(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配置され、前記Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
被写体または前記Ｘ線源と前記検出器と複数の前記格子とによって構成される撮像系を複数の前記格子の格子が延びる方向に沿って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、
前記画像処理部は、
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行うことにより、前記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、Ｘ線イメージング装置。
【請求項２】
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１に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項３】
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２に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項４】
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３に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、複数の前記画像における被写体の同一位置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画素値の強度信号曲線に基づいて、前記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３に記載のＸ線イメージング装置。
【請求項６】
前記移動機構は、被写体を撮像する際に、被写体または前記撮像系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、取得した連続的な画像に基づいて、前記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線イメージング装置。
【請求項７】
前記検出器は、前記第１格子を通過して到達したＸ線を検出する第１検出領域と、前記第１格子を通過せずに到達したＸ線を検出する第２検出領域とを含み、
前記移動機構は、被写体が前記第１検出領域および前記第２検出領域をそれぞれ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検出領域において取得された複数の第１画像に基づいて、前記位相コントラスト画像を生成するとともに、前記第２検出領域において取得された複数の第２画像に基づいて、吸収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線イメージング装置。
【請求項８】
前記画像処理部は、前記位相コントラスト画像と、前記吸収像とを合成した合成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線イメージング装置。
【請求項９】
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、被写体を移動させながら撮像するＸ線イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体を移動させながら撮像するＸ線イメージング装置が知られている。このようなＸ線イメージング装置は、たとえば、特開２０１７−４４６０３号公報に開示されている。【０００３】
近年、生体軟組織や高分子材料などの物質を対象としたＸ線イメージング装置のニーズがある。生体軟組織や高分子材料などは、Ｘ線の吸収が少ないため、Ｘ線の吸収量のコントラストに基づいて画像化する従来のＸ線撮像では、コントラストの高い画像を得ることが難しい。Ｘ線の吸収が少ない生体軟組織や高分子材料などを撮像する手法として、縞走査法という手法が知られている。縞走査法とは、複数の格子のうちのいずれかを、所定のピッチで並進させながら撮像し、画素ごとに検出されたＸ線強度に基づいて強度信号曲線を作成し、作成した強度信号曲線に基づいて画像化する方法である。【０００４】
従来の縞走査法では、格子を並進移動させながら撮像するため、視野サイズが格子の大きさに限られるという不都合がある。また、縞走査法に用いる格子は、格子の周期が狭くかつ高アスペクト比の格子であるため、面積の大きい単一の格子を精度よく作成することが難しい。面積の大きい格子を得る方法としては、複数の格子を貼り合せて大面積化することが考えられるが、格子を貼り合せた境界部分においてアーチファクトが生じるという不都合がある。また、従来の縞走査法では、補正用画像を撮像するために、ユーザが被写体を取り除く必要があるため、被写体の撮像と補正用画像の撮像との間隔が長くなりやすい。被写体の撮像と補正用画像の撮像との間隔が長くなると、Ｘ線源などからの熱に起因して、格子の熱変動が生じる。格子に熱変動が生じると、被写体の撮像時と補正用画像の撮像時とにおいて、撮像条件が変化し、補正時に劣化が生じるという不都合がある。また、従来の縞走査法によって被写体を移動させながら撮像する際には、被写体を移動させる時間が無駄な時間となり、全体として撮像時間が増加するため、被ばく量が増加するという不都合がある。【０００５】
そこで、上記の不都合を解決するために、特開２０１７−４４６０３号公報に開示されているＸ線イメージング装置は、被写体を移動させながら撮像するように構成されている。具体的には、特開２０１７−４４６０３号公報に開示されているＸ線イメージング装置は、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線イメージング装置は、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。【０００６】
特開２０１７−４４６０３号公報では、画素演算部は、複数の画像に写る被写体の同一の画素が、モアレ縞の１周期分の領域を６個に領域分割した領域のうち、どの領域に属するかを判定するように構成されている。また、画素演算部は、被写体の同一の画素が属する領域において、各領域に属する画素の画素値の平均値を取得するように構成されている。画像演算部は、画素演算部が取得した画素値の平均値を用いて位相コントラスト画像を生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
しかしながら、特開２０１７−４４６０３号公報では、各領域に含まれる画素の画素値の平均値を用いて位相コントラスト画像を生成しているため、各画像中における個々の画素の画素値と、位相コントラスト画像の生成に用いる画素値（平均値）とに誤差が生じる。そのため、得られる位相コントラスト画像の画質が劣化するという問題点がある。【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、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】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線イメージング装置は、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配置され、Ｘ線源からＸ線が照射される第１格子と、第１格子からのＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、被写体またはＸ線源と検出器と複数の格子とによって構成される撮像系を複数の格子の格子が延びる方向に沿って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、画像処理部は、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行うことにより、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。【００１１】
