JP6780592B2 - Ｘ線位相差イメージング装置 - Google Patents

Ｘ線位相差イメージング装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6780592B2
JP6780592B2 JP2017122276A JP2017122276A JP6780592B2 JP 6780592 B2 JP6780592 B2 JP 6780592B2 JP 2017122276 A JP2017122276 A JP 2017122276A JP 2017122276 A JP2017122276 A JP 2017122276A JP 6780592 B2 JP6780592 B2 JP 6780592B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grid
lattice
ray
holding portion
misalignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017122276A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019005048A (ja
Inventor
日明 堀場
日明 堀場
太郎 白井
太郎 白井
貴弘 土岐
貴弘 土岐
哲 佐野
哲 佐野
直樹 森本
森本　　直樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2017122276A priority Critical patent/JP6780592B2/ja
Priority to US16/002,517 priority patent/US10786217B2/en
Priority to EP18177512.3A priority patent/EP3417783B1/en
Priority to CN201810653082.8A priority patent/CN109106387B/zh
Publication of JP2019005048A publication Critical patent/JP2019005048A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6780592B2 publication Critical patent/JP6780592B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/484—Diagnostic techniques involving phase contrast X-ray imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4035—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis the source being combined with a filter or grating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/42—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/4291—Arrangements for detecting radiation specially adapted for radiation diagnosis the detector being combined with a grid or grating
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/54—Control of apparatus or devices for radiation diagnosis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/041—Phase-contrast imaging, e.g. using grating interferometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20008—Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20075—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials by measuring interferences of X-rays, e.g. Borrmann effect

