(57)【要約】【課題】異なるＸ線エネルギー下で干渉条件を成立させることができ、任意のＸ線エネルギーで撮影可能な位相検出型Ｘ線撮影装置を提供する。【解決手段】Ｘ線撮影装置は、Ｘ線源１０１とＸ線検出器１０６との間に、Ｘ線源から順に配置された第１から第３のグレーティング部１０３、１０４及び１０５とを備える。第１及び第３のグレーティング部１０３、１０５は、それぞれ、複数のグレーティング部材からなり、当該複数のグレーティング部材を面内回転することにより、Ｘ線遮蔽部とＸ線透過部とが交互に配列したモアレ縞が生成される。Ｘ線エネルギーに応じてグレーティングの相対回転角度を調整することにより、モアレ縞の遮蔽部と透過部との繰り返し周期を変化させて、干渉条件を成立させる。【選択図】図１
2016156697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、被検体を挟んで前記Ｘ線源に対向配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に、前記Ｘ線源から順に配置された第１のグレーティング部、第２のグレーティング部及び第３のグレーティング部とを含み、
前記第１のグレーティング部及び第３のグレーティング部は、それぞれ、Ｘ線を遮蔽する遮蔽部とＸ線を透過する透過部とが交互に配列した構造を有し、前記遮蔽部と透過部との繰り返し周期が可変であることを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
前記第１のグレーティング部及び第３のグレーティング部は、それぞれ、複数のグレーティング部材からなり、当該複数のグレーティング部材を面内回転して相対回転角度を調節する角度調節機構を備えることを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項３】
請求項２に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
前記第１のグレーティング部及び第３のグレーティング部は、それぞれ、前記複数のグレーティング部材の相対回転角度を変化させることにより、前記複数のグレーティング部材の面内でのずれに基き発生するモアレ縞の周期が変化することを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項４】
請求項２に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
撮影時のＸ線エネルギーに応じて、前記角度調節機構を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
前記第３のグレーティング部を、前記第２のグレーティング部との距離が変化すように移動する移動ステージをさらに備えることを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項６】
請求項５に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
撮影時のＸ線エネルギーに応じて、前記移動ステージを制御する制御部を有することを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
前記第１から第３のグレーティング部は、それらの主平面が、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の方向に対し直交する位置から傾斜した位置に傾斜角度を変更する傾斜機構を備えることを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
前記第２のグレーティング部は、グレーティング周期が固定された位相格子からなり、第１のグレーティング部からの距離が固定されていることを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
前記Ｘ線検出器を、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の方向に沿って、前記第３のグレーティングに対し相対移動する移動ステージをさらに備えたことを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
前記第１のグレーティング部又は第３のグレーティング部を、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の方向と直交し且つ前記第２のグレーティング部のグレーティング配列方向に沿って移動する横移動ステージをさらに備えたことを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
前記第１のグレーティング部又は第３のグレーティング部の横移動方向の異なる位置で前記Ｘ線検出器が検出した信号を用いて、位相コントラスト画像を再構成する演算部をさらに備えたことを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の位相検出型Ｘ線撮影装置であって、
前記Ｘ線源、第１から第３のグレーティング部及びＸ線検出器を、互いの位置関係を維持した状態で、前記第１のグレーティング部と第２のグレーティング部との中間にある点を中心として回転させる回転機構と、前記回転中に前記Ｘ線検出器が検出した信号を用いて検査対象の位相コントラストＣＴ像を形成する演算部とをさらに備えたことを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【請求項１３】
Ｘ線を照射するＸ線源と、被検体を挟んで前記Ｘ線源に対向配置され、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に、前記Ｘ線源から順に配置された第一のグレーティング部、第二のグレーティング部及び第三のグレーティング部とを含み、
前記第一のグレーティング部及び第三のグレーティング部は、それぞれ、複数のグレーティング部材からなり、複数のグレーティング部材間の面内角度のずれによって、Ｘ線を遮蔽する遮蔽部とＸ線を透過する透過部とが交互に配列した縞状の構造を発生するものであり、
前記複数のグレーティング部材を面内回転して相対回転角度を調節する角度調節機構を備えることを特徴とする位相検出型Ｘ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いた画像取得装置に関し、特に、Ｘ線微分位相コントラスト画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線を用いた画像取得技術は、Ｘ線の透過すなわち被検体のＸ線吸収率の分布を基礎とするものであったが、被検体をＸ線が透過する際に組織に依存して生じるＸ線の位相シフトの効果（コントラスト）はＸ線吸収よりも大きいことが知られており、この位相シフトの画像化技術を医用画像へ適用する試みがなされている。この技術は、位相コントラスト撮影技術或いは位相検出型撮影技術と呼ばれ、吸収コントラスト画像では描画することが困難であった軟組織の描出が期待されている。
