(57)【要約】【課題】  被検体が撮像装置内に配置された後にアライメントを行うＸ線タルボ干渉法用撮像装置において、アライメント時に被検体に照射されるＸ線量を低下させること。【解決手段】  撮像装置１は、Ｘ線源２からのＸ線を回折することで干渉パターンを形成する回折格子３と、回折格子を経たＸ線を検出する検出器５と、Ｘ線源と前記被検体の間に配置可能なＸ線を遮るシャッタ２１と、アライメントを行う調節機構を備える。シャッタはＸ線源と被検体の間に配置されたとき、シャッタによってＸ線の照射を遮られる第１の空間３０と、シャッタによってＸ線の照射を遮られない第２の空間３１を形成し、被検体は第１の空間に配置される。  また、調節機構は、第２の空間を経て検出器により検出されるＸ線の強度分布の少なくとも一部に基づいてアライメントを行う。【選択図】  図１
2013070867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源からのＸ線を回折することで明部と暗部が配列した干渉パターンを形成する回折格子と、前記回折格子を経たＸ線を検出する検出器とを備え、前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置された被検体を撮像するＸ線撮像装置であって、
前記Ｘ線源と前記被検体の間に配置可能なＸ線を遮るシャッタと、
前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置、及び／又は、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢、を調節する調節機構と、を備え、
前記シャッタは前記Ｘ線源と前記被検体の間に配置されたとき、
前記シャッタによってＸ線の照射を遮られる第１の空間と、
前記シャッタによってＸ線の照射を遮られない第２の空間と、を形成し、
前記被検体は前記第１の空間に配置され、
前記調節機構は、
前記第２の空間を経て前記検出器により検出されるＸ線の強度分布の少なくとも一部に基づいて、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置、及び／又は、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢、を調節することを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
Ｘ線源からのＸ線を回折することで明部と暗部が配列した干渉パターンを形成する回折格子と、前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽部と前記Ｘ線を透過する透過部とを有し、前記干渉パターンを形成するＸ線の一部を遮る遮蔽格子と、前記遮蔽格子を経たＸ線を検出する検出器とを備え、前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置された被検体を撮像するＸ線撮像装置であって、
前記Ｘ線源と前記被検体の間に配置可能なＸ線を遮るシャッタと、
前記Ｘ線源と前記回折格子と前記遮蔽格子と前記検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置、及び／又は、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記遮蔽格子と前記検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢、を調節する調節機構と、を備え、
前記シャッタは前記Ｘ線源と前記被検体の間に配置されたとき、
前記シャッタによってＸ線の照射を遮られる第１の空間と、
前記シャッタによってＸ線の照射を遮られない第２の空間と、を形成し、
前記被検体は前記第１の空間に配置され、
前記調節機構は、
前記第２の空間を経て前記検出器により検出されるＸ線の強度分布の少なくとも一部に基づいて、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記遮蔽格子と前記検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置、及び／又は、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記遮蔽格子と前記検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢、を調節することを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記第２の空間を複数有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記シャッタと前記検出器の間の少なくとも一部に前記Ｘ線を遮蔽する壁が設けられており、
前記壁は、前記第１の空間内または前記第１と前記第２の空間の境界に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項５】
