JP6813107B2 - X-ray phase difference imaging system - Google Patents

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    • 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
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    • G01N23/041—Phase-contrast imaging, e.g. using grating interferometers

Description

本発明は、Ｘ線位相差撮像システムに関し、特に、複数の格子を用いて撮影を行うＸ線位相差撮影装置の格子の位置ずれの取得および格子の位置調整に関する。 The present invention relates to an X-ray phase difference imaging system, and more particularly to acquisition of grid misalignment and grid position adjustment of an X-ray phase difference imaging apparatus that performs imaging using a plurality of grids.

従来、Ｘ線位相差撮像システムが知られている。そのようなＸ線位相差撮像システムは、たとえば、国際公開第２０１４／０３０１１５号に開示されている。 Conventionally, an X-ray phase difference imaging system is known. Such an X-ray phase difference imaging system is disclosed in, for example, International Publication No. 2014/030115.

国際公開第２０１４／０３０１１５号には、ソース格子を並進させて発生させた干渉縞を検出することによって位相コントラスト像を撮像するＸ線位相差撮像システムが開示されている。国際公開第２０１４／０３０１１５号に開示されているＸ線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、ソース格子と、位相格子と、吸収格子と、検出器とを備えたＸ線位相差撮像装置を含む。このＸ線位相差撮像装置は、いわゆるタルボ・ロー干渉計である。また、上記特許文献１に開示されているＸ線位相差撮像システムは、干渉縞が所定の周期となるようにソース格子を並進させる並進信号を取得し、取得された並進信号に基づいてソース格子を並進させることによって位相コントラスト像を撮像するように構成されている。 International Publication No. 2014/030115 discloses an X-ray phase difference imaging system that captures a phase contrast image by detecting interference fringes generated by translating the source grid. The X-ray phase difference imaging system disclosed in International Publication No. 2014/030115 includes an X-ray phase difference imaging device including an X-ray source, a source grid, a phase grid, an absorption grid, and a detector. Including. This X-ray phase difference imaging device is a so-called Talbot low interferometer. Further, the X-ray phase difference imaging system disclosed in Patent Document 1 acquires a translation signal that translates the source grid so that the interference fringes have a predetermined period, and the source grid is based on the acquired translation signal. Is configured to image a phase contrast image by translating.

ここで、タルボ・ロー干渉計では、ソース格子を通過したＸ線が位相格子に照射される。照射されたＸ線は、位相格子を通過する際に回析し、所定距離（タルボ距離）離れた位置に位相格子の自己像を形成する。形成された位相格子の自己像の周期は、汎用の検出器では検出することができない程小さいものである。したがって、タルボ・ロー干渉計では、位相格子の自己像が形成される位置に吸収格子を配置し、汎用の検出器でも検出することが可能な干渉縞を形成する。また、タルボ・ロー干渉計では、格子のいずれか１つを格子の周期方向に並進させながら複数回撮影（縞走査撮影）を行うことにより、自己像のわずかな変化を検出し、位相コントラスト像を取得することができる。 Here, in the Talbot low interferometer, the phase grid is irradiated with X-rays that have passed through the source grid. The irradiated X-rays are diffracted when passing through the phase lattice, and form a self-image of the phase lattice at a position separated by a predetermined distance (Talbot distance). The period of the self-image of the formed phase grid is so small that it cannot be detected by a general-purpose detector. Therefore, in the Talbot low interferometer, the absorption grid is arranged at the position where the self-image of the phase grid is formed, and interference fringes that can be detected by a general-purpose detector are formed. In addition, the Talbot Low interferometer detects a slight change in the self-image by performing multiple imaging (striped scanning imaging) while translating any one of the grids in the periodic direction of the grid, and detects a phase contrast image. Can be obtained.

タルボ・ロー干渉計を用いて、位相コントラスト像を取得するためには、被写体なしで撮影した画像（エアデータ）と、被写体を置いて撮影した画像（サンプルデータ）とを撮影する必要がある。このとき、エアデータはサンプルデータと同じ条件下において撮影したものを用いる。そのため、条件が変わらなければ、エアデータは一度取得した後は再度取得する必要はない。 In order to acquire a phase contrast image using the Talbot Low Interferometer, it is necessary to take an image (air data) taken without a subject and an image (sample data) taken with a subject placed. At this time, the air data used is taken under the same conditions as the sample data. Therefore, if the conditions do not change, it is not necessary to acquire the air data once and then acquire it again.

国際公開第２０１４／０３０１１５号International Publication No. 2014/030115

国際公開第２０１４／０３０１１５号に記載のタルボ・ロー干渉計では、位相格子と吸収格子との相対位置が設計位置からずれている場合、意図しない干渉縞が発生する。この場合、意図しない干渉縞が検出器によって検出されるため、意図しない干渉縞に起因して、撮像画像にアーティファクト（虚像）が発生するという不都合がある。なお、「意図しない干渉縞」とは、被写体を配置していない状態において発生する、位相格子と吸収格子との相対位置のずれに起因する干渉縞のことである。また、「アーティファクト（虚像）」とは、意図しない干渉縞に起因して発生する、位相コントラスト画像の乱れや位相コントラスト画像の画質の低下のことである。 In the Talbot low interferometer described in International Publication No. 2014/030115, unintended interference fringes occur when the relative positions of the phase grid and the absorption grid deviate from the design position. In this case, since the unintended interference fringes are detected by the detector, there is an inconvenience that an artifact (virtual image) is generated in the captured image due to the unintended interference fringes. The "unintentional interference fringe" is an interference fringe caused by a shift in the relative position between the phase grid and the absorption grid, which occurs when the subject is not arranged. Further, the "artifact (virtual image)" is a disorder of the phase contrast image or a deterioration of the image quality of the phase contrast image caused by an unintended interference fringe.

しかしながら、格子の位置ずれが生じないように、機械的に抑制することは難しい。そのため、使用者は、同じ撮影条件を維持するために、定期的にエアデータを更新する必要があった。また、仮に自動ステージを用いて自動的にエアデータを更新するような機構を設けたとしても、更新頻度が多いと測定時間がその分増加するため、ユーザーにストレスがかかっていた。 However, it is difficult to mechanically suppress the misalignment of the lattice. Therefore, the user needs to update the air data regularly in order to maintain the same shooting conditions. Further, even if a mechanism for automatically updating the air data using an automatic stage is provided, the measurement time increases by that amount if the update frequency is high, which puts stress on the user.

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、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することが可能なＸ線位相差撮像システムを提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides an X-ray phase difference imaging system capable of easily maintaining the same shooting conditions without updating air data. Is.

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、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、Ｘ線検出器から取得したＸ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、格子部の位置ずれを取得する制御部と、を備え、第１格子部および第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、撮影領域部以外の検知領域部とを含み、第１格子部および第２格子部のうちの少なくとも１つの検知領域部は、撮影領域部とはスリットパターンが異なり、制御部は、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されており、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されており、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピークと１次ピークとの間の距離から、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを取得するように構成されている。 In order to achieve the above object, the X-ray phase difference imaging system in the first aspect of the present invention includes an X-ray source, an X-ray detector for detecting irradiated X-rays, and an X-ray source and X-ray detection. A plurality of lattice portions including a first lattice portion for transmitting X-rays provided between the vessel and a second lattice portion for interfering with the self-image of the first lattice portion, and a constant lattice portion. It is provided with a lattice unit moving mechanism that moves at intervals, an image processing unit that generates a contrast image based on an X-ray image acquired from an X-ray detector, and a control unit that acquires a positional deviation of the lattice unit. The lattice portion and the second lattice portion include a photographing region portion for photographing a subject and a detection region portion other than the photographing region portion, and at least one detection region portion of the first lattice portion and the second lattice portion includes a detection region portion. The slit pattern is different from that of the imaging region, and the control unit shifts the position of the grid in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector based on the interference fringes of the X-ray image in the detection region. The control unit is configured to acquire at least one of the position shift of the grid portion in the direction orthogonal to the slit of the grid portion or the position shift of the grid portion due to the rotation around the optical axis , and the control unit is X. The interference fringes of the line image are configured to acquire the phase shift and the periodic shift of the interference fringes based on the image after Fourier conversion, and the control unit uses the interference fringes of the X-ray image based on the image after Fourier conversion. , From the distance between the 0th-order peak and the 1st-order peak in the direction orthogonal to the direction of the slit and the direction parallel to the direction of the slit, the grid portion in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector. It is configured to acquire the misalignment and the misalignment of the lattice portion due to rotation around the optical axis.

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では、上記のように、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。このように構成することにより、第１格子部の検知領域部と第２格子部の検知領域部とが、干渉することにより生成される干渉縞に基づいて位置ずれを取得することができる。その結果、使用者は、エアデータを再取得しなくとも、通常の撮影によって干渉縞を生成させることによって、容易に格子の位置ずれ（撮影条件の変化）を取得できる。すなわち、干渉縞の位相、周期の変化を解析することにより、エアデータ撮影時からサンプルデータ撮影時までに生じた格子の位置ずれを取得できる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することができる。また、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されている。ここで、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれが生じている場合は、フーリエ変換後画像に現れる１次ピークの位置が異なる。すなわち、フーリエ変換後画像の１次ピークの位置の変化を基にして、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得することができる。その結果、上記のように構成すれば、使用者は、取得したフーリエ変換後画像から、格子部の位置ずれを取得することができる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、最初にエアデータを取得したときと同じ撮影条件を維持することができる。また、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピークと１次ピークとの間の距離から、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の結果の０次ピークと１次ピークとのＸ軸方向の距離として現れる。また、光軸回りの回転による格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の０次ピークと１次ピークとのＹ軸方向の距離として現れる。そのため、上記のように構成すれば、使用者は、フーリエ変換後画像からＸ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを容易に取得することができる。 In the X-ray phase difference imaging system according to the first aspect of the present invention, as described above, in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector based on the interference fringes of the X-ray image in the detection region portion. It is configured to acquire at least one of the misalignment of the lattice portion, the misalignment of the lattice portion in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion, or the misalignment of the lattice portion due to rotation around the optical axis. There is. With this configuration, the misalignment can be acquired based on the interference fringes generated by the interference between the detection region portion of the first grid portion and the detection region portion of the second grid portion. As a result, the user can easily acquire the displacement of the grid (change in imaging conditions) by generating interference fringes by normal imaging without reacquiring the air data. That is, by analyzing the changes in the phase and period of the interference fringes, it is possible to acquire the positional deviation of the grid that occurred from the time of air data acquisition to the time of sample data acquisition. As a result, it is possible to adjust the position shift of the grid based on the acquired position shift, so that the same shooting conditions can be easily maintained without updating the air data. Further, the control unit is configured to acquire the phase shift and the periodic shift of the interference fringes of the X-ray image based on the image after Fourier transform. Here, when the phase shift and the periodic shift of the interference fringes occur, the positions of the first-order peaks appearing in the image after the Fourier transform are different. That is, it is possible to acquire the phase shift and the periodic shift of the interference fringes based on the change in the position of the primary peak of the image after the Fourier transform. As a result, if the configuration is as described above, the user can acquire the positional deviation of the lattice portion from the acquired image after the Fourier transform. As a result, it is possible to adjust the position shift of the grid based on the acquired position shift, so that the same shooting conditions as when the air data was first acquired can be maintained. Further, the control unit determines the interference fringes of the X-ray image from the distance between the 0th-order peak and the 1st-order peak in the direction orthogonal to the slit direction and the direction parallel to the slit direction based on the image after Fourier transform. , The position shift of the lattice portion in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector, and the position shift of the lattice portion due to rotation around the optical axis are acquired. Here, the misalignment of the lattice portion in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector appears as the distance between the 0th-order peak and the 1st-order peak as a result after the Fourier transform in the X-ray direction. Further, the misalignment of the lattice portion due to rotation around the optical axis appears as the distance between the 0th-order peak and the 1st-order peak after the Fourier transform in the Y-axis direction. Therefore, with the above configuration, the user can shift the position of the grid portion in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector from the image after Fourier transform, and the grid portion due to rotation around the optical axis. The misalignment of can be easily obtained.

