。
図２では、１次Ｘ線ビーム１０４ａが第２分割素子の透過部１２５ａを透過して２次Ｘ線ビーム１０７ａを形成し、１次Ｘ線ビーム１０４ｂが第２分割素子の透過部１２５ｂを透過して２次Ｘ線ビーム１０７ｂを形成している。図２では隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａと１次Ｘ線ビーム１０４ｂが第２分割素子の表面で重なり合い、２つの１次Ｘ線ビームのそれぞれの端部１２４（１２４ａ，１２４ｂ）が、第２分割素子１０５の１つの遮蔽部に入射している。尚、Ｘ線ビームの端部とは分割素子の周期方向に平行な面において、Ｘ線ビームの輪郭の少なくとも一部を有する部分である。更に、分割素子の周期方向に平行な全ての面においてＸ線ビームの端部が遮蔽部に入射することが好ましい。
図３でも図２と同様に１次Ｘ線ビーム１０４ａが第２分割素子の透過部１２５ａを透過して２次Ｘ線ビーム１０７ａを形成し、１次Ｘ線ビーム１０４ｂが第２分割素子の透過部１２５ｂを透過して２次Ｘ線ビーム１０７ｂを形成している。また、２つの１次Ｘ線ビームのそれぞれの端部が、第２分割素子１０５の１つの遮蔽部に入射することも図２に示した状態と同じである。図２との相違点は、隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａと１次Ｘ線ビーム１０４ｂが第２分割素子の表面で重ならず、間隙があることである。図３（ａ）のように隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂが第２分割素子の隣り合う透過部１２５ａ，１２５ｂに入射しても良いし、図３（ｂ）のように隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂが第２分割素子の隣り合わない透過部に入射しても良い。
図４と図５は本実施形態ではなく、比較例を示す図である。
図４と図５に示した比較例も、第１分割素子、１次Ｘ線ビームと第２分割素子それぞれの一部を示した図であり、図示していない領域も同様であるものとする。
図４では、１次Ｘ線ビーム１０４ａ〜ｃが第２分割素子の表面で交差し、Ｘ線ビーム１０４ａ〜ｃのそれぞれが第２分割素子の透過部を３つ跨いでいる。第２分割素子の透過部１２５ｃには３本の１次Ｘ線ビーム１０４ａ〜ｃが入射している。そのため、１次Ｘ線ビーム１０４ａからは２次Ｘ線ビーム１０７ｃが、１次Ｘ線ビーム１０４ｂからは２次Ｘ線ビーム１０７ｄが、１次Ｘ線ビーム１０４ｃからは２次Ｘ線ビーム１０７ｅが、それぞれ形成される。
図５では、１次Ｘ線ビーム１０４の端部が、第２分割素子１０５の透過部上に投影されている。
図２と図３の状態では、Ｘ線焦点１１６の位置の振動が特定の範囲であれば、２次Ｘ線ビーム１０７が受けるＸ線焦点１１６の振動と印加電子の散乱による影響は無視できる。ここで言う特定の範囲とは、図２の状態であれば隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂの第２分割素子表面において重なっている部分が第２分割素子の透過部に入射しない範囲のことを指す。また、図３の状態であれば１次Ｘ線ビームの端部が第２分割素子の透過部に入射しない範囲のことを指す。
図４の状態でも図２と図３の状態と同様に、Ｘ線焦点１１６の位置の振動が特定の範囲であれば、２次Ｘ線ビーム１０７が受けるＸ線焦点１１６の振動と印加電子の散乱による影響は無視できる。しかし、第２分割素子の１つのＸ線透過部（例えば１２５ｃ）から複数のＸ線ビーム１０７（例えば１０７ｃ〜ｅ）が生じる。１つのＸ線透過部から複数の２次Ｘ線ビーム１０７が生じると、図４の１０７ｃと１０７ｆのように第２分割素子から検出器１０８の間で２次Ｘ線ビームが交差したり重なったりしやすくなる。このように２次Ｘ線ビームが交差又は重なると、２次Ｘ線ビームがそれぞれ被検体のどこを透過し、検出器上のどこに入射するのかが複雑になり、被検体の情報を算出することが難しくなる。特に、図４に示したように被検体の異なる位置を透過した２次Ｘ線ビーム１０７ｃ、１０７ｆが検出器上で重なると、それぞれの２次Ｘ線ビームの（被検体による）位置ズレ量を得ることが困難である。そのため、被検体のうち２次Ｘ線ビーム１０７ｃが透過した領域の情報と、２次Ｘ線ビーム１０７ｆが透過した領域の情報とが混在し、得られる画像にボケが生じることがある。
一方、図５の状態では、Ｘ線焦点１１６の振動が発生すると、Ｘ線ビーム１０４ｂの端部が入射する第２分割素子の透過部１２５ｄから射出されるＸ線ビーム１０７ｇの幅が変化するため検出器１０８の検出結果から被検体の情報を算出することが難しくなる。
尚、１次Ｘ線ビーム１０４の端部が、第２分割素子１０５の遮蔽部と透過部の境界上に投影されている場合、１次Ｘ線ビーム１０４の端部が第２分割素子の遮蔽部の方向へ移動するようにＸ線焦点１１６の振動が発生すれば２次Ｘ線ビームの幅は変化しない。そのため、１次Ｘ線ビーム１０４の端部は、第２分割素子１０５の遮蔽部と透過部の境界上に投影されていても良い。そのため、本発明及び本明細書では、複数の１次Ｘ線ビームの夫々の端部が第２の分割素子の遮蔽部と透過部の境界上に投影されていても、複数の１次Ｘ線ビームの夫々の端部が第２分割素子の遮蔽部に入射するということとする。
しかし、Ｘ線焦点の振動量のブレや、Ｘ線源と第１分割素子と第２分割素子との配置ズレ等が生じる可能性を考慮すると、１次Ｘ線ビーム１０４の端部が、第２分割素子１０５の遮蔽部に入射する方が好ましい。
これらのことから、本実施形態の被検体情報取得装置は、複数の１次Ｘ線ビームが第２分割素子の透過部において重なり合わず、複数の１次Ｘ線ビームの夫々の端部は第２分割素子の遮蔽部に入射する。これにより、図４に示したように第２分割素子の１つの透過部から複数の２次Ｘ線ビームが形成されることと、図５に示したようにＸ線焦点の振動により２次Ｘ線ビーム幅が変化することを防ぐことができる。尚、２次元の分割素子を用いた本実施形態の場合、２つの周期方向のそれぞれにおいて複数の１次Ｘ線ビームが第２分割素子の透過部において重なり合わず、複数の１次Ｘ線ビームの夫々の端部は第２分割素子の遮蔽部に入射する。