前記被検体の位置を検知する被検体センサを備え、
前記シャッタにより前記第１の空間への前記Ｘ線の照射が遮られているときに前記被検体センサが前記被検体の前記第２の空間内への侵入を検知すると、
前記Ｘ線源は前記Ｘ線の前記第２の空間への照射を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項６】
Ｘ線源からのＸ線を回折することで明部と暗部が配列した干渉パターンを形成する回折格子と、前記回折格子を経たＸ線を検出する検出器と、前記Ｘ線源と被検体の間に配置可能なＸ線を遮るシャッタと、を備え、前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置された被検体を撮像するＸ線撮像装置のアライメント方法であって、
前記シャッタによって、Ｘ線の照射を遮られる第１の空間とＸ線の照射を遮られない第２の空間とを形成する工程と、
前記第１の空間に被検体を配置する工程と、
前記第２の空間を経て前記検出器により検出されるＸ線の強度分布の少なくとも一部に基づいて前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置、及び／又は、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢、を調節する工程と、を有することを特徴とするアライメント方法。
【請求項７】
Ｘ線源からのＸ線を回折することで明部と暗部が配列した干渉パターンを形成する回折格子と、前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽部と前記Ｘ線を透過する透過部とを有し、前記干渉パターンを形成するＸ線の一部を遮る遮蔽格子と、前記遮蔽格子を経たＸ線を検出する検出器と、前記Ｘ線源と被検体の間に配置可能なＸ線を遮るシャッタを備え、前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置された被検体を撮像するＸ線撮像装置のアライメント方法であって、
前記シャッタによって、Ｘ線の照射を遮られる第１の空間とＸ線の照射を遮られない第２の空間とを形成する工程と、
前記第１の空間に被検体を配置する工程と、
前記第２の空間を経て前記検出器により検出されるＸ線の強度分布の少なくとも一部に基づいて前記Ｘ線源と前記回折格子と前記遮蔽格子と前記検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置、及び／又は、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記遮蔽格子と前記検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢、を調節する工程と、を有することを特徴とするアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＸ線を用いたＸ線撮像装置、およびＸ線撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検体を透過することによるＸ線の位相変化に基づいてコントラストを発生させるＸ線位相コントラストイメージングと呼ばれる撮像方法が検討されている。このＸ線位相コントラストイメージング法の一つとして、タルボ干渉を用いたＸ線タルボ干渉法と呼ばれる撮像方法がある。
【０００３】
タルボ干渉法の概要を説明する。タルボ干渉法による撮像のためには、空間的に可干渉なＸ線源、Ｘ線を回折する回折格子、Ｘ線を検出する検出器を備えるＸ線撮像装置が必要である。空間的に可干渉なＸ線は回折格子により回折され、所定の位置に明暗周期を持つ干渉パターン（自己像）が形成される。この現象がタルボ効果である。Ｘ線源と回折格子の間に被検体を配置すると、Ｘ線源から出射したＸ線は被検体により位相が変化する。そのため、被検体を透過して位相が変化したＸ線により形成された自己像を検出すれば、被検体の位相像を得ることができる。
【０００４】
自己像の周期は小さいため、自己像を検出するためには、空間分解能の高い検出器か、遮蔽格子が必要となる。
【０００５】
遮蔽格子は、Ｘ線を遮蔽する遮蔽部とＸ線を透過する透過部が周期的に配置した格子である。この遮蔽格子を自己像が形成される位置に配置すれば、この自己像と遮蔽格子との重なりによりモアレが発生する。つまり、遮蔽格子を用いると、被検体によるＸ線の位相の変化の情報は被検体によるモアレの変形として検出器により検出することができる。
【０００６】
また、Ｘ線タルボ干渉法を行う撮像装置は、Ｘ線源、回折格子、検出器、遮蔽格子を用いる場合は遮蔽格子のアライメントを行うことで、検出器に検出される自己像またはモアレのコントラストを調整したり、ボケを軽減したりする。
【０００７】
