(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検知物を透過した放射線で形成される干渉縞の強度情報から、２πの領域間にラップされた前記被検知物の第１の位相情報を取得する工程と、
前記干渉縞の強度情報から、前記被検知物の吸収強度勾配に関する情報を取得する工程と、
前記吸収強度勾配に関する情報に応じて重み付け関数を取得する工程と、
前記重み付け関数を用いて、前記第１の位相情報をアンラップすることにより第２の位相情報を取得する工程と、
を有することを特徴とする被検体の位相情報を取得する方法。
【請求項２】
前記第２の位相情報を取得する工程は、最小二乗法を実行する工程を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の被検体の位相情報を取得する方法。
【請求項３】
前記第１の位相情報を取得する工程は、
前記干渉縞の強度情報をフーリエ変換することでフーリエ像を取得し、前記フーリエ像から位相に関する情報を切り取る工程を含み、
かつ、
前記吸収強度勾配に関する情報を取得する工程は、
前記フーリエ像から吸収に関する情報を切り取る工程を含むこと
を特徴とする請求項１または２に記載の被検体の位相情報を取得する方法。
【請求項４】
前記位相に関する情報及び前記吸収に関する情報は、
前記フーリエ像のうち同一のキャリア周波数に対応するピークから取得することを特徴とする請求項３に記載の被検体の位相情報を取得する方法。
【請求項５】
前記吸収強度勾配に関する情報は、吸収強度勾配の分布であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の被検体の位相情報を取得する方法。
【請求項６】
前記重み付け関数は、前記吸収強度勾配の分布を複数のピクセルに分割し、
吸収強度勾配の絶対値が所定値より大きい領域を有する第１のピクセルと、
所定値より小さい領域からなる第２のピクセルに、
異なる重み付けを付与する関数であること
を特徴とする請求項５に記載の被検体の位相情報を取得する方法。
【請求項７】
前記重み付け関数は、前記第１のピクセルには０を、
前記第２のピクセルには１を付与する関数であることを特徴とする請求項６に記載の被検体の位相情報を取得する方法。
【請求項８】
前記放射線はＸ線であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の被検体の位相情報を取得する方法。
【請求項９】
放射線発生部で発生した放射線の位相をシフトさせる位相格子と、
前記位相格子及び被検知物を透過した放射線の一部を吸収する吸収格子と、
前記吸収格子を透過した放射線の干渉縞の強度情報を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記干渉縞の強度情報から前記被検知物の位相情報を取得する演算部と、
を有する放射線撮像装置であって、
前記演算部は、
前記干渉縞の強度情報から、２πの領域間にラップされた前記被検知物の第１の位相情報を取得する工程と、
前記干渉縞の強度情報から、前記被検知物の吸収強度勾配に関する情報を取得する工程と、
前記吸収強度勾配に関する情報における勾配の絶対値に応じて重み付け関数を取得する工程と、
前記重み付け関数を用いて、前記第１の位相情報をアンラップすることにより第２の位相情報を取得する工程とを含む演算を行うことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記位相格子は、
前記被検知物と前記吸収格子との間又は前記放射線発生部と前記被検知物との間に配されていることを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
被検知物を透過した放射線で形成される干渉縞の強度情報から、２πの領域間にラップされた前記被検知物の第１の位相情報を取得する工程と、
前記干渉縞の強度情報から、前記被検知物の吸収強度勾配に関する情報を取得する工程と、
前記吸収強度勾配に関する情報に応じて重み付け関数を取得する工程と、
前記重み付け関数を用いて、前記第１の位相情報をアンラップすることにより第２の位相情報を取得する工程と、
をＣＰＵに実行させることを特徴とする解析プログラム。
【請求項１２】
被検知物を透過した放射線で形成される干渉縞の強度情報から、前記被検知物の第１の位相情報を取得する工程と、
