(57)【要約】  このＸ線位相差撮像システム（１００）は、Ｘ線源（１）と、Ｘ線検出器（４）と、格子部と、制御部（６）と、を備える。制御部（６）は、Ｘ線源（１）とＸ線検出器（４）とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得する。
2019111505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、前記第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、
前記格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、
前記Ｘ線検出器から、Ｘ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、
前記格子部の位置ずれを取得する制御部と、
を備え、
前記第１格子部および前記第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、前記撮影領域部以外の検知領域部とを含み、
前記第１格子部および前記第２格子部のうちの少なくとも１つの前記検知領域部は、前記撮影領域部とはスリットパターンが異なり、
前記制御部は、前記検知領域部における前記Ｘ線画像の干渉縞に基づいて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子部の位置ずれ、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による前記格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成される、Ｘ線位相差撮像システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記Ｘ線画像の干渉縞を前記フーリエ変換後画像に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピークと１次ピークとの間の距離から、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子部の位置ずれ、および前記光軸回りの回転による前記格子部の位置ずれを取得するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記検知領域部の前記Ｘ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれを取得するように構成されている、請求項２に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項５】
前記格子部の位置を調整するための位置調整機構をさらに備え、
前記制御部は、取得した前記格子部の位置ずれに基づき、前記格子部の位置を前記位置調整機構により調整する制御を行うように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記Ｘ線画像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した前記格子部の位置ずれに基づいて、前記格子部の位置の調整を行うように前記位置調整機構を制御するように構成されている、請求項５に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項７】
前記検知領域部は、撮影領域外に設けられている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項８】
前記検知領域部は、撮影領域内に設けられている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項９】
前記検知領域部は、前記撮影領域部の中心点の直上に設定されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項１０】
前記第２格子部の前記検知領域部は、前記撮影領域部と異なるスリットパターンを有し、前記第１格子部の前記検知領域部は、前記撮影領域部と同じスリットパターンを有している、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線位相差撮像システムに関し、特に、複数の格子を用いて撮影を行うＸ線位相差撮影装置の格子の位置ずれの取得および格子の位置調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線位相差撮像システムが知られている。そのようなＸ線位相差撮像システムは、たとえば、国際公開第２０１４／０３０１１５号に開示されている。【０００３】
国際公開第２０１４／０３０１１５号には、ソース格子を並進させて発生させた干渉縞を検出することによって位相コントラスト像を撮像するＸ線位相差撮像システムが開示されている。国際公開第２０１４／０３０１１５号に開示されているＸ線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、ソース格子と、位相格子と、吸収格子と、検出器とを備えたＸ線位相差撮像装置を含む。このＸ線位相差撮像装置は、いわゆるタルボ・ロー干渉計である。また、上記特許文献１に開示されているＸ線位相差撮像システムは、干渉縞が所定の周期となるようにソース格子を並進させる並進信号を取得し、取得された並進信号に基づいてソース格子を並進させることによって位相コントラスト像を撮像するように構成されている。【０００４】
ここで、タルボ・ロー干渉計では、ソース格子を通過したＸ線が位相格子に照射される。照射されたＸ線は、位相格子を通過する際に回析し、所定距離（タルボ距離）離れた位置に位相格子の自己像を形成する。形成された位相格子の自己像の周期は、汎用の検出器では検出することができない程小さいものである。したがって、タルボ・ロー干渉計では、位相格子の自己像が形成される位置に吸収格子を配置し、汎用の検出器でも検出することが可能な干渉縞を形成する。また、タルボ・ロー干渉計では、格子のいずれか１つを格子の周期方向に並進させながら複数回撮影（縞走査撮影）を行うことにより、自己像のわずかな変化を検出し、位相コントラスト像を取得することができる。【０００５】
タルボ・ロー干渉計を用いて、位相コントラスト像を取得するためには、被写体なしで撮影した画像（エアデータ）と、被写体を置いて撮影した画像（サンプルデータ）とを撮影する必要がある。このとき、エアデータはサンプルデータと同じ条件下において撮影したものを用いる。そのため、条件が変わらなければ、エアデータは一度取得した後は再度取得する必要はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０３０１１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
国際公開第２０１４／０３０１１５号に記載のタルボ・ロー干渉計では、位相格子と吸収格子との相対位置が設計位置からずれている場合、意図しない干渉縞が発生する。この場合、意図しない干渉縞が検出器によって検出されるため、意図しない干渉縞に起因して、撮像画像にアーティファクト（虚像）が発生するという不都合がある。なお、「意図しない干渉縞」とは、被写体を配置していない状態において発生する、位相格子と吸収格子との相対位置のずれに起因する干渉縞のことである。また、「アーティファクト（虚像）」とは、意図しない干渉縞に起因して発生する、位相コントラスト画像の乱れや位相コントラスト画像の画質の低下のことである。【０００８】
しかしながら、格子の位置ずれが生じないように、機械的に抑制することは難しい。そのため、使用者は、同じ撮影条件を維持するために、定期的にエアデータを更新する必要があった。また、仮に自動ステージを用いて自動的にエアデータを更新するような機構を設けたとしても、更新頻度が多いと測定時間がその分増加するため、ユーザーにストレスがかかっていた。【０００９】