特許文献１には、被検体を透過せずに回折格子と遮蔽格子を透過したＸ線を検出器で検出し、その検出結果に基づいてアライメントを行う撮像装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１６４３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載されている撮像装置は、撮像装置内に被検体が配置された状態でＸ線を回折格子に照射してアライメントを行うため、被検体へもＸ線が照射される。そのため、アライメントを行わない場合と比較して被検体の被曝量が増加する。
【００１０】
また、特許文献１には、撮像装置内に被検体を配置する前にアライメントを行う撮像装置も記載されている。この場合、アライメント時に被検体にＸ線が照射されないため、撮像装置内に被検体が配置された状態でアライメントを行うときと比べて被検体の被曝量を低下させることができる。しかし、この方法でアライメントを行うと、撮像装置内に被検体が配置された際や配置された後に生じるアライメントのずれを修正することができない。
【００１１】
そこで本発明は、被検体が撮像装置内に配置された後にアライメントを行うＸ線タルボ干渉法用撮像装置において、アライメント時に被検体に照射されるＸ線量を低下させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、Ｘ線源からのＸ線を回折することで明部と暗部が配列した干渉パターンを形成する回折格子と、前記回折格子を経たＸ線を検出する検出器とを備え、前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置された被検体を撮像するＸ線撮像装置であって、
前記Ｘ線源と前記被検体の間に配置可能なＸ線を遮るシャッタと、
前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置、及び／又は、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢、を調節する調節機構と、を備え、
前記シャッタは前記Ｘ線源と前記被検体の間に配置されたとき、
前記シャッタによってＸ線の照射を遮られる第１の空間と、
前記シャッタによってＸ線の照射を遮られない第２の空間と、を形成し、
前記被検体は前記第１の空間に配置され、
前記調節機構は、
前記第２の空間を経て前記検出器により検出されるＸ線の強度分布の少なくとも一部に基づいて、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置、及び／又は、前記Ｘ線源と前記回折格子と前記検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢、を調節することを特徴とする。
【００１３】
本発明の具体的な構成については、以下で説明する実施の形態で明らかにする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明を用いると、被検体が撮像装置内に配置された後にアライメントを行うＸ線タルボ干渉法用撮像装置において、アライメント時に被検体に照射されるＸ線量を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図２】本発明の実施例に係る位相格子の断面図。
【図３】シャッタ２１をＸ線源方向から見た模式図。
【図４】検出器５をＸ線源方向から見た模式図。
【図５】本発明の実施例２に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図６】本発明の実施例２に係るアライメント光遮蔽筒の模式図。
【図７】本発明の実施例２に係る別のアライメント光遮蔽筒の模式図。
【図８】本発明の実施例３に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【図９】本発明の実施例４に係るＸ線位相イメージング装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付の図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
図１は本実施例におけるＸ線撮像装置の構成を示した模式図である。図１に示したＸ線撮像装置１は、Ｘ線を発生させるＸ線源２と、位相型回折格子（以下、位相格子）３、振幅型回折格子（以下、遮蔽格子）４、Ｘ線を検出する検出器５、位相格子を移動させる移動手段として位相格子移動部１１を備えている。Ｘ線撮像装置１は更に、アライメントを行う調節機構と、Ｘ線照射範囲を調節するシャッタ部を備えている。調節機構は検出器に接続された移動量決定部１２と、位相格子に接続された位相格子移動部１１を有している。また、シャッタ部はＸ線源２と被検体６の間に配置可能なシャッタ２１と、シャッタ２１を移動させるシャッタ移動部２２を有している。以下、各構成について説明をする。
【００１８】
本実施例のＸ線撮像装置１は光源としてＸ線源２を備えている。Ｘ線源としては、連続Ｘ線を出射するＸ線源を用いても、特性Ｘ線を出射するＸ線源を用いてもよい。また、Ｘ線源２から出射したＸ線の経路上に、Ｘ線を細いビームに分割するための線源格子を配置してもよく、その場合は線源格子もＸ線源の一部とみなす。Ｘ線源２から出射されるＸ線は以降説明する位相格子３で回折されることにより、干渉パターンを形成する必要があるため、干渉パターンを形成できる程度の空間的コヒーレンス性が求められる。