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、画像処理部は、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において、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行うことにより、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。これにより、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、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、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。【００１２】
また、たとえば、補正用画像として、被写体を配置せずに撮像する場合でも、被写体と撮像系とを相対移動させることが可能であるため、被写体と撮像系との相対移動前または相対移動後において、被写体を撮像領域以外の位置に配置することができる。そのため、格子を移動させる従来の縞走査法のように、補正用画像を撮像するために、ユーザが被写体を撮像領域から取り除く必要がないので、従来の縞走査法と比較して、位相コントラスト画像の撮像と補正用画像の撮像との時間間隔を短縮することができる。その結果、各撮影間における撮像条件が変化することを抑制することが可能となるので、補正後の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。また、たとえば、被写体の移動方向における大きさが、被写体の移動方向における格子の大きさよりも大きい被写体を撮像したい場合、従来の縞走査法では、第２格子の面積を大きくする必要がある。縞走査法に用いる第２格子は、峡ピッチかつ高アスペクト比である必要があるため、単一の格子で、かつ、面積の大きい第２格子を製造することが難しい。そこで、たとえば、格子を貼り合せることにより大面積化することができるが、貼り合せの境界面においてアーチファクトが生じる。これに対して、本発明では、上記のように構成することにより、被写体を移動させながら撮像することが可能となるので、大面積化した格子を用いることなく、被写体の全体を撮像することができる。その結果、たとえば、格子を貼り合せることによって大面積化した格子を用いる場合に生じるアーチファクトが生じ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線イメージング装置において、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。【００１４】
この場合、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。【００１５】
上記位置較正データが、移動機構に入力される移動量に関する指令値と、位置較正用画像中における標識物の移動量とに基づいて作成される構成において、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または撮像系を移動させた場合でも、被写体または撮像系の移動量を取得することができる。【００１６】
上記位置較正データが、移動機構に入力される移動量に関する指令値と、位置較正用画像中における標識物の移動量とに基づいて作成される構成において、好ましくは、画像処理部は、複数の画像における被写体の同一位置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画素値の強度信号曲線に基づいて、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、複数の画像における被写体の同一位置の各画素の位相値と各画素値とが１対１で対応しているので、位相値と画素値の平均値とを用いる場合と比較して、強度信号曲線の誤差を低減することができる。その結果、得られる位相コントラスト画像に誤差が生じることをより一層低減することができる。【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、移動機構は、被写体を撮像する際に、被写体または撮像系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、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、連続的な位相コントラスト画像を生成する際に、たとえば、被写体または撮像系の移動と撮像とを繰り返すことにより連続的な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、被写体または撮像系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。【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、検出器は、第１格子を通過して到達したＸ線を検出する第１検出領域と、第１格子を通過せずに到達したＸ線を検出する第２検出領域とを含み、移動機構は、被写体が第１検出領域および第２検出領域をそれぞれ通過するように被写体と撮像系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検出領域において取得された複数の第１画像に基づいて、位相コントラスト画像を生成するとともに、第２検出領域において取得された複数の第２画像に基づいて、吸収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、複数の格子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位相コントラスト画像とを生成することができる。第２検出領域に到達する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検出領域に到達するＸ線によって生成された吸収像と比較して、第２検出領域に到達する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。【００１９】
この場合、好ましくは、画像処理部は、位相コントラスト画像と、吸収像とを合成した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２検出領域において検出されたＸ線によって生成された高コントラストの吸収像と、位相コントラスト画像とを合成した合成画像を取得することができる。その結果、吸収像のコントラストを向上させることが可能となるので、合成画像の画質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、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線源の焦点径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。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、上記のように、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】第１実施形態によるＸ線イメージング装置の全体構成を示した模式図である。
【図２】第１実施形態によるＸ線イメージング装置における、複数の格子の配置および構造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線イメージング装置が撮像する複数の画像の模式図である。
【図５】第１実施形態によるＸ線イメージング装置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線イメージング装置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】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９】モアレ縞の位相情報の位置合わせを説明するための模式図である。
【図１０】第１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１１】第１実施形態による画像処理部が生成する位相コントラスト画像の模式図である。
【図１２】第１実施形態によるＸ線イメージング装置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１３】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１４】第２実施形態によるＸ線イメージング装置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１５】第３実施形態によるＸ線イメージング装置が撮像する複数の位置較正用画像の模式図である。
【図１６】第３実施形態によるＸ線イメージング装置が撮像する被写体を説明するための模式図である。
