(57)【要約】【課題】被写体有りの撮影と被写体無しの撮影との間で撮影条件が変化したことにより生じる画質の低下を抑制し、診断に良好な被写体再構成画像を提供する。【解決手段】本発明に係るＸ線撮影システムによれば、Ｘ線撮影装置１において撮影された被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に基づいてコントローラ５において作成された被写体再構成画像に対して、画素の位置座標を用いて表される一次関数又は二次関数によりアーチファクトを近似し、当該アーチファクトの補正を行う。【選択図】図２９
2015071051.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第１格子及び第２格子と、
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、
を有する撮影装置を備え、
前記Ｘ線源により照射され、前記第１格子、前記被写体台に載置された被写体、及び前記第２格子を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で読み取ることにより得られたモアレ画像に基づいて、被写体の再構成画像を生成するＸ線撮影システムであって、
前記被写体台に被写体を載置して撮影することにより取得された少なくとも一つの被写体有りのモアレ画像及び前記被写体台に前記被写体を載置せずに撮影することにより取得された少なくとも一つの被写体無しのモアレ画像に基づいて、前記被写体の再構成画像を作成する再構成画像作成手段と、
前記作成された前記被写体の再構成画像に対して、画素の位置座標を用いて表される一次関数又は二次関数によりアーチファクトを近似し、当該アーチファクトの補正を行う再構成画像補正手段と、
備えるＸ線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮影システムに関する。
【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。
【０００５】
また、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・ロー干渉計も提案されている（例えば、特許文献６参照）。従来のタルボ・ロー干渉計は、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）、一定周期間隔のモアレ画像を複数撮影するものであり、マルチスリットは、Ｘ線量の増大のために設けられている。
【０００６】
本願発明者等は、タルボ・ロー干渉計において、マルチスリットを第１格子及び第２格子に対して移動せしめることでも従来方式で得られる再構成画像と同等の画像を得られることを見出し、ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／５３９７８において出願を行った。
また、本願発明者等は、被写体を被写体台に載置して撮影を行うことにより得られたモアレ画像と被写体を被写体台に載置せずに撮影を行うことにより得られたモアレ画像を用いて被写体再構成画像を作成することで、よりアーチファクトの抑制された高精細な診断用の被写体再構成画像が得られることを見出し、特願２０１０−０６１９９３において出願を行った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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
【特許文献６】国際公開第２００８／１０２８９８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】
【０００８】
ところで、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像を同時に撮影することはできないため、それぞれ別個に撮影を行うが、例えば、撮影室の空調が両者の撮影の間で稼働しはじめたりすると、これらの撮影間で撮影条件が変化し、再構成画像に撮影条件の変化に起因したアーチファクトが出てしまい、再構成画像のコントラストが悪く見えてしまうという問題がある。
【０００９】
本発明の課題は、被写体有りの撮影と被写体無しの撮影との間で撮影条件が変化したことにより生じる画質の低下を抑制し、診断に良好な被写体再構成画像を提供できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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第１格子及び第２格子と、
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、
を有する撮影装置を備え、
前記Ｘ線源により照射され、前記第１格子、前記被写体台に載置された被写体、及び前記第２格子を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で読み取ることにより得られたモアレ画像に基づいて、被写体の再構成画像を生成するＸ線撮影システムであって、
前記被写体台に被写体を載置して撮影することにより取得された少なくとも一つの被写体有りのモアレ画像及び前記被写体台に前記被写体を載置せずに撮影することにより取得された少なくとも一つの被写体無しのモアレ画像に基づいて、前記被写体の再構成画像を作成する再構成画像作成手段と、
前記作成された前記被写体の再構成画像に対して、画素の位置座標を用いて表される一次関数又は二次関数によりアーチファクトを近似し、当該アーチファクトの補正を行う再構成画像補正手段と、
備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被写体有りの撮影と被写体無しの撮影との間で撮影条件が変化したことにより生じる画質の低下を抑制し、診断に良好な被写体再構成画像を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るＸ線撮影システム（Ｘ線撮影装置の側面図を含む）を示す図である。
【図２Ａ】マルチスリットの平面図である。
【図２Ｂ】ホルダーにマルチスリットを保持した状態の平面図及び側面図である。
【図３】マルチスリット回転部の平面図及び側面図である。
【図４Ａ】被写体ホルダーの平面図である。
【図４Ｂ】被写体ホルダーの側面図である。
【図５】格子回転部の平面図である。
【図６】第１格子及び第２格子を装着した状態の格子回転部の平面図及び側面図である。
【図７Ａ】図１の保持部における格子回転部の保持部分を拡大して示した平面図である。
【図７Ｂ】図７ＡにおけるＥ−Ｅ´断面図である。
【図７Ｃ】保持部に格子回転部を保持した状態を示す図である。
【図７Ｄ】第１格子及び第２格子とＸ線検出器とを一体的に回転可能な回転トレイを示す断面図である。
【図８】本体部の機能的構成を示すブロック図である。
【図９】コントローラの機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】タルボ干渉計の原理を説明する図である。
【図１１】Ｘ線撮影装置の制御部による撮影制御処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１１のステップＳ２で実行される第１の撮影モード処理を示すフローチャートである。
【図１３】図１１のステップＳ３で実行される第２の撮影モード処理を示すフローチャートである。
【図１４Ａ】コントローラの制御部により実行される縞走査法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１４Ｂ】コントローラの制御部により実行される縞走査法による再構成画像作成処理Ｂを示すフローチャートである。
【図１５】複数のモアレ画像間のＸ線強度変動補正を説明するための図である。
【図１６】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１７】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１８】コントローラの制御部により実行されるフーリエ変換法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１９】（ａ）は、第２の撮影モードで撮影された被写体有りのモアレ画像の一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のモアレ画像を二次元フーリエ変換した結果を示す図である。
【図２０】（ａ）は、第２の撮影モードで撮影された被写体無しのモアレ画像の一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）のモアレ画像を二次元フーリエ変換した結果を示す図である。
【図２１】格子のスリット方向を縦に配置したときの格子方向、第１の撮影モードにおいて撮影された干渉縞、第２の撮影モードにおいて撮影された干渉縞、第２の撮影モードにおいて撮影された干渉縞をフーリエ変換した結果、を示す図である。
【図２２】格子のスリット方向を横に配置したときの格子方向、第１の撮影モードにおいて撮影された干渉縞、第２の撮影モードにおいて撮影された干渉縞、第２の撮影モードにおいて撮影された干渉縞をフーリエ変換した結果、を示す図である。
【図２３】格子のスリット方向を斜めに配置したときの格子方向、第１の撮影モードにおいて撮影された干渉縞、第２の撮影モードにおいて撮影された干渉縞、第２の撮影モードにおいて撮影された干渉縞をフーリエ変換した結果、を示す図である。
【図２４】フーリエ変換して得られた０次成分をＨａｎｎｉｎｇ窓で切り出した例を示す図である。
【図２５】フーリエ変換して得られた１次成分をキャリア周波数分シフトさせて、Ｈａｎｎｉｎｇ窓で切り出した例を示す図である。
【図２６】改良型フーリエ変換法における窓の一例を示す図である。
【図２７】（ａ）は、縞走査法により得られた被写体の再構成画像の一例を示す図、（ｂ）は、改良型フーリエ変換法により得られた再構成画像の一例を示す図、（ｃ）は、従来のフーリエ変換法により得られた再構成画像の一例を示す図である。
【図２８】格子配置の変化（ずれ）を説明するための図である。
【図２９】コントローラの制御部により実行される一次関数による再構成画像補正処理を示すフローチャートである。
【図３０】図２９に示す一次関数による再構成画像補正処理の補正前後の微分位相画像の一例を示す図である。
【図３１】コントローラの制御部により実行される二次関数による再構成画像補正処理を示すフローチャートである。
【図３２】図３１に示す二次関数による再構成画像補正処理の補正前後の微分位相画像の一例を示す図である。
【図３３】コントローラの制御部により実行される定数による再構成画像補正処理を示すフローチャートである。
【図３４】図３３に示す定数による再構成画像補正処理の補正前後の微分位相画像の一例を示す図である。
【図３５】図３３に示す定数による再構成画像補正処理の補正前の微分位相画像の信号値のヒストグラム及び補正後の微分位相画像の信号値のヒストグラムを示す図である。
【図３６】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線撮影装置の概略構成を示す図である。
【図３７】図３６に示すＸ線撮影装置の平面図である。
【図３８】格子配置の変化を抑制するためのＸ線撮影装置の好ましい構成の一例を示す図である。
【図３９】Ｘ線撮影装置の被写体台の好ましい一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
図１に、本実施形態に係るＸ線撮影システムを示す。Ｘ線撮影システムは、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。本実施形態においては、Ｘ線撮影装置１は、手指を被写体として撮影する装置として説明するが、これに限定されるものではない。
【００１４】
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等を備える。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。
【００１５】
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４００〜２５００（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。
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。
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。
【００１６】
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（昇降）可能に本体部１８に取り付けられている。
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。
【００１７】
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。
【００１８】
マルチスリット１２は回折格子であり、図２Ａに示すよう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。この複数のスリットは、Ｘ線照射軸方向（図１のｚ方向）と直交する方向（図２Ａに白矢印で示す）に配列されている。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。
