(57)【要約】【課題】被写体に対して適切な方向から放射線を入射させ、明瞭な位相コントラスト画像を得る。【解決手段】放射線撮影装置１は、放射線照射部１１と、少なくとも一方向に周期的構造を有する第１の格子３１と、放射線画像検出器３０を含む検出部１４と、を備え、上記第１の格子は、この第１の格子を通過する放射線によって周期的強度分布を含む放射線像を形成し、上記検出部は、上記放射線像を検出して放射線画像データを取得し、上記被写体に対する中心放射線の相対的な入射方向が、上記被写体を通り上記第１の格子の上記周期的構造の周期方向に平行な平面内において変更可能に構成されている。【選択図】図１
2013138835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線照射部と、
少なくとも一方向に周期的構造を有する第１の格子と、
放射線画像検出器を含む検出部と、
を備え、
前記第１の格子は、該第１の格子を通過する放射線によって周期的強度分布を含む放射線像を形成し、
前記検出部は、前記放射線像を検出して放射線画像データを取得し、
被写体に対する中心放射線の相対的な入射方向が、前記被写体を通り前記第１の格子の前記周期的構造の周期方向に平行な平面内において変更可能に構成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、及び前記第１の格子、並びに前記検出部を支持する構造部と、
前記平面に直交する回転軸まわりに前記構造部を回転させる回転駆動部と、
を備える放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線撮影装置であって、
前記構造部を、前記平面内において並進移動させる並進駆動部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、
前記中心放射線の入射方向の変更の前後において、前記中心放射線が前記被写体の同じ領域を通過するように、前記並進駆動部を制御する制御部を備える放射線撮影装置。
【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、
前記中心放射線の入射方向の変更の前後において、前記中心放射線に沿った前記放射線照射部から前記被写体までの距離が同じとなるように、前記並進駆動部を制御する制御部を備える放射線撮影装置。
【請求項６】
請求項２に記載の放射線撮影装置であって、
前記回転軸は、前記被写体の配置位置を通る放射線撮影装置。
【請求項７】
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の格子との間又は前記第１の格子と前記検出部との間に配置され、前記被写体が載置される被写体台と、
前記平面に直交する起倒軸まわりに前記被写体台を起倒させる起倒駆動部と、
を備える放射線撮影装置。
【請求項８】
請求項７に記載の放射線撮影装置であって、
前記被写体台を、前記平面内において並進移動させる並進駆動部を備える放射線撮影装置。
【請求項９】
請求項８に記載の放射線撮影装置であって、
前記中心放射線の入射方向の変更の前後において、前記中心放射線が前記被写体の同じ領域を通過するように、前記並進駆動部を制御する制御部を備える放射線撮影装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の放射線撮影装置であって、
前記中心放射線の入射方向の変更の前後において、前記中心放射線に沿った前記放射線照射部から前記被写体までの距離が同じとなるように、前記並進駆動部を制御する制御部を備える放射線撮影装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の放射線撮影装置であって、
前記起倒軸は、前記被写体の配置位置を通る放射線撮影装置。
【請求項１２】
請求項１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、
前記中心放射線の入射方向を設定する設定部を備え、
前記設定部は、前記中心放射線の入射方向を変化させながら透視を行って前記放射線画像検出器により取得される透視画像データに基づいて、前記中心放射線の入射方向を設定する放射線撮影装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の放射線撮影装置であって、
前記設定部は、前記透視画像データにおいて前記被写体の関心領域に対応する画像領域の大きさをモニタし、該画像領域の大きさが最も大きい入射方向に前記中心放射線の入射方向を設定する放射線撮影装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の放射線撮影装置であって、
前記設定部は、前記透視画像データにおいて前記被写体の関心領域に対応する画像領域のコントラスト値をモニタし、該画像領域のコントラスト値が最も高い入射方向に前記中心放射線の入射方向を設定する放射線撮影装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４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の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を幾何学的に投影することにより前記周期的強度分布を含む放射線像を形成する放射線撮影装置。
【請求項１６】
請求項１〜１４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の格子は、吸収型格子又は位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせ前記周期的強度分布を含む放射線像を形成する放射線撮影装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線照射部は、放射線源と、前記放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットとを有する放射線撮影装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記検出部は、前記放射線像に重ね合わされる第２の格子をさらに有し、
前記放射線画像検出器は、前記第２の格子が重ね合わされた前記放射線像を検出する放射線撮影装置。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線画像検出器は、前記放射線像の前記周期的強度分布を解像可能な解像度を有し、前記放射線像を検出する放射線撮影装置。
【請求項２０】
請求項１〜１７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、前記放射線像を検出する放射線撮影装置。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記放射線撮影装置の検出部によって取得された少なくとも一つの放射線画像データに基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算処理部を備えた放射線撮影装置。
【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】
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。
【００１１】
そして、縞走査法によって取得される位相微分は、第１の回折格子の格子周期方向に関するものであり、この位相微分に基づいて得られる位相コントラスト画像には、格子周期方向に交差する被写体の各部位の縁部が描出され、特に格子周期方向に略直交する縁部が明瞭に描出される。即ち、被写体の配置は格子周期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を明瞭に描出するには、指や腕や脚は格子周期方向に略沿って配置することが好ましい。
【００１２】
以上の条件の下で被写体の撮影を行うと、被写体の関心領域は非関心領域と重なりを有することが多い。例えば、指節間関節、肘関節、膝関節といった関節の軟骨が関心領域である場合、それらの領域は非関心領域である骨などと重なりあってしまうことが多い。なぜなら、軟骨が存在する関節の隙間が、必ずしも骨の長軸方向に関して垂直方向に存在するわけではないからである。関心領域が非関心領域と重なりを有すると、非関心領域が障害陰影となるばかりでなく、一般に硬組織である骨がＸ線を大きく減衰させてしまい、明瞭な位相コントラスト画像を得ることが難しい。
【００１３】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、被写体に対して適切な方向から放射線を入射させ、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】
【００１４】
放射線照射部と、少なくとも一方向に周期的構造を有する第１の格子と、放射線画像検出器を含む検出部と、を備え、上記第１の格子は、この第１の格子を通過する放射線によって周期的強度分布を含む放射線像を形成し、上記検出部は、上記放射線像を検出して放射線画像データを取得し、被写体に対する中心放射線の相対的な入射方向が、上記被写体を通り上記第１の格子の上記周期的構造の周期方向に平行な平面内において変更可能に構成されている放射線撮影装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被写体に対して適切な方向から放射線を入射させることができ、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】
【００１６】
