(57)【要約】【課題】Ｘ線位相コントラスト画像の視認性を確保しつつ、被写体を拡大または縮小して撮影することが可能なＸ線撮像装置を提供する。【解決手段】このＸ線撮像装置は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器２と、Ｘ線源１と検出器２との間に配置され、Ｘ線源１から照射されたＸ線が照射される位相格子Ｇ１と、位相格子Ｇ１を通過したＸ線が照射される吸収格子Ｇ２と、を含む複数の格子と、Ｘ線源１と検出器２との間に配置された被写体Ｔにより生じるＸ線の位相ずれΔΦに基づくＸ線位相コントラスト画像を生成する画像処理部４とを備え、Ｘ線源１に対して検出器２を移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率を変化させるように構成されている。【選択図】図５
2018122052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置され、前記Ｘ線源から照射された前記Ｘ線が照射される第１格子と、前記第１格子を通過した前記Ｘ線が照射される第２格子と、を含む複数の格子と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置された被写体により生じる前記Ｘ線の位相ずれに基づくＸ線位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、
を備え、
前記Ｘ線源に対して前記検出器を移動させることにより、前記Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させるように構成されている、Ｘ線撮像装置。
【請求項２】
前記検出器は、前記第２格子の近傍に配置されており、
前記検出器を前記第２格子から遠ざけることによって、前記Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率が大きくなるように構成されている、請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記検出器の移動量に応じて、前記Ｘ線の照射時間を変更可能なように構成されている、請求項１または２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記検出器は、前記Ｘ線が照射されて生成される前記第１格子の自己像と前記第２格子とを重ね合わせることにより生成される干渉縞を検出し、
前記画像処理部は、前記Ｘ線源と前記検出器との間に前記被写体を配置した場合と配置しない場合との前記干渉縞における前記位相ずれに基づいて、前記Ｘ線位相コントラスト画像を生成するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
【請求項５】
前記Ｘ線源に対して前記検出器を移動した場合に、前記位相ずれが変化しないように構成されている、請求項４に記載のＸ線撮像装置。
【請求項６】
前記Ｘ線源に対して前記被写体を移動させることにより、前記Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させるように構成されており、
前記Ｘ線源に対して、前記検出器を移動させるか、前記被写体を移動させるかのいずれかまたは両方を行うことによって、前記Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させるように構成されている、請求項１〜５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】
従来、被写体を通過したＸ線の位相ずれを利用して被写体内部を画像化するＸ線撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、Ｘ線を発生するＸ線源と、Ｘ線源から発生したＸ線を回折する第１格子と、第１格子で回折したＸ線をさらに回折してモアレパターンを発生する第２格子と、第２格子で発生させたモアレパターンを検出するＸ線画像検出器とを備えた、Ｘ線撮像装置が開示されている。上記特許文献１のＸ線撮像装置は、被写体を、Ｘ線源と第１格子との間、または、第１格子と第２格子との間に配置した状態で、被写体をＸ線撮影した場合のモアレパターンと、被写体を配置しない状態で撮影した場合のモアレパターンとから、被写体を通過したことにより生じるＸ線の位相ずれを画像化したＸ線位相コントラスト画像を生成するように構成されている。これにより、上記特許文献１のＸ線撮像装置は、Ｘ線を吸収しにくい軽元素からなる被写体であっても、被写体によるＸ線の位相ずれを画像化することによって、被写体の内部構造を高感度で撮像することが可能である。
【０００４】
上記特許文献１のようなＸ線撮像装置では、被写体を第１格子に近い位置で撮影する程、第１格子で回折されたＸ線が第２格子に到達する位置ずれが大きくなる。これにより、上記特許文献１のようなＸ線撮像装置では、被写体を第１格子に近い位置で撮影する程、被写体により生じるＸ線の位相ずれが大きくなるため、生成されるＸ線位相コントラスト画像のコントラストを大きくすることが可能である。したがって、上記特許文献１のようなＸ線撮像装置では、通常被写体を第１格子に近い位置に配置して撮影が行われている。また、上記特許文献１のようなＸ線撮像装置では、第１格子および第２格子の位置が、各々の格子の格子周期、および、Ｘ線源の設計Ｘ線エネルギー等のシステム仕様によって決まっている。したがって、上記特許文献１のようなＸ線撮像装置では、第１格子および第２格子の位置が所定の範囲内に制限されるため、第１格子付近に被写体を配置して撮影する場合、被写体の拡大率が所定の範囲内に制限される。