(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられ、基板の一方側の面のみに格子が形成された格子領域を含む複数の回折格子とを備え、
前記複数の回折格子のうち少なくとも１つは、前記格子領域内において、第１部分と前記第１部分よりも前記基板の厚みが小さい第２部分とを含み、前記第２部分は、前記格子が形成されていない前記基板の他方側の面に設けられている、Ｘ線位相イメージング装置。
【請求項２】
前記第１部分と前記第２部分とを含む前記回折格子は、前記第１部分が前記格子領域の一端から他端まで連続して延びるように形成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項３】
Ｘ線の照射方向と直交する方向に前記複数の回折格子のうち少なくとも１つを移動可能な移動機構をさらに備え、
前記複数の回折格子は、前記移動機構により移動される移動格子と、固定された固定格子とを含み、
前記固定格子が、前記第１部分と前記第２部分と含む、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項４】
前記固定格子は、位相格子と、前記Ｘ線源側に配置され、前記位相格子よりもＸ線の透過領域が小さい線源格子とを含み、
前記線源格子の前記格子領域のうち前記基板のＸ線の透過部分に前記第２部分が形成されている、請求項３に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項５】
前記基板の前記格子領域に凹部が形成されていることにより、前記凹部に対応する部分に前記第２部分が形成されているとともに、前記凹部を取り囲むように前記第１部分が形成されている、請求項４に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項６】
前記固定格子は、前記Ｘ線源側に配置される線源格子と、位相格子とを含み、
前記位相格子の前記格子領域の一端から他端にわたる範囲に、前記第１部分と前記第２部分とが設けられている、請求項３に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項７】
前記位相格子は、複数の前記第１部分と前記第２部分とを含み、前記第１部分は互いに直交する方向に格子状に延びるとともに、前記複数の第２部分は、前記格子状に延びる前記第１部分に囲まれた領域に設けられている、請求項６に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項８】
前記移動格子は、前記第１部分と前記第２部分とを含む回折格子であり、
前記移動格子の前記第１部分は、前記移動格子の移動方向と平行な方向に延びるように形成されている、請求項３に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項９】
前記移動格子は、前記第１部分と前記第２部分とを含む回折格子であり、
前記移動格子の前記第１部分が、前記移動格子の移動方向と直交する方向に延びるように形成されており、
Ｘ線の照射によって形成される前記移動格子の前記第１部分の影の長さが、前記Ｘ線検出器の画素ピッチの整数倍となるＸ線の照射方向における位置に、前記移動格子を移動させるように前記移動機構の制御を行う制御部をさらに備える、請求項３に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記移動機構によるＸ線の照射方向と直交する方向への前記移動格子の移動中に、前記第１部分の影と影以外の部分との境界が前記Ｘ線検出器の画素の境界をまたがないように、前記移動格子の移動の開始位置を調整するように前記移動機構の制御を行う、請求項９に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記Ｘ線検出器により取得されたＸ線画像において、前記移動格子の前記第１部分の画素値の変化を補正する制御を行う、請求項９に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項１２】
Ｘ線源と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられ、基板の一部に格子が形成された格子領域が形成された複数の回折格子とを備えるＸ線位相イメージング装置において、
前記格子領域内において、第１部分と前記基板の厚みが小さい第２部分とを含み、前記第２部分は、前記格子が形成されていない前記基板の他方側の面に設けられ、移動される前記回折格子を準備するステップと、
前記回折格子の前記第１部分の影の長さが、前記Ｘ線検出器の画素ピッチの整数倍となるように前記Ｘ線検出器を配置するステップとを備える、Ｘ線位相イメージング方法。
【請求項１３】
前記Ｘ線検出器を配置するステップは、前記回折格子の移動の開始位置を、Ｘ線の照射方向と直交する方向への前記回折格子の移動中に前記第１部分の影と影以外の部分との境界が前記Ｘ線検出器の画素の境界をまたがないように調整する、請求項１２に記載のＸ線位相イメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線位相イメージング装置およびＸ線位相イメージング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線撮影装置が知られている。このような、Ｘ線撮影装置は、たとえば、特開２０１４−７９５１８号公報に開示されている。【０００３】
上記特開２０１４−７９５１８号公報には、Ｘ線を照射するＸ線源と、マルチスリット、位相格子、および吸収格子と、被写体を載置する被写体台と、Ｘ線検出器と、を備えるＸ線撮影装置が開示されている。被写体台は、Ｘ線の照射軸方向に設けられている。マルチスリット、位相格子、および吸収格子は、Ｘ線の照射軸方向と直交する方向に複数のスリットが配列されている。Ｘ線検出器は、Ｘ線源により照射され、マルチスリット、位相格子、被写体および吸収格子を透過したＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子が２次元状に配置され、変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取る。また、上記特開２０１４−７９５１８号公報のＸ線撮影装置は、位相格子および吸収格子をＸ線の照射軸方向と直交し、かつマルチスリットのスリット延伸方向とは異なる方向にマルチスリットに対して相対移動させる駆動部を備えている。そして、位相格子および吸収格子が駆動部により一定周期間隔で移動する毎に、Ｘ線源によりＸ線を照射し、到達したＸ線に応じてＸ線検出器が画像信号を読み取る処理を繰り返す。これにより、一定周期間隔のモアレ画像を複数得ている。【０００４】
