Ｘ射线成像装置以及Ｘ射线成像图像的合成方法与流程

本发明涉及x射线成像装置以及x射线成像图像的合成方法，特别是涉及利用塔尔博特劳厄干涉仪生成吸收像、相位微分像以及暗视场像的x射线成像装置以及x射线成像图像的合成方法。

背景技术：

以往，已知一种利用塔尔博特劳厄干涉仪生成吸收像、相位微分像以及暗视场像的x射线成像装置。这种x射线相位成像装置例如在日本特开2012-16370号公报中被公开。

在日本特开2012-16370号公报中公开了以下的x射线成像装置：根据使光栅沿周期方向按1/9个周期等间隔地平移所得到的九张图像，来生成吸收像、相位微分像以及暗视场像。此外，“相位微分像”是指根据在x射线通过了被摄体时产生的x射线的相位的偏移来进行图像化所得到的像。另外，“暗视场像”是指根据基于物体的小角度散射的visibility的变化而获得的visibility像。另外，暗视场像也被称为小角度散射像。“visibility”是指清晰度。

在此，在无损检查、医疗用途中存在想要确认被摄体内部的细微构造的情况。一般地，在用x射线成像装置获取的吸收像中难以确认至被摄体的内部的细微构造，但根据日本特开2012-16370号公报中公开的暗视场像、相位微分像，能够确认在吸收像中无法确认的被摄体的内部构造。

技术实现要素：

然而，在拍摄暗视场像、相位微分像时，在由被摄体内部的细微构造引起的x射线的扩散存在指向性的情况下，根据光栅的光栅图案的朝向与被摄体的朝向(扩散方向)的关系，由被摄体内部的细微构造引起的x射线的扩散方向中的一个方向的成分被强调，存在有时难以将细微构造的整体详细地图像化这样的缺陷。在该情况下，认为能够通过以位置对准等方式将改变光栅的光栅图案的朝向与被摄体的朝向之间的关系并进行拍摄所得到的多个图像进行合成来掌握被摄体内部的细微构造的详细内容。但是，在将暗视场像、相位微分像进行合成的情况下存在以下问题：在光栅的光栅图案的朝向与被摄体的朝向不同的情况下，所获得的图像中的被摄体的形状不同，无法进行位置对准。

本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的一个目的在于，提供一种即使在根据光栅的光栅图案的朝向与被摄体的朝向的位置关系而拍摄到的被摄体的形状不同的情况下也能够进行图像的位置对准的x射线成像装置以及x射线成像图像的合成方法。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的x射线成像装置具备：x射线源；检测器，其检测从x射线源照射的x射线；多个光栅，所述多个光栅配置在x射线源与检测器之间，包括被照射来自x射线源的x射线的第一光栅和被照射通过了第一光栅的x射线的第二光栅；以及图像处理部，其根据由检测器检测到的x射线的强度分布来生成包括吸收像的第一图像以及在与第一图像相同的配置下拍摄到的包括吸收像以外的像的第二图像，其中，图像处理部构成为：基于在互不相同的两轴方向上将多个光栅和被摄体配置成第一相对位置和第二相对位置后拍摄到的图像中的、第一相对位置时的第一图像中的被摄体的位置与第二相对位置时的第一图像中的被摄体的位置的差异量，来进行第一相对位置时的第二图像与第二相对位置时的第二图像的位置对准。此外，在本说明书中，“位置的差异量”是指获取到的图像中的被摄体的坐标的差异。另外，“第一相对位置”和“第二相对位置”是指将被摄体和多个光栅配置配置成多个光栅与被摄体在x射线的光轴方向上的位置关系相同且光栅的光栅图案的朝向与被摄体的朝向互不相同的配置的相对位置。另外，在第一相对位置和第二相对位置时将被摄体倾斜地配置的情况下，使各个相对位置时的被摄体倾斜时的旋转轴的方向为同一方向。即，在第一相对位置和第二相对位置时使被摄体倾斜的情况下，通过在同一平面内进行旋转移动来使被摄体倾斜。

在此，在吸收像中，在第一相对位置和第二相对位置时，不管光栅的光栅图案的朝向与被摄体的朝向的关系如何，所获得的图像中的被摄体的形状都相同。因而，通过如上述那样构成，即使设为在第一相对位置和第二相对位置时所获得的第二图像中的被摄体的形状不同，也能够基于第一相对位置和第二相对位置时的被摄体的形状相同的第一图像中的被摄体的位置的差异量来进行第二图像的位置对准。其结果，即使在根据光栅的光栅图案的朝向与被摄体的朝向的位置关系而拍摄到的被摄体的形状不同的情况下，也能够进行图像的位置对准。