そこで、上記特許文献１のようなＸ線撮像装置では、被写体を拡大または縮小して撮影したい場合には、被写体を第１格子から遠ざけたり近づけたりする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００９／１０４５６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のようなＸ線撮像装置では、上述したように、被写体を拡大または縮小して撮影したい場合に、被写体を第１格子から遠ざけて撮影すると、被写体により生じるＸ線の位相ずれが小さくなり、生成されるＸ線位相コントラスト画像におけるコントラストが小さくなってしまう。したがって、上記特許文献１のようなＸ線撮像装置では、被写体を第１格子から遠ざけることによって被写体を拡大または縮小して撮影する場合に、Ｘ線位相コントラスト画像におけるコントラストが小さくなることに起因して、視認性が低下してしまうという問題点がある。特に、被写体が、Ｘ線の位相ずれが生じにくい物質からなる場合には、被写体を視認しにくくなってしまう。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、Ｘ線位相コントラスト画像の視認性を確保しつつ、被写体を拡大または縮小して撮影することが可能なＸ線撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線撮像装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置され、Ｘ線源から照射されたＸ線が照射される第１格子と、第１格子を通過したＸ線が照射される第２格子と、を含む複数の格子と、Ｘ線源と検出器との間に配置された被写体により生じるＸ線の位相ずれに基づくＸ線位相コントラスト画像を生成する画像処理部とを備え、Ｘ線源に対して検出器を移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させるように構成されている。
【０００９】
この発明の一の局面によるＸ線撮像装置では、上記のように、Ｘ線撮像装置を、Ｘ線源に対して検出器を移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させるように構成する。これにより、被写体を移動しなくても、検出器をＸ線源に対して移動させるだけで、生成されるＸ線位相コントラスト画像における被写体の大きさを変化させることができるので、被写体を移動した場合と異なり、Ｘ線位相コントラスト画像のコントラストが小さくなってしまうことなく、被写体を拡大または縮小して撮影することができる。その結果、Ｘ線位相コントラスト画像の視認性を確保しつつ、検出器をＸ線源に対して移動させるだけで、被写体を拡大または縮小して撮影することができる。
【００１０】
上記一の局面によるＸ線撮像装置において、好ましくは、検出器は、第２格子の近傍に配置されており、検出器を第２格子から遠ざけることによって、Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率が大きくなるように構成する。ここで、Ｘ線位相コントラスト画像を生成するＸ線撮像装置において、検出器を第２格子の近傍に配置する構成は一般的である。したがって、上記のように、第２格子の近傍に配置された検出器を第２格子から遠ざけることによって、Ｘ線位相コントラスト画像の視認性を確保しつつ、Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を大きくすることができる。
【００１１】
上記一の局面によるＸ線撮像装置において、好ましくは、検出器の移動量に応じて、Ｘ線の照射時間を変更可能なように構成する。このように構成すれば、Ｘ線源と検出器との距離の変化に起因する検出器で検出される単位時間当たりのＸ線量の変化によって、Ｘ線位相コントラスト画像の生成に必要なＸ線量が変化した場合でも、適切なＸ線の照射時間となるように調整して、Ｘ線位相コントラスト画像の生成に必要なＸ線量を確保することができる。
【００１２】
上記一の局面によるＸ線撮像装置において、好ましくは、検出部は、Ｘ線が照射されて生成される第１格子の自己像と第２格子とを重ね合わせることにより生成される干渉縞を検出し、画像処理部は、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置した場合と配置しない場合との干渉縞における位相ずれに基づいて、Ｘ線位相コントラスト画像を生成するように構成する。このように構成すれば、第１格子の自己像と第２格子との重ね合わせにより生じる干渉縞は、第２格子の位置に生成されるため、Ｘ線源に対して検出器を移動させた場合でも、第１格子の自己像の周期と第２格子の周期との比率を一定に保つことができる。したがって、Ｘ線源に対して検出器を移動させた場合でも、干渉縞における位相ずれが変化しないので、被写体を配置した場合と被写体を配置しない場合とのＸ線の位相ずれを一定に保つことができる。その結果、Ｘ線の位相ずれが一定に保たれることにより、Ｘ線位相コントラスト画像のコントラストを維持したまま、被写体を拡大または縮小して撮影することができる。
【００１３】
上記の画像処理部がＸ線源と検出器との間に被写体を配置した場合と配置しない場合との干渉縞における位相ずれに基づいて、Ｘ線位相コントラスト画像を生成するＸ線撮像装置において、好ましくは、Ｘ線源に対して検出器を移動した場合に、位相ずれが変化しないように構成する。このように構成すれば、Ｘ線位相コントラスト画像のコントラストを確実に維持したまま、被写体を拡大または縮小して撮影することができる。
【００１４】
