JPWO2008102632A1 - X-ray bandpass filter, X-ray irradiation system, and X-ray imaging system - Google Patents

X-ray bandpass filter, X-ray irradiation system, and X-ray imaging system Download PDF

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Abstract

本発明は、波長1Å以下のX線から所望波長のX線を取り出すことを可能とし、種々のX線撮影に対応可能なバンドパスフィルタを提供する。このX線バンドパスフィルタには、X線を屈折させるX線屈折レンズと、X線屈折レンズにより屈折された所望波長のX線が集光する位置に設けられたスリットまたは孔を有するX線遮蔽部材とが備えられていることを特徴とする。The present invention provides a band-pass filter that can extract X-rays having a desired wavelength from X-rays having a wavelength of 1 mm or less, and is compatible with various X-ray imaging. The X-ray bandpass filter includes an X-ray refracting lens that refracts X-rays, and an X-ray shield having a slit or hole provided at a position where X-rays of a desired wavelength refracted by the X-ray refracting lens are condensed. And a member.

Description

本発明は、X線バンドパスフィルタ、X線照射システム及びX線撮影システムに関する。   The present invention relates to an X-ray bandpass filter, an X-ray irradiation system, and an X-ray imaging system.

従来から、所定波長範囲の光のみを透過させるバンドパスフィルタ(例えば特許文献1参照)を用いて、所望波長のX線を取り出すことが考えられている。例えば、多層膜反射鏡を備えたバンドパスフィルタを用いると、波長1Åを超える波長の軟X線から所望波長のX線を取り出すことが可能となっている。しかしながら、波長1Å以下のX線を反射する多層膜反射鏡は製造できていない。そこで、波長1Å以下のX線に対しては、上記した多層膜反射鏡を用いたバンドパスフィルタでなく、所望波長よりも低波長側にKエッジがある物質を基に成形されたバンドパスフィルタが使用されている。
特開2006−23602号公報
Conventionally, it has been considered to extract X-rays having a desired wavelength using a band-pass filter (see, for example, Patent Document 1) that transmits only light in a predetermined wavelength range. For example, when a band-pass filter provided with a multilayer reflector is used, it is possible to extract X-rays having a desired wavelength from soft X-rays having a wavelength exceeding 1 wavelength. However, a multilayer film reflecting mirror that reflects X-rays having a wavelength of 1 mm or less has not been manufactured. Therefore, for X-rays with a wavelength of 1 mm or less, a bandpass filter formed based on a material having a K edge on the wavelength side lower than the desired wavelength, not the bandpass filter using the multilayer reflector described above. Is used.
JP 2006-23602 A

しかしながら、Kエッジがある実用的な物質は限られていることから、バンドパスの中心波長も限られてしまう。この中心波長が所望波長に適合しない場合はフィルタとして意味をなさない。さらに、多層膜反射今日におるバンドパスフィルタのように急峻なフィルタ性能もないのが現状である。   However, since practical materials having a K edge are limited, the center wavelength of the bandpass is also limited. If this center wavelength does not match the desired wavelength, it does not make sense as a filter. Furthermore, the present situation is that there is no steep filter performance unlike the band-pass filter in multilayer reflection today.

本発明の課題は、波長1Å以下のX線から所望波長のX線を取り出すことを可能とし、種々のX線撮影に対応可能なバンドパスフィルタを提供することである。   An object of the present invention is to provide a band-pass filter that can extract X-rays having a desired wavelength from X-rays having a wavelength of 1 mm or less and can cope with various X-ray imaging.

請求の範囲第1項記載の発明に係るX線バンドパスフィルタは、
X線を屈折させるX線屈折レンズと、
前記X線屈折レンズにより屈折された所望波長のX線が集光する位置に設けられたスリットまたは孔を有するX線遮蔽部材とを有することを特徴としている。
The X-ray bandpass filter according to the invention described in claim 1 is:
An X-ray refractive lens that refracts X-rays;
And an X-ray shielding member having a slit or a hole provided at a position where X-rays having a desired wavelength refracted by the X-ray refraction lens are condensed.

請求の範囲第2項記載の発明は、請求の範囲第1項記載のX線バンドパスフィルタにおいて、
前記X線遮蔽部材は、異なる複数の所望波長の各々について、前記X線屈折レンズにより屈折された当該波長のX線が集光する位置に、当該X線遮蔽部材のスリットまたは孔を位置するように移動可能であることを特徴としている。
The invention described in claim 2 is the X-ray bandpass filter according to claim 1,
The X-ray shielding member is arranged such that a slit or a hole of the X-ray shielding member is positioned at a position where X-rays of the wavelength refracted by the X-ray refractive lens are condensed for each of a plurality of different desired wavelengths. It is characterized by being movable.

請求の範囲第3項記載の発明は、請求の範囲第1項又は第2項記載のX線バンドパスフィルタにおいて、
前記X線屈折レンズのレンズ口径D、前記X線屈折レンズの光軸に直交する当該X線屈折レンズの屈折力を持つ方向と平行な方向の前記スリット又は孔の幅dが下記式(1)を満たすことを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the X-ray bandpass filter according to claim 1 or 2, wherein
The lens diameter D of the X-ray refracting lens and the width d of the slit or hole in a direction parallel to the direction having the refractive power of the X-ray refracting lens orthogonal to the optical axis of the X-ray refracting lens are expressed by the following formula (1). It is characterized by satisfying.

d≦D/2・・・(1)
請求の範囲第4項記載の発明は、請求の範囲第1項乃至第3項の何れか一項に記載のX線バンドパスフィルタにおいて、
前記X線屈折レンズに入射するX線が実質的に平行X線であり、
前記X線遮蔽部材の前記スリット又は孔が、前記X線屈折手段により屈折された所望波長のX線の焦点位置近傍に位置することを特徴としている。
d ≦ D / 2 (1)
The invention according to claim 4 is the X-ray bandpass filter according to any one of claims 1 to 3,
X-rays incident on the X-ray refractive lens are substantially parallel X-rays;
The slit or hole of the X-ray shielding member is located in the vicinity of a focal position of an X-ray having a desired wavelength refracted by the X-ray refracting means.

請求の範囲第5項記載の発明は、請求の範囲第1項乃至第3項の何れか一項に記載のX線バンドパスフィルタに
おいて、
前記X線屈折レンズに入射するX線が焦点径αのX線源から照射されたX線であり、
前記X線源の焦点位置と前記X線屈折レンズのレンズ中心との距離R1、前記X線屈折レンズのレンズ中心と前記X線遮蔽部材のスリット又は孔との距離R2、前記スリット又は孔の前記幅dが下記式(2)を満たすことを特徴としている。
The invention according to claim 5 is the X-ray bandpass filter according to any one of claims 1 to 3,
X-rays incident on the X-ray refractive lens are X-rays irradiated from an X-ray source having a focal diameter α,
The distance R1 between the focal position of the X-ray source and the lens center of the X-ray refractive lens, the distance R2 between the lens center of the X-ray refractive lens and the slit or hole of the X-ray shielding member, and the slit or hole The width d satisfies the following formula (2).

d≧R2/R1×α・・・(2)
請求の範囲第6項記載の発明に係るX線照射システムは、
請求の範囲第1項乃至第5項の何れか一項に記載のX線バンドパスフィルタと、
当該X線バンドパスフィルタにX線を照射するX線源とを有することを特徴としている。
d ≧ R2 / R1 × α (2)
An X-ray irradiation system according to the invention of claim 6
X-ray bandpass filter according to any one of claims 1 to 5,
The X-ray bandpass filter has an X-ray source that emits X-rays.

請求の範囲第7項記載の発明は、請求の範囲第6項記載のX線照射システムにおいて、
前記X線源が特性X線を発生させるX線発生部を有し、
前記X線バンドパスフィルタが前記特性X線のピーク波長を所望波長とすることを特徴としている。
The invention according to claim 7 is the X-ray irradiation system according to claim 6,
The X-ray source has an X-ray generator for generating characteristic X-rays;
The X-ray bandpass filter sets a peak wavelength of the characteristic X-ray to a desired wavelength.

請求の範囲第8項記載の発明に係るX線撮影システムは、
請求の範囲第6項又は第7項記載のX線照射システムと、
前記X線源から照射されて、前記X線遮蔽部材のスリット又は孔を通ったX線を検出するX線画像検出器と、を備えることを特徴としている。
An X-ray imaging system according to the invention of claim 8
The X-ray irradiation system according to claim 6 or 7,
And an X-ray image detector for detecting X-rays irradiated from the X-ray source and passing through the slits or holes of the X-ray shielding member.

請求の範囲第9項記載の発明は、請求の範囲第8項記載のX線撮影システムにおいて、
被写体を配置するための被写体台と、
前記X線源から前記被写体台を通って照射されたX線を回折することによりタルボ効果を生じさせる第一回折格子と、
前記第一回折格子により回折されたX線を回折する第二回折格子と、を有し、
前記X線画像検出器が、前記第二回折格子により回折されたX線を検出することを特徴としている。
The invention described in claim 9 is the X-ray imaging system according to claim 8,
A subject table for placing the subject;
A first diffraction grating that produces a Talbot effect by diffracting X-rays irradiated from the X-ray source through the object table;
A second diffraction grating that diffracts the X-rays diffracted by the first diffraction grating,
The X-ray image detector detects X-rays diffracted by the second diffraction grating.

請求の範囲第10項記載の発明は、請求の範囲第9項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源が照射するX線の波長分布の半値幅が、当該X線のピーク波長の1/4以下であることを特徴としている。
The invention according to claim 10 is the X-ray imaging system according to claim 9,
The half width of the wavelength distribution of the X-rays irradiated by the X-ray source is ¼ or less of the peak wavelength of the X-rays.

請求の範囲第11項記載の発明は、請求の範囲第8項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源から発生したX線を、前記X線画像検出器のX線画像検出面において離散的に配置されたドット状又は縞状のX線照射量分布となるように絞るX線光学手段と、
前記X線画像検出器の検出結果を基に、前記離散的に配置されたドット状又は縞状の変形に相当する変形相当量を検出する変形相当量検出手段とを備えることを特徴としている。
The invention according to claim 11 is the X-ray imaging system according to claim 8,
X-ray optical means for narrowing X-rays generated from the X-ray source so as to have a dot-shaped or striped X-ray irradiation dose distribution discretely arranged on the X-ray image detection surface of the X-ray image detector When,
It is characterized by comprising deformation equivalent amount detecting means for detecting a deformation equivalent amount corresponding to the discretely arranged dot-like or striped deformation based on the detection result of the X-ray image detector.

請求の範囲第12項記載の発明は、請求の範囲第11項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に複数の第二X線屈折レンズが並べて設けられたX線屈折レンズ群であることを特徴としている。
The invention described in claim 12 is the X-ray imaging system according to claim 11,
The X-ray optical means is an X-ray refractive lens group in which a plurality of second X-ray refractive lenses are arranged in the X-ray optical axis direction.

請求の範囲第13項記載の発明は、請求の範囲第11項又は第12項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に直交する方向の平面に複数の前記第二X線屈折レンズ各々がそれぞれX線照射量分布のドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたX線屈折レンズアレイであることを特徴としている。
The invention according to claim 13 is the X-ray imaging system according to claim 11 or 12,
The X-ray optical means is periodically arranged so that each of the plurality of second X-ray refractive lenses forms dots or stripes of the X-ray dose distribution on a plane perpendicular to the X-ray optical axis direction. X-ray refractive lens array.

請求の範囲第14項記載の発明は、請求の範囲第13項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源の焦点径をa、前記X線光軸方向に直交する方向における前記第二X線屈折レンズの配列周期をp、前記X線源の中心と前記第二X線屈折レンズの中心との間隔をR3、前記第二X線屈折レンズのレンズ中心と前記X線検出器における前記X線画像検出面との間隔をR4とすると、以下の式(3)を満たすことを特徴としている。
The invention described in claim 14 is the X-ray imaging system according to claim 13,
The focal diameter of the X-ray source is a, the arrangement period of the second X-ray refractive lens in the direction orthogonal to the X-ray optical axis direction is p, the center of the X-ray source and the center of the second X-ray refractive lens And the distance between the lens center of the second X-ray refractive lens and the X-ray image detection surface of the X-ray detector is R4, the following equation (3) is satisfied. .

a×R4<p×(R3+R4)・・・(3)
請求の範囲第15項記載の発明は、請求の範囲第11項乃至第14項の何れか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、被写体がない状態で前記X線源から照射されたX線を、前記X線検出器の前記多数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るものであることを特徴としている。
a × R4 <p × (R3 + R4) (3)
The invention described in claim 15 is the X-ray imaging system according to any one of claims 11 to 14,
The X-ray optical means is a discrete dot so that X-rays emitted from the X-ray source in the absence of a subject may straddle at least two adjacent pixels among the plurality of pixels of the X-ray detector. It is characterized by narrowing to a X-ray dose distribution in the form of stripes or stripes.

請求の範囲第16項記載の発明は、請求の範囲第16項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴としている。
The invention described in claim 16 is the X-ray imaging system according to claim 16,
The X-ray detector includes differential phase image calculation means for calculating a differential phase image based on a value corresponding to a ratio between an output difference between the two adjacent pixels and an output sum.

請求の範囲第17項記載の発明は、請求の範囲第16項記載のX線撮影システムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果と、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴としている。
The invention described in claim 17 is the X-ray imaging system according to claim 16,
The detection result of the X-ray detector based on X-rays emitted from the X-ray source without the subject and the X-rays based on X-rays transmitted from the X-ray source through the subject with the subject present A differential phase image calculating means for calculating the differential phase image based on a result of comparison with the detection result of the line detector is provided.

請求の範囲第18項記載の発明は、請求の範囲第15項乃至第17項の何れか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出手段を備えることを特徴としている。
The invention described in claim 18 is the X-ray imaging system according to any one of claims 15 to 17,
Absorption image calculation means for calculating an absorption image based on a value corresponding to the output sum between the two adjacent pixels in the X-ray detector is provided.

請求の範囲第19項記載の発明は、請求の範囲第15項乃至第17項の何れか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を含む吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出手段を備えることを特徴としている。
The invention described in claim 19 is the X-ray imaging system according to any one of claims 15 to 17,
An absorption image including a phase edge effect from a value corresponding to the output sum between the two adjacent pixels in the X-ray detector and a value corresponding to a ratio between the output difference between the two adjacent pixels and the output sum. It is characterized by comprising an edge absorption image calculation means for calculating.

請求の範囲第20項記載の発明は、請求の範囲第16項又は第17項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記微分位相画像算出手段によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出手段を備えることを特徴としている。
The invention according to claim 20 is the X-ray imaging system according to claim 16 or 17,
A phase difference image calculating unit that integrates the differential phase image calculated by the differential phase image calculating unit to calculate a phase difference image is provided.

請求の範囲第1項記載の発明によれば、所望波長のX線は、その波長のX線が集光する位置に設けられたスリットまたは孔を通過するが、所望波長から短い波長のX線は、集光する位置がスリットまたは孔の位置よりX線屈折レンズから遠い位置であり、所望波長から長い波長のX線は、集光する位置がスリットまたは孔の位置よりX線屈折レンズに近い位置となる。いずれも、所望波長のX線と比べると、スリットまたは孔を通過する割合に対するX線遮蔽部材で遮蔽される割合が多くなるので、X線バンドパスフィルタとして機能させることができる。   According to the invention described in claim 1, X-rays having a desired wavelength pass through slits or holes provided at positions where the X-rays having that wavelength are condensed, but X-rays having a shorter wavelength than the desired wavelength. The position where light is collected is farther from the X-ray refractive lens than the position of the slit or hole, and X-rays having a wavelength longer than the desired wavelength are closer to the X-ray refractive lens than the position of the slit or hole. Position. In any case, since the ratio of shielding by the X-ray shielding member with respect to the ratio of passing through the slits or holes increases as compared with X-rays having a desired wavelength, it can function as an X-ray bandpass filter.

また、所望波長より低波長側にKエッジがある物質を用いるバンドパスフィルタのように、バンドパスの中心波長は限られるということはなく、X線屈折レンズとX線遮蔽部材と、それらの配置を任意の所望波長に合わせて設計することで、所望波長をバンドパスの中心波長としたX線バンドパスフィルタとして機能させることができる。これにより、波長1Å以下のX線であっても所望波長のX線を取り出すことができる。   In addition, the bandpass center wavelength is not limited like a bandpass filter using a material having a K edge on the lower wavelength side than the desired wavelength, and an X-ray refraction lens, an X-ray shielding member, and their arrangement Can be made to function as an X-ray bandpass filter having the desired wavelength as the center wavelength of the bandpass. Thereby, X-rays having a desired wavelength can be extracted even with X-rays having a wavelength of 1 mm or less.

請求の範囲第2項記載の発明によれば、1つのX線バンドパスフィルタで、異なる複数の所望波長の各々について、当該は長のX線が集光する位置に各々対応する位置に当該X線遮蔽部材のスリットまたは孔を位置させることで、当該波長を中心波長としたバンドパスフィルタとして機能させることができる。   According to the second aspect of the present invention, with one X-ray bandpass filter, for each of a plurality of different desired wavelengths, the X corresponds to the position where the long X-ray is condensed. By positioning the slit or hole of the line shielding member, it can function as a bandpass filter having the wavelength as the center wavelength.

請求の範囲第3項記載の発明によれば、所望波長より長波長側の遮蔽特性を急峻にでき、良好なバンドパスフィルタ特性にできる。例えば、X線屈折レンズがX線進行方向と交差する一方向だけに集光する作用を持ち、X線遮蔽部材が当該一方向について集光された所望波長のX線が透過するようにスリットが有る場合、スリットの位置では、X線屈折レンズの光学性能にも依存するが、原理的には、所望波長の√2倍以上の波長のX線は、X線屈折レンズのレンズ径以上に広がっており、スリットのサイズがレンズ径の半分以下なので、半分以上遮蔽される。また、X線屈折レンズがX線進行方向と垂直かつ互いに垂直な二軸方向の両方に集光する作用を持ち、X線遮蔽部材が当該二軸方向について集光された所望波長のX線が透過するように孔が有る場合、スリットの位置では、X線屈折レンズの光学性能にも依存するが、原理的には、所望波長の√2倍以上の波長のX線は、X線屈折レンズのレンズ径以上に広がっており、スリットのサイズがレンズ径の半分以下なので、3/4以上遮蔽される。   According to the third aspect of the present invention, the shielding characteristic on the longer wavelength side than the desired wavelength can be sharpened, and a good bandpass filter characteristic can be obtained. For example, the X-ray refracting lens has a function of condensing only in one direction intersecting the X-ray traveling direction, and the slit is formed so that the X-ray shielding member transmits X-rays having a desired wavelength collected in the one direction. If there is, the position of the slit depends on the optical performance of the X-ray refracting lens, but in principle, X-rays having a wavelength longer than √2 times the desired wavelength spread beyond the lens diameter of the X-ray refracting lens. Since the slit size is less than half of the lens diameter, it is shielded by more than half. Further, the X-ray refracting lens has a function of condensing in both biaxial directions perpendicular to the X-ray traveling direction and perpendicular to each other, and the X-ray shielding member collects X-rays having a desired wavelength collected in the biaxial direction. In the case where there is a hole so as to transmit, the X-ray having a wavelength of √2 times or more of the desired wavelength is in principle X-ray refracting lens, although it depends on the optical performance of the X-ray refracting lens at the slit position. Since the slit size is less than half of the lens diameter, 3/4 or more is shielded.

請求の範囲第4項記載の発明によれば、入射するX線が実質的に平行X線なので、X線源からの拡散X線と比べて、X線屈折レンズのX線進行方向の長さを比較的短くできつつ、所望波長をバンドパスの中心波長としたX線バンドパスフィルタとして機能させることができる。   According to the invention described in claim 4, since the incident X-ray is substantially parallel X-ray, the length of the X-ray refraction lens in the X-ray traveling direction is longer than that of the diffuse X-ray from the X-ray source. Can be made to function as an X-ray bandpass filter with the desired wavelength as the center wavelength of the bandpass.

請求の範囲第5項記載の発明によれば、例えば、一般的なX線撮影に使用されているような焦点径αのX線源を用いても、X線屈折レンズの光学性能にも依存するが、原理的には、X線屈折レンズのレンズ口径D内に入射した所望波長のX線がX線遮蔽部材で遮蔽されずに、X線遮蔽部材のスリット又は孔を透過しつつ、所望波長をバンドパスの中心波長としたX線バンドパスフィルタとして機能させることができる。   According to the invention described in claim 5, for example, even if an X-ray source having a focal diameter α as used in general X-ray imaging is used, it depends on the optical performance of the X-ray refractive lens. However, in principle, X-rays having a desired wavelength that have entered the lens aperture D of the X-ray refractive lens are not shielded by the X-ray shielding member, but are transmitted through the slits or holes of the X-ray shielding member. It can function as an X-ray bandpass filter with the wavelength as the center wavelength of the bandpass.

請求の範囲第6項記載の発明によれば、X線バンドパスフィルタが、X線屈折レンズの光学性能にも依存するが、原理的には、X線屈折レンズのレンズ口径D内に入射した所望波長のX線がX線遮蔽部材で遮蔽されずに、X線遮蔽部材のスリット又は孔を透過しつつ、所望波長をバンドパスの中心波長としたX線バンドパスフィルタとして機能するので、例えば、一般的に使用されているような、焦点径αのX線源を用いて、単色性の有るX線を照射できる。   According to the invention described in claim 6, the X-ray bandpass filter is incident on the lens aperture D of the X-ray refractive lens in principle, depending on the optical performance of the X-ray refractive lens. Since the X-ray of the desired wavelength is not shielded by the X-ray shielding member, it functions as an X-ray bandpass filter having the desired wavelength as the center wavelength of the bandpass while passing through the slit or hole of the X-ray shielding member. A monochromatic X-ray can be irradiated using an X-ray source having a focal diameter α as generally used.

請求の範囲第7項記載の発明によれば、X線バンドパスフィルタが、X線屈折レンズの光学性能にも依存するが、原理的には、X線源から照射された特性X線のピーク波長をバンドパスの中心波長としたX線バンドパスフィルタとして機能するので、一層単色性の高いX線を照射できる。   According to the invention described in claim 7, the X-ray bandpass filter depends on the optical performance of the X-ray refractive lens, but in principle, the peak of characteristic X-rays irradiated from the X-ray source. Since it functions as an X-ray bandpass filter having the wavelength as the center wavelength of the bandpass, X-rays with higher monochromaticity can be irradiated.

請求の範囲第8項記載の発明によれば、例えば、一般的に使用されているような、焦点径αのX線源を用いて、単色性の有るX線を照射して、X線撮影できるので、比較的安価で、かつ、単色性の良いX線撮影で、ビームハードニングの影響が小さくなる。   According to the invention described in claim 8, for example, X-ray imaging is performed by irradiating monochromatic X-rays using an X-ray source having a focal point diameter α as generally used. Therefore, the influence of beam hardening is reduced in X-ray imaging that is relatively inexpensive and has good monochromaticity.

また、検出量を定量的に用いても、X線源の不安定性と被写体毎に異なるビームハードニングの影響の切り分けができない事に起因する検出量の定量性の低さが抑えられ、検出量の比から定量性のあるデータを得ることができる。   In addition, even if the detection amount is used quantitatively, the low quantitative amount of the detection amount due to the instability of the X-ray source and the effect of different beam hardening for each subject cannot be suppressed, and the detection amount From this ratio, quantitative data can be obtained.

請求の範囲第9項記載の発明によれば、タルボ干渉計方式で、医療診断・生物診断に利用可能な画像が得られる
請求の範囲第10項記載の発明によれば、単色性のよいX線照射になり、タルボ干渉計方式で、医療診断・生物診断に一層有用な画像が得られる。
According to the invention described in claim 9, an image usable for medical diagnosis / biological diagnosis can be obtained by the Talbot interferometer method. According to the invention described in claim 10, X having good monochromaticity can be obtained. The image becomes more useful for medical diagnosis and biological diagnosis by the Talbot interferometer method.

請求の範囲第11項記載の発明によれば、1つのX線光学手段によって変形相当量を検出することができるので、少なくとも2つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較しても、簡単な構成で位相画像を検出することができる。また、検出に干渉ではなく屈折を利用するので、X線源に可干渉性を必要としない。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体のX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。   According to the invention described in claim 11, since the deformation equivalent amount can be detected by one X-ray optical means, it is easy even when compared with a Talbot interferometer method that requires at least two diffraction gratings. A phase image can be detected with a simple configuration. Further, since refraction is used for detection instead of interference, the X-ray source does not require coherence. This makes it possible to capture high-contrast boundaries between different tissues with large density differences and between gas and tissues, even with tissues that have less X-ray absorption than the Talbot interferometer method. It becomes.

請求の範囲第12項記載の発明によれば、X線光学手段が、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズが並べて設けられたX線屈折レンズ群であるので、X線屈折レンズの形状が先鋭な形状でなくてもよく、作成が容易で、耐久性を確保することができる。   According to the invention of claim 12, since the X-ray optical means is an X-ray refractive lens group in which a plurality of X-ray refractive lenses are arranged in the X-ray optical axis direction, The shape does not have to be sharp, easy to create, and can ensure durability.

