Ｘ線撮像装置およびＸ線撮像方法
【課題】 特許文献１に記載された手法と比較して、検出器の画素サイズに対しＸ線の移動量検出範囲が十分に取れるＸ線撮像装置等を提供する。
【解決手段】 本発明のＸ線撮像装置は、Ｘ線を空間的に線状に分割する分割素子を有する。また、分割素子により分割され、被検知物により位置が変化したＸ線の一部を遮蔽する遮蔽手段を有する。この遮蔽手段は、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する遮蔽素子を備えた領域とを有する。Ｘ線を透過する領域と遮蔽素子を備えた領域との境界線が前記線状に分割されたＸ線を横切るように斜めに配されて構成されている。
【解決手段】 本発明のＸ線撮像装置は、Ｘ線を空間的に線状に分割する分割素子を有する。また、分割素子により分割され、被検知物により位置が変化したＸ線の一部を遮蔽する遮蔽手段を有する。この遮蔽手段は、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する遮蔽素子を備えた領域とを有する。Ｘ線を透過する領域と遮蔽素子を備えた領域との境界線が前記線状に分割されたＸ線を横切るように斜めに配されて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いた撮像装置および撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を用いた非破壊検査法は工業利用から医療利用まで幅広い分野で用いられている。例えば、被検知物にＸ線を透過させた時の透過率の違いを用いた吸収コントラスト法では、この方法によって得られる吸収像におけるＸ線の透過能の高さを利用し、鉄鋼材料などの内部亀裂検査や手荷物検査などのセキュリティ分野の用途として実用化されている。
【０００３】
一方、Ｘ線の吸収によるコントラストがつきにくい密度差の小さい物質で構成されている被検知物に対しては、被検知物によるＸ線の位相変化を検出するＸ線位相イメージングが有効であり、いくつかの方法が提案されている。
【０００４】
このような方法の一つとして、特許文献１には、検出器の画素のエッヂ部分にＸ線を遮蔽するマスクを設置した撮像装置が開示されている。被検知物がない状態において、遮蔽マスクの一部にＸ線が照射するようにセッティングを行えば、被検知物による屈折効果により生じたＸ線の位置変化を強度変化として検知することができる。
図１０に特許文献１における検出器部分の拡大図を示す。図１０（Ａ）は検出器をＸ線の入射方向から見た図であり、図１０（Ｂ）はＸ線の入射方向に対して垂直方向から見た図である。
【０００５】
検出器の画素１００１のエッジ部分にＸ線を遮蔽するためのマスク１００２が設置されている。入射Ｘ線１００３はマスク１００２の一部にかかるように各画素に入射される。このような配置で被検知物に対してＸ線を入射すると、屈折効果により画素１００１上での各入射Ｘ線１００３の位置が変化する。この位置変化によりマスク１００２で遮蔽されるＸ線の強度が変化する。そのため、Ｘ線の強度変化を検出することにより、屈折効果を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００８／０２９１０７号パンフレット
【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、特許文献１に記載の方法は、入射Ｘ線１００３の照射領域がマスク１００２内に収まっている場合、あるいは、検出器の画素１００１内に収まっている場合には、Ｘ線の位置変化に対してはＸ線の強度変化を検出することができないという問題点がある。すなわち、特許文献１に記載の方法は、不感領域が存在するという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、特許文献１に記載の方法よりも不感領域の少ないＸ線撮像装置およびその方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明に係るＸ線撮像装置は、Ｘ線発生手段から発生したＸ線を空間的に線状に分割する分割素子と、前記分割素子により分割され、被検知物により位置が変化したＸ線の一部を遮蔽する遮蔽手段と、該遮蔽手段を透過したＸ線の強度を検出する検出手段と、を備えたＸ線撮像装置であって、前記遮蔽手段は、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する遮蔽素子を備えた領域とを有し、かつ、該Ｘ線を透過する領域と該遮蔽素子を備えた領域との境界線が前記線状に分割されたＸ線を横切るように斜めに配されて構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、特許文献１に記載の方法よりも不感領域領域の少ないＸ線撮像装置およびその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１、２、３におけるＸ線撮像装置の構成を説明する概略図。
【図２】本発明の実施形態１における遮蔽手段を説明する構成図。
【図３】本発明の実施形態１における演算手段を説明する処理フロー図。
【図４】本発明の実施形態２、実施例における遮蔽手段を説明する構成図。
【図５】本発明の実施形態２、実施例における演算手段を説明する処理フロー図。
【図６】本発明の実施形態３における遮蔽手段を説明する構成図。
【図７】本発明の実施形態３における遮蔽手段を説明する構成図。
【図８】本発明の実施例におけるＸ線撮像装置を説明する構成図。
【図９】本発明の実施例における遮蔽手段を説明する構成図。
【図１０】従来例である特許文献１におけるＸ線撮像装置の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態におけるＸ線撮像装置では、空間的に分割された線状Ｘ線を、被検知物に透過させた際に生じるＸ線の位置変化量によって生じたＸ線の強度変化を検出し、該Ｘ線の強度変化からＸ線の位相情報を取得するように構成される。
【００１３】
そして、Ｘ線の被検知物での屈折効果によるＸ線の微量な位置変化量をＸ線の強度情報に変換させ検出するために、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する領域とを有する遮蔽手段を設ける。このＸ線を透過する領域と遮蔽する領域は、出力画像の１画素（例えば検出器の１画素）に対応して設けられている。
【００１４】
そして、前記Ｘ線を透過する領域と遮蔽する領域との境界線が線状に分割されたＸ線を横切るように遮蔽手段を構成する。
【００１５】
このようなＸ線強度を遮蔽する領域は、例えば遮蔽素子を用いて作製される。
【００１６】
また、実施形態２で説明するように、被検知物によるＸ線の吸収情報（透過率）を考慮した微分位相像等を取得するために、２種類の遮蔽素子を交互に配置しても良い。例えば、Ｘ線を透過する領域と遮蔽する領域とを有する第１の領域と、この第１の領域とはＸ線の位置変化に対するＸ線強度の大きさの変化が逆方向である第２の領域とを備え、第１及び第２の領域が交互に配置された遮蔽手段を構成してもよい。
【００１７】
また、実施形態３で説明するように、被検知物によるＸ線の吸収情報（透過率）を考慮した微分位相像等を取得するために、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する領域の境界を有さない領域を更に設けてもよい。
【００１８】
例えば、Ｘ線を透過する領域と遮蔽する領域とを有する第１の領域と、Ｘ線を透過する領域のみを有する第２の領域とを備え、これらの第１及び第２の領域が交互に配置された遮蔽手段を構成してもよい。