上述の被検体情報取得装置を得るための分割素子の条件を説明する。Ｘ線遮蔽部とＸ線透過部が１次元に配列された１次元分割素子を第１分割素子と第２分割素子として用いる場合を例に説明する。第１分割素子と第２分割素子として１次元分割素子を用いる場合、第１分割素子と第２分割素子に求められる条件は２つある。１つは光軸に沿ったｚ軸方向における第１分割素子と第２分割素子を配置する位置に関する条件である。もう１つは、ｘ軸方向における第１分割素子と第２分割素子を配置する位置に関する条件である。尚、ｘ軸とはｚ軸に垂直なｘｙ平面上における分割素子の配列方向に対応する方向に沿った軸を指す。ここで、分割素子の配列方向とはＸ線透過部とＸ線遮蔽部の配列方向であり、その配列方向に対応する方向とは、分割素子の配列方向をＸ線源側からｘｙ平面上に投影した方向のことを指す。つまり、分割素子がｚ軸に対して傾いていても分割素子の配列方向に対応する方向はｘｙ平面上に存在する。
まず、ｚ軸方向における第１分割素子と第２分割素子の配置位置の条件について説明をする。
本実施形態では、図２と図３に示したように１つの１次Ｘ線ビーム１０４から１つの２次Ｘ線ビーム１０７を形成する。そのため、第１分割素子の透過部の幅と遮蔽部の幅を足したものと第２分割素子の透過部の幅と遮蔽部の幅を足したものが下記式（１）の関係を有するようにしている。
但し、Ｘ線焦点１１６の中心から第１分割素子１０３の中心までの距離をＬ１、第１分割素子１０３の中心から第２分割素子１０５まで中心の距離をＬ２とする。尚、中心とは光軸方向と光軸方向と垂直な２方向の計３方向に対する中心である。
また、式（１）は第１分割素子と第２分割素子の製造誤差は考慮したものではない。本明細書では、第１分割素子と第２分割素子の作製誤差とアライメント誤差程度の誤差を考慮して、式（１）の左辺が右辺の０．９５倍〜１．０５倍であるとき、式（１）が成り立つとする。
また、１つの１次Ｘ線ビーム１０４から１つの２次Ｘ線ビーム１０７を形成するためには、第２分割素子表面における１次Ｘ線ビーム１０４の幅は、第２分割素子１０５の透過部１つ分と遮蔽部２つ分を足し合わせた幅より狭い必要がある。これを式で表すと、下記式（２）になる。
但し、第２分割素子における透過部と遮蔽部の配列方向に平行な方向に対するＸ線焦点の焦点サイズをｆ、Ｘ線焦点の振動量とＸ線焦点の両側に存在する２つの裾を合わせた第２分割素子における透過部と遮蔽部の配列方向に平行な方向の長さをｄｆとする。仮に、Ｘ線焦点が振動しないときｄｆは裾の長さのみ、Ｘ線焦点に裾が無いときｄｆは振動量のみとなる。なお、以下、単に「裾の長さ」という場合、Ｘ線焦点の両側に存在する裾の長さを合わせた長さである。式（２）をＬ１に対して解くと下記式（３）が導かれる。
式（３）がｚ軸における第１分割素子１０３と第２分割素子１０５の配置位置の条件である。使用するＸ線源（Ｘ線焦点）、第１分割素子と第２分割素子が決定すれば式（３）のＬ１とＬ２以外の値が導入でき、そこからＬ１とＬ２を適宜決めることができる。
但し、式（３）は第１分割素子と第２分割素子の作製精度（Ｇａ１，Ｇｂ１，Ｇａ２，Ｇｂ２の精度）と、光軸方向における第１分割素子と第２分割素子の位置精度（アライメント精度）を考慮していない。つまり、式（３）は厳密なものでなく、第１分割素子と第２分割素子の作製誤差とアライメント誤差程度の誤差は許容することができる。
尚、検出器上の２次Ｘ線ビーム１０７の幅を狭くするためには、式（３）の左辺が右辺に近づくようにＬ１とＬ２を決定することが好ましく、式（３）の両辺が一致するようにＬ１とＬ２を決定することが更に好ましい。その理由について説明をする。
第１分割素子１０３と第２分割素子１０５を用いたときの検出器１０８上における２次Ｘ線ビーム１０７の幅（Ｂｓ）は下記式（４）で表わされる。
但し、第２分割素子１０５の中心から検出器１０８の検出面の中心までの距離をＬ３とする。尚、本明細書において検出器の検出面とは検出器の検出面のうちＸ線が照射される領域のことを指す。
式（４）から、検出器１０８上における２次Ｘ線ビーム１０７の幅を狭くするためには、第１分割素子１０３と第２分割素子１０５のＸ線透過部の幅（Ｇａ１，Ｇａ２）を狭くし、Ｌ３を小さく、Ｌ２を大きくすればよい。
以上のことから、検出器上の２次Ｘ線ビーム１０７の幅を狭くするためには式（３）の両辺の値が近づくようにＬ１とＬ２を決定することが好ましく、式（３）の両辺が一致するようにＬ１とＬ２を決定することが更に好ましいことが分かる。但し、この式（３）の両辺の値の差にかかわらず、式（３）を満たすようにＬ１とＬ２を決定すればｚ軸方向における第１分割素子と第２分割素子の配置位置の条件を満たすことができる。
次に、ｘ軸方向における第１分割素子と第２分割素子の配置位置の条件について説明をする。図２のように、隣り合う１次Ｘ線ビーム同士が第２分割素子上で重なり合うときの１次Ｘ線ビーム１０４と第２分割素子１０５の拡大図を図６（（ａ）、（ｂ））に示す。図６中、横方向がｚ軸（光軸）で縦方向がｘ軸である。ｙ軸は紙面に対する奥行き方向である。
図６（ａ）に示すように、隣り合う１次Ｘ線ビーム同士が第２分割素子１０５の遮蔽部上で重なるように第１分割素子と第２分割素子を配置すると、第２分割素子１０５の１つの透過部１２５ｅから射出される２次Ｘ線ビーム１０７ｈは１本である。一方、図６（ｂ）に示すように、隣り合う１次Ｘ線ビーム同士が第２分割素子１０５の透過部上で重なるように第１分割素子と第２分割素子を配置すると、第２分割素子の１つの透過部１２５ｈから射出される２次Ｘ線ビーム１０７ｋ、１０７ｌは２本である。このように１つの透過部から複数の２次Ｘ線ビームが射出すると、図４に示した比較例と同様に、第２分割素子１０５と検出器１０８の間で２次Ｘ線ビームが交差又は重なりやすくなるため望ましくない。
そのため、隣り合う１次Ｘ線ビームが第２分割素子の透過部において重なり合わないように第１分割素子と第２分割素子を配置する必要がある。隣り合う１次Ｘ線ビームが第２分割素子の透過部において重なり合わないとは、図３のように隣り合う１次Ｘ線ビームが重なり合わない場合のみならず、図６（ａ）のように隣り合う１次Ｘ線ビームが第２分割素子上では遮蔽部のみにおいて重なり合う場合も含む。このように第１分割素子と第２分割素子を配置するためには、第１分割素子と第２分割素子の配置位置はｘ軸方向において後述する２つの条件のうち少なくともいずれかを満たす必要がある。
１つめは、Ｘ線焦点１１６の中心と第１分割素子１０３の透過部の中心と第２分割素子１０５の透過部の中心とが実質的に一つの直線１１７ａ上にある場合である。２つめは、Ｘ線焦点１１６の中心と第１分割素子１０３の遮蔽部の中心と第２分割素子１０５の遮蔽部の中心とが実質的に一つの直線１１８ａ上にある場合である。「実質的に」とは、以下に述べる誤差ｄｘは許容されるということである。そこで、この２つの直線上に第２分割素子の透過部又は遮蔽部がある配置を基準として、第２分割素子１０５が直線１１７ａまたは直線１１８ａに対して許容されるｘ軸方向の最大誤差について考える。許容される最大誤差は、第２分割素子の透過部１つ分と遮蔽部２つ分を足し合わせた幅から、１次Ｘ線ビームが第２分割素子上で形成する幅を差し引いた値になるので、許容されるｘ軸方向の最大誤差ｄｘは下記式（５）で表される。
