(57)【要約】  小格子を並設させて構成された位相格子を用いたＸ線タルボ撮影装置において、撮影した複数のモアレ画像に基づいて再構成画像を適切に生成することが可能なＸ線タルボ撮影装置を提供する。  Ｘ線タルボ撮影装置１の位相格子Ｇ１は、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが交互にかつ平行に形成された複数の小格子ｇ１を並設させた状態で構成されており、位相格子Ｇ１を構成する複数の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂは、隣接する２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの最も内側の非スリット部Ｓｎ同士の間隔ｘ１が、線源格子Ｇ０と位相格子Ｇ１との距離ｚ１と、線源格子Ｇ０と吸収格子Ｇ２との距離ｚ２と、線源格子Ｇ０に形成されているスリットＳのうち最も外側のスリットＳ同士の間隔Ｄｓと、Ｘ線検出器１４の変換素子４の２個分の大きさＰとで決まる下限値以上、上限値未満の範囲になるように並設されている。
2017168844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線源格子、位相格子および吸収格子と、
Ｘ線を照射するＸ線発生装置と、
２次元状に配列された複数の変換素子を備え、前記吸収格子上に形成されるモアレ画像を撮影するＸ線検出器と、
を備え、
少なくとも前記位相格子は、複数のスリットと非スリット部とが交互にかつ平行に形成された複数の小格子を並設させた状態で構成されており、
前記位相格子を構成する前記複数の小格子のうち、隣接する２枚の前記小格子の各非スリット部の中で相手方の前記小格子に最も近い位置に形成されている前記非スリット部同士の間隔をｘ１、前記線源格子と前記位相格子との距離をｚ１、前記線源格子と前記Ｘ線検出器の前記変換素子との距離をｚｄ、前記線源格子に形成されているスリットのうち最も外側の位置に形成されている前記スリット同士の間隔をＤｓ、前記変換素子２個分の大きさをＰとするとき、前記位相格子を構成する前記複数の小格子は、前記間隔ｘ１が下記の（１）式で表される条件を満たす間隔になるように並設されているＸ線タルボ撮影装置。
Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ≦ｘ１＜Ｐ×ｚ１／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ
…（１）
【請求項２】
前記Ｘ線検出器は、２次元状に配列された複数の前記変換素子のうち隣接する２つの前記変換素子の境界部分と、前記間隔ｘ１を下限値Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄにした場合に隣接する２枚の前記小格子をそれぞれ透過したＸ線の境界とが対応するように配置されている請求項１に記載のＸ線タルボ撮影装置。
【請求項３】
前記Ｘ線検出器は、前記間隔ｘ１が下限値Ｄｓ×（ｚ２−ｚ１）／ｚ２よりも大きい場合にＸ線がいずれの前記小格子も透過せずに素通しの状態で照射される範囲内に、２次元状に配列された複数の前記変換素子のうち隣接する２つの前記変換素子の境界部分が配置されている請求項１に記載のＸ線タルボ撮影装置。
【請求項４】
線源格子、位相格子および吸収格子と、
Ｘ線を照射するＸ線発生装置と、
２次元状に配列された複数の変換素子を備え、前記吸収格子上に形成されるモアレ画像を撮影するＸ線検出器と、
を備え、
少なくとも前記吸収格子は、複数のスリットと非スリット部とが交互にかつ平行に形成された複数の小格子を並設させた状態で構成されており、
前記吸収格子を構成する前記複数の小格子のうち、隣接する２枚の前記小格子の各非スリット部の中で相手方の前記小格子に最も近い位置に形成されている前記非スリット部同士の間隔をｘ２、前記線源格子と前記吸収格子との距離をｚ２、前記線源格子と前記Ｘ線検出器の前記変換素子との距離をｚｄ、前記線源格子に形成されているスリットのうち最も外側の位置に形成されている前記スリット同士の間隔をＤｓ、前記変換素子２個分の大きさをＰとするとき、前記吸収格子を構成する前記複数の小格子は、前記間隔ｘ２が下記の（２）式で表される条件を満たす間隔になるように並設されているＸ線タルボ撮影装置。
Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ≦ｘ２＜Ｐ×ｚ２／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ
…（２）
【請求項５】
前記変換素子１個分の大きさをｐとするとき、前記吸収格子を構成する前記複数の小格子は、前記間隔ｘ２が下記の（３）式で表される条件を満たす間隔になるように並設されている請求項４に記載のＸ線タルボ撮影装置。
Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ≦ｘ２＜ｐ×ｚ２／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ
…（３）
【請求項６】
前記Ｘ線検出器は、２次元状に配列された複数の前記変換素子のうち隣接する２つの前記変換素子の境界部分と、前記間隔ｘ２を下限値Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄにした場合に隣接する２枚の前記小格子をそれぞれ透過したＸ線の境界とが対応するように配置されている請求項４または請求項５に記載のＸ線タルボ撮影装置。
【請求項７】
前記Ｘ線検出器は、前記間隔ｘ２が下限値Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄよりも大きい場合にＸ線がいずれの前記小格子も透過せずに素通しの状態で照射される範囲内に、２次元状に配列された複数の前記変換素子のうち隣接する２つの前記変換素子の境界部分が配置されている請求項４または請求項５に記載のＸ線タルボ撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タルボ・ロー干渉計を用いたＸ線タルボ撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線が物体を透過するときに生じるＸ線の位相シフトを捉えて画像化する、タルボ・ロー（Talbot-Lau）干渉計とＸ線検出器（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）とを用いたＸ線画像撮影装置が知られている（例えば特許文献１、２、非特許文献１等参照）。なお、本発明では、このようなタルボ・ロー干渉計等を用いたＸ線画像撮影装置を、Ｘ線タルボ撮影装置という。【０００３】
このようなＸ線タルボ撮影装置は、後述するように、Ｘ線発生装置や線源格子（Ｇ０格子）、位相格子（Ｇ１格子）、吸収格子（Ｇ２格子）、Ｘ線検出器等を備えており、Ｘ線検出器で吸収格子上に形成されるモアレ画像を撮影する。そして、線源格子や位相格子、吸収格子のいずれかを他の格子に対して相対的に移動（走査）させるごとにモアレ画像を撮影することで、モアレ画像を複数枚撮影する。【０００４】
そして、撮影された複数枚のモアレ画像を画像解析して再構成することで、従来のＸ線画像撮影装置で撮影されていた吸収画像と同様の吸収画像だけでなく、モアレ画像の位相情報を画像化した微分位相画像や、モアレ画像のVisibility（鮮明度）を画像化した小角散乱画像の少なくとも３種類の再構成画像を生成することができる。また、これらの再構成画像等をさらに再構成して種々の画像を生成することも可能である。【０００５】
そして、例えば図２８に示すように、このようなＸ線タルボ撮影装置を用いて撮影された各モアレ画像に基づいて再構成された微分位相画像中に、従来のＸ線画像撮影装置では撮影できなかった患者の手指等の関節部分の軟骨（正確には軟骨の端部と周囲の関節液との界面。図中の矢印参照）を撮影することができる。また、軟骨の他にも、例えば腱や腫瘤等を撮影することができる場合もある。【０００６】
ところで、現在、Ｘ線タルボ撮影装置の位相格子等はシリコンウェハで形成される場合が多いが、シリコンウェハを大きな径で製造することができない等の理由があるため、位相格子等を１枚のシリコンウェハで構成する場合には位相格子等の面積の拡大には限界がある。そのため、位相格子等を１枚のシリコンウェハで構成する場合、例えば患者の肩や膝、股関節等のより大きな関節部分を撮影することが困難になる。【０００７】
そこで、例えば上記の特許文献１、２等に記載されているように、位相格子等を、複数の小格子を並設させて構成することで大面積化する技術の研究が進められている。そして、例えば特許文献１には、小格子の端部同士をつなげる（或いは当接される）ようにして位相格子等を構成することが記載されている。【０００８】
そして、この場合、例えば図２９の拡大図に示すように、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが交互にかつ平行に形成された複数の小格子ｇ１（小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ）を並設し、隣接する各小格子ｇ１（小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ）の端部Ｅｄ同士を接合して位相格子Ｇ１等を構成する際に、端部Ｅｄの部分においても、スリットＳの格子周期が、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂに形成されたスリットＳの格子周期ｄ（すなわち位相格子Ｇ１等の格子周期）と同一になるように各小格子ｇ１を並設して位相格子Ｇ１等を構成することが望ましい。【０００９】
なお、図２９では、スリットＳと非スリット部Ｓｎとを区別し易いように非スリット部Ｓｎに斜線が付されている。また、スリットＳはＸ線を透過する部分或いは相対的にＸ線を透過し易い部分をいい、非スリット部ＳｎはＸ線を透過しない部分或いは相対的にＸ線を透過しにくい部分をいう。【００１０】
しかし、格子周期ｄは数μｍオーダーであり、格子周期ｄのばらつきは１μｍ未満のオーダーであることが求められる。そして、このような精度で各小格子ｇ１の端部Ｅｄを切削する等したうえで端部Ｅｄ同士を突き合わせて、端部Ｅｄの部分においてもスリットＳの格子周期が各小格子ｇ１に形成されたスリットＳの格子周期ｄと同一になるように構成することは困難である。【００１１】
