(57)【要約】【課題】Ｘ線の波長以下の精度で光学系を構成し調整する必要がなく被写体を透過したＸ線の位相差画像を低被曝線量で表示することのできるＸ線画像撮影方法および装置を提供する。【解決手段】コヒーレントなビーム状のＸ線２を出射するＸ線源１と、前記Ｘ線２の被写体３透過後の光軸に沿う複数の位置において前記Ｘ線の光軸に直交する面における強度分布を測定するＸ線撮像装置４と、前記Ｘ線の強度分布からＸ線の位相分布を演算する位相差演算装置５と、前記位相分布によって前記被写体の画像を表示する画像表示装置６とを備えた構成とする。【選択図】  図１
2006334069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一エネルギーのコヒーレントなビーム状のＸ線を被写体に向けて照射し、前記被写体を透過したＸ線の光軸に沿う複数の位置において光軸に直交する面におけるＸ線の強度分布を測定し、前記強度分布からＸ線の位相分布を演算し、前記位相分布によって前記被写体の画像を表示することを特徴とするＸ線画像撮影方法。
【請求項２】
コヒーレントなビーム状のＸ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線の被写体透過後の光軸に沿う複数の位置において前記Ｘ線の光軸に直交する面における強度分布を測定するＸ線撮像装置と、前記Ｘ線の強度分布からＸ線の位相分布を演算する位相差演算装置と、前記位相分布によって前記被写体の画像を表示する画像表示装置とを備えたことを特徴とするＸ線画像撮影装置。
【請求項３】
前記被写体と前記Ｘ線撮像装置のあいだにＸ線の一部を反射し一部を通過させる半透過性ミラーを備えていることを特徴とする請求項２記載のＸ線画像撮影装置。
【請求項４】
複数のエネルギーレベルのコヒーレントなビーム状のＸ線を被写体に向けて照射し、前記被写体を透過したＸ線の光軸に直交する面におけるＸ線の強度分布を前記複数のエネルギーレベルごとに測定し、前記強度分布からＸ線の位相分布を演算し、前記位相分布によって前記被写体の画像を表示することを特徴とするＸ線画像撮影方法。
【請求項５】
複数のエネルギーレベルのコヒーレントなビーム状のＸ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線の被写体透過後の光軸に直交する面における強度分布を前記複数のエネルギーレベルごとに測定するＸ線撮像装置と、前記Ｘ線の強度分布からＸ線の位相分布を演算する位相差演算装置と、前記位相分布によって前記被写体の画像を表示する画像表示装置とを備えたことを特徴とするＸ線画像撮影装置。
【請求項６】
前記Ｘ線源と前記被写体のあいだに被写体位置におけるＸ線の強度分布を変化させるスリット装置を備えていることを特徴とする請求項５記載のＸ線画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線が被写体を透過したときに被写体の誘電率によって生じるＸ線の位相変化によって被写体の画像を撮影するＸ線画像撮影方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を用いた人体等の被写体の画像撮影技術は近年までに急速な発展を遂げてきた。この分野においてコンピュータを用いた画像処理技術が果たした役割は大きい。従来型のＸ線画像撮影装置は被写体のＸ線吸収率の差をフィルムあるいはイメージングプレート等の検出器上に写し出すものであるが、近年放射光等、単一エネルギーでコヒーレントなＸ線の利用が可能になり、Ｘ線画像撮影においても吸収による強度差の検出のみならず、被写体の誘電率差に起因する透過Ｘ線の局所的な位相面の歪みを用いた撮像の試みが始められている。
【０００３】
位相差検出による撮像は吸収法に比べて以下に示すような利点が注目されている。(1)従来の吸収法に比べて検出感度が大きく向上する。(2)結果として柔らかい組織内の異変を検出することができ、また、増感剤を用いずに血流を観測することができる。(3)被写体にＸ線の吸収をさせる必要がないため、人体の被爆線量が大幅に低減する。
