(57)【要約】      （修正有）【課題】被写体を適切に配置でき、明瞭な位相コントラスト画像を得る放射線撮影装置を提供する。【解決手段】放射線撮影装置１は、放射線照射部１１と、多数の線状体が配列されてなる周期的構造をそれぞれ有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む第１の放射線像を形成する第１の格子３１、及び前記第１の放射線像を部分的に遮蔽することによって生じる周期的強度分布を含む第２の放射線像を形成する第２の格子３２と、前記第２の放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器３０と、前記放射線照射部、前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、これら放射線照射部、第１の格子、第２の格子、及び放射線画像検出器を支持する第１の支持部材６１と、を備え、前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した第１の延長領域から外れて配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線照射部と、
多数の線状体が配列されてなる周期的構造をそれぞれ有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む第１の放射線像を形成する第１の格子、及び前記第１の放射線像を部分的に遮蔽することによって周期的強度分布を含む第２の放射線像を形成する第２の格子と、
前記第２の放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、
前記放射線照射部、前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、これら放射線照射部、第１の格子、第２の格子、及び放射線画像検出器を支持する第１の支持部材と、
を備え、
前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域、又は前記第２の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線照射部と前記第１の格子との間に被写体が配置される放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材を備える放射線撮影装置。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１の格子における線状体の延在方向に前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器を間に挟んで、これら第１の格子、第２の格子、及び放射線画像検出器を支持している放射線撮影装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線照射部と前記第１の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台を備える放射線撮影装置。
【請求項６】
請求項５に記載の放射線撮影装置であって、
前記被写体台は、前記第１の支持部材、又は前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材に支持されている放射線撮影装置。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線撮影装置であって、
前記被写体台は、該被写体台に作用する力及び振動を緩衝する緩衝部材を介して、該被写体台を支持する支持部材に支持されている放射線撮影装置。
【請求項８】
請求項２から４のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線照射部と前記第１の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台と、
前記被写体台を支持する第３の支持部材と、
を備える放射線撮影装置。
【請求項９】
請求項１に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子と前記第２の格子との間に被写体が配置される放射線撮影装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の放射線撮影装置であって、
前記第２の格子及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材を備える放射線撮影装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１の格子における線状体の延在方向に前記第２の格子及び前記放射線画像検出器を間に挟んで、これら第２の格子及び放射線画像検出器を支持している放射線撮影装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子と前記第２の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台を備える放射線撮影装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の放射線撮影装置であって、
前記被写体台は、前記第１の支持部材、又は前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材に支持されている放射線撮影装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の放射線撮影装置であって、
前記被写体台は、該被写体台に作用する力及び振動を緩衝する緩衝部材を介して、該被写体台を支持する支持部材に支持されている放射線撮影装置。
【請求項１５】
請求項９から１１のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子と前記第２の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台と、
前記被写体台を支持する第３の支持部材と、
を備える放射線撮影装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
被写体を撮影して前記放射線画像検出器により取得される少なくとも一つの画像データを用いて位相コントラスト画像を生成する演算処理部を備える放射線撮影装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の放射線像の周期的強度分布と前記第２の格子の周期的構造との重なり合いにおける位相関係が互いに異なる複数の相対位置関係に前記第１の格子及び前記第２の格子を配置する走査機構を備え、
前記演算処理部は、前記第１の格子及び前記第２の格子の前記各相対位置関係のもとで被写体を撮影して前記放射線画像検出器により取得される複数の画像データを用いて位相コントラスト画像を生成する放射線撮影装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の放射線撮影装置であって、
前記走査機構は、前記第１の格子及び前記第２の格子のいずれか一方の格子を、その格子が配置される面内において、その格子における線状体の配列方向とは交差する方向に並進移動させ、前記各相対位置関係に前記第１の格子及び前記第２の格子を配置する放射線撮影装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の放射線撮影装置であって、
前記第２の放射線像の周期的強度分布は、前記第１の放射線像の周期的強度分布と前記第２の格子の周期的構造との重ね合わせによるモアレ縞を含んでおり、
前記演算処理部は、被写体を撮影して前記放射線画像検出器により取得される一つの画像データを用い、該画像データにおける前記モアレ縞に対応した周期パターンに基づいて位相コントラスト画像を生成する放射線撮影装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の放射線撮影装置であって、
前記演算処理部は、前記モアレ縞と交差する方向に並ぶ３つ以上の複数の画素を一単位として、一単位を構成する前記複数の画素の信号値を補間してなる信号を演算し、被写体があるときと被写体がないときとの前記信号の位相ズレ量に基づいて位相コントラスト画像を生成する放射線撮影装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の放射線撮影装置であって、
前記演算処理部は、フーリエ変換を用いて前記画像データの空間周波数スペクトルを取得し、該空間周波数スペクトルから前記周期パターンの基本周波数成分を含む周波数領域を分離して、分離された前記周波数領域に対して逆フーリエ変換を行って位相コントラスト画像を生成する放射線撮影装置。
【請求項２２】
放射線照射部と、
多数の線状体が配列されてなる周期的構造を有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む放射線像を形成する第１の格子と、
前記放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、
前記放射線照射部、前記第１の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、これら放射線照射部、第１の格子、及び放射線画像検出器を支持する第１の支持部材と、
を備え、
前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線照射部と前記第１の格子との間に被写体が配置される放射線撮影装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子、及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材を備える放射線撮影装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１の格子における線状体の延在方向に前記第１の格子及び前記放射線画像検出器を間に挟んで、これら第１の格子及び放射線画像検出器を支持している放射線撮影装置。
【請求項２６】
請求項２４又は２５に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線照射部と前記第１の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台を備える放射線撮影装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の放射線撮影装置であって、
前記被写体台は、前記第１の支持部材、又は前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材に支持されている放射線撮影装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の放射線撮影装置であって、
前記被写体台は、該被写体台に作用する力及び振動を緩衝する緩衝部材を介して、該被写体台を支持する支持部材に支持されている放射線撮影装置。
【請求項２９】
請求項２３から２５のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線照射部と前記第１の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台と、
前記被写体台を支持する第３の支持部材と、
を備える放射線撮影装置。
【請求項３０】
請求項２２から２９のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
被写体を撮影して前記放射線画像検出器により取得される少なくとも一つの画像データに含まれる周期パターンに基づいて位相コントラスト画像を生成する演算処理部を備える放射線撮影装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線画像検出器は、前記放射線像の周期的強度分布を解像可能な解像度を有しており、
前記周期パターンは、前記放射線像の周期的強度分布に対応する前記放射線撮影装置。
【請求項３２】
請求項３０に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線画像検出器は、前記放射線像の前記周期的強度分布の周期との関係でモアレを生じる解像度を有しており、
前記周期パターンは、前記モアレに対応する放射線撮影装置。
【請求項３３】
放射線照射部と、
多数の線状体が配列されてなる周期的構造をそれぞれ有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む第１の放射線像を形成する第１の格子、及び前記第１の放射線像を部分的に遮蔽することによって生じる周期的強度分布を含む第２の放射線像を形成する第２の格子と、
前記第２の放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、
前記放射線照射部、前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、前記放射線照射部を支持する第１の支持部材と、
前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材と、
を備え、
前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
【請求項３４】
放射線照射部と、
多数の線状体が配列されてなる周期的構造を有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む放射線像を形成する第１の格子と、
前記放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、
前記放射線照射部、前記第１の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、前記放射線照射部を支持する第１の支持部材と、
前記第１の格子及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材と、
を備え、
前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、物質を構成する元素の原子番号と、物質の密度及び厚さとに依存して減衰するといった特性を有することから、被写体の内部を透視するためのプローブとして用いられている。Ｘ線を用いた撮影は、医療診断や非破壊検査等の分野において広く普及している。
【０００３】
一般的なＸ線撮影では、Ｘ線を放射するＸ線源とＸ線画像を検出するＸ線画像検出器との間に被写体を配置して、被写体の透過像を撮影する。この場合、Ｘ線源からＸ線画像検出器に向けて放射された各Ｘ線は、Ｘ線画像検出器までの経路上に存在する被写体を構成する物質の特性（原子番号、密度、厚さ）の差異に応じた量の減衰（吸収）を受けた後、Ｘ線画像検出器に入射する。この結果、被写体のＸ線透過像がＸ線画像検出器により検出され画像化される。Ｘ線画像検出器としては、Ｘ線増感紙とフイルムとの組み合わせや輝尽性蛍光体（蓄積性蛍光体）のほか、半導体回路を用いたフラットパネル検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）が広く用いられている。
【０００４】
しかし、Ｘ線吸収能は、原子番号が小さい元素からなる物質ほど低くなり、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線吸収能の差が小さく、従ってＸ線透過像としての十分な画像の濃淡（コントラスト）が得られないといった問題がある。例えば、人体の関節を構成する軟骨部とその周辺の関節液は、いずれも殆どの成分が水であり、両者のＸ線の吸収量の差が小さいため、画像のコントラストが得られにくい。
