CN111839558A - X射线相位成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种X射线相位成像装置。在该X射线相位成像装置中，多个光栅中的至少一个光栅由沿着与第一方向及第二方向正交的第三方向排列配置的多个光栅部分构成，所述第一方向是利用移动机构使被摄体或摄像系统移动的方向，所述第二方向是X射线源、检测部以及多个光栅排列的方向。而且，多个光栅部分构成为：从第一方向观察时，相邻的光栅部分彼此重叠。

Description

X射线相位成像装置
技术领域
本发明涉及一种X射线相位成像装置，特别是涉及一种一边使被摄体和摄像系统相对移动一边进行摄像的X射线相位成像装置。
背景技术
以往，已知一种一边使被摄体和摄像系统相对移动一边进行摄像的X射线相位成像装置。这样的X射线相位成像装置例如在日本特开2017-44603号公报中被公开。
在日本特开2017-44603号公报中公开了一种具备摄像系统、输送部以及图像生成部的放射线图像生成装置(X射线相位成像装置)，其中，该摄像系统包括X射线源、多个光栅以及检测部。在日本特开2017-44603号公报的放射线图像生成装置中，X射线源、多个光栅以及检测部沿着X射线的光轴方向依次排列。检测部检测由X射线源照射并透过了多个光栅的X射线。图像生成部基于一边通过输送部使被摄体沿着与光轴方向正交的平面内的规定方向(光栅的光栅间距方向或光栅延伸方向)移动(使被摄体和摄像系统相对移动)一边进行摄像得到的多张图像，来生成包括吸收像、相位微分像以及暗视场像的相位对比度图像。此外，吸收像是将被摄体对X射线的吸收程度的差异进行图像化而得到的图像。相位微分像是将X射线的相位偏移进行图像化而得到的图像。暗视场像是根据基于物体的小角散射的Visibility(清晰度)的变化而得到的Visibility像。
在日本特开2017-44603号公报所公开的X射线相位成像装置中，一边使被摄体和摄像系统相对移动一边进行摄像，由此即使在使被摄体和摄像系统相对移动的方向(摄像时移动方向)上被摄体的尺寸比光栅大的情况下，也能够拍摄被摄体的整体。因而，在日本特开2017-44603号公报所公开的X射线相位成像装置中，能够在摄像时移动方向上使光栅小型化。
然而，在日本特开2017-44603号公报所公开的X射线相位成像装置中，虽然能够在摄像时移动方向上使光栅小型化，但是在对比较大的被摄体进行摄像的情况下，为了避免被摄体从光栅露出，需要在与光轴方向正交的平面内的与摄像时移动方向正交的方向上使光栅大型化。在此，在如日本特开2017-44603号公报所公开那样的以往的X射线相位成像装置中使用的光栅的宽高比(光栅相对于光栅间距的高度(深度))大，因此难以高精度地制作面积大的单个光栅。
因此，虽然在日本特开2017-44603号公报中没有公开，但在如日本特开2017-44603号公报中公开那样的以往的X射线相位成像装置中，在对比较大的被摄体进行摄像的情况下，考虑通过在与摄像时移动方向正交的方向上排列配置多个光栅来使光栅大面积化。这样，在排列配置多个光栅的情况下，考虑使多个光栅彼此相互贴合，但由于多个光栅被制造成互不相同的构件，因此由于制造时的误差，有时在彼此相邻的多个光栅之间产生不期望的间隙。例如，在使被摄体和摄像系统沿光栅的光栅间距方向(与光栅延伸方向正交的方向)相对移动的结构中，在多个光栅彼此相邻的方向(光栅延伸方向)上产生光栅不连续的间隙。在该情况下，在一边使被摄体和摄像系统相对移动一边进行摄像时，有时简单地产生被摄体几乎不通过光栅的部分。另外，在使被摄体和摄像系统在光栅延伸方向(与光栅间距方向正交的方向)上相对移动的结构中，有时在多个光栅彼此相邻的方向(光栅间距方向)上产生间隙，该间隙是具有与光栅间距不同的间距和不同的角度中的至少任一方的部分(不作为光栅发挥功能的部分)。在该情况下，也由于在一边使被摄体和摄像系统相对移动一边进行摄像时通过不作为光栅发挥功能的部分即间隙，因此实质上产生被摄体几乎不通过光栅的部分。这样，在产生了被摄体几乎不通过光栅的部分的情况下，产生无法拍摄到被摄体的部分。因此，认为在如日本特开2017-44603号公报的X射线相位成像装置那样一边使被摄体和摄像系统相对移动一边进行摄像的结构中存在以下问题：为了在与使被摄体和摄像系统相对移动的方向正交的方向上实现大面积化而排列配置有多个光栅的情况下，由于产生被摄体几乎不通过光栅的部分，因此产生了无法拍摄到被摄体的部分。
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如下一种X射线相位成像装置：在一边使被摄体和摄像系统相对移动一边进行摄像的结构中，能够抑制由于产生被摄体几乎不通过光栅的部分而导致产生无法拍摄到被摄体的部分，并且能够在与使被摄体和摄像系统相对移动的方向正交的方向上实现大面积化。
为了达到上述目的，本发明的一个方面的X射线相位成像装置具备：X射线源；检测部，其检测从X射线源照射出的X射线；多个光栅，所述多个光栅配置在X射线源与检测部之间，从X射线源照射出的X射线通过多个光栅；移动机构，其使被摄体或摄像系统沿着多个光栅的光栅延伸方向或多个光栅的光栅间距方向移动，所述被摄体配置在X射线源与检测部之间，所述摄像系统由X射线源、检测部以及多个光栅构成；以及图像处理部，其基于多个图像来生成相位对比度图像，所述多个图像是基于通过一边使被摄体和摄像系统相对移动一边进行摄像而由检测部检测出的信号获取到的，其中，多个光栅中的至少一个光栅由沿着与第一方向及第二方向正交的第三方向排列配置的多个光栅部分构成，所述第一方向是利用移动机构使被摄体或摄像系统移动的方向，所述第二方向是X射线源、检测部以及多个光栅排列的方向，多个光栅部分构成为：从第一方向观察时，相邻的光栅部分彼此重叠。
根据本发明，如上所述，多个光栅中的至少一个光栅由沿着与第一方向及第二方向正交的第三方向排列配置的多个光栅部分构成，所述第一方向是利用移动机构使被摄体或摄像系统移动的方向，所述第二方向是X射线源、检测器以及多个光栅排列的方向，多个光栅部分构成为：从第一方向观察时，相邻的光栅部分彼此重叠。由此，在由多个光栅部分构成的光栅中，在一边使被摄体和摄像系统沿第一方向相对移动一边进行摄影时，能够抑制在排列配置有多个光栅部分的第三方向上产生被摄体几乎不通过光栅的部分。其结果，在一边使被摄体和摄像系统相对移动一边进行摄像的结构中，能够抑制由于产生被摄体几乎不通过光栅的部分而产生无法拍摄到被摄体的部分，同时能够在与使被摄体和摄像系统相对移动的方向正交的方向上实现大面积化。
附图说明
图1是示出第一实施方式的X射线相位成像装置的整体结构的图。
图2是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置中的光栅的构造的图。
图3是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置的光栅位置调整机构的结构的图。
图4是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置的图像处理部所生成的相位对比度图像的图。
图5是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置中的由多个光栅部分构成的光栅的图。
图6是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置中的光栅的多个光栅部分的图。
图7是用于说明在第一实施方式的X射线相位成像装置中的多个光栅部分之间形成的间隙区域的图。
图8是示出在第一实施方式的X射线相位成像装置中的第二光栅的位置处产生的莫尔条纹的图。
图9是示出第一实施方式的X射线相位成像装置所拍摄的多个图像(被摄体图像)的图。
图10是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置中的莫尔条纹的相位信息的获取的图。