【００１９】
以下に、図を用いて、更に具体的な形態について説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１を用いて、被検知物の微分位相像や位相像を得るＸ線撮像装置について説明する。
【００２１】
Ｘ線発生手段としてのＸ線源１０１から発生されたＸ線は分割素子１０３により線状に分割される。分割素子１０３は、例えばラインアンドスペースを有したスリットアレイである。なお、分割素子１０３は、スリットの周期方向に対して垂直な方向に分割されている２次元スリットであっても構わない。
【００２２】
分割素子１０３に設けられたスリットはＸ線を透過する形態であれば、光学素子の基板を貫通しなくとも良い。分割素子１０３を構成する材料としては、Ｘ線の吸収率が高いＰｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗなどから選択される。あるいは、これらの材料を含む化合物であってもよい。
【００２３】
分割素子１０３により分割されたＸ線の検出器１０６位置でのラインアンドスペースの周期は検出器１０６の画素サイズ以上である。すなわち、Ｘ線強度検出手段を構成する画素の大きさは、分割素子１０３により分割されたＸ線の前記検出手段に投影される空間的な周期以下である。
【００２４】
分割素子１０３により空間的に分割された線状のＸ線は、被検知物１０４によって位相が変化し、屈折する。屈折したそれぞれのＸ線は遮蔽手段１０５に入射する。
【００２５】
遮蔽手段１０５を透過したＸ線は検出器１０６によりそれぞれのＸ線の強度を検出する。検出器１０６により得たＸ線に関する情報は演算手段１０７により数的処理がなされ、モニタ等の表示手段１０８に出力される。
【００２６】
被検知物１０４としては、人体、人体以外としては無機材料、無機有機複合材料が挙げられる。
【００２７】
なお、分割素子１０３と、被検知物１０４と、遮蔽手段１０５を移動させるステッピングモータなどの移動手段１０９、１１０、１１１を別途設けてもよい。
【００２８】
移動手段１１０を設ければ、被検知物１０４を適宜移動することができるため、被検知物１０４の特定個所についての像を得ることができる。
【００２９】
検出器１０６は、間接型、直接型を問わず種々のＸ線検出器を用いることができる。例えば、Ｘ線ＣＣＤカメラ、間接変換型フラットパネル検出器、直接変換型フラットパネル検出器などから選択される。
【００３０】
検出器１０６は遮蔽手段１０５と近接していてもよいし、一定の間隔を隔てて配置してもよい。また、遮蔽手段１０５を検出器１０６の中に組み込んでもよい。
【００３１】
なお、単色Ｘ線を用いる場合には、Ｘ線源１０１と分割素子１０３の間に単色化手段１０２を配置してもよい。単色化手段１０２としては、スリットと組み合わせたモノクロメータやＸ線多層膜ミラーなどを用いることができる。また、遮蔽手段１０５からの散乱Ｘ線による像の不明瞭化を軽減するために、被検知物１０４と遮蔽手段１０５の間にレントゲン撮影に用いられるグリッドを配置しても良い。
【００３２】
つぎに、図２を用いて、本実施形態における遮蔽手段について更に説明する。
【００３３】
図２（Ａ）に示されている遮蔽手段２０３は、上記図１で説明した遮蔽手段１０５の一部分の模式図である。基準Ｘ線２０１は被検知物１０４のない状態での分割されたＸ線を示し、画素２０５の中央部を通るように入射されており、Ｘ線２０２は被検知物１０４によって屈折したＸ線を示している。
【００３４】
遮蔽手段２０３は遮蔽素子２０４によって基準Ｘ線２０１の一部分を横断するように遮蔽している。遮蔽素子２０４の形状からＸ線２０２が基準Ｘ線２０１に対してＸ方向に移動するとＸ線２０２の遮蔽面積が連続的に変化するため、その強度変化から移動量を得ることができる。
【００３５】
また、特許文献１に記載の手法はマスクにＸ線が収まってしまった場合にはＸ線の位置変化量を得ることができなかった。しかし、図２（Ａ）に示した構成によれば、特許文献１と比較して、不感領域を低減することが可能になる。
【００３６】
図２（Ａ）に示すような遮蔽手段２０３の場合、画素２０５の中央部を通るように入射された基準Ｘ線２０１の検出器１０６によって検出される強度（Ｉ）は、式（１）によって表される。
【００３７】
【数１】
【００３８】
ここで、Ｉ０は分割素子１０３によって空間的に分割され画素２０５内に照射されたＸ線の強度である。
【００３９】
一方、被検知物１０４によって屈折したＸ線２０２がＸ方向にΔｘ移動した場合の検出強度（Ｉ’）は式（２）で表される。
【００４０】
【数２】
【００４１】
ここで、Ｐは画素２０５の一辺の大きさである。
【００４２】
式（２）より、Ｘ線の移動量に対するＸ線の強度変化に基準Ｘ線２０１の線幅は関係しない。また移動変化量に対するＸ線強度変化率も基準Ｘ線２０１の線幅は関係ない。つまり基準Ｘ線２０１の幅を狭くすることにより、単純に移動検出幅を広くすることができる。式（１）と式（２）から基準Ｘ線２０１からＸ線２０２への位置変化量（Δｘ）は式（３）により表される。
【００４３】
【数３】
【００４４】
演算処理のフローを図３に示す。
【００４５】
まず、各Ｘ線の強度データを取得する（Ｓ１００）。
【００４６】
次に、各画素２０５におけるＸ線強度から基準Ｘ線２０１に対する位置変化量（Δｘ）を算出する（Ｓ１０１）。
【００４７】
あるいは、被検知物１０４が無い状態での検出Ｘ線強度とＸ線の位置（ｘ）の対応関係をデータテーブルとして演算手段１０７や他のメモリなどに格納しておき、測定強度からデータテーブルを参照して位置変化量（Δｘ）を求めても良い。
【００４８】
このデータテーブルは、各遮蔽素子２０４について分割素子１０３を移動させ、遮蔽素子２０４の各位置における透過Ｘ線強度を検出することにより作成することができる。
【００４９】
また、データテーブルは、分割素子１０３のスリット幅と同じ幅を有する単スリットを分割素子１０３の代わりに設置させたものを移動させ、遮蔽素子２０４の各位置における透過Ｘ線強度を検出することにより作成することもできる。
【００５０】
次に、以下の式（４）を用いて各Ｘ線の屈折角（Δθ）を算出する（Ｓ１０２）。
【００５１】
【数４】
【００５２】
ここで、Δｘは、位置変化量であり、Ｚは、被検知物１０４と遮蔽手段（Ｘ線減衰手段）１０５との距離である。
【００５３】
次に、以下の式（５）を用いて各画素２０５におけるＸ線の微分位相（ｄφ／ｄｘ）を算出する（Ｓ１０３）。
【００５４】
【数５】
【００５５】
ここでλはＸ線の波長であり連続Ｘ線を用いる場合は実効波長を意味する。
【００５６】
次に、得られた各微分位相（ｄφ／ｄｘ）をＸ方向に積分することによって位相（φ）を算出する（Ｓ１０４）。
【００５７】
表示手段１０８には、この様に算出された微分位相像、位相像のほか、測定強度分布像を表示することができる（Ｓ１０５）。
【００５８】
上記の構成によれば、Ｘ線の位置変化量に対するＸ線強度変化率に基準Ｘ線２０１の幅が関係しないことから、位置変化量の検出範囲を自由に調整することができる。このため、位相勾配が大きい領域から小さい領域まで、容易に撮像することができる。
【００５９】
特許文献１に記載の手法によれば、入射Ｘ線の照射領域がマスク内に収まっている場合、あるいは、検出器の画素内に収まっている場合には、Ｘ線の位置変化に対するＸ線の強度変化を検出することができない。そのため、特許文献１に記載の手法は、入射Ｘ線の幅によって検出できる移動幅は決定されてしまう。一方、上記のように、本実施形態によれば、入射Ｘ線の幅によって検出できる移動幅が決定されないという利点がある。