【０００５】
このような問題を背景に、近年、被写体によるＸ線の強度変化に代えて、被写体によるＸ線の位相変化（角度変化）に基づいた画像（以下、位相コントラスト画像と称する）を得るＸ線位相イメージングの研究が盛んに行われている。一般に、Ｘ線が物体に入射したとき、Ｘ線の強度よりも位相のほうが高い相互作用を示すことが知られている。このため、位相差を利用したＸ線位相イメージングでは、Ｘ線吸収能が低い弱吸収物体であっても高コントラストの画像を得ることができ、例えば手や足の指節間関節、肘関節、膝関節といった関節の軟骨部の可視化に有用である。
【０００６】
このようなＸ線位相イメージングの一種として、近年、２枚の透過回折格子（位相型格子及び吸収型格子）とＸ線画像検出器とからなるＸ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮影装置が考案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
Ｘ線タルボ干渉計は、被写体の背後に第１の回折格子（位相型格子あるいは吸収型格子）を配置し、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長で決まる特定距離（タルボ干渉距離）だけ下流に第２の回折格子（吸収型格子）を配置し、その背後にＸ線画像検出器を配置することにより構成される。上記タルボ干渉距離とは、第１の回折格子を通過したＸ線が、タルボ干渉効果によって、周期的強度分布を呈する自己像（以下、Ｇ１像という）を形成する距離であり、このＧ１像は、Ｘ線源と第１の回折格子との間に配置された被写体とＸ線との相互作用（位相変化）により変調を受ける。
【０００８】
Ｘ線タルボ干渉計では、Ｇ１像と第２の回折格子との重ね合わせにより生じるモアレ縞を検出し、モアレ縞に対応して画像に現れる周期パターンの被写体による変調を解析することによって被写体の位相情報を取得する。画像に現れる周期パターンの解析方法としては、たとえば、縞走査法が知られている。この縞走査法によると、第１の回折格子に対して第２の回折格子を、第１の回折格子の面にほぼ平行で、かつ第１の回折格子の格子ピッチ方向にほぼ平行な方向に、第２の回折格子の格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動させながら複数回の撮影を行い、得られる複数の画像データ間で対応する画素毎の信号値の変化から、被写体で屈折したＸ線の角度分布（位相シフトの微分像）を取得し、この角度分布に基づいて被写体の位相コントラスト画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第０８／１０２５９８号
【特許文献２】国際公開第０８／１０２６８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
縞走査法によって取得される位相シフトの微分は、第１の回折格子の格子ピッチ方向に関するものであり、この位相シフトの微分に基づいて得られる位相コントラスト画像には、格子ピッチ方向に交差する被写体の縁部が描出され、特に格子ピッチ方向に略直交する被写体の縁部が明瞭に描出される。即ち、被写体の配置は、第１の回折格子の格子ピッチ方向の制約を受けることとなる。例えば、指節間関節、肘関節、膝関節といった関節の位相コントラスト画像において関節の軟骨部を明瞭に描出するには、指や腕や脚を格子ピッチ方向に略沿って配置する必要がある。
【００１１】
ここで、特許文献１、２に記載されたＸ線撮影装置は、鉛直方向に並べられたＸ線源、第１の回折格子、第２の回折格子、検出器、及び被写体台をアーム部材によって支持してなる、いわゆる縦型のＸ線撮影装置であり、被写体台は、Ｘ線源と第１の回折格子との間、あるいは第１の回折格子と第２の回折格子との間に配置される。アーム部材は、被写体台に対して第１の回折格子の格子ピッチ方向に隣設されており、かかる構成によると、腕や脚などの比較的長尺な被写体を第１の回折格子の格子ピッチ方向に沿って配置する際に、アーム部材が障害となり得る。
【００１２】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、被写体を適切に配置することができ、明瞭な位相コントラスト画像を得ることのできる放射線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】
【００１３】
（１）  放射線照射部と、多数の線状体が配列されてなる周期的構造をそれぞれ有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む第１の放射線像を形成する第１の格子、及び前記第１の放射線像を部分的に遮蔽することによって周期的強度分布を含む第２の放射線像を形成する第２の格子と、前記第２の放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、前記放射線照射部、前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、これら放射線照射部、第１の格子、第２の格子、及び放射線画像検出器を支持する第１の支持部材と、を備え、前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域、又は前記第２の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
（２）  放射線照射部と、多数の線状体が配列されてなる周期的構造を有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む放射線像を形成する第１の格子と、前記放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、前記放射線照射部、前記第１の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、これら放射線照射部、第１の格子、及び放射線画像検出器を支持する第１の支持部材と、を備え、前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１の格子の線状体群の配列方向に沿って被写体を配置する際に、第１の支持部材が障害となることがなく、被写体を適切に配置して明瞭な位相コントラスト画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の一例の構成を示す模式図である。
【図２】図１の放射線撮影装置の制御ブロック図である。
【図３】図１の放射線撮影装置の撮影部の構成を示す斜視図である。
【図４】図１の放射線撮影装置の撮影部の構成を示す側面図である。
【図５】図３の撮影部に含まれる放射線画像検出器の構成を示す模式図である。
【図６】図５の放射線画像検出器によって取得される画像の周期パターンを変更するための機構を示す模式図である。
【図７】被写体による放射線の屈折を説明するための模式図である。
【図８】図１の放射線撮影装置における位相コントラスト画像の生成方法の一例を説明するための模式図である。
【図９】図８の位相コントラスト画像の生成方法の変形例を説明するための模式図である。
【図１０】図８の位相コントラスト画像の生成方法によって得られる画像データの画素の信号波形を示すグラフである。
【図１１】図１の放射線撮影装置における位相コントラスト画像の生成方法の他の例を説明するための模式図である。
【図１２】図１１の位相コントラスト画像の生成方法によって得られる画像データの画素の信号波形を示すグラフである。
【図１３】図１１の位相コントラスト画像の生成方法の変形例を説明するための模式図である。
【図１４】図１１の位相コントラスト画像の生成方法の他の変形例を説明するための模式図である。
【図１５】図１１の位相コントラスト画像の生成方法の他の変形例を説明するための模式図である。
【図１６】図１の放射線撮影装置における位相コントラスト画像の生成方法の他の例を説明するための模式図である。
【図１７】図１の放射線撮影装置の支持部材の配置を第１の吸収型格子との関係において示す模式図である。
【図１８】図１の放射線撮影装置における被写体の配置の一例を示す模式図である。
【図１９】図１の放射線撮影装置の変形例の構成を示す模式図である。
【図２０】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す模式図である。
【図２１】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す模式図である。
【図２２】図２１の放射線撮影装置における位相コントラスト画像の生成方法の一例を説明するための模式図である。
【図２３】図２１の放射線撮影装置の変形例の構成を示す模式図である。
【図２４】図２３の放射線撮影装置における位相コントラスト画像の生成方法の一例を説明するための模式図である。
【図２５】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す模式図である。
【図２６】図２５の放射線撮影装置の変形例の構成を示す模式図である。
【図２７】図２５の放射線撮影装置の他の変形例の構成を示す模式図である。
【図２８】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す模式図である。
【図２９】図２８の放射線撮影装置の変形例の構成を示す模式図である。
【図３０】図２８の放射線撮影装置の他の変形例の構成を示す模式図である。
【図３１】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す模式図である。
【図３２】図３１の放射線撮影装置の変形例の構成を示す模式図である。
【図３３】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す模式図である。
【図３４】図３３の放射線撮影装置の変形例の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の一例の構成を示し、図２は、図１の放射線撮影装置の制御ブロックを示す。
【００１７】
Ｘ線撮影装置１は、Ｘ線撮影装置本体２と、コンソール３とに大別される。Ｘ線撮影装置本体２は、被写体ＨにＸ線を照射するＸ線照射部１１と、Ｘ線照射部１１から放射されて被写体Ｈを透過したＸ線を検出し、画像データを生成する撮影部１２とを備えている。コンソール３は、操作者の操作に基づいてＸ線撮影装置本体２のＸ線照射部１１の曝射動作や撮影部１２の撮影動作を制御するとともに、撮影部１２により取得された画像データを演算処理して位相コントラスト画像を生成する。
【００１８】
Ｘ線照射部１１及び撮影部１２は、床上に設置されたスタンド１３により支持されている。スタンド１３は、床に固定されるベース６０と、ベース６０から鉛直方向（図示の例では、ｚ方向）に延びるアーム部材６１とで構成されている。Ｘ線照射部１１は、アーム部材６１の先端部に取り付けられている。撮影部１２は、Ｘ線照射部１１に対向して配置され、アーム部材６１の略中央部に取り付けられている。
【００１９】
Ｘ線照射部１１は、Ｘ線源としてのＸ線管１８と、コリメータユニット１９とを備えている。Ｘ線管１８は、陽極回転型であり、Ｘ線源制御部１７の制御に基づいて高電圧発生器１６から印加される高電圧に応じて、電子放出源（陰極）としてのフィラメント（図示せず）から電子線を放出し、所定の速度で回転する回転陽極１８ａに衝突させることによりＸ線を発生する。この回転陽極１８ａの電子線の衝突部分がＸ線焦点１８ｂとなる。コリメータユニット１９は、Ｘ線管１８から発せられたＸ線のうち、被写体Ｈの検査領域に寄与しない部分を遮蔽するように照射野を制限する可動式のコリメータ１９ａを有している。
【００２０】
撮影部１２は、被写体ＨによるＸ線の位相変化（角度変化）を検出するための第１の吸収型格子３１と、第１の吸収型格子３１を通過したＸ線によって形成されるＸ線像（以下、このＸ線像をＧ１像と称する）を検出する検出部１４とを備えている。本Ｘ線撮影装置１は、詳細は後述するが、縞走査法を用いて位相コントラスト画像を生成するものであり、検出部１４には、Ｇ１像に重ね合わされる第２の吸収型格子３２と、第２の吸収型格子３２が重ね合わされたＧ１像を検出するＸ線画像検出器３０と、第２の吸収型格子３２を所定のピッチで並進移動させる走査機構３３とが設けられている。この走査機構３３は、例えば、圧電素子等のアクチュエータにより構成される。
【００２１】
図示の例において、撮影部１２は、第１の吸収型格子３１及び検出部１４（第２の吸収型格子３２及びＸ線画像検出器３０）を１つの筐体に収納してユニットとして構成され、アーム部材６１に取り付けられているが、第１の吸収型格子３１及び第２の吸収型格子３２並びにＸ線画像検出器３０を、それぞれ単独で適宜な筐体に収納したうえで、個別にアーム部材６１に取り付けるようにしてもよい。また、第１の吸収型格子３１及び第２の吸収型格子３２並びにＸ線画像検出器３０を適宜組み合わせてユニット化したうえでアーム部材６１に取り付けるようにしてもよく、例えば、第１の吸収型格子３１及び第２の吸収型格子３２をユニット化してアーム部材６１に取り付け、Ｘ線画像検出器３０のみ単独でアーム部材６１に取り付けるようにしてもよいし、又は第２の吸収型格子３２及びＸ線画像検出器３０をユニット化してアーム部材６１に取り付け、第１の吸収型格子３１のみ単独でアーム部材６１に取り付けるようにしてもよい。
【００２２】
また、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２を支持するアーム部材６１には、被写体Ｈが載置される被写体台１５が取り付けられている。被写体台１５は、Ｘ線照射部１１と撮影部１２との間、より詳細には、Ｘ線照射部１１と第１の吸収型格子３１との間に配置されている。
【００２３】
コンソール３には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御装置２０が設けられている。制御装置２０には、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置２１と、撮影部１２により取得された画像データを演算処理してＸ線画像を生成する演算処理部２２と、Ｘ線画像を記憶する記憶部２３と、Ｘ線画像等を表示するモニタ２４と、Ｘ線撮影装置１の各部と接続されるインターフェース（Ｉ／Ｆ）２５とがバス２６を介して接続されている。
【００２４】
入力装置２１としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等を用いることが可能であり、入力装置２１の操作により、Ｘ線管電圧やＸ線照射時間等のＸ線撮影条件、撮影タイミング等が入力される。モニタ２４は、液晶ディスプレイ等からなり、制御装置２０の制御により、Ｘ線撮影条件等の文字やＸ線画像を表示する。
【００２５】
図３及び図４は、撮影部１２の構成を模式的に示す。
【００２６】
第１の吸収型格子３１は、基板３１ａと、この基板３１ａに配置された複数のＸ線遮蔽部３１ｂ（高放射線吸収部）とから構成されている。同様に、第２の吸収型格子３２は、基板３２ａと、この基板３２ａに配置された複数のＸ線遮蔽部３２ｂ（高放射線吸収部）とから構成されている。基板３１ａ，３２ａは、いずれもＸ線を透過させるシリコン、ガラス、樹脂、等のＸ線透過性部材により形成されている。
【００２７】
Ｘ線遮蔽部３１ｂは、Ｘ線照射部１１から放射されるＸ線の光軸Ｃに直交する面内の一方向に延伸した線状の部材で構成される。各Ｘ線遮蔽部３１ｂの材料としては、Ｘ線吸収性に優れるものが好ましく、例えば、金、白金等の重金属であることが好ましい。これらのＸ線遮蔽部３１ｂは、金属メッキ法や蒸着法によって形成することが可能である。そして、Ｘ線遮蔽部３１ｂは、Ｘ線の光軸Ｃに直交する面内において、上記一方向と直交する方向（以後、ｘ方向とする）に一定の格子ピッチｐ１で、互いに所定の間隔ｄ１を空けて配列されている。