【００１９】
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２Ａ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。
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。
【００２０】
マルチスリット１２は、図２Ｂに示すように、ラック１２ａを有するホルダー１２ｂに保持されている。ラック１２ａは、マルチスリット１２のスリット配列方向に設けられている。ラック１２ａは、後述する駆動部１２２のピニオン１２２ｃと係合し、ピニオン１２２ｃの回転（位相角）に応じてホルダー１２ｂに保持されたマルチスリット１２をスリット配列方向に移動させるためのものである。  
【００２１】
本実施形態において、Ｘ線撮影装置１には、マルチスリット回転部１２１及び駆動部１２２が設けられている。マルチスリット回転部１２１は、第１格子１４及び第２格子１５のＸ線照射軸周りの回転に応じてマルチスリット１２をＸ線照射軸周りに回転させるための機構である。駆動部１２２は、複数のモアレ画像の撮影のためにマルチスリット１２をスリット配列方向に移動させるための機構である。
【００２２】
図３に、マルチスリット回転部１２１及び駆動部１２２の平面図及びＡ−Ａ´断面図を示す。
【００２３】
図３に示すように、マルチスリット回転部１２１は、モータ部１２１ａ、ギア部１２１ｂ、ギア部１２１ｃ、支持部１２１ｄ等を備えて構成されている。モータ部１２１ａ、ギア部１２１ｂ、ギア部１２１ｃは、支持部１２１ｄを介して保持部１７に保持されている。
モータ部１２１ａは、マイクロステップ駆動に切り替え可能なパルスモータであり、制御部１８１（図８参照）からの制御に応じて駆動され、ギア部１２１ｂを介してギア部１２１ｃをＸ線照射軸（図３に一点鎖線Ｒで示す）を中心として回転させる。ギア部１２１ｃは、ホルダー１２ｂに保持されたマルチスリット１２を装着するための開口部１２１ｅを有している。ギア部１２１ｃを回転させることにより、開口部１２１ｅに装着されたマルチスリット１２をＸ線照射軸周りに回転させ、マルチスリット１２のスリット配列方向を可変することができる。なお、撮影において、マルチスリット１２は０°〜９０°程度回転できればよいので、ギア部１２１ｃは全周にある必要はなく、図３に２点鎖線で示す範囲（正逆回転方向にそれぞれ９０°）で回転できればよい。
開口部１２１ｅは、ホルダー１２ｂに保持されたマルチスリット１２を上部から嵌め込むことが可能な形状及びサイズとなっている。ここでは、開口部１２１ｅにおけるスリット配列方向のサイズＷ４はホルダー１２ｂにおけるスリット配列方向のサイズＷ２より若干大きくなっており、マルチスリット１２をスリット配列方向にスライドさせることが可能となっている。なお、開口部１２１ｅにおけるスリット配列方向に直交する方向のサイズＷ３は、ホルダー１２ｂにおけるスリット配列方向に直交する方向のサイズＷ１との精密嵌合可能な寸法としており、ホルダー１２ｂを開口部１２１ｅに装着すると、ホルダー１２ｂに設けられたラック１２ａは開口部１２１ｅの外に、後述するピニオン１２２ｃと係合可能に配置される。
【００２４】
駆動部１２２は、マルチスリット周期に応じ０．１μｍ〜数十μｍ単位でマルチスリット１２をスリット配列方向に移動させる精密減速機等を備えて構成される。駆動部１２２は、例えば、図３に示すように、モータ部１２２ａ、ギア部１２２ｂ、ピニオン１２２ｃ等を備えて構成され、図示しないＬ字型板金等によりマルチスリット回転部１２１のギア部１２１ｃに固定されている。これにより、マルチスリット１２と駆動部１２２は一体的に回転されるようになっている。
モータ部１２２ａは、例えば、制御部１８１からの制御に応じて駆動され、ギア部１２２ｂを介してピニオン１２２ｃを回転させる。ピニオン１２２ｃは、マルチスリット１２のラック１２ａと係合して回転することで、マルチスリット１２をスリット配列方向に移動させる。
【００２５】
図１に戻り、被写体台１３は、被写体である手指を載置するための台である。被写体台１３は、患者の肘が載置できる高さに設けられていることが好ましい。このように、患者の肘まで載置できるように構成することで、患者は楽な姿勢となり、比較的長時間にわたる撮影の間に、指先の撮影部位の動きを低減させることができる。
【００２６】
また、被写体台１３には、被写体を固定するための被写体ホルダー１３０が設けられている。図４Ａに示すように、被写体ホルダー１３０は、手のひらで掴みやすいマウスのような楕円形状１３１のついた板状の部材である。上記楕円形状１３１は、その断面を側面から観察すると、図４Ｂに示すように、手のひらサイズのなだらかな凸曲面となっており、患者が手のひらで楕円形状１３１を掴むことで、被写体が疲れにくい状態で被写体の下方への動きを抑制することができる。
【００２７】
被写体ホルダー１３０が場所によってＸ線複素屈折率の不均一な形状又は厚みを有している場合、Ｘ線検出器１６に到達するＸ線量は被写体ホルダー１３０のＸ線複素屈折率が不均一であることによってムラが生じる。
被写体ホルダー１３０上には、更に被写体姿勢を安定させるため、指間スペーサ１３３を備えることが好ましい。また、患者毎に手や指間の大きさは異なるので、患者毎の手のひらの形状に合わせて被写体ホルダー１３０を作成しておき、撮影時には、その患者用の被写体ホルダー１３０を被写体台１３にマグネット等で取り付けることが好ましい。腕から手首までの荷重は被写体台１３が支えるので、被写体ホルダー１３０は指先部分の加重と患者が上方から押さえる力に耐えるものであればよく、安価で量産が可能なプラスチック成形とすることが可能である。
【００２８】
図１に戻り、第１格子１４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。
【００２９】
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方向の高さ）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。
【００３０】
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。
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。
【００３１】
上記条件は第１格子がπ／２型格子であること、つまり、第１格子のＸ線遮蔽部とＸ線透過部の素材による位相差がπ／２近傍にある場合の例を述べたが、第１格子はπ型を用いても良く、使用する格子の型式に応じた条件を演算すればよい。
【００３２】
第２格子１５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。
【００３３】
本実施形態では第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１４のスリット配列方向と第２格子１５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。また、本実施形態において、第１格子１４及び第２格子１５は、円盤状である。
【００３４】
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）
【００３５】
本実施形態において、第１格子１４及び第２格子１５は格子回転部２１０に装着されている。図５に、格子回転部２１０の平面図を示す。図６に、第１格子１４及び第２格子１５が装着された状態の格子回転部２１０の平面図及びＤ−Ｄ´断面図を示す。
【００３６】
図５に示すように、格子回転部２１０は、回転トレイ２１２上に、ハンドル２１１、相対角調整部２１３、ストッパー２１４等を備えて構成されている。
【００３７】
回転トレイ２１２は、第１格子１４及び第２格子１５を保持するための開口部２１２ａを有している。
ここで、本実施形態において、第１格子１４は、複数のスリットが配列されてなる円形状の格子部１４０と、この格子部１４０を開口部２１２ａに取り付けるための第１ホルダー部１４１及び第２ホルダー部１４２と、により構成されている（図６参照）。第１ホルダー部１４１は、格子部１４０の外周に取り付けられた、開口部２１２ａと略同じ半径（外周の半径）の部材であり、第１格子１４の装着時に開口部２１２ａと嵌合する。第２ホルダー部１４２は、第１ホルダー部１４１より更に外側に取り付けられた、開口部２１２ａよりやや半径（外周の半径）の大きい部材である。第２ホルダー部１４２は、その外周の一部がギア加工されている。また、第２ホルダー部１４２の外周の所定位置には、突起部１４２ａが設けられている。  
第２格子１５は、複数のスリットが配列されてなる円形状の格子部１５０と、この格子部１５０を開口部２１２ａに取り付けるためのホルダー部１５１と、により構成されている。ホルダー部１５１は、開口部２１２ａの半径と略同様の半径を有する円盤状の部材である。格子部１５０はホルダー部１５１の中央部上面に保持されている（図６参照）。
【００３８】
回転トレイ２１２に第１格子１４及び第２格子１５を装着する際には、まず、第２格子１５が開口部２１２ａの底面に嵌め込まれる。次に、第１格子１４が第２格子１５の上から開口部２１２ａに嵌め込まれる。これにより、図６に示す状態で回転トレイ２１２に第１格子１４及び第２格子１５が保持される。
【００３９】
開口部２１２ａに保持された第１格子１４及び第２格子１５は、撮影モードに応じて相対角調整部２１３により互いのスリット方向の相対角度が調整される。
ここで、Ｘ線撮影装置１は、縞走査法による再構成画像用に複数ステップで撮影を行う第１の撮影モードと、フーリエ変換法による再構成画像用に１又は２方向で撮影を行う第２の撮影モードとを有している。縞走査法用の撮影において要求される第１格子１４のスリット方向と第２格子１５のスリット方向との相対角度は第２格子の周期と画像サイズと縞の本数に依存する。縞走査法においては、モアレ画像における干渉縞の本数が少ないほど、また、干渉縞が鮮明なほど、このモアレ画像に基づいて作成される再構成画像が鮮明となることが知られている（山田朝治、横関俊介編著「モアレ縞・干渉縞応用計測法」、コロナ社、１９９６年１２月１０日参照）。そこで、第２格子の周期を５．３μm、６０ｍｍ角の画像の中に干渉縞が０〜３本程度にすると仮定すると、相対角度は０度〜±０．０１５度とする必要がある。一方、フーリエ変換法用の撮影において要求される第１格子１４のスリット方向と第２格子１５のスリット方向との相対角度はＸ線検出器１６の画素ピッチと空間分解能に依存する。一般的に使用される検出器（空間分解能３０μｍ〜２００μｍ）とすると、その相対角度は０．４度〜３度とする必要がある。よって、第１の撮影モードと第２の撮影モードを切り替えて撮影を行うためには、撮影モードに応じて第１格子と第２格子の相対角度を調整する必要がある。しかし、例えば、縞走査法では０．００００５度（縞１本分の誤差）〜０．０００１５度（縞３本分の誤差）の精度での調整が要求されるため、手動で第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向の相対角度を調整するのは困難である。
そこで、Ｘ線撮影装置１においては、相対角調整部２１３により、操作部１８２で設定された撮影モードに応じて第１格子１４と第２格子１５の相対角度を自動的に調整することが可能となっている。
【００４０】
図５、６に示すように、相対角調整部２１３は、モータ部２１３ａ、第１ギア２１３ｂ、第２ギア２１３ｃ、レバー２１３ｄにより構成されている。モータ部２１３ａは、第２ギア２１３ｃと係合し、制御部１８１からの制御に応じて第２ギア２１３ｃを回転させる。第２ギア２１３ｃは、レバー２１３ｄを介してその中心が第１ギア２１３ｂの中心と接続されており、その円周が第１ギア２１３ｂと係合している。第２ギア２１３ｃがモータ部２１３ａの駆動に応じて回転すると、第１ギア２１３ｂが第２ギア２１３ｃの中心を回転軸として第２ギア２１３ｃの周囲に沿って回転移動して第１格子１４の第２ホルダー１４２のギア部分と係合し、第２格子１５を回転させることなく第１格子１４をＸ線照射軸周りに回転させることが可能となっている。
【００４１】
本実施形態においては、工場出荷時に、第２ホルダー部１４２の突起部１４２ａが回転トレイ２１２上に設けられたストッパー（凸状の突起）２１４に突き当たったときに第１格子１４と第２格子１５のスリット方向の相対角度が第１の撮影モード時（縞走査法用の撮影モード）に最適な相対角となるように、ストッパー２１４の位置及び第１格子１４と第２格子１５の相対角度が予め調整されて開口部２１２ａに装着されている。第２の撮影モード（フーリエ変換用の撮影モード）が設定されると、第１格子１４と第２格子の相対角度が第２の撮影モードに最適となるように制御部１８１により相対角調整部２１３のパルスモータを採用したモータ部２１３ａが駆動（通電制御）される。これにより、第２ギア２１３ｃを介して第１ギア２１３ｂが回転して第２ホルダー部１４２のギア部分に係合し、第１格子１４と第２格子１５のスリット方向の相対角度が第２の撮影モードに最適となるように第２ホルダー部１４２が回転される。その後、当該パルスモータへの通電状態を可変させ、後述するバネ力に打ち勝つモータ自己保持力（励磁力）を発揮させる程度の通電状態（駆動時の定格電流の５０％未満等）とすることで、第２ホルダー部１４２を当該位相に維持することができる。    
