(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置され、前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
前記検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、
被写体を撮像する際に円弧状の軌道に沿って被写体をＸ線の光軸方向周りに回動させることにより、被写体の所定の部分を、前記複数の格子の格子が延びる方向およびＸ線の光軸方向と直交する面内において前記複数の格子の格子が延びる方向と交差する方向に向けることが可能な被写体回動機構とを備える、Ｘ線位相差撮像システム。
【請求項２】
前記被写体回動機構は、
被写体を保持する被写体保持部と、
前記被写体保持部を移動可能に保持する円弧状のガイドレールと、
前記ガイドレールに沿って前記被写体保持部の向きを変えながら前記被写体保持部を円弧状に移動させる回動駆動部とを備える、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項３】
前記被写体保持部の回動範囲は、半円または半円よりも小さい円弧形状を有する前記ガイドレールの一端側から他端側であり、
前記回動駆動部は、円弧形状の前記ガイドレールの内周面側において被写体を保持した前記被写体保持部を移動させるように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項４】
前記被写体保持部の回動範囲は、中心角が少なくとも９０度の円弧形状を有する前記ガイドレールの一端側から他端側である、請求項２に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項５】
前記回動駆動部は、前記被写体保持部とともに前記ガイドレールに沿って移動するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項６】
前記回動駆動部に回転可能に設けられた第１係合部材と、
前記ガイドレールに設けられ、前記第１係合部材に係合する第２係合部材とをさらに含み、
前記回動駆動部は、前記第１係合部材を回転させて前記第１係合部材と前記第２係合部材とを相対移動させることにより、前記被写体保持部を前記ガイドレールに沿って円弧状に移動させるように構成されている、請求項５に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項７】
前記被写体回動機構は、前記ガイドレールの曲率中心の位置がＸ線の光軸上となるように配置されている、請求項２に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項８】
前記Ｘ線源と前記検出器と前記複数の格子とによって構成される撮像系と前記被写体回動機構とを、Ｘ線の光軸方向と直交する面内における垂直方向の軸線周りに相対回転させる３次元撮像回転機構をさらに備え、
前記画像処理部は、複数の回転角度において撮像された複数の前記位相コントラスト画像から、３次元位相コントラスト画像を生成するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項９】
前記被写体保持部は、前記ガイドレールの両端部を結んだ線分よりも前記ガイドレールの曲率中心に近い位置で被写体を保持するように構成されている、請求項８に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項１０】
前記ガイドレールは、前記３次元撮像回転機構による相対回転の軸方向を基準として、前記ガイドレールの中心角がＸ線の光軸方向周りの両側において略等しい角度となるように形成されている、請求項８に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項１１】
前記被写体回動機構を保持するとともに、被写体の位置調整を行う被写体位置調整機構をさらに備える、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項１２】
前記複数の格子の格子間における相対位置を調整する格子位置調整機構をさらに備える、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項１３】
前記複数の格子は、前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置された第３格子をさらに含んでいる、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線位相差撮像システムに関し、特に、タルボ干渉計によって、暗視野像を含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相差撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タルボ干渉計によって、暗視野像を含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相差撮像システムが知られている。このようなＸ線位相差撮像システムは、たとえば、特許第６１７３４５７号公報および国際公開第２０１２／１２８３３５号に開示されている。【０００３】
特許第６１７３４５７号公報に開示されているＸ線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、マルチスリットと、位相格子と、吸収格子と、検出器と、位相格子をステップ移動させるステッピングアレンジメントとを備える。特許第６１７３４５７号公報に開示されているＸ線位相差撮像システムは、位相格子をステップ移動させて撮像することにより、暗視野像を含む位相コントラスト画像生成することができる。なお、「暗視野像」とは、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙの変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。また、暗視野像は、小角散乱像とも呼ばれる。「Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ」とは、鮮明度のことである。また、位相コントラスト画像には、暗視野像のほかに吸収像および位相微分像を含む。「吸収像」とは、Ｘ線が被写体を通過した際に発生するＸ線の減衰をもとに画像化した像である。また、「位相微分像」とは、Ｘ線が被写体を通過した際に発生するＸ線の位相のずれをもとに画像化した像である。【０００４】
ここで、暗視野像を撮像する際、被写体の内部構造によるＸ線の拡散に指向性がある場合、格子の向きと格子に対する被写体の向き（拡散方向）との関係によっては、内部構造が画像化されない場合がある。具体的には、被写体の内部構造によるＸ線の拡散方向のうち、格子の向きと直交する方向に拡散するＸ線は強調されるため、内部構造が画像化される。しかし、格子の向きに沿う方向に拡散するＸ線はほとんど画像化されない（感度がない）ため、格子に対する被写体の向きによっては内部構造を画像化することが難しい場合があるという不都合がある。【０００５】
そこで、国際公開第２０１２／１２８３３５号では、格子回転部によって格子を回動させることにより、格子に対する被写体の向きを変更して撮像するＸ線位相差撮像システムが開示されている。具体的には、国際公開第２０１２／１２８３３５号に開示されているＸ線位相差撮像システムは、マルチスリットを回転させるマルチスリット回転部と、第１格子および第２格子を回転させる格子回転部とを備えている。マルチスリット回転部および格子回転部によって複数の格子を回動させることにより、格子に対する被写体の向きを変更するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６１７３４５７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／１２８３３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、国際公開第２０１２／１２８３３５号に開示されているＸ線位相差撮像システムは、マルチスリット回転部と格子回転部との両方によって複数の格子を回動させているため、格子を回動させた後の各格子の相対位置が変化する可能性がある。タルボ干渉計では、複数の格子間の相対位置が変化すると、意図しないモアレが生じ、生成する位相コントラスト画像にアーチファクトが発生するという不都合が生じる。そのため、意図しないモアレが生じることを抑制するために、格子に対する被写体の向きを変更するたびに、複数の格子の位置調整を行わなければならないという問題点がある。【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、格子に対する被写体の向きを変更するたびに複数の格子の位置調整を行うことなく格子に対する被写体の向きを変更することが可能なＸ線位相差撮像システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置され、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、被写体を撮像する際に円弧状の軌道に沿って被写体をＸ線の光軸方向周りに回動させることにより、被写体の所定の部分を、複数の格子の格子が延びる方向およびＸ線の光軸方向と直交する面内において複数の格子の格子が延びる方向と交差する方向に向けることが可能な被写体回動機構とを備える。
