JP2018179969A - X-ray phase difference imaging system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray phase difference imaging system which can adjust positional displacement of the position of lattices regardless of the knowledge or experience of an observer and can reduce the adjusting time.SOLUTION: An X-ray phase difference imaging system 100 includes: an X-ray source 1; a detector 5 detecting an X-ray emitted from the X-ray source 1; a plurality of lattices including a first lattice 3 between the X-ray source 1 and the detector 5 for forming a self-image 30 by being irradiated with an X-ray from the X-ray source 1 and a second lattice 4 for forming an interference pattern 12 of the first lattice 3 and the self image 30 by being irradiated with an X-ray passing through the first lattice 3; and a lattice displacement acquisition unit 6 for acquiring the displacement of a lattice on the basis of a Fourier-transformed image 14 obtained by Fourier transformation on an interference pattern image 13 detected by the detector 5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、Ｘ線位相差撮像システムに関する。   The present invention relates to an x-ray phase contrast imaging system.

従来、Ｘ線位相差撮像システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。   Conventionally, an X-ray phase difference imaging system is known (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献１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、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算出し、算出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。   Patent Document 1 discloses an X-ray phase difference imaging system which captures a phase contrast image by detecting moire fringes generated by translating a source grating. The X-ray phase difference imaging system disclosed in Patent Document 1 includes an X-ray phase difference imaging device provided with an X-ray source, a source grating, a phase grating, an absorption grating, and a detector. This X-ray phase difference imaging apparatus is a so-called Talbot-Lau interferometer. The X-ray phase difference imaging system disclosed in Patent Document 1 calculates a translation signal for translating the source grating so that the moiré fringes have a predetermined period, and the source grating is calculated based on the calculated translation signal. Are configured to capture a phase contrast image by translating.

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 irradiated 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 can not be detected by a general purpose detector. Therefore, in the Talbot-Lau interferometer, an absorption grating is disposed at a position where a self-image of the phase grating is formed, to form a moire fringe which can be detected even by a general-purpose detector. In the Talbot-Lau interferometer, slight changes in the self-image are detected by performing multiple imaging (fringe scanning imaging) while translating any one of the gratings in the periodic direction of the grating, and a phase contrast image is obtained. You can get

国際公開第２０１４／０３０１１５号International Publication No. 2014/030115

しかしながら、上記特許文献１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。   However, in the Talbot-Lau interferometer described in Patent Document 1, unintended moiré fringes occur when the relative position between the phase grating and the absorption grating deviates from the designed position. In this case, since an unintended moire fringe is detected by the detector, there is a disadvantage that an artifact (virtual image) is generated in the captured image due to the unintended moire fringe. Note that “unintended moiré fringes” refers to moiré fringes that occur in a state in which a subject is not arranged and that are caused by a shift in relative position between the phase grating and the absorption grating. Also, “artifact (virtual image)” refers to the disturbance of the phase contrast image or the deterioration of the image quality of the phase contrast image, which is caused due to unintended moiré fringes.

したがって、タルボ・ロー干渉計では、撮像前に位相格子と吸収格子との相対位置を調整する。しかしながら、格子の位置ずれの調整は、測定者が目視によって複雑なモアレ縞の形状から並進方向や回転方向などの多方向の位置ずれを判断しなければならない。そのため、測定者に知識や経験が要求されるとともに、格子位置の調整に時間がかかるという問題点がある。   Therefore, in the Talbot-Lau interferometer, the relative position between the phase grating and the absorption grating is adjusted before imaging. However, in order to adjust the misalignment of the grid, the measurer must visually determine the misalignment in multiple directions such as the translational direction and the rotational direction from the complicated shape of the moiré fringes. Therefore, there is a problem that the measurer is required to have knowledge and experience, and it takes time to adjust the grid position.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、測定者の知識や経験に依存することなく格子の位置のずれを調整することが可能であるとともに、調整時間の短縮を図ることが可能な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 problems as described above, and one object of the present invention is to adjust the misalignment of the grid without depending on the knowledge or experience of the measurer. It is an object of the present invention to provide an X-ray phase difference imaging system capable of shortening adjustment time.

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、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、Ｘ線源と検出器との間に配置され、Ｘ線源からＸ線が照射されて自己像を形成するための第１格子と第１格子を通過したＸ線が照射され第１格子の自己像との干渉縞を形成するための第２格子とを含む複数の格子と、検出器で検出された干渉縞画像に対するフーリエ変換によって得られたフーリエ変換画像に基づいて格子の位置ずれを取得する格子位置ずれ取得部とを備える。   In order to achieve the above object, an x-ray phase contrast imaging system according to one aspect of the present invention comprises an x-ray source, a detector for detecting x-rays emitted from the x-ray source, an x-ray source and a detector And X-rays emitted from the X-ray source to form a first image and X-rays transmitted through the first grating to form interference fringes with the first image of the first grating. A plurality of grids including a second grid to be formed, and a grid position shift acquisition unit for acquiring grid position shift based on a Fourier transform image obtained by Fourier transform on an interference fringe image detected by a detector Equipped with

ここで、第１格子および第２格子の相対位置が設計位置からずれていると、意図しないモアレ縞が発生する。したがって、フーリエ変換画像おいて、第１格子の自己像に起因するピークのほかに、意図しないモアレ縞に起因するピークが発生する。本発明によれば、上記格子位置ずれ取得部がフーリエ変換画像に基づいて格子の位置ずれを取得するので、得られた格子の位置ずれに基づいて、格子の位置調整を行うことができる。したがって、測定者の知識や経験に依存することなく格子の位置のずれを調整することが可能であるとともに、調整時間の短縮を図ることができる。   Here, when the relative position of the first grating and the second grating is deviated from the design position, unintended moiré fringes occur. Therefore, in the Fourier transform image, in addition to the peak due to the self-image of the first grating, a peak due to an unintended moire fringe occurs. According to the present invention, since the lattice positional deviation acquiring unit acquires the lattice positional deviation based on the Fourier transform image, the lattice position adjustment can be performed based on the acquired lattice positional deviation. Therefore, it is possible to adjust the positional deviation of the grid without depending on the knowledge or experience of the measurer, and to shorten the adjustment time.

上記第１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、第１格子または第２格子のうち、少なくともどちらか一方の位置ずれを調整する調整機構をさらに備え、調整機構は、格子位置ずれ取得部が取得した格子の位置ずれに基づいて、格子の位置ずれを補正するように構成されている。このように構成すれば、格子位置ずれ取得部が取得した格子の位置ずれに基づいて、調整機構により自動で格子の位置ずれを補正することが可能になるので、測定者の知識や経験に依存することなく格子の位置のずれをより容易に調整することができる。また、調整機構により自動で格子の位置ずれを補正することが可能になるので、調整時間をより短縮することができる。   In the X-ray phase difference imaging system according to the first aspect, preferably, the system further includes an adjusting mechanism for adjusting the positional deviation of at least one of the first grating and the second grating, the adjusting mechanism comprising: lattice positional deviation The positional deviation of the lattice is configured to be corrected based on the positional deviation of the lattice acquired by the acquisition unit. According to this configuration, it is possible to automatically correct the grid misalignment by the adjusting mechanism based on the grid misalignment obtained by the grid misalignment acquisition unit. It is possible to more easily adjust the positional deviation of the grid without doing so. In addition, since the adjustment mechanism can automatically correct the positional deviation of the grid, the adjustment time can be further shortened.

上記第１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、格子位置ずれ取得部は、フーリエ変換画像のピーク間の距離およびピークの大きさの少なくとも一方に基づいて、格子の位置ずれを取得するように構成されている。ここで、フーリエ変換画像のピーク間の距離は、後述するＸ線の照射方向における格子の位置ずれまたはＸ線の光軸方向周りの回転方向における格子の位置ずれを表す量である。また、フーリエ変換画像のピークの大きさとは、検出される周波数成分の強度ではなく、フーリエ画像中におけるピークの大きさのことである。フーリエ変換画像のピークの大きさは、後述する格子のＸ線の光軸方向と直交する垂直方向の中心軸線周りの回転方向または格子のＸ線の光軸方向と直交する水平方向の中心軸線周りの回転方向における格子の位置ずれを表す量である。このように構成すれば、フーリエ変換画像を画像処理することによって、格子の位置ずれを取得することができる。その結果、測定者が目視でモアレ縞を確認することなく、格子の位置ずれを自動で取得することができる。   In the X-ray phase contrast imaging system according to the first aspect, preferably, the lattice displacement acquisition unit acquires the lattice displacement based on at least one of the distance between peaks of the Fourier transform image and the size of the peak. It is configured to Here, the distance between the peaks of the Fourier transform image is a quantity that represents the positional deviation of the grating in the irradiation direction of X-rays described later or the positional deviation of the grating in the rotational direction around the X-ray optical axis direction. Further, the size of the peak of the Fourier transform image is not the magnitude of the detected frequency component but the size of the peak in the Fourier image. The size of the peak of the Fourier transform image is the rotation direction around the vertical central axis perpendicular to the optical axis direction of the X-ray of the grating described later or the horizontal central axis perpendicular to the optical axis direction of the X-ray of the grating Is a quantity that represents the misalignment of the grid in the direction of rotation of. According to this structure, positional deviation of the grid can be obtained by performing image processing on the Fourier transform image. As a result, the positional deviation of the grid can be automatically acquired without the measurer visually checking the moire fringes.

上記第１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、格子位置ずれ取得部は、フーリエ変換画像において、０次ピークと１次ピークとの間の距離に基づいて、Ｘ線の光軸方向における第１格子または第２格子の位置ずれ、あるいは、Ｘ線の光軸方向周りの回転方向における第１格子または第２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、Ｘ線の光軸方向における第１格子または第２格子の位置ずれを、フーリエ変換画像の０次ピークと１次ピークとの間の距離の大きさに置き換えて把握することができる。その結果、フーリエ変換画像の０次ピークと１次ピークとの間の距離が小さくなるように格子の位置を調整することによって、Ｘ線の光軸方向における第１格子または第２格子の位置ずれを容易に調整することができる。あるいは、Ｘ線の光軸方向周りの回転方向における第１格子または第２格子の位置ずれを、フーリエ変換画像の０次ピークと１次ピークとの間の距離の大きさに置き換えて把握することができる。その結果、フーリエ変換画像の０次ピークと１次ピークとの間の距離が小さくなるように格子の位置を調整することによって、Ｘ線の光軸方向周りの回転方向における第１格子または第２格子の位置ずれを容易に調整することができる。   In the X-ray phase difference imaging system according to the first aspect, preferably, the grating positional deviation acquisition unit is configured to determine an optical axis of the X-ray based on a distance between a zero-order peak and a first-order peak in the Fourier transform image. The positional deviation of the first grating or the second grating in the direction or the positional deviation of the first grating or the second grating in the rotational direction around the optical axis direction of the X-ray is acquired. According to this configuration, the positional deviation of the first grating or the second grating in the optical axis direction of the X-ray is replaced with the size of the distance between the zero-order peak and the first-order peak of the Fourier transform image be able to. As a result, the positional deviation of the first grating or the second grating in the optical axis direction of the X-ray is adjusted by adjusting the position of the grating so that the distance between the zeroth peak and the first peak of the Fourier transform image becomes small. Can be easily adjusted. Alternatively, the positional shift of the first grating or the second grating in the rotational direction around the optical axis direction of the X-ray is replaced with the size of the distance between the zero-order peak and the first-order peak of the Fourier transform image Can. As a result, by adjusting the position of the grating so that the distance between the zero-order peak and the first-order peak of the Fourier transform image is reduced, the first grating or the second grating in the rotational direction about the X-ray optical axis direction Misalignment of the grid can be easily adjusted.

上記第１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、格子位置ずれ取得部は、フーリエ変換画像における０次ピークと１次ピークとの間の距離に基づいて、格子の位置ずれの大きさ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、格子の位置ずれの大きさを取得することができる。その結果、取得した位置ずれの大きさを補正量として格子の位置を調整することによって、第１格子または第２格子の位置ずれをより容易かつ精度よく調整することができる。   In the X-ray phase difference imaging system according to the first aspect, preferably, the grating positional deviation acquisition unit is configured to measure the magnitude of positional deviation of the grating based on a distance between a zero-order peak and a first-order peak in the Fourier transform image. Are configured to obtain the With this configuration, it is possible to obtain the magnitude of positional deviation of the grid. As a result, the positional deviation of the first grating or the second grating can be adjusted more easily and accurately by adjusting the position of the grating with the magnitude of the acquired positional deviation as a correction amount.

上記第１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、格子位置ずれ取得部は、フーリエ変換画像において、１次ピークの大きさに基づいて、第１格子または第２格子のＸ線の光軸方向と直交する垂直方向または水平方向の中心軸線周りの回転方向における第１格子または第２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、第１格子または第２格子のＸ線の光軸方向と直交する垂直方向の中心軸線周りの回転方向における第１格子または第２格子の位置ずれを、フーリエ変換画像の１次ピークの大きさに置き換えて把握することができる。その結果、フーリエ変換画像の１次ピークの大きさが小さくなるように格子を調整することにより、第１格子または第２格子のＸ線の光軸方向と直交する垂直方向の中心軸線周りの回転方向における第１格子または第２格子の位置ずれを容易に調整することができる。あるいは、第１格子または第２格子のＸ線の光軸方向と直交する水平方向の中心軸線周りの回転方向における第１格子または第２格子の位置ずれを、フーリエ変換画像の１次ピークの大きさに置き換えて把握することができる。その結果、フーリエ変換画像の１次ピークの大きさが小さくなるように格子を調整することにより、第１格子または第２格子のＸ線の光軸方向と直交する水平方向の中心軸線周りの回転方向における第１格子または第２格子の位置ずれを容易に調整することができる。   In the X-ray phase-contrast imaging system in the first aspect, preferably, the lattice position offset acquisition unit is configured to generate X-rays of the first grating or the second grating based on the size of the primary peak in the Fourier transform image. It is configured to obtain positional deviation of the first grating or the second grating in a rotational direction around a central axis line in the vertical direction or the horizontal direction orthogonal to the optical axis direction. According to this structure, the positional deviation of the first grating or the second grating in the rotation direction about the central axis in the vertical direction orthogonal to the optical axis direction of the X-ray of the first grating or the second grating It can be replaced with the size of the primary peak and grasped. As a result, by adjusting the grating so that the size of the primary peak of the Fourier transform image is reduced, the rotation about the central axis in the vertical direction orthogonal to the optical axis direction of the X-ray of the first grating or the second grating. The misalignment of the first grating or the second grating in the direction can be easily adjusted. Alternatively, the displacement of the first grating or the second grating in the rotational direction about the horizontal central axis orthogonal to the optical axis direction of the X-ray of the first grating or the second grating can be determined by the size of the primary peak of the Fourier transform image. Can be replaced and understood. As a result, by adjusting the grid so that the size of the primary peak of the Fourier transform image is reduced, the rotation around the central axis in the horizontal direction orthogonal to the optical axis direction of the X-ray of the first grid or the second grid. The misalignment of the first grating or the second grating in the direction can be easily adjusted.