なお、このときの回転角度は１度程度と小さいため、まず、モータ部２１３ａのパルスモータにより、突起部１４２ａが基準位置２１５にくるまで反時計周りに第２ホルダー部１４２を回転させ、突起部１４２ａが基準位置２１５に来たことが図示しないセンサにより検知されたら、第２ホルダー部１４２の回転方向を時計回りに切り替えてマイクロステップ駆動より第２ホルダー部１４２を回転させることが好ましい。
第２ホルダー部１４２は図示しないバネに付勢されており、モータ部２１３ａの駆動により第１ギア２１３ｂと第２ホルダー部１４２との係合が解除されると、バネの付勢力により突起部１４２ａがストッパー２１４の位置に戻る。即ち、第１格子１４と第２格子１５が第１の撮影モードに最適な相対角度に戻る。
【００４２】
以上のようにして、第１格子１４と第２格子１５の相対角度が撮影モードに応じた角度に調整される。
格子回転部２１０は、また、相対角度が調整された第１格子１４及び第２格子１５を被写体に対してＸ線照射軸周り（図６に点線Ｒで示す）に一体的に回転させることができる。
ここで、１次元格子（スリット）を用いるタルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計では、第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向と平行に線状に延びる構造物は鮮明に撮影することができないという特性がある。よって、被写体の注目すべき構造物の配置方向に応じて、第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向の角度を調整する必要がある。格子回転部２１０は、以下の機構により第１格子１４及び第２格子１５をその相対角度を維持したまま一体的にＸ線照射軸周りに回転させ、被写体の注目すべき構造物の配置方向に対する第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向の角度を調整することができる。
【００４３】
回転トレイ２１２には、上述のように、ハンドル２１１が設けられている。ハンドル２１１は、撮影技師等のオペレータがＸ線照射軸（図６に点線Ｒで示す）を軸として回転トレイ２１２を手動で回転させるための突起である。また、回転トレイ２１２は、回転トレイ２１２の回転角度を固定するための凹部２１２ｂ〜２１２ｅを有している。凹部２１２ｂ〜２１２ｅは、予め０°と定められた位置（ここでは凹部２１２ｂがトレイ固定部材１７１ｂのボールと対向する位置を０°の位置とする）から所定の回転角度にある位置（ここでは、０°、３０°、６０°、９０°）に設けられている。凹部２１２ｂ〜２１２ｅのそれぞれには、角度検知センサＳＥ１〜ＳＥ４が設けられており、トレイ固定部材１７１ｂと係合したことを検知して制御部１８１にその検知信号を出力する。
このように、回転トレイ２１２を手動で回転させるので、患者が触れる範囲に第１格子１４及び第２格子１５を一体的に回転させるための電気コード等を設ける必要がなく、安全性を確保することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、回転トレイ２１２が０°に設定されたときの第１格子１４及び第２格子１５の位置（角度）をホームポジションとする。また、第１格子１４及び第２格子１５がホームポジションであるときの第１格子１４のスリット方向とマルチスリット１２のスリット方向が平行である位置（角度）をマルチスリット１２のホームポジションとする。
【００４５】
図７Ａは、保持部１７における格子回転部２１０の保持部分１７１を拡大して示した平面図であり、図７Ｂは、図７ＡにおけるＥ−Ｅ´断面図である。図７Ｃは、保持部１７に格子回転部２１０を保持した状態を示す図である。
図７Ａ、図７Ｂに示すように、保持部分１７１には、格子回転部２１０の回転トレイ２１２と精密嵌合するサイズであり、回転トレイ２１２を回転可能に保持する開口部１７１ａと、回転トレイ２１２の回転角度を固定するためのトレイ固定部材１７１ｂと、が設けられている。開口部１７１ａの底部とＸ線検出器１６の載置部の間は、Ｘ線の透過を妨げないように、中空とするか又はＸ線透過率の高いアルミやカーボン等とすることが好ましい。トレイ固定部材１７１ｂは、凹部２１２ｂ〜２１２ｅの何れかがトレイ固定部材１７１ｂと対向するように位置したときにその対向する凹部に係合するボールと、ボールを図７Ａ、図７Ｂの矢印方向に誘導するための図示しないスライドガイド（押圧バネのガイド）により構成されている。凹部２１２ｂ〜２１２ｅの何れかがトレイ固定部材１７１ｂと対向する位置で回転トレイ２１２の回転が停止すると、トレイ固定部材１７１ｂのスライドガイドにより、対向している凹部にボールが係合するとともに、凹部に設けられた角度検知センサ（ＳＥ１〜ＳＥ４の何れか）によりボールの係合が検知されて制御部１８１に検知信号が出力される。これにより、制御部１８１は、回転トレイ２１２の回転角度、即ち、第１格子１４及び第２格子１５の回転角度を検知できるようになっている。
【００４６】
また、図７Ｄに示すように、回転トレイ２１２の開口部２１２ａの下部に、Ｘ線検出器１６の装着部２１２ｆを設け、第１格子１４及び第２格子１５とＸ線検出器１６とを一体として回転させることができるようにしてもよい。このようにすれば、Ｘ線検出器１６の縦横方向の鮮鋭性の異方性の影響を受けることがないので、再構成画像の縦横の鮮鋭性を第１格子１４及び第２格子１５の回転角度によらずに概ね一定とすることができる。
【００４７】
図１に戻り、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。
【００４８】
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。
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。
【００４９】
間接変換型は、ＣｓＩやＧｄ２Ｏ２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。
【００５０】
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）の膜圧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電圧が遊離され、電極間の電圧信号がＴＦＴにより読み取られる。
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。
【００５１】
Ｘ線撮影時のＦＰＤによる一連の処理を説明する。
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等に、オフセット補正用のダーク読み取りを少なくとも１回行う。  
【００５２】
本体部１８は、図８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、Ｘ線撮影装置１の各部を制御するとともに各種処理を実行する。例えば、制御部１８１は、後述する撮影制御処理をはじめとする各種処理を実行する。
【００５３】
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やＸ線撮影装置１の動作状況等を表示する。
【００５４】
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。
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。
【００５５】
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の撮影動作を制御する。また、コントローラ５は、Ｘ線撮影装置１により得られたモアレ画像を用いて診断用の被写体再構成画像を作成する画像処理部として機能する。
【００５６】
コントローラ５は、図９に示すように、制御部５１、操作部５２、表示部５３、通信部５４、記憶部５５を備えて構成されている。
制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、記憶部５５に記憶されているプログラムとの協働により、後述する縞走査法による再構成画像作成処理、フーリエ変換法による再構成画像作成処理をはじめとする各種処理を実行する。
【００５７】
操作部５２は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードで押下操作されたキーの押下信号とマウスによる操作信号とを、入力信号として制御部５１に出力する。表示部５３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５１に出力する構成としてもよい。
【００５８】
表示部５３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニタを備えて構成されており、制御部５１の表示制御に従って、操作画面、Ｘ線撮影装置１の動作状況、作成された被写体再構成画像等を表示する。
【００５９】
通信部５４は、通信インターフェイスを備え、ネットワーク上のＸ線撮影装置１やＸ線検出器１６と有線又は無線により通信する。例えば、通信部５４は、Ｘ線撮影装置１に撮影条件や制御信号を送信したり、Ｘ線撮影装置１又はＸ線検出器１６からモアレ画像を受信したりする。
【００６０】
記憶部５５は、制御部５１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。例えば、記憶部５５は、ＲＩＳ、ＨＩＳ等や図示しない予約装置より予約されたオーダを示す撮影オーダ情報を記憶している。撮影オーダ情報は、患者名、撮影部位、撮影モード等の情報である。記憶部５５は、Ｘ線検出器１６によって得られたモアレ画像、モアレ画像に基づき作成された診断用の被写体再構成画像を撮影オーダ情報に対応付けて記憶する。
また、記憶部５５は、Ｘ線検出器１６に対応するゲイン補正データ、欠陥画素マップ等を予め記憶する。
【００６１】
コントローラ５においては、操作部５２の操作により撮影オーダ情報の一覧表示が指示されると、制御部５１により、記憶部５５から撮影オーダ情報が読み出されて表示部５３に表示される。操作部５２により撮影オーダ情報が指定されると、指定された撮影オーダ情報に応じた撮影条件（撮影モードを含む）の設定情報やＸ線源１１のウォームアップの指示等が通信部５４によりＸ線撮影装置１に送信される。これにより、Ｘ線撮影装置１に撮影モードが設定される。即ち、コントローラ５は、撮影モードを設定する設定部として機能する。また、Ｘ線検出器１６がケーブルレスのカセッテ型ＦＰＤ装置である場合には、制御部５１は、内部バッテリ消耗防止の為のスリープ状態から、撮影可能状態に起動せしめる。
Ｘ線撮影装置１においては、通信部１８４によりコントローラ５から撮影条件の設定情報等が受信されると、Ｘ線撮影準備が実行される。  
【００６２】
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（第１の撮影モードの撮影方法）を説明する。
図１０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１０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。この干渉縞の乱れを、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及びタルボ・ロー干渉計の原理である。
【００６３】
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。
【００６４】
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、複数のモアレ画像を得るためには第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１２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。
なお、第２の撮影モードによりモアレ画像を得る場合には、マルチスリット１２の移動は行わず、１回撮影又は被写体とスリット方向を９０度回転させて２回撮影を行う。
【００６５】
図１１は、Ｘ線撮影装置１の制御部１８１により実行される撮影制御処理を示すフローチャートである。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の協働により実行される。
【００６６】
まず、コントローラ５から受信された設定情報に基づいて、第１の撮影モード（縞走査法用）と第２の撮影モード（フーリエ変換法用）の何れの撮影モードが設定されているかが判断される（ステップＳ１）。第１の撮影モードが設定されていると判断されると（ステップＳ１；第１の撮影モード）、第１の撮影モード処理が実行される（ステップＳ２）。一方、第２の撮影モードが設定されていると判断されると（ステップＳ１；第２の撮影モード）、第２の撮影モード処理が実行される（ステップＳ３）。
【００６７】
図１２は、図１１のステップＳ２においてＸ線撮影装置１の制御部１８１により実行される第１の撮影モード処理を示すフローチャートである。第１の撮影モード処理は、制御部１８１と記憶部１８５に記憶されているプログラムの協働により実行される。
【００６８】