言い換えると、上述の１つめの条件は、Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の透過部の中心を通る直線１１７ａと第２分割素子の表面の交点２１７ａと、交点２１７ａと最も近い第２分割素子の透過部の中心との距離が式（５）で表されるｄｘよりも小さいことである。また、上述の２つめの条件は、Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の遮蔽部の中心を通る直線１１８ａと第２分割素子の表面の交点２１８ａと、交点２１８ａと最も近い第２分割素子の遮蔽部の中心との距離が式（５）で表されるｄｘよりも小さいことである。
また、第１分割素子は第１の移動手段である第１の移動部によって移動する。同様に、第２分割素子は第２の移動手段である第２の移動部によって移動する。第１の移動部と第２の移動部はそれぞれアクチュエータを有し、第１分割素子又は第２分割素子の平行移動及び回転移動のいずれか一方若しくは双方を行い、第１分割素子と第２分割素子のアライメントを行う。尚、回転移動は、ｘｙ平面における回転移動つまり光軸に対する傾き（チルト）の移動を含む。
被検体１０６を透過した２次Ｘ線ビーム１０７は検出器１０８によって検出される。本実施形態において、検出器１０８はＸ線を検出することができる撮像素子が２次元に配置された２次元検出器である。例えば、デジタル信号への変換が可能なＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることができる。
検出器１０８による検出結果は計算機１１４に出力されて計算が行われ、被検体の情報を得ることができる。被検体の情報とは例えば被検体の位相像、微分位相像、散乱像（ビジビリティ像）の基になるような情報を指し、これらをマッピングすることで被検体の位相像、微分位相像、散乱像（ビジビリティ像）を得ることができる。尚、検出器による検出結果そのものも被検体の情報を有するため、本発明及び本明細書では、検出結果も被検体の情報の一種とみなす。計算機１１４を被検体情報取得装置と別個に用意し、検出器と接続することにより被検体の位相に関する情報を得るための計算を行っても良い。また、被検体情報取得装置は必要に応じて計算機１１４による計算により得られた被検体の位相に関する情報やそれをマッピングした画像を表示する表示装置（不図示）を備えていても良い。
以上、本実施形態について１次元の分割素子を２枚使用した例を用いて説明したが、１次元分割素子の代わりにＸ線透過部とＸ線遮蔽部が２次元に配列した２次元分割素子を用いても良いし、２枚以上の分割素子を用いても良い。２枚以上の分割素子を用いる場合も検出器に入射するビームを２次Ｘ線ビームとする。例えば、３枚の分割素子を用いる場合、Ｘ線源にいちばん近い分割素子を第０の分割素子とし、この分割素子で形成されるＸ線ビームを０次Ｘ線ビームとする。また、この０次Ｘ線ビームを分割する分割素子を第１の分割素子、第１の分割素子で形成されるＸ線ビームを１次Ｘ線ビーム、１次Ｘ線ビームを分割する分割素子を第２の分割素子、第２の分割素子で形成されるＸ線ビームを第２のＸ線ビームとする。そうすると、２次Ｘ線ビームが検出器に入射する。
本実施形態では検出器１０８に投影される２次Ｘ線ビーム１０７を形成しているＸ線はＸ線焦点１１６の一部分から射出される。よって、２次Ｘ線ビーム１０７が受けるＸ線焦点１１６の振動と印加電子の散乱による影響を軽減することができる。
尚、本実施形態を用いると、第１分割素子と第２分割素子の透過部と遮蔽部の幅にもよるが、おおよそ２ｍ×１ｍ程度の写野を得ることが可能である。
（実施形態２）
実施形態２に係る被検体情報取得装置における１次Ｘ線ビームが第２分割素子に入射して２次Ｘ線ビームを形成する様子を示した模式図を図７（（ａ），（ｂ））と図８（（ａ），（ｂ））に示す。尚、本実施形態の被検体情報取得装置は、１つの１次Ｘ線ビームから複数の２次Ｘ線ビームを形成する点で実施形態１と異なる。そのため、分割素子のＸ線透過部とＸ線遮蔽部の幅と第１分割素子と第２分割素子の配置が実施形態１の被検体情報取得装置と異なるが、その他の構成は実施形態１の被検体情報取得装置と同じである。また、図７と図８では２次Ｘ線ビームの記載を省略している。
実施形態２に係る被検体情報取得装置における１次Ｘ線ビームが第２分割素子に入射して２次Ｘ線ビームを形成する様子を示した模式図を図７（（ａ），（ｂ））と図８（（ａ），（ｂ））に示す。尚、本実施形態の被検体情報取得装置は、１つの１次Ｘ線ビームから複数の２次Ｘ線ビームを形成する点で実施形態１と異なる。そのため、分割素子のＸ線透過部とＸ線遮蔽部の幅と第１分割素子と第２分割素子の配置が実施形態１の被検体情報取得装置と異なるが、その他の構成は実施形態１の被検体情報取得装置と同じである。また、図７と図８では２次Ｘ線ビームの記載を省略している。
上述のように本実施形態の被検体情報取得装置は１つの１次Ｘ線ビームから複数の２次Ｘ線ビームを形成する。しかし、複数の１次Ｘ線ビームのそれぞれが第２分割素子のＸ線透過部において重ならず、複数の１次Ｘ線ビームのそれぞれの端部が第２分割素子のＸ線遮蔽部に入射することは実施形態１の被検体情報取得装置と同じである。しかし、１つの１次Ｘ線ビームから複数の２次Ｘ線ビームを形成するため、上記式（１）が成立しない。これに伴い、ｚ軸方向における条件とｘ軸方向における条件とが実施形態１の被検体情報取得装置と異なる点があるため、以下で説明をする。
本実施形態において隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂが、第２分割素子１０５上に形成されている様子を示す拡大図を図９（（ａ）、（ｂ））に示す。
図９（ａ）は実施形態１の図２に対応する図であり、図７において隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂが第２分割素子上で重なる部分の拡大図である。図９（ａ）は、隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂのそれぞれの端部が、第２分割素子の１つの遮蔽部２１５ｂに入射して２次Ｘ線ビーム１２７ａ、１２７ｂを形成している状態を表している。