【００６０】
なお、遮蔽素子は、図２（Ａ）に示すように、画素の頂点同士を結ぶ構成に限定されるものではなく、図２（Ｂ）に示すように遮蔽素子２１４を構成してもよい。このような形態であっても特許文献１に記載の手法よりも不感領域を低減することができる。
【００６１】
（実施形態２）
実施形態２では被検知物がＸ線に対して十分吸収を持つ場合に好適に使用できるＸ線撮像装置および撮像方法の例を示す。すなわち、実施形態１の構成によれば、被検知物がＸ線を吸収する場合、Ｘ線の強度変化が、被検知物の吸収によるものなのか、あるいはＸ線の位置変化によるものなのかが判別できない。
【００６２】
そこで、本実施形態では、実施形態１で説明した遮蔽手段の代わりに、図４に示す遮蔽手段を用いる。すなわち、本実施形態では、隣同士の画素において、Ｘ線を遮蔽する素子の形状が異なる遮蔽手段を用いる。
【００６３】
その他の装置構成は実施形態１と同じであるため、図４を用いて、本実施形態における遮蔽手段について説明する。
【００６４】
図４に示されている遮蔽手段４０３は、上記図１で説明した遮蔽手段１０５の一部分の模式図である。
【００６５】
基準Ｘ線４０１は被検知物１０４のない状態での分割されたＸ線を示し、画素４０６のＸ方向における中央に入射されることが好ましい。
【００６６】
Ｘ線４０２は被検知物１０４によって屈折したＸ線を示している。
【００６７】
遮蔽手段４０３は、遮蔽素子４０４（第１の遮蔽素子）と遮蔽素子４０５（第２の遮蔽素子）が交互に並べた構成とされている。
【００６８】
遮蔽素子４０４（第１の遮蔽素子）は、Ｘ方向の移動に対して、入射Ｘ線の強度が強くなるような構造体である。一方、遮蔽素子４０５（第２の遮蔽素子）は、Ｘ方向の移動に対し、入射Ｘ線の強度が弱くなるような構造体である。すなわち、両遮蔽素子では、Ｘ線の移動方向に対するＸ線の検出量の関係が逆になっている。
【００６９】
被検知物１０４、遮蔽素子４０４を経て得られたＸ線強度（Ｉ’１）は、つぎの式（６）によって表される。
【００７０】
【数６】
【００７１】
Ｉ０１は被検知物１０４が無い状態での分割素子１０３によって空間的に分割され各画素４０６のＸ方向中央に照射されるＸ線の強度、Ｐは画素４０６の一辺の大きさである。
また、Ａは被検知物１０４におけるＸ線の透過率である。
【００７２】
一方、被検知物１０４、遮蔽素子４０５を経て得られたＸ線強度（Ｉ’２）は、次の式（７）によって表される。
【００７３】
【数７】
【００７４】
Ｉ０２は被検知物１０４が無い状態での分割素子１０３によって空間的に分割され各画素４０６のＸ方向中央に照射されるＸ線の強度である。
【００７５】
遮蔽素子４０４、４０５に対する基準Ｘ線４０１の検出強度をＩ１、Ｉ２とすると、式（６）、式（７）から位置変化量（Δｘ）は、つぎの式（８）で表すことができる。
【００７６】
【数８】
【００７７】
このようにして式（８）によりΔｘを得ることができるので、Δｘを用いて被検知物１０４のＸ線透過率（Ａ）も求めることができる。
【００７８】
また、基準Ｘ線４０１が画素４０６内の中央に入射されていなくても検知物１０４が無い状態での検出Ｘ線強度と画素４０６内の位置（ｘ）の対応関係をデータテーブルとして演算手段１０７や他のメモリなどに格納しておけばよい。そして、位置変化量（Δｘ）、Ｘ線透過率（Ａ）を求めても良い。
【００７９】
すなわち、上記データテーブルによれば、被検知物１０４が無い状態での基準Ｘ線４０１の位置（ｘ）が分かる。そのため、式（６）、式（７）、式（８）を基準Ｘ線４０１の位置（ｘ）に対応させることによって、位置変化量（Δｘ）、Ｘ線透過率（Ａ）を求めることができる。
【００８０】
このデータテーブルは、各遮蔽素子４０４、４０５について分割素子１０３を移動させ遮蔽素子４０４、４０５の各位置における透過Ｘ線強度を検出することにより作成することができる。また、データテーブルは、分割素子１０３のスリット幅と同じ幅を有する単スリットを、分割素子１０３の代わりに設置させたものを移動させ、遮蔽素子４０４、４０５の各位置における透過Ｘ線強度を検出することにより作成することもできる。
【００８１】
つまり、隣り合う遮蔽素子４０４、４０５における基準Ｘ線４０１とＸ線４０２の検出強度の関係から、被検知物１０４での吸収の効果による透過率及び屈折による位置変化量を得ることができる。
【００８２】
なお、この場合、遮蔽素子４０４と遮蔽素子４０５の２つの領域でのＸ線強度の情報を用いるためＸ方向の空間分解能が１／２になる。
【００８３】
そこで、上記測定に加えてＸ線減衰手段１０５もしくは被検知物１０４をＸ方向にＸ線減衰素子４０４のＸ方向の長さ分、移動手段１１１もしくは移動手段１１０で移動させ同様に測定することも可能である。
【００８４】
これにより、先にＸ線位置変化量を測定した被検知物１０４の位置に相当するＸ線透過率（Ａ）、位置変化量（Δｘ）の情報を得ることができる。
【００８５】
遮蔽手段１０５を経たＸ線をＸ線検出器１０６により検出し、演算手段１０７を用いて、透過率（Ａ）、微分位相（ｄφ／ｄｘ）および位相（φ）を算出することができる。また、このようにして算出した透過率像、微分位相像、位相像を表示手段１０８に表示することもできる。
【００８６】
つぎに、図５を用いて、演算処理のフローについて説明する。
【００８７】
まず、各Ｘ線の強度情報を取得する（Ｓ２００）。
【００８８】
次に、各Ｘ線強度から基準Ｘ線４０１に対する位置変化量（Δｘ）およびＸ線透過率（Ａ）を算出する（Ｓ２０１）。
【００８９】
次に、位置変化量（Δｘ）と被検知物１０４−遮蔽手段（Ｘ線減衰手段）１０５間距離（Ｚ）を用いて実施形態１と同様に、各Ｘ線の屈折角（Δθ）を求める（Ｓ２０２）。各Ｘ線の屈折角（Δθ）から微分位相（ｄφ／ｄｘ）を算出する（Ｓ２０３）。次に、得られた各微分位相（ｄφ／ｄｘ）をＸ方向に積分することによって位相（φ）を算出する（Ｓ２０４）。
【００９０】
この様に算出された透過率像、微分位相像、位相像は表示手段１０８によって表示することができる（Ｓ２０５）。また、測定強度分布像も同様に表示することができる。
【００９１】
（実施形態３）
実施形態３では、被検知物がＸ線に対して十分吸収を持つ場合に好適に使用できるＸ線撮像装置および撮像方法の例について説明する。
【００９２】
本実施形態では、実施形態１で説明した遮蔽手段の代わりに、図６に示す遮蔽手段を用いる点が異なる。すなわち、本実施形態では、Ｘ線を遮蔽する部分を有する領域とＸ線を遮蔽する部分を有さない領域が設けられている。
【００９３】
その他の基本的な装置構成は実施形態１と同じであるため、図６を用いて、本実施形態における遮蔽手段について説明する。
【００９４】
基準Ｘ線６０１は被検知物１０４のない状態での分割されたＸ線を示し、遮蔽素子６０４のＸ方向における中心に入射されることが好ましい。Ｘ線６０２は被検知物１０４によって屈折したＸ線を示している。
【００９５】
遮蔽手段６０３は、遮蔽素子６０４が設けられている領域と、Ｘ線の移動に対して、Ｘ線の強度が変化しない領域６０５を交互に並べた構成とされている。
【００９６】
このような構成により、遮蔽素子６０４がない領域６０５から被検知物１０４に対するＸ線の透過率Ａを求めることができ、各遮蔽素子６０４がない領域６０５の透過率Ａから遮蔽素子６０４がある領域の透過率を補完的に求めることができる。
【００９７】
また、各遮蔽素子６０４がある領域においてのＸ線６０２の屈折角を求めることができるので、透過率Ａと同様に各遮蔽素子６０４がない領域６０５での屈折角を補完的に求めることができる。
【００９８】