在上述第一方面的x射线成像装置中，优选的是，图像处理部构成为：通过进行第一相对位置时的第一图像与第二相对位置时的第一图像的位置对准，来获取作为被摄体的位置的差异量的第一图像的移动量。如果像这样构成，则能够通过使第一相对位置时的第一图像的位置与第二相对位置时的第一图像的位置对准来容易地获取作为被摄体的位置的差异量的第一图像的移动量。

在上述第一方面的x射线成像装置中，优选的是，图像处理部构成为：通过根据第一相对位置和第二相对位置时的第一图像的形状信息进行拟合，来进行第一图像的位置对准，获取通过拟合进行位置对准时的第一图像的移动量，使第二图像移动与获取到的移动量相同的量。如果像这样构成，则能够通过根据第一图像的形状信息进行拟合来容易地进行第一图像的位置对准。另外，能够通过使第二图像移动与第一图像的移动量相同的量来容易地进行第二图像的位置对准。此外，在本说明书中，“形状信息”是指与在图像中拍摄到的被摄体的形状有关的信息。

在上述第一方面的x射线成像装置中，优选的是，第二图像是暗视场像和相位微分像中的任一方。如果像这样构成，则能够利用依赖于光栅与被摄体的相对位置而拍摄到的被摄体的形状不会变化的吸收像进行位置对准。其结果，能够容易地进行根据光栅与被摄体的相对位置而所获得的被摄体的形状有时不同的暗视场像和相位微分像中的至少一方的图像的位置对准。

在上述第一方面的x射线成像装置中，优选的是，第一相对位置是将多个光栅和被摄体配置成被摄体相对于多个光栅的光栅图案呈规定方向的相对位置，第二相对位置是将多个光栅和被摄体配置成被摄体相对于多个光栅的光栅图案的朝向与第一相对位置时的该朝向不同的相对位置。如果像这样构成，则能够防止在第一相对位置和第二相对位置时被摄体的朝向与多个光栅的光栅图案的朝向相同。其结果，能够在第一相对位置和第二相对位置时以由被摄体内部的细微构造引起的x射线的扩散方向不同的状态进行拍摄，能够掌握被摄体内部的构造。

在上述第一方面的x射线成像装置中，优选的是，还具备旋转机构，该旋转机构使被摄体和摄像系统中的任一方沿着绕与x射线的光轴方向正交的垂直方向的轴线的旋转方向进行相对旋转，摄像系统包括x射线源、检测器以及多个光栅，第一图像和第二图像各自包括三维图像。如果像这样构成，则能够将吸收像的三维图像用作第一图像，通过进行吸收像的三维图像的位置对准，能够容易地进行作为第二图像的暗视场像和/或相位微分的三维图像的位置对准。其结果，能够详细地掌握被摄体内部的细微构造中的x射线的扩散方向。即，能够获得反映了被摄体内部的细微构造的微观的构造的差异或被摄体内部的细微的组织的形状的差异等的图像。

在该情况下，优选的是，图像处理部构成为：根据在彼此各不相同的六轴方向上除了第一相对位置和第二相对位置以外还在第三相对位置、第四相对位置、第五相对位置以及第六相对位置的各相对位置时分别使被摄体或摄像系统旋转来进行拍摄所得到的图像，生成第一图像和第二图像，第三相对位置、第四相对位置、第五相对位置以及第六相对位置被配置为被摄体相对于多个光栅的光栅图案的朝向不同。如果像这样构成，则例如能够区分45度和135度的扩散方向的差异等。其结果，能够更加详细地掌握被摄体内部的细微构造。即，能够通过配置在第一相对位置～第六相对位置后进行拍摄来掌握被摄体内的细微构造的任意的扩散方向。

在上述第一方面的x射线成像装置中，优选的是，图像处理部构成为：将第一相对位置和第二相对位置时的第二图像进行合成，在合成图像中以能够区分的方式显示x射线的扩散方向不同的区域。如果像这样构成，则能够区分地显示x射线的扩散方向不同的区域。其结果，能够更加详细地掌握暗视场像和/或相位微分像的内部构造。

在上述第一方面的x射线成像装置中，优选的是，图像处理部构成为：基于设置于被摄体的x射线高吸收性的标记来进行第一图像的位置对准。如果像这样构成，则例如即使在球体等被摄体的形状不存在指向性的情况下，也能够基于x射线高吸收性的标记来容易地进行第一图像的位置对准。

本发明的第二方面的x射线成像图像的合成方法是一种x射线成像图像的合成方法，包括以下步骤：在互不相同的两轴方向上将多个光栅和被摄体配置成第一相对位置和第二相对位置，来拍摄包括吸收像的第一图像和包括吸收像以外的像的第二图像；获取第一相对位置时的第一图像和第二相对位置时的第一图像之间的移动量；以及基于第一图像的移动量进行第二图像的位置对准。

