(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間において、格子が延びる方向を第１方向に沿った方向に向けて、Ｘ線の光軸方向に沿って配置された複数の格子を含む第１格子群と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間において前記光軸方向と交差する方向に前記第１格子群と並んで配置され、格子が延びる方向を第１方向と異なる第２方向に沿った方向に向けて、前記光軸方向に沿って配置された複数の格子を含む第２格子群と、
被写体または前記Ｘ線源と前記検出器と前記第１格子群と前記第２格子群とによって構成される撮像系を相対移動させる移動機構と、
前記検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、
前記移動機構は、被写体が、前記第１格子群が配置された第１格子領域および前記第２格子群が配置された第２格子領域を通過するように被写体と前記撮像系とを相対移動させるように構成されており、
前記画像処理部は、被写体が前記第１格子領域を通過した際の第１位相コントラスト画像と、被写体が前記第２格子領域を通過した際の第２位相コントラスト画像と、を生成するように構成されている、Ｘ線位相撮像システム。
【請求項２】
前記第１格子群および前記第２格子群は、前記第１方向と前記第２方向とが略直交する向きとなるように配置されている、請求項１に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項３】
前記画像処理部は、前記第１位相コントラスト画像と、前記第２位相コントラスト画像とを合成した第１合成画像を生成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項４】
前記第１格子群を通過したＸ線および前記第２格子群を通過したＸ線は、それぞれ、共通の前記検出器によって検出される、請求項１に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項５】
前記第１格子群および前記第２格子群は、それぞれ、共通の前記Ｘ線源から照射されるＸ線の照射範囲内に配置されている、請求項１に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項６】
前記第１格子群および前記第２格子群は、それぞれ、前記Ｘ線源から照射されるＸ線の可干渉性を高める第１格子と、自己像を形成するための第２格子と、前記第２格子の自己像と干渉させるための第３格子とを含み、
前記第１格子群の前記第１格子および前記第２格子群の前記第１格子は、一体的に形成されており、前記第１格子群の前記第２格子および前記第２格子群の前記第２格子と、前記第１格子群の前記第３格子および前記第２格子群の前記第３格子とは、それぞれ、別体で形成されている、請求項１に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項７】
前記画像処理部は、前記第１格子領域および前記第２格子領域の各々において、被写体と前記撮像系とを相対移動させながら撮像した複数の画像と、複数の前記画像に生じたモアレ縞の位相情報と、に基づいて、複数の前記画像における被写体の各画素における画素値と、各画素における前記モアレ縞の位相値とを対応付けるとともに、
複数の前記画像における被写体の同一位置の画素の位置情報と、前記位相値と対応付けた各画素の画素値とに基づいて、複数の前記画像における被写体の同一位置の画素の位置合わせを、前記第１格子領域および前記第２格子領域の各々において行うことにより、前記第１位相コントラスト画像および前記第２位相コントラスト画像を生成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項８】
前記移動機構は、被写体を撮像する際に、被写体を連続的に移動させるように構成されており、
前記画像処理部は、取得した連続的な前記画像に基づいて、前記第１位相コントラスト画像および前記第２位相コントラスト画像を生成するように構成されている、請求項７に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項９】
前記移動機構は、被写体を撮像する際に、被写体を所定距離ずつ移動させるように構成されており、
前記画像処理部は、所定距離ずつ移動させながら取得した前記画像に基づいて、前記第１位相コントラスト画像および前記第２位相コントラスト画像を生成するように構成されている、請求項７に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項１０】
前記画像処理部は、標識物と前記撮像系とを相対移動させながら撮像された複数の位置較正用画像に基づいて、複数の前記画像における被写体の同一位置の各画素の位置合わせに用いる位置較正データを作成するように構成されている、請求項７に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項１１】
前記位置較正データは、前記移動機構によって前記標識物と前記撮像系とを相対移動させる際に前記移動機構に入力される移動量に関する指令値と、前記指令値に基づいて前記標識物と前記撮像系とを相対移動させた際の前記位置較正用画像中における前記標識物または前記撮像系の移動量とに基づいて作成される、請求項１０に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項１２】
前記位置較正データは、複数の前記位置較正用画像における前記標識物の同一位置の各画素の位置に基づいて、前記指令値と前記標識物または前記撮像系の移動量との関係を示す近似式を取得することにより作成される、請求項１１に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項１３】
前記画像処理部は、被写体が前記第１格子領域を通過した際の位相微分像と、被写体が前記第２格子領域を通過した際の位相微分像とに基づいて、位相像を生成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項１４】
画像化対象となる断層面の前記光軸方向における断層位置を取得する位置情報取得部をさらに備え、
前記画像処理部は、所定方向における前記撮像系と被写体との複数の相対位置で被写体を撮像した複数の画像と、取得された前記断層位置とに基づいて、前記断層面における位相分布を取得することにより、前記断層面における前記第１位相コントラスト画像および前記第２位相コントラスト画像を生成するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相撮像システム。
【請求項１５】
前記移動機構は、前記第１格子群および前記第２格子群が配置されていない格子なし領域を被写体が通過するように被写体と前記撮像系とを相対移動させるように構成されており、
前記画像処理部は、前記第１位相コントラスト画像および前記第２位相コントラスト画像と、前記格子なし領域を通過した際に取得された吸収像とを並べて表示するか、または、前記第１位相コントラスト画像および前記第２位相コントラスト画像と、前記吸収像とを合成した第２合成画像を表示するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線位相撮像システムに関し、特に、被写体と撮像系とを相対移動させながら撮像するＸ線位相撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体と撮像系とを相対移動させながら撮像するＸ線位相撮像システムが知られている。このようなＸ線位相撮像システムは、たとえば、特開２０１７−４４６０３号公報に開示されている。【０００３】
特開２０１７−４４６０３号公報に開示されているＸ線位相撮像システムは、Ｘ線源と、第１格子と第２格子と第３格子とを含む格子群と、検出部と、被写体を移動させる搬送部と、画素演算部と、画像演算部とを備えている。特開２０１７−４４６０３号公報に開示されているＸ線位相撮像システムは、Ｘ線を照射された複数の格子によって生じさせたモアレ縞の周期方向に被写体を移動させながら複数枚の画像を撮像することにより、吸収像と、位相微分像と、暗視野像とを含む位相コントラスト画像を生成するように構成されている。なお、吸収像とは、Ｘ線が被写体を通過した際に生じるＸ線の減衰に基づいて画像化した像である。また、位相微分像とは、Ｘ線が被写体を通過した際に発生するＸ線の位相のずれをもとに画像化した像である。また、暗視野像とは、物体によるＸ線の小角散乱（屈折）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、位相微分像および暗視野像は、格子の向き（格子が延びる方向）と直交する方向における、被写体によるＸ線の位相のずれおよびＸ線の屈折に基づいて被写体を画像化した像である。すなわち、格子の向きと直交する方向に対しては感度があるが、格子に沿う方向に対しては感度がない。したがって、被写体に対する格子の向きによっては、位相微分像および暗視野像上では画像化されない部分が生じる。そのため、位相微分像および暗視野像を生成する際には、被写体に対する格子の向きを変更して撮像することが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−４４６０３号公報
【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、特開２０１７−４４６０３号公報の構成では、所定の向きに配置された格子に対して被写体を移動させながら撮像する。そのため、特開２０１７−４４６０３号公報の構成において、被写体に対する格子の向きを変更して撮像するためには、所定の向きで１度撮像した後に、被写体または格子の向きを変更して再び被写体を移動させながら撮像し直さなければならないという問題点がある。【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、被写体または格子の向きを変更して再び被写体を移動させながら撮像することなく、被写体に対する格子の向きを変更して撮像することが可能なＸ線位相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】
【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線位相撮像システムは、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間において、格子が延びる方向を第１方向に沿った方向に向けて、Ｘ線の光軸方向に沿って配置された複数の格子を含む第１格子群と、Ｘ線源と検出器との間において光軸方向と交差する方向に第１格子群と並んで配置され、格子が延びる方向を第１方向と異なる第２方向に沿った方向に向けて、光軸方向に沿って配置された複数の格子を含む第２格子群と、被写体またはＸ線源と検出器と第１格子群と第２格子群とによって構成される撮像系を相対移動させる移動機構と、検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、移動機構は、被写体が、第１格子群が配置された第１格子領域および第２格子群が配置された第２格子領域を通過するように被写体と撮像系とを相対移動させるように構成されており、画像処理部は、被写体が第１格子領域を通過した際の第１位相コントラスト画像と、被写体が第２格子領域を通過した際の第２位相コントラスト画像と、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線位相撮像システムでは、上記のように、第１格子群が配置された第１格子領域、および、格子が延びる方向が第１格子とは異なる第２格子群が配置された第２格子領域を通過するように被写体と撮像系とを相対移動させる移動機構を備える。これにより、被写体を、第１格子領域および第２格子領域を通過させて撮像することによって、それぞれ格子の延びる方向が異なる第１格子群および第２格子群によって被写体を撮像することができる。その結果、被写体または格子の向きを変更して再び被写体を移動させながら撮像することなく、被写体に対する格子の向きを変更して撮像することができる。これにより、撮像作業を簡略化することができるとともに、撮像時間を短縮することができる。【００１０】
上記一の局面におけるＸ線位相撮像システムにおいて、好ましくは、第１格子群および第２格子群は、第１方向と第２方向とが略直交する向きとなるように配置されている。このように構成すれば、第１方向と第２方向とが略直交する向きであるため、被写体の配置方向にかかわらず、第１格子群または第２格子群のいずれかにおいて、被写体によるＸ線の位相のずれまたはＸ線の屈折を抽出することができる。その結果、被写体の配置方向にかかわらず、第１位相コントラスト画像または第２位相コントラスト画像のいずれかにおいて被写体を画像化することができる。【００１１】
上記一の局面におけるＸ線位相撮像システムにおいて、好ましくは、画像処理部は、第１位相コントラスト画像と、第２位相コントラスト画像とを合成した第１合成画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、第１方向に感度を有する第２位相コントラスト画像と、第２方向に感度を有する第１位相コントラスト画像とを合成した第１合成画像において、第１方向および第２方向の感度をまとめて把握することができる。その結果、被写体の内部構造を詳細に把握することができる。【００１２】
上記一の局面におけるＸ線位相撮像システムにおいて、好ましくは、第１格子群を通過したＸ線および第２格子群を通過したＸ線は、それぞれ、共通の検出器によって検出される。このように構成すれば、１つの検出器を設けることにより、第１格子群を通過したＸ線と第２格子を通過したＸ線とを検出することができる。その結果、第１格子群を通過したＸ線を検出する検出器および第２格子群を通過したＸ線を検出する検出器をそれぞれ設ける場合と比較して、部品点数が増加することを抑制することができる。【００１３】
上記一の局面におけるＸ線位相撮像システムにおいて、好ましくは、第１格子群および第２格子群は、それぞれ、共通のＸ線源から照射されるＸ線の照射範囲内に配置されている。このように構成すれば、１のＸ線源を設けることにより、第１格子群および第２格子群に対してＸ線を照射することができる。その結果、第１格子群にＸ線を照射するＸ線源および第２格子群にＸ線を照射するＸ線源をそれぞれ設ける場合と比較して、部品点数が増加することを抑制することができる。【００１４】
上記一の局面におけるＸ線位相撮像システムにおいて、好ましくは、第１格子群および第２格子群は、それぞれ、Ｘ線源から照射されるＸ線の可干渉性を高める第１格子と、自己像を形成するための第２格子と、第２格子の自己像と干渉させるための第３格子とを含み、第１格子群の第１格子および第２格子群の第１格子は、一体的に形成されており、第１格子群の第２格子および第２格子群の第２格子と、第１格子群の第３格子および第２格子群の第３格子とは、それぞれ、別体で形成されている。【００１５】
