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WO2017212687A1 - Ｘ線位相差撮像システム、ｘ線位相差撮像装置およびｘ線位相差撮像方法 - Google Patents

Ｘ線位相差撮像システム、ｘ線位相差撮像装置およびｘ線位相差撮像方法 Download PDF

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WO2017212687A1
WO2017212687A1 PCT/JP2017/005818 JP2017005818W WO2017212687A1 WO 2017212687 A1 WO2017212687 A1 WO 2017212687A1 JP 2017005818 W JP2017005818 W JP 2017005818W WO 2017212687 A1 WO2017212687 A1 WO 2017212687A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
detection unit
image
grating
ray
diffraction grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/005818
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
太郎 白井
晃一 田邊
木村　健士
吉牟田　利典
拓朗 和泉
貴弘 土岐
哲 佐野
日明 堀場
弘之 岸原
和田　幸久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2018522311A priority Critical patent/JP6631707B2/ja
Publication of WO2017212687A1 publication Critical patent/WO2017212687A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/041—Phase-contrast imaging, e.g. using grating interferometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray phase difference imaging system, an X-ray phase difference imaging apparatus, and an X-ray phase difference imaging method.
  • JP 2012-016370 A discloses an X-ray imaging apparatus (X-ray phase difference imaging system) that images the inside of a subject using the phase difference of the X-rays that have passed through the subject.
  • This X-ray imaging device uses X-ray phase difference instead of X-ray absorption to image the inside of the subject, thereby imaging light element objects and soft tissue that are difficult to absorb X-rays. It is configured to be able to.
  • the X-ray imaging apparatus disclosed in JP 2012-016370 A includes an X-ray source that emits radial X-rays, a grating through which X-rays emitted from the X-ray source pass, and X-rays that pass through the grating. An image detector for detection.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to correct the sensitivity of the detection unit while suppressing an increase in size and complexity of the apparatus.
  • An X-ray phase difference imaging system, an X-ray phase difference imaging apparatus, and an X-ray phase difference imaging method are provided.
  • an X-ray phase difference imaging system includes an X-ray source, a diffraction grating through which X-rays emitted from the X-ray source pass, and a diffraction grating.
  • a detection unit that detects the detected X-rays and a control unit that corrects the sensitivity of the detection unit.
  • the control unit is configured so that the subject is not positioned between the X-ray source and the detection unit, and the diffraction grating and the detection unit. At least one of them is moved, a correction image using X-rays that has passed through the diffraction grating is captured, and sensitivity correction information is acquired based on the correction image.
  • At least one of the diffraction grating and the detection unit is placed in a state where the subject is not positioned between the X-ray source and the detection unit.
  • a control unit is provided that captures an image for correction using X-rays that have been moved and passed through the diffraction grating, and acquires sensitivity correction information based on the image for correction.
  • the sensitivity of the detection unit can be corrected.
  • it is not necessary to move the diffraction grating to a position where X-rays do not pass through it is possible to suppress an increase in the size of the device and to prevent the device configuration from becoming complicated.
  • the control unit corrects an X-ray image obtained by imaging the subject located between the X-ray source and the detection unit using sensitivity correction information.
  • the phase contrast image is generated based on the self image or the moire fringes. If comprised in this way, since a self-image or a moire fringe can be detected accurately by the sensitivity correction of a detection part, a phase-contrast image can be produced
  • the control unit is at least one of the diffraction grating and the detection unit based on a fringe interval formed by the diffraction grating and detected by the detection unit.
  • the movement direction is set to a direction in which the stripes move in a direction parallel to the direction in which the stripes are arranged, and a correction image is captured by X-rays that have passed through the diffraction grating. If comprised in this way, since the image for a correction
  • the control unit moves at least one of the diffraction grating and the detection unit at a substantially constant speed at which the fringes detected by the detection unit move by substantially an integer multiple of the fringe interval during the imaging time.
  • the correction image is captured by the X-rays that have passed through the diffraction grating.
  • the control unit In the configuration in which the control unit is formed of a diffraction grating and moves the at least one of the diffraction grating and the detection unit based on the fringe interval detected by the detection unit, and preferably the control unit captures the correction image.
  • M correction images are taken, and the m correction images taken are averaged to obtain sensitivity correction information.
  • the m correction images stripes can be evenly reflected on each pixel. Therefore, by averaging the m correction images, the X-rays irradiated to the detection unit Can be more easily smoothed between pixels.
  • the diffraction grating includes a first grating for forming a self-image, a source grating for increasing coherence of X-rays emitted from the X-ray source, and And at least one of the second gratings irradiated with the X-rays that have passed through the first grating.
  • a self-image can be formed on a detection part or a 2nd grating
  • a moire fringe can be formed on a detection part.
  • a source grating is provided, X-rays can be easily diffracted in the first grating.
  • the control unit has a diffraction grating in a state in which the subject is not disposed between the X-ray source and the detection unit under the same conditions as when imaging the subject.
  • the detection unit is fixed and the air image is captured, and the air image is corrected using the sensitivity correction information, and the phase is determined based on the air image whose sensitivity is corrected and the image of the subject whose sensitivity is corrected. It is configured to generate a contrast image.
  • the X-ray image having the influence of the positional deviation of the diffraction grating can be corrected using the air image, so that a phase contrast image can be generated with high accuracy.
  • An X-ray phase difference imaging apparatus includes an X-ray source, a diffraction grating through which X-rays emitted from the X-ray source pass, and a detection unit that detects X-rays that have passed through the diffraction grating. And a control unit that corrects the sensitivity of the detection unit, and the control unit moves at least one of the diffraction grating and the detection unit in a state where the subject is not positioned between the X-ray source and the detection unit.
  • At least one of the diffraction grating and the detection unit is provided with the subject not positioned between the X-ray source and the detection unit.
  • a control unit is provided that captures an image for correction using X-rays that have been moved and passed through the diffraction grating, and acquires sensitivity correction information based on the image for correction.
  • the sensitivity of the detection unit can be corrected.
  • it is not necessary to move the diffraction grating to a position where X-rays do not pass through it is possible to suppress an increase in the size of the device and to prevent the device configuration from becoming complicated.
  • An X-ray phase difference imaging method is an X-ray phase difference imaging method in which X-rays irradiated from an X-ray source are passed through a diffraction grating, and the X-rays that have passed through the diffraction grating are detected by a detector.
  • the method in a state where the subject is not positioned between the X-ray source and the detection unit, at least one of the diffraction grating and the detection unit is moved, and an image for correction using X-rays that has passed through the diffraction grating is captured. Then, sensitivity correction information is acquired based on the correction image.
  • the diffraction grating and the detection unit is used in a state where the subject is not positioned between the X-ray source and the detection unit.
  • the image for correction is picked up, and the sensitivity correction information is acquired based on the correction image by the X-rays that have passed through the diffraction grating.
  • an X-ray phase difference imaging method capable of correcting the sensitivity of the detection unit.