上記特開２０１４−７９５１８号公報では、マルチスリットは、シリコンやガラスといったＸ線の吸収率が低い材質の基板上にスリット構造を形成し、スリット構造に金属が埋め込まれて、マルチスリットが形成されている。また、吸収格子もマルチスリットと同様に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−７９５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上記特開２０１４−７９５１８号公報には記載されていないが、Ｘ線撮影装置では、Ｘ線が基板を通過するときにＸ線が減衰することが知られている。そこで、Ｘ線の減衰を抑制するために、基板の厚みを小さくすることが考えられる。【０００７】
しかしながら、吸収格子、マルチスリット（線源格子）および位相格子の基板の厚みを小さくすると、機械的強度が低下するため、破損しやすくなる。このため、取り扱いにくくなる（ハンドリングしにくくなる）。そのため、機械的強度を維持できる基板の厚みまでしか、基板の厚みを小さくできないため、Ｘ線の減衰を効果的に抑制することができ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、機械的強度の低下を抑制することが可能であるとともにＸ線の減衰を効果的に抑制することが可能なＸ線位相イメージング装置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線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に設けられ、基板の一方側の面のみに格子が形成された格子領域を含む複数の回折格子とを備え、複数の回折格子のうち少なくとも１つは、格子領域内において、第１部分と第１部分よりも基板の厚みが小さい第２部分とを含み、第２部分は、格子が形成されていない基板の他方側の面に設けられている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記のように、Ｘ線源とＸ線検出器との間に設けられ、基板の一方側の面のみに格子が形成された格子領域を含む複数の回折格子とを備え、複数の回折格子のうち少なくとも１つは、格子領域内において、第１部分と第１部分よりも基板の厚みが小さい第２部分とを含む。これにより、厚みの大きい第１部分により回折格子の機械的強度を確保することができるため、第２部分は、従来よりもさらに厚みを小さくすることができる。その結果、Ｘ線の減衰を効果的に抑制することができる。このように、第１部分と第１部分よりも基板の厚みが小さい第２部分とを含むことにより、機械的強度の低下を抑制することが可能であるとともにＸ線の減衰を効果的に抑制することが可能なＸ線位相イメージング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の全体構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による線源格子を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による線源格子を示す５００−５００線に沿った断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による位相格子を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による位相格子を示す５１０−５１０線に沿った断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による吸収格子を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による吸収格子を示す５２０−５２０線に沿った断面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるＸ線検出器の画素を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による移動機構の一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング撮影方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１〜図１０を参照して、本発明の実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。
【００１４】
（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、被写体１０を通過したＸ線の位相差を利用して、被写体１０の内部を画像化する装置である。また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体１０の内部を画像化する装置である。
【００１５】
図１は、Ｘ線位相イメージング装置１００を上から見た図である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線検出器２と、回折格子３とを備えている。なお、本明細書において、Ｘ線源１から回折格子３に向かう方向をＺ方向とする。また、Ｚ方向と直交する紙面の上下方向をＸ方向とする。また、Ｚ方向と直交する紙面の手前から奥方向をＹ方向とする。
【００１６】
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Ｚ方向に向けて照射するように構成されている。
【００１７】
