(57)【要約】本発明は、比較的大きい構造体であっても高感度で検査できる技術を提供するためのものである。第１アーム１１と第２アーム１２とは、両者の間に被写体１０を配置できる空間を形成した状態で配置される。線源部２は、第１アーム１１に取り付けられる。線源部２は、放射線を発生する線源と、放射線を透過させるＧ１格子とを備える。検出部３は、第２アーム１２に取り付けられる。検出部３は、Ｇ１格子と被写体１０とを通過した放射線の画像を取得する。第１アーム１１及び第２アーム１２は、線源部２と検出部３とを、三次元空間内において移動させることができる。
2019171920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部と、線源部と、検出部とを備えており、
前記駆動部は、第１アームと第２アームとを備えており、
前記第１アームと第２アームとは、両者の間に被写体を配置できる空間を形成した状態で配置されており、
前記線源部は、前記第１アームに取り付けられており、
かつ、前記線源部は、放射線を発生する線源と、前記放射線を透過させるＧ１格子とを備えており、
前記検出部は、前記第２アームに取り付けられており、
かつ、前記検出部は、前記Ｇ１格子と前記被写体とを通過した前記放射線の画像を取得する構成となっており、
さらに、前記第１アーム及び前記第２アームは、前記線源部と前記検出部とを、三次元空間内において移動させることができる構成となっている
ことを特徴とする放射線位相撮像装置。
【請求項２】
前記線源としては、周期的に配置されたターゲット部材を有する構造化線源が用いられている
請求項１に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項３】
前記構造化線源と前記Ｇ１格子とは、前記線源部内において一体化されている
請求項２に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項４】
前記検出部は、画像検出器と、Ｇ２格子とを備えており、
前記画像検出器は、前記Ｇ１格子と前記被写体と前記Ｇ２格子とを通過した前記放射線の画像を取得する構成となっている
請求項１から３のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項５】
前記画像検出器と前記Ｇ２格子とは、前記検出部内において一体化されている
請求項４に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項６】
前記検出部は、画像検出器と、構造化シンチレータとを備えており、
前記画像検出器は、前記Ｇ１格子と前記被写体とを通過し、かつ、前記構造化シンチレータに入射した前記放射線の画像を取得する構成となっている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項７】
前記第１アーム及び前記第２アームは、前記線源部と前記検出部との相対的位置関係を保持したまま、前記線源部と前記検出部との両方又は一方を三次元空間内において所定の移動軌跡に沿って移動させることができる構成となっている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項８】
前記線源部と前記検出部とは、前記線源部と前記検出部との両方又は一方が前記移動軌跡に沿って移動しながら撮影を実行することができる構成となっている
請求項７に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項９】
前記第１アーム及び前記第２アームは、それぞれ、ロボットアームにより構成されている
請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項１０】
前記第１アーム及び前記第２アームは、一体化されており、全体として略Ｃ字状に形成されている
請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料（被写体）を透過した放射線、例えばＸ線における波としての性質を利用して試料の内部構造を高感度で観察するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過力が高い放射線、例えばＸ線は、物体内部を透視するためのプローブとして、医用画像診断、非破壊検査、セキュリティチェックなどにおいて、広く利用されている。Ｘ線透視画像のコントラストは、Ｘ線減衰率の違いによっており、Ｘ線を強く吸収する物体はＸ線の影として描出される。Ｘ線吸収能は、原子番号が大きい元素を多く含むほど強くなる。逆に原子番号が小さい元素から成る物質についてはコントラストがつきにくいことも指摘でき、これがＸ線透視画像の原理的欠点でもある。したがって、生体軟部組織や有機材料などに対しては、十分な感度を得ることができない。【０００３】
