(57)【要約】      （修正有）【課題】タルボ・ロー干渉計を応用したＸ線撮影装置の実用化において、メンテナンス性、拡張性に優れ、安定して格子を駆動させることで偽像の少ない良好な画像を安定して取得する。【解決手段】Ｘ線撮影装置１によれば、第１格子１４及び第２格子１５をＸ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリット１２のスリット延伸方向とは異なる方向にマルチスリット１２に対して相対移動させる駆動部を備え、第１格子１４及び第２格子１５が駆動部により一定周期間隔で移動する毎に、Ｘ線源１１によりＸ線を照射し、到達したＸ線に応じてＸ線検出器１６が画像信号を読み取る処理を繰り返し、一定周期間隔のモアレ画像を複数得る。【選択図】図１
2014079518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線の照射軸方向に設けられ、当該Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成されたマルチスリット、第１格子、及び第２格子と、
前記Ｘ線の照射軸方向に設けられ、被写体を載置する被写体台と、
前記Ｘ線源により照射され、前記マルチスリット、前記第１格子、前記被写体及び前記第２格子を透過したＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るＸ線検出器と、
を備えるＸ線撮影装置であって、
前記第１格子及び前記第２格子を前記Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向に前記マルチスリットに対して相対移動させる駆動部を備え、
前記第１格子及び前記第２格子が前記駆動部により一定周期間隔で移動する毎に、前記Ｘ線源によりＸ線を照射し、到達したＸ線に応じて前記Ｘ線検出器が画像信号を読み取る処理を繰り返し、一定周期間隔のモアレ画像を複数得るＸ線撮影装置。  
【請求項２】
前記第１格子及び前記第２格子を一体的に保持する保持部を有し、
前記駆動部は前記保持部を前記Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向に移動させることにより前記第１格子及び前記第２格子を前記マルチスリットに対して相対的に移動させる請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線の照射軸方向に設けられ、当該Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成されたマルチスリット、第１格子、及び第２格子と、
前記Ｘ線の照射軸方向に設けられ、被写体を載置する被写体台と、
前記Ｘ線源により照射され、前記マルチスリット、前記第１格子、前記被写体及び前記第２格子を透過したＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るＸ線検出器と、
を備えるＸ線撮影装置におけるモアレ画像生成方法であって、
前記第１格子及び前記第２格子を前記Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向に前記マルチスリットに対して相対移動させる移動工程と、
前記第１格子及び前記第２格子が一定周期間隔で移動する毎に、前記Ｘ線源によりＸ線を照射し、到達したＸ線に応じて前記Ｘ線検出器が画像信号を読み取る処理を繰り返し、前記被写体の一定周期間隔のモアレ画像を複数得るモアレ画像生成工程と、
を含むモアレ画像生成方法。
【請求項４】
前記Ｘ線撮影装置は、前記第１格子及び前記第２格子を一体的に保持する保持部を有し、
前記移動工程は、前記保持部を当該Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向に移動させることにより前記第１格子及び前記第２格子を前記マルチスリットに対して相対的に移動させる請求項３に記載のモアレ画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置及びモアレ画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線の位相変化によってコントラストを得る位相コントラスト法が提案されている。位相コントラスト法はＸ線吸収差が小さく、吸収コントラスト法によっては画像として現れにくい乳房の組織や関節軟骨、関節周辺の軟部組織をも画像化することが可能であり、Ｘ線画像診断への適用が期待されている。
【０００３】
位相コントラスト撮影の１つとして、タルボ効果を利用するタルボ干渉計も検討されている。タルボ効果とは、一定の周期でスリットが設けられた第１格子（Ｇ１格子）を可干渉性（コヒーレント）の光が透過すると、光の進行方向に一定周期でその格子像を結ぶ現象をいう。この格子像は自己像と呼ばれ、タルボ干渉計は自己像を結ぶ位置に第２格子（Ｇ２格子）を配置し、この第２格子をわずかにずらすことで生じるモアレ縞（モアレ）を測定する。第２格子の前に物体を配置するとモアレが乱れることから、タルボ干渉計によりＸ線撮影を行うのであれば、第１格子の前に被写体を配置して可干渉性Ｘ線を照射し、得られたモアレの画像を演算することによって被写体の再構成画像を得ることが可能である。
【０００４】
また、Ｘ線源と第１格子間にマルチスリット（Ｇ０格子）を設置したタルボ・ロー干渉計も提案されている。タルボ・ロー干渉計は、マルチスリットを用いることで、より出力が高いインコヒーレントなＸ線源を使用することができ、単位時間当たりの照射線量を増大させる。タルボ又はタルボ・ロー干渉計を用いて再構成画像（位相情報に基づくコントラスト、小角散乱に基づくコントラスト、吸収に基づくコントラスト）を得るためには、縞走査法の原理に基づく方法（縞走査法）、フーリエ変換法など幾つかの方法が提案されているが、本発明は縞走査法の位相シフトに関するものである。従来の縞走査法とは、第１格子又は第２格子を他の格子に対し一定間隔で相対移動（走査）させながら、位相を変化させた複数のモアレ画像を撮影するものであった。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、タルボ・ロー干渉計において、Ｘ線源、または、マルチスリットを含む何れか１つの格子を、他の格子に対して移動させて撮影を行うことが記載されている。また、特許文献２には、マルチスリットを第１格子及び第２格子に対して移動（走査）させると、他の格子を移動させる場合に比べて、移動（走査）機構部の送り精度誤差の影響が再構成画像に表れにくく、移動（走査）機構部の設計上好ましいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／１３１２３５号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１１／０３３７９８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、マルチスリットが存在するＸ線源の周辺には、付加フィルター、照射野絞り、照射野ランプのように多数の部品が存在しており、これらを避けてマルチスリットを移動させるための駆動機構を配置するには複雑な機構が必要となり、駆動範囲も制限される。また、マルチスリットの駆動機構のメンテナンス時に照射野絞りや照射野ランプが邪魔になり、メンテナンス性が悪い。また、マルチスリット及びその駆動機構をＸ線源と独立して設計することができず、設計の自由度が狭く、拡張性が低い。更に、マルチスリットの駆動機構はＸ線源近傍に配置されるのでＸ線源の熱や振動の影響を受け易く、安定してマルチスリットを動かすことができない。
