JPWO2019123758A1 - X-ray phase contrast imaging system - Google Patents

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

Abstract

このＸ線位相差撮像システム（１００）は、Ｘ線源（１）と、Ｘ線検出器（４）と、複数の格子と、制御部（６）と、を備える。制御部（６）は、Ｘ線源（１）とＸ線検出器（４）とを結ぶ光軸方向への格子の位置ずれ、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得する。The X-ray phase contrast imaging system (100) includes an X-ray source (1), an X-ray detector (4), a plurality of gratings, and a control unit (6). The control unit (6) shifts the position of the grating in the direction of the optical axis connecting the X-ray source (1) and the X-ray detector (4), shifts the position of the grating in the direction orthogonal to the direction of the slits of the grating, Alternatively, at least one of the positional deviations of the grating due to the rotation around the optical axis is acquired.

Description

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

従来、Ｘ線位相差撮像システムが知られている。そのようなＸ線位相差撮像システムは、たとえば、国際公開第２０１４／０３０１１５号に開示されている。   Conventionally, an X-ray phase contrast imaging system is known. Such an X-ray phase contrast imaging system is disclosed, for example, in WO 2014/030115.

国際公開第２０１４／０３０１１５号には、ソース格子を並進させて発生させたモアレ縞を検出することによって位相コントラスト像を撮像するＸ線位相差撮像システムが開示されている。上記国際公開第２０１４／０３０１１５号に開示されているＸ線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、ソース格子と、位相格子と、吸収格子と、検出器とを備えたＸ線位相差撮像装置を含む。このＸ線位相差撮像装置は、いわゆるタルボ・ロー干渉計である。また、上記特許文献１に開示されているＸ線位相差撮像システムは、モアレ縞が所定の周期となるようにソース格子を並進させる並進信号を取得し、取得された並進信号に基づいてソース格子を並進させることによって位相コントラスト像を撮像するように構成されている。   WO 2014/030115 discloses an X-ray phase contrast imaging system that captures a phase contrast image by detecting Moiré fringes generated by translating a source grating. An X-ray phase contrast imaging system disclosed in the above-mentioned WO 2014/030115 includes an X-ray phase contrast imaging apparatus including an X-ray source, a source grating, a phase grating, an absorption grating, and a detector. including. This X-ray phase contrast imaging apparatus is a so-called Talbot-Lau interferometer. Further, the X-ray phase contrast imaging system disclosed in Patent Document 1 acquires a translation signal for translating a source grating so that moiré fringes have a predetermined period, and generates a source grating based on the acquired translation signal. Is translated to obtain a phase contrast image.

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

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

国際公開第２０１４／０３０１１５号WO 2014/030115

国際公開第２０１４／０３０１１５号に記載のタルボ・ロー干渉計では、位相格子と吸収格子との相対位置が設計位置からずれている場合、意図しないモアレ縞が発生する。この場合、意図しないモアレ縞が検出器によって検出されるため、意図しないモアレ縞に起因して、撮像画像にアーティファクト（虚像）が発生するという不都合がある。なお、「意図しないモアレ縞」とは、被写体を配置していない状態において発生する、位相格子と吸収格子との相対位置のずれに起因するモアレ縞のことである。また、「アーティファクト（虚像）」とは、意図しないモアレ縞に起因して発生する、位相コントラスト画像の乱れや位相コントラスト画像の画質の低下のことである。   In the Talbot-Lau interferometer described in WO 2014/030115, unintended moiré fringes occur when the relative position between the phase grating and the absorption grating deviates from the design position. In this case, since the unintended moire fringes are detected by the detector, there is a disadvantage that artifacts (virtual images) occur in the captured image due to the unintended moire fringes. The “unintended moiré fringe” is a moiré fringe that is generated in a state where the subject is not arranged and is caused by a relative position shift between the phase grating and the absorption grating. The “artifact (virtual image)” refers to disturbance of a phase contrast image or deterioration in image quality of a phase contrast image caused by unintended moire fringes.

しかしながら、格子の位置ずれが生じないように、機械的に抑制することは難しい。そのため、使用者は、同じ撮影条件を維持するために、定期的にエアデータを更新する必要があった。また、仮に自動ステージを用いて自動的にエアデータを更新するような機構を設けたとしても、更新頻度が多いと測定時間がその分増加するため、ユーザーにストレスがかかっていた。   However, it is difficult to mechanically suppress the grid so as not to cause displacement. Therefore, the user has to periodically update the air data in order to maintain the same shooting conditions. Further, even if a mechanism for automatically updating air data using an automatic stage is provided, if the frequency of updating is high, the measurement time will be increased by that amount, and the user will be stressed.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することが可能なＸ線位相差撮像システムを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an X-ray phase difference imaging system capable of easily maintaining the same imaging conditions without updating air data. It is.

上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線位相差撮像システムは、Ｘ線源と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に設けられたＸ線を通過させるための第１格子と、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子とを含む複数の格子と、格子を一定間隔で移動させる格子移動機構と、被写体を配置せずに取得した第１のＸ線画像と、被写体を配置して取得した第２のＸ線画像とに基づいて、位相微分像を生成する画像処理部と、格子の位置ずれを取得する制御部と、を備え、制御部は、画像処理部で生成された位相微分像の画素値に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子の位置ずれ、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。   In order to achieve the above object, an X-ray phase contrast imaging system according to one aspect of the present invention includes an X-ray source, an X-ray detector that detects irradiated X-rays, an X-ray source, and an X-ray detector. , A plurality of gratings including a first grating for allowing X-rays to pass therethrough, a second grating for causing interference with the self-image of the first grating, and a grating movement for shifting the grating at regular intervals. A mechanism, an image processing unit that generates a phase differential image based on the first X-ray image acquired without disposing the subject, and the second X-ray image acquired with disposing the subject, A control unit for acquiring a displacement, the control unit comprising: a grid in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector based on the pixel value of the phase differential image generated by the image processing unit Misalignment, misalignment of the grating in a direction perpendicular to the direction of the grating slit, or rotation around the optical axis. It is configured to obtain at least one of the displacement of the positional deviation of that grid.

この発明の一の局面におけるＸ線位相差撮像システムでは、上記のように、制御部は、画像処理部で生成された位相微分像の画素値に基づいて、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子の位置ずれ、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。このように構成することによって、格子の位置ずれが発生した場合でも、制御部により、取得した位相微分像の画素値に基づいて、位置ずれを取得（更新）することができる。その結果、使用者は、エアデータを再取得しなくとも、通常の撮影によって位相微分像を生成させるだけで、容易に、格子の位置ずれ（撮影条件の変化）を取得できる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することができる。   In the X-ray phase contrast imaging system according to one aspect of the present invention, as described above, the control unit controls the X-ray source and the X-ray detector based on the pixel value of the phase differential image generated by the image processing unit. At least one of a displacement of the grating in the direction of the optical axis, a displacement of the grating in a direction orthogonal to the direction of the slit of the grating, or a displacement of the grating due to rotation about the optical axis. Is configured. With this configuration, even when a lattice displacement occurs, the control unit can acquire (update) the displacement based on the pixel values of the acquired phase differential image. As a result, the user can easily acquire the displacement of the grating (change in imaging conditions) simply by generating a phase differential image by ordinary imaging without reacquiring air data. As a result, it is possible to adjust the displacement of the lattice based on the acquired displacement, so that the same photographing conditions can be easily maintained without updating the air data.

上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、制御部は、位相微分像を生成して格子の位置ずれを取得することを複数回行う際に、予め生成された第１のＸ線画像を用いるように構成されている。このように構成すれば、予め生成された第１のＸ線画像と、新たに生成した第２のＸ線画像とを基にして位相微分像が生成される。それにより、第２のＸ線画像を新たに撮影するだけで、位相微分像を生成できるので、使用者は、第１のＸ線画像を、再度取得しなくてもよい。   In the X-ray phase contrast imaging system according to the one aspect, preferably, the control unit performs the first X-ray image generation in advance when performing the generation of the phase differential image and acquiring the displacement of the grating a plurality of times. It is configured to use a line image. With this configuration, a phase differential image is generated based on the first X-ray image generated in advance and the second X-ray image newly generated. Thus, a phase differential image can be generated only by newly capturing a second X-ray image, and thus the user does not need to acquire the first X-ray image again.

上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、格子の位置を調整するための位置調整機構をさらに備え、制御部は、取得した格子の位置ずれに基づき、格子の位置を位置調整機構により調整する制御を行うように構成されている。このように構成すれば、位置調整機構により格子の位置の調整が行われるため、使用者は、取得した格子の位置を調整する作業を行なう必要がない。その結果、より容易に同じ撮影条件を維持することができるので、使用者の負担を軽減することができる。   Preferably, the X-ray phase contrast imaging system according to the above aspect further includes a position adjustment mechanism for adjusting the position of the grating, wherein the control unit adjusts the position of the grating based on the acquired displacement of the grating. It is configured to perform control for adjustment by a mechanism. With this configuration, since the position of the lattice is adjusted by the position adjusting mechanism, the user does not need to perform the work of adjusting the acquired position of the lattice. As a result, the same shooting conditions can be maintained more easily, and the burden on the user can be reduced.