由此，即使设为在第一相对位置和第二相对位置时所获得的第二图像的形状不同，也能够基于第一相对位置和第二相对位置时的被摄体t的形状相同的第一图像的移动量来进行第二图像的位置对准。其结果，即使在根据光栅的光栅图案的朝向与被摄体的朝向的位置关系而拍摄到的被摄体的形状不同的情况下也能够进行图像的位置对准。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的x射线成像装置的整体构造的图。

图2的(a)和(b)是用于说明本发明的第一实施方式的x射线成像装置的被摄体与光栅的光栅图案的位置关系以及所获得的图像的示意图。

图3是用于说明本发明的第一实施方式的x射线成像装置的图像的合成方法的流程图。

图4的(a)和(b)是用于说明本发明的第一实施方式的第一相对位置和第二相对位置以及在各个相对位置时拍摄到的图像的示意图。

图5是用于说明本发明的第一实施方式的x射线成像装置的图像的合成方法的示意图。

图6是表示本发明的第二实施方式的x射线成像装置的整体构造的图。

图7是用于说明本发明的第二实施方式的x射线成像装置的图像的合成方法的流程图。

图8的(a)和(b)是用于说明本发明的第二实施方式的第一相对位置和第二相对位置以及在各个相对位置时拍摄到的图像的示意图。

图9是用于说明本发明的第二实施方式的x射线成像装置的图像的合成方法的示意图。

图10的(a)～(g)是用于说明在本发明的第二实施方式的第一相对位置～第六相对位置时配置被摄体的朝向的示意图。

图11是表示本发明的第一实施方式的第一变形例的x射线成像装置的整体构造的图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明将本发明具体化的实施方式。

[第一实施方式]

参照图1～图5对本发明的第一实施方式的x射线成像装置100的结构以及x射线成像图像的合成方法进行说明。

(x射线成像装置的结构)

首先，参照图1～图4对第一实施方式的x射线成像装置100的结构进行说明。

如图1所示，x射线成像装置100是利用通过了被摄体t的x射线的扩散来将被摄体t的内部进行图像化的装置。另外，x射线成像装置100是利用塔尔博特(talbot)效应将被摄体t的内部进行图像化的装置。x射线成像装置100例如在无损检查用途中能够用于作为物体的被摄体t的内部的图像化。另外，x射线成像装置100例如在医疗用途中能够用于作为生物体的被摄体t的内部的图像化。

图1是从横向观察x射线成像装置100的图。如图1所示，x射线成像装置100具备x射线源1、第一光栅2、第二光栅3、检测器4以及图像处理部5。此外，在本说明书中，将从x射线源1朝向第一光栅2的方向设为z2方向，将其相反朝向的方向设为z1方向。另外，将与z方向正交的面内的左右方向设为x方向，将朝向纸面的内部的方向设为x2方向，将朝向纸面的近前侧的方向设为x1方向。另外，将与z方向正交的面内的上下方向设为y方向，将向上的方向设为y1方向，将向下的方向设为y2方向。此外，y方向是专利权利要求书的“与x射线的光轴方向正交的垂直方向”的一例。另外，z方向是专利权利要求书的“x射线的光轴方向”的一例。

x射线源1构成为通过被施加高电压来产生x射线，并且朝向z2方向照射所产生的x射线。

第一光栅2具有在y方向上以规定的周期(间距)d1排列的多个狭缝2a以及x射线相位变化部2b。各狭缝2a和x射线相位变化部2b分别形成为直线状地延伸。第一光栅2是所谓的相位光栅。

第一光栅2被配置在x射线源1与第二光栅3之间，被照射来自x射线源1的x射线。第一光栅2是为了通过塔尔博特效应形成第一光栅2的自身像(未图示)而设置的。当具有相干性的x射线通过形成有狭缝的光栅时，在与光栅相距规定的距离(塔尔博特距离)的位置处形成光栅的像(自身像)。将该情况称为塔尔博特效应。

第二光栅3具有在y方向上以规定的周期(间距)d2排列的多个x射线透过部3a以及x射线吸收部3b。各x射线透过部3a和x射线吸收部3b分别形成为直线状地延伸。第二光栅3是所谓的吸收光栅。第一光栅2、第二光栅3是分别具有不同的作用的光栅，但狭缝2a和x射线透过部3a分别使x射线透过。另外，x射线吸收部3b发挥遮蔽x射线的作用，x射线相位变化部2b利用与狭缝2a之间的折射率的差异来使x射线的相位变化。

第二光栅3被配置在第一光栅2与检测器4之间，被照射通过了第一光栅2的x射线。另外，第二光栅3被配置在与第一光栅2相距塔尔博特距离的位置。第二光栅3与第一光栅2的自身像发生干涉，从而在检测器4的检测表面上形成莫尔条纹(未图示)。