上記第１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、格子位置ずれ取得部は、フーリエ変換画像における１次ピークの大きさに基づいて、格子の位置ずれの有無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、フーリエ変換画像の画像処理によって、第１格子または第２格子の位置ずれの有無を自動で判断することができる。   In the X-ray phase difference imaging system according to the first aspect, preferably, the lattice positional deviation acquisition unit is configured to acquire the presence or absence of positional deviation of the lattice based on the size of the primary peak in the Fourier transform image. It is done. According to this structure, it is possible to automatically determine the presence or absence of positional deviation of the first grating or the second grating by image processing of the Fourier transform image.

この場合、好ましくは、格子位置ずれ取得部は、第１格子または第２格子のどちらか一方を回動させて撮像した複数のフーリエ変換画像に基づいて、フーリエ変換画像における１次ピークの大きさが最小値または最小値近傍となる回動量を位置ずれ量として取得するように構成されている。このように構成すれば、複数のフーリエ変換画像に基づいて、格子の位置ずれが極力小さくなる格子の相対位置を取得することができる。その結果、第１格子または第２格子の位置ずれを容易かつ精度よく調整することができる。   In this case, preferably, the lattice position offset acquisition unit is configured to determine the size of the primary peak in the Fourier transform image based on the plurality of Fourier transform images captured by rotating either one of the first grating or the second grating. It is comprised so that the rotation amount which becomes the minimum value or the minimum value vicinity may be acquired as position shift amount. By virtue of such construction, it is possible to acquire the relative position of the lattice, which reduces the positional deviation of the lattice as much as possible, based on the plurality of Fourier transform images. As a result, the positional deviation of the first grating or the second grating can be easily and accurately adjusted.

上記第１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、検出器で検出した画像から、フーリエ変換を行う前に周波数ノイズを除去するノイズ除去処理部をさらに備える。このように構成すれば、フーリエ変換を行う際の有限空間の解析によるアーティファクト（虚像）や、検出器に由来するアーティファクト（虚像）を、フーリエ変換を行う前に除去することができる。その結果、フーリエ変換によって得られる格子の位置ずれに起因するピークをより精度よく検出することができる。   The X-ray phase-contrast imaging system in the first aspect preferably further includes a noise removal processing unit that removes frequency noise from the image detected by the detector before performing Fourier transform. With this configuration, it is possible to remove an artifact (a virtual image) by analysis of a finite space when performing a Fourier transform and an artifact (a virtual image) derived from a detector before performing a Fourier transform. As a result, it is possible to more accurately detect the peak due to the misalignment of the grating obtained by the Fourier transform.

上記第１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、干渉縞画像に対するフーリエ変換によって予め得られたフーリエ変換基準画像を用いて、フーリエ変換画像に生じるノイズを除去する画像処理部をさらに備える。このように構成すれば、フーリエ変換画像に生じるノイズを除去することが可能となるので、１次ピークの位置や大きさなどを正確に取得することができる。その結果、フーリエ変換によって得られる格子の位置ずれに起因するピークをより精度よく検出することが可能となるので、格子の位置ずれを調整する精度を向上させることができる。なお、フーリエ変換画像に生じるノイズとは、検出器の画素欠損、Ｘ線の照射方向によって生じる感度むら、および格子の欠損などに起因してフーリエ変換画像に生じるノイズのことである。   In the X-ray phase-contrast imaging system in the first aspect, preferably, an image processing unit for removing noise generated in a Fourier transform image by using a Fourier transform reference image obtained in advance by Fourier transform of an interference fringe image Prepare. With this configuration, it is possible to remove the noise generated in the Fourier transform image, so that it is possible to accurately acquire the position, size, and the like of the primary peak. As a result, it is possible to detect the peak caused by the positional deviation of the grating obtained by the Fourier transformation more accurately, so that the accuracy of adjusting the positional deviation of the grating can be improved. The noise generated in the Fourier transform image is noise generated in the Fourier transform image due to the pixel defect of the detector, the sensitivity unevenness generated due to the irradiation direction of the X-ray, the lattice defect, and the like.

上記第１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、画像処理部は、フーリエ変換画像からフーリエ変換基準画像を減算することにより、ノイズを除去するように構成されている。このように構成すれば、ランダムノイズと異なり、時間的に変化しにくいフーリエ変換画像のノイズを容易に除去することができる。   In the X-ray phase difference imaging system in the first aspect, preferably, the image processing unit is configured to remove noise by subtracting a Fourier transform reference image from the Fourier transform image. According to this configuration, it is possible to easily remove the noise of the Fourier transform image which is difficult to change temporally unlike random noise.

上記第１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、フーリエ変換基準画像は、フーリエ変換画像と１次ピークの位置が異なる画像、または、フーリエ変換画像の１次ピークを削除することによって得られた画像である。このようなフーリエ変換基準画像を用いることにより、フーリエ変換画像のノイズを除去する際に、フーリエ変換基準画像の１次ピークによってフーリエ変換画像における１次ピークがノイズとともに除去されることを抑制することができる。その結果、フーリエ変換画像における１次ピークがどの位置にあったとしても、フーリエ変換画像のノイズを除去することができる。   In the X-ray phase-contrast imaging system in the first aspect, preferably, the Fourier transform reference image is an image different from the Fourier transform image in the position of the primary peak or by deleting the primary peak of the Fourier transform image. It is an obtained image. By using such a Fourier transform reference image, when removing noise of the Fourier transform image, it is suppressed that the primary peak in the Fourier transform image is removed together with the noise by the primary peak of the Fourier transform reference image. Can. As a result, the noise of the Fourier transform image can be removed no matter where the primary peak is in the Fourier transform image.

本発明によれば、上記のように、測定者の知識や経験に依存することなく格子の位置のずれを調整することが可能であるとともに、調整時間の短縮を図ることが可能なＸ線位相差撮像システムを提供することができる。   According to the present invention, as described above, it is possible to adjust the deviation of the grid position without depending on the knowledge or experience of the measurer, and it is possible to shorten the adjustment time. A phase contrast imaging system can be provided.

本発明の第１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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the whole structure of the X-ray phase difference imaging system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a X-ray phase contrast imaging system by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムの格子の位置ずれを説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the position shift of the grating | lattice of the X-ray phase difference imaging system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムの調整機構の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the adjustment mechanism of the X-ray phase difference imaging system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるＸ線位相差撮像システムの格子の位置ずれを調整する際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of adjusting the positional offset of the grating | lattice of the X-ray phase difference imaging system by 1st Embodiment of this invention. 格子の位置ずれ調整前の画像（Ａ）および格子の位置ずれ調整後の画像（Ｂ）を示す図である。It is a figure which shows the image (A) before position shift adjustment of a grating | lattice, and the image (B) after position shift adjustment of a grating | lattice. 第１格子がＺ方向に位置ずれを起こした場合の拡大図である。It is an enlarged view in case a 1st grating | lattice produces position shift in Z direction. 第２格子がＺ方向に位置ずれを起こした場合の拡大図である。It is an enlarged view in case a 2nd grating | lattice raise | generates position shift in the Z direction. 第１格子がＺ方向に位置ずれを起こした場合に発生する意図しないモアレ縞およびフーリエ変換画像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the unintended moire fringe and Fourier-transform image which generate | occur | produce when a 1st grating | lattice produces position shift in Z direction. 第１格子がＺ方向の位置ずれを起こした場合のフーリエ変換画像の拡大図である。It is an enlarged view of the Fourier-transform image when the 1st grating | lattice raise | generates position shift of a Z direction. 第１格子がＺ方向軸周りの回転方向における位置ずれを起こした場合に発生する意図しないモアレ縞およびフーリエ変換画像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the unintended moire fringe and Fourier-transform image which generate | occur | produce when the 1st grating | lattice produces position shift in the rotation direction around a Z-direction axis. 第１格子がＺ方向軸周りの回転方向における位置ずれが発生した場合のフーリエ変換画像の拡大図である。It is an enlarged view of the Fourier-transform image when position shift in the rotation direction around the Z direction axis of the 1st lattice occurs. 第１格子がＸ方向の中心軸線周りの回転方向における位置ずれを起こした場合に発生する意図しないモアレ縞およびフーリエ変換画像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the unintended moire fringe and Fourier-transform image which generate | occur | produce when the 1st grating | lattice produces position shift in the rotation direction around the central axis of a X direction. 第１格子がＸ方向の中心軸線周りの回転方向における位置ずれが発生した場合のフーリエ変換画像の拡大図である。It is an enlarged view of the Fourier-transform image when position shift in the rotation direction about the 1st lattice about the central axis of the direction of X occurs. 第１格子がＹ方向の中心軸線周りの回転方向における位置ずれを起こした場合に発生する意図しないモアレ縞およびフーリエ変換画像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the unintended moire fringe and Fourier-transform image which generate | occur | produce when the 1st grating | lattice produces position shift in the rotation direction around the central axis of a Y direction. 第１格子がＹ方向の中心軸線周りの回転方向における位置ずれが発生した場合のフーリエ変換画像の拡大図である。It is an enlarged view of the Fourier-transform image when position shift in the rotation direction about the 1st lattice about the central axis of the Y direction occurs. ノイズが生じた干渉縞画像の模式図である。It is a schematic diagram of the interference fringe image which noise produced. ノイズが生じたフーリエ変換画像の模式図である。It is a schematic diagram of the Fourier-transform image which noise generate | occur | produced. フーリエ変換基準画像の模式図である。It is a schematic diagram of a Fourier-transform reference | standard image. ノイズが除去されたフーリエ変換画像の模式図である。It is a schematic diagram of the Fourier-transform image from which the noise was removed. 本発明の第２実施形態によるＸ線位相差撮像システムの格子の位置ずれを調整する際のフローチャートである。It is a flowchart at the time of adjusting the positional offset of the grating | lattice of the X-ray phase difference imaging system by 2nd Embodiment of this invention. 第２実施形態の変形例による画像処理部１０が生成するフーリエ変換基準画像の模式図である。It is a schematic diagram of the Fourier-transform reference | standard image which the image processing part 10 by the modification of 2nd Embodiment produces | generates.

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, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

［第１実施形態］
図１〜図１６を参照して、本発明の第１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。 First Embodiment
The configuration of the X-ray phase difference imaging system 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 16.

（Ｘ線位相差撮像システムの構成）
図１に示すように、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、非破壊検査用途では、物体としての被写体Ｔの内部の画像化に用いることが可能である。また、Ｘ線位相差撮像システム１００は、たとえば、医療用途では、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。 (Configuration of X-ray phase contrast imaging system)
As shown in FIG. 1, the X-ray phase difference imaging system 100 is an apparatus for imaging the inside of a subject T by using the phase difference of X-rays passing through the subject T. Further, the X-ray phase difference imaging system 100 is an apparatus for imaging the inside of the subject T by using a Talbot effect. The X-ray phase difference imaging system 100 can be used, for example, for imaging the inside of a subject T as an object in a nondestructive inspection application. In addition, for example, in medical applications, the X-ray phase difference imaging system 100 can be used for imaging the inside of a subject T as a living body.

図１は、Ｘ線位相差撮像システム１００を上から見た図である。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３格子２と、第１格子３と、第２格子４と、検出器５と、格子位置ずれ取得部６と、調整機構制御部７と、調整機構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３格子２に向かう方向をＺ方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＸ方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＹ方向とする。なお、Ｘ方向とは、特許請求の範囲の「Ｘ線の光軸方向と直行する水平方向」の一例である。また、Ｙ方向とは、特許請求の範囲の「Ｘ線の光軸方向と直交する垂直方向」の一例である。また、Ｚ方向とは、特許請求の範囲の「Ｘ線の光軸方向」の一例である。   FIG. 1 is a top view of an X-ray phase contrast imaging system 100. As shown in FIG. 1, the X-ray phase difference imaging system 100 includes an X-ray source 1, a third grating 2, a first grating 3, a second grating 4, a detector 5, and a grating positional deviation acquisition unit 6, an adjusting mechanism control unit 7, and an adjusting mechanism 8. In the present specification, the direction from the X-ray source 1 to the third grating 2 is taken as the Z direction. Further, the left and right direction in the plane orthogonal to the Z direction is taken as the X direction. Further, the vertical direction in the plane orthogonal to the Z direction is taken as the Y direction. The X direction is an example of the “horizontal direction orthogonal to the optical axis direction of the X-ray” in the claims. The Y direction is an example of the “vertical direction orthogonal to the optical axis direction of the X-ray” in the claims. Further, the Z direction is an example of the “optical axis direction of X-ray” 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Ｚ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 and apply the generated X-rays in the Z direction by applying a high voltage.

第３格子２はＸ方向に所定の周期（ピッチ）ｐ0で配列される複数のＸ線透過部２ａおよびＸ線吸収部２ｂを有している。各Ｘ線透過部２ａおよびＸ線吸収部２ｂはＹ方向に延びるように構成されている。 Third grating 2 has a plurality of X-ray transmitting portion 2a and the X-ray absorbing portion 2b arranged at a predetermined period (pitch) p 0 in the X direction. Each X-ray transmitting portion 2a and the X-ray absorbing portion 2b are configured to extend in the Y direction.

第３格子２は、Ｘ線源１と第１格子３との間に設置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第３格子２は、各Ｘ線透過部２ａを通過したＸ線を、各Ｘ線透過部２ａ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２は、Ｘ線源１から照射されるＸ線の可干渉性を高めることが可能である。   The third grating 2 is disposed between the X-ray source 1 and the first grating 3, and X-rays are emitted from the X-ray source 1. The third grating 2 is configured such that the X-rays that have passed through the X-ray transmitting portions 2a are line light sources corresponding to the positions of the X-ray transmitting portions 2a. Thereby, the third grating 2 can increase the coherence of the X-rays emitted from the X-ray source 1.

第１格子３は、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）ｐ1で配列される複数のスリット３ａおよび、Ｘ線位相変化部３ｂを有している。各スリット３ａおよびＸ線位相変化部３ｂはそれぞれ、Ｙ方向に延びるように形成されている。 The first grating 3 has a plurality of slits 3a arranged at a predetermined period (pitch) p 1 in the X direction and has an X-ray phase change portion 3b. Each slit 3a and the X-ray phase change portion 3b are formed to extend in the Y direction.

第１格子３は、第３格子２と、第２格子４との間に設置されており、第３格子２を通過したＸ線が照射される。第１格子３は、タルボ効果により、自己像３０を形成するために設けられている。可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像３０）が形成される。これをタルボ効果という。   The first grating 3 is disposed between the third grating 2 and the second grating 4 and is irradiated with X-rays that have passed through the third grating 2. The first grating 3 is provided to form a self-image 30 by the Talbot effect. When the coherent X-rays pass through the slit-formed grid, an image (self-image 30) of the grid is formed at a predetermined distance (talbot distance) from the grid. This is called Talbot effect.

第２格子４は、Ｘ方向に所定の周期（ピッチ）ｐ2で配列される複数のＸ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂとを有する。第３格子２、第１格子３、第２格子４はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、Ｘ線透過部２ａ、スリット３ａおよびＸ線透過部４ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部２ｂおよびＸ線吸収部４ｂはそれぞれＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部３ｂはスリット３ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。 The second grating 4, and a plurality of X-ray transmitting portion 4a and the X-ray absorbing portion 4b which is arranged at a predetermined period (pitch) p 2 in the X direction. The third grating 2, the first grating 3 and the second grating 4 are gratings having different roles, but the X-ray transmitting part 2 a, the slit 3 a and the X-ray transmitting part 4 a transmit X-rays. The X-ray absorbing portion 2b and the X-ray absorbing portion 4b play the role of shielding the X-ray, respectively, and the X-ray phase changing portion 3b changes the phase of the X-ray due to the difference in refractive index with the slit 3a.