【０００８】
本発明の課題は、タルボ・ロー干渉計を応用したＸ線撮影装置の実用化において、メンテナンス性、拡張性に優れ、安定して格子を駆動させることで偽像の少ない良好な画像を安定して取得することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線の照射軸方向に設けられ、当該Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成されたマルチスリット、第１格子、及び第２格子と、
前記Ｘ線の照射軸方向に設けられ、被写体を載置する被写体台と、
前記Ｘ線源により照射され、前記マルチスリット、前記第１格子、前記被写体及び前記第２格子を透過したＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るＸ線検出器と、
を備えるＸ線撮影装置であって、
前記第１格子及び前記第２格子を前記Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向に前記マルチスリットに対して相対移動させる駆動部を備え、
前記第１格子及び前記第２格子が前記駆動部により一定周期間隔で移動する毎に、前記Ｘ線源によりＸ線を照射し、到達したＸ線に応じて前記Ｘ線検出器が画像信号を読み取る処理を繰り返し、一定周期間隔のモアレ画像を複数得る。  
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第１格子及び前記第２格子を一体的に保持する保持部を有し、
前記駆動部は前記保持部を前記Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向に移動させることにより前記第１格子及び前記第２格子を前記マルチスリットに対して相対的に移動させる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線の照射軸方向に設けられ、当該Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて構成されたマルチスリット、第１格子、及び第２格子と、
前記Ｘ線の照射軸方向に設けられ、被写体を載置する被写体台と、
前記Ｘ線源により照射され、前記マルチスリット、前記第１格子、前記被写体及び前記第２格子を透過したＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るＸ線検出器と、
を備えるＸ線撮影装置におけるモアレ画像生成方法であって、
前記第１格子及び前記第２格子を前記Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向に前記マルチスリットに対して相対移動させる移動工程と、
前記第１格子及び前記第２格子が一定周期間隔で移動する毎に、前記Ｘ線源によりＸ線を照射し、到達したＸ線に応じて前記Ｘ線検出器が画像信号を読み取る処理を繰り返し、前記被写体の一定周期間隔のモアレ画像を複数得るモアレ画像生成工程と、
を含む。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、
前記Ｘ線撮影装置は、前記第１格子及び前記第２格子を一体的に保持する保持部を有し、
前記移動工程は、前記保持部を当該Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向に移動させることにより前記第１格子及び前記第２格子を前記マルチスリットに対して相対的に移動させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、タルボ・ロー干渉計を応用したＸ線撮影装置において、メンテナンス性、拡張性に優れ、安定した格子駆動により、偽像の少ない良好な画像を安定して取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るＸ線撮影システムを模式的に示した図である。
【図２】図１のＸ線撮影装置の斜視図である。
【図３】マルチスリットの平面図である。
【図４】格子ユニットの斜視図である。
【図５】本体部の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】タルボ干渉計の原理を説明する図である。
【図７】Ｘ線撮影装置の制御部によるＸ線撮影制御処理を示すフローチャートである。
【図８】コントローラーによる再構成画像作成処理を示すフローチャートである。
【図９】５ステップの撮影により得られるモアレ画像を示す図である。
【図１０】各ステップのモアレ画像の注目画素のＸ線相対強度を示すグラフである。
【図１１Ａ】モアレ位相誤差が大きい場合の微分位相画像の一例を示す図である。
【図１１Ｂ】モアレ位相誤差が小さい場合の微分位相画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
＜Ｘ線撮影システムの構成＞
図１は、本実施形態に係るＸ線撮影システムを模式的に示した図であり、図２は、図１に示すＸ線撮影装置１の斜視図である。
図１に示すように、Ｘ線撮影システムは、Ｘ線撮影装置１とコントローラー５を備える。Ｘ線撮影装置１はタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行い、コントローラー５は当該Ｘ線撮影により得られたモアレ画像を用いて被写体の再構成画像を作成する。
【００１７】
Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、Ｘ線源１１と、マルチスリット１２を含む第１のカバーユニット１２０と、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、及びＸ線検出器１６を含む第２のカバーユニット１３０と、支柱１７と、本体部１８と、基台部１９とを備える。Ｘ線撮影装置１は縦型であり、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、この順序に重力方向であるｚ方向に配置される。Ｘ線源１１の焦点１１１とマルチスリット１２間の距離をＤ１（ｍｍ）、Ｘ線源１１の焦点１１１とＸ線検出器１６間の距離をＤ２（ｍｍ）、マルチスリット１２と第１格子１４間の距離をＲ１（ｍｍ）、第１格子１４と第２格子１５間の距離をｚｐ（ｍｍ）で表す。Ｒ１＞ｚｐである。
【００１８】
距離Ｄ１は好ましくは５〜５００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５〜３００（ｍｍ）である。
距離Ｄ２は、一般的に放射線科の撮影室の高さは３（ｍ）程度又はそれ以下であることから、少なくとも３０００（ｍｍ）以下であることが好ましい。なかでも、距離Ｄ２は４００〜５０００（ｍｍ）が好ましく、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点１１１と第１格子１４間の距離（Ｄ１＋Ｒ１）は、好ましくは３００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは４００〜１８００（ｍｍ）である。
Ｘ線源１１の焦点と第２格子１５間の距離（Ｄ１＋Ｒ１＋ｚｐ）は、好ましくは４００〜５０００（ｍｍ）であり、さらに好ましくは５００〜２０００（ｍｍ）である。
