(57)【要約】  タルボ・ロー干渉計を用いた縦型のＸ線撮影装置を実用化することを目的とし、Ｘ線撮影装置１は、Ｘ線源１１と、マルチスリット１２、第１格子１４及び第２格子１５と、駆動部１２ａと、被写体台１３と、Ｘ線検出器１６と、を備え、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がこの順に配置され、駆動部１２ａによりマルチスリット１２をＸ線の照射方向と直交する方向に移動し、マルチスリット１２が一定周期間隔で移動する毎に、Ｘ線源１１により照射された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。
2011033798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数のスリットを有するマルチスリット、第１格子及び第２格子と、
前記マルチスリットを移動させる駆動部と、
被写体台と、
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線検出器と、を備え、
前記駆動部によりマルチスリットを前記Ｘ線の照射方向と直交する方向に、前記第１格子及び第２格子に対して相対移動し、マルチスリットが一定周期間隔で移動する毎に、前記Ｘ線源により照射された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ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記Ｘ線源、前記マルチスリット、前記被写体台、前記第１格子、前記第２格子、前記Ｘ線検出器がこの順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記第１格子及び前記第２格子は同一の保持部に保持され、Ｘ線の照射方向における前記第１格子及び前記第２格子の位置関係が固定されていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記マルチスリットは、前記保持部に前記第１格子及び前記第２格子と一体的に保持され、前記第１格子及び前記第２格子とのＸ線の照射方向における位置関係が固定されていることを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記Ｘ線検出器は、前記保持部に前記第１格子及び前記第２格子と一体的に保持され、前記第１格子及び前記第２格子とのＸ線の照射方向における位置関係が固定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記被写体台は、前記保持部に前記第１格子及び前記第２格子と一体的に保持され、前記第１格子及び前記第２格子とのＸ線の照射方向における位置関係が固定されていることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】
前記被写体台は、前記マルチスリットとは別の保持部に保持されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】
前記駆動部により一定周期毎にマルチスリットの移動と停止を繰り返し、マルチスリットが停止する毎に、前記Ｘ線源により照射された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すことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項９】
前記駆動部によりマルチスリットを連続的に移動し、一定周期毎に前記Ｘ線源により照射された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すことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載のＸ線撮影装置と、
前記Ｘ線撮影装置によって得られたモアレ画像を処理し、被写体の再構成画像を作成する画像処理装置と、
を備えることを特徴とするＸ線画像システム。
【請求項１１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数のスリットを有するマルチスリット、第１格子及び第２格子と、
前記マルチスリットを移動させる駆動部と、
被写体台と、
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線検出器と、を備え、
前記駆動部によりマルチスリットを前記Ｘ線の照射方向と直交する方向に、前記第１格子及び第２格子に対して相対移動し、マルチスリットが一定周期間隔で移動する毎に、前記Ｘ線源により照射された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て、当該複数のモアレ画像に基づき被写体の再構成画像を生成することを特徴とするＸ線画像生成方法。
【請求項１２】
前記Ｘ線源、前記マルチスリット、前記被写体台、前記第１格子、前記第２格子、前記Ｘ線検出器がこの順に配置されているＸ線撮影装置を用いることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮影装置、Ｘ線画像システム及びＸ線画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
診断に用いられる医療用のＸ線画像のほとんどは、吸収コントラスト法による画像である。吸収コントラスト法は、Ｘ線が被写体を透過したときのＸ線強度の減衰の差によりコントラストを形成する。一方、Ｘ線の吸収ではなく、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。例えば、拡大撮影時のＸ線の屈折を利用したエッジ強調によって視認性の高いＸ線画像を得る位相コントラスト撮影が行われている（例えば、特許文献１、２参照）。【０００３】
吸収コントラスト法は骨等のＸ線吸収が大きい被写体の撮影に有効である。これに対し、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。【０００４】
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（例えば、特許文献３〜５）。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格子を、干渉性の光が透過すると、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格子を配置し、この第２格子をわずかにずらすことで生じる干渉縞（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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２６８０３３号公報
【特許文献２】特開２００８−１８０６０号公報
【特許文献３】特開昭５８−１６２１６号公報
【特許文献４】国際公開第２００４／０５８０７０号パンフレット
【特許文献５】特開２００７−２０３０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実用化を考慮すると、Ｘ線源と第１格子間にマルチスリットを設置し、Ｘ線の照射線量を増大させるタルボ・ロー干渉計が期待される。【０００７】