【０００３】
現在知られている位相コントラスト撮影技術では、タルボ・ロー干渉計を用いた装置を用いる。この装置では、Ｘ線源を微小光源に分割するための、吸収型回折格子からなる第１のグレーティングがＸ線源と被検体との間に配置される。また被検体とＸ線検出器との間には、位相を変化させる材質を所定周期で配列した第２のグレーティングと、第２のグレーティングの効果により形成される干渉縞のピッチで規制される周期をもつ第３のグレーティングとが配置される。このような装置において干渉条件を成立させるための構造は、Ｘ線エネルギー、グレーティング間距離、各グレーティングの周期等により決定される。例えば測定に用いるＸ線エネルギーを変化させた場合には、グレーティング間の距離や周期を変更する必要がある。
【０００４】
一般に、人体等を撮影する場合、撮影部位に対する最適なＸ線エネルギーは異なるため、撮影部位ごとに使用されるＸ線エネルギーは変更される。上述したタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線位相コントラスト撮影装置を人体に適用した場合、撮影部位に対応して最適なＸ線エネルギーに変更するには、Ｘ線エネルギーを変更する都度グレーティングも変更する必要がある。このことは装置の利便性の低下、高コスト化を招く。
【０００５】
Ｘ線エネルギーの変更に伴うグレーティングの変更を回避する技術が特許文献１に提案されている。この技術では、高いＸ線エネルギーと低いＸ線エネルギーの２種類に対応するために、被写体とＸ線検出器との間に配置される２つのグレーティングに、それぞれ高Ｘ線エネルギー用と低Ｘ線エネルギー用の２枚のグレーティングを重ねたものを用いる。そして高Ｘ線エネルギー用のグレーティングの組と低Ｘ線エネルギー用のグレーティングの組とで、グレーティングの方向を直交させて重ねている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１２５４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
撮影部位に応じた最適Ｘ線エネルギーは、例えば２０ｋｅＶ以下の低エネルギーから１００ｋｅＶ以上の高いエネルギーまで広い範囲に存在するが、特許文献１に記載された技術では、２つの予め決められたＸ線エネルギーにしか対応することができない。
【０００８】
またタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置では、グレーティング間の距離（Ｘ線の照射方向に沿った距離）を調整することで干渉条件を成立させて、Ｘ線エネルギーの変化に対応することも考えられるが、この場合、一般的な人体のＸ線撮影に用いられるＸ線エネルギーの範囲であっても調整すべき距離が１ｍ以上に及ぶ場合もあり、実用的なＸ線撮影装置を実現できない。
【０００９】
本発明は、任意のＸ線エネルギーに対応可能な位相検出型Ｘ線撮影装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の位相検出型Ｘ線撮影装置は、吸収型回折格子で構成される２つのグレーティング部、すなわちＸ線源と被検体との間に配置される第１のグレーティング部、及び、被検体とＸ線検出器との間であってＸ線検出器側に配置される第３のグレーティング部に、グレーティング周期を変更する手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明において、被検体とＸ線検出器との間であって被検体側に配置される第２のグレーティング部は、グレーティング周期が一定であり、第１のグレーティング部に対し位置が固定されている。
【００１２】
また本発明の位相検出型Ｘ線撮影装置は、第２のグレーティング部に対し、第３のグレーティング部をＸ線の照射方向に沿って移動する移動手段を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸収型回折格子で構成される２つのグレーティング部に、グレーティング周期を可変とする機構を備えることにより、被検体と検出器との間で被検体側に配置されるグレーティング（第２のグレーティング部）の周期と位置を固定したまま、Ｘ線エネルギーの変更に対応して干渉条件を成立できる、即ちＸ線微分位相コントラスト撮影が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態のＸ線撮影装置の全体構成の概要を示す図
【図２】Ｘ線撮影装置を構成するグレーティングの構造を示す正面図及び拡大断面図で、（ａ）は第１グレーティング部を構成する１つのグレーティングを示し、（ｂ）は第２グレーティング部を示し、（ｃ）は第３グレーティング部を構成する１つのグレーティングを示す。
【図３】２枚のグレーティングの面内回転のずれによってモアレが発生している状態を示し、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に回転のずれ（相対回転角度）が大きく、モアレ縞の周期ｇ１ｔが小さくなる様子を示している。
【図４】第１グレーティング部におけるグレーティングの相対回転角度とグレーティング周期ｇ１ｔの関係を示す図
【図５】従来のタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置の全体構成を示す図
【図６】従来のタルボ・ロー干渉計を用いたＸ線撮影装置において、異なるＸ線エネルギーにおいて干渉条件を成立するための条件を示す図
【図７】第一実施形態の制御部の構成を示す機能ブロック図
【図８】第一実施形態のＸ線撮影装置において、異なるＸ線エネルギーにおいて干渉条件を成立するための条件を示す図
【図９】（ａ）は、図８と同じグラフを示す図、（ｂ）は第１及び第３グレーティング部のグレーティング周期と、それを達成するグレーティング間の相対回転角度との関係を示す図
【図１０】第一実施形態の撮影手順を示すフロー。
【図１１】２つのグレーティングの組み合わせにおける透過部の面積（開口面積）とグレーティングの相対回転角度との関係を示す図で、（ａ）は単一の開口の場合、（ｂ）はグレーティング全体の場合を示す。
【図１２】第二実施形態のＸ線撮影装置の概要を示す図
【図１３】第二実施形態の制御部の構成を示す機能ブロック図
【図１４】Ｘ線エネルギーの違いによる位相コントラストの変化を説明する図で、（ａ）はＸ線エネルギーと位相ずれ量との関係を示すグラフ、（ｂ）はＸ線エネルギーが２０ｋｅＶの場合の位相コントラスト、（ｃ）はＸ線エネルギーが１００ｋｅＶの場合の位相コントラストをそれぞれ示す。
【図１５】第二実施形態のＸ線撮影装置による効果を説明する図で、（ａ）はＸ線エネルギーと位相ずれ量との関係を示すグラフ、（ｂ）はＸ線エネルギーが２０ｋｅＶの場合の位相コントラストを示す。
【図１６】第二実施形態の撮影手順を示すフロー。