图11是示出第一实施方式的X射线相位成像装置所拍摄的多个位置校正用图像的图。
图12是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置中的位置校正数据的获取的图。
图13是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置所拍摄的多个图像中的被摄体的同一位置处的各像素的位置对准的图。
图14是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置中的莫尔条纹的相位信息的位置对准的图。
图15是示出将第一实施方式的X射线相位成像装置所拍摄的多个图像的各像素的各相位值与各像素值以1对1的关系建立关联而得到的强度信号曲线的图。
图16是用于说明第一实施方式的X射线相位成像装置中的相位对比度图像的生成处理的流程图。
图17是用于说明第二实施方式的X射线相位成像装置中的光栅的构造的图。
图18是用于说明第二实施方式的X射线相位成像装置中的由多个光栅部分构成的光栅的图。
图19是用于说明在第二实施方式的X射线相位成像装置中的多个光栅部分之间形成的间隙区域的图。
图20是用于说明第三实施方式的X射线相位成像装置中的由多个光栅部分构成的光栅的图。
图21是用于说明第三实施方式的X射线相位成像装置中的光栅的多个光栅部分的图。
图22是用于说明在第三实施方式的X射线相位成像装置中的多个光栅部分之间形成的间隙区域的图。
图23是示出第四实施方式的X射线相位成像装置的整体结构的图。
图24是示出将第四实施方式的X射线相位成像装置所拍摄的多个图像的各像素的各相位值与各像素值以1对1的关系建立关联而得到的强度信号曲线的图。
图25是用于说明第四实施方式的X射线相位成像装置中的相位对比度图像的生成处理的流程图。
图26是示出第一实施方式的第一变形例的X射线相位成像装置的整体结构的图。
图27是用于说明第一实施方式的第二变形例的X射线相位成像装置的光栅的多个光栅部分的图。
图28是用于说明第一实施方式的第三变形例的X射线相位成像装置的光栅的多个光栅部分的图。
图29是示出在第一实施方式的第四变形例的X射线相位成像装置中的第二光栅的位置处产生的莫尔条纹的图。
图30是示出在第一实施方式的第五变形例的X射线相位成像装置中的第二光栅的位置处产生的莫尔条纹的图。
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。
[第一实施方式]
(X射线相位成像装置的结构)
参照图1～图8对第一实施方式的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P的内部进行图像化的装置。X射线相位成像装置100具备摄像系统10、处理单元21、光栅位置调整机构22以及被摄体移动机构23。摄像系统10由X射线管11、检测部12以及多个光栅30构成。多个光栅30包括第一光栅31、第二光栅32以及第三光栅33。此外，X射线管11是本发明的“X射线源”的一例。另外，被摄体移动机构23是本发明的“移动机构”的一例。
在X射线相位成像装置100中，X射线管11、第三光栅33、第一光栅31、第二光栅32以及检测部12在X射线的照射轴方向(光轴方向、Z方向)上依次排列配置(排列)。即，第一光栅31、第二光栅32以及第三光栅33被配置在X射线管11与检测部12之间。此外，在本说明书中，将从X射线管11朝向检测部12的方向设为Z2方向，将其相反的方向设为Z1方向。另外，Z方向是本发明的“第二方向”的一例。另外，在第一实施方式中，将多个光栅30的光栅间距D(参照图2)的方向(A方向)和多个光栅30的光栅30延伸的方向(B方向)分别设为X方向和Y方向。另外，在第一实施方式中，X方向和Y方向分别是本发明的“第一方向”和“第三方向”的一例。
X射线管11是能够通过被施加高电压来产生X射线的X射线产生装置。X射线管11构成为朝向Z2方向照射所产生的X射线。从X射线管11照射出的X射线通过被配置在X射线管11与检测器12之间的第一光栅31、第二光栅32以及第三光栅33。
检测部12检测从X射线管11照射出的X射线，并且将检测出的X射线变换为电信号。检测部12例如是FPD(Flat Panel Detector：平板检测器)。检测部12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。多个变换元件和像素电极以规定的周期(像素间距)在X方向和Y方向上排列配置。检测部12的检测信号(图像信号)被发送到处理单元21所具备的(后述的)图像处理部21b。
如图2所示，第一光栅31具有在X方向(A方向)上以规定的周期(光栅间距)D1排列的狭缝31a和X射线相位变化部31b。各狭缝31a和X射线相位变化部31b形成为在Y方向(B方向)上延伸。第一光栅31是所谓的相位光栅。如图1所示，第一光栅31被配置在X射线管11与第二光栅32之间，是为了通过从X射线管11照射出的X射线(通过塔尔博特效应)形成自身像而设置的。此外，塔尔博特效应是指，当具有相干性的X射线通过形成有狭缝31a的第一光栅31时，在与第一光栅31相距规定的距离(塔尔博特距离)的位置处形成第一光栅31的像(自身像)。
如图2所示，第二光栅32具有在X方向(A方向)上以规定的周期(光栅间距)D2排列的多个X射线透过部32a和X射线吸收部32b。各X射线透过部32a和X射线吸收部32b形成为在Y方向(B方向)上延伸。第二光栅32是所谓的吸收光栅。如图1所示，第二光栅32被配置在第一光栅31与检测部12之间，构成为对由第一光栅31形成的自身像进行干涉。为了使自身像与第二光栅32发生干涉，第二光栅32被配置在与第一光栅31相距塔尔博特距离的位置。由此，在X射线相位成像装置100中，通过自身像与第二光栅32发生干涉而生成的干涉条纹(莫尔条纹)40(参照图8)在配置于第二光栅32的下游侧(Z2侧)的附近的检测部12中被检测为X射线。
如图2所示，第三光栅33具有在X方向(A方向)上以规定的周期(间距)D3排列的多个狭缝33a和X射线吸收部33b。各狭缝33a和X射线吸收部33b分别形成为在Y方向(B方向)上延伸。如图1所示，第三光栅33被配置在X射线管11与第一光栅31之间，被X射线管11照射X射线。第三光栅33构成为将通过了各狭缝33a的X射线作为与各狭缝33a的位置对应的线光源。即，第三光栅33是为了提高从X射线管11照射出的X射线的相干性而设置的。
处理单元21包括控制部21a和图像处理部21b。
控制部21a构成为：通过控制光栅位置调整机构22来调整第一光栅31的位置，使得在检测部12的检测面上产生莫尔条纹40(参照图8)。另外，控制部21a构成为：控制被摄体移动机构23，以使被摄体移动机构23的位置相对于摄像系统10沿X方向移动。控制部21a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。
图像处理部21b构成为：基于从检测部12发送来的检测信号来生成相位对比度图像51(参照图4)等图像。图像处理部21b例如包括GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)、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。
如图4所示，相位对比度图像51包括吸收像51a、相位微分像51b以及暗视场像51c。吸收像51a是基于X射线的吸收程度的差异的图像。相位微分像51b是基于X射线的相位偏移的图像。暗视场像51c是基于由物体的小角散射引起的Visibility(清晰度)的变化的图像。暗视场像51c也被称为小角散射像。
