Ｘ線撮像フイルム及び製造方法、Ｘ線撮像方法、システム
【課題】回折格子を用いることなくモアレ縞を確実に撮像することができる新たなＸ線撮像フイルムを提供する。
【解決手段】Ｘ線撮像ユニット１１は、タルボ用回折格子から略タルボ距離Ｌ離れた位置に配置され、タルボ用回折格子によって回折されたＸ線を撮像するためのユニットである。Ｘ線撮像ユニット１１は、Ｘ線画像（Ｘ線タルボ画像）を撮像するためのＸ線撮像フイルム２０と、このＸ線撮像フイルム２０の光路上直前位置に配置されるシャッタ３０とを備えている。Ｘ線撮像フイルム２０は、Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成されたストライプ状の感光部２１と、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたストライプ状の非感光部２２とが交互に配置されてなる。
【解決手段】Ｘ線撮像ユニット１１は、タルボ用回折格子から略タルボ距離Ｌ離れた位置に配置され、タルボ用回折格子によって回折されたＸ線を撮像するためのユニットである。Ｘ線撮像ユニット１１は、Ｘ線画像（Ｘ線タルボ画像）を撮像するためのＸ線撮像フイルム２０と、このＸ線撮像フイルム２０の光路上直前位置に配置されるシャッタ３０とを備えている。Ｘ線撮像フイルム２０は、Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成されたストライプ状の感光部２１と、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたストライプ状の非感光部２２とが交互に配置されてなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を撮像する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線撮影では、Ｘ線の吸収コントラスト、すなわち、被写体によるＸ線吸収の大小をコントラストとした画像が得られている。Ｘ線の吸収は、一般に、原子番号が大きくなるほど、すなわち、重い元素になるほど多くなる。生体を被写体とする場合、生体を構成する元素は、主に、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）等の比較的原子番号が小さい元素、すなわち、軽い元素であるため、生体のＸ線画像は、コントラストがあまりつかない。そのため、生体のＸ線撮影では、原子番号の大きな元素を含んだ物質が造影剤として使用される。例えば、胃や結腸等の消化器に対するＸ線撮影では、硫酸バリウムが造影剤として使用されている。しかしながら、すべての組織に造影剤が利用できるわけではなく、また、生体の負担も大きい。
【０００３】
そこで、近年では、Ｘ線を波として扱って被写体中を波が伝わる速さの違いをコントラストとした画像を得る位相コントラスト法が研究、開発されている。位相コントラスト法は、例えば、Ｘ線干渉計が利用され、被写体を通過することによって生じるＸ線の位相シフトを検出することによって、被写体の透過画像を得ている。この位相コントラスト法は、Ｘ線の吸収コントラストによって被写体の透過画像を得る場合に較べて、約１０００倍の感度改善が見込まれ、それによってＸ線照射量が例えば１／１００〜１／１０００に軽減可能となるという利点もある。
【０００４】
このような位相コントラスト法の一つとして例えばタルボ干渉計を利用した方法が例えば特許文献１や非特許文献１に提案されている。
【０００５】
図８は、特許文献１に記載のＸ線撮像装置の概略的な構成を示す説明図である。図８において、特許文献１に記載のＸ線撮像装置１０００は、Ｘ線源１００１と、Ｘ線源１００１から照射されるＸ線を回折する位相型の第１回折格子１００２と、第１回折格子１００２により回折されたＸ線を回折することにより画像コントラストを形成する振幅型の第２回折格子１００３と、第２回折格子１００３により画像コントラストの生じたＸ線を検出するＸ線画像検出器１００４とを備え、第１および第２回折格子１００２、１００３がタルボ干渉計を構成する条件に設定される。この条件は、次の式１および式２によって表される。式２は、第１回折格子１００２が位相型回折格子であることを前提としている。
ｌ＝λ／（ａ／（Ｌ＋Ｚ１＋Ｚ２）） ・・・（式１）
Ｚ１＝（ｍ＋１／２）×（ｄ２／λ） ・・・（式２）
【０００６】
ここで、ｌは、可干渉距離であり、λは、Ｘ線の波長（通常は中心波長）であり、ａは、回折格子の回折部材にほぼ直交する方向におけるＸ線源１００１の開口径であり、Ｌは、Ｘ線源１００１から第１回折格子１００２までの距離であり、Ｚ１は、第１回折格子１００２から第２回折格子１００３までの距離であり、Ｚ２は、第２回折格子１００３からＸ線画像検出器１００４までの距離であり、ｍは、整数であり、ｄは、回折部材の周期（回折格子の周期、格子定数、隣接する回折部材の中心間距離）である。
【０００７】
このような構成のＸ線撮像装置１０００では、Ｘ線源１００１と第１回折格子１００２との間に被検体１０１０が配置され、Ｘ線源１００１から第１回折格子１００２に向けてＸ線が照射される。この照射されたＸ線は、第１回折格子１００２でタルボ効果を生じ、タルボ像を形成する。このタルボ像が第２回折格子１００３で作用を受け、モアレ縞の画像コントラストを形成する。そして、この画像コントラストがＸ線画像検出器１００４で検出される。このモアレ縞は、被検体１０１０によって変調を受けており、この変調量が被検体１０１０による屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。このため、モアレ縞を解析することによって被検体１０１０およびその内部の構造を検出することができる。
【０００８】
ここで、タルボ効果とは、回折格子に光が入射されると、或る距離に前記回折格子と同じ像（前記回折格子の自己像）が形成されることをいい、この或る距離をタルボ距離Ｌといい、この自己像をタルボ像という。タルボ距離Ｌは、回折格子が位相型回折格子の場合では、上記式２に表されるＺ１となる（Ｌ＝Ｚ１）。タルボ像は、Ｌの奇数倍（＝（２ｍ＋１）Ｌ、ｍは、整数）では、反転像が現れ、Ｌの偶数倍（＝２ｍＬ）では、正像が現れる。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／０５８０７０号パンフレット
【非特許文献１】百生敦、「Ｘ線位相イメージングの最近の展開」、Medical Imaging Technology,Vol.24,No.5,November 2006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このＸ線撮像装置１０００に利用される第１回折格子１００２は、Ｘ線のタルボ像を形成するために、Ｘ線の波長よりも充分に粗い格子、例えば、格子定数がＸ線の波長の約２０倍以上である必要がある。Ｘ線の波長は、一般に、１０−１２ｍ〜１０−８ｍくらいであるので、第１回折格子１００２の格子定数は、１０−１１ｍ〜１０−７ｍくらいであり、実用的には、数μｍとなる。タルボ像は、第１回折格子１００２の自己像であるため、すなわち、入射Ｘ線が平行光である場合には第１回折格子１００２の格子模様と同一模様の像であり、Ｘ線源１００１が点光源と見なせる場合にはＸ線源１００１から第１回折格子１００２までの距離とＸ線源１００１から第２回折格子１００３までの距離との比に応じた拡大された第１回折格子１００２の格子模様の像であり、タルボ像も数μｍの周期の縞模様となる。このため、タルボ像が第２回折格子１００３によってモアレ縞を生じるためには、第２回折格子１００３の格子定数も数μｍとなる。
【００１０】
一方、この第２回折格子１００３を振幅型（吸収型）回折格子で形成する場合、振幅型回折格子として機能するような充分なＸ線を吸収させるためには、第２回折格子１００３の回折部材に重い元素の例えば金（Ａｕ）を用いた場合でも、数十〜数百μｍの厚さが必要となる。
【００１１】
したがって、図９に示すように、第２回折格子１００３の回折部材は、幅が数μｍ（例えば４μｍ）に対し厚さが数十〜数百μｍ（例えば１００μｍ）となる。このため、回折部材をハイアスペクト比で形成する必要があり、第２回折格子１００３の製作が容易ではない。
【００１２】