  • an image from which noise components due to sensitivity variations have been removed since there is no need to move the diffraction grating to a position where X-rays do not pass therethrough, an X-ray phase difference imaging method capable of suppressing an increase in the size of the device and a complication of the device configuration is provided. can do.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an X-ray phase difference imaging system according to a first embodiment of the present invention. It is the figure which showed the X-ray source of the X-ray phase difference imaging system of 1st Embodiment of this invention, a source grating
  • the X-ray phase difference imaging system 100 is an apparatus that images the inside of the subject T using the phase difference of the X-rays that have passed through the subject T as shown in FIG.
  • the X-ray phase difference imaging system 100 is an apparatus that images the inside of the subject T using the Talbot effect.
  • the X-ray phase difference imaging system 100 can be used, for example, for imaging inside the subject T as a living body in medical applications.
  • the X-ray phase difference imaging system 100 can be used for imaging the inside of the subject T as an object, for example, in a nondestructive inspection application.
  • the X-ray phase difference imaging system 100 includes an X-ray imaging apparatus 10 and a control unit 20 as shown in FIG.
  • the X-ray imaging apparatus 10 includes an X-ray source 1, a source grid 2, a first grid 3, a second grid 4, a detection unit 5, and a drive unit 6. It has.
  • an X-ray source 1, a source grating 2, a first grating 3, a second grating 4, and a detection unit 5 are used, and a Talbot-Lau interferometer is used. X-ray imaging is performed.
  • the X-ray source 1, the source grid 2, the first grid 3, the second grid 4, and the detection unit 5 are arranged in this order in the X-ray irradiation axis direction (Z direction).
  • the X-ray irradiation axis direction is the Z direction
  • the directions orthogonal to each other in the plane orthogonal to the Z direction are the X direction and the Y direction, respectively.
  • the source grating 2, the first grating 3, and the second grating 4 are examples of the “diffraction grating” in the claims.
  • the X-ray source 1 is configured to generate X-rays and irradiate the generated X-rays when a high voltage is applied.
  • the source grating 2 is a diffraction grating (absorption grating, so-called multi-slit) that changes the intensity of the passing X-ray.
  • the source grid 2 has a plurality of slits 2a arranged at a predetermined period (pitch) in the Y direction orthogonal to the Z direction. Each slit 2a is formed to extend in the X direction orthogonal to the Z direction.
  • the source grid 2 is disposed between the X-ray source 1 and the first grid 3 and is irradiated with X-rays from the X-ray source 1.
  • the source grating 2 is provided in order to enhance the coherence of X-rays emitted from the X-ray source 1 by the Lau effect.
  • the radiation source grid 2 is configured so that the X-rays that have passed through each slit 2a function as a line light source corresponding to the position of each slit 2a. Thereby, it is possible to improve the coherence of the X-rays that have passed through the source grating 2.
  • the first grating 3 is a diffraction grating (phase grating) that changes the phase of X-rays passing therethrough.
  • the first lattice 3 has a plurality of slits 3a arranged with a period (pitch) d1 in the Y direction orthogonal to the Z direction. Each slit 3a is formed to extend in the X direction orthogonal to the Z direction.
  • the first grid 3 is disposed between the source grid 2 and the second grid 4 and is irradiated with X-rays that have passed through the source grid 2.
  • the first grating 3 is arranged at a position away from the radiation source grating 2 by a distance R1 in the Z direction.
  • the first grating 3 is provided for forming a self-image by the Talbot effect.
  • an image of the grating (self-image) is formed at a position away from the grating by a predetermined distance (Talbot distance Zp). This is called the Talbot effect.
  • the self-image is an interference fringe generated by X-ray interference.
  • the self-image of the first grating 3 due to the Talbot effect can be more reliably formed by providing the source grating 2 and enhancing the coherence of X-rays.
  • the first lattice 3 is configured to be rotatable about a rotation axis in the Z direction. Thereby, as shown in FIG. 3, the 1st grating
  • the first lattice 3 is configured to be capable of adjusting the position in the rotational direction around the Z direction at an angular interval of not less than 0.001 degrees and not more than 1 degree, for example.
  • the second grating 4 is a diffraction grating (absorption grating) that changes the intensity of the passing X-ray.
  • the second grating 4 has a plurality of slits 4a arranged with a period (pitch) d2 in the Y direction orthogonal to the Z direction. Each slit 4a is formed to extend in the X direction orthogonal to the Z direction.
  • the second grating 4 is arranged between the first grating 3 and the detection unit 5 and is irradiated with X-rays that have passed through the first grating 3.
  • lattice 4 is provided in order to interfere with the self image of the 1st grating
  • the period d2 of the slit 4a of the second grating 4 is designed to be substantially the same as the period d3 of the self-image of the first grating 3.
  • the subject T is disposed between the source grid 2 and the first grid 3 when the subject T is imaged.
  • the first grating 3 is irradiated with X-rays that have passed through the subject T.
  • the detection unit 5 is configured to detect X-rays and convert the detected X-rays into electric signals (detection signals).
  • the detection unit 5 is configured to output a detection signal to the control unit 20.
  • the detection unit 5 includes, for example, an FPD (Flat Panel Detector).
  • the detection unit 5 includes a plurality of pixel detection elements (not shown). The plurality of detection elements are arranged side by side in the X direction and the Y direction at a predetermined period (pitch).
  • a CdTe semiconductor detector is used as the detection element in order to increase detection efficiency and achieve high resolution.
  • a scintillator such as CsI may be used as the detection element.
  • the period of the detection element is larger than the period d3 of the self-image of the first grating 3, for example. In this case, it is difficult to directly detect the self-image of the first grating 3 by the detection unit 5. Therefore, in the X-ray phase difference imaging system 100, the second grating 4 for forming a moire fringe (see FIG. 3) by interfering with the self-image of the first grating 3 is provided. Moire fringes due to superposition with the second grating 4 are detected by the detection unit 5.
  • the self-image of the first grating 3 and the second grating 4 are overlapped. If it is a moire fringe by matching, it can be detected by the detector 5.
  • the driving unit 6 is configured to move the second grating 4 in the XY plane. Specifically, the drive unit 6 moves the second grating 4 by drive control by the control unit 20. The drive unit 6 is configured to move the second grating 4 along the slit arrangement direction of the second grating 4 (Y direction in FIG. 2). Since the moving distance can be increased by moving the second grating 4 farther from the X-ray source 1 than the first grating 3, it is not necessary to excessively increase the accuracy of movement.
  • the control unit 20 includes a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 20 includes, for example, a computer.
  • the control unit 20 is connected to the X-ray imaging apparatus 10.
  • the control unit 20 is configured to generate a phase contrast image and an absorption contrast image based on the X-rays detected by the detection unit 5.
  • the control unit 20 is configured to perform control for correcting the sensitivity of the detection unit 5. Specifically, the control unit 20 moves the second grating 4 in a state where the subject T is not located between the X-ray source 1 and the detection unit 5, and moves the first grating 3 and the second grating 4. An image for correction using the passed X-ray is captured, and sensitivity correction information is acquired based on the image for correction.
