WO2020066135A1 - Ｘ線位相イメージング装置 - Google Patents

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WO2020066135A1
WO2020066135A1 PCT/JP2019/022384 JP2019022384W WO2020066135A1 WO 2020066135 A1 WO2020066135 A1 WO 2020066135A1 JP 2019022384 W JP2019022384 W JP 2019022384W WO 2020066135 A1 WO2020066135 A1 WO 2020066135A1
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image
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relative angle
ray
phase contrast
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PCT/JP2019/022384
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French (fr)
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木村　健士
太郎 白井
貴弘 土岐
哲 佐野
日明 堀場
直樹 森本
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株式会社島津製作所
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B6/06—Diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
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    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]

Definitions

  • the present invention relates to an X-ray phase imaging apparatus, and more particularly, to an X-ray phase imaging apparatus including a rotation mechanism that changes a relative angle between a subject and a plurality of gratings around an X-ray optical axis.
  • an X-ray phase imaging apparatus imaging is performed while changing the relative angle between a subject and a plurality of gratings around the optical axis of X-rays, and a plurality of imagings having different relative angles between the obtained subject and the plurality of gratings.
  • a technique for performing image analysis from a result is known.
  • Such an X-ray phase imaging apparatus is disclosed in, for example, Jensen T H, et al., “Directional x-ray dark-field imaging of strongly ordered systems”, PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010).
  • the Jensen T H, et al., “Directional x-ray dark-field imaging of strong ordered systems” PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010) has an X-ray source, a plurality of gratings, It has a detector and an image processing device. X-rays from the X-ray source pass through a plurality of gratings via the subject and irradiate the detector. An absorption image, a phase differential image, and a dark-field image are generated by the image processing device based on the signal detected by the detector.
  • the X-ray phase imaging apparatus focuses on the X-ray optical axis.
  • an imaging method for changing an angle of a subject with respect to a plurality of grids is disclosed.
  • a dark-field image or the like (hereinafter simply referred to as an image) is generated by the image processing device.
  • the image processing apparatus is configured to perform image analysis such as the directivity and angle of minute angle scattering based on each of the plurality of generated images and the corresponding relative angle.
  • an advantage of some aspects of the invention is that image analysis is performed based on an incorrect relative angle between a subject and a plurality of grids. Accordingly, an object of the present invention is to provide an X-ray phase imaging apparatus capable of suppressing information of analysis results from becoming inappropriate due to the above.
  • an X-ray phase imaging apparatus includes an X-ray source, a detector that detects X-rays emitted from the X-ray source, an X-ray source and a detector. And a plurality of gratings including a first grating for forming a self-image by X-rays emitted from the X-ray source, and a second grating for causing interference with the self-image of the first grating.
  • Rotating at least one of a subject disposed between the X-ray source and the detector and the plurality of gratings about the optical axis of the X-ray to change the relative angle between the subject and the plurality of gratings A first rotation mechanism; and an image processing unit that generates a phase contrast image based on a signal detected by the detector at each of the plurality of relative angles changed by the rotation of the first rotation mechanism.
  • the relative angle information is stored in the corresponding position. It is configured to store in association with the contrast image.
  • the X-ray phase imaging apparatus by storing information of each of a plurality of relative angles in association with a corresponding phase contrast image, image analysis of the plurality of phase contrast images is performed. At this time, image analysis can be performed using the relative angles stored in association with each phase contrast image. As a result, unlike the case where the corresponding relative angle is calculated from each phase contrast image, it is possible to suppress the use of the wrong relative angle in the image analysis. Thus, it is possible to prevent the information of the analysis result from being inappropriate due to the image analysis being performed based on the erroneous relative angle between the subject and the plurality of grids.
  • the relative angle information stored in association with each of the plurality of phase contrast images is read, and the image is formed based on the read relative angle information. It is configured to perform the analysis.
  • image analysis can be performed only by reading out the relative angle. The control load on the phase imaging device can be reduced.
  • the phase contrast image and the information on the relative angle are associated with each other by including the information on the relative angle in each file name of the plurality of phase contrast images. It is configured to memorize. With this configuration, unlike the case where the corresponding phase contrast image and the information on the relative angle are stored in a common folder to associate them with each other, it is not necessary to newly generate a folder. Further, unlike the case where the information on the relative angles of the corresponding phase contrast images is described in a file to associate them with each other, it is not necessary to newly generate a file.
  • phase contrast image with the information on the relative angle only by giving the information on the relative angle to the file name without generating a new folder and file, so that the data used in the memory etc. An increase in capacity can be suppressed.
  • the supplementary data section included in each of the plurality of phase contrast images includes information on the corresponding relative angle, thereby obtaining information on the phase contrast image and the relative angle.
  • the corresponding phase contrast image and the information on the relative angle are stored in a common folder to associate them with each other, it is not necessary to newly generate a folder.
  • the information on the relative angles of the corresponding phase contrast images is described in a file to associate them with each other, it is not necessary to newly generate a file.
  • phase contrast image with the information on the relative angle only by providing the information on the relative angle in the supplementary data section without generating a new folder and file, and thus it is used in a memory or the like. An increase in data capacity can be suppressed.
  • each of the plurality of phase contrast images is stored in a separate folder from each other, and information on the relative angle corresponding to each of the plurality of phase contrast images is shared.
  • the phase contrast image and the information on the relative angle are stored in association with each other.
  • a management file different from the plurality of phase contrast images which indicates a relationship between each of the plurality of phase contrast images and information on a corresponding relative angle, is created.
  • the phase contrast image and the information on the relative angle are stored in association with each other.
  • the data capacity of the phase contrast image can be reduced as compared with the case where the information of the relative angle is provided in the phase contrast image itself.
  • by associating the phase contrast image with the information on the relative angle based on the management file it is possible to collectively associate each of the plurality of dark field images with the information on the corresponding relative angle by the management file. it can. As a result, it is not necessary to generate a file for describing information on the corresponding relative angle for each dark-field image, so that the number of files stored in a memory or the like can be reduced.
  • the X-ray phase imaging apparatus further includes a control unit that controls the first rotation mechanism so as to change a relative angle between the subject and the plurality of gratings, and the plurality of the plurality of grids generated by the image processing unit. Is stored in association with the information on the relative angle transmitted from the control unit.
  • the control load on the image processing unit can be reduced as compared with the case where both the generation of the phase contrast image and the acquisition of the information on the relative angle are performed by the image processing unit.
  • the subject and an imaging system including an X-ray source, a detector, and a plurality of gratings are relatively rotated about a direction orthogonal to the optical axis.
  • the image processing unit further includes a second rotation mechanism that causes the first rotation mechanism to rotate the subject and causes the second rotation mechanism to relatively move the subject and the imaging system at each of the plurality of relative angles changed.
  • a three-dimensional phase contrast image is generated at each of the plurality of relative angles, and information of each of the plurality of relative angles is stored in association with a corresponding three-dimensional phase contrast image. It is configured. With this configuration, when a three-dimensional phase contrast image is generated using the second rotation mechanism, image analysis is performed based on an incorrect relative angle between the subject and the plurality of grids. Thus, it is possible to prevent the information of the analysis result from becoming inappropriate.
  • the relative angle information stored in association with each of the plurality of three-dimensional phase contrast images is read, and the corresponding three-dimensional phase contrast image is rotated based on the read relative angle information.
  • the plurality of three-dimensional phase contrast images are configured to be oriented in the same direction.
  • the three-dimensional phase contrast image generated at each of the plurality of relative angles is displaced by an amount corresponding to the difference in the relative angles, so that image analysis cannot be performed properly.
  • the corresponding three-dimensional phase contrast images are rotated about the optical axis, and the orientations of the plurality of three-dimensional phase contrast images are aligned to thereby obtain a plurality of rotated three-dimensional phase contrast images.
  • Image analysis can be appropriately performed using the two-dimensional phase contrast image.
  • the image processing unit is configured to generate a dark field image at each of the plurality of relative angles
  • the plurality of dark field images generated by the image processing unit Is configured to calculate the relationship between the orientation angle of the subject and the scattering intensity by performing image analysis based on each of the above and information on the corresponding relative angle.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an X-ray phase imaging apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a subject imaged by the X-ray phase imaging apparatus according to the first and second embodiments. 5 is a dark-field image taken at each of a plurality of relative angles by the X-ray phase imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating data of a plurality of dark-field images stored in a memory in the X-ray phase imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between pixel values and a relative angle of a dark-field image captured by the X-ray phase imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating images acquired from a plurality of dark-field images captured by the X-ray phase imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an image of the orientation angle of the subject
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an image of the anisotropy of X-ray scattering in the subject.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating control in the image processing unit according to the first embodiment. It is a figure showing the composition of the X-ray phase imaging device by a 2nd embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating control in an image processing unit according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a plurality of dark-field images stored in a memory in the X-ray phase imaging apparatus according to the first modification.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a file in which data of a dark field image and information of a relative angle stored in a memory in an X-ray phase imaging apparatus according to a second modified example.
  • FIG. 13 is a diagram showing dark field image data and a management file stored in a memory in an X-ray phase imaging apparatus according to a third modification.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 generates a dark-field image of the subject T using the diffusion (scattering) of the X-rays that have passed through the subject T. Specifically, the X-ray phase imaging apparatus 100 generates a dark-field image of the subject T using the Talbot effect.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 can be used for imaging the inside of an object in, for example, non-destructive inspection applications.
  • the dark field image is an example of the “phase contrast image” in the claims.
  • the subject T includes the fiber bundle 11 (see FIG. 2) inside.