【図１７】第三実施形態のＸ線撮影装置の全体構成の概要を示す図
【図１８】第三実施形態のＸ線撮影装置による効果を説明する図で、（ａ）は第２グレーティング部と第３グレーティング部との距離を一定にした場合のＸ線エネルギーによる画像拡大率の変化を示し、（ｂ）は異なるＸ線エネルギー条件で画像拡大率を一定にするための第２グレーティング部と第３グレーティング部との距離の変化を示す。
【図１９】第一〜第三実施形態の変更例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施形態のＸ線撮影装置は、Ｘ線を照射するＸ線源（１０１）と、被検体（１０９）を挟んでＸ線源に対向配置され、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器（１０６）と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に、Ｘ線源から順に配置された第１のグレーティング部（１０３）、第２のグレーティング部（１０４）及び第３のグレーティング部（１０５）とを含む。第１のグレーティング部（１０３）及び第３のグレーティング部（１０５）は、それぞれ、Ｘ線を遮蔽する遮蔽部とＸ線を透過する透過部とが交互に配列した構造を有し、遮蔽部と透過部との繰り返し周期が可変である。
【００１６】
具体的には、第１のグレーティング部（１０３）及び第３のグレーティング部（１０５）は、それぞれ、複数のグレーティング部材からなり、当該複数のグレーティング部材を面内回転して相対回転角度を調節する角度調節機構（５０１〜５０４）を備える。角度調節機構により、複数のグレーティング部材の相対回転角度を変化させることにより、複数のグレーティング部材の面内でのずれに基き発生するモアレ縞の周期、即ちグレーティング周期を変化させる。本実施形態のＸ線撮影装置は、また、撮影時のＸ線エネルギーに応じて、角度調節機構を制御する制御部（１０７）をさらに備える。
【００１７】
また本実施形態のＸ撮影装置は、第３のグレーティング部（１０５）を、第２のグレーティング部との距離を変化させるように移動する移動ステージ（５０８）をさらに備える。制御部は、撮影時のＸ線エネルギーに応じて、移動ステージを制御する。
【００１８】
＜第一実施形態＞
以下、図面を参照して本実施形態のＸ線撮影装置を説明する。図１に本実施形態のＸ線撮影装置の全体構成を示す。
【００１９】
このＸ線撮影装置は、位相コンストラスト画像撮影用の装置で、図示するように、Ｘ線源１０１と、Ｘ線源１０１が発するＸ線を検出可能な位置に配置されたＸ線検出器１０６と、Ｘ線源１０１と被写体１０９との間に配置される第１グレーティング部１０３と、被写体１０９とＸ線検出器との間に配置される第３グレーティング部１０５と、被写体１０９と第３グレーティング部１０５との間に配置される第２グレーティング部１０４と、を備えている。またＸ線撮像装置は、上述した各要素や各要素に備えられた機構部（後述）の動作を制御するための制御装置（制御部）１０７やＸ線検出器１０６が検出した信号を処理し、画像等を生成する演算装置（演算部）１０８が備えられている。演算装置１０８は制御装置１０７とともに一つのコンピュータシステムとして構築することができる。なお以下の説明において、第１から第３グレーティング部を特に区別しない場合は、総称してグレーティング部という場合もある。
【００２０】
また図１において、Ｘ線源１０１のＸ線焦点とＸ線検出器１０６とを結ぶ直線方向をｚ方向、ｚ方向と直交する、図の上下方向をｙ方向、ｙ方向と直交する方向をｘ方向と定義する。
【００２１】
Ｘ線源１０１はＸ線管を備え、電源１０２に接続されており、所定のＸ線エネルギーのＸ線を照射する。Ｘ線管に供給する管電流、管電圧などの条件を変更することによりＸ線エネルギーを変化させることができる。通常、Ｘ線源１０１から照射されるＸ線は、エネルギー分布を有しており、分布のピークのＸ線エネルギーが位相コントラスト画像撮影において主たる働きをするＸ線エネルギーである。本明細書では、「Ｘ線源１０１が発する所定のＸ線エネルギー」は、「主たる働きをするＸ線エネルギー」を言うものとする。
【００２２】
Ｘ線検出器１０６は、ＦＰＤ（ＦＬＡＴ  ＰＡＮＥＬ  ＤＥＴＥＣＴＯＲ）等の公知の平面検出器から構成することができ、その検出面がＸ線源１０１から照射されるＸ線の中心ビームとほぼ直交するように配置されている。Ｘ線検出器１０６は、必要に応じて挿入される信号処理装置を介して演算装置１０８に接続されている。信号処理装置は、信号を電気的に処理するアナログ回路であってもよいし、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号を処理するプロセッサであってもよい。
【００２３】
第１グレーティング部１０３は、一組のグレーティングＧ１−１、Ｇ１−２からなり、これらグレーティングＧ１−１、Ｇ１−２を重ね合わせることにより発生するモアレを利用して所定の周期ｇ１ｔをもつグレーティングとして機能する。グレーティングＧ１−１、Ｇ１−２の重ね合わせによるモアレについては後に詳述するが、グレーティングの重ね合わせにより発生するモアレ縞の配列方向は概ねグレーティングＧ１−１、Ｇ１−２の格子の配列方向と直交する。
【００２４】
グレーティングＧ１−１、Ｇ１−２は、それぞれ、図２（ａ）に示すように、Ｘ線を透過する基板２０１の上に線状のＸ線遮蔽体２０２を所定の周期ｇ１ｔ０で配列した構造を有する。即ち、グレーティングＧ１−１、Ｇ１−２は、所謂吸収型回折格子であり、Ｘ線透過部（以下、単に透過部という）とＸ線遮蔽部（以下、単に遮蔽部という）とが交互に配列した構造を有する。グレーティングＧ１−１とＧ１−２とは構造及び周期が同じであり、図２（ａ）には一つのグレーティングのみを示している。
【００２５】
また一組のグレーティングＧ１−１、Ｇ１−２は、それぞれ、回転調節機構５０１、５０２に固定されており、回転調節機構によって両者がなす角度（相対回転角度）を調節することができる。回転調節機構５０１、５０２は、制御装置１０７の制御のもとで動作し、本実施形態では、それぞれのグレーティングを、Ｘ軸或いはＹ軸を基準に符号が逆で同じ角度回転させる。なお図示する実施形態では、一組のグレーティングＧ１−１、Ｇ１−２の両方が、それぞれ回転調節機構５０１、５０２を備えている場合を示しているが、単一の回転調節機構で実現することも可能である。回転調節機構としては、例えばグレーティングを固定するリング状のフレームとそれを１°程度のオーダーで回転させる回転機構などが採用できる。回転機構は公知の構造を採用することができるので、ここでは説明を省略する。
【００２６】
グレーティングＧ１−１とグレーティングＧ１−２との距離は、特に限定されるものではないが、付随する機構部の物理的な接近が許容する限り密着して一体化することが好ましい。
【００２７】
