(57)【要約】【課題】  遮蔽格子の周期構造の周期が乱れた領域が生じた遮蔽格子を用いた場合に生じうる、被検体の位相情報を取得することが困難な領域における位相情報取得が従来よりも容易なＸ線撮像装置を提供すること。【解決手段】  Ｘ線撮像装置は、Ｘ線源１からのＸ線を回折することで干渉パターンを形成する回折格子３と、干渉パターンの一部を遮蔽する遮蔽格子４と、遮蔽格子４からのＸ線を検出する検出器５と、被検体と遮蔽格子との相対位置を変化させる移動手段を備える。移動手段は、被検体２０と遮蔽格子４の相対位置を、第１の相対位置から、被検体２０と遮蔽格子４の相対位置が遮蔽格子の周期方向に遮蔽格子の周期の整数倍移動した第２の相対位置に変化させる。検出器５は、少なくとも被検体２０と遮蔽格子４との相対位置が第１の相対位置の時と第２の相対位置の時とにＸ線の検出を行う。【選択図】  図１
2013116270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源からのＸ線を回折することで干渉パターンを形成する回折格子と、
前記干渉パターンの一部を遮蔽する遮蔽格子と、
前記遮蔽格子からの前記Ｘ線を検出する検出器と、
被検体と前記遮蔽格子との相対位置を変化させる移動手段と、
を備える撮像装置であって、
前記移動手段は、
前記被検体と前記遮蔽格子との相対位置を、第１の相対位置から前記被検体と前記遮蔽格子の相対位置が前記遮蔽格子の周期方向に前記遮蔽格子の周期の整数倍移動した第２の相対位置に変化させ、
前記検出器は、少なくとも前記被検体と前記遮蔽格子との相対位置が前記第１の相対位置の時と前記第２の相対位置の時とに前記Ｘ線の検出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記遮蔽格子は前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽部と前記Ｘ線を透過する透過部とが配列した構造を有し、
前記遮蔽格子の前記周期方向において、
前記遮蔽格子の前記遮蔽部と前記透過部とが配列された領域の長さよりも、前記第１の相対位置から前記第２の相対位置への相対移動距離の方が短いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記遮蔽格子は前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽部と前記Ｘ線を透過する透過部とが配列した構造を有し、
前記遮蔽格子は前記遮蔽部と前記透過部との配列が乱れた領域を有し、
前記遮蔽格子の前記周期方向において、
前記配列が乱れた領域の長さよりも、前記第１の相対位置から前記第２の相対位置への相対移動距離の方が長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記移動手段は、前記遮蔽格子を移動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
Ｘ線源からのＸ線を回折することで干渉パターンを形成する回折格子と、
前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽部と前記Ｘ線を透過する透過部とが１次元に配列し、前記干渉パターンの一部を遮蔽する遮蔽格子と、
前記遮蔽格子からの前記Ｘ線を検出する検出器と、
被検体と前記遮蔽格子との相対位置を変化させる移動手段と、を備える撮像装置であって、
前記移動手段は、
前記被検体と前記遮蔽格子との相対位置を第１の相対位置から、前記被検体と前記遮蔽格子をＸ線軸に垂直な面内で１８０度相対回転させて第２の相対位置へ変化させ、
前記検出器は、前記被検体と前記遮蔽格子との相対位置が前記第１の相対位置にある時と前記第２の相対位置にある時とで前記Ｘ線の検出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
Ｘ線源からのＸ線を回折することで干渉パターンを形成する回折格子と、
前記Ｘ線を遮蔽する遮蔽部と前記Ｘ線を透過する透過部とが２次元に配列し、前記干渉パターンの一部を遮蔽する遮蔽格子と、
前記遮蔽格子からの前記Ｘ線を検出する検出器と、
被検体と前記遮蔽格子との相対位置を変化させる移動手段と、を備える撮像装置であって、
前記移動手段は、
前記被検体と前記遮蔽格子との相対位置を第１の相対位置から、前記被検体と前記遮蔽格子をＸ線軸に垂直な面内で９０度の整数倍相対回転させた第２の相対位置へ変化させ、
