JP7031371B2 - Ｘ線位相差撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線位相差撮像システムに関する。

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）。

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。

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。

国際公開第２０１４／０３０１１５号

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。

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。

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。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相差撮像システムは、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、この発明の第２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、格子位置ずれ取得部は、下記式（１）または式（２）に基づいて、Ｘ線の光軸方向における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、Ｒは、Ｘ線源と第１格子との間の距離であり、ｐ２は、第２格子の周期であり、ｄｘ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であり、Ｌは、Ｘ線源と第２格子との間の距離であり、Ｎｘは、Ｘ線の光軸方向と直交する面内の左右方向におけるフーリエ変換画像の画素数であり、また、ｓｘは、左右方向における検出器の画素サイズである。

この発明の第３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、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と、を備える。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。

上記第３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。

上記第３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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 ノイズが生じた干渉縞画像の模式図である。 ノイズが生じたフーリエ変換画像の模式図である。 フーリエ変換基準画像の模式図である。 ノイズが除去されたフーリエ変換画像の模式図である。 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。 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。

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。

［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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

上記式（６）を変形すると、以下の式（７）が得られる。

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。

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。

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。

上記式（９）を変形すると、以下の式（１０）が得られる。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

上記式（１３）を変形すると、以下の式（１４）が得られる。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

Claims (3)

1. 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、
   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と、を備える、Ｘ線位相差撮像システム。
2. 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１に記載のＸ線位相差撮像システム。
3. 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１または２に記載のＸ線位相差撮像システム。

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