ここで、第１の撮影モードでの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、制御部１８１の制御により駆動部１２２が駆動及び停止されることによりマルチスリット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。
【００６９】
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)）。
【００７０】
図１２に示すように、まず、制御部１８１により、Ｘ線源１１がウォームアップ状態に切り替えられる（ステップＳ１０１）。
次いで、格子回転部２１０の相対角調整部２１３が制御され、第１格子１４と第２格子１５の相対角度が第１の撮影モードに最適となるように（突起部１４２ａがストッパー２１４に接触する位置にくるように）第１格子１４が回転される。これにより、第１格子１４と第２格子１５の相対角度が調整される（ステップＳ１０２）。
【００７１】
次いで、オペレータの操作に応じて第１格子１４及び第２格子１５が一体的に回転され、被写体に対する第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向が設定される（ステップＳ１０３）。即ち、撮影技師等のオペレータは、格子回転部２１０のハンドル２１１を回転させ、被写体台１３に載置された被写体の注目すべき構造物の配置方向に応じて第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向を設定する。ハンドル２１１の回転が停止し、トレイ固定部材１７１ｂのバネ附勢されたボールの係合により位置固定されると、角度検知センサＳＥ１〜ＳＥ４の何れかから制御部１８１に検知信号が出力され、制御部１８１において、設定されたスリット方向に対応する、格子回転部２１０の回転トレイ２１２（即ち、第１格子１４及び第２格子１５）のホームポジションからの回転角度が取得される。
【００７２】
次いで、第１格子１４及び第２格子１５の回転角度に応じて、マルチスリット回転部１２１のモータ部１２１ａがパルスにより制御され、第１格子１４及び第２格子１５の回転角度に応じてマルチスリット１２が回転される（ステップＳ１０４）。例えば、モータ部１２１ａのパルスモータが制御され、マルチスリット１２のホームポジションからの回転角度が回転トレイ２１２回転角度近傍（例えば、回転トレイ２１２が３０°に設定された場合は２９°ぐらい）まで一気に回転される。
【００７３】
次いで、モータ部１２１ａがマイクロステップ精密制御に切り替えられ、マルチスリット１２を少しずつ回転させながら複数の回転角度で撮影が行われて調整用の複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ１０５）。例えば、回転トレイ２１２が３０°に設定された場合は、マルチスリット１２を２９．５°、３０°、３０．５°の３つの回転角度に設定してＸ線源１１により低線量Ｘ線が照射され、撮影が行われる。これにより、調整用の３つのモアレ画像が取得される。なお、ステップＳ１０５においては、被写体を被写体台１３に載置しない状態で撮影が行われる。
【００７４】
撮影された調整用の複数のモアレ画像は、マルチスリット１２の回転角度に対応付けて、並べて表示部１８３に表示される（ステップＳ１０６）。
【００７５】
ここで、上述のように、第１格子１４と第２格子１５の相対角度は干渉縞本数が最小となるようにステップＳ１０２で調整されているので、ステップＳ１０３においては、回転トレイ２１２の回転によりその相対角度を保ったまま第１格子１４及び第２格子１５が回転される。しかし、第１格子１４及び第２格子１５を載置した回転トレイ２１２が回転し、マルチスリット１２と第１格子１４及び第２格子１５との相対角度が変化すると、干渉縞（すなわちモアレ）の鮮明性が変化してしまう。そこで、マルチスリット１２と第１格子１４及び第２格子１５、即ち、これらを載置した回転トレイ２１２との相対角度を調整する必要がある。
一般的には、マルチスリット１２と第１格子１４との相対角度が少ないほど、干渉縞の鮮明性の高いモアレ画像が得られる。しかし、マルチスリット１２は発熱部であるＸ線源１１近傍に配置されるので熱影響を受けやすい。そのため、マルチスリット１２の変形等を考慮して、マルチスリット１２を回転トレイ２１２と同じ角度だけ回転させるだけでなく、モータ部１２１ａをマイクロステップ駆動させてステップＳ１０５〜Ｓ１０８における微調整を行うことが有効である。
【００７６】
オペレータは、ステップＳ１０６で表示部１８３に表示されたモアレ画像を観察し、干渉縞が最も鮮明な回転角度を撮影に用いる回転角度として選択する。なお、ここでは、干渉縞の鮮明性はオペレータの目視により観察するが、干渉縞の鮮明性の度合いを示す鮮明度は、後述するサインカーブ（図１７参照）における極大値をＭＡＸ、極小値をＭＩＮとした場合、下記の式で表すことができる。この干渉縞の鮮明度を用いてオペレータではなく、プログラムで自動的に最大値となる回転角度を設定しても良い。
干渉縞の鮮明度＝（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）＝振幅／平均値
【００７７】
操作部１８２により、マルチスリット１２の回転角度が入力されると（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、モータ部１２１ａが再駆動され、マルチスリット１２のホームポジションからの回転角度が入力された回転角度となるようにマルチスリット１２の位置が微調整される（ステップＳ１０８）。
【００７８】
マルチスリット１２の回転角度の調整後、被写体台１３に被写体が載置され、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Ｓ１０９；ＹＥＳ）、駆動部１２２によりマルチスリット１２がそのスリット配列方向に移動され、複数ステップの撮影が実行され、被写体有りの複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ１１０）。
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、制御部１８１の制御により駆動部１２２が起動され、マルチスリット１２の移動が開始される。所定量移動すると駆動部１２２が停止されることによりマルチスリットの移動が停止され、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。
【００７９】
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。
【００８０】
従来のように第２格子１５（又は第１格子１４）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１２２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１２２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。
【００８１】
各ステップの撮影が終了すると、本体部１８の通信部１８４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Ｓ１１１）。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枚ずつ被写体有りのモアレ画像が送信される。
【００８２】
次いで、Ｘ線検出器１６においてダーク読み取りが行われ、被写体有り画像データ補正用のダーク画像（オフセット補正データ）が取得される（ステップＳ１１２）。ダーク読み取りは、少なくとも１回行われる。又は、複数回のダーク読み取りを行ってその平均値をダーク画像として取得してもよい。ダーク画像は、通信部１８４からコントローラ５に送信される（ステップＳ１１３）。当該ダーク読取に基づくオフセット補正データは、各モアレ画像信号の補正に共通に用いられる。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。
【００８３】
次いで、オペレータによる曝射スイッチのＯＮ操作待ち状態となる（ステップＳ１１４）。ここで、オペレータは、被写体無しのモアレ画像を作成できるように、被写体台１３から被写体を取り除いて患者を退避させる。被写体なしの撮影の準備が完了したら、曝射スイッチを押下する。
【００８４】
曝射スイッチが押下されると（ステップＳ１１４；ＹＥＳ）、駆動部１２２によりマルチスリット１２がそのスリット配列方向に移動され、被写体なしで複数ステップの撮影が実行され、被写体無しの複数のモアレ画像が生成される（ステップＳ１１５）。各ステップの撮影が終了すると、本体部１８の通信部１８４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Ｓ１１６）。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通信部１８４により１枚ずつ被写体無しのモアレ画像が送信される。
【００８５】
次いで、Ｘ線検出器１６においてダーク読み取りが行われ、被写体無しのダーク画像が取得される（ステップＳ１１７）。ダーク読み取りは、少なくとも１回行われる。又は、複数回のダーク読み取りを行ってその平均値をダーク画像として取得してもよい。ダーク画像は、通信部１８４からコントローラ５に送信され（ステップＳ１１８）、一つの撮影オーダに対する一連の撮影は終了する。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。
なお、被写体無しの複数のモアレ画像及びダーク読取は被写体有りの撮影直後に実施されることが精度的に最も好ましいが、被写体画像の再構成までの時間短縮をはかるために、始業開始等に事前に取得しておいたデータを用いることとしても良い。
コントローラ５においては、通信部５４によりモアレ画像が受信されると、受信されたモアレ画像が撮影開始時に指定された撮影オーダ情報と対応付けて記憶部５５に記憶される。
【００８６】
図１３は、図１１のステップＳ３においてＸ線撮影装置１の制御部１８１により実行される第２の撮影モード処理を示すフローチャートである。第２の撮影モード処理は、制御部１８１と記憶部１８５に記憶されているプログラムの協働により実行される。
【００８７】
図１３に示すように、まず、制御部１８１により、Ｘ線源１１がウォームアップ状態に切り替えられる（ステップＳ２０１）。
次いで、格子回転部２１０の相対角調整部２１３が制御され、第１格子１４と第２格子１５の相対角度が第２の撮影モードに最適となるように（突起部１４２ａがホームポジションから所定角度回転した位置にくるように）調整される（ステップＳ２０２）。  
【００８８】
次いで、ステップＳ２０３〜ステップＳ２０８の処理が行われる。ステップＳ２０３〜Ｓ２０８の処理は、図１２のステップＳ１０３〜１０８で説明したものと同様であるので説明を援用する。
【００８９】
被写体台１３に被写体が載置され、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Ｓ２０９；ＹＥＳ）、撮影が実行され、被写体有りのモアレ画像が生成される（ステップＳ２１０）。即ち、Ｘ線源１１から放射線が照射され、Ｘ線検出器１６において読み取りが行われる。なお、第２の撮影モードでは、駆動部１２２は停止されたままの状態で、マルチスリット１２を移動させることなく、１枚のみの撮影が行われる。
【００９０】
撮影が終了すると、本体部１８の通信部１８４からコントローラ５に撮影により得られたモアレ画像が送信される（ステップＳ２１１）。
【００９１】
次いで、Ｘ線検出器１６においてダーク読み取りが行われ、被写体有り画像データ補正用のダーク画像（オフセット補正データ）が取得される（ステップＳ２１２）。ダーク読み取りは、少なくとも１回行われる。又は、複数回のダーク読み取りを行ってその平均値をダーク画像として取得してもよい。ダーク画像は、通信部１８４からコントローラ５に送信される（ステップＳ２１３）。当該ダーク読取に基づくオフセット補正データは、モアレ画像信号の補正に共通に用いられる。
【００９２】
次いで、オペレータによる曝射スイッチのＯＮ操作待ち状態となる（ステップＳ２１４）。ここで、オペレータは、被写体無しのモアレ画像を作成できるように、被写体台１３から被写体を取り除いて患者を退避させる。被写体なしの撮影の準備が完了したら、曝射スイッチを押下する。
【００９３】
曝射スイッチが押下されると（ステップＳ２１４；ＹＥＳ）、被写体無しで撮影が実行され、被写体無しのモアレ画像が生成される（ステップＳ２１５）。ステップＳ２１５においてもステップＳ２１０と同様に、駆動部１２２は停止されたままの状態で、マルチスリット１２を移動させることなく、１枚のみの撮影が行われる。
撮影が終了すると、本体部１８の通信部１８４からコントローラ５に、モアレ画像が送信される（ステップＳ２１６）。
【００９４】
次いで、Ｘ線検出器１６においてダーク読み取りが行われ、被写体無しのダーク画像が取得される（ステップＳ２１７）。ダーク読み取りは、少なくとも１回行われる。又は、複数回のダーク読み取りを行ってその平均値をダーク画像として取得してもよい。ダーク画像は、通信部１８４からコントローラ５に送信され（ステップＳ２１８）、一つの撮影オーダに対する一連の撮影は終了する。
なお、被写体無しの複数のモアレ画像及びダーク読取は被写体有りの撮影直後に実施されることが精度的に最も好ましいが、被写体画像の再構成までの時間短縮をはかるために、始業開始等に事前に取得しておいたデータを用いることとしても良い。
【００９５】