【００２８】
Ｘ線遮蔽部３２ｂもまた、Ｘ線照射部１１から放射されるＸ線の光軸Ｃに直交する面内の一方向に延伸した線状の部材で構成される。各Ｘ線遮蔽部３２ｂの材料としては、金、白金等の重金属といったＸ線吸収性に優れるものが好ましく、これらのＸ線遮蔽部３２ｂは、金属メッキ法や蒸着法によって形成することが可能である。そして、Ｘ線遮蔽部３２ｂは、Ｘ線の光軸Ｃに直交する面内において、上記一方向と直交する方向（ｘ方向）に一定の格子ピッチｐ２で、互いに所定の間隔ｄ２を空けて配列されている。
【００２９】
以上のように構成される第１及び第２の吸収型格子３１，３２は、入射Ｘ線に位相差を与えるものでなく、強度差を与えるものであるため、振幅型格子とも称される。なお、上記間隔ｄ１，ｄ２の領域であるスリット部（低放射線吸収部）は空隙でなくてもよく、例えば、高分子や軽金属などのＸ線低吸収材で該空隙を充填してもよい。
【００３０】
第１及び第２の吸収型格子３１，３２は、タルボ干渉効果の有無に係らず、スリット部を通過したＸ線をほぼ幾何学的に投影するように構成されている。より詳細には、間隔ｄ１，ｄ２を、Ｘ線照射部１１から放射されるＸ線の実効波長より十分大きな値とすることで、照射Ｘ線の大部分はスリット部での回折を受けずに、第１の吸収型格子３１の後方に第１の吸収型格子３１の自己像を形成するように構成することができる。例えば、放射線源のターゲットとしてタングステンを用い、管電圧を５０ｋＶとした場合には、Ｘ線の実効波長は、約０．４Åである。この場合には、間隔ｄ１，ｄ２を、１〜１０μｍ程度とすれば、スリット部を通過した放射線が形成する放射線像は回折の効果を無視できる程度になり、第１の吸収型格子３１の後方に、第１の吸収型格子３１の自己像がほぼ幾何学的に投影される。
【００３１】
Ｘ線照射部１１から放射されるＸ線は、平行ビームではなく、Ｘ線焦点１８ｂを発光点としたコーンビームであるため、Ｇ１像は、Ｘ線焦点１８ｂからの距離に比例して拡大される。第２の吸収型格子３２は、そのスリット部が、第２の吸収型格子３２の位置におけるＧ１像の周期的強度分布のパターンとほぼ一致するように決定されている。すなわち、Ｘ線焦点１８ｂから第１の吸収型格子３１までの距離をＬ１、第１の吸収型格子３１から第２の吸収型格子３２までの距離をＬ２とした場合に、格子ピッチｐ２は、次式（１）の関係を満たすように決定される。
【００３２】
【数１】
2013138834.tif 000003
【００３３】
第１の吸収型格子３１から第２の吸収型格子３２までの距離Ｌ２は、タルボ干渉計では、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長とで決まるタルボ干渉距離に制約されるが、本Ｘ線撮影装置１では、第１の吸収型格子３１による入射Ｘ線の回折の影響が少ない構成であって、Ｇ１像が、第１の吸収型格子３１の後方でほぼ相似的に得られるため、該距離Ｌ２を、タルボ干渉距離と無関係に設定することができる。
【００３４】
撮影部１２は、タルボ干渉計を構成するものではないが、第１の吸収型格子３１でＸ線を回折すると仮定した場合のタルボ干渉距離Ｚは、第１の吸収型格子３１の格子ピッチｐ１、第２の吸収型格子３２の格子ピッチｐ２、Ｘ線波長（実効波長）λ、及び正の整数ｍを用いて、次式（２）で表される。
【００３５】
【数２】
2013138834.tif 000004
【００３６】
式（２）は、Ｘ線照射部１１から放射されるＸ線がコーンビームである場合のタルボ干渉距離を表す式であり、「Timm Weitkamp, et al., Proc. of SPIE, Vol. 6318, 2006年 63180S-1項」により知られている。
【００３７】
本Ｘ線撮影装置１では、距離Ｌ２を、ｍ＝１の場合の最小のタルボ干渉距離Ｚより短い値に設定することで、撮影部１２の薄型化を図っている。すなわち、距離Ｌ２は、次式（３）を満たす範囲の値に設定される。
【００３８】
【数３】
2013138834.tif 000005
【００３９】
なお、Ｘ線照射部１１から放射されるＸ線が実質的に平行ビームとみなせる場合のタルボ干渉距離Ｚは次式（４）となり、距離Ｌ２を、次式（５）を満たす範囲の値に設定する。
【００４０】
【数４】
2013138834.tif 000006
【００４１】
【数５】
2013138834.tif 000007
【００４２】
ただし、距離Ｌ２は、必ずしも式（３）ないし式（５）を満たす必要はなく、例えば撮影部１２の薄型化の要請がない場合などには、式（３）ないし式（５）から外れる範囲の値も採り得る。
【００４３】
図５は、Ｘ線画像検出器３０の構成を模式的に示す。
【００４４】
Ｘ線画像検出器３０は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ:Thin Film Transistor）パネルをベースとした平面型検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）が用いられ、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の画素４０がＴＦＴアクティブマトリクス基板上に２次元配列されてなる受像部４１と、受像部４１からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路４２と、各画素４０に蓄積された電荷を読み出し、電荷を画像データに変換して記憶する読み出し回路４３と、画像データをコンソール３のＩ／Ｆ２５を介して演算処理部２２に送信するデータ送信回路４４とから構成されている。なお、走査回路４２と各画素４０とは、行毎に走査線４５によって接続されており、読み出し回路４３と各画素４０とは、列毎に信号線４６によって接続されている。
【００４５】
各画素４０は、アモルファスセレン等の変換層（図示せず）でＸ線を電荷に直接変換し、変換された電荷を下部の電極に接続されたキャパシタ（図示せず）に蓄積する直接変換型のＸ線検出素子として構成することができる。各画素４０には、ＴＦＴスイッチ（図示せず）が接続され、ＴＦＴスイッチのゲート電極が走査線４５、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線４６に接続される。ＴＦＴスイッチが走査回路４２からの駆動パルスによってＯＮ状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線４６に読み出される。
【００４６】
なお、各画素４０は、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータを併用し、シンチレータにて変換された可視光を電荷に変換して蓄積する間接変換型のＸ線検出素子として構成することも可能である。シンチレータを形成する蛍光体としては、例えばテルビウム賦活酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ2Ｓ:Ｔｂ）やタリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）などが用いられる。また、Ｘ線画像検出器としては、ＴＦＴパネルをベースとしたＦＰＤに限られず、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子をベースとした各種のＸ線画像検出器を用いることも可能である。
【００４７】
読み出し回路４３は、積分アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、補正回路、及び画像メモリにより構成されている。積分アンプ回路は、各画素４０から信号線４６を介して出力された電荷を積分して電圧信号（画像信号）に変換して、Ａ／Ｄ変換器に入力する。Ａ／Ｄ変換器は、入力された画像信号をデジタルの画像データに変換して補正回路に入力する。補正回路は、画像データに対して、オフセット補正、ゲイン補正、及びリニアリティ補正を行い、補正後の画像データを画像メモリに記憶させる。なお、補正回路による補正処理として、Ｘ線の露光量や露光分布（いわゆるシェーディング）の補正や、Ｘ線画像検出器３０の制御条件（駆動周波数や読み出し期間）に依存するパターンノイズ（例えば、ＴＦＴスイッチのリーク信号）の補正等を含めてもよい。
【００４８】
Ｘ線画像検出器３０は、その受像面がＸ線の光軸Ｃに直交するように配置されており、典型的には、その受像部４１の画素４０の配列における行方向又は列方向が第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）と平行となるように配置される。
【００４９】
以上のように構成された撮影部１２では、第１の吸収型格子３１を通過したＸ線によって、第１の吸収型格子３１の格子構造を反映した周期的強度分布を呈するＧ１像が形成される。そして、このＧ１像は、第２の吸収型格子３２との重ね合わせにより強度変調され、強度変調されたＧ１像がＸ線画像検出器３０によって撮像される。第２の吸収型格子３２の位置におけるＧ１像の周期的強度分布のパターン周期ｐ１’と、第２の吸収型格子３２の実質的な格子ピッチｐ２’（製造後の実質的なピッチ）とは、製造誤差や配置誤差により若干の差異が生じる。このうち、配置誤差とは、第１及び第２の吸収型格子３１，３２が、相対的に傾斜や回転、両者の間隔が変化することによりｘ方向への実質的なピッチが変化することを意味している。
【００５０】
Ｇ１像のパターン周期ｐ１’と第２の吸収型格子３２の格子ピッチｐ２’との微小な差異により、Ｘ線画像検出器３０上における像コントラストはモアレ縞を含む。このモアレ縞のｘ方向に関する周期Ｔは、Ｘ線焦点１８ｂからＸ線画像検出器３０までの距離をＬとして、次式（６）で表される。
【００５１】
【数６】
2013138834.tif 000008
【００５２】
このモアレ縞をＸ線画像検出器３０で検出するため、画素４０のｘ方向に関する配列ピッチＰは、少なくともモアレ周期Ｔの整数倍でないことが必要であり、次式（７）を満たす必要がある（ここで、ｎは正の整数である）。
【００５３】
【数７】
2013138834.tif 000009
【００５４】
また、式（７）を満たす範囲において、配列ピッチＰがモアレ周期Ｔより大きくてもモアレ縞を検出することは可能であるが、配列ピッチＰはモアレ周期Ｔより小さいことが好ましく、次式（８）を満たすことが好ましい。これは、良質な位相コントラスト画像を得るためには、後述する位相コントラスト画像の生成過程において、モアレ縞が高いコントラストで検出されていることが好ましいためである。
【００５５】
【数８】
2013138834.tif 000010
【００５６】
画素４０の配列ピッチＰは、設計的に定められた値（一般的に１００μｍ程度）であり変更することが困難であるため、画素４０の配列ピッチＰとモアレ縞の周期Ｔとの大小関係を調整するには、第１及び第２の吸収型格子３１，３２の位置調整を行い、Ｇ１像のパターン周期ｐ１’と第２の吸収型格子３２の格子ピッチｐ２’との少なくともいずれか一方を変更することによりモアレ縞の周期Ｔを変更することが好ましい。
【００５７】
図６に、モアレ縞の周期Ｔを変更する方法を模式的に示す。
【００５８】
モアレ縞の周期Ｔの変更は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のいずれか一方を、光軸Ｃを中心として相対的に回転させることにより行うことができる。例えば、第１の吸収型格子３１に対して、第２の吸収型格子３２を、光軸Ｃを中心として相対的に回転させる相対回転機構５０を設ける。この相対回転機構５０により、第２の吸収型格子３２を角度θだけ回転させると、第２の吸収型格子３２のｘ方向に関する実質的な格子ピッチは、「ｐ２’」→「ｐ２’／ｃｏｓθ」と変化し、この結果、モアレ縞の周期Ｔが変化する（ＦＩＧ．６Ａ）。
【００５９】
別の例として、モアレ縞の周期Ｔの変更は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のいずれか一方を、光軸Ｃに直交し、かつｙ方向に沿う方向の軸を中心として相対的に傾斜させることにより行うことができる。例えば、第１の吸収型格子３１に対して、第２の吸収型格子３２を、光軸Ｃに直交し、かつｙ方向に沿う方向の軸を中心として相対的に傾斜させる相対傾斜機構５１を設ける。この相対傾斜機構５１により、第２の吸収型格子３２を角度αだけ傾斜させると、第２の吸収型格子３２のｘ方向に関する実質的な格子ピッチは、「ｐ２’」→「ｐ２’×ｃｏｓα」と変化し、この結果、モアレ縞の周期Ｔが変化する（ＦＩＧ．６Ｂ）。
【００６０】
更に別の例として、モアレ縞の周期Ｔの変更は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のいずれか一方を光軸Ｃの方向に沿って相対的に移動させることにより行うことができる。例えば、第１の吸収型格子３１と第２の吸収型格子３２との間の距離Ｌ２を変更するように、第１の吸収型格子３１に対して、第２の吸収型格子３２を、光軸Ｃの方向に沿って相対的に移動させる相対移動機構５２を設ける。この相対移動機構５２により、第２の吸収型格子３２を光軸Ｃに移動量δだけ移動させると、第２の吸収型格子３２の位置に投影される第１の吸収型格子３１のＧ１像のパターン周期は、「ｐ１’」→「ｐ１’×（Ｌ１＋Ｌ２＋δ）／（Ｌ１＋Ｌ２）」と変化し、この結果、モアレ縞の周期Ｔが変化する（ＦＩＧ．６Ｃ）。
【００６１】
本Ｘ線撮影装置１において、撮影部１２は、上述のようにタルボ干渉計を構成するものではなく、従って距離Ｌ２を自由に設定することができるため、相対移動機構５２のように距離Ｌ２の変更によりモアレ縞の周期Ｔを変更する機構を好適に採用することができる。モアレ縞の周期Ｔを変更するための第１及び第２の吸収型格子３１，３２の上記の変更機構（相対回転機構５０、相対傾斜機構５１、及び相対移動機構５２）は、圧電素子等のアクチュエータにより構成することが可能である。
【００６２】
Ｘ線照射部１１と第１の吸収型格子３１との間に配置された被写体台１５に被写体Ｈを配置した場合に、Ｇ１像の周期的強度分布は、被写体Ｈにより変調を受け、Ｇ１像と第２の吸収型格子３２との重ね合わせによるモアレ縞もまた変調を受ける。この変調量は、被写体Ｈによる屈折効果によって偏向したＸ線の角度に比例する。Ｘ線画像検出器３０によって取得される画像には、モアレ縞に対応する周期パターンが含まれ、この周期パターンを含んだ画像を解析することによって、被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。
【００６３】
以下、画像の解析方法について説明する。
【００６４】
〔解析方法１〕
図７は、被写体Ｈのｘ方向に関する位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折される１つのＸ線を示す。
【００６５】
符号５５は、被写体Ｈが存在しない場合に直進するＸ線の経路を示しており、この経路５５を進むＸ線は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２を通過してＸ線画像検出器３０に入射する。符号５６は、被写体Ｈが存在する場合に、被写体Ｈにより屈折されて偏向したＸ線の経路を示している。この経路５６を進むＸ線は、第１の吸収型格子３１を通過した後、第２の吸収型格子３２より遮蔽される。
【００６６】
被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）は、被写体Ｈの屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）、ｚをＸ線の進む方向として、次式（９）で表される。
【００６７】
【数９】
2013138834.tif 000011
【００６８】
