JP7409522B2 - Ｘ線位相イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線位相イメージング装置に関し、特に、被写体を回転させながら撮影するＸ線位相イメージング装置に関する。

従来、被写体を回転させながら撮影するＸ線イメージング装置が知られている。このようなＸ線位相イメージング装置は、たとえば、特開２０１９－４５３９４号公報に開示されている。

特開２０１９－４５３９４号公報には、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置された複数の格子と、回転機構と、方向変更機構と、を備えたＸ線イメージング装置が開示されている。回転機構は、被写体を、Ｘ線の照射軸と直交する方向に延びる軸線周りに回転させるように構成されている。方向変更機構は、方向変更機構がＸ線源と正対した状態において、Ｘ線の照射軸線と同一線状となる回転軸線回りに被写体を回転させるように構成されている。また、特開２０１９－４５３９４号公報に開示されている構成では、方向変更機構は、回転機構に設けられている。そのため、特開２０１９－４５３９４号公報に開示されているＸ線位相イメージング装置は、方向変更機構によって上記回転軸回りに被写体を回転させるとともに、回転機構によって方向変更機構を回転させながら撮影を行うように構成されている。また、特開２０１９－４５３９４号公報では、被写体として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を撮影する。

ＣＦＲＰは、樹脂母材と炭素繊維とによって構成されている。ＣＦＲＰを撮影する場合、炭素繊維が配置される方向に応じて、様々な方向にＸ線が拡散される。ＣＦＲＰのように、Ｘ線を様々な方向に拡散する被写体を特開２０１９－４５３９４号公報に開示されているようなＸ線イメージング装置で撮影する場合、格子の格子パターンが延びる方向に沿った方向に配置される炭素繊維によって拡散されたＸ線を検知することにより、被写体の内部構造を画像化することができる。そのため、被写体内において、様々な方向に向いて配置された炭素繊維を正確に画像化するために、格子に対して被写体を回転させながら撮影を行う。

特開２０１９－４５３９４号公報では、回転機構によって方向変更機構とともに被写体を回転させることにより、いわゆるＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）撮影を行う構成が開示されている。回転機構によって被写体を回転させながら撮影を行う際に、方向変更機構が写り込むと、方向変更機構によって拡散されたＸ線に起因するアーチファクトが生じるため、得られる画像の画質が低下する。そのため、特開２０１９－４５３９４号公報に開示されている方向変更機構は、駆動部と、１／４（９０度）の円弧状形状を有するフレームの周方向に沿って被写体を回転させることにより、回転機構によって方向変更機構とともに被写体を回転させる際に、フレームが写り込まないような構成としている。

特開２０１９－４５３９４号公報

特開２０１９－４５３９４号公報に開示されている被写体載置部、回転機構または方向変更機構は、金属で構成されているので、Ｘ線の照射範囲内にこれらの部材が載置されると、これらの部材によって拡散されたＸ線に起因するアーチファクトが生じ、得られる画像の画質が低下するという課題がある。たとえば、特開２０１９－４５３９４号公報に開示されている構成では、方向変更機構が画像に写らないようにするため、１／４の円弧形状を有するフレームに沿って被写体を回転させるため、最大で９０度しか被写体を回転させることができない。方向変更機構によって被写体を回転させることが可能な角度範囲が狭い場合、被写体内の炭素繊維が格子によって検知可能な向きに炭素繊維が向くように被写体を配置できない場合がある。その場合、被写体の内部構造を正確に画像化することが困難になる。特開２０１９－４５３９４号公報に開示されている方向変更機構のフレームの形状を、たとえば、１／２の円弧形状となるように構成すれば、被写体を回転させることが可能な角度範囲を広げることは可能である。しかしながら、特開２０１９－４５３９４号公報に開示されている方向変更機構のフレームの形状を１／２の円弧形状となるように構成した場合、回転機構によってＸ線の照射軸と直交する方向の軸線周りに被写体を回転させた際に、方向変更機構のフレームが写り込む。その場合、方向変更機構のフレームに起因してアーチファクトが生じる。そこで、被写体を回転させる際の角度範囲を広げつつ、アーチファクトが生じることを抑制することが可能な構成が望まれている。

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線照射範囲内に配置される被写体載置部に起因してアーチファクトが生じることを抑制することが可能なＸ線位相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、この発明の一の局面におけるＸ線位相イメージング装置は、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置され、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、Ｘ線照射範囲内に配置され、被写体が載置される被写体載置部と、Ｘ線検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて暗視野像を含むＸ線位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、被写体載置部は、被写体載置部に入射するＸ線に対する、被写体載置部を透過したＸ線の減衰の比率であるＸ線の透過率が金属よりも大きく、被写体載置部に入射するＸ線に対する、被写体載置部に入射することによって方向が変化するＸ線の拡散の比率であるＸ線の散乱度合いが金属よりも小さい第１材料により形成されている。

上記一の局面におけるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、被写体が載置される被写体載置部が、被写体載置部に入射するＸ線に対する、被写体載置部を透過したＸ線の減衰の比率であるＸ線の透過率が金属よりも大きく、被写体載置部に入射するＸ線に対する、被写体載置部に入射することによって方向が変化するＸ線の拡散の比率であるＸ線の散乱度合いが金属よりも小さい第１材料により形成されている。これにより、被写体載置部をＸ線の照射範囲内に配置した場合でも、被写体載置部が金属材料によって形成される構成と比較してアーチファクトが生じることを抑制することができる。

一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示した模式図である。 一実施形態によるＸ線位相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図である。 Ｘ線位相コントラスト画像を生成する構成を説明するための模式図である。 一実施形態による第１回転機構および第２回転機構をＸ２方向側から見た模式図である。 一実施形態による第１回転機構および第２回転機構をＹ１方向側から見た模式図である。 一実施形態による第１回転機構および第２回転機構をＸ１方向側から見た模式図である。 一実施形態による被写体ステージ、第１プーリー、および、ローラーガイドの構成を説明するための模式図（Ａ）～模式図（Ｃ）である。 被写体ステージ、第１プーリー、および、ローラーガイドをＹ１方向側から見た模式図である。 一実施形態による被写体載置部を形成する樹脂の実験結果を示す図である。 一実施形態による第１回転機構が被写体を回転させる構成を説明するための模式図である。 一実施形態による第２回転機構が第１回転機構を回転させる構成を説明するための模式図である。 一実施形態による制御部が、被写体を撮影する処理を説明するためのフローチャートである。

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。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の全体構成について説明する。

図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体９０の内部を画像化する装置である。被写体９０は、Ｘ線の拡散方向に指向性を有する部材である。被写体９０は、たとえば、ＣＦＲＰである。Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線検出器２と、第１格子３と第２格子４とを含む複数の格子と、Ｘ線位相イメージング装置用被写体回転ユニット６と、コンピュータ７と、表示部８と、入力受付部９と、格子位置調整機構１０と、を備えている。また、本実施形態では、複数の格子は、第３格子５をさらに含む。

Ｘ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線源１と、第３格子５と、第１格子３と、第２格子４と、Ｘ線検出器２とが、Ｘ線の照射軸５０方向に、この順に並んで配置されている。すなわち、第１格子３および第２格子４は、Ｘ線源１とＸ線検出器２との間に配置されている。なお、本明細書では、上下方向をＺ方向とし、上方向をＺ１方向、下方向をＺ２方向とする。また、Ｘ線源１からＸ線検出器２に向かう方向をＸ方向とし、一方側をＸ１方向、他方側をＸ２方向とする。また、Ｚ方向およびＸ方向と直交する方向をＹ方向とし、一方側をＹ１方向、他方側をＹ２方向とする。

Ｘ線源１は、被写体９０にＸ線を照射するように構成されている。具体的には、Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるように構成されている。

