特許 7074206 Ｘ線位相イメージング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-16

(45)【発行日】2022-05-24

(54)【発明の名称】Ｘ線位相イメージング装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20220517BHJP

【ＦＩ】

A61B6/00 330Z

A61B6/00 300B

A61B6/00 300J

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020558082

(86)(22)【出願日】2019-08-01

(86)【国際出願番号】 JP2019030293

(87)【国際公開番号】W WO2020105224

(87)【国際公開日】2020-05-28

【審査請求日】2021-04-12

(31)【優先権主張番号】P 2018217576

(32)【優先日】2018-11-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】土岐 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】木村 健士

(72)【発明者】

【氏名】白井 太郎

(72)【発明者】

【氏名】森本 直樹

【審査官】遠藤 直恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１２０６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１０３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－９５８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－２７７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８００４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ６／００－６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項9】

前記風よけ部材は、Ｘ線吸収部材を含み、
前記開口部は、前記Ｘ線吸収部材に形成された開口である、請求項８に記載のＸ線位相イメージング装置。

【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に関し、Ｘ線源を冷却する冷却ファンを備えるＸ線位相イメージング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、Ｘ線源を冷却する冷却ファンを備えるＸ線位相イメージング装置が知られている。このようなＸ線位相イメージング装置は、たとえば、特開２０１２－１１０３９５号公報に開示されている。

【0003】

特開２０１２－１１０３９５号公報のＸ線撮影システムは、Ｘ線源と、Ｘ線源の照射方向に配置されたフラットパネル検出器と、Ｘ線源とフラットパネル検出器との間において、Ｘ線源の近傍に設けられたマルチスリットと、マルチスリットとフラットパネル検出器との間に配置された格子とを含む複数の格子と、画像データを演算処理して位相コントラスト画像を生成する演算処理部とを備えている。なお、位相コントラスト画像とは、吸収像と、位相微分像と、暗視野像とを含んでいる。吸収像とは、Ｘ線が被写体を通過した際に生じるＸ線の減衰に基づいて画像化した像である。また、位相微分像とは、Ｘ線が被写体を通過した際に発生するＸ線の位相のずれをもとに画像化した像である。また、暗視野像とは、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙの変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。また、暗視野像は、小角散乱像とも呼ばれる。「Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ」とは、鮮明度のことである。

【0004】

また、特開２０１２－１１０３９５号公報のＸ線源は、Ｘ線源を冷却するためのＸ線管冷却器を有している。Ｘ線冷却器は、ファンを駆動させることにより、Ｘ線源を冷却している。特開２０１２－１１０３９５号公報に記載されているＸ線冷却器は、Ｘ線源に直接（接触して）設けられている。そのため、Ｘ線冷却器のファンを駆動させた際に生じる振動によって、Ｘ線源が振動する。Ｘ線源が振動した場合、位相コントラスト画像の画質が劣化する。そこで、特開２０１２－１１０３９５号公報に記載されているＸ線撮影システムは、Ｘ線冷却器によってＸ線源が振動している場合に、Ｘ線冷却器による空冷を停止するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１１０３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特開２０１２－１１０３９５号公報では、Ｘ線源の振動を抑制するために、Ｘ線冷却器の駆動を停止する構成であるため、Ｘ線源を冷却しながら撮像することができないという不都合がある。そのため、Ｘ線源を冷却しながら撮像できるようにすることが望まれている。

【0007】

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、Ｘ線源を冷却しながら撮像することが可能な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】

【0008】

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、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置された複数の格子と、検出器により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、Ｘ線源から離間して設けられ、Ｘ線源に対して送風することによりＸ線源を冷却する冷却ファンと、冷却ファンからの風のうち、複数の格子の方向に向かう風を遮蔽する風よけ部材と、を備える。

【0009】

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では、上記のように、Ｘ線源から離間して設けられ、Ｘ線源に対して送風することによりＸ線源を冷却する冷却ファンと、冷却ファンからの風のうち、複数の格子の方向に向かう風を遮蔽する風よけ部材を備える。これにより、冷却ファンによってＸ線源が振動することを抑制することができる。その結果、Ｘ線源を冷却しながら撮像することができる。ここで、冷却ファンをＸ線源から離間して設けた場合、冷却ファンから格子に向かう風によって、格子が振動する場合がある。格子が振動すると、得られる画像の画質が劣化する。そこで、上記のように構成することにより、冷却ファンによってＸ線源を冷却する際の風が複数の格子の方向に向かった場合でも、冷却ファンからの風が風よけ部材によって遮蔽されるため、複数の格子が風によって振動することを抑制することができる。その結果、Ｘ線源を冷却しながら撮像する場合でも、得られる画像の画質が劣化することを抑制することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、上記のように、Ｘ線源を冷却しながら撮像することが可能な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】一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示す模式図である。