【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の放射線撮影装置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縞走査法によ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１０】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１１】図１０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１２】図１０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１３】図１０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１４】図１０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１６】図１の放射線撮影装置において被写体に対する中心放射線の相対的な入射方向を変更する機構を示す模式図である。
【図１７】被写体の関心領域を通過するＸ線を中心Ｘ線の入射方向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いて被写体の関心領域と放射線照射部及び第１の格子並びに検出部との相対位置関係の変化を補正する機構を示す模式図である。
【図１９】図１の放射線撮影装置において被写体の関心領域と放射線照射部及び第１の格子並びに検出部との相対位置関係の変化を補正する機構の他の例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】図２０の放射線撮影装置の制御ブロック図である。
【図２２】図１の放射線撮影装置及び図２０の放射線撮影装置の占有スペースを示す模式図である。
【図２３】図２０の放射線撮影装置において被写体の関心領域と放射線照射部及び第１の格子並びに検出部との相対位置関係の変化を補正する機構を示す模式図である。
【図２４】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】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２７】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２８】図２７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２９】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３０】図２９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】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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、これらＸ線照射部１１及び撮影部１２を支持する構造体１３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線照射部１１の曝射動作や撮影部１２の撮影動作などのＸ線撮影装置本体２の各部の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。
【００１９】
構造体１３は、床に固定されるベース６０と、ベース６０に設置されたスタンド６１と、スタンド６１に保持された旋回軸６２まわり（図中矢印ａ方向）に旋回可能にスタンド６１に連結されたアーム部材６３とで構成されている。Ｘ線照射部１１は、アーム部材６３の一方の端部に取り付けられており、撮影部１２は、アーム部材６３の他方の端部に取り付けられ、Ｘ線照射部１１に対向して配置されている。
【００２０】
スタンド６１は、旋回軸６２に直交する面内における水平方向（図中矢印ｂ方向）に並進移動可能にベース６０に設置されており、スタンド６１には、その並進移動を行うための並進駆動部６４が設けられている。また、スタンド６１は、複数の支柱部６１ａからなり、鉛直方向（図中矢印ｃ方向）に伸縮可能に構成されており、スタンド６１には、その伸縮を行うための伸縮駆動部６５が設けられている。また、スタンド６１には、アーム部材６３を旋回させる回転駆動部６６が設けられている。
【００２１】
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。
【００２２】
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。第１の吸収型格子３１及び検出部１４は、筐体に収納され、一つのユニットとして構成されている。
【００２３】
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。
【００２４】
また、Ｘ線撮影装置本体２には、被写体Ｈが載置される被写体台１５が設けられている。被写体台１５は、ベース６０に設置された台座６７に支持されており、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
図３及び図４は、撮影部１２の構成を模式的に示す。
【００２８】
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。
【００２９】
Ｘ線遮蔽部３１ｂは、Ｘ線照射部１１から放射されるＸ線束の光軸（中心Ｘ線の軌跡）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。
【００３０】
Ｘ線遮蔽部３２ｂもまた、Ｘ線照射部１１から放射されるＸ線束の光軸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。
【００３１】
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。
【００３２】
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線を幾何学的に投影するように構成されている。具体的には、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線に含まれる大部分のＸ線をスリット部で回折させずに、直進性を保ったまま通過させるように構成する。例えば、回転陽極１８ａ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、スリット部で大部分のＸ線が回折されずに幾何学的に投影される。
【００３３】
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。
【００３４】
【数１】
2013138835.tif 000003
【００３５】
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２では、第１の吸収型格子３１が入射Ｘ線を回折させずに投影させる構成であって、Ｇ１像が、第１の吸収型格子３１の後方のすべての位置で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。
【００３６】
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。
【００３７】
【数２】
2013138835.tif 000004
【００３８】
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。
【００３９】
本Ｘ線撮影装置２では、撮影部１２の薄型化を目的とし、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。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。
【００４０】
【数３】
2013138835.tif 000005
【００４１】
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。
【００４２】
【数４】
2013138835.tif 000006
【００４３】
【数５】
2013138835.tif 000007
【００４４】
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。
【００４５】
図５は、Ｘ線画像検出器３０の構成を模式的に示す。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
Ｘ線画像検出器３０は、その受像面がＸ線束の光軸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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
【数６】
2013138835.tif 000008
【００５４】
このモアレ縞をＸ線画像検出器３０で検出するには、画素４０のｘ方向に関する配列ピッチＰは、少なくとも次式（７）を満たす必要があり、更には、次式（８）を満たすことが好ましい（ここで、ｎは正の整数である）。
【００５５】
【数７】
2013138835.tif 000009
【００５６】
【数８】
2013138835.tif 000010
【００５７】
式（７）は、画素４０の配列ピッチＰがモアレ縞の周期Ｔの整数倍でないことを意味しており、ｎ≧２の場合であっても原理的にモアレ縞を検出することが可能である。式（８）は、画素４０の配列ピッチＰをモアレ縞の周期Ｔの１／２より小さくすることを意味している。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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）。