それぞれの距離は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の波長から、第２格子１５上に第１格子１４による格子像（自己像）が重なる最適な距離を算出し、設定すればよい。
【００１９】
マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６は、同一の基台部１９に一体的に保持され、ｚ方向における相対位置関係が固定されて支柱１７に取り付けられている。基台部１９は、支柱１７に対してｚ方向に移動可能に構成されていてもよい。
また、支柱１７には、基台部１９のほか、Ｘ線源１１及び本体部１８が取り付けられている。Ｘ線源１１は、緩衝部材１７ａを介して支柱１７に保持されている。緩衝部材１７ａは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。Ｘ線源１１はＸ線の照射によって発熱するため、Ｘ線源１１側の緩衝部材１７ａは加えて断熱素材であることが好ましい。
【００２０】
Ｘ線源１１は、Ｘ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させてｚ方向（重力方向）にＸ線を照射する。Ｘ線管としては、例えば医療現場で広く一般に用いられているクーリッジＸ線管や回転陽極Ｘ線管を用いることができる。陽極としては、タングステンやモリブデンを用いることができる。
Ｘ線の焦点径は、０．０３〜３（mm）が好ましく、さらに好ましくは０．１〜１（mm）である。
【００２１】
第１のカバーユニット１２０は、Ｘ線源１１の直下に設けられたユニットである。第１のカバーユニット１２０は、図１に示すように、マルチスリット１２、調整部１２ａ、取付用アーム１２ｂ、付加フィルター１１２、照射野絞り１１３、照射野ランプ１１４等を備えて構成されている。第１のカバーユニット１２０の各構成要素は、図２に示すようにカバー部材に覆われて保護されている。
【００２２】
マルチスリット１２（Ｇ０格子）は回折格子であり、図３に示すように、Ｘ線照射軸方向（ここではｚ方向）と直交するｘ方向に複数のスリットが所定間隔で配列されて設けられている。マルチスリット１２はシリコンやガラスといったＸ線の吸収率が低い材質の基板上に、タングステン、鉛、金といったＸ線の遮蔽力が大きい、つまりＸ線の吸収率が高い材質により形成される。例えば、フォトリソグラフィーによりレジスト層がスリット状にマスクされ、ＵＶが照射されてスリットのパターンがレジスト層に転写される。露光によって当該パターンと同じ形状のスリット構造が得られ、電鋳法によりスリット構造間に金属が埋め込まれて、マルチスリット１２が形成される。
【００２３】
マルチスリット１２のスリット周期（格子周期）は１〜６０（μｍ）である。スリット周期は、図３に示すように隣接するスリット間の距離を１周期とする。スリットの幅（各スリットのスリット配列方向（ｘ方向）の長さ）はスリット周期の１〜６０（％）の長さであり、さらに好ましくは１０〜４０（％）である。スリットの高さ（ｚ方向の高さ）は１〜５００（μｍ）であり、好ましくは１〜１５０（μｍ）である。
マルチスリット１２のスリット周期をｄ０とすると、ｄ０（μｍ）は、後述する（式４）を用いて求めることが出来る。当該式を満たすようにスリット周期ｄ０を決定することにより、マルチスリット１２及び第１格子１４の各スリットを通過したＸ線により形成される自己像が、それぞれ第２格子１５上で重なり合う。
【００２４】
調整部１２ａは、マルチスリット１２のｘ、y、ｚ方向の位置やｘ、ｙ、ｚ軸周りの回転角度を微調整するための機構である。調整部１２ａは、手動によりマルチスリット１２を調整する構成であってもよいし、モーター等により自動的にマルチスリット１２の調整を行う構成であってもよい。また、マルチスリットを精度よく固定できるのであれば、調整部１２ａを無くしても良い。マルチスリットをマルチスリット１２は、取付用アーム１２ｂに支持されて調整部１２ａに接続されている。
【００２５】
付加フィルター１１２は、Ｘ線源１１から照射される光線の中から撮影に寄与しない低エネルギー成分を除去するものであり、被写体の被曝を低減する効果を持つ。付加フィルター１１２としては、例えば、ＡＬ付加フィルター等が適用される。
照射野絞り１１３は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の照射野を所定の範囲に絞るものであり、画質を低下させる散乱線の軽減および被写体の被曝を低減する。
照射野ランプ１１４は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の照射野を予め確認するためにＸ線の照射野と同じ領域を可視光で照らすものであり、可視光線を照射可能な光源等により構成されている。
【００２６】
第２のカバーユニット１３０は、図１に示すように、被写体台１３、第１格子１４及び第２格子１５を含む格子ユニット１４０、Ｘ線検出器１６等を備えて構成されている。第２のカバーユニット１３０は、図２に示すように上面が被写体台１３となっており、被写体台１３の周囲をカバー部材で覆うことにより、患者や技師の接触によるダメージや塵埃の侵入から内部の構成要素を保護している。また、ユニット内の温度が外気の影響を受けにくくなるため、第１格子１４及び第２格子１５や、これらを保持する保持部１４１の熱膨張等による格子位置の変動を低減することができる。
【００２７】
被写体台１３は、被写体を載置するための台である。被写体台１３には、図２に示すように、回転板１３１を設けることが好ましい。回転板１３１は、被写体台１３上面中央部に設けられた切り欠き部１３２に装着されており、回転板１３１を回転させることによりこの回転板１３１の上に載置される被写体を動かすことで、第１格子１４及び第２格子１５のスリット向き、角度に対する被写体の向き、角度を簡易に変更・修正することができる。これにより容易にポジショニングの修正等を行うことができる。
また、回転板１３１のほぼ中央部であって第１格子１４及び第２格子１５に対応する位置には、ほぼ円形の切り欠き部１３３が設けられており、Ｘ線源１１からのＸ線照射を妨げないようになっている。この切り欠き部１３３には、アクリルやガラス等の低吸収材料で形成されたほぼ円形の板部材３０５が装着されていることが好ましい。
【００２８】
格子ユニット１４０は、第１格子１４、第２格子１５、保持部１４１、駆動部１５０等を備えて構成されている。図４に、格子ユニット１４０の斜視図を示す。
【００２９】
第１格子１４（Ｇ１格子）は、マルチスリット１２と同様に、Ｘ線照射軸方向であるｚ方向と直交するｘ方向に複数のスリットが配列されて設けられた回折格子である。第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にＵＶを用いたフォトリソグラフィーによって形成することもできるし、いわゆるＩＣＰ法によりシリコン基板に微細細線で深掘加工を行い、シリコンのみで格子構造を形成することとしてもよい。第１格子１４のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の２０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００３０】
第２格子１５（Ｇ２格子）は、マルチスリット１２と同様に、Ｘ線照射軸方向であるｚ方向と直交する方向に複数のスリットが配列されて設けられた回折格子である。第２格子１５もフォトリソグラフィーにより形成することができる。第２格子１５のスリット周期は１〜２０（μｍ）である。スリットの幅はスリット周期の３０〜７０（％）であり、好ましくは３５〜６０（％）である。スリットの高さは１〜１００（μｍ）である。
