(57)【要約】【課題】  Ｘ線の検出結果に基づくアライメントを被検体撮像中に行うＸ線撮像装置において、アライメントを行うためのＸ線検出の際に生じる読み取りノイズが、被検体の撮像結果へ与える影響を軽減すること。【解決手段】  Ｘ線撮像装置１は、Ｘ線源１０１からのＸ線で周期パターンを形成する光学素子と、光学素子のアライメントマークと、第１の検出器１０８と、第２の検出器１０９と、前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記光学素子の位置または角度の少なくともいずれか一方を移動させる移動手段とを備える。第１の検出器１０８は、光学素子と被検体１０３を経たＸ線を検出し、第２の検出器１０９はアライメントマークからのＸ線を検出する。移動手段は、第２の検出器の検出結果に基づいて光学素子の移動を指示する移動指示部２０６と、移動指示部の指示に基づいて光学素子を移動させる移動部２０１〜２０５とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントマークを有し、Ｘ線源からのＸ線で周期パターンを形成する光学素子と、
前記光学素子と被検体とを経たＸ線を検出する第１の検出器と、
前記アライメントマークからのＸ線を検出する第２の検出器と、
前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記光学素子を移動させる移動手段とを備えることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
前記第１の検出器が１回検出を行う間に、
前記第２の検出器によるＸ線の検出と、前記第２の検出器による検出結果に基づく前記光学素子の移動とを、複数回行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記アライメントマークは前記光学素子上に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記光学素子の移動量を計算する計算機を備え、
前記移動手段は、
前記計算機の計算結果に基づいて前記光学素子を移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
【請求項５】
前記Ｘ線撮像装置は、
前記光学素子として第１の光学素子と第２の光学素子とを備え、
前記第１の光学素子は第１のアライメントマークを有し、
前記第２の光学素子は第２のアライメントマークを有し、
前記第２の検出器は、前記第１のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとを経たＸ線を検出し、
前記移動手段は、
前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の少なくともいずれか一方を移動させることで、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の相対位置または相対角度の少なくともいずれか一方を変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
【請求項６】
前記第１の光学素子は回折格子であり、
前記第２の光学素子は遮蔽格子であり、
前記第１のアライメントマークは周期パターンを形成する回折格子であり、
前記第２のアライメントマークは前記Ｘ線の一部を遮蔽する遮蔽格子であることを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮像装置。
【請求項７】
前記アライメントマークは前記光の強度を変調する領域を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検体を透過することによるＸ線の位相変化に基づいてコントラストを発生させる、Ｘ線位相コントラストイメージングと呼ばれる撮像方法が検討されている。このＸ線位相コントラストイメージング法の一つとして、トールボット干渉を用いたＸ線トールボット干渉法と呼ばれる撮像方法があり特許文献１に記載されている。
【０００３】
Ｘ線トールボット干渉法の概要を説明する。Ｘ線トールボット干渉法による撮像のためには、空間的に可干渉性の高いＸ線源、Ｘ線を回折して特定の位置に明暗周期を持つ干渉パターン（自己像）を形成する回折格子、Ｘ線を検出する検出器を備えるＸ線撮像装置が必要である。Ｘ線源と回折格子の間、または回折格子と検出器の間に被検体を配置すると、Ｘ線源から出射したＸ線の位相は被検体により変化する。被検体により位相が変化したＸ線は自己像の形状を変えるため、被検体による自己像の変化から、被検体の位相変化率の分布（位相像）を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、自己像の周期は小さいため、自己像を検出するためには、空間分解能の高い検出器を導入するか、装置長を長くするか、又は、遮蔽格子を導入する必要がある。遮蔽格子は、Ｘ線を遮蔽する遮蔽部とＸ線を透過する透過部が周期的に配置した格子である。この遮蔽格子を自己像が形成される位置に配置すると、自己像と遮蔽格子との重なりによりモアレ縞が発生する。つまり、遮蔽格子を用いると、被検体によるＸ線の位相の変化の情報はモアレ縞の形状変化として検出器により検出することができる。
【０００５】
遮蔽格子を導入する場合、回折格子と遮蔽格子の相対位置と相対角度とを調整する（アライメント）ことで、検出器に検出されるモアレ縞の周期を調整する。
【０００６】
また、遮蔽格子を導入せずに、自己像を直接検出器で検出する場合も、Ｘ線源と回折格子と検出器の相対位置と相対角度のアライメントが必要である。
【０００７】
特許文献２には、被検体は透過せずに回折格子と遮蔽格子のみを透過したＸ線を検出器で検出し、その検出結果に基づいて回折格子と遮蔽格子のアライメントを行うＸ線撮像装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開ＷＯ０４／０５８０７０号
【特許文献２】特開２０１１−２２７０４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のＸ線撮像装置を用いて被検体を撮像する際、被検体の撮像中にＸ線源と回折格子と遮蔽格子と検出器の相対位置や相対角度が変化してしまうことがある。このような撮像中の変化を軽減するためには、被検体の撮像中にアライメントを行えばよい。
【００１０】
特許文献２に記載されているＸ線撮像装置のように、検出結果に基づいてアライメントを行う場合、アライメント毎に検出結果を得る必要がある。例えば、被検体の撮像中に０．１秒間隔（１０Ｈｚ）でアライメントを行う場合、０．１秒間隔で検出結果を得る必要がある。０．１秒間隔でアライメントを行いつつ、１０秒間露光して被検体を撮像するためには、１０秒間中に０．１秒間隔で得た１００枚の検出結果を合算すればよい。
【００１１】
しかしながら、一般的に検出器は検出毎に読み取りノイズ（リードノイズ、又はリードアウトノイズとも呼ばれる）が生じる。そのため、上述のように０．１秒間隔で得た１００枚の検出結果を合算したものは、１０秒露光して得た１枚の検出結果と比較して読み取りノイズが大きい。
【００１２】
このように、Ｘ線の検出結果を用いて被検体の撮像中にアライメントを行う場合、アライメントに必要なＸ線の検出回数分のリードノイズが被検体の撮像結果に影響を与える。
【００１３】
そこで本発明は、Ｘ線の検出結果に基づくアライメントを被検体撮像中に行うＸ線撮像装置において、アライメントを行うためのＸ線検出の際に生じる読み取りノイズが、被検体の撮像結果へ与える影響を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のＸ線撮像装置は、アライメントマークを有し、Ｘ線源からのＸ線で周期パターンを形成する光学素子と、前記光学素子と被検体とを経たＸ線を検出する第１の検出器と、前記アライメントマークからのＸ線を検出する第２の検出器と、前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記光学素子を移動させる移動手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明のその他の側面については、以下で説明する実施の形態で明らかにする。
【発明の効果】
【００１６】
Ｘ線の検出結果に基づくアライメントを被検体撮像中に行うＸ線撮像装置において、アライメントを行うためのＸ線検出の際に生じる読み取りノイズが、被検体の撮像結果へ与える影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１及び実施形態２に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図２】本発明の実施形態１に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図３】本発明の実施形態１に係る検出器の構成の模式図。
【図４】本発明の実施形態１に係る遮蔽格子の模式図。
【図５】本発明の実施形態１に係るアライメントマークの設置の模式図。
【図６】本発明の実施形態１に係るアライメントマークの解析方法の模式図。
【図７】本発明の実施形態１に係るアライメントマークの解析方法の模式図。
【図８】本発明の実施形態１に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図９】本発明の実施形態１に係るアライメントの模式図。
【図１０】本発明の実施形態１に係るアライメントマークの模式図。
【図１１】本発明の実施形態１に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図１２】本発明の実施形態２に係る検出器の構成の模式図。
【図１３】本発明の実施形態２に係るアライメントパターンの模式図。
【図１４】本発明の実施形態２に係るアライメントパターンの解析方法の模式図。
【図１５】本発明の実施形態２に係るアライメントパターンの解析方法の模式図。
【図１６】本発明の実施形態２に係るアライメントパターンの解析方法の模式図。
【図１７】本発明の実施例３に係るアライメントパターンの模式図。
【図１８】本発明の実施例３に係るアライメントパターンの模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施形態の概要について説明をする。
