JP7110697B2 - X-ray imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、X線イメージング装置に関し、特に、暗視野像を生成するX線イメージング装置に関する。 The present invention relates to an X-ray imaging apparatus, and more particularly to an X-ray imaging apparatus that produces a dark field image.

従来、暗視野像を生成するX線イメージング装置が知られている(たとえば、非特許文献1参照)。 Conventionally, an X-ray imaging apparatus that generates a dark field image is known (see, for example, Non-Patent Document 1).

上記非特許文献1には、タルボ・ロー干渉計によって被写体の暗視野像を生成するX線イメージング装置が開示されている。なお、「暗視野像」とは、物体の小角散乱に基づくVisibilityの変化によって得られる、Visibility像のことである。また、暗視野像は、小角散乱像とも呼ばれる。「Visibility」とは、鮮明度のことである。 Non-Patent Document 1 above discloses an X-ray imaging apparatus that generates a dark-field image of an object using a Talbot-Lau interferometer. The “dark-field image” is a visibility image obtained by changes in visibility based on small-angle scattering of an object. A dark-field image is also called a small-angle scattering image. "Visibility" is definition.

ここで、暗視野像を撮像する際、被写体の内部構造によるX線の散乱に指向性がある場合、格子の向きと格子に対する被写体の向き(散乱方向)との関係によっては、内部構造が画像化されない場合がある。具体的には、被写体の内部構造によるX線の散乱方向のうち、格子の向きと直交する方向に散乱するX線は強調されるため、内部構造が画像化される。しかし、格子の向きに沿う方向に散乱するX線はほとんど画像化されない(感度がない)ため、格子に対する被写体の向きによっては内部構造を詳細に画像化することが難しい場合があるという不都合がある。そこで、上記非特許文献1では、格子の向きに対する被写体の向きを変更することにより、被写体の内部構造を詳細に画像化している。なお、格子の向きとは、格子パターンが延びる方向の事である。 Here, when taking a dark-field image, if the scattering of X-rays due to the internal structure of the object has directivity, the internal structure may change depending on the relationship between the orientation of the grating and the orientation of the object with respect to the grating (scattering direction). may not be converted. Specifically, among X-ray scattering directions caused by the internal structure of the subject, X-rays scattered in a direction perpendicular to the direction of the grating are emphasized, so that the internal structure is imaged. However, X-rays scattered along the direction of the grid are hardly imaged (no sensitivity), so there is a disadvantage that it may be difficult to image the internal structure in detail depending on the orientation of the subject with respect to the grid. . Therefore, in Non-Patent Document 1, the internal structure of the subject is imaged in detail by changing the orientation of the subject with respect to the orientation of the lattice. It should be noted that the orientation of the grid means the direction in which the grid pattern extends.

Florian Schaff et al., Correlation of X-Ray Vector Radiography to Bone Micro-Architecture, Scientific Reports 4, Article number;3695(2014), doi:10.1038/srep03695Florian Schaff et al., Correlation of X-Ray Vector Radiography to Bone Micro-Architecture, Scientific Reports 4, Article number;3695(2014), doi:10.1038/srep03695

しかしながら、上記非特許文献1では、被写体の向きに応じた内部構造を画像化するために、被写体の向きを変更して撮像する必要がある。そのため、被写体の内部構造を画像化するために複数の方向に被写体を配置して撮像するため、画像中における被写体の向きが異なるという問題点がある。その結果、たとえば、被写体の内部構造を画像化するために、格子に対する被写体の向きを変更して撮像されたX線コントラスト画像を見比べる場合、各画像における被写体の向きを合わせる必要があるという問題点が生じる。 However, in Non-Patent Document 1, in order to image the internal structure according to the direction of the subject, it is necessary to change the direction of the subject and take an image. Therefore, in order to image the internal structure of the subject, the subject is arranged in a plurality of directions and photographed. As a result, for example, when comparing X-ray contrast images captured by changing the orientation of the subject with respect to the grid in order to image the internal structure of the subject, it is necessary to match the orientation of the subject in each image. occurs.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、格子に対する被写体の向きを変更することなく、被写体の内部構造を画像化することが可能であるとともに、各画像における被写体の向きを合わせる必要がないX線イメージング装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to make it possible to image the internal structure of a subject without changing the orientation of the subject with respect to the grid. It is also an object of the present invention to provide an X-ray imaging apparatus that eliminates the need to match the direction of a subject in each image.

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線イメージング装置は、X線源と、X線源から照射されるX線により、自己像を形成するための第1格子と第1格子の自己像と干渉させるための第2格子とを含む複数の格子と、X線源から照射されたX線を検出する検出器と、複数の格子の各々に設けられ、X線の光軸方向と直交する面内において、複数の格子を個別に回動させる複数の格子回動機構と、検出器により検出されたX線の強度分布から、少なくとも暗視野像を生成する画像処理部と、複数の格子の少なくともいずれか1つを移動させる格子移動機構と、を備え、画像処理部は、光軸方向と直交する面内において、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像を生成するように構成されており、格子移動機構は、光軸方向に直交する面内において、格子を縦方向または横方向に移動可能に構成されているとともに、複数の格子の少なくともいずれか1つが斜め方向に配置されている際に、複数の格子の配置角度に応じて、縦方向および横方向のうち、並進移動の距離が小さくなる方向に複数の格子のいずれか1つを移動させるように構成されている。 To achieve the above object, an X-ray imaging apparatus according to a first aspect of the present invention comprises: an X-ray source; a plurality of gratings including a second grating for interfering with the self-image of one grating; a detector for detecting X-rays emitted from an X-ray source; a plurality of grating rotating mechanisms for individually rotating a plurality of gratings in a plane orthogonal to the axial direction; and an image processing unit for generating at least a dark field image from the X-ray intensity distribution detected by the detector. , and a grating moving mechanism for moving at least one of the plurality of gratings, and the image processing unit arranges the gratings at a plurality of angles in a plane perpendicular to the optical axis direction. The grating moving mechanism is configured to move the grating vertically or horizontally in a plane orthogonal to the optical axis direction, and moves at least one of the plurality of gratings. When one of the lattices is arranged in an oblique direction, any one of the plurality of lattices is moved in the vertical direction or the horizontal direction in which the translational distance becomes smaller according to the arrangement angle of the plurality of lattices. is configured as

この発明の第1の局面におけるX線イメージング装置では、上記のように、複数の格子を個別に回動させる複数の格子回動機構と、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像を生成する画像処理部と、複数の格子の少なくともいずれか1つを移動させる格子移動機構と、を備え、格子移動機構は、光軸方向に直交する面内において、格子を縦方向または横方向に移動可能に構成されているとともに、複数の格子の少なくともいずれか1つが斜め方向に配置されている際に、複数の格子の配置角度に応じて、縦方向および横方向のうち、並進移動の距離が小さくなる方向に複数の格子のいずれか1つを移動させるように構成されている。これにより、格子の向きを変更することにより、格子に対する被写体の向きを変更することなく格子に対する被写体の向きを変更することができる。したがって、格子に対する被写体の向きを変更することなく、被写体の内部構造を画像化することができる。また、格子に対する被写体の向きを変更することなく被写体の内部構造を画像化することが可能となるので、たとえば、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像を見比べる場合でも、各画像における被写体の向きを合わせる必要がなく、容易に各画像を見比べることができる。 In the X-ray imaging apparatus according to the first aspect of the present invention, as described above, there are provided a plurality of grating rotating mechanisms for individually rotating a plurality of gratings, and a dark field imaged by arranging the gratings at a plurality of angles. and a grating moving mechanism for moving at least one of a plurality of gratings, wherein the grating moving mechanism moves the grating vertically or horizontally in a plane perpendicular to the optical axis direction. and when at least one of the plurality of grids is arranged in an oblique direction, translational movement in either the vertical direction or the horizontal direction according to the arrangement angle of the plurality of grids is configured to move any one of the plurality of grids in a direction in which the distance between the grids becomes smaller . Accordingly, by changing the orientation of the grid, the orientation of the subject with respect to the grid can be changed without changing the orientation of the subject with respect to the grid. Therefore, the internal structure of the object can be imaged without changing the orientation of the object with respect to the grid. In addition, it is possible to image the internal structure of the object without changing the orientation of the object with respect to the grating. It is not necessary to match the direction of the subject in the image, and each image can be easily compared.

上記第1の局面におけるX線イメージング装置において、好ましくは、格子回動機構は、光軸方向と直交する面内において、縦方向、横方向および斜め方向のうち、少なくともいずれか2方向に複数の格子を配置するように構成されている。このように構成すれば、格子を回動させた際、被写体の向きに対する格子の向きがそれぞれ異なるように複数の格子を回動させることができる。その結果、被写体内において、X線の散乱方向が異なる内部構造をそれぞれ画像化することができる。 In the X-ray imaging apparatus according to the first aspect, preferably, the grating rotating mechanism has a plurality of gratings in at least any two of the longitudinal direction, the lateral direction, and the oblique direction within a plane orthogonal to the optical axis direction. It is configured to arrange a grid. With this configuration, when the grids are rotated, the plurality of grids can be rotated so that the orientations of the grids with respect to the orientation of the subject are different from each other. As a result, it is possible to image the internal structures of the subject with different X-ray scattering directions.

この場合、好ましくは、格子移動機構は、複数の格子を回動させた後に、格子回動機構とともに複数の格子の少なくともいずれか1つを移動させるように構成されている。このように構成すれば、複数の格子を回動させた後に格子を移動する場合でも、格子移動機構を回動させることなく格子を移動させることができる。 In this case, preferably , the grid moving mechanism is configured to move at least one of the plurality of grids together with the grid rotating mechanism after rotating the plurality of grids. With this configuration, even when the grids are moved after rotating the plurality of grids, the grids can be moved without rotating the grid moving mechanism.

この場合、好ましくは、格子移動機構は、複数の格子のいずれか1つを少なくとも格子1周期分以上並進移動させる際に、並進移動の距離が小さくなる方向に複数の格子のいずれか1つを移動させるように構成されている。このように構成すれば、格子を複数の角度に配置して並進させた場合でも、格子の配置角度に応じて格子の並進移動の距離が小さくなる方向に格子を並進させることができる。その結果、並進移動させる際の誤差に起因する画像の画質の劣化を抑制することができる。 In this case, preferably, when any one of the plurality of gratings is translated by at least one grating period, the grating moving mechanism moves any one of the plurality of gratings in a direction in which the distance of the translational movement becomes smaller. is configured to move With this configuration, even when the grating is arranged at a plurality of angles and translated, the grating can be translated in a direction in which the translation distance of the grating becomes smaller according to the arrangement angle of the grating. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the image quality of the image caused by the error in the translational movement.

上記複数の格子の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更する構成において、好ましくは、格子回動機構は、格子を保持する格子保持部と、格子保持部を回動させる回動部とを含む。このように構成すれば、たとえば、格子移動機構とともに格子を回動させる場合と比較して、回動部によって格子保持部を回動させることにより、格子回動機構を小型化することができる。また、格子回動機構によって格子を回動させることが可能となるので、格子の回転に伴って格子移動部を回動させる機構が必要なくなるため、その分、装置構成を簡素化することができる。 In the configuration for changing the direction in which the grids are moved according to the arrangement direction of the plurality of grids, preferably, the grid rotation mechanism includes a grid holding portion that holds the grid and a rotation portion that rotates the grid holding portion. including. With this configuration, the size of the grating rotating mechanism can be reduced by rotating the grid holding section by the rotating section, compared to the case where the grid is rotated together with the grid moving mechanism. In addition, since the grating can be rotated by the grating rotating mechanism, there is no need for a mechanism for rotating the grating moving part with the rotation of the grating, so that the device configuration can be simplified accordingly. .

この場合、好ましくは、格子回動機構は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるストッパ機構をさらに含む。このように構成すれば、被写体を撮像する際に格子を回動不可能な状態にしておくことにより、たとえば、格子回動部の誤作動など、意図しない格子の回転を抑制することができる。その結果、格子回動機構により格子の向きを変更した後、撮像を行うまでに、格子の光軸周りの回転方向における意図しない位置ずれが発生することを抑制することができる。 In this case, preferably, the lattice rotation mechanism further includes a stopper mechanism for switching between a state in which the lattice can be rotated and a state in which the lattice cannot be rotated. With this configuration, by keeping the grid in a non-rotatable state when the subject is imaged, unintended rotation of the grid, such as malfunction of the grid rotating section, can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of unintended positional deviation in the rotation direction of the grating about the optical axis after the orientation of the grating is changed by the grating rotation mechanism and before the imaging is performed.

格子回動機構がストッパ機構を含む構成において、好ましくは、ストッパ機構は、格子保持部に当接する当接部材と、当接部材を格子保持部に対して付勢する付勢部材と、付勢部材の付勢力に抗して当接部材を格子保持部から離間させる当接状態解除部とを含む。このように構成すれば、当接状態解除部を作動させることにより、付勢部材の付勢力による格子を回動不可能な状態から、格子を回動可能な状態に切り替えることができる。その結果、格子の向きを変更する時に限定して格子を回動可能な状態にすることが可能となるので、簡単な構成で格子の回転位置ずれを極力抑制することができる。 In the structure in which the grid rotation mechanism includes a stopper mechanism, the stopper mechanism preferably includes an abutting member that abuts against the grid holding portion, a biasing member that biases the abutting member against the grid holding portion, and a biasing member. an abutment release portion for separating the abutment member from the grid holding portion against the biasing force of the member. According to this structure, by actuating the abutment state releasing portion, the grid can be switched from a state in which the grid cannot be rotated due to the biasing force of the biasing member to a state in which the grid can be rotated. As a result, it is possible to make the grating rotatable only when the orientation of the grating is to be changed, so that the rotational displacement of the grating can be suppressed as much as possible with a simple structure.

格子回動機構が格子保持部と回動部とを含む構成において、好ましくは、格子回動機構は、格子の原点位置を検知する原点位置検知部をさらに備える。このように構成すれば、各格子を回動させる際に、各格子が原点位置に配置されているかを容易に確認することができる。その結果、各格子を回動させる際に、それぞれの格子を容易に初期位置に配置することができる。 In the structure in which the lattice rotation mechanism includes the lattice holding portion and the rotation portion, the lattice rotation mechanism preferably further includes an origin position detection portion for detecting the origin position of the lattice. With this configuration, when rotating each grid, it is possible to easily confirm whether or not each grid is arranged at the origin position. As a result, when rotating each grid, each grid can be easily arranged in the initial position.

格子回動機構が格子保持部と回動部とを含む構成において、好ましくは、格子回動機構とは別個に設けられ、X線の照射軸周りの回動方向における複数の格子の角度ずれの微調整を行う格子角度微調整機構をさらに備え、格子回動機構は、格子角度微調整機構を介して格子移動機構上に保持されるように構成されている。このように構成すれば、格子回動機構によって格子を回動させた場合でも、格子角度微調整機構および格子移動機構を回動させることなく格子の位置調整および格子の移動を行うことができる。その結果、格子の回動に伴って格子角度微調整機構および格子移動機構を回動させる必要がなくなるため、装置構成が複雑化することを抑制することができる。 In the structure in which the grating rotating mechanism includes a grating holding part and a rotating part, it is preferably provided separately from the grating rotating mechanism and is used to adjust the angular deviation of the plurality of gratings in the rotating direction around the X-ray irradiation axis. A grating angle fine adjustment mechanism for fine adjustment is further provided, and the grating rotation mechanism is configured to be held on the grating moving mechanism via the grating angle fine adjustment mechanism . With this configuration, even when the grating is rotated by the grating rotating mechanism, the position of the grating can be adjusted and the grating can be moved without rotating the grating angle fine adjustment mechanism and the grating moving mechanism. As a result, it is not necessary to rotate the grating angle fine adjustment mechanism and the grating moving mechanism with the rotation of the grating.

上記格子角度微調整機構備える構成において、好ましくは、格子回動機構によって複数の格子を回転させた後に生じるモアレ縞に基づいて、格子角度微調整機構による格子の調整量を算出する制御部をさらに備える。このように構成すれば、格子を回動させることによって、複数の格子の格子間における相対位置にずれが生じた場合でも、モアレ縞に基づいて格子の調整量を算出すことが可能となるので、容易に格子の位置調整を行うことができる。 In the configuration including the grating angle fine adjustment mechanism , preferably, the control unit further includes a control unit that calculates the adjustment amount of the grating by the grating angle fine adjustment mechanism based on moire fringes generated after the plurality of gratings are rotated by the grating rotation mechanism. Prepare. With this configuration, even if the relative positions of the plurality of gratings are displaced by rotating the gratings, it is possible to calculate the adjustment amount of the gratings based on the moire fringes. , the position of the grid can be easily adjusted.

上記第1の局面におけるX線イメージング装置において、好ましくは、格子回動機構によって回動させた複数の格子の角度情報を記憶する格子角度情報記憶部をさらに備える。このように構成すれば、画像解析時において、散乱成分の方向を容易に把握することができる。 The X-ray imaging apparatus according to the first aspect preferably further includes a grating angle information storage section that stores angle information of the plurality of gratings rotated by the grating rotating mechanism. With this configuration, it is possible to easily grasp the direction of the scattering component at the time of image analysis.

上記第1の局面におけるX線イメージング装置において、好ましくは、X線源と検出器と複数の格子とによって構成される撮像系と被写体とを相対回転させる回転機構をさらに備え、画像処理部は、被写体と撮像系とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像から、3次元暗視野像を生成するように構成されている。ここで、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸の方向と格子の向きとによっても強調されるX線の散乱方向が異なるため、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸の方向を変更したい場合がある。また、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸に対する被写体の向きを変更したい場合もある。上記のように構成すれば、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸の方向を変更することなく、格子に対する被写体の向きを変更して撮像した3次元暗視野像を生成することができる。また、被写体の向きを変更することなく格子に対する被写体の向きを変更して撮像した3次元暗視野像を生成することができる。その結果、被写体と撮像系との相対回転を行う際の回転軸の方向を変更するための機構および被写体の向きを変更するための機構を組み合わせる必要がなくなるため、装置構成が複雑化することを抑制することができる。 The X-ray imaging apparatus according to the first aspect preferably further comprises a rotation mechanism for relatively rotating an imaging system configured by an X-ray source, a detector, and a plurality of gratings and a subject, wherein the image processing unit comprises: A three-dimensional dark field image is generated from a plurality of dark field images captured at a plurality of rotation angles while the subject and the imaging system are relatively rotated. Here, since the direction of X-ray scattering that is emphasized also differs depending on the direction of the rotation axis and the orientation of the grating when relative rotation is performed between the subject and the imaging system, Sometimes you want to change the direction of the axis of rotation. In addition, there are cases where it is desired to change the orientation of the subject with respect to the rotation axis when performing relative rotation between the subject and the imaging system. With the above configuration, a three-dimensional dark-field image captured by changing the orientation of the subject with respect to the grid can be generated without changing the direction of the rotation axis when performing relative rotation between the subject and the imaging system. can be done. In addition, it is possible to generate a three-dimensional dark field image captured by changing the orientation of the subject with respect to the grid without changing the orientation of the subject. As a result, there is no need to combine a mechanism for changing the direction of the rotation axis and a mechanism for changing the orientation of the subject when relative rotation is performed between the subject and the imaging system, thereby avoiding complication of the apparatus configuration. can be suppressed.