前記検出器は、前記被検体と前記遮蔽格子との相対位置が前記第１の相対位置にある時と前記第２の相対位置にある時とで前記Ｘ線の検出を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記遮蔽格子は前記遮蔽部と前記透過部との配列が乱れた領域を有し、
前記移動手段は、
前記遮蔽格子の前記遮蔽部と前記透過部とが配列した領域内の、前記配列が乱れた領域以外を回転中心として前記被検体と前記遮蔽格子を相対回転させることを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置は、
前記検出器による検出結果に基づいて被検体の位相情報を演算する演算部を備えることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項９】
前記回折格子と前記遮蔽格子の相対位置が固定されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記遮蔽格子と前記被検体の相対位置が前記第１の相対位置から前記第２の相対位置へ変化しているとき、前記被検体への前記Ｘ線の照射が停止することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記検出器は前記遮蔽格子が前記第１の相対位置にある時と前記第２の相対位置にある時との前記Ｘ線の検出を１回の検出で行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記検出器は前記遮蔽格子が前記第１の相対位置にある時と、前記第２の相対位置にある時とでそれぞれ検出を行い、
前記遮蔽格子が前記第１の相対位置にある時と前記第２の相対位置にある時との前記Ｘ線の検出結果を用いて演算部が前記被検体の位相に関する情報を演算することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記検出器の検出結果を用いて前記被検体の位相に関する情報の演算を行う演算部を備え、
前記演算部は、前記遮蔽格子が前記第１の相対位置にある時の検出結果と前記第２の相対位置にある時の検出結果をつなぎ合わせた後に位相回復を行うことにより前記被検体の位相に関する情報の演算を行うことを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記回折格子と前記遮蔽格子の相対位置が固定されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線位相イメージング法は、Ｘ線の位相シフトに基づいてコントラストを発生させ、被検体に関する情報を得る方法である。Ｘ線位相イメージング法の１つとして、トールボット干渉法がある。
【０００３】
トールボット干渉法のためには、空間的に可干渉なＸ線を出射するＸ線源、Ｘ線の位相を周期的に変調するための回折格子、検出器が少なくとも必要である。空間的に可干渉性なＸ線が回折格子を透過すると、Ｘ線の位相が回折格子の形状を反映して周期的に変化する。すると、トールボット距離と呼ばれる特定の距離だけ回折格子から離れた位置に自己像と呼ばれる干渉パターンが形成される。被検体をＸ線源と回折格子の間又は回折格子と検出器の間に置くことで、被検体の形状と屈折率により自己像が変形され、この自己像の変形から被検体の位相に関する情報（以下、位相情報と呼ぶことがある。）を得ることができる。尚、被検体の位相に関する情報として、微分位相微分像、位相像、散乱像が挙げられる。
【０００４】
しかし、一般的に、Ｘ線を用いたトールボット干渉法において形成される自己像のピッチは検出器の画素ピッチと比較して小さいため、自己像を直接検出することは困難である。そこで、Ｘ線を遮る遮蔽部とＸ線を透過する透過部が周期的に配列された周期構造を持つ、遮蔽格子を用いる。つまり、遮蔽格子により自己像の一部を遮ることでモアレを形成し、そのモアレを検出して位相回復を行うことで被検体の位相情報を得る方法が用いられている。
【０００５】
自己像と遮蔽格子によりモアレを形成するために、遮蔽格子の遮蔽部はモアレを形成する程度にＸ線を遮蔽し、遮蔽部と透過部の周期は自己像の周期とほぼ同じである必要がある。
【０００６】
特許文献１には、レジストやＳｉ等のＸ線の透過率が高い材料で形成した構造体の間に金めっきを行うことにより作製した遮蔽格子を用いたＸ線撮像装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００９−５４３０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されているような金めっきは、遮蔽格子のような高アスペクト比の金構造体の作製に適した手法である。しかし、金めっきにより遮蔽格子を作製すると、遮蔽格子の作製時に鋳型の欠損や鋳型表面でのめっき析出が発生して周期構造の周期が乱れた領域が生じてしまう場合がある。周期構造の周期が乱れた領域があると、その領域は所望のモアレを形成することができない。そのため、被検体による自己像の変形を検出して被検体の位相情報を取得することが困難な領域が撮像範囲内に生じる場合がある。