上記第１の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、検知領域部のＸ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、格子部のスリットに直交する方向への位置ずれは、逆フーリエ変換後の結果に位相のずれとして現れる。そのため、上記構成にすれば、使用者は、格子部のスリットに直交する方向の位置ずれを容易に取得することができる。In the X-ray phase difference imaging system in the first aspect, preferably, the X-ray image of the detection region portion is Fourier transformed to cut out the peripheral region of the primary peak, and the other regions are set to 0, and then the image is displayed. By moving it to the center and performing an inverse Fourier transform, the position shift of the lattice portion in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion is acquired from the acquired phase distribution. Here, the position shift in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion appears as a phase shift in the result after the inverse Fourier transform. Therefore, with the above configuration, the user can easily obtain the positional deviation in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion.

上記目的を達成するために、この発明の第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、Ｘ線検出器から取得したＸ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、格子部の位置ずれを取得する制御部と、を備え、第１格子部および第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、撮影領域部以外の検知領域部とを含み、第１格子部および第２格子部のうちの少なくとも１つの検知領域部は、撮影領域部とはスリットパターンが異なり、制御部は、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されており、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されており、制御部は、検知領域部のＸ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれを取得するように構成されている。In order to achieve the above object, the X-ray phase difference imaging system in the second aspect of the present invention includes an X-ray source, an X-ray detector for detecting irradiated X-rays, and an X-ray source and X-ray detection. A plurality of lattice portions including a first lattice portion for transmitting X-rays provided between the vessel and a second lattice portion for interfering with the self-image of the first lattice portion, and a constant lattice portion. It is provided with a lattice unit moving mechanism that moves at intervals, an image processing unit that generates a contrast image based on an X-ray image acquired from an X-ray detector, and a control unit that acquires a positional deviation of the lattice unit. The lattice portion and the second lattice portion include a photographing region portion for photographing a subject and a detection region portion other than the photographing region portion, and at least one detection region portion of the first lattice portion and the second lattice portion includes a detection region portion. The slit pattern is different from that of the imaging region, and the control unit shifts the position of the grid in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector based on the interference fringes of the X-ray image in the detection region. The control unit is configured to acquire at least one of the position shifts of the grid portion in the direction orthogonal to the slit of the grid portion or the position shift of the grid portion due to rotation around the optical axis, and the control unit is X. The interference fringes of the line image are configured to acquire the phase shift and the periodic shift of the interference fringes based on the image after Fourier conversion, and the control unit performs the X-ray image of the detection region portion by Fourier conversion to obtain the primary order. By cutting out the peripheral region of the peak, setting the other regions to 0, moving it to the center of the image, and performing inverse Fourier transformation, the grid portion in the direction orthogonal to the slit of the grid portion from the acquired phase distribution. It is configured to get the misalignment of.

この発明の第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムでは、上記のように、検知領域部におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。このように構成することにより、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することができる。また、制御部は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されている。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、最初にエアデータを取得したときと同じ撮影条件を維持することができる。また、制御部は、検知領域部のＸ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれを取得するように構成されている。そのため、使用者は、格子部のスリットに直交する方向の位置ずれを容易に取得することができる。In the X-ray phase difference imaging system according to the second aspect of the present invention, as described above, in the direction of the optical axis connecting the X-ray source and the X-ray detector based on the interference fringes of the X-ray image in the detection region portion. It is configured to acquire at least one of the misalignment of the lattice portion, the misalignment of the lattice portion in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion, or the misalignment of the lattice portion due to rotation around the optical axis. There is. With this configuration, it is possible to adjust the position shift of the grid based on the acquired position shift, so that the same shooting conditions can be easily maintained without updating the air data. Further, the control unit is configured to acquire the phase shift and the periodic shift of the interference fringes of the X-ray image based on the image after Fourier transform. As a result, it is possible to adjust the position shift of the grid based on the acquired position shift, so that the same shooting conditions as when the air data was first acquired can be maintained. Further, the control unit performs an inverse Fourier transform by performing a Fourier transform on the X-ray image of the detection region portion, cutting out the peripheral region of the primary peak, setting the other regions to 0, and then moving the image to the center of the image. From the acquired phase distribution, the positional deviation of the lattice portion in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion is acquired. Therefore, the user can easily obtain the positional deviation in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion.

上記第１の局面または上記第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、格子部の位置を調整するための位置調整機構をさらに備え、制御部は、取得した格子部の位置ずれに基づき、格子部の位置を位置調整機構により調整する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、位置調整機構により格子の位置の調整が行われるため、使用者は、取得した格子の位置を調整する作業を行なう必要がない。その結果、より容易に同じ撮影条件を維持することができるので、使用者の負担を軽減することができる。 In the X-ray phase difference imaging system in the first aspect or the second aspect , preferably, a position adjusting mechanism for adjusting the position of the lattice portion is further provided, and the control unit is provided with a position shift of the acquired lattice portion. Based on the above, it is configured to control the position of the grid portion to be adjusted by the position adjusting mechanism. With this configuration, the position of the grid is adjusted by the position adjusting mechanism, so that the user does not need to perform the work of adjusting the position of the acquired grid. As a result, the same shooting conditions can be maintained more easily, so that the burden on the user can be reduced.

上記第１の局面または上記第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、Ｘ線画像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づいて、格子部の位置の調整を行うように位置調整機構を制御するように構成されている。このように構成すれば、格子の位置ずれを取得するたびに位置調整機構によって格子の位置を調整することにより、極力正確に、同一の撮影条件を維持することができる。また、Ｘ線画像を複数枚生成するごとに位置調整機構によって格子の位置を調整することにより、１枚生成するごとに位置を調整する場合に比べて、位置調整機構が位置を調整する頻度を少なくすることができる。その結果、実用上問題ない範囲で撮影条件を維持しつつ、格子の位置調整にかかる時間が少なくすることができる。 In the X-ray phase difference imaging system in the first aspect or the second aspect , preferably, each time one X-ray image is generated or each time a plurality of X-ray images are generated, based on the position shift of the acquired grid, It is configured to control the position adjustment mechanism so as to adjust the position of the grid portion. With this configuration, the same shooting conditions can be maintained as accurately as possible by adjusting the position of the grid by the position adjusting mechanism each time the misalignment of the grid is acquired. In addition, by adjusting the position of the grid with the position adjustment mechanism each time a plurality of X-ray images are generated, the frequency with which the position adjustment mechanism adjusts the position is reduced as compared with the case where the position is adjusted each time one image is generated. Can be reduced. As a result, it is possible to reduce the time required for adjusting the position of the grid while maintaining the shooting conditions within a range where there is no practical problem.

上記第１の局面または上記第２の局面Ｘ線位相差撮像システムにおいて、検知領域部は、撮影領域部外に設けられている。このように構成すれば、撮影領域部内の一部のスリットパターンを変更するなど、スリットパターンを複雑にすることなく、撮影領域部のスリットパターンと、検知領域部のスリットパターンとを別々に設計および形成することができる。その結果、使用者は、検知領域部を設けた第１格子部および第２格子部を容易に作成することができる。 In the first aspect or the second aspect X-ray phase difference imaging system, the detection region portion is provided outside the photographing region portion. With this configuration, the slit pattern in the imaging region and the slit pattern in the detection region can be designed and designed separately without complicating the slit pattern, such as changing a part of the slit pattern in the imaging region. Can be formed. As a result, the user can easily create the first grid portion and the second grid portion provided with the detection region portion.

上記第１の局面または上記第２の局面Ｘ線位相差撮像システムにおいて、検知領域部は、格子領域部内に設けられている。このように構成すれば、撮影領域部中に検知領域部を設けることにより、スリットパターンの形成領域を、複数箇所に分離する必要が無い。その結果、全体の格子サイズが大型化することを抑制することができる。 In the first aspect or the second aspect X-ray phase difference imaging system, the detection region portion is provided in the grid region portion. With this configuration, it is not necessary to separate the slit pattern forming region into a plurality of locations by providing the detection region portion in the photographing region portion. As a result, it is possible to suppress an increase in the overall lattice size.

上記第１の局面または上記第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、検知領域部は、撮影領域の中心点の直上に設定されている。ここで、撮影領域の横（中心点からスリットに直交する方向）に設けた場合、Ｘ線が格子部のスリットに対して斜めに入射することになり、スリットにぶつかることでＸ線の減衰が生じる。しかしながら、中心点の直上に設定した場合、Ｘ線がスリットに対して垂直に入射するために、スリットにぶつからずＸ線の減衰が生じない。そのため、上記構成にすれば、検知領域部において、十分な量のＸ線を検知することができるため、干渉縞が鮮明なＸ線画像を生成することができる。 In the X-ray phase difference imaging system in the first aspect or the second aspect , the detection region portion is preferably set directly above the center point of the photographing region. Here, when the X-rays are provided on the side of the photographing area (direction orthogonal to the slit from the center point), the X-rays are obliquely incident on the slits of the grid portion, and the X-rays are attenuated by hitting the slits. Occurs. However, when the setting is made directly above the center point, the X-rays are incident perpendicular to the slits, so that the X-rays do not collide with the slits and the X-rays are not attenuated. Therefore, with the above configuration, a sufficient amount of X-rays can be detected in the detection region portion, so that an X-ray image with clear interference fringes can be generated.