【００１０】
この発明の一の局面におけるＸ線位相差撮像システムでは、上記のように、円弧状の軌道に沿って被写体を回動させることにより、被写体の所定の部分を、複数の格子の格子が延びる方向およびＸ線の光軸方向と直交する面内において複数の格子の格子が延びる方向と交差する方向に向けることが可能な被写体回動機構を備える。これにより、被写体を回動させることによって、格子を回動させることなく格子に対する被写体の向きを変更することができる。その結果、格子を回動させないので、格子に対する被写体の向きを変更するたびに複数の格子の位置調整を行うことなく格子に対する被写体の向きを変更することができる。また、たとえば、被写体の周囲を１周にわたって覆う機構によって、被写体を円周状の軌道に沿って回動させる場合と比較して、回動範囲を小さくすることができる。その結果、被写体回動機構が大型化することを抑制することができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、被写体回動機構は、被写体を保持する被写体保持部と、被写体保持部を移動可能に保持する円弧状のガイドレールと、ガイドレールに沿って被写体保持部の向きを変えながら被写体保持部を円弧状に移動させる回動駆動部とを備える。このように構成すれば、回動駆動部によって被写体保持部を円弧状のガイドレールに沿って移動させることにより、被写体を容易に円弧状に回動させることができる。【００１３】
上記被写体回動機構が被写体保持部と円弧状のガイドレールと回動駆動部とを備える構成において、好ましくは、被写体保持部の回動範囲は、半円または半円よりも小さい円弧形状を有するガイドレールの一端側から他端側であり、回動駆動部は、円弧形状のガイドレールの内周面側において被写体を保持した被写体保持部を移動させるように構成されている。このように構成すれば、ガイドレールが半円の円弧形状を有する場合には、被写体を１８０度回動させることができる。その結果、被写体がＸ線を拡散させる方向が未知であったとしても、Ｘ線の拡散を感度よく検出できる向きに被写体を配置することができる。また、ガイドレールが半円よりも小さい円弧形状を有する場合には、たとえば、被写体保持部に保持されていない側の被写体の部分がガイドレールの曲率円からはみ出る場合でも、被写体保持部をガイドレールの端部へ回動させた際に、被写体保持部に保持されていない側の被写体の部分がガイドレールの反対側の端部に当接することを抑制することができる。その結果、被写体保持部に保持されていない側の被写体の部分がガイドレールの曲率円からはみ出る場合でも、格子に対する被写体の向きを容易に変更することができる。【００１４】
上記被写体回動機構が被写体保持部と円弧状のガイドレールと回動駆動部とを備える構成において、好ましくは、被写体保持部の回動範囲は、中心角が少なくとも９０度の円弧形状を有するガイドレールの一端側から他端側である。ここで、被写体によるＸ線の散乱方向と格子の延びる方向とが直交する場合に、得られる暗視野像のコントラストが明確になる。被写体内部の微細構造のうち、格子の延びる方向と直交する方向に向いていない微細構造であっても、格子に対する被写体の向きを少なくとも９０度回動させることができれば、被写体内の微細構造を格子の延びる方向と直交する方向に向けることが可能となる。したがって、上記のように構成すれば、ガイドレールの一端側から他端側まで被写体保持部を移動させることにより、被写体の向きを９０度変更することが可能となり、被写体内部の微細構造を格子の延びる方向と直交する方向に向けることができる。その結果、被写体によるＸ線の散乱方向と格子の延びる方向とが直交する向きに被写体を配置することが可能となるので、コントラストが明確な暗視野像を得ることができる。【００１５】
上記被写体回動機構が被写体保持部と円弧状のガイドレールと回動駆動部とを備える構成において、好ましくは、回動駆動部は、被写体保持部とともにガイドレールに沿って移動するように構成されている。このように構成すれば、回動駆動部を移動させることにより被写体保持部を移動させることが可能となるので、回動駆動部が被写体保持部とともに移動しない構成と比較した場合、回動駆動部から被写体保持部に対して動力を伝達する機構の構成を簡素化することができる。その結果、被写体保持部に対して動力を伝達する機構の構成を簡素化することが可能となるので、装置構成を簡素化することができる。【００１６】
この場合、好ましくは、回動駆動部に回転可能に設けられた第１係合部材と、ガイドレールに設けられ、第１係合部材に係合する第２係合部材とをさらに含み、回動駆動部は、第１係合部材を回転させて第１係合部材と第２係合部材とを相対移動させることにより、被写体保持部をガイドレールに沿って円弧状に移動させるように構成されている。このように構成すれば、第１係合部材を回転させることにより、円弧状のガイドレールに設けられた第２係合部材に沿って被写体保持部を移動させることができる。その結果、ボールネジ機構などによって被写体保持部を移動させる構成と比較して、装置構成を簡素化することができる。【００１７】
上記被写体回動機構が被写体保持部と円弧状のガイドレールと回動駆動部とを備える構成において、好ましくは、被写体回動機構は、ガイドレールの曲率中心の位置がＸ線の光軸上となるように配置されている。このように構成すれば、ガイドレールの曲率中心の位置がＸ線の光軸上にあるため、被写体を回動させて複数枚の位相コントラスト画像を撮像した場合でも、各位相コントラスト画像に写る被写体が各位相コントラスト画像間で平行移動することを抑制することができる。その結果、各位相コントラスト画像を合成する場合でも、被写体を回転させることにより位置合わせを行うことが可能となるので、位相コントラスト画像の合成を容易に行うことができる。【００１８】
上記被写体回動機構が被写体保持部と円弧状のガイドレールと回動駆動部とを備える構成において、好ましくは、Ｘ線源と検出器と複数の格子とによって構成される撮像系と被写体回動機構とを、Ｘ線の光軸方向と直交する面内における垂直方向の軸線周りに相対回転させる３次元撮像回転機構をさらに備え、画像処理部は、複数の回転角度において撮像された複数の位相コントラスト画像から、３次元位相コントラスト画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、格子に対する被写体の向きを変更させた際に複数の格子の位置調整を行うことなく３次元位相コントラスト画像を生成することができる。【００１９】
この場合、好ましくは、被写体保持部は、ガイドレールの両端部を結んだ線分よりもガイドレールの曲率中心に近い位置で被写体を保持するように構成されている。このように構成すれば、ガイドレールの両端部が撮像範囲に入ることを抑制することができる。その結果、撮像系と被写体とを相対回転させながら撮像した場合でも、位相コントラスト画像にガイドレールの両端部が写りこむことを抑制することができる。なお、撮像範囲とは、検出器のうち、Ｘ線が照射される範囲であり、位相コントラスト画像に写る範囲のことである。【００２０】
