CN107427269B - 放射线相位差摄影装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种将相位光栅与放射线检测器之间的分离距离最优化的放射线相位差摄影装置。即，根据本发明，以检测面(4a)中拍进的自身像被噪声扰乱了何种程度为基准来决定相位光栅(5)与FPD(4)的检测面(4a)之间的分离距离。即，在本发明的结构中，将噪声的影响的大小确定为分离距离的评价的基准。而且，根据本发明，基于在将相位光栅(5)与FPD(4)的检测面(4a)之间的距离设为某个距离(Zd)时得到的自身图像上的自身像被噪声扰乱了何种程度来判断距离(Zd)是否适于摄影。这样，能够基于照射多个种类的X射线的实际的X射线源(3)的实际情况来实现分离距离的最优化。

Description

放射线相位差摄影装置
技术领域
本发明涉及一种能够利用透过物体的放射线的相位差来使物体的内部构造成像的放射线相位差摄影装置。
背景技术
以往，作为使放射线透过物体来使物体的内部构造成像的放射线摄影装置，想出了各种装置。作为这种放射线摄影装置的普通例子，通过向物体照射放射线并使该放射线通过物体来拍摄放射线的投影像。在这种投影像中，与放射线的通过难易度相应地呈现浓淡，该浓淡表示物体的内部构造。
这种放射线摄影装置只能拍摄具有吸收某种程度的放射线的性质的物体。例如生物体软组织等几乎不吸收放射线。即使利用普通的装置拍摄了这种组织，投影像中也几乎不会映射出任何东西。当想要使像这样不吸收放射线的物体的内部构造成像时，在普通的放射线摄影装置的情况下有原理上的限制。
因此，想出了一种利用透过放射线的相位差来使物体的内部构造成像的放射线相位差摄影装置。这种装置利用塔尔波特干涉来使物体的内部构造成像。
对塔尔波特干涉进行说明。从图10的放射线源53照射了相位一致的放射线。当使该放射线通过帘状的相位光栅55时，在与相位光栅55相距了规定的距离(塔尔波特距离)的投影面上呈现相位光栅55的像。将该像称为自身像。自身像不是单纯的相位光栅55的投影像。自身像仅在投影面与相位光栅55相距了塔尔波特距离的位置处产生。自身像由因光的干涉产生的干涉条纹构成。在塔尔波特距离处呈现相位光栅55的自身像的理由是从放射线源53产生的放射线的相位一致。当放射线的相位紊乱时，在塔尔波特距离处呈现的自身像也紊乱。
放射线相位差摄影装置利用自身像的紊乱来使物体的内部构造成像。设为在放射线源与相位光栅55之间放置有物体。由于该物体几乎不吸收放射线，因此入射到物体的放射线大部分射出到相位光栅55侧。
放射线并非完全不通过物体。放射线的相位在通过物体的期间发生改变。从物体射出的放射线以相位发生了变化的状态通过相位光栅55。当在处于塔尔波特距离处的投影面上观察该放射线时，相位光栅55的自身像发生了紊乱。该自身像的紊乱程度表示放射线的相位变化。
关于透过了物体的放射线的相位具体发生何种程度的变更，是根据放射线通过物体的何处来变化的。如果假设物体是均质的结构，则无论放射线通过物体的何处，放射线的相位的变化均相同。但是，物体一般具有某种内部构造。当使放射线透过这种物体时，相位的变化并不相同。
因而，只要知晓相位的变化就能够获知物体的内部构造。能够通过观察塔尔波特距离处的相位光栅55的自身像来获知相位的变化。
利用以与相位光栅55分离规定的距离的方式配置的放射线检测器来检测相位光栅55的自身像。相位光栅55与放射线检测器之间的分离距离并非任意距离均可。如果不将分离距离设为恰当的距离，则自身像不会被拍进放射线检测器。恰当的分离距离是放射线源53到相位光栅55的距离，由构成相位光栅55的帘状条纹的粗细和从放射线源53输出的放射线的波长决定。在专利文献1中介绍了将这些参数关联起来的数式。如果想要求出恰当的分离距离，则将从放射线源53到相位光栅55的距离等其它参数代入数式即可。
专利文献1：日本特开2012-16370号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述现有技术中存在如下问题点。
即，现有结构的装置没有成为充分符合放射线源的实际情况的结构。
准备仅输出固定的波长的单色光输出型的放射线源实际上是相当困难的。因而，作为在实际的装置中使用的放射线源，只能选择从放射线源输出各种波长的放射线的放射线源。
