(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から前記連続Ｘ線が照射されて、自己像を形成するための第１格子と、
前記第１格子を通過した前記連続Ｘ線が照射される第２格子と、
前記第２格子を通過した前記連続Ｘ線を検出する検出部と、を備え、
以下の式（１）および式（２）の条件を満たすように、前記Ｘ線源、前記第１格子および前記第２格子が配置されている、Ｘ線位相差撮像装置。
【数１】
0006626578.tif 000022
ここで、
ｄ１：前記第１格子の周期；
ｄ２：前記第２格子の周期；
Ｒ１：前記Ｘ線源と前記第１格子との距離；
Ｒ２：前記第１格子と前記第２格子との距離；
Ｒ：Ｒ１＋Ｒ２；
【数２】
0006626578.tif 000023
ここで、
Ｃ：画素値の変化を表す信号曲線の最大値と最小値との差；
ｒ：画素値の変化を表す信号曲線のノイズ強度；
である。
【請求項２】
連続Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から前記連続Ｘ線が照射されて、自己像を形成するための第１格子と、
前記第１格子を通過した前記連続Ｘ線が照射される第２格子と、
前記第２格子を通過した前記連続Ｘ線を検出する検出部と、
前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置される第３格子と、を備え、
以下の式（３）および式（４）の条件を満たすように、前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子が配置されている、Ｘ線位相差撮像装置。
【数３】
0006626578.tif 000024
ここで、
ｄ０：前記第３格子の周期；
ｄ１：前記第１格子の周期；
ｄ２：前記第２格子の周期；
Ｒ１：前記第３格子と前記第１格子との距離；
Ｒ２：前記第１格子と前記第２格子との距離；
Ｒ：Ｒ１＋Ｒ２；
【数４】
0006626578.tif 000025
ここで、
Ｃ：画素値の変化を表す信号曲線の最大値と最小値との差；
ｒ：画素値の変化を表す信号曲線のノイズ強度；
である。
【請求項３】
以下の式（５）の条件をさらに満たすように、前記Ｘ線源、前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子が配置されている、請求項２に記載のＸ線位相差撮像装置。
【数５】
0006626578.tif 000026
ここで、
ｖ：ビジビリティ；
σ：画素値の変化を表す信号曲線の平均値に対するノイズ強度；
である。
【請求項４】
式（５）のビジビリティは、以下の式（６）により定義される、または、以下の式（７）を定義した場合に、以下の式（８）により定義される、請求項３に記載のＸ線位相差撮像装置。
【数６】
0006626578.tif 000027
ここで、
ｖ：ビジビリティ；
Ｉｍａｘ：画素値の変化を表す信号曲線の最大値；
Ｉｍｉｎ：画素値の変化を表す信号曲線の最小値；
【数７】
0006626578.tif 000028
【数８】
0006626578.tif 000029
ここで、
Ｖ（ｘ、ｙ）：ビジビリティ；
ｋ：画素値の変化を表す信号曲線の所定点；
Ｉｋ（ｘ、ｙ）：所定点における信号値；
ｘ、ｙ：前記第２格子におけるＸ線の照射軸方向に直交する面内の座標位置；
Ｍ：所定点の総数；
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線位相差撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線位相差撮像装置が知られている。このようなＸ線位相差撮像装置は、たとえば、特開２０１２−１６３７０号公報に開示されている。【０００３】
特開２０１２−１６３７０号公報には、被写体を通過したＸ線の位相差を利用して、被写体内部を画像化するＸ線撮像装置（Ｘ線位相差撮像装置）が開示されている。このＸ線撮像装置は、Ｘ線の吸収量ではなく、Ｘ線の位相差を利用して、被写体内を画像化することによって、Ｘ線を吸収しにくい軽元素物体や生体軟部組織を画像化することが可能に構成されている。【０００４】
このＸ線撮像装置は、Ｘ線源と、格子と、Ｘ線画像検出器とを備えている。Ｘ線源と、格子と、Ｘ線画像検出器とは、Ｘ線源の照射軸方向にこの順に並んで配置されている。【０００５】
また、このＸ線撮像装置では、Ｘ線源と、格子と、Ｘ線画像検出器との配置が、数式により決定される。数式には、格子が有する周期や、Ｘ線源が有する波長を代入する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１６３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、Ｘ線源として連続した波長分布を有するＸ線（以下、「連続Ｘ線」という）を照射するＸ線源を用いる場合には、Ｘ線源として一定の波長のみを有するＸ線を照射するＸ線源を用いる場合と異なり、数式にいずれの波長を代入すればよいかが分からない。このため、特開２０１２−１６３７０号公報に記載のＸ線撮像装置では、連続Ｘ線を用いる場合に、格子の配置を決定することが困難であるという問題点がある。【０００８】