  • the control unit 20 is configured to generate an X-ray image by correcting the amount of X-rays detected by the detection unit 5 based on the sensitivity correction information. For example, the control unit 20 is configured to perform correction by multiplying or dividing the amount of X-rays in each pixel detected by imaging using sensitivity correction information including sensitivity variations.
  • the control unit 20 is configured to generate an absorption contrast image and a phase contrast image by performing Fourier transform based on the corrected X-ray image.
  • the sensitivity correction information includes the sensitivity of X-ray detection in each pixel of the detection unit 5.
  • control unit 20 corrects an X-ray image obtained by imaging the subject T positioned between the X-ray source 1 and the detection unit 5 using the sensitivity correction information, and based on the moire fringes, the phase contrast image Is configured to generate Further, the control unit 20 changes the second grating 4 to the slit arrangement direction of the second grating 4 based on the stripe interval formed by the first grating 3 and the second grating 4 and detected by the detecting unit 5 (FIG. 2). The image for correction by the X-rays that have passed through the first grating 3 and the second grating 4 is taken.
  • control unit 20 moves the second grating 4 at a substantially constant speed at which the fringes detected by the detecting unit 5 move by an approximately integer multiple of the fringe interval during the imaging time, and the first grating 3 and the second grating 4 are configured to capture a correction image using X-rays.
  • the control unit 20 moves the second grating 4 at a constant speed so that the stripe detected by the detection unit 5 moves by one period during the time T1. Move with. As a result, each pixel of the detection unit 5 is imaged so that one period of stripes is captured, so that an image equivalent to the case where the detection unit 5 is irradiated with uniform X-rays can be captured. . Further, the second grating 4 may be moved at a constant speed so that the fringes detected by the detection unit 5 move by N periods (N is a natural number) during the imaging time T1.
  • the second grating 4 is moved at a constant speed so that the fringes detected by the detection unit 5 move during the imaging time T1 by N + ⁇ periods (N is a natural number, ⁇ is a fraction between 0 and 1). Also good. In this case, by increasing N, stripes are uniformly reflected in each pixel of the detection unit 5 due to the smoothing effect.
  • the second grating 4 may be moved in one direction or reciprocated.
  • the control unit 20 moves the second lattice 4 so that the stripes detected by the detection unit 5 move by 1 / m (m is a natural number) of the interval between the stripes, It is configured to capture m correction images by X-rays that have passed through the first grid 3 and the second grid 4, and to average the m captured correction images to obtain sensitivity correction information. Yes.
  • the control unit 20 moves the second lattice 4 so as to move the stripe by D / m, and images m correction images. That is, the control unit 20 repeats the control of moving the second grid 4 and performing imaging m times.
  • the second grating 4 may be moved so that the stripes move by m1 / m2 (m1 and m2 are prime natural numbers) of the stripe interval. In this case, m2 correction images are captured.
  • control unit 20 fixes the second grating 4 and the detection unit 5 in a state where the subject T is not disposed between the X-ray source 1 and the detection unit 5 under the same conditions as when imaging the subject T.
  • An air image is captured, and the air image is corrected using the sensitivity correction information, and a phase contrast image is generated based on the air image whose sensitivity is corrected and the image of the subject T whose sensitivity is corrected. It is configured.
  • the imaging process (first operation example) by the X-ray phase difference imaging system 100 of the first embodiment will be described. This imaging process is performed by the control unit 20.
  • step S1 in FIG. 5 the diffraction grating (second grating 4) is moved in a state where the subject T is not positioned between the X-ray source 1 and the detection unit 5, and a correction image is captured.
  • step S2 sensitivity correction information is created based on the correction image.
  • step S3 an X-ray image is taken with the subject T positioned between the X-ray source 1 and the detection unit 5.
  • step S4 the X-ray image obtained by imaging the subject T is corrected using the sensitivity correction image. This eliminates noise due to sensitivity variations.
  • step S5 the X-ray image of the subject T whose sensitivity has been corrected is Fourier transformed to generate an absorption contrast image and a phase contrast image. Thereafter, the imaging process is terminated.
  • the imaging process (second operation example) by the X-ray phase difference imaging system 100 of the first embodiment will be described with reference to FIG. This imaging process is performed by the control unit 20.
  • step S11 in FIG. 6 the diffraction grating (second grating 4) is moved in a state where the subject T is not positioned between the X-ray source 1 and the detection unit 5, and a correction image is captured.
  • step S12 sensitivity correction information is created based on the correction image.
  • step S13 an air image is captured in a state where the subject T is not positioned between the X-ray source 1 and the detection unit 5 and the diffraction grating (second grating 4) is fixed.
  • step S14 the air image is corrected using the sensitivity correction image. Thereby, noise in the air image due to variation in sensitivity is removed.
  • step S15 an X-ray image is taken with the subject T positioned between the X-ray source 1 and the detection unit 5.
  • step S16 the X-ray image obtained by imaging the subject T is corrected using the sensitivity correction image. As a result, noise in the image of the subject T due to sensitivity variations is removed.
  • step S17 the X-ray image and air image of the subject T whose sensitivity has been corrected are Fourier transformed to generate an absorption contrast image and a phase contrast image. Thereafter, the imaging process is terminated.
  • the second grating 4 is moved to capture a correction image, and the first A control unit 20 is provided that acquires sensitivity correction information based on a correction image using X-rays that has passed through the grating 3 and the second grating 4.
  • the first A control unit 20 acquires sensitivity correction information based on a correction image using X-rays that has passed through the grating 3 and the second grating 4.
  • the sensitivity of the detection unit 5 can be corrected. As a result, it is possible to obtain an image from which noise components due to sensitivity variations have been removed.
  • the apparatus since it is not necessary to move the source grating 2, the first grating 3, and the second grating 4 to a position where X-rays do not pass through, the apparatus is prevented from being enlarged and the apparatus configuration from being complicated. be able to.
  • the control unit 20 corrects an X-ray image obtained by imaging the subject T between the X-ray source 1 and the detection unit 5 using the sensitivity correction information. Then, the phase contrast image is generated based on the moire fringes. Thereby, since the moire fringes can be detected with high accuracy by the sensitivity correction of the detection unit 5, the phase contrast image can be generated with high accuracy.
  • the control unit 20 controls the second grating 4 based on the interval between the stripes formed by the first grating 3 and the second grating 4 and detected by the detection unit 5.
  • the second grating 4 is moved in the slit arrangement direction (Y direction in FIG. 2), and a correction image is captured by X-rays that have passed through the first grating 3 and the second grating 4.
  • a correction image is captured by X-rays that have passed through the first grating 3 and the second grating 4.
  • the control unit 20 causes the second grating 4 to move at a substantially constant speed at which the fringes detected by the detecting unit 5 move by substantially an integer multiple of the fringe interval during the imaging time.
  • the correction image is captured by the X-rays that have passed through the first grating 3 and the second grating 4.
  • stripes can be evenly reflected on each pixel, so that the amount of X-rays applied to the detection unit 5 can be more easily smoothed between pixels. it can.