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

本発明は、Ｘ線位相差イメージング装置に関し、特に、タルボ干渉計によって、吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成するＸ線位相差イメージング装置に関する。
従来、タルボ干渉計によって、吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成するＸ線位相差イメージング装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に開示されているＸ線位相差イメージング装置は、Ｘ線源と、マルチスリットと、位相格子と、吸収格子と、検出器と、位相格子をステップ移動させるステッピングアレンジメントとを備える。上記特許文献１に開示されているＸ線位相差イメージング装置は、位相格子をステップ移動させて撮像することにより、吸収像以外に、位相微分像および暗視野像を生成することができる。なお、「位相微分像」とは、Ｘ線が被写体を通過した際に発生するＸ線の位相のずれをもとに画像化した像である。また、「暗視野像」とは、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙの変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。また、暗視野像は、小角散乱像とも呼ばれる。「Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ」とは、鮮明度のことである。
ここで、タルボ干渉計では、吸収格子の周期は、位相格子から所定距離（タルボ距離）離れた位置に形成される位相格子の自己像の周期と同一になるように設計されている。また、タルボ干渉計では、格子の初期位置の調整や、撮像時において格子を並進させるための移動機構を含む格子保持部によって、各格子が保持されている。そして、タルボ干渉計では、吸収格子を格子構成部分の延びる方向と直交する方向に所定距離ずつ並進させながら撮像することにより、位相微分像および暗視野像を生成することができる。なお、「格子構成部分」とは、格子のＸ線透過部およびＸ線遮蔽部（Ｘ線位相変化部）のことである。
タルボ干渉計では、位相格子または吸収格子をステップ移動させながら撮像することによって、検出されるＸ線の検出信号曲線（以下、「ステップカーブ」という）を検出器の各画素において取得する。そして、タルボ干渉計では、被写体を配置せずに撮像することにより取得したステップカーブと、被写体を配置して撮像することにより取得したステップカーブとに基づいて、位相微分像および暗視野像を生成することができる。
国際公開第２０１４／０３０１１５号
しかしながら、上記特許文献１に開示されているＸ線位相差イメージング装置は、撮像中において、格子を保持する格子保持部に起因して、各格子がＸ線の光軸方向と直交する面内において位置ずれを起こした場合、位相格子の自己像と吸収格子との相対位置にずれが生じる。位相格子の自己像と吸収格子との相対位置に格子の格子構成部分が延びる方向と直交する方向における位置ずれが生じた場合、取得するステップカーブの形状が変化してしまうので、生成する位相微分像および暗視野像の画質が劣化するという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、Ｘ線の光軸方向と直交する面内において、格子保持部に起因して格子が位置ずれを起こした場合でも、取得する画像の画質が劣化することを抑制することが可能なＸ線位相差イメージング装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相差イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置された複数の格子と、複数の格子を通過し、検出器により検出されたＸ線の検出信号に基づいて、画像を生成する制御部と、複数の格子のそれぞれを保持する格子保持部とを備え、格子保持部は、複数の格子の相対位置を調整する格子位置調整機構を含み、複数の格子は、Ｘ線の光軸と直交する面内において、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が、位置調整機構の総厚みが最大となる方向に沿うように配置されている。
ここで、タルボ干渉計において、格子保持部に起因して格子が位置ずれを起こした場合、格子の自己像も位置ずれを起こす。格子の格子構成部分が延びる方向と垂直な方向に格子保持部に起因する位置ずれが起きた場合、格子の自己像が格子の走査方向に対して位置ずれが起きる。したがって、ステップカーブの取得中に格子の位置ずれが生じると、ステップカーブの形状が変化する。一方で、格子の構成部分が延びる方向に沿う方向に格子保持部に起因する位置ずれが起きた場合、格子の格子構成部分が延びる方向と直交する方向には影響しないので、得られるステップカーブの形状は変化しない。そこで、本発明では、上記のように、格子の格子構成部分の延びる方向が、格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向に沿うように配置することによって、Ｘ線の光軸方向と直交する面内において、格子保持部に起因する位置ずれが生じたとしても、位相格子の自己像と吸収格子の格子構成部分の延びる方向とが直交する方向における格子の位置関係が変化することを抑制することが可能となる。すなわち、格子位置調整機構が同一部材で構成されている場合、たとえば、格子位置調整機構の熱変形に起因して格子が位置ずれを起こした際の格子の位置ずれは、格子位置調整機構の厚みに依存すると考えられる。したがって、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が格子位置調整機構の厚みが最大となる方向に沿うように配置するように構成すれば、取得するステップカーブの形状が変化することを抑制することができるので、Ｘ線の光軸方向と直交する面内において、格子保持部が含む格子位置調整機構に起因して格子が位置ずれを起こした場合でも、取得する画像の画質が劣化することを抑制することができる。また、格子位置調整機構に起因する位置ずれを測定しなくても、解析的に位置ずれの方向を決定することができる。
上記第１の局面におけるＸ線位相差イメージング装置において、好ましくは、制御部は、格子位置調整機構によって、複数の格子の相対位置を調整するように構成されており、格子位置調整機構は、撮像時において、格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向と直交する方向に沿って複数の格子を相対移動させるように構成されている。このように構成すれば、複数の格子を相対移動させる方向と格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向とを直交させることができるので、格子保持部が含む格子位置調整機構に起因する位置ずれが生じた場合でも、複数の格子を相対移動させる方向の位置ずれを抑制することができる。その結果、取得するステップカーブの形状の変化を抑制することが可能となり、生成する画像の画質が劣化することを抑制することができる。
この場合、好ましくは、格子位置調整機構は、それぞれ異なる方向に複数の格子を移動させる複数の位置決め機構を積層することによって構成されている。
上記格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向と直交する方向に沿って複数の格子を相対移動させながら撮像する構成において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源から照射されるＸ線の位相を変化させてタルボ干渉を生じさせる第１格子と、第１格子によるタルボ干渉により生じた像を構成するＸ線の一部を遮蔽する第２格子とを含み、Ｘ線の光軸と直交する面内において、第１格子および第２格子の両方の格子構成部分の延びる方向が、格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向に沿うように、第１格子および第２格子が配置されている。このように構成すれば、第１格子と第２格子との位置関係を厳密に設定する必要があるタルボ干渉計において、格子保持部が含む格子位置調整機構に起因する第１格子および／または第２格子の位置ずれによる画像の画質が劣化することを抑制することができる。したがって、タルボ干渉計において、格子保持部が含む格子位置調整機構に起因する第１格子および／または第２格子の位置ずれによる画像の画質の劣化を抑制するために本願を用いることは好適である。
上記格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向と直交する方向に沿って複数の格子を相対移動させながら撮像する構成において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源から照射されるＸ線の一部を遮蔽する第３格子と、第３格子によってＸ線の一部が遮蔽されたことにより生じる像を構成するＸ線の一部を遮蔽する第４格子とを含み、Ｘ線の光軸と直交する面内において、第３格子および第４格子の両方の格子構成部分の延びる方向が、格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向に沿うように、第３格子および第４格子が配置されている。このように構成すれば、非干渉計において、格子保持部が含む格子位置調整機構の位置ずれに起因する画像の画質が劣化することを抑制することができる。したがって、非干渉計において、格子保持部が含む格子位置調整機構に起因する第３格子および／または第４格子の位置ずれによる画像の画質が劣化することを抑制することができる。したがって、非干渉計において、格子保持部が含む格子位置調整機構に起因する第３格子および／または第４格子の位置ずれによる画像の画質の劣化を抑制するために本願を用いることは好適である。
この発明の第２の局面におけるＸ線位相差イメージング装置は、Ｘ線源と、記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置された複数の格子と、複数の格子を通過し、検出器により検出されたＸ線の検出信号に基づいて、画像を生成する制御部と、複数の格子のそれぞれを保持する格子保持部とを備え、複数の格子は、Ｘ線の光軸と直交する面内において、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が、格子保持部に起因する位置ずれが最大となる方向に沿うように配置されており、格子保持部に起因する位置ずれは、少なくとも格子保持部の熱変形に起因する位置ずれを含む。このように構成すれば、Ｘ線位相差イメージング画像の撮像時に、格子保持部周辺において熱変動が生じることにより格子保持部が熱変形を起こした場合においても、格子保持部に起因する格子の位置ずれによって取得する画像の画質が劣化することを抑制することができる。