【図１７】第３実施形態による画像処理部が生成する複数の第１画像およびそれらを合成した暗視野像の模式図である。
【図１８】第３実施形態による画像処理部が生成する複数の第２画像およびそれらを合成した吸収像の模式図である。
【図１９】第１実施形態による画像処理部が生成する吸収像、暗視野像およびそれらを合成した合成画像の模式図である。
【図２０】第３実施形態によるＸ線イメージング装置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。
【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１１を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置１００の構成、およびＸ線イメージング装置１００が位相コントラスト画像１６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、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、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】
図１は、Ｘ線イメージング装置１００をＹ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、第３格子４と、検出器５と、画像処理部６と、制御部７と、移動機構８と、格子移動機構９とを備えている。なお、本明細書において、Ｘ線源１から第１格子２に向かう方向をＺ２方向、その逆方向の方向をＺ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＸ方向とし、上方向をＸ１方向、下方向をＸ２方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＹ方向とし、図１の紙面の奥に向かう方向をＹ２方向、図１の紙面の手前側に向かう方向をＹ１方向とする。また、第１実施形態において撮像する被写体Ｔは、Ｘ方向の大きさｗ１が、第２格子３のＸ方向の幅ｗ２よりも小さい場合の例である。
【００２８】
Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させる。Ｘ線源１は、発生させたＸ線をＺ２方向に向けて照射するように構成されている。
【００２９】
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の自己像を形成するために設けられている。可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。
【００３０】
第２格子３は、第１格子２と検出器５との間に配置されており、第１格子２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子３は、第１格子２から所定のタルボ距離だけ離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像と干渉して、モアレ縞３０（図４参照）を形成する。
【００３１】
第３格子４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。
【００３２】
検出器５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５は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器５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５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。
【００３３】
画像処理部６は、検出器５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１６を（図１１参照）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。
【００３４】
制御部７は、移動機構８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９を制御して、第１格子２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９を制御して第１格子２の位置を調整することにより、モアレ縞３０（図４参照）を、検出器５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。
【００３５】
移動機構８は、制御部７の制御の下、被写体ＴまたはＸ線源１と検出器５と複数の格子とによって構成される撮像系４０をＸ方向に移動させるように構成されている。図１に示す例では、移動機構８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４０とを相対移動させるように構成されている。移動機構８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。
【００３６】
格子移動機構９は、制御部７の制御の下、第１格子２を移動可能に構成されている。また、格子移動機構９は、制御部７の制御の下、第１格子２の位置を調整することにより、モアレ縞３０（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９が格子を移動させる詳細な構成については後述する。また、格子移動機構９は、第１格子２を保持している。
【００３７】
（各格子の構造）
次に、図２を参照して、第１格子２、第２格子３、および、第３格子４の構造について説明する。
【００３８】
図２に示すように、第１格子２は、複数のスリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂを有している。各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂは、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列されている。各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第１格子２は、いわゆる位相格子である。
【００３９】
第２格子３は、複数のＸ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂを有する。各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂは、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２で配列されている。各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第２格子３は、いわゆる、吸収格子である。第１格子２、第２格子３はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット２ａおよびＸ線透過部３ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３ｂはＸ線を遮蔽する。また、Ｘ線位相変化部２ｂはスリット２ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。
【００４０】
第３格子４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４ａおよびＸ線吸収部４ｂを有している。各スリット４ａおよびＸ線吸収部４ｂ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４ａおよびＸ線吸収部４ｂ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４は、各スリット４ａを通過したＸ線を、各スリット４ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。
【００４１】
（格子移動機構）
図３に示すように、格子移動機構９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１格子２を移動可能に構成されている。具体的には、格子移動機構９は、Ｘ方向直動機構９０と、Ｙ方向直動機構９１と、Ｚ方向直動機構９２と、直動機構接続部９３と、ステージ支持部駆動部９４と、ステージ支持部９５と、ステージ駆動部９６と、ステージ９７とを含む。Ｘ方向直動機構９０は、Ｘ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構９０は、たとえば、モータなどを含む。Ｙ方向直動機構９１は、Ｙ方向に移動可能に構成されている。Ｙ方向直動機構９１は、たとえば、モータなどを含む。Ｚ方向直動機構９２は、Ｚ方向に移動可能に構成されている。Ｚ方向直動機構９２は、たとえば、モータなどを含む。