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、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することが可能なＸ線位相差撮像システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、Ｘ線検出器から取得したＸ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、格子部の位置ずれを取得する制御部と、を備え、第１格子部および第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、撮影領域部以外の検知領域部とを含み、第１格子部および第２格子部のうちの少なくとも１つの検知領域部は、撮影領域部とはスリットパターンが異なり、制御部は、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成される。【００１１】
この発明の一の局面におけるＸ線位相差撮像システムでは、上記のように、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。このように構成することにより、第１格子部の検知領域部と第２格子部の検知領域部とが、干渉することにより生成される干渉縞に基づいて位置ずれを取得することができる。その結果、使用者は、エアデータを再取得しなくとも、通常の撮影によって干渉縞を生成させることによって、容易に格子の位置ずれ（撮影条件の変化）を取得できる。すなわち、干渉縞の位相、周期の変化を解析することにより、エアデータ撮影時からサンプルデータ撮影時までに生じた格子の位置ずれを取得できる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することができる。【００１２】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されている。ここで、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれが生じている場合は、フーリエ変換後画像に現れる１次ピークの位置が異なる。すなわち、フーリエ変換後画像の１次ピークの位置の変化を基にして、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得することができる。その結果、上記のように構成すれば、使用者は、取得したフーリエ変換後画像から、格子部の位置ずれを取得することができる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、最初にエアデータを取得したときと同じ撮影条件を維持することができる。【００１３】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピークと１次ピークとの間の距離から、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の結果の０次ピークと１次ピークとのＸ軸方向の距離として現れる。また、光軸回りの回転による格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の０次ピークと１次ピークとのＹ軸方向の距離として現れる。そのため、上記のように構成すれば、使用者は、フーリエ変換後画像からＸ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを容易に取得することができる。【００１４】
この場合、好ましくは、検知領域部のＸ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、格子部のスリットに直交する方向への位置ずれは、逆フーリエ変換後の結果に位相のずれとして現れる。そのため、上記構成にすれば、使用者は、格子部のスリットに直交する方向の位置ずれを容易に取得することができる。【００１５】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、格子部の位置を調整するための位置調整機構をさらに備え、制御部は、取得した格子部の位置ずれに基づき、格子部の位置を位置調整機構により調整する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、位置調整機構により格子の位置の調整が行われるため、使用者は、取得した格子の位置を調整する作業を行なう必要がない。その結果、より容易に同じ撮影条件を維持することができるので、使用者の負担を軽減することができる。【００１６】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、Ｘ線画像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づいて、格子部の位置の調整を行うように位置調整機構を制御するように構成されている。このように構成すれば、格子の位置ずれを取得するたびに位置調整機構によって格子の位置を調整することにより、極力正確に、同一の撮影条件を維持することができる。また、Ｘ線画像を複数枚生成するごとに位置調整機構によって格子の位置を調整することにより、１枚生成するごとに位置を調整する場合に比べて、位置調整機構が位置を調整する頻度を少なくすることができる。その結果、実用上問題ない範囲で撮影条件を維持しつつ、格子の位置調整にかかる時間が少なくすることができる。【００１７】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、検知領域部は、撮影領域部外に設けられている。このように構成すれば、撮影領域部内の一部のスリットパターンを変更するなど、スリットパターンを複雑にすることなく、撮影領域部のスリットパターンと、検知領域部のスリットパターンとを別々に設計および形成することができる。その結果、使用者は、検知領域部を設けた第１格子部および第２格子部を容易に作成することができる。【００１８】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、検知領域部は、格子領域部内に設けられている。このように構成すれば、撮影領域部中に検知領域部を設けることにより、スリットパターンの形成領域を、複数箇所に分離する必要が無い。その結果、全体の格子サイズが大型化することを抑制することができる。【００１９】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、検知領域部は、撮影領域の中心点の直上に設定されている。ここで、撮影領域の横（中心点からスリットに直交する方向）に設けた場合、Ｘ線が格子部のスリットに対して斜めに入射することになり、スリットにぶつかることでＸ線の減衰が生じる。しかしながら、中心点の直上に設定した場合、Ｘ線がスリットに対して垂直に入射するために、スリットにぶつからずＸ線の減衰が生じない。そのため、上記構成にすれば、検知領域部において、十分な量のＸ線を検知することができるため、干渉縞が鮮明なＸ線画像を生成することができる。【００２０】
上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、第２格子部の検知領域部は、撮影領域部と異なるスリットパターンを有し、第１格子部の検知領域部は、撮影領域部と同じスリットパターンを有している。このような構成にすれば、第１格子部の撮影領域部が自己像を形成する位置と検知領域部が自己像を形成する位置とが同じになる。そのため、撮影領域部および検知領域部の各々が自己像を形成するように、第１格子部と第２格子部との距離を調整する必要が無い。また、第１格子部については、撮影領域部と検知領域部とにおいて同じスリットパターンを形成すればよいため、第１格子部を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、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、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することが可能なＸ線位相差撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの全体構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による位置調整機構の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの検知領域部の一例を示す図である。（Ａ）は、検知領域部を撮影領域部外に設ける場合の例を示す。（Ｂ）は、検知領域部を撮影領域部内に設けた場合の例を示す。