第２格子４は、第１格子３と検出器５との間に配置されており、第１格子３を通過したＸ線が照射される。また、第２格子４は、第１格子３からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子４は、第１格子３の自己像３０と干渉して、検出器５の検出表面上にモアレ縞１２（図６（Ａ）参照）を形成する。   The second grating 4 is disposed between the first grating 3 and the detector 5 and is irradiated with X-rays that have passed through the first grating 3. Further, the second grating 4 is disposed at a position separated from the first grating 3 by a Talbot distance. The second grating 4 interferes with the self-image 30 of the first grating 3 to form moire fringes 12 (see FIG. 6A) on the detection surface of the detector 5.

検出器５は、Ｘ線を検出するとともに、検出されたＸ線を電気信号に変換し、変換された電気信号を画像信号として読み取るように構成されている。検出器５は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器５は、複数の変換素子（図示せず）と複数の変換素子上に配置された画素電極（図示せず）とにより構成されている。複数の変換素子および画素電極は、所定の周期（画素ピッチ）で、Ｘ方向およびＹ方向にアレイ状に配列されている。また、検出器５は、取得した画像信号を、格子位置ずれ取得部６に出力するように構成されている。   The detector 5 is configured to detect X-rays, convert the detected X-rays into an electrical signal, and read the converted electrical signal as an image signal. The detector 5 is, for example, an FPD (Flat Panel Detector). The detector 5 is composed of a plurality of conversion elements (not shown) and pixel electrodes (not shown) disposed on the plurality of conversion elements. The plurality of conversion elements and the pixel electrodes are arrayed in the X direction and the Y direction at a predetermined period (pixel pitch). Further, the detector 5 is configured to output the acquired image signal to the lattice positional deviation acquisition unit 6.

格子位置ずれ取得部６は、図２に示すように、制御部９と、画像処理部１０と、ノイズ除去処理部１１とを含んでいる。制御部９は、検出器５から出力された画像信号をフーリエ変換し、フーリエ変換画像１４（図９参照）を生成するように構成されている。また、制御部９は、第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得し、調整機構制御部７に出力するように構成されている。   As shown in FIG. 2, the lattice positional deviation acquisition unit 6 includes a control unit 9, an image processing unit 10, and a noise removal processing unit 11. The control unit 9 is configured to Fourier transform the image signal output from the detector 5 to generate a Fourier transform image 14 (see FIG. 9). Further, the control unit 9 is configured to obtain positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 and to output the positional deviation to the adjustment mechanism control unit 7.

画像処理部１０は、制御部９で生成されたフーリエ変換画像１４における、ピーク間の距離や、ピークの大きさを取得するように構成されている。なお、ピークの大きさとは、フーリエ変換画像１４におけるピークの大きさのことであり、フーリエ変換後の周波数ピークの分散度合によって決まる。また、ピークの大きさは、フーリエ変換後の周波数ピークの最大振幅から所定の振幅までの周波数ピークの横幅で決定される。第１実施形態では、所定の振幅は、最大振幅の５０％までの周波数ピークの横幅（いわゆる半値幅）をピークの大きさとしている。また、ノイズ除去処理部１１は、検出器５で検出した画像から、フーリエ変換を行う前に周波数ノイズを除去するように構成されている。具体的には、ノイズ除去処理部１１は、窓関数によるフィルタリング、ダーク補正、ゲイン補正および欠損補正のうち、いずれか１つまたは複数を行うように構成されている。第１実施形態では、ノイズ除去処理部１１は、全てのフィルタリングおよび補正を行うように構成されている。   The image processing unit 10 is configured to acquire the distance between peaks and the size of the peaks in the Fourier transform image 14 generated by the control unit 9. The size of the peak is the size of the peak in the Fourier transform image 14 and is determined by the degree of dispersion of the frequency peak after Fourier transform. Also, the size of the peak is determined by the width of the frequency peak from the maximum amplitude of the frequency peak after Fourier transform to a predetermined amplitude. In the first embodiment, the predetermined amplitude is the width of the frequency peak up to 50% of the maximum amplitude (so-called half width) as the peak size. Further, the noise removal processing unit 11 is configured to remove frequency noise from the image detected by the detector 5 before performing the Fourier transform. Specifically, the noise removal processing unit 11 is configured to perform any one or more of filtering by a window function, dark correction, gain correction, and defect correction. In the first embodiment, the noise removal processing unit 11 is configured to perform all filtering and correction.

なお、窓関数によるフィルタリングとは、取得した画像の実データに対して、特定の窓関数をかけて境界の不連続性を取り除く処理である。これにより、フーリエ変換後の画像から有限空間の解析によるアーティファクト（虚像）を除去することができる。特定の窓関数とは、たとえば、ハニング関数やハミング関数である。   In addition, the filtering by the window function is a process of removing the discontinuity of the boundary by applying a specific window function to the actual data of the acquired image. Thereby, it is possible to remove an artifact (virtual image) by analysis of a finite space from the image after Fourier transform. The specific window function is, for example, a Hanning function or a Hamming function.

また、ダーク補正とは、Ｘ線を照射しない状態で撮影した画像（ダーク画像）を、Ｘ線を照射して撮影した画像から減算する処理である。これにより、フーリエ変換後の画像から検出器５に由来するアーティファクト（虚像）を除去することができる。   The dark correction is a process of subtracting an image (dark image) captured in a state where X-rays are not irradiated from an image captured by irradiating X-rays. Thereby, an artifact (virtual image) derived from the detector 5 can be removed from the image after Fourier transform.

また、ゲイン補正とは、格子を置かずにＸ線を照射して撮影した画像（エア画像）を、格子を置いて撮影した画像から除算する処理である。これにより、フーリエ変換後の画像から検出器５に由来するアーティファクト（虚像）を除去することができる。   Further, gain correction is processing for dividing an image (air image) captured by irradiating X-rays without placing a grid from an image captured by placing a grid. Thereby, an artifact (virtual image) derived from the detector 5 can be removed from the image after Fourier transform.

また、欠損補正とは、検出器５の感度が著しく低下した欠損箇所について、周囲の画素との平均化処理などにより、その部分を補正する処理である。これにより、フーリエ変換後の画像から検出器５に由来するアーティファクト（虚像）を除去することができる。   Further, the defect correction is processing for correcting the defect portion where the sensitivity of the detector 5 is significantly reduced by averaging the defect portion with surrounding pixels or the like. Thereby, an artifact (virtual image) derived from the detector 5 can be removed from the image after Fourier transform.

制御部９およびノイズ除去処理部１１は、たとえば、それぞれ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。また、画像処理部１０は、たとえば、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含む。   Control unit 9 and noise removal processing unit 11 each include, for example, a CPU (Central Processing Unit). The image processing unit 10 also includes, for example, a GPU (Graphics Processing Unit).

調整機構制御部７は、格子位置ずれ取得部６から出力された第１格子３または第２格子４の位置ずれに基づいて、第１格子３または第２格子４の位置ずれを補正する信号を調整機構８に出力するように構成されている。調整機構制御部７は、たとえば、ＣＰＵを含む。   The adjustment mechanism control unit 7 corrects the signal for correcting the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 based on the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 output from the grating positional deviation acquisition unit 6. It is configured to output to the adjustment mechanism 8. Adjustment mechanism control unit 7 includes, for example, a CPU.

調整機構８は、調整機構制御部７から出力された位置ずれを補正する信号に基づいて、第１格子３または第２格子４の位置ずれを補正するように構成されている。   The adjusting mechanism 8 is configured to correct the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 based on the signal for correcting the positional deviation output from the adjusting mechanism control unit 7.

次に、図３および図４を参照して、調整機構８が第１格子３または第２格子４の位置ずれを調整する構成について説明する。ここで、第１格子３または第２格子４の位置ずれには、図３に示すように、主に、Ｚ方向の位置ずれ、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれおよびＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれがある。   Next, with reference to FIGS. 3 and 4, a configuration in which the adjustment mechanism 8 adjusts the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 will be described. Here, as shown in FIG. 3, the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 is mainly a positional deviation in the Z direction, a positional deviation in the rotational direction Rz about the Z direction axis, and a center in the X direction. There is a positional deviation in the rotational direction Rx around the axis and a positional deviation in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction.

図４に示すように、調整機構８は、基台部８０と、ステージ支持部８１と、格子を乗せるステージ８２と、第１駆動部８３と、第２駆動部８４と、第３駆動部８５と、第４駆動部８６と、第５駆動部８７とを含む。第１〜第５駆動部は、たとえば、それぞれモータなどを含む。また、ステージ８２は、連結部８２ａと、Ｚ方向軸周り回動部８２ｂと、Ｘ軸方向周り回動部８２ｃとによって構成されている。   As shown in FIG. 4, the adjusting mechanism 8 includes a base 80, a stage support 81, a stage 82 on which a grid is placed, a first drive 83, a second drive 84, and a third drive 85. , A fourth drive unit 86, and a fifth drive unit 87. The first to fifth drive units each include, for example, a motor and the like. Further, the stage 82 is configured by a connecting portion 82a, a rotating portion 82b around the Z-direction axis, and a rotating portion 82c around the X-axis direction.

第１駆動部８３、第２駆動部８４および第３駆動部８５は、それぞれ、基台部８０の上面に設けられている。第１駆動部８３は、ステージ支持部８１をＺ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８４は、ステージ支持部８１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８５は、ステージ支持部８１をＸ方向に往復移動させるように構成されている。ステージ支持部８１は、ステージ８２の連結部８２ａと接続しており、ステージ支持部８１の移動に伴って、ステージ８２も移動する。   The first drive unit 83, the second drive unit 84, and the third drive unit 85 are respectively provided on the upper surface of the base unit 80. The first drive unit 83 is configured to reciprocate the stage support unit 81 in the Z direction. Further, the second drive unit 84 is configured to rotate the stage support unit 81 around the Y-axis direction. Further, the third drive unit 85 is configured to reciprocate the stage support unit 81 in the X direction. The stage support 81 is connected to the connecting portion 82 a of the stage 82, and the stage 82 also moves with the movement of the stage support 81.

また、第４駆動部８６は、Ｚ方向軸周り回動部８２ｂをＸ方向に往復移動させるように構成されている。Ｚ方向軸周り回動部８２ｂは、底面が連結部８２ａに向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ方向に往復移動されることにより、ステージ８２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８７は、Ｘ軸方向周り回動部８２ｃをＺ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８２ｃは、底面がＺ方向軸周り回動部８２ｂに向けて凸曲面状に形成されており、Ｚ方向に往復移動されることにより、ステージ８２をＸ方向の中心軸線周りに回動するように構成されている。   The fourth drive unit 86 is configured to reciprocate the rotation unit 82b about the Z-direction axis in the X direction. The bottom surface of the pivoting portion 82b about the Z direction axis is formed in a convex curved shape toward the connecting portion 82a, and the stage 82 is pivoted about the central axis of the Z direction by reciprocating in the X direction. Is configured as. The fifth drive unit 87 is configured to reciprocate the rotation unit 82c about the X-axis direction in the Z direction. The bottom surface of the pivoting portion 82c in the X-axis direction is formed in a convex curved shape toward the pivoting portion 82b around the Z-direction axis, and the stage 82 is moved along the central axis in the X direction by reciprocating in the Z direction. It is configured to pivot around.

したがって、調整機構８は、第１駆動部８３によって、格子をＺ方向に調整可能に構成されている。また、調整機構８は、第２駆動部８４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、調整機構８は、第３駆動部８５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、調整機構８は、第４駆動部８６によって、格子をＺ方向軸周りの回転方向（Ｒｚ方向）に調整可能に構成されている。また、調整機構８は、第５駆動部８７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方向軸周りの回転方向Ｒｚの回動可能角度は、たとえば、それぞれ数度である。   Therefore, the adjustment mechanism 8 is configured to be able to adjust the grating in the Z direction by the first drive unit 83. Further, the adjustment mechanism 8 is configured to be able to adjust the grating in the rotational direction (Ry direction) around the Y-axis direction by the second drive unit 84. Further, the adjustment mechanism 8 is configured to be able to adjust the grating in the X direction by the third drive unit 85. Further, the adjustment mechanism 8 is configured to be able to adjust the grating in the rotation direction (Rz direction) around the Z-direction axis by the fourth drive unit 86. Further, the adjusting mechanism 8 is configured to be able to adjust the grating in the rotation direction (Rx direction) around the X-axis direction by the fifth drive unit 87. Reciprocation in each axial direction is, for example, several mm, respectively. Further, the pivotable angles of 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-direction axis are each several degrees, for example.

（格子位置ずれの調整方法）
次に図５〜図１６を参照して、第１実施形態におけるＸ線位相差撮像システム１００が第１格子３または第２格子４の位置ずれを調整する構成について説明する。 (How to adjust the grid misalignment)
Next, with reference to FIGS. 5 to 16, a configuration in which the X-ray phase difference imaging system 100 in the first embodiment adjusts the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 will be described.

まずは、図５および図６を参照して、第１実施形態におけるＸ線位相差撮像システム１００が格子を調整する方法の全体の流れを説明する。   First, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, the entire flow of the method of adjusting a grating | lattice by the X-ray phase difference imaging system 100 in 1st Embodiment is demonstrated.

ステップＳ１において、検出器５は、第１格子３の自己像３０と第２格子４との画像を取得する。ステップＳ１では、被写体Ｔを配置せずに画像の取得を行う。ここで、第１格子３および第２格子４の相対位置が、設計された位置と異なっている場合、意図しないモアレ縞１２（図６（Ａ）参照）が発生する。   In step S <b> 1, the detector 5 acquires an image of the self-image 30 of the first grating 3 and an image of the second grating 4. In step S1, an image is acquired without arranging the subject T. Here, when the relative position of the first grating 3 and the second grating 4 is different from the designed position, unintended moiré fringes 12 (see FIG. 6A) are generated.

次に、ステップＳ２において、ノイズ除去処理部１１は、ステップＳ１で取得した画像から、周波数成分ノイズを除去する。すなわち、ノイズ除去処理部１１は、窓関数によるフィルタリング、ダーク補正、ゲイン補正および欠損補正を行う。   Next, in step S2, the noise removal processing unit 11 removes frequency component noise from the image acquired in step S1. That is, the noise removal processing unit 11 performs filtering by the window function, dark correction, gain correction, and defect correction.

次に、ステップＳ３において、制御部９は、ステップＳ２でノイズ除去処理を行った画像を２次元フーリエ変換し、フーリエ変換画像１４（図１０参照）を生成する。   Next, in step S3, the control unit 9 two-dimensionally Fourier-transforms the image subjected to the noise removal process in step S2 to generate a Fourier-transformed image 14 (see FIG. 10).

次に、ステップＳ４において、画像処理部１０は、フーリエ変換画像１４において、０次ピーク１５（図１０参照）と１次ピーク１６（図１０参照）との間の距離および、１次ピーク１６の大きさを取得する。ここで、０次ピーク１５とは、画像中の低周波数成分に由来するピークである。また、１次ピーク１６とは、第１格子３の自己像３０と第２格子４との位置ずれによって発生する意図しないモアレ縞１２の周波数成分に由来するピークである。   Next, in step S4, the image processing unit 10 determines the distance between the zero-order peak 15 (see FIG. 10) and the first-order peak 16 (see FIG. 10) and the first-order peak 16 in the Fourier transform image 14. Get the size. Here, the zero-order peak 15 is a peak derived from the low frequency component in the image. Further, the primary peak 16 is a peak derived from a frequency component of an unintended moiré fringe 12 generated due to the positional deviation between the self-image 30 of the first grating 3 and the second grating 4.