上記第２の局面におけるＸ線位相差イメージング装置において、好ましくは、格子保持部に起因する位置ずれの方向は、Ｘ線源から照射されるＸ線の光軸と直交する面内において、格子保持部の位置ずれ量をそれぞれ異なる２方向に分解した位置ずれ量のうち、位置ずれ量が大きい方向である。このように構成すれば、格子の位置ずれに最も影響する、格子保持部の位置ずれ量が大きい１方向を格子保持部の位置ずれの方向とみなすことが可能になる。その結果、格子の配置方向を容易に決定することができる。
この場合、好ましくは、Ｘ線源と、複数の格子と、検出器とが水平方向または鉛直方向に並べて配置されており、格子保持部に起因する位置ずれの方向は、Ｘ線源から照射されるＸ線の光軸と直交する面内において、検出器の縦方向または横方向の２方向のうち、格子保持部の位置ずれ量が大きい方向である。このように構成すれば、Ｘ線位相差イメージング装置を水平方向および鉛直方向のどちらに配置した場合においても、Ｘ線の光軸と直交する面内において、検出器の縦方向または横方向のどちらか一方に格子を移動させればよいので、格子位置調整機構による格子の移動を容易に行うことができる。
上記第１および第２の局面におけるＸ線位相差イメージング装置において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源から照射されるＸ線の一部を遮蔽することにより、Ｘ線の空間的な可干渉性を高めるための第５格子をさらに含む。このように構成すれば、第５格子を用いて、Ｘ線源の可干渉性を向上させることができる。その結果、焦点距離が微小でないＸ線源を用いてＸ線位相差撮像を行うことが可能となるので、Ｘ線源の選択の自由度を向上させることができる。
本発明によれば、上記のように、Ｘ線の光軸方向と直交する面内において、格子保持部に起因して格子が位置ずれを起こした場合でも、取得する画像の画質が劣化することを抑制することが可能なＸ線位相差イメージング装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態によるＸ線位相差イメージング装置の全体構造を示す図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差イメージング装置のＸ線源と、複数の格子と、検出器との配置を説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差イメージング装置の格子と格子保持部を拡大した模式図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差イメージング装置の格子位置調整機構が調整する格子の位置ずれ方向を説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差イメージング装置の格子位置調整機構の構成を説明するための模式図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差イメージング装置の格子保持機構が格子を保持する例を説明するための模式図（Ａ）および（Ｂ）である。 タルボ干渉計における吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成する方法を説明するための模式図である。 タルボ干渉計におけるステップカーブを取得する方法を説明するための模式図である。 第１格子および第２格子の格子構成部分がＸ方向に延びるように配置した際の位置ずれを説明するための模式図（Ａ）および（Ｂ）である。 第１格子および第２格子の格子構成部分がＹ方向に延びるように配置した際の位置ずれを説明するための模式図（Ａ）および（Ｂ）である。 本発明の第２実施形態によるＸ線位相差イメージング装置の全体構造を示す図である。 本発明の第３実施形態によるＸ線位相差イメージング装置の全体構造を示す図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例によるＸ線位相差イメージング装置の全体構造を示す図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例によるＸ線位相差イメージング装置の全体構造を示す図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相差イメージング装置１００の構成について説明する。
（Ｘ線位相差イメージング装置の構成）
まず、図１〜図６を参照して、第１実施形態によるＸ線位相差イメージング装置１００の構成について説明する。
Ｘ線位相差イメージング装置１００は、図１に示すように、被写体Ｔを通過したＸ線の拡散を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。また、Ｘ線位相差イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相差イメージング装置１００は、たとえば、非破壊検査用途では、物体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。また、Ｘ線位相差イメージング装置１００は、たとえば、医療用途では、生体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。
図１は、Ｘ線位相差イメージング装置１００の斜視図である。また、図２は、Ｘ線位相差イメージング装置１００を上（Ｙ１方向）から見た図である。図１に示すように、Ｘ線位相差イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、第３格子２と、第１格子３と、第２格子４と、検出器５と、制御部６と、格子保持部７とを備えている。なお、本明細書において、鉛直方向をＹ方向とし、鉛直上方向をＹ１方向とし、鉛直下方向をＹ２方向とする。また、Ｙ方向と直交する水平面内の直交する２方向をそれぞれＸ方向、および、Ｚ方向とする。Ｘ方向のうち、一方をＸ１方向とし、他方をＸ２方向とする。また、Ｚ方向のうち、一方をＺ１方向とし、他方をＺ２方向とする。図１に示す例では、Ｚ１方向にＸ線源１と複数の格子と検出器５とを並べて配置している。なお、Ｚ方向とは、特許請求の範囲の「Ｘ線の光軸方向」の一例である。
Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線をＺ１方向に向けて照射するように構成されている。
図２に示すように、第３格子２は、複数のＸ線透過部２ａおよびＸ線遮蔽部２ｂを有している。各Ｘ線透過部２ａおよびＸ線遮蔽部２ｂは、直線状に延びるように形成されている。また、Ｘ線透過部２ａおよびＸ線遮蔽部２ｂは、Ｘ線透過部２ａおよびＸ線遮蔽部２ｂが延びる方向と直交する方向に所定の周期（ピッチ）ｄ3で配列される。なお、Ｘ線透過部２ａ、および、Ｘ線遮蔽部２ｂは、特許請求の範囲の「格子構成部分」の一例である。
第３格子２は、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射されるＸ線の一部を遮蔽することにより、Ｘ線の空間的な可干渉性を高める。第３格子２は、いわゆるマルチスリットである。なお、第３格子２は、特許請求の範囲の「第５格子」の一例である。
第１格子３は、複数のスリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂを有している。各スリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂは、それぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、スリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂは、スリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂが延びる方向と直交する方向に所定の周期（ピッチ）ｄ1で配列される。第１格子３は、いわゆる位相格子である。なお、スリット３ａ、および、Ｘ線位相変化部３ｂは、特許請求の範囲の「格子構成部分」の一例である。
第１格子３は、Ｘ線源１と、第２格子４との間に配置されている。第１格子３は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の位相を変化させてタルボ干渉を生じさせる。タルボ干渉とは、可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離Ｚp）離れた位置に、格子の像（自己像３０（図７参照））が形成されることである。
第２格子４は、複数のＸ線透過部４ａおよびＸ線遮蔽部４ｂを有している。各Ｘ線透過部４ａおよびＸ線遮蔽部４ｂは、それぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、Ｘ線透過部４ａおよびＸ線遮蔽部４ｂは、Ｘ線透過部４ａおよびＸ線遮蔽部４ｂが延びる方向と直交する方向に所定の周期（ピッチ）ｄ2で配列される。第２格子４は、いわゆる、吸収格子である。第１格子３、第２格子４、第３格子２はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット３ａ、Ｘ線透過部４ａ、および、Ｘ線透過部２ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線遮蔽部４ｂ、および、Ｘ線遮蔽部２ｂはそれぞれＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部３ｂはスリット３ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。なお、Ｘ線透過部４ａ、および、Ｘ線遮蔽部４ｂは、特許請求の範囲の「格子構成部分」の一例である。
第２格子４は、第１格子３と検出器５との間に配置されており、第１格子３を通過したＸ線が照射される。また、第２格子４は、第１格子３からタルボ距離Ｚp離れた位置に配置される。第２格子４は、第１格子３の自己像３０（図７参照）と干渉して、検出器５の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。
また、タルボ距離Ｚpは、以下の式（１）によって表される。
Figure 0006780592
 ここで、ｄ1は第１格子３の周期である。また、λはＸ線源１から照射されるＸ線の波長である。また、Ｒ1は第１格子３から第２格子４までの距離である。また、ｐは任意の整数である。
また、第２格子４の周期ｄ2は、第１格子３の自己像３０（図７参照）と同じ周期となるように設計されており、以下の式（２）によって表される。
Figure 0006780592
検出器５は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換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。検出器５は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器５は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、画素の配列方向がＸ方向およびＹ方向に一致するように検出器５が配置されている。また、検出器５は、取得した画像信号を、制御部６に出力するように構成されている。