Ｘ線検出器２は、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。Ｘ線検出器２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。Ｘ線検出器２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、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。
【００１８】
回折格子３は、位相格子３１と、吸収格子３２と、線源格子（マルチスリット）３３とを含む。位相格子３１、吸収格子３２および線源格子３３のうち、１枚の回折格子３は移動機構４によって、Ｘ線の照射方向と直交する方向（Ｘ方向またはＹ方向）に移動する。Ｘ線位相イメージング装置１００は、回折格子３を移動させることにより、モアレを形成し、被写体１０のＸ線画像を撮影する。被写体１０は、線源格子３３と位相格子３１との間に配置される。そして、被写体１０を配置せずに撮影したエア画像と、被写体１０を配置して撮影したサンプル画像とから、暗視野像、位相微分像、および吸収像を生成する。このとき、移動機構４により移動される回折格子３を移動格子とし、固定されている回折格子３を固定格子とする。
【００１９】
図１に示すように、線源格子３３は、Ｘ線源１と位相格子３１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。線源格子３３は、各Ｘ線透過部３３１を通過したＸ線を、各Ｘ線透過部３３１の位置に対応する線光源とするように構成されている。これにより、線源格子３３は、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可能である。
【００２０】
線源格子３３は、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）３３０で配列される複数のＸ線透過部３３１およびＸ線吸収部３３２を有している。各Ｘ線透過部３３１およびＸ線吸収部３３２はＹ方向に延びるように構成されている。
【００２１】
図１に示すように、位相格子３１は、線源格子３３と、吸収格子３２との間に配置されており、線源格子３３を通過したＸ線が照射される。位相格子３１は、タルボ効果により、自己像を形成するために設けられている。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）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。
【００２２】
位相格子３１は、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）３１０で配列される複数のスリット３１１および、Ｘ線位相変化部３１２を有している。各スリット３１１およびＸ線位相変化部３１２はそれぞれ、Ｙ方向に延びるように形成されている。
【００２３】
図１に示すように、吸収格子３２は、位相格子３１とＸ線検出器２との間に配置されており、位相格子３１を通過したＸ線が照射される。また、吸収格子３２は、位相格子３１からタルボ距離離れた位置に配置される。吸収格子３２は、位相格子３１の自己像と干渉して、Ｘ線検出器２の検出表面上にモアレ縞を形成する。
【００２４】
吸収格子３２は、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）３２０で配列される複数のＸ線透過部３２１およびＸ線吸収部３２２を有する。線源格子３３、位相格子３１、吸収格子３２はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、Ｘ線透過部３３１、スリット３１１およびＸ線透過部３２１はそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３３２およびＸ線吸収部３２２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３１２はスリット３１１との屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。
【００２５】
本実施形態では、線源格子３３および位相格子３１が固定格子であり、吸収格子３２が移動格子である場合を例にして、線源格子３３、位相格子３１および吸収格子３２の詳細な構造を以下に説明する。
【００２６】
（線源格子）
線源格子３３は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に延びる直方体である。図２および図３に示すように、線源格子３３は、基板３４ａのＺ軸方向側の一方の面（表面３４０ａ）の格子領域３６ａにＸ線透過部３３１およびＸ線吸収部３３２が形成されている。格子領域３６ａは、たとえば、四角形である。基板３４ａは、Ｓｉ（シリカ）である。そして、基板３４ａの表面３４０ａの一部に溝を形成し、形成した溝にめっきなどにより金などの金属を埋めることにより複数のＸ線吸収部３３２が形成されている。Ｘ線吸収部３３２は、Ｙ方向に延びるように形成されているとともに、Ｘ方向に等間隔に並べて複数形成されている。
【００２７】
線源格子３３は、位相格子３１および吸収格子３２と比べて、Ｘ線源１に近い位置に配置されている（図１参照）。そのため、Ｘ線源１に近い線源格子３３ではＸ線の透過領域３３４が、位相格子３１および吸収格子３２と比べて小さくなる。そこで、図２および図３に示すように、線源格子３３に、第１部分３７ａおよび第２部分３８ａが設けられている場合、Ｘ線透過部３３１およびＸ線吸収部３３２が設けられている面（表面３４０ａ）の反対側の面（裏面３４１ａ）おけるＸ線の透過部分に、第２部分３８ａが形成される。第２部分３８ａは、機械加工または化学加工によって格子領域３６ａに形成された凹部３９を設けることにより、厚みが小さくされた部分である。第１部分３７ａは、格子領域３６ａ内において凹部３９を取り囲むように形成されている。線源格子３３の透過部分は、Ｘ線源１からコーンビームが照射されることにより、円形となる。そのため、凹部３９は、透過部分の円周に合わせて円形に形成されている。第２部分３８ａの厚みｔ２は、第１部分３７ａの厚みｔ１よりも小さい。線源格子３３では、第１部分３７ａの面積が大きいため、第２部分３８ａの厚みｔ２を従来よりも小さくすることができる。
【００２８】
（位相格子）