【０００４】
以下に図面を用いて従来のＸ線位相差撮像について説明する。図８に示す従来例は、Ｘ線２をスプリッター１０を用いて２分割し、一方を被写体３に投射し、他方は別経路に導き、両者をアナライザー１２において干渉させることにより、被写体３を透過したＸ線の位相の変化を検出器１３によって観測するものである。この手法はマイクロ波等の波長領域では一般的なものである。
【０００５】
下記の非特許文献１に記載されているように、1995年に百瀬氏らは、シリコンの単結晶から製作した半透過性ミラーを用いて干渉法による位相差撮影を実証している。しかしながら、Ｘ線は波長が１Å程度であるため非常に高精度のミラー系が必要である。現在のところシリコンの単結晶からＸ線光学系を単体として切り出しているため、システムが非常に高価になることに加えて、３cm×３cm程度の面積のミラー製作が限度であり、乳ガン検診等で望まれる10cm×10cmサイズの画像撮影はまだ遠いものである。
【０００６】
図９は第２の従来例の位相差撮影装置の概略図を示す。これは下記の非特許文献２に記載されているものであるが、図９（ａ）の構成により、モノクロメータ９を用いて単色化されたＸ線２は、被写体３を通過する際に局所的に屈折される。透過後のＸ線の屈折角度を被写体３の下流に設置したアナライザー１２と検出器１３によって測定し、結果は図９（ｂ）のようになる。この手法では、屈折角が微小であるため精度良い測定には高強度の単色Ｘ線源が必要であり、また長い露光時間が必要となる。このため結果的には被曝線量が増大することになる。
【０００７】
さらに図10に第３の従来例の位相差撮影手法の概略図を示す。図10において、単色化されたＸ線２は被写体３を透過する際に局所的に屈折する。被写体３から十分に離れた位置においては、透過Ｘ線ビームは自身との干渉の結果、強度分布に歪みが生じる。この歪みには被写体３透過中に生じた位相面の変化が情報として含まれている。このような強度分布から位相情報を導き出す手法の開発が期待されているが、これまでに有効な手法は報告されていない。
【非特許文献１】A. Momose, “Demonstration of phase-contrast Ｘ-ray Computed tomography using an Ｘ-ray interferometer,” Nucl.Instrum.Meth. A352(1995),622.
【非特許文献２】R. Fitzgerald, “Phase-sensitive Ｘ-ray imaging,” Physics today, Vol. 53(2000), No. 7, 23.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、従来のＸ線の位相差を利用する画像撮影装置は、Ｘ線の波長以下の精度で光学系を構成する必要があり、製作に多大なコストがかかるとともに、調整にも細心精密な作業を必要とする。
【０００９】
そこで本発明は、Ｘ線の波長以下の精度で光学系を構成し調整する必要がなく被写体を透過したＸ線の位相差画像を低被曝線量で撮影し表示することのできるＸ線画像撮影方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、単一エネルギーのコヒーレントなビーム状のＸ線を被写体に向けて照射し、前記被写体を透過したＸ線の光軸に沿う複数の位置において光軸に直交する面におけるＸ線の強度分布を測定し、前記強度分布からＸ線の位相分布を演算し、前記位相分布によって前記被写体の画像を表示するＸ線画像撮影方法とする。
【００１１】
請求項２の発明は、コヒーレントなビーム状のＸ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線の被写体透過後の光軸に沿う複数の位置において前記Ｘ線の光軸に直交する面における強度分布を測定するＸ線撮像装置と、前記Ｘ線の強度分布からＸ線の位相分布を演算する位相差演算装置と、前記位相分布によって前記被写体の画像を表示する画像表示装置とを備えたＸ線画像撮影装置とする。
【００１２】