【０００９】
そこで本発明は、遮蔽格子の周期構造の周期が乱れた領域が生じた遮蔽格子を用いた場合に生じうる、被検体の位相情報を取得することが困難な領域における位相情報を従来よりも容易取得することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
その目的を達成するために、本発明の一側面としてのＸ線撮像装置は、Ｘ線源からのＸ線を回折することで干渉パターンを形成する回折格子と、前記干渉パターンの一部を遮蔽する遮蔽格子と、前記遮蔽格子からの前記Ｘ線を検出する検出器と、被検体と前記遮蔽格子との相対位置を変化させる移動手段と、を備える撮像装置であって、前記移動手段は、前記被検体と前記遮蔽格子との相対位置を、第１の相対位置から前記被検体と前記遮蔽格子の相対位置が前記遮蔽格子の周期方向に前記遮蔽格子の周期の整数倍移動した第２の相対位置に変化させ、前記検出器は、少なくとも前記被検体と前記遮蔽格子との相対位置が前記第１の相対位置の時と前記第２の相対位置の時とに前記Ｘ線の検出を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明のその他の側面については、以下で説明する実施の形態で明らかにする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、遮蔽格子の周期構造の周期が乱れた領域が生じた遮蔽格子を用いた場合に生じうる、被検体の位相情報を取得することが困難な領域における位相情報取得が従来よりも容易なＸ線撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線撮像装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る遮蔽格子の一例の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態）
本実施形態では、周期構造の周期が乱れた領域を有する遮蔽格子を備え、遮蔽格子を移動させることで遮蔽格子と被検体の相対位置を変化させるＸ線撮像装置について説明をする。遮蔽格子と被検体の相対位置を変化させることで、被検体のうち、周期構造の周期が乱れた領域の影響を受ける領域が変化し、周期が乱れた領域の影響を分散することができる。そのため、周期が乱れた領域の影響を受ける領域の位相情報の取得を従来よりも容易にすることができる。
【００１５】
本実施形態のＸ線撮像装置の構成例を図１に示す。図１に示したＸ線撮像装置は、Ｘ線源１と、Ｘ線を回折することで自己像を形成する回折格子３、自己像の一部を遮る遮蔽格子４、Ｘ線を検出する検出器５、遮蔽格子を移動させる移動手段を備えている。尚、本実施形態のＸ線撮像装置において、移動手段は遮蔽格子に接続されたアクチュエーター７とそのアクチュエーターによる遮蔽格子の移動を調節する調節部８を有する。更に検出器５には演算部９が接続されており、検出結果に基づいて演算を行うことで被検体の位相情報を取得する。このように、検出結果から被検体の位相情報を取得することを位相回復と呼ぶ。
【００１６】
以下、各構成について説明をする。
【００１７】
本実施形態のＸ線源１が出射するＸ線は、連続Ｘ線でも特性Ｘ線でも良い。但し本明細書においてＸ線とはエネルギーが２ｋｅＶ以上１００ｋｅＶ以下の電磁波を指す。
【００１８】
また、Ｘ線源１から出射したＸ線の経路上に、波長選択フィルタや、Ｘ線を分割するための線源格子を配置してもよい。
【００１９】
また、Ｘ線源１からのＸ線は回折格子３で回折されて自己像を形成する必要があるため、自己像を形成できる程度の空間的コヒーレンス性が求められる。
【００２０】
Ｘ線源１から出射したＸ線は、被検体２０を透過すると被検体の屈折率及び形状に応じて位相が変化する。図１では、被検体２０をＸ線源１と回折格子３の間に配置しているが、回折格子３と遮蔽格子４の間に配置しても良い。
【００２１】