尚、Ｘ線照射光軸７はＸ線源２のＸ線出射部の中心と検出器５の中心とを結ぶ軸である。
【００１９】
Ｘ線源２から出射したＸ線は位相格子３に回折されることにより明部と暗部が周期的に配列した干渉パターンを形成する。但し、本明細書では、Ｘ線の強度が大きい所を明部、小さい所を暗部とする。
【００２０】
本実施例の位相格子３の上面図とその一部の拡大図を図２に示した。位相格子３は位相基準部３２と位相シフト部３３がピッチＰ１で市松格子状に配列されている。位相シフト部３３を透過したＸ線は位相基準部３２を透過したＸ線と比較して位相が一定量シフトする。位相のシフト量はπ又はπ／２のものが一般的であるが、他の値でも良い。本実施例において位相格子３はシリコンに周期的に開口部を設けた格子であり、位相シフト部３３はシリコン、位相基準部３２は開口部である。この他に、例えばシリコンの厚みを変えることで位相基準部と位相シフト部を形成しても良いし、Ｘ線透過率が高い材料であればシリコン以外の材料を用いても良いし、２種類以上の材料で位相格子を構成しても良い。位相格子の構成はこれに限定されず、例えば位相基準部と位相シフト部が井桁格子状に配列しているものでも良い。また、回折格子として振幅型の回折格子を用いることもできるが、位相格子の方がＸ線量の損失が少ないので有利である。
【００２１】
位相格子３により回折されたＸ線は、被検体６を透過すると被検体の屈折率及び形状に応じて位相が変化し、位相格子３からタルボ距離と呼ばれる所定の距離はなれた位置に自己像を形成する。
【００２２】
遮蔽格子はＸ線を遮蔽する遮蔽部と、Ｘ線を透過する透過部が周期的に配列した構成を持ち、自己像が形成される位置に配置される。そして遮蔽格子が自己像を形成するＸ線の一部を遮ることでモアレを形成する。遮蔽部はＸ線透過率が低い金や鉛などで構成され、透過部はシリコンのようにＸ線透過率が高い材料で構成されていても良いし、空隙でも良い。尚、遮蔽部はＸ線を完全に遮らなくても良い。但し、干渉パターンに遮蔽格子を重ねることでモアレが形成される程度にＸ線を遮る必要がある。
【００２３】
検出器５はＸ線に感度を持つ平面受光素子であり、数μｍの画素ピッチで構成されている。検出器５は遮蔽格子４を透過したＸ線の強度分布（モアレ）を検出する。
【００２４】
この検出結果を演算手段である計算機に送り、計算機による計算によって、被検体の微分位相像、位相像、散乱像、吸収像を得ることができる。
【００２５】
アライメントを行う調節機構は検出器に接続された移動量決定部１２と、位相格子に接続された位相格子移動部１１を有している。移動量決定部１２は検出器５により検出された強度分布（モアレ）に基づいて位相格子３の移動量（移動方向を含む）を決定する。この位相格子の移動量は、所望のモアレと実際に検出されたモアレを比較し、遮蔽格子を固定したとき、位相格子をどの方向にどれだけ移動させれば所望のモアレを検出できるかを移動量決定部１２が算出することで決定される。このように決定された移動量の決定結果は位相格子移動部１１に伝送される。
【００２６】
位相格子移動部１１は移動量決定部１２から伝送された決定結果に基づいて位相格子３を移動させることにより、位相格子３と遮蔽格子４の相対位置を変える。この相対位置の変化により干渉パターンと遮蔽格子４の相対位置が変化し、遮蔽格子を経て形成されるモアレも変化する。
【００２７】
尚、本実施例における調節機構は位相格子と遮蔽格子の相対位置を変えることでアライメントを行ったが、アライメントの方法はこれに限定されない。本明細書においてアライメントとは、Ｘ線源と回折格子と遮蔽格子と検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置を調節すること、及び／又は、Ｘ線源と回折格子と遮蔽格子と検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢を調節することである。上記相対位置又は姿勢のいずれか一方のみを調節した場合でもアライメントを行ったとみなす。尚、本明細書における姿勢とはＸ線照射光軸７と平行な面に対する角度（チルト）と、Ｘ線照射光軸７と垂直な面に沿った回転角度の両方を含む。尚、遮蔽格子を用いずに直接検出器で自己像を検出する場合は、Ｘ線源と回折格子と検出器とのうちの少なくともいずれか２つの相対位置を調節することと、及び／又は、Ｘ線源と回折格子と検出器とのうち少なくともいずれか１つの姿勢を調節することをアライメントと呼ぶ。
【００２８】
Ｘ線の照射範囲を調節するシャッタ部２０は、Ｘ線源２と被検体６の間に配置可能なシャッタ２１と、シャッタ２１を移動させるシャッタ移動部２２と、マスク２３とを備える。尚、Ｘ線源と被検体との間とは、被検体の撮像範囲の外縁とＸ線源を結んで形成される空間をさす。図３（（ａ）、（ｂ））はシャッタ部２０をＸ線源から見た模式図である。
【００２９】