  • the control unit 20 controls the second grating 4 so that the stripes detected by the detection unit 5 move by 1 / m (m is a natural number) of the stripe interval. It is moved so that m correction images are captured by X-rays that have passed through the first grating 3 and the second grating 4, and the m correction images thus taken are averaged to obtain sensitivity correction information. Configure. As a result, in the m correction images, stripes can be evenly reflected on each pixel. Therefore, by averaging the m correction images, the amount of X-rays irradiated to the detection unit 5 can be reduced. Smoothing between pixels can be performed more easily.
  • the diffraction grating includes the first grating 3 for forming a self-image, the source grating 2 for increasing the coherence of X-rays emitted from the X-ray source 1, and And the second grating 4 irradiated with the X-rays that have passed through the first grating 3.
  • a self-image can be formed on the second grating 4 by the first grating 3.
  • moire fringes can be formed on the detection unit 5 by the second grating 4.
  • the X-ray can be easily diffracted by the first grating 3 and the second grating 4 by the source grating 2.
  • the control unit 20 operates in the state where the subject T is not disposed between the X-ray source 1 and the detection unit 5 under the same conditions as when imaging the subject T.
  • An air image is captured with the two grids 4 and the detection unit 5 fixed, the air image is corrected using sensitivity correction information, and the sensitivity corrected air image and the sensitivity corrected subject T image Is configured to generate a phase contrast image.
  • the phase contrast image can be generated with high accuracy.
  • the X-ray phase difference imaging apparatus 200 includes an X-ray source 1, a source grid 2, a first grid 3, a detection unit 5, and a drive unit 6. And a control unit 20. That is, in the second embodiment, the control unit 20 is provided in the X-ray phase difference imaging apparatus 200 including the X-ray source 1 and the detection unit 5.
  • the source grating 2 and the first grating 3 are examples of the “diffraction grating” in the claims.
  • the drive unit 6 is configured to move the first grating 3 in the XY plane. Specifically, the drive unit 6 moves the first lattice 3 by drive control by the control unit 20. The drive unit 6 is configured to move the first grating 3 along the slit arrangement direction of the first grating 3 (Y direction in FIG. 7).
  • control unit 20 is configured to perform control for correcting the sensitivity of the detection unit 5. Specifically, the control unit 20 moves the first lattice 3 in a state where the subject T is not positioned between the X-ray source 1 and the detection unit 5, and uses the X-rays that have passed through the first lattice 3. A correction image is captured, and sensitivity correction information is acquired based on the correction image.
  • control unit 20 corrects an X-ray image obtained by imaging the subject T positioned between the X-ray source 1 and the detection unit 5 using the sensitivity correction information, and based on the self-image, the phase contrast image Is configured to generate
  • the X-ray that has passed the first grating 3 by moving the first grating 3 while the subject T is not positioned between the X-ray source 1 and the detection unit 5.
  • a control unit 20 is provided that captures a correction image according to the above and acquires sensitivity correction information based on the correction image. Thereby, the sensitivity of the detection unit 5 can be corrected while suppressing the apparatus from becoming large and complicated.
  • the second grid is moved when the correction image is captured
  • the first grid is moved when the correction image is captured.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention is not limited to this.
  • the subject may be arranged closer to the detection unit than the first lattice.
  • an X-ray phase difference imaging system (X-ray phase difference imaging apparatus) is provided with a source grating for enhancing the coherence of X-rays.
  • the present invention is not limited to this.
  • the X-ray phase difference imaging system (X-ray phase difference imaging apparatus) does not have to be provided with a source grating for enhancing the coherence of X-rays.
  • the source grating need not be provided.
  • the diffraction grating is formed in a stripe shape extending in one direction.
  • the present invention is not limited to this.
  • the diffraction grating may be formed in a two-dimensional shape extending in two or more directions.
