CN111820927A - X射线相位成像装置以及x射线相位对比度图像生成方法 - Google Patents

X射线相位成像装置以及x射线相位对比度图像生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种X射线相位成像装置以及X射线相位对比度图像生成方法，本X射线相位成像装置具备：摄影系统、用于在退避位置与摄影位置之间切换的位置切换机构、控制退避位置与摄影位置的切换的控制部以及基于第一图像和第二图像来生成X射线相位对比度图像的图像处理部。控制部构成为进行以下控制：将退避位置处的摄影和摄影位置处的摄影作为一系列的动作来执行。

Description

X射线相位成像装置以及X射线相位对比度图像生成方法
技术领域
本发明涉及一种X射线相位成像装置以及X射线相位对比度图像生成方法。
背景技术
以往，已知一种X射线相位成像装置。这种X射线相位成像装置例如在日本特开2012-16370号公报中被公开。
日本特开2012-16370号公报所公开的X射线相位成像装置具备X射线源、检测器以及多个光栅。检测器沿X射线源的照射方向配置。多个光栅包括用于提高X射线源的相干性的多狭缝和用于使X射线衍射的光栅。多狭缝在X射线源与X射线图像检测器之间被设置在X射线源的附近。用于使X射线衍射的光栅被配置在多狭缝与检测器之间。日本特开2012-16370号公报所公开的X射线相位成像装置一边使多个光栅中的任一个光栅沿光栅间距的方向移动，一边使用多个光栅来使从X射线源照射出的X射线发生干涉，由此生成微分相位像(X射线相位对比度图像)。
如日本特开2012-16370号公报所公开的以往的X射线相位成像装置不利用X射线的吸收量而利用X射线的相位差将被摄体内进行图像化，由此能够将难以吸收X射线的轻元素物体、生物体软组织进行图像化。
在此，在通过一边使光栅进行平移一边进行摄影来生成X射线相位对比度图像的结构中，基于在多个光栅之间没有放置被摄体的情况下的强度信号曲线和放置了被摄体的情况下的强度信号曲线，来生成将被摄体内部进行图像化所得到的X射线相位对比度图像。因此，在由于来自X射线源等的发热引起的光栅的热膨胀、光栅的振动等导致在未配置被摄体的状态下的摄影与配置了被摄体的状态下的摄影之间光栅的位置发生了变动的情况下，在X射线相位对比度图像中产生伪影(虚像)。在该情况下，通过再次获取在未配置被摄体的状态下拍摄到的图像，能够抑制在X射线相位对比度图像中产生伪影。但是，在如日本特开2012-16370号公报所公开那样的以往的X射线相位成像装置中存在以下问题：在未配置被摄体的状态下进行摄影的情况下，操作者需要取下被摄体，给操作者造成负担。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，本发明的一个目的在于，提供一种能够在减轻给操作者造成的负担的同时抑制在所生成的X射线相位对比度图像中产生伪影的X射线相位成像装置以及X射线相位对比度图像生成方法。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的X射线相位成像装置具备：摄影系统，其包括X射线源、检测从X射线源照射出的X射线的检测器以及配置在X射线源与检测器之间的多个光栅；被摄体保持部，其用于保持被摄体；位置切换机构，其通过变更被摄体保持部与摄影系统的相对位置，来使被摄体的位置在检测器的摄影视场区域外的退避位置与检测器的摄影视场区域内的摄影位置之间切换；控制部，其控制由位置切换机构进行的退避位置与摄影位置的切换；以及图像处理部，其基于在退避位置处拍摄到的第一图像和在摄影位置处拍摄到的第二图像，来生成X射线相位对比度图像，其中，控制部构成为进行以下控制：将退避位置处的摄影和摄影位置处的摄影作为一系列的动作来执行。此外，X射线相位对比度图像包括吸收像、相位微分像以及暗视场像。吸收像是基于在X射线通过了被摄体时产生的X射线的衰减来进行图像化所得到的像。另外，相位微分像是基于在X射线通过了被摄体时产生的X射线的相位的偏移来进行图像化所得到的像。另外，暗视场像是通过基于物体的小角度散射的Visibility(可见性)的变化而获得的Visibility像。另外，暗视场像也被称为小角散射像。“Visibility”是指自身像的清晰度。
本发明的第二方面的X射线相位对比度图像生成方法包括以下步骤：通过使包括X射线源、检测器及多个光栅的摄影系统与用于保持被摄体的被摄体保持部进行相对移动，来使被摄体的位置移动到检测器的摄影视场区域外的退避位置，其中，所述检测器检测从X射线源照射出的X射线，所述多个光栅配置在X射线源与检测器之间；在退避位置处拍摄第一图像；通过使被摄体保持部与摄影系统进行相对移动，来使被摄体的位置移动到检测器的摄影视场区域内的摄影位置；以及在摄影位置处拍摄第二图像；基于第一图像和第二图像来生成X射线相位对比度图像，其中，将拍摄第一图像的步骤和拍摄第二图像的步骤作为一系列的动作来执行。
附图说明
图1是示出一个实施方式的X射线相位成像装置的概要的框图。
图2是被摄体位置调整机构的示意图。
图3是光栅位置调整机构的示意图。
图4是位置切换机构的示意图。
图5是用于说明退避位置的图。
图6是用于说明摄影位置的图。
图7是用于说明生成X射线相位对比度图像的结构的示意图。
图8是用于说明获取强度变化曲线的方法的图。
图9是用于说明吸收像、相位微分像以及暗视场像的示意图。
图10是用于说明在X射线相位对比度图像的背景部分产生的伪影的示意图。
图11是用于说明基于第三图像的噪声的去除的示意图。
图12是用于说明生成X射线相位对比度图像的处理的流程图。
图13是用于说明第一变形例的第一图像的更新处理的流程图。
图14是用于说明第二变形例的第一图像的更新处理的流程图。
图15是示出第三变形例的X射线相位成像装置的概要的框图。
图16是用于说明生成三维的X射线相位对比度图像的结构的示意图。
图17是用于说明三维的吸收像、三维的相位微分像以及三维的暗视场像的示意图。
图18是用于说明第三变形例的生成三维的X射线相位对比度图像的处理的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明将本发明具体化的实施方式。
参照图1～图4对一个实施方式的X射线相位成像装置100的结构进行说明。
(X射线相位成像装置的结构)
首先，参照图1对本发明的本实施方式的X射线相位成像装置100的结构进行说明。
如图1所示，X射线相位成像装置100是利用塔尔博特(Talbot)效应将被摄体90的内部进行图像化的装置。X射线相位成像装置100构成为：一边使多个光栅中的任一个光栅沿光栅的周期方向(Y方向)进行平移一边拍摄被摄体90。
X射线相位成像装置100具备摄影系统1、被摄体保持部2、位置切换机构3、图像处理部4、控制部5、存储部6、被摄体位置调整机构7、光栅位置调整机构8以及摄影系统保持部9。
摄影系统1包括X射线源10、检测器11以及多个光栅。
多个光栅被配置在X射线源10与检测器11之间。多个光栅包括第一光栅12、第二光栅13以及第三光栅14。此外，在本说明书中，将铅垂方向(图1的纸面的上下方向)设为Y方向。将Y方向中的向上方向设为Y1方向，将Y方向中的向下方向设为Y2方向。另外，将与Y方向正交的面内的左右方向设为X方向，将图1的朝向纸面内侧的方向设为X2方向，将图1的朝向纸面近前侧的方向设为X1方向。另外，将与Y方向正交的面内的上下方向设为Z方向，将图1的纸面的向左方向设为Z1方向，将图1的纸面的向右方向设为Z2方向。
X射线源10构成为：通过被施加高电压来产生X射线，并且朝向第一光栅12照射所产生的X射线。此外，在本实施方式中，X射线源10是一种X射线产生装置，其包括用于产生电子射线的阴极(未图示)、通过电子射线碰撞而产生X射线的阳极以及用于对阴极与阳极之间施加电压的电压施加部(未图示)等，且在壳体(未图示)内具备阴极、阳极以及电压施加部。