この場合、好ましくは、制御部は、位相微分像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づき、格子の位置を調整するために位置調整機構を制御するように構成されている。このように構成すれば、格子の位置ずれを取得するごとに位置調整機構によって格子の位置を調整することにより、極力正確に、同一の撮影条件を維持することができる。また、位相微分像を複数枚生成するごとに位置調整機構によって格子の位置を調整することにより、１枚生成するごとに位置を調整する場合に比べて、位置調整機構が位置を調整する頻度を少なくすることができる。その結果、実用上問題ない範囲で撮影条件を維持しつつ、格子の位置調整にかかる時間が少なくすることができる。   In this case, preferably, the control unit controls the position adjusting mechanism for adjusting the position of the lattice based on the acquired positional deviation of the lattice each time one or a plurality of phase differential images are generated. It is configured as follows. According to this structure, the same photographing condition can be maintained as accurately as possible by adjusting the position of the lattice by the position adjusting mechanism each time the positional deviation of the lattice is acquired. In addition, by adjusting the position of the grating by the position adjusting mechanism each time a plurality of phase differential images are generated, the frequency at which the position adjusting mechanism adjusts the position is reduced as compared with the case where the position is adjusted each time one image is generated. Can be reduced. As a result, it is possible to reduce the time required for adjusting the position of the grid while maintaining the photographing conditions within a range in which there is no practical problem.

上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、制御部は、位相微分像内に設定された複数の検知領域の各検知領域内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得するように構成されている。このように構成すれば、検知領域内の画素値の分布を取ることができる。また、取得した複数の画素値から、平均値あるいは中央値を取ることにより、ノイズなどに起因する極端な数値（外れ値）を排除できるので、正確な位置ずれを取得することができる。   In the X-ray phase contrast imaging system according to the one aspect, the control unit obtains an average value or a median of pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions set in the phase differential image, It is configured to acquire the displacement of the lattice. With this configuration, it is possible to obtain a distribution of pixel values in the detection area. Further, by taking an average value or a median value from a plurality of acquired pixel values, an extreme numerical value (outlier) due to noise or the like can be excluded, so that accurate displacement can be obtained.

上記一の局面におけるＸ線位相差撮像システムにおいて、好ましくは、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するための検知領域は、検知領域の中心点を挟んで格子のスリットの向きに平行な線上に２箇所設定されている。ここで、光軸回りの回転による位置ずれ、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれは、検知領域の中心点を通るスリットの向きに直交する直線を境界にして、位置ずれの差が現れ易い。そのため、上記構成にすれば、位相微分像から、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれ、または、光軸回りの回転による格子の位置ずれを容易に取得することができる。   In the X-ray phase contrast imaging system according to the above aspect, preferably, at least one of a displacement of the grating in a direction orthogonal to a direction of a slit of the grating or a displacement of the grating due to rotation about the optical axis. Are set at two positions on a line parallel to the direction of the slit of the lattice with the center point of the detection region interposed therebetween. Here, the misalignment due to rotation about the optical axis and the misalignment of the grating in a direction orthogonal to the direction of the slit of the grating are caused by misalignment with a straight line orthogonal to the direction of the slit passing through the center point of the detection area as a boundary. Differences tend to appear. Therefore, with the above-described configuration, it is possible to easily acquire the displacement of the grating in a direction orthogonal to the direction of the slit of the grating or the displacement of the grating due to rotation about the optical axis from the phase differential image.

上記位相微分像内に設定された複数の検知領域の各検知領域内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得する構成において、好ましくは、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子の位置ずれを取得するための検知領域は、検知領域の中心点を挟んで格子のスリットの向きに直交する線上に２箇所設定されている。ここで、光軸方向への格子の位置ずれは、格子のスリットの向きに直交する方向に位置ずれが生じ易く、格子のスリットの向きに平行な方向に位置ずれが生じにくい。そのため、上記構成にすれば、位相微分像から、Ｘ線源とＸ線検出器とを結ぶ光軸方向への格子の位置ずれを容易に取得することができる。   In a configuration in which an average value or a median value of pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions set in the phase differential image is obtained, and a displacement of the grid is obtained, preferably an X-ray source The detection area for acquiring the displacement of the grid in the optical axis direction connecting the X-ray detector and the X-ray detector is set at two places on a line orthogonal to the direction of the slit of the grid with the center point of the detection area interposed therebetween. . Here, the displacement of the grating in the optical axis direction is likely to occur in a direction orthogonal to the direction of the slit of the grating, and is unlikely to occur in a direction parallel to the direction of the slit of the grating. Therefore, with the above-described configuration, it is possible to easily acquire the displacement of the grating in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector from the phase differential image.

上記位相微分像内に設定された複数の検知領域の各検知領域内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得する構成において、好ましくは、検知領域は、第２の位相微分像の撮影領域の外周縁近傍に設定されている。このように構成すれば、検知領域を、回転による位置ずれが大きい外周部に設定することができるので、位置ずれを取得し易くなる。そのため、位置ずれの検知精度を向上させることができる。   In the configuration in which the average value or the median value of the pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions set in the phase differential image is obtained, and the displacement of the lattice is obtained, preferably, the detection region is , Near the outer peripheral edge of the imaging region of the second phase differential image. According to this structure, the detection area can be set at the outer peripheral portion where the positional deviation due to rotation is large, so that the positional deviation can be easily obtained. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of the displacement.

上記位相微分像内に設定された複数の検知領域の各検知領域内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得する構成において、好ましくは、制御部は、検知領域内の画素値がしきい値未満である場合、検知領域を、位相微分像内の被写体を含まない部分に設定するように構成されている。このように構成すれば、被写体の映り込みによる画素値の変化が無い場所を検知領域に設定することができる。それにより、格子の位置ずれによる画素値の変化量を正確に取得することができる。   In the configuration in which the average value or the median value of the pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions set in the phase differential image is obtained, and the displacement of the grid is obtained, preferably, the control unit is When the pixel value in the detection area is smaller than the threshold value, the detection area is set to a portion not including the subject in the phase differential image. With such a configuration, it is possible to set a location where the pixel value does not change due to the reflection of the subject as the detection area. As a result, it is possible to accurately obtain the amount of change in the pixel value due to the displacement of the grid.

上記位相微分像内に設定された複数の検知領域の各検知領域内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得する構成において、好ましくは、制御部は、検知領域内の画素値がしきい値未満である場合、検知領域を再設定するように構成されている。このように構成すれば、被写体の映り込みがあるため画素値が変化する部分を避けて検知領域を設定することができる。それにより、被写体の映り込みによる画素値の変化を防ぐことができるので、格子の位置ずれによる画素値の変化量を正確に取得することができる。   In the configuration in which the average value or the median value of the pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions set in the phase differential image is obtained, and the displacement of the grid is obtained, preferably, the control unit is When the pixel value in the detection area is smaller than the threshold value, the detection area is reset. With this configuration, the detection area can be set while avoiding a portion where the pixel value changes because the subject is reflected. Thus, a change in pixel value due to the reflection of the subject can be prevented, so that the amount of change in pixel value due to the displacement of the grid can be accurately obtained.

上記検知領域内の画素値がしきい値未満である場合、検知領域を再設定する構成において、好ましくは、画像処理部は、第１のＸ線画像と第２のＸ線画像とに基づいて、暗視野像または吸収像のうち少なくとも１つを生成し、制御部は、暗視野像の画素値または吸収像の画素値がしきい値未満である場合、検知領域を再設定するように構成されている。このように構成すれば、被写体の映り込みによる画素値の変化が無い場所を検知領域に設定することができる。それにより、格子の位置ずれによる画素値の変化量を正確に取得することができる。   In the configuration in which the detection area is reset when the pixel value in the detection area is less than the threshold value, preferably, the image processing unit performs the processing based on the first X-ray image and the second X-ray image. Generating at least one of a dark-field image and an absorption image, and the control unit is configured to reset the detection area when a pixel value of the dark-field image or a pixel value of the absorption image is smaller than a threshold value. Have been. With such a configuration, it is possible to set a location where the pixel value does not change due to the reflection of the subject as the detection area. As a result, it is possible to accurately obtain the amount of change in the pixel value due to the displacement of the grid.