第２グレーティング部１０４は、Ｘ線の回折像を生じさせる回折格子で、例えば図２（ｂ）に示すように、Ｘ線を透過するシリコン基板等の基材２０３の上に、透過するＸ線の位相を変化させる材質からなる位相変化部２０４を所定の周期ｇ２ｔで配列した構造を持つ。位相を変化させる材質とは、Ｘ線がその材質を透過するときにＸ線の位相が変化する材料であり、一般にＡｕ、Ｎｉ等の金属が用いられる。位相シフト量は材料とその厚みによって異なり、材料と厚みを適切に選択することにより調整することができる。このような構造のグレーティングは位相格子或いは位相型回折格子とも呼ばれ、このグレーティングをＸ線が透過することにより回折像を生じる。ここでＸ線は被写体１０９を透過することによって位相シフトしたＸ線であるので、回折像はこの位相シフト分を含むものとなる。
【００２８】
第２グレーティング部１０４における位相変化部２０４の配列方向は、第１グレーティング部１０３において二つのグレーティングの組み合わせにより形成される透過部と遮蔽部の配列方向（モアレ縞の配列方向）と同じである。
【００２９】
第１グレーティング部１０３と第２グレーティング部１０４は、両者の間に被写体１０９が配置される空間を含み、一定の距離Ｌを保つように装置内に固定されている。なお距離Ｌは、第１グレーティング部１０３の２つのグレーティングのうち、Ｇ１−２（第２グレーティング部１０４に近い方）から第２グレーティング部１０４までの距離と定義する。
【００３０】
第３グレーティンング部１０５は、第１グレーティング部１０３と同様に、一組のグレーティングＧ５−１、Ｇ５−２からなり、グレーティングＧ５−１、Ｇ５−２は、それぞれ回転調節機構５０３、５０４が備えられている。回転調節機構５０３、５０４の動作は制御装置１０７により制御される。グレーティングＧ５−１、Ｇ５−２の構造は、第１グレーティング部１０３を構成するグレーティングＧ１−１、Ｇ１−２と同様であり、図２（ｃ）に示すように、Ｘ線を透過する基材２０５の上に、Ｘ線を遮蔽する材料からなる遮蔽部が縞状に形成されている。２つのグレーティングＧ５−１、Ｇ５−２はグレーティング周期が同じである。第３グレーティング部１０５は、これらグレーティングＧ５−１、Ｇ５−２をゼロ以外の相対回転角度で重ね合わせることにより発生するモアレを利用して所定の周期ｇ３ｔをもつグレーティングとして機能する。
【００３１】
第３グレーティング部１０５は、第２グレーティング部１０４により形成される回折像に対しモアレを生じさせて、第２グレーティング部１０４を透過するＸ線に含まれる位相シフトの情報をＸ線透過量として描出させるためのものである。このため第３グレーティングは、それを構成する２つのグレーティングの組み合わせにより生成されるグレーティング（モアレによるグレーティング）の配列方向が第２グレーティング部１０４のグレーティング配列方向と同じで且つグレーティング周期（透過部と遮蔽部の配列周期）ｇ３ｔが、第２グレーティング部１０４の干渉縞の周期ｐと同じになるように、２つのグレーティングの相対回転角度が調整される。２つのグレーティングＧ５−１、Ｇ５−２間の距離は、第１グレーティング部１０３と同様に、物理的に最小な距離でもよいし所定の距離でもよい。
【００３２】
第３グレーティング部１０５は、第３グレーティング部１０５をグレーティング面と平行な面内でグレーティング配列方向と平行な方向（ｘ方向）に移動する横移動ステージ５０７に搭載されている。この第３グレーティング部１０５を搭載した横移動ステージ５０７は、さらに縦移動ステージ５０８に搭載されている。縦移動ステージ５０８は、第３グレーティングをグレーティング面と直交する方向（ｚ方向）に移動し、第２グレーティング部１０３との間の距離ｄを調整するための機構である。この場合の距離ｄは、第２グレーティング部１０４から第３グレーティング部１０５のグレーティングＧ５−１までの距離と定義する。
【００３３】
横移動ステージ５０７及び縦移動ステージ５０８の動作は制御装置１０７により制御される。
【００３４】
次に、第１グレーティング部１０３及び第３グレーティング部１０５におけるグレーティング周期の調整について詳述する。なお第１グレーティング部１０３及び第３グレーティング部１０５において、２つのグレーティングの組み合わせでモアレ縞のグレーティングを形成するしくみは共通しているので、以下の説明では代表して第１グレーティング部について説明する。
【００３５】
既に述べたように、グレーティングＧ１−１、Ｇ１−２は、回転調節機構５０１、５０２によって互いの面内での回転角度（相対回転角度）を変更することが可能である。この相対回転角度がゼロでない場合に、これらを重ね合わせるとモアレが発生する。モアレは、第１グレーティング部１０３を透過するＸ線の濃淡の縞模様であり、遮蔽部と透過部とからなる縞模様すなわちグレーティングと見做すことができる。
【００３６】
モアレにおける縞の配列方向は、グレーティングＧ１−１、Ｇ１−２のグレーティングの配列方向とほぼ直交する方向となる。詳しくは、例えばグレーティングＧ１−１、Ｇ１−２の遮蔽部或いは透過部に沿った方向のｘ方向に対する角度がそれぞれ±θ（相対回転角度が２θ）場合、モアレの縞の方向はｙ方向即ち縞の配列方向はｘ方向となる。
【００３７】
またモアレの周期は、第１グレーティング部１０３のグレーティング周期ｇ１ｔと見做すことができ、二つのグレーティングＧ１−１及びＧ１−２がなす角度によって異なる。図３に、二つのグレーティングＧ１−１及びＧ１−２がなす相対回転角度が異なる場合に発生するモアレを示す。図中、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に、相対回転角度が大きくなり、それに従いモアレの周期即ちグレーティング周期は小さくなる。相対回転角度とグレーティング周期ｇ１ｔとの関係は、図４に示すように、次式（１）で表すことができる。
【００３８】
［数１］
ｇ１ｔ＝（ｇ１ｔ０／２）÷sinθ      （１）
式（１）において、ｇ１ｔ０はグレーティングＧ１−１及びＧ１−２の周期である。式（１）より、二つのグレーティングＧ１−１及びＧ１−２の相対回転角度を調整することで、第１グレーティング部１０３のグレーティング周期ｇ１ｔを制御することが可能であることがわかる。
【００３９】
第３グレーティング部１０５についても、同様に、それを構成する二つのグレーティングＧ５−１及びＧ５−２がなす相対回転角度を調整することで、グレーティング周期ｇ３ｔを制御することが可能となる。
【００４０】
このように第１グレーティング部１０３及び第３グレーティング部１０５を、それぞれ、調整可能なグレーティング周期を持つ一つのグレーティングと見做した場合、図１に示すＸ線撮影装置は、回転調整機構部５０１〜５０４及び縦移動ステージ５０８を除き、図５に示す従来のＸ線撮影装置と同様の構成となる。なお図５中、図１の要素と同じ要素は同じ符号で示す。
【００４１】
ここで本発明及び従来のＸ線撮影装置が利用するタルボ・ロー干渉計を用いた測定技術において、干渉条件を成立させる装置の条件は、Ｘ線エネルギー、第２グレーティング部１０４と第３グレーティング部１０５（図５の従来装置ではグレーティング４０５）の間の距離ｄ等により決定され、それらの関係は式（２）で近似される。