上記第１の局面または上記第２の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、第２格子部の検知領域部は、撮影領域部と異なるスリットパターンを有し、第１格子部の検知領域部は、撮影領域部と同じスリットパターンを有している。このような構成にすれば、第１格子部の撮影領域部が自己像を形成する位置と検知領域部が自己像を形成する位置とが同じになる。そのため、撮影領域部および検知領域部の各々が自己像を形成するように、第１格子部と第２格子部との距離を調整する必要が無い。また、第１格子部については、撮影領域部と検知領域部とにおいて同じスリットパターンを形成すればよいため、第１格子部を容易に形成することができる。
In the X-ray phase difference imaging system in the first aspect or the second aspect , preferably, the detection region portion of the second grid portion has a slit pattern different from that of the photographing region portion, and the detection of the first grid portion is performed. The region portion has the same slit pattern as the photographing region portion. With such a configuration, the position where the photographing region portion of the first grid portion forms a self-image and the position where the detection region portion forms a self-image are the same. Therefore, it is not necessary to adjust the distance between the first grid portion and the second grid portion so that each of the photographing region portion and the detection region portion forms a self-image. Further, as for the first grid portion, since the same slit pattern may be formed in the photographing region portion and the detection region portion, the first grid portion can be easily formed.

本発明によれば、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、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することが可能なＸ線位相差撮像システムを提供することができる。 According to the present invention, the present invention has been made to solve the above problems, and provides an X-ray phase difference imaging system capable of easily maintaining the same shooting conditions without updating air data. can do.

本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの全体構造を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the X-ray phase difference imaging system by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による位置調整機構の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the position adjustment mechanism by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの検知領域部の一例を示す図である。（Ａ）は、検知領域部を撮影領域部外に設ける場合の例を示す。（Ｂ）は、検知領域部を撮影領域部内に設けた場合の例を示す。It is a figure which shows an example of the detection area part of the X-ray phase difference imaging system by one Embodiment of this invention. (A) shows an example in which the detection area portion is provided outside the photographing region portion. (B) shows an example in the case where the detection area portion is provided in the photographing area portion. 第１格子がＺ方向に位置ずれを起こした場合に発生する意図しないモアレ縞およびフーリエ変換後画像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the unintended moire fringe and the image after Fourier transform which occur when the 1st grid is misaligned in the Z direction. 第１格子がＺ方向の位置ずれを起こした場合のフーリエ変換後画像の拡大図である。It is an enlarged view of the image after the Fourier transform when the 1st grid causes the position shift in the Z direction. 第１格子がＺ方向軸周りの回転方向における位置ずれを起こした場合に発生する意図しないモアレ縞およびフーリエ変換の結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the result of the unintended moire fringe and Fourier transform which occur when the 1st lattice causes the misalignment in the rotation direction about the Z direction axis. 第１格子がＺ方向軸周りの回転方向における位置ずれが発生した場合のフーリエ変換の結果の拡大図である。It is an enlarged view of the result of the Fourier transform when the 1st lattice is displaced in the rotation direction about the Z direction axis. 本発明の一実施形態による逆フーリエ変換後の位相分布を示す図である。It is a figure which shows the phase distribution after the inverse Fourier transform by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the X-ray phase difference imaging system by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの検知領域部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the detection area part of the X-ray phase difference imaging system by one Embodiment of this invention.

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。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings.

（Ｘ線位相差撮像システムの構成）
図１〜図１０を参照して、本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システム１００の構成について説明する。(Configuration of X-ray phase difference imaging system)
The configuration of the X-ray phase difference imaging system 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.

Ｘ線位相差撮像システム１００は、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、非破壊検査用途においては、物体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。また、Ｘ線位相差撮像システム１００は、たとえば、医療用途においては、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。 The X-ray phase difference imaging system 100 is a device that images the inside of the subject T by utilizing the phase difference of the X-rays that have passed through the subject T. Further, the X-ray phase difference imaging system 100 is a device that images the inside of the subject T by utilizing the Talbot effect. 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 non-destructive inspection applications. Further, the X-ray phase difference imaging system 100 can be used for imaging the inside of the subject T as a living body, for example, in medical applications.

図１に示すように、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ線源１と、第１格子部２と、第２格子部３と、Ｘ線検出器４と、画像処理部５、制御部６と、位置調整機構７と、格子部移動機構８とを備えている。なお、本明細書において、Ｘ線源１から第１格子部２に向かう方向をＺ２方向、その逆方向をＺ１方向とし、Ｚ１方向とＺ２方向とをまとめてＺ軸方向とする。Ｚ軸と直交し、紙面の奥側から手前側に向かう方向をＹ１方向、その逆方向をＹ２方向とし、Ｙ１方向とＹ２方向とをまとめてＹ軸方向とする。また、紙面上方向をＸ１方向、紙面下方向をＸ２方向とし、Ｘ１方向とＸ２方向とをまとめてＸ軸方向とする。なお、本発明の第１格子部２と第２格子部３はＹ軸方向にスリットが形成されている。また、Ｘ軸方向とは、特許請求の範囲の「格子のスリットの向きに直交する方向」の一例である。さらに、Ｚ軸方向とは、特許請求の範囲の「Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向」の一例である。 As shown in FIG. 1, the X-ray phase difference imaging system 100 includes an X-ray source 1, a first grid unit 2, a second grid unit 3, an X-ray detector 4, an image processing unit 5, and a control unit. 6, a position adjusting mechanism 7, and a grid portion moving mechanism 8 are provided. In the present specification, the direction from the X-ray source 1 to the first lattice portion 2 is the Z2 direction, the opposite direction is the Z1 direction, and the Z1 direction and the Z2 direction are collectively referred to as the Z-axis direction. The direction orthogonal to the Z axis from the back side to the front side of the paper surface is the Y1 direction, the opposite direction is the Y2 direction, and the Y1 direction and the Y2 direction are collectively referred to as the Y axis direction. Further, the upward direction on the paper surface is the X1 direction, the downward direction on the paper surface is the X2 direction, and the X1 direction and the X2 direction are collectively referred to as the X-axis direction. The first lattice portion 2 and the second lattice portion 3 of the present invention are formed with slits in the Y-axis direction. Further, the X-axis direction is an example of the "direction orthogonal to the direction of the slit of the lattice" in the claims. Further, the Z-axis direction is an example of the "optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector" in the claims.

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Ｚ１方向に向けて照射するように構成されている。 The X-ray source 1 is configured to generate X-rays by applying a high voltage and to irradiate the generated X-rays in the Z1 direction.

第１格子部２は、Ｘ軸方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のスリット２ａおよび、Ｘ線位相変化部２ｂを有している。各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第１格子部２は、いわゆる位相格子である。 The first lattice portion 2 has a plurality of slits 2a arranged at a predetermined period (pitch) d1 in the X-axis direction, and an X-ray phase changing portion 2b. Each of the slits 2a and the X-ray phase changing portion 2b is formed so as to extend linearly. Further, each slit 2a and the X-ray phase changing portion 2b are formed so as to extend in parallel. The first lattice portion 2 is a so-called phase lattice.

第１格子部２は、Ｘ線源１と、第２格子部３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第１格子部２は、タルボ効果により、第１格子部２の自己像（図示せず）を形成するために設けられている。可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。 The first lattice portion 2 is arranged between the X-ray source 1 and the second lattice portion 3, and X-rays are emitted from the X-ray source 1. The first grid portion 2 is provided to form a self-image (not shown) of the first grid portion 2 by the Talbot effect. When coherent X-rays pass through the grid on which the slits are formed, a grid image (self-image) is formed at a position separated from the grid by a predetermined distance (Talbot distance). This is called the Talbot effect.

第２格子部３は、Ｘ軸方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２で配列される複数のＸ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂを有する。各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第２格子部３は、いわゆる、吸収格子である。第１格子部２、第２格子部３はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット２ａおよびＸ線透過部３ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３ｂはＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部２ｂはスリット２ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。 The second lattice portion 3 has a plurality of X-ray transmitting portions 3a and X-ray absorbing portions 3b arranged in a predetermined period (pitch) d2 in the X-axis direction. Each of the X-ray transmitting portion 3a and the X-ray absorbing portion 3b is formed so as to extend linearly. Further, each X-ray transmitting portion 3a and each X-ray absorbing portion 3b are formed so as to extend in parallel. The second grid portion 3 is a so-called absorption grid. The first lattice portion 2 and the second lattice portion 3 are lattices having different roles, but the slit 2a and the X-ray transmitting portion 3a each transmit X-rays. Further, the X-ray absorbing unit 3b plays a role of shielding X-rays, and the X-ray phase changing unit 2b changes the phase of X-rays depending on the difference in refractive index from the slit 2a.

第２格子部３は、第１格子部２とＸ線検出器４との間に配置されており、第１格子部２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子部３は、第１格子部２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子部３は、第１格子部２の自己像と干渉して、Ｘ線検出器４の検出表面上に干渉縞（図示せず）を形成する。すなわち、Ｘ線位相差撮像システム１００では、複数の格子として、第１格子部２および第２格子部３を備えており、Ｘ線源１からＸ線検出器４へ向かうＺ２方向において、第１格子部２、第２格子部３の順で配置されている。 The second grid portion 3 is arranged between the first grid portion 2 and the X-ray detector 4, and is irradiated with X-rays that have passed through the first grid portion 2. Further, the second lattice portion 3 is arranged at a position separated from the first lattice portion 2 by a Talbot distance. The second grid portion 3 interferes with the self-image of the first grid portion 2 to form interference fringes (not shown) on the detection surface of the X-ray detector 4. That is, the X-ray phase difference imaging system 100 includes a first grid portion 2 and a second grid portion 3 as a plurality of grids, and is the first in the Z2 direction from the X-ray source 1 to the X-ray detector 4. The lattice portion 2 and the second lattice portion 3 are arranged in this order.