また、仮に第２回折格子１００３が製作することができたとしても、Ｘ線源１００１から放射したＸ線は、Ｘ線源１００１が略点光源であるため、放射状に拡がる。このため、図９に示すように、第２回折格子１００３の中心領域では、タルボ像のＸ線が回折部材と略平行に入射されるため、タルボ像と第２回折格子１００３とによってモアレを生じるが、第２回折格子１００３の両サイド領域では、タルボ像のＸ線が回折部材に対して斜めに入射されるため、タルボ像と第２回折格子１００３とによるモアレ像がぼけるか、あるいは全くモアレを生じない。
【００１３】
一方、この第２回折格子１００３を位相型回折格子で形成する場合でも、位相型回折格子として機能するような充分な位相変化をＸ線に与えるためには、第２回折格子１００３の回折部材に重い元素の例えば金（Ａｕ）を用いた場合でも、数十μｍの厚さが必要となる。このため、位相型回折格子においても振幅型回折格子と同様の上記不都合が生じる。
【００１４】
また、このような上述の第２回折格子１００３による不都合を回避するために、第２回折格子１００３を使用することなく、タルボ像を直接撮像する方法が考えられる。しかしながら、一般的なＸ線用フイルムの感光材の解像度では、数μｍ周期のタルボ像を撮像することが極めて困難である。さらに、胸部レントゲン用では、大きさが１７インチ×１４インチであって解像度が４０００ドット×３０００ドットであるＣＣＤなどのディジタルの撮像素子が知られているが、その画素のサイズは、約１１０μｍであり、このような撮像素子でも数μｍ周期のタルボ像を撮像することができない。
【００１５】
本発明は、振幅型や位相型回折格子を介してＸ線を撮像する場合に生ずる各種問題を克服するために、回折格子を用いることなくモアレ縞を確実に撮像することができる新たなＸ線撮像フイルム及びその製造方法、Ｘ線撮像方法、システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一局面に係るＸ線撮像フイルムは、Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成された第１部分と、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成された第２部分とが周期的に配設されることで、回折格子に相当するパターンを有することを特徴とする（請求項１）。
【００１７】
従来のフイルム方式の撮像手法では、振幅型や位相型回折格子を通過することで顕在化するＸ線のモアレ縞を、Ｘ線撮像フイルムで撮影するようにしている。これに対し、本発明の上記構成によれば、Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成された第１部分とＸ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成された第２部分とで形成された、回折格子に相当するパターンを有するＸ線撮像フイルムであるので、フイルムにＸ線の縞画像が入射した場合、当該Ｘ線の縞模様とフイルム上の第１部分のパターンとが一致した部位においてのみ、第１部分が感光される。この感光部分は、第１部分及び第２部分が回折格子に相当するパターンを構成していることから、モアレ縞を呈することとなる。従って、回折格子を用いることなく、モアレ縞を撮像することができる。
【００１８】
上記構成において、前記パターンは、一次元周期の回折格子のパターンであることが望ましい（請求項２）。或いは、前記パターンは、二次元周期の回折格子のパターンであることが望ましい（請求項３）。
【００１９】
二次元周期を採用する場合、その周期構造が、正方格子配列又は三角格子配列であることが望ましい（請求項４）。
【００２０】
本発明の他の局面に係るＸ線撮像フイルムの製造方法は、フイルム基材の片面に、Ｘ線に対して感光性を有する材料からなる感光層を形成する工程と、前記感光層の上に、回折格子を積重する工程と、前記回折格子を介して感光層に向けて、感光用の光を照射する工程と、を含むことを特徴とする（請求項５）。
【００２１】
この構成によれば、実際の回折格子をマスク材として、そのパターンに相当する未感光の部分と感光済の部分とを作成することができ、回折格子に相当する感光層パターンを有するＸ線撮像フイルムを容易に製造することができる。
【００２２】
この場合、前記回折格子として、Ｘ線用振幅型回折格子が用いられ、前記感光用の光として、Ｘ線が用いられるようにすること（請求項６）、あるいは前記感光層として、Ｘ線及び可視光の双方に対して感光性を有する材料が用いられ、前記回折格子として、可視光用振幅型回折格子が用いられ、前記感光用の光として、可視光が用いられるようにすること（請求項７）が望ましい。
【００２３】
本発明の他のＸ線撮像フイルムの製造方法は、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたフイルム基材の片面に、Ｘ線に対して感光性を有する材料を、インクジェット方式で回折格子に相当するパターンに塗布することを特徴とする（請求項８）。
【００２４】
この構成によれば、インクジェット式のヘッド等を用いて、回折格子に相当する感光層パターンを有するＸ線撮像フイルムを容易に製造することができる。
【００２５】
本発明のさらに他の局面に係るＸ線撮像方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線撮像フイルムを結像面に配置し、前記結像面にＸ線タルボ像を結像させることを特徴とする（請求項９）。
【００２６】
本発明のさらに他の局面に係るＸ線撮像システムは、Ｘ線を放射するＸ線源と、前記Ｘ線源から放射されたＸ線によってタルボ効果を生じるタルボ用回折格子と、請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線撮像フイルムと、を備え、前記Ｘ線撮像フイルムは、前記タルボ用回折格子から実質的にタルボ距離離れた位置に配置されることを特徴とする（請求項１０）。
【００２７】
これらの構成によれば、Ｘ線撮像フイルムには、タルボ用回折格子により生成されたタルボ画像が入射される。そして、回折格子に相当する感光層パターンを有するＸ線撮像フイルムにより、モアレ縞が撮像される。従って、振幅型や位相型回折格子を用いることなく、モアレ縞を撮像することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るＸ線撮像フイルム及び製造方法、Ｘ線撮像方法、システムによれば、振幅型回折格子でモアレ縞を発生させるのではなく、フイルム自体に回折格子に相当する感光層パターンを形成し、Ｘ線の縞模様と前記パターンとが一致した部位にモアレ縞を感光させる構成である。従って、回折格子を用いることなく、モアレ縞を確実に撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＸ線撮像システム１の構成を示す説明図である。図２は、Ｘ線撮像ユニット１１の構成を示す説明図である。
【００３０】
Ｘ線撮像システム１は、Ｘ線撮像ユニット１１と、回折格子１２（タルボ用回折格子）と、Ｘ線源１３とを備え、さらに、本実施形態では、Ｘ線源１３に電源を供給するＸ線電源部１４と、Ｘ線撮像ユニット１１のシャッタ動作を制御するシャッタ制御部１５と、本Ｘ線撮像装置Ｘの全体動作を制御するシステム制御部１６と、Ｘ線電源部１４の動作を制御することによってＸ線源１３におけるＸ線の放射動作を制御するＸ線制御部１７とを備えて構成される。
【００３１】
Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射し、回折格子１２へ向けてＸ線を照射する装置である。Ｘ線源１３は、例えば、Ｘ線電源部１４から供給された高電圧が陰極と陽極との間に印加され、陰極のフィラメントから放出された電子が陽極に衝突することによってＸ線を放射する装置である。
【００３２】
