光源格子、該光源格子を備えたＸ線位相コントラスト像の撮像装置、Ｘ線コンピューター断層撮影システム
【課題】複数の光源格子を予め用意しておく必要がなく、撮像条件に合わせて周期を変更することが可能となる光源格子を提供する。
【解決手段】電磁波源と撮像系との間に設けられ、電磁波源から照射された電磁波を空間的に複数のビームに分割する際に用いられる光源格子であって、
前記光源格子は、複数の開口を備えている第１の基板と、複数の開口を備えている第２の基板とが積層して構成され、該第１の基板と該第２の基板との重なりにおいて前記複数の開口によって形成された２次元配列による開口配列を有し、
前記２次元配列による開口配列の周期が、前記第１の基板と前記第２の基板との面方向における相対位置を変えることによって、第１の周期から該第１の周期とは異なる第２の周期に変更させることが可能に構成されている。
【解決手段】電磁波源と撮像系との間に設けられ、電磁波源から照射された電磁波を空間的に複数のビームに分割する際に用いられる光源格子であって、
前記光源格子は、複数の開口を備えている第１の基板と、複数の開口を備えている第２の基板とが積層して構成され、該第１の基板と該第２の基板との重なりにおいて前記複数の開口によって形成された２次元配列による開口配列を有し、
前記２次元配列による開口配列の周期が、前記第１の基板と前記第２の基板との面方向における相対位置を変えることによって、第１の周期から該第１の周期とは異なる第２の周期に変更させることが可能に構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波強度の空間変調に用いられる光源格子（遮蔽格子）、該光源格子を備えたＸ線位相コントラスト像の撮像装置、Ｘ線コンピューター断層撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波は、その波長の長さに起因する特性により、様々な被検体の撮影に用いられている。
電磁波の一種のＸ線は高い物質透過性を持ち、被検体の内部構造の観察が可能であることから、産業分野や医療分野で透過撮像装置に用いられている。
近年、Ｘ線の屈折や干渉を利用した撮像方法についても開発が行なわれている。これらのＸ線撮像方法においては、一つのＸ線を空間的に複数のビームに分割する技術が用いられている。
例えば、特許文献１に開示されている干渉縞から位相変化を撮像する方法であるタルボ・ロー干渉法では、Ｘ線光源と撮像系との間に配置されているＸ線用光源格子によりＸ線を複数の細ビームにすることで、空間的な可干渉性を確保している。
また、被検体によるＸ線の屈折を利用して撮像画像の高コントラスト化を行う屈折法では、Ｘ線を複数のビームにすることで、屈折現象を検出器上でのビームの移動として検出できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００６／１３１２３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光源格子を位相コントラスト像の撮像に用いる際、一つの電磁波を空間的に複数のビームに分割するには、複数の開口を有する光源格子を電磁波源と撮像系との間に設けるのが一般的である。
その際、ビームの間隔、いわゆる周期は撮像条件に応じて決定される。
光源格子は剛体であることが多く、とりわけ透過力の高いＸ線の領域においては、遮蔽能の高い重い金属で光源格子を作製する必要がある。
しかしながら、光源格子の周期は、上記したように撮像条件に応じたものが必要とされる。
したがって、このような撮像条件に合わせるため、いくつもの複数の光源格子を予め用意しておくことが必要となり、金属などの剛体で光源格子を作製した場合等において、準備に手間を要し、コスト高となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、複数の光源格子を予め用意しておく必要がなく、撮像条件に合わせて周期を変更することが可能となる光源格子、該光源格子を備えたＸ線位相コントラスト像の撮像装置、Ｘ線コンピューター断層撮影システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、つぎのように構成した光源格子、該光源格子を備えたＸ線位相コントラスト像の撮像装置、Ｘ線コンピューター断層撮影システムを提供するものである。
本発明の光源格子は、電磁波源と撮像系との間に設けられ、電磁波源から照射された電磁波を空間的に複数のビームに分割する際に用いられる光源格子であって、
前記光源格子は、複数の開口を備えている第１の基板と、複数の開口を備えている第２の基板とが積層して構成され、該第１の基板と該第２の基板との重なりにおいて前記複数の開口によって形成された２次元配列による開口配列を有し、
前記２次元配列による開口配列の周期が、前記第１の基板と前記第２の基板との面方向における相対位置を変えることによって、第１の周期から該第１の周期とは異なる第２の周期に変更させることが可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の光源格子を予め用意しておく必要がなく、撮像条件に合わせて周期を変更することが可能となる光源格子、該光源格子を備えたＸ線位相コントラスト像の撮像装置、Ｘ線コンピューター断層撮影システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１における光源格子の構成例を説明する図。
【図２】本発明の実施形態１における光源格子の構成例を説明する図。
【図３】本発明の実施形態２における光源格子の構成例を説明する図。
【図４】本発明の実施形態２における光源格子の構成例を説明する図。
【図５】本発明の実施形態２の第１変形例における光源格子の構成例を説明する図。
【図６】本発明の実施形態２の第２変形例における光源格子の構成例を説明する図。
【図７】図７（ａ）は本発明の実施例１におけるタルボ・ロー干渉法を用いたＸ線位相コントラスト像の撮像装置の構成例を説明する図。図７（ｂ）は実施例１における光源格子のパターンの元になる点の座標の表。
【図８】図８（ａ）は本発明の実施例２におけるＸ線屈折法による構成例を説明する図。図８（ｂ）は実施例２に係る光源格子におけるパターンの元になる点の座標の表。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
つぎに、本発明の実施形態における電磁波源と撮像系との間に設けられ、電磁波源から照射された電磁波を空間的に複数のビームに分割して位相コントラスト像を撮像する際に用いられる光源格子の構成例について説明する。
［実施形態１］
実施形態１では、積層した多数の開口を有する２つの基板を相対的に面方向に回転させ、これら基板の相対位置を変えることで、開口配列周期を変更する光源格子の構成例について説明する。
相対的な回転の中心となる基準は、開口を兼ねていてもよいし、開口とは別の基準点を有してもよい。
まず、図１（ａ）と図１（ｂ）とを用いて、回転の基準を兼ねる１つの開口を含む複数の開口を有し、積層することで光源格子を構成する２つの基板の構成例について説明する。
本実施形態の光源格子は、複数の開口を備えている第１の基板と、複数の開口を備えている第２の基板とが積層して構成され、これらの第１の基板と第２の基板との重なりにおいて上記複数の開口によって形成された２次元配列による開口配列を有している。
これらを具体的に説明すると、図１（ａ）は、本実施形態における第１の基板の構成を説明する正視図である。第１の基板は、所望の電磁波に適する遮蔽部材２で構成された基板上に、所望の電磁波が透過する開口部４を有する。