上記３次元撮像回転機構を備える構成において、好ましくは、ガイドレールは、３次元撮像回転機構による相対回転の軸方向を基準として、ガイドレールの中心角がＸ線の光軸方向周りの両側において略等しい角度となるように形成されている。このように構成すれば、ガイドレールの中心と相対回転の軸方向とを略一致させることができる。その結果、相対回転の軸方向の基準から両側に略等しい角度でガイドレールが形成されるため、ガイドレールの中心角の角度を大きくしつつ、ガイドレールの両端部が撮像範囲に入ることを抑制することができる。【００２１】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、被写体回動機構を保持するとともに、被写体の位置調整を行う被写体位置調整機構をさらに備える。このように構成すれば、被写体回動機構によって被写体を回動させた状態で被写体の位置を調整することができる。その結果、被写体の回動角度を維持した状態で被写体の位置を調整することが可能となるので、たとえば、被写体を拡大して撮像した際に、同じ拡大率で被写体の異なる領域を撮像したい場合でも、被写体の回動角度を維持した状態で撮像範囲を変更することができる。【００２２】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、複数の格子の格子間における相対位置を調整する格子位置調整機構をさらに備える。このように構成すれば、たとえば、熱などによって格子の相対位置が変化した場合でも、複数の格子の格子間における相対位置を調整することができる。その結果、複数の格子の格子間における相対位置が変化することにより、意図しないモアレが生じることを抑制することが可能となり、位相コントラスト画像の画質が劣化することを抑制することができる。【００２３】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源と第１格子との間に配置された第３格子をさらに含んでいる。このように構成すれば、第３格子によってＸ線源から照射されるＸ線の可干渉性を高めることができる。その結果、Ｘ線源の焦点サイズに依存することなく第１格子の自己像を形成させることが可能となるので、Ｘ線源の選択の自由度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、上記のように、格子に対する被写体の向きを変更するたびに複数の格子の位置調整を行うことなく格子に対する被写体の向きを変更することが可能なＸ線位相差撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムの全体構造を示す図である。
【図２】第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムのＸ線源と、複数の格子と、検出器との配置を説明するための模式図である。
【図３】第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムが備える被写体回動機構の斜視図である。
【図４】第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムの被写体回動機構をＺ方向から見た模式図である。
【図５】図４における被写体回動機構の回動駆動部を拡大した模式図である。
【図６】第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムの被写体回動機構をＸ方向から見た模式図である。
【図７】第１実施形態による格子位置調整機構および被写体位置調整機構の構成を説明するための模式図である。
【図８】被写体をＺ方向から見た断面図である。
【図９】被写体をＸ方向から見た断面図である。
【図１０】被写体をＹ方向から見た断面図である。
【図１１】第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムが撮像する第１暗視野像の模式図である。
【図１２】第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムが撮像する第２暗視野像の模式図である。
【図１３】第１実施形態による被写体回動機構が被写体を−４５度傾けた際の模式図である。
【図１４】第１実施形態による被写体回動機構が被写体を４５度傾けた際の模式図である。
【図１５】第２実施形態によるＸ線位相差撮像システムの全体構造を示す図である。
【図１６】第２実施形態によるＸ線位相差撮像システムによって生成される３次元暗視野像の模式図である。
【図１７】第１実施形態の第１変形例によるＸ線位相差撮像システムの全体構造を示す図である。
【図１８】第１実施形態の第２変形例によるＸ線位相差撮像システムの全体構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
［第１実施形態］
図１〜図１４を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像システム１００の構成について説明する。
【００２８】
（Ｘ線位相差撮像システムの構成）
まず、図１〜図７を参照して、第１実施形態によるＸ線位相差撮像システム１００の構成について説明する。
【００２９】
Ｘ線位相差撮像システム１００は、図１に示すように、被写体ＴにＸ線を照射した際の、Ｘ線の減衰、位相の変化およびＸ線の拡散を利用して被写体Ｔの内部を画像化するシステムである。また、Ｘ線位相差撮像システム１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｔの内部を画像化するシステムである。第１実施形態では、被写体Ｔを通過したＸ線の拡散を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する例を説明する。Ｘ線位相差撮像システム１００は、たとえば、非破壊検査用途では、物体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。
【００３０】
図１に示すように、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ線源１と、第３格子２と、第１格子３と、第２格子４と、検出器５と、制御装置６と、被写体回動機構７と、格子位置調整機構８と、被写体位置調整機構９とを備えている。なお、本明細書において、鉛直方向をＹ方向とし、鉛直上方向をＹ１方向とし、鉛直下方向をＹ２方向とする。また、Ｙ方向と直交する水平面内の直交する２方向をそれぞれＸ方向、および、Ｚ方向とする。Ｘ方向のうち、一方をＸ１方向とし、他方をＸ２方向とする。また、Ｚ方向のうち、一方をＺ１方向とし、他方をＺ２方向とする。図１に示す例では、Ｚ方向にＸ線源１と複数の格子と検出器５とを並べて配置している。なお、Ｚ方向とは、請求の範囲の「Ｘ線の光軸方向」の一例である。
【００３１】
Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線をＺ１方向に向けて照射するように構成されている。
【００３２】
図２は、Ｘ線位相差撮像システム１００をＹ方向から見た模式図である。なお、図２では、便宜上、被写体回動機構７、被写体位置調整機構９および格子位置調整機構８は図示していない。
【００３３】
図２に示すように、第３格子２は、複数のＸ線透過部２ａおよびＸ線遮蔽部２ｂを有している。各Ｘ線透過部２ａおよびＸ線遮蔽部２ｂは、直線状に延びるように形成されている。また、Ｘ線透過部２ａおよびＸ線遮蔽部２ｂは、Ｘ線透過部２ａおよびＸ線遮蔽部２ｂが延びる方向と直交する方向に所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される。
【００３４】
第３格子２は、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射されるＸ線の一部を遮蔽することにより、Ｘ線の空間的な可干渉性を高める。第３格子２は、いわゆるマルチスリットである。
【００３５】
第１格子３は、複数のスリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂを有している。各スリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂは、それぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、スリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂは、スリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂが延びる方向と直交する方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列される。第１格子３は、いわゆる位相格子である。
【００３６】
第１格子３は、Ｘ線源１と、第２格子４との間に配置されている。第１格子３は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の位相を変化させてタルボ干渉を生じさせる。タルボ干渉とは、可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離Ｚｐ）離れた位置に、格子の像（自己像（図示せず））が形成されることである。
【００３７】