本発明の好ましい実施形態のＸ線撮像装置は、アライメントマークを有する光学素子と、光学素子と被検体とを経たＸ線を検出する第１の検出器と、光学素子のアライメントマークからのＸ線を検出する第２の検出器を備える。更に、Ｘ線撮像装置は、第２の検出器による検出結果に基づいて光学素子を移動させる移動手段を備える。第１の検出器による検出結果は、被検体の情報を取得する（被検体を撮像する）ために用いられ、第２の検出器による検出結果は、光学素子の位置又は角度の少なくともいずれか一方の情報（以下、光学素子の情報と呼ぶことがある）を取得するために用いられる。このように、被検体の情報を取得するための検出と光学素子の情報を取得するための検出を独立して行うことにより、光学素子の情報を取得する際に生じる検出器のリードノイズが被検体の情報を取得するための撮像結果に与える影響を軽減することができる。
【００１９】
尚、本明細書において検出器のリードノイズとは、検出器から演算装置までの間に生じるノイズのうち、演算装置が検出結果を取得する回数に応じて生じるノイズのことを指す。例えば、検出器が有する検出素子から電荷を読み出すときに発生するノイズや、読み出した情報を演算装置に送信する際に生じるノイズが挙げられる。
【００２０】
また、第１の検出器と第２の検出器は独立した検出を行うことができれば良く、
例えば、露光時間が異なる２つの検出器を用いても良いし、検出範囲の領域毎に露光時間を設定できる検出器であれば１つの検出器で第１の検出器と第２の検出器を兼ねることができる。その場合、検出範囲において被検体の情報を取得する領域のことを第１の検出器、光学素子の情報を取得する領域のことを第２の検出器と呼ぶ。また、露光中に複数回電荷を読み取る検出器を第１の検出器と第２の検出器として用いても良い。このような検出器を用いる場合、第１の検出器と第２の検出器の電荷読み取り周期が同じであっても、第１の検出器から演算装置へ検出結果を送信する回数が、第２の検出器から送信する回数よりも少なければ、リードノイズの影響を軽減することができる。
【００２１】
光学素子が有するアライメントマーク（以下、光学素子のアライメントマークと呼ぶことがある）は光学素子の位置または姿勢の少なくともいずれか一方の情報を取得することができれば良く、例えば光学素子の一部をアライメントマークとして利用しても良い。この場合、光学素子のうちアライメントに用いられる部分を光学素子のアライメントマークと呼ぶ。光学素子の情報を得やすいため、光学素子のアライメントマークは光学素子上に形成されていることが望ましい。
【００２２】
その他のアライメントマークの具体例については後述する。
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態についてより具体的に、添付の図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２４】
（実施形態１）
図１は本実施形態におけるＸ線撮像装置の構成を示した模式図である。図１に示したＸ線撮像装置１は、第１の光学素子として回折格子（以下、第１の格子と呼ぶことがある）を用い、第２の光学素子として遮蔽格子（以下、第２の格子と呼ぶことがある）を備える。第１の格子１０４は、Ｘ線源１０１から放射されたＸ線１０２を回折する。また、第２の格子１０６は、第１の格子１０４からのＸ線の一部を遮蔽する。Ｘ線撮像装置１は更に、第２の格子１０６からのＸ線を検出する検出部と、Ｘ線撮像装置の夫々の構成を移動させる移動手段と、検出部の結果に基づいて、移動量と被検体の情報と各構成のアライメント量を計算する計算手段を備える。尚、各構成のアライメント量とは、アライメントを行うために各構成を移動させる量のことである。また、Ｘ線撮像装置１は、Ｘ線源１０１と画像表示部（不図示）と共にＸ線撮像システム１００を構成しても良い。尚、Ｘ線源１０１としては、連続Ｘ線を出射するＸ線源を用いても、特性Ｘ線を出射するＸ線源を用いてもよい。また、Ｘ線源１０１から出射したＸ線１０２の経路上に、Ｘ線を細いビームに分割するための格子（以下、線源格子と呼ぶことがある）を配置してもよく、その場合は線源格子もＸ線源の一部とみなす。
【００２５】
以下、Ｘ線撮像装置１の各構成についてより具体的に説明をする。
【００２６】
本実施形態において第１の格子１０４は周期パターンの一種である干渉パターン（以下、自己像と呼ぶこともある）を形成する光学素子であり、第２の格子１０６も周期パターンの一種であるモアレを形成する光学素子である。尚、周期パターンは一定の周期を持つものに限らず、例えば、中心から周辺に向けてピッチが変化するようなパターンまたは、上から下に向けてピッチが変化するようなパターンも周期パターンと呼ぶ。以下、単に第１の格子というときは第１の格子領域のことを指し、同様に単に第２の格子というときは第２の格子領域のことを指す。
【００２７】
第１の格子としてはＸ線の位相を変調させる位相型の回折格子（位相格子）を用いても良いし、Ｘ線の強度を変調させる振幅型（強度型）の回折格子を用いても良い。また、第２の格子としては一般的にＸ線を吸収することでＸ線を遮蔽する吸収型の遮蔽格子（吸収格子）が用いられることが多いが、Ｘ線を反射することでＸ線を遮蔽する反射型の遮蔽格子を用いても良い。尚、遮蔽格子のＸ線遮蔽部はＸ線を完全に遮蔽する必要はない。モアレを形成する場合はモアレが形成できる程度にＸ線を遮蔽できれば良く、入射したＸ線の８０％程度を遮蔽すれば十分である。
【００２８】
回折格子のアライメントマーク（以下、第１のアライメントマークと呼ぶことがある）１０５（ａ〜ｃ）を透過又は反射したＸ線を検出すると回折格子１０４のアライメントを行うことができる。また、遮蔽格子のアライメントマーク（以下、第２のアライメントマークと呼ぶことがある）１０７（ａ〜ｃ）を透過又は反射したＸ線を検出することで第２の格子１０６のアライメントを行うことができる。以下、第１のアライメントマークと第２のアライメントマークを合わせて単にアライメントマークと呼ぶことがある。尚、正確なアライメントを容易に行うためには、第１のアライメントマークは第１の格子と同一平面上にあることが望ましく、第２のアライメントマークは第２の格子と同一平面上にあることが望ましい。そのためには、格子と同一基板上にアライメントマークを設ければ良い。
【００２９】
アライメントマーク１０５、１０７はそれぞれ３つ以上あることが望ましい。アライメントマークの設置個所に制限は無いが、無作為に設置するよりは一定の規則で設置することでアライメントに必要な計算が容易になる傾向があるため望ましい。本実施形態では、図４のように第１の格子１０４の３隅に第１のアライメントマーク１０５が形成されており、第２のアライメントマークも同様に第２の格子の３隅にアライメントマークが形成されている。
【００３０】
本実施形態のアライメントマーク１０５，１０７は、局所的にＸ線を吸収させることによりＸ線の強度分布を変化させる領域を持つ。このようなアライメントマークを用いる場合、図９（ｂ）と（ｃ）に示すような三角錐や四角錐のように、ある１点のみＸ線の吸収が大きいことが望ましい。しかしながら、球体または図９（ｄ）に示すような吸収の特異点がない円板のような形状であっても良いし、図９（ｅ）に示すような吸収の特異点が２か所以上のいびつな形状でも良い。尚、アライメントマークの材料は、金や鉛などのＸ線の吸収量が大きな材料が望ましい。
【００３１】
検出部は、第１の検出器１０８、第２の検出器１０９、第３の検出器１１０、第４の検出器１１１を備える。第１の検出器１０８は、第１の格子と第２の格子と被検体１０３を経たＸ線の強度を検出することができる。また、第２の検出器１０９、第３の検出器１１０、第４の検出器１１１はそれぞれ、第１のアライメントマーク１０５と第２のアライメントマーク１０７を経たＸ線の強度を検出することができる。検出部の模式図を図２に示した。図２に示すように、第１の検出器１０８〜第４の検出器１１１は一体となっている。また、第１の検出器１０８〜第４の検出器１１１からは独立して検出結果を読み込むことができる。被検体１０３を透過したＸ線の強度分布を検出することができる第１の検出器１０８の露光時間は、被検体を露光したい時間に合わせて設定することができる。また、第２〜第４の検出器の露光時間は、アライメント情報を得たい間隔に合わせて設定することができる。第１の検出器１０８の露光時間よりも、第２の検出器１０９〜第４の検出器１１１の検出結果を読み込み周期を短くすると、第１の検出器が１回検出を行う間に第１の格子と第２の格子のアライメントを複数回行うことができる。尚、本実施形態ではアライメントのために第２〜第４の計３つの検出器を用いたが、アライメントのための検出器は１つ以上あれば良い。
【００３２】
移動手段は、被検体を乗せる被検体台１１３を移動させる移動部２０２、第１の格子１０４を移動させる移動部２０３、第２の格子１０６を移動させる移動部２０４、検出部を移動させる移動部２０５を備える。
【００３３】
移動部２０２〜２０５は、各構成を機械的に移動させることができるものであれば特に限定されるものではなく、アクチュエーター、ステッピングモーター、ピエゾ素子等を用いることができる。移動部２０２〜２０５は後述する計算手段によって算出された各構成の移動量に基づいて、各構成を移動させることでアライメント行う。
【００３４】
計算手段は、第１の検出器により得られる被検体撮像情報から被検体情報を計算する計算機２０８と、第２の検出器〜第４の検出器によるアライメント情報からＸ線撮像装置の各構成のアライメント量を計算する計算機２０７と、メモリ２０９とを備える。
【００３５】
また、Ｘ線撮像装置１が図１のようにＸ線撮像システム１００を構成している場合、Ｘ線撮像システム１００はＸ線源を移動させる移動部２０１を備えていても良い。このようにＸ線撮像システム１００がＸ線源の移動部２０１を備える場合、Ｘ線源の移動部２０１とＸ線撮像装置１のアライメント量を計算する計算機２０７を接続し、この計算機２０７がＸ線源のアライメント量を計算しても良い。
【００３６】
本実施形態のＸ線撮像システムによるアライメント方法の例について説明する。ここでは、第１の格子１０４と第２の格子１０６の位置と姿勢の情報を独立に計算する方法を説明する。また、第１の格子と第２の格子のみを移動させ、Ｘ線源と被検体台と検出部は固定しておく。
【００３７】