回折格子３がＸ線を回折すると、トールボット距離と呼ばれる所定の距離をおいて自己像と呼ばれる干渉パターンが形成される。この自己像は、Ｘ線の強度が周期的に変化することで形成された明部と暗部が周期的に配列している。但し、本明細書では、Ｘ線の強度が大きい所を明部、小さい所を暗部とする。本実施形態に用いられる回折格子３は位相型の回折格子であり、位相進行部と位相遅延部が周期的に配列された周期構造を有している。Ｘ線の強度を変調する、振幅型の回折格子を回折格子３として用いることもできるが、位相型の回折格子の方がＸ線量の損失が少ないので有利である。回折格子３は、位相遅延部と位相進行部が一次元の周期で配列された構造を有していても、二次元の周期で配列された構造を有していても良い。
【００２２】
位相遅延部を透過したＸ線は位相進行部を透過したＸ線に対して位相がπまたはπ／２ラジアンシフトしている。但し、位相のシフト量はその他の値であっても良い。
また、本明細書では位相のシフト量がπラジアンの位相格子をπ格子、π／２ラジアンの位相格子をπ／２格子と呼ぶ。
【００２３】
遮蔽格子４は、Ｘ線を遮る遮蔽部１０とＸ線を透過する透過部１１が周期的に配列した周期構造を有しており、回折格子で形成した自己像の明部の一部を遮ることができるように配置されている。尚、遮蔽部と透過部が周期的に配列しているとは、遮蔽部の周期構造が形成された領域内で遮蔽部と透過部が同じピッチで配列されていることの他に、遮蔽部と透過部のピッチが一定の規則性を持って変化するように配列されていることもさす。例えば中心に向かって遮蔽部と透過部のピッチが連続的に短くなっているような構造も遮蔽部と透過部が周期的に配列しているとする。
【００２４】
遮蔽部と透過部の周期や周期方向は、自己像の形状と形成したいモアレの形状によって決めることができる。尚、本明細書においてモアレとは、その周期が無限長か、もしくは無限長に限りなく近い場合も含む。すなわち、一枚の検出結果の画像内では周期が明瞭に現れない場合も本発明を用いることができる。遮蔽格子の一例を図２（ａ）と（ｂ）に示した。図２（ａ）に示した遮蔽格子は遮蔽部１０と透過部１１が一次元の周期で配列された周期構造を有している。遮蔽格子の周期構造は回折格子と同様に二次元の周期構造を有しても良く、例えば図２（ｂ）に示したような、井桁状の周期構造を有する遮蔽格子を用いることができる。また、遮蔽格子の周期構造は遮蔽部と透過部が市松状に配列した構造でも良い。
【００２５】
遮蔽格子の遮蔽部１０はＸ線透過率の低い材料から形成される。例えば金、白金、タングステン、タンタル、モリブデンなどである。これらを含む合金でも良い。透過部１１はＸ線透過率の高い材料から形成されている。例えば感光性レジストなどの樹脂やシリコンである。透過部１１は空洞となっていても良い。
【００２６】
遮蔽部１０はＸ線を完全に遮らなくても良いが、自己像の一部を遮ることでモアレを形成する程度にＸ線を遮る必要がある。よって、上記のようなＸ線透過率の低い材料により遮蔽格子の遮蔽部１０が形成されていている場合においても、遮蔽部１０は高いアスペクト比を持つことが必要である。
【００２７】
遮蔽格子を作製する方法としてめっきを用いることができる。平滑な基板表面に感光性レジストやＳｉにより高アスペクト比の構造物を形成し、その間をめっき物で充填する。シリコン基板をエッチングすることによって高アスペクト比の構造物を形成してめっき物を充填しても良い。このように形成された高アスペクト比の構造物は透過部を形成する。めっき物は、Ｘ線透過率の低い材料であればよいが、めっきが比較的容易なため、金又は白金が好ましい。めっき物が充填されて形成される構造物は遮蔽部を形成する。
【００２８】
遮蔽格子を作製するときに、遮蔽部と透過部の配列が一部で乱れることがある。本明細書における遮蔽部と透過部の配列の乱れとは、２種類に大別される。Ｘ線が透過すべき位置、つまり透過部があるべき位置に遮蔽部がある場合と、Ｘ線を遮蔽すべき位置、つまり遮蔽部があるべき位置に透過部がある場合である。
【００２９】
本来透過部があるべき位置とＸ線源を結ぶ直線上に、Ｘ線遮蔽部材があると、透過部があるべき位置に遮蔽部が形成される。透過部があるべき位置に遮蔽部があると、本来透過すべきＸ線を遮蔽してしまう。このように意図しない場所に遮蔽部が形成される原因として、遮蔽格子作製中に透過部を形成する構造物が欠落し、めっきが析出することや、透過部を形成する構造物の表面でめっきがキノコ状に析出すること等が挙げられる。
【００３０】
一方、本来遮蔽部があるべき位置とＸ線源を結ぶ直線上に、Ｘ線遮蔽部材がないと、遮蔽部があるべき位置に透過部が形成される。遮蔽部があるべき位置に透過部があると、本来遮蔽すべきＸ線を透過してしまう。このように意図しない場所に透過部が形成される原因として、レジスト残渣や、めっき前に透過部を形成する構造物の表面にゴミが付着することによるめっき未着等が挙げられる。
【００３１】