回折格子１２は、Ｘ線源１３から放射されたＸ線によってタルボ効果を生じる透過型の回折格子である。回折格子１２は、Ｘ線を透過する材料から構成された平板状の基板と、基板の一方面に形成された複数の回折部材とを備えて構成される。この複数の回折部材は、それぞれ、一方向（図１では紙面の法線方向）に延びる線状であり、該一方向と直交する方向に所定の間隔を空けてそれぞれ配設される。この所定の間隔は、本実施形態では、一定とされている。すなわち、複数の回折部材は、前記一方向と直交する方向に等間隔でそれぞれ配設されている。回折格子１２の基板には、例えばガラスが用いられ、その回折部材には、例えば金（Ａｕ）が用いられる。回折格子１２は、タルボ効果を生じる条件を満たすように構成されており、Ｘ線源１３から放射されたＸ線の波長よりも充分に粗い格子、例えば、格子定数（回折格子の周期）ｄが当該Ｘ線の波長の約２０倍以上である位相型回折格子である。なお、第１回折格子１２は、同様な作用を果たす振幅型（吸収型）回折格子であってもよい。
【００３３】
Ｘ線撮像ユニット１１は、回折格子１２から略タルボ距離Ｌ離れた位置に配置され、回折格子１２によって回折されたＸ線をフイルム撮像するためのユニットである。図２に示すように、Ｘ線撮像ユニット１１は、Ｘ線画像（Ｘ線タルボ画像）を撮像するためのＸ線撮像フイルム２０と、このＸ線撮像フイルム２０の光路上直前位置に配置されるシャッタ３０とを備えている。
【００３４】
Ｘ線撮像フイルム２０は、図３に平面図を示しているように、Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成されたストライプ状の感光部２１（第１部分）と、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたストライプ状の非感光部２２（第２部分）とが交互に配置されてなる。この感光部２１及び非感光部２２は、振幅型の回折格子に相当する一次元周期構造（縞模様構造）のパターンで形成されている。すなわち、振幅型回折格子のスリット及び遮光部に相当する幅及び間隔で、各感光部２１及び非感光部２２が設けられている。例えば、数μｍ〜数十μｍ幅の感光部２１と数μｍ〜数十μｍ幅の非感光部２２とが交互に配置された周期構造で、Ｘ線撮像フイルム２０が構成される。
【００３５】
感光部２１は、例えばハロゲン化銀のような、Ｘ線撮像用として従来公知の各種感光体材料を用いることができる。非感光部２２については特に制限はなく、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない適宜な材料で構成することができる。このようなＸ線撮像フイルム２０の製法例については、後記で説明する。
【００３６】
シャッタ３０は、Ｘ線撮像フイルム２０を適正な露光時間だけＸ線に露光させるためのものであり、例えばフォーカルプレーンシャッタを採用することができる。シャッタ３０は、シャッタ制御部１５により所定の露光時間だけ「開」とされるよう制御される。
【００３７】
このようなＸ線撮像ユニット１１と回折格子１２とは、上述の式１および式２によって表されるタルボ干渉計を構成する条件に配置位置が設定されている。
【００３８】
システム制御部１６は、Ｘ線撮像システム１の各部を制御することによってＸ線撮像システム１全体の動作を制御する装置であり、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路を備えて構成される。システム制御部１６は、Ｘ線制御部１７との間で制御信号を送受信することによってＸ線電源部１４を介してＸ線源１３におけるＸ線の放射動作を制御すると共に、シャッタ制御部１５との間で制御信号を送受信することによってＸ線撮像ユニット１１のシャッタ３０の開閉動作を制御する。システム制御部１６の制御によって、Ｘ線が被写体Ｓに向けて照射され、これによって生じた像がＸ線撮像ユニット１１のＸ線撮像フイルム２０によって撮像される。
【００３９】
続いて、回折格子に相当する感光パターンを有するＸ線撮像フイルム２０の製造方法の例を示す。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態に係るＸ線撮像フイルム２０の製造方法を示す模式図である。
【００４０】
図４（Ａ）に示すように、先ずフイルム基材２３の片面に、Ｘ線及び可視光に対して感光性を有する感光剤２１０を、スクリーン印刷法などにより所定厚さに塗布する。その後、乾燥処理などを与えて、フイルム基材２３の片面全体に、感光剤２１０の層が形成されたフイルム母材を作成する。
【００４１】
次に、図４（Ｂ）に示すように、ストライプ状の遮光部２４１と透光部２４２とが交互配置された可視光用の振幅型回折格子２４を準備し、該回折格子２４を前記フイルム母材の感光剤２１０の層の上に重ね合わせる。そして、図４（Ｃ）に示すように、感光剤２１０を感光させることが可能な光源２５を準備し、回折格子２４を介して光源２５から感光用の光を照射する。光源２５としては、感光剤２１０がＸ線及び可視光に対して感光性を有するものであるので、取り扱いが容易な可視光を発する光源を用いることができる。
【００４２】
このような光照射を行うと、ベタ塗りされた感光剤２１０のうち、透光部２４２に相当する部分は感光されるが、遮光部２４１に相当する部分は未感光のまま残存することになる。従って、図４（Ｄ）に示すように、回折格子２４のパターンに応じて、未感光部分が感光部２１として、感光部分が非感光部２２として周期的に形成されたＸ線撮像フイルム２０が製造される。
【００４３】
上記の製造方法において、回折格子２４としてＸ線用振幅型回折格子を用い、光源２５としてＸ線を発生する光源を用いるようにしても良い。
【００４４】
これらの製造方法によれば、可視光用振幅型回折格子若しくはＸ線用振幅型回折格子を１個乃至数個し、上記のような感光プロセスを実行することで、感光部２１と非感光部２２とが周期的に配設された回折格子に相当するパターンを有するＸ線撮像フイルム２０を簡単に量産することができる。
【００４５】
図５は、第２実施形態に係るＸ線撮像フイルム２０の製造方法を示す模式図である。この製造方法は、感光部２１をインクジェット方式で直接塗布する方法である。図５に示すように、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたフイルム基材２６の片面に、Ｘ線に対して感光性を有する材料をインクジェットノズルから噴射する。図中の符号Ｊで示す矢印は、ノズルから噴射されている感光剤を模式的に示している。
【００４６】
インクジェットノズルは、振幅型回折格子の格子定数に応じたピッチで複数が一次元配列され、このノズルアレイとフイルム基材２６とが相対的に移動されることで、感光剤がフイルム基材２６の表面にストライプ状に塗布される。その結果、感光部２１が一次元周期で形成され、感光部２１の間にはフイルム基材２６の表面が露出してなる非感光部２２が形成されるものである。
【００４７】
なお、上記のようなノズルアレイに代えて単一のインクジェットノズルを採用し、該単一ノズルを、形成すべき感光部２１の形成パターンに応じて順次移動させ、フイルム基材２６上に感光部２１のパターンを描画するようにしても良い。
【００４８】
次に、本実施形態に係るＸ線撮像システム１の動作について説明する。被写体ＳがＸ線源１３と回折格子１２との間に配置され、Ｘ線撮像システム１のユーザによって図略の操作部から被写体Ｓの撮像が指示されると、システム制御部１６は、被写体Ｓに向けてＸ線を照射すべくＸ線制御部１７に制御信号を出力する。この制御信号によってＸ線制御部１７は、Ｘ線電源部１４にＸ線源１３へ給電させ、Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射して被写体Ｓに向けてＸ線を照射する。
【００４９】
照射されたＸ線は、回折格子１２を通過し、回折格子１２によって回折され、タルボ距離Ｌ（＝Ｚ１）離れた位置に回折格子１２の自己像であるタルボ像Ｔが形成される。このＸ線タルボ像Ｔの結像位置に、Ｘ線撮像ユニット１１が配置されている。
【００５０】
この状態でシステム制御部１６は、シャッタ制御部１５にＸ線撮像ユニット１１のシャッタ３０を「開」とする制御信号を与える。これを受けてシャッタ制御部１５は、シャッタ３０を開口させる。これにより、Ｘ線撮像フイルム２０がＸ線タルボ像Ｔの光線に曝される。所定の露光時間が経過したら、シャッタ３０は閉じられる。
【００５１】
このような露光動作により、タルボ像の縞模様とＸ線撮像フイルム２０の感光部２１の縞パターンとが一致した部位においてのみ、当該感光部２１がＸ線で感光される。その結果、Ｘ線撮像フイルム２０には、タルボ像Ｔ（モアレ縞）が現像されるようになる。