  • the subject T is, for example, a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) in which carbon fibers are used as the fiber bundle 11.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the fiber bundle is a bundle of a large number of fibers.
  • the fiber bundle 11 is formed in a plate shape by a large number of fibers.
  • the subject T is arranged between an X-ray source 1 and a detector 5 described later. Specifically, the subject T is arranged between a first grid 2 and a third grid 4 described later.
  • FIG. 1 is a diagram of the X-ray phase imaging apparatus 100 viewed from the X direction.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 includes an X-ray source 1, a first grating 2, a second grating 3, a third grating 4, a detector 5, a PC 6, a control unit 7, , A grid rotating mechanism 8 and a grid moving mechanism 9.
  • a direction from the X-ray source 1 toward the first grating 2 is defined as a Z2 direction
  • a direction opposite thereto is defined as a Z1 direction.
  • a left-right direction in a plane orthogonal to the Z direction is defined as an X direction
  • a direction toward the back of the paper is defined as an X2 direction
  • a direction toward the near side of the paper is defined as an X1 direction
  • a vertical direction in a plane orthogonal to the Z direction is defined as a Y direction
  • an upward direction is defined as a Y1 direction
  • a downward direction is defined as a Y2 direction.
  • the lattice rotating mechanism 8 is an example of the “first rotating mechanism” in the claims.
  • the X-ray source 1 is configured to generate X-rays when a high voltage is applied, and to irradiate the generated X-rays in the Z2 direction.
  • the first grating 2 has a plurality of slits 2a arranged at a predetermined period (pitch) d1 in the Y direction and an X-ray phase changing section 2b. Each slit 2a and X-ray phase changing portion 2b are formed so as to extend linearly. The slits 2a and the X-ray phase changing portions 2b are formed so as to extend in parallel.
  • the first grating 2 is a so-called phase grating.
  • the first grating 2 is disposed between the X-ray source 1 and the second grating 3, and is irradiated with X-rays from the X-ray source 1.
  • the first grating 2 is provided for forming a self-image (indicated by a broken line in FIG. 1) of the first grating 2 by the Talbot effect.
  • a self-image indicated by a broken line in FIG. 1
  • Talbot distance This is called the Talbot effect.
  • the second grating 3 has a plurality of X-ray transmitting portions 3a and X-ray absorbing portions 3b arranged at a predetermined period (pitch) d2 in the Y direction.
  • the X-ray absorbing section 3b extends along the direction in which the X-ray phase changing section 2b extends.
  • Each of the X-ray transmitting portions 3a and the X-ray absorbing portions 3b is formed to extend linearly. Further, each of the X-ray transmitting portions 3a and the X-ray absorbing portions 3b is formed so as to extend in parallel.
  • the second grating 3 is a so-called absorption grating.
  • the first grating 2 and the second grating 3 are gratings having different roles, respectively, but the slit 2a and the X-ray transmitting portion 3a respectively transmit X-rays.
  • the X-ray absorbing section 3b has a role of blocking X-rays, and the X-ray phase changing section 2b changes the phase of X-rays depending on the difference in refractive index from the slit 2a.
  • the second grating 3 is arranged between the first grating 2 and the detector 5, and is irradiated with X-rays that have passed through the first grating 2.
  • the second grating 3 is arranged at a position away from the first grating 2 by a Talbot distance.
  • the second grating 3 interferes with the self-image of the first grating 2 and forms moiré fringes (not shown) on the detection surface of the detector 5.
  • the third grating 4 has a plurality of X-ray transmitting portions 4a and X-ray absorbing portions 4b arranged at a predetermined period (pitch) d3 in the Y direction. Each of the X-ray transmitting portions 4a and the X-ray absorbing portions 4b is formed so as to extend linearly. Further, each of the X-ray transmitting portions 4a and the X-ray absorbing portions 4b is formed so as to extend in parallel.
  • the third grating 4 is a so-called multi-slit.
  • the third grating 4 is arranged between the X-ray source 1 and the first grating 2.
  • the third grating 4 is configured to convert the X-rays from the X-ray source 1 into a multi-point light source by using the X-rays that have passed through the respective X-ray transmitting sections 4a as a line light source.
  • the pitch of the three gratings (the first grating 2, the second grating 3, and the third grating 4) and the distance between the gratings satisfy certain conditions, the X-rays emitted from the X-ray source 1 It is possible to increase coherence. Thereby, the interference intensity can be maintained even if the focal size of the tube of the X-ray source 1 is large.
  • the detector 5 is configured to detect X-rays, convert the detected X-rays into electric signals, and read the converted electric signals as image signals.
  • the detector 5 is, for example, an FPD (Flat @ Panel @ Detector).
  • the detector 5 includes a plurality of conversion elements (not shown) and pixel electrodes (not shown) arranged on the plurality of conversion elements.
  • the plurality of conversion elements and the pixel electrodes are arranged in an array in the X direction and the Y direction at a predetermined cycle (pixel pitch).
  • the detector 5 is configured to output the acquired image signal to the PC 6.
  • the PC 6 includes an image processing unit 60 and a memory 61.
  • the image processing unit 60 has an image generation unit 60a and a post-processing unit 60b.
  • the image processing unit 60 (image generation unit 60a) is configured to generate an absorption image (not shown) based on the image signal output from the detector 5.
  • the image processing unit 60 (image generation unit 60a) generates a dark-field image (see FIG. 3) due to X-ray scattering based on the X-ray intensity distribution detected by the detector 5.
  • the absorption image is an image of a contrast generated by a difference in X-ray absorption by the subject T.
  • the dark field image is an image of a contrast generated by minute angle scattering of X-rays by a fine structure inside the subject T.
  • the image processing unit 60 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a processor such as a GPU (Graphics Processing Unit) and an FPGA (Field-Programmable Gate Array) configured for image processing.
  • the control unit 7 calculates the relative angle ⁇ between the subject T and the first grid 2, the second grid 3, and the third grid 4 (hereinafter, three grids are collectively referred to as a plurality of grids).
  • the lattice rotating mechanism 8 is controlled to change. Specifically, the relative angle ⁇ is changed by rotating a plurality of gratings around the optical axis ⁇ of the X-ray by the grating rotating mechanism 8. A plurality of gratings may be rotated simultaneously or sequentially.
  • the grating rotating mechanism 8 includes a rotating mechanism 8a for rotating the first grating 2, a rotating mechanism 8b for rotating the second grating 3, and a rotating mechanism 8c for rotating the third grating 4.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 includes a rotating grating unit 20 including the first grating 2, the rotating mechanism 8a, and the grating moving mechanism 9. Further, the X-ray phase imaging apparatus 100 includes a rotating grating unit 30 including the second grating 3 and the rotating mechanism 8b. Further, the X-ray phase imaging apparatus 100 includes a rotating grating unit 40 including the third grating 4 and the rotating mechanism 8c.
  • the controller 7 is configured to control the grid moving mechanism 9 to move the first grid 2 stepwise in the grid plane in a direction orthogonal to the grid direction.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 uses a technique (fringe scanning method) of acquiring a reconstructed image from a plurality of moiré fringes (images) obtained by scanning the first grating 2 at regular intervals.
  • Control unit 7 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), for example.
  • the lattice direction is a direction in which the lattice pattern of the lattice extends.
  • the grating pattern is a slit 2a, an X-ray phase changing unit 2b, an X-ray transmitting unit 3a, an X-ray absorbing unit 3b, and the like of each grating.
  • the lattice moving mechanism 9 is configured to move the first lattice 2 stepwise in a direction orthogonal to the lattice direction in the lattice plane (XY plane) (Y direction in FIG. 1) based on a signal from the control unit 7. Have been. Specifically, the grating moving mechanism 9 divides the period d1 of the first grating 2 by n, and moves the first grating 2 stepwise by d1 / n. The grating moving mechanism 9 is configured to move the first grating 2 stepwise at least for one period d1 of the first grating 2. Note that n is a positive integer, for example, 9 or the like.
  • the grid moving mechanism 9 includes, for example, a stepping motor, a piezo actuator, and the like. In the case where the first grating 2 is rotated by the grating rotating mechanism 8, the direction of the step movement changes along with the direction orthogonal to the grating direction.
  • the image processing unit 60 performs darkening based on the signal detected by the detector 5 at each of the plurality of relative angles ⁇ changed by the rotation of the grid rotation mechanism 8. Generate a field image. Specifically, the image processing unit 60 (image generation unit 60a) generates a dark-field image in each of the states where the relative angle ⁇ is 0 degree, 45 degrees, 90 degrees, and 135 degrees. Note that the relative angle ⁇ is an angle between the direction of the plurality of gratings (for example, the direction in which the X-ray phase changing unit 2b extends) and the X direction. Further, as shown in FIG. 3, in each dark-field image, the scattering intensity of the fiber bundle 11 extending in parallel with the directions of the plurality of lattices is displayed strong (darker black).
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 is configured to store information of each of the plurality of relative angles ⁇ in association with the corresponding dark field image. Specifically, the data of each dark field image associated with the information of the corresponding relative angle ⁇ is stored (stored) in the memory 61 of the PC 6.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 includes the information of the relative angle ⁇ in each of the file names of the plurality of dark-field images, so that the The image and the information on the relative angle are stored in association with each other.
  • the user of the X-ray phase imaging apparatus 100 arbitrarily specifies the file name (eg, test_0deg).
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 reads information on the relative angle ⁇ stored in association with each of the plurality of dark field images, and performs image analysis based on the read information on the plurality of relative angles ⁇ . It is configured as follows. Specifically, the image processing unit 60 (post-processing unit 60b) searches for and reads out the file names of the data of the plurality of dark field images stored in the memory 61, and associates the data with the data of each dark field image. Of the obtained relative angle ⁇ .