Ｘ線トールボット干渉計を用いて被検体１０３の位相像を取得する場合、アライメントには、「基準を決めるアライメント」と「基準からのズレを修正するアライメント」の２種類が存在する。ここで、基準とは被検体の撮像に適した各々の構成の空間的な位置と姿勢のことを指す。この２種類のアライメントのうち、どちらか一方のみを行ってもアライメントを行うという。また、各々の構成の空間的な位置と姿勢のどちらか一方のみを動かしても、アライメントを行うという。本実施形態では、被検体１０３の撮像中に基準からのズレを修正するアライメントを行うことで、撮像中に生じる各構成のズレを軽減し、第１の検出器上に形成されるモアレの位置と周期の変化を軽減することができる。２つのアライメント方法についてより具体的に説明をする。
【００３８】
「基準を決めるアライメント」には、第１の検出器１０８を用いる。先ず、第２の格子１０６を透過したＸ線量を検出しながら第２の格子１０６の位置と姿勢を調整し、Ｘ線量が最も大きくなる位置と姿勢を第２の格子の基準とする。ここで調整する第２の格子の位置とは、図１のｘ軸とｙ軸に対しての位置（ｘ２、ｙ２）であり、第２の格子の姿勢とはｘ軸となす角度（θｘ２）とｙ軸となす角度（θｙ２）である。また、ここで決定した基準のうち、ｘ軸に対しての位置をｘ２０、ｙ軸に対しての位置をｙ２０、ｘ軸となす角度をθｘ２０、ｙ軸となす角度をθｙ２０とする。
【００３９】
この基準の位置と角度を計算手段のメモリ２０９に記録し、第２の格子１０６をこの基準に合わせて配置する。第２の格子を透過したＸ線量が最も大きくなる位置と角度を基準とするのは、被検体１０３を透過したＸ線を効率よく第１の検出器１０８に入射させるためである。但し、第２の格子１０６が図３（ａ）と（ｂ）に示すように湾曲又は集光型の構造を有する場合には第２の格子の位置を調整する必要があるが、第２の格子１０６が図３（ｃ）に示すように平行型の場合は第２の格子の角度（θｘ２、θｙ２）のみを調整すればよい。つまり、第２の格子が平行型の場合はｘ２０とｙ２０を決めなくても良い。また、Ｘ線量によっては、第２の格子の基準は、必ずしも第２の格子を透過したＸ線量が最も大きくなる位置と角度としなくても良い。
【００４０】
次に、Ｘ線源１０１と第２の格子１０６との間に第１の格子１０４を設置する。Ｘ線トールボット干渉計では、Ｘ線源１０１から第１の格子１０４までの距離と第１の格子１０４から第２の格子１０６の距離をトールボット干渉が発生する関係に配置する必要があるが、この段階では１ｃｍ以下の誤差であればよい。第１の格子１０４を透過したＸ線１０２は、第２の格子１０６とモアレを形成する。モアレの周期を調整するために、第１の格子１０４と第２の格子１０６の相対位置と相対角度を調整し、基準を決める。相対角度を調整するためには、第１の格子の姿勢と第２の格子の姿勢を調整すればよい。ここで調整する第１の格子の姿勢とは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の夫々と第１の格子がなす角度（θｘ１、θｙ１、θｚ１）である。また、第２の格子の姿勢とはｚ軸となす角度（θｚ１）であり、第１の格子と第２の格子の相対位置とは、ｚ軸（光軸）に対する相対位置（第１の格子と第二の格子の距離）である。また、ここで決定した基準のうち、第１の格子とｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれとなす角度をそれぞれ、θｘ１０、θｙ１０、θｚ１０、第２の格子とｚ軸がなす角度をθｚ２０、ｚ軸に対する第１の格子の位置をｚ１０、ｚ軸に対する第２の格子の位置をｚ２０とする。
【００４１】
この基準の位置と角度をメモリ２０９に記録し、第１の格子１０４と第２の格子１０６をこの基準に合わせて配置する。
【００４２】
次に、第１の格子１０４と第２の格子１０６が基準に合わせて配置されているときの、アライメントマーク１０５、１０７の重心の位置（以下、基準重心位置と呼ぶことがある）をメモリ２０９に記録する。各アライメントマークの重心の位置は、各アライメントマークを透過したＸ線を検出する第２〜第４の検出器の検出結果から得る。
【００４３】
ここでは例として図４に示した球体形状のパターンを持つアライメントマーク１０５を用いてアライメントマーク１０５の重心位置を計算する方法について説明をする。
【００４４】
Ｘ線源１０１と第１の検出器１０８の中心を結ぶ直線と第１の格子１０４の中心がほぼ一致することを前提とし、それぞれのアライメントマーク１０５を透過したＸ線を、独立した第２の検出器１０９〜第４の検出器１１１により検出する。アライメントマーク１０５ａの重心位置は、アライメントマーク１０５ａを透過したＸ線を検出する第２の検出器１０９の検出結果を用いてアライメントマークのモーメント解析を行うことで計算する。モーメント解析の一例を図５に示す。図５では、説明をわかりやすくするため、４画素×４画素の検出器から読み出されたアライメントマークの重心位置を検出する方法について説明する。式（１）に示すように、各画素の座標（ｌ）とその画素が検出したＸ線強度（ｆ）を掛け合わせたものの合計が、重心位置（Ｌａ０）と検出器全体の強度（Ｆ）を掛け合わせたものと等しくなることを用いれば、重心位置を得ることが可能である。
Ｌａ０×Ｆ＝ｌ１１×ｆ１１＋ｌ１２×ｆ１２＋・・・＋ｌ４４×ｆ４４
＝Σｌ×ｆ  ・・・式（１）
同様にアライメントマーク１０５ｂ、１０５ｃの重心位置Ｌｂ０とＬｃ０も式（１）から得ることが可能である。アライメントマーク１０５と同様にアライメントマーク１０７のモーメント解析を行うことでアライメントマークの重心位置を計算することができる。
【００４５】
尚、本実施形態において第２の検出器はアライメントマーク１０５ａとアライメントマーク１０７ａを透過したＸ線の強度を検出する。よって、第２の検出器による検出結果の変化から第１のアライメントマーク１０５ａの重心の情報と第２のアライメントマーク１０７ａの重心の情報を得るために、アライメントマーク同士の情報が極力混在しないような工夫が必要である。
【００４６】
例えば、第１のアライメントマーク１０５ａと第２のアライメントマーク１０７ａのパターンを第２の検出器の検出範囲に対して十分に狭くする。更に、第２の検出器の検出範囲上における第１のアライメントマーク１０５ａの投影位置と第２のアライメントマーク１０７ａの投影位置を十分に離す。そして、第２の検出器による検出結果に対して検出結果に対してガウス関数やハニング関数などのフィルターを掛けてからモーメント解析を行う等すれば、アライメントマーク同士の情報が混在しにくくなる。
【００４７】
また、上述の重心を求める方法でなく、アライメントマークの形状を認識してアライメントマークの移動量を計算する場合は、第１のアライメントマーク１０５ａの形状と第２のアライメントマーク１０７ａの形状を異ならせておけば良い。また、第１のアライメントマーク１０５ａの情報と第２のアライメントマーク１０７ａの情報を異なる検出器から得ても良い。そのためには、第１のアライメントマーク１０５ａを透過したＸ線を検出する検出器と第２のアライメントマーク１０７ａを透過したＸ線を検出する検出器を別に設ければよい。
【００４８】
被検体の撮像中には、「基準からのズレを修正するアライメント」を行う。第１の格子と第２の格子の配置が基準からどれだけずれているか（以下、ズレ量と呼ぶことがある。ズレ量はズレの方向の情報も有する。）は、アライメントマーク１０５，１０７の重心の移動量から算出する。上述の「基準を決めるアライメント」同様にアライメントマークの重心位置を計算し、基準重心位置を比較することで、アライメントマークの重心の移動量を計算することができる。
【００４９】
まず、第１の格子のズレ量を計算する。
【００５０】
３つの第１のアライメントマーク１０５の重心の移動量をそれぞれｘ方向とｙ方向に分離し、合計６つの移動量を計算する。ここで、アライメントマーク１０５ａのｘ軸とｙ軸に対する基準からの移動量をそれぞれｄｘａ、ｄｙａとする。同様に、アライメントマーク１０５ｂのｘ軸とｙ軸に対する基準からの移動量をそれぞれｄｘｂ、ｄｙｂ、アライメントマーク１０５ｃのｘ軸とｙ軸に対する基準からの移動量をそれぞれｄｘｃ、ｄｙｃとする。
【００５１】
図６にアライメントマーク１０５の移動距離と移動方向と第１の格子のズレ量の関係の代表的な事例を示す。図６（ａ）に示すようにｄｘａ＝ｄｘｂ＝ｄｘｃ、−ｄｙａ＝−ｄｙｂ＝−ｄｙｃの場合は格子全体がＸ方向にｄｘ、Ｙ方向に−ｄｙ移動していることが分かる。また、図６（ｂ）に示すように−ｄｘａ＝ｄｘｂ＝−ｄｘｃ、ｄｙａ＝ｄｙｂ＝−ｄｙｃの場合は格子全体がＸ線源側に移動していることが分かる（格子全体が拡大されている）。また、図６（ｃ）に示すようにｄｘａ＝−ｄｘｂ＝ｄｘｃ、ｄｙａ＝ｄｙｂ＝ｄｙｃ＝０の場合は格子全体がｙ軸を中心に回転していることが分かる。同様にｄｘａ＝ｄｘｂ＝ｄｘｃ＝０、−ｄｙａ＝−ｄｙｂ＝ｄｙｃの場合は格子全体がｘ軸を中心に回転している。また、図６（ｄ）に示すようにｄｘａ＝−ｄｘｂ＝ｄｘｃ、ｄｙａ＝ｄｙｂ＝−ｄｙｃの場合は格子全体が面内回転していることが分かる。
【００５２】
第２の格子のズレ量も第１の格子と同様に得ることができる。
【００５３】
第１の格子と第２の格子のズレ量を計算後、そのズレを修正するために第１の格子と第２の格子を移動させる。計算機２０７により計算された第１の格子と第２の格子のズレ量に基づいた第１の格子と第２の格子の移動量と移動方向を、移動指示部２０６が移動部２０３、２０４の夫々に指令する。第１の格子１０４と第２の格子１０６を移動後、再度、各アライメントマークの重心を計算し、再び第１の格子１０４と第２の格子１０６を移動させる。この様に、第１の格子１０４と第２の格子１０６のズレ量の計算と移動を繰り返すことで、第１の格子と第２の格子のズレ量を抑制することができる。尚、第１の格子１０４と第２の格子１０６のズレ量の計算と第１の格子１０４の移動は一対である必要はなく、計算を複数回行ってから移動させてもよい。また、第１の格子１０４のズレ量の計算と第２の格子のズレ量の計算は同時に行わなくても良いし、第１の格子１０４と第２の格子１０６の移動も同時に行わなくても良い。また、第１の格子と第２の格子のうちどちらか一方を固定し、もう一方のみのズレ量の計算と移動を行っても良い。更に、第１の格子と第２の格子のズレ量を取得することができれば、ズレ量の計算を行わなくても良い。例えば、各画素におけるＸ線強度からズレ量が取得できるようにテーブルを作成、記録しておき、これを参照することでズレ量を取得しても良い。
【００５４】