請求の範囲第13項記載の発明によれば、X線光学手段が、X線光軸方向に直交する方向の平面に複数のX線屈折レンズがそれぞれドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたX線屈折レンズアレイであるので、各々のX線屈折レンズは撮影画像の画素サイズの数倍程度の大きさでよい。このため、作成が容易であり、被写体を透過したX線をより簡素な構成でドット状又は縞状に絞ることが可能となる。   According to the invention of claim 13, the X-ray optical means periodically causes the plurality of X-ray refracting lenses to form dots or stripes on a plane perpendicular to the X-ray optical axis direction. Since the X-ray refracting lens array is provided side by side, each X-ray refracting lens may be about several times the pixel size of the captured image. For this reason, it is easy to create and the X-rays that have passed through the subject can be narrowed down into dots or stripes with a simpler configuration.

また、X線屈折レンズに不具合があったとしても、当該X線屈折レンズにより形成されたドット又は縞をX線検出器の検出結果から特定することが可能となるので、不具合となったX線屈折レンズの特定も容易になる。   Further, even if there is a problem with the X-ray refractive lens, it is possible to identify the dots or stripes formed by the X-ray refractive lens from the detection result of the X-ray detector. The refractive lens can be easily specified.

請求の範囲第14項記載の発明によれば、式(3)の関係を満たすように、被写体を配置可能であるので、式(3)の関係を満たすように被写体を配置することにより、X線画像検出面上で被写体内のX線屈折率差による位相画像として識別性の高い画像を得ることができる。   According to the invention described in claim 14, since the subject can be arranged so as to satisfy the relationship of Expression (3), by arranging the subject so as to satisfy the relationship of Expression (3), X A highly discriminating image can be obtained as a phase image based on the X-ray refractive index difference in the subject on the line image detection surface.

請求の範囲第15項記載の発明によれば、被写体を透過したX線をX線光学手段によって、X線検出器の多数の画素のうち、隣接する2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞に絞っているので、少なくとも2つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較して簡単な構成で位相画像を検出することができる。また、検出に干渉ではなく屈折を利用するので、X線源に可干渉性を必要としない。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体のX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。   According to the invention as set forth in claim 15, the X-rays transmitted through the subject are formed into discrete dots in such a manner as to straddle two adjacent pixels among a number of pixels of the X-ray detector by the X-ray optical means. Alternatively, the phase image can be detected with a simple configuration as compared with a Talbot interferometer method that requires at least two diffraction gratings. Further, since refraction is used for detection instead of interference, the X-ray source does not require coherence. This makes it possible to capture high-contrast boundaries between different tissues with large density differences and between gas and tissues, even with tissues that have less X-ray absorption than the Talbot interferometer method. It becomes.

請求の範囲第16項記載の発明によれば、X線が被写体を透過することによる離散的なドット状又は縞状の変位量から、微分位相画像が算出することができる。   According to the sixteenth aspect of the present invention, the differential phase image can be calculated from the discrete dot-like or stripe-like displacement due to the X-rays passing through the subject.

請求の範囲第17項記載の発明によれば、被写体のない状態でX線源から照射されたX線に基づくX線検出器の検出結果と、被写体がある状態でX線源から被写体を透過したX線に基づくX線検出器の検出結果との比較結果に基づいて算出するので、精度の高い微分位相画像を算出することができる。   According to the invention of claim 17, the detection result of the X-ray detector based on the X-rays irradiated from the X-ray source in the absence of the subject and the transmission of the subject from the X-ray source in the presence of the subject Since the calculation is based on the comparison result with the detection result of the X-ray detector based on the X-ray, the differential phase image with high accuracy can be calculated.

請求の範囲第18項記載の発明によれば、吸収画像算出手段によって、隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出することができる。   According to the eighteenth aspect of the present invention, the absorption image calculation means can calculate the absorption image based on a value corresponding to the output sum between two adjacent pixels.

請求の範囲第19項記載の発明によれば、吸収画像算出手段によって、隣接する2画素間の出力和に相当する値と、隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから位相エッジ効果を含む吸収画像を算出することができる。   According to the invention of claim 19, the absorption image calculation means corresponds to the ratio between the value corresponding to the output sum between two adjacent pixels and the output difference between the two adjacent pixels and the output sum. An absorption image including a phase edge effect can be calculated from the value.

請求の範囲第20項記載の発明によれば、位相画像算出手段が微分位相画像を積分して位相差画像を算出するので、微分位相画像とともに位相差画像をも一度の撮影で算出することができる。   According to the invention of claim 20, since the phase image calculating means integrates the differential phase image to calculate the phase difference image, it is possible to calculate the phase difference image together with the differential phase image by one shooting. it can.

X線バンドパスフィルタの実施の形態の断面図である。It is sectional drawing of embodiment of an X-ray band pass filter. 第一の実施の形態におけるX線撮影システムの制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the X-ray imaging system in 1st embodiment. 第一の実施の形態におけるX線撮影システムを構成するX線撮影装置の要部構成例を示す側面図である。It is a side view which shows the principal part structural example of the X-ray imaging apparatus which comprises the X-ray imaging system in 1st embodiment. 第一の実施の形態における回折格子保持構造体及びこれに保持された第一回折格子及び第二回折格子の斜視断面図である。It is a perspective sectional view of the diffraction grating holding structure in the first embodiment, and the first diffraction grating and the second diffraction grating held by the structure. 第一の実施の形態におけるX線撮影装置におけるX線透過を説明する要部斜視図である。It is a principal part perspective view explaining the X-ray transmission in the X-ray imaging apparatus in 1st embodiment. 第一の実施の形態の第一回折格子の図5におけるI−I断面図である。It is II sectional drawing in FIG. 5 of the 1st diffraction grating of 1st embodiment. 第一の実施の形態の第二回折格子の図5におけるII−II断面図である。It is II-II sectional drawing in FIG. 5 of the 2nd diffraction grating of 1st embodiment. 第一の実施の形態におけるX線撮影装置のX線管、被写体、第一回折格子、第二回折格子、X線検出器の位置関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the positional relationship of the X-ray tube of a X-ray imaging apparatus in 1st embodiment, a to-be-photographed object, a 1st diffraction grating, a 2nd diffraction grating, and an X-ray detector. 第一の実施の形態におけるX線撮影システムで実行されるX線撮影方法の流れを表すデータフローダイアグラムである。It is a data flow diagram showing the flow of the X-ray imaging method performed with the X-ray imaging system in 1st embodiment. 第一の実施の形態におけるX線撮影装置の変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the modification of the X-ray imaging apparatus in 1st embodiment. 第二の実施の形態におけるX線撮影システムの構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the X-ray imaging system in 2nd embodiment. 第二の実施の形態におけるX線撮影システムに備わるX線屈折レンズアレイの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the X-ray refractive lens array with which the X-ray imaging system in 2nd embodiment is equipped. 第二の実施の形態におけるX線屈折レンズアレイに備わるX線屈折レンズの断面図である。It is sectional drawing of the X-ray refractive lens with which the X-ray refractive lens array in 2nd embodiment is equipped. 第二の実施の形態におけるX線撮影システムに備わるX線検出器の隣接する2画素に1つの縞がまたがった際に、他の縞の端部付近が進入した状態を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the state which the edge part vicinity of the other stripe approached when one stripe straddled two adjacent pixels of the X-ray detector with which the X-ray imaging system in 2nd Embodiment was equipped. 第二の実施の形態におけるX線撮影システムに備わる撮影装置本体部の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the imaging device main-body part with which the X-ray imaging system in 2nd embodiment is equipped. 第二の実施の形態におけるX線撮影システムでの撮影時のX線の照射状況を表す示す図である。It is a figure showing the irradiation condition of the X-ray at the time of imaging | photography with the X-ray imaging system in 2nd embodiment. 第二の実施の形態におけるX線検出器上に現出する縞の被写体の有無に基づく変位を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the displacement based on the presence or absence of the to-be-photographed object which appears on the X-ray detector in 2nd embodiment. 第二の実施の形態における制御装置で実行される微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像の算出処理の流れを表すデータフローダイアグラムである。It is a data flow diagram showing the flow of a calculation process of a differential phase image, a phase difference image, an absorption image, and an absorption image having a phase edge effect, which is executed by the control device according to the second embodiment. X線バンドパスフィルタの実施の形態におけるX線屈折レンズの変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the X-ray refractive lens in embodiment of an X-ray band pass filter. X線バンドパスフィルタの実施の形態におけるX線屈折レンズの変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the X-ray refractive lens in embodiment of an X-ray band pass filter. 第二の実施の形態におけるX線屈折レンズアレイの変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the X-ray refractive lens array in 2nd embodiment. 第二の実施の形態におけるX線屈折レンズの変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the X-ray refracting lens in 2nd embodiment. 第三の実施の形態におけるX線屈折レンズアレイを表す説明図である。It is explanatory drawing showing the X-ray refractive lens array in 3rd embodiment. 第三の実施の形態におけるX線屈折レンズアレイにより現出されたドットの変位を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the displacement of the dot revealed by the X-ray refractive lens array in 3rd embodiment. 第四の実施の形態におけるX線撮影システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the X-ray imaging system in 4th embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 X線撮影装置
3 コンソール
11 支持基台
12 X線照射装置
13 被写体台
14 X線検出器
15 第一回折格子
16 第二回折格子
31 制御装置
33 表示装置
40 X線バンドパスフィルタ
41 X線屈折レンズ
42 X線遮蔽部材
46 スリット
100 X線撮影システム
122 X線管
H 被写体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray imaging apparatus 3 Console 11 Support base 12 X-ray irradiation apparatus 13 Subject stand 14 X-ray detector 15 1st diffraction grating 16 2nd diffraction grating 31 Control apparatus 33 Display apparatus 40 X-ray band pass filter 41 X-ray refraction Lens 42 X-ray shielding member 46 Slit 100 X-ray imaging system 122 X-ray tube H Subject

以下、図面を参照しながら本発明に係るX線バンドパスフィルタと、これを用いたX線撮影システムの第一の実施の形態について説明する。   Hereinafter, an X-ray bandpass filter according to the present invention and an X-ray imaging system using the same will be described with reference to the drawings.

なお、発明を実施するための最良の形態欄は、発明を実施するために発明者が最良と認識している形態を示すものであり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を一見、断定又は定義するような表現もあるが、これらは、あくまで、発明者が最良と認識している形態を特定するための表現であり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を特定又は限定するものではない。   The best mode column for carrying out the invention indicates a mode that the inventor recognizes as the best for carrying out the invention, and is used in the scope of the invention and in the claims. There are also expressions that seem to be asserted or defined at first glance, but these are only expressions that specify the form that the inventor recognizes as the best, and are used in the scope of the invention and in the claims. It is not intended to identify or limit the terminology used.

[X線バンドパスフィルタの実施の形態]
X線バンドパスフィルタ40は、X線管122から照射されたX線を屈折させるX線屈折レンズ41と、X線屈折レンズ41により屈折された所望波長のX線が集光する位置に設けられたスリット46を有するX線遮蔽部材42とを備えている。
[Embodiment of X-ray bandpass filter]
The X-ray bandpass filter 40 is provided at an X-ray refraction lens 41 that refracts X-rays emitted from the X-ray tube 122 and a position where X-rays having a desired wavelength refracted by the X-ray refraction lens 41 are condensed. And an X-ray shielding member 42 having a slit 46.

X線屈折レンズ41は、X線管122よりX線画像検出面側で、X線の光軸方向に沿って配置されている。これにより、後述するように、X線屈折レンズ41に入射するX線が屈折して、集光されることになる。   The X-ray refracting lens 41 is disposed along the optical axis direction of X-rays on the X-ray image detection surface side from the X-ray tube 122. As a result, as will be described later, the X-rays incident on the X-ray refractive lens 41 are refracted and collected.

図1はX線屈折レンズ41の断面図である。X線屈折レンズ41には、X線管122から発せられたX線の光軸に沿って、複数のレンズ43が配列されている。各レンズ43は、X線管122側に向けて凹んだ断面放物線状の凹曲面44と、X線検出器14側に向けて凹んだ断面放物線状の凹曲面45とが対向するように形成されていて、物質が存在する方が真空中や大気中よりも僅かながら屈折率が低くなるので、これら凹曲面44、45によりX線が、僅かに光軸に近づく方向に屈折されることになる。そして、X線の光軸に沿って、複数のレンズが配列されているので、光軸に向かって集光され、所望波長のX線がスリット46に向けて集光されることになる。   FIG. 1 is a cross-sectional view of the X-ray refractive lens 41. A plurality of lenses 43 are arranged in the X-ray refraction lens 41 along the optical axis of X-rays emitted from the X-ray tube 122. Each lens 43 is formed such that a concave curved surface 44 having a parabolic cross section recessed toward the X-ray tube 122 and a concave curved surface 45 having a parabolic cross section recessed toward the X-ray detector 14 face each other. In addition, since the refractive index is slightly lower in the presence of the substance than in the vacuum or the atmosphere, the X-rays are refracted in a direction slightly approaching the optical axis by these concave curved surfaces 44 and 45. . Since a plurality of lenses are arranged along the optical axis of the X-ray, the light is condensed toward the optical axis, and the X-ray having a desired wavelength is condensed toward the slit 46.

上述したようなX線屈折レンズ、例えば、口径157μmで、放物線の最小曲率半径19.625μmのX線屈折レンズを、X線の進行方向に75個並べた複合X線屈折レンズを用いた場合を例にあげると、20KeVの平行X線、即ち波長0.6Å平行X線を前記複合X線屈折レンズに入射させて、レンズ先端から約20cmの位置に集光させることができる。   The case where the X-ray refractive lens as described above is used, for example, a composite X-ray refractive lens in which 75 X-ray refractive lenses having a diameter of 157 μm and a minimum parabolic radius of 19.625 μm are arranged in the X-ray traveling direction. For example, 20 KeV parallel X-rays, that is, 0.6 X wavelength parallel X-rays can be incident on the compound X-ray refracting lens and condensed at a position of about 20 cm from the lens tip.

もし、前記並行X線が40KeV(波長0.3Å)であった場合には、20KeV(波長0.6Å)の平行X線と比較して空気に対する屈折率の差が1/4倍となることから、集光する位置はレンズ先端から約80cmの位置となる。   If the parallel X-ray is 40 KeV (wavelength 0.3 mm), the difference in refractive index with respect to air will be ¼ times that of 20 KeV (wavelength 0.6 mm) parallel X-ray. Therefore, the condensing position is about 80 cm from the lens tip.

また、前記並行X線が10KeV(波長1.2Å)であった場合には、20KeV(波長0.6Å)の平行X線と比較して空気に対する屈折率の差が4倍となることから、集光する位置はレンズ先端から約4〜5cmの位置となる。   When the parallel X-ray is 10 KeV (wavelength 1.2 mm), the difference in refractive index with respect to air is four times that of 20 KeV (wavelength 0.6 mm) parallel X-ray. The condensing position is about 4 to 5 cm from the lens tip.

X線遮蔽部材42は、例えば鉛などのX線を遮蔽する材料により形成されている。このX線遮蔽部材42は、X線屈折レンズ41のX線検出面側(下方)に配置されていて、レンズ41に対向する位置にスリット46が形成されている。したがって、X線検出面から見ると、X線屈折レンズ41による屈折方向に関しては、このスリット46の位置が照射されるX線の中心になる。
X線遮光部材42の配置位置は、X線屈折レンズ41に集光されたX線のうち、所望波長(例えば、特性X線のピーク波長)のX線が集光する位置にスリット46が配置されるように制御されている。
The X-ray shielding member 42 is formed of a material that shields X-rays such as lead. The X-ray shielding member 42 is disposed on the X-ray detection surface side (downward) of the X-ray refracting lens 41, and a slit 46 is formed at a position facing the lens 41. Therefore, when viewed from the X-ray detection surface, the position of the slit 46 becomes the center of the irradiated X-ray with respect to the refraction direction by the X-ray refraction lens 41.
The X-ray shielding member 42 is arranged at a position where the slit 46 is arranged at a position where X-rays having a desired wavelength (for example, a peak wavelength of characteristic X-rays) are collected among the X-rays condensed on the X-ray refractive lens 41. Is controlled to be.

即ち、X線遮蔽部材42は、ガイド部材48によりX線の光軸方向と平行な方向に案内されるX線遮蔽部材保持部47に保持されており、X線遮蔽部材保持部47がガイド部材48によりX線の光軸方向と平行な方向に案内されながら、所定の位置に位置するように図示しない駆動部材により移動及び停止することにより、X線屈折レンズ41に集光されたX線のうち、所望波長(例えば、特性X線のピーク波長)のX線が集光する位置にスリット46が配置されるように制御されている。   That is, the X-ray shielding member 42 is held by the X-ray shielding member holding portion 47 guided by the guide member 48 in a direction parallel to the optical axis direction of the X-ray, and the X-ray shielding member holding portion 47 is held by the guide member. While being guided by 48 in a direction parallel to the optical axis direction of the X-ray, it is moved and stopped by a driving member (not shown) so as to be positioned at a predetermined position, thereby Among them, the slit 46 is controlled to be disposed at a position where X-rays having a desired wavelength (for example, a peak wavelength of characteristic X-rays) are condensed.

例えば、一例として既に説明した口径157μmで、放物線の最小曲率半径19.625μmのX線屈折レンズを、X線の進行方向に75個並べた複合X線屈折レンズを用いた場合には、レンズ先端から約20cmの位置に開口幅78.5μmのスリットを設けると、この位置に集光する20KeV(波長0.6Å)のX線はこのスリットを通過し、レンズ先端から約80cmの位置に集光する40KeV(波長0.3Å)のX線およびレンズ先端から約4〜5cmの位置に集光する10KeV(波長1.2Å)のX線の多くの割合が、スリットにより阻止されることになる。   For example, when a compound X-ray refracting lens in which 75 X-ray refracting lenses having a diameter of 157 μm and a minimum parabolic radius of 19.625 μm are arranged in the X-ray traveling direction as described above is used, the tip of the lens If a slit with an aperture width of 78.5 μm is provided at a position about 20 cm from the center, 20 KeV (wavelength 0.6 mm) X-rays condensed at this position pass through this slit and are condensed at a position about 80 cm from the tip of the lens. A large proportion of 40 KeV (wavelength 0.3 mm) X-rays and 10 KeV (wavelength 1.2 mm) X-rays collected at a position of about 4 to 5 cm from the lens tip are blocked by the slit.

このように、異なる複数の所望波長の各々について、X線屈折レンズにより屈折された当該波長のX線が集光する位置に、当該X線遮蔽部材のスリットまたは孔を位置するように移動可能であるので、当該波長を中心波長としたバンドパスフィルタとして機能させることができる。   In this way, for each of a plurality of different desired wavelengths, the X-ray shielding member can be moved so that the slit or hole of the X-ray shielding member is positioned at the position where the X-rays of the wavelength refracted by the X-ray refractive lens are condensed. Therefore, it can function as a bandpass filter with the wavelength as the center wavelength.

これにより、例えば、被写体が薄い場合は、コントラストが大きく取れる長波長のX線を照射し、被写体が厚い場合は、必要なX線透過量が得られる短波長のX線を照射するというように、被写体の厚さに最適な波長のX線を照射したり、異なる複数の波長のX線を照射して、その差分画像を取ることで、被写体の骨部を強調した画像や、軟部組織を強調した画像を得たり、さまざまな応用が可能となる。   Thus, for example, when the subject is thin, long-wavelength X-rays with high contrast can be irradiated, and when the subject is thick, short-wavelength X-rays that can obtain the necessary amount of X-ray transmission can be irradiated. By irradiating X-rays with the optimum wavelength for the thickness of the subject, or irradiating X-rays with different wavelengths, and taking the difference image, an image that emphasizes the bone part of the subject or soft tissue It is possible to obtain an enhanced image and various applications.

そして、X線屈折レンズ41の光軸に直交する当該X線屈折レンズ41の屈折力を持つ方向と平行な方向のスリット46の幅d、X線屈折レンズ41のレンズ口径D、X線管122の焦点径α、X線管122の焦点位置とX線屈折レンズ41のレンズ中心との距離R1、X線屈折レンズ41のレンズ中心とX線遮蔽部材42のスリット46との距離R2は、下記式(1)、(2)を満たすことで、より効率的に所望波長のX線を効率的に取り出すことができる。   Then, the width d of the slit 46 in the direction parallel to the direction having the refractive power of the X-ray refractive lens 41 orthogonal to the optical axis of the X-ray refractive lens 41, the lens diameter D of the X-ray refractive lens 41, the X-ray tube 122. , The distance R1 between the focal position of the X-ray tube 122 and the lens center of the X-ray refractive lens 41, and the distance R2 between the lens center of the X-ray refractive lens 41 and the slit 46 of the X-ray shielding member 42 are as follows. By satisfying the formulas (1) and (2), it is possible to efficiently extract X-rays having a desired wavelength more efficiently.

d≦D/2・・・(1)
d≧R2/R1×α・・・(2)
また、本実施の形態では、断面放物線状の凹曲面272を備えたX線屈折レンズ271を例示して説明したがレンズの形状はX線を屈折させるものであればこれに限定されるものではなく、例えば、図19に示すように対向する面に形成され、互いに直交する断面放物線状の凹曲面274,275によりX線を屈折させるレンズ271A(特開2001−337197号公報参照)や、図20に示すように、対向する段状面276によりX線を屈折させるレンズ271B(特表2003−505677号公報)や、図22に示すように、断面円形状の曲面77を有するX線屈折レンズ71bを複数、X線光軸方向に配列することで形成したX線屈折レンズ群9a(特開2002−131488号公報、特許2526409号公報参照)や、断面楕円形状の曲面を有するX線屈折レンズを複数、X線光軸方向に配列することで形成したX線屈折レンズ群(米国特許第6718009号公報参照)等が挙げられる。
d ≦ D / 2 (1)
d ≧ R2 / R1 × α (2)
Further, in the present embodiment, the X-ray refraction lens 271 provided with the concave curved surface 272 having a parabolic cross section has been described as an example. However, the shape of the lens is not limited to this as long as it refracts X-rays. For example, as shown in FIG. 19, a lens 271A (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-337197) formed on opposing surfaces and refracting X-rays by means of concave curved surfaces 274 and 275 having a parabolic cross section. As shown in FIG. 20, a lens 271B (Japanese Patent Publication No. 2003-505679) that refracts X-rays by an opposed stepped surface 276, and an X-ray refractive lens having a curved surface 77 having a circular cross section as shown in FIG. An X-ray refractive lens group 9a formed by arranging a plurality of 71b in the X-ray optical axis direction (see Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2002-131488 and 2526409) A plurality of X-ray refraction lens having a curved surface of an elliptical shape, X-rays optical axis direction forming the X-ray refracting lens group by arranging (see U.S. Pat. No. 6,718,009) and the like.

以上のように、本実施形態によれば、所望波長のX線は、その波長のX線が集光する位置に設けられたスリット46を通過するが、所望波長から短い波長のX線は、集光する位置がスリット46よりX線屈折レンズ41から遠い位置であり、所望波長から長い波長のX線は、集光する位置がスリット46よりX線屈折レンズ41に近い位置となる。いずれも、所望波長のX線と比べると、スリット46を通過する割合に対するX線遮蔽部材42で遮蔽される割合が多くなるので、上記の構成であってもX線バンドパスフィルタとして機能する。   As described above, according to the present embodiment, X-rays having a desired wavelength pass through the slit 46 provided at a position where the X-rays having the wavelength are collected. The condensing position is farther from the X-ray refractive lens 41 than the slit 46, and the X-ray having a longer wavelength from the desired wavelength is closer to the X-ray refractive lens 41 than the slit 46. In any case, since the ratio of shielding by the X-ray shielding member 42 with respect to the ratio of passing through the slit 46 is increased as compared with X-rays having a desired wavelength, even the above configuration functions as an X-ray bandpass filter.

また、所望波長より低波長側にKエッジがある物質を用いるバンドパスフィルタのように、バンドパスの中心波長は限られるということはなく、X線屈折レンズ41とX線遮蔽部材42と、それらの配置を任意の所望波長に合わせて設計することで、所望波長をバンドパスの中心波長としたX線バンドパスフィルタとして機能させることができる。これにより、波長1Å以下のX線であっても所望波長のX線を取り出すことができる。   Further, unlike a bandpass filter using a substance having a K edge on the lower wavelength side than the desired wavelength, the center wavelength of the bandpass is not limited, and the X-ray refractive lens 41, the X-ray shielding member 42, Can be made to function as an X-ray bandpass filter having the desired wavelength as the center wavelength of the bandpass. Thereby, X-rays having a desired wavelength can be extracted even with X-rays having a wavelength of 1 mm or less.

また、1つのX線バンドパスフィルタ40で、異なる複数の所望波長のX線が集光する位置に各々対応する位置に当該X線遮蔽部材42のスリット46を位置させることで、異なる複数の所望波長を中心波長としたバンドパスフィルタとして機能させることができる。   Further, the slits 46 of the X-ray shielding member 42 are positioned at positions corresponding respectively to positions where X-rays having different desired wavelengths are collected by one X-ray bandpass filter 40, so that a plurality of different desired It can function as a band-pass filter with the wavelength as the center wavelength.