例えば、光源格子２０（図７（ａ）参照）によって実現する第１の周期１２（図２（ａ）参照）の正方配列開口と、
第２の周期１４の正方配列開口とを、各々の正方配列において基準となる１つの開口が重なり、かつ正方配列の軸が平行となるように重ね合わせたパターンにおいて、対応する開口同士を連続した開口でつなげて１つの開口にする。
基準となる１つの開口は、正方配列のどの位置でもよい。
例えば、第１の周期１２をａマイクロメートル、第２の周期１４（図２（ｂ）参照）をｂマイクロメートルとすると、
基準１となる１つの開口を原点に第１の周期１２の正方配列の座標（ｘ１、ｙ１）は（ａ×ｎ、ａ×ｍ）、第２の周期１４の正方配列の座標（ｘ２、ｙ２）は（ｂ×ｎ、ｂ×ｍ）と表せる。
ここで、ｎ、ｍ、は整数であり、同じｎとｍの組み合わせの座標が対応する座標である。
対応する（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）とをつなげ、（ｎ、ｍ）番目の開口である第１の基板６の開口部４とする。
図１（ｂ）は、本実施形態における第２の基板の構成を説明する正視図である。第２の基板は、第１の基板と同様に、所望の電磁波に適する遮蔽部材２で構成された基板上に、電磁波が透過する開口部４を有する。
例えば、光源格子２０（図７（ａ）参照）によって実現する第１の周期１２の正方配列開口と、
第２の周期１４の正方配列開口とを、各々の正方配列において基準となる１つの開口を基準１として、各々の正方配列の対応する軸がある回転角度θ１６となるように重ね合わせたパターンにおいて、対応する開口同士をつなげて１つの連続した開口にする。
例えば、第１の周期１２をａマイクロメートル、第２の周期１４をｂマイクロメートルとする。
これにより、基準１となる１つの開口を原点に第１の周期１２の正方配列の座標（ｘ１、ｙ１）は（ａ×ｎ、ａ×ｍ）と表せ、第２の周期１４の正方配列の座標（ｘ３、ｙ３）は（Ｒｎｍ×ｃｏｓ（θ＋θｎｍ）、Ｒｎｍ×ｓｉｎ（θ＋θｎｍ））と表せる。
ここで、θは前記回転角度、ｎ及びｍは整数、Ｒｎｍ＝ｂ×（ｎ×ｎ＋ｍ×ｍ）＾（１／２）、θｎｍ＝ａｒｃｔａｎ（ｍ／ｎ）である。
対応する（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）とをつなげ、第２の基板６の開口部４とする。
（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）とをつなげる場合、または、（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）とをつなげる場合、直線であってもよいし、曲線であってもよい。
開口部４の幅は、光源格子２０で得たい開口幅に対応しており、所望の開口幅を実現する開口部４の幅でよい。開口部４全体に渡り同じ開口幅でもよいし、異なる開口幅でもよい。開口幅を変えることで、周期と同時に、光源格子２０の開口幅も変えることができる。
【００１０】
つぎに、図２（ａ）と図２（ｂ）とを用いて、２つの基板を積層して構成する光源格子について説明する。
図２（ａ）は、第１の周期１２の正方配列が重なるように第１の基板６と第２の基板８とを積層した構成を説明する図である。
図２（ａ）に示すように、第１の基板６の開口部と第２の基板８の開口部で構成される開口配列１０は、第１の周期１２の正方配列に相当する位置に形成される。
次に、第２の基板を時計回り回転角度θ１６だけ基準１を中心に回転する。
図２（ｂ）は、第２の基板を回転角度θ回転させて第１の基板と積層した光源格子の構成を説明する図である。
図２（ｂ）に示すように、第１の基板６の開口部と第２の基板８の開口部で構成される開口配列１０は、第２の周期１４の正方配列に相当する位置に形成される。
すなわち、第１の基板６に対する第２の基板８の角度を変えることで周期が変化する開口配列１０を有する光源格子となる。
開口配列１０の形状は、第１の基板と第２の基板との角度で変化する。
第１の周期１２の開口部３と第２の周期１４の開口部５は連続した開口部でつなげてもよいし、非連続の開口部でつなげてもよい。
【００１１】
図２（ｃ）に第２の基板の変形例を示す。図２（ｃ）に示すように、非連続にすることによって、光源格子を構成した場合に第１の周期１２の開口配列１０と第２の周期１４の開口配列１０との個々の形状を均一にすることができる。
また、非連続の場合、第１の周期１２と第２の周期１４との間の周期に相当する第３の周期の開口部７を、第１の周期１２の開口部３と第２の周期１４の開口部５との間に有する構成とする。
これにより、離散的な周期ではあるが、形状の一定な開口配列１０を有する光源格子を構成することができる。
本実施例において、例えば３×３の正方配列の光源格子２０の例を説明しているが、配列の数は個々の開口部４が重ならなければ、いくつでもよい。
また、縦方向と横方向の配列数が異なり、例えば３×４の配列でもよい。
【００１２】
［実施形態２］
実施形態２では、積層した多数の開口を有する２つの基板を相対的に並進させることで、開口配列周期を変更することができる光源格子の構成例について説明する。
まず、図３（ａ）と図３（ｂ）とを用いて、積層する多数の開口を有する２つの基板の構成例について説明する。
図３（ａ）は、本実施形態における第１の基板の構成を説明する正視図である。第１の基板は、実施形態１と同様に、所望の電磁波に適する遮蔽部材２で構成された基板上に、所望の電磁波が透過する開口部４を有する。
例えば、光源格子２０によって実現する第１の周期１２の正方配列開口と第２の周期１４の正方配列開口とを、各々の正方配列の軸が平行かつ基準となる１つの開口が重なる位置から、
一つの軸、例えば横軸方向に距離ｄだけずらして重ね合わせたパターンにおいて、対応する開口同士を連続した開口でつなげて１つの開口にする。
例えば、第１の周期１２をａマイクロメートル、第２の周期１４をｂマイクロメートルとする。
これにより、基準となる１つの開口を原点に第１の周期１２の正方配列の座標（ｘ１、ｙ１）は（ａ×ｎ、ａ×ｍ）、第２の周期１４の正方配列の座標（ｘ２、ｙ２）は（ｂ×ｎ＋ｄ、ｂ×ｍ）で表される。
ここで、ｎ、ｍ、は整数であり、同じｎとｍの組み合わせの座標が対応する座標である。
対応する（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）とをつなげ、第１の基板６の開口部４とする。
【００１３】
図３（ｂ）は、本実施形態における第２の基板の構成を説明する正視図である。
第２の基板は、第１の基板と同様に、所望の電磁波に適する遮蔽部材２で構成された基板上に、所望の電磁波が透過する開口部４を有する。
例えば、光源格子２０によって実現する第１の周期１２の正方配列開口と第２の周期１４の正方配列開口とを、各々の正方配列の軸が平行かつ基準となる１つの開口が重なる位置から、
一つの軸、例えば縦軸方向（並進方向）に移動距離ｄだけずらして重ね合わせたパターンにおいて、対応する開口同士を連続した開口でつなげて１つの開口にする。
例えば、第１の周期１２をａマイクロメートル、第２の周期１４をｂマイクロメートルとする。
これにより、基準となる１つの開口を原点に第１の周期１２の正方配列の座標（ｘ１、ｙ１）は（ａ×ｎ、ａ×ｍ）、第２の周期１４の正方配列の座標（ｘ３、ｙ３）は（ｂ×ｎ、ｂ×ｍ＋ｄ）で表される。
対応する（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）とをつなげ、第１の基板６の開口部４とする。
