(57)【要約】  このＸ線位相イメージング装置（１００）では、画像処理部（１３ａ）は、位相コントラスト画像（Ｃ）が生成される前に、Ｘ線源（１１）と検出器（１２）との間に被写体（Ｐ）を配置しない状態で検出器により検出された背景取得画像（Ａ１０）に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。
2020039655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射された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線源から照射される前記Ｘ線により自己像を形成するための第１格子と、前記第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に被写体を配置しない状態で前記検出器により検出された背景取得画像と、前記背景取得画像を解析した背景解析画像と、前記Ｘ線源と前記検出器との間に前記被写体を配置した状態で前記検出器により検出された被写体取得画像と、前記被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、前記背景解析画像と前記被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記位相コントラスト画像が生成される前に、前記背景取得画像および前記背景解析画像のうちの少なくとも一方に前記検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている、Ｘ線位相イメージング装置。
【請求項２】
前記画像処理部は、前記被写体取得画像および前記被写体解析画像のいずれにも前記ノイズ低減処理を行わずに、前記背景取得画像および前記背景解析画像のうちの少なくとも一方に前記ノイズ低減処理を行うことにより、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、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項３】
前記被写体取得画像を生成するための前記検出器による前記Ｘ線の検出時間よりも前記背景取得画像を生成するための前記検出時間を短くするように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項４】
前記画像処理部は、前記背景取得画像を生成するための前記検出時間を短くするのにしたがって、前記ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成されている、請求項３に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、前記ノイズ低減処理を行う前に、前記背景取得画像または前記背景解析画像に対して、所定の補正処理を行うように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項６】
前記所定の補正処理は、ダーク補正、ゲイン補正、欠損補正およびアンラッピング補正のうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項５に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項７】
前記ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタのうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項８】
前記複数の格子のいずれか、前記Ｘ線源、前記被写体および前記検出器のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成されており、
前記画像処理部は、前記縞走査を行うことにより前記検出器で検出された複数の前記背景取得画像および複数の前記被写体取得画像を生成するとともに、前記複数の背景取得画像および前記複数の被写体取得画像を解析して、それぞれ、前記背景解析画像および前記被写体解析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線位相イメージング装置。
【請求項９】
前記画像処理部は、前記Ｘ線に基づく１つの前記背景取得画像および１つの前記被写体取得画像を生成するとともに、前記１つの背景取得画像および前記１つの被写体取得画像を、それぞれ、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより前記背景解析画像および前記被写体解析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線位相イメージング装置。
【請求項１０】
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、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線位相イメージング装置に関し、特に、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相イメージング装置が知られている。このようなＸ線位相イメージング装置は、たとえば、国際公開２０１４／０３０１１５号に開示されている。【０００３】
国際公開２０１４／０３０１１５号には、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置される複数の格子（ソース格子、位相格子（第１格子）および分析格子（第２格子)）と、を備えたＸ線位相イメージング装置が開示されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、ソース格子と、位相格子と、分析格子とが、Ｘ線源側からＸ線検出器側に向かって、この順に並んで配置されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線源から照射されソース格子を通過したＸ線が位相格子を通過することにより、位相格子から所定の距離だけ離れた位置に位相格子の自己像が形成される。そして、自己像と分析格子とが干渉することにより生じた干渉縞（モアレ縞）をＸ線検出器で検出することが可能に構成されている。【０００４】
国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、複数の格子のうちの１つ（ソース格子）を所定の周期で並進移動（縞走査）させることにより変化するモアレ縞の変化をＸ線検出器で検出して、複数のＸ線画像を生成するように構成されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線源とＸ線検出器との間に被写体を配置しない場合の複数のＸ線画像（背景取得画像）と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に被写体を配置した場合の複数のＸ線画像（被写体取得画像）とが生成される。そして、生成された複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像が解析されて、それぞれ、背景解析画像および被写体解析画像が生成される。そして、生成された背景解析画像と被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像および暗視野像を含む位相コントラスト画像が生成される。なお、吸収像は、被写体によるＸ線の吸収度合の差に基づいて画像化したＸ線画像である。位相微分像は、Ｘ線の位相のずれに基づいて画像化したＸ線画像である。暗視野像は、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（鮮明度）の変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２０１４／０３０１１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、Ｘ線源から照射されるＸ線（光子）量には、量子レベルにおいて統計的なバラつき（変動）があるので、生成されるＸ線画像には、Ｘ線量の統計的なバラつきに起因するノイズ（量子ノイズ）が生じる。そして、量子ノイズが増加するにしたがって、背景取得画像と被写体取得画像とに基づいて生成された位相コントラスト画像は、画質が低下する。なお、撮影時間（Ｘ線の検出時間）が長くなるにしたがって、Ｘ線量の統計的なバラつきが収束されるので、Ｘ線画像に生じる量子ノイズは低減される。すなわち、撮影時間を短くすることと、画質を向上させることとの間には、トレードオフの関係がある。このため、国際公開２０１４／０３０１１５号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置では、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保するために、量子ノイズが十分に低減されるように、撮影時間（Ｘ線の検出時間）を比較的長くする必要がある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、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることが可能なＸ線位相イメージング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線位相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線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置しない状態で検出器により検出された背景取得画像と、背景取得画像を解析した背景解析画像と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置した状態で検出器により検出された被写体取得画像と、被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、背景解析画像と被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像または暗視野像の少なくともいずれか１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、を備え、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。【０００９】