次に、ステップＳ５において、制御部９は、１次ピーク１６の大きさに基づいて、格子の位置ずれを取得する。格子の位置ずれがない場合、ステップＳ６に進む。格子の位置ずれがある場合、ステップＳ７に進む。   Next, in step S5, the control unit 9 acquires the positional deviation of the grid based on the size of the primary peak 16. If there is no misalignment of the grid, the process proceeds to step S6. If there is misalignment of the grid, the process proceeds to step S7.

ステップＳ６において、制御部９は、０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離に基づいて、格子の位置ずれを取得する。格子の位置ずれがない場合、ここで処理を終了する。格子の位置ずれがある場合、ステップＳ７に進む。   In step S6, the control unit 9 acquires the positional deviation of the grid based on the distance between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16. If there is no grid misalignment, the process ends here. If there is misalignment of the grid, the process proceeds to step S7.

ステップＳ７において、制御部９は、調整機構制御部７に格子の位置ずれを補正する信号を出力する。そして、調整機構制御部７は、格子の位置ずれを補正する信号に基づいて、調整機構８を介して第１格子３または第２格子４の位置ずれを調整する。その後、ステップＳ１に進む。   In step S7, the control unit 9 outputs, to the adjustment mechanism control unit 7, a signal for correcting the positional deviation of the grid. Then, the adjusting mechanism control unit 7 adjusts the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 via the adjusting mechanism 8 based on the signal for correcting the positional deviation of the lattice. Thereafter, the process proceeds to step S1.

なお、第１実施形態では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、格子位置ずれ取得部６が取得した格子の位置ずれに基づいて、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれおよびＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれを調整するように構成されている。その後、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれおよびＺ方向における位置ずれを調整するように構成されている。   In the first embodiment, the X-ray phase difference imaging system 100 performs positional deviation in the rotational direction Rx around the central axis in the X direction and the Y direction based on the positional deviation of the lattice acquired by the lattice positional deviation acquisition unit 6. It is comprised so that the position shift in the rotation direction Ry of the circumference of the central axis of may be adjusted. After that, the positional deviation in the rotational direction Rz around the Z-direction axis and the positional deviation in the Z-direction are adjusted.

第１実施形態では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、第１格子３または第２格子４の位置ずれ量（σx、σyおよびｄx、ｄy）が閾値（ｔｈ1およびｔｈ2）以下になるまで、ステップＳ１〜ステップＳ７を繰り返すように構成されている。 In the first embodiment, in the X-ray phase difference imaging system 100, the displacement amounts (σ x , σ y and d x , d y ) of the first grating 3 or the second grating 4 are threshold values (th 1 and th 2 ). Steps S1 to S7 are repeated until the following occurs.

図６（Ａ）は、格子の位置ずれが存在する場合の画像の例を示す図である。また、図６（Ｂ）は、格子の位置ずれを調整した後の例を示す図である。格子の位置ずれを調整する前は、図６（Ａ）に示すように、第１格子３の自己像３０と第２格子４とにより、取得画像に意図しないモアレ縞１２が発生している。この場合、格子の位置ずれを調整することにより、図６（Ｂ）に示すように、取得画像から意図しないモアレ縞１２が除去される。   FIG. 6A is a view showing an example of an image in the case where there is a grid misalignment. Moreover, FIG. 6 (B) is a figure which shows the example after adjusting the positional offset of a grating | lattice. Before adjusting the positional deviation of the grating, as shown in FIG. 6A, an unintended moire fringe 12 is generated in the acquired image by the self-image 30 of the first grating 3 and the second grating 4. In this case, as shown in FIG. 6 (B), unintended moiré fringes 12 are removed from the acquired image by adjusting the positional deviation of the grid.

（第１格子または第２格子の位置ずれの取得）
次に、図１、図３および図７〜図１６を参照して、第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得する構成について説明する。 (Acquisition of misalignment of the first grating or the second grating)
Next, with reference to FIG. 1, FIG. 3 and FIG. 7 to FIG. 16, the configuration for acquiring the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 will be described.

＜Ｚ方向の位置ずれの取得＞
まず、図１および図７〜図１０を参照して、第１実施形態における格子位置ずれ取得部６が第１格子３または第２格子４のＺ方向における位置ずれを取得する構成について説明する。 <Acquisition of positional deviation in Z direction>
First, with reference to FIG. 1 and FIGS. 7 to 10, a configuration will be described in which the lattice positional deviation acquisition unit 6 in the first embodiment acquires the positional deviation of the first lattice 3 or the second lattice 4 in the Z direction.

第１実施形態において、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４において、０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離に基づいて、Ｚ方向における第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得するように構成されている。   In the first embodiment, in the Fourier transform image 14, the lattice position offset acquisition unit 6 determines whether the first grating 3 or the second grating 4 in the Z direction is based on the distance between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16. It is comprised so that position shift of may be acquired.

ここで、図１に示すように、第１格子３と第２格子４とのＺ方向の距離が、タルボ距離（ＺT）となるように第１格子３および第２格子４を配置した場合、第１格子３の自己像３０の周期ｐ3と、第２格子４の周期ｐ2とは等しくなる。そのため、意図しないモアレ縞は発生しない。 Here, as shown in FIG. 1, the first grating 3 and the second grating 4 are arranged such that the distance between the first grating 3 and the second grating 4 in the Z direction is the Talbot distance (Z T ). , the period p 3 of the self-image 30 of the first grating 3, is equal to the period p 2 of the second grating 4. Therefore, unintended moire fringes do not occur.

しかし、図７および図８に示すように、第１格子３と第２格子４とのＺ方向の距離がタルボ距離（ＺT）からずれた場合、第１格子３の自己像３０の周期ｐ3が変化する。そのため、第１格子３の自己像３０の周期ｐ3と第２格子４の周期ｐ2との周期差により、モアレ縞１２ａ（図９参照）が観測される。 However, as shown in FIGS. 7 and 8, when the distance between the first grating 3 and the second grating 4 in the Z direction deviates from the Talbot distance (Z T ), the period p of the self-image 30 of the first grating 3 3 changes. Therefore, the period difference between the period p 3 of the self-image 30 of the first grating 3 and the period p 2 of the second grating 4, Moire fringes 12a (see FIG. 9) are observed.

図９に示すように、第１格子３に位置ずれがない（ΔＺ1が０である）場合、第１格子３の自己像３０ａの周期ｐ3と第２格子４の周期ｐ2とが等しくなるため、取得画像にモアレ縞１２ａは形成されない。また、第１格子３に位置ずれがない（ΔＺ1が０である）場合、フーリエ変換画像１４ａには０次ピーク１５ａのみが検出される。また、モアレ縞画像１３ａにおいて、第１格子３が正常位置（第１格子３と第２格子４との距離がタルボ距離ＺTである位置）から離れる（ΔＺ1の絶対値が大きくなる）につれてモアレ縞１２ａの周期が細かくなる。また、フーリエ変換画像１４ａにおいて、第１格子３が正常位置（第１格子３と第２格子４との距離がタルボ距離ＺTである位置）から離れる（ΔＺ1の絶対値が大きくなる）につれて０次ピーク１５ａと１次ピーク１６ａとの間の距離ｄxが大きくなる。なお、図９および図１０における第１格子３の位置ずれ量ΔＺ1の単位は、「ｍｍ（ミリメートル）」である。 As shown in FIG. 9, when there is no positional displacement in the first grating 3 (ΔZ 1 is 0), the period p 3 of the self-image 30 a of the first grating 3 and the period p 2 of the second grating 4 are equal. Therefore, the moiré fringes 12a are not formed in the acquired image. Further, when there is no positional deviation in the first grating 3 (ΔZ 1 is 0), only the zero-order peak 15 a is detected in the Fourier transform image 14 a. Also, the moire fringe image 13a, As the first grating 3 is normally located away from (the distance between the first grating 3 and the second grid 4 is located a Talbot distance Z T) (absolute value of [Delta] Z 1 increases) The period of the moiré fringes 12a becomes finer. Further, in the Fourier transformed image 14a, As the first grating 3 is normally located away from (the distance between the first grating 3 and the second grid 4 is located a Talbot distance Z T) (absolute value of [Delta] Z 1 increases) The distance d x between the zero-order peak 15a and the first-order peak 16a is increased. The unit of the positional deviation amount ΔZ 1 of the first grating 3 in FIGS. 9 and 10 is “mm (millimeter)”.

図１０は、第１格子３のＺ方向における位置ずれ量ΔＺ1が０．５０ｍｍの場合におけるフーリエ変換画像１４ａの拡大図の例である。ｄxは、０次ピーク１５ａと１次ピーク１６ａとの間のＸ方向の距離である。第１実施形態では、格子位置ずれ取得部６は、０次ピーク１５ａと１次ピーク１６ａとの間の距離ｄxに基づいて、Ｚ方向における第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得するように構成されている。以下、格子位置ずれ取得部６が、第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得する詳細な構成について説明する。 FIG. 10 is an example of the enlarged view of the Fourier transform image 14 a in the case where the displacement amount ΔZ 1 in the Z direction of the first grating 3 is 0.50 mm. d x is the distance in the X direction between the zero-order peak 15 a and the first-order peak 16 a. In the first embodiment, the lattice positional deviation acquisition unit 6 calculates the positional deviation of the first lattice 3 or the second lattice 4 in the Z direction based on the distance d x between the zero-order peak 15 a and the primary peak 16 a. It is configured to get. Hereinafter, a detailed configuration in which the lattice positional deviation acquisition unit 6 acquires the positional deviation of the first lattice 3 or the second lattice 4 will be described.

図６に示すように、第１格子３がＺ方向にΔＺ1だけずれた場合、第１格子３の自己像３０ａの周期ｐ3は、以下の式（１）により表される。

Figure 2018179969
As shown in FIG. 6, when the first grating 3 is shifted by ΔZ 1 in the Z direction, the period p3 of the self-image 30a of the first grating 3 is expressed by the following equation (1).
Figure 2018179969

この時、検出器５の検出面では、自己像３０ａと第２格子４の周期差によって、Ｘ方向に振動するモアレ縞１２ａが観測される。このモアレ縞１２ａの周期ｐmxは、以下の式（２）により表される。

Figure 2018179969
At this time, on the detection surface of the detector 5, a moiré fringe 12 a vibrating in the X direction is observed due to the period difference between the self-image 30 a and the second grating 4. The period p mx of the moiré fringes 12 a is expressed by the following equation (2).
Figure 2018179969

一方、モアレ縞画像１３ａをフーリエ変換した時の１次ピーク１６ａのＸ方向の位置（０次ピーク１５ａとの間の距離）をｄxとすると、モアレ縞１２ａの周期ｐmxとは、以下の式（３）に示す関係がある。

Figure 2018179969
ここで、Ｎxは取得画像のＸ方向の画素数である。また、ｓxは、検出器５のＸ方向の画素サイズである。 On the other hand, assuming that the position of the primary peak 16a in the X direction (the distance between it and the zeroth peak 15a) when Fourier transforming the moire fringe image 13a is d x , the period p mx of the moire fringe 12a is There is a relationship shown in equation (3).
Figure 2018179969
 Here, N x is the number of pixels in the X direction of the acquired image. Further, s x is the pixel size of the detector 5 in the X direction.

上記式（２）および式（３）からｐmxを消去すると、以下の式（４）が得られる。

Figure 2018179969
ここで、第２格子４の周期ｐ2は、位置ずれがない（ΔＺ1＝０である）場合の自己像３０ａの周期ｐ3と等しくなるため、以下の式（５）により表される。
Figure 2018179969
 If p mx is eliminated from the above equations (2) and (3), the following equation (4) is obtained.
Figure 2018179969
 Here, the period p 2 of the second grating 4, the position is not shifted ([Delta] Z 1 = 0) equal for the period p 3 of the self-image 30a of a case, is represented by the following equation (5).
Figure 2018179969

上記式（４）に上記式（１）および式（５）を代入すると、以下の式（６）が得られる。

Figure 2018179969
By substituting the equations (1) and (5) into the equation (4), the following equation (6) is obtained.
Figure 2018179969

上記式（６）を変形すると、以下の式（７）が得られる。

Figure 2018179969
The following equation (7) is obtained by modifying the above equation (6).
Figure 2018179969

上記式（７）から分かるように、第１格子３のＺ方向の位置ずれ量ΔＺ1は、ｄxを計測することで算出することができる。 As understood from the above equation (7), the displacement amount ΔZ 1 of the first grating 3 in the Z direction can be calculated by measuring d x .

一方、図８に示すように、第２格子４がＺ方向にΔＺ2だけずれている場合、第１格子３の自己像３０ａの周期ｐ3は、以下の式（８）で表される。

Figure 2018179969
On the other hand, as shown in FIG. 8, when the second grating 4 is shifted by ΔZ 2 in the Z direction, the period p3 of the self-image 30a of the first grating 3 is expressed by the following equation (8).
Figure 2018179969

第２格子４の周期ｐ2は、上記式（５）であるため、上記式（４）に上記式（５）および式（８）を代入することにより、以下の式（９）が得られる。

Figure 2018179969
Since the period p 2 of the second grating 4 is the above equation (5), the following equation (9) can be obtained by substituting the above equations (5) and (8) into the above equation (4) .
Figure 2018179969

上記式（９）を変形すると、以下の式（１０）が得られる。

Figure 2018179969
By transforming the above equation (9), the following equation (10) is obtained.
Figure 2018179969

上記式（１０）から分かるように、第２格子４のＺ方向の位置ずれ量ΔＺ2も、第１格子３のＺ方向の位置ずれ量ΔＺ1と同様に、ｄxを計測することにより算出することができる。そして、制御部９は、第１格子３のＺ方向の位置ずれ量ΔＺ１または第２格子４のＺ方向の位置ずれ量ΔＺ２を位置ずれを補正する信号として調整機構制御部７に出力する。 As can be seen from the above equation (10), the displacement ΔZ 2 of the second grating 4 in the Z direction is also calculated by measuring d x in the same manner as the displacement ΔZ 1 of the first grating 3 in the Z direction. can do. Then, the control unit 9 outputs the displacement amount ΔZ1 of the first grating 3 in the Z direction or the displacement amount ΔZ2 of the second grating 4 in the Z direction to the adjustment mechanism control unit 7 as a signal for correcting the displacement.

＜Ｚ方向軸周りの回転方向における位置ずれの取得＞
次に、図３、図１１および図１２を参照して、第１実施形態における格子位置ずれ取得部６が、第１格子３のＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれを取得する構成について説明する。なお、図１１および図１２の第１格子３のＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚ1の単位は「度」である。 <Acquisition of positional deviation in the rotational direction around the Z direction axis>
Next, with reference to FIGS. 3, 11 and 12, about the configuration in which the lattice positional deviation acquisition unit 6 in the first embodiment acquires positional deviation in the rotational direction Rz around the Z direction axis of the first lattice 3. explain. The unit of the positional deviation amount ΔRz 1 in the rotational direction Rz about the Z-direction axis of the first grating 3 in FIGS. 11 and 12 is “degree”.