一方、位相コントラストを利用することにより、上記の問題を克服する方法が知られている。Ｘ線や中性子線などの放射線の位相コントラスト法を利用した高感度撮像法を実現するアプローチとして、透過格子を用いる方法が提案されている。適宜配置されている透過格子と被検体とを透過した放射線が画像検出器上で形成する強度パターンは、被検体における僅かな放射線の屈折や散乱によって変化する。この現象を通じ、被検体の構造を表すコントラストを得ることができる。従来の画像に対応する吸収画像、被検体によるＸ線の屈折の大小を示す屈折画像、および、被検体による散乱の大小を示す散乱画像がこの方法により一般的に生成される。【０００４】
使用する透過格子の格子周期が微細な場合は、格子による干渉効果（言い換えれば回折効果）による分数Talbot効果を考慮して、上記強度パターンのコントラストが強く現れる位置に検出器が配置される。また、上記強度パターンが直接画像検出器で解像できないほど細かくなる場合は、その位置にもう一枚の透過格子を配置し、モアレ模様を生成させることにより強度パターンの変化を可視化できる。なお、以降、最初の透過格子をG1、第二の透過格子をG2と称する。G1とG2からなる構成はTalbot干渉計と呼ばれる。【０００５】
Talbot干渉計を動作させるには、G1に照射する放射線の空間的可干渉距離が、G1周期と同等かそれ以上であることが望ましい。これは、放射線の波が揃っていること（言い換えれば、空間的干渉性のあること）を要求するものであり、たとえばＸ線ではシンクロトロン放射光やマイクロフォーカスＸ線源を使うことにより満たされる。特に、マイクロフォーカスＸ線源は実験室で使用できる線源であるので、実用性を考える際には特筆される点である。【０００６】
しかし、マイクロフォーカスＸ線源の出力は限られているので、通常は数分から数十分の露光時間が必要となる。一般的に使われているＸ線源はマイクロフォーカスＸ線源よりハイパワーであるが、そもそもＸ線Talbot干渉計を動作させるために必要な空間的可干渉性が望めない。【０００７】
そこで、第３の格子（以降、G0）を一般的なＸ線源の近傍に配置するTalbot-Lau干渉計が知られている。これにより、露光時間を短縮できるので、撮影を大幅に高速化できる。放射線として中性子線を用いる場合は、現状では中性子線源に空間的干渉性が望めないため、常にG0が使われる。【０００８】
G0とG2は振幅型の格子である必要がある。すなわち、放射線を遮る格子部材は十分に厚い必要があり、その結果、高アスペクト比構造形成がG0とG2に求められる。特にG2に対しては、その面積が撮影視野を左右するので、できるだけ大面積で高アスペクト比構造を形成しなければならない。加えて、厚い被検体の撮影にはより高エネルギーのＸ線が必要となるが、そのために必要な格子のアスペクト比はより大きなものでなければならない。そのような格子の製作は容易ではなく、これが当該技術発展における課題となっている。【０００９】
また、線源から放射状に供給される放射線（いわゆるコーンビームの放射線）を用いる際、上記高アスペクト比格子が平板面に形成されていると、格子の端においては、放射線の経路と格子部材が平行ではなくなり、放射線が格子を通過できなくなるという問題が発生する。それを避けるためには、線源が曲率中心となるような湾曲形状を格子が有することも必要となる。【００１０】
こうした困難を克服するために、G0とG1を共に放射線源近くに配置し、G2を省略するLau干渉計が知られている（下記特許文献１参照）。この構成によれば、放射線コーンビームの頂点近くにG0とG1が配置されることになるので、これらの格子の面積は大きくなくてもよい。なお、G1は位相格子でよく、そのパターンの厚さは振幅格子のパターン厚より大幅に薄くできる。【００１１】
いずれの構成の場合であっても、画像検出器により記録される強度パターンあるいはモアレ画像を直接利用することは稀であり、記録される画像をコンピュータで所定の手続きにより処理し、吸収画像、屈折画像、および、散乱画像などが生成され、利用される。多くの方法では、被検体が視野内で静止していることを前提に、縞走査法がこの目的のために適用される。縞走査法とは、格子のひとつをその周期方向に並進させ、複数の強度パターンあるいはモアレ画像を撮影し、画像演算する方法である。具体的な例としては、一つの格子をその周期dの1/Mだけ並進させて撮影し、これをM回繰り返して、M枚の画像が取得され画像演算に供される。Mは3以上の整数である。以降、位相コントラストを利用したこのような画像生成手法を位相イメージングと称する。【００１２】
また、ベルトコンベア上を移動する被検体について上記と同様の撮影を可能とする手法として、下記特許文献２のものが提案されている。これによれば、格子並進を必要としない位相イメージングが可能になる。具体的には、この技術は、格子自体の歪やわずかな傾きにより生ずるモアレを利用し、撮影視野にモアレ縞が生じている状況を作り、被検体にそこを移動させることによって縞走査法に必要なデータをサンプリングする方法である。【００１３】
振幅格子G2を省略する構成であるLau干渉計について上で触れたが、もう一つの振幅格子であるG0を省略するために、構造化X線源を用いる方法が、先行文献（下記特許文献３〜５参照）に記述されている。一般に、X線は金属ターゲットに電子線などの励起ビームを照射して生成される。構造化X線源を用いる方法では、金属ターゲットに所望のパターンを形成することによって、X線発生部位自体をパターン化させることができ、このパターンにG0の機能を発揮させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第５６０１９０９号公報