そして、所望波長より長波長側の遮蔽特性を急峻にでき、良好なバンドパスフィルタ特性にできる。   Further, the shielding characteristic on the longer wavelength side than the desired wavelength can be sharpened, and a good bandpass filter characteristic can be obtained.

また、入射するX線が実質的に平行X線なので、X線管122からの拡散X線と比べて、X線屈折レンズ41のX線進行方向の長さを比較的短くできつつ、所望波長をバンドパスの中心波長としたX線バンドパスフィルタとして機能させることができる。   Further, since the incident X-rays are substantially parallel X-rays, the length of the X-ray refraction lens 41 in the X-ray traveling direction can be made relatively shorter than the diffusion X-rays from the X-ray tube 122, and the desired wavelength. Can be made to function as an X-ray bandpass filter with the center wavelength of the bandpass.

そして、例えば、一般的なX線撮影に使用されているような、焦点径αのX線管122を用いたとしても、X線屈折レンズ41の光学性能にも依存するが、原理的には、X線屈折レンズ41のレンズ口径D内に入射した所望波長のX線がX線遮蔽部材42で遮蔽されずに、X線遮蔽部材42のスリット46を透過しつつ、所望波長をバンドパスの中心波長としたX線バンドパスフィルタとして機能させることができる。
[第一の実施の形態]
図1〜9を参照しながら本発明に係るX線撮影システムの一実施形態について説明する。
For example, even if an X-ray tube 122 with a focal diameter α as used in general X-ray imaging is used, depending on the optical performance of the X-ray refractive lens 41, in principle, The X-ray having a desired wavelength that has entered the lens aperture D of the X-ray refracting lens 41 is not shielded by the X-ray shielding member 42 but passes through the slit 46 of the X-ray shielding member 42, and the desired wavelength is changed to the bandpass. It can function as an X-ray bandpass filter with a center wavelength.
[First embodiment]
An embodiment of an X-ray imaging system according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図2は、本実施形態におけるX線撮影システムの制御構成を示した図である。図3は、本実施形態におけるX線撮影システムに適用されるX線撮影装置の構成例を示したものである。   FIG. 2 is a diagram showing a control configuration of the X-ray imaging system in the present embodiment. FIG. 3 shows a configuration example of an X-ray imaging apparatus applied to the X-ray imaging system in the present embodiment.

図2に示すように、X線撮影システム100は、被写体HのX線撮影を行うX線撮影装置1と、X線撮影装置1の各部を制御して被写体Hに照射するX線の制御を行ったり、X線を照射して取得したX線画像の画像処理等を行うコンソール3と、を備えている。   As shown in FIG. 2, the X-ray imaging system 100 controls the X-ray imaging apparatus 1 that performs X-ray imaging of the subject H and the X-rays irradiated to the subject H by controlling each part of the X-ray imaging apparatus 1. And a console 3 that performs image processing of an X-ray image acquired by irradiating or irradiating X-rays.

X線撮影装置1は、図3に示すように、床面にボルト等で固定された支持基台11を備えている。支持基台11は、床面に対して垂直方向に延在する支持部材111を備えており、支持部材111の上部には、上方から下方に向かってほぼ鉛直方向であるX線光軸方向にX線を照射するX線照射部12が設けられている。X線照射部12の下方には、透過口70が設けられているとともに、当該X線照射部12から照射されたX線から所定波長のX線を取り出すためのX線バンドパスフィルタ40が配設されている。また、X線照射部12のX線光軸方向下方の位置に、被写体Hを下から支持する被写体台13が配設されている。被写体台13のX線光軸方向下方の位置に、X線照射部12から照射され被写体Hを透過したX線を検出するX線検出器14が設けられている。また、被写体台13とX線検出器14との間には、前記被写体台13とは別体に構成され第一回折格子15及び第二回折格子16(図1等参照)を一体に保持する回折格子保持構造体17が配設されている。   As shown in FIG. 3, the X-ray imaging apparatus 1 includes a support base 11 fixed to a floor surface with a bolt or the like. The support base 11 includes a support member 111 that extends in a direction perpendicular to the floor surface, and an upper portion of the support member 111 has an X-ray optical axis direction that is substantially vertical from above to below. An X-ray irradiation unit 12 that irradiates X-rays is provided. A transmission port 70 is provided below the X-ray irradiation unit 12, and an X-ray bandpass filter 40 for extracting X-rays having a predetermined wavelength from the X-rays irradiated from the X-ray irradiation unit 12 is arranged. It is installed. A subject table 13 that supports the subject H from below is disposed at a position below the X-ray irradiating unit 12 in the X-ray optical axis direction. An X-ray detector 14 that detects X-rays emitted from the X-ray irradiation unit 12 and transmitted through the subject H is provided at a position below the subject table 13 in the X-ray optical axis direction. In addition, a first diffraction grating 15 and a second diffraction grating 16 (see FIG. 1 and the like) are integrally held between the subject table 13 and the X-ray detector 14 and configured separately from the subject table 13. A diffraction grating holding structure 17 is provided.

X線照射部12には、高電圧を発生する高電圧発生源121と、高電圧発生源121により高電圧が印加されるとX線を発生するX線源としてのX線管122と、が設けられている。また、X線照射部12は、X線源制御部123を備えており、高電圧発生源121及びX線管122は、X線源制御部123とそれぞれ接続されている。X線源制御部123は、コンソール3の制御装置31(図2参照)からの制御信号に基づいて、高電圧発生源121、X線管122を制御する。   The X-ray irradiation unit 12 includes a high voltage generation source 121 that generates a high voltage, and an X-ray tube 122 as an X-ray source that generates X-rays when a high voltage is applied by the high voltage generation source 121. Is provided. The X-ray irradiation unit 12 includes an X-ray source control unit 123, and the high voltage generation source 121 and the X-ray tube 122 are connected to the X-ray source control unit 123, respectively. The X-ray source control unit 123 controls the high voltage generation source 121 and the X-ray tube 122 based on a control signal from the control device 31 (see FIG. 2) of the console 3.

X線管122は、第一回折格子15及び第二回折格子16を介してX線検出器14にX線を照射するX線源であり、X線管122としては、例えば、医療現場や非破壊検査施設で広く用いられているクーリッジX線管や、回転陽極X線管が挙げられる。なお、回転陽極X線管においては、陰極から放射される電子線が陽極に衝突することでX線が発生する。これは自然光のようにインコヒーレント(非干渉性)であり、また平行光X線でもなく発散光である。電子線が陽極の固定した場所に当り続けると、熱の発生で陽極が傷むので、通常用いられるX線管122では陽極を回転して陽極の寿命の低下を防いでいる。   The X-ray tube 122 is an X-ray source that irradiates the X-ray detector 14 with X-rays via the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16. A Coolidge X-ray tube widely used in destructive inspection facilities and a rotating anode X-ray tube can be mentioned. In the rotary anode X-ray tube, X-rays are generated when an electron beam emitted from the cathode collides with the anode. This is incoherent (incoherent) like natural light, and is not divergent X-rays but divergent light. If the electron beam continues to hit the place where the anode is fixed, the anode is damaged by the generation of heat. Therefore, in the normally used X-ray tube 122, the anode is rotated to prevent the life of the anode from being reduced.

電子線を陽極の一定の大きさの面に衝突させることにより、発生したX線はその一定の大きさの陽極の平面から被写体Hに向けて放射される。この照射方向(被写体方向)から見たX線が発生する陽極の平面の大きさを実焦点(フォーカス)と呼ぶ。焦点径(μm)は、JIS Z 4704−1994の7.4.1焦点試験の(2)スリットカメラ法による焦点寸法の測定に規定されている方法で測定できる。なお、この測定方法中の任意選択条件は、X線照射部12の性質に応じて測定原理から考えて精度が最も高くなる条件を選択した方が一層精度の高い測定が可能となることは言うまでもない。   By causing the electron beam to collide with a surface of a certain size of the anode, the generated X-rays are emitted toward the subject H from the plane of the certain size of the anode. The size of the plane of the anode where X-rays are generated as viewed from the irradiation direction (subject direction) is called a real focus (focus). The focal diameter (μm) can be measured by the method specified in (2) Measurement of focal dimension by slit camera method in 7.4.1 Focus test of JIS Z 4704-1994. Note that it is needless to say that the optional selection conditions in this measurement method can be measured with higher accuracy by selecting the conditions that give the highest accuracy in consideration of the measurement principle according to the properties of the X-ray irradiation unit 12. Yes.

ここで、陽極(ターゲット)としては、特性X線のピークが分かりやすい、モリブデンやロジウム等が用いられる。この陽極が本発明に係るX線発生部である。   Here, as the anode (target), molybdenum, rhodium, or the like whose characteristic X-ray peak is easy to understand is used. This anode is the X-ray generating part according to the present invention.

なお、X線源は、照射するX線の波長分布の半値幅が、当該X線のピーク波長の0.1倍以下であるものが好ましく、このような条件を満たすものであればX線管122に限定されず、マイクロフォーカスX線源であってもよい。   The X-ray source preferably has a half-value width of the wavelength distribution of the X-ray to be irradiated that is not more than 0.1 times the peak wavelength of the X-ray. It is not limited to 122, and a microfocus X-ray source may be used.

なお、本実施形態において、X線照射部12は、第一回折格子15にX線を照射したとき、後述するタルボ効果を発生させうるだけの空間的干渉性を有するものとする。例えば、前記焦点径(μm)を30ミクロン程度とし、そのX線照射部12から約5メートル以上の位置での空間的干渉性がそれに相当する。   In the present embodiment, it is assumed that the X-ray irradiation unit 12 has sufficient spatial coherence that can generate a Talbot effect to be described later when the first diffraction grating 15 is irradiated with X-rays. For example, the focal diameter (μm) is about 30 microns, and the spatial coherence at a position of about 5 meters or more from the X-ray irradiation unit 12 corresponds to that.

また、X線バンドパスフィルタ40は、本発明のX線バンドパスフィルタとして実施の形態で説明したX線バンドパスフィルタであり、本実施形態では、上述のX線源と、このバンドパスフィルタ40との組み合わせにより、X線照射システムとなっている。   The X-ray bandpass filter 40 is the X-ray bandpass filter described in the embodiment as the X-ray bandpass filter of the present invention. In this embodiment, the X-ray source and the bandpass filter 40 described above are used. In combination with the X-ray irradiation system.

被写体台13は、支持基台11に保持された保持部材18によって挟持され、床面とほぼ平行となるように支持部材111に固定されている。保持部材18の被写体台13と接触する部分には、衝撃や振動等を吸収、緩和する緩衝部材19が設けられており、被写体台13は、緩衝部材19を介して保持部材18に保持されている。   The subject table 13 is held by a holding member 18 held on the support base 11 and is fixed to the support member 111 so as to be substantially parallel to the floor surface. A portion of the holding member 18 that contacts the subject table 13 is provided with a buffer member 19 that absorbs and relieves shocks and vibrations. The subject table 13 is held by the holding member 18 via the buffer member 19. Yes.

また、被写体台13は、水平方向の内、少なくとも被写体が被写体台13上に支持されるために接近する方向及び被写体台13上に支持された被写体が離れる方向について、第一回折格子15、第二回折格子16、及び、回折格子保持構造体17より突き出た形状になっており、被写体が、第一回折格子15、第二回折格子16、及び、回折格子保持構造体17に接触する可能性を低減している。   The subject table 13 includes the first diffraction grating 15, the first diffraction grating 15, the first diffraction grating 15, and the first diffraction grating 15 in the horizontal direction, at least because the subject is supported on the subject table 13 and in the direction away from the subject supported on the subject table 13. The shape protrudes from the two diffraction gratings 16 and the diffraction grating holding structure 17, and the subject may contact the first diffraction grating 15, the second diffraction grating 16, and the diffraction grating holding structure 17. Is reduced.

緩衝部材19の材料としては、例えば硬質ゴムや各種樹脂等が適用できるが、緩衝部材19の材料はこれらに限定されない。   As a material of the buffer member 19, for example, hard rubber or various resins can be applied, but the material of the buffer member 19 is not limited thereto.

X線検出器14は、パネル141、検出器電源部142、検出器通信部143、検出器制御部144等を備えて構成されている。パネル141、検出器電源部142、検出器通信部143、検出器制御部144は、それぞれX線検出器14内のバスに接続されている。   The X-ray detector 14 includes a panel 141, a detector power supply unit 142, a detector communication unit 143, a detector control unit 144, and the like. The panel 141, the detector power supply unit 142, the detector communication unit 143, and the detector control unit 144 are each connected to a bus in the X-ray detector 14.

パネル141は、X線検出器14の表面(被写体Hに対向する側の面)に配置され、X線照射部12から照射され被写体Hを透過したX線に基づいてX線画像データを出力するものである。   The panel 141 is disposed on the surface of the X-ray detector 14 (the surface facing the subject H), and outputs X-ray image data based on the X-rays emitted from the X-ray irradiation unit 12 and transmitted through the subject H. Is.

本実施形態において、パネル141は2次元画像センサであり、X線検出器14は、パネル141に2次元配置された多数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を読み取ってX線画像データを取得するFPD(flat panel detector)である。このパネル141の各画素(図示せず)は、例えば70〜150μmピッチでマトリクス状に配置されている。   In the present embodiment, the panel 141 is a two-dimensional image sensor, and the X-ray detector 14 reads a signal based on the X-ray irradiation amount for each of a number of pixels arranged two-dimensionally on the panel 141 to obtain X-ray image data. FPD (flat panel detector) that acquires Each pixel (not shown) of the panel 141 is arranged in a matrix at a pitch of 70 to 150 μm, for example.

検出器電源部142は、X線検出器14内に配設された各部に電力を供給する。検出器電源部142には、例えば、充電可能でかつ撮影時に消費する電力に対応可能なコンデンサが設けられている。なお、検出器電源部142の構成はここに示したものに限定されない。   The detector power supply unit 142 supplies power to each unit disposed in the X-ray detector 14. The detector power supply unit 142 is provided with, for example, a capacitor that can be charged and can handle power consumed during photographing. The configuration of the detector power supply unit 142 is not limited to that shown here.

検出器通信部143は、コンソール3のインターフェース34(図2において「I/F」とする。)を介してコンソール3との間で信号を送受信したり、コンソール3にX線画像データを送信したりすることが可能な機能部である。なお、通常、X線撮影装置1は、例えば、鉛板のようなX線遮蔽部材(電波の透過を抑える性質や電波を反射する性質を持つ金属製部材等)で覆われたX線撮影室(図示せず)に設けられており、コンソール3は、X線技師等の操作者が待機するX線制御室(図示せず)に設けられている。このため、検出器通信部143が無線で信号の送受信を行うものである場合には、X線撮影室内に図示しない無線中継器を設け、この無線中継器を介してコンソール3との間で信号の送受信が可能なように構成する。   The detector communication unit 143 transmits / receives a signal to / from the console 3 via the interface 34 (referred to as “I / F” in FIG. 2) of the console 3, and transmits X-ray image data to the console 3. It is a functional part that can be used. In general, the X-ray imaging apparatus 1 is, for example, an X-ray imaging room covered with an X-ray shielding member such as a lead plate (a metal member having a property of suppressing transmission of radio waves or a property of reflecting radio waves). The console 3 is provided in an X-ray control room (not shown) in which an operator such as an X-ray engineer waits. For this reason, when the detector communication unit 143 transmits and receives signals wirelessly, a radio repeater (not shown) is provided in the X-ray imaging room, and signals are transmitted to and from the console 3 via the radio repeater. Is configured to be able to transmit and receive.

検出器制御部144は、検出器通信部143が受信した制御信号に基づいて、X線検出器14に配設された各部を制御する。具体的には、検出器制御部144は、パネル141の画素毎に検出されたX線照射量に基づいた信号の読み取りを行ったり、この読み取りの結果得られたX線画像データを検出器通信部143を介してコンソール3に送信する。   The detector control unit 144 controls each unit provided in the X-ray detector 14 based on the control signal received by the detector communication unit 143. Specifically, the detector control unit 144 reads a signal based on the X-ray irradiation amount detected for each pixel of the panel 141, and detects X-ray image data obtained as a result of the reading by detector communication. To the console 3 via the unit 143.

回折格子保持構造体17は、例えば、図4に示すように、枠状に形成された部材であり、回折格子保持構造体17の一方の面には第一回折格子15が保持され、他方の面には第二回折格子16が保持されている。回折格子保持構造体17は、第一回折格子15及び第二回折格子16が床面とほぼ平行に配置されるように支持基台11の支持部材111に緩衝部材171を介して固定されている。   The diffraction grating holding structure 17 is, for example, a member formed in a frame shape as shown in FIG. 4. The first diffraction grating 15 is held on one surface of the diffraction grating holding structure 17, and the other A second diffraction grating 16 is held on the surface. The diffraction grating holding structure 17 is fixed to the support member 111 of the support base 11 via the buffer member 171 so that the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 are arranged substantially parallel to the floor surface. .

なお、緩衝部材171は、緩衝部材19と同様、例えば硬質ゴムや各種樹脂等で形成されているが、緩衝部材171を形成する材料はこれらに限定されない。   The buffer member 171 is formed of, for example, hard rubber or various resins as with the buffer member 19, but the material forming the buffer member 171 is not limited thereto.

回折格子保持構造体17は、前述のように前記被写体台13と別体構造となっており、回折格子保持構造体17と被写体台13とには、被写体台13に加わる力及び振動を緩衝する緩衝手段19、171がそれぞれ配置されている。これにより、被写体台13に力がかかったり被写体Hが動くこと等により振動が生じたりした場合でも、回折格子保持構造体17に保持された第一回折格子15及び第二回折格子16の位置関係にずれが生じる等の影響が生じないようになっている。   As described above, the diffraction grating holding structure 17 has a separate structure from the subject table 13, and the diffraction grating holding structure 17 and the subject table 13 buffer the force and vibration applied to the subject table 13. Buffer means 19 and 171 are arranged, respectively. As a result, even when a force is applied to the subject table 13 or a vibration occurs due to the subject H moving, the positional relationship between the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 held by the diffraction grating holding structure 17. Thus, there is no influence such as the occurrence of a shift.

本実施形態においては、図5に示すように、X線照射部12から照射され被写体Hを透過したX線が、第一回折格子15及び第二回折格子16を透過してX線検出器14に入射するようになっており、X線照射部12、第一回折格子15及び第二回折格子16によってタルボ干渉計が構成される。なお、タルボ干渉計が構成される条件については後述する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the X-rays irradiated from the X-ray irradiation unit 12 and transmitted through the subject H pass through the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 and pass through the X-ray detector 14. The Talbot interferometer is constituted by the X-ray irradiator 12, the first diffraction grating 15, and the second diffraction grating 16. The conditions for configuring the Talbot interferometer will be described later.

図6は、第一回折格子15の図5におけるI−I断面図である。   6 is a cross-sectional view of the first diffraction grating 15 taken along the line II in FIG.

図5及び図6に示すように、第一回折格子15は、基板151と、この基板151に配置された複数の回折部材152と、隣接する回折部材152の間各々を埋めて、隣接する回折部材152を保持する保持部材153を有し、被写体台13及びこれに保持された被写体Hを透過して照射されたX線を回折することにより後述するタルボ効果を生じさせるものである。基板151は、例えばガラス等により形成されている。なお、基板151の、回折部材152が配置されている面を回折格子面153とする。   As shown in FIGS. 5 and 6, the first diffraction grating 15 includes a substrate 151, a plurality of diffractive members 152 arranged on the substrate 151, and an adjacent diffractive member 152 so as to embed each other. A holding member 153 for holding the member 152 is provided, and a Talbot effect to be described later is generated by diffracting X-rays transmitted through the subject table 13 and the subject H held thereon. The substrate 151 is made of, for example, glass. Note that a surface of the substrate 151 on which the diffraction member 152 is disposed is a diffraction grating surface 153.

複数の回折部材152は、いずれも、X線照射部12から照射されるX線の照射方向に直交する一方向(例えば、本実施形態では図5における上下方向)に延びる線状の部材である。   Each of the plurality of diffraction members 152 is a linear member extending in one direction (for example, the vertical direction in FIG. 5 in the present embodiment) orthogonal to the X-ray irradiation direction irradiated from the X-ray irradiation unit 12. .

各回折部材152の厚みはほぼ等しくなっており、例えば吸収型回折格子の場合、10μm以上100μm以下が好ましく、位相型回折格子の場合、1μm以上10μm以下が好ましい。   The thickness of each diffraction member 152 is substantially equal. For example, in the case of an absorption type diffraction grating, it is preferably 10 μm or more and 100 μm or less, and in the case of a phase type diffraction grating, it is preferably 1 μm or more and 10 μm or less.

また、複数の回折部材152の配置間隔(格子周期)d1(図5参照)は一定であり、つまり複数の回折部材152の配置間隔は等間隔であり、2μm以上10μm以下の間隔が好ましい。   Further, the arrangement interval (grating period) d1 (see FIG. 5) of the plurality of diffraction members 152 is constant, that is, the arrangement intervals of the plurality of diffraction members 152 are equal intervals, and an interval of 2 μm or more and 10 μm or less is preferable.

複数の回折部材152を構成する材料としては、X線吸収性に優れるものが好ましく、例えば金、銀、白金等の金属を用いることができる。回折部材152は、例えば基板151の上にこれらの金属をめっき、蒸着等することにより形成される。   As a material constituting the plurality of diffraction members 152, a material having excellent X-ray absorption is preferable, and for example, a metal such as gold, silver, or platinum can be used. The diffractive member 152 is formed by, for example, plating or vapor-depositing these metals on the substrate 151.

回折部材152は、回折部材152に照射されたX線の位相速度を変化させるものであり、回折部材152としては、照射されるX線に対して(1/3)×π以上(2/3)×π以下(特に、(3/8)×π以上(5/8)×π以下、理想的には(1/2)×π)の位相シフト量を与える、いわゆる位相型回折格子を構成するものであることが好ましい。X線はかならずしも単色である必要はなく、上記条件を満たす範囲のエネルギー幅(つまり波長スペクトル幅)を有しても構わない。   The diffractive member 152 changes the phase velocity of the X-rays irradiated to the diffractive member 152. The diffractive member 152 is (1/3) × π or more (2/3) with respect to the irradiated X-rays. ) × π or less (particularly, (3/8) × π or more and (5/8) × π or less, ideally (1/2) × π)) is formed so-called phase type diffraction grating It is preferable that The X-ray does not necessarily have to be monochromatic, and may have an energy width (that is, a wavelength spectrum width) in a range that satisfies the above conditions.

図7は、第二回折格子16の図5におけるII−II断面図である。   7 is a cross-sectional view of the second diffraction grating 16 taken along the line II-II in FIG.

図5及び図7に示すように、第二回折格子16は、前記第一回折格子15と同様に、基板161と複数の回折部材162とを備えている。なお、基板161の、回折部材162が配置されている面を回折格子面163とする。   As shown in FIGS. 5 and 7, the second diffraction grating 16 includes a substrate 161 and a plurality of diffraction members 162, similarly to the first diffraction grating 15. Note that a surface of the substrate 161 on which the diffraction member 162 is disposed is a diffraction grating surface 163.

なお、第二回折格子16の回折部材162相互間の間隔(格子周期)及び各回折部材162の幅は、第一回折格子15の回折部材152相互間の間隔(格子周期)及び各回折部材152の幅と同一となっている。   Note that the distance between the diffraction members 162 of the second diffraction grating 16 (grating period) and the width of each diffraction member 162 are the same as the distance between the diffraction members 152 of the first diffraction grating 15 (grating period) and each diffraction member 152. The width is the same.

第二回折格子16は、その回折部材162の延在方向が、第一回折格子15の回折部材152の延在方向と一致するような配置で回折格子保持構造体17に保持されており、第一回折格子15により回折されたX線を回折することにより、画像コントラストを形成する構成となっている。第二回折格子16については、回折部材162をより厚くした振幅型回折格子であることが望ましいが、第一回折格子15と同様の構成とすることも可能である。各回折部材152の厚みはほぼ等しく、例えば、吸収型回折格子の場合、20μm以上200μm以下が好ましく、位相型回折格子の場合、1μm以上10μm以下が好ましい。   The second diffraction grating 16 is held by the diffraction grating holding structure 17 in such an arrangement that the extending direction of the diffraction member 162 coincides with the extending direction of the diffraction member 152 of the first diffraction grating 15. The image contrast is formed by diffracting the X-rays diffracted by one diffraction grating 15. The second diffraction grating 16 is desirably an amplitude type diffraction grating in which the diffraction member 162 is made thicker, but may have the same configuration as the first diffraction grating 15. For example, in the case of an absorption type diffraction grating, the thickness is preferably 20 μm or more and 200 μm or less, and in the case of a phase type diffraction grating, it is preferably 1 μm or more and 10 μm or less.

次に、X線管122、X線遮蔽部材42の孔又はスリット46、第一回折格子15及び第二回折格子16がタルボ干渉計を構成する条件を説明する。   Next, the conditions under which the X-ray tube 122, the hole or slit 46 of the X-ray shielding member 42, the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 constitute a Talbot interferometer will be described.

