(57)【要約】【課題】格子に対する被写体の向きを変更することなく、被写体の内部構造を画像化することが可能であるとともに、各画像における被写体の向きを合わせる必要のないＸ線イメージング装置を提供する。【解決手段】このＸ線イメージング装置１００は、Ｘ線源１と第１格子２とを含む複数の格子と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器４と、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、複数の格子をそれぞれ回動させる格子回動機構７と、検出器４により検出されたＸ線の強度分布から、少なくとも暗視野像１３を生成する画像処理部５とを備え、画像処理部５は、光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像１３を生成するように構成されている。【選択図】図１
2019045471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射されるＸ線により、自己像を形成するための第１格子と、前記第１格子の自己像と干渉させるための第２格子とを含む複数の格子と、
前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
Ｘ線の光軸方向と直交する面内において、前記複数の格子をそれぞれ回動させる格子回動機構と、
前記検出器により検出されたＸ線の強度分布から、少なくとも暗視野像を生成する画像処理部とを備え、
前記画像処理部は、前記光軸方向と直交する面内において、前記格子を複数の角度に配置して撮像された前記暗視野像を生成するように構成されている、Ｘ線イメージング装置。
【請求項２】
前記格子回動機構は、前記光軸方向と直交する面内において、縦方向、横方向および斜め方向のうち、少なくともいずれか２方向に前記複数の格子を配置するように構成されている、請求項１に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項３】
前記複数の格子の少なくともいずれか１つを移動させる格子移動機構をさらに備え、
前記格子移動機構は、前記複数の格子を回動させた後に、前記格子回動機構とともに前記複数の格子の少なくともいずれか１つを移動させるように構成されている、請求項１または２に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項４】
前記格子移動機構は、前記光軸方向に直交する面内において、格子を縦方向または横方向に移動可能に構成されているとともに、前記複数の格子の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更するように構成されており、
前記複数の格子のいずれか１つを少なくとも格子１周期分以上並進移動させる際に、並進移動の距離が小さくなる方向に前記複数の格子のいずれか１つを移動させるように構成されている、請求項３に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項５】
前記格子回動機構は、格子を保持する格子保持部と、格子保持部を回動させる回動部とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項６】
前記格子回動機構は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるストッパ機構をさらに含む、請求項５に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項７】
前記ストッパ機構は、前記格子保持部に当接する当接部材と、前記当接部材を前記格子保持部に対して付勢する付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記当接部材を前記格子保持部から離間させる当接状態解除部とを含む、請求項６に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項８】
前記格子回動機構は、格子の原点位置を検知する原点位置検知部をさらに備える、請求項５〜７のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項９】
前記複数の格子の少なくともいずれか１つの前記複数の格子の格子間における相対位置を調整する格子位置調整機構をさらに備え、
前記格子回動機構は、前記格子位置調整機構を介して前記格子移動機構上に保持されるように構成されている、請求項５〜８のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１０】
前記格子回動機構によって前記複数の格子を回転させた後に生じるモアレ縞に基づいて、前記格子位置調整機構による格子の調整量を算出する制御部をさらに備える、請求項９に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１１】
前記格子回動機構によって回動させた前記複数の格子の角度情報を記憶する格子角度情報記憶部をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１２】
前記Ｘ線源と前記検出器と前記複数の格子とによって構成される撮像系と、被写体とを相対回転させる回転機構をさらに備え、
前記画像処理部は、被写体と前記撮像系とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の前記暗視野像から、３次元暗視野像を生成するように構成されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１３】
前記画像処理部は、前記光軸方向と直交する面内において、前記格子を複数の角度に配置して撮像された複数の前記暗視野像を合成して、被写体によるＸ線の散乱の強度を表す全散乱像を生成するように構成されている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１４】
前記画像処理部は、前記複数の格子の角度が異なる複数の前記暗視野像を用いて、被写体によるＸ線の散乱の指向性を表す散乱指向像と、被写体によるＸ線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像とのうち、少なくともどちらか一方をさらに生成するように構成されている、請求項１３に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１５】
前記画像処理部は、Ｘ線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させた前記散乱指向像を生成するように構成されている、請求項１４に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１６】
前記画像処理部は、複数の前記暗視野像を合成して生成した画像から、被写体の特徴量を取得するように構成されている、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１７】
前記画像処理部は、被写体の前記特徴量として、被写体内において指向性のある内部構造に関する情報を取得するように構成されており、
被写体内において前記指向性のある内部構造に関する情報は、少なくとも前記指向性のある内部構造の長さと、前記指向性のある内部構造の幅とを含む、請求項１６に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１８】
前記複数の格子は、前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置された第３格子をさらに含んでいる、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１９】
前記複数の格子は、前記複数の格子のいずれか１つの格子間における相対位置が調整されることにより、前記第２格子および前記第３格子が、前記第１格子を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置されるように構成されている、請求項１８項に記載のＸ線イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線イメージング装置に関し、特に、暗視野像を生成するＸ線イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、暗視野像を生成するＸ線イメージング装置が知られている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
上記非特許文献１には、タルボ・ロー干渉計によって被写体の暗視野像を生成するＸ線イメージング装置が開示されている。なお、「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】
ここで、暗視野像を撮像する際、被写体の内部構造によるＸ線の散乱に指向性がある場合、格子の向きと格子に対する被写体の向き（散乱方向）との関係によっては、内部構造が画像化されない場合がある。具体的には、被写体の内部構造によるＸ線の散乱方向のうち、格子の向きと直交する方向に散乱するＸ線は強調されるため、内部構造が画像化される。しかし、格子の向きに沿う方向に散乱するＸ線はほとんど画像化されない（感度がない）ため、格子に対する被写体の向きによっては内部構造を詳細に画像化することが難しい場合があるという不都合がある。そこで、上記非特許文献１では、格子の向きに対する被写体の向きを変更することにより、被写体の内部構造を詳細に画像化している。なお、格子の向きとは、格子パターンが延びる方向の事である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Florian Schaff et al., Correlation of X-Ray Vector Radiography to Bone Micro-Architecture, Scientific Reports 4, Article number;3695(2014), doi:10.1038/srep03695
【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、上記非特許文献１では、被写体の向きに応じた内部構造を画像化するために、被写体の向きを変更して撮像する必要がある。そのため、被写体の内部構造を画像化するために複数の方向に被写体を配置して撮像するため、画像中における被写体の向きが異なるという問題点がある。その結果、たとえば、被写体の内部構造を画像化するために、格子に対する被写体の向きを変更して撮像されたＸ線コントラスト画像を見比べる場合、各画像における被写体の向きを合わせる必要があるという問題点が生じる。
【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、この発明の１つの目的は、格子に対する被写体の向きを変更することなく、被写体の内部構造を画像化することが可能であるとともに、各画像における被写体の向きを合わせる必要がないＸ線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線イメージング装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されるＸ線により、自己像を形成するための第１格子と第１格子の自己像と干渉させるための第２格子とを含む複数の格子と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線の光軸方向と直交する面内において、複数の格子をそれぞれ回動させる格子回動機構と、検出器により検出されたＸ線の強度分布から、少なくとも暗視野像を生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、光軸方向と直交する面内において、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像を生成するように構成されている。
【０００９】
