WO2020039654A1 - Ｘ線位相イメージング装置 - Google Patents

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WO2020039654A1
WO2020039654A1 PCT/JP2019/017375 JP2019017375W WO2020039654A1 WO 2020039654 A1 WO2020039654 A1 WO 2020039654A1 JP 2019017375 W JP2019017375 W JP 2019017375W WO 2020039654 A1 WO2020039654 A1 WO 2020039654A1
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WO
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grating
ray
arc
ray source
portions
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Application number
PCT/JP2019/017375
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English (en)
French (fr)
Inventor
哲 佐野
晃一 田邊
和田　幸久
敏 徳田
Original Assignee
株式会社島津製作所
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray phase imaging apparatus, and more particularly, to an X-ray phase imaging apparatus that generates a phase contrast image based on a change in the phase of X-rays.
  • an X-ray phase imaging apparatus that generates a phase contrast image based on a change in the phase of X-rays is known.
  • Such an X-ray phase imaging apparatus is disclosed in, for example, International Publication No. 2011/033798.
  • WO 2011/033798 discloses an X-ray phase comprising an X-ray source, an X-ray detector, a subject table, and a plurality of gratings arranged between the X-ray source and the X-ray detector.
  • An imaging device is disclosed.
  • one of a plurality of flat gratings is translated (stripe scanning) at a predetermined cycle, and an X-ray detector generated by a subject placed on a subject table is used. It is configured to generate a phase contrast image based on the detected phase change.
  • a conventional X-ray phase imaging apparatus as described in WO2011 / 033798 uses a grid to photograph a wide area of a subject at once.
  • the area of the flat grating is increased, the amount of X-ray passing through the grating portion (the end portion of the grating) where the X-rays are obliquely incident (obliquely incident) on the grating is reduced.
  • the X-ray dose required for image generation cannot be detected.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to set the interval of stripe scanning while suppressing oblique incidence of X-rays on a grid. It is an object of the present invention to provide an X-ray phase imaging apparatus capable of suppressing the deterioration of the image quality of a phase contrast image due to the deviation from the specified interval.
  • an X-ray phase imaging apparatus includes an X-ray source, a detection unit that detects X-rays emitted from the X-ray source, an X-ray source and a detection unit. And a plurality of grids through which the X-rays emitted from the X-ray source pass, and a phase change of the X-rays detected by the detection unit caused by the subject disposed between the X-ray source and the detection unit
  • An image generation unit that generates a phase contrast image based on the image generation unit, wherein at least one of the plurality of gratings is configured to have a convex arc shape on the detection unit side when viewed from the X-ray source. Is configured to generate a phase contrast image based on a phase change generated by performing a fringe scan in which a grating configured to have an arc shape is moved in an arc shape at a predetermined cycle.
  • At least one of the plurality of gratings is configured to have a convex arc shape on the detection unit side when viewed from the X-ray source. This makes it possible to suppress X-rays from being obliquely incident on the grid, as compared with the case where a grid formed in a flat plate shape is used. Further, as described above, when the image generation unit generates the phase contrast image, the image generation unit is configured to perform a fringe scan that moves the grating having a convex arc shape to the detection unit side in an arc shape when viewed from the X-ray source. I have.
  • At least one of the plurality of gratings is configured to have a shape along an arc centered on the X-ray source
  • the image generation unit includes: A grating configured to have a shape along an arc is configured to generate a phase contrast image based on a phase change caused by performing a fringe scan in which the grating is rotated at a predetermined cycle around the X-ray source. I have. With this configuration, since at least one of the plurality of gratings is configured to have a shape along an arc centered on the X-ray source, it is compared with a case where a grating formed in a flat plate shape is used.
  • the oblique incidence of X-rays on the grating can be further suppressed.
  • the fringe scanning is performed by rotating the grating having the shape along the arc centered on the X-ray source around the X-ray source, the grating having the shape along the arc other than the arc is performed.
  • the apparatus configuration can be simplified as compared with the case where fringe scanning is performed in which is moved in an arc shape.
  • the grating configured to have a shape along the arc is a single grating portion that is curved along the arc, or along the arc such that each is oriented toward the X-ray source. It is composed of a plurality of grid portions arranged side by side. With this configuration, the lattice can be easily configured to have a shape along an arc.
  • the lattice configured to have a shape along the arc is composed of a plurality of lattice portions
  • the plurality of lattice portions arranged side by side along the arc are along a tangential direction of the arc.
  • the plurality of lattice portions make it easy for the lattice to have a shape along the arc. Can be configured.
  • the plurality of gratings include a first grating for forming a self-image by X-rays emitted from an X-ray source; A second grating disposed between the grating and the detection unit for causing interference with the self-image of the first grating, and a third grating for increasing coherence of X-rays emitted from the X-ray source.
  • the first grating, the second grating, and the third grating are configured to have a shape along a circular arc, and the image generating unit rotates the third grating at a predetermined cycle around the X-ray source.
  • the third grating is arranged at a position closer to the X-ray source than the first grating and the second grating and has a smaller size. Therefore, the fringe scanning for rotating the first grating and the second grating is performed. Compared with the case where the rotation is performed, it is possible to reduce the rotation distance and to reduce the size of the driving mechanism for rotating the lattice.
  • the detection unit includes one detector portion curved along the arc, or each of the detector portions is directed to the direction of the X-ray source. And a plurality of detector portions arranged side by side along an arc.
  • the plurality of detector portions arranged side by side along the arc are formed by a plurality of flat plate-shaped detector portions along the tangential direction of the arc, or are formed in an arc. It is constituted by a plurality of detector portions curved along the direction. With such a configuration, even when it is difficult to form a detector portion curved along one relatively large arc, the plurality of detector portions can easily form the shape along the arc.
  • a detection unit can be configured.
  • the plurality of gratings are between a first grating irradiated with X-rays from an X-ray source and a first grating and a detection unit. And a second grating to be irradiated with X-rays that have passed through the first grating, and an X-ray source and the first grating to increase the coherence of the X-rays emitted from the X-ray source.
  • a third grating wherein the third grating is configured to have a shape along an arc, and the first grating and the second grating are arranged such that respective grating portions face the X-ray source. It is composed of a plurality of plate-like lattice portions arranged and arranged side by side so as to be adjacent to each other in a direction orthogonal to the optical axis direction of the X-ray. With this configuration, the interval between the fringe scans can be reduced by performing the fringe scan in which the third grating configured to have a shape along the arc is rotated at a predetermined cycle around the X-ray source. Can be made substantially equal in any part of.
  • first grating and the second grating constituted by a plurality of plate-shaped grating portions arranged side by side so as to be adjacent to each other in a direction orthogonal to the optical axis direction of the X-rays have X Since the distance between the radiation source and the object disposed between the detection units is substantially constant, the magnitude of the phase change (phase sensitivity) of the X-rays caused by the object and detected by the detection unit is different for each part of the detection unit. Can greatly suppress the difference.
  • the grating pitches of the plurality of grating portions are configured to increase toward the outside of each grating.
  • the plurality of grating portions arranged side by side so as to be adjacent to each other in the direction orthogonal to the optical axis direction of the X-rays have a greater distance from the X-ray source toward the outside from the center of the grating. Therefore, the size of the grating pitch set depending on the distance from the X-ray source can be easily set to an appropriate grating pitch.
  • a rotation mechanism for rotating the grating configured to have a shape along the arc around an X-ray source is further provided.
  • the grating configured to have a shape along the arc can be easily rotated about the X-ray source by the rotation mechanism.
  • the image quality of the phase contrast image is degraded due to the deviation of the interval of the stripe scanning from the set interval while suppressing the oblique incidence of the X-rays on the grating. Can be suppressed.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a first grating of the X-ray phase imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a second grating of the X-ray phase imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a third grating of the X-ray phase imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a grating position adjustment mechanism of the X-ray phase imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a first grating of the X-ray phase imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a second grating of the X-ray phase imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a third grating of the X-ray phase imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an overall configuration of an X-ray phase imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an overall configuration of an X-ray phase imaging device according to a third embodiment of the present invention. It is a figure for explaining the grating pitch of a plurality of gratings in the X-ray phase imaging device by a 3rd embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an X-ray phase imaging device according to a first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an X-ray phase imaging device according to a second modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an X-ray phase imaging device according to a first modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining an X-ray phase imaging device according to a second modification of the second embodiment of the present invention.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 is an apparatus that images the inside of the subject P using the Talbot effect.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 includes an X-ray tube 11, a detection unit 12, a plurality of gratings G including a first grating G1, a second grating G2, and a third grating G3, a control unit 13, A lattice position adjustment mechanism 14 and a subject stage 15 are provided.
  • the X-ray tube 11 is an example of the “X-ray source” in the claims.
  • the lattice position adjustment mechanism 14 is an example of the “rotation mechanism” in the claims.
  • the X-ray tube 11, the third grating G3, the first grating G1, the second grating G2, and the detecting unit 12 are arranged so that the X-ray irradiation axis direction (optical axis direction, Z Direction) in this order. That is, the first grating G1, the second grating G2, and the third grating G3 are arranged between the X-ray tube 11 and the detector 12.
  • a direction from the X-ray tube 11 toward the first grating G1 is defined as a Z2 direction
  • a direction opposite to the Z2 direction is defined as a Z1 direction.
  • a direction in which a later-described lattice G of each of the plurality of lattices G extends is defined as an X direction
  • a direction orthogonal to the Z direction and the X direction is defined as a Y direction.
  • the X-ray tube 11 is an X-ray generator capable of generating X-rays when a high voltage is applied.
  • the X-ray tube 11 is configured to irradiate the generated X-ray in the Z2 direction.