上記一の局面によるＸ線撮像装置において、好ましくは、Ｘ線源に対して被写体を移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させるように構成されており、Ｘ線源に対して、検出器を移動させるか、被写体を移動させるかのいずれかまたは両方を行うことによって、Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させるように構成する。このように構成すれば、Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させる方法を適宜選択することができる。たとえば、Ｘ線位相コントラスト画像のコントラストが小さい場合は、検出器を移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させ、Ｘ線位相コントラスト画像のコントラストが大きい場合は、被写体を移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像の拡大率を変化させることができる。その結果、Ｘ線位相コントラスト画像のコントラストが大きい場合には、検出器を移動させずに、Ｘ線の照射時間が増加するのを抑制することができるとともに、Ｘ線位相コントラスト画像のコントラストが小さい場合には、被写体を移動させずに、コントラストの更なる低下を招き視認性が失われることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記のように、Ｘ線位相コントラスト画像の視認性を確保しつつ、に被写体を拡大または縮小して撮影することが可能なＸ線撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態によるＸ線撮像装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】第１格子の自己像と第２格子とによるモアレの生成を説明する図である。
【図３】被写体の有無に起因するＸ線信号強度変化曲線の位相ずれを説明する図である。
【図４】位相ずれによるＸ線位相コントラスト画像の生成を説明する図である。
【図５】検出器の移動によって被写体が拡大撮影される原理を説明するための図である。
【図６】Ｘ線位相コントラスト画像が検出器の移動によって拡大されている様子を示す図である。
【図７】検出器を移動した場合のＸ線画像におけるコントラストの変化などに関するデータを示した図である。
【図８】検出器を移動した場合の撮影時間と被写体を移動した場合の撮影時間とを比較したグラフである。
【図９】Ｘ線源から検出器までの距離の変化に対するＸ線画像におけるコントラストの値を示したグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態によるＸ線撮像装置の全体構成を示す図である。
【図１１】被写体の移動によって被写体が拡大撮影される原理を説明するための図である。
【図１２】本発明の第１実施形態の変形例によるＸ線撮像装置の全体構成を示す図である。
【図１３】従来の手法による被写体の拡大撮影における問題点を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。なお、Ｘ線位相イメージング装置１００は、特許請求の範囲の「Ｘ線撮像装置」の一例である。
【００１９】
（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、位相格子Ｇ１と、吸収格子Ｇ２と、検出器２と、制御部３と、表示部５と、移動機構６と、を備えている。Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、位相格子Ｇ１と、吸収格子Ｇ２と、検出器２とが、Ｘ線の照射軸方向（光軸方向、Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。つまり、位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２は、Ｘ線源１と検出器２との間に配置されている。なお、本明細書において、Ｘ線の照射軸方向をＺ方向とし、Ｚ方向と直交する面内において互いに直交する方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向とする。なお、位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２はそれぞれ、特許請求の範囲の「第１格子」および「第２格子」の一例である。
【００２０】
Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線を微小焦点で照射するように構成されている。また、Ｘ線源１は、Ｘ線位相コントラスト画像３０（図４参照）を撮影するために必要となるＸ線量に合わせて、Ｘ線の照射時間を調整可能に構成されている。
【００２１】
位相格子Ｇ１は、通過するＸ線の位相を変化させる回折格子である。位相格子Ｇ１は、Ｘ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ１で配列されるスリットＧ１ａおよびＸ線吸収部Ｇ１ｂを有している。各スリットＧ１ａおよびＸ線吸収部Ｇ１ｂは、Ｙ方向に延びるように形成されている。
【００２２】
位相格子Ｇ１は、Ｘ線源１と、吸収格子Ｇ２との間に配置されており、Ｘ線が照射される。位相格子Ｇ１は、タルボ効果により、自己像２０（図２参照）を形成するために設けられている。可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像２０）が形成される。これをタルボ効果という。自己像２０は、Ｘ線の干渉によって生じる干渉縞である。
【００２３】
吸収格子Ｇ２は、Ｘ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ２で配列される複数のスリットＧ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂを有している。各スリットＧ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂは、Ｙ方向に延びるように形成されている。