コントローラ５の制御部５１においては、通信部５４によりモアレ画像が受信されると、現在処理対象となっている撮影オーダ情報において設定されている撮影モードが第１の撮影モードである場合は縞走査法による再構成画像作成処理が実行され、第２の撮影モードである場合はフーリエ変換法による再構成画像作成処理が実行される。
【００９６】
図１４Ａは、制御部５１により実行される縞走査法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。縞走査法による再構成画像作成処理は、制御部５１と記憶部５５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。
【００９７】
まず、ステップＳ１１〜Ｓ１３においては、被写体有りの複数のモアレ画像及び被写体なしの複数のモアレ画像のそれぞれについて、Ｘ線検出器１６の各画素のバラツキを補正するための補正処理が実行される。具体的には、オフセット補正処理（ステップＳ１１）、ゲイン補正処理（ステップＳ１２）、欠陥画素補正処理（ステップＳ１３）が実行される。
【００９８】
ステップＳ１１においては、被写体有り画像データ補正用のダーク画像に基づいて、被写体有りの各モアレ画像にオフセット補正が施される。被写体無し画像データ補正用のダーク画像に基づいて、被写体無しの各モアレ画像にオフセット処理が施される。ステップＳ１２においては、撮影に用いられたＸ線検出器１６に対応するゲイン補正データが記憶部５５から読み出され、読み出されたゲイン補正データに基づいて、各モアレ画像にゲイン補正が施される。
ステップＳ１３においては、撮影に用いられたＸ線検出器１６に対応する欠陥画素マップ（欠陥画素位置を示すデータ）が記憶部５５から読み出され、各モアレ画像における欠陥画素位置マップで示す位置の画素値（信号値）が周辺画素により補間算出される。
【００９９】
次いで、複数のモアレ画像間でＸ線強度変動補正（トレンド補正）が行われる（ステップＳ１４）。縞走査法では、複数のモアレ画像に基づいて１枚の被写体再構成画像が作成される。そのため、各モアレ画像の撮影において照射されるＸ線強度にゆらぎ（変動）があると精巧な被写体再構成画像が得られず、微細な信号の変化が見落とされてしまう可能性がある。そこで、ステップＳ１４においては、複数のモアレ画像における撮影時のＸ線強度変動による信号値差を補正する処理が行われる。
具体的な処理としては、各モアレ画像の予め定められた１点の画素の信号値を用いて補正する方法、各モアレ画像間におけるＸ線検出器１６の所定方向の信号値差を補正する（一次元補正する）方法、各モアレ画像間における２次元方向の信号値差を補正する（二次元補正する）方法、の何れであってもよい。
【０１００】
１点の画素の信号値を用いて補正する方法では、まず、図１５に示すように複数のモアレ画像のそれぞれについて、Ｘ線検出器１６のモアレ画像領域（被写体配置領域）１６１外の直接Ｘ線領域に対応する予め定められた位置Ｐにある画素の信号値が取得される。次いで、１枚目のモアレ画像（例えば、被写体有りの最初に撮影されたモアレ画像）が２枚目以降の上記取得された位置Ｐの画素の平均信号値で規格化され、規格化後の位置Ｐの値に基づいて２枚目以降の各モアレ画像の補正係数が算出される。そして、２枚目以降の各モアレ画像に補正係数が乗算されることにより、Ｘ線強度変動が補正される。この補正方法では、各撮影間の全体的なＸ線強度の変動を容易に補正することができる。なお、Ｘ線検出器１６の裏側に、Ｘ線照射量を検知するセンサ等の検知手段を設け、検知手段から出力される各モアレ画像撮影時のＸ線照射量に基づいて、各モアレ画像間における撮影時のＸ線強度変動に起因する信号値差を補正することとしてもよい。
【０１０１】
一次元補正では、まず、複数のモアレ画像のそれぞれについて、予め定められた行Ｌ１（行は、Ｘ線検出器１６における読み取りライン方向をさす）の画素の平均信号値が算出される。次いで、１枚目のモアレ画像が２枚目以降の画素の平均信号値で規格化され、規格化後の行Ｌ１と２枚目以降の行Ｌ１の各画素の信号値に基づいて、２枚目以降の各モアレ画像の行方向の補正係数が算出される。そして、２枚目以降の各モアレ画像に行方向の位置に応じた補正係数が乗算されることにより、行方向のＸ線強度変動が補正される。この補正方法では、各撮影間の一次元方向のＸ線強度の変動を容易に補正することができる。例えば、或る撮影において、Ｘ線源１１による照射タイミングとＸ線検出器１６の読み取りタイミングのずれが生じた場合に、これにより生じるＸ線検出器１６の読み取りライン方向のＸ線強度変動等を補正することができる。
【０１０２】
二次元補正では、まず、複数のモアレ画像のそれぞれについて、予め定められた行Ｌ１、列Ｌ２（列は、Ｘ線検出器１６における読み取りライン方向と直交する方向をさす）のそれぞれにおける画素の平均信号値が算出される。次いで、１枚目のモアレ画像が２枚目以降の行Ｌ１の画素の平均信号値で規格化され、規格化後の行Ｌ１と２枚目以降の行Ｌ１の各画素の信号値に基づいて、２枚目以降の各モアレ画像の行方向の補正係数が算出される。同様に、１枚目のモアレ画像が２枚目以降の列Ｌ２の画素の平均信号値で規格化され、規格化後の列Ｌ２と２枚目以降の列Ｌ２の各画素の信号値に基づいて、２枚目以降の各モアレ画像の列方向の補正係数が算出される。そして行方向と列方向の補正係数が掛け合わされて２枚目以降の各モアレ画像の各画素の補正係数が算出される。そして、各画素に行方向及び列方向の補正係数が乗算されることにより、二次元方向のＸ線強度変動が補正される。この補正方法では、各撮影間の二次元方向のＸ線強度の変動を容易に補正することができる。
【０１０３】
次いで、モアレ画像の解析が行われ（ステップＳ１５）、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Ｓ１６）。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１６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１７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１７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。
なお、上記サインカーブ形状は、マルチスリット１２の開口幅、第１格子１４及び第２格子１５の周期、及び第１格子及び第２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。ステップＳ１５の解析は、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像についてそれぞれ行われる。
【０１０４】
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Ｓ１６；ＮＯ）、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Ｓ１７）。例えば、図１７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１２２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１２２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。
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、再撮影が実行される。
【０１０５】
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Ｓ１６；ＹＥＳ）、被写体有りと被写体なしのそれぞれの複数のモアレ画像を用いて、被写体有りの再構成画像と被写体無しの再構成画像の作成が行われる（ステップＳ１８〜ステップＳ２０）。
具体的には、複数のモアレ画像を加算することにより吸収画像が作成される（ステップＳ１８）。また、縞走査法の原理を用いて干渉縞の位相が計算され、微分位相画像が作成される（ステップＳ１９）。また、縞走査法の原理を用いて干渉縞のVisibilityが計算され（Visibility＝２×振幅÷平均値）、小角散乱画像が作成される（ステップＳ２０）。
【０１０６】
次いで、被写体無しの再構成画像を用いて、被写体有りの再構成画像から、干渉縞の位相の除去と、画像ムラ（アーチファクト）を除去するための補正処理が行われる（ステップＳ２１）。これにより、被写体再構成画像が作成される。ステップＳ２１の処理には、撮影時のマルチスリット１２や第１格子１４及び第２格子１５のスリット方向変更に起因するＸ線の線量分布のムラ、当該スリットの製造バラつき起因の線量分布のムラ、及び、主に被写体ホルダー１３０の画像への写り込みによるムラ、を含む画像ムラ（アーチファクト）を除去するための処理が含まれる。
例えば、被写体有りの再構成画像が微分位相画像である場合には、被写体有りの微分位相画像の各画素の信号値から被写体無しの微分位相画像の対応する（同じ位置の画素）の信号値を減算する処理が行われる（公知文献(Ａ)；Timm Weitkamp，Ana Diazand，Christian David,  franz Pfeiffer and Marco Stampanoni,  Peter Cloetens and Eric Ziegler, X-ray Phase Imaging with a grating interferometer,OPTICSEXPRESS，Vol.13, No.16,6296-6004(2005)、公知文献（Ｂ）；Atsushi Momose, Wataru Yashiro, Yoshihiro Takeda, Yoshio Suzuki and Tadashi Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometry for Biological Imaging, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.6A, 2006, pp.5254-5262（2006）参照)。
被写体有りの再構成画像が吸収画像、小角散乱画像である場合には、公知文献（Ｃ）に記載されているように、被写体有りの再構成画像の各画素の信号値を被写体無しの再構成画像の対応する画素の信号値で除算する割り算処理が行われる（公知文献（Ｃ）;F.Pfeiffer, M.Bech，O.Bunk,  P.Kraft,  E.F.Eikenberry,  CH.Broennimann，C.Grunzweig,  and  C．David，Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer, nature materials Vol.7，134-137（2008））。
【０１０７】
ただし、微分位相画像については、被写体有りのモアレ画像から各画素の微分位相信号値を計算する直前の中間値の段階で、被写体無しのモアレ画像から計算された中間値を除算し、その値のarctanで被写体の微分位相信号を得ることも可能であり（第２の手法と呼ぶ）、被写体有りのモアレ画像の撮影時と被写体無しのモアレ画像の撮影時とで撮影条件が完全に一致している場合を除いてはこの第２の手法を用いることが望ましい。
【０１０８】
図１４Ｂに、第２の手法を用いた縞走査法による再構成画像作成処理Ｂのフローチャートを示す。
縞走査法による再構成画像作成処理Ｂにおいては、まず、上述のステップＳ１１〜Ｓ１６の処理が行われる。ステップＳ１６において、被写体有りのモアレ画像及び被写体無しのモアレ画像が使用可能であると判断されると、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に基づいて、診断用の被写体再構成画像（吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像）が作成される（ステップＳ１８Ｂ〜ステップＳ２０Ｂ）。
具体的に、ステップＳ１８Ｂにおいては、被写体有りの複数のモアレ画像、被写体無しの複数のモアレ画像のそれぞれについて干渉縞を加算することにより被写体有りの吸収画像、被写体無しの吸収画像が作成される。そして、被写体無しの吸収画像を用いて被写体有りの吸収画像の画像ムラの除去が行われ（上記公知文献（ｃ）参照）、診断用の被写体再構成画像としての吸収画像が作成される。
ステップＳ１９Ｂにおいては、縞走査法の原理を用いて、被写体有りのモアレ画像及び被写体無しのモアレ画像から位相が計算されることにより、診断用の被写体再構成画像としての微分位相画像が作成される。具体的には、上述のように、被写体有りのモアレ画像の各画素の微分位相信号値を計算する直前の中間値の段階で、被写体無しのモアレ画像の対応する画素から計算された中間値を除算し、その値のarctanで被写体有りの微分位相信号値を得る。この第２の手法によれば、被写体有りの撮影時と被写体無しの撮影時とで撮影条件が変化して被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像の干渉縞が変化してしまったような場合であっても、再構成画像を±πの範囲で得ることができる。
ステップＳ２０Ｂにおいては、縞走査法の原理を用いて、被写体有りのモアレ画像、被写体無しのモアレ画像のそれぞれに基づいて干渉縞のVisibilityが計算されることにより被写体有りの小角散乱画像及び被写体無しの小角散乱画像が作成される。そして、被写体無しの小角散乱画像を用いて被写体有りの小角散乱画像の画像ムラの除去が行われ（公知文献（ｃ）参照）、診断用の被写体再構成画像としての小角散乱画像が作成される。