この発明の第の局面におけるX線イメージング装置は、X線源と、X線源から照射されるX線により、自己像を形成するための第1格子と、第1格子の自己像と干渉させるための第2格子とを含む複数の格子と、X線源から照射されたX線を検出する検出器と、X線の光軸方向と直交する面内において、複数の格子をそれぞれ回動させる格子回動機構と、記検出器により検出されたX線の強度分布から、少なくとも暗視野像を生成する画像処理部とを備え、画像処理部は、光軸方向と直交する面内において、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像を生成するように構成され、画像処理部は、光軸方向と直交する面内において、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像を合成して、被写体によるX線の散乱の強度を表す全散乱像を生成するように構成され、画像処理部は、複数の格子の角度が異なる複数の暗視野像を用いて、被写体によるX線の散乱の指向性を表す散乱指向像と、被写体によるX線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像とのうち、少なくともどちらか一方をさらに生成するように構成されている。ここで、暗視野像は、被写体におけるX線の散乱に基づいて画像化しているため、格子の向きに応じて感度が異なる(一部の散乱線を画像化できない)。上記のように構成すれば、複数の方向にX線を散乱させた複数の暗視野像を合成して生成された全散乱像により、X線の散乱の感度の差異を補った全方向の散乱像を得ることができる。また、被写体の向きを変更せずに撮像することが可能となるので、被写体の位置合わせを行うことなく全散乱像を生成することができる。その結果、全散乱像を容易に、かつ、正確に生成することができる。また、散乱指向像を生成することにより、被写体によるX線の散乱を把握することができる。また、指向性強弱像を生成することにより、被写体によるX線の散乱の指向性の強弱を把握することができる。これらの結果、被写体内において散乱の指向性がそれぞれ異なる複数の内部構造の分布や被写体内に生じた欠陥の分布などをより詳細に把握することができる。 An X-ray imaging apparatus according to a second aspect of the present invention comprises an X-ray source, a first grating for forming a self-image by X-rays emitted from the X-ray source, and interference with the self-image of the first grating. a detector for detecting X-rays emitted from an X-ray source; and a plurality of gratings that rotate in a plane perpendicular to the optical axis direction of the X-rays. and an image processing unit that generates at least a dark field image from the X-ray intensity distribution detected by the detector. The image processing unit is configured to generate a dark field image captured by arranging the gratings at a plurality of angles, and the image processing unit is configured to arrange the gratings at a plurality of angles in a plane orthogonal to the optical axis direction. The image processing unit is configured to synthesize a plurality of dark-field images to generate a total scattering image representing the intensity of scattering of X-rays by the subject, and the image processing unit uses the plurality of dark-field images in which the angles of the gratings are different. and at least one of a scattering directivity image representing the directivity of X-ray scattering by the subject and a directivity intensity image representing the intensity of the directivity of X-ray scattering by the subject. It is Here, since the dark-field image is imaged based on the scattering of X-rays in the subject, the sensitivity differs according to the orientation of the grating (some scattered rays cannot be imaged). With the above configuration, the omnidirectional scattering image that compensates for the difference in X-ray scattering sensitivity is generated by synthesizing a plurality of dark field images in which X-rays are scattered in a plurality of directions. image can be obtained. In addition, since it is possible to capture an image without changing the direction of the subject, it is possible to generate a total scattering image without adjusting the position of the subject. As a result, a total scattering image can be easily and accurately generated. Also , by generating a scattering directivity image, it is possible to grasp the scattering of X-rays by the object. In addition, by generating a directivity intensity image, it is possible to grasp the intensity of the directivity of X-ray scattering by the object. As a result, it is possible to grasp in more detail the distribution of a plurality of internal structures with different scattering directivities within the subject, the distribution of defects occurring within the subject, and the like.

画像処理部が散乱指向像を生成する構成において、好ましくは、画像処理部は、X線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させた散乱指向像を生成するように構成されている。このように構成すれば、散乱指向像においてX線の散乱の指向性と色彩とが関連付けられているので、たとえば、指向性の違いを画素値の差(画像の明暗)によって表示させた散乱指向像と比較して、X線の散乱の指向性を容易に把握することができる。 In the configuration in which the image processing unit generates the scattering directivity image, the image processing unit is preferably configured to generate the scattering directivity image in which the X-ray scattering directivity and the color are associated and displayed. . With this configuration, since the X-ray scattering directivity and the color are associated with each other in the scattering directivity image, for example, a scattering directivity in which the difference in directivity is displayed by the difference in pixel values (brightness and darkness of the image). Directivity of X-ray scattering can be easily grasped by comparison with the image.

上記第1および第2の局面におけるX線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、複数の暗視野像を合成して生成した画像から、被写体の特徴量を取得するように構成されている。このように構成すれば、位置合わせ不要で正確に合成できるので、容易に、かつ、高精度に特徴量を取得することができる。 In the X-ray imaging apparatus according to the first and second aspects, the image processing unit is preferably configured to acquire the feature amount of the subject from an image generated by synthesizing a plurality of dark field images. . With this configuration, accurate synthesis can be performed without the need for alignment, so feature amounts can be obtained easily and with high accuracy.

上記第1および第2の局面におけるX線イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、被写体の特徴量として、被写体内において指向性のある内部構造に関する情報を取得するように構成されており、被写体内において指向性のある内部構造に関する情報は、少なくとも指向性のある内部構造の長さと、指向性のある内部構造の幅とを含む。このように構成すれば、たとえば、炭素繊維強化プラスチックの内部構造などの指向性のある内部構造の形状をより詳細に把握することができる。 In the X-ray imaging apparatus according to the first and second aspects, preferably, the image processing unit is configured to acquire information about an internal structure having directivity within the subject as the feature amount of the subject, The information about the directional internal structure in the object includes at least the directional internal structure length and the directional internal structure width. By configuring in this way, for example, the shape of the directional internal structure such as the internal structure of carbon fiber reinforced plastic can be grasped in more detail.

上記第1および第2の局面におけるX線イメージング装置において、好ましくは、複数の格子は、X線源と第1格子との間に配置された第3格子をさらに含んでいる。このように構成すれば、第3格子によってX線源から照射されるX線の可干渉性を高めることができる。その結果、X線源の焦点サイズに依存することなく第1格子の自己像を形成させることが可能となるので、X線源の選択の自由度を向上させることができる。 In the X-ray imaging apparatus according to the first and second aspects, preferably the plurality of gratings further includes a third grating arranged between the X-ray source and the first grating. With this configuration, the coherence of X-rays emitted from the X-ray source can be enhanced by the third grating. As a result, it is possible to form a self-image of the first grating without depending on the focal size of the X-ray source, thereby improving the degree of freedom in selecting the X-ray source.

この場合、好ましくは、複数の格子は、複数の格子のいずれか1つの格子間における相対位置が調整されることにより、第2格子および第3格子が、第1格子を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置されるように構成されている。このように構成すれば、第1格子、第2格子、および第3格子のうちのいずれか1つの位置を、第1格子を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置することにより、複数の格子の位置調整を行うことが可能となるので、複数の格子の格子間における相対位置を容易に調整することができる In this case, preferably, the plurality of gratings are adjusted in relative position between any one of the plurality of gratings so that the second grating and the third grating are relative and symmetrical with respect to the first grating. It is configured to be arranged in an appropriate relative position. With this configuration, any one of the first grid, the second grid, and the third grid is arranged at a relative and symmetrical relative position with respect to the first grid, whereby a plurality of Since it is possible to adjust the positions of the grids, it is possible to easily adjust the relative positions between the grids of the plurality of grids .

本発明によれば、上記のように、格子に対する被写体の向きを変更することなく、被写体の内部構造を画像化することが可能であるとともに、各画像における被写体の向きを合わせる必要のないX線イメージング装置を提供することができる。 According to the present invention, as described above, it is possible to image the internal structure of a subject without changing the orientation of the subject with respect to the grid, and at the same time, X-ray imaging is possible without the need to match the orientation of the subject in each image. An imaging device can be provided.

第1実施形態によるX線イメージング装置をX方向から見た模式図である。1 is a schematic diagram of the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment viewed from the X direction; FIG. 第1実施形態によるX線イメージング装置における、格子回動機構を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a grating rotation mechanism in the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment; 格子回動機構によって格子の向きを横向きに配置した模式図(A)、斜めに配置した模式図(B)および縦向きに配置した模式図(C)である。It is the schematic diagram (A) which has arrange|positioned the direction of the grating|lattice horizontally by a grating|lattice rotation mechanism, the schematic diagram (B) which has arrange|positioned it diagonally, and the schematic diagram (C) which has arrange|positioned vertically. 第1実施形態によるX線イメージング装置における格子位置調整機構および格子移動機構を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a grating position adjusting mechanism and a grating moving mechanism in the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment; 第1実施形態によるX線イメージング装置おける格子位置調整機構による格子の位置調整を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the position adjustment of the grating by the grating position adjustment mechanism in the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment; 第1実施形態によるX線イメージング装置における格子移動機構による格子の移動方向を説明するための模式図(A)~(C)である。4A to 4C are schematic diagrams for explaining the moving direction of the grating by the grating moving mechanism in the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment; FIG. 第1実施形態によるX線イメージング装置による撮像方法を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining an imaging method by the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment; 第1実施形態によるX線イメージング装置によって撮像される格子を横向きに配置して撮像された暗視野像の模式図(A)、および格子を縦向きに配置して撮像された暗視野像の模式図(B)である。Schematic diagram (A) of a dark-field image captured by arranging the grating horizontally and imaged by the X-ray imaging apparatus according to the first embodiment, and a schematic diagram of a dark-field image captured by arranging the grating vertically. It is a figure (B). 第2実施形態によるX線イメージング装置による撮像方法を説明するためのフローチャートである。8 is a flowchart for explaining an imaging method by the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment; 第2実施形態によるX線イメージング装置によって撮像される格子を横向きに配置して撮像された暗視野像の模式図(A)、格子を縦向きに配置して撮像された暗視野像の模式図(B)およびそれらを合成した暗視野像(C)である。Schematic diagram (A) of a dark-field image captured by the X-ray imaging apparatus according to the second embodiment with the gratings arranged horizontally, and a schematic diagram of a dark-field image captured with the gratings arranged vertically. (B) and a dark-field image (C) obtained by synthesizing them. 第3実施形態によるX線イメージング装置による撮像方法を説明するためのフローチャートである。10 is a flow chart for explaining an imaging method by the X-ray imaging apparatus according to the third embodiment; 第3実施形態による格子の向きを変更して撮像された暗視野像の模式図(A)~(D)である。7A to 7D are schematic diagrams (A) to (D) of dark-field images captured by changing the orientation of the grating according to the third embodiment. 第3実施形態による画像処理部が生成する散乱指向像の模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a scattering directivity image generated by an image processing unit according to the third embodiment; 第3実施形態による画像処理部が生成する指向性強弱像の模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of a directional strong/weak image generated by an image processing unit according to the third embodiment; 第4実施形態によるX線イメージング装置の格子回動機構をZ1方向から見た模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of the grating rotation mechanism of the X-ray imaging apparatus according to the fourth embodiment, viewed from the Z1 direction; 第4実施形態によるX線イメージング装置の格子回動機構をZ2方向から見た模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of the grating rotation mechanism of the X-ray imaging apparatus according to the fourth embodiment, viewed from the Z2 direction; 第5実施形態によるX線イメージング装置をX方向から見た模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of the X-ray imaging apparatus according to the fifth embodiment as seen from the X direction; 第5実施形態によるX線イメージング装置による撮像方法を説明するためのフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart for explaining an imaging method by the X-ray imaging apparatus according to the fifth embodiment; FIG. 第1実施形態の第1変形例によるX線イメージング装置をX方向から見た模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an X-ray imaging apparatus according to a first modified example of the first embodiment, viewed from the X direction;

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。 Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1~図8を参照して、本発明の第1実施形態によるX線イメージング装置100の構成、およびX線イメージング装置100が暗視野像13を生成する方法について説明する。
[First embodiment]
A configuration of an X-ray imaging apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention and a method for generating a dark field image 13 by the X-ray imaging apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG.

(X線イメージング装置の構成)
まず、図1を参照して、第1実施形態によるX線イメージング装置100の構成について説明する。
(Configuration of X-ray imaging device)
First, the configuration of an X-ray imaging apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

図1に示すように、X線イメージング装置100は、被写体Tを通過したX線の散乱を利用して、被写体Tの内部を画像化する装置である。また、X線イメージング装置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線イメージング装置100は、たとえば、非破壊検査用途では、物体としての被写体Tの内部の画像化に用いることが可能である。 As shown in FIG. 1, the X-ray imaging apparatus 100 is an apparatus that images the inside of a subject T using scattering of X-rays that have passed through the subject T. As shown in FIG. Also, the X-ray imaging apparatus 100 is an apparatus that images the inside of the subject T using the Talbot effect. The X-ray imaging apparatus 100 can be used, for example, for imaging the inside of a subject T as an object in nondestructive inspection applications.

被写体Tは、指向性のある内部構造を含む。被写体Tは、たとえば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)である。なお、指向性のある内部構造とは、内部構造のそれぞれにおいて、X線を散乱させる方向に特徴がある内部構造のことである。すなわち、指向性のある内部構造とは、所定の方向にX線を散乱させる内部構造のことである。 The subject T includes directional internal structures. Subject T is, for example, carbon fiber reinforced plastic (CFRP). In addition, the internal structure with directivity means an internal structure having a characteristic in the direction in which X-rays are scattered in each internal structure. That is, the directional internal structure is an internal structure that scatters X-rays in a predetermined direction.

図1は、X線イメージング装置100をX方向から見た図である。図1に示すように、X線イメージング装置100は、X線源1と、第1格子2と、第2格子3と、検出器4と、画像処理部5と、制御部6と、格子回動機構7と、格子移動機構8と、格子位置調整機構9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2に向かう方向をZ2方向、その逆方向の方向をZ1方向とする。また、Z方向と直交する面内の左右方向をX方向とし、図1の紙面の奥に向かう方向をX2方向、図1の紙面の手前側に向かう方向をX1方向とする。また、Z方向と直交する面内の上下方向をY方向とし、上方向をY1方向、下方向をY2方向とする。また、Z方向は、特許請求の範囲の「X線の光軸方向」の一例である。また、格子位置調整機構9は、特許請求の範囲の「格子角度微調整機構」の一例である。 FIG. 1 is a diagram of the X-ray imaging apparatus 100 viewed from the X direction. As shown in FIG. 1, the X-ray imaging apparatus 100 includes an X-ray source 1, a first grating 2, a second grating 3, a detector 4, an image processing unit 5, a control unit 6, a grating circuit. A driving mechanism 7 , a grid moving mechanism 8 , and a grid position adjusting mechanism 9 are provided. In this specification, the direction from the X-ray source 1 to the first grating 2 is the Z2 direction, and the opposite direction is the Z1 direction. Further, the horizontal direction in a plane perpendicular to the Z direction is defined as the X direction, the direction toward the back of the paper surface of FIG. 1 is the X2 direction, and the direction toward the front side of the paper surface of FIG. 1 is the X1 direction. The vertical direction in a plane perpendicular to the Z direction is the Y direction, the upward direction is the Y1 direction, and the downward direction is the Y2 direction. Also, the Z direction is an example of the "X-ray optical axis direction" in the scope of claims. Moreover, the lattice position adjusting mechanism 9 is an example of the "lattice angle fine adjusting mechanism" 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。X線源1は、発生させたX線をZ2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 generates X-rays by applying a high voltage. The X-ray source 1 is configured to irradiate the generated X-rays in the Z2 direction.

第1格子2は、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、Y方向に所定の周期(ピッチ)d1で配列されている。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2は、いわゆる位相格子である。 The first grating 2 has a plurality of slits 2a and X-ray phase changing portions 2b. The slits 2a and the X-ray phase changing portions 2b are arranged at a predetermined period (pitch) d1 in the Y direction. Each slit 2a and X-ray phase changing portion 2b are formed to extend linearly. Moreover, each slit 2a and the X-ray phase change portion 2b are formed so as to extend in parallel. The first grating 2 is a so-called phase grating.

第1格子2は、X線源1と、第2格子3との間に配置されており、X線源1からX線が照射される。第1格子2は、タルボ効果により、第1格子2の自己像12(図6参照)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12)が形成される。これをタルボ効果という。 The first grating 2 is arranged between the X-ray source 1 and the second grating 3 and is irradiated with X-rays from the X-ray source 1 . The first grating 2 is provided for forming a self-image 12 (see FIG. 6) of the first grating 2 by the Talbot effect. When coherent X-rays pass through a slit-formed grating, an image of the grating (self-image 12) is formed at a predetermined distance (Talbot distance) from the grating. This is called the Talbot effect.

第2格子3は、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、Y方向に所定の周期(ピッチ)d2で配列されている。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3は、いわゆる、吸収格子である。第1格子2、第2格子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。また、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 grating 3 has a plurality of X-ray transmitting portions 3a and X-ray absorbing portions 3b. The X-ray transmitting portions 3a and the X-ray absorbing portions 3b are arranged at a predetermined period (pitch) d2 in the Y direction. Each X-ray transmitting portion 3a and each X-ray absorbing portion 3b are formed to extend linearly. Each X-ray transmitting portion 3a and each X-ray absorbing portion 3b are formed so as to extend in parallel. The second grating 3 is a so-called absorption grating. Although the first grating 2 and the second grating 3 are gratings having different roles, the slits 2a and the X-ray transmitting portion 3a respectively transmit X-rays. Also, the X-ray absorbing portion 3b shields X-rays. Also, the X-ray phase changing portion 2b changes the phase of X-rays due to the difference in refractive index from that of the slit 2a.

第2格子3は、第1格子2と検出器4との間に配置されており、第1格子2を通過したX線が照射される。また、第2格子3は、第1格子2から所定のタルボ距離だけ離れた位置に配置される。第2格子3は、第1格子2の自己像12と干渉して、検出器4の検出表面上にモアレ縞11(図5参照)を形成する。 The second grating 3 is arranged between the first grating 2 and the detector 4 and is irradiated with X-rays passing through the first grating 2 . Also, the second grating 3 is arranged at a position separated from the first grating 2 by a predetermined Talbot distance. The second grating 3 interferes with the self-image 12 of the first grating 2 to form moiré fringes 11 (see FIG. 5) on the detection surface of the detector 4 .

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。検出器4は、たとえば、FPD(Flat Panel Detector)である。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、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 detector 4 is configured to detect X-rays, convert the detected X-rays into electrical signals, and read the converted electrical signals as image signals. Detector 4 is, for example, an FPD (Flat Panel Detector). The detector 4 is composed of a plurality of conversion elements (not shown) and pixel electrodes (not shown) arranged on the plurality of conversion elements. A plurality of conversion elements and pixel electrodes are arranged in an array in the X and Y directions with a predetermined period (pixel pitch). Further, the detector 4 is configured to output the acquired image signal to the image processing section 5 .

画像処理部5は、検出器4から出力された画像信号に基づいて、暗視野像13(図8参照)を生成するように構成されている。画像処理部5は、たとえば、GPU(Graphics Processing Unit)や画像処理用に構成されたFPGA(Field-Programmable Gate Array)などのプロセッサを含む。 The image processing section 5 is configured to generate a dark field image 13 (see FIG. 8) based on the image signal output from the detector 4 . The image processing unit 5 includes a processor such as a GPU (Graphics Processing Unit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array) configured for image processing.

制御部6は、格子回動機構7を介して、格子を回動させることにより、格子の被写体Tに対する向きを変更するように構成されている。また、制御部6は、格子移動機構8を介して、第1格子2を格子面内において縦方向(Y方向)または横方向(X方向)に移動可能に構成されている。また、制御部6は、格子の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更するように構成されている。また、制御部6は、格子回動機構7によって回動させた複数の格子の角度情報を記憶する格子角度情報記憶部10を含む。制御部6は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを含む。 The control unit 6 is configured to change the orientation of the grid with respect to the subject T by rotating the grid via the grid rotating mechanism 7 . Further, the control unit 6 is configured to be able to move the first grating 2 in the vertical direction (Y direction) or the horizontal direction (X direction) within the grating plane via the grating moving mechanism 8 . Further, the control unit 6 is configured to change the direction in which the grid is moved according to the direction in which the grid is arranged. The control unit 6 also includes a lattice angle information storage unit 10 that stores angle information of a plurality of lattices rotated by the lattice rotation mechanism 7 . Control unit 6 includes, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit).