【００４２】
【数２】
2016156697.tif 000003
式（２）中、ｍは奇数、ηは１又は２、λは主たる働きをするＸ線の波長、ｇ２ｔは第２グレーティング部１０４のグレーティング周期である。
【００４３】
また回折格子である第２グレーティング部１０４の回折像（干渉縞）の周期ｐは、第１グレーティング部１０３（図５の従来装置ではグレーティング４０３）と第２グレーティング部１０４の間の距離をＬとすると次式（３）で表される。
【数３】
2016156697.tif 000004
【００４４】
第３グレーティング部１０５（図５の従来装置ではグレーティング４０５）のグレーティング周期ｇ３ｔは、この回折像の周期ｐと等しくなるように設計される。また第１グレーティング部の１０３のグレーティング周期ｇ１ｔは、周期ｐを用いて次式（４）で近似される。
［数４］
ｇ１ｔ＝ｐ（Ｌ／ｄ）    （４）
【００４５】
式（２）〜（４）からわかるように、Ｘ線エネルギーが決定すると干渉条件を成立させるために必要な各グレーティングの周期が規定されることになる。しかし一般にグレーティングは、シリコン基板の上に金属等で周期構造を形成したものであるので、Ｘ線エネルギーの変更に対応するためには、グレーティングの交換が必要となる。一方、各グレーティングの周期を固定したまま、Ｘ線エネルギーを変化させた場合に干渉条件を成立させるためには、第２及び第３グレーティング部間の距離ｄの変化を第１及び第２グレーティング部間の距離Ｌで調整することが考えられる。しかしこの場合、測定において主たる働きをするＸ線エネルギーの比率に応じて距離Ｌが変化するため実用的な寸法範囲で広いＸ線エネルギーに対応することは難しい。図６は各グレーティングの周期を固定してＸ線エネルギーを変化させた場合に干渉条件を成立させるための距離ｄ及び距離Ｌの変化を示したグラフである。図６において、横軸はＸ線エネルギー（ｋｅＶ）、右側縦軸はグレーティング周期（単位：ｍ）、左側縦軸は距離（単位：ｍ）を示している。このグラフからわかるように、例えばＸ線エネルギーを２０ｋｅＶから４０ｋｅＶに変化させた場合には、第１及び第２グレーティング部間の距離Ｌを１ｍから２ｍに変更する必要があり、医療用のＸ線撮影装置としては到底実用的ではない。
【００４６】
本実施形態のＸ線撮影装置は、第３グレーティング部１０５が搭載される縦移動ステージ５０８により、第１グレーティング部１０３及び第２グレーティング部１０４を固定したまま、第グレーティング部１０５のＸ線の方向（Ｚ方向）における位置すなわち距離ｄを調整するとともに、第１グレーティング部１０３及び第３グレーティング１０４のグレーティング周期ｇ１ｔ、ｇ３ｔを調整することによって、主たる働きをするＸ線のエネルギー変化に対応し、タルボ・ロー干渉計を利用したＸ線撮影を可能にする。
【００４７】
具体的には、図１及び図５のＸ線撮影装置において、第２グレーティング部１０４の位置を固定した場合、式（１）において、Ｘ線エネルギー（Ｘ線の波長λ）の変化に対し、第２グレーティング部１０４に対する第３グレーティング部１０５（図５の従来装置ではグレーティング４０５）の位置すなわち距離ｄを変化させることで干渉条件を成立させることができる。
【００４８】
また第１グレーティング部１０３の位置（即ち第２グレーティング部１０４との距離Ｌ）及び第２グレーティング部１０４の周期ｇ２ｔを固定した場合、式（３）、（４）により、第１グレーティング部１０３の周期ｇ１ｔと第３グレーティング部の周期ｇ３ｔを変化させることにより、Ｘ線エネルギー（Ｘ線の波長λ）の変化に対応できることがわかる。
【００４９】
次に上述した第１グレーティング部１０３の周期ｇ１ｔ、第３グレーティング部の周期ｇ３ｔ及び距離ｄを調整するための制御装置１０７について説明する。
【００５０】
制御装置１０７は、図７に概要を示すように、主として、計測制御部１０７１と、グレーティング制御部１０７５と、演算部（演算装置１０８）と、メモリ１０７８と、主制御部１０７０とを備えている。制御装置１０７は、さらに各部にその動作に必要な測定の条件や指令を入力するための入力装置１１０や演算部１０８が再構成した画像や入力装置として機能するＧＵＩなどを表示する表示装置１１１を備えることができる。メモリ１０７８には、入力された条件及び計算中のデータや計算結果などが記憶される。
【００５１】
計測制御部１０７１は、Ｘ線源制御部１０７２、Ｘ線検出器制御部１０７３、及び、スキャン制御部１０７４からなり、本実施形態のＸ線撮影装置が位相コンストラストＸ線画像を取得するための計測を行うようにＸ線撮影装置の各部を制御する。具体的にはＸ線源制御部１０７２により、Ｘ線源１０１の電源１０２の動作を制御し、例えば入力装置１１０を介して入力されるＸ線の管電圧や管電流などのＸ線条件に従い、Ｘ線源１０１から所定Ｘ線エネルギーのＸ線を照射させる。またスキャン部１０７４は、Ｘ線源１０１からＸ線が照射されている間に、横移動ステージ５０７を駆動し、第３グレーティング部１０５をグレーティング面と平行な方向に沿ってグレーティング周期よりも細かいピッチで走査する。この第３グレーティング部１０５の走査により、第３グレーティング部１０５のグレーティングと第２グレーティング部１０４の回折像との重なりによって生じるモアレ縞（透過部と遮蔽部とからなる縞）が移動し、このモアレ縞に相当するＸ線をＸ線検出器１０６で検出する。Ｘ線検出器制御部１０７３はＸ線検出器１０６を制御し、Ｘ線量に相当する電気信号の収集を行う。
【００５２】
グレーティング制御部１０７５は、グレーティング角度調節部１０７６、及び、グレーティング間距離調整部１０７７からなる。グレーティング角度調節部１０７６は、例えば入力装置１１１を介して入力されたＸ線エネルギーの情報に応じて、回転調節機構５０１〜５０４を制御し、第１グレーティング部１０３を構成するグレーティングＧ１−１、Ｇ１−２の相対回転角度及び第３グレーティング部１０５を構成するグレーティングＧ５−１、Ｇ５−２の相対回転角度を調整し、それぞれのグレーティング周期ｇ１ｔ、ｇ３ｔを制御する。相対回転角度を変化させることによって生成されるグレーティングの方向と周期については既に説明したとおりである。
【００５３】
本実施形態において前掲の式（２）〜（４）で表される干渉条件を成立させるために、グレーティング制御部１０７５により調整される第１グレーティング部１０３のグレーティング周期ｇ１ｔ、第２グレーティンング部１０４の回折像のピッチｐ即ち第３グレーティング部１０５のグレーティング周期ｇ３ｔ、及び第２グレーティング部１０４と第３グレーティング部１０５との距離ｄと、Ｘ線エネルギーとの関係を図８に示す。図８は、第１グレーティング部１０３の２つのグレーティングＧ１−１、Ｇ１−２の周期ｇ１ｔ０を１０μｍ、第３グレーティング部のグレーティングＧ５−１、Ｇ５−２の周期ｇ３ｔ０を２μｍとしてプロットしたグラフであり、図８において、横軸はＸ線エネルギー（ｋｅＶ）、右側縦軸はグレーティング周期（ｍ）、左側縦軸は距離（ｍ）を示している。
【００５４】