检测器4构成为检测x射线，并且将检测到的x射线转换为电信号，读出转换得到的电信号来作为图像信号。检测器4例如是fpd(flatpaneldetector：平板检测器)。检测器4由多个转换元件(未图示)和配置在多个转换元件上的像素电极(未图示)构成。多个转换元件和像素电极以规定的周期(像素间距)在x方向和y方向上排列为阵列状。另外，检测器4构成为将获取到的图像信号输出到图像处理部5。

图像处理部5构成为基于从检测器4输出的图像信号来生成吸收像、暗视场像以及相位微分像。图像处理部5例如包括cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)和gpu(graphicsprocessingunit：图形处理单元)。

此外，在第一实施方式中，没有特别地限定被摄体t的摄像方法，只要是条纹扫描法、基于莫尔条纹图像的方法等能够获取被摄体t的吸收像、暗视场像以及相位微分像的方法，就可以用任何方法进行拍摄。条纹扫描法是指以下方法：一边使第一光栅2或第二光栅3以规定的间距平移一边进行拍摄，基于按每个像素检测到的x射线强度来制作强度调制信号，基于制作出的强度调制信号来进行图像化。另外，基于莫尔条纹图像的方法是指以下方法：基于在配置有被摄体t的情况下出现的莫尔条纹来检测由被摄体t引起的x射线的散射，由此将被摄体t进行图像化。

接着，参照图2～图5对以下结构进行说明：图像处理部5进行吸收像的位置对准，基于位置对准时的吸收像的移动量来进行暗视场像的位置对准并将暗视场像进行合成。

图2是示出被摄体t的内部构造的图。图2的(a)是从x射线的光轴方向(z1方向)观察被摄体t的图。另外，图2的(b)是从x2方向观察被摄体t的图。在图2所示的例子中，在以使被摄体t的长边方向朝向y方向的方式配置了被摄体t的情况下，被摄体t的内部包括在纵向(y方向)上具有x射线的强扩散的第一散射体6、在横向(x方向)上具有x射线的强扩散的第二散射体7以及在倾斜方向(由x方向和y方向限定的平面内的倾斜方向)上具有x射线的强扩散的第三散射体8。被摄体t、第一散射体6、第二散射体7以及第三散射体8分别具有相同的x射线衰减系数。即，被摄体t、第一散射体6、第二散射体7以及第三散射体8的x射线的吸收量相同。另外，如图2的(a)所示，在被摄体t中设置有x射线高吸收性的标记9。标记9由x射线的吸收性高的重金属构成。作为x射线的吸收性高的金属，例如将金、铅等用于标记9。另外，如图2所示，在第一实施方式中使用形状为长方体的被摄体t。

在此，在被摄体t内存在具有使x射线扩散的细微构造的散射体的情况下，由于各细微构造而在被摄体t内产生大量边界。大量边界处多重地发生x射线的折射，由此x射线发生扩散，作为结果，透过被摄体后的x射线的干涉性衰减，作为暗视场像能够视觉观察散射体的存在。在使用塔尔博特劳厄干涉仪的情况下具有以下特性：对相对于光栅的光栅图案的方向垂直的方向(狭缝的配列方向)的扩散成分的灵敏度特别高。此外，光栅的光栅图案的方向是指各光栅的x射线透过部、狭缝、x射线吸收部以及x射线相位变化部延伸的方向。另外，在使用塔尔博特劳厄干涉仪的情况下具有以下特性：由于由被摄体t的内部构造引起的扩散而检测到的x射线的强度没有变化，因此对于光栅的光栅图案而言水平方向(狭缝延伸的方向)的扩散成分难以被图像化。

接着，参照图2和图3来说明与第一实施方式的x射线成像装置100进行暗视场像的位置对准来生成合成暗视场像的结构有关的整体的流程。

在步骤s1中，x射线成像装置100在互不相同的两轴方向上将多个光栅和被摄体t配置成第一相对位置和第二相对位置，来拍摄第一吸收像10(参照图4)、第一暗视场像11(参照图4)、第二吸收像12(参照图4)以及第二暗视场像13(参照图4)。即，如图2的(a)所示，x射线成像装置100在以使被摄体t的长边方向朝向y方向的方式配置了被摄体t的第一相对位置时拍摄第一吸收像10和第一暗视场像11。另外，x射线成像装置100在以使被摄体t的长边方向朝向x方向的方式配置了被摄体t的第二相对位置(参照图4b)时拍摄第二吸收像12和第二暗视场像13。此外，“互不相同的两轴方向”是指用x方向和y方向限定的平面内的互不相同的两个方向。另外，在第一实施方式中，x射线成像装置100以不改变x射线源1、多个光栅、被摄体t以及检测器4在z方向上的位置关系的方式进行拍摄，以使所拍摄的被摄体t的大小保持固定。另外，在第一相对位置和第二相对位置时，为了使所拍摄的被摄体t的摄像面相同，被摄体t的旋转移动仅设为绕z方向的轴线的旋转方向(θz方向)的旋转移动。另外，如果考虑光栅图案的朝向，则优选的是，第二相对位置至少是从第一相对位置起使被摄体t或多个光栅绕z轴旋转90度后的位置。