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、連続Ｘ線を用いる場合にも、格子の配置を決定することが可能なＸ線位相差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】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相差撮像装置は、連続Ｘ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から連続Ｘ線が照射されて、自己像を形成するための第１格子と、第１格子を通過した連続Ｘ線が照射される第２格子と、第２格子を通過した連続Ｘ線を検出する検出部と、を備え、以下の式（１）および式（２）の条件を満たすように、Ｘ線源、第１格子および第２格子が配置されている。
【数１】
0006626578.tif 000002
ここで、
ｄ１：第１格子の周期；
ｄ２：第２格子の周期；
Ｒ１：Ｘ線源と第１格子との距離；
Ｒ２：第１格子と第２格子との距離；
Ｒ：Ｒ１＋Ｒ２；
【数２】
0006626578.tif 000003
ここで、
Ｃ：画素値の変化を表す信号曲線の最大値と最小値との差；
ｒ：画素値の変化を表す信号曲線のノイズ強度；
である。【００１０】
この発明の第１の局面によるＸ線位相差撮像装置では、上記のように、式（１）の条件を満たすように、Ｘ線源、第１格子および第２格子を配置する。これにより、Ｘ線源の波長などの特性を用いることなく、Ｘ線源、第１格子および第２格子を配置することができる。その結果、連続Ｘ線を用いる場合にも、Ｘ線源、第１格子および第２格子の配置を決定することができる。また、上記した式（１）の条件を満たすように、Ｘ線源、第１格子および第２格子が配置されていることによって、第１格子の自己像の周期と第２格子の周期とが略一致するように、Ｘ線源と第１格子と第２格子とを配置することができる。その結果、被写体の撮像に適した位置に、Ｘ線源と第１格子と第２格子とを配置することができる。また、上記した式（２）の条件を満たすように、Ｘ線源、第１格子および第２格子が配置されていることによって、ノイズが少なくなるように、Ｘ線源、第１格子および第２格子を配置することができる。その結果、視認性が高い撮像画像を容易に得ることができる。【００１１】
この発明の第２の局面におけるＸ線位相差撮像装置は、連続Ｘ線を照射するＸ線源と、Ｘ線源から連続Ｘ線が照射されて、自己像を形成するための第１格子と、第１格子を通過した連続Ｘ線が照射される第２格子と、第２格子を通過した連続Ｘ線を検出する検出部と、Ｘ線源と第１格子との間に配置される第３格子と、を備え、以下の式（３）および式（４）の条件を満たすように、第１格子、第２格子および第３格子が配置されている。
【数３】
0006626578.tif 000004
ここで、
ｄ０：第３格子の周期；
ｄ１：第１格子の周期；
ｄ２：第２格子の周期；
Ｒ１：第３格子と第１格子との距離；
Ｒ２：第１格子と第２格子との距離；
Ｒ：Ｒ１＋Ｒ２；
【数４】
0006626578.tif 000005
ここで、
Ｃ：画素値の変化を表す信号曲線の最大値と最小値との差；
ｒ：画素値の変化を表す信号曲線のノイズ強度；
である。
【００１２】
この発明の第２の局面によるＸ線位相差撮像装置では、上記のように、式（３）の条件を満たすように、第１格子、第２格子および第３格子を配置する。これにより、上記第１の局面によるＸ線位相差撮像装置の場合と同様に、連続Ｘ線を用いる場合にも、第１格子、第２格子および第３格子の配置を決定することができる。また、本構成では、第３格子を設けることによって、第３格子を通過した連続Ｘ線を、複数のＸ線源として機能させることができる。その結果、複数のＸ線源により、第１格子の複数の自己像を形成させることができる。そして、上記した式（３）の条件を満たすように、第１格子、第２格子および第３格子が配置されていることによって、第１格子の各自己像の周期と第２格子の周期とが略一致するように、第１格子と第２格子と第３格子とを配置することができる。その結果、被写体の撮像に適した位置に、第１格子と第２格子と第３格子とを配置することができる。また、上記した式（４）の条件を満たすように、Ｘ線源、第１格子および第２格子が配置されていることによって、ノイズが少なくなるように、第１格子、第２格子および第３格子を配置することができる。その結果、視認性が高い撮像画像を容易に得ることができる。【００１３】
上記第１の局面および第２の局面によるＸ線位相差撮像装置において、好ましくは、以下の式（５）の条件をさらに満たすように、Ｘ線源、第１格子、第２格子および第３格子が配置されている。
【数５】
0006626578.tif 000006
ここで、
ｖ：ビジビリティ；
σ：画素値の変化を表す信号曲線の平均値に対するノイズ強度；
である。
【００１４】
このように構成すれば、ビジビリティ（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）を考慮して、ノイズが少なくなるように、Ｘ線源、第１格子および第２格子、または、第１格子、第２格子および第３格子を配置することができる。【００１５】
上記式（５）の条件をさらに満たす構成において、好ましくは、式（５）のビジビリティは、以下の式（６）により定義される、または、以下の式（７）を定義した場合に、以下の式（８）により定義される。
【数６】
0006626578.tif 000007
ここで、
ｖ：ビジビリティ；
Ｉｍａｘ：画素値の変化を表す信号曲線の最大値；
Ｉｍｉｎ：画素値の変化を表す信号曲線の最小値；
【数７】
0006626578.tif 000008
【数８】
0006626578.tif 000009
ここで、
Ｖ（ｘ、ｙ）：ビジビリティ；