（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）とをつなげる場合、または、（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）とをつなげる場合、直線であってもよいし、曲線であってもよい。
開口部４の幅は、光源格子２０で得たい開口幅に対応しており、所望の開口幅を実現する開口部４の幅でよい。開口部４全体に渡り同じ開口幅でもよいし、異なる開口幅でもよい。
開口幅を変えることで、周期と同時に、光源格子２０の開口幅も変えることができる。
【００１４】
つぎに、図４（ａ）と図４（ｂ）とを用いて、本実施形態における２つの基板を積層して構成する光源格子２０について説明する。
図４（ａ）は、第１の周期１２の正方配列が重なるように第１の基板６と第２の基板８とを積層した光源格子の構成を説明する図である。
図４（ａ）に示すように、第１の基板６の開口部４と第２の基板８の開口部で構成される開口配列１０は、第１の周期１２の正方配列に相当する位置に形成される。
次に、第２の基板を縦軸と横軸の両方向に距離ｄだけ並進移動する。
図４（ｂ）は、第２の基板を縦軸と横軸方向に距離ｄだけ並進させた光源格子２０の構成を説明する図である。
図４（ｂ）に示すように、第１の基板６の開口部４と第２の基板８の開口部で構成される開口配列１０は、第２の周期１４の正方配列に相当する位置に形成される。
すなわち、第１の基板６に対する第２の基板８の位置を並進移動することで周期が変化する開口配列１０を有する光源格子２０となる。第１の基板と第２の基板の積層する向きは、正方配列の直交する軸が重なり合う角度であればよい。
【００１５】
図５（ａ）と図５（ｂ）に、本実施形態における第１の基板と第２の基板の積層する場合の変形例をそれぞれ示す。
例えば、図５（ａ）と図５（ｂ）に示すように、第１の基板に対して、第２の基板８の場合と比べて、１８０度回転させた位置で積層してもよい。
図５（ａ）に示すように、第１の周期１２を有する開口配列１０の形状が図４（ａ）に示す開口配列１０よりも円形に近く、また、図５（ｂ）に示すように第２の周期１４を有する開口配列１０の形状が図４（ｂ）の開口配列１０よりも円形に近く、形状が均一になる。
【００１６】
また、図６（ａ）と図６（ｂ）に本実施形態の第１の基板と第２の基板の変形例をそれぞれ示す。
図６（ａ）と図６（ｂ）に示すように、第１の基板及び第２の基板の開口部４は、実施形態１の場合と同様、開口配列の周期毎に独立であってもよい。
独立とすることで、第１の周期１２と第２の周期１４との間の周期となる位置における開口配列１０の形状の均一性が向上する。
また、第１の周期１２と第２の周期１４との間の他方の周期の正方配列に相当する開口部４を有してもよい。
本実施形態において、例えば３×３の正方配列の光源格子２０の例を説明しているが、配列の数は個々の開口部４が重ならなければ、いくつでもよい。
また、縦方向と横方向の配列数が異なり、例えば３×４の配列でもよい。
【実施例】
【００１７】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、Ｘ線位相イメージングに用いられるＸ線用光源格子について、図７を用いて説明する。
４インチ径の両面研磨２００μｍ厚によるシリコンウェハー表面にレジストコート後、フォトリソグラフィ法により２つの１０ｍｍ角のエリアに次のような異なるレジストパターンを作製する。
図７（ｂ）は、本実施例におけるレジストパターンの元になる点の座標を、第１の周期ａ＝２４μｍ、第２の周期ｂ＝２０μｍ、回転角度θ＝５度の条件で、μｍ単位で算出した値である。
レジストパターンのうち、一方は図７（ｂ）に示す座標（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）の（ｎ、ｍ）＝（０，０）を除いた対応する点同士を結ぶ幅５μｍの線である。
また、他方は図７（ｂ）に示す座標（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）の（ｎ、ｍ）＝（０，０）を除いた対応する点同士を結ぶ幅５μｍの線であって、これらは共にレジストを残すパターンである。
【００１８】
次に、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥにより、シリコンウェハーに深さ４０μｍまで異方性エッチング加工を行った後、レジストパターンをアッシャ−により除去する。
次に、ウェハー上にチタン−金のスパッタ膜を形成させ、電解めっきのシード層とする。電解めっき装置に、めっき液として日本エレクトロプレイティングエンジニヤーズ株式会社製・テンペレックス２０９Ａを入れ、めっき液を温度６０℃、電流密度０．２Ａ／ｄｍ２の条件で４００分間めっきする。
基板表面に付着した金は、ダイヤモンドスラリーを用いたバフ研磨を行い除去する。
その後、１０ｍｍ角の領域をダイシングにより切り出す。これにより、５μｍの開口幅を持つＸ線透過領域を有する、二つの基板を得る。
次に、二つの基板を、（ｎ，ｍ）＝（０，０）の点が重なり、かつ（ｘ１、ｙ１）に対応する位置が重なるように位置調整機構４２、例えば高精度ステッピングモーターを搭載したステージに１枚ずつ取り付ける。位置調整機構４２は、高精度ステッピングモーターでもよいし、例えば、圧電アクチュエーターでもよいし、手動の精密調整スクリューでもよい。
搭載のステージは、少なくとも面内回転動作するステッピングモーターを使用する。２枚の基板は、互いに物理的に干渉しないよう、かつ可能な限り近づけて配置する。
どちらか一方の基板を、ステッピングモーターにより（ｎ，ｍ）＝（０，０）を中心に基板のＸ線透過領域が重なるように回転移動する。
【００１９】
つぎに、このようにして作製されたＸ線用光源格子２０を配置して構成された本実施例における図７（ａ）に示すタルボ・ロー干渉法を用いたＸ線位相コントラスト像の撮像装置の構成例について説明する。
図７（ａ）に示すように、Ｘ線光源１８の下流に光源格子２０を配置し、該光源格子２０の下流には、被検体２４、Ｘ線用位相格子２６、Ｘ線用振幅格子２８、Ｘ線撮像素子３０を順に配置する。
Ｘ線エネルギー１７．５ｋｅＶ（０．７１オングストローム）のＸ線光源１８の前面に（ｘ１、ｙ１）の開口部が重なるように調整し周期を２４μｍとした光源格子２０を配置する。
位相格子２６として縦横周期８μｍのπ変調の二次元位相格子を用いた場合、光源格子２０と位相格子２６の距離３２を６７７ｍｍとすると、タルボ・ロー干渉により、位相格子２６から１３５ｍｍ離れたタルボ距離３４にタルボ像が現れる。
【００２０】
タルボ距離３４に縦横周期４μｍの網状の振幅格子２８とＸ線撮像素子３０を配置し、タルボ像と振幅格子２８によって作られるモアレ像をＸ線撮像素子３０で撮像する。
得られたモアレ像からフーリエ変換法を用いて位相情報を抽出し、積分することで位相像を得る。
被検体２４の厚みや撮像したい拡大率よって、光源格子２０と位相格子２６との距離３２は調整される。
例えば、光源格子と位相格子との距離３２を６７７ｍｍから５６４ｍｍへと短縮し拡大率を大きくする場合、タルボ・ロー干渉の条件を満たすために光源格子の周期も２４μｍから２０μｍへ変更する。
ステッピングモーターにより基準点（ｎ，ｍ）＝（０，０）を中心に５度回転させると、対応する第１の基板の点（ｘ２、ｙ２）と第２の基板の点（ｘ３、ｙ３）とが重なり、光源格子２０の周期が２４μｍから２０μｍへと小さくなる。
これにより、タルボ距離３４が１４１ｍｍの位置に拡大された被検体のタルボ像がタルボ・ロー干渉により結像し、モアレ縞から位相像を得る。