前記干渉縞の強度情報から、前記被検知物の吸収強度勾配に関する情報を取得する工程と、
前記吸収強度勾配に関する情報に応じて重み付け関数を取得する工程と、
前記重み付け関数と前記第１の位相情報を用いて第２の位相情報を取得する工程と、を有し、
前記第１の位相情報の最大値と最小値との差は２πよりも小さく、
前記第２の位相情報の最大値と最小値との差は２π以上であることを特徴とする被検体の位相情報を取得する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析方法、該解析方法を用いた放射線撮像装置、該解析方法を実行する解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線の１つであるＸ線は材料内部の非破壊検査などの工業的利用や、Ｘ線写真、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）など医療画像分野での利用など、イメージングの手段として用いられている。Ｘ線を用いたイメージングの手法としては、吸収コントラスト法や位相コントラスト法がある。
【０００３】
吸収コントラスト法では、Ｘ線が被検知物を透過する際に生じるＸ線の減衰に基づいて吸収コントラストを発生させることで、被検知物の画像を得るものである。
【０００４】
一方、位相コントラスト法では、Ｘ線が被検知物を透過する際に生じる位相の変化に基づいて位相コントラストを発生させて画像を得るものである。これをＸ線位相イメージングという。Ｘ線位相イメージングでは、軽元素からなる生体軟組織に優れた感度を示すため、医用画像への応用が期待されている。
【０００５】
ここで、Ｘ線位相イメージングで取得できる位相の変化の情報は、解析の処理過程において２πの領域間にラップされてしまう。そのため、ラップされた位相をアンラップすることで真の位相を取得し、復元位相像を得る必要がある。しかし、被検知物のエッジ部分では位相が大きく変化するため、ラップされた位相に関する情報は位相とび、すなわち、位相が不連続に変化する箇所を含んだものとなってしまう。位相が不連続に変化する箇所を含んだ位相情報をアンラップすると、連続に変化する箇所との間に矛盾が生じ復元位相像に、実際にはない歪みが生じてしまう、という問題が生じる場合がある。
【０００６】
そこで、非特許文献１には、最小二乗法を利用して繰り返し計算を行うことによりアンラップを行う手法が開示されている。また、非特許文献１では、位相が不連続に変化する箇所が存在する場合でも、歪みを最小化するように、重み付け関数を用いて最小二乗法を実行する手法を開示している。ここで、重み付け関数とは、位相が不連続な箇所と連続する箇所とでアンラップの際の重み付けを変える関数である。重み付け関数を用いることにより、歪みの少ない像を得ることができる。
【０００７】
非特許文献１に開示されているアンラップの具体的な手法は以下の通りである。
（ｉ）：ラップされた位相情報を取得する。
（ｉｉ）：仮の真の位相の値を決め、その値をもとに重み付け関数を設定する。
（ｉｉｉ）：（ｉｉ）で設定した重み付け関数を用いて、最小二乗法により真の位相の最適値（第１の値）を計算する。すなわち、残差の二乗和が最小になるときの真の位相の値を求める。
（ｉｖ）：（ｉｉｉ）で求めた真の位相の最適値（第１の値）から重み付け関数を再設定する。
（ｖ）：（ｉｖ）で設定した重み付け関数を用いて最小二乗法により真の位相の最適値（第２の値）を計算する。
（ｖｉ）：以上のような計算を残差の二乗和が一定の値に収束するまで繰り返し行うことで、より正確な重み付け関数を求め、より正確な真の位相の値を算出する。
【非特許文献１】Ｄｅｎｎｉｓ  Ｃ．  Ｇｈｉｇｌｉａ  ａｎｄ  Ｌｏｕｉｓ  Ａ．Ｒｏｍｅｒｏ，Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ，Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．１０（１９９６）
【発明の開示】
【０００８】
上述の計算方法では、重み付け関数と真の位相の値を交互に修正しながら繰り返し計算するため、正確な真の位相の値を求めるのに時間がかかってしまう、という課題がある。
【０００９】