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 performs image analysis based on each of the plurality of dark-field images generated by the image processing unit 60 (image generation unit 60a) and information on the corresponding relative angle ⁇ . , And is configured to calculate the relationship between the orientation angle of the subject T and the scattering intensity.
  • the image processing unit 60 (post-processing unit 60b) plots the value of the pixel value (the value based on the scattering intensity) with respect to the relative angle ⁇ in each pixel of the dark field image. . Then, the image processing unit 60 (post-processing unit 60b) approximates the waveform created by plotting by the expression A + Bcos [2 ( ⁇ ) + ⁇ ].
  • A is offset information in the waveform.
  • B is information on the amplitude in the waveform.
  • ⁇ which is the orientation angle of the fiber bundle 11 of the subject T, is calculated based on the values of A, B, and ⁇ .
  • FIG. 6A shows an image obtained by imaging the calculated orientation angle ⁇ .
  • FIG. 6B shows an image obtained by imaging B / A, which is the anisotropy of X-ray scattering. Then, information indicating the direction of the fiber bundle 11 (see FIG. 7) can be obtained by coloring the pixel positions of only the portion having a high numerical value of B / A with ⁇ , which is information on the orientation angle, and displaying them.
  • FIG. 7 shows that the color of the image of the fiber bundle 11 changes in accordance with the orientation angle of the fiber bundle 11. Thereby, it is possible to analyze the orientation of the fiber bundle 11 visually and quantitatively.
  • step S1 a dark-field image is generated at each of the plurality of relative angles ⁇ .
  • step S2 information of the relative angle ⁇ is included in the file names of the plurality of dark field images and stored (stored) in the memory 61.
  • step S3 information on the relative angle ⁇ is read from each file name of the plurality of dark field images stored (stored) in the memory 61, and based on the dark field image and the read relative angle ⁇ . Perform image analysis.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 is configured to store information on each of the plurality of relative angles ⁇ in association with the corresponding dark-field image. Accordingly, when performing image analysis on a plurality of dark field images, image analysis can be performed using the relative angle ⁇ stored in association with each dark field image. As a result, unlike the case where the corresponding relative angle ⁇ is calculated from each dark field image, it is possible to suppress the use of the wrong relative angle in the image processing. As a result, it is possible to prevent the information of the analysis result from becoming inappropriate due to the image analysis being performed based on the erroneous relative angle ⁇ between the subject T and the plurality of grids.
  • the information on the relative angle ⁇ stored in association with each of the plurality of dark field images is read, and the image based on the read information on the plurality of relative angles ⁇ is read.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 is configured to perform the analysis.
  • image analysis can be performed only by reading out the relative angle ⁇ .
  • the control load on the imaging device 100 can be reduced.
  • the file name of each of the plurality of dark field images includes the information of the corresponding relative angle ⁇ , thereby associating the dark field image with the information of the relative angle.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 is configured to store the information. Accordingly, unlike the case where the corresponding dark-field image and the information of the relative angle ⁇ are stored in a common folder and are associated with each other, it is not necessary to newly generate a folder. Also, unlike the case where the information on the relative angle ⁇ of the corresponding dark-field image is described in a file to associate them with each other, it is not necessary to newly generate a file.
  • the plurality of dark-field images generated by the image processing unit 60 and the information on the corresponding relative angles ⁇ transmitted from the control unit 7 are stored in association with each other.
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 The control load on the image processing unit 60 can be reduced as compared with the case where both the generation of the dark field image and the acquisition of the information on the relative angle ⁇ are performed by the image processing unit 60.
  • the subject T is analyzed by performing image analysis based on each of the plurality of dark-field images generated by the image processing unit 60 and information on the corresponding relative angle ⁇ .
  • the X-ray phase imaging apparatus 100 is configured so as to calculate the relationship between the orientation angle and the scattering intensity. Accordingly, when performing image analysis on a plurality of dark field images, image analysis can be performed using the relative angle ⁇ stored in association with each dark field image. As a result, unlike the case where the corresponding relative angle ⁇ is calculated from each dark field image, it is possible to suppress the use of the wrong relative angle ⁇ in the image analysis.
  • the X-ray phase imaging apparatus 200 of the second embodiment is different from the X-ray phase imaging apparatus 100 of the first embodiment in that it is configured to generate a three-dimensional dark field image at each of a plurality of relative angles. I have.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and are not described.
  • the X-ray phase imaging apparatus 200 includes a PC 16, a control unit 17, a subject rotation mechanism 18, and a CT rotation mechanism.
  • the PC 16 includes an image processing unit 160 and a memory 161.
  • the image processing section 160 has an image generation section 160a and a post-processing section 160b.
  • the CT rotation mechanism 28 includes, for example, a rotation stage 28a driven by a motor or the like.
  • the subject rotation mechanism 18 and the CT rotation mechanism 28 are examples of the “first rotation mechanism” and the “second rotation mechanism” in the claims, respectively.
  • the subject rotating mechanism 18 changes the relative angle ⁇ between the subject T and the plurality of grids by rotating the subject T about the optical axis ⁇ of the X-ray.
  • the CT rotation mechanism 28 relatively rotates the subject T, the X-ray source 1, the detector 5, and the imaging system 300 including a plurality of gratings based on a signal from the control unit 17. It is configured. Specifically, the CT rotation mechanism 28 is configured to rotate the subject T about an axis ⁇ orthogonal to the optical axis ⁇ , thereby rotating the subject T relative to the imaging system 300.
  • the X-ray phase imaging apparatus 200 includes a grating unit 120 including the first grating 2 and the grating moving mechanism 9. Further, the X-ray phase imaging apparatus 200 includes a grating unit 130 including the second grating 3. Further, the X-ray phase imaging apparatus 200 includes a grating unit 140 including the third grating 4. Further, the X-ray phase imaging apparatus 200 includes a subject holding unit 150 including the subject rotation mechanism 18 and the CT rotation mechanism 28.
  • the image processing unit 16 reconstructs a plurality of absorption images and a plurality of dark-field images captured at each of the plurality of rotation angles while rotating the CT rotation mechanism 28. Generates a three-dimensional absorption image (not shown) and a three-dimensional dark-field image (not shown). Note that the three-dimensional dark-field image is an example of the “three-dimensional phase contrast image” in the claims.
  • the image processing unit 16 (the image generation unit 160 a) performs the CT rotation at each of the plurality of relative angles ⁇ changed by rotating the subject T by the subject rotation mechanism 18.
  • a three-dimensional dark-field image is generated at each of the plurality of relative angles ⁇ .
  • the image processing unit 16 (image generation unit 160a) generates a three-dimensional dark field image in each of the cases where the relative angle ⁇ is 45 °, 0 °, and ⁇ 45 °.
  • the image of the subject T is shown in a simplified manner.
  • the X-ray phase imaging apparatus 200 is configured to store information of each of the plurality of relative angles ⁇ in association with a corresponding three-dimensional dark field image. Specifically, the data of each three-dimensional dark field image associated with the information of the corresponding relative angle ⁇ is stored (stored) in the memory 161 of the PC 16.
  • the X-ray phase imaging apparatus 200 reads the information on the relative angle ⁇ stored in association with each of the plurality of three-dimensional dark field images, and also reads the information on the read relative angle ⁇ .
  • the corresponding three-dimensional dark-field images are rotated about the optical axis ⁇ to align the directions of the plurality of three-dimensional dark-field images.
  • the image processing unit 160 (post-processing unit 160b) is configured to perform image analysis using each slice image of the plurality of three-dimensional dark field images in a state where the directions of the plurality of three-dimensional dark field images are aligned. ing.
  • the slice image means a cross-sectional image in a three-dimensional dark field image.
  • a plurality of slice images are acquired in a three-dimensional dark field image.
  • the orientation of the fiber bundle 11 can be visually and quantitatively analyzed for each of the plurality of slice images.
  • step S11 a three-dimensional dark field image is generated at each of the plurality of relative angles ⁇ .
  • step S12 the file names of the plurality of three-dimensional dark field images are stored (stored) in the memory 161 with the corresponding information of the relative angle ⁇ included.
  • step S13 information on the relative angle ⁇ is read from each file name of the plurality of three-dimensional dark-field images, and at least two of the three-dimensional dark-field images are rotated to align their directions.
  • step S14 image analysis is performed for each slice image of the three-dimensional dark field image based on the information of the associated relative angle ⁇ .
  • the X-ray phase imaging apparatus 200 is configured to store the information of each of the plurality of relative angles ⁇ in association with the corresponding three-dimensional dark field image. Thereby, when a three-dimensional dark-field image is generated using the CT rotation mechanism 28, image analysis is performed based on an incorrect relative angle ⁇ between the subject T and a plurality of grids. It is possible to prevent the information of the analysis result from becoming inappropriate.
  • the information of the relative angle ⁇ stored in association with each of the plurality of three-dimensional dark field images is read, and based on the read information of the relative angle ⁇ ,
  • the X-ray phase imaging apparatus 200 is configured to rotate the corresponding three-dimensional dark-field image so that the directions of the plurality of three-dimensional dark-field images are aligned.
  • the three-dimensional dark field image generated at each of the plurality of relative angles ⁇ is displaced by an amount corresponding to the difference between the relative angles ⁇ , so that image analysis cannot be appropriately performed. Then, based on the read information on the relative angle ⁇ , the corresponding three-dimensional dark-field images are rotated to align the directions of the plurality of three-dimensional dark-field images. Image processing can be appropriately performed using the image.