ｋ：画素値の変化を表す信号曲線の所定点；
Ｉk（ｘ、ｙ）：所定点における信号値；
ｘ、ｙ：前記第２格子におけるＸ線の照射軸方向に直交する面内の座標位置；
Ｍ：所定点の総数；
である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上記のように、連続Ｘ線を用いる場合にも、格子の配置を決定することが可能なＸ線位相差撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像装置の全体構成を示す図である。
【図２】第１実施形態のＸ線位相差撮像装置の第１格子、第２格子および第３格子の配置を説明するための図である。
【図３】第１実施形態のＸ線位相差撮像装置の第１格子と第２格子との関係を説明するための図である。
【図４】第１実施形態のＸ線位相差撮像装置の第３格子と第２格子との関係を説明するための図である。
【図５】縞走査法における信号強度変化を説明するための図である。
【図６】フーリエ変換法を用いた方法による信号強度変化を説明するための図である。
【図７】信号曲線におけるノイズの例を説明するための図である。
【図８】第１実施形態の効果を確認するために行ったビジビリティの測定結果を示すグラフである。
【図９】ノイズを考慮した場合の距離Ｒの取り得る範囲を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるＸ線位相差撮像装置の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
［第１実施形態］
（Ｘ線位相差撮像装置の構成）
図１を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像装置１００の構成について説明する。以下では、Ｚ方向をＸ線源１から照射されるＸ線の照射軸方向とし、Ｘ方向およびＹ方向をＺ方向に直交する面内で互いに直交する方向とする。
【００２０】
Ｘ線位相差撮像装置１００は、図１に示すように、被写体Ｔを通過したＸ線の位相差を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相差撮像装置１００は、たとえば、医療用途では、生体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。また、Ｘ線位相差撮像装置１００は、たとえば、非破壊検査用途では、物体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。
【００２１】
Ｘ線位相差撮像装置１００は、図１に示すように、Ｘ線源１と、第３格子２と、第１格子３と、第２格子４と、検出部５とを備えている。Ｘ線源１と、第３格子２と、第１格子３と、第２格子４と、検出部５とは、Ｘ線の照射軸方向（Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。
【００２２】
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線を照射するように構成されている。Ｘ線源１は、連続した波長分布を有する連続Ｘ線を照射するように構成されている。
【００２３】
第３格子２は、通過するＸ線の強度を変化させる回折格子（吸収格子、いわゆるマルチスリット）である。第３格子２は、Ｘ線の照射軸方向に直交するＸ方向に周期（ピッチ）ｄ０で配列される複数のスリット２ａを有している。
【００２４】
第３格子２は、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第３格子２は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めるために設けられている。第３格子２は、各スリット２ａを通過したＸ線を、各スリット２ａの位置に対応する線光源（たとえば、後述する線光源２１および２２）として機能させるように構成されている。これにより、第３格子２を通過したＸ線の可干渉性を高めることが可能である。
【００２５】
第１格子３は、通過するＸ線の位相を変化させる回折格子（位相格子）である。第１格子３は、Ｘ線の照射軸方向に直交するＸ方向に周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のスリット３ａを有している。
【００２６】
第１格子３は、第３格子２と第２格子４との間に配置されており、第３格子２を通過したＸ線が照射される。また、第１格子３は、第３格子２から距離Ｒ１離れた位置に配置されている。すなわち、距離Ｒ１は、第３格子２と第１格子３との間の距離である。第１格子３は、自己像を形成するために設けられている。Ｘ線位相差撮像装置１００では、第３格子２を設けてＸ線の可干渉性を高めることによって、第１格子３の自己像をより確実に形成させることが可能である。
【００２７】
第２格子４は、通過するＸ線の強度を変化させる回折格子（吸収格子）である。第２格子４は、Ｘ線の照射軸方向に直交するＸ方向に周期（ピッチ）ｄ２で配列される複数のスリット４ａを有している。
【００２８】
第２格子４は、第１格子３と検出部５との間に配置されており、第１格子３を通過したＸ線が照射される。また、第２格子４は、第１格子３から距離Ｒ２離れた位置に配置されている。すなわち、距離Ｒ２は、第１格子３と第２格子４との間の距離である。第２格子４は、第１格子３の自己像と干渉してモアレ縞を形成するために設けられている。
【００２９】