一方、上記の繰り返し計算の回数を少なくすれば、重み付け関数が早く求まり、真の位相の値も早く求めることができるが、正確性に欠けるという課題が生じてしまう。
【００１０】
そこで本発明は、非特許文献１に比べて、高速かつ簡便に、正確な重み付け関数を生成し、高速にアンラップすることのできる方法を提供することを目的とする。
【００１１】
第一の本発明は、被検知物を透過した放射線の干渉縞の強度情報を利用した放射線撮像装置に用いる解析方法であって、前記干渉縞の強度情報から、２πの領域間にラップされた前記被検知物の第１の位相情報を生成する工程と、前記干渉縞の強度情報から、前記被検知物の吸収強度勾配に関する情報を生成する工程と、
前記吸収強度勾配に関する情報における勾配の絶対値に応じて重み付け関数を生成する工程と、前記重み付け関数を用いて、前記第１の位相情報をアンラップすることにより第２の位相情報を生成する工程と、を有することを特徴とする解析方法である。
【００１２】
第二の本発明は、放射線発生部と、前記放射線発生部により発生した放射線の位相をシフトさせる位相格子と、前記位相格子及び被検知物を透過することにより形成される自己像を強調するための吸収格子と、前記吸収格子を透過した放射線の干渉縞の強度情報を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記干渉縞の強度情報から前記被検知物の像を得るための演算を行う演算部と、を有する放射線撮像装置であって、前記演算部は、前記干渉縞の強度情報から、２πの領域間にラップされた前記被検知物の第１の位相情報を生成する工程と、前記干渉縞の強度情報から、前記被検知物の吸収強度勾配に関する情報を生成する工程と、
前記吸収強度勾配に関する情報における勾配の絶対値に応じて重み付け関数を生成する工程と、前記重み付け関数を用いて、前記第１の位相情報をアンラップすることにより第２の位相情報を生成する工程とを含む演算を行うこと、を特徴とする放射線撮像装置である。
【００１３】
第三の本発明は、被検知物を透過した放射線の干渉縞の強度情報を利用した放射線撮像装置に用いる解析プログラムであって、前記干渉縞の強度情報から、２πの領域間にラップされた前記被検知物の第１の位相情報を生成する工程と、前記干渉縞の強度情報から、前記被検知物の吸収強度勾配に関する情報を生成する工程と、前記吸収強度勾配に関する情報における勾配の絶対値に応じて重み付け関数を生成する工程と、前記重み付け関数を用いて、前記第１の位相情報をアンラップすることにより第２の位相情報を生成する工程と、をＣＰＵに実行させることを特徴とする解析プログラムである。
本発明によれば、非特許文献１に比べて、正確な重み付け関数を高速かつ簡便に生成できるので、アンラップを高速かつ簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る解析方法のフローチャートの一例を示したものである。
【図２】フーリエ像の概念図である。
【図３】被検知物のエッジ部分を説明するための図である。
【図４】重み付け関数の付与の仕方の一例を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る放射線撮像装置における演算部の機能ブロック図の一例である。
【図７】本発明の実施例における被検知物の断面図である。
【図８】本発明の実施例における被検知物の吸収強度勾配の分布を示した図である。
【図９】本発明の実施例における被検知物の復元位相像を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（解析方法）
本発明に係る放射線の干渉縞の強度情報を利用した放射線撮像装置に用いる解析方法の実施形態の一例について説明する。
【００１６】
干渉縞の強度情報を取得してから、復元位相像を得るまでのフローチャートを図１に示す。以下、図１のフローチャートの各ステップについて順を追って示していく。
【００１７】
まず、Ｓ１０１では干渉縞の強度情報を取得する。ここでいう「干渉縞の強度情報とは」放射線を干渉計等で干渉させて生じる干渉縞のパターン、明るさ等、干渉縞の性質を表すための情報を意味する。また、「放射線」とは、Ｘ線、α線、β線、γ線、紫外線等や、電子線等の粒子線や電磁波を含む広義の放射線を意味する。なお、放射線としては、透過と吸収が同時に起きるＸ線が好ましい。その中で、極端に波長の短いものよりもある程度の吸収も起きる０．１Åから５Å程度のＸ線が望ましい。また、波長領域に対して透過性と吸収性をあわせて持つ被検知物を対象にするのであれば、レーザーのようにコヒーレントな電磁波を用いることも可能である。照射するＸ線は、完全にコヒーレントである必要はなく、干渉が生じる程度のコヒーレンス長（可干渉距離）を有していればよい。例えば、タルボ干渉計の場合、用いる格子の周期より長いコヒーレンス長を有していれば干渉が生じる。