第２格子４は、複数のＸ線透過部４ａおよびＸ線遮蔽部４ｂを有している。各Ｘ線透過部４ａおよびＸ線遮蔽部４ｂは、それぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、Ｘ線透過部４ａおよびＸ線遮蔽部４ｂは、Ｘ線透過部４ａおよびＸ線遮蔽部４ｂが延びる方向と直交する方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２で配列される。第２格子４は、いわゆる、吸収格子である。第１格子３、第２格子４、第３格子２はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット３ａ、Ｘ線透過部４ａ、および、Ｘ線透過部２ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線遮蔽部４ｂ、および、Ｘ線遮蔽部２ｂはそれぞれＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部３ｂはスリット３ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。
【００３８】
第２格子４は、第１格子３と検出器５との間に配置されており、第１格子３を通過したＸ線が照射される。また、第２格子４は、第１格子３からタルボ距離Ｚｐ離れた位置に配置される。第２格子４は、第１格子３の自己像と干渉して、検出器５の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。
【００３９】
また、タルボ距離Ｚｐは、以下の式（１）によって表される。
【数１】
0006958716.tif 000002
ここで、ｄ１は第１格子３の周期である。また、λはＸ線源１から照射されるＸ線の波長である。また、Ｒ１は第１格子３から第２格子４までの距離である。また、ｐは任意の整数である。
【００４０】
また、第２格子４の周期ｄ２は、第１格子３の自己像と同じ周期となるように設計されており、以下の式（２）によって表される。
【数２】
0006958716.tif 000003
【００４１】
検出器５は、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器５は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器５は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、画素の配列方向がＸ方向およびＹ方向に一致するように検出器５が配置されている。また、検出器５は、取得した画像信号を、制御装置６に出力するように構成されている。
【００４２】
制御装置６は、制御部１０と、画像処理部１１とを含んでいる。制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やメモリなどから構成されており、記憶部（図示せず）に格納された各種プログラムを実行することにより、Ｘ線位相差撮像システム１００の制御部１０として機能するように構成されている。
【００４３】
画像処理部１１は、検出器５から出力された画像信号に基づいて、暗視野像３２（図１２参照）を生成するように構成されている。画像処理部１１は、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）または画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含む。
【００４４】
なお、第１実施形態では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、被写体Ｔを縞走査法によって撮像するように構成されている。縞走査法とは、第１格子３または第２格子４を、Ｘ方向に所定のピッチで並進させながら撮像し、画素ごとに検出されたＸ線強度に基づいて強度変調信号を作成し、作成した強度変調に基づいて画像化する方法である。
【００４５】
被写体回動機構７（図１参照）は、制御部１０の制御の下で、被写体Ｔを撮像する際に被写体ＴをＸ線の光軸方向（Ｚ方向）周りに回動させることにより、被写体Ｔの所定の部分を、複数の格子の格子が延びる方向（Ｙ方向）およびＸ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において複数の格子の格子が延びる方向（Ｙ方向）と交差する方向に向けるように構成されている。具体的には、被写体回動機構７は、被写体Ｔを撮像する際に円弧状の軌道に沿って被写体Ｔを回動させることにより、格子（第３格子２、第１格子３および第２格子４）に対する被写体Ｔの向きを変更するように構成されている。被写体回動機構７が被写体Ｔを回動させる詳細な構成については、後述する。
【００４６】
格子位置調整機構８は、制御部１０の制御の下で、複数の格子の格子間における相対位置を調整するように構成されている。格子位置調整機構８による複数の格子の格子間における相対位置を調整する詳細な構成については後述する。
【００４７】
被写体位置調整機構９は、被写体回動機構７を保持するように構成されている。また、被写体位置調整機構９は、制御部１０の制御の下で、被写体Ｔの位置調整を行うように構成されている。被写体位置調整機構９による被写体Ｔの位置を調整する詳細な構成については後述する。
【００４８】
（被写体回動機構）
次に、図３〜図６を参照して、被写体回動機構７の構成について説明する。図３に示すように、被写体回動機構７は、被写体Ｔを保持する被写体保持部１２と、円弧形状のガイドレール１３と、回動駆動部１４とを備えている。
【００４９】
被写体保持部１２は、被写体Ｔを把持する被写体把持部１２ａと、調節ネジ１２ｂとを含む。被写体把持部１２ａは、被写体Ｔの厚み方向（Ｚ方向）に移動可能な１対の把持部を有する。調節ネジ１２ｂは、被写体Ｔの厚み（Ｚ方向の幅）に応じて被写体把持部１２ａの１対の把持部の間隔を調節するように構成されている。第１実施形態では、被写体保持部１２は、円弧形状のガイドレール１３の内周面側において被写体Ｔを保持している。
【００５０】
ガイドレール１３は、円弧形状を有しており、被写体保持部１２を移動可能に保持している。また、ガイドレール１３には、被写体保持部１２の回動角度を検知するための回動角度検知部１５が設けられている。第１実施形態では、回動角度検知部１５は、ガイドレール１３上において、Ｙ方向を基準として被写体保持部１２の回動角度が−４５度、０度、および４５度となる位置に設けられている。回動角度検知部１５は、回動角度検知部１５が設けられている位置に被写体保持部１２が配置されているか否かを検知するように構成されている。回動角度検知部１５は、たとえば、フォトセンサを含む。また、ガイドレール１３の外周面側には、ガイドレール１３の内周面側に突出した突出部を有するベルト１６が設けられている。ベルト１６の両端は、それぞれ、ガイドレール１３の一端部と他端部とにおいて固定されている。なお、ベルト１６は、請求の範囲の「第２係合部材」の一例である。
【００５１】
回動駆動部１４は、ガイドレール１３に沿って被写体保持部１２の向きを変えながら被写体保持部１２を円弧状に移動させるように構成されている。回動駆動部１４は、駆動源１７（図６参照）と、歯車１８と、第１ベアリング１９と、第２ベアリング２０と、基台部２１とを含む。なお、歯車１８は、請求の範囲の「第１係合部材」の一例である。
【００５２】
駆動源１７は、歯車１８を駆動するように構成されている。駆動源１７は、たとえば、回転軸に歯車１８が取り付けられたステッピングモータを含む。歯車１８は、ベルト１６と係合しており、駆動源１７によって回転させられることにより、ベルト１６に沿って移動する。第１ベアリング１９は、歯車１８の左右両側（Ｘ方向の両側）にそれぞれ設けられており、ベルト１６に対して歯車１８に向けて張力を付与することにより、歯車１８がベルト１６に対して空回りすることを抑制している。第２ベアリング２０は、ガイドレール１３を上下方向（Ｙ方向）から挟むように複数設けられている。
【００５３】
図４に示すように、駆動源１７と、第１ベアリング１９と、第２ベアリング２０とは、それぞれ、基台部２１に設けられている。また、回動駆動部１４は、基台部２１を介して被写体保持部１２と一体的に形成されている。
【００５４】
また、被写体保持部１２の回動範囲は、半円または半円よりも小さい円弧形状を有するガイドレール１３の一端側から他端側である。具体的には、被写体保持部１２の回動範囲は、中心角θが少なくとも９０度の円弧形状を有するガイドレール１３の一端側から他端側である。また、第１実施形態では、被写体回動機構７は、ガイドレール１３の曲率中心Ｃの位置が、Ｘ線の光軸上となるように配置されている。また、回動駆動部１４は、被写体保持部１２と一体的に形成されている。その結果、回動駆動部１４は、被写体保持部１２とともにガイドレール１３に沿って移動するように構成されている。このように構成することにより、回動駆動部１４は、ガイドレール１３に沿って被写体保持部１２を移動させることにより、被写体Ｔをガイドレール１３の曲率中心Ｃを中心として回動させ、格子に対する被写体Ｔの向きを変更することができる。これにより、被写体Ｔの回動角度を変更して撮像した暗視野像３２を合成する場合でも、暗視野像３２に写る被写体Ｔは、被写体Ｔの回動角度に対応する角度分だけ回転させることにより位置を合わせることができる。すなわち、回動角度を変更して撮像した複数の暗視野像３２に写る被写体Ｔにおいて、回転移動以外の平行移動を行うことなく被写体Ｔの位置合わせを行うことができる。