タルボ・ロー干渉計を、例えばリウマチ診断のためのＸ線撮影に用いる場合、Ｘ線撮影装置を天井から床への重力方向にＸ線を照射する縦型とすることが好ましい。縦型であれば、リウマチが発症しやすい手等を撮影しやすく、またＸ線撮影装置の省設置面積化をはかることができる。【０００８】
縞走査法により再構成画像を作成する場合、従来のタルボ・ロー干渉計であれば、第１格子又は第２格子を移動しながら（両格子を相対移動させながら）、両格子の相対位置に応じた縞の位相の異なるモアレ画像（以後、一定周期間隔のモアレ画像と呼ぶ）が複数撮影される。装置の省設置面積化の為に、Ｘ線撮影装置を縦型とする場合、第１格子及び／または第２格子は被写体より床側に配置されるため、その移動のための駆動系も被写体よりも床側、つまり患者の足下近傍に配置されることになる。このような構成の場合、患者が駆動系のハウジングに接触して、衝撃や振動を与えることが考えられる。患者が車椅子を使用している場合はさらに足下が狭くなり、このような振動の問題が生じやすい。振動が生じると、高精度な移動制御ができないことが懸念されるため、振動の影響が無くなるまで撮影を待機しなければならない。また、足下のハウジングに接しないように患者を配置しなければならず、患者が被写体台に手等を差し入れる方向を制限することになる。或いは、被写体台から離れた場所から、比較的高齢者の患者に手等を差しのばしてもらうことになり、患者に負担をかけ好ましくない。【０００９】
このような不具合が想定されることから、タルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置を縦型として実用化することは困難であると考えられていた。【００１０】
本発明の課題は、タルボ・ロー干渉計を応用した新規なＸ線画像生成方法及びＸ線撮影装置、特に縦型のＸ線撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数のスリットを有するマルチスリット、第１格子及び第２格子と、
前記マルチスリットを移動させる駆動部と、
被写体台と、
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線検出器と、を備え、
前記駆動部によりマルチスリットを前記Ｘ線の照射方向と直交する方向に、前記第１格子及び第２格子に対して相対移動し、マルチスリットが一定周期間隔で移動する毎に、前記Ｘ線源により照射された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ことを特徴とするＸ線撮影装置が提供される。【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、
前記Ｘ線源、前記マルチスリット、前記被写体台、前記第１格子、前記第２格子、前記Ｘ線検出器がこの順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置が提供される。【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、
前記第１格子及び前記第２格子は同一の保持部に保持され、Ｘ線の照射方向における前記第１格子及び前記第２格子の位置関係が固定されていることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置が提供される。【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、
前記マルチスリットは、前記保持部に前記第１格子及び前記第２格子と一体的に保持され、前記第１格子及び前記第２格子とのＸ線の照射方向における位置関係が固定されていることを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置が提供される。【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、
前記Ｘ線検出器は、前記保持部に前記第１格子及び前記第２格子と一体的に保持され、前記第１格子及び前記第２格子とのＸ線の照射方向における位置関係が固定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のＸ線撮影装置が提供される。【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、
前記被写体台は、前記保持部に前記第１格子及び前記第２格子と一体的に保持され、前記第１格子及び前記第２格子とのＸ線の照射方向における位置関係が固定されていることを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載のＸ線撮影装置が提供される。【００１７】
請求項７に記載の発明によれば、
前記被写体台は、前記マルチスリットとは別の保持部に保持されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のＸ線撮影装置が提供される。【００１８】
請求項８に記載の発明によれば、
前記駆動部により一定周期毎にマルチスリットの移動と停止を繰り返し、マルチスリットが停止する毎に、前記Ｘ線源により照射された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すことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のＸ線撮影装置が提供される。【００１９】
請求項９に記載の発明によれば、
前記駆動部によりマルチスリットを連続的に移動し、一定周期毎に前記Ｘ線源により照射された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すことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のＸ線撮影装置が提供される。【００２０】
請求項１０に記載の発明によれば、
請求項１〜９の何れか一項に記載のＸ線撮影装置と、
前記Ｘ線撮影装置によって得られたモアレ画像を処理し、被写体の再構成画像を作成する画像処理装置と、
を備えることを特徴とするＸ線画像システムが提供される。【００２１】
請求項１１に記載の発明によれば、
Ｘ線を照射するＸ線源と、
複数のスリットを有するマルチスリット、第１格子及び第２格子と、
前記マルチスリットを移動させる駆動部と、
被写体台と、
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線検出器と、を備え、
前記駆動部によりマルチスリットを前記Ｘ線の照射方向と直交する方向に、前記第１格子及び第２格子に対して相対移動し、マルチスリットが一定周期間隔で移動する毎に、前記Ｘ線源により照射された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て、当該複数のモアレ画像に基づき被写体の再構成画像を生成することを特徴とするＸ線画像生成方法が提供される。【００２２】
請求項１２に記載の発明によれば、