この場合、遮蔽素子６０４と遮蔽素子６０４のない領域６０５の異なる２つの領域でのＸ線強度の情報を用いるためＸ方向の空間分解能が１／２になる。
【００９９】
この問題については、遮蔽手段６０３をＸ方向に１画素分移動させて、もう一枚撮像することにより空間分解能を改善することができる。すなわち、先にＸ線位置変化量を測定した被検知物１０４の位置に相当するＸ線透過率（Ａ）および屈折角の情報を得ることができる。
【０１００】
また、分割素子１０３によって分割されたＸ線の１周期分の距離だけ、被検知物１０４を移動させて、もう一枚撮像してもよい。
【０１０１】
さらに、図７に示すような遮蔽手段を用いることによっても、空間分解能を改善することができる。
【０１０２】
図７において、基準Ｘ線７０１は被検知物１０４のない状態での分割されたＸ線を示す。基準Ｘ線７０１は遮蔽素子７０４のＸ方向における中心に入射されることが好ましい。Ｘ線７０２は被検知物１０４によって屈折したＸ線を示している。
【０１０３】
遮蔽手段７０３はＸ方向の移動に対して、Ｘ線の強度が変化する構造体である遮蔽素子７０４が列を形成し、その隣の列にＸ方向の移動に対して、Ｘ線の強度が変化しない遮蔽素子７０４がない領域７０５を交互に並べた構成とされている。
【０１０４】
このＸ線変換手段７０３を用い被検知物１０４の無い状態とある状態でそれぞれ撮像し、更に遮蔽手段７０３をＸ方向に１画素分移動させて、もう一枚ずつ撮像する。または、分割素子１０３によって分割されたＸ線の１周期分の距離だけ、被検知物１０４を移動させて、もう一枚撮像してもよい。
【０１０５】
これにより、先にＸ線位置変化量を測定した被検知物１０４の位置に相当するＸ線透過率（Ａ）および屈折角の情報を得ることができる。
【０１０６】
演算処理１０７のフロー図は実施形態２と同様である。
【０１０７】
以上の構成によれば、吸収の効果を考慮した微分位相像や位相像を測定することができる。
【実施例】
【０１０８】
図８を用いて、本発明の実施例におけるＸ線撮像装置について説明する。
【０１０９】
Ｘ線発生手段としてはＸ線源８０１に示すＭｏターゲットの回転対陰極型のＸ線発生装置を用いる。
【０１１０】
Ｘ線の単色化手段８０２としては高配向性熱分解黒鉛（ＨＯＰＧ：Ｈｉｇｈｌｙ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｇｒａｐｈｉｔｅ）のモノクロメータや多層膜ミラーなどを用い、Ｍｏの特性Ｘ線部分を抽出する。
【０１１１】
単色化手段８０２により単色化されたＸ線はＸ線源から１００ｃｍ離れた位置に配置した分割素子８０３により空間的に分割される。
この分割素子８０３としては、厚さ１００μｍのＷにスリット幅４０μｍのスリットを並べたものを用いた。スリット周期は遮蔽手段８０５上で約１５０μｍである。
【０１１２】
なお、Ｗ以外にも、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｐｔなどの材料を使用することも可能である。
【０１１３】
分割素子８０３により分割されたＸ線を被検知物８０４に照射する。
【０１１４】
被検知物８０４を透過したＸ線は被検知物８０４から約５０ｃｍ離れた位置にある、遮蔽手段８０５に入射する。
【０１１５】
なお、分割素子８０３、被検知物８０４、遮蔽手段８０５にはそれぞれステッピングモータを用いた移動手段８０９、８１０、８１１が設けられている。
【０１１６】
図９を用いて、本実施例における遮蔽手段８０５について説明する。
【０１１７】
厚さ１００μｍのＷに遮蔽領域の幅約１０５μｍ、周期約２１２μｍの遮蔽素子９０４を作成する。これを遮蔽手段９０３としＸ線検出器８０５の画素に対して斜め４５°方向に周期性を持たせるようにして配置する。
【０１１８】
遮蔽手段８０５の直後に配置した検出手段としてのＸ線検出器８０６により、遮蔽手段８０５を透過した基準Ｘ線９０１と被検知物８０４によって屈折したＸ線９０２の強度を検出する。基準Ｘ線９０１はＸ線検出器８０５の横３画素周期に対して、それぞれの周期の中央に照射されている。
【０１１９】
その後、遮蔽手段８０５をＸ方向に移動手段８１１を用いて１５０μｍ動かした後に同様の測定を行う。
【０１２０】
Ｘ線検出器８０６は画素９０５のサイズが約５０μｍ×５０μｍのフラットパネル検出器を用い、縦横３画素のＸ線強度値を足し合わせてそれを出力画像の１画素の情報とする。
【０１２１】
被検知物８０４のない状態での同様の撮影を行ったときの各Ｘ線の強度との変化から、演算手段８０７を用いて各Ｘ線の被検知物８０４でのＸ線透過率（Ａ）を求め吸収像を得る。
【０１２２】
そして、位置変化量（Δｘ）を式（８）を用いて算出し、式（４）を用いて屈折角（Δθ）を算出する。この場合、式（８）におけるＰの値は３画素分の大きさを用いる。
【０１２３】
屈折角（Δθ）から式（５）を用いて微分位相量を算出し、各Ｘ線から求めた微分位相量を空間的に積分することにより位相分布像を求める。
【０１２４】
演算手段８０７によって得られたＸ線透過率像、Ｘ線微分位相像、Ｘ線位相像は表示手段８０８としてのＰＣモニタに表示される。
【符号の説明】
【０１２５】
１０１ Ｘ線源
１０２ 単色化手段
１０３ 分割素子
１０４ 被検知物
１０５ 遮蔽手段
１０６ 検出器
１０７ 演算手段
１０８ 表示手段
１０９ 移動手段
１１０ 移動手段
１１１ 移動手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いた撮像装置および撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を用いた非破壊検査法は工業利用から医療利用まで幅広い分野で用いられている。例えば、被検知物にＸ線を透過させた時の透過率の違いを用いた吸収コントラスト法では、この方法によって得られる吸収像におけるＸ線の透過能の高さを利用し、鉄鋼材料などの内部亀裂検査や手荷物検査などのセキュリティ分野の用途として実用化されている。
【０００３】
一方、Ｘ線の吸収によるコントラストがつきにくい密度差の小さい物質で構成されている被検知物に対しては、被検知物によるＸ線の位相変化を検出するＸ線位相イメージングが有効であり、いくつかの方法が提案されている。
【０００４】
このような方法の一つとして、特許文献１には、検出器の画素のエッヂ部分にＸ線を遮蔽するマスクを設置した撮像装置が開示されている。被検知物がない状態において、遮蔽マスクの一部にＸ線が照射するようにセッティングを行えば、被検知物による屈折効果により生じたＸ線の位置変化を強度変化として検知することができる。
図１０に特許文献１における検出器部分の拡大図を示す。図１０（Ａ）は検出器をＸ線の入射方向から見た図であり、図１０（Ｂ）はＸ線の入射方向に対して垂直方向から見た図である。
【０００５】
検出器の画素１００１のエッジ部分にＸ線を遮蔽するためのマスク１００２が設置されている。入射Ｘ線１００３はマスク１００２の一部にかかるように各画素に入射される。このような配置で被検知物に対してＸ線を入射すると、屈折効果により画素１００１上での各入射Ｘ線１００３の位置が変化する。この位置変化によりマスク１００２で遮蔽されるＸ線の強度が変化する。そのため、Ｘ線の強度変化を検出することにより、屈折効果を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００８／０２９１０７号パンフレット