【００５２】
ここで、被写体ＳがＸ線源１３と回折格子１２との間に配置されているので、被写体Ｓを通過したＸ線には、被写体Ｓを通過しないＸ線に対し位相がずれる。このため、回折格子１２に入射したＸ線には、その波面に歪みが含まれ、タルボ像には、それに応じた変形が生じている。このため、Ｘ線撮像フイルム２０に入射されたＸ線タルボ像と、感光部２１の一次元周期構造との重ね合わせによって生じる可視のモアレ縞は、被写体Ｓによって変調を受けている。この変調量は、被写体Ｓによる屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。したがって、モアレ縞を解析することによって被写体Ｓおよびその内部の構造を検出することができる。
【００５３】
このように、実施形態に係るＸ線撮像システム１によれば、回折格子でモアレ縞を発生させるのではなく、Ｘ線撮像フイルム２０自体に回折格子に相当する感光部２１の一次元周期構造を形成し、Ｘ線の縞模様と感光部２１のパターンとが一致した部位にモアレ縞を現像させる構成である。従って、回折格子を用いることなく、モアレ縞を確実に撮像することができる。
【００５４】
すなわち、上記構成によれば、Ｘ線タルボ像の縞模様と感光部２１の縞模様との重ね合わせにより実質的にモアレ縞が発生される。Ｘ線タルボ像の縞は非常に細かい縞模様であり、一般的なＸ線用フイルムの感光材の解像度では、数μｍ周期のタルボ像を撮像することが極めて困難であるが、上述のように細かいピッチで配列された感光部２１をＸ線撮像フイルム２０が有しているので、モアレを利用してＸ線タルボ像の縞模様を拡大することができる。このため、通常では縞模様を解像できない一般的なＸ線用フイルムの感光材を用いたとしても、Ｘ線タルボ像を実質的に撮像することができる。
【００５５】
上記実施形態において、Ｘ線撮像フイルム２０の感光部２１及び回折格子１２の格子定数は同一であることが望ましいが、異なっていてもよい。回折格子１２の格子定数をｄ１、感光部２１の周期構造の格子定数をｄ２とすると、ｄ１×ｄ２／（ｄ２−ｄ１）のモアレ縞が現れ、上述と同様に、このモアレ縞を解析することによっても被写体Ｓおよびその内部の構造を検出することができる。
【００５６】
また、上述の実施形態では、Ｘ線源１３と回折格子１２との間に被写体が配置されたが、回折格子１２とＸ線撮像ユニット１１との間に被写体が配置されてもよい。
【００５７】
さらに、上述の実施形態では、Ｘ線撮像フイルム２０は、一次元周期の回折格子のパターンに感光部２１が形成されている例を示したが、これに限定されるものではない。図６は、正方格子配列の二次元周期の回折格子のパターンを示す説明図である。図７は、図６に示すパターンによってタルボ像から生じるモアレを説明するための図である。図７（Ａ）は、タルボ像を示し、図７（Ｂ）は、モアレ像を示す。Ｘ線撮像フイルム２０の感光部２１のパターンは、このように二次元周期の回折格子のパターンであってもよく、その周期構造は、正方格子配列や三角格子配列であってもよい。要は、感光部２１のパターンは、タルボ像を撮像することによってモアレを生じさせる構造のパターンであればよい。
【００５８】
例えば、二次元周期の回折格子パターンは、回折部材となるドットが線形独立な２方向に所定の間隔を空けて等間隔に配設されて構成される。正方格子配列では、図３に示すように、単位格子が正方形になるように、直交する２方向に等間隔に回折部材となるドットが配設されて構成される。三角格子配列では、図示しないが、単位格子が正三角形になるように、互いに６０度の方向をなす２方向に等間隔に回折部材となるドットが配設されて構成される。このようなドット部分を、感光部２１若しくは非感光部２２で構成すれば良い。
【００５９】
このような二次元周期のＸ線撮像フイルム２０では、例えば、図７（Ａ）に示すように、一方向に線状に延びた複数の影が該一方向と直交する方向に等間隔で形成されている縞模様のタルボ像に、例えば、図６に示すように、その周期構造が正方格子配列の感光部２１を有するＸ線撮像フイルム２０を該一方向から少し傾けて感光させると、図７（Ｂ）に示すモアレ縞をＸ線撮像フイルム２０に現像させることができる。
【００６０】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更及び/又は改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。従って、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線撮像システムの構成を示す説明図である。
【図２】実施形態におけるＸ線撮像ユニットの構成を示す説明図である。
【図３】実施形態におけるＸ線撮像フイルムの平面図である。
【図４】第１実施形態に係るＸ線撮像フイルムの製造方法を示す模式図である。
【図５】第２実施形態に係るＸ線撮像フイルムの製造方法を示す模式図である。
【図６】正方格子配列の二次元周期の回折格子を示す説明図である。
【図７】図６に示す回折格子によってタルボ像から生じるモアレを説明するための図である。
【図８】特許文献１に記載のＸ線撮像装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図９】背景技術に係るＸ線撮像装置における第２回折格子とモアレ像とを説明するための上面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ Ｘ線撮像システム
１１ Ｘ線撮像ユニット
１２ 回折格子（タルボ用回折格子）
１３ Ｘ線源
２０ Ｘ線撮像フイルム
２１ 感光部（第１部分）
２２ 非感光部（第２部分）
２３ フイルム基材
３０ シャッタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を撮像する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線撮影では、Ｘ線の吸収コントラスト、すなわち、被写体によるＸ線吸収の大小をコントラストとした画像が得られている。Ｘ線の吸収は、一般に、原子番号が大きくなるほど、すなわち、重い元素になるほど多くなる。生体を被写体とする場合、生体を構成する元素は、主に、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）および酸素（Ｏ）等の比較的原子番号が小さい元素、すなわち、軽い元素であるため、生体のＸ線画像は、コントラストがあまりつかない。そのため、生体のＸ線撮影では、原子番号の大きな元素を含んだ物質が造影剤として使用される。例えば、胃や結腸等の消化器に対するＸ線撮影では、硫酸バリウムが造影剤として使用されている。しかしながら、すべての組織に造影剤が利用できるわけではなく、また、生体の負担も大きい。
【０００３】
そこで、近年では、Ｘ線を波として扱って被写体中を波が伝わる速さの違いをコントラストとした画像を得る位相コントラスト法が研究、開発されている。位相コントラスト法は、例えば、Ｘ線干渉計が利用され、被写体を通過することによって生じるＸ線の位相シフトを検出することによって、被写体の透過画像を得ている。この位相コントラスト法は、Ｘ線の吸収コントラストによって被写体の透過画像を得る場合に較べて、約１０００倍の感度改善が見込まれ、それによってＸ線照射量が例えば１／１００〜１／１０００に軽減可能となるという利点もある。
【０００４】
このような位相コントラスト法の一つとして例えばタルボ干渉計を利用した方法が例えば特許文献１や非特許文献１に提案されている。
【０００５】
図８は、特許文献１に記載のＸ線撮像装置の概略的な構成を示す説明図である。図８において、特許文献１に記載のＸ線撮像装置１０００は、Ｘ線源１００１と、Ｘ線源１００１から照射されるＸ線を回折する位相型の第１回折格子１００２と、第１回折格子１００２により回折されたＸ線を回折することにより画像コントラストを形成する振幅型の第２回折格子１００３と、第２回折格子１００３により画像コントラストの生じたＸ線を検出するＸ線画像検出器１００４とを備え、第１および第２回折格子１００２、１００３がタルボ干渉計を構成する条件に設定される。この条件は、次の式１および式２によって表される。式２は、第１回折格子１００２が位相型回折格子であることを前提としている。