格子回動機構7は、制御部6からの信号に基づいて、第1格子2および第2格子3を回動させるように構成されている。具体的には、格子回動機構7は、第1格子2および第2格子3にそれぞれ設けられている。格子回動機構7は、光軸方向(Z方向)と直交する面内において、縦方向(Y方向)、横方向(X方向)および斜め方向のうち、少なくともいずれか2方向に複数の格子を配置するように構成されている。また、格子回動機構7は、格子を回動させることにより、格子の被写体Tに対する向きを変更するように構成されている。格子回動機構7が格子を回動させる詳細な構成については後述する。なお、縦方向とは、X線の光軸方向(Z方向)と直交する水平方向(X方向)を基準とした場合、格子を配置する向きが略90度のことである。また、横方向とは、X線の光軸方向(Z方向)と直交する水平方向(X方向)を基準とした場合、格子を配置する向きが略0度のことである。また、斜め方向とは、格子を配置する向きが略プラスマイナス45度のことである。なお、それぞれの方向は、所定角度の範囲のずれを許容するものとする。所定角度の範囲のずれは、たとえば、プラスマイナス15度であってもよいし、プラスマイナス5度であってもよい。典型的には、縦方向(Y方向)が鉛直方向であり、横方向(X方向)が水平方向である。 The grid rotating mechanism 7 is configured to rotate the first grid 2 and the second grid 3 based on a signal from the control section 6 . Specifically, the grid rotation mechanism 7 is provided on each of the first grid 2 and the second grid 3 . The grating rotation mechanism 7 rotates a plurality of gratings in at least two of the vertical direction (Y direction), horizontal direction (X direction), and oblique directions in a plane perpendicular to the optical axis direction (Z direction). configured to be placed. Further, the grid rotation mechanism 7 is configured to change the orientation of the grid with respect to the subject T by rotating the grid. A detailed configuration for rotating the grid by the grid rotating mechanism 7 will be described later. Note that the vertical direction means that the direction in which the gratings are arranged is approximately 90 degrees with respect to the horizontal direction (X direction) orthogonal to the optical axis direction (Z direction) of X-rays. Further, the horizontal direction means that the direction in which the gratings are arranged is approximately 0 degrees when the horizontal direction (X direction) orthogonal to the optical axis direction (Z direction) of X-rays is used as a reference. Further, the oblique direction means that the direction in which the grids are arranged is approximately plus or minus 45 degrees. It should be noted that each direction allows a deviation within a range of a predetermined angle. The deviation within the predetermined angle range may be plus or minus 15 degrees or plus or minus 5 degrees, for example. Typically, the vertical direction (Y direction) is the vertical direction and the horizontal direction (X direction) is the horizontal direction.

格子移動機構8は、制御部6からの信号に基づいて、第1格子2を縦方向(Y方向)または横方向(X方向)に移動可能に構成されている。格子移動機構8が格子を移動させる詳細な構成については後述する。また、格子移動機構8は、格子位置調整機構9を介して格子回動機構7を保持している。 The grating moving mechanism 8 is configured to be able to move the first grating 2 in the vertical direction (Y direction) or the horizontal direction (X direction) based on a signal from the control unit 6 . A detailed configuration for moving the grid by the grid moving mechanism 8 will be described later. Further, the grid moving mechanism 8 holds the grid rotating mechanism 7 via the grid position adjusting mechanism 9 .

格子位置調整機構9は、制御部6からの信号に基づいて、第1格子2の複数の格子間における相対位置を調整するように構成されている。格子位置調整機構9による複数の格子の格子間における相対位置を調整する詳細な構成については後述する。 The grid position adjustment mechanism 9 is configured to adjust the relative position between the grids of the first grid 2 based on the signal from the control unit 6 . A detailed configuration for adjusting the relative positions between the plurality of grids by the grid position adjustment mechanism 9 will be described later.

格子角度情報記憶部10は、制御部6からの信号に基づいて格子回動機構7によって回動させた複数の格子の格子角度情報を記憶するように構成されている。格子角度情報記憶部10は、たとえば、HDD(ハードディスクドライブ)およびメモリなどにより構成されている。 The lattice angle information storage unit 10 is configured to store lattice angle information of a plurality of lattices rotated by the lattice rotation mechanism 7 based on the signal from the control unit 6 . The lattice angle information storage unit 10 is composed of, for example, an HDD (Hard Disk Drive) and a memory.

第1実施形態では、画像処理部5は、光軸方向(Z方向)と直交する面内(XY面内)において、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像13を生成するように構成されている。具体的には、画像処理部5は、制御部6によって格子移動機構8を介して第1格子2を並進移動させながら撮像された暗視野像13(図8参照)を生成する。ここで、暗視野像とは、被写体Tの内部にある内部構造によるX線の屈折によって生じるコントラストを画像化したものである。また、第1実施形態では、画像処理部5は、制御部6によって格子回動機構7を介して第1格子2および第2格子3をそれぞれ回動されることにより、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像13を生成するように構成されている。 In the first embodiment, the image processing unit 5 generates a dark-field image 13 captured by arranging gratings at a plurality of angles in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction). is configured as Specifically, the image processing unit 5 generates a dark field image 13 (see FIG. 8) captured while the first grating 2 is translated by the control unit 6 via the grating moving mechanism 8 . Here, the dark field image is an image of the contrast generated by the refraction of X-rays by the internal structure inside the subject T. As shown in FIG. Further, in the first embodiment, the image processing unit 5 rotates the first grating 2 and the second grating 3 through the grating rotation mechanism 7 by the control unit 6, thereby rotating the gratings at a plurality of angles. It is configured to generate a plurality of arranged and captured dark field images 13 .

(格子回動機構)
次に、図2を参照して、第1実施形態によるX線イメージング装置100における格子回動機構7の構成について説明する。
(Lattice rotation mechanism)
Next, the configuration of the grating rotation mechanism 7 in the X-ray imaging apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

図2に示すように、格子回動機構7は、格子を保持する格子保持部70と、格子保持部70を回動させる回動部71と、筐体72とを含む。格子保持部70は、筐体72内において、回動可能に支持されている。また、格子保持部70は、格子と接触した状態で格子を内部に保持するように構成されている。また、格子保持部70は、円盤状に形成されている。また、格子保持部70は、外周面が歯車状に形成されている。図2に示す例では、便上、格子の向きがわかるように格子(格子パターン)を大きく図示しているが、実際には各格子の格子パターンは非常に細かく、肉眼で格子の向きを判別することは難しい。そこで、第1実施形態では、格子保持部70は、格子の回動をユーザが確認できるようにするために、第1マーカ73a、第2マーカ73bおよび第3マーカ73cが設けられている。なお、図2に示すように、第1マーカ73a、第2マーカ73bおよび第3マーカ73cは、互いに識別可能に構成されている。なお、格子パターンとは、スリット2a、X線位相変化部2b、X線透過部3a、X線吸収部3bなどのことである。 As shown in FIG. 2 , the grid rotating mechanism 7 includes a grid holding portion 70 that holds the grid, a rotating portion 71 that rotates the grid holding portion 70 , and a housing 72 . The lattice holder 70 is rotatably supported within the housing 72 . Further, the grid holding part 70 is configured to hold the grid inside while in contact with the grid. Moreover, the grating|lattice holding|maintenance part 70 is formed in disk shape. Further, the grid holding portion 70 has a gear-shaped outer peripheral surface. In the example shown in FIG. 2, the lattices (lattice patterns) are shown large for the sake of convenience so that the orientation of the lattices can be seen. difficult to determine. Therefore, in the first embodiment, the grid holder 70 is provided with the first marker 73a, the second marker 73b and the third marker 73c so that the user can check the rotation of the grid. In addition, as shown in FIG. 2, the first marker 73a, the second marker 73b and the third marker 73c are configured to be mutually identifiable. The lattice pattern is the slit 2a, the X-ray phase changing portion 2b, the X-ray transmitting portion 3a, the X-ray absorbing portion 3b, and the like.

回動部71は、動力部(図示せず)と回転部71aとを含む。動力部は、モータ、エンコーダーなどを含む。回転部71aは、円盤状に形成されている。また、回転部71aは、外周面が歯車状に形成されている。また、回転部71aは、動力部によって回転されるように構成されている。格子保持部70と回動部71(回転部71a)とは、互いに係合する(歯車同士がかみ合う)ように形成されており、回動部71(回転部71a)が回動することにより、格子保持部70が回動するように形成されている。したがって、格子回動機構7は、制御部6からの信号に基づいて回動部71が回動され、回動部71の回動によって格子保持部70が回動されることにより、格子を回動させるように構成されている。なお、回動部71の可動範囲は、どのような範囲でもよい。たとえば、略0度から略360度の範囲で回転するように構成されていてもよく、略0度から略180度の範囲で回動するように構成されていてもよい。また、略マイナス90度から略90度の範囲で回動するように構成されていてもよい。第1実施形態では、回動部71は、略0度から略90度の範囲で可動するように構成されている。また、回動部71に含まれるエンコーダーなどにより、回動部71の回動角度θ(図6参照)が格子角度情報記憶部10に記憶される。すなわち、格子回動機構7によって各格子が回動された角度θが格子角度情報記憶部10に記憶される。 Rotating portion 71 includes a power portion (not shown) and a rotating portion 71a. The power unit includes motors, encoders, and the like. The rotating portion 71a is formed in a disc shape. Further, the rotating portion 71a has a gear-shaped outer peripheral surface. Further, the rotating portion 71a is configured to be rotated by the power portion. The grating holding portion 70 and the rotating portion 71 (rotating portion 71a) are formed so as to be engaged with each other (the gears are engaged with each other). The lattice holding part 70 is formed so as to rotate. Therefore, in the lattice rotation mechanism 7, the rotation portion 71 is rotated based on a signal from the control portion 6, and the rotation of the rotation portion 71 rotates the lattice holding portion 70, thereby rotating the lattice. configured to move. Note that the movable range of the rotating portion 71 may be any range. For example, it may be configured to rotate within a range of approximately 0 degrees to approximately 360 degrees, or may be configured to rotate within a range of approximately 0 degrees to approximately 180 degrees. Further, it may be configured to rotate within a range of approximately minus 90 degrees to approximately 90 degrees. In the first embodiment, the rotating portion 71 is configured to be movable within a range of approximately 0 degrees to approximately 90 degrees. Also, the rotation angle θ (see FIG. 6) of the rotation portion 71 is stored in the lattice angle information storage portion 10 by an encoder or the like included in the rotation portion 71 . That is, the angle θ at which each grid is rotated by the grid rotating mechanism 7 is stored in the grid angle information storage unit 10 .

図3は、格子回動機構7による格子の回動を示す模式図(A)~(C)である。図3(A)は、格子を横向き(X方向)に向けて配置した際の模式図である。図3(B)は、格子を斜めに向けて配置した際の模式図である。図3(C)は、格子を縦向き(Y方向)に向けて配置した際の模式図である。第1実施形態では、制御部6は、格子回動機構7を介して各格子を回動させることにより、図3(A)~図3(C)に示すような向きに格子を配置することができる。格子回動機構7は、各格子の回動角度θが略同一になるように構成されている。第1実施形態では、X線イメージング装置100は、格子を縦向き(Y方向)に向けた配置、および横向き(X方向)に向けた配置で被写体Tを撮像するように構成されている。なお、格子の向きとは、格子パターンの延びる方向である。 3A to 3C are schematic diagrams showing the rotation of the lattice by the lattice rotation mechanism 7. FIG. FIG. 3A is a schematic diagram when the lattice is arranged in the horizontal direction (X direction). FIG. 3(B) is a schematic diagram when the grid is arranged obliquely. FIG. 3(C) is a schematic diagram when the grid is arranged in the vertical direction (Y direction). In the first embodiment, the control unit 6 rotates each grid via the grid rotation mechanism 7, thereby arranging the grids in the directions shown in FIGS. can be done. The grating turning mechanism 7 is configured so that the turning angles θ of the respective gratings are substantially the same. In the first embodiment, the X-ray imaging apparatus 100 is configured to capture an image of the subject T with the grid facing vertically (Y direction) and horizontally (X direction). Note that the orientation of the lattice is the direction in which the lattice pattern extends.

(格子移動機構および格子位置調整機構)
図4に示すように、格子移動機構8は、光軸方向(Z方向)に直交する面内(XY面内)において、格子を縦方向(Y方向)または横方向(X方向)に移動可能に構成されている。具体的には、図4に示すように、格子移動機構8は、X方向直動機構80と、Y方向直動機構81とを含む。X方向直動機構80は、X方向に並進移動可能に構成されている。X方向直動機構80は、たとえば、ステッピングモータなどを含む。Y方向直動機構81は、Y方向に並進移動可能に構成されている。Y方向直動機構81は、たとえば、ステッピングモータなどを含む。格子移動機構8は、X方向直動機構80の動作により、格子位置調整機構9を介して格子回動機構7をX方向に並進させるように構成されている。また、格子移動機構8は、Y方向直動機構81の動作により、格子位置調整機構9を介して格子回動機構7をY方向に並進させるように構成されている。すなわち、格子移動機構8は、格子回動機構7とともに、第1格子2を移動させるように構成されている。
(Grid moving mechanism and grid position adjusting mechanism)
As shown in FIG. 4, the grating moving mechanism 8 can move the grating vertically (Y direction) or horizontally (X direction) in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction). is configured to Specifically, as shown in FIG. 4 , the grating moving mechanism 8 includes an X-direction linear motion mechanism 80 and a Y-direction linear motion mechanism 81 . The X-direction linear motion mechanism 80 is configured to be translatable in the X-direction. X-direction linear motion mechanism 80 includes, for example, a stepping motor. The Y-direction linear motion mechanism 81 is configured to be translatable in the Y-direction. Y-direction direct-acting mechanism 81 includes, for example, a stepping motor. The grating moving mechanism 8 is configured to translate the grating rotating mechanism 7 in the X direction via the grating position adjusting mechanism 9 by the operation of the X-direction translational mechanism 80 . The grating moving mechanism 8 is configured to translate the grating rotating mechanism 7 in the Y direction via the grating position adjusting mechanism 9 by the operation of the Y-direction direct-acting mechanism 81 . That is, the grid moving mechanism 8 is configured to move the first grid 2 together with the grid rotating mechanism 7 .

また、図4に示すように、格子位置調整機構9は、格子移動機構8上に保持されている。格子位置調整機構9は、ステージ支持部90と、駆動部91と、ステージ92とを含む。ステージ支持部90は、ステージ92を下方(Y1方向)から支持している。駆動部91は、ステージ支持部90をX方向に往復移動させるように構成されている。ステージ92は、底部がステージ支持部90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、Z方向の中心軸線周りに回動するように構成されている。各格子を大きく回動させることにより各格子の向きを変更する格子回動機構7とは異なり、格子位置調整機構9は、格子のXY面内における微細な角度のずれを調整する機構である。したがって、格子位置調整機構9は、格子回動機構7と比較した場合、位置精度が高くなるように構成されている。また、格子位置調整機構9は、格子回動機構7と比較した場合、格子の回動量が小さくなるように構成されている。 Moreover, as shown in FIG. 4, the grid position adjusting mechanism 9 is held on the grid moving mechanism 8 . The grating position adjustment mechanism 9 includes a stage support section 90 , a drive section 91 and a stage 92 . The stage support section 90 supports the stage 92 from below (Y1 direction). The drive section 91 is configured to reciprocate the stage support section 90 in the X direction. The stage 92 has a convex curved bottom portion facing the stage support portion 90, and is configured to rotate about a central axis in the Z direction by reciprocating in the X direction. Unlike the lattice rotation mechanism 7 that changes the orientation of each lattice by largely rotating each lattice, the lattice position adjustment mechanism 9 is a mechanism that adjusts minute angular deviations in the XY plane of the lattice. Therefore, the grid position adjusting mechanism 9 is configured to have higher positional accuracy than the grid rotating mechanism 7 . In addition, the grid position adjusting mechanism 9 is configured such that the amount of grid rotation is smaller than that of the grid rotating mechanism 7 .

(格子の位置調整)
次に、図5を参照して、制御部6が第1格子2および第2格子3の位置調整を行う構成について説明する。図5(A)に示す例は、格子回動機構7によって第1格子2および第2格子3を回動させた後の画像の模式図である。格子回動機構7による格子の回動後に、第1格子2および第2格子3の格子間における相対位置がずれる場合がある。第1格子2および第2格子3の格子間における相対位置がずれた場合、被写体Tを配置しないエア撮影の状態でも、図5(A)に示すようにモアレ縞11が生じる。図5(A)に示す例では、周期d3のモアレ縞11が生じている。
(Grid position adjustment)
Next, with reference to FIG. 5, a configuration in which the control unit 6 adjusts the positions of the first grating 2 and the second grating 3 will be described. The example shown in FIG. 5A is a schematic diagram of an image after the first grating 2 and the second grating 3 are rotated by the grating rotating mechanism 7. FIG. After the grating rotation mechanism 7 rotates the gratings, the relative positions of the first grating 2 and the second grating 3 may shift. When the relative positions of the first grating 2 and the second grating 3 are displaced, moire fringes 11 are generated as shown in FIG. In the example shown in FIG. 5A, moire fringes 11 with a period of d3 are generated.

第1実施形態では、制御部6は、格子回動機構7によって第1格子2および第2格子3を回動させた後に生じるモアレ縞11に基づいて、格子位置調整機構9による格子の調整量gaを算出するように構成されている。具体的には、制御部6は、以下に示す式(1)により、格子の調整量gaを算出する。

Figure 0007110697000001
ここで、gaは格子の調整量である。また、d2は、第2格子3の格子ピッチである。また、d3はモアレ縞11のピッチである。また、sは検出器4の画素サイズである。 In the first embodiment, the controller 6 controls the adjustment amount of the grid by the grid position adjustment mechanism 9 based on the moire fringes 11 generated after the grid rotation mechanism 7 rotates the first grid 2 and the second grid 3. It is configured to calculate ga. Specifically, the control unit 6 calculates the grid adjustment amount ga by the following equation (1).
Figure 0007110697000001
where ga is the adjustment amount of the grid. Also, d2 is the grating pitch of the second grating 3 . Also, d3 is the pitch of the moire fringes 11 . Also, s is the pixel size of the detector 4 .

制御部6は、上記式(1)によって格子の調整量gaを算出し、算出した調整量ga分、格子位置調整機構9によって第1格子2を回動させることにより、第1格子2および第2格子3の格子間における位置調整を行うように構成されている。第1格子2および第2格子3の格子間における位置調整後には、図5(B)に示すようにモアレ縞11は周期が十分大きくなり、場合によっては略消える。 The control unit 6 calculates the adjustment amount ga of the grid using the above equation (1), and rotates the first grid 2 by the grid position adjustment mechanism 9 by the calculated adjustment amount ga. It is configured to perform position adjustment between two gratings 3 . After the positional adjustment between the first grating 2 and the second grating 3, the moire fringes 11 have a sufficiently large period as shown in FIG. 5B, and in some cases substantially disappear.

(格子の並進移動方向の切り替え)
次に、図6を参照して、第1実施形態における制御部6が、格子移動機構8による格子の並進移動の方向を切り替える構成について説明する。第1実施形態では、画像処理部5は縞走査法により、暗視野像13を生成している。縞走査法とは、格子の1周期分以上、格子を並進移動させながら撮像することによって、検出されるX線の検出信号曲線(ステップカーブ)に基づいて画像を生成する手法である。第1実施形態では、格子移動機構8は、第1格子2を第2格子3の1周期(d2)分以上並進移動させるように構成されている。また、格子移動機構8は、第1格子2および第2格子3の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更するように構成されている。格子移動機構8は、第1格子2を第2格子3の1周期(d2)分以上並進移動させる際に、並進移動の距離が小さくなる方向に第1格子2を移動させるように構成されている。
(Switching the direction of translational movement of the lattice)
Next, with reference to FIG. 6, a configuration in which the control unit 6 in the first embodiment switches the direction of translational movement of the grid by the grid moving mechanism 8 will be described. In the first embodiment, the image processing unit 5 generates the dark field image 13 by the fringe scanning method. The fringe scanning method is a method of generating an image based on a detection signal curve (step curve) of detected X-rays by taking an image while translating the grating for one period or more of the grating. In the first embodiment, the grating moving mechanism 8 is configured to translate the first grating 2 by one period (d2) or more of the second grating 3 . Further, the grid moving mechanism 8 is configured to change the direction of moving the grid according to the arrangement direction of the first grid 2 and the second grid 3 . The grating moving mechanism 8 is configured to move the first grating 2 in a direction in which the distance of the translational movement becomes smaller when the first grating 2 is translated by one period (d2) or more of the second grating 3. there is

具体的には、制御部6は、以下の式(2)および式(3)によって算出された並進距離のうち、並進させる距離が小さくなる方向に格子を並進移動させるように構成されている。

Figure 0007110697000002
ここで、swcおよびswsは、格子を並進移動させる際の並進距離である。また、d2は第2格子3のピッチである。また、θはX線の光軸方向(Z方向)に直交する面内(XY面内)における格子の回動角度である。また、nは格子を並進させる回数(ステップ数)である。 Specifically, the control unit 6 is configured to translate the grating in a direction that reduces the translation distance among the translation distances calculated by the following equations (2) and (3).
Figure 0007110697000002
Here, swc and sws are translational distances when the grid is translated. Also, d2 is the pitch of the second grating 3 . θ is the rotation angle of the grating in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis direction (Z direction) of X-rays. Also, n is the number of times (the number of steps) to translate the grid.