  • the X-ray phase imaging apparatus 400 includes a header included in each of the plurality of dark-field images, by including information of the corresponding relative angle ⁇ , thereby obtaining a
  • the information on the relative angle ⁇ is stored in association with the information.
  • the dark field image including the information of the relative angle ⁇ in the header is stored (stored) in the memory 261.
  • the header is not actually displayed in the dark field image, it is illustrated in FIG. 13 as being displayed for explanation.
  • the header is an example of the “supplementary data section” in the claims.
  • the X-ray phase imaging apparatus 500 stores each of the plurality of dark-field images in a separate folder from each other, and stores information on each of the plurality of dark-field images and the corresponding relative angle ⁇ .
  • a folder 361a, a folder 361b, a folder 361c, and a folder 361d are created in the memory 361.
  • the file 500c
  • ° and a file 500b are stored.
  • the files 500b to 500d are the same as the file 500a, and a detailed description will be omitted.
  • the X-ray phase imaging apparatus 600 includes a management file 600a that indicates the relationship between each of the plurality of dark-field images and the information of the corresponding relative angle ⁇ and is different from the plurality of dark-field images.
  • the dark field image and the information on the relative angle ⁇ are stored in association with each other.
  • the memory 461 stores a management file 600a (for example, a text file or a binary file) in which the correspondence between each of the plurality of dark-field images and the relative angle ⁇ is described.
  • data of a plurality of dark field images may be stored in separate folders, and the correspondence between the folder name and the relative angle ⁇ may be described in the management file 600a.
  • the management file 600a collectively associates each of the plurality of dark field images with the corresponding information of the relative angle ⁇ . It can be performed. As a result, it is not necessary to generate a file for describing the information of the corresponding relative angle ⁇ for each dark-field image, so that the number of files stored in the memory 461 can be reduced.
  • information on a plurality of relative angles ⁇ is stored in association with a corresponding dark-field image
  • the present invention is not limited to this.
  • information on a plurality of relative angles ⁇ may be stored in association with an absorption image or a phase differential image.
  • the relative angle ⁇ is changed by rotating a plurality of gratings, but the present invention is not limited to this.
  • the relative angle ⁇ may be changed by rotating the subject T.
  • both the plurality of grids and the subject T may be rotated.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of gratings may be rotated to change the relative angle ⁇ .
  • the example in which the subject T is arranged between the first grid 2 and the third grid 4 has been described. May be arranged between them.
  • CT imaging may be performed by rotating the imaging system 300.
  • the present invention is not limited to this.
  • the third grating 4 may not be provided.
  • a dark-field image is generated by the fringe scanning method
  • the present invention is not limited to this.
  • a method of rotating any one of the first grating 2, the second grating 3, and the third grating 4 on a plane orthogonal to the direction in which the optical axis ⁇ of the X-ray extends (so-called single moire shooting) Method), a dark field image may be generated.
  • the first grating 2 is a phase grating
  • the present invention is not limited to this.
  • the first grating 2 may be an absorption grating.
  • the present invention is not limited to this. Any of the plurality of grids may be moved stepwise.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • GFRP glass fiber reinforced plastic
  • the relative angle ⁇ between the subject T and the plurality of grids is included in the file name of the data of the dark field image, but the present invention is not limited to this.
  • both the subject T and the rotation angles of each of the plurality of grids may be included in the file name.
  • only the rotation angle of the rotation may be included in the file name.
  • the image processing unit 60 (160) associates the corresponding dark-field image with the relative angle ⁇
  • the present invention is not limited to this.
  • the control unit 7 (17) may associate the corresponding dark-field image with the relative angle ⁇ .
  • the processing of the image processing unit 60 (160) has been described with reference to the flow-driven type flowchart for convenience of description, but the present invention is not limited to this.
  • the processing of the image processing unit 60 (160) may be performed by an “event driven type” in which the processing is performed in event units. In this case, it may be performed in a completely event-driven manner, or may be performed in a combination of event-driven and flow-driven.

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Abstract

このＸ線位相イメージング装置（１００）は、被写体（Ｔ）と複数の格子との相対角度（θ）の各々の情報を、対応する暗視野像に関連付けて記憶するように構成されている。

Description

Ｘ線位相イメージング装置
　本発明は、Ｘ線位相イメージング装置に関し、特に、Ｘ線の光軸を中心に被写体と複数の格子との相対角度を変化させる回転機構を備えるＸ線位相イメージング装置に関する。
　従来、Ｘ線位相イメージング装置において、Ｘ線の光軸を中心に被写体と複数の格子との相対角度を変化させて撮影し、得られた被写体と複数の格子との相対角度が異なる複数の撮影結果から画像解析する手法が知られている。このようなＸ線位相イメージング装置は、たとえば、Jensen T H, et al., “Directional x-ray dark-field imaging of strongly ordered systems” PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010)に開示されている。
　上記Jensen T H, et al., “Directional x-ray dark-field imaging of strongly ordered systems” PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010)のＸ線位相イメージング装置は、Ｘ線源と、複数の格子と、検出器と、画像処理装置とを備えている。Ｘ線源からのＸ線は、被写体を介して、複数の格子を通過して検出器に照射される。検出器により検出される信号に基づいて、画像処理装置により吸収像、位相微分像、および、暗視野像が生成される。