【００１８】
ここで、検出された干渉縞の強度情報は、以下の式で表される。
【００１９】
【数１】
0005456032.tif 000002
【００２０】
式（１）において、ａ（ｘ，ｙ）は干渉縞のパターンに関わらないバックグラウンドを表し、ｂ（ｘ，ｙ）は干渉縞の明るさを表す。また、ｆ０は干渉縞のキャリア周波数を表し、φ’（ｘ，ｙ）は放射線が被検知物を透過した際に生じる位相の変化を表す。キャリア周波数ｆ０とは、干渉縞を発生させる際に用いる回折格子の格子周期によって決まるパラメータである。
【００２１】
式（１）は以下の式に変形できる。
【００２２】
【数２】
0005456032.tif 000003
【００２３】
ただし、ｃ（ｘ，ｙ）は、
【００２４】
【数３】
0005456032.tif 000004
【００２５】
である。ここで、式（３）は位相に関する情報のみ含まれた式になっているが、吸収に関する情報を含んだ式へと拡張する。すなわち、吸収強度勾配をΨ（ｘ，ｙ）として、
【００２６】
【数４】
0005456032.tif 000005
【００２７】
とする。ただし、φ’（ｘ，ｙ）とｂ（ｘ，ｙ）の関係は、
【００２８】
【数５】
0005456032.tif 000006
【００２９】
である。なおｂ０は定数である。
【００３０】
次に、Ｓ１０２では、式（２）を、Ｍｉｔｓｕｏ  Ｔａｋｅｄａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．，Ｖｏｌ．７２，Ｎｏ．１（１９８２）等に記載のフーリエ変換法を実行して式（６）を得る。
【００３１】
【数６】
0005456032.tif 000007
【００３２】
ここでＧ（ｆｘ，ｆｙ）、Ａ（ｆｘ，ｆｙ）、Ｃ（ｆｘ，ｆｙ）はそれぞれｇ（ｘ，ｙ）、ａ（ｘ，ｙ）、ｃ（ｘ，ｙ）に対する二次元のフーリエ変換で、ｆｘ、ｆｙはそれぞれ空間周波数のｘ成分、ｙ成分を表す。式（６）の概念図を図２に示す。図２をフーリエ像という。フーリエ像のもつ３つのピークのうち、中心のピーク２１０はＡ（ｆｘ，ｆｙ）に由来し、吸収に関する情報のみをもつ。それ以外のピーク（キャリア周波数ｆ０に対応するピーク）２２０は一方がＣ（ｆｘ，ｆｙ）に、もう一方がＣ＊（ｆｘ，ｆｙ）に由来し、いずれも位相に関する情報及び吸収に関する情報をもつ。
【００３３】
Ｓ１０３では、キャリア周波数に対応するピークのうち、いずれか１つのピーク周辺の情報を切り取り、周波数空間の原点に移動させ、逆フーリエ変換を実行する。Ｓ１０３によって、位相に関する情報と吸収に関する情報を両方もつ情報が得られる。
【００３４】
なお、本発明に係る解析方法においては、以上のフーリエ変換法の他に縞走査法等を用いて、位相に関する情報と吸収に関する情報を取得してもよい。
【００３５】
Ｓ１０４では、Ｓ１０３で得られた情報から、第１の位相情報をφ’（ｘ，ｙ）得る。「位相情報」とは、放射線が被検知物を透過する際にその屈折率の違いによって変化された位相を表すパラメータのことである。
【００３６】
Ｓ１０５では、Ｓ１０３で得られた情報から吸収強度勾配に関する情報を取得する。吸収強度勾配の情報として、吸収強度勾配の分布が好ましいが、吸収強度勾配が所定値に対して大きい箇所（被検知物のエッジ部等）あるいは小さい箇所がわかるものであれば、どのようなものでもよい。以下では、吸収強度勾配に関する情報が吸収強度勾配Ψ（ｘ，ｙ）の分布である場合について説明する。
【００３７】
ここで、吸収強度勾配Ψ（ｘ，ｙ）の分布は、Ｓ１０３においてフーリエ像の中心のピーク２１０を切り取ることによって得られる情報から生成することもできるが、第一の位相情報を得るために取得した同一のピークから生成することが好ましい。なぜなら、同一のピークから得た吸収に関する情報と位相に関する情報とは相関性が高く、後述する重み付け関数を用いたアンラップ工程において、より歪みの少ない復元位相像を得られるからである。
【００３８】