【００５５】
図５は、図４における回動駆動部１４を拡大した模式図である。図５に示すように、歯車１８は、ベルト１６の突出部と係合している。回動駆動部１４は、歯車１８を回転させて歯車１８とベルト１６とを相対移動させることにより、被写体保持部１２をガイドレール１３に沿って円弧状に移動させるように構成されている。歯車１８とベルト１６とは、いわゆるラックアンドピニオン機構である。回動駆動部１４のＸ１方向側に設けられている第１ベアリング１９は、Ｘ１方向からＸ２方向に向けてベルト１６に対して張力を付与している。また、回動駆動部１４のＸ２方向側に設けられている第１ベアリング１９は、Ｘ２方向からＸ１方向に向けてベルト１６に対して張力を付与している。
【００５６】
図６は、被写体回動機構７をＸ方向から見た模式図である。図６では、便宜上、ガイドレール１３は断面図で図示している。
【００５７】
図６に示すように、ガイドレール１３は、断面がＨ形状となっており、Ｙ方向に突出する突出部１３ａを有している。図６に示す例では、ガイドレール１３は、Ｚ１側およびＺ２側のそれぞれにおいて突出部１３ａを有している。
【００５８】
また、第２ベアリング２０は、軸方向において中央部分が凹形状となるように形成されている。第２ベアリング２０は、窪み部分２０ａにおいてガイドレール１３の突出部１３ａと当接するように配置されている。具体的には、上側（Ｙ１方向側）に設けられた第２ベアリング２０の下側（Ｙ２方向側）窪み部分２０ａは、上側（Ｙ１方向側）に突出しているガイドレール１３の突出部１３ａに対して上側（Ｙ１方向側）から当接している。下側（Ｙ２方向側）に設けられた第２ベアリング２０の上側（Ｙ１方向側）の窪み部分２０ａは、下側（Ｙ２方向側）に突出しているガイドレール１３の突出部１３ａに対して、下側（Ｙ２方向側）から当接している。このように第２ベアリング２０を配置することにより、被写体保持部１２および回動駆動部１４がガイドレール１３に沿って移動する際の位置ずれを抑制することができる。
【００５９】
また、基台部２１は、回動駆動部１４を保持する駆動基台部２１ａと、被写体保持部１２を保持する被写体保持基台部２１ｂとを含む。駆動基台部２１ａは、Ｙ方向に延びる形状を有しており、Ｚ２側において駆動源１７、第１ベアリング１９および第２ベアリング２０を保持している。また、被写体保持基台部２１ｂは、Ｚ方向に延びる形状をしており、Ｙ１側において被写体保持部１２を保持している。
【００６０】
また、被写体保持部１２は、調節ネジ１２ｂによって、被写体把持部１２ａにおける１対の把持部の間隔（被写体Ｔの厚み方向の距離）を調整することにより、被写体Ｔを保持するように構成されている。また、被写体回動機構７は、被写体回動機構保持部２２によって保持されている。被写体回動機構保持部２２は、ガイドレール１３を保持するガイドレール保持部２２ａと、ガイドレール保持部２２ａを保持するガイドレール保持基台部２２ｂとを有しており、ガイドレール保持基台部２２ｂを介して被写体位置調整機構９に配置されている。
【００６１】
（格子位置調整機構および被写体位置調整機構）
次に、図７を参照して、第１実施形態によるＸ線位相差撮像システム１００の格子位置調整機構８が格子の位置を調整する構成、および、被写体位置調整機構９が被写体Ｔの位置を調整する構成について説明する。ここで、Ｘ線位相差撮像システム１００のようなタルボ・ロー干渉計では、第１格子３からタルボ距離Ｚｐ離れた位置に第２格子４を配置する。また、第１格子３および第２格子４の相対位置がずれている場合、意図しないモアレ縞が発生するため、生成する画像の画質が劣化するなどの問題が発生する。したがって、第１実施形態では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、格子位置調整機構８によって、第１格子３、第２格子４、および、第３格子２の相対位置をあらかじめ調整するように構成されている。第１格子３、第２格子４、および、第３格子２の位置ずれには、主に、Ｘ方向の位置ずれ、Ｙ方向の位置ずれ、Ｚ方向の位置ずれ、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれおよびＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれがある。
【００６２】
図７に示すように、格子位置調整機構８は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚ、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘ、および、Ｙ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙに格子（第３格子２、第１格子３および第２格子４）を移動可能に構成されている。具体的には、格子位置調整機構８は、Ｘ方向直動機構８０と、Ｙ方向直動機構８１と、Ｚ方向直動機構８２と、直動機構接続部８３と、ステージ支持部駆動部８４と、ステージ支持部８５と、ステージ駆動部８６と、ステージ８７とを含む。Ｘ方向直動機構８０は、Ｘ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構８０は、たとえば、モータなどを含む。Ｙ方向直動機構８１は、Ｙ方向に移動可能に構成されている。Ｙ方向直動機構８１は、たとえば、モータなどを含む。Ｚ方向直動機構８２は、Ｚ方向に移動可能に構成されている。Ｚ方向直動機構８２は、たとえば、モータなどを含む。
【００６３】
格子位置調整機構８は、Ｘ方向直動機構８０の動作により、格子をＸ方向に移動させるように構成されている。また、格子位置調整機構８は、Ｙ方向直動機構８１の動作により、格子をＹ方向に移動させるように構成されている。また、格子位置調整機構８は、Ｚ方向直動機構８２の動作により、格子をＺ方向に移動させるように構成されている。
【００６４】
ステージ支持部８５は、ステージ８７を下方（Ｙ１方向）から支持している。ステージ駆動部９１は、ステージ８７をＸ方向に往復移動させるように構成されている。ステージ８７は、底部がステージ支持部８５に向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ方向に往復移動されることにより、Ｚ方向の中心軸線周りに回動するように構成されている。また、ステージ支持部駆動部８４は、ステージ支持部８５をＺ方向に往復移動させるように構成されている。また、ステージ支持部８５は底部が直動機構接続部８３に向けて凸曲面状に形成されており、Ｚ方向に往復移動されることにより、Ｘ方向の中心軸線周りに回動するように構成されている。また、直動機構接続部８３は、Ｙ方向の中心軸線周りに回動可能にＸ方向直動機構８０に設けられている。したがって、格子位置調整機構８は、格子をＹ方向の中心軸線周りに回動させることができる。
【００６５】
第１実施形態では、被写体位置調整機構９は、格子位置調整機構８と同様の構成である。したがって、被写体位置調整機構９は、格子位置調整機構８と同様に、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘ、Ｙ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙ、および、Ｚ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｚに被写体Ｔを移動可能に構成されている。被写体Ｔを大きく回動させることにより格子に対する被写体Ｔの向きを変更する被写体回動機構７とは異なり、格子位置調整機構８は、格子のＸＹ面内における微細な角度のずれを調整する機構である。また、被写体位置調整機構９は、暗視野像３２に写る被写体Ｔの位置を微調整する機構である。したがって、格子位置調整機構８および被写体位置調整機構９は、被写体回動機構７と比較した場合、位置精度が高くなるように構成されている。また、格子位置調整機構８および被写体位置調整機構９は、被写体回動機構７と比較した場合、格子および被写体Ｔの回動量が小さくなるように構成されている。
【００６６】
（被写体の構造および格子に対する被写体の向き）
次に、図８〜図１２を参照して、被写体Ｔの構造および、格子に対する被写体Ｔの向きの違いによって生じる暗視野像３２の違いについて説明する。
【００６７】