第１実施形態において、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４ｂに基づいて、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得するように構成されている。なお、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚとは、特許請求の範囲の「Ｘ線の光軸方向周りの回転方向」の一例である。   In the first embodiment, the lattice positional deviation acquisition unit 6 is configured to acquire the positional deviation of the first lattice 3 or the second lattice 4 in the rotational direction Rz around the Z direction axis based on the Fourier transform image 14b. ing. The rotation direction Rz around the Z-direction axis is an example of the “rotation direction around the optical axis direction of the X-ray” in the claims.

図３に示すように、第１格子３および第２格子４がＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおいて位置ずれがない場合、第１格子３の自己像３０の周期方向と、第２格子４の周期方向とが一致するため、意図しないモアレ縞１２は観測されない。しかし、第１格子３がΔＲｚ1ずれた場合、図１１の例に示すように、自己像３０ｂも傾いて形成されるため、観測されるモアレ縞１２ｂは、Ｙ方向に形成される。また、ΔＲｚ1の絶対値が大きくなるにつれて、モアレ縞１２ｂの周期が細かくなり、得られるフーリエ変換画像１４ｂの０次ピーク１５ｂと１次ピーク１６ｂとの間のＹ方向の距離ｄyが大きくなる。なお、図１１は第１格子３のＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚ1が１．２度の例である。また、図１１において、１次ピーク１６ｂがＸ方向にずれているのは、第１格子３および第２格子４のＺ方向における位置ずれを調整する前に、第１格子３および第２格子４のＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれを調整するように構成されているからである。 As shown in FIG. 3, when the first grating 3 and the second grating 4 have no positional deviation in the rotational direction Rz about the Z-direction axis, the periodic direction of the self-image 30 of the first grating 3 and the second grating 4 Since the periodic direction matches, unintended moiré fringes 12 are not observed. However, when the first grating 3 shifts by ΔRz 1 , as shown in the example of FIG. 11, the self-image 30 b is also formed to be inclined, so the observed moiré fringes 12 b are formed in the Y direction. In addition, as the absolute value of ΔRz 1 increases, the period of the moire fringes 12 b becomes smaller, and the distance d y in the Y direction between the zero-order peak 15 b and the first-order peak 16 b of the obtained Fourier transform image 14 b increases. . FIG. 11 is an example in which the positional deviation amount ΔRz 1 in the rotational direction Rz about the Z-direction axis of the first grating 3 is 1.2 degrees. Further, in FIG. 11, the primary peak 16 b is shifted in the X direction because the first grating 3 and the second grating 4 are adjusted before the positional shift in the Z direction of the first grating 3 and the second grating 4 is adjusted. It is configured to adjust the positional deviation in the rotational direction Rz about the Z-direction axis.

第１格子３がＺ方向軸周りの回転方向ＲｚにおいてΔＲｚ1だけ位置がずれた場合に発生するモアレ縞１２ｂの周期ｐmyは、ΔＲｚ1が０に近い場合、以下の式（１１）で表される。

Figure 2018179969
一方、フーリエ変換画像１４ｂの１次ピーク１６ｂのＹ方向の位置（０次ピーク１５ｂとの距離）ｄyと、モアレ縞１２ｂの周期ｐmyとには、以下の式（１２）に示す関係がある。
Figure 2018179969
 ここで、Ｎyは、取得画像のＹ方向の画素である。また、ｓyは、検出器５のＹ方向の画素サイズである。 The period p my of the moiré fringes 12 b generated when the first grating 3 is displaced by ΔRz 1 in the rotational direction Rz about the Z direction axis is represented by the following equation (11) when ΔRz 1 is close to 0. Be done.
Figure 2018179969
 On the other hand, the relationship shown in the following equation (12) is given by the position y in the Y direction of the primary peak 16b of the Fourier transform image 14b (the distance to the 0th peak 15b) d y and the period p my of the moire fringes 12b. is there.
Figure 2018179969
 Here, N y is a pixel in the Y direction of the acquired image. Further, s y is the pixel size of the detector 5 in the Y direction.

上記式（１１）および式（１２）から、ｐmyを消去すると、以下の式（１３）が得られる。

Figure 2018179969
If p my is eliminated from the above equations (11) and (12), the following equation (13) is obtained.
Figure 2018179969

上記式（１３）を変形すると、以下の式（１４）が得られる。

Figure 2018179969
By transforming the above equation (13), the following equation (14) is obtained.
Figure 2018179969

上記式（１４）より、第１格子３のＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚ1は、ｄyに比例することが分かる。なお、ΔＲｚ1の単位は、ラジアンである。 From the above equation (14), it is understood that the positional deviation amount ΔRz 1 in the rotational direction Rz of the first grating 3 about the Z direction axis is proportional to d y . The unit of ΔRz 1 is radian.

また、第２格子４がＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれを起こしている場合の位置ずれ量ΔＲｚ2は、第１格子３と第２格子４との相対的な回転ずれであるため、ΔＲｚ1と等しく、以下の式（１５）によって表される。なお、ΔＲｚ2の単位は、ラジアンである。

Figure 2018179969
Further, since the positional deviation amount ΔRz 2 in the case where the second grating 4 causes positional deviation in the rotational direction Rz about the Z direction axis is a relative rotational deviation between the first grating 3 and the second grating 4 , ΔR z 1 and is expressed by the following equation (15). The unit of ΔRz 2 is radian.
Figure 2018179969

上記式（１５）から分かるように、第２格子４のＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚ2もｄyに比例している。したがって、第１格子３および第２格子４のＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれは、ｄyを計測することで算出することができる。そして、制御部９は、第１格子３のＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚ１または第２格子４のＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚ２を、位置ずれを補正する信号として調整機構制御部７に出力する。 As understood from the above equation (15), the positional deviation amount ΔRz 2 in the rotational direction Rz about the Z-direction axis of the second grating 4 is also proportional to d y . Accordingly, the positional deviation of the first grating 3 and the second grating 4 in the rotational direction Rz about the Z-direction axis can be calculated by measuring d y . Then, the control unit 9 corrects the positional deviation amount ΔRz1 in the rotational direction Rz of the first grating 3 around the Z direction axis or the positional deviation amount ΔRz2 in the rotational direction Rz about the second grating 4 about the Z direction axis. To the adjustment mechanism control unit 7 as a signal to

＜Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれの取得＞
次に、図３、図１３および図１４を参照して、第１実施形態における格子位置ずれ取得部６が、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれを取得する構成について説明する。なお、図１３および図１４における第１格子３のＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれ量ΔＲｘ1の単位は「度」である。 <Acquisition of positional deviation in rotational direction Rx around central axis in X direction>
Next, with reference to FIG. 3, FIG. 13 and FIG. 14, a configuration will be described in which the lattice positional deviation acquisition unit 6 in the first embodiment acquires positional deviation in the rotational direction Rx around the central axis in the X direction. The unit of the positional deviation amount ΔRx 1 in the rotational direction Rx around the central axis of the first grating 3 in FIGS. 13 and 14 is “degree”.

第１実施形態において、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４ｃにおいて、１次ピーク１６ｃの大きさに基づいて、第１格子３または第２格子４のＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得するように構成されている。   In the first embodiment, in the Fourier transform image 14c, the lattice positional deviation acquisition unit 6 rotates the first lattice 3 or the second lattice 4 around the central axis in the X direction based on the size of the primary peak 16c. The positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in Rx is configured to be acquired.

図３に示すように、第１格子３および第２格子４がＸ方向の中心軸線回りの回転方向Ｒｘにおいて位置ずれがない場合、検出面における第１格子３の自己像３０の周波数と、第２格子４の周波数とが一致するため、意図しないモアレ縞１２は観測されない。しかし、第１格子３がＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置がずれている場合、第１格子３の拡大率が変化し、検出面の上下で周波数の異なる自己像３０ｃが形成される。この際、図１３の例に示すようなモアレ縞１２ｃが生じる。第１格子３のＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれ量ΔＲｘ1が大きくなるにつれて、発生するモアレ縞１２ｃの歪みも大きくなる。 As shown in FIG. 3, when the first grating 3 and the second grating 4 do not shift in the rotational direction Rx around the central axis in the X direction, the frequency of the self-image 30 of the first grating 3 on the detection surface Since the frequency of the two gratings 4 matches, unintended moiré fringes 12 are not observed. However, when the position of the first grating 3 in the rotational direction Rx around the central axis in the X direction is shifted, the enlargement ratio of the first grating 3 changes, and self-images 30 c having different frequencies above and below the detection surface are formed. Ru. At this time, moire fringes 12c as shown in the example of FIG. 13 are generated. As the positional deviation amount ΔRx 1 in the rotational direction Rx around the central axis of the first grating 3 in the X direction increases, the distortion of the generated moire fringes 12 c also increases.

第１格子３がＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置がずれている場合、観測されるモアレ縞１２ｃは、上下左右に歪んだ形状となり、Ｘ方向およびＹ方向に複数の周波数成分を含んだ強度分布となる。したがって、図１４の例に示すように、フーリエ変換画像１４ｃの１次ピーク１６ｃは、Ｘ方向およびＹ方向に広がる。また、ΔＲｘ1の絶対値が大きくなるにつれて、１次ピーク１６ｃのＸ方向およびＹ方向の広がりが大きくなる。したがって、第１格子３のＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれ量ΔＲｘ1と、１次ピーク１６ｃのＸ方向の大きさσxおよび１次ピーク１６ｃのＹ方向の大きさσyとには相関関係がある。 When the first grating 3 is displaced in the rotational direction Rx around the central axis in the X direction, the observed moiré fringes 12 c have a shape distorted vertically and horizontally, and a plurality of frequency components in the X direction and the Y direction. It becomes an included intensity distribution. Therefore, as shown in the example of FIG. 14, the primary peak 16c of the Fourier transform image 14c spreads in the X direction and the Y direction. Further, as the absolute value of ΔRx 1 increases, the spread of the primary peak 16 c in the X direction and the Y direction increases. Therefore, the positional deviation amount ΔRx 1 in the rotational direction Rx around the central axis in the X direction of the first grating 3 and the size σ x of the primary peak 16 c in the X direction and the size σ y of the primary peak 16 c in the Y direction And there is a correlation.

このように、１次ピーク１６の大きさに基づいて位置ずれを取得することは、１次ピーク１６を構成する周波数成分の分散の大きさに基づいて格子の位置ずれを取得することと言い換えてもよい。   Thus, acquiring positional deviation based on the size of the primary peak 16 is rephrased as acquiring positional deviation of the grating based on the magnitude of the dispersion of the frequency components that make up the primary peak 16. It is also good.

また、第２格子４がＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置がずれている場合も、第１格子３と第２格子４との相対的な回転ずれは第１格子３がずれている場合と同様なので、第２格子４がＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにずれている場合のずれ量ΔＲｘ2もΔＲｘ1と同様に、１次ピーク１６ｃのＸ方向の大きさσxおよび１次ピーク１６ｃのＹ方向の大きさσyと相関関係がある。なお、図１４は、第１格子３のＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれ量ΔＲｘ1が１．４度の場合の例である。また、図１３において、１次ピーク１６ｃがＸ方向にずれているのは、第１格子３および第２格子４のＺ方向における位置ずれを調整する前に、第１格子３および第２格子４のＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれを調整するように構成されているからである。 Further, even when the position of the second grating 4 in the rotational direction Rx around the central axis in the X direction is shifted, the relative rotational shift between the first grating 3 and the second grating 4 causes the first grating 3 to shift. the same as the case where there, similarly to the shift amount DerutaRx 2 also DerutaRx 1 when the second grating 4 is shifted in the rotational direction Rx about the central axis of the X direction, the X direction of the primary peak 16c magnitude sigma x And the magnitude σ y of the primary peak 16c in the Y direction. FIG. 14 is an example in the case where the positional deviation amount ΔRx 1 in the rotational direction Rx around the central axis of the first grating 3 in the X direction is 1.4 degrees. Further, in FIG. 13, the primary peak 16 c is deviated in the X direction because the first grating 3 and the second grating 4 are adjusted before the positional deviation of the first grating 3 and the second grating 4 in the Z direction is adjusted. It is configured to adjust the positional deviation in the rotational direction Rx around the central axis in the X direction.

＜Ｙ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれの取得＞
次に、図３、図１５および図１６を参照して、第１実施形態における、格子位置ずれ取得部６がＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれを取得する構成について説明する。なお、図１５および図１６において、第１格子３のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれ量ΔＲｙ1の単位は「度」である。 <Acquisition of positional deviation in rotational direction Ry around central axis in Y direction>
Next, with reference to FIG. 3, FIG. 15, and FIG. 16, a configuration in which the lattice positional deviation acquisition unit 6 acquires positional deviation in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction in the first embodiment will be described. In FIGS. 15 and 16, the unit of the positional deviation amount ΔRy 1 in the rotational direction Ry around the central axis of the first grating 3 in the Y direction is “degree”.

第１実施形態において、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４ｄにおいて、１次ピーク１６ｄの大きさに基づいて、第１格子３または第２格子４のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける第１格子３または第２格子４位置ずれを取得するように構成されている。   In the first embodiment, in the Fourier transform image 14d, the lattice positional deviation acquisition unit 6 rotates the first lattice 3 or the second lattice 4 around the central axis in the Y direction based on the size of the primary peak 16d. It is comprised so that the 1st grating | lattice 3 or 2nd grating | lattice 4 positional offset in Ry may be acquired.

図３に示すように、第１格子３および第２格子４がＹ方向の中心軸線回りの回転方向Ｒｙにおいて位置ずれがない場合、検出面における第１格子３の自己像３０の周波数と、第２格子４の周波数とが一致するため、意図しないモアレ縞１２は観測されない。しかし、第１格子３のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置がずれている場合、第１格子３の拡大率が変化して、検出面の左右で周波数が異なる自己像３０ｄが形成される。この自己像３０ｄと第２格子４と干渉によって生じるモアレ縞１２ｄは、左右に歪んだ形状となり、Ｘ方向に複数の周波数成分を含んだ強度分布となる。したがって、第１格子３のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置がずれている場合、図１６に示すように、フーリエ変換画像１４ｄの１次ピーク１６ｄがＸ方向に広がる。ΔＲｙ1の絶対値が大きくなるにつれて、１次ピーク１６ｄのＸ方向の広がりが大きくなる。すなわち、第１格子３のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれ量ΔＲｙ1は、フーリエ変換画像１４ｄの１次ピーク１６ｄのＸ方向の大きさσxと相関関係がある。 As shown in FIG. 3, when the first grating 3 and the second grating 4 do not shift in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction, the frequency of the self-image 30 of the first grating 3 on the detection surface Since the frequency of the two gratings 4 matches, unintended moiré fringes 12 are not observed. However, when the position of the first grating 3 in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction is shifted, the enlargement ratio of the first grating 3 changes, and a self-image 30 d having different frequencies on the left and right of the detection surface is formed. Be done. The moiré fringes 12d generated by the self-image 30d and the second grating 4 due to interference have a shape distorted to the left and right, and have an intensity distribution including a plurality of frequency components in the X direction. Therefore, when the position of the first grating 3 in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction is shifted, the primary peak 16 d of the Fourier transform image 14 d spreads in the X direction as shown in FIG. As the absolute value of ΔRy 1 increases, the spread in the X direction of the primary peak 16 d increases. That is, the positional deviation amount ΔRy 1 in the rotational direction Ry around the central axis of the first grating 3 in the Y direction has a correlation with the size σ x of the primary peak 16 d of the Fourier transform image 14 d in the X direction.