そこで、特許文献２では、例えば同文献の図４０に記載されているように、位相格子Ｇ１や吸収格子Ｇ２において、並設された小格子ｇ１の端部Ｅｄ同士の間に非スリット部Ｓｎが形成されていない部分（同文献では格子の欠損箇所Ｂａ）ができることを容認したうえで、上記のように線源格子や位相格子、吸収格子のいずれかを他の格子に対して相対的に移動させながら第１群の複数枚のモアレ画像を撮影し、各格子の相対的な位置関係を変えて、再度、位線源格子や位相格子、吸収格子のいずれかを他の格子に対して相対的に移動させながら第２群の複数枚のモアレ画像を撮影する。そして、第１群の各モアレ画像と第２群の各モアレ画像に基づいて再構成処理を行って、微分位相画像等の再構成画像を生成する画像生成方法が記載されている。【００１２】
例えば、第１群の複数枚のモアレ画像のみに基づいて再構成画像を生成すると、再構成画像中に格子の欠損に起因するアーチファクトが現れてしまい診断用の画像として適さないものとなる可能性があるが、上記のように第１群の複数枚のモアレ画像と第２群の複数枚のモアレ画像を撮影するように構成することで、格子の欠損に起因する再構成画像におけるアーチファクトを補正して、診断に適した高品位な再構成画像を生成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２０３０６１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３２９７７号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】永島雅文、外７名，「関節軟骨の描出−微分干渉の原理を応用したＸ線撮影技術の可能性（第１４回臨床解剖研究会記録  ２０１０．９．１１）」，臨床解剖研究会記録，２０１１年２月，Ｎｏ１１，ｐ．５６−５７、［平成２８年３月２４日検索］、インターネット＜URL : http://www.jrsca.jp/contents/records/＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献２に記載された画像生成方法では、従来は１回であった格子の走査（移動）を２回行わせるものであり、その分、被写体である患者にＸ線が照射される回数が増えてしまい、患者に照射されるＸ線の線量の総量すなわち患者の被曝線量が従来の場合よりも増えてしまう可能性がある。【００１６】
そこで、本発明者は、小格子ｇ１を並設させて形成した位相格子Ｇ１において、上記のようにスリットＳの格子周期が小格子ｇ１同士の端部Ｅｄの部分で位相格子Ｇ１の格子周期ｄ（すなわち小格子ｇ１に形成されたスリットＳの格子周期ｄ）になっていない場合であっても、従来と同様に格子を１回だけ走査させて撮影された複数枚のモアレ画像に基づいて、微分位相画像等の再構成画像を適切に撮影することを可能とするための位相格子Ｇ１や吸収格子Ｇ２の構造上の条件について研究を重ねた結果、有益な知見を得ることができた。【００１７】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、小格子を並設させて構成された位相格子や吸収格子を用いたＸ線タルボ撮影装置であって、撮影した複数のモアレ画像に基づいて再構成画像を適切に生成することが可能なＸ線タルボ撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映したＸ線タルボ撮影装置は、以下を有する。
線源格子、位相格子および吸収格子と、
Ｘ線を照射するＸ線発生装置と、
２次元状に配列された複数の変換素子を備え、前記吸収格子上に形成されるモアレ画像を撮影するＸ線検出器と、
を備え、
少なくとも前記位相格子は、複数のスリットと非スリット部とが交互にかつ平行に形成された複数の小格子を並設させた状態で構成されており、
前記位相格子を構成する前記複数の小格子のうち、隣接する２枚の前記小格子の各非スリット部の中で相手方の前記小格子に最も近い位置に形成されている前記非スリット部同士の間隔をｘ１、前記線源格子と前記位相格子との距離をｚ１、前記線源格子と前記吸収格子との距離をｚ２、前記線源格子に形成されているスリットのうち最も外側の位置に形成されている前記スリット同士の間隔をＤｓ、前記変換素子２個分の大きさをＰとするとき、前記位相格子を構成する前記複数の小格子は、前記間隔ｘ１が下記の（１）式で表される条件を満たす間隔になるように並設されているＸ線タルボ撮影装置。
Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ≦ｘ１＜Ｐ×ｚ１／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ
…（１）【００１９】
上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の別の側面を反映したＸ線タルボ撮影装置は、以下を有する。
線源格子、位相格子および吸収格子と、
Ｘ線を照射するＸ線発生装置と、
２次元状に配列された複数の変換素子を備え、前記吸収格子上に形成されるモアレ画像を撮影するＸ線検出器と、
を備え、
少なくとも前記吸収格子は、複数のスリットと非スリット部とが交互にかつ平行に形成された複数の小格子を並設させた状態で構成されており、
前記吸収格子を構成する前記複数の小格子のうち、隣接する２枚の前記小格子の各非スリット部の中で相手方の前記小格子に最も近い位置に形成されている前記非スリット部同士の間隔をｘ２、前記線源格子と前記吸収格子との距離をｚ２、前記線源格子と前記Ｘ線検出器の前記変換素子との距離をｚｄ、前記線源格子に形成されているスリットのうち最も外側の位置に形成されている前記スリット同士の間隔をＤｓ、前記変換素子２個分の大きさをＰとするとき、前記吸収格子を構成する前記複数の小格子は、前記間隔ｘ２が下記の（２）式で表される条件を満たす間隔になるように並設されているＸ線タルボ撮影装置。
Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ≦ｘ２＜Ｐ×ｚ２／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ
…（２）
【発明の効果】
【００２０】
本発明のような方式のＸ線タルボ撮影装置によれば、小格子を並設させて構成された位相格子を用いたＸ線タルボ撮影装置において、撮影した複数のモアレ画像に基づいて再構成画像を適切に生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置の全体構成を表す図である。
【図２】線源格子や位相格子、吸収格子の概略平面図である。
【図３】Ｘ線検出器で２次元状に配列された変換素子等の拡大図である。
【図４】タルボ・ロー干渉計の原理を説明する図である。
【図５】位相格子が複数の小格子を並設させた状態で構成されていることを表す図である。
【図６】位相格子の隣接する２枚の小格子の各非スリット部が同じ格子周期で平行に並ぶように構成された例を表す図である。
【図７】位相格子の隣接する２枚の小格子の端部同士が離れ、小格子の各非スリット部が格子周期からずれた位置に配置された場合等を表す図である。
【図８Ａ】格子が走査される間に経路α１を通って図７のαの位置に入射するＸ線の強度変化を表すグラフである。
【図８Ｂ】格子が走査される間に経路α１〜α３を通って図７のαの位置に入射するＸ線の強度変化を表すグラフである。
【図９Ａ】格子が走査される間に図７のβの位置に入射する素通しのＸ線の強度が一定になることを表わす図である。
【図９Ｂ】格子が走査される間に経路β１〜β３を通って図７のβの位置に入射するＸ線の強度変化を表すグラフである。
【図１０Ａ】格子が走査される間に経路γ１、γ３を通って図７のγの位置にそれぞれ入射するＸ線の強度変化を表すグラフである。
【図１０Ｂ】格子が走査される間に経路γ１〜γ３を通って図７のγの位置に入射するＸ線の強度変化を表すグラフである。
【図１１】図７の配置において変換素子が配置される可能性がある位置Ａ〜Ｇを表した図である。
【図１２】線欠陥が２本連続して発生した状態を表す図である。
【図１３】小格子の端部同士を非常に接近させた場合に２枚の小格子をそれぞれ透過したＸ線がいずれもが入射する範囲等を表す図である。第２の実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置の構成を表す図である。
【図１４】図１３の状態から小格子同士の間隔を拡げると上記の範囲が狭まること等を表す図である。
【図１５】位相格子の小格子同士の間隔ｘ１がとり得る範囲の下限値となる場合の各小格子や線源格子、Ｘ線検出器の位置関係等を表す図である。
【図１６Ａ】図１５の状態におけるＸ線検出器上での範囲ＲとＸ線検出器の変換素子との位置関係の例を表す図である。
【図１６Ｂ】図１５の状態におけるＸ線検出器上での範囲ＲとＸ線検出器の変換素子との位置関係の例を表す図である。
【図１７】図１５の状態から小格子同士の間隔をさらに拡げた状態を表す図である。
【図１８Ａ】図１７の状態におけるＸ線検出器上での範囲Ｒ＊とＸ線検出器の変換素子との位置関係の例を表す図である。
【図１８Ｂ】図１７の状態におけるＸ線検出器上での範囲Ｒ＊とＸ線検出器の変換素子との位置関係の例を表す図である。
【図１９】位相格子の小格子同士の間隔ｘ１がとり得る範囲の上限値となる場合のＸ線検出器上での範囲Ｒ＊とＸ線検出器の変換素子との位置関係を表す図である。
【図２０】位相格子の小格子同士の間隔ｘ１がとり得る範囲の上限値となる場合の各小格子や線源格子、Ｘ線検出器の位置関係等を表す図である。
【図２１】位相格子を構成する各小格子の耳同士を当接させた状態を表す図である。
【図２２】吸収格子の隣接する２枚の小格子の各非スリット部が同じ格子周期で平行に並ぶように構成された例を表す図である。
【図２３】吸収格子の隣接する２枚の小格子の端部同士が離れ、小格子の各非スリット部が格子周期からずれた位置に配置された場合等を表す図である。
【図２４】変換素子４Ｈ、４ＩがVisibility低下正常画素になることを説明する図である。
【図２５】変換素子４Ｊが欠損画素になることを説明する図である。
【図２６】吸収格子の小格子同士の間隔ｘ２がとり得る範囲の下限値となる場合の各小格子や線源格子、Ｘ線検出器の位置関係等を表す図である。
【図２７】吸収格子の小格子同士の間隔ｘ２がとり得る範囲の上限値となる場合の各小格子や線源格子、Ｘ線検出器の位置関係等を表す図である。
【図２８】関節部分が撮影された微分位相画像の例、および画像中に撮影されている関節部分の軟骨を示す写真である。