检测器11构成为：检测X射线，并且将检测出的X射线变换为电信号，读取变换得到的电信号来作为图像信号。检测器11例如是FPD(Flat Panel Detector：平板检测器)。检测器11由多个变换元件(未图示)和配置在多个变换元件上的像素电极(未图示)构成。多个变换元件以及像素电极以规定的周期(像素间距)沿X方向和Y方向排列成阵列状。另外，检测器11构成为将获取到的图像信号输出到图像处理部4。
第一光栅12具有在Y方向上以规定的周期(间距)120排列的多个X射线透过部12a和X射线吸收部12b。各X射线透过部12a和X射线吸收部12b分别形成为直线状地延伸。另外，各X射线透过部12a和X射线吸收部12b分别形成为平行地延伸。第一光栅12是所谓的多狭缝。
第一光栅12被配置在X射线源10与第二光栅13之间。第一光栅12构成为将通过了各X射线透过部12a的X射线作为射线光源。通过使三个光栅(第一光栅12、第二光栅13及第三光栅14)的间距以及光栅间的距离满足固定的条件，能够提高从X射线源10照射的X射线的相干性。将此称为劳厄效应。由此，即使X射线源10的管球的焦点尺寸大，也能够保持干涉强度。
第二光栅13具有沿Y方向以规定的周期(间距)130排列的多个狭缝13a和X射线相位变化部13b。各狭缝13a和X射线相位变化部13b分别形成为直线状地延伸。另外，各狭缝13a和X射线相位变化部13b分别形成为平行地延伸。第二光栅13是所谓的相位光栅。
第二光栅13被配置在X射线源10与第三光栅14之间，被X射线源10照射X射线。第二光栅13是为了通过塔尔博特效应形成第二光栅13的自身像(未图出)而设置的。此外，当具有相干性的X射线通过形成有狭缝的光栅时，在与光栅相距规定的距离(塔尔博特距离)的位置处形成光栅的像(自身像)。将此称为塔尔博特效应。
第三光栅14具有沿Y方向以规定的周期(间距)140排列的多个X射线透过部14a和X射线吸收部14b。各X射线透过部14a和X射线吸收部14b分别形成为直线状地延伸。另外，各X射线透过部14a和X射线吸收部14b分别形成为平行地延伸。第三光栅14是所谓的吸收光栅。第一光栅12、第二光栅13以及第三光栅14是分别具有不同的作用的光栅，但X射线透过部12a、狭缝13a以及X射线透过部14a分别使X射线透过。另外，X射线吸收部12b和X射线吸收部14b分别起到屏蔽X射线的作用，X射线相位变化部13b根据与狭缝13a之间的折射率的差异来使X射线的相位变化。
第三光栅14被配置在第二光栅13与检测器11之间，被照射通过了第二光栅13的X射线。另外，第三光栅14被配置在与第二光栅13相距塔尔博特距离的位置。第三光栅14与第二光栅13的自身像发生干涉，从而在检测器11的检测表面上形成莫尔条纹(未图示)。这样，本实施方式的X射线相位成像装置100由所谓的塔尔博特-劳厄干涉仪构成。
被摄体保持部2构成为用于保持被摄体90。关于被摄体保持部2的详细结构，在后面叙述。
位置切换机构3构成为：在控制部5的控制下变更被摄体保持部2与摄影系统1的相对位置，由此使被摄体90的位置在检测器11的摄影视场区域40(参照图5)外的退避位置60(参照图5)与检测器11的摄影视场区域40内的摄影位置61(参照图6)之间切换。此外，在退避位置60与摄影位置61之间切换是指使被摄体保持部2从退避位置60向摄影位置61移动以及使被摄体保持部2从摄影位置61向退避位置60移动。关于位置切换机构3的详细结构，在后面叙述。
图像处理部4构成为：基于从检测器11输出的图像信号来生成X射线相位对比度图像20(参照图7)。具体而言，图像处理部4构成为：基于在退避位置60处拍摄到的第一图像21(参照图7)和在摄影位置61处拍摄到的第二图像22(参照图7)，生成X射线相位对比度图像20。另外，图像处理部4构成为生成第三图像23(参照图11)。第三图像23是用于去除由摄影系统1引起的噪声23a(参照图11)的图像。在本实施方式中，图像处理部4例如生成吸收像20a(参照图7)、相位微分像20b(参照图7)以及暗视场像20c(参照图7)，来作为X射线相位对比度图像20。图像处理部4例如包括GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)或构成为用于图像处理的FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)等处理器。
控制部5构成为进行以下控制：控制位置切换机构3来在退避位置60与摄影位置61之间切换。另外，控制部5构成为控制光栅位置调整机构8来进行多个光栅的相对位置的调整。另外，控制部5构成为控制光栅位置调整机构8以使第二光栅13移动。控制部5例如包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等。
存储部6构成为保存由控制部5执行的程序以及由图像处理部4生成的X射线相位对比度图像20、第一图像21、第三图像23等。存储部6例如包括HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)或非易失性存储器等。
被摄体位置调整机构7构成为在控制部5的控制下调整被摄体90的位置。关于被摄体位置调整机构7的详细结构，在后面叙述。
光栅位置调整机构8构成为在控制部5的控制下进行多个光栅的相对位置的调整。具体而言，光栅位置调整机构8构成为：通过调整第二光栅13的位置来调整多个光栅的相对位置。另外，光栅位置调整机构8构成为能够在控制部5的控制下使第二光栅13移动。
摄影系统保持部9具备驱动部9a、梁部9b、光栅保持构件9c以及光栅保持构件9d。梁部9b构成为沿X射线的光轴方向(Z方向)延伸。摄影系统保持部9构成为从上方悬挂地保持多个光栅。摄影系统保持部9构成为从上方悬挂地保持第一光栅12、第二光栅13以及第三光栅14的所有光栅。在图1所示的例子中，摄影系统保持部9通过光栅保持构件9c保持第一光栅12。另外，摄影系统保持部9通过光栅位置调整机构8保持第二光栅13。另外，摄影系统保持部9通过光栅保持构件9d保持第三光栅14。驱动部9a构成为能够在控制部5的控制下使梁部9b沿Y方向移动。驱动部9a例如包括马达等。
(被摄体位置调整机构)
被摄体位置调整机构7构成为能够使被摄体90沿X方向和Z方向移动。具体而言，如图2所示，被摄体位置调整机构7包括X方向直动机构70和Z方向直动机构71。另外，在Z方向直动机构71上设置有用于载置被摄体90的载置面71a。X方向直动机构70构成为能够沿X方向移动。X方向移动机构例如包括马达等。Z方向直动机构71构成为能够沿Z方向移动。Z方向移动机构例如包括马达等。
被摄体位置调整机构7构成为：通过X方向直动机构70的动作使被摄体90沿X方向移动。另外，被摄体位置调整机构7构成为：能够通过Z方向直动机构71的动作使被摄体90沿Z方向移动。因而，被摄体位置调整机构7能够通过使被摄体90沿X方向和Z方向移动来调整被摄体90的位置。此外，被摄体位置调整机构7是用于对摄影时的被摄体90的位置进行微调整的机构。被摄体位置调整机构7使被摄体90移动的距离比位置切换机构3使被摄体90移动的距离小。
(光栅位置调整机构)
如图3所示，光栅位置调整机构8构成为：能够使第二光栅13沿着X方向、Y方向、Z方向、绕Z方向的轴线的旋转方向(Rz)、绕X方向的轴线的旋转方向(Rx)以及绕Y方向的轴线的旋转方向(Ry)进行移动。具体而言，光栅位置调整机构8包括X方向直动机构80、Y方向直动机构81、Z方向直动机构82、直动机构连接部83、台支承部驱动部84、台支承部85、台驱动部86以及台87。X方向直动机构80构成为能够沿X方向移动。X方向直动机构80例如包括马达等。Y方向直动机构81构成为能够沿Y方向移动。Y方向直动机构81例如包括马达等。Z方向直动机构82构成为能够沿Z方向移动。Z方向直动机构82例如包括马达等。此外，在图3所示的例子中，为了方便，以朝上的方式图示了台87。在本实施方式中，光栅位置调整机构8以台87朝下(与图3所图示的方向相反的方向)的方式设置于摄影系统保持部9。
