JP6780591B2 - Ｘ線イメージング装置およびｘ線イメージング画像の合成方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線イメージング装置およびＸ線イメージング画像の合成方法に関し、特に、タルボ・ロー干渉計によって、吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成するＸ線イメージング装置およびＸ線イメージンング画像の合成方法に関する。

従来、タルボ・ロー干渉計によって、吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成するＸ線イメージング装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、格子を周期方向に１／９周期ずつ等間隔に並進させて得た９枚の画像から、吸収像、位相微分像、および、暗視野像を生成するＸ線イメージング装置が開示されている。なお、「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。

ここで、非破壊検査や医療用途において、被写体内部の微細構造を確認したい場合がある。一般的にＸ線イメージング装置で取得される吸収像では、被写体の内部の微細構造まで確認することは困難であるが、上記特許文献１に開示されている暗視野像や、位相微分像によれば、吸収像では確認することができなかった被写体の内部構造を確認することができる。

特開２０１２−１６３７０号公報

しかしながら、暗視野像や位相微分像を撮像する際、被写体内部の微細構造によるＸ線の拡散に指向性がある場合、格子の格子パターンの向きと被写体の向き（拡散方向）との関係によって、被写体内部の微細構造によるＸ線の拡散方向のうち、1つの方向の成分が強調され、微細構造の全体を詳細に画像化することが難しい場合があるという不都合がある。この場合、格子の格子パターンの向きと被写体の向きとの関係を変えて撮像した複数の画像を位置合わせなどによって合成することにより、被写体内部の微細構造の詳細を把握することが可能になると考えられる。しかし、暗視野像や位相微分像を合成する場合、格子の格子パターンの向きと被写体の向きとが異なった場合、得られる画像中の被写体の形状が異なり、位置合わせを行うことができないという問題点がある。

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、格子の格子パターンの向きと被写体の向きとの位置関係によって撮像される被写体の形状が異なる場合にも、画像の位置合わせが可能なＸ線イメージング装置およびＸ線イメージング画像の合成方法を提供することである。

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格子を通過したＸ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、検出器により検出されたＸ線の強度分布から、吸収像を含む第１画像と、第１画像と同じ配置で撮像された吸収像以外の像を含む第２画像とを生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、互いに異なる２軸方向において、第１相対位置と第２相対位置とに複数の格子および被写体を配置して撮像された画像のうち、第１相対位置における第１画像と、第２相対位置における第１画像との被写体の位置の相違量に基づいて、第１相対位置における第２画像と、第２相対位置における第２画像との位置合わせを行うように構成されている。なお、本明細書において、「位置の相違量」とは、取得された画像中の被写体の座標の違いのことである。また、「第１相対位置」および「第２相対位置」とは、Ｘ線の光軸方向における複数の格子および被写体の位置関係が同一であり、格子の格子パターンの向きと、被写体の向きとが互いに異なる配置となるように、被写体および複数の格子を配置する相対位置のことである。また、第１相対位置および第２相対位置において、被写体を傾けて配置する場合、それぞれの相対位置における被写体を傾ける際の回転軸の方向は同一方向である。すなわち、第１相対位置と第２相対位置とにおいて被写体を傾ける場合は、同一平面内での回転移動を行うことによって傾ける。

ここで、吸収像では、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、格子の格子パターンの向きと被写体の向きとの関係に依存することなく、得られる画像中の被写体の形状は同一である。したがって、上記のように構成することによって、第１相対位置と第２相対位置とで、得られる第２画像の被写体の形状が異なっていたとしても、第１相対位置と第２相対位置とにおける被写体の形状が同一である第１画像の被写体の位置の相違量に基づいて、第２画像の位置合わせを行うことができる。その結果、格子の格子パターンの向きと被写体の向きとの位置関係によって撮像される被写体の形状が異なる場合にも、画像の位置合わせを行うことができる。

上記第１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、第１相対位置における第１画像と、第２相対位置における第１画像との位置合わせを行うことにより、被写体の位置の相違量としての第１画像の移動量を取得するように構成されている。このように構成すれば、第１相対位置と第２相対位置とにおける第１画像の位置を合わせることにより、被写体の位置の相違量としての第１画像の移動量を容易に取得することができる。

上記第１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、第１相対位置および第２相対位置における第１画像の形状情報からフィッティングすることにより、第１画像の位置合わせを行い、フィッティングによる位置合わせの際の第１画像の移動量を取得し、取得した移動量と同じ量だけ第２画像を移動するように構成されている。このように構成すれば第１画像の形状情報からフィッティングすることにより、容易に第１画像の位置合わせを行うことができる。また、第１画像の移動量と同じ量だけ第２画像を移動させることにより、容易に第２画像の位置合わせを行うことができる。なお、本明細書において、「形状情報」とは、画像に撮像された被写体の形状に関する情報のことである。

上記第１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、第２画像は、暗視野像と位相微分像とのうち、いずれか一方である。このように構成すれば、格子と被写体との相対位置に依存して撮像される被写体の形状が変化することがない吸収像を用いて位置合わせを行うことができる。その結果、格子と被写体との相対位置に応じて得られる被写体の形状が異なる場合がある暗視野像と位相微分像のうち、少なくとも一方の画像の位置合わせを容易に行うことができる。

上記第１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、第１相対位置は、被写体が複数の格子の格子パターンに対して所定方向となるように複数の格子および被写体を配置する相対位置であり、第２相対位置は、第１相対位置とは複数の格子の格子パターンに対する被写体の向きが異なるように複数の格子および被写体を配置する相対位置である。このように構成すれば、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、被写体と複数の格子の格子パターンとの向きが同一になることを防止することができる。その結果、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、被写体内部の微細構造によるＸ線の拡散方向が異なった状態で撮像することが可能となり、被写体内部の構造を把握することができる。

上記第１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、被写体と、Ｘ線源と検出器と複数の格子とによって構成される撮像系とのうちどちらか一方を、Ｘ線の光軸方向と直交する垂直方向の軸線周りの回転方向に相対回転させる回転機構をさらに備え、第１画像および第２画像は、それぞれ３次元画像を含む。このように構成すれば、第１画像として吸収像の３次元画像を用いることが可能となり、吸収像の３次元画像の位置合わせを行うことにより、第２画像として暗視野像および／または位相微分の３次元画像の位置合わせを容易に行うことができる。その結果、被写体内部の微細構造におけるＸ線の拡散方向を詳細に把握することが可能となる。すなわち、被写体内部の微細構造の微視的な構造の相違または被写体内部の微細な組織の形状の相違などを反映した画像を得ることができる。