この発明の一の局面におけるＸ線イメージング装置では、上記のように、複数の格子をそれぞれ回動させる格子回動機構と、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像を生成する画像処理部とを備える。これにより、格子の向きを変更することにより、格子に対する被写体の向きを変更することなく格子に対する被写体の向きを変更することができる。したがって、格子に対する被写体の向きを変更することなく、被写体の内部構造を画像化することができる。また、格子に対する被写体の向きを変更することなく被写体の内部構造を画像化することが可能となるので、たとえば、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像を見比べる場合でも、各画像における被写体の向きを合わせる必要がなく、容易に各画像を見比べることができる。
【００１０】
上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、格子回動機構は、光軸方向と直交する面内において、縦方向、横方向および斜め方向のうち、少なくともいずれか２方向に複数の格子を配置するように構成されている。このように構成すれば、格子を回動させた際、被写体の向きに対する格子の向きがそれぞれ異なるように複数の格子を回動させることができる。その結果、被写体内において、Ｘ線の散乱方向が異なる内部構造をそれぞれ画像化することができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、複数の格子の少なくともいずれか１つを移動させる格子移動機構をさらに備え、格子移動機構は、複数の格子を回動させた後に、格子回動機構とともに複数の格子の少なくともいずれか１つを移動させるように構成されている。このように構成すれば、複数の格子を回動させた後に格子を移動する場合でも、格子移動機構を回動させることなく格子を移動させることができる。
【００１２】
この場合、好ましくは、格子移動機構は、光軸方向に直交する面内において、格子を縦方向または横方向に移動可能に構成されているとともに、複数の格子の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更するように構成されており、複数の格子のいずれか１つを少なくとも格子１周期分以上並進移動させる際に、並進移動の距離が小さくなる方向に複数の格子のいずれか１つを移動させるように構成されている。このように構成すれば、格子を複数の角度に配置して並進させた場合でも、格子の配置方向に応じて格子の並進移動の距離が小さくなる方向に格子を並進させることができる。その結果、並進移動させる際の誤差に起因する画像の画質の劣化を抑制することができる。
【００１３】
上記複数の格子の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更する構成において、好ましくは、格子回動機構は、格子を保持する格子保持部と、格子保持部を回動させる回動部とを含む。このように構成すれば、たとえば、格子移動機構とともに格子を回動させる場合と比較して、回動部によって格子保持部を回動させることにより、格子回動機構を小型化することができる。また、格子回動機構によって格子を回動させることが可能となるので、格子の回転に伴って格子移動部を回動させる機構が必要なくなるため、その分、装置構成を簡素化することができる。
【００１４】
この場合、好ましくは、格子回動機構は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるストッパ機構をさらに含む。このように構成すれば、被写体を撮像する際に格子を回動不可能な状態にしておくことにより、たとえば、格子回動部の誤作動など、意図しない格子の回転を抑制することができる。その結果、格子回動機構により格子の向きを変更した後、撮像を行うまでに、格子の光軸周りの回転方向における意図しない位置ずれが発生することを抑制することができる。
【００１５】
格子回動機構がストッパ機構を含む構成において、好ましくは、ストッパ機構は、格子保持部に当接する当接部材と、当接部材を格子保持部に対して付勢する付勢部材と、付勢部材の付勢力に抗して当接部材を格子保持部から離間させる当接状態解除部とを含む。このように構成すれば、当接状態解除部を作動させることにより、付勢部材の付勢力による格子を回動不可能な状態から、格子を回動可能な状態に切り替えることができる。その結果、格子の向きを変更する時に限定して格子を回動可能な状態にすることが可能となるので、簡単な構成で格子の回転位置ずれを極力抑制することができる。
【００１６】
格子回動機構が格子保持部と回動部とを含む構成において、好ましくは、格子回動機構は、格子の原点位置を検知する原点位置検知部をさらに備える。このように構成すれば、各格子を回動させる際に、各格子が原点位置に配置されているかを容易に確認することができる。その結果、各格子を回動させる際に、それぞれの格子を容易に初期位置に配置することができる。
【００１７】
格子回動機構が格子保持部と回動部とを含む構成において、好ましくは、複数の格子の少なくともいずれか１つの複数の格子の格子間における相対位置を調整する格子位置調整機構をさらに備え、格子回動機構は、格子位置調整機構を介して格子移動機構上に保持されるように構成されている。このように構成すれば、格子回動機構によって格子を回動させた場合でも、格子位置調整機構および格子移動機構を回動させることなく格子の位置調整および格子の移動を行うことができる。その結果、格子の回動に伴って格子位置調整機構および格子移動機構を回動させる必要がなくなるため、装置構成が複雑化することを抑制することができる。
【００１８】
上記格子位置調整機構を備える構成において、好ましくは、格子回動機構によって複数の格子を回転させた後に生じるモアレ縞に基づいて、格子位置調整機構による格子の調整量を算出する制御部をさらに備える。このように構成すれば、格子を回動させることによって、複数の格子の格子間における相対位置にずれが生じた場合でも、モアレ縞に基づいて格子の調整量を算出すことが可能となるので、容易に格子の位置調整を行うことができる。
【００１９】
上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、格子回動機構によって回動させた複数の格子の角度情報を記憶する格子角度情報記憶部をさらに備える。このように構成すれば、画像解析時において、散乱成分の方向を容易に把握することができる。
【００２０】
上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、Ｘ線源と検出器と複数の格子とによって構成される撮像系と被写体とを相対回転させる回転機構をさらに備え、画像処理部は、被写体と撮像系とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像から、３次元暗視野像を生成するように構成されている。ここで、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸の方向と格子の向きとによっても強調されるＸ線の散乱方向が異なるため、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸の方向を変更したい場合がある。また、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸に対する被写体の向きを変更したい場合もある。上記のように構成すれば、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸の方向を変更することなく、格子に対する被写体の向きを変更して撮像した３次元暗視野像を生成することができる。また、被写体の向きを変更することなく格子に対する被写体の向きを変更して撮像した３次元暗視野像を生成することができる。その結果、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸の方向を変更するための機構および被写体の向きを変更するための機構を組み合わせる必要がなくなるため、装置構成が複雑化することを抑制することができる。
【００２１】
上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、光軸方向と直交する面内において、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像を合成して、被写体によるＸ線の散乱の強度を表す全散乱像を生成するように構成されている。ここで、暗視野像は、被写体におけるＸ線の散乱に基づいて画像化しているため、格子の向きに応じて感度が異なる（一部の散乱線を画像化できない）。上記のように構成すれば、複数の方向にＸ線を散乱させた複数の暗視野像を合成して生成された全散乱像により、Ｘ線の散乱の感度の差異を補った全方向の散乱像を得ることができる。また、被写体の向きを変更せずに撮像することが可能となるので、被写体の位置合わせを行うことなく全散乱像を生成することができる。その結果、全散乱像を容易に、かつ、正確に生成することができる。
【００２２】
この場合、好ましくは、画像処理部は、複数の格子の角度が異なる複数の暗視野像を用いて、被写体によるＸ線の散乱の指向性を表す散乱指向像と、被写体によるＸ線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像とのうち、少なくともどちらか一方をさらに生成するように構成されている。このように構成すれば、散乱指向像を生成することにより、被写体によるＸ線の散乱を把握することができる。また、指向性強弱像を生成することにより、被写体によるＸ線の散乱の指向性の強弱を把握することができる。これらの結果、被写体内において散乱の指向性がそれぞれ異なる複数の内部構造の分布や被写体内に生じた欠陥の分布などをより詳細に把握することができる。
【００２３】
画像処理部が散乱指向像を生成する構成において、好ましくは、画像処理部は、Ｘ線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させた散乱指向像を生成するように構成されている。このように構成すれば、散乱指向像においてＸ線の散乱の指向性と色彩とが関連付けられているので、たとえば、指向性の違いを画素値の差（画像の明暗）によって表示させた散乱指向像と比較して、Ｘ線の散乱の指向性を容易に把握することができる。
【００２４】
上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、複数の暗視野像を合成して生成した画像から、被写体の特徴量を取得するように構成されている。このように構成すれば、位置合わせ不要で正確に合成できるので、容易に、かつ、高精度に特徴量を取得することができる。
【００２５】
上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、被写体の特徴量として、被写体内において指向性のある内部構造に関する情報を取得するように構成されており、被写体内において指向性のある内部構造に関する情報は、少なくとも指向性のある内部構造の長さと、指向性のある内部構造の幅とを含む。このように構成すれば、たとえば、炭素繊維強化プラスチックの内部構造などの指向性のある内部構造の形状をより詳細に把握することができる。
【００２６】
上記一の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源と第１格子との間に配置された第３格子をさらに含んでいる。このように構成すれば、第３格子によってＸ線源から照射されるＸ線の可干渉性を高めることができる。その結果、Ｘ線源の焦点サイズに依存することなく第１格子の自己像を形成させることが可能となるので、Ｘ線源の選択の自由度を向上させることができる。
【００２７】
この場合、好ましくは、複数の格子は、複数の格子のいずれか１つの格子間における相対位置が調整されることにより、第２格子および第３格子が、第１格子を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置されるように構成されている。このように構成すれば、第１格子、第２格子、および第３格子のうちのいずれか１つの位置を、第１格子を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置することにより、複数の格子の位置調整を行うことが可能となるので、複数の格子の格子間における相対位置を容易に調整することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、上記のように、格子に対する被写体の向きを変更することなく、被写体の内部構造を画像化することが可能であるとともに、各画像における被写体の向きを合わせる必要のないＸ線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】