对于使用这种放射线源53，试着考虑如何使相位光栅55与放射线检测器之间的分离距离变得恰当。如果将从放射线源53到相位光栅55的距离、构成相位光栅55的帘状条纹的粗细设为固定，则恰当的分离距离由放射线的波长来决定。只要从放射线源53照射的放射线的波长固定，就能够基于该波长容易地决定恰当的分离距离。但是，当使用放射多种波长的放射线源53时，不清楚将哪种波长代入用于求出恰当的分离距离的数式为好。
作为一个解决方法，存在以下一种想法：基于从放射线源53输出的放射线的波长中的强度最强的放射线的波长来求出恰当的分离距离。但是，无法保证以这种方式决定的分离距离真正恰当。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种将相位光栅与放射线检测器之间的分离距离最优化的放射线相位差摄影装置。
用于解决问题的方案
本发明为了解决上述问题而采用如下结构。
即，本发明所涉及的放射线相位差摄影装置的特征在于，具备：放射线源，其照射波长不同的多个种类的放射线；相位光栅，其是用于吸收放射线的沿一个方向延伸的吸收体在与一个方向正交的方向上排列而成；检测部，其检测由于塔尔波特干涉而在检测放射线的检测面产生的相位光栅的自身像；自身像生成部，其基于检测部的输出来生成拍进了自身像的自身像图像；以及透视图像生成部，其基于自身像图像来生成使被摄体内的相位差成像所得到的透视图像，其中，以在检测面中拍进的自身像被噪声扰乱了何种程度为基准来决定相位光栅与检测部的检测面之间的距离。
[作用和效果]根据本发明，能够可靠地提供一种将相位光栅与放射线检测器之间的分离距离最优化的放射线相位差摄影装置。的确，只要基于塔尔波特干涉的原理就能够求出相位光栅与放射线检测器之间的分离距离来作为塔尔波特距离。但是，唯一地求出塔尔波特距离限于放射线源照射单一的波长的情况。
根据本发明，以检测面中拍进的自身像被噪声扰乱了何种程度为基准来决定相位光栅与检测部的检测面之间的分离距离。即，在本发明的结构中，将噪声的影响的大小确定为分离距离的评价的基准。而且，根据本发明，基于在将相位光栅与检测部的检测面之间的距离设为某个距离Zd时得到的自身图像上的自身像被噪声扰乱了何种程度来判断距离Zd是否适于摄影。在噪声的扰乱足够小而判断为距离Zd适于摄影的情况下，能够将相位光栅与检测部的检测面之间的分离距离确定为距离Zd，在噪声的扰乱过大而判断为距离Zd不适于摄影的情况下，能够通过一边改变分离距离一边反复进行恰当性的判断来找出适于摄影的距离。如果这样，则能够基于照射多个种类的放射线的实际的放射线源的实际情况来实现分离距离的最优化。
另外，在上述的放射线相位差摄影装置中，更加期望的是，基于噪声影响度是否满足保证透视图像的可视性的基准来决定相位光栅与检测部的距离，其中，该噪声影响度表示在自身像图像中呈现何种程度的噪声成分的影响。
[作用和效果]上述结构为更加具体地示出本发明的装置的结构。只要如上述那样利用噪声影响度这个评价值表示在自身像图像中呈现何种程度的噪声成分的影响，就能够更加可靠地评价相位光栅与检测部的检测面之间的距离的恰当性。
另外，在上述的放射线相位差摄影装置中，更加期望的是，基于噪声影响度来决定相位光栅与检测面的距离，其中，该噪声影响度是基于相位光栅与检测面相距某个距离Zd时的自身像图像中拍进的自身像的对比度和噪声强度来计算出的，该噪声强度表示自身像图像中拍进的噪声成分的强度。
[作用和效果]上述结构为更加具体地示出本发明的装置的结构。只要对相位光栅与检测面相距某个距离Zd时的自身像的对比度和噪声强度进行计算，并基于根据自身像的对比度和噪声强度计算出的噪声影响度来评价距离Zd是否为在自身像的摄影中容许的设定，就能够更加可靠地评价相位光栅与检测部的检测面之间的距离的恰当性。
另外，在上述的放射线相位差摄影装置中，更加期望的是，噪声影响度是通过将对比度除以噪声强度来计算出的，在噪声影响度为规定上限值以下时评价为距离Zd是在自身像的摄影中容许的设定，在噪声影响度大于规定上限值时评价为距离Zd是在自身像的摄影中不容许的设定。
[作用和效果]上述结构为更加具体地示出本发明的装置的结构。只要通过将对比度除以噪声强度来计算噪声影响度，噪声影响度就会被可靠地计算出来。另外，只要在噪声影响度为规定上限值以下时评价为距离Zd是在自身像的摄影中容许的设定，在噪声影响度大于规定上限值时评价为距离Zd是在自身像的摄影中不容许的设定，就能够可靠地抑制将相位光栅与检测面的距离设为在自身像中强烈地出现噪声的影响的设定。