この発明の一の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。これにより、背景取得画像または背景解析画像のいずれかにノイズ低減処理が行なわることにより、量子ノイズが低減された背景解析画像と、被写体解析画像とに基づいて、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、Ｘ線撮影の時間が比較的短いことに起因して、生成された背景取得画像に量子ノイズが比較的多く生じた場合でも、量子ノイズの影響が低減された位相コントラスト画像を生成することができる。これにより、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。なお、量子ノイズを低減するノイズ低減処理は、画像を平滑化するフィルタリング処理に相当する。【００１０】
上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、被写体取得画像および被写体解析画像のいずれにもノイズ低減処理を行わずに、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方にノイズ低減処理を行うことにより、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。このように構成すれば、被写体の空間情報が含まれる被写体取得画像および被写体解析画像に対してノイズ低減処理が行われずに、被写体の空間情報が含まれない背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方にノイズ低減処理が行われるので、被写体の空間情報に対して平滑化による空間分解能の低下等の悪影響を与えることなく、量子ノイズの影響による画質の低下が抑制された位相コントラスト画像を生成することができる。【００１１】
上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、被写体取得画像を生成するための検出器によるＸ線の検出時間よりも背景取得画像を生成するための検出時間を短くするように構成されている。このように構成すれば、背景取得画像を生成するための検出時間が比較的短くなるので、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、確実に撮影時間を短くすることができる。【００１２】
この場合、好ましくは、画像処理部は、背景取得画像を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成されている。このように構成すれば、検出時間を短くしたことにより増加した量子ノイズを背景取得画像および背景解析画像のいずれか一方から確実に低減することができる。【００１３】
上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、ノイズ低減処理を行う前に、背景取得画像または背景解析画像に対して、所定の補正処理を行うように構成されている。ここで、背景取得画像には、画素欠損等の検出器由来の特異点がある場合がある。また、複数の背景取得画像を取得した場合には、背景取得画像を取得する際の格子の位置ずれ等に起因して、背景取得画像間で位相値が不連続となるラッピング領域が生じる場合がある。したがって、上記のように構成すれば、量子ノイズを低減するノイズ低減処理（画像を平滑化するフィルタリング処理）が特異点やラッピング領域に対して行われることにより、特異点やラッピング領域が周囲と平滑化されてしまうことに起因するアーチファクト（虚像）が形成されてしまうのを抑制することができる。【００１４】
この場合、好ましくは、所定の補正処理は、ダーク補正、ゲイン補正、欠損補正およびアンラッピング補正のうちの少なくともいずれか１つを含む。このように構成すれば、ダーク補正、ゲイン補正および欠損補正により特異点を容易に補正することができる。また、アンラッピング補正により、ラッピング領域を容易に補正することができる。【００１５】
上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタのうちの少なくともいずれか１つを含む。このように構成すれば、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタまたはメディアンフィルタ等の画像の平滑化に一般的に使用されるフィルタにより、Ｘ線量の統計的なバラつきに起因するノイズである量子ノイズを容易に低減することができる。【００１６】
上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子のいずれか、Ｘ線源、被写体および検出器のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成されており、画像処理部は、縞走査を行うことにより検出器で検出された複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像を生成するとともに、複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像を解析して、それぞれ、背景解析画像および被写体解析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、縞走査を行うことにより背景取得画像および被写体取得画像を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。【００１７】
上記一の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、Ｘ線に基づく１つの背景取得画像および１つの被写体取得画像を生成するとともに、１つの背景取得画像および１つの被写体取得画像を、それぞれ、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより背景解析画像および被写体解析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、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより背景解析画像および被写体解析画像を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。【００１８】
上記一の局面によるＸ線位相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、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む。このように構成すれば、第３格子により、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できるので、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】
【００１９】
本発明によれば、上記のように、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態（第１変形例、第２変形例、第３変形例）によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の格子位置調整機構を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置における位相コントラスト画像の生成を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置における画像に対するノイズ低減処理を説明するための図である。
【図５】本発明の第１変形例によるＸ線位相イメージング装置における画像に対するノイズ低減処理を説明するための図である。
【図６】本発明の第２変形例によるＸ線位相イメージング装置における画像に対するノイズ低減処理を説明するための図である。