検出部５は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号（検出信号）に変換するように構成されている。Ｘ線位相差撮像装置１００では、検出信号に基づいて、被写体Ｔの内部が画像化される。検出部５は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出部５は、複数の検出素子５ａ（図６参照）により構成されている。なお、図６では、検出素子５ａの一部のみを示している。複数の検出素子５ａは、所定の周期（ピッチ）で、縦横に並んで配列されている。各検出素子５ａは、撮像画像の画素に対応する。
【００３０】
（格子の配置）
次に、図２〜図４を参照して、第１格子３、第２格子４および第３格子２の配置について説明する。
【００３１】
ここで、第１実施形態では、以下の式（９）の条件を満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２が配置されている。
【数９】
0006626578.tif 000010
【００３２】
式（９）では、第１格子３と第２格子４との関係、および第３格子２と第２格子４との関係が規定されている。
【００３３】
＜第１格子と第２格子との関係＞
式（９）の右側の等式は、第１格子３と第２格子４との関係を規定している。式（９）の右側の等式は、以下の式（１０）により表すことができる。
【数１０】
0006626578.tif 000011
【００３４】
式（１０）は、第１格子３の自己像の周期と第２格子４の周期ｄ２とが略一致するような、第１格子３と第２格子４と第３格子２との配置を規定している。式（１０）は、第１格子３と第２格子４と第３格子２との幾何学的配置から求めることができる。図２および図３を参照して、この点について説明する。
【００３５】
図２に示すように、第３格子２のスリット２ａに対応する線光源２１から、Ｘ線が照射される場合について考える。この場合、線光源２１から照射されるＸ線が拡がりを有するため、第１格子３よりも照射軸方向の下流側では、第１格子３の大きさよりも拡大された第１格子３の自己像が形成される。そして、拡大された第１格子３の自己像の周期と、第２格子４の周期ｄ２とを略一致させるためには、図３に示す幾何学的条件を満たせばよい。
【００３６】
図３には、三角形ＡＢＣと、三角形ＡＢＣと相似な三角形ＡＤＥを示している。三角形ＡＤＥの線分ＡＤは、図２に示す線光源２１から照射されるＸ線の軌跡を表す線分６１に対応する。また、三角形ＡＤＥの線分ＡＥは、図２に示す線光源２１から照射されるＸ線の軌跡を表す線分６２に対応する。また、三角形ＡＢＣの頂点Ａの位置は、第３格子２（線光源２１）の位置に対応する。また、三角形ＡＢＣの線分ＢＣの位置は、図２に示す第１格子３の位置に対応する。また、三角形ＡＤＥの線分ＤＥの位置は、図２に示す第２格子４の位置に対応する。
【００３７】
この場合、三角形ＡＢＣの線分ＡＢの長さは、Ｒ１となる。また、三角形ＡＢＣの線分ＢＣの長さは、ｄ１となる。また、三角形ＡＤＥの線分ＡＤの長さは、Ｒとなる。また、三角形ＡＤＥの線分ＤＥの長さは、ｄ２となる。なお、線分ＢＤの長さは、Ｒ２となる。
【００３８】
この場合、線分ＡＢと線分ＢＣとの比が線分ＡＤと線分ＤＥとの比に一致するという三角形の相似の関係から、距離Ｒ１と周期ｄ１との比が距離Ｒと周期ｄ２との比に一致するという上記した式（１０）を導くことができる。
【００３９】
そして、図３に示す幾何学的条件を満たすことによって、第１格子３の位置から照射軸方向に距離Ｒ２だけ下流の位置において、第１格子３の自己像の周期が、ｄ１からｄ２に拡大される。この結果、上記した式（１０）の条件を満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置することによって、第１格子３の自己像の周期と第２格子４の周期ｄ２とが略一致するように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置することが可能である。
【００４０】
＜第３格子と第２格子との関係＞
式（９）の左側の等式は、第３格子２と第２格子４との関係を規定している。式（９）の左側の等式は、以下の式（１１）により表すことができる。
【数１１】
0006626578.tif 000012
【００４１】
ここで、Ｘ線位相差撮像装置１００では、上記のように、第３格子２を通過したＸ線を、複数のＸ線源（線光源）として機能させる。この結果、Ｘ線位相差撮像装置１００では、複数のＸ線源（線光源）毎に、第１格子３の自己像が形成される。
【００４２】
式（１１）は、複数のＸ線源（線光源）毎の第１格子３の自己像の周期と第２格子４の周期ｄ２とが略一致するような、第３格子２と第２格子４との配置を規定している。式（１１）は、第１格子３と第２格子４と第３格子２との幾何学的配置から求めることができる。図２および図４を参照して、この点について説明する。
【００４３】
図２に示すように、第３格子２のスリット２ａに対応する線光源２１、および、線光源２１に隣接する線光源２２から、Ｘ線が照射される場合について考える。この場合、線光源２１から照射されるＸ線が拡がりを有するため、第１格子３よりも照射軸方向の下流側では、第１格子３の大きさよりも拡大された第１格子３の自己像が形成される。同様に、線光源２２から照射されるＸ線によっても、第１格子３の大きさよりも拡大された第１格子３の自己像が形成される。
【００４４】
この場合、複数のＸ線源（線光源２１および２２など）毎の第１格子３の自己像の周期と第２格子４の周期ｄ２とを略一致させるためには、図４に示す幾何学的条件を満たせばよい。