まず、X線の可干渉性から、X線遮蔽部材42に設けられたスリット46が回折部材と垂直な方向に伸びる場合、回折部材にほぼ直交する方向におけるX線管122の焦点径a、X線管122の実焦点から第一回折格子15までの距離Lとするが、それ以外の場合、図8に示すように、回折部材にほぼ直交する方向におけるX線遮蔽部材42の孔又はスリット46の幅a、X線遮蔽部材42の孔又はスリット46から第一回折格子15までの距離L(図8参照)とし、第一回折格子15から第二回折格子16までの距離Z(図8参照)、第二回折格子16からX線検出器14までの距離Z(図8参照)、照射するX線のピーク波長λpとすると、第一回折格子15の回折部材152の間隔d(図6参照)及び、第二回折格子16の回折部材162の間隔d(図7参照)は、各々下記式(4)及び(5)を満たすことが好ましい。First, due to the coherence of X-rays, when the slit 46 provided in the X-ray shielding member 42 extends in a direction perpendicular to the diffractive member, the focal diameters a and X of the X-ray tube 122 in a direction substantially perpendicular to the diffractive member. The distance L from the actual focal point of the ray tube 122 to the first diffraction grating 15 is set, but otherwise, as shown in FIG. 8, the hole or slit 46 of the X-ray shielding member 42 in a direction substantially perpendicular to the diffraction member. , A distance L from the hole or slit 46 of the X-ray shielding member 42 to the first diffraction grating 15 (see FIG. 8), and a distance Z 1 from the first diffraction grating 15 to the second diffraction grating 16 (FIG. 8). (See FIG. 8), when the distance Z 2 from the second diffraction grating 16 to the X-ray detector 14 (see FIG. 8) and the peak wavelength λp of the X-ray to be irradiated are given, the distance d 1 ( 6) and the second diffraction grating 16 Distance d 2 of the folding member 162 (see FIG. 7), it is preferable to satisfy each formula (4) and (5).

<(L/a)×λp ・・・(4)
<{(L+Z)/a}×λp ・・・(5)
また、第一回折格子15と第二回折格子16との距離Zは、第一回折格子15が吸収型回折格子であることを前提にすれば、いずれかの自然数mにおいて、下記式(6)で示す条件を満たすことが理想である。
d 1 <(L / a) × λp (4)
d 2 <{(L + Z 1 ) / a} × λp (5)
Further, the distance Z 1 between the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 is based on the following formula (6) in any natural number m, assuming that the first diffraction grating 15 is an absorption diffraction grating. It is ideal to satisfy the conditions indicated by

=m×(d /λp) ・・・(6)
実際は、いずれかの自然数mにおいて、下記式(7)で示す条件を満たすことが好ましい。
Z 1 = m × (d 1 2 / λp) (6)
Actually, it is preferable that the condition represented by the following formula (7) is satisfied in any natural number m.

(m−1/8)×(d /λp)≦Z≦(m+1/8)×(d /λp) ・・・(7)
また、第一回折格子15と第二回折格子16との距離Zは、第一回折格子15が位相型回折格子であることを前提にすれば、いずれかの自然数mにおいて、下記式(8)で示す条件を満たすことが理想である。
(M−1 / 8) × (d 1 2 / λp) ≦ Z 1 ≦ (m + 1/8) × (d 1 2 / λp) (7)
Further, the distance Z 1 between the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 can be expressed by the following formula (8) in any natural number m, assuming that the first diffraction grating 15 is a phase type diffraction grating. It is ideal to satisfy the conditions indicated by

=(m+1/2)×(d /λp) ・・・(8)
実際は、いずれかの自然数mにおいて、下記式(9)で示す条件を満たすことが好ましい。
Z 1 = (m + 1/2) × (d 1 2 / λp) (8)
Actually, it is preferable that the condition represented by the following formula (9) is satisfied in any natural number m.

(m−5/8)×(d /λp)≦Z≦(m−3/8)×(d /λp) ・・・(9)
なお、上記式(6)〜(9)において、
λp:X線照射部から照射されるX線のピーク波長
:第一回折格子15から第二回折格子16までの距離(図8参照)
:第一回折格子15の回折部材の間隔(図6参照)
である。
(M-5 / 8) × (d 1 2 / λp) ≦ Z 1 ≦ (m−3 / 8) × (d 1 2 / λp) (9)
In the above formulas (6) to (9),
λp: X-ray peak wavelength Z 1 irradiated from the X-ray irradiation unit: distance from the first diffraction grating 15 to the second diffraction grating 16 (see FIG. 8)
d 1 : spacing between the diffraction members of the first diffraction grating 15 (see FIG. 6)
It is.

ここで、タルボ効果とは、平面波が回折格子を通過したとき、位相型回折格子の場合、上記式(4)又は(6)の式で与えられる距離において回折格子の自己像を形成することである。但し、上記式(5)又は(7)の式を満たす距離であれば、若干ぼけているが充分下記の現象が生じる。   Here, the Talbot effect means that when a plane wave passes through a diffraction grating, in the case of a phase type diffraction grating, a self-image of the diffraction grating is formed at a distance given by the expression (4) or (6). is there. However, if the distance satisfies the above formula (5) or (7), the following phenomenon occurs sufficiently, although slightly blurred.

本実施形態の場合、X線管122から照射されたX線は、被写体Hを透過することにより被写体HによるX線の位相のずれが生じるので、第一回折格子15に入射するX線の波面が歪んでいる。したがって、第一回折格子15の自己像はそれに依存して変形している。続いて、X線は、第二回折格子16を通過する。その結果、上記の変形した第一回折格子15の自己像と第二回折格子16との重ね合わせにより、X線に画像コントラストが生じる。この画像コントラストは一般にモアレ縞となっており、X線検出器14により検出することができる。生成されたモアレ縞は、被写体Hにより変調を受けている。その変調量は、被写体Hによる屈折効果によってX線が曲げられた角度に比例している。したがって、X線検出器14で検出されたモアレ縞を解析することにより、被写体H及びその内部の構造を検出することができる。   In the case of the present embodiment, the X-rays irradiated from the X-ray tube 122 pass through the subject H, causing a phase shift of the X-rays due to the subject H. Therefore, the wavefront of the X-rays incident on the first diffraction grating 15 Is distorted. Therefore, the self-image of the first diffraction grating 15 is deformed depending on it. Subsequently, the X-ray passes through the second diffraction grating 16. As a result, the superposition of the deformed self-image of the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 causes an image contrast in the X-ray. This image contrast is generally moiré fringes and can be detected by the X-ray detector 14. The generated moire fringes are modulated by the subject H. The amount of modulation is proportional to the angle at which the X-ray is bent by the refraction effect of the subject H. Therefore, by analyzing the moiré fringes detected by the X-ray detector 14, the subject H and its internal structure can be detected.

また、間隔Lと第一回折格子15の格子周期d1との比は、X線検出器14がモアレ縞(又はモアレ縞を解析することによって得られる微分位相差画像、位相差画像)を検出可能な程度に、間隔(L+Z)と第二回折格子16の格子周期dとの比になるのが、後述するように微小角θだけで縞の間隔を調整するのに理想的である。即ち、下記式(10)を満たすことが、後述するように微小角θだけで縞の間隔を調整するのに理想的である。
/L=d/(L+Z) ・・・(10)
なお、第一回折格子15又は第二回折格子16の回折部材152,52が、X線管122とX線検出器14を通る仮想的な軸のまわりに相対的に微小角θだけ回転して配置してあるとする。θの大きさによって、発生するモアレ縞の間隔が変わる。被写体Hが無いとすると、モアレ縞の間隔はd/θで与えられる。ここでdは第一回折格子15の回折部材152相互間の間隔をX線管122の中心からX線検出面(すなわち、X線検出器14)に投影した間隔であり、また、第二回折格子16の回折部材162相互間の間隔をX線管122の中心からX線検出面(すなわち、X線検出器14)に投影した間隔である。
The ratio between the interval L and the grating period d1 of the first diffraction grating 15 is such that the X-ray detector 14 can detect moire fringes (or differential phase difference images and phase difference images obtained by analyzing moire fringes). The ratio of the interval (L + Z 1 ) to the grating period d 2 of the second diffraction grating 16 is ideal for adjusting the fringe interval only by the minute angle θ as will be described later. That is, satisfying the following formula (10) is ideal for adjusting the stripe interval only by the minute angle θ, as will be described later.
d 1 / L = d 2 / (L + Z 1 ) (10)
Note that the diffraction members 152 and 52 of the first diffraction grating 15 or the second diffraction grating 16 are relatively rotated by a small angle θ around a virtual axis passing through the X-ray tube 122 and the X-ray detector 14. Assume that they are placed. The interval between the generated moire fringes varies depending on the magnitude of θ. If there is no subject H, the moire fringe spacing is given by d 3 / θ. Here, d 3 is a distance obtained by projecting the distance between the diffractive members 152 of the first diffraction grating 15 from the center of the X-ray tube 122 onto the X-ray detection surface (that is, the X-ray detector 14). The distance between the diffraction members 162 of the diffraction grating 16 is the distance projected from the center of the X-ray tube 122 onto the X-ray detection surface (that is, the X-ray detector 14).

微小角θを変えるための機構(例えば、第一回折格子15及び第二回折格子16の一方を他方に対して相対的に回転させる機構)を備えれば、観察に好ましいようにモアレ縞を調整することが可能となる。また、微小角θをほぼゼロになるように調整すれば、被写体Hに対応する部分以外では(つまり非変調部分では)モアレ縞は現れない。その結果、得られたX線画像では、被写体Hによる吸収コントラストのみが現れる。   If a mechanism for changing the minute angle θ (for example, a mechanism for rotating one of the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 relative to the other) is provided, the moire fringes are adjusted as preferable for observation. It becomes possible to do. Further, if the minute angle θ is adjusted to be substantially zero, moire fringes do not appear in portions other than the portion corresponding to the subject H (that is, in the non-modulated portion). As a result, only the absorption contrast due to the subject H appears in the obtained X-ray image.

なお、第一回折格子及び第二回折格子を所定位置に配置したまま、吸収コントラストのみのX線画像を得る必要が無ければ、上述の式(10)の条件を満たす必要はなく、X線検出器14で検出可能な縞の間隔になるように、適宜、d、d、θを選択すればよい。If it is not necessary to obtain an X-ray image with only absorption contrast while the first diffraction grating and the second diffraction grating are arranged at predetermined positions, the condition of the above equation (10) need not be satisfied, and X-ray detection can be performed. D 1 , d 2 , and θ may be appropriately selected so that the spacing between the stripes that can be detected by the device 14 is obtained.

そして、間隔Lと第一回折格子15の格子周期dとの比は、X線検出器14がモアレ縞(又はモアレ縞を解析することによって得られる微分位相差画像、位相差画像)を検出可能な程度に、(間隔(L+Z)と第二回折格子16の格子周期dとの比に近いことが好ましい。)
間隔(L+Z)と第二回折格子16の格子周期dとの比に近いとは、X線検出器14で発生する縞の変化を検出できる程度に近いことを意味し、好ましくは、X線検出器14の画素ピッチPとすると、下記式(11)を満たすことである。
[1−(d/L)×{(L+Z+Z)/P})]×(d/L)≦d/(L+Z)≦[1+(d/L)×{(L+Z+Z)/P}]×(d/L)
・・・(11)
また、本実施形態において、回折格子保持構造体7は、第一回折格子15をその回折格子面43と平行で、かつ、回折部材152の延在方向に交差する方向に移動可能に保持しており、第一回折格子15の一端部には、電圧を印加することにより変形する圧電アクチュエータ20(以下の説明において単に「アクチュエータ」とする。)が設けられている。
The ratio between the interval L and the grating period d 1 of the first diffraction grating 15 is such that the X-ray detector 14 detects a moire fringe (or a differential phase difference image or a phase difference image obtained by analyzing the moire fringe). To the extent possible (preferably close to the ratio of the spacing (L + Z 1 ) to the grating period d 2 of the second diffraction grating 16)
To be close to the ratio of the interval (L + Z 1 ) to the grating period d 2 of the second diffraction grating 16 means that the change in fringes generated by the X-ray detector 14 can be detected. When the pixel pitch P 3 of the line detector 14 is satisfied, the following equation (11) is satisfied.
[1- (d 1 / L) × {(L + Z 1 + Z 2 ) / P 3 })] × (d 1 / L) ≦ d 2 / (L + Z 1 ) ≦ [1+ (d 1 / L) × {( L + Z 1 + Z 2 ) / P 3 }] × (d 1 / L)
(11)
In this embodiment, the diffraction grating holding structure 7 holds the first diffraction grating 15 so as to be movable in a direction parallel to the diffraction grating surface 43 and intersecting the extending direction of the diffraction member 152. At one end of the first diffraction grating 15, a piezoelectric actuator 20 (hereinafter simply referred to as “actuator”) that deforms when a voltage is applied is provided.

アクチュエータ20は、コンソール3からの指示信号に従って動作し、第一回折格子15を、第一回折格子15の回折格子面43とほぼ平行であり、かつ、その回折部材152の延在方向に交差する方向に移動させる駆動手段である。   The actuator 20 operates in accordance with an instruction signal from the console 3, and the first diffraction grating 15 is substantially parallel to the diffraction grating surface 43 of the first diffraction grating 15 and intersects the extending direction of the diffraction member 152. Drive means for moving in the direction.

アクチュエータ20が駆動することにより、第一回折格子15は第二回折格子16に対して相対的に並進移動するようになっている。   When the actuator 20 is driven, the first diffraction grating 15 is translated relative to the second diffraction grating 16.

図2に示すコンソール3には、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)(いずれも図示せず)を備える制御装置31が備えられている。   The console 3 shown in FIG. 2 includes a control device 31 including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory) (all not shown).

制御装置31には、操作者が撮影準備指示や撮影指示、指示内容を入力する入力装置32、X線画像などを表示する表示装置33、X線撮影装置1の各部と接続されているインターフェース34、画像情報を記憶する画像記憶部35、及びコンソール3の各部に電力を供給するコンソール電源部36等がバスを介して接続されている。   The control device 31 includes an input device 32 for inputting an imaging preparation instruction, an imaging instruction, and instruction contents, a display device 33 for displaying an X-ray image, and an interface 34 connected to each part of the X-ray imaging apparatus 1. An image storage unit 35 that stores image information, a console power supply unit 36 that supplies power to each unit of the console 3, and the like are connected via a bus.

入力装置32としては、例えば、X線照射要求スイッチやタッチパネル、マウス、キーボード、ジョイスティック等を用いることが可能であり、入力装置32の操作により、例えばX線管電圧やX線管電流、X線照射時間等のX線撮影条件、撮影タイミング、撮影部位、撮影方法等のX線撮影制御条件、画像処理条件、画像出力条件、X線検出器選択情報(複数の撮影装置がコンソール3に接続されている場合)、オーダ選択情報、被写体ID等の指示内容が入力される。   As the input device 32, for example, an X-ray irradiation request switch, a touch panel, a mouse, a keyboard, a joystick, or the like can be used. X-ray imaging conditions such as irradiation time, X-ray imaging control conditions such as imaging timing, imaging region, imaging method, image processing conditions, image output conditions, X-ray detector selection information (a plurality of imaging devices are connected to the console 3 In the case of the order selection information, subject ID, and the like.

表示装置33は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイや液晶ディスプレイ等であり、表示装置33は、コンソール3の制御装置31の制御により、X線撮影条件や画像処理条件等の文字及びX線画像を表示する。   The display device 33 is, for example, a CRT (Cathode Ray Tube) display, a liquid crystal display, or the like. The display device 33 is controlled by the control device 31 of the console 3 so that characters such as X-ray imaging conditions and image processing conditions, and X-rays are displayed. Display an image.

画像記憶部35は、インターフェース34を介してX線検出器14から受信したX線画像データの一時記憶や、画像処理されたX線画像データの保存を行う。画像記憶部35としては、大容量かつ高速の記憶装置であるハードディスク、RAID(Redundant Array of Independent Disks)等のハードディスクアレイ、シリコンディスク等を用いることが可能である。   The image storage unit 35 temporarily stores X-ray image data received from the X-ray detector 14 via the interface 34 and stores image-processed X-ray image data. As the image storage unit 35, a hard disk that is a large-capacity and high-speed storage device, a hard disk array such as a RAID (Redundant Array of Independent Disks), a silicon disk, or the like can be used.

コンソール電源部36は、外部電源又は内部電源から、コンソール3を構成する各部に電力を供給する。   The console power supply unit 36 supplies power to each unit constituting the console 3 from an external power supply or an internal power supply.

制御装置31の内部記憶装置には、X線撮影システム100各部を制御するための制御プログラム及び各種処理プログラムが記憶されており、CPUは、この制御プログラム及び各種処理プログラムとの協働によりX線撮影システム100各部の動作を統括的に制御し、X線画像撮影を行う。   A control program and various processing programs for controlling each part of the X-ray imaging system 100 are stored in the internal storage device of the control device 31, and the CPU cooperates with the control program and the various processing programs to perform X-rays. The operation of each part of the imaging system 100 is comprehensively controlled to perform X-ray image imaging.

例えば、制御装置31は、高電圧電源121からX線管122に供給する電圧を調整するように、X線撮影装置1のX線源制御部123を制御する。そして、高電圧電源121がX線管122に所定電圧を供給して、X線管122が被写体Hに対してX線を照射させ、X線検出器14に入射したX線量が予め設定されたX線量に達すると、高電圧電源121がX線管122へ高電圧の供給を停止し、X線源2がX線の照射を停止する。   For example, the control device 31 controls the X-ray source control unit 123 of the X-ray imaging apparatus 1 so as to adjust the voltage supplied from the high voltage power supply 121 to the X-ray tube 122. Then, the high voltage power supply 121 supplies a predetermined voltage to the X-ray tube 122, the X-ray tube 122 irradiates the subject H with X-rays, and the X-ray dose incident on the X-ray detector 14 is set in advance. When the X-ray dose is reached, the high-voltage power supply 121 stops supplying high voltage to the X-ray tube 122, and the X-ray source 2 stops X-ray irradiation.

なお、本実施形態においては、制御装置31は、X線検出器14におけるパネル141からの信号の読み取り及び、アクチュエータ20による第一回折格子15の移動が停止しているときにX線管122からのX線の照射を行うようにX線源制御部123を制御する。   In the present embodiment, the control device 31 reads the signal from the panel 141 in the X-ray detector 14 and moves from the X-ray tube 122 when the movement of the first diffraction grating 15 by the actuator 20 is stopped. The X-ray source control unit 123 is controlled to perform the X-ray irradiation.

アクチュエータ20による第一回折格子15の移動が停止しているかどうかは、例えばアクチュエータ20に印加される電圧を検出することによっても、第一回折格子15にこ固定された加速度センサの出力から検出することによっても、第一回折格子15の移動を検出する速度センサの出力から検出することによっても、判断することができる。   Whether or not the movement of the first diffraction grating 15 by the actuator 20 is stopped is detected from the output of the acceleration sensor fixed to the first diffraction grating 15 also by detecting the voltage applied to the actuator 20, for example. This can also be determined by detecting from the output of the speed sensor that detects the movement of the first diffraction grating 15.

また、制御装置31は、X線検出器14の検出器制御部144を動作させて、パネル141の画素毎に検出されたX線照射量に基づいた信号の読み取りを開始させ、読み取りの結果得られたX線画像データを検出器通信部143を介してコンソール3に送信させる。   In addition, the control device 31 operates the detector control unit 144 of the X-ray detector 14 to start reading a signal based on the X-ray irradiation amount detected for each pixel of the panel 141, and obtains the result of the reading. The X-ray image data thus received is transmitted to the console 3 via the detector communication unit 143.

また、制御装置31は、アクチュエータ20を動作させて第一回折格子15を所定量ずつ移動させるようになっている。   In addition, the control device 31 operates the actuator 20 to move the first diffraction grating 15 by a predetermined amount.

本実施形態において、第一回折格子15は、前述のようにアクチュエータ20により、第二回折格子16に対して相対的に並進移動する。第一回折格子15の方向は、第一回折格子15の回折格子面43とほぼ平行であり、かつ、回折部材152の延在方向にほぼ直交する方向である。   In the present embodiment, the first diffraction grating 15 is translated relative to the second diffraction grating 16 by the actuator 20 as described above. The direction of the first diffraction grating 15 is substantially parallel to the diffraction grating surface 43 of the first diffraction grating 15 and is substantially orthogonal to the extending direction of the diffraction member 152.

第一回折格子15が第二回折格子16に対して相対的に並進移動するに伴って、モアレ縞が移動し、第一回折格子15の移動距離(並進距離)が第一回折格子15の格子周期の1周期分に達すると、モアレ縞画像は元に戻る。本実施形態では、制御装置31は、第一回折格子15を、例えば第一回折格子15の格子周期の1周期の整数分の1ずつ並進移動させながら複数回のX線撮影を行うようになっている。   As the first diffraction grating 15 translates relative to the second diffraction grating 16, the moire fringes move, and the movement distance (translation distance) of the first diffraction grating 15 is the grating of the first diffraction grating 15. When reaching one period, the moire fringe image is restored. In the present embodiment, the control device 31 performs X-ray imaging a plurality of times while translating the first diffraction grating 15 by, for example, an integral part of one period of the grating period of the first diffraction grating 15. ing.

すなわち、1回目のX線撮影を行うと、制御装置31はアクチュエータ20を動作させて第一回折格子15を、格子周期の1周期の整数分の1ずつ、第二回折格子16に対して相対的に並進移動させ、2回目の撮影を行う。その後制御装置31はアクチュエータ20を動作させて第一回折格子15を同方向にさらに回折部材152の1周期の整数分の1ずつ並進移動させて3回目の撮影を行う、というように、X線撮影と第一回折格子15の移動を複数回繰り返す。   That is, when the first X-ray imaging is performed, the control device 31 operates the actuator 20 to move the first diffraction grating 15 relative to the second diffraction grating 16 by 1 / integer of one period of the grating period. The second shot is taken. Thereafter, the control device 31 operates the actuator 20 to translate the first diffraction grating 15 further in the same direction by an integral number of one cycle of the diffraction member 152 to perform the third imaging. The photographing and the movement of the first diffraction grating 15 are repeated a plurality of times.

なお、制御装置31はアクチュエータ20の動作量情報を取得するようになっており、複数回の撮影動作間各々のアクチュエータ20による第一回折格子15の移動量に関する移動量情報を得る移動量情報取得手段として機能するようになっている。   Note that the control device 31 is adapted to acquire the movement amount information of the actuator 20 and obtain movement amount information for obtaining movement amount information regarding the movement amount of the first diffraction grating 15 by each actuator 20 during a plurality of imaging operations. It is designed to function as a means.

なお、アクチュエータ20によって第一回折格子15を移動させる移動量は、予めデフォルトとして設定されていてもよいし、操作者が適宜任意に設定できるようになっていてもよい。   Note that the amount of movement by which the first diffraction grating 15 is moved by the actuator 20 may be set as a default in advance, or may be arbitrarily set by the operator as appropriate.

また、本実施形態においては、X線検出器14又は制御装置31により、X線検出器14固有の各画素のオフセット・ゲイン特性補正が行われる。そして、その後、オフセット・ゲイン特性補正をされたX線画像について、制御装置31は、被写体H、第一回折格子15及び第二回折格子16を透過してX線検出器14で検出されたX線の画像コントラスト(モアレ縞)を解析する。これにより、制御装置31は、X線検出器14から取得した各画素の放射線量等に基づいて、微分位相画像、及び位相差画像を算出する。また、制御装置31は、必要に応じて被写体HのX線吸収率の違いに基づく吸収画像を取得する。   In the present embodiment, the X-ray detector 14 or the control device 31 corrects the offset / gain characteristics of each pixel unique to the X-ray detector 14. Then, for the X-ray image whose offset / gain characteristics have been corrected, the control device 31 transmits the subject H, the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 and detects the X-ray detected by the X-ray detector 14. Analyze line image contrast (moire fringes). Thereby, the control apparatus 31 calculates a differential phase image and a phase difference image based on the radiation dose of each pixel acquired from the X-ray detector 14. Further, the control device 31 acquires an absorption image based on the difference in the X-ray absorption rate of the subject H as necessary.

すなわち、本実施形態においては、前述のように、第一回折格子15を第二回折格子16に対して相対的に並進移動させながら複数回のX線撮影が行われ、制御装置31は、これらのX線撮影により得られた複数のX線撮影画像と第一回折格子15の移動量情報とから微分位相画像を得る微分位相画像取得手段として機能する。   That is, in the present embodiment, as described above, X-ray imaging is performed a plurality of times while the first diffraction grating 15 is translated relative to the second diffraction grating 16, and the control device 31 It functions as a differential phase image acquisition means for obtaining a differential phase image from a plurality of X-ray images obtained by X-ray imaging and the movement amount information of the first diffraction grating 15.

また、制御装置31は、複数回のX線撮影により得られた複数のX線撮影画像と第一回折格子15の移動量情報とから位相差画像を得る位相差画像取得手段として機能する。   Further, the control device 31 functions as a phase difference image acquisition unit that obtains a phase difference image from a plurality of X-ray images obtained by a plurality of X-ray images and movement amount information of the first diffraction grating 15.