このように構成すれば、Ｘ線源の近傍に配置される第１格子群の第１格子と第２格子群の第１格子とを一体的に形成することにより、Ｘ線源から第１格子群の第１格子までの距離とＸ線源から第２格子群の第１格子までの距離とを略等しくすることができる。また、たとえば、予めモアレ縞を形成させて撮像する場合、第１格子群によるモアレ縞と、第２格子群によるモアレ縞とで、モアレ縞の周期の方向を略同一にする必要がある。しかしながら、第１格子群と第２格子群とでは、格子の延びる方向が互いに異なるように配置されているため、モアレ縞を形成させるための各格子の相対位置が第１格子群と第２格子群とでそれぞれ異なる。したがって、第１格子群の第２格子と第２格子群の第２格子とをそれぞれ別体で形成すること、および、第１格子群の第３格子と第２格子群の第３格子とをそれぞれ別体で形成することにより、第１格子群の各格子および第２格子群の各格子を、それぞれモアレ縞を形成させるために適した相対位置に配置することができる。【００１６】
また、たとえば、予め形成させたモアレ縞の位相情報を取得するために、第１格子群および第２格子群の各々において、第２格子または第３格子を並進移動させながら撮像する場合、第１格子群と第２格子群とでは、格子の延びる方向が異なるように配置されているため、格子を並進移動させる方向が第１格子群と第２格子群とでそれぞれ異なる。第１格子群の第２格子と第２格子群の第２格子とをそれぞれ別体で形成すること、および、第１格子群の第３格子と第２格子群の第３格子とをそれぞれ別体で形成することにより、第１格子群および第２格子群の格子のうち、並進移動させる格子にそれぞれ移動機構を設けることが可能になり、第１格子群および第２格子群において、並進移動させる格子を、互いに異なる方向に並進移動させながら撮像することができる。【００１７】
上記一の局面におけるＸ線位相撮像システムにおいて、好ましくは、画像処理部は、第１格子領域および第２格子領域の各々において、被写体と撮像系とを相対移動させながら撮像した複数の画像と、複数の画像に生じたモアレ縞の位相情報と、に基づいて、複数の画像における被写体の各画素における画素値と、各画素におけるモアレ縞の位相値とを対応付けるとともに、複数の画像における被写体の同一位置の画素の位置情報と、位相値と対応付けた各画素の画素値とに基づいて、複数の画像における被写体の同一位置の画素の位置合わせを、第１格子領域および第２格子領域の各々において行うことにより、第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画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、各画像における被写体の同一位置の画素の画素値と、各画像における被写体の同一位置の画素に対応する各位相値とを対応付けて第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成することができる。したがって、たとえば、モアレ縞の1周期分の領域を領域分割して各領域に含まれる画素値の平均値を用いて第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成する場合と比較して、同一位置を写した各画素の画素値を用いて第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成することができる。その結果、第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像の生成に用いる画素値に誤差が生じることに起因して第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像の画質が劣化することを抑制することができる。【００１８】
この場合、好ましくは、移動機構は、被写体を撮像する際に、被写体を連続的に移動させるように構成されており、画像処理部は、取得した連続的な画像に基づいて、第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画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、連続的な第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成する際に、たとえば、被写体の移動と撮像とを繰り返すことにより連続的な第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成する従来の縞走査法とは異なり、被写体を連続的に移動させながら撮像することにより、連続的な第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成することができる。その結果、従来の縞走査法と比較して、撮像時間を短縮することができる。【００１９】
上記第被写体の各画素における画素値と、各画素におけるモアレ縞の位相値とを対応付けることにより第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成する構成において、好ましくは、移動機構は、被写体を撮像する際に、被写体を所定距離ずつ移動させるように構成されており、画像処理部は、所定距離ずつ移動させながら取得した画像に基づいて、第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画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、被写体を連続的に移動させながら撮像する場合と比較して、第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成する際の画像の枚数を低減することができる。その結果、撮像時間をより短縮することができる。また、たとえば、医療用途に用いる場合には、被ばく量が増加することを抑制することができる。【００２０】
上記第被写体の各画素における画素値と、各画素におけるモアレ縞の位相値とを対応付けることにより第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像を生成する構成において、好ましくは、画像処理部は、標識物と撮像系とを相対移動させながら撮像された複数の位置較正用画像に基づいて、複数の画像における被写体の同一位置の各画素の位置合わせに用いる位置較正データを作成するように構成されている。このように構成すれば、位置較正データを用いることにより、被写体の同一位置の画素の各画像における位置を取得することが可能となるので、被写体の移動量を算出することができる。その結果、たとえば、被写体の移動量と標識物の移動量とが同一でない場合でも、被写体の移動量を取得することが可能となるので、複数の画像における被写体の同一位置の各画素の位置合わせを行うことができる。【００２１】
上記標識物と撮像系とを相対移動させながら撮像された複数の位置較正用画像に基づいて位置較正データを作成す構成において、好ましくは、位置較正データは、移動機構によって標識物と撮像系とを相対移動させる際に移動機構に入力される移動量に関する指令値と、指令値に基づいて標識物と撮像系とを相対移動させた際の位置較正用画像中における標識物または撮像系の移動量とに基づいて作成される。このように構成すれば、移動機構に入力される移動量に関する指令値と、標識物または撮像系の移動量との間に誤差が生じていた場合でも、位置較正データによって正確な移動量を取得することができる。その結果、複数の画像における被写体の同一位置の各画素の位置合わせを正確に行うことが可能となるので、得られる位相コントラスト画像の画質が劣化することをより抑制することができる。【００２２】
この場合、好ましくは、位置較正データは、複数の位置較正用画像における標識物の同一位置の各画素の位置に基づいて、指令値と標識物または撮像系の移動量との関係を示す近似式を取得することにより作成される。このように構成すれば、複数の位置較正用画像における標識物の同一位置の各画素の位置に基づいて近似式を取得することにより、複数の位置較正用画像を撮像した位置とは異なる位置への移動量に関する指令値と標識物または撮像系の移動量との関係を、近似式を用いて算出することができる。その結果、たとえば、被写体を撮像する際に、標識物または撮像系を移動させた位置と異なる位置に被写体を移動させた場合でも、被写体の移動量を取得することができる。【００２３】
上記一の局面におけるＸ線位相撮像システムにおいて、好ましくは、画像処理部は、被写体が第１格子領域を通過した際の位相微分像と、被写体が第２格子領域を通過した際の位相微分像とに基づいて、位相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、第１格子領域を通過した際の位相微分像、または、第２格子領域を通過した際の位相微分像のどちらか一方の画像において、所定の方向に積分することにより位相像を生成する構成と比較して、位相像において、積分方向にアーチファクトが生じることを抑制することができる。その結果、位相像の画質が劣化することを抑制することができる。【００２４】
上記一の局面におけるＸ線位相撮像システムにおいて、好ましくは、画像化対象となる断層面の光軸方向における断層位置を取得する位置情報取得部をさらに備え、画像処理部は、所定方向における撮像系と被写体との複数の相対位置で被写体を撮像した複数の画像と、取得された断層位置とに基づいて、断層面における位相分布を取得することにより、断層面における第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画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、被写体のうちで、画像化したい内部構造が存在する断層面の光軸方向の位置（断層位置）を位置情報取得部によって取得することができる。そして、断層面上の点に対するＸ線の入射角は撮像系と被写体との相対位置によって決まるので、断層位置の情報と、Ｘ線画像が撮像された際の相対位置とにより、個々のＸ線画像における断層面上の点の位置が特定できる。これにより、画像処理部により、得られた断層位置の情報と、複数の相対位置での各Ｘ線画像とに基づいて、断層位置によって示される特定の断層面における位相分布が取得できる。その結果、位置情報取得部により取得された断層位置の断層面における位相分布から、その断層面に含まれる内部構造について画像のぼけが抑制された位相コントラスト画像（断層画像）が得られる。これにより、厚みが大きい被写体であっても、内部構造の視認性の低下を抑制することができる。【００２５】
上記一の局面におけるＸ線位相撮像システムにおいて、好ましくは、移動機構は、第１格子群および第２格子群が配置されていない格子なし領域を被写体が通過するように被写体と撮像系とを相対移動させるように構成されており、画像処理部は、第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像と、格子なし領域を通過した際に取得された吸収像とを並べて表示するか、または、第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像と、吸収像とを合成した第２合成画像を表示するように構成されている。このように構成すれば、第１格子群および第２格子群を退避させて撮像したり、格子を備えていない別のイメージング装置を用いて撮像したりすることなく、格子を介在させない吸収像と格子を用いた第１位相コントラスト画像および第２位相コントラスト画像とを生成することができる。格子なし領域に到達するＸ線は、格子を通過せずに検出器に到達するので、格子によるＸ線の減衰、特に低エネルギー側によるＸ線の減衰を抑制することができる。その結果、第１格子領域および第２格子領域を通過して到達するＸ線によって生成された吸収像と比較して、格子なし領域を通過して到達するＸ線によって生成された吸収像のコントラストを向上させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、上記のように、被写体または格子の向きを変更して再び被写体を移動させながら撮像することなく、被写体に対する格子の向きを変更して撮像することが可能なＸ線位相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】
【００２７】
【図１】第１実施形態によるＸ線位相撮像システムの全体構成を示した模式図である。
【図２】第１格子群の構造および配置と第２格子群の構造および配置とを説明するための模式図である。
【図３】第１実施形態による格子位置調整機構の構成を説明するための模式図である。
【図４】第１実施形態によるＸ線位相撮像システムが被写体を連続的に移動させながら撮像する画像の模式図である。
【図５】第１実施形態によるＸ線位相撮像システムが取得するモアレ縞の位相情報を取得する構成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線位相撮像システムが撮像する複数の位置較正用画像の模式図である。
【図７】位置較正データを取得するための近似式の取得を説明するための模式図である。
【図８】第１実施形態によるＸ線位相撮像システムが撮像する連続的に撮影した画像のうち、第１〜第６撮影位置において撮影された複数の画像の模式図である。
【図９】複数の画像における被写体の同一位置の各画素の位置合わせを説明するための模式図である。
【図１０】連続的に撮像した画像における被写体の各画素とモアレ縞の位相情報との位置合わせを説明するための模式図である。
【図１１】第１実施形態による連続的に撮像した画像の各画素の各位相値と各画素値とを１対１の関係で対応付けて得られる強度信号曲線の模式図である。
【図１２】第１実施形態による画像処理部が生成する吸収像（Ａ）、位相微分像（Ｂ）および暗視野像（Ｃ）の模式図である。
【図１３】第１実施形態による画像処理部が生成する第１位相コントラスト画像の模式図（Ａ）および第２位相コントラスト画像の模式図（Ｂ）である。
【図１４】比較例による位相像を説明するための模式図である。
【図１５】第１実施形態による画像処理部が生成する位相像を説明するための模式図である。
【図１６】第１実施形態によるＸ線位相撮像システムによる第１合成画像の生成処理を説明するためのフローチャートである。
【図１７】第２実施形態による複数の画像の各画素の各位相値と各画素値とを１対１の関係で対応付けて得られる強度信号曲線の模式図である。
【図１８】第２実施形態によるＸ線位相撮像システムによる第１合成画像の生成処理を説明するためのフローチャートである。
【図１９】第３実施形態によるＸ線位相撮像システムの全体構成を示した模式図である。
【図２０】撮像系と被写体との相対位置と、撮像されるＸ線画像における位置座標との関係を説明するための模式図である。
【図２１】Ｘ線源と、被写体内の断層面上の点と、検出器との幾何学的関係を示した模式図である。
【図２２】各断層位置の断層画像における被写体の写り方を説明するための模式図（Ａ）〜（Ｃ）である。
【図２３】第３実施形態によるＸ線位相撮像システムによる位相コントラスト画像の生成処理を説明するためのフローチャートである。
【図２４】第４実施形態によるＸ線位相撮像システムの全体構成を示した模式図である。