【００４５】
図４には、三角形ＦＧＨと、三角形ＦＧＨと相似な三角形ＩＧＪを示している。線分ＦＩは、図２に示す線光源２１から照射されるＸ線の軌跡を表す線分６１に対応する。また、線分ＨＪは、図２に示す線光源２２から照射されるＸ線の軌跡を表す線分６３に対応する。また、三角形ＦＧＨの頂点Ｆの位置は、図２に示す線光源２１の位置に対応する。また、三角形ＦＧＨの頂点Ｈの位置は、図２に示す線光源２２の位置に対応する。また、三角形ＦＧＨの頂点Ｇの位置は、図２に示す第１格子３の位置に対応する。また、三角形ＩＧＪの線分ＩＪの位置は、図２に示す第２格子４の位置に対応する。
【００４６】
この場合、三角形ＦＧＨの線分ＦＧの長さは、Ｒ１となる。また、三角形ＦＧＨの線分ＦＨの長さは、ｄ０となる。また、三角形ＩＧＪの線分ＧＩの長さは、Ｒ２となる。また、三角形ＩＧＪの線分ＩＪの長さは、ｄ２となる。なお、線分ＦＩの長さは、Ｒとなる。
【００４７】
この場合、線分ＦＧと線分ＧＩとの比が線分ＦＨと線分ＩＪとの比に一致するという三角形の相似の関係から、距離Ｒ１と距離Ｒ２との比が周期ｄ０と周期ｄ２との比に一致するという上記した式（１１）を導くことができる。
【００４８】
そして、図４に示す幾何学的条件を満たすことによって、第３格子２の位置から照射軸方向に距離Ｒだけ下流の位置において、線光源２１による第１格子３の自己像の周期と、線光源２２による第１格子３の自己像の周期とが、ｄ２分（１周期分）だけずれる。この結果、上記した式（１１）の条件を満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置することによって、複数のＸ線源（線光源２１および２２など）毎の第１格子３の自己像の周期と第２格子４の周期ｄ２とが略一致するように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置することが可能である。
【００４９】
（ノイズを考慮した格子の配置の決定）
次に、図５〜図７を参照して、信号曲線のノイズを考慮した第１格子３、第２格子４および第３格子２の配置の決定について説明する。まず、図５および図６を参照して、Ｘ線位相差撮像装置１００において取得される信号曲線について説明する。
【００５０】
図５は、縞走査法により得られる信号曲線７０を示している。縞走査法は、第１格子３、第２格子４および第３格子２のいずれかを格子面に沿って複数回ステップさせてＸ線撮像を行い、ステップ毎のＸ線撮像により得られる複数のモアレ画像に基づいて、被写体Ｔの内部を画像化する方法である。
【００５１】
縞走査法では、ステップ毎に信号値（信号強度）が得られる。信号曲線７０は、検出部５の単一の検出素子５ａにおけるステップ毎の画素値（信号値）を規格化した曲線である。すなわち、信号曲線７０は、検出部５における画素値の変化を表す信号曲線である。なお、画素値としては、検出部５の単一の検出素子５ａにおけるステップ毎の画素値に限られない。たとえば、検出部５の複数の検出素子５ａにより構成されるものを画素ブロックとした場合に、検出部５の複数の検出素子５ａにより構成される画素ブロックにおけるステップ毎の特性値（たとえば、平均値やヒストグラムの中心値）を画素値として用いてもよい。
【００５２】
図６は、フーリエ変換法を用いた方法により得られる信号曲線８０を示している。フーリエ変換法を用いた方法は、第１格子３、第２格子４および第３格子２のいずれかを格子面内で回転させた状態でＸ線撮像を行い、このＸ線撮像により得られる単一のモアレ画像に基づいて、被写体Ｔの内部を画像化する方法である。
【００５３】
フーリエ変換法を用いた方法では、信号曲線８０は、たとえば、一列に配列される検出素子５ａ毎の画素値を規格化した曲線である。すなわち、信号曲線８０は、検出部５における画素値の変化を表す信号曲線である。なお、画素値としては、一列に配列される検出素子５ａ毎の画素値に限られない。たとえば、検出部５の複数の検出素子５ａにより構成されるものを画素ブロックとした場合に、一列に配列される画素ブロック毎の特性値（たとえば、平均値やヒストグラムの中心値）を画素値として用いてもよい。
【００５４】
以上のように、Ｘ線位相差撮像装置１００では、縞走査法やフーリエ変換法を用いた方法などにより、画素値の変化を表す信号曲線７０および８０が得られる。
【００５５】
ここで、第１実施形態では、以下の式（１２）の条件をさらに満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２が配置されている。
【数１２】
0006626578.tif 000013
【００５６】
図７に示すように、Ｃは、画素値の変化を表す信号曲線９０の最大値（Ｉｍａｘ）と最小値（Ｉｍｉｎ）との差である。また、ｒは、信号曲線９０のノイズ強度である。なお、信号曲線９０は、信号曲線７０および８０を含む概念である。式（１２）は、ノイズ９１の強度ｒが、ＩｍａｘとＩｍｉｎとの差Ｃよりも小さくなる条件を規定している。ノイズ９１の強度ｒが、ＩｍａｘとＩｍｉｎとの差Ｃよりも大きいと、信号曲線９０がノイズ９１に埋もれてしまう。ノイズ９１は、Ｘ線の線量から決まる量子ノイズおよび検出部５の電気ノイズを含んでいる。
【００５７】
また、第１実施形態では、以下の式（１３）の条件をさらに満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２が配置されている。
【数１３】
0006626578.tif 000014
【００５８】