光栅位置调整机构8构成为：通过X方向直动机构80的动作使第二光栅13沿X方向移动。另外，光栅位置调整机构8构成为：通过Y方向直动机构81的动作使第二光栅13沿Y方向移动。另外，光栅位置调整机构8构成为：通过Z方向直动机构82的动作使第二光栅13沿Z方向移动。
台支承部85从下方(Y2方向)对台87进行支承。台驱动部86构成为使台87沿X方向进行往复移动。台87的底部形成为朝向台支承部85凸的曲面状，台87构成为通过沿X方向进行往复移动来绕Z方向的轴线(沿Rz方向)转动。另外，台支承部驱动部84构成为使台支承部85沿Z方向进行往复移动。另外，台支承部85的底部形成为朝向直动机构连接部83凸的曲面状，台支承部85构成为通过沿Z方向进行往复移动来绕X方向的轴线(沿Rx方向)转动。另外，直动机构连接部83以能够绕Y方向的轴线(沿Ry方向)转动的方式设置在X方向直动机构80上。因而，光栅位置调整机构8能够使光栅绕Y方向的中心轴线转动。
(被摄体保持部和位置切换机构)
如图4所示，被摄体保持部2具有圆筒形状。被摄体保持部2的在Y方向的一侧(Y1方向侧)的端面上设置有用于保持被摄体90的保持面2a。另外，被摄体保持部2的在Y方向的另一侧(Y2方向侧)的端面上设置有与位置切换机构3连接的连接面2b。
另外，如图4所示，位置切换机构3具有主体部3a和移动部3b。主体部3a构成为从Y2方向保持移动部3b。移动部3b的在Y方向的一侧(Y2方向侧)的端面与主体部3a连接，另一侧(Y1方向侧)的端面与被摄体保持部2的连接面2b连接。移动部3b构成为能够通过未图示的驱动部沿Y方向移动(伸缩)。即，本实施方式的位置切换机构3构成为通过使被摄体保持部2移动而在退避位置60与摄影位置61之间切换。具体而言，位置切换机构3构成为通过使被摄体保持部2沿上下方向(Y方向)移动而在退避位置60与摄影位置61之间切换。
(退避位置和摄影位置)
接着，参照图5和图6对退避位置60和摄影位置61进行说明。
如图5所示，退避位置60是被摄体90的位置在检测器11的摄影视场区域40外的位置。在本实施方式中，摄影视场区域40是由X射线源10、检测器11以及从X射线源10照射的X射线决定的区域。在图5所示的例子中，X射线被照射到点划线41a和点划线41b的范围内。因而，由X射线源10、检测器11、点划线41a以及点划线41b决定的区域是摄影视场区域40。
在本实施方式中，位置切换机构3通过使被摄体保持部2向Y2方向侧移动来使被摄体90移动到退避位置60。
如图6所示，摄影位置61是被摄体90在检测器11的摄影视场区域40内的位置。在本实施方式中，位置切换机构3通过使被摄体90向Y1方向侧移动来使被摄体90移动到摄影位置61。此外，位置切换机构3通过沿Y方向移动而在退避位置60与摄影位置61之间切换。即，退避位置60和摄影位置61是在X方向和Z方向上的位置相同、在Y方向上的位置互不相同的位置。
(X射线相位对比度图像)
接着，参照图7～图9对图像处理部4生成X射线相位对比度图像20的结构进行说明。
如图7所示，在本实施方式的X射线相位成像装置100中拍摄第一图像21和第二图像22。第一图像21是在退避位置60处拍摄到的图像。另外，第二图像22是在摄影位置61处拍摄到的图像。
在本实施方式中，图像处理部4构成为生成吸收像20a、相位微分像20b以及暗视场像20c来作为X射线相位对比度图像20。图像处理部4通过所谓的条纹扫描法来生成X射线相位对比度图像20，该条纹扫描法是一边通过光栅位置调整机构8使第二光栅13进行平移一边进行摄影的方法。因而，第一图像21和第二图像22被获取与使第二光栅13平移的次数相当的次数。在本实施方式中，使第二光栅13平移的次数例如为四次。在图7所示的例子中，作为第一图像21，拍摄到与各平移位置对应的第一图像21a、第一图像21b、第一图像21c以及第一图像21d这四张图像。另外，关于第二图像22，也拍摄到与各平移位置对应的第二图像22a、第二图像22b、第二图像22c以及第二图像22d这四张图像。图像处理部4从平移地拍摄到的多个第一图像21和多个第二图像22中的规定的像素的像素值中分别获取表示像素值的变化的强度变化曲线50(参照图8)和强度变化曲线51(参照图8)。此外，强度变化曲线50和强度变化曲线51是在第一图像21和第二图像22的所有像素中获取的。
接着，参照图8对使用所获取到的强度变化曲线50和强度变化曲线51生成X射线相位对比度图像20(吸收像20a、相位微分像20b以及暗视场像20c)的结构进行说明。此外，图8所示的强度变化曲线50和强度变化曲线51的纵轴为信号强度，横轴为步数(平移次数)。
吸收像20a能够通过以下所示的式(1)来生成。另外，相位微分像20b能够通过以下所示的式(2)来生成。另外，暗视场像20c能够通过以下所示的式(3)来生成。
吸收像＝Cs/Cr …(1)
Figure BDA0002419522740000111
暗视场像＝Vs/Vr＝(As/Cs)/(Ar/Cr) …(3)
在此，Cr是第一图像21的X射线的平均强度。另外，Cs是第二图像22的X射线的平均强度。另外，const是通过规定的计算来求出的常数。另外，
Figure BDA0002419522740000112
是从第一图像21获取到的强度变化曲线50与从第二图像22获取到的强度变化曲线51的相位差。另外，Vr是从第一图像21获取到的强度变化曲线50的可见性(Visibility)。另外，Vs是从第二图像22获取到的强度变化曲线51的Visibility(Vs)。另外，Ar是从第一图像21获取到的强度变化曲线50的振幅。另外，As是从第二图像22获取到的强度变化曲线51的振幅。
图9是X射线相位对比度图像20的示意图。吸收像20a是基于由检测器11检测出的X射线的强度的变化来进行图像化所得到的，该X射线的强度的变化是由于在X射线透过了被摄体90时被被摄体90吸收而引起的。另外，相位微分像20b是基于在X射线透过了被摄体90时产生的X射线的相位的偏移来将被摄体90的内部构造进行图像化所得到的。另外，暗视场像20c是基于在X射线透过了被摄体90时产生的X射线的微小角度的散射来将被摄体90的内部构造进行图像化所得到的。
在此，X射线相位对比度图像20是基于在退避位置60处拍摄到的第一图像21和在摄影位置61处拍摄到的第二图像22中的由被摄体90引起的X射线的变化进行图像化所得到的。
在本实施方式中，图像处理部4构成为：基于被存储到存储部6中的第一图像21和第二图像22来生成X射线相位对比度图像20。具体而言，将使被摄体90移动到退避位置60并预先拍摄到的第一图像21存储到存储部6中。之后，使被摄体90移动到摄影位置61，并拍摄第二图像22。在拍摄到第二图像22后，使用第二图像22和被预先拍摄并被存储到存储部6中的第一图像21，来生成X射线相位对比度图像20。因而，在第一图像21的摄影与第二图像22的摄影之间，由于来自X射线源10等的发热引起的光栅的热膨胀、光栅的振动等而使多个光栅的相对位置发生了偏移的情况下，拍摄到被存储于存储部6的第一图像21时的光栅的相对位置与要拍摄第二图像22的光栅的相对位置发生变化。在光栅的相对位置发生了变化的情况下，第一图像21的莫尔条纹与第二图像22的莫尔条纹发生由被摄体90引起的变化以外的变化。在该情况下，如图10所示，在所生成的X射线相位对比度图像20的背景部分产生渐变状的伪影24。此外，在图10中，为了方便，作为X射线相位对比度图像20，图示了相位微分像20b，但渐变状的伪影24在吸收像20a和暗视场像20c中也会产生。
通过在第一图像21的莫尔条纹和第二图像22的莫尔条纹中抑制由被摄体90引起的变化以外的变化，能够抑制在X射线相位对比度图像20中产生伪影24。即，通过更新被存储在存储部6中的第一图像21，能够抑制在X射线相位对比度图像20中产生伪影24。
为了拍摄第一图像21，需要在不配置被摄体90的状态下进行摄影。在操作者取下被摄体90来拍摄第一图像21的情况下，为了拍摄第二图像22，需要在第一图像21的拍摄结束后再次配置被摄体90，给操作者造成负担。
(退避位置与摄影位置的切换)