【図2】一実施形態によるＸ線位相イメージング装置が備える格子移動機構の斜視図である。

【図3】一実施形態による風よけ部材の構造を説明するための斜視図である。

【図4】一実施形態によるＸ線源、第１格子、冷却ファンおよび風よけ部材の配置を説明するための模式図である。

【図5】タルボ干渉計において格子を並進移動させながらモアレ縞画像を取得する方法を説明するための模式図である。

【図6】タルボ干渉計において、取得されたステップカーブから位相コントラスト画像を生成する方法を説明するための模式図である。

【図7】一実施形態によるＸ線位相イメージング装置によって取得される吸収像の模式図である。

【図8】一実施形態によるＸ線位相イメージング装置によって取得される位相微分像の模式図である。

【図9】一実施形態によるＸ線位相イメージング装置によって取得される暗視野像の模式図である。

【図10】比較例による位相コントラスト画像を説明するための模式図である。

【図11】一実施形態による位相コントラスト画像を説明するための模式図である。

【図12】第１変形例による風よけ部材の構成を説明するための模式図である。

【図13】第２変形例による風よけ部材の構成を説明するための模式図である。

【図14】第３変形例による冷却ファンの構成を説明するための模式図である。

【図15】第４変形例によるＸ線源、第１格子、冷却ファンおよび風よけ部材の配置を説明するための模式図である。

【図16】第５変形例によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示す模式図である。

【図17】第６変形例によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示す模式図である。

【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１１を参照して、一実施形態による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）
まず、図１を参照して、本発明の本実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。

【0015】

図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（３０ａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体２０の内部を画像化する装置である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、複数の格子のうち、いずれか１つを、格子の周期方向（Ｙ方向）に並進移動させながら被写体２０を撮像するように構成されている。

【0016】

図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、検出器２と、複数の格子と、画像処理部６と、冷却ファン７と、風よけ部材８と、制御部９と、記憶部１０と、格子移動機構１１と、を備えている。複数の格子は、第１格子３と第２格子４と第３格子５とを含む。なお、本明細書において、Ｘ線源１から第１格子３の方向に向かう方向をＺ２方向、その逆向きの方向をＺ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＸ方向とし、図１の紙面の奥に向かう方向をＸ２方向、図１の紙面の手前側に向かう方向をＸ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＹ方向とし、図１の紙面の上方向をＹ１方向、図１の紙面の下方向をＹ２方向とする。

【0017】

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線を第１格子３に向けて照射するように構成されている。なお、本実施形態において、Ｘ線源１は、電子線を発生させるための陰極（図示せず）、電子線が衝突することによりＸ線を発生させる陽極、陰極と陽極との間に電圧を印加する電圧印加部（図示せず）などを含み、陰極、陽極および電圧印加部が筐体（図示せず）に備えられたＸ線発生装置である。

【0018】

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。検出器２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。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。また、検出器２は、取得した画像信号を、画像処理部６に出力するように構成されている。

【0019】

第１格子３は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）３０で配列される複数のＸ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂを有する。各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第１格子３は、いわゆる、マルチスリットである。

【0020】

第１格子３は、Ｘ線源１と第２格子４との間に配置されている。第１格子３は、各Ｘ線透過部３ａを通過したＸ線を線光源とするように構成されている。３枚の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、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。これを、ロー効果という。これにより、Ｘ線源１の管球の焦点サイズが大きくても干渉強度を保持できる。

【0021】

第２格子４は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）３１で配列される複数のスリット４ａ、および、Ｘ線位相変化部４ｂを有している。各スリット４ａおよびＸ線位相変化部４ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット４ａおよびＸ線位相変化部４ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第２格子４は、いわゆる位相格子である。

【0022】

第２格子４は、Ｘ線源１と、第３格子５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。第２格子４は、タルボ効果により、第２格子４の自己像（図示せず）を形成するために設けられている。なお、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。

