(57)【要約】【課題】線量の大きいＸ線源を用いるとともに低拡大率で撮像した場合でも、被写体内の繊維束を撮像することが可能な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と第２格子３とを含む複数の格子と、検出器４と、繊維束１０を含む被写体Ｔと、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２３とを相対回転させる回転機構７と、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、被写体Ｔと撮像系２３とを回転機構７により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次元データを生成するとともに、生成した３次元データにおけるＸ線強度を解析することにより、少なくとも、繊維束１０を含む被写体Ｔの３次元暗視野像２１を取得するように構成されている。【選択図】図１
2019045394.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、
繊維束を含む被写体と、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を相対回転させる回転機構と、
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、被写体と前記撮像系とを前記回転機構により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次元データを生成するとともに、生成した前記３次元データにおけるＸ線強度を解析することにより、少なくとも、前記繊維束を含む被写体の３次元暗視野像を取得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】
前記画像処理部は、前記生成した３次元データにおけるＸ線強度を解析することにより、前記複数の格子の格子方向に沿う方向に延びる前記繊維束の前記３次元データを抽出するとともに、抽出した前記３次元データに基づいて、前記繊維束を含む被写体の３次元暗視野像を取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項３】
前記画像処理部は、少なくとも、前記複数の格子の格子方向と直交する垂直方向の軸線周りに前記撮像系に対して被写体を相対回転させて撮像された前記暗視野像から生成された前記３次元データから、前記繊維束の前記３次元データを抽出するように構成されている、請求項２に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項４】
前記繊維束は、被写体内において、複数の異なる方向に延びる前記繊維束を含み、
前記画像処理部は、被写体の異なる方向が前記複数の格子の格子方向に沿うように、前記複数の格子の格子方向と被写体の向きとのうちどちらか一方を変更して撮像された前記暗視野像の前記３次元データから、異なる方向に延びる前記繊維束の前記３次元データを抽出する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線イメージング装置。
【請求項５】
前記複数の格子の格子方向と被写体の向きとのうちどちらか一方を変更する方向変更機構をさらに備える、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】
前記画像処理部は、前記方向変更機構によって前記複数の格子の格子方向と被写体の向きとのうちどちらか一方を変更させて複数回撮像された前記暗視野像の前記３次元データから、異なる方向に延びる複数の前記繊維束の前記３次元データを別々に抽出するとともに、前記３次元暗視野像を別々に生成するように構成されている、請求項５に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項７】
前記画像処理部は、互いに異なる複数の方向に延びる前記繊維束に基づく複数の前記３次元データから生成された複数の前記３次元暗視野像を合成するように構成されている、請求項６に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項８】
前記画像処理部は、前記３次元データを解析することにより、被写体と背景との境界を決定するとともに、前記複数の格子の格子方向に沿う方向の前記繊維束の前記３次元データを抽出するように構成されている、請求項１〜７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】
前記画像処理部は、被写体内の前記繊維束に関連する特徴量を取得するように構成されており、
前記繊維束に関連する特徴量は、前記繊維束の編み込みの高さと、隣接する前記繊維束の間の隙間の大きさと、前記繊維束の幅と、前記繊維束の長さと、前記繊維束の曲率と、前記繊維束の肉厚とのうち、１つ以上を含む、請求項１〜８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】
前記画像処理部は、前記繊維束の境界を強調表示するとともに、
前記繊維束の境界に基づいて、被写体内の注目領域における前記繊維束の数と、前記繊維束の境界同士の間の距離と、前記繊維束の表面積と、前記繊維束の密度とのうち、１つ以上を取得するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項１１】
前記画像処理部は、前記特徴量を取得する前に、生成した前記３次元データに対して、少なくとも平滑化処理を含む補正処理を行うように構成されている、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１〜１１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】
格子をステップ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、前記複数の格子のうち、いずれか１つの格子を格子方向と直交する方向にステップ移動させ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。
【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、断層撮影を行うことにより被写体内の繊維束を撮像するＸ線イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、断層撮影を行うことにより被写体内の繊維束を撮像する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】
近年、炭素繊維やガラス繊維などを用いた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が工業製品やスポーツ製品において用いられている。また、ＦＲＰを用いた製品を製造する際、製造された製品の品質などを検査するための品質検査用装置のニーズがある。そこで、上記非特許文献１では、吸収像によって被写体の詳細な検査を行うために、繊維束に含まれる繊維１本１本を画像化できるような撮像条件で被写体を撮像し、繊維束に含まれる繊維を直接観察している。そのためには、Ｘ線源の焦点サイズを小さくすること、および、検出器の解像度を高める必要がある。具体的には、被写体内の繊維束における細い繊維１本１本を画像化するために、Ｘ線源として焦点サイズが小さいマイクロフォーカス管を用いるとともに、高解像度の検出器を用いる必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“繊維配向解析”、［online］、［平成２９年９月５日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.an.shimadzu.co.jp/ndi/products/x#ryct/smx#225ct#fpd#hr08.htm〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記非特許文献１では、繊維束を観察するために被写体を拡大して撮像するため、一度に観察できる被写体の視野領域が狭くなるといった不都合がある。そのため、一度の撮像において、長い繊維束の全長や繊維束全体の形状を把握することができないという問題点がある。また、上記非特許文献１に開示されているＸ線イメージング装置は、細い繊維を撮像するために焦点径の小さい（分解能の高い）マイクロフォーカス管を用いている。そのため、照射されるＸ線の線量が少なくなり、得られる画像のコントラストが付きにくいという問題点がある。