ここで、ｖは、ビジビリティ（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）である。また、σは、以下の式（１４）により表されるように、信号曲線９０の平均値（Ｉａｖｅ＝（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）／２）に対するノイズ強度である。
【数１４】
0006626578.tif 000015
【００５９】
また、第１実施形態では、式（１３）のビジビリティは、以下の式（１５）により定義される、または、以下の式（１６）を定義した場合に、以下の式（１７）により定義される。
【数１５】
0006626578.tif 000016
【数１６】
0006626578.tif 000017
【数１７】
0006626578.tif 000018
【００６０】
ここで、式（１５）のｖは、ビジビリティ（すなわち、式（１３）のｖ）である。また、式（１５）のＩｍａｘは、信号曲線９０の最大値である。また、式（１５）のＩｍｉｎは、信号曲線９０の最小値である。
【００６１】
また、式（１６）および（１７）の変数は、縞走査法の場合とフーリエ変換法を用いる方法の場合とで異なるため、別々に説明する。
【００６２】
縞走査法の場合には、式（１６）および（１７）のＶ（ｘ、ｙ）は、ビジビリティ（すなわち、式（１３）のｖ）である。また、Ｖ（ｘ、ｙ）のｘおよびｙは、第２格子４におけるＸ線の照射軸方向（Ｚ方向）に直交する面内の座標位置であり、ｘは、Ｘ方向における座標位置、ｙは、Ｙ方向における座標位置である。また、式（１６）および（１７）のｋは、図５に示す信号曲線７０のステップ数である。また、式（１６）および（１７）のＩk（ｘ、ｙ）は、ステップ数ｋにおける信号値（信号強度）である。また、式（１６）および（１７）のＭは、信号曲線７０を構成するステップ数の総数（すなわち、図５では、８回）である。
【００６３】
フーリエ変換法を用いる方法の場合には、式（１６）および（１７）のＶ（ｘ、ｙ）は、ビジビリティ（すなわち、式（１３）のｖ）である。また、Ｖ（ｘ、ｙ）のｘおよびｙは、第２格子４におけるＸ線の照射軸方向（Ｚ方向）に直交する面内の座標位置であり、ｘは、Ｘ方向における座標位置、ｙは、Ｙ方向における座標位置である。また、式（１６）および（１７）のｋは、図６に示す信号曲線８０の検出素子の番号である。また、式（１６）および（１７）のＩk（ｘ、ｙ）は、検出素子の番号ｋにおける信号値（信号強度）である。また、式（１６）および（１７）のＭは、信号曲線８０を構成する検出素子の総数（すなわち、図６では、８つ）である。
【００６４】
ここで、上記した式（１３）は、式（１２）から求めることができる。
【００６５】
まず、式（１２）の左辺は、以下の式（１８）により表すことができる。
【数１８】
0006626578.tif 000019
【００６６】
そして、ビジビリティとして、式（１５）を用いると、式（１２）の左辺は、以下の式（１９）により表すことができる。
【数１９】
0006626578.tif 000020
【００６７】
したがって、式（１９）を用いれば、上記した式（１３）は、式（１２）から求めることができる。
【００６８】
（ビジビリティの測定結果）
次に、図８を参照して、第１実施形態の効果を確認するために行ったビジビリティの測定結果を示す。ここでは、第３格子２の周期ｄ０を１０μｍとし、第１格子３の周期ｄ１を５μｍとし、第２格子４の周期ｄ２を１０μｍとし、上記した式（９）の条件を満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置した。また、第３格子２と第２格子４との距離Ｒ、Ｘ線源１の管電圧およびＸ線源１の管電流を変化させて、ビジビリティを測定した。また、ビジビリティは、上記した式（１７）を用いて求めた。
【００６９】
図８に示すように、条件１では、Ｘ線源１の管電圧を３０ｋＶ、Ｘ線源１の管電流を１７０μＡとした場合に、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させた。条件１では、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させても、ビジビリティの値が約２９％〜約３５％の間で、概ね安定している。したがって、条件１では、照射軸方向に安定したビジビリティを得ることができた。
【００７０】
条件２では、Ｘ線源１の管電圧を３５ｋＶ、Ｘ線源１の管電流を２１０μＡとした場合に、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させた。条件２では、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させても、ビジビリティの値が約２２％〜約２６％の間で、概ね安定している。したがって、条件２では、照射軸方向に安定したビジビリティを得ることができた。
【００７１】
条件３では、Ｘ線源１の管電圧を４０ｋＶ、Ｘ線源１の管電流を２５０μＡとした場合に、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させた。条件３では、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させても、ビジビリティの値が約１６％〜約１９％の間で、概ね安定している。したがって、条件３では、照射軸方向に安定したビジビリティを得ることができた。
【００７２】