上記制御部は、検知領域内の画素値がしきい値未満である場合、検知領域を再設定する構成において、制御部は、検知領域内に被写体が含まれる場合に、検知領域内における被写体を含まない部分を用いて位置ずれを取得するように構成されている。このように構成すれば、予め設定されていた検知領域内の被写体の映り込みによる画素値への影響が無い部分の画素値だけを用いて、画素値を取得できる。その結果、検知領域の再設定が容易となる。   The control unit, when the pixel value in the detection area is less than the threshold value, in the configuration to reset the detection area, the control unit, when the subject is included in the detection area, the control unit It is configured to acquire the position shift using a portion not included. With this configuration, it is possible to obtain a pixel value using only a pixel value of a portion in a predetermined detection area that does not affect the pixel value due to the reflection of the subject in the detection area. As a result, it is easy to reset the detection area.

本発明によれば、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することが可能なＸ線位相差撮像システムを提供することである。   According to the present invention, it is an object of the present invention to provide an X-ray phase contrast imaging system capable of easily maintaining the same imaging conditions without updating air data.

本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの全体構造を示す図である。It is a figure showing the whole X-ray phase contrast imaging system structure by one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による位置調整機構の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a position adjustment mechanism by one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの格子に設けられた検知領域の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a detection field provided in a lattice of an X-ray phase contrast imaging system by one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる、格子のずれによって生じる位相微分像を示す概略図である。（Ａ）は位置ずれが生じていない状態あるいはＸ軸方向の位置ずれが生じている状態の位相微分像を示す。（Ｂ）は、Ｚ軸方向に位置ずれが生じている状態の位相微分像を示す。（Ｃ）は、Ｒｚ軸方向にずれが生じている状態の位相微分像を示す。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a phase differential image generated by a shift of a grating according to an embodiment of the present invention. (A) shows a phase differential image in a state where no position shift has occurred or a state where a position shift in the X-axis direction has occurred. (B) shows a phase differential image in a state where a displacement has occurred in the Z-axis direction. (C) shows a phase differential image in a state where a shift occurs in the Rz-axis direction. 本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの位置ずれの取得、調整動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an operation of acquiring and adjusting a position shift of the X-ray phase difference imaging system according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システムの検知領域の設定動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an operation of setting a detection area of the X-ray phase contrast imaging system according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（Ｘ線位相差撮像システムの構成）
図１〜図６を参照して、本発明の一実施形態によるＸ線位相差撮像システム１００の構成について説明する。(Configuration of X-ray phase contrast imaging system)
The configuration of the X-ray phase difference imaging system 100 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

Ｘ線位相差撮像システム１００は、被写体Ｔを通過したＸ線の位相差を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。また、Ｘ線位相差撮像システム１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｔの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相差撮像システム１００は、たとえば、非破壊検査用途においては、物体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。また、Ｘ線位相差撮像システム１００は、たとえば、医療用途においては、生体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。   The X-ray phase difference imaging system 100 is an apparatus that uses the phase difference of X-rays that have passed through the subject T to image the inside of the subject T. Further, the X-ray phase contrast imaging system 100 is an apparatus that images the inside of the subject T using the Talbot effect. The X-ray phase contrast imaging system 100 can be used for imaging the inside of a subject T as an object in a nondestructive inspection application, for example. Further, the X-ray phase contrast imaging system 100 can be used, for example, for imaging inside a subject T as a living body in medical use.

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

Ｘ線源１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させるとともに、発生されたＸ線をＺ１方向に向けて照射するように構成されている。   The X-ray source 1 is configured to generate X-rays by applying a high voltage and to irradiate the generated X-rays in the Z1 direction.

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

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

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

第２格子３は、第１格子２とＸ線検出器４との間に配置されており、第１格子２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子３は、第１格子２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像と干渉して、Ｘ線検出器４の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。すなわち、Ｘ線位相差撮像システム１００では、複数の格子として、第１格子２および第２格子３を備えており、Ｘ線源１からＸ線検出器４へ向かうＺ１方向において、第１格子２、第２格子３の順で配置されている。   The second grating 3 is disposed between the first grating 2 and the X-ray detector 4, and is irradiated with X-rays that have passed through the first grating 2. The second grating 3 is arranged at a position away from the first grating 2 by a Talbot distance. The second grating 3 interferes with the self-image of the first grating 2 to form Moire fringes (not shown) on the detection surface of the X-ray detector 4. That is, in the X-ray phase contrast imaging system 100, the first grating 2 and the second grating 3 are provided as a plurality of gratings, and in the Z1 direction from the X-ray source 1 to the X-ray detector 4, the first grating 2 , The second grating 3.

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

画像処理部５は、Ｘ線検出器４から出力された画像信号に基づいて、被写体Ｔを配置せずに撮影した第１のＸ線画像と、被写体Ｔを配置して撮影した第２のＸ線画像とを取得する。また画像処理部５は、第１のＸ線画像と、第２のＸ線画像とに基づいて、コントラスト像を生成する。生成されるコントラスト像は、たとえば、位相微分像、吸収像、暗視野像である。位相微分像は、エアデータとサンプルデータとのＸ線位相の変化を算出し画像化したものである。吸収像は、被写体ＴがあるとＸ線が吸収され、被写体Ｔが無い部分とＸ線の位相の差が生じることを利用して、位相の差を画像の濃淡で表した図である。暗視野像は、密集した箇所では強くＸ線が散乱することを利用し、被写体Ｔの表面にあたり散乱したＸ線の分布を、画像化することで被写体Ｔの構造を表した図である   Based on the image signal output from the X-ray detector 4, the image processing unit 5 includes a first X-ray image captured without arranging the subject T and a second X-ray image captured with the subject T laid out. Acquire a line image. Further, the image processing unit 5 generates a contrast image based on the first X-ray image and the second X-ray image. The generated contrast images are, for example, a phase differential image, an absorption image, and a dark field image. The phase differential image is an image obtained by calculating a change in the X-ray phase between the air data and the sample data. The absorption image is a diagram in which the phase difference is represented by shading of the image by utilizing the fact that X-rays are absorbed when a subject T is present and a phase difference occurs between the X-rays and the portion without the subject T. The dark-field image is a diagram showing the structure of the subject T by imaging the distribution of the scattered X-rays hitting the surface of the subject T, utilizing the fact that X-rays are strongly scattered in dense places.

制御部６は、画像処理部５で生成された位相微分像における画素値に基づいて、光軸方向（Ｚ軸方向）への位置ずれ、Ｘ軸方向への位置ずれ、または光軸回り（Ｒｚ）の回転による位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。   Based on the pixel values in the phase differential image generated by the image processing unit 5, the control unit 6 shifts the position in the optical axis direction (Z-axis direction), shifts the position in the X-axis direction, or shifts around the optical axis (Rz). ) Is configured to acquire at least one of the positional shifts due to the rotation.

制御部６は、検知領域９（図３参照）内から画素値を取得し、格子の位置ずれを取得するように構成されている。図３は、第１格子２をＸ線源１から第２格子３へ向かうＺ２方向から見た図である。なお、スリットは省略している。検知領域９とは、撮影領域１０内に設けられ、位置ずれを取得するために用いられる画素値を採取する領域である。制御部６は、位相微分像内に設定された複数の検知領域９の各検知領域９内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得するように構成されている。検知領域９内の複数箇所から取得した画素値に基づいて、制御部６は、画素値の平均値を計算するように構成されている。あるいは、複数箇所から取得した画素値に基づいて、制御部６は、中央値を選択するように構成されている。   The control unit 6 is configured to acquire a pixel value from within the detection area 9 (see FIG. 3) and acquire a displacement of the lattice. FIG. 3 is a diagram of the first grating 2 viewed from the Z2 direction from the X-ray source 1 to the second grating 3. The slit is omitted. The detection region 9 is a region provided in the photographing region 10 and for collecting a pixel value used for acquiring a position shift. The control unit 6 is configured to acquire an average value or a median value of pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions 9 set in the phase differential image, and acquire a displacement of the lattice. Have been. The control unit 6 is configured to calculate an average value of the pixel values based on the pixel values obtained from a plurality of locations in the detection area 9. Alternatively, the control unit 6 is configured to select a median value based on pixel values obtained from a plurality of locations.

制御部６は、位相微分像を生成して格子の位置ずれを取得することを複数回行う際に、予め生成された第１のＸ線画像を用いるように構成されている。制御部６は、位相微分像を１枚生成する毎または複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づき、格子の位置を位置調整機構７により調整する制御を行うように構成されている。使用者は、格子の位置ずれが起こる頻度などに基づいて、制御部６に位置調整の頻度を設定する。   The control unit 6 is configured to use a first X-ray image generated in advance when performing a plurality of times of generating a phase differential image and acquiring a positional shift of the grating. The control unit 6 is configured to perform control for adjusting the position of the grating by the position adjustment mechanism 7 based on the acquired misalignment of the grating every time one or a plurality of phase differential images are generated. I have. The user sets the frequency of position adjustment in the control unit 6 based on the frequency of occurrence of grid displacement.