【０００６】
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、線量の大きいＸ線源を用いるとともに低拡大率で撮像した場合でも、被写体内の繊維束を撮像することが可能な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】
【０００７】
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、繊維束を含む被写体と、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を相対回転させる回転機構と、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、被写体と撮像系とを回転機構により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次元データを生成するとともに、生成した３次元データにおけるＸ線強度を解析することにより、少なくとも、繊維束を含む被写体の３次元暗視野像を取得するように構成されている。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。
【０００８】
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、被写体と撮像系とを回転機構により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次元データを生成するとともに、生成した３次元データにおけるＸ線強度を解析することにより、少なくとも、繊維束を含む被写体の３次元暗視野像を取得する画像処理部をさらに備えるように構成されている。ここで、暗視野像は、Ｘ線の拡散により被写体内の微小構造（繊維束など）を可視化する画像である。したがって、Ｘ線の焦点サイズ、拡大率などの撮像条件により、通常の吸収像では細かい繊維を解像することができない場合においても、繊維束によりＸ線が拡散するため、暗視野像によれば繊維束を確認することができる。つまり、繊維束に含まれる繊維１本１本を画像化できるまで被写体を拡大して撮像することなく、繊維束を観察することが可能となる。また、被写体を拡大せずに繊維束を画像化することが可能となるので、Ｘ線源の線量を小さくすることなく被写体を撮像することができる。これにより、線量の大きいＸ線源を用いるとともに低拡大率で撮像した場合でも、被写体内の繊維束を撮像することができる。
【０００９】
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、生成した３次元データにおけるＸ線強度を解析することにより、複数の格子の格子方向に沿う方向に延びる繊維束の３次元データを抽出するとともに、抽出した３次元データに基づいて、繊維束を含む被写体の３次元暗視野像を取得するように構成されている。ここで、暗視野像は、Ｘ線が拡散することによって生じる検出器の画素ごとの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で検出されていたＸ線が拡散することにより、その拡散されたＸ線は格子によって吸収されるため、Ｘ線のうち拡散された分は検出器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線が拡散することにより、その拡散されたＸ線は格子を透過するようになり、その拡散されて格子を透過したＸ線は、検出器で検出されるようになる。したがって、暗視野像では、検出器の各画素において検出されるＸ線の線量が変化する。格子の格子方向と直交する方向にＸ線が拡散する場合、検出器で検出されるＸ線の線量の変化が顕著となる。また、Ｘ線の拡散は、被写体内部の微細構造（繊維束など）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。繊維束によってＸ線が屈折する場合、繊維束とそれ以外の領域との境界で屈折するため、Ｘ線は繊維束が延びる方向と交差する方向に屈折する。これにより、暗視野像では、Ｘ線の拡散の指向性を捉えることが可能である。したがって、繊維束でのＸ線の拡散の指向性により、特定の方向に延びる繊維束を他の方向に延びる繊維束などから分離することが可能となる。すなわち、暗視野像において、格子の格子方向に沿う方向に延びる繊維束を、格子の格子方向以外に延びる繊維束などから分離可能に抽出可能に描出できる。したがって、上記のように被写体内の繊維束のうち、格子の格子方向に沿う方向に延びる繊維束の３次元データを抽出すれば、被写体内の繊維束の形状や配置などを詳細に把握することができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、画像処理部は、少なくとも、複数の格子の格子方向と直交する垂直方向の軸線周りに撮像系に対して被写体を相対回転させて撮像された暗視野像から生成された３次元データから、繊維束の３次元データを抽出するように構成されている。ここで、撮像系に対して被写体を回転させることにより、繊維束に入射するＸ線の入射角度が変化する。Ｘ線の光軸と繊維束とが直交している場合と比較して、相対回転の過程で、Ｘ線が繊維束に斜めに入射する場合には、繊維束と繊維束以外の領域との境界面をＸ線が透過する領域が長くなり、Ｘ線の拡散が強くなる。したがって、上記のように構成すれば、被写体内の繊維束が最もＸ線を拡散させる角度において撮像することができる。その結果、暗視野像において、繊維束をより明確に描出することができる。
【００１１】
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、繊維束は、被写体内において、複数の異なる方向に延びる繊維束を含み、画像処理部は、被写体の異なる方向が複数の格子の格子方向に沿うように、複数の格子の格子方向と被写体の向きとのうちどちらか一方を変更して撮像された暗視野像の３次元データから、異なる方向に延びる繊維束の３次元データを抽出するように構成されている。このように構成すれば、被写体内にある複数の繊維束のいずれかを格子の格子方向に沿わせることができる。その結果、取得する暗視野像において、異なる方向の繊維束を別々に描出することができる。
【００１２】
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、複数の格子の格子方向と被写体の向きとを相対的に変更する方向変更機構をさらに備える。このように構成すれば、方向変更機構を用いることにより、たとえば、作業者が被写体の向きを変更することなく、容易に被写体の向きと複数の格子の格子方向とを異ならせることができる。その結果、暗視野像において、被写体内に含まれる異なる方向に延びる複数の繊維束を描出することができる。
【００１３】
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、方向変更機構によって複数の格子の格子方向と被写体の向きとを相対的に変更させて複数回撮像された暗視野像の３次元データから、異なる方向に延びる複数の繊維束の３次元データを別々に抽出するとともに、抽出された３次元データに基づいて、それぞれ３次元暗視野像を別々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、被写体内にある複数の繊維束を描出した暗視野像を容易に生成することができる。
【００１４】
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、互いに異なる複数の方向に延びる繊維束に基づく複数の３次元データから生成された複数の３次元暗視野像を互いに合成するように構成されている。このように構成すれば、異なる方向に延びる繊維束に基づく複数の３次元暗視野像を１つの３次元画像で確認することができるので、被写体内の複数の繊維束を詳細に把握することができる。