上記式(2)で算出される並進移動の並進距離swcは、格子を縦方向(Y方向)に移動させる際の移動距離である。上記式(3)で算出される並進移動の並進距離swsは、格子を横方向(X方向)に移動させる際の移動距離である。制御部6は、横方向(X方向)に並進移動させる際の並進距離swcおよび縦方向(Y方向)に並進移動させる際の並進距離swsを算出し、移動距離が小さくなる方向に格子を並進移動させる。 The translational distance swc of the translational movement calculated by the above formula (2) is the movement distance when moving the grating in the vertical direction (Y direction). The translational distance sws of the translational movement calculated by the above equation (3) is the movement distance when moving the grid in the horizontal direction (X direction). The control unit 6 calculates the translational distance swc for translational movement in the horizontal direction (X direction) and the translational distance sws for translational movement in the vertical direction (Y direction), and translates the grid in the direction in which the movement distance becomes smaller. move.

図6(A)に示す例は、格子が横向き(X方向)に配置されている場合の格子の並進移動を示した模式図である。格子が横向き(X方向)に配置されている場合、制御部6は、格子位置調整機構9を介して第1格子2をY2方向に並進移動させる。 The example shown in FIG. 6A is a schematic diagram showing the translational movement of the grid when the grid is arranged horizontally (in the X direction). When the grid is arranged horizontally (in the X direction), the controller 6 translates the first grid 2 in the Y2 direction via the grid position adjustment mechanism 9 .

図6(B)に示す例は、格子を斜めに配置した場合のステップ方向を示す模式図である。図6(B)は、格子の回動角度θが小さい場合の例である。図6(B)に示す例では、格子の回動角度θは、たとえば30度である。格子の回動角度θが30度の場合、縦方向(Y方向)の並進距離swcは横方向(X方向)の並進距離swsよりも小さくなる。したがって、図6(B)に示す例では、第1格子2を縦方向(Y方向)に並進移動させる。図6(C)に示す例は、格子を斜めに配置した場合のステップ方向を示す模式図である。図6(C)は、格子の回動角度θが大きい場合の例である。図6(C)に示す例では、格子の回動角度θは、たとえば、60度である。格子の回動角度θが60度の場合、横方向(X方向)の並進距離swsは縦方向(Y方向)の並進距離swcよりも小さくなる。したがって、図6(C)に示す例では、第1格子2を横方向(X方向)に並進移動させる。 The example shown in FIG. 6B is a schematic diagram showing the step direction when the gratings are arranged obliquely. FIG. 6B shows an example in which the rotation angle θ of the lattice is small. In the example shown in FIG. 6B, the rotation angle θ of the lattice is 30 degrees, for example. When the rotation angle θ of the lattice is 30 degrees, the translation distance swc in the vertical direction (Y direction) is smaller than the translation distance sws in the horizontal direction (X direction). Therefore, in the example shown in FIG. 6B, the first grating 2 is translated in the vertical direction (Y direction). The example shown in FIG. 6C is a schematic diagram showing the step direction when the gratings are arranged obliquely. FIG. 6C shows an example in which the rotation angle θ of the lattice is large. In the example shown in FIG. 6C, the rotation angle θ of the grating is, for example, 60 degrees. When the rotation angle θ of the lattice is 60 degrees, the translation distance sws in the horizontal direction (X direction) is smaller than the translation distance swc in the vertical direction (Y direction). Therefore, in the example shown in FIG. 6C, the first grating 2 is translated in the lateral direction (X direction).

(被写体の撮像)
次に、図7を参照して、第1実施形態によるX線イメージング装置100による被写体Tを撮像する構成の流れについて説明する。
(Imaging a subject)
Next, with reference to FIG. 7, the flow of the configuration for imaging the subject T by the X-ray imaging apparatus 100 according to the first embodiment will be described.

ステップS1において、制御部6は、格子回動機構7を介して、第1格子2および第2格子3を横向き(X方向)に配置する。次に、ステップS2において、操作者により、被写体Tが配置される。なお、ステップS2は、ステップS3の前であれば、いつ行われてもよい。 In step S<b>1 , the control unit 6 arranges the first grid 2 and the second grid 3 horizontally (in the X direction) via the grid rotation mechanism 7 . Next, in step S2, the subject T is arranged by the operator. Note that step S2 may be performed at any time before step S3.

次に、ステップS3において、制御部6は、格子移動機構8を介して第1格子2を並進移動させながら、被写体Tを撮像する。次に、ステップS4において、画像処理部5は、被写体Tの暗視野像13を生成する。 Next, in step S<b>3 , the control unit 6 takes an image of the subject T while translating the first grating 2 via the grating moving mechanism 8 . Next, the image processing section 5 generates a dark field image 13 of the subject T in step S4.

次に、ステップS5において、制御部6は、第1格子2および第2格子3が所望の角度で配置された状態で撮像されたかどうかを判定する。第1格子2および第2格子3が所望の角度で配置された状態で撮像されていない場合、ステップS6に進む。第1格子2および第2格子3が所望の角度で配置された状態で撮像された場合、処理を終了する。 Next, in step S5, the control unit 6 determines whether or not the first grating 2 and the second grating 3 are imaged with the desired angle. If the first grating 2 and the second grating 3 are not imaged with the desired angle, the process proceeds to step S6. When the image is captured with the first grating 2 and the second grating 3 arranged at the desired angle, the process ends.

ステップS6において、制御部6は、格子回動機構7を介して第1格子2および第2格子3を所定角度回動させることにより、第1格子2および第2格子3を縦向き(Y方向)に配置する。第1実施形態では、所定角度は、略90度である。次に、ステップS7において、制御部6は、格子位置調整機構9を介して第1格子2の位置調整を行う。その後、ステップS3に進む。 In step S6, the control unit 6 rotates the first grid 2 and the second grid 3 by a predetermined angle via the grid rotation mechanism 7, thereby turning the first grid 2 and the second grid 3 vertically (in the Y direction). ). In the first embodiment, the predetermined angle is approximately 90 degrees. Next, in step S<b>7 , the controller 6 adjusts the position of the first grating 2 via the grating position adjusting mechanism 9 . After that, the process proceeds to step S3.

(画像処理部が生成する画像)
次に、図8を参照して、第1実施形態による画像処理部5が生成する画像について説明する。
(Image generated by the image processing unit)
Next, an image generated by the image processing unit 5 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

第1実施形態では、画像処理部5は、光軸方向(Z方向)と直交する面内(XY面内)において、第1格子2および第2格子3を複数の角度に配置して撮像された暗視野像13を生成するように構成されている。なお、図8に示す例は、被写体T(CFRP)に打撃を与え、クラック(傷14)を形成させて撮像した暗視野像13である。 In the first embodiment, the image processing unit 5 arranges the first grating 2 and the second grating 3 at a plurality of angles in a plane (in the XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction). is configured to generate a dark field image 13 with a The example shown in FIG. 8 is a dark-field image 13 captured by giving a blow to the object T (CFRP) to form a crack (scratches 14).

ここで、暗視野像13は、X線が散乱することによって生じる検出器4の画素ごとのX線の線量の変化に基づく画像である。すなわち、格子を透過して検出器4で検出されていたX線が散乱することにより、その散乱されたX線は格子によって吸収されるため、X線のうち散乱された分は検出器4で検出されなくなる。一方、格子によって吸収されていたX線が散乱することにより、その散乱されたX線は格子を透過するようになり、その散乱されて格子を透過したX線は、検出器4で検出されるようになる。したがって、暗視野像13では、検出器4の各画素において検出されるX線の線量が変化する。格子の向きと直交する方向にX線が散乱する場合、検出器4で検出されるX線の線量の変化が顕著となる。また、X線の散乱は、被写体Tの内部構造(傷14)によってX線が多重に屈折することに起因する。X線の屈折は、X線が屈折率の異なる領域の境界を通過する際におこる。傷14によってX線が屈折する場合、傷14とそれ以外の領域との境界で屈折するため、X線は傷14が延びる方向と交差する方向に屈折する。これにより、暗視野像13では、X線の散乱の指向性を捉えることが可能である。 Here, the dark-field image 13 is an image based on changes in X-ray dose for each pixel of the detector 4 caused by X-ray scattering. That is, the scattered X-rays that pass through the grating and are detected by the detector 4 are scattered, and the scattered X-rays are absorbed by the grating. will not be detected. On the other hand, the X-rays absorbed by the grating are scattered, and the scattered X-rays pass through the grating, and the scattered X-rays that pass through the grating are detected by the detector 4 become. Therefore, in the dark-field image 13, the dose of X-rays detected at each pixel of the detector 4 changes. When the X-rays scatter in the direction perpendicular to the direction of the grating, the change in the dose of X-rays detected by the detector 4 becomes significant. Also, the scattering of X-rays is caused by the multiple refracting of X-rays by the internal structure of the object T (flaw 14). Refraction of X-rays occurs when the X-rays pass through the boundaries of regions with different refractive indices. When X-rays are refracted by the flaw 14, they are refracted at the boundary between the flaw 14 and other regions, so the X-rays are refracted in a direction intersecting the direction in which the flaw 14 extends. As a result, the dark-field image 13 can capture the directivity of X-ray scattering.

図8(A)は、格子を横向き(X方向)に配置(図3(A)参照)して撮像された暗視野像13aである。図8(A)に示す例では、格子を横向き(X方向)に配置しているため、被写体Tの内部にある傷14のうち、横方向(X方向)に延びる傷14aが描出されている。また、被写体Tの内部にある傷14のうち、斜め方向に延びる傷14bおよび傷14cも描出されている。斜め方向に延びる傷14bおよび傷14cは、横方向(X方向)および縦方向(Y方向)に対するX線の散乱成分を含んでいるため、格子を横向き(X方向)に配置した場合でも描出される。しかし、斜め方向の傷14bおよび傷14cは、横方向(X方向)の傷14aと比較した場合、縦方向(Y方向)に散乱するX線の量が小さくなるため、暗視野像13aにおいては、横方向(X方向)に延びる傷14aよりも薄く描出される。 FIG. 8(A) is a dark field image 13a taken with the grating arranged horizontally (in the X direction) (see FIG. 3(A)). In the example shown in FIG. 8A, since the grid is arranged horizontally (in the X direction), among the flaws 14 inside the subject T, the flaw 14a extending in the horizontal direction (X direction) is depicted. . Among the scratches 14 inside the subject T, the scratches 14b and 14c extending in the oblique direction are also depicted. The scratches 14b and 14c extending in the oblique direction contain X-ray scattering components in the horizontal direction (X direction) and the vertical direction (Y direction). be. However, since the amount of X-rays scattered in the vertical direction (Y direction) is smaller for the oblique scratches 14b and 14c than for the horizontal (X direction) scratches 14a, the dark field image 13a shows , is rendered thinner than the scratch 14a extending in the lateral direction (X direction).

また、図8(A)に示す暗視野像13aのうち、円形の領域15は、被写体Tに打撃を与えた際の打撃痕である。打撃によって被写体TのZ方向における各層の間隔が詰まり(縮まり)、X線の散乱が弱くなるため、画像中では白く表示されている。また、図8(A)に示す暗視野像13aのうち、楕円形の領域16a(点状のハッチング部)は、被写体Tに打撃を与えたことにより被写体T内のZ方向における層間の剥離によって生じたX線の散乱によって描出された領域である。楕円形の領域16aは、被写体Tの層間の剥離によって、縦方向(Y方向)に散乱されたX線が検出された領域である。なお、図8(A)に示す例では、格子角度情報記憶部10によって記憶される各格子の角度は、略0度であり、格子移動機構8によって第1格子2が並進移動される方向は、Y方向である。 A circular area 15 in the dark-field image 13a shown in FIG. The impact narrows (shrinks) the space between the layers in the Z direction of the subject T, weakening the scattering of X-rays, and is therefore displayed in white in the image. Further, in the dark-field image 13a shown in FIG. 8(A), an elliptical region 16a (dotted hatched portion) is caused by delamination of layers in the Z direction in the subject T due to the hitting of the subject T. This is the area drawn by the scattering of X-rays that occurred. An elliptical area 16a is an area where X-rays scattered in the vertical direction (Y direction) due to peeling of the layers of the subject T are detected. In the example shown in FIG. 8A, the angle of each grating stored by the grating angle information storage unit 10 is approximately 0 degrees, and the direction in which the first grating 2 is translated by the grating moving mechanism 8 is , in the Y direction.

図8(B)は、格子を縦向き(Y方向)に配置(図3(C)参照)して撮像された暗視野像13bである。図8(B)に示す例では、格子を縦向き(Y方向)に配置しているため、被写体Tの内部にある傷14のうち、縦方向(Y方向)に延びる傷14dが描出されている。また、暗視野像13aと同様に、被写体Tの内部にある傷14のうち、斜め方向に延びる傷14bおよび傷14cも描出されている。斜め方向の傷14bおよび傷14cは、縦方向(Y方向)の傷14dと比較した場合、横方向(X方向)に散乱するX線の量が小さくなるため、暗視野像13においては、縦方向の傷14dよりも薄く描出される。また、図8(B)に示す暗視野像13bのうち、円形の領域15は、被写体Tに打撃を与えた際の打撃痕である。 FIG. 8(B) is a dark field image 13b taken with the grating arranged vertically (in the Y direction) (see FIG. 3(C)). In the example shown in FIG. 8B, since the grid is arranged vertically (in the Y direction), among the flaws 14 inside the subject T, the flaw 14d extending in the vertical direction (Y direction) is rendered. there is Further, similarly to the dark field image 13a, among the scratches 14 inside the subject T, the scratches 14b and 14c extending in the oblique direction are also depicted. The amount of X-rays scattered in the horizontal direction (X direction) is smaller for the oblique scratches 14b and 14c than for the vertical (Y direction) scratch 14d. It is rendered thinner than the directional flaw 14d. A circular area 15 in the dark-field image 13b shown in FIG.

また、図8(B)に示す暗視野像13bのうち、楕円形の領域16bは、被写体Tに打撃を与えたことにより被写体T内のZ方向における層間の剥離によって生じたX線の散乱によって描出された領域である。楕円形の領域16b(点状のハッチング部)は、被写体Tの層間の剥離によって、横方向(X方向)に散乱されたX線が検出された領域である。したがって、楕円形の領域16bは、図8(A)に示す楕円形の領域16aとは、わずかに形状が異なっている。図示は省略するが、図3(B)に示すように各格子を斜めに配置した場合、格子の向きに沿う方向に延びる傷14cが描出される。しかし、格子の向きと直交する方向に延びる傷14bは描出されない。なお、傷14aおよび傷14dは、それぞれ格子に対して斜め方向に延びているため、暗視野像13においては傷14cよりも薄く描出される。図8(B)に示す例では、格子角度情報記憶部10によって記憶される各格子の角度は、略90度であり、格子移動機構8によって第1格子2が並進移動される方向は、X方向である。 Further, in the dark-field image 13b shown in FIG. 8B, an elliptical region 16b is caused by scattering of X-rays caused by peeling of layers in the Z direction in the object T when the object T is hit. This is the rendered area. An elliptical region 16b (dotted hatching) is a region where X-rays scattered in the lateral direction (X direction) due to peeling of the layers of the subject T are detected. Therefore, the elliptical region 16b is slightly different in shape from the elliptical region 16a shown in FIG. 8(A). Although illustration is omitted, when each grid is arranged obliquely as shown in FIG. However, the flaw 14b extending in the direction perpendicular to the orientation of the grating is not depicted. Since the scratches 14a and 14d each extend in an oblique direction with respect to the grating, they appear thinner than the scratches 14c in the dark-field image 13 . In the example shown in FIG. 8B, the angle of each grating stored by the grating angle information storage unit 10 is approximately 90 degrees, and the direction in which the first grating 2 is translated by the grating moving mechanism 8 is X is the direction.

(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of the first embodiment)
The following effects can be obtained in the first embodiment.

第1実施形態では、上記のように、X線イメージング装置100は、X線源1と、X線源1から照射されるX線により、自己像12を形成するための第1格子2と第1格子2の自己像12と干渉させるための第2格子3とを含む複数の格子と、X線源1から照射されたX線を検出する検出器4と、X線の光軸方向(Z方向)と直交する面内(XY面内)において、複数の格子をそれぞれ回動させる格子回動機構7と、検出器4により検出されたX線の強度分布から、少なくとも暗視野像13を生成する画像処理部5とを備え、画像処理部5は、光軸方向(Z方向)と直交する面内(XY面内)において、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像13を生成するように構成されている。これにより、格子の向きを変更することにより、格子に対する被写体Tの向きを変更することなく格子に対する被写体Tの向きを変更することができる。したがって、格子に対する被写体Tの向きを変更することなく、被写体Tの内部構造(傷14)を画像化することができる。また、格子に対する被写体Tの向きを変更することなく被写体Tの内部構造(傷14)を画像化することが可能となるので、たとえば、格子を複数の角度に配置して撮像された暗視野像13を見比べる場合でも、各画像における被写体Tの向きを合わせる必要がなく、容易に各画像を見比べることができる。 In the first embodiment, as described above, the X-ray imaging apparatus 100 uses the X-ray source 1 and the X-rays emitted from the X-ray source 1 to form the self-image 12 and the first grating 2 and the A plurality of gratings including a second grating 3 for interfering with the self-image 12 of the first grating 2, a detector 4 for detecting X-rays emitted from the X-ray source 1, and an X-ray optical axis direction (Z At least a dark-field image 13 is generated from the grating rotation mechanism 7 that rotates each of the plurality of gratings and the X-ray intensity distribution detected by the detector 4 in a plane (in the XY plane) perpendicular to the direction). The image processing unit 5 generates a dark field image 13 captured by arranging gratings at a plurality of angles in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis direction (Z direction). is configured to generate Accordingly, by changing the orientation of the grid, the orientation of the subject T with respect to the grid can be changed without changing the orientation of the subject T with respect to the grid. Therefore, the internal structure (flaw 14) of the subject T can be imaged without changing the orientation of the subject T with respect to the grid. In addition, since it is possible to image the internal structure (flaw 14) of the subject T without changing the orientation of the subject T with respect to the grid, for example, a dark field image captured by arranging the grid at a plurality of angles 13, it is not necessary to match the orientation of the subject T in each image, and each image can be easily compared.

また、第1実施形態では、上記のように、格子回動機構7は、光軸方向(Z方向)と直交する面内(XY面内)において、縦方向(Y方向)、横方向(X方向)および斜め方向のうち、縦方向(Y方向)および横方向(X方向)に複数の格子を配置するように構成されている。これにより、格子を回動させた際、被写体Tの向きに対する格子の向きがそれぞれ異なるように複数の格子を回動させることができる。その結果、被写体T内において、X線の散乱方向が異なる内部構造(傷14)をそれぞれ画像化することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the grating rotation mechanism 7 moves in the vertical direction (Y direction) and the horizontal direction (X direction) in the plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction). direction) and oblique directions, a plurality of grids are arranged in the vertical direction (Y direction) and the horizontal direction (X direction). Thereby, when the grids are rotated, the plurality of grids can be rotated so that the orientation of the grids with respect to the orientation of the subject T is different. As a result, internal structures (wounds 14) in the object T with different X-ray scattering directions can be imaged.