この場合、好ましくは、画像処理部は、互いにそれぞれ異なる６軸方向おいて、第１相対位置および第２相対位置に加えて、複数の格子の格子パターンに対する被写体の向きが異なるように配置された第３相対位置、第４相対位置、第５相対位置、および、第６相対位置のそれぞれにおいて、被写体または撮像系をそれぞれ回転させて撮像された画像から、第１画像および第２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、たとえば、４５度および１３５度の拡散方向の違いなどを区別することが可能となる。その結果、被写体内部の微細構造をより詳細に把握することができる。すなわち、第１〜第６相対位置に配置して撮像することにより、被写体内の微細構造の任意の拡散方向を把握することができる。

上記第１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、第１相対位置および第２相対位置における第２画像を合成し、合成画像において、Ｘ線の拡散方向の異なる領域を区別可能に表示するように構成されている。このように構成すれば、Ｘ線の拡散方向が異なる領域を区別して表示することができる。その結果、暗視野像および／または位相微分像の内部構造をより詳細に把握することができる。

上記第１の局面におけるＸ線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、被写体に設けられたＸ線高吸収性のマーカーに基づいて、第１画像の位置合わせを行うように構成されている。このように構成すれば、たとえば、球体などの被写体の形状に指向性がない場合においても、Ｘ線高吸収性のマーカーに基づいて、第１画像の位置合わせを容易に行うことができる。
上記第１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、第１姿勢における被写体を撮像した第１画像と、第１姿勢とは異なる姿勢である第２姿勢における被写体を撮像した第１画像との被写体の位置の相違量に基づいて、第１姿勢における被写体を撮像した第２画像と、第２姿勢における被写体を撮像した第２画像とを位置合わせするとともに、位置合わせした第１姿勢における被写体を撮像した第２画像と第２姿勢における被写体を撮像した第２画像とを合成するように構成されおり、第１姿勢と、第２姿勢とは、Ｘ線の光軸方向周りの回転方向における複数の格子に対する被写体の回転移動量が互いに異なるように被写体を回転させた姿勢である。

この発明の第２の局面におけるＸ線イメージング画像の合成方法は、Ｘ線イメージング画像の合成方法であって、互いに異なる２軸方向において、第１相対位置と第２相対位置とに複数の格子および被写体を配置して吸収像を含む第１画像と吸収像以外の像を含む第２画像とを撮像するステップと、第１相対位置における第１画像と、第２相対位置における第１画像の移動量を取得するステップと、第１画像の移動量に基づいて、第２画像の位置合わせを行うステップとを含む。

これにより、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、得られる第２画像の形状が異なっていたとしても、第１相対位置と第２相対位置とにおける被写体Ｔの形状が同一である第１画像の移動量に基づいて、第２画像の位置合わせを行うことができる。その結果、格子の格子パターンの向きと被写体の向きとの位置関係によって撮像される被写体の形状が異なる場合にも、画像の位置合わせを行うことができる。
また、上記第２の局面におけるＸ線イメージング画像の合成方法において、好ましくは、第１画像と第２画像とを撮像するステップは、Ｘ線の光軸方向周りの回転方向における複数の格子に対する被写体の回転移動量が互いに異なるように被写体を回転させた姿勢である第１相対位置としての第１姿勢および第２相対位置としての第２姿勢に被写体を配置して行い、位置合わせした第１姿勢における被写体を撮像した第２画像と、第２姿勢における被写体を撮像した第２画像とを合成するステップをさらに含む。

本発明によれば、上記のように、格子の格子パターンの向きと被写体の向きとの位置関係によって撮像される被写体の形状が異なる場合にも、画像の位置合わせが可能なＸ線イメージング装置およびＸ線イメージング画像の合成方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置の全体構造を示す図である。 本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置の被写体と格子の格子パターンの位置関係および得られる画像を説明するための模式図（Ａ）および（Ｂ）である。 本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置の画像の合成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態による第１相対位置および第２相対位置、および、それぞれの相対位置で撮像される画像を説明するため模式図（Ａ）および（Ｂ）である。 本発明の第１実施形態によるＸ線イメージング装置の画像の合成方法を説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態によるＸ線イメージング装置の全体構造を示す図である。 本発明の第２実施形態によるＸ線イメージング装置の画像の合成方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態による第１相対位置および第２相対位置、および、それぞれの相対位置で撮像される画像を説明するため模式図である。 本発明の第２実施形態によるＸ線イメージング装置の画像の合成方法を説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態による第１〜第６相対位置において被写体を配置する向きを説明するための模式図（Ａ）〜（Ｇ）である。 本発明の第１実施形態の第１変形例によるＸ線イメージング装置の全体構造を示す図である。

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。

［第１実施形態］
図１〜図５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線イメージング画像の合成方法について説明する。

（Ｘ線イメージング装置の構成）
まず、図１〜図４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。

Ｘ線イメージング装置１００は、図１に示すように、被写体Ｔを通過したＸ線の拡散を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。また、Ｘ線イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。Ｘ線イメージング装置１００は、たとえば、非破壊検査用途では、物体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。また、Ｘ線イメージング装置１００は、たとえば、医療用途では、生体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。

図１は、Ｘ線イメージング装置１００を横から見た図である。図１に示すように、Ｘ線イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、第１格子２と、第２格子３と、検出器４と、画像処理部５とを備えている。なお、本明細書において、Ｘ線源１から第１格子２に向かう方向をＺ２方向、その逆向きの方向をＺ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＸ方向とし、紙面の奥に向かう方向をＸ２方向、紙面の手前側に向かう方向をＸ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＹ方向とし、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向とする。なお、Ｙ方向とは、特許請求の範囲の「Ｘ線の光軸方向と直交する垂直方向」の一例である。また、Ｚ方向とは、特許請求の範囲の「Ｘ線の光軸方向」の一例である。

Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線をＺ２方向に向けて照射するように構成されている。

第１格子２は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ₁で配列される複数のスリット２ａおよび、Ｘ線位相変化部２ｂを有している。各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。第１格子２は、いわゆる位相格子である。

第１格子２は、Ｘ線源１と、第２格子３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第１格子２は、タルボ効果により、第１格子２の自己像（図示せず）を形成するために設けられている。可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。

第２格子３は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ₂で配列される複数のＸ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂを有する。各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。第２格子３は、いわゆる、吸収格子である。第１格子２、第２格子３はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット２ａおよびＸ線透過部３ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３ｂはＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部２ｂはスリット２ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。

第２格子３は、第１格子２と検出器４との間に配置されており、第１格子２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子３は、第１格子２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像と干渉して、検出器４の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。

検出器４は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器４は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器４は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。また、検出器４は、取得した画像信号を、画像処理部５に出力するように構成されている。

画像処理部５は、検出器４から出力された画像信号に基づいて、吸収像、暗視野像、および位相微分像を生成するように構成されている。画像処理部５は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。

なお、第１実施形態では、被写体Ｔの撮像方法については、特に限定せず、縞走査法やモアレ縞画像による方法など、被写体Ｔの吸収像、暗視野像、および、位相微分像を取得することができる方法であれば、どのような方法で撮像してもよい。縞走査法とは、第１格子２または第２格子３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変調信号を作成し、作成した強度変調に基づいて画像化する方法である。また、モアレ縞画像による方法とは、被写体Ｔを配置した場合に出現するモアレ縞に基づいて、被写体ＴによるＸ線の散乱を検出することにより、被写体Ｔを画像化する方法である。