位相格子３１は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に延びる直方体である。図４および図５に示すように、位相格子３１は、基板３４ｂのＺ軸方向側の一方の面（表面３４０ｂ）にスリット３１１、および、Ｘ線位相変化部３１２が形成されている。格子領域３６ｂは、たとえば、四角形である。基板３４ｂは、Ｓｉ（シリカ）である。そして、基板３４ｂの表面３４０ｂの一部に溝を形成し、形成した溝にめっきなどにより金などの金属を埋めることにより複数のＸ線位相変化部３１２が形成されている。Ｘ線位相変化部３１２は、Ｙ方向に延びるように形成されているとともに、Ｘ方向に等間隔に並べて複数形成されている。
【００２９】
第１部分３７ｂおよび第２部分３８ｂは、複数のスリット３１１およびＸ線位相変化部３１２が設けられている面（表面３４０ｂ）と反対の面（裏面３４１ｂ）に設けられている。位相格子３１の裏面３４１ｂの一部分には基板３４ｂが、機械加工または化学加工によって除去される基板除去領域４０ａが、設けられている。基板除去領域４０ａを設けることにより、基板除去領域４０ａを囲むように、第１部分３７ｂよりも厚みの凸部５０ａが形成されるため、基板３４ｂの機械的強度を維持することができる。基板除去領域４０ａの面積は、格子領域３６ｂよりも面積が大きい。基板除去領域４０ａは、たとえば四角形である。
【００３０】
第１部分３７ｂは、梁のように格子領域３６ｂの一端から他端まで延びるように形成されている。第１部分３７ｂのうち、Ｙ方向に延びるように形成された第１部分３７ｂを第１厚肉部３７１とし、Ｙ方向と直交するＸ方向に延びるように形成された第１部分３７ｂを第２厚肉部３７２とする。第１厚肉部３７１と第２厚肉部３７２とが両方設けられることにより、位相格子３１の機械的強度が向上する。第１厚肉部３７１と第２厚肉部３７２とは、格子領域３６ｂ内において、互いに略直交する方向に格子状に延びるように等間隔で形成されている。第２部分３８ｂは、第１厚肉部３７１と第２厚肉部３７２とによって囲まれた領域において四角形に形成されている。機械加工または化学加工によって基板３４ｂの一部が除去されることにより、第２部分３８ｂが複数形成されている。第１部分３７ｂは、十分な機械的強度を得ることが可能であれば、Ｘ線の減衰を抑えるために第２部分３８ｂよりも設けられる面積が小さいほうが好ましい。また、第２部分３８ｂの厚みｔ５は、第１部分３７ｂの厚みｔ４よりも小さい。さらに、第１部分３７ｂの厚みｔ４は、凸部５０ａの厚みｔ３よりも小さい。
【００３１】
（吸収格子）
吸収格子３２は、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に延びる直方体である。図６および図７に示すように、吸収格子３２は、基板３４ｃのＺ軸方向側の一方の面（表面３４０ｃ）にＸ線透過部３２１およびＸ線吸収部３２２が形成されている。基板３４ｃは、Ｓｉ（シリカ）である。そして、基板３４ｃの表面３４０ｃの一部に溝を形成し、形成した溝にめっきなどにより金などの金属を埋めることにより複数のＸ線吸収部３２２が形成されている。Ｘ線吸収部３２２は、Ｙ方向に延びるように形成されているとともに、Ｘ方向に等間隔に並べて複数形成されている。吸収格子３２の表面３４０ｃから裏面３４１ｃまでのＸ線吸収部３２２を囲む基板３４ｃの一部分の領域を格子領域３６ｃとする。
【００３２】
第１部分３７ｃおよび第２部分３８ｃは、Ｘ線透過部３２１およびＸ線吸収部３２２が設けられている面（表面３４０ｃ）と反対の面（裏面３４１ｃ）に設けられている。吸収格子３２の裏面３４１ｃには基板３４ｃの一部が、機械加工または化学加工によって除去される基板除去領域４０ｂが、設けられている。基板除去領域４０ｂを設けることにより、基板除去領域４０ｂを囲むように、第１部分３７ｃよりも厚みの凸部５０ｂができるため、基板３４ｃの機械的強度を維持することができる。基板除去領域４０ｂの面積は、格子領域３６ｃよりも面積が大きい。基板除去領域４０ｂおよび、格子領域３６ｃは、たとえば四角形である。第１部分３７ｃは、十分な強度を得ることが可能であれば、Ｘ線の減衰を抑えるために第２部分３８ｃよりも設けられる面積が小さいほうが好ましい。また、第２部分３８ｃの厚みｔ８は、第１部分３７ｃの厚みｔ７よりも小さい。さらに、第１部分３７ｃの厚みｔ７は、凸部５０ｂの厚みｔ６よりも小さい。移動格子である吸収格子３２では、固定格子と異なり、第１部分３７ｃの影９による強度変化の影響を少なくするため、第１部分３７ｃは、Ｘ方向またはＹ方向のいずれか一方向に延びるように形成されている。
【００３３】
第１部分３７ｃが、移動方向と平行な方向に延びるように吸収格子３２に形成されている場合について説明する。第１部分３７ｃがステップ移動の方向と平行であるため、取得するサンプル画像中に現れる第１部分３７ｃの影９の位置は、移動機構４によって吸収格子３２が移動したとしてもサンプル画像中の同じ位置に現れる。そのため、影９は、エア画像とサンプル画像との間の抽出計算において消える。
【００３４】
第１部分３７ｃが、移動方向と直交する方向に延びるように吸収格子３２に形成されている場合について説明する。第１部分３７ｃがステップ移動の方向と平行である場合と異なり、移動機構４によって吸収格子３２がステップ移動することによりＸ線画像中の影９の位置が移動する。
【００３５】
図８は、Ｘ線検出器２を模式的に表している。図８の大きい四角形は、Ｘ線検出器２の全体を示すとともに、小さい四角形はＸ線検出器２を構成する１つ１つの画素を表している。そして、ハッチングを施した四角形は、第１部分３７ｃの影９を表す。図１および図７に示すように、制御部５は移動機構４を制御し、吸収格子３２の第１部分３７ｃの影９の幅の長さＳｘが、Ｘ線検出器２の１つの画素の幅（Ｘ方向の長さ）である画素ピッチＰｄの整数倍となるように、吸収格子３２の位置を調整する。吸収格子３２の位置と影９の幅の長さＳｘとの関係は以下の式のとおりである。吸収格子３２の位置の調整は以下の式に基づいて決定する。以下の式で、Ｓｘは第１部分３７ｃの幅方向の長さ（影９の長さ）、ＬはＸ線源１とＸ線検出器２との距離、Ｌ１はＸ線源１と吸収格子３２との距離、Ｐｄは検出器の画素ピッチ、ｎは、画素ピッチＰｄのｎ倍をそれぞれ指す。
【００３６】
ＳｘＬ／Ｌ１＝ｎＰｄ（ｎ＝１、２、３・・・）
【００３７】