以下、微分位相画像、位相差画像、及び、吸収画像の算出方法について説明する。   Hereinafter, a method of calculating the differential phase image, the phase difference image, and the absorption image will be described.

まず、微分位相画像は、被写体Hによる屈折効果によってX線が曲げられる角度の分布像であり、制御装置61は、下記に示す、いわゆる縞走査法を用いることによって、X線検出器14により検出されたモアレ縞の現れたX線画像(以下、「縞画像」と称する。)を微分位相画像に変換することができる。   First, the differential phase image is a distribution image of an angle at which X-rays are bent by the refraction effect by the subject H, and the control device 61 detects the X-ray detector 14 by using a so-called fringe scanning method described below. The X-ray image in which the moire fringes appear (hereinafter referred to as “stripe image”) can be converted into a differential phase image.

縞走査法では、第一回折格子15及び第二回折格子16の一方を他方に対して相対的に並進移動させながら撮影を行うが、本実施形態では、第一回折格子15を第二回折格子16に対して相対的に並進移動させる。   In the fringe scanning method, imaging is performed while one of the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16 is translated relative to the other. In this embodiment, the first diffraction grating 15 is replaced with the second diffraction grating 15. 16 is translated relative to 16.

第一回折格子15の移動に伴って、モアレ縞が移動し、並進距離(移動量)が回折部材152の1周期に達すると、縞画像は元に戻る。縞走査法は、このような縞画像の変化を、回折部材152の1周期の整数分の1ずつ第一回折格子15を移動させながら記録し、それらを演算処理することにより微分位相画像ψ(x,y)を得るものである。(x,y)は画素の位置を示す座標である。上記移動量をξとして、縞画像I(x,y)は一般的に、下記の式(12)により与えられる。   As the first diffraction grating 15 moves, the moire fringes move, and when the translational distance (movement amount) reaches one cycle of the diffraction member 152, the fringe image is restored. In the fringe scanning method, such a change in the fringe image is recorded while moving the first diffraction grating 15 by an integral number of one cycle of the diffraction member 152, and the differential phase image ψ ( x, y). (X, y) is a coordinate indicating the position of the pixel. The fringe image I (x, y) is generally given by the following equation (12), where the amount of movement is ξ.

ここでAk(k=0,1,…)は、第一回折格子15の形状により決まる定数である。Δ(x,y)は、第一回折格子15の歪、製作誤差、および配置誤差によって被写体Hとは関係なく発生するコントラストの寄与を表すものである。dは、移動させる回折部材152の周期、Zは、第一回折格子15と第二回折格子16との間隔である。今、ξをステップd/M(M:整数)で変化させながらM回のX線撮影を行いM枚の縞画像を取得するとする。式(12)においてk>Nの項が十分小さく無視できるとすれば、M>N+1を満たすようにMを選べば、下記の式(13)が満たされる。Here, Ak (k = 0, 1,...) Is a constant determined by the shape of the first diffraction grating 15. Δ (x, y) represents the contribution of contrast generated regardless of the subject H due to distortion, manufacturing error, and arrangement error of the first diffraction grating 15. d is the period of the diffraction member 152 to be moved, and Z 1 is the distance between the first diffraction grating 15 and the second diffraction grating 16. Now, it is assumed that M striped images are acquired by performing M times of X-ray imaging while changing ξ at step d / M (M: integer). If the term of k> N is sufficiently small and can be ignored in the equation (12), the following equation (13) is satisfied if M is selected so as to satisfy M> N + 1.

arg[]は偏角の抽出を意味する。Ip(x,y)は、ξ=pd/Mとしたときの式(12)の値である。dおよびZは既知であり、Δ(x,y)は被検体が無いとき(すなわちψ(x,y)=0)に同様の測定を行って予め求めることができる。したがって、以上よりψ(x,y)を得ることができる。arg [] means extraction of declination. Ip (x, y) is the value of equation (12) when ξ = pd / M. d and Z 1 are known, and Δ (x, y) can be obtained in advance by performing the same measurement when there is no subject (ie, ψ (x, y) = 0). Therefore, ψ (x, y) can be obtained from the above.

制御装置61は、微分位相画像の出力時においては、微分位相画像を生成して、表示装置9に出力し、位相差画像の出力時においては、微分位相画像を積分して位相差画像を算出し、表示装置9に出力する。   The control device 61 generates a differential phase image and outputs the differential phase image to the display device 9 when outputting the differential phase image, and calculates the phase difference image by integrating the differential phase image when outputting the phase difference image. And output to the display device 9.

次に、位相差画像とは、微分位相画像を積分することにより、位相のずれそのものを表す像であり、位相差画像Φ(x,y)と微分位相画像ψ(x,y)とは、下記の式(14)で関係付けられる。   Next, the phase difference image is an image representing the phase shift itself by integrating the differential phase image, and the phase difference image Φ (x, y) and the differential phase image ψ (x, y) are: It is related by the following formula (14).

ここでxは、上記縞走査法により第一回折格子15を並進移動させる方向にあたる。これより、位相差画像Φ(x,y)は、微分位相画像ψ(x,y)をx軸に沿って積分することにより与えられる。   Here, x corresponds to the direction in which the first diffraction grating 15 is translated by the fringe scanning method. Thus, the phase difference image Φ (x, y) is given by integrating the differential phase image ψ (x, y) along the x axis.

位相差画像像Φ(x,y)は、被検体の屈折率分布をn(x,y,z)として、下記の式(15)で与えられる。   The phase difference image Φ (x, y) is given by the following formula (15), where n (x, y, z) is the refractive index distribution of the subject.

また、X線が物体を透過すると当該物体のX線吸収率の違いに応じたX線画像が形成され、X線検出器14で検出される。これにより得られる画像を吸収画像という。   When X-rays pass through the object, an X-ray image corresponding to the difference in X-ray absorption rate of the object is formed and detected by the X-ray detector 14. The image obtained by this is called an absorption image.

なお、このような撮像手法は、いずれも、その撮像の目的に応じて十分に利用可能なものであり、制御装置61は、微分位相画像の出力時においては、微分位相画像φ(x,y)を生成して、表示装置9に出力し、位相差画像の出力時においては、微分位相画像を積分して位相差画像Φ(x,y)を算出し、表示装置9に出力することができる。   Note that any of these imaging methods can be sufficiently used according to the purpose of the imaging, and the control device 61 can output the differential phase image φ (x, y) when the differential phase image is output. ) Is generated and output to the display device 9. When the phase difference image is output, the differential phase image is integrated to calculate the phase difference image Φ (x, y) and output to the display device 9. it can.

また、制御装置61は、撮影により複数種類の画像(微分位相画像、位相差画像、吸収画像)を取得した場合には、これら複数種類の画像を相互に対応付けて画像記憶部35に記憶するようになっている。   In addition, when a plurality of types of images (differential phase image, phase difference image, absorption image) are acquired by photographing, the control device 61 stores these plurality of types of images in association with each other in the image storage unit 35. It is like that.

ここで、微分位相画像、位相差画像、吸収画像を得るプロセスの概略を図9のデータフローダイアグラムを用いて説明する。   Here, an outline of a process for obtaining a differential phase image, a phase difference image, and an absorption image will be described with reference to the data flow diagram of FIG.

まず、X線撮影521は、制御装置31からの撮影指示信号に基づいた同一被写体の一連のX線撮影521により、X線検出器が、複数の縞画像IM(x,y)、又は、単一の縞画像I(x,y)を得る処理である。   First, the X-ray imaging 521 is performed by a series of X-ray imaging 521 of the same subject based on the imaging instruction signal from the control device 31, and the X-ray detector detects a plurality of fringe images IM (x, y) or a single image. This is a process for obtaining one striped image I (x, y).

オフセットゲイン補正522は、同一被写体の一連のX線撮影521により得られた複数の縞画像IM(x,y)又は単一の縞画像I(x,y)に、X線検出器が、X線検出器に特有の各画素の特性のバラツキを補正するために、画素毎にオフセット・ゲインを補正する処理である。   In the offset gain correction 522, an X-ray detector applies an X-ray detector to a plurality of stripe images IM (x, y) or a single stripe image I (x, y) obtained by a series of X-ray imaging 521 of the same subject. This is a process of correcting the offset / gain for each pixel in order to correct the variation in characteristics of each pixel unique to the line detector.

被写体依存欠陥領域特定処理537は、同一被写体の一連のX線撮影521により得られ、オフセットゲイン補正された複数の縞画像IM(x,y)又は単一の縞画像I(x,y)から、通常の縞の幅を超えて画像データが無い領域を被写体依存欠陥領域として特定する処理である。このような被写体依存欠陥領域は、被写体のX線吸収が大きいために、回折格子による縞のX線透過領域であっても、X線検出器での画像データ値が0になる領域である。   The subject-dependent defect region specifying process 537 is obtained from a plurality of striped images IM (x, y) or a single striped image I (x, y) obtained by a series of X-ray imaging 521 of the same subject and corrected for offset gain. This is a process of specifying an area that exceeds the normal stripe width and has no image data as a subject-dependent defect area. Such a subject-dependent defect region is a region in which the image data value at the X-ray detector becomes 0 even if the subject has a large X-ray absorption, even if it is a striped X-ray transmission region by a diffraction grating.

X線検出器でのID付与処理523は、同一被写体の一連のX線撮影521により得られ、オフセットゲイン補正された複数の縞画像IM(x,y)又は単一の縞画像I(x,y)に同一被写体の一連のX線撮影521に共通の撮影IDをX線検出器が付与する処理である。保存処理523は、共通の撮影IDを付与された複数の縞画像IM(x,y)又は単一の縞画像I(x,y)を一時保存する処理である。   The ID assigning process 523 in the X-ray detector is obtained by a series of X-ray imaging 521 of the same subject, and a plurality of fringe images IM (x, y) or a single fringe image I (x, y) is a process in which the X-ray detector assigns an imaging ID common to a series of X-ray imaging 521 of the same subject. The storage process 523 is a process of temporarily storing a plurality of striped images IM (x, y) or a single striped image I (x, y) given a common shooting ID.

微分位相画像算出処理525は、一時保存された複数の縞画像IM(x,y)又は単一の縞画像I(x,y)から、前述したように、各縞画像に対応する移動量ξ、被写体が無い時の微分位相画像Δ(x,y)に応じて、すなわち、撮影条件に応じて、微分位相画像を得る処理である。本実施形態では、このようにして得た微分位相画像を原微分位相画像と呼ぶ。   As described above, the differential phase image calculation processing 525 performs a movement amount ξ corresponding to each fringe image from a plurality of temporarily stored fringe images IM (x, y) or a single fringe image I (x, y). This is a process for obtaining a differential phase image according to the differential phase image Δ (x, y) when there is no subject, that is, according to the photographing conditions. In the present embodiment, the differential phase image obtained in this way is called an original differential phase image.

原微分位相画像保存処理526は、得られた原微分位相画像を一時保存する処理である。   The original differential phase image storage process 526 is a process for temporarily storing the obtained original differential phase image.

欠陥補正処理527は、一時保存された原微分位相画像に対して、被写体依存欠陥領域以外の領域について、X線検出器に特有の欠陥の補正をする処理である。欠陥画素がある場合、原微分位相画像に対して欠陥画素周辺のデータから補間処理する。また、線状欠陥がある場合、原微分位相画像に対して欠陥線に隣接するラインのデータから補間処理する。このように原微分位相画像に対して欠陥補正をして、欠陥補正済微分位相画像を出力する。   The defect correction process 527 is a process for correcting a defect peculiar to the X-ray detector for an area other than the subject-dependent defect area for the temporarily stored original differential phase image. If there is a defective pixel, the original differential phase image is interpolated from data around the defective pixel. When there is a linear defect, interpolation processing is performed on the original differential phase image from the data of the line adjacent to the defect line. In this way, defect correction is performed on the original differential phase image, and a defect-corrected differential phase image is output.

画素数・階調数減少処理528は、保存手段で保存する画像データ量を少なくさせつつ、診断・検査時に、画像の表示、画像データの送信などでレスポンスを向上させるための処理である。例えば、画素数・階調数減少処理528までは12bit階調以上の階調、例えば、14bit階調に対して、ダイナミックレンジ圧縮処理をした後、8bit階調に階調数を低減したり、例えば、2×2画素の平均値を1画素の値にして画素数を減少させたりする処理である。この処理により、画素数・階調数減少済微分位相画像が得られる。   The pixel number / gradation number reduction process 528 is a process for improving the response by displaying an image, transmitting image data, and the like at the time of diagnosis / inspection while reducing the amount of image data stored by the storage unit. For example, up to 12-bit gradation, for example, 14-bit gradation until the number-of-pixels / gradation-number reduction processing 528, after performing dynamic range compression processing, the number of gradations is reduced to 8-bit gradation, For example, the average value of 2 × 2 pixels is a value of one pixel, and the number of pixels is reduced. By this processing, a differential phase image with the number of pixels and the number of gradations reduced can be obtained.

オーダID付与処理529は、画素数・階調数減少微分位相画像に対して、その撮影IDから、オーダIDと撮影IDとの対応関係に基づいて、オーダIDを付与する処理である。このように、オーダIDを種々の画像処理終了後に付与するのは、X線撮影の後、オーダ情報を作成することがあるからである。   The order ID assigning process 529 is a process for assigning an order ID to the pixel number / gradation number decreasing differential phase image based on the correspondence between the order ID and the photograph ID from the photograph ID. The reason why the order ID is assigned after completion of various image processes is that order information may be created after X-ray imaging.

微分位相画像の保存処理530は、オーダIDを付与された画素数・階調数減少済微分位相画像を長期保存する処理である。   The differential phase image storage process 530 is a process of long-term storage of the differential phase image that has been assigned the order ID and has the reduced number of pixels and gradations.

積分処理531は、一時保存された原微分位相画像に対して、前述のように積分する処理である。この積分処理により、原位相差画像が得られる。   The integration process 531 is a process of integrating the temporarily stored original differential phase image as described above. By this integration processing, an original phase difference image is obtained.

原位相差画像の保存処理532は、得られた原位相差画像を一時保存する処理である。   The original phase difference image storing process 532 is a process for temporarily storing the obtained original phase difference image.

欠陥補正処理533は、一時保存された原位相差画像に対して、X線検出器に特有の欠陥の補正をする処理である。   The defect correction process 533 is a process for correcting defects peculiar to the X-ray detector with respect to the temporarily stored original phase difference image.

欠陥画素がある場合、原位相差画像に対して欠陥画素より積分方向で先の画素列のデータは、例えば最小二乗法などを用いて、隣接する画素列のデータとの差が最小になる定数を加算する。   If there is a defective pixel, the constant of the pixel column data ahead of the defective pixel in the integration direction with respect to the original phase difference image is minimized by using, for example, the least square method. Is added.

また、積分方向の線状欠陥がある場合、その原微分位相画像に対して欠陥線に隣接するラインのデータから補間処理する。   When there is a linear defect in the integration direction, interpolation processing is performed on the original differential phase image from data of a line adjacent to the defect line.

一方、積分方向と垂直な方向の線状欠陥がX線検出器を完全に横断している場合、この線状欠陥より積分方向の先の画素列のデータは、順次、例えば最小二乗法などを用いて、隣接する画素列のデータとの差が最小になる定数を加減算する。その後、線状欠陥より積分方向の手前と先とで段差が目立たないように、例えば最小二乗法などを用いて、線状欠陥に隣接する画素列間で、データの差が最小になる定数を線状欠陥より積分方向の先の画素全てに加算する。   On the other hand, when a linear defect in the direction perpendicular to the integration direction completely crosses the X-ray detector, the data of the pixel column in the integration direction beyond the linear defect is sequentially obtained by, for example, the least square method. In addition, a constant that minimizes the difference from data of adjacent pixel columns is added or subtracted. After that, a constant that minimizes the data difference between the pixel columns adjacent to the linear defect is used by using, for example, the least square method so that the step is not conspicuous before and after the linear defect in the integration direction. Add to all pixels ahead of the line defect in the integration direction.

また、積分方向と垂直な方向の線状欠陥がX線検出器を完全に横断していない場合や被写体依存欠陥領域がある場合、この線状欠陥や被写体依存欠陥領域が積分に関係しない領域の境界域の画素列のデータに対して、それに隣接する画素列のデータが、例えば最小二乗法などを用いて、データ差が最小になる定数を加算する。その後、定数を加算した画素列に隣接する画素列のデータを確定していくことで、順次、線状欠陥より積分方向の手前と先とで段差が目立たないように、例えば最小二乗法などを用いて、線状欠陥や被写体依存欠陥領域より積分方向の先の画素データを確定する。   In addition, when a linear defect in a direction perpendicular to the integration direction does not completely cross the X-ray detector or there is a subject-dependent defect region, the linear defect or the subject-dependent defect region is a region that is not related to integration. A constant that minimizes the data difference is added to the data of the pixel column in the boundary area by using, for example, the least square method or the like for the data of the pixel column adjacent thereto. After that, by determining the data of the pixel column adjacent to the pixel column to which the constant is added, for example, a least square method is used so that the step is not conspicuous before and after the linear defect in the integration direction. Using this, the pixel data ahead of the integration direction from the linear defect or subject-dependent defect area is determined.

このように、微分位相画像と位相差画像とでは、欠陥補正の方法が大きく異なる。そして、この欠陥補正処理533により、欠陥補正済位相差画像が得られる。   Thus, the defect correction method is greatly different between the differential phase image and the phase difference image. Then, a defect-corrected phase difference image is obtained by the defect correction processing 533.

画素数・階調数減少処理534は、保存手段で保存する画像データ量を少なくさせつつ、診断・検査時に、画像の表示、画像データの送信などでレスポンスを向上させるための処理である。例えば、画素数・階調数減少処理534までは12bit階調以上の階調、例えば、14bit階調に対して、ダイナミックレンジ圧縮処理をした後、8bit階調に階調数を低減したり、例えば、2×2画素の平均値を1画素の値にして画素数を減少させたりする処理である。この処理により、画素数・階調数減少済位相差画像が得られる。   The pixel number / gradation number reduction process 534 is a process for improving the response by displaying an image, transmitting image data, etc. at the time of diagnosis / inspection while reducing the amount of image data stored by the storage unit. For example, up to 12-bit gradation or more, for example, 14-bit gradation until the number-of-pixels / gradation-number reduction process 534, after performing dynamic range compression processing, the number of gradations is reduced to 8-bit gradation, For example, the average value of 2 × 2 pixels is a value of one pixel, and the number of pixels is reduced. By this processing, a phase difference image with a reduced number of pixels and gradations is obtained.

オーダID付与処理535は、画素数・階調数減少位相差画像に対して、その撮影IDから、オーダIDと撮影IDとの対応関係に基づいて、オーダIDを付与する処理である。このようにして、同一被写体の一連のX線撮影521により得られ、オフセットゲイン補正された複数の縞画像IM(x,y)又は単一の縞画像I(x,y)から得られた微分位相差画像と同一のオーダIDが付与される。   The order ID assigning process 535 is a process for assigning an order ID to the pixel number / gradation number decreasing phase difference image based on the correspondence between the order ID and the photograph ID from the photograph ID. In this way, a differential obtained from a plurality of fringe images IM (x, y) or a single fringe image I (x, y) obtained by a series of X-ray imaging 521 of the same subject and corrected for offset gain. The same order ID as that of the phase difference image is given.

位相差画像の保存処理536は、オーダIDを付与された画素数・階調数減少済位相差画像を長期保存する処理である。   The phase difference image saving process 536 is a process for long-term saving the phase difference image having the number of pixels and the number of gradations assigned the order ID.

撮影条件に応じたモアレ除去処理541は、一時保存された共通の撮影IDを付与された複数の縞画像IM(x,y)又は単一の縞画像I(x,y)から縞を除去して吸収画像を算出する処理である。例えば、移動させる回折部材152の周期dに対して、移動量ξをステップd/M(M:整数)の一定量で変化させながらM回のX線撮影を行いM枚の縞画像IM(x,y)を得た場合、単純に合計しても、縞が相殺しあい吸収画像が得られる。また、そうでない場合も、回折格子によるモアレ縞も、モアレ縞の一種なので、モアレ除去処理で、モアレ縞を取り除くことで、吸収画像が得られる。このようなモアレ除去処理としては、モアレ周期に対して充分大きな画素単位で平均化する単純な平滑化処理、モアレ周波数以上の周波数成分を抑える周波数処理、モアレ周波数近傍の周波数成分を抑える周波数処理などが挙げられるが、これらに限らない。また、公知のモアレ除去処理で、回折格子によるモアレ縞の影響を抑えられるが、公知でないモアレ除去処理によってモアレ縞の影響を抑えても良い。そして、モアレ処理の方法は撮影条件に応じて選択することが好ましい。   The moire removal processing 541 according to the shooting conditions removes stripes from a plurality of striped images IM (x, y) or a single striped image I (x, y) to which a temporarily stored common shooting ID is assigned. This is the process of calculating the absorption image. For example, with respect to the period d of the diffractive member 152 to be moved, X-ray imaging is performed M times while changing the moving amount ξ by a certain amount of step d / M (M: integer), and M stripe images IM (x , Y), even if they are simply summed, the fringes cancel each other and an absorption image is obtained. In other cases, the moire fringes by the diffraction grating are also a kind of moire fringes, so that an absorption image can be obtained by removing the moire fringes by the moire removal processing. As such moire removal processing, simple smoothing processing for averaging in units of pixels sufficiently large with respect to the moire cycle, frequency processing for suppressing frequency components above the moire frequency, frequency processing for suppressing frequency components near the moire frequency, etc. However, it is not limited to these. In addition, the influence of moire fringes due to the diffraction grating can be suppressed by a known moire removal process, but the influence of moire fringes may be suppressed by an unknown moire removal process. The moire processing method is preferably selected according to the shooting conditions.

なお、X線検出器によるサンプリング周波数fsは、回折格子によるモアレ縞の周波数fmに対して、下記(13)式を満たすことが、モアレ縞除去後のビート成分を低減でき好ましい。   Note that it is preferable that the sampling frequency fs by the X-ray detector satisfies the following expression (13) with respect to the frequency fm of the moire fringes by the diffraction grating because the beat component after removing the moire fringes can be reduced.

fm≦0.4×fs ・・・(16)
このように、撮影条件に応じたモアレ除去処理541により、原吸収画像が得られる。原吸収画像の保存処理542は、得られた原吸収画像を一時保存する。
fm ≦ 0.4 × fs (16)
Thus, an original absorption image is obtained by the moire removal processing 541 according to the imaging conditions. The original absorption image storage process 542 temporarily stores the obtained original absorption image.

欠陥補正処理543は、一時保存された原吸収画像に対して、被写体依存欠陥領域以外の領域について、X線検出器に特有の欠陥の補正をする処理である。被写体依存欠陥領域以外の領域について、欠陥画素がある場合、原吸収画像に対して欠陥画素周辺のデータから補間処理する。また、被写体依存欠陥領域以外の領域について、線状欠陥がある場合、原吸収画像に対して欠陥線に隣接するラインのデータから補間処理する。このように原吸収画像に対して欠陥補正をして、欠陥補正済吸収画像を出力する。   The defect correction process 543 is a process for correcting a defect peculiar to the X-ray detector for an area other than the subject-dependent defect area for the temporarily stored original absorption image. If there is a defective pixel in a region other than the subject-dependent defective region, the original absorption image is interpolated from data around the defective pixel. If there is a linear defect in an area other than the subject-dependent defect area, interpolation processing is performed on the original absorption image from data of a line adjacent to the defect line. In this way, defect correction is performed on the original absorption image, and a defect-corrected absorption image is output.

画素数・階調数減少処理544は、保存手段で保存する画像データ量を少なくさせつつ、診断・検査時に、画像の表示、画像データの送信などでレスポンスを向上させるための処理である。例えば、画素数・階調数減少処理544までは12bit階調以上の階調、例えば、14bit階調に対して、ダイナミックレンジ圧縮処理をした後、8bit階調に階調数を低減したり、例えば、8×8画素の平均値を1画素の値にして画素数を減少させたりする処理である。なお、このようにして得られた吸収画像は、縞の間隔以上に細かい成分が少ないので、縦・横とも縞の間隔に相当する画素数を1画素とする大幅な画素数減少処理をしてもよい。この処理により、画素数・階調数減少済吸収画像が得られる。   The pixel number / gradation number reduction process 544 is a process for improving the response by displaying an image, transmitting image data, and the like at the time of diagnosis / inspection while reducing the amount of image data stored by the storage unit. For example, until the number of pixels / gradation number reduction processing 544, after performing a dynamic range compression process on a gradation of 12 bits or more, for example, a 14 bit gradation, the number of gradations is reduced to 8 bits, For example, the average value of 8 × 8 pixels is a value of one pixel, and the number of pixels is reduced. Since the absorption image obtained in this way has fewer fine components than the stripe interval, the number of pixels corresponding to the stripe interval in both the vertical and horizontal directions is greatly reduced. Also good. By this processing, an absorption image having a reduced number of pixels and gradations is obtained.