【図４】第１格子がＺ方向に位置ずれを起こした場合に発生する意図しないモアレ縞およびフーリエ変換後画像を説明するための図である。
【図５】第１格子がＺ方向の位置ずれを起こした場合のフーリエ変換後画像の拡大図である。
【図６】第１格子がＺ方向軸周りの回転方向における位置ずれを起こした場合に発生する意図しないモアレ縞およびフーリエ変換の結果を説明するための図である。
【図７】第１格子がＺ方向軸周りの回転方向における位置ずれが発生した場合のフーリエ変換の結果の拡大図である。
【図８】本発明の一実施形態による逆フーリエ変換後の位相分布を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの検知領域部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
（Ｘ線位相差撮像システムの構成）
図１〜図１０を参照して、本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システム１００の構成について説明する。
【００２５】
Ｘ線位相差撮像システム１００は、被写体Ｔを通過したＸ線の位相差を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。また、Ｘ線位相差撮像システム１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相差撮像システム１００は、たとえば、非破壊検査用途においては、物体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。また、Ｘ線位相差撮像システム１００は、たとえば、医療用途においては、生体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。
【００２６】
図１に示すように、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ線源１と、第１格子部２と、第２格子部３と、Ｘ線検出器４と、画像処理部５、制御部６と、位置調整機構７と、格子部移動機構８とを備えている。なお、本明細書において、Ｘ線源１から第１格子部２に向かう方向をＺ２方向、その逆方向をＺ１方向とし、Ｚ１方向とＺ２方向とをまとめてＺ軸方向とする。Ｚ軸と直交し、紙面の奥側から手前側に向かう方向をＹ１方向、その逆方向をＹ２方向とし、Ｙ１方向とＹ２方向とをまとめてＹ軸方向とする。また、紙面上方向をＸ１方向、紙面下方向をＸ２方向とし、Ｘ１方向とＸ２方向とをまとめてＸ軸方向とする。なお、本発明の第１格子部２と第２格子部３はＹ軸方向にスリットが形成されている。また、Ｘ軸方向とは、特許請求の範囲の「格子のスリットの向きに直交する方向」の一例である。さらに、Ｚ軸方向とは、特許請求の範囲の「Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向」の一例である。
【００２７】
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Ｚ１方向に向けて照射するように構成されている。
【００２８】
第１格子部２は、Ｘ軸方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のスリット２ａおよび、Ｘ線位相変化部２ｂを有している。各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂ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２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第１格子部２は、いわゆる位相格子である。
【００２９】
第１格子部２は、Ｘ線源１と、第２格子部３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１格子部２は、タルボ効果により、第１格子部２の自己像（図示せず）を形成するために設けられている。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。
【００３０】
第２格子部３は、Ｘ軸方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２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２格子部３は、いわゆる、吸収格子である。第１格子部２、第２格子部３はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット２ａおよびＸ線透過部３ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３ｂはＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部２ｂはスリット２ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。
【００３１】
第２格子部３は、第１格子部２とＸ線検出器４との間に配置されており、第１格子部２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子部３は、第１格子部２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子部３は、第１格子部２の自己像と干渉して、Ｘ線検出器４の検出表面上に干渉縞（図示せず）を形成する。すなわち、Ｘ線位相差撮像システム１００では、複数の格子として、第１格子部２および第２格子部３を備えており、Ｘ線源１からＸ線検出器４へ向かうＺ２方向において、第１格子部２、第２格子部３の順で配置されている。
【００３２】
第１格子部２および第２格子部３は、被写体Ｔを撮影する撮影領域部１０と、撮影領域部１０以外の検知領域部９とを含む。
【００３３】
〈検知領域部〉
検知領域部９とは、位置ずれを取得するための画素値を採取する箇所である。検知領域部９は、第１格子部２および第２格子部３にそれぞれ設けられている（図１参照）。図３は、第１格子部２をＸ線源１から第２格子部３へ向かうＺ２方向に見た図である。検知領域部９と、撮影領域部１０は同一の基板上に設けられる（図３参照）。検知領域部９は、撮影領域部１０内に設けられてもよいが、撮影領域部１０と別に設ける。第１格子部２または第２格子部３の少なくとも１つの検知領域部９は、撮影領域部１０に対して、格子の配列パターンが異なる。また、第１格子部２の検知領域部９のスリットパターンは、干渉縞を形成するために、第２格子部３の検知領域部９のスリットパターンと異なっている。第２格子部３の検知領域部９は、撮影領域部１０と異なるスリットパターンを有し、第１格子部２の検知領域部９は、撮影領域部１０と同じスリットパターンを有している。図３Ａは、格子のスリットの配列ピッチを変更した例を示す。図３Ｂは、格子のスリットパターンを変更した例を示す。図３Ａは、検知領域部９を撮影領域部１０の格子領域外に設けた例を示す。図３Ｂは、検知領域部９を撮影領域部１０の格子領域内設けた例を示す。格子部の撮影領域部１０の中心から離れるほど回転による位置ずれが大きくなり、検知が容易になるため、検知領域部９は、撮影領域部１０の中心から離して設ける。
【００３４】
検知領域部９は、格子部の撮影領域部１０の中心点から直上に１箇所設けられる。すなわち、撮影領域部１０の中心点からＹ１方向に１箇所設けられる。撮影領域の中心点からスリットに直交する方向へ離れると、Ｘ線がスリットに斜めに入射するため、格子部のスリットの深さと幅とのアスペクト比によりＸ線の減衰が生じる。しかしながら、中心点の直上に設定することにより、Ｘ線がスリットに垂直に入射するためＸ線の減衰が生じにくいからである。位置ずれの取得の精度を上げたい場合、検知領域部９を広く設ける。あるいは、検知領域部９を、撮影領域部１０の中心点を挟み、上下の２箇所に設けられてもよく、上下左右の計４箇所に設ける。
【００３５】
Ｘ線検出器４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。Ｘ線検出器４は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。Ｘ線検出器４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、Ｘ線検出器４は、取得した画像信号を、画像処理部５に出力するように構成されている。