請求項４の発明は、複数のエネルギーレベルのコヒーレントなビーム状のＸ線を被写体に向けて照射し、前記被写体を透過したＸ線の光軸に直交する面におけるＸ線の強度分布を前記複数のエネルギーレベルごとに測定し、前記強度分布からＸ線の位相分布を演算し、前記位相分布によって前記被写体の画像を表示するＸ線画像撮影方法とする。
【００１３】
請求項５の発明は、複数のエネルギーレベルのコヒーレントなビーム状のＸ線を出射するＸ線源と、前記Ｘ線の被写体透過後の光軸に直交する面における強度分布を前記複数のエネルギーレベルごとに測定するＸ線撮像装置と、前記Ｘ線の強度分布からＸ線の位相分布を演算する位相差演算装置と、前記位相分布によって前記被写体の画像を表示する画像表示装置とを備えたＸ線画像撮影装置とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｘ線の波長以下の精度で光学系を構成し調整する必要がなく被写体を透過したＸ線の位相差画像を低被曝線量で表示することのできるＸ線画像撮影方法および装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の第１ないし第５の実施の形態を説明する。  
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態のＸ線画像撮影方法および装置を示す構成図である。すなわち、本実施の形態のＸ線撮影装置は、被写体３に向けて単色のＸ線を発生するＸ線発生装置１と、Ｘ線２の伝播方向に可動で、少なくとも２つの異なった位置で被写体３の２次元画像が撮影可能なＸ線２次元撮像装置４と、位相差演算装置５および画像表示装置６から構成される。
【００１６】
被写体３の位置におけるＸ線２の強度分布は前もって計測しており、既知とする。被写体３の内部の誘電率が局所的に変化するため、被写体３内部を伝播するに従ってＸ線２の位相面もそれに応じて局所的に変化する。その結果、被写体３を透過したＸ線２の位相面は被写体３内の誘電率の分布に応じて歪められることになる。したがって、透過時の位相面の歪みから生じる自己干渉の結果、透過Ｘ線の光軸に直交する面内の２次元強度分布は伝播方向に沿って変化する。この強度分布を撮像装置４によって測定する。
【００１７】
伝播方向に沿って変化する２次元強度分布からその位相分布を求めるには位相差演算装置５において以下の演算を行う。ここで、撮像位置を被写体３に近い方から第１、第２の位置、それぞれの位置における強度分布を第１、第２の強度分布と呼ぶ。まず第１の強度分布に対して一様な位相分布を仮定し、波動方程式を解くことによって第２の位置における分布を計算する。次に第２の強度分布に対して第１の強度分布から計算された位相を与え、被写体３の位置における分布を計算する。
【００１８】
このプロセスを、すべての断面において位相分布が収束するまで反復する。被写体３の位置において収束した位相分布が、被写体透過により変化した位相を表す。この位相変化を被写体３の画像として画像表示装置６に表示する。
【００１９】
単一エネルギーのＸ線ビームから、位相分布を算出するには、原理的に３箇所で撮影された強度分布が必要となる。Ｘ線撮影においては、被写体位置におけるＸ線の強度分布は前もって測定しておくことができ、撮影毎に変化することはないため、実質Ｘ線軸に垂直な２つの断面における強度分布を追加撮影すればよい。
【００２０】
Ｘ線の光軸に沿って、被写体位置で前もって測定された強度分布と第１、第２撮影面で測定された強度分布の３つの分布から位相分布を算出する手法について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。被写体位置を通過したＸ線の波動関数をＵ(x,y,z)とすると、このＵ(x,y,z)が求めるものである。被写体位置および第１、第２撮影面で測定された電力分布Ｐ0(x,y)、Ｐ1(x,y)、Ｐ2(x,y)から、それぞれの位置におけるＸ線ビームの振幅、Ｕ0(x,y)、Ｕ1(x,y)、Ｕ2(x,y)を、
【数１】
2006334069.tif 000003
のように求めることができる。
