(57)【要約】【課題】タルボ干渉計方式において、安価かつ小型のＸ線源で、医療診断・生物診断に利用可能な画像が得られるＸ線撮影システムを提供する。【解決手段】特性Ｘ線を発生するＸ線発生部を有しＸ線を照射するＸ線源と、被写体を配置するための被写体台と、前記被写体台を透過して照射されたＸ線を回折することによりタルボ効果を生じさせる第一の回折格子と、前記第一の回折格子により回折されたＸ線を回折する第二の回折格子と、前記第二の回折格子により回折されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、を有している。【選択図】図１
2008200361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特性Ｘ線を発生するＸ線発生部を有しＸ線を照射するＸ線源と、
被写体を配置するための被写体台と、
前記被写体台を透過して照射されたＸ線を回折することによりタルボ効果を生じさせる第一の回折格子と、
前記第一の回折格子により回折されたＸ線を回折する第二の回折格子と、
前記第二の回折格子により回折されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、を有することを特徴とするＸ線撮影システム。
【請求項２】
前記Ｘ線源が照射するＸ線の波長分布の半値幅が、当該Ｘ線のピーク波長の１／４倍以下であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
【請求項３】
前記Ｘ線源が、前記Ｘ線発生部で発生したＸ線のピーク波長を中心にバンドパスするフィルタを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＸ線撮影システム。
【請求項４】
前記フィルタが、前記Ｘ線発生部で発生したＸ線のピーク波長より短波長側にＫエッジがあるＫエッジフィルタを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
【請求項５】
前記Ｘ線発生部がモリブデン又はロジウムをターゲットとするＸ線管であり、前記Ｋエッジフィルタがモリブデン又はロジウムを含有することを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮影システム。
【請求項６】
前記第一の回折格子及び前記第二の回折格子の少なくとも一方の回折格子を移動させる駆動手段と、
前記Ｘ線源、前記Ｘ線画像検出器及び前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記第一回折格子及び前記第二回折格子の少なくとも一方は、所定方向に延在する回折部材が並設されたものであり、当該回折格子の回折格子面に沿い、かつ、前記回折部材に交差する方向に沿って移動可能であり、
前記制御手段は、
前記駆動手段によって前記回折格子の移動をさせておらず、かつ、前記Ｘ線画像検出器がＸ線画像の読み取りをしていない状態で、前記Ｘ線源からＸ線の照射を開始し、
前記Ｘ線源がＸ線の照射を停止した後、前記Ｘ線画像検出器がＸ線画像の読み取りを開始し、かつ、前記駆動手段が前記第一回折格子及び前記第二回折格子の少なくとも一方の移動を開始させるように制御するものであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の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線撮影システム係り、特にＸ線位相画像の撮影が可能なＸ線撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線画像撮影として、被写体によるＸ線吸収により形成されるＸ線吸収画像による画像診断が一般的である。しかしながら、例えば、人体や動物の軟部組織のように、Ｘ線吸収が小さい被写体の場合、充分なコントラストが得られず画像診断がしにくかったり、困難であったりした問題があった。
そこで、このような軟部組織等のＸ線吸収が小さい被写体の変化を発見するためには、最近、放射線画像撮影に代わり、ＭＲＩ（magnetic resonance imaging）等により得られた画像を用いた診断が検討されている。しかし、ＭＲＩによる撮影は費用や診察に要する時間等の観点から被撮影者の負担が大きく、一般の定期検診等に組み込んで行うことは難しいことから、撮影を定期的に行い、変化を経時的に観察することは困難であるという問題があった。
【０００３】
一方、Ｘ線画像撮影として、被写体によるＸ線位相差により形成されるＸ線位相画像の開発が進められている。このＸ線位相画像の撮影は、医療診断・生物診断・食物検査用に用いた場合、Ｘ線吸収画像と比較して、被写体の軟部のコントラストが大きい、或いはエッジ効果によってくっきりと見えるために、例えば、微小な病変の検出や、軟部組織の病変の検出が可能となっている。
Ｘ線位相画像撮影においては、結晶製Ｘ線干渉計方式、ＤＥＩ方式、伝播法、Ｚｅｍｉｋｅ位相差顕微法、タルボ干渉計方式など、種々の方式が開発されている。なかでも他の方式と比べて空間分解能や検出感度が高く、実用的でもあるタルボ干渉計方式が近年公開されている。タルボ干渉計方式によれば、タルボ効果により得られるモアレ縞画像を縞走査法で複数枚撮影し、位相シフト像（位相差画像）と位相シフト微分像（微分位相画像）を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第２００４／０５８０７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のタルボ干渉計方式の場合、ｓｐｒｉｎｇ８などのシンクロトロン放射光源がＸ線源として使用されており、非常に高価で大型化し設置場所も広大なものとなるという問題を有している。  
本発明は、前記した点に鑑みてなされたものであり、タルボ干渉計方式において、安価かつ小型のＸ線源で、医療診断・生物診断に利用可能な画像が得られるＸ線撮影システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明に係るＸ線撮影システムは、
特性Ｘ線を発生するＸ線発生部を有しＸ線を照射するＸ線源と、
被写体を配置するための被写体台と、
前記被写体台を透過して照射されたＸ線を回折することによりタルボ効果を生じさせる第一の回折格子と、
前記第一の回折格子により回折されたＸ線を回折する第二の回折格子と、
前記第二の回折格子により回折されたＸ線を検出するＸ線画像検出器と、を有することを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線源が照射するＸ線の波長分布の半値幅が、当該Ｘ線のピーク波長の１／４倍以下であることを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線源が、前記Ｘ線発生部で発生したＸ線のピーク波長を中心にバンドパスするフィルタを有することを特徴としている。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記フィルタが、前記Ｘ線発生部で発生したＸ線のピーク波長より短波長側にＫエッジがあるＫエッジフィルタを有することを特徴としている。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線発生部がモリブデン又はロジウムをターゲットとするＸ線管であり、前記Ｋエッジフィルタがモリブデン又はロジウムを含有することを特徴としている。