次に、図２〜図５を参照して、画像処理部５が吸収像の位置合わせを行い、位置合わせの際の吸収像の移動量に基づいて暗視野像の位置合わせを行い、暗視野像を合成する構成について説明する。

図２は、被写体Ｔの内部構造を示した図である。図２（Ａ）は被写体ＴをＸ線の光軸方向（Ｚ１方向）から見た図である。また、図２（Ｂ）は、被写体ＴをＸ２方向から見た図である。図２に示す例では、被写体Ｔは、被写体Ｔの長手方向をＹ方向に向けて配置した場合に、縦方向（Ｙ方向）にＸ線の強い拡散を有する第１散乱体６と、横方向（Ｘ方向）にＸ線の強い拡散を有する第２散乱体７と、斜め方向（Ｘ方向とＹ方向で規定される平面内の斜め方向）にＸ線の強い拡散を有する第３散乱体８とを内部に含んでいる。被写体Ｔ、第１散乱体６、第２散乱体７、第３散乱体８は、それぞれ同じＸ線減弱係数を有している。すなわち、被写体Ｔ、第１散乱体６、第２散乱体７、第３散乱体８は、Ｘ線の吸収量が同一である。また、図２（Ａ）に示すように、被写体Ｔには、Ｘ線高吸収性のマーカー９が設けられている。マーカー９は、Ｘ線の吸収性が高い重金属で構成される。Ｘ線の吸収性が高い金属として、たとえば、金、鉛などがマーカー９に用いられる。また、図２に示すように、第１実施形態では、形状が直方体である被写体Ｔを用いる。

ここで、被写体Ｔ内にＸ線を拡散させる微細構造を有する散乱体が存在する場合、被写体Ｔ内には、各微細構造によって、多数の境界が生じる。多数の境界におけるＸ線の屈折が多重に生じることによりＸ線が拡散され、結果として被写体透過後のＸ線の干渉性が減衰され、暗視野像として散乱体の存在を可視化することができる。タルボ・ロー干渉計を用いる場合、格子の格子パターンの方向に対して垂直方向（スリットの配列方向）の拡散成分に特に感度が高いという特性がある。なお、格子の格子パターンの方向とは、各格子のＸ線透過部、スリット、Ｘ線吸収部、および、Ｘ線位相変化部が延びる方向のことである。また、タルボ・ロー干渉計を用いる場合、格子の格子パターンに対して水平方向（スリットが延びる方向）の拡散成分は、被写体Ｔの内部構造による拡散によって検出されるＸ線の強度に変化がないため、画像化されにくいという特性がある。

次に、図２および図３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が暗視野像の位置合わせを行い、合成暗視野像を生成する構成についての全体の流れを説明する。

ステップＳ１において、Ｘ線イメージング装置１００は、互いに異なる２軸方向において、第１相対位置と第２相対位置とに複数の格子および被写体Ｔを配置して第１吸収像１０（図４参照）、第１暗視野像１１（図４参照）、第２吸収像１２（図４参照）、および、第２暗視野像１３（図４参照）を撮像する。すなわち、図２（Ａ）に示すように、Ｘ線イメージング装置１００は、被写体Ｔの長手方向をＹ方向に向けて被写体Ｔを配置した第１相対位置において、第１吸収像１０および第１暗視野像１１を撮像する。また、図２（Ｂ）に示すように、Ｘ線イメージング装置１００は、被写体Ｔの長手方向をＸ方向に向けて被写体Ｔを配置した第２相対位置において、第２吸収像１２および第２暗視野像１３を撮像する。なお、「互いに異なる２軸方向」とは、Ｘ方向およびＹ方向で規定される平面内における互いに異なる２方向のことである。また、第１実施形態では、Ｘ線イメージング装置１００は、撮像される被写体Ｔの大きさを一定に保つため、Ｘ線源１、複数の格子、被写体Ｔ、および、検出器４のＺ方向の位置関係は変化させずに撮像を行う。また、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、撮像される被写体Ｔの撮像面を同一にするため、被写体Ｔの回転移動は、Ｚ方向の軸線周りの回転方向（θｚ方向）の回転移動のみとする。また、格子パターンの向きを考慮すると、少なくとも、第２相対位置は、第１相対位置から、被写体Ｔまたは複数の格子をＺ軸回りに９０度回転させた位置であることが好ましい。

次に、ステップＳ２において、画像処理部５は、第１相対位置における第１吸収像１０と第２相対位置における第２吸収像１２との位置合わせを行い、合成吸収像１４（図５参照）を生成する。位置合わせの方法としては、たとえば、第１相対位置における第１吸収像１０と第２相対位置における第２吸収像１２の形状情報を用いたフィッティングによって位置を合わせる方法を用いる。なお、第１吸収像１０および第２吸収像１２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１画像」の一例である。また、第１暗視野像１１および第２暗視野像１３は、それぞれ、特許請求の範囲の「第２画像」の一例である。

次に、ステップＳ３において、画像処理部５は、第２吸収像１２の移動量を取得する。取得する移動量は、平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）である。なお、平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）は、それぞれ、特許請求の範囲の「位置の相違量」の一例である。

次に、ステップＳ４において、画像処理部５は、ステップＳ３において取得した第２吸収像１２の移動量（平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ））に基づいて、第１暗視野像１１および第２暗視野像１３の位置合わせを行い、合成暗視野像１５（図５参照）を生成する。なお、合成暗視野像１５は、特許請求の範囲の「合成画像」の一例である。

次に、ステップＳ５において、画像処理部５は、合成暗視野像１５において、Ｘ線の拡散方向の異なる領域を区別可能に表示する。

以上のようにして、第１実施形態によるＸ線イメージング装置１００は、第１相対位置および第２相対位置において被写体Ｔの形状が変化しない第１吸収像１０および第２吸収像１２から第２吸収像１２の移動量を取得し、第２吸収像１２の移動量と同じ量だけ第２暗視野像１３を移動させることにより、第１暗視野像１１と第２暗視野像１３との位置合わせを行うように構成されている。

次に、図４および図５を参照して、第１実施形態におけるＸ線イメージング装置１００が合成暗視野像１５を生成する構成について説明する。

図４（Ａ）は、被写体Ｔの長手方向をＹ方向に向けて配置した第１相対位置を示す図である。また、図４（Ｂ）は、被写体Ｔの短手方向をＹ方向に向けて配置した第２相対位置を示す図である。図４（Ａ）に示す例では、第１相対位置として、被写体Ｔの長手方向が複数の格子の格子パターンに対して所定方向（直交する方向）となるように複数の格子および被写体Ｔを配置する相対位置である。また、図４（Ｂ）に示す例では、第２相対位置は、第１相対位置とは複数の格子の格子パターンに対する被写体Ｔの長手方向の向きが異なる（被写体Ｔの長手方向の向きが格子パターンと平行となる）ように複数の格子および被写体Ｔを配置する相対位置である。また、格子は、図４に示すように、第１相対位置および第２相対位置のそれぞれにおいて、格子パターンの方向が、Ｘ方向を向くよう配置されている。なお、第１実施形態では、被写体Ｔの移動は、Ｘ方向、Ｙ方向、および、Ｚ方向周りの回転方向への回転移動に限られる。