【0023】

第３格子５は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）３２で配列される複数のＸ線透過部５ａおよびＸ線吸収部５ｂを有する。各Ｘ線透過部５ａおよびＸ線吸収部５ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部５ａおよびＸ線吸収部５ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第３格子５は、いわゆる、吸収格子である。第１格子３、第２格子４、および第３格子５は、それぞれ異なる役割を持つ格子であるが、Ｘ線透過部３ａ、スリット４ａおよびＸ線透過部５ａは、それぞれ、Ｘ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３ｂおよびＸ線吸収部５ｂ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４ｂはスリット４ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。

【0024】

第３格子５は、第２格子４と検出器２との間に配置されており、第２格子４を通過したＸ線が照射される。また、第３格子５は、第２格子４からタルボ距離離れた位置に配置される。第３格子５は、第２格子４の自己像と干渉して、検出器２の検出表面上にモアレ縞１６（図５参照）を形成する。このように、本実施形態におけるＸ線位相イメージング装置１００は、いわゆるタルボ・ロー干渉計により構成される。

【0025】

画像処理部６は、検出器２から出力された画像信号に基づいて、位相コントラスト画像４１（図７参照）を生成するように構成されている。本実施形態では、画像処理部６は、たとえば、位相コントラスト画像４１として、吸収像４２（図７参照）、位相微分像４３（図８参照）および暗視野像４４（図９参照）を生成する。画像処理部６は、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）または画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含む。

【0026】

冷却ファン７は、制御部９の制御の下、Ｘ線源１に対して送風することによりＸ線源１を冷却するように構成されている。冷却ファン７は、羽部材（図示せず）、モータ（図示せず）などを含む。冷却ファン７は、モータによって羽部材を回転させることにより、風５０（図４参照）を生じさせる。図１に示すように、冷却ファン７は、Ｘ線源１から離間して設けられている。なお、冷却ファン７が、Ｘ線源１から離間して設けられているとは、冷却ファン７とＸ線源１とが、互いに直接接続していない（接触していない）こと、および、冷却ファン７とＸ線源１とが、共通の固定部材を介して間接的に接続されていないことを意味する。すなわち、Ｘ線源１と冷却ファン７とは、それぞれ個別に固定部材（図示せず）に保持されている。また、冷却ファン７は、Ｘ線源１の筐体内部において、熱せられた空気を排気するために設けられるファンとは異なるファンである。すなわち、冷却ファン７は、Ｘ線装置の筐体内部に設けられるファンとは別に、Ｘ線装置の外部からＸ線の焦点１ａを冷却するために設けられるファンである。

【0027】

風よけ部材８は、冷却ファン７からの風５０のうち、複数の格子の方向に向かう風５１（図４参照）を遮蔽するように構成されている。図１に示すように、風よけ部材８と複数の格子とは、それぞれ別々の固定部材１２、固定部材１３、固定部材１４および固定部材１５に保持されている。固定部材１２、固定部材１３、固定部材１４および固定部材１５は、それぞれ、Ｙ方向に延びるように構成されている。固定部材１２、固定部材１３、固定部材１４および固定部材１５は、ぞれぞれ、第１格子３、第２格子４、第３格子５および風よけ部材８を、それぞれ、Ｙ２方向から保持するように構成されている。固定部材１２、固定部材１３、固定部材１４および固定部材１５は、第１格子３、第２格子４、第３格子５、および風よけ部材８を保持することが可能であれば、どのような形状に形成されていてもよい。なお、風よけ部材８を保持する固定部材１５と、各格子を保持する固定部材１２、固定部材１３および固定部材１４とは、風よけ部材８に風５０が当たることにより生じる振動が格子に伝搬しないようにするため、互いに離間した位置に配置されている。また、風よけ部材８を保持する固定部材１５は、Ｘ線源１から離間した位置に設けられている。すなわち、風よけ部材８は、Ｘ線源１とは別体であり、かつ、Ｘ線源１（Ｘ線装置）から離間した位置に設けられている。また、各固定部材は、それぞれ、Ｘ線位相イメージング装置１００の筐体（図示せず）に固定されている。

【0028】

制御部９は、冷却ファン７を制御して、Ｘ線源１に対して送風するように構成されている。また、制御部９は、格子移動機構１１を制御して、第２格子４を移動させるように構成されている。制御部９は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。

【0029】

記憶部１０は、制御部９が実行するプログラム、画像処理部６が生成した位相コントラスト画像４１などを保存するように構成されている。記憶部１０は、たとえば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）や不揮発性のメモリなどを含む。