另外，在上述的放射线相位差摄影装置中，更加期望的是，基于实际测量出的自身像图像或仿真来计算对比度和噪声强度。
[作用和效果]上述结构为更加具体地示出本发明的装置的结构。强度计算部只要基于实际测量出的自身像图像或仿真来计算对比度和噪声强度，就能够更加可靠地计算噪声影响度。
发明的效果
根据本发明，以检测面中拍进的自身像被噪声扰乱了何种程度为基准来决定相位光栅与检测部的检测面之间的分离距离。即，在本发明的结构中，将噪声的影响的大小确定为分离距离的评价的基准。而且，根据本发明，基于在将相位光栅与检测部的检测面之间的距离设为某个距离Zd时得到的自身图像上的自身像被噪声扰乱了何种程度来判断距离Zd是否适于摄影。这样，能够基于照射多个种类的放射线的实际的放射线源的实际情况来实现分离距离的最优化。
附图说明
图1是说明实施例1所涉及的放射线相位差摄影装置的整体结构的功能框图。
图2是说明实施例1所涉及的FPD和相位光栅的结构的俯视图。
图3是说明实施例1所涉及的距离判断部的结构的功能框图。
图4是说明实施例1所涉及的相位光栅与FPD间的距离是否适于摄影的判断方法的示意图。
图5是说明实施例1所涉及的相位光栅与FPD间的距离是否适于摄影的判断方法的示意图。
图6是说明实施例1所涉及的相位光栅与FPD间的距离是否适于摄影的判断方法的示意图。
图7是说明实施例1所涉及的相位光栅与FPD间的距离是否适于摄影的判断方法的示意图。
图8是说明实施例1所涉及的相位光栅与FPD间的距离是否适于摄影的判断方法的示意图。
图9是说明本发明的一个变形例的示意图。
图10是对以往的装置结构进行说明的示意图。
具体实施方式
接着，参照各实施例对用于实施发明的方式进行说明。实施例中的X射线相当于本发明的放射线。此外，实施例中的FPD是平板检测器的缩写。本发明的放射线相位差摄影装置也能够对放射线吸收少的被摄体M进行摄影，因此作为工业用途，本发明的放射线相位差摄影装置适用于基板的透视，作为医疗用途，本发明的放射线相位差摄影装置适用于乳房的透视等。X射线源3与相位光栅5之间的距离以及相位光栅5中排列的吸收线5a的排列间距设为固定。另一方面，设为能够通过使FPD 4相对于相位光栅5进行移动来调整相位光栅5与FPD 4的距离。
实施例1
对本发明所涉及的放射线相位差摄影装置进行说明。图1示出本发明所涉及的摄影装置1的整体结构。如图1所示，摄影装置1具备：载置台2，其用于载置被摄体M；X射线源3，其设置于载置台2的上侧，并且用于照射棱锥形状地扩散的X射线束；以及FPD 4，其用于检测从X射线源3产生并透过载置台2上的被摄体M的X射线。在被夹在FPD 4与载置台2之间的位置处设置有用于产生塔尔波特干涉的相位光栅5。FPD 4为检测由于塔尔波特干涉而在检测X射线的检测面4a产生的相位光栅5的自身像的结构。X射线源3相当于本发明的放射线源，FPD 4相当于本发明的检测部。
X射线源3照射波长不同的多种X射线。即，在X射线源3所输出的X射线中包含波长较长的X射线以及虽然同样是X射线但波长较短的X射线。因而，X射线源3并非放射单色光的X射线。X射线源3所输出的X射线的波长谱的形状为固定。
摄影装置1是利用了塔尔波特干涉的放射线摄影装置。因而，X射线源3为输出相位一致的X射线束的结构。在FPD 4的检测X射线的检测面上呈现相位光栅5的自身像。通常情况下将相位光栅5与FPD 4之间的距离设定为塔尔波特距离，但本发明的特征在于设为以下结构：并不拘泥于这种惯例而是基于其它观点来决定距离。在本发明的结构中难以将相位光栅5与FPD 4之间的距离严格地设定为塔尔波特距离。这是由于X射线源3照射多个不同波长的X射线。
自身像图像生成部11基于FPD 4的输出来生成相位光栅5的自身像。所生成的自身像被输出到透视图像生成部12。透视图像生成部12基于相位光栅5的自身像来生成使在被摄体M中产生的X射线的相位差成像所得到的透视图像Pa。
X射线源控制部6是为了控制X射线源3而设置的。在摄影中，X射线源控制部6控制X射线源3以使其脉冲状地输出X射线束。当X射线源3输出X射线束时，FPD 4检测从载置台2上的被摄体M和相位光栅5透过来的X射线并将检测数据发送到自身像图像生成部11。这样，本发明的装置为通过进行X射线摄影来生成自身像的结构。