図２（ｃ）に示す遮蔽格子には、めっきが析出することにより、円形の遮蔽部１３が形成されている。図２（ｃ）に示した通り、円形の遮蔽部１３はその幅が周期構造の周期よりも大きいため、円形の遮蔽部１３は透過部があるべき位置にまで形成されている。この円形の遮蔽部１３が撮像素子上での撮像画素サイズ以上の大きさであり、その画素に検出されるべきＸ線をすべて遮蔽してしまうと、その画素ではＸ線の強度変化情報が得られず、被検体によるモアレの変形に関する情報が一部欠落する。一方、図２（ｃ）の円形の透過部１２のように、遮蔽部があるべき位置に透過部があると、本来遮蔽すべきＸ線を透過してしまい、その領域を透過したＸ線はモアレではなく自己像を形成したまま検出器に入射する。一般的に自己像の周期の変化は画素サイズよりも小さいため、被検体による自己像の変化に関する情報が一部欠落する。
【００３２】
円形の遮蔽部１３と、円形の透過部１２のように、遮蔽部と透過部の配列が乱れた領域を、本明細書では配列が乱れた領域と呼ぶ。尚、配列が乱れた領域の形状は問わない。
【００３３】
また、図２（ｃ）に示したような周期構造の周期以上の幅を有する透過部又は遮蔽部が形成されてない領域においても、透過部があるべき位置に遮蔽部がある、又は遮蔽部があるべき位置に透過部がある領域が発生し得る。例として、図２（ｄ）に示したような、周期構造がゆがんだ領域１４が挙げられる。そのような領域も配列が乱れた領域と呼ぶ。
【００３４】
尚、配列が乱れた領域が画素サイズよりも小さい場合であったとしても、その領域の存在により画素で得られる情報が減少するため、得られる被検体の位相情報に影響を与える可能性がある。
【００３５】
本実施形態には図２（ｃ）に示したような配列が乱れた領域を有する遮蔽格子４を用い、遮蔽格子４をアクチュエーター７により移動させて遮蔽格子と被検体の相対位置を変化させることで、配列が乱れた領域が、被検体の位相情報に与える影響を分散化する。尚、アクチュエーター７による遮蔽格子４の移動量と移動方向は、調節部８からの信号により調節される。
【００３６】
アクチュエーター７による遮蔽格子４の移動により、被検体と遮蔽格子の相対位置は少なくとも第１の相対位置から第２の相対位置に変化することができる。
【００３７】
遮蔽格子が図２（ｃ）に示したように一次元の周期構造を有し、周期方向をｘ方向、遮蔽格子面内において周期方向と垂直な方向をｙ方向とする。遮蔽格子と被検体が第１の相対位置から第２の相対位置へ変化する際に、遮蔽格子はｘ方向に平行に移動しても良いし、ｘｙ平面上を移動しても良い。尚、このｘｙ平面はＸ線源の中心と検出器の中心とを結ぶＸ線軸に垂直な面である。ｘｙ平面上を移動すると、ｙ方向においても撮像範囲を広くできる可能性があるが、移動量が大きくなるほど、一般的に移動量は大きい方が精度を保つことが難しくなるため、用いる遮蔽格子の周期構造の大きさや用いる移動手段に応じて適宜設定する。
【００３８】
周期が乱れた領域の影響を分散するために、第１の相対位置の時に周期が乱れた領域がある位置には、第２の相対位値の時に周期が乱れた領域以外の周期構造が形成された領域があることが好ましい。そのためには、遮蔽格子の周期方向における被検体と遮蔽格子の相対移動距離は、遮蔽格子の周期方向における遮蔽格子の周期が乱れた領域の大きさよりも大きく、遮蔽格子の周期方向における遮蔽格子の周期構造が形成された領域の長さよりも小さいことが好ましい。周期が乱れた領域が複数ある場合は、複数の領域の内、最も大きい領域の大きさとする。
【００３９】
但し、相対移動距離が周期が乱れた領域よりも小さくても本発明の効果を得ることはできる。尚、相対移動距離が周期が乱れた領域よりも小さくても、その差が検出器の画素の大きさよりも小さければ、周期が乱れた領域の影響の大部分を分散できるため、得られる被検体の位相情報に与える影響は小さい。周期構造が乱れた領域は、遮蔽格子作製後に１枚ずつ測定することが可能であり、遮蔽格子毎に移動量を設定することができる。
【００４０】
また、第１の相対位置から第２の相対位置へ変化する際に遮蔽格子はｘ方向へ平行移動せずに、ｘｙ平面内で回転移動しても良い。回転移動する際も、第１の相対位置の時に配列が乱れた領域がある位置には、第２の相対位置の時に配列が乱れた領域以外の周期構造が形成された領域があることが好ましい。そのためには、例えば配列が乱れた領域以外を回転中心として遮蔽格子を被検体に対して相対回転させればよい。
【００４１】
さらに、遮蔽格子のｘ方向への平行移動又はｘｙ平面上での移動と、ｘｙ平面内での回転移動の両方により被検体と遮蔽格子の相対位置が変化しても良い。また、アクチュエーター７は遮蔽格子だけでなく、回折格子や検出器を移動させても良い。
【００４２】