【0030】

格子移動機構１１は、制御部９の制御の下、第２格子４を移動可能に構成されている。また、格子移動機構１１は、固定部材１３を介して、第２格子４を保持している。

【0031】

（格子移動機構）
図２に示すように、格子移動機構１１は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｚ方向の軸線周りの回転方向（Ｒｚ）、Ｘ方向の軸線周りの回転方向（Ｒｘ）、および、Ｙ方向の軸線周りの回転方向（Ｒｙ）に第２格子４を移動可能に構成されている。具体的には、格子移動機構１１は、Ｘ方向直動機構１１０と、Ｙ方向直動機構１１１と、Ｚ方向直動機構１１２と、直動機構接続部１１３と、ステージ支持部駆動部１１４と、ステージ支持部１１５と、ステージ駆動部１１６と、ステージ１１７とを含む。Ｘ方向直動機構１１０は、Ｘ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構１１０は、たとえば、モータなどを含む。Ｙ方向直動機構１１１は、Ｙ方向に移動可能に構成されている。Ｙ方向直動機構１１１は、たとえば、モータなどを含む。Ｚ方向直動機構１１２は、Ｚ方向に移動可能に構成されている。Ｚ方向直動機構１１２は、たとえば、モータなどを含む。

【0032】

格子移動機構１１は、Ｘ方向直動機構１１０の動作により、第２格子４をＸ方向に移動させるように構成されている。また、格子移動機構１１は、Ｙ方向直動機構１１１の動作により、第２格子４をＹ方向に移動させるように構成されている。また、格子移動機構１１は、Ｚ方向直動機構１１２の動作により、第１格子３をＺ方向に移動させるように構成されている。

【0033】

ステージ支持部１１５は、ステージ１１７を下方（Ｙ２方向）から支持している。ステージ駆動部１１６は、ステージ１１７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１１７は、底部がステージ支持部１１５に向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ方向に往復移動されることにより、Ｚ方向の軸線周り（Ｒｚ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１１４は、ステージ支持部１１５をＺ方向に往復移動させるように構成されている。また、ステージ支持部１１５は底部が直動機構接続部１１３に向けて凸曲面状に形成されており、Ｚ方向に往復移動されることにより、Ｘ方向の軸線周り（Ｒｘ方向）に回動するように構成されている。また、直動機構接続部１１３は、Ｙ方向の軸線周り（Ｒｙ方向）に回動可能にＸ方向直動機構１１０に設けられている。したがって、格子移動機構１１は、格子をＹ方向の中心軸線周りに回動させることができる。

【0034】

（風よけ部材の構成）
図３に示すように、風よけ部材８は、板状形状を有している。また、風よけ部材８は、Ｘ線源１から照射されるＸ線が通過する開口部８０を有している。本実施形態では、風よけ部材８は、たとえば、Ｘ線吸収部材８１を含む。Ｘ線吸収部材８１は、たとえば、鉛、タングステンなどの重金属を含む。図３に示すように、開口部８０は、Ｘ線吸収部材８１に形成された開口である。すなわち、風よけ部材８は、板状形状を有するＸ線吸収部材８１に開口部８０を設けることによって形成されている。また、風よけ部材８は、風よけ部材８のＸＹ平面における大きさが、第１格子３のＸＹ平面における大きさと略等しくなるように形成されている。なお、風よけ部材８のＸＹ平面における大きさが第１格子３のＸＹ平面における大きさと略等しいとは、風よけ部材８と第１格子３とを光軸６０方向に並べて配置した際に、風よけ部材８のＸＹ平面で形成される領域が、第１格子３のＸＹ平面で形成される領域を略覆うことが可能であることを意味する。

【0035】

（冷却ファンおよび風よけ部材の配置）
図４は、Ｘ線源１、第１格子３、冷却ファン７および風よけ部材８を、Ｙ１方向から見た際の模式図である。図４に示すように、冷却ファン７は、送風口７ａを含む。冷却ファン７は、Ｘ線の光軸６０と交差する方向（Ｘ方向）から送風する位置に配置されている。具体的には、冷却ファン７は、Ｘ線源１と風よけ部材８との間に配置されている。本実施形態では、Ｘ線源１は、直線６１および直線６２で囲まれた照射範囲６３にＸ線を照射するように構成されており、冷却ファン７は、Ｘ線の照射範囲６３外で、かつ、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置されている。具体的には、冷却ファン７は、送風口７ａがＸ線の焦点１ａの方向を向くように、Ｘ線源１と第１格子３との間において、光軸６０と直交する向きに配置されている。冷却ファン７は、Ｘ線源１におけるＸ線の焦点１ａに対して風５０を当てることにより、Ｘ線源１を冷却するように構成されている。なお、図４に示す例では、便宜上、Ｘ線源１および冷却ファン７を小さく図示している。実際には、Ｘ線源１および冷却ファン７の大きさは、風よけ部材８および第１格子３よりも大きい。そのため、本実施形態では、冷却ファン７の筐体全体が、冷却ファン７がＸ線源１と風よけ部材８との間に配置されていない場合でも、送風口７ａがＸ線源１と風よけ部材８との間に配置されていれば、冷却ファン７がＸ線源１と風よけ部材８との間に配置されているとする。