【図７】本発明の第３変形例によるＸ線位相イメージング装置における画像に対するノイズ低減処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。
【００２３】
図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｐの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線管１１と、検出器１２と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、第３格子Ｇ３と、を含む複数の格子Ｇと、制御部１３と、格子位置調整機構１４と、被写体ステージ１５と、フィルタ１６と、を備えている。なお、Ｘ線管１１は、特許請求の範囲の「Ｘ線源」の一例である。
【００２４】
Ｘ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線管１１と、第３格子Ｇ３と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、検出器１２とが、Ｘ線の照射軸方向（光軸方向、Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。すなわち、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に配置されている。なお、本明細書では、Ｘ線管１１から第１格子Ｇ１に向かう方向をＺ２方向、その逆方向をＺ１方向とする。また、複数の格子Ｇそれぞれの後述する格子Ｇが延びる方向をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向と直交する方向をＹ方向とする。
【００２５】
Ｘ線管１１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させることが可能なＸ線発生装置である。Ｘ線管１１は、発生させたＸ線をＺ２方向に照射するように構成されている。
【００２６】
検出器１２は、Ｘ線管１１から照射された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する。検出器１２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器１２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方向に並んで配置されている。検出器１２の検出信号（画像信号）は、制御部１３が備える画像処理部１３ａ（後述する）に送られる。
【００２７】
第１格子Ｇ１は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ１で配列されるスリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂを有している。各スリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂは、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第１格子Ｇ１は、いわゆる位相格子である。第１格子Ｇ１は、Ｘ線管１１と第２格子Ｇ２との間に配置されており、Ｘ線管１１から照射されたＸ線により（タルボ効果によって）自己像を形成するために設けられている。なお、タルボ効果は、可干渉性を有するＸ線が、スリットＧ１ａが形成された第１格子Ｇ１を通過すると、第１格子Ｇ１から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、第１格子Ｇ１の像（自己像）が形成されることを意味する。
【００２８】
第２格子Ｇ２は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ２で配列される複数のＸ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂを有している。各Ｘ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂは、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第２格子Ｇ２は、いわゆる、吸収格子である。第２格子Ｇ２は、第１格子Ｇ１と検出器１２との間に配置されており、第１格子Ｇ１により形成された自己像に干渉するように構成されている。第２格子Ｇ２は、自己像と第２格子Ｇ２とを干渉させるために、第１格子Ｇ１からタルボ距離だけ離れた位置に配置されている。すなわち、Ｘ線位相イメージング装置１００では、自己像と第２格子Ｇ２とが干渉することにより生成された干渉縞（モアレ縞）が、Ｘ線として検出器１２で検出される。
【００２９】
第３格子Ｇ３は、所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のスリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂを有している。各スリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂはそれぞれ、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置されており、Ｘ線管１１からＸ線が照射される。第３格子Ｇ３は、各スリットＧ３ａを通過したＸ線を、各スリットＧ３ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。すなわち、第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるために設けられている。
【００３０】
制御部１３は、画像を生成可能な画像処理部１３ａを備えている。また、制御部１３は、格子位置調整機構１４および被写体ステージ１５の動作を制御するように構成されている。制御部１３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。
【００３１】
画像処理部１３ａは、検出器１２から送られた検出信号に基づいて、位相コントラスト画像Ｃ（図３参照）等の画像を生成するように構成されている。画像処理部１３ａ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。なお、画像処理部１３ａによる位相コントラスト画像Ｃ（図３参照）の生成の詳細は後述する。
【００３２】
図２に示すように、格子位置調整機構１４は、第１格子Ｇ１を、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に移動可能に構成されている。格子位置調整機構１４は、Ｘ方向直動機構１４ａと、Ｚ方向直動機構１４ｂと、Ｙ方向直動機構１４ｃと、直動機構接続部１４ｄと、ステージ支持部駆動部１４ｅと、ステージ支持部１４ｆと、ステージ駆動部１４ｇと、ステージ１４ｈと、を含む。
【００３３】
Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃは、それぞれ、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃは、たとえば、ステッピングモータなどを含む。格子位置調整機構１４は、Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃの動作により、それぞれ、第１格子Ｇ１を、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動させるように構成されている。
【００３４】
ステージ支持部１４ｆは、第１格子Ｇ１を載置（または保持）させるためのステージ１４ｈをＺ２方向から支持している。ステージ駆動部１４ｇは、ステージ１４ｈ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１４ｈは、底部がステージ支持部１４ｆ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、Ｙ方向の軸線周り（Ｒｙ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１４ｅは、ステージ支持部１４ｆをＹ方向に往復移動させるように構成されている。また、直動機構接続部１４ｄは、Ｚ方向の軸線周り（Ｒｚ方向）に回動可能にＸ方向直動機構１４ａに設けられている。また、ステージ支持部１４ｆは底部が直動機構接続部１４ｄに向けて凸曲面状に形成されており、Ｙ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。なお、格子位置調整機構１４は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の第１格子Ｇ１を保持するための機構を有していてもよい。
【００３５】
図１に示すように、被写体ステージ１５は、被写体Ｐを載置させるための載置面（図示しない）を有する。被写体ステージ１５は、制御部１３の制御により、被写体Ｐを載置面に載置させた状態で、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。被写体ステージ１５は、たとえば、Ｘ−Ｙステージにより構成されている。なお、被写体ステージ１５は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の被写体Ｐを保持するための機構を有していてもよい。
