JP7131625B2 - X-ray phase imaging system - Google Patents

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Description

本発明は、X線位相イメージング装置に関し、X線の可干渉性を高める格子を備えるX線位相イメージング装置に関する。 The present invention relates to an X-ray phase imaging apparatus, and more particularly to an X-ray phase imaging apparatus having a grating that enhances the coherence of X-rays.

従来、X線の可干渉性を高める格子を備えるX線位相イメージング装置が知られている。このようなX線位相イメージング装置は、たとえば、特開2012-16370号公報に開示されている。 Conventionally, an X-ray phase imaging apparatus is known that includes a grating that enhances the coherence of X-rays. Such an X-ray phase imaging apparatus is disclosed, for example, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-16370.

特開2012-16370号公報のX線位相イメージング装置は、X線源と、X線源の照射方向に配置された検出器と、X線源とX線画像検出器との間において、X線源の近傍に設けられたマルチスリットと、マルチスリットと検出器との間に配置された格子とを含む複数の格子と、を備えている。マルチスリットは、X線源から照射されるX線の可干渉性を高めるために設けられている。特開2012-16370号公報のX線撮像装置は、複数の格子のいずれかを格子ピッチの方向に移動させながら、X線源から照射されたX線を複数の格子を用いて干渉させることにより、検出器において検出されるX線の強度変化を表す強度変調信号を取得する。 The X-ray phase imaging apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-16370 includes an X-ray source, a detector arranged in the irradiation direction of the X-ray source, and an X-ray image detector between the X-ray source and the X-ray image detector. A plurality of gratings including a multi-slit near the source and a grating positioned between the multi-slit and the detector. A multi-slit is provided to enhance the coherence of X-rays emitted from the X-ray source. The X-ray imaging apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-16370 uses a plurality of gratings to interfere X-rays emitted from an X-ray source while moving one of the plurality of gratings in the direction of the grating pitch. , to obtain an intensity-modulated signal representing the intensity variation of the X-rays detected at the detector.

特開2012-16370号公報のX線撮像装置は、複数の格子の間に被写体を置かない場合の強度変調信号と、被写体を置いた場合の強度変調信号と、の位相差に基づいて、被写体内部を画像化した位相コントラスト画像を生成するように構成されている。特開2012-16370号公報に記載のような従来のX線撮像装置は、X線の吸収量ではなく、X線の位相差を利用して、被写体内を画像化することによって、X線を吸収しにくい軽元素物体や生体軟部組織を画像化することが可能である。なお、位相コントラスト画像とは、吸収像と、位相微分像と、暗視野像とを含んでいる。吸収像とは、X線が被写体を通過した際に生じるX線の減衰に基づいて画像化した像である。また、位相微分像とは、X線が被写体を通過した際に発生するX線の位相のずれをもとに画像化した像である。また、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。 The X-ray imaging apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-16370 detects an object based on the phase difference between an intensity-modulated signal when the object is not placed between a plurality of gratings and an intensity-modulated signal when the object is placed. It is configured to generate a phase-contrast image of the interior. A conventional X-ray imaging apparatus as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-16370 utilizes the phase difference of X-rays rather than the amount of absorption of X-rays to image the inside of a subject, thereby capturing X-rays. It is possible to image hard-to-absorb light element objects and biological soft tissues. Note that the phase contrast image includes an absorption image, a phase differential image, and a dark field image. An absorption image is an image formed based on attenuation of X-rays that occur when X-rays pass through an object. A phase differential image is an image formed based on the phase shift of X-rays generated when the X-rays pass through a subject. A 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.

特開2012-16370号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-16370

ここで、被写体の詳細な構造を確認するために、被写体を拡大して撮像することが望まれる場合がある。この場合、鮮明度を高めることなく被写体を拡大して撮像すると、得られる画像の画質が劣化するという不都合がある。そこで、鮮明度を高めて撮像することにより、拡大した画像を撮像する場合でも、画質の低下を抑制することができる。鮮明度を高めるためには、X線源の焦点サイズを小さくすることが考えられる。しかしながら、特開2012-16370号公報では、X線源の可干渉性を高めるために、X線源にマルチスリットが設けられている。X線源にマルチスリットが備えられた構成においてX線源の焦点サイズを小さくすると、マルチスリットの格子パターンが解像され、画像上に縞模様として検出される。そのため、マルチスリットの格子パターンの縞模様によって、得られる画像の画質が劣化するという問題点がある。 Here, in order to check the detailed structure of the subject, it may be desired to take an enlarged image of the subject. In this case, there is a problem that the image quality of the obtained image is degraded if the subject is magnified and imaged without increasing the definition. Therefore, by capturing an image with increased sharpness, it is possible to suppress deterioration in image quality even when capturing an enlarged image. In order to improve definition, it is conceivable to reduce the focal size of the X-ray source. However, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-16370, the X-ray source is provided with multi-slits in order to increase the coherence of the X-ray source. When the focal size of the X-ray source is reduced in a configuration in which the X-ray source is provided with multi-slits, the grid pattern of the multi-slits is resolved and detected as stripes on the image. Therefore, there is a problem that the image quality of the obtained image is degraded by the striped pattern of the grid pattern of the multi-slits.

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、X線源の焦点サイズを小さくすることにより鮮明度を高めて撮像する場合でも、得られる画像の画質が劣化することを抑制することが可能なX線位相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-described problems. An object of the present invention is to provide an X-ray phase imaging apparatus capable of suppressing .

上記目的を達成するために、この発明の第1の局面におけるX線位相イメージング装置は、被写体にX線を照射するX線源と、X線源から照射されたX線を検出する検出器と、X線源と検出器との間に配置され、X線源から照射されるX線を線光源にしてX線の可干渉性を高めるマルチスリットである第1格子と、第1格子からのX線が照射され自己像を形成す位相格子である第2格子とを含む複数の格子と、検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、位相コントラスト画像の鮮明度を高めるために、X線源の焦点サイズを小さくするように変更した場合に、X線源は、焦点サイズを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出される場合に、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが、検出器によって検出されないように、第1格子とX線源との相対的な配置が調整されるか、またはX線源の焦点サイズが増加するようにX線源の焦点サイズが調整される。 To achieve the above object, an X-ray phase imaging apparatus according to a first aspect of the present invention comprises an X-ray source that irradiates an object with X-rays, and a detector that detects the X-rays emitted from the X-ray source. , a first grating which is a multi-slit arranged between an X-ray source and a detector and uses the X-ray emitted from the X-ray source as a line source to increase the coherence of the X-ray; A plurality of gratings including a second grating that is a phase grating that is irradiated with X-rays and forms a self-image, and an image processing unit that generates a phase contrast image based on the signal detected by the detector, When the focus size of the X-ray source is changed to be smaller in order to increase the sharpness of the phase-contrast image, the X-ray source is irradiated with X-rays due to the smaller focus size. The first grating and the X-ray source are combined so that the enlarged and projected grating pattern of the first grating is not detected by the detector when the enlarged and projected grating pattern of the first grating is detected by are adjusted, or the focus size of the x-ray source is adjusted such that the focal size of the x-ray source is increased .

この発明の第1の局面におけるX線位相イメージング装置では、上記のように、位相コントラスト画像の鮮明度を高めるために、X線源の焦点サイズを小さくするように変更した場合に、X線源は、焦点サイズを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出される場合に、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが、検出器によって検出されないように、第1格子とX線源との相対的な配置が調整されるか、またはX線源の焦点サイズが増加するようにX線源の焦点サイズが調整される。これにより、X線源の焦点サイズを小さくすることにより鮮明度を高めて撮像した場合でも、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出器によって検出されることを抑制することができる。その結果、X線源の焦点サイズを小さくすることにより鮮明度を高めて撮像する場合でも、得られる画像の画質が劣化することを抑制することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect of the present invention, as described above, when the focus size of the X-ray source is changed to be smaller in order to increase the clarity of the phase contrast image, the X-ray source is due to the reduction of the focal spot size, when the grid pattern of the first grid magnified and projected is detected by irradiation with X-rays, the magnified and projected first grid The relative placement of the first grating and the X-ray source is adjusted so that the grating pattern is not detected by the detector, or the focus size of the X-ray source is increased so that the focus size of the X-ray source is increased. is adjusted. As a result, it is possible to prevent the enlarged and projected grid pattern of the first grid from being detected by the detector, even when imaging is performed with increased definition by reducing the focal size of the X-ray source. . As a result, it is possible to suppress the deterioration of the image quality of the obtained image even when the focus size of the X-ray source is reduced to increase the definition.

上記第1の局面におけるX線位相イメージング装置において、好ましくは、X線源は、検出器によって解像されることにより、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの縞模様が検出されないように、第1格子とX線源との相対的な配置またはX線源の焦点サイズが調整される。このように構成すれば、第1格子とX線源との相対的な配置またはX線源の焦点サイズを調整することにより、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの縞模様が検出器によって解像されることを抑制することができる。その結果、たとえば、肉眼で認識できない鮮明度において、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの縞模様が検出器によって検出されることを抑制することが可能となるので、拡大されて投影された第1格子の格子パターンに起因して画像の画質が劣化することを、より抑制することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect, preferably, the X-ray source is resolved by the detector so that the fringe pattern of the enlarged and projected grid pattern of the first grid is not detected. Then, the relative placement of the first grating and the X-ray source or the focus size of the X-ray source is adjusted. With this configuration, by adjusting the relative arrangement of the first grating and the X-ray source or the focal size of the X-ray source, the enlarged and projected grid pattern of the first grating is detected. resolution by the instrument can be suppressed. As a result, for example, it is possible to suppress the stripe pattern of the enlarged and projected grid pattern of the first grid from being detected by the detector at a definition that cannot be recognized by the naked eye. It is possible to further suppress the deterioration of the image quality of the image due to the grid pattern of the first grid.

上記第1の局面におけるX線位相イメージング装置において、好ましくは、X線源は、X線の光軸方向において、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出器によって検出されない位置に、第1格子から離間して配置される。このように構成すれば、焦点サイズを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出される場合でも、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの拡大率を小さくすることができる。その結果、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが解像されなくなるため、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出器によって検出されることを抑制することが可能となり、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出されることに起因して画像の画質が劣化することを抑制することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect, preferably, the X-ray source is positioned in the optical axis direction of the X-ray at a position where the magnified and projected grating pattern of the first grating is not detected by the detector, It is spaced apart from the first grid. With this configuration, even if the grid pattern of the first grid is detected as being magnified and projected due to the irradiation of the X-rays due to the reduction in the focus size, the grid pattern is magnified and projected. In addition, the magnification of the grid pattern of the first grid can be reduced. As a result, the enlarged and projected grid pattern of the first grid is not resolved, so that it is possible to suppress the detector from detecting the enlarged and projected grid pattern of the first grid, It is possible to suppress deterioration of the image quality of the image due to detection of the grid pattern of the first grid projected in an enlarged manner.

上記第1の局面におけるX線位相イメージング装置において、好ましくは、X線源は、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの1周期が、検出器の画素サイズよりも小さくなるような拡大率となる位置に配置される。このように構成すれば、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの1周期の大きさを、検出器の画素サイズよりも小さくすることが可能となるので、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出器によって検出されることをより抑制することができる。その結果、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出されることに起因して画像の画質が劣化することをより抑制することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect, preferably, the X-ray source is enlarged such that one period of the enlarged and projected grating pattern of the first grating is smaller than the pixel size of the detector. It is placed in a position that becomes a rate. With this configuration, it is possible to make the size of one period of the enlarged and projected grid pattern of the first grid smaller than the pixel size of the detector. It is possible to further suppress detection of the grid pattern of one grid by the detector. As a result, it is possible to further suppress deterioration in image quality due to detection of the grid pattern of the first grid projected in an enlarged manner.