　また、上記Jensen T H, et al., “Directional x-ray dark-field imaging of strongly ordered systems” PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010)のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線の光軸を中心に、被写体の複数の格子に対する角度を変化させる撮影手法が開示されている。上記撮影手法における回転により変化された被写体と複数の格子との複数の相対角度の各々において、画像処理装置により暗視野像等（以下、単に画像とする）が生成される。そして、画像処理装置は、生成した複数の画像の各々と、対応する相対角度とに基づいて、微少角散乱の指向性や角度など画像解析を行うように構成されている。
Jensen T H, et al., "Directional x-ray dark-field imaging of strongly ordered systems" PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010)
　ここで、複数の画像を画像解析する際には、各々の画像に対応する被写体と複数の格子との相対角度の情報が必要である。そして、上記Jensen T H, et al., “Directional x-ray dark-field imaging of strongly ordered systems” PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010)には明記されていないが、上記Jensen T H, et al., “Directional x-ray dark-field imaging of strongly ordered systems” PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010)に記載されているような従来のＸ線位相イメージング装置では、複数の画像の各々を解析して、各々の画像が生成された際の被写体と複数の格子との相対角度が算出される場合がある。上記Jensen T H, et al., “Directional x-ray dark-field imaging of strongly ordered systems” PHYSICAL REVIEW B 82, 214103 (2010)に記載されているように被写体を光軸回転させる場合、被写体がたとえば円状や球状のような回転させても形状が変わらないような形状である場合、相対角度の算出（予測）は困難である。また被写体ではなく、格子を回転させる場合、得られる画像の被写体の形状は変化せず、相対角度を算出（予測）することは困難である。このため、被写体と複数の格子との相対角度が誤って算出される場合もある。この場合、誤った相対角度に基づいて画像解析が行われるので、解析結果の情報が不適切にな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、被写体と複数の格子との間の誤った相対角度に基づいて画像解析が行われることに起因して、解析結果の情報が不適切になるのを抑制することが可能なＸ線位相イメージング装置を提供することである。
　上記目的を達成するために、この発明の一の局面におけるＸ線位相イメージング装置は、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線源から照射されるＸ線により自己像を形成するための第１格子と、第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、Ｘ線源と検出器との間に配置される被写体、および、複数の格子の少なくともいずれか一方をＸ線の光軸を中心に回転させ、被写体と複数の格子との相対角度を変化させる第１回転機構と、第１回転機構による回転により変化された複数の相対角度の各々において、検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、複数の相対角度の各々の情報を、対応する位相コントラスト画像に関連付けて記憶するように構成されている。
　この発明の一の局面におけるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、複数の相対角度の各々の情報を、対応する位相コントラスト画像に関連付けて記憶することによって、複数の位相コントラスト画像を画像解析する際に、各々の位相コントラスト画像に関連付けて記憶された相対角度を用いて画像解析を行うことができる。その結果、各々の位相コントラスト画像から対応する相対角度を算出する場合と異なり、画像解析において誤った相対角度が用いられることを抑制することができる。これにより、被写体と複数の格子との間の誤った相対角度に基づいて画像解析が行われることに起因して、解析結果の情報が不適切になるのを抑制することができる。
　上記一の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の位相コントラスト画像の各々に関連付けて記憶された相対角度の情報を読み出すとともに、読み出された複数の相対角度の情報に基づいて画像解析を行うように構成されている。このように構成すれば、複数の位相コントラスト画像の各々から対応する被写体と複数の格子との相対角度を算出する場合と異なり、相対角度を読み出すだけで画像解析を行うことができるので、Ｘ線位相イメージング装置の制御負荷を軽減することができる。
　上記一の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の位相コントラスト画像の各々のファイル名に、対応する相対角度の情報を含ませることにより、位相コントラスト画像と相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている。このように構成すれば、対応する位相コントラスト画像と相対角度の情報とを共通のフォルダに保存することにより互いを関連付ける場合と異なり、フォルダを新しく生成する必要がない。また、対応する位相コントラスト画像の相対角度の情報をファイルに記載することにより互いを関連付ける場合と異なり、ファイルを新しく生成する必要がない。これらの結果、新しくフォルダおよびファイルを生成することなくファイル名に相対角度の情報を持たせるだけで位相コントラスト画像と相対角度の情報との関連付けを行うことができるので、メモリ等において使用されるデータ容量が増大するのを抑制することができる。
　上記一の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の位相コントラスト画像の各々に含まれる補足データ部に、対応する相対角度の情報を含ませることにより、位相コントラスト画像と相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている。このように構成すれば、対応する位相コントラスト画像と相対角度の情報とを共通のフォルダに保存することにより互いを関連付ける場合と異なり、フォルダを新しく生成する必要がない。また、対応する位相コントラスト画像の相対角度の情報をファイルに記載することにより互いを関連付ける場合と異なり、ファイルを新しく生成する必要がない。これらの結果、新しくフォルダおよびファイルを生成することなく補足データ部に相対角度の情報を持たせるだけで位相コントラスト画像と相対角度の情報との関連付けを行うことができるので、メモリ等において使用されるデータ容量が増大するのを抑制することができる。
　上記一の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の位相コントラスト画像の各々を互いに別個のフォルダに格納するとともに、複数の位相コントラスト画像の各々と、対応する相対角度の情報とを共通のフォルダに格納することにより、位相コントラスト画像と相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている。このように構成すれば、位相コントラスト画像自体に相対角度の情報を持たせる場合に比べて、位相コントラスト画像のデータ容量を低減することができる。
　上記一の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の位相コントラスト画像の各々と、対応する相対角度の情報との関係を示す、複数の位相コントラスト画像とは異なる管理ファイルを作成することにより、位相コントラスト画像と相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている。このように構成すれば、位相コントラスト画像自体に相対角度の情報を持たせる場合に比べて、位相コントラスト画像のデータ容量を低減することができる。さらに、管理ファイルに基づいて位相コントラスト画像と相対角度の情報との関連付けを行うことによって、管理ファイルにより一括で複数の暗視野像の各々と、対応する相対角度の情報との関連付けを行うことができる。その結果、各々の暗視野像毎に、対応する相対角度の情報を記載するためのファイルを生成する必要がないので、メモリ等に格納するファイルの数を低減することができる。
　上記一の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、被写体と複数の格子との相対角度を変化させるように第１回転機構を制御する制御部をさらに備え、画像処理部により生成された複数の位相コントラスト画像と、制御部から送信された対応する相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている。このように構成すれば、画像処理部により位相コントラスト画像の生成および相対角度の情報の取得の両方を行う場合に比べて、画像処理部の制御負荷を軽減することができる。
　上記一の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、被写体と、Ｘ線源と検出器と複数の格子とによって構成される撮像系とを光軸に直交する方向を中心に相対的に回転させる第２回転機構をさらに備え、画像処理部は、第１回転機構により被写体を回転させることによって変化された複数の相対角度の各々において、第２回転機構により被写体と撮像系とが相対的に回転された場合に、複数の相対角度の各々において３次元位相コントラスト画像を生成するように構成され、複数の相対角度の各々の情報を、対応する３次元位相コントラスト画像に関連付けて記憶するように構成されている。このように構成すれば、第２回転機構を用いて３次元位相コントラスト画像を生成する場合において、被写体と複数の格子との間の誤った相対角度に基づいて画像解析が行われることに起因して、解析結果の情報が不適切になるのを抑制することができる。
　この場合、好ましくは、複数の３次元位相コントラスト画像の各々に関連付けて記憶された相対角度の情報を読み出すとともに、読み出された相対角度の情報に基づいて、対応する３次元位相コントラスト画像を回転させて、複数の３次元位相コントラスト画像の向きを揃えるように構成されている。ここで、３次元位相コントラスト画像を生成する場合においては、複数の格子を回転させるよりも被写体を回転させることにより相対角度を変化させるのが好ましいことが一般的に知られている。被写体を回転させた場合、複数の相対角度の各々において生成された３次元位相コントラスト画像は、相対角度の差の分、向きがずれるので、画像解析を適切に行うことができない。そこで、読み出された相対角度の情報に基づいて、対応する３次元位相コントラスト画像を光軸中心に回転させて、複数の３次元位相コントラスト画像の向きを揃えることによって、回転後の複数の３次元位相コントラスト画像を用いて適切に画像解析を行うことができる。
　上記一の局面におけるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、画像処理部は、複数の相対角度の各々において暗視野像を生成するように構成され、画像処理部により生成された複数の暗視野像の各々と、対応する相対角度の情報とに基づいて画像解析を行うことにより、被写体の配向角度と散乱強度との関係を算出するように構成されている。このように構成すれば、複数の暗視野像を画像解析する際に、各々の暗視野像に関連付けて記憶された相対角度を用いて画像解析を行うことができる。その結果、各々の暗視野像から対応する相対角度を算出する場合と異なり、画像解析において誤った相対角度が用いられることを抑制することができる。これにより、被写体と複数の格子との間の誤った相対角度に基づいて暗視野像の画像解析が行われることに起因して、算出された被写体の配向角度と散乱強度との関係が不適切になるのを抑制することができる。
　本発明によれば、上記のように、被写体と複数の格子との間の誤った相対角度に基づいて画像解析が行われることに起因して、解析結果の情報が不適切になるのを抑制することができる。