【００２１】
［実施例２］
実施例２においては、Ｘ線屈折法イメージングに用いられるＸ線用光源格子について、図８を用いて説明する。
まず、実施例１と同様の方法により、二つの基板を作製する。
図８（ｂ）は、本実施例におけるレジストパターンの元になる点の座標を、第１の周期ａ＝２０μｍ、第２の周期ｂ＝２５μｍ、移動距離ｄ＝５μｍの条件で、μｍ単位で算出した値である。
レジストパターンのうち、一方は図８（ｂ）に示す座標（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）との対応する点同士を結ぶ幅１０μｍの線である。
また、他方は図８（ｂ）に示す座標（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）の対応する点同士を結ぶ幅５μｍの線であって、これらは共にレジストを残すパターンである。実施例１と同様に、４インチ径の両面研磨２００μｍ厚によるシリコンウェハーにエッチングと電解めっきを行い、バフ研磨後ダイシングにより１０ｍｍ角の５μｍの開口幅を持つＸ線透過領域を有する二つの基板を得る。
【００２２】
次に、二つの基板を、（ｎ，ｍ）＝（０，０）の点が重なり、かつ（ｘ１、ｙ１）に対応する位置が重なるように位置調整機構４２、例えば高精度ステッピングモーターを搭載したステージに１枚ずつ取り付ける。
位置調整機構４２は、高精度ステッピングモーターでもよいし、例えば、圧電アクチュエーターでもよいし、手動の精密調整スクリューでもよい。
高精度ステッピングモーター搭載のステージは、縦横両軸に少なくとも５μｍ動作するものを使用する。２枚の基板は、互いに物理的に干渉しないよう、かつ可能な限り近づけて配置する。
どちらか一方の基板を、ステッピングモーターにより基板のＸ線透過領域が重なるように並進移動する。
このようにして作製されたＸ線用光源格子２０を二つの基板上の対応する（ｘ１、ｙ１）の座標重なり、開口部の周期が２０μｍとなるように調整し、焦点サイズが１０μｍのＸ線光源１８の下流３０ｃｍに配置する。
【００２３】
つぎに、本実施例における図８（ａ）に示すＸ線屈折法を用いたＸ線位相コントラスト像の撮像装置の構成例について説明する。
図８（ａ）に示すように、光源格子２０の下流には、被検体２４、Ｘ線撮像素子３０を順に配置する。
被検体２４は光源格子２０近傍に配置する。Ｘ線撮像素子３０は、１ピクセルの大きさ３８が１００μｍとする。
光源格子２０とＸ線撮像格子３０との距離４０が１２０ｃｍの場合、光源格子２０を透過したＸ線は、Ｘ線撮像素子３０上で直径６５μｍのスポットが周期１００μｍで並ぶ。被検体２４での屈折がない場合、Ｘ線は直線の軌跡３６で進む。一方、被検体２４での屈折がある場合、被検体を透過後Ｘ線の軌跡は曲がり、Ｘ線撮像素子３０上でのスポットの位置はずれる。
このずれが被検体の屈折率に相当し、スポットのずれを解析することで、被検体２４の屈折率分布を像として得る。
被検体２４での屈折が大きい場合、屈折後のＸ線の軌道２２が大きく曲がり、隣あうスポットの位置が入れ替わり、屈折情報にエラーが発生する。
その場合、光源格子２０の周期を大きくし、光源格子２０とＸ線撮像素子３０の距離４０を短くすることで、大きな屈折角度のＸ線でもＸ線撮像素子３０上でのスポットのずれを抑制し、スポット径を小さくする。
光源格子２０の二つの基板を立て横両方向に５μｍ移動させると、周期は２０μｍから２５μｍになる。
この光源格子２０を用い、Ｘ線撮像素子３０の距離４０を１２０ｃｍから９０ｃｍに短縮することで、スポットの直径が６５μｍから５０μｍと小さくなり、かつ、スポットの変位を抑えることができる。
また、本発明は、上記した実施例１及び実施例２で説明したＸ線位相コントラスト像の撮像装置を組み込んで、Ｘ線コンピューター断層撮影システムを構成することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１：基準
２：遮蔽部材
３：第１の周期の開口部
４：基板の開口部
５：第２の周期の開口部
６：第１の基板
８：第２の基板
１０：開口配列
１２：第１の周期
１４：第２の周期
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波強度の空間変調に用いられる光源格子（遮蔽格子）、該光源格子を備えたＸ線位相コントラスト像の撮像装置、Ｘ線コンピューター断層撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波は、その波長の長さに起因する特性により、様々な被検体の撮影に用いられている。
電磁波の一種のＸ線は高い物質透過性を持ち、被検体の内部構造の観察が可能であることから、産業分野や医療分野で透過撮像装置に用いられている。
近年、Ｘ線の屈折や干渉を利用した撮像方法についても開発が行なわれている。これらのＸ線撮像方法においては、一つのＸ線を空間的に複数のビームに分割する技術が用いられている。
例えば、特許文献１に開示されている干渉縞から位相変化を撮像する方法であるタルボ・ロー干渉法では、Ｘ線光源と撮像系との間に配置されているＸ線用光源格子によりＸ線を複数の細ビームにすることで、空間的な可干渉性を確保している。
また、被検体によるＸ線の屈折を利用して撮像画像の高コントラスト化を行う屈折法では、Ｘ線を複数のビームにすることで、屈折現象を検出器上でのビームの移動として検出できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００６／１３１２３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光源格子を位相コントラスト像の撮像に用いる際、一つの電磁波を空間的に複数のビームに分割するには、複数の開口を有する光源格子を電磁波源と撮像系との間に設けるのが一般的である。
その際、ビームの間隔、いわゆる周期は撮像条件に応じて決定される。
光源格子は剛体であることが多く、とりわけ透過力の高いＸ線の領域においては、遮蔽能の高い重い金属で光源格子を作製する必要がある。
しかしながら、光源格子の周期は、上記したように撮像条件に応じたものが必要とされる。
したがって、このような撮像条件に合わせるため、いくつもの複数の光源格子を予め用意しておくことが必要となり、金属などの剛体で光源格子を作製した場合等において、準備に手間を要し、コスト高となる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、複数の光源格子を予め用意しておく必要がなく、撮像条件に合わせて周期を変更することが可能となる光源格子、該光源格子を備えたＸ線位相コントラスト像の撮像装置、Ｘ線コンピューター断層撮影システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、つぎのように構成した光源格子、該光源格子を備えたＸ線位相コントラスト像の撮像装置、Ｘ線コンピューター断層撮影システムを提供するものである。
本発明の光源格子は、電磁波源と撮像系との間に設けられ、電磁波源から照射された電磁波を空間的に複数のビームに分割する際に用いられる光源格子であって、
前記光源格子は、複数の開口を備えている第１の基板と、複数の開口を備えている第２の基板とが積層して構成され、該第１の基板と該第２の基板との重なりにおいて前記複数の開口によって形成された２次元配列による開口配列を有し、