この場合、好ましくは、X線源は、以下の式(1)~(3)を定義した場合、以下の式(4)を満たすような位置に配置される。

Figure 0007131625000001
ここで、mは、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの拡大率である。また、Rは、X線源と検出器との間の距離である。また、rは、X線源と第1格子との間の距離である。また、pは、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの周期である。また、pは、第1格子の格子周期である。また、nは、拡大されて投影された第1格子の格子パターンに含まれる画素数である。また、pは、検出器の画素サイズである。
このように構成すれば、上記式(4)を満たす位置にX線源を配置することにより、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの1周期の大きさを、検出器の画素サイズよりも容易に小さくすることができる。その結果、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出されることに起因して画像の画質が劣化することを、より容易に抑制することができる。In this case, the X-ray source is preferably placed at a position that satisfies the following equation (4) when the following equations (1) to (3) are defined.
Figure 0007131625000001
Here, m is the magnification of the enlarged and projected grid pattern of the first grid. Also, R is the distance between the X-ray source and the detector. Also, r 0 is the distance between the X-ray source and the first grating. Also, p1 is the period of the grid pattern of the first grid projected in an enlarged manner. Also, p0 is the grating period of the first grating. Also, n is the number of pixels included in the grid pattern of the first grid projected in an enlarged manner. Also, p2 is the pixel size of the detector.
With this configuration, by arranging the X-ray source at a position that satisfies the above formula (4), the size of one period of the enlarged and projected grid pattern of the first grid can be changed to the pixel size of the detector. can be easily made smaller. As a result, it is possible to more easily suppress the deterioration of the image quality of the image due to the detection of the grid pattern of the first grid projected in an enlarged manner.

上記第1の局面におけるX線位相イメージング装置において、好ましくは、X線源の焦点サイズの大きさに起因して生じる、拡大されて投影された第1格子の格子パターンのぼけ量が、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出器によって検出されなくなるぼけ量となるように、X線源の焦点サイズが設定される。このように構成すれば、焦点サイズを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出される場合でも、拡大されて投影された第1格子の格子パターンをぼけさせることができる。その結果、拡大されて投影された第1格子の格子パターンを検出器で検出できなくなるまでぼけさせることが可能となるので、拡大されて投影された第1格子の格子パターンに起因して、画像の画質が劣化することを抑制することができる。 In the X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect, preferably, the amount of blurring of the enlarged and projected grating pattern of the first grating caused by the focal size of the X-ray source is enlarged. The focal spot size of the X-ray source is set such that the grid pattern of the first grid projected by 1 is a blur amount that is not detected by the detector. With this configuration, even if the grid pattern of the first grid is detected as being magnified and projected due to the irradiation of the X-rays due to the reduction in the focus size, the grid pattern is magnified and projected. The grid pattern of the first grid can be blurred. As a result, the enlarged and projected grid pattern of the first grid can be blurred until it cannot be detected by the detector. deterioration of image quality can be suppressed.

ここで、本願発明者らが鋭意検討した結果、ぼけ量が、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの1周期の3.0倍以上となった場合に、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出器によって検出されないという知見を得た。この発明の第2の局面によるX線位相イメージング装置は、この知見に基づいて、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出器によって検出されなくなるぼけ量となるように、X線源の焦点サイズが設定される。すなわち、この発明による第2の局面によるX線位相イメージング装置は、被写体にX線を照射するX線源と、X線源から照射されたX線を検出する検出器と、X線源と検出器との間に配置され、X線源から照射されるX線の可干渉性を高める第1格子と、第1格子からのX線が照射される第2格子とを含む複数の格子と、検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、X線源は、焦点サイズを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出される場合に、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが、検出器によって検出されないように、第1格子とX線源との相対的な配置またはX線源の焦点サイズが調整され、X線源の焦点サイズの大きさに起因して生じる、拡大されて投影された第1格子の格子パターンのぼけ量が、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが前記検出器によって検出されなくなるぼけ量となるように、X線源の焦点サイズが設定され、X線源は、ぼけ量が、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの1周期の3.0倍以上、の範囲となるように、X線源の焦点サイズが設定される。このように構成すれば、拡大されて投影された第1格子の格子パターンを、検出器によって検出されなくなるまで容易にぼけさせることができる。その結果、拡大されて投影された第1格子の格子パターンに起因して、画像の画質が劣化することを容易に抑制することができる。 Here, as a result of intensive studies by the inventors of the present application, when the amount of blur is 3.0 times or more of one period of the grid pattern of the enlarged and projected first grid, the enlarged and projected It was found that the grid pattern of the first grid was not detected by the detector. Based on this knowledge, the X-ray phase imaging apparatus according to the second aspect of the present invention provides an X-ray source so that the magnified and projected grid pattern of the first grid has a blur amount that is not detected by the detector. focal size is set . That is, the X-ray phase imaging apparatus according to the second aspect of the present invention comprises: an X-ray source for irradiating an object with X-rays; a detector for detecting the X-rays irradiated from the X-ray source; a plurality of gratings disposed between the vessel and including a first grating for enhancing the coherence of X-rays emitted from the X-ray source and a second grating for receiving X-rays from the first grating; an image processor that generates a phase-contrast image based on the signals detected by the detector, wherein the X-ray source is magnified by being irradiated with X-rays due to the reduction of the focal spot size. The relative relationship between the first grating and the X-ray source is such that when the grating pattern of the first grating projected as an enlarged projection is not detected by the detector, or the focal size of the X-ray source is adjusted, and the amount of blurring of the enlarged and projected grid pattern of the first grating caused by the size of the focal size of the X-ray source is enlarged and projected. The focal size of the X-ray source is set such that the grid pattern of the first grid is not detected by the detector, and the X-ray source is projected with an enlarged blur amount. The focal size of the X-ray source is set to a range of 3.0 times or more of one period of the grating pattern. With this configuration, the enlarged and projected grid pattern of the first grid can be easily blurred until it is no longer detected by the detector. As a result, it is possible to easily suppress deterioration in the image quality of the image due to the grid pattern of the first grid projected in an enlarged manner.

上記拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出器によって検出されなくなるぼけ量となるように、X線源の焦点サイズが設定される構成において、好ましくは、X線源は、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの1周期が、検出器の画素サイズよりも大きくなる場合に、以下の式(5)により定義されるぼけ量の大きさが、以下の式(6)を満たすように、X線源の焦点サイズが設定される。

Figure 0007131625000002
ここで、bは、上記ぼけ量である。また、sは、X線源の焦点サイズである。
このように構成すれば、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの1周期の大きさを、検出器の画素サイズよりも小さくすることが困難な場合でも、拡大されて投影された第1格子の格子パターンが検出器によって検出されることを容易に抑制することができる。その結果、X線源の焦点サイズsを、上記式(6)を満たす焦点サイズに調整することにより、拡大されて投影された第1格子の格子パターンに起因して画像の画質が劣化することを容易に抑制することができる。In the configuration in which the focal size of the X-ray source is set such that the enlarged and projected grid pattern of the first grid is a blur amount that is not detected by the detector, the X-ray source is preferably magnified. When one period of the grid pattern of the first grid projected by the following equation is larger than the pixel size of the detector, the magnitude of the blur amount defined by the following equation (5) is given by the following equation (6) The focal spot size of the X-ray source is set so as to satisfy
Figure 0007131625000002
Here, b is the blur amount. Also, s is the focal spot size of the X-ray source.
With this configuration, even if it is difficult to make the size of one period of the enlarged and projected grid pattern of the first grid smaller than the pixel size of the detector, the enlarged and projected first grid can be used. It is possible to easily suppress detection of a grid pattern of one grid by the detector. As a result, by adjusting the focus size s of the X-ray source to a focus size that satisfies the above formula (6), the image quality of the image is degraded due to the enlarged and projected grid pattern of the first grid. can be easily suppressed.

上記第1の局面におけるX線位相イメージング装置において、好ましくは、第2格子と、検出器との間に配置された第3格子をさらに含む。このように構成すれば、検出器の画素サイズの大きさが、第2格子の自己像の1周期の大きさよりも大きい場合でも、モアレ縞を検出することにより、位相コントラスト画像を生成することができる。その結果、検出器の画素サイズに依存することなく位相コントラスト画像を生成することが可能となるので、検出器の選択の自由度を向上させることができる。 The X-ray phase imaging apparatus according to the first aspect preferably further includes a third grating arranged between the second grating and the detector. With this configuration, even when the pixel size of the detector is larger than the size of one period of the self-image of the second grating, a phase contrast image can be generated by detecting moire fringes. can. As a result, a phase-contrast image can be generated without depending on the pixel size of the detector, so the degree of freedom in selecting detectors can be improved.

本発明によれば、上記のように、X線源の焦点サイズを小さくすることにより鮮明度を高めて撮像する場合でも、得られる画像の画質が劣化することを抑制することが可能なX線位相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, X-rays capable of suppressing deterioration in image quality of an obtained image even when imaging is performed with increased definition by reducing the focal size of the X-ray source. A phase imaging device can be provided.

第1実施形態によるX線位相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 phase imaging apparatus according to the first embodiment viewed from the X direction; FIG. 第1実施形態によるX線位相イメージング装置が備える格子移動機構の斜視図である。1 is a perspective view of a grating moving mechanism included in the X-ray phase imaging apparatus according to the first embodiment; FIG. 第1比較例による検出器によって検出される拡大されて投影された第1格子の格子パターンを説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a grid pattern of an enlarged projected first grid detected by a detector according to a first comparative example; 第1比較例によるX線位相イメージング装置によって取得される吸収像の模式図(A)、位相微分像の模式図(B)および暗視野像の模式図(C)である。FIG. 4A is a schematic diagram of an absorption image, (B) is a schematic diagram of a differential phase image, and (C) is a schematic diagram of a dark field image obtained by the X-ray phase imaging apparatus according to the first comparative example. 第1実施形態による検出器によって検出される拡大されて投影された第1格子の格子パターンを説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the grid pattern of the enlarged projected first grid detected by the detector according to the first embodiment; 第1実施形態によるX線位相イメージング装置によって取得される吸収像の模式図(A)、位相微分像の模式図(B)および暗視野像の模式図(C)である。FIG. 4A is a schematic diagram of an absorption image, (B) is a schematic diagram of a differential phase image, and (C) is a schematic diagram of a dark field image obtained by the X-ray phase imaging apparatus according to the first embodiment; 第2実施形態による検出器によって検出される拡大されて投影された第1格子の格子パターンのぼけ量を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the amount of blurring of the grid pattern of the enlarged and projected first grid detected by the detector according to the second embodiment; 第2比較例による検出器によって検出される拡大されて投影された第1格子の格子パターンのぼけ量を説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the amount of blurring of the grid pattern of the enlarged and projected first grid detected by the detector according to the second comparative example; X線源の焦点サイズを変更した場合の、拡大されて投影された第1格子の格子パターンの変化と、フーリエ変換画像の変化とを説明するための模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining changes in the grid pattern of the enlarged and projected first grid and changes in the Fourier transform image when the focus size of the X-ray source is changed; 変形例によるX線位相イメージング装置をX方向から見た模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of an X-ray phase imaging apparatus according to a modification as 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6を参照して、第1実施形態によるX線位相イメージング装置100の構成について説明する。
[First embodiment]
The configuration of an X-ray phase imaging apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.

(X線位相イメージング装置の構成)
まず、図1を参照して、本発明の本実施形態によるX線位相イメージング装置100の構成について説明する。
(Configuration of X-ray phase imaging device)
First, referring to FIG. 1, the configuration of an X-ray phase imaging apparatus 100 according to this embodiment of the present invention will be described.