【特許文献２】特開２０１７−０４４６０３号公報
【特許文献３】特許第５１５８６９９号号公報
【特許文献４】特開２０１５−４７３０６号公報
【特許文献５】米国特許第９７１９９４７号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】A. Momose et al., Opt. Express 17 (2009) 12540.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、被写体（被検体）が大型である場合、格子（特にG2格子）を大型化する必要があり、装置コストや維持コストが増加するという問題がある。また、被写体を移動させる技術によれば、被写体の所望個所を撮影できるが、大型の被写体を移動させる移動機構を設置することは、装置コストや維持コストを増大させるという問題がある。【００１７】
本発明は、前記した状況に基づいてなされたものである。本発明は、比較的大きい構造体を高感度で検査できる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、以下の項目に記載の発明として表現することができる。【００１９】
（項目１）
駆動部と、線源部と、検出部とを備えており、
前記駆動部は、第１アームと第２アームとを備えており、
前記第１アームと第２アームとは、両者の間に被写体を配置できる空間を形成した状態で配置されており、
前記線源部は、前記第１アームに取り付けられており、
かつ、前記線源部は、放射線を発生する線源と、前記放射線を透過させるＧ１格子とを備えており、
前記検出部は、前記第２アームに取り付けられており、
かつ、前記検出部は、前記Ｇ１格子と前記被写体とを通過した前記放射線の画像を取得する構成となっており、
さらに、前記第１アーム及び前記第２アームは、前記線源部と前記検出部とを、三次元空間内において移動させることができる構成となっている
ことを特徴とする放射線位相撮像装置。【００２０】
（項目２）
前記線源としては、周期的に配置されたターゲット部材を有する構造化線源が用いられている
項目１に記載の放射線位相撮像装置。【００２１】
（項目３）
前記構造化線源と前記Ｇ１格子とは、前記線源部内において一体化されている
項目２に記載の放射線位相撮像装置。【００２２】
（項目４）
前記検出部は、画像検出器と、Ｇ２格子とを備えており、
前記画像検出器は、前記Ｇ１格子と前記被写体と前記Ｇ２格子とを通過した前記放射線の画像を取得する構成となっている
項目１から３のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。【００２３】
（項目５）
前記画像検出器と前記Ｇ２格子とは、前記検出部内において一体化されている
項目４に記載の放射線位相撮像装置。【００２４】
（項目６）
前記検出部は、画像検出器と、構造化シンチレータとを備えており、
前記画像検出器は、前記Ｇ１格子と前記被写体とを通過し、かつ、前記構造化シンチレータに入射した前記放射線の画像を取得する構成となっている
項目１〜３のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。【００２５】
（項目７）
前記第１アーム及び前記第２アームは、前記線源部と前記検出部との相対的位置関係を保持したまま、前記線源部と前記検出部との両方又は一方を三次元空間内において所定の移動軌跡に沿って移動させることができる構成となっている
項目１〜６のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。【００２６】
（項目８）
前記線源部と前記検出部とは、前記線源部と前記検出部との両方又は一方が前記移動軌跡に沿って移動しながら撮影を実行することができる構成となっている
項目７に記載の放射線位相撮像装置。【００２７】
（項目９）
前記第１アーム及び前記第２アームは、それぞれ、ロボットアームにより構成されている
項目１〜８のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。【００２８】
（項目１０）
前記第１アーム及び前記第２アームは、一体化されており、全体として略Ｃ字状に形成されている
項目１〜８のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、比較的大きい構造体であっても、また、構造体がそのままの姿勢であっても、大型の格子を必要とせずに、高感度の画像検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る放射線位相撮像装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図２】図１の装置に用いられる線源部の概略的な構成を示す説明図である。