【図２５】第４実施形態による画像処理部が生成する吸収像（Ａ）、第１位相コントラスト画像（Ｂ）、第２位相コントラスト画像（Ｃ）およびそれらを合成した第２合成画像（Ｄ）の模式図である。
【図２６】第４実施形態によるＸ線位相撮像システムによる第２合成画像の生成処理を説明するためのフローチャートである。
【図２７】第１変形例によるＸ線位相撮像システムの全体構成を示した模式図である。
【図２８】第２変形例によるＸ線位相撮像システムの全体構成を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
［第１実施形態］
図１〜図１５を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相撮像システム１００の構成、およびＸ線位相撮像システム１００が第１位相コントラスト画像１４ａ（図１３参照）、第２位相コントラスト画像１４ｂ（図１３参照）および第１合成画像１９（図１５参照）を生成する方法について説明する。
【００３０】
（Ｘ線位相撮像システムの構成）
まず、図１を参照して、第１実施形態によるＸ線位相撮像システム１００の構成について説明する。
【００３１】
図１に示すように、Ｘ線位相撮像システム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線位相撮像システム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。
【００３２】
図１は、Ｘ線位相撮像システム１００をＹ方向から見た図である。図１に示すように、Ｘ線位相撮像システム１００は、Ｘ線源１と、検出器２と、第１格子群３と、第２格子群４と、移動機構５と、画像処理部６と、制御部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３０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。図１に示す例では、水平方向に沿う方向をＺ方向としている。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＸ方向とし、左方向（図１の紙面の上方向）をＸ１方向、右方向（図１の紙面の下方向）をＸ２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（図１の紙面の奥に向かう方向）をＹ２方向、下方向（図１の紙面の手前側に向かう方向）をＹ１方向とする。
【００３３】
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線を光軸ＸＲａに沿った方向（Ｚ２方向）に向けて照射するように構成されている。なお、図１に示す例では、Ｘ線源１は、直線ＸＲ１および直線ＸＲ２で囲まれた領域にＸ線を照射する。
【００３４】
検出器２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２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器２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２は、取得した画像信号を、画像処理部６に出力するように構成されている。
【００３５】
第１格子群３は、Ｘ線源１と検出器２との間において、格子が延びる方向を第１方向（Ｙ方向）に沿った方向に向けて、Ｘ線の光軸ＸＲａ方向（Ｚ方向）に沿って配置された複数の格子を含む。具体的には、第１格子群３は、第１格子３０と、第２格子３１と、第３格子３２とを含む。なお、Ｙ方向は、請求の範囲の「第１方向」の一例である。また、Ｚ方向は、請求の範囲の「光軸方向」の一例である。
【００３６】
第２格子群４は、Ｘ線源１と検出器２との間においてＺ方向と交差する方向（Ｘ方向）に第１格子群３と並んで配置され、格子が延びる方向をＹ方向と異なる第２方向（Ｘ方向）に沿った方向に向けて、Ｚ方向に沿って配置された複数の格子を含む。具体的には、第２格子群４は、第１格子４０と、第２格子４１と、第３格子４２とを含む。なお、Ｘ方向は、請求の範囲の「光軸方向と交差する方向」および「第２方向」の一例である。
【００３７】
第１格子３０は、Ｘ線源１と、第２格子３１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３０は、ロー効果により、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めるために設けられている。第１格子３０は、各Ｘ線透過部３０ａを通過したＸ線を線光源とするように構成されている。３枚の格子（第１格子３０、第２格子３１、および、第３格子３２）のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、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可能である。これを、ロー効果という。
【００３８】
第２格子３１は、タルボ効果により、第２格子３１の自己像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。
【００３９】
第３格子３２は、第２格子３１と検出器２との間に配置されており、第２格子３１を通過したＸ線が照射される。また、第３格子３２は、第２格子３１から所定のタルボ距離だけ離れた位置に配置される。第３格子３２は、第２格子３１の自己像と干渉して、モアレ縞ＭＦ（図４参照）を形成する。
【００４０】
第１格子４０、第２格子４１、および、第３格子４２は、それぞれ、第１格子３０、第２格子３１、および、第３格子３２と同様の目的で配置されている。
【００４１】
移動機構５は、制御部７の制御の下、被写体Ｔまたは撮像系９をＸ方向に移動させるように構成されている。撮像系９は、Ｘ線源１と検出器２と第１格子群３と第２格子群４とによって構成される。図１に示す例では、移動機構５は、被写体ＴをＸ２方向からＸ１方向に移動させることにより、被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させるように構成されている。具体的には、移動機構５は、被写体Ｔが、第１格子群３が配置された第１格子領域Ｒ１および第２格子群４が配置された第２格子領域Ｒ２を通過するように被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させるように構成されている。移動機構５は、たとえば、ベルトコンベアまたは各種の直動機構によって構成されている。なお、第１実施形態では、Ｘ線源１と検出器２との間において、直線ＸＲ１と、Ｘ線の光軸ＸＲａとで囲まれた領域を、第１格子領域Ｒ１とする。また、Ｘ線源１と検出器２との間において、直線ＸＲ２と、Ｘ線の光軸ＸＲａとで囲まれた領域を、第２格子領域Ｒ２とする。
【００４２】
画像処理部６は、検出器２から出力された画像信号に基づいて、位相コントラスト画像１４を（図１２参照）を生成するように構成されている。画像処理部６は、被写体Ｔが第１格子領域Ｒ１を通過した際の第１位相コントラスト画像１４ａと、被写体Ｔが第２格子領域Ｒ２を通過した際の第２位相コントラスト画像１４ｂとを生成するように構成されている。また、画像処理部６は、第１位相コントラスト画像１４ａと、第２位相コントラスト画像１４ｂとを合成した第１合成画像１９を生成するように構成されている。画像処理部６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。画像処理部６が、第１位相コントラスト画像１４ａ、第２位相コントラスト画像１４ｂ、および第１合成画像１９を生成する詳細な構成については、後述する。
【００４３】
制御部７は、移動機構５を制御して、被写体ＴをＸ方向に移動させるように構成されている。また、制御部７は、格子移動機構８を制御して、第２格子３１および第２格子４１を移動させるように構成されている。また、制御部７は、格子移動機構８を制御して第２格子３１および第２格子４１の位置を調整することにより、モアレ縞ＭＦ（図４参照）を、検出器２の検出面上に生じさせるように構成されている。制御部７は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。
【００４４】
格子移動機構８は、制御部７の制御の下、第２格子３１および第２格子４１を移動可能に構成されている。また、格子移動機構８は、制御部７の制御の下、第２格子３１および第２格子４１の位置を調整することにより、モアレ縞ＭＦ（図４参照）を生じさせるように構成されている。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、図１に示す例では、２つの格子移動機構８が、それぞれ、第２格子３１および第２格子４１を保持している。
【００４５】
（各格子の構造）
次に、図２を参照して、第１格子群３に含まれる第１格子３０、第２格子３１、および、第３格子３２の構造、および、第２格子群４に含まれる第１格子４０、第２格子４１、および、第３格子４２の構造について説明する。
【００４６】
（第１格子群）
図２に示すように、第１格子３０は、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のＸ線透過部３０ａおよびＸ線吸収部３０ｂを有している。各Ｘ線透過部３０ａおよびＸ線吸収部３０ｂ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３０ａおよびＸ線吸収部３０ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。また、第１格子３０は、各Ｘ線透過部３０ａを通過したＸ線を、各Ｘ線透過部３０ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。
【００４７】
第２格子３１は、複数のスリット３１ａおよびＸ線位相変化部３１ｂを有している。各スリット３１ａおよびＸ線位相変化部３１ｂは、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２で配列されている。各スリット３１ａおよびＸ線位相変化部３１ｂ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３１ａおよびＸ線位相変化部３１ｂ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３１は、いわゆる位相格子である。
【００４８】
第３格子３２は、複数のＸ線透過部３２ａおよびＸ線吸収部３２ｂを有する。各Ｘ線透過部３２ａおよびＸ線吸収部３２ｂは、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列されている。各Ｘ線透過部３２ａおよびＸ線吸収部３２ｂ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３２ａおよびＸ線吸収部３２ｂ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３１は、いわゆる、吸収格子である。第１格子３０、第２格子３１はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット３１ａおよびＸ線透過部３２ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３２ｂはＸ線を遮蔽する。また、Ｘ線位相変化部３１ｂはスリット３１ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。
【００４９】
（第２格子群）
図２に示すように、第１格子４０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４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂを有している。第１格子４０は、格子の延びる方向が異なるように配置されていることを除いて、第１格子３０と同様の構成である。すなわち、スリット４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂは、Ｘ線透過部３０ａおよびＸ線吸収部３０ｂと同様の構成である。
【００５０】
第２格子４１は、複数のスリット３１ａおよびＸ線位相変化部３１ｂを有している。各スリット３１ａおよびＸ線位相変化部３１ｂは、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ５で配列されている。第２格子４１は、格子の延びる方向が異なるように配置されていることを除いて、第２格子３１と同様の構成である。すなわち、スリット４１ａおよびＸ線位相変化部４１ｂは、スリット３１ａおよびＸ線位相変化部３１ｂと同様の構成である。
【００５１】
第３格子４２は、複数のＸ線透過部４２ａおよびＸ線吸収部４２ｂを有する。各Ｘ線透過部４２ａおよびＸ線吸収部４２ｂは、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ６で配列されている。第３格子４２は、格子の延びる方向が異なるように配置されていることを除いて、第３格子３２と同様の構成である。すなわち、Ｘ線透過部４２ａおよびＸ線吸収部４２ｂは、Ｘ線透過部３２ａおよびＸ線吸収部３２ｂと同様の構成である。
【００５２】
第１実施形態では、第１格子群３および第２格子群４は、第１方向と第２方向とが略直交する向きとなるように配置されている。また、第１格子群３を通過したＸ線および第２格子群４を通過したＸ線は、それぞれ、共通の検出器２によって検出される。また、第１格子群３および第２格子群４は、それぞれ、共通のＸ線源１から照射されるＸ線の照射範囲内に配置されている。また、第１格子群３の第１格子３０および第２格子群４の第１格子４０は、基板ＲＳによって一体的に形成されており、第１格子群３の第２格子３１および第２格子群４の第２格子４１と、第１格子群３の第３格子３２および第２格子群４の第３格子４２とは、それぞれ、別体で形成されている。また、第１格子群３の各格子および第２格子群４の各格子は、それぞれ、平板状形状を有している。
【００５３】
（格子移動機構）
図３に示すように、格子移動機構８は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｚ方向の軸線周りの回転方向Ｒｚ、Ｘ方向の軸線周りの回転方向Ｒｘ、および、Ｙ方向の軸線周りの回転方向Ｒｙに第２格子３１を移動可能に構成されている。具体的には、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、Ｚ方向直動機構８２と、直動機構接続部８３と、ステージ支持部駆動部８４と、ステージ支持部８５と、ステージ駆動部８６と、ステージ８７とを含む。Ｘ方向直動機構８０は、Ｘ方向に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、モータなどを含む。Ｙ方向直動機構８１は、Ｙ方向に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、モータなどを含む。Ｚ方向直動機構８２は、Ｚ方向に移動可能に構成されている。Ｚ方向直動機構８２は、たとえば、モータなどを含む。