【００３１】
第１格子１４と第２格子１５間の距離ｚｐは、後述する（式１）をほぼ満たすことが必要である。
【００３２】
保持部１４１は、第１格子１４及び第２格子１５を一体的に保持するものである。図４に示すように、保持部１４１は、保持部材１４１ａ〜１４１ｃが左側面から見てコの字型にねじ止めされて構成されたものであり、第１格子１４、第１格子調整部１４３、第２格子１５、第２格子調整部１５１等を一体的に保持する。
この保持部１４１は、走査用の駆動部１５０が設けられた基台取付部１４２に取り付けられ、基台取付部１４２は基台部１９に固定される。この保持部１４１は、当該駆動部１５０の駆動により、不図示のガイドレールに沿ってｘ方向に移動するようになっている。
尚、保持部１４１は、基台取付部１４２を基台部１９に固定した後に取り付けても良いし、予め基台取付部１４２に組み付け、然る後、当該組み付け体を基台部１９に固定するようにしても良い。
ここで、第１格子調整部１４３は、第１格子１４のｘ、ｙ、ｚ方向の位置やｘ、ｙ、ｚ軸周りの回転角度を調整するための機構である。第２格子調整部１５１は、第２格子１５のｘ、y、ｚ方向の位置やｘ、ｙ、ｚ軸周りの回転角度を調整するための機構である。第１格子調整部１４３及び第２格子調整部１５１は、それぞれ手動により第１格子１４及び第２格子１５を調整する構成であってもよいし、モーター等により自動的に第１格子１４及び第２格子１５の調整を行う構成であってもよい。第１格子調整部１４３及び第２格子調整部１５１は、第１格子１４及び第２格子１５の格子面が互いに平行になるように調整するとともに、マルチスリット１２の格子面に対して平行になるように調整する。
尚、上記の第１格子調整部１４３及び第２格子調整部１５１は必ずしも必要では無く、保持部１４１を含む一連の部品精度アップや組立工程に於ける治具調整等によって不使用とすることもできる。この場合には一層の軽量化がはかれ、駆動部１５０のモーター負荷低減が図れるので好ましい。
【００３３】
上記マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５は、例えば下記のように構成することができる。
Ｘ線源１１のＸ線管の焦点径；３００（μｍ）、管電圧：４０（ｋＶｐ）、付加フィルター：アルミ１．６（ｍｍ）
Ｘ線源１１の焦点からマルチスリット１２までの距離Ｄ１  ：  ２４０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第１格子１４までの距離Ｒ１      ：１１１０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第２格子１５までの距離Ｒ１＋ｚｐ：１３７０（ｍｍ）
マルチスリット１２のサイズ：１０（ｍｍ四方）、スリット周期：２２．８（μｍ）
第１格子１４のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．３（μｍ）
第２格子１５のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
【００３４】
駆動部１５０は、保持部１４１をｘ方向に移動させることで、第１格子１４及び第２格子１５をマルチスリット１２に対してｘ方向に相対移動させるための駆動機構である。駆動部１５０は、格子ユニット１４０の重心に近い位置に設けられる。駆動部１５０の駆動方式は、ボールねじ方式、リニアモーター方式、ピエゾ駆動方式などの微小な精密送り可能な方式であればいずれの方式でもよい。また、駆動部１５０は、リニアスケールやエンコーダー等を用いたフィードバック機構を搭載していることが好ましい。
【００３５】
Ｘ線検出器１６は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取る。
Ｘ線検出器１６の画素サイズは１０〜３００（μｍ）であり、さらに好ましくは５０〜２００（μｍ）である。Ｘ線検出器１６は第２格子１５に当接するように基台部１９に位置を固定することが好ましい。第２格子１５とＸ線検出器１６間の距離が大きくなるほど、Ｘ線検出器１６により得られるモアレ画像がボケるからである。
【００３６】
Ｘ線検出器１６としては、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）を用いることができる。ＦＰＤには、Ｘ線をシンチレーターを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、Ｘ線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
なお、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、Ｘ線カメラ等の撮影手段をＸ線検出器１６
として用いてもよい。
【００３７】
本体部１８は、図５に示すように、制御部１８１、操作部１８２、表示部１８３、通信部１８４、記憶部１８５を備えて構成されている。
制御部１８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部１８５に記憶されているプログラムとの協働により、各種処理を実行する。制御部１８１は、本体部１８外の各部（例えば、Ｘ線源１１、Ｘ線検出器１６、駆動部１５０等）に接続されており、後述するＸ線撮影制御処理を実行してＸ線撮影装置１の各部を制御することによりモアレ画像の生成を行う。
【００３８】
操作部１８２は曝射スイッチや撮影条件等の入力操作に用いるキー群の他、表示部１８３のディスプレイと一体に構成されたタッチパネルを備え、これらの操作に応じた操作信号を生成して制御部１８１に出力する。
表示部１８３は制御部１８１の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面、Ｘ線撮影装置１の動作状況等を表示する。
【００３９】
通信部１８４は通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のコントローラー５と通信する。例えば、通信部１８４は、Ｘ線検出器１６によって読み取られ、記憶部１８５に記憶されたモアレ画像をコントローラー５に送信する。
記憶部１８５は、制御部１８１により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。また、記憶部１８５はＸ線検出器１６によって得られたモアレ画像を記憶する。
【００４０】
コントローラー５は、オペレーターによる操作に従ってＸ線撮影装置１の撮影動作を制御し、Ｘ線撮影装置１により得られたモアレ画像を用いて縞走査法により被写体の再構成画像を作成するコンピュータ装置である。本実施形態では被写体の再構成画像を作成する画像処理装置としてコントローラー５を用いた例を説明するが、Ｘ線画像に様々な画像処理を施す専用の画像処理装置をＸ線撮影装置１と接続し、当該画像処理装置により再構成画像の作成を行うこととしてもよい。
【００４１】
＜Ｘ線撮影システムの動作＞
上記Ｘ線撮影装置１のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法を説明する。