被検体と遮蔽格子が第１の相対位置から第２の相対位置へ変化すると、被検体と遮蔽格子の配列が乱れた領域の相対位置も変化するため、配列が乱れた領域の影響を撮像範囲内で分散することができる。但し、被検体と遮蔽格子が第１の相対位置から第２の相対位置へ変化しても、配列が乱れた領域の移動による変化以外は自己像と遮蔽格子により形成されるモアレが変化しない必要がある。以下、第１の相対位置から第２の相対位置への変化について具体的に説明をする。
【００４３】
まず、遮蔽格子がｘ方向へ平行移動又はｘｙ平面内を移動する場合について説明をする。
【００４４】
遮蔽格子が第１の相対位置から第２の相対位置へ変化することにより、被検体と遮蔽格子の相対位置は遮蔽格子の周期方向に遮蔽格子の周期の整数倍変化する。尚、遮蔽格子が２次元周期構造を有する場合でも配列が乱れた領域が移動すればよいので、周期方向のうち一つの方向（ｘ方向）にのみ平行移動すれば良い。２つの周期方向に平行移動する場合（ｘｙ平面内を移動する場合））は、遮蔽格子が第１の相対位置から第２の相対位置へ変化することにより、被検体と遮蔽格子の相対位置は遮蔽格子の２つの周期方向に遮蔽格子の周期の整数倍変化する必要がある。
【００４５】
本実施形態では、被検体を固定して遮蔽格子を遮蔽格子の周期方向に遮蔽格子の周期の整数倍移動させるが、遮蔽格子の周期方向における被検体と遮蔽格子の移動量の差が遮蔽格子の周期の整数倍になれば、被検体を移動させても良いし、両方を移動させても良い。被検体と遮蔽格子の相対位置が変化することにより、被検体において、遮蔽格子の周期が乱れた領域の影響を受ける領域が変化するため、その影響を分散化することができる。また、被検体と遮蔽格子の相対位置が遮蔽格子の周期方向において遮蔽格子の周期の整数倍であることにより、被検体のある位置の情報を有するＸ線が相対位置の変化により自己像の明部を形成したり、暗部を形成したりするのということを防ぐことができる。
【００４６】
被検体と遮蔽格子の相対位置が第１の相対位置から第２の相対位置へ変化してもモアレが変化しないようにするためには、遮蔽格子の周期方向において、自己像と遮蔽格子の相対位置が変化しないようにする。自己像と遮蔽格子の相対位置を変化させないためには、自己像の移動量が遮蔽格子の移動量になるように回折格子を移動させればよい。発散Ｘ線を用いる場合は、Ｘ線源から回折格子までの距離よりもＸ線源から遮蔽格子までの距離の方が大きいことにより、遮蔽格子上に形成される自己像が拡大されることを考慮する。
【００４７】
また、遮蔽格子の周期方向において、自己像と遮蔽格子の相対位置が遮蔽格子の周期の整数倍変化しても、配列が乱れた領域の移動による変化以外は自己像と遮蔽格子により形成されるモアレが変化しない。自己像と遮蔽格子の相対位置が遮蔽格子の周期の整数倍変化するためには、自己像を固定して遮蔽格子のみを周期方向に遮蔽格子の周期の整数倍の距離分移動すれば良い。また、自己像と遮蔽格子を移動させ、その移動距離の差が遮蔽格子の周期方向において遮蔽格子の周期の整数倍になるようにしても良い。
【００４８】
次に、遮蔽格子がｘ方向へ平行移動せず、ｘｙ平面内も移動せずにｘｙ平面での面内回転のみにより移動する場合について説明をする。図２（ａ）に示したように、遮蔽格子の周期構造が、遮蔽部と透過部が１次元方向に配列して形成されている場合、遮蔽格子が被検体に対して１８０度相対回転をする。すると、被検体のある位置の情報を有するＸ線が相対位置の変化によりモアレの明部を形成したり、暗部を形成したりするのということを防ぐことができる。
【００４９】
また、被検体と遮蔽格子の相対位置が第１の相対位置から第２の相対位置へ変化しても、自己像とモアレで形成されるモアレは変化しないようにするためには、遮蔽格子と自己像が相対回転しないか、又は１８０度相対回転すればよい。
【００５０】
遮蔽格子が図２（ｂ）のような２次元周期構造を有する場合、遮蔽格子が被検体に対して９０度の整数倍つまり９０度、１８０度、又は２７０度相対回転すれば良い。そうすれば、被検体のある位置の情報を有するＸ線が相対位置の変化によりモアレの明部を形成したり、暗部を形成したりするのということを防ぐことができる。またこの場合、被検体と遮蔽格子の相対位置が第１の相対位置から第２の相対位置へ変化しても、自己像とモアレで形成されるモアレは変化しないようにするためには、遮蔽格子と自己像が相対回転しないか、又は９０度の整数倍相対回転すればよい。
【００５１】
本実施形態の撮像装置はこのような遮蔽格子の移動に対応して検出器５によりＸ線の検出を行う。
【００５２】