【図３】図２の線源部に用いられる構造化ターゲットと格子とを概略的に示す斜視図である。
【図４】図１の装置における各部材の位置関係を模式的に示す説明図である。
【図５】図１の装置における駆動部と線源部の移動パターンの一例を示す説明図である。
【図６】図１の装置における駆動部と線源部の移動パターンの一例を示す説明図である。
【図７】図１の装置における駆動部と線源部の移動パターンの一例を示す説明図である。
【図８】図１の装置における駆動部と線源部の移動パターンの一例を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る放射線位相撮像装置において用いられる各部材の位置関係を模式的に示す説明図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る放射線位相撮像装置において用いられる各部材の位置関係を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の第１実施形態に係る放射線位相撮像装置（以下「撮像装置」又は単に「装置」ということがある）を、図１〜図８を参照しながら説明する。
【００３２】
（第１実施形態の構成）
本実施形態に係る撮像装置は、駆動部１と、線源部２と、検出部３とを備えている。さらにこの装置は、搬送部４を追加的な要素として備えている。
【００３３】
（駆動部）
駆動部１は、第１ロボットアーム１１と第２ロボットアーム１２とを備えている。第１ロボットアーム１１と第２ロボットアーム１２とは、両者の間に被写体１０を配置できる空間を形成した状態で配置されている。ここで、第１ロボットアーム１１及び第２ロボットアーム１２は、本発明における第１アーム及び第２アームの具体例に対応する。
【００３４】
さらに、第１ロボットアーム１１及び第２ロボットアーム１２は、線源部２と検出部３とを、三次元空間内において移動させることができる構成となっている。
【００３５】
より具体的には、本例の第１ロボットアーム１１及び第２ロボットアーム１２は、線源部２と検出部３との相対的位置関係を保持したまま、線源部２と検出部３との両方又は一方を三次元空間内において所定の移動軌跡に沿って移動させることができる構成となっている。
【００３６】
（線源部）
線源部２は、第１ロボットアーム１１に取り付けられている。線源部２は、放射線を発生する線源２１と、放射線を透過させるＧ１格子２２と、線源２１を内部に収容する真空容器２３を備えている（図２参照）。
【００３７】
本実施形態の線源２１は、真空容器２３の内部に配置された基板２１１と、この基板２１１に周期的に配置されたターゲット部材２１２（図３参照）と、電子源２１３とを有している。基板２１１としては、例えばダイアモンド基板が用いられているが、これには制約されない。ターゲット部材２１２としては、例えばタングステンが用いられているが、これには制約されない。
【００３８】
周期的に配置されたターゲット部材２１２を有することにより、本実施形態の線源２１は、いわゆる構造化線源とされている。つまり、通常のＧ０格子の機能を線源２１自体が持つ構成となっている。これにより、Ｇ０格子の設置を省略できる。
【００３９】
電子源２１３は、ターゲット部材２１２に向けて電子線２１４を照射して放射線（ここではＸ線）１００を発生させる構成となっている。ただし、電子源２１３に代えて、レーザを用いてＸ線を励起することも可能である。
【００４０】
Ｇ１格子２２は、真空容器２３内またはその外側において、放射線１００が通過する位置に設置される。Ｇ１格子２２はＧ０格子（ここでは構造化Ｘ線源のターゲット部材２１２）との相対的な位置関係を調整するために、適宜外部より制御可能な精密ステージを介して設置するのが一般的であるが、本実施例ではＧ１格子２２を真空容器２３に直接一体化し、軽量化を図る。具体的には、Ｇ１格子２２を、真空容器２３から放射線（ここではＸ線）を取り出す窓（ベリリウム窓やダイアモンド窓など）に直接形成することができる。つまり、窓を基板としてＧ１格子２２を作成して真空容器２３にこの窓を取り付けることにより、Ｇ１格子２２とターゲット部材２１２（構造化Ｘ線源）とを、真空容器２３を介して一体化することができる。
【００４１】
Ｇ１格子２２としては、通常は位相型格子が用いられるが、吸収型格子とすることも可能である。
【００４２】
（検出部）
検出部３は、第２ロボットアーム１２に取り付けられている。本実施形態の検出部３は、画像検出器３１を備えている。この画像検出器３１は、Ｇ１格子２２と被写体１０とを通過した放射線の画像を取得する構成となっている。
【００４３】
より詳しくは、検出部３は、縦横二次元的に画素を並べた構成を持ち、Ｇ１格子２２を通過して到達する放射線を画素ごとに検出する構成となっている。また、検出部３は、所定のフレームレートでの動画像を取得できるものである。
【００４４】
