(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の強度分布画像を用いて、放射線画像を生成するための装置であって、
撮像部と、駆動部と、処理部とを備えており、
前記撮像部は、線源と、格子部と、画像検出器とを備えており、
前記線源は、前記格子部に向けて放射線を照射する構成となっており、
前記画像検出器は、前記格子部を透過した前記放射線を所定の時間間隔で検出することにより、複数枚の前記強度分布画像を取得する構成となっており、
前記格子部は、前記強度分布画像に周期的な強度変調を与える少なくとも１枚の格子を備えており、
前記格子は、周期的な構造を有しており、
前記駆動部は、前記格子を、前記放射線の進行方向に交差する方向に移動させる構成となっており、
前記処理部は、ＲＯＩ画素値取得部と、楕円軌跡決定部と、角度領域画像取得部と、放射線画像演算部とを備えており、
前記ＲＯＩ画素値取得部は、前記強度分布画像中の第１関心領域における第１ＲＯＩ画素値と、第２関心領域における第２ＲＯＩ画素値とを取得する構成となっており、
前記第１及び第２の関心領域のうちの一方は、他方に対して、前記強度変調の周期において、π／２の位相差となる位置又はその近傍に設定されており、
前記楕円軌跡決定部は、前記第１及び第２のＲＯＩ画素値を、前記強度分布画像ごとにプロットして得られる楕円軌跡を決定する構成となっており、
前記角度領域画像取得部は、前記楕円軌跡を所定角度ごとに分割して得られる少なくともｋ個の角度領域に対応する前記強度分布画像を用いて、ｋ枚の角度領域画像を取得する構成となっており、
前記放射線画像演算部は、前記ｋ枚の角度領域画像を用いて、前記放射線画像を生成する構成となっており、
ここでｋは３以上の整数である
ことを特徴とする放射線画像生成装置。
【請求項２】
前記角度領域画像は、前記角度領域に対応する複数枚の前記強度分布画像を加算平均して得られたものである
請求項１に記載の放射線画像生成装置。
【請求項３】
前記格子部は、少なくとも第１及び第２の格子を備えている
請求項１又は２に記載の放射線画像生成装置。
【請求項４】
前記放射線はＸ線である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線画像生成装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の関心領域の面積に包含される前記強度変調の範囲は、前記強度変調の１周期の１／４以下とされている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線画像生成装置。
【請求項６】
前記楕円軌跡決定部は、前記第１ＲＯＩ画素値を、直交座標系における一方の軸、前記第２ＲＯＩ画素値を、前記直交座標系における他方の軸として、前記第１及び第２のＲＯＩ画素値を前記強度分布画像ごとに前記直交座標系上にプロットすることにより、前記楕円軌跡を決定する構成となっている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線画像生成装置。
【請求項７】
前記第１画素値は、前記第１関心領域に含まれる画素値の平均値である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線画像生成装置。
【請求項８】
放射線の強度分布画像を用いて、放射線画像を生成するための方法であって、
線源から格子部に向けて放射線を照射するステップと、ここで前記格子部は、前記強度分布画像に周期的な強度変調を与える少なくとも１枚の格子を備えており、
前記格子部を透過した前記放射線を所定の時間間隔で検出することにより、複数枚の前記強度分布画像を取得するステップと、
前記格子を、前記放射線の進行方向に交差する方向に移動させるステップと、
前記強度分布画像中の第１関心領域における第１ＲＯＩ画素値と、第２関心領域における第２ＲＯＩ画素値とを取得するステップと、ここで前記第１及び第２の関心領域のうちの一方は、他方に対して、前記強度変調の周期において、π／２の位相差となる位置又はその近傍に設定されており、
前記第１及び第２のＲＯＩ画素値を、前記強度分布画像ごとにプロットして得られる楕円軌跡を決定するステップと、
前記楕円軌跡を所定角度ごとに分割して得られる少なくともｋ個の角度領域に対応する前記強度分布画像を用いて、ｋ枚の角度領域画像を取得するステップと、ここでｋは３以上の整数であり、
前記ｋ枚の角度領域画像を用いて、前記放射線画像を生成するステップと、
を備えることを特徴とする放射線画像生成方法。
【請求項９】