Ｘ線検出器２は、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出するように構成されている。また、Ｘ線検出器２は、検出されたＸ線を電気信号に変換するように構成されている。Ｘ線検出器２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。Ｘ線検出器２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、Ｚ方向およびＹ方向に並んで配置されている。Ｘ線検出器２の検出信号（画像信号）は、後述する画像処理部７１に送られる。

第１格子３は、Ｘ線源１とＸ線検出器２との間に配置され、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第１格子３は、Ｚ方向に所定の周期（格子ピッチ）３ｃで配列されるスリット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、Ｙ方向に直線状に延びるように形成されている。第１格子３は、いわゆる位相格子である。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おり、Ｘ線源１から照射されたＸ線により（タルボ効果によって）自己像を形成するために設けられている。なお、タルボ効果とは、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）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成されることを意味する。

第２格子４は、第１格子３からのＸ線が照射される。第２格子４は、Ｚ方向に所定の周期（格子ピッチ）４ｃで配列される複数のＸ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂを有している。各Ｘ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂは、Ｙ方向に直線状に延びるように形成されている。第２格子４は、いわゆる、吸収格子である。第２格子４は、第１格子３とＸ線検出器２との間に配置されており、第１格子３により形成された自己像に干渉するように構成されている。第２格子４は、自己像と第２格子４とを干渉させるために、第１格子３からタルボ距離だけ離れた位置に配置されている。

第３格子５は、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置される。第３格子５は、Ｚ方向に所定の周期（ピッチ）５ｃで配列される複数のスリット５ａおよびＸ線吸収部５ｂを有している。各スリット５ａおよびＸ線吸収部５ｂはそれぞれ、Ｙ方向に直線状に延びるように形成されている。また、各スリット５ａおよびＸ線吸収部５ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第３格子５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。第３格子５は、各スリット５ａを通過したＸ線を、各スリット５ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。

なお、本実施形態では、第１格子３、第２格子４、および、第３格子５の各々は、格子パターンがＹ方向に延びる向きに配置される。なお、格子パターンとは、スリット３ａ、Ｘ線位相変化部３ｂ、Ｘ線透過部４ａ、Ｘ線吸収部４ｂ、スリット５ａ、および、Ｘ線吸収部５ｂなどである。

Ｘ線位相イメージング装置用被写体回転ユニット６は、第１回転機構２０と、第２回転機構３０とを備えている。

第１回転機構２０は、被写体９０が載置される被写体載置部２１を含み、Ｘ線源１と正対した状態において、Ｘ線の照射軸５０と同一直線状であり、かつ、被写体載置部２１の中心を通る第１軸線５１周りの第１回転方向に回転させるように構成されている。第１回転機構２０の詳細な構成については、後述する。なお、第１回転機構２０は、第２回転機構３０によって、後述する第２軸線５２周りの第２回転方向に回転させられる。そのため、第２回転機構３０によって第１回転機構２０が回転された際の角度によって、第１軸線５１が延びる方向は変化し得る。

第２回転機構３０は、第１回転機構２０を保持し、第１軸線５１と直交する方向に延びる第２軸線５２周りの第２回転方向に第１回転機構２０を回転させるように構成されている。第２回転機構３０の詳細な構成については、後述する。図１に示す例では、第２軸線５２は、Ｚ方向に延びる軸線である。

コンピュータ７は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプロセッサ７ａと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリとを含む。

プロセッサ７ａは、制御部７０と、画像処理部７１とを含む。制御部７０は、Ｘ線源１、格子位置調整機構１０、第１回転機構２０、および、第２回転機構３０などの制御を行うように構成されている。制御部７０は、プロセッサ７ａが各種プログラムを実行することにより実現される機能ブロックとしてソフトウェア的に構成される。制御部７０は、専用のプロセッサ（処理回路）を設けてハードウェアにより構成されていてもよい。

画像処理部７１は、第１回転機構２０および第２回転機構３０によって被写体９０を第１回転方向および第２回転方向に回転させながら撮影することにより、Ｘ線検出器２により検出されたＸ線の強度分布に基づいてＸ線位相コントラスト画像４０を生成するように構成されている。本実施形態では、画像処理部７１は、第１回転機構２０および第２回転機構３０によって被写体９０を回転させながら撮影することにより、３次元のＸ線位相コントラスト画像４０を生成するように構成されている。画像処理部７１は、プロセッサ７ａが各種プログラムを実行することにより実現される機能ブロックとしてソフトウェア的に構成される。画像処理部７１は、専用のプロセッサ（処理回路）を設けてハードウェアにより構成されていてもよい。画像処理部７１がＸ線位相コントラスト画像４０を生成する構成の詳細については、後述する。

ここで、Ｘ線位相イメージング装置１００では、第１回転機構２０および第２回転機構３０によって、第１回転方向および第２回転方向に被写体９０を回転させることにより、複数の撮影位置で撮影を行う。画像処理部７１は、複数の撮影位置において撮影されたＸ線位相コントラスト画像４０に基づいて、３次元のＸ線位相コントラスト画像４０を生成する。その際、各撮影位置において撮影されたＸ線位相コントラスト画像４０の位置合わせを行う。

記憶部７ｂは、画像処理部７１が生成したＸ線位相コントラスト画像４０、プロセッサ７ａが実行する各種プログラムを記憶するように構成されている。記憶部７ｂは、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、または、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などの不揮発性のメモリを含む。

表示部８は、画像処理部７１が生成したＸ線位相コントラスト画像４０を表示する。表示部８は、たとえば、液晶モニタを含む。

入力受付部９は、操作者の操作入力を受け付けるように構成されている。入力受付部９は、たとえば、キーボードやマウスなどの入力デバイスを含む。

格子位置調整機構１０は、第１格子３を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｚ方向の軸線周りの回転方向Ｒｚ、Ｘ方向の軸線周りの回転方向Ｒｘ、および、Ｙ方向の軸線周りの回転方向Ｒｙに移動可能に構成されている。

（格子位置調整機構）
図２に示すように、格子位置調整機構１０は、Ｘ方向直動機構１０ａと、Ｚ方向直動機構１０ｂと、Ｙ方向直動機構１０ｃと、直動機構接続部１０ｄと、ステージ支持部駆動部１０ｅと、ステージ支持部１０ｆと、ステージ駆動部１０ｇと、ステージ１０ｈと、を含む。

Ｘ方向直動機構１０ａ、Ｚ方向直動機構１０ｂおよびＹ方向直動機構１０ｃは、それぞれ、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構１０ａ、Ｚ方向直動機構１０ｂおよびＹ方向直動機構１０ｃは、たとえば、ステッピングモータなどを含む。格子位置調整機構１０は、Ｘ方向直動機構１０ａ、Ｚ方向直動機構１０ｂおよびＹ方向直動機構１０ｃの動作により、それぞれ、第１格子３を、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動させるように構成されている。

ステージ支持部１０ｆは、第１格子３を載置させるためのステージ１０ｈを図２の下方（Ｚ２方向）から支持している。ステージ駆動部１０ｇは、ステージ１０ｈ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１０ｈは、底部がステージ支持部１０ｆ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、Ｙ方向の軸線周り（Ｒｙ方向）に回動するように構成されている。また、ステージ支持部駆動部１０ｅは、ステージ支持部１０ｆをＹ方向に往復移動させるように構成されている。また、ステージ支持部１０ｆは底部が直動機構接続部１０ｄに向けて凸曲面状に形成されており、Ｙ方向に往復移動されることにより、Ｘ方向の軸線周り（Ｒｘ方向）に回動するように構成されている。また、直動機構接続部１０ｄは、Ｚ方向の軸線周り（Ｒｚ方向）に回動可能にＸ方向直動機構１０ａに設けられている。上記の構成により、格子位置調整機構１０では、Ｘ方向直動機構１０ａの動作により、第１格子３をＸ方向に縞走査させることができる。