第１の吸収型格子３１から第２の吸収型格子３２の位置に投射されたＧ１像は、被写体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけｘ方向に変位することになる。この変位量Δｘは、Ｘ線の屈折角φが微小であることに基づいて、近似的に次式（１０）で表される。
【００６９】
【数１０】
2013138834.tif 000012
【００７０】
ここで、屈折角φは、Ｘ線波長λと被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、式（１１）で表される。
【００７１】
【数１１】
2013138834.tif 000013
【００７２】
このように、被写体ＨでのＸ線の屈折によるＧ１像の変位量Δｘは、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に関連している。そして、この変位量Δｘは、画像データの各画素の信号の位相ズレ量ψ（被写体Ｈがある場合とない場合とでの信号の位相差）に、次式（１２）のように関連している。
【００７３】
【数１２】
2013138834.tif 000014
【００７４】
したがって、各画素の信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式（１２）から屈折角φが求まり、式（１１）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まるから、これをｘについて積分することにより、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。本Ｘ線撮影装置１では、上記の位相ズレ量ψを、以下に説明する縞走査法を用いて算出する。
【００７５】
縞走査法では、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のうちの一方の格子を、その格子が位置する面内においてステップ的に並進移動させ、Ｇ１像の周期的強度分布に対する第２の吸収型格子３２のＸ線遮蔽部３２ｂの周期的配列の位相を変化させながら撮影を行う。本Ｘ線撮影装置１では、走査機構３３（図１参照）により第２の吸収型格子３２を移動させているが、第１の吸収型格子３１を移動させてもよい。
【００７６】
第２の吸収型格子３２の移動に伴ってモアレ縞が移動し、第２の吸収型格子３２の格子ピッチ方向に関する並進距離が、第２の吸収型格子３２の格子ピッチの１周期（格子ピッチｐ２）に達すると（すなわち、位相変化が２πに達すると）、モアレ縞は元の位置に戻る。このようなモアレ縞の変化を、第２の吸収型格子３２を移動させながらＸ線画像検出器３０で撮像し、得られた複数の画像データから画素毎に複数個の信号値を取得し、演算処理部２２で演算処理することによって各画素の信号の位相ズレ量ψを得る。
【００７７】
図８は、第２の吸収型格子３２を、その格子ピッチ方向（ｘ方向）に、格子ピッチｐ２をＭ（２以上の整数）個に分割した走査ピッチ（ｐ２／Ｍ）ずつ移動させる様子を模式的に示す。
【００７８】
走査機構３３は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のＭ個の各走査位置に、第２の吸収型格子３２を順に並進移動させる。なお、同図では、第２の吸収型格子３２の初期位置を、被写体Ｈが存在しない場合における第２の吸収型格子３２の位置でのＧ１像の暗部が、Ｘ線遮蔽部３２ｂにほぼ一致する位置（ｋ＝０）としているが、この初期位置は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のうちいずれの位置としてもよい。
【００７９】
まず、ｋ＝０の位置では、主として、被写体Ｈにより屈折されなかったＸ線が第２の吸収型格子３２を通過する。次に、ｋ＝１，２，・・・と順に第２の吸収型格子３２を移動させていくと、第２の吸収型格子３２を通過するＸ線は、被写体Ｈにより屈折されなかったＸ線の成分が減少する一方で、被写体Ｈにより屈折されたＸ線の成分が増加する。特に、ｋ＝Ｍ／２では、主として、被写体Ｈにより屈折されたＸ線のみが第２の吸収型格子３２を通過する。ｋ＝Ｍ／２を超えると、逆に、第２の吸収型格子３２を通過するＸ線は、被写体Ｈにより屈折されたＸ線の成分が減少する一方で、被写体Ｈにより屈折されなかったＸ線の成分が増加する。ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各位置においてＸ線画像検出器３０で撮像すると、画素毎にＭ個の信号値が得られる。
【００８０】
なお、図８に示す例においては、第２の吸収型格子３２を、その格子ピッチ方向（ｘ方向）に移動させるものとして説明したが、格子ピッチ方向に関する変位を伴う限りにおいて、図９に示すように、第２の吸収型格子３２を、その格子ピッチ方向（ｘ方向）と交差する方向に移動させるようにしてもよい。第２の吸収型格子３２を、その格子ピッチ方向と交差する方向に移動させることによって、格子ピッチ方向に関する並進距離が格子ピッチｐ２に達するまでの走査方向に沿った並進距離は、格子ピッチｐ２より大きくなる。よって、走査方向に沿った並進距離をＭ個に分割した走査ピッチもまた大きくなり、第２の吸収型格子３２の移動誤差に対する耐性が高まる。被写体Ｈを透過することで生じるＸ線の屈折は僅か数μｒａｄであり、この屈折によって生じるモアレ縞の変調、及び上述した縞走査法によってモアレ縞を解析して得られる信号の位相変化も僅かである。このような僅かな変化を計測する場合において、第２の吸収型格子３２の移動誤差に対する耐性が高められることにより、被写体Ｈの位相情報の検出精度を高めることができる。
【００８１】
以下に、このＭ個の信号値から各画素の信号の位相ズレ量ψを算出する方法を説明する。
【００８２】
第２の吸収型格子３２が位置ｋにあるときの各画素の信号値をＩｋ（ｘ）とすると、Ｉｋ（ｘ）は、次式（１３）で表される。
【００８３】
【数１３】
2013138834.tif 000015
【００８４】
ここで、ｘは、各画素のｘ方向に関する座標であり、Ａ０は入射Ｘ線の強度であり、Ａｎは信号のコントラストに対応する値である（ここで、ｎは正の整数である）。また、φ（ｘ）は、屈折角φを画素の座標ｘの関数として表したものである。
【００８５】
次いで、次式（１４）の関係式を用いると、屈折角φ（ｘ）は、次式（１５）のように表される。
【００８６】
【数１４】
2013138834.tif 000016
【００８７】
【数１５】
2013138834.tif 000017
【００８８】
ここで、ａｒｇ［  ］は、偏角の抽出を意味しており、各画素の信号の位相ズレ量ψに対応する。したがって、画素毎に得られたＭ個の信号値から、式（１５）に基づいて各画素の信号の位相ズレ量ψを算出することにより、屈折角φ（ｘ）が求められる。
【００８９】
図１０は、縞走査に伴って変化する一つの画素の信号波形を示す。
【００９０】
画素毎に得られるＭ個の信号値は、第２の吸収型格子３２の位置ｋに対して、格子ピッチｐ２の周期で周期的に変化する。図１０中の破線は、被写体Ｈが存在しない場合の信号波形を示しており、図１０中の実線は、被写体Ｈが存在する場合の信号波形を示している。この両者の波形の位相差が各画素の信号の位相ズレ量ψに対応する。
【００９１】
そして、屈折角φ（ｘ）は、上記式（１１）で示したように位相シフト分布Φ（ｘ）の微分に対応するため、屈折角φ（ｘ）をｘ軸に沿って積分することにより、位相シフト分布Φ（ｘ）が得られる。なお、上記の説明では、画素のｙ方向に関するｙ座標を考慮していないが、各ｙ座標について同様の演算を行うことにより、ｘ方向及びｙ方向における２次元的な位相シフト分布Φ（ｘ，ｙ）が得られる。以上の演算は、演算処理部２２により行われ、演算処理部２２は、位相シフト分布Φ（ｘ，ｙ）を位相コントラスト画像として記憶部２３に記憶させる。
【００９２】
〔解析方法２〕
図１１は、Ｘ線撮影装置１における位相コントラスト画像の生成方法の他の例を示す。
【００９３】
以下に説明する方法においては、モアレ縞に対して交差する方向に並ぶ複数の画素を一単位として解析を行い、一つの画像データから各画素の信号の位相ズレ量ψを算出する。
【００９４】
図１１に示す例において、第１及び第２の吸収型格子３１，３２が、光軸Ｃを中心として角度θだけ相対的に回転して配置されており、Ｇ１像及び第２の吸収型格子３２が角度θだけ相対的に回転され、ｙ方向に周期性を有するモアレ縞が生じている。そこで、モアレ縞に対して交差するｙ方向に並ぶ複数の画素を一単位Ｕとして解析を行う。図１１に示す例においては、ｙ方向に並ぶ５つの画素を一単位Ｕとしている。
【００９５】
上述した通り、Ｇ１像は、被写体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけｘ方向に変位し、Ｇ１像のｘ方向の変位に伴ってモアレ縞はｙ方向に変位することになる。図１２に示すように、モアレ縞の変位に伴い、単位毎に、その単位を構成する画素群の信号値を補間してなる信号波形の位相が変化する。被写体Ｈが存在しない場合の信号波形（ＦＩＧ．１２Ａ）と、被写体Ｈが存在する場合の信号波形（ＦＩＧ．１２Ｂ）との両者の波形の位相差が、その単位に含まれる画素の信号の位相ズレ量ψに対応する。
【００９６】
そして、解析を行う画素群の単位を例えばｙ方向に１画素ずつずらしながら、単位毎に上記の解析を行うことによって、各画素の信号の位相ズレ量ψを得ることができる。即ち、画素４０のｙ方向の並びにおけるｋ番目の画素４０の信号の位相ズレ量ψは、ｋ番目の画素４０の信号値をＩｋとして、［Ｉｋ，Ｉｋ＋１，Ｉｋ＋２，Ｉｋ＋３，Ｉｋ＋４］の５個の信号値を用い、ｋ＋１番目の画素４０の信号の位相ズレ量ψは、［Ｉｋ＋１，Ｉｋ＋２，Ｉｋ＋３，Ｉｋ＋４，Ｉｋ＋５］の５個の信号値を用いて、それぞれ得ることができる。なお、画素群の単位を、一単位とする５画素以下の範囲でｙ方向に複数画素ずつずらしながら、単位毎に上記の解析を行うこともできる。例えば２画素ずつずらすものとして、ｋ番目及びｋ＋１番目の各画素４０の信号の位相ズレ量ψは、［Ｉｋ，Ｉｋ＋１，Ｉｋ＋２，Ｉｋ＋３，Ｉｋ＋４］の５個の信号値を用い、ｋ＋２番目及びｋ＋３番目の各画素４０の信号の位相ズレ量ψは、［Ｉｋ＋２，Ｉｋ＋３，Ｉｋ＋４，Ｉｋ＋５，Ｉｋ＋６］の５個の信号値を用いて、それぞれ得ることができる。
【００９７】
各画素の信号の位相ズレ量ψから式（１２）を用いて屈折角φが求まり、そして式（１１）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まり、これをｘについて積分することにより、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成する。
【００９８】
なお、ｙ方向に並ぶ３画素以上を一単位としてモアレ縞を解像すれば、上記の解析は可能である。よって、ｙ方向に関するモアレ周期Ｔとｙ方向に関する画素４０のピッチＰとの満たすべき関係は、Ｇ１像を回転させる場合には次式（１６）となり、第２の吸収型格子３２を回転させる場合には次式（１７）となる。
【００９９】
【数１６】
2013138834.tif 000018
【０１００】
【数１７】
2013138834.tif 000019
【０１０１】
なお、一単位とする画素数は、それらの画素の並びがｙ方向に関するモアレ周期Ｔの少なくとも一周期の区間に亘る画素数とすることが好ましい。ここで、ｙ方向に関するモアレ周期Ｔがｙ方向に関する画素４０の配列ピッチＰのほぼＭ倍（Ｍは整数）になるように設定し、Ｍ個の画素４０を一単位とした場合に、画素４０のｙ方向の並びにおけるｋ番目の画素４０の信号値をＩｋとして、Ｉｋ〜Ｉｋ＋Ｍ−１のＭ個の信号値は、上述した縞走査法において第１及び第２の吸収型格子３１，３２のうちの一方の格子を、その格子ピッチをＭ個に分割した走査ピッチで格子ピッチ方向に移動させた際に、ｋ番目の画素４０について取得されるＭ個の信号値と等価である。
【０１０２】
図１３は、図１１の解析方法の変形例を示す。
【０１０３】
図１３に示す例においては、第２の吸収型格子３２の格子ピッチｐ２がＧ１像のピッチｐ１’と異なり、ｘ方向に周期性を有するモアレ縞が生じている。第２の吸収型格子３２の格子ピッチｐ２とＧ１像のピッチｐ１’とを異ならせるにあたっては、例えば第１及び第２の吸収型格子３１，３２のいずれか一方を光軸Ｃの方向に沿って相対的に移動させてもよいし、第１及び第２の吸収型格子３１，３２の各々の格子ピッチを調整してもよい。
【０１０４】
そして、モアレ縞に対して交差するｘ方向に並ぶ複数の画素を一単位Ｕとして上記の解析を行う。図１３に示す例においては、ｘ方向に並ぶ４つの画素を一単位Ｕとしているが、本例においても、ｘ方向に並ぶ３画素以上を一単位としてモアレ縞を解像すれば上記の解析は可能であり、ｘ方向に関するモアレ縞の周期Ｔとｘ方向に関する画素４０のピッチＰとの満たすべき関係は、次式（１８）となる。
【０１０５】
【数１８】
2013138834.tif 000020
【０１０６】
図１４は、図１１の解析方法の他の変形例を示す。
【０１０７】
図１４に示す例においては、第２の吸収型格子３２の格子ピッチｐ２がＧ１像のピッチｐ１’と異なり、さらに、Ｇ１像に対して第２の吸収型格子３２が相対的に回転して配置され、ｘ方向及びｙ方向と交差する方向に周期性を有するモアレ縞が生じている。
【０１０８】
上述の通り、モアレ縞に対して交差する方向に並ぶ３画素以上を一単位としてモアレ縞を解像すれば、単位毎に、その単位に含まれる画素の信号の位相ズレ量ψを算出することができるので、本例においては、ｘ方向に並ぶ３画素以上の複数の画素を一単位Ｕとして解析を行うこともできるし（ＦＩＧ．１４Ａ）、ｙ方向に並ぶ３画素以上の複数の画素を一単位Ｕとして解析を行うこともできる（ＦＩＧ．１４Ｂ）。
【０１０９】
図１５は、図１１の解析方法の他の変形例を示す。
【０１１０】
図１１に示す例においては、Ｇ１像の周期的強度分布のパターン周期方向（ｘ方向）とＸ線画像検出器３０における画素４０の配列における行方向又は列方向とが一致しているが、図１５に示す例においては、第１の吸収型格子３１とＸ線画像検出器３０とが、光軸Ｃを中心として相対的に回転して配置されることにより、Ｇ１像の周期的強度分布のパターン周期方向（ｘ方向）に対して、画素４０の配列における行方向及び列方向がいずれも交差している。この場合にも、上述の通り、モアレ縞に対して交差する方向に並ぶ３画素以上の複数の画素を一単位Ｕとしてモアレ縞を解像すれば、単位毎に、その単位に含まれる画素の信号の位相ズレ量ψを算出することができる。
【０１１１】
以上の解析方法２によれば、一つの周期パターン画像から位相コントラスト画像を生成することができ、よって一度の撮影で済むため、複数回の撮影の間の第１の吸収型格子３１又は第２の吸収型格子３２の移動、及び高精度が要求されるその走査機構３３が不要となる。そのため、撮影ワークフローの向上と装置の簡易化が可能になる。また、各撮影間の被写体の移動に起因する画質低下を解消することができる。
【０１１２】
〔解析方法３〕
図１６は、Ｘ線撮影装置１における位相コントラスト画像の生成方法の他の例を示す。
【０１１３】
以下に説明する方法においては、フーリエ変換及び逆フーリエ変換を用いて画像の周期パターンの解析を行い、位相コントラスト画像を生成する。
【０１１４】
Ｇ１像と第２の吸収型格子３２との重ね合わせによって形成されるモアレ縞に対応した画像の周期パターンは次式（１９）で表すことができ、式（１９）は次式（２０）に書き換えることができる。
【０１１５】
【数１９】
2013138834.tif 000021
【０１１６】
【数２０】
2013138834.tif 000022
【０１１７】
式（１９）において、ａ（ｘ，ｙ）はバックグラウンドを表し、ｂ（ｘ，ｙ）は周期パターンの基本周期に対応した空間周波数成分の振幅を表し、（ｆ０ｘ、ｆ０ｙ）は周期パターンの基本周期を表す。また式（２０）において、ｃ（ｘ，ｙ）は次式（２１）で表される。
【０１１８】
【数２１】
2013138834.tif 000023
【０１１９】
従って、ｃ（ｘ，ｙ）又はｃ＊（ｘ，ｙ）の成分を取り出すことによって屈折角φ（ｘ，ｙ）の情報を得ることができる。ここで、式（２０）はフーリエ変換によって次式（２２）となる。