また、第２格子４がＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれを有する場合も、第１格子３と第２格子４との相対的な回転ずれは第１格子３がずれている場合と同様なので、第２格子４がＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにずれている場合のずれ量ΔＲｙ2もΔＲｙ1と同様に、１次ピーク１６ｄのＸ方向の大きさσxと相関関係がある。なお、図１６は、第１格子３のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれ量ΔＲｙ1が１．０度の場合の例である。また、図１５および図１６において、１次ピーク１６ｄがＸ方向にずれているのは、第１格子３および第２格子４のＺ方向における位置ずれを調整する前に、第１格子３および第２格子４のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれを調整するように構成されているからである。 Further, even when the second grating 4 has a positional deviation in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction, the relative rotational deviation between the first grating 3 and the second lattice 4 is the first lattice 3. since similar to the case, like the amount of deviation DerutaRy 2 also DerutaRy 1 when the second grating 4 is shifted in the direction of rotation Ry about the central axis of the Y-direction, the X direction size sigma x of the first peak 16d There is a correlation. FIG. 16 is an example in which the positional deviation amount ΔRy 1 in the rotational direction Ry around the central axis of the first grating 3 in the Y direction is 1.0 degree. Further, in FIGS. 15 and 16, the primary peak 16 d is deviated in the X direction because the first grating 3 and the first grating 3 and the second grating 4 are adjusted before the positional deviation in the Z direction is adjusted. This is because the positional deviation in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction of the two gratings 4 is adjusted.

上述したＺ方向の位置ずれ、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれおよびＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれと、フーリエ変換画像１４における０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離（ｄx、ｄy）およびフーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）とには、以下に示す式（１６）〜式（１９）の関係があることが分かる。

Figure 2018179969
Positional displacement in the Z direction described above, positional displacement in the rotational direction Rz around the Z direction axis, positional displacement in the rotational direction Rx around the central axis in the X direction, positional offset in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction, Fourier The distance (d x , d y ) between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 in the transformed image 14 and the size (σ x , σ y ) of the first-order peak 16 in the Fourier transformed image 14 It can be seen that there is a relationship between the equations (16) to (19) shown in FIG.
Figure 2018179969

第１実施形態では、上記のように、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４における０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離（ｄx、ｄy）に基づいて、格子の位置ずれの大きさを取得するように構成されている。また、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）に基づいて、格子の位置ずれの有無を取得するように構成されている。 In the first embodiment, as described above, the lattice positional deviation acquisition unit 6 generates a lattice based on the distance (d x , d y ) between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 in the Fourier transform image 14. It is comprised so that the magnitude | size of position shift may be acquired. Further, the lattice positional deviation acquisition unit 6 is configured to acquire the presence or absence of positional deviation of the lattice based on the size (σ x , σ y ) of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14.

ここで、第１実施形態では、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４のピーク間の距離（ｄx、ｄy）に基づいて、Ｚ方向における格子の位置ずれ量ΔＺおよびＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚを取得することができる。しかし、第１実施形態では、格子位置ずれ取得部６は、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれ量およびＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれ量を直接算出することはできない。そこで、第１実施形態では、格子位置ずれ取得部６は、第１格子３または第２格子４のどちらか一方を一方向に回動させて撮像した複数のフーリエ変換画像１４に基づいて、フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）が最小値または最小値近傍となる回動量を位置ずれ量として取得するように構成されている。なお、１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）が最小値近傍となる回動量とは、第１格子３または第２格子４のどちらか一方を一方向に回動させて複数回撮影したフーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）が、所定の閾値ｔｈ1以下となる範囲の回動量である。 Here, in the first embodiment, the lattice positional deviation acquisition unit 6 determines the lattice positional deviation amount ΔZ in the Z direction and the Z direction axis based on the distance (d x , d y ) between the peaks of the Fourier transform image 14 The positional deviation amount ΔRz in the surrounding rotational direction Rz can be acquired. However, in the first embodiment, the lattice positional deviation acquisition unit 6 directly calculates the positional deviation amount in the rotational direction Rx about the central axis in the X direction and the positional deviation amount in the rotational direction Ry about the central axis in the Y direction. I can not do it. Therefore, in the first embodiment, the lattice positional deviation acquisition unit 6 performs Fourier processing based on the plurality of Fourier transform images 14 captured by rotating either one of the first lattice 3 or the second lattice 4 in one direction. The amount of rotation at which the size (σ x , σ y ) of the primary peak 16 in the converted image 14 is the minimum value or near the minimum value is acquired as the amount of positional deviation. The amount of rotation at which the size (σ x , σ y ) of the primary peak 16 is close to the minimum value is determined by rotating either one of the first grating 3 or the second grating 4 in one direction a plurality of times The amount of rotation is a range in which the size (σ x , σ y ) of the primary peak 16 in the captured Fourier transform image 14 is equal to or less than a predetermined threshold th 1 .

格子位置ずれ取得部６は、格子の位置ずれ量として、Ｚ方向における格子の位置ずれ量ΔＺを調整機構制御部７に出力する。また、格子位置ずれ取得部６は、格子の位置ずれ量として、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚを調整機構制御部７に出力する。また、格子位置ずれ取得部６は、格子の位置ずれ量として、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれ量（フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx、σy））が最小値または所定の閾値ｔｈ1以下の最小値近傍となる第１格子３または第２格子４の回動量を調整機構制御部７に出力する。また、格子位置ずれ取得部６は、格子の位置ずれ量として、Ｙ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれ量（フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx））が最小値または所定の閾値ｔｈ1以下の最小値近傍となる第１格子３または第２格子４の回転量を調整機構制御部７に出力する。 The lattice positional deviation acquisition unit 6 outputs the lattice positional deviation amount ΔZ in the Z direction to the adjustment mechanism control unit 7 as the lattice positional deviation amount. Further, the lattice positional deviation acquisition unit 6 outputs the positional deviation amount ΔRz in the rotational direction Rz around the Z direction axis to the adjustment mechanism control unit 7 as the positional deviation amount of the lattice. In addition, the grid position shift acquisition unit 6 sets the position shift amount in the rotation direction Rx around the central axis in the X direction as the position shift amount of the grid (the magnitude of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14 (σ x , σ y The rotation amount of the first grating 3 or the second grating 4 is output to the adjustment mechanism control unit 7)))) which is near the minimum value or the minimum value equal to or less than the predetermined threshold th 1 . In addition, the lattice positional deviation acquisition unit 6 determines the positional deviation amount in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction (the size of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14 (σ x )) as the positional deviation amount of the lattice. The rotation amount of the first grating 3 or the second grating 4 that is in the vicinity of the minimum value or the minimum value equal to or less than a predetermined threshold th 1 is output to the adjustment mechanism control unit 7.

第１実施形態では、Ｘ線位相差撮像システム１００は、第１格子３または第２格子４の位置ずれが所定の閾値（ｔｈ1、ｔｈ2）以下になるまで格子の位置ずれを調整するように構成されている。すなわち、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける位置ずれ量（フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx、σy））が所定の閾値ｔｈ1以下になるまで格子の調整を行うように構成されている。また、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｙ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける位置ずれ量（フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx））が所定の閾値ｔｈ1以下になるまで格子の調整を行うように構成されている。また、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｚ方向における格子の位置ずれ量ΔＺが所定の閾値ｔｈ2以下になるように格子の調整を行うように構成されている。また、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚが所定の閾値ｔｈ2以下になるように格子の調整を行うように構成されている。なお、第１実施形態では、Ｚ方向における格子の位置ずれ量ΔＺおよびＺ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける位置ずれ量ΔＲｚは、直接算出することが可能である。したがって、Ｘ線位相差撮像システム１００は、所定の閾値ｔｈ2がほぼ０となる位置に格子を調整するように構成されている。 In the first embodiment, the X-ray phase difference imaging system 100 adjusts the positional deviation of the grating until the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 becomes less than or equal to a predetermined threshold (th 1 , th 2 ). Is configured. That is, in the X-ray phase difference imaging system 100, the positional deviation amount in the rotation direction Rx around the central axis in the X direction (the size (σ x , σ y ) of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14) is a predetermined threshold value. It is configured to adjust the grid until it becomes less than th 1 . Further, X-ray phase imaging system 100, the position deviation amount in the rotational direction Ry about the central axis of the Y-direction (the size of the first peak 16 in the Fourier transformed image 14 (sigma x)) is a predetermined threshold value th 1 below It is configured to make grid adjustments until. Further, the X-ray phase difference imaging system 100 is configured to adjust the grating so that the displacement amount ΔZ of the grating in the Z direction is equal to or less than a predetermined threshold th 2 . Further, the grid is adjusted so that the positional deviation amount ΔRz in the rotational direction Rz about the Z-direction axis becomes equal to or less than a predetermined threshold th 2 . In the first embodiment, it is possible to directly calculate the positional displacement amount ΔZ of the grating in the Z direction and the positional displacement amount ΔRz in the rotational direction Rz around the Z direction axis. Therefore, the X-ray phase-contrast imaging system 100 is configured to adjust the grating to a position where the predetermined threshold th 2 is approximately zero.

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

第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相差撮像システム１００は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から照射されたＸ線を検出する検出器５と、Ｘ線源１と検出器５との間に配置され、Ｘ線源１からＸ線が照射されて自己像３０を形成するための第１格子３と第１格子３を通過したＸ線が照射され第１格子３の自己像３０との干渉縞１２を形成するための第２格子４とを含む複数の格子と、検出器５で検出された干渉縞画像１３に対するフーリエ変換によって得られたフーリエ変換画像１４に基づいて格子の位置ずれを取得する格子位置ずれ取得部６とを備える。ここで、第１格子３および第２格子４の相対位置が設計位置からずれていると、意図しないモアレ縞１２が発生する。したがって、フーリエ変換画像１４おいて、第１格子３の自己像３０に起因するピーク（０次ピーク１５）のほかに、意図しないモアレ縞１２に起因するピーク（１次ピーク１６）が発生する。これにより、格子位置ずれ取得部６がフーリエ変換画像１４に基づいて格子の位置ずれを取得するので、得られた格子の位置ずれに基づいて、格子の位置調整を行うことができる。したがって、測定者の知識や経験に依存することなく格子の位置のずれを調整することが可能であるとともに、調整時間の短縮を図ることができる。   In the first embodiment, as described above, the X-ray phase-contrast imaging system 100 includes the X-ray source 1, the detector 5 for detecting X-rays emitted from the X-ray source 1, the X-ray source 1 and the detection The first grating 3 is disposed between the first grating 3 and the first grating 3 so as to be irradiated with X-rays from the X-ray source 1 to form the self-image 30. Based on a plurality of gratings including a second grating 4 for forming an interference fringe 12 with the self-image 30 and a Fourier transform image 14 obtained by Fourier transform on the interference fringe image 13 detected by the detector 5 And a lattice positional deviation acquisition unit 6 for acquiring lattice positional deviation. Here, when the relative position of the first grating 3 and the second grating 4 deviates from the design position, unintended moiré fringes 12 occur. Therefore, in the Fourier transform image 14, in addition to the peak (0th-order peak 15) attributed to the self-image 30 of the first grating 3, a peak (1st-order peak 16) attributed to the unintended moiré fringe 12 occurs. As a result, since the lattice positional deviation acquisition unit 6 acquires the positional deviation of the lattice based on the Fourier transform image 14, the lattice position adjustment can be performed based on the positional deviation of the lattice obtained. Therefore, it is possible to adjust the positional deviation of the grid without depending on the knowledge or experience of the measurer, and to shorten the adjustment time.

また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相差撮像システム１００は、第１格子３または第２格子４のうち、少なくともどちらか一方の位置ずれを調整する調整機構８をさらに備え、調整機構８は、格子位置ずれ取得部６が取得した格子の位置ずれに基づいて、格子の位置ずれを補正するように構成されている。これにより、格子位置ずれ取得部６が取得した格子の位置ずれに基づいて、調整機構８により自動で格子の位置ずれを補正することが可能になるので、測定者の知識や経験に依存することなく格子の位置のずれをより容易に調整することができる。また、調整機構８により自動で格子の位置ずれを補正することが可能になるので、調整時間をより短縮することができる。   In the first embodiment, as described above, the X-ray phase difference imaging system 100 further includes the adjustment mechanism 8 for adjusting the positional deviation of at least one of the first grating 3 and the second grating 4 as described above. The adjusting mechanism 8 is configured to correct the positional deviation of the lattice based on the positional deviation of the lattice acquired by the lattice positional deviation acquiring unit 6. As a result, since it becomes possible to automatically correct the positional deviation of the grid by the adjusting mechanism 8 based on the positional deviation of the lattice acquired by the lattice positional deviation acquiring unit 6, it depends on the knowledge and experience of the measurer. It is possible to adjust the misalignment of the grid more easily. Further, since it is possible to automatically correct the positional deviation of the grid by the adjustment mechanism 8, the adjustment time can be further shortened.

また、第１実施形態では、上記のように、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４のピーク間の距離（ｄx、ｄy）およびピークの大きさ（σx、σy）の少なくとも一方に基づいて、格子の位置ずれを取得するように構成されている。これにより、フーリエ変換画像１４を画像処理することによって、格子の位置ずれを取得することができる。その結果、測定者が目視でモアレ縞１２を確認することなく、格子の位置ずれを自動で取得することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the lattice positional deviation acquisition unit 6 calculates the distances (d x , d y ) between peaks of the Fourier transform image 14 and the sizes (σ x , σ y ) of the peaks. Based on at least one of the two, the grid misalignment is configured to be acquired. Thereby, by performing image processing on the Fourier transform image 14, it is possible to obtain positional deviation of the grid. As a result, the positional deviation of the grid can be automatically acquired without the measurer visually checking the moiré fringes 12.

また、第１実施形態では、上記のように、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４において、０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離（ｄx）に基づいて、Ｚ方向における第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得するように構成されている。これにより、Ｚ方向における第１格子３または第２格子４の位置ずれを、フーリエ変換画像１４の０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離（ｄx）の大きさに置き換えて把握することができる。その結果、フーリエ変換画像１４の０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離（ｄx）が小さくなるように格子の位置を調整することによって、Ｚ方向における第１格子３または第２格子４の位置ずれを容易に調整することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the lattice positional deviation acquisition unit 6 determines that the Z-axis is based on the distance (d x ) between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 in the Fourier transform image 14. The positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in the direction is configured to be acquired. Thereby, the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in the Z direction is replaced with the size of the distance (d x ) between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 of the Fourier transform image 14 can do. As a result, the first grating 3 or the second grating 3 in the Z direction is adjusted by adjusting the position of the grating so that the distance (d x ) between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 of the Fourier transform image 14 becomes small. Misalignment of the grid 4 can be easily adjusted.

また、第１実施形態では、上記のように、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４において、０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離（ｄy）に基づいて、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得するように構成されている。これにより、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを、フーリエ変換画像１４の０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離（ｄy）の大きさに置き換えて把握することができる。その結果、フーリエ変換画像１４の０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離（ｄy）が小さくなるように格子の位置を調整することによって、Ｚ方向軸周りの回転方向Ｒｚにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを容易に調整することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the lattice positional deviation acquisition unit 6 determines that the Z- axis is based on the distance (d y ) between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 in the Fourier transform image 14. The positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in the rotational direction Rz around the directional axis is acquired. Thereby, the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in the rotational direction Rz about the Z-direction axis is determined by the distance (d y ) between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 of the Fourier transform image 14 It can be replaced by the size and grasped. As a result, by adjusting the position of the grid so that the distance (d y ) between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 of the Fourier transform image 14 becomes smaller, The misalignment of the first grating 3 or the second grating 4 can be easily adjusted.