如图3所示，光栅位置调整机构22构成为：能够使第一光栅31沿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移动。光栅位置调整机构22包括X方向直动机构22a、Z方向直动机构22b、Y方向直动机构22c、直动机构连接部22d、台支承部驱动部22e、台支承部22f、台驱动部22g以及台22h。
X方向直动机构22a、Z方向直动机构22b以及Y方向直动机构22c分别构成为能够沿X方向、Z方向以及Y方向移动。X方向直动机构22a、Z方向直动机构22b以及Y方向直动机构22c例如包括步进马达等。光栅位置调整机构22构成为：通过X方向直动机构22a、Z方向直动机构22b以及Y方向直动机构22c的动作使第一光栅31分别沿X方向、Z方向以及Y方向移动。
台支承部22f从Z2方向支承用于载置(或保持)第一光栅31的台22h。台驱动部22g构成为使台22h沿X方向进行往复移动。台22h的底部朝向台支承部22f形成为凸曲面状，且构成为通过沿X方向进行往复移动而绕着Y方向的轴线(Ry方向)转动。另外，台支承部驱动部22e构成为使台支承部22f沿Y方向进行往复移动。另外，直动机构连接部22d以能够绕着Z方向的轴线(Rz方向)转动的方式被设置在X方向直动机构22a上。另外，台支承部22f的底部朝向直动机构连接部22d形成为凸曲面状，且构成为通过沿Y方向进行往复移动而绕着X方向的轴线(Rx方向)转动。此外，光栅位置调整机构22例如也可以具有卡盘机构或手机构等用于保持第一光栅31的机构。
如图1所示，被摄体移动机构23构成为载置或保持被摄体P。被摄体移动机构23构成为通过控制部21a的控制而能够以载置或保持有被摄体P的状态沿X方向移动。即，在第一实施方式中构成为能够使摄像系统10和被摄体P相对移动。此外，在图1中，表示为被摄体移动机构23在第一光栅31与第二光栅32之间沿X方向移动，但被摄体移动机构23也可以构成为在第一光栅31与第三光栅33之间沿X方向移动。
根据以上结构，X射线相位成像装置100构成为：基于通过一边使被摄体P沿X方向移动一边进行摄像而获取到的图像，来生成相位对比度图像51(参照图4)。此外，关于相位对比度图像51的生成的详细情况，在后面叙述。
在此，在第一实施方式中，如图5所示，第一光栅31和第二光栅32由沿Y方向排列配置的多个光栅部分30c构成。具体而言，多个光栅部分30c以沿Y方向彼此相邻的方式直线状地排列。例如，多个光栅部分30c在(未图示的)光栅保持构件上被固定为以沿Y方向彼此相邻的方式直线状地排列的状态。由此，第二光栅32的在Y方向的长度L2比在X方向的长度L1(参照图1)大。此外，第一光栅31的在Y方向的长度与在X方向的长度的关系也同样。此外，在X射线相位成像装置100中，由于光栅30的延伸方向(B方向)与多个光栅部分30c排列配置的方向(Y方向)一致，因此无论在沿Y方向排列配置的多个光栅部分30c中的哪一个光栅部分，从X射线管11入射的X射线的角度都大致相等。
另外，在第一实施方式中，如图6所示，多个光栅部分30c构成为：从X方向观察时，相邻的光栅部分30c彼此重叠。详细地说，多个光栅部分30c构成为：从X方向观察时，相邻的光栅部分30c彼此重叠，使得遍及Y方向的整体地在X方向上至少包括光栅区域30d。此外，在图6中，作为由多个光栅部分30c构成的光栅30的例子，仅示出了第二光栅32，但第一光栅31的结构也同样。
具体而言，从Z方向观察时，多个光栅部分30c分别构成为平行四边形形状(多边形形状)。而且，平行四边形形状的多个光栅部分30c沿Y方向排列配置，由此在多个光栅部分30c彼此之间形成了被光栅区域30d夹持的间隙区域30e。此外，在图7中示出间隙区域30e的间隔比光栅间距D2(D)大的例子。
而且，多个光栅部分30c被配置为：多个光栅部分30c的在Y方向上相邻的边30f之间包括从Z方向观察时在与X方向交叉的方向上延伸的部分。此外，在第一实施方式中配置为遍及边30f的整体地在与X方向交叉的方向上延伸。另外，多个光栅部分30c被配置为：在Y方向上相邻的边30f从Z方向观察时彼此大致平行。另外，从Z方向观察时，在Y方向上相邻的边30f在与X方向交叉的方向上直线状地延伸。
根据上述结构，多个光栅部分30c的在Y方向上相邻的边30f分别成为在与XY平面90交叉的方向上延伸的状态。由此，从X方向观察时，在Y方向上相邻的多个光栅部分30c的被配置在Y1侧的光栅部分30c的Y2侧与被配置在Y2侧的光栅部分30c的Y1侧重叠。此外，边30f与XY平面90交叉的角度例如小于45度。
另外，在第一实施方式中构成为：从X方向观察时，相邻的光栅部分30c彼此重叠，使得在X方向上至少包括莫尔条纹40(参照图8)的一个周期D4(参照图8)的部分。
具体地说，如图8所示，X射线相位成像装置100构成为：以在使被摄体P和摄像系统10相对移动的X方向上至少包括一个周期D4的部分的方式产生了莫尔条纹40的状态下，一边使被摄体P和摄像系统10相对移动一边进行摄像。另外，X射线相位成像装置100构成为：从Z方向观察时，无论在沿着Y方向排列配置的多个光栅部分30c中的哪一个光栅部分中，都在X方向上产生大致一致的状态的莫尔条纹40。由此，在使被摄体P和摄像系统10沿X方向相对移动时，不仅在被摄体P(的各个部分)在不包括间隙区域30e的线91上移动的情况下，而且在被摄体P(的各个部分)在包括间隙区域30e的线92上移动的情况下，都能够使被摄体P以在X方向上至少包括一个周期D4的部分的方式通过莫尔条纹40。此外，在图8所示的例子中，在线91上，在X方向上包括大致三个周期的莫尔条纹40，在线92上，在X方向上包括大致一个周期的莫尔条纹40。
(相位对比度图像的生成)
接着，参照图9～图15详细地说明第一实施方式的X射线相位成像装置100中的相位对比度图像51(参照图4)的生成。
在第一实施方式中，图像处理部21b构成为基于多个图像(被摄体图像)52(参照图9)来生成相位对比度图像51(参照图4)，该多个图像(被摄体图像)52是基于通过一边使被摄体P沿X方向移动一边进行摄像(一边使被摄体P和摄像系统10相对移动一边进行摄像)而由检测部12检测出的信号获取到的。
具体而言，如图9所示，X射线相位成像装置100构成为：在产生了莫尔条纹40的状态下，一边使被摄体P沿X方向移动一边进行摄像。此外，在图9中示出一边利用被摄体移动机构23(参照图1)使被摄体P沿X方向进行直线移动一边在第一～第六摄像位置处拍摄到的多个(六个)被摄体图像52。另外，在图9中示出多个被摄体图像52中的拍进了被摄体P的各像素中的像素52a的位置的变化。
控制部21a(参照图1)通过向被摄体移动机构23(参照图1)输入用于在各摄像位置处配置被摄体P的与移动量有关的指令值，来使被摄体P移动规定的移动量dt。例如在被摄体移动机构23包括步进马达来作为驱动源的情况下，与移动量dt有关的指令值是被输入到被摄体移动机构23的脉冲数。此外，在图9的第二摄像位置处的被摄体图像52中用虚线图示了第一摄像位置处的被摄体P的位置，使得易于掌握被摄体P的移动量dt。
如上所述，通过一边利用被摄体移动机构23(参照图1)使被摄体P移动一边进行摄像，能够使莫尔条纹40和被摄体P相对移动。由此，图像处理部21b(参照图1)能够基于在各摄像位置(第一～第六摄像位置)处拍摄到的被摄体图像52生成相位对比度图像51(参照图4)。此外，在第一实施方式中构成为：利用被摄体移动机构23使被摄体P至少移动莫尔条纹40的一个周期D4以上的量。
在此，在一边使被摄体P相对于莫尔条纹40移动一边进行摄像的情况下，与使光栅平移移动并进行摄像的情况不同，无法直接获取各图像(被摄体图像52)中的像素的相位值。因此，在第一实施方式中，图像处理部21b(参照图1)构成为：基于多个被摄体图像52中的各像素52a的像素值和在多个被摄体图像52中产生的莫尔条纹40的相位信息41(参照图10)，来生成相位对比度图像51。