【００２１】
収束計算は以下の手順に従って行なう。まず、被写体位置におけるＸ線ビームの位相分布Φ01(x,y)を適当な試行関数を用いて設定する（ステップＳ１）。以下関数の下付添字は被写体位置(添字０)、第１撮影面(添字１)、第２撮影面(添字２)を表し、上付添字は反復回数を表す。フローチャートでは位相分布が一様で０を仮定している。仮定したΦ01(x,y)と被写体位置における振幅Ｕ0(x,y)を用いて被写体位置におけるＸ線ビームの波動関数を
【数２】
2006334069.tif 000004
と仮定して、第１撮影面における振幅分布Ｕ01(x,y,z1)を計算する（ステップＳ２）。（文書作成ソフトの制約によりギリシャ文字ファイの大文字と小文字を併用する。）ここでiは純虚数である。被写体位置の派動関数から第１撮影面における振幅分布を計算する場合には、Ｘ線の自由空間における伝播計算を用いて行なう。ここでは２つの方法について説明する。
【００２２】
１つ目は、フーリエ変換を用いる方法である。  
第１撮影面における振幅分布Ｕ01(x,y,z1)は振幅Ｕ0(x,y)を用いて、
【数３】
2006334069.tif 000005
と表せる。ここでｋはＸ線の自由空間における波数である。
【００２３】
この一式を一般的な数値積分により求めることにより、振幅分布Ｕ01(x,y,z1)を計算することができる。式の上では無限の積分範囲で記載したが、数値積分のため積分範囲は有限となる。この時、撮像装置撮像面の面積の４倍程度以上の領域にわたって積分することが望ましい。以下の数値積分においても同様である。
【００２４】
２つ目は、フレネル−キルヒホッフの回折積分公式を用いる方法である。  
第１撮影面における振幅分布Ｕ01(x,y,z1)は振幅Ｕ0(x,y)を用いて、
【数４】
2006334069.tif 000006
と表せる。この式を一般的な数値積分により求めることにより、振幅分布Ｕ01(x,y,z1)を計算する。
【００２５】
Ｘ線ビームが、Ｚ軸の近傍に局在する場合には、次の式を用いて求めることもできる。
【数５】
2006334069.tif 000007
このようにして求められた振幅分布Ｕ01(x,y,z1)から第１撮影面における位相分布Φ11(x,y)を
Φ11(x,y)=arg{Ｕ01(x,y,z1)}
のように求める（ステップＳ３）。
【００２６】
次に、求められた位相分布Φ11(x,y)と第１撮影面で測定された振幅Ｕ1(x,y)を用いて第１撮影面におけるＸ線の波動関数を
【数６】
2006334069.tif 000008
と仮定し、第２撮影面における振幅分布Ｕ11(x,y,z2)を計算する（ステップＳ４）。得られた分布から第２撮影面における位相分布Φ21(x,y)を
Φ21(x,y)=arg{Ｕ11(x,y,z2)}
のように計算する（ステップＳ５）。
【００２７】
続いて、第２撮影面における位相分布Φ21(x,y)と振幅分布Ｕ2(x,y)を用いて第２撮影面におけるＸ線の波動関数
【数７】
2006334069.tif 000009
を仮定し、被写体位置の波動関数から第１撮影面における振幅分布を求めた時と同様にＸ線の自由空間における伝播計算により撮影位置における分布Ｕ21(x,y,z0)を計算する（ステップＳ７）。さらに位相分布Φ02(x,y)を
Φ02(x,y)=arg{Ｕ21(x,y,z0)} 
のように計算する（ステップＳ８）。
【００２８】
以下同様にして、被写体位置における位相分布Φ02(x,y)と振幅分布Ｕ0(x,y)を用いて被写体位置におけるＸ線の波動関数
【数８】
2006334069.tif 000010
を仮定して、Ｘ線の自由空間における伝播計算により第１撮影面における分布Ｕ02(x,y,z1)および位相分布Φ12(x,y)を算出する。以下計算が収束するまで反復する。
【００２９】
種々の収束判定が考えられるが、ここでは位相分布に着目した収束判定を説明する。上述した一連の反復計算において、位相分布について以下の諸量を計算し、すべての評価量が予め設定した判定条件εよりも小さくなったときに反復を終了する。
【数９】