【0036】

風よけ部材８は、Ｘ線源１と複数の格子との間に配置されている。具体的には、風よけ部材８は、少なくとも、Ｘ線の光軸６０上で、かつ、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置されている。風よけ部材８は、冷却ファン７からの風５０のうち、Ｘ線源１によって反射することにより第１格子３の方向に向かう風５１を遮蔽するように構成されている。

【0037】

図４に示すように、風よけ部材８は、Ｘ線の光軸６０上で、かつ、Ｘ線源１と第１格子３との間において、風よけ部材８とＸ線源１との間の距離３３が、風よけ部材８と第１格子３との間の距離３４よりも小さくなる位置に配置されている。

【0038】

（位相コントラスト画像の生成）

【0039】

次に、図５～図９を参照して、画像処理部６が位相コントラスト画像４１を生成する構成について説明する。

【0040】

本実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００は、格子移動機構１１によって第２格子４を並進移動させることにより、図５に示すような各ステップのモアレ縞画像４０を取得する。画像処理部６は、各ステップのモアレ縞画像４０における同一画素１７の画素値に基づいて、図６に示すようなステップカーブ４６を取得する。なお、図６には、ステップカーブ４６として、被写体２０を配置せずに取得したステップカーブ４７の例、および、被写体２０を配置して取得したステップカーブ４８の例を示している。図６に示すステップカーブ４６の例は、各ステップと画素値の強度との関係を示すグラフである。図６中の丸印で示すプロットは、被写体２０を配置せずに撮影した際の値を示している。また、図６中の四角印で示すプロットは、被写体２０を配置して撮影した際の値を示している。

【0041】

図６に示すように、画像処理部６は、被写体２０を配置して撮像した際のＸ線の平均強度（Ｃｓ）と、被写体２０を配置せずに撮像した際のＸ線の平均強度（Ｃｒ）との比によって、吸収像４２を生成する。また、画像処理部６は、被写体２０を配置せずに撮像することにより取得したステップカーブ４７と、被写体２０を配置して撮像することにより取得したステップカーブ４８との位相差（Δφ）を所定の算出によって求められた数を乗算することにより、位相微分像４３を生成する。また、画像処理部６は、被写体２０を配置せずに撮像した際のＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（Ｖｒ）と被写体２０を配置して撮像した際のＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（Ｖｓ）との比によって、暗視野像４４を生成する。Ｖｒは、ステップカーブ４７の振幅（Ａｒ）と平均強度（Ｃｒ）との比によって求めることができる。また、Ｖｓは、ステップカーブ４８の振幅（Ａｓ）と平均強度（Ｃｓ）との比によって求めることができる。

【0042】

図７～図９は、位相コントラスト画像４１の模式図である。画像処理部６は、上記のように、取得したステップカーブ４７およびステップカーブ４８に基づいて、図７に示す吸収像４２と、図８に示す位相微分像４３と、図９に示す暗視野像４４とを生成する。

【0043】

（比較例）
図１０は、風よけ部材８を配置せずに撮像された際の比較例による位相コントラスト画像４５の模式図である。図１０に示す例は、矩形形状を有する内部構造２２（内部構造２３、内部構造２４および内部構造２５）を含む被写体２０を撮像した例である。比較例では、風よけ部材８を配置せずに撮像しているため、Ｘ線源１で反射した風５１が第１格子３に到達する。この場合、第１格子３に振動が生じる。第１格子３に振動した場合、位相コントラスト画像４５の画質が劣化する。具体的には、第１格子３が振動した場合、ステップカーブ４６の形状が崩れるため、比較例による位相コントラスト画像４５では、被写体２０の輪郭２１がぼけたり、内部構造２２が不鮮明になったりする。なお、図１０に示す例では、被写体２０の輪郭２１を二重線で図示することにより、被写体２０の輪郭２１のぼけを表している。また、図１０に示す例では、内部構造２３、内部構造２４および内部構造２５を、二重線で図示するとともに、矩形形状の角部分を丸く図示することにより、内部構造２２の不鮮明さを表している。また、Ｘ線源１で反射した風５１とは、Ｘ線源１によってはね返ることにより第１格子３に向かう風、および、Ｘ線源１によって方向が変えられることにより第１格子３に向かう風を含む。