制御部６は、検知領域９内の画素値がしきい値未満である場合、以下のいずれかのように構成される。検知領域９を、位相微分像内の被写体Ｔを含まない部分に設定する、検知領域９を再設定する、あるいは、検知領域９内における被写体Ｔを含まない部分を用いて位置ずれを取得する。   When the pixel value in the detection area 9 is smaller than the threshold value, the control unit 6 is configured as one of the following. The detection area 9 is set to a part that does not include the subject T in the phase differential image, the detection area 9 is reset, or a position shift is obtained using a part that does not include the subject T in the detection area 9.

制御部６は、画像処理部５において生成された暗視野像の画素値または吸収像の画素値が、しきい値未満である場合、検知領域９を再設定するように構成されている。   The control unit 6 is configured to reset the detection area 9 when the pixel value of the dark field image or the pixel value of the absorption image generated by the image processing unit 5 is less than the threshold value.

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

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

また、第４駆動部７６は、Ｚ軸方向周り回動部７２ｂをＸ方向に往復移動させるように構成されている。Ｚ軸方向周り回動部７２ｂは、底面が連結部７２ａに向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ軸方向に往復移動されることにより、ステージ７２をＺ方向の中心軸線周りに回動するように構成されている。また、第５駆動部７７は、Ｘ軸方向周り回動部７２ｃをＺ軸方向に往復移動させるように構成されている。Ｘ軸方向周り回動部７２ｃは、底面がＺ軸方向軸周り回動部７２ｂに向けて凸曲面状に形成されており、Ｚ軸方向に往復移動されることにより、ステージ７２をＸ軸方向周りに回動するように構成されている。   In addition, the fourth driving unit 76 is configured to reciprocate the rotating unit 72b around the Z-axis direction in the X direction. The Z-axis direction rotation portion 72b has a bottom surface formed in a convex curved shape toward the connection portion 72a, and reciprocates in the X-axis direction, thereby rotating the stage 72 around the center axis in the Z direction. It is configured to be. In addition, the fifth driving unit 77 is configured to reciprocate the rotating unit 72c around the X-axis direction in the Z-axis direction. The X-axis direction rotation part 72c has a bottom surface formed in a convex curved shape toward the Z-axis direction rotation part 72b, and reciprocates in the Z-axis direction to move the stage 72 in the X-axis direction. It is configured to rotate around.

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

格子移動機構８は、制御部６からの信号に基づいて、第１格子２を格子面内（ＸＹ面内）において格子方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に一定間隔で移動させるように構成されている。具体的には、格子移動機構８は、第２格子３の周期ｄ２をｎ分割し、ｄ２／ｎずつ第２格子３をステップ移動させる。なお、ｎは正の整数である。また、格子移動機構８は、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータなどを含む。   The lattice moving mechanism 8 is configured to move the first lattice 2 at regular intervals in a direction (X-axis direction) orthogonal to the lattice direction in a lattice plane (XY plane) based on a signal from the control unit 6. Have been. Specifically, the grating moving mechanism 8 divides the period d2 of the second grating 3 into n, and moves the second grating 3 stepwise by d2 / n. Note that n is a positive integer. The grid moving mechanism 8 includes, for example, a stepping motor, a piezo actuator, and the like.

〈検知領域〉
図３をもとに検知領域９を説明する。図３は、第１格子２をＸ線源１から第２格子３へ向かうＺ２方向に見た図である。なお、スリットは省略している。検知領域９は、撮影領域１０内に設けられる。撮影領域１０とは、コントラスト画像を取得できる領域をさす。検知領域９とは、撮影領域１０内に設けられ、位置ずれを取得するために用いられる画素値を採取する領域である。検知領域９は、撮影領域１０に対しては、格子の周期、配列パターンに変更はない。つまり、検知領域９は、格子の周期、配列パターンを変更して設ける必要がないため、使用者が格子を作成するのが容易である。撮影領域１０の中心から離れるほど位置ずれが大きくなり、検知が容易になるため、検知領域９は、位相微分像の撮影領域１０の外周縁近傍に設定されてもよい。<Detection area>
The detection area 9 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a view of the first grating 2 as viewed from the X-ray source 1 toward the second grating 3 in the Z2 direction. The slit is omitted. The detection area 9 is provided in the imaging area 10. The photographing region 10 refers to a region where a contrast image can be obtained. The detection region 9 is a region provided in the photographing region 10 and for collecting a pixel value used for acquiring a position shift. In the detection area 9, the lattice period and the arrangement pattern are not changed with respect to the imaging area 10. That is, since the detection region 9 does not need to be provided by changing the period and arrangement pattern of the lattice, it is easy for the user to create the lattice. As the distance from the center of the imaging region 10 increases, the positional deviation increases, and the detection becomes easier. Therefore, the detection region 9 may be set near the outer peripheral edge of the imaging region 10 of the phase differential image.

検知領域９は、検知領域９の中心点Ｃを挟んで上下（Ｙ軸方向）２箇所あるいは左右（Ｘ軸方向）２箇所に設ける。あるいは検知領域９の中心点Ｃを挟んで上下（Ｙ軸方向）および左右（Ｘ軸方向）の計４箇所に設ける。   The detection areas 9 are provided at two locations vertically (in the Y-axis direction) or two locations left and right (in the X-axis direction) with the center point C of the detection area 9 interposed therebetween. Alternatively, it is provided at a total of four places, that is, up and down (in the Y-axis direction) and left and right (in the X-axis direction) with the center point C of the detection area 9 interposed therebetween.

Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向（Ｚ軸方向）への格子の位置ずれを取得するための検知領域９は、検知領域９の中心点Ｃを挟んで格子のスリットの向きに直交する線（Ｘ軸方向の線）上に２箇所設定されている。エアデータを取得してからとサンプルデータを取得するまでの間に、第１格子２と第２格子３との間に位置ずれが無い、もしくはＸ軸方向に位置ずれがある場合は、図４（Ａ）で示すような、濃淡（明暗）のコントラストが無い均一な画像の位相微分像が得られる。しかしながら、第１格子２と第２格子３との間にずれが生じた場合は、位相微分像に濃淡（明暗）のコントラストが現れる。光軸方向（Ｚ軸方向）のずれの場合、第１格子２の自己像と第２格子３との周期がずれるため、中心より左の領域ではＸ１方向もしくはＸ２方向に第１格子２の自己像と第２格子３との相対位置がずれ、中心より右の領域ではその逆方向にずれが生じる。そのため図４（Ｂ）で示すように、位相微分像は格子のスリットの向きに直交する方向（Ｘ軸方向）に濃淡のコントラストが生じる。なお、位置ずれの方向によってＸ１方向からＸ２方向にかけて明るくなる、またはＸ１方向からＸ２方向にかけて暗くなる。そのため、検知領域９は、検知領域９の中心点Ｃを挟んで格子のスリットの向きに直交する線（Ｘ軸方向の線）上に２箇所設定される。なお、図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、得られる位相微分像を説明するための概略図であり、得られる位相微分像はエアデータを取得してからサンプルデータ取得するまでの間の変化によって濃淡（明暗）の生じ方が異なる。   The detection region 9 for acquiring the displacement of the lattice in the optical axis direction (Z-axis direction) connecting the X-ray source 1 and the X-ray detector 4 has a slit of the lattice with the center point C of the detection region 9 interposed therebetween. Are set at two points on a line (line in the X-axis direction) orthogonal to the direction of. In the case where there is no displacement between the first grating 2 and the second grating 3 between the time when the air data is acquired and the time when the sample data is acquired, or when there is a displacement in the X-axis direction, FIG. As shown in (A), a phase differential image of a uniform image without contrast of light and dark (light and dark) can be obtained. However, when a shift occurs between the first grating 2 and the second grating 3, a contrast (light and dark) appears in the phase differential image. In the case of a shift in the optical axis direction (Z-axis direction), the period of the self image of the first grating 2 and the period of the second grating 3 are shifted. The relative position between the image and the second grating 3 is shifted, and in a region to the right of the center, a shift occurs in the opposite direction. Therefore, as shown in FIG. 4B, the phase differential image has a contrast of light and shade in a direction (X-axis direction) orthogonal to the direction of the slit of the grating. Note that, depending on the direction of the positional shift, the brightness increases from the X1 direction to the X2 direction, or the brightness decreases from the X1 direction to the X2 direction. Therefore, two detection regions 9 are set on a line (a line in the X-axis direction) orthogonal to the direction of the slit of the lattice with the center point C of the detection region 9 interposed therebetween. FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams for explaining the obtained phase differential image. The obtained phase differential image is obtained from the time when the air data is obtained until the time when the sample data is obtained. The way in which shading (light and dark) occurs differs depending on the change in.