制御部６は、検出器５から出力された画像信号に基づいて、吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成するように構成されている。制御部６は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。
なお、第１実施形態では、Ｘ線位相差イメージング装置１００は、被写体Ｔを縞走査法によって取得するように構成されている。縞走査法とは、第１格子３または第２格子４を、Ｘ方向に所定のピッチで並進させながら撮像し、画素ごとに検出されたＸ線強度に基づいて強度変調信号を作成し、作成した強度変調に基づいて画像化する方法である。
次に、図３〜図５を参照して、第１実施形態によるＸ線位相差イメージング装置１００の格子保持部７が格子を保持する構成、および、格子位置調整機構９が格子の位置を調整する構成について説明する。図３は、格子保持部７に保持された格子の拡大図である。図３に示すように、各格子は矩形形状であり、格子構成部分がｕ方向に延びるように配置されている。また、各格子の格子構成部分は、ｒ方向に所定の周期（ピッチ）で配列されている。また、各格子は金属製の格子フレーム８に収容されており、格子保持部７は格子フレーム８を保持することにより各格子を保持している。格子フレーム８は、矩形の枠形状であり、たとえば、アルミで構成されている。また、格子保持部７は、金属性の部材で構成されており、複数の格子の位置を調整する格子位置調整機構９を含んでいる。格子位置調整機構９も格子保持部７と同様に、金属製の部材で構成されている。格子位置調整機構９は、各格子の相対位置を調整するように構成されている。また、格子位置調整機構９は、撮像時において、制御部６からの信号に基づいて、第２格子４を走査させるように構成されている。格子保持部７および格子位置調整機構９は、たとえば、アルミで構成されている。第１実施形態では、格子保持部７（格子位置調整機構９）は、第３格子２、第１格子３、および、第２格子４のそれぞれを保持するために各格子の配置場所に設けられている。また、図３に示す例では、格子保持部７は、格子位置調整機構９のうちＹ１方向の端面に設けられており、格子フレーム８をＹ１方向から保持するように構成されている。
（格子位置調整機構が格子の位置ずれを調整する構成）
次に、図４および図５を参照して、格子位置調整機構９が第１格子３および／または第２格子４の位置ずれを調整する構成について説明する。ここで、Ｘ線位相差イメージング装置１００のようなタルボ・ロー干渉計では、第１格子３からタルボ距離Ｚp離れた位置に第２格子４を配置する。また、第１格子３および第２格子４の相対位置がずれている場合、意図しないモアレ縞が発生するため、生成する画像の画質が劣化するなどの問題が発生する。したがって、第１実施形態では、Ｘ線位相差イメージング装置１００は、格子位置調整機構９によって、第１格子３、第２格子４、および、第３格子２の相対位置をあらかじめ調整するように構成されている。第１格子３、第２格子４、および、第３格子２の位置ずれには、図４に示すように、主に、Ｘ方向の位置ずれ、Ｙ方向の位置ずれ、Ｚ方向の位置ずれ、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれおよびＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれがある。
図５に示すように、格子位置調整機構９は、それぞれ異なる方向に複数の格子を移動させる複数の位置決め機構を積層することによって構成されている。具体的には、格子位置調整機構９は、複数の位置決め機構をＹ方向に積層するように構成されており、格子位置調整機構９の総厚みの最大方向がＹ方向となるように構成されている。より具体的には、格子位置調整機構９は、基台部９０と、ステージ支持部９１と、格子を乗せるステージ９２と、第１駆動部９３と、第２駆動部９４と、第３駆動部９５と、第４駆動部９６と、第５駆動部９７とを含む。第１〜第５駆動部は、たとえば、それぞれモータなどを含む。また、ステージ９２は、連結部９２ａと、Ｚ方向軸周り回動部９２ｂと、Ｘ軸方向周り回動部９２ｃとによって構成されている。また、ステージ９２は、各格子を保持する格子保持部７として構成されている。
第１駆動部９３、第２駆動部９４および第３駆動部９５は、それぞれ、基台部９０の上面に設けられている。第１駆動部９３は、ステージ支持部９１をＺ方向に往復移動させるように構成されている。また、第２駆動部９４は、ステージ支持部９１をＹ軸方向周りに回動させるように構成されている。また、第３駆動部９５は、ステージ支持部９１をＸ方向に往復移動させるように構成されている。ステージ支持部９１は、ステージ９２の連結部９２ａと接続しており、ステージ支持部９１の移動に伴って、ステージ９２も移動する。
また、第４駆動部９６は、Ｚ方向軸周り回動部９２ｂをＸ方向に往復移動させるように構成されている。Ｚ方向軸周り回動部９２ｂは、底面が連結部９２ａに向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ方向に往復移動されることにより、ステージ９２をＺ方向の中心軸線周りに回動するように構成されている。また、第５駆動部９７は、Ｘ軸方向周り回動部９２ｃをＺ方向に往復移動させるように構成されている。Ｘ軸方向周り回動部９２ｃは、底面がＺ方向軸周り回動部９２ｂに向けて凸曲面状に形成されており、Ｚ方向に往復移動されることにより、ステージ９２をＸ方向の中心軸線周りに回動するように構成されている。
したがって、格子位置調整機構９は、第１駆動部９３によって、格子をＺ方向に位置調整可能に構成されている。また、格子位置調整機構９は、第２駆動部９４によって、格子をＹ軸方向周りの回転方向（Ｒｙ方向）に位置調整可能に構成されている。また、格子位置調整機構９は、第３駆動部９５によって、格子をＸ方向に位置調整可能に構成されている。また、格子位置調整機構９は、第４駆動部９６によって、格子をＺ方向軸周りの回転方向（Ｒｚ方向）に位置調整可能に構成されている。また、格子位置調整機構９は、第５駆動部９７によって、格子をＸ軸方向周りの回転方向（Ｒｘ方向）に位置調整可能に構成されている。各軸方向の移動可能範囲は、たとえば、それぞれ数ｍｍである。また、Ｘ軸方向周りの回転方向Ｒｘ、Ｙ軸方向周りの回転方向ＲｙおよびＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚの回動可能角度は、たとえば、それぞれ数度である。
第１実施形態では、図５に示すように、格子位置調整機構９はステージ９２に格子を乗せることによって格子の６軸方向の位置調整を行うように構成されているが、格子の位置調整をすることができればどのように構成されていてもよい。たとえば、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、格子を３方向から保持するように構成されていてもよい。図６（Ａ）に示す例では、格子位置調整機構９は、第１調整機構９ａ、第２調整機構９ｂ、および、第３調整機構９ｃを含んでいる。なお、図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、便宜上、第１〜第３調整機構を構成する位置決め機構を矩形形状で示しており、それぞれの位置決め機構は同じ厚みを有するものとして示した例である。
第１調整機構９ａは、位置決め機構をＹ方向に３段積層した構造であり、格子をＸ方向、Ｙ方向、および、Ｚ方向に位置調整するように構成されている。また、第２調整機構９ｂは、位置決め機構をＸ方向に２段積層した構造であり、格子をＲｘ方向およびＲｙ方向に位置調整するように構成されている。また、第３調整機構９ｃは、１つの位置決め機構によってＸ方向から格子を保持する構成であり、格子をＲｚ方向に位置調整するように構成されている。なお、第１実施形態では、図６（Ｂ）に示すように、第１調整機構９ａと第２調整機構９ｂとが同じ総厚みとなるように構成されていてもよい。
（吸収像、位相微分像、および、暗視野像の生成）
次に、図７および図８を参照して、制御部６が吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成する構成について説明する。
図７は、第１格子３の自己像３０に対して第２格子４を格子構成部分と直交する方向に並進させてステップカーブを取得する例を示す図である。図７（Ａ）の状態では、第１格子３の自己像３０と第２格子４のＸ線遮蔽部４ｂとが重なっているため、検出器５で検出されるＸ線の強度は小さくなる。しかし、第１格子３を走査させることによって、図７（Ｂ）の状態になると、第１格子３の自己像３０が第２格子４のＸ線透過部４ａにオーバーラップする領域が増加するため、検出器５で検出されるＸ線の強度が大きくなる。そして、図７（Ｃ）の状態まで第１格子３を走査させると、第１格子３の自己像３０が第２格子４のＸ線透過部４ａと重なるため、検出器５で検出されるＸ線の強度が最大となる。このようにして、検出器５の各画素においてステップカーブを取得する。なお、図７には、被写体Ｔを配置せずに取得したステップカーブ１１の例、および、被写体Ｔを配置して取得したステップカーブ１２の例を示している。
次に、図８を参照して、取得したステップカーブを用いて吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成する構成について説明する。図８に示すように、吸収像は、被写体Ｔを配置して撮像した際のＸ線の平均強度Ｃｓと、被写体Ｔを配置せずに撮像した際のＸ線の平均強度Ｃｒとの比によって生成することができる。また、位相微分像は、被写体Ｔを配置せずに撮像して取得したステップカーブ１１と、被写体Ｔを配置せずに撮像して取得したステップカーブ１２との位相差Δφを所定の算出によって求められた数を乗算することにより生成することができる。また、暗視野像は、被写体Ｔを配置せずに撮像した際のＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（Ｖｒ）と被写体Ｔを配置して撮像した際のＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（Ｖｓ）との比によって生成することができる。Ｖｒは、ステップカーブ１１の振幅Ａｒと平均強度Ｃｒとの比によって求めることができる。また、Ｖｓは、ステップカーブ１２の振幅Ａｓと平均強度Ｃｓとの比によって求めることができる。
（格子の位置ずれ）
ここで、縞走査法では、格子を走査させながら撮像することによって各画素のＸ線の強度変化を示すステップカーブを取得し、取得したステップカーブに基づいて画像を生成する。したがって、ステップカーブの取得中に格子保持部７に起因して第１格子３および／または第２格子４が位置ずれを起こした場合、第１格子３の自己像３０と第２格子４との相対位置が変化し、検出器５で検出されるＸ線の強度が変化してしまう可能性がある。検出されるＸ線の強度が変化すると、取得されるステップカーブの形状が変化し、生成する画像の画質が劣化するなどの影響が発生する。
そこで、図９および図１０を参照して、格子の位置ずれの方向と格子の走査方向との関係によって検出されるＸ線の強度に変化することによって、ステップカーブに影響を与える例、および、ステップカーブに影響を与えない例について説明する。なお、第１実施形態では、格子の位置ずれとは、Ｘ線の光軸と直交する面内（ＸＹ面内）において発生する格子の位置ずれのことである。