【００２４】
吸収格子Ｇ２は、位相格子Ｇ１と検出器２との間に配置されており、位相格子Ｇ１を通過したＸ線が照射される。また、吸収格子Ｇ２は、位相格子Ｇ１からタルボ距離だけ離れた位置に配置される。
【００２５】
検出器２は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器２は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向に並んで配置されている。検出器２の検出信号は、制御部３が備える画像処理部４へと送られる。
【００２６】
制御部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含んで構成されたコンピュータである。制御部３は、Ｘ線画像を生成可能な画像処理部４を備えている。また、制御部３は、移動機構６を用いて、位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２を所定位置へ移動させたり、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率を変化させるために検出器２を所定位置へ移動させるように構成されている。
【００２７】
画像処理部４は、検出器２から送られた検出信号に基づいて、Ｘ線位相コントラスト画像３０（位相微分像）を含むＸ線画像を生成するように構成されている。また、画像処理部４は、Ｘ線位相イメージング装置１００のＸ方向およびＹ方向が、Ｘ線画像における縦方向および横方向となるように、Ｘ線画像を生成するように構成されている。
【００２８】
表示部５は、たとえば、液晶ディスプレイとして構成されている。そして、表示部５は、画像処理部４により生成されたＸ線画像を表示できるように構成されている。
【００２９】
移動機構６は、位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２を保持する格子保持部（図示せず）を介して、制御部３より送られる信号に基づいて、保持した位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２を、Ｚ方向、Ｘ方向およびＹ方向の所定方向に移動させるように構成されている。また、移動機構６は、制御部３により送られる信号に基づいて、検出器２を、Ｚ方向に移動させるように構成されている。移動機構６は、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータを用いた電動位置決め機構である。これにより、位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２の相対位置、および、吸収格子Ｇ２（Ｘ線源１）に対する検出器２の相対位置を容易に変化させることができる。
【００３０】
（Ｘ線位相コントラスト画像の生成方法）
次に、図２〜図４を参照して、Ｘ線位相コントラスト画像３０の生成方法を説明する。
【００３１】
上述したように、Ｘ線位相イメージング装置１００では、位相格子Ｇ１の自己像２０が生成される位置に吸収格子Ｇ２が配置されている。したがって、図２に示すように、位相格子Ｇ１の自己像２０と吸収格子Ｇ２とが重なり合うことにより、吸収格子Ｇ２の下流側では、位相格子Ｇ１の自己像２０のピッチｄ３よりも大きいピッチｄ４を有するモアレ２１が生成される。このモアレ２１は、検出器２で検出されるＸ線の信号強度の違いにより生成される。このように、モアレ２１は、位相格子Ｇ１の自己像２０のピッチｄ３よりも大きいピッチｄ４を有するため、極めて小さな検出素子を有する検出器でなくても、Ｘ線の信号強度の大小を検出し易くなっている。なお、モアレ２１は、特許請求の範囲の「干渉縞」の一例である。
【００３２】
吸収格子Ｇ２を格子ピッチｄ２のピッチ方向（Ｘ方向）に並進させることにより、検出器２で検出されるＸ線の信号強度が変化する。これに伴い、位相格子Ｇ１の自己像２０と吸収格子Ｇ２との重なり具合が変化するので、モアレ２１の形状が変化する。吸収格子Ｇ２をＸ方向に並進させた場合、検出器２で検出されるＸ線の信号強度が変化することにより、図３に示すように、Ｘ線の信号強度の変化を表すＸ線信号強度変化曲線が得られる。このＸ線信号強度変化曲線は、位相格子Ｇ１の自己像と吸収格子Ｇ２との重なり具合が、吸収格子Ｇ２の格子ピッチｄ２を１周期として繰り返されるので、正弦波形状（周期関数）となる。
【００３３】
図３に示すように、Ｘ線源１と位相格子Ｇ１との間に被写体Ｔを配置した場合のＸ線信号強度変化曲線は、被写体Ｔを配置しない場合のＸ線信号強度変化曲線に対して位相ずれΔΦが生じている。これは、被写体Ｔに照射されたＸ線が、被写体Ｔを通過する際に屈折されることに起因している。すなわち、位相ずれΔΦの大きさは被写体Ｔにおける屈折率の大きさとみなすことができる。そして、図４に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、検出器２の各画素における位相ずれΔΦ（ΔΦ1、ΔΦ2、ΔΦ3、…）の大きさに基づいて、Ｘ線位相コントラスト画像３０を生成することができる。このように、Ｘ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線を吸収しにくい軽元素からなる被写体であっても、被写体ＴによるＸ線の位相ずれΔΦを画像化することで、被写体Ｔの内部構造を高感度で撮像することが可能である。
【００３４】
（従来の手法による拡大または縮小撮影）
次に、図１３を参照して、従来の手法による拡大または縮小撮影の問題点を説明する。
【００３５】