ｌ＝λ／（ａ／（Ｌ＋Ｚ１＋Ｚ２）） ・・・（式１）
Ｚ１＝（ｍ＋１／２）×（ｄ２／λ） ・・・（式２）
【０００６】
ここで、ｌは、可干渉距離であり、λは、Ｘ線の波長（通常は中心波長）であり、ａは、回折格子の回折部材にほぼ直交する方向におけるＸ線源１００１の開口径であり、Ｌは、Ｘ線源１００１から第１回折格子１００２までの距離であり、Ｚ１は、第１回折格子１００２から第２回折格子１００３までの距離であり、Ｚ２は、第２回折格子１００３からＸ線画像検出器１００４までの距離であり、ｍは、整数であり、ｄは、回折部材の周期（回折格子の周期、格子定数、隣接する回折部材の中心間距離）である。
【０００７】
このような構成のＸ線撮像装置１０００では、Ｘ線源１００１と第１回折格子１００２との間に被検体１０１０が配置され、Ｘ線源１００１から第１回折格子１００２に向けてＸ線が照射される。この照射されたＸ線は、第１回折格子１００２でタルボ効果を生じ、タルボ像を形成する。このタルボ像が第２回折格子１００３で作用を受け、モアレ縞の画像コントラストを形成する。そして、この画像コントラストがＸ線画像検出器１００４で検出される。このモアレ縞は、被検体１０１０によって変調を受けており、この変調量が被検体１０１０による屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。このため、モアレ縞を解析することによって被検体１０１０およびその内部の構造を検出することができる。
【０００８】
ここで、タルボ効果とは、回折格子に光が入射されると、或る距離に前記回折格子と同じ像（前記回折格子の自己像）が形成されることをいい、この或る距離をタルボ距離Ｌといい、この自己像をタルボ像という。タルボ距離Ｌは、回折格子が位相型回折格子の場合では、上記式２に表されるＺ１となる（Ｌ＝Ｚ１）。タルボ像は、Ｌの奇数倍（＝（２ｍ＋１）Ｌ、ｍは、整数）では、反転像が現れ、Ｌの偶数倍（＝２ｍＬ）では、正像が現れる。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００４／０５８０７０号パンフレット
【非特許文献１】百生敦、「Ｘ線位相イメージングの最近の展開」、Medical Imaging Technology,Vol.24,No.5,November 2006
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このＸ線撮像装置１０００に利用される第１回折格子１００２は、Ｘ線のタルボ像を形成するために、Ｘ線の波長よりも充分に粗い格子、例えば、格子定数がＸ線の波長の約２０倍以上である必要がある。Ｘ線の波長は、一般に、１０−１２ｍ〜１０−８ｍくらいであるので、第１回折格子１００２の格子定数は、１０−１１ｍ〜１０−７ｍくらいであり、実用的には、数μｍとなる。タルボ像は、第１回折格子１００２の自己像であるため、すなわち、入射Ｘ線が平行光である場合には第１回折格子１００２の格子模様と同一模様の像であり、Ｘ線源１００１が点光源と見なせる場合にはＸ線源１００１から第１回折格子１００２までの距離とＸ線源１００１から第２回折格子１００３までの距離との比に応じた拡大された第１回折格子１００２の格子模様の像であり、タルボ像も数μｍの周期の縞模様となる。このため、タルボ像が第２回折格子１００３によってモアレ縞を生じるためには、第２回折格子１００３の格子定数も数μｍとなる。
【００１０】
一方、この第２回折格子１００３を振幅型（吸収型）回折格子で形成する場合、振幅型回折格子として機能するような充分なＸ線を吸収させるためには、第２回折格子１００３の回折部材に重い元素の例えば金（Ａｕ）を用いた場合でも、数十〜数百μｍの厚さが必要となる。
【００１１】
したがって、図９に示すように、第２回折格子１００３の回折部材は、幅が数μｍ（例えば４μｍ）に対し厚さが数十〜数百μｍ（例えば１００μｍ）となる。このため、回折部材をハイアスペクト比で形成する必要があり、第２回折格子１００３の製作が容易ではない。
【００１２】
また、仮に第２回折格子１００３が製作することができたとしても、Ｘ線源１００１から放射したＸ線は、Ｘ線源１００１が略点光源であるため、放射状に拡がる。このため、図９に示すように、第２回折格子１００３の中心領域では、タルボ像のＸ線が回折部材と略平行に入射されるため、タルボ像と第２回折格子１００３とによってモアレを生じるが、第２回折格子１００３の両サイド領域では、タルボ像のＸ線が回折部材に対して斜めに入射されるため、タルボ像と第２回折格子１００３とによるモアレ像がぼけるか、あるいは全くモアレを生じない。
【００１３】
一方、この第２回折格子１００３を位相型回折格子で形成する場合でも、位相型回折格子として機能するような充分な位相変化をＸ線に与えるためには、第２回折格子１００３の回折部材に重い元素の例えば金（Ａｕ）を用いた場合でも、数十μｍの厚さが必要となる。このため、位相型回折格子においても振幅型回折格子と同様の上記不都合が生じる。
【００１４】
また、このような上述の第２回折格子１００３による不都合を回避するために、第２回折格子１００３を使用することなく、タルボ像を直接撮像する方法が考えられる。しかしながら、一般的なＸ線用フイルムの感光材の解像度では、数μｍ周期のタルボ像を撮像することが極めて困難である。さらに、胸部レントゲン用では、大きさが１７インチ×１４インチであって解像度が４０００ドット×３０００ドットであるＣＣＤなどのディジタルの撮像素子が知られているが、その画素のサイズは、約１１０μｍであり、このような撮像素子でも数μｍ周期のタルボ像を撮像することができない。
【００１５】
本発明は、振幅型や位相型回折格子を介してＸ線を撮像する場合に生ずる各種問題を克服するために、回折格子を用いることなくモアレ縞を確実に撮像することができる新たなＸ線撮像フイルム及びその製造方法、Ｘ線撮像方法、システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一局面に係るＸ線撮像フイルムは、Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成された第１部分と、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成された第２部分とが周期的に配設されることで、回折格子に相当するパターンを有することを特徴とする（請求項１）。
【００１７】
従来のフイルム方式の撮像手法では、振幅型や位相型回折格子を通過することで顕在化するＸ線のモアレ縞を、Ｘ線撮像フイルムで撮影するようにしている。これに対し、本発明の上記構成によれば、Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成された第１部分とＸ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成された第２部分とで形成された、回折格子に相当するパターンを有するＸ線撮像フイルムであるので、フイルムにＸ線の縞画像が入射した場合、当該Ｘ線の縞模様とフイルム上の第１部分のパターンとが一致した部位においてのみ、第１部分が感光される。この感光部分は、第１部分及び第２部分が回折格子に相当するパターンを構成していることから、モアレ縞を呈することとなる。従って、回折格子を用いることなく、モアレ縞を撮像することができる。
【００１８】
上記構成において、前記パターンは、一次元周期の回折格子のパターンであることが望ましい（請求項２）。或いは、前記パターンは、二次元周期の回折格子のパターンであることが望ましい（請求項３）。
【００１９】
二次元周期を採用する場合、その周期構造が、正方格子配列又は三角格子配列であることが望ましい（請求項４）。
【００２０】
本発明の他の局面に係るＸ線撮像フイルムの製造方法は、フイルム基材の片面に、Ｘ線に対して感光性を有する材料からなる感光層を形成する工程と、前記感光層の上に、回折格子を積重する工程と、前記回折格子を介して感光層に向けて、感光用の光を照射する工程と、を含むことを特徴とする（請求項５）。
【００２１】