  • phase contrast image and an absorption contrast image may be generated from an X-ray image by a method other than Fourier transform.
  • a phase contrast image and an absorption contrast image may be generated from an X-ray image by a spatial fringe scanning method.
  • the processing of the control unit has been described using a flow-driven flow that performs processing in order along the processing flow.
  • the present invention is not limited to this. Absent.
  • the processing of the control unit may be performed by event-driven (event-driven) processing that executes processing in units of events. In this case, it may be performed by a complete event drive type or a combination of event drive and flow drive.

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Abstract

このＸ線位相差撮像システム（１００）は、検出部（５）の感度を補正するとともに、被写体（Ｔ）がＸ線源（１）および検出部（５）の間に位置していない状態で、第２格子（４）を移動させて、第１格子（３）および第２格子（４）を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得する制御部（２０）を備えるように構成されている。

Description

Ｘ線位相差撮像システム、Ｘ線位相差撮像装置およびＸ線位相差撮像方法
　本発明は、Ｘ線位相差撮像システム、Ｘ線位相差撮像装置およびＸ線位相差撮像方法に関する。
　従来、Ｘ線位相差撮像システムが知られている。たとえば、特開２０１２－０１６３７０号公報に開示されている。
　上記特開２０１２－０１６３７０号公報には、被写体を通過したＸ線の位相差を利用して、被写体内部を画像化するＸ線撮像装置（Ｘ線位相差撮像システム）が開示されている。このＸ線撮像装置は、Ｘ線の吸収量ではなく、Ｘ線の位相差を利用して、被写体内を画像化することによって、Ｘ線を吸収しにくい軽元素物体や生体軟部組織を画像化することが可能に構成されている。
　上記特開２０１２－０１６３７０号公報のＸ線撮像装置は、放射状のＸ線を放出するＸ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線が通過される格子と、格子を通過したＸ線を検出する画像検出器とを備える。
特開２０１２－０１６３７０号公報
　しかしながら、上記特開２０１２－０１６３７０号公報に記載のＸ線撮像装置では、Ｘ線源と画像検出器（検出部）との間に格子が設けられているため、Ｘ線が格子により干渉されて、画像検出器に縞が形成される。このため、画像検出器にＸ線源から放出されるＸ線を一様に照射することが困難である。その結果、画像検出器に一様のＸ線を照射することにより、画像検出器の画素ごとの感度のばらつきを取得して、画像検出器の感度を補正することが困難であるという問題点がある。また、Ｘ線源と画像検出器との間から格子を除くことにより、Ｘ線を画像検出器に一様に照射する方法が考えられるものの、Ｘ線を通過させない位置に格子を移動させる機構を設ける必要があるため、装置が大型化するとともに、装置構成が複雑化する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、装置が大型化および複雑化するのを抑制しつつ、検出部の感度を補正することが可能なＸ線位相差撮像システム、Ｘ線位相差撮像装置およびＸ線位相差撮像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線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線が通過される回折格子と、回折格子を通過したＸ線を検出する検出部と、検出部の感度を補正する制御部とを備え、制御部は、被写体がＸ線源および検出部の間に位置していない状態で、回折格子および検出部のうち少なくとも１つを移動させて、回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得するように構成されている。
　この発明の第１の局面によるＸ線位相差撮像システムでは、上記のように、被写体がＸ線源および検出部の間に位置していない状態で、回折格子および検出部のうち少なくとも１つを移動させて、回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得する制御部を設ける。これにより、Ｘ線源から照射され回折格子により回折されたＸ線が検出部の一部に集中して当たるのを抑制することができるので、検出部に照射されるＸ線の量を画素間において平滑化することができる。これにより、検出部の感度を補正することができる。その結果、感度のばらつきに起因するノイズ成分が除去された画像を取得することができる。また、回折格子をＸ線を通過させない位置に移動させる必要がないので、装置の大型化を抑制するとともに、装置構成が複雑化するのを抑制することができる。
　上記第１の局面によるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、制御部は、被写体がＸ線源および検出部の間に位置して撮像されたＸ線画像を感度補正用情報を用いて補正して、自己像またはモアレ縞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、検出部の感度補正により精度よく自己像またはモアレ縞を検出することができるので、位相コントラスト画像を精度よく生成することができる。
　上記第１の局面によるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、制御部は、回折格子により形成されて検出部により検出される縞の間隔に基づいて、回折格子および検出部のうち少なくとも１つを移動させて、その移動方向は縞が並ぶ方向と平行な方向に縞が移動する方向とし、回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像するように構成されている。このように構成すれば、回折格子により形成される縞が検出部の一部に集中するのを抑制しつつ補正用画像を撮像することができるので、検出部に照射されるＸ線の量を画素間において容易に平滑化することができる。
　この場合、好ましくは、制御部は、回折格子および検出部のうち少なくとも１つを、検出部により検出される縞が撮像時間中に縞の間隔の略整数倍だけ移動する略一定の速度で移動させて、回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像するように構成されている。このように構成すれば、補正用画像を撮像する際に、各画素に均等に縞を写りこませることができるので、検出部に照射されるＸ線の量を画素間においてより容易に平滑化することができる。
　上記制御部が回折格子により形成されて検出部により検出される縞の間隔に基づいて回折格子および検出部のうち少なくとも１つを移動させて補正用画像を撮像する構成において、好ましくは、制御部は、検出部により検出される縞が縞の間隔の１／ｍ（ｍは自然数）ずつ移動するように、回折格子および検出部のうち少なくとも１つを移動させて、回折格子を通過したＸ線によるｍ枚の補正用画像を撮像し、撮像したｍ枚の補正用画像を平均して、感度補正用情報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、ｍ枚の補正用画像において、各画素に均等に縞を写りこませることができるので、ｍ枚の補正用画像を平均することにより、検出部に照射されるＸ線の量を画素間においてより容易に平滑化することができる。
　上記第１の局面によるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、回折格子は、自己像を形成するための第１格子と、Ｘ線源から照射されたＸ線のコヒーレンスを高める線源格子および第１格子を通過したＸ線が照射される第２格子のうち少なくとも一方と、を含む。このように構成すれば、第１格子により、検出部上または第２格子上に自己像を形成することができる。また、第２格子を設けた場合、検出部上にモアレ縞を形成させることができる。また、線源格子を設けた場合、第１格子においてＸ線を回折しやすくすることができる。
　上記第１の局面によるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、制御部は、被写体の撮像時と同じ条件において、被写体がＸ線源および検出部の間に配置されていない状態で、回折格子および検出部を固定してエア画像を撮像し、エア画像に対して感度補正用情報を用いて補正を行い、感度が補正されたエア画像および感度が補正された被写体の画像に基づいて、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、回折格子の位置ずれの影響を有するＸ線画像をエア画像を用いて補正することができるので、位相コントラスト画像を精度よく生成することができる。
　この発明の第２の局面におけるＸ線位相差撮像装置は、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されたＸ線が通過される回折格子と、回折格子を通過したＸ線を検出する検出部と、検出部の感度を補正する制御部とを備え、制御部は、被写体がＸ線源および検出部の間に位置していない状態で、回折格子および検出部のうち少なくとも１つを移動させて、回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得するように構成されている。
　この発明の第２の局面によるＸ線位相差撮像装置では、上記のように、被写体がＸ線源および検出部の間に位置していない状態で、回折格子および検出部のうち少なくとも１つを移動させて、回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得する制御部を設ける。これにより、Ｘ線源から照射され回折格子により回折されたＸ線が検出部の一部に集中して当たるのを抑制することができるので、検出部に照射されるＸ線の量を画素間において平滑化することができる。これにより、検出部の感度を補正することができる。その結果、感度のばらつきに起因するノイズ成分が除去された画像を取得することができる。また、回折格子をＸ線を通過させない位置に移動させる必要がないので、装置の大型化を抑制するとともに、装置構成が複雑化するのを抑制することができる。