图2左侧对FPD 4的检测面4a进行了说明。在FPD 4的检测面4a上纵横地排列有呈纵20μm×横20μm的矩形的检测元件4p。检测元件4p和检测面4a的大小能够适当变更。
FPD 4是直接转换型的X射线检测器。即，FPD 4具有将X射线转换为电子和空穴对(载流子对)的转换层。在转换层产生的载流子被各个检测元件4p捕获并累积。当向检测元件4p发送输出载流子的信号时，检测元件4p将累积的载流子作为检测信号进行输出。该检测元件4p的粗细成为决定FPD 4的空间分辨率的主要原因。检测元件4p越小，则FPD 4的空间分辨率越好，越能够检测更加细微的构造。
图2右侧对相位光栅5进行了说明。相位光栅5形成为在FPD 4的检测面4a的整个区域拍进X射线束的投影那样的形状。因而，与FPD 4的检测面4a同样地，相位光栅5形成为矩形的构造。
相位光栅5具有用于吸收X射线的、线状地延伸的多个吸收线5a。吸收线5a在与延伸方向正交的方向上以规定的间距排列。相位光栅5所具有的吸收线5a的延伸方向与作为FPD 4的检测面4a上的检测元件4p所排列的方向的、纵向一致，相位光栅5所具有的吸收线5a所排列的方向与FPD 4的检测面4a的横向一致。相位光栅5是用于吸收X射线的沿一个方向延伸的吸收体在与一个方向正交的方向上排列而成。
FPD 4将X射线的检测信号发送到自身像图像生成部11。自身像图像生成部11基于被发送来的检测信号生成拍进了自身像的自身像图像P1。该自身像图像P1为相位光栅5整体地被拍进的图像。在如图1所示那样放置有被摄体M的状态下拍摄到的自身像图像P1以有些地方失真的方式拍进了相位光栅5的吸收线5a。该失真是由在X射线通过被摄体M的期间X射线的相位差产生了不均引起的，该失真示出了被摄体M的内部构造。
自身像图像P1被发送到透视图像生成部12。透视图像生成部12基于由自身像图像生成部11生成的自身像图像P1来生成使被摄体内的相位差成像所得到的透视图像Pa。
距离判断部15是决定相位光栅5与FPD 4之间的距离的结构。在此所说的距离是指从相位光栅5到FPD 4的检测面4a的距离。在实施例1中为在摄影装置1中搭载有距离判断部15的结构，但本发明并不限于该结构。也可以将距离判断部15设为独立于摄影装置1的装置，基于该装置的输出来调整摄影装置1中的相位光栅5与FPD 4之间的位置关系。
图3说明了决定相位光栅5与FPD 4的距离的距离判断部15的结构。如图3所示，距离判断部15为以下结构：基于实际测量出的自身像图像P1Zd来估计理想图像P2Zd，基于理想图像P2Zd来计算自身像的对比度，基于理想图像P2Zd来估计自身像图像P1Zd中包含的噪声成分并生成噪声图像P3Zd，基于噪声图像P3Zd来计算自身像图像P1Zd中的噪声的强度，基于对比度I(Zd)max-I(Zd)min和噪声强度σ(Zd)来计算表示自身像图像上的自身像被噪声扰乱了何种程度的噪声影响度，基于噪声影响度来评价拍摄自身像图像P1Zd时的相位光栅5与FPD 4的距离是否适于自身像的摄影。这些动作通过理想图像估计部15a、自身像对比度计算部15b、噪声图像估计部15c、噪声强度计算部15d、噪声影响度计算部15e以及评价部15f来实现。自身像对比度计算部15b相当于本发明的强度计算部，噪声强度计算部15d相当于本发明的强度计算部。
<相位光栅5与FPD 4之间的距离的决定方法>
概念性地说明距离判断部15如何决定相位光栅与FPD 4之间的距离。作为相位光栅5与FPD 4的距离，认为存在基于塔尔波特干涉的原理的最佳距离。但是，如果连构成装置时的情况都考虑到，则未必能够通过基于塔尔波特干涉的原理进行计算来算出实际的装置的最佳距离。这是由于在基于塔尔波特干涉的原理进行的计算中，在X射线源3仅照射单波长的X射线这一前提下计算距离。本发明中的X射线源3是照射波长不同的多个X射线的结构，因此即使忽略该情况进行计算也无法保证能够计算出适于摄影的距离。
另外，在实际的装置中，装置整体的尺寸、FPD 4的尺寸以及相位光栅5的尺寸等存在限制，或者构件的配置存在限制，因此未必能够在装置内实现最佳距离。因而，根据本发明的结构，与其采取计算最佳距离的结构，不如采取检验操作者所考虑到的某个距离是否能够在拍摄自身像的目的上被容许的结构。