Ｘ線トールボット干渉法では、Ｘ線源１０１の干渉性を向上させるために焦点サイズが２０ｕｍ以下の微小な光源が必要である。図１はＸ線源１０１の焦点サイズが微小であることが前提の装置構成だが、焦点サイズが小さいとＸ線１０２の射出量が少なく測定時間が長くなる。そのため、図７に示したようにＸ線トールボットラウ干渉法を行っても良い。Ｘ線トールボットラウ干渉法を行うには、数１００ｕｍ程度の大きな焦点サイズのＸ線源１１０１と線源格子１１２を用いてＸ線撮像システム１１００を構成すればよい。線源格子を移動させる移動部２１０を備えるＸ線撮像システムであれば、上述の第１の格子１０４と第２の格子１０６と同様に線源格子１１２のアライメントを行うことができる。
【００５５】
本実施形態で、位相像または微分位相像を取得する場合、第１の格子１０４のｘ軸に対する位置とｙ軸に対する位置は「基準を決めるアライメント」においては重要ではない。なぜならば、被検体１０３の位相量を解析する方法として一般的な「縞走査法」と「フーリエ変換法」の何れを選択しても、モアレの初期位置（撮像前のモアレの位置）がいかなる状態でも、被検体１０３の位相量に影響を与えることがないためである。但し、被検体１０３を撮像している最中に、モアレが動くことは望ましくないため、「基準からのズレを修正するアライメント」においては第１の格子のｘ軸とｙ軸に対する位置は重要である。
【００５６】
一方、明視野像、暗視野像、明視野像と暗視野像の中間の像（以下、中視野像と呼ぶことがある）を得る場合は、「基準を決めるアライメント」においても第１の格子１０４のｘ軸とｙ軸に対する位置は重要である。以下、明視野像、暗視野像、中視野像について図８を用いて簡単に説明をする。
【００５７】
図８は、第２の格子上に形成される自己像のＸ線強度３０１と第２の格子の遮蔽部１０６ａの位置関係と、その位置関係のときに第１の検出器の１画素３０２上に形成されるＸ線の強度分布のＸ線強度３０３を示している。自己像のＸ線強度３０１と画素上のＸ線の強度分布のＸ線強度３０３は図面の上ほど強度が高いことを示している。図８（ａ）は「明視野像」を取得する際の自己像のＸ線強度３０１と遮蔽部１０６ａの位置関係を示しており、自己像のうち、Ｘ線強度３０１の一番強い部分とその周辺が第２の格子の開口部１０６ｂを通過する。図８（ｂ）は「暗視野像」を取得する際の際の自己像のＸ線強度３０１と遮蔽部１０６ａの位置関係を示しており、自己像のうちＸ線強度３０１の一番弱い部分とその周辺が、第２の格子の開口部１０６ｂを通過する。図８（ｃ）は「中視野像」を取得する際の自己像のＸ線強度３０１と遮蔽部１０６ａの位置関係を示しており、自己像のうちＸ線強度３０１の一番強い部分が、第２の格子の遮蔽部１０６ａと開口部１０６ｂの境界に位置する。尚、図８では「明視野像」「暗視野像」「中視野像」の概念を簡略化するために、自己像の明部（Ｘ線強度が強い部分）１つに対して、第２の格子の開口部１０６ｂが１つ、第１の検出器１０８の画素３０２も１つと仮定している。一般的なＸ線トールボット干渉計では、第１の検出器１０８の画素１つに対して、自己像の明部と第２の格子の開口部１０６ｂは各々複数存在する。
【００５８】
明視野像、暗視野像、中視野像から被検体１０３に対するＸ線の吸収・屈折・散乱の情報を分離して取得することは難しいが、縞走査法のような走査が必要なく、フーリエ変換法よりも簡単な計算により像を求めることができるというメリットがある。
【００５９】
明視野像を取得する際には、図８（ａ）に示すように、自己像のＸ線強度３０１の一番強い部分が、第２の格子の開口部１０６ｂを透過して、第１の検出器１０８に入射している。そのため、自己像は被検体１０３の吸収率に応じて減衰した状態で第２の格子１０６を透過する。仮に、被検体１０３の屈折と散乱が０の場合は、第１の検出器１０８の画素３０２に入射する情報の１００％が被検体１０３の吸収率に依存する。しかしながら、被検体１０３でＸ線が屈折すると図８（ｄ）に示すように、第２の格子上で自己像のＸ線強度３０１が移動するため、第２の格子１０６を透過するＸ線の強度が斜線部分の分だけ減少する。このため、吸収率が同じ被検体１０３でも屈折率が異なっている場合は、第１の検出器１０８の画素３０２に入射するＸ線の強度が異なる。また、被検体１０３でＸ線が散乱される場合も同様の現象が起き、散乱が多いほど第２の格子１０６を透過するＸ線の強度が減少する。
【００６０】
暗視野像を取得する際には、図８（ｂ）に示すように、自己像のＸ線強度３０１の一番弱い部分が、第２の格子の開口部１０６ｂを透過して、第１の検出器１０８に入射している。図８（ｅ）に示すように、第２の格子上で自己像のＸ線強度３０１が移動するため、第２の格子１０６を透過するＸ線の強度が斜線部分の分だけ増加するする。つまり、暗視野像は、明視野像と反対に、被検体１０３の屈折と散乱が大きいほど第２の格子１０６を透過するＸ線の強度が増加する。それ以外の基本的な概念は明視野像と同じである。暗視野像は、被検体１０３の吸収成分の割合が明視野像よりも低いため、明視野像よりも被検体１０３の屈折と散乱の影響が大きい。
【００６１】
中視野像は明視野像と暗視野像の中間的な概念である。図８（ｆ）に示すように、第２の格子上で自己像のＸ線強度３０１が移動するため、第２の格子１０６を透過するＸ線の強度が斜線部分の分だけ増加するする。図８（ｄ）〜（ｆ）を見ると、斜線部分の大きさは図８（ｆ）が最も大きいため、中視野像は、明視野像と暗視野像よりも被検体１０３の屈折と散乱によるＸ線の強度の変化量が大きいことが特徴である。
【００６２】
明視野像、暗視野像、中視野像は、自己像と第２の格子の遮蔽部１０６ａの位置関係が重要な撮像方法である。そのため、第１の格子と第２の格子のｘ軸とｙ軸に対する位置が「基準を決めるアライメント」においても重要である点が位相像（微分位相像）を取得するときと異なるが、その他は位相像を取得する際のアライメントと同様である。
【００６３】
明視野像、暗視野像、中視野像の少なくともいずれかを取得する場合の「基準を決めるアライメント」について説明をする。まず、位相像を取得する際と同様に、第２の格子１０６と第１の格子１０４の基準を決める。但し、明視野像、暗視野像、中視野像を取得する場合は、モアレが生じないことが望ましい点が位相像を取得する際と異なる。しかし、モアレが生じた場合でも、被検体１０３の撮像データを取得後に計算機２０８による計算処理によってモアレを除去することも可能である。
【００６４】
次に、第１の格子１０４のｘ軸とｙ軸に対する基準の位置を決める。第１の格子１０４を図１のＸ方向に走査し、走査距離と第１の検出器１０８が検出するＸ線の強度の積算値を取得してｘ軸に対する基準の位置を決める。Ｘ線強度の積算値が最大となるときの第１の格子１０４の位置を明視野像を取得する際のｘ軸に対する基準の位置、Ｘ線強度の積算値が最小となるときの第１の格子１０４の位置を暗視野像を取得する際のｘ軸に対する基準の位置とする。Ｘ線強度の積算値が最大のときから最小のときを引いた半分の強度のときの第１の格子１０４の位置を中視野像を取得する際のｘ軸に対する基準の位置とする。但し、中視野像は、明視野像を取得する際と暗視野像を取得する際の第１の格子１０４の位置以外の位置であればよい。第１の格子１０４のｙ軸に対する位置も同様に決めることができる。
【００６５】
明視野像、暗視野像、中視野像を取得する場合も線源格子を用いることができる。線源格子を用いる場合、線源格子のアライメントも第２の検出器による検出結果を用いることができるが、線源格子のｘ軸に対する基準の位置とｙ軸に対する基準の位置の決め方が位相像を取得する際と一部異なるため説明する。線源格子を用いる場合は第１の格子１０４と線源格子１１２の相対位置により第２の格子上の自己像の位置が移動する。そのため、明視野像、暗視野像、中視野像を取得する場合は、第１の格子１０４又は線源格子１１２の何れか一方の格子のみを走査してｘ軸に対する基準の位置とｙ軸に対する基準の位置を決めることができる。基準の決め方は線源格子を導入しない場合と同様に、Ｘ線強度の積算値が最大となるときの第１の格子１０４及び線源格子１１２の位置を明視野像を取得する際の基準の位置とする。同様に、Ｘ線強度の積算値が最小となるときの第１の格子１０４及び線源格子１１２の位置を暗視野像を取得する際の基準の位置とする。中視野像を取得する際は、Ｘ線強度の積算値が最大のときから最小のときを引いた半分のときの第１の格子１０４及び線源格子１１２の位置を基準の位置とする。また、線源格子を用いない場合と同様に、第１の格子１０４及び線源格子１１２の相対位置が明視野像と暗視野像を取得する際の第１の格子１０４と線源格子１１２の相対位置以外にあるときに取得した像を中視野像としても良い。
【００６６】
線源格子を導入する場合は、線源格子と第１の格子の相対位置を基準の位置に保つことが重要なので、第１の格子１０４と線源格子１１２の両方の位置を調整しても良いし、どちらか一方のみの位置を調整しても良い。また、例えばｘ軸に対する位置は回折格子１０４を、ｙ軸に対する位置は線源格子１１２を調整しても良い。また、線源格子１１２と第１の格子１０４のｘ軸とｙ軸に対する相対位置を調整する代わりに、第２の格子１０６のｘ軸とｙ軸に対する位置を調整しても良い。但し、線源格子１１２と第１の格子１０４のｘ軸とｙ軸に対する相対位置を調整する方が被検体１０３の被曝線量を軽減する効果が高い。
【００６７】
本実施形態は、第１の格子１０４のパターン及び第２の格子１０６のパターンが２次元を前提として記載した。しかし、第１の格子１０４のパターン及び第２の格子１０６のパターンが、図４に示すような１次元の場合は、パターンの周期が形成されている方向（図４の場合はＸ方向）に対してのみアライメントを行えばよい。
【００６８】
本実施形態では、それぞれのアライメントマークに球体を１つだけ設定しているが、図９（ａ）に示すようにアライメントマーク１カ所につき複数の球体を設定してもよい。複数のアライメントマークの移動量を解析することでノイズ耐性が向上し、格子の移動量・移動方向の精度が良くなる。また、３つのアライメントマーク１０５（ａ）〜（ｃ）を互いに離れた位置に設けると、それぞれのパターンを得るために第３の検出器１１０と第４の検出器１１１が必要になる。そこで、図１０に示すように、３つのアライメントマークを互いに近づけて第２の検出器１０９だけで測定することも可能である。但し、１つの検出器で複数のアライメントマークを解析する際に、個々のアライメントマークに対して他のアライメントマークの情報が極力混在しないような工夫が必要である。混在しないような工夫としては、第１の格子のアライメントマークの情報と第２の格子のアライメントマークの情報が混在しないような工夫と同様にすればよい。例えば、取得した２次元強度情報の特定のアライメントマークに対してガウス関数やハニング関数などのフィルターを掛けてからモーメント解析を行う。