第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置の構成を示した図である。 第１および第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置により撮影される被写体を示した図である。 第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置により複数の相対角度毎に撮影された暗視野像である。 第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置においてメモリに格納された複数の暗視野像のデータを示した図である。 第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置において撮影された暗視野像の画素値と相対角度との関係を示した図である。 第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置において撮影された複数の暗視野像から取得された画像を示した図である。（図６（Ａ）は、被写体における配向角度の画像を示す図である。図６（Ｂ）は、被写体におけるＸ線の散乱の異方性度の画像を示す図である。） 被写体におけるＸ線の散乱の異方性度を配向角度により色付けした画像を示す図である。 第１実施形態による画像処理部における制御を示すフロー図である。 第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置の構成を示した図である。 第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置において撮影された複数の相対角度における３次元暗視野像を示す図である。 第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置において撮影された複数の相対角度における３次元暗視野像の向きを揃えた状態を示す図である。 第２実施形態による画像処理部における制御を示すフロー図である。 第１変形例によるＸ線位相イメージング装置においてメモリに格納された複数の暗視野像を示した図である。 第２変形例によるＸ線位相イメージング装置においてメモリに格納された暗視野像のデータおよび相対角度の情報が記載されたファイルを示した図である。 第３変形例によるＸ線位相イメージング装置においてメモリに格納された暗視野像のデータおよび管理ファイルを示した図である。
　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８を参照して、第１実施形態によるＸ線位相イメージング装置１００の構成について説明する。
　（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
　図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、被写体Ｔを通過したＸ線の拡散（散乱）を利用して、被写体Ｔの暗視野像を生成する。具体的には、Ｘ線位相イメージング装置１００は、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果を利用して、被写体Ｔの暗視野像を生成する。Ｘ線位相イメージング装置１００は、たとえば、非破壊検査用途では、物体の内部の画像化に用いることが可能である。なお、暗視野像は、請求の範囲の「位相コントラスト画像」の一例である。
　被写体Ｔは、内部に繊維束１１（図２参照）を含む。被写体Ｔは、たとえば、繊維束１１として炭素繊維が用いられる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）である。なお、繊維束とは、繊維が多数集まって束状になったものである。第１実施形態では、繊維束１１は、多数の繊維によって板状に形成されたものである。なお、被写体Ｔは、後述するＸ線源１と検出器５との間に配置されている。詳細には、被写体Ｔは、後述する第１格子２と第３格子４との間に配置されている。
　図１は、Ｘ線位相イメージング装置１００をＸ方向から見た図である。図１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線源１と、第１格子２と、第２格子３と、第３格子４と、検出器５と、ＰＣ６と、制御部７と、格子回転機構８と、格子移動機構９とを備えている。なお、本明細書において、Ｘ線源１から第１格子２に向かう方向をＺ２方向、その逆向きの方向をＺ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の左右方向をＸ方向とし、紙面の奥に向かう方向をＸ２方向、紙面の手前側に向かう方向をＸ１方向とする。また、Ｚ方向と直交する面内の上下方向をＹ方向とし、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向とする。また、格子回転機構８は、請求の範囲の「第１回転機構」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Ｚ２方向に向けて照射するように構成されている。
　第１格子２は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ１で配列される複数のスリット２ａ、および、Ｘ線位相変化部２ｂを有している。各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各スリット２ａおよびＸ線位相変化部２ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第１格子２は、いわゆる位相格子である。
　第１格子２は、Ｘ線源１と、第２格子３との間に配置されており、Ｘ線源１からＸ線が照射される。第１格子２は、タルボ効果により、第１格子２の自己像（図１の破線で表示）を形成するために設けられている。なお、可干渉性を有するＸ線が、スリットが形成された格子を通過すると、格子から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、格子の像（自己像）が形成される。これをタルボ効果という。
　第２格子３は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ２で配列される複数のＸ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂを有する。Ｘ線吸収部３ｂは、Ｘ線位相変化部２ｂが延びる方向に沿って延びている。各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部３ａおよびＸ線吸収部３ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第２格子３は、いわゆる、吸収格子である。第１格子２および第２格子３はそれぞれ異なる役割を持つ格子であるが、スリット２ａおよびＸ線透過部３ａはそれぞれＸ線を透過させる。また、Ｘ線吸収部３ｂはＸ線を遮蔽する役割を担っており、Ｘ線位相変化部２ｂはスリット２ａとの屈折率の違いによってＸ線の位相を変化させる。
　第２格子３は、第１格子２と検出器５との間に配置されており、第１格子２を通過したＸ線が照射される。また、第２格子３は、第１格子２からタルボ距離離れた位置に配置される。第２格子３は、第１格子２の自己像と干渉して、検出器５の検出表面上にモアレ縞（図示せず）を形成する。
　第３格子４は、Ｙ方向に所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のＸ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂを有する。各Ｘ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂはそれぞれ、直線状に延びるように形成されている。また、各Ｘ線透過部４ａおよびＸ線吸収部４ｂはそれぞれ、平行に延びるように形成されている。第３格子４は、いわゆる、マルチスリットである。
　第３格子４は、Ｘ線源１と第１格子２との間に配置されている。第３格子４は、各Ｘ線透過部４ａを通過したＸ線を線光源とすることにより、Ｘ線源１からのＸ線を多点光源化するように構成されている。３枚の格子（第１格子２、第２格子３、および、第３格子４）のピッチと格子間の距離とが一定の条件を満たすことにより、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。これにより、Ｘ線源１の管球の焦点サイズが大きくても干渉強度を保持できる。
　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、ＰＣ６に出力するように構成されている。
　ＰＣ６は、画像処理部６０と、メモリ６１とを含む。画像処理部６０は、画像生成部６０ａと、後処理部６０ｂとを有している。
　画像処理部６０（画像生成部６０ａ）は、検出器５から出力された画像信号に基づいて、吸収像（図示せず）を生成するように構成されている。また、画像処理部６０（画像生成部６０ａ）は、検出器５により検出されたＸ線の強度分布に基づいて、Ｘ線の散乱に起因する暗視野像（図３参照）を生成するように構成されている。ここで、吸収像とは、被写体ＴによるＸ線の吸収の差によって生じるコントラストを画像化したものである。また、暗視野像とは、被写体Ｔの内部にある微細構造によるＸ線の微少角散乱によって生じるコントラストを画像化したものである。また、画像処理部６０は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）およびＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）などのプロセッサを含む。
　制御部７は、被写体Ｔと、第１格子２、第２格子３、および、第３格子４（以下では、３枚の格子をまとめて複数の格子と記載する）との相対角度θを、格子回転機構８を制御して変化させる。具体的には、Ｘ線の光軸αを中心に、複数の格子を格子回転機構８により回転させることにより相対角度θを変化させる。複数の格子を同時に回転させても、順に回転させてもよい。
　詳細には、格子回転機構８は、第１格子２を回転させる回転機構８ａと、第２格子３を回転させる回転機構８ｂと、第３格子４を回転させる回転機構８ｃとを含む。なお、Ｘ線位相イメージング装置１００は、第１格子２と回転機構８ａと格子移動機構９とを含む回転格子ユニット２０を備える。また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、第２格子３と回転機構８ｂとを含む回転格子ユニット３０を備える。また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、第３格子４と回転機構８ｃとを含む回転格子ユニット４０を備える。
　また、制御部７は、格子移動機構９を制御して、第１格子２を格子面内において格子方向と直交する方向にステップ移動させるように構成されている。Ｘ線位相イメージング装置１００では、第１格子２を一定周期間隔に走査することにより得られた複数のモアレ縞（画像）から再構成画像を取得する手法（縞走査法）が用いられている。また、制御部７は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などのプロセッサを含む。なお、格子方向とは、格子の格子パターンが延びる方向である。また、格子パターンとは、各格子のスリット２ａ、Ｘ線位相変化部２ｂ、Ｘ線透過部３ａ、および、Ｘ線吸収部３ｂなどのことである。
　格子移動機構９は、制御部７からの信号に基づいて、第１格子２を格子面内（ＸＹ面内）において格子方向と直交する方向（図１ではＹ方向）にステップ移動させるように構成されている。具体的には、格子移動機構９は、第１格子２の周期ｄ１をｎ分割し、ｄ１／ｎずつ第１格子２をステップ移動させる。格子移動機構９は、少なくとも第１格子２の１周期ｄ１分、第１格子２をステップ移動させるように構成されている。なお、ｎは正の整数であり、たとえば、９などである。また、格子移動機構９は、たとえば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータなどを含む。なお、格子回転機構８により第１格子２を回転させる場合は、格子方向と直交する方向と共にステップ移動する方向も変わる。
　図３に示すように、画像処理部６０（画像生成部６０ａ）は、格子回転機構８による回転により変化された複数の相対角度θの各々において、検出器５によって検出された信号に基づいて暗視野像を生成する。具体的には、画像処理部６０（画像生成部６０ａ）は、相対角度θが０度、４５度、９０度、および、１３５度の各々の状態において、暗視野像を生成する。なお、相対角度θとは、複数の格子の向き（たとえばＸ線位相変化部２ｂが延びる方向）と、Ｘ方向とのなす角度である。また、図３に示すように、各々の暗視野像において、複数の格子の向きと平行に延びる繊維束１１の散乱強度が強く（より濃い黒色に）表示されている。
　ここで、第１実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置１００は、複数の相対角度θの各々の情報を、対応する暗視野像に関連付けて記憶するように構成されている。具体的には、対応する相対角度θの情報と関連付けられた各々の暗視野像のデータは、ＰＣ６のメモリ６１に格納（記憶）される。
　詳細には、Ｘ線位相イメージング装置１００は、画像処理部６０（画像生成部６０ａ）により生成された複数の暗視野像と、制御部７から送信された対応する相対角度θの情報とを関連付けて記憶するように構成されている。たとえば、相対角度θ＝０°の状態で暗視野像が生成された場合、制御部７から画像処理部６０（画像生成部６０ａ）に相対角度θ＝０°という情報が送信される。そして、画像処理部６０（画像生成部６０ａ）は、生成した暗視野像と、制御部７から送信された相対角度θ＝０°という情報とを関連付けて、メモリ６１に格納（記憶）する。
　また、第１実施形態では、図４に示すように、Ｘ線位相イメージング装置１００は、複数の暗視野像の各々のファイル名に、対応する相対角度θの情報を含ませることにより、暗視野像と相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている。具体的には、θ＝０°、４５°、９０°、および、１３５°の各々の暗視野像のデータは、それぞれ、ｔｅｓｔ＿０ｄｅｇ、ｔｅｓｔ＿４５ｄｅｇ、ｔｅｓｔ＿９０ｄｅｇ、および、ｔｅｓｔ＿１３５ｄｅｇというファイル名でメモリ６１に格納（記憶）される。なお、ファイル名（上記のｔｅｓｔ＿０ｄｅｇなど）は、Ｘ線位相イメージング装置１００の使用者が任意に指定する。