【００１５】
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、３次元データを解析することにより、被写体と背景との境界を決定するとともに、複数の格子の格子方向に沿う方向の繊維束の３次元データを抽出するように構成されている。このように構成すれば、得られた３次元データから繊維束の３次元データを容易に抽出することができる。
【００１６】
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、被写体内の繊維束に関連する特徴量を取得するように構成されており、繊維束に関連する特徴量は、繊維束の編み込みの高さと、隣接する繊維束の間の隙間の大きさと、繊維束の幅と、繊維束の長さと、繊維束の曲率と、繊維束の肉厚とのうち、１つ以上を含む。このように構成すれば、被写体内の繊維束の形状を把握することができる。その結果、被写体が設計通りに形成されているかどうかを確認することができる。ここで、繊維束の編み込みの高さとは、繊維束の編み込み部分（繊維束の交差部分）の山部分と谷部分との間の長さの事である。また、隣接する繊維束の間の隙間の大きさとは、隣接する繊維束のうち、一方の山（谷）部分と他方の谷（山）部分との間の長さの事である。また、繊維束の幅とは、繊維束の短手方向の最大長さの事である。また、繊維束の長さとは、繊維束の長手方向の最大長さの事である。また、繊維束の曲率とは、繊維束の端面などにおける湾曲具合などのことである。また、繊維束の肉厚とは、繊維束の厚み方向の長さの事である。
【００１７】
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、繊維束の境界を強調表示するとともに、繊維束の境界に基づいて、被写体内の注目領域における繊維束の数と、繊維束の境界同士の距離と、繊維束の表面積と、繊維束の密度とのうち、１つ以上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、強調表示により繊維束を視覚的に認識し易くしつつ、少なくとも、被写体の注目領域における繊維束の数と、繊維束の境界同士の距離と、繊維束の表面積と、繊維束の密度とを取得することによって、被写体の品質を把握することができる。
【００１８】
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、特徴量を取得する前に、生成した３次元データに対して、少なくとも平滑化処理を含む補正処理を行うように構成されている。このように構成すれば、３次元データに含まれるノイズ等を除去することが可能となるので、繊維束をより精度よく（正確に）抽出することができる。
【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、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線源の焦点距離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。
【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、格子をステップ移動させる格子移動機構をさらに備え、格子移動機構は、複数の格子のうちいずれか１つの格子を、格子面内において格子方向と直交する方向にステップ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、いずれか１つの格子を、格子面内において格子方向と直交する方向にステップ移動させながら撮像することにより、容易に暗視野像を生成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上記のように、線量の大きいＸ線源を用いるとともに低拡大率で撮像した場合でも、被写体内の繊維束を撮像することが可能な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】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置を側面から見た模式図である。
【図２】被写体をＺ方向から見た断面図（Ａ）、被写体をＸ方向から見た断面図（Ｂ）および被写体をＹ方向から見た断面図（Ｃ）である。
【図３】本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置の格子および繊維束の配置を説明するための模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置における、Ｘ線の光軸に対する被写体の配置角度とＸ線の拡散度合を説明するための模式図（Ａ）〜（Ｄ）である。
【図５】本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置によって被写体を回転させながら撮像している際の吸収像および暗視野像の模式図（Ａ）〜（Ｃ）である。
【図６】本発明の第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７】本発明の第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吸収像の断層像の模式図（Ａ）および３Ｄ画像の模式図（Ｂ）である。
【図８】本発明の第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暗視野像の断層像の模式図（Ａ）および３Ｄ画像の模式図（Ｂ）である。
【図９】本発明の第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３Ｄ吸収像（Ａ）および３Ｄ暗視野像（Ｂ）である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるＸ線イメージング装置を側面から見た模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるＸ線イメージング装置における方向変換機構を説明するための模式図である。
【図１２】本発明の第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１３】本発明の第１実施形態の変形例によるＸ線イメージング装置を側面から見た模式図である。
【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】
［第１実施形態］
図１〜図９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、被写体Ｔの構造、およびＸ線イメージング装置１００が暗視野像を含む画像を生成する方法について説明する。
【００２５】
（Ｘ線イメージング装置の構成）
まず、図１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の構成について説明する。
【００２６】
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線の拡散を利用して、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。
【００２７】
被写体Ｔは、内部に繊維束１０（図２参照）を含む。被写体Ｔは、たとえば、繊維束１０として炭素繊維が用いられ、母材として樹脂１１（図２参照）が用いられる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）である。なお、繊維束とは、繊維が多数集まって束状になったものである。第１実施形態では、繊維束１０は、多数の繊維によって板状に形成されたものである。
【００２８】
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、回転機構７と、格子移動機構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２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、紙面の奥に向かう方向をＸ２方向、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。