【００３６】
フィルタ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線のスペクトルを調整するためのフィルタである。フィルタ１６は、Ｘ線管１１と第３格子Ｇ３との間に配置されている。フィルタ１６は、たとえば、銀やロジウム等を含む。これにより、位相コントラスト画像Ｃの生成に寄与しない低エネルギーのＸ線をフィルタ１６により遮蔽することができるので、被写体Ｐの被曝線量が大きくなるのを抑制することができる。
【００３７】
（位相コントラスト画像の生成）
次に、図１および図３を参照しながら、画像処理部１３ａによる位相コントラスト画像Ｃの生成について詳細に説明する。
【００３８】
図１に示すように、位相コントラスト画像Ｃ（図３参照）とは、複数の格子Ｇのいずれか、Ｘ線管１１、被写体Ｐおよび検出器１２のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動（ステップ）させる縞走査を行うことにより、検出器１２で検出された画像に基づいて生成される画像である。なお、Ｘ線位相イメージング装置１００では、位相コントラスト画像Ｃ（図３参照）を生成するために、格子位置調整機構１４のＹ方向直動機構１４ｃ（図２参照）の動作により、第１格子Ｇ１を縞走査させるように構成されている。
【００３９】
詳細には、図３に示すように、画像処理部１３ａは、縞走査を行うことにより検出器１２で検出された、ＡＩＲ取得画像Ａ１０と、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０と、を生成するように構成されている。ＡＩＲ取得画像Ａ１０は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｐを配置しない状態で検出器１２により検出された検出信号を画像化した画像である。ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｐを配置した状態で検出器１２により検出された検出信号を画像化した画像である。なお、ＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０は、それぞれ、特許請求の範囲の「背景取得画像」および「被写体取得画像」の一例である。
【００４０】
また、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ２０と、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０と、を生成するように構成されている。ＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０は、それぞれ、ＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を解析した画像である。なお、ＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０は、それぞれ、「背景解析画像」および「被写体解析画像」の一例である。
【００４１】
また、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ２０とＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、最終画像（位相コントラスト画像Ｃ）を生成するように構成されている。位相コントラスト画像Ｃは、吸収像Ｃ１と、位相微分像Ｃ２と、暗視野像Ｃ３と、を含む。吸収像Ｃ１は、被写体ＰによるＸ線の吸収度合の差に基づいて画像化した画像である。位相微分像Ｃ２は、Ｘ線の位相のずれに基づいて画像化した画像である。暗視野像Ｃ３は、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（鮮明度）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。
【００４２】
具体的には、図１に示すように、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｐを配置しない状態で、格子位置調整機構１４により、第１格子Ｇ１を格子ピッチの方向（Ｙ方向）に所定の周期で縞走査させながら、複数の位置でＸ線を検出する。そして、図３に示すように、画像処理部１３ａは、検出器１２で検出される検出信号に基づいて、検出信号の強度の異なる複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成する。また、図１に示すように、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｐを配置した状態で、格子位置調整機構１４により、第１格子Ｇ１を格子ピッチの方向（Ｙ方向）に所定の周期で縞走査させながら、複数の位置でＸ線を検出する。そして、図３に示すように、画像処理部１３ａは、検出器１２で検出される検出信号に基づいて、検出信号の強度の異なる複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成する。なお、図３では、ＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を、それぞれ、４つずつ生成した例を示している。
【００４３】
次に、画像処理部１３ａは、複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、各画素毎に、信号強度を正弦関数でフィッテングした信号強度変化曲線（ステップカーブ）を取得する。そして、画像処理部１３ａは、ステップカーブから取得した３種類のフィッテング係数（平均値、位相および振幅）を、それぞれ、ＡＩＲ中間画像Ａ２１、Ａ２２およびＡ２３として生成する。また、画像処理部１３ａは、複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０に対して、各画素毎に、信号強度を正弦関数でフィッテングした信号強度変化曲線（ステップカーブ）を取得する。そして、画像処理部１３ａは、ステップカーブから取得した３種類のフィッテング係数（平均値、位相および振幅）を、それぞれ、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２１、Ｓ２２およびＳ２３として生成する。
【００４４】
次に、画像処理部１３ａは、各画素毎に、平均値（ＳＡＭＰＬＥ）／平均値（ＡＩＲ）を計算することにより、吸収像Ｃ１を生成する。また、画像処理部１３ａは、各画素毎に、位相（ＳＡＭＰＬＥ）−位相（ＡＩＲ）を計算することにより、位相微分像Ｃ２を生成する。また、各画素毎に、（振幅（ＳＡＭＰＬＥ）／平均値（ＳＡＭＰＬＥ））／（振幅（ＡＩＲ）／平均値（ＡＩＲ））を計算することにより、暗視野像Ｃ３を生成する。なお、平均値（ＡＩＲ）、位相（ＡＩＲ）および振幅（ＡＩＲ）は、それぞれ、ＡＩＲ中間画像Ａ２１、Ａ２２およびＡ２３のフィッテング係数である。また、平均値（ＳＡＭＰＬＥ）、位相（ＳＡＭＰＬＥ）および振幅（ＳＡＭＰＬＥ）は、それぞれ、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２１、Ｓ２２およびＳ２３のフィッテング係数である。
【００４５】
（ＡＩＲ取得画像に対するノイズ低減処理）
次に、図４を参照しながら、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対するノイズ低減処理について説明する。
【００４６】
図４に示すように、本実施形態では、画像処理部１３ａは、位相コントラスト画像Ｃが生成される前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。詳細には、画像処理部１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０のいずれにもノイズ低減処理を行わずに、ＡＩＲ取得画像Ａ１０にノイズ低減処理を行うことにより、位相コントラスト画像Ｃを生成するように構成されている。また、画像処理部１３ａは、ノイズ低減処理を行う前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、画像中の特異点や画像間のラッピング領域を補正する所定の補正処理を行うように構成されている。
【００４７】
具体的には、画像処理部１３ａは、まず、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、画像中の特異点や画像間のラッピング領域を補正する所定の補正処理を行う。所定の補正処理が行われたＡＩＲ取得画像Ａ１０は、画像中の特異点や画像間のラッピング領域が補正されたＡＩＲ取得画像Ａ１０ａとなる。次に、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ取得画像Ａ１０ａに対して、量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理が行われたＡＩＲ取得画像Ａ１０ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ取得画像Ａ１０ｂとなる。そして、画像処理部１３ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ取得画像Ａ１０ｂを解析することにより、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２０を生成する。なお、ＡＩＲ取得画像Ａ１０ａおよびＡＩＲ取得画像Ａ１０ｂは、特許請求の範囲の「背景取得画像」の一例である。