因此，在本实施方式中，控制部5通过控制位置切换机构3，使被摄体90以仍保持在被摄体保持部2上的状态在退避位置60与摄影位置61之间切换。
在本实施方式中，控制部5构成为进行以下控制：将退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影作为一系列的动作来执行。具体而言，控制部5构成为进行以下控制：基于一个操作输入信号执行退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影。例如，摄影者按下摄影开始按钮，由此执行退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影。另外，控制部5构成为进行以下控制：在从X射线源10照射出X射线的状态下，将向退避位置60的移动、退避位置60处的摄影、向摄影位置61的移动以及摄影位置61处的摄影作为一系列的动作来执行。
(摄影模式)
在本实施方式中，控制部5构成为进行在第一摄影模式与第二摄影模式之间切换的控制，其中，在该第一摄影模式下，每当拍摄第二图像22时、或者每隔拍摄第二图像22的规定次数或每隔拍摄第二图像22的随机次数，更新被存储在存储部6中的第一图像21，在该第二摄影模式下，根据基于X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值的判断、或者根据操作者的操作输入，来更新被存储在存储部6中的第一图像21。具体而言，控制部5构成为：基于操作者选择摄影模式的操作输入来在第一摄影模式与第二摄影模式之间切换。操作者选择摄影模式的操作输入例如包括由操作者按下摄影模式选择按钮的操作。本实施方式是在选择了第一摄影模式的情况下由控制部5实施摄影的结构。“每隔拍摄第二图像22的规定次数或每隔拍摄第二图像22的随机次数更新第一图像21”是指例如每当对第二图像22拍摄两次或三次等时更新第一图像21。
(基于第三图像的校正)
如图11所示，在本实施方式中，图像处理部4构成为生成第三图像23。第三图像23是用于去除由摄影系统1引起的噪声23a的图像。由摄影系统1引起的噪声23a包含由检测器11的像素缺失引起的噪声等。如图11所示，图像处理部4构成为：基于所生成的第三图像23从X射线相位对比度图像20去除噪声23a。具体而言，图像处理部4构成为：通过从X射线相位对比度图像20减去第三图像23，来去除由摄影系统1引起的噪声23a。此外，在图11所示的例子中，为了方便，使用相位微分像20b进行了说明，但是在吸收像20a和暗视场像20c中也产生噪声23a。因此，图像处理部4构成为基于第三图像23去除吸收像20a和暗视场像20c的噪声23a。
在本实施方式中，控制部5构成为进行以下控制：在拍摄第三图像23时，通过位置切换机构3使被摄体保持部2移动到退避位置60，并且在拍摄到第三图像23后，通过位置切换机构3使被摄体保持部2移动到摄影位置61。另外，控制部5在拍摄第三图像23时控制驱动部9a，由此使多个光栅移动到摄影视场区域40的外部。由此，能够获取包含由X射线源10和检测器11引起的噪声23a的第三图像23。
(X射线相位对比度图像的生成流程)
接着，参照图12对X射线相位成像装置100生成X射线相位对比度图像20的流程进行说明。
在步骤101中，控制部5接收摄影开始的操作信号。此外，在由操作者配置了被摄体90之后操作者进行摄影开始的操作，由此执行步骤101的处理。另外，操作者在进行摄影开始的操作之前，进行摄影条件的设定、摄影模式的选择等。图12所示的流程是选择了第一摄影模式的情况下的处理流程。摄影条件包括被照射的X射线的强度、照射时间等。
在步骤102中，控制部5控制位置切换机构3，来使被摄体90移动到退避位置60。具体而言，控制部5控制位置切换机构3，来使被摄体保持部2向Y2方向移动，由此使被摄体90移动到退避位置60。
在步骤103中，控制部5进行拍摄第一图像21的控制。此外，控制部5在进行步骤103的处理之前，通过进行第二光栅13的位置调整来进行多个光栅的位置调整。
在步骤104中，控制部5利用在步骤103中拍摄到的第一图像21来更新被存储在存储部6中的第一图像21。
在步骤105中，控制部5进行拍摄第三图像23的控制。具体而言，控制部5通过控制驱动部9a来使多个光栅向摄影视场区域40的外侧移动。之后，控制部5进行拍摄第三图像23的控制。另外，控制部5进行将拍摄到的第三图像23存储于存储部6的控制。在拍摄到第三图像23之后，控制部5通过控制驱动部9a，来使多个光栅移动到摄影视场区域40内。
在步骤106中，控制部5控制位置切换机构3，来使被摄体90移动到摄影位置61。具体而言，控制部5控制位置切换机构3，来使被摄体保持部2向Y1方向移动，由此使被摄体90移动到摄影位置61。
在步骤107中，控制部5进行拍摄第二图像22的控制。
在步骤108中，图像处理部4基于第一图像21和第二图像22来生成X射线相位对比度图像20。
在步骤109中，图像处理部4基于第三图像23对所生成的X射线相位对比度图像20进行校正。
上述步骤101～步骤109的处理作为一系列的动作来执行。具体而言，步骤101～109的处理是基于一个操作输入信号来执行的。即，与操作者进行被摄体90的取下和安装作业的结构不同，拍摄第一图像21的步骤103和拍摄第二图像22的步骤107是基于一个操作输入信号来作为一系列的动作执行的。此外，基于一个操作输入信号来作为一系列的动作执行是指，通过被输入一个操作输入信号，不需要其它操作输入信号就进行步骤103和步骤107的处理。另外，不需要每次都进行上述步骤105中的处理。由于由摄影系统1引起的噪声23a一般不怎么变化，因此在进行了一次步骤105的处理的情况下，能够省略步骤105的处理。在省略了步骤105的处理的情况下，根据被存储在存储部6中的第三图像23进行步骤109的处理即可。
(本实施方式的效果)
在本实施方式中，能够得到如下的效果。
在本实施方式中，如上所述，X射线相位成像装置100具备：摄影系统1，其包括X射线源10、检测从X射线源10照射的X射线的检测器11以及配置在X射线源10与检测器11之间的多个光栅；被摄体保持部2，其用于保持被摄体90；位置切换机构3，其通过变更被摄体保持部2与摄影系统1的相对位置，来使被摄体90的位置在检测器11的摄影视场区域外的退避位置60与检测器11的摄影视场区域内的摄影位置61之间切换；控制部5，其控制由位置切换机构3进行的退避位置60与摄影位置61的切换；以及图像处理部4，其基于在退避位置60处拍摄到的第一图像21和在摄影位置61处拍摄到的第二图像22来生成X射线相位对比度图像20，控制部5构成为进行以下控制：将退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影作为一系列的动作来执行。由此，通过位置切换机构3在退避位置60与摄影位置61之间切换，因此操作者不取下被摄体90就能够在退避位置60处拍摄第一图像21。另外，通过将退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影作为一系列的动作来执行，能够抑制退避位置60处的摄影与摄影位置61处的摄影之间的时间变长，因此能够抑制发生光栅的位置偏移。其结果，能够提供如下一种X射线相位成像装置100：能够减轻给操作者造成的负担，并且能够抑制在所生成的X射线相位对比度图像20中产生伪影24。
另外，在本实施方式中，如上所述，位置切换机构3构成为：通过使被摄体保持部2移动而在退避位置60与摄影位置61之间切换，控制部5构成为进行以下控制：基于一个操作输入信号来执行退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影。由此，与使摄影系统1移动的结构相比，能够抑制装置结构复杂化。另外，由于基于一个操作输入信号执行退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影，因此与基于不同的操作输入信号执行第一图像21的摄影和第二图像22的摄影的结构相比，能够减少操作者的操作次数。其结果，能够减轻操作者的负担。另外，由于在第一图像21的摄影与第二图像22的摄影之间不需要操作输入，因此，例如能够抑制操作者忘记进行开始第二图像22的摄影的操作等导致第一图像21的摄影与第二图像22的摄影之间的时间变长。其结果，能够抑制在第一图像21的摄影时和第二图像22的摄影时光栅的位置偏移量变大，因此能够抑制X射线相位对比度图像20的图像质量劣化。