【0044】

図１１は、本実施形態によって撮像された位相コントラスト画像４１の模式図である。本実施形態では、風よけ部材８を配置しているため、Ｘ線源１で反射した風５１が第１格子３に到達することを抑制することができる。したがって、冷却ファン７から格子に向かう風５１によって第１格子３に振動が生じることを抑制することができる。そのため、図１１に示す位相コントラスト画像４１のように、各内部構造２２がそれぞれ鮮明に描写されるとともに、被写体２０の輪郭２１が鮮明に描写された画像を取得することができる。

【0045】

（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。

【0046】

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、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器２と、Ｘ線源１と検出器２との間に配置された複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）と、検出器２により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、位相コントラスト画像４１を生成する画像処理部６と、Ｘ線源１から離間して設けられ、Ｘ線源１に対して送風することによりＸ線源１を冷却する冷却ファン７と、冷却ファン７からの風５０のうち、複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）の方向に向かう風５１を遮蔽する風よけ部材８と、を備える。これにより、冷却ファン７によってＸ線源１が振動することを抑制することができる。その結果、Ｘ線源１を冷却しながら撮像することができる。また、冷却ファン７によってＸ線源１を冷却する際の風５０が複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）の方向に向かった場合でも、冷却ファン７からの風５０および風５１が風よけ部材８によって遮蔽されるため、複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）が風５０および風５１によって振動することを抑制することができる。その結果、Ｘ線源１を冷却しながら撮像する場合でも、得られる位相コントラスト画像４１の画質が劣化することを抑制することができる。

【0047】

また、本実施形態では、上記のように、風よけ部材８と複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）とは、それぞれ別々の固定部材（固定部材１２、固定部材１３、固定部材１４および固定部材１５）に保持されている。これにより、風よけ部材８と複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）とを同一の固定部材に保持する構成とは異なり、風よけ部材８の振動が同一の固定部材を介して格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）に伝搬することを抑制することができる。その結果、冷却ファン７からの風５０および風５１が複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）に直接当たることによって格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）が振動することを抑制することが可能であるとともに、冷却ファン７からの風５０および風５１によって生じた風よけ部材８の振動によって格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）が振動することを抑制することが可能となるので、格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）に振動が生じることをより抑制することができる。

【0048】

また、本実施形態では、上記のように、冷却ファン７は、Ｘ線の光軸６０と交差する方向（Ｘ方向）から送風する位置に配置されており、風よけ部材８は、Ｘ線源１と複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）との間に配置されている。これにより、冷却ファン７からの風５０がＸ線源１によって反射することにより格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）の方向に向かう場合でも、風よけ部材８によって複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）の方向に向かう風５１を遮蔽することができる。その結果、複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）に風５１が当たることを抑制することができる。

【0049】

また、本実施形態では、上記のように、冷却ファン７は、Ｘ線源１と風よけ部材８との間に配置されている。これにより、Ｘ線源１によって反射することにより格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）の方向に向かう風５１を遮蔽することが可能であるとともに、冷却ファン７から格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）の方向に向かう風５０を遮蔽することができる。その結果、格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）に風５０および風５１が当たることをより一層抑制することができる。

【0050】

また、本実施形態では、上記のように、複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高める第１格子３と、自己像を形成するための第２格子４とを含み、冷却ファン７は、Ｘ線の照射範囲６３外で、かつ、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置されており、風よけ部材８は、少なくとも、Ｘ線の光軸６０上で、かつ、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置されている。ここで、第１格子３は、複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）のうち、最もＸ線源１に近い位置に配置されるとともに、格子の周期３０が他の格子の周期（第２格子４の周期３１、および、第３格子５の周期３２）よりも小さい。したがって、第１格子３に生じる振動がわずかであったとしても、位相コントラスト画像４１の画質に対する影響が、他の格子（第２格子４、および、第３格子５）よりも大きい。そこで、上記のように構成することにより、冷却ファン７からの風５０が第１格子３に当たることを抑制することができる。その結果、冷却ファン７からの風５０によって第１格子３が振動することを抑制することが可能となるので、位相コントラスト画像４１の画質が劣化することを抑制することができる。