【００３６】
画像処理部５は、Ｘ線検出器４から取得したＸ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する。取得したＸ線画像には干渉縞が形成されている。
【００３７】
制御部６は、検知領域部９におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向（Ｚ軸方向）への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向（Ｘ軸方向）への格子部の位置ずれ、または光軸回り（Ｒｚ）の回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得する。
【００３８】
制御部６は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像１１に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得する。制御部６は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像１１に基づいて、スリットの向きに直交する方向（Ｘ軸方向）およびスリットの向きに平行な方向（Ｙ軸方向）の０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離から、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向（Ｚ軸方向）への格子部の位置ずれ、および光軸回り（Ｒｚ）の回転による格子部の位置ずれを取得する。制御部６は、Ｘ線画像を１枚生成する毎または複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づき、格子の位置を調整するために位置調整機構７を制御するように構成されている。使用者は、格子の位置ずれが起こる頻度などに基づいて、制御部６に位置調整の頻度を設定する。
【００３９】
図２に示すように、位置調整機構７は、基台部７０と、ステージ支持部７１と、格子を乗せるステージ７２と、第１駆動部７３と、第２駆動部７４と、第３駆動部７５と、第４駆動部７６と、第５駆動部７７とを含む。第１駆動部７３〜第５駆動部７７は、たとえば、それぞれモータなどを含む。また、ステージ７２は、連結部７２ａと、Ｚ軸方向周り回動部７２ｂと、Ｘ軸方向周り回動部７２ｃとによって構成されている。
【００４０】
第１駆動部７３、第２駆動部７４および第３駆動部７５は、それぞれ、基台部７０の上面に設けられている。第１駆動部７３は、ステージ支持部７１をＺ方向に往復移動させるように構成されている。また、第２駆動部７４は、ステージ支持部７１をＹ軸方向周りに回動させるように構成されている。また、第３駆動部７５は、ステージ支持部７１をＸ軸方向に往復移動させるように構成されている。ステージ支持部７１は、ステージ７２の連結部７２ａと接続しており、ステージ支持部７１の移動に伴って、ステージ７２も移動する。
【００４１】
また、第４駆動部７６は、Ｚ軸方向周り回動部７２ｂをＸ方向に往復移動させるように構成されている。Ｚ軸方向周り回動部７２ｂは、底面が連結部７２ａ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、ステージ７２をＺ軸方向周りに回動するように構成されている。また、第５駆動部７７は、Ｘ軸方向周り回動部７２ｃをＺ軸方向に往復移動させるように構成されている。Ｘ軸方向周り回動部７２ｃは、底面がＺ軸方向周り回動部７２ｂに向けて凸曲面状に形成されており、Ｚ軸方向に往復移動されることにより、ステージ７２をＸ軸方向周りに回動するように構成されている。
【００４２】
したがって、位置調整機構７は、第１駆動部７３によって、格子をＺ軸方向に調整可能に構成されている。また、位置調整機構７は、第２駆動部７４によって、格子をＹ軸方向周りの回転方向（Ｒｙ方向）に調整可能に構成されている。また、位置調整機構７は、第３駆動部７５によって、格子をＸ軸方向に調整可能に構成されている。また、位置調整機構７は、第４駆動部７６によって、格子をＺ軸方向周りの回転方向（Ｒｚ方向）に調整可能に構成されている。また、位置調整機構７は、第５駆動部７７によって、格子をＸ軸方向周りの回転方向（Ｒｘ方向）に調整可能に構成されている。各軸方向の往復移動は、たとえば、それぞれ数ｍｍである。また、Ｘ軸方向周りの回転方向Ｒｘ、Ｙ軸方向周りの回転方向ＲｙおよびＺ軸方向周りの回転方向Ｒｚの回動可能角度は、たとえば、それぞれ数度である。位置調整機構７は、第１格子部２、第２格子部３の少なくとも１つと接続される。
【００４３】
格子部移動機構８は、制御部６からの信号に基づいて、第１格子部２を格子面内（ＸＹ面内）において格子方向と直交する方向（Ｘ軸方向）にステップ移動させるように構成されている。具体的には、格子部移動機構８は、第２格子部３の周期ｄ２をｎ分割し、ｄ２／ｎずつ第２格子部３をステップ移動させる。なお、ｎは正の整数である。また、格子部移動機構８は、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータなどを含む。
【００４４】
制御部６は、画像処理部５において生成されたＸ線画像を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。
【００４５】
ここで、図４に示すフーリエ変換後画像１１において、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離に基づいて、Ｚ方向における第１格子部２または第２格子部３の位置ずれ、Ｒｚ方向の回転ずれを取得するように構成されている。
【００４６】
Ｘ線位相差撮像システム１００は、第１格子部２と第２格子部３とのＺ方向の距離が、タルボ距離となるように第１格子部２および第２格子部３を配置する。実施形態において、第１格子部２と第２格子部３の格子のスリットパターンを異ならしているため、干渉縞が観測される。
【００４７】
しかしながら、第１格子部２と第２格子部３とのＺ方向の距離がタルボ距離からずれた場合、第１格子部２の自己像の周期が変化する。干渉縞画像において、第１格子部２が正常位置（第１格子部２と第２格子部３との距離がタルボ距離である位置）から離れるにつれて干渉縞の周期が細かくなる。また、フーリエ変換後画像１１において、第１格子部２が正常位置（第１格子部２と第２格子部３との距離がタルボ距離である位置）から離れるにつれて０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離ｄｘが大きくなる。
【００４８】
図５は、第１格子部２の光軸方向（Ｚ軸方向）における位置ずれが生じている場合の、フーリエ変換後画像１１の拡大図の例である。ｄｘは、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＸ方向の距離である。本実施形態では、制御部６は、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離ｄｘに基づいて、Ｚ方向における第１格子部２または第２格子部３の位置ずれを取得するように構成されている。
【００４９】
また、図６に示すように、実施形態において、第１格子部２と第２格子部３の格子のスリットパターンを異ならしているため、干渉縞が観測される。第１格子部２に光軸回り（Ｒｚ）の回転によるずれが生じた場合、図６の例に示すように、自己像も傾いて形成されるため、観測される干渉縞は、Ｙ方向に形成される。また、回転による位置ずれが大きくなるにつれて、干渉縞の周期が細かくなり、得られるフーリエ変換後画像１１の０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＹ方向の距離ｄｙが大きくなる。
【００５０】
図８は、制御部６が、Ｘ線画像の干渉縞を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して得られた画像の１次ピーク１３の周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、さらに逆フーリエ高速変換（ＩＦＦＴ）し、得られた位相分布１４を示す。位相分布１４には形成された干渉縞の位相の分布が現れる。たとえば、格子に半周期の位置ずれが生ずると位相分布１４は、サンプル画像の位相分布１４に比べてπ分画素値が明るくなる。制御部６は、位相分布１４から画素値を取得して、Ｘ軸方向のずれを取得する。