关于具体如何检验距离是否适于自身像的摄影，需要恰当的基准。关于这一点，本发明的结构关注到自身像图像中拍进的噪声。当相位光栅5与FPD4的距离改变时，自身像图像中拍进的噪声的影响发生变化。根据相位光栅5与FPD 4的距离，噪声的影响变大或变小。关注到这一点后，在本发明的结构中针对某个距离计算自身像中拍进的噪声的影响程度，基于其结果来检验该距离是否适于自身像的摄影。以检测面4a中拍进的自身像被噪声扰乱了何种程度为基准来决定相位光栅5与FPD 4的检测面4a之间的距离。
在本发明中，作为表示噪声的影响程度的值，考虑噪声影响度这个值。噪声影响度越小，自身像图像中拍进的噪声的影响越大。当相位光栅5与FPD4的距离发生变化时，噪声影响度也随之发生变化。因而，噪声影响度是距离的变量。基于表示在自身像图像P1中呈现何种程度的噪声成分的影响的噪声影响度是否满足保证透视图像Pa的可视性的基准，来决定相位光栅5与FPD 4的距离。
<CNR的计算方法>
之后，作为噪声影响度的计算方法的例子，对构成摄影装置1的相位光栅5与FPD 4的检测面4a之间的距离为Zd时的噪声影响度的计算过程进行说明。在此时计算出的噪声影响度足够低的情况下，可以说距离Zd适于摄影。为了计算该噪声影响度，利用使FPD 4的检测面4a与相位光栅5实际分离了距离Zd的状态下的摄影装置1来进行自身像的摄影。图4示出了通过该摄影来生成与距离Zd有关的自身像图像P1Zd的情形。该自身像图像P1Zd是在载置台2上什么都没有载置的状态下拍摄到的。另外，也可以在从摄影装置1卸下载置台2的状态下进行自身像图像P1Zd的摄影。成为在拍摄到的自身像图像P1Zd中同时拍进了用图4的纵条纹表示的自身像和用剖面线表示的噪声那样的图像。自身像图像P1Zd与拍进了被摄体M的上述自身像图像P1不同，因此需要注意。
所生成的自身像图像P1Zd被发送到距离判断部15的理想图像估计部15a。理想图像估计部15a如图5所示那样对被拍进自身像图像P1Zd的自身像进行估计并生成理想图像P2Zd。理想图像P2Zd示出了在自身像图像P1的摄影时完全没有拍进噪声时应该得到的自身像。
图6更加具体地示出理想图像估计部15a的动作。理想图像估计部15a关注自身像图像P1Zd中的沿纵向排列的像素的列，针对各列来获取像素值的平均值，通过将与各像素列对应的平均值按各像素列的排列顺序横向地排列来生成平均值分布p。也就是说，理想图像估计部15a沿自身像图像P1Zd中的自身像的条纹图案延伸的方向(图6的纵向)来执行像素值的平均处理。自身像中叠加的噪声成分由于平均处理而彼此被抵消，从而不会在平均值分布p上出现。另一方面，由沿纵向延伸的暗线构成的自身像由于平均处理而仅在构成暗线的像素之间进行像素值的平均。因而，在平均值分布p上呈现自身像。
理想图像估计部15a将平均值分布p沿纵向排列来生成理想图像P2Zd。以这种方式生成的理想图像P2Zd的与在自身像图像P1Zd中排列的像素相同数量的像素纵横地排列。以这种方式生成的理想图像P2Zd正好成为从自身像图像P1Zd提取条纹图案的自身像所得到的图像。
理想图像P2Zd被发送到自身像对比度计算部15b。自身像对比度计算部15b对理想图像P2Zd的构成明线的像素的像素值I(Zd)max与构成暗线的像素的像素值I(Zd)min进行采样，并计算作为这些像素值的差的对比度。对比度能够用I(Zd)max-I(Zd)min来表示。作为像素值I(Zd)max的决定方法，能够考虑从理想图像P2Zd挑选最亮的像素的像素值的方法。另外，作为像素值I(Zd)min的决定方法，能够考虑从理想图像P2Zd挑选最暗的像素的像素值的方法。自身像对比度计算部15b未必需要基于理想图像P2Zd来计算对比度。理想图像估计部15a也能够基于在图像处理期间生成的平均值分布p来计算对比度。
总之，自身像对比度计算部15b计算在相位光栅5与检测面4a相距某个距离Zd时被拍进所拍摄到的自身像图像P1Zd的自身像的对比度。自身像对比度计算部15b基于实际测量出的自身像图像P1Zd来计算对比度。
理想图像P2Zd也被发送到噪声图像估计部15c。噪声图像估计部15c如图7所示那样从自身像图像P1Zd减去理想图像P2Zd来生成仅拍进了自身像图像P1Zd上的噪声成分的噪声图像P3Zd。该噪声图像P3Zd正好成为从自身像图像P1Zd提取沙暴状的噪声成分所得到的图像。