線源部２と検出部３とは、線源部２と検出部３との両方又は一方が移動軌跡に沿って移動しながら、例えば特許文献２に準ずる撮影を実行することができる構成となっている。特許文献２では、格子並進を伴う縞走査法により、装置自体が生成しているモアレ画像の形状を被写体なしの状態で事前に計測するステップを有している。しかしながら、本実施例では、Ｇ１格子２２に並進機構を設けていないので、別の方法で同じ機能を果たす。具体的には、画像検出器３１はＧ１格子２２による自己像を検出する。自己像は細かい縞模様となっており、これをフーリエ変換法で処理することにより、モアレ画像の計測処理を行う。ここで言うフーリエ変換法については、例えば前記した非特許文献１に記載があるので、これ以上の説明は省略する。
【００４５】
（搬送部）
搬送部４は、被写体１０を所定の位置まで搬送できる構成となっており、例えば、被写体１０の移動位置や移動速度を制御可能なコンベアにより構成される。
【００４６】
（本実施形態の成立条件）
前記した本実施形態では、下記の条件を満たすものとする。ただしこの明細書において、「条件を満たす」とは、数学的に厳密な意味ではなく、実用上の支障がない程度に条件を満たしていればよい。
【００４７】
【数１】
2019171920.tif 000003
【００４８】
【数２】
2019171920.tif 000004
【００４９】
【数３】
2019171920.tif 000005
【００５０】
ここで、
ｄ０：ターゲット部材のピッチ（構造化線源のピッチ）
ｄ１：Ｇ１格子２２のピッチ
ａ：Ｇ１格子とターゲット部材との距離
ｂ：Ｇ１格子と画像検出器との距離
λ：干渉計構成が最適となる放射線（Ｘ線）の波長
Ｄ：格子の周期方向における、画像検出器の画素サイズ
ｐ：Talbot次数
である（図４参照）。pについては、ここではＧ１格子として?/2位相格子を用いることを前提とし、その場合半整数である。用いる放射線が例えば連続Ｘ線の場合、λはその中心波長で近似できる。
【００５１】
前記条件を満たすとき、Lau干渉計構成が可能となり、したがって、Ｇ２格子を省略することができる。
【００５２】
（本実施形態の動作）
本実施形態では、第１ロボットアーム１１と第２ロボットアーム１２との間に被写体１０を搬送部４により配置する。ついで、線源部２の電子源２１３からターゲット部材２１２（図３参照）に電子線２１４を照射し、放射線１００をＧ１格子２２に照射する（図２参照）。Ｇ１格子２２を透過した放射線は、被写体１０を通過して、検出部３の画像検出器３１により検出される。これにより、本実施形態では、放射線の強度分布画像を取得することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、被写体１０に対して放射線１００が相対的に走査するように、ロボットアーム１１及び１２を動かす。被写体１０を動かすことによりこのような走査を行うことも可能である。
【００５４】
より具体的には、本実施形態では、駆動部１の第１ロボットアーム１１と第２ロボットアーム１２とを用いて、図５〜図８に示されるように、線源部２と検出部３と被写体１０との位置関係を変化させる。ただしこれらの例は例示に過ぎず、これらには制約されない。
【００５５】
図５の例では、線源部２と検出部３とを同じ方向に平行に移動させている。図６の例では、線源部２を自転させ、その回転角度に応じて、線源部２を中心として検出部３を公転させている。図７の例では、被写体１０を中心として、線源部２と検出部３とを同じ方向に回転させている。図８の例では、被写体１０の湾曲形状に合わせて、線源部２と検出部３とを蛇行するように同期して移動させている。ここで、線源部２と検出部３とは、撮影時には、前記した位置関係（すなわち成立条件）を満たしている。
【００５６】
特許文献２に準じた放射線位相像の計測を行うためには、既述したように、本実施例ではフーリエ変換法を事前に用いる。その後は、被写体１０と線源部２又は検出部３とを相対移動させることにより、放射線位相像を撮影できる。その手順については、特許文献２と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
【００５７】
本実施形態によれば、被写体１０の状況に応じて、線源部２と検出部３との位置関係を適切に設定することができる。したがって、例えば、被写体１０が大型である場合、被写体１０を移動させる代わりに、線源部２と検出部３とを任意の位置に移動させることにより、迅速に撮影を行うことができる。また、これにより、被写体１０を移動させるための移動機構を簡素化できるという利点もある。さらに、大型の格子を用いなくても、大型の被写体１０を撮影することができるという利点もある。
【００５８】
（変形例１）
前記した第１実施形態では、フーリエ変換法を採用して特許文献２に準じた処理を行った。Ｇ１格子２２をピエゾステージなどの微動機構を介して線源２１に設置することにより、特許文献２の手順どおり、Ｇ１格子２２を所定ステップずつ微動させる縞走査法を実施することも可能である。線源部２の構成要素が増えて、重量も増加するデメリットはあるが、フーリエ変換法よりも高い空間分解能が保証されるメリットが期待できる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る撮像装置を、図９を主に参照しながら説明する。この第２実施形態の説明においては、前記した第１実施形態と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の重複を避ける。