【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、特許文献１に記載の方法は、入射Ｘ線１００３の照射領域がマスク１００２内に収まっている場合、あるいは、検出器の画素１００１内に収まっている場合には、Ｘ線の位置変化に対してはＸ線の強度変化を検出することができないという問題点がある。すなわち、特許文献１に記載の方法は、不感領域が存在するという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、特許文献１に記載の方法よりも不感領域の少ないＸ線撮像装置およびその方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明に係るＸ線撮像装置は、Ｘ線発生手段から発生したＸ線を空間的に線状に分割する分割素子と、前記分割素子により分割され、被検知物により位置が変化したＸ線の一部を遮蔽する遮蔽手段と、該遮蔽手段を透過したＸ線の強度を検出する検出手段と、を備えたＸ線撮像装置であって、前記遮蔽手段は、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する遮蔽素子を備えた領域とを有し、かつ、該Ｘ線を透過する領域と該遮蔽素子を備えた領域との境界線が前記線状に分割されたＸ線を横切るように斜めに配されて構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、特許文献１に記載の方法よりも不感領域領域の少ないＸ線撮像装置およびその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１、２、３におけるＸ線撮像装置の構成を説明する概略図。
【図２】本発明の実施形態１における遮蔽手段を説明する構成図。
【図３】本発明の実施形態１における演算手段を説明する処理フロー図。
【図４】本発明の実施形態２、実施例における遮蔽手段を説明する構成図。
【図５】本発明の実施形態２、実施例における演算手段を説明する処理フロー図。
【図６】本発明の実施形態３における遮蔽手段を説明する構成図。
【図７】本発明の実施形態３における遮蔽手段を説明する構成図。
【図８】本発明の実施例におけるＸ線撮像装置を説明する構成図。
【図９】本発明の実施例における遮蔽手段を説明する構成図。
【図１０】従来例である特許文献１におけるＸ線撮像装置の構成を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態におけるＸ線撮像装置では、空間的に分割された線状Ｘ線を、被検知物に透過させた際に生じるＸ線の位置変化量によって生じたＸ線の強度変化を検出し、該Ｘ線の強度変化からＸ線の位相情報を取得するように構成される。
【００１３】
そして、Ｘ線の被検知物での屈折効果によるＸ線の微量な位置変化量をＸ線の強度情報に変換させ検出するために、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する領域とを有する遮蔽手段を設ける。このＸ線を透過する領域と遮蔽する領域は、出力画像の１画素（例えば検出器の１画素）に対応して設けられている。
【００１４】
そして、前記Ｘ線を透過する領域と遮蔽する領域との境界線が線状に分割されたＸ線を横切るように遮蔽手段を構成する。
【００１５】
このようなＸ線強度を遮蔽する領域は、例えば遮蔽素子を用いて作製される。
【００１６】
また、実施形態２で説明するように、被検知物によるＸ線の吸収情報（透過率）を考慮した微分位相像等を取得するために、２種類の遮蔽素子を交互に配置しても良い。例えば、Ｘ線を透過する領域と遮蔽する領域とを有する第１の領域と、この第１の領域とはＸ線の位置変化に対するＸ線強度の大きさの変化が逆方向である第２の領域とを備え、第１及び第２の領域が交互に配置された遮蔽手段を構成してもよい。
【００１７】
また、実施形態３で説明するように、被検知物によるＸ線の吸収情報（透過率）を考慮した微分位相像等を取得するために、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する領域の境界を有さない領域を更に設けてもよい。
【００１８】
例えば、Ｘ線を透過する領域と遮蔽する領域とを有する第１の領域と、Ｘ線を透過する領域のみを有する第２の領域とを備え、これらの第１及び第２の領域が交互に配置された遮蔽手段を構成してもよい。
【００１９】
以下に、図を用いて、更に具体的な形態について説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１を用いて、被検知物の微分位相像や位相像を得るＸ線撮像装置について説明する。
【００２１】
Ｘ線発生手段としてのＸ線源１０１から発生されたＸ線は分割素子１０３により線状に分割される。分割素子１０３は、例えばラインアンドスペースを有したスリットアレイである。なお、分割素子１０３は、スリットの周期方向に対して垂直な方向に分割されている２次元スリットであっても構わない。
【００２２】
分割素子１０３に設けられたスリットはＸ線を透過する形態であれば、光学素子の基板を貫通しなくとも良い。分割素子１０３を構成する材料としては、Ｘ線の吸収率が高いＰｔ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｗなどから選択される。あるいは、これらの材料を含む化合物であってもよい。
【００２３】
分割素子１０３により分割されたＸ線の検出器１０６位置でのラインアンドスペースの周期は検出器１０６の画素サイズ以上である。すなわち、Ｘ線強度検出手段を構成する画素の大きさは、分割素子１０３により分割されたＸ線の前記検出手段に投影される空間的な周期以下である。
【００２４】
分割素子１０３により空間的に分割された線状のＸ線は、被検知物１０４によって位相が変化し、屈折する。屈折したそれぞれのＸ線は遮蔽手段１０５に入射する。
【００２５】
遮蔽手段１０５を透過したＸ線は検出器１０６によりそれぞれのＸ線の強度を検出する。検出器１０６により得たＸ線に関する情報は演算手段１０７により数的処理がなされ、モニタ等の表示手段１０８に出力される。
【００２６】
被検知物１０４としては、人体、人体以外としては無機材料、無機有機複合材料が挙げられる。
【００２７】
なお、分割素子１０３と、被検知物１０４と、遮蔽手段１０５を移動させるステッピングモータなどの移動手段１０９、１１０、１１１を別途設けてもよい。
【００２８】
移動手段１１０を設ければ、被検知物１０４を適宜移動することができるため、被検知物１０４の特定個所についての像を得ることができる。
【００２９】
検出器１０６は、間接型、直接型を問わず種々のＸ線検出器を用いることができる。例えば、Ｘ線ＣＣＤカメラ、間接変換型フラットパネル検出器、直接変換型フラットパネル検出器などから選択される。
【００３０】
検出器１０６は遮蔽手段１０５と近接していてもよいし、一定の間隔を隔てて配置してもよい。また、遮蔽手段１０５を検出器１０６の中に組み込んでもよい。
【００３１】
なお、単色Ｘ線を用いる場合には、Ｘ線源１０１と分割素子１０３の間に単色化手段１０２を配置してもよい。単色化手段１０２としては、スリットと組み合わせたモノクロメータやＸ線多層膜ミラーなどを用いることができる。また、遮蔽手段１０５からの散乱Ｘ線による像の不明瞭化を軽減するために、被検知物１０４と遮蔽手段１０５の間にレントゲン撮影に用いられるグリッドを配置しても良い。
【００３２】
つぎに、図２を用いて、本実施形態における遮蔽手段について更に説明する。
【００３３】
図２（Ａ）に示されている遮蔽手段２０３は、上記図１で説明した遮蔽手段１０５の一部分の模式図である。基準Ｘ線２０１は被検知物１０４のない状態での分割されたＸ線を示し、画素２０５の中央部を通るように入射されており、Ｘ線２０２は被検知物１０４によって屈折したＸ線を示している。
【００３４】