【００６１】
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）。
【００６２】
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）。
【００６３】
本Ｘ線撮影装置２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。
【００６４】
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。
【００６５】
以下、画像の周期パターンの解析方法について説明する。
【００６６】
〔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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
【数９】
2013138835.tif 000011
【００７０】
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。
【００７１】
【数１０】
2013138835.tif 000012
【００７２】
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。
【００７３】
【数１１】
2013138835.tif 000013
【００７４】
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。
【００７５】
【数１２】
2013138835.tif 000014
【００７６】
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。
【００７７】
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、その格子の格子ピッチ方向に他方の格子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２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。
【００７８】
第２の吸収型格子３２の移動に伴って、モアレ縞が移動し、並進距離（ｘ方向への移動量）が、第２の吸収型格子３２の格子周期の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、格子ピッチｐ２を整数分の１ずつ第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。
【００７９】
図８は、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）ずつ第２の吸収型格子３２を移動させる様子を模式的に示す。
【００８０】
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。
【００８１】
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。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】
2013138835.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】
2013138835.tif 000016
【００８７】
【数１５】
2013138835.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９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９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９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１０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１０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１０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１１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．１１Ａ）と、被写体Ｈが存在する場合の信号波形（ＦＩＧ．１１Ｂ）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】
2013138835.tif 000018
【０１００】
【数１７】
2013138835.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１２は、図１０の解析方法の変形例を示す。
【０１０３】
図１２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１２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】
2013138835.tif 000020
【０１０６】
図１３は、図１０の解析方法の他の変形例を示す。
【０１０７】
図１３に示す例では、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．１３Ａ）、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．１３Ｂ）。
【０１０９】
図１４は、図１０の解析方法の他の変形例を示す。
【０１１０】
図１０に示す例では、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１５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、上述した縞走査法に替えて、フーリエ変換及び逆フーリエ変換を用いて、モアレ縞に対応する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。なお、モアレ縞を生じさせるに際しては、上述した図１０〜図１４に示す例における装置構成を好適に用いることができる。
【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】
2013138835.tif 000021
【０１１６】
【数２０】
2013138835.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】
2013138835.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】
2013138835.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１５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】
上述した画像の周期パターンの解析方法１〜３において、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。そのため、指節間関節、肘関節、膝関節といった関節を被写体とし、これらの関節の軟骨部（関節裂隙）を関心領域とする場合に、軟骨部を明瞭に描出するために、指や腕や脚は、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に略沿って配置されることが好ましい。
【０１２６】
そして、関節は、一般に、凸の関節頭と、関節頭を受容する凹の関節窩とを有して構成される。従って、関心領域を通過するＸ線の進行方向にみて、関心領域とする軟骨部と、非関心領域である骨部とは、多くの場合に重なりを有する。
【０１２７】
そこで、本Ｘ線撮影装置１においては、被写体Ｈの配置に関する上記の制約の下で、被写体Ｈの関心領域に対する非関心領域の重なりが少なくなるよう、被写体に対する中心Ｘ線の相対的な入射方向を変更する。
【０１２８】
図１６は、被写体に対する中心Ｘ線の相対的な入射方向を変更する機構を示す。
【０１２９】
本Ｘ線撮影装置１においては、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２を支持するアーム部材６３が、旋回軸６２まわりに旋回可能にスタンド６１に連結されており、このアーム部材６３を旋回させることによって、被写体台１５に載置された被写体Ｈに対する中心Ｘ線Ｃの入射方向が変更される。
【０１３０】
アーム部材６３の旋回軸６２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）と平行となっている。換言すれば、第１の吸収型格子３１を含む撮影部１２は、第１の吸収型格子３１のＸ線遮蔽部３１ｂの延在方向が旋回軸６２と平行となるようにアーム部材６３に取り付けられている。かかる構成において、被写体台１５に載置された被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向は、旋回軸６２まわりのアーム部材６３の旋回に伴って、旋回軸６２に直交する面内において回転される。なお、アーム部材６３としてＣアームを用い、中心Ｘ線の入射方向が回転される面をｙ方向に適宜傾斜させるように構成することもできる。
【０１３１】