図９（ｂ）は実施形態１の図３（ａ）に対応する図であり、図８において隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂの第２分割素子上での間隙の部分の拡大図である。図９（ｂ）は、隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂが重ならず、１次Ｘ線ビームのそれぞれの端部が、第２分割素子の１つの遮蔽部２１５ｂに入射して２次Ｘ線ビーム１２７ｃ、１２７ｄを形成している状態を表している。
図１０（（ａ）、（ｂ））は比較例において隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂが、第２分割素子１０５上に形成されている様子を示す拡大図である。
図１０（ａ）は図４に示した比較例に対応するものである。つまり、図１０（ａ）は、隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂが第２分割素子上で重なり、Ｘ線ビームの端部がそれぞれ、第２分割素子の異なる遮蔽部２１５ａ、２１５ｃに入射している状態を表している。そのため、１次Ｘ線ビームが第２分割素子の透過部１２５ａにおいて重なり、透過部２２５ａから２本の２次Ｘ線ビーム１２７ｅ、１２７ｆ形成されている。
この様に第２分割素子の１つの透過部から複数の２次Ｘ線ビームが形成されると、図４に示した比較例と同様の問題が起こりやすくなる。つまり、第２分割素子と検出器の間で２次Ｘ線ビームが交差又は重なりやすくなり、被検体の情報を算出することが難しくなったり、得られる画像にボケが生じたりしやすくなる。また、１次Ｘ線ビームの入射角によっては２本の２次Ｘ線ビームの一部が重なることによって１本の１次Ｘ線ビーム１０４ｂから形成された２次Ｘ線ビーム１２７ｇよりも幅が太い２次Ｘ線ビームが形成されることもある。このように第２分割素子により形成される複数の２次Ｘ線ビームの幅にばらつきがあると、検出結果から被検体の情報を算出することが難しくなる。
図１０（ｂ）は図５に示した比較例に対応するものである。つまり、図１０（ｂ）は、隣り合う１次Ｘ線ビーム１０４ａ、１０４ｂが第２分割素子上で重ならず、Ｘ線ビーム１０４ａの端部が、第２分割素子の透過部２２５ａに入射している状態を表している。
この様に第２分割素子の透過部に１次Ｘ線ビームの端部が入射すると、図５に示した比較例と同様の問題が起こりやすくなる。つまり、Ｘ線焦点１１６の振動が発生すると、Ｘ線ビーム１０４ａの端部が入射する第２分割素子の透過部２２５ａから射出されるＸ線ビーム１２７ｈの幅が変化し、検出器１０８の検出結果から被検体の情報を算出することが難しくなる。
これらのことから、上述のように本実施形態の被検体情報取得装置も実施形態１の被検体情報取得装置同様に、複数の１次Ｘ線ビームが第２分割素子の透過部において重ならず、複数の１次Ｘ線ビームの夫々の端部は第２分割素子の遮蔽部に入射する。これにより、第２分割素子の１つの透過部から複数の２次Ｘ線ビームが形成されることと、Ｘ線焦点の振動により２次Ｘ線ビーム幅が変化することを防ぐことができる。よって、２次Ｘ線ビームが受けるＸ線焦点１１６の振動と印加電子の散乱による影響を軽減することができる。
上述の被検体情報取得装置を得るための分割素子の条件を説明する。本実施形態もＸ線遮蔽部とＸ線透過部が１次元に配列された１次元分割素子を第１分割素子と第２分割素子として用いる場合を例に説明する。本実施形態でもｚ軸方向における第１分割素子と第２分割素子を配置する位置に関する条件とｘ軸方向における第１分割素子と第２分割素子を配置する位置に関する条件の２つが求められる。
まず、ｚ軸方向における第１分割素子と第２分割素子の配置位置の条件について説明をする。実施形態１のように１本の１次Ｘ線ビームから１本の２次Ｘ線ビームを形成する場合は、図３（ｂ）に示したように１次Ｘ線ビームが入射しない第２分割素子の透過部があっても２次Ｘ線ビームのピッチをほぼ一定にすることができる。しかし、本実施形態のように１本の１次Ｘ線ビームから複数の２次Ｘ線ビームを形成する場合、１次Ｘ線ビームが入射しない第２分割素子の透過部があると、その領域の２次Ｘ線ビームが欠落し、その欠落した領域では被検体の情報を得ることができない。よって、被検体の情報が一部欠落する。被検体を走査することにより欠落した領域の情報を得ることはできるが、走査手段が必要になったり、撮像時間が増大したり、被ばく量が増大したりする可能性があるため２次Ｘ線ビームの欠落が少ない方が好ましい。２次Ｘ線ビームの欠落を防ぐためには、隣り合う１次Ｘ線ビームの間隙が第２分割素子上において第２分割素子の遮蔽部の幅よりも小さい必要がある。一方、１つの第２分割素子の透過部に対して１次Ｘ線ビームが１本のみ入射するためには、１次Ｘ線ビームの重なりの幅が第２分割素子表面上において第２分割素子の遮蔽部の幅よりも小さい必要がある。
尚、２次Ｘ線ビームの欠落を防ぎつつ、１つの第２分割素子の透過部に対して１次Ｘ線ビームが１本のみ入射することは、言い換えれば、隣り合う１次Ｘ線の端部同士が第２分割素子の１つの遮蔽部に入射することである。但し、隣り合う１次Ｘ線の端部同士とは、配列方向に対してお互い側の端部同士のことを指す。例えば、図８（ａ）における１次Ｘ線ビーム１０４ａと１次Ｘ線ビーム１０４ｂならば、１次Ｘ線ビーム１０４ａの１次Ｘ線ビーム１０４ｂ側（図８（ａ）の下側）の端部と１次Ｘ線ビーム１０４ｂの１次Ｘ線ビーム１０４ａ側（上側）の端部同士のことを指す。
２次Ｘ線ビームの欠落を防ぎつつ、１つの第２分割素子の透過部に対して１次Ｘ線ビームが１本のみ入射する条件を式を用いて表す。
隣り合う１次Ｘ線ビームが、第２分割素子１０５上で接する条件を式（６）に示す。
左辺は、光源サイズ（ｆ＋ｄｆ）を無限小としたときの第２分割素子上に投影した第１分割素子の一対の透過部と遮蔽部を合わせた長さ、つまり第１分割素子のピッチを第２分割素子上に投影した長さである。一方、右辺は、光源サイズをｆ＋ｄｆとしたときの第２分割素子表面における１次Ｘ線ビーム幅である。
隣り合う１次Ｘ線ビームが第２分割素子表面上で重なるとき、下記式（２０）が成り立つ。
１つの第２分割素子の透過部に対して１次Ｘ線ビームが１本のみ入射するためには、第２分割素子表面上における１次Ｘ線ビームの重なりの幅が第２分割素子の遮蔽部の幅よりも小さい必要がある。これを式で表すと、下記式（７）が導かれる。
被検体情報取得装置に用いる第１分割素子と第２分割素子が決まれば、式（７）を満たすようＬ１とＬ２を適宜決めることでｚ軸方向における第１分割素子と第２分割素子の配置位置を決めることができる。