第１実施形態では、画像処理部５は、図４（Ａ）に示すように、第１相対位置において、検出器４によって検出されたＸ線の強度分布から、第１吸収像１０と、第１吸収像１０と同じ配置で撮像された第１暗視野像１１とを生成する。また、画像処理部５は、図４（Ｂ）に示すように、第２相対位置において、検出器４によって検出されたＸ線の強度分布から、第２吸収像１２と、第２吸収像１２と同じ配置で撮像された第２暗視野像１３とを生成する。

図４に示すように、第１相対位置で撮像された第１吸収像１０と、第２相対位置で撮像された第２吸収像１２とは、被写体Ｔの向きおよび画像中の位置は異なっているが、被写体Ｔの形状は同一である。しかし、第１相対位置において撮像された第１暗視野像１１と、第２相対位置において撮像された第２暗視野像１３とでは、被写体Ｔの向き、画像中の位置、および、形状のいずれもが異なっている。具体的には、第１相対位置では、被写体Ｔの長手方向をＹ方向に向けて被写体Ｔを配置している。したがって、第１暗視野像１１は、長手方向がＹ方向であり、第１散乱体６および第３散乱体８が撮像される。一方、第２相対位置では、被写体Ｔの長手方向をＸ方向に向けて被写体Ｔを配置しているので、第２暗視野像は、長手方向がＸ方向であり、第２散乱体７および第３散乱体８が撮像される。

ここで、第１吸収像１０と第２吸収像１２とを合成させたい場合、および、第１暗視野像１１と第２暗視野像１３とを合成させたい場合、それぞれの画像の位置合わせが必要となる。第１相対位置および第２相対位置において、被写体Ｔの正確な移動情報を取得することができる場合、被写体Ｔの移動情報に基づいて位置合わせを行うことができる。しかし、第１相対位置および第２相対位置において、被写体Ｔの移動情報が得られない場合、または、得られた移動情報の精度が確保できない場合、上記のように、形状からのフィッティングによる位置合わせを行うことが考えられる。第１吸収像１０および第２吸収像１２は、被写体Ｔの形状が互いに同一であるため、形状によるフィッティングによって位置合わせを行うことができる。しかし、図４に示すように、第１暗視野像１１および第２暗視野像１３は撮像された被写体Ｔの形状が互いに異なっているため、形状によるフィッティングによって位置合わせを行うことができない。

ここで、第１実施形態では、第１吸収像１０および第１暗視野像１１は、同時に取得できるため配置の変更が生じず、同じ座標系に存在し、第１吸収像１０および第１暗視野像１１中の被写体Ｔの座標は一致する。また、第２吸収像１２および第２暗視野像１３においても、同様にそれぞれの画像中の被写体Ｔの座標は一致する。すなわち、第１吸収像１０と第２吸収像１２との位置の相違量は、第１暗視野像１１と第２暗視野像１３との位置の相違量と同一である。

したがって、第１実施形態では、画像処理部５は、図５に示すように、互いに異なる２軸方向において、第１相対位置と第２相対位置とに複数の格子および被写体Ｔを配置して撮像された画像のうち、第１相対位置における第１吸収像１０と、第２相対位置における第２吸収像１２との被写体Ｔの位置の相違量に基づいて、第１相対位置における第１暗視野像１１と、第２相対位置における第２暗視野像との位置合わせを行うように構成されている。

具体的には、画像処理部５は、図５に示すように、第１相対位置における第１吸収像１０と、第２相対位置における第２吸収像１２との位置合わせを行うことにより、被写体Ｔの位置の相違量としての第２吸収像の移動量を取得するように構成されている。第１実施形態では、画像処理部５は、第１相対位置および第２相対位置における第１吸収像１０および第２吸収像１２の被写体Ｔの形状情報からフィッティングすることにより、第２吸収像１２の位置合わせを行い、フィッティングによる位置合わせの際の第２吸収像１２の平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）を取得し、取得した平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）と同じ量だけ第２暗視野像１３を移動するように構成されている。なお、フィッティングの際には、画像処理部５は、被写体Ｔに設けられたマーカー９に基づいて、第２吸収像１２の位置合わせを行う。これにより、たとえば、被写体Ｔが球状などの指向性がない形状であった場合でも、マーカー９によって取得した吸収像の形状からフィッティングを行うことにより位置合わせを行うことが可能となる。

その後、画像処理部５は、第１相対位置および第２相対位置における第１暗視野像１１と第２暗視野像１３とを合成し、合成暗視野像１５を生成する。これにより、第１散乱体６および第３散乱体８が撮像された第１暗視野像１１と、第２散乱体７および第３散乱体８が撮像された第２暗視野像１３を合成することが可能となり、第１散乱体６、第２散乱体７、および、第３散乱体８が撮像された合成暗視野像１５を得ることができる。また、画像処理部５は、合成暗視野像１５において、Ｘ線の拡散方向の異なる領域を区別可能に表示するように構成されている。合成暗視野像１５において、Ｘ線の拡散方向の異なる領域を区別可能に表示する方法としては、たとえば、第１暗視野像１１の輝度値（画素値）と第２暗視野像１３の輝度値（画素値）との比のａｒｃｔａｎｇｅｎｔを取り、その値によってカラー表示する方法がある。第１暗視野像１１は、Ｘ方向に拡散したＸ線に基づく画像であり、第２暗視野像１３は、Ｙ方向に拡散したＸ線に基づく画像である。したがって、第１暗視野像１１の輝度値（画素値）と第２暗視野像１３の輝度値（画素値）と比のａｒｃｔａｎｇｅｎｔを取ることにより得られる値は、Ｘ線の拡散角度に由来する値であると考えられる。したがって、得られた値によってカラー表示することにより、被写体Ｔ内部の微細構造によるＸ線の拡散方向を区別して表示することができる。また、第１暗視野像１１の輝度値（画素値）と第２暗視野像１３の輝度値（画素値）との差を取ることにより、拡散の指向性の強弱を表示することができる。