オーダID付与処理545は、画素数・階調数減少吸収画像に対して、その撮影IDから、オーダIDと撮影IDとの対応関係に基づいて、オーダIDを付与する処理である。このようにして、同一被写体の一連のX線撮影521により得られた複数の縞画像IM(x,y)又は単一の縞画像I(x,y)から得られた微分位相画像や位相差画像と同一のオーダIDが付与される。   The order ID assigning process 545 is a process for assigning an order ID to the absorption image with the reduced number of pixels and the number of gradations based on the correspondence between the order ID and the photograph ID from the photographing ID. In this way, differential phase images and phase differences obtained from a plurality of fringe images IM (x, y) or a single fringe image I (x, y) obtained by a series of X-ray imaging 521 of the same subject. The same order ID as the image is assigned.

吸収画像の保存処理546は、オーダIDを付与された画素数・階調数減少済吸収画像を長期保存する処理である。   The absorption image storage process 546 is a process for long-term storage of the reduced number of pixels / tones to which the order ID is assigned.

このようにして、良好なX線位相に関連する画像が得られるタルボ干渉計方式で得られるX線撮影画像から吸収画像が得られるので、X線位相微分画像又は位相差画像などのX線位相に関連する画像と、この画像に対応する吸収画像を、別々の撮影ではなく、同じ一回または一連の撮影から得られる。   In this way, an absorption image can be obtained from an X-ray image obtained by the Talbot interferometer system that obtains an image related to a good X-ray phase, so that an X-ray phase such as an X-ray phase differential image or a phase difference image can be obtained. The image related to the image and the absorption image corresponding to this image are obtained from the same one time or a series of images, not separate images.

なお、上記のオーダーIDとは、X線撮影のオーダに固有のIDで、コンソールでX線撮影のオーダ毎に、他のオーダのIDと決して重ならないように付与される。   The order ID is an ID unique to the order of X-ray imaging, and is assigned so as not to overlap with the IDs of other orders for each X-ray imaging order on the console.

また、上記実施形態では、X線撮影時にオーダIDが発行されるワークフロー又は発行されていれば、X線検出器でのID付与処理523で、同一被写体の一連のX線撮影521により得られ、オフセットゲイン補正された複数の縞画像IM(x,y)又は単一の縞画像I(x,y)に撮影IDを付与したが、その代わりに、オーダIDを付与してもよい。この場合、オーダID付与処理529,535,545は不要となる。   Further, in the above-described embodiment, a workflow in which an order ID is issued at the time of X-ray imaging or, if issued, is obtained by a series of X-ray imaging 521 of the same subject in the ID assignment processing 523 in the X-ray detector, Although the shooting ID is assigned to the plurality of fringe images IM (x, y) or the single fringe image I (x, y) corrected for offset gain, an order ID may be assigned instead. In this case, the order ID assigning processes 529, 535, and 545 are not necessary.

以上のように、本実施形態によれば、所望波長のX線は、その波長のX線が集光する位置に設けられたスリット46を通過するが、所望波長から短い波長のX線は、集光する位置がスリット46よりX線屈折レンズ41から遠い位置であり、所望波長から長い波長のX線は、集光する位置がスリット46よりX線屈折レンズ41に近い位置となる。いずれも、所望波長のX線と比べると、スリット46を通過する割合に対するX線遮蔽部材42で遮蔽される割合が多くなるので、上記の構成であってもX線バンドパスフィルタとして機能する。   As described above, according to the present embodiment, X-rays having a desired wavelength pass through the slit 46 provided at a position where the X-rays having the wavelength are collected. The condensing position is farther from the X-ray refractive lens 41 than the slit 46, and the X-ray having a longer wavelength from the desired wavelength is closer to the X-ray refractive lens 41 than the slit 46. In any case, since the ratio of shielding by the X-ray shielding member 42 with respect to the ratio of passing through the slit 46 is increased as compared with X-rays having a desired wavelength, even the above configuration functions as an X-ray bandpass filter.

なお、本実施形態においては、X線検出器14としてFPDを例として説明したが、X線検出器14はこれに限定されるものではない。FPD以外にも、例えば輝尽性蛍光体シートを収納したカセッテ等をX線検出器14として適用することができる。   In the present embodiment, the FPD has been described as an example of the X-ray detector 14, but the X-ray detector 14 is not limited to this. Besides the FPD, for example, a cassette containing a stimulable phosphor sheet can be used as the X-ray detector 14.

また、本実施携帯では、X線バンドパスフィルタ40がX線屈折レンズ41を1つ有する場合について例示して説明したが、図10に示すように、X線バンドパスフィルタ40Aが複数のX線屈折レンズ41aを有していてもよい。この場合、複数のX線屈折レンズ41aは、X線管122の下方で、当該X線管122を中心とした放射状となるように配置されている。そして、X線遮蔽部材42のスリット46aは、各X線屈折レンズ41aの下端部にそれぞれ対向するように複数形成されている。   In the present embodiment, the case where the X-ray bandpass filter 40 has one X-ray refractive lens 41 has been described as an example. However, as shown in FIG. 10, the X-ray bandpass filter 40A includes a plurality of X-ray filters. You may have the refractive lens 41a. In this case, the plurality of X-ray refracting lenses 41 a are arranged below the X-ray tube 122 so as to have a radial shape centering on the X-ray tube 122. A plurality of slits 46a of the X-ray shielding member 42 are formed so as to face the lower end portions of the respective X-ray refractive lenses 41a.

また、本実施形態では、遮蔽部材42にスリット46を形成することにより、所望波長のX線を通過させる場合を例示して説明したが、スリット46でなくとも孔であっても構わない。   Further, in the present embodiment, the case where the X-ray having the desired wavelength is allowed to pass by forming the slit 46 in the shielding member 42 is described as an example, but the slit 46 may be a hole.

また、X線源としては、本実施形態で例示したX線管122以外にも、シンクロトン放射光源であっても構わない。シンクロトン放射光源では、電子蓄積リングに細いX線ターゲットを挿入することで、ハードX線が容易に発生することになる。シンクロトン放射光源は、ターゲットが細いために、多重散乱は起こらず、放射は前方に鋭く集中する。熱の発生は2次電子や特性X線の発生によるが、ターゲットが細いとこれらの放射線はターゲットに吸収されないので熱には転化しない。さらには、ターゲットが細いと散乱や減速を受けなかった電子は、引き続き蓄積リングを周回して再びターゲットに衝突するため大きな発生効率が得られる。
[第二の実施の形態]
図11に、第二の実施の形態におけるX線撮影システム200の構成例を示す。X線撮影システム200には、被写体Hに向けてX線を照射するX線管202と、X線管202から照射され被写体Hを透過したX線を検出するX線検出器203と、X線管202及びX線検出器203の間で被写体Hの保持する保持部204と、保持部204及びX線管202の間で当該X線管202から照射されたX線から所定波長のX線を取り出すためのX線バンドパスフィルタ240と、これら各部を制御する撮影装置本体部205とが設けられている。
The X-ray source may be a synchrotron radiation light source other than the X-ray tube 122 illustrated in this embodiment. In the synchrotron radiation source, hard X-rays are easily generated by inserting a thin X-ray target into the electron storage ring. Since the synchroton radiation source has a thin target, multiple scattering does not occur, and the radiation concentrates sharply forward. The generation of heat is due to the generation of secondary electrons and characteristic X-rays. However, if the target is thin, these radiations are not absorbed by the target and are not converted into heat. Furthermore, if the target is thin, electrons that have not been scattered or decelerated continue to circulate around the storage ring and collide with the target again, resulting in high generation efficiency.
[Second Embodiment]
FIG. 11 shows a configuration example of the X-ray imaging system 200 in the second embodiment. The X-ray imaging system 200 includes an X-ray tube 202 that emits X-rays toward the subject H, an X-ray detector 203 that detects X-rays emitted from the X-ray tube 202 and transmitted through the subject H, and an X-ray. X-rays having a predetermined wavelength from X-rays irradiated from the X-ray tube 202 between the holding unit 204 and the X-ray tube 202 between the holding unit 204 and the X-ray tube 202 are held between the tube 202 and the X-ray detector 203. An X-ray bandpass filter 240 for taking out and an imaging apparatus main body 205 for controlling these parts are provided.

X線管202としては、例えば、医療現場や非破壊検査施設で広く用いられているクーリッジX線管や、回転陽極X線管が挙げられる。なお、回転陽極X線管においては、陰極から放射される電子線が陽極に衝突することでX線が発生する。これは自然光のようにインコヒーレント(非干渉性)であり、また平行光X線でもなく発散光である。電子線が陽極の固定した場所に当り続けると、熱の発生で陽極が傷むので、通常用いられるX線管では陽極を回転して陽極の寿命の低下を防いでいる。電子線を陽極の一定の大きさの面に衝突させ、発生したX線はその一定の大きさの陽極の平面から被写体Hに向けて放射される。この照射方向(被写体方向)から見たX線が発生する陽極の平面の大きさを実焦点(フォーカス)と呼ぶ。焦点径a(μm)は、JIS Z 4704−1994の7.4.1焦点試験の(2)スリットカメラ法による焦点寸法測定に規定されている方法で測定できる。なお、この測定方法中の任意選択条件は、X線源の性質に応じて測定原理から考えて精度が最も高くなる条件を選択した方が一層精度の高い測定が可能となることは言うまでもない。   Examples of the X-ray tube 202 include a Coolidge X-ray tube widely used in medical sites and nondestructive inspection facilities, and a rotating anode X-ray tube. In the rotary anode X-ray tube, X-rays are generated when an electron beam emitted from the cathode collides with the anode. This is incoherent (incoherent) like natural light, and is not divergent X-rays but divergent light. If the electron beam continues to hit the place where the anode is fixed, the anode is damaged by the generation of heat. Therefore, in an X-ray tube that is usually used, the anode is rotated to prevent the anode from being shortened. An electron beam is made to collide with a surface of a certain size of the anode, and the generated X-rays are emitted toward the subject H from the plane of the certain size of the anode. The size of the plane of the anode where X-rays are generated as viewed from the irradiation direction (subject direction) is called a real focus (focus). The focal diameter a (μm) can be measured by a method defined in (2) Measurement of focal dimension by slit camera method in 7.4.1 Focus test of JIS Z 4704-1994. Needless to say, the optional selection conditions in this measurement method can be measured with higher accuracy by selecting the conditions that give the highest accuracy in consideration of the measurement principle in accordance with the properties of the X-ray source.

このX線管202には、管電圧及び管電流を印加する電源部221(図15参照)が接続されている。   A power supply unit 221 (see FIG. 15) for applying a tube voltage and a tube current is connected to the X-ray tube 202.

X線検出器203は、X線管202から照射され被写体Hを透過したX線をX線画像検出面232で検出するため、2次元配置された多数の画素毎にX線照射量に基づいた信号を取得するFPD(flat panel detector)である。つまり、X線検出器203はX線画像検出面232に配置された2次元画像センサである。このX線検出器203の各画素231は、例えば70〜150μmピッチでマトリクス状に配置されている。   The X-ray detector 203 detects the X-rays emitted from the X-ray tube 202 and transmitted through the subject H with the X-ray image detection surface 232, so that the X-ray detector 203 is based on the X-ray irradiation amount for each of the two-dimensionally arranged pixels. An FPD (flat panel detector) that acquires a signal. That is, the X-ray detector 203 is a two-dimensional image sensor arranged on the X-ray image detection surface 232. The pixels 231 of the X-ray detector 203 are arranged in a matrix at a pitch of 70 to 150 μm, for example.

保持部204には、被写体HをX線管202側の面で支持する支持部206と、支持部206のX線検出器203側に配置されたX線屈折レンズアレイ(X線光学手段)207とが収納されている。X線屈折レンズアレイ207は、被写体Hを透過したX線をX線検出器203の多数の画素231のうち、隣接する2画素231にまたがるように縞状のX線照射量分布に絞るようになっている。   The holding unit 204 includes a support unit 206 that supports the subject H on the surface on the X-ray tube 202 side, and an X-ray refractive lens array (X-ray optical unit) 207 disposed on the X-ray detector 203 side of the support unit 206. And are stored. The X-ray refractive lens array 207 narrows X-rays transmitted through the subject H to a striped X-ray dose distribution so as to straddle two adjacent pixels 231 among the many pixels 231 of the X-ray detector 203. It has become.

X線バンドパスフィルタ240は、X線管202から照射されたX線を屈折させるX線屈折レンズ241と、X線屈折レンズ241により屈折された所望波長のX線が集光する位置に設けられたスリット246を有するX線遮蔽部材242とを備えている。   The X-ray bandpass filter 240 is provided at a position where an X-ray refracting lens 241 that refracts X-rays irradiated from the X-ray tube 202 and an X-ray having a desired wavelength refracted by the X-ray refracting lens 241 is condensed. And an X-ray shielding member 242 having a slit 246.

X線屈折レンズ241は、X線管202のX線照射方向における前方で、当該X線管202を中心とした放射状となるように、複数配置されている。これにより、各X線屈折レンズ241に入射するX線が実質的に平行X線となる。X線屈折レンズ241の形状は、第一の実施の形態のX線屈折レンズ41と同形状である。   A plurality of X-ray refracting lenses 241 are arranged in front of the X-ray tube 202 in the X-ray irradiation direction so as to have a radial shape centering on the X-ray tube 202. Thereby, the X-rays incident on each X-ray refractive lens 241 become substantially parallel X-rays. The shape of the X-ray refractive lens 241 is the same as that of the X-ray refractive lens 41 of the first embodiment.

X線遮蔽部材242は、例えば鉛などのX線を遮蔽する材料により形成されている。このX線遮蔽部材242は、X線屈折レンズ241におけるX線照射方向の前方に配置されていて、各レンズ241のそれぞれに対向する位置にスリット246が形成されている。X線遮光部材242の配置位置は、X線屈折レンズ241に集光されたX線のうち、所望波長(例えば、特性X線のピーク波長)のX線が集光する位置にスリット246が配置されるように決定されている。   The X-ray shielding member 242 is formed of a material that shields X-rays such as lead. The X-ray shielding member 242 is disposed in front of the X-ray irradiation direction of the X-ray refracting lens 241, and a slit 246 is formed at a position facing each lens 241. The X-ray shielding member 242 is arranged at a position where the slit 246 is arranged at a position where X-rays having a desired wavelength (for example, a peak wavelength of characteristic X-rays) are collected among the X-rays condensed on the X-ray refractive lens 241. Has been determined to be.

図12はX線屈折レンズアレイ207の概略構成を示す説明図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A断面図である。この図12に示すようにX線屈折レンズアレイ207には、図12紙面上における上下方向に沿う、図12紙面における横方向に集光力を有する多数のX線屈折レンズ(第二X線屈折レンズ)271が、所定の周期で横方向に沿って配列されている。そして、X線屈折レンズ271は、X線光軸方向に複数積層されている。これにより、X線光軸方向に複数のX線屈折レンズ271が並べて設けられたX線屈折レンズ群209が形成される。   12A and 12B are explanatory views showing a schematic configuration of the X-ray refractive lens array 207. FIG. 12A is a front view, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIG. 12, the X-ray refracting lens array 207 includes a number of X-ray refracting lenses (second X-ray refracting lenses) having a light collecting power in the horizontal direction on the paper surface of FIG. Lens) 271 is arranged along the horizontal direction at a predetermined period. A plurality of X-ray refractive lenses 271 are stacked in the X-ray optical axis direction. As a result, an X-ray refractive lens group 209 in which a plurality of X-ray refractive lenses 271 are arranged in the X-ray optical axis direction is formed.

図13は1つのX線屈折レンズ271の断面図である。X線屈折レンズ271は、X線管202側に向けて凹んだ凹曲面272が形成されていて、この凹曲面272によりX線が屈折されることになる。これにより、各X線屈折レンズ271は、それぞれに入射したX線を集光してX線画像検出面232にX線照射量分布の縞を形成する。このように、X線屈折レンズアレイ207によりX線が集光されて、X線検出面232上に、即ち、X線画像検出器203上で離散的に配置された縞状のX線照射量分布になる。   FIG. 13 is a cross-sectional view of one X-ray refractive lens 271. The X-ray refracting lens 271 has a concave curved surface 272 that is recessed toward the X-ray tube 202 side, and X-rays are refracted by the concave curved surface 272. Thereby, each X-ray refracting lens 271 collects the incident X-rays and forms stripes of the X-ray irradiation amount distribution on the X-ray image detection surface 232. As described above, the X-rays are condensed by the X-ray refractive lens array 207, and the striped X-ray irradiation amount discretely arranged on the X-ray detection surface 232, that is, on the X-ray image detector 203. Distribution.

ここで、各部の設置箇所について説明すると、X線管202の焦点径をa、X線光軸方向に直交する方向におけるX線屈折レンズアレイ207の配列周期をp、X線管202の光軸方向における中心とX線屈折レンズアレイ207の光軸方向における中心との間隔をR3、X線屈折レンズアレイ207の光軸方向におけるレンズ中心とX線検出器203におけるX線画像検出面232との間隔をR4とすると、以下の式(3)を満たすようにX線管202、X線屈折レンズアレイ207、X線検出器203が配置されている。   Here, the installation location of each part will be described. The focal diameter of the X-ray tube 202 is a, the array period of the X-ray refractive lens array 207 in the direction orthogonal to the X-ray optical axis direction is p, and the optical axis of the X-ray tube 202 The distance between the center in the direction and the center in the optical axis direction of the X-ray refractive lens array 207 is R3, and the distance between the lens center in the optical axis direction of the X-ray refractive lens array 207 and the X-ray image detection surface 232 in the X-ray detector 203 When the interval is R4, an X-ray tube 202, an X-ray refractive lens array 207, and an X-ray detector 203 are arranged so as to satisfy the following expression (3).

a×R4<p×(R3+R4)・・・(3)
従って、X線管122の焦点径aによるX線画像検出面232上の幾何学的不鋭が、X線管202を投影中心としたX線屈折レンズ271のX線画像検出面232上の像の配列周期より小さいので、X線屈折レンズアレイ207によるX線照射量分布の縞に隣接する2画素内に収まり、隣の縞に隣接する画素にまであまり影響しないので、X線の位相差に関する画像が得られる。
a × R4 <p × (R3 + R4) (3)
Accordingly, the geometrical sharpness on the X-ray image detection surface 232 due to the focal diameter a of the X-ray tube 122 is an image on the X-ray image detection surface 232 of the X-ray refraction lens 271 with the X-ray tube 202 as the projection center. Since this is smaller than the arrangement period of the X-rays, it falls within the two pixels adjacent to the stripe of the X-ray irradiation distribution by the X-ray refractive lens array 207 and does not significantly affect the pixels adjacent to the adjacent stripe. An image is obtained.

そして、上記式(3)を満たしつつ、図11に示す通り各X線屈折レンズ271により形成されたX線照射量分布の縞SがX線検出器203における隣接する2画素231間にまたがるように、X線管202、X線屈折レンズアレイ207、X線検出器203、被写体Hが配置されている。   And while satisfy | filling said Formula (3), as shown in FIG. 11, the stripe S of the X-ray irradiation distribution formed by each X-ray refracting lens 271 spans between the two adjacent pixels 231 in the X-ray detector 203. In addition, an X-ray tube 202, an X-ray refractive lens array 207, an X-ray detector 203, and a subject H are arranged.

なお、図12に示す一軸方向のみに集光作用のあるX線屈折レンズアレイ207を用いる場合、JIS Z 4704−1994の7.4.1焦点試験の(2)スリットカメラ法による焦点寸法の測定に規定されている方法でX線屈折レンズアレイ207の配列方向で測定された焦点径をa(μm)として、式(3)を満たすことが好ましい。   When the X-ray refracting lens array 207 having a condensing function only in the uniaxial direction shown in FIG. 12 is used, (2) Measurement of focal size by the slit camera method in 7.4.1 Focus test of JIS Z 4704-1994 It is preferable that the expression (3) is satisfied, where a (μm) is the focal diameter measured in the arrangement direction of the X-ray refractive lens array 207 by the method defined in the above.

ここで、「X線照射量分布の縞Sが隣接する2画素間にまたがる」とは、各縞内での最大照射量の微小領域の半分以上の照射量の微小領域を縞領域と呼ぶと、図14(a)に示すように、X線屈折レンズ手段による屈折方向Xにおいて、縞領域Sが、この方向Xに隣接する2画素Pn,m、Pn+1,m内に跨っていて、かつ、2画素Pn,m、Pn+1,m内に収まり、隣の縞領域Sn+2に隣接する画素まで跨っていないことである。これは、X線屈折レンズ手段による屈折方向Xにおいて、X線検出器の画素サイズの1/3以下の幅のスリットを有するX線遮蔽板をX線検出器の画素サイズの1/3以下の所定量ずつずらして、被写体の無い状態で、通常のX線照射条件と同じ条件で、X線照射することで、測定できる。Here, “the stripe S of the X-ray irradiation amount distribution spans between two adjacent pixels” means that a minute region having an irradiation amount that is half or more of the minute region having the maximum irradiation amount in each stripe is referred to as a stripe region. as shown in FIG. 14 (a), in the refraction direction X by the X-ray refraction lens means, fringe area S n is 2 pixels P n adjacent to the direction X, m, have across the P n + 1, m In addition, it is within the two pixels P n, m and P n + 1, m and does not extend to the pixels adjacent to the adjacent stripe region S n + 2 . This is because an X-ray shielding plate having a slit having a width of 1/3 or less of the pixel size of the X-ray detector in the refraction direction X by the X-ray refractive lens means is 1/3 or less of the pixel size of the X-ray detector. Measurement can be performed by irradiating X-rays under the same conditions as normal X-ray irradiation conditions in the absence of a subject by shifting by a predetermined amount.

一方、図14(b)に示すように、隣接する2画素Pn,m、Pn+1,mに1つの縞Sがまたがっており、更に、他の縞Sn+2が画素Pn+1,mに跨っている場合は、「X線照射量分布の縞Sが隣接する2画素間にまたがる」に該当しない。On the other hand, as shown in FIG. 14 (b), two adjacent pixels P n, m, P n + 1, spans one stripe S n to m, further, other fringe S n + 2 is the pixel P n + 1, m When straddling, it does not correspond to “the stripe S of the X-ray dose distribution spans between two adjacent pixels”.

図15に示すように、撮影装置本体部205には、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)により構成される制御装置251が備えられている。制御装置251には、X線検出器203、電源部221がバス252を介して接続されている。また、制御装置251には、撮影条件等の入力を行うキーボードやタッチパネル(図示省略)、保持部204の位置の調整を行うための位置調整スイッチ等を備える入力装置224、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置225等が接続されている。   As shown in FIG. 15, the photographing apparatus main body 205 includes a control device 251 configured by a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). An X-ray detector 203 and a power supply unit 221 are connected to the control device 251 via a bus 252. The control device 251 also includes an input device 224 that includes a keyboard and touch panel (not shown) for inputting shooting conditions, a position adjustment switch for adjusting the position of the holding unit 204, a CRT display, a liquid crystal display, and the like. The display device 225 or the like is connected.

制御装置251のROMには、X線像撮影装置100各部を制御するための制御プログラム及び各種処理プログラムが記憶されており、CPUは、この制御プログラム及び各種処理プログラムとの協働によりX線像撮影装置100各部の動作を統括的に制御し、X線画像撮影を行う。   The ROM of the control device 251 stores a control program and various processing programs for controlling each part of the X-ray imaging apparatus 100, and the CPU cooperates with the control program and various processing programs to obtain an X-ray image. The operation of each part of the imaging apparatus 100 is comprehensively controlled to perform X-ray image imaging.

例えば、撮影装置本体部205は、電源部221により、X線管202に管電圧及び管電流を印加して被写体Hに対して放射線を照射させ、X線検出器203に入射した放射線量が予め設定された放射線量に達すると、電源部221によりX線管202からの放射線の照射を停止させる。   For example, the imaging apparatus main body 205 applies a tube voltage and a tube current to the X-ray tube 202 by the power supply unit 221 to irradiate the subject H with radiation, and the amount of radiation incident on the X-ray detector 203 is determined in advance. When the set radiation dose is reached, the power supply unit 221 stops the radiation irradiation from the X-ray tube 202.

そして、X線検出器203又は制御装置251は、X線検出器203固有の各画素のオフセット・ゲイン特性のバラツキを補正する。その後、オフセット・ゲイン特性を補正されたX線画像について、制御装置251は、基準値と、被写体Hを透過した際に縞Sが形成される隣接する2画素231のそれぞれが検出した出力差/出力和とを比較して、被写体Hを透過したことによる縞Sの変形に相当する変形相当量を検出する。なお、この基準値は、被写体Hがない場合にX線照射した際のX線画像の隣接する2画素231の各々が検出した放射線量の出力差/出力和で、制御装置251が記憶している基準値である。つまり、制御装置251が、本発明に係る変形相当量検出手段である。制御装置251は、X線検出器203から取得した各画素231の放射線量や、変形相当量に基づいて、微分位相画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像、位相差画像を算出する。つまり、制御装置251は、本発明に係る微分位相画像算出手段、吸収画像算出手段、位相差画像算出手段,エッジ吸収画像算出手段である。   Then, the X-ray detector 203 or the control device 251 corrects variations in offset / gain characteristics of each pixel unique to the X-ray detector 203. Thereafter, with respect to the X-ray image with the offset / gain characteristics corrected, the control device 251 detects the difference between the reference value and the output difference / detection detected by each of the two adjacent pixels 231 in which the stripe S is formed when the subject H is transmitted. The output sum is compared, and a deformation equivalent amount corresponding to the deformation of the stripe S due to the transmission through the subject H is detected. This reference value is the output difference / output sum of the radiation dose detected by each of the two adjacent pixels 231 of the X-ray image when X-ray irradiation is performed when the subject H is not present, and is stored by the control device 251. It is a reference value. That is, the control device 251 is a deformation equivalent amount detection unit according to the present invention. The control device 251 calculates a differential phase image, an absorption image, an absorption image having a phase edge effect, and a phase difference image based on the radiation dose and deformation equivalent amount of each pixel 231 acquired from the X-ray detector 203. That is, the control device 251 is a differential phase image calculation unit, an absorption image calculation unit, a phase difference image calculation unit, and an edge absorption image calculation unit according to the present invention.