条件４では、Ｘ線源１の管電圧を５０ｋＶ、Ｘ線源１の管電流を２００μＡとした場合に、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させた。条件４では、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させても、ビジビリティの値が約８％〜約１１％の間で、概ね安定している。したがって、条件４では、照射軸方向に安定したビジビリティを得ることができた。
【００７３】
条件５では、Ｘ線源１の管電圧を６０ｋＶ、Ｘ線源１の管電流を１６０μＡとした場合に、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させた。条件５では、距離Ｒを約５０ｃｍ〜約１０５ｃｍの間で変化させても、ビジビリティの値が約６％〜約８％の間で、概ね安定している。したがって、条件５では、照射軸方向に安定したビジビリティを得ることができた。
【００７４】
したがって、上記した式（９）の条件を満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置することによって、Ｘ線源１の管電圧およびＸ線源１の管電流を変化させても、照射軸方向に安定したビジビリティが得られることが確認できた。すなわち、上記した式（９）の条件を満たすことによって、連続Ｘ線を用いる場合にも、被写体Ｔの撮像に適した位置に、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置することができることが確認できた。
【００７５】
次に、図９を参照して、信号曲線のノイズを考慮して、第１格子３、第２格子４および第３格子２の配置を決定する場合について説明する。ここでは、上記した式（１３）の条件をさらに満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２の配置する場合について説明する。
【００７６】
たとえば、式（１３）のσが、０．５であるとすると、ｖ＞０．２５を満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置する必要がある。すなわち、ビジビリティの値が２５％よりも大きくなるように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置する必要がある。
【００７７】
図９は、図８における条件２において、この条件を適用した場合を示している。この場合、図９に示すように、式（１３）の条件を満たすためには、距離Ｒを約６５ｃｍ〜約９９ｃｍの間で決定する必要がある。すなわち、ノイズを考慮した距離Ｒの取り得る範囲は、約６５ｃｍ〜約９９ｃｍとなる。
【００７８】
（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。
【００７９】
第１実施形態では、上記のように、式（９）の条件を満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置する。これにより、Ｘ線源１の波長などの特性を用いることなく、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置することができる。その結果、連続Ｘ線を用いる場合にも、第１格子３、第２格子４および第３格子２の配置を決定することができる。また、第１実施形態では、上記のように、第３格子２を設けることによって、第３格子２を通過した連続Ｘ線を、複数のＸ線源（たとえば、線光源２１および２２）として機能させることができる。その結果、複数のＸ線源により、第１格子３の複数の自己像を形成させることができる。そして、上記した式（９）の条件を満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２が配置されていることによって、第１格子３の各自己像の周期と第２格子４の周期ｄ２とが略一致するように、第１格子３と第２格子４と第３格子２とを配置することができる。その結果、被写体Ｔの撮像に適した位置に、第１格子３と第２格子４と第３格子２とを配置することができる。また、上記した式（１２）の条件を満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置する。これにより、ノイズが少なくなるように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置することができる。その結果、視認性が高い撮像画像を容易に得ることができる。
【００８０】
また、第１実施形態では、上記のように、式（１３）の条件をさらに満たすように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置する。これにより、ビジビリティ（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）を考慮して、ノイズが少なくなるように、第１格子３、第２格子４および第３格子２を配置することができる。
【００８１】
また、第１実施形態では、上記のように、式（１３）のビジビリティは、式（１５）により定義される、または、式（１６）を定義した場合に、式（１７）により定義される。
【００８２】
［第２実施形態］
次に、図１０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、第３格子を設けた上記第１実施形態とは異なり、第３格子を設けない例について説明する。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。