シャッタ２１とマスク２３はＸ線を遮る材料で構成され、例えば鉛のようなＸ線透過率が低い金属を用いることができる。また、シャッタ移動部２２はシャッタ２１を移動させることができる。
【００３０】
シャッタ２１はＸ線源２と被検体６の間に配置されることで第１の空間３０と第２の空間３１を形成する。本明細書において、第１の空間とはシャッタ２１によってＸ線の照射を遮られる空間であり、第２の空間とはシャッタ２１によってＸ線の照射を遮られない空間である。また、第１の空間と第２の空間はＸ線照射光軸７方向において、シャッタ２１から検出器５までの空間であり、シャッタ２１がなければ第１の空間にも第２の空間にもＸ線が照射される。尚、本実施例ではシャッタ２１は位相格子３と被検体６の間に配置したが、Ｘ線源２と被検体６の間であればどこに配置しても良い。シャッタ２１はシャッタ移動部２２によって移動させられることで、Ｘ線源２と被検体６の間に配置されたり、Ｘ線源２と被検体６の間の外に配置されたりする。シャッタ２１がＸ線源２と被検体６の間に配置されているとき、シャッタが閉まっているといい、シャッタ２１がＸ線源２と被検体６の間の外に配置されているとき、シャッタが開いているという。図３（ａ）はシャッタ２１が閉まった状態を表し、図３（ｂ）はシャッタ２１が開いた状態を表している。
【００３１】
図３（ａ）のようにシャッタ２１が閉まっているとき、シャッタ２１によって第１の空間がＸ線から遮蔽され、第２の空間を経たＸ線のみが検出器５に入射する。Ｘ線の発散や散乱によって第２の空間を経たＸ線の一部が第１の空間を経て検出器５に入射する可能性もあるが、このようなＸ線も第２の空間を経たＸ線と呼ぶ。調節機構の移動量決定部１２は、このようにシャッタ２１が閉まっているときに第２の空間を経て検出器５により検出されたＸ線の強度分布（モアレ）から位相格子の移動方向と移動量を決定する。移動量決定部１２は第２の空間を経て検出器により検出されたモアレ全体のデータを用いて位相格子の移動方向と移動量を決定しても良いし、モアレの一部のみのデータを用いても良い。
【００３２】
このようにアライメントを行うとき、被検体は第１の空間に配置される。上記のように第１の空間はＸ線から遮蔽されているため、被検体に対してＸ線の照射をせずにアライメントを行うことができる。
【００３３】
図３（ｂ）のようにシャッタ２１を開ければ被検体にＸ線が照射され、被検体を撮像することができる。
【００３４】
シャッタ板に要求される遮蔽率Ｓは撮像のための撮影時間をＴｋ、アライメントにかかる時間をＴａ、撮像時に照射されるＸ線に対するアライメント時のＸ線照射許容量をＫとすると以下の式で表わされる。
Ｓ＝Ｋ（Ｔｋ／Ｔａ）
撮像時に被検体に照射されるＸ線量の１％が、アライメント時に被検体に照射されても良いとした場合、Ｋ＝１％である。例えば、撮像時のＸ線照射時間を１秒、アライメント時のＸ線照射時間を１０分とすると、上記式からシャッタ２１に要求される遮蔽率Ｓは１／１００（１／６００）＝０．６Ｅ−３となる。一方、０．５ｍｍの厚さの鉛のＸ線遮蔽率は１．０Ｅ−１５となるため、０．５ｍｍ厚の鉛をシャッタ２１として用いれば十分なＸ線遮蔽効果が得られる。
【００３５】
被検体を撮像範囲内に配置しながらアライメントを行うと、被検体を配置した際や配置した後に生じるアライメントずれを修正することができる。被検体を配置した際や配置した後に生じるアライメントずれの一例として、温度変化によるアライメントずれについて説明をする。
【００３６】
一般にＸ線位相イメージング装置は撮影時間や季節により温度変化の影響を受けることになる。例えば位相格子の大きさをｌ、位相格子の線熱膨張係数をα、温度変化をδｔとすると位相格子の熱による変形量ΔＬは以下の式で表わされる。
ΔＬ＝ｌ×α×δｔ
ここで位相格子の大きさを２５０ｍｍ、位相格子の材質をシリコンとした時の線熱膨張係数を２．５５×１０−６（１／ｋ）、温度変化を５℃とすると
ΔＬ＝２５０×２．５５×１０−６×５＝３μｍ
温度が５℃変化した場合の熱による位相格子の変形量ΔＬは３μｍである。
位相格子の位相シフト量がπ／２の場合、干渉パターンの変形量も約３μｍとなる。
【００３７】
この干渉パターンの変形量が遮蔽格子のピッチの１／２より大きいと、被検体の情報を得るのが困難な部分が生じてしまう。
【００３８】
環境温度変化の原因について説明をする。一般にＸ線撮像装置を置く環境は光学系の変動が起きないようにある一定の温度に保たれ、通常２５℃以下である。ところが被検体が人体の場合、人の体温は３６℃付近であり、被検体が撮像範囲内に配置されることで位相格子の温度が５℃以上変化する可能性がある。また遮蔽格子は位相格子よりも被検体から離れた位置に配置されているため被検体の体温の影響を受けにくく、干渉パターンの明部の一つ一つと、遮蔽格子の遮蔽部の一つ一つの相対位置が変化し、精密な撮像が難しくなる。
【００３９】