　また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、複数の暗視野像の各々に関連付けて記憶された相対角度θの情報を読み出すとともに、読み出された複数の相対角度θの情報に基づいて画像解析を行うように構成されている。具体的には、画像処理部６０（後処理部６０ｂ）は、メモリ６１に格納された複数の暗視野像のデータのファイル名を検索して読み出すことにより、各々の暗視野像のデータに関連付けられた相対角度θの情報を取得する。
　また、Ｘ線位相イメージング装置１００は、画像処理部６０（画像生成部６０ａ）により生成された複数の暗視野像の各々と、対応する相対角度θの情報とに基づいて画像解析を行うことにより、被写体Ｔの配向角度と散乱強度との関係を算出するように構成されている。
　具体的には、図５に示すように、画像処理部６０（後処理部６０ｂ）は、暗視野像の各画素において、相対角度θに対する画素値の値（散乱強度に基づく値）をプロットする。そして、画像処理部６０（後処理部６０ｂ）は、プロットして作成された波形を、Ａ＋Ｂｃｏｓ［２（θ―φ）＋π］という式により近似する。Ａとは、波形におけるオフセット情報である。また、Ｂとは、波形における振幅の情報である。Ａ、Ｂ、および、θの値に基づいて、被写体Ｔの繊維束１１の配向角度であるφが算出される。算出された配向角度であるφを画像化した画像を図６（Ａ）に示す。また、Ｂ／Ａは、Ｘ線の散乱の異方性度を示す。Ｘ線の散乱の異方性度であるＢ／Ａを画像化した画像を図６（Ｂ）に示す。そして、Ｂ／Ａの数値が高い部分のみの画素位置を配向角度の情報であるφにより色付けして表示することによって、繊維束１１の方向を示す情報（図７参照）が得られる。図７では、繊維束１１の配向角度に応じて繊維束１１の画像の色が変化するように表示されている。これにより、繊維束１１の配向を視覚的、定量的に解析することが可能である。
　次に、図８を参照して、画像処理部６０による制御フローを説明する。
　まず、ステップＳ１において、複数の相対角度θの各々において暗視野像を生成する。次に、ステップＳ２において、複数の暗視野像のファイル名に、対応する相対角度θの情報を含ませてメモリ６１に格納（記憶）する。そして、ステップＳ３において、メモリ６１に格納（記憶）された複数の暗視野像の各々のファイル名から相対角度θの情報を読み出すとともに、暗視野像と読み出された相対角度θとに基づいて画像解析を行う。
　（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、複数の相対角度θの各々の情報を、対応する暗視野像に関連付けて記憶するように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、複数の暗視野像を画像解析する際に、各々の暗視野像に関連付けて記憶された相対角度θを用いて画像解析を行うことができる。その結果、各々の暗視野像から対応する相対角度θを算出する場合と異なり、画像処理において誤った相対角度が用いられることを抑制することができる。これにより、被写体Ｔと複数の格子との間の誤った相対角度θに基づいて画像解析が行われることに起因して、解析結果の情報が不適切になるのを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、複数の暗視野像の各々に関連付けて記憶された相対角度θの情報を読み出すとともに、読み出された複数の相対角度θの情報に基づいて画像解析を行うように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、複数の暗視野像の各々から対応する被写体Ｔと複数の格子との相対角度θを算出する場合と異なり、相対角度θを読み出すだけで画像解析を行うことができるので、Ｘ線位相イメージング装置１００の制御負荷を軽減することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、複数の暗視野像の各々のファイル名に、対応する相対角度θの情報を含ませることにより、暗視野像と相対角度の情報とを関連付けて記憶するように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、対応する暗視野像と相対角度θの情報とを共通のフォルダに保存することにより互いを関連付ける場合と異なり、フォルダを新しく生成する必要がない。また、対応する暗視野像の相対角度θの情報をファイルに記載することにより互いを関連付ける場合と異なり、ファイルを新しく生成する必要がない。これらの結果、新しくフォルダおよびファイルを生成することなくファイル名に相対角度θの情報を持たせるだけで暗視野像と相対角度θの情報との関連付けを行うことができるので、メモリ等において使用されるデータ容量が増大するのを抑制することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６０により生成された複数の暗視野像と、制御部７から送信された対応する相対角度θの情報とを関連付けて記憶するように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、画像処理部６０により暗視野像の生成および相対角度θの情報の取得の両方を行う場合に比べて、画像処理部６０の制御負荷を軽減することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、画像処理部６０により生成された複数の暗視野像の各々と、対応する相対角度θの情報とに基づいて画像解析を行うことにより、被写体Ｔの配向角度と散乱強度との関係を算出するように、Ｘ線位相イメージング装置１００を構成する。これにより、複数の暗視野像を画像解析する際に、各々の暗視野像に関連付けて記憶された相対角度θを用いて画像解析を行うことができる。その結果、各々の暗視野像から対応する相対角度θを算出する場合と異なり、画像解析において誤った相対角度θが用いられることを抑制することができる。これにより、被写体Ｔと複数の格子との間の誤った相対角度θに基づいて暗視野像の画像解析が行われることに起因して、算出された被写体Ｔの配向角度と散乱強度との関係が不適切になるのを抑制することができる。
　［第２実施形態］
　次に、図９～図１２を参照して、第２実施形態によるＸ線位相イメージング装置２００の構成について説明する。この第２実施形態のＸ線位相イメージング装置２００は、上記第１実施形態のＸ線位相イメージング装置１００とは異なり、複数の相対角度の各々において３次元暗視野像を生成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は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
　（Ｘ線位相イメージング装置の構成）
　図９に示すように、Ｘ線位相イメージング装置２００は、ＰＣ１６と、制御部１７と、被写体回転機構１８と、ＣＴ回転機構２８とを備えている。ＰＣ１６は、画像処理部１６０と、メモリ１６１とを含む。画像処理部１６０は、画像生成部１６０ａと、後処理部１６０ｂとを有している。また、ＣＴ回転機構２８は、たとえば、モータなどによって駆動される回転ステージ２８ａを含む。なお、被写体回転機構１８およびＣＴ回転機構２８は、それぞれ、請求の範囲の「第１回転機構」および「第２回転機構」の一例である。
　被写体回転機構１８は、Ｘ線の光軸αを中心に、被写体Ｔを回転させることにより、被写体Ｔと複数の格子との相対角度θを変化させる。
　ＣＴ回転機構２８は、制御部１７からの信号に基づいて、被写体Ｔと、Ｘ線源１、検出器５、および、複数の格子によって構成される撮像系３００とを相対的に回転させるように構成されている。具体的には、ＣＴ回転機構２８は、被写体Ｔを光軸αと直交する軸線β周りに回転させることにより、撮像系３００に対して被写体Ｔを相対的に回転させるように構成されている。
　なお、Ｘ線位相イメージング装置２００は、第１格子２と格子移動機構９を含む格子ユニット１２０を備える。また、Ｘ線位相イメージング装置２００は、第２格子３を含む格子ユニット１３０を備える。また、Ｘ線位相イメージング装置２００は、第３格子４を含む格子ユニット１４０を備える。また、Ｘ線位相イメージング装置２００は、被写体回転機構１８とＣＴ回転機構２８とを含む被写体保持ユニット１５０を備える。
　また、画像処理部１６（画像生成部１６０ａ）は、ＣＴ回転機構２８を回転させながら（複数の回転角度の各々において）撮像された複数の吸収像および複数の暗視野像をそれぞれ再構成することにより、３次元吸収像（図示せず）および３次元暗視野像（図示せず）を生成する。なお、３次元暗視野像は、請求の範囲の「３次元位相コントラスト画像」の一例である。
　具体的には、図１０に示すように、画像処理部１６（画像生成部１６０ａ）は、被写体回転機構１８により被写体Ｔを回転させることによって変化された複数の相対角度θの各々において、ＣＴ回転機構２８により被写体Ｔと撮像系３００とが相対的に回転された場合に、複数の相対角度θの各々において３次元暗視野像を生成するように構成されている。詳細には、画像処理部１６（画像生成部１６０ａ）は、相対角度θ＝４５°、０°、－４５°の各々の場合において、３次元暗視野像を生成する。なお、図１０では、被写体Ｔの画像を簡略化して図示している。
　ここで、第２実施形態では、Ｘ線位相イメージング装置２００は、複数の相対角度θの各々の情報を、対応する３次元暗視野像に関連付けて記憶するように構成されている。具体的には、対応する相対角度θの情報と関連付けられた各々の３次元暗視野像のデータは、ＰＣ１６のメモリ１６１に格納（記憶）される。
　また、図１１に示すように、Ｘ線位相イメージング装置２００は、複数の３次元暗視野像の各々に関連付けて記憶された相対角度θの情報を読み出すとともに、読み出された相対角度θの情報に基づいて、対応する３次元暗視野像を、光軸αを中心に回転させて、複数の３次元暗視野像の向きを揃えるように構成されている。たとえば、画像処理部１６０（後処理部１６０ｂ、図９参照）は、θ＝０°の３次元暗視野像と被写体Ｔの像の向きを揃えるように、θ＝４５°の３次元暗視野像を－４５°回転させる。また、画像処理部１６０（後処理部１６０ｂ）は、θ＝０°の３次元暗視野像と被写体Ｔの像の向きを揃えるように、θ＝－４５°の３次元暗視野像を４５°回転させる。なお、θ＝０°の３次元暗視野像を回転させてもよい。
　複数の３次元暗視野像の向きが揃った状態で、画像処理部１６０（後処理部１６０ｂ）は、複数の３次元暗視野像の各々のスライス画像を用いて画像解析を行うように構成されている。スライス画像とは、３次元暗視野像における断面画像を意味する。スライス画像は、３次元暗視野像において複数枚取得される。これにより、複数のスライス画像毎に、繊維束１１の配向を視覚的、定量的に解析することが可能である。
　次に、図１２を参照して、画像処理部１６０による制御フローを説明する。
　まず、ステップＳ１１において、複数の相対角度θの各々において３次元暗視野像を生成する。次に、ステップＳ１２において、複数の３次元暗視野像のファイル名に、対応する相対角度θの情報を含ませてメモリ１６１に格納（記憶）する。次に、ステップＳ１３において、複数の３次元暗視野像の各々のファイル名から相対角度θの情報を読み出すとともに、３次元暗視野像の少なくとも２つを回転させて互いの向きを揃える。そして、ステップＳ１４において、３次元暗視野像のスライス画像毎に、関連付けられた相対角度θの情報に基づいて画像解析を行う。
　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、複数の相対角度θの各々の情報を、対応する３次元暗視野像に関連付けて記憶するように、Ｘ線位相イメージング装置２００を構成する。これにより、ＣＴ回転機構２８を用いて３次元暗視野像を生成する場合において、被写体Ｔと複数の格子との間の誤った相対角度θに基づいて画像解析が行われることに起因して、解析結果の情報が不適切になるのを抑制することができる。
　また、第２実施形態では、上記のように、複数の３次元暗視野像の各々に関連付けて記憶された相対角度θの情報を読み出すとともに、読み出された相対角度θの情報に基づいて、対応する３次元暗視野像を回転させて、複数の３次元暗視野像の向きを揃えるように、Ｘ線位相イメージング装置２００を構成する。ここで、３次元暗視野像を生成する場合においては、複数の格子を回転させるよりも被写体Ｔを回転させることにより相対角度θを変化させるのが好ましいことが一般的に知られている。被写体Ｔを回転させた場合、複数の相対角度θの各々において生成された３次元位暗視野像は、相対角度θの差の分、向きがずれるので、画像解析を適切に行うことができない。そこで、読み出された相対角度θの情報に基づいて、対応する３次元暗視野像を回転させて、複数の３次元暗視野像の向きを揃えることによって、回転後の複数の３次元暗視野像を用いて適切に画像処理を行うことができる。
　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、請求の範囲によって示され、さらに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、暗視野像（位相コントラスト画像）のファイル名に相対角度θの情報を含ませる例を示したが、本発明はこれに限られない。ファイル名以外に相対角度θの情報を含ませてもよい。