【００５１】
（位置ずれの取得動作）
図９を参照して、本実施形態におけるＸ線位相差撮像システム１００が位置ずれを取得する動作を説明する。本実施形態では、検知領域部９を直上（Ｙ１方向）に１箇所設けた場合を例に説明する。
【００５２】
まず、使用者は、被写体Ｔを配置せずに撮影するエアデータを取得すると同時に、位置ずれを取得するための基準となるずれの生じていない状態の値（初期値）を取得する。ステップＳ１では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ線源１から、Ｘ線を検知領域部９および撮影領域部１０に照射する。
【００５３】
ステップＳ２では、Ｘ線検出器４は、検知領域部９に干渉縞が形成されたＸ線画像を取得する。ステップＳ３では、制御部６は、取得したＸ線画像をフーリエ変換する。そうすると、フーリエ変換後画像１１に０次ピーク１２と１次ピーク１３とがあらわれる。
【００５４】
ステップＳ４では、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＸ軸方向の距離と、ｙ軸方向の距離を取得する。なお、フーリエ変換後画像１１に現れる０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＸ軸方向の距離の初期値をｄｘ’、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のｙ軸方向の距離の初期値をｄｙ’とする。
【００５５】
ステップＳ５では、１次ピーク１３の周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させる。そしてステップＳ６では、１次ピーク１３が画像の中央にある状態で逆フーリエ変換する。そうすると位相分布１４を取得することができる。図８で示すとおり、位相分布１４には、形成された干渉縞の位相の分布が現れる。ステップＳ７は、位相分布１４の複数箇所から、画素値を取得し、位相値の平均φ’を求める。なお初期値として取得する位相値の平均をφ’とする。以上のステップを経て、初期値が取得される。
【００５６】
次に、使用者は、被写体Ｔを配置して撮影するサンプル画像を取得すると同時に、位置ずれを取得する。ステップＳ８では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ線源１から、Ｘ線を検知領域部９および撮影領域部１０に照射する。
【００５７】
ステップＳ９では、Ｘ線検出器４は、検知領域部９に干渉縞が形成されたＸ線画像を取得する。ステップＳ１０では、制御部６は、取得したＸ線画像をフーリエ変換する。そうすると、フーリエ変換後画像１１に０次ピーク１２と１次ピーク１３とがあらわれる。
【００５８】
ステップＳ１１では、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＸ軸方向の距離ｄｘと、ｙ軸方向の距離ｄｙ（図５および図７参照）を取得する。
【００５９】
ステップＳ１２では、１次ピーク１３の周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で、画像の中央に移動させる。そしてステップＳ１３では、１次ピーク１３が画像の中央にある状態で逆フーリエ変換する。そうすると位相分布１４を取得することができる。図８に示すとおり、位相分布１４には、形成された干渉縞の位相の分布が現れる。ステップＳ１４は、位相分布１４の複数箇所から、画素値を取得し、平均値φを取得する。
【００６０】
ステップＳ１５に移って、位置ずれを取得する。Ｘ軸方向の位置ずれΔＸ１、光軸方向（Ｚ軸）の位置ずれΔＺ１および光軸（Ｒｚ）回りの回転による位置ずれΔＲｚ１は、以下に示す式（１）で求められる。ｐ１、ｐ２は格子の周期を表し、単位はｍである。ｓｘ、ｓｙは検知領域部９の画像サイズを表す。Δφ＝φ’−φである。Ｒ１は格子間の距離、Ｄは撮影領域部１０の中心から検知領域部９までの距離を表し、単位はｍである。Δｄｘ＝ｄｘ’−ｄｘ、Δｄｙ＝ｄｙ’−ｄｙである。
【数１】
2019111505.tif 000003
【００６１】
ステップＳ１６に移って、位置調整機構７は、取得した位置ずれに基づいて格子の位置を修正する。
【００６２】
（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。
【００６３】
本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、上記のように、Ｘ線源１とＸ線検出器４との間に設けられた自己像を形成するための第１格子部２と、第１格子部２の自己像と干渉させるための第２格子部３とを含む複数の格子部と、格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構８と、格子部の位置ずれを取得する制御部６と、を備え、第１格子部２および第２格子部３は、被写体Ｔを撮影する撮影領域部１０と、撮影領域部１０以外の検知領域部９とを含み、第１格子部２および第２格子部３のうちの少なくとも１つの検知領域部９は、撮影領域部１０とはスリットパターンが異なり、制御部６は、検知領域部９におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。このように構成することにより、第１格子部２の検知領域部９と第２格子部３の検知領域部９とが、干渉することにより生成される干渉縞に基づいて位置ずれを取得することができる。その結果、使用者は、エアデータを再取得しなくとも、通常の撮影によって干渉縞を生成させることによって、容易に格子の位置ずれ（撮影条件の変化）を取得できる。すなわち、干渉縞の位相、周期の変化を解析することにより、エアデータ撮影時からサンプルデータ撮影時までに生じた格子の位置ずれを取得できる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することができる。
【００６４】
また、制御部６は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像１１に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されている。ここで、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれが生じている場合は、フーリエ変換後画像１１に現れる１次ピーク１３の位置が異なる。すなわち、フーリエ変換後画像１１の１次ピーク１３の位置を基にして、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得することができる。その結果、上記構成にすれば、使用者は、取得したフーリエ変換後画像１１から、格子部の位置ずれを取得することができる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、最初にエアデータを取得したときと同じ撮影条件を維持することができる。
【００６５】
また、制御部６は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像１１に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離から、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の結果の０次ピーク１２と１次ピーク１３とのＸ軸方向の距離として現れる。また、光軸回りの回転による格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の０次ピーク１２と１次ピーク１３とのＹ軸方向の距離として現れる。そのため、上記のように構成すれば、使用者は、フーリエ変換後画像１１からＸ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを容易に取得することができる。
【００６６】