【００２９】
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Ｚ２方向に向けて照射するように構成されている。
【００３０】
第１格子２は、Ｙ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２は、いわゆる位相格子である。
【００３１】
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（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。
【００３２】
第２格子３は、Ｙ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。
【００３３】
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からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像と干渉して、検出器４の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。
【００３４】
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。
【００３５】
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、吸収像１２（図５参照）および暗視野像１３（図５参照）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。
【００３６】
制御部６は、回転機構７を介して、被写体Ｔと、Ｘ線源１と検出器４と第１格子２と第２格子３とを含む複数の格子とによって構成される撮像系２３を相対回転させ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格子方向と直交する方向にステップ移動させるように構成されている。制御部６は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサを含む。
【００３７】
回転機構７は、制御部６からの信号に基づいて、被写体Ｔと撮像系２３とを相対回転させるように構成されている。具体的には、回転機構７は、被写体Ｔを複数の格子の格子方向と直交する垂直方向の軸線ＡＲ周りに回転させることにより、撮像系２３に対して被写体Ｔを相対回転させるように構成されている。なお、格子方向とは、格子の格子パターンが延びる方向であり、図１に示す例では、Ｘ方向が格子方向である。また、格子パターンとは、各格子のスリット２ａ、Ｘ線位相変化部２ｂ、Ｘ線透過部３ａ、およびＸ線吸収部３ｂなどのことである。また、図１に示す例では、回転機構７が被写体Ｔを回転させる際の軸線ＡＲの方向は、Ｙ方向である。回転機構７は、たとえば、モータなどによって駆動される回転ステージを含む。
【００３８】
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を格子面内（ＸＹ面内）において格子方向と直交する方向（Ｙ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、格子移動機構８は、第１格子２の周期ｄ１をｎ分割し、ｄ１／ｎずつ第１格子２をステップ移動させる。格子移動機構８は、少なくとも第１格子２の１周期ｄ１分、第１格子２をステップ移動させるように構成されている。なお、ｎは正の整数であり、たとえば、９などである。また、格子移動機構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。
【００３９】
第１実施形態では、画像処理部５は、格子移動機構８によって第１格子２をステップ移動させながら撮像することにより、吸収像１２（図５参照）および暗視野像１３（図５参照）を生成する。ここで、吸収像とは、被写体ＴによるＸ線の吸収の差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、暗視野像とは、被写体Ｔの内部にある微細構造による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、回転機構７を回転させながら撮像した複数の吸収像１２および複数の暗視野像１３をそれぞれ再構成することにより、３次元吸収像２０（図９参照）および３次元暗視野像２１（図９参照）を生成する。
【００４０】
（被写体の構造および被写体を配置する方向）
次に、図２および図３を参照して、被写体Ｔの構造および、本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置１００において被写体Ｔを撮像する際の被写体Ｔの方向および格子の格子方向について説明する。
【００４１】
図２（Ａ）に示すように、繊維束１０は、被写体Ｔ内において、複数の異なる方向に延びる繊維束１０を含む。図２（Ａ）に示す例では、被写体Ｔは、Ｙ方向に延びる繊維束１０ａと、Ｘ方向に延びる繊維束１０ｂとが編み込まれた構造となっている。なお、図２（Ａ）に示す例では、繊維束１０ａおよび繊維束１０ｂを区別して表示しているが、実際にはシート状に織り込まれた（または、編み込まれた）同種の炭素繊維である。
【００４２】
図２（Ｂ）は、被写体ＴをＸ方向から見た断面図である。図２（Ｂ）に示すように、繊維束１０ａは、Ｙ方向に延びるとともに、繊維束１０ｂに編み込まれている。図２（Ｃ）は、被写体ＴをＹ方向から見た断面図である。図２（Ｃ）に示すように、繊維束１０ｂは、Ｘ方向に延びるとともに、繊維束１０ａに編み込まれている。また、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示すように、被写体Ｔは、Ｙ方向に延びる繊維束１０ａと、Ｘ方向に延びる繊維束１０ｂとが編み込まれたシートがＺ方向に複数積層された構造となっている。また、被写体Ｔ（ＣＦＲＰ）の母材である樹脂１１は、被写体Ｔの表面を覆っている。また、樹脂１１は、被写体Ｔの内部では繊維束１０の間の隙間を埋めている。
【００４３】
図３は、本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置１００において被写体Ｔを撮像する際の被写体Ｔと格子の格子方向との関係を示す模式図である。図３に示すように、第１実施形態では、第１格子２および第２格子３は格子方向が横向き（Ｘ方向）に配置されている。また、図３において、被写体Ｔは、便宜上、Ｘ方向に延びる繊維束１０ｂのみを図示している。この配置の場合、繊維束１０ａは、格子の格子方向と直交する向き（Ｙ方向）に配置される。
【００４４】
（被写体の配置角度とＸ線の拡散）
次に、図４および図５を参照して、被写体Ｔの配置角度とＸ線の拡散について説明する。
【００４５】
図４（Ａ）は、ＸＺ平面において、被写体Ｔの繊維束１０ｂがＸ線の光軸と直交するように配置されている場合の例を示す模式図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）における４００−４００線に沿う断面図である。図４（Ｃ）は、ＸＺ平面において、被写体Ｔの繊維束１０ｂがＸ線の光軸に対して斜めになるように配置されている場合の例を示す模式図である。図４（Ｄ）は、図４（Ｃ）における５００−５００線に沿う断面図である。
【００４６】
ここで、Ｘ線の光軸と直交する方向に延びる繊維束１０にＸ線が入射した場合、繊維束１０によってＸ線が拡散する。具体的には、被写体Ｔ内の繊維と樹脂１１との界面において、繊維と樹脂１１との屈折率の差によってＸ線が屈折する。被写体Ｔ内には、繊維束１０が積層されているため、また、繊維束１０は多数の繊維から構成されているため、多数の繊維を通過することによって多重の屈折が起こり、Ｘ線が拡散する。
【００４７】