另外，在本实施方式中，如上所述，控制部5构成为进行以下控制：在从X射线源10照射着X射线的状态下，将向退避位置60的移动、退避位置60处的摄影、向摄影位置61的移动以及摄影位置61处的摄影作为一系列的动作来执行。在此，在操作者取下被摄体90以拍摄第一图像21的情况下，为了在取下被摄体90的期间不会错误地照射X射线，优选切断X射线源10的电源。然而，在切断X射线源10的电源后再次对X射线源10进行了通电的情况下，直到X射线源10稳定为止需要规定的时间。如果在经过规定的时间之前照射X射线，则在摄影的中途照射的X射线发生变化，因此X射线相位对比度图像20的图像质量劣化。因此，在本实施方式中构成为：在从X射线源10照射着X射线的状态下，将向退避位置60的移动、退避位置60处的摄影、向摄影位置61的移动以及摄影位置61处的摄影作为一系列的动作来执行，由此不切断X射线源10的电源就能够执行向退避位置60的移动和第一图像21的摄影。其结果，与在切断了X射线源10的电源的状态下使被摄体90移动到退避位置60的结构不同，不必等到X射线源10稳定就能够进行摄影，因此能够缩短摄影时间。另外，与在切断了X射线源10的电源的状态下使被摄体90移动到退避位置60的结构不同，能够抑制在摄影的中途照射的X射线发生变化，因此能够抑制X射线相位对比度图像20的图像质量劣化。
另外，在本实施方式中，如上所述，控制部5构成为在第一摄影模式与第二摄影模式之间切换，其中，在该第一摄影模式下，每当拍摄第二图像22时、或者每隔拍摄第二图像22的规定次数或每隔拍摄第二图像22的随机次数，更新被存储在存储部6中的第一图像21，在该第二摄影模式下，根据基于X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值的判断、或者根据操作者的操作输入，来更新被存储在存储部6中的第一图像21。由此，在通过第一摄影模式进行摄影的情况下，每当进行摄影时、或者每隔规定次数或每隔随机的次数更新第一图像21，因此能够抑制在从第一图像21的摄影后直到第二图像22的摄影为止的期间发生多个光栅的位置偏移。其结果，能够容易地抑制在所生成的X射线相位对比度图像20中产生伪影24。另外，在通过第二摄影模式进行摄影的情况下，根据需要更新第一图像21，因此与每当进行摄影时更新第一图像21的结构相比，能够缩短摄影时间。
另外，在本实施方式中，如上所述，图像处理部4构成为：生成用于去除由摄影系统1引起的噪声23a的第三图像23，并且基于所生成的第三图像23从X射线相位对比度图像20去除噪声23a，控制部5构成为进行以下控制：在拍摄第三图像23时，通过位置切换机构3使被摄体保持部2移动到退避位置60，并且在拍摄第三图像23后，通过位置切换机构3使被摄体保持部2移动到摄影位置61。由此，即使在拍摄用于去除由摄影系统1引起的噪声23a的第三图像23的情况下，操作者也不必进行被摄体90的取下和安装就能够拍摄第三图像23。其结果，能够进一步减轻操作者的负担，并且能够进一步抑制X射线相位对比度图像20的图像质量劣化。
另外，在本实施方式中，如上所述，还具备摄影系统保持部9，该摄影系统保持部9沿X射线的光轴方向延伸，并且至少从上方悬挂地保持多个光栅，位置切换机构3构成为：通过使被摄体保持部2沿上下方向移动而在退避位置60与摄影位置61之间切换。由此，例如，通过将位置切换机构3设置在装置底部，能够抑制摄影系统保持部9与位置切换机构3发生干扰。其结果，即使在通过位置切换机构3使被摄体保持部2在退避位置60与摄影位置61之间切换的情况下，也能够抑制装置结构复杂化。
另外，在本实施方式中，如上所述，X射线相位对比度图像生成方法包括以下步骤：步骤102，通过使包括X射线源10、检测器11及多个光栅的摄影系统1与用于保持被摄体90的被摄体保持部2进行相对移动，来使被摄体90的位置移动到检测器11的摄影视场区域外的退避位置60，其中，检测器11检测从X射线源10照射的X射线，多个光栅配置在X射线源10与检测器11之间；步骤103，在退避位置60处拍摄第一图像21；步骤106，通过使被摄体保持部2与摄影系统1进行相对移动，来使被摄体90的位置移动到检测器11的摄影视场区域内的摄影位置61；步骤107，在摄影位置61处拍摄第二图像22；以及步骤108，基于第一图像21和第二图像22来生成X射线相位对比度图像20，其中，拍摄第一图像21的步骤103和拍摄第二图像22的步骤107作为一系列的动作来执行。由此，能够提供如下一种X射线相位对比度图像生成方法：与X射线相位成像装置100同样地，能够减轻给操作者造成的负担，并且能够抑制在所生成的X射线相位对比度图像20中产生伪影24。
另外，在本实施方式中，如上所述，通过使被摄体保持部2移动，来执行移动到退避位置60的步骤102和移动到摄影位置61的步骤106，在退避位置60处拍摄第一图像21的步骤103和在摄影位置61处拍摄第二图像22的步骤107是基于一个操作输入信号来执行的。由此，与基于不同的操作输入信号执行第一图像21的摄影和第二图像22的摄影的结构相比，能够减少操作者的操作次数。其结果，能够提供一种能够减轻操作者的负担的X射线相位对比度图像生成方法。另外，由于在第一图像21的摄影和第二图像22的摄影之间不需要操作输入，因此，例如能够抑制操作者忘记进行开始第二图像22的摄影的操作等导致第一图像21的摄影与第二图像22的摄影之间的间隔变长。其结果，能够抑制在第一图像21的摄影时和第二图像22的摄影时光栅的位置偏移量变大，因此能够提供一种能够抑制X射线相位对比度图像20的图像质量劣化的X射线相位对比度图像生成方法。
[变形例]
此外，应该认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示性的内容，而不是限制性的内容。本发明的范围不通过上述实施方式的说明而通过权利要求书来表示，还包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更(变形例)。
(第一变形例)
例如，在上述实施方式中示出了控制部5通过第一摄影模式进行摄影的结构例，但本发明不限于此。例如，控制部5也可以构成为通过第二摄影模式进行摄影。在第一变形例中，控制部5构成为进行以下控制：在第二摄影模式中，通过基于X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值的判断，来进行第一图像21的更新。具体而言，控制部5构成为：基于X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值，来判断是否更新被存储在存储部6中的第一图像21。在更新第一图像21的情况下，控制部5构成为进行在退避位置60处拍摄第一图像21的控制。
在此，在发生了光栅的位置偏移的状态的情况下，基于X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值判断为更新第一图像21。因而，控制部5构成为：在进行被存储在存储部6中的第一图像21的更新时，通过光栅位置调整机构8进行多个光栅的位置调整。由于多个光栅的位置调整与上述实施方式相同，因此省略详细的说明。控制部5构成为：在进行了多个光栅的位置调整之后，进行第一图像21的摄影，并且进行被存储在存储部6中的第一图像21的更新处理。
参照图13对第一图像21的更新流程进行说明。