  • the X-rays emitted from the X-ray tube 11 pass through the first grating G1, the second grating G2, and the third grating G3 arranged between the X-ray tube 11 and the detection unit 12.
  • the detection unit 12 detects the X-rays emitted from the X-ray tube 11 and converts the detected X-rays into an electric signal.
  • the detection unit 12 is, for example, an FPD (Flat @ Panel @ Detector).
  • the detection unit 12 includes a plurality of conversion elements (not shown) and pixel electrodes (not shown) arranged on the plurality of conversion elements. The plurality of conversion elements and the pixel electrodes are arranged in the X direction and the Y direction at a predetermined cycle (pixel pitch).
  • the detection signal (image signal) of the detection unit 12 is sent to an image processing unit 13a (described later) provided in the control unit 13.
  • the first grating G1 has slits G1a and X-ray phase change portions G1b arranged at a predetermined period (grating pitch) G1p. Each slit G1a and X-ray phase change portion G1b are formed to extend in the X direction.
  • the first grating G1 is a so-called phase grating. As shown in FIG. 1, the first grating G1 is disposed between the X-ray tube 11 and the second grating G2, and self-images (by the Talbot effect) by X-rays emitted from the X-ray tube 11. It is provided for forming.
  • the Talbot effect is such that when the coherent X-ray passes through the first grating G1 in which the slit G1a is formed, the first grating G1 is located at a predetermined distance (Talbot distance) from the first grating G1. (Self image) is formed. Further, the slit G1a and the X-ray phase changing portion G1b are provided along the radial direction of a circular arc 91 described later.
  • the second grating G2 has a plurality of X-ray transmitting portions G2a and X-ray absorbing portions G2b arranged at a predetermined period (grating pitch) G2p. Each X-ray transmitting portion G2a and X-ray absorbing portion G2b are formed to extend in the X direction.
  • the second grating G2 is a so-called absorption grating. As shown in FIG. 1, the second grating G2 is arranged between the first grating G1 and the detection unit 12, and is configured to interfere with the self-image formed by the first grating G1.
  • the second grating G2 is arranged at a position away from the first grating G1 by the Talbot distance in order to cause the self-image and the second grating G2 to interfere with each other. Further, the X-ray transmitting portion G2a and the X-ray absorbing portion G2b are provided along the radial direction of a circular arc 92 described later.
  • the third grating G3 has a plurality of slits G3a and an X-ray absorbing portion G3b arranged at a predetermined period (pitch) G3p. Each of the slits G3a and the X-ray absorbing portion G3b is formed to extend in the X direction. As shown in FIG. 1, the third grating G3 is arranged between the X-ray tube 11 and the first grating G1, and the X-ray tube 11 emits X-rays. The third grating G3 is configured to use the X-rays that have passed through each slit G3a as a line light source corresponding to the position of each slit G3a.
  • the third grating G3 is provided to increase the coherence of the X-rays emitted from the X-ray tube 11. Further, the slit G3a and the X-ray absorbing portion G3b are provided along a radial direction of an arc 93 described later.
  • the plurality of gratings G are configured to have a convex arc shape on the detection unit 12 side when viewed from the X-ray tube 11.
  • the plurality of gratings G (the first grating G1, the second grating G2, and the third grating G3) are configured to have a shape along an arc 90 centered on the X-ray tube 11.
  • the first grating G1, the second grating G2, and the third grating G3 have shapes along arcs 91, 92, and 93 centered on the X-ray tube 11, respectively.
  • the arcs 91, 92 and 93 are circle portions having radii r1, r2 and r3, respectively, centered on the X-ray tube 11.
  • the radii r1, r2 and r3 are the radii of curvature of the arcs 91, 92 and 93, respectively.
  • the radius r3, the radius r1, and the radius r2 increase in this order.
  • the first grating G1 and the second grating G2 are arranged so that the arcs 90 face the X-ray tube 11 respectively.
  • a plurality of grid portions Gc arranged side by side are constituted by a plurality of lattice portions Gc formed in a flat plate shape along the tangential direction 90a of the arc 90.
  • the first grating G1 includes a plurality of grating portions Gc1 formed in a plate shape.
  • the plurality of lattice portions Gc1 are arranged side by side along the tangential direction 90a of the circular arc 91. That is, in the first grating G1, each of the plurality of grating portions Gc1 is arranged so as to face the X-ray tube 11.
  • the direction of the grating pitch G1p of the first grating G1 and the tangential direction 90a of the circular arc 91 are substantially in agreement in the entire first grating G1.
  • the second grating G2 includes a plurality of grating portions Gc2 formed in a flat plate shape.
  • the plurality of grid portions Gc2 are arranged side by side along the tangential direction 90a of the arc 92. That is, in the second grating G2, each of the plurality of grating portions Gc2 is arranged so as to face the direction of the X-ray tube 11.
  • the direction of the grid pitch G2p of the second grid G2 and the tangential direction 90a of the arc 92 substantially match each other in the entire second grid G2.
  • the third grating G ⁇ b> 3 is one curved along the arc 90. It is composed of a lattice portion Gc3.
  • the direction of the grid pitch G3p of the third grid G3 and the tangential direction 90a of the circular arc 93 are substantially matched in the entire third grid G3.
  • control unit 13 includes an image processing unit 13a that can generate an X-ray image.
  • the control unit 13 is configured to control the operations of the lattice position adjustment mechanism 14 and the subject stage 15.
  • Control unit 13 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the image processing unit 13a is an example of the “image generation unit” in the claims.
  • the image processing unit 13a is configured to generate a phase contrast image based on the detection signal sent from the detection unit 12.
  • the image processing unit 13a includes, for example, a processor such as a GPU (Graphics Processing Unit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array) configured for image processing.
  • a processor such as a GPU (Graphics Processing Unit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array) configured for image processing.
  • the phase contrast image is an image generated based on a phase change of the X-ray detected by the detection unit 12 caused by the subject P disposed between the X-ray tube 11 and the detection unit 12.
  • the phase contrast image is a generic name of images captured using the first grating G1, the second grating G2, or the third grating G3, and is, for example, at least one of an absorption image, a phase differential image, and a dark field image. including.
  • the absorption image is an X-ray image formed based on the difference in the degree of X-ray absorption by the subject P.
  • the phase differential image is an X-ray image formed based on the phase shift of the X-ray.
  • the dark-field image is a visibility image obtained by changing the visibility based on small-angle scattering of an object.
  • the dark-field image is also called a small-angle scattering image. “Visibility” refers to sharpness.
  • the phase contrast image is obtained when at least one of the first grating G1, the second grating G2, and the third grating G3 is periodically rotated and moved (stripe scanning) in the direction of the grating pitch Gp. It is generated based on the X-ray signal intensity change curve.
  • the phase differential image is obtained by using the fact that the X-rays passing through the subject P are refracted and using the X-rays when the subject P is arranged with respect to the X-ray signal intensity change curve when the subject P is not arranged. It is generated by imaging the magnitude of the phase shift of the signal intensity change curve of the line.
  • the absorption image is a difference between the detected X-ray intensity (included in the signal intensity change curve) when the subject P is not arranged and the X-ray detected intensity (included in the signal intensity change curve) when the subject P is arranged. Is generated by imaging.
  • the dark-field image indicates the magnitude of the amount of decrease (how to collapse) of the amplitude of the X-ray signal intensity change curve when the subject P is arranged with respect to the amplitude of the X-ray signal intensity change curve when the subject P is not arranged. Generated by imaging.
  • fringe scanning in which the third grating G3 having a convex arc shape on the side of the detection unit 12 as viewed from the X-ray tube 11 is moved in an arc shape. It is configured to perform. More specifically, the third grating G3 is configured to perform stripe scanning in which the third grating G3 is rotated around the X-ray tube 11 at a predetermined cycle. Further, the grating position adjusting mechanism 14 is configured to be able to rotate the third grating G ⁇ b> 3 configured to have a shape along the arc 90 around the X-ray tube 11.
  • the lattice position adjusting mechanism 14 adjusts the third lattice G3 by rotating the third lattice G3 around the X-axis, the Y-direction, the Z-direction, the Z-axis, and the X-axis. It is configured to be movable in the rotation direction Rx and the rotation direction Ry around the axis in the Y direction.
  • the lattice position adjustment mechanism 14 includes an X-direction translation mechanism 14a, a Z-direction translation mechanism 14b, a Y-direction translation mechanism 14c, a translation mechanism connection section 14d, a stage support driving section 14e, and a stage support section. 14f, a stage driving unit 14g, and a stage 14h.
  • the X-direction translation mechanism 14a, the Z-direction translation mechanism 14b, and the Y-direction translation mechanism 14c are configured to be movable in the X, Z, and Y directions, respectively.
  • the X-direction translation mechanism 14a, the Z-direction translation mechanism 14b, and the Y-direction translation mechanism 14c include, for example, a stepping motor.
  • the lattice position adjusting mechanism 14 moves the third lattice G3 in the X direction, the Z direction, and the Y direction, respectively, by the operations of the X direction linear moving mechanism 14a, the Z direction linear moving mechanism 14b, and the Y direction linear moving mechanism 14c. It is configured as follows.
  • the stage support 14f supports the stage 14h for mounting (or holding) the third grid G3 from the Z2 direction.
  • the stage drive unit 14g is configured to reciprocate the stage 14h in the X direction.
  • the stage 14h has a bottom formed in a convex curved shape toward the stage support portion 14f, and is configured to rotate around an axis in the Y direction (Ry direction) by being reciprocated in the X direction. I have.
  • the stage support driving unit 14e is configured to reciprocate the stage support 14f in the Y direction.