図４（Ａ）に示す例では、繊維束１０ｂがＸ線の光軸と直交する配置となっている。すなわち、繊維束１０ｂがＸ方向に延びるように配置されている。したがって、図４（Ｂ）に示すように、繊維の断面は略円形となっている。図４（Ｃ）に示す例では、繊維束１０ｂがＸ線の光軸に対して斜めに配置されている。したがって、図４（Ｄ）に示すように、繊維の断面は楕円形である。繊維の断面が楕円形となる場合、繊維の断面が略円形となる場合と比較して、Ｘ線が繊維と樹脂１１との界面を通過する距離が長くなる。また、繊維と樹脂１１との界面はざらざらした形状となっており、Ｘ線が繊維と樹脂１１との界面を通過する距離が長くなる分だけ、Ｘ線の拡散が増大する。
【００４８】
図５は、第１実施形態によるＸ線イメージング装置１００において被写体Ｔを回転させながら撮像した際のある角度（第１角度θ1、第２角度θ2および第３角度θ3）における吸収像１２および暗視野像１３を示す模式図（Ａ）〜（Ｃ）である。吸収像１２ａ〜吸収像１２ｃでは、繊維束１０の方向によらず繊維束１０がＸ線を吸収してしまう。したがって、被写体Ｔの内部にある繊維束１０の詳細な構造を把握することは難しい。
【００４９】
第１実施形態では、Ｘ方向に延びる繊維束１０ｂによってＸ線が拡散されるため、暗視野像１３ａ〜暗視野像１３ｃにおいて、繊維束１０が編み込まれている領域１４に含まれる繊維束１０ｂの構造が描出されている。また、繊維束１０と樹脂１１とは、Ｘ線の屈折率が異なるため、暗視野像１３においては、繊維束１０と樹脂１１とにコントラストが得られる。したがって、暗視野像１３では、樹脂１１による領域１５も描出されている。
【００５０】
図５（Ａ）に示す例では、繊維の断面が楕円形となるため、Ｘ線の拡散が増大され、繊維束１０ｂの構造が明確に描写されている。しかし、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示す例では、繊維とＸ線の光軸との角度（第２角度θ2および第３角度θ3）が図５（Ａ）に示す例よりも小さくなるため、繊維の断面が円形に近づく。したがって、暗視野像１３ｂおよび暗視野像１３ｃにおいては、暗視野像１３ａと比べてＸ線の拡散が増加するため、暗視野像１３の画素値が低くなりすぎてつぶれてしまったり、単に解像できなくなったりして、繊維束１０ｂの構造が不鮮明となることがある。
【００５１】
このように、被写体Ｔを回転させると、複数の格子の格子方向と被写体Ｔとの向きの相対関係に応じて、Ｘ線の拡散が増減する。第１実施形態では、被写体Ｔを１回転させるので、Ｘ線の拡散が増大する角度において撮像することが可能となり、繊維束１０が強調された暗視野像１３を得ることができる。
【００５２】
（被写体の撮像）
次に、図６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を撮像する処理の流れについて説明する。
【００５３】
ステップＳ１において、操作者は、被写体Ｔを回転機構７に載置する。次に、ステップＳ２において、制御部６は、回転機構７を介して、被写体Ｔを所定角度回転させる。
【００５４】
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をステップ移動させながら、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の吸収像１２および暗視野像１３を生成する。
【００５５】
次に、ステップＳ５において、制御部６は、回転機構７が被写体Ｔを３６０度回転させたかどうかを判定する。被写体Ｔが３６０度回転していない場合、ステップＳ２に戻る。被写体Ｔが３６０度回転している場合、ステップＳ６へ進む。
【００５６】
ステップＳ６において、画像処理部５は、各回転角度において撮像された吸収像１２および暗視野像１３を再構成し、被写体Ｔの３次元データ（３Ｄデータ）を生成する。次に、ステップＳ７において、画像処理部５は、生成した３次元データに対して少なくとも平滑化処理を含む補正処理を行う。平滑化処理は、たとえば、ガウシアンフィルタなどによるフィルター処理による平滑化を含む。
【００５７】
次に、ステップＳ８において、画像処理部５は、３次元吸収像２０（図９参照）および３次元暗視野像２１（図９参照）を生成する。具体的には、画像処理部５は、生成した３次元データを解析することにより、被写体Ｔと背景との境界を決定する。画像処理部５は、複数の格子方向に沿う方向に延びる繊維束１０ｂの３次元データを抽出する。これにより、画像処理部５は、３次元吸収像２０および３次元暗視野像２１を生成する。被写体Ｔと背景との境界を決定する方法は、たとえば、被写体Ｔの３次元データのボクセル値が所定値以上のデータを繊維束１０のデータとして抽出する閾値処理などを用いる。
【００５８】
次に、ステップＳ９において、画像処理部５は、繊維束１０の特徴量を取得する。繊維束１０に関連する特徴量は、繊維束１０の編み込みの高さＨ（図８参照）と、隣接する繊維束１０の間の隙間の大きさＳ（図８参照）と、繊維束１０の幅Ｗ（図９参照）と、繊維束１０の長さＬ（図９参照）と、繊維束１０の曲率Ｃ（図９参照）と、繊維束１０の肉厚Ｐ（図９参照）とのうち、１つ以上を含む。特徴量の抽出には、たとえば、テンソル解析などを用いる。
【００５９】
（画像処理部が生成する画像）
次に、図７〜図９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。
【００６０】
第１実施形態では、画像処理部５は、複数の格子の格子方向に沿う方向に延びる繊維束１０の３次元データを抽出するように構成されている。具体的には、画像処理部５は、少なくとも、複数の格子の格子方向と直交する垂直方向の軸線ＡＲ周りに撮像系２３に対して被写体Ｔを相対回転させて撮像された暗視野像１３から生成された３次元データから、繊維束１０の３次元データを抽出するように構成されている。また、画像処理部５は、３次元データを解析することにより、被写体Ｔと背景との境界を決定するとともに、複数の格子の格子方向に沿う方向の繊維束１０の３次元データを抽出するように構成されている。
【００６１】
図７（Ａ）は、３次元吸収像２０の断層像１６の模式図である。図７（Ｂ）は、３次元吸収像２０の表面を画像化した３次元画像１７の斜視図である。図７（Ａ）に示すように、３次元吸収像２０の断層像１６では、繊維束１０の延びる方向に関係なくＸ線が吸収される。したがって、Ｘ方向に延びる繊維束１０ｂだけでなく、Ｙ方向に延びる繊維束１０ａも描出される。また、図７（Ｂ）に示すように、３次元画像１７では、繊維束１０と樹脂１１とのコントラストが略同じとなり、樹脂１１も描出されるため、繊維束１０の編み込みの形状を把握することはできない。
【００６２】
図８（Ａ）は、３次元暗視野像２１の断層像１８の模式図である。図８（Ｂ）は、３次元暗視野像２１の表面を画像化した３次元画像１９の斜視図である。図８（Ａ）に示すように、第１実施形態では、繊維束１０ｂが複数の格子の格子方向に沿う方向に延びているため、繊維束１０ｂによるＸ線の拡散が増大し、繊維束１０ｂのコントラストが高まる。そのため、３次元暗視野像２１の断層像１８では、Ｘ方向に延びる繊維束１０ｂのみを描出できる。また、３次元画像１９では、Ｘ方向に延びる繊維束１０ｂの編み込み構造を確認することができる。また、図８（Ｂ）に示すように、画像処理部５は、繊維束１０ｂの特徴量として、繊維束１０の編み込みの高さＨおよび隣接する繊維束１０の間の隙間の大きさＳを取得することができる。繊維束１０の編み込みの高さＨとは、繊維束１０の編み込み部分（繊維束１０ａと繊維束１０ｂとの交差部分）の山部分と谷部分との間の長さの事である。また、隣接する繊維束１０の間の隙間の大きさＳとは、隣接する繊維束１０のうち、一方の山（谷）部分と他方の谷（山）部分との間の長さの事である。
【００６３】
また、図８（Ｂ）に示すように、画像処理部５は、繊維束１０の境界を検出し、暗視野像１３において、繊維束１０の境界を強調表示するように構成されている。なお、図８（Ｂ）に示す例では、画像処理部５は、繊維束１０の境界を太線で表示することにより繊維束１０の境界を強調表示しているが、繊維束１０の境界を強調表示する方法はどのような方法であってもよい。図８（Ａ）の断層像１８において繊維束１０の境界を強調表示してもよい。たとえば、繊維束１０の境界の色を変更することにより繊維束１０の境界を強調してもよい。また、画像処理部５は、被写体Ｔ内の注目領域内における繊維束１０の数と、繊維束１０の境界同士の間の距離ＦＤと、表面積ＳＡ（ハッチング領域の面積）と、繊維束１０の密度とを取得するように構成されている。本明細書において、注目領域とは、３次元データにおいて、操作者が任意の位置および大きさを指定可能な領域である。また、繊維束１０の数とは、暗視野像１３において、複数の格子の格子方向に沿う方向に延びている繊維束１０の本数のことである。また、繊維束１０の境界同士の間の距離ＦＤとは、対向する繊維束１０の境界の間の距離のことである。また、繊維束１０の密度とは、図８（Ａ）に示す例では、断層像１８中における繊維束１０（１０ｂ）が占める領域の割合のことである。