請求項８に記載の各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を透過した放射線、例えばＸ線における波としての性質を利用して被写体の構造を観察するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透過力が高い放射線、例えばＸ線は、物体内部を透視するためのプローブとして、医用画像診断、非破壊検査、セキュリティチェックなどにおいて、広く利用されている。Ｘ線透視画像のコントラストは、Ｘ線減衰率の違いによっており、Ｘ線を強く吸収する物体はＸ線の影として描出される。
【０００３】
Ｘ線吸収能は、原子番号が大きい元素を多く含むほど強くなる。逆に原子番号が小さい元素から成る物質についてはコントラストがつきにくいことも指摘でき、これが従来のＸ線透視画像の原理的欠点でもある。したがって、生体軟部組織や有機材料などに対しては、十分な感度を得ることができない。
【０００４】
一方、Ｘ線における波としての性質を利用すれば、一般的な従来のＸ線透視画像に比べて最高で約３桁の高感度化を実現できる。以降、これをＸ線位相コントラスト法と称する。この技術を、Ｘ線をあまり吸収しない軽元素からなる物質（生体軟部組織や有機材料など）の観察に適用すれば、従来法では難しかった検査が可能となるため、その実用化が期待される。
【０００５】
Ｘ線位相コントラスト法を利用した高感度撮像法を実現するアプローチとして、透過格子を用いる方法が知られている（下記特許文献１及び２参照）。これは、Ｘ線が照射されている透過格子がＸ線検出器上で形成する強度パターンが、同じＸ線で照射されている被写体における僅かなＸ線の屈折や散乱によって変化する現象を通じ、被写体の構造を表すコントラストを得る方法である。この方法では、従来の透視画像に対応する吸収画像と、被写体によるＸ線の屈折の大小を示す屈折画像と、被写体による散乱の大小を示す散乱画像とを一般的に生成することができる。使用する透過格子の格子周期が微細な場合は、格子による干渉効果（言い換えれば回折効果）による分数Talbot効果を考慮して、上記強度パターンが強く現れる位置に検出器が配置される。また、上記強度パターンが直接検出器で解像できないほど細かくなる場合は、その位置にもう一枚の透過格子を配置し、モアレを生成させることにより強度パターンの変化を可視化できる。なお、以降、最初の透過格子をG1、第二の透過格子をG2と称する。G1とG2からなる構成はTalbot干渉計と呼ばれる。
【０００６】
Talbot干渉計を動作させるには、G1に照射する放射線の空間的可干渉距離が、G1周期と同等かそれ以上であることが望ましい。これは、放射線の波が揃っていることを要求するものであり、たとえばＸ線では、シンクロトロン放射光やマイクロフォーカスＸ線源を使うことにより満たされる。特に、マイクロフォーカスＸ線源は実験室で使用できる線源であるので、実用性を考える際には特筆される点である。
【０００７】
しかし、一般的にマイクロフォーカスＸ線源の出力は限られているので、通常、数分から数十分の露光時間が必要となる。一般的に使われているＸ線源はマイクロフォーカスＸ線源よりハイパワーであるが、そもそもＸ線Talbot干渉計を動作させるために必要な空間的可干渉性が望めない。
【０００８】
そこで、第３の格子（以降、G0）を一般的なＸ線源の近傍に配置するTalbot-Lau干渉計が知られている。G0はマルチスリットとして働く。G0における一つのスリットに注目する。ここを通るＸ線は、下流のTalbot干渉計（G1とG2）を機能させる。すなわち、G0におけるスリットは、仮想的にマイクロフォーカスＸ線源を構成するものであると解釈できる。G0において、その隣のスリットを通るＸ線に注目する。これもやはり下流のTalbot干渉計を動作させるが、G1による強度パターンが、G2位置でちょうど1周期（厳密には１周期の整数倍）だけずれるように、G0の周期を調整できる。こうしてやれば、下流のTalbot干渉計によるモアレ画像生成機能を維持しつつ、干渉性が殆どない従来の明るいＸ線源が使え、位相コントラスト撮影の高速化が叶う。
【０００９】
したがって、Talbot-Lau干渉計は、複数のTalbot干渉計の重ね合わせと把握することができ、G0は、線源の一部と把握することができる。また、G0とG1のみを線源近くに配置し、G2は省略し、拡大された上記強度パターンを直接検出器で撮影する方式も可能であり、これをLau干渉計と呼んでいる。
【００１０】
いずれの構成の場合であっても、記録される強度パターンあるいはモアレ画像を直接利用することは稀であり、記録された画像をコンピュータにより所定の手順で処理し、吸収画像、屈折画像、および、散乱画像などを生成し、利用することができる。この目的のために、縞走査法が一般的に使用されている。縞走査法とは、いずれかの格子をその周期方向に並進させ、複数の強度パターンあるいはモアレ画像を撮影し、画像演算を行う方法である。より具体的には、いずれかの格子をその周期dの1/Mだけ並進させて撮影し、これをM回繰り返して得られたM枚の画像を用いて画像演算を行う。Mは3以上の整数である。