【００６０】
前記した第１実施形態においては、Ｇ２格子を省略したLau干渉計構成を用いていた。これに対して、第２実施形態においては、検出部３が、ピッチｄ２を持つＧ２格子３２を備えている。したがって、本実施形態の画像検出器３１は、Ｇ１格子２２と被写体１０とＧ２格子３２とを通過した放射線の画像を取得する構成となっている。この第２実施形態における画像検出器３１とＧ２格子３２とは、検出部３の内部において一体化されている。
【００６１】
また、第２実施形態では、下記条件を満たす位置関係となっている。すなわち、画像検出器３１の画素サイズがある程度大きいものとなっている。
【００６２】
【数１】
2019171920.tif 000006
【００６３】
【数２】
2019171920.tif 000007
【００６４】
【数４】
2019171920.tif 000008
【００６５】
【数５】
2019171920.tif 000009
【００６６】
つまり、この第実施形態では、式（３）の条件に代えて、式（４）及び（５）の条件を満たしている。ただし、ここでｂは、Ｇ１格子２２からＧ２格子３２までの距離である（図９参照）。また、Ｇ２格子３２と画像検出器３１とは離間していてもよい。
【００６７】
ここで、Ｇ２格子３２としては吸収格子が用いられるので、格子の厚さを厚くする必要がある。この第２実施形態では、ｄ２＞＞ｄ０，ｄ１であるので、厚いＧ２格子３２の製作を容易とすることができるという利点がある。
【００６８】
本実施例において、特許文献２に準じた処理を行う際には、線源部２に対して検出部３を相対的に並進させる縞走査法を実施する。並進の方向は、線源部２と検出部３との距離を保ち、Ｇ２格子３２の周期の方向である。縞走査法の実施に必要な並進量は、Ｇ２格子３２の周期相当であり、その大きさは、画像検出器３１の画素サイズより小さい（式（４））。したがって、この並進が特に問題となることはない。
【００６９】
前記した変形例１と同様の微動機構を搭載している場合は、Ｇ１格子２２の並進による縞走査法を実施してもよい。なお、本実施例では、Ｇ１格子２２の自己像が解像できない条件下のものであるので、第１実施形態で述べたフーリエ変換法を適用する場合には、線源部２に対して検出部３を相対的に傾けることにより細かい回転モアレを発生させる。
【００７０】
第２実施形態における前記以外の構成及び利点については、前記した第１実施形態と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
【００７１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る撮像装置を、図１０を主に参照しながら説明する。この第３実施形態の説明においては、前記した第２実施形態と基本的に共通する要素については、同一符号を用いることにより、説明の重複を避ける。
【００７２】
前記した第２実施形態においては、検出部３がＧ２格子３２を備えるものとした。これに対して、この第３実施形態では、Ｇ２格子３２に代えて、ピッチｄ２を持つ構造化シンチレータ３３を検出部３が備えるものとした。構造化シンチレータ３３は、シンチレータが周期的にかつ離散的に配置されたものであり、シンチレータに入射した放射線（例えばＸ線）のみが、画像検出器３１で検出可能な光を発するように構成されている。また、構造化シンチレータの側面には、放射線の入力により発生した光がその直下の画素だけではなく、その周辺の画素に到達し、その結果として画像コントラストが低下する問題を防ぐための膜（例えば金属膜。図示省略）が形成されている。さらに、ここでｂは、Ｇ１格子２２から構造化シンチレータ３３までの距離である。
【００７３】
第３実施形態における画像検出器３１は、Ｇ１格子２２と被写体１０とを通過し、かつ、構造化シンチレータ３３に入射した放射線の画像を取得するように構成されている。この構成により、この実施形態では、Ｇ２格子の設置を省略できるという利点がある。
【００７４】
特許文献２に準じた処理を行う際の方法については、第２実施形態における記述と同様である。
【００７５】
第３実施形態における前記以外の構成及び利点については、前記した第２実施形態と基本的に同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
【００７６】
（変形例２）
前記した第２及び第３実施形態において、Ｇ２格子３２あるいは構造化シンチレータ３３を、微動機構（図示せず）により、画像検出器３１に対して（つまり放射線に対して）、所定ステップずつ微動させる構成とすることも可能である。この場合も、特許文献２の手順の前提となる縞走査法を実施することができる。一般に、Ｇ２格子３２あるいは構造化シンチレータ３３の周期は、Ｇ１格子２２の周期よりもかなり大きく設定できる。したがって、このように構成すれば、微動機構の精度や安定性において、線源部２側に微動機構を設けるよりも格段に有利となる。
【００７７】
（変形例３）