前記Ｘ線源、前記マルチスリット、前記被写体台、前記第１格子、前記第２格子、前記Ｘ線検出器がこの順に配置されているＸ線撮影装置を用いることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線画像生成方法が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の撮影装置によれば、タルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置において、被写体台近傍の検出系構造部を、第１格子及び第２格子の相対的位置を変化させるための移動用駆動系を設けることなく、第１格子、第２格子及びＸ線検出器の配置のみとすることができる。このようなコンパクト化によって、基本的に患者がＸ線撮影装置の被写体台近傍の検出系構造部に接触し難い構成とすることができる。仮に、患者の接触によりＸ線撮影装置に振動が伝わるような場合があっても、被写体台近傍の検出系構造部を堅牢に構成することができるので、共振等の発生を防ぎ、振動自体の伝搬を阻止することができる。よって、振動が収束するまで撮影を待機したり、高精度な位置調整が必要なマルチスリット、第１格子、第２格子の位置関係が振動によって変動したりすることを防ぐことができる。特に、Ｘ線撮影装置を縦型に構成した場合には、装置の省設置面積化をはかると共に、患者の被写体台への接近方向を制限しないので、撮影の自由度を向上させることができる。【００２４】
従って、高画質な位相コントラスト撮影が可能であり、実際の使用に耐久できる実用的な縦型のＸ線撮影装置を提供することができる。【００２５】
また、本発明の画像生成方法によれば、従来型タルボ・ロー干渉計よりも、高精度な被写体再構成画像が得られ、或いは、相対位置移動用に必須な駆動系（駆動源、減速伝達系を含む）の精度（特に、起動及び停止特性）を緩和可能となり、装置設計の自由度を増すと共に構成部品のコストダウンをはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態に係るＸ線撮影装置の側面図である。
【図２】マルチスリットの平面図である。
【図３】本体部の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】タルボ干渉計の原理を説明する図である。
【図５】Ｘ線撮影装置によるＸ線撮影時の処理を示すフローチャートである。
【図６】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７】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８】コントローラによる処理を示すフローチャートである。
【図９】横型のＸ線撮影装置の側面図である。
【図１０】（ａ）被写体を配置し、マルチスリットを移動して撮影された各ステップのモアレ画像である。（ｂ）被写体を配置せずに、マルチスリットを移動して撮影された各ステップのモアレ画像である。（ｃ）（ａ）のモアレ画像を用いて作成された再構成画像である。
【図１１】（ａ）被写体を配置し、第２格子を移動して撮影された各ステップのモアレ画像である。（ｂ）被写体を配置せずに、第２格子を移動して撮影された各ステップのモアレ画像である。（ｃ）（ａ）のモアレ画像を用いて作成された再構成画像である。
【図１２】被写体台を第１格子及び第２格子の保持部と別の保持部に保持した場合のＸ線撮影装置を示す側面図である。
【図１３】図１２に示すＸ線撮影装置の上面図である。
【図１４】シャッターの一例を示す図である。
【図１５】Ｘ線撮影にシャッターを用いる場合のＸ線源、シャッター、Ｘ線検出器、マルチスリットの駆動部のそれぞれの動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１６】他の実施形態に係るＸ線撮影装置を示す図である。
【図１７】図１５に示すＸ線撮影装置により行われる通常のＸ線撮影の様子を示す図である。
【図１８】他の実施形態に係るＸ線撮影装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明者等は鋭意検討を行った結果、第１格子の第２格子に対する相対移動、又は第２格子の第１格子に対する相対移動により複数枚のモアレ画像を生成する機能と、マルチスリットによりＸ線の照射線量を増大させる機能という、従来のタルボ・ロー干渉計の概念にとらわれず、第１の格子及び第２の格子の位置は固定（相対移動無し）とし、マルチスリットを当該第１及び第２の格子に対し、相対移動させる構成によっても、従来のタルボ・ロー干渉計と同様のモアレ画像が得られることを見出した。これにより、従来のタルボ・ロー干渉計に於ける課題、特に縦型に配置した際に想定される課題を解消することができ、タルボ・ロー干渉計を用いた縦型のＸ線撮影装置を実用化することが可能となる。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は本実施形態に係るＸ線画像システムを示す。Ｘ線画像システムは、Ｘ線撮影装置１とコントローラ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。
【００３０】
Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、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、保持部１７、本体部１８を備える。
【００３１】
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の焦点とマルチスリット１２間の距離をｄ１（ｍｍ）、Ｘ線源１１の焦点と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ｄ３（ｍｍ）、第１格子１４と第２格子１５間の距離をｄ４（ｍｍ）で表す。
【００３２】
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。
【００３３】
距離ｄ２は、一般的に撮影室の高さは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。
【００３４】
Ｘ線源１１の焦点と第１格子１４間の距離（ｄ１＋ｄ３）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。
【００３５】
Ｘ線源１１の焦点と第２格子１５間の距離（ｄ１＋ｄ３＋ｄ４）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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、同一の保持部１７に一体的に保持され、ｚ方向における位置関係が固定されている。保持部１７はＣ型のアーム状に形成され、本体部１８に設けられた駆動部１８ａによりｚ方向に移動可能に本体部１８に取り付けられている。
【００３８】
Ｘ線源１１は、緩衝部材１７ａを介して保持されている。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。
【００３９】
Ｘ線源１１はＸ線管を備え、当該Ｘ線管によりＸ線を発生させて重力方向（ｚ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。