【００４８】
また、画像処理部１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を解析することにより、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成する。そして、画像処理部１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２０と、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃを生成する。
【００４９】
なお、本実施形態では、ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタ等のうちの少なくともいずれか１つを含む。すなわち、ノイズ低減処理は、量子ノイズを低減するための画像を平滑化するフィルタリング処理である。
【００５０】
また、本実施形態では、所定の補正処理は、ダーク補正、ゲイン補正、欠損補正およびアンラッピング補正のうちの少なくともいずれか１つを含む。ダーク補正とは、Ｘ線を照射しない状態で撮影した画像（ダーク画像）を、Ｘ線を照射して撮影した画像から減算する処理である。また、ゲイン補正とは、格子Ｇを置かずにＸ線を照射して撮影した画像を、格子Ｇを置いて撮影した画像から除算する処理である。また、欠損補正とは、検出器１２の感度が著しく低下した欠損箇所について、周囲の画素との平均化処理などにより、その部分を補正する処理である。すなわち、ダーク補正、ゲイン補正および欠損補正は、検出器１２由来の特異点を補正する処理である。また、アンラッピング補正とは、各画素の画像間における位相値が１周期分ずれることにより不連続となるラッピング領域の位相値を連続的な変化となるように補正する処理である。
【００５１】
また、本実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００は、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するための検出器１２によるＸ線の検出時間よりもＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするように構成されている。また、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成されている。たとえば、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０およびＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出器１２によるＸ線の標準検出時間を、それぞれ、１０分とする。そして、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を１０分から８分にした場合に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に生じる量子ノイズが略１０％増加したとする。この場合、増加した１０％分のノイズを低減するようにノイズ低減処理の程度（画像の平滑化の程度）を１０とする。また、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を１０分から６分にした場合に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に生じる量子ノイズが略２０％増加したとする。この場合、増加した２０％分のノイズを低減するようにノイズ低減処理の程度（画像の平滑化の程度）を２０とする。
【００５２】
（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５３】
本実施形態では、上記のように、画像処理部１３ａを、位相コントラスト画像Ｃが生成される前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成する。これにより、ＡＩＲ取得画像Ａ１０にノイズ低減処理が行なわることにより、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２０と、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、位相コントラスト画像Ｃを生成することができる。その結果、Ｘ線撮影の時間が比較的短いことに起因して生成されたＡＩＲ取得画像Ａ１０に量子ノイズが比較的多く生じた場合でも、量子ノイズの影響が低減された位相コントラスト画像Ｃを生成することができる。これにより、生成される位相コントラスト画像Ｃにおいて所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、上記のように、画像処理部１３ａを、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０のいずれにもノイズ低減処理を行わずに、ＡＩＲ取得画像Ａ１０にノイズ低減処理を行うことにより、位相コントラスト画像Ｃを生成するように構成する。これにより、被写体Ｐの空間情報が含まれるＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対してノイズ低減処理が行われずに、被写体Ｐの空間情報が含まれないＡＩＲ取得画像Ａ１０にノイズ低減処理が行われるので、被写体Ｐの空間情報に対して空間分解能の低下等の悪影響を与えることなく、量子ノイズの影響による画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃを生成することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、上記のように、Ｘ線位相イメージング装置１００を、ＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するための検出器１２によるＸ線の検出時間よりもＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするように構成する。これにより、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間が比較的短くなるので、生成される位相コントラスト画像Ｃにおいて所定の水準の画質を確保しながら、確実に撮影時間を短くすることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、上記のように、画像処理部１３ａを、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成する。これにより、検出時間を短くしたことにより増加した量子ノイズをＡＩＲ取得画像Ａ１０から確実に低減することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、上記のように、画像処理部１３ａを、ノイズ低減処理を行う前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理を行うように構成する。これにより、量子ノイズを低減するノイズ低減処理（画像を平滑化するフィルタリング処理）が特異点やラッピング領域に対して行われることにより、特異点やラッピング領域が周囲と平滑化されてしまうことに起因するアーチファクト（虚像）が形成されてしまうのを抑制することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記のように、所定の補正処理は、ダーク補正、ゲイン補正、欠損補正およびアンラッピング補正のうちの少なくともいずれか１つを含む。これにより、特異点やラッピング領域を容易に補正することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、上記のように、ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタのうちの少なくともいずれか１つを含む。これにより、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタまたはメディアンフィルタ等の画像の平滑化に一般的に使用されるフィルタにより、Ｘ線量の統計的なバラつきに起因するノイズである量子ノイズを容易に低減することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、上記のように、第１格子Ｇ１を、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成する。そして、画像処理部１３ａを、縞走査を行うことにより検出器１２で検出された複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０および複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するとともに、複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０および複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を解析して、それぞれ、ＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成するように構成する。これにより、縞走査を行うことによりＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像Ｃにおいて所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。