【００１１】
格子並進による縞走査法を適用する場合では、並進しない別の格子は測定の間静止していることを前提とする。しかし、実際には格子の振動や格子を保持するステージの位置ドリフトが存在する場合があり、それによるモアレ縞の振動や変位が発生し、このために測定結果に深刻な誤差をもたらすことがある。このようなときは、Talbot干渉計あるいはTalbot-Lau干渉計を設置する環境の安定化、あるいは、格子を保持・移動するステージや架台の剛性の改善や振動源からの遮断などの手立てを講じる必要がある。しかしながら、当該装置を、たとえば生産現場での非破壊検査装置として使用する際には、必ずしも周りの環境が良好ではない場合もある。振動やドリフトに強い装置として組上げることによるコストも無視できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００４／０５８０７０号公報
【特許文献２】米国特許第５８１２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものである。本発明は、放射線画像の生成に用いる格子の振動やドリフトへの対応を容易とすることができる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、以下の項目に記載の発明として表現することができる。
【００１５】
（項目１）
放射線の強度分布画像を用いて、放射線画像を生成するための装置であって、
撮像部と、駆動部と、処理部とを備えており、
前記撮像部は、線源と、格子部と、画像検出器とを備えており、
前記線源は、前記格子部に向けて放射線を照射する構成となっており、
前記画像検出器は、前記格子部を透過した前記放射線を所定の時間間隔で検出することにより、複数枚の前記強度分布画像を取得する構成となっており、
前記格子部は、前記強度分布画像に周期的な強度変調を与える少なくとも１枚の格子を備えており、
前記格子は、周期的な構造を有しており、
前記駆動部は、前記格子を、前記放射線の進行方向に交差する方向に移動させる構成となっており、
前記処理部は、ＲＯＩ画素値取得部と、楕円軌跡決定部と、角度領域画像取得部と、放射線画像演算部とを備えており、
前記ＲＯＩ画素値取得部は、前記強度分布画像中の第１関心領域における第１ＲＯＩ画素値と、第２関心領域における第２ＲＯＩ画素値とを取得する構成となっており、
前記第１及び第２の関心領域のうちの一方は、他方に対して、前記強度変調の周期において、π／２の位相差となる位置又はその近傍に設定されており、
前記楕円軌跡決定部は、前記第１及び第２のＲＯＩ画素値を、前記強度分布画像ごとにプロットして得られる楕円軌跡を決定する構成となっており、
前記角度領域画像取得部は、前記楕円軌跡を所定角度ごとに分割して得られる少なくともｋ個の角度領域に対応する前記強度分布画像を用いて、ｋ枚の角度領域画像を取得する構成となっており、
前記放射線画像演算部は、前記ｋ枚の角度領域画像を用いて、前記放射線画像を生成する構成となっており、
ここでｋは３以上の整数である
ことを特徴とする放射線画像生成装置。
【００１６】
（項目２）
前記角度領域画像は、前記角度領域に対応する複数枚の前記強度分布画像を加算平均して得られたものである
項目１に記載の放射線画像生成装置。
【００１７】
（項目３）
前記格子部は、少なくとも第１及び第２の格子を備えている
項目１又は２に記載の放射線画像生成装置。
【００１８】
（項目４）
前記放射線はＸ線である
項目１〜３のいずれか１項に記載の放射線画像生成装置。
【００１９】
（項目５）
前記第１及び第２の関心領域の面積に包含される前記強度変調の範囲は、前記強度変調の１周期の１／４以下とされている
項目１〜４のいずれか１項に記載の放射線画像生成装置。
【００２０】
（項目６）
前記楕円軌跡決定部は、前記第１ＲＯＩ画素値を、直交座標系における一方の軸、前記第２ＲＯＩ画素値を、前記直交座標系における他方の軸として、前記第１及び第２のＲＯＩ画素値を前記強度分布画像ごとに前記直交座標系上にプロットすることにより、前記楕円軌跡を決定する構成となっている
項目１〜５のいずれか１項に記載の放射線画像生成装置。
【００２１】
（項目７）
前記第１画素値は、前記第１関心領域に含まれる画素値の平均値である
項目１〜６のいずれか１項に記載の放射線画像生成装置。
【００２２】
（項目８）
放射線の強度分布画像を用いて、放射線画像を生成するための方法であって、
線源から格子部に向けて放射線を照射するステップと、ここで前記格子部は、前記強度分布画像に周期的な強度変調を与える少なくとも１枚の格子を備えており、
前記格子部を透過した前記放射線を所定の時間間隔で検出することにより、複数枚の前記強度分布画像を取得するステップと、