【００４０】
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。
【００４１】
マルチスリット１２は回折格子であり、図２に示すようにｘ方向に複数のスリットが所定間隔で設けられている。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。
【００４２】
マルチスリット１２のスリット周期は１〜６０（μｍ）である。スリット周期は、図２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（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方向の長さ）は１〜５００（μｍ）であり、好ましくは１〜１５０（μｍ）である。
【００４３】
マルチスリット１２のスリット周期をｗ０（μｍ）、第１格子１４のスリット周期をｗ１（μｍ）とすると、スリット周期ｗ０は下記式により求めることができる。
【００４４】
ｗ０＝ｗ１・（ｄ３＋ｄ４）／ｄ４
当該式を満たすように周期ｗ０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上で重なり合い、いわばピントが合った状態とすることができる。
【００４５】
図１に示すように、マルチスリット１２に隣接して、マルチスリット１２をｚ方向と直交するｘ方向（スリット配列方向）に移動させる駆動部１２ａが設けられる。駆動部１２ａとしては、駆動用モータ、及び、例えばウォーム減速機等の比較的大きな減速比の駆動機構（駆動伝達機構）を単体で又は組合せて用いることができる。
【００４６】
第１格子１４は、マルチスリット１２と同様にｘ方向に複数のスリットが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。
【００４７】
第１格子１４として位相型を用いる場合、スリットの高さ（ｚ方向の長さ）はスリット周期を形成する２種の素材、つまりＸ線透過部とＸ線遮蔽部の素材による位相差（Ｘ線の位相差）がπ／８〜１５×π／８となる高さとする。好ましくは、π／４〜３×π／４となる高さである。第１格子１４として吸収型を用いる場合、スリットの高さはＸ線遮蔽部によりＸ線が十分吸収される高さとする。
【００４８】
第１格子１４が位相型である場合、第１格子１４と第２格子１５間の距離ｄ４は、次の条件をほぼ満たすことが必要である。
【００４９】
ｄ４＝（ｍ＋（１／２））・ｗ１２／λ
なお、ｍは整数であり、λはＸ線の波長である。
【００５０】
第２格子１５は、マルチスリット１２と同様にｘ方向に複数のスリットが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。
【００５１】
本実施例では第１格子１４及び第２格子１５は、それぞれの格子面がｚ方向に対し垂直（ｘ−ｙ平面内で平行）であり、第１格子のスリット配列方向と第２格子のスリット配列方向とは、ｘ−ｙ平面内で所定角度だけ傾けて配置されているが、両者を平行な配置としても良い。
【００５２】
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：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ｄ３：１１１０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第２格子１５までの距離ｄ３＋ｄ４：１３７０（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）
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。
【００５３】
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。
【００５４】
Ｘ線検出器１６は第２格子１５に当接するように保持部１７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。
【００５５】
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。
【００５６】
間接変換型は、ＣｓＩやＧｄ２Ｏ３あるいはＧｄ２Ｏ２Ｓ等のシンチレータプレートの下に、光電変換素子がＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とともに２次元状に配置されて各画素を構成する。Ｘ線検出器１６に入射したＸ線がシンチレータプレートに吸収されると、シンチレータプレートが発光する。この発光した光により、各光電変換素子に電荷が蓄積され、蓄積された電荷は画像信号として読み出される。
【００５７】
直接変換型は、アモルファスセレンの熱蒸着により、１００〜１０００（μｍ）の膜厚のアモルファスセレン膜がガラス上に形成され、２次元状に配置されたＴＦＴのアレイ上にアモルファスセレン膜と電極が蒸着される。アモルファスセレン膜がＸ線を吸収するとき、電子正孔対の形で物質内にキャリアが遊離され、電極間の電圧信号がＴＦＴにより読み取られる。
【００５８】
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。
【００５９】
Ｘ線撮影時のＦＰＤによる一連の処理を説明する。
【００６０】
まずＦＰＤはリセットを行い、前回の撮影（読取）以降に残存する不要な電荷を取り除く。その後、Ｘ線の照射が開始するタイミングで電荷の蓄積が行われ、Ｘ線の照射が終了するタイミングで蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。なお、リセットの直後や画像信号の読み取り後に、蓄積されている電荷の電圧値を検出するダーク読み取りを行い、当該電圧値を補正値としてＸ線照射後に蓄積された電荷の電圧値から補正値を差し引いた電圧値を画像信号として出力してもよい。これにより、画像信号に対しいわゆるオフセット補正を行うことができる。
【００６１】
本体部１８は、図３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。
【００６２】
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。例えば、制御部１８１はコントローラ５から入力される撮影条件の設定情報に従って、Ｘ線源１１からのＸ線照射のタイミングやＸ線検出器１６による画像信号の読取タイミング等を制御する。
【００６３】
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。
【００６４】
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やＸ線撮影装置１の動作状況等を表示する。
【００６５】
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５に送信する。
【００６６】
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。
【００６７】