（第１実施形態の構造の効果）
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。

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、検出器４と、第１格子２と第２格子３とを含む複数の格子と、第１吸収像１０と、第１吸収像１０と同じ配置で撮像された第１暗視野像１１と、第２吸収像１２と、第２吸収像１２と同じ配置で撮像された第２暗視野像１３とを生成する画像処理部５とを備え、画像処理部５は、互いに異なる２軸方向において、第１相対位置と第２相対位置とに複数の格子および被写体Ｔを配置して撮像された画像のうち、第１相対位置における第１吸収像１０と、第２相対位置における第２吸収像１２との被写体Ｔの位置の相違量に基づいて、第１相対位置における第１暗視野像１１と、第２相対位置における第２暗視野像１３との位置合わせを行うように構成されている。ここで、吸収像では、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、被写体Ｔを回転させる際の回転軸の方向が同一であるため、格子の格子パターンの向きと被写体Ｔの向きとの関係に依存することなく、得られる画像中の被写体Ｔの形状は同一である。したがって、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、得られる第１暗視野像１１および第２暗視野像１３の被写体Ｔの形状が異なっていたとしても、第１相対位置と第２相対位置とにおける被写体Ｔの形状が同一である第１吸収像１０および第２吸収像１２の被写体Ｔの位置の相違量に基づいて、第２暗視野像１３の位置合わせを行うことができる。その結果、格子の格子パターンの向きと被写体Ｔの向きとの位置関係によって撮像される被写体Ｔの形状が異なる場合にも、画像の位置合わせを行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５は、第１相対位置における第１吸収像１０と、第２相対位置における第２吸収像１２との位置合わせを行うことにより、被写体Ｔの位置の相違量としての第２吸収像１２の平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）を取得するように構成されている。これにより、第１相対位置と第２相対位置とにおける第１吸収像１０および第２吸収像１２の位置を合わせることにより、被写体Ｔの位置の相違量としての第２吸収像１２の平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）を容易に取得することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部５は、第１相対位置および第２相対位置における第１吸収像１０および第２吸収像１２の形状情報からフィッティングすることにより、第１吸収像１０および第２吸収像１２の位置合わせを行い、フィッティングによる位置合わせの際の第２吸収像１２の平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）を取得し、取得した平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）と同じ量だけ第２暗視野像１３を移動するように構成されている。これにより、第１吸収像１０および第２吸収像１２の形状情報からフィッティングすることにより、容易に第１吸収像１０および第２吸収像１２の位置合わせを行うことができる。また、第２吸収像１２の平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）と同じ量だけ第２暗視野像１３を移動させることにより、容易に第１暗視野像１１および第２暗視野像１３の位置合わせを行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第２画像は、暗視野像である。これにより、格子と被写体Ｔとの相対位置に依存して撮像される被写体Ｔの形状が変化することがない第１吸収像１０および第２吸収像１２を用いて位置合わせを行うことができる。その結果、格子と被写体Ｔとの相対位置に応じて得られる被写体Ｔの形状が異なる場合がある第２暗視野像１３および第２暗視野像１３の位置合わせを容易に行うことができる。

第１実施形態では、上記のように、第１相対位置は、被写体Ｔが複数の格子の格子パターンに対して所定方向（直交する方向）となるように複数の格子および被写体Ｔを配置する相対位置であり、第２相対位置は、第１相対位置とは複数の格子の格子パターンに対する被写体Ｔの向きが異なるように複数の格子および被写体Ｔを配置する相対位置である。これにより、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、被写体Ｔと複数の格子の格子パターンとの向きが同一になることを防止することができる。その結果、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、被写体Ｔ内部の微細構造によるＸ線の拡散方向が異なった状態で撮像することが可能となり、被写体Ｔ内部の構造を把握することができる。

（Ｘ線イメージング画像の合成方法）
次に図４および図５を参照して、第１実施形態におけるＸ線イメージング画像の合成方法について説明する。

まず、図４を参照して、互いに異なる２軸方向において、第１相対位置と第２相対位置とに複数の格子および被写体Ｔを配置して第１吸収像１０および第２吸収像１２と、第１暗視野像１１および第２暗視野像１３とを撮像するステップについて説明する。

図４（Ａ）に示すように、第１相対位置では、格子パターンの向きがＸ方向になるように格子が配置されている。また、第１相対位置では、被写体Ｔの長手方向がＹ方向となるように被写体Ｔが配置されている。また、図４（Ｂ）に示すように、第２相対位置では、格子パターンの向きがＹ方向になるように格子が配置されている。また、第２相対位置では、被写体Ｔの長手方向がＸ方向となるように被写体Ｔが配置されている。

第１実施形態では、図４に示すように、第１相対位置において、第１吸収像１０および、第１吸収像１０と同じ配置で撮像された第１暗視野像１１を撮像する。また、第２相対位置において、第２吸収像１２および、第２吸収像１２と同じ配置で撮像された第２暗視野像１３を撮像する。

次に、図５を参照して、第１相対位置における第１吸収像１０と、第２相対位置における第２吸収像１２の移動量を取得するステップと、第２吸収像１２の移動量に基づいて、第１暗視野像１１および第２暗視野像１３の位置合わせを行うステップについて説明する。

第１実施形態では、図５に示すように、第１吸収像１０と第２吸収像１２とが一致する位置に第２吸収像１２を移動する。その際、画像処理部５は、平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）を取得する。そして、第１実施形態では、取得した平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）に基づいて、第１暗視野像１１および第２暗視野像１３の位置合わせを行う。

（第１実施形態の画像合成方法の効果）
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。

第１実施形態では、上記のように、第１相対位置と第２相対位置とに複数の格子および被写体Ｔを配置して第１吸収像１０および第２吸収像１２と第１暗視野像１１および第２暗視野像１３とを撮像するステップと、第２吸収像１２の平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）を取得するステップと、第２吸収像１２の平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）に基づいて、第１暗視野像１１および第２暗視野像１３の位置合わせを行うステップとを含む。これにより、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、得られる第１暗視野像１１および第２暗視野像１３の形状が異なっていたとしても、第１相対位置と第２相対位置とにおける被写体Ｔの形状が同一である第２吸収像１２の平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｚ）に基づいて、第１暗視野像１１および第２暗視野像１３の位置合わせを行うことができる。その結果、格子の格子パターンの向きと被写体Ｔの向きとの位置関係によって撮像される被写体Ｔの形状が異なる場合にも、画像の位置合わせを行うことができる。

［第２実施形態］
次に、図６〜図１０を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線イメージング装置２００について説明する。第２実施形態では、被写体Ｔを、Ｙ方向の軸線周りの回転方向に相対回転させる回転機構３０をさらに備え、３次元画像を生成することが可能な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。