また、検知領域部９のＸ線画像をフーリエ変換して１次ピーク１３の周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で、画像の中央に移動させて逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布１４から、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、格子部のスリットに直交する方向への位置ずれは、逆フーリエ変換後の結果に位相のずれとして現れる。そのため、上記のように構成すれば、使用者は、格子部のスリットに直交する方向の位置ずれを容易に取得することができる。
【００６７】
また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、格子部の位置を調整するための位置調整機構７をさらに備え、制御部６は、取得した格子部の位置ずれに基づき、格子部の位置を位置調整機構７により調整する制御を行うように構成されている。このようにすることによって、位置調整機構７により格子の位置の調整が行われるため、使用者は、取得した格子の位置を調整する作業を行なう必要がない。その結果、より容易に同じ撮影条件を維持することができるので、使用者の負担を軽減することができる。
【００６８】
また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、制御部６は、Ｘ線画像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づいて、格子部の位置の調整を行うように位置調整機構７を制御するように構成されている。このようにすることによって、格子の位置ずれを取得するたびに位置調整機構７によって格子の位置を調整することにより、極力正確に、同一の撮影条件を維持することができる。また、Ｘ線画像を複数枚生成するごとに位置調整機構７によって格子の位置を調整することにより、１枚生成するごとに位置を調整する場合に比べて、位置調整機構７が位置を調整する頻度を少なくすることができる。その結果、実用上問題ない範囲で撮影条件を維持しつつ、格子の位置調整にかかる時間が少なくすることができる。
【００６９】
また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、検知領域部９は、格子領域外に設けられている。このようにすることによって、撮影領域部１０内の一部のスリットパターンを変更するなど、スリットパターンを複雑にすることなく、撮影領域部１０のスリットパターンと、検知領域部９のスリットパターンとを別々に設計および形成することができる。その結果、使用者は検知領域部９を設けた第１格子部２および第２格子部３を容易に作成することができる。
【００７０】
また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、検知領域部９は、撮影領域部１０内に設けられている。このようにすることによって、撮影領域部１０中に検知領域部９を設けることにより、スリットパターンの形成領域を、複数箇所に分離する必要が無い。その結果、全体の格子サイズが大型化することを抑制することができる。
【００７１】
また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、検知領域部９は、中心点の直上に設定されている。ここで、撮影領域部１０の横（中心点からスリットに直交する方向）に設けた場合、Ｘ線が格子部のスリットに対して斜めに入射することになり、スリットにぶつかることでＸ線の減衰が生じる。しかしながら、中心点の直上に設定した場合、Ｘ線がスリットに対して垂直に入射するために、スリットにぶつからずＸ線の減衰が生じにくい。そのため、上記のように構成することによって、検知領域部９において、十分な量のＸ線を検知することができるため、干渉縞が鮮明なＸ線画像を生成することができる。
【００７２】
また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、第２格子部３の検知領域部９は、撮影領域部１０と異なるスリットパターンを有し、第１格子部２の検知領域部９は、撮影領域部１０と同じスリットパターンを有している。このようにすることによって、第１格子部２の撮影領域部１０が自己像を形成する位置と検知領域部９が自己像を形成する位置とが同じになる。そのため、撮影領域部１０および検知領域部９の各々が自己像を形成するように、第１格子部２と第２格子部３との距離を調整する必要が無い。また、第１格子部２については、撮影領域部１０と検知領域部９とにおいて同じスリットパターンを形成すればよいため、第１格子部２を容易に形成することができる。
【００７３】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、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、特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。
【００７４】
たとえば、上記第１実施形態では、複数の格子として、第１格子部２および第２格子部３を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線源１と第１格子部２との間に、第３格子を設ける構成でもよい。第３格子は、Ｘ線源１と第１格子部２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３格子は、各スリットを通過したＸ線を、各スリットの位置に対応する線光源とするように構成されている。これにより、第３格子によって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できる。その結果、Ｘ線源１の焦点径に依存することなく第１格子部２の自己像を形成させることが可能となるため、Ｘ線源１の選択の自由度を向上させることができる。
【００７５】
また、検知領域部９を格子領域内に設ける場合に、検知領域部９に被写体Ｔが含まれないように、検知領域部９の画素値にしきい値を設けても良い。しきい値を設ける場合、しきい値未満の場合は検知領域部９を変更するように構成されていてもよい。
【００７６】
検知領域部９を第１格子部２および第２格子部３にそれぞれ１箇所設ける例を示したが、図１０に示すとおり、検知領域部９を４箇所に設けても良い。検知領域部９を４箇所設けた場合のＸ軸方向の位置ずれΔＸ１、光軸方向（Ｚ軸）の位置ずれΔＺ１および光軸（Ｒｚ）回りの回転による位置ずれΔＲｚ１は、以下に示す式（２）で求められる。ｐ１ｐ２は格子の周期を表し、単位はｍである。Δφｕ＝φｕ’−φｕ、Δφｄ＝φｄ’−φｄ、Δφｗ＝φｗ’−φｗ、Δφｒ＝φｒ’−φｒは、各検知領域部９でのエアデータの位相微分値の平均（φｕ’、φｄ’、φｗ’、φｒ’）とサンプルデータの位相微分値の平均（φｕ、φｄ、φｗ、φｒ）の差を表し、単位はラジアンである。Ｒ１は格子間の距離、Ｄは撮影領域部１０の中心から検知領域部９までの距離を表し、単位はｍである。
【数２】
2019111505.tif 000004
【符号の説明】
【００７７】
１  Ｘ線源
２  第１格子部
３  第２格子部
４  Ｘ線検出器
５  画像処理部
６  制御部
７  位置調整機構
８  格子部移動機構
９  検知領域部
１０  撮影領域部
１００  Ｘ線位相差撮像システム
【図１】
2019111505.tif 000005
【図２】
2019111505.tif 000006
【図３】
2019111505.tif 000007
【図４】
2019111505.tif 000008
【図５】
2019111505.tif 000009
【図６】
2019111505.tif 000010
【図７】
2019111505.tif 000011
【図８】
2019111505.tif 000012
【図９】
2019111505.tif 000013
【図１０】
2019111505.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月14日(2019.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、前記第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、
前記格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、