コントローラ５は、オペレータ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被写体の再構成画像を作成する。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。
【００６８】
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。
【００６９】
図４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が平行に配置され、当該第２格子１５はその格子方向が第１格子１４の格子方向と平行な位置からわずかに傾けられているので、第２格子１５を透過したＸ線によりモアレ画像Ｍが得られる。Ｘ線源１１と第１格子１４間に被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線の位相がずれるため、図４に示すようにモアレ画像Ｍ上の干渉縞は被写体Ｈの辺縁を境界に乱れる（歪む）。この干渉縞の乱れ（歪み）を、モアレ画像Ｍ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。
【００７０】
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。
【００７１】
従来のタルボ・ロー干渉計では、マルチスリット１２は上述のように多光源化と照射線量の増大を目的に用いられ、縞走査法によりモアレ画像を得るため、第１格子１４又は第２格子１５を相対移動させていた。しかし、本実施形態では、第１格子１４又は第２格子１５を相対移動させるのではなく、第１格子１４及び第２格子１５の位置は固定したまま、第１格子１４及び第２格子１５に対してマルチスリットを移動させることで一定周期間隔のモアレ画像を複数得る。
【００７２】
図５は、Ｘ線撮影装置１によるＸ線撮影の流れを示すフローチャートである。
【００７３】
Ｘ線撮影には上述のタルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影方法が用いられ、被写体像の再構成には縞走査法が用いられる。Ｘ線撮影装置１ではマルチスリット１２が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得られる。
【００７４】
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））。
【００７５】
図５に示すように、オペレータにより曝射スイッチがＯＮ操作されると（ステップＳ１；Ｙ）、駆動部１２ａによりマルチスリット１２が移動され、複数ステップの撮影が実行され、モアレ画像が生成される（ステップＳ２）。
【００７６】
まず、マルチスリット１２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マルチスリット１２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、マルチスリット１２の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、マルチスリット１２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。読み取られた画像信号はモアレ画像として本体部１８に出力される。
【００７７】
例えば、マルチスリット１２のスリット周期を２２．８（μｍ）とし、５ステップの撮影を１０秒で行うとする。マルチスリット１２がそのスリット周期の１／５に該当する４．５６（μｍ）移動し停止する毎に撮影が行われる。撮影時間でいえば曝射スイッチＯＮ後、２、４、６、８、１０秒後にそれぞれ撮影が行われる。
【００７８】
従来のように第２格子１５（又は第１格子）を移動させる場合、第２格子１５のスリット周期は比較的小さく、各ステップの移動量も小さくなるが、マルチスリット１２のスリット周期は第２格子１５よりも比較的大きく、各ステップの移動量も大きい。例えば、スリット周期５．３（μｍ）の第２格子１５のステップ毎の移動量は１．０６（μｍ）であるのに対し、スリット周期２２．８（μｍ）のマルチスリット１２の移動量は４．５６（μｍ）と約４倍の大きさである。同一の駆動伝達系（駆動源、減速伝達系を含む）を使用し、各ステップの撮影に際し、駆動部１２ａの起動と停止を繰り返して撮影を行った場合、移動用のパルスモータ（駆動源）の制御量（駆動パルス数）に対応した実際の移動量に占める、起動時及び停止時の駆動部１２ａのバックラッシュ等の影響による移動量誤差の割合は、本実施形態のようにマルチスリット１２を移動させる方式の方が小さくなる。これは、後述するサインカーブに沿ったモアレ画像を得やすく、起動及び停止を繰り返しても高精細な再構成画像が得られることを示している。或いは、従来方式による画像でも充分診断に適合する場合には、モータ（駆動源）を含む駆動伝達系全体の精度（特に、起動特性及び停止特性）を緩和し、駆動伝達系を構成する部品のコストダウンが可能であることを示している。
【００７９】
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。
【００８０】
図８は、モアレ画像を受信した後のコントローラ５の処理の流れを示すフローチャートである。
【００８１】
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マルチスリット１２を一定の送り量で移動できた場合、図６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７に示すようにサインカーブを描く。よって、コントローラ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７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。
【００８２】
なお、上記サインカーブ形状は、マルチスリット開口幅、位相格子の周期、及び位相格子の格子間距離に依存し、また、放射光のようなコヒーレント光の場合には三角波形状となるが、マルチスリット効果によりＸ線が準コヒーレント光として作用する為、サインカーブを描くものとなる。
【００８３】
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７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１２ａの送り精度の低下が原因（例えば、パルスモータの駆動パルスへのノイズ重畳等）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１２ａの起動から停止までの駆動パルス数を増やすか、或いは減らすように指示してもよい。
【００８４】
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５に示すＸ線撮影の処理が再度実行される。
【００８５】
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）。具体的には、５枚のモアレ画像の各画素についてステップ毎の強度変化（信号値の変化）が算出され、当該強度変化より微分位相が算出される。必要であれば、位相接続（位相アンラップ）が行われ、ステップ全体の位相が求められる。当該位相からｚ方向における光路差（屈折率差に起因する光路差）が算出され、被写体の形状を表す再構成画像が作成される（上記参照文献（１）、（２））。作成された再構成画像はコントローラ５に表示されるので、オペレータは当該再構成画像を確認することができる。