（Ｘ線位相コントラスト画像を生成する構成）
次に、図３を参照して、画像処理部７１がＸ線位相コントラスト画像４０を生成する構成について説明する。画像処理部７１は、Ｘ線検出器２によって検出されたＸ線の強度分布に基づいて取得された強度信号曲線４１および強度信号曲線４２を用いて、Ｘ線位相コントラスト画像４０を生成する。Ｘ線位相コントラスト画像４０は、吸収像、位相微分像、および、暗視野像を含む。また、強度信号曲線４１は、被写体９０を配置した状態で撮影することにより得られるＸ線の強度の分布を示す曲線である。また、強度信号曲線４２は、被写体９０を配置していない状態で撮影することにより得られるＸ線の強度の分布を示す曲線である。

図３に示すように、吸収像は、被写体９０を配置して撮像した際のＸ線の平均強度Ｃｓと、被写体９０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９０を配置して撮像して取得した強度信号曲線４１と、被写体９０を配置せずに撮像して取得した強度信号曲線４２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９０を配置せずに撮像した際のＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（Ｖｒ）と被写体９０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、強度信号曲線４２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、強度信号曲線４１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。

なお、本実施形態では、画像処理部７１は、少なくとも、暗視野像を生成すればよい。すなわち、画像処理部７１は、吸収像および位相微分像は生成しなくてもよい。

（第１回転機構および第２回転機構）
次に、図４～図６を参照して、本実施形態による第１回転機構２０および第２回転機構３０の構成について説明する。

図４に示すように、第１回転機構２０は、被写体載置部２１と、駆動部２２と、動力伝達部材と、を備える。

（被写体載置部）
被写体載置部２１は、Ｘ線の照射範囲内に配置され、被写体９０が載置される。本実施形態では、被写体載置部２１は、Ｘ線の透過率が金属よりも大きく、Ｘ線の散乱度合いが金属よりも小さい第１材料により形成されている。具体的には、被写体載置部２１は、第１材料として、Ｘ線の透過率がフッ素樹脂よりも大きく、Ｘ線の散乱度合いがフッ素樹脂よりも小さい樹脂材料によって形成されている。これにより、被写体載置部２１をＸ線の照射範囲内に配置した場合でも、アーチファクトが生じることを抑制することができる。すなわち、被写体載置部２１をＸ線の照射範囲内に配置することができる。被写体載置部２１を形成する樹脂材料の詳細については、後述する。なお、被写体９０が載置されるとは、被写体９０が被写体載置部２１上に置かれることのみならず、被写体載置部２１に保持されることを含む。なお、「樹脂材料」は、請求の範囲の「第１材料」の一例である。

被写体載置部２１は、板状形状を有し、被写体９０が載置される被写体ステージ２１ａと、円筒形状を有し、後述する駆動力伝達部材と係合する第１プーリー２１ｂと、を含む。なお、本実施形態では、被写体載置部２１は、後述するベアリング２６と係合するローラーガイド２１ｃをさらに含む。本実施形態では、被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃの各々は、第１材料により形成されている。すなわち、被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃの各々は、いずれも、樹脂材料により形成されている。被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃの各々を形成する樹脂材料の詳細については、後述する。

被写体ステージ２１ａは、被写体９０を保持するように構成されている。本実施形態では、被写体ステージ２１ａは、たとえば、被写体９０が張り付けられることにより、被写体９０を保持するように構成されている。また、被写体ステージ２１ａは、第１プーリー２１ｂに接続されており、第１プーリー２１ｂと一体的に回転するように構成されている。

第１プーリー２１ｂは、動力伝達部材を介して後述する第２プーリー２２ｂと接続されている。また、第１プーリー２１ｂは、第２プーリー２２ｂが回転することにより、第２プーリー２２ｂの回転が動力伝達部材を介して伝達され、第２プーリー２２ｂとともに回転される。

ローラーガイド２１ｃは、第１プーリー２１ｂに接続されており、第１プーリー２１ｂとともに一体的に回転するように構成されている。すなわち、被写体載置部２１は、第１プーリー２１ｂが回転することにより、被写体ステージ２１ａを回転させるように構成されている。また、被写体載置部２１は、ローラーガイド２１ｃが、被写体ステージ２１ａおよび第１プーリー２１ｂの回転をガイドするように構成されている。

（駆動部および駆動力伝達部材）
駆動部２２は、被写体載置部２１を回転させる駆動力を付与するように構成されている。駆動部２２は、被写体載置部２１から離間し、かつ、Ｘ線の照射範囲外となる位置に設けられている。具体的には、図４に示すように、駆動部２２は、被写体載置部２１からＺ２方向側に離間した位置に設けられている。駆動部２２は、駆動力を発生させるモータ２２ａ（図５参照）と、第２プーリー２２ｂとを含む。

駆動力伝達部材は、駆動部２２から付与された駆動力によって被写体載置部２１を回転させるように構成されている。駆動力伝達部材のうち、Ｘ線の照射範囲内に配置される部材は、第１材料により形成されている。駆動力伝達部材は、第１プーリー２１ｂと係合するベルト部材２４を含む。ベルト部材２４は、ゴム材料により形成されている。具体的には、ベルト部材２４は、ゴム材料として、クロロプレンゴムによって形成されている。また、ベルト部材２４は、環状形状を有しており、第１プーリー２１ｂおよび第２プーリー２２ｂの各々に係合している。

また、第２プーリー２２ｂは、第２材料である金属材料により形成されている。第２プーリー２２ｂは、モータ２２ａと接続されている。第２プーリー２２ｂは、モータ２２ａによって発生された駆動力により、回転するように構成されている。また、第２プーリー２２ｂは、ベルト部材２４によって第１プーリー２１ｂと連結されている。すなわち、第１回転機構２０は、いわゆる、ベルトアンドプーリー機構である。第２材料である金属材料は、たとえば、鉄材料を含む。

（フォトセンサ）
また、本実施形態では、第１回転機構２０は、駆動部２２の回転角度を取得するためのフォトセンサ２７を備える。フォトセンサ２７は、光学センサを含む。

フォトセンサ２７は、第１回転機構２０が第２回転機構３０に保持された状態において、後述する支持部材２３のうち、第２回転機構３０側（Ｚ２方向側）に設けられている。フォトセンサ２７は発光部（図示せず）と、受光部（図示せず）とを含んでいる。制御部７０は、発光部から発光された光が、受光部によって検知されるか否かによって、発光部と受光部との間に部材があるか否かを検知する。

図４に示すように、第２プーリー２２ｂには、プレート部材２２ｃが設けられている。プレート部材２２ｃは、矩形形状を有しており、所定の位置において、フォトセンサ２７の発光部から発せられる光を遮蔽するように構成されている。すなわち、プレート部材２２ｃは、所定の位置においてフォトセンサ２７によって検知される。本実施形態では、フォトセンサ２７によって、プレート部材２２ｃが検知される位置を、第２プーリー２２ｂの原点とする。制御部７０は、第２プーリー２２ｂを原点位置に配置した後、モータ２２ａに入力したパルス数に基づいて、第２プーリー２２ｂの回転角度を取得するように構成されている。

すなわち、制御部７０は、第２プーリー２２ｂの回転角度を取得することにより、ベルト部材２４によって第２プーリー２２ｂとともに回転する被写体載置部２１の角度を取得することができる。なお、フォトセンサ２７にＸ線が照射されることを抑制するために、金属材料により形成された保護部材（図示せず）を設けることが好ましい。