【０１２０】
【数２２】
2013138834.tif 000024
【０１２１】
式（２２）において、Ｆ（ｆｘ，ｆｙ）、Ａ（ｆｘ，ｆｙ）、Ｃ（ｆｘ，ｆｙ）は、それぞれｆ(ｘ，ｙ)、ａ（ｘ，ｙ）、ｃ（ｘ，ｙ）に対する２次元のフーリエ変換である。
【０１２２】
第１及び第２の吸収型格子３１，３２のような１次元格子を使用した場合に、画像の空間周波数スペクトルには、図１６に示すように、少なくとも、Ａ（ｆｘ，ｆｙ）に由来するピークと、これを挟んでＣ（ｆｘ，ｆｙ）及びＣ＊（ｆｘ，ｆｙ）に由来する周期パターンの基本周期に対応した空間周波数成分のピークとの３つのピークが生じる。Ａ（ｆｘ，ｆｙ）に由来するピークは原点に、また、Ｃ（ｆｘ，ｆｙ）及びＣ＊（ｆｘ，ｆｙ）に由来するピークは（±ｆ０ｘ，±ｆ０ｙ）（複合同順）の位置に生じる。
【０１２３】
画像の空間周波数スペクトルから屈折角φ（ｘ、ｙ）を得るには、周期パターンの基本周期に対応する空間周波数成分のピーク周波数を含む領域を切り出し、ピーク周波数が周波数空間の原点に重なるように切り出した領域を移動させ、逆フーリエ変換を行う。そして、逆フーリエ変換によって得られる複素数情報から屈折角φ（ｘ，ｙ）を得ることができる。屈折角φ（ｘ，ｙ）から位相コントラスト画像を生成する方法については、上述した縞走査法と同様である。
【０１２４】
以上の解析方法３によれば、一つの周期パターン画像から位相コントラスト画像を生成することができ、よって一度の撮影で済むため、複数回の撮影の間の第１の吸収型格子３１又は第２の吸収型格子３２の移動、及び高精度が要求されるその走査機構３３が不要となる。そのため、撮影ワークフローの向上と装置の簡易化が可能になる。また、各撮影間の被写体の移動に起因する画質低下を解消することができる。
【０１２５】
上述した解析方法１〜３によれば、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向であるｘ方向に関する屈折角φ、つまりは位相シフト分布Φの微分が得られ、この位相シフト分布Φの微分に基づいて得られる位相コントラスト画像には、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向に交差する被写体Ｈの縁部が描出され、特に第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向に略直交する被写体Ｈの縁部が明瞭に描出される。即ち、被写体Ｈの配置は、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向の制約を受けることとなる。
【０１２６】
図１７は、アーム部材６１の配置を第１の吸収型格子３１との関係において示す。
【０１２７】
上述の通り、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２並びに被写体台１５は、スタンド１３のアーム部材６１にいずれも支持されており、アーム部材６１が延びる鉛直方向（ｚ方向）に上側からＸ線照射部１１、被写体台１５、撮影部１２の順に配置されている。
【０１２８】
そして、第１の吸収型格子３１を有する撮影部１２は、第１の吸収型格子３１のＸ線遮蔽部３１ｂの延在方向（ｙ方向）の縁がアーム部材６１に添うようにして、アーム部材６１に取り付けられている。アーム部材６１は、被写体Ｈが載置される被写体台１５の載置面を含む平面Ａ、即ち被写体Ｈの配置位置に広がる平面Ａにおいて、第１の吸収型格子３１をその格子ピッチ方向（ｘ方向）に延長した領域ａ１と鉛直方向に重なる領域Ａ１を外れ、第１の吸収型格子３１をそのＸ線遮蔽部３１ｂの延在方向（ｙ方向）に延長した領域ａ２と鉛直方向に重なる領域Ａ２を通って、鉛直方向に延在する。換言すれば、アーム部材６１は、被写体台１５の載置面を第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に延長した領域を外れ、被写体台１５の載置面を第１の吸収型格子３１のＸ線遮蔽部３１ｂの延在方向（ｙ方向）に延長した領域を通って、鉛直方向に延在する。さらに換言すれば、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向と第２の吸収型格子３２の格子ピッチ方向とは略一致していることから、アーム部材６１は、被写体台１５の載置面を第２の吸収型格子３２の格子ピッチ方向に延長した領域を外れ、被写体台１５の載置面を第２の吸収型格子３２のＸ線遮蔽部３２ｂの延在方向に延長した領域を通って、鉛直方向に延在する。
【０１２９】
図１８は、被写体Ｈの配置の一例を示す。
【０１３０】
以上のように構成されたＸ線撮影装置１においては、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に関して、被写体台１５の先にアーム部材６１が位置しない。よって、腕や脚などの比較的長尺な被写体Ｈを、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向に沿って配置することができる。それにより、例えば図１８に示す膝関節の撮影においては、膝関節を構成する大腿骨Ｂ１及び脛骨Ｂ２の各々の対向面を覆う軟骨、並びに関節裂隙を満たす関節液の境界が、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に略直交するように配置され、軟骨の縁部が位相コントラスト画像に明瞭に描出される。
【０１３１】
また、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２並びに被写体台１５は、片持ち梁状にアーム部材６１に支持されるところ、上記の領域Ａ２を通るようにアーム部材６１を配置することにより、上記の領域Ａ１を外れて鉛直方向に延在するアーム部材６１をＸ線照射部１１及び撮影部１２並びに被写体台１５に接近して配置することができる。それにより、梁長さを短縮し、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２並びに被写体台１５の傾きや振動を防止ないし抑制することができる。被写体Ｈを透過することで生じるＸ線の屈折は僅か数μｒａｄであり、この屈折によって生じるモアレ縞の変調、及び上述した縞走査法によってモアレ縞を解析して得られる信号の位相変化も僅かである。このような僅かな変化を計測する場合に、Ｘ線焦点１８ｂや第１及び第２の吸収型格子３１，３２の相対位置のずれは、被写体Ｈの位相情報の検出精度に影響する。Ｘ線照射部１１及び撮影部１２並びに被写体台１５の傾きや振動を防止ないし抑制することにより、Ｘ線焦点１８ｂや第１及び第２の吸収型格子３１，３２の相対位置のずれを防止ないし抑制することができ、被写体Ｈの位相情報の検出精度を高めることができる。
【０１３２】
また、Ｘ線焦点１８ｂや第１及び第２の吸収型格子３１，３２の相対位置のずれを防止ないし抑制する観点から、被写体台１５は、衝撃や振動などを吸収ないし緩和する緩衝部材１５ａ（図１参照）を介してアーム部材６１に取り付けられている。それにより、被写体Ｈが被写体台１５に載置された際の衝撃や、撮影中あるいは撮影間における被写体Ｈの動き（体動）による振動などがアーム部材６１に伝達されることを防止ないし抑制することができる。それにより、上述の通り、Ｘ線焦点１８ｂや第１及び第２の吸収型格子３１，３２の相対位置のずれを防止ないし抑制することができ、被写体Ｈの位相情報の検出精度を高めることができる。緩衝部材１５ａ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１５ａの材料はこれらに限定されない。
【０１３３】
以上、Ｘ線撮影装置１によれば、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向に沿って被写体Ｈを配置する際に、アーム部材６１が障害となることがなく、被写体Ｈを適切に配置して明瞭な位相コントラスト画像を得ることができる。
【０１３４】
また、第１の吸収型格子３１で殆どのＸ線を回折させずに、第２の吸収型格子３２にほぼ幾何学的に投影するため、照射Ｘ線には、高い空間的可干渉性は要求されず、医療分野で用いられている一般的なＸ線源を用いることができる。そして、第１の吸収型格子３１から第２の吸収型格子３２までの距離Ｌ２を任意の値とすることができ、距離Ｌ２を、タルボ干渉計での最小のタルボ干渉距離より小さく設定することができるため、撮影部１２を小型化（薄型化）することができる。
【０１３５】
なお、第１の格子の投影像に対して第２の格子を重ね合わせてモアレ縞を生じさるものであって、そのため、第１及び第２の格子がいずれも吸収型格子であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述のとおり、タルボ干渉像に対して第２の格子を重ね合わせてモアレ縞を生じさせる場合にも、本発明は有用である。よって、第１の格子は、吸収型格子に限らず位相型格子であってもよい。第１の格子が０．５π位相型格子である場合に、タルボ干渉距離Ｚは、次式（２３）で表され、タルボ干渉像のパターン周期ｐ１’は、次式（２４）で表される。また、第１の格子がπ位相型格子である場合に、タルボ干渉距離Ｚは、次式（２５）で表され、タルボ干渉像のパターン周期ｐ１’は、次式（２６）で表される。
【０１３６】
【数２３】
2013138834.tif 000025
【０１３７】
【数２４】
2013138834.tif 000026
【０１３８】
【数２５】
2013138834.tif 000027
【０１３９】
【数２６】
2013138834.tif 000028
【０１４０】
また、位相シフト分布Φを画像化したものを位相コントラスト画像として記憶ないし表示するものとして説明したが、位相シフト分布Φは、屈折角φより求まる位相シフト分布Φの微分量を積分したものであって、屈折角φ及び位相シフト分布Φの微分量もまた被写体によるＸ線の位相変化に関連している。よって、屈折角φを画像化したもの、また、位相シフトの微分量を画像化したものも位相コントラスト画像に含まれる。
【０１４１】
また、被写体がない状態で撮影（プレ撮影）して取得されるモアレ縞に対して、上述の位相コントラスト画像の生成処理を行い、位相コントラスト画像を取得するようにしてもよい。この位相コントラスト画像は、例えば第１及び第２の吸収型格子３１，３２の不均一性等によって生じる位相ムラ（初期位相のズレ）を反映している。このプレ撮影における位相コントラスト画像を、被写体がある状態で撮影（メイン撮影）して取得される位相コントラスト画像から減算することで、撮影部１２の位相ムラを補正した位相コントラスト画像を得ることが出来る。
【０１４２】
図１９は、Ｘ線撮影装置１の変形例の構成を示す。
【０１４３】
図１９に示すＸ線撮影装置は、Ｘ線照射部１１にマルチスリット３５が配設されている点で、図１に示すＸ線撮影装置１と異なる。
【０１４４】
上述したＸ線撮影装置１において、Ｘ線照射部１１からＸ線画像検出器３０までの距離を、一般的な病院の撮影室で設定されるような距離（１ｍ〜２ｍ）とした場合に、Ｘ線焦点１８ｂの焦点サイズ（一般的に０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度）によるＧ１像のボケが影響し、位相コントラスト画像の画質の低下をもたらす恐れがある。そこで、Ｘ線焦点１８ｂの直後にピンホールを設置して実効的に焦点サイズを小さくすることが考えられるが、実効的な焦点サイズを縮小するためにピンホールの開口面積を小さくすると、Ｘ線強度が低下してしまう。本例においては、この課題を解決するために、Ｘ線焦点１８ｂの直後にマルチスリット３５を配置する。
【０１４５】
マルチスリット３５は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２と同様な構成の吸収型格子（第３の吸収型格子）であり、一方向に延伸した複数のＸ線遮蔽部が、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のＸ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂと同一方向（ｘ方向）に周期的に配列されている。このマルチスリット３５は、Ｘ線焦点１８ｂから放射される放射線を部分的に遮蔽することにより、ｘ方向に所定のピッチで配列された小焦点光源（分散光源）を形成することを目的としている。
【０１４６】
このマルチスリット３５の格子ピッチｐ３は、マルチスリット３５から第１の吸収型格子３１までの距離をＬ３として、次式（２７）を満たすように設定する必要がある。
【０１４７】
【数２７】
2013138834.tif 000029
【０１４８】
式（２７）は、マルチスリット３５により分散形成された各小焦点光源から射出されたＸ線の第１の吸収型格子３１による投影像（Ｇ１像）が、第２の吸収型格子３２の位置で一致する（重なり合う）ための幾何学的な条件である。
【０１４９】
また、実質的にマルチスリット３５の位置がＸ線焦点位置となるため、第２の吸収型格子３２の格子ピッチｐ２は、次式（２８）の関係を満たすように決定される。
【０１５０】
【数２８】
2013138834.tif 000030
【０１５１】
このように、本例においては、マルチスリット３５により形成される複数の点光源に基づくＧ１像が重ね合わせられることにより、Ｘ線強度を低下させずに、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。
【０１５２】
なお、本例において、Ｘ線画像検出器３０によって取得される画像の周期パターンの解析方法としては、上述した解析方法１〜３のいずれも適用可能であるが、第１の吸収型格子３１の光軸Ｃを中心とする回転を伴う場合に、マルチスリット３５もまた、その格子ピッチ方向が第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向に一致するように、第１の吸収型格子３１とともに回転されることが好ましい。また、上述した解析方法１において、Ｇ１像と第２の吸収型格子３２の相対的位置関係を変えるときに、マルチスリット３５をそのＸ線遮蔽部と交差する方向に動かすことでも実施可能である。
【０１５３】
図２０は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す。なお、図１に示すＸ線撮影装置１と共通する要素には、共通の符号を付することにより説明を省略あるいは簡略する。
【０１５４】
図２０に示すＸ線撮影装置１０１は、第１の吸収型格子３１がＸ線照射部１１と被写体台１５との間に配置されている点で、図１に示すＸ線撮影装置１と異なっている。
【０１５５】
第１の吸収型格子３１は、保持部材３４に保持されており、保持部材３４を介してアーム部材６１に取り付けられている。保持部材３４は、片持ち梁状にアーム部材６１に支持されることになるため、剛性が高い程好ましく、例えば、第１の吸収型格子３１の基板３１ａよりも剛性の高い部材を用いることが好ましい。それにより、Ｘ線焦点１８ｂや第１及び第２の吸収型格子３１，３２の相対位置のずれを防止ないし抑制することができ、被写体Ｈの位相情報の検出精度を高めることができる。
【０１５６】
以上の構成において、被写体Ｈは第１の吸収型格子３１と第２の吸収型格子３２との間に配置されることになるが、第２の吸収型格子３２の位置に形成される第１の吸収型格子３１のＧ１像は被写体Ｈにより変調を受ける。そして、図１に示すＸ線撮影装置１と同様に、第２の吸収型格子３２との重ね合わせにより、Ｇ１像は強度変調され、強度変調されたＧ１像がＸ線画像検出器３０によって撮像される。従って、本Ｘ線撮影装置１０１においても、図１に示すＸ線撮影装置１において説明した解析方法１〜３と同様の原理で被写体Ｈの位相コントラスト画像を得ることができる。
【０１５７】