このように、例えば人体のような、それまでのＸ線撮像装置の環境温度と異なる温度を持つ被検体が撮像範囲に配置されたとき、同じＸ線撮像装置１内においても位相格子の方が温度変化に伴う変形量が大きくなる。本実施例では被検体を撮像範囲に配置し、撮影の直前にアライメントを行うことによって、温度の変化によるアライメントずれの影響を軽減している。尚、アライメントずれとは、Ｘ線源と回折格子と遮蔽格子と検出器のうちの少なくともいずれか２つの相対位置のずれと、Ｘ線源と回折格子と遮蔽格子と検出器のうち少なくともいずれか１つの姿勢のずれのことを指す。
【００４０】
マスク２３はシャッタ２１同様、Ｘ線を遮る材料で構成されており、開口部２４が設けられている。マスク２３はＸ線撮像装置１に固定されており、Ｘ線を照射する必要がない範囲にＸ線が照射されることを防ぐ。尚、Ｘ線を照射する必要がない範囲とは、撮像範囲でも、アライメントに必要なＸ線照射範囲でもない範囲のことを指す。マスク２３はシャッタ２１と同様に０．５ｍｍの厚さの鉛を使用すれば十分な遮蔽効果が得られる。また、マスク２３の構成は図３に示した構成に限定されず、例えばシャッタ部とは別の構成でシャッタ部よりも上流に設けても良いし、Ｘ線源のＸ線出射部に設けても良い。また、Ｘ線を照射する必要がない範囲がなければマスク２３はなくても良い。
【００４１】
アライメント時と被検体の撮像時におけるＸ線撮像装置の動作について説明する。まず、被検体の撮像前にアライメントを実施する。
【００４２】
既に説明した通り、本実施例のＸ線撮像装置１は、図３（ａ）に示すようにシャッタ２１を閉めた状態でアライメントを行う。これにより、アライメント中に被検体６へ照射されるＸ線をほとんど０にすることができる。
【００４３】
検出器５により検出されたＸ線の強度分布に基づいて上述のように位相格子の位置を調整する。図４は検出器５をＸ線源方向から見た模式図である。図４の左上方向に二点鎖線で囲まれた部分は第１の空間３０と接する領域５１であり、被検体を撮像するためのＸ線が照射される領域であり、このＸ線撮像装置の撮像範囲に対応する。一方、第１の空間と接する領域５１の右及び下方向の領域が第２の空間３１と接する領域５２であり、アライメントを行うためのＸ線が照射される領域である。尚、図４における領域とは検出器５の検出面上の特定の範囲のことである。シャッタ２１が開いているときには第１の空間と接する領域５１と第２の空間と接する領域５２にＸ線が入射する。一方、シャッタ２１が閉まっているときには、Ｘ線の発散や散乱により第２の空間を経たＸ線が検出面の第１の空間と接する領域に入射することがあるが、主に第２の空間と接する領域５２にＸ線が入射する。
【００４４】
第２の空間と接する領域のうち実際にアライメントに用いる部分は一部である。また、アライメントに用いる部分は複数有ることが好ましい。本実施例では、図４のａ１、ａ２、ａ３により検出されたＸ線の強度分布に基づいてアライメントを行う。本実施例のように第２の空間が形成されている場合、矩形の検出面の上下左右の端部のうち３か所を用いてアライメントを行うのが好ましい。その理由は検出面上のなるべく遠く離れた位置で検出されたＸ線の強度分布に基づいて位相格子の移動量と移動方向を決定した方が精度よく位相格子の移動量と移動方向とを算出できるからである。また、検出面の上下左右の４隅のうちアライメントに用いる部分がない隅（図４における左上）から被検体が撮像範囲に出入りするようにすれば、アライメント用Ｘ線９の照射中でも被検体にＸ線を照射させることなく被検体が撮像範囲を出入りできる。
【００４５】
アライメントが終了したら被検体の撮像を行う。
【００４６】
撮像のタイミングに合わせてシャッタ２１を開けて被検体６へのＸ線照射を行う。また、本実施例のように、撮像中に第２の空間を経たＸ線が検出器に入射する場合、撮像中にもアライメントを行うことが可能である。第１の空間と接する領域５１に入射するＸ線の強度分布の検出を行いつつ第２の空間と接する領域５２に入射するＸ線の強度分布に基づいてアライメントを行えば、撮像中に発生したアライメントずれを修正することができる。そのため、撮像中にアライメントを行えば、よりアライメントのずれが小さい状態で被検体を撮像することができる。撮像中に発生するアライメントずれの原因として、上述した被検体の温度による環境温度変化の他に、撮像中のＸ線源、位相格子、遮蔽格子、検出器の移動が挙げられる。位相シフト法（縞走査法）では自己像と遮蔽格子の相対位置を移動させるために、またトモグラフィでは様々な角度から被検体を撮像するために、Ｘ線源、位相格子、遮蔽格子、検出器のうちいずれか１つ以上を移動させながら撮像を行うことが一般的である。撮像中にアライメントを行えば、これらの移動に伴い発生したアライメントずれを修正することが可能である。また、位相シフト法やトモグラフィなどで被検体を配置したまま複数回撮像を行う場合は撮像の合間にシャッタを閉じてアライメントを行うこともできる。アライメント中にシャッタを閉じることで被検体にアライメント用のＸ線が照射されるのを防ぐことができる。尚、撮像終了後は不慮の故障等による第１の空間へのＸ線照射を防止するために、シャッタ２１を閉じておくのが好ましい。
【００４７】
以上が本実施例における被検体のＸ線位相コントラスト像の撮像方法である。
【００４８】