噪声图像P3Zd被发送到噪声强度计算部15d。噪声强度计算部15d通过对构成噪声图像P3Zd的像素的像素值进行统计评价来计算噪声图像P3Zd中拍进的噪声强度σ(Zd)。作为噪声强度的指标，能够考虑半峰全宽等表示统计上的数值偏差的各种指标，但例如噪声强度σ(Zd)也可以是像素值的方差。噪声强度计算部15d计算表示在相位光栅5与检测面4a相距某个距离Zd的情况下生成自身像图像P1时由FPD 4输出的噪声成分的强度的噪声强度σ(Zd)。噪声强度计算部15d基于实际测量出的自身像图像P1来计算噪声强度σ(Zd)。
对比度和噪声强度σ(Zd)被发送到噪声影响度计算部15e。噪声影响度计算部15e将对比度除以噪声强度(Zd)来计算噪声影响度(CNR(Zd))。该噪声影响度是与S/N比相似的概念，成为表示自身像图像P1Zd上的自身像被噪声扰乱了何种程度的指标。图8概念性地示出自身像对比度计算部15b、噪声强度计算部15d以及噪声影响度计算部15e的动作。通过这样，噪声影响度计算部15e基于对比度和噪声强度σ(Zd)来计算噪声影响度(CNR(Zd)))。
噪声影响度被发送到评价部15f。评价部15f在噪声影响度为存储部27中存储的上限值(参照值)以下的情况下进行以下评价：从拍摄自身像的目的来看距离Zd被容许作为从相位光栅5到FPD 4的检测面4a的距离。另一方面，评价部15f在噪声影响度大于上限值的情况下进行以下评价：从拍摄自身像的目的来看距离Zd不被容许作为从相位光栅5到FPD 4的检测面4a的距离。操作者能够根据由评价部15f输出的评价来获知距离Zd是否适于摄影。不应使FPD4的检测面4a与相位光栅5分离被评价为不恰当的距离。否则，无法拍摄到清晰的自身像。这样，评价部15f基于噪声影响度来评价距离Zd是否为在自身像的摄影中容许的设定。
存储部27所存储的上限值示出了拍摄自身像时容许的噪声影响度的界限。当噪声影响度大于上限值时，能够判断为自身像图像P1Zd中拍进的噪声过于激烈而无法拍摄自身像。该上限值与其说基于自身像的可视性来决定，倒不如说基于根据自身像生成的透视图像Pa的可视性来决定。透视图像Pa是通过对条纹图案的自身像进行分析来获得的，表现了被摄体的内部构造。
当如图1所示那样将被摄体M放置于载置台2来执行摄影时，拍摄到的自身像图像成为在自身像本身的条纹图案中叠加有沙暴状的噪声的图像。当基于这种自身像图像来生成透视图像Pa时，透视图像上的被摄体像受到自身像图像上的噪声的影响而发生紊乱。这样，透视图像Pa会由于自身像图像上的噪声而发生紊乱，但当紊乱过强时，对透视图像上的被摄体像的观察造成妨碍。
存储部27所存储的上限值表示被认为当被摄体像的紊乱大到该上限值以上时对视觉辨识造成妨碍的作为透视图像Pa的基础的自身像图像的噪声影响度。因而，即使基于噪声影响度大于上限值的自身像图像来生成透视图像Pa，也只能得到对可视性造成妨碍的透视图像Pa。从一开始就不应该拍摄噪声影响度大于上限值的自身像图像。这种自身像图像是在从相位光栅5到FPD 4的检测面4a的距离不恰当的状态下拍摄到的。
根据本发明，通过预先设定自身像图像的噪声影响度的上限值，来防止生成由于从相位光栅5到FPD 4的检测面4a的距离不恰当而紊乱到对视觉辨识造成妨碍的程度的透视图像Pa。
作为上限值的决定方法，能够将沙暴状的噪声成分与在将被摄体放置于载置台2的状态下拍摄到的自身像图像合成来生成合成图像，确认基于该合成图像生成的透视图像Pa来得到上限值。当改变对自身像图像合成的噪声成分的强度来生成多个合成图像并基于多个合成图像来生成透视图像Pa时，会呈现噪声成分强到可视性勉强能够容许的程度的透视图像Pa。作为该透视图像Pa的基础的合成图像的噪声影响度是上限值。能够基于根据自身像图像计算出的对比度和根据噪声成分计算出的噪声强度来求出此时的噪声影响度。此外，合成前的自身像图像的噪声成分优选尽可能地少。因而，优选延长曝光时间地进行上限值决定时的自身像的摄影。
图1所示的主控制部21是为了统一控制各部6、11、12、14、15而设置的。该主控制部21由CPU构成，通过执行各种程序来实现各部。另外，这些各部6、11、12、14、15、15a、15b、15c、15d、15e、15f也可以被分割为负责它们的运算装置来执行。各部能够根据需要来访问存储部27。操作台25是为了输入操作者的指示而设置的。另外，显示部26是为了显示透视像而设置的。