【００８３】
（Ｘ線位相差撮像装置の構成）
本発明の第２実施形態によるＸ線位相差撮像装置２００は、図１０に示すように、上記第１実施形態の第３格子２が設けられていない点で、上記第１実施形態のＸ線位相差撮像装置１００と相違する。
【００８４】
第２実施形態では、以下の式（２０）の条件を満たすように、Ｘ線源１、第１格子３および第２格子４が配置されている。
【数２０】
0006626578.tif 000021
【００８５】
ここで、ｄ１は、第１格子３の周期である。また、ｄ２は、第２格子４の周期である。また、Ｒ１は、Ｘ線源１と第１格子３との距離である。また、Ｒ２は、第１格子３と第２格子４との距離である。また、Ｒは、Ｒ１＋Ｒ２である。
【００８６】
式（２０）は、上記第１実施形態の式（１０）と同様の式である。すなわち、式（２０）は、第１格子３の自己像の周期と第２格子４の周期ｄ２とが略一致するような、第１格子３と第２格子４との配置を規定している。式（２０）は、Ｘ線源１と第１格子３と第２格子４との幾何学的配置から求めることができる。この点については、上記第１実施形態の線光源２１を、Ｘ線源１と読み替えれば同様であるので、その説明を省略する。また、第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、上記した式（１２）および（１３）を満たすように、Ｘ線源１、第１格子３および第２格子４が配置されている。
【００８７】
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。
【００８８】
（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。
【００８９】
第２実施形態では、上記のように、式（２０）の条件を満たすように、Ｘ線源１、第１格子３および第２格子４を配置する。これにより、Ｘ線源１の波長などの特性を用いることなく、Ｘ線源１、第１格子３および第２格子４を配置することができる。その結果、連続Ｘ線を用いる場合にも、Ｘ線源１、第１格子３および第２格子４の配置を決定することができる。また、上記した式（２０）の条件を満たすように、Ｘ線源１、第１格子３および第２格子４が配置されていることによって、第１格子３の自己像の周期と第２格子４の周期ｄ２とが略一致するように、Ｘ線源１と第１格子３と第２格子４とを配置することができる。その結果、被写体Ｔの撮像に適した位置に、Ｘ線源１と第１格子３と第２格子４とを配置することができる。また、上記した式（１２）の条件を満たすように、Ｘ線源１、第１格子３および第２格子４が配置されていることによって、ノイズが少なくなるように、Ｘ線源１、第１格子３および第２格子４を配置することができる。その結果、視認性が高い撮像画像を容易に得ることができる。
【００９０】
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。
【００９１】
［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。
【００９２】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、第１格子よりも検出部側に被写体を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、第１格子よりも検出部側に被写体を配置しなくてもよい。たとえば、第１格子よりも検出部とは反対側に被写体を配置してもよい。
【００９３】
また、上記第１実施形態では、式（１２）および（１３）の条件を満たすように、第１格子、第２格子および第３格子が配置されている例を示し、上記第２実施形態では、式（１２）および（１３）の条件を満たすように、Ｘ線源、第１格子および第２格子が配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、式（９）の条件を満たしていれば、式（１２）および（１３）の条件を満たすように、第１格子、第２格子および第３格子が配置されていなくてもよい。また、式（２０）の条件を満たしていれば、式（１２）および（１３）の条件を満たすように、Ｘ線源、第１格子および第２格子が配置されていなくてもよい。
【００９４】
また、上記第１および第２実施形態では、第１格子が、通過するＸ線の位相を変化させる回折格子（位相格子）である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１格子が、通過するＸ線の強度を変化させる回折格子（吸収格子）であってもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１  Ｘ線源
２  第３格子
３  第１格子
４  第２格子
５  検出部
１００、２００  Ｘ線位相差撮像装置
【図１】
0006626578.tif 000030
【図２】
0006626578.tif 000031
【図３】
0006626578.tif 000032
【図４】
0006626578.tif 000033
【図５】
0006626578.tif 000034
【図６】
0006626578.tif 000035
【図７】
0006626578.tif 000036
【図８】
0006626578.tif 000037
【図９】
0006626578.tif 000038
【図１０】
0006626578.tif 000039