【００２９】
【図１】第１実施形態によるＸ線イメージング装置をＸ方向から見た模式図である。
【図２】第１実施形態によるＸ線イメージング装置における、格子回動機構を説明するための模式図である。
【図３】格子回動機構によって格子の向きを横向きに配置した模式図（Ａ）、斜めに配置した模式図（Ｂ）および縦向きに配置した模式図（Ｃ）である。
【図４】第１実施形態によるＸ線イメージング装置における格子位置調整機構および格子移動機構を説明するための模式図である。
【図５】第１実施形態によるＸ線イメージング装置おける格子位置調整機構による格子の位置調整を説明するための模式図である。
【図６】第１実施形態によるＸ線イメージング装置における格子移動機構による格子の移動方向を説明するための模式図（Ａ）〜（Ｃ）である。
【図７】第１実施形態によるＸ線イメージング装置による撮像方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】第１実施形態によるＸ線イメージング装置によって撮像される格子を横向きに配置して撮像された暗視野像の模式図（Ａ）、および格子を縦向きに配置して撮像された暗視野像の模式図（Ｂ）である。
【図９】第２実施形態によるＸ線イメージング装置による撮像方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第２実施形態によるＸ線イメージング装置によって撮像される格子を横向きに配置して撮像された暗視野像の模式図（Ａ）、格子を縦向きに配置して撮像された暗視野像の模式図（Ｂ）およびそれらを合成した暗視野像（Ｃ）である。
【図１１】第３実施形態によるＸ線イメージング装置による撮像方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第３実施形態による格子の向きを変更して撮像された暗視野像の模式図（Ａ）〜（Ｄ）である。
【図１３】第３実施形態による画像処理部が生成する散乱指向像の模式図である。
【図１４】第３実施形態による画像処理部が生成する指向性強弱像の模式図である。
【図１５】第４実施形態によるＸ線イメージング装置の格子回動機構をＺ１方向から見た模式図である。
【図１６】第４実施形態によるＸ線イメージング装置の格子回動機構をＺ２方向から見た模式図である。
【図１７】第５実施形態によるＸ線イメージング装置をＸ方向から見た模式図である。
【図１８】第５実施形態によるＸ線イメージング装置による撮像方法を説明するためのフローチャートである。
【図１９】第１実施形態の第１変形例によるＸ線イメージング装置をＸ方向から見た模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
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。
【００３１】
［第１実施形態］
図１〜図８を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置１００の構成、およびＸ線イメージング装置１００が暗視野像１３を生成する方法について説明する。
【００３２】
（Ｘ線イメージング装置の構成）
まず、図１を参照して、第１実施形態によるＸ線イメージング装置１００の構成について説明する。
【００３３】
図１に示すように、Ｘ線イメージング装置１００は、被写体Ｔを通過したＸ線の散乱を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。また、Ｘ線イメージング装置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線イメージング装置１００は、たとえば、非破壊検査用途では、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。
【００３４】
被写体Ｔは、指向性のある内部構造を含む。被写体Ｔは、たとえば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）である。なお、指向性のある内部構造とは、内部構造のそれぞれにおいて、Ｘ線を散乱させる方向に特徴がある内部構造のことである。すなわち、指向性のある内部構造とは、所定の方向にＸ線を散乱させる内部構造のことである。
【００３５】
図１は、Ｘ線イメージング装置１００をＸ方向から見た図である。図１に示すように、Ｘ線イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、第１格子２と、第２格子３と、検出器４と、画像処理部５と、制御部６と、格子回動機構７と、格子移動機構８と、格子位置調整機構９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２に向かう方向をＺ２方向、その逆方向の方向を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、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向とする。また、Ｚ方向は、特許請求の範囲の「Ｘ線の光軸方向」の一例である。
【００３６】
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。Ｘ線源１は、発生させたＸ線をＺ２方向に向けて照射するように構成されている。
【００３７】
第１格子２は、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、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列されている。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２は、いわゆる位相格子である。
【００３８】
第１格子２は、Ｘ線源１と、第２格子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２は、タルボ効果により、第１格子２の自己像１２（図６参照）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１２）が形成される。これをタルボ効果という。
【００３９】
第２格子３は、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、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２で配列されている。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３は、いわゆる、吸収格子である。第１格子２、第２格子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。また、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。
【００４０】
第２格子３は、第１格子２と検出器４との間に配置されており、第１格子２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子３は、第１格子２から所定のタルボ距離だけ離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像１２と干渉して、検出器４の検出表面上にモアレ縞１１（図５参照）を形成する。
【００４１】
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。検出器４は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。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、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。
【００４２】
画像処理部５は、検出器４から出力された画像信号に基づいて、暗視野像１３（図８参照）を生成するように構成されている。画像処理部５は、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や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。
【００４３】
制御部６は、格子回動機構７を介して、格子を回動させることにより、格子の被写体Ｔに対する向きを変更するように構成されている。また、制御部６は、格子移動機構８を介して、第１格子２を格子面内において縦方向（Ｙ方向）または横方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されている。また、制御部６は、格子の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更するように構成されている。また、制御部６は、格子回動機構７によって回動させた複数の格子の角度情報を記憶する格子角度情報記憶部１０を含む。制御部６は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサを含む。
【００４４】
格子回動機構７は、制御部６からの信号に基づいて、第１格子２および第２格子３を回動させるように構成されている。具体的には、格子回動機構７は、第１格子２および第２格子３にそれぞれ設けられている。格子回動機構７は、光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内において、縦方向（Ｙ方向）、横方向（Ｘ方向）および斜め方向のうち、少なくともいずれか２方向に複数の格子を配置するように構成されている。また、格子回動機構７は、格子を回動させることにより、格子の被写体Ｔに対する向きを変更するように構成されている。格子回動機構７が格子を回動させる詳細な構成については後述する。なお、縦方向とは、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する水平方向（Ｘ方向）を基準とした場合、格子を配置する向きが略９０度のことである。また、横方向とは、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する水平方向（Ｘ方向）を基準とした場合、格子を配置する向きが略０度のことである。また、斜め方向とは、格子を配置する向きが略プラスマイナス４５度のことである。なお、それぞれの方向は、所定角度の範囲のずれを許容するものとする。所定角度の範囲のずれは、たとえば、プラスマイナス１５度であってもよいし、プラスマイナス５度であってもよい。典型的には、縦方向（Ｙ方向）が鉛直方向であり、横方向（Ｘ方向）が水平方向である。
【００４５】
格子移動機構８は、制御部６からの信号に基づいて、第１格子２を縦方向（Ｙ方向）または横方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されている。格子移動機構８が格子を移動させる詳細な構成については後述する。また、格子移動機構８は、格子位置調整機構９を介して格子回動機構７を保持している。
【００４６】
格子位置調整機構９は、制御部６からの信号に基づいて、第１格子２の複数の格子間における相対位置を調整するように構成されている。格子位置調整機構９による複数の格子の格子間における相対位置を調整する詳細な構成については後述する。
【００４７】
格子角度情報記憶部１０は、制御部６からの信号に基づいて格子回動機構７によって回動させた複数の格子の格子角度情報を記憶するように構成されている。格子角度情報記憶部１０は、たとえば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）およびメモリなどにより構成されている。
【００４８】
第１実施形態では、画像処理部５は、光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像１３を生成するように構成されている。具体的には、画像処理部５は、制御部６によって格子移動機構８を介して第１格子２を並進移動させながら撮像された暗視野像１３（図８参照）を生成する。ここで、暗視野像とは、被写体Ｔの内部にある内部構造によるＸ線の屈折によって生じるコントラストを画像化したものである。また、第１実施形態では、画像処理部５は、制御部６によって格子回動機構７を介して第１格子２および第２格子３をそれぞれ回動されることにより、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像１３を生成するように構成されている。