また、第１実施形態では、上記のように、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４における０次ピーク１５と１次ピーク１６との間の距離（ｄx、ｄy）に基づいて、格子の位置ずれの大きさを取得するように構成されている。これにより、格子の位置ずれの大きさを取得することができる。その結果、取得した位置ずれの大きさを補正量として格子の位置を調整することによって、第１格子３または第２格子４の位置ずれをより容易かつ精度よく調整することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the lattice positional deviation acquisition unit 6 determines the distance (d x , d y ) between the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 in the Fourier transform image 14. , Is configured to obtain the magnitude of misalignment of the grid. This makes it possible to obtain the size of the grid misalignment. As a result, the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 can be more easily and accurately adjusted by adjusting the position of the lattice with the obtained positional deviation as a correction amount.

また、第１実施形態では、上記のように、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４において、１次ピーク１６の大きさ（σx）に基づいて、第１格子３または第２格子４のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得するように構成されている。これにより、第１格子３または第２格子４のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを、フーリエ変換画像１４の１次ピーク１６の大きさ（σx）に置き換えて把握することができる。その結果、フーリエ変換画像１４の１次ピーク１６の大きさ（σx）が小さくなるように格子を調整することにより、第１格子３または第２格子４のＹ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｙにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを容易に調整することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the lattice positional deviation acquisition unit 6 sets the first lattice 3 or the second lattice based on the size (σ x ) of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14. The positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in the rotational direction Ry around the central axis in the Y direction of 4 is obtained. Thereby, the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in the rotational direction Ry around the central axis of the first grating 3 or the second grating 4 in the Y direction is the size of the primary peak 16 of the Fourier transform image 14 It can be replaced with (σ x ) and grasped. As a result, by adjusting the grid so that the size (σ x ) of the primary peak 16 of the Fourier transform image 14 is reduced, the rotation direction of the first grid 3 or the second grid 4 around the central axis in the Y direction. The misalignment of the first grating 3 or the second grating 4 in Ry can be easily adjusted.

また、第１実施形態では、上記のように、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４において、１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）に基づいて、第１格子３または第２格子４のＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを取得するように構成されている。これにより、第１格子３または第２格子４のＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを、フーリエ変換画像１４の１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）に置き換えて把握することができる。その結果、フーリエ変換画像１４の１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）が小さくなるように格子を調整することにより、第１格子３または第２格子４のＸ方向の中心軸線周りの回転方向Ｒｘにおける第１格子３または第２格子４の位置ずれを容易に調整することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the lattice positional deviation acquisition unit 6 determines whether the first grating 3 or the first grating 3 is based on the size (σ x , σ y ) of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14. The positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in the rotational direction Rx around the central axis of the second grating 4 in the X direction is obtained. Thereby, the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in the rotation direction Rx around the central axis of the first grating 3 or the second grating 4 in the X direction is the size of the primary peak 16 of the Fourier transform image 14 It can be replaced with (σ x , σ y ) and grasped. As a result, by adjusting the grid so that the size (σ x , σ y ) of the primary peak 16 of the Fourier transform image 14 is reduced, the central axis of the first grid 3 or the second grid 4 around the central axis in the X direction The positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 in the rotational direction Rx of 1 can be easily adjusted.

また、第１実施形態では、上記のように、格子位置ずれ取得部６は、フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）に基づいて、格子の位置ずれの有無を取得するように構成されている。これにより、フーリエ変換画像１４の画像処理によって、第１格子３または第２格子４の位置ずれの有無を自動で判断することができる。 Further, in the first embodiment, as described above, the lattice positional deviation acquisition unit 6 determines whether or not the lattice positional deviation is present based on the size (σ x , σ y ) of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14 It is configured to get Thereby, the presence or absence of positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 can be automatically determined by image processing of the Fourier transform image 14.

また、第１実施形態では、上記のように、格子位置ずれ取得部６は、第１格子３または第２格子４のどちらか一方を回動させて撮像した複数のフーリエ変換画像１４に基づいて、フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の大きさ（σx、σy）が最小値または最小値近傍となる回動量を位置ずれ量として取得するように構成されている。これにより、複数のフーリエ変換画像１４に基づいて、格子の位置ずれが極力小さくなる格子の相対位置を取得することができる。その結果、第１格子３または第２格子４の位置ずれを容易かつ精度よく調整することができる。 In the first embodiment, as described above, the lattice positional deviation acquisition unit 6 generates a plurality of Fourier transform images 14 captured by rotating either one of the first lattice 3 or the second lattice 4. The rotation amount at which the size (σ x , σ y ) of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14 is the minimum value or the vicinity of the minimum value is acquired as the position shift amount. Thus, based on the plurality of Fourier transform images 14, it is possible to obtain the relative position of the grid, in which the positional deviation of the grid is minimized. As a result, the positional deviation of the first grating 3 or the second grating 4 can be easily and accurately adjusted.

また、第１実施形態では、上記のように、複数の格子は、Ｘ線源１と第１格子３との間に配置された第３格子２をさらに含んでいる。これにより、第３格子２を用いて、Ｘ線源１の可干渉性を向上させることができる。その結果、焦点距離が微小でないＸ線源１を用いてＸ線位相差撮像を行うことが可能となるので、Ｘ線源１の選択の自由度を向上させることができる。   In the first embodiment, as described above, the plurality of gratings further include the third grating 2 disposed between the X-ray source 1 and the first grating 3. Thereby, the third grating 2 can be used to improve the coherence of the X-ray source 1. As a result, since X-ray phase difference imaging can be performed using the X-ray source 1 whose focal length is not minute, the freedom of selection of the X-ray source 1 can be improved.

また、第１実施形態では、上記のように、Ｘ線位相差撮像システム１００は、検出器５で検出した画像から、フーリエ変換を行う前に周波数ノイズを除去するノイズ除去処理部１１をさらに備える。これにより、フーリエ変換を行う際の有限空間の解析によるアーティファクト（虚像）や、検出器５に由来するアーティファクト（虚像）を、フーリエ変換を行う前に除去することができる。その結果、フーリエ変換によって得られる格子の位置ずれに起因するピーク（１次ピーク１６）をより精度よく検出することができる。   In the first embodiment, as described above, the X-ray phase difference imaging system 100 further includes the noise removal processing unit 11 that removes frequency noise from the image detected by the detector 5 before performing Fourier transform. . As a result, it is possible to remove an artifact (virtual image) by analysis of a finite space at the time of performing a Fourier transform and an artifact (virtual image) derived from the detector 5 before performing a Fourier transform. As a result, it is possible to more accurately detect the peak (first-order peak 16) due to the misalignment of the grating obtained by Fourier transformation.

［第２実施形態］
次に、図１、図２および図１７〜図２０を参照して、本発明の第２実施形態によるＸ線位相差撮像システム２００（図１参照）について説明する。干渉縞画像１３に対してフーリエ変換を行う前に周波数ノイズを除去する第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、画像処理部１０（図２参照）は、干渉縞画像１３に対するフーリエ変換によって予め得られたフーリエ変換基準画像２３（図１９参照）を用いて、フーリエ変換画像１４に生じるノイズ２２（図１８参照）を除去するように構成されている。なお、上記第１実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する。 Second Embodiment
Next, an X-ray phase-contrast imaging system 200 (see FIG. 1) according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 17 to 20. Unlike the first embodiment in which frequency noise is removed before Fourier transform is performed on the interference fringe image 13, in the second embodiment, the image processing unit 10 (see FIG. 2) performs Fourier transform on the interference fringe image 13. It is comprised so that the noise 22 (refer FIG. 18) produced in the Fourier-transform image 14 may be removed using the Fourier-transform reference image 23 (refer FIG. 19) previously obtained by this. The same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description will be omitted.

ここで、検出器５に画素欠損が生じたり、第１格子３および／または第２格子４に欠損が生じた場合、図１７に示すように、干渉縞画像１３において、検出器５の画素欠損に起因するノイズ１９や、格子の欠損に起因するノイズ２０などが観測される。また、格子に対してＸ線が斜め方向に入射することによって、検出器５に入射角に応じた感度むらが生じると、干渉縞画像１３において、感度むら２１が観測される。図１７に示すような干渉縞画像１３をフーリエ変換した場合、図１８に示すように、０次ピーク１５および１次ピーク１６以外のピークがノイズ２２としてフーリエ変換画像１４に生じる。フーリエ変換画像１４に生じるノイズ２２は、Ｘ線源１を設置する方向や、複数の格子および検出器５自体の欠損によって生じる。したがって、ランダムノイズとは異なり、フーリエ変換画像１４およびフーリエ変換基準画像２３においてノイズ２２が生じる位置は略一致する。   Here, when a pixel defect occurs in the detector 5 or a defect occurs in the first grating 3 and / or the second grating 4, as shown in FIG. 17, the pixel defect of the detector 5 in the interference fringe image 13 And noise 20 caused by the defect of the lattice are observed. In addition, when X-rays are obliquely incident on the grating and sensitivity unevenness corresponding to the incident angle occurs in the detector 5, sensitivity unevenness 21 is observed in the interference fringe image 13. When the interference fringe image 13 as shown in FIG. 17 is subjected to Fourier transform, as shown in FIG. 18, peaks other than the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 occur in the Fourier transform image 14 as noise 22. The noise 22 produced in the Fourier transform image 14 is produced by the direction in which the X-ray source 1 is installed, the defects of the plurality of gratings and the detector 5 itself. Therefore, unlike random noise, positions where noise 22 occurs in Fourier transform image 14 and Fourier transform reference image 23 substantially coincide.

そこで、第２実施形態では、画像処理部１０は、図１９に示すように、干渉縞画像１３に対するフーリエ変換によって予め得られたフーリエ変換基準画像２３を用いて、フーリエ変換画像１４に生じるノイズ２２を除去するように構成されている。   Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 19, the image processing unit 10 uses the Fourier transform reference image 23 obtained in advance by the Fourier transform on the interference fringe image 13 to generate noise 22 in the Fourier transform image 14. Is configured to remove.

具体的には、画像処理部１０は、フーリエ変換画像１４からフーリエ変換基準画像２３を減算することにより、ノイズ２２を除去するように構成されている。ノイズ２２はランダムノイズとは異なり、フーリエ変換画像１４およびフーリエ変換基準画像２３において位置が略変化しない。したがって、フーリエ変換画像１４からフーリエ変換基準画像２３を減算することにより、ノイズ２２を除去することができる。図２０に示すように、ノイズ２２が除去された後のフーリエ変換画像１４には１次ピーク１６のみが観測される。   Specifically, the image processing unit 10 is configured to remove the noise 22 by subtracting the Fourier transform reference image 23 from the Fourier transform image 14. Unlike the random noise, the noise 22 does not substantially change in position in the Fourier transform image 14 and the Fourier transform reference image 23. Therefore, the noise 22 can be removed by subtracting the Fourier transform reference image 23 from the Fourier transform image 14. As shown in FIG. 20, only the primary peak 16 is observed in the Fourier transform image 14 after the noise 22 is removed.

なお、フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の位置と、フーリエ変換基準画像２３における１次ピーク１６の位置とが重なる場合、減算することによってノイズ２２とともに１次ピーク１６も除去されてしまい、フーリエ変換画像１４において１次ピーク１６を観測することができなくなる。そこで、図１９に示すように、フーリエ変換基準画像２３は、フーリエ変換画像１４と１次ピーク１６の位置が異なる画像である。具体的には、図１９に示す例では、フーリエ変換基準画像２３の１次ピーク１６は、フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６よりも、０次ピーク１５との間の距離ｄｙが大きい画像の例である。   When the position of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14 and the position of the primary peak 16 in the Fourier transform reference image 23 overlap, the subtraction together with the noise 22 removes the primary peak 16 by subtraction. The primary peak 16 can not be observed in the converted image 14. Therefore, as shown in FIG. 19, the Fourier transform reference image 23 is an image in which the positions of the Fourier transform image 14 and the primary peak 16 are different. Specifically, in the example shown in FIG. 19, the primary peak 16 of the Fourier transform reference image 23 is an image of which the distance dy with the zero-order peak 15 is larger than that of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14. It is an example.

フーリエ変換画像１４およびフーリエ変換基準画像２３において観測される１次ピーク１６の位置は、モアレ縞１２の周期に基づいている。したがって、複数の格子のうち、少なくともいずれかを移動させてモアレ縞１２の周期を変化させることにより、フーリエ変換画像１４（フーリエ変換基準画像２３）において観測される１次ピーク１６の位置を変えることができる。   The positions of the primary peaks 16 observed in the Fourier transform image 14 and the Fourier transform reference image 23 are based on the period of the moiré fringes 12. Therefore, changing the position of the primary peak 16 observed in the Fourier transform image 14 (Fourier transform reference image 23) by moving at least one of the plurality of gratings to change the period of the moiré fringes 12 Can.

また、フーリエ変換基準画像２３は、格子の位置調整を行う前であれば、いつ取得されてもよい。たとえば、予め取得したものを記憶部（図示せず）などに記憶しておき、フーリエ変換画像１４を取得した際に記憶部から読み出して使用してもよいし、格子の位置調整を行う度に取得してもよい。しかし、フーリエ変換基準画像２３を取得してから長期間たつと、検出器５の画素欠損や格子の欠損などが増加する可能性があり、フーリエ変換画像１４に生じるノイズ２２とフーリエ変換基準画像２３に生じるノイズ２２とが異なる場合がある。したがって、フーリエ変換基準画像２３は、格子の位置調整を行う度に、フーリエ変換画像１４を取得する前に取得されることが好ましい。   In addition, the Fourier transform reference image 23 may be acquired any time before grid position adjustment. For example, the data acquired in advance may be stored in a storage unit (not shown) or the like, and may be read out from the storage unit when the Fourier transform image 14 is acquired, and used each time the grid position is adjusted. You may get it. However, when the Fourier transform reference image 23 is acquired for a long period of time, there is a possibility that pixel defects and lattice defects of the detector 5 may increase, and the noise 22 and the Fourier transform reference image 23 generated in the Fourier transform image 14 May differ from the noise 22 generated in the Therefore, it is preferable that the Fourier transform reference image 23 be acquired before acquiring the Fourier transform image 14 each time the grid is adjusted.

次に、図２１を参照して、第２実施形態にけるＸ線位相差撮像システム２００が格子を調整する方法の全体の流れについて説明する。なお、ステップＳ１〜ステップＳ７の処理は、上記第１実施形態と同様の処理であるため、詳細な説明は省略する。   Next, with reference to FIG. 21, the entire flow of the method of adjusting the grating in the X-ray phase-contrast imaging system 200 in the second embodiment will be described. In addition, since the process of step S1-step S7 is a process similar to the said 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.