図９は、格子の走査方向に沿う方向に格子の位置ずれが起きた場合の例を示す図である。図９に示す例では、第１格子３および第２格子４の格子構成部分をＸ方向に向けて第１格子３および第２格子４を配置している。縞走査法においては、格子の走査方向は、格子構成部分と直交する方向であるので、格子の走査方向はＹ方向である。
図９（Ａ）は、第１格子３および第２格子４が想定している適切な位置関係にある場合における、第１格子３の自己像３０と第２格子４との位置関係を示す図である。図９（Ａ）に示すように、格子の位置ずれが起きていない場合、第１格子３の自己像３０と第２格子４のＸ線遮蔽部４ｂとの格子の走査方向（Ｙ方向）における位置は一致している。したがって、この状態から第１格子３をＹ方向に走査させながら撮像して取得したステップカーブは被写体Ｔの形状を反映した形状となる。
図９（Ｂ）は、第１格子３がＹ１方向に位置ずれを起こした場合の第１格子３の自己像３０と第２格子４との位置関係を示す図である。図９（Ｂ）に示すように、格子の走査方向に位置ずれが生じた場合、Ｙ方向における第１格子３の自己像３０と第２格子４のＸ線遮蔽部４ｂとの位置がずれるので、適切な位置関係に格子が配置されている場合と比較して、検出器５で検出されるＸ線の強度が変化する。したがって、ステップカーブの取得中に、第１格子３が、図９（Ｂ）に示すような位置ずれを起こした場合、検出器５で検出されるＸ線の強度が変化し、ステップカーブの形状が変化する。すなわち、被写体Ｔの形状によるＸ線強度変化以外のＸ線強度変化を含んだステップカーブとなる。
図１０は、格子の走査方向と直交する方向に格子の位置ずれが起きた場合の例を示す図である。図１０に示す例では、格子の格子構成部分をＹ方向に向けて第１格子３および第２格子４を配置している。したがって、図１０に示す例では、格子の走査方向はＸ方向である。
図１０（Ａ）は、第１格子３および第２格子４が想定している適切な位置関係にある場合における、第１格子３の自己像３０と第２格子４との位置関係を示す図である。図１０（Ａ）に示すように、格子の位置ずれが起きていない場合、第１格子３の自己像３０と第２格子４のＸ線遮蔽部４ｂとの格子の走査方向（Ｙ方向）における位置は一致している。したがって、この状態から第１格子３をＸ方向に走査させながら撮像して取得したステップカーブの形状は、被写体Ｔの形状を反映した形状となる。図１０（Ｂ）は、第１格子３がＹ１方向に位置ずれを起こした場合の第１格子３の自己像３０と第２格子４との位置関係を示す図である。図１０（Ｂ）に示すように、格子の走査方向と直交する方向に位置ずれが生じた場合でも、Ｘ方向へ位置ずれしないため、適切な位置関係に格子が配置されている場合と比較して、格子面内の領域で検出されるＸ線の強度は変化しない。したがって、ステップカーブの形状は変化しない。
これらより、格子の構成部分が延びる方向が、格子保持部７に起因する位置ずれの方向と沿う方向に配置することにより、格子が位置ずれを起こした場合でも、取得するステップカーブの形状に影響を与えることを抑制することができる。そこで、第１実施形態では、複数の格子は、Ｘ線の光軸と直交する面内において、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が、格子保持部７に起因する位置ずれが最大となる方向に配置する。その結果、最大の位置ずれ方向と走査方向とが図１０（Ｂ）の関係となる。
ここで、格子保持部７に起因する位置ずれについて考える。撮像中の位置ずれ要因としては、様々な要因が考えられるが、少なくとも熱による位置ずれを含む。格子保持部７および格子位置調整機構９は、アルミなどの金属製の部材によって構成されている。また、格子位置調整機構９は、格子の位置調整を行うためにモータなどを含んでいるため、熱が発生することが考えられる。熱が発生した場合、アルミなどの金属製の部材によって構成されている格子保持部７および格子位置調整機構９は、熱変形を起こす場合がある。
たとえば、アルミの場合、１ｍあたりの熱膨張係数は２３×１０-6［／℃］なので、格子保持部７の厚みが１０ｃｍであり、全体が一様に温度変化すると仮定した場合、１℃あたり２．３μｍの熱変形を起こすことになる。各格子の周期は、数μｍから数十μｍであるため、格子の位置が０．数μｍから数μｍずれると、ステップカーブの形状に影響が出ることになる。したがって、格子保持部７および格子位置調整機構９の温度が数℃変化しただけでもステップカーブに影響が生じる。このような格子保持部７および格子位置調整機構９の熱変形を抑えるためには、温度変化を０．数℃以下の範囲に抑える必要がある。しかし、周囲の温度変化に加え、格子位置調整機構９がモータなどを含んでおり、内部からも発熱するため、温度変化を０．数℃以下の範囲に抑えることは困難であると考えられる。
熱変形によって一様に位置ずれが起きると考えると、格子位置調整機構９は、第１実施形態における構成では、格子位置調整機構９の総厚みが最大の方向はＹ方向であるため、Ｙ方向の位置ずれが最大となると考えられる。また、図６に示すように、格子の複数か所が格子位置調整機構９によって保持されている場合、各格子位置調整機構９の厚みが大きい方向の位置ずれが最大となると考えられる。したがって、図６（Ａ）に示す例では、Ｙ方向に位置ずれを起こす。また、図６（Ｂ）に示す例では、第１調整機構９ａの厚みと第２調整機構９ｂの厚みとが同じなので、矢印１０の方向（各位置ずれの合成方向）に格子保持部７に起因する位置ずれがおこる。
そこで、第１実施形態では、Ｘ線位相差イメージング装置１００において、熱変形に起因する位置ずれなど、格子保持部７および格子位置調整機構９に起因する格子の位置ずれが発生した場合でも、取得するステップカーブの形状が変化しないように、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が格子保持部７に起因する位置ずれの方向に沿う方向となるように、複数の格子を配置する。具体的には、複数の格子は、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が、格子位置調整機構９の総厚みが最大となる方向（Ｙ方向）に沿うように配置される。
また、格子保持部７および格子位置調整機構９に起因する位置ずれ方向は、図１０（Ｂ）に示すように、各位置ずれの合成方向が斜め方向になることがある。その場合、格子を斜めに並進させなければならないため、格子位置調整機構９の構成が複雑になる。また、格子位置調整機構９を傾けて配置することにより、格子を斜めに並進させる構成も考えられる。しかし、格子位置調整機構９を微細な角度で正確に傾けるために、別途格子位置調整機構９を傾ける機構を設けるなど、装置構成がより複雑なものになる。ここで、格子保持部７および格子位置調整機構９の位置ずれは微細である。したがって、位置ずれの合成方向を２方向に分解し、２方向のうちの位置ずれ量が大きい方向を格子保持部７および格子位置調整機構９の位置ずれの方向とみなすことができる。
そこで、第１実施形態では、各位置ずれの合成方向を２方向に分解し、２方向のうち、一方を位置ずれ方向とみなして格子を配置するように構成されている。具体的には、格子保持部７に起因する位置ずれの方向は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の光軸と直交する面内において、格子保持部７の位置ずれ量をそれぞれ異なる２方向に分解した位置ずれ量のうち、位置ずれ量が大きい方向である。さらに具体的には、第１実施形態では、格子位置調整機構９は、格子保持部７の位置ずれが最大となる方向と直交する方向に沿って複数の格子を相対移動させるように構成されている。また、第１実施形態では、複数の格子は、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が格子位置調整機構９の総厚みが最大となる方向に沿うように配置する。
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相差イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器５と、Ｘ線源１と検出器５との間に配置された複数の格子と、複数の格子を通過し、検出器５により検出されたＸ線の検出信号に基づいて、画像（吸収像と位相微分像と暗視野像との少なくとも１つを含む）を生成する制御部６と、複数の格子のそれぞれを保持する格子保持部７とを備え、複数の格子は、Ｘ線の光軸と直交する面内において、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が、格子保持部７に起因する位置ずれが最大となる方向に沿うように配置されている。これにより、第１格子３および第２格子４の格子構成部分の延びる方向が、格子保持部７に起因する位置ずれの方向に沿うように配置することによって、Ｘ線の光軸方向と直交する面内において、格子保持部７に起因する位置ずれが生じたとしても、第１格子３の自己像３０と第２格子４の格子構成部分の延びる方向とが直交する方向における格子の位置関係が変化することを抑制することが可能となる。その結果、取得するステップカーブの形状が変化することを抑制することができるので、Ｘ線の光軸方向と直交する面内において、格子保持部７に起因して格子が位置ずれを起こした場合でも、取得する画像の画質が劣化することを抑制することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、格子保持部７は、複数の格子の相対位置を調整する格子位置調整機構９をさらに備え、制御部６は、格子位置調整機構９によって、複数の格子の相対位置を調整するように構成されており、格子位置調整機構９は、撮像時において、格子保持部７の位置ずれが最大となる方向と直交する方向に沿って複数の格子を相対移動させるように構成されている。これにより、複数の格子を相対移動させる方向と格子保持部７に起因する位置ずれの方向とを直交させることができるので、格子保持部７に起因する位置ずれが生じた場合でも、複数の格子を相対移動させる方向の位置ずれを抑制することができる。その結果、取得するステップカーブの形状の変化を抑制することが可能となり、生成する画像の画質が劣化することを抑制することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、それぞれ異なる方向に複数の格子を移動させる複数の位置決め機構を積層することによって構成されており、複数の格子は、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が格子位置調整機構９の総厚みが最大となる方向に沿うように配置されている。ここで、格子位置調整機構９が同一部材で構成されている場合、たとえば、格子位置調整機構９の熱変形に起因して格子が位置ずれを起こした際の格子の位置ずれは、格子位置調整機構９の厚みに依存すると考えられる。したがって、複数の格子の格子構成部分が延びる方向が格子位置調整機構９の厚みが最大となる方向に沿うように配置するように構成すれば、格子位置調整機構９に起因する位置ずれを測定しなくても、解析的に位置ずれの方向を決定することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、複数の格子は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の位相を変化させてタルボ干渉を生じさせる第１格子３と、第１格子３によるタルボ干渉により生じた像（自己像３０）を構成するＸ線の一部を遮蔽する第２格子４とを含み、Ｘ線の光軸と直交する面内において、第１格子３および第２格子４の両方の格子構成部分の延びる方向が、格子保持部７に起因する位置ずれが最大となる方向に沿うように、第１格子３および第２格子４が配置されている。これにより、第１格子３と第２格子４との位置関係を厳密に設定する必要があるタルボ干渉計において、格子保持部７に起因する第１格子３の位置ずれによる画像の画質が劣化することを抑制することができる。したがって、タルボ干渉計において、格子保持部７に起因する第１格子３の位置ずれによる画像の画質の劣化を抑制するためにＸ線位相差イメージング装置１００を用いることは好適である。