  • the linear motion mechanism connecting portion 14d is provided on the X direction linear motion mechanism 14a so as to be rotatable around the axis in the Z direction (Rz direction).
  • the lattice position adjusting mechanism 14 may include a mechanism for holding the third lattice G3, such as a chuck mechanism or a hand mechanism.
  • the stage support portion 14f has a bottom portion formed in a convex curved shape toward the linear motion mechanism connection portion 14d, and reciprocates in the Y direction to rotate around the axis in the X direction (Rx direction).
  • the grating position adjusting mechanism 14 is configured so that the Rx direction is a direction along an arc 93 around the X-ray tube 11 where the third grating G3 is arranged. That is, in the X-ray phase imaging apparatus 100, the direction D of the stripe scanning for rotating the third grating G3 is substantially equal to the direction of the grating pitch G3p of the third grating G3 having the shape along the arc 93.
  • the subject stage 15 has a mounting surface (not shown) on which the subject P is mounted.
  • the subject stage 15 is configured to be movable in the X and Y directions under the control of the control unit 13 while the subject P is placed on the placement surface.
  • the subject stage 15 is composed of, for example, an XY stage.
  • the subject stage 15 may have a mechanism for holding the subject P, such as a chuck mechanism or a hand mechanism, for example.
  • the plurality of gratings G (the first grating G1, the second grating G2, and the third grating G3) have a convex arc shape on the detection unit 12 side when viewed from the X-ray tube 11.
  • the configuration is as follows. Thereby, oblique incidence of X-rays on the grating G can be suppressed as compared with the case where the grating G formed in a flat plate shape is used. Further, when the X-ray phase imaging apparatus 100 generates a phase contrast image by the image processing unit 13a, the third grating G3 having a convex arc shape on the side of the detection unit 12 as viewed from the X-ray tube 11 is moved in an arc shape.
  • the direction D of the fringe scanning can be made substantially equal to the direction of the grating pitch G3p.
  • Any part of the lattice G3 can be made substantially equal.
  • the plurality of gratings G are formed along the arc 90 centered on the X-ray tube 11. It is configured to have. Further, a phase change caused by performing a fringe scan in which the image processing unit 13a rotates the third grating G3 configured to have a shape along the arc 90 at a predetermined cycle around the X-ray tube 11 is performed. Is configured to generate a phase contrast image based on.
  • the plurality of gratings G are configured to have a shape along the arc 90 centered on the X-ray tube 11, so that the flat plate is flat.
  • the lattice G formed in a shape it is possible to further suppress the X-rays from being obliquely incident on the lattice G.
  • the third grating G3 having a shape along the arc 90 centered on the X-ray tube 11 is configured to perform a fringe scan for rotating around the X-ray tube 11, an arc shape other than the arc 90 is performed.
  • the apparatus configuration can be simplified as compared with the case where fringe scanning is performed in which the grating G having a shape along is moved in an arc shape.
  • the first grating G1 and the second grating G2 of the grating G configured to have a shape along the arc 90 correspond to the direction of the X-ray tube 11, respectively. It is composed of a plurality of lattice portions Gc arranged side by side along an arc 90 so as to face. Accordingly, the first grating G1 and the second grating G2 can be easily configured to have a shape along the arc 90.
  • the plurality of grid portions Gc arranged side by side along the arc 90 are the plurality of grid portions Gc formed in a plate shape along the tangential direction 90a of the arc 90. It consists of.
  • G can be configured.
  • the plurality of gratings G include the first grating G1 for forming a self-image by X-rays emitted from the X-ray tube 11, the first grating G1, and the detection unit. 12, a second grating G2 for causing interference with the self-image of the first grating G1, a third grating G3 for increasing coherence of X-rays emitted from the X-ray tube 11, including. Then, the first grating G1, the second grating G2, and the third grating G3 are configured to have a shape along the arc 90.
  • the image processing unit 13a is configured to perform stripe scanning in which the third grating G3 is rotated at a predetermined cycle around the X-ray tube 11.
  • the third grating G3 is disposed closer to the X-ray tube 11 than the first grating G1 and the second grating G2 and has a smaller size, and thus the stripes for rotating the first grating G1 and the second grating G2.
  • the rotating distance can be reduced, and the size of the driving mechanism (grid position adjusting mechanism 14) for rotating the grid G can be reduced.
  • the grid position adjusting mechanism 14 for rotating the third grid G3 configured to have a shape along the circular arc 90 around the X-ray tube 11 is used. Prepare. Thereby, the third grating G3 configured to have a shape along the arc 90 can be easily rotated about the X-ray tube 11 by the grating position adjusting mechanism 14.
  • the X-ray phase imaging apparatus 200 includes a detection unit 212 instead of the detection unit 12 included in the X-ray phase imaging apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the detection unit 212 the plurality of conversion elements and the pixel electrodes are arranged at predetermined intervals (pixel pitch) in the X direction and the direction of the pixel pitch (described later).
  • the detection unit 212 has a shape along the arc 94 centered on the X-ray tube 11.
  • the arc 94 is a part of a circle having a radius r4 centered on the X-ray tube 11.
  • the radius r4 is the radius of curvature of the arc 94.
  • the radius r4 is larger than the radius r2 of the circular arc 92 arranged along the second lattice G2.
  • the detection section 212 is configured by a plurality of detector portions 212a arranged side by side along the arc 90 so as to face the direction of the X-ray tube 11.
  • the plurality of detector portions 212a arranged side by side along the circular arc 90 are configured by the plurality of detector portions 212a formed in a flat plate shape along the tangential direction 90a of the circular arc 90.
  • the detecting unit 212 includes a plurality of detector portions 212a formed in a flat plate shape.
  • each of the plurality of detector portions 212a is arranged side by side along the tangential direction 90a of the arc 94. That is, in the detection unit 212, each of the plurality of detector portions 212a is arranged so as to face the direction of the X-ray tube 11.
  • the direction of the pixel pitch of the detection unit 212 and the tangential direction 90a of the arc 94 are substantially matched in the entire detection unit 212.
  • the other configuration of the X-ray phase imaging apparatus 200 according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
  • the detection unit 212 includes a plurality of detector portions 212a arranged side by side along the arc 90 so as to face the direction of the X-ray tube 11. Accordingly, the distance from the X-ray tube 11 is substantially equal in any part of the detection unit 212, so that the X-ray dose detected by the detection unit 212 can be substantially equal. As a result, it is possible to suppress the occurrence of distortion in the phase contrast image due to the difference in the X-ray dose detected by the detection unit 212 for each portion.
  • the plurality of detector portions 212a arranged side by side along the arc 90 are replaced by the plurality of detectors formed in a flat plate shape along the tangential direction 90a of the arc 90. It is constituted by a portion 212a. Accordingly, even when it is difficult to form the detector portion 212a curved along one relatively large arc 90, the plurality of detector portions 212a can easily form the shape along the arc 90. ,
  • the detection unit 212 can be configured.
  • the first grating G301 and the second grating G302 are formed by a plurality of plate-shaped grating portions Gc arranged side by side in a direction (Y direction) orthogonal to the X-ray optical axis direction (Z direction).
  • Y direction a direction orthogonal to the X-ray optical axis direction
  • Z direction a direction orthogonal to the X-ray optical axis direction
  • the X-ray phase imaging apparatus 300 includes a first grating G1 and a second grating G2 provided in the X-ray phase imaging apparatus 100 according to the first embodiment.
  • a first grating G301 and a second grating G302 are provided.
  • the first grating G301 and the second grating G302 are arranged such that the respective grating portions Gc face the X-ray tube 11.
  • the first grating G301 and the second grating G302 are formed by a plurality of plate-shaped grating portions Gc arranged side by side so as to be adjacent to each other in a direction (Y direction) orthogonal to the optical axis direction (Z direction) of the X-ray. It is configured.
  • the first grating G301 and the second grating G302 respectively include a plurality of flat gratings. It is composed of portions Gc31 and Gc32. Further, similarly to the first grating G1 and the second grating G2, the respective grating portions Gc31 and Gc32 are arranged so as to face the X-ray tube 11.
  • the first grating G301 has the respective lattice portions such that the distance between the respective lattice portions Gc31 and the X-ray tube 11 (the distance along the Z direction which is the X-ray irradiation axis) is the distance L1.
  • Gc31 are arranged side by side so as to be adjacent to each other along the Y direction.
  • the second grating G302 is configured such that the distance between each grating portion Gc32 and the X-ray tube 11 (the distance along the Z direction that is the X-ray irradiation axis) is the distance L2.
  • Gc32 is arranged side by side so as to be adjacent to each other along the Y direction. Note that the distance L2 is smaller than the distance L1.
  • the distance Lp1 between the subject P and the first grid G301 and the distance Lp2 between the subject P and the second grid G302 are substantially equal in any part of the subject P in the Y direction.
  • FIG. 7 shows an example in which the subject P is arranged between the first lattice G301 and the second lattice G302, the subject P is arranged between the third lattice G3 and the first lattice G301. It is the same even if it does.
  • the grid pitch G1p of the first grid G301 and the grid pitch G2p of the second grid G302 are respectively the distance between the third grid G3 and the first grid G301, and It is set based on the distance (optical condition) between the third grating G3 and the second grating G302.
  • the first grating G301 and the second grating G302 are arranged side by side along the Y direction, whereas the third grating G3 has a shape along the arc 93 with the radius r3.
  • the distance from the outer grid portion Gc is different (the distance between the outer portions of each grid G is larger than the distance between the central portions of the respective grids G).
  • the grating pitch Gp of the plurality of grating portions Gc is configured to increase toward the outside of each grating G.