前記Ｘ線検出器から、Ｘ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、
前記格子部の位置ずれを取得する制御部と、
を備え、
前記第１格子部および前記第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、前記撮影領域部以外の検知領域部とを含み、
前記第１格子部および前記第２格子部のうちの少なくとも１つの前記検知領域部は、前記撮影領域部とはスリットパターンが異なり、
前記制御部は、前記検知領域部における前記Ｘ線画像の干渉縞に基づいて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子部の位置ずれ、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による前記格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されており、
前記制御部は、前記Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されており、
前記制御部は、前記Ｘ線画像の干渉縞を前記フーリエ変換後画像に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピークと１次ピークとの間の距離から、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子部の位置ずれ、および前記光軸回りの回転による前記格子部の位置ずれを取得するように構成されている、Ｘ線位相差撮像システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記検知領域部の前記Ｘ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれを取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項３】
Ｘ線源と、
照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、前記第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、
前記格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、
前記Ｘ線検出器から、Ｘ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、
前記格子部の位置ずれを取得する制御部と、
を備え、
前記第１格子部および前記第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、前記撮影領域部以外の検知領域部とを含み、
前記第１格子部および前記第２格子部のうちの少なくとも１つの前記検知領域部は、前記撮影領域部とはスリットパターンが異なり、
前記制御部は、前記検知領域部における前記Ｘ線画像の干渉縞に基づいて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子部の位置ずれ、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による前記格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されており、
前記制御部は、前記Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されており、
前記制御部は、前記検知領域部の前記Ｘ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれを取得するように構成されている、Ｘ線位相差撮像システム。
【請求項４】
前記格子部の位置を調整するための位置調整機構をさらに備え、
前記制御部は、取得した前記格子部の位置ずれに基づき、前記格子部の位置を前記位置調整機構により調整する制御を行うように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記Ｘ線画像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した前記格子部の位置ずれに基づいて、前記格子部の位置の調整を行うように前記位置調整機構を制御するように構成されている、請求項４に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項６】
前記検知領域部は、撮影領域外に設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項７】
前記検知領域部は、撮影領域内に設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項８】
前記検知領域部は、前記撮影領域部の中心点の直上に設定されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。
【請求項９】
前記第２格子部の前記検知領域部は、前記撮影領域部と異なるスリットパターンを有し、前記第１格子部の前記検知領域部は、前記撮影領域部と同じスリットパターンを有している、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、Ｘ線検出器から取得したＸ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、格子部の位置ずれを取得する制御部と、を備え、第１格子部および第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、撮影領域部以外の検知領域部とを含み、第１格子部および第２格子部のうちの少なくとも１つの検知領域部は、撮影領域部とはスリットパターンが異なり、制御部は、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されており、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されており、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピークと１次ピークとの間の距離から、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを取得するように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明の第１の局面におけるＸ線位相差撮像システムでは、上記のように、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。このように構成することにより、第１格子部の検知領域部と第２格子部の検知領域部とが、干渉することにより生成される干渉縞に基づいて位置ずれを取得することができる。その結果、使用者は、エアデータを再取得しなくとも、通常の撮影によって干渉縞を生成させることによって、容易に格子の位置ずれ（撮影条件の変化）を取得できる。すなわち、干渉縞の位相、周期の変化を解析することにより、エアデータ撮影時からサンプルデータ撮影時までに生じた格子の位置ずれを取得できる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することができる。また、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されている。ここで、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれが生じている場合は、フーリエ変換後画像に現れる１次ピークの位置が異なる。すなわち、フーリエ変換後画像の１次ピークの位置の変化を基にして、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得することができる。その結果、上記のように構成すれば、使用者は、取得したフーリエ変換後画像から、格子部の位置ずれを取得することができる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、最初にエアデータを取得したときと同じ撮影条件を維持することができる。