図８からわかるように、Ｘ線エネルギーのレンジを例えば２０ｋｅＶから１００ｋｅＶに変更する場合、距離ｄは０．１ｍから０．６５ｍ（５５ｃｍ）程度の範囲で調整すればよく、装置の実用的な寸法範囲で調整が可能である。またグレーティング周期ｇ１ｔについては１０μｍから４０μｍの範囲、グレーティング周期ｇ３ｔについては４μｍから７μｍの範囲で調整すればよく、これらの調整範囲は２つのグレーティングの相対回転角度２θでは、式（１）より、ｇ１ｔについては１５度〜６０度、ｇ３ｔについては１７度〜３０度となる。
【００５５】
グレーティング周期ｇ１ｔ、ｇ３ｔと相対回転角度２θとの関係を図９（ｂ）に示す。図９（ａ）は、図８と同じグラフで、Ｘ線エネルギー（横軸）に対するｇ１ｔ、ｇ３ｔ及びｄの変化を示している。図９（ａ）のグラフのＸ線エネルギー２０ｋｅＶ〜１００ｋｅＶの範囲の、ｇ１ｔ、ｇ３ｔ及びｄの変化を、図９（ｂ）に両矢印で示す。この矢印で示す範囲が、相対回転角度２θを調整する範囲となる。
【００５６】
次に、図１０を参照して、本実施形態のＸ線撮影装置による撮影手順を説明する。
まず入力装置１１０を介して、撮影部位の指定を行う（Ｓ１）。その撮影部位に最適なＸ線エネルギーを選定する（Ｓ２）。Ｘ線エネルギーの選定は、撮影部位に応じて検査者が行ってもよいし、計測制御部１０７１が予め決められた撮影部位に応じたＸ線エネルギーの目安をもとに自動的に設定することもできる。Ｘ線エネルギーが選定されると、演算部１０８は波長を算出し（Ｓ３）、干渉条件が成立するための、装置条件を前掲の式（１）〜（４）に基づき算出する（Ｓ４）。装置条件のうち、第２グレーティング部１０４の周期ｇ２ｔ、第１グレーティング部１０３と第２グレーティング部１０４との間の距離Ｌは固定されているので、第２グレーティング部１０４と第３グレーティング部１０５との間の距離ｄ、第２グレーティング部１０５の干渉縞の周期ｐ、第１及び第３グレーティング部１０３、１０５のグレーティング周期ｇ１ｔ、ｇ３ｔが算出される。因みに周期ｇ３ｔは、干渉縞の周期ｐに設定される。さらにグレーティング周期ｇ１ｔ、ｇ３ｔを用いて、第１及び第３グレーティング部１０３，１０５を構成するグレーティングの相対回転角度をそれぞれ算出する（Ｓ５）。
【００５７】
演算部１０８は算出された値をグレーティング制御部１０７５に設定する（Ｓ６）。グレーティング制御部１０７５は、グレーティング間距離調整部１０７７及びグレーティング角度調節部１０７６を介して、縦移動ステージ１０８及び回転機構部５０１〜５０４をそれぞれ制御し、設定された距離ｄ、相対回転角度となるように第３グレーティング部１０５の移動、及び、第１及び第３グレーティング部を構成する２枚のグレーティングの回転を行う。なおＸ線エネルギーに応じた距離や相対回転角度の決定は、その都度、算出してもよいし、Ｘ線エネルギー毎に所定の値をテーブルとして持っていてもよい。
【００５８】
このようにグレーティング制御部１０７５により干渉条件が成立するように第１及び第３グレーティング部を調整した上で、計測制御部１０７１の制御のもとで撮影を実行する（Ｓ７）。即ち、横移動ステージ５０７を駆動しながら第３グレーティング部１０５をｘ方向にずらしながらＸ線検出器１０６にて信号を計測する。横移動ステージ５０７による第３グレーティング部１０５の移動ピッチは、第３グレーティング部１０５のグレーティング周期ｇ３ｔより小さく、例えば１／ｎ（ｎは２以上の整数）である。これにより、第３グレーティングのｘ方向の位置毎に、Ｘ線検出器１０６には、被写体による位相シフト情報を含むモアレ画像が得られる。
【００５９】
このモアレ画像は、第２グレーティング部１０４と第３グレーティング部１０５のｘ方向へのずれにより生じるモアレ画像であり、第２グレーティング部の回折像に被写体による位相シフト情報を含んでいる。第３グレーティング部１０５をそのグレーティング周期ｇ３ｔに相当するピッチ数分（例えばｎ回）走査しながら複数（ｎ個）のモアレ画像を取得する。
【００６０】
演算部１０８は、取得した複数のモアレ画像を処理し、位相コントラスト画像を作成する（Ｓ８）。具体的には、複数のモアレ画像は、第３グレーティング部１０５のｘ方向のピッチ毎に、位相シフト量の微小変化即ち微分位相を含むので、これを積分することにより位相シフト量をコントラストで表した位相コントラスト画像を再構成する。位相コントラスト画像を算出するアルゴリズムは、例えば特許文献１や特開２００７−２０３０７４号公報等に記載される従来のＸ線撮影装置と同じであり、ここでは説明を省略する。
【００６１】
演算部１０８が再構成した画像は、表示装置１１０に表示させることができる（Ｓ９）。被写体の組織内で生じるＸ線の位相シフトは、Ｘ線の減衰（吸収）が小さい組織でも大きな値となる。従って位相シフトをコントラストで表した画像では、生体軟組織などの弱吸収組織が良好に描出される。
【００６２】
本実施形態によれば、２つの吸収型回折格子であるグレーティング部を、それぞれ、２つのグレーティングを組み合わせて構成し、その相対回転角度によって周期を調整可能にしたので、調整が困難な第１グレーティングと第２グレーティングとの間の距離や第２グレーティング部の周期を固定したままで、Ｘ線エネルギーが変化しても干渉条件を成立させることができ、任意のＸ線エネルギー条件下で位相コントラスト画像の撮影ができる。
【００６３】
なお本実施形態のＸ線撮影装置では、二つのグレーティングの組み合わせで透過部と遮蔽部からなるグレーティングを作成するので、その角度によって、透過部の面積（開口面積）が変化し、透過部を透過するＸ線量が変わる。単一の開口についてみると、図１１（ａ）に示すように、回転角度が大きくなるに従って開口面積は小さくなり、回転角度９０°のときに最小となる。しかしグレーティング全体でみると、図１１（ｂ）に示すように回転角度が大きくなるとモアレ周期が短くなるため開口数が増え、単一の開口についての面積の低下を補うように作用する。従ってＸ線エネルギーが小さいときは開口面積の変化は無視してよい。但し、角度が大きくなった際、つまりエネルギーが高くなった場合には、若干全体としての開口面積は増加となる。エネルギーを高く設定した場合の開口面積の増加分は、管電流やＸ線発生時間で補正し、均一化を図ることは可能である。
【００６４】
＜第二実施形態＞
第一実施形態では、第１〜第３グレーティング部を、その格子面がＸ線照射方向（Ｚ方向）に対し直交するように配置した場合を示したが、本実施形態は、第１〜第３グレーティング部の格子面をＺ方向に直交する面と平行ではなく、傾斜可能にしたことが特徴である。
【００６５】
その他の構成は第一実施形態と同様であるので、以下、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。図１２に本実施形態のＸ線撮影装置のグレーティング部の構造を示す。その他の要素は図１２では省略しているが、図１に示す第一実施形態のＸ線装置と同様であり、適宜、図１を援用して説明する。本実施形態においても、第１及び第３グレーティング部１０３、１０５は吸収型回折格子であって、それぞれ一組のグレーティングで構成され、グレーティングに備えられた回転調節機構３０１〜３０４によってグレーティングの相対回転角度を変化させることでグレーティング周期ｇ１ｔ、ｇ３ｔを調整できる。第２グレーティング部１０４は所定のグレーティング周期ｇ２ｔを持つ位相型回折格子である。また第３グレーティング１０５は横移動ステージ５０７とともに縦移動ステージ５０８に搭載され、第２グレーティング１０４との距離ｄを調整できる。