【００６１】
また、本実施形態では、上記のように、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置され、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子Ｇ３を含む。これにより、第３格子Ｇ３により、Ｘ線管１１の焦点径に依存することなく第１格子Ｇ１の自己像を形成させることができるので、Ｘ線管１１の選択の自由度を向上させることができる。
【００６２】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００６３】
たとえば、上記実施形態では、画像処理部１３ａを、ノイズ低減処理を行う前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図５に示す第１変形例のように、画像処理部１１３ａ（図１参照）を、ノイズ低減処理を行う前に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理を行わないように構成してもよい。
【００６４】
図５に示す第１変形例では、画像処理部１１３ａは、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理が行われたＡＩＲ取得画像Ａ１０は、量子ノイズが低減されたＡＩＲ取得画像Ａ２１０ｂとなる。そして、画像処理部１１３ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ取得画像Ａ２１０ｂを解析することにより、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２２０を生成する。そして、画像処理部１１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ２２０と、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃ２００を生成する。なお、ＡＩＲ取得画像Ａ２１０ｂは、特許請求の範囲の「背景取得画像」の一例である。また、ＡＩＲ中間画像Ａ２２０は、特許請求の範囲の「背景解析画像」の一例である。
【００６５】
また、上記実施形態では、画像処理部１３ａを、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像処理部を、ＡＩＲ取得画像Ａ１０を生成するための検出時間に関係なく、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を調整するように構成してもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、画像処理部１３ａを、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図６に示す第２変形例の画像処理部２１３ａ（図１参照）および図７に示す第３変形例の画像処理部３１３ａ（図１参照）のように、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０に対して量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成してもよい。また、画像処理部を、ＡＩＲ取得画像Ａ１０およびＡＩＲ中間画像Ａ２０の両方に対して量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成してもよい。なお、いずれの場合でも、ノイズ低減処理を行う前に、ノイズ低減処理を行う画像に対して、所定の補正処理が行われるのが好ましい。なお、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０は、特許請求の範囲の「背景解析画像」の一例である。
【００６７】
図６に示す第２変形例では、画像処理部２１３ａは、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理が行われずに、ＡＩＲ取得画像Ａ１０からＡＩＲ中間画像Ａ３２０が生成される。次に、画像処理部２１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０に対して、画像中の特異点や画像間のラッピング領域を補正する所定の補正処理を行う。所定の補正処理が行われたＡＩＲ中間画像Ａ３２０は、画像中の特異点や画像間のラッピング領域が補正されたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａとなる。次に、画像処理部２１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａに対して、量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理が行われたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ｂとなる。そして、画像処理部２１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ｂと、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃ３００を生成する。なお、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａおよびＡＩＲ中間画像Ａ３２０ｂは、特許請求の範囲の「背景解析画像」の一例である。
【００６８】
また、図７に示す第３変形例では、画像処理部３１３ａは、図６に示す例と同様に、ＡＩＲ取得画像Ａ１０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理が行われずに、ＡＩＲ取得画像Ａ１０からＡＩＲ中間画像Ａ３２０が生成される。次に、画像処理部３１３ａは、ＡＩＲ中間画像Ａ３２０に対して、量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行う。ノイズ低減処理が行われたＡＩＲ中間画像Ａ３２０ａは、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ４２０ｂとなる。そして、画像処理部３１３ａは、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０に対して、所定の補正処理およびノイズ低減処理を行わずに、量子ノイズが低減されたＡＩＲ中間画像Ａ４２０ｂと、ＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０とに基づいて、画質の低下が抑制された位相コントラスト画像Ｃ４００を生成する。なお、ＡＩＲ中間画像Ａ４２０ｂは、特許請求の範囲の「背景解析画像」の一例である。
【００６９】
また、上記実施形態では、第１格子Ｇ１を、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２格子Ｇ２、第３格子Ｇ３、Ｘ線管１１、被写体Ｐまたは検出器１２のいずれかを所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成してもよい。また、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２、第３格子Ｇ３、Ｘ線管１１、被写体Ｐおよび検出器１２の内の複数を所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成してもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、画像処理部１３ａを、縞走査を行うことにより検出器１２で検出された複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０および複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するとともに、複数のＡＩＲ取得画像Ａ１０および複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を解析して、それぞれ、ＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像処理部を、Ｘ線に基づく１つのＡＩＲ取得画像Ａ１０および１つのＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を生成するとともに、１つのＡＩＲ取得画像Ａ１０および１つのＳＡＭＰＬＥ取得画像Ｓ１０を、それぞれ、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことによりＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成するように構成してもよい。この場合、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことによりＡＩＲ中間画像Ａ２０およびＳＡＭＰＬＥ中間画像Ｓ２０を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像Ｃにおいて所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。