たとえば、影９の幅の長さＳｘを画素ピッチＰｄの２倍にする場合は、ｎ＝２とする。第１部分３７ｃの幅の長さＳｘと画素ピッチＰｄとは、用いる回折格子３とＸ線検出器２により決まっている。そのためＸ線源１とＸ線検出器２との距離Ｌを一定にすることにより、制御部５は、Ｘ線源１と吸収格子３２との距離Ｌ１を算出する。
【００３８】
図１および図９に示すように、移動機構４は、制御部５からの信号に基づいて、移動格子を格子面内（ＸＹ面内）において格子方向と直交する方向にステップ移動させるように構成されている。具体的には、移動機構４は、移動格子を等間隔でｎ回ステップ移動させる。なお、ｎは正の整数であり、たとえば、ｎ＝４である。
【００３９】
移動機構４は、吸収格子３２を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｘ方向の軸線周りの回転方向、Ｙ方向の軸線周りの回転方向、および、Ｚ方向の軸線周りの回転方向に移動可能に構成されている。移動機構４は、Ｘ方向直動機構４ａと、Ｙ方向直動機構４ｂと、Ｚ方向直動機構４ｃと、直動機構接続部４ｄと、ステージ支持部駆動部４ｅと、ステージ支持部４ｆと、ステージ駆動部４ｇと、ステージ４ｈと、を含む。
【００４０】
Ｘ方向直動機構４ａ、Ｙ方向直動機構４ｂおよびＺ方向直動機構４ｃは、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構４ａ、Ｙ方向直動機構４ｂおよびＺ方向直動機構４ｃは、たとえば、ステッピングモータなどを含む。移動機構４は、Ｘ方向直動機構４ａ、Ｙ方向直動機構４ｂおよびＺ方向直動機構４ｃの動作により、それぞれ、吸収格子３２を、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動させるように構成されている。
【００４１】
ステージ支持部４ｆは、吸収格子３２を載置（または保持）させるためのステージ４ｈをＺ方向から支持している。ステージ駆動部４ｇは、ステージ４ｈ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４ｈは、底部がステージ支持部４ｆ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、Ｙ方向の軸線周り（Ｒｙ方向）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４ｅは、ステージ支持部４ｆをＹ方向に往復移動させるように構成されている。また、直動機構接続部４ｄは、Ｚ方向の軸線周り（Ｒｚ方向）に回動可能にＸ方向直動機構４ａに設けられている。また、ステージ支持部４ｆは底部が直動機構接続部４ｄに向けて凸曲面状に形成されており、Ｙ方向に往復移動されることにより、Ｘ方向の軸線周り（Ｒｘ方向）に回動するように構成されている。
【００４２】
制御部５は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を含む。制御部５は、Ｘ線撮影時に移動格子をステップ移動させるように移動機構４の制御を行う。また、制御部５は、Ｘ線源１を制御し、Ｘ線を照射させる。
【００４３】
制御部５は、算出したＬ１に基づきＸ線の照射によって形成される吸収格子３２の第１部分３７ｃの影９の長さが、Ｘ線検出器２の画素ピッチＰｄの整数倍となるＸ線の照射方向における位置に、吸収格子３２を移動させるように移動機構４の制御を行う。
【００４４】
さらに、制御部５は、吸収格子３２の移動の開始位置を調整する制御を行う。移動格子の移動の開始位置においては、第１部分３７ｃの影９が画素２１と画素２２とに跨って掛かっているが、影９が画素２３に掛かっていない場合を例に説明する。移動格子の移動の開始位置によっては、吸収格子３２の移動中に第１部分３７ｃの影９が移動した結果、画素２２と画素２３に影９が跨って掛かり、画素２１には影９が掛からなくなることが考えられる。そうすると、画素２１および画素２３においては、影９の有無による画素値の変化が起きる。そうすると、位相格子３１のＸ線位相変化部３１２と吸収格子３２のＸ線透過部３３１との相対位置の変化による画素値の変化を表したステップカーブの形状が変わるため、好ましくない。そこで、制御部５は、移動中に第１部分３７ｃの影９の境界がＸ線検出器２の画素を跨がない位置になるように吸収格子３２の位置を調整するように移動機構４を制御する。具体的には、ステップ移動によって移動する距離分だけ離れた位置に、影９と影９以外の部分との境界が来るように吸収格子３２の移動の開始位置を調整する。たとえば、ステップ移動によって９μｍ移動する場合に画素の境界から９μｍ離れた位置に開始位置を設定する。
【００４５】
制御部５は、第１部分３７ｃの影９の位置を取得するために複数の回折格子３のうち１枚を９０度回転させるように移動機構４を制御する。これにより、Ｘ線画像中にはモアレを生じさせずに回折格子３および第１部分３７ｃの影９を撮影することができる。そして取得したＸ線画像から画素値の変化を取得し、取得した変化をもとにサンプル画像およびエア画像を補正する。
【００４６】
移動格子である吸収格子３２の位置を調整する場合は、位相格子３１のタルボ距離との関係で、位相格子３１、吸収格子３２、および、線源格子３３の位置をすべて調整する必要がある。そこで、移動格子ではなく、Ｘ線検出器２の位置を調整する場合について説明する。
【００４７】
上記式において、第１部分３７ｃの影９の長さを画素ピッチＰｄの２倍にする場合は、ｎ＝２となる。第１部分３７ｃの幅の長さＳｘと画素ピッチＰｄとは、用いる回折格子３とＸ線検出器２により決まる。そして、Ｘ線源１と吸収格子３２との距離Ｌ１を一定にすることにより、Ｘ線源１とＸ線検出器２との距離Ｌを算出し、Ｘ線検出器２の位置を調整する。Ｘ線検出器２の位置調整は、Ｘ線検出器２に移動格子に設けられている移動機構４とは別の移動格子を設けて行ってもよく、ユーザが行ってもよい。
【００４８】
（Ｘ線位相イメージング方法）
図９を用いて、Ｘ線位相イメージング方法について説明する。まず、ステップ２０１として、ユーザは、固定格子と、格子領域内において基板の厚みが大きい第１部分と基板の厚みが小さい第２部分とを含む移動格子を準備する。
【００４９】
ステップ２０２としては、ユーザは、固定格子と移動格子とを配置する。固定格子が、線源格子３３と位相格子３１とを含む場合は、Ｘ線源１の近くに線源格子３３を配置し、Ｘ線源１から離して位相格子３１を配置する。