（支持部材）
第１回転機構２０は、樹脂材料により形成され、一方側において被写体載置部２１を回転可能に支持する支持部材２３を含む。支持部材２３は、第２回転機構３０と当接する当接部２３ａと、被写体載置部２１を支持する支持部２３ｂと、カバー部２３ｃ（図５参照）とを含む。本実施形態では、当接部２３ａは、支持部２３ｂの他方側（Ｚ２方向側）に設けられている。また、支持部２３ｂは、Ｚ１方向側において、被写体載置部２１を回転可能に保持している。また、カバー部２３ｃは、支持部２３ｂのＺ１方向側に設けられており、第１プーリー２１ｂおよびローラーガイド２１ｃを覆うように構成されている。支持部材２３を形成する樹脂材料の詳細については、後述する。

（係合部）
また、本実施形態では、支持部材２３には、第１回転機構２０が第２回転機構３０に保持された際に、被写体載置部２１の表面上であり、かつ、被写体載置部２１の回転中心を通る鉛直線５３と、第２軸線５２とが、同一直線状となるように第２回転機構３０と係合する係合部２５が設けられている。本実施形態では、係合部２５は、当接部２３ａに設けられている。

（第２回転機構）
第２回転機構３０は、載置部３１と、載置部３１を第２軸線５２の周りに回転させる駆動部３２と、載置部３１を回転させる際の原点を検知する原点センサ（図示せず）とを備える。載置部３１は、上面視において、円形形状を有する。また、載置部３１のＺ１方向側には、第１回転機構２０が載置される載置面３１ａが設けられている。本実施形態では、第２回転機構３０は、載置部３１（載置面３１ａ）に、第１回転機構２０が載置されることにより、第１回転機構２０を保持する。

本実施形態では、第２回転機構３０は、第１回転機構２０を着脱可能に保持するように構成されている。また、載置面３１ａには、係合部２５と係合する凹部３３が設けられている。凹部３３は、載置面３１ａの回転中心となる位置に設けられている。

また、本実施形態では、図４に示すように、第１回転機構２０は、樹脂材料により形成され、被写体載置部２１の外周部に係合するベアリング２６を含む。具体的には、ベアリング２６は、後述する支持部材２３に設けられている。また、ベアリング２６は、ローラーガイド２１ｃの外周部に係合する。すなわち、被写体載置部２１は、ベアリング２６を介して、支持部材２３に支持されている。ベアリング２６は、被写体載置部２１のＺ方向における位置決めを行うとともに、被写体載置部２１の第１軸線５１周りの回転方向における回転をガイドするために設けられている。本実施形態では、図４に示すように、第１回転機構２０は、上側（Ｚ１方向側）からローラーガイド２１ｃの外周部に係合する１つのベアリング２６と、下側（Ｚ２方向側）からローラーガイド２１ｃの外周部に係合する２つのベアリング２６とを含む。なお、被写体載置部２１のＺ方向における位置決めを行うことが可能であるとともに、被写体載置部２１の第１軸線方向における回転を補助することが可能であれば、３つよりも多い個数のベアリング２６が設けられていてもよい。

（貫通孔）
被写体載置部２１の回転中心には、第１軸線５１に沿う方向に被写体載置部２１の載置面１２１ａ（図５参照）を貫通し、第１回転機構２０の第１軸線５１方向における傾きを検出するための貫通孔１２１ｃが設けられている。

被写体９０が第１回転機構２０の第１軸線５１方向において傾いた状態で撮影された場合、被写体９０の位置合わせが複雑になる。そこで、本実施形態では、画像処理部７１（図１参照）は、第１軸線５１方向における傾きを予め取得するとともに、第１軸線５１方向における傾きを補正したＸ線位相コントラスト画像４０を位置合わせするように構成されている。具体的には、画像処理部７１は、各Ｘ線位相コントラスト画像４０内に写る貫通孔１２１ｃに基づいて、第１回転機構２０の第１軸線方向における傾きを検出することができる。

図５に示すように、被写体載置部２１は、第１軸線５１が延びる方向において、支持部２３ｂの一方側に設けられている。図５に示す例では、被写体載置部２１は、支持部２３ｂのＸ２方向側に設けられている。また、第２プーリー２２ｂは、第１軸線５１が延びる方向において、支持部２３ｂのうち、被写体載置部２１が設けられている側に設けられている。図５に示す例では、第２プーリー２２ｂは、支持部２３ｂのＸ２方向側に設けられている。また、モータ２２ａは、第１軸線５１が延びる方向において、支持部２３ｂの他方側に設けられている。図５に示す例では、モータ２２ａは、支持部２３ｂのＸ１方向側に設けられている。

また、図５に示すように、被写体載置部２１の第１軸線５１方向における厚み６０は、第１軸線５１方向における支持部材２３の厚み６１よりも小さい。なお、支持部材２３の厚み６１とは、Ｘ方向における支持部２３ｂの厚みと、カバー部２３ｃの厚みとを合わせた厚みである。なお、図５に示す例では、簡単のため、Ｙ１方向側のカバー部２３ｃの図示を省略している。

また、本実施形態では、図５に示すように、第１回転機構２０は、第１軸線５１と、第２軸線５２とが、被写体ステージ２１ａの載置面１２１ａ上で交差する位置となるように、第２回転機構３０に保持される。これにより、第２回転機構３０によって第２回転方向周りに被写体９０を回転させた場合でも、複数の格子の感度に対する影響を抑制することができる。

（支持部材の開口）
本実施形態では、被写体載置部２１および支持部材２３は、共に、第１材料である樹脂材料で形成されている。樹脂材料は、金属材料と比較した場合、Ｘ線の透過率は高い。しかしながら、樹脂材料であっても、厚みが大きくなるにつれて、Ｘ線の透過率が低下する。そこで、本実施形態では、図６に示すように、支持部材２３には、開口２３ｄが設けられている。支持部材２３は、開口２３ｄの位置に被写体ステージ２１ａが配置されるように、被写体載置部２１を保持している。また、開口２３ｄのＺ方向の大きさは、被写体ステージ２１ａのＸ方向の大きさよりも大きい。また、開口２３ｄのＹ方向の大きさは、被写体ステージ２１ａのＹ方向の大きさよりも大きい。これにより、Ｘ線源１と被写体載置部２１とが正対した状態において、被写体載置部２１を透過したＸ線が、支持部材２３によって減衰されることを抑制することができる。

次に、図７および図８を参照して、被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃの構成について説明する。

図７（Ａ）に示すように、被写体ステージ２１ａの載置面１２１ａには、貫通孔１２１ｃが設けられている。具体的には、貫通孔１２１ｃは、被写体ステージ２１ａの回転中心に設けられている。

図７（Ｂ）に示すように、第１プーリー２１ｂには、開口１２１ｂが設けられている。すなわち、第１プーリー２１ｂは、リング状形状を有している。

図７（Ｃ）に示すように、ローラーガイド２１ｃには、開口１２１ｄが設けられている。すなわち、ローラーガイド２１ｃは、リング状形状を有している。

図７（Ａ）～図７（Ｃ）に示すように、被写体ステージ２１ａの直径７０は、第１プーリー２１ｂの直径７１およびローラーガイド２１ｃの直径７２よりも小さい。なお、第１プーリー２１ｂの直径７１とは、第１プーリー２１ｂの外径である。また、ローラーガイド２１ｃの直径７２とは、ローラーガイド２１ｃの外径である。

また、第１プーリー２１ｂの開口１２１ｂの直径７３およびローラーガイド２１ｃの開口１２１ｄの直径７４は、被写体ステージ２１ａの直径７０よりも大きい。これにより、被写体ステージ２１ａを第１プーリー２１ｂに接合する際に、被写体ステージ２１ａが開口１２１ｂに嵌まり込むことが抑制されるので、被写体ステージ２１ａを第１プーリー２１ｂに容易に接合することができる。なお、第１プーリー２１ｂの開口１２１ｂの直径７３とは、第１プーリー２１ｂの内径である。また、ローラーガイド２１ｃの開口１２１ｄの直径７４とは、ローラーガイド２１ｃの内径である。