  • the second grating G302 has a grating pitch Gp2b of a grating portion Gc32b arranged outside in the Y direction among the plurality of grating portions Gc.
  • the size is larger than the grating pitch Gp2a of the grating portion Gc32a arranged at the center in the Y direction.
  • the grating pitch Gp of the plurality of grating portions Gc32 gradually increases from the grating portion Gc32a arranged at the center in the Y direction to the grating portion Gc32b arranged outside in the Y direction. Become. Note that the first grating G301 has the same configuration as the second grating G302.
  • the other configuration of the X-ray phase imaging apparatus 300 according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment. (Effect of Third Embodiment) In the third embodiment, the following effects can be obtained.
  • the first grating G301 and the second grating G302 are arranged so that the respective grating portions Gc face the X-ray tube 11, and are orthogonal to the optical axis direction of the X-rays (Z direction). It is composed of a plurality of plate-shaped lattice portions Gc arranged side by side so as to be adjacent to each other in the (Y direction). Accordingly, the first grating G301 and the second grating G301 each formed of a plurality of plate-shaped grating portions Gc arranged side by side so as to be adjacent to each other in a direction (Y direction) orthogonal to the optical axis direction of the X-rays (Z direction).
  • the detection unit 12 generated by the subject P detects the grating G302. It is possible to prevent the magnitude of the phase change of the X-ray (phase sensitivity) from being largely different for each part of the detection unit 12.
  • the grating pitch Gp of the plurality of grating portions Gc is configured to increase toward the outside of each grating G.
  • the plurality of grating portions Gc arranged side by side so as to be adjacent to each other in the direction (Y direction) orthogonal to the optical axis direction (Z direction) of the X-rays become third from the center of the grating G toward the outside. Since the distance from the grating G3 increases, the size of the grating pitch Gp set depending on the distance from the third grating G3 can be easily set to an appropriate grating pitch Gp.
  • the plurality of lattice portions Gc arranged side by side along the arc 90 are constituted by the plurality of lattice portions Gc formed in a flat plate shape along the tangential direction 90a of the arc 90.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of grating portions Gc arranged side by side along an arc 90 are replaced with a plurality of grating portions Gc (Gc41) curved along the arc 90. May be used.
  • FIG. 8 shows an example in which the first lattice G401 is arranged along the arc 90 and is constituted by a plurality of lattice portions Gc41 curved along the arc 90.
  • the first grating G1 and the second grating G2 configured to have a shape along the arc 90 is configured from one grating portion Gc curved along the arc 90.
  • the present invention is not limited to this.
  • the first grating G501 and the second grating G502 configured to have a shape along the arc 90 are similar to the third grating G3. It may be composed of one lattice portion Gc (Gc51, Gc52) curved along the arc 90.
  • the plurality of detector portions 212a arranged side by side along the arc 90 are formed by a plurality of flat plates arranged side by side along the arc 90 such that they face the direction of the X-ray tube 11.
  • a plurality of detector portions 612a arranged side by side along an arc 90 are replaced with a plurality of detector portions 612a curved along the arc 90, such as a detection section 612 included in the X-ray phase imaging apparatus 600 shown in FIG. It may be constituted by the detector portion 612a.
  • the detection unit 212 is configured by the plurality of detector portions 212a arranged side by side along the arc 90 so as to face the direction of the X-ray tube 11,
  • the present invention is not limited to this.
  • the detection unit 712 may be configured by a single detector portion 712 a curved along the arc 90.
  • the plurality of gratings G are disposed between the X-ray tube 11 and the first grating G1 to reduce the coherence of X-rays emitted from the X-ray tube 11.
  • the third grating G3 for increasing the height
  • the present invention is not limited to this.
  • the third grating G3 may not be included.
  • at least one of the first grating G1 and the second grating G2 may be configured to perform fringe scanning in which the X-ray tube 11 is rotated at a predetermined cycle.
  • the present invention is not limited to this.
  • the grid pitches Gp of the plurality of grid portions Gc may be configured to be substantially equal in the entire grid G.
  • the first grating G301 and the second grating G302 are arranged so that the respective grating portions Gc face the X-ray tube 11, and the X-ray optical axis direction (Z direction)
  • a plurality of flat plate-shaped lattice portions Gc are arranged side by side so as to be adjacent to each other in a direction (Y direction) orthogonal to the present invention
  • the present invention is not limited to this.
  • only one of the first grating G301 and the second grating G302 is arranged so that the respective grating portions Gc face the X-ray tube 11, and the X-ray optical axis direction (Z direction). It may be constituted by a plurality of flat plate-shaped lattice portions Gc arranged side by side so as to be adjacent to each other in a direction (Y direction) perpendicular to the direction.
  • the third grating G3 has been described as an example in which one grating portion Gc curved along the arc 90 is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the third grating G3 may be composed of a plurality of grating portions Gc arranged side by side along the arc 90 so as to face the direction of the X-ray tube 11.
  • the third lattice G3 may be constituted by a plurality of lattice portions Gc formed in a flat plate shape along the tangential direction 90a of the arc 90, or a plurality of lattice portions curved along the arc 90. Gc may be used.
  • At least one of the plurality of gratings G is configured to have a shape along an arc 90 centered on the X-ray tube 11, and a shape along the arc 90.