図１３の（１）および（２）は、被写体Ｔを、Ｘ線源１と位相格子Ｇ１との間に配置させた場合を示している。図１３の（３）および（４）は、被写体Ｔを、位相格子Ｇ１と吸収格子Ｇ２との間に配置させた場合を示している。いずれの場合も、被写体Ｔを配置した場合のＸ線を実線で、被写体Ｔを配置しない場合のＸ線を鎖線で示している。また、いずれの場合も、被写体Ｔの同位置に照射されたＸ線が、所定の角度αで屈折される場合を示している。また、図１３（１）〜（４）において、被写体Ｔを配置した場合のＸ線が検出器２に到達する位置と、被写体Ｔを配置しない場合のＸ線が検出器２に到達する位置との、Ｘ方向のずれは、それぞれ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４で示す。
【００３６】
図１３（１）では、被写体Ｔを配置した場合と、被写体Ｔを配置しない場合とで、Ｇ１を通過したＸ線が検出器２に到達する位置が、Ｄ１だけズレている。これに対して、図１３（２）では、図１３（１）よりも、被写体ＴをＸ線源１に近づけているため、Ｘ線の照射領域Ｘに対する被写体Ｔの大きさ（比率）が大きくなり、被写体Ｔを拡大撮影することが可能である。しかしながら、図１３（２）では、被写体Ｔを配置した場合と、被写体Ｔを配置しない場合とで、Ｇ１を通過したＸ線が検出器２に到達する位置が、Ｄ１よりも小さいＤ２だけズレている。したがって、図１３（２）では、図１３（１）よりも被写体Ｔを拡大撮影可能であるものの、被写体Ｔの有無によるＸ線の位相ずれΔΦが小さくなってしまう。
【００３７】
図１３（３）では、被写体Ｔを配置した場合と、被写体Ｔを配置しない場合とで、Ｇ１を通過したＸ線が検出器２に到達する位置が、Ｄ３だけズレている。これに対して、図１３（４）では、図１３（３）よりも、被写体Ｔを吸収格子Ｇ２に近づけているため、Ｘ線の照射領域Ｘに対する被写体Ｔの大きさ（比率）が小さくなり、被写体Ｔを縮小撮影することが可能である。しかしながら、図１３（４）では、被写体Ｔを配置した場合と、被写体Ｔを配置しない場合とで、Ｇ１を通過したＸ線が検出器２に到達する位置が、Ｄ３よりも小さいＤ４だけズレている。したがって、図１３（４）では、図１３（３）よりも被写体Ｔを縮小撮影可能であるものの、被写体Ｔの有無によるＸ線の位相ずれΔΦが小さくなってしまう。
【００３８】
以上のように、被写体Ｔを拡大または縮小して撮影するために、被写体Ｔを位相格子Ｇ１から遠ざける手法では、被写体Ｔにより生じるＸ線の位相ずれΔΦの大きさが小さくなる。したがって、従来の被写体Ｔを移動させる手法では、Ｘ線位相コントラスト画像３０のコントラストが小さくなり、視認性の低下を招く。
【００３９】
（検出器の移動による被写体の拡大撮影）
次に、図５および図６を参照して、検出器２の移動による被写体Ｔの拡大撮影を説明する。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態のＸ線位相イメージング装置１００は、検出器２をＺ方向に移動させることが可能に構成されている。検出器２を、吸収格子Ｇ２の近傍位置（鎖線で図示、Ｘ線源から距離Ｓ１の位置）から、吸収格子Ｇ２に対する遠隔位置（実線で図示、Ｘ線源１から距離Ｓ２の位置）まで、検出器２を移動させた場合、検出器２で検出される被写体ＴのＸ方向の長さは、Ｈ２から、Ｈ２よりも大きいＨ３に変化する。なお、比較のため、検出器２のＸ方向の長さをＨ１およびＨ２よりも大きいＨ１とする。
【００４１】
図６に示すように、検出器２のＺ方向の移動に伴って、Ｘ線位相コントラスト画像３０における拡大率が変化する。検出器２がＸ線源から距離Ｓ１の位置で撮影した場合、Ｘ線位相コントラスト画像３０における被写体Ｔの縦方向の長さはＶ２であり、検出器２がＸ線源から距離Ｓ２の位置で撮影した場合、Ｘ線位相コントラスト画像３０における被写体Ｔの縦方向の長さは、Ｖ２よりも大きいＶ３である。なお、比較のため、Ｘ線位相コントラスト画像３０の縦方向の長さは、Ｖ２またはＶ３よりも大きいＶ１とする。
【００４２】
ここで、検出器２におけるＸ方向の長さＨ１、Ｈ２およびＨ３は、Ｘ線位相コントラスト画像３０における縦方向の長さＶ１、Ｖ２およびＶ３と、Ｈ１：Ｈ２：Ｈ３＝Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３の関係にある。つまり、被写体Ｔの移動により、検出器２で検出される被写体Ｔの大きさが変化した分だけ、Ｘ線位相コントラスト画像３０における被写体Ｔの大きさが変化している。これにより、本実施形態のＸ線位相イメージング装置１００では、検出器２をＸ線源１に対して移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０における被写体Ｔの拡大率を変化させることができる。
【００４３】
また、検出器２を移動することにより、位相格子Ｇ１の自己像２０と吸収格子Ｇ２とにより生成されるモアレ２１は、吸収格子Ｇ２の下流側では、形状が変化しない。たとえば、吸収格子Ｇ２から遠ざかった位置のモアレ２１は、吸収格子Ｇ２の近傍位置のモアレ２１に対して、形状を維持したまま拡大される。これは、モアレ２１は、位相格子Ｇ１の自己像２０のピッチと吸収格子Ｇ２の格子ピッチｄ２とに依存するとともに、吸収格子Ｇ２の位置に生成されるものであり、吸収格子Ｇ２の（Ｘ線照射方向の）下流側では、位相格子Ｇ１の自己像２０のピッチと吸収格子Ｇ２の格子ピッチｄ２との比率が維持されるからである。
【００４４】
なお、検出器２をＸ線源１から遠ざけると、検出器２で検出されるＸ線量が相対的に少なくなる。これは、Ｘ線源１から遠ざかるにしたがって、単位面積当たりのＸ線量が減少するためである。したがって、検出器２をＸ線源１から遠ざけるにしたがって、Ｘ線画像を生成するために必要なＸ線量を検出器２で検出する時間が増加する。そこで、本実施形態のＸ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線源１によるＸ線の照射時間を、検出器２の移動量に基づいて、調整可能に構成されている。