格子のスリットの向きに直交する方向（Ｘ軸方向）への格子の位置ずれ、または光軸回り（Ｒｚ）の回転による格子の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するための検知領域９は、検知領域９の中心点Ｃを挟んで格子のスリットの向きに平行な線（Ｙ軸方向の線）上に２箇所設定される。エアデータを取得してからサンプルデータを取得するまでの間に、光軸回り（Ｒｚ）の回転がずれた場合、中心より上の領域ではＸ１方向もしくはＸ２方向に第１格子２の自己像と第２格子３の相対位置がずれ、中心より下の領域はその逆方向にずれが生じる。そのため、図４（Ｃ）に示すような、格子のスリットの向きに平行な方向（Ｙ軸方向）に濃淡（明暗）のコントラストが生じた位相微分像が得られる。なお、位置ずれの方向によってＹ１方向からＹ２方向にかけて明るくなる、またはＹ１方向からＹ２方向にかけて暗くなる。そのため、検知領域９は、検知領域９の中心点Ｃを挟んで格子のスリットの向きに平行な線（Ｙ軸方向の線）上に２箇所設定される。また、Ｘ軸方向のずれを検知する場合、撮影領域１０の中心点ＣからＸ軸方向に離れると、Ｘ線がスリットに斜めに入射するため、格子部のスリットの深さと幅とのアスペクト比によりＸ線の減衰が生じる。しかしながら、検知領域９の中心点Ｃを挟んで格子のスリットの向きに平行な線（Ｙ軸方向の線）上に設定することで、Ｘ線がスリットに垂直に入射するためＸ線の減衰が生じにくい。そのため、検知領域９の中心点Ｃを挟んで格子のスリットの向きに平行な線（Ｙ軸方向の線）上に２箇所設定される。なお、図４（Ｃ）は、得られる位相微分像を説明するための概略図であり、得られる位相微分像はエアデータを取得してからサンプルデータ取得するまでの間の変化によって濃淡（明暗）の生じ方が異なる。   A detection region 9 for acquiring at least one of a displacement of the grating in a direction (X-axis direction) orthogonal to the direction of the slit of the grating or a displacement of the grating due to rotation about the optical axis (Rz). Are set at two points on a line (line in the Y-axis direction) parallel to the direction of the slit of the lattice with the center point C of the detection area 9 interposed therebetween. If the rotation around the optical axis (Rz) is shifted between the time when the air data is obtained and the time when the sample data is obtained, the self-image of the first grating 2 in the X1 direction or the X2 direction in the region above the center is obtained. The relative position of the second grating 3 is shifted, and the area below the center is shifted in the opposite direction. Therefore, as shown in FIG. 4C, a phase differential image having a contrast of light and dark (bright and dark) in a direction (Y-axis direction) parallel to the direction of the slit of the grating is obtained. Note that, depending on the direction of the misalignment, the brightness increases from the Y1 direction to the Y2 direction, or the brightness decreases from the Y1 direction to the Y2 direction. Therefore, two detection regions 9 are set on a line (a line in the Y-axis direction) parallel to the direction of the slit of the lattice with the center point C of the detection region 9 interposed therebetween. In addition, when detecting a shift in the X-axis direction, when the X-ray is away from the center point C of the imaging region 10 in the X-axis direction, the X-rays are obliquely incident on the slit. Causes attenuation of X-rays. However, since the X-rays are perpendicularly incident on the slits by setting them on a line (line in the Y-axis direction) parallel to the direction of the slit of the lattice with the center point C of the detection area 9 interposed therebetween, the attenuation of the X-rays is reduced. It is unlikely to occur. Therefore, two points are set on a line (line in the Y-axis direction) parallel to the direction of the slit of the lattice with the center point C of the detection area 9 interposed therebetween. FIG. 4C is a schematic diagram for explaining the obtained phase differential image, and the obtained phase differential image is shaded (bright and dark) by a change between the time when air data is obtained and the time when sample data is obtained. ) Is different.

検知領域９は、被写体Ｔが映りこむと画素値が下がるため、位相微分像の被写体Ｔの写りこみがない箇所に設定されている。あるいは、検知領域９は、位相微分像の撮影領域１０の外周縁近傍に設定されている。回転による位置ずれは、撮影領域１０の中心から離れているほど大きくなる。そのため、精密な位置調整を行う場合は、検知領域９は撮影領域１０の中心から離れているほうが好ましい。   The detection area 9 is set at a position where the subject T is not reflected in the phase differential image because the pixel value decreases when the subject T is reflected. Alternatively, the detection area 9 is set near the outer peripheral edge of the imaging area 10 of the phase differential image. The displacement due to the rotation increases as the distance from the center of the imaging region 10 increases. Therefore, when performing precise position adjustment, it is preferable that the detection area 9 is far from the center of the imaging area 10.

位相微分像は、格子移動機構８が、第１格子２をＸ軸方向に並進させた場合のＸ線のステップカーブに基づいて生成される。具体的には、位相微分像は、被写体Ｔを通過したＸ線が屈折することを利用して、被写体Ｔを配置しない場合のＸ線のステップカーブに対する、被写体Ｔを配置した場合のＸ線のステップカーブの位相のずれの大きさを画像化することにより生成される。位相微分像の画素値は位相のずれを表す。被写体Ｔを通過するときにＸ線が屈折するため、同じ画像の被写体Ｔの無い領域は、Ｘ線が屈折することがない。そのため被写体Ｔが無い部分は位相のずれが生じない。もし、被写体Ｔが無い部分において、位相のずれが生じているとすると、第１格子２または第２格子３のいずれかに位置ずれが生じていると考えられる。そこで、位相微分像の被写体Ｔの無い部分の画素値を採取することにより、位相のずれを取得し、位相のずれから格子の位置ずれを取得する。   The phase differential image is generated based on an X-ray step curve when the grating moving mechanism 8 translates the first grating 2 in the X-axis direction. Specifically, the phase differential image uses the refraction of the X-rays that have passed through the subject T, and uses the refraction of the X-rays when the subject T is placed against the step curve of the X-ray when the subject T is not placed. It is generated by imaging the magnitude of the phase shift of the step curve. The pixel value of the phase differential image represents a phase shift. Since the X-rays are refracted when passing through the subject T, the X-rays are not refracted in a region of the same image without the subject T. Therefore, a phase shift does not occur in a portion where there is no subject T. If a phase shift occurs in a portion where there is no subject T, it is considered that a position shift has occurred in either the first grating 2 or the second grating 3. Therefore, a phase shift is obtained by collecting a pixel value of a portion of the phase differential image without the subject T, and a grid position shift is obtained from the phase shift.

（位置ずれの取得、調整動作）
図５を参照して、本実施形態におけるＸ線位相差撮像システム１００が位置ずれを取得する動作を説明する。本実施形態では、検知領域９の中心点Ｃが撮影領域１０の中央と一致している場合を例に説明する。(Acquisition and adjustment of displacement)
With reference to FIG. 5, an operation of the X-ray phase difference imaging system 100 according to the present embodiment for acquiring a displacement will be described. In the present embodiment, a case where the center point C of the detection area 9 coincides with the center of the imaging area 10 will be described as an example.

まずステップＳ１では、被写体Ｔを配置せずに、Ｘ線源１から、Ｘ線を照射する。Ｘ線は、第１格子２と第２格子３とを通過し、Ｘ線検出器４に到達する。Ｘ線検出器４は、照射されたＸ線を検出する。ステップＳ２では、Ｘ線検出器４は、検出したＸ線から第１のＸ線画像を取得する。第１のＸ線画像は、Ｘ線位相差撮像システム１００の使用を開始するときに一度取得すればよい。   First, in step S1, X-rays are emitted from the X-ray source 1 without disposing the subject T. The X-rays pass through the first grating 2 and the second grating 3 and reach the X-ray detector 4. The X-ray detector 4 detects the irradiated X-ray. In step S2, the X-ray detector 4 acquires a first X-ray image from the detected X-ray. The first X-ray image may be obtained once when using the X-ray phase contrast imaging system 100 is started.

ステップＳ３では、被写体Ｔを配置し、Ｘ線源１から、Ｘ線を照射する。Ｘ線は、被写体Ｔに照射され、被写体ＴにＸ線があたることにより、Ｘ線の屈折が起こり、その結果位相のずれが生じ第２格子３に干渉縞ができる。   In step S3, the subject T is arranged, and X-rays are emitted from the X-ray source 1. The X-rays are applied to the subject T, and when the X-rays strike the subject T, the refraction of the X-rays occurs. As a result, a phase shift occurs and interference fringes are formed on the second grating 3.

ステップＳ４では、Ｘ線検出器４は、検出したＸ線から第２のＸ線画像を取得する。ステップＳ５では、画像処理部５は、ステップＳ２において取得した第１のＸ線画像と、ステップＳ４において取得した第２のＸ線画像とに基づいて位相微分像を生成する。   In step S4, the X-ray detector 4 acquires a second X-ray image from the detected X-ray. In step S5, the image processing unit 5 generates a phase differential image based on the first X-ray image obtained in step S2 and the second X-ray image obtained in step S4.