また、第1実施形態では、上記のように、X線イメージング装置100は、第1格子2を移動させる格子移動機構8をさらに備え、格子移動機構8は、複数の格子を回動させた後に、格子回動機構7とともに第1格子2を移動させるように構成されている。これにより、第1格子2および第2格子3を回動させた後に第1格子2を移動する場合でも、格子移動機構8を回動させることなく第1格子2を移動させることができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the X-ray imaging apparatus 100 further includes the grating moving mechanism 8 that moves the first grating 2, and the grating moving mechanism 8 rotates the plurality of gratings. , to move the first grid 2 together with the grid rotation mechanism 7 . Thereby, even when the first grating 2 is moved after the first grating 2 and the second grating 3 are rotated, the first grating 2 can be moved without rotating the grating moving mechanism 8 .

また、第1実施形態では、上記のように、格子移動機構8は、光軸方向(Z方向)に直交する面内(XY面内)において、格子を縦方向(Y方向)または横方向(X方向)に移動可能に構成されているとともに、複数の格子の配置方向に応じて格子を移動させる方向を変更するように構成されており、第1格子2を第2格子3の1周期(d2)分以上並進移動させる際に、並進移動の距離が小さくなる方向に第1格子2を移動させるように構成されている。これにより、格子を複数の角度に配置して並進させた場合でも、格子の配置方向に応じて格子の並進移動の距離が小さくなる方向に格子を並進させることができる。その結果、並進移動させる際の誤差に起因する画像の画質の劣化を抑制することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the grating moving mechanism 8 moves the grating in the vertical direction (Y direction) or the horizontal direction (in the XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z direction). The first grating 2 is configured to be movable in the X direction), and is configured to change the direction in which the gratings are moved according to the arrangement direction of the plurality of gratings. It is configured to move the first grating 2 in a direction in which the distance of the translational movement becomes smaller when the translational movement is made by d2) or more. As a result, even when the grid is arranged at a plurality of angles and translated, the grid can be translated in a direction in which the translation distance of the grid becomes smaller according to the arrangement direction of the grid. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the image quality of the image caused by the error in the translational movement.

また、第1実施形態では、上記のように、格子回動機構7は、格子を保持する格子保持部70と、格子保持部70を回動させる回動部71とを含む。これにより、たとえば、格子移動機構8とともに格子を回動させる場合と比較して、回動部71によって格子保持部70を回動させることにより、格子回動機構7を小型化することができる。また、格子回動機構7によって格子を回動させることが可能となるので、格子の回転に伴って格子移動機構8を回動させる機構が必要なくなるため、その分、装置構成を簡素化することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the grid rotating mechanism 7 includes the grid holding portion 70 that holds the grid and the rotating portion 71 that rotates the grid holding portion 70 . Thereby, for example, compared with the case of rotating the grid together with the grid moving mechanism 8 , the grid rotating mechanism 7 can be made smaller by rotating the grid holding section 70 with the rotating section 71 . In addition, since the grating can be rotated by the grating rotating mechanism 7, there is no need for a mechanism for rotating the grating moving mechanism 8 with the rotation of the grating. can be done.

また、第1実施形態では、上記のように、第1格子2の複数の格子の格子間における相対位置を調整する格子位置調整機構9をさらに備え、格子回動機構7は、格子位置調整機構9を介して格子移動機構8上に保持されるように構成されている。これにより、格子回動機構7によって格子を回動させた場合でも、格子位置調整機構9および格子移動機構8を回動させることなく格子の位置調整および格子の移動を行うことができる。その結果、格子の回動に伴って格子位置調整機構9および格子移動機構8を回動させる必要がなくなるため、装置構成が複雑化することを抑制することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the grid position adjusting mechanism 9 for adjusting the relative position between the grids of the plurality of grids of the first grid 2 is further provided. It is configured to be held on the grid moving mechanism 8 via 9 . As a result, even when the grid is rotated by the grid rotating mechanism 7, the position of the grid can be adjusted and the grid can be moved without rotating the grid position adjusting mechanism 9 and the grid moving mechanism 8. FIG. As a result, it is not necessary to rotate the grid position adjusting mechanism 9 and the grid moving mechanism 8 with the rotation of the grid, thereby suppressing the complication of the apparatus configuration.

また、第1実施形態では、上記のように、X線イメージング装置100は、格子回動機構7によって複数の格子を回転させた後に生じるモアレ縞11に基づいて、格子位置調整機構9による格子の調整量gaを算出する制御部6をさらに備える。これにより、格子を回動させることによって、複数の格子の格子間における相対位置にずれが生じた場合でも、モアレ縞11に基づいて格子の調整量gaを算出すことが可能となるので、容易に格子の位置調整を行うことができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the X-ray imaging apparatus 100 adjusts the grating position by the grating position adjusting mechanism 9 based on the moire fringes 11 generated after the grating rotation mechanism 7 rotates the plurality of gratings. It further includes a control unit 6 that calculates the adjustment amount ga. As a result, even when the relative positions of the plurality of grids are shifted by rotating the grids, it is possible to calculate the grid adjustment amount ga based on the moire fringes 11. can be adjusted to the position of the grid.

また、第1実施形態では、上記のように、格子回動機構7によって回動させた複数の格子の角度情報を記憶する格子角度情報記憶部10をさらに備える。これにより、画像解析時において、散乱成分の方向を容易に把握することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the grid angle information storage unit 10 is further provided for storing the angle information of the plurality of grids rotated by the grid rotation mechanism 7 . This makes it possible to easily grasp the direction of the scattering component at the time of image analysis.

[第2実施形態]
次に、図1、図9および図10を参照して、第2実施形態によるX線イメージング装置200(図1参照)について説明する。格子を横向き(X方向)および縦向き(Y方向)に配置して撮像した画像からそれぞれ暗視野像13を生成する第1実施形態とは異なり、第2実施形態では、画像処理部5は、光軸方向(Z方向)と直交する面内(XY面内)において、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像13を合成して、被写体TによるX線の散乱の強度を表す全散乱像20(図10参照)を生成するように構成されている。なお、全散乱像20とは、被写体Tによって生じるX線の全方向への散乱を画像化した像である。また、上記第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, an X-ray imaging apparatus 200 (see FIG. 1) according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 9 and 10. FIG. Unlike the first embodiment in which the dark-field images 13 are generated from the images captured by arranging the gratings in the horizontal direction (X direction) and the vertical direction (Y direction), in the second embodiment, the image processing unit 5 In a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis direction (Z direction), a plurality of dark-field images 13 captured by arranging the gratings at a plurality of angles are combined to determine the scattering of X-rays by the subject T. It is arranged to generate an intensity representative total scatter image 20 (see FIG. 10). The total scattering image 20 is an image obtained by imaging X-rays scattered in all directions by the subject T. FIG. Also, the same reference numerals are assigned to the same configurations as in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

(X線イメージング装置の構成)
まず、図1を参照して、第2実施形態によるX線イメージング装置200の構成について説明する。
(Configuration of X-ray imaging device)
First, the configuration of an X-ray imaging apparatus 200 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

第2実施形態では、画像処理部5は、光軸方向(Z方向)と直交する面内(XY面内)において、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像13を合成して、被写体TによるX線の散乱の強度を表す全散乱像20を生成するように構成されている。具体的には、画像処理部5は、格子を横向き(X方向)に配置して撮像された暗視野像13aおよび縦向き(Y方向)に配置して撮像された暗視野像13bを合成して、全散乱像20を生成するように構成されている。また、第2実施形態では、画像処理部5は、被写体Tの特徴量として、被写体T内において指向性のある内部構造(傷14)に関する情報を取得するように構成されており、被写体T内において指向性のある内部構造(傷14)に関する情報は、少なくとも傷14aの長さL(図10参照)と、傷14dの幅W(図10参照)とを含む。なお、傷14aの長さLおよび傷14dの幅Wは、それぞれ、特許請求の範囲の「指向性のある内部構造の長さ」および「指向性のある内部構造の幅」の一例である。 In the second embodiment, the image processing unit 5 generates a plurality of dark field images 13 captured by arranging gratings at a plurality of angles in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis direction (Z direction). Combined, they are configured to produce a total scatter image 20 representing the intensity of X-ray scattering by the subject T. FIG. Specifically, the image processing unit 5 synthesizes the dark-field image 13a captured with the grid arranged horizontally (X direction) and the dark-field image 13b captured with the grid arranged vertically (Y direction). and is configured to generate a total scattering image 20 . In the second embodiment, the image processing unit 5 is configured to acquire information about the internal structure (wound 14) having directivity within the subject T as the feature amount of the subject T. Information about the directional internal structure (wound 14) in includes at least the length L (see FIG. 10) of the blemish 14a and the width W (see FIG. 10) of the blemish 14d. The length L of the scratch 14a and the width W of the scratch 14d are examples of the "length of the internal structure with directivity" and the "width of the internal structure with directivity", respectively.

(被写体の撮像方法)
次に、図9を参照して、第2実施形態によるX線イメージング装置200において被写体Tを撮像する方法の流れについて説明する。なお、第1実施形態と同様のステップの説明については省略する。
(Method of imaging subject)
Next, with reference to FIG. 9, the flow of the method for imaging the subject T in the X-ray imaging apparatus 200 according to the second embodiment will be described. It should be noted that the description of steps that are the same as in the first embodiment will be omitted.

ステップS1~ステップS7において、各格子を所望の角度に配置して撮像された複数の暗視野像13を生成する。その後、ステップS8に進む。 In steps S1 to S7, a plurality of dark-field images 13 are generated by arranging each grating at a desired angle. After that, the process proceeds to step S8.

ステップS8において、画像処理部5は、第1格子2および第2格子3を横向き(X方向)に配置して撮像した暗視野像13aおよび第1格子2および第2格子3を縦向き(Y方向)に配置して撮像した暗視野像13bを合成して、全散乱像20を生成する。 In step S8, the image processing unit 5 arranges the first grating 2 and the second grating 3 in the horizontal direction (X direction) and arranges the dark field image 13a and the first grating 2 and the second grating 3 in the vertical direction (Y direction). direction), and the dark-field images 13b picked up are combined to generate a total scattering image 20. FIG.

次に、ステップS9において、画像処理部5は、合成した全散乱像20から、被写体Tの内部構造(傷14)の特徴量を抽出する。 Next, in step S<b>9 , the image processing unit 5 extracts the feature quantity of the internal structure (wound 14 ) of the subject T from the synthesized total scattering image 20 .

(画像処理部が生成する画像)
次に、図10を参照して、第2実施形態による画像処理部5が生成する画像について説明する。
(Image generated by the image processing unit)
Next, an image generated by the image processing unit 5 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

図10(A)および図10(B)は、それぞれ、図8(A)および図8(B)と同様の模式図であるので、説明は省略する。図10(C)は、格子を横向き(X方向)に配置して撮像した暗視野像13aと、格子を縦向きに配置して撮像した暗視野像13bとを合成した全散乱像20の模式図である。合成手法としては、どのような手法を用いてもよいが、第2実施形態では、画像処理部5は、図10(A)に示す暗視野像13aと、図10(B)に示す暗視野像13bと、以下に示す式(4)とによって全散乱像20を生成するように構成されている。

Figure 0007110697000003
ここで、Idark k(x、y)は、暗視野像13である。また、kは、格子の向きを変えて撮像した複数の暗視野像13のそれぞれを表す数である、また、Mは、撮像した暗視野像13の総数(枚数)である。第2実施形態では、たとえば、M=2である。また、xおよびyは、それぞれ、画像におけるx方向およびy方向の画素の位置座標である。 10(A) and 10(B) are schematic diagrams similar to FIGS. 8(A) and 8(B), respectively, so description thereof is omitted. FIG. 10C is a schematic diagram of a total scattering image 20 obtained by synthesizing a dark-field image 13a captured with the gratings arranged horizontally (in the X direction) and a dark-field image 13b captured with the gratings arranged vertically. It is a diagram. Any method may be used as a synthesis method, but in the second embodiment, the image processing unit 5 combines the dark field image 13a shown in FIG. 10A and the dark field image 13a shown in FIG. It is configured to generate a total scattering image 20 by the image 13b and equation (4) below.
Figure 0007110697000003
where I dark k (x, y) is the dark field image 13 . Also, k is a number representing each of the plurality of dark-field images 13 captured by changing the orientation of the grating, and M is the total number (number of sheets) of the captured dark-field images 13 . In the second embodiment, for example, M=2. Also, x and y are the positional coordinates of the pixel in the x and y directions in the image, respectively.

図10(C)に示す全散乱像20のうち、楕円形の領域16(点状のハッチング部)は、被写体Tに打撃を与えたことにより被写体T内のZ方向における層間の剥離によって生じたX線の散乱によって描出された領域である。楕円形の領域16は、被写体Tの層間の剥離によって、縦方向(Y方向)および横方向(X方向)に散乱されたX線が検出された領域である。 In the total scattering image 20 shown in FIG. 10(C), an elliptical region 16 (dotted hatching) is caused by delamination of the layers in the Z direction in the subject T due to the impact on the subject T. This is the area drawn by X-ray scattering. An elliptical area 16 is an area where X-rays scattered in the vertical direction (Y direction) and the horizontal direction (X direction) due to peeling of the layers of the subject T are detected.

なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of Second Embodiment)
The following effects can be obtained in the second embodiment.

第2実施形態では、上記のように、画像処理部5は、光軸方向(Z方向)と直交する面内(XY面内)において、格子を複数の角度に配置して撮像された複数の暗視野像13を合成するように構成されている。ここで、暗視野像13は、被写体TにおけるX線の散乱に基づいて画像化しているため、格子の向きに応じて感度が異なる(一部の散乱線を画像化できない)。上記のように構成することにより、複数の方向にX線を散乱させた複数の暗視野像13を合成して生成された全散乱像20により、X線の散乱の感度の差異を補った全方向の散乱像を得ることができる。また、被写体Tの向きを変更せずに撮像することが可能となるので、被写体Tの位置合わせを行うことなく全散乱像20を生成することができる。その結果、全散乱像20を容易に、かつ、正確に生成することができる。 In the second embodiment, as described above, the image processing unit 5 captures a plurality of lattices arranged at a plurality of angles in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis direction (Z direction). It is configured to synthesize a dark field image 13 . Here, since the dark-field image 13 is imaged based on X-ray scattering in the object T, the sensitivity differs according to the orientation of the grating (some scattered rays cannot be imaged). With the configuration as described above, the total scattering image 20 generated by synthesizing the plurality of dark field images 13 in which the X-rays are scattered in a plurality of directions compensates for the difference in X-ray scattering sensitivity. A directional scatter image can be obtained. In addition, since it is possible to capture an image without changing the orientation of the subject T, the total scattering image 20 can be generated without adjusting the position of the subject T. FIG. As a result, the total scattering image 20 can be easily and accurately generated.

また、第2実施形態では、上記のように、画像処理部5は、複数の暗視野像13を合成して生成した画像(全散乱像20)から、被写体Tの特徴量を取得するように構成されている。これにより、位置合わせ不要で正確に合成できるので、容易に、かつ、高精度に特徴量を取得することができる。 Further, in the second embodiment, as described above, the image processing unit 5 acquires the feature amount of the subject T from the image (total scattering image 20) generated by synthesizing the plurality of dark field images 13. It is configured. As a result, accurate synthesis can be performed without alignment, and feature amounts can be obtained easily and with high accuracy.

また、第2実施形態では、上記のように、画像処理部5は、被写体Tの特徴量として、被写体T内において指向性のある内部構造(傷14)に関する情報を取得するように構成されており、被写体T内において指向性のある内部構造(傷14)に関する情報は、少なくとも傷14aの長さLと、傷14dの幅Wとを含む。これにより、たとえば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の内部構造(傷14)などの指向性のある内部構造(傷14)の形状をより詳細に把握することができる。 Further, in the second embodiment, as described above, the image processing unit 5 is configured to acquire information about the internal structure (wound 14) having directivity in the subject T as the feature amount of the subject T. Information about the internal structure (wound 14) with directivity in the subject T includes at least the length L of the blemish 14a and the width W of the blemish 14d. Thereby, for example, the shape of the directional internal structure (flaw 14) such as the internal structure (flaw 14) of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) can be grasped in more detail.

[第3実施形態]
次に、図1および図11~図14を参照して、第3実施形態によるX線イメージング装置300(図1参照)について説明する。被写体Tの全散乱像20を生成する第2実施形態とは異なり、第3実施形態では、画像処理部5(図1参照)は、複数の格子の角度が異なる複数の暗視野像13を用いて、被写体TによるX線の散乱の指向性を表す散乱指向像22(図13参照)と、被写体TによるX線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像23(図14参照)とのうち、少なくともどちらか一方をさらに生成するように構成されている。なお、散乱指向像22とは、被写体Tに対する格子の向きを変更して撮像された暗視野像13により、被写体Tの内部構造の各々がX線を散乱させる方向に基づいて画像化した像である。また、指向性強弱像23とは、被写体Tの内部構造の各々のX線の散乱の指向性の強弱に基づいて画像化した像である。また、上記第1および第2実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, an X-ray imaging apparatus 300 (see FIG. 1) according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 11 to 14. FIG. Unlike the second embodiment in which the total scattered image 20 of the subject T is generated, in the third embodiment, the image processing unit 5 (see FIG. 1) uses a plurality of dark field images 13 with a plurality of gratings having different angles. a scattering directivity image 22 (see FIG. 13) representing the directivity of X-ray scattering by the subject T, and a directivity intensity image 23 (see FIG. 14) representing the strength of the directivity of X-ray scattering by the subject T. is configured to further generate at least one of The scattering directivity image 22 is an image obtained by imaging each internal structure of the object T based on the direction in which the X-rays are scattered by the dark field image 13 captured by changing the orientation of the grating with respect to the object T. be. The directivity intensity image 23 is an image formed based on the intensity of the directivity of scattering of X-rays of each internal structure of the subject T. FIG. Also, the same reference numerals are assigned to the same configurations as those of the first and second embodiments, and the description thereof is omitted.

(X線イメージング装置の構成)
まず、図1を参照して、第3実施形態によるX線イメージング装置300の構成について説明する。
(Configuration of X-ray imaging device)
First, the configuration of an X-ray imaging apparatus 300 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

第3実施形態では、画像処理部5は、複数の格子の角度が異なる複数の暗視野像13を用いて、被写体TによるX線の散乱の指向性を表す散乱指向像22と、被写体TによるX線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像23とのうち、少なくともどちらか一方を生成するように構成されている。具体的には、画像処理部5は、格子を0度、45度、90度および135度に配置して撮像された複数の暗視野像13(図12参照)に基づいて、散乱指向像22と指向性強弱像23とのうち、少なくともどちらか一方を生成するように構成されている。第3実施形態では、散乱指向像22および指向性強弱像23の両方を生成する例を示す。 In the third embodiment, the image processing unit 5 uses a plurality of dark-field images 13 having a plurality of gratings with different angles to obtain a scattering directivity image 22 representing the directivity of X-ray scattering by the subject T, and It is configured to generate at least one of a directivity intensity image 23 representing the intensity of X-ray scattering directivity. Specifically, the image processing unit 5 generates a scattering directivity image 22 based on a plurality of dark field images 13 (see FIG. 12) captured with gratings arranged at 0 degrees, 45 degrees, 90 degrees, and 135 degrees. and the directional strong/weak image 23, at least one of them is generated. The third embodiment shows an example in which both the scattering directional image 22 and the directional strong/weak image 23 are generated.

(被写体の撮像方法)
次に、図11を参照して、第2実施形態によるX線イメージング装置300において被写体Tを撮像する方法の流れについて説明する。なお、第1および第2実施形態と同様のステップの説明については省略する。
(Method of imaging subject)
Next, with reference to FIG. 11, the flow of the method for imaging the subject T in the X-ray imaging apparatus 300 according to the second embodiment will be described. It should be noted that the description of the same steps as in the first and second embodiments will be omitted.