前記格子を、前記放射線の進行方向に交差する方向に移動させるステップと、
前記強度分布画像中の第１関心領域における第１ＲＯＩ画素値と、第２関心領域における第２ＲＯＩ画素値とを取得するステップと、ここで前記第１及び第２の関心領域のうちの一方は、他方に対して、前記強度変調の周期において、π／２の位相差となる位置又はその近傍に設定されており、
前記第１及び第２のＲＯＩ画素値を、前記強度分布画像ごとにプロットして得られる楕円軌跡を決定するステップと、
前記楕円軌跡を所定角度ごとに分割して得られる少なくともｋ個の角度領域に対応する前記強度分布画像を用いて、ｋ枚の角度領域画像を取得するステップと、ここでｋは３以上の整数であり、
前記ｋ枚の角度領域画像を用いて、前記放射線画像を生成するステップと、
を備えることを特徴とする放射線画像生成方法。
【００２３】
（項目９）
項目８に記載の各ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【００２４】
このコンピュータプログラムは、適宜な記録媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤディスクのような光学的な記録媒体、ハードディスクやフレキシブルディスクのような磁気的記録媒体、あるいはＭＯディスクのような光磁気記録媒体）に格納することができる。このコンピュータプログラムは、インターネットなどの通信回線を介して伝送されることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、格子を並進させて所定距離ごとに撮影を繰り返す縞走査法において、放射線画像の生成に用いる格子の振動やドリフトへの対応を容易とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射線画像生成装置の概略的な構成を示すためのブロック図である。
【図２】図１の撮像部の構成例を示すための説明図である。
【図３】図１の処理部の概略的な構成を示すためのブロック図である。
【図４】図１の装置を用いた画像生成方法の概略を示すフローチャートである。
【図５】図４の画像生成方法において用いる強度分布画像の概要を説明するための説明図である。
【図６】ＲＯＩ画素値をプロットしたグラフであり、横軸は第１ＲＯＩ画素値、縦軸は第２ＲＯＩ画素値である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態に係る放射線画像生成装置を説明する。この装置は、放射線の強度分布画像を用いて、放射線画像（例えば、吸収画像、屈折画像、散乱画像のいずれか又は全て）を生成するための装置である。この装置は、試料（図示せず）として、生体、又は、生体以外の物体のいずれかを対象とするものである。また、この装置は、医療用又は非医療用の用途において用いることができるものである。非医療用の用途としては、例えば、食品、工業部品、あるいは工業製品の検査用途を例示することができるが、これらに制約されるものではない。また、この装置は、試料を用いない状態でも使用可能である。この場合は、格子自体の歪みを測定することができる。
【００２８】
本実施形態の放射線画像生成装置は、撮像部１と、駆動部２と、処理部３とを備えている（図１参照）。さらに、本実施形態の放射線画像生成装置は、制御部４を追加的に備えている。
【００２９】
（撮像部）
撮像部１は、線源１１と、格子部１２と、画像検出器１３とを備えている（図２参照）。線源１１は、格子部１２に向けて放射線を照射する構成となっている。ここで、放射線としては、試料（図示せず）に対する透過性を有するものが用いられている。
【００３０】
具体的には、本実施形態では、線源１１として、Ｘ線を発生するＸ線源が用いられている。線源１１としては、例えば、ターゲット（図示せず）に電子線を照射することによってＸ線（すなわち放射線）を発生するＸ線源を用いることができる。線源１１の具体的構成は、既存のＸ線源と同様とすることができるので、これについてのこれ以上詳しい説明は省略する。
【００３１】
画像検出器１３は、格子部１２を透過した放射線を所定の時間間隔で検出することにより、複数枚の強度分布画像１０（後述の図５参照）を取得する構成となっている。ここで、本実施形態の画像検出器１３は、後述する格子の移動速度に対して十分に短い周期で前記強度分布画像を連続的に取得することにより、強度分布画像の動画像を取得できるようになっている。この明細書では、動画像を構成するそれぞれの強度分布画像をフレーム画像又は単にフレームと称することがある。なお、強度分布画像の撮像周期は必ずしも一定である必要はないが、説明の便宜上、以下では、一定の撮像周期であることを仮定して説明する。
【００３２】