第１格子部２および第２格子部３は、被写体Ｔを撮影する撮影領域部１０と、撮影領域部１０以外の検知領域部９とを含む。 The first grid portion 2 and the second grid portion 3 include a photographing region portion 10 for photographing the subject T and a detection region portion 9 other than the photographing region portion 10.

〈検知領域部〉
検知領域部９とは、位置ずれを取得するための画素値を採取する箇所である。検知領域部９は、第１格子部２および第２格子部３にそれぞれ設けられている（図１参照）。図３は、第１格子部２をＸ線源１から第２格子部３へ向かうＺ２方向に見た図である。検知領域部９と、撮影領域部１０は同一の基板上に設けられる（図３参照）。検知領域部９は、撮影領域部１０内に設けられてもよいが、撮影領域部１０と別に設ける。第１格子部２または第２格子部３の少なくとも１つの検知領域部９は、撮影領域部１０に対して、格子の配列パターンが異なる。また、第１格子部２の検知領域部９のスリットパターンは、干渉縞を形成するために、第２格子部３の検知領域部９のスリットパターンと異なっている。第２格子部３の検知領域部９は、撮影領域部１０と異なるスリットパターンを有し、第１格子部２の検知領域部９は、撮影領域部１０と同じスリットパターンを有している。図３Ａは、格子のスリットの配列ピッチを変更した例を示す。図３Ｂは、格子のスリットパターンを変更した例を示す。図３Ａは、検知領域部９を撮影領域部１０の格子領域外に設けた例を示す。図３Ｂは、検知領域部９を撮影領域部１０の格子領域内設けた例を示す。格子部の撮影領域部１０の中心から離れるほど回転による位置ずれが大きくなり、検知が容易になるため、検知領域部９は、撮影領域部１０の中心から離して設ける。<Detection area>
The detection area portion 9 is a place where a pixel value for acquiring a positional deviation is collected. The detection region portion 9 is provided in the first grid portion 2 and the second grid portion 3, respectively (see FIG. 1). FIG. 3 is a view of the first grid portion 2 viewed in the Z2 direction from the X-ray source 1 toward the second grid portion 3. The detection area portion 9 and the photographing region portion 10 are provided on the same substrate (see FIG. 3). The detection area portion 9 may be provided in the photographing area portion 10, but is provided separately from the photographing region portion 10. At least one detection region 9 of the first grid 2 or the second grid 3 has a different grid arrangement pattern from the photographing region 10. Further, the slit pattern of the detection region portion 9 of the first grid portion 2 is different from the slit pattern of the detection region portion 9 of the second grid portion 3 in order to form interference fringes. The detection region portion 9 of the second grid portion 3 has a slit pattern different from that of the photographing region portion 10, and the detection region portion 9 of the first grid portion 2 has the same slit pattern as the photographing region portion 10. FIG. 3A shows an example in which the arrangement pitch of the slits of the lattice is changed. FIG. 3B shows an example in which the slit pattern of the lattice is changed. FIG. 3A shows an example in which the detection region portion 9 is provided outside the grid region of the photographing region portion 10. FIG. 3B shows an example in which the detection region portion 9 is provided in the grid region of the photographing region portion 10. The position shift due to rotation becomes larger as the distance from the center of the photographing region portion 10 of the lattice portion increases, and the detection becomes easier. Therefore, the detection region portion 9 is provided away from the center of the photographing region portion 10.

検知領域部９は、格子部の撮影領域部１０の中心点から直上に１箇所設けられる。すなわち、撮影領域部１０の中心点からＹ１方向に１箇所設けられる。撮影領域の中心点からスリットに直交する方向へ離れると、Ｘ線がスリットに斜めに入射するため、格子部のスリットの深さと幅とのアスペクト比によりＸ線の減衰が生じる。しかしながら、中心点の直上に設定することにより、Ｘ線がスリットに垂直に入射するためＸ線の減衰が生じにくいからである。位置ずれの取得の精度を上げたい場合、検知領域部９を広く設ける。あるいは、検知領域部９を、撮影領域部１０の中心点を挟み、上下の２箇所に設けられてもよく、上下左右の計４箇所に設ける。 The detection region portion 9 is provided at one location directly above the center point of the imaging region portion 10 of the grid portion. That is, one location is provided in the Y1 direction from the center point of the photographing region portion 10. When the distance from the center point of the imaging region is orthogonal to the slit, X-rays are obliquely incident on the slit, so that the X-rays are attenuated due to the aspect ratio between the depth and width of the slit in the lattice portion. However, by setting it directly above the center point, the X-rays are incident perpendicularly to the slit, so that the X-rays are less likely to be attenuated. When it is desired to improve the accuracy of acquiring the positional deviation, the detection area portion 9 is widely provided. Alternatively, the detection area portion 9 may be provided at two locations above and below the center point of the photographing region portion 10, and is provided at a total of four locations on the top, bottom, left, and right.

Ｘ線検出器４は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。Ｘ線検出器４は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。Ｘ線検出器４は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。また、Ｘ線検出器４は、取得した画像信号を、画像処理部５に出力するように構成されている。 The X-ray detector 4 is configured to detect X-rays, convert the detected X-rays into an electric signal, and read the converted electric signal as an image signal. The X-ray detector 4 is, for example, an FPD (Flat Panel Detector). The X-ray detector 4 is composed of a plurality of conversion elements (not shown) and pixel electrodes (not shown) arranged on the plurality of conversion elements. The plurality of conversion elements and pixel electrodes are arranged in an array in the X direction and the Y direction at a predetermined period (pixel pitch). Further, the X-ray detector 4 is configured to output the acquired image signal to the image processing unit 5.

画像処理部５は、Ｘ線検出器４から取得したＸ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する。取得したＸ線画像には干渉縞が形成されている。 The image processing unit 5 generates a contrast image based on the X-ray image acquired from the X-ray detector 4. Interference fringes are formed in the acquired X-ray image.

制御部６は、検知領域部９におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向（Ｚ軸方向）への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向（Ｘ軸方向）への格子部の位置ずれ、または光軸回り（Ｒｚ）の回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得する。 The control unit 6 shifts the position of the lattice unit in the optical axis direction (Z-axis direction) connecting the X-ray source 1 and the X-ray detector 4 based on the interference fringes of the X-ray image in the detection area unit 9, and the lattice. At least one of the misalignment of the lattice portion in the direction orthogonal to the slit of the portion (X-ray direction) or the misalignment of the lattice portion due to the rotation around the optical axis (Rz) is acquired.

制御部６は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像１１に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得する。制御部６は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像１１に基づいて、スリットの向きに直交する方向（Ｘ軸方向）およびスリットの向きに平行な方向（Ｙ軸方向）の０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離から、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向（Ｚ軸方向）への格子部の位置ずれ、および光軸回り（Ｒｚ）の回転による格子部の位置ずれを取得する。制御部６は、Ｘ線画像を１枚生成する毎または複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づき、格子の位置を調整するために位置調整機構７を制御するように構成されている。使用者は、格子の位置ずれが起こる頻度などに基づいて、制御部６に位置調整の頻度を設定する。 The control unit 6 acquires the phase shift and the periodic shift of the interference fringes based on the image 11 after Fourier transforming the interference fringes of the X-ray image. Based on the image 11 after Fourier conversion of the interference fringes of the X-ray image, the control unit 6 has a 0th-order peak in a direction orthogonal to the slit direction (X-axis direction) and a direction parallel to the slit direction (Y-axis direction). From the distance between 12 and the primary peak 13, the position of the lattice portion in the optical axis direction (Z-axis direction) connecting the X-ray source 1 and the X-ray detector 4 and the optical axis circumference (Rz) Acquires the position shift of the lattice part due to rotation. The control unit 6 is configured to control the position adjusting mechanism 7 in order to adjust the position of the grid based on the acquired grid position shift each time one X-ray image is generated or a plurality of X-ray images are generated. ing. The user sets the frequency of position adjustment in the control unit 6 based on the frequency of grid misalignment and the like.

図２に示すように、位置調整機構７は、基台部７０と、ステージ支持部７１と、格子を乗せるステージ７２と、第１駆動部７３と、第２駆動部７４と、第３駆動部７５と、第４駆動部７６と、第５駆動部７７とを含む。第１駆動部７３〜第５駆動部７７は、たとえば、それぞれモータなどを含む。また、ステージ７２は、連結部７２ａと、Ｚ軸方向周り回動部７２ｂと、Ｘ軸方向周り回動部７２ｃとによって構成されている。 As shown in FIG. 2, the position adjusting mechanism 7 includes a base portion 70, a stage support portion 71, a stage 72 on which a grid is placed, a first drive unit 73, a second drive unit 74, and a third drive unit. The 75, the fourth drive unit 76, and the fifth drive unit 77 are included. The first drive unit 73 to the fifth drive unit 77 include, for example, a motor and the like. Further, the stage 72 is composed of a connecting portion 72a, a rotating portion 72b around the Z-axis direction, and a rotating portion 72c around the X-axis direction.

第１駆動部７３、第２駆動部７４および第３駆動部７５は、それぞれ、基台部７０の上面に設けられている。第１駆動部７３は、ステージ支持部７１をＺ方向に往復移動させるように構成されている。また、第２駆動部７４は、ステージ支持部７１をＹ軸方向周りに回動させるように構成されている。また、第３駆動部７５は、ステージ支持部７１をＸ軸方向に往復移動させるように構成されている。ステージ支持部７１は、ステージ７２の連結部７２ａと接続しており、ステージ支持部７１の移動に伴って、ステージ７２も移動する。 The first drive unit 73, the second drive unit 74, and the third drive unit 75 are each provided on the upper surface of the base unit 70. The first drive unit 73 is configured to reciprocate the stage support unit 71 in the Z direction. Further, the second drive unit 74 is configured to rotate the stage support unit 71 around the Y-axis direction. Further, the third drive unit 75 is configured to reciprocate the stage support unit 71 in the X-axis direction. The stage support portion 71 is connected to the connecting portion 72a of the stage 72, and the stage 72 also moves as the stage support portion 71 moves.