図６に示すように、Ｘ線源１１から照射されたＸ線が第１格子１４を透過すると、透過したＸ線がｚ方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第２格子１５が自己像と概ね平行に配置され、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ画像（図６においてＭｏで示す）が得られる。Ｘ線源１１と第１格子１４間に被写体（図６においてＨで示す）が存在すると、被写体によってＸ線の位相がずれるため、図６に示すようにモアレ画像上のモアレ縞は被写体の辺縁を境界に乱れる。このモアレ縞の乱れを、モアレ画像を処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計の原理である。
【００４２】
Ｘ線撮影装置１では、Ｘ線源１１と第１格子１４との間のＸ線源１１に近い位置に、マルチスリット１２が配置され、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影が行われる。タルボ干渉計はＸ線源１１が理想的な点線源であることを前提としているが、実際の撮影にはある程度焦点径が大きい焦点が用いられるため、マルチスリット１２によってあたかも点線源が複数連なってＸ線が照射されているかのように多光源化する。これがタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影法であり、焦点径がある程度大きい場合にも、タルボ干渉計と同様のタルボ効果を得ることができる。
【００４３】
図７は、Ｘ線撮影装置１の制御部１８１により実行されるＸ線撮影制御処理の流れを示すフローチャートである。Ｘ線撮影制御処理は、制御部１８１と記憶部１８５に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
【００４４】
図７に示すように、オペレーターにより操作部１８２の曝射スイッチがＯＮ操作されると（ステップＳ１；Ｙ）、駆動部１５０により第１格子１４及び第２格子１５が一体的に移動され、複数ステップの撮影が実行される（ステップＳ２）。
【００４５】
即ち、駆動部１５０により、保持部１４１に保持された第１格子１４及び第２格子１５が一体的に等間隔毎に複数ステップ移動され、ステップ毎に撮影が行われて、各ステップのモアレ画像が取得される。第１格子１４及び第２格子１５の移動方向は、Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向であれば良い。第１格子１４及び第２格子１５の移動量を最小にする場合は、Ｘ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリット１２のスリット延伸方向と直交する方向に移動させれば良い（マルチスリット１２のスリット延伸方向をｙとするとｘ方向に移動させる。これを直交走査と呼ぶ）。またＸ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリット１２のスリット延伸方向及ぶ直行方向とは異なる方向に移動させても良い（斜め走査と呼ぶ）。これはマルチスリット１２のスリット延伸方向をｙとした場合、ｘ−ｙ平面内のｘ軸とｙ軸以外の方向を意味する。ｘ軸から角度θだけ傾けた斜め走査は、直交走査よりも1/cosθ倍の移動量が必要となるが、格子の送り誤差の影響は直交走査より受けにくい。これは送り誤差によるモアレ縞の位相変化が、誤差をトータルの送り量で割ったものであることに比例することから明らかである。本実施形態におけるＸ線撮影装置１は、簡略化のため直交走査の構成としており、第１格子１４及び第２格子１５は駆動部１５によりｘ方向に移動される。直交走査の場合、第１格子１４及び第２格子１５の移動量の合計は、マルチスリット１２のスリット周期１周期分である。
ステップ数は２〜２０、さらに好ましくは３〜１０である。視認性の高い再構成画像を短時間で得るという観点からすれば、５ステップが好ましい（参照文献１：K.Hibino, B.F.Oreb and D.I.Farrant, Phase shifting for nonsinusoidal wave forms with phase-shift errors, J.Opt.Soc.Am.A, Vol.12, 761-768(1995)、参照文献２：A.Momose, W.Yashiro, Y. Takeda, Y.Suzuki and T.Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometetry for biological imaging, Jpn. J. Appl. Phys., Vol.45, 5254-5262(2006)）。ここでは、５ステップの撮影を行うこととして説明する。
【００４６】
ステップＳ２においては、被写体台１３に被写体を載置した状態（被写体有り）でのＸ線撮影と被写体台１３に被写体を載置しない状態（被写体無し）でのＸ線撮影が行われ、複数の被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像が生成される。具体的に、各Ｘ線撮影においては、まず、第１格子１４及び第２格子１５が停止した状態でＸ線源１１によるＸ線の照射が開始される。Ｘ線検出器１６ではリセット後、Ｘ線照射のタイミングに合わせて電荷が蓄積され、Ｘ線の照射停止のタイミングに合わせて蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。これが１ステップ分の撮影である。１ステップ分の撮影が終了するタイミングで駆動部１５０による、保持部１４１に一体的に保持された第１格子１４及び第２格子１５の移動が開始され、所定量移動すると停止され、次のステップの撮影が行われる。このようにして、第１格子１４及び第２格子１５の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、第１格子１４及び第２格子１５が停止したときにＸ線の照射と画像信号の読み取りが行われる。
【００４７】
各ステップの撮影が終了すると、本体部１８からコントローラー５に、各ステップのモアレ画像が送信される（ステップＳ３）。本体部１８からコントローラー５に対しては各ステップの撮影が終了する毎に１枚ずつ送信することとしてもよいし、各ステップの撮影が終了し、全てのモアレ画像が得られた後、まとめて送信することとしてもよい。
【００４８】
図８は、モアレ画像を受信した後のコントローラー５において実行される再構成画像作成処理の流れを示すフローチャートである。
図８に示すように、まずモアレ画像の解析が行われ（ステップＳ１１）、再構成画像の作成に使用できるか否かが判断される（ステップＳ１２）。理想的な送り精度により第１格子１４及び第２格子１５を一定の送り量で移動できた場合、図９に示すように、５ステップの撮影でマルチスリット１２のスリット周期１周期分のモアレ画像５枚が得られる。各ステップのモアレ画像は０．２周期という一定周期間隔毎に縞走査をした結果であるので、各モアレ画像の任意の１画素に注目すると、その信号値を正規化して得られるＸ線相対強度は、図１０に示すようにサインカーブを描く。よって、コントローラー５は得られた各ステップのモアレ画像のある画素に注目してＸ線相対強度を求める。各モアレ画像から求められたＸ線相対強度が、図１０に示すようなサインカーブを形成すれば、一定周期間隔のモアレ画像が得られているので、再構成画像の作成に使用できると判断することができる。
【００４９】