また、本実施形態の画像検出器１３は、線源１１から検出器１３までの経路上に配置された格子部１２を透過した放射線についての強度分布画像を取得できる構成となっている。より詳しくは、画像検出器１３は、縦横二次元的に画素を並べた構成を持ち、格子部１２を通過して到達する放射線を画素ごとに検出する構成となっている。このような画像検出器１３としては、従来と同様のものを用いることができるので、詳しい説明は省略する。
【００３３】
（格子部）
格子部１２は、強度分布画像１０（図５参照）における周期的な強度変調（例えばモアレ縞や格子の自己像）を与える少なくとも１枚の、周期的な構造を有する格子を備えている。格子部１２は、タルボ干渉計（タルボ・ロー干渉計、ロー干渉計である場合を含む）を構成するために必要な機械的構造及び幾何学的配置についての条件を満たしている。ただし、本実施形態においては、タルボ干渉計を構成する条件は、必要な検査を可能にするために十分な程度に満たされていればよく、数学的に厳密な意味で条件を満足する必要はない。
【００３４】
より具体的には、本実施形態の格子部１２は、いずれも周期的な構造を有するＧ０格子１２０と、Ｇ１格子１２１（第１の格子に対応）と、Ｇ２格子１２２（第２の格子に対応）とから構成されている。ここで、周期的な構造とは、例えば一次元方向に延長され、かつ周期的に配置された格子部材やスリット（図示せず）であるが、これらに制約されず、装置の動作に必要な周期的構造であれば、特に制約されない。二次元的な周期構造も可能である。また、この明細書において「周期的」とは、装置の動作に必要な程度の周期性であればよく、厳密な周期性は要求されない。
【００３５】
Ｇ０格子１２０は、タルボ干渉計の一種であるタルボ・ロー干渉計を構成するための格子であって、吸収型格子が用いられる。Ｇ０格子１２０により、タルボ・ロー干渉計の構成要素である微小光源アレイ（一つの光源に着目すればタルボ干渉計）が実現される。Ｇ１格子１２１としては、通常は位相型格子が用いられるが、吸収型格子とすることも可能である。Ｇ２格子１２２としては、吸収型格子が用いられる。なお、Ｇ２格子の配置を省略する構成も可能である（ロー干渉計。特開２０１２−１６３７０号公報参照）。また、ロー干渉計において、マイクロフォーカスＸ線源やシンクロトロン放射光のような、空間的可干渉性の高い線源を用いれば、Ｇ０格子をさらに省略してＧ１格子だけで撮影した場合でも、Ｇ１格子の自己像（つまり強度変調された画像）を撮影できる。つまり、この場合は、１枚の格子だけでも動作可能である。また、Ｇ０格子を省略し、Ｇ１格子とＧ２格子のみを用いる構成も可能である。ただしこの場合は、放射線として、ある程度の空間的可干渉性を持つもの（例えばマイクロフォーカスＸ線やシンクロトロン放射光）を用いる必要がある。
【００３６】
上記以外の点におけるＧ０〜Ｇ２格子１２０〜１２２の構成は、従来のタルボ干渉計（タルボ・ロー干渉計及びロー干渉計の場合を含む）と同様でよいので、これ以上詳しい説明は省略する。
【００３７】
（駆動部）
駆動部２は、格子部１２を構成するいずれかの格子を、放射線の進行方向に交差する方向に移動させる構成となっている。具体的には、本実施形態の駆動部２は、Ｇ１格子１２１を、放射線の進行方向（図２において右方向）にほぼ直交する方向（図２において上下方向または紙面に直交する方向）に並進させる構成となっている。駆動部２としては、格子を並進させるための適宜の機構、例えばボールねじ、リニアモータ、ピエゾ素子、静電アクチュエータなどを用いることが可能であるが、これらには制約されない。駆動部２としては、従来の縞走査法のために用いられているアクチュエータを利用可能なので、これ以上詳しい説明は省略する。
【００３８】
（処理部）
処理部３は、ＲＯＩ画素値取得部３１と、楕円軌跡決定部３２と、角度領域画像取得部３３と、放射線画像演算部３４とを備えている（図３参照）。
【００３９】
ＲＯＩ画素値取得部３１は、強度分布画像中の第１関心領域１０１（後述の図５参照）における第１ＲＯＩ画素値と、第２関心領域１０２（後述の図５参照）における第２ＲＯＩ画素値とを取得する構成となっている。
【００４０】
ここで、第１及び第２の関心領域１０１及び１０２の面積に包含される強度変調の範囲は、画素値をプロットした場合（後述の図６参照）における第１及び第２の関心領域１０１及び１０２の区分が不明瞭にならないように、強度変調の１周期の１／４以下とするのが望ましい。関心領域のサイズが大きいと、後述のステップで生成される楕円軌道が小さくなってしまう（つまりプロット点が中心に寄る）。楕円軌道を大きくすることにより、有効に利用できるプロット点の数を増やすことが可能である。
【００４１】
第１画素値は、第１関心領域１０１に含まれる画素値の平均値である。ここで平均値とは、画素ごとの輝度値の合計を画素数で割った値である。同様に、第２画素値は、第２関心領域１０２に含まれる画素値の平均値である。