  • the grating G configured to have the pattern is rotated in a predetermined cycle around the X-ray tube 11, a fringe scan is performed, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention if at least one of the plurality of gratings G is configured to have a convex arc shape on the side of the detection unit 12 when viewed from the X-ray tube 11, a circular arc 90 centered on the X-ray tube 11 is formed. You may comprise so that it may have shapes other than the shape along. In this case, it is sufficient to perform the stripe scanning in which the grating configured to have an arc shape is moved in an arc shape at a predetermined cycle.
  • the first grating G1 is a phase grating in order to form a self-image by the Talbot effect, but the present invention is not limited to this.
  • an absorption grating may be used instead of the phase grating.
  • a region (a non-interferometer) where a stripe pattern simply occurs due to optical conditions such as a distance, and a region where a self-image due to the Talbot effect occurs (an interferometer) are generated.

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Abstract

このＸ線位相イメージング装置（１００）は、Ｘ線源（１１）から照射されたＸ線を検出する検出部（１２）と、Ｘ線源と検出部との間に配置され、Ｘ線源から照射されたＸ線が通過する複数の格子（Ｇ）と、を備える。そして、複数の格子の少なくとも１つを、Ｘ線源から見て検出部側に凸の弧状を有するように構成し、弧状を有する格子を弧状に移動させる縞走査を行うように構成する。

Description

Ｘ線位相イメージング装置
　本発明は、Ｘ線位相イメージング装置に関し、特に、Ｘ線の位相変化に基づく位相コントラスト画像を生成するＸ線位相イメージング装置に関する。
　従来、Ｘ線の位相変化に基づく位相コントラスト画像を生成するＸ線位相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、国際公開２０１１／０３３７９８号に開示されている。
　国際公開２０１１／０３３７９８号には、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、被写体台と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置された複数の格子と、を備えたＸ線位相イメージング装置が開示されている。国際公開２０１１／０３３７９８号のＸ線位相イメージング装置では、平板状の複数の格子のいずれかを所定の周期で並進運動（縞走査）させ、被写体台に載置した被写体により生じるＸ線検出器で検出された位相変化に基づいて位相コントラスト画像を生成するように構成されている。
国際公開２０１１／０３３７９８号
　ここで、国際公開２０１１／０３３７９８号には明記されていないが、国際公開２０１１／０３３７９８号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置では、被写体の広範囲領域を一度に撮影するために、格子を大面積化したいという要望がある。しかしながら、平板状の格子を大面積化した場合、Ｘ線が格子に対して斜めに入射（斜め入射）する格子部分（格子の端部側）では、通過するＸ線量が減少してしまうので、画像生成に必要なＸ線量を検出できない場合がある。特に、国際公開２０１１／０３３７９８号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置では、格子のアスペクト比（格子ピッチに対する格子の高さ（深さ））が大きいので、斜め入射による格子を通過するＸ線量の減少が特に大きくなる。そこで、国際公開２０１１／０３３７９８号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置において、格子を湾曲させたり複数の格子を弧状に並べて配置する等により、Ｘ線が格子に対して斜め入射するのを抑制することが考えられる。
　しかしながら、国際公開２０１１／０３３７９８号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置において、格子を湾曲させたり複数の格子を弧状に並べて配置した場合、縞走査の方向（格子の並進運動の方向）に対して、平行に配置される格子部分と平行に配置されない格子部分とが生じることによって、格子ピッチの方向が一致する部分と一致しない部分とが生じる場合がある。この場合、国際公開２０１１／０３３７９８号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置では、格子ピッチの周期に対応するように縞走査の間隔が設定されるので、上記のように縞走査の方向（格子の並進運動の方向）と格子ピッチの方向とが一致しない部分では、縞走査の間隔が設定された間隔からずれてしまう。このため、国際公開２０１１／０３３７９８号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置において、Ｘ線が格子に対して斜め入射するのを抑制するように構成した場合に、縞走査の間隔が設定された間隔からずれることに起因して、生成された位相コントラスト画像にアーチファクト（虚像）が生じて位相コントラスト画像の画質が低下してしまうという問題点が考えられる。
　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線が格子に対して斜め入射するのを抑制しながら、縞走査の間隔が設定された間隔からずれることに起因して位相コントラスト画像の画質が低下してしまうの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、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出部と、Ｘ線源と検出部との間に配置され、Ｘ線源から照射されたＸ線が通過する複数の格子と、Ｘ線源と検出部との間に配置された被写体により生じる検出部で検出されたＸ線の位相変化に基づく位相コントラスト画像を生成する画像生成部と、を備え、複数の格子の少なくとも１つは、Ｘ線源から見て検出部側に凸の弧状を有するように構成されており、画像生成部は、弧状を有するように構成された格子を、所定の周期で弧状に移動させる縞走査を行うことにより生じる位相変化に基づく位相コントラスト画像を生成するように構成されている。
　この発明の一の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、複数の格子の少なくとも１つは、Ｘ線源から見て検出部側に凸の弧状を有するように構成されている。これにより、平板状に形成された格子を用いる場合と比較して、Ｘ線が格子に対して斜め入射するのを抑制することができる。また、上記のように、画像生成部により位相コントラスト画像を生成する際に、Ｘ線源から見て検出部側に凸の弧状を有する格子を弧状に移動させる縞走査を行うように構成されている。これにより、弧状を有するように構成された格子のいずれの部分においても、縞走査の方向と格子ピッチの方向とを略等しくすることができるので、縞走査の間隔を格子のいずれの部分においても略等しくすることができる。その結果、Ｘ線が格子に対して斜め入射するのを抑制しながら、縞走査の間隔が設定された間隔からずれることに起因して、生成された位相コントラスト画像にモアレアーチファクトが生じて位相コントラスト画像の画質が低下してしまうのを抑制することができる。
　上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子の少なくとも１つは、Ｘ線源を中心とした円弧に沿った形状を有するように構成されており、画像生成部は、円弧に沿った形状を有するように構成された格子を、Ｘ線源を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行うことにより生じる位相変化に基づく位相コントラスト画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、複数の格子の少なくとも１つは、Ｘ線源を中心とした円弧に沿った形状を有するように構成されているので、平板状に形成された格子を用いる場合と比較して、Ｘ線が格子に対して斜め入射するのをより抑制することができる。また、Ｘ線源を中心とした円弧に沿った形状を有する格子をＸ線源を中心に回動させる縞走査を行うように構成されているので、円弧以外の弧状に沿った形状を有する格子を弧状に移動させる縞走査を行う場合と比較して、装置構成を簡略化することができる。
　この場合、好ましくは、円弧に沿った形状を有するように構成された格子は、円弧に沿うように湾曲した１つの格子部分、または、それぞれがＸ線源の方向を向くように円弧に沿って並べて配置された複数の格子部分から構成されている。このように構成すれば、格子を、円弧に沿った形状を有するように容易に構成することができる。
　上記円弧に沿った形状を有するように構成された格子が複数の格子部分から構成されている構成において、好ましくは、円弧に沿って並べて配置された複数の格子部分は、円弧の接線方向に沿うように平板状に形成された複数の格子部分により構成されているか、または、円弧に沿うように湾曲した複数の格子部分により構成されている。このように構成すれば、１つの比較的大きい円弧に沿うように湾曲した格子部分を形成することが困難な場合でも、複数の格子部分により、容易に、円弧に沿った形状を有するように格子を構成することができる。
　上記複数の格子の少なくとも１つが円弧に沿った形状を有する構成において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、第１格子と検出部との間に配置され、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子と、を含み、第１格子、第２格子および第３格子は、円弧に沿った形状を有するように構成され、画像生成部は、第３格子をＸ線源を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行うように構成されている。このように構成すれば、第３格子は、第１格子および第２格子よりもＸ線源に近い位置に配置されサイズが小さくなるので、第１格子および第２格子を回動させる縞走査を行う場合と比べて、回動させる距離を小さくすることができるとともに、格子を回動させるための駆動機構のサイズを小型化することができる。
　上記複数の格子の少なくとも１つが円弧に沿った形状を有する構成において、好ましくは、検出部は、円弧に沿うように湾曲した１つの検出器部分、または、それぞれがＸ線源の方向を向くように円弧に沿って並べて配置された複数の検出器部分から構成されている。このように構成すれば、検出部のいずれの部分においても、Ｘ線源からの距離が略等しくなるので、検出部で検出されるＸ線量を略等しくすることができる。その結果、検出部で検出されるＸ線量が部分毎に異なることに起因して位相コントラスト画像に歪みが生じるのを抑制することができる。
　この場合、好ましくは、円弧に沿って並べて配置された複数の検出器部分は、円弧の接線方向に沿うように平板状に形成された複数の検出器部分により構成されているか、または、円弧に沿うように湾曲した複数の検出器部分により構成されている。このように構成すれば、１つの比較的大きい円弧に沿うように湾曲した検出器部分を形成することが困難な場合でも、複数の検出器部分により、容易に、円弧に沿った形状を有するように検出部を構成することができる。
　上記複数の格子の少なくとも１つが円弧に沿った形状を有する構成において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、第１格子と検出部との間に配置され、第１格子を通過したＸ線が照射される第２格子と、Ｘ線源と第１格子との間に配置され、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子と、を含み、第３格子は、円弧に沿った形状を有するように構成されており、第１格子および第２格子は、それぞれの格子部分がＸ線源を向くように配置され、かつ、Ｘ線の光軸方向と直交する方向に互いに隣り合うように並べて配置された平板状の複数の格子部分により構成されている。このように構成すれば、円弧に沿った形状を有するように構成された第３格子を、Ｘ線源を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行うことによって、縞走査の間隔を格子のいずれの部分においても略等しくすることができる。また、Ｘ線の光軸方向と直交する方向に互いに隣り合うように並べて配置された平板状の複数の格子部分により構成された第１格子および第２格子は、いずれの格子部分においても、Ｘ線源と検出部との間に配置される被写体との距離が略一定となるので、被写体により生じる検出部で検出されるＸ線の位相変化の大きさ（位相感度）が検出部の部分毎で大きく異なるのを抑制することができる。
　この場合、好ましくは、複数の格子部分の格子ピッチは、それぞれの格子の外側に向かうにしたがって大きくなるように構成されている。このように構成すれば、Ｘ線の光軸方向と直交する方向に互いに隣り合うように並べて配置された複数の格子部分は、格子の中央から外側に向かうにしたがってＸ線源との距離が大きくなるので、Ｘ線源からの距離に依存して設定される格子ピッチの大きさを、容易に適切な格子ピッチに設定することができる。
　上記複数の格子の少なくとも１つが円弧に沿った形状を有する構成において、好ましくは、円弧に沿った形状を有するように構成された格子を、Ｘ線源を中心に回動させるための回動機構をさらに備える。このように構成すれば、円弧に沿った形状を有するように構成された格子を、回動機構により、Ｘ線源を中心に容易に回動させることができる。
　本発明によれば、上記のように、Ｘ線が格子に対して斜め入射するのを抑制しながら、縞走査の間隔が設定された間隔からずれることに起因して位相コントラスト画像の画質が低下してしまうのを抑制することができる。