　この発明の第３の局面におけるＸ線位相差撮像方法は、Ｘ線源から照射されたＸ線を回折格子に通過させ、回折格子を通過したＸ線を検出部により検出するＸ線位相差撮像方法において、被写体がＸ線源および検出部の間に位置していない状態で、回折格子および検出部のうち少なくとも１つを移動させて、回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得する。
　この発明の第３の局面によるＸ線位相差撮像方法では、上記のように、被写体がＸ線源および検出部の間に位置していない状態で、回折格子および検出部のうち少なくとも１つを移動させて、補正用画像を撮像し、回折格子を通過したＸ線による補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得する。これにより、Ｘ線源から照射され回折格子により回折されたＸ線が検出部の一部に集中して当たるのを抑制することができるので、検出部に照射されるＸ線の量を画素間において平滑化することができる。これにより、検出部の感度を補正することが可能なＸ線位相差撮像方法を提供することができる。その結果、感度のばらつきに起因するノイズ成分が除去された画像を取得することができる。また、回折格子をＸ線を通過させない位置に移動させる必要がないので、装置の大型化を抑制するとともに、装置構成が複雑化するのを抑制することが可能なＸ線位相差撮像方法を提供することができる。
　本発明によれば、上記のように、装置が大型化および複雑化するのを抑制しつつ、検出部の感度を補正することができる。
本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムの全体構成を示した図である。 本発明の第１実施形態のＸ線位相差撮像システムのＸ線源、線源格子、第１格子、第２格子および検出部を示した図である。 本発明の第１実施形態のＸ線位相差撮像システムの回折格子によるモアレ縞の発生を説明するための図である。 本発明の第１実施形態のＸ線位相差撮像システムの回折格子の移動を説明するための図である。 本発明の第１実施形態のＸ線位相差撮像システムによる第１動作例としての撮像処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態のＸ線位相差撮像システムによる第２動作例としての撮像処理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Ｘ線位相差撮像システムの全体構成を示した図である。
　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］
（Ｘ線位相差撮像システムの構成）
　図１～図４を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像システム１００の構成について説明する。
　Ｘ線位相差撮像システム１００は、図１に示すように、被写体Ｔを通過したＸ線の位相差を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。また、Ｘ線位相差撮像システム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線位相差撮像システム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。また、Ｘ線位相差撮像システム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。
　Ｘ線位相差撮像システム１００は、図１に示すように、Ｘ線撮像装置１０と、制御部２０とを備えている。Ｘ線撮像装置１０は、図１および図２に示すように、Ｘ線源１と、線源格子２と、第１格子３と、第２格子４と、検出部５と、駆動部６とを備えている。Ｘ線撮像装置１０では、Ｘ線源１と、線源格子２と、第１格子３と、第２格子４と、検出部５とを用いて、タルボ・ロー（Ｔａｌｂｏｔ-Ｌａｕ）干渉計によるＸ線撮像が行われる。Ｘ線源１と、線源格子２と、第１格子３と、第２格子４と、検出部５とは、Ｘ線の照射軸方向（Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。なお、本明細書では、Ｘ線の照射軸方向をＺ方向とし、Ｚ方向と直交する面内において互いに直交する方向をそれぞれＸ方向およびＹ方向とする。なお、線源格子２、第１格子３および第２格子４は、請求の範囲の「回折格子」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線を照射するように構成されている。
　線源格子２は、通過するＸ線の強度を変化させる回折格子（吸収格子、いわゆるマルチスリット）である。線源格子２は、Ｚ方向に直交するＹ方向に所定の周期（ピッチ）で配列される複数のスリット２ａを有している。各スリット２ａは、Ｚ方向に直交するＸ方向に延びるように形成されている。
　線源格子２は、Ｘ線源１と第１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。線源格子２は、ロー（Ｌａｕ）効果により、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性（コヒーレンス）を高めるために設けられている。線源格子２は、各スリット２ａを通過したＸ線を、各スリット２ａの位置に対応する線光源として機能させるように構成されている。これにより、線源格子２を通過したＸ線の可干渉性を高めることが可能である。
　第１格子３は、通過するＸ線の位相を変化させる回折格子（位相格子）である。第１格子３は、Ｚ方向に直交するＹ方向に周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のスリット３ａを有している。各スリット３ａは、Ｚ方向に直交するＸ方向に延びるように形成されている。
　第１格子３は、線源格子２と第２格子４との間に配置されており、線源格子２を通過したＸ線が照射される。また、第１格子３は、線源格子２からＺ方向において距離Ｒ１離れた位置に配置されている。第１格子３は、タルボ効果により、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Ｚｐ）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。自己像は、Ｘ線の干渉によって生じる干渉縞である。Ｘ線位相差撮像システム１００では、線源格子２を設けてＸ線の可干渉性を高めることによって、タルボ効果による第１格子３の自己像をより確実に形成させることが可能である。
　第１格子３は、Ｚ方向の回動軸を中心に回動可能に構成されている。これにより、図３に示すように、第１格子３と、第２格子４とが相対的に回動されるように構成されている。第１格子３は、たとえば、０．００１度間隔以上１度間隔以下の角度間隔で、Ｚ方向回りの回転方向の位置を調整可能に構成されている。
　第２格子４は、通過するＸ線の強度を変化させる回折格子（吸収格子）である。第２格子４は、Ｚ方向に直交するＹ方向に周期（ピッチ）ｄ２で配列される複数のスリット４ａを有している。各スリット４ａは、Ｚ方向に直交するＸ方向に延びるように形成されている。
　第２格子４は、第１格子３と検出部５との間に配置されており、第１格子３を通過したＸ線が照射される。第２格子４は、第１格子３の自己像と干渉してモアレ縞を形成するために設けられている。
　Ｘ線位相差撮像システム１００では、第２格子４のスリット４ａの周期ｄ２は、第１格子３の自己像の周期ｄ３と略同じになるように設計される。なお、第１実施形態では、被写体Ｔの撮像時には、線源格子２と第１格子３との間に被写体Ｔが配置される。この場合、被写体Ｔを通過したＸ線が、第１格子３に照射される。
　検出部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（検出信号）に変換するように構成されている。検出部５は、検出信号を制御部２０に出力するように構成されている。検出部５は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ　Ｐａｎｅｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含む。検出部５は、複数の画素の検出素子（図示せず）を有している。複数の検出素子は、所定の周期（ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向に並んで配置されている。
　好ましくは、検出素子は、検出効率を高めるとともに、高解像度にするためにＣｄＴｅの半導体検出器が用いられる。なお、検出素子は、たとえば、ＣｓＩなどのシンチレータが用いられてもよい。
　検出素子の周期は、たとえば、第１格子３の自己像の周期ｄ３よりも大きい。この場合、第１格子３の自己像を検出部５により直接検出することが困難である。そのため、Ｘ線位相差撮像システム１００では、第１格子３の自己像と干渉してモアレ縞（図３参照）を形成するための第２格子４を設けて、第１格子３の自己像と第２格子４との重ね合わせによるモアレ縞を検出部５により検出する。第１格子３の自己像と第２格子４との重ね合わせによるモアレ縞の周期は、検出素子の周期よりも十分に大きくなるため、第１格子３の自己像と第２格子４との重ね合わせによるモアレ縞であれば、検出部５により検出することが可能になる。
　駆動部６は、第２格子４をＸＹ平面内において移動させるように構成されている。具体的には、駆動部６は、制御部２０による駆動制御により、第２格子４を移動させる。また、駆動部６は、第２格子４のスリット配列方向（図２のＹ方向）に沿って第２格子４を移動させるように構成されている。第１格子３よりもＸ線源１から遠い第２格子４を移動させることにより、移動距離を大きくすることができるので、移動の精度を過度に高める必要がない。
　制御部２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を含む。制御部２０は、たとえば、コンピュータを含む。制御部２０は、Ｘ線撮像装置１０に接続されている。また、制御部２０は、検出部５により検出したＸ線に基づいて、位相コントラスト画像および吸収コントラスト画像を生成するように構成されている。