如上所述，根据本发明，能够可靠地提供一种将相位光栅5与X射线检测器之间的分离距离最优化的X射线相位差摄影装置。的确，只要基于塔尔波特干涉的原理就能够求出相位光栅5与X射线检测器之间的分离距离来作为塔尔波特距离。但是，唯一地求出塔尔波特距离限于X射线源3照射单一的波长的情况。
因而，根据本发明，以检测面4a中拍进的自身像被噪声扰乱了何种程度为基准来决定相位光栅5与FPD 4的检测面4a之间的分离距离。即，在本发明的结构中，将噪声的影响的大小确定为分离距离的评价的基准。而且，根据本发明，基于在将相位光栅5与FPD 4的检测面4a之间的距离设为某个距离Zd时得到的自身图像上的自身像被噪声扰乱了何种程度来判断距离Zd是否适于摄影。在判断为距离Zd适于摄影的情况下，能够将相位光栅5与FPD4的检测面4a之间的分离距离确定为距离Zd，在判断为距离Zd不适于摄影的情况下，能够通过一边改变分离距离一边反复进行恰当性的判断来找出适于摄影的距离。如果这样，则能够基于照射多个种类的X射线的实际的X射线源3的实际情况来实现分离距离的最优化。
本发明并不限定于实施例，能够如下述那样变形并实施。
(1)在实施例的结构中，通过实际测量自身像图像P1来计算噪声影响度，但本发明并不限于该结构。也能够通过仿真来计算噪声影响度。对通过仿真来求出噪声影响度的方法进行说明。
即使在仿真的情况下，对自身像图像P1的对比度和噪声强度σ进行估计并通过将它们进行除法运算来求出噪声影响度这个流程也不变。因此，首先对如何求出自身像图像P1的对比度进行说明。
在此，首先假定X射线源3照射单波长的X射线。此时，能够在仿真中容易地获得在与相位光栅5相距规定的距离Zd的FPD 4的检测面4a上拍进何种自身像。在该假定中将X射线源3放射的X射线的波长设为λa，将此时在FPD 4的检测面4a上呈现的自身像设为S(Zd)λa。自身像与Zd变化相应地变化。只要决定该λa，就能够在仿真中获得与任意的距离Zd对应的自身像S(Zd)λa。
另一方面，如果决定Zd，也能够在仿真中获得与任意的波长λ1对应的自身像S(Zd)λ1。还能够改变波长λ来获得多个自身像。在此，设为针对波长λ1、λ2、λ3、…计算自身像S(Zd)λ1、S(Zd)λ2、S(Zd)λ3、…。设为将其简写为Sλ1、Sλ2、Sλ3、…。
实际的X射线源3包含具有不同波长λ1、λ2、λ3、…的多个放射线。当设为使用这种X射线源3进行了自身像的摄影时，在与相位光栅5相距规定的距离Zd的FPD 4的检测面4a上呈现某个自身像S(Zd)λ1、λ2、λ3、…。设为将其简写为Sλ1、λ2、λ3、…。能够利用之前在仿真中求出的自身像Sλ1、Sλ2、Sλ3、…如以下那样表示该自身像。
Sλ1、λ2、λ3、…＝k1·Sλ1+k2·Sλ2+k3·Sλ3+…
在此，k1、k2、k3、…是根据各波长λ1、λ2、λ3、…以何种程度从实际的X射线源3输出而决定的系数。能够根据从X射线源3输出的X射线的波长谱来容易地求出该系数。
通过这样，能够通过仿真来计算自身像S(Zd)λ1、λ2、λ3、…。自身像S(Zd)λ1、λ2、λ3、…是相当于实施例1中的理想图像P2Zd的图像，由理想图像估计部15a来进行估计。
接着，对如何求出自身像图像P1的噪声强度σ(Zd)进行说明。噪声强度σ(Zd)的求法实际上与在上述已说明的自身像S(Zd)λ1、λ2、λ3、…的求法相同。
即，首先假定X射线源3放射单波长的X射线。此时，能够在仿真中容易地获得在与相位光栅5相距规定的距离Zd的FPD 4的检测面4a上拍进何种噪声的成分。在该假定中将X射线源3放射的X射线的波长设为λa，将此时在FPD4的检测面4a上呈现的噪声的强度设为σ(Zd)λa。自身像与Zd变化相应地变化。只要决定该λa，就能够在仿真中获得与任意的距离Zd对应的噪声强度σ(Zd)λa。
另一方面，如果决定Zd，也能够在仿真中获得与任意的波长λ1对应的噪声强度σ(Zd)λ1。还能够改变波长λ来获得多个自身像。在此，设为针对波长λ1、λ2、λ3、…计算噪声强度σ(Zd)λ1、σ(Zd)λ2、σ(Zd)λ3、…。将其简写为σλ1、σλ2、σλ3、…。
实际的X射线源3包含具有不同的波长λ1、λ2、λ3、…的多个放射线。当设为使用这种X射线源3进行自身像的摄影时，在与相位光栅5相距规定的距离Zd的FPD 4的检测面4a上呈现某个噪声强度σ(Zd)λ1、λ2、λ3、…。将其简写为σλ1、λ2、λ3、…。该自身像能够利用之前在仿真中求出的噪声强度σλ1、σλ2、σλ3、…如以下那样表示。