検出器５は、Ｘ線の強度情報を検出することのできる撮像素子を有し、自己像と遮蔽格子により形成されるモアレの強度分布を検出する。検出はアクチュエーター７による遮蔽格子の移動に対応して行い、少なくとも、被検体と遮蔽格子の相対位置が第１の相対位置の時と第２の相対位置の時で検出を行う。検出は、第１の相対位置の時と第２の相対位置の時とで別々に検出を行っても良いし、１回の検出中に被検体と遮蔽格子の相対位置を第１の相対位置から第２の相対位置へ変化させても良い。１回の検出中に相対位置を変化させると、第１の相対位置の時に形成されるモアレの検出結果と第２の相対位置の時に形成されるモアレの検出結果が重畳し、１つの検出結果として得られる。一般的に検出器は一度の検出毎（１つの検出結果を得る毎）にノイズが生じるため、このように一回の検出中に被検体と遮蔽格子の相対位置を変化させる方が、相対位置毎に検出を行うよりもノイズを抑えることができるため好ましい。また、１回の検出中に被検体と遮蔽格子の相対位置を変化させる際には、相対位置の移動中は被検体にＸ線が照射されないようにすると、遮蔽格子の移動により検出結果がぼけることを防げるため更に好ましい。被検体にＸ線が照射されないようにするためには、Ｘ線源からＸ線の出射を停止しても良いし、Ｘ線源から被検体の間にシャッターを配置して被検体へＸ線が照射されないようにしても良い。シャッターは例えば鉛などＸ線吸収の大きい材料により形成され、用いるＸ線を十分遮光する厚さを有すれば良い。また、シャッターをＸ線源と被検体の間ではなく、被検体と検出器の間に配置しても遮蔽格子の移動により検出結果がぼけることを防ぐことができる。但し、被検体の被曝量を低下させる必要がある時には上述のように被検体にＸ線が照射されないようにすることが好ましい。
【００５３】
遮蔽格子の移動にかかる時間が撮像時間に対して十分早い場合は、遮蔽格子の移動により生じるぼけの影響が小さいため、遮蔽格子の移動中もＸ線を被検体に照射したままでも良い。
【００５４】
本実施形態では、被検体と遮蔽格子の相対位置が第１の相対位置から第２の相対位置へ変化してもモアレが変化しない。
【００５５】
そのため、相対位置の変化毎に検出を行っても、１回の検出中に相対位置を変化させても、第１の相対位置の時の検出結果と第２の相対位置の時の検出結果を積算したものから位相回復処理を行うことができる。そのため、位相回復処理を一度で行うことができる。加えて、積算した検出結果が、位相回復処理できる程度のコントラストであれば良いいため、第１の相対位置から第２の相対位置への変化に伴いモアレが変化する場合と比較して、被検体へのＸ線照射量を減少できる可能性がある。尚、相対位置の変化によりモアレが変化すると、１つの検出結果をそれぞれ位相回復し、その結果を最後に統合する必要がある。そのため、位相回復を複数回行う必要があるのに加え、１回の検出毎に位相回復処理できる程度のコントラストを得る必要がある。
【００５６】
演算部９は、検出器５と接続されており、検出器による検出結果を用いて位相回復の演算をすることで被検体の位相情報を得る。本実施形態では、フーリエ変換法を用いた位相回復を行うことで、検出結果から被検体２０の微分位相像の情報を取得し、それを積分することで位相像を取得するが、例えば微分位相像だけを取得しても良い。
【００５７】
フーリエ変換法を用いる場合、検出結果をフーリエ変換して空間周波数ペクトルを取得し、この空間周波数スペクトルからキャリア周波数に由来する成分を取り出して逆フーリエ変換することで被検体２０の微分位相情報を取得することができる。本実施形態ではフーリエ変換法を用いることで被検体２０の微分位相像と位相像を取得するが、他の方法を用いても良い。一例として縞走査法を用いる方法が挙げられる。
【００５８】
（実施例１）
実施例１では、１次元に周期を有する回折格子と遮蔽格子を用いて被検体の位相情報を取得する方法の例を示す。
【００５９】
Ｘ線撮像装置の構成は、実施形態１と同様に図１に示した構成である。回折格子は、位相進行部と位相遅延部が７．３５μｍピッチで１次元周期的に配列した周期構造を有する。この周期構造は、等しい幅の位相進行部と位相遅延部の幅から成り、位相進行部を透過したＸ線は位相遅延部を透過したＸ線に対して位相がπラジアン進行する。このような回折格子はＳｉウェハーをエッチングすることにより作製することができる。
【００６０】
遮蔽格子は５０ｍｍ角のエリアに４．０μｍピッチで遮蔽部と透過部が配列した周期構造を有する。この遮蔽格子は例えば、シリコンのような樹脂基板にＸ線でパターンを露光することにより形成した樹脂のモールドに金めっきを実施して作製することができる。金めっき後の遮蔽構造の表面には半球状の金析出物が観察され、その大きさは最大で直径４０μｍとした。この金析出物が存在する領域が本実施例における配列が乱れた領域である。