【００６９】
尚、「基準を決めるアライメント」は、Ｘ線撮像装置を立ち上げる時や装置にトラブルが生じたときの再起動時などに行い、通常時には「基準からのズレを修正するアライメント」のみで十分な場合がある。
【００７０】
本実施例では第１〜第４の検出器１１１を１つの移動部２０５により移動させているが、第１の検出器１０８〜第４の検出器１１１を個別に移動手段を設け、各々の検出器を独立に動かしても良い。
【００７１】
本実施形態において「基準からのズレを修正するアライメント」を行う際に、第２〜第４の検出器の検出範囲に被検体が入り込むと、被検体によるＸ線の屈折に起因する検出結果の変化と各々の格子の移動に起因する検出結果の変化を切り分けることができなくなる。そこで、第２〜第４の検出器の検出範囲に被検体が入り込まないようにするか、被検体１０３を装置に設置してから「基準を決めるアライメント」を行うことが好ましい。
【００７２】
本実施形態において、第１の検出器１０８〜第４の検出器１１１の各々の画素サイズを統一する必要はない。また、本実施形態の第２の検出器１０９〜第４の検出器１１１の露光時間は同一でなくても良く、また、露光時間が同じであっても、同じタイミングで露光をしなくても良い。
【００７３】
本実施形態では、被検体１０３を撮像する手法としてトールボット干渉計を用いたが、被検体を撮像する手法はトールボット干渉計に限定されず、その他の干渉計や干渉計を用いない手法に用いることも可能である。
【００７４】
（実施形態２）
本実施形態におけるＸ線撮像装置は、第５の検出器１１４を備えることと、アライメントマークとして周期構造を有する格子（以下、アライメントパターンと呼ぶことがある）を用いる点が実施形態１と異なるが、その他は実施形態１と同様である。
【００７５】
本実施形態のＸ線撮像装置は、図１２に示すように、第２の検出器１０９の下部に第５の検出器１１４を備え、第２の検出器１０９〜第５の検出器１１４を用いてアライメントを行うための検出を行う。
【００７６】
本実施形態では、第１の格子のアライメントパターンとして回折格子を、第２の格子のアライメントパターンとして遮蔽格子を用い、対応するアライメントパターン同士の重ね合わせによりモアレを形成する。そして、そのモアレを第２〜第５の検出器で検出してアライメントを行う。そのため、アライメントパターンが格子と同一面上に形成されていることが望ましい。本実施形態で使用する第１の格子のアライメントパターン１１５の例を図１３（ａ）に、第２の格子のアライメントパターン１１７の例を図１３（ｂ）にそれぞれ示す。
【００７７】
第１の格子のアライメントパターン１１５はＸ線の強度情報を維持しつつ位相のみを変調する位相格子であることが望ましいため、Ｘ線の吸収率の少ないＣやＳｉやＡｌなどの材料を用いて作製することが望ましい。但し、振幅型の回折格子を用いることもできる。一方、第２の格子のアライメントパターン１１７はＸ線の一部の情報を透過させつつ残りの部分を遮光する必要があるため、Ｘ線の吸収率の大きなＰｂやＡｕなどの材料で作製することが望ましい。
【００７８】
本実施形態において、被検体の撮像にトールボット現象を用いているため、第１の格子１０４と第１の格子のアライメントパターン１１５の周期と位相変調量は一致していることが望ましい。２つの周期・位相変調量が一致していることで、被検体１０３を撮像するためのトールボット距離とアライメントに使用するトールボット距離が等しくなるためアライメントが容易になる。本実施形態では第１の格子１０４と第１の格子のアライメントパターン１１５の位相変調量は、白色Ｘ線の場合は実効エネルギーの波長の１／４倍、特性Ｘ線の場合はＫα１の波長の１／４倍とする。第１の格子のアライメントパターン１１５はストライプ状で、位相変調を行う部分と行わない部分の割合は１：１である。また、第２の格子のアライメントパターン１１７もストライプ状で、Ｘ線を透過させる部分と遮光させる部分の割合は１：１である。図１３（（ａ），（ｂ））に示すように、第１の格子のアライメントパターン１１５（ａ〜ｄ）の４つのアライメントパターンは同じ周期（Ｐ０）を有し、２つの回転角度（θ０、θ０’）を持つように形成されている。それに対して、第２の格子のアライメントパターン１１７（ａ〜ｄ）の４つのアライメントパターンは周期Ｐ１または周期Ｐ２を有し、４つの回転角度（θ１、θ２、θ３、θ４）で形成されている。尚、回転角度とは、自己像の周期方向とアライメントパターンの周期方向の角度である。
【００７９】
第１の格子のアライメントパターン１１５ａと１１５ｂの周期方向は第１の格子１０４の周期方向と一致するように形成されている（回転角度θ０＝０度）。第１の格子のアライメントパターン１１５ｃと１１５ｄの周期方向は第１の格子１０４の周期方向と直交するように形成されている（θ０‘＝９０度）。
【００８０】
図１３（ｂ）に示した第２の格子のアライメントパターン１１７ａは、第１の格子のアライメントパターン１１５ａの周期（Ｐ０）をＭ倍した周期を更に１．０２倍した周期（Ｐ１）を有する。また、第１の格子のアライメントパターン１１５ａの回転角度と第２の格子のアライメントパターン１１７ａの回転角度との差（以下、単に回転角度の差ということがある）３度になるように第２の格子のアライメントパターン１１７ａ形成されている。
但し、Ｍ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１
Ｌ１：Ｘ線源１０１から第１の格子１０４までの距離
Ｌ２：第１の格子１０４から第２の格子１０６までの距離
第２の格子のアライメントパターン１１７ｂは、第１の格子のアライメントパターン１１５ｂの周期（Ｐ０）をＭ倍した周期を更に１．０２倍した周期（Ｐ１）を有し、
回転角度の差が３度になるように形成されている。
【００８１】
第２の格子のアライメントパターン１１７ｃは、第１の格子のアライメントパターン１１５ｃの周期（Ｐ０）をＭ倍した周期を更に０．９８倍した周期（Ｐ２）を有し、回転角度の差が３度になるように形成されている。第２の格子のアライメントパターン１１７ｄは、第１の格子のアライメントパターン１１５ｄの周期をＭ倍した周期を更に０．９８倍した周期（Ｐ２）を有し、回転角度の差が３度になるように形成されている。尚、ここではＰ１＝Ｐ０×Ｍ×１．０２、Ｐ２＝Ｐ０×Ｍ×０．９８としたが、Ｐ１とＰ２はこの値に限定されるものではない。Ｐ１を第１の格子のアライメントパターン１１５ａの周期（Ｐ０）をＭ倍した周期より数％長く、Ｐ２を第１の格子のアライメントパターン１１５ａの周期（Ｐ０）をＭ倍した周期より数％短くすれば良い。また、回転角度の差も３度または−３度に限定されるものではなく、発生させたいモアレの周期に合わせて設定すればよい。但し、第１の格子１０４と第２の格子１０６がそれぞれ基準点に配置されているとき、第１の格子のアライメントパターン１１５（ａ〜ｄ）のそれぞれが第２の格子のアライメントパターン１１７上に形成するパターンの周期同士が一致することが望ましい。同様に、第２の格子のアライメントパターン１１７（ａ〜ｄ）のそれぞれが第２〜第５の検出器上に形成する４つのモアレの周期同士が一致することが望ましい。よって、第１の格子のアライメントパターン１１５ａの周期（Ｐ０）をＭ倍した周期よりもＰ１をｘ％長くしたとき、Ｐ２をｘ％短くすることが望ましい。また、回転角度の差の絶対値は等しくすることが望ましい。
【００８２】
本実施形態のＸ線撮像システムによるアライメント方法の例について説明する。
【００８３】
Ｘ線源１０１と第１の検出器１０８〜第５の検出器１１４との間に、各々のアライメントパターンが同一面上に形成された第１の格子１０４と第２の格子１０６を設置する。また、第１の格子１０４は第２の格子１０６よりＸ線源１０１側に設置する。Ｘ線トールボット干渉計では、Ｘ線源１０１から第１の格子１０４までの距離と第１の格子１０４から第２の格子１０６の距離をトールボット干渉が発生する関係に配置する必要があるが、この段階では１ｃｍ以下の誤差であればよい。それぞれの格子を設置後、まず、第２の格子１０６のｙ２０、ｘ２０、θｘ２０、θｙ２０を決める。
【００８４】
第２検出器１０９〜第５の検出器１１４を用いて第２の格子のアライメントパターン１１７を透過したＸ線を検出し、そこから積算強度又は単位面積当たりの強度の平均値を求める。これを、第２の格子１０６のｙ２、ｘ２、θｘ２、θｙ２を変えて複数回行い、最もＸ線強度が高いときの第２の格子１０６の位置と角度をそれぞれの基準（ｙ２０、ｘ２０、θｘ２０、θｙ２０）とする。この基準をメモリ２０９に記録し、この基準に第２の格子を配置する。但し、実施形態１同様にｘ２０は第２の格子１０６が図４（ａ）（ｂ）に示すように湾曲及び集光しているときのアライメントで、第２の格子１０６が図４（ｃ）に示すように平行型の場合は必ずしも必要がない。ｙ２０、ｘ２０、θｘ２０、θｙ２０の基準を決める際には、第２〜第５の検出器何れか１つだけを用いても良いし、複数用いても、４つ全てを用いて良い。また、第１の検出器１０８を用いて第２の格子１０６のｙ２０、ｘ２０、θｘ２０、θｙ２０を決めても良い。
【００８５】
次に、第１の格子のアライメントパターン１１５が第２の格子のアライメントパターン１１７上に上形成するパターンと、第２の格子のアライメントパターン１１７が形成するモアレ縞を用いて第１の格子１０４の基準点θｘ１０、θｙ１０、を求める。
【００８６】
図１４（ａ）は、第１の格子のアライメントパターン１１５ａと第２の格子のアライメントパターン１１７ａが形成するモアレ縞である。図１４（ｂ）は、第１の格子のアライメントパターン１１５ｂと第２の格子のアライメントパターン１１７ｂが形成するモアレ縞である。図１４（ｃ）は、第１の格子のアライメントパターン１１５ｃと、第２の格子のアライメントパターン１１７ｃが形成するモアレ縞である。図１４（ｄ）は、第１の格子のアライメントパターン１１５ｄと、第２の格子のアライメントパターン１１７ｄが形成するモアレ縞である。
【００８７】
第１の格子１０４のθｘ１０は、図１４（ａ）のモアレ縞の上部と下部の周期が一致する位置である。但し、モアレ縞の上部と下部の周期とは、モアレ縞の上部と下部における、ｘ方向に沿ったモアレ縞の周期のことを指す。上部と下部は必ずしも上端と下端でなくても良いが、ｘ方向と直交する方向への距離がなるべく大きいことが好ましい。仮に第１の格子１０４の上部が第２の格子１０６方向に倒れている（θｘ１が回転している）場合は、第２の格子のアライメントパターン１１７ａに形成されるモアレ縞の上部より下部の方が周期が長くなる。この原因は、第１の格子１０４がθｘ１０とずれることで第１の格子のアライメントパターン１１５ａの上部と下部で拡大率に差が生じるためである。同様に、第２の格子のアライメントパターン１１７ｂに形成されるモアレ縞を用いてもθｘ１０を得ることが可能である。