【００５４】
格子移動機構８は、Ｘ方向直動機構８０の動作により、第２格子３１をＸ方向に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、Ｙ方向直動機構８１の動作により、第２格子３１をＹ方向に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、Ｚ方向直動機構８２の動作により、第２格子３１をＺ方向に移動させるように構成されている。なお、格子移動機構８は、第２格子４１についても、第２格子３１と同様に移動させるように構成されている。格子移動機構８は、第２格子３１および第２格子４１にそれぞれ設けられており、第２格子３１および第２格子４１を、それぞれ個別に移動させる。
【００５５】
ステージ支持部８５は、ステージ８７を下方（Ｙ１方向）から支持している。ステージ駆動部８６は、ステージ８７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８７は、底部がステージ支持部８５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方向の軸線周り（Ｒｚ方向）に回動するように構成されている。また、ステージ支持部駆動部８４は、ステージ支持部８５をＺ方向に往復移動させるように構成されている。また、ステージ支持部８５は底部が直動機構接続部８３に向けて凸曲面状に形成されており、Ｚ方向に往復移動されることにより、Ｘ方向の軸線周り（Ｒｘ方向）に回動するように構成されている。また、直動機構接続部８３は、Ｙ方向の軸線周り（Ｒｙ方向）に回動可能にＸ方向直動機構８０に設けられている。したがって、格子移動機構８は、格子をＹ方向の中心軸線周りに回動させることができる。
【００５６】
第１実施形態では、Ｘ線位相撮像システム１００は、予めモアレ縞ＭＦを生じさせた状態で被写体Ｔを撮像する。第１実施形態では、被写体ＴをＸ方向に移動させるため、周期方向がＸ方向であるモアレ縞ＭＦを生じさせる。具体的には、第１格子群３は、Ｙ方向に延びるように配置されている。そのため、第１格子群３によって周期方向がＸ方向であるモアレ縞ＭＦを生じさせるためには、第２格子３１を、モアレ縞ＭＦが生じない位置からＺ方向に所定の距離移動させた位置に配置させる。また、第２格子群４のＸ方向に延びるように配置されている。そのため、第２格子群４によって周期方向がＸ方向であるモアレ縞ＭＦを生じさせるためには、第２格子４１を、Ｚ方向周りに所定の角度分だけ回転させた状態で配置させる。
【００５７】
（位相コントラスト画像の生成）
次に、図４〜図１２を参照して、第１実施形態によるＸ線位相撮像システム１００が位相コントラスト画像１４（図１２参照）を生成する構成について説明する。
【００５８】
図４に示す例は、移動機構５によって被写体Ｔを連続的に直線移動させながら撮像した画像１０の模式図である。具体的には、図４に示す例は、矩形状の被写体Ｔが撮像範囲の一方側（右側）から他方側（左側）へ移動する間を連続的に撮像した例である。
【００５９】
図４に示すように、第１実施形態では、制御部７は、モアレ縞ＭＦを生じさせた状態で被写体Ｔを移動させながら撮像するように構成されている。第１実施形態では、制御部７は、１周期が周期ｄ７となるモアレ縞ＭＦを称させた状態で、被写体Ｔを移動させながら撮像する。なお、第１格子群３と第２格子群４とでは、モアレ縞ＭＦを生じさせるために行う各格子の相対位置の調整方法が異なるが、互いに周期方向がＸ方向であるモアレ縞ＭＦを生じさせるように配置されている。したがって、後述するモアレ縞ＭＦの位相情報１２の抽出を行う構成は同様であるため、以下では、第１格子群３によって生じたモアレ縞ＭＦを用いて説明する。
【００６０】
図５に示すように、第１実施形態では、画像処理部６は、モアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得するように構成されている。具体的には、Ｘ線位相撮像システム１００は、格子移動機構８によって第２格子３１を並進移動させることにより図５に示すような各ステップのモアレ縞画像１１を取得する。画像処理部６は、各モアレ縞画像１１に基づいて、モアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得するように構成されている。具体的には、図５の第１〜第４ステップのモアレ縞画像１１をＩｋ（ｘ、ｙ）とおき、以下の式（１）のようにＳ（ｘ、ｙ）を定義する。
【数１】
0006969691.tif 000002
ここで、ｋは、各ステップの番号である。また、Ｍは、格子を並進移動させる回数である。また、ｘおよびｙは、検出器２の検出面上におけるＸ線の照射軸に直交する面内の画素位置（座標）である。
【００６１】
上記式（１）を用いると、モアレ縞ＭＦの位相情報１２は、以下の式（２）によって表される。
【数２】
0006969691.tif 000003
ここで、φ（ｘ、ｙ）は、モアレ縞ＭＦの位相情報１２である。また、第１実施形態では、Ｉｋ（ｘ、ｙ）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を行い、そのサインカーブの位相情報をモアレ縞ＭＦの位相情報１２としてもよい。モアレ縞ＭＦの位相情報１２は、モアレ縞ＭＦの位相値の変化が１周期ｄ７毎に繰り返された縞模様の画像である。
【００６２】
第１実施形態では、画像処理部６は、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２の各々において、被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させながら撮像した複数の画像１０と、複数の画像１０に生じたモアレ縞ＭＦの位相情報１２とに基づいて、複数の画像１０における被写体Ｔの各画素における画素値と、各画素におけるモアレ縞ＭＦの位相値とを対応付けるように構成されている。また、画像処理部６は、複数の画像１０における被写体Ｔの同一位置の画素の位置情報と、位相値と対応付けた各画素の画素値とに基づいて複数の画像１０における被写体Ｔの同一位置の画素の位置合わせを、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２の各々において行うことにより、位相コントラスト画像１４を生成するように構成されている。
【００６３】
第１実施形態では、画像処理部６は、標識物Ｍと撮像系９とを相対移動させながら撮像された複数の位置較正用画像１３（図６参照）に基づいて、複数の画像１０における被写体Ｔの同一位置の画素の位置合わせに用いる位置較正データを作成するように構成されている。標識物Ｍは、Ｘ線を吸収するものであればどのようなものであってもよい。第１実施形態では、標識物Ｍは、たとえば、ワイヤなどを含む。
【００６４】
（位置較正データの作成）
図６は、移動機構５によって標識物ＭをＸ方向に移動させながら撮像した位置較正用画像１３の模式図である。図６に示す位置較正用画像１３は、標識物Ｍを第１撮像位置〜第６撮像位置に移動させながら撮像された画像の例である。また、図６に示す例では、標識物Ｍを写した各画素のうち、画素Ｒに着目して標識物Ｍの移動量ｄｍを取得している。
【００６５】
位置較正データは、移動機構５によって標識物Ｍと撮像系９とを相対移動させる際に移動機構５に入力される移動量に関する指令値と、指令値に基づいて標識物Ｍと撮像系９とを相対移動させた際の位置較正用画像１３中における標識物Ｍの実際の移動量ｄｍとに基づいて作成される。具体的には、位置較正データは、複数の位置較正用画像１３における標識物Ｍの同一位置の各画素の位置に基づいて、指令値と標識物Ｍの移動量ｄｍとの関係を示す近似式を取得することにより作成される。
【００６６】
図７は、縦軸が各位置較正用画像１３における標識物Ｍの位置であり、横軸が標識物Ｍを移動させた際の指令値であるグラフＧ１の例である。制御部７は、グラフＧ１に示す各プロットｍｐを線形フィッティングすることにより近似式を取得する。
【００６７】
第１実施形態では、移動機構５は、被写体Ｔを撮像する際に、被写体Ｔを連続的に移動させるように構成されている。具体的には、移動機構５は、第１格子領域Ｒ１を通過する間および第２格子領域Ｒ２を通過する間においては、被写体Ｔを略一定の速度で移動させることにより、被写体Ｔを連続的に移動させるように構成されている。また、画像処理部６は、取得した連続的な画像１０に基づいて、位相コントラスト画像１４を生成するように構成されている。すなわち、第１実施形態では、画像１０は、所定のフレームレート（時間間隔）で画像１０を連続的に撮像した動画像として取得される。
【００６８】
第１実施形態では、画像１０を動画像として取得するため、制御部７は、位置較正データとして、以下に示す式（３）を取得する。
【数３】
0006969691.tif 000004
ここで、ｘｉは、ｉ番目のフレームの被写体Ｔの同一位置の画素の位置である。また、ｘstartは、被写体Ｔの同一位置の画素のうち、最初のフレームにおける画素の位置である。また、ｖｐは、移動機構５が被写体Ｔを移動させる際の速度（pulse／s）である。また、ｆｐｓは、動画を撮像する際のフレームレート（frame／s）である。また、ｉは、動画像におけるフレーム番号である。
【００６９】
次に、図８および図９を参照して、連続的に撮像した画像１０における画素Ｑと、位相情報１２との位置合わせについて説明する。図８および図９では、簡単のため、各画像１０のうち、第１撮像位置〜第６撮像位置に被写体Ｔが配置された際に撮像された画像１０を用いて説明する。
【００７０】
図８に示す例は、移動機構５によって、矩形状の被写体Ｔが撮像範囲の一方側（右側）から他方側（左側）へ移動する間の６か所（第１撮像位置〜第６撮像位置）の各位置で撮像を行った例である。なお、第１撮像位置では、Ｘ方向における被写体Ｔの一部が検出器２の検出面上に配置されないため、撮像された画像１０において、被写体Ｔの一部が写っていない例である。また、図８に示す例は、複数の画像１０における被写体Ｔを写した各画素のうち、画素Ｑの位置の変化を示した例である。また、複数の画像１０は、請求の範囲の「被写体と撮像系とを相対移動させながら撮像した複数の画像」の一例である。
【００７１】
なお、図８の第２撮像位置における画像１０には、被写体Ｔの移動量ｄｔを把握しやすくするため、第１撮像位置における被写体Ｔの位置を破線で図示している。移動機構５によって被写体Ｔを移動させながら撮像することにより、モアレ縞ＭＦと被写体Ｔとを相対移動させることが可能となり、画像処理部６は、位相コントラスト画像１４を生成することができる。なお、第２実施形態では、移動機構５によって、被写体Ｔを少なくともモアレ縞ＭＦの1周期ｄ７（図４参照）分以上移動させる。
【００７２】
第１実施形態では、画像処理部６は、位置較正データを用いて被写体Ｔの同一位置の画素の各画像１０における位置を取得し、各画像１０における画素の位置合わせを行う。具体的には、図９に示すように、各画像１０と位相情報１２との位置合わせを行い、位置合わせを行った各被写体画像２１および位相情報２２を取得する。
【００７３】
図９に示す例は、位置合わせを行った各被写体画像２１および位相情報２２を取得する際に、第１撮像位置〜第６撮像位置における各画像１０を、第２撮像位置において位置合わせを行った被写体画像２１を示している。なお、第１撮像位置に被写体Ｔを配置して撮像した画像１０には、Ｘ方向における被写体Ｔの全体が写っていないため、位置合わせ後の被写体画像２１には空白の領域Ｅが生じている。位置合わせ後の各被写体画像２１において、画素Ｑに着目した場合、画素Ｑに対してモアレ縞ＭＦが移動していることがわかる。図９に示す例では、位置合わせ後の各被写体画像２１の画素Ｑの位置に対応する位置を点Ｕで図示している。すなわち、各撮像位置における画素の位置と位置合わせ後の位相情報２２におけるモアレ縞ＭＦの位相値の位置とは１対１の関係で対応付いている。
【００７４】
第１実施形態では、動画像として取得された画像１０の各フレームについて、位相情報１２との位置合わせを行い、位置合わせを行った各被写体画像２１および位相情報２２を取得する。すなわち、図１０に示すように、連続的に撮像した画像１０の各フレームの画素と、位相情報１２とを、位置較正データを用いて位置合わせを行う。
【００７５】
画像処理部６は、動画像として取得された画像１０の画素と、位相情報１２とに基づいて、画像１０の各画素の画素値と、モアレ縞ＭＦの位相値とを対応付けて、図１１に示す強度信号曲線ＳＣ１を取得する。強度信号曲線ＳＣ１は、横軸が位相値であり、縦軸が画素値であるグラフである。第１実施形態では、画像処理部６は、強度信号曲線ＳＣ１に基づいて、位相コントラスト画像１４を生成する。なお、図９に示した空白の領域Ｅについてはモアレ縞ＭＦの位相情報１２もないので、図１１においてサンプリングはしない。
【００７６】
図１２は、位相コントラスト画像１４の模式図である。第１実施形態では、画像処理部６は、取得した強度信号曲線ＳＣ１に基づいて、吸収像１５と、位相微分像１６と、暗視野像１７とを生成する。吸収像１５と、位相微分像１６と、暗視野像１７とを生成する手法は、公知の手法で行うことができるので、説明は省略する。
【００７７】
第１実施形態では、画像処理部６および制御部７は、第１格子領域Ｒ１において撮像された位相コントラスト画像１４の生成と同様に、第２格子領域Ｒ２において撮像された画像１０から強度信号曲線ＳＣ１を取得するように構成されている。また、画像処理部６および制御部７は、第２格子領域Ｒ２において取得した強度信号曲線ＳＣ１に基づいて、第２格子領域Ｒ２における位相コントラスト画像１４を生成するように構成されている。
【００７８】
（第１合成画像）
図１３（Ａ）に示す例は、第１格子領域Ｒ１を通過した際の第１位相微分像１６ａの模式図である。図１３（Ｂ）は、第２格子領域Ｒ２を通過した際の第２位相微分像１６ｂの模式図である。位相微分像１６は、格子が延びる方向と直交する方向に感度があるため、第１位相微分像１６ａと第２位相微分像１６ｂとでは、強調されるエッジの方向が異なる。すなわち、第１位相微分像１６ａでは、第１方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）のエッジが強調される。また、第２位相微分像１６ｂでは、第２方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）のエッジが強調される。
【００７９】
第１実施形態では、画像処理部６は、第１位相コントラスト画像１４ａと、第２位相コントラスト画像１４ｂとを合成した第１合成画像１９（図１５参照）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６は、被写体Ｔが第１格子領域Ｒ１を通過した際の第１位相微分像１６ａ（第１位相コントラスト画像１４ａ）と、被写体Ｔが第２格子領域Ｒ２を通過した際の第２位相微分像１６ｂ（第２位相コントラスト画像１４ｂ）とに基づいて、位相像１８（第１合成画像１９）を生成するように構成されている。
【００８０】