接着，在步骤s2中，图像处理部5进行第一相对位置时的第一吸收像10与第二相对位置时的第二吸收像12的位置对准并生成合成吸收像14(参照图5)。作为位置对准的方法，例如利用以下方法：通过利用第一相对位置时的第一吸收像10和第二相对位置时的第二吸收像12的形状信息进行拟合来使位置对准。此外，第一吸收像10和第二吸收像12分别是专利权利要求书的“第一图像”的一例。另外，第一暗视场像11和第二暗视场像13分别是专利权利要求书的“第二图像”的一例。

接着，在步骤s3中，图像处理部5获取第二吸收像12的移动量。所获取的移动量是平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)。此外，平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)分别是专利权利要求书的“位置的差异量”的一例。

接着，在步骤s4中，图像处理部5基于在步骤s3中获取到的第二吸收像12的移动量(平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz))来进行第一暗视场像11和第二暗视场像13的位置对准，并生成合成暗视场像15(参照图5)。此外，合成暗视场像15是专利权利要求书的“合成图像”的一例。

接着，在步骤s5中，图像处理部5在合成暗视场像15中以能够区分的方式显示x射线的扩散方向不同的区域。

如以上那样，第一实施方式的x射线成像装置100构成为，根据在第一相对位置和第二相对位置时被摄体t的形状不变化的第一吸收像10和第二吸收像12获取第二吸收像12的移动量，使第二暗视场像13移动与第二吸收像12的移动量相同的量，由此进行第一暗视场像11与第二暗视场像13的位置对准。

接着，参照图4和图5对第一实施方式的x射线成像装置100生成合成暗视场像15的结构进行说明。

图4的(a)是表示以使被摄体t的长边方向朝向y方向的方式配置的第一相对位置的图。另外，图4的(b)是表示以使被摄体t的短边方向朝向y方向的方式配置的第二相对位置的图。在图4的(a)所示的例子中，作为第一相对位置，是将多个光栅和被摄体t配置成被摄体t的长边方向相对于多个光栅的光栅图案呈规定方向(正交的方向)的相对位置。另外，在图4的(b)所示的例子中，第二相对位置是将多个光栅和被摄体t配置成被摄体t的长边方向相对于多个光栅的光栅图案的朝向与第一相对位置时的该朝向不同(被摄体t的长边方向的朝向与光栅图案平行)的相对位置。另外，如图4所示，在第一相对位置和第二相对位置的各相对位置时以光栅图案的方向朝向x方向的方式配置光栅。此外，在第一实施方式中，被摄体t的移动限于沿着绕x方向、y方向以及z方向的旋转方向的旋转移动。

在第一实施方式中，如图4的(a)所示，图像处理部5根据在第一相对位置时由检测器4检测到的x射线的强度分布来生成第一吸收像10以及在与第一吸收像10相同的配置下拍摄到的第一暗视场像11。另外，如图4的(b)所示，图像处理部5根据在第二相对位置时由检测器4检测到的x射线的强度分布来生成第二吸收像12以及在与第二吸收像12相同的配置下拍摄到的第二暗视场像13。

如图4所示，在第一相对位置时拍摄到的第一吸收像10与在第二相对位置时拍摄到的第二吸收像12中，被摄体t的朝向和图像中的位置不同，但被摄体t的形状相同。但是，在第一相对位置时拍摄到的第一暗视场像11与在第二相对位置时拍摄到的第二暗视场像13中，被摄体t的朝向、图像中的位置以及形状均不相同。具体地说，在第一相对位置时，以使被摄体t的长边方向朝向y方向的方式配置了被摄体t。因而，第一暗视场像11的长边方向是y方向，拍摄到第一散射体6和第三散射体8。另一方面，在第二相对位置时，以使被摄体t的长边方向朝向x方向的方式配置了被摄体t，因此第二暗视场像的长边方向是x方向，拍摄到第二散射体7和第三散射体8。