【００４９】
（格子回動機構）
次に、図２を参照して、第１実施形態によるＸ線イメージング装置１００における格子回動機構７の構成について説明する。
【００５０】
図２に示すように、格子回動機構７は、格子を保持する格子保持部７０と、格子保持部７０を回動させる回動部７１と、筐体７２とを含む。格子保持部７０は、筐体７２内において、回動可能に支持されている。また、格子保持部７０は、格子と接触した状態で格子を内部に保持するように構成されている。また、格子保持部７０は、円盤状に形成されている。また、格子保持部７０は、外周面が歯車状に形成されている。図２に示す例では、便器上、格子の向きがわかるように格子（格子パターン）を大きく図示しているが、実際には各格子の格子パターンは非常に細かく、肉眼で格子の向きを判別することは難しい。そこで、第１実施形態では、格子保持部７０は、格子の回動をユーザが確認できるようにするために、第１マーカ７３ａ、第２マーカ７３ｂおよび第３マーカ７３ｃが設けられている。なお、図２に示すように、第１マーカ７３ａ、第２マーカ７３ｂおよび第３マーカ７３ｃは、互いに識別可能に構成されている。なお、格子パターンとは、スリット２ａ、Ｘ線位相変化部２ｂ、Ｘ線透過部３ａ、Ｘ線吸収部３ｂなどのことである。
【００５１】
回動部７１は、動力部（図示せず）と回転部７１ａとを含む。動力部は、モータ、エンコーダーなどを含む。回転部７１ａは、円盤状に形成されている。また、回転部７１ａは、外周面が歯車状に形成されている。また、回転部７１ａは、動力部によって回転されるように構成されている。格子保持部７０と回動部７１（回転部７１ａ）とは、互いに係合する（歯車同士がかみ合う）ように形成されており、回動部７１（回転部７１ａ）が回動することにより、格子保持部７０が回動するように形成されている。したがって、格子回動機構７は、制御部６からの信号に基づいて回動部７１が回動され、回動部７１の回動によって格子保持部７０が回動されることにより、格子を回動させるように構成されている。なお、回動部７１の可動範囲は、どのような範囲でもよい。たとえば、略０度から略３６０度の範囲で回転するように構成されていてもよく、略０度から略１８０度の範囲で回動するように構成されていてもよい。また、略マイナス９０度から略９０度の範囲で回動するように構成されていてもよい。第１実施形態では、回動部７１は、略０度から略９０度の範囲で可動するように構成されている。また、回動部７１に含まれるエンコーダーなどにより、回動部７１の回動角度θ（図６参照）が格子角度情報記憶部１０に記憶される。すなわち、格子回動機構７によって各格子が回動された角度θが格子角度情報記憶部１０に記憶される。
【００５２】
図３は、格子回動機構７による格子の回動を示す模式図（Ａ）〜（Ｃ）である。図３（Ａ）は、格子を横向き（Ｘ方向）に向けて配置した際の模式図である。図３（Ｂ）は、格子を斜めに向けて配置した際の模式図である。図３（Ｃ）は、格子を縦向き（Ｙ方向）に向けて配置した際の模式図である。第１実施形態では、制御部６は、格子回動機構７を介して各格子を回動させることにより、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すような向きに格子を配置することができる。格子回動機構７は、各格子の回動角度θが略同一になるように構成されている。第１実施形態では、Ｘ線イメージング装置１００は、格子を縦向き（Ｙ方向）に向けた配置、および横向き（Ｘ方向）に向けた配置で被写体Ｔを撮像するように構成されている。なお、格子の向きとは、格子パターンの延びる方向である。
【００５３】
（格子移動機構および格子位置調整機構）
図４に示すように、格子移動機構８は、光軸方向（Ｚ方向）に直交する面内（ＸＹ面内）において、格子を縦方向（Ｙ方向）または横方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されている。具体的には、図４に示すように、格子移動機構８は、Ｘ方向直動機構８０と、Ｙ方向直動機構８１とを含む。Ｘ方向直動機構８０は、Ｘ方向に並進移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構８０は、たとえば、ステッピングモータなどを含む。Ｙ方向直動機構８１は、Ｙ方向に並進移動可能に構成されている。Ｙ方向直動機構８１は、たとえば、ステッピングモータなどを含む。格子移動機構８は、Ｘ方向直動機構８０の動作により、格子位置調整機構９を介して格子回動機構７をＸ方向に並進させるように構成されている。また、格子移動機構８は、Ｙ方向直動機構８１の動作により、格子位置調整機構９を介して格子回動機構７をＹ方向に並進させるように構成されている。すなわち、格子移動機構８は、格子回動機構７とともに、第１格子２を移動させるように構成されている。
【００５４】
また、図４に示すように、格子位置調整機構９は、格子移動機構８上に保持されている。格子位置調整機構９は、ステージ支持部９０と、駆動部９１と、ステージ９２とを含む。ステージ支持部９０は、ステージ９２を下方（Ｙ１方向）から支持している。駆動部９１は、ステージ支持部９０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９２は、底部がステージ支持部９０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方向の中心軸線周りに回動するように構成されている。各格子を大きく回動させることにより各格子の向きを変更する格子回動機構７とは異なり、格子位置調整機構９は、格子のＸＹ面内における微細な角度のずれを調整する機構である。したがって、格子位置調整機構９は、格子回動機構７と比較した場合、位置精度が高くなるように構成されている。また、格子位置調整機構９は、格子回動機構７と比較した場合、格子の回動量が小さくなるように構成されている。
【００５５】
（格子の位置調整）
次に、図５を参照して、制御部６が第１格子２および第２格子３の位置調整を行う構成について説明する。図５（Ａ）に示す例は、格子回動機構７によって第１格子２および第２格子３を回動させた後の画像の模式図である。格子回動機構７による格子の回動後に、第１格子２および第２格子３の格子間における相対位置がずれる場合がある。第１格子２および第２格子３の格子間における相対位置がずれた場合、被写体Ｔを配置しないエア撮影の状態でも、図５（Ａ）に示すようにモアレ縞１１が生じる。図５（Ａ）に示す例では、周期ｄ３のモアレ縞１１が生じている。
【００５６】
第１実施形態では、制御部６は、格子回動機構７によって第１格子２および第２格子３を回動させた後に生じるモアレ縞１１に基づいて、格子位置調整機構９による格子の調整量ｇａを算出するように構成されている。具体的には、制御部６は、以下に示す式（１）により、格子の調整量ｇａを算出する。
【数１】
2019045471.tif 000003
ここで、ｇａは格子の調整量である。また、ｄ２は、第２格子３の格子ピッチである。また、ｄ３はモアレ縞１１のピッチである。また、ｓは検出器４の画素サイズである。
【００５７】
制御部６は、上記式（１）によって格子の調整量ｇａを算出し、算出した調整量ｇａ分、格子位置調整機構９によって第１格子２を回動させることにより、第１格子２および第２格子３の格子間における位置調整を行うように構成されている。第１格子２および第２格子３の格子間における位置調整後には、図５（Ｂ）に示すようにモアレ縞１１は周期が十分大きくなり、場合によっては略消える。
【００５８】
（格子の並進移動方向の切り替え）
次に、図６を参照して、第１実施形態における制御部６が、格子移動機構８による格子の並進移動の方向を切り替える構成について説明する。第１実施形態では、画像処理部５は縞走査法により、暗視野像１３を生成している。縞走査法とは、格子の１周期分以上、格子を並進移動させながら撮像することによって、検出されるＸ線の検出信号曲線（ステップカーブ）に基づいて画像を生成する手法である。第１実施形態では、格子移動機構８は、第１格子２を第２格子３の１周期（ｄ２）分以上並進移動させるように構成されている。また、格子移動機構８は、第１格子２および第２格子３の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更するように構成されている。格子移動機構８は、第１格子２を第２格子３の１周期（ｄ２）分以上並進移動させる際に、並進移動の距離が小さくなる方向に第１格子２を移動させるように構成されている。
【００５９】
具体的には、制御部６は、以下の式（２）および式（３）によって算出された並進距離のうち、並進させる距離が小さくなる方向に格子を並進移動させるように構成されている。
【数２】
2019045471.tif 000004
ここで、ｓｗｃおよびｓｗｓは、格子を並進移動させる際の並進距離である。また、ｄ２は第２格子３のピッチである。また、θはＸ線の光軸方向（Ｚ方向）に直交する面内（ＸＹ面内）における格子の回動角度である。また、ｎは格子を並進させる回数（ステップ数）である。
【００６０】
上記式（２）で算出される並進移動の並進距離ｓｗｃは、格子を縦方向（Ｙ方向）に移動させる際の移動距離である。上記式（３）で算出される並進移動の並進距離ｓｗｓは、格子を横方向（Ｘ方向）に移動させる際の移動距離である。制御部６は、横方向（Ｘ方向）に並進移動させる際の並進距離ｓｗｃおよび縦方向（Ｙ方向）に並進移動させる際の並進距離ｓｗｓを算出し、移動距離が小さくなる方向に格子を並進移動させる。
【００６１】
図６（Ａ）に示す例は、格子が横向き（Ｘ方向）に配置されている場合の格子の並進移動を示した模式図である。格子が横向き（Ｘ方向）に配置されている場合、制御部６は、格子位置調整機構９を介して第１格子２をＹ２方向に並進移動させる。
【００６２】
図６（Ｂ）に示す例は、格子を斜めに配置した場合のステップ方向を示す模式図である。図６（Ｂ）は、格子の回動角度θが小さい場合の例である。図６（Ｂ）に示す例では、格子の回動角度θは、たとえば３０度である。格子の回動角度θが３０度の場合、縦方向（Ｙ方向）の並進距離ｓｗｃは横方向（Ｘ方向）の並進距離ｓｗｓよりも小さくなる。したがって、図６（Ｂ）に示す例では、第１格子２を縦方向（Ｙ方向）に並進移動させる。図６（Ｃ）に示す例は、格子を斜めに配置した場合のステップ方向を示す模式図である。図６（Ｃ）は、格子の回動角度θが大きい場合の例である。図６（Ｃ）に示す例では、格子の回動角度θは、たとえば、６０度である。格子の回動角度θが６０度の場合、横方向（Ｘ方向）の並進距離ｓｗｓは縦方向（Ｙ方向）の並進距離ｓｗｃよりも小さくなる。したがって、図６（Ｃ）に示す例では、第１格子２を横方向（Ｘ方向）に並進移動させる。
【００６３】
（被写体の撮像）
次に、図７を参照して、第１実施形態によるＸ線イメージング装置１００による被写体Ｔを撮像する構成の流れについて説明する。
【００６４】
ステップＳ１において、制御部６は、格子回動機構７を介して、第１格子２および第２格子３を横向き（Ｘ方向）に配置する。次に、ステップＳ２において、操作者により、被写体Ｔが配置される。なお、ステップＳ２は、ステップＳ３の前であれば、いつ行われてもよい。
【００６５】
次に、ステップＳ３において、制御部６は、格子移動機構８を介して第１格子２を並進移動させながら、被写体Ｔを撮像する。次に、ステップＳ４において、画像処理部５は、被写体Ｔの暗視野像１３を生成する。
【００６６】
次に、ステップＳ５において、制御部６は、第１格子２および第２格子３が所望の角度で配置された状態で撮像されたかどうかを判定する。第１格子２および第２格子３が所望の角度で配置された状態で撮像されていない場合、ステップＳ６に進む。第１格子２および第２格子３が所望の角度で配置された状態で撮像された場合、処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ６において、制御部６は、格子回動機構７を介して第１格子２および第２格子３を所定角度回動させることにより、第１格子２および第２格子３を縦向き（Ｙ方向）に配置する。第１実施形態では、所定角度は、略９０度である。次に、ステップＳ７において、制御部６は、格子位置調整機構９を介して第１格子２の位置調整を行う。その後、ステップＳ３に進む。
【００６８】
（画像処理部が生成する画像）
次に、図８を参照して、第１実施形態による画像処理部５が生成する画像について説明する。
【００６９】