【００４５】
以上の説明では、被写体Ｔを拡大撮影させる場合に、検出器２を、吸収格子Ｇ２の近傍位置から遠隔位置まで移動させる方法を説明したが、検出器２を逆向きに（吸収格子Ｇ２の遠隔位置から近傍位置まで）移動させた場合は、被写体Ｔを縮小撮影させることができる。この際、モアレ２１の形状は維持されるので、Ｘ線位相コントラスト画像３０におけるコントラストを変化させずに、被写体Ｔを縮小撮影することができる。
【００４６】
（実施例）
次に、図７〜図９を参照して、上記したＸ線位相イメージング装置１００を用いて、検出器２のＸ線源１からの距離を変化させた実施例を説明する。
【００４７】
図７では、検出器２のＸ線源１からの距離（撮影距離）に対する、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率、検出器２で検出される単位時間当たりのＸ線量（線量比）、撮影時間（１フレーム（ｆｒｍ）のＸ線位相コントラスト画像３０を生成するために必要なＸ線量を得られる時間（ｍｓ））およびＸ線位相コントラスト画像３０におけるコントラストのデータを示している。
【００４８】
撮影距離は、図７では、ＳＩＤ（Ｓｏｕｒｃｅ  Ｉｍａｇｅ  ｒｅｃｅｐｔｏｒ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）として記載している。検出器２を吸収格子Ｇ２の近傍に配置した場合のＳＩＤを７１ｃｍとして、１１１ｃｍまで変化させた。
【００４９】
Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率は、ＳＩＤが７１ｃｍから１１１ｃｍまで変化するにしたがって、１．９７から３．０８まで変化した。すなわち、ＳＩＤを７１ｃｍから１１１ｃｍまで変化させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０は、約１．５倍（≒３．０８／１．９７）に拡大された。
【００５０】
検出器２で検出される単位時間当たりのＸ線量（線量比）は、ＳＩＤが７１ｃｍから１１１ｃｍまで変化するにしたがって、ＳＩＤが７１ｃｍの場合を基準として、１．００から０．４１まで変化した。すなわち、ＳＩＤを７１ｃｍから１１１ｃｍまで変化させることにより、検出器２で検出されるＸ線量が５９％減少した。これに伴い、撮影時間は、ＳＩＤが７１ｃｍから１１１ｃｍまで変化するにしたがって、ＳＩＤが７１ｃｍの場合を基準として、１０００ｍｓ／ｆｒｍから２４４４ｍｓ／ｆｒｍまで変化した。すなわち、ＳＩＤを７１ｃｍから１１１ｃｍまで変化させることにより、撮影時間が略２．４倍に増加した。図８は、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率と撮影時間との関係をグラフ化したものである。図８では、比較のために、検出器２を移動させた場合だけでなく、被写体Ｔを移動させた場合のデータも記載している。
【００５１】
Ｘ線位相コントラスト画像３０におけるコントラストは、図７および図９に示すように、ＳＩＤが７１ｃｍから１１１ｃｍまで変化しても、２６５１．８から３１１２．９の範囲内の変化のみであった。したがって、検出器２をＸ線源１に対して移動させても、位相ずれΔΦが変化しないことが示された。
【００５２】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５３】
第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相イメージング装置１００を、Ｘ線源１に対して検出器２を移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率を変化させるように構成する。これにより、被写体Ｔを移動しなくても、検出器２をＸ線源１に対して移動させるだけで、生成されるＸ線位相コントラスト画像３０における被写体Ｔの大きさを変化させることができるので、被写体Ｔを移動した場合と異なり、Ｘ線位相コントラスト画像３０のコントラストが小さくなってしまうことなく、被写体Ｔを拡大または縮小して撮影することができる。その結果、Ｘ線位相コントラスト画像３０の視認性を確保しつつ、検出器２をＸ線源１に対して移動させるだけで、被写体Ｔを拡大または縮小して撮影することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、上記のように、検出器２は、吸収格子Ｇ２の近傍に配置されており、検出器２を吸収格子Ｇ２から遠ざけることによって、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率が大きくなるように構成する。ここで、Ｘ線位相コントラスト画像３０を生成するＸ線位相イメージング装置１００において、検出器２を吸収格子Ｇ２の近傍に配置する構成は一般的である。したがって、上記のように、吸収格子Ｇ２の近傍に配置された検出器２を吸収格子Ｇ２から遠ざけることによって、Ｘ線位相コントラスト画像３０の視認性を確保しつつ、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率を大きくすることができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、検出器２の移動量に応じて、Ｘ線の照射時間を変更可能なように構成する。