JP2012108098A - トールボット干渉を用いた撮像装置および撮像装置の調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像装置はX線源110とX線源110から出射したX線を回折する回折格子130と回折格子130によって回折されたX線の一部を遮る遮蔽格子150と遮蔽格子150を経たX線の強度分布を検出する検出器170とを有する。更に、撮像装置は、調整部190を有する。調整部190は、検出器170で検出された強度分布を複数の領域に分割し、複数の領域の強度分布に基づいて、回折格子130および遮蔽格子150のうち少なくともいずれか一方の姿勢を調整する。
【選択図】図1
Description
検出器で検出された強度分布を複数の領域に分割し、複数の領域の強度分布に基づいて、
回折格子および遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の姿勢を調整することを特徴とする。
本実施形態では、分割した複数の領域毎にキャリア周波数に対応したスペクトルのピーク強度とそのスペクトルの周囲のバックグラウンドノイズの強度との比であるCarrier to Noise Ratio(以下、CNRと呼ぶ。)を算出し、算出したCNRの値に基づいて回折格子又は遮蔽格子の少なくともいずれか一方の姿勢を調整する。
本実施形態の撮像装置は電磁波源としてX線源を備えている。X線源110から発生したX線111が被検体120を透過すると、被検体120の組成や形状に応じてX線111に位相の変化及び吸収が生じる。
回折格子130は位相進行部131と位相遅延部132が周期的に配置された位相格子である。回折格子として、遮蔽部と透過部が周期的に配置された遮蔽格子を用いることもできるが、位相格子を用いた方がX線量を確保できる点で有利である。回折格子130は、X線111を回折することで、明部と暗部を有する干渉パターン140を形成する。尚、本明細書ではX線(電磁波)の強度が高いところを明部、低いところを暗部と言う。
1次元配列のπ回折格子:N=n/4−1/8
1次元配列のπ/2回折格子:N=n−1/2
2次元配列の市松模様π回折格子:N=n/4−1/8
2次元で市松模様π/2回折格子:N=n/2−1/4
遮蔽格子150は、周期的に配置された透過部151と遮蔽部152を有し、
干渉パターン140の明部を形成するX線の一部を遮蔽することでモアレを形成する。そのため、回折格子130から距離Z1だけ離れた位置に設けられることが好ましいが、製造誤差程度であれば遮蔽格子の配置位置がずれていてもモアレを形成することができる。(図1では説明の都合上、干渉パターン140と遮蔽格子150を離して記載している。)
なお、遮蔽部152と透過部151は干渉パターン140が形成される位置に遮蔽格子が配置された時にモアレが生じる程度にX線を遮蔽または透過すれば良く、X線を完全に遮蔽または透過しなくても良い。透過部151は貫通孔でも良いが、例えばシリコンのようなX線を透過する物質で構成されていても良い。一方、遮蔽部152を構成する材料として、例えば、金を用いることができる。
なお、上記の組合せは一例であり、回折格子と遮蔽格子は種々の組合せが可能である。
前記遮蔽格子150を透過したX線の干渉パターンの情報はモアレの強度分布として、X線検出器170によって検出される。X線検出器170は、X線のモアレを撮像することのできる撮像素子である。検出器として、例えば、デジタル信号への変換が可能なFPD(Flat Panel Detector)等を用いることができる。
調整部190は、検出器により検出されたモアレの強度分布を複数の領域に分割し、各々の領域毎にキャリア周波数に対応したスペクトル強度情報を算出し、その強度情報の分布に基づいて回折格子と遮蔽格子の姿勢を調整する。但し、本明細書におけるキャリア周波数とは、モアレの基本周期成分の周波数のことを指す。
g(x,y)=a(x,y)+b(x,y)cos(2πf0x+φ(x,y))…(2)
ここで、a(x,y)はバックグラウンドを表し、b(x,y)はモアレのキャリア周波数成分の振幅を表す。また、f0はモアレのキャリア周波数を表し、φ(x,y)はキャリア周波数成分の位相を表している。(2)式は、モアレが、バックグラウンドの第1項と、周期性を持った第2項との和で表されることを示している。
g(x,y)=a(x,y)+c(x,y)exp(2πif0x)+c*(x,y)exp(−2πif0x)…(3)
と書き表すことができる。ここで
c(x,y)=1/2b(x,y)exp[iφ(x,y)]…(4)である。
G(fx,fy)=A(fx,fy)+C(fx−f0,fy)+C*(fx+f0,fy)…(5)となる。
本実施形態では、分割した複数の領域毎にモアレ(干渉縞)のコントラストを表す指標であるビジビリティを算出し、算出したビジビリティの値に基づいて回折格子又は遮蔽格子の少なくともいずれか一方の姿勢を調整する。以下、本実施形態について図4、図6、図9、図10を用いて説明するが、実施形態1と重複する部分は省略する。
V=(Imax−Imin)/(Imax+Imin)・・・(6)
と定義される。但し、Imaxはモアレの強度の最大値、Iminはモアレの強度の最小値である。
V=PC(fx,fy)/PA(fx,fy)・・・(7)