【００１０】
請求項６記載の発明に係る発明は、請求項４又は５に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記第一の回折格子及び前記第二の回折格子の少なくとも一方の回折格子を移動させる駆動手段と、
前記Ｘ線源、前記Ｘ線画像検出器及び前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記第一回折格子及び前記第二回折格子の少なくとも一方は、所定方向に延在する回折部材が並設されたものであり、当該回折格子の回折格子面に沿い、かつ、前記回折部材に交差する方向に沿って移動可能であり、
前記制御手段は、
前記駆動手段によって前記回折格子の移動をさせておらず、かつ、前記Ｘ線画像検出器がＸ線画像の読み取りをしていない状態で、前記Ｘ線源からＸ線の照射を開始し、
前記Ｘ線源がＸ線の照射を停止した後、前記Ｘ線画像検出器がＸ線画像の読み取りを開始し、かつ、前記駆動手段が前記第一回折格子及び前記第二回折格子の少なくとも一方の移動を開始させるように制御するものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１，２に記載の発明によれば、安価かつ小型のＸ線源で、タルボ干渉計方式で、医療診断・生物診断に利用可能な画像を得ることができる。
【００１２】
請求項３から請求項６に記載の発明によれば、安価かつ小型のＸ線源で、タルボ干渉計方式で、医療診断・生物診断に利用可能な一層良好な画像が得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明に係るＸ線撮影システムの実施形態について説明する。
なお、発明を実施するための最良の形態欄は、発明を実施するために発明者が最良と認識している形態を示すものであり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を一見、断定又は定義するような表現もあるが、これらは、あくまで、発明者が最良と認識している形態を特定するための表現であり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を特定又は限定するものではない。
【００１４】
図１から図１０を参照しながら本発明に係るＸ線撮影システムの一実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態におけるＸ線撮影システムに適用されるＸ線撮影装置の構成例を示したものであり、図２は、Ｘ線撮影システムの制御構成を示した図である。
図２に示すように、Ｘ線撮影システム１００は、被写体ＨのＸ線撮影を行うＸ線撮影装置１と、Ｘ線撮影装置１の各部を制御して被写体Ｈに照射するＸ線の制御を行ったり、Ｘ線を照射して取得したＸ線画像の画像処理等を行うコンソール３と、を備えている。
【００１６】
Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、床面にボルト等で固定された支持基台１１を備えている。支持基台１１は、床面に対して垂直方向に延在する支持部材１１１を備えており、支持部材１１１の上部には、上方から下方に向かってほぼ鉛直方向であるＸ線光軸方向にＸ線を照射するＸ線源であるＸ線照射部１２が設けられている。Ｘ線照射部１２の下方には、当該Ｘ線照射部１２から照射されたＸ線から所定波長のＸ線を取り出すための後述するＫエッジフィルタ７０とフィルタ４０が配設されている。
また、Ｘ線照射部１２のＸ線光軸方向下方の位置に、被写体Ｈを下から支持する被写体台１３が配設されている。被写体台１３のＸ線光軸方向下方の位置に、Ｘ線照射部１２から照射され被写体Ｈを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１４が設けられている。また、被写体台１３とＸ線検出器１４との間には、前記被写体台１３とは別体に構成され第一回折格子（第一の回折格子）１５及び第二回折格子（第二の回折格子）１６（図３等参照）を一体に保持する回折格子保持構造体１７が配設されている。
【００１７】
Ｘ線照射部１２には、Ｘ線管１２２に高電圧を供給する高電圧電源１２１と、高電圧電源１２１から供給された高電圧によりＸ線を発生するＸ線管１２２（Ｘ線発生部）が設けられている。また、Ｘ線照射部１２は、Ｘ線源制御部１２３を備えており、高電圧電源１２１及びＸ線管１２２は、Ｘ線源制御部１２３とそれぞれ接続されている。Ｘ線源制御部１２３は、コンソール３の制御装置３１（図２参照）からの制御信号に基づいて、高電圧電源１２１、Ｘ線管１２２を制御する。
【００１８】
また、Ｋエッジフィルタ７０は、特性X線のピーク波長より短波長側にKエッジを有する物質を含むフィルタで、物質は通常、X線波長が長い方がX線吸収率が高くなるが、Kエッジの波長の前後では逆に、Kエッジの波長よりX線波長が短い方が長い方よりX線吸収率が非常に高い特性を応用したフィルタである。
例えば、Ｘ線発生部がモリブデン又はロジウムをターゲットとする特性X線を照射するＸ線管の場合、Ｋエッジフィルタとしては、モリブデン又はロジウムを含有するものが好ましい。
また、フィルタ４０は、Ｘ線発生部であるＸ線管１２２で発生した特性Ｘ線のピーク波長を中心にバンドパスするＸ線バンドパスフィルタである。このフィルタ４０により、Ｘ線源１２から照射される特性Ｘ線を含むＸ線のうち、特性Ｘ線のピーク波長を中心にバンドパスすることで、単色性の強い特性Ｘ線を得ることができる。
【００１９】
フィルタ４０は、Ｘ線管１２２から照射されたＸ線を屈折させるＸ線屈折レンズ４１と、Ｘ線屈折レンズ４１により屈折された特性Ｘ線のピーク波長のＸ線が集光する位置に設けられたスリット４６を有するＸ線遮蔽部材４２とを備えている。
【００２０】
図１では、Ｘ線屈折レンズ４１は、Ｘ線管１２２より被写体台の方に１セット設けられた例を示すが、図８に示すように、Ｘ線屈折レンズ４１は、Ｘ線管１２２より被写体台の方に、当該Ｘ線管１２２の実焦点を中心とした放射状となるように、複数配置してもよい。これにより、各Ｘ線屈折レンズ４１に入射するＸ線が実質的に平行Ｘ線となり、各Ｘ線屈折レンズ４１が同様の作用をそうすることができるので、全体のＸ線照射強度を大きくできる。
図９は１つのＸ線屈折レンズ４１の断面図である。Ｘ線屈折レンズ４１には、Ｘ線管１２２から発せられたＸ線の光軸に沿って、複数のレンズ４３が配列されている。Ｘ線屈折レンズ４３は、Ｘ線管１２２側に向けて凹んだ断面が放物線状の第一凹曲面４４と、Ｘ線検出器１４側に向けて凹んだ断面が放物線状の第二凹曲面４５とが対向するように形成されていて、物質が存在する方が真空中や大気中よりも僅かながら屈折率が低くなるので、これら第一凹曲面，第二凹曲面によりＸ線が、僅かに光軸に近づく方向に屈折されることになる。そして、Ｘ線の光軸に沿って、複数のレンズが配列されているので、特性Ｘ線がスリット４６に向けて集光されることになる。
【００２１】