各ステップのモアレ画像の中にサインカーブを形成できないモアレ画像がある場合、再構成画像の作成に使用できないと判断され（ステップＳ１２；Ｎ）、撮影のタイミングを変更して再撮影するよう指示する制御情報がコントローラー５からＸ線撮影装置１に送信される（ステップＳ１３）。例えば、図１０に示すように、３ステップ目は本来０．４周期のところ、周期がずれて０．３５周期のモアレ画像が得られた場合であれば、駆動部１５０の送り精度の低下が原因と考えられる。よって、０．０５周期分だけ撮影のタイミングを早めて３ステップ目のみ再撮影を行うよう指示すればよい。或いは、５ステップ全てについて再撮影し、３ステップ目のみ０．０５周期分の撮影時間を早めるように指示してもよい。５ステップ全てのモアレ画像が所定量ずつサインカーブからずれている場合、駆動部１５０の起動から停止までの間隔を増やすか、或いは減らすように指示してもよい。Ｘ線撮影装置１では、当該制御情報に従って撮影のタイミングが調整され、図７に示すＸ線撮影制御処理が再度実行される。
【００５０】
一方、再構成画像の作成にモアレ画像を使用できると判断された場合（ステップＳ１２；Ｙ）、コントローラー５によってモアレ画像が処理され、被写体の再構成画像が作成される（ステップＳ１４）。
【００５１】
再構成画像としては、例えば、吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像の３種類の被写体の再構成画像が生成される。
吸収画像（Ｘ線吸収画像）は、モアレ縞の平均成分を画像化したものであり、被写体によるＸ線減衰量に応じてコントラストが付く。従来から診断に用いられており、医師等の医療従事者にとってなじみのある画像である。Ｘ線の吸収コントラストがつきやすい骨部の描写に優れている。
微分位相画像は、モアレ縞の位相情報を画像化したものであり、被写体によるＸ線波面の傾き量に応じてコントラストが付く。吸収画像よりも軟部組織の描写に優れている。
小角散乱画像は、モアレ縞のVisibilityを画像化したものであり、被写体によるＸ線散乱に応じてコントラストが付く（参照文献３：Distribution of unresolvable  anisotropic microstructures revealed in visibility-contrast images using x-ray Talbot interferometry Wataru Yashiro et.al. PHYSICAL REVIEW B 84, 094106 (2011)参照。）。吸収画像よりも微細構造の描写に優れている。
【００５２】
上記３種類の再構成画像は、例えば、参照文献４（国際公開第２０１２／０２９３４０号公報）に記載のように、公知の手法により生成することができる。
まず、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に、オフセット補正処理、ゲイン補正処理、欠陥画素補正処理、Ｘ線強度変動補正等が施される。次いで、補正後の被写体有りのモアレ画像に基づいて、被写体有りの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。また、補正後の被写体無しのモアレ画像に基づいて、被写体無しの３種類の再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が生成される。
具体的には、複数のモアレ画像のモアレ縞を加算することにより吸収画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いてモアレ縞の位相が計算され、微分位相画像が生成される。また、縞走査法の原理を用いてモアレ縞のVisibilityが計算され（Visibility＝２×振幅÷平均値）、小角散乱画像が生成される。
そして、生成された被写体有りの再構成画像に対し、同種の被写体無しの再構成画像を用いて（例えば、被写体有りの小角散乱画像に対し、被写体無しの小角散乱画像を用いて）、モアレ縞の位相の除去と、画像ムラを除去するための補正処理が行われ、最終的な診断用の３種類の再構成画像が生成される。
【００５３】
ここで、上述のように、Ｘ線撮影装置１においては、第１格子１４及び第２格子１５を同時にマルチスリット１２に対して相対移動させて撮影を行うことで、複数ステップのモアレ画像を取得している。以下、その有利な効果について説明する。
【００５４】
従来、マルチスリット１２を第１格子１４及び第２格子１５に対して相対移動させて撮影することにより複数ステップのモアレ画像を取得することが好ましいとされている（特許文献２参照）。これは、一般的に、マルチスリット１２は、上述のようにスリット周期が第１格子１４及び第２格子１５より大きいため、各ステップ毎の移動量が大きく、マルチスリット１２を駆動させる駆動機構の起動時及び停止時のバックラッシュ等の影響による移動量誤差の割合が、同一の精度の駆動機構部を用いて第１格子１４又は第２格子１５を移動させたときよりも小さくなるので、最終的な再構成画像への影響度も少なくなり、高画質の画像を得ることが可能となる（或いは、第１格子１４又は第２格子１５の駆動機構部に対し、マルチスリット１２の駆動機構部はその送り精度を緩和できる）。
【００５５】
しかし、マルチスリット１２が存在するＸ線源１１の周辺には、図１に示すように、付加フィルター１１２、照射野絞り１１３、照射野ランプ１１４のように多数の部品が存在しており、これらを避けてマルチスリット１２の駆動機構を配置するには複雑な機構が必要となり、駆動範囲も制限される。また、マルチスリット１２の駆動機構のメンテナンス時に照射野絞り１１３や照射野ランプ１１４が邪魔になり、メンテナンス性が悪い。また、マルチスリット１２及びその駆動機構をＸ線源１１と独立して設計することができず、設計の自由度が狭く、拡張性が低い。更に、マルチスリット１２の駆動機構はＸ線源１１近傍に配置されるのでＸ線源１１の熱や振動の影響を受け易く、安定してマルチスリット１２を動かすことができない。
【００５６】
そこで、本実施形態においては、第１格子１４及び第２格子１５を同時に同方向に同じ量だけマルチスリット１２に対して相対移動させて撮影を行う。この場合の第１格子１４及び第２格子１５の各ステップの移動量は、マルチスリット１２を相対移動させるときと同じ（方向は逆方向）であるため、マルチスリット１２を移動させる場合と同様に、第１格子１４又は第２格子１５のいずれかを単独で移動させたときに比べて、駆動機構部の移動量誤差の割合を低減することができる（或いは、第１格子１４又は第２格子１５の駆動機構部に対し、本実施形態の走査用の駆動部１５０はその送り精度を緩和できる）。また、第１格子１４及び第２格子１５は、図１に示すようにＸ線源１１から離れた位置にあるため、上述のマルチスリット１２を移動させるときのよりもメンテナンス性、拡張性に優れている。更に、第１格子１４及び第２格子１５を保持部１４１により一体的に保持してユニット化することで、移動させるための駆動機構が1つですみ（駆動部１５０）、また、狭周期の２つの格子の相対移動を抑え、撮影中及び撮影間の両者の相対的なずれにより再構成画像にのる偽像の強度を小さくすることができる。
【００５７】
また、従来のマルチスリット１２を移動させる場合、その剛性によっては、外乱等により格子移動方向以外の変位を拾い誤差を生み易く、不安定になるという問題があった。本実施形態のように、第１格子１４及び第２格子１５を移動させる場合は、重心位置が低いために、外乱の影響が小さく、格子移動方向以外の誤差を生じにくいので好ましい。
【００５８】
＜本実施形態による送り精度の検証＞