ステップＳ６では、制御部６は、ステップＳ５において生成した検知領域９と撮影領域１０とが含まれる位相微分像から、検知領域９内の画素値を取得する。ステップＳ７では、取得した画素値から位置ずれを取得する。   In step S6, the control unit 6 acquires a pixel value in the detection area 9 from the phase differential image including the detection area 9 and the imaging area 10 generated in step S5. In step S7, a displacement is obtained from the obtained pixel value.

Ｘ軸方向の位置ずれΔＸ１、光軸方向（Ｚ軸）の位置ずれΔＺ１および光軸（Ｒｚ）回りの回転による位置ずれΔＲｚ１は、以下に示す式で求められる。ｐ１ｐ２は格子の周期を表し、単位はｍである。Δφｕ，Δφｄ，Δφｗ，Δφｒは各検知領域９における画素値の平均を表し、単位はラジアンである。Ｒ１は格子間の距離、Ｄは撮影領域１０の中心から検知領域９までの距離を表し、単位はｍである。

Figure 2019123758
Positional displacement [Delta] X 1 in the X-axis direction, positional displacement [Delta] Z 1 and positional deviation DerutaRz 1 by the optical axis (Rz) around the rotation of the optical axis direction (Z-axis) is determined by the formula shown below. p 1 p 2 represents the period of the lattice, and the unit is m. Δφ u , Δφ d , Δφ w , and Δφ r represent the average of the pixel values in each detection area 9, and the unit is radian. R 1 is the distance between the gratings, D is represents the distance from the center of the imaging region 10 to the detection region 9, the unit is m.
Figure 2019123758

ステップＳ８では、取得した位置ずれに基づいて、制御部６は、位置調整機構７を制御し、格子の位置を調整する。以上が位置ずれを取得し、格子の位置を調整する動作である。   In step S8, the control unit 6 controls the position adjustment mechanism 7 to adjust the position of the lattice based on the acquired position shift. The above is the operation of acquiring the displacement and adjusting the position of the lattice.

（検知領域の決定動作）
次に図６を参照して、本実施形態における検知領域９の決定動作について説明する。まずステップＳ１では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、被写体Ｔがない状態で、Ｘ線源１から、Ｘ線を照射する。Ｘ線は、第１格子２と第２格子３とを通過し、Ｘ線検出器４に到達する。Ｘ線検出器４は、照射されたＸ線を検出する。ステップＳ２では、Ｘ線検出器４は、検出したＸ線から第１のＸ線画像を取得する。ステップＳ３では、制御部６は、第１のＸ線画像から、画素値を取得し、しきい値を設定する。(Detection area determination operation)
Next, the operation of determining the detection area 9 in the present embodiment will be described with reference to FIG. First, in step S1, the X-ray phase contrast imaging system 100 irradiates X-rays from the X-ray source 1 without the subject T. The X-rays pass through the first grating 2 and the second grating 3 and reach the X-ray detector 4. The X-ray detector 4 detects the irradiated X-ray. In step S2, the X-ray detector 4 acquires a first X-ray image from the detected X-ray. In step S3, the control unit 6 acquires a pixel value from the first X-ray image and sets a threshold value.

ステップＳ４では、被写体Ｔが配置された状態で、Ｘ線源１から、Ｘ線を照射する。Ｘ線は、被写体Ｔに照射され、第２格子３に自己像が形成される。Ｘ線検出器４は、生成された自己像を検出する。   In step S4, X-rays are emitted from the X-ray source 1 with the subject T arranged. The X-ray is irradiated on the subject T, and a self-image is formed on the second grating 3. The X-ray detector 4 detects the generated self-image.

ステップＳ５では、Ｘ線検出器４により、検出したＸ線から第２のＸ線画像を取得する。ステップＳ６では、画像処理部５は、ステップＳ２において取得した第１のＸ線画像とステップＳ５において取得した第２のＸ線画像とに基づいてコントラスト像を生成する。   In step S5, the X-ray detector 4 acquires a second X-ray image from the detected X-ray. In step S6, the image processing unit 5 generates a contrast image based on the first X-ray image obtained in step S2 and the second X-ray image obtained in step S5.

ステップＳ７では、生成したコントラスト像の１つである、吸収像あるいは暗視野像内に検知領域９を設定する。ステップＳ８では、制御部６は、吸収像あるいは暗視野像の検知領域９から画素値を取得する。ステップＳ９では、制御部６は、取得した画素値としきい値とを比較する。   In step S7, the detection area 9 is set in an absorption image or a dark field image, which is one of the generated contrast images. In step S8, the control unit 6 acquires a pixel value from the detection area 9 of the absorption image or the dark field image. In step S9, the control unit 6 compares the obtained pixel value with a threshold.

画素値が、しきい値以上の場合は、ステップＳ１０に移って、制御部６は、位相微分像から画素値を取得し、位置ずれの取得を開始する。画素値が、しきい値未満の場合、ステップＳ１１に移り、制御部６は、画素値を取得する場所を、同じ検知領域９内の別の場所に設定する。あるいは、制御部６は、検知領域９を別の場所に設定する。そして、ステップＳ８に戻り、制御部６は、再設定した検知領域９から画素値を取得する。ステップＳ９に移って、制御部６は、取得した画素値としきい値を比較する。最終的には被写体Ｔを含まない領域に検知領域９を設定したのち、制御部６は、位置ずれの取得を開始する。   If the pixel value is equal to or larger than the threshold value, the process proceeds to step S10, where the control unit 6 acquires a pixel value from the phase differential image and starts acquiring a positional shift. When the pixel value is less than the threshold value, the process proceeds to step S11, and the control unit 6 sets a location for acquiring the pixel value to another location in the same detection area 9. Alternatively, the control unit 6 sets the detection area 9 at another location. Then, returning to step S8, the control unit 6 acquires a pixel value from the reset detection area 9. Proceeding to step S9, the control unit 6 compares the acquired pixel value with a threshold value. Finally, after setting the detection area 9 in an area that does not include the subject T, the control unit 6 starts acquiring a positional shift.

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

本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００では、制御部６は、画像処理部５で生成された位相微分像の画素値に基づいて、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子の位置ずれ、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている。このようにすることによって、格子の位置ずれが発生した場合でも、制御部６により、取得した位相微分像の画素値に基づいて、位置ずれを取得（更新）することができる。その結果、使用者は、エアデータを再取得しなくとも、通常の撮影によって位相微分像を生成させるだけで、容易に、格子の位置ずれ（撮影条件の変化）を取得できる。その結果、取得した位置ずれに基づいて格子の位置ずれを調整することが可能となるため、エアデータを更新することなく、容易に同じ撮影条件を維持することができる。   In the X-ray phase contrast imaging system 100 of the present embodiment, the control unit 6 controls the light connecting the X-ray source 1 and the X-ray detector 4 based on the pixel value of the phase differential image generated by the image processing unit 5. It is configured to acquire at least one of a displacement of the grating in the axial direction, a displacement of the grating in a direction perpendicular to the direction of the slit of the grating, and a displacement of the grating due to rotation about the optical axis. ing. In this way, even when a lattice displacement occurs, the control unit 6 can acquire (update) the displacement based on the pixel values of the acquired phase differential image. As a result, the user can easily acquire the displacement of the grating (change in imaging conditions) simply by generating a phase differential image by ordinary imaging without reacquiring air data. As a result, it is possible to adjust the displacement of the lattice based on the acquired displacement, so that the same photographing conditions can be easily maintained without updating the air data.

本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００において、好ましくは、制御部６は、位相微分像を生成して格子の位置ずれを取得することを複数回行う際に、予め生成された第１のＸ線画像を用いるように構成されている。このようにすることによって、予め生成された第１のＸ線画像と、新たに生成した第２のＸ線画像とを基にして位相微分像が生成される。それにより、第２のＸ線画像を新たに撮影するだけで、位相微分像を生成できるので、使用者は、第１のＸ線画像を、再度取得しなくてもよい。   In the X-ray phase contrast imaging system 100 of the present embodiment, preferably, the control unit 6 generates the phase differential image to acquire the displacement of the grating a plurality of times, and the first generated first It is configured to use an X-ray image. By doing so, a phase differential image is generated based on the first X-ray image generated in advance and the second X-ray image newly generated. Thus, a phase differential image can be generated only by newly capturing a second X-ray image, and thus the user does not need to acquire the first X-ray image again.

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

また、制御部６は、位相微分像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した格子の位置ずれに基づき、格子の位置を調整するために位置調整機構７を制御するように構成されている。このようにすることによって、格子の位置ずれを取得するごとに位置調整機構７によって格子の位置を調整することにより、極力正確に、同一の撮影条件を維持することができる。また、位相微分像を複数枚生成するごとに位置調整機構７によって格子の位置を調整することにより、１枚生成するごとに比べて、位置調整機構７が位置を調整する頻度を少なくすることができる。その結果、実用上問題のない範囲で撮影条件を維持しつつ、格子の位置調整にかかる時間が少なくすることができる。   Further, the control unit 6 controls the position adjusting mechanism 7 to adjust the position of the grating based on the acquired misalignment of the grating each time one or a plurality of phase differential images are generated. It is configured. In this way, the position of the lattice is adjusted by the position adjusting mechanism 7 each time the lattice displacement is obtained, so that the same photographing conditions can be maintained as accurately as possible. In addition, by adjusting the position of the grating by the position adjusting mechanism 7 each time a plurality of phase differential images are generated, the frequency of adjusting the position by the position adjusting mechanism 7 can be reduced as compared with the case where one phase differential image is generated. it can. As a result, it is possible to reduce the time required for adjusting the position of the grating while maintaining the photographing conditions within a range where there is no practical problem.