第１実施形態では、画像処理部５は、光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、第１格子２および第２格子３を複数の角度に配置して撮像された暗視野像１３を生成するように構成されている。なお、図８に示す例は、被写体Ｔ（ＣＦＲＰ）に打撃を与え、クラック（傷１４）を形成させて撮像した暗視野像１３である。
【００７０】
ここで、暗視野像１３は、Ｘ線が散乱することによって生じる検出器４の画素ごとのＸ線の線量の変化に基づく画像である。すなわち、格子を透過して検出器４で検出されていたＸ線が散乱することにより、その散乱されたＸ線は格子によって吸収されるため、Ｘ線のうち散乱された分は検出器４で検出されなくなる。一方、格子によって吸収されていたＸ線が散乱することにより、その散乱されたＸ線は格子を透過するようになり、その散乱されて格子を透過したＸ線は、検出器４で検出されるようになる。したがって、暗視野像１３では、検出器４の各画素において検出されるＸ線の線量が変化する。格子の向きと直交する方向にＸ線が散乱する場合、検出器４で検出されるＸ線の線量の変化が顕著となる。また、Ｘ線の散乱は、被写体Ｔの内部構造（傷１４）によってＸ線が多重に屈折することに起因する。Ｘ線の屈折は、Ｘ線が屈折率の異なる領域の境界を通過する際におこる。傷１４によってＸ線が屈折する場合、傷１４とそれ以外の領域との境界で屈折するため、Ｘ線は傷１４が延びる方向と交差する方向に屈折する。これにより、暗視野像１３では、Ｘ線の散乱の指向性を捉えることが可能である。
【００７１】
図８（Ａ）は、格子を横向き（Ｘ方向）に配置（図３（Ａ）参照）して撮像された暗視野像１３ａである。図８（Ａ）に示す例では、格子を横向き（Ｘ方向）に配置しているため、被写体Ｔの内部にある傷１４のうち、横方向（Ｘ方向）に延びる傷１４ａが描出されている。また、被写体Ｔの内部にある傷１４のうち、斜め方向に延びる傷１４ｂおよび傷１４ｃも描出されている。斜め方向に延びる傷１４ｂおよび傷１４ｃは、横方向（Ｘ方向）および縦方向（Ｙ方向）に対するＸ線の散乱成分を含んでいるため、格子を横向き（Ｘ方向）に配置した場合でも描出される。しかし、斜め方向の傷１４ｂおよび傷１４ｃは、横方向（Ｘ方向）の傷１４ａと比較した場合、縦方向（Ｙ方向）に散乱するＸ線の量が小さくなるため、暗視野像１３ａにおいては、横方向（Ｘ方向）に延びる傷１４ａよりも薄く描出される。
【００７２】
また、図８（Ａ）に示す暗視野像１３ａのうち、円形の領域１５は、被写体Ｔに打撃を与えた際の打撃痕である。打撃によって被写体ＴのＺ方向における各層の間隔が詰まり（縮まり）、Ｘ線の散乱が弱くなるため、画像中では白く表示されている。また、図８（Ａ）に示す暗視野像１３ａのうち、楕円形の領域１６ａ（点状のハッチング部）は、被写体Ｔに打撃を与えたことにより被写体Ｔ内のＺ方向における層間の剥離によって生じたＸ線の散乱によって描出された領域である。楕円形の領域１６ａは、被写体Ｔの層間の剥離によって、縦方向（Ｙ方向）に散乱されたＸ線が検出された領域である。なお、図８（Ａ）に示す例では、格子角度情報記憶部１０によって記憶される各格子の角度は、略０度であり、格子移動機構８によって第１格子２が並進移動される方向は、Ｙ方向である。
【００７３】
図８（Ｂ）は、格子を縦向き（Ｙ方向）に配置（図３（Ｃ）参照）して撮像された暗視野像１３ｂである。図８（Ｂ）に示す例では、格子を縦向き（Ｙ方向）に配置しているため、被写体Ｔの内部にある傷１４のうち、縦方向（Ｙ方向）に延びる傷１４ｄが描出されている。また、暗視野像１３ａと同様に、被写体Ｔの内部にある傷１４のうち、斜め方向に延びる傷１４ｂおよび傷１４ｃも描出されている。斜め方向の傷１４ｂおよび傷１４ｃは、縦方向（Ｙ方向）の傷１４ｄと比較した場合、横方向（Ｘ方向）に散乱するＸ線の量が小さくなるため、暗視野像１３においては、縦方向の傷１４ｄよりも薄く描出される。また、図８（Ｂ）に示す暗視野像１３ｂのうち、円形の領域１５は、被写体Ｔに打撃を与えた際の打撃痕である。
【００７４】
また、図８（Ｂ）に示す暗視野像１３ｂのうち、楕円形の領域１６ｂは、被写体Ｔに打撃を与えたことにより被写体Ｔ内のＺ方向における層間の剥離によって生じたＸ線の散乱によって描出された領域である。楕円形の領域１６ｂ（点状のハッチング部）は、被写体Ｔの層間の剥離によって、横方向（Ｘ方向）に散乱されたＸ線が検出された領域である。したがって、楕円形の領域１６ｂは、図８（Ａ）に示す楕円形の領域１６ａとは、わずかに形状が異なっている。図示は省略するが、図３（Ｂ）に示すように各格子を斜めに配置した場合、格子の向きに沿う方向に延びる傷１４ｃが描出される。しかし、格子の向きと直交する方向に延びる傷１４ｂは描出されない。なお、傷１４ａおよび傷１４ｄは、それぞれ格子に対して斜め方向に延びているため、暗視野像１３においては傷１４ｃよりも薄く描出される。図８（Ｂ）に示す例では、格子角度情報記憶部１０によって記憶される各格子の角度は、略９０度であり、格子移動機構８によって第１格子２が並進移動される方向は、Ｘ方向である。
【００７５】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７６】
第１実施形態では、上記のように、Ｘ線イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から照射されるＸ線により、自己像１２を形成するための第１格子２と第１格子２の自己像１２と干渉させるための第２格子３とを含む複数の格子と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器４と、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、複数の格子をそれぞれ回動させる格子回動機構７と、検出器４により検出されたＸ線の強度分布から、少なくとも暗視野像１３を生成する画像処理部５とを備え、画像処理部５は、光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像１３を生成するように構成されている。これにより、格子の向きを変更することにより、格子に対する被写体Ｔの向きを変更することなく格子に対する被写体Ｔの向きを変更することができる。したがって、格子に対する被写体Ｔの向きを変更することなく、被写体Ｔの内部構造（傷１４）を画像化することができる。また、格子に対する被写体Ｔの向きを変更することなく被写体Ｔの内部構造（傷１４）を画像化することが可能となるので、たとえば、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像１３を見比べる場合でも、各画像における被写体Ｔの向きを合わせる必要がなく、容易に各画像を見比べることができる。
【００７７】
また、第１実施形態では、上記のように、格子回動機構７は、光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、縦方向（Ｙ方向）、横方向（Ｘ方向）および斜め方向のうち、縦方向（Ｙ方向）および横方向（Ｘ方向）に複数の格子を配置するように構成されている。これにより、格子を回動させた際、被写体Ｔの向きに対する格子の向きがそれぞれ異なるように複数の格子を回動させることができる。その結果、被写体Ｔ内において、Ｘ線の散乱方向が異なる内部構造（傷１４）をそれぞれ画像化することができる。
【００７８】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ線イメージング装置１００は、第１格子２を移動させる格子移動機構８をさらに備え、格子移動機構８は、複数の格子を回動させた後に、格子回動機構７とともに第１格子２を移動させるように構成されている。これにより、第１格子２および第２格子３を回動させた後に第１格子２を移動する場合でも、格子移動機構８を回動させることなく第１格子２を移動させることができる。
【００７９】
また、第１実施形態では、上記のように、格子移動機構８は、光軸方向（Ｚ方向）に直交する面内（ＸＹ面内）において、格子を縦方向（Ｙ方向）または横方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されているとともに、複数の格子の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更するように構成されており、第１格子２を第２格子３の１周期（ｄ２）分以上並進移動させる際に、並進移動の距離が小さくなる方向に第１格子２を移動させるように構成されている。これにより、格子を複数の角度に配置して並進させた場合でも、格子の配置方向に応じて格子の並進移動の距離が小さくなる方向に格子を並進させることができる。その結果、並進移動させる際の誤差に起因する画像の画質の劣化を抑制することができる。
【００８０】
また、第１実施形態では、上記のように、格子回動機構７は、格子を保持する格子保持部７０と、格子保持部７０を回動させる回動部７１とを含む。これにより、たとえば、格子移動機構８とともに格子を回動させる場合と比較して、回動部７１によって格子保持部７０を回動させることにより、格子回動機構７を小型化することができる。また、格子回動機構７によって格子を回動させることが可能となるので、格子の回転に伴って格子移動機構８を回動させる機構が必要なくなるため、その分、装置構成を簡素化することができる。
【００８１】
また、第１実施形態では、上記のように、第１格子２の複数の格子の格子間における相対位置を調整する格子位置調整機構９をさらに備え、格子回動機構７は、格子位置調整機構９を介して格子移動機構８上に保持されるように構成されている。これにより、格子回動機構７によって格子を回動させた場合でも、格子位置調整機構９および格子移動機構８を回動させることなく格子の位置調整および格子の移動を行うことができる。その結果、格子の回動に伴って格子位置調整機構９および格子移動機構８を回動させる必要がなくなるため、装置構成が複雑化することを抑制することができる。
【００８２】
また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ線イメージング装置１００は、格子回動機構７によって複数の格子を回転させた後に生じるモアレ縞１１に基づいて、格子位置調整機構９による格子の調整量ｇａを算出する制御部６をさらに備える。これにより、格子を回動させることによって、複数の格子の格子間における相対位置にずれが生じた場合でも、モアレ縞１１に基づいて格子の調整量ｇａを算出すことが可能となるので、容易に格子の位置調整を行うことができる。
【００８３】
また、第１実施形態では、上記のように、格子回動機構７によって回動させた複数の格子の角度情報を記憶する格子角度情報記憶部１０をさらに備える。これにより、画像解析時において、散乱成分の方向を容易に把握することができる。
【００８４】
［第２実施形態］
次に、図１、図９および図１０を参照して、第２実施形態によるＸ線イメージング装置２００（図１参照）について説明する。格子を横向き（Ｘ方向）および縦向き（Ｙ方向）に配置して撮像した画像からそれぞれ暗視野像１３を生成する第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、画像処理部５は、光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像１３を合成して、被写体ＴによるＸ線の散乱の強度を表す全散乱像２０（図１０参照）を生成するように構成されている。なお、全散乱像２０とは、被写体Ｔによって生じるＸ線の全方向への散乱を画像化した像である。また、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【００８５】
（Ｘ線イメージング装置の構成）
まず、図１を参照して、第２実施形態によるＸ線イメージング装置２００の構成について説明する。
【００８６】
第２実施形態では、画像処理部５は、光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像１３を合成して、被写体ＴによるＸ線の散乱の強度を表す全散乱像２０を生成するように構成されている。具体的には、画像処理部５は、格子を横向き（Ｘ方向）に配置して撮像された暗視野像１３ａおよび縦向き（Ｙ方向）に配置して撮像された暗視野像１３ｂを合成して、全散乱像２０を生成するように構成されている。また、第２実施形態では、画像処理部５は、被写体Ｔの特徴量として、被写体Ｔ内において指向性のある内部構造（傷１４）に関する情報を取得するように構成されており、被写体Ｔ内において指向性のある内部構造（傷１４）に関する情報は、少なくとも傷１４ａの長さＬ（図１０参照）と、傷１４ｄの幅Ｗ（図１０参照）とを含む。なお、傷１４ａの長さＬおよび傷１４ｄの幅Ｗは、それぞれ、特許請求の範囲の「指向性のある内部構造の長さ」および「指向性のある内部構造の幅」の一例である。