また、第４駆動部７６は、Ｚ軸方向周り回動部７２ｂをＸ方向に往復移動させるように構成されている。Ｚ軸方向周り回動部７２ｂは、底面が連結部７２ａに向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ方向に往復移動されることにより、ステージ７２をＺ軸方向周りに回動するように構成されている。また、第５駆動部７７は、Ｘ軸方向周り回動部７２ｃをＺ軸方向に往復移動させるように構成されている。Ｘ軸方向周り回動部７２ｃは、底面がＺ軸方向周り回動部７２ｂに向けて凸曲面状に形成されており、Ｚ軸方向に往復移動されることにより、ステージ７２をＸ軸方向周りに回動するように構成されている。 Further, the fourth drive unit 76 is configured to reciprocate the rotating unit 72b around the Z-axis direction in the X direction. The bottom surface of the Z-axis direction rotating portion 72b is formed in a convex curved surface shape toward the connecting portion 72a, and the stage 72 is rotated around the Z-axis direction by being reciprocated in the X direction. It is configured. Further, the fifth drive unit 77 is configured to reciprocate the rotating unit 72c around the X-axis direction in the Z-axis direction. The bottom surface of the X-axis direction rotating portion 72c is formed in a convex curved surface shape toward the Z-axis direction rotating portion 72b, and the stage 72 is moved around the X-axis direction by reciprocating in the Z-axis direction. It is configured to rotate in.

したがって、位置調整機構７は、第１駆動部７３によって、格子をＺ軸方向に調整可能に構成されている。また、位置調整機構７は、第２駆動部７４によって、格子をＹ軸方向周りの回転方向（Ｒｙ方向）に調整可能に構成されている。また、位置調整機構７は、第３駆動部７５によって、格子をＸ軸方向に調整可能に構成されている。また、位置調整機構７は、第４駆動部７６によって、格子をＺ軸方向周りの回転方向（Ｒｚ方向）に調整可能に構成されている。また、位置調整機構７は、第５駆動部７７によって、格子をＸ軸方向周りの回転方向（Ｒｘ方向）に調整可能に構成されている。各軸方向の往復移動は、たとえば、それぞれ数ｍｍである。また、Ｘ軸方向周りの回転方向Ｒｘ、Ｙ軸方向周りの回転方向ＲｙおよびＺ軸方向周りの回転方向Ｒｚの回動可能角度は、たとえば、それぞれ数度である。位置調整機構７は、第１格子部２、第２格子部３の少なくとも１つと接続される。 Therefore, the position adjusting mechanism 7 is configured so that the grid can be adjusted in the Z-axis direction by the first driving unit 73. Further, the position adjusting mechanism 7 is configured so that the lattice can be adjusted in the rotation direction (Ry direction) around the Y-axis direction by the second drive unit 74. Further, the position adjusting mechanism 7 is configured so that the grid can be adjusted in the X-axis direction by the third drive unit 75. Further, the position adjusting mechanism 7 is configured so that the lattice can be adjusted in the rotation direction (Rz direction) around the Z-axis direction by the fourth drive unit 76. Further, the position adjusting mechanism 7 is configured so that the lattice can be adjusted in the rotation direction (Rx direction) around the X-axis direction by the fifth drive unit 77. The reciprocating movement in each axial direction is, for example, several mm. Further, the rotatable angles of the rotation direction Rx around the X-axis direction, the rotation direction Ry around the Y-axis direction, and the rotation direction Rz around the Z-axis direction are, for example, several degrees. The position adjusting mechanism 7 is connected to at least one of the first lattice portion 2 and the second lattice portion 3.

格子部移動機構８は、制御部６からの信号に基づいて、第１格子部２を格子面内（ＸＹ面内）において格子方向と直交する方向（Ｘ軸方向）にステップ移動させるように構成されている。具体的には、格子部移動機構８は、第２格子部３の周期ｄ２をｎ分割し、ｄ２／ｎずつ第２格子部３をステップ移動させる。なお、ｎは正の整数である。また、格子部移動機構８は、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータなどを含む。 The grid unit moving mechanism 8 is configured to step-move the first grid unit 2 in the grid plane (in the XY plane) in the direction orthogonal to the grid direction (X-axis direction) based on the signal from the control unit 6. Has been done. Specifically, the grid portion moving mechanism 8 divides the period d2 of the second grid portion 3 into n and moves the second grid portion 3 in steps by d2 / n. Note that n is a positive integer. Further, the grid portion moving mechanism 8 includes, for example, a stepping motor, a piezo actuator, and the like.

制御部６は、画像処理部５において生成されたＸ線画像を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。 The control unit 6 performs a fast Fourier transform (FFT) on the X-ray image generated by the image processing unit 5.

ここで、図４に示すフーリエ変換後画像１１において、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離に基づいて、Ｚ方向における第１格子部２または第２格子部３の位置ずれ、Ｒｚ方向の回転ずれを取得するように構成されている。 Here, in the image 11 after the Fourier transform shown in FIG. 4, the positional deviation of the first grid portion 2 or the second grid portion 3 in the Z direction is based on the distance between the 0th-order peak 12 and the first-order peak 13. It is configured to acquire the rotation deviation in the Rz direction.

Ｘ線位相差撮像システム１００は、第１格子部２と第２格子部３とのＺ方向の距離が、タルボ距離となるように第１格子部２および第２格子部３を配置する。実施形態において、第１格子部２と第２格子部３の格子のスリットパターンを異ならしているため、干渉縞が観測される。 In the X-ray phase difference imaging system 100, the first grid portion 2 and the second grid portion 3 are arranged so that the distance between the first grid portion 2 and the second grid portion 3 in the Z direction is the Talbot distance. In the embodiment, since the slit patterns of the grids of the first grid portion 2 and the second grid portion 3 are different, interference fringes are observed.

しかしながら、第１格子部２と第２格子部３とのＺ方向の距離がタルボ距離からずれた場合、第１格子部２の自己像の周期が変化する。干渉縞画像において、第１格子部２が正常位置（第１格子部２と第２格子部３との距離がタルボ距離である位置）から離れるにつれて干渉縞の周期が細かくなる。また、フーリエ変換後画像１１において、第１格子部２が正常位置（第１格子部２と第２格子部３との距離がタルボ距離である位置）から離れるにつれて０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離ｄｘが大きくなる。 However, when the distance between the first grid portion 2 and the second grid portion 3 in the Z direction deviates from the Talbot distance, the period of the self-image of the first grid portion 2 changes. In the interference fringe image, the period of the interference fringes becomes finer as the first grid portion 2 moves away from the normal position (the position where the distance between the first grid portion 2 and the second grid portion 3 is the Talbot distance). Further, in the image 11 after the Fourier transform, the 0th-order peaks 12 and the 1st-order peaks increase as the first grid portion 2 moves away from the normal position (the position where the distance between the first grid portion 2 and the second grid portion 3 is the Talbot distance). The distance dx between 13 and 13 becomes large.

図５は、第１格子部２の光軸方向（Ｚ軸方向）における位置ずれが生じている場合の、フーリエ変換後画像１１の拡大図の例である。ｄｘは、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＸ方向の距離である。本実施形態では、制御部６は、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離ｄｘに基づいて、Ｚ方向における第１格子部２または第２格子部３の位置ずれを取得するように構成されている。 FIG. 5 is an example of an enlarged view of the image 11 after the Fourier transform when the position shift of the first lattice portion 2 in the optical axis direction (Z-axis direction) occurs. dx is the distance in the X direction between the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13. In the present embodiment, the control unit 6 acquires the positional deviation of the first grid portion 2 or the second grid portion 3 in the Z direction based on the distance dx between the 0th-order peak 12 and the first-order peak 13. It is configured in.

また、図６に示すように、実施形態において、第１格子部２と第２格子部３の格子のスリットパターンを異ならしているため、干渉縞が観測される。第１格子部２に光軸回り（Ｒｚ）の回転によるずれが生じた場合、図６の例に示すように、自己像も傾いて形成されるため、観測される干渉縞は、Ｙ方向に形成される。また、回転による位置ずれが大きくなるにつれて、干渉縞の周期が細かくなり、得られるフーリエ変換後画像１１の０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＹ方向の距離ｄｙが大きくなる。 Further, as shown in FIG. 6, in the embodiment, since the slit patterns of the lattices of the first lattice portion 2 and the second lattice portion 3 are different, interference fringes are observed. When the first lattice portion 2 is displaced due to rotation around the optical axis (Rz), the self-image is also formed at an angle as shown in the example of FIG. 6, so that the observed interference fringes are in the Y direction. It is formed. Further, as the positional deviation due to rotation increases, the period of the interference fringes becomes finer, and the distance dy in the Y direction between the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 of the obtained Fourier-transformed image 11 becomes larger.

図８は、制御部６が、Ｘ線画像の干渉縞を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して得られた画像の１次ピーク１３の周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、さらに逆フーリエ高速変換（ＩＦＦＴ）し、得られた位相分布１４を示す。位相分布１４には形成された干渉縞の位相の分布が現れる。たとえば、格子に半周期の位置ずれが生ずると位相分布１４は、サンプル画像の位相分布１４に比べてπ分画素値が明るくなる。制御部６は、位相分布１４から画素値を取得して、Ｘ軸方向のずれを取得する。 In FIG. 8, the control unit 6 cuts out the peripheral region of the primary peak 13 of the image obtained by fast Fourier transform (FFT) of the interference fringes of the X-ray image, sets the other regions to 0, and then sets the image. The phase distribution 14 obtained by moving to the center of the image and further performing an inverse Fourier transform (IFFT) is shown. The phase distribution of the formed interference fringes appears in the phase distribution 14. For example, when a half-period misalignment occurs in the grid, the phase distribution 14 has a brighter π-minute pixel value than the phase distribution 14 of the sample image. The control unit 6 acquires the pixel value from the phase distribution 14 and acquires the deviation in the X-axis direction.

（位置ずれの取得動作）
図９を参照して、本実施形態におけるＸ線位相差撮像システム１００が位置ずれを取得する動作を説明する。本実施形態では、検知領域部９を直上（Ｙ１方向）に１箇所設けた場合を例に説明する。(Acquisition of misalignment)
The operation of the X-ray phase difference imaging system 100 in the present embodiment to acquire the positional deviation will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a case where one detection region portion 9 is provided directly above (Y1 direction) will be described as an example.

まず、使用者は、被写体Ｔを配置せずに撮影するエアデータを取得すると同時に、位置ずれを取得するための基準となるずれの生じていない状態の値（初期値）を取得する。ステップＳ１では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ線源１から、Ｘ線を検知領域部９および撮影領域部１０に照射する。 First, the user acquires air data for shooting without arranging the subject T, and at the same time acquires a value (initial value) in a state in which no deviation has occurred, which is a reference for acquiring the positional deviation. In step S1, the X-ray phase difference imaging system 100 irradiates the detection region 9 and the imaging region 10 with X-rays from the X-ray source 1.