図1に示すように、X線位相イメージング装置100は、タルボ(Talbot)効果を利用して、被写体Qの内部を画像化する装置である。X線位相イメージング装置100は、複数の格子のうち、いずれか1つを、格子の周期方向(Y方向)に並進移動させながら被写体Qを撮像するように構成されている。 As shown in FIG. 1, the X-ray phase imaging apparatus 100 is an apparatus that images the inside of a subject Q using the Talbot effect. The X-ray phase imaging apparatus 100 is configured to image the subject Q while translating any one of a plurality of gratings in the periodic direction (Y direction) of the gratings.

図1に示すように、X線位相イメージング装置100は、X線源1と、検出器2と、第1格子3と第2格子4とを含む複数の格子と、画像処理部5と、制御部6と、記憶部7と、格子移動機構8と、を備えている。なお、本明細書において、X線源1から第1格子3に向かう方向をZ2方向、その逆向きの方向をZ1方向とする。また、Z方向と直交する紙面内の左右方向を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。 As shown in FIG. 1, the X-ray phase imaging apparatus 100 includes an X-ray source 1, a detector 2, a plurality of gratings including a first grating 3 and a second grating 4, an image processing unit 5, a control A unit 6 , a storage unit 7 , and a grid moving mechanism 8 are provided. In this specification, the direction from the X-ray source 1 to the first grating 3 is the Z2 direction, and the opposite direction is the Z1 direction. The left-right direction in the plane of the paper perpendicular to the Z direction is the X direction, the direction toward the back of the plane of FIG. 1 is the X2 direction, and the direction toward the front side of the plane 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.

X線源1は、高電圧が印加されることにより、X線を発生させるとともに、発生されたX線を被写体Qに向けて照射するように構成されている。なお、X線源1は、焦点サイズsが調整されることにより、得られる画像の鮮明度が調整される。焦点サイズsを小さくした場合、得られる画像の鮮明度を高めることができる。 The X-ray source 1 is configured to generate X-rays and irradiate a subject Q with the generated X-rays by applying a high voltage thereto. The sharpness of the obtained image is adjusted by adjusting the focus size s of the X-ray source 1 . If the focal spot size s is reduced, the definition of the resulting image can be enhanced.

第1格子3は、Y方向に所定の周期(ピッチ)p0で配列される複数のスリット3aおよび、X線吸収部3bを有している。各スリット3aおよびX線吸収部3bはそれぞれ、X方向に沿って直線状に延びるように形成されている。また、各スリット3aおよびX線吸収部3bはそれぞれ、互いに平行に延びるように形成されている。第1格子3は、いわゆる吸収格子である。第1格子3には、X線源1からX線が照射される。第1格子3は、各スリット3aを通過したX線を、各スリット3aの位置に対応する線光源とするように構成されている。 The first grating 3 has a plurality of slits 3a and X-ray absorbing portions 3b arranged at a predetermined period (pitch) p0 in the Y direction. Each slit 3a and X-ray absorbing portion 3b are formed to extend linearly along the X direction. Each slit 3a and X-ray absorbing portion 3b are formed to extend parallel to each other. The first grating 3 is a so-called absorption grating. The first grating 3 is irradiated with X-rays from the X-ray source 1 . The first grating 3 is configured to turn the X-rays passing through each slit 3a into a line light source corresponding to the position of each slit 3a.

第2格子4は、第1格子3と、検出器2との間に配置されており、第1格子3を通過したX線が照射される。第2格子4は、タルボ効果により、第2格子4の自己像(図示せず)を形成するために設けられている。可干渉性を有するX線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離(タルボ距離)離れた位置に、格子の像(自己像)が形成される。これをタルボ効果という。 The second grating 4 is arranged between the first grating 3 and the detector 2 and is irradiated with the X-rays passing through the first grating 3 . The second grating 4 is provided to form a self-image (not shown) of the second grating 4 by the Talbot effect. When coherent X-rays pass through a slit-formed grating, an image of the grating (self-image) is formed at a predetermined distance (Talbot distance) from the grating. This is called the Talbot effect.

第2格子4は、Y方向に所定の周期(ピッチ)pで配列される複数のスリット4aおよび、X線位相変化部4bを有している。各スリット4aおよびX線位相変化部4bはそれぞれ、X方向に沿って直線状に延びるように形成されている。また、各スリット4aおよびX線位相変化部4bはそれぞれ、互いに平行に延びるように形成されている。第2格子4は、いわゆる位相格子である。第1格子3、第2格子4はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット3aおよびスリット4aはそれぞれX線を透過させる。また、X線吸収部3bはX線を遮蔽する役割を担っており、X線位相変化部4bはスリット4a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 4 has a plurality of slits 4a arranged at a predetermined period ( pitch) p3 in the Y direction, and an X-ray phase changing portion 4b. Each of the slits 4a and the X-ray phase changing portions 4b are formed to extend linearly along the X direction. Each slit 4a and the X-ray phase changing portion 4b are formed so as to extend parallel to each other. The second grating 4 is a so-called phase grating. The first grating 3 and the second grating 4 are gratings having different roles, but the slits 3a and 4a transmit X-rays, respectively. The X-ray absorbing portion 3b plays a role of shielding X-rays, and the X-ray phase changing portion 4b changes the phase of the X-rays due to the difference in refractive index from that of the slit 4a.

検出器2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2は、たとえば、FPD(Flat Panel Detector)である。検出器2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(画素サイズp)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2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 2 is configured to detect X-rays, convert the detected X-rays into electrical signals, and read the converted electrical signals as image signals. The detector 2 is, for example, an FPD (Flat Panel Detector). The detector 2 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 size p 2 ). The detector 2 is also configured to output the acquired image signal to the image processing section 5 .

画像処理部5は、検出器2から出力された画像信号に基づいて、位相コントラスト画像15(図4参照)を生成するように構成されている。第1実施形態では、画像処理部5は、たとえば、位相コントラスト画像15として、吸収像15a(図4参照)、位相微分像15b(図4参照)および暗視野像15c(図4参照)を生成する。画像処理部5は、たとえば、GPU(Graphics Processing Unit)または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 phase contrast image 15 (see FIG. 4) based on the image signal output from the detector 2 . In the first embodiment, the image processing unit 5 generates, for example, an absorption image 15a (see FIG. 4), a phase differential image 15b (see FIG. 4), and a dark field image 15c (see FIG. 4) as the phase contrast image 15. do. 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、格子移動機構8を制御して、第2格子4を移動させるように構成されている。制御部6は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)などを含む。 The controller 6 is configured to control the grid moving mechanism 8 to move the second grid 4 . Control unit 6 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.

記憶部7は、画像処理部5が生成した位相コントラスト画像15などを保存するように構成されている。記憶部7は、たとえば、HDD(Hard Disk Drive)や不揮発性のメモリなどを含む。 The storage unit 7 is configured to store the phase contrast image 15 generated by the image processing unit 5 and the like. Storage unit 7 includes, for example, an HDD (Hard Disk Drive), a nonvolatile memory, and the like.

格子移動機構8は、制御部6の制御の下、第2格子4を移動可能に構成されている。また、格子移動機構8は、第2格子4を保持している。 The grid moving mechanism 8 is configured to move the second grid 4 under the control of the controller 6 . Also, the grid moving mechanism 8 holds the second grid 4 .

(格子移動機構)
図2に示すように、格子移動機構8は、X方向、Y方向、Z方向、Z方向の軸線周りの回転方向Rz、X方向の軸線周りの回転方向Rx、および、Y方向の軸線周りの回転方向Ryに第1格子3を移動可能に構成されている。具体的には、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、Z方向直動機構82と、直動機構接続部83と、ステージ支持部駆動部84と、ステージ支持部85と、ステージ駆動部86と、ステージ87とを含む。X方向直動機構80は、X方向に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、モータなどを含む。Y方向直動機構81は、Y方向に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、モータなどを含む。Z方向直動機構82は、Z方向に移動可能に構成されている。Z方向直動機構82は、たとえば、モータなどを含む。
(Grid moving mechanism)
As shown in FIG. 2, the grating moving mechanism 8 can rotate in the X direction, the Y direction, the Z direction, the rotation direction Rz about the Z direction axis, the rotation direction Rx about the X direction axis, and the rotation direction Rx about the Y direction axis. The first grating 3 is configured to be movable in the rotational direction Ry. Specifically, the grating moving mechanism 8 includes an X-direction linear motion mechanism 80 , a Y-direction linear motion mechanism 81 , a Z-direction linear motion mechanism 82 , a linear motion mechanism connecting portion 83 , and a stage support portion driving portion 84 . , a stage supporting portion 85 , a stage driving portion 86 , and a stage 87 . The X-direction linear motion mechanism 80 is configured to be movable in the X-direction. X-direction linear motion mechanism 80 includes, for example, a motor. The Y-direction linear motion mechanism 81 is configured to be movable in the Y-direction. Y-direction direct-acting mechanism 81 includes, for example, a motor. The Z-direction linear motion mechanism 82 is configured to be movable in the Z-direction. The Z-direction linear motion mechanism 82 includes, for example, a motor.

格子移動機構8は、X方向直動機構80の動作により、第1格子3をX方向に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、Y方向直動機構81の動作により、第1格子3をY方向に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、Z方向直動機構82の動作により、第1格子3をZ方向に移動させるように構成されている。 The grating moving mechanism 8 is configured to move the first grating 3 in the X direction by the operation of the X direction linear motion mechanism 80 . Also, the grating moving mechanism 8 is configured to move the first grating 3 in the Y direction by the operation of the Y-direction direct-acting mechanism 81 . Also, the grating moving mechanism 8 is configured to move the first grating 3 in the Z direction by the operation of the Z-direction direct-acting mechanism 82 .

ステージ支持部85は、ステージ87を下方(Y1方向)から支持している。ステージ駆動部86は、ステージ87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87は、底部がステージ支持部85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方向の軸線周り(Rz方向)に回動するように構成されている。また、ステージ支持部駆動部84は、ステージ支持部85をZ方向に往復移動させるように構成されている。また、ステージ支持部85は底部が直動機構接続部83に向けて凸曲面状に形成されており、Z方向に往復移動されることにより、X方向の軸線周り(Rx方向)に回動するように構成されている。また、直動機構接続部83は、Y方向の軸線周り(Ry方向)に回動可能にX方向直動機構80に設けられている。したがって、格子移動機構8は、格子をY方向の中心軸線周りに回動させることができる。 The stage support portion 85 supports the stage 87 from below (Y1 direction). The stage driving section 86 is configured to reciprocate the stage 87 in the X direction. The stage 87 has a bottom portion formed in a convex curved shape facing the stage support portion 85, and is configured to rotate about an axis in the Z direction (Rz direction) by reciprocating in the X direction. there is Further, the stage support portion driving portion 84 is configured to reciprocate the stage support portion 85 in the Z direction. In addition, the bottom of the stage support portion 85 is formed in a convex curved shape toward the linear motion mechanism connection portion 83, and is rotated about the axis in the X direction (Rx direction) by reciprocating in the Z direction. is configured as Further, the linear motion mechanism connecting portion 83 is provided in the X-direction linear motion mechanism 80 so as to be rotatable around the Y-direction axis (Ry direction). Therefore, the grid moving mechanism 8 can rotate the grid around the central axis in the Y direction.

ここで、被写体Qを拡大して撮像する場合、鮮明度を高めることなく拡大して撮像すると、得られる位相コントラスト画像15が不鮮明となる場合がある。そこで、得られる位相コントラスト画像15の鮮明度を高めることが考えられる。X線源1の焦点サイズsを小さくすることにより、得られる位相コントラスト画像15の鮮明度を高めることができる。しかしながら、X線源1の焦点サイズsを小さくした場合、第1格子3が解像されることにより、検出器2において、第1格子3の格子パターン9(図1参照)が拡大されて投影される。拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の周期p(図1参照)の大きさによっては、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出される場合がある。以下、図3を参照して、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出される場合について説明する。Here, when the object Q is imaged by enlarging it, if it is imaged by enlarging it without increasing the definition, the obtained phase contrast image 15 may become unclear. Therefore, it is conceivable to increase the definition of the obtained phase contrast image 15 . By reducing the focal spot size s of the X-ray source 1, the sharpness of the obtained phase contrast image 15 can be enhanced. However, when the focus size s of the X-ray source 1 is reduced, the resolution of the first grating 3 causes the grating pattern 9 (see FIG. 1) of the first grating 3 to be enlarged and projected on the detector 2. be done. Depending on the size of the period p 1 (see FIG. 1) of the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3, the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3 may be detected by the detector 2. may occur. A case where the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner is detected by the detector 2 will be described below with reference to FIG.