図６に示すように、第２実施形態では、Ｘ線イメージング装置２００は、被写体ＴをＹ方向の軸線周りの回転方向に相対回転させる回転機構３０をさらに備えている。

次に、図７を参照して、第２実施形態によるＸ線イメージング装置１００が暗視野像を合成する構成についての全体の流れを説明する。

ステップＳ１０において、互いにそれぞれ異なる６軸方向おいて、第１相対位置および第２相対位置に加えて、複数の格子の格子パターンに対する被写体Ｔの向きが異なるように配置された第３相対位置、第４相対位置、第５相対位置、および、第６相対位置のそれぞれにおいて、被写体Ｔを３６０度回転させながら、所定の回転角度の位置において、第１〜第６吸収像、第１〜第６暗視野像をそれぞれ複数枚撮像する。互いにそれぞれ異なる６軸方向については、後述する。なお、第２実施形態では、画像処理部５が、３次元画像を生成することができるので、上記第１実施形態とは異なり、Ｚ方向の軸線周りの回転方向に加えて、被写体ＴをＸ方向の軸線周りの回転方向（θｘ方向）および／またはＹ方向の軸線周りの回転方向（θｙ方向）に傾けて配置してもよい。

次に、ステップＳ１１において、画像処理部５は、第１相対位置〜第６相対位置のそれぞれの相対位置において撮像した複数の第１〜第６吸収像、第１〜第６暗視野像のそれぞれから、第１相対位置〜第６相対位置のそれぞれに対応する３次元の吸収像および暗視野像を生成する。すなわち、画像処理部５は、３次元の吸収像として、第１相対位置における３Ｄ第１吸収像２０（図８参照）（以下、「Ｖａｂｓ１」という）、および、第２相対位置における３次元の３Ｄ第２吸収像２２（図８参照）（以下、「Ｖａｂｓ２」という）を生成する。第３〜第６相対位置においても、同様に、３Ｄ第３〜第６吸収像（以下、「Ｖａｂｓ３」〜「Ｖａｂｓ６」という）を生成する。また、画像処理部５は、第１相対位置における３次元の３Ｄ第１暗視野像２１（図８参照）（以下、「Ｖｄａｒｋ１」という）、および、第２相対位置における３次元の３Ｄ第２暗視野像２３（図８参照）（以下、「Ｖｄａｒｋ２」という）を生成する。第３〜第６相対位置においても、同様に、３Ｄ第３〜第６暗視野像（以下、「Ｖｄａｒｋ３」〜「Ｖｄａｒｋ６」という）を生成する。なお、Ｖａｂｓ１〜Ｖａｂｓ６は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１画像」の一例である。また、Ｖｄａｒｋ１〜Ｖｄａｒｋ６は、それぞれ、特許請求の範囲の「第２画像」の一例である。

次に、ステップＳ１２において、画像処理部５は、Ｖａｂｓ２をＶａｂｓ１へと位置合わせを行う。また、Ｖａｂｓ３〜Ｖａｂｓ６もＶａｂｓ１へと位置合わせを行い、Ｖａｂｓ１〜Ｖａｂｓ６を合成した３Ｄ合成吸収像２４（図８参照）を生成する。

次に、ステップＳ１３において、画像処理部５は、３Ｄ合成吸収像２４を合成した際のＶａｂｓ２の移動量を取得する。取得する移動量は、平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｘ、θｙ、θｚ）である。Ｖａｂｓ３〜Ｖａｂｓ６についても、同様に移動量を取得する。

次に、ステップＳ１４において、画像処理部５は、ステップＳ１３において取得したＶａｂｓ２の移動量（平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｘ、θｙ、θｚ））に基づいて、Ｖｄａｒｋ２をＶｄａｒｋ２へと位置合わせを行う。また、Ｖｄａｒｋ３〜Ｖｄａｒｋ６についても、同様にＶｄａｒｋ１へと位置合わせを行い、３Ｄ合成暗視野像２５（図８参照）を生成する。次に、ステップＳ１５において、画像処理部５は、３Ｄ合成暗視野像２５において、Ｘ線の拡散方向の異なる領域を区別可能に表示する。なお、３Ｄ合成暗視野像２５は、特許請求の範囲の「合成画像」の一例である。

次に、図８および図９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がＶａｂｓ２の移動量に基づいてＶｄａｒｋ１およびＶｄａｒｋ２の位置合わせを行い、３Ｄ合成暗視野像２５を生成する構成について説明する。なお、簡単のため、図８および図９は、第１相対位置および第２相対位置において、撮像したＶａｂｓ１、Ｖａｂｓ２、Ｖｄａｒｋ１、および、Ｖｄａｒｋ２を用いて３Ｄ合成暗視野像２５を生成する構成について説明している。

図８は、第１相対位置および第２相対位置における、格子パターンの向きおよび被写体Ｔを配置する向きを示す図である。第２実施形態では、図８に示すように、回転機構３０は、Ｙ方向の軸線周りの回転方向に被写体Ｔを相対回転させるように構成されている。なお、第１相対位置および第２相対位置におけるその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、図９に示すように、第１相対位置におけるＶａｂｓ１と、第２相対位置におけるＶａｂｓ２との位置合わせを行うことにより、被写体Ｔの位置の相違量としての第２吸収像の移動量を取得するように構成されている。位置合わせの手法としては、上記第１実施形態と同様である。画像処理部５は、位置合わせの際のＶａｂｓ２の平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｘ、θｙ、θｚ）を取得し、取得した平行移動量（ｘ、ｙ）および回転移動量（θｘ、θｙ、θｚ）と同じ量だけＶｄａｒｋ２を移動するように構成されている。その後、画像処理部５は、第１相対位置および第２相対位置におけるＶｄａｒｋ１とＶｄａｒｋ２とを合成し、３Ｄ合成暗視野像２５を生成する。また、画像処理部５は、３Ｄ合成暗視野像２５において、Ｘ線の拡散方向の異なる領域を区別可能に表示するように構成されている。第２実施形態においては、Ｖｄａｒｋ１およびＶｄａｒｋ２の輝度値（画素値）から算出した値によってカラー表示することにより、３Ｄ合成暗視野像２５におけるＸ線の拡散方向の異なる領域を区別可能に表示する。

次に、図１０を参照して、互いにそれぞれ異なる６軸方向において、第１〜第６相対位置に被写体Ｔを配置する構成について説明する。

図１０は、被写体Ｔが立方体であると仮定した際の互いに異なる６軸方向を説明するための図１０（Ａ）〜図１０（Ｇ）である。第２実施形態では、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示す第１方向３１、第２方向３２、および、第３方向３３のそれぞれを、Ｙ方向と平行な方向に向けて被写体Ｔを回転機構３０に配置した際の相対位置を、それぞれ、第１相対位置、第２相対位置、および、第３相対位置とする。第１〜第３方向は、それぞれ、被写体Ｔを立方体と仮定した場合の、各軸方向と平行な方向である。すなわち、第１方向はＸ方向と平行な方向である。また、第２方向はＹ方向と平行な方向である。また、第３方向はＺ方向と平行な方向である。第１〜第３方向は、それぞれ直交する歩行である。