ステップＳ１〜ステップＳ３において、Ｘ線位相差撮像システム２００は、フーリエ変換画像１４を取得する。その後、ステップＳ８において、画像処理部１０は、フーリエ変換画像１４からフーリエ変換基準画像２３を減算することにより、フーリエ変換画像１４に生じるノイズ２２の除去を行う。   In steps S <b> 1 to S <b> 3, the X-ray phase difference imaging system 200 acquires the Fourier transform image 14. Thereafter, in step S8, the image processing unit 10 subtracts the Fourier transform reference image 23 from the Fourier transform image 14 to remove the noise 22 generated in the Fourier transform image 14.

その後、処理はステップＳ４〜ステップＳ５へと進む。格子の位置ずれがない場合、処理はステップＳ６に進み、処理を終了する。格子の位置ずれがある場合、処理はステップＳ７へ進み、制御部９は、格子の位置調整を行った後、処理はステップＳ１へ進む。   Thereafter, the process proceeds to step S4 to step S5. If there is no grid misalignment, the process proceeds to step S6, and the process ends. If there is a positional deviation of the grid, the process proceeds to step S7, and the control unit 9 adjusts the position of the grid, and then the process proceeds to step S1.

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。   The remaining structure of the second embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.

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

第２実施形態では、上記のように、干渉縞画像１３に対するフーリエ変換によって予め得られたフーリエ変換基準画像２３を用いて、フーリエ変換画像１４に生じるノイズ２２を除去する画像処理部１０をさらに備える。これにより、フーリエ変換画像１４に生じるノイズ２２を除去することが可能となるので、１次ピーク１６の位置や大きさなどを正確に取得することができる。その結果、フーリエ変換によって得られる格子の位置ずれに起因するピークをより精度よく検出することが可能となり、格子の位置ずれを調整する精度を向上させることができる。   In the second embodiment, as described above, the second embodiment further includes the image processing unit 10 that removes the noise 22 generated in the Fourier transform image 14 using the Fourier transform reference image 23 obtained in advance by the Fourier transform on the interference fringe image 13. . This makes it possible to remove the noise 22 generated in the Fourier transform image 14, so that the position, size, etc. of the primary peak 16 can be accurately obtained. As a result, it is possible to more accurately detect the peak caused by the misalignment of the grating obtained by Fourier transformation, and it is possible to improve the accuracy of adjusting the misalignment of the grating.

また、第２実施形態では、上記のように、画像処理部１０は、フーリエ変換画像１４からフーリエ変換基準画像２３を減算することにより、ノイズ２２を除去するように構成されている。これにより、ランダムノイズと異なり、時間的に変化しにくいフーリエ変換画像１４のノイズ２２を容易に除去することができる。   In the second embodiment, as described above, the image processing unit 10 is configured to remove the noise 22 by subtracting the Fourier transform reference image 23 from the Fourier transform image 14. By this, it is possible to easily remove the noise 22 of the Fourier transform image 14 which is difficult to change temporally unlike random noise.

また、第２実施形態では、上記のように、フーリエ変換基準画像２３は、フーリエ変換画像１４と１次ピーク１６の位置が異なる画像である。このような画像を用いることにより、フーリエ変換画像１４のノイズ２２を除去する際に、フーリエ変換基準画像２３の１次ピーク１６によってフーリエ変換画像１４における１次ピーク１６がノイズ２２とともに除去されることを抑制することができる。その結果、フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６がどの位置にあったとしても、フーリエ変換画像１４のノイズ２２を除去することができる。   In the second embodiment, as described above, the Fourier transform reference image 23 is an image in which the positions of the Fourier transform image 14 and the primary peak 16 are different. By using such an image, when the noise 22 of the Fourier transform image 14 is removed, the primary peak 16 in the Fourier transform image 14 is removed together with the noise 22 by the primary peak 16 of the Fourier transform reference image 23 Can be suppressed. As a result, regardless of the position at which the primary peak 16 in the Fourier transform image 14 is located, the noise 22 of the Fourier transform image 14 can be removed.

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。 The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
(Modification)
It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the description of the embodiment described above but by the scope of the claims, and further includes all modifications (variations) within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

たとえば、上記第１および第２実施形態では、第１格子３として、位相格子を用いたが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子３として、吸収格子を用いてもよい。その結果、干渉計および非干渉計のどちらの構成においても、Ｘ線位相差撮像を行うことが可能となり、第１格子３の選択の自由度を向上させることができる。   For example, in the first and second embodiments, a phase grating is used as the first grating 3, but the present invention is not limited to this. For example, an absorption grating may be used as the first grating 3. As a result, X-ray phase-contrast imaging can be performed in both the interferometer configuration and the non-interferometer configuration, and the freedom of selection of the first grating 3 can be improved.

また、上記第１および第２実施形態では、第３格子２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の可干渉性が十分に高い場合、第３格子２を設けなくてもよい。   Moreover, although the example which provides the 3rd grating | lattice 2 was shown in said 1st and 2nd embodiment, this invention is not limited to this. For example, if the coherence of the X-ray source 1 is sufficiently high, the third grating 2 may not be provided.

また、上記第１および第２実施形態では、制御部９がフーリエ変換画像１４を生成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、画像処理部１０がフーリエ変換画像１４を生成するように構成されていてもよい。   Moreover, although the example which the control part 9 produces | generates the Fourier-transform image 14 was shown in said 1st and 2nd embodiment, this invention is not limited to this. For example, the image processing unit 10 may be configured to generate the Fourier transform image 14.

また、上記第１および第２実施形態では、０次ピーク１５の大きさおよび１次ピーク１６の大きさを、フーリエ変換後の周波数ピークの半値幅によって決定する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、フーリエ変換後の周波数ピークの半値幅以外の大きさを用いてもよい。半値幅以外の大きさとしては、たとえば、フーリエ変換後の周波数ピークの最大振幅から４０％となる周波数ピークの横幅の大きさを０次ピーク１５および１次ピーク１６の大きさとしてもよい。また、フーリエ変換画像１４の０次ピーク１５および１次ピーク１６のそれぞれの面積をそれぞれのピークの大きさとしてもよい。   In the first and second embodiments described above, an example is shown in which the magnitude of the zeroth-order peak 15 and the magnitude of the first-order peak 16 are determined by the half width of the frequency peak after Fourier transformation. It is not restricted to this. For example, a size other than the half width of the frequency peak after Fourier transform may be used. As the size other than the half width, for example, the size of the width of the frequency peak which is 40% from the maximum amplitude of the frequency peak after Fourier transform may be the size of the zeroth order peak 15 and the first order peak 16. Further, the area of each of the zero-order peak 15 and the first-order peak 16 of the Fourier transform image 14 may be the size of each peak.

また、上記第２実施形態では、フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の位置と異なる位置に１次ピーク１６があるフーリエ変換基準画像２３を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、フーリエ変換画像１４における１次ピーク１６の位置と、フーリエ変換基準画像２３における１次ピーク１６の位置が重なっていた場合でも、図２２に示すように、画像処理部１０は、フーリエ変換画像１４の１次ピーク１６を削除することによって得られたフーリエ変換基準画像２３を用いてフーリエ変換画像１４のノイズ２２を除去するように構成されていてもよい。なお、図２２に示す例では、便宜上削除された１次ピーク１６を破線で図示している。   In the second embodiment, an example is described in which the Fourier transform reference image 23 having the primary peak 16 at a position different from the position of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14 is used, but the present invention is limited thereto. Absent. For example, even when the position of the primary peak 16 in the Fourier transform image 14 and the position of the primary peak 16 in the Fourier transform reference image 23 overlap, as shown in FIG. It may be configured to remove noise 22 of Fourier transform image 14 using Fourier transform reference image 23 obtained by deleting 14 primary peaks 16. In the example shown in FIG. 22, the primary peak 16 deleted for the sake of convenience is illustrated by a broken line.

１ Ｘ線源
２ 第３格子
３ 第１格子
４ 第２格子
５ 検出器
６ 格子位置ずれ取得部
７ 調整機構制御部
８ 調整機構
１０ 画像処理部
１１ ノイズ除去処理部
１２ 干渉縞（モアレ縞）
１３ 干渉縞画像（モアレ縞画像）
１４ フーリエ変換画像
１５ ０次ピーク
１６ １次ピーク
２２ ノイズ
２３ フーリエ変換基準画像
ｄx ０次ピークと１次ピークとの間の距離（Ｘ方向）
ｄy ０次ピークと１次ピークとの間の距離（Ｙ方向）
σx １次ピークの大きさ（Ｘ方向）
σy １次ピークの大きさ（Ｙ方向） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray source 2 3rd grating 3 1st grating 4 2nd grating 5 detector 6 lattice position shift acquisition part 7 adjustment mechanism control part 8 adjustment mechanism 10 image processing part 11 noise removal processing part 12 interference fringe (moire fringe)
13 Interference fringe image (Moire fringe image)
14 Fourier transform image 15 0th order peak 16 1st order peak 22 noise 23 Fourier transform reference image d x Distance between the 0th order peak and 1st order peak (X direction)
d y Distance between the 0th and 1st peaks (Y direction)
σ x 1st peak size (X direction)
σ y Primary peak size (Y direction)

Claims (12)

Ｘ線源と、
前記Ｘ線源から照射されたＸ線を検出する検出器と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置され、前記Ｘ線源から前記Ｘ線が照射されて自己像を形成するための第１格子と、前記第１格子を通過した前記Ｘ線が照射され前記第１格子の自己像との干渉縞を形成するための第２格子とを含む複数の格子と、
前記検出器で検出された干渉縞画像に対するフーリエ変換によって得られたフーリエ変換画像に基づいて前記格子の位置ずれを取得する格子位置ずれ取得部とを備える、Ｘ線位相差撮像システム。 An x-ray source,
A detector for detecting X-rays emitted from the X-ray source;
A first grating, disposed between the X-ray source and the detector, for emitting the X-rays from the X-ray source to form a self-image, and the X-rays that have passed through the first grating are A plurality of gratings including a second grating for illuminating to form an interference pattern with the self-image of the first grating;
An X-ray phase-contrast imaging system, comprising: a lattice positional deviation acquisition unit configured to acquire positional deviation of the lattice based on a Fourier transform image obtained by Fourier transform of the interference fringe image detected by the detector. 前記第１格子または前記第２格子のうち、少なくともどちらか一方の位置ずれを調整する調整機構をさらに備え、
前記調整機構は、前記格子位置ずれ取得部が取得した前記格子の位置ずれに基づいて、前記格子の位置ずれを補正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。 It further comprises an adjusting mechanism for adjusting the positional deviation of at least one of the first grating and the second grating,
The X-ray phase difference imaging system according to claim 1, wherein the adjustment mechanism is configured to correct the positional deviation of the grating based on the positional deviation of the grating acquired by the lattice positional deviation acquiring unit. . 前記格子位置ずれ取得部は、前記フーリエ変換画像のピーク間の距離およびピークの大きさの少なくとも一方に基づいて、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または２に記載のＸ線位相差撮像システム。   The grid positional deviation acquisition unit is configured to acquire the positional deviation of the grid based on at least one of the distance between peaks of the Fourier transform image and the size of the peak. X-ray phase contrast imaging system as described. 前記格子位置ずれ取得部は、前記フーリエ変換画像において、０次ピークと１次ピークとの間の距離に基づいて、前記Ｘ線の光軸方向における前記第１格子または前記第２格子の位置ずれ、あるいは、前記Ｘ線の光軸方向周りの回転方向における前記第１格子または前記第２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３に記載のＸ線位相差撮像システム。   The grating positional shift acquisition unit is a positional shift of the first grating or the second grating in the optical axis direction of the X-ray based on a distance between a zero-order peak and a first-order peak in the Fourier transform image. Alternatively, the X-ray phase difference imaging system according to claim 3, configured to acquire positional deviation of the first grating or the second grating in a rotational direction around an optical axis direction of the X-ray. 前記格子位置ずれ取得部は、前記フーリエ変換画像における０次ピークと１次ピークとの間の距離に基づいて、前記格子の位置ずれの大きさを取得するように構成されている、請求項４に記載のＸ線位相差撮像システム。   The grid positional deviation acquisition unit is configured to acquire the size of positional deviation of the lattice based on a distance between a zero-order peak and a first-order peak in the Fourier transform image. The X-ray phase difference imaging system described in. 前記格子位置ずれ取得部は、前記フーリエ変換画像において、１次ピークの大きさに基づいて、前記第１格子または前記第２格子の前記Ｘ線の光軸方向と直交する垂直方向または水平方向の中心軸線周りの回転方向における前記第１格子または前記第２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３に記載のＸ線位相差撮像システム。   The grating positional shift acquisition unit is configured to obtain, in the Fourier transform image, a vertical direction or a horizontal direction orthogonal to the optical axis direction of the X-ray of the first grating or the second grating based on the size of the primary peak. The X-ray phase difference imaging system according to claim 3, configured to acquire positional deviation of the first grating or the second grating in a rotational direction around a central axis. 前記格子位置ずれ取得部は、前記フーリエ変換画像における１次ピークの大きさに基づいて、前記格子の位置ずれの有無を取得するように構成されている、請求項６に記載のＸ線位相差撮像システム。   The X-ray phase difference according to claim 6, wherein the lattice positional deviation acquisition unit is configured to acquire the presence or absence of positional deviation of the lattice based on the size of the primary peak in the Fourier transform image. Imaging system. 前記格子位置ずれ取得部は、前記第１格子または前記第２格子のどちらか一方を回動させて撮像した複数の前記フーリエ変換画像に基づいて、前記フーリエ変換画像における１次ピークの大きさが最小値または最小値近傍となる回動量を位置ずれ量として取得するように構成されている、請求項７に記載のＸ線位相差撮像システム。   The lattice positional deviation acquiring unit has a magnitude of a primary peak in the Fourier transform image based on a plurality of the Fourier transform images captured by rotating one of the first grating and the second grating. The X-ray phase difference imaging system according to claim 7, configured to acquire, as a positional deviation amount, a rotation amount which becomes a minimum value or near the minimum value. 前記検出器で検出した画像から、フーリエ変換を行う前に周波数ノイズを除去するノイズ除去処理部をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。   The X-ray phase difference imaging system according to any one of claims 1 to 8, further comprising a noise removal processing unit that removes frequency noise from the image detected by the detector before performing a Fourier transform. 干渉縞画像に対するフーリエ変換によって予め得られたフーリエ変換基準画像を用いて、前記フーリエ変換画像に生じるノイズを除去する画像処理部をさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載のＸ線位相差撮像システム。   The X according to any one of claims 1 to 9, further comprising an image processing unit that removes noise generated in the Fourier transform image using a Fourier transform reference image obtained in advance by Fourier transform on an interference fringe image. Line phase contrast imaging system. 前記画像処理部は、前記フーリエ変換画像から前記フーリエ変換基準画像を減算することにより、前記ノイズを除去するように構成されている、請求項１０に記載のＸ線位相差撮像システム。   The X-ray phase difference imaging system according to claim 10, wherein the image processing unit is configured to remove the noise by subtracting the Fourier transform reference image from the Fourier transform image. 前記フーリエ変換基準画像は、前記フーリエ変換画像と１次ピークの位置が異なる画像、または、前記フーリエ変換画像の１次ピークを削除することによって得られた画像である、請求項１０または１１に記載のＸ線位相差撮像システム。   The Fourier transform reference image according to claim 10 or 11, wherein the Fourier transform reference image is an image in which positions of the Fourier transform image and the primary peak are different, or an image obtained by deleting the primary peak of the Fourier transform image. X-ray phase contrast imaging system.
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