(第1比較例)
図3は、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出される場合の比較例によるX線位相イメージング装置200をX方向から見た模式図である。図3に示すように、X線位相イメージング装置200は、X線源11と、検出器12と、第1格子13と、制御部(図示せず)と、記憶部(図示せず)と、格子移動機構(図示せず)とを備える。なお、図3に示すX線源11と、検出器12と、第1格子13とは、それぞれ、図1に示すX線位相イメージング装置100が備えるX線源1と、検出器2と、第1格子3と、同様の構成である。
(First comparative example)
FIG. 3 is a schematic diagram of an X-ray phase imaging apparatus 200 according to a comparative example when the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner is detected by the detector 2, viewed from the X direction. As shown in FIG. 3, the X-ray phase imaging apparatus 200 includes an X-ray source 11, a detector 12, a first grating 13, a control unit (not shown), a storage unit (not shown), and a grid moving mechanism (not shown). Note that the X-ray source 11, the detector 12, and the first grating 13 shown in FIG. It has the same configuration as 1 grating 3 .

図3に示す例は、X線源1と、第1格子13との間の距離が、距離Rとなる位置に第1格子13を配置している。また、図3に示す例は、X線源11と検出器14との間の距離が、距離Rとなる位置に検出器14を配置している。In the example shown in FIG. 3, the first grating 13 is arranged at a position where the distance between the X-ray source 1 and the first grating 13 is the distance R1. Further, in the example shown in FIG. 3, the detector 14 is arranged at a position where the distance between the X-ray source 11 and the detector 14 is the distance R2 .

図3では、第1格子13は、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン19の1周期pの大きさが、検出器12の画素サイズpの大きさよりも大きくなる例を示している。拡大されて投影された第1格子13の格子パターン19の1周期pの大きさが、検出器12の画素サイズpよりも大きくなる場合、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン19が解像され、生成される位相コントラスト画像15において、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が縞模様SP(図4参照)として検出される。In FIG. 3, the first grating 13 is an example in which the size of one period p4 of the grating pattern 19 of the enlarged and projected first grating 3 is larger than the size of the pixel size p2 of the detector 12. showing. If the size of one period p4 of the grid pattern 19 of the enlarged projected first grating 13 is larger than the pixel size p2 of the detector 12, the enlarged projected grating of the first grating 3 The pattern 19 is resolved, and in the generated phase-contrast image 15, the grid pattern 9 of the enlarged projected first grid 3 is detected as a striped pattern SP (see FIG. 4).

図4(A)は、第1比較例によるX線位相イメージング装置200によって得られる吸収像15aの模式図である。図4(B)は、第1比較例によるX線位相イメージング装置200によって得られる位相微分像15bの模式図である。図4(C)は、第1比較例によるX線位相イメージング装置200によって得られる暗視野像15cの模式図である。図4(A)~図4(C)に示す各位相コントラスト画像15において、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因する縞模様SPが検出される。そのため、位相コントラスト画像15の画質が劣化している。 FIG. 4A is a schematic diagram of an absorption image 15a obtained by the X-ray phase imaging apparatus 200 according to the first comparative example. FIG. 4B is a schematic diagram of a differential phase image 15b obtained by the X-ray phase imaging apparatus 200 according to the first comparative example. FIG. 4C is a schematic diagram of a dark field image 15c obtained by the X-ray phase imaging apparatus 200 according to the first comparative example. In each phase-contrast image 15 shown in FIGS. 4A to 4C, a striped pattern SP caused by the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first lattice 3 is detected. Therefore, the image quality of the phase contrast image 15 is degraded.

そこで、第1実施形態では、X線源1は、焦点サイズsを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出される場合に、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が、検出器2によって検出されないように、第1格子3とX線源1との相対的な配置が調整される。具体的には、X線源1は、検出器2によって解像されることにより、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPが検出されないように、第1格子3とX線源1との相対的な配置が調整される。 Therefore, in the first embodiment, the X-ray source 1 detects the grid pattern 9 of the first grid 3 that is enlarged and projected by irradiating the X-ray due to the reduction of the focus size s. The relative placement of the first grating 3 and the X-ray source 1 is adjusted so that the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3 is not detected by the detector 2 when the first grating 3 is projected. Specifically, the X-ray source 1 is resolved by the detector 2 so that the stripe pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner is not detected. and the X-ray source 1 are adjusted.

図5に示すように、第1実施形態では、X線源1は、X線の光軸方向(Z方向)において、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出されない位置に、第1格子3から離間して配置される。具体気には、X線源1は、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pが、検出器2の画素サイズpよりも小さくなるような拡大率mとなる位置に配置される。より具体的には、X線源1は、以下の式(1)~(3)を定義した場合、以下の式(4)を満たすような位置に配置される。なお、図5には、比較のために、第1比較例によるX線位相イメージング装置200におけるX線源11を破線で図示している。

Figure 0007131625000003
なお、mは、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の拡大率である。また、Rは、X線源1と検出器2との間の距離である。また、rは、X線源1と第1格子3との間の距離である。また、pは、拡大されて投影された第1格子3の周期である。また、pは、第1格子3の周期である。また、nは、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に含まれる画素数である。また、pは、検出器2の画素サイズである。As shown in FIG. 5, in the first embodiment, in the X-ray source 1, the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner is detected by the detector 2 in the X-ray optical axis direction (Z direction). It is arranged away from the first grating 3 at a position where it is not detected. Specifically, the X-ray source 1 has an enlargement factor m such that one period p1 of the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3 is smaller than the pixel size p2 of the detector 2 . placed in a certain position. More specifically, the X-ray source 1 is placed at a position that satisfies the following formula (4) when the following formulas (1) to (3) are defined. In addition, in FIG. 5, for comparison, the X-ray source 11 in the X-ray phase imaging apparatus 200 according to the first comparative example is illustrated by a broken line.
Figure 0007131625000003
Note that m is the magnification of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner. Also, R is the distance between the X-ray source 1 and the detector 2 . Also, r 0 is the distance between the X-ray source 1 and the first grating 3 . Also, p1 is the period of the enlarged projected first grating 3 . Also, p 0 is the period of the first grating 3 . Also, n is the number of pixels included in the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner. Also, p 2 is the pixel size of the detector 2 .

図5に示すように、上記式(4)を満たす位置にX線源1を配置した場合、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pが、検出器2の画素サイズpよりも小さくなる。そのため、検出器2によって拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出されなくなる。なお、X線源1と第1格子3との間の距離rを遠ざけると、検出器2に到達するX線の線量が低下する。そのため、X線の線量不足に起因する位相コントラスト画像15の画質の劣化を抑制するために、撮像時間を長くしなければならない。しかしながら、撮像時間を長くすると、被ばく量が増加するため、好ましくない。As shown in FIG. 5, when the X-ray source 1 is placed at a position that satisfies the above formula (4), one period p 1 of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner corresponds to that of the detector 2. smaller than the pixel size p2. Therefore, the grid pattern 9 of the first grid 3 that is enlarged and projected by the detector 2 is not detected. When the distance r0 between the X-ray source 1 and the first grating 3 is increased, the dose of X-rays reaching the detector 2 is reduced. Therefore, the imaging time must be lengthened in order to suppress deterioration of the image quality of the phase contrast image 15 due to insufficient dose of X-rays. However, if the imaging time is lengthened, the amount of radiation exposure increases, which is not preferable.

そこで、第1実施形態では、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因する位相コントラスト画像15の画質の劣化を抑制しつつ、被ばく量を増加させないために、上記式(4)におけるnが1に近づくような相対位置にX線源1と第1格子3とを配置する。好ましくは、n=1となる相対位置にX線源1と第1格子3とを配置する。また、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因する位相コントラスト画像15の画質の劣化をより抑制したい場合には、nが0.8~0.9となる位置に相対位置にX線源1と第1格子3とを配置してもよい。すなわち、nの値が、以下の式(7)を満たすような相対位置に、相対位置にX線源1と第1格子3とを配置すればよい。

Figure 0007131625000004
Therefore, in the first embodiment, the above formula (4 ), the X-ray source 1 and the first grating 3 are placed at relative positions such that n approaches one. Preferably, the X-ray source 1 and the first grating 3 are arranged at relative positions where n=1. Further, when it is desired to further suppress the deterioration of the image quality of the phase contrast image 15 caused by the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner, the relative position is set to a position where n is 0.8 to 0.9. , the X-ray source 1 and the first grating 3 may be arranged. That is, the X-ray source 1 and the first grating 3 may be placed at relative positions such that the value of n satisfies the following equation (7).
Figure 0007131625000004

図6(A)は、第1実施形態によるX線位相イメージング装置100によって得られる吸収像15aの模式図である。図6(B)は、第1実施形態によるX線位相イメージング装置100によって得られる位相微分像15bの模式図である。図6(C)は、第1実施形態によるX線位相イメージング装置100によって得られる暗視野像15cの模式図である。図6(A)~図6(C)に示す各位相コントラスト画像15では、図4(A)~図4(C)に示す各位相コントラスト画像15と異なり、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因する縞模様SPが検出されていない。したがって、上記式(4)を満たす位置にX線源1を配置することにより、鮮明度を高めた場合でも、位相コントラスト画像15の画質が劣化することを抑制することができる。 FIG. 6A is a schematic diagram of an absorption image 15a obtained by the X-ray phase imaging apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 6B is a schematic diagram of a differential phase image 15b obtained by the X-ray phase imaging apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 6C is a schematic diagram of a dark field image 15c obtained by the X-ray phase imaging apparatus 100 according to the first embodiment. In each phase-contrast image 15 shown in FIGS. 6A to 6C, unlike each phase-contrast image 15 shown in FIGS. The striped pattern SP caused by the lattice pattern 9 of 3 is not detected. Therefore, by arranging the X-ray source 1 at a position that satisfies the above formula (4), deterioration of the image quality of the phase contrast image 15 can be suppressed even when the definition is increased.

(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線位相イメージング装置100は、被写体QにX線を照射するX線源1と、X線源1から照射されたX線を検出する検出器2と、X線源1と検出器2との間に配置され、X線源1から照射されるX線の可干渉性を高める第1格子3と、第1格子3からのX線が照射される第2格子4とを含む複数の格子と、検出器2によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像15を生成する画像処理部5と、を備え、X線源1は、焦点サイズsを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出される場合に、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が、検出器2によって検出されないように、第1格子3とX線源1との相対的な配置が調整される。これにより、X線源1の焦点サイズsを小さくすることにより鮮明度を高めて撮像した場合でも、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出されることを抑制することができる。その結果、X線源1の焦点サイズsを小さくすることにより鮮明度を高めて撮像する場合でも、得られる位相コントラスト画像15の画質が劣化することを抑制することができる。 In the first embodiment, as described above, the X-ray phase imaging apparatus 100 includes the X-ray source 1 that irradiates the subject Q with X-rays, and the detector 2 that detects the X-rays emitted from the X-ray source 1. , a first grating 3 arranged between the X-ray source 1 and the detector 2 to enhance the coherence of the X-rays emitted from the X-ray source 1, and the X-rays from the first grating 3 being emitted. a second grating 4, and an image processor 5 for generating a phase-contrast image 15 based on the signals detected by the detector 2, the X-ray source 1 reducing the focal spot size s As a result, when the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first grating 3 is detected by X-ray irradiation, the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first grating 3 is detected. is not detected by the detector 2, the relative placement of the first grating 3 and the X-ray source 1 is adjusted. As a result, the detector 2 detects the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 even when the focus size s of the X-ray source 1 is reduced to increase the definition of the image. can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the deterioration of the image quality of the obtained phase contrast image 15 even when imaging is performed with the sharpness increased by reducing the focus size s of the X-ray source 1 .