【００８７】
（被写体の撮像方法）
次に、図９を参照して、第２実施形態によるＸ線イメージング装置２００において被写体Ｔを撮像する方法の流れについて説明する。なお、第１実施形態と同様のステップの説明については省略する。
【００８８】
ステップＳ１〜ステップＳ７において、各格子を所望の角度に配置して撮像された複数の暗視野像１３を生成する。その後、ステップＳ８に進む。
【００８９】
ステップＳ８において、画像処理部５は、第１格子２および第２格子３を横向き（Ｘ方向）に配置して撮像した暗視野像１３ａおよび第１格子２および第２格子３を縦向き（Ｙ方向）に配置して撮像した暗視野像１３ｂを合成して、全散乱像２０を生成する。
【００９０】
次に、ステップＳ９において、画像処理部５は、合成した全散乱像２０から、被写体Ｔの内部構造（傷１４）の特徴量を抽出する。
【００９１】
（画像処理部が生成する画像）
次に、図１０を参照して、第２実施形態による画像処理部５が生成する画像について説明する。
【００９２】
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、それぞれ、図８（Ａ）および図８（Ｂ）と同様の模式図であるので、説明は省略する。図１０（Ｃ）は、格子を横向き（Ｘ方向）に配置して撮像した暗視野像１３ａと、格子を縦向きに配置して撮像した暗視野像１３ｂとを合成した全散乱像２０の模式図である。合成手法としては、どのような手法を用いてもよいが、第２実施形態では、画像処理部５は、図１０（Ａ）に示す暗視野像１３ａと、図１０（Ｂ）に示す暗視野像１３ｂと、以下に示す式（４）とによって全散乱像２０を生成するように構成されている。
【数３】
2019045471.tif 000005
ここで、Ｉdarkk（ｘ、ｙ）は、暗視野像１３である。また、ｋは、格子の向きを変えて撮像した複数の暗視野像１３のそれぞれを表す数である、また、Ｍは、撮像した暗視野像１３の総数（枚数）である。第２実施形態では、たとえば、Ｍ＝２である。また、ｘおよびｙは、それぞれ、画像におけるｘ方向およびｙ方向の画素の位置座標である。
【００９３】
図１０（Ｃ）に示す全散乱像２０のうち、楕円形の領域１６（点状のハッチング部）は、被写体Ｔに打撃を与えたことにより被写体Ｔ内のＺ方向における層間の剥離によって生じたＸ線の散乱によって描出された領域である。楕円形の領域１６は、被写体Ｔの層間の剥離によって、縦方向（Ｙ方向）および横方向（Ｘ方向）に散乱されたＸ線が検出された領域である。
【００９４】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９５】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００９６】
第２実施形態では、上記のように、画像処理部５は、光軸方向（Ｚ方向）と直交する面内（ＸＹ面内）において、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像１３を合成するように構成されている。ここで、暗視野像１３は、被写体ＴにおけるＸ線の散乱に基づいて画像化しているため、格子の向きに応じて感度が異なる（一部の散乱線を画像化できない）。上記のように構成することにより、複数の方向にＸ線を散乱させた複数の暗視野像１３を合成して生成された全散乱像２０により、Ｘ線の散乱の感度の差異を補った全方向の散乱像を得ることができる。また、被写体Ｔの向きを変更せずに撮像することが可能となるので、被写体Ｔの位置合わせを行うことなく全散乱像２０を生成することができる。その結果、全散乱像２０を容易に、かつ、正確に生成することができる。
【００９７】
また、第２実施形態では、上記のように、画像処理部５は、複数の暗視野像１３を合成して生成した画像（全散乱像２０）から、被写体Ｔの特徴量を取得するように構成されている。これにより、位置合わせ不要で正確に合成できるので、容易に、かつ、高精度に特徴量を取得することができる。
【００９８】
また、第２実施形態では、上記のように、画像処理部５は、被写体Ｔの特徴量として、被写体Ｔ内において指向性のある内部構造（傷１４）に関する情報を取得するように構成されており、被写体Ｔ内において指向性のある内部構造（傷１４）に関する情報は、少なくとも傷１４ａの長さＬと、傷１４ｄの幅Ｗとを含む。これにより、たとえば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）の内部構造（傷１４）などの指向性のある内部構造（傷１４）の形状をより詳細に把握することができる。
【００９９】
［第３実施形態］
次に、図１および図１１〜図１４を参照して、第３実施形態によるＸ線イメージング装置３００（図１参照）について説明する。被写体Ｔの全散乱像２０を生成する第２実施形態とは異なり、第３実施形態では、画像処理部５（図１参照）は、複数の格子の角度が異なる複数の暗視野像１３を用いて、被写体ＴによるＸ線の散乱の指向性を表す散乱指向像２２（図１３参照）と、被写体ＴによるＸ線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像２３（図１４参照）とのうち、少なくともどちらか一方をさらに生成するように構成されている。なお、散乱指向像２２とは、被写体Ｔに対する格子の向きを変更して撮像された暗視野像１３により、被写体Ｔの内部構造の各々がＸ線を散乱させる方向に基づいて画像化した像である。また、指向性強弱像２３とは、被写体Ｔの内部構造の各々のＸ線の散乱の指向性の強弱に基づいて画像化した像である。また、上記第１および第２実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【０１００】
（Ｘ線イメージング装置の構成）
まず、図１を参照して、第３実施形態によるＸ線イメージング装置３００の構成について説明する。
【０１０１】
第３実施形態では、画像処理部５は、複数の格子の角度が異なる複数の暗視野像１３を用いて、被写体ＴによるＸ線の散乱の指向性を表す散乱指向像２２と、被写体ＴによるＸ線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像２３とのうち、少なくともどちらか一方を生成するように構成されている。具体的には、画像処理部５は、格子を０度、４５度、９０度および１３５度に配置して撮像された複数の暗視野像１３（図１２参照）に基づいて、散乱指向像２２と指向性強弱像２３とのうち、少なくともどちらか一方を生成するように構成されている。第３実施形態では、散乱指向像２２および指向性強弱像２３の両方を生成する例を示す。
【０１０２】
（被写体の撮像方法）
次に、図１１を参照して、第２実施形態によるＸ線イメージング装置３００において被写体Ｔを撮像する方法の流れについて説明する。なお、第１および第２実施形態と同様のステップの説明については省略する。
【０１０３】
ステップＳ１〜ステップＳ５、ステップＳ１０およびステップＳ７において、各格子を所望の角度に配置して撮像された複数の暗視野像１３を生成する。その後、ステップＳ１１に進む。なお、ステップＳ１０の処理は、第１および第２実施形態のステップＳ６における処理とは異なり、制御部６は、格子回動機構７を介して、格子を０度、４５度、９０度、１３５度に回動させる。
【０１０４】
ステップＳ１１において、画像処理部５は、第１格子２および第２格子３を０度、４５度、９０度および１３５度に配置して撮像された複数の暗視野像１３に基づいて、散乱指向像２２または指向性強弱像２３を生成し処理を終了する。
【０１０５】
（画像処理部が生成する画像）
次に、図１２〜図１４を参照して、第３実施形態による画像処理部５が生成する画像について説明する。
【０１０６】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は、それぞれ、異なる向きに格子を配置して撮像した暗視野像１３の模式図である。具体的には、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は、それぞれ、格子を０度、４５度、９０度および１３５度に配置した状態で撮像された暗視野像１３である。なお、第３実施形態では、被写体Ｔとして、複数の繊維２１を束ねた繊維束を撮像する例を示している。図１２に示す例は、環状に曲がった状態で配置された被写体Ｔを撮像する例である。被写体Ｔが環状に曲がっているため、被写体Ｔ内では、繊維２１の格子に対する向きが異なる領域が生じる。格子に対する繊維２１の向きが異なると、Ｘ線の散乱の感度が異なるため、暗視野像１３において写り方が異なる。Ｘ線の散乱の感度は、格子の延びる方向とおおむね直交する方向にＸ線を散乱させた場合に強くなる。図１２において、被写体Ｔ内の繊維２１のうち、Ｘ線の散乱の感度が強くなる方向に配置されている繊維２１を繊維２１ａとして実線で図示している。また、Ｘ線の散乱の感度が弱くなる方向に配置されている繊維２１を繊維２１ｂとして破線で図示している。
【０１０７】
第３実施形態では、画像処理部５は、図１２に示す複数の暗視野像１３に基づいて、散乱指向像２２または指向性強弱像２３を生成する。具体的には、複数の格子方向で撮影された暗視野像１３の複素平面上での中心を以下の式（５）のように定義する。
【数４】
2019045471.tif 000006
ここで、Ｓdark（ｘ、ｙ）は、複数の格子方向で撮影された暗視野像１３の複素平面上での中心であり、ｋは、各格子方向の識別番号に対応する。
【０１０８】
画像処理部５は、上記式（４）、上記式（５）、以下に示す式（６）および式（７）に基づいて、散乱指向像２２または指向性強弱像２３を生成するように構成されている。
【数５】
2019045471.tif 000007
ここで、φdark（ｘ、ｙ）は、Ｘ線の散乱の指向を示す式である。式（６）は、Ｉdarkkをｋの関数としたときの位相情報を取得していることになり、これが散乱の指向性に対応する。また、Ｖdark（ｘ、ｙ）は、Ｘ線の散乱の指向性の強弱を示す式である。式（７）は、Ｉdarkkをｋの関数としたときの振幅を平均値で規格化しているものであり、これが指向性の強弱に対応する。なお、Ｘ線の散乱の指向とは、主としてどの方向にＸ線を散乱させるかということである。また、Ｘ線の散乱の指向性の強弱とは、Ｘ線を散乱させる方向の偏りを示しており、Ｘ線の散乱の指向性が強いほど、特定の方向にＸ線を散乱させる。また、Ｘ線の散乱の指向性が弱いほど、Ｘ線を等方に散乱させる。
【０１０９】
ここで、散乱指向像２２において、Ｘ線の散乱の方向を画素値の違い（濃淡）で表した場合、どの画素値がどの方向にＸ線を散乱させているのかを一見して把握することが難しい場合がある。そこで、第３実施形態では、画像処理部５は、Ｘ線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させた散乱指向像２２を生成するように構成されている。Ｘ線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させる方法としては、たとえば、指向性（０度〜３５９度）を、色相環（色相の変化を環状に示したもの）の各色に対応させて表現する方法などがある。指向性を色相環の各色に対応させて表現した場合、ユーザは、指向性の角度を色相環における対応色の位置に類推して把握することができる。なお、図１３に示す例では、便宜上、散乱の指向性と繊維２１を示す線の種類とを対応付けて表示している。
【０１１０】
すなわち、図１３において、被写体Ｔに含まれる繊維２１のうち、Ｘ線を縦（９０度）方向に散乱させる繊維２１を、繊維２１ｃとして、実線で図示している。また、被写体Ｔに含まれる繊維２１のうち、Ｘ線を斜め（４５度）方向に散乱させる繊維２１を、繊維２１ｄとして、一点鎖線で図示している。また、被写体Ｔに含まれる繊維２１のうち、Ｘ線を横（０度）方向に散乱させる繊維２１を、繊維２１ｅとして、破線で図示している。また、被写体Ｔに含まれる繊維２１のうち、Ｘ線を斜め（１３５度）方向に散乱させる繊維２１を、繊維２１ｆとして、二点鎖線で図示している。
【０１１１】
また、図１４に示す例では、指向性強弱像２３において、指向性の強さを繊維２１を示す線の種類に対応付けて表示している。すなわち、被写体Ｔに含まれる繊維２１のうち、Ｘ線の散乱の指向性が強い繊維２１を繊維２１ｇとして実線で図示している。また、被写体Ｔに含まれる繊維２１のうち、Ｘ線の散乱の指向性が中程度である繊維２１を繊維２１ｈとして破線で図示している。また被写体Ｔに含まれる繊維２１のうち、Ｘ線の散乱の指向性が弱い繊維２１を繊維２１ｉとして一点鎖線で図示している。