ステップS1~ステップS5、ステップS10およびステップS7において、各格子を所望の角度に配置して撮像された複数の暗視野像13を生成する。その後、ステップS11に進む。なお、ステップS10の処理は、第1および第2実施形態のステップS6における処理とは異なり、制御部6は、格子回動機構7を介して、格子を0度、45度、90度、135度に回動させる。 In steps S1 to S5, S10 and S7, a plurality of dark field images 13 are generated by arranging each grating at a desired angle. After that, the process proceeds to step S11. Note that the processing of step S10 is different from the processing of step S6 in the first and second embodiments. rotate in degrees.

ステップS11において、画像処理部5は、第1格子2および第2格子3を0度、45度、90度および135度に配置して撮像された複数の暗視野像13に基づいて、散乱指向像22または指向性強弱像23を生成し処理を終了する。 In step S11, the image processing unit 5 calculates the scattering orientation based on a plurality of dark-field images 13 captured with the first grating 2 and the second grating 3 arranged at 0 degrees, 45 degrees, 90 degrees, and 135 degrees. An image 22 or a directional strong/weak image 23 is generated and the process ends.

(画像処理部が生成する画像)
次に、図12~図14を参照して、第3実施形態による画像処理部5が生成する画像について説明する。
(Image generated by the image processing unit)
Next, images generated by the image processing unit 5 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14. FIG.

図12(A)~図12(D)は、それぞれ、異なる向きに格子を配置して撮像した暗視野像13の模式図である。具体的には、図12(A)~図12(D)は、それぞれ、格子を0度、45度、90度および135度に配置した状態で撮像された暗視野像13である。なお、第3実施形態では、被写体Tとして、複数の繊維21を束ねた繊維束を撮像する例を示している。図12に示す例は、環状に曲がった状態で配置された被写体Tを撮像する例である。被写体Tが環状に曲がっているため、被写体T内では、繊維21の格子に対する向きが異なる領域が生じる。格子に対する繊維21の向きが異なると、X線の散乱の感度が異なるため、暗視野像13において写り方が異なる。X線の散乱の感度は、格子の延びる方向とおおむね直交する方向にX線を散乱させた場合に強くなる。図12において、被写体T内の繊維21のうち、X線の散乱の感度が強くなる方向に配置されている繊維21を繊維21aとして実線で図示している。また、X線の散乱の感度が弱くなる方向に配置されている繊維21を繊維21bとして破線で図示している。 FIGS. 12A to 12D are schematic diagrams of dark-field images 13 captured with gratings arranged in different directions. Specifically, FIGS. 12A to 12D are dark-field images 13 captured with the gratings arranged at 0, 45, 90 and 135 degrees, respectively. Note that in the third embodiment, an example in which a fiber bundle obtained by bundling a plurality of fibers 21 is imaged as the subject T is shown. The example shown in FIG. 12 is an example of capturing an image of a subject T arranged in a circularly bent state. Since the subject T is circularly curved, there are regions within the subject T in which the fibers 21 are oriented differently with respect to the lattice. If the orientation of the fibers 21 with respect to the grating is different, the X-ray scattering sensitivity will be different, so that the appearance in the dark field image 13 will be different. The X-ray scattering sensitivity is enhanced when the X-rays are scattered in a direction substantially orthogonal to the direction in which the grating extends. In FIG. 12, among the fibers 21 in the subject T, the fibers 21 arranged in the direction in which the X-ray scattering sensitivity is high are indicated by solid lines as fibers 21a. Also, the fiber 21 arranged in the direction in which the X-ray scattering sensitivity is weakened is indicated by a broken line as a fiber 21b.

第3実施形態では、画像処理部5は、図12に示す複数の暗視野像13に基づいて、散乱指向像22または指向性強弱像23を生成する。具体的には、複数の格子方向で撮影された暗視野像13の複素平面上での中心を以下の式(5)のように定義する。

Figure 0007110697000004
ここで、Sdark(x、y)は、複数の格子方向で撮影された暗視野像13の複素平面上での中心であり、kは、各格子方向の識別番号に対応する。 In the third embodiment, the image processing unit 5 generates a scattering directional image 22 or a directional strong/weak image 23 based on a plurality of dark field images 13 shown in FIG. Specifically, the center on the complex plane of the dark-field image 13 captured in a plurality of grating directions is defined by the following equation (5).
Figure 0007110697000004
Here, S dark (x, y) is the center on the complex plane of the dark field image 13 captured in a plurality of grating directions, and k corresponds to the identification number of each grating direction.

画像処理部5は、上記式(4)、上記式(5)、以下に示す式(6)および式(7)に基づいて、散乱指向像22または指向性強弱像23を生成するように構成されている。

Figure 0007110697000005
ここで、φdark(x、y)は、X線の散乱の指向を示す式である。式(6)は、Idark kをkの関数としたときの位相情報を取得していることになり、これが散乱の指向性に対応する。また、Vdark(x、y)は、X線の散乱の指向性の強弱を示す式である。式(7)は、Idark kをkの関数としたときの振幅を平均値で規格化しているものであり、これが指向性の強弱に対応する。なお、X線の散乱の指向とは、主としてどの方向にX線を散乱させるかということである。また、X線の散乱の指向性の強弱とは、X線を散乱させる方向の偏りを示しており、X線の散乱の指向性が強いほど、特定の方向にX線を散乱させる。また、X線の散乱の指向性が弱いほど、X線を等方に散乱させる。 The image processing unit 5 is configured to generate the scattering directional image 22 or the directional strong/weak image 23 based on the above equations (4), (5), and the following equations (6) and (7). It is
Figure 0007110697000005
Here, φ dark (x, y) is an expression indicating the orientation of X-ray scattering. Equation (6) acquires phase information when I dark k is a function of k, and this corresponds to scattering directivity. Also, V dark (x, y) is a formula indicating the intensity of X-ray scattering directivity. Equation (7) normalizes the amplitude with an average value when I dark k is a function of k, and this corresponds to the intensity of directivity. The direction of X-ray scattering is mainly the direction in which the X-rays are scattered. Further, the intensity of X-ray scattering directivity indicates the bias in the X-ray scattering direction, and the stronger the X-ray scattering directivity, the more X-rays are scattered in a specific direction. Also, the weaker the X-ray scattering directivity, the more isotropically the X-rays are scattered.

ここで、散乱指向像22において、X線の散乱の方向を画素値の違い(濃淡)で表した場合、どの画素値がどの方向にX線を散乱させているのかを一見して把握することが難しい場合がある。そこで、第3実施形態では、画像処理部5は、X線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させた散乱指向像22を生成するように構成されている。X線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させる方法としては、たとえば、指向性(0度~359度)を、色相環(色相の変化を環状に示したもの)の各色に対応させて表現する方法などがある。指向性を色相環の各色に対応させて表現した場合、ユーザは、指向性の角度を色相環における対応色の位置に類推して把握することができる。なお、図13に示す例では、便宜上、散乱の指向性と繊維21を示す線の種類とを対応付けて表示している。 Here, in the scattering directivity image 22, when the direction of scattering of X-rays is represented by differences in pixel values (shading), it is possible to understand at a glance which pixel value scatters X-rays in which direction. can be difficult. Therefore, in the third embodiment, the image processing unit 5 is configured to generate the scattering directivity image 22 in which the X-ray scattering directivity and color are displayed in association with each other. As a method of displaying the directivity and color of X-ray scattering in association with each other, for example, the directivity (0 degrees to 359 degrees) is associated with each color of a hue circle (circular representation of changes in hue). There are ways to express When the directivity is expressed in correspondence with each color on the color wheel, the user can grasp the directionality angle by analogy to the position of the corresponding color on the color wheel. In the example shown in FIG. 13, for the sake of convenience, the directivity of scattering and the type of line indicating the fiber 21 are displayed in association with each other.

すなわち、図13において、被写体Tに含まれる繊維21のうち、X線を縦(90度)方向に散乱させる繊維21を、繊維21cとして、実線で図示している。また、被写体Tに含まれる繊維21のうち、X線を斜め(45度)方向に散乱させる繊維21を、繊維21dとして、一点鎖線で図示している。また、被写体Tに含まれる繊維21のうち、X線を横(0度)方向に散乱させる繊維21を、繊維21eとして、破線で図示している。また、被写体Tに含まれる繊維21のうち、X線を斜め(135度)方向に散乱させる繊維21を、繊維21fとして、二点鎖線で図示している。 That is, in FIG. 13, among the fibers 21 included in the subject T, the fibers 21 that scatter the X-rays in the vertical (90 degrees) direction are shown as fibers 21c by solid lines. Among the fibers 21 included in the subject T, the fibers 21 that scatter the X-rays in an oblique direction (45 degrees) are shown as fibers 21d by dashed lines. Among the fibers 21 included in the subject T, the fibers 21 that scatter the X-rays in the horizontal (0 degree) direction are shown as fibers 21e by dashed lines. Among the fibers 21 included in the subject T, the fibers 21 that scatter X-rays in an oblique direction (135 degrees) are shown as fibers 21f by chain double-dashed lines.

また、図14に示す例では、指向性強弱像23において、指向性の強さを繊維21を示す線の種類に対応付けて表示している。すなわち、被写体Tに含まれる繊維21のうち、X線の散乱の指向性が強い繊維21を繊維21gとして実線で図示している。また、被写体Tに含まれる繊維21のうち、X線の散乱の指向性が中程度である繊維21を繊維21hとして破線で図示している。また被写体Tに含まれる繊維21のうち、X線の散乱の指向性が弱い繊維21を繊維21iとして一点鎖線で図示している。 Further, in the example shown in FIG. 14 , in the directional intensity image 23 , the directional intensity is displayed in association with the type of line indicating the fiber 21 . That is, among the fibers 21 included in the subject T, the fibers 21 having strong X-ray scattering directivity are shown as fibers 21g by solid lines. Further, among the fibers 21 included in the subject T, the fibers 21 having medium X-ray scattering directivity are shown as fibers 21h by dashed lines. Among the fibers 21 included in the subject T, the fibers 21 with weak X-ray scattering directivity are shown as fibers 21i by dashed lines.

なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1および第2実施形態と同様である。 Other configurations of the third embodiment are the same as those of the first and second embodiments.

(第3実施形態の効果)
第3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 the third embodiment)
The following effects can be obtained in the third embodiment.

第3実施形態では、上記のように、画像処理部5は、複数の格子の角度が異なる複数の暗視野像13を用いて、被写体TによるX線の散乱の指向性を表す散乱指向像22と、被写体TによるX線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像23とのうち、少なくともどちらか一方をさらに生成するように構成されている。これにより、散乱指向像22を生成することによって、被写体TによるX線の散乱を把握することができる。また、指向性強弱像23を生成することによって、被写体TによるX線の散乱の指向性の強弱を把握することができる。これらの結果、被写体T内において散乱の指向性がそれぞれ異なる複数の内部構造(繊維21)の分布や被写体T内に生じた欠陥の分布などをより詳細に把握することができる。 In the third embodiment, as described above, the image processing unit 5 uses a plurality of dark-field images 13 having a plurality of gratings with different angles to obtain the scattering directivity images 22 representing the directivity of X-ray scattering by the subject T. and a directivity intensity image 23 representing the intensity of the directivity of the X-ray scattering by the object T is further generated. Thus, by generating the scattering directivity image 22, the scattering of X-rays by the subject T can be grasped. Further, by generating the directivity intensity image 23, the intensity of the directivity of the X-ray scattering by the subject T can be grasped. As a result, the distribution of a plurality of internal structures (fibers 21) having different scattering directivities within the subject T, the distribution of defects occurring within the subject T, and the like can be grasped in more detail.

また、第3実施形態では、上記のように、画像処理部5は、X線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させた散乱指向像22を生成するように構成されている。これにより、散乱指向像22においてX線の散乱の指向性と色彩とが関連付けられているので、たとえば、指向性の違いを画素値の差(画像の明暗)によって表示させた散乱指向像22と比較して、X線の散乱の指向性を容易に把握することができる。 In the third embodiment, as described above, the image processing unit 5 is configured to generate the scattering directivity image 22 in which the scattering directivity of X-rays and the colors are associated with each other and displayed. As a result, since the X-ray scattering directivity and color are associated in the scattering directivity image 22, for example, the scattering directivity image 22 in which the difference in directivity is displayed by the difference in pixel values (brightness and darkness of the image). By comparison, the directivity of X-ray scattering can be easily grasped.

なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。 Other effects of the third embodiment are the same as those of the first and second embodiments.

[第4実施形態]
次に、図1、図15および図16を参照して、第4実施形態によるX線イメージング装置400(図1参照)について説明する。格子回動機構7が歯車状の格子保持部70および歯車状の回動部71を含む第1実施形態とは異なり、第4実施形態では、格子回動機構7は、格子保持部70と回動部71とがベルト74で接続された、ベルト-プーリ機構によって構成されている。格子保持部70は、たとえば、歯付プーリを含む。回動部71は、たとえば、ピニオンを含む。ベルト74は、たとえば、タイミングベルトを含む。なお、上記第1~3実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。
[Fourth embodiment]
Next, an X-ray imaging apparatus 400 (see FIG. 1) according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 15 and 16. FIG. Unlike the first embodiment in which the grating rotating mechanism 7 includes the gear-shaped grating holding part 70 and the gear-shaped rotating part 71, in the fourth embodiment, the grating rotating mechanism 7 rotates with the grating holding part 70. It is composed of a belt-pulley mechanism in which the moving part 71 is connected by a belt 74 . The grid retainer 70 includes, for example, a toothed pulley. Rotating portion 71 includes, for example, a pinion. Belt 74 includes, for example, a timing belt. The same reference numerals are assigned to the same configurations as those of the first to third embodiments, and the description thereof is omitted.

(格子回動機構の構成)
図15に示すように、第4実施形態による格子回動機構7は、格子保持部70と、回動部71と、格子保持部70と回動部71とを接続するベルト74を含む。第4実施形態における格子回動機構7は、いわゆるベルト-プーリ機構である。また、第4実施形態では、図15に示すように、格子回動機構7は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるストッパ機構75をさらに含む。格子保持部70、回動部71、ベルト74およびストッパ機構75は、それぞれ、筐体72内に設けられている。
(Configuration of grating rotation mechanism)
As shown in FIG. 15 , the grid rotating mechanism 7 according to the fourth embodiment includes a grid holding portion 70 , a rotating portion 71 , and a belt 74 connecting the grid holding portion 70 and the rotating portion 71 . The grating rotating mechanism 7 in the fourth embodiment is a so-called belt-pulley mechanism. In addition, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 15, the grating rotation mechanism 7 further includes a stopper mechanism 75 that switches the grating between a rotatable state and an unrotatable state. The lattice holding portion 70 , the rotating portion 71 , the belt 74 and the stopper mechanism 75 are each provided inside the housing 72 .

ストッパ機構75は、格子保持部70に当接する当接部材75aと、当接部材75aを格子保持部70に対して付勢する付勢部材75b(図16参照)と、付勢力に抗して当接部材75aを格子保持部70から離間させる当接状態解除部75cとを含む。当接部材75aは、たとえば、ゴムなどのブレーキパッドなどを含む。当接部材75aと、当接状態解除部75cとは、第1中間部材75dを介して接続されている。当接部材75aは、格子保持部70に当接することにより、格子保持部70を回動不可能な状態にするように構成されている。当接部材75aは、中心軸75eを中心に、第1中間部材75dと一体的にZ方向の軸線周りに回動可能に構成されている。 The stopper mechanism 75 includes an abutting member 75a that abuts against the grid holding portion 70, an urging member 75b (see FIG. 16) that urges the abutting member 75a against the grid holding portion 70, and an urging force. and a contact release portion 75c that separates the contact member 75a from the lattice holding portion 70. As shown in FIG. The contact member 75a includes, for example, a brake pad such as rubber. The contact member 75a and the contact state releasing portion 75c are connected via the first intermediate member 75d. The abutment member 75a is configured to make the lattice holding portion 70 unrotatable by coming into contact with the lattice holding portion 70 . The abutment member 75a is configured to be rotatable around the axis in the Z direction integrally with the first intermediate member 75d around the central axis 75e.

付勢部材75bは、当接部材75aに対して、X2方向に付勢している。具体的には、付勢部材75bは、格子回動機構7のZ2側において、一端側が第2中間部材75fに接続されている。また、付勢部材75bの他端側は、筐体72に固定されている。第2中間部材75fは、中心軸75eを介して当接部材75aと接続されている。付勢部材75bは、X2方向の張力Fを第2中間部材75fに付勢することにより、当接部材75aを格子保持部70に当接させる。付勢部材75bは、たとえば、コイルばねを含む。また、当接状態解除部75cは、制御部6(図1参照)によって電力が供給された際に、第1中間部材75dに対してY2方向の力を印加するように構成されている。当接状態解除部75cは、たとえば、ソレノイドを含む。なお、当接状態解除部75cが第1中間部材75dを介して当接部材75aに印加する力は、付勢部材75bによって当接部材75aに付勢される張力Fよりも大きくなるように設定される。 The biasing member 75b biases the contact member 75a in the X2 direction. Specifically, one end of the biasing member 75b is connected to the second intermediate member 75f on the Z2 side of the lattice rotation mechanism 7 . Also, the other end side of the biasing member 75b is fixed to the housing 72 . The second intermediate member 75f is connected to the contact member 75a via a central shaft 75e. The urging member 75b urges the tension F in the X2 direction to the second intermediate member 75f to bring the abutment member 75a into contact with the grid holding portion . The biasing member 75b includes, for example, a coil spring. Further, the contact state release portion 75c is configured to apply a force in the Y2 direction to the first intermediate member 75d when power is supplied by the control portion 6 (see FIG. 1). The contact state releasing portion 75c includes, for example, a solenoid. The force applied by the contact release portion 75c to the contact member 75a via the first intermediate member 75d is set to be greater than the tension force F applied to the contact member 75a by the biasing member 75b. be done.

(ストッパ機構による格子の回動状態の切り替え)
第4実施形態では、ストッパ機構75は、制御部6の制御の下、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるように構成されている。具体的には、ストッパ機構75は、制御部6の制御の下、当接状態解除部75cによって当接部材75aが格子保持部70に当接する状態と、当接部材75aが格子保持部70から離間した状態とを切り替えるように構成されている。
(Switching the Rotating State of the Lattice by the Stopper Mechanism)
In the fourth embodiment, the stopper mechanism 75 is configured to switch between a state in which the lattice can be rotated and a state in which the lattice cannot be rotated under the control of the controller 6 . Specifically, under the control of the control unit 6, the stopper mechanism 75 causes the contact member 75a to contact the grid holding unit 70 by the contact state canceling unit 75c, and the contact member 75a to the grid holding unit 70. It is configured to switch between the spaced state.

付勢部材75bは、当接部材75aに対して常にX2方向に張力Fを付勢している。当接状態解除部75cは、制御部6によって電力が供給されていない状態では、第1中間部材75dに対してY2方向に力を印加しない。したがって、当接状態解除部75cに対する通電が行われていない場合は、当接部材75aに対しては付勢部材75bからの張力Fのみが印加されている。この状態が、格子を回動不可能な状態である。格子を回動不可能な状態では、当接部材75aは付勢部材75bによってX2方向に付勢されているため、格子保持部70に当接した状態となっている。したがって、格子保持部70は回動することができない。 The biasing member 75b always biases the contact member 75a with tension F in the X2 direction. The contact state releasing portion 75c does not apply force in the Y2 direction to the first intermediate member 75d when power is not supplied by the control portion 6 . Therefore, when the contact release portion 75c is not energized, only the tension F from the biasing member 75b is applied to the contact member 75a. This state is a state in which the lattice cannot be rotated. When the grid cannot be rotated, the contact member 75a is biased in the X2 direction by the biasing member 75b, so that it is in contact with the grid holding portion . Therefore, the grating holding part 70 cannot rotate.