【図２９】小格子を並設して位相格子を構成する際に小格子の端部の部分においても格子周期が維持されるように構成された状態を表す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るＸ線タルボ撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
なお、以下では、後述する図１に示すように、Ｘ線タルボ撮影装置１が、上側に設けられたＸ線発生装置１１から下方の被写体Ｈに向けてＸ線を照射するように構成されている場合（いわゆる縦型の場合）について説明するが、これに限らず、Ｘ線を水平方向（いわゆる横型の場合）に照射するなど任意の方向に照射するように構成することも可能である。
【００２４】
［Ｘ線タルボ撮影装置の全体構成について］
図１は、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１の全体構成を表す図である。本実施形態では、Ｘ線タルボ撮影装置１は、Ｘ線発生装置１１と、線源格子（Ｇ０格子、マルチスリット等ともいう。）Ｇ０と、被写体台１３と、位相格子（Ｇ１格子、第１格子等ともいう。）Ｇ１と、吸収格子（Ｇ２格子、第２格子等ともいう。）Ｇ２と、Ｘ線検出器１４と、コントローラー１６とを備えている。
【００２５】
Ｘ線発生装置１１は、例えば回転陽極等を備える一般的なＸ線源を用いることが可能である。また、Ｘ線発生装置１１の下方には、線源格子Ｇ０が配置されている。本実施形態では、Ｘ線発生装置１１の振動が線源格子Ｇ０に伝わらないようにするために、線源格子Ｇ０は、Ｘ線発生装置１１ではなく、取付用アーム１２を介して支柱１５に取り付けられている。
【００２６】
本実施形態では、図２に示すように、線源格子Ｇ０や後述する位相格子Ｇ１、吸収格子Ｇ２には、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが図中のｙ方向に延在するように交互にかつ平行に形成されており、ｙ方向に直交するｘ方向に所定の格子周期ｄで配列されている。なお、この点については後で詳しく説明する。また、図２では、スリットＳを見やすくするために、格子全体の大きさに対してスリットＳの幅や格子周期ｄが非常に大きく表現されている。さらに、図２におけるＴについては後で説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態では、取付用アーム１２には、線源格子Ｇ０のほかに、線源格子Ｇ０を透過したＸ線の線質を変えるためのろ過フィルター（付加フィルターともいう。）１１２や、Ｘ線の照射野を絞るための照射野絞り１１３、Ｘ線の照射前に可視光を被写体Ｈに照射して位置合わせを行うための照射野ランプ１１４等が取り付けられている。また、線源格子Ｇ０等の周囲には、それらを保護するための第１のカバーユニット１２０が設けられている。
【００２８】
Ｘ線発生装置１１と位相格子Ｇ１との間には、被写体Ｈである患者の身体（手指の関節等の撮影部位）を載置するための被写体台１３が配置されている。なお、被写体Ｈの体動を防止するために被写体Ｈを固定する図示しない固定装置を被写体台１３上に配置することも可能である。また、被写体ＨをＸ線発生装置１１と位相格子Ｇ１との間に配置する代わりに（すなわち被写体台１３をＸ線発生装置１１と位相格子Ｇ１との間に設ける代わりに）、位相格子Ｇ１と吸収格子Ｇ２との間に配置するように構成することも可能である。
【００２９】
本実施形態では、図１に示すように、被写体台１３の下方に位相格子Ｇ１および吸収格子Ｇ２が配置されており、吸収格子Ｇ２の直下に、Ｘ線検出器１４が配置されている。本実施形態では、図３の拡大図に示すように、Ｘ線検出器１４は、２次元状に配列された複数の変換素子４を備えており、後述するように吸収格子Ｇ２上に形成されるモアレ画像を撮影するようになっている。
【００３０】
具体的には、図３に示すように、Ｘ線検出器１４内には、複数の走査線２と複数の信号線３とが互いに交差するように配設されており、走査線２と信号線３とで区画される小領域にそれぞれ変換素子４が設けられている。そして、各変換素子４はそれぞれＴＦＴ（Thin Film Transistor）５を介して信号線３と接続されており、また、各変換素子４には、逆バイアス電圧を印加するためのバイアス線６が接続されている。
【００３１】
そして、Ｘ線検出器１４は、撮影したモアレ画像の画像データをコントローラー１６（図１参照）に出力するようになっている。また、本実施形態では、位相格子Ｇ１や吸収格子Ｇ２、Ｘ線検出器１４の周囲には、それらを患者の脚等から保護するための第２のカバーユニット１３０が配置されている。
【００３２】
なお、本実施形態では、Ｘ線タルボ撮影装置１は、いわゆる縞走査法によりモアレ画像を複数枚撮影するように構成されており、線源格子Ｇ０や位相格子Ｇ１、吸収格子Ｇ２を相対的に図中のｘ方向に移動（走査）させながらそれぞれＸ線を照射して撮影を行うようになっている。その際、線源格子Ｇ０、位相格子Ｇ１、吸収格子Ｇ２のいずれを移動させてもよい。そして、その際、例えばｎ枚のモアレ画像を撮影する場合には、図示しない移動機構により、前述した格子周期ｄ（図２や図２９参照）をｎ等分した距離ずつ格子を移動させながら撮影を行うように構成される。
【００３３】
コントローラー１６は、本実施形態では、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピューターで構成されているが、このような汎用コンピューターではなく専用装置として構成することも可能である。
【００３４】
そして、コントローラー１６は、上記のようにしてＸ線検出器１４からモアレ画像の画像データが送信されてくると、それらを再構成して前述したように吸収画像や微分位相画像、小角散乱画像等の再構成画像を生成するようになっている。なお、コントローラー１６から外部の画像処理装置にモアレ画像の画像データを転送して、外部の画像処理装置で、吸収画像や微分位相画像、小角散乱画像等の再構成画像を生成するように構成することも可能である。
【００３５】
［タルボ・ロー干渉計の原理について］
次に、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１に用いられているタルボ・ロー干渉計の原理について図４に基づいて説明する。
【００３６】
なお、この原理では、位相格子Ｇ１や吸収格子Ｇ２は、複数の小格子を並設させるのではなく、１枚の格子として形成されている場合について説明する。また、図４や後述する各図では、Ｘ線発生装置１１やＸ線検出器１４（図１参照）等の記載が省略されている。さらに、図４等では、線源格子Ｇ０や位相格子Ｇ１、吸収格子Ｇ２における格子周期ｄ（図２参照）の相対的な大きさは、必ずしも現実を反映するものではない。
【００３７】
また、図４等では、線源格子Ｇ０にスリットＳが３本しか形成されていない場合が示されているが、実際にはより多くのスリットＳが設けられる。さらに、図４等では、線源格子Ｇ０の各スリットＳを透過し吸収格子Ｇ２の３本の非スリット部Ｓｎにそれぞれ入射するＸ線の経路のみが記載されており、他の非スリット部Ｓｎに入射するＸ線の経路の記載が省略されている。
【００３８】
図４に示すように、線源格子Ｇ０や位相格子Ｇ１、吸収格子Ｇ２には、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが図中のｙ方向に延在するように交互にかつ平行に形成されている。そして、非スリット部Ｓｎ（スリットＳ）は、図中のｘ方向に、線源格子Ｇ０や位相格子Ｇ１、吸収格子Ｇ２においてそれぞれ所定の格子周期ｄ（図２参照）で配列されている。
【００３９】
そして、図４では図示を省略したＸ線発生装置１１の焦点１１ａ（図の線源格子Ｇ０の上方にある。）からＸ線が照射されると、Ｘ線が線源格子Ｇ０を透過する際に各スリットＳで多光源化され、各スリットＳから位相格子Ｇ１にそれぞれＸ線が照射される。そして、それらのＸ線が位相格子Ｇ１を透過すると、透過したＸ線が、位相格子Ｇ１から図中ｚ方向に所定の距離だけ離れた位置で像を結ぶ。この像を自己像といい、このように自己像が図中ｚ方向に一定の周期で形成される現象をタルボ効果という。
【００４０】
そして、位相格子Ｇ１の自己像が像を結ぶ位置に、位相格子Ｇ１の自己像と同じ周期の格子周期ｄでスリットＳや非スリット部Ｓｎが形成された吸収格子Ｇ２を配置すると、図示を省略するが、吸収格子Ｇ２上に、モアレ縞を有するモアレ画像が現れる。また、図１に示したように、線源格子Ｇ０と位相格子Ｇ１との間（或いは位相格子Ｇ１と吸収格子Ｇ２との間）に被写体Ｈが存在すると、被写体ＨによってＸ線に位相差が生じるため、モアレ画像上のモアレ縞が被写体Ｈにより乱れる。
【００４１】
そして、モアレ画像を上記の縞走査法を用いて例えば位相格子Ｇ１を移動（走査）させながら複数枚撮影し、それらを画像処理することによってこのモアレ縞の乱れを検出し、被写体像を再構成して画像化（すなわち吸収画像や微分位相画像、小角散乱画像等の再構成画像の生成）することが可能となる。これがタルボ干渉計の原理である。
【００４２】
なお、上記では、位相格子Ｇ１の自己像が像を結ぶ位置に位相格子Ｇ１の自己像と同じ周期の格子周期ｄでスリットＳや非スリット部Ｓｎが形成された吸収格子Ｇ２を配置するとして説明したが、吸収格子Ｇ２の格子周期ｄは位相格子Ｇ１の自己像の周期と厳密に同じである必要はない。また、吸収格子Ｇ２を配置する位置は、必ずしも位相格子Ｇ１の自己像が像を結ぶ位置でなくてもよく、位相格子Ｇ１の自己像と吸収格子Ｇ２の自己像との間で発現するモアレ縞のVisibilityが十分保たれている位置であればよい。
【００４３】
［第１の実施の形態］
［位相格子を複数の小格子を並設させた状態で構成した場合についての考察］
次に、本発明の第１の実施形態として、Ｘ線タルボ撮影装置１の位相格子Ｇ１を複数の小格子を並設させた状態で構成した場合について説明する。具体的には、本実施形態では、Ｘ線タルボ撮影装置１の位相格子Ｇ１は、図５に示すように、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが交互にかつ平行に形成された複数の小格子ｇ１を並設させた状態で構成されている。
【００４４】
なお、図５および下記の各図では、位相格子Ｇ１を構成する小格子ｇ１として隣接する２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂのみを用いて説明するが、これは、本発明が、位相格子Ｇ１が２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂのみで構成される場合に限定して適用されることを意味するものではなく、位相格子Ｇ１を３枚以上の小格子ｇ１を並設させた状態で構成する場合も以下と同様に説明される。また、吸収格子Ｇ２等を、複数の小格子を並設して構成することも可能である。