【０１１２】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１１３】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１１４】
第３実施形態では、上記のように、画像処理部５は、複数の格子の角度が異なる複数の暗視野像１３を用いて、被写体ＴによるＸ線の散乱の指向性を表す散乱指向像２２と、被写体ＴによるＸ線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像２３とのうち、少なくともどちらか一方をさらに生成するように構成されている。これにより、散乱指向像２２を生成することによって、被写体ＴによるＸ線の散乱を把握することができる。また、指向性強弱像２３を生成することによって、被写体ＴによるＸ線の散乱の指向性の強弱を把握することができる。これらの結果、被写体Ｔ内において散乱の指向性がそれぞれ異なる複数の内部構造（繊維２１）の分布や被写体Ｔ内に生じた欠陥の分布などをより詳細に把握することができる。
【０１１５】
また、第３実施形態では、上記のように、画像処理部５は、Ｘ線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させた散乱指向像２２を生成するように構成されている。これにより、散乱指向像２２においてＸ線の散乱の指向性と色彩とが関連付けられているので、たとえば、指向性の違いを画素値の差（画像の明暗）によって表示させた散乱指向像２２と比較して、Ｘ線の散乱の指向性を容易に把握することができる。
【０１１６】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【０１１７】
［第４実施形態］
次に、図１、図１５および図１６を参照して、第４実施形態によるＸ線イメージング装置４００（図１参照）について説明する。格子回動機構７が歯車状の格子保持部７０および歯車状の回動部７１を含む第１実施形態とは異なり、第４実施形態では、格子回動機構７は、格子保持部７０と回動部７１とがベルト７４で接続された、ベルト−プーリ機構によって構成されている。格子保持部７０は、たとえば、歯付プーリを含む。回動部７１は、たとえば、ピニオンを含む。ベルト７４は、たとえば、タイミングベルトを含む。なお、上記第１〜３実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【０１１８】
（格子回動機構の構成）
図１５に示すように、第４実施形態による格子回動機構７は、格子保持部７０と、回動部７１と、格子保持部７０と回動部７１とを接続するベルト７４を含む。第４実施形態における格子回動機構７は、いわゆるベルト−プーリ機構である。また、第４実施形態では、図１５に示すように、格子回動機構７は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるストッパ機構７５をさらに含む。格子保持部７０、回動部７１、ベルト７４およびストッパ機構７５は、それぞれ、筐体７２内に設けられている。
【０１１９】
ストッパ機構７５は、格子保持部７０に当接する当接部材７５ａと、当接部材７５ａを格子保持部７０に対して付勢する付勢部材７５ｂ（図１６参照）と、付勢力に抗して当接部材７５ａを格子保持部７０から離間させる当接状態解除部７５ｃとを含む。当接部材７５ａは、たとえば、ゴムなどのブレーキパッドなどを含む。当接部材７５ａと、当接状態解除部７５ｃとは、第１中間部材７５ｄを介して接続されている。当接部材７５ａは、格子保持部７０に当接することにより、格子保持部７０を回動不可能な状態にするように構成されている。当接部材７５ａは、中心軸７５ｅを中心に、第１中間部材７５ｄと一体的にＺ方向の軸線周りに回動可能に構成されている。
【０１２０】
付勢部材７５ｂは、当接部材７５ａに対して、Ｘ２方向に付勢している。具体的には、付勢部材７５ｂは、格子回動機構７のＺ２側において、一端側が第２中間部材７５ｆに接続されている。また、付勢部材７５ｂの他端側は、筐体７２に固定されている。第２中間部材７５ｆは、中心軸７５ｅを介して当接部材７５ａと接続されている。付勢部材７５ｂは、Ｘ２方向の張力Ｆを第２中間部材７５ｆに付勢することにより、当接部材７５ａを格子保持部７０に当接させる。付勢部材７５ｂは、たとえば、コイルばねを含む。また、当接状態解除部７５ｃは、制御部６（図１参照）によって電力が供給された際に、第１中間部材７５ｄに対してＹ２方向の力を印加するように構成されている。当接状態解除部７５ｃは、たとえば、ソレノイドを含む。なお、当接状態解除部７５ｃが第１中間部材７５ｄを介して当接部材７５ａに印加する力は、付勢部材７５ｂによって当接部材７５ａに付勢される張力Ｆよりも大きくなるように設定される。
【０１２１】
（ストッパ機構による格子の回動状態の切り替え）
第４実施形態では、ストッパ機構７５は、制御部６の制御の下、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるように構成されている。具体的には、ストッパ機構７５は、制御部６の制御の下、当接状態解除部７５ｃによって当接部材７５ａが格子保持部７０に当接する状態と、当接部材７５ａが格子保持部７０から離間した状態とを切り替えるように構成されている。
【０１２２】
付勢部材７５ｂは、当接部材７５ａに対して常にＸ２方向に張力Ｆを付勢している。当接状態解除部７５ｃは、制御部６によって電力が供給されていない状態では、第１中間部材７５ｄに対してＹ２方向に力を印加しない。したがって、当接状態解除部７５ｃに対する通電が行われていない場合は、当接部材７５ａに対しては付勢部材７５ｂからの張力Ｆのみが印加されている。この状態が、格子を回動不可能な状態である。格子を回動不可能な状態では、当接部材７５ａは付勢部材７５ｂによってＸ２方向に付勢されているため、格子保持部７０に当接した状態となっている。したがって、格子保持部７０は回動することができない。
【０１２３】
一方、制御部６によって当接状態解除部７５ｃに対して通電された場合、当接状態解除部７５ｃが第１中間部材７５ｄに対してＹ２方向の力を印加することにより、当接部材７５ａを格子保持部７０から離間した状態にする。この状態が、格子を回動可能な状態である。被写体Ｔに対する格子の向きを変更したい場合には、制御部６は当接状態解除部７５ｃに通電することにより、当接部材７５ａを離間させることにより、格子保持部７０を回動可能な状態にする。上記のようにして、ストッパ機構７５は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるように構成されている。
【０１２４】
また、図１５に示すように、第４実施形態では、格子回動機構７は、格子の原点位置を検知する原点位置検知部７６を備える。原点位置検知部７６は、格子保持部７０に設けられた被検知部７７の位置を検知するように構成されている。原点位置検知部７６は、たとえば、フォトセンサを含む。図１５に示す例では、原点位置検知部７６は、格子保持部７０の中心からＹ２方向に延びる線８０上に設けられている。第４実施形態では、制御部６は、原点位置検知部７６によって被検知部７７が検知された位置を格子の原点位置として記憶部（図示せず）に記憶するように構成されている。
【０１２５】
なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１〜第３実施形態と同様である。
【０１２６】
（第４実施形態の効果）
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１２７】
第４実施形態では、上記のように、格子回動機構７は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるストッパ機構７５をさらに含む。これにより、被写体Ｔを撮像する際に格子を回動不可能な状態にしておくことにより、たとえば、回動部７１の誤作動など、意図しない格子の回転を抑制することができる。その結果、格子回動機構７により格子の向きを変更した後、撮像を行うまでに、格子の光軸周りの回転方向における意図しない位置ずれが発生することを抑制することができる。
【０１２８】
また、第４実施形態では、上記のように、ストッパ機構７５は、格子保持部７０に当接する当接部材７５ａと、当接部材７５ａを格子保持部７０に対して付勢する付勢部材７５ｂと、付勢部材７５ｂの付勢力に抗して当接部材７５ａを格子保持部７０から離間させる当接状態解除部７５ｃとを含む。これにより、当接状態解除部７５ｃを作動させることにより、付勢部材７５ｂの付勢力による格子を回動不可能な状態から、格子を回動可能な状態に切り替えることができる。その結果、格子の向きを変更する時に限定して格子を回動可能な状態にすることが可能となるので、簡単な構成で格子の回転位置ずれを極力抑制することができる。
【０１２９】
また、第４実施形態では、上記のように、格子回動機構７は、格子の原点位置を検知する原点位置検知部７６をさらに備える。これにより、各格子を回動させる際に、各格子が原点位置に配置されているかを容易に確認することができる。その結果、各格子を回動させる際に、それぞれの格子を容易に初期位置に配置することができる。
【０１３０】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１３１】
［第５実施形態］
次に、図１７および図１８を参照して、第５実施形態によるＸ線イメージング装置５００について説明する。被写体Ｔの２次元暗視野像１３を生成する第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、Ｘ線イメージング装置５００は、Ｘ線源１と検出器４と複数の格子とによって構成される撮像系１７と被写体Ｔとを相対回転させる回転機構１８をさらに備え、画像処理部５は、被写体Ｔと撮像系１７とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像１３から、３次元暗視野像を生成するように構成されている。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
【０１３２】
（Ｘ線イメージング装置の構成）
まず、図１７を参照して、第５実施形態によるＸ線イメージング装置５００の構成について説明する。
【０１３３】
図１７に示すように、第５実施形態におけるＸ線イメージング装置５００は、Ｘ線源１と検出器４と複数の格子とによって構成される撮像系１７と被写体Ｔとを相対回転させる回転機構１８をさらに備える。具体的には、回転機構１８は、被写体Ｔを回転軸ＡＲ周りに回転させることにより、被写体Ｔと撮像系１７とを相対回転させるように構成されている。回転機構１８は、たとえば、被写体Ｔを配置する回転可能な被写体ステージであり、モータなどを含む。
【０１３４】
（被写体の撮像方法）
次に、図１８を参照して、第５実施形態によるＸ線イメージング装置５００において被写体Ｔを撮像する方法の流れについて説明する。なお、第１実施形態と同様のステップの説明については省略する。
【０１３５】
第５実施形態では、画像処理部５は、被写体Ｔと撮像系１７とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像１３から、３次元暗視野像を生成するように構成されている。
【０１３６】
具体的には、ステップＳ１およびステップＳ２において、第１格子２および第２格子３を横向き（Ｘ方向）に配置し、被写体Ｔを回転機構１８に配置する。その後、ステップＳ１２へ進む。
【０１３７】
ステップＳ１２において、制御部６０は、回転機構１８を介して被写体Ｔを回転させることにより被写体Ｔと撮像系１７とを相対回転させながら、複数の回転角度において第１格子２を並進移動させて撮像することにより、複数の暗視野像１３を撮像する。その後、ステップＳ１３へ進む。なお、本明細書において、被写体Ｔを回転させながら第１格子２を並進移動させて撮像する手法を、位相ＣＴ撮像とする。
【０１３８】
ステップＳ１３において、画像処理部５は、被写体Ｔと撮像系１７とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像１３から、３次元暗視野像を生成する。
【０１３９】
その後、ステップＳ５において、格子の向きを変更して撮像したかを判定する。格子の向きを変更して撮像している場合、処理を終了する。格子の向きを変更して撮像していない場合は、ステップＳ６へと進む。
【０１４０】