具体而言，如图10所示，在X射线相位成像装置100中，图像处理部21b(参照图1)构成为获取莫尔条纹40的相位信息41。即，X射线相位成像装置100通过利用光栅位置调整机构22(参照图1)使第一光栅31(参照图1)平移移动来获取各步(平移移动后的位置)的莫尔条纹图像53。莫尔条纹图像53是对通过使第一光栅31平移移动而在检测部12(参照图1)的检测面上产生的莫尔条纹40进行摄像而得到的，莫尔条纹图像53是拍进了由莫尔条纹40的像素值的明暗形成的条纹图案的图像。
图像处理部21b(参照图1)构成为基于各莫尔条纹图像53获取莫尔条纹40的相位信息41。莫尔条纹40的相位信息41是使莫尔条纹40的相位值的变化每隔一个周期D4重复的条纹图案的图像。即，莫尔条纹40的相位信息41是用条纹图案图示了莫尔条纹40的相位值的从-π到π的变化的图像。如果莫尔条纹40的相位信息41的范围为2π，则既可以是-π到π的范围，也可以是0到2π的范围。
而且，图像处理部21b(参照图1)构成为：基于通过一边使被摄体P和摄像系统10相对移动一边进行摄像而获取到的多个被摄体图像52和在多个被摄体图像52中产生的莫尔条纹40的相位信息41，将多个被摄体图像52中的被摄体P的各像素的像素值与各像素中的莫尔条纹40的相位值建立关联。另外，图像处理部21b构成为：基于多个被摄体图像52中的被摄体P的同一位置处的像素的位置信息以及与相位值建立了关联的各像素的像素值进行多个被摄体图像52中的被摄体P的同一位置处的像素的位置对准，由此生成相位对比度图像51。
此外，在X射线相位成像装置100中，图像处理部21b(参照图1)构成为：制作位置校正数据，使用制作出的位置校正数据进行多个被摄体图像52中的被摄体P的同一位置处的像素的位置对准。
具体而言，如图11所示，图像处理部21b(参照图1)构成为：基于一边使标识物M和摄像系统10(参照图1)相对移动一边进行摄像而得到的多个位置校正用图像54，来生成用于多个被摄体图像52(参照图9)中的被摄体P的同一位置处的像素的位置对准的位置校正数据。标识物M只要吸收X射线，就可以是任何标识物。标识物M例如包括线等。此外，在图11中示出了一边利用被摄体移动机构23(参照图1)使标识物M沿X方向移动一边在第一～第六摄像位置处进行摄像而得到的位置校正用图像54。另外，在图11所示的例子中，关注拍进了标识物M的各像素中的像素54a并获取了标识物M的移动量dm。
基于在利用被摄体移动机构23(参照图1)使标识物M和摄像系统10相对移动时向被摄体移动机构23输入的与移动量有关的指令值以及根据指令值使标识物M和摄像系统10进行了相对移动时的位置校正用图像54中的标识物M的实际的移动量dm，来制作位置校正数据。详细地说，通过基于多个位置校正用图像54中的标识物M的同一位置处的各像素的位置来获取表示指令值与标识物M的移动量dm的关系的近似式，由此制作位置校正数据。
具体而言，如图12所示，控制部21a(参照图1)通过对曲线图61所示的各标绘点mp进行线性拟合来获取近似式。此外，图12是纵轴为各位置校正用图像54中的标识物M的位置、横轴为使标识物M进行了移动时的指令值的曲线图61。
然后，如图13所示，图像处理部21b(参照图1)使用位置校正数据获取被摄体P的同一位置处的像素在各被摄体图像52(参照图9)中的位置，并进行各被摄体图像52中的像素的位置对准。此外，在图13中示出以使第二摄像位置处的被摄体P静止的方式对第一～第六摄像位置处的各被摄体图像52进行了位置对准后的被摄体图像55。另外，在图13中，在将被摄体P配置在第一摄像位置而拍摄到的图像中没有拍进X方向上的被摄体P的整体，因此在位置对准后的被摄体图像55中产生了空白的区域E。即，在位置对准后的各被摄体图像55中关注了像素55a的情况下，可知莫尔条纹40相对于像素55a进行了移动。
另外，在X射线相位成像装置100中，图像处理部21b(参照图1)构成为：为了获取位置对准后的各被摄体图像55的各像素中的莫尔条纹40的相位值，也使用位置校正数据对莫尔条纹40的相位信息41进行位置对准。
具体地说，如图14所示，图像处理部21b(参照图1)构成为：对莫尔条纹40的相位信息42也进行与变换为被摄体P静止那样的图像时的处理相同的变换处理，由此使各摄像位置处的相位信息42的位置一致。此外，在图14中示出使用位置校正数据对图10所示的莫尔条纹40的相位信息41进行了位置对准后的相位信息42。另外，在图14所示的例子中，用点55b图示了与位置对准后的各被摄体图像55的像素55a的位置对应的位置。即，各摄像位置处的像素的位置与位置对准后的相位信息42中的莫尔条纹40的相位值的位置以1对1的关系建立了关联。
如图15所示，图像处理部21b(参照图1)使用位置对准后的各被摄体图像56和相位信息42，获取将多个被摄体图像55中的被摄体P的同一位置处的像素的各相位值与各像素值以1对1的关系建立了关联的像素值的强度信号曲线62。此外，图15所示的强度信号曲线62的横轴为相位值，纵轴为像素值。另外，在图15中示出了强度信号曲线62，该强度信号曲线62是通过获取基于多个被摄体图像55的各像素55a的像素值以及多个相位信息42中的与被摄体图像55的像素55a对应的各点55b的相位值的标绘点pb，并利用正弦波进行拟合而得到的。此外，对于图13所示的空白区域E，由于连莫尔条纹40的相位信息42也没有，因此在图15中不进行采样。然后，图像处理部21b构成为基于获取到的强度信号曲线62生成相位对比度图像51(参照图4)。
(相位对比度图像的生成流程)
接着，参照图16对由第一实施方式的X射线相位成像装置100生成的相位对比度图像51(参照图4)的生成流程进行说明。
首先，在步骤S1中，图像处理部21b在控制部21a的控制下，一边利用被摄体移动机构23使标识物M移动到第一～第六摄像位置，一边获取多个位置校正用图像54。
接着，在步骤S2中，控制部21a基于标识物M的移动量dm和指令值获取近似式。控制部21a基于获取到的近似式的斜率来获取位置校正数据。
接着，在步骤S3中，图像处理部21b获取莫尔条纹40的相位信息41。
接着，在步骤S4中，图像处理部21b在控制部21a的控制下，一边利用被摄体移动机构23使被摄体P和摄像系统10相对移动，一边获取多个被摄体图像52。
接着，在步骤S5中，图像处理部21b进行多个被摄体图像52中的被摄体P的同一位置处的像素的位置对准，获取多个被摄体图像55。
接着，在步骤S6中，图像处理部21b进行相位信息41的位置对准，获取多个相位信息42。
接着，在步骤S7中，图像处理部21b将多个被摄体图像55中的被摄体P的像素与莫尔条纹40的相位值建立关联。
接着，在步骤S8中，图像处理部21b基于强度信号曲线62来生成相位对比度图像51，结束处理。
此外，关于步骤S1和步骤S2中的位置校正数据的获取处理和步骤S3中的莫尔条纹40的相位信息41的获取处理，先进行哪一个处理都可以。即，如果在进行多个被摄体图像52中的像素的位置对准之前，则位置校正数据的获取处理在哪一个时刻进行都可以。另外，如果在进行相位信息42的位置对准的处理之前，则获取莫尔条纹40的相位信息41的处理何时进行都可以。
(第一实施方式的效果)
在第一实施方式的装置中，能够得到如下的效果。
在第一实施方式中，如上所述，多个光栅30中的至少一个光栅(第一光栅31和第二光栅32)由沿着与第一方向(X方向)及第二方向(Z方向)正交的第三方向(Y方向)排列配置的多个光栅部分30c构成，其中，利用被摄体移动机构23使被摄体P或摄像系统10沿第一方向(X方向)移动，X射线管11、检测部12以及多个光栅30在第二方向(Z方向)上排列，多个光栅部分30c构成为：从第一方向观察时，相邻的光栅部分30c彼此重叠。由此，在由多个光栅部分30c构成的光栅30(第一光栅31和第二光栅32)中，在一边使被摄体P和摄像系统10沿第一方向相对移动一边进行摄影时，能够抑制在排列配置有多个光栅部分30c的第三方向上产生被摄体P几乎不通过光栅30的部分。其结果，在一边使被摄体P和摄像系统10相对移动一边进行摄像的结构中，能够抑制由于产生被摄体几乎不通过光栅的部分而产生无法拍摄到被摄体P的部分，同时能够在与使被摄体P和摄像系统10相对移动的方向(X方向)正交的方向上实现大面积化。