【００６６】
本実施形態のＸ線撮影装置は、さらにこれらグレーティング部１０３〜１０５を、ｚ方向に対し傾斜させるための機構（傾斜機構）５０９が備えられている。傾斜機構としては、ｘ方向に平行な軸を中心にグレーティング部を回転させる機構、各グレーティング部のｙ方向の上端と下端とをそれぞれ２つのリンク部材で連結し、これらリンク部材の一方又は両方をｚ方向に沿って移動させるリンク機構など、公知の機構を採用することができる。
【００６７】
制御装置１０７（図１）の構成は、図７に示す構成とほぼ同じであるが、図１３に示すように、グレーティング制御部１０７５に、傾斜機構５０９を制御するグレーティング傾斜角度調整部１０７９が追加される。
【００６８】
本実施形態では、グレーティング部を傾斜させることにより、位相格子である第２グレーティング部１０４において発生する位相差が、Ｘ線エネルギーの低下により低下することを防止できる。以下、その理由を詳述する。
【００６９】
第一実施形態及び本実施形態のＸ線撮影装置では、グレーティングの重なりの相対回転角度を調整して干渉条件を成立させており、グレーティングの重なりによって形成されるモアレの縞の透過部がＸ線を透過する量（Ｘ線エネルギー）が相対角度に応じて変化する。一方、位相格子である第２グレーティング部１０４が生成する位相差はＸ線エネルギーに依存し、第２グレーティング部１０４を透過するＸ線エネルギーが低下するとそこで発生させる位相差が低下する。
【００７０】
この様子を図１４に示す。図１４（ａ）は、Ｘ線エネルギーと第２グレーティング部１０４で発生する位相差を示している。この第２グレーティング部１０４は、Ｘ線エネルギーが２０ｋｅＶの場合に、π（ｒａｄ）の位相差を発生する構造になっている。図１４（ｂ）、（ｃ）は、このような第２グレーティング部１０４を用いたときに、Ｘ線エネルギーが２０ｋｅＶに生成する干渉縞と、Ｘ線エネルギーが１００ｋｅＶに生成する干渉縞をそれぞれシミュレーションにより求めた結果を示している。また図１４（ｃ）には、位相シフトがπである理想状態を点線で示している。第一実施形態の場合、Ｘ線エネルギーが１００ｋｅＶの場合には、理想状態と比べると、位相差が０．２π（ｒａｄ）まで低下する。このため干渉縞の状態は、干渉条件は成立しているが理想状態の干渉縞に比べコントラストが低下している。
【００７１】
これに対し本実施形態では、第２グレーティング部１０４が傾斜していることにより、第２グレーティング部１０４の位相変化部（図２（ｂ）の２０４）をＸ線が通過する距離（通過距離）Ｔは式（５）に示すように変化する。
［数５］
Ｔ＝ｇ２ｈ÷cosφ    （５）
ここで［ｇ２ｈ］は第２グレーティング部１０４の位相変化部２０４の幅、φは第２グレーティング部１０４の傾斜角度（図１２のφ）である。
【００７２】
即ち通過距離Ｔは、第２グレーティング部１０４がＺ方向に直交している場合に比べ、傾斜している場合は（１／cosφ）倍長くすることができる。図１５（ａ）に第２グレーティング部１０４を４５度傾けた場合の、Ｘ線エネルギーと発生する位相差との関係を示す。図１５（ａ）中、第２グレーティング部１０４を傾けない場合のＸ線エネルギーと発生する位相差との関係（図１４（ａ）と同じ）を点線で示す。またＸ線エネルギーが１００ｋｅＶのときに生成する干渉縞をシュミレーションした結果を図１５（ｂ）に示す。ここでも比較のために、理想状態の場合と傾斜がない場合を、それぞれ点線及び破線で示す。これらシミュレーション結果の比較から、第２グレーティング部を傾斜させることによりコントラストが向上することがわかる。
【００７３】
グレーティング部を傾斜させる角度φは、用いるＸ線エネルギーに応じて、適宜調整することができる。角度調整を含む本実施形態の撮影手順を図１６に示す。図１０と同じ処理は、同じ符号で示す。
【００７４】
まず入力装置１１０を介して、撮影部位の指定を行う（Ｓ１）。その撮影部位に最適なＸ線エネルギーを選定する（Ｓ２）。Ｘ線エネルギーの選定は、撮影部位に応じて検査者が行ってもよいし、計測制御部１０７１が予め決められた撮影部位に応じたＸ線エネルギーの目安をもとに自動的に設定することもできる。Ｘ線エネルギーが選定されると、演算部１０８は波長を算出し（Ｓ３）、干渉条件が成立するための、装置条件を前掲の式（１）〜（４）に基づき算出する（Ｓ４）。装置条件のうち、第２グレーティング部１０４の周期ｇ２ｔ、第１グレーティング部１０３と第２グレーティング部１０４との間の距離Ｌは固定されているので、第２グレーティング部１０４と第３グレーティング部１０５との間の距離ｄ、第２グレーティング部１０５の干渉縞の周期ｐ、第１及び第３グレーティング部１０３、１０５のグレーティング周期ｇ１ｔ、ｇ３ｔが算出される。さらにグレーティング周期ｇ１ｔ、ｇ３ｔを用いて、第１及び第３グレーティング部１０３，１０５を構成するグレーティングの相対回転角度を算出する（Ｓ５）。
【００７５】
その後、演算部１０８は、入力されたＸ線エネルギーをもとにグレーティング部を傾斜させるか否かを判断する（Ｓ１１）。例えば、図１４（ｂ）に示すようにＸ線エネルギーが比較的低く十分な位相コントラストが得られる場合には、傾斜させない。この場合には、第一実施形態と同様に、演算部１０８がＳ４、Ｓ５で算出した結果をグレーティング制御部１０７５（グレーティング角度調節部１０７６及びグレーティング距離調節部１０７７）に設定し、回転調節機構５０１〜５０４及び縦移動ステージ５０８を制御し、グレーティング部の設定を行う（Ｓ６）。その後、Ｘ線源１０１、Ｘ線検出器１０６及び横移動ステージ５０７を制御し、撮影を実行する（Ｓ７）。
【００７６】
一方、演算部１０８は、Ｓ１１においてグレーティング部の傾斜が必要と判断した場合には、さらに傾斜の角度φを算出する（Ｓ１２）。傾斜の角度φは、例えば、予めＸ線エネルギーと傾斜角度との関係を設定しておき、この関係に基き決定してもよいし、傾斜要の場合、予め定めた一定の角度φを設定してもよい。設定した傾斜角度の情報は、グレーティング傾斜角度調節部１０７９に渡され、傾斜機構５０９を駆動する（Ｓ６）。その後、Ｘ線源１０１、Ｘ線検出器１０６及び横移動ステージ５０７を制御し、撮影を実行すること（Ｓ７）及び必要に応じて画像再構成すること、画像を表示することは図１０に示す第一実施形態の撮影手順と同様である。
【００７７】
本実施形態によれば、グレーティング部を傾斜させる機構を追加したことにより、第２グレーティング部が発生する位相シフトが、通過するＸ線エネルギーの変化によって低下することを抑制することができ、得られる画像のコントラストの低下を抑制できる。
【００７８】
＜第三実施形態＞