Ｘ線位相差撮像システム１００が撮像する被写体Ｔとしては、Ｘ線の拡散方向に指向性があるものが好適である。第１実施形態では、その一例として、被写体Ｔは、板状形状を有しており、内部に繊維束３０を含む例について説明する。被写体Ｔは、たとえば、繊維束３０として炭素繊維が用いられ、母材として樹脂３１が用いられる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）である。なお、繊維束とは、繊維が多数集まって束状になったものである。図８に示す例では、被写体Ｔは、Ｙ方向に延びる繊維束３０ａと、Ｘ方向に延びる繊維束３０ｂとが編み込まれた構造となっている。なお、図８に示す例では、繊維束３０ａおよび繊維束３０ｂを区別して表示しているが、実際にはシート状に織り込まれた（または、編み込まれた）同種の炭素繊維である。また、図８〜図１０に示す例は、被写体Ｔを０度の位置に配置した場合の例である。
【００６８】
図９は、被写体ＴをＸ方向から見た断面図である。図９に示すように、繊維束３０ａは、Ｙ方向に延びるとともに、繊維束３０ｂに編み込まれている。図１０は、被写体ＴをＹ方向から見た断面図である。図１０に示すように、繊維束３０ｂは、Ｘ方向に延びるとともに、繊維束３０ａに編み込まれている。また、図９および図１０に示すように、被写体Ｔは、Ｙ方向に延びる繊維束３０ａと、Ｘ方向に延びる繊維束３０ｂとが編み込まれたシートがＺ方向に複数積層された構造となっている。また、被写体Ｔ（ＣＦＲＰ）の母材である樹脂３１は、被写体Ｔの表面を覆っている。また、樹脂３１は、被写体Ｔの内部では繊維束３０の間の隙間を埋めている。
【００６９】
図１１および図１２は、画像処理部１１が生成した暗視野像３２（第１暗視野像３２ａおよび第２暗視野像３２ｂ）である。なお、第１暗視野像３２ａおよび第２暗視野像３２ｂは、それぞれ、請求の範囲の「位相コントラスト画像」の一例である。
【００７０】
ここで、繊維束３０にＸ線が入射した場合、繊維束３０によってＸ線が拡散する。具体的には、被写体Ｔ内の繊維と樹脂３１との界面において、繊維と樹脂３１との屈折率の差によってＸ線が屈折する。被写体Ｔ内には、繊維束３０が積層されており、また、繊維束３０は多数の繊維から構成されているため、多数の繊維を通過することによって多重の屈折が起こり、Ｘ線が拡散する。
【００７１】
Ｘ線の拡散方向が格子の延びる方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）の場合、得られる位相コントラスト画像の感度がよくなる。一方、Ｘ線の拡散方向が格子の延びる方向（Ｙ方向）に沿う方向の場合、得られる位相コントラスト画像の感度が悪くなる。したがって、被写体Ｔの格子に対する向きによっては、位相コントラスト画像に写る繊維束３０と、位相コントラスト画像に写らない繊維束３０とが生じる。図１１は、繊維束３０ｂが延びる方向と、格子の向きとが直交するように被写体Ｔを配置して撮像した暗視野像３２の例である。図１１に示すように、格子の延びる方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に繊維束３０ｂが延びる向きとなるように被写体Ｔを配置する場合、生成される第１暗視野像３２ａには、繊維束３０ｂが写る。一方、繊維束３０ａは格子の延びる方向（Ｙ方向）に沿う方向に延びているため、第１暗視野像３２ａには写らない。そこで、図１２に示すように、格子に対する被写体Ｔの向きを変更することにより、繊維束３０ａをＸ方向に向けて配置した状態で撮像した場合、得られる第２暗視野像３２ｂには、繊維束３０ａが写り、繊維束３０ｂは写らない。そこで、第１実施形態では、被写体回動機構７によって被写体Ｔを回動させて複数回撮像する。
【００７２】
（被写体の回動）
次に、図１３および図１４を参照して、第１実施形態における被写体回動機構７が被写体Ｔを回動させる構成について説明する。
【００７３】
図１３は、被写体Ｔを−４５度回動させた場合の例を示している。図１３に示すように、回動駆動部１４は、被写体保持部１２とともにガイドレール１３に沿って移動することにより、被写体Ｔを回動させる。図１３に示す例では、回動駆動部１４は、ガイドレール１３のＸ１側の端部に向けて移動することにより、被写体ＴをＸ線の光軸周りの方向に−４５度回動させた状態で撮像することができる。
【００７４】
図１４は、被写体Ｔを４５度回動させた場合の模式図である。図１４に示すように、回動駆動部１４は、ガイドレール１３のＸ２側の端部に向けて移動することにより、被写体ＴをＸ線の光軸周りの方向に４５度回動させた状態で撮像することができる。
【００７５】
第１実施形態では、被写体回動機構７は、円弧状のガイドレール１３の一端側から他端側までを円弧状に回動することにより、被写体Ｔを−４５度から４５度までの９０度分回動させることにより、格子に対する被写体Ｔの向きを変更して撮像することが可能となる。したがって、少なくともどちらかの位置では、暗視野像３２に繊維束３０が写る。
【００７６】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７７】
第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器５と、Ｘ線源１と検出器５との間に配置され、Ｘ線源１からＸ線が照射される第１格子３と、第１格子３からのＸ線が照射される第２格子４とを含む複数の格子と、検出器５によって検出された信号に基づいて暗視野像３２を生成する画像処理部１１と、被写体Ｔを撮像する際に被写体ＴをＸ線の光軸方向周りに回動させることにより、被写体Ｔの所定の部分を、複数の格子の格子が延びる方向およびＸ線の光軸方向と直交する面内において複数の格子の格子が延びる方向と交差する方向に向けることが可能な被写体回動機構７とを備える。これにより、被写体Ｔを回動させることによって、格子を回動させることなく格子に対する被写体Ｔの向きを変更することができる。その結果、格子を回動させないので、格子に対する被写体Ｔの向きを変更するたびに複数の格子の位置調整を行うことなく格子に対する被写体Ｔの向きを変更することができる。
【００７８】
また、第１実施形態では、上記のように、被写体回動機構７は、被写体Ｔを撮像する際に円弧状の軌道に沿って被写体Ｔを回動させることにより、被写体Ｔの所定の部分を、複数の格子の格子が延びる方向およびＸ線の光軸方向と直交する面内において複数の格子の格子が延びる方向と交差する方向に向けるように構成されている。これにより、たとえば、被写体Ｔの周囲を１周にわたって覆う機構によって、被写体Ｔを円周状の軌道に沿って回動させる場合と比較して、回動範囲を小さくすることができる。その結果、被写体回動機構７が大型化することを抑制することができる。
【００７９】
また、第１実施形態では、上記のように、被写体回動機構７は、被写体Ｔを保持する被写体保持部１２と、被写体保持部１２を移動可能に保持する円弧状のガイドレール１３と、ガイドレール１３に沿って被写体保持部１２の向きを変えながら被写体保持部１２を円弧状に移動させる回動駆動部１４とを備える。これにより、回動駆動部１４によって被写体保持部１２を円弧状のガイドレール１３に沿って移動させることにより、被写体Ｔを容易に円弧状に回動させることができる。
【００８０】
また、第１実施形態では、上記のように、ガイドレール１３における被写体保持部１２の回動範囲は、半円または半円よりも小さい円弧形状を有しており、回動駆動部１４は、円弧形状のガイドレール１３の内周面側において被写体Ｔを保持した被写体保持部１２を移動させるように構成されている。これにより、ガイドレール１３が半円の円弧形状を有する場合には、被写体Ｔを１８０度回動させることができる。その結果、被写体ＴがＸ線を拡散させる方向が未知であったとしても、Ｘ線の拡散を感度よく検出できる向きに被写体Ｔを配置することができる。また、ガイドレール１３が半円よりも小さい円弧形状を有する場合には、被写体保持部１２に保持されていない側の被写体Ｔの部分がガイドレール１３の曲率円からはみ出る場合でも、被写体保持部１２をガイドレール１３の端部へ回動させた際に、被写体保持部１２に保持されていない側の被写体の部分がガイドレール１３の反対側の端部に当接することを抑制することができる。その結果、被写体保持部１２に保持されていない側の被写体Ｔの部分がガイドレール１３の曲率円からはみ出る場合でも、格子に対する被写体Ｔの向きを容易に変更することができる。
【００８１】
また、第１実施形態では、上記のように、ガイドレール１３における被写体保持部１２の回動範囲は、中心角θが少なくとも９０度の円弧形状を有するガイドレール１３の一端側から他端側である。これにより、ガイドレール１３の一端側から他端側まで被写体保持部１２を移動させることにより、被写体Ｔの向きを９０度変更することが可能となり、被写体Ｔ内部の微細構造を格子の延びる方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に向けることができる。その結果、被写体ＴによるＸ線の散乱方向と格子の延びる方向（Ｙ方向）とが直交する向きに被写体Ｔを配置することが可能となるので、コントラストが明確な暗視野像３２を得ることができる。
【００８２】