σλ1、λ2、λ3、…＝k1·σλ1+k2·σλ2+k3·σλ3+…
在此，k1、k2、k3、…是根据各波长λ1、λ2、λ3、…以何种程度从实际的X射线源3输出而决定的系数。能够根据从X射线源3输出的X射线的波长谱来容易地求出该系数。
通过这样，能够通过仿真来计算噪声强度σ(Zd)λ1、λ2、λ3、…。噪声强度σ(Zd)λ1、λ2、λ3、…相当于实施例1中的噪声强度(Zd)，由噪声强度计算部15d进行估计。
本变形例的自身像对比度计算部15b、噪声影响度计算部15e以及评价部15f的动作与实施例1相同。这样，本变形例的自身像对比度计算部15b基于仿真来计算对比度，噪声强度计算部15d基于仿真来计算噪声强度。
(2)在实施例1的结构中，作为光栅，是仅具有相位光栅5的结构，但本发明并不限于该结构。也可以如图9所示那样以覆盖FPD 4的检测面4a的方式设置吸收光栅7。该吸收光栅7与相位光栅5同样是由吸收线排列而成的结构，该吸收光栅7是以与相位光栅5的自身像发生干涉而产生摩尔纹为目的设置的。FPD 4能够通过检测该摩尔纹来估计自身像。即，在本变形例的相位光栅5与FPD 4之间设置有用于与相位光栅5的自身像之间产生摩尔纹的吸收光栅7。
(3)在实施例1的结构中，X射线源3是单焦点，但本发明并不限于该结构。本发明还能够应用于X射线源3具有多个X射线产生点的结构。
产业上的可利用性
如上所述，本发明适用于医用的摄影装置。
附图标记说明
3：放射线源；4：FPD(检测部)；4a：检测面；5：相位光栅；7：吸收光栅；P1：自身像图像；Pa：透视图像；11：自身像生成部；12：透视图像生成部；15b：自身像对比度计算部(强度计算部)；15d：噪声强度计算部(强度计算部)；15e：噪声影响度计算部(噪声影响度计算部)。

Claims (4)

1.一种放射线相位差摄影装置，具备：
放射线源，其照射波长不同的多个种类的放射线；
相位光栅，其是用于吸收放射线的沿一个方向延伸的吸收体在与一个方向正交的方向上排列而成；
检测部，其检测由于塔尔波特干涉而在检测放射线的检测面产生的所述相位光栅的自身像；
自身像生成部，其基于所述检测部的输出来生成拍进了自身像的自身像图像；以及
透视图像生成部，其基于所述自身像图像来生成使在被摄体内产生的所述放射线的相位差成像所得到的透视图像，
其中，以在所述检测面中拍进的自身像被噪声扰乱了何种程度为基准来决定所述相位光栅与所述检测部的所述检测面之间的距离，
基于噪声影响度是否满足保证所述透视图像的可视性的基准来决定所述相位光栅与所述检测部的距离，其中，所述噪声影响度表示在所述自身像图像中呈现何种程度的噪声成分的影响。
2.一种放射线相位差摄影装置，具备：
放射线源，其照射波长不同的多个种类的放射线；
相位光栅，其是用于吸收放射线的沿一个方向延伸的吸收体在与一个方向正交的方向上排列而成；
检测部，其检测由于塔尔波特干涉而在检测放射线的检测面产生的所述相位光栅的自身像；
自身像生成部，其基于所述检测部的输出来生成拍进了自身像的自身像图像；以及
透视图像生成部，其基于所述自身像图像来生成使在被摄体内产生的所述放射线的相位差成像所得到的透视图像，
其中，以在所述检测面中拍进的自身像被噪声扰乱了何种程度为基准来决定所述相位光栅与所述检测部的所述检测面之间的距离，
基于噪声影响度来决定所述相位光栅与所述检测面的距离，其中，所述噪声影响度是基于所述相位光栅与所述检测面相距某个距离Zd时的所述自身像图像中拍进的自身像的对比度和噪声强度来计算出的，所述噪声强度表示所述自身像图像中拍进的噪声成分的强度。
3.根据权利要求2所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
所述噪声影响度是通过将所述对比度除以所述噪声强度来计算出的，
在所述噪声影响度为规定上限值以下时评价为所述距离Zd是在自身像的摄影中容许的设定，在所述噪声影响度大于规定上限值时评价为所述距离Zd是在自身像的摄影中不容许的设定。
4.根据权利要求2所述的放射线相位差摄影装置，其特征在于，
基于实际测量出的所述自身像图像或仿真来计算所述对比度和所述噪声强度。
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