【００４２】
格子移動機構９は、Ｘ方向直動機構９０の動作により、第１格子２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９は、Ｙ方向直動機構９１の動作により、第１格子２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９は、Ｚ方向直動機構９２の動作により、第１格子２をＺ方向に移動させるように構成されている。
【００４３】
ステージ支持部９５は、ステージ９７を下方（Ｙ１方向）から支持している。ステージ駆動部９６は、ステージ９７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９７は、底部がステージ支持部９５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９４は、ステージ支持部９５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９５は底部が直動機構接続部９３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９３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９０に設けられている。したがって、格子移動機構９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。
【００４４】
（位相コントラスト画像の生成）
次に、図４〜図１１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が位相コントラスト画像１６（図１１参照）を生成する構成について説明する。
【００４５】
第１実施形態では、Ｘ線イメージング装置１００は、被写体ＴをＸ方向に移動させながら撮像するように構成されている。また、第１実施形態では、Ｘ線イメージング装置１００は、予めモアレ縞３０を発生させた状態で撮像するように構成されている。図４に示す例は、移動機構８によって第１撮像位置〜第６撮像位置に被写体ＴをＸ方向に直線移動させながら撮像した複数の被写体画像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）へ移動する間の６か所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５の検出面上に配置されないため、撮像された被写体画像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４に示す例は、複数の被写体画像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、複数の被写体画像１０は、請求の範囲の「被写体を移動させながら撮像した複数の画像」の一例である。
【００４６】
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３０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。制御部７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８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８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８に入力されるパルス数である。なお、図４の第２撮像位置における被写体画像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８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３０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１６を生成することができる。なお、第１実施形態では、移動機構８によって、被写体Ｔを少なくともモアレ縞３０の1周期ｄ４分以上移動させる。
【００４７】
ここで、従来の縞走査法では、格子を格子方向の少なくとも垂直方向の成分について格子1周期分を分割した所定距離ずつ格子を並進移動させて撮像する。したがって、各画像における各画素のモアレ縞３０の位相値は、格子を移動させる距離によって決まるため、各画像における画素の画素値を取得することにより、位相コントラスト画像１６を生成することができる。
【００４８】
しかしながら、被写体Ｔをモアレ縞３０に対して移動させながら撮像する場合、各画像における画素の位相値を直接取得することはできない。そこで、第１実施形態では、画像処理部６は、モアレ縞３０の位相情報１２（図５参照）を取得するように構成されている。具体的には、Ｘ線イメージング装置１００は、格子移動機構９によって第１格子２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。モアレ縞画像１１は、第１格子２を並進移動させることによって検出器５の検出面上に発生させたモアレ縞３０を撮像したものであり、モアレ縞３０の画素値の明暗による縞模様を写した画像である。画像処理部６は、各モアレ縞画像１１に基づいて、モアレ縞３０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】
0006881682.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５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。
【００４９】
上記式（１）を用いると、モアレ縞３０の位相情報１２は、以下の式（２）によって表される。
【数２】
0006881682.tif 000003
ここで、φ（ｘ、ｙ）は、モアレ縞３０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３０の位相情報１２としてもよい。
【００５０】
モアレ縞３０の位相情報１２は、モアレ縞３０の位相値の変化が１周期ｄ４毎に繰り返された縞模様の画像である。具体的には、モアレ縞３０の位相情報１２は、モアレ縞３０の位相値の−πからπまでの変化を縞模様で図示した画像である。モアレ縞３０の位相情報１２は、範囲が２πであれば、−πからπの範囲でも０から２πの範囲でもよい。
【００５１】
第１実施形態では、画像処理部６は、被写体Ｔと撮像系４０とを相対移動させながら撮像した複数の被写体画像１０と、複数の被写体画像１０に生じたモアレ縞３０の位相情報１２とに基づいて、複数の被写体画像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３０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、複数の被写体画像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被写体画像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ことにより、位相コントラスト画像１６を生成するように構成されている。
【００５２】
第１実施形態では、画像処理部６は、位置較正データを作成し、作成した位置較正データを用いて複数の被写体画像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ように構成されている。
【００５３】
具体的には、画像処理部６は、標識物Ｍと撮像系４０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、複数の被写体画像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。
【００５４】
（位置較正データの作成）
図６は、移動機構８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。
【００５５】
位置較正データは、移動機構８によって標識物Ｍと撮像系４０とを相対移動させる際に移動機構８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４０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。