【０１０９】
図１４Ａ及び図１４Ｂに示す縞走査法による再構成画像作成処理では、マルチスリット１２、第１格子１４及び第２格子１５の各格子のスリット方向変更や被写体台特性に起因するＸ線の線量分布のムラだけでなく、撮影に用いられるＸ線検出器１６の個々の画素の特性にバラツキがあっても、この影響を除去することができるので好ましい。従い、スリット方向を被写体に応じて可変としても、被写体に対するＸ線検出器１６の配置方向を固定（位置変更せず）とすることができ、コントローラ５に表示される被写体再構成画像における被写体の表示向きは、コントローラ表示画面上で常に同一方向となるので、経過観察等で過去画像との比較読影を行う場合に、コントローラ５において被写体再構成画像の向きを揃える操作を行う必要がなくなるので、より好ましい。  
【０１１０】
図１８は、制御部５１により実行されるフーリエ変換法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。フーリエ変換法による再構成画像作成処理は、制御部５１と記憶部５５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。
【０１１１】
まず、ステップＳ３１〜Ｓ３３においては、被写体有りの複数のモアレ画像及び被写体なしの複数のモアレ画像のそれぞれについて、Ｘ線検出器１６の各画素のバラツキを補正するための補正処理が実行される。具体的には、オフセット補正処理（ステップＳ３１）、ゲイン補正処理（ステップＳ３２）、欠陥画素補正処理（ステップＳ３３）が実行される。各処理の内容は、図１４ＡのステップＳ１１〜Ｓ１３で説明したものと同様であるので説明を援用する。
【０１１２】
次いで、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像間のＸ線強度変動補正（トレンド補正）が行われる（ステップＳ３４）。Ｘ線強度変動補正の具体的な処理内容は、図１４ＡのステップＳ１４で説明したものと同様であるので説明を援用する。
【０１１３】
次いで、ステップＳ３５以降の処理において、フーリエ変換法による被写体再構成画像の作成が行われる。フーリエ変換法による再構成画像の作成については、公知の手法により行うことができる（M. Takeda, H．Ina, and S．Kobayashi,「Fourier-Transform Methode of Fringe-Pattern Analysis for Computer-Based Topography and Interferometry
」J.Opt.Soc.Am.72,156（1982）参照）。
【０１１４】
まず、補正後の被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像のそれぞれがフーリエ変換（二次元フーリエ変換）される（ステップＳ３５）。図１９（ａ）に、第２の撮影モードで撮影された被写体有りのモアレ画像の一例を示す。図１９（ａ）におけるＨ１はマジックペンであり、Ｈ２はＵＳＢメモリである。図１９（ｂ）に、図１９（ａ）のモアレ画像を二次元フーリエ変換した結果を示す。図２０（ａ）に、第２の撮影モードで撮影された被写体無しのモアレ画像の一例を示す。図２０（ｂ）に、図２０（ａ）のモアレ画像を二次元フーリエ変換した結果を示す。フーリエ変換後の計算結果は複素数であるため、図１９（ｂ）、図２０（ｂ）では実部と虚部のｎｏｒｍ（振幅）を表示している。
図１９（ｂ）、図２０（ｂ）に示すように、１枚のモアレ画像をフーリエ変換すると、低周波成分（０次成分と呼ぶ）と干渉縞周波数付近の成分（１次成分と呼ぶ）、又は、０次成分と１次成分に加えさらに高周波成分（Ｘ線撮影装置１の干渉性に依存）が並んで得られる。０次成分と１次成分の並ぶ方向はモアレ画像の縞の方向に関係しており、モアレ画像の縞の方向に対して略直角になる。
【０１１５】
ここで、マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５の格子の向き（スリット方向）と干渉縞及び０次成分、１次成分の並ぶ向きとの関係について説明する。
例えば、図２１のＡ１に示すように、マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５の格子の向きが縦であった場合、縞走査法用のモアレ画像（第１格子１４に対して第２格子をわずかに傾けて得られた画像）の縞は、図２１のＡ２に示すように横となる。フーリエ変換用のモアレ画像（第２格子を更に傾けて得られた画像）の縞は、図２１のＡ３に示すように、図２１のＡ２に比べて細かな横縞となる。フーリエ変換用のモアレ画像をフーリエ変換した画像は、図２１のＡ４に示すように、０次成分、１次成分が縦に並んだ画像となる。
図２２のＢ１に示すように、マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５の格子の向きが横であった場合、縞走査法用のモアレ画像（第１格子１４に対して第２格子１５をわずかに傾けて得られた画像）の縞は、図２２のＢ２に示すように縦となる。フーリエ変換用のモアレ画像（第２格子１５を更に傾けて得られた画像）の縞は、図２２のＢ３に示すように、図２２のＢ２に比べて細かな縦縞となる。フーリエ変換用のモアレ画像をフーリエ変換した画像は、図２２のＢ４に示すように、０次成分、１次成分が横に並んだ画像となる。
図２３のＣ１に示すように、マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５の向きが斜め４５°であった場合、縞走査法用のモアレ画像（第１格子１４に対してわずかに第２格子を少し傾けて得られた画像）の縞は、図２３のＣ２に示すように斜め４５°（スリット方向とは逆方向の斜め）となる。フーリエ変換用のモアレ画像（第２格子を更に傾けて得られた画像）の縞は、図２３のＣ３に示すように、図２３のＣ２と同方向の、より細かな斜め縞となる。フーリエ変換用のモアレ画像をフーリエ変換した画像は、図２３のＣ４に示すように、０次成分、１次成分が縞方向とは逆の斜め４５°に並んだ画像となる。
【０１１６】
次いで、フーリエ変換により得られた画像（被写体有り、被写体無しのそれぞれ）において、０次成分が図２４に示すＨａｎｎｉｎｇ窓Ｗにより切り出される（ステップＳ３６）。Ｈａｎｎｉｎｇ窓Ｗで切り出すことによりＨａｎｎｉｎｇ窓Ｗの周辺部が０に落とされ、Ｈａｎｎｉｎｇ窓Ｗの中心部はそのまま通される。
次いで、フーリエ変換により得られた画像において、１次成分が図２５に示すようにキャリア周波数（＝モアレ周波数）分シフトされ、Ｈａｎｎｉｎｇ窓Ｗで切り出される（ステップＳ３７）。切り出しの窓関数はＨａｎｎｉｎｇ窓に限定されず、用途に応じてＨａｍｍｉｎｇ窓、ガウス窓等を使用しても良い。
次いで、切り出された０次成分、１次成分のそれぞれが逆フーリエ変換される（ステップＳ３８）。
【０１１７】
逆フーリエ変換が終了すると、逆フーリエ変換された０次成分、１次成分を用いて被写体有りと被写体無しのそれぞれの再構成画像の作成が行われる（ステップＳ３９〜ステップＳ４１）。具体的には、０次成分の振幅から吸収画像が作成される（ステップＳ３９）。また、１次成分の位相から微分位相画像が作成される（ステップＳ４０）。また、０次成分と１次成分の振幅の比（＝Visibility）から小角散乱画像が作成される（ステップＳ４１）。
【０１１８】
次いで、被写体無しの再構成画像を用いて被写体有りの再構成画像から干渉縞の位相の除去と、画像ムラ（アーチファクト）を除去するための補正処理が行われる（ステップＳ４２）。これにより、診断用の被写体再構成画像が作成される。ステップＳ４２の処理は、図１４ＡのステップＳ２１で説明したものと同様であるので説明を援用する。画像ムラの補正が終了すると、フーリエ変換法による再構成画像作成処理は終了する。
【０１１９】
なお、上述の従来のフーリエ変換法では、０次成分、１次成分を切り出す際に、縦、横ともに高周波成分を捨てるため、空間分解能が落ちて全体的にぼけた画像となる。ここで、本願発明者らは、Ｘ線格子に一次元格子を用いる場合は、タルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計の微分位相画像及び小角散乱画像の情報が格子（マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５）のスリット方向と直交する一方向のみであることに着目し、ステップＳ３６、Ｓ３７で用いる窓ｗを従来型の正方形ではなく、図２６に示すように格子のスリット方向と直交する方向に延びる長方形とすれば、画像情報を含む格子のスリット方向と直交する方向の信号の高周波成分を落とさないように取り出すことができ、格子のスリット方向と直交する方向のぼけを低減することができることを見出した（改良型フーリエ変換法と呼ぶ）。本発明は、原理的に空間分解能の低下が避けられない格子のスリット方向と平行な方向は元々画像情報を含まないことを利用していることが特徴であり、後述する二回撮影時に二次元格子を用いたフーリエ変換法の撮影に対して大きなアドバンテージが得られる。（図２６は、図２１のＡ４に長方形の窓Ｗを設定した例を示したものである。）
【０１２０】
図２７（ａ）に、縞走査法により得られた被写体の再構成画像の一例を示す。図２７（ｂ）に、改良型フーリエ変換法により得られた再構成画像の一例を示す。図２７（ｃ）に、従来のフーリエ変換法により得られた再構成画像の一例を示す。図２７（ａ）〜図２７（ｃ）の再構成画像は、格子のスリット方向を縦にして撮影して得られた微分位相画像である。図２７（ａ）に示すように、縞走査法により得られた画像は、縦方向、横方向ともぼけが小さい。図２７（ｂ）に示すように、改良型フーリエ変換法により得られた画像は、縦方向のみぼけており、横方向にはぼけていない。図２７（ｃ）に示すように、従来のフーリエ変換法により得られた画像では、縦方向、横方向ともぼけている。
なお、図２７（ａ）〜図２７（ｃ）においては、微分位相画像を示しているが、吸収画像、小角散乱画像においても各手法によるぼけの方向は同様である。
【０１２１】
このように、改良型フーリエ変換法では格子のスリット方向と平行な方向の信号成分のみがぼけるので、被写体の長手方向が格子のスリット方向と直交する方向となるように配置して１回目の撮影を行った後、被写体と格子との相対角度を９０°回転させて２回目の撮影を行い、１回目と２回目の撮影で得られたモアレ画像を合成すれば、合成画像の周辺部を除く領域では、被写体の縦方向、横方向ともぼけの少ない２次元的な画像を取得することができる（微分位相画像、小角散乱画像の場合）。
２次元格子を用いてフーリエ変換方式で撮影することも可能だが、縦横ともに１次成分が存在するため、切り出す窓ｗは縦横ともに狭い範囲に限定される。そのため空間分解能が大きく低下することを避けられない。一方、本方式によれば、１次元格子を使用して、分解能を大きく低下させずに２次元画像を生成することが可能となる。医用現場の放射線撮影に於いては、一般的に被写体の関心領域を撮影領域の中央部に位置させることが多いので、上記の周辺部の被写体情報欠損も問題なることが無い。また、撮影自体も２回で済むため、被写体の体動影響も抑制可能である。
なお、撮影方向の変更（被写体に対するスリット方向の変更）する際には、縞走査法方式と同様に、マルチスリット１２、第１格子１４及び第２格子１５を同時に９０°回転させる必要がある。
【０１２２】
第１格子１４と第２格子１５の相対角度を９０°変化させて１回目と２回目の撮影を行った場合、コントローラ５の制御部５１は、１回目の撮影画像と２回目の撮影画像のそれぞれについて図１８に示すフーリエ変換法による再構成画像作成処理を実行した後、２つの画像の合成を行う。なお、１回目の画像と２回目の画像とで被写体の同じ部分が同じ画素に描画されていない場合（被写体の変形や移動があった場合）は、何れか一方の画像を並行又は回転移動させて両画像の誤差が最も小さくなる位置に位置あわせを行った後、合成を行う。合成方法としては、様々な手法を用いることができる。例えば、１回目の撮影画像の画素をｆ１（ｘ、ｙ）、２回目の撮影画像の画素をｆ２（ｘ、ｙ）、合成画像の画素をｇ（ｘ、ｙ）とし、各画素で以下の計算をして（二乗和の平方根をとって）パワーの平均値をとる。
ｇ（ｘ、ｙ）＝√（ｆ１（ｘ、ｙ）＾２+ｆ２（ｘ、ｙ）＾２）
また、例えば、１回目の撮影画像を赤、２回目の撮影画像を青にする等、カラー表示することとしてもよい。
【０１２３】
ところで、図２７（ａ）〜図２７（ｃ）の画像からもわかるように、縞走査法で得られる再構成画像のほうがフーリエ変換法で得られる再構成画像よりも鮮明でぼけが少ない。しかし、縞走査法用の撮影では連続して複数枚の撮影を行うため、撮影時間が検出器の取込時間やX線曝射前後の処理時間、機構動作時間等に応じて長くなり（約１分）、体動が生じやすい。これに対してフーリエ変換法では１回の撮影で１枚の撮影となるので、撮影時間はX線の曝射時間だけに依存し、５秒程度に抑えることができるため、体動抑制効果を期待できる。更に、改良型フーリエ変換法では、空間分解能の劣化小さく抑えられる。よって、例えば、（１）被写体の固定が可能なものは縞走査法、体動を抑制したい場合はフーリエ変換法とする、（２）簡易検査ではフーリエ変換法、より精密な検査となった場合には縞走査法とする、等、両者を併用することにより、目的に応じた画像の取得、及び、より患者の負担や再撮影の少ない撮影を行うことが可能となる。本実施形態においては、第１格子１４及び第２格子１５の相対角度を簡単に調整して縞走査法用の撮影とフーリエ変換法用の撮影を切り替えることができるので、撮影の目的に応じた最適な撮影を行うことが可能となる。