以下、各画像の算出方法について説明する。   Hereinafter, a method for calculating each image will be described.

まず、図16は、撮影時におけるX線の照射状況を表す示す図である。図16に示すように、被写体HとX線検出器203間に距離を設けると、X線管202から照射されたX線により、ライフサイズに対して拡大されたX線画像がX線検出器203で検出されることとなる。   First, FIG. 16 is a diagram illustrating an X-ray irradiation state at the time of imaging. As shown in FIG. 16, when a distance is provided between the subject H and the X-ray detector 203, the X-ray image enlarged with respect to the life size by the X-rays irradiated from the X-ray tube 202 is converted into the X-ray detector. 203 is detected.

ここで、被写体Hを透過したことによるX線の傾斜角をα、X線の波長をλとすると、被写体HのX線位相シフトφは式(17)で表される。   Here, if the inclination angle of the X-ray due to the transmission through the subject H is α and the wavelength of the X-ray is λ, the X-ray phase shift φ of the subject H is expressed by Expression (17).

φ(x,y)=(2π/λ)×∫δ(x,y,z)dz・・・(17)
ここでδは、位相に関する係数であり、被写体Hの複素屈折率n=1−δ−iβ(β:吸収に関する係数)から算出される。
φ (x, y) = (2π / λ) × ∫δ (x, y, z) dz (17)
Here, δ is a coefficient related to the phase, and is calculated from the complex refractive index n = 1−δ−iβ (β: coefficient related to absorption) of the subject H.

そして、角度αと、位相シフトφの関係は式(18)で表される。   The relationship between the angle α and the phase shift φ is expressed by Expression (18).

(α,α)=(λ/2π)×Δφ(x,y)・・・(18)
この式(18)の関係から、α,αの何れかが検出されれば、それを積分することでX線位相シフトφが求まることになる。
x , α y ) = (λ / 2π) × Δφ (x, y) (18)
If either α x or α y is detected from the relationship of the equation (18), the X-ray phase shift φ is obtained by integrating it.

この積分前の各画素231の放射線検出量に基づく画像が微分位相画像であり、当該微分位相画像を積分した値に基づく画像が位相差画像となる。   An image based on the radiation detection amount of each pixel 231 before integration is a differential phase image, and an image based on a value obtained by integrating the differential phase image is a phase difference image.

具体的には、制御装置251は、微分位相画像の出力時においては、X線が被写体Hを透過したことによる縞Sの変位量を求めるために、X線検出器203における隣接する2画素231間の放射線量の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて変形相当量を求め、変形相当量と微分位相量との関係を示すLUTを通すことで微分位相画像を算出して、表示装置225に出力する。   Specifically, the control device 251 outputs two adjacent pixels 231 in the X-ray detector 203 in order to obtain the displacement amount of the fringes S caused by the transmission of the X-rays through the subject H when the differential phase image is output. The deformation equivalent amount is obtained based on the value corresponding to the ratio between the output difference of the radiation dose and the output sum, and the differential phase image is calculated by passing through the LUT indicating the relationship between the deformation equivalent amount and the differential phase amount. And output to the display device 225.

また、制御装置251は、位相差画像の出力時においては、微分位相画像を積分して位相差画像を算出し、表示装置225に出力する。   In addition, when outputting the phase difference image, the control device 251 calculates the phase difference image by integrating the differential phase image and outputs the phase difference image to the display device 225.

なお、上記した微分位相画像の算出方式とは別に、被写体Hのない状態でX線管202から照射されたX線に基づくX線検出器203の各画素231の検出結果と、被写体Hがある状態でX線管202から被写体Hを透過したX線に基づくX線検出器203の各画素231の検出結果との比較結果に基づいて、X線が被写体Hを透過したことによる縞Sの変位量を求め、微分位相画像を算出することも可能である。   In addition to the differential phase image calculation method described above, the detection result of each pixel 231 of the X-ray detector 203 based on the X-rays emitted from the X-ray tube 202 without the subject H and the subject H exist. The displacement of the fringes S caused by the X-rays passing through the subject H based on the comparison result with the detection results of the respective pixels 231 of the X-ray detector 203 based on the X-rays passing through the subject H from the X-ray tube 202 in the state. It is also possible to obtain the quantity and calculate the differential phase image.

図17は、被写体の有無による縞Sの変位を表す説明図である。この図17に示すように、被写体の有無により縞Sが変位するため、隣接する画素Pn,m、Pn+1,mの信号出力値も変化することになる。ここで、被写体なしの場合の画素Pn,m、Pn+1,mの信号出力値を各々Rn,m、Rn+1,mとし、被写体ありの場合の画素Pn,m、Pn+1,mの信号出力値を各々Sn,m、Sn+1,mとすると、被写体による変形相当量Hn,mは、式(19)で表される。Figure 17 is an explanatory view showing a displacement of the fringes S n due to the presence or absence of an object. As shown in FIG. 17, since the stripe Sn is displaced depending on the presence or absence of the subject , the signal output values of the adjacent pixels P n, m and P n + 1, m also change. Here, the pixel P n in the case of no object, m, the signal output value of the P n + 1, m each R n, m, and R n + 1, m, the pixel P n in the case where there is an object, m, P n + 1, m , S n, m and S n + 1, m respectively, the deformation equivalent amount H n, m by the subject is expressed by equation (19).

n,m=(Sn,m−Sn+1,m)/(Sn,m+Sn+1,m)−(Rn,m−Rn+1,m)/(Rn,m+Rn+1,m)・・・(19)
各画素に対する変形相当量Hに対して、予め求められている変形相当量と微分位相量との関係を表すLUTを通すことで、微分位相画像が求められ、その微分位相画像をX軸に沿って積分することで、位相差画像が求められることになる。
H n, m = (S n, m −S n + 1, m ) / (S n, m + S n + 1, m ) − (R n, m −R n + 1, m ) / (R n, m + R n + 1, m ) ... (19)
A differential phase image is obtained by passing an LUT representing the relationship between the deformation equivalent amount and the differential phase amount obtained in advance with respect to the deformation equivalent amount H for each pixel, and the differential phase image is obtained along the X axis. Then, a phase difference image is obtained.

また、吸収画像の出力時においては、制御装置251は、X線検出器203における隣接する2画素31間の放射線量の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出し、表示装置225に出力する。具体的には、式(20)(21)により、2画素Pn,m、Pn+1,m間の平均出力に基づいて吸収画像Kn,m、Kn+1,mを算出する。Further, at the time of outputting the absorption image, the control device 251 calculates the absorption image based on a value corresponding to the output sum of the radiation dose between the two adjacent pixels 31 in the X-ray detector 203, and displays it on the display device 225. Output. Specifically, the absorption images K n, m , K n + 1, m are calculated based on the average output between the two pixels P n, m , P n + 1, m according to equations (20), (21).

n,m=(Sn,m+Sn+1,m)/2・・・(20)
n+1,m=(Sn,m+Sn+1,m)/2・・・(21)
そして、位相エッジ効果を有する吸収画像の出力時においては、制御装置251は、X線検出器203における隣接する2画素Pn,m、Pn+1,m間の放射線量の出力和に相当する値と、隣接する2画素Pn,m、Pn+1,m間の出力差と出力和との比に相当する値とから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する。具体的には、画素Pn,mの信号出力En,mを式(22)により算出し、画素Pn+1,mの信号出力En+1,mを式(23)により算出する。
n,m=(Sn,m+Sn+1,m)/2×{1−(Sn,m−Sn+1,m)/(Sn,m+Sn+1,m)+(Rn,m−Rn+1,m)/(Rn,m+Rn+1,m)}・・・(22)
n+1,m=(Sn,m+Sn+1,m)/2×{1+(Sn,m−Sn+1,m)/(Sn,m+Sn+1,m)−(Rn,m−Rn+1,m)/(Rn,m+Rn+1,m)}・・・(23)
これら微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像の算出流れを、図8のデータフローダイアグラムに示す。
K n, m = (S n, m + S n + 1, m ) / 2 (20)
K n + 1, m = (S n, m + S n + 1, m ) / 2 (21)
At the time of outputting an absorption image having a phase edge effect, the control device 251 outputs a value corresponding to the output sum of the radiation dose between the adjacent two pixels Pn, m 1 , P n + 1 , m in the X-ray detector 203. Then, an absorption image having a phase edge effect is calculated from a value corresponding to the ratio of the output difference between the adjacent two pixels P n, m , P n + 1 , m and the output sum. Specifically, the signal output E n, m of the pixel P n, m is calculated by Expression (22) , and the signal output E n + 1, m of the pixel P n + 1, m is calculated by Expression (23).
E n, m = (S n, m + S n + 1, m ) / 2 × {1- (S n, m −S n + 1, m ) / (S n, m + S n + 1, m ) + (R n, m − Rn + 1, m ) / (Rn , m + Rn + 1, m )} (22)
E n + 1, m = (S n, m + S n + 1, m ) / 2 × {1+ (S n, m −S n + 1, m ) / (S n, m + S n + 1, m ) − (R n, m −R n + 1, m ) / (Rn , m + Rn + 1, m )} (23)
The calculation flow of these differential phase image, phase difference image, absorption image, and absorption image having the phase edge effect is shown in the data flow diagram of FIG.

X線撮影621は、撮影指示信号を受けると、X線撮影をして、当該撮影によってX線検出器14が、検出画像データに固有の撮影IDを付与した検出画像データを出力する処理である。   The X-ray imaging 621 is a process of receiving an imaging instruction signal, performing X-ray imaging, and outputting the detected image data in which the X-ray detector 14 gives a specific imaging ID to the detected image data. .

検出器のオフセットゲイン補正622は、撮影装置本体部5の制御装置51が、検出画像データに対してX線検出器14に特有のX線検出器14の画素毎のオフセット・ゲイン特性のバラツキを補正して、オフセット・ゲイン補正済み検出データを作成する処理である。   The detector offset gain correction 622 is performed by the control device 51 of the imaging apparatus main body 5 with respect to the detected image data, in which the variation of the offset / gain characteristics for each pixel of the X-ray detector 14 is specific to the X-ray detector 14. This is a process of correcting and creating detection data after offset / gain correction.

演算元画像データの保存623は、制御装置51が、オフセット・ゲイン補正済み検出データを内部記憶装置に、演算元画像データとして保存する処理である。   The operation source image data storage 623 is a process in which the control device 51 stores the offset / gain corrected detection data in the internal storage device as operation source image data.

変形相当量算出624は、制御装置51が、演算元画像データから変形相当量画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、式(19)を用いて算出して、変形相当量画像データを算出してもよい。   The deformation equivalent amount calculation 624 is a process in which the control device 51 calculates deformation equivalent amount image data from the calculation source image data. At this time, for example, as described above, the deformation equivalent image data may be calculated by using the equation (19).

微分位相画像算出625は、制御装置51が、変形相当量画像データから、微分位相画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、LUT変換して、微分位相画像データを算出してもよい。   The differential phase image calculation 625 is a process in which the control device 51 calculates differential phase image data from the deformation equivalent amount image data. At this time, for example, as described above, differential phase image data may be calculated by LUT conversion.

微分位相画像データの保存626は、制御装置51が、微分位相画像データを内部記憶装置に保存する処理である。   The differential phase image data storage 626 is a process in which the control device 51 stores the differential phase image data in the internal storage device.

ID付与ファイル化627は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている微分位相画像データにオーダIDを付与してファイル化して、微分位相画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。   The ID addition file creation 627 is a process in which the control device 51 assigns an order ID to the differential phase image data stored in the internal storage device, creates a file, and outputs a differential phase image file. At this time, it is preferable to assign the order ID based on the photographing ID and the correspondence relationship between the photographing ID and the order ID because a common order ID is given to images obtained from the same detected image data.

微分位相画像ファイルの保存628は、制御装置51が、微分位相画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。   The differential phase image file storage 628 is a process in which the control device 51 stores the differential phase image file in the storage device.

積分処理629は、制御装置51が、内部記憶装置に保存されている微分位相画像データに対して積分処理を施し、位相差画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、X軸に沿って積分することで、位相差画像データが求めてもよい。   The integration process 629 is a process in which the control device 51 performs an integration process on the differential phase image data stored in the internal storage device to calculate phase difference image data. At this time, for example, as described above, the phase difference image data may be obtained by integration along the X axis.

位相差画像データの保存530は、制御装置51が、位相差画像データを内部記憶装置に保存する処理である。   The storage 530 of the phase difference image data is a process in which the control device 51 stores the phase difference image data in the internal storage device.

ID付与ファイル化631は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている位相差画像データにオーダIDを付与してファイル化して、位相差画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。
位相差画像ファイルの保存631は、制御装置51が、位相差画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
The ID addition file creation 631 is a process in which the control device 51 assigns an order ID to the phase difference image data stored in the internal storage device, creates a file, and outputs a phase difference image file. At this time, it is preferable to assign the order ID based on the photographing ID and the correspondence relationship between the photographing ID and the order ID because a common order ID is given to images obtained from the same detected image data.
The phase difference image file saving 631 is a process in which the control device 51 saves the phase difference image file in the storage device.

吸収画像算出633は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている演算元画像データから吸収画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、X線照射量分布の縞が跨ぐ2画素の出力信号を平均化して、吸収画像データを算出してもよい。   The absorption image calculation 633 is a process in which the control device 51 calculates absorption image data from calculation source image data stored in the internal storage device. At this time, for example, as described above, the absorption image data may be calculated by averaging the output signals of the two pixels across which the stripes of the X-ray dose distribution cross.

吸収画像データの保存634は、制御装置51が、内部記憶装置に吸収画像データを保存する処理である。   The absorption image data storage 634 is a process in which the control device 51 stores the absorption image data in the internal storage device.

ID付与ファイル化635は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている吸収画像データにオーダIDを付与してファイル化して吸収画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。   The ID addition file creation 635 is a process in which the control device 51 assigns an order ID to the absorption image data stored in the internal storage device to form a file and outputs an absorption image file. At this time, it is preferable to assign the order ID based on the photographing ID and the correspondence relationship between the photographing ID and the order ID because a common order ID is given to images obtained from the same detected image data.

吸収画像ファイルの保存636は、制御装置51が、吸収画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。   The absorption image file storage 636 is a process in which the control device 51 stores the absorption image file in the storage device.

位相エッジ効果を有する吸収画像算出537は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている演算元画像データから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、式(22)、(23)を用いて、位相エッジ効果を有する吸収画像データを算出してもよい。   The absorption image calculation 537 having the phase edge effect is a process in which the control device 51 calculates an absorption image having the phase edge effect from the calculation source image data stored in the internal storage device. At this time, for example, as described above, the absorption image data having the phase edge effect may be calculated using the equations (22) and (23).

位相エッジ効果を有する吸収画像データの保存638は、制御装置51が、内部記憶装置に位相エッジ効果を有する吸収画像データを保存する処理である。   The storage 638 of absorption image data having a phase edge effect is a process in which the control device 51 stores absorption image data having a phase edge effect in the internal storage device.

ID付与ファイル化639は、制御装置51が、内部記憶装置に記憶されている位相エッジ効果を有する吸収画像データにオーダIDを付与してファイル化して、位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影IDに基づいて、撮影IDとオーダIDとの対応関係から、オーダIDを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダIDが付与され好ましい。   In the ID addition file creation 639, the control device 51 assigns an order ID to the absorption image data having the phase edge effect stored in the internal storage device, forms a file, and outputs an absorption image file having the phase edge effect. It is processing. At this time, it is preferable to assign the order ID based on the photographing ID and the correspondence relationship between the photographing ID and the order ID because a common order ID is given to images obtained from the same detected image data.

位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルの保存640は、制御装置51が、位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。   The storage 640 of the absorption image file having the phase edge effect is a process in which the control device 51 stores the absorption image file having the phase edge effect in the storage device.

なお、上述の説明では、制御装置51が、X線検出器14から出力された検出画像データから、オフセットゲイン補正して演算元画像データを作成し、演算元画像データから微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出したが、制御装置51とは別体のコンソールで、演算元画像データから微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するようにしても良いし、また、演算や処理の分担は上述の例に限らない。   In the above description, the control device 51 creates the calculation source image data by correcting the offset gain from the detection image data output from the X-ray detector 14, and the differential phase image and the phase difference are calculated from the calculation source image data. An image, an absorption image, and an absorption image having a phase edge effect were calculated, but a differential phase image, a phase difference image, an absorption image, and an absorption having a phase edge effect from a calculation source image data by a console separate from the control device 51. An image may be calculated, and the sharing of calculation and processing is not limited to the above example.

以上のように、本実施形態によれば、被写体Hを透過したX線を1つのX線屈折レンズアレイ207によって、X線検出器203の多数の画素231のうち、隣接する2画素231にまたがるように離散的な縞に絞っているので、少なくとも2つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較しても、簡単な構成で位相画像を検出することができる。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体HのX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, X-rays transmitted through the subject H are spread over two adjacent pixels 231 among the many pixels 231 of the X-ray detector 203 by one X-ray refractive lens array 207. Thus, the phase image can be detected with a simple configuration as compared with the Talbot interferometer method that requires at least two diffraction gratings. This makes it possible to capture the boundary between different tissues with a large density difference and between gas and tissue with high contrast, even with a structure that is simpler than the Talbot interferometer method and less X-ray absorption of the subject H. It becomes possible.

また、所望波長より低波長側にKエッジがある物質を用いるバンドパスフィルタのように、バンドパスの中心波長は限られるということはなく、X線屈折レンズ241とX線遮蔽部材242と、それらの配置を任意の所望波長に合わせて設計することで、所望波長をバンドパスの中心波長としたX線バンドパスフィルタ240として機能させることができる。これにより、波長1Å以下のX線であっても所望波長のX線を取り出すことができる。   In addition, the bandpass center wavelength is not limited like a bandpass filter using a material having a K edge on the lower wavelength side than the desired wavelength, and the X-ray refraction lens 241, the X-ray shielding member 242, and those Can be made to function as an X-ray bandpass filter 240 having the desired wavelength as the center wavelength of the bandpass. Thereby, X-rays having a desired wavelength can be extracted even with X-rays having a wavelength of 1 mm or less.

また、制御装置251が、隣接する2画素231間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出するので、X線が被写体Hを透過することによる離散的な縞の変位量が考慮された微分位相画像が算出されることになる。   In addition, since the control device 251 calculates the differential phase image based on a value corresponding to the ratio between the output difference between the adjacent two pixels 231 and the output sum, discrete X-rays transmitted through the subject H are discrete. A differential phase image in which the amount of fringe displacement is taken into consideration is calculated.

そして、制御装置251によって、隣接する2画素231間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像が算出されるので、微分位相画像とともに吸収画像をも一度の撮影で算出することができる。   Then, since the absorption image is calculated by the control device 251 based on the value corresponding to the output sum between the two adjacent pixels 231, the absorption image can be calculated together with the differential phase image by one shooting.

さらに、制御装置251によって、隣接する2画素間の出力和に相当する値と、隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから吸収画像が算出されるので、微分位相画像、吸収画像とともに位相エッジ効果を有する吸収画像も一度の撮影で算出することができる。   Furthermore, the absorption image is calculated by the control device 251 from the value corresponding to the output sum between the two adjacent pixels and the value corresponding to the ratio between the output difference between the two adjacent pixels and the output sum. An absorption image having a phase edge effect as well as a phase image and an absorption image can be calculated by one shooting.

また、制御装置251が微分位相画像を積分して位相差画像を算出するので、微分位相画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像とともに位相差画像をも一度の撮影で算出することができる。   In addition, since the control device 251 integrates the differential phase image to calculate the phase difference image, the phase difference image can be calculated together with the differential phase image, the absorption image, and the absorption image having the phase edge effect by one shooting. .

また、本実施形態では、X線画像を出力する装置としてCRTディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示装置225を例示して説明したが、これ以外にも、X線画像をフィルムや紙等の媒体にプリントするプリント式の出力装置であってもよい。   In this embodiment, the display device 225 such as a CRT display or a liquid crystal display has been described as an example of a device that outputs an X-ray image. However, other than this, an X-ray image is printed on a medium such as a film or paper. It may be a print type output device.

また、本実施形態では、X線屈折レンズ271が複数積層したX線屈折レンズアレイ207を例示して説明したが、例えば、図21に示すように、X線屈折レンズ271が1層であるX線屈折レンズアレイ207Aであってもよい。   In the present embodiment, the X-ray refractive lens array 207 in which a plurality of X-ray refractive lenses 271 are stacked has been described as an example. For example, as shown in FIG. 21, the X-ray refractive lens 271 has one layer. It may be a line refraction lens array 207A.

なお、これ以外にも例えば図22に示すように、断面円形状の曲面277を有するX線屈折レンズ271bを複数、X線光軸方向に配列することでX線屈折レンズ群209aを形成してもよい。   In addition, as shown in FIG. 22, for example, an X-ray refractive lens group 209a is formed by arranging a plurality of X-ray refractive lenses 271b having a curved surface 277 having a circular cross section in the X-ray optical axis direction. Also good.

さらに、本実施形態においてはX線検出器203としてFPDを例示して説明したが、本発明に係るX線検出器203はこれに限定されるものではなく、FPD以外にも例えば輝尽性蛍光体シートを収納したカセッテなどが挙げられる。
[第三の実施の形態]
そして、第二の実施の形態では、X線屈折レンズアレイ207によって、X線を離散的な縞状に絞る場合を例示して説明しているが、第三の実施の形態のようにX線屈折レンズアレイ207がX線を離散的なドット状に絞るものであってもよい。第三の実施の形態はX線屈折レンズアレイ207がX線を離散的なドット状に絞ること及びこれに伴う下記に示す変更点を除き、第二の実施の形態と同じである。
Further, in the present embodiment, the FPD is exemplified as the X-ray detector 203. However, the X-ray detector 203 according to the present invention is not limited to this, and other than the FPD, for example, stimulable fluorescence. Examples include cassettes that contain body sheets.
[Third embodiment]
In the second embodiment, the X-ray refracting lens array 207 exemplifies the case where the X-rays are focused into discrete stripes. However, as in the third embodiment, the X-rays are reduced. The refractive lens array 207 may narrow X-rays into discrete dots. The third embodiment is the same as the second embodiment except that the X-ray refracting lens array 207 narrows the X-rays into discrete dots and the following changes associated therewith.

図23は、X線を離散的なドット状に絞るX線屈折レンズアレイ207Aの一例を示す説明図であり、(a)は正面図、(b)は(a)のR−R断面図、(c)は(a)のQ−Q断面図である。この図23(a)に示すように、X線屈折レンズアレイ207Aは、複数のX線屈折レンズ271aがマトリクス状に配置されている。各X線屈折レンズ271aは、X線光軸を回転中心とした放物線の回転体の形状をした、X線管202側に向けて凹んだ凹曲面272aと、X線検出器203側に向けて凹んだ凹曲面273aとが対向するように形成されていて、これら凹曲面272a,273aによりX線が屈折されることになる。これにより、各X線屈折レンズ271aは、それぞれに入射したX線を集光してX線画像検出面232にX線照射量分布のドットを形成する。   23A and 23B are explanatory diagrams showing an example of an X-ray refractive lens array 207A that narrows X-rays into discrete dots, wherein FIG. 23A is a front view, and FIG. 23B is an RR cross-sectional view of FIG. (C) is QQ sectional drawing of (a). As shown in FIG. 23A, the X-ray refractive lens array 207A has a plurality of X-ray refractive lenses 271a arranged in a matrix. Each X-ray refracting lens 271a has a shape of a parabolic rotator with the X-ray optical axis as the center of rotation, a concave curved surface 272a concaved toward the X-ray tube 202 side, and an X-ray detector 203 side. The concave curved surface 273a is formed to face the concave curved surface 273a, and X-rays are refracted by the concave curved surfaces 272a and 273a. As a result, each X-ray refractive lens 271a collects the incident X-rays to form X-ray irradiation amount distribution dots on the X-ray image detection surface 232.