と定義する。但し、PC(fx,fy)はキャリア周波数に対応するスペクトルC(fx,fy)のピーク値、PA(fx,fy)はDC成分に対応するスペクトルA(fx,fy)のピーク値である。ビジビリティの計算には、ステップS420で分割した各々の領域の、キャリア周波数に対応するスペクトルのピーク値とDC成分に対応するスペクトルのピーク値を用いる。ビジビリティを用いると、ビジビリティに基づいて回折格子や遮蔽格子の姿勢を調整することになる。すると、分割した各々の領域におけるバックグラウンドノイズの強度に領域間で差があっても、撮像範囲全体でビジビリティを一定の範囲内にすることができる。すると結果として、得られる被検体の位相像あるいは微分位相像の画質の不均一さを軽減することができる。
130 回折格子
150 遮蔽格子
170 検出器
190 調整部
Claims (11)
- 電磁波を回折する回折格子と、
前記回折格子によって回折された前記電磁波の一部を遮る遮蔽格子と、
前記遮蔽格子を経た前記電磁波の強度分布を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果に基づいて前記回折格子および遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の姿勢を調整する調整部と、を有し、
前記調整部は、
前記検出器で検出された前記強度分布を複数の領域に分割し、
前記複数の領域の前記強度分布に基づいて、前記回折格子および前記遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の姿勢を調整することを特徴とする撮像装置。 - 前記調整部は、
分割した前記複数の領域における前記強度分布をフーリエ変換することでキャリア周波数に対応したスペクトルの強度情報を計算し、
前記キャリア周波数に対応したスペクトルの強度分布に基づいて前記回折格子および前記遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の姿勢を調整することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記キャリア周波数に対応したスペクトルの強度情報が、前記キャリア周波数に対応したスペクトルの強度と、そのスペクトルの周囲のバックグラウンドノイズの強度との比であることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記キャリア周波数に対応したスペクトルの強度情報が、前記キャリア周波数に対応したスペクトルのピーク値と、DC成分に対応するスペクトルのピーク値との比であるビジビリティ値であることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記調整部は、
前記回折格子および前記遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の、光軸に対する傾きを調整することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記調整部は、
前記回折格子および前記遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の、光軸を中心とする回転を調整することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記調整部は、
前記キャリア周波数に対応したスペクトルの強度情報の標準偏差が小さくなるように前記回折格子と前記遮蔽格子の少なくともいずれか1つの姿勢を調整することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記電磁波がX線であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 電磁波源からの電磁波を回折する回折格子と、
前記回折格子によって回折された前記電磁波の一部を遮る遮蔽格子と、
前記遮蔽格子を経た前記電磁波の強度分布を検出する検出器と、を有する撮像装置の前記回折格子および前記遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の姿勢を調整する調整方法であって、
前記検出器で検出された強度分布を複数の領域に分割する工程と、
前記複数の領域の前記強度分布に基づいて、前記回折格子および前記遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の姿勢を調整する工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の調整方法。 - 電磁波源からの電磁波を回折する回折格子と、
前記回折格子によって回折された前記電磁波の一部を遮る遮蔽格子と、
前記遮蔽格子を経た前記電磁波の強度分布を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果に基づいて前記回折格子および遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の姿勢を調整する調整部と、を有し、
前記調整部は、
前記検出器で検出された強度分布に基づいて前記回折格子および前記遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の光軸に対する傾きを調整することを特徴とする撮像装置。 - 電磁波源からの電磁波を回折する回折格子と、
前記回折格子によって回折された前記電磁波の一部を遮る遮蔽格子と、
前記遮蔽格子を経た前記電磁波の強度分布を検出する検出器と、を有する撮像装置に用いられ、
前記検出器で検出された強度分布に基づいて前記回折格子および前記遮蔽格子のうち少なくともいずれか一方の光軸に対する傾きを調整する調整方法。
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