また、第１実施形態では、上記のように、回動駆動部１４は、被写体保持部１２とともにガイドレール１３に沿って移動するように構成されている。これにより、回動駆動部１４を移動させることにより被写体保持部１２を移動させることが可能となるので、回動駆動部１４が被写体保持部１２とともに移動しない構成と比較した場合、回動駆動部１４から被写体保持部１２に対して動力を伝達する機構の構成を簡素化することができる。その結果、被写体保持部１２に対して動力を伝達する機構の構成を簡素化することが可能となるので装置構成を簡素化することができる。
【００８３】
また、第１実施形態では、上記のように、回動駆動部１４に回転可能に設けられた歯車１８と、ガイドレール１３に設けられ、歯車１８に係合するベルト１６とをさらに含み、回動駆動部１４は、歯車１８を回転させて歯車１８とベルト１６とを相対移動させることにより、被写体保持部１２をガイドレール１３に沿って円弧状に移動させるように構成されている。これにより、歯車１８を回転させることにより、円弧状のガイドレール１３に設けられたベルト１６に沿って被写体保持部１２を移動させることができる。その結果、ボールネジ機構などによって被写体保持部１２を移動させる構成と比較して、装置構成を簡素化することができる。
【００８４】
また、第１実施形態では、上記のように、被写体回動機構７は、ガイドレール１３の曲率中心Ｃの位置がＸ線の光軸上となるように配置されている。これにより、ガイドレール１３の曲率中心Ｃの位置がＸ線の光軸上にあるため、被写体Ｔを回動させて複数枚の暗視野像３２を撮像した場合でも、各暗視野像３２に写る被写体Ｔが各暗視野像３２において平行移動することを抑制することができる。その結果、各暗視野像３２を合成する場合でも、被写体Ｔを回転させることにより位置合わせを行うことが可能となるので、暗視野像３２の合成を容易に行うことができる。
【００８５】
また、第１実施形態では、上記のように、被写体回動機構７を保持するとともに、被写体Ｔの位置調整を行う被写体位置調整機構９をさらに備える。これにより、被写体回動機構７によって被写体Ｔを回動させた状態で被写体Ｔの位置を調整することができる。その結果、被写体Ｔの回動角度を維持した状態で被写体Ｔの位置を調整することが可能となるので、たとえば、被写体Ｔを拡大して撮像した際に、同じ拡大率で被写体Ｔの異なる領域を撮像したい場合でも、被写体Ｔの回動角度を維持した状態で撮像範囲を変更することができる。
【００８６】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の格子の格子間における相対位置を調整する格子位置調整機構８をさらに備える。これにより、たとえば、熱などによって格子の相対位置が変化した場合でも、複数の格子の格子間における相対位置を調整することができる。その結果、複数の格子の格子間における相対位置が変化することにより、意図しないモアレが生じることを抑制することが可能となり、暗視野像３２の画質が劣化することを抑制することができる。
【００８７】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の格子は、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置された第３格子２をさらに含んでいる。これにより、第３格子２によってＸ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることができる。その結果、Ｘ線源１の焦点サイズに依存することなく第１格子３の自己像を形成させることが可能となるので、Ｘ線源１の選択の自由度を向上させることができる。
【００８８】
［第２実施形態］
次に、図４、図１５および図１６を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線位相差撮像システム２００（図１５参照）について説明する。被写体Ｔの（２次元）暗視野像３２を生成する第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、Ｘ線源１と検出器５と複数の格子とによって構成される撮像系４０と、被写体回動機構７とを相対回転させる３次元撮像回転機構５０をさらに備え、画像処理部１１は、３次元暗視野像３３（図１６参照）を生成するように構成されている。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。また、３次元暗視野像３３は、請求の範囲の「３次元位相コントラスト画像」の一例である。
【００８９】
図１５に示すように、第２実施形態におけるＸ線位相差撮像システム２００では、Ｘ線源１と検出器５と複数の格子とによって構成される撮像系４０と被写体回動機構７とを、Ｘ線の光軸方向と直交する面内における垂直方向の軸線周りに相対回転させる３次元撮像回転機構５０をさらに備える。画像処理部１１は、複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像３２から、３次元暗視野像３３を生成するように構成されている。具体的には、３次元撮像回転機構５０は、載置面に載置された被写体位置調整機構９、被写体回動機構７および被写体ＴをＹ方向の軸線周りに被写体Ｔを回転させることにより、被写体Ｔと撮像系４０とを相対回転させるように構成されている。３次元撮像回転機構５０は、たとえば、回転ステージを含む。
【００９０】
第２実施形態では、被写体保持部１２は、ガイドレール１３の両端部を結んだ線分ＥＬよりもガイドレール１３の曲率中心Ｃに近い位置で被写体Ｔを保持するように構成されている。具体的には、図４に示すように、被写体保持部１２は、被写体保持部１２が被写体Ｔを保持している高さ（被写体把持部１２ａが被写体Ｔを把持しているＹ方向の位置）を表す破線Ｈｐの位置が、ガイドレール１３の両端部を結んだ線分ＥＬよりもガイドレール１３の曲率中心Ｃに近い位置で被写体Ｔを保持するように構成されている。また、被写体Ｔの撮像範囲は、破線Ｈｐよりも上側（曲率中心Ｃに近い方向（Ｙ１方向））に設定される。
【００９１】
また、ガイドレール１３は、３次元撮像回転機構５０による相対回転の軸ＡＲ方向（Ｙ方向）を基準として、ガイドレール１３の中心角θがＸ線の光軸方向周りの両側において略等しい角度となるように形成されている。図４に示す例では、ガイドレール１３は、Ｘ線の光軸方向周りの両側において角度θ１と角度θ２とが略等しくなるように形成されている。
【００９２】
３次元撮像回転機構５０によって被写体Ｔを回転させながら撮像することにより、画像処理部１１は、被写体Ｔを回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像３２を生成することができる。また、ガイドレール１３がＸ線の光軸方向に沿う回転角度において被写体Ｔを撮像する場合でも、被写体保持部１２が、ガイドレール１３の両端部を結んだ線分ＥＬよりもガイドレール１３の曲率中心Ｃに近い位置で被写体Ｔを保持するため、ガイドレール１３が撮像範囲に入ることを抑制することができる。
【００９３】
図１６は、第２実施形態における画像処理部１１が生成する３次元暗視野像３３の模式図である。第２実施形態では、画像処理部１１は、被写体Ｔを回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像３２から３次元暗視野像３３を生成するように構成されている。
【００９４】
３次元暗視野像３３を生成することにより、画像処理部１１は、被写体Ｔ内の注目領域内における繊維束３０の数、繊維束３０の境界同士の間の距離ＦＤ、表面積ＳＡ（ハッチング領域の面積）、繊維束３０の密度、繊維束３０の編み込みの高さＨおよび隣接する繊維束３０の間の隙間の大きさＳなどを取得することができる。
【００９５】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９６】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００９７】
第２実施形態では、上記のように、Ｘ線源１と検出器５と複数の格子とによって構成される撮像系４０と、被写体回動機構７とを相対回転させる３次元撮像回転機構５０をさらに備え、画像処理部１１は、複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像３２から、３次元暗視野像３３を生成するように構成されている。これにより、格子に対する被写体Ｔの向きを変更させた際に複数の格子の位置調整を行うことなく３次元暗視野像３３を生成することができる。
【００９８】
また、第２実施形態では、上記のように、被写体保持部１２は、ガイドレール１３の両端部よりもガイドレール１３の曲率中心Ｃに近い位置で被写体Ｔを保持するように構成されている。これにより、ガイドレール１３の両端部が撮像範囲に入ることを抑制することができる。その結果、撮像系４０と被写体Ｔとを相対回転させながら撮像した場合でも、暗視野像３２にガイドレール１３の両端部が写りこむことを抑制することができる。