これにより、Ｘ線源１と検出器２との距離の変化に起因する検出器２で検出される単位時間当たりのＸ線量の変化によって、Ｘ線位相コントラスト画像３０の生成に必要なＸ線量が変化した場合でも、適切なＸ線の照射時間となるように調整して、Ｘ線位相コントラスト画像３０の生成に必要なＸ線量を確保することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、検出器２は、Ｘ線が照射されて生成される位相格子Ｇ１の自己像２０と吸収格子Ｇ２とを重ね合わせることにより生成されるモアレ２１を検出し、画像処理部４は、Ｘ線源１と検出器２との間に被写体Ｔを配置した場合と配置しない場合とのモアレ２１における位相ずれΔΦに基づいて、Ｘ線位相コントラスト画像３０を生成するように構成する。これにより、位相格子Ｇ１の自己像２０と吸収格子Ｇ２との重ね合わせにより生じるモアレ２１は、吸収格子Ｇ２の位置に生成されるため、Ｘ線源１に対して検出器２を移動させた場合でも、位相格子Ｇ１の自己像２０の周期と吸収格子Ｇ２の周期との比率を一定に保つことができる。したがって、Ｘ線源１に対して検出器２を移動させた場合でも、モアレ２１における位相ずれΔΦが変化しないので、被写体Ｔを配置した場合と被写体Ｔを配置しない場合とのＸ線の位相ずれΔΦを一定に保つことができる。その結果、Ｘ線の位相ずれΔΦが一定に保たれることにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０のコントラストを維持したまま、被写体Ｔを拡大または縮小して撮影することができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ線源１に対して検出器２を移動した場合に、位相ずれΔΦが変化しないように構成する。これにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０のコントラストを確実に維持したまま、被写体Ｔを拡大または縮小して撮影することができる。
【００５８】
［第２実施形態］
次に、図１０および図１１を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態の構成に加えて、被写体Ｔの移動によって被写体Ｔを拡大撮影することが可能に構成されている。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
【００５９】
（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
本発明の第２実施形態のＸ線位相イメージング装置２００では、上記第１実施形態のＸ線位相イメージング装置１００の構成に加えて、図１０に示すように、被写体Ｔを載置するとともに、Ｚ方向に移動可能に構成された被写体載置ステージ７を備える。なお、Ｘ線位相イメージング装置２００は、特許請求の範囲の「Ｘ線撮像装置」の一例である。
【００６０】
被写体載置ステージ７は、Ｘ線源１と位相格子Ｇ１との間に配置された被写体Ｔを載置可能に構成されている。被写体載置ステージ７は、制御部３より送られる信号に基づいて、移動機構２０６を介して、Ｚ方向に移動可能に構成されている。
【００６１】
移動機構２０６は、第１実施形態における移動機構６と同様に、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータを用いた電動位置決め機構である。これにより、Ｘ線源１、位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２に対して、被写体Ｔの相対位置を容易に変化させることができる。
【００６２】
図１１に示すように、本実施形態のＸ線位相イメージング装置２００は、検出器２をＺ方向に移動させることが可能に構成されている。位相格子Ｇ１の近傍位置（Ｘ線源から距離Ｌ１の位置）から、位相格子Ｇ１に対する遠隔位置（Ｘ線源１から距離Ｌ２の位置）まで、検出器２を移動させた場合、検出器２で検出される被写体ＴのＸ方向の長さは、Ｈ２２から、Ｈ２２よりも大きいＨ２３に変化する。すなわち、Ｘ線位相コントラスト画像３０における縦方向の長さが、Ｈ２２：Ｈ２３の比率で変化する。これにより、本実施形態のＸ線位相イメージング装置２００では、第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００と同様に、検出器２をＸ線源１に対して移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０における被写体Ｔの拡大率を変化させることができる。
【００６３】
以上のように、第２実施形態では、第１実施形態のＸ線位相イメージング装置１００の構成に加えて、被写体Ｔを移動することにより被写体Ｔの拡大率を変化させることが可能であるため、被写体Ｔの拡大率を変化させる方法として、適宜いずれかの方法（被写体Ｔの移動による方法、および、検出器２の移動による方法）を行うことができる。
【００６４】
たとえば、被写体Ｔが位相格子Ｇ１の上流側の近傍位置に配置されている状態から被写体Ｔを拡大させたい状況で考えると、次の通りである。被写体Ｔの屈折率が相対的に低いことによりＸ線位相コントラスト画像３０のコントラストが低いため、更なるコントラストの低下を避けたい場合は、検出器２を移動させることによって、被写体Ｔを拡大撮影すればよい。これにより、視認性を確保したまま、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大撮影をすることができる。また、被写体Ｔの屈折率が相対的に高いことによりＸ線位相コントラスト画像３０のコントラストが高いため、被写体Ｔを移動させても十分なＸ線位相コントラスト画像３０の視認性が維持される場合、被写体Ｔを移動させることによって、被写体Ｔを拡大撮影すればよい。これにより、Ｘ線源１から検出器２までの距離が大きくなることに起因した撮影時間の増加を抑制することができる。
【００６５】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６６】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６７】