そして、本Ｘ線撮影装置１０１では、第１の吸収型格子３１による遮蔽により、線量がほぼ半減したＸ線が被写体Ｈに照射されることになるため、被写体Ｈの被曝量を、図１に示すＸ線撮影装置１の場合の約半分に低減することができる。
【０１５８】
なお、本Ｘ線撮影装置１０１において、第１の格子は、吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０１５９】
また、本Ｘ線撮影装置１０１において、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０１６０】
図２１は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す。なお、図１に示すＸ線撮影装置１と共通する要素には、共通の符号を付することにより説明を省略あるいは簡略する。
【０１６１】
図２１に示すＸ線撮影装置２０１は、撮影部２１２が第１の吸収型格子３１及びＸ線画像検出器２３０によって大略構成されており、第２の吸収型格子３２が省かれている点で、図１に示すＸ線撮影装置１と異なっている。
【０１６２】
Ｘ線画像検出器２３０は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の画素４０が２次元配列されてなる受像部４１を備え、各画素４０に蓄積された電荷を読み出し、これを画像データに変換してコンソール３に送信する。
【０１６３】
複数の画素４０は、Ｘ線画像検出器２３０の受像面上に形成されるＧ１像の周期的強度分布を解像可能な配列ピッチで配列されている。具体的には、画素４０の配列ピッチＰは、一般に数μｍであるＧ１像の周期的強度分布のパターン周期ｐ１’の１／２以下、好ましくは１／５以下のピッチとされる。そのような微小な配列ピッチに複数の画素が配列されるＸ線画像検出器は、各画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し回路が単結晶シリコン等からなる半導体基板に形成される、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子をベースに構成することができる。なお、上記の画素の配列ピッチＰを満たす限りにおいて、ＴＦＴパネルをベースに構成されたものを用いることもできる。
【０１６４】
以上の構成において、Ｇ１像がＸ線画像検出器２３０上に形成される。そして、Ｘ線照射部１１と撮影部２１２との間、より詳細にはＸ線照射部１１と第１の吸収型格子３１との間に配置された被写体台１５に被写体Ｈを配置した場合に、Ｇ１像の周期的強度分布は、被写体Ｈにより変調を受ける。Ｇ１像をＸ線画像検出器２３０によって撮像して取得される画像には、Ｇ１像の周期的強度分布に対応する周期パターンが含まれ、この周期パターンを解析することによって、被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。
【０１６５】
以下、Ｘ線撮影装置２０１における画像の周期パターンの解析方法について説明する。
【０１６６】
〔解析方法１〕
画像の周期パターンの解析は、例えば上述した縞走査法によって行うことができる。まず、第１の吸収型格子３１からＸ線画像検出器２３０の位置に投射されたＧ１像は、被写体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけｘ方向に変位することになる。この変位量Δｘは、Ｘ線の屈折角φが微小であることに基づいて、近似的に次式（２９）で表される。なお、Ｌ４は、第１の吸収型格子３１からＸ線画像検出器２３０までの距離を示す。
【０１６７】
【数２９】
2013138834.tif 000031
【０１６８】
ここで、屈折角φは、Ｘ線波長λと被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、式（３０）で表される。
【０１６９】
【数３０】
2013138834.tif 000032
【０１７０】
このように、被写体ＨでのＸ線の屈折によるＧ１像の変位量Δｘは、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に関連している。そして、この変位量Δｘは、画像データの各画素の信号の位相ズレ量ψに、次式（３１）のように関連している。
【０１７１】
【数３１】
2013138834.tif 000033
【０１７２】
したがって、各画素の信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式（３１）から屈折角φが求まり、式（３０）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まるから、これをｘについて積分することにより、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。上記の位相ズレ量ψを、縞走査法を用いて算出する。
【０１７３】
すなわち、第１の吸収型格子３１を、その格子の格子ピッチ方向（ｘ方向）にＸ線画像検出器２３０に対してステップ的に並進移動させ、Ｇ１像の周期的強度分布に対する画素４０の周期的配列の位相を相対的に変化させながら撮影を行う。第１の吸収型格子３１の移動は、走査機構３３により行うことができる。
【０１７４】
第１の吸収型格子３１の移動に伴って、Ｇ１像が移動し、並進距離（ｘ方向への移動量）が、第１の吸収型格子３１の格子周期の１周期（格子ピッチｐ１）に達すると（すなわち、位相変化が２πに達すると）、Ｇ１像は元の位置に戻る。このようなＧ１像の変化を、格子ピッチｐ１の整数分の１の距離ずつ第１の吸収型格子３１を移動させながら、Ｘ線画像検出器２３０で撮像し、得られた複数の画像データから画素毎に複数個の信号値を取得し、演算処理部２２で演算処理することによって各画素の信号の位相ズレ量ψを得る。そして、各画素の信号の位相ズレ量ψから式（３１）を用いて屈折角φが求まり、式（３０）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まるから、これをｘについて積分することにより、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成する。
【０１７５】
〔解析方法２〕
図２２は、Ｘ線撮影装置２０１における位相コントラスト画像の生成方法の他の例を示す。
【０１７６】
第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に並ぶ複数の画素を一単位とし、単位毎に、その単位を構成する複数の画素の信号値Ｉを補間する。図示の例では、複数の画素の信号値を正弦曲線により補間したものであり、正弦曲線による補間は少なくとも３点あれば足りるため、互いに隣り合う３つの画素を単位としている。
【０１７７】
上述した通り、Ｇ１像は、被写体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけｘ方向に変位することになる。Ｇ１像の変位に伴い、単位毎に、その単位を構成する複数の画素の信号値Ｉを補間してなる信号波形の位相が変化する。被写体Ｈが存在しない場合の信号波形（ＦＩＧ．２２Ａ）と、被写体Ｈが存在する場合の信号波形（ＦＩＧ．２２Ｂ）との両者の波形の位相差が、その単位に含まれる画素の信号の位相ズレ量ψに対応する。各画素の信号の位相ズレ量ψから式（３１）を用いて屈折角φが求まり、式（３０）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まるから、これをｘについて積分することにより、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成する。
【０１７８】
なお、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）とＸ線画像検出器２３０における画素４０の配列における行方向又は列方向とが一致しているものとして、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向、つまりはＧ１像の周期的強度分布のパターン周期方向に並ぶ３つの画素を一単位とするものとして説明したが、Ｇ１像の周期的強度分布のパターンに対して交差する方向に並ぶ３画素以上の複数の画素を一単位としてＧ１像の周期的強度分布を解像すれば、単位毎に、その単位に含まれる画素の信号の位相ズレ量ψを算出することができる。従って、Ｇ１像の周期的強度分布のパターン周期方向に対して、画素４０の配列における行方向及び列方向がいずれも交差するように、第１の吸収型格子３１とＸ線画像検出器２３０とが、光軸Ｃを中心として相対的に回転して配置されていてもよい。
【０１７９】
〔解析方法３〕
本Ｘ線撮影装置２０１においても、図１に示すＸ線撮影装置１と同様に、フーリエ変換及び逆フーリエ変換を用いて画像の周期パターンを解析し、位相コントラスト画像を生成することができる。なお、この場合に、画像の周期パターンは、図１に示すＸ線撮影装置１においては、Ｇ１像と第２の吸収型格子３２との重ね合わせによって形成されるモアレ縞に対応するが、本Ｘ線撮影装置２０１においては、Ｇ１像の周期的強度分布に対応する。
【０１８０】
以上、本Ｘ線撮影装置２０１によれば、Ｇ１像の周期的強度分布の周期よりも小さい画素ピッチの検出器を用いてＧ１像の周期的強度分布を検出し、これを解析して位相情報を取得しており、画素ピッチが小さいことから空間分解能に優れる。そして、第２の吸収型格子３２を介さないことから位相情報の検出精度の向上が図られる。
【０１８１】
なお、本Ｘ線撮影装置２０１において、第１の格子は吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０１８２】
また、本Ｘ線撮影装置２０１において、そのＸ線照射部１１に、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。この場合に、マルチスリットの格子ピッチｐ３は、マルチスリットから第１の吸収型格子３１までの距離をＬ３として、次式（３２）を満たすように設定される。
【０１８３】
【数３２】
2013138834.tif 000034
【０１８４】
式（３２）は、マルチスリットにより分散形成された各小焦点光源から射出されたＸ線の第１の吸収型格子３１による投影像（Ｇ１像）が、Ｘ線画像検出器２３０の位置で一致する（重なり合う）ための幾何学的な条件である。
【０１８５】
また、本Ｘ線撮影装置２０１において、第１の吸収型格子３１を、Ｘ線照射部１１と被写体台１５との間に配置することもできる。
【０１８６】
図２３は、図２１のＸ線撮影装置の変形例を示す。
【０１８７】
図２３に示すＸ線撮影装置２０１Ａにおいて、Ｘ線画像検出器２３０Ａの複数の画素４０は、Ｘ線画像検出器２３０Ａの受像面上に形成されるＧ１像の周期的強度分布のパターン周期との関係においてモアレを生じる配列ピッチで配列されている。具体的には、画素４０の配列ピッチＰは、一般に数μｍであるＧ１像の周期的強度分布のパターン周期と略同程度の配列ピッチとされる。
【０１８８】
以上の構成において、Ｇ１像の周期的強度分布のｘ方向に関するパターン周期ｐ１’と画素４０のｘ方向に関する配列ピッチＰに微小な差異（設計上の差異に限らず、製造誤差や配置誤差に起因する差異も含む）があると、Ｘ線画像検出器２３０Ａによって取得される画像にはモアレが生じる。本Ｘ線撮影装置２０１Ａにおいては、このモアレを解析することによって、被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成する。
【０１８９】
画素４０の配列ピッチＰは、設計的に定められた値であり変更することが困難であるため、モアレを生じさせるにあたって、画素４０の配列ピッチＰとＧ１像の周期的強度分布のパターン周期ｐ１’との関係を調整するには、第１の吸収型格子３１の位置調整を行い、Ｇ１像のパターン周期ｐ１’を変更することにより調整することが好ましい。Ｇ１像の周期的強度分布のパターン周期を変更するための機構には、上述した相対回転機構５０や相対傾斜機構５１や相対移動機構５２（いずれも図６参照）と同様の機構を用いることができる。
【０１９０】
画素４０の配列ピッチＰと、Ｇ１像の周期的強度分布のパターン周期ｐ１’との関係において、画像に生じるモアレのｘ方向に関する周期Ｔは、次式（３３）で表される。
【０１９１】
【数３３】
2013138834.tif 000035
【０１９２】
Ｘ線照射部１１と吸収型格子３１との間に被写体Ｈを配置すると、Ｘ線画像検出器２３０Ａにより取得される画像に生じるモアレは、被写体Ｈにより変調を受ける。この変調量は、被写体Ｈによる屈折効果によって偏向したＸ線の角度に比例する。したがって、このモアレを解析することによって、被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。
【０１９３】
以下、Ｘ線撮影装置２０１Ａにおける画像のモアレの解析方法について説明する。
【０１９４】
〔解析方法１〕
画像の周期パターンの解析は、例えば上述した縞走査法によって行うことができる。まず、第１の吸収型格子３１からＸ線画像検出器２３０Ａの位置に投射されたＧ１像は、被写体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけｘ方向に変位することになる。この変位量Δｘは、上記の式（２９）及び式（３０）から明らかなように、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に関連している。
【０１９５】
そして、Ｇ１像のｘ方向の変位に伴ってモアレもまたｘ方向に変位し、Ｇ１像の変位量Δｘが周期ｐ１’に達するとモアレは元の状態にもどることから、モアレの変位量ΔＸは、モアレのｘ方向に関する周期をＴとして、Ｇ１像の変位量Δｘを用いて、次式（３４）で表される。
【０１９６】
【数３４】
2013138834.tif 000036
【０１９７】
この変位量ΔＸは、画像データの各画素の信号の位相ズレ量ψに、次式（３５）のように関連している。
【０１９８】
【数３５】
2013138834.tif 000037
【０１９９】
したがって、各画素の信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式（３１）から屈折角φが求まり、式（３０）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まるから、これをｘについて積分することにより、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。上記の位相ズレ量ψを、縞走査法を用いて算出する。
【０２００】
すなわち、第１の吸収型格子３１を、その格子の格子ピッチ方向（ｘ方向）にＸ線画像検出器２３０Ａに対してステップ的に並進移動させ、Ｇ１像の周期的強度分布に対する画素４０の周期的配列の位相を相対的に変化させながら撮影を行う。第１の吸収型格子３１の移動は走査機構３３により行うことができる。
【０２０１】
第１の吸収型格子３１の移動に伴ってモアレもまた移動し、並進距離（ｘ方向への移動量）が第１の吸収型格子３１の格子周期の１周期（格子ピッチｐ１）に達すると（すなわち、位相変化が２πに達すると）、モアレは元の状態に戻る。このようなモアレの変化を伴う吸収型格子３１の移動を格子ピッチｐ１の整数分の１の走査ピッチで行いながら撮影し、得られた複数の画像データから画素毎に複数個の信号値を取得し、演算処理部２２で演算処理することによって各画素の信号の位相ズレ量ψを得る。そして、各画素の信号の位相ズレ量ψから式（３１）を用いて屈折角φが求まり、式（３０）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まるから、これをｘについて積分することにより、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成する。
【０２０２】