また、第２実施形態では、図１０（Ｄ）〜図１０（Ｇ）に示す第４方向３４、第５方向３５、第６方向３６、および、第７方向３７のうち、いずれか３方向をＹ方向と平行な方向に向けて被写体Ｔを回転機構３０に配置した際の相対位置を、それぞれ、第４相対位置、第５相対位置、および、第６相対位置とする。第３〜第６方向は、それぞれ、立方体の４本の対角線方向のうちのいずれかである。第２実施形態では、画像処理部５は、第１〜第６相対位置のそれぞれの位置において、被写体Ｔを３６０度回転させながら、所定の回転角度の位置において撮像された複数の吸収像および暗視野像から、Ｖａｂｓ１〜Ｖａｂｓ６、およびＶｄａｒｋ１〜Ｖｄａｒｋ６を生成するように構成されている。図１０は、被写体Ｔが立方体である場合を仮定したが、被写体Ｔが立方体でない場合でも上記第１〜第６方向を規定することが可能である。すなわち、被写体Ｔ内において、Ｘ方向、Ｙ方向、および、Ｚ方向によって空間を規定し、その空間内に立方体が存在すると仮定して、上記第１〜第６方向を規定してもよい。

また、第２実施形態では、画像処理部５は、第１〜第６相対位置において生成されたＶａｂｓ１〜Ｖａｂｓ６のうち、Ｖａｂｓ２〜Ｖａｂｓ６を、それぞれ、Ｖａｂｓ１に対して位置合わせを行い、それぞれの移動量を取得する。画像処理部５は、取得したそれぞれの移動量に基づいて、Ｖｄａｒｋ２〜Ｖｄａｒｋ６をＶｄａｒｋ１に対して位置合わせを行い、Ｖｄａｒｋ１〜Ｖｄａｒｋ６を合成した３Ｄ合成暗視野像２５を生成する。

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。

（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。

第２実施形態では、上記のように、Ｘ線イメージング装置２００は、被写体Ｔを、Ｙ方向の軸線周りの回転方向に相対回転させる回転機構３０をさらに備え、吸収像および暗視野像は、それぞれ３次元画像を含む。これにより、Ｖａｂｓ１およびＶａｂｓ２を用いて位置合わせを行うことを行うことにより、Ｖｄａｒｋ１およびＶｄａｒｋ２の位置合わせを容易に行うことができる。その結果、被写体Ｔ内部の微細構造におけるＸ線の拡散方向を詳細に把握することが可能となる。すなわち、被写体Ｔ内部の微細構造の微視的な構造の相違または被写体内部の微細な組織の形状の相違などを反映した画像を得ることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、画像処理部５は、互いにそれぞれ異なる６軸方向おいて、第１相対位置および第２相対位置に加えて、複数の格子の格子パターンに対する被写体Ｔの向きが異なるように配置された第３相対位置、第４相対位置、第５相対位置、および、第６相対位置のそれぞれにおいて、被写体Ｔをそれぞれ回転させて撮像された画像から、Ｖａｂｓ１〜Ｖａｂｓ６、および、Ｖｄａｒｋ１〜Ｖｄａｒｋ６を生成するように構成されている。これにより、たとえば、４５度および１３５度の拡散方向の違いなどを区別することが可能となる。その結果、被写体内部の微細構造をより詳細に把握することができる。すなわち、第１〜第６相対位置に配置して撮像することにより、被写体Ｔ内の微細構造の任意の拡散方向を把握することができる。

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。

（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。

たとえば、上記実施形態では、第１格子２として、位相格子を用いたが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子２として、吸収格子を用いてもよい。その結果、干渉計および非干渉計のどちらの構成においても、Ｘ線位相差撮像を行うことが可能となり、第１格子２の選択の自由度を向上させることができる。

また、上記実施形態では、第１画像として、吸収像を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１画像として、吸収像と、暗視野像および／または位相微分像とを合成した画像を用いてもよい。

また、上記実施形態では、第２画像として、暗視野像を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第２画像として、位相微分像を用いてもよい。位相微分像は、被写体Ｔの向きと格子パターンの向きとに応じて、強調されるエッジが異なるため、暗視野像の場合と同様に、被写体Ｔの向きと格子パターンの向きとを変更することにより、内部構造をより詳細に把握することができる。また、吸収像、暗視野像、および、位相微分像の合成画像を第２画像として用いてもよい。

また、上記実施形態では、第２吸収像１２および３Ｄ第２吸収像２２の移動量を求める際に、合成吸収像１４および３Ｄ合成吸収像２４を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。合成吸収像１４および３Ｄ合成吸収像２４を生成することなく、第２吸収像１２の移動量および３Ｄ第２吸収像２２の移動量をそれぞれ求めてもよい。

また、上記実施形態では、被写体Ｔの向きを変更することにより、第１相対位置と第２相対位置とに被写体Ｔおよび複数の格子を配置したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の格子の格子パターンの向きを変更することにより、第１相対位置と第２相対位置とに被写体Ｔおよび複数の格子を配置してもよい。

また、上記実施形態では、位置合わせにより第１吸収像１０（３Ｄ第１暗視野像２１）と第２吸収像１２（３Ｄ第２吸収像２２）との位置の相違量を取得する例を示したが、本発明はこれに限られない。位置の相違量を取得することができれば、どのような方法であってもよい。

また、上記実施形態では、フィッティングにより第１吸収像１０（３Ｄ第１吸収像２０）および第２吸収像１２（３Ｄ第２吸収像２２）を位置合わせする例を示したが、本発明はこれに限られない。第１吸収像１０（３Ｄ第１吸収像２０）および第２吸収像１２（３Ｄ第２吸収像２２）を位置合わせできる方法であれば、どのような方法であってもよい。

また、上記実施形態では、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、被写体ＴをＺ方向に移動させない例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１相対位置と第２相対位置とにおいて、被写体ＴをＺ方向に移動させてもよい。第１相対位置と第２相対位置とにおいて、被写体ＴをＺ方向に移動させた場合、取得される画像の拡大率が異なる。その場合、上記実施形態で取得する位置情報の他に、第１吸収像１０（３Ｄ第１吸収像２０）および第２吸収像１２（３Ｄ第２吸収像２２）から、形状フィッティングなどにより拡大率を取得し、取得した拡大率と上記実施形態で取得する位置情報とを用いることにより第２暗視野像１３（３Ｄ第２暗視野像２３）の位置合わせを行うことができる。

また、上記実施形態では、複数の格子として、第１格子２および第２格子３を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１１に示すように、Ｘ線源１と第１格子２との間に、第３格子４０を設ける構成でもよい。第３格子４０は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のスリット４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂを有している。各スリット４０ａおよびＸ線吸収部４０ｂはＸ方向に延びるように構成されている。また、第３格子４０は、Ｘ線源１と第１格子２との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第３格子４０は、各スリット４０ａを通過したＸ線を、各スリット４０ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。これにより、第３格子４０は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることができる。このように構成すれば、Ｘ線源１の可干渉性が小さい高出力のＸ線源を用いたとしても、第３格子４０によってＸ線源の可干渉性を大きくす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。