【００４２】
第１及び第２の関心領域のうちの一方は、他方に対して、強度変調の周期において、π／２の位相差となる位置又はその近傍に設定されている。この点については、動作方法の説明において詳しく述べる。
【００４３】
楕円軌跡決定部３２は、第１及び第２のＲＯＩ画素値を、強度分布画像ごとに（つまりフレーム番号の関数として）プロットして得られる楕円軌跡を決定する構成となっている。
【００４４】
より詳しくは、楕円軌跡決定部３２は、第１ＲＯＩ画素値を、直交座標系における一方の軸、第２ＲＯＩ画素値を、直交座標系における他方の軸として、第１及び第２のＲＯＩ画素値を強度分布画像ごとに直交座標系上にプロットすることにより、楕円軌跡を決定する構成となっている。楕円軌跡決定部３２の詳しい構成についても後述する。
【００４５】
角度領域画像取得部３３は、楕円軌跡を所定角度ごとに分割して得られる少なくともｋ個の角度領域に対応する強度分布画像を用いて、ｋ枚の角度領域画像を取得する構成となっている。ここで、角度領域画像は、角度領域に対応する複数枚の強度分布画像（つまり角度領域に対応するフレーム番号の強度分布画像）を加算平均して得られたものである。また、ここでｋは３以上の整数であるができるだけ大きい整数を選ぶのが望ましい。ただし、強度分布画像のフレーム数より十分小さく選ぶ必要がある。角度領域画像取得部３３の詳しい構成についても後述する。
【００４６】
放射線画像演算部３４は、ｋ枚の角度領域画像を用いて、放射線画像を生成する構成となっている。放射線画像演算部３４は、従来の縞走査法における放射線画像（例えば、吸収画像、屈折画像、散乱画像のいずれか又は全て）の生成手法と同様の手法を用いることができる。縞走査法において格子周期の１／Ｍずつ格子を移動させて画像を撮影すると仮定すると、ｋ枚の角度領域画像は、縞走査法におけるＭ枚の画像に対応する。
【００４７】
（制御部）
制御部４は、駆動部２に駆動信号を送り、所定の速度で格子を移動させることができるようになっている。また、格子の移動量が上限に達したら、初期位置に復帰させて再度移動させることができるようになっている。また、制御部４は、格子の移動タイミングと画像検出器１３の撮影タイミングとを同期させて、所望の動画像（複数枚の強度分布画像）を取得できるようになっている。
【００４８】
（本実施形態の放射線画像生成の動作）
以下、本実施形態の放射線画像生成を用いた画像生成方法を、図４をさらに参照しながら説明する。以下の説明では、被写体としての試料（図示せず）が、線源１１から画像検出器１３までの適宜の位置に配置されているものとする。例えば試料を、Ｇ０格子１２０とＧ１格子１２１との間に配置することができる。しかし、本実施形態の装置は、試料なしの状態で、格子の歪みを調べるために用いることもできる。
【００４９】
（図４のステップＳＡ−１）
まず、駆動部２により、撮像部１におけるいずれかの格子（本例ではＧ１格子１２１）を所定の速度で、所定時間の間、一方向（放射線の進行方向に直交する方向）に移動させる。
【００５０】
（図４のステップＳＡ−２）
前記のステップＳＡ−１と同時に又は前後して、撮像部１の画像検出器１３により、複数枚の強度分布画像１０（図５参照）を取得する。これにより、動画としての強度分布画像を取得することができる。得られた強度分布画像１０は、処理部３に送られて保存される。
【００５１】
（図４のステップＳＡ−３）
ついで、得られた強度分布画像１０における画像空間上において、第１及び第２の関心領域１０１及び１０２を指定する（図５参照）。この指定は、強度分布画像１０を取得した後、その画像に基づいて、自動又は手動で行うことができる。ここで、第１及び第２の関心領域のうちの一方は、他方に対して、強度変調の周期において、π／２の位相差となる位置又はその近傍に設定されることが好ましい。ただし、この位相差は厳密である必要はない。また、後述のように、不適切な位相差である場合は再帰的に手順を実行するので、初回の設定においては、任意の位相差とすることもできる。このように、再帰的に処理を繰り返した結果として適切な位相差となった場合であっても、その位相差への設定処理が行われたものと解釈できる。また、関心領域の指定処理は、システムにより自動的に行うこともできるが、ユーザにより行うこともできる。
【００５２】
第１及び第２の関心領域１０１及び１０２は、強度分布画像１０の強度変調周期における明部と中間部、あるいは暗部と中間部を選ぶことが好ましい。両領域の位相差がちょうどπ／２のときは、両者の変動周期はサインとコサインの関係となり、得られる楕円軌道は円形となる。
【００５３】
画像空間上で第１及び第２の関心領域を規定すると、フレーム毎の画像の変化（つまり動画像）により、その領域内の画素値は、フレーム毎に変化（周期的に変化）することになる。なお、ここでは、強度分布画像１０が周期的な強度変調を含んでいることを前提としている。