次に、隣り合う１次Ｘ線ビームが、第２分割素子表面上で離れていると、下記式（２１）を成り立つ。
同様に、隣り合う１次Ｘ線ビームが、第２分割素子表面上で離れていても２次Ｘ線ビームの欠落を防ぐためには、隣り合う１次Ｘ線ビームの間隙が第２分割素子上において第２分割素子の遮蔽部の幅よりも小さい必要がある。
これを式で表すと下記式（９）が導かれる。
式（７）と式（９）を満たすようにＬ１とＬ２を適宜決めることでｚ軸方向における第１分割素子と第２分割素子の配置位置を決めることができる。
また、式（７）から特定の第２分割素子１０５に適した第１分割素子１０３の設計値を得ることができる。例えば、第１分割素子１０３の遮蔽部の幅Ｇｂ１は式（７）を変形した下記式（８）を用いて設計することができる。
式（９）からも特定の第２分割素子１０５に適した第１分割素子１０３の設計値を得ることができる。例えば、第１分割素子１０３の遮蔽部の幅Ｇｂ１は式（９）を変形した下記式（１０）を用いて設計することができる。
式（８）、式（１０）から、特定の第２分割素子１０５に適したな第１分割素子１０３の遮蔽部の幅Ｇｂ１を求める式（１１）を得ることができる。
式（１１）を満たすように第１と第２分割素子それぞれの遮蔽部の幅（Ｇｂ１、Ｇｂ２）とそれらの配置位置（Ｌ１，Ｌ２）を決めると、図９に示したような、隣り合う１次Ｘ線の端部同士が第２分割素子の１つの遮蔽部に入射する状態を得ることができる。
次に、ｘ軸方向における第１分割素子と第２分割素子の配置位置の条件について説明をする。ｘ軸方向における第１分割素子と第２分割素子の配置位置の条件は、隣りあう１次Ｘ線ビームが第２分割素子上で重なっている場合と重なっていない場合とで異なる。
まず、隣りあう１次Ｘ線ビームが第２分割素子上で重なっている場合について説明をする。実施形態１と同様に、隣り合う１次Ｘ線ビームが第２分割素子上で重なっている位置に第２分割素子の透過部が配置されていると、その透過部からは２本の２次Ｘ線ビームが生じる。これを防ぎ、第２分割素子の１つの透過部に１本の１次Ｘ線ビームが入射するためには、第１分割素子と第２分割素子の配置位置はｘ軸方向において後述する２つの条件のうち少なくともいずれかを満たす必要がある。
１つめは、Ｘ線焦点１１６の中心と第１分割素子１０３の透過部の中心と第２分割素子１０５の透過部の中心とが直線１１７ｄ上にある（図７（ａ））場合である。２つめは、Ｘ線焦点１１６の中心と第１分割素子１０３の透過部の中心と第２分割素子１０５の遮蔽部の中心とが直線１１８ｂ上にある（図７（ｂ））場合である。
この２つの直線上に第２分割素子の透過部又は遮蔽部がある配置（図７（ａ）と図７（ｂ）の配置）を基準として、第２分割素子１０５が直線１１７ｄまたは直線１１８ｂに対して許容されるｘ軸方向の最大誤差について考える。許容される最大誤差ｄｘは、図７（ａ）より、第２分割素子の一対の透過部と遮蔽部の幅を整数倍したものに第２分割素子の遮蔽部の幅１つ分を足したもの（図７（ａ）中のＷ）と第２分割素子表面における１次Ｘ線ビームの幅の差分の１／２倍である。よって、ｄｘは下記式（１２）で表される。
但し、ｍは下記式（１３）を満たす最小の整数である。
尚、図７（ａ）においてｍ＝７であり、実施形態１ではｍ＝１である。
これらのことを言い換えると、上述の１つめの条件は、Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の透過部の中心を通る直線と、第２分割素子の透過部の中心との距離が式（１２）で表されるｄｘよりも小さいことである。また、上述の２つめの条件は、Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の透過部の中心を通る直線と、第２分割素子の遮蔽部の中心との距離が式（１２）で表されるｄｘよりも小さいことである。
但し、実施形態１と同様に式（１１）と式（１２）には第１分割素子と第２分割素子の作製精度（Ｇａ１，Ｇｂ１，Ｇａ２，Ｇｂ２）や、光軸方向における第１分割素子と第２分割素子の位置精度（アライメント精度）を考慮していない。つまり、式（１１）、式（１２）は厳密なものでなく、第１分割素子と第２分割素子の作製誤差とアライメント誤差程度の誤差は許容することができる。
次に、隣りあう１次Ｘ線ビームが第２分割素子上で重なっていない場合について説明をする。１次Ｘ線ビームが入射しない位置に第２分割素子の透過部がある場合は、その透過部からは２Ｘ線ビームが生じない。第２分割素子の透過部から２次Ｘ線ビームが生じない場合は上述のように被検体の情報が欠落する可能性がある。
これを防ぐためには、第１分割素子と第２分割素子の配置位置はｘ軸方向において後述する２つの条件のうち少なくともいずれかを満たす必要がある。
１つめは、Ｘ線焦点１１６の中心と第１分割素子１０３の透過部の中心と第２分割素子１０５の透過部の中心とが直線１１７ｅ上にある（図８（ａ））場合である。２つめは、Ｘ線焦点１１６の中心と第１分割素子１０３の透過部の中心と第２分割素子１０５の遮蔽部の中心とが直線１１８ｃ上にある（図８（ｂ））場合である。
この２つの直線上に第２分割素子の透過部又は遮蔽部がある配置を基準として、第２分割素子１０５が直線１１７ｅまたは直線１１８ｃに対して許容されるｘ軸方向の最大誤差について考える。
許容される最大誤差ｄｘは、図８（ａ）より、第２分割素子の一対の透過部と遮蔽部の幅を整数倍したものに第２分割素子の透過部の幅１つ分を足したものと第２分割素子表面における１次Ｘ線ビームの幅の差分の１／２倍である。よって、ｄｘは下記式（１４）で表される。
但し、ｎは式（１５）を満たす最大の整数である。
これらのことを言い換えると、上述の１つめの条件は、Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の透過部の中心を通る直線と、第２分割素子の透過部の中心との距離が式（１４）で表されるｄｘよりも小さいことである。また、上述の２つめの条件は、Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の透過部の中心を通る直線と、第２分割素子の遮蔽部の中心との距離が式（１４）で表されるｄｘよりも小さいことである。
但し、実施形態１と同様に式（１４）には第１分割素子と第２分割素子の作製精度（Ｇａ１，Ｇｂ１，Ｇａ２，Ｇｂ２）や、光軸方向における第１分割素子と第２分割素子の位置精度を考慮していない。つまり、式（１４）は厳密なものでなく、第１分割素子と第２分割素子の作製誤差とアライメント誤差程度の誤差は許容することができる。