なお、上述した縞走査法によるモアレの解析においては、第１の吸収型格子３１とＸ線画像検出器２３０Ａとの相対移動に伴ってモアレが全体として移動するため、モアレの周期が画像サイズに比べて長くとも適用可能である。
【０２０３】
〔解析方法２〕
図２４は、Ｘ線撮影装置２０１Ａにおける位相コントラスト画像の生成方法の他の例を示す。
【０２０４】
第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に並ぶ複数の画素を単位とし、単位毎に、その単位を構成する複数の画素の信号値Ｉを補間する。図示の例では、複数の画素の信号値を正弦曲線により補間したものであり、正弦曲線による補間は少なくとも３点あれば足りるため、互いに隣り合う３つの画素を単位としている。Ｇ１像のパターン周期ｐ１’と画素４０の配列ピッチＰとが画像にモアレを生じさせる関係にある場合に、単位毎に、その単位を構成する複数の画素の信号値Ｉを補間してなる信号波形の周期は、モアレ周期Ｔとなる。
【０２０５】
上述した通り、Ｇ１像は、被写体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけｘ方向に変位することになる。そして、Ｇ１像がｘ方向にΔｘだけ変位すると、それに伴って、モアレもまたｘ方向にΔＸだけ変位し、信号波形の位相が変化する。被写体Ｈが存在しない場合の信号波形（ＦＩＧ．２４Ａ）と、被写体Ｈが存在する場合の信号波形（ＦＩＧ．２４Ｂ）との両者の波形の位相差が、その単位に含まれる画素の信号の位相ズレ量ψに対応する。各画素の信号の位相ズレ量ψから式（３１）を用いて屈折角φが求まり、式（３０）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まるから、これをｘについて積分することにより、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成する。
【０２０６】
なお、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）とＸ線画像検出器２３０Ａにおける画素４０の配列における行方向又は列方向とが一致しているものとして、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向、つまりはＧ１像の周期的強度分布のパターン周期方向に並ぶ３つの画素を一単位とするものとして説明したが、Ｇ１像の周期的強度分布のパターン周期方向に対して、画素４０の配列における行方向及び列方向がいずれも交差するように、第１の吸収型格子３１とＸ線画像検出器２３０Ａとが、光軸Ｃを中心として相対的に回転して配置されていてもよい。
【０２０７】
〔解析方法３〕
Ｘ線撮影装置２０１Ａにおいても、図２１に示すＸ線撮影装置２０１と同様に、フーリエ変換及び逆フーリエ変換を用いて画像の周期パターンを解析し、位相コントラスト画像を生成することもできる。なお、この場合に、画像の周期パターンは、図２１に示すＸ線撮影装置２０１においては、Ｇ１像の周期的強度分布に対応するが、本Ｘ線撮影装置２０１Ａにおいては、Ｇ１像の周期的強度分布とＸ線画像検出器２３０Ａの画素４０の周期的配列との干渉に起因するモアレに対応する。
【０２０８】
本Ｘ線撮影装置２０１Ａによれば、Ｇ１像のパターン周期ｐ１’とＸ線画像検出器２３０Ａの画素ピッチＰとの干渉によって、Ｘ線画像検出器２３０Ａによって取得される画像にモアレを生じさせ、被写体Ｈに起因するモアレの変調に基づいて位相コントラスト画像を生成する。一般にＸ線画像検出器における画素が小さくなるほどにＳ／Ｎが低下する傾向にあるところ、微細なＧ１像の周期的強度分布を検出可能なほどにＸ線画像検出器における画素の配列ピッチを小さくする必要がなく、Ｓ／Ｎを確保して位相情報の検出精度を高めることができる。
【０２０９】
図２５は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す。なお、上述したＸ線撮影装置１，１０１，２０１と共通する要素には、共通の符号を付することにより説明を省略あるいは簡略する。
【０２１０】
図２５に示すＸ線撮影装置３０１は、Ｘ線照射部１１と、第１及び第２の吸収型格子３１，３２並びにＸ線画像検出器３０と、被写体台１５とを支持しているアーム部材（第１の支持部材）６１の他に、第１及び第２の吸収型格子３１，３２並びにＸ線画像検出器３０と、被写体台１５とを支持するアーム部材（第２の支持部材）３６１がスタンド１３に設けられている点で、図１に示すＸ線撮影装置１と異なる。
【０２１１】
被写体台１５及びその鉛直方向下側（光軸Ｃに沿ってＸ線の進行方向に被写体台１５よりも下流側）に位置する撮影部１２を支持するためのアーム部材３６１は、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に沿って被写体台１５の載置面に被写体Ｈを配置する際に影響を及ぼさないため、その配置に特に制限はないが、本Ｘ線撮影装置３０１において、アーム部材３６１は、第１の吸収型格子３１におけるＸ線遮蔽部３１ｂの延在方向（ｙ方向）に、アーム部材６１との間で第１及び第２の吸収型格子３１，３２並びにＸ線画像検出器３０と、被写体台１５とを挟むように配置されている。即ち、アーム部材３６１は、第１の吸収型格子３１に関してアーム部材６１とは反対側において、アーム部材６１と同様に、第１の吸収型格子３１をその格子ピッチ方向（ｘ方向）に延長した領域を外れ、第１の吸収型格子３１をそのＸ線遮蔽部３１ｂの延在方向（ｙ方向）に延長した領域を通って、鉛直方向に延在して設けられている。
【０２１２】
また、Ｘ線焦点１８ｂや第１及び第２の吸収型格子３１，３２の相対位置のずれを防止ないし抑制する観点から、被写体台１５は、衝撃や振動などを吸収ないし緩和する緩衝部材１５ｂを介してアーム部材３６１に取り付けられている。
【０２１３】
本Ｘ線撮影装置３０１によれば、Ｘ線照射部１１と、第１及び第２の吸収型格子３１，３２並びにＸ線画像検出器３０と、被写体台１５との支持を複数の支持部材（アーム部材６１及びアーム部材３６１）に分けることにより、各支持部材に作用する負荷が軽減され、各支持部材の変形が防止ないし抑制される。それにより、支持部材の変形に起因するＸ線焦点１８ｂや第１及び第２の吸収型格子３１，３２の相対位置のずれを防止ないし抑制することができ、被写体Ｈの位相情報の検出精度を高めることができる。
【０２１４】
また、アーム部材３６１は、第１の吸収型格子３１におけるＸ線遮蔽部３１ｂの延在方向（ｙ方向）に、アーム部材６１との間で第１及び第２の吸収型格子３１，３２並びにＸ線画像検出器３０と、被写体台１５とを挟むように配置されており、上述した縞走査法において、第２の吸収型格子３２をｘ方向に並進移動させる際に、ｙ方向の移動を規制して、ｘ方向に確実に移動させることができる。
【０２１５】
なお、本Ｘ線撮影装置３０１において、第１の格子は、吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０２１６】
また、本Ｘ線撮影装置３０１において、そのＸ線照射部１１に、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０２１７】
図２６は、図２５のＸ線撮影装置３０１の変形例を示す。
【０２１８】
図２６に示すＸ線撮影装置は、図２０に示すＸ線撮影装置１０１と同様に第１の吸収型格子３１がＸ線照射部１１と被写体台１５との間に配置されており、そして、アーム部材３６１が、第２の吸収型格子３２及びＸ線画像検出器３０と、被写体台１５とを支持している点で、図２５に示すＸ線撮影装置３０１と異なる。
【０２１９】
なお、本例においても、第１の格子は吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０２２０】
また、本例においても、そのＸ線照射部１１に、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０２２１】
図２７は、図２５のＸ線撮影装置３０１の他の変形例を示す。
【０２２２】
図２７に示すＸ線撮影装置は、その撮影部が、図２１に示すＸ線撮影装置２０１の撮影部２１２とされ、第１の吸収型格子３１及びＸ線画像検出器２３０によって大略構成されており、そして、アーム部材３６１が、第１の吸収型格子３１及びＸ線画像検出器２３０と、被写体台１５とを支持している点で、図２５に示すＸ線撮影装置３０１と異なる。
【０２２３】
なお、本例においても、第１の格子は吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０２２４】
また、本例においても、そのＸ線照射部１１に、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０２２５】
また、本例においても、第１の吸収型格子３１を、Ｘ線照射部１１と被写体台１５との間に配置することができる。
【０２２６】
図２８は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す。なお、上述したＸ線撮影装置１，１０１，２０１と共通する要素には、共通の符号を付することにより説明を省略あるいは簡略する。
【０２２７】
図２８に示すＸ線撮影装置４０１は、アーム部材６１がＸ線照射部１１と、第１及び第２の吸収型格子３１，３２並びにＸ線画像検出器３０とを支持し、被写体台１５が、このアーム部材６１とは別の支持部材（第３の支持部材）４６１によって支持されている点で、図１に示すＸ線撮影装置１と異なる。即ち、本Ｘ線撮影装置４０１において、被写体台１５は、Ｘ線撮影装置本体２から分離されている。
【０２２８】
本Ｘ線撮影装置４０１によれば、被写体Ｈが被写体台１５に載置された際の衝撃や、撮影中あるいは撮影間における被写体Ｈの動き（体動）による振動などが、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２を支持するスタンド１３に伝達されることを防止し、上記の通り、Ｘ線焦点１８ｂや第１及び第２の吸収型格子３１，３２の相対位置のずれを防止ないし抑制することができ、被写体Ｈの位相情報の検出精度を高めることができる。
【０２２９】
なお、本Ｘ線撮影装置４０１において、第１の格子は、吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０２３０】
また、本Ｘ線撮影装置４０１において、そのＸ線照射部１１に、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０２３１】
図２９は、図２８のＸ線撮影装置４０１の変形例を示す。
【０２３２】
図２９に示すＸ線撮影装置は、図２０に示すＸ線撮影装置１０１と同様に第１の吸収型格子３１がＸ線照射部１１と被写体台１５との間に配置されている点で、図２８に示すＸ線撮影装置４０１と異なる。被写体台１５は、Ｘ線照射部１１と、第１及び第２の吸収型格子３１，３２並びにＸ線画像検出器３０とを支持するアーム部材６１とは別の支持部材４６１によって支持されている。
【０２３３】
なお、本例においても、第１の格子は、吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０２３４】
また、本においても、そのＸ線照射部１１に、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０２３５】
図３０は、図２８のＸ線撮影装置４０１の他の変形例を示す。
【０２３６】
図３０に示すＸ線撮影装置は、その撮影部が、図２１に示すＸ線撮影装置２０１の撮影部２１２とされ、第１の吸収型格子３１及びＸ線画像検出器２３０によって大略構成されている点で、図２８に示すＸ線撮影装置４０１と異なる。被写体台１５は、Ｘ線照射部１１と、第１の吸収型格子３１及びＸ線画像検出器２３０とを支持するアーム部材６１とは別の支持部材４６１によって支持されている。
【０２３７】
なお、本例においても、第１の格子は、吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０２３８】
また、本例においても、そのＸ線照射部１１に、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０２３９】
また、本例においても、第１の吸収型格子３１を、Ｘ線照射部１１と被写体台１５との間に配置することができる。
【０２４０】
図３１は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影装置の他の例の構成を示す。なお、上述したＸ線撮影装置１，２０１と共通する要素には、共通の符号を付することにより説明を省略あるいは簡略する。
【０２４１】
図３１に示すＸ線撮影装置５０１は、Ｘ線照射部１１がアーム部材６１に支持されており、撮影部１２及び被写体台１５が、アーム部材６１とは別にベース６０に設けられた台座（第２の支持部材）５６１に支持されている点で、図１に示すＸ線撮影装置１と異なる。
【０２４２】
被写体台１５及びその鉛直方向下側（光軸Ｃに沿ってＸ線の進行方向に被写体台１５よりも下流側）に位置する撮影部１２を支持するための台座５６１は、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に沿って被写体台１５の載置面に被写体Ｈを配置する際に影響を及ぼさず、よって、アーム部材６１よりも剛性に優れた構造体として構成することができる。図示の例においては、台座５６１は、互いに連結された複数の脚部材によって構成されている。被写体台１５は、台座５６１の上に緩衝部材１５ｃを介して設置されている。
【０２４３】
以上のように、Ｘ線照射部１１と、撮影部１２と、被写体台１５との支持を複数の支持部材（アーム部材６１及び台座５６１）に分けることによって、各支持部材に作用する負荷が軽減され、各支持部材の変形が防止ないし抑制される。
【０２４４】
また、アーム部材６１よりも剛性に優れる台座５６１により被写体台１５を支持することによって、被写体台１５に作用する衝撃や振動に起因するＸ線焦点１８ｂや第１及び第２の吸収型格子３１，３２の相対位置のずれを、その剛構造によって防止ないし抑制することができ、被写体Ｈの位相情報の検出精度を高めることができる。
【０２４５】
なお、本Ｘ線撮影装置５０１において、第１の格子は、吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０２４６】
また、本Ｘ線撮影装置５０１において、そのＸ線照射部１１に、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０２４７】
図３２は、図３１のＸ線撮影装置５０１の変形例を示す。
【０２４８】
図３２に示すＸ線撮影装置は、その撮影部が、図２１に示すＸ線撮影装置２０１の撮影部２１２とされ、第１の吸収型格子３１及びＸ線画像検出器２３０によって大略構成されている点で、図３１に示すＸ線撮影装置５０１と異なる。Ｘ線照射部１１はアーム部材６１に支持されており、撮影部２１２及び被写体台１５は、アーム部材６１とは別にベース６０に設けられた台座５６１に支持されている
【０２４９】
なお、本例においても、第１の格子は、吸収型格子に限られず位相型格子であってもよい。
【０２５０】
また、本例においても、そのＸ線照射部１１に、上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０２５１】
図３３は、本発明の実施形態を説明するための、放射線撮影装置の他の例の構成を示す。なお、上述したＸ線撮影装置１と共通する要素には、共通の符号を付することにより説明を省略あるいは簡略する。
【０２５２】
上述したＸ線撮影装置１は、Ｘ線を略鉛直下方に向けて照射しており、基本的に臥位又は座位にて被写体Ｈの撮影を行うものであるが、図３３に示すＸ線撮影装置６０１は、立位にて被写体Ｈの撮影を行うものであって、Ｘ線を略水平方向に照射する点で上述したＸ線撮影装置１と異なる。
【０２５３】