図１４は、参考例による位相像２０の模式図である。図１４に示す例では、Ｘ方向またはＹ方向に感度のある位相微分像を用いて、位相像２０を生成する。具体的には、位相微分像において、エッジが強調されているＸ方向（またはＹ方向）と交差するＹ方向（またはＸ方向）に沿って積分することにより、位相像２０を生成する。しかしながら、参考例では、積分を行う位相微分像には、Ｙ方向（またはＸ方向）にしか感度がないため、感度を有していない方向に含まれるノイズに起因して、生成された位相像２０にアーチファクトＳＰが生じてしまう。そのため、位相像２０の画質が劣化する。
【００８１】
図１５に示す例は、第１実施形態による画像処理部６が生成する位相像１８の模式図である。画像処理部６は、以下に示す式（４）により、位相像１８を生成する。
【数４】
0006969691.tif 000005
ここで、Φｘは、第１格子領域Ｒ１において撮像された第１位相微分像１６ａである。また、Φｙは、第２格子領域Ｒ２において撮像された第１位相微分像１６ａである。また、ｘおよびｙは、第１位相微分像１６ａおよび第２位相微分像１６ｂにおける画素のｘ座標およびｙ座標である。また、ｉは、複素数を表す虚数単位である。また、ｋおよびｌは、周波数空間上での座標である。
【００８２】
第１実施形態では、画像処理部６は、上記式（４）によって、Ｘ方向に感度がある第１位相微分像１６ａおよびＹ方向に感度がある第２位相微分像１６ｂを用いて位相像１８を生成する。画像処理部６は、それぞれ方向において感度がある第１位相微分像１６ａおよび第２位相微分像１６ｂから位相像１８を生成するため、位相像１８にアーチファクトＳＰが生じることを抑制することができる。
【００８３】
次に、図１６を参照して、第１実施形態によるＸ線位相撮像システム１００による第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成する処理の流れについて説明する。
【００８４】
ステップＳ１において、画像処理部６は、制御部７の制御の下、移動機構５によって標識物Ｍを第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２の各々の第１撮像位置〜第６撮像位置に移動させながら、複数の位置較正用画像１３を取得する。次に、ステップＳ２において、制御部７は、標識物Ｍの移動量ｄｍと指令値とに基づいて近似式を取得する。制御部７は、取得した近似式の傾きに基づいて、位置較正データを取得する。その後、処理は、ステップＳ３へ進む。
【００８５】
次に、ステップＳ３において、画像処理部６は、モアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得する。その後、ステップＳ４において、画像処理部６は、制御部７の制御の下、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２の各々において、移動機構５によって被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させながら、画像１０を取得する。なお、第１実施形態では、移動機構５は、被写体Ｔを連続的に移動させる。その後、処理はステップＳ５へ進む。
【００８６】
次に、ステップＳ５において、画像処理部６は、画像１０における被写体Ｔの同一位置の画素の位置合わせを行う。その後、処理はステップＳ６へ進む。
【００８７】
ステップＳ６において、画像処理部６は、位相情報１２の位置合わせを行い、位相情報２２を取得する。その後、ステップＳ７において、画像処理部６は、連続的に撮像した画像１０における被写体Ｔの画素と、モアレ縞ＭＦの位相値とを対応付けることにより、強度信号曲線ＳＣ１を取得する。次に、ステップＳ８において、画像処理部６は、強度信号曲線ＳＣ１に基づいて、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成する。
【００８８】
次に、ステップＳ９において、画像処理部６は、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂから、第１合成画像１９を生成し、処理を終了する。
【００８９】
なお、ステップＳ１およびステップＳ２における位置較正データの取得処理と、ステップＳ３におけるモアレ縞ＭＦの位相情報１２の取得処理とは、どちらの処理を先に行ってもよい。位置較正データの取得処理は、複数の画像１０における画素の位置合わせを行う前であれば、どのタイミングで行ってもよい。また、モアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得する処理は、位相情報１２の位置合わせを行う処理の前であれば、いつ行ってもよい。
【００９０】
（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。
【００９１】
第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相撮像システム１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器２と、Ｘ線源１と検出器２との間において、格子が延びる方向を第１方向（Ｙ方向）に沿った方向に向けて、Ｘ線の光軸ＸＲａ方向（Ｚ方向）に沿って配置された複数の格子を含む第１格子群３と、Ｘ線源１と検出器２との間においてＺ方向と交差する方向（Ｘ方向）に第１格子群３と並んで配置され、格子が延びる方向をＹ方向と異なる第２方向（Ｘ方向）に沿った方向に向けて、Ｚ方向に沿って配置された複数の格子を含む第２格子群４と、被写体ＴまたはＸ線源１と検出器２と第１格子群３と第２格子群４とによって構成される撮像系９を相対移動させる移動機構５と、検出器２によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像１４を生成する画像処理部６と、を備え、移動機構５は、被写体Ｔが、第１格子群３が配置された第１格子領域Ｒ１および第２格子群４が配置された第２格子領域Ｒ２を通過するように被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させるように構成されており、画像処理部６は、被写体Ｔが第１格子領域Ｒ１を通過した際の第１位相コントラスト画像１４ａと、被写体Ｔが第２格子領域Ｒ２を通過した際の第２位相コントラスト画像１４ｂと、を生成するように構成されている。
【００９２】
これにより、被写体Ｔを、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２を通過させて撮像することにより、それぞれ格子の延びる方向が異なる第１格子群３および第２格子群４によって被写体Ｔを撮像することができる。その結果、被写体Ｔまたは格子の向きを変更して再び被写体Ｔを移動させながら撮像することなく、被写体Ｔに対する格子の向きを変更して撮像することができる。これにより、撮像作業を簡略化することができるとともに、撮像時間を短縮することができる。
【００９３】
また、第１実施形態では、上記のように、第１格子群３および第２格子群４は、Ｙ方向と第２方向（Ｘ方向）とが略直交する向きとなるように配置されている。これにより、第１方向（Ｙ方向）と第２方向（Ｘ方向）とが略直交する向きであるため、被写体Ｔの配置方向にかかわらず、第１格子群３または第２格子群４のいずれかにおいて、被写体ＴによるＸ線の位相のずれまたはＸ線の屈折を抽出することができる。その結果、被写体Ｔの配置方向にかかわらず、第１位相コントラスト画像１４ａまたは第２位相コントラスト画像１４ｂのいずれかにおいて被写体Ｔを画像化することができる。
【００９４】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、第１位相コントラスト画像１４ａと、第２位相コントラスト画像１４ｂとを合成した第１合成画像１９を生成するように構成されている。これにより、第１方向（Ｙ方向）に感度を有する第２位相コントラスト画像１４ｂと、第２方向（Ｘ方向）に感度を有する第１位相コントラスト画像１４ａとを合成した第１合成画像１９において、第１方向（Ｙ方向）および第２方向（Ｘ方向）の感度をまとめて把握することができる。その結果、被写体Ｔの内部構造を詳細に把握することができる。
【００９５】
また、第１実施形態では、上記のように、第１格子群３を通過したＸ線および第２格子群４を通過したＸ線は、それぞれ、共通の検出器２によって検出される。これにより、１つの検出器２を設けることにより、第１格子群３を通過したＸ線と第２格子群４を通過したＸ線とを検出することができる。その結果、第１格子群３を通過したＸ線を検出する検出器２および第２格子群４を通過したＸ線を検出する検出器２をそれぞれ設ける場合と比較して、部品点数が増加することを抑制することができる。
【００９６】
また、第１実施形態では、上記のように、第１格子群３および第２格子群４は、それぞれ、共通のＸ線源１から照射されるＸ線の照射範囲内に配置されている。これにより、１のＸ線源１を設けることにより、第１格子群３および第２格子群４に対してＸ線を照射することができる。その結果、第１格子群３にＸ線を照射するＸ線源１および第２格子群４にＸ線を照射するＸ線源１をそれぞれ設ける場合と比較して、部品点数が増加することを抑制することができる。
【００９７】
また、第１実施形態では、上記のように、第１格子群３および第２格子群４は、それぞれ、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高める第１格子３０および第１格子４０と、自己像を形成するための第２格子３１および第２格子４１と、第２格子３１の自己像および第２格子４１の自己像とそれぞれ干渉させるための第３格子３２および第３格子４２とを含み、第１格子群３の第１格子３０および第２格子群４の第１格子４０は、一体的に形成されており、第１格子群３の第２格子３１および第２格子群４の第２格子４１と、第１格子群３の第３格子３２および第２格子群４の第３格子４２とは、それぞれ、別体で形成されている。
【００９８】
これにより、Ｘ線源１の近傍に配置される第１格子群３の第１格子３０と第２格子群４の第１格子４０とを一体的に形成することにより、第１格子群３および第２格子群４において、Ｘ線源１から第１格子群３の第１格子３０までの距離とＸ線源１から第２格子群４の第１格子４０までの距離とを略等しくすることができる。また、たとえば、予めモアレ縞ＭＦを形成させて撮像する場合、第１格子群３によるモアレ縞ＭＦと、第２格子群４によるモアレ縞ＭＦとで、それぞれのモアレ縞ＭＦの方向は、スキャン方向に対して垂直成分が有限である必要がある。しかしながら、第１格子群３と第２格子群４とでは、格子の延びる方向が互いに異なるように配置されているため、モアレ縞ＭＦを形成させるための各格子の相対位置が第１格子群３と第２格子群４とでそれぞれ異なる。したがって、第１格子群３の第２格子３１と第２格子群４の第２格子４１とをそれぞれ別体で形成すること、および、第１格子群３の第３格子３２と第２格子群４の第３格子４２とをそれぞれ別体で形成することにより、第１格子群３の各格子および第２格子群４の各格子を、それぞれモアレ縞ＭＦを形成させるために適した相対位置に配置することができる。
【００９９】
また、たとえば、予め形成させたモアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得するために、第１格子群３および第２格子群４の各々において、第２格子３１および第２格子４１、または、第３格子３２および第３格子４２を並進移動させながら撮像する場合、第１格子群３と第２格子群４とでは、格子の延びる方向が異なるように配置されているため、格子を並進移動させる方向が第１格子群３と第２格子群４とでそれぞれ異なる。第１格子群３の第２格子３１と第２格子群４の第２格子４１とをそれぞれ別体で形成すること、および、第１格子群３の第３格子３２と第２格子群４の第３格子４２とをそれぞれ別体で形成することにより、第１格子群３および第２格子群４の格子のうち、並進移動させる格子にそれぞれ移動機構５を設けることが可能になり、第１格子群３および第２格子群４において、並進移動させる格子を、互いに異なる方向に並進移動させながら撮像することができる。
【０１００】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２の各々において、被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させながら撮像した複数の画像１０と、複数の画像１０に生じたモアレ縞ＭＦの位相情報２２と、に基づいて、複数の画像１０における被写体Ｔの各画素における画素値と、各画素におけるモアレ縞ＭＦの位相値とを対応付けるとともに、複数の画像１０における被写体Ｔの同一位置の画素の位置情報と、位相値と対応付けた各画素の画素値とに基づいて、複数の画像１０における被写体Ｔの同一位置の画素の位置合わせを、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２の各々において行うことにより、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成するように構成されている。これにより、各画像における被写体Ｔの同一位置の画素の画素値と、各画像における被写体Ｔの同一位置の画素に対応する各位相値とを対応付けて第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成することができる。したがって、たとえば、モアレ縞ＭＦの1周期分の領域を領域分割して各領域に含まれる画素値の平均値を用いて第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成する場合と比較して、同一位置を写した各画素の画素値を用いて第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成することができる。その結果、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂの生成に用いる画素値に誤差が生じることに起因して第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂの画質が劣化することを抑制することができる。
【０１０１】
また、第１実施形態では、上記のように、移動機構５は、被写体Ｔを撮像する際に、被写体Ｔを連続的に移動させるように構成されており、画像処理部６は、取得した連続的な画像１０に基づいて、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成するように構成されている。これにより、連続的な第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成する際に、たとえば、被写体Ｔの移動と撮像とを繰り返すことにより連続的な第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成する従来の縞走査法とは異なり、被写体Ｔを連続的に移動させながら撮像することにより、連続的な第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成することができる。その結果、従来の縞走査法と比較して、撮像時間を短縮することができる。