　ここで、第１実施形態では、制御部２０は、検出部５の感度を補正する制御を行うように構成されている。具体的には、制御部２０は、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置していない状態で、第２格子４を移動させて、第１格子３および第２格子４を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得するように構成されている。また、制御部２０は、感度補正用情報に基づいて、検出部５により検出したＸ線の量を補正して、Ｘ線画像を生成するように構成されている。たとえば、制御部２０は、感度のばらつきを含む感度補正用情報を用いて、撮像により検出した各画素におけるＸ線の量を乗算または除算して補正を行うように構成されている。また、制御部２０は、補正したＸ線画像に基づいてフーリエ変換を行うことにより、吸収コントラスト画像および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。感度補正用情報は、検出部５の各画素におけるＸ線検知の感度を含んでいる。
　また、制御部２０は、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置して撮像されたＸ線画像を感度補正用情報を用いて補正して、モアレ縞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。また、制御部２０は、第１格子３および第２格子４により形成されて検出部５により検出される縞の間隔に基づいて、第２格子４を第２格子４のスリット配列方向（図２のＹ方向）に移動させて、第１格子３および第２格子４を通過したＸ線による補正用画像を撮像するように構成されている。具体的には、制御部２０は、検出部５により検出される縞が撮像時間中に縞の間隔の略整数倍だけ移動する略一定の速度で第２格子４を移動させて、第１格子３および第２格子４を通過したＸ線による補正用画像を撮像するように構成されている。
　たとえば、制御部２０は、検出部５の撮像時間がＴである場合、検出部５により検出される縞が、時間Ｔ１の間に１周期分移動するように、第２格子４を一定の速度で移動させる。これにより、検出部５の各画素において、１周期分の縞が写りこむように撮像されるので、検出部５に一様なＸ線を照射した場合と同等の画像を撮像することが可能である。また、検出部５により検出される縞が撮像時間Ｔ１の間にＮ周期分（Ｎは自然数）移動するように、第２格子４を一定の速度で移動させてもよい。また、検出部５により検出される縞が撮像時間Ｔ１の間にＮ＋α周期（Ｎは自然数、αは０以上１未満の分数）移動するように、第２格子４を一定の速度で移動させてもよい。この場合、Ｎを大きくすることにより、平滑効果により、検出部５の各画素に均等に縞が写りこむことになる。なお、第２格子４は、一方方向に移動させてもよいし、往復移動させてもよい。
　また、制御部２０は、図４に示すように、検出部５により検出される縞が縞の間隔の１／ｍ（ｍは自然数）ずつ移動するように、第２格子４を移動させて、第１格子３および第２格子４を通過したＸ線によるｍ枚の補正用画像を撮像し、撮像したｍ枚の補正用画像を平均して、感度補正用情報を取得するように構成されている。具体的には、制御部２０は、縞の間隔をＤとした場合、Ｄ／ｍずつ縞が移動するように、第２格子４を移動させて、ｍ枚の補正用画像を撮像する。つまり、制御部２０は、第２格子４を移動させ、撮像を行うという制御をｍ回繰り返す。これにより、ｍ枚の画像を平均化することによって、検出部５に一様なＸ線を照射した場合と同等の画像を取得することが可能である。なお、縞の間隔のｍ１／ｍ２（ｍ１およびｍ２は互いに素の自然数）ずつ縞が移動するように、第２格子４を移動させてもよい。この場合、ｍ２枚の補正用画像が撮像される。
　また、制御部２０は、被写体Ｔの撮像時と同じ条件において、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に配置されていない状態で、第２格子４および検出部５を固定してエア画像を撮像し、エア画像に対して感度補正用情報を用いて補正を行い、感度が補正されたエア画像および感度が補正された被写体Ｔの画像に基づいて、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。
　図５を参照して、第１実施形態のＸ線位相差撮像システム１００による撮像処理（第１動作例）を説明する。この撮像処理は、制御部２０により行われる。
　図５のステップＳ１において、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置していない状態で、回折格子（第２格子４）が移動されて、補正用画像が撮像される。ステップＳ２において、補正用画像に基づいて感度補正用情報が作成される。
　ステップＳ３において、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置された状態で、Ｘ線画像が撮像される。ステップＳ４において、感度補正用画像を用いて、被写体Ｔを撮像したＸ線画像が補正される。これにより、感度のばらつきによるノイズが除去される。
　ステップＳ５において、感度を補正済みの被写体ＴのＸ線画像がフーリエ変換されて、吸収コントラスト画像および位相コントラスト画像が生成される。その後、撮像処理が終了される。
　図６を参照して、第１実施形態のＸ線位相差撮像システム１００による撮像処理（第２動作例）を説明する。この撮像処理は、制御部２０により行われる。
　図６のステップＳ１１において、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置していない状態で、回折格子（第２格子４）が移動されて、補正用画像が撮像される。ステップＳ１２において、補正用画像に基づいて感度補正用情報が作成される。
　ステップＳ１３において、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置していない状態で、かつ、回折格子（第２格子４）が固定された状態で、エア画像が撮像される。ステップＳ１４において、感度補正用画像を用いて、エア画像が補正される。これにより、感度のばらつきによるエア画像のノイズが除去される。
　ステップＳ１５において、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置された状態で、Ｘ線画像が撮像される。ステップＳ１６において、感度補正用画像を用いて、被写体Ｔを撮像したＸ線画像が補正される。これにより、感度のばらつきによる被写体Ｔの画像のノイズが除去される。
　ステップＳ１７において、感度を補正済みの被写体ＴのＸ線画像およびエア画像がフーリエ変換されて、吸収コントラスト画像および位相コントラスト画像が生成される。その後、撮像処理が終了される。
（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。
　第１実施形態では、上記のように、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置していない状態で、第２格子４を移動させて、補正用画像を撮像し、第１格子３および第２格子４を通過したＸ線による補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得する制御部２０を設ける。これにより、Ｘ線源１から照射され第１格子３および第２格子４により回折されたＸ線が検出部５の一部に集中して当たるのを抑制することができるので、検出部５に照射されるＸ線の量を画素間において平滑化することができる。これにより、検出部５の感度を補正することができる。その結果、感度のばらつきに起因するノイズ成分が除去された画像を取得することができる。また、線源格子２、第１格子３および第２格子４をＸ線を通過させない位置に移動させる必要がないので、装置の大型化を抑制するとともに、装置構成が複雑化するのを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、制御部２０を、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置して撮像されたＸ線画像を感度補正用情報を用いて補正して、モアレ縞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する。これにより、検出部５の感度補正により精度よくモアレ縞を検出することができるので、位相コントラスト画像を精度よく生成することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、制御部２０を、第１格子３および第２格子４により形成されて検出部５により検出される縞の間隔に基づいて、第２格子４を第２格子４のスリット配列方向（図２のＹ方向）に移動させて、第１格子３および第２格子４を通過したＸ線による補正用画像を撮像するように構成する。これにより、第１格子３および第２格子４により形成される縞が検出部５の一部に集中するのを抑制しつつ補正用画像を撮像することができるので、検出部５に照射されるＸ線の量を画素間において容易に平滑化することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、制御部２０を、検出部５により検出される縞が撮像時間中に縞の間隔の略整数倍だけ移動する略一定の速度で第２格子４を移動させて、第１格子３および第２格子４を通過したＸ線による補正用画像を撮像するように構成する。これにより、補正用画像を撮像する際に、各画素に均等に縞を写りこませることができるので、検出部５に照射されるＸ線の量を画素間においてより容易に平滑化することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、制御部２０を、検出部５により検出される縞が縞の間隔の１／ｍ（ｍは自然数）ずつ移動するように、第２格子４を移動させて、第１格子３および第２格子４を通過したＸ線によるｍ枚の補正用画像を撮像し、撮像したｍ枚の補正用画像を平均して、感度補正用情報を取得するように構成する。これにより、ｍ枚の補正用画像において、各画素に均等に縞を写りこませることができるので、ｍ枚の補正用画像を平均することにより、検出部５に照射されるＸ線の量を画素間においてより容易に平滑化することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、回折格子は、自己像を形成するための第１格子３と、Ｘ線源１から照射されたＸ線のコヒーレンスを高める線源格子２と、第１格子３を通過したＸ線が照射される第２格子４とを含む。これにより、第１格子３により、第２格子４上に自己像を形成することができる。また、第２格子４により、検出部５上にモアレ縞を形成させることができる。また、線源格子２により、第１格子３および第２格子４においてＸ線を回折しやすくすることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、制御部２０を、被写体Ｔの撮像時と同じ条件において、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に配置されていない状態で、第２格子４および検出部５を固定してエア画像を撮像し、エア画像に対して感度補正用情報を用いて補正を行い、感度が補正されたエア画像および感度が補正された被写体Ｔの画像に基づいて、位相コントラスト画像を生成するように構成する。これにより、第１格子３および第２格子４の位置ずれの影響を有するＸ線画像をエア画像を用いて補正することができるので、位相コントラスト画像を精度よく生成することができる。