また、第1実施形態では、上記のように、X線源1は、検出器2によって解像されることにより、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPが検出されないように、第1格子3とX線源1との相対的な配置が調整される。これにより、第1格子3とX線源1との相対的な配置を調整することにより、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPが検出器2によって解像されることを抑制することができる。その結果、たとえば、肉眼で認識できない鮮明度において、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPが検出器2によって検出されることを抑制することが可能となるので、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因して位相コントラスト画像15の画質が劣化することを、より抑制することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the X-ray source 1 is resolved by the detector 2 to detect the enlarged and projected stripe pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3. The relative placement of the first grating 3 and the X-ray source 1 is adjusted so that it does not occur. Accordingly, by adjusting the relative arrangement of the first grating 3 and the X-ray source 1, the enlarged and projected stripe pattern SP of the grating pattern 9 of the first grating 3 is resolved by the detector 2. can be suppressed. As a result, for example, it is possible to suppress the detector 2 from detecting the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 that has been enlarged and projected at a definition that cannot be recognized by the naked eye. It is possible to further suppress the deterioration of the image quality of the phase contrast image 15 due to the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner.

また、第1実施形態では、上記のように、X線源1は、X線の光軸方向(Z方向)において、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出されない位置に、第1格子3から離間して配置される。これにより、焦点サイズsを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出される場合でも、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の拡大率mを小さくすることができる。その結果、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が解像されなくなるため、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出されることを抑制することが可能となり、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出されることに起因して画像の画質が劣化することを抑制することができる。 In the first embodiment, as described above, the X-ray source 1 uses the detector 2 to project the enlarged grid pattern 9 of the first grid 3 in the X-ray optical axis direction (Z direction). It is arranged away from the first grating 3 at a position where it is not detected. As a result, even when the grid pattern 9 of the first grid 3 that is enlarged and projected by X-ray irradiation is detected due to the reduction of the focal spot size s, the enlarged and projected grid pattern 9 is detected. The magnification m of the grid pattern 9 of the first grid 3 can be reduced. As a result, the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grating 3 is not resolved, so that the detection of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grating 3 by the detector 2 is suppressed. This makes it possible to suppress deterioration in the image quality of the image due to detection of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner.

また、第1実施形態では、上記のように、X線源1は、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pが、検出器2の画素サイズpよりも小さくなるような拡大率mとなる位置に配置される。これにより、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの大きさを、検出器2の画素サイズpよりも小さくすることが可能となるので、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出されることをより抑制することができる。その結果、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出されることに起因して位相コントラスト画像15の画質が劣化することをより抑制することができる。In addition, in the first embodiment, as described above, the X-ray source 1 is such that one period p 1 of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner is larger than the pixel size p 2 of the detector 2. It is arranged at a position where the enlargement ratio m becomes small. As a result, it is possible to make the size of one period p1 of the grid pattern 9 of the first grating 3 projected in an enlarged manner smaller than the pixel size p2 of the detector 2 . Detecting the grid pattern 9 of the first grid 3 thus detected by the detector 2 can be further suppressed. As a result, deterioration of the image quality of the phase contrast image 15 due to detection of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner can be further suppressed.

また、第1実施形態では、上記のように、X線源1は、上記式(1)~(3)を定義した場合、上記式(4)を満たすような位置に配置される。これにより、上記式(4)を満たす位置にX線源1を配置することにより、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの大きさを、検出器2の画素サイズpよりも容易に小さくすることができる。その結果、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出されることに起因して位相コントラスト画像15の画質が劣化することを、より容易に抑制することができる。Further, in the first embodiment, as described above, the X-ray source 1 is arranged at a position that satisfies the above equation (4) when the above equations (1) to (3) are defined. As a result, by arranging the X-ray source 1 at a position that satisfies the above formula (4), the size of one period p1 of the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3 is It can easily be smaller than the pixel size p2. As a result, deterioration of the image quality of the phase contrast image 15 due to detection of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner can be more easily suppressed.

[第2実施形態]
次に、図1および図7~図9を参照して、第2実施形態によるX線位相イメージング装置300(図1参照)の構成について説明する。拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2において検出されなくなるようにX線源1と第1格子3との間の距離rを調整する第1実施形態と異なり、第2実施形態によるX線位相イメージング装置300では、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が、検出器2によって検出されないように、X線源1の焦点サイズsが調整される。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。
[Second embodiment]
Next, the configuration of the X-ray phase imaging apparatus 300 (see FIG. 1) according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 7 to 9. FIG. Unlike the first embodiment in which the distance r0 between the X-ray source 1 and the first grating 3 is adjusted so that the enlarged projected grating pattern 9 of the first grating 3 is no longer detected by the detector 2, In the X-ray phase imaging apparatus 300 according to the second embodiment, the X-ray source 1 is arranged so that the detector 2 does not detect the grating pattern 9 of the first grating 3 that is magnified and projected by irradiation with X-rays. is adjusted for the focal size s. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the structure similar to the said 1st Embodiment, and description is abbreviate|omitted.

図1に示すように、X線位相イメージング装置300は、X線源1と、検出器2と、第1格子3と、第2格子4と、画像処理部5と、制御部6と、記憶部7と、格子移動機構8とを備える。X線位相イメージング装置300は、X線源1と第1格子3との間の距離rおよびX線源1の焦点サイズsが異なる点を除いて、第1実施形態によるX線位相イメージング装置100と同様の構成である。As shown in FIG. 1, the X-ray phase imaging apparatus 300 includes an X-ray source 1, a detector 2, a first grating 3, a second grating 4, an image processing unit 5, a control unit 6, a storage A unit 7 and a grid moving mechanism 8 are provided. The X-ray phase imaging apparatus 300 is the X-ray phase imaging apparatus according to the first embodiment, except that the distance r 0 between the X-ray source 1 and the first grating 3 and the focus size s of the X-ray source 1 are different. It has the same configuration as 100.

第2実施形態では、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が、検出器2によって検出されないように、X線源1の焦点サイズsが調整される。具体的には、X線源1の焦点サイズsの大きさに起因して生じる、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出されなくなるぼけ量bとなるように、X線源1の焦点サイズsが設定される。 In the second embodiment, the focal size s of the X-ray source 1 is adjusted so that the grid pattern 9 of the first grid 3, which is enlarged and projected by irradiation with X-rays, is not detected by the detector 2. be. Specifically, the blur amount b of the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3 caused by the size of the focal point size s of the X-ray source 1 is the enlarged and projected first The focal size s of the X-ray source 1 is set so that the grid pattern 9 of the grid 3 has a blur amount b that is not detected by the detector 2 .

ここで、図7を参照して、ぼけ量bについて説明する。図7に示すように、X線源1のY1方向側から照射されるX線XR1と、X線源1のY2方向側から照射されるX線XR2とでは、第1格子3の同一箇所に向けて照射された場合でも、検出器2において到達するY方向の位置が異なる。検出器2において到達する位置が異なるため、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の輪郭がぼける。拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の輪郭がぼける量が、ぼけ量bである。ぼけ量bが小さい場合、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPの輪郭が鮮明となり、縞模様SPが鮮明に検出される。一方、ぼけ量bが大きい場合、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の輪郭が不鮮明となり、縞模様SPが鮮明に検出されなくなり、ぼけ量bが所定の大きさ以上になると、縞模様SPとして検出されなくなる。 Here, the blur amount b will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, the X-ray XR1 emitted from the X-ray source 1 in the Y1 direction and the X-ray XR2 emitted from the X-ray source 1 in the Y2 direction are at the same location on the first grating 3. Even when the light is directed toward the target, the position in the Y direction that the light reaches on the detector 2 is different. Since the positions reached on the detector 2 are different, the outline of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 is blurred. The blur amount b is the amount by which the outline of the grid pattern 9 of the first grid 3 that is enlarged and projected is blurred. When the amount of blur b is small, the outline of the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner becomes clear, and the striped pattern SP is clearly detected. On the other hand, when the amount of blur b is large, the outline of the grid pattern 9 of the enlarged and projected first grid 3 becomes unclear, and the striped pattern SP cannot be clearly detected. , is no longer detected as a striped pattern SP.

拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bは、以下に示す式(5)により取得される。

Figure 0007131625000005
The blur amount b of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 is obtained by the following equation (5).
Figure 0007131625000005

鮮明度を高めて撮像することにより、位相コントラスト画像15を取得する場合、X線源1の焦点サイズsを小さくすることが考えらえる。以下、図8を参照して、X線源の焦点サイズを小さくした場合のぼけ量bについて説明する。 When acquiring the phase contrast image 15 by imaging with increased definition, it is conceivable to reduce the focal size s of the X-ray source 1 . The blur amount b when the focus size of the X-ray source is reduced will be described below with reference to FIG.

(第2比較例)
図8に示すX線位相イメージング装置400は、X線源21と、検出器22と、第1格子33と、を備えている。X線源21は、焦点サイズscが、上記第1実施形態によるX線源1の焦点サイズsよりも小さい点を除いて、X線源1と同様の構成である。また、検出器22、および第1格子33は、それぞれ、上記第1実施形態による検出器2および第1格子3と同様の構成である。
(Second comparative example)
An X-ray phase imaging apparatus 400 shown in FIG. 8 includes an X-ray source 21 , a detector 22 and a first grating 33 . The X-ray source 21 has the same configuration as the X-ray source 1 except that the focus size sc is smaller than the focus size s of the X-ray source 1 according to the first embodiment. Moreover, the detector 22 and the first grating 33 have the same configurations as the detector 2 and the first grating 3 according to the first embodiment, respectively.

図8に示す例では、X線源21の焦点サイズscが、X線源1の焦点サイズsよりも小さい場合を示している。図8に示す構成においても、X線源21の焦点サイズscとぼけ量bcとの関係は、上記式(5)と同様である。したがって、X線源21の焦点サイズscが小さくなると、拡大されて投影された第1格子13の格子パターン9のぼけ量bcが小さくなる。拡大されて投影された第1格子13の格子パターン9のぼけ量bcが小さくなると、拡大されて投影された第1格子13の格子パターン9の縞模様SP(図示せず)が鮮明となるため、位相コントラスト画像15において、拡大されて投影された第1格子13の格子パターン9の縞模様SPが検出される。 The example shown in FIG. 8 shows the case where the focus size sc of the X-ray source 21 is smaller than the focus size s of the X-ray source 1 . Also in the configuration shown in FIG. 8, the relationship between the focal spot size sc of the X-ray source 21 and the amount of blur bc is the same as the above formula (5). Therefore, when the focal spot size sc of the X-ray source 21 becomes smaller, the blur amount bc of the enlarged projected grid pattern 9 of the first grating 13 becomes smaller. When the blur amount bc of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grating 13 becomes smaller, the striped pattern SP (not shown) of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grating 13 becomes sharper. , in the phase-contrast image 15, the stripe pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 13 projected in an enlarged manner is detected.

ここで、本発明の発明者らは、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの3.0倍以上の範囲となる場合に、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出されなくなるという知見を得た。Here, the inventors of the present invention found that the blur amount b of the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first grating 3 is one period p 1 of the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first grating 3 It has been found that the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner is not detected by the detector 2 when the range is 3.0 times or more of .