【０１０２】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、標識物Ｍと撮像系９とを相対移動させながら撮像された複数の位置較正用画像１３に基づいて、複数の画像１０における被写体Ｔの同一位置の各画素の位置合わせに用いる位置較正データを作成するように構成されている。これにより、位置較正データを用いることにより、被写体Ｔの同一位置の画素の各画像における位置を取得することが可能となるので、被写体Ｔの移動量ｄｍを算出することができる。その結果、たとえば、被写体Ｔの移動量ｄｍと標識物Ｍの移動量ｄｍとが同一でない場合でも、被写体Ｔの移動量ｄｍを取得することが可能となるので、複数の画像１０における被写体Ｔの同一位置の各画素の位置合わせを行うことができる。
【０１０３】
また、第１実施形態では、上記のように、位置較正データは、移動機構５によって標識物Ｍと撮像系９とを相対移動させる際に移動機構５に入力される移動量ｄｍに関する指令値と、指令値に基づいて標識物Ｍと撮像系９とを相対移動させた際の位置較正用画像１３中における標識物Ｍまたは撮像系９の移動量ｄｍとに基づいて作成される。これにより、移動機構５に入力される移動量ｄｍに関する指令値と、標識物Ｍまたは撮像系９の移動量ｄｍとの間に誤差が生じていた場合でも、位置較正データによって正確な移動量ｄｍを取得することができる。その結果、複数の画像１０における被写体Ｔの同一位置の各画素の位置合わせを正確に行うことが可能となるので、得られる位相コントラスト画像１４の画質が劣化することをより抑制することができる。
【０１０４】
また、第１実施形態では、上記のように、位置較正データは、複数の位置較正用画像１３における標識物Ｍの同一位置の各画素の位置に基づいて、指令値と標識物Ｍまたは撮像系９の移動量ｄｍとの関係を示す近似式を取得することにより作成される。これにより、複数の位置較正用画像１３における標識物Ｍの同一位置の各画素の位置に基づいて近似式を取得することにより、複数の位置較正用画像１３を撮像した位置とは異なる位置への移動量ｄｍに関する指令値と標識物Ｍまたは撮像系９の移動量ｄｍとの関係を、近似式を用いて算出することができる。その結果、たとえば、被写体Ｔを撮像する際に、標識物Ｍまたは撮像系９を移動させた位置と異なる位置に被写体Ｔを移動させた場合でも、被写体Ｔの移動量ｄｍを取得することができる。
【０１０５】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、被写体Ｔが第１格子領域Ｒ１を通過した際の第１位相微分像１６ａ（第１位相コントラスト画像１４ａ）と、被写体Ｔが第２格子領域Ｒ２を通過した際の第１位相微分像１６ａ（第２位相コントラスト画像１４ｂ）とに基づいて、位相像１８を生成するように構成されている。これにより、第１格子領域Ｒ１を通過した際の第１位相微分像１６ａ（第１位相コントラスト画像１４ａ）、または、第２格子領域Ｒ２を通過した際の第１位相微分像１６ａ（第１位相コントラスト画像１４ａ）のどちらか一方の画像において、所定の方向に積分することにより位相像１８生成する構成と比較して、位相像２０（第１合成画像１９）において、積分方向にアーチファクトＳＰが生じることを抑制することができる。その結果、位相像２０（第１合成画像１９）の画質が劣化することを抑制することができる。
【０１０６】
［第２実施形態］
次に、図１、図８、図９および図１７を参照して、第２実施形態によるＸ線位相撮像システム２００（図１参照）について説明する。被写体Ｔを連続的に移動させながら撮像する第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、移動機構５は、被写体Ｔを撮像する際に、被写体Ｔを所定距離ｄｔ（図８参照）ずつ移動させるように構成されており、画像処理部６０（図１参照）は、所定距離ｄｔずつ移動させながら取得した画像１０に基づいて、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂ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。
【０１０７】
（Ｘ線位相撮像システムの構成）
まず、図１を参照して、第２実施形態によるＸ線位相撮像システム２００の構成について説明する。
【０１０８】
第２実施形態では、Ｘ線位相撮像システム２００は、画像処理部６０および制御部７０を備える点を除いて、上記第１実施形態と同様の構成である。移動機構５は、制御部７０の制御の下、被写体Ｔを撮像する際に、被写体Ｔを所定距離ｄｔ（図８参照）ずつ移動させるように構成されている。画像処理部６０は、所定距離ｄｔずつ移動させながら取得した画像１０に基づいて、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成するように構成されている。
【０１０９】
第２実施形態では、移動機構５によって、被写体Ｔを第１撮像位置（図８参照）〜第６撮像位置（図８参照）の各位置に移動させて撮影を行う。第２実施形態では、制御部７０は、各撮像位置に被写体Ｔを配置するための移動量に関する指令値を移動機構５に入力することにより、被写体Ｔを所定の移動量ｄｔだけ移動させる。移動量に関する指令値は、たとえば、移動機構５が駆動源としてステッピングモータを含む場合、移動機構５に入力されるパルス数である。なお、各画像１０と位相情報１２との位置合わせを行う構成は、上記第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１１０】
第２実施形態では、制御部７０は、位置較正データとして、以下に示す式（５）を取得する。
【数５】
0006969691.tif 000006
ここで、ｘは、被写体Ｔの同一位置の画素の各画像における位置である。また、ｘstartは、被写体Ｔの同一位置の画素のうち、第１撮像位置における画素の位置である。また、ｐ１は、近似式の傾きである。また、ｎｐは、被写体Ｔを移動させる際に移動機構５に入力される指令値（パルス数）である。
【０１１１】
第２実施形態では、画像処理部６０は、位置合わせ後の各被写体画像２１（図９参照）における画素について、位相値と画素値との関係を示す強度信号曲線ＳＣ２（図１７参照）を取得する。
【０１１２】
図１７に示す強度信号曲線ＳＣ２は、第１実施形態における強度信号曲線ＳＣ１と同様に、横軸が位相値であり、縦軸が画素値であるグラフである。画像処理部６０は、位置合わせ後の各被写体画像２１と、位相情報２２（図９参照）とを用いて、複数の被写体画像２１における被写体Ｔの同一位置の画素の各位相値と各画素値とを１対１の関係で対応付けた画素値の強度信号曲線ＳＣ２を取得する。画像処理部６０が強度信号曲線ＳＣ２を取得する構成は、上記第１実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。画像処理部６０は、取得した強度信号曲線ＳＣ２に基づいて、位相コントラスト画像１４を生成するように構成されている。なお、図９に示した空白の領域Ｅについてはモアレ縞ＭＦの位相情報１２もないので、第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、図１７においてサンプリングはしない。
【０１１３】
次に、図１８を参照して、第２実施形態によるＸ線位相撮像システム２００による位相コントラスト画像１４を生成する処理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。
【０１１４】
ステップＳ１〜ステップＳ３において、制御部７０は、位置較正データおよびモアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得する。その後、処理は、ステップＳ１０に進む。
【０１１５】
ステップＳ１０において、画像処理部６０は、制御部７０の制御の下、移動機構５によって被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させながら、複数の画像１０を取得する。なお、第１実施形態では、移動機構５は、被写体Ｔを第１撮像位置〜第６撮像位置に移動させる。
【０１１６】
その後、処理は、ステップＳ５〜ステップＳ９と進み、画像処理部６０は、第１合成画像１９を生成し、処理を終了する。
【０１１７】
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。
【０１１８】
（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。
【０１１９】
第２実施形態では、上記のように、移動機構５は、被写体Ｔを撮像する際に、被写体Ｔを所定距離ｄｔずつ移動させるように構成されており、画像処理部６０は、所定距離ｄｔずつ移動させながら取得した画像１０に基づいて、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成するように構成されている。これにより、被写体Ｔを連続的に移動させながら撮像する場合と比較して、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成する際の画像１０の枚数を低減することができる。その結果、撮像時間をより短縮することができる。また、たとえば、医療用途に用いる場合には、被ばく量が増加することを抑制することができる。
【０１２０】
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。
【０１２１】
［第３実施形態］
次に、図１９〜図２２を参照して、第３実施形態によるＸ線位相撮像システム３００（図１９参照）について説明する。第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２における複数の画像１０から、画像化対象となる全ての断層面ＦＰ（図２０参照）が含まれる位相コントラスト画像１４を生成する上記第１および第２実施形態とは異なり、第３実施形態におけるＸ線位相撮像システム３００は、画像化対象となる所定の断層面ＦＰの第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成するように構成されている。なお、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。
【０１２２】
図１９に示すように、第３実施形態におけるＸ線位相撮像システム３００は、制御部１７０および画像処理部１６０を備える点を除いて、上記第１実施形態におけるＸ線位相撮像システム１００と同様の構成である。制御部１７０は、位置情報取得部１７１を含む。
【０１２３】
第３実施形態では、Ｘ線位相撮像システム３００は、画像化対象となる断層面ＦＰの光軸ＸＲａ方向（Ｚ方向）における断層位置を取得する位置情報取得部１７１をさらに備え、画像処理部１６０は、所定方向（Ｘ方向）における撮像系９と被写体Ｔとの複数の相対位置で被写体Ｔを撮像した複数の画像１０と、取得された断層位置とに基づいて、断層面ＦＰにおける位相分布を取得することにより、断層面ＦＰにおける第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成するように構成されている。
【０１２４】
図２０は、上記のように複数の相対位置でＸ線画像を撮像する際の、被写体Ｔと画像１０の位置座標との関係を示した図である。図２０において、縦軸がＺ方向の位置を示し、横軸が相対移動を行う所定方向（Ｘ方向）の位置を示す。Ｚ方向においてＸ線源１の焦点位置を原点とする。Ｚ方向における位置として、焦点から被写体Ｔの中心位置までの距離ＳＯＤ（ｓｏｕｒｃｅ  ｏｂｊｅｃｔ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）だけ離れた位置を基準位置（以下、ＳＯＤという）とする。焦点から検出器２の検出面までの距離だけ離れた位置を検出面位置ＳＩＤ（ｓｏｕｒｃｅ  ｉｍａｇｅ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ）とする。なお、図２０では、便宜上、Ｚ方向を紙面の上下方向として図示している。
【０１２５】
第３実施形態では、被写体Ｔの断層面ＦＰの断層位置が、基準位置ＳＯＤからのずれ量として表現される。図２０では、被写体Ｔの断層面ＦＰとして、スライス厚ｄだけずれた２ｊ＋１個の断層面ＦＰ（基準位置ＳＯＤの断層面を含む）を設定する。スライス厚ｄは、各断層面ＦＰの間の距離であり、各断層面ＦＰはＺ方向にスライス厚ｄを隔てて等間隔で配列される。ｊは、断層位置番号であり、基準位置ＳＯＤに対して正側（検出器２側）に＋ｊ個、負側（Ｘ線源１側）に−ｊ個の断層面ＦＰが設定される。Ｚ方向におけるＳＯＤの座標をｚとすると、各断層面ＦＰの断層位置は、（ｚ−ｊｄ）〜（ｚ＋ｊｄ）で表される。
【０１２６】
位置情報取得部１７１は、画像化対象となる断層面ＦＰのＺ方向における断層位置（ｚ±ｊｄ）として、スライス厚ｄと、その断層面ＦＰの断層位置番号（ｊ）とを取得する。なお、位置情報取得部１７１は、基準位置ＳＯＤを既知の情報として取得する。
【０１２７】
そして、画像処理部１６０は、Ｚ方向における基準位置ＳＯＤ（＝ｚ）および基準位置ＳＯＤに対する断層位置のずれ量（±ｊｄ）と、所定方向（Ｘ方向）における撮像系９と被写体Ｔとの相対位置と、に基づいて、断層面ＦＰにおける位相分布を取得するように構成されている。
【０１２８】
図２０に示すように、移動機構５により、被写体Ｔが各相対位置に移動されて撮像される。移動機構５上の座標系における被写体Ｔの位置をｘ（ｘ０〜ｘｉ）で表す。ｉは相対位置を特定するための番号であり、たとえばｘ０を初期位置として、図８の第１撮像位置〜第６撮像位置がｘ１〜ｘ６となる。各位置座標ｘ０〜ｘｉにおける、各断層面ＦＰ（０〜＋ｊ）に属する点の検出面（画像１０）への投影点のＸ座標を、ｘｄ（ｘｄ００〜ｘｄｊｉ）とする。なお、各断層面ＦＰ（０〜−ｊ）も同様である。また、Ｘｄ００からＸｃまでが、第１格子領域Ｒ１を通過したＸ線が検出される領域である。また、ＸｃからＸｄ０ｉまでが、第２格子領域Ｒ２を通過したＸ線が検出される領域である。
【０１２９】
被写体Ｔの点Ｂ１〜Ｂ３を位置ｘ０に移動させたとき、点Ｂ１（断層位置番号＝０）を通るＸ線は、検出面（画像１０）のｘｄ００の座標に写る。一方、点Ｂ２（断層位置番号＝１）を通るＸ線は、検出面（画像１０）のｘｄ１０の座標に写り、点Ｂ３（断層位置番号＝ｊ）を通るＸ線は、検出面（画像１０）のｘｄｊ０の座標に写る。被写体Ｔの位置座標ｘｉと、断層位置（断層位置番号ｊ）とが決まると、検出面（画像１０）の位置座標ｘｄｊｉが特定される。このため、撮像系９と被写体Ｔとの相対位置は、移動機構５の座標系ではｘｉで表され、画像１０の座標系ではｘｄｊｉで表される。
【０１３０】
図２０において、被写体Ｔの位置ｘ０における断層位置番号ｊ＝０の点Ｂ１と、検出面（画像１０）上における位置座標ｘｄ００とが、図２１に示す相似関係から、以下の関係式（式（６））で表される。ｘｃは、検出面（画像１０）上における光軸ＸＲａ（焦点を通る法線）のＸ座標を表す。
【数６】