【００８６】
〈撮影実験〉
撮影実験により、第１格子１４又は第２格子１５ではなく、マルチスリット１２を移動させた場合にも同様なモアレ画像及び再構成画像が得られることを検証した。
【００８７】
図９に、撮影実験に用いた横型のＸ線撮影装置を示す。
【００８８】
Ｘ線源２１、マルチスリット１２、被写体台１３、第１格子１４、第２格子１５及びＸ線検出器１６を、横方向（ｙ方向）に配置した横型のＸ線撮影装置３の試作機を作製し、当該試作機を撮影実験に用いた。Ｘ線源２１には、市販品のＸ線管のモリブデンをタングステンに改造したＸ線管を使用した。
【００８９】
この試作機においてマルチスリット１２をｘ方向に移動させて撮影を行い、モアレ画像を得て被写体の再構成画像を作成した。次に、同じ試作機において第２格子１５をｘ方向移動させて撮影を行い、同様に再構成画像を作成した。
【００９０】
撮影条件は以下の通りである。マルチスリット１２、第２格子１５の何れを移動させた場合も同じ撮影条件を用いた。
【００９１】
Ｘ線管の焦点径；３００（μｍ）、管電圧；４０ｋＶ、付加フィルタ；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ｄ３        ：１１１０（ｍｍ）
マルチスリットから第２格子までの距離ｄ３＋ｄ４  ：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）
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、マルチスリットを移動させて得られた画像を示している。図１０（ａ）は被写体（サンプル）を配置して撮影された１〜５ステップのモアレ画像、図１０（ｂ）は被写体を配置せずに撮影された１〜５ステップのモアレ画像である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の各ステップのモアレ画像から作成された再構成画像を示す。
【００９２】
一方、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は第２格子を移動させて得られた画像を示している。
【００９３】
図１１（ａ）は被写体を配置して撮影された１〜５ステップのモアレ画像、図１１（ｂ）は被写体を配置せずに撮影された１〜５ステップのモアレ画像、図１１（ｃ）は図１１（ａ）の各ステップのモアレ画像から作成された再構成画像である。
【００９４】
図１０（ａ）と図１１（ａ）、図１０（ｂ）と図１１（ｂ）、図１０（ｃ）と図１１（ｃ）をそれぞれ比較して分かるように、マルチスリットを移動させた場合も、第２格子を移動させた場合と比べて個々の画像自体の画質が劣化することもなく、更に、各画像の位相（周期）関係が維持され易いので、同等以上の再構成画像を得ることができる。
【００９５】
撮影実験は横型のＸ線撮影装置で行ったが、第１格子又は第２格子ではなくマルチスリットを移動させても同じ画像が得られること自体は、Ｘ線撮影装置が縦型でも横型でも変わらない。従来は複数枚のモアレ画像を得るためにマルチスリットを移動させる概念が無く、第１格子又は第２格子を移動させる構成に拘束されていた。本発明者等はマルチスリットを移動させる構成でも同様のモアレ画像及び再構成画像が得られることを見出し、患者が接近する被写体台近傍周辺部から精密移動部を取り除くことで撮影への悪影響を排除し、これを縦型に配置したＸ線撮影装置に適用することでタルボ・ロー干渉計を実用化することが可能となった。
【００９６】
以上のように、本実施形態によれば、Ｘ線撮影装置１は、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がこの順に重力方向に配置された縦型であり、マルチスリット１２をｘ方向に移動させる駆動部を備える。マルチスリット１２が一定周期間隔で移動する毎に、Ｘ線源１１により照射されたＸ線に応じてＸ線検出器１６が画像信号の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。
【００９７】
縦型のＸ線撮影装置１において、第２格子１５（又は第１格子１４）ではなくマルチスリット１２を移動する構成とすることにより、被写体より床側に配置される第２格子１５付近に第２格子１５を移動させるための駆動部を設けるスペースが不要となる。一方、駆動部１２ａが配置されるマルチスリット１２はＸ線源１１近くに配置されるので、患者の足下付近を、駆動系を設けることなく第１格子１４、第２格子１５、Ｘ線検出器１６のみの配置とすることができ、患者が接触し難い構成とすることができる。駆動系が無い被写体より下部を堅牢に構成することができるので、仮に患者の接触によりＸ線撮影装置１に振動が伝わるような場合があっても、共振等の発生を防ぎ、振動自体の伝搬を阻止することができる。よって、振動が収束するまで撮影を待機したり、マルチスリット１２、第１格子１４及び第２格子１５の位置関係が変動したりすることを防止することができる。さらに、患者の被写体台への接近方向を制限しないので、撮影の自由度を向上させることができる。従って、高画質な位相コントラスト撮影が可能であり、実際の使用に耐久できる実用的な縦型Ｘ線撮影装置１を提供することができる。
【００９８】
また、マルチスリット１２は、保持部１７に第１格子１４及び第２格子１５と一体的に保持され、第１格子１４及び第２格子１５とのＸ線の照射方向における位置関係が固定されている。これにより、Ｘ線撮影装置１の輸送時や設置時に生じた衝撃や振動によるＸ線の照射方向における関連部品の相対位置関係を維持することができる。相対位置関係を維持することにより、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影によって高画質なモアレ画像を得ることができ、モアレ画像から作成される被写体の再構成画像の再現性を向上させることができる。
【００９９】
また、Ｘ線検出器１６は、保持部１７に第１格子１４及び第２格子１５と一体的に保持され、第１格子１４及び第２格子１５とのＸ線の照射方向における位置関係が固定されている。これにより、Ｘ線検出器１６と第１格子１４及び第２格子１５との位置関係を維持することができる。一般的に、Ｘ線撮影装置１の出荷時には第２格子１５により形成されるモアレ画像がボケない位置にＸ線検出器１６が調整配置されるため、この位置関係を維持することにより、位置関係の変動によるモアレ画像のボケを防止することができる。
【０１００】
なお、上記実施形態は本発明の好適な一例であり、これに限定されない。
【０１０１】
例えば、上記実施形態では、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をこの順に配置（以下、第１の配置と呼ぶ）したが、Ｘ線源１１、マルチスリット１２、第１格子１４、被写体台１３、第２格子１５、Ｘ線検出器１６の配置（以下、第２の配置と呼ぶ）としても、第１格子１４及び第２格子１５は固定のまま、マルチスリット１２の移動により、再構成画像を得ることが可能である。
【０１０２】