［第２実施形態］
　次に、図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、第２格子を設けた上記第１実施形態とは異なり、第２格子を設けない例について説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成については、図中において同じ符号を付して図示し、その説明を省略する。
（Ｘ線位相差撮像装置の構成）
　本発明の第２実施形態によるＸ線位相差撮像装置２００は、図７に示すように、Ｘ線源１と、線源格子２と、第１格子３と、検出部５と、駆動部６と、制御部２０とを備えている。つまり、第２実施形態では、制御部２０が、Ｘ線源１および検出部５を備えるＸ線位相差撮像装置２００に設けられている。なお、線源格子２、第１格子３は、請求の範囲の「回折格子」の一例である。
　ここで、第２実施形態では、駆動部６は、第１格子３をＸＹ平面内において移動させるように構成されている。具体的には、駆動部６は、制御部２０による駆動制御により、第１格子３を移動させる。また、駆動部６は、第１格子３のスリット配列方向（図７のＹ方向）に沿って第１格子３を移動させるように構成されている。
　また、第２実施形態では、制御部２０は、検出部５の感度を補正する制御を行うように構成されている。具体的には、制御部２０は、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置していない状態で、第１格子３を移動させて、第１格子３を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得するように構成されている。
　また、制御部２０は、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置して撮像されたＸ線画像を感度補正用情報を用いて補正して、自己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。
　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、被写体ＴがＸ線源１および検出部５の間に位置していない状態で、第１格子３を移動させて、第１格子３を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得する制御部２０を設ける。これにより、装置が大型化および複雑化するのを抑制しつつ、検出部５の感度を補正することができる。
　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。
　たとえば、上記第１実施形態では、補正用画像を撮像する際に第２格子を移動させ、第２実施形態では、補正用画像を撮像する際に第１格子を移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、補正用画像を撮像する際に、検出部により検出される縞が移動されれば、線源格子、第１格子、第２格子、および、検出部のうち少なくとも１つを移動させてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、第１格子よりもＸ線源側に被写体を配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１格子よりも検出部側に被写体を配置してもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、Ｘ線位相差撮像システム（Ｘ線位相差撮像装置）に、Ｘ線の可干渉性（コヒーレンス）を高めるための線源格子を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｘ線位相差撮像システム（Ｘ線位相差撮像装置）に、Ｘ線の可干渉性を高めるための線源格子を設けなくてもよい。たとえば、Ｘ線源の空間コヒーレンスが満たされるような、Ｘ線源の焦点サイズが十分に小さいマイクロフォーカス管を用いた場合には、線源格子を設けなくてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、回折格子が１方向に延びる縞状に形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、回折格子が２方向以上に延びる２次元状に形成されていてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、フーリエ変換によりＸ線画像から位相コントラスト画像および吸収コントラスト画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。本発明では、フーリエ変換以外の方法によりＸ線画像から位相コントラスト画像および吸収コントラスト画像を生成してもよい。たとえば、空間的縞走査法によりＸ線画像から位相コントラスト画像および吸収コントラスト画像を生成してもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、説明の便宜上、制御部の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
　１　Ｘ線源
　２　線源格子（回折格子）
　３　第１格子（回折格子）
　４　第２格子（回折格子）
　５　検出部
　２０　制御部
　１００　Ｘ線位相差撮像システム
　２００　Ｘ線位相差撮像装置
　Ｔ　被写体

Claims (9)

  1. 　Ｘ線源と、
    　前記Ｘ線源から照射されたＸ線が通過される回折格子と、
    　前記回折格子を通過したＸ線を検出する検出部と、
    　前記検出部の感度を補正する制御部とを備え、
    　前記制御部は、被写体が前記Ｘ線源および前記検出部の間に位置していない状態で、前記回折格子および前記検出部のうち少なくとも１つを移動させて、前記回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、前記補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得するように構成されている、Ｘ線位相差撮像システム。
  2. 　前記制御部は、前記被写体が前記Ｘ線源および前記検出部の間に位置して撮像されたＸ線画像を前記感度補正用情報を用いて補正して、自己像またはモアレ縞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、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
  3. 　前記制御部は、前記回折格子により形成されて前記検出部により検出される縞の間隔に基づいて、前記回折格子および前記検出部のうち少なくとも１つを移動させて、その移動方向は縞が並ぶ方向と平行な方向に縞が移動する方向とし、前記回折格子を通過したＸ線による前記補正用画像を撮像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線位相差撮像システム。
  4. 　前記制御部は、前記回折格子および前記検出部のうち少なくとも１つを、前記検出部により検出される縞が撮像時間中に縞の間隔の略整数倍だけ移動する略一定の速度で移動させて、前記回折格子を通過したＸ線による前記補正用画像を撮像するように構成されている、請求項３に記載のＸ線位相差撮像システム。
  5. 　前記制御部は、前記検出部により検出される縞が縞の間隔の１／ｍ（ｍは自然数）ずつ移動するように、前記回折格子および前記検出部のうち少なくとも１つを移動させて、前記回折格子を通過したＸ線によるｍ枚の前記補正用画像を撮像し、撮像したｍ枚の前記補正用画像を平均して、前記感度補正用情報を取得するように構成されている、請求項３に記載のＸ線位相差撮像システム。
  6. 　前記回折格子は、自己像を形成するための第１格子と、前記Ｘ線源から照射されたＸ線のコヒーレンスを高める線源格子および前記第１格子を通過したＸ線が照射される第２格子のうち少なくとも一方と、を含む、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
  7. 　前記制御部は、前記被写体の撮像時と同じ条件において、前記被写体が前記Ｘ線源および前記検出部の間に配置されていない状態で、前記回折格子および前記検出部を固定してエア画像を撮像し、前記エア画像に対して前記感度補正用情報を用いて補正を行い、感度が補正された前記エア画像および感度が補正された前記被写体の画像に基づいて、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、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。
  8. 　Ｘ線源と、
    　前記Ｘ線源から照射されたＸ線が通過される回折格子と、
    　前記回折格子を通過したＸ線を検出する検出部と、
    　前記検出部の感度を補正する制御部とを備え、
    　前記制御部は、被写体が前記Ｘ線源および前記検出部の間に位置していない状態で、前記回折格子および前記検出部のうち少なくとも１つを移動させて、前記回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、前記補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得するように構成されている、Ｘ線位相差撮像装置。
  9. 　Ｘ線源から照射されたＸ線を回折格子に通過させ、前記回折格子を通過したＸ線を検出部により検出するＸ線位相差撮像方法において、
    　被写体が前記Ｘ線源および前記検出部の間に位置していない状態で、前記回折格子および前記検出部のうち少なくとも１つを移動させて、前記回折格子を通過したＸ線による補正用画像を撮像し、前記補正用画像に基づいて感度補正用情報を取得する、Ｘ線位相差撮像方法。
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