【００５６】
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３１である。制御部７は、グラフ３１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。
【００５７】
第１実施形態では、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】
0006881682.tif 000004
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８に入力される指令値（パルス数）である。
【００５８】
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被写体画像１０における位置を取得し、各被写体画像１０における画素の位置合わせを行う。図８は、位置合わせを行った各被写体画像１４の模式図である。なお、被写体画像１４は、請求の範囲の「被写体を移動させながら撮像した複数の画像」の一例である。
【００５９】
図８に示す例は、第１撮像位置〜第６撮像位置における各被写体画像１０を、第２撮像位置における被写体Ｔが静止するように位置合わせを行った被写体画像１４である。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１４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１４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３０が移動していることがわかる。
【００６０】
第１実施形態では、画像処理部６は、位置合わせ後の各被写体画像１４の各画素におけるモアレ縞３０の位相値を取得するために、モアレ縞３０の位相情報１２についても、位置較正データを用いて位置合わせを行う。モアレ縞３０の位相情報１２についても、被写体Ｔが静止するような画像に変換した際の処理と同じ変換処理を行うことにより、各撮像位置における位相情報１２の位置を合わせる。
【００６１】
図９に示す例は、図５に示すモアレ縞３０の位相情報１２を、位置較正データを用いて位置合わせを行った後の位相情報１５である。図９に示す例では、位置合わせ後の各被写体画像１４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１５におけるモアレ縞３０の位相値の位置とは１対１の関係で対応付いている。したがって、画像処理部６は、位置合わせ後の各被写体画像１４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３２（図１０参照）を取得することができる。
【００６２】
図１０に示す強度信号曲線３２は、横軸が位相値であり、縦軸が画素値である。画像処理部６は、位置合わせ後の各被写体画像１４と、位相情報１５とを用いて、複数の被写体画像１４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３２を取得する。図１０に示す例は、複数の被写体画像１４の各画素Ｑにおける画素値と、複数の位相情報１５における被写体画像１４の画素Ｑに対応する各点Ｕの位相値とに基づくプロットｐｂを取得し、正弦波によってフィッティングすることにより得られた強度信号曲線３２の例である。なお、図８に示した空白の領域Ｅについてはモアレ縞３０の位相情報１２もないので、図１０においてサンプリングはしない。画像処理部６は、取得した強度信号曲線３２に基づいて、位相コントラスト画像１６を生成するように構成されている。
【００６３】
図１１は、位相コントラスト画像１６の模式図である。第１実施形態では、画像処理部６は、強度信号曲線３２に基づいて、吸収像１６ａと、位相微分像１６ｂと、暗視野像１６ｃとを生成する。吸収像１６ａと、位相微分像１６ｂと、暗視野像１６ｃ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。
【００６４】
次に、図１２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による位相コントラスト画像１６を生成する処理の流れについて説明する。
【００６５】
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８によって標識物Ｍを第１撮像位置〜第６撮像位置に移動させながら、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。
【００６６】
次に、ステップＳ３において、画像処理部６は、モアレ縞３０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、移動機構８によって被写体Ｔと撮像系４０とを相対移動させながら、複数の被写体画像１０を取得する。なお、第１実施形態では、移動機構８は、被写体Ｔを第１撮像位置〜第６撮像位置に移動させる。その後、処理はステップＳ５へ進む。
【００６７】
次に、ステップＳ５において、画像処理部６は、複数の被写体画像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い、複数の被写体画像１４を取得する。その後、処理はステップＳ６へ進む。
【００６８】
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、複数の位相情報１５を取得する。その後、ステップＳ７において、画像処理部６は、複数の被写体画像１４における被写体Ｔの画素と、モアレ縞３０の位相値とを対応付ける。次に、ステップＳ８において、画像処理部６は、強度信号曲線３２に基づいて、位相コントラスト画像１６を生成し、処理を終了する。
【００６９】
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３０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、複数の被写体画像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３０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。
【００７０】
（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。
【００７１】
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から照射されたＸ線を検出する検出器５と、Ｘ線源１と検出器５との間に配置され、Ｘ線源１からＸ線が照射される第１格子２と、第１格子２からのＸ線が照射される第２格子３とを含む複数の格子と、被写体Ｔを複数の格子の格子が延びる方向（Ｘ方向）に沿って移動させる移動機構８と、検出器５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１６を生成する画像処理部６と、を備え、画像処理部６は、被写体Ｔと撮像系４０とを相対移動させながら撮像した複数の被写体画像１０と、複数の被写体画像１０に生じたモアレ縞３０の位相情報１２と、に基づいて、複数の被写体画像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３０の位相値とを対応付けるとともに、複数の被写体画像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、に基づいて複数の被写体画像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ことにより、位相コントラスト画像１６を生成するように構成されている。
【００７２】
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位相コントラスト画像１６を生成することができる。したがって、モアレ縞３０の1周期ｄ４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位相コントラスト画像１６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位相コントラスト画像１６を生成することができる。その結果、位相コントラスト画像１６の生成に用いる画素値に誤差が生じることに起因して位相コントラスト画像１６の画質が劣化することを抑制することができる。
【００７３】