遮蔽手段２０３は遮蔽素子２０４によって基準Ｘ線２０１の一部分を横断するように遮蔽している。遮蔽素子２０４の形状からＸ線２０２が基準Ｘ線２０１に対してＸ方向に移動するとＸ線２０２の遮蔽面積が連続的に変化するため、その強度変化から移動量を得ることができる。
【００３５】
また、特許文献１に記載の手法はマスクにＸ線が収まってしまった場合にはＸ線の位置変化量を得ることができなかった。しかし、図２（Ａ）に示した構成によれば、特許文献１と比較して、不感領域を低減することが可能になる。
【００３６】
図２（Ａ）に示すような遮蔽手段２０３の場合、画素２０５の中央部を通るように入射された基準Ｘ線２０１の検出器１０６によって検出される強度（Ｉ）は、式（１）によって表される。
【００３７】
【数１】
【００３８】
ここで、Ｉ０は分割素子１０３によって空間的に分割され画素２０５内に照射されたＸ線の強度である。
【００３９】
一方、被検知物１０４によって屈折したＸ線２０２がＸ方向にΔｘ移動した場合の検出強度（Ｉ’）は式（２）で表される。
【００４０】
【数２】
【００４１】
ここで、Ｐは画素２０５の一辺の大きさである。
【００４２】
式（２）より、Ｘ線の移動量に対するＸ線の強度変化に基準Ｘ線２０１の線幅は関係しない。また移動変化量に対するＸ線強度変化率も基準Ｘ線２０１の線幅は関係ない。つまり基準Ｘ線２０１の幅を狭くすることにより、単純に移動検出幅を広くすることができる。式（１）と式（２）から基準Ｘ線２０１からＸ線２０２への位置変化量（Δｘ）は式（３）により表される。
【００４３】
【数３】
【００４４】
演算処理のフローを図３に示す。
【００４５】
まず、各Ｘ線の強度データを取得する（Ｓ１００）。
【００４６】
次に、各画素２０５におけるＸ線強度から基準Ｘ線２０１に対する位置変化量（Δｘ）を算出する（Ｓ１０１）。
【００４７】
あるいは、被検知物１０４が無い状態での検出Ｘ線強度とＸ線の位置（ｘ）の対応関係をデータテーブルとして演算手段１０７や他のメモリなどに格納しておき、測定強度からデータテーブルを参照して位置変化量（Δｘ）を求めても良い。
【００４８】
このデータテーブルは、各遮蔽素子２０４について分割素子１０３を移動させ、遮蔽素子２０４の各位置における透過Ｘ線強度を検出することにより作成することができる。
【００４９】
また、データテーブルは、分割素子１０３のスリット幅と同じ幅を有する単スリットを分割素子１０３の代わりに設置させたものを移動させ、遮蔽素子２０４の各位置における透過Ｘ線強度を検出することにより作成することもできる。
【００５０】
次に、以下の式（４）を用いて各Ｘ線の屈折角（Δθ）を算出する（Ｓ１０２）。
【００５１】
【数４】
【００５２】
ここで、Δｘは、位置変化量であり、Ｚは、被検知物１０４と遮蔽手段（Ｘ線減衰手段）１０５との距離である。
【００５３】
次に、以下の式（５）を用いて各画素２０５におけるＸ線の微分位相（ｄφ／ｄｘ）を算出する（Ｓ１０３）。
【００５４】
【数５】
【００５５】
ここでλはＸ線の波長であり連続Ｘ線を用いる場合は実効波長を意味する。
【００５６】
次に、得られた各微分位相（ｄφ／ｄｘ）をＸ方向に積分することによって位相（φ）を算出する（Ｓ１０４）。
【００５７】
表示手段１０８には、この様に算出された微分位相像、位相像のほか、測定強度分布像を表示することができる（Ｓ１０５）。
【００５８】
上記の構成によれば、Ｘ線の位置変化量に対するＸ線強度変化率に基準Ｘ線２０１の幅が関係しないことから、位置変化量の検出範囲を自由に調整することができる。このため、位相勾配が大きい領域から小さい領域まで、容易に撮像することができる。
【００５９】
特許文献１に記載の手法によれば、入射Ｘ線の照射領域がマスク内に収まっている場合、あるいは、検出器の画素内に収まっている場合には、Ｘ線の位置変化に対するＸ線の強度変化を検出することができない。そのため、特許文献１に記載の手法は、入射Ｘ線の幅によって検出できる移動幅は決定されてしまう。一方、上記のように、本実施形態によれば、入射Ｘ線の幅によって検出できる移動幅が決定されないという利点がある。
【００６０】
なお、遮蔽素子は、図２（Ａ）に示すように、画素の頂点同士を結ぶ構成に限定されるものではなく、図２（Ｂ）に示すように遮蔽素子２１４を構成してもよい。このような形態であっても特許文献１に記載の手法よりも不感領域を低減することができる。
【００６１】
（実施形態２）
実施形態２では被検知物がＸ線に対して十分吸収を持つ場合に好適に使用できるＸ線撮像装置および撮像方法の例を示す。すなわち、実施形態１の構成によれば、被検知物がＸ線を吸収する場合、Ｘ線の強度変化が、被検知物の吸収によるものなのか、あるいはＸ線の位置変化によるものなのかが判別できない。
【００６２】
そこで、本実施形態では、実施形態１で説明した遮蔽手段の代わりに、図４に示す遮蔽手段を用いる。すなわち、本実施形態では、隣同士の画素において、Ｘ線を遮蔽する素子の形状が異なる遮蔽手段を用いる。
【００６３】
その他の装置構成は実施形態１と同じであるため、図４を用いて、本実施形態における遮蔽手段について説明する。
【００６４】
図４に示されている遮蔽手段４０３は、上記図１で説明した遮蔽手段１０５の一部分の模式図である。
【００６５】
基準Ｘ線４０１は被検知物１０４のない状態での分割されたＸ線を示し、画素４０６のＸ方向における中央に入射されることが好ましい。
【００６６】
Ｘ線４０２は被検知物１０４によって屈折したＸ線を示している。
【００６７】
遮蔽手段４０３は、遮蔽素子４０４（第１の遮蔽素子）と遮蔽素子４０５（第２の遮蔽素子）が交互に並べた構成とされている。
【００６８】
遮蔽素子４０４（第１の遮蔽素子）は、Ｘ方向の移動に対して、入射Ｘ線の強度が強くなるような構造体である。一方、遮蔽素子４０５（第２の遮蔽素子）は、Ｘ方向の移動に対し、入射Ｘ線の強度が弱くなるような構造体である。すなわち、両遮蔽素子では、Ｘ線の移動方向に対するＸ線の検出量の関係が逆になっている。
【００６９】
被検知物１０４、遮蔽素子４０４を経て得られたＸ線強度（Ｉ’１）は、つぎの式（６）によって表される。
【００７０】
【数６】
【００７１】
Ｉ０１は被検知物１０４が無い状態での分割素子１０３によって空間的に分割され各画素４０６のＸ方向中央に照射されるＸ線の強度、Ｐは画素４０６の一辺の大きさである。
また、Ａは被検知物１０４におけるＸ線の透過率である。
【００７２】
一方、被検知物１０４、遮蔽素子４０５を経て得られたＸ線強度（Ｉ’２）は、次の式（７）によって表される。
【００７３】
【数７】
【００７４】
Ｉ０２は被検知物１０４が無い状態での分割素子１０３によって空間的に分割され各画素４０６のＸ方向中央に照射されるＸ線の強度である。
【００７５】
遮蔽素子４０４、４０５に対する基準Ｘ線４０１の検出強度をＩ１、Ｉ２とすると、式（６）、式（７）から位置変化量（Δｘ）は、つぎの式（８）で表すことができる。
【００７６】
【数８】
【００７７】
このようにして式（８）によりΔｘを得ることができるので、Δｘを用いて被検知物１０４のＸ線透過率（Ａ）も求めることができる。
【００７８】
また、基準Ｘ線４０１が画素４０６内の中央に入射されていなくても検知物１０４が無い状態での検出Ｘ線強度と画素４０６内の位置（ｘ）の対応関係をデータテーブルとして演算手段１０７や他のメモリなどに格納しておけばよい。そして、位置変化量（Δｘ）、Ｘ線透過率（Ａ）を求めても良い。
【００７９】
すなわち、上記データテーブルによれば、被検知物１０４が無い状態での基準Ｘ線４０１の位置（ｘ）が分かる。そのため、式（６）、式（７）、式（８）を基準Ｘ線４０１の位置（ｘ）に対応させることによって、位置変化量（Δｘ）、Ｘ線透過率（Ａ）を求めることができる。