尚、第１分割素子１０３と第２分割素子１０５のｘ軸方向に対する配置誤差の許容値が大きいほど装置設計に有利になる。第１分割素子１０３と第２分割素子１０５のｘ軸方向の配置誤差の許容値が最大になるのは、隣り合うＸ線ビーム１０４が、第２分割素子１０５上で接する式（６）を満たす場合である。但し、第１分割素子と第２分割素子の製造誤差を考慮して、本明細書では式（６）の左辺が右辺の０．９５倍〜１倍であるとき、式（６）が成り立つとする。
以上、本実施形態について１次元の分割素子を２枚使用した例を用いて説明したが、１次元分割素子の代わりにＸ線透過部とＸ線遮蔽部が２次元に配列した２次元分割素子を用いても良いし、２枚以上の分割素子を用いても良い。本実施形態でも実施形態１と同様に検出器１０８に形成される２次Ｘ線ビームを形成しているＸ線はＸ線焦点の中心に近い一部分から射出したＸ線である。したがって、２次Ｘ線ビーム１０７が受けるＸ線焦点１１６の振動と印加電子の散乱による影響を軽減することができる。
尚、本実施形態を用いると、第１分割素子と第２分割素子の透過部と遮蔽部の幅にもよるが、おおよそ２ｍ×１ｍ程度の写野を得ることは可能である。
実施例１では、実施形態１より具体的な例について説明をする。
本実施例の被検体情報取得装置の基本的な構成は図１と同様である。
本実施例では、Ｘ線源として、モリブデン、銀やタングステンターゲットの回転対陰極型のＸ線源を用いる。実効焦点サイズは３００ｕｍ、Ｘ線焦点の振動量が５ｕｍ、Ｘ線焦点の裾の幅が１５０ｕｍ、とした。このＸ線源からは発散Ｘ線が発生し、第１分割素子と第２分割素子に照射される。
第１分割素子は透過部が３０ｕｍ、第２分割素子は透過部が６０ｕｍ、遮蔽部が１４０ｕｍで配列した構造を有し、集束位置は第２分割素子から８０ｃｍの位置にある構造を有する。Ｘ線焦点から第２分割素子までの距離が８０ｃｍのとき、式（３）から第１分割素子の最適な位置はＸ線焦点から４８．８ｃｍである。本実施例における第１分割素子の最適な位置とは、検出器上に投影されるＸ線ビームの幅が最小になることである。第２分割素子から検出器までの距離が８０ｃｍのとき検出器上の２次Ｘ線ビームの幅は２９０ｕｍ程度になる。但し、第１分割素子と第２分割素子を上記の位置に配置すると、ｘ軸方向に許容される第２分割素子の配置位置誤差（ｄｘ）が０になるため、装置を作製する観点からは現実的ではない。ｘ軸方向に許容される第２分割素子の配置位置誤差として２０ｕｍを考慮すると、第１分割素子のｚ軸方向における配置位置はＸ線焦点から５０ｃｍ程度となる。そのため、Ｘ線焦点が第１分割素子の集束位置に配置されるように、第１分割素子の集束位置が第１分割素子から５０ｃｍの位置にある構造を有する第１分割素子を用いる。
第２分割素子により分割された２次Ｘ線ビームを第２分割素子の直後に配置した被検体に照射し、２次元のフラットパネル検出器を用いて被検体を透過した２次Ｘ線ビームの屈折量を検出する。検出器は、２次Ｘ線ビームの１つ１つが検出器の複数の画素にまたがるように配置し、２次Ｘ線ビーム屈折量は検出器の画素毎の強度の分布から得られる。本実施例は２次Ｘ線ビームを被検体に照射するため、被検体のうち２次Ｘ線ビームが透過する領域の間隙の情報は得られない。そこで、２次Ｘ線ビームまたは被検体を動かして２次Ｘ線ビームで被検体を走査することで得られる被検体の情報量を増やすことが可能である。第２分割素子を走査する場合、検出器は第２分割素子を走査した距離に対して拡大率（（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）／（Ｌ１＋Ｌ２））を補正した距離を走査することが望ましい。
本実施例では実施形態１で４枚の分割素子を用いた場合の被検体情報取得装置に関して説明をする。本実施例の被検体情報取得装置の構成は、図１１に示すように分割素子の配置と枚数以外は実施例１と同じである。但し、分割素子の枚数が実施形態１よりも多いため、各構成間の距離（Ｌ１、Ｌ２など）の呼び方が実施形態１，２、実施例１と異なる点に注意する。被検体はＸ線焦点から検出器の間の何れかに置くことが可能だが、実施例１よりも分割素子が多く分割素子間の距離が狭くなるため、図１１に示したように第４分割素子と検出器の間に置くことが望ましい。実施例２の装置構成で、検出器上に投影されるＸ線ビームの幅は下記式（１６）で表される。このように、第１分割素子の開口幅Ｇａ１、第４分割素子の開口幅Ｇａ４、第１分割素子の中心と第４分割素子の中心までの距離Ｌ１４、第４分割素子の中心と検出器の検出面の中心までの距離Ｌ４Ｄに依存する。
本実施例における第２分割素子と第３分割素子は、検出器に投影するＸ線ビーム（４次Ｘ線ビーム）幅を決めるためというよりも、図１１の破線で示すＸ線を遮蔽する目的で導入している。仮に、本実施例で第２分割素子と第３分割素子が存在しないと、破線で示すＸ線が第４分割素子の１つの透過部３２３ａに入射し、複数の４次Ｘ線ビームが発生する。
第１分割素子、第２分割素子、第３分割素子と第４分割素子に、下式（１７）の関係がある場合と装置設計が簡便になる。
式（１７）は、第１分割素子のピッチ（透過部の幅と遮蔽部の幅を足し合わせたもの）を第２分割素子上に投影したピッチが第２分割素子のピッチと等しいことを表す。更に式（１７）は、第１分割素子のピッチを第３分割素子上に投影したピッチが第３分割素子のピッチと等しく、第１分割素子のピッチを第４分割素子上に投影したピッチが第４分割素子のピッチと等しいこと表す。
更に下記式（１８）、（１９）が成り立つこと好ましい。
式（１９）は式（１８）における透過部が遮蔽部に代わったものである。
但し、Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の中心までの距離Ｌｓ１、第１分割素子の中心と第２分割素子の中心までの距離Ｌ１２、第２分割素子の中心と第３分割素子の中心までの距離Ｌ２３、第３分割素子の中心と第４分割素子中心までの距離Ｌ３４とする。