また、上記第２実施形態では、回転機構３０は、被写体Ｔを相対回転させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転機構３０は、Ｘ線源１と複数の格子と検出器４とを含む撮像系を回転させるように構成されていてもよい。

また、上記第２実施形態では、回転機構３０に配置する被写体Ｔの向きを変更することにより、互いに異なる６軸方向の第１〜第６相対位置を決定したが、本発明はこれに限られない。たとえば、被写体Ｔの向きを変更することなく、回転機構３０を傾けることにより、第１〜第６相対位置を決定してもよい。また、回転機構３０を互いに異なる３方向に傾けることにより、第１〜第３相対位置を決定してもよい。また、回転機構３０を互いに異なる４方向に傾けることにより、第１〜第４相対位置を決定してもよい。また、回転機構３０を互いに異なる５方向に傾けることにより、第１〜第５相対位置を決定してもよい。

また、上記第２実施形態では、第１〜第６相対位置に被写体Ｔを配置して撮像を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１〜第６相対位置のうち、いずれか２か所に被写体Ｔを配置して撮像する構成でもよい。また、第１〜第６相対位置のうち、２〜５か所に被写体Ｔを配置して撮像する構成でもよいし、７か所以上に被写体Ｔを配置して撮像する構成でもよい。

１ Ｘ線源
２ 第１格子
３ 第２格子
４ 検出器
５ 画像処理部
９ Ｘ線高吸収性マーカー
１０ 第１吸収像（第１画像）
１１ 第１暗視野像（第２画像）
１２ 第２吸収像（第１画像）
１３ 第２暗視野像（第２画像）
１５ 合成暗視野像（合成画像）
２０ ３Ｄ第１吸収像（第１画像）
２１ ３Ｄ第１暗視野像（第２画像）
２２ ３Ｄ第２吸収像（第１画像）
２３ ３Ｄ第２暗視野像（第２画像）
２５ ３Ｄ合成暗視野像（合成画像）
３０ 回転機構
４０ 第３格子

Claims (12)

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線源から前記Ｘ線が照射される第１格子と、前記第１格子を通過した前記Ｘ線が照射される第２格子とを含む複数の格子と、
   前記検出器により検出されたＸ線の強度分布から、吸収像を含む第１画像と、前記第１画像と同じ配置で撮像された吸収像以外の像を含む第２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、
   互いに異なる２軸方向において、第１相対位置と第２相対位置とに前記複数の格子および被写体を配置して撮像された画像のうち、前記第１相対位置における前記第１画像と、前記第２相対位置における前記第１画像との被写体の位置の相違量に基づいて、前記第１相対位置における前記第２画像と、前記第２相対位置における前記第２画像との位置合わせを行うように構成されている、Ｘ線イメージング装置。
2. 前記画像処理部は、前記第１相対位置における前記第１画像と、前記第２相対位置における前記第１画像との位置合わせを行うことにより、前記被写体の位置の相違量としての前記第１画像の移動量を取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線イメージング装置。
3. 前記画像処理部は、前記第１相対位置および前記第２相対位置における前記第１画像の被写体の形状情報からフィッティングすることにより、前記第１画像の位置合わせを行い、前記フィッティングによる位置合わせの際の前記第１画像の前記移動量を取得し、取得した前記移動量と同じ量だけ前記第２画像を移動するように構成されている、請求項２に記載のＸ線イメージング装置。
4. 前記第２画像は、暗視野像と位相微分像とのうち、いずれか一方である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
5. 前記第１相対位置は、被写体が前記複数の格子の格子パターンに対して所定方向となるように前記複数の格子および被写体を配置する相対位置であり、
   前記第２相対位置は、前記第１相対位置とは前記複数の格子の格子パターンに対する被写体の向きが異なるように前記複数の格子および被写体を配置する相対位置である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
6. 被写体と、前記Ｘ線源と前記検出器と前記複数の格子とによって構成される撮像系とのうちどちらか一方を、前記Ｘ線の光軸方向と直交する垂直方向の軸線周りの回転方向に相対回転させる回転機構をさらに備え、
   前記第１画像および前記第２画像は、それぞれ３次元画像を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
7. 前記画像処理部は、互いにそれぞれ異なる６軸方向おいて、前記第１相対位置および前記第２相対位置に加えて、前記複数の格子の格子パターンに対する被写体の向きが異なるように配置された第３相対位置、第４相対位置、第５相対位置、および、第６相対位置のそれぞれにおいて、被写体または前記撮像系をそれぞれ回転させて撮像された画像から、前記第１画像および前記第２画像を生成するように構成されている、請求項６に記載のＸ線イメージング装置。
8. 前記画像処理部は、前記第１相対位置および前記第２相対位置における前記第２画像を合成し、合成画像において、前記Ｘ線の拡散方向の異なる領域を区別可能に表示するように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
9. 前記画像処理部は、被写体に設けられたＸ線高吸収性のマーカーに基づいて、前記第１画像の位置合わせを行うように構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＸ線イメージング装置。
10. 前記画像処理部は、
    前記第１相対位置として、第１姿勢における被写体を撮像した前記第１画像と、前記第２相対位置として、前記第１姿勢とは異なる姿勢である第２姿勢における被写体を撮像した前記第１画像との被写体の位置の相違量に基づいて、前記第１姿勢における被写体を撮像した前記第２画像と、前記第２姿勢における被写体を撮像した前記第２画像とを位置合わせするとともに、位置合わせした前記第１姿勢における被写体を撮像した前記第２画像と前記第２姿勢における被写体を撮像した前記第２画像とを合成するように構成されおり、
    前記第１姿勢と、前記第２姿勢とは、Ｘ線の光軸方向周りの回転方向における前記複数の格子に対する被写体の回転移動量が互いに異なるように被写体を回転させた姿勢である、請求項１に記載のＸ線イメージング装置。
11. Ｘ線イメージング画像の合成方法であって、
    互いに異なる２軸方向において、第１相対位置と第２相対位置とに複数の格子および被写体を配置して吸収像を含む第１画像と吸収像以外の像を含む第２画像とを撮像するステップと、
    前記第１相対位置における前記第１画像と、前記第２相対位置における前記第１画像の移動量を取得するステップと、
    前記第１画像の移動量に基づいて、前記第２画像の位置合わせを行うステップとを含む、Ｘ線イメージング画像の合成方法。
12. 前記第１画像と前記第２画像とを撮像するステップは、Ｘ線の光軸方向周りの回転方向における前記複数の格子に対する被写体の回転移動量が互いに異なるように被写体を回転させた姿勢である前記第１相対位置としての第１姿勢および前記第２相対位置としての第２姿勢に被写体を配置して行い、
    前記位置合わせした前記第１姿勢における被写体を撮像した前記第２画像と、前記第２姿勢における被写体を撮像した前記第２画像とを合成するステップをさらに含む、請求項１１に記載のＸ線イメージング画像の合成方法。

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