この構成によれば、実際の回折格子をマスク材として、そのパターンに相当する未感光の部分と感光済の部分とを作成することができ、回折格子に相当する感光層パターンを有するＸ線撮像フイルムを容易に製造することができる。
【００２２】
この場合、前記回折格子として、Ｘ線用振幅型回折格子が用いられ、前記感光用の光として、Ｘ線が用いられるようにすること（請求項６）、あるいは前記感光層として、Ｘ線及び可視光の双方に対して感光性を有する材料が用いられ、前記回折格子として、可視光用振幅型回折格子が用いられ、前記感光用の光として、可視光が用いられるようにすること（請求項７）が望ましい。
【００２３】
本発明の他のＸ線撮像フイルムの製造方法は、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたフイルム基材の片面に、Ｘ線に対して感光性を有する材料を、インクジェット方式で回折格子に相当するパターンに塗布することを特徴とする（請求項８）。
【００２４】
この構成によれば、インクジェット式のヘッド等を用いて、回折格子に相当する感光層パターンを有するＸ線撮像フイルムを容易に製造することができる。
【００２５】
本発明のさらに他の局面に係るＸ線撮像方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線撮像フイルムを結像面に配置し、前記結像面にＸ線タルボ像を結像させることを特徴とする（請求項９）。
【００２６】
本発明のさらに他の局面に係るＸ線撮像システムは、Ｘ線を放射するＸ線源と、前記Ｘ線源から放射されたＸ線によってタルボ効果を生じるタルボ用回折格子と、請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線撮像フイルムと、を備え、前記Ｘ線撮像フイルムは、前記タルボ用回折格子から実質的にタルボ距離離れた位置に配置されることを特徴とする（請求項１０）。
【００２７】
これらの構成によれば、Ｘ線撮像フイルムには、タルボ用回折格子により生成されたタルボ画像が入射される。そして、回折格子に相当する感光層パターンを有するＸ線撮像フイルムにより、モアレ縞が撮像される。従って、振幅型や位相型回折格子を用いることなく、モアレ縞を撮像することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るＸ線撮像フイルム及び製造方法、Ｘ線撮像方法、システムによれば、振幅型回折格子でモアレ縞を発生させるのではなく、フイルム自体に回折格子に相当する感光層パターンを形成し、Ｘ線の縞模様と前記パターンとが一致した部位にモアレ縞を感光させる構成である。従って、回折格子を用いることなく、モアレ縞を確実に撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るＸ線撮像システム１の構成を示す説明図である。図２は、Ｘ線撮像ユニット１１の構成を示す説明図である。
【００３０】
Ｘ線撮像システム１は、Ｘ線撮像ユニット１１と、回折格子１２（タルボ用回折格子）と、Ｘ線源１３とを備え、さらに、本実施形態では、Ｘ線源１３に電源を供給するＸ線電源部１４と、Ｘ線撮像ユニット１１のシャッタ動作を制御するシャッタ制御部１５と、本Ｘ線撮像装置Ｘの全体動作を制御するシステム制御部１６と、Ｘ線電源部１４の動作を制御することによってＸ線源１３におけるＸ線の放射動作を制御するＸ線制御部１７とを備えて構成される。
【００３１】
Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射し、回折格子１２へ向けてＸ線を照射する装置である。Ｘ線源１３は、例えば、Ｘ線電源部１４から供給された高電圧が陰極と陽極との間に印加され、陰極のフィラメントから放出された電子が陽極に衝突することによってＸ線を放射する装置である。
【００３２】
回折格子１２は、Ｘ線源１３から放射されたＸ線によってタルボ効果を生じる透過型の回折格子である。回折格子１２は、Ｘ線を透過する材料から構成された平板状の基板と、基板の一方面に形成された複数の回折部材とを備えて構成される。この複数の回折部材は、それぞれ、一方向（図１では紙面の法線方向）に延びる線状であり、該一方向と直交する方向に所定の間隔を空けてそれぞれ配設される。この所定の間隔は、本実施形態では、一定とされている。すなわち、複数の回折部材は、前記一方向と直交する方向に等間隔でそれぞれ配設されている。回折格子１２の基板には、例えばガラスが用いられ、その回折部材には、例えば金（Ａｕ）が用いられる。回折格子１２は、タルボ効果を生じる条件を満たすように構成されており、Ｘ線源１３から放射されたＸ線の波長よりも充分に粗い格子、例えば、格子定数（回折格子の周期）ｄが当該Ｘ線の波長の約２０倍以上である位相型回折格子である。なお、第１回折格子１２は、同様な作用を果たす振幅型（吸収型）回折格子であってもよい。
【００３３】
Ｘ線撮像ユニット１１は、回折格子１２から略タルボ距離Ｌ離れた位置に配置され、回折格子１２によって回折されたＸ線をフイルム撮像するためのユニットである。図２に示すように、Ｘ線撮像ユニット１１は、Ｘ線画像（Ｘ線タルボ画像）を撮像するためのＸ線撮像フイルム２０と、このＸ線撮像フイルム２０の光路上直前位置に配置されるシャッタ３０とを備えている。
【００３４】
Ｘ線撮像フイルム２０は、図３に平面図を示しているように、Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成されたストライプ状の感光部２１（第１部分）と、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたストライプ状の非感光部２２（第２部分）とが交互に配置されてなる。この感光部２１及び非感光部２２は、振幅型の回折格子に相当する一次元周期構造（縞模様構造）のパターンで形成されている。すなわち、振幅型回折格子のスリット及び遮光部に相当する幅及び間隔で、各感光部２１及び非感光部２２が設けられている。例えば、数μｍ〜数十μｍ幅の感光部２１と数μｍ〜数十μｍ幅の非感光部２２とが交互に配置された周期構造で、Ｘ線撮像フイルム２０が構成される。
【００３５】
感光部２１は、例えばハロゲン化銀のような、Ｘ線撮像用として従来公知の各種感光体材料を用いることができる。非感光部２２については特に制限はなく、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない適宜な材料で構成することができる。このようなＸ線撮像フイルム２０の製法例については、後記で説明する。
【００３６】
シャッタ３０は、Ｘ線撮像フイルム２０を適正な露光時間だけＸ線に露光させるためのものであり、例えばフォーカルプレーンシャッタを採用することができる。シャッタ３０は、シャッタ制御部１５により所定の露光時間だけ「開」とされるよう制御される。
【００３７】
このようなＸ線撮像ユニット１１と回折格子１２とは、上述の式１および式２によって表されるタルボ干渉計を構成する条件に配置位置が設定されている。
【００３８】
システム制御部１６は、Ｘ線撮像システム１の各部を制御することによってＸ線撮像システム１全体の動作を制御する装置であり、例えば、マイクロプロセッサおよびその周辺回路を備えて構成される。システム制御部１６は、Ｘ線制御部１７との間で制御信号を送受信することによってＸ線電源部１４を介してＸ線源１３におけるＸ線の放射動作を制御すると共に、シャッタ制御部１５との間で制御信号を送受信することによってＸ線撮像ユニット１１のシャッタ３０の開閉動作を制御する。システム制御部１６の制御によって、Ｘ線が被写体Ｓに向けて照射され、これによって生じた像がＸ線撮像ユニット１１のＸ線撮像フイルム２０によって撮像される。
【００３９】
続いて、回折格子に相当する感光パターンを有するＸ線撮像フイルム２０の製造方法の例を示す。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態に係るＸ線撮像フイルム２０の製造方法を示す模式図である。
【００４０】
図４（Ａ）に示すように、先ずフイルム基材２３の片面に、Ｘ線及び可視光に対して感光性を有する感光剤２１０を、スクリーン印刷法などにより所定厚さに塗布する。その後、乾燥処理などを与えて、フイルム基材２３の片面全体に、感光剤２１０の層が形成されたフイルム母材を作成する。