図24は、被写体の有無によるX線照射量分布のドットの変位を表す説明図である。ここで、「X線照射量分布のドットが隣接する2画素間にまたがる」とは、各縞内での最大照射量の微小領域の半分以上の照射量の微小領域をドット領域と呼ぶと、図24に示すように、X線屈折レンズ手段による屈折方向のX方向・Y方向の両方において、ドット領域Dn,mが、X方向に隣接する2画素×Y方向に隣接する2画素の合計4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1内に跨っていて、かつ、4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1内に収まり、隣のドット領域Dn+2,m、Dn,m+2、Dn+2,m+2に隣接する画素まで跨っていないことである。FIG. 24 is an explanatory diagram showing the displacement of the dots in the X-ray dose distribution depending on the presence or absence of the subject. Here, “the dot of the X-ray dose distribution spans between two adjacent pixels” means that a minute region having a dose that is half or more of the minute region of the maximum dose in each stripe is called a dot region. As shown in FIG. 24, in both the X direction and the Y direction of the refraction direction by the X-ray refractive lens means, the dot area D n, m is 2 pixels adjacent in the X direction × total of 2 pixels adjacent in the Y direction. Four pixels P n, m , P n + 1, m , P n, m + 1 , P n + 1, m + 1 straddle and 4 pixels P n, m , P n + 1, m , P n, m + 1 , P n + 1, m + 1 And the pixel does not extend to pixels adjacent to the adjacent dot areas D n + 2, m , D n, m + 2 , D n + 2, m + 2 .

これは、X方向とY方向の両方において、X線検出器の画素サイズの1/3以下の幅の孔を有するX線遮蔽板をX線検出器の画素サイズの1/3以下の所定量ずつずらして、被写体の無い状態で、通常のX線照射条件と同じ条件で、X線照射することで、測定できる。   This is because, in both the X direction and the Y direction, an X-ray shielding plate having a hole having a width of 1/3 or less of the pixel size of the X-ray detector is set to a predetermined amount of 1/3 or less of the pixel size of the X-ray detector. The measurement can be performed by irradiating X-rays under the same conditions as the normal X-ray irradiation conditions in the absence of a subject.

この図24に示すように、被写体の有無によりX線照射量分布のドットが変位するため、ドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力値も変化することになる。ここで、被写体なしの場合の画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力値を各々Rn,m、Rn+1,m、Rn,m+1、Rn+1,m+1とし、被写体ありの場合の画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力値を各々Sn,m、Sn+1,m、Sn,m+1、Sn+1,m+1とすると、被写体によるX方向の変形相当量Hxn,m、被写体によるX方向の変形相当量Hyn,mは、式(24),(25)で表される。As shown in FIG. 24, since the dots of the X-ray irradiation distribution are displaced depending on the presence or absence of the subject, four pixels P n, m , P n + 1, m , P n, m + 1 , P adjacent to the dots D n, m The signal output values of n + 1 and m + 1 will also change. Here, the signal output values of the pixels P n, m , P n + 1, m , P n, m + 1 , P n + 1, m + 1 when there is no subject are respectively R n, m , R n + 1, m , R n, m + 1 , R n + 1, m + 1 and then, the pixel P n in the case where there is an object, m, P n + 1, m, P n, m + 1, P n + 1, m + 1 , respectively S n signal output value, m, S n + 1, m, S n, m + 1 , S n + 1, m + 1 , the deformation equivalent amount Hx n, m in the X direction due to the subject and the deformation equivalent amount Hy n, m in the X direction due to the subject are expressed by equations (24) and (25).

Hxn,m={(Sn,m+Sn,m+1)−((Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/((Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)・・・(24)
Hyn,m={(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−((Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)・・・(25)
各画素に対するX方向の変形相当量Hxn,m、Y方向の変形相当量Hyn,mに対して、各々、予め求められているX方向の変形相当量と微分位相量との関係を表すLUT、Y方向の変形相当量と微分位相量との関係を表すLUTを通すことで、X方向の微分位相画像、Y方向の微分位相画像が求められ、そのX方向の微分位相画像をX軸に沿って積分することで、位相差画像が求められ、また、そのY方向の微分位相画像をY軸に沿って積分することで、位相差画像が求められる。
Hx n, m = {(S n, m + S n, m + 1 ) − ((S n + 1, m + S n + 1, m + 1 )} / ((S n, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + S n + 1, m + 1 ) − {(Rn , m + Rn , m + 1 )-(Rn + 1, m + Rn + 1, m + 1 )} / (Rn , m + Rn , m + 1 + Rn + 1, m + Rn + 1, m + 1 ) (24)
Hy n, m = {(S n, m + S n + 1, m ) − (S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 )} / (S n, m + S n + 1, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 ) − {( Rn , m + Rn + 1, m )-((Rn , m + 1 + Rn + 1, m + 1 )} / (Rn , m + Rn + 1, m + Rn , m + 1 + Rn + 1, m + 1 ) (25)
The X-direction deformation equivalent amount Hx n, m and the Y-direction deformation equivalent amount Hy n, m with respect to each pixel represent the relationship between the X-direction deformation equivalent amount and the differential phase amount, which are obtained in advance. By passing the LUT, the LUT representing the relationship between the deformation equivalent amount in the Y direction and the differential phase amount, the differential phase image in the X direction and the differential phase image in the Y direction are obtained. The phase difference image is obtained by integrating along the Y, and the phase difference image is obtained by integrating the differential phase image in the Y direction along the Y axis.

また、制御装置51が、X線検出器14におけるドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の放射線量の出力和に相当する値に基づいて、吸収画像Kn,m、Kn+1,m、Kn,m+1、Kn+1,m+1を算出する。具体的には、式(25)により求められた、ドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の平均出力Hに基づいて吸収画像を算出する。Further, the control device 51 sets the output sum of the radiation dose between the four pixels P n, m , P n + 1, m , P n, m + 1 , P n + 1, m + 1 adjacent to the dot D n, m in the X-ray detector 14. Based on the corresponding values, the absorption images Kn, m , Kn + 1, m , Kn, m + 1 , Kn + 1, m + 1 are calculated. Specifically, based on the average output H between the four pixels P n, m , P n + 1, m , P n, m + 1 , P n + 1, m + 1 adjacent to the dot D n, m obtained by the equation (25). To calculate an absorption image.

n,m=Kn+1,m=Kn,m+1=Kn+1,m+1=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4・・・(26)
そして、制御装置51が、X線検出器14におけるドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の放射線量の出力和に相当する値と、ドットDn,mに隣接する4画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1間の出力差と出力和との比に相当する値とから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する。具体的には、画素Pn,m、Pn+1,m、Pn,m+1、Pn+1,m+1の信号出力En,m、En+1,m、En,m+1、En+1,m+1を式(27)〜(30)により算出する。
n,m=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1−{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1−{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(27)
n+1,m=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1+{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1−{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(28)
n,m+1=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1−{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/((Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1+{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(29)
n+1,m+1=(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)/4×[1+{(Sn,m+Sn,m+1)−(Sn+1,m+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn,m+1+Sn+1,m+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn,m+1)−(Rn+1,m+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn,m+1+Rn+1,m+Rn+1,m+1)]×[1+{(Sn,m+Sn+1,m)−(Sn,m+1+Sn+1,m+1)}/(Sn,m+Sn+1,m+Sn,m+1+Sn+1,m+1)−{(Rn,m+Rn+1,m)−(Rn,m+1+Rn+1,m+1)}/(Rn,m+Rn+1,m+Rn,m+1+Rn+1,m+1)]・・・(30)
[第四の実施の形態]
また、これ以外にも、例えば図25に示すように、X線バンドパスフィルタ40Bが複数のX線屈折レンズ41bを有していて、複数のX線屈折レンズ41bは、X線管の実焦点202のX線画像検出面側で、当該X線管の実焦点202を中心とした放射状となるように配置されている。そして、X線遮蔽部材42bの孔46bは、各X線屈折レンズ41のX線画像検出面側にそれぞれ対向するように複数形成されている。これらX線屈折レンズ41bと、X線遮蔽部材42bと、X線遮蔽部材42bの孔46bの位置関係とは、X線バンドパスフィルタ40Bの実施の形態で説明したとおりである。
K n, m = K n + 1, m = K n, m + 1 = K n + 1, m + 1 = (S n, m + S n + 1, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 ) / 4 (26)
Then, the control device 51 sets the output sum of the radiation dose between the four pixels P n, m , P n + 1, m , P n, m + 1 , P n + 1, m + 1 adjacent to the dot D n, m in the X-ray detector 14. From the corresponding value and the value corresponding to the ratio of the output difference between the four pixels P n, m , P n + 1, m , P n, m + 1 , P n + 1, m + 1 adjacent to the dot D n, m and the output sum An absorption image having a phase edge effect is calculated. Specifically, the signal outputs E n, m , E n + 1, m , E n, m + 1 , E n + 1, m + 1 of the pixels P n, m , P n + 1, m , P n, m + 1 , P n + 1, m + 1 are expressed by the formula ( 27) to (30).
E n, m = (S n, m + S n + 1, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 ) / 4 × [1-{(S n, m + S n, m + 1 ) − (S n + 1, m + S n + 1, m + 1 )} / (S n, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + S n + 1, m + 1 ) − {(R n, m + R n, m + 1 ) − (R n + 1, m + R n + 1, m + 1 )} / (R n, m + Rn , m + 1 + Rn + 1, m + Rn + 1, m + 1 )] * [1-{( Sn, m + Sn + 1, m )-( Sn, m + 1 + Sn + 1, m + 1 )} / ( Sn, m + Sn + 1) , M + Sn, m + 1 + Sn + 1, m + 1 )-{(Rn , m + Rn + 1, m )-(Rn , m + 1 + Rn + 1, m + 1 )} / (Rn , m + Rn + 1, m + Rn , m + 1 + R n + 1, m + 1 )] ... (27)
E n + 1, m = (S n, m + S n + 1, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 ) / 4 × [1 + {(S n, m + S n, m + 1 ) − (S n + 1, m + S n + 1, m + 1 ) } / (S n, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + S n + 1, m + 1 ) − {(R n, m + R n, m + 1 ) − (R n + 1, m + R n + 1, m + 1 )} / (R n, m + R n, m + 1 + R n + 1, m + R n + 1, m + 1 )] × [1-{(S n, m + S n + 1, m ) − (S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 )} / (S n, m + S n + 1, m + Sn, m + 1 + Sn + 1, m + 1 )-{(Rn , m + Rn + 1, m )-(Rn , m + 1 + Rn + 1, m + 1 )} / (Rn , m + Rn + 1, m + Rn , m + 1 + Rn + 1) , M + 1 )] (28)
E n, m + 1 = (S n, m + S n + 1, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 ) / 4 × [1-{(S n, m + S n, m + 1 ) − (S n + 1, m + S n + 1, m + 1 )} / ((S n, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + S n + 1, m + 1 ) − {(R n, m + R n, m + 1 ) − (R n + 1, m + R n + 1, m + 1 )} / (R n , M + Rn , m + 1 + Rn + 1, m + Rn + 1, m + 1 )] × [1 + {( Sn, m + Sn + 1, m )-( Sn, m + 1 + Sn + 1, m + 1 )} / ( Sn, m + Sn + 1) , M + Sn, m + 1 + Sn + 1, m + 1 )-{(Rn , m + Rn + 1, m )-(Rn , m + 1 + Rn + 1, m + 1 )} / (Rn , m + Rn + 1, m + Rn , m + 1 + R n + 1, m + 1) ] ··· (29
E n + 1, m + 1 = (S n, m + S n + 1, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 ) / 4 × [1 + {(S n, m + S n, m + 1 ) − (S n + 1, m + S n + 1, m + 1 ) } / (S n, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + S n + 1, m + 1 ) − {(R n, m + R n, m + 1 ) − (R n + 1, m + R n + 1, m + 1 )} / (R n, m + R n, m + 1 + R n + 1, m + R n + 1, m + 1 )] × [1 + {(S n, m + S n + 1, m ) − (S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 )} / (S n, m + S n + 1, m + S n, m + 1 + S n + 1, m + 1 ) − {(R n, m + R n + 1, m ) − (R n, m + 1 + R n + 1, m + 1 )} / (R n, m + R n + 1, m + R n, m + 1 + R n + 1, m + 1)] ··· (3 )
[Fourth embodiment]
In addition to this, as shown in FIG. 25, for example, the X-ray bandpass filter 40B has a plurality of X-ray refractive lenses 41b, and the plurality of X-ray refractive lenses 41b are the actual focal points of the X-ray tubes. On the X-ray image detection surface side of 202, the X-ray tube is arranged so as to have a radial shape centering on the actual focal point 202. A plurality of holes 46b of the X-ray shielding member 42b are formed so as to face the X-ray image detection surface side of each X-ray refractive lens 41, respectively. The positional relationship among the X-ray refracting lens 41b, the X-ray shielding member 42b, and the hole 46b of the X-ray shielding member 42b is as described in the embodiment of the X-ray bandpass filter 40B.

そして、X線遮蔽部材42bの多数の孔46bは、X線画像検出面の方へ照射するX線をドット状に絞ることで、X線がX線検出器203上に離散的なドット状となるように絞られることになる。このようにすることで、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体HのX線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。   The many holes 46b of the X-ray shielding member 42b narrow the X-rays radiated toward the X-ray image detection surface into dots, so that the X-rays are formed into discrete dots on the X-ray detector 203. It will be squeezed to become. In this way, even with a structure that is simpler than the Talbot interferometer method and that absorbs less X-rays from the subject H, the contrast between different tissues with a large density difference and the boundary between gas and tissue is high. Can be captured.

[その他]
なお、X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するX線検出器として、X線画像検出面に配置された2次元画像センサの例で説明したが、これに限らず、X線画像検出面に配置された蓄積性蛍光体シートを読み取る画像読取装置(CR:コンピューティッド・ラジオグラフィー)や、X線画像検出面に配置された蛍光体シートの発光を撮像する撮像装置等であっても良いし、X線画像検出面に照射されたX線画像を検出するものであれば、他のX線画像検出器であってもよい。
[Others]
Although an example of a two-dimensional image sensor disposed on the X-ray image detection surface has been described as an X-ray detector for detecting an X-ray image irradiated on the X-ray image detection surface, the present invention is not limited to this. With an image reading device (CR: computed radiography) that reads the stimulable phosphor sheet placed on the image detection surface, an imaging device that captures the light emission of the phosphor sheet placed on the X-ray image detection surface, etc. There may be other X-ray image detectors as long as they detect an X-ray image irradiated on the X-ray image detection surface.

Claims (20)

X線を屈折させるX線屈折レンズと、
前記X線屈折レンズにより屈折された所望波長のX線が集光する位置に設けられたスリットまたは孔を有するX線遮蔽部材とを有することを特徴とするX線バンドパスフィルタ。
An X-ray refractive lens that refracts X-rays;
An X-ray bandpass filter comprising: an X-ray shielding member having a slit or a hole provided at a position where X-rays having a desired wavelength refracted by the X-ray refractive lens are condensed.
請求の範囲第1項記載のX線バンドパスフィルタにおいて、
前記X線遮蔽部材は、異なる複数の所望波長の各々について、前記X線屈折レンズにより屈折された当該波長のX線が集光する位置に、当該X線遮蔽部材のスリットまたは孔を位置するように移動可能であることを特徴とするX線バンドパスフィルタ。
In the X-ray bandpass filter according to claim 1,
The X-ray shielding member is arranged such that a slit or a hole of the X-ray shielding member is positioned at a position where X-rays of the wavelength refracted by the X-ray refractive lens are condensed for each of a plurality of different desired wavelengths. An X-ray bandpass filter characterized in that it can be moved to
請求の範囲第1項又は第2項記載のX線バンドパスフィルタにおいて、
前記X線屈折レンズのレンズ口径D、前記X線屈折レンズの光軸に直交する当該X線屈折レンズの屈折力を持つ方向と平行な方向の前記スリット又は孔の幅dが下記式(1)を満たすことを特徴とするX線バンドパスフィルタ。
d≦D/2・・・(1)
In the X-ray bandpass filter according to claim 1 or 2,
The lens diameter D of the X-ray refracting lens and the width d of the slit or hole in a direction parallel to the direction having the refractive power of the X-ray refracting lens orthogonal to the optical axis of the X-ray refracting lens are expressed by the following formula (1). An X-ray bandpass filter characterized by satisfying
d ≦ D / 2 (1)
請求の範囲第1項乃至第3項の何れか一項に記載のX線バンドパスフィルタにおいて、
前記X線屈折レンズに入射するX線が実質的に平行X線であり、
前記X線遮蔽部材の前記スリット又は孔が、前記X線屈折手段により屈折された所望波長のX線の焦点位置近傍に位置することを特徴とするX線バンドパスフィルタ。
In the X-ray bandpass filter according to any one of claims 1 to 3,
X-rays incident on the X-ray refractive lens are substantially parallel X-rays;
The X-ray bandpass filter, wherein the slit or hole of the X-ray shielding member is positioned in the vicinity of a focal position of an X-ray having a desired wavelength refracted by the X-ray refracting means.
請求の範囲第1項乃至第3項の何れか一項に記載のX線バンドパスフィルタにおいて、
前記X線屈折レンズに入射するX線が焦点径αのX線源から照射されたX線であり、
前記X線源の焦点位置と前記X線屈折レンズのレンズ中心との距離R1、前記X線屈折レンズのレンズ中心と前記X線遮蔽部材のスリット又は孔との距離R2、前記スリット又は孔の前記幅dが下記式(2)を満たすことを特徴とするX線バンドパスフィルタ。
d≧R2/R1×α・・・(2)
In the X-ray bandpass filter according to any one of claims 1 to 3,
X-rays incident on the X-ray refractive lens are X-rays irradiated from an X-ray source having a focal diameter α,
The distance R1 between the focal position of the X-ray source and the lens center of the X-ray refractive lens, the distance R2 between the lens center of the X-ray refractive lens and the slit or hole of the X-ray shielding member, and the slit or hole An X-ray bandpass filter, wherein the width d satisfies the following formula (2).
d ≧ R2 / R1 × α (2)
請求の範囲第1項乃至第5項の何れか一項に記載のX線バンドパスフィルタと、
当該X線バンドパスフィルタにX線を照射するX線源とを有することを特徴とするX線照射システム。
X-ray bandpass filter according to any one of claims 1 to 5,
An X-ray irradiation system comprising: an X-ray source that irradiates the X-ray bandpass filter with X-rays.
請求の範囲第6項記載のX線照射システムにおいて、
前記X線源が特性X線を発生させるX線発生部を有し、
前記X線バンドパスフィルタが前記特性X線のピーク波長を所望波長とすることを特徴とするX線照射システム。
In the X-ray irradiation system according to claim 6,
The X-ray source has an X-ray generator for generating characteristic X-rays;
An X-ray irradiation system, wherein the X-ray bandpass filter sets a peak wavelength of the characteristic X-ray to a desired wavelength.
請求の範囲第6項又は第7項記載のX線照射システムと、
前記X線源から照射されて、前記X線遮蔽部材のスリット又は孔を通ったX線を検出するX線画像検出器とを備えることを特徴とするX線撮影システム。
The X-ray irradiation system according to claim 6 or 7,
An X-ray imaging system comprising: an X-ray image detector that detects X-rays irradiated from the X-ray source and passing through slits or holes of the X-ray shielding member.
請求の範囲第8項記載のX線撮影システムにおいて、
被写体を配置するための被写体台と、
前記X線源から前記被写体台を通って照射されたX線を回折することによりタルボ効果を生じさせる第一回折格子と、
前記第一回折格子により回折されたX線を回折する第二回折格子と、を有し、
前記X線画像検出器が、前記第二回折格子により回折されたX線を検出することを特徴とするX線撮影システム。
In the X-ray imaging system according to claim 8,
A subject table for placing the subject;
A first diffraction grating that produces a Talbot effect by diffracting X-rays irradiated from the X-ray source through the object table;
A second diffraction grating that diffracts the X-rays diffracted by the first diffraction grating,
The X-ray imaging system, wherein the X-ray image detector detects X-rays diffracted by the second diffraction grating.
請求の範囲第9項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源が照射するX線の波長分布の半値幅が、当該X線のピーク波長の1/4以下であることを特徴とするX線撮影システム。
In the X-ray imaging system according to claim 9,
An X-ray imaging system, wherein a half-value width of a wavelength distribution of X-rays irradiated by the X-ray source is ¼ or less of a peak wavelength of the X-rays.
請求の範囲第8項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源から発生したX線を、前記X線画像検出器のX線画像検出面において離散的に配置されたドット状又は縞状のX線照射量分布となるように絞るX線光学手段と、
前記X線画像検出器の検出結果を基に、前記離散的に配置されたドット状又は縞状の変形に相当する変形相当量を検出する変形相当量検出手段とを備えることを特徴とするX線撮影システム。
In the X-ray imaging system according to claim 8,
X-ray optical means for narrowing X-rays generated from the X-ray source so as to have a dot-shaped or striped X-ray irradiation dose distribution discretely arranged on the X-ray image detection surface of the X-ray image detector When,
And a deformation equivalent amount detecting means for detecting a deformation equivalent amount corresponding to the discretely arranged dot-like or stripe-like deformation based on the detection result of the X-ray image detector. X-ray system.
請求の範囲第11項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に複数の第二X線屈折レンズが並べて設けられたX線屈折レンズ群であることを特徴とするX線撮影システム。
In the X-ray imaging system according to claim 11,
The X-ray optical system is an X-ray imaging system, wherein the X-ray optical means is an X-ray refractive lens group in which a plurality of second X-ray refractive lenses are arranged in the X-ray optical axis direction.
請求の範囲第11項または第12項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、X線光軸方向に直交する方向の平面に複数の第二X線屈折レンズ各々がそれぞれX線照射量分布のドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたX線屈折レンズアレイであることを特徴とするX線撮影システム。
The X-ray imaging system according to claim 11 or 12,
The X-ray optical means is provided in such a manner that each of a plurality of second X-ray refracting lenses forms a dot or stripe of an X-ray dose distribution on a plane perpendicular to the X-ray optical axis direction. An X-ray imaging system characterized by being an X-ray refractive lens array.
請求の範囲第13項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線源の焦点径をa、前記X線光軸方向に直交する方向における前記第二X線屈折レンズの配列周期をp、前記X線源の中心と前記第二X線屈折レンズの中心との間隔をR3、前記第二X線屈折レンズのレンズ中心と前記X線検出器における前記X線画像検出面との間隔をR4とすると、以下の式(3)を満たすことを特徴とするX線撮影システム。
a×R4<p×(R3+R4)・・・(3)
The X-ray imaging system according to claim 13,
The focal diameter of the X-ray source is a, the arrangement period of the second X-ray refractive lens in the direction orthogonal to the X-ray optical axis direction is p, the center of the X-ray source and the center of the second X-ray refractive lens And the distance between the lens center of the second X-ray refractive lens and the X-ray image detection surface of the X-ray detector is R4, the following equation (3) is satisfied: X-ray imaging system.
a × R4 <p × (R3 + R4) (3)
請求の範囲第11項乃至第14項の何れか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線光学手段は、被写体がない状態で前記X線源から照射されたX線を、前記X線検出器の前記多数の画素のうち、隣接する少なくとも2画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状のX線照射量分布に絞るものであることを特徴とするX線撮影システム。
The X-ray imaging system according to any one of Claims 11 to 14,
The X-ray optical means is a discrete dot so that X-rays emitted from the X-ray source in the absence of a subject may straddle at least two adjacent pixels among the plurality of pixels of the X-ray detector. X-ray imaging system characterized by focusing on a X-ray dose distribution in the form of stripes or stripes.
請求の範囲第15項記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
The X-ray imaging system according to claim 15,
An X-ray imaging system comprising differential phase image calculation means for calculating a differential phase image based on a value corresponding to a ratio between an output difference between two adjacent pixels and an output sum in the X-ray detector. .
請求の範囲第16項記載のX線撮影システムにおいて、
前記被写体のない状態で前記X線源から照射されたX線に基づく前記X線検出器の検出結果と、前記被写体がある状態で前記X線源から前記被写体を透過したX線に基づく前記X線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
The X-ray imaging system according to claim 16,
The detection result of the X-ray detector based on X-rays emitted from the X-ray source without the subject and the X-rays based on X-rays transmitted from the X-ray source through the subject with the subject present An X-ray imaging system comprising differential phase image calculation means for calculating the differential phase image based on a comparison result with a detection result of a line detector.
請求の範囲第15項乃至第17項の何れか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
The X-ray imaging system according to any one of claims 15 to 17,
An X-ray imaging system comprising absorption image calculation means for calculating an absorption image based on a value corresponding to an output sum between the two adjacent pixels in the X-ray detector.
請求の範囲第15項乃至第17項の何れか一項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記X線検出器における前記隣接する2画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する2画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を含む吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
The X-ray imaging system according to any one of claims 15 to 17,
An absorption image including a phase edge effect from a value corresponding to the output sum between the two adjacent pixels in the X-ray detector and a value corresponding to a ratio between the output difference between the two adjacent pixels and the output sum. An X-ray imaging system comprising edge absorption image calculation means for calculating
請求の範囲第16項又は第17項に記載のX線撮影システムにおいて、
前記微分位相画像算出手段によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出手段を備えることを特徴とするX線撮影システム。
The X-ray imaging system according to claim 16 or 17,
An X-ray imaging system comprising phase difference image calculation means for calculating a phase difference image by integrating the differential phase image calculated by the differential phase image calculation means.
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