2006334069.tif 000011
ここでそれぞれ、j-1回目に算出された位相分布とj回目に算出された位相分布の差の分散がεよりも小さくなることを意味している。
【００３０】
この手法においては、位相分布計算時にＸ線の伝播する軸が必要であるが、測定データからＸ線の電力密度の重心を数値的に求めることができるため、撮像装置４の据え付け精度はあまり重要ではない。その結果、光学系の製作コストが大幅に低減できる。また撮像装置４は少なくとも２つの異なった場所で撮影すればよいが、さらに撮像装置４を移動して３以上の位置で撮影することによって位相分布の演算精度が向上する。
【００３１】
このようにして本実施の形態によれば、Ｘ線の光軸に沿った強度分布の変化から位相情報を得、被写体３の像を得ることができる。また光学系の簡素化が可能となり、製作および撮影コストを大幅に削減することができる。
【００３２】
（第２の実施の形態）
つぎに本発明の第２の実施の形態のＸ線画像撮影方法および装置を図３を参照して説明する。すなわち、本実施の形態のＸ線画像撮影装置は、単色のＸ線を発生するＸ線発生装置１と、Ｘ線２の伝播方向に沿った少なくとも２箇所の異なった位置に配置された２次元Ｘ線撮像装置４ａ，４ｂと、位相差演算装置５および画像表示装置６から構成される。
【００３３】
この実施の形態は、Ｘ線２のエネルギーが十分に高く、撮像装置透過の影響が小さい場合に有効である。前記第１の実施の形態では撮像装置４を移動することにより、異なった位置での強度分布を撮影したが、本実施の形態では同時に撮影が可能である。被写体３の位置、第１、第２の撮像装置４ａ，４ｂでの強度分布から試料位置における位相の変化を導出する手法は第１の実施の形態におけると同様である。
【００３４】
（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態のＸ線画像撮影装置を示すものである。この第３の実施の形態では、Ｘ線の一部を反射し一部を通過させる半透過性ミラー７を用いて被写体３通過後のＸ線２を分割し、異なった伝播位置におけるＸ線の強度分布の測定を行なう。得られた強度分布から位相分布を演算する手法は第１の実施の形態におけると同様である。この実施の形態のＸ線画像撮影装置は、撮像装置透過時のＸ線散乱の影響が無視できる場合に有効である。
【００３５】
（第４の実施の形態）
つぎに本発明の第４の実施の形態のＸ線撮影方法および装置を図５を参照して説明する。この実施の形態においては、Ｘ線発生装置１の前面におかれたスリット装置８を用いて、被写体３の場所におけるＸ線２の強度を変化させる。Ｘ線撮像は少なくとも一箇所で行われる。被写体３透過後のＸ線は自己干渉により伝播方向に沿ってその強度分布は変化するが、被写体３の場所における強度が異なれば、被写体３透過後の強度分布もまた異なったものとなる。図４には異なったスリットの例８ａ，８ｂ，８Ｎを幾つか挙げているが、その中で少なくとも２種類のものを使う。
【００３６】
位相差演算の手法は第１から第３の実施の形態におけるとは若干異なる。例えば図４に示されたスリットのうち、スリット８ａとスリット８ｂを用いた例について説明する。スリット８ａ、スリット８ｂに対する被写体３位置におけるＸ線２の強度分布については前もって測定しておき、既知とする。まずスリット８ａに対する被写体３位置における強度分布に一様な位相分布を与えて、撮像装置４の位置における強度分布を計算する。次に撮像装置４の位置における強度分布に被写体３位置の強度分布から計算された位相分布を与えて被写体３位置の位相分布を計算する。
【００３７】
続いてスリット８ｂに対する被写体３位置の強度分布にスリット８ａの撮像位置の強度分布から計算した位相分布を与え、スリット８ｂでの撮像位置における強度分布を計算する。さらに撮像位置における強度分布に被写体３位置の強度分布から計算された位相を与えて、被写体３位置における位相分布を計算する。以上を１シリーズとして、反復計算に移る。
【００３８】