在此，在想要对第一吸收像10与第二吸收像12进行合成的情况下以及想要对第一暗视场像11与第二暗视场像13进行合成的情况下，需要进行各个图像的位置对准。在能够在第一相对位置和第二相对位置时获取被摄体t的准确的移动信息的情况下，能够基于被摄体t的移动信息进行位置对准。但是，在第一相对位置和第二相对位置时没有获得被摄体t的移动信息的情况下或者在不能确保所获得的移动信息的精度的情况下，考虑如上所述那样通过基于形状进行拟合来进行位置对准。第一吸收像10和第二吸收像12中的被摄体t的形状彼此相同，因此能够通过基于形状进行拟合来进行位置对准。但是，如图4所示，第一暗视场像11和第二暗视场像13中的被拍摄到的被摄体t的形状互不相同，因此不能通过基于形状进行拟合来进行位置对准。

在此，在第一实施方式中，第一吸收像10和第一暗视场像11能够同时获取，因此不会发生配置的变更，存在于相同的坐标系，且第一吸收像10和第一暗视场像11中的被摄体t的坐标一致。另外，在第二吸收像12和第二暗视场像13中，各个图像中的被摄体t的坐标也同样一致。即，第一吸收像10与第二吸收像12的位置的差异量同第一暗视场像11与第二暗视场像13的位置的差异量相同。

因而，在第一实施方式中，图像处理部5如图5所示那样构成为，基于在互不相同的两轴方向上将多个光栅和被摄体t配置成第一相对位置和第二相对位置后拍摄到的图像中的、第一相对位置时的第一吸收像10中的被摄体t的位置与第二相对位置时的第二吸收像12中的被摄体t的位置的差异量，来进行第一相对位置时的第一暗视场像11与第二相对位置时的第二暗视场像的位置对准。

具体地说，图像处理部5如图5所示那样构成为，通过进行第一相对位置时的第一吸收像10与第二相对位置时的第二吸收像12的位置对准，来获取作为被摄体t的位置的差异量的第二吸收像的移动量。在第一实施方式中，图像处理部5构成为，通过根据第一相对位置时的第一吸收像10和第二相对位置时的第二吸收像12中的被摄体t的形状信息进行拟合来进行第二吸收像12的位置对准，获取通过拟合进行位置对准时的第二吸收像12的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)，使第二暗视场像13移动与获取到的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)相同的量。此外，在拟合时，图像处理部5基于设置于被摄体t的标记9来进行第二吸收像12的位置对准。由此，例如即使在被摄体t是球状等无指向性的形状的情况下，也能够通过根据由标记9获取到的吸收像的形状进行拟合来进行位置对准。

之后，图像处理部5将第一相对位置时的第一暗视场像11和第二相对位置时的第二暗视场像13进行合成来生成合成暗视场像15。由此，能够将拍摄到第一散射体6和第三散射体8的第一暗视场像11与拍摄到第二散射体7和第三散射体8的第二暗视场像13进行合成，能够获得拍摄到第一散射体6、第二散射体7以及第三散射体8的合成暗视场像15。另外，图像处理部5构成为在合成暗视场像15中以能够区分的方式显示x射线的扩散方向不同的区域。作为在合成暗视场像15中以能够区分的方式显示x射线的扩散方向不同的区域的方法，例如存在以下方法：获取第一暗视场像11的亮度值(像素值)与第二暗视场像13的亮度值(像素值)的比的反正切(arctangent)，根据该值来进行彩色显示。第一暗视场像11是基于在x方向上扩散的x射线的图像，第二暗视场像13是基于在y方向上扩散的x射线的图像。因而，认为通过取第一暗视场像11的亮度值(像素值)与第二暗视场像13的亮度值(像素值)的比的反正切而获得的值是源自x射线的扩散角度的值。因而，通过根据所得到的值进行彩色显示，能够区分地显示由被摄体t内部的细微构造引起的x射线的扩散方向。另外，通过取第一暗视场像11的亮度值(像素值)与第二暗视场像13的亮度值(像素值)的差，能够显示扩散的指向性的强弱。

(第一实施方式的构造的效果)

在第一实施方式中，能够获得如下那样的效果。

在第一实施方式中，如上所述，x射线成像装置100具备x射线源1、检测器4、多个光栅以及图像处理部5，其中，该多个光栅包括第一光栅2和第二光栅3，该图像处理部5生成第一吸收像10、在与第一吸收像10相同的配置下拍摄到的第一暗视场像11、第二吸收像12以及在与第二吸收像12相同的配置下拍摄到的第二暗视场像13，图像处理部5构成为基于在互不相同的两轴方向上将多个光栅和被摄体t配置成第一相对位置和第二相对位置后拍摄到的图像中的、第一相对位置时的第一吸收像10中的被摄体t的位置与第二相对位置时的第二吸收像12中的被摄体t的位置之间的差异量，来进行第一相对位置时的第一暗视场像11与第二相对位置时的第二暗视场像13的位置对准。在此，在吸收像中，在第一相对位置和第二相对位置时，使被摄体t旋转时的旋转轴的方向相同，因此不管光栅的光栅图案的朝向与被摄体t的朝向的关系如何，所获得的图像中的被摄体t的形状都相同。因而，即使设为在第一相对位置和第二相对位置时所获得的第一暗视场像11和第二暗视场像13中的被摄体t的形状不同，也能够基于第一相对位置和第二相对位置时的被摄体t的形状相同的第一吸收像10和第二吸收像12中的被摄体t的位置的差异量来进行第二暗视场像13的位置对准。其结果，即使在根据光栅的光栅图案的朝向与被摄体t的朝向的位置关系而拍摄到的被摄体t的形状不同的情况下，也能够进行图像的位置对准。