図１７は、被写体Ｈの関心領域を通過するＸ線を中心Ｘ線Ｃの入射方向との関係において示す。
【０１３２】
図１７には、膝関節を被写体Ｈとし、その軟骨部を関心領域とした場合が示されている。膝関節は、被写体の配置に関する上記の制約に則り、略水平な被写体台１５の載置面上において、これを構成する大腿骨及び脛骨が第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に略沿うように配置されている。
【０１３３】
図示の例において、関心領域とする軟骨部と、非関心領域である骨部（大腿骨や脛骨）との重なりに関して、鉛直方向から旋回軸６２まわりに角度θだけ傾斜した斜入方向にみた場合の重なりは、鉛直方向にみた場合の重なりに比べて少なくなっている。よって、中心Ｘ線の入射方向を入射角度θの斜入方向とした場合に、非関心領域に起因する障害陰影やＸ線の減衰が抑制された画像を得ることができる。
【０１３４】
斜入角度θは、例えば、被写体種別毎に最適な斜入角度を予め定めておき、コンソール３の入力装置２１において、被写体種別ないし被写体種別に応じた斜入角度を入力することによって設定することができる。ここで設定された斜入角度に基づいて、コンソール３の制御装置２０が駆動部６６を制御し、駆動部６６によってアーム部材６３が旋回される。
【０１３５】
また、斜入角度θは、アーム部材６３を旋回させながら透視を行い、得られる透視画像に基づいて設定することもできる。例えば、透視画像において、関心領域とする軟骨部（関節裂隙）が最も広くなる斜入角度を選択し、設定することができる。あるいは、透視画像において、関心領域とする軟骨部を透過したＸ線の強度が最も高くなる斜入角度を選択し、設定することができる。斜入角度の選択・設定は、例えば操作者によって行われてもよいし、コンソール３の演算処理部２２において、画像認識等の適宜な画像処理技術を用いて関心領域を検出し、自動的に行われるように構成することもできる。
【０１３６】
図１８は、被写体Ｈの関心領域とＸ線照射部１１及び撮影部１２との相対位置関係の変化を補正する機構を示す。
【０１３７】
被写体Ｈは、典型的には、その関心領域がアーム部材６３の旋回軸６２の延長と交わる光軸Ｃ上に位置するように配置されるが、被写体厚みとの関係で関心領域が旋回軸６２の延長上から外れる場合がある。また、肢位変更が難しい患者にあっては、光軸Ｃ上に関心領域を配置することが困難な場合もある。関心領域が、旋回軸６２の延長上から外れて位置している場合に、アーム部材６３の旋回に伴って、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２と被写体Ｈの関心領域との相対位置関係が変化する。そして、相対位置関係の変化に伴って、例えばＸ線画像検出器３０によって取得される画像において、被写体Ｈの関心領域の位置が変化し、また、関心領域の拡大率が変化する。本Ｘ線撮影装置１においては、アーム部材６３の旋回に連動して、アーム部材６３の旋回軸６２に直交する平面内においてアーム部材６３を並進移動させ、アーム部材６３の旋回に伴うＸ線照射部１１及び撮影部１２と被写体Ｈの関心領域との相対位置関係の変化を補正する。
【０１３８】
図示の例において、被写体台１５は、鉛直方向に旋回軸６２の下側に配置されており、被写体台１５に載置された被写体Ｈの関心領域は、鉛直方向に旋回軸６２の下側にあって、光軸Ｃ上に位置している（ＦＩＧ．１８Ａ）。以下、この状態を初期状態というものとする。
【０１３９】
上記の初期状態からアーム部材６３が角度θだけ旋回されると、関心領域ＲＯＩは光軸Ｃから外れる。それにより、Ｘ線画像検出器３０によって取得される画像において被写体Ｈの関心領域ＲＯＩは、画像の縁部に移動する（ＦＩＧ．１８Ｂ）。
【０１４０】
画像における関心領域ＲＯＩの移動を生じさせるＸ線照射部１１及び撮影部１２と関心領域との相対位置関係の変化に対しては、例えば、並進駆動部６４（図２参照）によってアーム部材６３を水平方向に移動させ、関心領域ＲＯＩを再び光軸Ｃ上に位置させることによって補正することができる（ＦＩＧ．１８Ｃ）。
【０１４１】
また、上記の初期状態からアーム部材６３が角度θだけ旋回されると、光軸Ｃに沿ったＸ線照射部１１から被写体Ｈの関心領域ＲＯＩまでの距離ＬＲＯＩは短くなる。それにより、被写体Ｈの関心領域の拡大率が大きくなる（ＦＩＧ．１８Ｂ）。
【０１４２】
画像における関心領域の拡大率の変化を生じさせるＸ線照射部１１及び撮影部１２と関心領域との相対位置関係の変化に対しては、例えば、伸縮駆動部６５（図２参照）によってアーム部材６３を鉛直方向に移動させ、距離ＬＲＯＩを上記の初期状態に等しくすることによって補正することができる（ＦＩＧ．１８Ｄ）。
【０１４３】
上記のアーム部材６３の水平及び鉛直方向の並進移動を適宜組み合わせることにより、上記の初期状態におけるＸ線照射部１１及び撮影部１２と関心領域との相対位置関係を形成し、画像における関心領域の移動、及び拡大率の変化の両方を補正することもできる。
【０１４４】
以上のアーム部材６３の並進移動は、スタンド６１の水平方向の並進移動、及びスタンド６１の鉛直方向の伸縮によって行われる。コンソール３の制御装置２０は、設定された斜入角度θに応じて、駆動部６４，６５（図２参照）を制御し、スタンド６１を水平方向に並進移動させ、また、鉛直方向に伸縮させる。
【０１４５】
なお、上記のようにアーム部材６３を水平及び鉛直方向に並進移動させる構成に替えて、被写体台１５を水平及び鉛直方向に並進移動可能に台座６７によって支持し、被写体台１５を支持する台座６７に、被写体台１５の水平方向の並進移動を行うための並進駆動部、及び鉛直方向の並進移動を行うための昇降駆動部を設け、図１９に示すように被写体台１５を水平及び鉛直方向に並進移動させる構成としてもよい。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。アーム部材６３に替えて被写体台１５を並進移動させる構成とすることによって、アーム部材６３に支持されるＸ線照射部１１及び撮影部１２の傾きや振動を防止ないし抑制することができる。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。
【０１４６】
以上、Ｘ線撮影装置１によれば、被写体Ｈに対して適切な方向からＸ線を入射させ、明瞭な位相コントラスト画像を得ることができる。
【０１４７】
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。更に、第１の吸収型格子３１からの投影像（Ｇ１像）には、照射Ｘ線のほぼすべての波長成分が寄与し、モアレ縞のコントラストが向上するため、被写体Ｈの位相情報の検出感度を向上させることができる。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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し、図２１は、図２０の放射線撮影装置の制御ブロックを示す。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。
【０１５２】
図１に示すＸ線撮影装置１においては、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２を支持するアーム部材６３を旋回させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を変化させる構成であるが、図２０に示すＸ線撮影装置７１においては、被写体台１５を起倒させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を相対的に変化させる。従って、Ｘ線撮影装置本体７２において、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２を支持するアーム部材６３は鉛直方向（ｚ方向）に沿って配置された状態に固定されている。
【０１５３】
被写体台１５は、ベース６０に設置された台座７３に支持されており、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。
【０１５４】
台座７３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）と平行な起倒軸７４まわりに被写体台１５を起倒可能に支持しており、台座７３には、被写体台１５の起倒を行うための起倒駆動部７５が設けられている。また、台座７３は、起倒軸７４に直交する面内における水平方向（ｘ方向）に並進移動可能に、かつ鉛直方向に昇降可能に被写体台１５を支持しており、台座７３には、被写体台１５の並進移動を行うための並進駆動部７６、及び昇降移動を行うための昇降駆動部７７が設けられている。
【０１５５】
本Ｘ線撮影装置７１においても、被写体Ｈの関心領域に対する非関心領域の重なりが少なくなるよう、被写体に対する中心Ｘ線の相対的な入射方向を変更する。本Ｘ線撮影装置７１においては、被写体台１５を起倒させることによって、被写体台１５に載置された被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向が変更される。
【０１５６】
被写体台１５の起倒軸７４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）と平行となっている。かかる構成において、被写体台１５に載置された被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向は、被写体台１５の起倒に伴って、起倒軸７４に直交する面内において回転される。
【０１５７】
図２２は、Ｘ線撮影装置７１の装置本体７２、及び上述したＸ線撮影装置１の装置本体２の占有スペースを示す。
【０１５８】