さらにＳ１０５では、得られた吸収強度勾配Ψ（ｘ，ｙ）の分布から重み付け関数Ｕ、Ｖを生成する。重み付け関数の具体的な生成手法については後述する。
【００３９】
また、重み付け関数を生成する工程Ｓ１０５を行った後に、第一の位相情報を生成する工程Ｓ１０４を行ってもよい。
【００４０】
ここで、Ｓ１０４で取得した第１の位相情報φ’（ｘ，ｙ）は、２πの領域間にラップされた状態となっている。「２πの領域間にラップされた」とは０から２π、−πからπなど２πの領域間に畳み込まれている状態のことをいう。そこで、ラップされた第１の位相情報φ’（ｘ，ｙ）からラップされていない真の位相φ（ｘ，ｙ）を求める必要がある。このようにラップされた位相情報からラップされていない位相情報へと変換するための計算をアンラップということもある（以下、アンラップという）。
【００４１】
真の位相φ（ｘ，ｙ）は下記の式（７）から式（１０）の４つの式を連立することで求める（非特許文献１参照）。具体的には、まずＳ１０４で得られたφ’（ｘ，ｙ）の値を各式に代入したときに、式（８）におけるε２が最小になるようなｎ（ｘ，ｙ）を求める。すなわち、最小二乗法を実行する。次に、求めたｎ（ｘ，ｙ）を式（７）に代入することで、第２の位相情報である真の位相φ（ｘ，ｙ）を求める。ただし、ｎ（ｘ，ｙ）は整数で、Ｗはラッピング演算子、Ｕ及びＶは重み付け関数である。
【００４２】
【数７】
0005456032.tif 000008
【００４３】
ここで、被検知物のエッジ部分において、ラップされた位相情報φ’（ｘ，ｙ）をアンラップする際に生じる問題について図３を用いて説明する。図３は、被検知物を円柱としたときの断面図を示したもので、被検知物がない領域を３１０、被検知物の占める領域を３２０、両者の領域の境界部分（エッジ部分）を３３０で表した。
【００４４】
被検知物がない領域３１０、被検知物の占める領域３２０では、位相の変化が小さく滑らかであるので、位相が連続的に変化する箇所として検出される。しかし、被検知物のエッジ部分３３０では位相が大きく変化するため、ラップされた位相が不連続に変化する箇所として検出される。位相が不連続に変化する箇所では、アンラップをする際に計算上矛盾が生じてしまい、最終的に得られる復元位相像に歪みが生じてしまう。
【００４５】
一方、位相変化が大きい被検知物のエッジ部分では、吸収強度勾配も大きい。
【００４６】
そこで、吸収強度勾配の分布における吸収強度勾配が大きい箇所では、位相の不連続な変化を許可するような重み付け関数Ｕ、Ｖを生成し、前述のアンラップの際に付与することで、歪みのない復元位相像を得るようにする。すなわち、位相が不連続に変化する箇所では、重み付け関数Ｕ、Ｖを、計算上矛盾が生じないような値に設定してアンラップを行う。
【００４７】
重み付け関数のＵ、Ｖの具体的な生成方法について、図４を用いて説明する。図４は、図３の点線で囲まれた領域における吸収強度勾配の分布を表したものである。図４において太線４１０は吸収強度勾配が所定値より大きい部分であり、被検知物のエッジ部分に対応している。
【００４８】
まず、吸収強度勾配の分布を図４のように複数のピクセルに分割する。次に、該ピクセルのうち、吸収強度勾配の絶対値が所定値より大きい領域を有するピクセルを第１のピクセル４２０とし、所定値より小さい領域からなるピクセルを第２のピクセル４３０とする。そして、第１のピクセル４２０と第２のピクセル４３０に異なる値が付与されるように重み付け関数を生成する。
【００４９】
なお、重み付け関数のとる値として、被検知物の形状等に応じて０から１のうち適切な値を選ぶことができる。ここでいう適切な値とは、結果的に歪みの少ない復元位相像を得られるような値のことをいう。例えば位相が不連続になっており、不連続を完全に許可する場合、０とすればよく、位相が不連続になっていない箇所では１などの値にすればよい。また、重み付け関数を決める基準となる所定値についても、結果的に歪みの少ない復元位相像を得られるように、適切な値を選択することが可能である。さらに、所定値を２つ以上設定し、重み付けをより詳細に行うこともできる。また、吸収強度勾配の絶対値と重み付け関数の値が１対１対応の関係になるような設定にしてもよい。
【００５０】
なお、分割するピクセルの数は、吸収強度勾配の所定値より大きい部分と所定値より小さい部分との区別がつく程度の数以上であれば、どの程度の数でもよい。また、分割する方向、ピクセルの形状等は任意である。