　具体的には、図１３に示すように、Ｘ線位相イメージング装置４００は、複数の暗視野像の各々に含まれるヘッダに、対応する相対角度θの情報を含ませることにより、暗視野像と相対角度θの情報とを関連付けて記憶するように構成されている。たとえば、θ＝０°、４５°、９０°、および、１３５°の暗視野像のヘッダには、それぞれ、０ｄｅｇ、４５ｄｅｇ、９０ｄｅｇ、１３５ｄｅｇと記載されている。ヘッダに相対角度θの情報が含まれる暗視野像は、メモリ２６１に格納（記憶）される。ヘッダは実際には暗視野像には表示されないが、図１３では説明のために表示されているように図示する。なお、ヘッダは、請求の範囲の「補足データ部」の一例である。
　これにより、対応する暗視野像と相対角度θの情報とを共通のフォルダに保存することにより互いを関連付ける場合と異なり、フォルダを新しく生成する必要がない。また、対応する暗視野像の相対角度θの情報をファイルに記載することにより互いを関連付ける場合と異なり、ファイルを新しく生成する必要がない。これらの結果、新しくフォルダおよびファイルを生成することなくヘッダに相対角度θの情報を持たせるだけで暗視野像と相対角度θの情報との関連付けを行うことができるので、メモリ２６１において使用されるデータ容量が増大するのを抑制することができる。
　また、図１４に示すように、Ｘ線位相イメージング装置５００は、複数の暗視野像の各々を互いに別個のフォルダに格納するとともに、複数の暗視野像の各々と、対応する相対角度θの情報とを共通のフォルダに格納することにより、暗視野像と相対角度θの情報とを関連付けて記憶するように構成されている。具体的には、メモリ３６１には、フォルダ３６１ａ、フォルダ３６１ｂ、フォルダ３６１ｃ、フォルダ３６１ｄが作成されている。フォルダ３６１ａには、θ＝０°の暗視野像と、フォルダ３６１ａに格納されている暗視野像はθ＝０°で生成された暗視野像であることを示すファイル５００ａ（たとえばテキストファイルまたはバイナリファイル）が格納されている。フォルダ３６１ｂには、θ＝４５°の暗視野像とファイル５００ｂとが格納され、フォルダ３６１ｃには、θ＝９０°の暗視野像とファイル５００ｃとが格納され、フォルダ３６１ｄには、θ＝１３５°の暗視野像とファイル５００ｂとが格納されている。ファイル５００ｂ～５００ｄについては、ファイル５００ａと同様であるので、詳細な説明は省略する。
　これにより、暗視野像自体に相対角度の情報を持たせる場合に比べて、暗視野像のデータ容量を低減することができる。
　また、図１５に示すように、Ｘ線位相イメージング装置６００は、複数の暗視野像の各々と、対応する相対角度θの情報との関係を示す、複数の暗視野像とは異なる管理ファイル６００ａを作成することにより、暗視野像と相対角度θの情報とを関連付けて記憶するように構成されている。具体的には、メモリ４６１には、複数の暗視野像の各々と、相対角度θとの対応関係が記載されている管理ファイル６００ａ（たとえばテキストファイルまたはバイナリファイル）が格納されている。
　また、複数の暗視野像のデータが別個のフォルダに格納されており、管理ファイル６００ａに、フォルダ名と相対角度θとの対応関係が記載されていてもよい。
　これにより、暗視野像自体に相対角度θの情報を持たせる場合に比べて、暗視野像のデータ容量を低減することができる。さらに、管理ファイル６００ａに基づいて暗視野像と相対角度θの情報との関連付けを行うことによって、管理ファイル６００ａにより一括で複数の暗視野像の各々と、対応する相対角度θの情報との関連付けを行うことができる。その結果、各々の暗視野像毎に、対応する相対角度θの情報を記載するためのファイルを生成する必要がないので、メモリ４６１に格納するファイルの数を低減することができる。
　なお、上記第１および第２実施形態の構成と、図１３～１５の構成とを組み合わせてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、複数の相対角度θの情報を、対応する暗視野像に関連付けて記憶する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数の相対角度θの情報を、吸収像または位相微分像に関連付けて記憶してもよい。
　また、上記第１実施形態では、複数の格子を回転させて相対角度θを変化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、被写体Ｔを回転させて相対角度θを変化させてもよい。また、複数の格子および被写体Ｔの両方を回転させてもよい。
　また、上記第２実施形態では、被写体Ｔを回転させて相対角度θを変化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１実施形態と同様に、複数の格子を回転させて相対角度θを変化させてもよい。
　また、上記第１（第２）実施形態では、相対角度θを４つ（３つ）の角度に変化させる例を示したが、本発明はこれに限られない。３つ以上であれば、相対角度θの角度の数は限定されない。
　また、上記第１（第２）実施形態では、被写体Ｔは、第１格子２と第３格子４との間に配置されている例を示したが、第１格子２と第２格子３との間に配置されていてもよい。
　また、上記第２実施形態では、被写体ＴをＣＴ回転機構２８（第２回転機構）により回転させてＣＴ撮影を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、撮像系３００を回転させてＣＴ撮影を行ってもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、第３格子４が設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。第３格子４が設けられていなくてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、縞走査法によって暗視野像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、第１格子２、第２格子３、または、第３格子４のうちのいずれかを、Ｘ線の光軸αが延びる方向に直交する平面上において回転させる手法（いわゆる、モアレ１枚撮り手法）によって、暗視野像を生成してもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、第１格子２が位相格子である例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１格子２は吸収格子であってもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、第１格子２を格子面内においてステップ移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。複数の格子のうち、いずれの格子をステップ移動させてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、被写体Ｔとして、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を撮像する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）などを被写体Ｔとして用いてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、被写体Ｔと複数の格子との相対角度θを暗視野像のデータのファイル名に含ませる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、被写体Ｔおよび複数の格子の各々の回転角度の両方をファイル名に含ませてもよい。また、被写体Ｔおよび複数の格子のいずれか一方だけを回転させる場合は、回転させる方の回転角度のみをファイル名に含ませておいてもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、画像処理部６０（１６０）において、対応する暗視野像と相対角度θとの関連付けを行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部７（１７）において、対応する暗視野像と相対角度θとの関連付けを行ってもよい。
　また、上記第１および第２実施形態では、説明の便宜上、画像処理部６０（１６０）の処理を「フロー駆動型」のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。画像処理部６０（１６０）の処理をイベント単位で実行する「イベント駆動型」により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
　１　Ｘ線源
　２　第１格子
　３　第２格子
　５　検出器
　７、１７　制御部
　８　格子回転機構（第１回転機構）
　１８　被写体回転機構（第１回転機構）
　２８　ＣＴ回転機構（第２回転機構）
　６０、１６０　画像処理部
　１００、２００、４００、５００、６００　Ｘ線位相イメージング装置
　３００　撮像系
　３６１ａ、３６１ｂ、３６１ｃ、３６１ｄ　フォルダ
　６００ａ　管理ファイル
　Ｔ　被写体
　α　光軸
　θ　相対角度

Claims (10)

  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線源から照射される前記Ｘ線により自己像を形成するための第１格子と、前記第１格子の自己像と干渉させるための第２格子と、を含む複数の格子と、
    　前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置される被写体、および、前記複数の格子の少なくともいずれか一方をＸ線の光軸を中心に回転させ、前記被写体と前記複数の格子との相対角度を変化させる第１回転機構と、
    　前記第１回転機構による回転により変化された複数の前記相対角度の各々において、前記検出器によって検出された信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像処理部と、を備え、
    　前記複数の相対角度の各々の情報を、対応する前記位相コントラスト画像に関連付けて記憶するように構成されている、Ｘ線位相イメージング装置。
  2. 　複数の前記位相コントラスト画像の各々に関連付けて記憶された前記相対角度の情報を読み出すとともに、読み出された前記複数の相対角度の情報に基づいて画像解析を行うように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  3. 　複数の前記位相コントラスト画像の各々のファイル名に、対応する前記相対角度の情報を含ませることにより、前記位相コントラスト画像と前記相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  4. 　複数の前記位相コントラスト画像の各々に含まれる補足データ部に、対応する前記相対角度の情報を含ませることにより、前記位相コントラスト画像と前記相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  5. 　複数の前記位相コントラスト画像の各々を互いに別個のフォルダに格納するとともに、前記複数の位相コントラスト画像の各々と、対応する前記相対角度の情報とを共通の前記フォルダに格納することにより、前記位相コントラスト画像と前記相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  6. 　複数の前記位相コントラスト画像の各々と、対応する前記相対角度の情報との関係を示す、前記複数の位相コントラスト画像とは異なる管理ファイルを作成することにより、前記位相コントラスト画像と前記相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  7. 　前記被写体と前記複数の格子との前記相対角度を変化させるように前記第１回転機構を制御する制御部をさらに備え、
    　前記画像処理部により生成された複数の前記位相コントラスト画像と、前記制御部から送信された対応する前記相対角度の情報とを関連付けて記憶するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  8. 　前記被写体と、前記Ｘ線源と前記検出器と前記複数の格子とによって構成される撮像系とを前記光軸に直交する方向を中心に相対的に回転させる第２回転機構をさらに備え、
    　前記画像処理部は、前記第１回転機構により前記被写体を回転させることによって変化された前記複数の相対角度の各々において、前記第２回転機構により前記被写体と前記撮像系とが相対的に回転された場合に、前記複数の相対角度の各々において３次元位相コントラスト画像を生成するように構成され、
    　前記複数の相対角度の各々の情報を、対応する前記３次元位相コントラスト画像に関連付けて記憶するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
  9. 　複数の前記３次元位相コントラスト画像の各々に関連付けて記憶された前記相対角度の情報を読み出すとともに、読み出された前記相対角度の情報に基づいて、対応する前記３次元位相コントラスト画像を回転させて、前記複数の３次元位相コントラスト画像の向きを揃えるように構成されている、請求項８に記載のＸ線位相イメージング装置。
  10. 　前記画像処理部は、前記複数の相対角度の各々において暗視野像を生成するように構成され、
    　前記画像処理部により生成された複数の前記暗視野像の各々と、対応する前記相対角度の情報とに基づいて画像解析を行うことにより、前記被写体の配向角度と散乱強度との関係を算出するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
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