【００５４】
第１及び第２の関心領域１０１及び１０２の面積は、十分に小さいことが好ましい。例えば、第１及び第２の関心領域１０１及び１０２の面積に包含される強度変調の範囲を、強度変調の１周期の１／４以下、より好ましくは１／６以下とすることが好ましい。
【００５５】
また、第１及び第２の関心領域１０１及び１０２の位置は、画像空間において、放射線強度が強い位置であることが好ましい。一般に、画像空間の周縁部近傍では、放射線強度が低くなる。このような場所に関心領域を設定すると、得られるＲＯＩ画素値のＳＮ比が劣化するという問題がある。放射線強度が強い位置において関心領域を設定することにより、ＳＮ比を向上させ、得られる放射線画像の精度を向上させることができる。
【００５６】
（図４のステップＳＡ−４）
ついで、ＲＯＩ画素値取得部３１は、第１及び第２の関心領域１０１及び１０２内に存在する画素値を、第１画素値及び第２画素値として取得する。第１画素値は、第１関心領域１０１に含まれる画素値の平均値である。同様に、第２画素値は、第２関心領域１０２に含まれる画素値の平均値である。ただし、各領域の大きさを等しくすることにより、平均値に代えて、合計値を用いることもできる。
【００５７】
ついで、楕円軌跡決定部３２は、取得した第１及び第２の画素値を、フレームの関数としてプロットする（図６参照）。例えば、第１の画素値をＩＡ（ｆ）とし、第２の画素値をＩＢ（ｆ）とする。ここでｆはフレーム番号である。すると、フレーム毎に、画素値の組Ｉ（ｆ）＝（ＩＡ（ｆ）,ＩＢ（ｆ））ができる。このＩ（ｆ）を、例えば直交座標系上に、フレーム毎に（つまりフレーム番号の関数として）プロットする。プロットされた点を用いて、楕円軌跡を決定することができる。楕円軌跡の決定方法としては、例えば最小二乗法を用いた楕円近似手法を用いることができるが、これには制約されない。
【００５８】
（図４のステップＳＡ−５）
次いで、楕円軌跡決定部３２は、プロットにより得られた図が適切かどうかを判定する。判定の基準としては、短軸の長さが、データを楕円上に振り分けできる程度に十分に長い（つまり図が円形に近い）ということである。具体的な判定基準は例えば実験的に求めることができる。例えば、短軸の長さが、長軸の長さの１／２以上という基準を用いることができる。
【００５９】
判定の結果、図が適切でない（例えば短軸の長さが短すぎる）場合は、ステップＳＡ−３に戻り、関心領域を再び指定して、以降の動作を再帰的に行う。なお、プロットにより得られる楕円の形状としては、真円に近いことが好ましいが、真円である必要はなく、データを適切に振り分けることができる程度の楕円形状であればよい。また、この明細書では、楕円は真円を含むとする。
【００６０】
（図４のステップＳＡ−６）
ついで、楕円軌跡決定部３２は、外れ点を除去する。外れ点の除去手法としては、様々な手法を利用可能である。例えば以下のようにできる。まず、外れ点を設定せずにステップＳＡ−４で得られた図から最小二乗法で楕円の初期形状を決める。これにより、楕円の中心が暫定的に決まる。この中心の周り３６０度をｋ個の領域に等分割する。それぞれの分割領域に含まれるフレームについて、暫定中心から画素値の組Ｉ（ｆ）までの距離を計算し、その平均値を求める。それぞれの画素値の組の距離が距離の平均値の±５％の範囲内に無いフレームについては、これを除外することとする。こうして楕円の全周について外れ点を除去し、残った点を用いて最小二乗法による楕円形状を再び求め、楕円中心を更新し、中心から画素値の組までの距離について上記の選別を行う。以降、除外する点がなくなるまでこれを繰り返し、最終的な楕円軌跡を決定する。
【００６１】
（図４のステップＳＡ−７）
ついで、角度領域画像取得部３３は、最終的な楕円軌跡の中心Ｏ（図６参照）を基準として、所定角度ごとに楕円軌道をｋ個の角度領域に分割する。ここで、所定角度は、３６０度／ｋとされる。ｋは３以上の整数である。図示の例では、ｋ＝１２となっている。得られる放射線画像の精度を向上させるためには、分割数ｋを増やすことが好ましい。その場合、ｋの数に応じて、強度変調の１周期あたりで取得されるフレーム数も増加させることが好ましい。また、一つの角度領域の中に、少なくとも３個以上の点（一つの点が１フレームに対応）が含まれることが好ましい。なお、このステップにおけるｋは前のステップのｋと同じである必要はないが、実際には同じであるほうが好ましい。
【００６２】
（図４のステップＳＡ−８）
ついで、角度領域画像取得部３３は、各領域に含まれる点に対応するフレーム画像を平均して、ｋ枚の角度領域画像を生成する。例えば、特定の（つまりｉ番目の）角度領域に存在するフレームが１０枚存在した（つまり１０個の点が存在した）とすると、それら１０枚のフレームを画素ごとに平均して、１枚の角度領域画像を生成することができる。