本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００において、制御部６は、位相微分像内に設定された複数の検知領域９の各検知領域９内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得するように構成されている。このように構成すれば、検知領域９内の画素値の分布を取ることができる。また、取得した複数の画素値から、平均値あるいは中央値を取ることにより、ノイズなどに起因する極端な数値（外れ値）を排除できるので、正確な位置ずれを取得することができる。   In the X-ray phase contrast imaging system 100 of the present embodiment, the control unit 6 calculates the average value or the median value of the pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions 9 set in the phase differential image. It is configured to acquire and obtain the displacement of the lattice. With this configuration, the distribution of pixel values in the detection area 9 can be obtained. Further, by taking an average value or a median value from a plurality of acquired pixel values, an extreme numerical value (outlier) due to noise or the like can be excluded, so that accurate displacement can be obtained.

また、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれ、または光軸回りの回転による格子の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するための検知領域９は、検知領域９の中心点Ｃを挟んで格子のスリットの向きに平行な線上に２箇所設定されている。ここで、光軸回りの回転による位置ずれ、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれは、検知領域９の中心点Ｃを通るスリットの向きに直交する直線を境界にして、位置ずれの差が現れ易い。そのため、上記構成にすれば、格子のスリットの向きに直交する方向への格子の位置ずれ、または、光軸回りの回転による格子の位置ずれを容易に取得することができる。   Further, the detection region 9 for acquiring at least one of the displacement of the grating in a direction orthogonal to the direction of the slit of the grating or the displacement of the grating due to rotation around the optical axis is the detection region 9. Two points are set on a line parallel to the direction of the slit of the lattice with the center point C interposed therebetween. Here, the displacement due to the rotation around the optical axis and the displacement of the lattice in the direction perpendicular to the direction of the slit of the lattice are defined by a straight line perpendicular to the direction of the slit passing through the center point C of the detection area 9 as a boundary. A difference in misalignment is likely to appear. Therefore, according to the above configuration, it is possible to easily acquire the displacement of the grating in a direction orthogonal to the direction of the slit of the grating, or the displacement of the grating due to rotation about the optical axis.

また、位相微分像内に設定された複数の検知領域９の各検知領域９内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得する構成において、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子の位置ずれを取得するための検知領域９は、検知領域９の中心点Ｃを挟んで格子のスリットの向きに直交する線上に２箇所設定されている。ここで、光軸方向への格子の位置ずれは、格子のスリットの向きに直交する方向に位置ずれが生じやすく、格子のスリットの向きに平行な方向に位置ずれが生じにくい。そのため、上記構成にすれば、位相微分像から、Ｘ線源１とＸ線検出器４とを結ぶ光軸方向への格子の位置ずれを容易に取得することができる。   Further, in the configuration in which the average value or the median value of the pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions 9 set in the phase differential image is obtained and the displacement of the lattice is obtained, The detection area 9 for acquiring the displacement of the grid in the optical axis direction connecting the X-ray detector 1 and the X-ray detector 4 is positioned on a line perpendicular to the direction of the slit of the grid with the center point C of the detection area 9 interposed therebetween. Has been set in some places. Here, the displacement of the grating in the optical axis direction is likely to occur in a direction orthogonal to the direction of the slit of the grating, and is unlikely to occur in a direction parallel to the direction of the slit of the grating. Therefore, with the above-described configuration, it is possible to easily acquire the displacement of the grating in the optical axis direction connecting the X-ray source 1 and the X-ray detector 4 from the phase differential image.

また、位相微分像内に設定された複数の検知領域９の各検知領域９内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得する構成において、検知領域９は、第２の位相微分像の撮影領域１０の外周縁近傍に設定されている。このようにすることによって、検知領域９を、回転による位置ずれが大きい外周部に設定することができるので、位置ずれを取得し易くなる。そのため、位置ずれの検知精度を向上させることができる。   Further, in a configuration in which the average value or the median value of the pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions 9 set in the phase differential image is obtained, and the misalignment of the lattice is obtained, Is set near the outer peripheral edge of the imaging region 10 of the second phase differential image. By doing so, the detection region 9 can be set at the outer peripheral portion where the positional deviation due to rotation is large, so that the positional deviation can be easily obtained. Therefore, it is possible to improve the detection accuracy of the displacement.

また、位相微分像内に設定された複数の検知領域９の各検知領域９内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得する構成において、好ましくは、制御部６は、検知領域９内の画素値がしきい値未満である場合、検知領域９を、第２の位相微分像内の被写体Ｔを含まない部分に設定するように構成されている。このようにすることによって、被写体Ｔの映り込みによる画素値の変化の影響が無い場所を検知領域９に設定することができる。それにより、位置ずれによる画素値の変化量を正確に取得することができる。   Further, in a configuration in which an average value or a median value of pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions 9 set in the phase differential image is obtained, and a lattice displacement is obtained, preferably When the pixel value in the detection area 9 is smaller than the threshold value, the control unit 6 is configured to set the detection area 9 to a portion not including the subject T in the second phase differential image. By doing so, it is possible to set a place where there is no influence of the change in the pixel value due to the reflection of the subject T in the detection area 9. As a result, it is possible to accurately obtain the amount of change in the pixel value due to the displacement.

また、位相微分像内に設定された複数の検知領域９の各検知領域９内における複数箇所の画素値の平均値または中央値を取得し、格子の位置ずれを取得する構成において、制御部６は、検知領域９内の画素値がしきい値未満である場合、検知領域９を再設定するように構成されている。このようにすることによって、被写体Ｔの映り込みがあるために画素値の低い部分を避けて検知領域９を設定することができる。それにより、被写体Ｔの映り込みによる画素値の低下を防ぐことができるので、位置ずれによる画素値の変化量を正確に取得することができる。   Further, in the configuration in which the average value or the median value of the pixel values at a plurality of positions in each of the plurality of detection regions 9 set in the phase differential image is obtained, and the displacement of the grid is obtained, the control unit 6 Is configured to reset the detection area 9 when the pixel value in the detection area 9 is less than the threshold value. By doing so, it is possible to set the detection area 9 while avoiding a portion having a low pixel value because the subject T is reflected. Thus, it is possible to prevent a decrease in the pixel value due to the reflection of the subject T, so that the amount of change in the pixel value due to the displacement can be accurately obtained.

本実施形態のＸ線位相差撮像システム１００において、制御部６は、検知領域９内の画素値がしきい値未満である場合、検知領域９を再設定する構成において、好ましくは、画像処理部５は、第１のＸ線画像と第２のＸ線画像とに基づいて、暗視野像または吸収像のうち少なくとも１つを生成し、制御部６は、暗視野像の画素値または吸収像の画素値が、しきい値未満である場合、検知領域９を再設定するように構成されている。このようにすることによって、被写体Ｔの映り込みによる画素値の変化が無い場所を検知領域９に設定することができる。それにより、格子の位置ずれによる画素値の変化量を正確に取得することができる。   In the X-ray phase contrast imaging system 100 of the present embodiment, the control unit 6 preferably resets the detection area 9 when the pixel value in the detection area 9 is smaller than the threshold value. 5 generates at least one of a dark-field image or an absorption image based on the first X-ray image and the second X-ray image, and the control unit 6 controls a pixel value of the dark-field image or the absorption image. Is smaller than the threshold value, the detection area 9 is reset. By doing so, a place where there is no change in the pixel value due to the reflection of the subject T can be set in the detection area 9. As a result, it is possible to accurately obtain the amount of change in the pixel value due to the displacement of the grid.

また、制御部６は、検知領域９内の画素値がしきい値未満である場合、検知領域９を再設定する構成において、制御部６は、検知領域９内に被写体Ｔが含まれる場合に、検知領域９内における被写体Ｔを含まない部分を用いて位置ずれを取得するように構成されている。このようにすることによって、予め設定されていた検知領域９内の被写体Ｔの映り込みによる画素値への影響が無い部分の画素値だけを用いて、画素値を取得できる。その結果、検知領域９の再設定が容易となる。   The control unit 6 resets the detection area 9 when the pixel value in the detection area 9 is smaller than the threshold. In the configuration in which the subject T is included in the detection area 9, , The position shift is obtained using a portion that does not include the subject T in the detection area 9. In this way, a pixel value can be obtained using only a pixel value of a portion of the detection region 9 which has been set in advance and has no effect on the pixel value due to the reflection of the subject T. As a result, resetting of the detection area 9 becomes easy.