前記２次元配列による開口配列の周期が、前記第１の基板と前記第２の基板との面方向における相対位置を変えることによって、第１の周期から該第１の周期とは異なる第２の周期に変更させることが可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数の光源格子を予め用意しておく必要がなく、撮像条件に合わせて周期を変更することが可能となる光源格子、該光源格子を備えたＸ線位相コントラスト像の撮像装置、Ｘ線コンピューター断層撮影システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１における光源格子の構成例を説明する図。
【図２】本発明の実施形態１における光源格子の構成例を説明する図。
【図３】本発明の実施形態２における光源格子の構成例を説明する図。
【図４】本発明の実施形態２における光源格子の構成例を説明する図。
【図５】本発明の実施形態２の第１変形例における光源格子の構成例を説明する図。
【図６】本発明の実施形態２の第２変形例における光源格子の構成例を説明する図。
【図７】図７（ａ）は本発明の実施例１におけるタルボ・ロー干渉法を用いたＸ線位相コントラスト像の撮像装置の構成例を説明する図。図７（ｂ）は実施例１における光源格子のパターンの元になる点の座標の表。
【図８】図８（ａ）は本発明の実施例２におけるＸ線屈折法による構成例を説明する図。図８（ｂ）は実施例２に係る光源格子におけるパターンの元になる点の座標の表。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
つぎに、本発明の実施形態における電磁波源と撮像系との間に設けられ、電磁波源から照射された電磁波を空間的に複数のビームに分割して位相コントラスト像を撮像する際に用いられる光源格子の構成例について説明する。
［実施形態１］
実施形態１では、積層した多数の開口を有する２つの基板を相対的に面方向に回転させ、これら基板の相対位置を変えることで、開口配列周期を変更する光源格子の構成例について説明する。
相対的な回転の中心となる基準は、開口を兼ねていてもよいし、開口とは別の基準点を有してもよい。
まず、図１（ａ）と図１（ｂ）とを用いて、回転の基準を兼ねる１つの開口を含む複数の開口を有し、積層することで光源格子を構成する２つの基板の構成例について説明する。
本実施形態の光源格子は、複数の開口を備えている第１の基板と、複数の開口を備えている第２の基板とが積層して構成され、これらの第１の基板と第２の基板との重なりにおいて上記複数の開口によって形成された２次元配列による開口配列を有している。
これらを具体的に説明すると、図１（ａ）は、本実施形態における第１の基板の構成を説明する正視図である。第１の基板は、所望の電磁波に適する遮蔽部材２で構成された基板上に、所望の電磁波が透過する開口部４を有する。
例えば、光源格子２０（図７（ａ）参照）によって実現する第１の周期１２（図２（ａ）参照）の正方配列開口と、
第２の周期１４の正方配列開口とを、各々の正方配列において基準となる１つの開口が重なり、かつ正方配列の軸が平行となるように重ね合わせたパターンにおいて、対応する開口同士を連続した開口でつなげて１つの開口にする。
基準となる１つの開口は、正方配列のどの位置でもよい。
例えば、第１の周期１２をａマイクロメートル、第２の周期１４（図２（ｂ）参照）をｂマイクロメートルとすると、
基準１となる１つの開口を原点に第１の周期１２の正方配列の座標（ｘ１、ｙ１）は（ａ×ｎ、ａ×ｍ）、第２の周期１４の正方配列の座標（ｘ２、ｙ２）は（ｂ×ｎ、ｂ×ｍ）と表せる。
ここで、ｎ、ｍ、は整数であり、同じｎとｍの組み合わせの座標が対応する座標である。
対応する（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）とをつなげ、（ｎ、ｍ）番目の開口である第１の基板６の開口部４とする。
図１（ｂ）は、本実施形態における第２の基板の構成を説明する正視図である。第２の基板は、第１の基板と同様に、所望の電磁波に適する遮蔽部材２で構成された基板上に、電磁波が透過する開口部４を有する。
例えば、光源格子２０（図７（ａ）参照）によって実現する第１の周期１２の正方配列開口と、
第２の周期１４の正方配列開口とを、各々の正方配列において基準となる１つの開口を基準１として、各々の正方配列の対応する軸がある回転角度θ１６となるように重ね合わせたパターンにおいて、対応する開口同士をつなげて１つの連続した開口にする。
例えば、第１の周期１２をａマイクロメートル、第２の周期１４をｂマイクロメートルとする。
これにより、基準１となる１つの開口を原点に第１の周期１２の正方配列の座標（ｘ１、ｙ１）は（ａ×ｎ、ａ×ｍ）と表せ、第２の周期１４の正方配列の座標（ｘ３、ｙ３）は（Ｒｎｍ×ｃｏｓ（θ＋θｎｍ）、Ｒｎｍ×ｓｉｎ（θ＋θｎｍ））と表せる。
ここで、θは前記回転角度、ｎ及びｍは整数、Ｒｎｍ＝ｂ×（ｎ×ｎ＋ｍ×ｍ）＾（１／２）、θｎｍ＝ａｒｃｔａｎ（ｍ／ｎ）である。
対応する（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）とをつなげ、第２の基板６の開口部４とする。
（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）とをつなげる場合、または、（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）とをつなげる場合、直線であってもよいし、曲線であってもよい。
開口部４の幅は、光源格子２０で得たい開口幅に対応しており、所望の開口幅を実現する開口部４の幅でよい。開口部４全体に渡り同じ開口幅でもよいし、異なる開口幅でもよい。開口幅を変えることで、周期と同時に、光源格子２０の開口幅も変えることができる。
【００１０】
つぎに、図２（ａ）と図２（ｂ）とを用いて、２つの基板を積層して構成する光源格子について説明する。
図２（ａ）は、第１の周期１２の正方配列が重なるように第１の基板６と第２の基板８とを積層した構成を説明する図である。
図２（ａ）に示すように、第１の基板６の開口部と第２の基板８の開口部で構成される開口配列１０は、第１の周期１２の正方配列に相当する位置に形成される。
次に、第２の基板を時計回り回転角度θ１６だけ基準１を中心に回転する。
図２（ｂ）は、第２の基板を回転角度θ回転させて第１の基板と積層した光源格子の構成を説明する図である。
図２（ｂ）に示すように、第１の基板６の開口部と第２の基板８の開口部で構成される開口配列１０は、第２の周期１４の正方配列に相当する位置に形成される。
すなわち、第１の基板６に対する第２の基板８の角度を変えることで周期が変化する開口配列１０を有する光源格子となる。
開口配列１０の形状は、第１の基板と第２の基板との角度で変化する。
第１の周期１２の開口部３と第２の周期１４の開口部５は連続した開口部でつなげてもよいし、非連続の開口部でつなげてもよい。
【００１１】
図２（ｃ）に第２の基板の変形例を示す。図２（ｃ）に示すように、非連続にすることによって、光源格子を構成した場合に第１の周期１２の開口配列１０と第２の周期１４の開口配列１０との個々の形状を均一にすることができる。
また、非連続の場合、第１の周期１２と第２の周期１４との間の周期に相当する第３の周期の開口部７を、第１の周期１２の開口部３と第２の周期１４の開口部５との間に有する構成とする。
これにより、離散的な周期ではあるが、形状の一定な開口配列１０を有する光源格子を構成することができる。
本実施例において、例えば３×３の正方配列の光源格子２０の例を説明しているが、配列の数は個々の開口部４が重ならなければ、いくつでもよい。
また、縦方向と横方向の配列数が異なり、例えば３×４の配列でもよい。
【００１２】