Ｘ線撮影装置６０１では、Ｘ線照射部１１、第１の吸収型格子３１、第２の吸収型格子３２、及びＸ線画像検出器３０がこの順に略水平方向に並んで配置され、アーム部材６１によって支持されている。アーム部材６１は、第１の吸収型格子３１をその格子ピッチ方向（ｚ方向）に延長した領域を外れ、第１の吸収型格子３１をそのＸ線遮蔽部３１ｂの延在方向（ｙ方向）に延長した領域を通って、略水平方向に延在する。
【０２５４】
被写体台１５は、そこに載置される被写体Ｈ（例えば膝関節）が、Ｘ線照射部１１と第１の吸収型格子３１との間に配置されるように設けられており、アーム部材６１とは別の支持部材によって支持されている。
【０２５５】
膝関節の撮影では、立位にて荷重が作用した状態での撮影ニーズが高いため、本Ｘ線撮影装置６０１のような立位型装置（横型装置）が好ましい。さらに、本線撮影装置６０１では、アーム部材６１が旋回軸６２まわりに旋回可能に構成されており、アーム部材６１を旋回させることによって被写体Ｈを種々の方向から撮影することができる。
【０２５６】
なお、本Ｘ線撮影装置６０１においても、Ｘ線照射部１１に上述したマルチスリット３５（図１９参照）を設けることができる。
【０２５７】
また、本Ｘ線撮影装置６０１においても、上述したＸ線撮影装置１０１と同様に、第１の吸収型格子３１を、Ｘ線照射部１１と被写体台１５に載置される被写体Ｈとの間に配置することができる。
【０２５８】
また、本Ｘ線撮影装置６０１においても、上述したＸ線撮影装置２０１，２０１Ａと同様に、第２の吸収型格子３２を省略することができる。
【０２５９】
また、図３４に示すように、アーム部材６１に加えて、Ｘ線源１１、第１の吸収型格子３１、第２の吸収型格子３２、及びＸ線画像検出器３０を支持するアーム部材（第２の支持部材）６６１を設けてもよい。
【０２６０】
以上の説明においては、放射線として一般的なＸ線を用いる場合について説明したが、本発明はＸ線に限られるものではなく、α線、γ線等のＸ線以外の放射線を用いることも可能である。また、上述したＸ線撮影装置１以外の他のＸ線撮影装置についても、Ｘ線撮影装置１と同様に、第１の格子は吸収型格子に限らず位相型格子とすることもできる。
【０２６１】
以上、説明したように、本明細書には、下記（１）〜（３４）の放射線撮影装置が開示されている。
【０２６２】
（１）  放射線照射部と、多数の線状体が配列されてなる周期的構造をそれぞれ有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む第１の放射線像を形成する第１の格子、及び前記第１の放射線像を部分的に遮蔽することによって周期的強度分布を含む第２の放射線像を形成する第２の格子と、前記第２の放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、前記放射線照射部、前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、これら放射線照射部、第１の格子、第２の格子、及び放射線画像検出器を支持する第１の支持部材と、を備え、前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域、又は前記第２の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
（２）  上記（１）の放射線撮影装置であって、前記放射線照射部と前記第１の格子との間に被写体が配置される放射線撮影装置。
（３）  上記（２）の放射線撮影装置であって、前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材を備える放射線撮影装置。
（４）  上記（３）の放射線撮影装置であって、前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１の格子における線状体の延在方向に前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器を間に挟んで、これら第１の格子、第２の格子、及び放射線画像検出器を支持している放射線撮影装置。
（５）  上記（３）又は（４）の放射線撮影装置であって、前記放射線照射部と前記第１の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台を備える放射線撮影装置。
（６）  上記（５）の放射線撮影装置であって、前記被写体台は、前記第１の支持部材、又は前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材に支持されている放射線撮影装置。
（７）  上記（６）の放射線撮影装置であって、前記被写体台は、該被写体台に作用する力及び振動を緩衝する緩衝部材を介して、該被写体台を支持する支持部材に支持されている放射線撮影装置。
（８）  上記（２）から（４）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、前記放射線照射部と前記第１の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台と、前記被写体台を支持する第３の支持部材と、を備える放射線撮影装置。
（９）  上記（１）の放射線撮影装置であって、前記第１の格子と前記第２の格子との間に被写体が配置される放射線撮影装置。
（１０）  上記（９）の放射線撮影装置であって、前記第２の格子及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材を備える放射線撮影装置。
（１１）  上記（１０）の放射線撮影装置であって、前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１の格子における線状体の延在方向に前記第２の格子及び前記放射線画像検出器を間に挟んで、これら第２の格子及び放射線画像検出器を支持している放射線撮影装置。
（１２）  上記（１０）又は（１１）の放射線撮影装置であって、前記第１の格子と前記第２の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台を備える放射線撮影装置。
（１３）  上記（１２）の放射線撮影装置であって、前記被写体台は、前記第１の支持部材、又は前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材に支持されている放射線撮影装置。
（１４）  上記（１３）の放射線撮影装置であって、前記被写体台は、該被写体台に作用する力及び振動を緩衝する緩衝部材を介して、該被写体台を支持する支持部材に支持されている放射線撮影装置。
（１５）  上記（９）から（１１）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、前記第１の格子と前記第２の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台と、前記被写体台を支持する第３の支持部材と、を備える放射線撮影装置。
（１６）  上記（１）から（１５）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、被写体を撮影して前記放射線画像検出器により取得される少なくとも一つの画像データを用いて位相コントラスト画像を生成する演算処理部を備える放射線撮影装置。
（１７）  上記（１６）の放射線撮影装置であって、前記第１の放射線像の周期的強度分布と前記第２の格子の周期的構造との重なり合いにおける位相関係が互いに異なる複数の相対位置関係に前記第１の格子及び前記第２の格子を配置する走査機構を備え、前記演算処理部は、前記第１の格子及び前記第２の格子の前記各相対位置関係のもとで被写体を撮影して前記放射線画像検出器により取得される複数の画像データを用いて位相コントラスト画像を生成する放射線撮影装置。
（１８）  上記（１７）の放射線撮影装置であって、前記走査機構は、前記第１の格子及び前記第２の格子のいずれか一方の格子を、その格子が配置される面内において、その格子における線状体の配列方向とは交差する方向に並進移動させ、前記各相対位置関係に前記第１の格子及び前記第２の格子を配置する放射線撮影装置。
（１９）  上記（１６）の放射線撮影装置であって、前記第２の放射線像の周期的強度分布は、前記第１の放射線像の周期的強度分布と前記第２の格子の周期的構造との重ね合わせによるモアレ縞を含んでおり、前記演算処理部は、被写体を撮影して前記放射線画像検出器により取得される一つの画像データを用い、該画像データにおける前記モアレ縞に対応した周期パターンに基づいて位相コントラスト画像を生成する放射線撮影装置。
（２０）  上記（１９）の放射線撮影装置であって、前記演算処理部は、前記モアレ縞と交差する方向に並ぶ３つ以上の複数の画素を一単位として、一単位を構成する前記複数の画素の信号値を補間してなる信号を演算し、被写体があるときと被写体がないときとの前記信号の位相ズレ量に基づいて位相コントラスト画像を生成する放射線撮影装置。
（２１）  上記（１９）の放射線撮影装置であって、前記演算処理部は、フーリエ変換を用いて前記画像データの空間周波数スペクトルを取得し、該空間周波数スペクトルから前記周期パターンの基本周波数成分を含む周波数領域を分離して、分離された前記周波数領域に対して逆フーリエ変換を行って位相コントラスト画像を生成する放射線撮影装置。
（２２）  放射線照射部と、多数の線状体が配列されてなる周期的構造を有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む放射線像を形成する第１の格子と、前記放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、前記放射線照射部、前記第１の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、これら放射線照射部、第１の格子、及び放射線画像検出器を支持する第１の支持部材と、を備え、前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
（２３）  上記（２２）の放射線撮影装置であって、前記放射線照射部と前記第１の格子との間に被写体が配置される放射線撮影装置。
（２４）  上記（２３）の放射線撮影装置であって、前記第１の格子、及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材を備える放射線撮影装置。
（２５）  上記（２４）の放射線撮影装置であって、前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１の格子における線状体の延在方向に前記第１の格子及び前記放射線画像検出器を間に挟んで、これら第１の格子及び放射線画像検出器を支持している放射線撮影装置。
（２６）  上記（２４）又は（２５）の放射線撮影装置であって、前記放射線照射部と前記第１の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台を備える放射線撮影装置。
（２７）  上記（２６）の放射線撮影装置であって、前記被写体台は、前記第１の支持部材、又は前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材に支持されている放射線撮影装置。
（２８）  上記（２７）の放射線撮影装置であって、前記被写体台は、該被写体台に作用する力及び振動を緩衝する緩衝部材を介して、該被写体台を支持する支持部材に支持されている放射線撮影装置。
（２９）  上記（２３）から（２５）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、前記放射線照射部と前記第１の格子との間に配置され、被写体が載置される被写体台と、前記被写体台を支持する第３の支持部材と、を備える放射線撮影装置。
（３０）  上記（２２）から（２９）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、被写体を撮影して前記放射線画像検出器により取得される少なくとも一つの画像データに含まれる周期パターンに基づいて位相コントラスト画像を生成する演算処理部を備える放射線撮影装置。
（３１）  上記（３０）の放射線撮影装置であって、前記放射線画像検出器は、前記放射線像の周期的強度分布を解像可能な解像度を有しており、前記周期パターンは、前記放射線像の周期的強度分布に対応する前記放射線撮影装置。
（３２）  上記（３０）の放射線撮影装置であって、前記放射線画像検出器は、前記放射線像の前記周期的強度分布の周期との関係でモアレを生じる解像度を有しており、前記周期パターンは、前記モアレに対応する放射線撮影装置。
（３３）  放射線照射部と、多数の線状体が配列されてなる周期的構造をそれぞれ有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む第１の放射線像を形成する第１の格子、及び前記第１の放射線像を部分的に遮蔽することによって生じる周期的強度分布を含む第２の放射線像を形成する第２の格子と、前記第２の放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、前記放射線照射部、前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、前記放射線照射部を支持する第１の支持部材と、前記第１の格子、前記第２の格子、及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材と、を備え、前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域、又は前記第２の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
（３４）  放射線照射部と、多数の線状体が配列されてなる周期的構造を有し、前記放射線照射部から放射された放射線を通過させて周期的強度分布を含む放射線像を形成する第１の格子と、前記放射線像を検出して画像データを取得する放射線画像検出器と、前記放射線照射部、前記第１の格子、及び前記放射線画像検出器の並び方向に延在し、前記放射線照射部を支持する第１の支持部材と、前記第１の格子及び前記放射線画像検出器を支持する第２の支持部材と、を備え、前記第１の支持部材は、前記第１の格子をその線状体の配列方向に延長した延長領域から外れて配置されている放射線撮影装置。
【符号の説明】
【０２６３】
１      Ｘ線撮影装置
２      Ｘ線撮影装置本体
３      コンソール
１１    Ｘ線照射部
１５    被写体台
１８    Ｘ線管（Ｘ線源）
３０    Ｘ線画像検出器
３１    第１の吸収型格子（第１の格子）
３１ａ  基板
３１ｂ  Ｘ線遮蔽部（線状体）
３２    第２の吸収型格子（第２の格子）
３２ａ  基板
３２ｂ  Ｘ線遮蔽部（線状体）
６１    アーム部材（第１の支持部材）
【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１０】
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【図１２】
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【図１７】
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【図１８】
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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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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