【００４５】
また、本実施形態では、複数の小格子を並設させた位相格子Ｇ１が平板状になるように構成した場合について説明するが、例えば前述した特許文献１や特許文献２に記載されているように、位相格子Ｇ１がいわば湾曲した状態になるように複数の小格子を並設させるように構成することも可能であり、本発明には、この場合も含まれる。
【００４６】
いま仮に、例えば図６に示すように、位相格子Ｇ１を構成する隣接する２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの各非スリット部Ｓｎ（或いはスリットＳ）が、同じ格子周期で平行に並ぶように構成されている場合には、位相格子Ｇ１（小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ）の自己像と同じ周期で吸収格子Ｇ２の非スリット部Ｓｎ（或いはスリットＳ）が配置される状態になる。そのため、この場合は、図４に示した１枚の位相格子Ｇ１の場合と同様に問題なくモアレ画像を撮影することができる。
【００４７】
次に、例えば図７に示すように、位相格子Ｇ１を構成する隣接する２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの端部同士が離れ、しかも、小格子ｇ１ｂの各非スリット部Ｓｎが、小格子ｇ１ａの非スリット部Ｓｎの格子周期（図中に二点鎖線で示す。）からずれた位置に配置された場合について考察する。
【００４８】
［現象１−入射するＸ線が全ての経路で一方の小格子を透過する場合］
この場合、吸収格子Ｇ２のαの位置の非スリット部Ｓｎには、線源格子Ｇ０の３本のスリットＳから出射されたＸ線が、図中のα１、α２、α３の各経路を通り、いずれも小格子ｇ１ａの非スリット部ＳｎやスリットＳを透過して入射する。
【００４９】
そして、上記のように線源格子Ｇ０や位相格子Ｇ１、吸収格子Ｇ２のいずれか（例えば位相格子Ｇ１）を相対的に図中のｘ方向に格子周期ｄをｎ等分した距離ずつ移動（走査）させながらＸ線をｎ回照射すると、例えば経路α１を通るＸ線は、上記の走査により、小格子ｇ１ａの非スリット部Ｓｎを透過したりスリットＳを透過したりするようになる。そのため、経路α１を通って吸収格子Ｇ２のαの位置に入射するＸ線の強度Ｉ１は、Ｘ線の照射回数ｋ（ｋ＝０〜ｎ）を横軸に取ると、上記のように格子が走査される間に、例えば図８Ａに示すようにサインカーブを描くように変化する。
【００５０】
そして、経路α２、α３を通って吸収格子Ｇ２のαの位置に入射するＸ線の強度も、図８Ａに示した経路α１を通って吸収格子Ｇ２のαの位置に入射するＸ線の強度の変化と同じ周期で、かつ同じ位相で変化する。そのため、この場合は、経路α１〜α３を通って吸収格子Ｇ２のαの位置に入射するＸ線が互いに強め合うため、吸収格子Ｇ２のαの位置に入射するＸ線の強度Ｉは図８Ｂに示すように振幅が大きくなる。
【００５１】
［現象２−入射するＸ線が一部の経路では一方の小格子を透過し、他の経路では素通しの場合］
また、例えば図７に示した吸収格子Ｇ２のβの位置の非スリット部Ｓｎには、線源格子Ｇ０の３本のスリットＳから出射されたＸ線が、図中のβ１、β２、β３の各経路を通って入射する。その際、経路β１、β２を通ってβの位置に入射するＸ線は、いずれも小格子ｇ１ａの非スリット部ＳｎやスリットＳを透過して入射するため、その強度は、上記のように格子が走査される間に、図８Ａに示した強度Ｉ１のグラフと同じように変化する。
【００５２】
しかし、経路β３を通ってβの位置に入射するＸ線は、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂのいずれの小格子ｇ１の非スリット部Ｓｎも透過せず、いわば素通しの状態になる。そのため、図９Ａに示すように、経路β３を通ってβの位置に入射するＸ線の強度Ｉ３は、上記のように格子が走査される間、一定値Ｉconになる。
【００５３】
そのため、この場合は、経路β１〜β３を通って吸収格子Ｇ２のβの位置に入射するＸ線の強度Ｉは、図９Ｂに示すように、経路β１、β２を通ってβの位置に入射するＸ線が互いに強め合うとともに、経路β３を通って入射したＸ線の一定の強度ＩconのＸ線の分だけ全体的に上方にシフトしたようなグラフになる。なお、図９Ｂに示した強度Ｉは、図８Ｂに示した強度Ｉと同じ周期で、かつ同じ位相で変化する状態になる。
【００５４】
［現象３−入射するＸ線が一部の経路では一方の小格子を透過し、他の経路では他方の小格子を透過する場合］
また、例えば図７に示した吸収格子Ｇ２のγの位置の非スリット部Ｓｎには、線源格子Ｇ０の３本のスリットＳから出射されたＸ線が、図中のγ１、γ２、γ３の各経路を通って入射するが、その際、経路γ１を通ってγの位置に入射するＸ線は、一方の小格子ｇ１ａの非スリット部ＳｎやスリットＳを透過して入射するため、その強度は、上記のように格子が走査される間に、図８Ａに示した強度Ｉ１のグラフと同じように変化する。
【００５５】
また、経路γ２を通ってγの位置に入射するＸ線は、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂのいずれの小格子ｇ１の非スリット部Ｓｎも透過せず、いわば素通しの状態になるため、図９Ａに示したように、経路γ２を通ってγの位置に入射するＸ線の強度は、上記のように格子が走査される間、一定値になる。
【００５６】
一方、経路γ３を通ってγの位置に入射するＸ線は、他方の小格子ｇ１ｂの非スリット部ＳｎやスリットＳを透過して入射する。そのため、その強度Ｉ３は、図１０Ａに示すように、上記のように格子が走査される間にサインカーブを描くように変化する。
【００５７】
しかし、その際、強度Ｉ３（図１０Ａ中の実線参照）は、図８Ａに示した経路γ１を通って吸収格子Ｇ２のγの位置に入射するＸ線の強度（図１０Ａ中の一点鎖線参照）の変化と周期は同じだが（一方の小格子ｇ１ａと他方の小格子ｇ１ｂとで格子周期ｄが同じであるため。）、図７に示したように他方の小格子ｇ１ｂの各非スリット部Ｓｎが一方の小格子ｇ１ａの非スリット部Ｓｎの格子周期（図中の二点鎖線参照）からずれた位置に配置されているため、その分だけ位相がずれる。
【００５８】
そのため、強度Ｉの位相がずれたＸ線が吸収格子Ｇ２のγの位置（図７参照）に入射し、それらが足し合わされるため、図１０Ｂに示すように、上記のように格子が走査される間に吸収格子Ｇ２のγの位置で観測されるＸ線の強度Ｉは、一方の小格子ｇ１ａを透過したＸ線の強度Ｉ３の位相（図１０Ａ中の実線参照）と、他方の小格子ｇ１ｂを透過したＸ線の強度Ｉ３の位相（図１０Ａ中の二点鎖線参照）のいずれとも異なる位相のサインカーブを描くように変化することになる。なお、吸収格子Ｇ２のγの位置には経路γ２を通ったＸ線も入射するため、グラフがその分だけ全体的に上方にシフトしている。
【００５９】
［吸収格子のδの位置について］
また、例えば図７に示した吸収格子Ｇ２のδの位置の非スリット部Ｓｎには、Ｘ線が図中のδ１、δ２、δ３の各経路を通って入射する。そして、この場合、経路δ１を通ってδの位置に入射するＸ線は素通しの状態になるため、経路δ１を通ってδの位置に入射するＸ線の強度は、上記のように格子が走査される間、図９Ａに示したグラフと同様に一定値になる。また、経路δ２、δ３を通ってδの位置に入射するＸ線は、いずれも小格子ｇ１ｂの非スリット部ＳｎやスリットＳを透過して入射するため、その強度は、上記のように格子が走査される間に、図１０Ａに実線で示したグラフと同じように変化する。
【００６０】
そのため、この場合、経路δ１〜δ３を通って吸収格子Ｇ２のδの位置に入射するＸ線の強度Ｉは、上記の［現象２］の場合と同様になる。すなわち、図示を省略するが、経路δ２、δ３を通ってδの位置に入射するＸ線が互いに強め合うとともに、経路δ１を通って入射したＸ線の一定の強度のＸ線の分だけ全体的に上方にシフトしたようなグラフになる。なお、この場合、強度Ｉは、図１０Ａに実線で示した強度Ｉ３と同じ周期で、かつ同じ位相で変化する状態になる。
【００６１】
［吸収格子のεの位置について］
また、例えば図７に示した吸収格子Ｇ２のεの位置の非スリット部Ｓｎには、経路の図示を省略するが、いずれも小格子ｇ１ｂの非スリット部ＳｎやスリットＳを透過して入射する。そのため、吸収格子Ｇ２のεの位置に入射するＸ線の強度の変化はいずれも同じ周期で、かつ同じ位相で変化する（図１０Ａの実線参照）。
【００６２】
そのため、この場合は、図７に示した吸収格子Ｇ２のαの位置の非スリット部Ｓｎの場合と同様に、吸収格子Ｇ２のεの位置に入射するＸ線が互いに強め合うため、吸収格子Ｇ２のεの位置に入射するＸ線の強度Ｉは振幅が大きくなる。そのため、この場合は、上記の［現象１］の場合と同様になる。
【００６３】
なお、図示を省略するが、この場合は、図７に示した吸収格子Ｇ２のαの位置の非スリット部Ｓｎの場合を表す図８Ｂと同様に、Ｘ線の強度変化の振幅は大きくなるが、Ｘ線の強度変化の位相が、図８Ｂと同位相の図１０Ａの一点鎖線ではなく、図１０Ａの実線で示したグラフと同じ位相になり、かつ、その振幅が大きくなる。
【００６４】
［各現象のまとめ］
以上のことから、以下のように結論付けることができる。
（ａ）図７に示した吸収格子Ｇ２のαの位置（上記の［現象１］参照）やεの位置の非スリット部Ｓｎの場合のように、線源格子Ｇ０の各スリットＳから吸収格子Ｇ２の１つの非スリット部Ｓｎ（或いはスリットＳ）に入射するＸ線が、全ての経路で同じ小格子ｇ１を透過する場合には、Ｘ線が互いに強め合い、入射するＸ線の強度Ｉは振幅が大きくなる（図８Ｂ参照）。
【００６５】
（ｂ）図７に示した吸収格子Ｇ２のβの位置（上記の［現象２］参照）やδの位置の非スリット部Ｓｎの場合のように、線源格子Ｇ０の各スリットＳから吸収格子Ｇ２の１つの非スリット部Ｓｎ（或いはスリットＳ）に入射するＸ線が、一部の経路では１つの小格子ｇ１を透過し、他の経路では素通しの場合には、小格子ｇ１を透過したＸ線同士は互いに強め合うが、素通しのＸ線の強度が一定になる分だけＸ線の強度Ｉが上方にシフトする（図９Ｂ参照）。
【００６６】
（ｃ）図７に示した吸収格子Ｇ２のγの位置（上記の［現象３］参照）の非スリット部Ｓｎの場合のように、線源格子Ｇ０の各スリットＳから吸収格子Ｇ２の１つの非スリット部Ｓｎ（或いはスリットＳ）に入射するＸ線が、一部の経路では一方の小格子ｇ１（例えば小格子ｇ１ａ）を透過し、他の経路では他方の小格子ｇ１（例えば小格子ｇ１ｂ）を透過する場合、一方の小格子ｇ１ａを透過したＸ線と他方の小格子ｇ１ｂを透過したＸ線とでは、強度Ｉの変化の位相が異なる。
【００６７】