Ｘ線遮蔽部材４２は、例えば鉛などのＸ線を遮蔽する材料により形成されている。このＸ線遮蔽部材４２は、Ｘ線屈折レンズ４１のＸ線検出面側（下方）に配置されていて、Ｘ線屈折レンズ４１に対向する位置にスリット４６が形成されている。したがって、Ｘ線検出面から見ると、Ｘ線屈折レンズ４１による屈折方向に関しては、このスリット４６の位置が照射されるＸ線の中心になる。
Ｘ線遮光部材４２の配置位置は、Ｘ線屈折レンズ４１に集光されたＸ線のうち、特性Ｘ線のピーク波長のＸ線が集光する位置にスリット４６が配置されるように制御されている。
即ち、Ｘ線遮蔽部材４２は、ガイド部材４８によりＸ線の光軸方向と平行な方向に案内されるＸ線遮蔽部材保持部４７に保持されており、Ｘ線遮蔽部材保持部４７がガイド部材４８によりＸ線の光軸方向と平行な方向に案内されながら、所定の位置に位置するように図示しない駆動部材により移動及び停止することにより、Ｘ線屈折レンズ４１に集光されたＸ線のうち、所望波長（例えば、特性Ｘ線のピーク波長）のＸ線が集光する位置にスリット４６が配置されるように制御されている。
このように、異なる複数の所望波長の各々について、Ｘ線屈折レンズにより屈折された当該波長のＸ線が集光する位置に、当該Ｘ線遮蔽部材のスリットまたは孔を位置するように移動可能であるので、当該波長を中心波長としたバンドパスフィルタとして機能させることができる。
これにより、例えば、被写体が薄い場合は、コントラストが大きく取れる長波長のＸ線を照射し、被写体が厚い場合は、必要なＸ線透過量が得られる短波長のＸ線を照射するというように、被写体の厚さに最適な波長のX線を照射したり、異なる複数の波長のX線を照射して、その差分画像を取ることで、被写体の骨部を強調した画像や、軟部組織を強調した画像を得たり、さまざまな応用が可能となる。
そして、Ｘ線屈折レンズ４１の光軸に直交する当該Ｘ線屈折レンズ４１の屈折力を持つ方向と平行な方向のスリット４６の幅ｄ、Ｘ線屈折レンズ４１のレンズ口径Ｄ、Ｘ線管１２２の焦点径α、Ｘ線管１２２の焦点位置とＸ線屈折レンズ４１のレンズ中心との距離Ｒ１、Ｘ線屈折レンズ４１のレンズ中心とＸ線遮蔽部材４２のスリット４６との距離Ｒ２は、下記式（１）、（２）を満たすことで、より効率的に所望波長のＸ線を効率的に取り出すことができる。すなわち、一般的なＸ線撮影に使用されているような、焦点径αのＸ線管１２２を用いたとしても、Ｘ線屈折レンズ４１の光学性能にも依存するが、原理的には、Ｘ線屈折レンズ４１のレンズ口径Ｄ内に入射した所望波長のＸ線がＸ線遮蔽部材４２で遮蔽されずに、Ｘ線遮蔽部材４２のスリット４６を透過しつつ、所望波長をバンドパスの中心波長としたＸ線バンドパスフィルタとして機能させることができる。
ｄ≦Ｄ／２・・・（１）
ｄ≧Ｒ２／Ｒ１×α・・・（２）
以上のように、本実施形態によれば、所望波長のＸ線は、その波長のＸ線が集光する位置に設けられたスリット４６を通過するが、所望波長から短い波長のＸ線は、集光する位置がスリット４６よりＸ線屈折レンズ４１から遠い位置であり、所望波長から長い波長のＸ線は、集光する位置がスリット４６よりＸ線屈折レンズ４１に近い位置となる。いずれも、所望波長のＸ線と比べると、スリット４６を通過する割合に対するＸ線遮蔽部材４２で遮蔽される割合が多くなるので、上記の構成であってもＸ線バンドパスフィルタとして機能する。
また、１つのＸ線バンドパスフィルタ４０で、異なる複数の所望波長のＸ線が集光する位置に各々対応する位置に当該Ｘ線遮蔽部材４２のスリット４６を位置させることで、異なる複数の所望波長を中心波長としたバンドパスフィルタとして機能させることができる。
そして、所望波長より長波長側の遮蔽特性を急峻にでき、良好なバンドパスフィルタ特性にできる。
【００２２】
なお、フィルタとして、Ｋエッジフィルタ７０と、Ｘ線屈折レンズ４１を有するフィルタ４０の両方を設けた例を示したが、Ｋエッジフィルタ７０のみ、Ｘ線屈折レンズ４１を有するフィルタ４０のみであってもよい。また、Ｋエッジフィルタ７０を設けた場合、特性Ｘ線とＫエッジフィルタの特性が所望の波長に合致している場合、簡単な構成で良好な単色性が得られるので、好ましい。特に、Ｘ線源がモリブデン又はロジウムをターゲットとする特性X線を照射するＸ線管の場合、Ｋエッジフィルタとしては、モリブデン又はロジウムを含有するものが好ましい。また、Ｘ線屈折レンズ４１を有するフィルタ４０の代わりに、Ｘ線ミラーを屈折レンズの代わりに設けたフィルタにしても良い。
【００２３】
Ｘ線管１２２は、第一回折格子１５及び第二回折格子１６を介してＸ線検出器１４にＸ線を発生するＸ線発生部である。Ｘ線管１２２としては、例えば、医療現場や非破壊検査施設で広く用いられているクーリッジＸ線管や、回転陽極Ｘ線管が挙げられる。これらのＸ線管においては、陰極から放射される電子を陽極電圧で加速し重金属でできたターゲット（陽極）に衝突することでＸ線を発生させる。発生したＸ線のスペクトルは広い波長範囲にわたる連続スペクトルを含むが、更に、場合によっては、ターゲットの物質に固有の波長に現れる鋭い線スペクトルを含む。また、特性Ｘ線は、物質を構成する元素に固有な波長をもつＸ線のことである。そして、これらのＸ線管においては、ターゲットの物質に固有の波長に現れる鋭い線スペクトルのピーク波長における強度が、連続スペクトルに埋もれていない、即ち、特性Ｘ線のピーク波長における強度が、線スペクトルの前後の波長の強度の１．５倍以上となる場合を、「特性Ｘ線を発生する」と呼ぶ。そして、特性Ｘ線のピーク波長における強度が、線スペクトルの前後の波長の強度の２倍以上（特に３倍以上）となる方が、単色性の良いＸ線が得られるので、好ましい。
また、電子を陽極の一定の大きさの面に衝突させることにより、発生したＸ線はその一定の大きさのターゲットの平面から被写体Ｈに向けて放射される。この照射方向（被写体方向）から見た平面の大きさを実焦点（フォーカス）と呼ぶ。焦点径（μｍ）は、ＪＩＳ  Ｚ  ４７０４−１９９４の７．４．１焦点試験の（２．２）スリットカメラに規定されている方法で測定できる。なお、この測定方法中の任意選択条件は、Ｘ線照射部１２の性質に応じて測定原理から考えて精度が最も高くなる条件を選択した方が一層精度の高い測定が可能となることは言うまでもない。
【００２４】
なお、Ｘ線源であるＸ線照射部１２から照射するＸ線の波長分布の半値幅が、当該Ｘ線のピーク波長の１／４倍以下であるものが好ましく、また、Ｘ線発生部は、Ｘ線管１２２に限定されず、例えば、特開平９−１７１７８８号公報、特開２０００−１７３５１７号公報、特開２００１−２７３８６０号公報などに記載のマイクロフォーカスＸ線源や、例えば、特開平５−２１７６９６号公報、特開２００２−２２１５００号公報などに記載のシンクロトロン放射光Ｘ線源や、例えば、特開昭４７−０２４２８８号公報、特開昭６４−６３４９号公報、特開昭６３−３０４５９７号公報、特開昭６３−３０４５９６号公報、特開平１−１０９６４６号公報、特開昭５８−１５８８４２号公報などに記載のプラズマＸ線源、例えば、特許３４９０７７０号公報などに記載のレーザＸ線源などであってもよいが、これらに限られない。
【００２５】