前記した各実施形態においては、第１アーム及び第２アームを、それぞれ、ロボットアームにより構成した。しかしながら、第１アーム及び第２アームを一体化し、全体として略Ｃ字状に形成することもできる。すなわち、いわゆるＣアームの一方の端部を第１アームとし、他方の端部を第２アームとして用いることができる。
【００７８】
なお、前記実施形態および実施例の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。
【００７９】
例えば、前記実施形態では、線源部としてＸ線源を用いたが、試料に対して透過性のある他の放射線、例えば中性子線源を用いることができる。もちろん、この場合、検出部としては、用いる放射線を検出できるものが用いられる。
【００８０】
また例えば、画像生成部及びその構成要素は、機能ブロックとして存在していればよく、独立したハードウエアとして存在しなくても良い。また、実装方法としては、ハードウエアを用いてもコンピュータソフトウエアを用いても良い。さらに、本発明における一つの機能要素が複数の機能要素の集合によって実現されても良く、本発明における複数の機能要素が一つの機能要素により実現されても良い。
【００８１】
また、機能要素は、物理的に離間した位置に配置されていてもよい。この場合、機能要素どうしがネットワークにより接続されていても良い。グリッドコンピューティング又はクラウドコンピューティングにより機能を実現し、あるいは機能要素を構成することも可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１  駆動部
１１  第１ロボットアーム（第１アーム）
１２  第２ロボットアーム（第２アーム）
２  線源部
２１  線源
２１１  基板
２１２  ターゲット部材
２１３  電子源
２１４  電子線
２２  Ｇ１格子
２３  真空容器
３  検出部
３１  画像検出器
３２  Ｇ２格子
３３  構造化シンチレータ
４  搬送部
１０  被写体
１００  放射線（Ｘ線）
【図１】
2019171920.tif 000010
【図２】
2019171920.tif 000011
【図３】
2019171920.tif 000012
【図４】
2019171920.tif 000013
【図５】
2019171920.tif 000014
【図６】
2019171920.tif 000015
【図７】
2019171920.tif 000016
【図８】
2019171920.tif 000017
【図９】
2019171920.tif 000018
【図１０】
2019171920.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月8日(2019.8.8)
【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】
駆動部と、線源部と、検出部とを備えており、
前記駆動部は、第１アームと第２アームとを備えており、
前記第１アームと第２アームとは、両者の間に被写体を配置できる空間を形成した状態で配置されており、
前記線源部は、前記第１アームに取り付けられており、
かつ、前記線源部は、放射線を発生する線源と、前記放射線を透過させるＧ１格子とを備えており、
前記Ｇ１格子は、前記放射線を通過させることにより前記放射線に位相変化を与える位相型格子とされており、
前記検出部は、前記第２アームに取り付けられており、
かつ、前記検出部は、前記Ｇ１格子と前記被写体とを通過した前記放射線の画像を取得する構成となっており、
さらに、前記第１アーム及び前記第２アームは、前記線源部と前記検出部とを、三次元空間内において移動させることができる構成となっている
ことを特徴とする放射線位相撮像装置。
【請求項２】
前記線源としては、周期的に配置されたターゲット部材を有する構造化線源が用いられている
請求項１に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項３】
前記構造化線源と前記Ｇ１格子とは、前記線源部内において一体化されている
請求項２に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項４】
前記検出部は、画像検出器と、Ｇ２格子とを備えており、
前記画像検出器は、前記Ｇ１格子と前記被写体と前記Ｇ２格子とを通過した前記放射線の画像を取得する構成となっている
請求項１から３のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項５】
前記画像検出器と前記Ｇ２格子とは、前記検出部内において一体化されている
請求項４に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項６】
前記検出部は、画像検出器と、構造化シンチレータとを備えており、
前記画像検出器は、前記Ｇ１格子と前記被写体とを通過し、かつ、前記構造化シンチレータに入射した前記放射線の画像を取得する構成となっている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項７】