以下、第１格子１４及び第２格子１５の移動の送り精度がマルチスリット１２の移動の送り精度に対して劣らないことについて検証する。
【００５９】
タルボ・ロー干渉計において、タルボ効果とロー効果によるモアレ縞を効果的に形成するためには、以下の（１）〜（３）の条件を保つ又は近い条件が必要である（参照文献５：W.Yashiro et al.,Efficiency  of  capturing  a  phase  image  using  cone-beam  x-ray  Talbot  interferometry.Opt.Soc.Am.,25,2025,2008.） 
（１）タルボ効果で、第１格子１４の自己像が第２格子１５の面上に現れる条件
【数１】
2014079518.tif 000003
（２）第１格子１４の自己像をモアレ縞に変換するため、自己像周期と第２格子１５の周期（スリット周期）を一致させる条件
【数２】
2014079518.tif 000004
（３）第１格子１４の各スリットの開口部を仮想的な光源とみなし、それら仮想光源による自己像が第２格子１５の格子面上で重なる条件
【数３】
2014079518.tif 000005
ここで、ｄ０はマルチスリット１２の周期、ｄ１は第１格子１４の周期、ｄ２は第２格子１５の周期である。Ｒ２はマルチスリット１２から第２格子１５までの距離である。λはＸ線の波長である。ｐはタルボ次数であり、αは第１格子１４の型により決まるものである。第１格子１４の種類によってｐとαは異なる。これらの代表例を以下に示す。
【表１】
2014079518.tif 000006
ここで、ｎは正の整数である。
【００６０】
上記（１）〜（３）の拘束条件より、マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５の周期の関係は以下の（式４）となる。
【数４】
2014079518.tif 000007
【００６１】
本願発明者は、上記の関係からタルボ・ロー干渉計で形成されるモアレ縞の位相シフトΦは以下の（式５）で表せることを見出し、実験的に確認した。
【数５】
2014079518.tif 000008
ここで、ｌ０はマルチスリット１２の移動量、ｌ１は第１格子１４の移動量、ｌ２は第２格子１５の移動量である。
この（式５）を用いることで、複数格子を移動させた際のモアレ縞の位相シフト量Φを算出することができる。
【００６２】
縞走査法の原理から、一連の撮影のうちｋステップ目（ｋ枚目。ｋ＝０、１、２・・・）に撮影された画像におけるモアレ縞の位相シフト量ΦＫの目標値は以下の（式６）となる。
【数６】
2014079518.tif 000009
ここで、Ｍは縞走査回数（撮影毎にモアレ縞の位相を２π／Ｍずつ変化させて撮影する回数（全ステップ数））である。
そのため、下記（式７）を満たすようにｋステップ目の各格子の格子移動量（撮影開始前の基準位置からの相対移動量）ｍ０ｋ、ｍ1ｋ、ｍ2ｋを設定すればよい。ｍ０ｋはマルチスリット１２の格子移動量、ｍ1ｋは第１格子１４の格子移動量、ｍ2ｋは、第２格子１５の格子移動量である。
【数７】
2014079518.tif 000010
上記（式７）は、各格子の撮影間の移動量が一定でない場合にも対応している。つまり、駆動部１５０等の機構変動等で格子が変動した場合に、格子（複数の格子でもよい）の移動量を調整することで、理想的なモアレ縞の位相にすることができる。これについては後述する。
撮影間の格子移動量を一定として簡略化して考えると、以下の（式８）を満たすように撮影間の各格子の相対移動量ｌ０、ｌ１、ｌ２を設定すればよい。
【数８】
2014079518.tif 000011
【００６３】
以下、第１格子１４と第２格子１５を動かす場合（Ｇ１Ｇ２移動法と呼ぶ）について説明する。
第１格子１４と第２格子１５を動かす場合、ｌ０＝０であるので、撮影間のモアレ縞位相シフトΦは以下の（式９）で与えられる。
【数９】
2014079518.tif 000012
【００６４】
ここで、第１格子１４と第２格子１５を同方向に同量移動させ、その移動量をｌとすると、撮影間のモアレ縞の位相シフトΦは、（式９）及び（式４）より
【数１０】
2014079518.tif 000013
となる。これらから第１格子１４及び第２格子１５間の移動量ｌは縞走査の原理に基づいて下記（式１１）により与えられる。
【数１１】
2014079518.tif 000014
【００６５】
これは、第１格子１４と第２格子１５を同方向に同量移動させるＧ１Ｇ２移動法の場合、マルチスリット１２のみを移動させる方法（Ｇ０移動法と呼ぶ）と移動量が同じで移動方向が逆であることを示している。
【００６６】
理想的な系において、移動法の違い（どの格子を移動させるかの違い）は移動量の差だけとなるが、実際の系では、格子の送り精度や撮影中、撮影間の振動等による機構変動(これらを機構誤差と呼ぶ)によってモアレ縞の位相に誤差が生じる。モアレ縞に位相誤差が含まれる場合、再構成した微分位相画像、小角散乱画像、吸収画像に偽像が発生する。
【００６７】
例えば、以下の撮影条件で撮影した場合の各移動法毎の撮影間移動量（移動する格子の撮影間の移動量）及びモアレ縞の位相誤差は［表２］に示すとおりである。
（撮影条件）
Ｘ線管の焦点径；３００（μｍ）、管電圧；４０ｋＶ、付加フィルター；アルミ１．６（ｍｍ）、中心エネルギー２８（ｋｅＶ）
Ｘ線検出器；Condor486(Fairchild Imaging社製)、画素サイズ；１５（μｍ）
Ｘ線源１１の焦点からマルチスリットまでの距離Ｄ１：  ３４（ｍｍ）
マルチスリットから第１格子までの距離Ｒ１        ：１１１０（ｍｍ）
マルチスリットから第２格子までの距離Ｒ１＋ｚｐ  ：１３７０（ｍｍ）
マルチスリットのサイズ：５（ｍｍ四方）、スリット周期：２２．８（μｍ）
第１格子のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．３（μｍ）
第２格子のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
第１格子１４はπ／２位相型回折格子、タルボ次数ｐは１／２、縞走査回数Ｍは５である。
【表２】
2014079518.tif 000015
【００６８】
ここで、Ｇ０移動法の撮影間移動量は、ｄ０／Ｍであることが知られている。Ｇ１Ｇ２移動法の撮影間移動量は、前述するＧ１Ｇ２移動法の計算と同様に（式４）と（式８）を用いて計算することが可能で、ｄ０／Ｍで算出することができる。つまり第１格子１４、第２格子１５の周期ではなく、移動させないマルチスリット１２の周期を縞走査回数Ｍで割った量で移動させれば良い。
Ｇ１移動法の撮影間移動量は、ｄ１／Ｍであることが知られている。Ｇ０Ｇ２移動法の撮影間移動量は、前述するＧ１Ｇ２移動法の計算と同様に（式４）と（式８）を用いて計算することが可能でｄ１／Ｍで算出することができる。つまりマルチスリット１２、第２格子１５の周期ではなく、移動させない第１格子１４の周期を縞走査回数Ｍで割った量で移動させれば良い。
Ｇ２移動法の撮影間移動量は、ｄ２／Ｍであることが知られている。Ｇ０Ｇ１移動法の撮影間移動量は、前述するＧ１Ｇ２移動法の計算と同様に（式４）と（式８）を用いて計算することが可能で、ｄ２／Ｍで算出することができる。つまりマルチスリット１２、第１格子１４の周期ではなく、移動させない第２格子１５の周期を縞走査回数Ｍで割った量で移動させれば良い。