一方、制御部6によって当接状態解除部75cに対して通電された場合、当接状態解除部75cが第1中間部材75dに対してY2方向の力を印加することにより、当接部材75aを格子保持部70から離間した状態にする。この状態が、格子を回動可能な状態である。被写体Tに対する格子の向きを変更したい場合には、制御部6は当接状態解除部75cに通電することにより、当接部材75aを離間させることにより、格子保持部70を回動可能な状態にする。上記のようにして、ストッパ機構75は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるように構成されている。 On the other hand, when the contact state releasing portion 75c is energized by the control portion 6, the contact state releasing portion 75c applies a force in the Y2 direction to the first intermediate member 75d, thereby releasing the contact member 75a. It is set in a state separated from the lattice holding part 70 . This state is a state in which the lattice can be rotated. When it is desired to change the orientation of the grid with respect to the subject T, the control section 6 energizes the contact state canceling section 75c to separate the contact member 75a, thereby making the grid holding section 70 rotatable. do. As described above, the stopper mechanism 75 is configured to switch between the state in which the grid can be rotated and the state in which the grid cannot be rotated.

また、図15に示すように、第4実施形態では、格子回動機構7は、格子の原点位置を検知する原点位置検知部76を備える。原点位置検知部76は、格子保持部70に設けられた被検知部77の位置を検知するように構成されている。原点位置検知部76は、たとえば、フォトセンサを含む。図15に示す例では、原点位置検知部76は、格子保持部70の中心からY2方向に延びる線80上に設けられている。第4実施形態では、制御部6は、原点位置検知部76によって被検知部77が検知された位置を格子の原点位置として記憶部(図示せず)に記憶するように構成されている。 In addition, as shown in FIG. 15, in the fourth embodiment, the grid rotation mechanism 7 includes an origin position detector 76 that detects the grid origin position. The origin position detection portion 76 is configured to detect the position of the detected portion 77 provided in the grating holding portion 70 . Origin position detector 76 includes, for example, a photosensor. In the example shown in FIG. 15, the origin position detection portion 76 is provided on a line 80 extending in the Y2 direction from the center of the lattice holding portion 70 . In the fourth embodiment, the controller 6 is configured to store the position at which the detected portion 77 is detected by the origin position detector 76 as the origin position of the lattice in the storage (not shown).

なお、第4実施形態のその他の構成は、上記第1~第3実施形態と同様である。 Other configurations of the fourth embodiment are the same as those of the first to third embodiments.

(第4実施形態の効果)
第4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 the fourth embodiment)
The following effects can be obtained in the fourth embodiment.

第4実施形態では、上記のように、格子回動機構7は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるストッパ機構75をさらに含む。これにより、被写体Tを撮像する際に格子を回動不可能な状態にしておくことにより、たとえば、回動部71の誤作動など、意図しない格子の回転を抑制することができる。その結果、格子回動機構7により格子の向きを変更した後、撮像を行うまでに、格子の光軸周りの回転方向における意図しない位置ずれが発生することを抑制することができる。 In the fourth embodiment, as described above, the grating rotation mechanism 7 further includes the stopper mechanism 75 that switches the grating between the rotatable state and the non-rotatable state. As a result, unintended rotation of the grid such as malfunction of the rotating portion 71 can be suppressed by keeping the grid in a non-rotatable state when the subject T is imaged. As a result, it is possible to suppress the occurrence of unintended positional deviation in the rotation direction of the grating about the optical axis after the orientation of the grating is changed by the grating rotating mechanism 7 and before the imaging is performed.

また、第4実施形態では、上記のように、ストッパ機構75は、格子保持部70に当接する当接部材75aと、当接部材75aを格子保持部70に対して付勢する付勢部材75bと、付勢部材75bの付勢力に抗して当接部材75aを格子保持部70から離間させる当接状態解除部75cとを含む。これにより、当接状態解除部75cを作動させることにより、付勢部材75bの付勢力による格子を回動不可能な状態から、格子を回動可能な状態に切り替えることができる。その結果、格子の向きを変更する時に限定して格子を回動可能な状態にすることが可能となるので、簡単な構成で格子の回転位置ずれを極力抑制することができる。 Further, in the fourth embodiment, as described above, the stopper mechanism 75 includes the contact member 75a that contacts the grid holding portion 70 and the biasing member 75b that biases the contact member 75a against the grid holding portion 70. and a contact release portion 75c that separates the contact member 75a from the lattice holding portion 70 against the biasing force of the biasing member 75b. Accordingly, by operating the contact state release portion 75c, the grid can be switched from a state in which the grid cannot be rotated due to the biasing force of the biasing member 75b to a state in which the grid can be rotated. As a result, it is possible to make the grating rotatable only when the orientation of the grating is to be changed, so that the rotational displacement of the grating can be suppressed as much as possible with a simple configuration.

また、第4実施形態では、上記のように、格子回動機構7は、格子の原点位置を検知する原点位置検知部76をさらに備える。これにより、各格子を回動させる際に、各格子が原点位置に配置されているかを容易に確認することができる。その結果、各格子を回動させる際に、それぞれの格子を容易に初期位置に配置することができる。 In addition, in the fourth embodiment, as described above, the grating rotation mechanism 7 further includes the origin position detector 76 that detects the origin position of the grating. As a result, when rotating each grid, it is possible to easily confirm whether each grid is arranged at the origin position. As a result, when rotating each grid, each grid can be easily arranged in the initial position.

なお、第実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other effects of the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment.

次に、図17および図18を参照して、第5実施形態によるX線イメージング装置500について説明する。被写体Tの2次元暗視野像13を生成する第1実施形態とは異なり、第実施形態では、X線イメージング装置500は、X線源1と検出器4と複数の格子とによって構成される撮像系17と被写体Tとを相対回転させる回転機構18をさらに備え、画像処理部5は、被写体Tと撮像系17とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像13から、3次元暗視野像を生成するように構成されている。なお、上記第1実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。 Next, an X-ray imaging apparatus 500 according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. Unlike the first embodiment that generates the two-dimensional dark field image 13 of the subject T, in the fifth embodiment, the X-ray imaging apparatus 500 is composed of the X-ray source 1, the detector 4 and a plurality of gratings. The image processing unit 5 further includes a rotation mechanism 18 that relatively rotates the imaging system 17 and the subject T, and the image processing unit 5 generates a plurality of dark field images 13 captured at a plurality of rotation angles while relatively rotating the subject T and the imaging system 17. to generate a three-dimensional dark field image. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the structure similar to the said 1st Embodiment, and description is abbreviate|omitted.

(X線イメージング装置の構成)
まず、図17を参照して、第5実施形態によるX線イメージング装置500の構成について説明する。
(Configuration of X-ray imaging device)
First, referring to FIG. 17, the configuration of an X-ray imaging apparatus 500 according to the fifth embodiment will be described.

図17に示すように、第5実施形態におけるX線イメージング装置500は、X線源1と検出器4と複数の格子とによって構成される撮像系17と被写体Tとを相対回転させる回転機構18をさらに備える。具体的には、回転機構18は、被写体Tを回転軸AR周りに回転させることにより、被写体Tと撮像系17とを相対回転させるように構成されている。回転機構18は、たとえば、被写体Tを配置する回転可能な被写体ステージであり、モータなどを含む。 As shown in FIG. 17, an X-ray imaging apparatus 500 according to the fifth embodiment includes a rotation mechanism 18 that relatively rotates an imaging system 17 composed of an X-ray source 1, a detector 4, and a plurality of gratings and a subject T. further provide. Specifically, the rotation mechanism 18 is configured to relatively rotate the subject T and the imaging system 17 by rotating the subject T around the rotation axis AR. The rotating mechanism 18 is, for example, a rotatable subject stage on which the subject T is placed, and includes a motor and the like.

(被写体の撮像方法)
次に、図18を参照して、第5実施形態によるX線イメージング装置500において被写体Tを撮像する方法の流れについて説明する。なお、第1実施形態と同様のステップの説明については省略する。
(Method of imaging subject)
Next, with reference to FIG. 18, the flow of the method for imaging the subject T in the X-ray imaging apparatus 500 according to the fifth embodiment will be described. It should be noted that the description of steps that are the same as in the first embodiment will be omitted.

第5実施形態では、画像処理部5は、被写体Tと撮像系17とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像13から、3次元暗視野像を生成するように構成されている。 In the fifth embodiment, the image processing unit 5 generates a three-dimensional dark field image from a plurality of dark field images 13 captured at a plurality of rotation angles while relatively rotating the subject T and the imaging system 17. It is configured.

具体的には、ステップS1およびステップS2において、第1格子2および第2格子3を横向き(X方向)に配置し、被写体Tを回転機構18に配置する。その後、ステップS12へ進む。 Specifically, in steps S<b>1 and S<b>2 , the first grating 2 and the second grating 3 are arranged sideways (in the X direction), and the subject T is arranged on the rotation mechanism 18 . After that, the process proceeds to step S12.

ステップS12において、制御部60は、回転機構18を介して被写体Tを回転させることにより被写体Tと撮像系17とを相対回転させながら、複数の回転角度において第1格子2を並進移動させて撮像することにより、複数の暗視野像13を撮像する。その後、ステップS13へ進む。なお、本明細書において、被写体Tを回転させながら第1格子2を並進移動させて撮像する手法を、位相CT撮像とする。 In step S12, the control unit 60 rotates the subject T via the rotation mechanism 18 to relatively rotate the subject T and the imaging system 17, while translating the first grating 2 at a plurality of rotation angles to capture an image. By doing so, a plurality of dark field images 13 are captured. After that, the process proceeds to step S13. In this specification, the technique of translating the first grating 2 while rotating the subject T is referred to as phase CT imaging.

ステップS13において、画像処理部5は、被写体Tと撮像系17とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像13から、3次元暗視野像を生成する。 In step S13, the image processing unit 5 generates a three-dimensional dark field image from a plurality of dark field images 13 captured at a plurality of rotation angles while rotating the subject T and the imaging system 17 relative to each other.

その後、ステップS5において、格子の向きを変更して撮像したかを判定する。格子の向きを変更して撮像している場合、処理を終了する。格子の向きを変更して撮像していない場合は、ステップS6へと進む。 After that, in step S5, it is determined whether or not the image has been captured by changing the orientation of the lattice. If the orientation of the lattice is changed and the image is captured, the process is terminated. If the orientation of the grating has not been changed and the image has not been captured, the process proceeds to step S6.

なお、第5実施形態のその他の構成は、上記第1~第4実施形態と同様である。 Other configurations of the fifth embodiment are the same as those of the first to fourth embodiments.

(第5実施形態の効果)
第5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 the fifth embodiment)
The following effects can be obtained in the fifth embodiment.

第5実施形態では、上記のように、X線源1と検出器4と複数の格子とによって構成される撮像系17と被写体Tとを相対回転させる回転機構18をさらに備え、画像処理部5は、被写体Tと撮像系17とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の暗視野像13から、3次元暗視野像を生成するように構成されている。ここで、被写体Tと撮像系17との相対回転を行う際の回転軸ARの方向と格子の向きとによっても強調されるX線の散乱方向が異なるため、被写体Tと撮像系17との相対回転を行う際の回転軸ARの方向を変更したい場合がある。また、被写体Tと撮像系17との相対回転を行う際の回転軸ARに対する被写体Tの向きを変更したい場合もある。上記のように位相CT撮像を行うことにより、被写体Tと撮像系17との相対回転を行う際の回転軸ARの方向を変更することなく、格子に対する被写体Tの向きを変更して撮像した3次元暗視野像を生成することができる。また、被写体Tの向きを変更することなく格子に対する被写体Tの向きを変更して撮像した3次元暗視野像を生成することができる。その結果、被写体Tと撮像系17との相対回転を行う際の回転軸ARの方向を変更するための機構および被写体Tの向きを変更するための機構を組み合わせる必要がなくなるため、装置構成が複雑化することを抑制することができる。 In the fifth embodiment, as described above, the rotation mechanism 18 for relatively rotating the imaging system 17 configured by the X-ray source 1, the detector 4, and the plurality of gratings and the subject T is further provided. is configured to generate a three-dimensional dark-field image from a plurality of dark-field images 13 captured at a plurality of rotation angles while the subject T and the imaging system 17 are relatively rotated. Here, since the direction of X-ray scattering that is emphasized also differs depending on the direction of the rotation axis AR and the orientation of the grating when performing relative rotation between the object T and the imaging system 17, the relative direction between the object T and the imaging system 17 is There are cases where it is desired to change the direction of the rotation axis AR when rotating. Moreover, there are cases where it is desired to change the orientation of the subject T with respect to the rotation axis AR when the subject T and the imaging system 17 are relatively rotated. By performing the phase CT imaging as described above, without changing the direction of the rotation axis AR when performing relative rotation between the subject T and the imaging system 17, the orientation of the subject T with respect to the grid is changed. A dimensional dark field image can be generated. Further, it is possible to generate a three-dimensional dark-field image captured by changing the orientation of the subject T with respect to the grid without changing the orientation of the subject T. As a result, there is no need to combine a mechanism for changing the direction of the rotation axis AR and a mechanism for changing the orientation of the subject T when performing relative rotation between the subject T and the imaging system 17, so the device configuration is complicated. can be suppressed.

なお、第5実施形態のその他の効果は、上記第1~第4実施形態と同様である。 Other effects of the fifth embodiment are the same as those of the first to fourth embodiments.

(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)
It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description of the embodiments, and includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

たとえば、上記第1~第5実施形態では、格子移動機構8が、第1格子2を並進移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。並進移動させる格子はいずれの格子であってもよい。 For example, in the above first to fifth embodiments, the grid moving mechanism 8 translates the first grid 2, but the present invention is not limited to this. The grid to be translated may be any grid.

また、上記第1~第5実施形態では、格子位置調整機構9が、第1格子2の位置ずれを調整する例を示したが、本発明はこれに限られない。位置ずれを調整する格子はいずれの格子であってもよい。 Further, in the above-described first to fifth embodiments, the grid position adjustment mechanism 9 has shown an example of adjusting the positional deviation of the first grid 2, but the present invention is not limited to this. Any grid may be used to adjust the positional deviation.

また、上記第1~第5実施形態では、格子移動機構8の上部に格子位置調整機構9を配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。格子移動機構8および格子位置調整機構9は別々の格子の下に配置されていてもよい。 Further, in the above-described first to fifth embodiments, an example in which the grid position adjusting mechanism 9 is arranged above the grid moving mechanism 8 has been shown, but the present invention is not limited to this. The grid moving mechanism 8 and grid position adjusting mechanism 9 may be arranged under separate grids.

また、上記第1~第5実施形態では、複数の格子として、第1格子2および第2格子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、図13に示すX線イメージング装置400のように、X線源1と第1格子2との間に、第3格子19を設ける構成でもよい。第3格子19は、Y方向に所定の周期(ピッチ)d4で配列される複数のスリット19aおよびX線吸収部19bを有している。各スリット19aおよびX線吸収部19b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19aおよびX線吸収部19bはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。また、第3格子19は、X線源1と第1格子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19は、各スリット19aを通過したX線を、各スリット19aの位置に対応する線光源とするように構成されている。また、第3格子19を設ける構成では、第3格子19を回動可能に保持する格子回動機構7が設けられ、第3格子19は、制御部6からの信号によって、格子回動機構7を介して第1格子2および第2格子3と略同一の回動角度θに配置されるように構成されている。これにより、第3格子19は、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の焦点サイズに依存することなく第1格子2の自己像12を形成させることが可能となるので、X線源1の選択の自由度を向上させることができる。 Further, in the above-described first to fifth embodiments, an example in which the first grating 2 and the second grating 3 are provided as the plurality of gratings has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, as in an X-ray imaging apparatus 400 shown in FIG. 13, a configuration in which a third grating 19 is provided between the X-ray source 1 and the first grating 2 may be employed. The third grating 19 has a plurality of slits 19a and X-ray absorbing portions 19b arranged at a predetermined period (pitch) d4 in the Y direction. Each slit 19a and X-ray absorbing portion 19b are formed to extend linearly. Moreover, each slit 19a and the X-ray absorbing portion 19b are formed so as to extend in parallel. The third grating 19 is arranged between the X-ray source 1 and the first grating 2 and is irradiated with X-rays from the X-ray source 1 . The third grating 19 is configured to turn the X-rays passing through each slit 19a into a line light source corresponding to the position of each slit 19a. In addition, in the configuration in which the third grating 19 is provided, the grating rotation mechanism 7 that rotatably holds the third grating 19 is provided, and the third grating 19 is rotated by the signal from the control unit 6. The first grating 2 and the second grating 3 are arranged at substantially the same rotation angle θ through the . Thereby, the third grating 19 can enhance the coherence of X-rays emitted from the X-ray source 1 . As a result, the self-image 12 of the first grating 2 can be formed without depending on the focal size of the X-ray source 1, so the degree of freedom in selecting the X-ray source 1 can be improved.

また、第3格子19をさらに設ける場合において、複数の格子は、複数の格子のいずれか1つの格子間における相対位置が調整されることにより、第2格子3および第3格子19が、第1格子2を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置されるように構成されている。すなわち、第3格子19と第1格子2との間の距離と、第1格子2と第2格子3との間の距離とが等しくなるように各格子が配置されている場合、第3格子19がXY面内において、X線の光軸方向(Z方向)と直交する水平方向(X方向)を基準として、角度θだけ回動して配置されている場合、第2格子3がXY面内において、X線の光軸方向(Z方向)と直交する水平方向(X方向)を基準として、角度θだけ反対方向(マイナス方向)に回動して配置されていれば、検出器4上のモアレ縞11が消えるため、位置調整が完了した配置とみなすことができる。上記のように構成すれば、第1格子2、第2格子3、および第3格子19のうちのいずれか1つの位置を、第1格子2を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置することにより、複数の格子の位置調整を行うことが可能となるので、複数の格子の格子間における相対位置を容易に調整することができる。 Further, in the case where the third grating 19 is further provided, the relative position between any one of the plurality of gratings is adjusted so that the second grating 3 and the third grating 19 become the first grating. It is configured to be arranged in relative and symmetrical relative positions with reference to the grating 2 . That is, when the grids are arranged such that the distance between the third grid 19 and the first grid 2 and the distance between the first grid 2 and the second grid 3 are equal, the third grid 19 is rotated by an angle θ with respect to the horizontal direction (X direction) perpendicular to the X-ray optical axis direction (Z direction) in the XY plane, the second grating 3 is arranged in the XY plane In the detector 4, if it is rotated in the opposite direction (minus direction) by an angle θ with respect to the horizontal direction (X direction) perpendicular to the optical axis direction (Z direction) of the X-ray, , the moire fringes 11 disappear, so it can be considered that the position adjustment has been completed. With the above configuration, any one of the first grating 2, the second grating 3, and the third grating 19 is placed at a relative and symmetrical relative position with respect to the first grating 2. By doing so, it becomes possible to adjust the positions of the plurality of grids, so that the relative positions between the plurality of grids can be easily adjusted.

また、上記第1、第2、第4および第5実施形態では、縦方向(Y方向)および横方向(X方向)の例として、略90度および略0度に格子を向ける例を示したが、本発明はこれに限られない。互いに略直交する2方向であれば、略90度および略0度以外の方向に格子を配置してもよい。たとえば、30度と120度の向きに各格子を配置してもよい。また、格子を配置する向きは、互いに異なっていれば、任意の角度に配置してもよく、第3実施形態のように、2方向よりも多くの角度に格子を配置して撮像してもよい。ただし、互いの角度が近い場合、X線の散乱が強調されない方向が含まれる可能性があるので、少なくとも略直交する2方向を含めた方向に格子を配置して撮像する方が好ましい。 In addition, in the first, second, fourth and fifth embodiments, the examples in which the gratings are oriented at approximately 90 degrees and approximately 0 degrees are shown as examples of the vertical direction (Y direction) and horizontal direction (X direction). However, the present invention is not limited to this. The gratings may be arranged in directions other than approximately 90 degrees and approximately 0 degrees, as long as they are two directions that are substantially perpendicular to each other. For example, the gratings may be oriented at 30 degrees and 120 degrees. Moreover, the gratings may be arranged at any angle as long as the directions of the gratings are different from each other. good. However, if the angles are close to each other, there is a possibility that the X-ray scattering may not be emphasized, so it is preferable to arrange the gratings in directions including at least two substantially orthogonal directions for imaging.