［実施形態２］
実施形態２では、積層した多数の開口を有する２つの基板を相対的に並進させることで、開口配列周期を変更することができる光源格子の構成例について説明する。
まず、図３（ａ）と図３（ｂ）とを用いて、積層する多数の開口を有する２つの基板の構成例について説明する。
図３（ａ）は、本実施形態における第１の基板の構成を説明する正視図である。第１の基板は、実施形態１と同様に、所望の電磁波に適する遮蔽部材２で構成された基板上に、所望の電磁波が透過する開口部４を有する。
例えば、光源格子２０によって実現する第１の周期１２の正方配列開口と第２の周期１４の正方配列開口とを、各々の正方配列の軸が平行かつ基準となる１つの開口が重なる位置から、
一つの軸、例えば横軸方向に距離ｄだけずらして重ね合わせたパターンにおいて、対応する開口同士を連続した開口でつなげて１つの開口にする。
例えば、第１の周期１２をａマイクロメートル、第２の周期１４をｂマイクロメートルとする。
これにより、基準となる１つの開口を原点に第１の周期１２の正方配列の座標（ｘ１、ｙ１）は（ａ×ｎ、ａ×ｍ）、第２の周期１４の正方配列の座標（ｘ２、ｙ２）は（ｂ×ｎ＋ｄ、ｂ×ｍ）で表される。
ここで、ｎ、ｍ、は整数であり、同じｎとｍの組み合わせの座標が対応する座標である。
対応する（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）とをつなげ、第１の基板６の開口部４とする。
【００１３】
図３（ｂ）は、本実施形態における第２の基板の構成を説明する正視図である。
第２の基板は、第１の基板と同様に、所望の電磁波に適する遮蔽部材２で構成された基板上に、所望の電磁波が透過する開口部４を有する。
例えば、光源格子２０によって実現する第１の周期１２の正方配列開口と第２の周期１４の正方配列開口とを、各々の正方配列の軸が平行かつ基準となる１つの開口が重なる位置から、
一つの軸、例えば縦軸方向（並進方向）に移動距離ｄだけずらして重ね合わせたパターンにおいて、対応する開口同士を連続した開口でつなげて１つの開口にする。
例えば、第１の周期１２をａマイクロメートル、第２の周期１４をｂマイクロメートルとする。
これにより、基準となる１つの開口を原点に第１の周期１２の正方配列の座標（ｘ１、ｙ１）は（ａ×ｎ、ａ×ｍ）、第２の周期１４の正方配列の座標（ｘ３、ｙ３）は（ｂ×ｎ、ｂ×ｍ＋ｄ）で表される。
対応する（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）とをつなげ、第１の基板６の開口部４とする。
（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）とをつなげる場合、または、（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）とをつなげる場合、直線であってもよいし、曲線であってもよい。
開口部４の幅は、光源格子２０で得たい開口幅に対応しており、所望の開口幅を実現する開口部４の幅でよい。開口部４全体に渡り同じ開口幅でもよいし、異なる開口幅でもよい。
開口幅を変えることで、周期と同時に、光源格子２０の開口幅も変えることができる。
【００１４】
つぎに、図４（ａ）と図４（ｂ）とを用いて、本実施形態における２つの基板を積層して構成する光源格子２０について説明する。
図４（ａ）は、第１の周期１２の正方配列が重なるように第１の基板６と第２の基板８とを積層した光源格子の構成を説明する図である。
図４（ａ）に示すように、第１の基板６の開口部４と第２の基板８の開口部で構成される開口配列１０は、第１の周期１２の正方配列に相当する位置に形成される。
次に、第２の基板を縦軸と横軸の両方向に距離ｄだけ並進移動する。
図４（ｂ）は、第２の基板を縦軸と横軸方向に距離ｄだけ並進させた光源格子２０の構成を説明する図である。
図４（ｂ）に示すように、第１の基板６の開口部４と第２の基板８の開口部で構成される開口配列１０は、第２の周期１４の正方配列に相当する位置に形成される。
すなわち、第１の基板６に対する第２の基板８の位置を並進移動することで周期が変化する開口配列１０を有する光源格子２０となる。第１の基板と第２の基板の積層する向きは、正方配列の直交する軸が重なり合う角度であればよい。
【００１５】
図５（ａ）と図５（ｂ）に、本実施形態における第１の基板と第２の基板の積層する場合の変形例をそれぞれ示す。
例えば、図５（ａ）と図５（ｂ）に示すように、第１の基板に対して、第２の基板８の場合と比べて、１８０度回転させた位置で積層してもよい。
図５（ａ）に示すように、第１の周期１２を有する開口配列１０の形状が図４（ａ）に示す開口配列１０よりも円形に近く、また、図５（ｂ）に示すように第２の周期１４を有する開口配列１０の形状が図４（ｂ）の開口配列１０よりも円形に近く、形状が均一になる。
【００１６】
また、図６（ａ）と図６（ｂ）に本実施形態の第１の基板と第２の基板の変形例をそれぞれ示す。
図６（ａ）と図６（ｂ）に示すように、第１の基板及び第２の基板の開口部４は、実施形態１の場合と同様、開口配列の周期毎に独立であってもよい。
独立とすることで、第１の周期１２と第２の周期１４との間の周期となる位置における開口配列１０の形状の均一性が向上する。
また、第１の周期１２と第２の周期１４との間の他方の周期の正方配列に相当する開口部４を有してもよい。
本実施形態において、例えば３×３の正方配列の光源格子２０の例を説明しているが、配列の数は個々の開口部４が重ならなければ、いくつでもよい。
また、縦方向と横方向の配列数が異なり、例えば３×４の配列でもよい。
【実施例】
【００１７】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、Ｘ線位相イメージングに用いられるＸ線用光源格子について、図７を用いて説明する。
４インチ径の両面研磨２００μｍ厚によるシリコンウェハー表面にレジストコート後、フォトリソグラフィ法により２つの１０ｍｍ角のエリアに次のような異なるレジストパターンを作製する。
図７（ｂ）は、本実施例におけるレジストパターンの元になる点の座標を、第１の周期ａ＝２４μｍ、第２の周期ｂ＝２０μｍ、回転角度θ＝５度の条件で、μｍ単位で算出した値である。
レジストパターンのうち、一方は図７（ｂ）に示す座標（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）の（ｎ、ｍ）＝（０，０）を除いた対応する点同士を結ぶ幅５μｍの線である。
また、他方は図７（ｂ）に示す座標（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）の（ｎ、ｍ）＝（０，０）を除いた対応する点同士を結ぶ幅５μｍの線であって、これらは共にレジストを残すパターンである。
【００１８】
次に、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥにより、シリコンウェハーに深さ４０μｍまで異方性エッチング加工を行った後、レジストパターンをアッシャ−により除去する。
次に、ウェハー上にチタン−金のスパッタ膜を形成させ、電解めっきのシード層とする。電解めっき装置に、めっき液として日本エレクトロプレイティングエンジニヤーズ株式会社製・テンペレックス２０９Ａを入れ、めっき液を温度６０℃、電流密度０．２Ａ／ｄｍ２の条件で４００分間めっきする。
基板表面に付着した金は、ダイヤモンドスラリーを用いたバフ研磨を行い除去する。
その後、１０ｍｍ角の領域をダイシングにより切り出す。これにより、５μｍの開口幅を持つＸ線透過領域を有する、二つの基板を得る。