上記知見に基づいて、第2実施形態では、X線源1は、ぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの3.0倍以上の範囲となるように、X線源1の焦点サイズsが設定される。具体的には、X線源1は、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pが、検出器2の画素サイズpよりも大きくなる場合に、上記式(5)により定義されるぼけ量bの大きさが、以下の式(6)を満たすように、X線源1の焦点サイズsが設定される。

Figure 0007131625000006
Based on the above knowledge, in the second embodiment, the X-ray source 1 has a blur amount b in a range of 3.0 times or more of one period p 1 of the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3. The focus size s of the X-ray source 1 is set so that Specifically, the X - ray source 1 uses the above formula ( The focus size s of the X-ray source 1 is set so that the magnitude of the blur amount b defined by 5) satisfies the following equation (6).
Figure 0007131625000006

なお、X線源1および複数の格子の配置によっては、ぼけ量bが拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの3.0倍となるようにX線源1の焦点サイズsを調整したとしても、第1格子3の格子パターン9が検出される場合がある。そのような場合は、第1格子3の格子パターン9が検出されないようなぼけ量bの大きさとなるように、X線源1の焦点サイズsを調整すればよい。たとえば、ぼけ量bの大きさが、ぼけ量bが拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの6.5倍となるように、X線源1の焦点サイズsを調整すればよい。また、ぼけ量bの上限については、特に制限はないが、得られる位相コントラスト画像15の画質の劣化が許容できる範囲において、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出されないようにX線源1の焦点サイズsを調整すればよい。Depending on the arrangement of the X-ray source 1 and the plurality of gratings, the X-ray source may be adjusted such that the amount of blur b is 3.0 times the one period p 1 of the grating pattern 9 of the first grating 3 projected by enlarging it. Even if the focus size s of 1 is adjusted, the grating pattern 9 of the first grating 3 may still be detected. In such a case, the focus size s of the X-ray source 1 should be adjusted so that the amount of blur b is such that the grid pattern 9 of the first grid 3 is not detected. For example, the focal size of the X-ray source 1 is such that the magnitude of the blur amount b is 6.5 times as large as one period p1 of the grating pattern 9 of the first grating 3 projected with the blur amount b enlarged. s should be adjusted. The upper limit of the blur amount b is not particularly limited. The focus size s of the X-ray source 1 should be adjusted to .

第1実施形態では、X線源1と第1格子3との間の距離rを大きくすることにより、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9を検出器2において検出されなくする構成であった。しかしながら、たとえば、鮮明度を高めるために、X線源1の焦点サイズsを小さく設定する際に、X線源1と第1格子3とを、上記式(4)を満たす位置にX線源1を配置できない場合がある。その場合でも、上記式(6)を満たす焦点サイズsに設定することにより、位相コントラスト画像15の鮮明度を高めつつ、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因して位相コントラスト画像15の画質の劣化を抑制することができる。In the first embodiment, by increasing the distance r0 between the X-ray source 1 and the first grating 3, the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3 is not detected by the detector 2. It was configured to However, for example, when the focus size s of the X-ray source 1 is set small in order to improve definition, the X-ray source 1 and the first grating 3 are placed at a position that satisfies the above formula (4). 1 may not be placed. Even in that case, by setting the focus size s that satisfies the above formula (6), the sharpness of the phase contrast image 15 is increased, and the phase Degradation of the image quality of the contrast image 15 can be suppressed.

なお、図7に示すX線源1は、第1実施形態におけるX線源1の焦点サイズs(図1参照)および第2比較例におけるX線源21の焦点サイズsc(図8参照)よりも焦点サイズsを大きく図示している。これは、第1実施形態におけるX線源1の焦点サイズsおよび第2比較例におけるX線源21の焦点サイズscが、鮮明度を高めるために焦点サイズsおよび焦点サイズscを小さくしているからである。なお、第2実施形態におけるX線源1の焦点サイズsは、一般的なX線撮像を行う際のX線源の焦点サイズよりも小さく設定される。すなわち、第2実施形態におけるX線源1の焦点サイズsは、鮮明度を高めるために、通常のX線撮影を行う際の焦点サイズよりも小さく設定され、かつ、ぼけ量bを上記式(6)の範囲とするために、上記第1実施形態におけるX線源1の焦点サイズsよりも大きく設定される。 The X-ray source 1 shown in FIG. 7 has a focal size s (see FIG. 1) of the X-ray source 1 in the first embodiment and a focal size sc (see FIG. 8) of the X-ray source 21 in the second comparative example. also shows the focal point size s enlarged. This is because the focal size s of the X-ray source 1 in the first embodiment and the focal size sc of the X-ray source 21 in the second comparative example are reduced to increase the sharpness. It is from. Note that the focal size s of the X-ray source 1 in the second embodiment is set smaller than the focal size of the X-ray source when general X-ray imaging is performed. That is, the focal size s of the X-ray source 1 in the second embodiment is set to be smaller than the focal size for normal X-ray imaging in order to improve definition, and the amount of blur b is defined by the above formula ( 6), it is set larger than the focal size s of the X-ray source 1 in the first embodiment.

(実験例)
次に、図9を参照して、上記知見を得た実験について説明する。
(Experimental example)
Next, with reference to FIG. 9, an experiment for obtaining the above knowledge will be described.

図9は、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bの範囲を取得するために、X線源1の焦点サイズsを変更して撮像したX線画像17およびX線画像17をフーリエ変換(FT)することにより得られたフーリエ変換画像18である。なお、フーリエ変換画像18には、0次ピーク30と、1次ピーク31とが写っている。フーリエ変換画像18における0次ピーク30と1次ピーク31とのうち、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPに起因するピークが1次ピーク31である。 FIG. 9 shows an X-ray image 17 and an X-ray image captured by changing the focus size s of the X-ray source 1 in order to acquire the range of the amount of blur b of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner. It is a Fourier transform image 18 obtained by Fourier transforming (FT) the line image 17 . Note that the Fourier transform image 18 includes a 0th-order peak 30 and a 1st-order peak 31 . Of the 0th-order peak 30 and the 1st-order peak 31 in the Fourier transform image 18, the 1st-order peak 31 is caused by the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grating 3 projected in an enlarged manner.

図9に示す実験例では、X線画像17における拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPの有無を、フーリエ変換画像18における1次ピーク31が検出されたか否かによって判定している。すなわち、肉眼において拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPが確認できない場合でも、フーリエ変換画像18において1次ピーク31が編出された場合には、X線画像17において拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPが検出されとみなす。 In the experimental example shown in FIG. 9, the presence or absence of the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner in the X-ray image 17 was checked to see if the primary peak 31 in the Fourier transform image 18 was detected. is judged by That is, even if the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner cannot be confirmed with the naked eye, if the primary peak 31 is produced in the Fourier transform image 18, the X-ray image 17 It is assumed that the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 that has been enlarged and projected in is detected.

なお、図9に示す例では、X線源1と検出器2との間の距離Rが、1120mmとなる位置にX線源1および検出器2を配置して実験を行った。また、図9に示す例では、X線源1と、第1格子3との間の距離rが、100mmとなる位置に、X線源1および第1格子3を配置して実験を行った。また、図9に示す例では、格子周期pが、9μmである第1格子3を用いて実験を行った。また、図9に示す例では、画素サイズp2が75μmである検出器2を用いて実験を行った。以上の条件により、図9に示す例では、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の周期pが100.8μmとなり、上記式(4)におけるnが、1.34となる条件において実験を行った。In the example shown in FIG. 9, the experiment was conducted with the X-ray source 1 and the detector 2 arranged at a position where the distance R between the X-ray source 1 and the detector 2 was 1120 mm. Further, in the example shown in FIG. 9, the X-ray source 1 and the first grating 3 are placed at a position where the distance r0 between the X-ray source 1 and the first grating 3 is 100 mm, and the experiment is performed. rice field. Also, in the example shown in FIG. 9, the experiment was conducted using the first grating 3 having a grating period p0 of 9 μm. Moreover, in the example shown in FIG. 9, the experiment was conducted using the detector 2 having a pixel size p2 of 75 μm. Based on the above conditions, in the example shown in FIG. 9, the period p1 of the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3 is 100.8 μm, and n in the above formula (4) is 1.34. Experiments were conducted under the following conditions.

図9(A)に示す例は、X線源1の焦点サイズsを10μmに設定して撮像されたX線画像17aの模式図である。X線源1の焦点サイズsが10μmに設定されているため、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、102μmとなった。すなわち、X線画像17aは、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの1.01倍となるように、X線源1の焦点サイズsを調整した例である。X線画像17aでは、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPが確認できた。The example shown in FIG. 9A is a schematic diagram of an X-ray image 17a captured with the focus size s of the X-ray source 1 set to 10 μm. Since the focus size s of the X-ray source 1 is set to 10 μm, the blur amount b of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 is 102 μm. That is, in the X-ray image 17a, the blur amount b of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grating 3 is 1.1 of one period p 1 of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3. This is an example in which the focus size s of the X-ray source 1 is adjusted to 01 times. In the X-ray image 17a, the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner was confirmed.

X線画像17aをフーリエ変換して得られたフーリエ変換画像18aでは、0次ピーク30と、1次ピーク31とが確認できた。したがって、X線源1の焦点サイズsを10μmに設定した場合には、X線画像17aにおいて、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPを確認することができたとともに、フーリエ変換画像18aにおいても、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因する1次ピーク31が確認できた。 A 0th-order peak 30 and a 1st-order peak 31 were confirmed in the Fourier transform image 18a obtained by Fourier transforming the X-ray image 17a. Therefore, when the focus size s of the X-ray source 1 was set to 10 μm, the stripe pattern SP of the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first lattice 3 could be confirmed in the X-ray image 17a. Also in the Fourier transform image 18a, a primary peak 31 caused by the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner was confirmed.

図9(B)に示す例は、X線源1の焦点サイズsを12μmに設定したため、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、122μmとなったX線画像17bの模式図である。すなわち、X線画像17bは、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの1.21倍となるように、X線源1の焦点サイズsを調整した例である。X線画像17bにおいても、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPが確認できた。In the example shown in FIG. 9(B), since the focus size s of the X-ray source 1 is set to 12 μm, the blur amount b of the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first grating 3 is 122 μm. It is a schematic diagram of the image 17b. That is, in the X-ray image 17b, the blur amount b of the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first lattice 3 is 1.1 of one period p 1 of the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first lattice 3. This is an example in which the focus size s of the X-ray source 1 is adjusted to be 21 times. Also in the X-ray image 17b, the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner could be confirmed.

X線画像17bをフーリエ変換して得られたフーリエ変換画像18bでは、0次ピーク30と、1次ピーク31とが確認できた。したがって、X線源1の焦点サイズsを12μmに設定した場合には、X線画像17bにおいて、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPを確認することができたとともに、フーリエ変換画像18bにおいても、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因する1次ピーク31が確認できた。 A 0th order peak 30 and a 1st order peak 31 were confirmed in a Fourier transform image 18b obtained by Fourier transforming the X-ray image 17b. Therefore, when the focus size s of the X-ray source 1 was set to 12 μm, the stripe pattern SP of the enlarged projected lattice pattern 9 of the first lattice 3 could be confirmed in the X-ray image 17b. Also in the Fourier transform image 18b, a primary peak 31 caused by the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner was confirmed.

図9(C)に示す例は、X線源1の焦点サイズsを14μmに設定したため、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、143μmとなったX線画像17cの模式図である。すなわち、X線画像17cは、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの1.42倍となるように、X線源1の焦点サイズsを調整した場合の例である。X線画像17cにおいても、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPが確認できた。In the example shown in FIG. 9(C), since the focus size s of the X-ray source 1 is set to 14 μm, the blur amount b of the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first grating 3 is 143 μm. Fig. 17c is a schematic diagram of an image 17c; That is, in the X-ray image 17c, the blur amount b of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grating 3 is 1.1 of one period p 1 of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3. This is an example in which the focus size s of the X-ray source 1 is adjusted to 42 times. Also in the X-ray image 17c, the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner could be confirmed.