【００７１】
また、上記実施形態では、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置され、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子Ｇ３を含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第３格子Ｇ３を含まないように構成してもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、タルボ効果による自己像を形成するために、第１格子Ｇ１を位相格子とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、自己像は縞模様であればよいので、位相格子の代わりに吸収格子を用いてもよい。吸収格子を用いると、距離などの光学条件により単純に縞模様が発生する領域（非干渉計）と、タルボ効果による自己像が生じる領域（干渉計）とが生じる。
【符号の説明】
【００７３】
１１  Ｘ線管（Ｘ線源）
１２  検出器
１３ａ、１１３ａ、２１３ａ、３１３ａ  画像処理部
１００  Ｘ線位相イメージング装置
Ａ１０、Ａ１０ａ、Ａ１０ｂ、Ａ２１０ｂ  ＡＩＲ取得画像（背景取得画像）
Ａ２０（Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３）、Ａ２０ａ、Ａ２０ｂ、Ａ２２０、Ａ３２０、Ａ３２０ａ、Ａ３２０ｂ、Ａ４２０ｂ  ＡＩＲ中間画像（背景解析画像）
Ｃ、Ｃ２００、Ｃ３００、Ｃ４００  位相コントラスト画像
Ｃ１  吸収像
Ｃ２  位相微分像
Ｃ３  暗視野像
Ｇ  格子
Ｇ１  第１格子
Ｇ２  第２格子
Ｇ３  第３格子
Ｐ  被写体
Ｓ１０  ＳＡＭＰＬＥ取得画像（被写体取得画像）
Ｓ２０（Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３）  ＳＡＭＰＬＥ中間画像（被写体解析画像）
【図１】
2020039655.tif 000003
【図２】
2020039655.tif 000004
【図３】
2020039655.tif 000005
【図４】
2020039655.tif 000006
【図５】
2020039655.tif 000007
【図６】
2020039655.tif 000008
【図７】
2020039655.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月26日(2020.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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線源から照射される前記Ｘ線により自己像を形成するための第１格子と、前記第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に被写体を配置しない状態で前記検出器により検出された背景取得画像と、前記背景取得画像を解析した背景解析画像と、前記Ｘ線源と前記検出器との間に前記被写体を配置した状態で前記検出器により検出された被写体取得画像と、前記被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、前記背景解析画像と前記被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記位相コントラスト画像が生成される前に、前記背景取得画像および前記背景解析画像のうちの少なくとも一方に前記検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成され、
前記被写体取得画像を生成するための前記検出器による前記Ｘ線の検出時間よりも前記背景取得画像を生成するための前記検出時間を短くするように構成されている、Ｘ線位相イメージング装置。
【請求項２】
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線源から照射される前記Ｘ線により自己像を形成するための第１格子と、前記第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に被写体を配置しない状態で前記検出器により検出された背景取得画像と、前記背景取得画像を解析した背景解析画像と、前記Ｘ線源と前記検出器との間に前記被写体を配置した状態で前記検出器により検出された被写体取得画像と、前記被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、前記背景解析画像と前記被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、
を備え、
前記画像処理部は、前記位相コントラスト画像が生成される前に、前記背景取得画像および前記背景解析画像のうちの少なくとも一方に前記検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成され、
前記画像処理部は、前記被写体取得画像および前記被写体解析画像のいずれにも前記ノイズ低減処理を行わずに、前記背景取得画像および前記背景解析画像のうちの少なくとも一方に前記ノイズ低減処理を行うことにより、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線位相イメージング装置。
【請求項３】
前記画像処理部は、前記背景取得画像を生成するための前記検出時間を短くするのにしたがって、前記ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項４】
前記画像処理部は、前記ノイズ低減処理を行う前に、前記背景取得画像または前記背景解析画像に対して、所定の補正処理を行うように構成されている、請求項１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項５】
前記所定の補正処理は、ダーク補正、ゲイン補正、欠損補正およびアンラッピング補正のうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項４に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項６】
前記ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタのうちの少なくともいずれか１つを含む、請求項１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項７】
前記複数の格子のいずれか、前記Ｘ線源、前記被写体および前記検出器のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成されており、
前記画像処理部は、前記縞走査を行うことにより前記検出器で検出された複数の前記背景取得画像および複数の前記被写体取得画像を生成するとともに、前記複数の背景取得画像および前記複数の被写体取得画像を解析して、それぞれ、前記背景解析画像および前記被写体解析画像を生成するように構成されている、請求項１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項８】