また、たとえば、補正用画像として、被写体Ｔを配置せずに撮像する場合でも、被写体Ｔと撮像系４０とを相対移動させることが可能であるため、被写体Ｔと撮像系４０との相対移動前または相対移動後には、被写体Ｔを撮像領域以外の位置に配置することができる。そのため、格子を移動させる従来の縞走査法のように、補正用画像を撮像するために、ユーザが被写体Ｔを撮像領域から取り除く必要がないので、従来の縞走査法と比較して、位相コントラスト画像１６の撮像と補正用画像の撮像との時間間隔を短縮することができる。その結果、各撮影間における撮像条件が変化することを抑制することが可能となるので、補正後の位相コントラスト画像１６の画質が劣化することを抑制することができる。また、たとえば、被写体Ｔの移動方向（Ｘ方向）における大きさｗ１が、被写体Ｔの移動方向（Ｘ方向）における格子の大きさｗ２よりも大きい被写体Ｔを撮像したい場合、従来の縞走査法では、第２格子３の大きさを大きくする必要がある。縞走査法に用いる第２格子３は、峡ピッチかつ高アスペクト比である必要があるため、単一の格子で、かつ面積の大きい第２格子３を製造することが難しい。そこで、たとえば、格子を貼り合せることにより大面積化することができるが、貼り合せの境界面においてアーチファクトが生じる。これに対して、本実施形態では、上記のように構成することにより、被写体Ｔを移動させながら撮像することが可能となるので、大面積化した格子を用いることなく、被写体Ｔの全体を撮像することができる。その結果、たとえば、格子を貼り合せることによって大面積化した格子を用いる場合に生じるアーチファクトが生じることを抑制することができる。
【００７４】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、標識物Ｍと撮像系４０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、複数の被写体画像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って、被写体Ｔの同一位置の画素の各被写体画像１０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ｄｔ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ｄｔ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ｄｔを取得することが可能となるので、複数の被写体画像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。
【００７５】
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８によって標識物Ｍと撮像系４０とを相対移動させる際に移動機構８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４０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の移動量ｄｍとに基づいて作成される。これにより、移動機構８に入力される移動量に関する指令値と、標識物Ｍ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を取得することができる。その結果、複数の被写体画像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１６の画質が劣化することをより抑制することができる。
【００７６】
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って、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に関する指令値と標識物Ｍ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ｄｔを取得することができる。
【００７７】
また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６は、複数の被写体画像１０における被写体Ｔの同一位置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画素値の強度信号曲線３２に基づいて、位相コントラスト画像１６を生成するように構成されている。これにより、複数の被写体画像１０における被写体Ｔの同一位置の各画素の位相値と各画素値とが１対１で対応しているので、位相値と画素値の平均値とを用いる場合と比較して、強度信号曲線３２の誤差を低減することができる。その結果、得られる位相コントラスト画像１６に誤差が生じることをより一層低減することができる。
【００７８】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の格子は、Ｘ線源１と第１格子２との間に配置された第３格子４をさらに含んでいる。これにより、第３格子４によってＸ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることができる。その結果、Ｘ線源１の焦点径に依存することなく第１格子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。
【００７９】
［第２実施形態］
次に、図１および図１３を参照して、第２実施形態によるＸ線イメージング装置２００（図１参照）について説明する。被写体Ｔを第１撮像位置〜第６撮像位置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８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。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。
【００８０】
（Ｘ線イメージング装置の構成）
まず、図１を参照して、第２実施形態によるＸ線イメージング装置２００の構成について説明する。
【００８１】
第２実施形態では、移動機構８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。また、画像処理部６は、取得した連続的な被写体画像１０に基づいて、位相コントラスト画像１６を生成するように構成されている。すなわち、第２実施形態では、被写体画像１０は、所定のフレームレート（時間間隔）で被写体画像１０を連続的に撮像した動画像として取得される。
【００８２】
第２実施形態では、被写体画像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（４）を取得する。
【数４】
0006881682.tif 000005
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８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。
【００８３】
第２実施形態では、動画像として取得された被写体画像１０を位置較正データ用いて位置合わせを行うとともに、位相情報１２についても位置較正データを用いて位置合わせを行う。画像処理部６は、第１実施形態と同様に、位置合わせ後の各被写体画像１４の画素と、位置合わせ後の位相情報１５とに基づいて、被写体画像１４の各画素の画素値と、モアレ縞３０の位相値とを対応付けて、図１３に示す強度信号曲線３３を取得する。強度信号曲線３３は、第１実施形態における強度信号曲線３２と同様に、横軸が位相値であり、縦軸が画素値である。第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、画像処理部６は、強度信号曲線３３に基づいて、位相コントラスト画像１６を生成する。
【００８４】
次に、図１４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による位相コントラスト画像１６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。
【００８５】
ステップＳ１〜ステップＳ３において、制御部７は、位置較正データおよびモアレ縞３０の位相情報１２を取得する。その後、処理は、ステップＳ９に進む。
【００８６】
ステップＳ９において、制御部７は、移動機構８によって被写体Ｔを連続的に移動させながら、複数の被写体画像１０を取得する。
【００８７】
その後、処理は、ステップＳ５〜ステップＳ８と進み、画像処理部６は、位相コントラスト画像１６を生成し、処理を終了する。
【００８８】
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。
【００８９】