尚、本実施例では被検体６を位相格子３と遮蔽格子４の間に配置しているが、被検体６をＸ線源２と位相格子３の間に配置してもよい。シャッタ部２０をＸ線源２と被検体６の間に配置することにより本実施例と同様の効果を得ることが出来る。
【００４９】
また本実施例では、シャッタ部のマスク２３によって被検体の撮像にもアライメントにも使用しないＸ線を遮っているが、Ｘ線源とシャッタの間にマスクを設けたり、線源格子上にマスクを設けたりしても良い。
【００５０】
（実施例２）
実施例２は、第１の空間にＸ線が漏れることを防ぐために、シャッタと検出器の間にＸ線を遮蔽する壁（遮蔽壁）を設けた点で実施例１と異なる。
【００５１】
図５は本実施例におけるＸ線撮像装置１０１の構成を示した模式図である。Ｘ線を発生させるＸ線源２、位相格子３、遮蔽格子４、Ｘ線を検出する検出器５、アライメントを行う調節機構、シャッタ部２０の構成に関しては実施例１と同じであるので説明は省略する。Ｘ線撮像装置１０１は、シャッタ２１と検出器５の間にＸ線を遮蔽する遮蔽壁８を備える。遮蔽壁８はＸ線を遮る材質で構成されており、例えば、シャッタ２１と同様に０．５ｍｍの厚さの鉛を使用すれば十分な遮蔽効果が得られる。遮蔽壁８は、第１の空間内又は第１の空間と第２の空間の境界に設けられることで、シャッタ２１が閉じているときに第２の空間から第１の空間へ漏れるＸ線の量を軽減する。
【００５２】
第１の空間へ漏れるＸ線の量を効果的に軽減するためには、シャッタ２１と検出器との間を綱供養に遮蔽壁８を設けることが好ましいが、シャッタ２１と検出器との間の一部にでも遮蔽壁８が設けられていれば、第１の空間へ漏れるＸ線の量を軽減することができる。
【００５３】
図６（（ａ）、（ｂ））は本発明の実施例２のシャッタ２１と遮蔽壁８をＸ線源側から見た模式図である。尚、図６に示した遮蔽壁８は、第１の空間と第２の空間の境界に設けた。
【００５４】
図６（ａ）はシャッタ２１が閉まった状態を表し、図６（ｂ）はシャッタ２１が開いた状態を表している。図３で示したシャッタ移動部とマスクは不図示とした。図６（ａ）ではシャッタ２１が閉まっており、被検体はシャッタ２１によりＸ線から遮蔽される。また、アライメントに用いるＸ線は遮蔽壁８に囲まれた空間を経て検出器５に入射するため、シャッタ２１が閉まっていてもアライメントを行うことができる。
【００５５】
遮蔽壁８はＸ線を遮蔽して第１の空間にアライメント用のＸ線が漏えいすることを防ぐ役目のほかに、第２の空間への被検体の侵入を防ぐ役目も果たす。
【００５６】
実施例１のＸ線撮像装置は、アライメント中に第２の空間から発散又は散乱したＸ線が第１の空間に漏れることで、アライメント用のＸ線が被検体に照射される可能性があるが、本実施例のＸ線撮像装置１０１はそれを防ぐことができる。加えて、本実施例のＸ線撮像装置は、アライメント中に被検体が誤って第２の空間に侵入することを防ぐこともできる。
【００５７】
更に本実施例のＸ線撮像装置では、アライメント時にアライメント用のＸ線としてシャッタ２１の下部を通過するＸ線は、シャッタ２１が開いたときにも遮蔽壁８により囲まれた領域を通過する。そのため、被検体撮像時にもアライメント用のＸ線が被検体に照射されることを防ぐことができる。
【００５８】
遮蔽壁とシャッタの別の形態の模式図を図７（（ａ）、（ｂ））に示した。図７（ａ）はシャッタが閉まった状態を表し、図７（ｂ）はシャッタが開いた状態を表している。図７（ａ）のシャッタ部１２０は、シャッタ１２１とシャッタ移動部（不図示）とマスク１２３を有し、シャッタ１２１には検出器上のアライメントを行う部分に対応した円形の開口１２５が３か所設けられている。この開口は図４のａ１、ａ２、ａ３に対応した位置に設けられており、シャッタ１２１が閉まった状態の時、アライメント用のＸ線が検出器５に入射する。また図７（ｂ）に示すように、開口１２５のそれぞれに対応して円筒状の遮蔽壁１０８が設けられている。この遮蔽壁１０８はシャッタ１２１から検出器５まで続いている。
【００５９】
シャッタ１２１がこのような構造をとる場合でも、第１の空間はシャッタよってＸ線の照射が遮られる空間である。そのため、シャッタ１２１が閉じているとき、第１の空間とシャッタ１２１との接面はシャッタ１２１のうち、開口１２５が設けられていない部分である。また、シャッタ１２１が閉じているとき、第２の空間とシャッタ１２１は開口１２５で接しているともいえる。図７の場合、Ｘ線撮像装置は第２の空間を３か所持つ。
【００６０】
また、遮蔽壁１０８がこのような構造をとる時、遮蔽壁１０８は第１の空間に開口１２５を通過したＸ線が漏れることを防ぐ。また、アライメントは遮蔽壁１０８に囲まれた円柱状の空間を経たＸ線を用いて行う。
【００６１】
図７において、遮蔽壁１０８の、シャッタ１２１との接面における直径は、シャッタ１２１に設けられた開口１２５の直径よりも大きい。つまり、この遮蔽壁１０８は第１の空間と第２の空間の境界ではなく、第１の空間内に形成されている。遮蔽壁１０８をこのように形成することにより、遮蔽壁１０８に囲まれた空間は、シャッタによって形成される第２の空間だけでなく、第１の空間の一部も有している。
【００６２】