前記画像処理部は、前記Ｘ線に基づく１つの前記背景取得画像および１つの前記被写体取得画像を生成するとともに、前記１つの背景取得画像および前記１つの被写体取得画像を、それぞれ、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより前記背景解析画像および前記被写体解析画像を生成するように構成されている、請求項１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【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、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む、請求項１または２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相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線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置しない状態で検出器により検出された背景取得画像と、背景取得画像を解析した背景解析画像と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置した状態で検出器により検出された被写体取得画像と、被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、背景解析画像と被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像または暗視野像の少なくともいずれか１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、を備え、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成され、被写体取得画像を生成するための検出器によるＸ線の検出時間よりも背景取得画像を生成するための検出時間を短くするように構成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明の第１の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成されている。これにより、背景取得画像または背景解析画像のいずれかにノイズ低減処理が行なわることにより、量子ノイズが低減された背景解析画像と、被写体解析画像とに基づいて、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、Ｘ線撮影の時間が比較的短いことに起因して、生成された背景取得画像に量子ノイズが比較的多く生じた場合でも、量子ノイズの影響が低減された位相コントラスト画像を生成することができる。これにより、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。なお、量子ノイズを低減するノイズ低減処理は、画像を平滑化するフィルタリング処理に相当する。また、この発明の第１の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、被写体取得画像を生成するための検出器によるＸ線の検出時間よりも背景取得画像を生成するための検出時間を短くするように構成されている。これにより、背景取得画像を生成するための検出時間が比較的短くなるので、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、確実に撮影時間を短くすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明の第２の局面におけるＸ線位相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線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置しない状態で検出器により検出された背景取得画像と、背景取得画像を解析した背景解析画像と、Ｘ線源と検出器との間に被写体を配置した状態で検出器により検出された被写体取得画像と、被写体取得画像を解析した被写体解析画像と、背景解析画像と被写体解析画像とに基づいて、吸収像、位相微分像または暗視野像の少なくともいずれか１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、を備え、画像処理部は、位相コントラスト画像が生成される前に、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方に検出器で検出されるＸ線量の統計的変動による量子ノイズを低減するノイズ低減処理を行うように構成され、画像処理部は、被写体取得画像および被写体解析画像のいずれにもノイズ低減処理を行わずに、背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方にノイズ低減処理を行うことにより、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、被写体の空間情報が含まれる被写体取得画像および被写体解析画像に対してノイズ低減処理が行われずに、被写体の空間情報が含まれない背景取得画像および背景解析画像のうちの少なくとも一方にノイズ低減処理が行われるので、被写体の空間情報に対して平滑化による空間分解能の低下等の悪影響を与えることなく、量子ノイズの影響による画質の低下が抑制された位相コントラスト画像を生成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記第１の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、背景取得画像を生成するための検出時間を短くするのにしたがって、ノイズ低減処理のノイズの低減の程度を大きくするように調整するように構成されている。このように構成すれば、検出時間を短くしたことにより増加した量子ノイズを背景取得画像および背景解析画像のいずれか一方から確実に低減することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記第１および第２の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、ノイズ低減処理を行う前に、背景取得画像または背景解析画像に対して、所定の補正処理を行うように構成されている。ここで、背景取得画像には、画素欠損等の検出器由来の特異点がある場合がある。また、複数の背景取得画像を取得した場合には、背景取得画像を取得する際の格子の位置ずれ等に起因して、背景取得画像間で位相値が不連続となるラッピング領域が生じる場合がある。したがって、上記のように構成すれば、量子ノイズを低減するノイズ低減処理（画像を平滑化するフィルタリング処理）が特異点やラッピング領域に対して行われることにより、特異点やラッピング領域が周囲と平滑化されてしまうことに起因するアーチファクト（虚像）が形成されてしまうのを抑制することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
上記第１および第２の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、ノイズ低減処理は、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタおよびメディアンフィルタのうちの少なくともいずれか１つを含む。このように構成すれば、平均化フィルタ、ガウシアンフィルタ、ローパスフィルタまたはメディアンフィルタ等の画像の平滑化に一般的に使用されるフィルタにより、Ｘ線量の統計的なバラつきに起因するノイズである量子ノイズを容易に低減することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記第１および第２の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子のいずれか、Ｘ線源、被写体および検出器のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うように構成されており、画像処理部は、縞走査を行うことにより検出器で検出された複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像を生成するとともに、複数の背景取得画像および複数の被写体取得画像を解析して、それぞれ、背景解析画像および被写体解析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、縞走査を行うことにより背景取得画像および被写体取得画像を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記第１および第２の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、Ｘ線に基づく１つの背景取得画像および１つの被写体取得画像を生成するとともに、１つの背景取得画像および１つの被写体取得画像を、それぞれ、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより背景解析画像および被写体解析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、フーリエ変換処理および逆フーリエ変換処理を行うことにより背景解析画像および被写体解析画像を生成する構成において、生成される位相コントラスト画像において所定の水準の画質を確保しながら、撮影時間を短くすることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記第１および第２の局面によるＸ線位相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、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む。このように構成すれば、第３格子により、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できるので、Ｘ線源の選択の自由度を向上させることができる。
【国際調査報告】
2020039655.tif 000010
2020039655.tif 000011
2020039655.tif 000012
2020039655.tif 000013