【００６１】
Ｘ線源から回折格子までの距離を１１７０ｍｍ、回折格子から遮蔽格子までの距離を１０４ｍｍとする。検出器は遮蔽格子の直後に設置し、その画素ピッチは５０μｍとする。Ｘ線が照射されるエリアは、鉛の遮光部材を用いることにより、回折格子および遮蔽格子の周期構造が形成されたエリア内に限定する。
【００６２】
Ｘ線を回折格子に照射すると、回折格子により形成される自己像と遮蔽格子により検出器でモアレが検出される。回折格子と遮蔽格子の相対位置と、検出器に対する回折格子と遮蔽格子の周期方向の角度を調整することで、モアレのピッチと周期方向を調整することが可能である。本実施例では、モアレのピッチが検出器４画素分に相当する２００μｍとなるように回折格子、遮蔽格子、検出器の位置を調整する。
【００６３】
従来のように、Ｘ線源、被検体、回折格子、遮蔽格子、検出器を移動せずに１回の検出により得られた検出結果を用い、フーリエ変換法により位相情報を取得すると、遮蔽格子の配列が乱れた領域がある画素周辺で位相情報が欠落する。これに対して本実施例では、遮蔽格子を遮蔽格子の周期方向に遮蔽格子のピッチの１１倍である４４μｍずつ２回移動して撮像を行う。本実施例の撮像装置が行う撮像方法について簡単に説明をする。
【００６４】
まず、被検体と遮蔽格子が第１の相対位置になるように配置し、Ｘ線源から被検体へＸ線の照射を行い、被検体により位相の変調を受けたモアレを検出器で検出する。
【００６５】
次に、検出器は検出状態を保ったまま、Ｘ線の被検体への照射を停止して遮蔽格子を遮蔽格子の周期方向へ４４μｍ移動させる。これにより、被検体と遮蔽格子は第２の相対位置で配置される。遮蔽格子を移動させた後、再び被検体へＸ線の照射を行う。このとき、検出器は検出状態を保ったままなので再び検出器の撮像素子にＸ線が入射し、被検体と遮蔽格子が第２の相対位置を取る時のモアレが検出される。
【００６６】
再び検出器の検出状態を保ったまま、Ｘ線の照射を停止して遮蔽格子を遮蔽格子の周期方向に４４μｍ移動させる。これにより、被検体と遮蔽格子は第３の相対位置で配置される。遮蔽格子を移動させた後、再び被検体へＸ線の照射を行い、遮蔽格子が第３の相対位置を取る時のモアレを検出する。
【００６７】
検出器が１度の検出を行う間に、被検体と遮蔽格子は第１の相対位置と第２の相対位置と第３の相対位置を取る。そのため、遮蔽格子がそれぞれの位置を取る時に形成されるモアレは１つの検出結果に重畳する。
【００６８】
また、遮蔽格子の移動に伴って遮蔽格子の配列が乱れた領域も移動する。
【００６９】
そのため、１つの検出結果内で配列が乱れた領域が移動し、遮蔽格子を移動させないで検出を行った場合にはモアレが検出できなかった領域でもモアレが検出できる。但し、被検体と遮蔽格子が第１の相対位置、第２の相対位置、第３の相対位置のそれぞれを取るときに周期が乱れた領域によりＸ線の透過が妨げられた領域はほかの領域と比較してモアレのコントラストが低い。そのため、これらの領域からも位相回復により被検体の位相情報が得られるようにＸ線の照射量と検出時間を設定する。
【００７０】
一度の検出で得られた１つの検出結果を用い、フーリエ変換法により位相回復を行うことで、遮蔽格子を移動せずに撮像した場合に欠落した領域の位相情報を取得できる。
【００７１】
（実施例２）回折格子−遮蔽格子を固定して移動
実施例２では、回折格子と遮蔽格子の相対位置を固定し、回折格子と遮蔽格子を移動させることで被検体と遮蔽格子の相対位置を変化させる撮像装置の例を示す。本実施例の撮像装置は、回折格子と遮蔽格子の相対位置が変化しないように固定されており、アクチュエーターが遮蔽格子と共に回折格子を移動させることと、その移動量以外は実施例１と同様である。本実施例において、遮蔽校と回折格子は遮蔽格子の周期方向に２００μｍずつ２回移動する。つまり、第２の相対位置は第１の相対位置から遮蔽格子の周期方向に２００μｍ相対移動した位置であり、第３の相対位置は第２の相対位置から遮蔽格子の周期方向に２００μｍ相対移動した位置である。
【００７２】
実施例１と同様に、遮蔽格子の移動による被検体と遮蔽格子の相対移動に対応して検出器によりモアレを検出し、その結果に基づいて演算部により位相回復を行うことで、実施例１と同様の位相情報を取得することができる。
【００７３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１  Ｘ線源
３  回折格子
４  遮蔽格子
５  検出器
７  アクチュエーター
９  演算部
２０  被検体
【図１】
2013116270.tif 000003
【図２】
2013116270.tif 000004