本発明の第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示した図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置の第１格子を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置の第２格子を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置の第３格子を説明するための図である。 本発明の第１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を説明するための図である。 本発明の第２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図である。 本発明の第３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図である。 本発明の第３実施形態によるＸ線位相イメージング装置における複数の格子の格子ピッチを説明するための図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例によるＸ線位相イメージング装置を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例によるＸ線位相イメージング装置を説明するための図である。 本発明の第２実施形態の第１変形例によるＸ線位相イメージング装置を説明するための図である。 本発明の第２実施形態の第２変形例によるＸ線位相イメージング装置を説明するための図である。
　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５を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の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Ｐの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線管１１と、検出部１２と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、第３格子Ｇ３と、を含む複数の格子Ｇと、制御部１３と、格子位置調整機構１４と、被写体ステージ１５と、を備えている。なお、Ｘ線管１１は、特許請求の範囲の「Ｘ線源」の一例である。また、格子位置調整機構１４は、特許請求の範囲の「回動機構」の一例である。
　Ｘ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線管１１と、第３格子Ｇ３と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、検出部１２とが、Ｘ線の照射軸方向（光軸方向、Ｚ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Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と検出部１２との間に配置されている。なお、本明細書では、Ｘ線管１１から第１格子Ｇ１に向かう方向をＺ２方向、その逆方向の方向をＺ１方向とする。また、複数の格子Ｇそれぞれの後述する格子Ｇが延びる方向をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。
　Ｘ線管１１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させることが可能なＸ線発生装置である。Ｘ線管１１は、発生させたＸ線をＺ２方向に照射するように構成されている。Ｘ線管１１と検出部１２との間に配置された、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３には、Ｘ線管１１から照射されたＸ線が通過する。
　検出部１２は、Ｘ線管１１から照射された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する。検出部１２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出部１２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、Ｘ方向およびＹ方向に並んで配置されている。検出部１２の検出信号（画像信号）は、制御部１３が備える（後述する）画像処理部１３ａに送られる。
　図２に示すように、第１格子Ｇ１は、所定の周期（格子ピッチ）Ｇ１ｐで配列されるスリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂを有している。各スリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂは、Ｘ方向に延びるように形成されている。第１格子Ｇ１は、いわゆる位相格子である。図１に示すように、第１格子Ｇ１は、Ｘ線管１１と第２格子Ｇ２との間に配置されており、Ｘ線管１１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、タルボ効果は、可干渉性を有するＸ線が、スリットＧ１ａが形成された第１格子Ｇ１を通過すると、第１格子Ｇ１から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、第１格子Ｇ１の像（自己像）が形成されることを意味する。また、スリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂは、後述する円弧９１の半径方向に沿うように設けられている。
　図３に示すように、第２格子Ｇ２は、所定の周期（格子ピッチ）Ｇ２ｐで配列される複数のＸ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂを有している。各Ｘ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂは、Ｘ方向に延びるように形成されている。第２格子Ｇ２は、いわゆる、吸収格子である。図１に示すように、第２格子Ｇ２は、第１格子Ｇ１と検出部１２との間に配置されており、第１格子Ｇ１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Ｇ２は、自己像と第２格子Ｇ２とを干渉させるために、第１格子Ｇ１からタルボ距離だけ離れた位置に配置されている。また、Ｘ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂは、後述する円弧９２の半径方向に沿うように設けられている。
　図４に示すように、第３格子Ｇ３は、所定の周期（ピッチ）Ｇ３ｐで配列される複数のスリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂを有している。各スリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂはそれぞれ、Ｘ方向に延びるように形成されている。図１に示すように、第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置されており、Ｘ線管１１からＸ線が照射される。第３格子Ｇ３は、各スリットＧ３ａを通過したＸ線を、各スリットＧ３ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。すなわち、第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるために設けられている。また、スリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂは、後述する円弧９３の半径方向に沿うように設けられている。
　ここで、第１実施形態では、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１から見て検出部１２側に凸の弧状を有するように構成されている。詳細には、複数の格子Ｇ（第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３）は、Ｘ線管１１を中心とした円弧９０に沿った形状を有するように構成されている。
　具体的には、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３は、それぞれ、Ｘ線管１１を中心とした円弧９１、９２および９３に沿った形状を有する。円弧９１、９２および９３は、それぞれ、Ｘ線管１１を中心とした半径ｒ１、ｒ２およびｒ３の円の部分である。言い換えると、半径ｒ１、ｒ２およびｒ３は、それぞれ、円弧９１、９２および９３の曲率半径である。なお、半径ｒ３と、半径ｒ１と、半径ｒ２とは、この順に大きくなる。
　また、第１実施形態では、円弧９０に沿った形状を有するように構成された格子Ｇのうち第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２は、それぞれがＸ線管１１の方向を向くように円弧９０に沿って並べて配置された複数の格子部分Ｇｃから構成されている。詳細には、円弧９０に沿って並べて配置された複数の格子部分Ｇｃは、円弧９０の接線方向９０ａに沿うように平板状に形成された複数の格子部分Ｇｃにより構成されている。
　具体的には、図２に示すように、第１格子Ｇ１は、平板状に形成された複数の格子部分Ｇｃ１を含む。第１格子Ｇ１では、複数の格子部分Ｇｃ１のそれぞれが、円弧９１の接線方向９０ａに沿うように並べて配置されている。すなわち、第１格子Ｇ１では、複数の格子部分Ｇｃ１のそれぞれが、Ｘ線管１１の方向を向くように配置されている。これにより、第１格子Ｇ１の格子ピッチＧ１ｐの方向と、円弧９１の接線方向９０ａとが、第１格子Ｇ１の全体において、略一致した状態となっている。
　また、図３に示すように、第２格子Ｇ２は、平板状に形成された複数の格子部分Ｇｃ２を含む。第２格子Ｇ２では、複数の格子部分Ｇｃ２のそれぞれが、円弧９２の接線方向９０ａに沿うように並べて配置されている。すなわち、第２格子Ｇ２では、複数の格子部分Ｇｃ２のそれぞれが、Ｘ線管１１の方向を向くように配置されている。これにより、第２格子Ｇ２の格子ピッチＧ２ｐの方向と、円弧９２の接線方向９０ａとが、第２格子Ｇ２の全体において、略一致した状態となっている。
　なお、図４に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００では、円弧９０に沿った形状を有するように構成された格子Ｇのうち第３格子Ｇ３は、円弧９０に沿うように湾曲した１つの格子部分Ｇｃ３から構成されている。これにより、第３格子Ｇ３の格子ピッチＧ３ｐの方向と、円弧９３の接線方向９０ａとが、第３格子Ｇ３の全体において、略一致した状態となっている。
　図１に示すように、制御部１３は、Ｘ線画像を生成可能な画像処理部１３ａを備えている。また、制御部１３は、格子位置調整機構１４および被写体ステージ１５の動作を制御するように構成されている。制御部１３は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。なお、画像処理部１３ａは、特許請求の範囲の「画像生成部」の一例である。
　画像処理部１３ａは、検出部１２から送られた検出信号に基づいて、位相コントラスト画像を生成するように構成されている。画像処理部１３ａは、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含む。
　位相コントラスト画像は、Ｘ線管１１と検出部１２との間に配置された被写体Ｐにより生じる検出部１２で検出されたＸ線の位相変化に基づいて生成される画像である。また、位相コントラスト画像は、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２または第３格子Ｇ３を使用して撮影した画像の総称であって、例えば、吸収像、位相微分像および暗視野像の少なくとも１つを含む。吸収像は、被写体ＰによるＸ線の吸収度合の差に基づいて画像化したＸ線画像である。位相微分像は、Ｘ線の位相のずれに基づいて画像化したＸ線画像である。暗視野像は、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。
　詳細には、位相コントラスト画像は、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３の少なくともいずれか１つを格子ピッチＧｐの方向に周期的に回動移動（縞走査）させた場合のＸ線の信号強度変化曲線に基づいて生成される。具体的には、位相微分像は、被写体Ｐを通過したＸ線が屈折することを利用して、被写体Ｐを配置しない場合のＸ線の信号強度変化曲線に対する、被写体Ｐを配置した場合のＸ線の信号強度変化曲線の位相のずれの大きさを画像化することにより生成される。吸収像は、被写体Ｐを配置しない場合の（信号強度変化曲線に含まれる）Ｘ線の検出強度に対する、被写体Ｐを配置した場合の（信号強度変化曲線に含まれる）Ｘ線の検出強度の差を画像化することにより生成される。暗視野像は、被写体Ｐを配置しない場合のＸ線の信号強度変化曲線の振幅に対する、被写体Ｐを配置した場合のＸ線の信号強度変化曲線の振幅の減少量（つぶれ方）の大きさを画像化することにより生成される。
　ここで、第１実施形態では、Ｘ線の信号強度変化曲線を取得するために、Ｘ線管１１から見て検出部１２側に凸の弧状を有する第３格子Ｇ３を弧状に移動させる縞走査を行うように構成されている。詳細には、第３格子Ｇ３を、Ｘ線管１１を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行うように構成されている。また、格子位置調整機構１４は、円弧９０に沿った形状を有するように構成された第３格子Ｇ３を、Ｘ線管１１を中心に回動させることが可能に構成されている。
　具体的には、図５に示すように、格子位置調整機構１４は、第３格子Ｇ３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１４は、Ｘ方向直動機構１４ａと、Ｚ方向直動機構１４ｂと、Ｙ方向直動機構１４ｃと、直動機構接続部１４ｄと、ステージ支持部駆動部１４ｅと、ステージ支持部１４ｆと、ステージ駆動部１４ｇと、ステージ１４ｈと、を含む。
　Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃ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１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃ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１４は、Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃの動作により、それぞれ、第３格子Ｇ３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１４ｆは、第３格子Ｇ３を載置（または保持）させるためのステージ１４ｈをＺ２方向から支持している。ステージ駆動部１４ｇは、ステージ１４ｈ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１４ｈは、底部がステージ支持部１４ｆ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１４ｅは、ステージ支持部１４ｆをＹ方向に往復移動させるように構成されている。また、直動機構接続部１４ｄ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１４ａに設けられている。なお、格子位置調整機構１４は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の第３格子Ｇ３を保持するための機構を有していてもよい。
　また、ステージ支持部１４ｆは底部が直動機構接続部１４ｄ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。ここで、格子位置調整機構１４では、Ｒｘ方向は、Ｘ線管１１を中心とした第３格子Ｇ３が配置される円弧９３に沿った方向となるように構成されている。すなわち、Ｘ線位相イメージング装置１００では、第３格子Ｇ３を回動させる縞走査の方向Ｄは、円弧９３に沿った形状を有する第３格子Ｇ３の格子ピッチＧ３ｐの方向と略等しくなる。
　図１に示すように、被写体ステージ１５は、被写体Ｐを載置させるための載置面（図示しない）を有する。被写体ステージ１５は、制御部１３の制御により、被写体Ｐを載置面に載置させた状態で、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。被写体ステージ１５は、たとえば、Ｘ－Ｙステージにより構成されている。なお、被写体ステージ１５は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の被写体Ｐを保持するための機構を有していてもよい。
　（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、複数の格子Ｇ（第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３）を、Ｘ線管１１から見て検出部１２側に凸の弧状を有するように構成する。これにより、平板状に形成された格子Ｇを用いる場合と比較して、Ｘ線が格子Ｇに対して斜め入射するのを抑制することができる。また、Ｘ線位相イメージング装置１００を、画像処理部１３ａにより位相コントラスト画像を生成する際に、Ｘ線管１１から見て検出部１２側に凸の弧状を有する第３格子Ｇ３を弧状に移動させる縞走査を行うように構成する。これにより、弧状を有するように構成された第３格子Ｇ３のいずれの部分においても、縞走査の方向Ｄと格子ピッチＧ３ｐの方向とを略等しくすることができるので、縞走査の間隔を第３格子Ｇ３のいずれの部分においても略等しくすることができる。その結果、Ｘ線が格子Ｇに対して斜め入射するのを抑制しながら、縞走査の間隔が設定された間隔からずれることに起因して、生成された位相コントラスト画像にモアレアーチファクトが生じて位相コントラスト画像の画質が低下してしまうの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、複数の格子Ｇ（第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３）を、Ｘ線管１１を中心とした円弧９０に沿った形状を有するように構成する。また、画像処理部１３ａを、円弧９０に沿った形状を有するように構成された第３格子Ｇ３を、Ｘ線管１１を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行うことにより生じる位相変化に基づく位相コントラスト画像を生成するように構成する。これにより、複数の格子Ｇ（第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３）は、Ｘ線管１１を中心とした円弧９０に沿った形状を有するように構成されているので、平板状に形成された格子Ｇを用いる場合と比較して、Ｘ線が格子Ｇに対して斜め入射するのをより抑制することができる。また、Ｘ線管１１を中心とした円弧９０に沿った形状を有する第３格子Ｇ３をＸ線管１１を中心に回動させる縞走査を行うように構成されているので、円弧９０以外の弧状に沿った形状を有する格子Ｇを弧状に移動させる縞走査を行う場合と比較して、装置構成を簡略化することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、円弧９０に沿った形状を有するように構成された格子Ｇのうち第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２を、それぞれがＸ線管１１の方向を向くように円弧９０に沿って並べて配置された複数の格子部分Ｇｃから構成する。これにより第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２を、円弧９０に沿った形状を有するように容易に構成することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、円弧９０に沿って並べて配置された複数の格子部分Ｇｃは、円弧９０の接線方向９０ａに沿うように平板状に形成された複数の格子部分Ｇｃにより構成する。これにより、１つの比較的大きい円弧９０に沿うように湾曲した格子部分Ｇｃを形成することが困難な場合でも、複数の格子部分Ｇｃにより、容易に、円弧９０に沿った形状を有するように格子Ｇを構成することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子Ｇ１と、第１格子Ｇ１と検出部１２との間に配置され、第１格子Ｇ１の自己像と干渉させるための第２格子Ｇ２と、Ｘ線管１１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Ｇ３と、を含む。そして、第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３を、円弧９０に沿った形状を有するように構成する。また、画像処理部１３ａを、第３格子Ｇ３をＸ線管１１を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行うように構成する。これにより、第３格子Ｇ３は、第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２よりもＸ線管１１に近い位置に配置されサイズが小さくなるので、第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２を回動させる縞走査を行う場合と比べて、回動させる距離を小さくすることができるとともに、格子Ｇを回動させるための駆動機構（格子位置調整機構１４）のサイズを小型化することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、円弧９０に沿った形状を有するように構成された第３格子Ｇ３を、Ｘ線管１１を中心に回動させるための格子位置調整機構１４を備える。これにより、円弧９０に沿った形状を有するように構成された第３格子Ｇ３を、格子位置調整機構１４により、Ｘ線管１１を中心に容易に回動させることができる。
　［第２実施形態］
　図６を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、検出部２１２を円弧９０に沿った形状を有するように構成した例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。
　図６に示すように、本発明の第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置２００は、第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００が備える検出部１２に代えて、検出部２１２を備えている。検出部２１２では、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、Ｘ方向および（後述する）画素ピッチの方向に並んで配置されている。
　検出部２１２は、Ｘ線管１１を中心とした円弧９４に沿った形状を有する。円弧９４は、Ｘ線管１１を中心とした半径ｒ４の円の部分である。言い換えると、半径ｒ４は、円弧９４の曲率半径である。なお、半径ｒ４は、第２格子Ｇ２が沿うように配置された円弧９２の半径ｒ２よりも大きい。
　ここで、第２実施形態では、検出部２１２は、それぞれがＸ線管１１の方向を向くように円弧９０に沿って並べて配置された複数の検出器部分２１２ａから構成されている。詳細には、円弧９０に沿って並べて配置された複数の検出器部分２１２ａは、円弧９０の接線方向９０ａに沿うように平板状に形成された複数の検出器部分２１２ａにより構成されている
　具体的には、検出部２１２は、平板状に形成された複数の検出器部分２１２ａを含む。検出部２１２では、複数の検出器部分２１２ａのそれぞれが、円弧９４の接線方向９０ａに沿うように並べて配置されている。すなわち、検出部２１２では、複数の検出器部分２１２ａのそれぞれが、Ｘ線管１１の方向を向くように配置されている。これにより、検出部２１２の画素ピッチの方向と、円弧９４の接線方向９０ａとが、検出部２１２の全体において、略一致した状態となっている。
　なお、第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置２００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、検出部２１２を、それぞれがＸ線管１１の方向を向くように円弧９０に沿って並べて配置された複数の検出器部分２１２ａから構成する。これにより、検出部２１２のいずれの部分においても、Ｘ線管１１からの距離が略等しくなるので、検出部２１２で検出されるＸ線量を略等しくすることができる。その結果、検出部２１２で検出されるＸ線量が部分毎に異なることに起因して位相コントラスト画像に歪みが生じるのを抑制することができる。
　また、第２実施形態では、上記のように、円弧９０に沿って並べて配置された複数の検出器部分２１２ａを、円弧９０の接線方向９０ａに沿うように平板状に形成された複数の検出器部分２１２ａにより構成する。これにより、１つの比較的大きい円弧９０に沿うように湾曲した検出器部分２１２ａを形成することが困難な場合でも、複数の検出器部分２１２ａにより、容易に、円弧９０に沿った形状を有するように検出部２１２を構成することができる。
　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］
　図７および図８を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２を、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に並べて配置された平板状の複数の格子部分Ｇｃにより構成した例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。
　図７に示すように、本発明の第３実施形態によるＸ線位相イメージング装置３００は、第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００が備える第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２に代えて、第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２を備えている。
　第３実施形態では、第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２は、それぞれの格子部分ＧｃがＸ線管１１を向くように配置されている。また、第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２は、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に互いに隣り合うように並べて配置された平板状の複数の格子部分Ｇｃにより構成されている。
　具体的には、第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２は、それぞれ、第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００が備える第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２と同様に、平板状の複数の格子部分Ｇｃ３１およびＧｃ３２により構成されている。また、第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２と同様に、それぞれの格子部分Ｇｃ３１およびＧｃ３２がＸ線管１１を向くように配置されている。
　一方、第１格子Ｇ３０１は、それぞれの格子部分Ｇｃ３１とＸ線管１１との間の距離（Ｘ線の照射軸であるＺ方向に沿った距離）が距離Ｌ１となるように、それぞれの格子部分Ｇｃ３１が、Ｙ方向に沿って互いに隣り合うように並べて配置されている。また、第２格子Ｇ３０２は、それぞれの格子部分Ｇｃ３２とＸ線管１１との間の距離（Ｘ線の照射軸であるＺ方向に沿った距離）が距離Ｌ２となるように、それぞれの格子部分Ｇｃ３２が、Ｙ方向に沿って互いに隣り合うように並べて配置されている。なお、距離Ｌ２は、距離Ｌ１よりも小さい。これにより、被写体Ｐと第１格子Ｇ３０１との間の距離Ｌｐ１、および、被写体Ｐと第２格子Ｇ３０２との間の距離Ｌｐ２は、Ｙ方向において、被写体Ｐのいずれの部分でも略等しくなる。なお、図７では、被写体Ｐを、第１格子Ｇ３０１と第２格子Ｇ３０２との間に配置した例を示しているが、被写体Ｐを、第３格子Ｇ３と第１格子Ｇ３０１との間に配置した場合でも同様である。
　ここで、第３格子Ｇ３が設けられている場合、第１格子Ｇ３０１の格子ピッチＧ１ｐおよび第２格子Ｇ３０２の格子ピッチＧ２ｐは、それぞれ、第３格子Ｇ３と第１格子Ｇ３０１との距離、および、第３格子Ｇ３と第２格子Ｇ３０２との距離（光学条件）に基づいて設定される。しかしながら、第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２は、Ｙ方向に沿って並べて配置されているのに対して、第３格子Ｇ３は半径ｒ３の円弧９３に沿った形状を有する。したがって、第３格子Ｇ３の中央部と第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２の中央部の格子部分Ｇｃとの距離と、第３格子Ｇ３の外側の部分と第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２の外側の格子部分Ｇｃとの距離とが異なる（それぞれの格子Ｇの中央部同士の距離と比較して、それぞれの格子Ｇの外側の部分同士の距離が大きくなる）。