另外，在第一实施方式中，如上所述，图像处理部21b构成为：基于多个图像中的各像素的像素值和在多个图像(被摄体图像52)中产生的莫尔条纹40的相位信息41来生成相位对比度图像51，多个光栅部分30c构成为：从第一方向观察时，相邻的光栅部分30c彼此重叠，使得遍及第三方向(Y方向)的整体地在第一方向(X方向)上至少包括莫尔条纹40的一个周期D4的部分。由此，能够遍及第三方向(Y方向)的整体地使被摄体P至少通过莫尔条纹40的一个周期D4的部分(能够拍摄到)，因此能够抑制由于产生无法拍摄莫尔条纹40的一个周期D4的量的部分而产生无法生成基于相位信息41的相位对比度图像51的部分。
另外，在第一实施方式中，如上所述，在沿着第三方向(Y方向)排列配置的多个光栅部分30c彼此之间形成有被光栅区域30d夹持的间隙区域30e，多个光栅部分30c构成为：从第一方向观察时，相邻的光栅部分30c彼此重叠，使得遍及第三方向的整体地在第一方向(X方向)上至少包括光栅区域30d。由此，通过将多个光栅部分30c沿着第三方向排列配置，即使在多个光栅部分30c彼此之间由于光栅制造时的误差等而形成间隙区域30e的情况下，也能够可靠地抑制在排列配置有多个光栅部分30c的第三方向上产生被摄体P几乎不通过的光栅部分30c，因此能够有效地抑制产生无法拍摄到被摄体P的部分。
另外，在第一实施方式中，如上所述，多个光栅部分30c从第二方向(Z方向)观察时构成为多边形形状，通过被配置为在沿着第三方向(Y方向)彼此相邻地排列的多个光栅部分30c的在第三方向上相邻的边30f之间包括从第二方向观察时在与第一方向(X方向)交叉的方向上延伸的部分，来使相邻的光栅部分30c构成为从第一方向观察时彼此重叠。由此，通过多个光栅部分30c的在第三方向上相邻的边30f之间的、从第二方向观察时在与第一方向交叉的方向上延伸的部分，能够易于使相邻的光栅部分30c从第一方向观察时彼此重叠。另外，与为了使相邻的光栅部分30c从第一方向观察时彼此重叠而从第二方向(Z方向)观察时将多个光栅部分30c配置成锯齿状的情况相比，不需要在第一方向上排列两列以上的多个光栅部分30c，因此能够抑制光栅30在第一方向上大型化。
另外，在第一实施方式中，如上所述，多个光栅部分30c被配置为：沿着第三方向(Y方向)彼此相邻地排列的多个光栅部分30c的在第三方向上相邻的边30f从第二方向(Z方向)观察时以遍及边30f的整体方式在与第一方向(X方向)交叉的方向上延伸。由此，与只有多个光栅部分30c的在第三方向上相邻的边30f的一部分从第二方向观察时在与第一方向交叉的方向上延伸的情况相比，能够延长在与第一方向交叉的方向上延伸的部分，因此能够更易于使相邻的光栅部分30c从第一方向观察时彼此重叠。
另外，在第一实施方式中，如上所述，多个光栅部分30c被配置为：在第三方向(Y方向)上相邻的边30f从第二方向(Z方向)观察时彼此大致平行。由此，与在第三方向上相邻的边30f并非大致平行的情况相比，能够抑制在多个光栅部分30c的在第三方向上相邻的边30f之间产生比较大的间隙，因此，多个光栅部分30c的在第三方向上相邻的边30f能够更易于使相邻的光栅部分30c从第一方向观察时彼此重叠。
[第二实施方式]
参照图17～图19对第二实施方式进行说明。该第二实施方式与构成为一边使被摄体P和摄像系统10沿多个光栅30的光栅间距D的方向相对移动一边进行摄像的第一实施方式不同，其构成为一边使被摄体P和摄像系统10沿多个光栅230的光栅230延伸的方向相对移动一边进行摄像。此外，在图中，对与上述第一实施方式相同的结构部分标注相同的附图标记。
如图17所示，本发明的第二实施方式的X射线相位成像装置200具备多个光栅230。多个光栅230包括第一光栅231、第二光栅232以及第三光栅233。如图18所示，第一光栅231和第二光栅232由沿Y方向排列配置的多个光栅部分230c构成。此外，在第二实施方式中，将多个光栅230的光栅间距方向(A方向)和多个光栅230的光栅230延伸的方向(B方向)分别设为Y方向和X方向。另外，在第一实施方式中，Y方向和X方向分别是本发明的“第一方向”和“第三方向”的一例。
如图19所示，与第一实施方式同样地，多个光栅部分230c构成为：从X方向观察时，相邻的光栅部分230c彼此重叠。具体而言，在多个光栅部分230c之间形成有被光栅区域230d夹持的间隙区域230e。此外，在图19中示出了间隙区域230e的间隔比光栅间距D2(D)大的例子。而且，多个光栅部分230c被配置为：多个光栅部分230c的在Y方向上相邻的边230f从Z方向观察时以遍及边230f的整体的方式在与X方向交叉的方向上延伸。此外，作为由多个光栅部分230c构成的光栅230的例子，仅示出了第二光栅232，但第一光栅231的结构也同样。
在此，在第二实施方式中，如图18所示，从X方向观察时第一光栅231和第二光栅232以具有向检测部12侧(Z2侧)凸的弧状的方式沿着弧状排列配置有多个光栅部分230c。
具体而言，在X射线相位成像装置200中，多个光栅230(第一光栅231、第二光栅232以及第三光栅233)构成为具有沿着以X射线管11为中心的圆弧(未图示)的形状。而且，第一光栅231和第二光栅232由多个光栅部分230c构成，多个光栅部分230c以分别朝向X射线管11的方向的方式沿着圆弧排列配置。即，从Z方向观察时，无论是光栅230的哪个部分都被配置成朝向X射线管11的方向。此外，在X射线相位成像装置200中，被配置为从Z方向观察时以遍及边230f的整体的方式在与X方向交叉的方向上延伸、并且无论是多个光栅部分230c的哪个部分都朝向X射线管11的方向，由此多个光栅部分230c的在Y方向上相邻的截面只有一部分彼此相向(成为互相扭曲的位置关系)。
此外，在X射线相位成像装置200中，被摄体移动机构23构成为：使被摄体P或摄像系统10沿着多个光栅230的光栅延伸方向(B方向)移动。
根据上述结构，如图19所示，在X射线相位成像装置200中，与第一实施方式的X射线相位成像装置100同样地，在使被摄体P和摄像系统10沿X方向相对移动时，不仅在被摄体P(的各个部分)在不包括间隙区域230e的线93上移动的情况下，而且在被摄体P(的各个部分)在包括间隙区域230e的线94上进行了移动的情况下，都能够使被摄体P以在X方向上至少包括一个周期D4(参照图8)的部分的方式通过莫尔条纹40(参照图8)。
此外，第二实施方式的X射线相位成像装置200的其他结构与上述第一实施方式的结构相同。
(第二实施方式的效果)
在第二实施方式中，能够得到如下的效果。
在第二实施方式中，如上所述，被摄体移动机构23构成为：使被摄体P或摄像系统10沿着多个光栅230的光栅延伸方向(B方向)移动，由多个光栅部分230c构成的光栅230(第一光栅231和第二光栅232)中的至少一个光栅从第一方向(X方向)观察时以具有向检测部12侧(Z2侧)凸的弧状的方式沿弧状排列配置有多个光栅部分230c。由此，与多个光栅部分230c从第一方向观察时大致直线状地配置的情况相比，能够抑制X射线倾斜地入射(斜入射)到沿第三方向(Y方向)排列配置的多个光栅部分230c的所有光栅部分。其结果，能够抑制在通过排列配置多个光栅部分230c而实现了光栅230的大型化的第三方向上产生由于X射线斜入射而导致通过光栅230的X射线量减少的部分，从而能够抑制无法检测到图像生成所需要的X射线量的部分。
此外，第二实施方式的其他效果与上述第一实施方式的效果相同。
[第三实施方式]
参照图20～图22对第三实施方式进行说明。该第三实施方式与构成为在多个光栅部分30c的在Y方向上相邻的边30f之间包括从Z方向观察时在与X方向交叉的方向上延伸的部分的第一实施方式不同，多个光栅部分330c构成为从Z方向观察时被配置成锯齿状(交错状)。此外，在图中，对与上述第一实施方式相同的结构部分标注相同的附图标记。