スリット８ｂに対して撮像位置の強度分布から計算された位相分布を、スリット８ａに対する被写体３の位置での強度分布に与えて、撮像位置の位相分布を計算する。以下上記手順を、すべての位置において位相分布が収束するまで反復する。最終的に被写体３の位置で得られる位相分布が求めるものである。この位相分布を被写体３の画像として画像表示装置６に表示する。
【００３９】
図６に示すフローチャートを用いて、本実施の形態に係る位相分布の演算手法について説明する。この実施例では、図５に示されたスリットのうち、スリット８ａとスリット８ｂを用いた例について述べる。スリット８ａ、スリット８ｂに対する被写体位置におけるＸ線の分布については強度分布、位相分布ともに既知とし、スリット８ａ，８ｂを用いた際の被写体位置におけるＸ線の分布関数をＵ0(x,y)、Ｖ0(x,y)とする。第１〜第３の実施の形態とは異なり、Ｕ0(x,y)、Ｖ0(x,y)は複素数である。位相分布については、第１〜第３の実施の形態の装置を用いて、被写体を置かない状態で複数箇所における強度分布を測定することによって算出することも可能である。
【００４０】
以下の説明において、スリット８ａを用いた際のＸ線Ａの波動関数をＵ(x,y,z)、スリット８ｂを用いた際のＸ線Bの波動関数をＶ(x,y,z)とする。まず、スリット８ａに対する位相分布の試行関数として
Φ01(x,y)=0
を設定して（ステップＳ１）、被写体位置におけるＸ線Ａの分布を
【数１０】
2006334069.tif 000012
と仮定し（ステップＳ２）、撮影面における分布Ｕ01(x,y,z1)を計算する。（文書作成ソフトの制約によりギリシャ文字ファイの大文字と小文字を併用する。）得られた分布から位相分布を
Φ01(x,y)=arg{Ｕ01(x,y,z1)} 
のように算出する（ステップＳ３）。次に、スリット８ａに対して撮影面で得られた電力分布ＰA(x,y)から求めた振幅分布Ｕ1(x,y)と上で求めた位相分布Φ11(x,y)を用いて、撮影面における分布を
【数１１】
2006334069.tif 000013
と仮定し（ステップＳ４）、被写体位置における分布Ｕ11(x,y,z0)を計算し、位相分布
φ01(x,y)=arg{Ｕ11(x,y,z0)}-arg{Ｕ0(x,y)}
を求める（ステップＳ５）。ここで被写体位置におけるＸ線Bの分布を、
【数１２】
2006334069.tif 000014
と仮定し（ステップＳ６）、撮影面における分布Ｖ01(x,y,z1)を計算し、撮影面における位相分布
φ11(x,y)=arg{Ｖ01(x,y,z1)}
を得る（ステップＳ７）。続いて、スリット８ｂに対して撮影面で得られた電力分布ＰB(x,y)から求めた振幅分布Ｖ1(x,y)と上で求めた位相分布φ11(x,y)を用いて、撮影面における分布を
【数１３】
2006334069.tif 000015
と仮定し（ステップＳ９）、被写体位置における分布Ｖ11(x,y,z0)を計算し、位相分布
Φ02(x,y)=arg{Ｖ11(x,y,z0)}-arg{Ｖ0(x,y)}
を得る（ステップＳ１０）。以上が反復計算の１シリーズとなる。
【００４１】
２シリーズ目の計算は、被写体位置における既知の分布Ｕ0(x,y)と上で求めたΦ02(x,y)とから
【数１４】
2006334069.tif 000016
を仮定して（ステップＳ２）、撮影面の分布Ｕ02(x,y,z1)を計算し、位相を求めてから被写体位置の分布を計算、以下Ｘ線ＡとＸ線Ｂについての反復計算を収束するまで交互に繰り返す。微小な実数εを判定条件とし、
【数１５】
2006334069.tif 000017
が満たされた時点（ステップＳ８）で反復計算を終了する。
【００４２】
（第５の実施の形態）
つぎに本発明の第５の実施の形態のＸ線画像撮影方法および装置を図７を用いて説明する。この第５の実施の形態は、少なくとも２種類のエネルギーレベルのＸ線を発生する複数エネルギーＸ線発生装置１ａと、Ｘ線撮像装置４と位相差演算装置５および画像表示装置６から構成される。
【００４３】
被写体３内での位相の歪みは波長により異なるので、複数種類のＸ線エネルギーに対してその強度分布の変化を観測することにより、被写体３内部の局所誘電率の推定が可能となる。位相差演算装置４において行う位相差演算のアルゴリズムは以下のようになる。