また、第１実施形態では、上記のように、格子保持部７に起因する位置ずれは、少なくとも格子保持部７の熱変形に起因する位置ずれを含む。これにより、Ｘ線位相差イメージング画像の撮像時に、格子保持部７周辺において熱変動が生じることにより格子保持部７が熱変形を起こした場合においても、格子保持部７に起因する格子の位置ずれによって取得する画像の画質が劣化することを抑制することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、格子保持部７に起因する位置ずれの方向は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の光軸と直交する面内において、格子保持部７の位置ずれ量をそれぞれ異なる２方向に分解した位置ずれ量のうち、位置ずれ量が大きい方向である。これにより、格子の位置ずれに最も影響する、格子保持部７の位置ずれ量が大きい１方向を格子保持部７の位置ずれの方向とみなすことが可能になる。その結果、格子の配置方向を容易に決定することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ線源１と、複数の格子と、検出器５とが水平方向に並べて配置されており、格子保持部７に起因する位置ずれの方向は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の光軸と直交する面内において、検出器５の縦方向または横方向の２方向のうち、格子保持部７の位置ずれ量が大きい方向である。これにより、Ｘ線位相差イメージング装置１００を水平方向配置した場合において、Ｘ線の光軸と直交する面内において、検出器５の縦方向または横方向のどちらか一方に格子を移動させればよいので、格子位置調整機構９による格子の移動を容易に行うことができる。
［第２実施形態］
次に、図１１を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線位相差イメージング装置２００について説明する。Ｘ線源１から照射されるＸ線の位相を変化させてタルボ干渉を生じさせる第１格子３と、第１格子３によるタルボ干渉により生じた像（自己像３０）を構成するＸ線の一部を遮蔽する第２格子４とを含む第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、Ｘ線源１から照射されるＸ線の一部を遮蔽する第３格子２と、第３格子２によってＸ線の一部が遮蔽されたことにより生じる像を構成するＸ線の一部を遮蔽する第４格子１３とを含む。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
図１１に示すように、第２実施形態におけるＸ線位相差イメージング装置２００では、複数の格子は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の一部を遮蔽する第４格子１３と、第４格子１３によってＸ線の一部が遮蔽されたことにより生じる像を構成するＸ線の一部を遮蔽する第５格子１４とを含み、Ｘ線の光軸と直交する面内において、第４格子１３および第５格子１４の両方の格子構成部分の延びる方向が、格子保持部７に起因する位置ずれが最大となる方向に沿うように、第４格子１３および第５格子１４が配置されている。なお、第４格子１３および第５格子１４は、それぞれ、特許請求の範囲の「第３格子」および「第４格子」の一例である。
第４格子１３および第５格子１４は、第２格子４と同様の構成であり、いわゆる吸収格子である。
第２実施形態では、制御部６は、第４格子１３を透過したＸ線の透過像を自己像３０とみなして、吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成するように構成されている。
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第２実施形態では、上記のように、複数の格子は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の一部を遮蔽する第４格子１３と、第４格子１３によってＸ線の一部が遮蔽されたことにより生じる像を構成するＸ線の一部を遮蔽する第５格子１４とを含み、Ｘ線の光軸と直交する面内において、第４格子１３および第５格子１４の両方の格子構成部分の延びる方向が、格子保持部７に起因する位置ずれが最大となる方向に沿うように、第４格子１３および第５格子１４が配置されている。これにより、被干渉計において、格子保持部７の位置ずれに起因する画像の画質が劣化することを抑制することができる。したがって、被干渉計において、格子保持部７に起因する第４格子１３および／または第５格子１４の位置ずれによる画像の画質が劣化することを抑制することができる。したがって、非干渉計において、格子保持部７に起因する第４格子１３および／または第５格子１４の位置ずれによる画像の画質の劣化を抑制するために本願を用いることは好適である。
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
［第３実施形態］
次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態によるＸ線位相差イメージング装置３００について説明する。Ｘ線源１と、複数の格子と、検出器５とが水平方向（Ｚ方向）に並べて配置された第１実施形態とは異なり、Ｘ線源１と、複数の格子と、検出器５とが、鉛直方向（Ｙ方向）に並べて配置されている。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
図１１に示すように、第３実施形態におけるＸ線位相差イメージング装置３００は、Ｘ線源１と、複数の格子と、検出器５とが鉛直方向（Ｙ方向）に並べて配置されており、格子保持部７に起因する位置ずれの方向は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の光軸と直交する面内（水平面内）において、検出器５の縦方向または横方向の２方向のうち、格子保持部７の位置ずれ量が大きい方向である。
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第３実施形態では、上記のように、Ｘ線源１と、複数の格子と、検出器５とが鉛直方向（Ｙ方向）に並べて配置されており、格子保持部７に起因する位置ずれの方向は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の光軸と直交する面内（水平面内）において、検出器５の縦方向または横方向の２方向のうち、格子保持部７の位置ずれ量が大きい方向である。これにより、Ｘ線位相差イメージング装置３００を鉛直方向（Ｙ方向）に配置した場合においても、Ｘ線の光軸と直交する面内において、検出器５の縦方向または横方向のどちらか一方に格子を移動させればよいので、格子位置調整機構９による格子の移動を容易に行うことができる。
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
たとえば、上記第１および第２実施形態では、複数の格子の格子構成部分が延びる方向をＹ方向に向けて配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、格子保持部７に起因する位置ずれ方向がＸ方向であれば、複数の格子の格子構成部分が延びる方向をＸ方向に向けて配置するように構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、第３格子２を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性が高い場合、図１３に示すように、第３格子２を設けなくてもよい。
また、上記実施形態では、格子保持部７および格子位置調整機構９の位置ずれが熱変形に起因する例を示したが、本発明はこれに限られない。熱変形以外の要因で格子保持部７および格子位置調整機構９が位置ずれを起こしたとしても、位置ずれの方向と、複数の格子の格子構成部分が延びる方向とを沿わせるように格子を配置すればよい。
また、上記第１および第２実施形態では、格子保持部７が各格子を下方（Ｙ１方向）から保持する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、格子保持部７を吊り下げ、各格子を上方（Ｙ２方向）から保持するように構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、格子の格子構成部分が格子位置調整機構９の厚みが最大となる方向に沿う方向に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線位相差イメージング装置の設置環境温度を変化させて、格子の位置ずれを測定し、格子の位置ずれが最大となる方向を決定し、決定した方向に格子の格子構成部分が沿うように格子を配置してもよい。
また、上記実施形態では、第１格子３（第４格子１３）と第２格子４（第５格子１４）との間に被写体Ｔを配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１４に示すように、第３格子２と第１格子３（第４格子１３）との間に被写体Ｔを配置してもよい。しかし、第１格子３（第４格子１３）と第２格子４（第５格子１４）との間に被写体Ｔを配置して撮像した場合の方が、画質が高い画像を生成することができるので、第１格子３（第４格子１３）と第２格子４（第５格子１４）との間に被写体Ｔを配置する方が好ましい。
また、上記実施形態では、第２格子４（第５格子１４）を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、検出器５の画素サイズが微細な場合、第１格子３の自己像３０を直接検出することが可能となるため、第２格子４（第５格子１４）を含まない構成でもよい。
１ Ｘ線源
２ 第３格子（第５格子）
２ａ Ｘ線透過部（格子構成部分）
２ｂ Ｘ線遮蔽部（格子構成部分）
３ 第１格子
３ａ スリット（格子構成部分）
３ｂ Ｘ線位相変化部（格子構成部分）
４ 第２格子（第４格子）
４ａ Ｘ線透過部（格子構成部分）
４ｂ Ｘ線遮蔽部（格子構成部分）
５ 検出器
６ 制御部
７ 格子保持部
９ 格子位置調整機構
１３ 第４格子（第３格子）
１４ 第５格子（第４格子）
３０ 自己像
１００、２００、３００、４００、５００ Ｘ線位相差イメージング装置