図８に示すように、被写体載置部２１は、被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃが、Ｘ２方向からＸ１方向に向かう方向に、この順で並んで配置し、接合することにより形成されている。

図８に示すように、被写体載置部２１は、被写体ステージ２１ａが第１プーリー２１ｂの一方側の開口１２１ｂを塞ぐことにより形成される中空構造を有している。具体的には、被写体載置部２１は、Ｘ２方向からＸ１方向に向けて、被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃを並べることにより、第１プーリー２１ｂの開口１２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃの開口１２１ｄが、被写体ステージ２１ａによって塞がれる。これにより、被写体載置部２１が中空構造を有する。

（樹脂材料の選定）
図９の実験結果８０に示すように、被写体載置部２１（被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃ）、および、支持部材２３（当接部２３ａ、支持部２３ｂ、および、カバー部２３ｃ）に用いる樹脂材料として、ＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒ Ｅｔｈｅｒ Ｋｅｔｏｎｅ）、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリ塩化ビニル、アクリル、ジュラコン（登録商標）、ナイロン、テフロン（登録商標）（フッ素樹脂）、ＰＥ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、および、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）を用いて、Ｘ線の透過率およびＸ線の拡散度合いを確認する実験を行った。

具体的には、透過長の項目８０ａに示す厚みの上記各樹脂材料に対してＸ線を照射した際の、Ｘ線の散乱度合いおよびＸ線の透過率を、樹脂材料ごとに確認する実験を行った。図９では、各樹脂材料の実験結果８０として、散乱の項目８０ｂにＸ線の散乱度合いを示し、透過率の項目８０ｃにＸ線の透過率を示している。

実験結果８０のうち、散乱の項目８０ｂは、樹脂材料によるＸ線の散乱度合いを示している。散乱の項目８０ｂの数値が大きいほど、散乱の度合いが小さいことを示している。また、実験結果８０のうち、透過率の項目８０ｃは、樹脂材料に照射されたＸ線の透過率を示している。透過率の項目８０ｃの数値が大きいほど、Ｘ線の透過率が大きいことを示している。

実験結果８０に示すように、複数の樹脂材料を用いてＸ線の散乱度合いおよびＸ線の透過率を調べる実験を行った結果、Ｘ線の拡散度合い、および、Ｘ線の透過率から、ＰＥＥＫ、ＡＢＳ、ＰＥＴ、アクリル、ジュラコン、ナイロン、ＰＥ、および、ＰＣが、ポリ塩化ビニル、および、テフロン（登録商標）（フッ素樹脂）よりも、（被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃ）、および、支持部材２３（当接部２３ａ、支持部２３ｂ、および、カバー部２３ｃ）に用いる樹脂材料として好ましいことが確認された。また、アクリルは、吸水性を有している。したがって、（被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、および、ローラーガイド２１ｃ）、および、支持部材２３（当接部２３ａ、支持部２３ｂ、および、カバー部２３ｃ）に用いる樹脂材料としては、ＰＥＥＫ、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ジュラコン、ナイロン、ＰＥ、および、ＰＣが適していることが確認された。

なお、本実施形態では、Ｘ線の拡散度合い、Ｘ線の透過率、機械的強度、Ｘ線に対する耐久度、および、加工性の観点から、樹脂材料として、ＰＥＥＫを用いて、被写体ステージ２１ａ、第１プーリー２１ｂ、ローラーガイド２１ｃ、当接部２３ａ、および支持部２３ｂを形成している。なお、カバー部２３ｃについては、視認性の観点から、アクリルで形成している。

（第１回転機構による被写体の回転）
次に、図１０を参照して、第１回転機構２０による被写体９０の第１回転方向の回転について説明する。

図１０に示す例は、第１回転方向における角度が、０度である初期角度から、１８０度である第４角度θ４となるまで、第１回転機構２０によって被写体９０を第１回転方向に回転させている。なお、初期角度とは、原点のことを意味する。被写体９０の第１回転方向における角度とは、第２軸線５２と、被写体９０の中心を通り、被写体９０の長軸方向に延びる仮想線５４とがなす角度である。

本実施形態では、第１回転機構２０によって、被写体９０を第１回転方向に所定の角度ずつ回転させることにより、第１回転方向における第１角度θ１、第２角度θ２、第３角度θ３、および、第４角度θ４となるように、被写体９０を回転させる。また、本実施形態では、所定角度～第４角度θ４の各回転角度において撮影を行う。

（被写体載置部の回転範囲）
本実施形態では、図１０に示すように、第１回転機構２０は、被写体載置部２１を、第１回転方向において１８０度以上回転可能に構成されている。具体的には、第１回転機構２０は、第２プーリー２２ｂを回転させることにより被写体載置部２１を回転させる構成であるため、被写体９０を３６０度以上回転させることが可能である。

（第２回転機構による第１回転機構の回転）
次に、図１１を参照して、第２回転機構３０による被写体９０の第２回転方向の回転について説明する。

図１１に示す例は、第２回転機構３０が、第２回転方向において、第１回転機構２０とともに被写体９０を初期角度（０度）から第７角度θ１１まで回転させている。なお、被写体９０の第２回転方向における角度とは、Ｘ線の照射軸５０と、第１軸線５１とがなす角度である。

本実施形態では、第２回転機構３０によって、被写体９０を第２回転方向に所定の角度ずつ回転させることにより、第２回転方向における第１角度θ５、第２角度θ６、第３角度θ７、第４角度θ８、第５角度θ９、第６角度θ１０、および、第７角度θ１１に回転させる。また、第２回転方向における各回転角度において、第１回転機構２０によって第１方向における初期角度～第４角度θ４となるように被写体９０を間欠的に回転させながら撮影を行う。

本実施形態では、図１１に示すように、第２回転機構３０は、少なくとも、第１回転機構２０を３６０度回転させるように構成されている。

次に、図１２を参照して、本実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００による撮影処理のフローについて説明する。

ステップ１０１において、制御部７０は、第１回転機構２０および第２回転機構３０を制御することにより、第１回転方向における初期角度および第２回転方向における初期角度（原点）に被写体９０を配置する。また、制御部７０は、Ｘ線源１、および、格子位置調整機構１０を制御することにより、被写体９０の撮影を行う。

ステップ１０２において、制御部７０は、第２回転機構３０を制御することにより、第２回転方向に被写体９０を回転させる。ステップ１０２の処理では、制御部７０は、第２回転方向における所定の回転角度分、被写体９０を回転させる。

ステップ１０３において、制御部７０は、Ｘ線源１、および、格子位置調整機構１０を制御することにより、被写体９０の撮影を行う。

ステップ１０４において、制御部７０は、第１回転方向において、所定の角度の全てで撮影を行ったか否かを判定する。第１回転方向において、所定の角度の全てで撮影を行ってない場合、処理は、ステップ１０５へ進む。第１回転方向において、所定の角度の全てで撮影を行った場合、処理は、ステップ１０６へ進む。

ステップ１０５において、制御部７０は、第１回転機構２０を制御することにより、第１回転方向に被写体９０を回転させる。ステップ１０５の処理では、制御部７０は、第１方向における所定の回転角度分、被写体９０を回転させる。その後、処理は、ステップ１０３へ進む。

ステップ１０５からステップ１０６へ処理が進んだ場合、ステップ１０６において、制御部７０は、第１回転機構２０を制御することにより、第１回転方向の初期角度（原点）となるように被写体９０を回転させる。なお、被写体９０が、第１回転方向における角度が初期角度で配置されている場合には、ステップ１０３の処理は省略する。

ステップ１０７において、制御部７０は、第２回転方向において、所定の角度の全てで撮影を行ったか否かを判定する。第２回転方向において、所定の角度の全てで撮影を行ってない場合、処理は、ステップ１０２へ進む。第２回転方向において、所定の角度の全てで撮影を行った場合、処理は、終了する。