第２の配置においては、被写体の厚み分だけ、被写体中心と第１格子１４は離れることになり、上記の実施形態に比べ感度の点でやや劣ることになるが、一方で、被写体への被曝線量低減を考慮すると、当該配置の方が第１格子１４でのＸ線吸収分だけＸ線を有効に活用していることになる。
【０１０３】
また、被写体位置での実効的な空間分解能は、Ｘ線の焦点径、検出器の空間分解能、被写体の拡大率、被写体の厚さ等に依存するが、上記実施例に於ける検出器の空間分解能が１２０μｍ（ガウスの半値幅）以下の場合には、第１の配置よりも第２の配置の方が実効的な空間分解能は小さくなる。
【０１０４】
感度、空間分解能、及び、第１格子１４でのＸ線吸収量等を考慮して、第１格子１４、被写体台１３の配置順をきめることが好ましい。
【０１０５】
また、Ｘ線検出器１６として、バッテリを内蔵し、無線により画像信号を本体部１８に出力するケーブルレスのカセッテタイプＦＰＤを用いてもよい。カセッテタイプＦＰＤによれば、本体部１８に接続するケーブル類を排除することができ、Ｘ線検出器１６周辺の更なる小スペース化を図ることができる。小スペース化によって被写体の足下を広く構成し、より患者が接触し難い構成とすることができる。
【０１０６】
また、被写体台１３は患者との接触により振動を伝えやすい。よって、被写体台１３を高精度な位置関係が求められるマルチスリット、第１格子１４、第２格子１５等が含まれる保持部１７と切り離し、別の保持部に保持することとしてもよい。図１２は被写体台１３を別の保持部１３ｂにより保持したときの側面図、図１３は上面図である。このように被写体台１３を第１格子１４、第２格子１５等から離間させて別体構成とすることにより、マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５の位置関係に及ぶ影響をできるだけ減らし、当該位置関係の維持を図ることができる。
【０１０７】
被写体台１３を別体構成とした場合、図１２及び図１３に示すように、被写体台１３をｚ方向に移動させる駆動部１３ａを保持部１３ｂに設ける。これにより、被写体の高さに合わせて、被写体台１３の位置を調整することができる。被写体台１３には患者の体重等の負荷がかかるが、被写体台１３を保持部１７と別体とすることにより、昇降する保持部１７にかかる負荷を除去することができる。負荷に耐えるために保持部１７を強化する必要がなく、コストを低減することができる。
【０１０８】
また、上記実施形態では、各ステップの撮影毎にマルチスリット１２の移動と停止を繰り返す例を説明した。しかし、駆動部１２ａの構成によっては、移動と停止を繰り返すことにより制御量と実際の移動量との誤差が累積拡大し、一定間隔毎のモアレ画像が得難いことが想定される場合には、連続的にマルチスリット１２を移動させながら複数回の撮影を行う連続撮影方式が好ましい。曝射スイッチがＯＮされると、マルチスリット１２の移動を開始し、起動時の不安定移動領域を越え、安定移動領域に達した後、更に、マルチスリットを連続的に移動させて、所定量（例えば４．５６（μｍ））移動する毎にＸ線のパルス照射と画像信号の読み取りを繰り返す。
【０１０９】
連続撮影方式におけるＸ線源１１にはパルス照射可能なＸ線管を用いることが好ましい。
【０１１０】
また、Ｘ線検出器１６としては、対応できるフレームレート（単位時間あたり撮影可能な回数）が大きく、動画撮影が可能なＦＰＤが好ましい。数百ｍ秒〜数秒の間に５回以上の撮影を行うことを想定すると、少なくとも１０フレーム／秒のフレームレートが必要であり、好ましくは２０フレーム／秒以上のフレームレートである。
【０１１１】
なお、撮影においてＸ線検出器１６は各ステップの撮影毎にオフセット補正を行うことが可能である。各ステップの撮影間隔が短く、オフセット補正を行う余裕が無い場合は、最初のステップの撮影時のみダーク読み取りを行い、オフセット補正値を得て、当該補正値を後のステップの撮影にも適用してもよい。或いは、一連の撮影終了後にダーク読み取りを行ってオフセット補正値を得て、当該補正値を各撮影に共通に使用することとしてもよい。
【０１１２】
連続撮影方式の場合、各ステップの前後でさらに予備撮影を行うこととしてもよい。
【０１１３】
駆動部１２ａが理想的な送り精度によりマルチスリット１２を一定の送り量、つまり一定の移動速度で移動できた場合、図７に示すように各ステップのモアレ画像によりサインカーブを形成することができる。しかし、経年変化や駆動部１２ａのバックラッシュ、起動時の慣性影響等によって送り量にずれが生じると、一定周期間隔のモアレ画像が得られない。例えば、図７に示すように、３ステップのモアレ画像は本来０．４周期に該当するが、３ステップのときの駆動部１２ａの送り量がずれると、０．４周期前後のモアレ画像が得られる。
【０１１４】
このように各ステップのモアレ画像の周期がばらつくと、正確な位相が計算できず、再構成画像において被写体像を正確に再現できない。そこで、例えば撮影時間が２、４、６、８、１０秒の各ステップの撮影に、各撮影時間±０．１秒の撮影時間で撮影を行う予備撮影を加えて合計１５回の撮影を行う。これにより、１ステップでは１．９秒、２．０秒、２．１秒の各撮影時間のモアレ画像が得られる等、各ステップにつきそれぞれ３枚のモアレ画像が得られるので、そのうちＸ線相対強度のサインカーブに最も近いモアレ画像を選択して用いる。これにより、駆動部１２ａの送り量に誤差が生じたとしても、再構成画像の再現性の向上を図ることができる。
【０１１５】
予備撮影する調整時間として上記に挙げた±０．１秒は例示であり、調整時間はテスト撮影によって適宜決定すればよい。例えば、Ｘ線撮影装置１の設置時に、各ステップの撮影の前後で、±０．１秒、±０．２秒等、予備撮影時の調整時間を変えてテスト撮影を行い、最もサインカーブに一致しやすい調整時間を求めることとしてもよい。これにより、駆動部１２ａの機器特性によって必要な調整時間が異なる場合にも対応することができる。
【０１１６】
連続撮影方式におけるＸ線源１１のＸ線管がパルス照射に対応していない場合、図１２に示すようにＸ線源１１のＸ線照射口の付近にシャッター２２を設けてもよい。シャッター２２として、カメラ等に一般的に用いられるシャッター機構を用いてもよいが、図１４に例示する構成とし、照射野絞りの機能も備えることとしてもよい。
【０１１７】
図１４に示すシャッター２２は、円盤状のＸ線遮蔽部２２１に開口部２２２が設けられて構成されている。回転軸２２３を介してＸ線遮蔽部２２１が回転し、Ｘ線源１１のＸ線照射範囲にＸ線遮蔽部２２１が位置する間は、シャッター２２は閉状態となる。Ｘ線源１１のＸ線照射範囲に開口部２２２が一致する間は、シャッター２２が開状態となり、開口部２２２を介してＸ線が照射される。このように、シャッター２２の開閉によってパルス照射と同様のＸ線照射を行うことができる。開口部２２２は絞りとしても機能し、開口部２２２の大きさを調整することによりＸ線の照射野を調整することができる。
【０１１８】