特性Ｘ線のピーク波長は、０．９Å以下（特に０．７Å以下）であることが、被写体が生きた動物や人体であっても、吸収被爆が少なくなり、十秒以上といった長時間照射も不要となり、更に、撮影時間中に被写体Ｈのブレも抑えられ、好ましい。また、特性Ｘ線のピーク波長は、０．２Å以上（特に０．４Å以上）であることが、Ｘ線の可干渉性を良くして、例えば人体や動物の軟骨組織等による屈折が十分検出でき、得られた画像を診断等に有効に用いることができ、好ましい。また、Ｘ線屈折レンズを有するフィルタ４０を用いた場合、Ｘ線屈折レンズ群のＸ線光軸方向のサイズを小さくするために、特性Ｘ線のピーク波長は、０．５Å以上、特に０．６Å以上であることが好ましい。
【００２６】
なお、Ｘ線管１２２としては、例えば、医療現場で広く用いられているクーリッジＸ線管や回転陽極Ｘ線管が好ましく用いられる。その際、Ｘ線管球のターゲット（陽極）に乳房撮影で使用されるＭｏ（モリブデン）を用いた場合、一般に管電圧の設定値が２２ｋＶｐ〜３９ｋＶｐでピーク波長０．７Åの特性Ｘ線が照射される。また、ターゲットに一般撮影で使用されるＷ（タングステン）を用いた場合、管電圧の設定値が１５０ｋＶｐでピーク波長０．２Åの特性Ｘ線が、通常照射される。また、Ｘ線管球のターゲット（陽極）にロジウムを用いることも好ましい。
【００２７】
また、Ｘ線源の焦点径は、上記範囲のピーク波長のＸ線を照射でき、且つ実用上の出力強度が得られるように１μｍ以上（特に７μｍ以上）であることが好ましい。また、Ｘ線源の焦点径は、５０μm以下（特に３０μm以下）であることが、撮影装置のサイズの制約がある中、可干渉性を良くし、よりタルボ効果を利用し鮮明な画像を得るために好ましい。
【００２８】
被写体台１３は、支持基台１１に保持された保持部材１８によって挟持され、床面とほぼ平行となるように支持部材１１１に固定されている。保持部材１８の被写体台１３と接触する部分には、衝撃や振動等を吸収、緩和する緩衝部材１９が設けられており、被写体台１３は、緩衝部材１９を介して保持部材１８に保持されている。
また、被写体台１３は、水平方向の内、少なくとも被写体が被写体台１３上に支持されるために接近する方向及び被写体台１３上に支持された被写体が離れる方向について、第一回折格子１５、第二回折格子１６、及び、回折格子保持構造体１７より突き出た形状になっており、被写体が、第一回折格子１５、第二回折格子１６、及び、回折格子保持構造体１７に接触する可能性を低減している。
緩衝部材１９の材料としては、例えば硬質ゴムや各種樹脂等が適用できるが、緩衝部材１９の材料はこれらに限定されない。
【００２９】
Ｘ線検出器１４は、パネル１４１、検出器電源部１４２、検出器通信部１４３、検出器制御部１４４等を備えて構成されている。パネル１４１、検出器電源部１４２、検出器通信部１４３、検出器制御部１４４は、それぞれＸ線検出器１４内のバスに接続されている。
【００３０】
パネル１４１は、Ｘ線検出器１４の表面（被写体Ｈに対向する側の面）に配置され、Ｘ線照射部１２から照射され被写体Ｈを透過したＸ線に基づいてＸ線画像データを出力するものである。
本実施形態において、パネル１４１は２次元画像センサであり、Ｘ線検出器１４は、パネル１４１に２次元配置された多数の画素毎にＸ線照射量に基づいた信号を読み取ってＸ線画像データを取得するＦＰＤ（flat panel detector）である。このパネル１４１の各画素（図示せず）は、マトリクス状に配置されている。なお、Ｘ線検出器１４の画素ピッチＰ３は、Ｘ線量子ノイズの観点から、３０μｍ以上（特に６０μｍ以上）が好ましく、また、後述する縞の変形の充分な検出の観点から、３００μｍ以下（特に、１５０μｍ以下）が好ましい。このようなＦＰＤとしては、Ｘ線を直接電荷に変換して検出するアレイセンサを有する直接型ＦＰＤであっても良いし、Ｘ線を光に変換するシンチレータと、このシンチレータにより変換された光を電荷に変換して検出するアレイセンサとを有する間接型ＦＰＤであってもよい。そして、間接型ＦＰＤのシンチレータとしては、柱状結晶蛍光体を有するものや、特許第３６６１１９６号等に記載のアレイセンサの画素単位に形成された箱に蛍光体を詰めたものや、蛍光体の粒を分散した媒体を塗布して設けたもの等が挙げられるが、これらに限らない。なお、シンチレータの厚さは、厚いほど感度が高くなり、シンチレータの厚さが薄いほど空間分解能が高くなる。また、シンチレータの種類によって分光感度が異なる。また、シンチレータの蛍光体としては、ＣｓＩ：Ｔｌなどハロゲン化アルカリ金属又はハロゲン化アルカリ土類金属が好ましい。
【００３１】
検出器電源部１４２は、Ｘ線検出器１４内に配設された各部に電力を供給する。検出器電源部１４２には、例えば、充電可能でかつ撮影時に消費する電力に対応可能なコンデンサが設けられている。なお、検出器電源部１４２の構成はここに示したものに限定されない。
【００３２】
検出器通信部１４３は、コンソール３のインターフェース３４（図２において「Ｉ／Ｆ」とする。）を介してコンソール３との間で信号を送受信したり、コンソール３にＸ線画像データを送信したりすることが可能な機能部である。なお、通常、Ｘ線撮影装置１は、例えば、鉛板のようなＸ線遮蔽部材（電波の透過を抑える性質や電波を反射する性質を持つ金属製部材等）で覆われたＸ線撮影室（図示せず）に設けられており、コンソール３は、Ｘ線技師等の操作者が待機するＸ線制御室（図示せず）に設けられている。このため、検出器通信部１４３が無線で信号の送受信を行うものである場合には、Ｘ線撮影室内に図示しない無線中継器を設け、この無線中継器を介してコンソール３との間で信号の送受信が可能なように構成する。
【００３３】
検出器制御部１４４は、検出器通信部１４３が受信した制御信号に基づいて、Ｘ線検出器１４に配設された各部を制御する。具体的には、検出器制御部１４４は、パネル１４１の画素毎に検出されたＸ線照射量に基づいた信号の読み取りを行ったり、この読み取りの結果得られたＸ線画像データを検出器通信部１４３を介してコンソール３に送信する。
【００３４】
回折格子保持構造体１７は、例えば、図３に示すように、枠状に形成された部材であり、回折格子保持構造体１７の一方の面には第一回折格子１５が保持され、他方の面には第二回折格子１６が保持されている。回折格子保持構造体１７は、第一回折格子１５及び第二回折格子１６が床面とほぼ平行に配置されるように支持基台１１の支持部材１１１に緩衝部材１７１を介して固定されている。
なお、緩衝部材１７１は、緩衝部材１９と同様、例えば硬質ゴムや各種樹脂等で形成されているが、緩衝部材１７１を形成する材料はこれらに限定されない。
【００３５】
回折格子保持構造体１７は、前述のように前記被写体台１３と別体構造となっており、回折格子保持構造体１７と被写体台１３とには、被写体台１３に加わる力及び振動を緩衝する緩衝手段１９、１７１がそれぞれ配置されている。これにより、被写体台１３に力がかかったり被写体Ｈが動くこと等により振動が生じたりした場合でも、回折格子保持構造体１７に保持された第一回折格子１５及び第二回折格子１６の位置関係にずれが生じる等の影響が生じないようになっている。
【００３６】
本実施形態においては、図４に示すように、Ｘ線照射部１２から照射され被写体Ｈを透過したＸ線が、第一回折格子１５及び第二回折格子１６を透過してＸ線検出器１４に入射するようになっており、Ｘ線照射部１２、第一回折格子１５及び第二回折格子１６によってタルボ干渉計が構成される。なお、タルボ干渉計が構成される条件については後述する。