0006969691.tif 000007
【０１３１】
ここで、被写体Ｔの位置ｘ０で、基準位置ＳＯＤからｊ番目の断層位置ｚ＋ｊｄにおける点（点Ｂ３）について、検出面（画像１０）上に写るＸ座標ｘｄｊ０が、図２１に示す相似関係から、以下の関係式（式（７））で表される。
【数７】
0006969691.tif 000008
式（７）から分かるように、基準位置ＳＯＤ（＝ｚ）上の位置座標ｘｄ００から任意の断層面ＦＰ上の位置座標ｘｄｊ０への変換が可能である。位置座標ｘｄ００と位置座標ｘｄｊ０とは、ＳＩＤに依存しない関係で表される。
【０１３２】
したがって、移動機構５によって被写体Ｔが任意のｉ番目の位置ｘｉに移動されたときの、任意のｊ番目の断層位置の点の位置座標ｘｄｊｉは、下式（８）で表される。
【数８】
0006969691.tif 000009
【０１３３】
上式（８）を整理すれば、下式（９）が得られる。
【数９】
0006969691.tif 000010
以上から、移動機構５によって被写体Ｔが所定方向（Ｘ方向）の各相対位置ｘｉにおいて撮像された各画像１０の位置座標を、基準位置ＳＯＤからずれた任意の断層位置（ｚ＋ｊｄ）の断層面ＦＰ上の断層画像の位置座標に変換することが可能である。
【０１３４】
このように、画像処理部１６０は、Ｚ方向における基準位置ＳＯＤ（＝ｚ）および基準位置ＳＯＤに対する断層位置のずれ量（ｊｄ）と、所定方向（Ｘ方向）における撮像系９と被写体Ｔとの相対位置（ｘｄ０ｉ）と、に基づいて、断層面ＦＰにおける位相分布を取得するように構成されている。
【０１３５】
なお、被写体Ｔの相対位置（ｘｄ０ｉ）は、下式（１０）により取得される。
【数１０】
0006969691.tif 000011
ここで、また、Ｘstartは、撮像開始時点の被写体Ｔの初期位置である。また、ｐ１は、移動機構５に入力される指令値（パルス数）に対する画像１０中での実際の被写体Ｔの移動量の変換係数［ｐｉｘｅｌ／ｐｕｌｓｅ］である。また、ｎｐは、ｘ０〜ｘｉの各相対位置へ被写体Ｔを移動させる際に移動機構５に入力される指令値（パルス数）である。
【０１３６】
画像処理部１６０は、得られた画像１０の各々について、上式（１０）によって被写体Ｔの各相対位置（ｘｄ０ｉ）を取得し、上式（９）に代入することにより、断層位置番号ｊにより特定される断層面ＦＰの断層画像となるよう座標変換を行う。
【０１３７】
（位置較正データの生成）
上式（１０）において、変換係数ｐ１［ｐｉｘｅｌ／ｐｕｌｓｅ］は、移動機構５の設計仕様の一部であり既知の情報として予め取得しうる。これに対して、第３実施形態では、画像処理部１６０は、移動機構５の移動量ｄｍと画像１０における相対位置（ｘｄ０ｉ）の変化量とを関連付ける位置較正データを生成し、基準位置ＳＯＤで取得された位置較正データを用いて断層面ＦＰにおける位相分布を取得するように構成されている。画像処理部１６０が位置較正データを取得する構成は、上記第１および第２実施形態における画像処理部６（６０）が位置較正データを取得する構成と同様のであるため、詳細な説明は省略する。
【０１３８】
生成される位相コントラスト画像１４（第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂ）は、位置情報取得部１７１により取得された断層位置（ｚ＋ｊｄ）の断層画像となる。図２２は、位相コントラスト画像１４の断層像（位相コントラスト断層画像）の概念図である。
【０１３９】
図２２（Ａ）に示すように、たとえば断層位置として、基準位置ＳＯＤ（＝ｚ）が取得された場合、それぞれの画像１０および位相情報１２が断層位置＝ｚの断層面ＦＰ上の点Ｂ１を基準として被写体Ｔの静止座標系に変換されることにより、断層位置＝ｚの断層面ＦＰにピントが合った断層画像（吸収像１５、位相微分像１６、暗視野像１７）が生成される。このとき、異なる断層面ＦＰにある点Ｂ２および点Ｂ３の像には、ぼけが生じる。
【０１４０】
図２２（Ｂ）に示すように、点Ｂ２がある断層面ＦＰの断層位置（ｚ＋ｄ）が取得された場合、断層位置＝ｚ＋ｄの断層面ＦＰ上の点Ｂ２を基準として被写体Ｔの静止座標系に変換されることにより、断層位置＝ｚ＋ｄの断層面ＦＰにピントが合った断層像が生成される。このとき、異なる断層面ＦＰにある点Ｂ１および点Ｂ３の像には、ぼけが生じる。
【０１４１】
図２２（Ｃ）に示すように、点Ｂ３がある断層面ＦＰの断層位置（ｚ＋ｊｄ）が取得された場合、断層位置＝ｚ＋ｊｄの断層面ＦＰ上の点Ｂ３を基準として被写体Ｔの静止座標系に変換されることにより、断層位置＝ｚ＋ｊｄの断層面ＦＰにピントが合った断層像が生成される。このとき、異なる断層面ＦＰにある点Ｂ１および点Ｂ２の像には、ぼけが生じる。
【０１４２】
このように、第３実施形態では、ユーザが指定した任意の断層面ＦＰにおいてぼけを抑制した（ピントが合った）位相コントラスト断層画像が得られる。
【０１４３】
第３実施形態では、画像処理部１６０は、第１格子領域Ｒ１と第２格子領域Ｒ２とにおいて撮像した複数の画像１０に基づいて、それぞれ個別に断層画像を生成するように構成されている。すなわち、画像処理部１６０は、所定の断層面ＦＰにおける第１位相コントラスト画像１４ａと、所定の断層面ＦＰにおける第２位相コントラスト画像１４ｂとを、それぞれ個別に生成するように構成されている。また、画像処理部１６０は、所定の断層面ＦＰにおける第１位相コントラスト画像１４ａと、所定の断層面ＦＰにおける第２位相コントラスト画像１４ｂとを合成した画像を生成するように構成されていてもよい。
【０１４４】
次に、図２３を参照して、第３実施形態によるＸ線位相撮像システム３００による位相コントラスト画像１４（第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂ）を生成する処理の流れについて説明する。なお、上記第１および第２実施形態と同様の処理を行うステップについては、詳細な説明は省略する。
【０１４５】
ステップＳ１〜Ｓ３およびステップＳ１０において、画像処理部１６０は、それぞれの相対位置における複数の位置較正用画像１３を生成する。また、画像処理部１６０は、標識物Ｍの移動量ｄｍと指令値とに基づいて近似式（位置較正データ）を取得する。また、画像処理部１６０は、モアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得する。また、画像処理部１６０は、移動機構５によってＸ方向における複数の相対位置で複数の画像１０を取得する。移動機構５は、被写体Ｔをｘ０〜ｘｉの各相対位置に移動させる。
【０１４６】
次に、ステップＳ１１において、位置情報取得部１７１が、断層位置を取得する。位置情報取得部１７１は、たとえばユーザにより設定された、ＳＯＤ（＝ｚ）、スライス厚ｄおよび断層位置番号ｊの各設定値を取得する。断層位置（ｚ＋ｊｄ）の取得処理は、ステップＳ１２の前であれば、どのタイミングで実施されてもよい。
【０１４７】
次に、ステップＳ１２において、画像処理部１６０は、被写体Ｔのうち、取得された断層位置（ｚ＋ｊｄ）により特定される断層面ＦＰ上の点を基準として、それぞれの相対位置で取得された各画像１０および位相情報１２の位置座標の座標変換を行う。これにより、画像処理部１６０は、断層面ＦＰ上の被写体Ｔを基準とする静止座標系に座標変換された、座標変換後の各被写体画像２１（図９参照）および位相情報２２（図９参照）を取得する。
【０１４８】
次に、ステップＳ１３において、画像処理部１６０は、座標変換後の各被写体画像２１および各位相情報２２に基づいて、断層面ＦＰにおける位相分布を取得する。すなわち、画像処理部１６０は、断層面ＦＰ上の被写体Ｔを基準とした静止座標系における、各画素（各位置座標）の強度信号曲線ＳＣ２（図１７参照）を生成する。
【０１４９】
ステップＳ１４において、画像処理部１６０は、生成した強度信号曲線ＳＣ２に基づいて、所定の断層面ＦＰにおける位相コントラスト画像１４（第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂ）を生成する。なお、画像処理部１６０は、位相コントラスト画像１４として、吸収像１５、位相微分像１６および暗視野像１７を生成してもよい。以上により、位相コントラスト画像１４の生成処理が完了する。
【０１５０】
なお、上記第１および第２実施形態と同様に、ステップＳ１およびステップＳ２の処理と、ステップＳ３における処理とは、どちらの処理を先に行ってもよい。また、位置較正データの取得処理は、複数の画像１０の座標変換を行う前であれば、どのタイミングで行ってもよい。また、モアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得する処理は、位相情報１２の座標変換の前であれば、いつ行ってもよい。
【０１５１】
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。
【０１５２】
（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。
【０１５３】
第３実施形態では、上記のように、画像化対象となる断層面ＦＰのＺ方向における断層位置を取得する位置情報取得部１７１をさらに備え、画像処理部１６０は、所定方向における撮像系９と被写体Ｔとの複数の相対位置で被写体Ｔを撮像した複数の画像１０と、取得された断層位置とに基づいて、断層面ＦＰにおける位相分布を取得することにより、断層面ＦＰにおける第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを生成するように構成されている。これにより、被写体Ｔのうちで、画像化したい内部構造が存在する断層面ＦＰのＺ方向の位置（断層位置）を位置情報取得部１７１によって取得することができる。そして、断層面ＦＰ上の点に対するＸ線の入射角は撮像系９と被写体Ｔとの相対位置によって決まるので、断層位置の情報と、画像１０が撮像された際の相対位置とにより、個々の画像１０における断層面ＦＰ上の点の位置が特定できる。これにより、画像処理部１６０により、得られた断層位置の情報と、複数の相対位置での各画像１０とに基づいて、断層位置によって示される特定の断層面ＦＰにおける位相分布が取得できる。その結果、位置情報取得部１７１により取得された断層位置の断層面ＦＰにおける位相分布から、その断層面ＦＰに含まれる内部構造について画像のぼけが抑制された位相コントラスト画像１４（断層画像）が得られる。これにより、厚みが大きい被写体Ｔであっても、内部構造の視認性の低下を抑制することができる。
【０１５４】
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。
【０１５５】
［第４実施形態］
次に、図２４および図２５を参照して、第４実施形態によるＸ線位相撮像システム４００（図２４参照）について説明する。被写体Ｔを、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２を通過させることにより撮像された画像１０に基づいて位相コントラスト画像１４を生成する上記第１および第２実施形態とは異なり、第４実施形態では、移動機構５は、第１格子群３および第２格子群４が配置されていない格子なし領域Ｒ３を被写体Ｔが通過するように被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させるように構成されている。なお、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。
【０１５６】
（Ｘ線位相撮像システムの構成）
まず、図２４を参照して、第４実施形態によるＸ線位相撮像システム４００の構成について説明する。
【０１５７】
第４実施形態では、Ｘ線位相撮像システム４００は、コリメータ５０および画像処理部２６０を備える点を除いて、上記第１実施形態と同様の構成である。移動機構５は、第１格子群３および第２格子群４が配置されていない格子なし領域Ｒ３を被写体Ｔが通過するように被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させるように構成されている。画像処理部２６０は、第１位相コントラスト画像１４ａ（第１位相微分像１６ａ）および第２位相コントラスト画像１４ｂ（第２位相微分像１６ｂ）と、格子なし領域Ｒ３を通過した際に取得された吸収像１５０（図２５参照）とを合成した第２合成画像２３を表示するように構成されている。
【０１５８】
コリメータ５０は、第１格子３０および第１格子４０と第２格子３１および第２格子４１との間に配置されている。コリメータ５０は、Ｘ線を遮蔽する遮蔽部材により構成されており、開閉自在に構成されたコリメータ孔５０ａおよび１７ｂが形成されている。コリメータ孔５０ａは、Ｘ線源１から照射されたＸ線の内、第１格子群３および第２格子群４を通過して検出器２に照射されるＸ線の照射範囲を調整することが可能である。コリメータ孔５０ｂは、第１格子群３および第２格子群４を通過せずに検出器２に照射されるＸ線の範囲を調整することが可能である。また、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２のＸ方向の大きさは、少なくともモアレ縞ＭＦ（図４参照）の１周期ｄ７分が写る大きさに調整する。格子なし領域Ｒ３は、格子が介在しない吸収像１５０（図２５（Ａ）参照）を撮像する領域であるため、格子なし領域Ｒ３のＸ方向の大きさは、モアレ縞ＭＦの１周期ｄ７分の大きさよりも小さくてもよい。
【０１５９】
図２４に示す例では、第１格子領域Ｒ１は、Ｘ線の光軸ＸＲａと、Ｘ線源１からコリメータ５０までのＸ線の照射範囲を示す直線ＸＲ１と、コリメータ５０から検出器２までのＸ線の照射範囲を示す直線ＸＲ３とによって形成される領域である。また、図２４に示す例では、第２格子領域Ｒ２は、Ｘ線の光軸ＸＲａと、Ｘ線源１からコリメータ５０までのＸ線の照射範囲を示す直線ＸＲ２と、コリメータ５０から検出器２までのＸ線の照射範囲を示す直線ＸＲ４とによって形成される領域である。また、図２４に示す例では、格子なし領域Ｒ３は、コリメータ５０から検出器２までのＸ線の照射範囲を示す直線ＸＲ４および直線ＸＲ５によって形成される領域である。
【０１６０】
図２５に示すように、第４実施形態では、画像処理部２６０は、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂと、吸収像１５０とを合成した第２合成画像２３を表示するように構成されている。なお、図２５（Ｂ）に示す例では、被写体Ｔの内部構造として、Ｙ方向に延びる内部構造ＩＳ１が描写された第１位相コントラスト画像１４ａを図示している。また、図２５（Ｃ）では、被写体Ｔの内部構造として、Ｘ方向に延びる内部構造ＩＳ２が描写された第２位相コントラスト画像１４ｂを図示している。内部構造ＩＳ１および内部構造ＩＳ２のＸ線の吸収量は、吸収像１５０においては描写されない程度の大きさである。
【０１６１】
第２合成画像２３は、吸収像１５０、第１位相コントラスト画像１４ａ（第１位相微分像１６ａ）および第２位相コントラスト画像１４ｂ（第２位相微分像１６ｂ）を合成することにより生成される。したがって、内部構造ＩＳ１によるＹ方向の感度と、内部構造ＩＳ２によるＸ方向の感度とを、１枚の第２合成画像２３内において把握することができる。