【００４１】
次に、図４（Ｂ）に示すように、ストライプ状の遮光部２４１と透光部２４２とが交互配置された可視光用の振幅型回折格子２４を準備し、該回折格子２４を前記フイルム母材の感光剤２１０の層の上に重ね合わせる。そして、図４（Ｃ）に示すように、感光剤２１０を感光させることが可能な光源２５を準備し、回折格子２４を介して光源２５から感光用の光を照射する。光源２５としては、感光剤２１０がＸ線及び可視光に対して感光性を有するものであるので、取り扱いが容易な可視光を発する光源を用いることができる。
【００４２】
このような光照射を行うと、ベタ塗りされた感光剤２１０のうち、透光部２４２に相当する部分は感光されるが、遮光部２４１に相当する部分は未感光のまま残存することになる。従って、図４（Ｄ）に示すように、回折格子２４のパターンに応じて、未感光部分が感光部２１として、感光部分が非感光部２２として周期的に形成されたＸ線撮像フイルム２０が製造される。
【００４３】
上記の製造方法において、回折格子２４としてＸ線用振幅型回折格子を用い、光源２５としてＸ線を発生する光源を用いるようにしても良い。
【００４４】
これらの製造方法によれば、可視光用振幅型回折格子若しくはＸ線用振幅型回折格子を１個乃至数個し、上記のような感光プロセスを実行することで、感光部２１と非感光部２２とが周期的に配設された回折格子に相当するパターンを有するＸ線撮像フイルム２０を簡単に量産することができる。
【００４５】
図５は、第２実施形態に係るＸ線撮像フイルム２０の製造方法を示す模式図である。この製造方法は、感光部２１をインクジェット方式で直接塗布する方法である。図５に示すように、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたフイルム基材２６の片面に、Ｘ線に対して感光性を有する材料をインクジェットノズルから噴射する。図中の符号Ｊで示す矢印は、ノズルから噴射されている感光剤を模式的に示している。
【００４６】
インクジェットノズルは、振幅型回折格子の格子定数に応じたピッチで複数が一次元配列され、このノズルアレイとフイルム基材２６とが相対的に移動されることで、感光剤がフイルム基材２６の表面にストライプ状に塗布される。その結果、感光部２１が一次元周期で形成され、感光部２１の間にはフイルム基材２６の表面が露出してなる非感光部２２が形成されるものである。
【００４７】
なお、上記のようなノズルアレイに代えて単一のインクジェットノズルを採用し、該単一ノズルを、形成すべき感光部２１の形成パターンに応じて順次移動させ、フイルム基材２６上に感光部２１のパターンを描画するようにしても良い。
【００４８】
次に、本実施形態に係るＸ線撮像システム１の動作について説明する。被写体ＳがＸ線源１３と回折格子１２との間に配置され、Ｘ線撮像システム１のユーザによって図略の操作部から被写体Ｓの撮像が指示されると、システム制御部１６は、被写体Ｓに向けてＸ線を照射すべくＸ線制御部１７に制御信号を出力する。この制御信号によってＸ線制御部１７は、Ｘ線電源部１４にＸ線源１３へ給電させ、Ｘ線源１３は、Ｘ線を放射して被写体Ｓに向けてＸ線を照射する。
【００４９】
照射されたＸ線は、回折格子１２を通過し、回折格子１２によって回折され、タルボ距離Ｌ（＝Ｚ１）離れた位置に回折格子１２の自己像であるタルボ像Ｔが形成される。このＸ線タルボ像Ｔの結像位置に、Ｘ線撮像ユニット１１が配置されている。
【００５０】
この状態でシステム制御部１６は、シャッタ制御部１５にＸ線撮像ユニット１１のシャッタ３０を「開」とする制御信号を与える。これを受けてシャッタ制御部１５は、シャッタ３０を開口させる。これにより、Ｘ線撮像フイルム２０がＸ線タルボ像Ｔの光線に曝される。所定の露光時間が経過したら、シャッタ３０は閉じられる。
【００５１】
このような露光動作により、タルボ像の縞模様とＸ線撮像フイルム２０の感光部２１の縞パターンとが一致した部位においてのみ、当該感光部２１がＸ線で感光される。その結果、Ｘ線撮像フイルム２０には、タルボ像Ｔ（モアレ縞）が現像されるようになる。
【００５２】
ここで、被写体ＳがＸ線源１３と回折格子１２との間に配置されているので、被写体Ｓを通過したＸ線には、被写体Ｓを通過しないＸ線に対し位相がずれる。このため、回折格子１２に入射したＸ線には、その波面に歪みが含まれ、タルボ像には、それに応じた変形が生じている。このため、Ｘ線撮像フイルム２０に入射されたＸ線タルボ像と、感光部２１の一次元周期構造との重ね合わせによって生じる可視のモアレ縞は、被写体Ｓによって変調を受けている。この変調量は、被写体Ｓによる屈折効果によってＸ線が曲げられた角度に比例する。したがって、モアレ縞を解析することによって被写体Ｓおよびその内部の構造を検出することができる。
【００５３】
このように、実施形態に係るＸ線撮像システム１によれば、回折格子でモアレ縞を発生させるのではなく、Ｘ線撮像フイルム２０自体に回折格子に相当する感光部２１の一次元周期構造を形成し、Ｘ線の縞模様と感光部２１のパターンとが一致した部位にモアレ縞を現像させる構成である。従って、回折格子を用いることなく、モアレ縞を確実に撮像することができる。
【００５４】
すなわち、上記構成によれば、Ｘ線タルボ像の縞模様と感光部２１の縞模様との重ね合わせにより実質的にモアレ縞が発生される。Ｘ線タルボ像の縞は非常に細かい縞模様であり、一般的なＸ線用フイルムの感光材の解像度では、数μｍ周期のタルボ像を撮像することが極めて困難であるが、上述のように細かいピッチで配列された感光部２１をＸ線撮像フイルム２０が有しているので、モアレを利用してＸ線タルボ像の縞模様を拡大することができる。このため、通常では縞模様を解像できない一般的なＸ線用フイルムの感光材を用いたとしても、Ｘ線タルボ像を実質的に撮像することができる。
【００５５】
上記実施形態において、Ｘ線撮像フイルム２０の感光部２１及び回折格子１２の格子定数は同一であることが望ましいが、異なっていてもよい。回折格子１２の格子定数をｄ１、感光部２１の周期構造の格子定数をｄ２とすると、ｄ１×ｄ２／（ｄ２−ｄ１）のモアレ縞が現れ、上述と同様に、このモアレ縞を解析することによっても被写体Ｓおよびその内部の構造を検出することができる。
【００５６】
また、上述の実施形態では、Ｘ線源１３と回折格子１２との間に被写体が配置されたが、回折格子１２とＸ線撮像ユニット１１との間に被写体が配置されてもよい。
【００５７】
さらに、上述の実施形態では、Ｘ線撮像フイルム２０は、一次元周期の回折格子のパターンに感光部２１が形成されている例を示したが、これに限定されるものではない。図６は、正方格子配列の二次元周期の回折格子のパターンを示す説明図である。図７は、図６に示すパターンによってタルボ像から生じるモアレを説明するための図である。図７（Ａ）は、タルボ像を示し、図７（Ｂ）は、モアレ像を示す。Ｘ線撮像フイルム２０の感光部２１のパターンは、このように二次元周期の回折格子のパターンであってもよく、その周期構造は、正方格子配列や三角格子配列であってもよい。要は、感光部２１のパターンは、タルボ像を撮像することによってモアレを生じさせる構造のパターンであればよい。
【００５８】
例えば、二次元周期の回折格子パターンは、回折部材となるドットが線形独立な２方向に所定の間隔を空けて等間隔に配設されて構成される。正方格子配列では、図３に示すように、単位格子が正方形になるように、直交する２方向に等間隔に回折部材となるドットが配設されて構成される。三角格子配列では、図示しないが、単位格子が正三角形になるように、互いに６０度の方向をなす２方向に等間隔に回折部材となるドットが配設されて構成される。このようなドット部分を、感光部２１若しくは非感光部２２で構成すれば良い。
【００５９】
このような二次元周期のＸ線撮像フイルム２０では、例えば、図７（Ａ）に示すように、一方向に線状に延びた複数の影が該一方向と直交する方向に等間隔で形成されている縞模様のタルボ像に、例えば、図６に示すように、その周期構造が正方格子配列の感光部２１を有するＸ線撮像フイルム２０を該一方向から少し傾けて感光させると、図７（Ｂ）に示すモアレ縞をＸ線撮像フイルム２０に現像させることができる。