【０１２４】
再構成画像の作成が終了すると、コントローラ５の制御部５１においては、図２９、図３１、図３３に示す再構成画像補正処理の何れかが実行される。
上述のように、被写体再構成画像は、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に基づいて作成される。ここで、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像を同時に撮影することはできないため、それぞれ別個に撮影を行うが、これらの撮影間で撮影条件が変化した場合、被写体再構成画像にアーチファクトが出てしまい、被写体再構成画像のコントラストが悪く見えてしまうことがある。そこで、再構成画像補正処理を行うことで、被写体有りのモアレ画像の撮影時と被写体無しのモアレ画像の撮影時の撮影条件の変化に起因する被写体再構成画像におけるアーチファクトを補正する。
微分位相値は、モアレ画像の位相シフトから計算される（公知文献（Ｄ）参照）。この位相シフトは±πラジアンの範囲で表わされ、微分位相値は位相シフト値に装置固有の定数を乗算したものになる。つまり、微分位相値は、（定数）×±πラジアンの範囲で表わされるが、ここでは簡単のため、微分位相値が±πで表わされていると仮定して記述する（公知文献（Ｄ）：Wataru Yashiro, Yoshihiro Takeda and Atsushi Momose,Efficiency of capturing a phase image using conebeam x-ray Talbot interferometry, Journal of Optical Society of America A,Vol.25, No.8, pp.2025-2039(2008)）。
【０１２５】
撮影条件の変化としては、例えば、熱等の環境変化や被写体の接触等による格子（マルチスリット１２、第１格子１４、第２格子１５）の配置の変化等が挙げられる。本願発明者等の検討によれば、格子配置にずれが生じた場合、被写体再構成画像のうち微分位相画像について、Ｘ線検出器面上の画素配列（ｘ、ｙ）に対して、下記の（式１）で示す一次関数又は（式２）で示す二次関数で表される位相誤差が各画素の信号値に加わることがわかった。そして、微分位相画像の各画素の信号値から下記（式１）又は（式２）により算出された補正値Ｉｃｏｍｐを減算することにより、格子配置の変化に起因するアーチファクトが補正できることを見出した。
一次関数：Ｉｃｏｍｐ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ（式１）
二次関数：Ｉｃｏｍｐ＝ａｘ＾２＋ｂｘｙ＋ｃｙ＾２＋ｄｘ＋ｅｙ＋ｆ（式２）
【０１２６】
例えば、格子面の方向（図２８ではｘｙ平面）を維持したまま格子配置がｚ方向にずれると、主に、格子方向（スリット方向）と垂直方向（図２８ではｘ方向）のアーチファクトが発生する。一方、ｚ方向の格子配置を維持したまま格子面（図２８ではｘｙ平面）の角度がｚ軸周り（図２８ではθ方向）に回転すると、主に、格子方向（スリット方向）と平行方向（図２８ではｙ方向）のアーチファクトが発生する。これらの格子配置方向の変化によるアーチファクトは、（式１）の一次関数、（式２）の二次関数のいずれにおいても補正をすることができる。二次関数による補正では、ｚ方向のずれ、ｚ軸周りの回転によるアーチファクトが補正できることは勿論であるが、更に、ｘ軸周りｙ軸周りの回転による誤差やこれらの組合せについても補正することができる。
【０１２７】
（一次関数による補正）
まず、一次関数による補正について説明する。
図２９は、一次関数による再構成画像補正処理を示すフローチャートである。この処理は、制御部５１と記憶部５５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。
【０１２８】
まず、微分位相画像において、被写体が描画されていない領域から少なくとも３点の測定点（又は領域でもよい）が設定され、その位置座標（ｘ１、ｙ１）〜（ｘ３、ｙ３）、及び信号値Ｉ１〜Ｉ３が取得される（ステップＳ５１）。この３点は、３画素であってもよいし、３領域からそれぞれの近傍で平均値をとるのでもよい。信号値として平均値の場合は、その中心画素の座標を位置座標として用いる。
図３０に示すＤ１は、補正前の微分位相画像における測定点の設定例を示す図である。
測定点（領域）は、例えば、被写体が描画されていない領域を画像解析により判別してその領域内から自動的に設定してもよいし、表示部５３に再構成画像を表示して操作部５２によりユーザが被写体領域を矩形で指定する等、手動で設定することとしてもよい。画像解析により被写体が描画されていない領域を判別して測定点（領域）を設定する場合は、吸収画像及び小角散乱画像の平均が１になる領域を被写体が描画されていない領域として判別することができる。
また、例えば、Ｘ線検出器１６の撮影可能範囲内（Ｘ線照射可能範囲内）に被写体を載置しない領域を予め設定しておくこととしてもよい。
測定点（領域）は、格子配置によるｘ方向及びｙ方向の微分位相変化が測定できるように、図３０のＤ１に示すようにｘ、ｙ方向のそれぞれに直線上に離れた点を含むことが好ましい。
【０１２９】
なお、微分位相画像内に不連続点（図３２のＤ１１参照）が生じている場合は、基本的には不連続点を含まない領域内で測定点（領域）を設定する。しかし、不連続点をまたいで存在する被写体が描画されていない領域でも、画像上に基準位置を設け、その点と上記被写体が描出されていない領域を結ぶ曲線上の不連続点で微分位相が＋πから−πへ変化する場合には設定領域の画素の信号値に＋２π、不連続点で微分位相が−πから＋πへ変化する場合は設定領域の画素の信号値に−２πを加算したものを補正関数導出時の信号値とすることにより測定点（領域）として用いることができる。ここで、微分位相画像には誤差である成分（Ｉｃｏｍｐ）が含まれているため、微分位相画像内の画素の信号値は本来−π＋Ｉｃｏｍｐ≦信号値≦π＋Ｉｃｏｍｐに分布するはずであるが、信号値のとり得る範囲は−π≦信号値≦πに限られる。そのため、絶対値がπを超える信号値は２ｎπ間隔で折り返されて表現され、位相が不連続となる。このように、±(２ｎ+１)πで折り返されて表現され、位相が不連続となっている画素を不連続点と呼ぶ。
【０１３０】
次いで、測定点の位置座標及び信号値に基づいて、下記の（式３）により一次関数の係数ａ、ｂ、ｃが算出されることにより、一次の補正関数Ｉｃｏｍｐ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃが算出される（ステップＳ５２）。
【数１】
2015071051.tif 000003
【０１３１】
次いで、微分位相画像の各画素の信号値Ｉについて、補正値Ｉｃｏｍｐ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃが計算され、各画素の信号値ＩからＩｃｏｍｐが減算される。ただし、（２ｎ-１）π＜Ｉｃｏｍｐ＜（２ｎ+１）π（ｎ≠０）である場合、（式４）により補正値Ｉｃｏｍｐ２が算出され、各画素の信号値Ｉから補正値Ｉｃｏｍｐ２が減算される（ステップＳ５３）。
Ｉｃｏｍｐ２＝Ｉｃｏｍｐ−２ｎπ（式４）
【０１３２】
次いで、補正済みの微分位相画像の各画素の信号値Ｉについて、Ｉ＞πの場合は２π、Ｉ≦−πの場合は−２πの減算が行われ、信号値が±πの範囲内に収まるように補正され（ステップＳ５４）、一次関数による再構成画像補正処理は終了する。
【０１３３】
図３０のＤ２に、図３０のＤ１に示す微分位相画像を上記処理により補正した補正結果を示す。図３０のＤ１に示す画像ではｙ軸方向の上部と下部とで明るさが不均一な画像となっていたが、図３０のＤ２に示す画像では明るさが均一となるように補正されている。その結果、全体的にコントラストがはっきりした画像となっている。
【０１３４】
なお、図２９に示すフローチャートでは、３点の測定点（領域）をとる場合を例にとり説明したが、３点以上の測定点（領域）をとって最小二乗法により一次関数の係数ａ、ｂ、ｃを算出することとしてもよい。
【０１３５】
（二次関数による補正）
次に、二次関数による補正について説明する。
図３１は、二次関数による再構成画像補正処理を示すフローチャートである。この処理は、制御部５１と記憶部５５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。
【０１３６】
まず、微分位相画像において、被写体が描画されていない領域から少なくとも６点（領域）の測定点（領域）が設定される（ステップＳ６１）。
測定点（領域）の設定については、一次関数による再構成画像補正処理において説明したものと同様であるので説明を援用する。
なお、測定点（領域）は、図３２のＤ１１に示す矩形のように、被写体及び不連続点を含まない領域で設定する。
【０１３７】
次いで、測定点（領域）の位置座標及び信号値に基づいて、二次関数の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが算出されることにより、二次の補正関数Ｉｃｏｍｐ＝ａｘ＾２＋ｂｘｙ＋ｃｙ＾２+ｄｘ＋ｅｙ＋ｆが算出される（ステップＳ６２）。二次関数の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、６以上の測定点（領域）から、これらの測定点（領域）の値を最も再現する二次の補正関数の係数を最小二乗法を用いて算出することにより求めることができる。
【０１３８】
次いで、微分位相画像の各画素の信号値について、補正値Ｉｃｏｍｐ＝ａｘ＾２＋ｂｘｙ＋ｃｙ＾２＋ｄｘ＋ｅｙ＋ｆが計算され、各画素の信号値ＩからＩｃｏｍｐが減算される。ただし、（２ｎ-１）π＜Ｉｃｏｍｐ＜（２ｎ+１）π（ｎ≠０）である場合、上記（式４）により補正値Ｉｃｏｍｐ２が算出され、各画素の信号値Ｉから補正値Ｉｃｏｍｐ２が減算される（ステップＳ６３）。
図３２のＤ１２に、図３２のＤ１１に示す微分位相画像にステップＳ６３の減算処理を施した結果を示す。図３２のＤ１２に示すように、Ｉｃｏｍｐの減算処理を行った結果、画像全体の明るさが略均一に補正され、全体的にコントラストがはっきりした画像となっている。また、不連続点の大部分の信号値が−π≦信号値≦πの間に収まり、Ｄ１において認識できなかった被写体が認識できるようになっている。
【０１３９】
次いで、補正済みの微分位相画像の各画素の信号値Ｉについて、Ｉ＞πの場合は２π、Ｉ≦−πの場合は−２πの減算が行われ、信号値Ｉが±πの範囲内に収まるように補正され（ステップＳ６４）、二次関数による再構成画像補正処理は終了する。図３２のＤ１３に、図３２のＤ１２に示す減算処理済みの微分位相画像に対して更にステップＳ６４の信号値の範囲の補正処理を行った結果を示す。ステップＳ６４の処理の結果、全ての画素の信号値が±πの範囲内に収まるため、格子配置のずれによるアーチファクトをほぼ取り除くことができる。
【０１４０】
（定数による補正）
格子が格子配列方向（ｘ方向）にずれる、即ち、格子の周期の原点がずれると、微分位相値（信号値）の本来０であるべきところが０でなくなるという事態が起こる。そうすると、図３４のＤ２１に示すように微分位相画像の信号値全体がシフトしてしまい、診断に全く使用できない画像となる。このｘ方向の格子配置のずれによる影響の補正は、図２９、図３１に示す一次関数及び二次関数を用いた補正処理で補正することができるが、ｘ方向の格子配置のずれによる影響の補正であれば、測定領域の中心値又は平均値をゼロへ移動するよう信号値全体を定数で補正する処理が有効であることを本件発明者等は見出した。
【０１４１】
図３３に、定数による再構成画像補正処理のフローチャートを示す。この処理は、制御部５１と記憶部５５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。
まず、図３４のＤ２１に示すように、位相のずれを測定するための測定領域が設定される（ステップＳ７１）。測定領域は、被写体が描画されている領域であっても被写体が描画されていない領域であってもよい。また、予め定められた領域を自動的に測定領域として設定してもよいし、ユーザが操作部５２により手動で設定することとしてもよい。
【０１４２】
次いで、測定領域の画素の信号値のヒストグラムが作成される（ステップＳ７２）。図３５に、ステップＳ７２において作成されるヒストグラムの一例を示す。図３５の波形Ｗ１１が、図３４のＲ１に示す領域のヒストグラムである。図３５に示すように、図３４のＲ３に代表される画像Ｄ２１では、信号値である微分位相値が全体的に約０．９πほどずれている。
【０１４３】
次いで、微分位相画像の各画素（ｘ、ｙ）の信号値から補正値Ｉｃｏｍｐが減算される（ステップＳ７３）。ここでは、Ｉｃｏｍｐは以下の（式５）により求めることができる。
Ｉｃｏｍｐ＝ヒストグラム中心値  （式５）
図３４のＤ２２に、図３４のＤ２１に示す微分位相画像にステップＳ７３の減算処理を施した結果を示す。ステップＳ７３の処理により、図３５においてＷ１１で示すヒストグラムをＷ１２に示すヒストグラムにずらすことができる。その結果、図３４のＤ２２に示すように、画像の明るさを全体的にシフトさせることができる。
【０１４４】