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

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

また、上記実施形態では、中心点が撮影領域１０の中央にある場合について記載したが、撮影領域１０の中央に設定しなくとも良い。その場合は、上記計算式は、適宜変更される。   Further, in the above embodiment, the case where the center point is located at the center of the imaging region 10 has been described, but the center point does not have to be set at the center of the imaging region 10. In that case, the above calculation formula is appropriately changed.

また、検知領域９に被写体Ｔが含まれる場合、制御部６が、検知領域９を変更する場合を記載したが、制御部６は、検知領域９を縮小しても良い。あるいは、制御部６は、警告を発し、使用者が検知領域９を再設定しても良い。   In addition, the case has been described where the control unit 6 changes the detection region 9 when the detection region 9 includes the subject T. However, the control unit 6 may reduce the detection region 9. Alternatively, the control unit 6 may issue a warning, and the user may reset the detection area 9.

またしきい値は、第１のＸ線画像の画素値に基づいて設定したが、第２のＸ線画像や、第２のＸ線画像から生成されたコントラスト画像の被写体Ｔが映っていない箇所から取得しても良い。コントラスト画像から取得する場合、しきい値は、コントラスト画像の背景の画素値のばらつきを考慮して設定してもよい。またしきい値と比較する画素値は、第２のＸ線画像でもよく、第２のＸ線画像から生成された位相コントラスト像でも良い。   Further, the threshold value is set based on the pixel value of the first X-ray image, but the second X-ray image or a portion of the contrast image generated from the second X-ray image where the subject T is not shown May be obtained from When acquiring from a contrast image, the threshold value may be set in consideration of the variation in the pixel value of the background of the contrast image. Further, the pixel value to be compared with the threshold value may be a second X-ray image or a phase contrast image generated from the second X-ray image.

１ Ｘ線源
２ 第１格子
３ 第２格子
４ Ｘ線検出器
５ 画像処理部
６ 制御部
７ 位置調整機構
８ 格子移動機構
９ 検知領域
１００ Ｘ線位相差撮像システムDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray source 2 1st grating 3 2nd grating 4 X-ray detector 5 Image processing part 6 Control part 7 Position adjustment mechanism 8 Grating moving mechanism 9 Detection area 100 X-ray phase contrast imaging system

Claims (12)

Ｘ線源と、
照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間に設けられたＸ線を通過させるための第１格子と、前記第１格子の自己像と干渉させるための第２格子とを含む複数の格子と、
前記格子を一定間隔で移動させる格子移動機構と、
被写体を配置せずに取得した第１のＸ線画像と、前記被写体を配置して取得した第２のＸ線画像とに基づいて、位相微分像を生成する画像処理部と、
前記格子の位置ずれを取得する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記画像処理部で生成された位相微分像の画素値に基づいて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子の位置ずれ、前記格子のスリットの向きに直交する方向への前記格子の位置ずれ、または光軸回りの回転による前記格子の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するように構成されている、Ｘ線位相差撮像システム。An X-ray source,
An X-ray detector for detecting the irradiated X-ray;
A plurality of gratings including a first grating provided between the X-ray source and the X-ray detector for passing X-rays, and a second grating for interfering with a self-image of the first grating When,
A grid moving mechanism for moving the grid at regular intervals;
An image processing unit that generates a phase differential image based on a first X-ray image obtained without disposing the subject and a second X-ray image obtained by disposing the subject,
A control unit for acquiring the displacement of the lattice,
With
The controller, based on a pixel value of the phase differential image generated by the image processing unit, a displacement of the grating in an optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector, An X-ray phase contrast imaging system configured to acquire at least one of a displacement of the grating in a direction orthogonal to the direction of the slit or a displacement of the grating due to rotation about an optical axis. . 前記制御部は、前記位相微分像を生成して前記格子の位置ずれを取得することを複数回行う際に、予め生成された第１のＸ線画像を用いるように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。   The said control part is comprised so that it may use the 1st X-ray image previously produced | generated, when performing the generation of the said phase differential image and the acquisition of the said misregistration of the grating several times. 2. The X-ray phase difference imaging system according to 1. 前記格子の位置を調整するための位置調整機構をさらに備え、
前記制御部は、取得した前記格子の位置ずれに基づき、前記格子の位置を前記位置調整機構により調整する制御を行うように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。Further comprising a position adjustment mechanism for adjusting the position of the lattice,
The X-ray phase contrast imaging system according to claim 1, wherein the control unit is configured to perform control of adjusting the position of the grating by the position adjustment mechanism based on the acquired position shift of the grating. 前記制御部は、前記位相微分像を１枚生成するごとまたは複数枚生成するごとに、取得した前記格子の位置ずれに基づき、前記格子の位置を調整するために前記位置調整機構を制御するように構成されている、請求項３に記載のＸ線位相差撮像システム。   The control unit controls the position adjusting mechanism to adjust the position of the grating based on the acquired positional shift of the grating every time one or a plurality of the phase differential images are generated. The X-ray phase contrast imaging system according to claim 3, wherein the system is configured as follows. 前記制御部は、前記位相微分像内に設定された複数の検知領域の各検知領域内における複数箇所の前記画素値の平均値または中央値を取得し、前記格子の位置ずれを取得するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相差撮像システム。   The control unit acquires an average value or a median value of the pixel values at a plurality of locations in each of the plurality of detection regions set in the phase differential image, so as to acquire the displacement of the lattice. The X-ray phase contrast imaging system according to claim 1, wherein the system is configured. 前記格子のスリットの向きに直交する方向への前記格子の位置ずれ、または光軸回りの回転による前記格子の位置ずれのうち少なくとも１つの位置ずれを取得するための前記検知領域は、前記検知領域の中心点を挟んで前記格子のスリットの向きに平行な線上に２箇所設定されている、請求項５に記載のＸ線位相差撮像システム。   The detection area for acquiring at least one of a displacement of the grating in a direction orthogonal to a direction of a slit of the grating or a displacement of the grating due to rotation about an optical axis is the detection area. The X-ray phase contrast imaging system according to claim 5, wherein two points are set on a line parallel to the direction of the slit of the grating with respect to the center point. 前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを結ぶ光軸方向への前記格子の位置ずれを取得するための前記検知領域は、前記検知領域の中心点を挟んで前記格子のスリットの向きに直交する線上に２箇所設定されている、請求項５に記載のＸ線位相差撮像システム。   The detection region for acquiring the displacement of the grating in the optical axis direction connecting the X-ray source and the X-ray detector is orthogonal to a direction of a slit of the grating with a center point of the detection region interposed therebetween. The X-ray phase-contrast imaging system according to claim 5, wherein two points are set on a line to be scanned. 前記検知領域は、前記位相微分像の撮影領域の外周縁近傍に設定されている、請求項５に記載のＸ線位相差撮像システム。   The X-ray phase contrast imaging system according to claim 5, wherein the detection area is set near an outer peripheral edge of an imaging area of the phase differential image. 前記制御部は、前記検知領域内の前記画素値がしきい値未満である場合、前記検知領域を、前記位相微分像内の前記被写体を含まない部分に設定するように構成されている、請求項５に記載のＸ線位相差撮像システム。   The control unit, when the pixel value in the detection area is less than a threshold value, is configured to set the detection area to a portion not including the subject in the phase differential image. Item 6. An X-ray phase contrast imaging system according to Item 5. 前記制御部は、前記検知領域内の前記画素値がしきい値未満である場合、前記検知領域を再設定するように構成されている、請求項９に記載のＸ線位相差撮像システム。   The X-ray phase contrast imaging system according to claim 9, wherein the control unit is configured to reset the detection region when the pixel value in the detection region is less than a threshold value. 前記画像処理部は、前記第１のＸ線画像と、前記第２のＸ線画像とに基づいて、暗視野像または吸収像のうち少なくとも１つを生成し、
前記制御部は、前記暗視野像の前記画素値または前記吸収像の前記画素値がしきい値未満である場合、前記検知領域を再設定するように構成されている、請求項９に記載のＸ線位相差撮像システム。The image processing unit, based on the first X-ray image and the second X-ray image, generates at least one of a dark field image or an absorption image,
The control unit according to claim 9, wherein the control unit is configured to reset the detection area when the pixel value of the dark-field image or the pixel value of the absorption image is smaller than a threshold value. X-ray phase contrast imaging system. 前記制御部は、前記検知領域内に前記被写体が含まれる場合に、前記検知領域内における前記被写体を含まない部分を用いて位置ずれを取得するように構成されている、請求項９に記載のＸ線位相差撮像システム。   10. The control unit according to claim 9, wherein the control unit is configured to, when the subject is included in the detection region, acquire a position shift using a portion not including the subject in the detection region. X-ray phase contrast imaging system.
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