另外，在第一实施方式中，如上所述，图像处理部5构成为，通过进行第一相对位置时的第一吸收像10与第二相对位置时的第二吸收像12的位置对准，来获取作为被摄体t的位置的差异量的第二吸收像12的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)。由此，通过使第一相对位置时的第一吸收像10和第二相对位置时的第二吸收像12的位置对准，能够容易地获取作为被摄体t的位置的差异量的第二吸收像12的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)。

另外，在第一实施方式中，如上所述，图像处理部5构成为，通过根据第一相对位置时的第一吸收像10和第二相对位置时的第二吸收像12的形状信息进行拟合，来进行第一吸收像10和第二吸收像12的位置对准，获取通过拟合进行位置对准时的第二吸收像12的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)，使第二暗视场像13移动与获取到的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)相同的量。由此，通过根据第一吸收像10和第二吸收像12的形状信息进行拟合，能够容易地进行第一吸收像10和第二吸收像12的位置对准。另外，通过使第二暗视场像13移动与第二吸收像12的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)相同的量，能够容易地进行第一暗视场像11和第二暗视场像13的位置对准。

另外，在第一实施方式中，如上所述，第二图像是暗视场像。由此，能够利用不存在依赖于光栅与被摄体t的相对位置而拍摄到的被摄体t的形状变化的情况的第一吸收像10和第二吸收像12进行位置对准。其结果，能够容易地进行根据光栅与被摄体t的相对位置而所获得的被摄体t的形状有时不同的第二暗视场像13和第二暗视场像13的位置对准。

在第一实施方式中，如上所述，第一相对位置是将多个光栅和被摄体t配置成被摄体t相对于多个光栅的光栅图案呈规定方向(正交的方向)的相对位置，第二相对位置是将多个光栅和被摄体t配置成被摄体t相对于多个光栅的光栅图案的朝向与第一相对位置时的该朝向不同的相对位置。由此，能够防止在第一相对位置和第二相对位置时被摄体t与多个光栅的光栅图案的朝向相同。其结果，能够在第一相对位置和第二相对位置时以由被摄体t内部的细微构造引起的x射线的扩散方向不同的状态进行拍摄，能够掌握被摄体t内部的构造。

(x射线成像图像的合成方法)

接着，参照图4和图5对第一实施方式的x射线成像图像的合成方法进行说明。

首先，参照图4对以下步骤进行说明：在互不相同的两轴方向上将多个光栅和被摄体t配置成第一相对位置和第二相对位置，来拍摄第一吸收像10及第二吸收像12以及第一暗视场像11及第二暗视场像13。

如图4的(a)所示，在第一相对位置时，以光栅图案的朝向为x方向的方式配置有光栅。另外，在第一相对位置时，以被摄体t的长边方向为y方向的方式配置有被摄体t。另外，如图4的(b)所示，在第二相对位置时，以光栅图案的朝向为x方向的方式配置有光栅。另外，在第二相对位置时，以被摄体t的长边方向为x方向的方式配置有被摄体t。

在第一实施方式中，如图4所示，在第一相对位置时拍摄第一吸收像10以及在与第一吸收像10相同的配置下拍摄到的第一暗视场像11。另外，在第二相对位置时拍摄第二吸收像12以及在与第二吸收像12相同的配置下拍摄到的第二暗视场像13。

接着，参照图5对以下步骤进行说明：获取第一相对位置时的第一吸收像10和第二相对位置时的第二吸收像12的移动量；基于第二吸收像12的移动量来进行第一暗视场像11和第二暗视场像13的位置对准。

在第一实施方式中，如图5所示，使第二吸收像12移动到第一吸收像10与第二吸收像12一致的位置。此时，图像处理部5获取平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)。而且，在第一实施方式中，基于获取到的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)来进行第一暗视场像11和第二暗视场像13的位置对准。

(第一实施方式的图像合成方法的效果)