【００６３】
（図４のステップＳＡ−９）
ついで、放射線画像演算部３４は、得られたｋ枚の角度領域画像を用いて、従来の縞走査法と同様の演算を行い、所望の放射線画像を生成することができる。放射線画像の生成方法自体は従来と同様でよいので、これについての詳しい説明は省略する。
【００６４】
従来の縞走査法では、並進する格子の移動距離は既知で正確であることを前提としている。縞走査法実施中の格子の相対的な位置関係が、たとえば温度ドリフトによる装置全体の歪みによって一定でなかったときは、縞走査法の演算結果に深刻な誤差が生じる恐れがある。また、装置が振動している、すなわち、格子の相対的位置が振動しているとき、その振動周期が縞走査法による各ステップの撮影時間より短い場合は、その影響が、生成されるモアレ縞の鮮明度の低下として現れる。特に、その影響が縞走査法の各ステップで一定していないとき、縞走査法の演算結果に深刻な誤差が生じる恐れがある。本実施形態は、縞走査のステップを細かくしてデータを取得することにより、このようなドリフトや振動の影響を取得データから検出し、且つ、所望の縞走査法演算を実施する自己解決型の縞走査法といえる。ドリフトや比較的ゆっくりした振動の影響は、モアレ縞が移動する効果として検知できる。仮に、本来ｉ番目のフレームで撮影されるべき位相差が、格子の振動や変形によりｉ＋１番目のフレームで撮影されたとしても、それは、ｉ＋１番目の角度領域に属する画像として処理すればよいことになる。比較的早い振動の影響は、モアレ縞の鮮明度が低下することで現れる。すなわち、上記の楕円軌跡の議論においては、画素値の組が楕円中心に近づいた位置で現れることとなり、これは除外される。
【００６５】
これまで言及しなかったが、何らかの理由でＸ線源の強度が突発的に変動した場合も、画素値の組が楕円軌道上から外れやすいので、この影響も本実施形態により回避できる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態により、格子の相対位置におけるドリフトや振動、さらに、Ｘ線源の不安定性などがある場合においても、ロバストな縞走査法が実現する。これにより、装置構成の簡素化や、設置条件の緩和を図ることができるという利点がある。また、本実施形態によれば、製作された格子自体に若干の歪があったとしても、得られる放射線画像の精度劣化の恐れは無い。したがって、本実施形態の装置では、装置コストや運用コストの抑制を図ることができる。
【００６７】
なお、前記実施形態および実施例の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。
【００６８】
例えば、前記実施形態では、線源部としてＸ線源を用いたが、試料に対して透過性のある他の放射線、例えば中性子線源を用いることができる。もちろん、この場合、検出部としては、用いる放射線を検出できるものが用いられる。
【００６９】
また、前記した実施形態では、関心領域の数を二つとし、二次元でＲＯＩ画素値をプロットしたが、関心領域の数を三つとし、三次元でＲＯＩ画素値をプロットして、楕円体（立体形状）を生成して精度を高める工夫をすることもできる。本明細書では楕円体も楕円という概念に含まれるものとする。この場合、所定角度は立体角で決定される。もちろん、関心領域の数を４以上とし、対応する次元数の空間に画素値をプロットすることもできる。このように多次元空間にプロットして生成される形状も、この明細書では楕円という概念に含まれるものとする。使用する次元数に応じて、所定角度の取り方を設定することができる。
【００７０】
また、本実施形態の装置は、試料なしの状態で、格子自体の構成を放射線画像として取得することにより、格子自体の形状測定に用いることもできる。一般に、格子は非常に微細な構造なので、それ自体にある程度の歪を有している。このような歪は、通常の製造方法では、特段意図しなくとも自然に発生する。もちろん、意図的に歪を持たせるように格子を製造することは可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  撮像部
１１  線源
１２  格子部
１２０  Ｇ０格子
１２１  Ｇ１格子
１２２  Ｇ２格子
１３  画像検出器
２  駆動部
３  処理部
３１  ＲＯＩ画素値取得部
３２  楕円軌跡決定部
３３  角度領域画像取得部
３４  放射線画像演算部
４  制御部
１０  強度分布画像
１０１  第１関心領域
１０２  第２関心領域
ＩＡ  第１ＲＯＩ画素値
ＩＢ  第２ＲＯＩ画素値
ｋ  楕円軌跡の分割数
【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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