【００８８】
同様に、第１の格子１０４のθｙ１０は、図１４（ｃ）に示すようにモアレ縞の左部と右部の周期が一致する位置である。但し、モアレ縞の左部と右部の周期とは、モアレ縞の左部と右部における、ｙ方向に沿ったモアレ縞の周期のことを指す。左部と右部は必ずしも左端と右端でなくても良いが、ｙ方向と直交する方向への距離がなるべく大きいことが好ましい。第１の格子１０４のθｘ１０、θｙ１０を計算機２０７に記録し、θｘ１０、θｙ１０に第１の格子１０４を配置する。
【００８９】
次に、第１の格子のアライメントパターン１１５ａ、１１５ｂと、第２の格子のアライメントパターン１１７ａと１１７ｂにより形成されるモアレ縞を用いて第１の格子のθｚ１０と第２の格子のθｚ２０を求める。
【００９０】
図１５（ａ）の左上は、第１の格子のアライメントパターン１１５ａと、第２の格子のアライメントパターン１１７ａが形成するモアレ縞（周期ＭＰ＿ａ）である。図１５（ａ）の右上は、第１の格子のアライメントパターン１１５ｂと、第２の格子のアライメントパターン１１７ｂが形成するモアレ縞（周期ＭＰ＿ｂ）である。図１５（ａ）の左下は、第１の格子のアライメントパターン１１５ｃと、第２の格子のアライメントパターン１１７ｃが形成するモアレ縞（周期ＭＰ＿ｃ）である。図１５（ａ）の右下は、第１の格子のアライメントパターン１１５ｄと、第２の格子のアライメントパターン１１７ｄが形成するモアレ縞（周期ＭＰ＿ｄ）である。図１５（ｂ）は図１５（ａ）の状態から第１の格子とＺ軸がなす角度（θｚ１）が時計周りに４度回転しているとき（θｚ１０からずれているとき）のモアレ縞である。図１５（ｃ）は図１５（ａ）の状態から第１の格子がＺ軸に沿ってＸ線源１０１側に移動しているとき（ｚ１０からずれているとき）のモアレ縞である。図１５（ｄ）は図１５（ａ）の状態から第１の格子とＺ軸がなす角度が時計周りに４度回転し、更に第１の格子がＺ軸に沿ってＸ線源１０１側に移動しているときのモアレ縞である。
【００９１】
図１５（ａ）に示すように第２の格子のアライメントパターン１１７ａを透過して形成されるモアレ縞と１０７ｂを透過して形成されるモアレ縞の周期が一致する位置を第１の格子のθｚ１０と第２の格子のθｚ２０の基準とし、メモリ２０９に記録する。
【００９２】
図１５（ｂ）に示すように、第２の格子のアライメントパターン１１７ａにより形成されるモアレ縞より第２の格子のアライメントパターン１１７ｂにより形成されるモアレ縞の周期の方が短い場合は、第１の格子のθｚ１を反時計周りに回転することで基準にアライメントすることが可能である。同様に、第２の格子のアライメントパターン１１７ａを透過して形成されるモアレ縞より１０７ｂを透過して形成されるモアレ縞の周期の方が長い場合は、第１の格子のθｚ１を時計周りに回転することでアライメントが可能である。また、第２の格子のアライメントパターン１１７ｃを透過して形成されるモアレ縞と１０７ｄを透過して形成されるモアレ縞の組み合わせでも、同様の結果を得ることが可能である。
【００９３】
しかしながら、「基準からのズレを修正するアライメント」を行う際、モアレ縞の周期解析のみでは、第１の格子１０４と第２の格子１０６の何れが回転したかを求めることが難しい。そこで、第２〜第５の検出器のそれぞれが検出したモアレ縞をフーリエ変換し、モアレ縞の周期だけでなく縞が生じている方向（周期方向）を解析することで、それぞれの格子の回転量を得ることが可能になる。図１６（ａ）はモアレ縞をフーリエ変換して得られたフーリエ空間を示す。図１６（ａ）の（１）〜（３）の３つの座標は、第１の格子と第２の格子が上述した基準（θｚ１０、θｚ１０）に対して第１の格子と第２の格子が下記の３種類のケースにあるときに形成されるモアレ縞をフーリエ変換して得られるピーク位置を示している。
（１）第１の格子が反時計回りに−１０度回転、第２の格子の反時計回りに−６度
（２）第１の格子が反時計回りに２度回転、第２の格子は時計周りに２度回転
（３）第１の格子の時計周りに６度回転、第２の格子は時計周りに１０度回転
【００９４】
上記３つのケースにおける各々の格子の回転角度と回転方向は各々異なっているが、第１の格子１０４と第２の格子１０６の回転角度の差は４度と一定のため、生じるモアレ縞の周期は全て等しくなる（図１６（ａ）のフーリエ空間上に示す同真円状に分布される）。しかしながら、図１６（ａ）に示すように、モアレ縞が生じる角度が異なっているため、３つのモアレ縞のピーク位置が重なることは無い。また、各々のモアレ縞が生じている回転角度をフーリエ空間上から得ることが可能である。第１の格子のθｚ１と第２の格子のθｚ２は１つのアライメントパターンから解析することが可能だが、４つのアライメントパターンの平均から算出することでノイズ耐性が向上する。
【００９５】
次に、図１５に示す第２の格子のアライメントパターン１１７ａを透過して形成されたモアレ縞と１１７ｃを透過して形成されたモアレ縞を用いて第１の格子１０４の基準ｚ１０、及び第２の格子１０６の基準ｚ２０、を求める。第２の格子のアライメントパターン１１７ａと１１７ｃに形成されるモアレ縞の周期が一致するときの第１の格子と第２の格子のＺ軸に対する位置をｚ１０とｚ２０とし、メモリ２０９に記録する。図１５（ｃ）に示すように、第２の格子のアライメントパターン１１７ａに形成されるモアレ縞の周期より第２の格子のアライメントパターン１１７ｃに形成されるモアレ縞の周期の方が短い場合は、第１の格子１０４が基準位置よりもＸ線源１０１側にずれている。そのため、第１の格子１０４をＺ軸に沿って第２の格子１０６側に移動することで第１の格子をｚ１０に配置することが可能である。第１の格子を移動させる代わりに、第２の格子１０６をＺ軸に沿って第１の格子側に移動させても良い。また、第２の格子のアライメントパターン１１７ｃと１１７ｄに形成されるモアレ縞の組み合わせでも、同様の結果を得ることが可能である。各々の格子のθｚ０とｚ０はどちらからアライメントしても良い。またθｚ０とｚ０は同時にアライメントすることが可能である。
【００９６】
最後に、図１５に示す第２の格子のアライメントパターン１１７ａ、１１７ｂに形成されるモアレ縞を用いて第１の格子のｘ１０を求める。第１の格子１０４のｘ１０は、望ましい基準の位置がない。この理由は、第１の格子１０４のｘ１０は被検体１０３を撮像するために用いるモアレ縞の空間的な位置のみに影響を与えるためである。上記の要因から、第１の格子１０４のｘ１０は任意の位置を基準とすることが可能である。よって、例えば、第１の格子１０４のｘ１０以外のアライメントが完了した時点での第１の格子１０４の位置や、第１の格子１０４をＸ線撮像装置に設置したときの位置などをｘ１０として、任意の位置をｘ１０としてメモリ２０９に記録する。そして、被検体１０３撮像中に「基準からのズレを修正するアライメント」を行うことで、第１の格子のｘ１の変化を軽減することができる。
【００９７】
尚、本実施形態の第１の格子１０４及び第２の格子１０６のパターンが図４に示すような１次元の場合は、格子がＹ方向に動いても被検体１０３を撮像するために用いるモアレ縞は動かないためｙ１０のアライメントは不要である。しかし、第１の格子１０４のパターン及び第２の格子１０６のパターンが２次元の場合は、パターンの周期が形成されている２方向（本実施形態ではＸ方向とＹ方向）に対してアライメントを行う必要がある。そのため、２方向に対して基準位置（ｘ１０、ｙ１０）の設定と「基準からのズレを修正するアライメント」を行う。ｙ方向の基準位置ｙ１０の設定は、ｘ１０と同様に行うことができる。
【００９８】
但し、実施形態１と同様に「中視野像」「明視野像」「暗視野像」を測定する場合は、実施形態１と同様の方法で第１の格子の基準位置ｘ１０を設定する必要がある。
【００９９】
本実施形態でも実施形態１と同様に、数１００ｕｍ程度の大きな焦点サイズを有するＸ線源を用いる場合は、第３の格子１１２を設置する必要がある。その場合の第３の格子１１２のアライメントは、第１の格子と第２の格子同様に行うことができる。また、実施形態１のように、第３の格子のアライメントはアライメントパターンの重心位置解析により行っても良い。
【０１００】
本実施形態では、アライメントパターンが形成するモアレ縞を用いて「基準を決めるアライメント」と「基準からのズレを修正するアライメント」を行っているため、第２〜第５の検出器に被検体１０３が入り込むことは望ましくない。アライメントパターン部分に被検体１０３が入り込むと、被検体１０３の屈折によるアライメントパターンが形成するモアレ縞の移動量と、各々の格子の移動に起因するアライメントパターンが形成するモアレ縞の移動量を切り分けることができなくなるためである。よって、本実施形態では「基準を決めるアライメント」は被検体１０３を装置に配置する前に行うことが望ましい。また、各々の格子の基準位置にあるときに被検体を配置し、そのときのアライメントパターンの周期を各格子の基準として「基準からのズレを修正するアライメント」を行えば、第２〜第５の検出器に被検体１０３が入り込んでも問題は生じない。但し、実施形態１と同様に極力アライメントパターン部分に被検体１０３を入れないことが望ましい。
【０１０１】
本実施形態では、各々の格子のアライメントパターンを（ａ）〜（ｄ）の４種類設定しているが、３種類でも各々の格子のアライメントは可能である。また、１種類のみを設定する場合は、第２の格子１０６を第１の検出器１０８及び第２の検出器１０９に対して予め固定し、被検体１０３撮像中に第２の格子１０６が動かないようにするなどの準備が必要となる。また、本実施形態では各々のアライメントパターンをそれぞれ離して配置しているが、図１１に示すように各々のアライメントパターンを近接した位置に配置し、第２の検出器１０９のみで複数のアライメントパターンを解析しても良い。
【実施例１】
【０１０２】
本実施例では、実施形態１のより具体的な実施例について説明する。本実施例では、Ｘ線源１０１として、モリブデンの回転対陰極型のＸ線発生装置を用いる。このＸ線源１０１からは発散Ｘ線１０２が発生し、第１の格子１０４、第２の格子１０６、第１の検出器１０８または第２の検出器１０９〜第４の検出器１１１の順でＸ線が入射する。第１の格子１０４のパターンの周期は６．１ｕｍ、位相変調量はモリブデンのＫα１の波長の１／４倍とする。第２の格子１０６のパターンの周期は８．２ｕｍ、Ｘ線の遮光率を８０％とする。