【００８０】
このデータテーブルは、各遮蔽素子４０４、４０５について分割素子１０３を移動させ遮蔽素子４０４、４０５の各位置における透過Ｘ線強度を検出することにより作成することができる。また、データテーブルは、分割素子１０３のスリット幅と同じ幅を有する単スリットを、分割素子１０３の代わりに設置させたものを移動させ、遮蔽素子４０４、４０５の各位置における透過Ｘ線強度を検出することにより作成することもできる。
【００８１】
つまり、隣り合う遮蔽素子４０４、４０５における基準Ｘ線４０１とＸ線４０２の検出強度の関係から、被検知物１０４での吸収の効果による透過率及び屈折による位置変化量を得ることができる。
【００８２】
なお、この場合、遮蔽素子４０４と遮蔽素子４０５の２つの領域でのＸ線強度の情報を用いるためＸ方向の空間分解能が１／２になる。
【００８３】
そこで、上記測定に加えてＸ線減衰手段１０５もしくは被検知物１０４をＸ方向にＸ線減衰素子４０４のＸ方向の長さ分、移動手段１１１もしくは移動手段１１０で移動させ同様に測定することも可能である。
【００８４】
これにより、先にＸ線位置変化量を測定した被検知物１０４の位置に相当するＸ線透過率（Ａ）、位置変化量（Δｘ）の情報を得ることができる。
【００８５】
遮蔽手段１０５を経たＸ線をＸ線検出器１０６により検出し、演算手段１０７を用いて、透過率（Ａ）、微分位相（ｄφ／ｄｘ）および位相（φ）を算出することができる。また、このようにして算出した透過率像、微分位相像、位相像を表示手段１０８に表示することもできる。
【００８６】
つぎに、図５を用いて、演算処理のフローについて説明する。
【００８７】
まず、各Ｘ線の強度情報を取得する（Ｓ２００）。
【００８８】
次に、各Ｘ線強度から基準Ｘ線４０１に対する位置変化量（Δｘ）およびＸ線透過率（Ａ）を算出する（Ｓ２０１）。
【００８９】
次に、位置変化量（Δｘ）と被検知物１０４−遮蔽手段（Ｘ線減衰手段）１０５間距離（Ｚ）を用いて実施形態１と同様に、各Ｘ線の屈折角（Δθ）を求める（Ｓ２０２）。各Ｘ線の屈折角（Δθ）から微分位相（ｄφ／ｄｘ）を算出する（Ｓ２０３）。次に、得られた各微分位相（ｄφ／ｄｘ）をＸ方向に積分することによって位相（φ）を算出する（Ｓ２０４）。
【００９０】
この様に算出された透過率像、微分位相像、位相像は表示手段１０８によって表示することができる（Ｓ２０５）。また、測定強度分布像も同様に表示することができる。
【００９１】
（実施形態３）
実施形態３では、被検知物がＸ線に対して十分吸収を持つ場合に好適に使用できるＸ線撮像装置および撮像方法の例について説明する。
【００９２】
本実施形態では、実施形態１で説明した遮蔽手段の代わりに、図６に示す遮蔽手段を用いる点が異なる。すなわち、本実施形態では、Ｘ線を遮蔽する部分を有する領域とＸ線を遮蔽する部分を有さない領域が設けられている。
【００９３】
その他の基本的な装置構成は実施形態１と同じであるため、図６を用いて、本実施形態における遮蔽手段について説明する。
【００９４】
基準Ｘ線６０１は被検知物１０４のない状態での分割されたＸ線を示し、遮蔽素子６０４のＸ方向における中心に入射されることが好ましい。Ｘ線６０２は被検知物１０４によって屈折したＸ線を示している。
【００９５】
遮蔽手段６０３は、遮蔽素子６０４が設けられている領域と、Ｘ線の移動に対して、Ｘ線の強度が変化しない領域６０５を交互に並べた構成とされている。
【００９６】
このような構成により、遮蔽素子６０４がない領域６０５から被検知物１０４に対するＸ線の透過率Ａを求めることができ、各遮蔽素子６０４がない領域６０５の透過率Ａから遮蔽素子６０４がある領域の透過率を補完的に求めることができる。
【００９７】
また、各遮蔽素子６０４がある領域においてのＸ線６０２の屈折角を求めることができるので、透過率Ａと同様に各遮蔽素子６０４がない領域６０５での屈折角を補完的に求めることができる。
【００９８】
この場合、遮蔽素子６０４と遮蔽素子６０４のない領域６０５の異なる２つの領域でのＸ線強度の情報を用いるためＸ方向の空間分解能が１／２になる。
【００９９】
この問題については、遮蔽手段６０３をＸ方向に１画素分移動させて、もう一枚撮像することにより空間分解能を改善することができる。すなわち、先にＸ線位置変化量を測定した被検知物１０４の位置に相当するＸ線透過率（Ａ）および屈折角の情報を得ることができる。
【０１００】
また、分割素子１０３によって分割されたＸ線の１周期分の距離だけ、被検知物１０４を移動させて、もう一枚撮像してもよい。
【０１０１】
さらに、図７に示すような遮蔽手段を用いることによっても、空間分解能を改善することができる。
【０１０２】
図７において、基準Ｘ線７０１は被検知物１０４のない状態での分割されたＸ線を示す。基準Ｘ線７０１は遮蔽素子７０４のＸ方向における中心に入射されることが好ましい。Ｘ線７０２は被検知物１０４によって屈折したＸ線を示している。
【０１０３】
遮蔽手段７０３はＸ方向の移動に対して、Ｘ線の強度が変化する構造体である遮蔽素子７０４が列を形成し、その隣の列にＸ方向の移動に対して、Ｘ線の強度が変化しない遮蔽素子７０４がない領域７０５を交互に並べた構成とされている。
【０１０４】
このＸ線変換手段７０３を用い被検知物１０４の無い状態とある状態でそれぞれ撮像し、更に遮蔽手段７０３をＸ方向に１画素分移動させて、もう一枚ずつ撮像する。または、分割素子１０３によって分割されたＸ線の１周期分の距離だけ、被検知物１０４を移動させて、もう一枚撮像してもよい。
【０１０５】
これにより、先にＸ線位置変化量を測定した被検知物１０４の位置に相当するＸ線透過率（Ａ）および屈折角の情報を得ることができる。
【０１０６】
演算処理１０７のフロー図は実施形態２と同様である。
【０１０７】
以上の構成によれば、吸収の効果を考慮した微分位相像や位相像を測定することができる。
【実施例】
【０１０８】
図８を用いて、本発明の実施例におけるＸ線撮像装置について説明する。
【０１０９】
Ｘ線発生手段としてはＸ線源８０１に示すＭｏターゲットの回転対陰極型のＸ線発生装置を用いる。
【０１１０】
Ｘ線の単色化手段８０２としては高配向性熱分解黒鉛（ＨＯＰＧ：Ｈｉｇｈｌｙ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ Ｇｒａｐｈｉｔｅ）のモノクロメータや多層膜ミラーなどを用い、Ｍｏの特性Ｘ線部分を抽出する。
【０１１１】
単色化手段８０２により単色化されたＸ線はＸ線源から１００ｃｍ離れた位置に配置した分割素子８０３により空間的に分割される。
この分割素子８０３としては、厚さ１００μｍのＷにスリット幅４０μｍのスリットを並べたものを用いた。スリット周期は遮蔽手段８０５上で約１５０μｍである。
【０１１２】
なお、Ｗ以外にも、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｐｔなどの材料を使用することも可能である。
【０１１３】
分割素子８０３により分割されたＸ線を被検知物８０４に照射する。
【０１１４】
被検知物８０４を透過したＸ線は被検知物８０４から約５０ｃｍ離れた位置にある、遮蔽手段８０５に入射する。
【０１１５】
なお、分割素子８０３、被検知物８０４、遮蔽手段８０５にはそれぞれステッピングモータを用いた移動手段８０９、８１０、８１１が設けられている。
【０１１６】
図９を用いて、本実施例における遮蔽手段８０５について説明する。
【０１１７】
厚さ１００μｍのＷに遮蔽領域の幅約１０５μｍ、周期約２１２μｍの遮蔽素子９０４を作成する。これを遮蔽手段９０３としＸ線検出器８０５の画素に対して斜め４５°方向に周期性を持たせるようにして配置する。