ステップＳ２では、Ｘ線検出器４は、検知領域部９に干渉縞が形成されたＸ線画像を取得する。ステップＳ３では、制御部６は、取得したＸ線画像をフーリエ変換する。そうすると、フーリエ変換後画像１１に０次ピーク１２と１次ピーク１３とがあらわれる。 In step S2, the X-ray detector 4 acquires an X-ray image in which interference fringes are formed in the detection area portion 9. In step S3, the control unit 6 Fourier transforms the acquired X-ray image. Then, the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 appear in the image 11 after the Fourier transform.

ステップＳ４では、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＸ軸方向の距離と、ｙ軸方向の距離を取得する。なお、フーリエ変換後画像１１に現れる０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＸ軸方向の距離の初期値をｄｘ’、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のｙ軸方向の距離の初期値をｄｙ’とする。 In step S4, the distance in the X-axis direction and the distance in the y-axis direction between the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 are acquired. The initial value of the distance in the X-axis direction between the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 appearing in the image 11 after the Fourier transform is dx', and the y-axis direction between the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 Let dy'be the initial value of the distance.

ステップＳ５では、１次ピーク１３の周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させる。そしてステップＳ６では、１次ピーク１３が画像の中央にある状態で逆フーリエ変換する。そうすると位相分布１４を取得することができる。図８で示すとおり、位相分布１４には、形成された干渉縞の位相の分布が現れる。ステップＳ７は、位相分布１４の複数箇所から、画素値を取得し、位相値の平均φ’を求める。なお初期値として取得する位相値の平均をφ’とする。以上のステップを経て、初期値が取得される。 In step S5, the peripheral region of the primary peak 13 is cut out, the other regions are set to 0, and the region is moved to the center of the image. Then, in step S6, the inverse Fourier transform is performed with the primary peak 13 in the center of the image. Then, the phase distribution 14 can be obtained. As shown in FIG. 8, the phase distribution of the formed interference fringes appears in the phase distribution 14. In step S7, pixel values are acquired from a plurality of points in the phase distribution 14, and the average φ'of the phase values is obtained. The average of the phase values acquired as the initial values is φ'. The initial value is acquired through the above steps.

次に、使用者は、被写体Ｔを配置して撮影するサンプル画像を取得すると同時に、位置ずれを取得する。ステップＳ８では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ線源１から、Ｘ線を検知領域部９および撮影領域部１０に照射する。 Next, the user acquires a sample image in which the subject T is arranged and photographed, and at the same time, acquires a positional deviation. In step S8, the X-ray phase difference imaging system 100 irradiates the detection region 9 and the imaging region 10 with X-rays from the X-ray source 1.

ステップＳ９では、Ｘ線検出器４は、検知領域部９に干渉縞が形成されたＸ線画像を取得する。ステップＳ１０では、制御部６は、取得したＸ線画像をフーリエ変換する。そうすると、フーリエ変換後画像１１に０次ピーク１２と１次ピーク１３とがあらわれる。 In step S9, the X-ray detector 4 acquires an X-ray image in which interference fringes are formed in the detection area portion 9. In step S10, the control unit 6 Fourier transforms the acquired X-ray image. Then, the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 appear in the image 11 after the Fourier transform.

ステップＳ１１では、０次ピーク１２と１次ピーク１３との間のＸ軸方向の距離ｄｘと、ｙ軸方向の距離ｄｙ（図５および図７参照）を取得する。 In step S11, the distance dx in the X-axis direction between the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 and the distance dy in the y-axis direction (see FIGS. 5 and 7) are acquired.

ステップＳ１２では、１次ピーク１３の周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で、画像の中央に移動させる。そしてステップＳ１３では、１次ピーク１３が画像の中央にある状態で逆フーリエ変換する。そうすると位相分布１４を取得することができる。図８に示すとおり、位相分布１４には、形成された干渉縞の位相の分布が現れる。ステップＳ１４は、位相分布１４の複数箇所から、画素値を取得し、平均値φを取得する。 In step S12, the peripheral region of the primary peak 13 is cut out, the other regions are set to 0, and the region is moved to the center of the image. Then, in step S13, the inverse Fourier transform is performed with the primary peak 13 in the center of the image. Then, the phase distribution 14 can be obtained. As shown in FIG. 8, the phase distribution of the formed interference fringes appears in the phase distribution 14. In step S14, pixel values are acquired from a plurality of locations in the phase distribution 14, and the average value φ is acquired.

ステップＳ１５に移って、位置ずれを取得する。Ｘ軸方向の位置ずれΔＸ１、光軸方向（Ｚ軸）の位置ずれΔＺ１および光軸（Ｒｚ）回りの回転による位置ずれΔＲｚ１は、以下に示す式（１）で求められる。ｐ１、ｐ２は格子の周期を表し、単位はｍである。ｓｘ、ｓｙは検知領域部９の画像サイズを表す。Δφ＝φ’−φである。Ｒ１は格子間の距離、Ｄは撮影領域部１０の中心から検知領域部９までの距離を表し、単位はｍである。Δｄｘ＝ｄｘ’−ｄｘ、Δｄｙ＝ｄｙ’−ｄｙである。

Figure 0006813107
The process proceeds to step S15 to acquire the misalignment. Positional displacement [Delta] X 1 in the X-axis direction, positional displacement [Delta] Z 1 and the optical axis (Rz) positional deviation DerutaRz 1 by rotation about the optical axis (Z-axis) is determined by Equation (1) below. p 1 and p 2 represent the period of the lattice, and the unit is m. s x, s y represents the image size of the sensing area portion 9. Δφ = φ'−φ. R 1 represents the distance between the grids, D represents the distance from the center of the photographing region portion 10 to the detection region portion 9, and the unit is m. Δd x = d x '-d x , Δd y = d y' is -d y.
Figure 0006813107

ステップＳ１６に移って、位置調整機構７は、取得した位置ずれに基づいて格子の位置を修正する。 Moving to step S16, the position adjusting mechanism 7 corrects the position of the grid based on the acquired position deviation.

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。(Effect of this embodiment)
In this embodiment, the following effects can be obtained.

本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、上記のように、Ｘ線源１とＸ線検出器４との間に設けられた自己像を形成するための第１格子部２と、第１格子部２の自己像と干渉させるための第２格子部３とを含む複数の格子部と、格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構８と、格子部の位置ずれを取得する制御部６と、を備え、第１格子部２および第２格子部３は、被写体Ｔを撮影する撮影領域部１０と、撮影領域部１０以外の検知領域部９とを含み、第１格子部２および第２格子部３のうちの少なくとも１つの検知領域部９は、撮影領域部１０とはスリットパターンが異なり、制御部６は、検知領域部９におけるＸ線画像の干渉縞に基づいて、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。このように構成することにより、第１格子部２の検知領域部９と第２格子部３の検知領域部９とが、干渉することにより生成される干渉縞に基づいて位置ずれを取得することができる。その結果、使用者は、エアデータを再取得しなくとも、通常の撮影によって干渉縞を生成させることによって、容易に格子の位置ずれ（撮影条件の変化）を取得できる。すなわち、干渉縞の位相、周期の変化を解析することにより、エアデータ撮影時からサンプルデータ撮影時までに生じた格子の位置ずれを取得できる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することができる。 In the X-ray phase difference imaging system 100 of the present embodiment, as described above, the first grid portion 2 for forming a self-image provided between the X-ray source 1 and the X-ray detector 4 and the first grid portion 2 A plurality of grid portions including a second grid portion 3 for interfering with the self-image of one grid portion 2, a grid portion moving mechanism 8 for moving the grid portions at regular intervals, and a control for acquiring the positional deviation of the grid portions. The first grid portion 2 and the second grid portion 3 include a shooting region portion 10 for photographing the subject T and a detection region portion 9 other than the shooting region portion 10, and the first grid portion 2 is provided. And at least one detection area 9 of the second grid 3 has a different slit pattern from the photographing area 10, and the control 6 has X based on the interference fringes of the X-ray image in the detection area 9. The position of the grid portion in the optical axis direction connecting the radiation source 1 and the X-ray detector 4, the position shift of the grid portion in the direction orthogonal to the slit of the grid portion, or the position of the grid portion due to rotation around the optical axis. It is configured to acquire at least one of the deviations. With this configuration, the detection region portion 9 of the first grid portion 2 and the detection region portion 9 of the second grid portion 3 can acquire the positional deviation based on the interference fringes generated by the interference. Can be done. As a result, the user can easily acquire the displacement of the grid (change in imaging conditions) by generating interference fringes by normal imaging without reacquiring the air data. That is, by analyzing the changes in the phase and period of the interference fringes, it is possible to acquire the positional deviation of the grid that occurred from the time of air data acquisition to the time of sample data acquisition. As a result, it is possible to adjust the position shift of the grid based on the acquired position shift, so that the same shooting conditions can be easily maintained without updating the air data.

また、制御部６は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像１１に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されている。ここで、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれが生じている場合は、フーリエ変換後画像１１に現れる１次ピーク１３の位置が異なる。すなわち、フーリエ変換後画像１１の１次ピーク１３の位置を基にして、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得することができる。その結果、上記構成にすれば、使用者は、取得したフーリエ変換後画像１１から、格子部の位置ずれを取得することができる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、最初にエアデータを取得したときと同じ撮影条件を維持することができる。 Further, the control unit 6 is configured to acquire the phase shift and the periodic shift of the interference fringes based on the image 11 after the Fourier transform of the interference fringes of the X-ray image. Here, when the phase shift and the periodic shift of the interference fringes occur, the positions of the primary peaks 13 appearing in the image 11 after the Fourier transform are different. That is, the phase shift and the periodic shift of the interference fringes can be acquired based on the position of the primary peak 13 of the image 11 after the Fourier transform. As a result, with the above configuration, the user can acquire the positional deviation of the lattice portion from the acquired image 11 after the Fourier transform. As a result, it is possible to adjust the position shift of the grid based on the acquired position shift, so that the same shooting conditions as when the air data was first acquired can be maintained.