【００５１】
このように、本発明の重み付け関数の生成方法は、繰り返し計算を必要としないため、非特許文献１の生成方法に比べて、高速かつ簡便に重み付け関数を生成することができる。
【００５２】
上記の方法で生成した重み付け関数を、式（８）に代入し、前述のアンラップを行うことで、第２の位相情報である真の位相φが求まる（Ｓ１０６）。
【００５３】
そして、Ｓ１０６で取得した第２の位相情報から復元位相像を得ることができる（Ｓ１０７）。
【００５４】
（放射線撮像装置）
本発明に係る放射線撮像装置の実施形態について、タルボ干渉計を用いたＸ線位相イメージング装置を例にして説明する。
【００５５】
タルボ干渉計を用いたＸ線位相イメージング装置の構成の一例を図５に示す。該Ｘ線位相イメージング装置を用いた場合において、Ｘ線を発生してから復元位相像を得るまでの流れを具体的に説明する。
【００５６】
まず、放射線発生部であるＸ線源５１０から発生したＸ線が被検知物５２０を透過する。Ｘ線は、該被検知物５２０を透過する際に、該被検知物５２０の形状等に応じた位相の変化及び吸収を生じる。該被検知物５２０を透過したＸ線は、位相格子５３０を透過すると自己像を形成する。ここで「自己像」とは、該位相格子５３０の格子周期を反映した周期的強度分布を意味する。Ｘ線は該自己像が形成される位置に配された吸収格子５４０を透過することによって強調される。該吸収格子５４０を透過したＸ線の干渉縞の強度情報は、検出部である検出装置５５０によって検出される。該検出装置５５０は、放射線の干渉縞の強度情報を検出することのできる素子のことであり、例えばＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像装置が挙げられる。
【００５７】
該検出装置５５０で検出された干渉縞の強度情報は、前述の解析方法における各工程の演算を行う演算部５６０によって解析される。演算部５６０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５６１を有している。
【００５８】
演算部５６０の機能ブロック図の一例を図６に示した。まず、干渉縞の強度情報取得部６１０では、検出装置５５０からの入力のうち干渉縞の強度情報を取得する。フーリエ変換部６２０では、得られた干渉縞の強度情報をフーリエ変換し、フーリエ像を取得する。逆フーリエ変換部６３０では、得られたフーリエ像のうち、キャリア周波数に対応するピーク周辺の情報を切り取り、周波数空間の原点に移動させ逆フーリエ変換を行う。第１の位相情報生成部６４０では、逆フーリエ変換によって得られた情報から第１の位相情報を生成する。また、重み付け関数生成部６５０では、逆フーリエ変換によって得られた情報から吸収強度勾配の分布を取得し、それに基づいて重み付け関数を取得する。第２の位相情報生成部６６０では、得られた重み付け関数を用いて第１の位相情報をアンラップし、第２の位相情報を生成する。復元位相像取得部６７０では、得られた第２の位相情報から復元位相像を取得する。
【００５９】
ここで、上記の演算はＣＰＵ等によって行われるが、１つのＣＰＵで全ての演算を行ってもよいし、複数のＣＰＵで演算を行ってもよい。なお、第１の位相情報生成部６４０で行う演算と、重み付け関数生成部６５０で行う演算とを同じＣＰＵで行う場合、先に行う演算の演算結果等を記憶するメモリ等を有していてもよい。また、演算部５６０はＣＰＵ等やメモリ等の他にも、ハードディスクなどの記憶装置を有していてもよい。
【００６０】
ここで、放射線の干渉縞が生じるものとしてタルボ干渉計の他に結晶干渉計を用いた放射線撮像装置などが挙げられるが、本発明はそれらでもよい。また、タルボ干渉計において、検出装置５５０の分解能が高い場合は、吸収格子５４０を設けなくてもよい。
【００６１】
なお、上記の実施形態では被検知物が、Ｘ線源５１０と位相格子５３０の間にある場合について説明したが、位相格子５３０と吸収格子５４０の間にあってもよい。
【００６２】
また、本発明に係る放射線撮像装置は、得られた位相復元像を出力する出力部を有していてもよい。出力部としては、画面に表示するディスプレイ、紙媒体やフィルム等に印刷するプリンター等が挙げられる。また、得られた復元位相像を記録する記録部や、記憶する記憶部を有していてもよい。記録部としてはＣＤ等に記録する記録装置等が、記憶部としてはハードディスク等が挙げられる。