Claims (9)

  1. Ｘ線源と、
    前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
    前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置された複数の格子と、
    前記複数の格子を通過し、前記検出器により検出されたＸ線の検出信号に基づいて、画像を生成する制御部と、
    前記複数の格子のそれぞれを保持する格子保持部とを備え、
    前記格子保持部は、前記複数の格子の相対位置を調整する格子位置調整機構を含み、
    前記複数の格子は、Ｘ線の光軸と直交する面内において、前記複数の格子の格子構成部分が延びる方向が、前記格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向に沿うように配置されている、Ｘ線位相差イメージング装置。
  2. 前記制御部は、前記格子位置調整機構によって、前記複数の格子の相対位置を調整するように構成されており、
    前記格子位置調整機構は、撮像時において、前記格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向と直交する方向に沿って前記複数の格子を相対移動させるように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差イメージング装置。
  3. 前記格子位置調整機構は、それぞれ異なる方向に前記複数の格子を移動させる複数の位置決め機構を積層することによって構成されている、請求項１または２に記載のＸ線位相差イメージング装置。
  4. 前記複数の格子は、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の位相を変化させてタルボ干渉を生じさせる第１格子と、前記第１格子によるタルボ干渉により生じた像を構成するＸ線の一部を遮蔽する第２格子とを含み、
    Ｘ線の光軸と直交する面内において、前記第１格子および前記第２格子の両方の格子構成部分の延びる方向が、前記格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向に沿うように、前記第１格子および前記第２格子が配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線位相差イメージング装置。
  5. 前記複数の格子は、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の一部を遮蔽する第３格子と、前記第３格子によってＸ線の一部が遮蔽されたことにより生じる像を構成するＸ線の一部を遮蔽する第４格子とを含み、
    Ｘ線の光軸と直交する面内において、前記第３格子および前記第４格子の両方の格子構成部分の延びる方向が、前記格子位置調整機構の総厚みが最大となる方向に沿うように、前記第３格子および前記第４格子が配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線位相差イメージング装置。
  6. Ｘ線源と、
    前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
    前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置された複数の格子と、
    前記複数の格子を通過し、前記検出器により検出されたＸ線の検出信号に基づいて、画像を生成する制御部と、
    前記複数の格子のそれぞれを保持する格子保持部とを備え、
    前記複数の格子は、Ｘ線の光軸と直交する面内において、前記複数の格子の格子構成部分が延びる方向が、前記格子保持部に起因する位置ずれが最大となる方向に沿うように配置されており、
    前記格子保持部に起因する位置ずれは、少なくとも前記格子保持部の熱変形に起因する位置ずれを含む、Ｘ線位相差イメージング装置。
  7. 前記格子保持部に起因する位置ずれの方向は、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の光軸と直交する面内において、前記格子保持部の位置ずれ量をそれぞれ異なる２方向に分解した位置ずれ量のうち、位置ずれ量が大きい方向である、請求項６に記載のＸ線位相差イメージング装置。
  8. 前記Ｘ線源と、前記複数の格子と、前記検出器とが水平方向または鉛直方向に並べて配置されており、
    前記格子保持部に起因する位置ずれの方向は、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の光軸と直交する面内において、前記検出器の縦方向または横方向の２方向のうち、前記格子保持部の位置ずれ量が大きい方向である、請求項７に記載のＸ線位相差イメージング装置。
  9. 前記複数の格子は、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の一部を遮蔽することにより、Ｘ線の空間的な可干渉性を高めるための第５格子をさらに含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＸ線位相差イメージング装置。
JP2017122276A 2017-06-22 2017-06-22 Ｘ線位相差イメージング装置 Active JP6780592B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017122276A JP6780592B2 (ja) 2017-06-22 2017-06-22 Ｘ線位相差イメージング装置
US16/002,517 US10786217B2 (en) 2017-06-22 2018-06-07 X-ray phase-contrast imaging apparatus
EP18177512.3A EP3417783B1 (en) 2017-06-22 2018-06-13 X-ray phase-contrast imaging apparatus
CN201810653082.8A CN109106387B (zh) 2017-06-22 2018-06-22 Ｘ射线相位差成像装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017122276A JP6780592B2 (ja) 2017-06-22 2017-06-22 Ｘ線位相差イメージング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019005048A JP2019005048A (ja) 2019-01-17
JP6780592B2 true JP6780592B2 (ja) 2020-11-04