在步骤201中，控制部5基于X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值来判定光栅是否发生了位置偏移。控制部5例如通过将X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值与规定的值进行比较，来判定光栅是否发生了位置偏移。在图像处理部4生成X射线相位对比度图像20之后开始进行步骤201的处理。
在步骤202中，控制部5判定光栅的位置偏移是否在容许范围内。在光栅的位置偏移超出容许范围的情况下，处理进入步骤203。在光栅的位置偏移在容许范围内的情况下，处理结束。
在步骤203中，控制部5控制位置切换机构3以使被摄体90移动到退避位置60。
在步骤204中，控制部5进行拍摄第一图像21的控制。
在步骤205中，控制部5利用在步骤204中拍摄到的第一图像21来更新被存储在存储部6中的第一图像21。
在步骤206中，控制部5控制位置切换机构3以使被摄体90移动到摄影位置61。之后，处理结束。
此外，在进行上述步骤201的处理之前，由操作者进行摄影模式的切换。具体而言，操作者选择通过第一摄影模式和第二摄影模式中的哪一个摄影模式进行摄影。控制部5进行基于操作者的选择来切换摄影模式的处理。在操作者按下了第一摄影模式按钮的情况下，控制部5将摄影模式切换为第一摄影模式。另外，在操作者按下了第二摄影模式按钮的情况下，控制部5将摄影模式切换为第二摄影模式。第一变形例是在操作者选择了第二摄影模式的情况下由控制部5实施第一图像21的更新处理的结构。
如上所述那样构成为基于X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值判定是否更新第一图像21，由此，由于基于X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值来进行是否更新第一图像21的判断，因此能够不由操作者判断是否进行第一图像21的更新地进行第一图像21的更新。其结果，能够减轻操作者的负担，并且能够容易地进行第一图像21的更新。
另外，如上所述那样构成为在进行了多个光栅的位置调整之后进行第一图像21的更新处理，由此在调整了多个光栅的位置偏移之后拍摄第一图像21，因此能够将在抑制了在拍摄第一图像21时和拍摄第二图像22时多个光栅的位置偏移的状态下拍摄到的第一图像21存储到存储部6中。其结果，成为抑制了在生成X射线相位对比度图像20时使用的第一图像21的摄影时和第二图像22的摄影时多个光栅的位置偏移的状态，因此能够抑制在X射线相位对比度图像20中产生伪影24。
另外，如上所述，通过根据基于X射线相位对比度图像20的背景部分的像素值的判断更新被存储在存储部6中的第一图像21的第二摄影模式来进行摄影，由此根据需要更新第一图像21，因此与每当进行摄影时更新第一图像21的结构相比，能够缩短摄影时间。
(第二变形例)
另外，在上述实施方式中示出了控制部5通过第一摄影模式进行摄影的结构例，但本发明不限于此。例如，控制部5也可以构成为通过第二摄影模式进行摄影。在第二变形例中，控制部5构成为进行以下控制：基于第二摄影模式中的操作者的操作输入来进行第一图像21的更新。
参照图14对第一图像21的更新流程进行说明。
在步骤301中，控制部5接收更新第一图像21的操作信号。通过操作者进行第一图像21的更新操作来开始进行步骤301的处理。此外，第二变形例的第一图像21的更新处理是在上述实施方式的摄影时，操作者为了进行第一图像21的更新，例如通过按下第一图像更新按钮而执行的处理。即，在操作者不实施第一图像21的更新处理的操作的情况下，进行上述实施方式的摄影。
在步骤302中，控制部5控制位置切换机构3以使被摄体90移动到退避位置60。
在步骤303中，控制部5进行拍摄第一图像21的控制。
在步骤304中，控制部5利用在步骤303中拍摄到的第一图像21来更新被存储在存储部6中的第一图像21。
在步骤305中，控制部5控制位置切换机构3以使被摄体90移动到摄影位置61。之后，处理结束。
如上所述，通过基于操作者的操作输入更新被存储在存储部6中的第一图像21的第二摄影模式来进行摄影，由此操作者能够在任意的定时更新第一图像21，因此能够提高操作者的便利性。
(第三变形例)
另外，在上述实施方式中示出了在将被摄体90固定于被摄体位置调整机构7的状态下进行摄影的结构例，但本发明不限于此。例如，也可以如图15所示的第三变形例的X射线相位成像装置200那样构成为一边使被摄体90旋转一边进行摄影。具体而言，X射线相位成像装置200具备旋转机构15，该旋转机构15使被摄体90和摄影系统1在绕着与X射线的光轴方向正交的方向的旋转方向上相对旋转。控制部5通过控制旋转机构15，使被摄体90在绕着与X射线的光轴正交的轴线42的方向上每次旋转规定的角度。控制部5进行以下控制：在使被摄体90旋转至规定的角度的各个角度下拍摄被摄体90。第三变形例的X射线相位成像装置200构成为能够进行所谓的计算机断层摄影(CT：Computed Tomography)。
另外，在第三变形例中，如图16所示，图像处理部4基于在各旋转角度下拍摄到的第一图像21和第二图像22来生成各旋转角度下的X射线相位对比度图像20。图像处理部4构成为：基于各旋转角度下的X射线相位对比度图像20来生成三维的X射线相位对比度图像30。图像处理部4构成为生成三维的吸收像30a、三维的相位微分像30b以及三维的暗视场像30c来作为三维的X射线相位对比度图像30。在第三变形例中，控制部5构成为进行以下控制：在通过旋转机构15一边使被摄体90进行相对旋转一边进行摄影时，每当旋转规定角度时，进行第一图像21的摄影和第二图像22的摄影。此外，控制部5基于第一图像21和第二图像22的摄影时间来决定拍摄第一图像21的定时即可。例如，在第一图像21和第二图像22的摄影时间长的情况下，每当进行各旋转角度下的摄影时拍摄第一图像21即可。另外，也可以是，在第一图像21和第二图像22的摄影时间短的情况下，在以多个旋转角度进行了摄影之后拍摄第一图像21。
图17是三维的X射线相位对比度图像30的示意图。三维的吸收像30a是基于由检测器11检测出的X射线的强度的变化来进行图像化所得到的，该X射线的强度的变化是由于在X射线透过了被摄体90时被被摄体90吸收而引起的。另外，三维的相位微分像30b是基于在X射线透过了被摄体90时产生的X射线的相位的偏移来将被摄体90的内部构造进行图像化所得到的。另外，三维的暗视场像30c是基于在X射线透过了被摄体90时产生的X射线的微小角度的散射来将被摄体90的内部构造进行图像化所得到的。
参照图18对第三变形例的X射线相位成像装置200生成三维的X射线相位对比度图像的流程进行说明。
在步骤401中，控制部5接收摄影开始的操作信号。此外，与上述实施方式的步骤101的处理同样地，在由操作者配置了被摄体90之后，操作者进行摄影开始的操作，由此执行步骤401的处理。
在步骤402中，控制部5进行拍摄第一图像21和拍摄第二图像22的控制。步骤402中的处理是与上述第一实施方式的步骤102、步骤103、步骤104、步骤106以及步骤107中的处理相同的处理，因此省略详细的说明。
在步骤403中，图像处理部4基于第一图像21和第二图像22生成X射线相位对比度图像20。步骤403中的处理是与上述实施方式的步骤108的处理相同的处理，因此省略详细的说明。
在步骤404中，控制部5判定是否以所有角度进行了摄影。在没有以所有角度进行摄影的情况下，处理进入步骤405。在以所有角度进行了摄影的情况下，处理进入步骤406。
在步骤405中，控制部5控制旋转机构15以使被摄体90旋转规定的角度。之后，处理进入步骤402。
在步骤406中，图像处理部4基于各旋转角度下的X射线相位对比度图像20生成三维的X射线相位对比度图像30。之后，处理结束。
如上所述那样构成为在利用旋转机构15一边使被摄体90进行相对旋转一边进行摄影时每当旋转规定角度就进行第一图像21的摄影和第二图像22的摄影，由此在进行在摄影上花费时间的CT摄影的情况下，每隔规定的旋转角度自动更新第一图像21。因此，与每当旋转规定角度时操作者通过取下被摄体90来拍摄第一图像21的结构相比，能够减轻操作者的负担。另外，能够抑制各旋转角度的X射线相位对比度图像20的图像质量劣化，因此能够抑制三维的X射线相位对比度图像30的图像质量劣化。