如图20所示，本发明的第三实施方式的X射线相位成像装置300具备多个光栅330。多个光栅330包括第一光栅331和第二光栅332。第一光栅331和第二光栅332由沿Y方向排列配置的多个光栅部分330c构成。
在此，在第三实施方式中，如图21所示，第一光栅331和第二光栅332各自构成为：多个光栅部分330c从Z方向观察时被配置成锯齿状，由此使相邻的光栅部分330c从X方向观察时彼此重叠。详细地说，关于多个光栅部分330c，在由沿Y方向彼此相邻地排列的多个光栅部分330c构成的列C沿着X方向排成两列的状态下，在Z方向上相邻的列C的光栅部分330c在Y方向上彼此错开地配置。
具体而言，第二光栅332包括沿Y方向彼此相邻地排列的多个光栅部分330c的列C1和列C2。列C1和列C2分别配置在X射线管11侧(Z1侧)和检测部12侧(Z2侧)。另外，从Z方向观察时，多个光栅部分330c分别构成为长方形形状(多边形形状)。而且，在列C1和列C2中，通过沿Y方向排列配置长方形形状的多个光栅部分330c，在Y方向上的多个光栅部分330c之间形成被光栅区域330d夹持的间隙区域330e。另外，多个光栅部分330c被配置为：在Y方向上相邻的边330f从Z方向观察时与X方向大致平行。即，在Y方向上相邻的多个光栅部分330c之间形成的间隙区域330e从Z方向观察时与X方向大致平行。
另外，列C1和列C2从Z方向观察时被配置为沿X方向彼此相邻。通过将列C1和列C2配置为沿X方向彼此相邻，在沿X方向彼此相邻的光栅部分330c之间形成间隙区域330g。在X方向上形成的间隙区域330g的间隔既可以与在Y方向上形成的间隙区域330e的间隔相等，也可以与在Y方向上形成的间隙区域330e的间隔不同。此外，在图21中示出了间隙区域330g的间隔比间隙区域330e的间隔大的例子。
而且，列C1和列C2中的光栅部分330c在Y方向上彼此错开地配置，使得在列C1和列C2中分别形成的间隙区域330e从X方向观察时不重叠。此外，在X射线相位成像装置300中，列C1和列C2以在Y方向上错开光栅部分330c的一半((1/2)间距)的长度的方式配置。由此，从X方向观察时，相邻的光栅部分330c彼此(的光栅区域330d)重叠。此外，在图21中，作为由多个光栅部分330c构成的光栅330的例子，仅示出了第二光栅332，但第一光栅331的结构也同样。
根据上述结构，如图22所示，在X射线相位成像装置300中，与第一实施方式的X射线相位成像装置100同样地，在使被摄体P和摄像系统10沿X方向相对移动时，不仅在使被摄体P(的各个部分)在不包括间隙区域330e的线95上移动的情况下，而且在使被摄体P(的各个部分)在包括间隙区域330e的线96上移动的情况下，都能够使被摄体P以在X方向上至少包括一个周期D4(参照图8)的部分的方式通过莫尔条纹40(参照图8)。
此外，第三实施方式的X射线相位成像装置300的其他结构与上述第一实施方式的结构相同。
(第三实施方式的效果)
在第三实施方式中，能够得到如下的效果。
在第三实施方式中，如上所述，多个光栅部分330c构成为：在由沿第三方向(Y方向)彼此相邻地排列的多个光栅部分330c构成的列C沿第一方向(X方向)至少排列成两列的状态下，通过将在第一方向上相邻的列C的光栅部分330c在第三方向上彼此错开地配置，来使多个光栅部分330c从第二方向(Z方向)观察时被配置成锯齿状，由此，从第一方向观察时，相邻的光栅部分330c彼此重叠。由此，通过从第二方向(Z方向)观察时被配置成锯齿状的多个光栅部分330c，能够易于使相邻的光栅部分330c从第一方向观察时彼此重叠。
此外，第三实施方式的其他效果与上述第一实施方式的效果相同。
[第四实施方式]
参照图23～图25对第四实施方式进行说明。与构成为在第一～第六摄像位置处拍摄被摄体P的第一实施方式不同，该第四实施方式构成为一边使被摄体P连续地移动一边进行摄像。此外，在图中，对与上述第一实施方式相同的结构部分标注相同的附图标记。
如图23所示，本发明的第四实施方式的X射线相位成像装置400具备处理单元421和被摄体移动机构423。处理单元421包括控制部421a和图像处理部421b。此外，被摄体移动机构423是本发明的“移动机构”的一例。
在此，在第四实施方式中，被摄体移动机构423构成为使被摄体P沿着光栅间距方向(B方向)连续地移动。另外，图像处理部421b构成为：基于通过一边使被摄体P和摄像系统10连续地相对移动一边连续地进行摄像而获取到的连续的图像，来生成相位对比度图像51(参照图4)。
具体而言，被摄体移动机构423构成为：通过控制部421a的控制，能够以载置或保持有被摄体P的状态沿X方向连续地移动。另外，图像处理部421b构成为：通过基于所获取到的连续的被摄体图像52(参照图9)来生成相位对比度图像51(参照图4)，来将被摄体图像52作为以规定的帧速率(时间间隔)连续地拍摄到的运动图像获取。
如图24所示，在X射线相位成像装置400中，使用位置校正数据对作为运动图像被获取到的被摄体图像52(参照图9)进行位置对准，并且使用位置校正数据也对相位信息41进行位置对准。与第一实施方式同样地，图像处理部421b基于位置对准后的各被摄体图像55(参照图13)的像素和位置对准后的相位信息42(参照图14)，将被摄体图像55的各像素的像素值与莫尔条纹40的相位值建立关联，从而获取图24所示的强度信号曲线63。与第一实施方式中的强度信号曲线62同样地，强度信号曲线63的横轴为相位值，纵轴为像素值。而且，与第一实施方式同样地，图像处理部421b基于强度信号曲线63来生成相位对比度度图像51(参照图4)。
(相位对比度图像的生成流程)
接着，参照图25对由第四实施方式的X射线相位成像装置400生成的相位对比度图像51(参照图4)的生成流程进行说明。
首先，在步骤S1～步骤S3中，进行与第一实施方式同样的处理。
接着，在步骤S404中，控制部421a一边利用被摄体移动机构423使被摄体P连续地移动，一边获取多个被摄体图像52。
接着，在步骤S5～步骤S7中，进行与第一实施方式同样的处理。然后，在步骤S8中，图像处理部421b生成相位对比度图像51，结束处理。
此外，第四实施方式的X射线相位成像装置400的其他结构与上述第一实施方式的结构相同。
(第四实施方式的效果)
在第四实施方式中，能够得到如下的效果。
在第四实施方式中，如上所述，被摄体移动机构23构成为：使被摄体P或摄像系统10沿着光栅延伸方向(A方向)或光栅间距方向(B方向)连续地移动，图像处理部21b构成为：基于通过一边使被摄体P和摄像系统10连续地相对移动一边连续地进行摄像而获取到的连续的图像，来生成相位对比度图像51。由此，与通过在多处(例如六处)摄像位置进行摄像来获取多个图像(被摄体图像)52的情况相比，能够基于更多的图像(被摄体图像)52生成相位对比度图像51，因此能够提高相位对比度图像51的图像质量。
此外，第四实施方式的其他效果与上述第一实施方式相同。
[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)。
例如，在上述第一～第四实施方式中示出了将X射线相位成像装置100(200、300、400)构成为通过使被摄体P移动来使被摄体P和摄像系统10相对移动的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以如图26所示的第一实施方式的变形例的X射线相位成像装置500那样，将X射线相位成像装置构成为通过使摄像系统10移动来使被摄体P和摄像系统10相对移动。
如图26所示，X射线相位成像装置500具备处理单元521和摄像系统移动机构523。处理单元521包括控制部521a。摄像系统移动机构523构成为载置或保持摄像系统10。摄像系统移动机构523构成为：通过控制部521a的控制，能够以载置或保持有摄像系统10的状态沿X方向移动。此外，摄像系统移动机构523是本发明的“移动机构”的一例。