【００６４】
図９（Ａ）は、被写体Ｔ内において、繊維束１０が編み込まれていない被写体Ｔを撮像した３次元吸収像２０の模式図である。図９（Ｂ）は、被写体Ｔ内において、繊維束１０が編み込まれていない被写体Ｔを撮像した３次元暗視野像２１の模式図である。図９（Ａ）に示すように、３次元吸収像２０では、繊維束１０と樹脂１１とのコントラストが略つかないので、被写体Ｔ内部の繊維束１０を明確に確認することはできない。図９（Ｂ）では、繊維束１０と樹脂１１との屈折率の差によって、被写体Ｔの内部の繊維束１０を確認することができる。
【００６５】
また、図９（Ｂ）に示すように、画像処理部５は、繊維束１０の特徴量として、繊維束１０の幅Ｗと、繊維束１０の長さＬと、繊維束１０の曲率Ｃと、繊維束１０の肉厚Ｐとを取得することができる。繊維束１０の幅Ｗとは、繊維束１０の短手方向の最大長さの事である。また、繊維束１０の長さＬとは、繊維束１０の長手方向の最大長さの事である。また、繊維束１０の曲率Ｃとは、繊維束１０の端面などにおける湾曲具合などのことである。また、繊維束１０の肉厚Ｐとは、繊維束１０の厚み方向（Ｚ方向）の長さの事である。
【００６６】
（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。
【００６７】
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、自己像を形成するための第１格子２と、第１格子２の自己像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、繊維束１０を含む被写体Ｔと、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２３とを相対回転させる回転機構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、被写体Ｔを回転機構７により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次元データを生成するとともに、生成した３次元データにおけるＸ線強度を解析することにより、少なくとも、繊維束１０を含む被写体Ｔの３次元暗視野像２１を取得するように構成されている。ここで、暗視野像１３は、Ｘ線の拡散により被写体Ｔ内の微小構造（繊維束１０など）を可視化する画像である。したがって、Ｘ線の焦点サイズ、拡大率などの撮像条件により、通常の吸収像１２では細かい繊維を解像することができない場合においても、繊維束１０によりＸ線が拡散するため、暗視野像１３によれば繊維束１０を確認することができる。つまり、繊維束１０に含まれる繊維１本１本を画像化できるまで被写体Ｔを拡大して撮像することなく、繊維束１０を観察することが可能となる。また、被写体Ｔを拡大せずに繊維束１０を画像化することが可能となるので、Ｘ線源１の線量を小さくすることなく被写体Ｔを撮像することができる。これにより、線量の大きいＸ線源１を用いるとともに低拡大率で撮像した場合でも、被写体Ｔ内の繊維束１０を撮像することができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５は、複数の格子の格子方向に沿う方向に延びる繊維束１０の３次元データを抽出するように構成されている。ここで、暗視野像１３は、Ｘ線が拡散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線が拡散することにより、その拡散されたＸ線は格子によって吸収されるため、Ｘ線のうち拡散された分は検出器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線が拡散することにより、その拡散されたＸ線は格子を透過するようになり、その拡散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。格子の格子方向と直交する方向にＸ線が拡散する場合、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線の拡散は、被写体Ｔ内部の微細構造（繊維束１０など）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。繊維束１０によってＸ線が屈折する場合、繊維束１０と樹脂１１との境界で屈折するため、Ｘ線は繊維束１０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線の拡散の指向性を捉えることが可能である。したがって、繊維束１０でのＸ線の拡散の指向性により、特定の方向に延びる繊維束１０を他の方向に延びる繊維束１０などから分離することが可能となる。すなわち、暗視野像１３において、格子の格子方向に沿う方向に延びる繊維束１０を、格子の格子方向以外に延びる繊維束１０などから分離可能に抽出可能に描出できる。したがって、上記のように被写体Ｔ内の繊維束１０のうち、格子の格子方向に沿う方向に延びる繊維束１０の３次元データを抽出すれば、被写体Ｔ内の繊維束１０の形状や配置などを詳細に把握することができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５は、少なくとも、複数の格子の格子方向と直交する垂直方向の軸線ＡＲ周りに撮像系２３に対して被写体Ｔを相対回転させて撮像された暗視野像１３から生成された３次元データから、繊維束１０の３次元データを抽出するように構成されている。ここで、撮像系２３に対して被写体Ｔを回転させることにより、繊維束１０に入射するＸ線の入射角度が変化する。Ｘ線の光軸と繊維束１０とが直交している場合と比較して、相対回転の過程、でＸ線が繊維束１０に斜めに入射する場合には、繊維と樹脂１１との境界面をＸ線が透過する領域が長くなり、Ｘ線の拡散が強くなる。これにより、被写体Ｔ内の繊維束１０が最もＸ線を拡散させる角度において撮像することができる。その結果、暗視野像１３において、繊維束１０をより明確に描出することができる。
【００７０】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５は、３次元データを解析することにより、被写体Ｔと背景との境界を決定するとともに、複数の格子の格子方向に沿う方向の繊維束１０の３次元データを抽出するように構成されている。これにより、得られた３次元データから繊維束１０の３次元データを容易に抽出することができる。
【００７１】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５は、被写体Ｔ内の繊維束１０に関連する特徴量を取得するように構成されており、繊維束１０に関連する特徴量は、繊維束１０の編み込みの高さＨと、隣接する繊維束１０の間の隙間の大きさＳと、繊維束１０の幅Ｗと、繊維束１０の長さＬと、繊維束１０の曲率Ｃと、繊維束１０の肉厚Ｐとのうち、１つ以上を含む。これにより、被写体Ｔ内の繊維束１０の形状を把握することができる。その結果、被写体Ｔが設計通りに形成されているかどうかを確認することができる。
【００７２】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５は、繊維束１０の境界を強調表示するとともに、繊維束１０の境界に基づいて、被写体Ｔ内の注目領域における繊維束１０の境界密度と、繊維束１０の表面積ＳＡと、繊維束１０の密度とのうち、１つ以上を取得するように構成されている。これにより、強調表示により繊維束１０を視覚的に認識し易くしつつ、少なくとも、被写体の注目領域における繊維束１０の数と、繊維束１０の境界同士の距離ＦＤと、繊維束１０の表面積ＳＡと、繊維束１０の密度とを取得することによって、被写体Ｔの品質を把握することができる。