また、機構誤差が与えるモアレ縞の位相誤差ΔΦ（所定位相からの偏差）は、各格子の移動誤差を（式５）の移動量ｌ０、ｌ０、ｌ０に代入して計算すれば良い。［表２］は、仮に０．１（μｍ）の機構誤差があった場合の各移動法におけるモアレ縞の位相誤差の絶対値を計算したものである。
【００６９】
図１１Ａ、図１１Ｂに、モアレ縞位相誤差の異なる２つの微分位相画像を示す。図１１Ａは、図１１Ｂよりもモアレ縞位相誤差が大きい微分位相画像である。図１１Ａ、図１１Ｂの右半分は被写体が無く、理想的にはフラットな画像となる。図１１Ａ、図１１Ｂからわかるように、モアレ縞位相が縞走査の所定位相からずれるほど、再構成画像にのる偽像の強度は大きくなる。上記撮影条件では、［表２］に示すように、Ｇ１Ｇ２移動法はＧ１移動法に比べて所定位相からの位相誤差を１／５．３に低減することができ、Ｇ２移動法に比べて１／４．３に低減することができるため偽像の強さを大幅に低減可能である。また、Ｇ０移動法に比べても遜色がなく、Ｇ０移動と同じ送り精度でよい。
【００７０】
＜機構誤差を格子移動時にキャンセルする方法＞
上述した（式７）を用いて、撮影中または撮影間の機構誤差による格子変動を補正してモアレ縞の位相シフト量を決定する方法について説明する。これは三枚の格子の格子駆動方向の変動を、駆動させる格子の移動量を調整することでキャンセルし、理想的なモアレ縞位相で撮影を可能にする。
【００７１】
例えば、マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５のそれぞれの近傍にセンサー（図示せず）を設け、格子の移動前に各センサーにて各格子の変動量を読み取る。マルチスリット１２の格子駆動方向の変動量をｅ０、第１格子１４の格子駆動方向の変動量をｅ１、第２格子１５の格子駆動方向の変動量をｅ２とすると、（式７）は（式１２）のように変形することができる。
【数１２】
2014079518.tif 000016
上記（式１２）を満たすように各格子の移動量ｍ０ｋ、ｍ1ｋ、ｍ2ｋを設定すれば、モアレ縞を理想的な位相とすることができる。
【００７２】
ここで具体例としてＧ１Ｇ２移動の移動量の計算方法を示す。Ｇ１Ｇ２移動の場合は、Ｇ０移動がないため、ｍ０ｋ＝０となり、ｍ1ｋ＝ｍ2ｋとなる。これを（式１２）に代入して変形すると、（式１３）となる。
【数１３】
2014079518.tif 000017
【００７３】
ゆえに、各格子の格子変動を補正した第１格子１４、第２格子１５の移動量ｍｋは（式１４）で与えられる。
【数１４】
2014079518.tif 000018
この方法によれば、各格子に非理想的な変動があった場合でも、理想的なモアレ縞位相で撮影することが可能となり、送り誤差や機構変動による偽像を抑制することが可能である。
【００７４】
以上説明したように、Ｘ線撮影装置１によれば、第１格子１４及び第２格子１５をＸ線の照射軸方向と直交する方向にマルチスリット１２に対して相対移動させる駆動部１５０を備え、第１格子１４及び第２格子１５が駆動部１５０により一定周期間隔で移動する毎に、Ｘ線源１１によりＸ線を照射し、到達したＸ線に応じてＸ線検出器１６が画像信号を読み取る処理を繰り返し、一定周期間隔のモアレ画像を複数生成する。
【００７５】
従って、マルチスリット１２を第１格子１４及び第２格子１５に対して相対的に移動させる場合に比べ、メンテナンス性、拡張性に優れ、安定して格子を駆動させることが可能となる。
特に、保持部１４１により第１格子１４及び第２格子１５を一体的に保持する構成とすることで、これらを移動させるための駆動機構が１つですむようになり、装置構成の簡略化が可能となる。また、狭周期の２つの格子の相対移動を抑え、撮影中及び撮影間の両者の相対的なずれにより再構成画像にのる偽像の強度を小さくすることができる。
【００７６】
なお、上述した本実施形態における記述は、本発明に係る好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においては、Ｘ線撮影装置１はＲ１＞ｚｐであり、マルチスリット１２のスリット周期＞第１格子１４及び第２格子１５のスリット周期であり、この場合に最適な格子移動法がＧ１Ｇ２移動法である旨を説明したが、機構誤差によるモアレ縞位相誤差は装置構成や各格子のスリット周期に依存するため、装置構成によって、移動させる格子のセットを変更することが好ましい。
【００７７】
複数枚の格子を移動させる方法において、機構誤差に対する耐性の観点で評価した結果を［表３］に示す。評価方法として、各移動方法で同じ量の送り誤差を与えた時に発生するモアレ縞の位相誤差の絶対値の大きさを採用した。
【表３】
2014079518.tif 000019
［表３］において、○はモアレ縞の位相誤差の絶対値が最も小さく、機構誤差に対する耐性が高いことを示す。×はモアレ縞の位相誤差の絶対値が最も大きく、耐性が低いことを示し、△は○と×の間であることを示す。
Ｒ１＞ｚｐのときはＧ１Ｇ２移動、Ｒ１＜ｚｐのときはＧ０Ｇ２移動が好ましい。この組み合わせは、格子間距離が短い２格子の組み合わせと同じであり、ユニット化を考えると都合が良い。
Ｒ１＞ｚｐは焦点が大きいＸ線源を用いた際に位相検出感度を高くしやすく、特に、医療用の用途が考えられる。逆に、Ｒ１＜ｚｐは微小な焦点を持つＸ線源（μＦｏｃｕｓＸ線源等）を用いた高拡大撮影で有効であり、非破壊検査等での用途が考えられる構成である。
【００７８】
また、機構誤差を格子移動時にキャンセルする方法として、Ｇ１Ｇ２移動法におけるケースを説明したが、同様の計算で、３枚の格子のうち、１枚を移動させる場合、他の２枚を移動させる場合、３枚を移動させる場合においても式１３を用いて同様の計算を行うことで、誤差を補正する移動量を計算可能である。また、複数枚の格子を移動させる場合は、移動量や移動方向を変えても良い。
【００７９】
また、上記実施形態においては、第１格子１４と第２格子１５は保持部１４１により一体的に保持され、駆動部１５０により一体的に移動させることとして説明したが、第１格子１４と第２格子１５のそれぞれに駆動機構を設け、それぞれの駆動機構により第１格子１４及び第２格子１５をＸ方向に同じ量移動させることとしてもよい。ただし、この場合は、駆動機構が２つ必要となり、また、移動量を一致させるための調整等が必要となるので本実施形態の構成が好ましい。
【００８０】
その他、Ｘ線撮影システムを構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  Ｘ線撮影装置
１１  Ｘ線源
１２  マルチスリット
１３  被写体台
１４  第１格子
１５  第２格子
１６  Ｘ線検出器
１７  支柱
１７ａ  緩衝部材
１１１  焦点
１１２  付加フィルター
１１３  照射野絞り
１１４  照射野ランプ
１２０  第１のカバーユニット
１３０  第２のカバーユニット
１３１  回転板
１３２  切り欠き部
１３３  切り欠き部
１４０  格子ユニット
１４１  保持部
１４１ａ〜１４１ｃ  保持部材
１４２  基台取付部
１４３  第１格子調整部
１５０  駆動部
１５１  第２格子調整部
１８  本体部
１８１  制御部
１８２  操作部
１８３  表示部
１８４  通信部
１８５  記憶部
１９  基台部
３０５  板部材
５  コントローラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図９】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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