アライメント時と被検体の撮像時における本実施例のＸ線撮像装置１０１の動作は、実施例１のＸ線撮像装置１と同様なので省略する。
【００６３】
（実施例３）
実施例３は、第２の空間に照射されるアライメント用Ｘ線をアライメント終了後に遮るためアライメント用Ｘ線シャッタを備える点で実施例１と異なる。
【００６４】
図８は本実施例におけるＸ線撮像装置２０１の構成を示した模式図である。Ｘ線源２、位相格子３、遮蔽格子４、検出器５、調節機構、シャッタ部２０に関しては第１の実施例と同じであるので説明は省略する。本実施例における特有の構成はアライメント用Ｘ線シャッタ部である。このアライメント用Ｘ線シャッタ部はアライメント用Ｘ線シャッタ７１と、アライメント用Ｘ線シャッタ移動部７２を有する。アライメント用Ｘ線シャッタ移動部７２はアライメント用Ｘ線シャッタ７１を移動させることで、アライメント用Ｘ線シャッタが開いた状態にしたり、閉じた状態にしたりする。
【００６５】
尚、アライメント用Ｘ線シャッタが開いた状態では、アライメント用Ｘ線シャッタ７１がＸ線の照射範囲外に配置されており、第２の空間にＸ線が照射される。また、アライメント用Ｘ線シャッタが閉じた状態では、アライメント用Ｘ線シャッタ７１は、第１の空間を遮蔽するシャッタ２１とマスク２３で遮蔽できない領域を全て遮蔽できるように配置されており、第２の空間をＸ線から遮蔽する。
【００６６】
アライメント時における本実施例のＸ線撮像装置２０１の動作は、実施例１のＸ線撮像装置１と同様なので省略する。但し、アライメント中はアライメント用Ｘ線シャッタ７１を開いて第２の空間にＸ線を照射する。
【００６７】
Ｘ線撮像装置２０１は、実施例１のＸ線撮像装置１と同様にアライメント終了後に被検体の撮像を行う。撮像を行う際は、第１の空間を遮蔽するシャッタ２１を開けて被検体６へＸ線を照射する。その際に、アライメント用Ｘ線シャッタ７１を閉じて、第２の空間に照射されていたＸ線を遮る。これにより、撮像時にアライメント用Ｘ線とその散乱Ｘ線で被検体に照射されることを防ぐ。ただし撮像時にアライメント用Ｘ線シャッタ７１を閉じると撮像中にアライメントを行うことができないため、被検体の撮像中のアライメントを行う際だけアライメント用Ｘ線シャッタ７１を開けても良い。
【００６８】
（実施例４）
実施例４は、被検体が第２の空間内に入っているときにはＸ線源からのＸ線の照射を停止する点で実施例１と異なる。
【００６９】
図９は本実施例におけるＸ線撮像装置３０１の構成を示した模式図である。Ｘ線源２、位相格子３、遮蔽格子４、検出器５、調節機構、シャッタ部２０に関しては実施例１と同じであるので説明は省略する。本実施例特有の構成として、第２の空間内に被検体が侵入したことを検知する被検体センサ２８と、Ｘ線源にＸ線の照射を停止させることができるＸ線源停止スイッチ２９がＸ線撮像装置３０１に備えられている。
【００７０】
被検体センサ２８は、第２の空間内に被検体が侵入したことを検知する機能を持つ。被検体センサ２８として、例えば光電式のラインセンサを用いることができる。尚、図９では被検体センサ２８が撮像範囲内に設けられているようにも見えるが、被検体が撮像範囲より大きい場合は被検体センサ２８を撮像範囲の上下左右の所望の位置に設けることで撮像の邪魔をすることなく被検体の侵入を検知することができる。
【００７１】
Ｘ線源２からＸ線が照射され、シャッタ２１が閉じて、アライメント用のＸ線が第２の空間に照射されているときに、被検体が第２の空間に侵入すると、被検体センサ２８が被検体の侵入を検知し、Ｘ線源停止スイッチ２９に被検体の侵入を送信する。
【００７２】
Ｘ線源停止スイッチ２９は被検体センサ２８から被検体の侵入を知らせる信号を受け取ると、Ｘ線源２によるＸ線の照射を停止させる。これにより、被検体が第２の空間内でＸ線の照射を受けることを防ぐことができる。
【００７３】
アライメント時と被検体の撮像時における本実施例のＸ線撮像装置３０１の動作は、実施例１のＸ線撮像装置１と同様なので省略するが、被検体がアライメント中に第２の空間に侵入した場合はＸ線源からのＸ線の照射が停止される。
【００７４】
尚、シャッタ２１が開いているときにも第２の空間に被検体が侵入したことを被検体センサ２８が検知し、Ｘ線の照射を停止しても良い。また、被検体が第２の空間に侵入しているときには、アライメントを実行する操作を行ってもＸ線が照射されないようにしても良い。また、Ｘ線源停止スイッチはＸ線源によるＸ線の照射を停止させる代わりにＸ線を遮蔽することができるマスクを用いて第２の空間へのＸ線照射を停止させても良い。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１  Ｘ線撮像装置
２  Ｘ線源
３  位相格子
４  遮蔽格子
５  検出器
６  被検体
２１  シャッタ
３０  第１の空間
３１  第２の空間
【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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