【００５０】
ステップ２０３としては、ユーザは、位相格子３１のタルボ距離に吸収格子３２を配置する。そして、ステップ２０４としては、吸収格子３２と位相格子３１および線源格子３３とを配置したのち、吸収格子３２の第１部分３７ｃの影９の長さが、Ｘ線検出器２の画素ピッチＰｄの整数倍となるようにユーザはＸ線検出器２を配置する。このとき、吸収格子３２の移動の開始位置を、Ｘ線の照射方向と直交する方向への吸収格子３２の移動中に第１部分３７ｃの影９と影９以外の部分との境界がＸ線検出器２の画素の境界をまたがないように調整する。Ｘ線検出器２の配置の際に、上記式を用いて検出器の配置位置を算出する。
【００５１】
ステップ２０５では、ユーザは、被写体１０を配置し、Ｘ線位相イメージング装置１００を操作する。Ｘ線位相イメージング装置１００は、移動格子をステップ移動させながらＸ線位相イメージング撮影を行う。
【００５２】
（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５３】
本実施形態では、上記のように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器２と、Ｘ線源１とＸ線検出器２との間に設けられ、基板３４ａ、３４ｂ、３４ｃの一部に格子が形成された格子領域３６ａ、３６ｂ、３６ｃを含む複数の回折格子３とを備え、複数の回折格子３のうち少なくとも１つは、格子領域３６ａ、３６ｂ、３６ｃ内において、基板３４ａ、基板３４ｂ、基板３４ｃの厚みが大きい第１部分３７ａ、３７ｂ、３７ｃと第１部分３７ａ、３７ｂ、３７ｃよりも基板３４ａ、３４ｂ、３４ｃの厚みが小さい第２部分３８ａ、３８ｂ、３８ｃとを含む。これにより、厚みの大きい第１部分３７ａ、３７ｂ、３７ｃにより回折格子３の機械的強度を確保することができるため、第２部分３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、従来よりもさらに厚みを小さくすることができる。その結果、Ｘ線の減衰を効果的に抑制することができる。このように、基板３４ａ、３４ｂ、３４ｃの厚みが大きい第１部分３７ａ、３７ｂ、３７ｃと第１部分３７ａ、３７ｂ、３７ｃよりも基板３４ａ、３４ｂ、３４ｃの厚みが小さい第２部分３８ａ、３８ｂ、３８ｃとを含むことにより、機械的強度の低下を抑制することが可能であるとともにＸ線の減衰を効果的に抑制することが可能なＸ線位相イメージング装置１００を提供することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、上記のように、回折格子３は、第１部分３７ａ、３７ｂ、３７ｃが格子領域３６ａ、３６ｂ、３６ｃの一端から他端まで連続して延びるように形成されている。これにより、第１部分３７ａ、３７ｂ、３７ｃを連続して設けることにより、梁のような役割を果たし、断続的に設ける場合よりも強度が大きくなる。その結果、回折格子３の強度をより向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線の照射方向と直交する方向に複数の回折格子３のうち少なくとも１つを移動可能な移動機構４をさらに備え、複数の回折格子３は、移動機構４により移動される移動格子（吸収格子３２）と、固定された固定格子（位相格子３１、線源格子３３）とを含み、固定格子が、第１部分３７ａ、３７ｂと第２部分３８ａ、３８ｂと含む。これにより、固定格子（位相格子３１、線源格子３３）は移動しないため、第１部分３７ａ、３７ｂにＸ線が照射されることによりできる影９の位置が変化しない。そのため、被写体１０を配置して撮影したサンプル画像と、被写体１０なしで撮影したエア画像との同じ位置に影９が映るため、サンプル画像からエア画像を抽出計算することにより容易に影９を消すことができる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記のように、固定格子は、Ｘ線源１側に配置されるＸ線の透過領域３３４が小さい線源格子３３と、位相格子３１とを含み、線源格子３３の格子領域３６ａのうち基板３４ａのＸ線の透過部分に第２部分３８ａが形成されている。これにより、Ｘ線が透過する部分だけに第２部分３８ａを設けることにより、第２部分３８ａの面積を小さくすることができるため、第１部分３７ａの面積を第２部分３８ａよりも大きくすることができる。その結果、第２部分３８ａの面積が大きいため、線源格子３３の強度の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、上記のように、基板３４ａの格子領域３６ａに凹部３９が形成されていることにより、凹部３９に対応する部分に第２部分３８ａが形成されているとともに、凹部３９を取り囲むように第１部分３７ａが形成されている。これにより、線源格子３３の基板３４ａに凹部３９を設けることにより第１部分３７ａと第２部分３８ａとを形成することができるため、第１部分３７ａと第２部分３８ａとを容易に形成することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記のように、固定格子は、Ｘ線源１側に配置される線源格子３３と、位相格子３１とを含み、位相格子３１の格子領域３６ｂの一端から他端にわたる範囲に、第１部分３７ｂと第２部分３８ｂとが設けられている。これにより、位相格子３１の格子領域３６ｂの全体にわたって第１部分３７ｂを形成することができるため、位相格子３１の強度の低下を抑制することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、上記のように、位相格子３１は、複数の第１部分３７ｂと第２部分３８ｂとを含み、第１部分３７ｂは互いに直交する方向に格子状に延びるとともに、複数の第２部分３８ｂは、格子状に延びる第１部分３７ｂに囲まれた領域に設けられている。これにより、第１部分３７ｂを互いに略直交する方向に格子状に延びるように形成するため、位相格子３１の強度をより向上させることができる。また、複数の第２部分３８ｂを設けることにより、第１部分３７ｂを形成することができるため、第１部分３７ｂと第２部分３８ｂとを容易に形成することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、上記のように、移動格子は、第１部分３７ｃと第２部分３８ｃとを含む吸収格子３２であり、吸収格子３２の第１部分３７ｃは、吸収格子３２の移動方向と平行な方向に延びるように形成されている。これにより、吸収格子３２に第１部分３７ｃを設けた場合でも、第１部分３７ｃにＸ線が当たることにより生じる影９は、吸収格子３２が移動したとしてもＸ線画像中の同じ位置に現れる。そのため、サンプル画像からエア画像を抽出計算することにより、容易に影９を消すことができる。