(其它变形例)
另外，在上述实施方式中示出了在更新第一图像21之前每次进行第二光栅13的位置调整的结构例，但本发明不限于此。也可以不每次都进行第二光栅13的位置调整。例如，也可以在多个光栅的位置偏移在容许范围内的情况下，不进行第二光栅13的位置调整。
另外，在上述实施方式中示出了通过位置切换机构3使被摄体保持部2移动而在退避位置60与摄影位置61之间切换的结构例，但本发明不限于此。例如，位置切换机构3也可以构成为通过使摄影系统1移动而在退避位置60与摄影位置61之间切换。但是，在位置切换机构3为使摄影系统1移动的结构的情况下，位置切换机构3大型化，并且位置切换机构3的装置结构复杂化，因此位置切换机构3优选为使被摄体保持部2移动的结构。
另外，在上述实施方式中示出了位置切换机构3通过使被摄体保持部2沿上下方向(Y方向)移动而在退避位置60与摄影位置61之间切换的结构例，但本发明不限于此。例如，位置切换机构3也可以构成为：通过使被摄体保持部2沿左右方向(X方向)移动而在退避位置60与摄影位置61之间切换。
另外，在上述实施方式中示出了控制部5进行基于一个操作输入信号执行退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影的控制的结构例，但本发明不限于此。例如，控制部5也可以构成为基于退避位置60处的摄影的操作信号和摄影位置61处的摄影的操作信号进行各自的摄影。然而，如果退避位置60处的摄影与摄影位置61处的摄影之间的间隔变长，则多个光栅的位置偏移有可能变大，因此为了缩短第一图像21的摄影与第二图像22的摄影之间的间隔，控制部5也优选构成为进行以下控制：基于一个操作输入信号执行退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影。另外，在基于不同的操作输入信号实施第一图像21的摄影和第二图像22的摄影的结构的情况下，操作者的操作次数增加。因此，为了减轻操作者的负担，控制部5也优选构成为进行以下控制：基于一个操作输入信号执行退避位置60处的摄影和摄影位置61处的摄影。
另外，在上述实施方式中示出了控制部5进行以下控制的结构例：在从X射线源10照射着X射线的状态下，将向退避位置60的移动、退避位置60处的摄影、向摄影位置61的移动以及摄影位置61处的摄影作为一系列的动作来执行，但本发明不限于此。如果切断X射线源10的电源的时间为短时间，则能够抑制X射线源10变得不稳定，并且能够抑制由切断X射线源10的电源造成的影响。因此，如果向退避位置60的移动及退避位置60处的摄影与向摄影位置61的移动及摄影位置61处的摄影之间的间隔是短时间，则也可以切断X射线源10的电源。
另外，在上述实施方式中示出了图像处理部4生成第三图像23并去除在X射线相位对比度图像20中产生的噪声23a的结构例，但本发明不限于此。例如，也可以是，如果由摄影系统1引起的噪声23a所导致的X射线相位对比度图像20的图像质量劣化在容许范围内，则图像处理部4不生成第三图像23。
另外，在上述实施方式中示出了摄影系统保持部9从上方(Y1方向)悬挂地保持多个光栅的结构例，但本发明不限于此。例如，摄影系统保持部9也可以构成为通过从下方(Y2方向)支承多个光栅来保持多个光栅。在摄影系统保持部9为从下方(Y2)保持多个光栅的结构的情况下，位置切换机构3以如下方式构成即可：从上方(Y1方向)保持被摄体保持部2(被摄体90)，通过使被摄体保持部2(被摄体90)沿上下方向(Y方向)移动，而在退避位置60与摄影位置61之间切换。
另外，在上述实施方式中示出了具备第一光栅12、第二光栅13以及第三光栅14来作为多个光栅的结构例，但本发明不限于此。例如，也可以是，在从X射线源10照射的X射线的相干性高的情况下，不具备第一光栅12。
另外，在上述实施方式中示出了光栅位置调整机构8通过调整第二光栅13的位置来调整多个光栅的位置偏移的结构例，但本发明不限于此。由光栅位置调整机构8进行调整的光栅可以是任意的光栅。
另外，在上述实施方式中示出了光栅位置调整机构8一边使第二光栅13进行平移一边进行摄影的结构例，但本发明不限于此。由光栅位置调整机构8进行平移的光栅可以是任意的光栅。
另外，在上述实施方式中示出了X射线相位成像装置100通过一边使第二光栅13进行平移一边进行摄影的所谓条纹扫描法来生成X射线相位对比度图像20的结构例，但本发明不限于此。例如，也可以构成为：通过莫尔单张拍摄方法来生成X射线相位对比度图像20，该莫尔单张拍摄方法是使多个光栅中的任一个光栅在XY平面内旋转来形成莫尔条纹并进行摄影的方法。
另外，在上述实施方式中示出了第一光栅12的X射线透过部12a和X射线吸收部12b分别沿上下方向(Y方向)以规定的间距(间距120)排列的结构例，但本发明不限于此。例如，第一光栅12的X射线透过部12a和X射线吸收部12b也可以分别沿左右方向(X方向)排列。另外，第一光栅12的X射线透过部12a和X射线吸收部12b也可以分别沿倾斜方向排列。另外，对于第二光栅13的狭缝13a和X射线相位变化部13b也同样。另外，对于第三光栅14的X射线透过部14a和X射线吸收部14b也同样。
[方式]
本领域技术人员能够理解的是，上述例示性的实施方式是以下方式的具体例。
(项目1)
一种X射线相位成像装置，具备：
摄影系统，其包括X射线源、检测从所述X射线源照射出的X射线的检测器以及配置在所述X射线源与所述检测器之间的多个光栅；
被摄体保持部，其用于保持被摄体；
位置切换机构，其通过变更所述被摄体保持部与所述摄影系统的相对位置，来使被摄体的位置在所述检测器的摄影视场区域外的退避位置与所述检测器的摄影视场区域内的摄影位置之间切换；
控制部，其控制由所述位置切换机构进行的所述退避位置与所述摄影位置的切换；以及
图像处理部，其基于在所述退避位置处拍摄到的第一图像和在所述摄影位置处拍摄到的第二图像，来生成X射线相位对比度图像，
其中，所述控制部构成为进行以下控制：将所述退避位置处的摄影和所述摄影位置处的摄影作为一系列的动作来执行。
(项目2)
根据项目1所述的X射线相位成像装置，
所述位置切换机构构成为通过使所述被摄体保持部移动而在所述退避位置与所述摄影位置之间切换，
所述控制部构成为进行以下控制：基于一个操作输入信号来执行所述退避位置处的摄影和所述摄影位置处的摄影。
(项目3)
根据项目1所述的X射线相位成像装置，
所述控制部构成为进行以下控制：在从所述X射线源照射着X射线的状态下，将向所述退避位置的移动、所述退避位置处的摄影、向所述摄影位置的移动以及所述摄影位置处的摄影作为一系列的动作来执行。
(项目4)
根据项目1所述的X射线相位成像装置，
还具备存储所述第一图像的存储部，
所述图像处理部构成为：基于被存储在所述存储部中的所述第一图像和所述第二图像来生成所述X射线相位对比度图像，
所述控制部构成为进行以下控制：基于所述X射线相位对比度图像的背景部分的像素值来进行是否更新被存储在所述存储部中的所述第一图像的判断，在更新所述第一图像的情况下，在所述退避位置处拍摄所述第一图像。
(项目5)
根据项目4所述的X射线相位成像装置，
还具备进行所述多个光栅的相对位置的调整的光栅位置调整机构，
所述控制部构成为：在进行被存储在所述存储部中的所述第一图像的更新时，通过所述光栅位置调整机构进行所述多个光栅的位置调整，在进行了所述多个光栅的位置调整之后，进行所述第一图像的摄影，并且进行被存储在所述存储部中的所述第一图像的更新处理。
(项目6)
根据项目4所述的X射线相位成像装置，
所述控制部构成为进行在第一摄影模式与第二摄影模式之间切换的控制，其中，在所述第一摄影模式下，每当拍摄所述第二图像时、或者每隔拍摄所述第二图像的规定次数或每隔拍摄所述第二图像的随机次数，更新被存储在所述存储部中的所述第一图像，在所述第二摄影模式下，根据基于所述X射线相位对比度图像的背景部分的像素值的判断、或者根据操作者的操作输入，来更新被存储在所述存储部中的所述第一图像。