【００７３】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５は、特徴量を取得する前に、生成した３次元データに対して、少なくとも平滑化処理を含む補正処理を行うように構成されている。これにより、３次元データに含まれるノイズ等を除去することが可能となるので、繊維束１０をより精度よく（正確に）抽出することができる。
【００７４】
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、格子をステップ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、第１格子２を、格子面内において格子方向と直交する方向にステップ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を、格子面内において格子方向と直交する方向にステップ移動させながら撮像することにより、容易に暗視野像１３を生成することができる。
【００７５】
［第２実施形態］
次に、図１０〜図１２を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線イメージング装置２００について説明する。被写体Ｔ内の繊維束１０のうち、１方向に延びる繊維束１０を抽出する第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２００は、複数の異なる方向に延びる繊維束１０を抽出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。
【００７６】
（Ｘ線イメージング装置の構成）
まず、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の構成について説明する。
【００７７】
図１０に示すように、第２実施形態におけるＸ線イメージング装置２００は、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更する方向変更機構２２をさらに備える。方向変更機構２２は、制御部６０からの信号に基づいて、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更するように構成されている。また、図１０に示すように、第２実施形態では、方向変更機構２２は、回転機構７の上に配置されており、回転機構７は、方向変更機構２２とともに被写体Ｔを軸線ＡＲ周りに相対回転させる。
【００７８】
（方向変更機構の構成）
次に、図１１を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線イメージング装置２００に備えられる方向変更機構２２の構成について説明する。図１１（Ａ）は、被写体Ｔを横向きに配置している例を示した模式図である。図１１（Ｂ）は、被写体Ｔを縦向きに配置している例を示した模式図である。図１１に示すように、方向変更機構２２は、駆動部２２ａと、フレーム２２ｂと、被写体保持部２２ｃとを含む。
【００７９】
駆動部２２ａは、制御部６０からの信号に基づいて、被写体保持部２２ｃを所定角度だけ回動させるように構成されている。駆動部２２ａは、たとえば、ステッピングモータなどを含む。被写体保持部２２ｃは、駆動部２２ａによってＸＹ平面内において、フレーム２２ｂの周方向に沿う方向に回転するように構成されている。被写体保持部２２ｃは、一端がフレーム２２ｂに移動可能に指示され、他端に被写体Ｔを保持するように構成されている。
【００８０】
図１１に示す例では、方向変更機構２２は、制御部６０からの信号に基づいて、駆動部２２ａ介して被写体保持部２２ｃをＸＹ平面内において９０度回動させることにより、被写体Ｔを横向きで保持する状態から、縦向きで保持する状態へと、被写体Ｔの方向を変更する。
【００８１】
（被写体の撮像方法）
次に、図１２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。
【００８２】
被写体Ｔ内には、複数の異なる方向に延びる繊維束１０が含まれている。そこで、第２実施形態では、画像処理部５は、被写体Ｔの異なる方向が複数の格子の格子方向に沿うように、被写体Ｔの向きを変更して複数回撮像された暗視野像１３の３次元データから、異なる方向に延びる繊維束１０の３次元データを別々に抽出するように構成されている。第２実施形態では、方向変更機構２２により被写体Ｔの向きが変更される。
【００８３】
具体的には、ステップＳ１〜Ｓ９において、被写体Ｔを３６０度回転させながら撮像し、３次元暗視野像２１を生成する。その後、ステップＳ１０へ進む。
【００８４】
ステップＳ１０において、制御部６０は、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの方向とを変更して所定回数撮像したかどうかを判定する。複数の格子の格子方向と被写体Ｔの方向とを変更して所定回数撮像していない場合、ステップＳ１１へ進む。複数の格子の格子方向と被写体Ｔの方向とを変更して所定回数撮像している場合、ステップＳ１２へ進む。
【００８５】
ステップＳ１１において、制御部６は、方向変更機構２２を介して、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの方向とを変更する。第２実施形態では、たとえば、図１１に示すように、被写体Ｔを横向きから縦向きに変更することにより、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの方向とを変更する。その後、ステップＳ２へ戻る。
【００８６】
ステップＳ１２において、画像処理部５は、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの方向とを変更して３次元暗視野像２１を生成した複数の３次元暗視野像２１を合成する。
【００８７】
また、第２実施形態では、画像処理部５は、方向変更機構２２によって複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更させて複数回撮像された暗視野像１３の３次元データから、異なる方向に延びる複数の繊維束１０の３次元データを別々に抽出するとともに、抽出された３次元データに基づいて、それぞれ３次元暗視野像２１を別々に生成するように構成されている。
【００８８】
また、第２実施形態では、画像処理部５は、互いに異なる複数の方向に延びる繊維束１０に基づく複数の３次元データから生成された複数の３次元暗視野像２１を互いに合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、互いに異なる複数の方向に延びる繊維束１０を別々に抽出する。画像処理部５は、別々に抽出した繊維束１０を互いに識別可能に表示する。画像処理部５は、識別可能に表示した互いに異なる複数の方向に延びる繊維束１０を図２（Ａ）に示すように合成する。
【００８９】
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。
【００９０】
（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。
【００９１】
第２実施形態では、上記のように、繊維束１０は、被写体内において、複数の異なる方向に延びる繊維束１０を含み、画像処理部５は、被写体Ｔの異なる方向が複数の格子の格子方向に沿うように、被写体Ｔの向きを変更して撮像された暗視野像１３の３次元データから、異なる方向に延びる繊維束１０の３次元データを抽出するように構成されている。これにより、被写体Ｔ内にある複数の繊維束１０のいずれかを格子の格子方向に沿わせることができる。その結果、取得する暗視野像１３において、異なる方向の繊維束１０を別々に描出することができる。
【００９２】
また、第２実施形態では、上記のように、Ｘ線イメージング装置２００は、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更する方向変更機構２２をさらに備える。これにより、方向変更機構２２を用いることにより、たとえば、作業者が被写体Ｔの向きを変更することなく、容易に被写体Ｔの向きと複数の格子の格子方向とを異ならせることができる。その結果、暗視野像１３において、被写体Ｔ内に含まれる異なる方向に延びる複数の繊維束１０を描出することができる。