前記第１アーム及び前記第２アームは、前記線源部と前記検出部との相対的位置関係を保持したまま、前記線源部と前記検出部との両方又は一方を三次元空間内において所定の移動軌跡に沿って移動させることができる構成となっている
請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項８】
前記線源部と前記検出部とは、前記線源部と前記検出部との両方又は一方が前記移動軌跡に沿って移動しながら撮影を実行することができる構成となっている
請求項７に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項９】
前記第１アーム及び前記第２アームは、それぞれ、ロボットアームにより構成されている
請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項１０】
前記第１アーム及び前記第２アームは、一体化されており、全体として略Ｃ字状に形成されている
請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項１１】
前記線源部は、前記放射線を外部に取り出すための基板状の窓部を備えており、前記Ｇ１格子は、前記窓部に形成されている
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の放射線位相撮像装置。
【請求項１２】
前記検出器は画像検出部を備えており、かつ、下記式（１）〜（３）の条件を満たしている請求項２又は３に記載の放射線位相撮像装置：
【数１】
2019171920.tif 000020
【数２】
2019171920.tif 000021
【数３】
2019171920.tif 000022
ここで、
ｄ０：構造化線源のピッチ
ｄ１：Ｇ１格子のピッチ
ａ：Ｇ１格子とターゲット部材との距離
ｂ：Ｇ１格子と画像検出器との距離
λ：放射線の波長
Ｄ：Ｇ１格子の周期方向における、画像検出器の画素サイズ
ｐ：Ｔａｌｂｏｔ次数
である。
【請求項１３】
前記検出部は、画像検出器と、Ｇ２格子とを備えており、
前記画像検出器は、前記Ｇ１格子と前記被写体と前記Ｇ２格子とを通過した前記放射線の画像を取得する構成となっており、
かつ、下記式（１）、（２）、（４）、（５）の条件を満たしている請求項２に記載の放射線位相撮像装置：
【数１】
2019171920.tif 000023
【数２】
2019171920.tif 000024
【数４】
2019171920.tif 000025
【数５】
2019171920.tif 000026
ここで、
ｄ０：構造化線源のピッチ
ｄ１：Ｇ１格子のピッチ
ｄ２：Ｇ２格子のピッチ
ａ：Ｇ１格子とターゲット部材との距離
ｂ：Ｇ１格子とＧ２格子との距離
λ：放射線の波長
Ｄ：Ｇ１格子の周期方向における、画像検出器の画素サイズ
ｐ：Ｔａｌｂｏｔ次数
である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
λ：干渉計構成が最適となる放射線（Ｘ線）の波長
Ｄ：格子の周期方向における、画像検出器の画素サイズ
ｐ：Ｔａｌｂｏｔ次数
である（図４参照）。ｐについては、ここではＧ１格子としてπ／２位相格子を用いることを前提とし、その場合半整数である。用いる放射線が例えば連続Ｘ線の場合、λはその中心波長で近似できる。
［００５１］
前記条件を満たすとき、Ｌａｕ干渉計構成が可能となり、したがって、Ｇ２格子を省略することができる。
［００５２］
（本実施形態の動作）
本実施形態では、第１ロボットアーム１１と第２ロボットアーム１２との間に被写体１０を搬送部４により配置する。ついで、線源部２の電子源２１３からターゲット部材２１２（図３参照）に電子線２１４を照射し、放射線１００をＧ１格子２２に照射する（図２参照）。Ｇ１格子２２を透過した放射線は、被写体１０を通過して、検出部３の画像検出器３１により検出される。これにより、本実施形態では、放射線の強度分布画像を取得することができる。
［００５３］
また、本実施形態では、被写体１０に対して放射線１００が相対的に走査するように、ロボットアーム１１及び１２を動かす。被写体１０を動かすことによりこのような走査を行うことも可能である。
［００５４］
より具体的には、本実施形態では、駆動部１の第１ロボットアーム１１と第２ロボットアーム１２とを用いて、図５〜図８に示されるように、線源部２と検出部３と被写体１０との位置関係を変化させる。ただしこれらの例は例示に過ぎず、これらには制約されない。
［００５５］
図５の例では、線源部２と検出部３とを同じ方向に平行に移動させている。図６の例では、線源部２を自転させ、その回転角度に応じて、線源部２を中心として検出部３を公転させている。図７の例では、被写体１０を中心として、線源部２と検出部３とを同じ方向に回転させている。図８の例では、被写体１０の湾曲形状に合わせて、線源部２と検出部３とを蛇行するように
【国際調査報告】
2019171920.tif 000027
2019171920.tif 000028
2019171920.tif 000029
2019171920.tif 000030