Family

ID=62631000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017122276A Active JP6780592B2 (ja) 2017-06-22 2017-06-22 Ｘ線位相差イメージング装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10786217B2 (ja)
EP (1) EP3417783B1 (ja)
JP (1) JP6780592B2 (ja)
CN (1) CN109106387B (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020054151A1 (ja) * 2018-09-11 2020-03-19 株式会社島津製作所 Ｘ線位相イメージング装置
JP7188261B2 (ja) * 2019-04-24 2022-12-13 株式会社島津製作所 Ｘ線位相イメージング装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5548085B2 (ja) * 2010-03-30 2014-07-16 富士フイルム株式会社 回折格子の調整方法
JP5731214B2 (ja) * 2010-08-19 2015-06-10 富士フイルム株式会社 放射線撮影システム及びその画像処理方法
JP2012095865A (ja) * 2010-11-02 2012-05-24 Fujifilm Corp 放射線撮影装置、放射線撮影システム
JP2012110606A (ja) * 2010-11-26 2012-06-14 Fujifilm Corp 放射線撮影装置及び放射線撮影システム
JP2012143550A (ja) * 2010-12-20 2012-08-02 Fujifilm Corp 放射線画像撮影装置および放射線画像取得方法
JP5804843B2 (ja) * 2011-08-22 2015-11-04 キヤノン株式会社 Ｘ線撮像装置
CN104582573B (zh) 2012-08-20 2018-09-28 皇家飞利浦有限公司 在微分相位对比成像中对齐源光栅到相位光栅距离以用于多阶相位调谐
WO2015176023A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 Sigray, Inc. X-ray method for measurement, characterization, and analysis of periodic structures
JP2016050891A (ja) * 2014-09-01 2016-04-11 キヤノン株式会社 Ｘ線撮像装置
JP6515682B2 (ja) * 2015-05-28 2019-05-22 コニカミノルタ株式会社 Ｘ線タルボ撮影装置及び格子保持具
CN107072621A (zh) * 2015-08-26 2017-08-18 皇家飞利浦有限公司 双能量微分相衬成像
US11249034B2 (en) * 2015-12-02 2022-02-15 Konica Minolta, Inc. X-ray Talbot capturing apparatus
CN205958155U (zh) * 2016-08-03 2017-02-15 深圳市畅格光电有限公司 一种温度不敏感压力传感器

Also Published As

Publication number Publication date
US20180368795A1 (en) 2018-12-27
EP3417783B1 (en) 2020-04-15
CN109106387A (zh) 2019-01-01
CN109106387B (zh) 2022-03-15
EP3417783A1 (en) 2018-12-26
JP2019005048A (ja) 2019-01-17
US10786217B2 (en) 2020-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10801971B2 (en) X-ray phase contrast imaging with fourier transform determination of grating displacement
JP5601909B2 (ja) Ｘ線撮像装置及びこれを用いるｘ線撮像方法
JP2014142338A (ja) 干渉計及び被検体情報取得システム
JP6780592B2 (ja) Ｘ線位相差イメージング装置
US11268916B2 (en) X-ray phase imaging system
JP6897799B2 (ja) Ｘ線位相撮像システム
JP2012020107A (ja) 放射線位相画像撮影装置
JP6743983B2 (ja) Ｘ線位相差撮像システム
EP3462166A2 (en) Radiation phase contrast imaging apparatus
JP7031371B2 (ja) Ｘ線位相差撮像システム
JP6813107B2 (ja) Ｘ線位相差撮像システム
JP7040625B2 (ja) Ｘ線位相撮像システム
JP5787597B2 (ja) 撮像装置
WO2019123758A1 (ja) Ｘ線位相差撮像システム
JP2012024554A (ja) 放射線位相画像撮影装置
JP7131625B2 (ja) Ｘ線位相イメージング装置
JP6958716B2 (ja) Ｘ線位相差撮像システム
JP2019072367A (ja) Ｘ線位相差撮影装置および位相コントラスト画像補正方法
JP7060090B2 (ja) 光イメージング装置および画像処理方法
WO2023223871A1 (ja) Ｘ線位相イメージング装置、ｘ線画像処理装置、ｘ線画像処理方法および補正曲線生成方法
WO2013084657A1 (ja) 放射線撮影装置
JP2021085829A (ja) Ｘ線位相イメージング装置
JP2013090920A (ja) 放射線撮影装置及び画像処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191008

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200602

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200731

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200915

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200928

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6780592

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151