そのため、この場合は、図１０Ｂに示したように、それらが足し合わされたＸ線の強度Ｉは、一方の小格子ｇ１ａを透過したＸ線の強度Ｉ３の位相（図１０Ａ中の実線参照）と、他方の小格子ｇ１ｂを透過したＸ線の強度Ｉ３の位相（図１０Ａ中の二点鎖線参照）のいずれとも異なる位相のサインカーブを描くように変化するようになる。
【００６８】
［Ｘ線検出器で吸収格子上のモアレ画像を撮影する場合についての考察］
次に、Ｘ線タルボ撮影装置１の位相格子Ｇ１や吸収格子Ｇ２等で上記のような各現象が生じている場合に、吸収格子Ｇ２上に形成されるモアレ画像をＸ線検出器１４（図１参照）で撮影する場合について考察する。なお、以下では、Ｘ線検出器１４の変換素子４（図３参照）を画素という場合がある。
【００６９】
前述したように、吸収格子Ｇ２の格子周期ｄ（図２等参照）は数μｍオーダーであるのに対し、Ｘ線検出器１４の各変換素子４（図３参照）の大きさ（すなわちいわゆる画素サイズ）は数十μｍから１００μｍ程度である。そのため、Ｘ線検出器１４の１つの変換素子４には、吸収格子Ｇ２の非スリット部数本から数十本分の種々の強度Ｉを有するＸ線が入射する。
【００７０】
以下、説明を簡単にするために、Ｘ線検出器１４の１つの変換素子４に、吸収格子Ｇ２の非スリット部３本分のＸ線が入射するとして説明する。この場合、吸収格子Ｇ２に対する変換素子４の配置次第で、変換素子４から読み出される信号値の状態が変わり、コントローラー１６（図１参照）や外部の画像処理装置における画像補正処理の際の変換素子４（すなわち画素）の扱いが変わる。
【００７１】
［変換素子が正常画素として扱われる場合］
いま、Ｘ線タルボ撮影装置１における各格子の構成が前述した図７に示した状態と同じ状態（図１１参照）である場合に、図１１中のＡで示される位置に変換素子４が配置されたとすると、変換素子４に対応する吸収格子Ｇ２の位置の非スリット部Ｓｎは全て前述したαの位置の非スリット部Ｓｎである。
【００７２】
そして、αの位置では、図８Ｂに示したように、変換素子４に入射する各Ｘ線の強度Ｉの変化はいずれも同じ周期で、かつ同じ位相であるため、少なくとも互い打ち消し合うことはなく、上記のように格子が走査される間、サインカーブを描くように正常に変化する。そのため、変換素子４ではモアレ画像を正常に撮影することが可能（すなわち正常な信号値を読み出すことが可能）となる。以下、このようにモアレ画像を正常に撮影することが可能な変換素子４を正常画素という。
【００７３】
そして、このように、吸収格子Ｇ２の各非スリット部Ｓｎを介して変換素子４に入射する全てのＸ線が、それらの強度が同じ周期で、かつ同じ位相で変化する場合、当該変換素子４は、モアレ画像を正常に撮影することが可能（すなわち正常な信号値を読み出すことが可能）な画素である正常画素として扱われる。
【００７４】
［変換素子がVisibility低下正常画素として扱われる場合］
次に、図１１中のＢで示される位置に変換素子４が配置されたとすると、変換素子４に対応する吸収格子Ｇ２の位置の非スリット部Ｓｎの一部は前述したαの位置の非スリット部Ｓｎであり、他は前述したβの位置の非スリット部Ｓｎである。
【００７５】
そして、この場合は、前述したように、βの位置の非スリット部Ｓｎを介して変換素子４に入射するＸ線には前述した素通しのＸ線が含まれるため、その分、変換素子４に入射するＸ線の強度Ｉはやや上方にシフトするが（図９Ｂ参照）、変換素子４に入射する各Ｘ線の強度Ｉの変化はいずれも同じ周期で、かつ同じ位相である。
【００７６】
そのため、この場合も、変換素子４に入射する各各Ｘ線は、少なくとも互いに打ち消し合うことはなく、上記のように格子が走査される間、サインカーブを描くように正常に変化する。そのため、変換素子４ではモアレ画像を正常に撮影することが可能（すなわち正常な信号値を読み出すことが可能）となる。
【００７７】
しかし、この場合は、上記の［各現象のまとめ］の（ｂ）の場合と同様に、変換素子４に入射するＸ線に素通しのＸ線が含まれるため、変換素子４に入射するＸ線の強度Ｉがやや上方にシフトする。そのため、その分だけ変換素子４に入射するＸ線の平均強度が上昇してVisibilityが低下するため、前述したようにして再構成されて生成される微分位相画像や小角散乱画像において、図１１中のＢで示される位置に配置された変換素子４に対応する画素のＳ／Ｎ比が、図１１中のＡで示される位置に配置された変換素子４に対応する画素のＳ／Ｎ比よりも悪くなる。
【００７８】
このように、モアレ画像を正常に撮影することが可能であるがVisibilityが低下する変換素子４を、以下、Visibility低下正常画素という。そして、このようなVisibility低下正常画素は、コントローラー１６等で行われる画像補正処理では、上記の正常画素と同様に扱われるが、Visibility低下正常画素とされた変換素子４から読み出された信号値に対しては、必要に応じてノイズ除去等の処理が行われる。
【００７９】
［変換素子が欠損画素として扱われる場合］
一方、図１１中のＣで示される位置に変換素子４が配置されたとすると、変換素子４に対応する吸収格子Ｇ２の位置の非スリット部Ｓｎの一部は前述したαの位置の非スリット部Ｓｎであり、一部は前述したβの位置の非スリット部Ｓｎであり、残りの一部は前述したγの位置の非スリット部Ｓｎである。
【００８０】
この場合、変換素子４に入射するＸ線には、上記のように格子が走査される間、図１０Ａに一点鎖線で示したように強度Ｉが変化するＸ線（すなわちαの位置の非スリット部Ｓｎを介して入射するＸ線であり、小格子ｇ１ａを透過したＸ線）と、図１０Ａに実線で示したように強度Ｉが変化するＸ線（すなわちγの位置の非スリット部Ｓｎを介して入射するＸ線であり、小格子ｇ１ｂを透過したＸ線）とが同時に入射する。
【００８１】
そのため、この場合は、上記の［各現象のまとめ］の（ｃ）の場合と同様に、変換素子４に入射する各Ｘ線の強度Ｉの変化の位相が異なるため、強度Ｉの変化の位相が異なるＸ線が同一の変換素子４に入射して足し合わされることで、その変換素子４で観測されるＸ線の強度Ｉの変化が、一方の小格子ｇ１ａを透過したＸ線の強度Ｉ３の位相と他方の小格子ｇ１ｂを透過したＸ線の強度Ｉ３の位相のいずれとも異なる位相のサインカーブを描くように変化するようになる。
【００８２】
そして、このように他の変換素子４で検出されるＸ線の強度Ｉの位相の変化とは異なる位相でＸ線の強度Ｉが変化する場合、その変換素子４ではモアレ画像を適切に撮影することができなくなり、モアレ画像に基づいて再構成された微分位相画像や小角散乱画像では、当該画素の部分で画像を適切に形成することができなくなる。すなわち、その画素では、画像が欠損した状態になる。
【００８３】
このように、２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が入射してＸ線の強度Ｉの変化が他の変換素子４での位相（すなわち一方の小格子ｇ１ａを透過したＸ線の強度Ｉの位相、或いは他方の小格子ｇ１ｂを透過したＸ線の強度Ｉの位相）とは異なる位相になってしまい、モアレ画像や微分位相画像、小角散乱画像等で画像が欠損してしまう可能性がある変換素子４を、以下、欠損画素という。そして、このような欠損画素については、コントローラー１６等における画像補正処理では、例えばその周囲の画素の信号値等を用いて補間する等して画像補正が行われる。
【００８４】
［変換素子がＤ〜Ｇの位置に配置された場合］
なお、図１１中のＤ、Ｅで示される位置に変換素子４が配置された場合には、変換素子４には、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が入射するため、いずれの場合も、変換素子４は欠損画素ということになる。
【００８５】
また、図１１中のＦで示される位置に変換素子４が配置された場合には、変換素子４には、素通しのＸ線と小格子ｇ１ｂを透過したＸ線とが入射するため、この場合、変換素子４はVisibility低下正常画素ということになる。
【００８６】
さらに、図１１中のＧで示される位置に変換素子４が配置された場合には、変換素子４に入射するＸ線は全て小格子ｇ１ｂを透過したＸ線であるため、この場合、変換素子４は正常画素ということになる。
【００８７】
［位相格子を構成する小格子同士の間隔について］
次に、上記の考察に基づいて、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１の位相格子Ｇ１を構成する小格子ｇ１のうち、隣接する小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔が満たすべき条件がどのような条件であるかについて説明する。その際、以下の各点を考慮することが必要になる。
【００８８】
（Ａ）前述した欠損画素は、位相格子Ｇ１を構成する小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの端部同士の間隙に沿って線状に生じる（すなわちいわゆる線欠陥が生じる）可能性があり、その場合には、前述したように、コントローラー１６等での画像補正処理の際に線欠陥の画素の信号値等を用いて補間する等して画像補正が行われる。そして、例えば図１２に示すように線欠陥が連続して生じた場合は（ラインＬn、Ｌn+1参照）、その周囲のラインＬn-1やラインＬn+2上の各画素の信号値を用いて線形補間する等して、線欠陥が生じているラインＬn，Ｌn+1上の欠損画素の信号値を補正する。
【００８９】
しかし、その際、例えば、ラインＬn，Ｌn+1上の欠損画素の部分に前述した患者の手指等の関節部分の軟骨（図２８中の矢印参照）が撮影されており、ラインＬn-1やラインＬn+2上の各画素には軟骨が撮影されていない場合に、上記のように補間処理を行ってしまうと、ラインＬn，Ｌn+1上の欠損画素の部分に撮影されていたはずの軟骨が、軟骨が撮影されていないラインＬn-1、Ｌn+2上の各画素の信号値を用いて補間される際に消えてしまい、微分位相画像中に軟骨が撮影されていない状態になってしまう。なお、欠損画素が３ライン以上連続する場合にはその可能性がより高くなる。
【００９０】
そのため、欠損画素（すなわち線欠陥）が生じるとしても、多くても１ライン分に留める前提として考慮しなければならない。線欠陥が１ライン分であれば、上記のように補間処理を行っても、少なくとも微分位相画像中から軟骨がなくなってしまうことはない。
【００９１】