本実施例では、実施例１よりも多くの分割素子を用いているため、第１分割素子の配置をＸ線焦点に近づけることができる。それにより、検出器上に投影されるＸ線ビームの幅を実施例１と比較してより小さくすることができる。Ｘ線源の実効焦点サイズが３００ｕｍ、Ｘ線焦点の振動量が５ｕｍ、Ｘ線焦点の裾が１５０ｕｍとする。また、第４分割素子として、透過部が６０ｕｍ、集束位置と第４分割素子の距離が８０ｃｍの分割素子を用い、第１分割素子の透過部を１５ｕｍとする。Ｘ線焦点の中心と第４分割素子の中心の距離（ＬＳ１＋Ｌ１４）を８０ｃｍ、第４分割素子の中心から検出器の検出面の中心までの距離（Ｌ４Ｄ）を８０ｃｍとする。さらに、Ｘ線焦点の中心から第１分割素子の中心までの距離（ＬＳ１）を２０ｃｍとすると、式（１６）より検出器上のＸ線ビーム幅は１１５ｕｍである。同条件下での実施例１における検出器上のＸ線ビームの幅は１７５ｕｍであることから、本実施例では第２分割素子と第３分割素子を用いることによって約２／３程度の幅のＸ線ビームを得ることが可能である。しかしながら、Ｘ線焦点から３６ｃｍ〜４０ｃｍに第２分割素子を、Ｘ線焦点から４８ｃｍ〜５２ｃｍに第３分割素子をそれぞれ配置する必要がある。式（１８）より、第２分割素子をＸ線焦点から３８ｃｍの位置に配置するときは、第２分割素子の透過部を２８．５ｕｍ、遮蔽部を６６．５ｕｍにすることが望ましい。同様に第３分割素子をＸ線焦点から５０ｃｍの位置に配置するときは、第３分割素子の透過部を３７．５ｕｍ、遮蔽部を８７．５ｕｍにすることが望ましい。
本実施例は分割素子の枚数が４枚のため、ｘ軸方向に許容されるそれぞれの分割素子の配置位置誤差は実施例１よりも小さくなる傾向がある。しかしながら、分割素子の枚数を増やすことで、現在一般的な医療用Ｘ線源として使用されている１ｍｍ以上の実効焦点サイズを有するＸ線源を用いた被検体情報取得装置が可能になる。
実施例３では、実施形態１を用いてＸ線ビームの位置変化の検出を２次元同時に測定する方法について具体的に説明する。本実施例の被検体情報取得装置の構成は、２次元の分割素子を使用している以外は実施例１と同じである。
本実施例の分割素子は２枚の１次元分割素子で作製する。つまり、第１分割素子を構成するために１次元分割素子を２枚、第２分割素子を構成するために１次元分割素子を２枚用いる。第１分割素子を構成する２枚の１次元分割素子は共に透過部が３０ｕｍのものを用いるとした。また、第２分割素子を構成する２枚の１次元分割素子は共に透過部が６０ｕｍ、遮蔽部が１４０ｕｍ、集束位置は分割素子表面から８０ｃｍの位置にあるものを用いるとした。第１分割素子を構成する１次元分割素子の遮蔽部の幅と集束位置は後述する。
第１分割素子と第２分割素子のそれぞれは、１枚目の１次元分割素子の遮蔽部と透過部の配列方向と、２枚目の１次元分割素子の遮蔽部と透過部の配列方向が直行し、且つ２枚の１次元分割素子が接するように２枚の１次元分割素子を配置することで構成する。２枚の１次元分割素子が接するように配置するのは、２枚の１次元分割素子がそれぞれ有する集束位置がなるべく近くに位置するように２枚の１次元分割素子を配置するためである。実際には２つの１次元分割素子の集束位置は分割素子の厚さ分ずれているが、この程度のずれは作製誤差の範囲として無視できる。
第１分割素子と第２分割素子のそれぞれに入射したＸ線は、２枚の１次元分割素子のうち１枚目の透過部と２枚目の透過部が空間的に重なっている部分のみ透過することができる。よって、２枚の１次元分割素子により形成されたＸ線ビームは２次元のドットアレイ状である。
２次元の第１分割素子と第２分割素子のそれぞれを構成する２枚の１次元分割素子の透過部同士の幅と遮蔽部同士の幅が同じ場合は、ｚ軸方向における第１分割素子と第２分割素子の配置位置を式（３）を適用して決めることができる。第２分割素子を構成する２枚の１次元分割素子の集束位置は１次元分割素子から８０ｃｍの位置にあるため、Ｘ線焦点の中心と第２分割素子の中心との距離（Ｌ１＋Ｌ２）を８０ｃｍとして、式（３）を用いる。すると、Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の中心の距離（Ｌ１）が５０ｃｍになるように第１分割素子を配置すればよいことが分かる。
本実施例では２次元の分割素子を構成する２枚の１次元分割素子の透過部の幅同士と遮蔽部の幅同士が同じだが、必ずしも一致する必要はない。本実施例で重要な要素は、下記の２点である。
（１）ｘ軸方向にＸ線を分割する第１分割素子と第２分割素子が、式（１）と式（３）の条件を満たす。
（２）ｙ軸方向にＸ線を分割する第１分割素子と第２分割素子が、式（１）と式（３）の条件を満たす。
（１）ｘ軸方向にＸ線を分割する第１分割素子と第２分割素子が、式（１）と式（３）の条件を満たす。
（２）ｙ軸方向にＸ線を分割する第１分割素子と第２分割素子が、式（１）と式（３）の条件を満たす。
このため、ｘ軸方向にＸ線を分割する１次元分割素子とＸ線焦点の距離と、ｙ軸方向にＸ線を分割する１次元分割素子とＸ線焦点の距離が異なっていても良い。一方、２次元方向に遮蔽部と透過部が配列された２次元分割素子１枚でＸ線を２次元に分割しても良いが、ｘ軸方向とｙ軸方向の透過部及び遮蔽部の間隔は同じことが望ましい。
実施例４では、実施形態２をより具体的に説明する。本実施例の被検体情報取得装置の構成は、第１分割素子と第２分割素子の構成と配置位置以外は実施例１と同じである。
Ｘ線源の実効焦点サイズが３００ｕｍ、Ｘ線焦点の振動量が６ｕｍ、Ｘ線焦点の裾の幅が１５０ｕｍとする。また、第２分割素子の遮蔽部が７５ｕｍ、Ｘ線焦点から第１分割素子までの距離が１００ｃｍ、第１分割素子から第２分割素子までの距離が２００ｃｍのとき、式（１１）から第１分割素子の遮蔽部の幅は２７９ｕｍ〜３２９ｕｍである。このとき第１分割素子と第２分割素子のｘ軸方向に対して許容される誤差を最大にするために、式（６）が成り立てばよいから、式（６）より、第１分割素子の遮蔽部の幅を３０４ｕｍとした。このとき、式（６）より第２分割素子上における１次Ｘ線ビームの幅は、第２分割素子の透過部と遮蔽部を合わせた幅の整数倍になるため、第１分割素子の透過部の幅を１００ｕｍとしたとき、第２分割素子の透過部の幅を２６ｕｍとした。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
１０１ Ｘ線源
１０２ 発散Ｘ線
１０３ 第１分割素子
１０４ １次Ｘ線ビーム
１０５ 第２分割素子
１０６ 被検体
１０７ ２次Ｘ線ビーム
１０８ 検出器
１１４ 計算機
１５０ 光軸
１１６ Ｘ線焦点
１１７ Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の透過部を結ぶ直線
１１８ Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の遮蔽部を結ぶ直線
１２４ １次Ｘ線ビームの端部
３０２ 第３分割素子
３０３ 第４分割素子
１０２ 発散Ｘ線
１０３ 第１分割素子
１０４ １次Ｘ線ビーム
１０５ 第２分割素子
１０６ 被検体
１０７ ２次Ｘ線ビーム
１０８ 検出器
１１４ 計算機
１５０ 光軸
１１６ Ｘ線焦点