すなわち、本実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００は、被写体９０を第２回転方向における所定の角度に配置した状態で、被写体９０を第１回転方向に回転させながら、第１回転方向における所定の角度の全てで撮影を行う。その処理を、第２回転方向における所定の角度の全てで行うことにより、３次元のＸ線位相コントラスト画像４０を生成する。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、被写体９０にＸ線を照射するＸ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器２と、Ｘ線源１とＸ線検出器２との間に配置され、Ｘ線源１からＸ線が照射される第１格子３と、第１格子３からのＸ線が照射される第２格子４とを含む複数の格子と、Ｘ線の照射範囲内に配置され、被写体９０が載置される被写体載置部２１と、Ｘ線検出器２により検出されたＸ線の強度分布に基づいてＸ線位相コントラスト画像４０を生成する画像処理部７１と、を備え、被写体載置部２１は、Ｘ線の透過率が金属よりも大きく、Ｘ線の散乱度合いが金属よりも小さい第１材料により形成されている。

これにより、被写体９０が載置される被写体載置部２１が、Ｘ線の透過率が金属よりも大きく、Ｘ線の散乱度合いが金属よりも小さい第１材料により形成されているので、被写体載置部２１をＸ線の照射範囲内に配置した場合でも、被写体載置部２１が金属材料によって形成される構成と比較して、被写体載置部２１に起因してアーチファクトが生じることを抑制することができる。

また、上記実施形態では、以下のように構成したことによって、下記のような更なる効果が得られる。

すなわち、上記実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００は、被写体載置部２１を含み、Ｘ線源１と正対した状態において、Ｘ線の照射軸５０と同一直線状であり、かつ、被写体載置部２１の中心を通る第１軸線５１周りの第１回転方向に回転させる第１回転機構２０をさらに備える。これにより、被写体載置部２１をＸ線の照射範囲内に配置した状態で、第１回転機構２０がＸ線源１と正対した状態において、Ｘ線の照射軸５０と同一直線状となる第１軸線５１回りに被写体９０を回転させることが可能な構成において、被写体９０を第１軸線５１回りに回転させる際の角度範囲を広げることができる。その結果、被写体９０を回転させる際の角度範囲を広げつつ、アーチファクトが生じることを抑制することが可能なＸ線位相イメージング装置１００を提供することができる。

また、本実施形態では、上記のように、被写体載置部２１は、第１材料として、Ｘ線の透過率がフッ素樹脂よりも大きく、Ｘ線の散乱度合いがフッ素樹脂よりも小さい樹脂材料によって形成されている。これにより、金属材料よりもＸ線の透過率が高く、金属材料よりもＸ線の散乱度合いが小さいフッ素樹脂よりも、Ｘ線の透過率が大きく、Ｘ線の散乱度合いが小さい第１材料によって被写体載置部２１を形成することにより、被写体載置部２１をフッ素樹脂によって形成する場合と比較して、アーチファクトが生じることを容易に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１回転機構２０は、被写体載置部２１を、第１回転方向において１８０度以上回転可能に構成されている。これにより、たとえば、第１回転方向に９０度回転可能に構成された回転機構によって撮影する場合と比較して、撮影可能な角度範囲を広くすることができる。その結果、複数の格子に対して配置可能な被写体９０の角度を増加させることが可能となるので、被写体９０の内部構造を正確に画像化することができる。また、第１回転方向に被写体９０を１８０度以上回転させることにより、被写体９０の内部構造を正確に画像化することが可能となるので、Ｘ線の拡散方向に指向性を有する被写体９０を撮影する場合において、たとえば、４５度と１３５度といった、格子に対する被写体９０の向きが斜め方向であり、かつ、互いの角度が９０度異なる回転位置において撮影することができる。その結果、被写体９０によるＸ線の拡散の指向性といった、より詳細な情報を取得することが可能となるので、被写体９０の内部構造を、操作者に正確に把握させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１回転機構２０は、被写体載置部２１を回転させる駆動力を付与する駆動部２２と、駆動部２２から付与された駆動力によって被写体載置部２１を回転させる駆動力伝達部材と、をさらに含み、駆動力伝達部材のうち、Ｘ線の照射範囲内に配置される部材は、第１材料により形成され、駆動部２２は、被写体載置部２１から離間し、かつ、Ｘ線の照射範囲外となる位置に設けられている。これにより、一般的に金属材料により構成されるモータなどの駆動部を設けたとしても、Ｘ線の照射範囲内に金属部材が配置されることを容易に抑制することができる。その結果、金属部材によって得られるＸ線位相コントラスト画像４０にアーチファクトが生じることを、容易に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１回転機構２０は、第１材料（樹脂材料）により形成され、一方側において被写体載置部２１を回転可能に支持する支持部材２３を含み、被写体載置部２１の第１軸線５１方向における厚み６０は、第１軸線５１方向における支持部材２３の厚み６１よりも小さい。これにより、第１軸線５１方向における被写体載置部２１の厚み６０が、第１軸線５１方向における支持部材２３の厚み６１よりも小さいので、被写体載置部２１によるＸ線の減衰を低減させることができる。その結果、Ｘ線検出器２によって検出されたＸ線の強度分布から得られる強度信号曲線４１および強度信号曲線４２を精度よく取得することが可能となるので、Ｘ線位相コントラスト画像４０を精度よく取得することができる。

また、本実施形態では、上記のように、被写体載置部２１は、板状形状を有し、被写体９０が載置される被写体ステージ２１ａと、円筒形状を有し、駆動力伝達部材と係合する第１プーリー２１ｂと、を含み、被写体ステージ２１ａが第１プーリー２１ｂの一方側の開口１２１ｂを塞ぐことにより形成される中空構造を有している。これにより、被写体載置部２１が中実構造を有している場合と比較して、第１軸線５１方向における被写体載置部２１の厚み６０を小さくすることができる。その結果、被写体載置部２１によるＸ線の減衰を低減することができる。

また、本実施形態では、上記のように、駆動力伝達部材は、第１プーリー２１ｂと係合するベルト部材２４を含み、ベルト部材２４は、ゴム材料により形成されている。これにより、動力伝達部材として金属部材を用いる構成と比較して、ベルト部材２４によって生じるＸ線の減衰および拡散を低減することができる。その結果、ベルト部材２４に起因してＸ線位相コントラスト画像４０にアーチファクトが生じることを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１プーリー２１ｂは、第１材料（樹脂材料）により形成されており、駆動部２２は、駆動力を発生させるモータ２２ａと、第２材料である金属材料により形成され、ベルト部材２４によって第１プーリー２１ｂと連結された第２プーリー２２ｂとを含む。これにより、Ｘ線の照射範囲内に配置される第１プーリー２１ｂを第１材料（樹脂材料）で形成することにより、被写体９０を回転させる際にアーチファクトが生じることを抑制できるとともに、第２プーリー２２ｂを金属材料により形成することにより、駆動部２２にＸ線が照射されることを抑制することが可能になるので、駆動部２２がＸ線によって故障することを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１回転機構２０を保持し、第１軸線５１と直交する方向に延びる第２軸線５２周りの第２回転方向に第１回転機構２０を回転させる第２回転機構３０をさらに備え、第２回転機構３０は、第１回転機構２０を着脱可能に保持するように構成されており、支持部材２３には、第１回転機構２０が第２回転機構３０に保持された際に、被写体載置部２１の表面上であり、かつ、被写体載置部２１の回転中心を通る鉛直線５３と、第２軸線５２とが、同一直線状となるように第２回転機構３０と係合する係合部２５が設けられている。これにより、第１回転機構２０を第２回転機構３０に配置する際に、係合部２５によって容易に位置決めをすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、第１回転機構２０は、第１材料（樹脂材料）により形成され、被写体載置部２１の外周部に係合するベアリング２６をさらに含む。これにより、ベアリング２６によって被写体載置部２１を安定して回転させることが可能であるとともに、ベアリング２６に起因してアーチファクトが生じることを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、被写体載置部２１の回転中心には、第１軸線５１に沿う方向に被写体載置部２１の載置面１２１ａを貫通し、第１回転機構２０の第１軸線５１方向における傾きを検出するための貫通孔１２１ｃが設けられている。これにより、貫通孔１２１ｃによって第１回転機構２０の第１軸線５１方向における傾きを検出することにより、複数の撮影位置で撮影したＸ線位相コントラスト画像４０の位置合わせを行う際に、各画像における第１軸線５１方向における傾きを容易に補正することができる。