（Ｂ）上記のように欠損画素は、位相格子Ｇ１を構成する隣接する２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が１つの変換素子４に入射することによって生じる。その際、例えば図６に示したように２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの各非スリット部Ｓｎが同じ格子周期で平行に並ぶ場合もないわけではないが、最悪の場合を想定して、２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が１つの変換素子４に入射する場合には、一律に、そのような変換素子４は欠損画素として扱われる。
【００９２】
また、例えば、小格子ｇ１ａと小格子ｇ１ｂとの間隔が開け過ぎていて、変換素子４に前述した素通しのＸ線（すなわち小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂのいずれも透過していないＸ線）のみが入射する場合もあり得る。そして、その場合も、変換素子４ではモアレ画像を撮影することができないため、そのような変換素子４も欠損画素として扱われる。
【００９３】
以上の各点を踏まえた上で、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１の位相格子Ｇ１を構成する小格子ｇ１のうち、隣接する小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔が満たすべき条件について考察する。
【００９４】
上記の間隔は、正確には、位相格子Ｇ１を構成する複数の小格子ｇ１のうち、隣接する２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの各非スリット部Ｓｎの中で、相手方の小格子に最も近い位置に形成されている非スリット部Ｓｎ同士の間隔（以下、この間隔をｘ１とする。）である。すなわち、この間隔ｘ１は、図６や図７では、小格子ｇ１ａの図中最も右側の非スリット部Ｓｎと、小格子ｇ１ｂの図中最も左側の非スリット部Ｓｎとの間隔である。なお、以下、簡単に小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１という。
【００９５】
図１３や以下の各図において、ＳｌとＳｒをそれぞれ線源格子Ｇ０に形成されている各スリットＳのうち最も外側の位置に形成されているスリットとすると、例えば図１３に示すように、位相格子Ｇ１を構成する小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの端部同士を非常に接近させた場合（すなわち小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１≒０）、Ｘ線検出器１４の図中Ｒで示す範囲には、小格子ｇ１ａを透過したＸ線と小格子ｇ１ｂを透過したＸ線のいずれもが入射するため、この範囲Ｒの部分を撮影する変換素子４は欠損画素になる。なお、図１３以下の各図では、図を見やすくするために、変換素子４が実際より非常に大きく記載されている。
【００９６】
また、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１を拡げていくと、図１４に示すように、Ｘ線検出器１４上の上記の範囲Ｒは狭まっていくが、範囲Ｒの部分が図１４に示すようにＸ線検出器１４の２つの変換素子４Ａ、４Ｂで撮影される可能性があり、２つの変換素子４Ａ、４Ｂ（実際には紙面に直交する方向に延在する２列の変換素子４）とも欠損画素になってしまう可能性がある。
【００９７】
そのため、この場合は、図１２に示したように、線欠陥が２本（すなわち２画素分）連続して生じてしまう可能性がある。そして、上記の範囲Ｒの幅が０にならない限り、線欠陥が２本連続して生じる可能性がなくならない。そのため、線欠陥が２本連続して生じることがないようにするためには、上記の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１を図１５に示す状態まで拡げる必要がある。すなわち、図１５に示す状態における間隔ｘ１が、上記の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１の下限値ｘ１minになる（この場合、上記の範囲Ｒの幅は０になる。）。
【００９８】
そして、間隔ｘ１の下限値ｘ１minは、図１５に示すように、線源格子Ｇ０と位相格子Ｇ１との距離をｚ１、線源格子Ｇ０とＸ線検出器１４の変換素子４との距離をｚｄ、線源格子Ｇ０に形成されているスリットのうち最も外側の位置に形成されているスリットＳｌ、Ｓｒ同士の間隔をＤｓとするとき、
ｘ１min：Ｄｓ＝（ｚｄ−ｚ１）：ｚｄ
∴ｘ１min＝Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ    …（３）
を演算することにより算出することができる。
【００９９】
そして、この場合、図１６Ａに示すように、上記のＸ線検出器１４上の範囲Ｒ（幅は０）の変換素子４Ｄには、２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が入射するため、変換素子４Ｄは欠損画素になる。しかし、変換素子４Ｄに隣接する変換素子４Ｃや変換素子４Ｄに隣接する変換素子４Ｅに、２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が同時に入射することはないため、変換素子４Ｃ、４Ｅは少なくとも欠損画素にはならない。そのため、この場合、線欠陥は１本（すなわち１画素分）しか生じない。
【０１００】
また、図１６Ｂに示すように、２つの変換素子４Ｆ、４Ｇの境界部分が吸収格子Ｇ２上の範囲Ｒ（幅は０。すなわち、この場合、範囲ＲはＸ線の境界を表す線になる。）の直下に位置する場合、変換素子４Ｆや変換素子４Ｇに、２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が同時に入射することはない。そのため、変換素子４Ｆ、４Ｇは少なくとも欠損画素にはならない（変換素子４Ｆ、４ＧはVisibility低下正常画素になる。）。そのため、この場合は、欠損画素は発生せず、線欠陥も発生しない。
【０１０１】
このように、上記のように構成すれば、少なくとも図１２に示したように線欠陥が２本連続して生じてしまうような事態が生じることは確実に防止される。
【０１０２】
次に、上記の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１の上限値ｘ１maxについて説明する。図１５に示した状態から、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１をさらに開いていくと、図１７に示す状態になる。その際、図中Ｒ＊で示す範囲には、Ｘ線が小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂのいずれも透過せず素通しの状態で照射される。
【０１０３】
そして、この場合、図１８Ａに示すように、上記のＸ線検出器１４上の範囲Ｒ＊が１つの変換素子４Ｄ＊内に収まる場合、変換素子４Ｄ＊には２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が入射するため、変換素子４Ｄ＊は欠損画素になる。しかし、変換素子４Ｄ＊に隣接する変換素子４Ｃ＊や変換素子４Ｅ＊に、２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が同時に入射することはない。そのため、変換素子４Ｃ＊、４Ｅ＊は少なくとも欠損画素にはならない（変換素子４Ｃ＊、４Ｅ＊はVisibility低下正常画素になる。）。そのため、この場合、線欠陥は１本しか生じない。
【０１０４】
また、図１８Ｂに示すように、上記のＸ線検出器１４上の範囲Ｒ＊が２つの変換素子４Ｆ＊、４Ｇ＊に跨るように位置する場合、変換素子４Ｆ＊や変換素子４Ｇ＊に、２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が同時に入射することはない。そのため、変換素子４Ｆ＊、４Ｇ＊は少なくとも欠損画素にはならない。そのため、この場合は、欠損画素は発生せず、線欠陥も発生しない。
【０１０５】
そして、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１を図１７に示した状態からさらに開いていき、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１をどこまで拡げることが可能か、すなわちその間隔ｘ１の上限値ｘ１maxはどのような状態かを考えると、図１８Ｂに示した状態から間隔ｘ１をさらに拡げていき、図１９に示すように、隣接する２つの変換素子４Ｆ＊、４Ｇ＊のいずれにも素通しのＸ線しか入射しなくなる場合（すなわち範囲Ｒ＊の幅が２つの変換素子４の大きさと一致する場合）の間隔ｘ１が上限値ｘ１maxということになる。
【０１０６】
なお、この場合、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１が上記の上限値ｘ１maxになると、２つの変換素子４Ｆ＊、４Ｇ＊のいずれにも素通しのＸ線しか入射しなくなって欠損画素になり、線欠陥が２本連続して発生することになる可能性があるため、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１は、上記の上限値ｘ１max未満の範囲しか取ることができない。
【０１０７】
そして、間隔ｘ１の上限値ｘ１maxは、図２０に示すように、線源格子Ｇ０と位相格子Ｇ１との距離をｚ１、線源格子Ｇ０とＸ線検出器１４の変換素子４との距離をｚｄ、線源格子Ｇ０に形成されているスリットのうち最も外側の位置に形成されているスリットＳｌ、Ｓｒ同士の間隔をＤｓ、変換素子２個分の大きさをＰとするとき、
（ｘ１max−Ｐ）：（Ｄｓ−Ｐ）＝（ｚｄ−ｚ１）：ｚｄ
ｘ１max−Ｐ＝（Ｄｓ−Ｐ）×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ
ｘ１max＝Ｐ−Ｐ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ
∴ｘ１max＝Ｐ×ｚ１／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ    …（４）
を演算することにより算出することができる。
【０１０８】