（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。
【００９０】
第２実施形態では、上記のように、移動機構８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、取得した連続的な被写体画像１０に基づいて、位相コントラスト画像１６を生成するように構成されている。これにより、連続的な位相コントラスト画像１６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位相コントラスト画像１６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、連続的な位相コントラスト画像１６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。
【００９１】
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。
【００９２】
［第３実施形態］
次に、図１５〜図１９を参照して、第３実施形態によるＸ線イメージング装置３００（図１５参照）について説明する。被写体Ｔを、第１格子２を通過したＸ線が照射される領域を通過させることにより撮像された被写体画像１０に基づいて位相コントラスト画像１６を生成する第１および第２実施形態とは異なり、第３実施形態では、検出器５は、第１格子２を通過して到達したＸ線を検出する第１検出領域Ｒ１（図１５参照）と、第１格子２を通過せずに到達したＸ線を検出する第２検出領域Ｒ２（図１５参照）とを含み、移動機構８は、被写体Ｔが第１検出領域Ｒ１および第２検出領域Ｒ２をそれぞれ通過するように被写体Ｔと撮像系４０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。
【００９３】
（Ｘ線イメージング装置の構成）
まず、図１５を参照して、第３実施形態によるＸ線イメージング装置３００の構成について説明する。
【００９４】
第３実施形態では、検出器５は、第１格子２を通過して到達したＸ線を検出する第１検出領域Ｒ１と、第１格子２を通過せずに到達したＸ線を検出する第２検出領域Ｒ２とを含み、移動機構８は、被写体Ｔが第１検出領域Ｒ１および第２検出領域Ｒ２を通過するように被写体Ｔと撮像系４０とを相対移動させるように構成されている。また、第３実施形態では、Ｘ線イメージング装置３００は、コリメータ１７を含む。コリメータ１７は、第３格子４と第１格子２との間に配置されている。コリメータ１７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１７ａおよび１７ｂが形成されている。コリメータ孔１７ａは、Ｘ線源１から照射されたＸ線の内、第１格子２を通過して検出器５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１７ｂは、第１格子２を通過せずに検出器５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検出領域Ｒ１のＸ方向の大きさは、少なくともモアレ縞３０（図４参照）の１周期ｄ４分が写る大きさに調整する。第２検出領域Ｒ２は、格子が介在しない吸収像２１（図１８参照）を撮像する領域であるため、第２検出領域Ｒ２のＸ方向の大きさは、モアレ縞３０の１周期ｄ４分の大きさよりも小さくてもよい。
【００９５】
図１６は、第３実施形態におけるＸ線イメージング装置３００が撮像する被写体ＴをＺ方向から見た模式図である。第３実施形態において撮像する被写体Ｔは、Ｘ方向の大きさｗ１が、第２格子３のＸ方向の幅ｗ２よりも大きい場合の例である。また、被写体Ｔは、第１内部構造Ｔ１、第２内部構造Ｔ２および第３内部構造Ｔ３を含んでいる。第１内部構造Ｔ１は、第２内部構造Ｔ２および第３内部構造Ｔ３と比較して、Ｘ線の吸収量が多い内部構造である。また、第２内部構造Ｔ２および第３内部構造Ｔ３のＸ線の吸収量は、吸収像においては描写されない程度の大きさである。また、第２内部構造Ｔ２および第３内部構造Ｔ３は、第１内部構造Ｔ１と比較して、Ｘ線を散乱させやすい内部構造である。また、第１内部構造Ｔ１のＸ線の散乱量は、暗視野像において描写されない程度の大きさである。
【００９６】
第３実施形態では、被写体ＴのＸ方向の大きさｗ１が第２格子３の幅ｗ２よりも大きいので、１枚の画像において被写体ＴのＸ方向の全体を画像化することができない。そこで、第３実施形態では、画像処理部６は、第１検出領域Ｒ１において取得された複数の第１画像１８に基づいて、位相コントラスト画像１６を生成するとともに、第２検出領域Ｒ２において取得された複数の第２画像２０に基づいて、吸収像２１を生成するように構成されている。
【００９７】
図１７は、画像処理部６が取得する第１画像１８および生成する位相コントラスト画像１６の模式図である。
【００９８】
図１７に示すように、第３実施形態では、画像処理部６は、被写体ＴをＸ方向に移動させながら撮像された複数の第１画像１８を取得する。第１画像１８は、上記第１実施形態において画像処理部６が生成した暗視野像１６ｃと同様の手法で取得された暗視野像である。画像処理部６は、複数の第１画像１８に基づいて、暗視野像１９を生成する。第３実施形態では、第２内部構造Ｔ２および第３内部構造Ｔ３は、第１内部構造Ｔ１と比較して、Ｘ線を散乱させやすい内部構造であるため、暗視野像１９において、第２内部構造Ｔ２および第３内部構造Ｔ３を確認することができる。
【００９９】
図１８は、画像処理部６が取得する第２画像２０および生成する吸収像２１の模式図である。第３実施形態では、画像処理部６は、被写体ＴをＸ方向に移動させながら撮像された複数の第２画像２０を取得する。画像処理部６は、取得した複数の第２画像２０に基づいて、吸収像２１を生成する。第３実施形態では、第１内部構造Ｔ１は、第２内部構造Ｔ２および第３内部構造Ｔ３と比較して、Ｘ線の吸収量が多い内部構造であるため、吸収像２１において、第１内部構造Ｔ１を確認することができる。
【０１００】
また、第３実施形態では、画像処理部６は、暗視野像１９と、吸収像２１とを合成した合成画像２２を生成するように構成されている。
【０１０１】
図１９は、第３実施形態における画像処理部６が生成する暗視野像１９、吸収像２１および暗視野像１９と吸収像２１とを合成した合成画像２２の模式図である。
【０１０２】
図１９に示すように、合成画像２２においては、暗視野像１９において確認することができる第２内部構造Ｔ２および第３内部構造Ｔ３と、吸収像２１において確認することができる第１内部構造Ｔ１とを、同時に（単一画像で）確認することができる。
【０１０３】
次に、図２０を参照して、第３実施形態によるＸ線イメージング装置３００において合成画像２２を生成する処理の流れについて説明する。
【０１０４】
ステップＳ１０において、制御部７は、位置較正データおよびモアレ縞３０の位相情報１２を取得する。ステップＳ１０における位置較正データおよびモアレ縞３０の位相情報１２の取得処理は、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Ｓ１１へ進む。
【０１０５】
ステップＳ１１において、画像処理部６は、被写体Ｔを移動させながら撮像された複数の第１画像１８および複数の第２画像２０を取得する。その後、ステップＳ１２において、画像処理部６は、複数の第１画像１８に基づいて、暗視野像１９を生成する。その後、処理は、ステップＳ１３へ進む。
【０１０６】
ステップＳ１３において、画像処理部６は、複数の第２画像２０に基づいて、吸収像２１を生成する。その後、ステップＳ１４において、画像処理部６は、暗視野像１９と吸収像２１とを合成した合成画像２２を生成し、処理を終了する。
【０１０７】
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。
【０１０８】
（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。
【０１０９】
第３実施形態では、上記のように、検出器５は、第１格子２を通過して到達したＸ線を検出する第１検出領域Ｒ１と、第１格子２を通過せずに到達したＸ線を検出する第２検出領域Ｒ２とを含み、移動機構８は、被写体Ｔが第１検出領域Ｒ１および第２検出領域Ｒ２をそれぞれ通過するように被写体Ｔと撮像系４０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、第１検出領域Ｒ１において取得された複数の第１画像１８に基づいて、暗視野像１９を生成するとともに、第２検出領域Ｒ２において取得された複数の第２画像２０に基づいて、吸収像２１を生成するように構成されている。これにより、複数の格子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２１と格子を用いた暗視野像１９とを生成することができる。第２検出領域Ｒ２に到達するＸ線は、格子を通過せずに検出器５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検出領域Ｒ１に到達するＸ線によって生成された吸収像１６ａと比較して、第２検出領域Ｒ２に到達するＸ線によって生成された吸収像２１のコントラストを向上させることができる。