また、上記第5実施形態では、被写体Tを回転させる例を示したが、本発明はこれに限られない。撮像系17を回転させる構成でもよい。 Also, in the fifth embodiment, an example in which the subject T is rotated was shown, but the present invention is not limited to this. A configuration in which the imaging system 17 is rotated may be used.

また、上記第1~第5実施形態では、第1格子2を並進移動させることにより暗視野像13を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば。複数の格子のうち、いずれか1つをXY平面内で回転させてモアレ縞11を形成して撮像するモアレ1枚撮り手法によって暗視野像13を生成するように構成されていてもよい。 Further, in the above-described first to fifth embodiments, an example in which the dark-field image 13 is generated by translating the first grating 2 has been shown, but the present invention is not limited to this. for example. The dark-field image 13 may be generated by a moiré single-shot technique in which any one of a plurality of gratings is rotated within the XY plane to form moiré fringes 11 and an image is captured.

また、上記第1~第5実施形態では、第1格子2として、位相格子を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1格子2として、吸収格子を用いてもよい。 Further, in the above-described first to fifth embodiments, an example of using a phase grating as the first grating 2 has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, an absorption grating may be used as the first grating 2 .

また、上記第1、第2、第4および第5実施形態では、被写体Tとして、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を撮像する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)などを被写体として用いてもよい。撮像する被写体内に指向性のある内部構造が含まれていれば、どのような被写体であってもよい。 Also, in the first, second, fourth, and fifth embodiments, an example in which carbon fiber reinforced plastic (CFRP) is imaged as the subject T has been described, but the present invention is not limited to this. For example, glass fiber reinforced plastic (GFRP) or the like may be used as the subject. Any object can be used as long as the object to be imaged contains an internal structure with directivity.

また、上記第1~第5実施形態では、被写体TをX線源1と第1格子2との間に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。第1格子2と第2格子3との間に被写体Tを配置してもよい。なお、いずれの場合においても、第1格子2から離れた位置に被写体Tを配置すると、位相感度が低下するため、被写体Tは第1格子2に近い位置に配置することが好ましい。 Further, in the above-described first to fifth embodiments, an example in which the subject T is arranged between the X-ray source 1 and the first grating 2 has been shown, but the present invention is not limited to this. The object T may be arranged between the first grating 2 and the second grating 3 . In any case, if the object T is placed at a position distant from the first grating 2, the phase sensitivity is lowered.

また、上記第4実施形態では、格子回動機構7のそれぞれに回動部71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、各格子を回動させる複数の格子回動機構7を、1つの回動部71によって回動させるように構成されていてもよい。 Further, in the above-described fourth embodiment, an example in which each of the lattice rotating mechanisms 7 is provided with the rotating portion 71 was shown, but the present invention is not limited to this. For example, a plurality of lattice rotating mechanisms 7 for rotating each lattice may be configured to be rotated by one rotating portion 71 .

また、上記第3実施形態では、画像処理部5が、散乱指向像22および指向性強弱像23の両方を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部5は、散乱指向像22または指向性強弱像23のどちらか一方を生成するように構成されていてもよい。また、画像処理部5は、第2実施形態において生成した全散乱像20と、散乱指向像22と、指向性強弱像23とを組み合わせて合成した合成画像を生成するように構成されていてもよい。 Further, in the above-described third embodiment, an example in which the image processing unit 5 generates both the scattering directional image 22 and the directional intensity image 23 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the image processing unit 5 may be configured to generate either the scattering directional image 22 or the directional intensity image 23 . Further, the image processing unit 5 may be configured to generate a combined image by combining the total scattering image 20 generated in the second embodiment, the scattering directional image 22, and the directional intensity image 23. good.

また、上記第4実施形態では、ベルト-プーリ機構である格子回動機構7がストッパ機構75を含む例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第1実施形態に示すように、格子回動機構7が歯車状の格子保持部70と、歯車状の回動部71とを含む構成において、ストッパ機構75を設ける構成であってもよい。 Further, in the above-described fourth embodiment, an example is shown in which the grating rotation mechanism 7, which is a belt-pulley mechanism, includes the stopper mechanism 75, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in the first embodiment, in the configuration in which the lattice rotation mechanism 7 includes the gear-shaped lattice holding portion 70 and the gear-shaped rotation portion 71, the stopper mechanism 75 may be provided. .

また、上記第3実施形態では、画像処理部5が、上記式(6)および上記式(7)によって、散乱指向像22および指向性強弱像23を取得する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部5は、Idark kを、kの関数としてサインカーブ(正弦波)によってフィッティングすることにより、散乱指向像22および指向性強弱像23を取得するように構成されていてもよい。具体的には、暗視野像13を以下に示す式(8)のように正弦波であると仮定する。

Figure 0007110697000006
ここで、θは、格子の角度である。また、φは、Idark kをkの関数としたときの位相情報である。画像処理部5は、上記式(8)の位相情報φからφdark(x、y)を、B/AからVdark(x、y)を算出することにより、散乱指向像22および指向性強弱像23を取得するように構成されていてもよい。またk(格子方向)は4方向に限定されるわけではない。格子を配置する方向は2方向であってもよい。しかし、格子を配置する方向が2方向である場合、被写体TによるX線の散乱の方向によっては、感度よく検出することが難しい場合があるので、格子を配置する方向は、3方向以上であることが好ましい。またkは等間隔である必要もないが、その場合は上記式(8)のようなサインカーブのフィッティング方法で散乱指向像22や指向性強弱像23を算出することが好ましい。 Further, in the above-described third embodiment, an example of a configuration in which the image processing unit 5 acquires the scattering directional image 22 and the directional intensity image 23 by the above equation (6) and the above equation (7) is shown. The invention is not limited to this. For example, the image processing unit 5 may be configured to obtain the scattering directional image 22 and the directional intensity image 23 by fitting I dark k with a sine curve (sine wave) as a function of k. . Specifically, it is assumed that the dark field image 13 is a sine wave as shown in Equation (8) below.
Figure 0007110697000006
where θ is the grating angle. Also, φ is phase information when I dark k is a function of k. The image processing unit 5 calculates φ dark (x, y) from the phase information φ in the above equation (8) and V dark (x, y) from B/A, thereby obtaining the scattering directivity image 22 and directivity intensity. It may be arranged to acquire an image 23 . Also, k (lattice direction) is not limited to four directions. The grid may be arranged in two directions. However, when the gratings are arranged in two directions, it may be difficult to detect the X-rays with high sensitivity depending on the direction of scattering of the X-rays by the subject T. Therefore, the gratings are arranged in three or more directions. is preferred. In addition, k does not have to be evenly spaced, but in that case, it is preferable to calculate the scattering directivity image 22 and the directivity intensity image 23 by a sine curve fitting method such as the above equation (8).

1 X線源
2 第1格子
3 第2格子
4 検出器
5 画像処理部
6 制御部
7 格子回動機構
8 格子移動機構
9 格子位置調整機構
10 格子角度情報記憶部
11 モアレ縞
12 自己像
13、13a、13b、13c 暗視野像
14 被写体内部の傷(指向性のある内部構造)
14a 横方向に延びる傷(指向性のある内部構造)
14b、14c 斜め方向に延びる傷(指向性のある内部構造)
14d 縦方向に延びる傷(指向性のある内部構造)
17 撮像系
18 回転機構
19 第3格子
20 全散乱像
22 散乱指向像
23 指向性強弱像
70 格子保持部
75 ストッパ機構
75a 当接部材
75b 付勢部材
75c 当接状態解除部
100、200、300、400 X線イメージング装置
L 横方向に延びる傷の長さ(指向性のある内部構造の長さ)
T 被写体
W 縦方向に延びる傷の幅(指向性のある内部構造の幅)
Reference Signs List 1 X-ray source 2 first grating 3 second grating 4 detector 5 image processing unit 6 control unit 7 grating rotating mechanism 8 grating moving mechanism 9 grating position adjusting mechanism 10 grating angle information storage unit 11 moire fringes 12 self-image 13, 13a, 13b, 13c Dark-field image 14 Scratches inside the subject (internal structure with directivity)
14a laterally extending wound (directional internal structure)
14b, 14c Scratches extending diagonally (directional internal structure)
14d Longitudinal wound (directional internal structure)
17 Imaging System 18 Rotation Mechanism 19 Third Grating 20 Total Scattering Image 22 Scattering Directional Image 23 Directional Intensity Image 70 Grating Holding Section 75 Stopper Mechanism 75a Contact Member 75b Biasing Member 75c Contact Release Section 100, 200, 300, 400 X-ray imaging device L Length of wound extending laterally (length of directional internal structure)
T Subject W Width of scratch extending in vertical direction (width of internal structure with directivity)

Claims (18)

X線源と、
前記X線源から照射されるX線により、自己像を形成するための第1格子と、前記第1格子の自己像と干渉させるための第2格子とを含む複数の格子と、
前記X線源から照射されたX線を検出する検出器と、
前記複数の格子の各々に設けられ、X線の光軸方向と直交する面内において、前記複数の格子を個別に回動させる複数の格子回動機構と、
前記検出器により検出されたX線の強度分布から、少なくとも暗視野像を生成する画像処理部と
前記複数の格子の少なくともいずれか1つを移動させる格子移動機構と、を備え、
前記画像処理部は、前記光軸方向と直交する面内において、前記格子を複数の角度に配置して撮像された前記暗視野像を生成するように構成されており、
前記格子移動機構は、前記光軸方向に直交する面内において、格子を縦方向または横方向に移動可能に構成されているとともに、前記複数の格子の少なくともいずれか1つが斜め方向に配置されている際に、前記複数の格子の配置角度に応じて、縦方向および横方向のうち、並進移動の距離が小さくなる方向に前記複数の格子のいずれか1つを移動させるように構成されている、X線イメージング装置。
an x-ray source;
a plurality of gratings including a first grating for forming a self-image with X-rays emitted from the X-ray source and a second grating for interfering with the self-image of the first grating;
a detector that detects X-rays emitted from the X-ray source;
a plurality of grating rotating mechanisms provided in each of the plurality of gratings and individually rotating the plurality of gratings in a plane orthogonal to the optical axis direction of X-rays;
an image processing unit that generates at least a dark field image from the X-ray intensity distribution detected by the detector ;
a grid moving mechanism for moving at least one of the plurality of grids ;
The image processing unit is configured to generate the dark field image captured by arranging the grating at a plurality of angles in a plane orthogonal to the optical axis direction ,
The grating moving mechanism is configured to move the grating vertically or horizontally in a plane orthogonal to the optical axis direction, and at least one of the plurality of gratings is arranged obliquely. any one of the plurality of gratings is moved in the vertical direction or the horizontal direction in which the distance of translational movement becomes smaller, according to the arrangement angle of the plurality of gratings . , X-ray imaging equipment.
前記格子回動機構は、前記光軸方向と直交する面内において、縦方向、横方向および斜め方向のうち、少なくともいずれか2方向に前記複数の格子を配置するように構成されている、請求項1に記載のX線イメージング装置。 The grating rotation mechanism is configured to arrange the plurality of gratings in at least two directions of a vertical direction, a horizontal direction, and an oblique direction within a plane orthogonal to the optical axis direction. Item 1. The X-ray imaging apparatus according to item 1. 記格子移動機構は、前記複数の格子を回動させた後に、前記格子回動機構とともに前記複数の格子の少なくともいずれか1つを移動させるように構成されている、請求項1または2に記載のX線イメージング装置。 3. The lattice moving mechanism according to claim 1 or 2, wherein after rotating the plurality of lattices, the lattice moving mechanism moves at least one of the plurality of lattices together with the lattice rotating mechanism. An X-ray imaging device as described. 前記格子移動機構は、前記複数の格子のいずれか1つを少なくとも格子1周期分以上並進移動させる際に、並進移動の距離が小さくなる方向に前記複数の格子のいずれか1つを移動させるように構成されている、請求項3に記載のX線イメージング装置。 The grating moving mechanism moves any one of the plurality of gratings in a direction in which the distance of the translational movement becomes smaller when any one of the plurality of gratings is translated by at least one period of the grating. 4. The X-ray imaging apparatus of claim 3, configured to: 前記格子回動機構は、格子を保持する格子保持部と、前記格子保持部を回動させる回動部とを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のX線イメージング装置。 5. The X-ray imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein said grating rotating mechanism includes a grating holding part that holds a grating and a rotating part that rotates said grating holding part. 前記格子回動機構は、格子を回動可能な状態と格子を回動不可能な状態とに切り替えるストッパ機構をさらに含む、請求項5に記載のX線イメージング装置。 6. The X-ray imaging apparatus according to claim 5, wherein the grating rotating mechanism further includes a stopper mechanism for switching between a state in which the grating can be rotated and a state in which the grating cannot be rotated. 前記ストッパ機構は、前記格子保持部に当接する当接部材と、前記当接部材を前記格子保持部に対して付勢する付勢部材と、前記付勢部材の付勢力に抗して前記当接部材を前記格子保持部から離間させる当接状態解除部とを含む、請求項6に記載のX線イメージング装置。 The stopper mechanism includes an abutting member that abuts against the grid holding portion, a biasing member that biases the abutting member against the grid holding portion, and a biasing member that resists the biasing force of the biasing member. 7. The X-ray imaging apparatus according to claim 6, further comprising a contact state releasing portion that separates the contact member from the grating holding portion. 前記格子回動機構は、格子の原点位置を検知する原点位置検知部をさらに備える、請求項5~7のいずれか1項に記載のX線イメージング装置。 The X-ray imaging apparatus according to any one of claims 5 to 7, wherein said grating rotation mechanism further comprises an origin position detection section for detecting an origin position of the grating. 前記格子回動機構とは別個に設けられ、前記X線の照射軸周りの回動方向における前記複数の格子の角度ずれの微調整を行う格子角度微調整機構をさらに備え、
前記格子回動機構は、前記格子角度微調整機構を介して前記格子移動機構上に保持されるように構成されている、請求項3または4に記載のX線イメージング装置。
further comprising a grating angle fine adjustment mechanism provided separately from the grating rotation mechanism for finely adjusting the angular deviation of the plurality of gratings in the rotation direction around the X-ray irradiation axis;
5. The X-ray imaging apparatus according to claim 3, wherein said grating rotating mechanism is configured to be held on said grating moving mechanism via said grating angle fine adjustment mechanism.
前記格子回動機構によって前記複数の格子を回転させた後に生じるモアレ縞に基づいて、前記格子角度微調整機構による格子の調整量を算出する制御部をさらに備える、請求項9に記載のX線イメージング装置。 10. The X-ray according to claim 9, further comprising a control unit that calculates an adjustment amount of the grating by the grating angle fine adjustment mechanism based on moire fringes generated after the plurality of gratings are rotated by the grating rotation mechanism. imaging device. 前記格子回動機構によって回動させた前記複数の格子の角度情報を記憶する格子角度情報記憶部をさらに備える、請求項1~10のいずれか1項に記載のX線イメージング装置。 11. The X-ray imaging apparatus according to any one of claims 1 to 10, further comprising a grating angle information storage section for storing angle information of said plurality of gratings rotated by said grating rotating mechanism. 前記X線源と前記検出器と前記複数の格子とによって構成される撮像系と、被写体とを相対回転させる回転機構をさらに備え、
前記画像処理部は、被写体と前記撮像系とを相対回転させながら複数の回転角度において撮像された複数の前記暗視野像から、3次元暗視野像を生成するように構成されている、請求項1~11のいずれか1項に記載のX線イメージング装置。
An imaging system configured by the X-ray source, the detector, and the plurality of gratings, and a rotation mechanism for relatively rotating the subject,
The image processing unit is configured to generate a three-dimensional dark field image from a plurality of the dark field images captured at a plurality of rotation angles while relatively rotating the subject and the imaging system. The X-ray imaging apparatus according to any one of 1 to 11.
X線源と、
前記X線源から照射されるX線により、自己像を形成するための第1格子と、前記第1格子の自己像と干渉させるための第2格子とを含む複数の格子と、
前記X線源から照射されたX線を検出する検出器と、
X線の光軸方向と直交する面内において、前記複数の格子をそれぞれ回動させる格子回動機構と、
前記検出器により検出されたX線の強度分布から、少なくとも暗視野像を生成する画像処理部とを備え、
前記画像処理部は、前記光軸方向と直交する面内において、前記格子を複数の角度に配置して撮像された前記暗視野像を生成するように構成され、
前記画像処理部は、前記光軸方向と直交する面内において、前記格子を複数の角度に配置して撮像された複数の前記暗視野像を合成して、被写体によるX線の散乱の強度を表す全散乱像を生成するように構成され、
前記画像処理部は、前記複数の格子の角度が異なる複数の前記暗視野像を用いて、被写体によるX線の散乱の指向性を表す散乱指向像と、被写体によるX線の散乱の指向性の強弱を表す指向性強弱像とのうち、少なくともどちらか一方をさらに生成するように構成されている、X線イメージング装置。
an x-ray source;
a plurality of gratings including a first grating for forming a self-image with X-rays emitted from the X-ray source and a second grating for interfering with the self-image of the first grating;
a detector that detects X-rays emitted from the X-ray source;
a grating rotating mechanism for rotating each of the plurality of gratings in a plane orthogonal to the optical axis direction of X-rays;
an image processing unit that generates at least a dark field image from the X-ray intensity distribution detected by the detector;
The image processing unit is configured to generate the dark field image captured by arranging the grating at a plurality of angles in a plane orthogonal to the optical axis direction,
The image processing unit synthesizes a plurality of dark-field images captured with the grating arranged at a plurality of angles in a plane orthogonal to the optical axis direction, and calculates the intensity of X-ray scattering by the subject. configured to generate a total scatter image representing
The image processing unit uses a plurality of dark field images in which the angles of the plurality of gratings are different, a scattering directivity image representing the directivity of X-ray scattering by the subject, and a directivity of X-ray scattering by the subject. An X-ray imaging apparatus configured to further generate at least one of a directional intensity image representing intensity and a weak/weak image.
前記画像処理部は、X線の散乱の指向性と色彩とを対応付けて表示させた前記散乱指向像を生成するように構成されている、請求項1に記載のX線イメージング装置。 14. The X-ray imaging apparatus according to claim 13 , wherein said image processing unit is configured to generate said scattering directivity image in which X-ray scattering directivity and color are associated and displayed. 前記画像処理部は、複数の前記暗視野像を合成して生成した画像から、被写体の特徴量を取得するように構成されている、請求項1~1のいずれか1項に記載のX線イメージング装置。 The X according to any one of claims 1 to 14, wherein the image processing unit is configured to acquire a feature amount of the subject from an image generated by synthesizing a plurality of the dark field images. Line imaging device. 前記画像処理部は、被写体の前記特徴量として、被写体内において指向性のある内部構造に関する情報を取得するように構成されており、
被写体内において前記指向性のある内部構造に関する情報は、少なくとも前記指向性のある内部構造の長さと、前記指向性のある内部構造の幅とを含む、請求項1に記載のX線イメージング装置。
The image processing unit is configured to acquire information about an internal structure having directivity in the subject as the feature amount of the subject,
16. The X-ray imaging apparatus according to claim 15 , wherein the information about the internal structure with directivity in the object includes at least the length of the internal structure with directivity and the width of the internal structure with directivity. .
前記複数の格子は、前記X線源と前記第1格子との間に配置された第3格子をさらに含んでいる、請求項1~1のいずれか1項に記載のX線イメージング装置。 The X - ray imaging apparatus of any one of claims 1-16, wherein the plurality of gratings further includes a third grating positioned between the X-ray source and the first grating. 前記複数の格子は、前記複数の格子のいずれか1つの格子間における相対位置が調整されることにより、前記第2格子および前記第3格子が、前記第1格子を基準として相対的かつ対照的な相対位置に配置されるように構成されている、請求項1に記載のX線イメージング装置。 In the plurality of gratings, the relative position between any one of the plurality of gratings is adjusted so that the second grating and the third grating are relatively and symmetrically with respect to the first grating. 18. The X-ray imaging apparatus according to claim 17 , wherein the X-ray imaging apparatus is configured to be arranged in different relative positions.
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