　そこで、第３実施形態では、複数の格子部分Ｇｃの格子ピッチＧｐは、それぞれの格子Ｇの外側に向かうにしたがって大きくなるように構成されている。具体的には、図８に示すように、Ｘ線位相イメージング装置３００では、第２格子Ｇ３０２は、複数の格子部分Ｇｃのうち、Ｙ方向の外側に配置された格子部分Ｇｃ３２ｂの格子ピッチＧｐ２ｂの大きさが、Ｙ方向の中央部に配置された格子部分Ｇｃ３２ａの格子ピッチＧｐ２ａよりも大きい。また、図示は省略するが、複数の格子部分Ｇｃ３２の格子ピッチＧｐは、Ｙ方向の中央部に配置された格子部分Ｇｃ３２ａから、Ｙ方向の外側に配置された格子部分Ｇｃ３２ｂに向かって徐々に大きくなる。なお、第１格子Ｇ３０１も、第２格子Ｇ３０２と同様の構成である。
　なお、第３実施形態によるＸ線位相イメージング装置３００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、第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２を、それぞれの格子部分ＧｃがＸ線管１１を向くように配置させ、かつ、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に互いに隣り合うように並べて配置された平板状の複数の格子部分Ｇｃにより構成する。これにより、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に互いに隣り合うように並べて配置された平板状の複数の格子部分Ｇｃにより構成された第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２は、いずれの格子部分Ｇｃにおいても、Ｘ線管１１と検出部１２との間に配置される被写体Ｐとの距離が略一定となるので、被写体Ｐにより生じる検出部１２で検出されるＸ線の位相変化の大きさ（位相感度）が検出部１２の部分毎で大きく異なるのを抑制することができる。
　また、第３実施形態では、上記のように、複数の格子部分Ｇｃの格子ピッチＧｐを、それぞれの格子Ｇの外側に向かうにしたがって大きくなるように構成する。これにより、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に互いに隣り合うように並べて配置された複数の格子部分Ｇｃは、格子Ｇの中央から外側に向かうにしたがって第３格子Ｇ３との距離が大きくなるので、第３格子Ｇ３からの距離に依存して設定される格子ピッチＧｐの大きさを、容易に適切な格子ピッチＧｐに設定することができる。
　なお、第３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。
　［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実施形態では、円弧９０に沿って並べて配置された複数の格子部分Ｇｃを、円弧９０の接線方向９０ａに沿うように平板状に形成された複数の格子部分Ｇｃにより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、図９に示すＸ線位相イメージング装置４００のように、円弧９０に沿って並べて配置された複数の格子部分Ｇｃを、円弧９０に沿うように湾曲した複数の格子部分Ｇｃ（Ｇｃ４１）により構成してもよい。なお、図８では、第１格子Ｇ４０１が、円弧９０に沿って並べて配置され、円弧９０に沿うように湾曲した複数の格子部分Ｇｃ４１により構成される例を示している。
　また、上記第１実施形態では、円弧９０に沿った形状を有するように構成された第１格子Ｇ１および第２格子Ｇ２を、円弧９０に沿うように湾曲した１つの格子部分Ｇｃから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、図１０に示すＸ線位相イメージング装置５００のように、円弧９０に沿った形状を有するように構成された第１格子Ｇ５０１および第２格子Ｇ５０２を、第３格子Ｇ３と同様に、円弧９０に沿うように湾曲した１つの格子部分Ｇｃ（Ｇｃ５１、Ｇｃ５２）から構成してもよい。
　また、上記第２実施形態では、円弧９０に沿って並べて配置された複数の検出器部分２１２ａを、それぞれがＸ線管１１の方向を向くように円弧９０に沿って並べて配置された複数の平板状の検出器部分２１２ａから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、図１１に示すＸ線位相イメージング装置６００が備える検出部６１２のように、円弧９０に沿って並べて配置された複数の検出器部分６１２ａを、円弧９０に沿うように湾曲した複数の検出器部分６１２ａにより構成してもよい。
　また、上記第２実施形態では、検出部２１２を、それぞれがＸ線管１１の方向を向くように円弧９０に沿って並べて配置された複数の検出器部分２１２ａから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、図１２に示すＸ線位相イメージング装置７００のように、検出部７１２を、円弧９０に沿うように湾曲した１つの検出器部分７１２ａから構成してもよい。
　また、上記第１および上記第２実施形態では、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置され、Ｘ線管１１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Ｇ３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。本発明では、上記第１および上記第２実施形態の構成において、第３格子Ｇ３を含まないように構成してもよい。この場合、第１格子Ｇ１または第２格子Ｇ２の少なくともいずれか一方を、Ｘ線管１１を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行うように構成すればよい。
　また、上記第３実施形態では、複数の格子部分Ｇｃの格子ピッチＧｐを、それぞれの格子Ｇの外側に向かうにしたがって大きくなる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。本発明では、第３実施形態の構成において、複数の格子部分Ｇｃの格子ピッチＧｐを、それぞれの格子Ｇの全体において略等しくなるように構成してもよい。
　また、上記第３実施形態では、第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２を、それぞれの格子部分ＧｃがＸ線管１１を向くように配置させ、かつ、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に互いに隣り合うように並べて配置させた平板状の複数の格子部分Ｇｃにより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、第１格子Ｇ３０１および第２格子Ｇ３０２のいずれか一方のみを、それぞれの格子部分ＧｃがＸ線管１１を向くように配置させ、かつ、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に互いに隣り合うように並べて配置させた平板状の複数の格子部分Ｇｃにより構成してもよい。
　また、上記第１～上記第３実施形態では、第３格子Ｇ３を、円弧９０に沿うように湾曲した１つの格子部分Ｇｃから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、第３格子Ｇ３を、それぞれがＸ線管１１の方向を向くように円弧９０に沿って並べて配置された複数の格子部分Ｇｃから構成してもよい。その場合、第３格子Ｇ３を、円弧９０の接線方向９０ａに沿うように平板状に形成された複数の格子部分Ｇｃにより構成してもよいし、円弧９０に沿うように湾曲した複数の格子部分Ｇｃにより構成してもよい。
　また、上記第１～上記第３実施形態では、複数の格子Ｇの少なくとも１つを、Ｘ線管１１を中心とした円弧９０に沿った形状を有するように構成し、円弧９０に沿った形状を有するように構成された格子Ｇを、Ｘ線管１１を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行う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。本発明では、複数の格子Ｇの少なくとも１つを、Ｘ線管１１から見て検出部１２側に凸の弧状を有するように構成されていれば、Ｘ線管１１を中心とした円弧９０に沿った形状以外の形状を有するように構成してもよい。この場合、弧状を有するように構成された格子を、所定の周期で弧状に移動させる縞走査を行うように構成すればよい。
　また、上記第１～上記第３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Ｇ１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。
　１１　Ｘ線管（Ｘ線源）
　１２、２１２、６１２、７１２　検出部
　１３ａ　画像処理部（画像生成部）
　１４　格子位置調整機構（回動機構）
　９０（９１、９２、９３、９４）　（Ｘ線源を中心とした）円弧
　９０ａ　（円弧の）接線方向
　１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００　Ｘ線位相イメージング装置
　２１２ａ、６１２ａ、７１２ａ　検出器部分
　Ｇ　格子
　Ｇ１、Ｇ３０１、Ｇ４０１　第１格子
　Ｇ２、Ｇ３０２　第２格子
　Ｇ３　第３格子
　Ｇｃ（Ｇｃ１、Ｇｃ２、Ｇｃ３、Ｇｃ３１、Ｇｃ３２、Ｇｃ３２ａ、Ｇｃ３２ｂ、Ｇｃ４１、Ｇｃ５１、Ｇｃ５２）　格子部分
　Ｇｐ（Ｇｐ１、Ｇｐ２、Ｇｐ２ａ、Ｇｐ２ｂ、Ｇｐ３）　格子ピッチ
　Ｐ　被写体

Claims (10)

  1. 　Ｘ線源と、
    　前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出部と、
    　前記Ｘ線源と前記検出部との間に配置され、前記Ｘ線源から照射されたＸ線が通過する複数の格子と、
    　前記Ｘ線源と前記検出部との間に配置された被写体により生じる前記検出部で検出されたＸ線の位相変化に基づく位相コントラスト画像を生成する画像生成部と、
    を備え、
    　前記複数の格子の少なくとも１つは、前記Ｘ線源から見て前記検出部側に凸の弧状を有するように構成されており、
    　前記画像生成部は、前記弧状を有するように構成された格子を、所定の周期で前記弧状に移動させる縞走査を行うことにより生じる前記位相変化に基づく前記位相コントラスト画像を生成するように構成されている、Ｘ線位相イメージング装置。
  2. 　前記複数の格子の少なくとも１つは、前記Ｘ線源を中心とした円弧に沿った形状を有するように構成されており、
    　前記画像生成部は、前記円弧に沿った形状を有するように構成された格子を、前記Ｘ線源を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行うことにより生じる前記位相変化に基づく前記位相コントラスト画像を生成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  3. 　前記円弧に沿った形状を有するように構成された格子は、前記円弧に沿うように湾曲した１つの格子部分、または、それぞれが前記Ｘ線源の方向を向くように前記円弧に沿って並べて配置された複数の格子部分から構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
  4. 　前記円弧に沿って並べて配置された複数の格子部分は、前記円弧の接線方向に沿うように平板状に形成された複数の格子部分により構成されているか、または、前記円弧に沿うように湾曲した前記複数の格子部分により構成されている、請求項３に記載のＸ線位相イメージング装置。
  5. 　前記複数の格子は、前記Ｘ線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、前記第１格子と前記検出器との間に配置され、前記第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置され、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子と、を含み、
    　前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子は、前記円弧に沿った形状を有するように構成され、
    　前記画像生成部は、前記第３格子を前記Ｘ線源を中心に所定の周期で回動させる縞走査を行うように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
  6. 　前記検出器は、前記円弧に沿うように湾曲した１つの検出器部分、または、それぞれが前記Ｘ線源の方向を向くように前記円弧に沿って並べて配置された複数の検出器部分から構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
  7. 　前記円弧に沿って並べて配置された複数の検出器部分は、前記円弧の接線方向に沿うように平板状に形成された複数の検出器部分により構成されているか、または、前記円弧に沿うように湾曲した前記複数の検出器部分により構成されている、請求項６のＸ線位相イメージング装置。
  8. 　前記複数の格子は、前記Ｘ線源から前記Ｘ線が照射される第１格子と、前記第１格子と前記検出部１２との間に配置され、前記第１格子を通過した前記Ｘ線が照射される第２格子と、前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置され、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子と、を含み、
    　前記第３格子は、前記円弧に沿った形状を有するように構成されており、
    　前記第１格子および前記第２格子は、それぞれの格子部分が前記Ｘ線源を向くように配置され、かつ、前記Ｘ線の光軸方向と直交する方向に互いに隣り合うように並べて配置された平板状の複数の格子部分により構成されている、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
  9. 　前記複数の格子部分の格子ピッチは、それぞれの格子の外側に向かうにしたがって大きくなるように構成されている、請求項８に記載のＸ線位相イメージング装置。
  10. 　前記円弧に沿った形状を有するように構成された格子を、前記Ｘ線源を中心に回動させるための回動機構をさらに備える、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
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