【０１１０】
また、第３実施形態では、上記のように、画像処理部６は、暗視野像１９と、吸収像２１とを合成した合成画像２２を生成するように構成されている。これにより、第２検出領域Ｒ２において検出されたＸ線によって生成された高コントラストの吸収像２１と、暗視野像１９とを合成した合成画像２２を取得することができる。その結果、吸収像２１のコントラストを向上させることが可能となるので、合成画像２２の画質を向上させることができる。
【０１１１】
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。
【０１１２】
（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。
【０１１３】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、格子移動機構９が、第１格子２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。
【０１１４】
また、上記第１〜第３実施形態では、Ｘ線イメージング装置１００（２００、３００）が第３格子４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１格子２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３格子４を設けなくてもよい。
【０１１５】
また、上記第１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３２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。
【０１１６】
また、上記第１実施形態では、標識物Ｍの移動量ｄｍの同一の移動量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。
【０１１７】
また、上記第１〜第３実施形態では、第１格子２と第２格子３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３格子４と第１格子２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。
【０１１８】
また、上記第１〜第３実施形態では、指令値と移動量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。各被写体画像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。
【０１１９】
また、上記第３実施形態では、画像処理部６が、複数の第１画像１８として、暗視野像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は、複数の第１画像１８として、位相微分像１６ｂ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は、吸収像２１と、位相微分像１６ｂとを合成した合成画像２２を生成するように構成されていてもよい。
【０１２０】
また、上記第３実施形態では、画像処理部６が暗視野像１９と吸収像２１とを合成した合成画像２２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は、暗視野像１９と吸収像２１とを、外部の表示装置などに出力することにより、暗視野像１９と吸収像２１とを並べて表示するように構成されていてもよい。
【０１２１】
また、上記第１〜第３実施形態では、位置較正データおよびモアレ縞３０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３０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３０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は、位相コントラスト画像１６を生成する際に、位置較正データおよびモアレ縞３０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。
【０１２２】
また、上記第１〜第３実施形態では、移動機構８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８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３０の周期方向に移動させることができれば、移動機構８は被写体Ｔ（標識物Ｍ）をどの様に移動させてもよい。
【０１２３】
また、上記第１および第２実施形態では、Ｘ線イメージング装置１００（２００）が、被写体ＴのＸ方向の大きさｗ１が、第２格子３の幅ｗ２よりも小さい被写体Ｔを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、上記第３実施形態のように、被写体ＴのＸ方向の大きさｗ１が第２格子３の幅ｗ２よりも大きい被写体Ｔを撮像するように構成されていてもよい。また、第３実施形態において、第１および第２実施形態のように、Ｘ線イメージング装置３００は、被写体ＴのＸ方向の大きさｗ１が、第２格子３の幅ｗ２よりも小さい被写体Ｔを撮像するように構成されていてもよい。被写体Ｔを移動させながら撮像することにより、被写体Ｔの全体が写る画像を作成することができるので、被写体ＴのＸ方向の大きさに制約はない。
【０１２４】
また、上記第１〜第３実施形態では、撮像系４０を固定し、移動機構８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８は、被写体Ｔを固定して、撮像系４０を移動させることにより、被写体Ｔと撮像系４０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４０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４０との相対位置が変化すればよいので、移動機構８は、被写体Ｔ（標識物Ｍ）と撮像系４０とのうち、どちらを移動させてもよい。なお、第１および第２実施形態において、移動機構８が撮像系４０を移動させる場合、移動機構８を、格子とともに格子移動機構９を移動させるように構成すればよい。また、第３実施形態において、移動機構８が撮像系４０を移動させる場合は、移動機構８を、撮像系４０とともにコリメータ１７を移動させるように構成すればよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１  Ｘ線源
２  第１格子
３  第２格子
４  第３格子
５  検出器
６  画像処理部
７  制御部
８  移動機構
９  格子移動機構
１０、１４  被写体画像（被写体を移動させながら撮像した複数の画像）
１２、１５  位相情報
１３  位置較正用画像
１６  位相コントラスト画像
１６ａ  吸収像（位相コントラスト画像）
１６ｂ  位相微分像（位相コントラスト画像）
１６ｃ、１９  暗視野像（位相コントラスト画像）
１８  第１画像
２０  第２画像
２１  吸収像
２２  合成画像
３０  モアレ縞
３２、３３  強度信号曲線
４０  撮像系
１００、２００、３００  Ｘ線イメージング装置
Ｍ  標識物
Ｒ１  第１検出領域
Ｒ２  第２検出領域
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】
0006881682.tif 000013
【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】
0006881682.tif 000019
【図１５】
0006881682.tif 000020
【図１６】
0006881682.tif 000021
【図１７】
0006881682.tif 000022
【図１８】
0006881682.tif 000023
【図１９】
0006881682.tif 000024
【図２０】
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