X線画像17cをフーリエ変換して得られたフーリエ変換画像18cでは、0次ピーク30と、1次ピーク31とが確認できた。したがって、X線源1の焦点サイズsを14μmに設定した場合には、X線画像17cにおいて、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPを確認することができたとともに、フーリエ変換画像18Cにおいても、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因する1次ピーク31が確認できた。 A 0th order peak 30 and a 1st order peak 31 were confirmed in a Fourier transform image 18c obtained by Fourier transforming the X-ray image 17c. Therefore, when the focus size s of the X-ray source 1 was set to 14 μm, the stripe pattern SP of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 could be confirmed in the X-ray image 17c. Also in the Fourier transform image 18C, a primary peak 31 caused by the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner was confirmed.

図9(D)に示す例は、X線源1の焦点サイズsを16μmに設定したため、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、163μmとなったX線画像17dの模式図である。すなわち、X線画像17dは、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの1.62倍となるように、X線源1の焦点サイズsを調整した場合の例である。X線画像17dにおいては、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPは確認できなかった。In the example shown in FIG. 9(D), since the focus size s of the X-ray source 1 is set to 16 μm, the blur amount b of the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3 is 163 μm. 17d is a schematic diagram of an image 17d; FIG. That is, in the X-ray image 17d, the blur amount b of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grating 3 is 1.1 of one period p 1 of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3. This is an example in which the focus size s of the X-ray source 1 is adjusted to 62 times. In the X-ray image 17d, the striped pattern SP of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner could not be confirmed.

X線画像17dをフーリエ変換して得られたフーリエ変換画像18dでは、0次ピーク30と、1次ピーク31とが確認できた。X線源1の焦点サイズsを16μmに設定した場合には、X線画像17dにおいて、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPを確認することがでなかった。しかし、フーリエ変換画像18bにおいては、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因する1次ピーク31が確認できた。 A 0th order peak 30 and a 1st order peak 31 were confirmed in a Fourier transform image 18d obtained by Fourier transforming the X-ray image 17d. When the focus size s of the X-ray source 1 was set to 16 μm, the stripe pattern SP of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 could not be confirmed in the X-ray image 17d. However, in the Fourier transform image 18b, a primary peak 31 caused by the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner was confirmed.

図9(E)に示す例は、X線源1の焦点サイズsが30μmに設定されているため、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、306μmとなっているX線画像17e。したがって、X線画像17eは、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの3.04倍となるように、X線源1の焦点サイズsを調整した場合の例である。In the example shown in FIG. 9(E), the focus size s of the X-ray source 1 is set to 30 μm, so the blur amount b of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 is 306 μm. X-ray image 17e. Therefore, in the X-ray image 17e, the blur amount b of the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first grating 3 is 3.1 of one period p 1 of the enlarged and projected lattice pattern 9 of the first grating 3. This is an example in which the focus size s of the X-ray source 1 is adjusted to 04 times.

X線画像17eをフーリエ変換して得られたフーリエ変換画像18eでは、0次ピーク30は確認できたが、1次ピーク31は確認できなかった。X線源1の焦点サイズsを30μmに設定した場合には、X線画像17eにおいて、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の縞模様SPを確認することができなかったとともに、フーリエ変換画像18eにおいても、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因する1次ピーク31が確認できなかった。 In the Fourier transform image 18e obtained by Fourier transforming the X-ray image 17e, the 0th-order peak 30 could be confirmed, but the 1st-order peak 31 could not be confirmed. When the focus size s of the X-ray source 1 was set to 30 μm, the stripe pattern SP of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 could not be confirmed in the X-ray image 17e. , the primary peak 31 due to the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner could not be confirmed either in the Fourier transform image 18e.

図9(A)~図9(E)に示すように、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが大きくなるにつれて、X線画像17における縞模様SPが不鮮明となった。ぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの1.6倍以上になった場合に、肉眼で確認することができなくなった。また、フーリエ変換画像18においては、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが大きくなるにつれて、1次ピーク31の強度(信号強度)が小さくなった。ぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの3倍以上になった場合に、1次ピーク31が検出されなくなった。なお、図9に示す例では、便宜上、1次ピーク31の強度(信号強度)を、1次ピーク31の大きさおよび図示する線の太さで表現している。これらにより、ぼけ量bの範囲が上記式(6)に示す範囲となる場合に、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出されなくなるという実験結果を得た。As shown in FIGS. 9A to 9E, as the blur amount b of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 increases, the striped pattern SP in the X-ray image 17 becomes unclear. became. When the blur amount b was 1.6 times or more of one period p1 of the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3, it became impossible to confirm with the naked eye. In addition, in the Fourier transform image 18, the intensity (signal intensity) of the primary peak 31 decreased as the blur amount b of the grid pattern 9 of the enlarged and projected first grid 3 increased. The primary peak 31 was no longer detected when the amount of blur b was three times or more the one period p1 of the grid pattern 9 of the enlarged projected first grid 3 . In the example shown in FIG. 9, for convenience, the intensity (signal intensity) of the primary peak 31 is represented by the size of the primary peak 31 and the thickness of the line shown. As a result, an experimental result was obtained that the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 was not detected when the range of the amount of blur b was the range shown in the above formula (6).

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、被写体QにX線を照射するX線源1と、X線源1から照射されたX線を検出する検出器2と、X線源1と検出器2との間に配置され、X線源1から照射されるX線の可干渉性を高める第1格子3と、第1格子3からのX線が照射される第2格子4とを含む複数の格子と、検出器2によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像15を生成する画像処理部5と、を備え、X線源1は、焦点サイズsを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出される場合に、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が、検出器2によって検出されないように、X線源1の焦点サイズsが調整される。これにより、上記第1実施形態によるX線位相イメージング装置100と同様に、X線源1の焦点サイズsを小さくすることにより鮮明度を高めて撮像する場合でも、得られる位相コントラスト画像15の画質が劣化することを抑制することができる。 In the second embodiment, as described above, the X-ray source 1 that irradiates the subject Q with X-rays, the detector 2 that detects the X-rays emitted from the X-ray source 1, the X-ray source 1 and the detector 2 and includes a first grating 3 for enhancing the coherence of X-rays emitted from the X-ray source 1 and a second grating 4 to which the X-rays emitted from the first grating 3 are applied. and an image processing unit 5 for generating a phase-contrast image 15 based on the signals detected by the detector 2, the X-ray source 1 having a small focal spot size s, the X When the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grating 3 is detected by irradiating the line, the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 is not detected by the detector 2. so that the focal spot size s of the X-ray source 1 is adjusted. As a result, in the same manner as the X-ray phase imaging apparatus 100 according to the first embodiment, even when the focus size s of the X-ray source 1 is reduced to increase the definition and the imaging is performed, the image quality of the obtained phase contrast image 15 can be suppressed from deteriorating.

また、第2実施形態では、上記のように、X線源1の焦点サイズsの大きさに起因して生じる、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9のぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出されなくなるぼけ量bとなるように、X線源1の焦点サイズsが設定される。こにより、焦点サイズsを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出される場合でも、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9をぼけさせることができる。その結果、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9を検出器2で検出できなくなるまでぼけさせることが可能となるので、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因して、位相コントラスト画像15の画質が劣化することを抑制することができる。 Further, in the second embodiment, as described above, the blur amount b of the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 caused by the size of the focal point size s of the X-ray source 1 is The focal point size s of the X-ray source 1 is set so that the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner has a blur amount b that is not detected by the detector 2 . As a result, even when the grid pattern 9 of the first grid 3 is detected as being magnified and projected by X-ray irradiation due to the reduction of the focal spot size s, the magnified and projected grid pattern 9 is detected. The grid pattern 9 of the first grid 3 can be blurred. As a result, the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grating 3 can be blurred until the detector 2 cannot detect it. As a result, it is possible to suppress deterioration of the image quality of the phase contrast image 15 .

また、第2実施形態では、上記のように、X線源1は、ぼけ量bが、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの3.0倍以上の範囲となるように、X線源1の焦点サイズsが設定される。これにより、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9を、検出器2によって検出されなくなるまで容易にぼけさせることができる。その結果、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因して、位相コントラスト画像15の画質が劣化することを容易に抑制することができる。Further, in the second embodiment, as described above, the X-ray source 1 has a blur amount b of 3.0 times or more of one period p1 of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner. A focus size s of the X-ray source 1 is set so as to be within the range. This makes it possible to easily blur the enlarged and projected grid pattern 9 of the first grid 3 until it is no longer detected by the detector 2 . As a result, it is possible to easily suppress deterioration of the image quality of the phase contrast image 15 due to the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner.

また、第2実施形態では、上記のように、X線源1は、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pが、検出器2の画素サイズpよりも大きくなる場合に、上記式(5)により定義されるぼけ量bの大きさが、上記式(6)を満たすように、X線源1の焦点サイズsが設定される。これにより、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9の1周期pの大きさを、検出器2の画素サイズpよりも小さくすることが困難な場合でも、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9が検出器2によって検出されることを容易に抑制することができる。その結果、X線源1の焦点サイズsを、上記式(6)を満たす焦点サイズsに調整することにより、拡大されて投影された第1格子3の格子パターン9に起因して位相コントラスト画像15の画質が劣化することを容易に抑制することができる。In addition, in the second embodiment, as described above, the X-ray source 1 is such that one period p 1 of the grid pattern 9 of the first grid 3 projected in an enlarged manner is larger than the pixel size p 2 of the detector 2. The focal size s of the X-ray source 1 is set so that the magnitude of the blur amount b defined by the above equation (5) satisfies the above equation (6) when the focal point size s increases. As a result, even when it is difficult to make the size of one period p1 of the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3 smaller than the pixel size p2 of the detector 2 , the enlarged and projected Detecting the grid pattern 9 of the first grid 3 thus detected by the detector 2 can be easily suppressed. As a result, by adjusting the focus size s of the X-ray source 1 to a focus size s that satisfies the above equation (6), the phase-contrast image is obtained due to the enlarged and projected grating pattern 9 of the first grating 3. 15 can easily be prevented from deteriorating.

(変形例)
なお、今回開示された実施形態および実験例は、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、上記した実施形態および実験例の説明ではなく、請求の範囲によって示され、さらに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 and experimental examples disclosed this time should be considered illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the description of the above-described embodiments and experimental examples, and includes all changes (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

たとえば、上記第1および第2実施形態では、複数の格子として、第1格子3および第2格子4を含む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、図10に示すX線位相イメージング装置500のように、第2格子4と検出器2との間に、第3格子25を設ける構成でもよい。第3格子25は、Y方向に所定の周期(ピッチ)pで配列される複数のスリット25aおよびX線吸収部25bを有している。各スリット25aおよびX線吸収部25bはそれぞれ、X方向に沿って直線状に延びるように形成されている。また、各スリット25aおよびX線吸収部25bはそれぞれ、互いに平行に延びるように形成されている。また、第3格子25は、第2格子4と検出器2との間に配置されており、第2格子4を通過したX線が照射される。また、第3格子25は、第2格子4からタルボ距離離れた位置に配置される。第3格子25は、第2格子4の自己像と干渉して、検出器2の検出表面上にモアレ縞(図示せず)を形成する。これにより、検出器2の画素サイズpの大きさが、第2格子4の自己像の1周期の大きさよりも大きい場合でも、モアレ縞を検出することにより、位相コントラスト画像15(吸収像15a、位相微分像15bおよび暗視野像15c)を生成することができる。その結果、検出器2の画素サイズpに依存することなく位相コントラスト画像15(吸収像15a、位相微分像15bおよび暗視野像15c)を生成することが可能となるので、検出器2の選択の自由度を向上させることができる。For example, in the above-described first and second embodiments, examples of configurations including the first grating 3 and the second grating 4 are shown as the plurality of gratings, but the present invention is not limited to this. For example, as in an X-ray phase imaging apparatus 500 shown in FIG. 10, a configuration in which a third grating 25 is provided between the second grating 4 and the detector 2 may be employed. The third grating 25 has a plurality of slits 25a and X-ray absorbing portions 25b arranged at a predetermined period ( pitch) p5 in the Y direction. Each slit 25a and X-ray absorbing portion 25b are formed to extend linearly along the X direction. Each slit 25a and the X-ray absorbing portion 25b are formed so as to extend parallel to each other. Also, the third grating 25 is arranged between the second grating 4 and the detector 2, and the X-rays passing through the second grating 4 are irradiated. Also, the third grating 25 is arranged at a position separated from the second grating 4 by the Talbot distance. The third grating 25 interferes with the self-image of the second grating 4 to form moiré fringes (not shown) on the detection surface of the detector 2 . As a result, even when the pixel size p2 of the detector 2 is larger than the size of one cycle of the self-image of the second grating 4, the phase contrast image 15 (absorption image 15a , a phase differential image 15b and a dark field image 15c). As a result, the phase contrast image 15 (absorption image 15a, phase differential image 15b and dark field image 15c) can be generated without depending on the pixel size p2 of the detector 2 . degree of freedom can be improved.