一般的な病院の撮影室での使用を想定した場合に、Ｘ線照射部１１からＸ線画像検出器３０までの距離Ｌ、即ちアーム部材６３の長さは、典型的には、１ｍ〜２ｍに設定される。一方、被写体Ｈの種別にもよるが、指節間関節、肘関節、膝関節といった関節を被写体とする場合の被写体台１５の幅Ｗは、典型的には、上記のアーム部材６３の長さよりも遥かに小さい。従って、入射角度θを得るに際して、本Ｘ線撮影装置７１の被写体台１５を起倒させて中心Ｘ線の入射方向を変化させる構成（ＦＩＧ．２２Ａ）によれば、上述したＸ線撮影装置１のアーム部材６３を旋回さて中心Ｘ線の入射方向を変化させる構成（ＦＩＧ．２２Ｂ）に比べて、装置本体によって占有されるスペースＡを減少させることができる。
【０１５９】
また、本Ｘ線撮影装置７１の被写体台１５を起倒させて中心Ｘ線の入射方向を変化させる構成によれば、アーム部材６３に支持されるＸ線照射部１１及び撮影部１２の傾きや振動を防止ないし抑制することができる。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。
【０１６０】
図２３は、被写体Ｈの関心領域と、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２との相対位置関係の変化を補正する機構を示す。
【０１６１】
被写体Ｈの関心領域が被写体台１５の起倒軸７４から外れて位置している場合には、被写体台１５の起倒に伴って、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２と被写体Ｈの関心領域との相対位置関係が変化する。そして、相対位置関係の変化に伴って、例えばＸ線画像検出器３０によって取得される画像において、被写体Ｈの関心領域の位置が変化し、また、関心領域の拡大率が変化する。本Ｘ線撮影装置７１においては、被写体台１５の起倒に連動して、被写体台１５の起倒軸７４に直交する平面内において被写体台１５を並進移動させ、被写体台１５の起倒に伴うＸ線照射部１１及び撮影部１２と被写体Ｈの関心領域との相対位置関係の変化を補正する。
【０１６２】
図示の例において、略水平な被写体台１５に載置面に載置された被写体Ｈの関心領域ＲＯＩ、及び被写体台１５の起倒軸７４は、いずれも光軸Ｃ上に位置しているが、起倒軸７４は、鉛直方向に関心領域ＲＯＩの下側に位置している（ＦＩＧ．２３Ａ）。以下、この状態を初期状態というものとする。
【０１６３】
上記の初期状態から被写体台１５が水平から角度θだけ起倒されると、関心領域ＲＯＩは光軸Ｃから外れる。それにより、Ｘ線画像検出器３０によって取得される画像において被写体Ｈの関心領域は、画像の縁部に移動する（ＦＩＧ．２３Ｂ）。
【０１６４】
画像における関心領域ＲＯＩの移動を生じさせるＸ線照射部１１及び撮影部１２と関心領域ＲＯＩとの相対位置関係の変化に対しては、例えば、被写体台１５を水平方向に移動させ、関心領域ＲＯＩを再び光軸Ｃ上に位置させることによって補正することができる（ＦＩＧ．２３Ｃ）。
【０１６５】
また、上記の初期状態から被写体台１５が水平から角度θだけ起倒されると、光軸Ｃに沿ったＸ線照射部１１から被写体Ｈの関心領域までの距離は長くなる。それにより、被写体Ｈの関心領域ＲＯＩの拡大率が小さくなる（ＦＩＧ．２３Ｂ）。
【０１６６】
画像における関心領域ＲＯＩの拡大率の変化を生じさせるＸ線照射部１１及び撮影部１２と関心領域との相対位置関係の変化に対しては、例えば、被写体台１５を鉛直方向に移動させ、距離ＬＲＯＩを上記の初期状態における距離に等しくすることによって補正することができる（ＦＩＧ．２３Ｄ）。
【０１６７】
上記の被写体台１５の水平及び鉛直方向の並進移動を適宜組み合わせることにより、上記の初期状態におけるＸ線照射部１１及び撮影部１２と関心領域との相対位置関係を形成し、画像における関心領域の移動、及び拡大率の変化の両方を補正することもできる。
【０１６８】
以上の被写体台１５の並進移動は、台座７３の水平方向の並進移動及び昇降移動によって行われる。コンソール３の制御装置２０は、設定された斜入角度θに応じて、駆動部７６，７７（図２１参照）を制御し、被写体台１５を水平及び鉛直方向に並進移動させる。
【０１６９】
なお、上述したＸ線撮影装置１のようにアーム部材６３を水平方向及び鉛直方向に並進移動させて補正する構成とすることもできるが、アーム部材６３に支持されるＸ線照射部１１及び撮影部１２の傾きや振動を防止ないし抑制する観点から、被写体台１５を水平方向及び鉛直方向に並進移動させて補正する構成とすることが好ましい。
【０１７０】
図２４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。
【０１７１】
図１に示すＸ線撮影装置１及び図２０に示すＸ線撮影装置７１において、第１の吸収型格子３１は、Ｘ線遮蔽部３１ｂがｘ方向に配列された一次元格子であり、第２の吸収型格子３２もまた、同様に一次元格子であるものとして説明したが、第１及び第２の吸収型格子３１，３２は、一次元格子に限られるものではない。図２４に示す例において、第１及び第２の吸収型格子３１，３２は、二次元格子として構成されている。なお、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のうち一方の格子は、線状のＸ線遮蔽部がｘ方向及びｙ方向にそれぞれ配列される網目状の二次元格子とされ、他方の格子は市松状の二次元格子とされる。図示の例においては、第１の吸収型格子３１が網目状の二次元格子とされ、第２の吸収型格子３２が市松状の二次元格子として構成されている。
【０１７２】
Ｘ線照射部１１及び撮影部１２を支持するアーム部材６３の旋回軸６２（図１参照）は、第１の吸収型格子３１のｘ方向に配列された複数のＸ線遮蔽部３１ｂの延在方向（ｙ方向）と平行となっており、被写体台１５に載置された被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向は、旋回軸６２まわりのアーム部材６３の旋回に伴って、旋回軸６２に直交する面内において回転される。
【０１７３】
第１及び第２の吸収型格子３１，３２を二次元格子とすることにより、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向であるｘ方向、及びｙ方向の二方向に関する位相シフト分布Φの微分が得られる。上記の通り、ｘ方向に関する位相シフト分布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、ｘ方向に交差する被写体Ｈの縁部が描出され、また、ｙ方向に関する位相シフト分布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、ｙ方向に交差する被写体Ｈの縁部が描出され、これら二つの位相コントラスト画像を合成することにより、被写体Ｈのより明瞭な位相コントラスト画像を得ることができる。
【０１７４】
なお、第１及び第２の吸収型格子３１，３２を二次元格子とする場合において、図２４に示す例は、アーム部材６３を旋回させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を変化させる構成であるが、図２０に示すＸ線撮影装置７１のように、被写体台１５を起倒させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を相対的に変化させるよう構成することもできる。
【０１７５】
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。
【０１７６】
図２５に示すＸ線撮影装置８１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。
【０１７７】
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６３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６３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。
【０１７８】
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、上述した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線撮影装置においても、上述した原理で被写体Ｈの位相コントラスト画像を得ることができる。
【０１７９】
そして、本Ｘ線撮影装置では、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、上述した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。
【０１８０】
第１の吸収型格子３１と第２の吸収型格子３２との間に被検体を配置することは、上述したＸ線撮影装置のいずれにも適用することが可能である。
【０１８１】
図２６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。
【０１８２】
図２６に示すＸ線撮影装置９１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。
【０１８３】
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Ｘ線撮影装置９１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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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（２３）を満たすように設定する必要がある。