［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請求の範囲によって示され、さらに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、上記実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００が、第１回転機構２０および第２回転機構３０を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。Ｘ線位相イメージング装置１００は、第１材料によって形成される被写体載置部２１を備えていれば、第１回転機構２０および第２回転機構３０を備えていなくてもよい。しかしながら、Ｘ線位相イメージング装置１００が第１回転機構２０を備えていない場合、格子に対する被写体９０の向きを変更する作業が生じるため、操作者の負担が増加する。また、Ｘ線位相イメージング装置１００が第２回転機構３０を備えていない場合、いわゆるＣＴ撮影を行う際に、第２軸線５２の回転方向における被写体９０の向きを変更する作業が生じるため、操作者の負担が増加する。したがって、Ｘ線位相イメージング装置１００は、第１回転機構２０および第２回転機構３０を備えていることが好ましい。

また、上記実施形態では、第１回転機構２０が、いわゆる、ベルトアンドプーリー機構として構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１回転機構２０は、ラックアンドピニオン機構として構成されていてもよい。また、第１回転機構２０は、ボールねじ機構として構成されていてもよい。第１回転機構２０のうち、Ｘ線の照射範囲内に入る部材が第１材料により形成されていれば、第１回転機構２０はどのような構成であってもよい。

また、上記実施形態では、第１材料として、ＰＥＥＫを用いる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１材料として、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ジュラコン、ナイロン、ＰＥ、および、ＰＣなどを用いてもよい。

また、上記実施形態では、駆動部２２が、被写体載置部２１から離間し、かつ、Ｘ線の照射範囲外となる位置に配置される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、駆動部２２が第１材料によって形成されていれば、駆動部２２をＸ線の照射範囲内に配置してもよい。

また、上記実施形態では、被写体載置部２１の第１軸線５１方向における厚み６０が、第１軸線５１方向における支持部材２３の厚み６１よりも小さい構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、被写体載置部２１の第１軸線５１方向における厚み６０は、第１軸線５１方向における支持部材２３の厚み６１と等しいか、第１軸線５１方向における支持部材２３の厚み６１よりも大きくてもよい。しかしながら、被写体載置部２１の第１軸線５１方向における厚み６０が第１軸線５１方向における支持部材２３の厚み６１と等しいか、第１軸線５１方向における支持部材２３の厚み６１よりも大きい場合、上記実施形態の構成と比較して、被写体載置部２１によるＸ線の減衰量が大きくなる。そのため、被写体載置部２１の第１軸線５１方向における厚み６０は、第１軸線５１方向における支持部材２３の厚み６１よりも小さいことが好ましい。

また、上記実施形態では、被写体載置部２１が中空構造を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、被写体載置部２１は、中空構造を有していなくてもよい。しかしながら、被写体載置部２１が中空構造を有していない場合、被写体載置部２１によるＸ線の減衰量が増加する。そのため、被写体載置部２１は、中空構造を有していることが好ましい。

また、上記実施形態では、第２プーリー２２ｂが金属材料によって形成される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２プーリー２２ｂは、第１材料で形成されていてもよい。しかしながら、第２プーリー２２ｂが第１材料によって形成されている場合、第２プーリー２２ｂを透過したＸ線がモータ２２ａに照射される。したがって、第２プーリー２２ｂは、金属材料によって形成されることが好ましい。

また、上記実施形態では、第１回転機構２０が、初期角度～第４角度θ４の、５つの角度に被写体９０を回転させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１回転機構２０は、５つよりも多い数の角度に被写体９０を回転させてもよいし、５つよりも少ない数の角度に被写体９０を回転させてもよい。

また、上記実施形態では、第２回転機構３０が、初期角度～第７角度θ１１の、８つの角度に被写体９０を回転させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２回転機構３０は、８つよりも多い数の角度に被写体９０を回転させてもよいし、８つよりも少ない数の角度に被写体９０を回転させてもよい。

また、上記実施形態では、第１回転機構２０が、被写体９０を１８０度回転させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１回転機構２０は、被写体９０を３６０度回転させるなど、被写体９０を１８０度以上回転させるように構成されていてもよい。また、たとえば、第１回転機構２０は、被写体９０を１８０度未満の角度範囲で回転させ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２回転機構３０が、被写体載置部２１の表面上であり、かつ、被写体載置部２１の回転中心を通る鉛直線５３と、第２軸線５２とが、同一直線状となるように第１回転機構２０を保持する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２回転機構３０は、被写体載置部２１に載置された被写体９０の表面上であり、かつ、被写体載置部２１の回転中心を通る鉛直線と、第２軸線５２とが、同一直線状となるように第１回転機構２０を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、第２回転機構３０が、第１回転機構２０を着脱可能に保持する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２回転機構３０は、第１回転機構２０を着脱不可な状態で保持するように構成されていてもよい。しかしながら、第２回転機構３０が第１回転機構２０を着脱不可な状態で保持する構成の場合、被写体９０を第１回転方向には回転させず、第２回転方向にのみ回転させて撮影する場合に、第１回転機構２０が邪魔になる。そのため、第２回転機構３０は、第１回転機構２０を着脱可能に保持するように構成することが好ましい。

また、上記実施形態では、制御部７０が、第２回転方向における各角度（初期角度～第７角度θ１１）において、第１回転機構２０によって被写体９０を第１回転方向に間欠的に１８０度回転させながら撮影を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部７０は、第１回転方向における各角度（初期角度～第４角度θ４）において、第２回転機構３０によって被写体９０を第２回転方向に間欠的に３６０度回転させながら撮影を行うように構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、格子位置調整機構１０が、第１格子３を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、回転方向Ｒｚ、回転方向Ｒｘおよび回転方向Ｒｙに移動可能に構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、格子位置調整機構１０を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、回転方向Ｒｚ、回転方向Ｒｘおよび回転方向Ｒｙの内、いずれか１つまたは複数の方向のみに移動可能に構成してもよい。また、格子位置調整機構１０を、第２格子４または第３格子５を移動可能に構成してもよい。なお、縞走査を行う場合は、縞走査を行う方向に格子を移動可能に構成する必要がある。

また、上記実施形態では、複数の格子は、Ｘ線源１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子５を含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性が高ければ、第３格子５を含まない構成としてもよい。

また、上記実施形態では、タルボ効果による自己像を形成するために、第１格子３を位相格子とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、自己像は縞模様であればよいので、位相格子の代わりに吸収格子を用いてもよい。吸収格子を用いると、距離などの光学条件により単純に縞模様が発生する領域（非干渉計）と、タルボ効果による自己像が生じる領域（干渉計）とが生じる。

［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（項目１）
被写体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に配置され、前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
Ｘ線の照射範囲内に配置され、前記被写体が載置される被写体載置部と、
前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいてＸ線位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、
前記被写体載置部は、Ｘ線の透過率が金属よりも大きく、Ｘ線の散乱度合いが金属よりも小さい第１材料により形成されている、Ｘ線位相イメージング装置。