另外，在上述第一～第四实施方式中示出了第一光栅31(231、331)和第二光栅32(232、332)分别由沿第三方向(Y方向)排列配置的多个光栅部分30c(230c、330c)构成的例子，但本发明不限于此。在本发明中也可以是，只有第一光栅和第二光栅中的任一方由沿“第三方向”排列配置的多个光栅部分构成。另外，也可以是，第三光栅由沿“第三方向”排列配置的多个光栅部分构成。
另外，在上述第一～第四实施方式中示出了将多个光栅部分30c(230c、330c)以如下方式构成的例子：从第一方向观察时，相邻的光栅部分30c(230c、330c)彼此重叠，使得遍及第三方向(Y方向)的整体地在第一方向(X方向)上至少包括莫尔条纹40的一个周期D4的部分，但本发明不限于此。在本发明中，也可以构成为：使多个光栅部分在“第三方向”上包括不足“第一方向”上的莫尔条纹的一个周期的量的部分。在该情况下，需要在被摄体中对通过了不足莫尔条纹的一个周期的量的部分的信息进行插值处理。
另外，在上述第一～第四实施方式中示出了以下结构例：多个光栅部分30c(230c、330c)的在第三方向(Y方向)上相邻的边30f(330f)从第二方向(Z方向)观察时在与第一方向(X方向)交叉的方向上直线状地延伸，但本发明不限于此。在本发明中，也可以如图27所示的第二变形例那样构成为：多个光栅部分的在“第三方向”上相邻的边从“第二方向”观察时在与“第一方向”交叉的方向上曲线状地延伸。另外，也可以构成为：多个光栅部分的在“第三方向”上相邻的边从“第二方向”观察时包括在与“第一方向”交叉的方向上直线状延伸的部分和曲线状地延伸的部分。
如图27所示，光栅630由沿Y方向排列配置的多个光栅部分630c构成。在多个光栅部分630c之间形成有间隙区域630e。多个光栅部分630c构成为：多个光栅部分630c的在Y方向上相邻的边630f从Z方向观察时以与X方向交叉的方式曲线状地延伸。
另外，在上述第一～第四实施方式中示出了以下结构例：多个光栅部分30c(230c、330c)的在第三方向(Y方向)上相邻的边30f(330f)从第二方向(Z方向)观察时以遍及边30f(330f)的整体的方式在与第一方向(X方向)交叉的方向上延伸，但本发明不限于此。在本发明中，也可以如图28所示的第三变形例那样构成为：多个光栅部分的在“第三方向”上相邻的边从“第二方向”观察时只有边的一部分在与“第一方向”交叉的方向上延伸。
如图28所示，光栅730由沿Y方向排列配置的多个光栅部分730c构成。在多个光栅部分730c之间形成有间隙区域730e。多个光栅部分730c包括：多个光栅部分730c的在Y方向上相邻的边730f从Z方向观察时在与X方向交叉的方向上直线状地延伸的部分以及在与Y方向交叉的方向上直线状地延伸的部分。
另外，在上述第一～第四实施方式中，示出了将多个光栅部分30c(230c、330c)配置为使在第三方向(Y方向)上相邻的边30f(330f)从第二方向(Z方向)观察时彼此大致平行的例子，但本发明不限于此。在本发明中，多个光栅部分也可以构成为：在“第三方向”上相邻的边包括从“第二方向”观察时并非大致平行的部分。
另外，在上述第二实施方式中示出了将多个光栅230构成为具有沿着以X射线管11为中心的圆弧的形状的例子，但本发明不限于此。在本发明中，如果将多个光栅构成为从X射线管观察时具有向检测部侧凸的弧状，则也可以将多个光栅构成为具有沿着以X射线管为中心的圆弧的形状以外的形状。
另外，在上述第三实施方式中示出了以下结构例：使由沿第三方向(Y方向)彼此相邻地排列的多个光栅部分330c构成的列C沿着第一方向(X方向)排成两列(列C1和列C2)，将列C1和列C2以在第三方向(Y方向)上错开光栅部分330c的一半((1/2)间距)的长度的方式配置，但本发明不限于此。在本发明中，如果在沿“第一方向”排列的两列的各个列中形成的间隙区域从“第一方向”观察时不重叠，则也可以构成为将沿“第一方向”排列的列彼此以在“第三方向”上错开光栅部分的一半以外的长度的方式配置。
另外，在上述第三实施方式中示出了以下结构例：将由沿第三方向(Y方向)彼此相邻地排列的多个光栅部分330c构成的列C沿第一方向(X方向)排成两列，但本发明不限于此。在本发明中，也可以将由沿“第三方向”彼此相邻地排列的多个光栅部分构成的列沿“第一方向”排成三列以上。
另外，在上述第一～第四实施方式中示出了将X射线相位成像装置100(200、300、400)以如下方式构成的例子：为了在检测部12的检测面上产生莫尔条纹40，对第一光栅31(231、331)的位置进行调整，但本发明不限于此。在本发明中，也可以将X射线相位成像装置以如下方式构成：为了在检测部的检测面上产生莫尔条纹，使第二光栅或第三光栅移动。
另外，在上述第一～第四实施方式中示出了将X射线相位成像装置100(200、300、400)以如下方式构成的例子：无论在沿第三方向(Y方向)排列配置的多个光栅部分30c(230c、330c)的哪一个光栅部分，从第二方向(Z方向)观察时都在第一方向(X方向)上产生大致一致的状态的莫尔条纹40，但本发明不限于此。在本发明中，也可以如图29所示的第四变形例那样，将X射线相位成像装置以如下方式构成：在沿“第三方向”排列配置的多个光栅部分之间产生从“第二方向”观察时向“第一方向”偏移的状态的莫尔条纹。
另外，在上述第一～第四实施方式中示出了将X射线相位成像装置100(200、300、400)以如下方式构成的例子：在使被摄体P和摄像系统10相对移动的第一方向(X方向)上产生了莫尔条纹40的状态下，一边使被摄体P和摄像系统10相对移动一边进行摄像，但本发明不限于此。在本发明中，也可以如图30所示的第五变形例那样将X射线相位成像装置以如下方式构成：在与被摄体和摄像系统相对移动的“第一方向”不同的方向(交叉的方向)上产生了莫尔条纹的状态下，使被摄体和摄像系统相对移动。
另外，在上述第一～第四实施方式中示出了多个光栅30(230、330)包括用于提高从X射线管11照射出的X射线的相干性的第三光栅33(233)的例子，但本发明不限于此。在本发明中，多个光栅也可以构成为不包括第三光栅。在该情况下，期望使用所照射的X射线的相干性高的X射线管。
另外，在上述第一～第四实施方式中示出了以下例子：为了通过塔尔博特效应形成自身像，将第一光栅31(231、331)设为相位光栅，但本发明不限于此。在本发明中，自身像只要是条纹图案即可，因此作为第一光栅，也可以代替相位光栅而使用吸收光栅。此外，在使用了吸收光栅的情况下，产生了根据距离等光学条件单纯地产生条纹图案的区域(非干涉仪)和通过塔尔博特效应产生自身像的区域(干涉仪)。
另外，在上述第一～第四实施方式中，为了便于说明，使用“流程驱动型”的流程图对控制部21a(421a)和图像处理部21b(421b)的处理进行了说明，但本发明不限于此。在本发明中，也可以通过以事件为单位执行的“事件驱动型”来进行控制部和图像处理部的处理。在该情况下，既可以完全用事件驱动型进行处理，也可以将事件驱动与流程驱动相组合来进行处理。
[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：
X射线源；
检测部，其检测从所述X射线源照射出的X射线；
多个光栅，所述多个光栅配置在所述X射线源与所述检测部之间，从所述X射线源照射出的X射线通过所述多个光栅；
移动机构，其使被摄体或摄像系统沿着多个所述光栅的光栅延伸方向或多个所述光栅的光栅间距方向移动，其中，所述被摄体配置在所述X射线源与所述检测部之间，所述摄像系统由所述X射线源、所述检测部以及所述多个光栅构成；以及
图像处理部，其基于多个图像来生成相位对比度图像，所述多个图像是基于通过一边使所述被摄体和所述摄像系统相对移动一边进行摄像而由所述检测部检测出的信号获取到的，
其中，所述多个光栅中的至少一个光栅由沿着与第一方向及第二方向正交的第三方向排列配置的多个光栅部分构成，所述第一方向是利用所述移动机构使所述被摄体或所述摄像系统移动的方向，所述第二方向是所述X射线源、所述检测部以及所述多个光栅排列的方向，