また、制御部６は、Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像１１に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピーク１２と１次ピーク１３との間の距離から、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の結果の０次ピーク１２と１次ピーク１３とのＸ軸方向の距離として現れる。また、光軸回りの回転による格子部の位置ずれは、フーリエ変換後の０次ピーク１２と１次ピーク１３とのＹ軸方向の距離として現れる。そのため、上記のように構成すれば、使用者は、フーリエ変換後画像１１からＸ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子部の位置ずれ、および光軸回りの回転による格子部の位置ずれを容易に取得することができる。 Further, the control unit 6 sets the interference fringes of the X-ray image to the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 in the direction orthogonal to the slit direction and the direction parallel to the slit direction based on the image 11 after Fourier transform. From the distance between them, the position shift of the lattice portion in the optical axis direction connecting the X-ray source 1 and the X-ray detector 4 and the position shift of the lattice portion due to rotation around the optical axis are acquired. .. Here, the positional deviation of the lattice portion in the optical axis direction connecting the X-ray source 1 and the X-ray detector 4 is the distance between the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 in the X-ray direction as a result of the Fourier transform. Appears as. Further, the positional deviation of the lattice portion due to rotation around the optical axis appears as the distance in the Y-axis direction between the 0th-order peak 12 and the 1st-order peak 13 after the Fourier transform. Therefore, according to the above configuration, the user can shift the position of the lattice portion in the optical axis direction connecting the X-ray source 1 and the X-ray detector 4 from the image 11 after the Fourier transform, and rotate around the optical axis. The misalignment of the lattice portion due to the above can be easily obtained.

また、検知領域部９のＸ線画像をフーリエ変換して１次ピーク１３の周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で、画像の中央に移動させて逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布１４から、格子部のスリットに直交する方向への格子部の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、格子部のスリットに直交する方向への位置ずれは、逆フーリエ変換後の結果に位相のずれとして現れる。そのため、上記のように構成すれば、使用者は、格子部のスリットに直交する方向の位置ずれを容易に取得することができる。 Further, by Fourier transforming the X-ray image of the detection region portion 9, the peripheral region of the primary peak 13 is cut out, the other regions are set to 0, and then the image is moved to the center of the image to perform the inverse Fourier transform. From the acquired phase distribution 14, the position shift of the lattice portion in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion is acquired. Here, the position shift in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion appears as a phase shift in the result after the inverse Fourier transform. Therefore, with the above configuration, the user can easily obtain the positional deviation in the direction orthogonal to the slit of the lattice portion.

また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、格子部の位置を調整するための位置調整機構７をさらに備え、制御部６は、取得した格子部の位置ずれに基づき、格子部の位置を位置調整機構７により調整する制御を行うように構成されている。このようにすることによって、位置調整機構７により格子の位置の調整が行われるため、使用者は、取得した格子の位置を調整する作業を行なう必要がない。その結果、より容易に同じ撮影条件を維持することができるので、使用者の負担を軽減することができる。 Further, the X-ray phase difference imaging system 100 of the present embodiment further includes a position adjusting mechanism 7 for adjusting the position of the grid portion, and the control unit 6 is based on the acquired positional deviation of the grid portion of the grid portion. It is configured to control the position to be adjusted by the position adjusting mechanism 7. By doing so, the position of the grid is adjusted by the position adjusting mechanism 7, so that the user does not need to perform the work of adjusting the position of the acquired grid. As a result, the same shooting conditions can be maintained more easily, so that the burden on the user can be reduced.

また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、制御部６は、Ｘ線画像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づいて、格子部の位置の調整を行うように位置調整機構７を制御するように構成されている。このようにすることによって、格子の位置ずれを取得するたびに位置調整機構７によって格子の位置を調整することにより、極力正確に、同一の撮影条件を維持することができる。また、Ｘ線画像を複数枚生成するごとに位置調整機構７によって格子の位置を調整することにより、１枚生成するごとに位置を調整する場合に比べて、位置調整機構７が位置を調整する頻度を少なくすることができる。その結果、実用上問題ない範囲で撮影条件を維持しつつ、格子の位置調整にかかる時間が少なくすることができる。 Further, in the X-ray phase difference imaging system 100 of the present embodiment, the control unit 6 determines the position of the grid unit based on the acquired grid position shift each time one X-ray image is generated or a plurality of X-ray images are generated. It is configured to control the position adjusting mechanism 7 so as to adjust the position. By doing so, the same shooting conditions can be maintained as accurately as possible by adjusting the position of the grid by the position adjusting mechanism 7 each time the misalignment of the grid is acquired. Further, by adjusting the position of the grid by the position adjusting mechanism 7 every time a plurality of X-ray images are generated, the position adjusting mechanism 7 adjusts the position as compared with the case where the position is adjusted every time one image is generated. The frequency can be reduced. As a result, it is possible to reduce the time required for adjusting the position of the grid while maintaining the shooting conditions within a range where there is no practical problem.

また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、検知領域部９は、格子領域外に設けられている。このようにすることによって、撮影領域部１０内の一部のスリットパターンを変更するなど、スリットパターンを複雑にすることなく、撮影領域部１０のスリットパターンと、検知領域部９のスリットパターンとを別々に設計および形成することができる。その結果、使用者は検知領域部９を設けた第１格子部２および第２格子部３を容易に作成することができる。 Further, in the X-ray phase difference imaging system 100 of the present embodiment, the detection region portion 9 is provided outside the grid region. By doing so, the slit pattern of the photographing area portion 10 and the slit pattern of the detection area portion 9 can be obtained without complicating the slit pattern such as changing a part of the slit pattern in the photographing area portion 10. Can be designed and formed separately. As a result, the user can easily create the first grid portion 2 and the second grid portion 3 provided with the detection region portion 9.

また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、検知領域部９は、撮影領域部１０内に設けられている。このようにすることによって、撮影領域部１０中に検知領域部９を設けることにより、スリットパターンの形成領域を、複数箇所に分離する必要が無い。その結果、全体の格子サイズが大型化することを抑制することができる。 Further, in the X-ray phase difference imaging system 100 of the present embodiment, the detection region portion 9 is provided in the photographing region portion 10. By doing so, it is not necessary to separate the slit pattern forming region into a plurality of locations by providing the detection region portion 9 in the photographing region portion 10. As a result, it is possible to suppress an increase in the overall lattice size.

また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、検知領域部９は、中心点の直上に設定されている。ここで、撮影領域部１０の横（中心点からスリットに直交する方向）に設けた場合、Ｘ線が格子部のスリットに対して斜めに入射することになり、スリットにぶつかることでＸ線の減衰が生じる。しかしながら、中心点の直上に設定した場合、Ｘ線がスリットに対して垂直に入射するために、スリットにぶつからずＸ線の減衰が生じにくい。そのため、上記のように構成することによって、検知領域部９において、十分な量のＸ線を検知することができるため、干渉縞が鮮明なＸ線画像を生成することができる。 Further, in the X-ray phase difference imaging system 100 of the present embodiment, the detection region portion 9 is set directly above the center point. Here, when the X-ray is provided on the side of the photographing area portion 10 (the direction orthogonal to the slit from the center point), the X-rays are obliquely incident on the slits of the lattice portion, and when they hit the slits, the X-rays are emitted. Attenuation occurs. However, when the setting is made directly above the center point, since the X-rays are incident perpendicular to the slits, they do not collide with the slits and the X-rays are less likely to be attenuated. Therefore, with the above configuration, a sufficient amount of X-rays can be detected in the detection region portion 9, so that an X-ray image with clear interference fringes can be generated.

また、本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、第２格子部３の検知領域部９は、撮影領域部１０と異なるスリットパターンを有し、第１格子部２の検知領域部９は、撮影領域部１０と同じスリットパターンを有している。このようにすることによって、第１格子部２の撮影領域部１０が自己像を形成する位置と検知領域部９が自己像を形成する位置とが同じになる。そのため、撮影領域部１０および検知領域部９の各々が自己像を形成するように、第１格子部２と第２格子部３との距離を調整する必要が無い。また、第１格子部２については、撮影領域部１０と検知領域部９とにおいて同じスリットパターンを形成すればよいため、第１格子部２を容易に形成することができる。 Further, in the X-ray phase difference imaging system 100 of the present embodiment, the detection region portion 9 of the second grid portion 3 has a slit pattern different from that of the photographing region portion 10, and the detection region portion 9 of the first grid portion 2 has a slit pattern. , Has the same slit pattern as the photographing region portion 10. By doing so, the position where the photographing region portion 10 of the first grid portion 2 forms a self-image and the position where the detection region portion 9 forms a self-image are the same. Therefore, it is not necessary to adjust the distance between the first grid portion 2 and the second grid portion 3 so that each of the photographing region portion 10 and the detection region portion 9 forms a self-image. Further, with respect to the first grid portion 2, since the same slit pattern may be formed in the photographing region portion 10 and the detection region portion 9, the first grid portion 2 can be easily formed.

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。(Modification example)
It should be noted that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not considered to be restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims, not the description of the above-described embodiment, and further includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

たとえば、上記第１実施形態では、複数の格子として、第１格子部２および第２格子部３を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｘ線源１と第１格子部２との間に、第３格子を設ける構成でもよい。第３格子は、Ｘ線源１と第１格子部２との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第３格子は、各スリットを通過したＸ線を、各スリットの位置に対応する線光源とするように構成されている。これにより、第３格子によってＸ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることができる。その結果、Ｘ線源１の焦点径に依存することなく第１格子部２の自己像を形成させることが可能となるため、Ｘ線源１の選択の自由度を向上させることができる。 For example, in the above-mentioned first embodiment, an example in which the first lattice portion 2 and the second lattice portion 3 are provided as a plurality of lattices has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, a third grid may be provided between the X-ray source 1 and the first grid portion 2. The third lattice is arranged between the X-ray source 1 and the first lattice portion 2, and X-rays are emitted from the X-ray source 1. The third grid is configured to use X-rays that have passed through each slit as a line light source corresponding to the position of each slit. As a result, the coherence of X-rays emitted from the X-ray source 1 by the third lattice can be enhanced. As a result, it is possible to form a self-image of the first lattice portion 2 without depending on the focal diameter of the X-ray source 1, so that the degree of freedom in selecting the X-ray source 1 can be improved.

また、検知領域部９を格子領域内に設ける場合に、検知領域部９に被写体Ｔが含まれないように、検知領域部９の画素値にしきい値を設けても良い。しきい値を設ける場合、しきい値未満の場合は検知領域部９を変更するように構成されていてもよい。 Further, when the detection area portion 9 is provided in the grid region, a threshold value may be provided for the pixel value of the detection region portion 9 so that the subject T is not included in the detection region portion 9. When a threshold value is provided, the detection area portion 9 may be changed if it is less than the threshold value.