【００６１】
また、本実施形態では、上記のように、移動格子は、第１部分３７ｃと第２部分３８ｃとを含む吸収格子３２であり、吸収格子３２の第１部分３７ｃが、吸収格子３２の移動方向と直交する方向に延びるように形成されており、Ｘ線の照射によって形成される吸収格子３２の第１部分３７ｃの影９の長さＳｘが、Ｘ線検出器２の画素ピッチＰｄの整数倍となるＸ線の照射方向における位置に、回折格子３を移動させるように移動機構４の制御を行う制御部５をさらに備える。これにより、Ｘ線の照射によって形成される吸収格子３２の第１部分３７ｃの影９の長さＳｘが、Ｘ線検出器２の画素ピッチＰｄの整数倍であるため、第１部分３７ｃが複数ある場合に、１つの第１部分３７ｃの位置を合わせることにより他の第１部分３７ｃの位置を合わせることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、上記のように、制御部５は、移動機構４によるＸ線の照射方向と直交する方向への吸収格子３２の移動中に、第１部分３７ｃの影９と影９以外の部分との境界がＸ線検出器２の画素の境界をまたがないように、移動格子の移動の開始位置を調整するように移動機構４の制御を行う。これにより、撮影開始の時点では、影９による画素値の変化が起きていない画素に、影９が移動することを抑制することができる。その結果、Ｘ線撮影を通して、影９による画素値の変化が生じる画素と変化が生じない画素とを分けることができるため、取得したＸ線画像から影９を消す補正を容易に行うことができる。
【００６３】
また、本実施形態では、制御部５は、Ｘ線検出器２により取得されたＸ線画像において、吸収格子３２の第１部分３７ｃの画素値の変化を補正する制御を行う。これにより、制御部５が、Ｘ線画像を補正するため、画素値の変化がない鮮明なＸ線画像を取得することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線源１と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器２と、Ｘ線源１とＸ線検出器２との間に設けられ、基板３４ａ、３４ｂ、３４ｃの一部に格子が形成された格子領域３６ａ、３６ｂ、３６ｃが形成された複数の回折格子３とを備えるＸ線位相イメージング装置１００において、格子領域３６ｃ内において基板３４ｃの厚みが大きい第１部分３７ｃと基板３４ｃの厚みが小さい第２部分３８ｃとを含む、移動される吸収格子３２を準備するステップと、吸収格子３２の第１部分３７ｃの影９の長さが、Ｘ線検出器２の画素ピッチＰｄの整数倍となるようにＸ線検出器２を配置するステップとを備える。これにより、吸収格子３２を移動させなくとも、容易にＸ線の照射によって形成される吸収格子３２の第１部分３７ｃの影９の長さをＸ線検出器２の画素ピッチＰｄの整数倍にすることができる。また、Ｘ線の照射によって形成される吸収格子３２の第１部分３７ｃの影９の長さＳｘが、Ｘ線検出器２の画素ピッチＰｄの整数倍であるため、第１部分３７ｃが複数ある場合でも１つの第１部分３７ｃの位置を合わせることにより他の第１部分３７ｃの位置を合わせることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線検出器２を配置するステップは、吸収格子３２の移動の開始位置を、Ｘ線の照射方向と直交する方向への吸収格子３２の移動中に第１部分３７ｃの影９と影９以外の部分との境界がＸ線検出器２の画素の境界をまたがないように調整する。これにより、撮影開始の時点では影９による画素値の変化が起きていない画素に、影９が移動することを抑制することができる。その結果、Ｘ線撮影を通して、影９による画素値の変化が生じる画素と変化が生じない画素とを分けることができるため、取得したＸ線画像から影９を消す補正を容易に行うことができる。
【００６６】
（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、特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。
【００６７】
たとえば、上記一実施形態では、線源格子を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線源の可干渉性が十分に高い場合、線源格子を設けなくてもよい。
【００６８】
また、上記一実施形態では、第１部分が格子領域の一端から他端まで連続して延びるように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、格子領域の中心に向かってテーパー形状であってもよい。
【００６９】
また、上記一実施形態では、位相格子に第１部分を設ける場合に、第１部分は互いに略直交する方向に格子状に延びるように形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１部分は、格子領域の一端から他端を結ぶようにして筋交いのように構成されていてもよい。また、第１部分は、等間隔に設けなくてもよい。
【００７０】
また、上記一実施形態では、固定格子が線源格子と位相格子を含み、吸収格子が移動格子である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、線源格子または位相格子を、移動格子にし、残りの回折格子を移動格子としてもよい。その場合、吸収格子は、位相格子が固定格子である場合と同様に第１部分および第２部分が形成されている。
【００７１】