【０１０３】
第１の格子１０４と第２の格子１０６の格子領域外に、アライメントマークとして各々の格子と同一平面上に金の球体を３つ以上固定する。金の球体の直径は、第２の検出器１０９〜第４の検出器１１１の画素サイズより大きくすることが望ましい。また、球体の直径がＸ線の吸収率に関わるため、１００ｕｍ以上が望ましい。
【０１０４】
第２の格子上に形成される自己像の周期と第２の格子の周期の差によって第１の検出器上に２００ｕｍ周期のモアレを形成する場合は、Ｘ線源１０１と第１の格子１０４の距離を１１６ｃｍ、第１の格子１０４と第２の格子１０６の距離を３４ｃｍとすればよい。但し、このとき、第１の格子１０４のパターンの向きと第２の格子１０６のパターンの向きは一致しているものとする。格子の回転によるモアレ縞の調整では、Ｘ線源１０１から第１の格子１０４までの距離を１０２．５ｃｍ、第１の格子１０４から第２の格子１０６までの距離を３５．３ｃｍ、第２の格子１０６に対して第１の格子１０４を面内に２．３５度回転させる。所望の周期が無限大の場合は、Ｘ線源１０１から第１の格子１０４までの距離を約１０２．５ｃｍ、第１の格子１０４から第２の格子１０６までの距離を３５．３ｃｍとし、第１の格子１０４の周期方向と第２の格子１０６の周期方向を一致させれば良い。
【０１０５】
尚、「基準を決めるアライメント」においては、上記のジオメトリの精度は１ｍｍ、０．１度程度で良い。
【０１０６】
「基準を決めるアライメント」として、本実施例に必要なモアレ縞の周期に調整するために実施形態１に記載の方法で、第１の格子１０４と第２の格子１０６を基準の位置に配置する。また、「中視野象」「明視野像」「暗視野像」を撮像する場合は、それに合わせた第１の格子１０４のｘ１０、ｙ１０のアライメントを行う。
【０１０７】
「基準からのズレを修正するアライメント」では、第１の検出器で被検体の情報を１回検出する間に、第２〜第４の検出器１０９〜１１１で各々のアライメントマークを複数回検出する。そして、その検出毎に実施形態１に記載の方法でアライメントマークの重心の移動を計算し、その計算結果に基づいて第１の格子と第２の格子のアライメントを行う。
【実施例２】
【０１０８】
本実施例では、実施形態２のより具体的な実施例について説明する。本実施例では、Ｘ線源１０１として、モリブデンの回転対陰極型のＸ線発生装置を用いる。このＸ線源１０１からは発散Ｘ線１０２が発生し、第１の格子１０４、第２の格子１０６、第１の検出器１０８または第２の検出器１０９〜第５の検出器１１４の順でＸ線が入射する。第１の格子１０４の周期は６．１ｕｍ、位相変調量はモリブデンのＫα１の波長の１／４倍とする。第２の格子１０６の周期は８．２ｕｍ、Ｘ線の遮光率を８０％とする。
【０１０９】
実施形態１では、第１の検出器が検出するモアレ縞の周期の調整に、第１の検出器が検出するモアレ縞自体を利用するため、第１の検出器が検出するモアレ縞の周期を、第１の検出器１０８の検出範囲より長い周期に調整することが困難だった。一方、実施形態２では、第１の検出器が検出するモアレ縞の周期が第１の検出器の検出範囲の長さよりも長くても、第２〜第５の検出器が検出するモアレ縞の周期をそれぞれの検出器の検出範囲の長さよりも短くすることができる。そのため、被検体１０３を撮像するモアレ縞の周期を実施形態１よりも容易に調整することが可能になる。
【０１１０】
例えば、第１の検出器が検出するモアレ縞の周期を無限大にしたい（Ｌ１を約１０２．５ｃｍ、Ｌ２を３５．３ｃｍとする）ときでも、第２〜第５の検出器が検出するモアレ縞の周期を数１００ｕｍ程度にすることができる。
【０１１１】
例えば、アライメントパターンの周期をそれぞれの格子の周期と同じにし、第１の格子のアライメントパターンの位相変調量をモリブデンのＫα１の波長の１／４倍とした場合について説明する。
【０１１２】
第２の格子の周期方向と第２の格子のアライメントパターン１１７の周期方向を６度ずらすことで、第１の検出器上に形成されるモアレ縞の周期が無限大でも、アライメントパターンが形成するモアレの周期は約８０ｕｍとなる。同様に２．４度ずらすことで、アライメントパターンが形成するモアレの周期は約２００ｕｍとなり、１．２度ずらすことで、アライメントパターンが形成するモアレの周期は約４００ｕｍとなる。このように、第２〜第５の検出器の画素サイズに合わせてアライメントパターンが形成するモアレの周期を調整することができる。
【０１１３】
次に、アライメントパターンの周期方向をそれぞれの格子の周期方向と同じにした場合について説明をする。第２の格子の周期と第２の格子のアライメントパターンの周期を約４％異ならせると、第１の検出器上に形成されるモアレ縞の周期が無限大でも、アライメントパターンが形成するモアレ縞の周期は約２００ｕｍとなる。本実施例では、図１３に示すように、第２の格子のアライメントパターン１１７の周期方向を第２の格子１０６の周期方向に対して傾け、第２の格子のアライメントパターン１１７の周期を第２の格子１０６の周期を異ならせている。
【０１１４】
上記の格子を用いて第１の検出器上のモアレ縞の周期を任意の周期に調整することも可能である。第１の検出器上のモアレ縞の周期を２００ｕｍにする場合、第１の検出器上に周期が無限大のモアレ縞が形成されるように各々の格子をアライメントした後、第１の格子１０４のθｚ１を２．３５度回転、又は第２の格子１０６のｚ２を５ｍｍ程動かせばよい。また、第２の格子１０６の周期を７．９ｕｍ程度にすることで、各々の格子が基準の位置に設定されているときに第１の検出器上に形成されるモアレ縞の周期を２００ｕｍとすることが可能である。
【０１１５】
一般的に、モアレ縞はナイキスト周波数より小さい領域において、周期が短くなるほどフーリエ解析時の周期や初期位相の確度が向上する。一方、モアレ縞の周期が短くなると検出器のＭＴＦなどの影響で縞の振幅強度が低下しノイズの影響を受けるため、フーリエ解析時の周期や初期位相の精度が低下する。本実施例では、フーリエ解析を容易とするために、アライメントパターンが形成するモアレ縞の周期はアライメントパターンを検出する検出器の画素の２．５〜１０個分とすることが望ましい。
【０１１６】
「基準を決めるアライメント」として、本実施例に必要なモアレ縞の周期に調整するために実施形態２に記載の方法で、第１の格子１０４と第２の格子１０６を基準の位置に配置する。また、「中視野象」「明視野像」「暗視野像」を撮像する場合は、それに合わせた第１の格子１０４のｘ１０、ｙ１０のアライメントを行う。
【０１１７】
「基準からのズレを修正するアライメント」では、第１の検出器で被検体の情報を１回検出する間に、第２〜第４の検出器１０９〜１１１で各々のアライメントパターンを複数回検出する。そして、その検出毎に実施形態１に記載の方法でアライメントパターンの重心の移動を計算し、その計算結果に基づいて第１の格子と第２の格子のアライメントを行う。
【実施例３】
【０１１８】
実施形態２では、解析手法を明確にするために各アライメントパターンを１次元のストライプ状で説明を行った。しかしながら、第１の格子１０４が第２の格子１０６上に形成する自己像と周期又は周期方向が異なっていれば第２の格子のアライメントパターンは１次元でも２次元でも良い。本実施例では、図１７に示すような２次元のアライメントパターンを用いた実施例について説明をする。第１の格子のアライメントパターン１２５は図１７（ａ）に示すように、市松模様状のパターンを有する位相格子であり、周期は１２ｕｍ、位相変調量はモリブデンのＫα１の波長の１／２倍とする。
【０１１９】
図１７（ａ）に示す第１の格子のアライメントパターン１２５がトールボット距離で形成する干渉パターンは、図１７（ｂ）に示すような井形状のため、第２の格子のアライメントパターン１２７も図１７（ｃ）に示すような井形状であることが望ましい。また、第２の格子のアライメントパターン１２７の周期は、第１の格子のアライメントパターン１２５が第２の格子のアライメントパターン１２７上に形成する自己像の周期に対して２次元方向でそれぞれ＋５％、−５％異なる。更に、第１の格子のアライメントパターン１２５が第２の格子のアライメントパターン１２７上に形成する自己像の周期方向に対して＋４度又は−４度回転させて第２の格子のアライメントパターン１２７を配置している。
【０１２０】
図１８（ａ）〜（ｄ）に第１の格子のアライメントパターン１２５と第２の格子のアライメントパターン１２７により形成されるモアレを示す。図１８（ａ）は第１の格子と第２の格子が基準の位置に配置されているときのモアレである。図１８（ａ）の左は、第１の格子のアライメントパターン１２５と、第２の格子のアライメントパターン１２７ａが形成するモアレである。図１８（ａ）の右は、第１の格子のアライメントパターン１２５と、第２の格子のアライメントパターン１２７ｂが形成するモアレである。図１８（ｂ）は図１８（ａ）の状態から第１の格子１０４のθｚ１が時計周りに４度回転しているときのモアレである。図１８（ｃ）は図１８（ａ）の状態から第１の格子１０４のｚ１がＸ線源１０１側に移動しているときのモアレである。図１８（ｄ）は図１８（ａ）の状態から第１の格子１０４のθｚ１が時計周りに４度回転し、更に第１の格子１０４のｚ１がＸ線源１０１側に移動しているときのモアレである。
【０１２１】
実施例２と同様に、実施形態２に記載の方法で４つのモアレ縞の周期・周期方向の解析を行うことで、各格子のアライメントが可能である。
【０１２２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０１  Ｘ線源
１０３  被検体
１０４  回折格子（第１の格子）
１０５  回折格子（第１の格子）のアライメントマーク
１０６  遮蔽格子（第２の格子）
１０６ａ  遮蔽格子の遮蔽部
１０６ｂ  遮蔽格子の開口部
１０７  遮蔽格子（第２の格子）のアライメントパターン
１０８  第１の検出器
１０９  第２の検出器
１１０  第３の検出器
１１１  第４の検出器
１１２  線源格子（第３の格子）
１１３  線源格子（第３の格子）のアライメントパターン
１１４  第５の検出器
２０１  移動部
２０２  移動部
２０３  移動部
２０４  移動部
２０５  移動部
２０６  移動指示部
２０７  計算機
【図１】
2014090967.tif 000003
【図２】
2014090967.tif 000004
【図３】
2014090967.tif 000005
【図４】
2014090967.tif 000006
【図６】
2014090967.tif 000007
【図７】
2014090967.tif 000008