【００３７】
図５は、第一回折格子１５の図４におけるＩ−Ｉ断面図である。
図４及び図５に示すように、第一回折格子１５は、基板１５１と、この基板１５１に配置された複数の回折部材１５２と、隣接する回折部材１５２の間各々を埋めて、隣接する回折部材１５２を保持する保持部材１５３を有し、被写体台１３及びこれに保持された被写体Ｈを透過して照射されたＸ線を回折することにより後述するタルボ効果を生じさせるものである。基板１５１は、例えばガラス等により形成されている。なお、基板１５１の、回折部材１５２が配置されている面を回折格子面１５３とする。
【００３８】
複数の回折部材１５２は、いずれも、Ｘ線照射部１２から照射されるＸ線の照射方向に直交する一方向（例えば、本実施形態では図４における上下方向）に延びる線状の部材である。
各回折部材１５２の厚みはほぼ等しくなっており、例えば、吸収型回折格子の場合、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、位相型回折格子の場合、１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。
【００３９】
また、複数の回折部材１５２の配置間隔（格子周期）ｄ１（図５参照）は一定であり、つまり複数の回折部材１５２の配置間隔は等間隔であり、２μｍ以上１０μｍ以下の間隔が好ましい。
【００４０】
第二の回折格子１６は吸収型回折格子であることが好ましく、また、第一の回折格子１５は吸収型回折格子であっても良く、この場合、複数の回折部材１５２を構成する材料としては、Ｘ線吸収性に優れるものが好ましく、例えば金、銀、白金等の金属を用いることができる。回折部材１５２は、例えば基板１５１の上にこれらの金属をめっき、蒸着等することにより形成される。
第一の回折格子１５は、位相型回折格子であることが好ましく、この場合、回折部材１５２は、回折部材１５２に照射されたＸ線の位相速度を変化させるものであり、回折部材１５２としては、照射されるＸ線に対して（１／３）×π以上（２／３）×π以下（特に、（３／８）×π以上（５／８）×π以下、理想的には（１／２）×π）の位相シフト量を与える、いわゆる位相型回折格子を構成するものであることが好ましい。Ｘ線はかならずしも単色である必要はなく、上記条件を満たす範囲のエネルギー幅（つまり波長スペクトル幅）を有しても構わない。
【００４１】
図６は、第二回折格子１６の図４におけるII−II断面図である。
図４及び図６に示すように、第二回折格子１６は、前記第一回折格子１５と同様に、基板１６１と複数の回折部材１６２とを備えている。なお、基板１６１の、回折部材１６２が配置されている面を回折格子面１６３とする。
また、第一回折格子１５及び第二回折格子１６は、例えば、特開２００６−２５９２６４号公報に記載の方法など公知の方法で作成できるが、公知でない方法で作成してもよい。
【００４２】
第二回折格子１６は、その回折部材１６２の延在方向が、第一回折格子１５の回折部材１５２の延在方向とほぼ一致するような配置で回折格子保持構造体１７に保持されており、第一回折格子１５により回折されたＸ線を回折することにより、画像コントラストを形成する構成となっている。第二回折格子１６については、回折部材１６２をより厚くした振幅型回折格子であることが望ましいが、第一回折格子１５と同様の構成とすることも可能である。各回折部材１５２の厚みはほぼ等しく、例えば、吸収型回折格子の場合、２０μｍ以上２００μｍ以下が好ましく、位相型回折格子の場合、１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。
【００４３】
次に、Ｘ線照射部１２、第一回折格子１５及び第二回折格子１６がタルボ干渉計を構成する条件を説明する。
まず、Ｘ線の可干渉性から、回折部材にほぼ直交する方向におけるＸ線源の焦点径ａ、スリット４６から第一回折格子１５までの距離Ｌ（図１，図７参照）、第一回折格子１５から第二回折格子１６までの距離Ｚ１（図１，図７参照）、第二回折格子１６からＸ線検出器までの距離Ｚ２（図１，図７参照）、照射するＸ線のピーク波長λｐとすると、第一回折格子１５の回折部材の間隔ｄ１（図５参照）、及び、第二回折格子１６の回折部材の間隔ｄ２（図６参照）は、各々下記式（１）及び（２）を満たすことが好ましい。
ｄ１＜（Ｌ／ａ）×λｐ              ・・・（１）
ｄ２＜｛（Ｌ＋Ｚ１）／ａ｝×λｐ    ・・・（２）
【００４４】
また、第一回折格子１５と第二回折格子１６との距離Ｚ１は、第一回折格子１５が吸収型回折格子であることを前提にすれば、いずれかの自然数ｍにおいて、下記式（３）で示す条件を満たすことが理想である。
Ｚ１＝ｍ×（ｄ１２／λｐ）            ・・・（３）
【００４５】
実際は、いずれかの自然数ｍにおいて、下記式（４）で示す条件を満たすことが好ましい。
（ｍ−１／８）×（ｄ１２／λ）≦Ｚ１≦（ｍ＋１／８）×（ｄ１２／λｐ）      ・・・（４）
【００４６】
また、第一回折格子１５と第二回折格子１６との距離Ｚ１は、第一回折格子１５が位相型回折格子であることを前提にすれば、いずれかの自然数ｍにおいて、下記式（５）で示す条件を満たすことが理想である。
Ｚ１＝（ｍ−１／２）×（ｄ１２／λｐ）            ・・・（５）
【００４７】
実際は、いずれかの自然数ｍにおいて、下記式（６）で示す条件を満たすことが好ましい。
（ｍ−５／８）×（ｄ１２／λｐ）≦Ｚ１≦（ｍ−３／８）×（ｄ１２／λｐ）      ・・・（６）
【００４８】
なお、上記式（３）〜（６）において、
λｐ：Ｘ線照射部から照射されるＸ線のピーク波長、
Ｚ１：第一回折格子から第二回折格子までの距離（図７参照）、
ｄ１：第一回折格子の回折部材の間隔（図５参照）
である。
【００４９】
ここで、タルボ効果とは、平面波が回折格子を通過したとき、位相型回折格子の場合、上記式（１）又は（３）の式で与えられる距離において回折格子の自己像を形成することである。但し、上記式（２）又は（４）の式を満たす距離であれば、若干ぼけているが充分下記の現象が生じる。
本実施形態の場合、Ｘ線照射部１２から照射されたＸ線は、被写体Ｈを透過することにより被写体ＨによるＸ線の位相のずれが生じるので、第一回折格子１５に入射するＸ線の波面が歪んでいる。したがって、第一回折格子１５の自己像はそれに依存して変形している。続いて、Ｘ線は、第二回折格子１６を通過する。その結果、上記の変形した第一回折格子１５の自己像と第二回折格子１６との重ね合わせにより、Ｘ線に画像コントラストが生じる。この画像コントラストは一般にモアレ縞となっており、Ｘ線検出器１４により検出することができる。生成されたモアレ縞は、被写体Ｈにより変調を受けている。その変調量は、被写体Ｈによる屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例している。したがって、Ｘ線検出器１４で検出されたモアレ縞を解析することにより、被写体Ｈ及びその内部の構造を検出することができる。
【００５０】