【0051】

また、本実施形態では、上記のように、風よけ部材８は、板状形状を有しているとともに、冷却ファン７からの風５０のうち、Ｘ線源１によって反射することにより第１格子３の方向に向かう風５１を遮蔽するように構成されている。これにより、風よけ部材８によって、冷却ファン７からの風５０およびＸ線源１によって反射した風５１が第１格子３に当たることを抑制することができる。その結果、第１格子３に振動が生じることをより抑制することが可能となるので、位相コントラスト画像４１の画質が劣化することをより抑制することができる。

【0052】

また、本実施形態では、上記のように、風よけ部材８は、Ｘ線の光軸６０上で、かつ、Ｘ線源１と第１格子３との間において、風よけ部材８とＸ線源１との間の距離３３が、風よけ部材８と第１格子３との間の距離３４よりも小さくなる位置に配置されている。これにより、風よけ部材８をＸ線源１の近傍に配置することが可能となるので、Ｘ線源１によって反射した風５１が拡散する前に遮蔽することができる。その結果、第１格子３の近傍に風よけ部材８を配置する構成と比較して、風よけ部材８の大きさを小さくすることができる。

【0053】

また、本実施形態では、上記のように、風よけ部材８は、Ｘ線の光軸６０上で、かつ、Ｘ線源１と複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）との間に配置されるとともに、Ｘ線源１から照射されるＸ線が通過する開口部８０を有している。これにより、風よけ部材８が開口部８０を有していない構成と異なり、風よけ部材８によるＸ線の減衰が生じることを抑制することができる。その結果、検出器２で検出されるＸ線の線量が風よけ部材８によって減少することを抑制することが可能となるので、位相コントラスト画像４１のコントラストが低下することを抑制することができる。

【0054】

また、本実施形態では、上記のように、風よけ部材８は、Ｘ線吸収部材８１を含み、開口部８０は、Ｘ線吸収部材８１に形成された開口である。これにより、Ｘ線源１から照射されたＸ線のうち、開口部８０以外に照射されるＸ線は、Ｘ線吸収部材８１によって吸収される。そのため、Ｘ線が開口部８０以外から透過することを抑制することができる。したがって、Ｘ線源１から照射されるＸ線の照射範囲６３が開口部８０より大きくなるような焦点サイズのＸ線源１を用いることができる。その結果、Ｘ線源１の選択の自由度を向上させることができる。

【0055】

（変形例）
なお、今回開示された実施形態および作用、効果の記載は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0056】

たとえば、上記実施形態では、風よけ部材８が、板状形状を有するＸ線吸収部材８１に開口部８０を設けることにより構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１の風よけ部材８に代えて、図１２に示すような風よけ部材８ａを設けてもよい。風よけ部材８ａは、Ｘ線吸収部材８１と、Ｘ線透過部材８２とを含んでいてもよい。具体的には、風よけ部材８ａは、開口部８０を有するＸ線吸収部材８１と、Ｘ線吸収部材８１を取り囲むように設けられたＸ線透過部材８２とによって形成されていてもよい。Ｘ線透過部材８２は、たとえば、樹脂またはガラスなどを含む。

【0057】

また、上記実施形態では、風よけ部材８が開口部８０を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１に示す風よけ部材８に代えて、図１３に示すような風よけ部材８ｂを設けてもよい。風よけ部材８ｂは、開口部８０を有していなくてもよい。なお、風よけ部材８ｂが開口部８０を有していない構成の場合、風よけ部材８ｂは、Ｘ線透過部材８２によって形成されることが好ましい。なお、風よけ部材８ｂをＸ線透過部材８２によって形成する場合でも、風よけ部材８ｂによるＸ線の減衰がわずかに生じるため、開口部８０を設ける構成の方が好ましい。また、風よけ部材８ｂがＸ線透過部材８２によって形成されるとともに、開口部８０を有する構成の場合、開口部８０と風よけ部材８ｂとの屈折率の違いなどにより、Ｘ線が回折することを抑制するため、開口部８０を通過したＸ線のみが検出器２によって検出されるように、Ｘ線の照射範囲６３を調整することが好ましい。