【０１１８】
遮蔽手段８０５の直後に配置した検出手段としてのＸ線検出器８０６により、遮蔽手段８０５を透過した基準Ｘ線９０１と被検知物８０４によって屈折したＸ線９０２の強度を検出する。基準Ｘ線９０１はＸ線検出器８０５の横３画素周期に対して、それぞれの周期の中央に照射されている。
【０１１９】
その後、遮蔽手段８０５をＸ方向に移動手段８１１を用いて１５０μｍ動かした後に同様の測定を行う。
【０１２０】
Ｘ線検出器８０６は画素９０５のサイズが約５０μｍ×５０μｍのフラットパネル検出器を用い、縦横３画素のＸ線強度値を足し合わせてそれを出力画像の１画素の情報とする。
【０１２１】
被検知物８０４のない状態での同様の撮影を行ったときの各Ｘ線の強度との変化から、演算手段８０７を用いて各Ｘ線の被検知物８０４でのＸ線透過率（Ａ）を求め吸収像を得る。
【０１２２】
そして、位置変化量（Δｘ）を式（８）を用いて算出し、式（４）を用いて屈折角（Δθ）を算出する。この場合、式（８）におけるＰの値は３画素分の大きさを用いる。
【０１２３】
屈折角（Δθ）から式（５）を用いて微分位相量を算出し、各Ｘ線から求めた微分位相量を空間的に積分することにより位相分布像を求める。
【０１２４】
演算手段８０７によって得られたＸ線透過率像、Ｘ線微分位相像、Ｘ線位相像は表示手段８０８としてのＰＣモニタに表示される。
【符号の説明】
【０１２５】
１０１ Ｘ線源
１０２ 単色化手段
１０３ 分割素子
１０４ 被検知物
１０５ 遮蔽手段
１０６ 検出器
１０７ 演算手段
１０８ 表示手段
１０９ 移動手段
１１０ 移動手段
１１１ 移動手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生手段から発生したＸ線を空間的に線状に分割する分割素子と、
前記分割素子により分割され、被検知物により位置が変化したＸ線の一部を遮蔽する遮蔽手段と、
該遮蔽手段を透過したＸ線の強度を検出する検出手段と、を備えたＸ線撮像装置であって、
前記遮蔽手段は、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する遮蔽素子を備えた領域とを有し、かつ、該Ｘ線を透過する領域と該遮蔽素子を備えた領域との境界線が前記線状に分割されたＸ線を横切るように斜めに配されて構成されていることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
前記検出手段によって検出されたＸ線の強度変化から、前記被検知物のＸ線透過率像、微分位相像、または位相像を演算する演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記遮蔽手段は、前記Ｘ線を透過する領域と前記遮蔽素子を備えた領域とを有する第１の領域と、
該第１の領域とはＸ線の位置変化に対するＸ線強度の大きさの変化が逆方向であるように構成されたＸ線を透過する領域と遮蔽素子を備えた領域とを有する第２の領域を備え、
該第１及び第２の領域が交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記遮蔽手段は、前記Ｘ線を透過する領域と前記遮蔽素子を備えた領域とを有する第１の領域と、Ｘ線を透過する領域のみを有する第２の領域を備え、
該第１及び第２の領域が交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項５】
前記分割素子により線状に分割された線状Ｘ線の線幅が、前記遮蔽素子の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
【請求項６】
Ｘ線を分割素子により空間的に線状に分割し、該分割された線状Ｘ線を被検知物に透過させた際に生じるＸ線の強度変化を検出するＸ線撮像方法であって、
前記被検知物を透過したＸ線を、遮蔽手段を介して検出手段によって検出する工程と、
前記検出手段によって検出されたＸ線の強度変化から、微分位相を演算する演算工程と、を有し、
前記遮蔽手段は、Ｘ線を透過する領域と遮蔽素子を備えた領域とを有し、かつ、該Ｘ線を透過する領域と該遮蔽素子を備えた領域との境界線が前記線状Ｘ線を横切るように斜めに配されて構成されていることを特徴とするＸ線撮像方法。
【請求項１】
Ｘ線発生手段から発生したＸ線を空間的に線状に分割する分割素子と、
前記分割素子により分割され、被検知物により位置が変化したＸ線の一部を遮蔽する遮蔽手段と、
該遮蔽手段を透過したＸ線の強度を検出する検出手段と、を備えたＸ線撮像装置であって、
前記遮蔽手段は、Ｘ線を透過する領域とＸ線を遮蔽する遮蔽素子を備えた領域とを有し、かつ、該Ｘ線を透過する領域と該遮蔽素子を備えた領域との境界線が前記線状に分割されたＸ線を横切るように斜めに配されて構成されていることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
前記検出手段によって検出されたＸ線の強度変化から、前記被検知物のＸ線透過率像、微分位相像、または位相像を演算する演算手段を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記遮蔽手段は、前記Ｘ線を透過する領域と前記遮蔽素子を備えた領域とを有する第１の領域と、
該第１の領域とはＸ線の位置変化に対するＸ線強度の大きさの変化が逆方向であるように構成されたＸ線を透過する領域と遮蔽素子を備えた領域とを有する第２の領域を備え、
該第１及び第２の領域が交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記遮蔽手段は、前記Ｘ線を透過する領域と前記遮蔽素子を備えた領域とを有する第１の領域と、Ｘ線を透過する領域のみを有する第２の領域を備え、
該第１及び第２の領域が交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項５】
前記分割素子により線状に分割された線状Ｘ線の線幅が、前記遮蔽素子の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置。
【請求項６】
Ｘ線を分割素子により空間的に線状に分割し、該分割された線状Ｘ線を被検知物に透過させた際に生じるＸ線の強度変化を検出するＸ線撮像方法であって、
前記被検知物を透過したＸ線を、遮蔽手段を介して検出手段によって検出する工程と、
前記検出手段によって検出されたＸ線の強度変化から、微分位相を演算する演算工程と、を有し、
前記遮蔽手段は、Ｘ線を透過する領域と遮蔽素子を備えた領域とを有し、かつ、該Ｘ線を透過する領域と該遮蔽素子を備えた領域との境界線が前記線状Ｘ線を横切るように斜めに配されて構成されていることを特徴とするＸ線撮像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２２１３４（Ｐ２０１１−２２１３４Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１４４７７（Ｐ２０１０−１１４４７７）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【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２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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