次に、二つの基板を、（ｎ，ｍ）＝（０，０）の点が重なり、かつ（ｘ１、ｙ１）に対応する位置が重なるように位置調整機構４２、例えば高精度ステッピングモーターを搭載したステージに１枚ずつ取り付ける。位置調整機構４２は、高精度ステッピングモーターでもよいし、例えば、圧電アクチュエーターでもよいし、手動の精密調整スクリューでもよい。
搭載のステージは、少なくとも面内回転動作するステッピングモーターを使用する。２枚の基板は、互いに物理的に干渉しないよう、かつ可能な限り近づけて配置する。
どちらか一方の基板を、ステッピングモーターにより（ｎ，ｍ）＝（０，０）を中心に基板のＸ線透過領域が重なるように回転移動する。
【００１９】
つぎに、このようにして作製されたＸ線用光源格子２０を配置して構成された本実施例における図７（ａ）に示すタルボ・ロー干渉法を用いたＸ線位相コントラスト像の撮像装置の構成例について説明する。
図７（ａ）に示すように、Ｘ線光源１８の下流に光源格子２０を配置し、該光源格子２０の下流には、被検体２４、Ｘ線用位相格子２６、Ｘ線用振幅格子２８、Ｘ線撮像素子３０を順に配置する。
Ｘ線エネルギー１７．５ｋｅＶ（０．７１オングストローム）のＸ線光源１８の前面に（ｘ１、ｙ１）の開口部が重なるように調整し周期を２４μｍとした光源格子２０を配置する。
位相格子２６として縦横周期８μｍのπ変調の二次元位相格子を用いた場合、光源格子２０と位相格子２６の距離３２を６７７ｍｍとすると、タルボ・ロー干渉により、位相格子２６から１３５ｍｍ離れたタルボ距離３４にタルボ像が現れる。
【００２０】
タルボ距離３４に縦横周期４μｍの網状の振幅格子２８とＸ線撮像素子３０を配置し、タルボ像と振幅格子２８によって作られるモアレ像をＸ線撮像素子３０で撮像する。
得られたモアレ像からフーリエ変換法を用いて位相情報を抽出し、積分することで位相像を得る。
被検体２４の厚みや撮像したい拡大率よって、光源格子２０と位相格子２６との距離３２は調整される。
例えば、光源格子と位相格子との距離３２を６７７ｍｍから５６４ｍｍへと短縮し拡大率を大きくする場合、タルボ・ロー干渉の条件を満たすために光源格子の周期も２４μｍから２０μｍへ変更する。
ステッピングモーターにより基準点（ｎ，ｍ）＝（０，０）を中心に５度回転させると、対応する第１の基板の点（ｘ２、ｙ２）と第２の基板の点（ｘ３、ｙ３）とが重なり、光源格子２０の周期が２４μｍから２０μｍへと小さくなる。
これにより、タルボ距離３４が１４１ｍｍの位置に拡大された被検体のタルボ像がタルボ・ロー干渉により結像し、モアレ縞から位相像を得る。
【００２１】
［実施例２］
実施例２においては、Ｘ線屈折法イメージングに用いられるＸ線用光源格子について、図８を用いて説明する。
まず、実施例１と同様の方法により、二つの基板を作製する。
図８（ｂ）は、本実施例におけるレジストパターンの元になる点の座標を、第１の周期ａ＝２０μｍ、第２の周期ｂ＝２５μｍ、移動距離ｄ＝５μｍの条件で、μｍ単位で算出した値である。
レジストパターンのうち、一方は図８（ｂ）に示す座標（ｘ１、ｙ１）と（ｘ２、ｙ２）との対応する点同士を結ぶ幅１０μｍの線である。
また、他方は図８（ｂ）に示す座標（ｘ１、ｙ１）と（ｘ３、ｙ３）の対応する点同士を結ぶ幅５μｍの線であって、これらは共にレジストを残すパターンである。実施例１と同様に、４インチ径の両面研磨２００μｍ厚によるシリコンウェハーにエッチングと電解めっきを行い、バフ研磨後ダイシングにより１０ｍｍ角の５μｍの開口幅を持つＸ線透過領域を有する二つの基板を得る。
【００２２】
次に、二つの基板を、（ｎ，ｍ）＝（０，０）の点が重なり、かつ（ｘ１、ｙ１）に対応する位置が重なるように位置調整機構４２、例えば高精度ステッピングモーターを搭載したステージに１枚ずつ取り付ける。
位置調整機構４２は、高精度ステッピングモーターでもよいし、例えば、圧電アクチュエーターでもよいし、手動の精密調整スクリューでもよい。
高精度ステッピングモーター搭載のステージは、縦横両軸に少なくとも５μｍ動作するものを使用する。２枚の基板は、互いに物理的に干渉しないよう、かつ可能な限り近づけて配置する。
どちらか一方の基板を、ステッピングモーターにより基板のＸ線透過領域が重なるように並進移動する。
このようにして作製されたＸ線用光源格子２０を二つの基板上の対応する（ｘ１、ｙ１）の座標重なり、開口部の周期が２０μｍとなるように調整し、焦点サイズが１０μｍのＸ線光源１８の下流３０ｃｍに配置する。
【００２３】
つぎに、本実施例における図８（ａ）に示すＸ線屈折法を用いたＸ線位相コントラスト像の撮像装置の構成例について説明する。
図８（ａ）に示すように、光源格子２０の下流には、被検体２４、Ｘ線撮像素子３０を順に配置する。
被検体２４は光源格子２０近傍に配置する。Ｘ線撮像素子３０は、１ピクセルの大きさ３８が１００μｍとする。
光源格子２０とＸ線撮像格子３０との距離４０が１２０ｃｍの場合、光源格子２０を透過したＸ線は、Ｘ線撮像素子３０上で直径６５μｍのスポットが周期１００μｍで並ぶ。被検体２４での屈折がない場合、Ｘ線は直線の軌跡３６で進む。一方、被検体２４での屈折がある場合、被検体を透過後Ｘ線の軌跡は曲がり、Ｘ線撮像素子３０上でのスポットの位置はずれる。
このずれが被検体の屈折率に相当し、スポットのずれを解析することで、被検体２４の屈折率分布を像として得る。
被検体２４での屈折が大きい場合、屈折後のＸ線の軌道２２が大きく曲がり、隣あうスポットの位置が入れ替わり、屈折情報にエラーが発生する。
その場合、光源格子２０の周期を大きくし、光源格子２０とＸ線撮像素子３０の距離４０を短くすることで、大きな屈折角度のＸ線でもＸ線撮像素子３０上でのスポットのずれを抑制し、スポット径を小さくする。
光源格子２０の二つの基板を立て横両方向に５μｍ移動させると、周期は２０μｍから２５μｍになる。
この光源格子２０を用い、Ｘ線撮像素子３０の距離４０を１２０ｃｍから９０ｃｍに短縮することで、スポットの直径が６５μｍから５０μｍと小さくなり、かつ、スポットの変位を抑えることができる。
また、本発明は、上記した実施例１及び実施例２で説明したＸ線位相コントラスト像の撮像装置を組み込んで、Ｘ線コンピューター断層撮影システムを構成することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１：基準
２：遮蔽部材
３：第１の周期の開口部
４：基板の開口部
５：第２の周期の開口部
６：第１の基板
８：第２の基板
１０：開口配列
１２：第１の周期
１４：第２の周期
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波源と撮像系との間に設けられ、電磁波源から照射された電磁波を空間的に複数のビームに分割する際に用いられる光源格子であって、
前記光源格子は、複数の開口を備えている第１の基板と、複数の開口を備えている第２の基板とが積層して構成され、該第１の基板と該第２の基板との重なりにおいて前記複数の開口によって形成された２次元配列による開口配列を有し、
前記２次元配列による開口配列の周期が、前記第１の基板と前記第２の基板との面方向における相対位置を変えることによって、第１の周期から該第１の周期とは異なる第２の周期に変更させることが可能に構成されていることを特徴とする光源格子。
【請求項２】
前記周期を変更するに当たり、前記第１の基板と前記第２の基板とを基準点を中心としてこれら基板を相対的に面方向に回転させ、前記第１の基板と前記第２の基板との相対位置を変えることが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源格子。