【００６３】
（解析プログラム）
本発明に係る解析プログラムの実施形態の一例について説明する。
【００６４】
本発明の解析プログラムは、前述の解析方法における各ステップをＣＰＵ等の演算装置に実行させることができるプログラムのことをいう。本発明の解析プログラムの使い方として、前記プログラムのコードを記録した記録媒体をコンピュータ等に供給し、該コンピュータ等の有するＣＰＵやＭＰＵ等が、記憶媒体に格納されたプログラムのコードを読み出して実行する、などが考えられる。
【実施例】
【００６５】
本発明に係る実施例について説明する。本実施例では、前述の解析方法を前述のタルボ干渉計を用いたＸ線位相イメージング装置に適用して計算を行った場合について説明する。なお、用いたパラメータを以下に示す。
【００６６】
まず、Ｘ線は１７．７ｋｅＶ、０．７Åのコヒーレントな硬Ｘ線とした。被検知物としては直径０．２５６ｍｍ、高さ０．１ｍｍの円柱状のシリコンとした。円柱状のシリコンの断面図を図７に示す。Ｘ線は円柱の中心軸（円柱側面の２つの円の中心と中心を結ぶ軸）と平行に照射するものとした。なお計算の範囲は、０．５１２ｍｍ四方の正方形とし、正方形の中心が円柱状のシリコンの中心軸と一致していることとした。位相格子、吸収格子は、８μｍの周期を有し、１周期ごとにπの位相シフトを生じさせる格子とした。位相格子と吸収格子の間の距離は、本装置構成のタルボ干渉計において最初の自己像が得られる距離である１１．４３ｃｍとした。計算に使用した画像は縦横共に５１２画素の大きさである。
【００６７】
次に、本実施例における重み付け関数の生成方法について説明する。
【００６８】
まず、上記パラメータ設定のもとに生じる干渉縞の強度情報をフーリエ変換しフーリエ像を取得した。次に、得られたフーリエ像のうち、キャリア周波数に対応するピークＣ（ｆｘ，ｆｙ）（式（６））を切り取って周波数空間の原点に移動させ、逆フーリエ変換を実行した。次に、逆フーリエ変換により得られた式の偏角から第１の位相情報φ’（ｘ，ｙ）を計算した。また、逆フーリエ変換により得られた式の絶対値から吸収強度勾配の分布を求め、その逆数を規格化し重み付け関数とした。得られた吸収強度勾配の分布を図８に示す。得られた第１の位相情報と重み付け関数を用いて真の位相の値を求め、復元位相像を得た。
【００６９】
得られた復元位相像を図９に示す。この計算結果から、歪みの少ない円柱の断面の像を得られることがわかった。
【００７０】
次に重み付け関数を生成するために要する時間を測定した。計算条件は、上記と同様である。表１は、繰り返し計算を１回とした場合に、本発明に係る手法を用いて重み付け関数を生成するために要する時間を、画素数毎に示した表である。比較例として、非特許文献１に開示の手法を用いて重み付け関数を生成するために要する時間を併記した。表１より、全ての画素数において、本発明に係る手法の方が非特許文献１に開示の手法よりも、重み付け関数を生成するために要する時間が短いことが分かる。
【００７１】
【表１】
0005456032.tif 000009
【００７２】
次に復元位相像を得るために要する時間を測定した。計算条件は、上記と同様である。表２は、繰り返し計算の回数を５、１０、２０、５０とした場合に、本発明に係る手法を用いて復元位相像を得るために要する時間を示した表である。比較例として、非特許文献１に開示の手法で生成した重み付け関数を用いて復元位相像を得るために要する時間を併記した。表２より、本発明に係る手法の方が非特許文献１に開示の手法よりも、復元位相像を得るために要する時間が短いことが分かる。
【００７３】
【表２】
0005456032.tif 000010
【００７４】
以上の結果より、本発明に係る解析方法を用いた場合、非特許文献１に開示の手法を用いた場合よりも、高速かつ簡便に、正確な重み付け関数を生成でき、より高速にアンラップすることが可能である。なお、本発明は上記実施例に限られず、他の種々の態様にて実施可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図７】
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【図９】
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