【００９９】
また、第２実施形態では、上記のように、ガイドレール１３は、３次元撮像回転機構５０による相対回転の軸ＡＲ方向を基準として、ガイドレール１３の中心角θがＸ線の光軸方向周りの両側において略等しい角度となるように形成されている。これにより、ガイドレール１３の中心と相対回転の軸ＡＲ方向とを略一致させることができる。その結果、相対回転の軸ＡＲ方向の基準から両側に略等しい角度でガイドレール１３が形成されるため、ガイドレール１３の中心角θの角度を大きくしつつ、ガイドレール１３の両端部が撮像範囲に入ることを抑制することができる。
【０１００】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１０１】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【０１０２】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、第３格子２を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性が高い場合、図１７に示すＸ線位相差撮像システム３００ように、第３格子２を設けない構成でもよい。
【０１０３】
また、上記第１および第２実施形態では、被写体Ｔ（被写体回動機構７および被写体位置調整機構９）を第１格子３と第２格子４との間に配置する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１８に示すＸ線位相差撮像システム４００のように、被写体Ｔ（被写体回動機構７および被写体位置調整機構９）を第３格子２と第１格子３との間に配置してもよい。しかし、第１格子３と第２格子４との間に被写体Ｔを配置して撮像した場合の方が、画質が高い画像を生成することができるので、第１格子３と第２格子４との間に被写体Ｔを配置する方が好ましい。
【０１０４】
また、上記第１および第２実施形態では、被写体回動機構７が被写体Ｔを９０度回動させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。被写体回動機構７が、被写体Ｔを回動させる角度は、９０度よりも小さい角度でもよい。また、被写体回動機構７が、被写体Ｔを回動させる角度は、９０度よりも大きい角度でもよい。
【０１０５】
また、上記第１および第２実施形態では、歯車１８と係合するベルト１６をガイドレール１３に設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ガイドレール１３の内周面側または外周面側にラックギアを形成し、ラックギアと歯車１８とを係合させる構成でもよい。
【０１０６】
また、上記第１および第２実施形態では、回動駆動部１４が被写体保持部１２とともにガイドレール１３に沿って移動する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。回動駆動部１４は、被写体保持部１２とともに移動しなくてもよい。たとえば、ベルト１６をガイドレール１３に沿うように１周させて配置し、被写体保持部１２の一部をベルト１６に固定するとともに、被写体回動機構保持部２２に設けられた駆動源１７によって歯車１８を回転させることにより、被写体保持部１２を回動させる構成であってもよい。
【０１０７】
また、上記第１および第２実施形態では、ベルト１６がガイドレール１３の両端部に固定された状態で、被写体回動機構７が被写体Ｔを回動させる、いわゆるラックアンドピニオン機構による構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ベルト１６をガイドレール１３に沿うように１周させて配置し、ベルト１６と係合した歯車１８を回転させることにより被写体保持部１２を移動させる、いわゆるベルトアンドプーリー機構によって被写体Ｔを回動させるように構成されていてもよい。
【０１０８】
また、上記第１および第２実施形態では、ベルト１６と係合した歯車１８を回転させることにより被写体保持部１２を回動させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ベルト１６および歯車１８を備えない構成であってもよい。ベルト１６および歯車１８を備えない構成の場合、駆動源１７が第２ベアリング２０を回転させることにより、被写体保持部１２を回動させるように構成すればよい。
【０１０９】
また、上記第１および第２実施形態では、画像処理部１１が、位相コントラスト画像として暗視野像３２を生成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部１１は、位相コントラスト画像として、吸収像および位相微分像を生成するように構成されていてもよい。
【０１１０】
また、上記第１および第２実施形態では、ガイドレール１３の曲率中心Ｃの位置をＸ線の光軸上となるように被写体回動機構７を配置する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。ガイドレール１３の曲率中心Ｃの位置をＸ線の光軸上とならないように被写体回動機構７を配置してもよい。しかし、ガイドレール１３の曲率中心Ｃの位置をＸ線の光軸上とならないように被写体回動機構７を配置した場合、複数の暗視野像３２を合成する場合には、各暗視野像３２に写る被写体Ｔを平行移動させる必要があるため、ガイドレール１３の曲率中心Ｃの位置をＸ線の光軸上となるように被写体回動機構７を配置することが好ましい。
【０１１１】
また、上記第１および第２実施形態では、ベルト１６がガイドレール１３の外周面側に設けられる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ベルト１６は、ガイドレール１３の内周面側に設けられていてもよい。ベルト１６がガイドレール１３の内周面側に設けられる構成の場合、回動駆動部１４もガイドレール１３の内周面側に設ければよい。
【０１１２】
また、上記第１および第２実施形態では、被写体Ｔとして板状のＣＦＲＰを撮像する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。被写体Ｔは板状以外のものでもよい。被写体Ｔが板状以外の場合、被写体保持部１２は、被写体把持部１２ａを被写体Ｔの外形に合うような形状として、被写体Ｔを保持するように構成すればよい。
【０１１３】
また、上記第２実施形態では、ガイドレール１３が、３次元撮像回転機構５０による相対回転の軸ＡＲ方向（Ｙ方向）を基準として、ガイドレール１３の中心角θがＸ線の光軸方向周りの両側において略等しい角度となる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。ガイドレール１３は、３次元撮像回転機構５０による相対回転の軸ＡＲ方向（Ｙ方向）を基準として、左右非対称な形状となるように形成されていてもよい。
【０１１４】
また、上記第２実施形態では、３次元撮像回転機構５０が被写体位置調整機構９を保持する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、被写体位置調整機構９が３次元撮像回転機構５０を保持する構成であってもよい。
【０１１５】
また、上記第２実施形態では、３次元撮像回転機構５０が被写体Ｔ（被写体回動機構７および被写体位置調整機構９）を回転させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、３次元撮像回転機構５０は、撮像系４０を回転させることにより、被写体Ｔと撮像系４０とを相対回転させるように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【０１１６】
１  Ｘ線源
２  第３格子
３  第１格子
４  第２格子
５  検出器
７  被写体回動機構
８  格子位置調整機構
９  被写体位置調整機構
１１  画像処理部
１２  被写体保持部
１３  ガイドレール
１４  回動駆動部
１６  ベルト（第２係合部材）
１８  歯車（第１係合部材）
３２  暗視野像（位相コントラスト画像）
３２ａ  第１暗視野像（位相コントラスト画像）
３２ｂ  第２暗視野像（位相コントラスト画像）
３３  ３次元暗視野像（３次元位相コントラスト画像）
４０  撮像系
５０  ３次元撮像回転機構
１００、２００、３００、４００  Ｘ線位相差撮像システム
Ｃ  曲率中心
ＥＬ  ガイドレールの両端部を結んだ線分
Ｔ  被写体
Ｚ方向  Ｘ線の光軸方向
θ  ガイドレールの中心角
【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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