【０１６２】
次に、図２６を参照して、第４実施形態によるＸ線位相撮像システム４００において第２合成画像２３を生成する処理の流れについて説明する。
【０１６３】
ステップＳ１５において、制御部７は、位置較正データおよびモアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得する。ステップＳ１５における位置較正データおよびモアレ縞ＭＦの位相情報１２の取得処理は、上記第１実施形態におけるステップＳ１〜ステップＳ３の処理と同様であるため、詳しい説明を省略する。その後、処理は、ステップＳ１６へ進む。
【０１６４】
ステップＳ１６において、画像処理部２６０は、第１格子領域Ｒ１、第２格子領域Ｒ２および格子なし領域Ｒ３において、被写体Ｔを移動させながら撮像された複数の画像１０を取得する。その後、ステップＳ１７において、画像処理部２６０は、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２における複数の画像１０に基づいて、第１位相コントラスト画像１４ａ（第１位相微分像１６ａ）および第２位相コントラスト画像１４ｂ（第２位相微分像１６ｂ）を生成する。その後、処理は、ステップＳ１８へ進む。
【０１６５】
ステップＳ１８において、画像処理部２６０は、格子なし領域Ｒ３における画像１０に基づいて、吸収像１５０を生成する。その後、ステップＳ１９において、画像処理部２６０は、第１位相コントラスト画像１４ａ（第１位相微分像１６ａ）および第２位相コントラスト画像１４ｂ（第２位相微分像１６ｂ）と吸収像１５０とを合成した第２合成画像２３を生成し、処理を終了する。
【０１６６】
なお、ステップＳ１７の処理と、ステップＳ１８の処理とは、どちらの処理を先に行ってもよい。
【０１６７】
なお、第４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。
【０１６８】
（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。
【０１６９】
第４実施形態では、上記のように、移動機構５は、第１格子群３および第２格子群４が配置されていない格子なし領域Ｒ３を被写体Ｔが通過するように被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させるように構成されており、画像処理部２６０は、第１位相コントラスト画像１４ａ（第１位相微分像１６ａ）および第２位相コントラスト画像１４ｂ（第２位相微分像１６ｂ）と、格子なし領域Ｒ３を通過した際に取得された吸収像１５０とを合成した第２合成画像２３を表示するように構成されている。これにより、第１格子群３および第２格子群４を退避させて撮像したり、格子を備えていない別のイメージング装置を用いて撮像したりすることなく、格子を介在させない吸収像１５０と格子を用いた第１位相コントラスト画像１４ａ（第１位相微分像１６ａ）および第２位相コントラスト画像１４ｂ（第２位相微分像１６ｂ）とを生成することができる。格子なし領域Ｒ３に到達するＸ線は、格子を通過せずに検出器２に到達するので、格子によるＸ線の減衰、特に低エネルギー側によるＸ線の減衰を抑制することができる。その結果、第１格子領域Ｒ１および第２格子領域Ｒ２を通過して到達するＸ線によって生成された吸収像１５（図１２（Ａ）参照）と比較して、格子なし領域Ｒ３を通過して到達するＸ線によって生成された吸収像１５０のコントラストを向上させることができる。
【０１７０】
なお、第４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。
【０１７１】
（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、請求の範囲によって示され、さらに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。
【０１７２】
たとえば、上記第１、第２および第４実施形態では、Ｚ方向が水平方向であり、撮像系９が水平方向に沿って配置され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、図２７に示すＸ線位相撮像システム５００のように、Ｚ方向が垂直方向であり、撮像系９は、垂直方向に沿って配置されていてもよい。
【０１７３】
また、上記第１〜第４実施形態では、各格子が平板状であ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、撮像する被写体Ｔが大きい場合、照射するＸ線の範囲も大きくなり、面積の大きい格子を用いる必要がある。Ｘ線の照射範囲が大きくなると、格子に対して斜め方向からＸ線が入射する場合がある。この場合、各スリットおよび各Ｘ線透過部に対しても斜め方向から入射するため、各Ｘ線吸収部などにおいて意図しない吸収が生じるため、検出器２に到達するＸ線の線量が低下し、位相コントラスト画像１４のコントラストの低下などが生じる。そこで、図２８に示すＸ線位相撮像システム６００のように、格子を湾曲させてもよい。図２８に示す例では、第２格子群４の格子を湾曲させる例を示している。格子の大きさに応じて、第１格子４０のみを湾曲させてもよい。また、第１格子群３の各格子を湾曲させてもよい。また、第１格子群３の格子を湾曲させてもよい。
【０１７４】
また、上記第１〜第４実施形態では、Ｘ線位相撮像システム１００（２００、３００、４００）が第１格子３０および第１格子４０を備える構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性が第２格子３１および第２格子４１の自己像を形成することができるほど十分に高い場合は、第１格子３０および第１格子４０を設けなくてもよい。
【０１７５】
また、上記第１〜第４実施形態では、位相情報１２を取得する際に、格子移動機構８が、第２格子３１および第２格子４１を移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。移動させる格子はいずれの格子であってもよい。
【０１７６】
また、上記第２実施形態では、第１撮像位置〜第６撮像位置の６か所に被写体Ｔ（標識物Ｍ）を移動させながら撮像する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。強度信号曲線ＳＣ２を取得することができれば、被写体Ｔ（標識物Ｍ）を配置する位置は、６か所より少なくてもよいし、多くてもよい。
【０１７７】
また、上記第２実施形態では、標識物Ｍの移動量ｄｍと同一の移動量ｄｔによって被写体Ｔを移動させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。被写体Ｔの移動量ｄｔと、標識物Ｍの移動量ｄｍとは、同一でなくてもよい。
【０１７８】
また、上記第１〜第４実施形態では、第２格子３１および第２格子４１と第３格子３２および第３格子４２との間において被写体Ｔ（標識物Ｍ）を移動させ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、第１格子３０および第１格子４０と第２格子３１および第２格子４１との間において被写体Ｔ（標識物Ｍ）を移動させるように構成されていてもよい。
【０１７９】
また、上記第１〜第４実施形態では、指令値と移動量ｄｍとに基づく近似式を取得することにより位置較正データを作成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。各画像１０における画素の位置を取得することができれば、位置較正データはどのようにして生成されてもよい。
【０１８０】
また、上記第１および第２実施形態では、画像処理部６（６０）が、第１位相微分像１６ａおよび第２位相微分像１６ｂから第１合成画像１９を生成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。画像処理部６（６０）は、第１格子領域Ｒ１において撮像された暗視野像１７と、第２格子領域Ｒ２において撮像された暗視野像１７とを用いて、第１合成画像１９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６（６０）は、第１位相微分像１６ａおよび第２位相微分像１６ｂと第１格子領域Ｒ１において撮像された暗視野像１７および第２格子領域Ｒ２において撮像された暗視野像１７とを組み合わせて合成することにより、第１合成画像１９を生成するように構成されていてもよい。
【０１８１】
また、上記第１および第２実施形態では、画像処理部６（６０）が、第１位相微分像１６ａおよび第２位相微分像１６ｂから第１合成画像１９を生成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６（６０）は、第１合成画像１９を生成せずに、第１位相微分像１６ａ（第１位相コントラスト画像１４ａ）および第２位相微分像１６ｂ（第２位相コントラスト画像１４ｂ）を生成するだけでもよい。
【０１８２】
また、上記第４実施形態では、画像処理部１６０が吸収像１５０と、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂとを合成した第２合成画像２３を生成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１６０は、吸収像１５０と、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂとを、外部の表示装置などに出力することにより、吸収像１５０と、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂとを並べて表示するように構成されていてもよい。
【０１８３】
また、上記第１〜第４実施形態では、位置較正データおよびモアレ縞ＭＦの位相情報１２の取得と、被写体Ｔを撮像とを続けて行う構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。位置較正データおよびモアレ縞ＭＦの位相情報１２を取得する処理をあらかじめ行い、記憶部などに記憶しておいてもよい。位置較正データおよびモアレ縞ＭＦの位相情報１２を記憶部に記憶しておく較正の場合、画像処理部６（６０、１６０、２６０）は、位相コントラスト画像１４を生成する際に、位置較正データおよびモアレ縞ＭＦの位相情報１２を記憶部から取得するように構成すればよい。
【０１８４】
また、上記第１〜第４実施形態では、移動機構５が被写体Ｔ（標識物Ｍ）をＸ２方向からＸ１方向へ移動させ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、移動機構５は、Ｘ１方向からＸ２方向へ被写体Ｔ（標識物Ｍ）を移動させるように構成されていてもよい。被写体Ｔ（標識物Ｍ）をモアレ縞ＭＦの周期方向に移動させることができれば、移動機構５は被写体Ｔ（標識物Ｍ）をどの様に移動させてもよい。
【０１８５】
また、上記第１〜第４実施形態では、撮像系９を固定し、移動機構５が被写体Ｔを移動させて撮像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、移動機構５は、被写体Ｔを固定して、撮像系９を移動させることにより、被写体Ｔと撮像系９とを相対移動させるように構成されていてもよい。また、標識物Ｍを固定し、撮像系９を移動させることによって、位置較正用データを取得するように構成されていてもよい。被写体Ｔ（標識物Ｍ）と撮像系９との相対位置が変化すればよいので、移動機構５は、被写体Ｔ（標識物Ｍ）と撮像系９とのうち、どちらを移動させてもよい。なお、第１〜第３実施形態において、移動機構５が撮像系９を移動させる場合、移動機構５を、格子とともに格子移動機構８を移動させるように構成すればよい。また、第４実施形態において、移動機構５が撮像系９を移動させる場合は、移動機構５を、撮像系９とともにコリメータ５０を移動させるように構成すればよい。
【０１８６】
また、上記第１および第２実施形態では、画像処理部６（６０）が上記式（４）によって、第１合成画像１９を生成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。画像処理部６（６０）は、上記式（４）を用いずに第１合成画像１９を生成するように構成されていてもよい。たとえば、画像処理部６（６０）は、第１位相コントラスト画像１４ａおよび第２位相コントラスト画像１４ｂを単純加算することにより、第１合成画像１９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６（６０）は、第１位相コントラスト画像１４ａの二乗和平方根および第２位相コントラスト画像１４ｂの二乗和平方根を取得することにより、第１合成画像１９を生成するように構成されていてもよい。
【０１８７】
また、上記第４実施形態では、Ｘ２方向からＸ１方向に向かう方向において、第２格子領域Ｒ２、第１格子領域Ｒ１および格子なし領域Ｒ３の順序で各領域が並ぶように、第１格子群３、第２格子群４およびコリメータ５０が配置する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。第１格子領域Ｒ１、第２格子領域Ｒ２および格子なし領域Ｒ３の順序はどのような順序であってもよい。なお、Ｘ方向において、第１格子群３を光軸ＸＲａから離れた位置に配置する場合、Ｘ線の照射方向に応じて第１格子群３を傾けて配置する必要があるため、第１格子群３は光軸ＸＲａに近い位置（Ｘ線源１の正面）に配置することが好ましい。
【符号の説明】
【０１８８】
１  Ｘ線源
２  検出器
３  第１格子群
４  第２格子群
５  移動機構
６、６０、１６０、２６０  画像処理部
７、７０、１７０  制御部
８  格子移動機構
９  撮像系
１０、２１  画像（被写体と撮像系とを相対移動させながら撮像した複数の画像）
１２、２２  位相情報
１３  位置較正用画像
１４  位相コントラスト画像
１４ａ  第１位相コントラスト画像
１４ｂ  第２位相コントラスト画像
１５  吸収像（位相コントラスト画像）
１６  位相微分像（位相コントラスト画像）
１７  暗視野像（位相コントラスト画像）
１８  位相像
１９  第１合成画像
２３  第２合成画像
３０  第１格子（第１格子群）
３１  第２格子（第１格子群）
３２  第３格子（第１格子群）
４０  第１格子（第２格子群）
４１  第２格子（第２格子群）
４２  第３格子（第２格子群）
７１  位置情報取得部
１００、２００、３００、４００、５００、６００  Ｘ線位相撮像システム
ＦＰ  画像化対象となる断層面
Ｍ  標識物
ＭＦ  モアレ縞
Ｒ１  第１格子領域
Ｒ２  第２格子領域
Ｒ３  格子なし領域
Ｔ  被写体
【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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【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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