【0058】

また、上記実施形態では、冷却ファン７からＸ線源１の焦点１ａに向けて直接風５０を送風する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１に示す冷却ファン７に代えて、図１４に示すよう冷却ファン７０を備えていてもよい。冷却ファン７０は、冷却ファン７０から拡散する風５２の向きを調整し、所定の方向に送風するためのダクト７１が設けられていてもよい。冷却ファン７０にダクト７１を設けることにより、冷却ファン７０からの風５２を集約してＸ線源１の焦点１ａに対して送ることが可能となるので、Ｘ線源１の冷却効率を向上させることができる。なお、ダクト７１は、冷却ファン７０の送風口７０ａの周囲に接触した状態で、冷却ファン７０に設けられている。

【0059】

また、上記実施形態では、冷却ファン７がＸ線源１と風よけ部材８との間に配置される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１５に示すように、冷却ファン７は、風よけ部材８と第１格子３との間に配置されていてもよい。なお、冷却ファン７を、風よけ部材８と第１格子３との間に配置する場合、冷却ファン７から直接第１格子３に向かう風５３を遮蔽するとともに、冷却ファン７からの風５４が風よけ部材８によって反射し、第１格子３の方向に向かうことを抑制するために、第２風よけ部材８ｃをさらに設けることが好ましい。

【0060】

また、上記実施形態では、複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）が固定部材１２、固定部材１３、および固定部材１４によって、Ｙ２方向から保持される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１に示す固定部材１２、固定部材１３および固定部材１４に代えて、図１６に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、固定部材１２０、固定部材１３０、固定部材１４０と、各固定部材および格子移動機構１１をＹ１方向から保持する梁部１８を備え、複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）をＹ１方向から保持するように構成されていてもよい。すなわち、複数の格子（第１格子３、第２格子４、および、第３格子５）を吊り下げることによって保持する構成であってもよい。この場合、風よけ部材８は、Ｘ線位相イメージング装置１００の底面などに固定された固定部材１５によって保持すればよい。

【0061】

また、上記実施形態では、複数の格子として、第１格子３、第２格子４および第３格子５を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、検出器の画素ピッチの大きさが、自己像の周期よりも小さければ、検出器によって自己像を直接解像することができる。そのため、図１に示す検出器２に代えて、画素ピッチの大きさが自己像の周期よりも小さい検出器２を備える場合には、図１７に示すＸ線位相イメージング装置１００のように、複数の格子として、第１格子３および第２格子４を備える構成であってもよい。

【0062】

また、上記実施形態では、風よけ部材８のＸＹ平面における大きさが、第１格子３のＸＹ平面における大きさと略等しくなる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。Ｘ線源１によって反射された風５１が、第１格子３の一部分にしか当たらない場合には、風よけ部材８のＸＹ平面における大きさは、第１格子３のＸＹ平面における大きさよりも小さくてもよい。第１格子３に当たる風５１を遮蔽することが可能であれば、風よけ部材８の大きさはどの様な大きさであってもよい。

【0063】

また、上記実施形態では、風よけ部材８が、Ｘ線の光軸６０上で、かつ、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、被写体２０に対して風５０を当てながら撮像する場合、風よけ部材８は、被写体２０と格子との間に配置されてもよい。

【0064】

また、上記実施形態では、冷却ファン７からの風５０およびＸ線源１によって反射した風５１を遮蔽するために風よけ部材８が設けられる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、風よけ部材８に加えて、空調などからの風を遮蔽するための風よけ部材をさらに設けてもよい。

【0065】

また、上記実施形態では、風よけ部材８が板状形状を有しており、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、風よけ部材８は、湾曲した形状を有していていもよい。また、たとえば、風よけ部材８は、箱型の形状を有しており、内部に第１格子３を配置することにより、冷却ファン７からの風５０（風５１）を遮蔽するように構成されていてもよい。冷却ファン７からの風５０（風５１）を遮蔽することが可能であれば、風よけ部材８は、どのような形状を有していてもよい。

【符号の説明】

【0066】

１ Ｘ線源
２ 検出器
３ 第１格子（複数の格子）
４ 第２格子（複数の格子）
５ 第３格子（複数の格子）
６ 画像処理部
７ 冷却ファン
８、８ａ、８ｂ、８ｃ 風よけ部材
１２、１３、１４、１５ 固定部材
２０ 被写体
３３ 風よけ部材とＸ線源との間の距離
３４ 風よけ部材と第１格子との間の距離
４１ 位相コントラスト画像
５０ 風（冷却ファンからの風）
５１ Ｘ線源によって反射することにより第１格子の方向に向かう風
６０ Ｘ線の光軸
６３ Ｘ線の照射範囲
８０ 開口部
８１ Ｘ線吸収部材
１００ Ｘ線位相イメージング装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】