【０１８６】
【数２３】
2013138835.tif 000025
【０１８７】
式（２３）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。
【０１８８】
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（２４）の関係を満たすように決定される。
【０１８９】
【数２４】
2013138835.tif 000026
【０１９０】
このように、本Ｘ線撮影装置９１においては、マルチスリット３５により形成される複数の小焦点光源に基づく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。
【０１９１】
なお、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１〜４のいずれも適用可能であるが、光軸Ｃを中心とする第１の吸収型格子３１の回転を伴う場合に、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。
【０１９２】
また、マルチスリット３５は、上述したＸ線撮影装置のいずれにも適用することが可能である。
【０１９３】
図２７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例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。
【０１９４】
図２７に示すＸ線撮影装置１０１は、Ｘ線撮影装置本体１０２と、コンソール３とに大別され、Ｘ線撮影装置本体１０２は、Ｘ線照射部１１と、撮影部１１２と、被写体台１５とを備えている。Ｘ線照射部１１及び撮影部１１２は、構造体１３のアーム部材６３によって支持されている。被写体台１５は台座６７によって支持されている。
【０１９５】
撮影部１１２は、第１の吸収型格子３１、及び第１の吸収型格子３１を通過したＸ線によって形成されるＧ１像を検出するＸ線画像検出器１３０を備えている。Ｘ線画像検出器１３０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。
【０１９６】
複数の画素４０は、Ｘ線画像検出器１３０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受像部４１は、各画素４０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、受像部４１には、上記の画素４０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。
【０１９７】
以上の構成において、Ｇ１像がＸ線画像検出器１３０上に形成される。そして、Ｘ線照射部１１と撮影部１１２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１３０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。
【０１９８】
以下、Ｘ線撮影装置１０１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。
【０１９９】
〔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１３０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（２５）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１３０までの距離を示す。
【０２００】
【数２５】
2013138835.tif 000027
【０２０１】
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（２６）で表される。
【０２０２】
【数２６】
2013138835.tif 000028
【０２０３】
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（２７）のように関連している。
【０２０４】
【数２７】
2013138835.tif 000029
【０２０５】
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（２７）から屈折角φが求まり、式（２６）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。
【０２０６】
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１３０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。
【０２０７】
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１３０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（２７）を用いて屈折角φが求まり、式（２６）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。
【０２０８】
〔解析方法２〕
図２８は、Ｘ線撮影装置１０１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。
【０２０９】
第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に対応する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。
【０２１０】
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．２８Ａ）と、被写体Ｈが存在する場合の信号波形（ＦＩＧ．２８Ｂ）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（２７）を用いて屈折角φが求まり、式（２６）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。
【０２１１】
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１３０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１３０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。
【０２１２】
〔解析方法３〕
本Ｘ線撮影装置１０１においても、上述した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もできる。なお、この場合に、画像の周期パターンは、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１０１においては、Ｇ１像の周期的強度分布に対応する。
【０２１３】
以上、本Ｘ線撮影装置１０１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精度の向上が図られる。
【０２１４】
なお、本Ｘ線撮影装置１０１においては、アーム部材６３を旋回させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を変化させる構成であるが、図２０に示すＸ線撮影装置７１のように、被写体台１５を起倒させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を相対的に変化させるように構成することもできる。
【０２１５】
また、本Ｘ線撮影装置１０１において、第１の吸収型格子３１を、二次元格子として構成することもできる。
【０２１６】
また、本Ｘ線撮影装置１０１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。
【０２１７】
また、本Ｘ線撮影装置１０１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２６参照）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（２８）を満たすように設定される。
【０２１８】
【数２８】
2013138835.tif 000030
【０２１９】
式（２８）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１３０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。
【０２２０】
図２９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。
【０２２１】
図２９に示すＸ線撮影装置２０１は、Ｘ線撮影装置本体２０２と、コンソール３とに大別され、Ｘ線撮影装置本体２０２は、Ｘ線照射部１１と、撮影部２１２と、被写体台１５とを備えている。Ｘ線照射部１１及び撮影部１１２は、構造体１３のアーム部材６３によって支持されている。被写体台１５は台座６７によって支持されている。
【０２２２】
撮影部２１２は、第１の吸収型格子３１、及び第１の吸収型格子３１を通過したＸ線によって形成されるＧ１像を検出するＸ線画像検出器２３０を備えている。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。
【０２２３】
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の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周期と略同程度の配列ピッチとされる。