【図８】
2014090967.tif 000009
【図１０】
2014090967.tif 000010
【図１１】
2014090967.tif 000011
【図１２】
2014090967.tif 000012
【図１３】
2014090967.tif 000013
【図１４】
2014090967.tif 000014
【図１５】
2014090967.tif 000015
【図１６】
2014090967.tif 000016
【図１７】
2014090967.tif 000017
【図５】
2014090967.tif 000018
【図９】
2014090967.tif 000019
【図１８】
2014090967.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月29日(2013.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントマークを有し、Ｘ線源からのＸ線で周期パターンを形成する光学素子と、前記光学素子と被検体とを経たＸ線を検出する第１の検出器と、
前記アライメントマークからのＸ線を検出する第２の検出器と、
前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記光学素子を移動させる移動手段とを備えることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
前記第１の検出器が１回検出を行う間に、
前記第２の検出器によるＸ線の検出と、前記第２の検出器による検出結果に基づく前記光学素子の移動とを、複数回行うことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記アライメントマークは前記光学素子上に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記光学素子の位置又は角度の少なくともいずれか一方の情報を計算する計算機を備え、
前記移動手段は、
前記光学素子の位置又は角度の少なくともいずれか一方の情報に基づいて前記光学素子を移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
【請求項５】
前記第１の検出器による検出結果に基づいて前記被検体の情報を取得する計算機と、
前記第２の検出器による検出結果に基づいて前記光学素子の位置又は角度の少なくともいずれか一方の情報を取得する計算機とを備え、
前記第１の検出器が前記被検体の情報を算出する計算機へ前記第１の検出器による検出結果を１回送信する間に、
前記第２の検出器は前記光学素子の位置又は角度の少なくともいずれか一方の情報を計算する計算機へ前記第２の検出器による検出結果を複数回送信することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項６】
前記Ｘ線撮像装置は、
前記光学素子として第１の光学素子と第２の光学素子とを備え、
前記第１の光学素子は第１のアライメントマークを有し、
前記第２の光学素子は第２のアライメントマークを有し、
前記第２の検出器は、前記第１のアライメントマークと前記第２のアライメントマークとを経たＸ線を検出し、
前記移動手段は、
前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の少なくともいずれか一方を移動させることで、
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子の相対位置または相対角度の少なくともいずれか一方を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
【請求項７】
前記第１の光学素子は回折格子であり、
前記第２の光学素子は遮蔽格子であり、
前記第１のアライメントマークは周期パターンを形成する回折格子であり、
前記第２のアライメントマークは前記Ｘ線の一部を遮蔽する遮蔽格子であることを特徴とする請求項６に記載のＸ線撮像装置。
【請求項８】
前記アライメントマークは前記光の強度を変調する領域を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置と、
Ｘ線源とを備えるＸ線撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１及び実施形態２に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図２】本発明の実施形態１に係る検出器の構成の模式図。
【図３】本発明の実施形態１に係る遮蔽格子の模式図。
【図４】本発明の実施形態１に係るアライメントマークの設置の模式図。
【図５】本発明の実施形態１に係るアライメントマークの解析方法の模式図。
【図６】本発明の実施形態１に係るアライメントマークの解析方法の模式図。
【図７】本発明の実施形態１に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図８】本発明の実施形態１に係るアライメントの模式図。
【図９】本発明の実施形態１に係るアライメントマークの模式図。
【図１０】本発明の実施形態１に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図１１】本発明の実施形態１に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図１２】本発明の実施形態２に係る検出器の構成の模式図。
【図１３】本発明の実施形態２に係るアライメントパターンの模式図。
【図１４】本発明の実施形態２に係るアライメントパターンの解析方法の模式図。
【図１５】本発明の実施形態２に係るアライメントパターンの解析方法の模式図。
【図１６】本発明の実施形態２に係るアライメントパターンの解析方法の模式図。
【図１７】本発明の実施例３に係るアライメントパターンの模式図。
【図１８】本発明の実施例３に係るアライメントパターンの模式図。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
図６にアライメントマーク１０５の移動距離と移動方向と第１の格子のズレ量の関係の代表的な事例を示す。図６（ａ）に示すようにｄｘａ＝ｄｘｂ＝ｄｘｃ、−ｄｙａ＝−ｄｙｂ＝−ｄｙｃの場合は格子全体がＸ方向にｄｘ、Ｙ方向に−ｄｙ移動していることが分かる。また、図６（ｂ）に示すように−ｄｘａ＝ｄｘｂ＝−ｄｘｃ、ｄｙａ＝ｄｙｂ＝−ｄｙｃの場合は格子全体がＸ線源側に移動していることが分かる（格子全体が拡大されている）。また、図６（ｃ）に示すようにｄｘａ＝−ｄｘｂ＝ｄｘｃ、ｄｙａ＝ｄｙｂ＝ｄｙｃ＝０の場合は格子全体がｙ軸を中心に回転していることが分かる。同様にｄｘａ＝ｄｘｂ＝ｄｘｃ＝０、−ｄｙａ＝−ｄｙｂ＝ｄｙｃの場合は格子全体がｘ軸を中心に回転している。また、図６（ｄ）に示すようにｄｘａ＝ｄｘｂ＝−ｄｘｃ、ｄｙａ＝−ｄｙｂ＝ｄｙｃの場合は格子全体が面内回転していることが分かる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
第２検出器１０９〜第５の検出器１１４を用いて第２の格子のアライメントパターン１１７を透過したＸ線を検出し、そこから積算強度又は単位面積当たりの強度の平均値を求める。これを、第２の格子１０６のｙ２、ｘ２、θｘ２、θｙ２を変えて複数回行い、最もＸ線強度が高いときの第２の格子１０６の位置と角度をそれぞれの基準（ｙ２０、ｘ２０、θｘ２０、θｙ２０）とする。この基準をメモリ２０９に記録し、この基準に第２の格子を配置する。但し、実施形態１同様にｘ２０は第２の格子１０６が図３（ａ）（ｂ）に示すように湾曲及び集光しているときのアライメントで、第２の格子１０６が図３（ｃ）に示すように平行型の場合は必ずしも必要がない。ｙ２０、ｘ２０、θｘ２０、θｙ２０の基準を決める際には、第２〜第５の検出器何れか１つだけを用いても良いし、複数用いても、４つ全てを用いて良い。また、第１の検出器１０８を用いて第２の格子１０６のｙ２０、ｘ２０、θｘ２０、θｙ２０を決めても良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
図１５（ａ）に示すように第２の格子のアライメントパターン１１７ａを透過して形成されるモアレ縞と１１７ｂを透過して形成されるモアレ縞の周期が一致する位置を第１の格子のθｚ１０と第２の格子のθｚ２０の基準とし、メモリ２０９に記録する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
図１５（ｂ）に示すように、第２の格子のアライメントパターン１１７ａにより形成されるモアレ縞より第２の格子のアライメントパターン１１７ｂにより形成されるモアレ縞の周期の方が短い場合は、第１の格子のθｚ１を反時計周りに回転することで基準にアライメントすることが可能である。同様に、第２の格子のアライメントパターン１１７ａを透過して形成されるモアレ縞より１１７ｂを透過して形成されるモアレ縞の周期の方が長い場合は、第１の格子のθｚ１を時計周りに回転することでアライメントが可能である。また、第２の格子のアライメントパターン１１７ｃを透過して形成されるモアレ縞と１１７ｄを透過して形成されるモアレ縞の組み合わせでも、同様の結果を得ることが可能である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
しかしながら、「基準からのズレを修正するアライメント」を行う際、モアレ縞の周期解析のみでは、第１の格子１０４と第２の格子１０６の何れが回転したかを求めることが難しい。そこで、第２〜第５の検出器のそれぞれが検出したモアレ縞をフーリエ変換し、モアレ縞の周期だけでなく縞が生じている方向（周期方向）を解析することで、それぞれの格子の回転量を得ることが可能になる。図１６（ａ）はモアレ縞をフーリエ変換して得られたフーリエ空間を示す。図１６（ａ）の（１）〜（３）の３つの座標は、第１の格子と第２の格子が上述した基準（θｘ１０、θｚ１０）に対して第１の格子と第２の格子が下記の３種類のケースにあるときに形成されるモアレ縞をフーリエ変換して得られるピーク位置を示している。
（１）第１の格子が反時計回りに１０度回転、第２の格子は反時計回りに６度
（２）第１の格子が反時計回りに２度回転、第２の格子は時計周りに２度回転
（３）第１の格子の時計周りに６度回転、第２の格子は時計周りに１０度回転