【００４４】
複数種類のＸ線エネルギーのＸ線をそれぞれ第１、第２のＸ線とし、それに対応するＸ線の波長をそれぞれ第１、第２のＸ線波長とする。また被写体３の位置における第１、第２のＸ線の強度分布は前もって測定しておき既知とする。
【００４５】
まず、第１のＸ線の被写体位置における強度分布に一様な位相分布を与え、撮像装置４の位置における分布を計算する。次に撮像装置４の位置で観測された強度分布に、被写体位置の分布から計算された位相分布を与え、被写体位置における分布を計算する。
【００４６】
２種類のＸ線エネルギーを比較的近い値に選ぶと、被写体の誘電率は両Ｘ線に対してほとんど同じ値を示すと考えてよい。したがって次のプロセスとして、被写体位置における第２のＸ線の強度分布に、撮像位置から第１のＸ線に対して計算された被写体位置の位相分布を（第１のＸ線波長）／（第２のＸ線波長）倍したものを与え、撮像位置における第２のＸ線の分布を計算する。
【００４７】
さらに、撮像位置において測定された第２のＸ線の強度分布に被写体位置から計算した位相を与え、被写体位置における第２のＸ線分布を計算する。続いて、被写体位置において計測された第１のＸ線の強度分布に、撮像位置から計算された被写体位置における第２のＸ線の位相分布を（第２のＸ線波長）／（第１のＸ線波長）倍した値を与えて、撮像位置における第１のＸ線の分布を計算する。
【００４８】
以下この手順を反復し、すべての位置において２種類のＸ線の位相分布が収束した時点で終了する。得られた位相分布が被写体３内部の誘電率の変化を表し、これを画像表示装置６において画像として表示する。
【００４９】
以上、すべての実施の形態において、Ｘ線の強度分布の重心を求めることにより、Ｘ線伝播の光軸を得ることができ、分布計算の座標系をそれぞれの位置において正確に合わせることができる。これにより光学系を簡素化することができ、非常に低コストでシステムを製作することが可能になる。なお、第１および第２の実施の形態においては撮像位置が２箇所であり、第３、第４、第５の実施の形態では撮像位置が１箇所である例を示したが、さらに多くの位置で撮影することにより、位相分布推定、したがって画像の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＸ線画像撮影装置の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるＸ線画像撮影方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の第２の実施の形態のＸ線画像撮影装置の構成を示す図。
【図４】本発明の第３の実施の形態のＸ線画像撮影装置の構成を示す図。
【図５】本発明の第４の実施の形態のＸ線画像撮影装置の構成を示す図。
【図６】本発明の第４の実施の形態におけるＸ線画像撮影方法を示すフローチャート。
【図７】本発明の第５の実施の形態のＸ線画像撮影装置の構成を示す図。
【図８】Ｘ線位相差撮影に関する第１の従来例を説明する図。
【図９】Ｘ線位相差撮影に関する第２の従来例を説明し、（ａ）は装置の構成を示す図、（ｂ）はＸ線の光軸に対する角度対反射率の関係を示すグラフ。
【図１０】Ｘ線位相差撮影に関する第３の従来例を説明する図。
【符号の説明】
【００５１】
１…Ｘ線発生装置、１ａ…複数エネルギーＸ線発生装置、２…Ｘ線、３…被写体、４，４ａ，４ｂ…Ｘ線２次元撮像装置、５…位相差演算装置、６…画像表示装置、７…半透過性ミラー、８，８ａ，８ｂ，８Ｎ…スリット装置、９…モノクロメーター、１０…スプリッター、１１…半透過性ミラー、１２…アナライザー、１３…検出器。
【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９】
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【図１０】
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