次いで、補正済みの微分位相画像の各画素の信号値Ｉについて、Ｉ＞πの場合は２π、Ｉ≦-πの場合は−２πの減算が行われ、信号値Ｉが±πの範囲内に収まるように補正され（ステップＳ７４）、定数による再構成画像補正処理は終了する。図３４のＤ２３に、図３４のＤ２２に示す減算処理済みの微分位相画像に対して更にステップＳ７４の処理を行った結果を示す。ステップＳ７４の処理の結果、全ての画素の信号値が±πの範囲内に収まるため、格子配置のｘ方向のずれによるアーチファクトをほぼ取り除くことができる。
なお上記処理は、微分位相値が±πの範囲で表わされる場合について記述しているが、０から２πで表わされる場合についても同様に考えることが可能である。
【０１４５】
上述の「一次関数による再構成画像補正処理」、「二次関数による再構成画像補正処理」「定数による再構成画像補正処理」何れを行うかは、格子配置が変化する方向の頻度や処理時間等に応じて操作部５２によりユーザが選択することができるようにすることが好ましい。  
【０１４６】
以上説明したように、Ｘ線撮影システムによれば、Ｘ線撮影装置１において撮影された被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像に基づいてコントローラ５において作成された被写体再構成画像に対して、被写体有りのモアレ画像を撮影したときと被写体無しのモアレ画像を撮影したときの撮影条件の差異に起因するアーチファクトの補正を行う。
【０１４７】
従って、被写体有りの撮影と被写体無しの撮影との間で、撮影条件、例えば、格子配置が変化したことにより生じる画質の低下を抑制し、診断に良好な被写体再構成画像を提供することが可能となる。
【０１４８】
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。
例えば、上記第１及び第２の実施形態では、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。
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。  
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、上記実施形態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。
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。
【０１４９】
また、上記実施形態においては、Ｘ線撮影装置１を、マルチスリット１２を有し、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ことで縞走査法用の複数のモアレ画像を生成するタルボ・ロー干渉計の構成とした例を説明したが、第１格子１４と第２格子１５とを一定周期間隔で相対移動させ、一定周期間隔での移動毎にＸ線源により照射されたＸ線に応じて放射線検出器が画像信号を読み取る処理を繰り返すことで縞走査法用の複数のモアレ画像を生成するタルボ干渉計としてもよい。そして、タルボ干渉計で生成された複数のモアレ画像を再構成することにより得られる微分位相画像を補正することとしてもよい。
また、上記実施の形態においては、Ｘ線撮影装置１を、縞走査方式とフーリエ変換方式（改良型含む）の両方式が可能な装置として説明したが、これに限定されるものでは無く、縞走査方式専用の撮影装置としてもよいし、フーリエ変換方式（改良型含む）専用の装置を用いても良い。
また、Ｘ線撮影装置１は、例えば、国際公開ＷＯ２０１０／０５０４８３号に記載のように、第１格子１４及び第２格子１５を２次元格子としたフーリエ変換方式専用の撮影装置としてもよいし、更に焦点位置近傍にマルチ格子（２次元格子）を併用したフーリエ変換方式専用の撮影装置を用いる構成としてもよい。
このように、撮影条件に起因する被写体再構成画像の補正は、撮影装置がタルボ干渉計、タルボ・ロー干渉計、フーリエ変換法式専用の撮影装置の何れにおいても適用することができる。また、撮影装置は一次元格子、二次元格子の何れを用いるものにおいても適用することができる。
【０１５０】
また、被写体有りの撮影と、被写体無しの撮影の順序は、上記実施形態に限定されず、何れを先としてもよい。被写体有りの再構成画像の作成と、被写体無しの再構成画像の作成の順序についても同様である。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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３６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３７は平面図である。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。
【０１５３】
被写体台１３を別体構成とした場合、図３６及び図３７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。
【０１５４】
また、上記実施形態では、縞走査法用の撮影において、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１２２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。
【０１５５】
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。
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。
【０１５６】
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。
駆動部１２２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１７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１２２の起動時の慣性影響、グリスの粘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１７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１２２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。
【０１５７】
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、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１２２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。
【０１５８】
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１２２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。
【０１５９】
また、被写体無しの一連（５ステップ）の撮影のみを定期的に実施し、これらの各画像が前述するサインカーブにうまく合致するか否かを判断し、サインカーブからずれていると判断された場合には、装置メンテナンス必要性をコントローラ上で告知し、精密減速系等のメンテナンスを行わしめるものとすれば、高精細な診断用再構成画像を維持することが可能となる。
【０１６０】
また、Ｘ線撮影装置１の製品化にあたっては、被写体有りの撮影時と被写体無しの撮影時における格子配置の変化を抑制するため、下記の構成とすることが好ましい。
例えば、図３８に示すように、マルチスリット１２を含むユニット（マルチ格子ユニット１２０）覆う第１のカバーユニット２１、第１格子１４を含むユニット（第１格子ユニットＵ１）及び第２格子１５を含むユニット（第２格子ユニットＵ２）を覆う第２のカバーユニットが取り付けられた構成とすることが好ましい。
【０１６１】
図３８は、第１格子ユニットＵ１、第２格子ユニットＵ２の周囲に設けられている第２のカバーユニット２２を分解した状態を示す斜視図である。
図３８に示すように、第２のカバーユニット２２は、第１格子ユニットＵ１、第２格子ユニットＵ２を前面側から覆うように配置される前面カバー部材２２１と、第１格子ユニットＵ１の上方を覆う上部カバー部材２２２と、第１格子ユニットＵ１、第２格子ユニットＵ２の両側部に配置される側面カバー部材２２３とを備えている。第２のカバーユニットを構成する前面カバー部材２２１、上部カバー部材２２２、側面カバー部材２２３は、例えば金属板をプレス加工等することにより形成される。
上部カバー部材２２２は、中央部が切り欠かれた上面視コ字状の部材であり、被写体台１３に載置される被写体、第１格子１４及び第２格子１５の上を上部カバー部材２２２の上面が覆わないようになっている。
第２のカバーユニット２２を取り付ける際は、側面カバー部材２２３を第１格子ユニットＵ１及び第２格子ユニットＵ２の両側部を覆うように基台部１９をそれぞれ固定し、前面カバー部材２２１を第１格子ユニットＵ１及び第２格子ユニットＵ２を前面側から覆うように位置を合わせて側面カバー部材２２３の前面側端部にねじ止め固定する。さらに、上方から上部カバー部材２２２を被せて、基台部１９、側面カバー部材２２３及び前面カバー部材２２１とそれぞれねじ止め固定する。
なお、第２のカバーユニット２２は、第１格子ユニットＵ１、第２格子ユニットＵ２に対する外部からの影響を遮断できるものであればよく、その材料や形状、構成、固定手法等はここに例示したものに限定されない。また、当該第２のカバーユニット２２の少なくとも内面側には断熱部材が設けられていることが好ましい。
【０１６２】
また、被写体台１３については、大きさは特に限定されないが、図１に示すように、撮影時に被写体となる患者の手指等をＸ線照射範囲内（撮影可能領域内）に置いた際に、患者の肘部分まで載置できる程度の長さ寸法を有し、腕レスト部を構成することが好ましい。手指から肘部分までを被写体台１３に載置することにより、撮影対象である手指の位置及び姿勢を安定させることができ、撮影時の手ぶれ等を防ぐことができる。
【０１６３】
また、図３９に示すように、被写体台１３は、キャスタ１３１を備える脚部１３２を有し、支柱１７や基台部１９から独立していることが好ましい。脚部１３２は、支柱１７と基台部１９との間に配置されるようになっており、基台部１９側の脚部１３２には、キャスタ１３１をロックするロック機構１３３が設けられていることが好ましい。
なお、被写体台１３の構成はここに例示したものに限定されない。例えば全ての脚部１３２にロック機構１３３を設けてもよいし、ロック機構１３３を設けず、支柱１７又は基台部１９の一端に被写体台１３が固定されるようにしてもよい。なお、被写体台１３は、支柱１７又は基台部１９に接触した際に衝撃を吸収することのできる衝撃吸収部材（図示せず）を備えていることが好ましい。
【０１６４】
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】
【０１６５】
１  Ｘ線撮影装置
１１  Ｘ線源
１２  マルチスリット
１２ａ  ラック
１２ｂ  ホルダー
１２１  マルチスリット回転部
１２１ａ  モータ部
１２１ｂ  ギア部
１２１ｃ  ギア部
１２１ｄ  支持部
１２１ｅ  開口部
１２２  駆動部
１２２ａ  モータ部
１２２ｂ  ギア部
１２２ｃ  ピニオン
１３  被写体台
１３０  被写体ホルダー
１３１  楕円形状
１３３  指間スペーサ
１４  第１格子
１４０  格子部
１４１  第１ホルダー部
１４２  第２ホルダー部
１４２ａ  突起部
１５  第２格子
１５０  格子部
１５１  ホルダー部
１６  Ｘ線検出器
１７  保持部
１７ａ  緩衝部材
１７１ａ  開口部
１７１ｂ  トレイ固定部材
１８  本体部
１８１  制御部
１８２  操作部
１８３  表示部
１８４  通信部
１８５  記憶部
１８ａ  駆動部
２１０  格子回転部
２１１  ハンドル
２１２  回転トレイ
２１２ａ  開口部
２１２ｂ〜２１２ｅ  凹部
２１３  相対角調整部
２１３ａ  モータ部
２１３ｂ  第１ギア
２１３ｃ  第２ギア
２１３ｄ  レバー
２１４  ストッパー
５  コントローラ
５１  制御部
５２  操作部
５３  表示部
５４  通信部
５５  記憶部
１３ｂ  保持部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２９】
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【図３１】
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【図３３】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図１６】
2015071051.tif 000034
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図３０】
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【図３２】
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【図３４】
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【図３５】
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