従って、以上の考察から、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１のように、位相格子Ｇ１を、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが交互にかつ平行に形成された複数の小格子ｇ１を並設させた状態で構成する場合、位相格子Ｇ１を構成する複数の小格子ｇ１は、隣接する小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１が、
ｘ１min≦ｘ１＜ｘ１max    …（５）
すなわち、上記の（３）式および（４）式を用いて、
Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ≦ｘ１＜Ｐ×ｚ１／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ
…（６）
で表される条件を満たす間隔になるように並設されているべきであることが分かる。
【０１０９】
［効果］
以上のように、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１によれば、位相格子Ｇ１は、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが交互にかつ平行に形成された複数の小格子ｇ１を並設させた状態で構成されており、位相格子Ｇ１を構成する複数の小格子ｇ１は、隣接する小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１が上記（６）式で表される条件を満たす間隔になるように並設されている。
【０１１０】
そのため、複数の小格子ｇ１を並設させて位相格子Ｇ１を構成することでモアレ画像や微分位相画像等の再構成画像に線欠陥（図１２参照）が生じるとしても、線欠陥が２本以上連続して生じる状態にはならず、生じる線欠陥を１本以下に抑えることが可能となる。そのため、線欠陥を画像補正しても、例えば微分位相画像中に撮影されている患者の手指等の関節部分の軟骨（図２８中の矢印参照）が画像補正処理により画像中から消えてしまうことを的確に防止することが可能となる。
【０１１１】
このように、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１によれば、複数の小格子ｇ１を並設させて位相格子Ｇ１を構成することでモアレ画像や微分位相画像等の再構成画像に線欠陥（図１２参照）が生じるとしても、撮影した複数のモアレ画像に基づいて再構成画像を適切に生成することが可能となる。すなわち、例えば上記のように患者の手指等の関節部分の軟骨を撮影した場合には、例えば図２８に示したように微分位相画像中に軟骨を適切に撮影することが可能となる。
【０１１２】
なお、図１５や図１６Ｂに示したように、位相格子Ｇ１を構成する複数の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１を下限値ｘ１minにした場合に、小格子ｇ１ａを透過したＸ線と小格子ｇ１ｂを透過したＸ線との境界（図１６ＢにおけるＲ参照）と、Ｘ線検出器１４内の２つの変換素子４Ｆ、４Ｇの境界部分とが対応するようにＸ線検出器１４が配置されていれば、２つの変換素子４Ｆ、４ＧはいずれもVisibility低下正常画素になるため、欠損画素は発生せず、線欠陥も発生しない。
【０１１３】
また、この場合、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１を拡げていっても、図１８Ｂに示したように、変換素子４Ｆには小格子ｇ１ａを透過したＸ線と素通しのＸ線が入射し、変換素子４Ｇには小格子ｇ１ｂを透過したＸ線と素通しのＸ線が入射するため、変換素子４Ｆ、４Ｇはいずれも前述したVisibility低下正常画素になる。そのため、この場合も、欠損画素は発生せず、線欠陥も発生しない。
【０１１４】
そのため、Ｘ線検出器１４は、このように、２次元状に配列された複数の変換素子４のうち隣接する２つの変換素子４Ｆ、４Ｇの境界部分と、上記の間隔ｘ１を下限値ｘ１min（すなわちＤｓ×（ｚｄ−ｚ１）／ｚｄ（上記（６）式参照））にした場合（図１５参照）に隣接する２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過したＸ線の境界Ｒとが対応するように配置されている（図１６Ｂ参照）ことが好ましい。
【０１１５】
しかし、図１６Ｂに示したように、Ｘ線検出器１４を、隣接する２つの変換素子４Ｆ、４Ｇの境界部分と上記のＸ線の境界Ｒとが正確に対応するように配置することは必ずしも容易ではない。
【０１１６】
そして、図１７に示したように、上記の間隔ｘ１が下限値ｘ１minよりも大きい場合、Ｘ線検出器１４の変換素子４に、図１８Ａに示した変換素子４Ｄ＊のように２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が同時に入射してしまうと当該変換素子４は欠損画素とするしかないが、図１８Ａに示した変換素子４Ｆ＊、４Ｇ＊のように、２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂをそれぞれ透過した各Ｘ線が同時に入射することがない場合には、当該変換素子４は少なくとも欠損画素にはならない（変換素子４Ｆ、４ＧはいずれもVisibility低下正常画素になる。）。
【０１１７】
そこで、例えば、上記のように、上記の間隔ｘ１が下限値ｘ１minよりも大きくなるように小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂが配置されている場合には、図１８Ｂに示した変換素子４Ｆ＊、４Ｇ＊のように、Ｘ線がいずれの小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂも透過せずに素通しの状態で照射される範囲Ｒ＊内に、隣接する２つの変換素子４の境界部分が配置されていれば、それらの変換素子４は少なくとも欠損画素にはならず、線欠陥も発生しない。そのため、Ｘ線検出器１４がこのように配置されていることが好ましい。
【０１１８】
一方、以上の考察では、小格子ｇ１に形成される、スリットＳや非スリット部Ｓｎが形成されていない、いわゆる格子の耳の部分（例えば図２に示した位相格子Ｇ１等の例におけるＴで示されるような部分）については考察しなかったが、例えば、図２１に示すように、各小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの耳Ｔ同士を当接させた際に、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１が上記の条件（上記（６）式参照）を満たす状態になるように耳Ｔをそれぞれ形成することが可能である。
【０１１９】
このように構成すれば、各小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの耳Ｔ同士を当接させるだけで、小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂ同士の間隔ｘ１が上記の条件を満たすようにすることが可能となる。また、それとともに、上記のようにＸ線が素通しではなく、耳Ｔを透過して吸収格子Ｇ２（図２１では不図示）に到達するようになる。
【０１２０】
そのため、例えば図９Ａに示したＸ線の強度の一定値Ｉconが、Ｘ線が小格子ｇ１の非スリット部Ｓｎを透過した場合の強度と同程度になり、Ｘ線が素通しする場合に比べて、Ｘ線検出部１４の変換素子４に入射するＸ線の平均強度の上昇度合が低減されるためVisibilityの低下の度合の程度が抑えられ、当該変換素子４に対応する微分位相画像等の画素部分でのＳ／Ｎ比の悪化の程度をより低減することが可能となる。
【０１２１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第１の実施形態として、Ｘ線タルボ撮影装置１の吸収格子Ｇ２（図１等参照）を複数の小格子を並設させた状態で構成した場合について説明する。具体的には、図示を省略するが、本実施形態では、第１の実施形態における位相格子Ｇ１（図５参照）の場合と同様に、吸収格子ｇ２が、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが交互にかつ平行に形成された複数の小格子ｇ１を並設させた状態で構成されている。
【０１２２】
なお、本実施形態においても、複数の小格子を並設させた吸収格子Ｇ２が平板状になるように構成した場合について説明するが、例えば前述した特許文献１や特許文献２に記載されているように、吸収格子Ｇ２がいわば湾曲した状態になるように複数の小格子を並設させるように構成することも可能であり、本発明には、この場合も含まれる。
【０１２３】
そして、この場合も、上記の第１の実施形態の位相格子Ｇ１を構成する２枚の小格子ｇ１ａ、ｇ１ｂの場合と同様に考えることができる。
【０１２４】
すなわち、例えば図２２に示すように、吸収格子Ｇ２を構成する隣接する２枚の小格子ｇ２ａ、ｇ２ｂの各非スリット部Ｓｎ（或いはスリットＳ）が、同じ格子周期で平行に並ぶように構成されていれば、位相格子Ｇ１の自己像と同じ周期で吸収格子Ｇ２の非スリット部Ｓｎ（或いはスリットＳ）が配置される状態になる。そのため、この場合は、図４に示した１枚の吸収格子Ｇ２の場合と同様に問題なくモアレ画像を撮影することができる。
【０１２５】
しかし、例えば図２３に示すように、吸収格子Ｇ２を構成する隣接する２枚の小格子ｇ２ａ、ｇ２ｂの端部同士が離れ、しかも、小格子ｇ２ｂの各非スリット部Ｓｎが、小格子ｇ２ａの非スリット部Ｓｎの格子周期（図中に二点鎖線で示す。）からずれた位置に配置された場合には注意が必要になる。
【０１２６】
すなわち、前述したように線源格子Ｇ０や位相格子Ｇ１、吸収格子Ｇ２を相対的に図中のｘ方向に移動させて走査させる場合、図２３に示した吸収格子Ｇ２のα＊の位置とβ＊の位置に入射するＸ線の強度は、同じ周期で、かつ同じ位相で変化する。
【０１２７】
また、吸収格子Ｇ２のγ＊の位置には非スリット部Ｓｎがないため、モアレ縞が有効に形成されない。
【０１２８】
さらに、吸収格子Ｇ２のδ＊の位置とε＊の位置に入射するＸ線の強度は同じ周期でかつ同じ位相で変化するが、吸収格子Ｇ２のα＊の位置やβ＊の位置に入射するＸ線の強度の変化とは位相がずれる。
【０１２９】
そして、本実施形態においても、Ｘ線検出器１４の変換素子４に、例えば図２３に示した吸収格子Ｇ２のα＊の位置やβ＊の位置に入射するＸ線（或いはδ＊の位置とε＊の位置に入射するＸ線）のように、互いに同じ周期でかつ同じ位相で変化するＸ線のみが入射する場合には、その変換素子４は正常画素として扱うことができる。
【０１３０】