【００６０】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更及び/又は改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。従って、当業者が実施する変更形態又は改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態又は当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に係るＸ線撮像システムの構成を示す説明図である。
【図２】実施形態におけるＸ線撮像ユニットの構成を示す説明図である。
【図３】実施形態におけるＸ線撮像フイルムの平面図である。
【図４】第１実施形態に係るＸ線撮像フイルムの製造方法を示す模式図である。
【図５】第２実施形態に係るＸ線撮像フイルムの製造方法を示す模式図である。
【図６】正方格子配列の二次元周期の回折格子を示す説明図である。
【図７】図６に示す回折格子によってタルボ像から生じるモアレを説明するための図である。
【図８】特許文献１に記載のＸ線撮像装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図９】背景技術に係るＸ線撮像装置における第２回折格子とモアレ像とを説明するための上面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ Ｘ線撮像システム
１１ Ｘ線撮像ユニット
１２ 回折格子（タルボ用回折格子）
１３ Ｘ線源
２０ Ｘ線撮像フイルム
２１ 感光部（第１部分）
２２ 非感光部（第２部分）
２３ フイルム基材
３０ シャッタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成された第１部分と、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成された第２部分とが周期的に配設されることで、回折格子に相当するパターンを有することを特徴とするＸ線撮像フイルム。
【請求項２】
前記パターンは、一次元周期の回折格子のパターンであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像フイルム。
【請求項３】
前記パターンは、二次元周期の回折格子のパターンであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像フイルム。
【請求項４】
前記二次元周期の周期構造が、正方格子配列又は三角格子配列であることを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮像フイルム。
【請求項５】
フイルム基材の片面に、Ｘ線に対して感光性を有する材料からなる感光層を形成する工程と、
前記感光層の上に、回折格子を積重する工程と、
前記回折格子を介して感光層に向けて、感光用の光を照射する工程と、を含むことを特徴とするＸ線撮像フイルムの製造方法。
【請求項６】
前記回折格子として、Ｘ線用振幅型回折格子が用いられ、
前記感光用の光として、Ｘ線が用いられることを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮像フイルムの製造方法。
【請求項７】
前記感光層として、Ｘ線及び可視光の双方に対して感光性を有する材料が用いられ、
前記回折格子として、可視光用振幅型回折格子が用いられ、
前記感光用の光として、可視光が用いられることを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮像フイルムの製造方法。
【請求項８】
Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたフイルム基材の片面に、
Ｘ線に対して感光性を有する材料を、インクジェット方式で回折格子に相当するパターンに塗布することを特徴とするＸ線撮像フイルムの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線撮像フイルムを結像面に配置し、
前記結像面にＸ線タルボ像を結像させることを特徴とするＸ線撮像方法。
【請求項１０】
Ｘ線を放射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から放射されたＸ線によってタルボ効果を生じるタルボ用回折格子と、
請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線撮像フイルムと、を備え、
前記Ｘ線撮像フイルムは、前記タルボ用回折格子から実質的にタルボ距離離れた位置に配置されることを特徴とするＸ線撮像システム。
【請求項１】
Ｘ線に対して感光性を有する材料で形成された第１部分と、Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成された第２部分とが周期的に配設されることで、回折格子に相当するパターンを有することを特徴とするＸ線撮像フイルム。
【請求項２】
前記パターンは、一次元周期の回折格子のパターンであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像フイルム。
【請求項３】
前記パターンは、二次元周期の回折格子のパターンであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像フイルム。
【請求項４】
前記二次元周期の周期構造が、正方格子配列又は三角格子配列であることを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮像フイルム。
【請求項５】
フイルム基材の片面に、Ｘ線に対して感光性を有する材料からなる感光層を形成する工程と、
前記感光層の上に、回折格子を積重する工程と、
前記回折格子を介して感光層に向けて、感光用の光を照射する工程と、を含むことを特徴とするＸ線撮像フイルムの製造方法。
【請求項６】
前記回折格子として、Ｘ線用振幅型回折格子が用いられ、
前記感光用の光として、Ｘ線が用いられることを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮像フイルムの製造方法。
【請求項７】
前記感光層として、Ｘ線及び可視光の双方に対して感光性を有する材料が用いられ、
前記回折格子として、可視光用振幅型回折格子が用いられ、
前記感光用の光として、可視光が用いられることを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮像フイルムの製造方法。
【請求項８】
Ｘ線に対して感光性を実質的に有さない材料で形成されたフイルム基材の片面に、
Ｘ線に対して感光性を有する材料を、インクジェット方式で回折格子に相当するパターンに塗布することを特徴とするＸ線撮像フイルムの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線撮像フイルムを結像面に配置し、
前記結像面にＸ線タルボ像を結像させることを特徴とするＸ線撮像方法。
【請求項１０】
Ｘ線を放射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から放射されたＸ線によってタルボ効果を生じるタルボ用回折格子と、
請求項１〜４のいずれかに記載のＸ線撮像フイルムと、を備え、
前記Ｘ線撮像フイルムは、前記タルボ用回折格子から実質的にタルボ距離離れた位置に配置されることを特徴とするＸ線撮像システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１９７４９５（Ｐ２００８−１９７４９５Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３４０５７（Ｐ２００７−３４０５７）
【出願日】平成１９年２月１４日（２００７．２．１４）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１４日（２００７．２．１４）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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