【００９３】
また、第２実施形態では、上記のように、画像処理部５は、方向変更機構２２によって複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更させて複数回撮像された暗視野像１３の３次元データから、異なる方向に延びる複数の繊維束１０の３次元データを別々に抽出するとともに、抽出された３次元データに基づいて、それぞれ３次元暗視野像２１を別々に生成するように構成されている。これにより、被写体Ｔ内にある複数の繊維束１０を描出した暗視野像１３を容易に生成することができる。
【００９４】
また、第２実施形態では、上記のように、画像処理部５は、互いに異なる複数の方向に延びる繊維束１０に基づく複数の３次元データから生成された複数の３次元暗視野像２１を互いに合成するように構成されている。これにより、異なる方向に延びる繊維束１０に基づく複数の３次元暗視野像２１を１つの３次元画像で確認することができるので、被写体Ｔ内の複数の繊維束１０を詳細に把握することができる。
【００９５】
なお、第２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。
【００９６】
（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。
【００９７】
たとえば、上記第１および第２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１２に示すＸ線イメージング装置３００のように、Ｘ線源１と第１格子２との間に、第３格子４０を設ける構成でもよい。第３格子４０は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のスリット４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂを有している。各スリット４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂ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４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂ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４０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４０は、各スリット４０ａを通過したＸ線を、各スリット４０ａ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４０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。これにより、第３格子４０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の焦点距離に依存することなく第１格子２の自己像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。
【００９８】
また、上記第１および第２実施形態では、回転機構７は、被写体Ｔを回転させることにより、撮像系２３に対して被写体Ｔを相対回転させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、撮像系２３を回転させることにより、撮像系２３に対して被写体Ｔを相対回転させるように構成されていてもよい。
【００９９】
また、上記第２実施形態では、方向変更機構２２は、被写体Ｔを回動させることにより、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の方向変更機構２２により各格子を保持し、各格子を回動させることにより、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更するように構成されていてもよい。しかし、格子を動かす場合、各格子の相対位置がずれてしまう場合があり、その場合には格子位置の微調整が必要となるため、被写体Ｔの向きを変更することにより、複数の格子の格子方向と被写体Ｔの向きとを相対的に変更するように構成する方が好ましい。
【０１００】
また、上記第２実施形態では、方向変更機構２２が、被写体Ｔを横向きからに縦向き変更する例を示したが、本発明はこれに限られない。被写体Ｔの向きは、任意の向きに設定すればよい。
【０１０１】
また、上記第２実施形態では、画像処理部５が、被写体Ｔが横向きの場合の３次元暗視野像２１および被写体Ｔが縦向きの場合の３次元暗視野像２１を別々に生成し、生成した複数の３次元暗視野像２１を合成する例を示したが、本発明はこれに限られない。横向きおよび縦向き以外の任意の角度に被写体Ｔを配置して複数の３次元暗視野像２１を生成し、生成した複数の３次元暗視野像２１を合成してもよい。
【０１０２】
また、上記第１および第２実施形態では、第１格子２を格子面内において格子方向と直交する方向にステップ移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の格子のうち、いずれの格子をステップ移動させてもよい。
【０１０３】
また、上記第１および第２実施形態では、第１格子２を格子面内において格子方向と直交する方向にステップ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。
【０１０４】
また、上記第１および第２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。
【０１０５】
また、上記第１および第２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繊維束が含まれていれば、どのような被写体であってもよい。
【０１０６】
また、上記第１および第２実施形態では、繊維束１０に関連する特徴量として、繊維束１０の編み込みの高さＨと、隣接する繊維束１０の間の隙間の大きさＳと、繊維束１０の幅Ｗと、繊維束１０の長さＬと、繊維束１０の曲率Ｃと、繊維束１０の肉厚Ｐとのうち、１つ以上を抽出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、繊維束１０の編み込みの規則性などを特徴量として抽出してもよい。
【０１０７】
また、上記第２実施形態では、方向変更機構２２は、回転機構７の上に配置され、回転機構７は、方向変更機構２２とともに被写体Ｔを相対回転させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、方向変更機構２２の被写体保持部２２ｃに回転機構７を配置し、回転機構７の上に被写体Ｔを配置するように構成されていてもよい。
【０１０８】
また、上記第２実施形態では、格子の格子方向を横向き（Ｘ方向）に配置し、被写体Ｔを回転させる際の軸線ＡＲの方向を格子の格子方向と直交する方向（Ｙ方向）となる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、格子の格子方向を縦向き（Ｙ方向）に配置して、被写体Ｔを回転させる際の軸線ＡＲの方向を格子の格子方向に沿う方向（Ｙ方向）となるように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１  Ｘ線源
２  第１格子
３  第２格子
４  検出器
５  画像処理部
７  回転機構
８  格子移動機構
１０、１０ａ、１０ｂ  繊維束
１２  吸収像
１３  暗視野像
２０  ３次元吸収像
２１  ３次元暗視野像
２３  撮像系
１００、２００、３００  Ｘ線イメージング装置
ＡＲ  複数の格子の格子方向と直交する垂直方向の軸線
Ｃ  繊維側の曲率
Ｈ  編み込みの高さ
Ｌ  繊維束の長さ
Ｐ  繊維束の肉厚
Ｓ  隣接する繊維束の間の隙間の大きさ
Ｔ  被写体
Ｗ  繊維束の幅
【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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