【０２２４】
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２３０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２０１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が生成される。
【０２２５】
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。
【０２２６】
画素４０の配列ピッチＰと、Ｇ１像のパターン周期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（２９）で表される。
【０２２７】
【数２９】
2013138835.tif 000031
【０２２８】
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２３０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。
【０２２９】
以下、Ｘ線撮影装置２０１における画像のモアレの解析方法について説明する。
【０２３０】
〔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、上記の式（２５）及び式（２６）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。
【０２３１】
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、Ｇ１像の変位量Δｘを用いて、次式（３０）で表される。
【０２３２】
【数３０】
2013138835.tif 000032
【０２３３】
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。
【０２３４】
【数３１】
2013138835.tif 000033
【０２３５】
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（２７）から屈折角φが求まり、式（２６）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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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（２７）を用いて屈折角φが求まり、式（２６）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。
【０２３８】
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２３０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。
【０２３９】
〔解析方法２〕
図３０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。
【０２４０】
第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向（ｘ方向）に対応する方向に隣り合う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。
【０２４１】
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．３０Ａ）と、被写体Ｈが存在する場合の信号波形（ＦＩＧ．３０Ｂ）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（２７）を用いて屈折角φが求まり、式（２６）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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
〔解析方法３〕
本Ｘ線撮影装置２０１においても、上述したＸ線撮影装置１０１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、上述したＸ線撮影装置１０１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２０１においてはＧ１像の周期的強度分布とＸ線画像検出器２３０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。
【０２４４】
以上、説明したように、Ｘ線撮影装置２０１によれば、Ｇ１像のパターン周期ｐ１’とＸ線画像検出器２３０の画素ピッチＰとの干渉によって、Ｘ線画像検出器２３０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２３０における画素４０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精度を高めることができる。
【０２４５】
なお、本Ｘ線撮影装置２０１においては、アーム部材６３を旋回させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を変化させる構成であるが、図２０に示すＸ線撮影装置７１のように、被写体台１５を起倒させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を相対的に変化させるように構成することもできる。
【０２４６】
また、本Ｘ線撮影装置２０１においても、第１の吸収型格子３１を、二次元格子として構成することができる。
【０２４７】
また、本Ｘ線撮影装置２０１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。
【０２４８】
また、本Ｘ線撮影装置２０１においても、上述したＸ線撮影装置１０１と同様に、そのＸ線照射部１１にマルチスリット３５（図２６参照）を設けることができる。
【０２４９】
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、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。
【０２５０】
図３１に示すＸ線撮影装置３０１においては、被写体台１５が、Ｘ線撮影装置本体２から分離されている点で、図１に示すＸ線撮影装置１と異なっている。
【０２５１】
被写体台１５は、適宜な台座に取り付けられている。台座は、Ｘ線照射部１１及び撮影部１２（第１及び第２の吸収型格子３１，３２、Ｘ線画像検出器３０）を支持する構造体１３とは別体に構成されており、被写体台１５は、Ｘ線撮影装置本体２から分離されている。
【０２５２】
以上の構成によれば、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を支持する構造体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。
【０２５３】
被写体台１５をＸ線撮影装置本体２から分離する構成は、上述したＸ線撮影装置のいずれにも適用することが可能である。
【０２５４】
図３２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。
【０２５５】
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、ヒトを撮影する場合に基本的に臥位又は座位にて撮影を行うものであるが、図３２に示すＸ線撮影装置４０１は、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と異なり、ヒトを撮影する場合に立位にて撮影を行うものである。
【０２５６】
Ｘ線撮影装置４０１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６３によって支持されている。被写体台１５は、そこに載置される被写体Ｈ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いる。
【０２５７】
被写体台１５は、アーム部材６３の旋回軸６２の延長の鉛直下方にあって、その上に載置される被写体Ｈの関心領域（図示の例では膝関節の軟骨部）が旋回軸６２の延長上に位置する高さに配置されることが好ましい。それによれば、アーム部材６３の旋回に対しても関心領域が照射野から外れず、また拡大率も変わらない。
【０２５８】
なお、アーム部材６３の旋回に伴って被写体Ｈの関心領域が照射野から外れ、また、拡大率が変化する場合に、アーム部材６３の旋回に連動してアーム部材６３や被写体台１５を水平・鉛直方向に並進移動するようにしてもよい。
【０２５９】
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４０１のような立位型装置（横型装置）が好ましい。
【０２６０】
なお、本Ｘ線撮影装置４０１においては、アーム部材６３を旋回させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を変化させる構成であるが、図２０に示すＸ線撮影装置７１のように、被写体台１５を起倒させることによって、被写体Ｈに対する中心Ｘ線の入射方向を相対的に変化させるように構成することもできる。
【０２６１】
また、本Ｘ線撮影装置４０１においても、第１の吸収型格子３１を二次元格子として構成することができる。
【０２６２】
また、本Ｘ線撮影装置４０１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に載置される被写体Ｈとの間に配置することができる。