また、上記一実施形態では、すべての回折格子に形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。第１部分および第２部分は、線源格子、位相格子および吸収格子のいずれか１つに設けられていてもよい。また、線源格子および位相格子、線源格子および吸収格子、または、位相格子および吸収格子の組み合わせで第１部分と第２部分とが３つの回折格子のうち２つに設けられてもよい。なお、第１部分と第２部分とは、固定格子に設けられていることが好ましい。また、吸収格子に第１部分と第２部分とが設けられている場合、第１部分と第２部分との面積が大きくなるため、位相格子または線源格子に第１部分および第２部分が設けられているのが好ましい。
【００７２】
［態様］
上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【００７３】
（項目１）
Ｘ線源と、
照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられ、基板の一部に格子が形成された格子領域を含む複数の回折格子とを備え、
前記複数の回折格子のうち少なくとも１つは、前記格子領域内において、前記基板の厚みが大きい第１部分と前記第１部分よりも前記基板の厚みが小さい第２部分とを含む、Ｘ線位相イメージング装置。
【００７４】
（項目２）
前記回折格子は、前記第１部分が前記格子領域の一端から他端まで連続して延びるように形成されている、項目１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００７５】
（項目３）
Ｘ線の照射方向と直交する方向に前記複数の回折格子のうち少なくとも１つを移動可能な移動機構をさらに備え、
前記複数の回折格子は、前記移動機構により移動される移動格子と、固定された固定格子とを含み、
前記固定格子が、前記第１部分と前記第２部分と含む、項目１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００７６】
（項目４）
前記固定格子は、前記Ｘ線源側に配置されるＸ線の透過領域が小さい線源格子と、位相格子とを含み、
前記線源格子の前記格子領域のうち前記基板のＸ線の透過部分に前記第２部分が形成されている、項目３に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００７７】
（項目５）
前記基板の前記格子領域に凹部が形成されていることにより、前記凹部に対応する部分に前記第２部分が形成されているとともに、前記凹部を取り囲むように前記第１部分が形成されている、項目４に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００７８】
（項目６）
前記固定格子は、前記Ｘ線源側に配置される線源格子と、位相格子とを含み、
前記位相格子の前記格子領域の一端から他端にわたる範囲に、前記第１部分と前記第２部分とが設けられている、項目３に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００７９】
（項目７）
前記位相格子は、複数の前記第１部分と前記第２部分とを含み、前記第１部分は互いに直交する方向に格子状に延びるとともに、前記複数の第２部分は、前記格子状に延びる前記第１部分に囲まれた領域に設けられている、項目６に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００８０】
（項目８）
前記移動格子は、前記第１部分と前記第２部分とを含む回折格子であり、
前記移動格子の前記第１部分は、前記移動格子の移動方向と平行な方向に延びるように形成されている、項目３〜７のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００８１】
（項目９）
前記移動格子は、前記第１部分と前記第２部分とを含む回折格子であり、
前記移動格子の前記第１部分が、前記移動格子の移動方向と直交する方向に延びるように形成されており、
Ｘ線の照射によって形成される前記移動格子の前記第１部分の影の長さが、前記Ｘ線検出器の画素ピッチの整数倍となるＸ線の照射方向における位置に、前記回折格子を移動させるように前記移動機構の制御を行う制御部をさらに備える、項目３〜８のいずれか１項に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００８２】
（項目１０）
前記制御部は、前記移動機構によるＸ線の照射方向と直交する方向への前記移動格子の移動中に、前記第１部分の影と影以外の部分との境界が前記Ｘ線検出器の画素の境界をまたがないように、前記移動格子の移動の開始位置を調整するように前記移動機構の制御を行う、項目９に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００８３】
（項目１１）
前記制御部は、前記Ｘ線検出器により取得されたＸ線画像において、前記移動格子の前記第１部分の画素値の変化を補正する制御を行う、項目９または１０に記載のＸ線位相イメージング装置。
【００８４】
（項目１２）
Ｘ線源と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられ、基板の一部に格子が形成された格子領域が形成された複数の回折格子とを備えるＸ線位相イメージング装置において、
前記格子領域内において前記基板の厚みが大きい第１部分と前記基板の厚みが小さい第２部分とを含む、移動される前記回折格子を準備するステップと、
前記回折格子の前記第１部分の影の長さが、前記Ｘ線検出器の画素ピッチの整数倍となるように前記Ｘ線検出器を配置するステップとを備える、Ｘ線位相イメージング方法。
【００８５】
（項目１３）
前記Ｘ線検出器を配置するステップは、前記回折格子の移動の開始位置を、Ｘ線の照射方向と直交する方向への前記回折格子の移動中に前記第１部分の影と影以外の部分との境界が前記Ｘ線検出器の画素の境界をまたがないように調整する、項目１２に記載のＸ線位相イメージング方法。
【符号の説明】
【００８６】
１  Ｘ線源
２  Ｘ線検出器
３  回折格子
４  移動機構
５  制御部
３１  位相格子
３２  吸収格子
３３  線源格子
３４  基板
３６  格子領域
３７  第１部分
３８  第２部分
１００  Ｘ線位相イメージング装置
【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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