また、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピークと１次ピークとの間の距離から、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の結果の０次ピークと１次ピークとのＸ軸方向の距離として現れる。また、光軸回りの回転による格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の０次ピークと１次ピークとのＹ軸方向の距離として現れる。そのため、上記のように構成すれば、使用者は、フーリエ変換後画像からＸ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを容易に取得することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記第１の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、検知領域部のＸ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、格子部のスリットに直交する方向への位置ずれは、逆フーリエ変換後の結果に位相のずれとして現れる。そのため、上記構成にすれば、使用者は、格子部のスリットに直交する方向の位置ずれを容易に取得することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明の第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、Ｘ線検出器から取得したＸ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、格子部の位置ずれを取得する制御部と、を備え、第１格子部および第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、撮影領域部以外の検知領域部とを含み、第１格子部および第２格子部のうちの少なくとも１つの検知領域部は、撮影領域部とはスリットパターンが異なり、制御部は、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されており、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されており、制御部は、検知領域部のＸ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれを取得するように構成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明の第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムでは、上記のように、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。このように構成することにより、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することができる。また、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されている。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、最初にエアデータを取得したときと同じ撮影条件を維持することができる。また、制御部は、検知領域部のＸ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれを取得するように構成されている。そのため、使用者は、格子部のスリットに直交する方向の位置ずれを容易に取得することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記第１の局面または上記第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、格子部の位置を調整するための位置調整機構をさらに備え、制御部は、取得した格子部の位置ずれに基づき、格子部の位置を位置調整機構により調整する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、位置調整機構により格子の位置の調整が行われるため、使用者は、取得した格子の位置を調整する作業を行なう必要がない。その結果、より容易に同じ撮影条件を維持することができるので、使用者の負担を軽減することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記第１の局面または上記第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、Ｘ線画像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づいて、格子部の位置の調整を行うように位置調整機構を制御するように構成されている。このように構成すれば、格子の位置ずれを取得するたびに位置調整機構によって格子の位置を調整することにより、極力正確に、同一の撮影条件を維持することができる。また、Ｘ線画像を複数枚生成するごとに位置調整機構によって格子の位置を調整することにより、１枚生成するごとに位置を調整する場合に比べて、位置調整機構が位置を調整する頻度を少なくすることができる。その結果、実用上問題ない範囲で撮影条件を維持しつつ、格子の位置調整にかかる時間が少なくすることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記第１の局面または上記第２の局面Ｘ線位相差撮像システムにおいて、検知領域部は、撮影領域部外に設けられている。このように構成すれば、撮影領域部内の一部のスリットパターンを変更するなど、スリットパターンを複雑にすることなく、撮影領域部のスリットパターンと、検知領域部のスリットパターンとを別々に設計および形成することができる。その結果、使用者は、検知領域部を設けた第１格子部および第２格子部を容易に作成することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記第１の局面または上記第２の局面Ｘ線位相差撮像システムにおいて、検知領域部は、格子領域部内に設けられている。このように構成すれば、撮影領域部中に検知領域部を設けることにより、スリットパターンの形成領域を、複数箇所に分離する必要が無い。その結果、全体の格子サイズが大型化することを抑制することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上記第１の局面または上記第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、検知領域部は、撮影領域の中心点の直上に設定されている。ここで、撮影領域の横（中心点からスリットに直交する方向）に設けた場合、Ｘ線が格子部のスリットに対して斜めに入射することになり、スリットにぶつかることでＸ線の減衰が生じる。しかしながら、中心点の直上に設定した場合、Ｘ線がスリットに対して垂直に入射するために、スリットにぶつからずＸ線の減衰が生じない。そのため、上記構成にすれば、検知領域部において、十分な量のＸ線を検知することができるため、干渉縞が鮮明なＸ線画像を生成することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記第１の局面または上記第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、第２格子部の検知領域部は、撮影領域部と異なるスリットパターンを有し、第１格子部の検知領域部は、撮影領域部と同じスリットパターンを有している。このような構成にすれば、第１格子部の撮影領域部が自己像を形成する位置と検知領域部が自己像を形成する位置とが同じになる。そのため、撮影領域部および検知領域部の各々が自己像を形成するように、第１格子部と第２格子部との距離を調整する必要が無い。また、第１格子部については、撮影領域部と検知領域部とにおいて同じスリットパターンを形成すればよいため、第１格子部を容易に形成することができる。
【国際調査報告】
2019111505.tif 000015
2019111505.tif 000016
2019111505.tif 000017
2019111505.tif 000018