(项目7)
根据项目1所述的X射线相位成像装置，
所述图像处理部构成为：生成用于去除由所述摄影系统引起的噪声的第三图像，并且基于所生成的所述第三图像从所述X射线相位对比度图像去除所述噪声，
所述控制部构成为进行以下控制：在拍摄所述第三图像时，通过所述位置切换机构使所述被摄体保持部移动到所述退避位置，并且在拍摄到所述第三图像后，使所述被摄体保持部移动到所述摄影位置。
(项目8)
根据项目1所述的X射线相位成像装置，
还具备摄影系统保持部，该摄影系统保持部沿X射线的光轴方向延伸，并且至少从上方悬挂地保持所述多个光栅，
所述位置切换机构构成为通过使所述被摄体保持部沿上下方向移动而在所述退避位置与所述摄影位置之间切换。
(项目9)
根据项目1所述的X射线相位成像装置，
还具备旋转机构，该旋转机构使被摄体和所述摄影系统在绕着与X射线的光轴方向正交的方向的旋转方向上进行相对旋转，
所述控制部构成为进行以下控制：在一边利用所述旋转机构使被摄体进行相对旋转一边进行摄影时，每当旋转规定角度时进行所述第一图像的摄影和所述第二图像的摄影。
(项目10)
一种X射线相位对比度图像生成方法，包括以下步骤：
通过使包括X射线源、检测器及多个光栅的摄影系统与用于保持被摄体的被摄体保持部进行相对移动，来使被摄体的位置移动到所述检测器的摄影视场区域外的退避位置，其中，所述检测器检测从所述X射线源照射出的X射线，所述多个光栅配置在所述X射线源与所述检测器之间；
在所述退避位置处拍摄第一图像；
通过使所述被摄体保持部与所述摄影系统进行相对移动，来使被摄体的位置移动到所述检测器的摄影视场区域内的摄影位置；
在所述摄影位置处拍摄第二图像；以及
基于所述第一图像和所述第二图像来生成X射线相位对比度图像，
其中，将拍摄所述第一图像的步骤和拍摄所述第二图像的步骤作为一系列的动作来执行。
(项目11)
根据项目10所述的X射线相位对比度图像生成方法，
通过使所述被摄体保持部移动，来执行移动到所述退避位置的步骤和移动到所述摄影位置的步骤，
在所述退避位置处拍摄所述第一图像的步骤和在所述摄影位置处拍摄所述第二图像的步骤是基于一个操作输入信号来执行的。

Claims (11)

1.一种X射线相位成像装置，具备：
摄影系统，其包括X射线源、检测从所述X射线源照射出的X射线的检测器以及配置在所述X射线源与所述检测器之间的多个光栅；
被摄体保持部，其用于保持被摄体；
位置切换机构，其通过变更所述被摄体保持部与所述摄影系统的相对位置，来使被摄体的位置在所述检测器的摄影视场区域外的退避位置与所述检测器的摄影视场区域内的摄影位置之间切换；
控制部，其控制由所述位置切换机构进行的所述退避位置与所述摄影位置的切换；以及
图像处理部，其基于在所述退避位置处拍摄到的第一图像和在所述摄影位置处拍摄到的第二图像，来生成X射线相位对比度图像，
其中，所述控制部构成为进行以下控制：将所述退避位置处的摄影和所述摄影位置处的摄影作为一系列的动作来执行。
2.根据权利要求1所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述位置切换机构构成为通过使所述被摄体保持部移动而在所述退避位置与所述摄影位置之间切换，
所述控制部构成为进行以下控制：基于一个操作输入信号来执行所述退避位置处的摄影和所述摄影位置处的摄影。
3.根据权利要求1所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述控制部构成为进行以下控制：在从所述X射线源照射着X射线的状态下，将向所述退避位置的移动、所述退避位置处的摄影、向所述摄影位置的移动以及所述摄影位置处的摄影作为一系列的动作来执行。
4.根据权利要求1所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
还具备存储所述第一图像的存储部，
所述图像处理部构成为：基于被存储在所述存储部中的所述第一图像和所述第二图像来生成所述X射线相位对比度图像，
所述控制部构成为进行以下控制：基于所述X射线相位对比度图像的背景部分的像素值来进行是否更新被存储在所述存储部中的所述第一图像的判断，在更新所述第一图像的情况下，在所述退避位置处拍摄所述第一图像。
5.根据权利要求4所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
还具备进行所述多个光栅的相对位置的调整的光栅位置调整机构，
所述控制部构成为：在进行被存储在所述存储部中的所述第一图像的更新时，通过所述光栅位置调整机构进行所述多个光栅的位置调整，在进行了所述多个光栅的位置调整之后，进行所述第一图像的摄影，并且进行被存储在所述存储部中的所述第一图像的更新处理。
6.根据权利要求4所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述控制部构成为进行在第一摄影模式与第二摄影模式之间切换的控制，其中，在所述第一摄影模式下，每当拍摄所述第二图像时、或者每隔拍摄所述第二图像的规定次数或每隔拍摄所述第二图像的随机次数，更新被存储在所述存储部中的所述第一图像，在所述第二摄影模式下，根据基于所述X射线相位对比度图像的背景部分的像素值的判断、或者根据操作者的操作输入，来更新被存储在所述存储部中的所述第一图像。
7.根据权利要求1所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述图像处理部构成为：生成用于去除由所述摄影系统引起的噪声的第三图像，并且基于所生成的所述第三图像从所述X射线相位对比度图像去除所述噪声，
所述控制部构成为进行以下控制：在拍摄所述第三图像时，通过所述位置切换机构使所述被摄体保持部移动到所述退避位置，并且在拍摄到所述第三图像后，通过所述位置切换机构使所述被摄体保持部移动到所述摄影位置。
8.根据权利要求1所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
还具备摄影系统保持部，该摄影系统保持部沿X射线的光轴方向延伸，并且至少从上方悬挂地保持所述多个光栅，
所述位置切换机构构成为通过使所述被摄体保持部沿上下方向移动而在所述退避位置与所述摄影位置之间切换。
9.根据权利要求1所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
还具备旋转机构，该旋转机构使被摄体和所述摄影系统在绕着与X射线的光轴方向正交的方向的旋转方向上进行相对旋转，
所述控制部构成为进行以下控制：在一边利用所述旋转机构使被摄体进行相对旋转一边进行摄影时，每当旋转规定角度时进行所述第一图像的摄影和所述第二图像的摄影。
10.一种X射线相位对比度图像生成方法，包括以下步骤：
通过使包括X射线源、检测器及多个光栅的摄影系统与用于保持被摄体的被摄体保持部进行相对移动，来使被摄体的位置移动到所述检测器的摄影视场区域外的退避位置，其中，所述检测器检测从所述X射线源照射出的X射线，所述多个光栅配置在所述X射线源与所述检测器之间；
在所述退避位置处拍摄第一图像；
通过使所述被摄体保持部与所述摄影系统进行相对移动，来使被摄体的位置移动到所述检测器的摄影视场区域内的摄影位置；
在所述摄影位置处拍摄第二图像；以及
基于所述第一图像和所述第二图像来生成X射线相位对比度图像，
其中，将拍摄所述第一图像的步骤和拍摄所述第二图像的步骤作为一系列的动作来执行。
11.根据权利要求10所述的X射线相位对比度图像生成方法，其特征在于，
通过使所述被摄体保持部移动，来执行移动到所述退避位置的步骤和移动到所述摄影位置的步骤，
在所述退避位置处拍摄所述第一图像的步骤和在所述摄影位置处拍摄所述第二图像的步骤是基于一个操作输入信号来执行的。
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