（項目２）
前記被写体載置部を含み、前記Ｘ線源と正対した状態において、Ｘ線の照射軸と同一直線状であり、かつ、前記被写体載置部の中心を通る第１軸線周りの第１回転方向に回転させる第１回転機構をさらに備える、項目１に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目３）
前記被写体載置部は、前記第１材料として、Ｘ線の透過率がフッ素樹脂よりも大きく、Ｘ線の散乱度合いがフッ素樹脂よりも小さい樹脂材料によって形成されている、項目１に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目４）
前記第１回転機構は、前記被写体載置部を、前記第１回転方向において１８０度以上回転可能に構成されている、項目２に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目５）
前記第１回転機構は、前記被写体載置部を回転させる駆動力を付与する駆動部と、前記駆動部から付与された駆動力によって前記被写体載置部を回転させる駆動力伝達部材と、をさらに含み、
前記駆動力伝達部材のうち、Ｘ線の照射範囲内に配置される部材は、前記第１材料により形成され、
前記駆動部は、前記被写体載置部から離間し、かつ、Ｘ線の照射範囲外となる位置に設けられている、項目２に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目６）
前記第１回転機構は、前記第１材料により形成され、一方側において前記被写体載置部を回転可能に支持する支持部材を含み、
前記被写体載置部の前記第１軸線方向における厚みは、前記第１軸線方向における前記支持部材の厚みよりも小さい、項目２に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目７）
前記被写体載置部は、板状形状を有し、前記被写体が載置される被写体ステージと、円筒形状を有し、前記駆動力伝達部材と係合する第１プーリーと、を含み、前記被写体ステージが前記第１プーリーの一方側の開口を塞ぐことにより形成される中空構造を有している、項目５に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目８）
前記駆動力伝達部材は、前記第１プーリーと係合するベルト部材を含み、
前記ベルト部材は、ゴム材料により形成されている、項目７に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目９）
前記第１プーリーは、前記第１材料により形成されており、
前記駆動部は、駆動力を発生させるモータと、第２材料である金属材料により形成され、前記ベルト部材によって前記第１プーリーと連結された第２プーリーとを含む、項目８に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目１０）
前記第１回転機構を保持し、前記第１軸線と直交する方向に延びる第２軸線周りの第２回転方向に前記第１回転機構を回転させる第２回転機構をさらに備え、
前記第２回転機構は、前記第１回転機構を着脱可能に保持するように構成されており、
前記支持部材には、前記第１回転機構が前記第２回転機構に保持された際に、前記被写体載置部の表面上であり、かつ、前記被写体載置部の回転中心を通る鉛直線と、前記第２軸線とが、同一直線状となるように前記第２回転機構と係合する係合部が設けられている、項目６に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目１１）
前記第１回転機構は、前記第１材料により形成され、前記被写体載置部の外周部に係合するベアリングをさらに含む、項目２に記載のＸ線位相イメージング装置。

（項目１２）
前記被写体載置部の回転中心には、前記第１軸線に沿う方向に前記被写体載置部の載置面を貫通し、前記第１回転機構の前記第１軸線方向における傾きを検出するための貫通孔が設けられている、項目２に記載のＸ線位相イメージング装置。

１ Ｘ線源
２ Ｘ線検出器
３ 第１格子
４ 第２格子
５ 第３格子
６ Ｘ線位相イメージング装置用被写体回転ユニット
７ 移動機構
２０ 第１回転機構
２１ 被写体載置部
２１ａ 被写体ステージ
２１ｂ 第１プーリー
２２ 駆動部
２２ａ モータ
２２ｂ 第２プーリー
２３ 支持部材
２４ ベルト部材
２５ 係合部
２６ ベアリング
３０ 第２回転機構
４０ Ｘ線位相コントラスト画像
５０ Ｘ線の照射軸
５１ 第１軸線
５２ 第２軸線
６０ 被写体載置部の第１軸線方向における厚み
６１ 第１軸線方向における支持部材の厚み
７１ 画像処理部
９０ 被写体
１００ Ｘ線イメージング装置
１２１ａ 被写体載置部の載置面

Claims (12)

1. 被写体にＸ線を照射するＸ線源と、
   前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に配置され、前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
   Ｘ線の照射範囲内に配置され、前記被写体が載置される被写体載置部と、
   前記Ｘ線検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて暗視野像を含むＸ線位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、
   前記被写体載置部は、前記被写体載置部に入射するＸ線に対する、前記被写体載置部を透過したＸ線の減衰の比率であるＸ線の透過率が金属よりも大きく、前記被写体載置部に入射するＸ線に対する、前記被写体載置部に入射することによって方向が変化するＸ線の拡散の比率であるＸ線の散乱度合いが金属よりも小さい第１材料により形成されている、Ｘ線位相イメージング装置。
2. 前記被写体載置部を含み、前記Ｘ線源と正対した状態において、Ｘ線の照射軸と同一直線状であり、かつ、前記被写体載置部の中心を通る第１軸線周りの第１回転方向に回転させる第１回転機構をさらに備える、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
3. 前記被写体載置部は、前記第１材料として、前記Ｘ線の透過率がフッ素樹脂よりも大きく、前記Ｘ線の散乱度合いがフッ素樹脂よりも小さい樹脂材料によって形成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
4. 前記第１回転機構は、前記被写体載置部を、前記第１回転方向において１８０度以上回転可能に構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
5. 前記第１回転機構は、前記被写体載置部を回転させる駆動力を付与する駆動部と、前記駆動部から付与された駆動力によって前記被写体載置部を回転させる駆動力伝達部材と、をさらに含み、
   前記駆動力伝達部材のうち、Ｘ線の照射範囲内に配置される部材は、前記第１材料により形成され、
   前記駆動部は、前記被写体載置部から離間し、かつ、Ｘ線の照射範囲外となる位置に設けられている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
6. 前記第１回転機構は、前記第１材料により形成され、一方側において前記被写体載置部を回転可能に支持する支持部材を含み、
   前記被写体載置部の前記第１軸線方向における厚みは、前記第１軸線方向における前記支持部材の厚みよりも小さい、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
7. 前記被写体載置部は、板状形状を有し、前記被写体が載置される被写体ステージと、円筒形状を有し、前記駆動力伝達部材と係合する第１プーリーと、を含み、前記被写体ステージが前記第１プーリーの一方側の開口を塞ぐことにより形成される中空構造を有している、請求項５に記載のＸ線位相イメージング装置。
8. 前記駆動力伝達部材は、前記第１プーリーと係合するベルト部材を含み、
   前記ベルト部材は、ゴム材料により形成されている、請求項７に記載のＸ線位相イメージング装置。
9. 前記第１プーリーは、前記第１材料により形成されており、
   前記駆動部は、駆動力を発生させるモータと、第２材料である金属材料により形成され、前記ベルト部材によって前記第１プーリーと連結された第２プーリーとを含む、請求項８に記載のＸ線位相イメージング装置。
10. 前記第１回転機構を保持し、前記第１軸線と直交する方向に延びる第２軸線周りの第２回転方向に前記第１回転機構を回転させる第２回転機構をさらに備え、
    前記第２回転機構は、前記第１回転機構を着脱可能に保持するように構成されており、
    前記支持部材には、前記第１回転機構が前記第２回転機構に保持された際に、前記被写体載置部の表面上であり、かつ、前記被写体載置部の回転中心を通る鉛直線と、前記第２軸線とが、同一直線状となるように前記第２回転機構と係合する係合部が設けられている、請求項６に記載のＸ線位相イメージング装置。
11. 前記第１回転機構は、前記第１材料により形成され、前記被写体載置部の外周部に係合するベアリングをさらに含む、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
12. 前記被写体載置部の回転中心には、前記第１軸線に沿う方向に前記被写体載置部の載置面を貫通し、前記第１回転機構の前記第１軸線方向における傾きを検出するための貫通孔が設けられている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。

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