また、間隔Ｌを、Ｘ線屈折レンズを用いたフィルタ４０を用いた場合、フィルタ４０のスリット４６と第一回折格子１５との間隔、Ｘ線屈折レンズを用いたフィルタ４０を用いない場合、Ｘ線管１２２と第一回折格子１５との間隔とすると、間隔Ｌと第一回折格子１５の格子周期ｄ１との比は、Ｘ線検出器１４がモアレ縞（又はモアレ縞を解析することによって得られる微分位相差画像、位相差画像）を検出可能な程度に、フィルタ４０のスリット４６又はＸ線管１２２と第二回折格子１６との間隔（Ｌ＋Ｚ１）と第二回折格子１６の格子周期ｄ２との比になるのが、後述するように微小角θだけで縞の間隔を調整するのに理想的である。即ち、下記式（７）を満たすことが、後述するように微小角θだけで縞の間隔を調整するのに理想的である。
ｄ１／Ｌ＝ｄ２／（Ｌ＋Ｚ１）            ・・・（７）
【００５１】
なお、第一回折格子１５又は第二回折格子１６の回折部材１５２，１６２が、Ｘ線源２とＸ線検出器１４を通る仮想的な軸のまわりに相対的に微小角θだけ回転して配置してあるとする。θの大きさによって、発生するモアレ縞の間隔が変わる。被写体Ｈが無いとすると、モアレ縞の間隔はｄ３／θで与えられる。ここでｄ３は第一回折格子１５の回折部材１５２相互間の間隔を、フィルタ４０のスリット４６又はＸ線管１２２の中心からＸ線検出面（すなわち、Ｘ線検出器１４）に投影した間隔であり、また、第二回折格子１６の回折部材１６２相互間の間隔を、フィルタ４０のスリット４６又はＸ線管１２２の中心からＸ線検出面（すなわち、Ｘ線検出器１４）に投影した間隔である。
微小角θを変えるための機構（例えば、第一回折格子１５及び第二回折格子１６の一方を他方に対して相対的に回転させる機構）を備えれば、観察に好ましいようにモアレ縞を調整することが可能となる。また、微小角θをほぼゼロになるように調整すれば、被写体Ｈに対応する部分以外では（つまり非変調部分では）モアレ縞は現れない。その結果、得られたＸ線画像では、被写体Ｈによる吸収コントラストのみが現れる。  
【００５２】
なお、第一回折格子１５及び第二回折格子１６を所定位置に配置したまま、吸収コントラストのみのＸ線画像を得る必要が無ければ、上述の式（５）の条件を満たす必要はなく、Ｘ線検出器１４で検出可能な縞の間隔になるように、適宜、ｄ１、ｄ２、θを選択すればよい。
【００５３】
そして、フィルタ４０のスリット４６又はＸ線管１２２と第一回折格子１５との間隔Ｌと第一回折格子１５の格子周期ｄ１との比は、Ｘ線検出器１４がモアレ縞（又はモアレ縞を解析することによって得られる微分位相差画像、位相差画像）を検出可能な程度に、（フィルタ４０のスリット４６又はＸ線管１２２と第二回折格子１６との間隔（Ｌ＋Ｚ１）と第二回折格子１６の格子周期ｄ２との比に近いことが好ましい。）
フィルタ４０のスリット４６又はＸ線管１２２と第二回折格子１６との間隔（Ｌ＋Ｚ１）と第二回折格子１６の格子周期ｄ２との比に近いとは、Ｘ線検出器で発生する縞の変化を検出できる程度に近いことを意味し、好ましくは、Ｘ線検出器の画素ピッチＰ３とすると、下記式（８）を満たすことである。
［１−（ｄ１／Ｌ）×｛（Ｌ＋Ｚ１＋Ｚ２）／Ｐ３｝］×（ｄ１／Ｌ）≦ｄ２／（Ｌ＋Ｚ１）≦［１＋（ｄ１／Ｌ）×｛（Ｌ＋Ｚ１＋Ｚ２）／Ｐ３｝］×（ｄ１／Ｌ）                ・・・（８）
【００５４】
また、本実施形態において、回折格子保持構造体１７は、第一回折格子１５をその回折格子面１５３と平行で、かつ、回折部材１５２の延在方向に交差する方向に移動可能に保持しており、第一回折格子１５の一端部には、電圧を印加することにより変形する圧電アクチュエータ２０（図２及び以下の説明において単に「アクチュエータ」とする。）が設けられている。
【００５５】
アクチュエータ２０は、コンソール３からの指示信号に従って動作し、第一回折格子１５を、第一回折格子１５の回折格子面１５３とほぼ平行であり、かつ、その回折部材１５２の延在方向にほぼ交差する方向に移動させる駆動手段である。
アクチュエータ２０が駆動することにより、第一回折格子１５は第二回折格子１６に対して相対的に並進移動するようになっている。
【００５６】
図２に示すコンソール３には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）（いずれも図示せず）を備える制御装置３１が備えられている。
制御装置３１には、操作者が撮影準備指示や撮影指示、指示内容を入力する入力装置３２、Ｘ線画像などを表示する表示装置３３、Ｘ線撮影装置１の各部と接続されているインターフェース３４、画像情報を記憶する画像記憶部３５、及びコンソール３の各部に電力を供給するコンソール電源部３６等がバスを介して接続されている。
【００５７】
入力装置３２としては、例えば、Ｘ線照射要求スイッチやタッチパネル、マウス、キーボード、ジョイスティック等を用いることが可能であり、入力装置３２の操作により、例えばＸ線管電圧やＸ線管電流、Ｘ線照射時間等のＸ線撮影条件、撮影タイミング、撮影部位、撮影方法等のＸ線撮影制御条件、画像処理条件、画像出力条件、Ｘ線検出器選択情報（複数の撮影装置がコンソール３に接続されている場合）、オーダ選択情報、被写体ＩＤ等の指示内容が入力される。
【００５８】
表示装置３３は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ等であり、表示装置３３は、コンソール３の制御装置３１の制御により、Ｘ線撮影条件や画像処理条件等の文字及びＸ線画像を表示する。
【００５９】
画像記憶部３５は、インターフェース３４を介してＸ線検出器１４から受信したＸ線画像データの一時記憶や、画像処理されたＸ線画像データの保存を行う。画像記憶部３５としては、大容量かつ高速の記憶装置であるハードディスク、ＲＡＩＤ（Redundant Array of Independent Disks）等のハードディスクアレイ、シリコンディスク等を用いることが可能である。
【００６０】
コンソール電源部３６は、外部電源、又は、内部電源から、コンソール３を構成する各部に電力を供給する。
【００６１】
制御装置３１の内部記憶装置には、Ｘ線撮影システム１００各部を制御するための制御プログラム及び各種処理プログラムが記憶されており、ＣＰＵは、この制御プログラム及び各種処理プログラムとの協働によりＸ線撮影システム１００各部の動作を統括的に制御し、Ｘ線画像撮影を行う。
【００６２】
例えば、制御装置３１は、高電圧電源１２１からＸ線管１２２に供給する電圧を調整するように、Ｘ線撮影装置１のＸ線源制御部１２３を制御する。そして、高電圧電源１２１がＸ線管１２２に所定電圧を供給して、Ｘ線管１２２が被写体Ｈに対してＸ線を照射させ、Ｘ線検出器１４に入射したＸ線量が予め設定されたＸ線量に達すると、高電圧電源１２１がＸ線管１２２へ高電圧の供給を停止し、Ｘ線源２がＸ線の照射を停止する。
【００６３】
なお、本実施形態においては、制御装置３１は、Ｘ線検出器１４におけるパネル１４１からの信号の読み取り及び、アクチュエータ２０による第一回折格子１５の移動が停止しているときにＸ線源２からのＸ線の照射を行うようにＸ線源制御部１２３を制御する。
アクチュエータ２０による第一回折格子１５の移動が停止しているかどうかは、例えばアクチュエータ２０に印加される電圧を検出することにより判断することができる。
このように、回折格子が移動しているか停止しているかは、例えば、アクチュエータ２０に印加される電圧を検出するだけでなく、移動する回折格子に加速度センサ、速度センサ又は位置センサを固定して設け、このセンサの出力から検出することによって判断するようにしても良い。