また、例えば図２４に示す変換素子４Ｈ、４Ｉのように、吸収格子Ｇ２のα＊の位置やβ＊の位置に入射するＸ線（或いはδ＊の位置とε＊の位置に入射するＸ線）と、非スリット部Ｓｎがないγ＊の位置を透過したＸ線とが入射する場合には、変換素子４Ｈ、４Ｉは、第１の実施形態の場合と同様に、モアレ画像を正常に撮影することは可能であるがVisibilityが低下するVisibility低下正常画素として扱われる。
【０１３１】
また、例えば図２５に示す変換素子４Ｊのように、吸収格子Ｇ２のα＊の位置やβ＊の位置に入射するＸ線と、δ＊の位置とε＊の位置に入射するＸ線とが入射する場合には、それらのＸ線が変換素子４Ｊ上で足し合わされ、吸収格子Ｇ２のα＊の位置やβ＊の位置に入射するＸ線の強度Ｉの位相と、δ＊の位置とε＊の位置に入射するＸ線の強度Ｉの位相のいずれの位相とも異なる位相でＸ線の強度Ｉが変化するようになる。そのため、このような場合には、変換素子４Ｊは欠損画素として扱われる。
【０１３２】
以上のことを前提として、第１の実施形態の場合（図１３〜図２０参照）と同様に考えると、図２６に示すように、小格子ｇ２ａ、ｇ２ｂ同士の間隔（正確には吸収格子Ｇ２を構成する複数の小格子のうち隣接する２枚の小格子ｇ２ａ、ｇ２ｂの各非スリット部Ｓｎの中で相手方の小格子に最も近い位置に形成されている非スリット部Ｓｎ同士の間隔）をｘ２、線源格子Ｇ０と吸収格子Ｇ２との距離をｚ２、線源格子Ｇ０とＸ線検出器１４の変換素子４との距離をｚｄ、線源格子Ｇ０に形成されているスリットのうち最も外側の位置に形成されているスリットＳｌ、Ｓｒ同士の間隔をＤｓとするとき、間隔ｘ２の下限値ｘ２minは、
ｘ２min：Ｄｓ＝（ｚｄ−ｚ２）：ｚｄ
∴ｘ２min＝Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ    …（７）
を演算することにより算出することができる。
【０１３３】
また、間隔ｘ２の上限値ｘ２maxは、図２７に示すように、変換素子２個分の大きさをＰとするとき、
（ｘ２max−Ｐ）：（Ｄｓ−Ｐ）＝（ｚｄ−ｚ２）：ｚｄ
ｘ２max−Ｐ＝（Ｄｓ−Ｐ）×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ
ｘ２max＝Ｐ−Ｐ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ
∴ｘ２max＝Ｐ×ｚ２／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ    …（８）
を演算することにより算出することができる。
【０１３４】
従って、以上のことから、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１のように、吸収格子Ｇ２を、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが交互にかつ平行に形成された複数の小格子ｇ２を並設させた状態で構成する場合、吸収格子Ｇ２を構成する複数の小格子ｇ２は、隣接する小格子ｇ２ａ、ｇ２ｂ同士の間隔ｘ２が、
ｘ２min≦ｘ２＜ｘ２max    …（９）
すなわち、上記の（７）式および（８）式を用いて、
Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ≦ｘ２＜Ｐ×ｚ２／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ
…（１０）
で表される条件を満たす間隔になるように並設されているべきであることが分かる。
【０１３５】
［効果］
以上のように、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１によれば、吸収格子Ｇ２は、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが交互にかつ平行に形成された複数の小格子ｇ２を並設させた状態で構成されており、吸収格子Ｇ２を構成する複数の小格子ｇ２は、隣接する小格子ｇ２ａ、ｇ２ｂ同士の間隔ｘ２が上記（１０）式で表される条件を満たす間隔になるように並設されている。
【０１３６】
そのため、複数の小格子ｇ２を並設させて吸収格子Ｇ２を構成することでモアレ画像や微分位相画像等の再構成画像に線欠陥（図１２参照）が生じるとしても、線欠陥が２本以上連続して生じる状態にはならず、生じる線欠陥を１本以下に抑えることが可能となる。そのため、線欠陥を画像補正しても、例えば微分位相画像中に撮影されている患者の手指等の関節部分の軟骨（図２８中の矢印参照）が画像補正処理により画像中から消えてしまうことを的確に防止することが可能となる。
【０１３７】
このように、本実施形態に係るＸ線タルボ撮影装置１によれば、複数の小格子ｇ２を並設させて吸収格子Ｇ２を構成することでモアレ画像や微分位相画像等の再構成画像に線欠陥（図１２参照）が生じるとしても、撮影した複数のモアレ画像に基づいて再構成画像を適切に生成することが可能となる。すなわち、例えば上記のように患者の手指等の関節部分の軟骨を撮影した場合には、例えば図２８に示したように微分位相画像中に軟骨を適切に撮影することが可能となる。
【０１３８】
なお、図１や図２７等に示したように、吸収格子Ｇ２は位相格子Ｇ１よりもＸ線検出器１４に近い位置にある。そのため、例えば位相格子Ｇ１の間隔ｘ１をある長さｒだけ拡げた場合の前述した範囲Ｒや範囲Ｒ＊（図１３〜図１９参照）の幅の変動に比べて、吸収格子Ｇ２の間隔ｘ２を同じ長さｒだけ拡げた場合の前述した範囲Ｒや範囲Ｒ＊の幅の変動は小さくなる。
【０１３９】
すなわち、位相格子Ｇ１の場合は、間隔ｘ１を少し変動させただけで上記の範囲Ｒや範囲Ｒ＊の幅が大きく変動するため、上記の間隔ｘ１の範囲（すなわち下限値ｘ１min以上上限値ｘ１max未満）をできるだけ大きく設定しておいた方がよい。
【０１４０】
しかし、吸収格子Ｇ２の場合は、位相格子Ｇ１の場合に比べて、間隔ｘ２を多少変動させても上記の範囲Ｒや範囲Ｒ＊の幅はさほど大きくは変動しない。そして、欠損画素をできるだけ少なくするという観点から言えば、上記の間隔ｘ２は、下限値ｘ２min以上である限り、できるだけ小さい方がよい。
【０１４１】
そこで、上記の考察では、図２７に示したように変換素子２個分の大きさをＰとして吸収格子Ｇ２における間隔ｘ２の上限値ｘ２maxを算出したが、例えば、変換素子１個分の大きさをｐとして、吸収格子Ｇ２における間隔ｘ２の上限値ｘ２maxを算出するように構成してもよい。
【０１４２】
その場合、吸収格子Ｇ２における間隔ｘ２の上限値ｘ２maxは、上記（８）式におけるＰをｐで置き換えれば算出できるため、
ｘ２max＝ｐ×ｚ２／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ    …（１１）
を演算することにより算出することができる。
【０１４３】
そのため、この場合は、吸収格子Ｇ２を、複数のスリットＳと非スリット部Ｓｎとが交互にかつ平行に形成された複数の小格子ｇ２を並設させた状態で構成する場合、吸収格子Ｇ２を構成する複数の小格子ｇ２は、隣接する小格子ｇ２ａ、ｇ２ｂ同士の間隔ｘ２が、
Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ≦ｘ２＜ｐ×ｚ２／ｚｄ＋Ｄｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ
…（１２）
で表される条件を満たす間隔になるように並設されて構成される。
【０１４４】
そして、このように構成すれば、吸収格子Ｇ２に間隔ｘ２が存在することにより発生する欠損画素をより少なくすることが可能となる。
【０１４５】
一方、前述した位相格子Ｇ１を複数の小格子ｇ１で構成する場合と同様に、吸収格子Ｇ２をを複数の小格子ｇ２で構成する場合も、図２６に示したように、Ｘ線検出器１４が、２次元状に配列された複数の変換素子４のうち隣接する２つの変換素子４の境界部分と、上記の間隔ｘ２を下限値ｘ２min（すなわちＤｓ×（ｚｄ−ｚ２）／ｚｄ（上記（１０）式や（１２）式参照））にした場合に、隣接する２枚の小格子をそれぞれ透過したＸ線の境界Ｒとが対応するように配置されているように構成されていれば、欠損画素が発生せず、線欠陥も発生しなくなるため好ましい。
【０１４６】
しかし、図２６に示したように、Ｘ線検出器１４を、隣接する２つの変換素子４の境界部分と上記のＸ線の境界Ｒとが正確に対応するように配置することは必ずしも容易ではない。
【０１４７】
そのため、前述した位相格子Ｇ１を複数の小格子ｇ１で構成する場合と同様に、Ｘ線検出器１４を、上記の間隔ｘ２が下限値ｘ２minよりも大きい場合にＸ線がいずれの小格子ｇ２ａ、ｇ２ｂも透過せずに素通しの状態で照射される範囲内に、２次元状に配列された複数の変換素子４のうち隣接する２つの変換素子４の境界部分が配置されているように構成すれば、それらの変換素子４は少なくとも欠損画素にはならず、線欠陥も発生しない。そのため、Ｘ線検出器１４がこのように配置されていることが好ましい。
【０１４８】
なお、本発明が上記の実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
放射線画像撮影を行う分野（特に医療分野）において利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１５０】
１  Ｘ線タルボ撮影装置
４  変換素子
４Ｆ＊、４Ｇ＊  隣接する２つの変換素子
１１  Ｘ線発生装置
１４  Ｘ線検出器
Ｄｓ  線源格子の最も外側のスリット同士の間隔
Ｇ０  線源格子
Ｇ１  位相格子
ｇ１  小格子
ｇ１ａ、ｇ１ｂ  隣接する２枚の小格子
Ｇ２  吸収格子
ｇ２  小格子
ｇ２ａ、ｇ２ｂ  隣接する２枚の小格子
Ｐ  変換素子２個分の大きさ
ｐ  変換素子１個分の大きさ
Ｒ  Ｘ線の境界
Ｒ＊  Ｘ線が素通しの状態で照射される範囲
Ｓ  スリット
Ｓｎ  非スリット部
ｘ１  位相格子を構成する小格子同士の間隔（間隔）
ｘ２  吸収格子を構成する小格子同士の間隔（間隔）
ｚ１  線源格子と位相格子との距離
ｚ２  線源格子と吸収格子との距離
ｚｄ  線源格子とＸ線検出器の変換素子との距離
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【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２９】
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【国際調査報告】
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