１１７ Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の透過部を結ぶ直線
１１８ Ｘ線焦点の中心と第１分割素子の遮蔽部を結ぶ直線
１２４ １次Ｘ線ビームの端部
３０２ 第３分割素子
３０３ 第４分割素子
Claims (11)
- Ｘ線透過部とＸ線遮蔽部とを有し、Ｘ線源からの発散Ｘ線を分割して複数の１次Ｘ線ビームを形成する第１分割素子と、
Ｘ線透過部とＸ線遮蔽部とを有し、前記複数の１次Ｘ線ビームのそれぞれの少なくとも一部を遮蔽して複数の２次Ｘ線ビームを形成する第２分割素子と、
前記複数の２次Ｘ線ビームを検出するＸ線検出器と
を備え、
前記複数の１次Ｘ線ビームのそれぞれは前記第２分割素子の前記複数のＸ線透過部のそれぞれにおいて重ならず、前記複数の１次Ｘ線ビームのそれぞれの端部は前記第２分割素子の前記Ｘ線遮蔽部に入射するように、前記第１の分割素子と前記第２の分割素子とが配置されたことを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記複数の１次Ｘ線ビームのうち、隣り合う１次Ｘ線ビームのそれぞれの端部の一部が前記第２分割素子の１つのＸ線遮蔽部に入射する請求項１に記載の被検体情報取得装置。
- 前記第１分割素子の透過部の幅をＧａ１、
前記第１分割素子の遮蔽部の幅をＧｂ１、
前記第２分割素子の透過部の幅をＧａ２、
前記第２分割素子の遮蔽部の幅をＧｂ２、
前記Ｘ線源が有するＸ線焦点の中心から前記第１分割素子の中心までの距離をＬ１、
前記第１分割素子の中心から前記第２分割素子の中心までの距離をＬ２、
前記Ｘ線焦点の実効焦点サイズをｆ、
前記Ｘ線焦点の振動量と裾を合わせた長さをｄｆとするとき、
下記の２つの式が成り立ち、
前記Ｘ線焦点の中心と前記第１分割素子の透過部の中心とを通る直線と前記第２の分割素子の交点と、該交点に最も近い前記第２分割素子の透過部の中心との距離、及び、
前記Ｘ線焦点の中心と前記第１分割素子の遮蔽部の中心とを通る直線と前記第２の分割素子の交点と、該交点に最も近い前記第２分割素子の遮蔽部の中心との距離のいずれか一方もしくは双方が下記式で表されるｄｘよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の被検体情報取得装置。
但し、ｍは下記式を満たす最小の整数である。
- 前記第１分割素子の透過部の幅をＧａ１、
前記第１分割素子の遮蔽部の幅をＧｂ１、
前記第２分割素子の透過部の幅をＧａ２、
前記第２分割素子の遮蔽部の幅をＧｂ２、
前記Ｘ線源が有するＸ線焦点の中心から前記第１分割素子の中心までの距離をＬ１、
前記第１分割素子の中心から前記第２分割素子の中心までの距離をＬ２、
前記Ｘ線焦点の実効焦点サイズをｆ、
前記Ｘ線焦点の振動量と裾を合わせた長さをｄｆとするとき、
下記の２つの式が成り立ち、
前記Ｘ線焦点の中心と前記第１分割素子の透過部の中心とを通る直線と前記第２の分割素子の交点と、該交点に最も近い前記第２分割素子の透過部の中心との距離、及び、
前記Ｘ線焦点の中心と前記第１分割素子の遮蔽部の中心とを通る直線と前記第２の分割素子の交点と、該交点に最も近い前記第２分割素子の遮蔽部の中心との距離のいずれか一方もしくは双方が下記式で表されるｄｘよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の被検体情報取得装置。
但し、ｎは下記式を満たす最大の整数である。
- 下記式が成り立ち、下記式の左辺が下記式の右辺の０．９５倍よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の被検体情報取得装置。
- 前記第１分割素子の透過部の幅をＧａ１、
前記第１分割素子の遮蔽部の幅をＧｂ１、
前記第２分割素子の透過部の幅をＧａ２、
前記第２分割素子の遮蔽部の幅をＧｂ２、
前記Ｘ線源が有するＸ線焦点の中心から前記第１分割素子の中心までの距離をＬ１、
前記第１分割素子の中心から前記第２分割素子の中心までの距離をＬ２、
前記Ｘ線焦点の実効焦点サイズをｆ、
前記Ｘ線焦点の振動量と裾を合わせた長さをｄｆとするとき、
下記の２つの式が成り立ち、
前記Ｘ線焦点の中心と前記第１分割素子の透過部の中心とを通る直線と、前記第２分割素子の透過部の中心との距離又は、
前記Ｘ線焦点の中心と前記第１分割素子の透過部の中心とを通る直線と、前記第２分割素子の遮蔽部の中心との距離の少なくともどちらか一つが下記式で表されるｄｘよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の被検体情報取得装置。
- 前記第１分割素子を移動する第１の移動手段と、
前記第２分割素子を移動する第２の移動手段とを備え、
前記第１の移動手段は、前記第１分割素子の平行移動、回転移動のうち少なくとも１つを行い、
前記第２の移動手段は、前記第２分割素子の平行移動、回転移動のうち少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。 - 前記第１分割素子は、前記Ｘ線源との距離が５ｃｍ以上の位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
- 前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に被検体を配置して前記被検体の情報を取得することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。
- 前記複数の２次Ｘ線ビームのそれぞれの少なくとも一部を遮蔽して複数の３次Ｘ線ビームを形成する第３分割素子を備え、
前記Ｘ線検出器は、前記複数の３次Ｘ線ビームを検出することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置。 - 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の被検体情報取得装置と、前記第１分割素子に発散Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線検出器から出力される情報に基づいて前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に配置された被検体の情報を算出する演算装置と、を備えることを特徴とする被検体情報取得システム。
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