なお、第５実施形態のその他の構成は、上記第１〜第４実施形態と同様である。
【０１４１】
（第５実施形態の効果）
第５実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１４２】
第５実施形態では、上記のように、Ｘ線源１と検出器４と複数の格子とによって構成される撮像系１７と被写体Ｔとを相対回転させる回転機構１８をさらに備え、画像処理部５は、被写体Ｔと撮像系１７とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像１３から、３次元暗視野像を生成するように構成されている。ここで、被写体Ｔと撮像系１７との相対回転を行う際の回転軸ＡＲの方向と格子の向きとによっても強調されるＸ線の散乱方向が異なるため、被写体Ｔと撮像系１７との相対回転を行う際の回転軸ＡＲの方向を変更したい場合がある。また、被写体Ｔと撮像系１７との相対回転を行う際の回転軸ＡＲに対する被写体Ｔの向きを変更したい場合もある。上記のように位相ＣＴ撮像を行うことにより、被写体Ｔと撮像系１７との相対回転を行う際の回転軸ＡＲの方向を変更することなく、格子に対する被写体Ｔの向きを変更して撮像した３次元暗視野像を生成することができる。また、被写体Ｔの向きを変更することなく格子に対する被写体Ｔの向きを変更して撮像した３次元暗視野像を生成することができる。その結果、被写体Ｔと撮像系１７との相対回転を行う際の回転軸ＡＲの方向を変更するための機構および被写体Ｔの向きを変更するための機構を組み合わせる必要がなくなるため、装置構成が複雑化することを抑制することができる。
【０１４３】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１〜第４実施形態と同様である。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
たとえば、上記第１〜第５実施形態では、格子移動機構８が、第１格子２を並進移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。並進移動させる格子はいずれの格子であってもよい。
【０１４６】
また、上記第１〜第５実施形態では、格子位置調整機構９が、第１格子２の位置ずれを調整する例を示したが、本発明はこれに限られない。位置ずれを調整する格子はいずれの格子であってもよい。
【０１４７】
また、上記第１〜第５実施形態では、格子移動機構８の上部に格子位置調整機構９を配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。格子移動機構８および格子位置調整機構９は別々の格子の下に配置されていてもよい。
【０１４８】
また、上記第１〜第５実施形態では、複数の格子として、第１格子２および第２格子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、図１３に示すＸ線イメージング装置４００のように、Ｘ線源１と第１格子２との間に、第３格子１９を設ける構成でもよい。第３格子１９は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ４で配列される複数のスリット１９ａおよびＸ線吸収部１９ｂを有している。各スリット１９ａおよびＸ線吸収部１９ｂ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１９ａおよびＸ線吸収部１９ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。また、第３格子１９は、Ｘ線源１と第１格子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１９は、各スリット１９ａを通過したＸ線を、各スリット１９ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。また、第３格子１９を設ける構成では、第３格子１９を回動可能に保持する格子回動機構７が設けられ、第３格子１９は、制御部６からの信号によって、格子回動機構７を介して第１格子２および第２格子３と略同一の回動角度θに配置されるように構成されている。これにより、第３格子１９は、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の焦点サイズに依存することなく第１格子２の自己像１２を形成させることが可能となるので、Ｘ線源１の選択の自由度を向上させることができる。
【０１４９】
また、第３格子１９をさらに設ける場合において、複数の格子は、複数の格子のいずれか１つの格子間における相対位置が調整されることにより、第２格子３および第３格子１９が、第１格子２を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置されるように構成されている。すなわち、第３格子１９と第１格子２との間の距離と、第１格子２と第２格子３との間の距離とが等しくなるように各格子が配置されている場合、第３格子１９がＸＹ面内において、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する水平方向（Ｘ方向）を基準として、角度θだけ回動して配置されている場合、第２格子３がＸＹ面内において、Ｘ線の光軸方向（Ｚ方向）と直交する水平方向（Ｘ方向）を基準として、角度θだけ反対方向（マイナス方向）に回動して配置されていれば、検出器４上のモアレ縞１１が消えるため、位置調整が完了した配置とみなすことができる。上記のように構成すれば、第１格子２、第２格子３、および第３格子１９のうちのいずれか１つの位置を、第１格子２を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置することにより、複数の格子の位置調整を行うことが可能となるので、複数の格子の格子間における相対位置を容易に調整することができる。
【０１５０】
また、上記第１、第２、第４および第５実施形態では、縦方向（Ｙ方向）および横方向（Ｘ方向）の例として、略９０度および略０度に格子を向ける例を示したが、本発明はこれに限られない。互いに略直交する２方向であれば、略９０度および略０度以外の方向に格子を配置してもよい。たとえば、３０度と１２０度の向きに各格子を配置してもよい。また、格子を配置する向きは、互いに異なっていれば、任意の角度に配置してもよく、第３実施形態のように、２方向よりも多くの角度に格子を配置して撮像してもよい。ただし、互いの角度が近い場合、Ｘ線の散乱が強調されない方向が含まれる可能性があるので、少なくとも略直交する２方向を含めた方向に格子を配置して撮像する方が好ましい。
【０１５１】
また、上記第５実施形態では、被写体Ｔを回転させる例を示したが、本発明はこれに限られない。撮像系１７を回転させる構成でもよい。
【０１５２】
また、上記第１〜第５実施形態では、第１格子２を並進移動させることにより暗視野像１３を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば。複数の格子のうち、いずれか１つをＸＹ平面内で回転させてモアレ縞１１を形成して撮像するモアレ１枚撮り手法によって暗視野像１３を生成するように構成されていてもよい。
【０１５３】
また、上記第１〜第５実施形態では、第１格子２として、位相格子を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子２として、吸収格子を用いてもよい。
【０１５４】
また、上記第１、第２、第４および第５実施形態では、被写体Ｔとして、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を撮像する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）などを被写体として用いてもよい。撮像する被写体内に指向性のある内部構造が含まれていれば、どのような被写体であってもよい。
【０１５５】
また、上記第１〜第５実施形態では、被写体ＴをＸ線源１と第１格子２との間に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。第１格子２と第２格子３との間に被写体Ｔを配置してもよい。なお、いずれの場合においても、第１格子２から離れた位置に被写体Ｔを配置すると、位相感度が低下するため、被写体Ｔは第１格子２に近い位置に配置することが好ましい。
【０１５６】
また、上記第４実施形態では、格子回動機構７のそれぞれに回動部７１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、各格子を回動させる複数の格子回動機構７を、１つの回動部７１によって回動させるように構成されていてもよい。
【０１５７】
また、上記第３実施形態では、画像処理部５が、散乱指向像２２および指向性強弱像２３の両方を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部５は、散乱指向像２２または指向性強弱像２３のどちらか一方を生成するように構成されていてもよい。また、画像処理部５は、第２実施形態において生成した全散乱像２０と、散乱指向像２２と、指向性強弱像２３とを組み合わせて合成した合成画像を生成するように構成されていてもよい。
【０１５８】
また、上記第４実施形態では、ベルト−プーリ機構である格子回動機構７がストッパ機構７５を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１実施形態に示すように、格子回動機構７が歯車状の格子保持部７０と、歯車状の回動部７１とを含む構成において、ストッパ機構７５を設ける構成であってもよい。
【０１５９】
また、上記第３実施形態では、画像処理部５が、上記式（６）および上記式（７）によって、散乱指向像２２および指向性強弱像２３を取得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、画像処理部５は、Ｉdarkkを、ｋの関数としてサインカーブ（正弦波）によってフィッティングすることにより、散乱指向像２２および指向性強弱像２３を取得するように構成されていてもよい。具体的には、暗視野像１３を以下に示す式（８）のように正弦波であると仮定する。
【数６】
2019045471.tif 000008
ここで、θは、格子の角度である。また、φは、Ｉdarkkをｋの関数としたときの位相情報である。画像処理部５は、上記式（８）の位相情報φからφdark（ｘ、ｙ）を、Ｂ／ＡからＶdark（ｘ、ｙ）を算出することにより、散乱指向像２２および指向性強弱像２３を取得するように構成されていてもよい。またｋ（格子方向）は４方向に限定されるわけではない。格子を配置する方向は２方向であってもよい。しかし、格子を配置する方向が２方向である場合、被写体ＴによるＸ線の散乱の方向によっては、感度よく検出することが難しい場合があるので、格子を配置する方向は、３方向以上であることが好ましい。またｋは等間隔である必要もないが、その場合は上記式（８）のようなサインカーブのフィッティング方法で散乱指向像２２や指向性強弱像２３を算出することが好ましい。
【符号の説明】
【０１６０】
１  Ｘ線源
２  第１格子
３  第２格子
４  検出器
５  画像処理部
６  制御部
７  格子回動機構
８  格子移動機構
９  格子位置調整機構
１０  格子角度情報記憶部
１１  モアレ縞
１２  自己像
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  暗視野像
１４  被写体内部の傷（指向性のある内部構造）
１４ａ  横方向に延びる傷（指向性のある内部構造）
１４ｂ、１４ｃ  斜め方向に延びる傷（指向性のある内部構造）
１４ｄ  縦方向に延びる傷（指向性のある内部構造）
１７  撮像系
１８  回転機構
１９  第３格子
２０  全散乱像
２２  散乱指向像
２３  指向性強弱像
７０  格子保持部
７５  ストッパ機構
７５ａ  当接部材
７５ｂ  付勢部材
７５ｃ  当接状態解除部
１００、２００、３００、４００  Ｘ線イメージング装置
Ｌ  横方向に延びる傷の長さ（指向性のある内部構造の長さ）
Ｔ  被写体
Ｗ  縦方向に延びる傷の幅（指向性のある内部構造の幅）
【図１】
2019045471.tif 000009
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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