【請求項３】
前記第１の基板は、該第１の基板における基準１となる１つの開口を原点に前記第１の周期の正方配列の座標を（ｘ１、ｙ１）とし、前記第２の基板における前記第２の周期の正方配列の座標を（ｘ２、ｙ２）とするとき、
（ｘ１、ｙ１）＝（ａ×ｎ、ａ×ｍ）で表される点（ｘ１、ｙ１）と、（ｘ２、ｙ２）＝（ｂ×ｎ、ｂ×ｍ）で表される点（ｘ２、ｙ２）とを結ぶ、（ｎ、ｍ）番目の開口を有し、
前記第２の基板は、該第２の基板における前記第２の周期の正方配列の座標を（ｘ３、ｙ３）とするとき、
前記（ｘ１、ｙ１）＝（ａ×ｎ、ａ×ｍ）で表される点（ｘ１、ｙ１）と、（ｘ３、ｙ３）＝（Ｒｎｍ×ｃｏｓ（θ＋θｎｍ）、Ｒｎｍ×ｓｉｎ（θ＋θｎｍ））で表される点（ｘ３、ｙ３）とを結ぶ、
前記第１の基板における（ｎ、ｍ）番目の開口に対応する開口を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源格子。
但し、
ａ：前記第１の周期
ｂ：前記第２の周期
θ：前記回転角度
ｎ、ｍ：整数
Ｒｎｍ：＝ｂ×（ｎ×ｎ＋ｍ×ｍ）＾（１／２）
θｎｍ：＝ａｒｃｔａｎ（ｍ／ｎ）
【請求項４】
前記周期を変更するに当たり、前記第１の基板と前記第２の基板とを相対的に面方向に並進させ、前記第１の基板と前記第２の基板との相対位置を変えることが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源格子。
【請求項５】
前記第１の基板は、該第１の基板における基準１となる１つの開口を原点に前記第１の周期の正方配列の座標を（ｘ１、ｙ１）とし、前記第２の基板における前記第２の周期の正方配列の座標（ｘ２、ｙ２）とするとき、
（ｘ１、ｙ１）＝（ａ×ｎ、ａ×ｍ）で表される点（ｘ１、ｙ１）と、（ｘ２、ｙ２）＝（ｂ×ｎ＋ｄ、ｂ×ｍ）で表される点（ｘ２、ｙ２）とを結ぶ、（ｎ、ｍ）番目の開口を有し、
前記第２の基板は、該第２の基板における前記第２の周期の正方配列の座標を（ｘ３、ｙ３）とするとき、
前記（ｘ１、ｙ１）＝（ａ×ｎ、ａ×ｍ）で表される点（ｘ１、ｙ１）と、（ｘ３、ｙ３）＝（ｂ×ｎ、ｂ×ｍ＋ｄ）で表される点（ｘ３、ｙ３）とを結ぶ、（ｎ、ｍ）番目の開口を有することを特徴とする請求項４に記載の光源格子。
但し、
ａ：前記第１の周期
ｂ：前記第２の周期
ｎ、ｍ：整数、
ｄ：前記並進方向の移動距離
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の光源格子と、該光源格子の位置を調整する位置調整機構とを備え、該光源格子の下流にＸ線用位相格子、Ｘ線用振幅格子及びＸ線撮像素子が配置されていることを特徴とするＸ線位相コントラスト像の撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＸ線位相コントラスト像の撮像装置を有することを特徴とするＸ線コンピューター断層撮影システム。
【請求項１】
電磁波源と撮像系との間に設けられ、電磁波源から照射された電磁波を空間的に複数のビームに分割する際に用いられる光源格子であって、
前記光源格子は、複数の開口を備えている第１の基板と、複数の開口を備えている第２の基板とが積層して構成され、該第１の基板と該第２の基板との重なりにおいて前記複数の開口によって形成された２次元配列による開口配列を有し、
前記２次元配列による開口配列の周期が、前記第１の基板と前記第２の基板との面方向における相対位置を変えることによって、第１の周期から該第１の周期とは異なる第２の周期に変更させることが可能に構成されていることを特徴とする光源格子。
【請求項２】
前記周期を変更するに当たり、前記第１の基板と前記第２の基板とを基準点を中心としてこれら基板を相対的に面方向に回転させ、前記第１の基板と前記第２の基板との相対位置を変えることが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源格子。
【請求項３】
前記第１の基板は、該第１の基板における基準１となる１つの開口を原点に前記第１の周期の正方配列の座標を（ｘ１、ｙ１）とし、前記第２の基板における前記第２の周期の正方配列の座標を（ｘ２、ｙ２）とするとき、
（ｘ１、ｙ１）＝（ａ×ｎ、ａ×ｍ）で表される点（ｘ１、ｙ１）と、（ｘ２、ｙ２）＝（ｂ×ｎ、ｂ×ｍ）で表される点（ｘ２、ｙ２）とを結ぶ、（ｎ、ｍ）番目の開口を有し、
前記第２の基板は、該第２の基板における前記第２の周期の正方配列の座標を（ｘ３、ｙ３）とするとき、
前記（ｘ１、ｙ１）＝（ａ×ｎ、ａ×ｍ）で表される点（ｘ１、ｙ１）と、（ｘ３、ｙ３）＝（Ｒｎｍ×ｃｏｓ（θ＋θｎｍ）、Ｒｎｍ×ｓｉｎ（θ＋θｎｍ））で表される点（ｘ３、ｙ３）とを結ぶ、
前記第１の基板における（ｎ、ｍ）番目の開口に対応する開口を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源格子。
但し、
ａ：前記第１の周期
ｂ：前記第２の周期
θ：前記回転角度
ｎ、ｍ：整数
Ｒｎｍ：＝ｂ×（ｎ×ｎ＋ｍ×ｍ）＾（１／２）
θｎｍ：＝ａｒｃｔａｎ（ｍ／ｎ）
【請求項４】
前記周期を変更するに当たり、前記第１の基板と前記第２の基板とを相対的に面方向に並進させ、前記第１の基板と前記第２の基板との相対位置を変えることが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源格子。
【請求項５】
前記第１の基板は、該第１の基板における基準１となる１つの開口を原点に前記第１の周期の正方配列の座標を（ｘ１、ｙ１）とし、前記第２の基板における前記第２の周期の正方配列の座標（ｘ２、ｙ２）とするとき、
（ｘ１、ｙ１）＝（ａ×ｎ、ａ×ｍ）で表される点（ｘ１、ｙ１）と、（ｘ２、ｙ２）＝（ｂ×ｎ＋ｄ、ｂ×ｍ）で表される点（ｘ２、ｙ２）とを結ぶ、（ｎ、ｍ）番目の開口を有し、
前記第２の基板は、該第２の基板における前記第２の周期の正方配列の座標を（ｘ３、ｙ３）とするとき、
前記（ｘ１、ｙ１）＝（ａ×ｎ、ａ×ｍ）で表される点（ｘ１、ｙ１）と、（ｘ３、ｙ３）＝（ｂ×ｎ、ｂ×ｍ＋ｄ）で表される点（ｘ３、ｙ３）とを結ぶ、（ｎ、ｍ）番目の開口を有することを特徴とする請求項４に記載の光源格子。
但し、
ａ：前記第１の周期
ｂ：前記第２の周期
ｎ、ｍ：整数、
ｄ：前記並進方向の移動距離
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の光源格子と、該光源格子の位置を調整する位置調整機構とを備え、該光源格子の下流にＸ線用位相格子、Ｘ線用振幅格子及びＸ線撮像素子が配置されていることを特徴とするＸ線位相コントラスト像の撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＸ線位相コントラスト像の撮像装置を有することを特徴とするＸ線コンピューター断層撮影システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１５３８６９（Ｐ２０１１−１５３８６９Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４６１８（Ｐ２０１０−１４６１８）
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２６日（２０１０．１．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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