第２実施形態のＸ線位相イメージング装置２００では、上記のように、Ｘ線源１に対して被写体Ｔを移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率を変化させるように構成されており、Ｘ線源１に対して、検出器２を移動させるか、被写体Ｔを移動させるかのいずれかまたは両方を行うことによって、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率を変化させるように構成する。これにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率を変化させる方法を適宜選択することができる。たとえば、Ｘ線位相コントラスト画像３０のコントラストが小さい場合は、検出器２を移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率を変化させ、Ｘ線位相コントラスト画像３０のコントラストが大きい場合は、被写体Ｔを移動させることにより、Ｘ線位相コントラスト画像３０の拡大率を変化させることができる。その結果、Ｘ線位相コントラスト画像３０のコントラストが大きい場合には、検出器２を移動させずに、Ｘ線の照射時間が増加するのを抑制することができるとともに、Ｘ線位相コントラスト画像３０のコントラストが小さい場合には、被写体Ｔを移動させずに、コントラストの更なる低下を招き視認性が失われることを抑制することができる。
【００６８】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６９】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００７０】
また、上記第１および第２実施形態では、複数の格子は、位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２を配置するようにした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１２に示すように、Ｘ線源１と位相格子Ｇ１との間に、Ｘ線源１から照射されたＸ線を微小焦点化することが可能な格子であるマルチスリットＧ３をさらに備えるように第１実施形態の変形例のＸ線位相イメージング装置３００を構成してもよい。この場合、Ｘ線源３０１は焦点を絞らなくてよいので、上記第１および第２実施形態のＸ線位相イメージング装置１００および２００のＸ線源１よりも、Ｘ線強度の高いＸ線を照射することができる。これにより、Ｘ線位相イメージング装置３００は、Ｘ線位相コントラスト画像３０を抽出する時間を短縮することができる。なお、図１２では、第１実施形態の構成にマルチスリットＧ３を設けた構成のみ記載しているものの、第２実施形態の構成にマルチスリットＧ３を設けてもよい。
【００７１】
また、上記第１および第２実施形態では、Ｘ線信号強度変化曲線を得る場合に、吸収格子Ｇ２を並進させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、位相格子Ｇ１を並進させるようにしてもよいし、位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２をともに並進させるようしてもよい。
【００７２】
また、上記第１および第２実施形態では、タルボ効果による自己像２０を形成するために設けられている格子を位相格子Ｇ１とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、自己像２０は縞模様であればよいので、位相格子Ｇ１の代わりに吸収格子を用いてもよい。吸収格子を用いると，距離などの光学条件により単純に縞模様が発生する領域（非干渉計）と、タルボ効果による自己像が生じる領域（干渉計）とが生じる。
【００７３】
また、上記第１および第２実施形態では、被写体Ｔを位相格子Ｇ１の上流側（Ｘ線源１および３０１側）に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、被写体Ｔを位相格子Ｇ１の下流流（検出器２側）に配置してもよい。
【００７４】
上記第１および第２実施形態および上記第１実施形態の変形例において、Ｘ線位相イメージング装置１００（２００、３００）を、位相微分像以外の、暗視野像、吸収像、あるいは、それら３つの画像のうちの２つ以上の画像を任意で組み合わせて使用した画像を生成するようにしてもよい。また、Ｘ線位相イメージング装置１００（２００、３００）は、タルボ干渉ではなく、非干渉計で使用することもできる。その場合、位相格子Ｇ１の代わりに、吸収格子が使用される。
【符号の説明】
【００７５】
１、３０１  Ｘ線源
２  検出器
４  画像処理部
２０  （第１格子の）自己像
２１  モアレ（干渉縞）
３０  Ｘ線位相コントラスト画像
１００、２００、３００  Ｘ線位相イメージング装置（Ｘ線撮影装置）
Ｇ１  位相格子または吸収格子（第１格子）
Ｇ２  吸収格子（第２格子）
Ｔ  被写体
ΔΦ  位相ずれ
【図１】
2018122052.tif 000003
【図２】
2018122052.tif 000004
【図３】
2018122052.tif 000005
【図４】
2018122052.tif 000006
【図５】
2018122052.tif 000007
【図６】
2018122052.tif 000008
【図７】
2018122052.tif 000009
【図８】
2018122052.tif 000010
【図９】
2018122052.tif 000011
【図１０】
2018122052.tif 000012
【図１１】
2018122052.tif 000013
【図１２】
2018122052.tif 000014
【図１３】
2018122052.tif 000015