所述多个光栅部分构成为：从所述第一方向观察时，相邻的所述光栅部分彼此重叠。
(项目2)
根据项目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：基于所述多个图像中的各像素的像素值和在所述多个图像中产生的莫尔条纹的相位信息，来生成所述相位对比度图像，
所述多个光栅部分构成为：从所述第一方向观察时，相邻的所述光栅部分彼此重叠，使得遍及所述第三方向的整体地在所述第一方向上至少包括所述莫尔条纹的一个周期的部分。
(项目3)
根据项目1或2所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
在沿着所述第三方向排列配置的所述多个光栅部分彼此之间形成有被光栅区域夹持的间隙区域，
所述多个光栅部分构成为：从所述第一方向观察时，相邻的所述光栅部分彼此重叠，使得遍及所述第三方向的整体地在所述第一方向上至少包括所述光栅区域。
(项目4)
根据项目1至3中的任一项所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述多个光栅部分从所述第二方向观察时构成为多边形形状，所述多个光栅部分通过被配置为在沿着所述第三方向彼此相邻地排列的所述多个光栅部分的在所述第三方向上相邻的边之间包括从所述第二方向观察时在与所述第一方向交叉的方向上延伸的部分，从而构成为从所述第一方向观察时相邻的所述光栅部分彼此重叠。
(项目5)
根据项目4所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述多个光栅部分被配置为：从所述第二方向观察时，沿着所述第三方向彼此相邻地排列的所述多个光栅部分的在所述第三方向上相邻的边以遍及所述边的整体的方式在与所述第一方向交叉的方向上延伸。
(项目6)
根据项目4或5所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述多个光栅部分被配置为：从所述第二方向观察时，在所述第三方向上相邻的边彼此平行。
(项目7)
根据项目4至6中的任一项所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述移动机构构成为使所述被摄体或所述摄像系统沿着多个所述光栅的光栅延伸方向移动，
从所述第一方向观察时，由所述多个光栅部分构成的所述光栅中的至少一个光栅以具有向所述检测部侧凸的弧状的方式沿着弧状排列配置有所述多个光栅部分。
(项目8)
根据项目1至3中的任一项所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述多个光栅部分构成为：在将由沿着所述第三方向彼此相邻地排列的所述多个光栅部分构成的列沿着所述第一方向至少排列成两列的状态下，通过将在所述第一方向上相邻的列的所述光栅部分在所述第三方向上彼此错开地配置，来使所述多个光栅部分从所述第二方向观察时被配置成锯齿状，由此相邻的所述光栅部分从所述第一方向观察时彼此重叠。
(项目9)
根据项目1至8中的任一项所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述移动机构构成为使所述被摄体或所述摄像系统沿着所述光栅延伸方向或所述光栅间距方向连续地移动，
所述图像处理部构成为：基于通过一边使所述被摄体和所述摄像系统连续地相对移动一边连续地进行摄像而获取到的连续的图像，来生成所述相位对比度图像。

Claims (9)

1.一种X射线相位成像装置，具备：
X射线源；
检测部，其检测从所述X射线源照射出的X射线；
多个光栅，所述多个光栅配置在所述X射线源与所述检测部之间，从所述X射线源照射出的X射线通过所述多个光栅；
移动机构，其使被摄体或摄像系统沿着多个所述光栅的光栅延伸方向或多个所述光栅的光栅间距方向移动，其中，所述被摄体配置在所述X射线源与所述检测部之间，所述摄像系统由所述X射线源、所述检测部以及所述多个光栅构成；以及
图像处理部，其基于多个图像来生成相位对比度图像，所述多个图像是基于通过一边使所述被摄体和所述摄像系统相对移动一边进行摄像而由所述检测部检测出的信号获取到的，
其中，所述多个光栅中的至少一个光栅由沿着与第一方向及第二方向正交的第三方向排列配置的多个光栅部分构成，所述第一方向是利用所述移动机构使所述被摄体或所述摄像系统移动的方向，所述第二方向是所述X射线源、所述检测部以及所述多个光栅排列的方向，
所述多个光栅部分构成为：从所述第一方向观察时，相邻的所述光栅部分彼此重叠。
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，
所述图像处理部构成为：基于所述多个图像中的各像素的像素值和在所述多个图像中产生的莫尔条纹的相位信息，来生成所述相位对比度图像，
所述多个光栅部分构成为：从所述第一方向观察时，相邻的所述光栅部分彼此重叠，使得遍及所述第三方向的整体地在所述第一方向上至少包括所述莫尔条纹的一个周期的部分。
3.根据权利要求1或2所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
在沿着所述第三方向排列配置的所述多个光栅部分彼此之间形成有被光栅区域夹持的间隙区域，
所述多个光栅部分构成为：从所述第一方向观察时，相邻的所述光栅部分彼此重叠，使得遍及所述第三方向的整体地在所述第一方向上至少包括所述光栅区域。
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，
所述多个光栅部分从所述第二方向观察时构成为多边形形状，所述多个光栅部分通过被配置为在沿着所述第三方向彼此相邻地排列的所述多个光栅部分的在所述第三方向上相邻的边之间包括从所述第二方向观察时在与所述第一方向交叉的方向上延伸的部分，从而构成为从所述第一方向观察时相邻的所述光栅部分彼此重叠。
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，
所述多个光栅部分被配置为：从所述第二方向观察时，沿着所述第三方向彼此相邻地排列的所述多个光栅部分的在所述第三方向上相邻的边以遍及所述边的整体的方式在与所述第一方向交叉的方向上延伸。
6.根据权利要求4或5所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述多个光栅部分被配置为：从所述第二方向观察时，在所述第三方向上相邻的边彼此平行。
7.根据权利要求4所述的X射线相位成像装置，其特征在于，
所述移动机构构成为使所述被摄体或所述摄像系统沿着多个所述光栅的光栅延伸方向移动，
从所述第一方向观察时，由所述多个光栅部分构成的所述光栅中的至少一个光栅以具有向所述检测部侧凸的弧状的方式沿着弧状排列配置有所述多个光栅部分。
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，
所述多个光栅部分构成为：在将由沿着所述第三方向彼此相邻地排列的所述多个光栅部分构成的列沿着所述第一方向至少排列成两列的状态下，通过将在所述第一方向上相邻的列的所述光栅部分在所述第三方向上彼此错开地配置，来使所述多个光栅部分从所述第二方向观察时被配置成锯齿状，由此相邻的所述光栅部分从所述第一方向观察时彼此重叠。
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，
所述移动机构构成为使所述被摄体或所述摄像系统沿着所述光栅延伸方向或所述光栅间距方向连续地移动，
所述图像处理部构成为：基于通过一边使所述被摄体和所述摄像系统连续地相对移动一边连续地进行摄像而获取到的连续的图像，来生成所述相位对比度图像。
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