シャッター２２の回転速度は、５ステップの撮影間隔に合わせてシャッター２２が開閉されるように調整される。図１５は、５ステップの連続撮影時のＸ線源１１、シャッター２２、Ｘ線検出器１６、駆動部１２ａのタイミングチャートを示す。図１５に示すように、曝射スイッチがＯＮされると、駆動部１２ａによりマルチスリット１２の移動が開始され、所定時間後にＸ線源１１によるＸ線照射が開始される。Ｘ線照射の開始と同時にシャッター２２が開かれ、Ｘ線検出器１６による電荷蓄積が行われる。所定時間後、シャッター２２が閉じられると、そのタイミングに合わせてＸ線検出器１６により蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。このように、Ｘ線照射の開始後、シャッター２２の開閉に合わせてＸ線検出器１６による画像信号の蓄積と読み取りが５ステップ分繰り返される。５ステップを終えたタイミングで、Ｘ線源１１によるＸ線照射が停止され、シャッター２２の回転停止によりシャッター２２の開閉動作も停止される。また、Ｘ線検出器１６による電荷の蓄積及び読み取りが停止される。
【０１１９】
〈他の実施形態〉
上記実施形態に係るＸ線撮影装置１は、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影専用の構成を有する。しかし、医療施設によっては、通常のＸ線撮影用にＸ線源が予め施設の天井部分に取り付けられていたり、被写体台が床に固定されていたりする場合がある。ここへＸ線撮影装置１を導入すれば、備え付けのＸ線撮影機器を有効利用できない。以下、他の実施形態として、既存のＸ線撮影機器を利用して通常のＸ線撮影と、タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影の両方が可能なＸ線撮影装置の例を示す。
【０１２０】
図１６は他の実施形態に係るＸ線撮影装置２を示す側面図である。Ｘ線撮影装置２において、Ｘ線撮影装置１と同一の構成部には同一の符号を付している。図１６に示すように、Ｘ線撮影装置２は、Ｘ線源２１、被写体台１３及びＸ線検出器１６が別体構成とされている。保持部１７にはマルチスリット１２と第１格子１４及び第２格子１５が保持され、Ｘ線の照射方向（ｚ方向）にその位置関係が固定されている。本体部１８の下部には車輪が設けられており、本体部１８及び保持部１７の位置を自在に移動させることが可能である。
【０１２１】
Ｘ線源２１、被写体台１３、Ｘ線検出器１６は、医療施設に予め備え付けられたＸ線撮影機器である。Ｘ線源２１はｚ方向に移動可能に天井部分に設置されている。被写体台１３及びＸ線検出器１６は床に固定された保持部１３ｂ、１６ｂにそれぞれ保持されている。保持部１３ｂ、１６ｂにはそれぞれ駆動部１３ａ、１６ａが設けられており、駆動部１３ａ、１６ａにより被写体台１３及びＸ線検出器１６をｚ方向に移動させることができる。
【０１２２】
Ｘ線撮影装置２において、マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５は、例えば次のように構成することができる。
【０１２３】
Ｘ線源２１のＸ線管の焦点径：６００（μｍ）、管電圧：４０（ｋＶｐ）、付加フィルタ：アルミ１．６（ｍｍ）の条件下において、
Ｘ線源２１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ｄ３：１６９０（ｍｍ）
マルチスリット１２から第２格子１５までの距離ｄ３＋ｄ４：１９９０（ｍｍ）
マルチスリット１２のサイズ：１０（ｍｍ四方）、スリット周期：３０（μｍ）
第１格子１４のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：４．５（μｍ）
第２格子１５のサイズ：５０（ｍｍ四方）、スリット周期：５．３（μｍ）
タルボ・ロー干渉計によるＸ線撮影を行う場合、図１６に示すように、まず被写体の高さ位置に合わせて被写体台１３が移動される。次に、被写体台１３から離間するようにＸ線検出器１６が移動されると、その間に第１格子１４及び第２格子１５が配置されるように、本体部１８が移動され、位置が固定される。その後、被写体台１３と第１格子１４が近接するように保持部１７の位置が移動される。さらに、第２格子１５とＸ線検出器１６が近接するように、Ｘ線検出器１６の位置が移動され、Ｘ線源２１がマルチスリット１２に近接するように、Ｘ線源２１が移動される。
【０１２４】
一方、通常のＸ線撮影を行う場合、図１７に示すように、本体部１８が移動されて、被写体台１３とＸ線検出器１６間から保持部１７が取り外される。通常のＸ線撮影とは吸収コントラスト法による撮影であり、被写体とＸ線検出器１６が密着した位置に配置される密着撮影である。保持部１７の除去後、被写体の高さ位置に合わせて被写体台１３が移動され、Ｘ線検出器１６は被写体台１３に密着するように移動される。
【０１２５】
なお、図１８に示すＸ線撮影装置３のように、撮影対象が手指等の場合、高齢の患者であっても、手指を上下方向に所定の範囲は動かすことが出来ることに鑑み、被写体台１３の位置を固定し、椅子型の昇降台１９を設けて患者の位置を移動できる構成としてもよい。この構成によれば、Ｘ線源２１や被写体台１３、Ｘ線検出器１６の位置を調整する手間が省け、保持部１７に昇降するための駆動系を設ける必要も無い。また、昇降台１９を上下に移動させてできるだけ患者の体が被写体台１３に接する領域を大きくすることにより、被写体を安定させることができる。例えば、患者が被写体である手を被写体台１３に載置した後、手だけでなく腕部分も被写体台１３に接するように昇降台１９を下げる。腕部分も載置させることで被写体台１３上の被写体（手部分）を安定させ、撮影時にぶれないように図ることができる。なお、Ｘ線撮影装置３において、Ｘ線検出器１６は保持部１７に保持することとしてもよい。
【０１２６】
このように、既存のＸ線源２１、被写体台１３、Ｘ線検出器１６を用いてＸ線撮影装置２、３を構成することも可能である。本実施形態の場合には、マルチスリット（移動用駆動系含む）を既存の管球側（コリメータ含む）に取付け、マルチスリットとは別ユニットとして、第１格子、第２格子、及びＸ線検出器を構成し、設置時に、当該格子ユニットの位置を管球＋マルチスリット側に対して位置調整することも可能である。この場合、一体型の大きな装置の場合、輸送時の困難性があるが、各ユニットに分別することで個々のユニットが小型化となり、輸送性が大幅に向上する。
【０１２７】
なお、Ｘ線撮影装置の特性、特に管球特性によっては、再構成画像の作成に用いる一連のモアレ画像（上記実施例では５ステップの撮影による５枚のモアレ画像）の各撮影間隔が数十秒〜数分に及ぶことも想定される。この場合には、輝尽性蛍光体シートを内蔵したＣＲカセッテを用いた撮影も可能である。技師等の撮影者は、次の撮影が可能になるまでの間に、ＣＲカセッテを交換し、撮影済のカセッテを読取装置に装填し、読取られた画像データをコントローラ５に送信する構成とすることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１  Ｘ線撮影装置
１１、２１  Ｘ線源
１２  マルチスリット
１２ａ  駆動部
１３  被写体台
１４  第１格子
１５  第２格子
１６  Ｘ線検出器
１７  保持部
１７ａ  緩衝部材
１８  本体部
５  コントローラ
２、３  Ｘ線撮影装置（他の実施形態）
１３ｂ  保持部
１６ｂ  保持部
２２  シャッター
２２２  開口部
【図５】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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