【００６４】
また、制御装置３１は、Ｘ線検出器１４の検出器制御部１４４を動作させて、パネル１４１の画素毎に検出されたＸ線照射量に基づいた信号の読み取りを開始させ、読み取りの結果得られたＸ線画像データを検出器通信部１４３を介してコンソール３に送信させる。
【００６５】
また、制御装置３１は、アクチュエータ２０を動作させて第一回折格子１５を所定量ずつ移動させるようになっている。
本実施形態において、第一回折格子１５は、前述のようにアクチュエータ２０により、第二回折格子１６に対して相対的に並進移動する。第一回折格子１５の方向は、第一回折格子１５の回折格子面１５３とほぼ平行であり、かつ、回折部材１５２の延在方向にほぼ直交する方向である。
【００６６】
第一回折格子１５が第二回折格子１６に対して相対的に並進移動するに伴って、モアレ縞が移動し、第一回折格子１５の移動距離（並進距離）が第一回折格子１５の格子周期の１周期分に達すると、モアレ縞画像は元に戻る。本実施形態では、制御装置３１は、第一回折格子１５を、例えば第一回折格子１５の格子周期の１周期の整数分の１ずつ並進移動させながら複数回のＸ線撮影を行うようになっている。
【００６７】
すなわち、１回目のＸ線撮影を行うと、制御装置３１はアクチュエータ２０を動作させて第一回折格子１５を、格子周期の１周期の整数分の１ずつ、第二回折格子１６に対して相対的に並進移動させ、２回目の撮影を行う。その後制御装置３１はアクチュエータ２０を動作させて第一回折格子１５を同方向にさらに回折部材１５２の１周期の整数分の１ずつ並進移動させて３回目の撮影を行う、というように、Ｘ線撮影と第一回折格子１５の移動を複数回繰り返す。
【００６８】
なお、制御装置３１はアクチュエータ２０の動作量情報を取得するようになっており、複数回の撮影動作間各々のアクチュエータ２０による第一回折格子１５の移動量に関する移動量情報を得る移動量情報取得手段として機能するようになっている。
なお、アクチュエータ２０によって第一回折格子１５を移動させる移動量は、予めデフォルトとして設定されていてもよいし、操作者が適宜任意に設定できるようになっていてもよい。
【００６９】
また、本実施形態においては、Ｘ線検出器１４又は制御装置３１により、Ｘ線検出器１４固有の各画素のオフセット・ゲイン特性補正が行われる。そして、その後、オフセット・ゲイン特性補正をされたＸ線画像について、制御装置３１は、被写体Ｈ、第一回折格子１５及び第二回折格子１６を透過してＸ線検出器１４で検出されたＸ線の画像コントラスト（モアレ縞）を解析する。これにより、制御装置３１は、Ｘ線検出器１４から取得した各画素の放射線量等に基づいて、微分位相画像、及び位相差画像を算出する。また、制御装置３１は、必要に応じて被写体ＨのＸ線吸収率の違いに基づく吸収画像を取得する。
【００７０】
すなわち、本実施形態においては、前述のように、第一回折格子１５を第二回折格子１６に対して相対的に並進移動させながら複数回のＸ線撮影が行われ、制御装置３１は、これらのＸ線撮影により得られた複数のＸ線撮影画像と第一回折格子１５の移動量情報とから微分位相画像を得る微分位相画像取得手段として機能する。
また、制御装置３１は、複数回のＸ線撮影により得られた複数のＸ線撮影画像と第一回折格子１５の移動量情報とから位相差画像を得る位相差画像取得手段として機能する。
【００７１】
以下、微分位相画像、位相差画像の算出方法について説明する。
【００７２】
まず、微分位相画像は、被写体Ｈによる屈折効果によってＸ線が曲げられる角度の分布像であり、制御装置３１は、下記に示す縞走査法を用いることによって、Ｘ線検出器１４により検出されたモアレ縞の現れたＸ線画像（以下、「縞画像」と称する。）を微分位相画像に変換する。
【００７３】
縞走査法では、第一回折格子１５及び第二回折格子１６の一方を他方に対して相対的に並進移動させながら撮影を行うが、本実施形態では、第一回折格子１５を第二回折格子１６に対して相対的に並進移動させる。
【００７４】
第一回折格子１５の移動に伴って、モアレ縞が移動し、並進距離（移動量）が第一回折格子１５の格子周期の１周期に達すると、縞画像は元に戻る。縞走査法は、このような縞画像の変化を、格子周期の１周期の整数分の１ずつ第一回折格子１５を移動させながら記録し、それらを演算処理することにより微分位相画像ψ（ｘ，ｙ）を得るものである。（ｘ，ｙ）は画素の位置を示す座標である。上記移動量をξとして、縞画像Ｉ（ｘ，ｙ）は一般的に、下記の式（９）により与えられる。
【数１】
2008200361.tif 000003
【００７５】
ここでＡｋ（ｋ＝０，１，…）は、第一回折格子１５の形状により決まる定数である。Δ（ｘ，ｙ）は、第一回折格子１５の歪み、製作誤差、および配置誤差によって被写体Ｈとは関係なく発生するコントラストの寄与を表すものである。ｄは、移動させる第一回折格子１５の格子周期、Ｚ１は、第一回折格子１５と第二回折格子１６との間隔である。今、ξをステップｄ／Ｍ（Ｍ：整数）で変化させながらＭ回のＸ線撮影を行いＭ枚の縞画像を取得するとする。式（３）においてｋ＞Ｎの項が十分小さく無視できるとすれば、Ｍ＞Ｎ＋１を満たすようにＭを選べば、下記の式（１０）が満たされる。
【数２】
2008200361.tif 000004
【００７６】
ａｒｇ［］は偏角の抽出を意味する。Ｉｐ（ｘ，ｙ）は、ξ＝ｐｄ／Ｍとしたときの式（３）の値である。ｄおよびＺ１は既知であり、Δ（ｘ，ｙ）は被写体Ｈが無いとき（すなわちψ（ｘ，ｙ）＝０）に同様の測定を行って予め求めることができる。したがって、以上よりψ（ｘ，ｙ）を得ることができる。
【００７７】
次に、位相差画像とは、微分位相画像を積分することにより、位相のずれそのものを表す像であり、位相差画像Φ（ｘ，ｙ）と微分位相画像ψ（ｘ，ｙ）とは、下記の式（１１）で関係付けられる。
【数３】
2008200361.tif 000005
【００７８】
ここでｘは、上記縞走査法により第一回折格子１５を並進移動させる方向にあたる。これより、位相差画像Φ（ｘ，ｙ）は、微分位相画像ψ（ｘ，ｙ）をｘ軸に沿って積分することにより与えられる。
【００７９】
位相差画像像Φ（ｘ，ｙ）は、被検体の屈折率分布をｎ（ｘ，ｙ，ｚ）として、下記の式（１２）で与えられる。
【数４】
2008200361.tif 000006
【００８０】
また、Ｘ線が物体を透過すると当該物体のＸ線吸収率の違いに応じたＸ線画像が形成され、Ｘ線検出器１４で検出される。これにより得られる画像が吸収画像であり、例えば、撮影したい被写体Ｈが人体の骨部等である場合には、このような物体のＸ線吸収率の違いに応じてＸ線画像を生成する手法によっても十分にコントラストのある画像を得ることができる。
【００８１】
なお、このような画像生成の手法は、いずれも、そのＸ線撮影の目的に応じて十分に利用可能なものであり、制御装置３１は、微分位相画像の出力時においては、微分位相画像φ（ｘ，ｙ）を生成して、表示装置３３に出力し、位相差画像の出力時においては、微分位相画像を積分して位相差画像Φ（ｘ，ｙ）を算出し、表示装置３３に出力する。また、吸収画像の出力時においては、制御装置３１は、Ｘ線の吸収コントラストに応じた吸収画像を生成して、表示装置３３に出力する。
【００８２】