本実施形態のＸ線撮影装置は、第３グレーティング部とＸ線検出器との距離を可変にする機構を設けたことが特徴であり、これによりＸ線検出器が検出する位相コントラスト画像の拡大率を一定にする。
【００７９】
図１７に本実施形態のＸ線撮影装置の概要を示す。図中、図１に示す第一実施形態と同じ要素は同じ符号で示し、その要素の説明は省略する。本実施形態のＸ線撮影装置は、図１７に示すようにＸ線検出器１０６は、第２の縦移動ステージ５１８に固定されており、縦移動ステージ５１８を駆動することにより第３グレーティング部１０５との距離Ｄが調節できる。なお縦移動ステージ５１８の駆動は、図示を省略するが、図７に示すグレーティング制御部１０７５で制御される。
【００８０】
距離Ｄが一定の場合、画像の拡大率はＸ線エネルギーが大きいほど大きくなる。距離Ｄを変化させることにより拡大率を一定にすることができる。この距離Ｄと拡大率との関係を、図１８を用いて説明する。図１８（ａ）は距離Ｄを固定した場合、図１８（ｂ）は拡大率を固定した場合を示しており、グラフの横軸はＸ線エネルギー（ｋｅＶ）、右側縦軸は第２グレーティング部−第３グレーティング部間の距離Ｄ（ｍ）と拡大率Ｍａｇを示す。また参考のために、干渉縞の周期ｐと第１グリッティング部１０３の周期ｇ１ｔを併せてグラフ中に示す。
【００８１】
図１８（ａ）は、距離Ｄを１ｃｍ固定した場合のＸ線エネルギーと画像の拡大率Ｍａｇとの関係を示し、このグラフからわかるように、Ｘ線エネルギーと拡大率とは比例しており、Ｘ線エネルギーが４０ｋｅＶの時の拡大率を１としたとき、Ｘ線エネルギーが１００ｋｅＶではおよそ１．２倍になる。これに対し図１８（ｂ）に示すように、Ｘ線エネルギー２０〜１００ｋｅＶの範囲で、距離Ｄを約１．１ｍから０．８ｍの範囲で変化させることにより拡大率を一定に保つことができる。
【００８２】
本実施形態のＸ線撮影装置は、例えば、Ｘ線エネルギーを設定する際に、検査者が拡大率を一定にするか否かを入力装置１１０を介して選択できるように構成する。拡大率を一定にすることが選択された場合には、演算部１０８は、デフォルトとして設定されているＸ線エネルギーと設定されたＸ線エネルギーとを用いてデフォルトの拡大率（＝１）を一定にする距離Ｄ（或いはＸ線検出器１０６の移動量ΔＤ）を算出し、第２の縦移動ステージ５１８を制御する制御装置１０７に設定し、Ｘ線検出器１０６の第３グレーティング１０５に対する位置を調節する。或いは演算部１０８は、前回の測定のＸ線エネルギーと拡大率を参照し、新たに設定されたＸ線エネルギーに応じて、そのＸ線エネルギーにおける拡大率が前回の拡大率と同じになるように、距離Dを算出してもよい。
【００８３】
なおＸ線エネルギーに応じて第３グレーティング部を移動（即ち距離ｄを調整）した場合、Ｘ線検出器１０６と第３グレーティング部１０５との距離Ｄも変化する。この場合は、距離ｄが変化する分を考慮して距離Ｄを調整する。
【００８４】
本実施形態は、Ｘ線エネルギーを異ならせて複数の計測を行う場合や、過去のＸ線エネルギーと異なるＸ線エネルギーで計測を行う場合に効果的である。なお本実施形態においても、第二実施形態と同様に、各グレーティング部に傾斜する機能を設けることが可能であり、その場合の撮影手順は図１６に示すフローと同じである。
【００８５】
＜第四実施形態＞
第一〜第三実施形態のＸ線撮影装置は、第３グレーティング部１０５を横移動ステージ５０７に搭載し、第３グレーティング部１０５を微細ピッチでｘ方向に移動させながら計測を行うものであったが、本実施形態のＸ線撮影装置は、第３グレーティング部１０５を移動させる代わりに、第１グレーティング部１０３を移動させることが特徴である。
【００８６】
図１９に装置全体の概要を示す。図１及び図１７のＸ線撮影装置と共通する要素は同じ符号で示す。このＸ線撮影装置は、図１或いは図１７のＸ線撮影装置との比較からわかるように、第１グレーティング部１０３は、ｘ方向に走査するための横移動ステージ５０７に搭載されており、第３グレーティング部１０５には横移動ステージは設けられていない。
【００８７】
第１グレーティング部１０３を搭載する横移動ステージ５０７は、計測制御部１０７１のスキャン制御部１０７４の制御のもとで動作し、第３グレーティング部１０５のグレーティング周期ｇ３ｔよりも細かいピッチで移動し、これにより第３グレーティング部１０５をｘ方向に走査した場合と同様に、Ｘ線検出器１０６において各ピッチで位相の微小変化（微分）を含む情報が得られる。
【００８８】
図１９に示すＸ線撮影装置は、さらにＸ線検出器１０６に縦移動する機構（第二の縦移動ステージ）５１８が備えられており、これにより第三実施形態と同様に、Ｘ線エネルギーが異なっても一定の拡大率に保つ機能を持つ。本実施形態は、第一〜第三実施形態のいずれにも適用することが可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００８９】
以上、図面を参照して、本発明のＸ線撮影装置の各実施形態を説明したが、本発明のＸ線撮影装置はこれら実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、図１等では、第２グレーティング部の格子の方向がｙ方向である場合を示したが、第２グレーティングの方向は、ｚ方向に対し直交する面内であれば任意であり、ｙ方向に限定されない。第１及び第３グレーティングは、この第２グレーティングの方向に一致するようにモアレ縞が発生するように配置さればよい。
【００９０】
また各実施形態において挙げた数値は、一例であって、本発明がこれら数値に限定されないことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、タルボ・ロー干渉測定方法を用いたＸ線撮影装置に適用可能であり、特に人体を対象とするＸ線画像診断装置、Ｘ線ＣＴ装置に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００９２】
１０１・・・Ｘ線源、１０２・・・電源、１０３・・・第１グレーティング部、１０４・・・第２グレーティング部、１０５・・・第３グレーティング部、１０６・・・Ｘ線検出器、１０７・・・制御装置、１０８・・・演算部（演算装置）、１０９・・・被写体、１１０・・・入力装置、１１１・・・表示装置、２０１、２０３、３０４・・・基材、２０２、２０６・・・Ｘ線遮蔽体（吸収型格子）、２０４・・・縞状格子（位相型格子）、５０１〜５０４・・・回転調節機構、５０７・・・横移動ステージ、５０８・・・縦移動ステージ、５０９・・・傾斜機構、５１８・・・第二の縦移動ステージ、１０７１・・・計測制御部、１０７５・・・グレーティング制御部、１０７６・・・グレーティング回転角度調節部、１０７７・・・グレーティング距離調節部、１０７９・・・グレーティング傾斜角度調節部。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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