【０２６３】
また、本Ｘ線撮影装置４０１においても、上述したＸ線撮影装置１０１と同様に、そのＸ線照射部１１にマルチスリット３５（図２６参照）を設けることができる。
【０２６４】
また、本Ｘ線撮影装置４０１においても、上述したＸ線撮影装置２０１と同様に、第２の吸収型格子３２を省略し、Ｇ１像のパターン周期とＸ線画像検出器の画素ピッチとの干渉によって生じるモアレの被写体Ｈに起因する変調に基づいて位相コントラス画像を生成することができる。
【０２６５】
また、本Ｘ線撮影装置４０１においても、被写体台１５をＸ線撮影装置本体から分離することができる。
【０２６６】
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。
【０２６７】
また、本発明において、被写体に対する中心Ｘ線の相対的な入射方向の回転面は、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向に完全に平行な平面に限らず、略平行な平面も含む。例えば、図１０や図１３に示す例において、光軸Ｃを中心に第１の吸収型格子３１を回転させた場合に、アーム部材６３の旋回や被写体台１５の起倒に伴う中心Ｘ線の相対的な入射方向の回転面は、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向に対して第１の吸収型格子３１の回転角度θだけ傾くが、第１の吸収型格子３１の回転角度θは、実際は１〜２度程度以下の微小角度であり、中心Ｘ線の相対的な入射方向の回転面は、第１の吸収型格子３１の格子ピッチ方向に略平行である。
【０２６８】
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。
【０２６９】
以上、説明したように、本明細書には、下記（１）〜（２１）の放射線撮影装置が開示されており、被写体に対して適切な方向からＸ線を入射させる斜入機構を備えることにより、非関心領域に起因する障害陰影やＸ線の減衰を抑制することができ、明瞭な位相コントラスト画像を得ることができる。
【０２７０】
（１）  放射線照射部と、少なくとも一方向に周期的構造を有する第１の格子と、放射線画像検出器を含む検出部と、を備え、上記第１の格子は、この第１の格子を通過する放射線によって周期的強度分布を含む放射線像を形成し、上記検出部は、上記放射線像を検出して放射線画像データを取得し、被写体に対する中心放射線の相対的な入射方向が、上記被写体を通り上記第１の格子の上記周期的構造の周期方向に平行な平面内において変更可能に構成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、上記放射線照射部、及び上記第１の格子、並びに上記検出部を支持する構造部と、上記平面に直交する回転軸まわりに上記構造部を回転させる回転駆動部と、を備える放射線撮影装置。
（３）  上記（２）の放射線撮影装置であって、上記構造部を、上記平面内において並進移動させる並進駆動部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、上記中心放射線の入射方向の変更の前後において、上記中心放射線が上記被写体の同じ領域を通過するように、上記並進駆動部を制御する制御部を備える放射線撮影装置。
（５）  上記（３）又は（４）の放射線撮影装置であって、上記中心放射線の入射方向の変更の前後において、上記中心放射線に沿った上記放射線照射部から上記被写体までの距離が同じとなるように、上記並進駆動部を制御する制御部を備える放射線撮影装置。
（６）  上記（２）の放射線撮影装置であって、上記回転軸は、上記被写体の配置位置を通る放射線撮影装置。
（７）  上記（１）の放射線撮影装置であって、上記放射線照射部と上記第１の格子との間又は上記第１の格子と上記検出部との間に配置され、上記被写体が載置される被写体台と、上記平面に直交する起倒軸まわりに上記被写体台を起倒させる起倒駆動部と、を備える放射線撮影装置。
（８）  上記（７）の放射線撮影装置であって、上記被写体台を、上記平面内において並進移動させる並進駆動部を備える放射線撮影装置。
（９）  上記（８）の放射線撮影装置であって、上記中心放射線の入射方向の変更の前後において、上記中心放射線が上記被写体の同じ領域を通過するように、上記並進駆動部を制御する制御部を備える放射線撮影装置。
（１０）  上記（８）又は（９）の放射線撮影装置であって、上記中心放射線の入射方向の変更の前後において、上記中心放射線に沿った上記放射線照射部から上記被写体までの距離が同じとなるように、上記並進駆動部を制御する制御部を備える放射線撮影装置。
（１１）  上記（７）の放射線撮影装置であって、上記起倒軸は、上記被写体の配置位置を通る放射線撮影装置。
（１２）  上記（１）から（１１）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、上記中心放射線の入射方向を設定する設定部を備え、上記設定部は、上記中心放射線の入射方向を変化させながら透視を行って上記放射線画像検出器により取得される透視画像データに基づいて、上記中心放射線の入射方向を設定する放射線撮影装置。
（１３）  上記（１２）の放射線撮影装置であって、上記設定部は、上記透視画像データにおいて上記被写体の関心領域に対応する画像領域の大きさをモニタし、この画像領域の大きさが最も大きい入射方向に上記中心放射線の入射方向を設定する放射線撮影装置。
（１４）  上記（１２）の放射線撮影装置であって、上記設定部は、上記透視画像データにおいて上記被写体の関心領域に対応する画像領域のコントラスト値をモニタし、この画像領域のコントラスト値が最も高い入射方向に上記中心放射線の入射方向を設定する放射線撮影装置。
（１５）  上記（１）〜（１４）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、上記第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を幾何学的に投影することにより上記周期的強度分布を含む放射線像を形成する放射線撮影装置。
（１６）  上記（１）〜（１４）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、上記第１の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせ上記周期的強度分布を含む放射線像を形成する放射線撮影装置。
（１７）  上記（１）〜（１６）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、上記放射線照射部は、放射線源と、上記放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットとを有する放射線撮影装置。
（１８）  上記（１）〜（１７）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、上記検出部は、上記放射線像に重ね合わされる第２の格子をさらに有し、上記放射線画像検出器は、上記第２の格子が重ね合わされた上記放射線像を検出する放射線撮影装置。
（１９）  上記（１）〜（１７）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、上記放射線画像検出器は、上記放射線像の上記周期的強度分布を解像可能な解像度を有し、上記放射線像を検出する放射線撮影装置。
（２０）  上記（１）〜（１７）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、上記放射線画像検出器は、上記放射線像の上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、上記放射線像を検出する放射線撮影装置。
（２１）  上記（１）〜（２０）のいずれか一つの放射線撮影装置であって、上記放射線撮影装置の検出部によって取得された少なくとも一つの放射線画像データに基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算処理部を備えた放射線撮影装置。
【符号の説明】
【０２７１】
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
１２  撮影部
１３  構造体
１４  検出部
１５  被写体台
１８  Ｘ線管
２０  制御装置
２１  入力装置
２２  演算処理部
２３  記憶部
２４  モニタ
２６  バス
３０  Ｘ線画像検出器
３１  第１の吸収型格子
３１ａ  基板
３１ｂ  Ｘ線遮蔽部
３２  第２の吸収型格子
３２ａ  基板
３２ｂ  Ｘ線遮蔽部
６０  ベース
６１  スタンド
６２  旋回軸
６３  アーム部材
６４  並進駆動部
６５  伸縮駆動部
６６  回転駆動部
７１  Ｘ線撮影装置
７２  Ｘ線撮影装置本体
７２  装置本体
７３  台座
７４  起倒軸
７５  起倒駆動部
７６  並進駆動部
７７  昇降駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１６】
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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１０】
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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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