また、制御装置３１は、撮影により複数種類の画像（例えば、微分位相画像、位相差画像、吸収画像）を取得した場合には、これら複数種類の画像を相互に対応付けて画像記憶部３５に記憶するようになっている。
【００８３】
次に、本実施形態のＸ線撮影システム１００で実行されるＸ線撮影方法について図１０を参照しつつ説明する。
【００８４】
まず、被写体台１３で被写体Ｈを保持した後に、制御装置３１は撮影を開始するＸ線撮影開始信号をＸ線撮影装置１のＸ線照射部１２及びＸ線検出器１４に送信する（ステップＳ１）。このとき、制御装置３１は撮影回数Ｎを０にリセットする。
【００８５】
制御装置３１からＸ線撮影開始信号が送信されると、高電圧電源１２１からＸ線管１２２に所定の電圧が供給され、Ｘ線管１２２が被写体Ｈに向けてＸ線を照射する（ステップＳ２）。被写体Ｈを透過したＸ線は、第一回折格子１５を通過する。このとき、第一回折格子１５によりＸ線が回折して、タルボ効果を生じる。さらに、Ｘ線は、第二回折格子１６を通過してＸ線検出器１４によって検出される。
【００８６】
制御装置３１は、所定のＸ線量を照射したかを判断し（ステップＳ３）、所定のＸ線量に達していない場合（ステップＳ３；ＮＯ）には、ステップＳ２に戻ってＸ線照射を続ける。所定のＸ線量に達している場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）には、制御装置３１は、検出器制御部１４４を動作させて、パネル１４１から各画素毎のＸ線照射量に基づく信号を読み取りＸ線画像データを取得するＸ線画像の読み取りを行わせる（ステップＳ４）。
【００８７】
制御装置３１は、Ｘ線検出器１４のＸ線画像の読み取りが終了したかを判断し（ステップＳ５）、読み取りが終了していない場合（ステップＳ５；ＮＯ）には、ステップＳ４に戻って読み取り動作を続けさせる。読み取りが終了している場合（ステップＳ５；ＹＥＳ）には、制御装置３１は、撮影回数ＮをＮ＋１にインクリメントし（ステップＳ６）、所定回数の撮影が終了したかを判断する（ステップＳ７）。
【００８８】
所定回数の撮影が終了していない場合（ステップＳ７；ＮＯ）には、制御装置３１は、アクチュエータ２０を動作させて、第一回折格子１５及び第二回折格子１６が所定の位置関係となるように第一回折格子１５を次（Ｎ＋１回目）の撮影の所定位置まで移動させる（ステップＳ８）。そして、制御装置３１は、第一回折格子１５が所定の撮影位置まで移動したかを判断し（ステップＳ９）、第一回折格子１５が所定の撮影位置まで移動していない場合（ステップＳ９；ＮＯ）には、ステップＳ８に戻ってアクチュエータ２０による第一回折格子１５の移動を続けさせる。
【００８９】
他方、第一回折格子１５が所定の撮影位置まで移動している場合（ステップＳ９；ＹＥＳ）には、制御装置３１は、ステップ２からステップ７を繰り返すことにより、次（Ｎ＋１回目）の撮影を行う。そして、所定回数の撮影が終了した場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）には、制御装置３１は、撮影されたＸ線画像の画像処理を行い（ステップＳ１０）、適宜微分位相画像、位相差画像、吸収画像を生成する。そして、これら生成された画像処理済の画像をそれぞれ対応付けて画像記憶部３５に保存し（ステップＳ１１）、処理を終了する。
【００９０】
このように、所定回数の撮影の最初の回のＸ線照射開始から最後の回のＸ線照射終了までの時間は、被写体が生きた動物又は人体の場合、１０秒以下（特に３秒以下、さらに１秒以下）であることが、被写体のブレを抑えられ好ましい。
以上のように、本実施形態によれば、安価かつ小型のＸ線源で、タルボ干渉計方式で、医療診断・生物診断に利用可能な画像を得ることができる。
【００９１】
なお、本実施形態においては、Ｘ線検出器１４としてＦＰＤを例として説明したが、Ｘ線検出器１４はこれに限定されるものではない。ＦＰＤ以外にも、例えば輝尽性蛍光体シートを収納したカセッテ等をＸ線検出器１４として適用することができる。
【００９２】
また、本実施形態においては、第一回折格子１５の一端部にアクチュエータ２０が設けられている場合を例として説明したが、アクチュエータ２０の設けられる回折格子は、第二回折格子１６であってもよい。この場合には、第一回折格子１５が固定され、第二回折格子１６がアクチュエータ２０により所定の移動量ずつ移動する。また、第一回折格子１５及び第二回折格子１６の両方にアクチュエータ２０を設け、第一回折格子１５及び第二回折格子１６を相対的に移動可能に構成してもよい。
【００９３】
また、本実施形態においては、回折格子保持構造体１７が枠状に形成された部材である場合を例としたが、回折格子保持構造体１７は第一回折格子１５及び第二回折格子１６を一体的に保持するとともに、被写体台１３と別体に構成され被写体台１３から生じる振動や衝撃の影響を受けにくい構成となっていれば足り、回折格子保持構造体１７の形状、構造は例示したものに限定されない。
【００９４】
また、本実施形態においては、第一回折格子１５を第二回折格子１６に対して相対的に移動させながら複数回のＸ線撮影を行い、その結果得られたＸ線画像データに基づいて微分位相画像等を生成する場合を例として説明したが、１回のＸ線撮影によって得られたＸ線画像データに基づいて微分位相画像等を生成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態におけるＸ線撮影システムを構成するＸ線撮影装置１の要部構成例を示す側面図である。
【図２】本実施形態におけるＸ線撮影システムの制御構成を示すブロック図である。
【図３】図１の回折格子保持構造体及びこれに保持された第一回折格子及び第二回折格子の斜視断面図である。
【図４】図１のＸ線撮影装置１におけるＸ線透過を説明する要部斜視図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】図４の断面図である。
【図７】図１のＸ線撮影装置１におけるＸ線管、被写体、第一回折格子、第二回折格子、Ｘ線検出器の位置関係を説明する説明図である。
【図８】図１に示すＸ線撮影装置１の要部構成の変形例を示す側面図である。
【図９】Ｘ線屈折レンズの断面図である。
【図１０】図１のＸ線撮影システムで実行されるＸ線撮影方法の流れを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
１      Ｘ線撮影装置
３      コンソール
１１    支持基台
１２    Ｘ線照射装置
１３    被写体台
１４    Ｘ線検出器
１５    第一回折格子
１６    第二回折格子
１７    回折格子保持構造体
１９    緩衝部材（緩衝手段）
２０    アクチュエータ（駆動手段）
３１    制御装置（制御手段）
３３    表示装置
４０    フィルタ
４１    Ｘ線屈折レンズ
４２    Ｘ線遮蔽部材
４６    スリット
１００    Ｘ線撮影システム
１２２    Ｘ線管
１７１    緩衝部材（緩衝手段）
Ｈ      被写体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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