検知領域部９を第１格子部２および第２格子部３にそれぞれ１箇所設ける例を示したが、図１０に示すとおり、検知領域部９を４箇所に設けても良い。検知領域部９を４箇所設けた場合のＸ軸方向の位置ずれΔＸ１、光軸方向（Ｚ軸）の位置ずれΔＺ１および光軸（Ｒｚ）回りの回転による位置ずれΔＲｚ１は、以下に示す式（２）で求められる。ｐ１ｐ２は格子の周期を表し、単位はｍである。Δφｕ＝φｕ’−φｕ、Δφｄ＝φｄ’−φｄ、Δφｗ＝φｗ’−φｗ、Δφｒ＝φｒ’−φｒは、各検知領域部９でのエアデータの位相微分値の平均（φｕ’、φｄ’、φｗ’、φｒ’）とサンプルデータの位相微分値の平均（φｕ、φｄ、φｗ、φｒ）の差を表し、単位はラジアンである。Ｒ１は格子間の距離、Ｄは撮影領域部１０の中心から検知領域部９までの距離を表し、単位はｍである。

Figure 0006813107
Although an example is shown in which the detection region 9 is provided in each of the first grid portion 2 and the second grid portion 3, the detection region 9 may be provided in four locations as shown in FIG. The positional deviation ΔX 1 in the X-axis direction, the positional deviation ΔZ 1 in the optical axis direction (Z-axis), and the positional deviation ΔRz 1 due to rotation around the optical axis (Rz) when the detection region 9 is provided at four locations are as follows. It is calculated by the formula (2) shown. p 1 p 2 represents the period of the lattice, and the unit is m. Δφ u = φ u '-φ u , Δφ d = φ d' -φ d, Δφ w = φ w '-φ w, Δφ r = φ r' -φ r is an air data in each detection area 9 Represents the difference between the average of the phase differential values of (φ u ', φ d ', φ w ', φ r ') and the average of the phase differential values of the sample data (φ u , φ d , φ w , φ r ). The unit is radian. R1 represents the distance between the grids, D represents the distance from the center of the photographing region portion 10 to the detection region portion 9, and the unit is m.
Figure 0006813107

１ Ｘ線源
２ 第１格子部
３ 第２格子部
４ Ｘ線検出器
５ 画像処理部
６ 制御部
７ 位置調整機構
８ 格子部移動機構
９ 検知領域部
１０ 撮影領域部
１００ Ｘ線位相差撮像システム1 X-ray source 2 1st grid part 3 2nd grid part 4 X-ray detector 5 Image processing unit 6 Control unit 7 Position adjustment mechanism 8 Grid part movement mechanism 9 Detection area part 10 Imaging area 100 X-ray phase difference imaging system

Claims (9)

Ｘ線源と、
照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、前記第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、
前記格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、
前記Ｘ線検出器から、Ｘ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、
前記格子部の位置ずれを取得する制御部と、
を備え、
前記第１格子部および前記第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、前記撮影領域部以外の検知領域部とを含み、
前記第１格子部および前記第２格子部のうちの少なくとも１つの前記検知領域部は、前記撮影領域部とはスリットパターンが異なり、
前記制御部は、前記検知領域部における前記Ｘ線画像の干渉縞に基づいて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子部の位置ずれ、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による前記格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されており、
前記制御部は、前記Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されており、
前記制御部は、前記Ｘ線画像の干渉縞を前記フーリエ変換後画像に基づいて、スリットの向きに直交する方向およびスリットの向きに平行な方向の０次ピークと１次ピークとの間の距離から、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子部の位置ずれ、および前記光軸回りの回転による前記格子部の位置ずれ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。 X-ray source and
An X-ray detector that detects the irradiated X-rays and
Includes a first grid portion for transmitting X-rays provided between the X-ray source and the X-ray detector, and a second grid portion for interfering with the self-image of the first grid portion. With multiple grids
A grid portion moving mechanism that moves the grid portion at regular intervals,
An image processing unit that generates a contrast image based on an X-ray image from the X-ray detector,
A control unit that acquires the positional deviation of the grid unit and
With
The first grid portion and the second grid portion include a photographing region portion for photographing a subject and a detection region portion other than the photographing region portion.
At least one of the first grid portion and the second grid portion has a different slit pattern from the photographing region portion.
Based on the interference fringes of the X-ray image in the detection region portion, the control unit shifts the position of the grid portion in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector, and the grid portion It is configured to acquire at least one of the misalignment of the grid portion in a direction orthogonal to the slit or the misalignment of the grid portion due to rotation around the optical axis .
The control unit is configured to acquire the phase shift and the periodic shift of the interference fringes based on the image after Fourier transforming the interference fringes of the X-ray image.
The control unit sets the interference fringes of the X-ray image as the distance between the 0th-order peak and the 1st-order peak in the direction orthogonal to the slit direction and the direction parallel to the slit direction based on the image after Fourier conversion. To acquire the positional deviation of the lattice portion in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector, and the positional deviation of the lattice portion due to rotation around the optical axis. , X-ray phase difference imaging system. 前記制御部は、前記検知領域部の前記Ｘ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれを取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。 The control unit performs an inverse Fourier transform by performing a Fourier transform on the X-ray image of the detection region portion, cutting out a region around the primary peak, setting the other regions to 0, moving the X-ray image to the center of the image, and performing an inverse Fourier transform. The X-ray phase difference imaging system according to claim 1 , wherein the position shift of the lattice portion in a direction orthogonal to the slit of the lattice portion is acquired from the acquired phase distribution. Ｘ線源と、 X-ray source and
照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、 An X-ray detector that detects the irradiated X-rays and
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられたＸ線を透過させるための第１格子部と、前記第１格子部の自己像と干渉させるための第２格子部とを含む複数の格子部と、 Includes a first grid portion for transmitting X-rays provided between the X-ray source and the X-ray detector, and a second grid portion for interfering with the self-image of the first grid portion. With multiple grids
前記格子部を一定間隔で移動させる格子部移動機構と、 A grid portion moving mechanism that moves the grid portion at regular intervals,
前記Ｘ線検出器から、Ｘ線画像に基づいてコントラスト画像を生成する画像処理部と、 An image processing unit that generates a contrast image based on an X-ray image from the X-ray detector,
前記格子部の位置ずれを取得する制御部と、 A control unit that acquires the positional deviation of the grid unit and
を備え、With
前記第１格子部および前記第２格子部は、被写体を撮影する撮影領域部と、前記撮影領域部以外の検知領域部とを含み、 The first grid portion and the second grid portion include a photographing region portion for photographing a subject and a detection region portion other than the photographing region portion.
前記第１格子部および前記第２格子部のうちの少なくとも１つの前記検知領域部は、前記撮影領域部とはスリットパターンが異なり、 At least one of the first grid portion and the second grid portion has a different slit pattern from the photographing region portion.
前記制御部は、前記検知領域部における前記Ｘ線画像の干渉縞に基づいて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子部の位置ずれ、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれ、または光軸回りの回転による前記格子部の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されており、 Based on the interference fringes of the X-ray image in the detection region portion, the control unit shifts the position of the grid portion in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector, and the grid portion It is configured to acquire at least one of the misalignment of the grid portion in a direction orthogonal to the slit or the misalignment of the grid portion due to rotation around the optical axis.
前記制御部は、前記Ｘ線画像の干渉縞をフーリエ変換後画像に基づいて、干渉縞の位相ずれおよび周期ずれを取得するように構成されており、 The control unit is configured to acquire the phase shift and the periodic shift of the interference fringes based on the image after Fourier transforming the interference fringes of the X-ray image.
前記制御部は、前記検知領域部の前記Ｘ線画像をフーリエ変換して１次ピークの周辺領域を切り取り、それ以外の領域を０にした上で画像の中央に移動させ、逆フーリエ変換を行うことによって、取得した位相分布から、前記格子部のスリットに直交する方向への前記格子部の位置ずれ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。 The control unit performs an inverse Fourier transform by performing a Fourier transform on the X-ray image of the detection region portion, cutting out a region around the primary peak, setting the other regions to 0, moving the X-ray image to the center of the image, and performing an inverse Fourier transform. An X-ray phase difference imaging system configured to acquire the positional deviation of the lattice portion in a direction orthogonal to the slit of the lattice portion from the acquired phase distribution. 前記格子部の位置を調整するための位置調整機構をさらに備え、
前記制御部は、取得した前記格子部の位置ずれに基づき、前記格子部の位置を前記位置調整機構により調整する制御を行うように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。 Further provided with a position adjusting mechanism for adjusting the position of the grid portion,
The control unit is configured to control the position of the grid portion by the position adjusting mechanism based on the acquired positional deviation of the grid portion, according to any one of claims 1 to 3. The X-ray phase difference imaging system described. 前記制御部は、前記Ｘ線画像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した前記格子部の位置ずれに基づいて、前記格子部の位置の調整を行うように前記位置調整機構を制御するように構成されている、請求項４に記載のＸ線位相差撮像システム。 The control unit adjusts the position of the grid portion based on the acquired positional deviation of the grid portion each time one X-ray image is generated or a plurality of X-ray images are generated. The X-ray phase difference imaging system according to claim 4 , which is configured to control. 前記検知領域部は、撮影領域外に設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。 The X-ray phase difference imaging system according to any one of claims 1 to 5, wherein the detection area portion is provided outside the photographing area. 前記検知領域部は、撮影領域内に設けられている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。 The X-ray phase difference imaging system according to any one of claims 1 to 6, wherein the detection area portion is provided in a photographing area. 前記検知領域部は、前記撮影領域部の中心点の直上に設定されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。 The X-ray phase difference imaging system according to any one of claims 1 to 7, wherein the detection area portion is set immediately above the center point of the photographing region portion. 前記第２格子部の前記検知領域部は、前記撮影領域部と異なるスリットパターンを有し、前記第１格子部の前記検知領域部は、前記撮影領域部と同じスリットパターンを有している、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。 The detection region portion of the second grid portion has a slit pattern different from that of the photographing region portion, and the detection region portion of the first grid portion has the same slit pattern as the photographing region portion. The X-ray phase difference imaging system according to any one of claims 1 to 8 .
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