また、上記第1および第2実施形態では、格子移動機構8が第2格子4を移動させ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、格子移動機構8によって、第1格子3をY方向に移動させて撮像するように構成されていてもよい。また、複数の格子として、第3格子25(図10参照)を備える場合、格子移動機構8によって、第3格子25をY方向に移動させて撮像するように構成されていてもよい。 Further, in the above-described first and second embodiments, an example of a configuration in which the grid moving mechanism 8 moves the second grid 4 is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the grating moving mechanism 8 may be configured to move the first grating 3 in the Y direction for imaging. Moreover, when the third grating 25 (see FIG. 10) is provided as the plurality of gratings, the grating moving mechanism 8 may be configured to move the third grating 25 in the Y direction for imaging.

また、上記第1および第2実施形態では、第2格子4が位相格子であ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、第2格子4は、吸収格子であってもよい。 Also, in the above-described first and second embodiments, the second grating 4 is a phase grating, but the present invention is not limited to this. For example, the second grating 4 may be an absorbing grating.

また、上記第1および第2実施形態では、格子移動機構8によって第2格子4を移動させながら撮像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、第2格子4をX線の光軸方向周りにわずかに回転させることにより生じるモアレ縞を利用したモアレ1枚撮り手法においても、本発明を適用することが可能である。 Further, in the above-described first and second embodiments, an example of a configuration in which an image is captured while the second grating 4 is moved by the grating moving mechanism 8 has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a moire single-shot technique using moire fringes generated by slightly rotating the second grating 4 around the optical axis direction of X-rays.

1 X線源
2 検出器
3 第1格子
4 第2格子
6 画像処理部
9 拡大されて投影された第1格子の格子パターン
15 位相コントラスト画像
25 第3格子
100、300、500 X線位相イメージング装置
b ぼけ量
m 第1格子の拡大率
n 拡大されて投影された第1格子の格子パターンに含まれる画素数
第1格子の格子周期
拡大されて投影された第1格子の格子パターンの格子周期
検出器の画素サイズ
Q 被写体
R X線源と検出器との間の距離
X線源と第1格子との間の距離
s X線源の焦点サイズ
SP 拡大されて投影された第1格子の格子パターンの縞模様
REFERENCE SIGNS LIST 1 X-ray source 2 detector 3 first grating 4 second grating 6 image processor 9 enlarged and projected grating pattern of first grating 15 phase contrast image 25 third grating 100, 300, 500 X-ray phase imaging device b amount of blur m enlargement ratio of the first grid n number of pixels included in the grid pattern of the first grid that has been enlarged and projected p 0 grid period of the first grid p 1 grid pattern of the first grid that has been enlarged and projected p Pixel size of 2 detectors Q Object R Distance between X-ray source and detector r 0 Distance between X-ray source and first grating s Focus size of X-ray source SP Enlarged projection striped pattern of the grid pattern of the first grid

Claims (9)

被写体にX線を照射するX線源と、
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X線源と前記検出器との間に配置され、前記X線源から照射されるX線を線光源にしてX線の可干渉性を高めるマルチスリットである第1格子と、前記第1格子からのX線が照射され自己像を形成す位相格子である第2格子とを含む複数の格子と、
前記検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、
前記位相コントラスト画像の鮮明度を高めるために、前記X線源の焦点サイズを小さくするように変更した場合に、前記X線源は、焦点サイズを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンが検出される場合に、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンが、前記検出器によって検出されないように、前記第1格子と前記X線源との相対的な配置が調整されるか、または前記X線源の焦点サイズが増加するように前記X線源の焦点サイズが調整される、X線位相イメージング装置。
an X-ray source that irradiates an object with X-rays;
a detector that detects X-rays emitted from the X-ray source;
a first grating which is a multi-slit arranged between the X-ray source and the detector and is arranged between the X-ray source and the X-ray source to make the X-ray emitted from the X-ray source a linear light source and enhance the coherence of the X-ray; a plurality of gratings including a second grating that is a phase grating that is irradiated with X-rays from the grating to form a self-image ;
an image processing unit that generates a phase contrast image based on the signal detected by the detector;
When the focus size of the X-ray source is modified to reduce the focus size to increase the sharpness of the phase-contrast image, the X-ray source emits X-rays due to the reduction of the focus size. When the grid pattern of the first grid magnified and projected is detected, the grid pattern of the first grid magnified and projected is not detected by the detector. 1. An X-ray phase imaging apparatus wherein the relative placement of the grating and the X-ray source is adjusted, or the focal size of the X-ray source is adjusted such that the focal size of the X-ray source is increased. .
前記X線源は、前記検出器によって解像されることにより、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンの縞模様が検出されないように、前記第1格子と前記X線源との相対的な配置または前記X線源の焦点サイズが調整される、請求項1に記載のX線位相イメージング装置。 The X-ray source is resolved by the detector so that the stripe pattern of the enlarged projected grid pattern of the first grid is not detected. 2. The X-ray phase imaging apparatus of claim 1, wherein the relative placement or focus size of the X-ray source is adjusted. 前記X線源は、X線の光軸方向において、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンが前記検出器によって検出されない位置に、前記第1格子から離間して配置される、請求項1または2に記載のX線位相イメージング装置。 The X-ray source is arranged at a position apart from the first grating in the direction of the optical axis of X-rays so that the enlarged projected grating pattern of the first grating is not detected by the detector. Item 3. The X-ray phase imaging apparatus according to Item 1 or 2. 前記X線源は、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンの1周期が、前記検出器の画素サイズよりも小さくなるような拡大率となる位置に配置される、請求項1~3のいずれか1項に記載のX線位相イメージング装置。 1. The X-ray source is arranged at a position having an enlargement ratio such that one period of the enlarged and projected grid pattern of the first grid is smaller than the pixel size of the detector. 4. The X-ray phase imaging apparatus according to any one of 3. 前記X線源は、以下の式(1)~(3)を定義した場合、以下の式(4)を満たすような位置に配置される、請求項4に記載のX線位相イメージング装置。
Figure 0007131625000007
ここで、
m:拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンの拡大率;
R:前記X線源と前記検出器との間の距離;
:前記X線源と前記第1格子との間の距離;
:拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンの周期;
:前記第1格子の格子周期;
n:拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンに含まれる画素数;
:前記検出器の画素サイズ;
である。
5. The X-ray phase imaging apparatus according to claim 4, wherein the X-ray source is arranged at a position that satisfies the following formula (4) when the following formulas (1) to (3) are defined.
Figure 0007131625000007
here,
m: magnification of the grid pattern of the first grid projected in an enlarged manner;
R: distance between the X-ray source and the detector;
r 0 : distance between the X-ray source and the first grating;
p 1 : the period of the enlarged projected grating pattern of the first grating;
p 0 : grating period of the first grating;
n: the number of pixels included in the grid pattern of the first grid projected in an enlarged manner;
p 2 : pixel size of the detector;
is.
前記X線源の焦点サイズの大きさに起因して生じる、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンのぼけ量が、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンが前記検出器によって検出されなくなる前記ぼけ量となるように、前記X線源の焦点サイズが設定される、請求項1または2に記載のX線位相イメージング装置。 The amount of blurring of the magnified and projected grid pattern of the first grid caused by the focal size of the X-ray source is detected by the magnified and projected grid pattern of the first grid. 3. The X-ray phase imaging apparatus according to claim 1, wherein the focal size of said X-ray source is set such that said blur amount is no longer detected by the detector. 被写体にX線を照射するX線源と、
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X線源と前記検出器との間に配置され、前記X線源から照射されるX線の可干渉性を高める第1格子と、前記第1格子からのX線が照射される第2格子とを含む複数の格子と、
前記検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、
前記X線源は、焦点サイズを小さくすることに起因して、X線が照射されることにより拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンが検出される場合に、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンが、前記検出器によって検出されないように、前記第1格子と前記X線源との相対的な配置または前記X線源の焦点サイズが調整され、
前記X線源の焦点サイズの大きさに起因して生じる、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンのぼけ量が、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンが前記検出器によって検出されなくなる前記ぼけ量となるように、前記X線源の焦点サイズが設定され、
前記X線源は、前記ぼけ量が、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンの1周期の3.0倍以上の範囲となるように、前記X線源の焦点サイズが設定される、X線位相イメージング装置。
an X-ray source that irradiates an object with X-rays;
a detector that detects X-rays emitted from the X-ray source;
a first grating disposed between the X-ray source and the detector to enhance the coherence of X-rays emitted from the X-ray source; and a second grating irradiated with X-rays from the first grating. a plurality of grids, including a grid;
an image processing unit that generates a phase contrast image based on the signal detected by the detector;
The X-ray source is magnified and projected when the grid pattern of the first grid, which is magnified and projected by irradiation with X-rays, is detected due to the reduction of the focus size. adjusting the relative arrangement of the first grating and the X-ray source or the focus size of the X-ray source so that the grating pattern of the first grating is not detected by the detector;
The amount of blurring of the magnified and projected grid pattern of the first grid caused by the focal size of the X-ray source is detected by the magnified and projected grid pattern of the first grid. a focal size of the X-ray source is set such that the amount of blur is no longer detected by the instrument;
The focal size of the X-ray source is set such that the amount of blur is in the range of 3.0 times or more one period of the enlarged and projected grating pattern of the first grating. An X -ray phase imaging device.
前記X線源は、拡大されて投影された前記第1格子の格子パターンの1周期が、前記検出器の画素サイズよりも大きくなる場合に、以下の式(5)により定義される前記ぼけ量の大きさが、以下の式(6)を満たすように、前記X線源の焦点サイズが設定される、請求項7に記載のX線位相イメージング装置。
Figure 0007131625000008
ここで、
b:前記ぼけ量;
s:前記X線源の焦点サイズ;
である。
In the X-ray source, when one period of the enlarged and projected grid pattern of the first grid is larger than the pixel size of the detector, the blur amount defined by the following equation (5) 8. The X-ray phase imaging apparatus according to claim 7, wherein the focal size of the X-ray source is set such that the magnitude satisfies the following equation (6).
Figure 0007131625000008
here,
b: the blur amount;
s: focal spot size of the X-ray source;
is.
前記第2格子と、前記検出器との間に配置された第3格子をさらに含む、請求項1~8のいずれか1項に記載のX線位相イメージング装置。 An X-ray phase imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a third grating arranged between said second grating and said detector.
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