在第一实施方式中，能够获得如下的效果。

在第一实施方式中，如上所述，包括以下步骤：将多个光栅和被摄体t配置成第一相对位置和第二相对位置，来拍摄第一吸收像10及第二吸收像12以及第一暗视场像11及第二暗视场像13；获取第二吸收像12的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)；基于第二吸收像12的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)来进行第一暗视场像11和第二暗视场像13的位置对准。由此，即使设为在第一相对位置和第二相对位置时所获得的第一暗视场像11和第二暗视场像13的形状不同，也能够基于第一相对位置和第二相对位置时的被摄体t的形状相同的第二吸收像12的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θz)进行第一暗视场像11和第二暗视场像13的位置对准。其结果，即使在根据光栅的光栅图案的朝向与被摄体t的朝向的位置关系而拍摄到的被摄体t的形状不同的情况下，也能够进行图像的位置对准。

[第二实施方式]

接着，参照图6～图10对本发明的第二实施方式的x射线成像装置200进行说明。在第二实施方式中，构成为还具备使被摄体t沿着绕y方向的轴线的旋转方向进行相对旋转的旋转机构30，能够生成三维图像。此外，对与上述第一实施方式相同的结构附加相同的附图标记，并省略说明。

如图6所示，在第二实施方式中，x射线成像装置200还具备使被摄体t沿着绕y方向的轴线的旋转方向进行相对旋转的旋转机构30。

接着，参照图7来说明与第二实施方式的x射线成像装置100合成暗视场像的结构有关的整体的流程。

在步骤s10中，在彼此各不相同的六轴方向上除了第一相对位置和第二相对位置以外还在被配置为被摄体t相对于多个光栅的光栅图案的朝向不同的第三相对位置、第四相对位置、第五相对位置以及第六相对位置的各相对位置时，一边使被摄体t进行360度旋转，一边在规定的旋转角度的位置处分别拍摄多张第一吸收像～第六吸收像、第一暗视场像～第六暗视场像。彼此各不相同的六轴方向后文叙述。此外，在第二实施方式中，图像处理部5能够生成三维图像，因此与上述第一实施方式不同，除了绕z方向的轴线的旋转方向以外，也可以以向绕x方向的轴线的旋转方向(θx方向)和/或绕y方向的轴线的旋转方向(θy方向)倾斜的方式配置被摄体t。

接着，在步骤s11中，图像处理部5根据在第一相对位置～第六相对位置的各个相对位置时拍摄到的多个第一吸收像～第六吸收像、第一暗视场像～第六暗视场像的各个像来生成与第一相对位置～第六相对位置分别对应的三维的吸收像和暗视场像。即，图像处理部5生成第一相对位置时的3d第一吸收像20(参照图8)(以下，称为“vabs1”)和第二相对位置时的三维的3d第二吸收像22(参照图8)(以下，称为“vabs2”)，来作为三维的吸收像。在第三相对位置～第六相对位置时也同样地生成3d第三吸收像～3d第六吸收像(以下，称为“vabs3”～“vabs6”)。另外，图像处理部5生成第一相对位置时的三维的3d第一暗视场像21(参照图8)(以下，称为“vdark1”)和第二相对位置时的三维的3d第二暗视场像23(参照图8)(以下，称为“vdark2”)。在第三相对位置～第六相对位置时也同样地生成3d第三暗视场像～3d第六暗视场像(以下，称为“vdark3”～“vdark6”)。此外，vabs1～vabs6分别是专利权利要求书的“第一图像”的一例。另外，vdark1～vdark6分别是专利权利要求书的“第二图像”的一例。

接着，在步骤s12中，图像处理部5使vabs2对准到vabs1的位置。另外，使vabs3～vabs6也对准到vabs1的位置，来生成将vabs1～vabs6进行合成所得到的3d合成吸收像24(参照图9)。

接着，在步骤s13中，图像处理部5获取合成了3d合成吸收像24时的vabs2的移动量。所获取的移动量是平行移动量(x，y)和旋转移动量(θx，θy，θz)。也针对vabs3～vabs6同样地获取移动量。

接着，在步骤s14中，图像处理部5基于在步骤s13中获取到的vabs2的移动量(平行移动量(x，y)和旋转移动量(θx，θy，θz))使vdark2对准到vdark1的位置。另外，使vdark3～vdark6也同样对准到vdark1的位置，来生成3d合成暗视场像25(参照图9)。接着，在步骤s15中，图像处理部5在3d合成暗视场像25中以能够区分的方式显示x射线的扩散方向不同的区域。此外，3d合成暗视场像25是专利权利要求书的“合成图像”的一例。

接着，参照图8和图9对以下结构进行说明：第二实施方式的x射线成像装置200基于vabs2的移动量进行vdark1和vdark2的位置对准，来生成3d合成暗视场像25。此外，为了简单，图8和图9对以下结构进行了说明：利用在第一相对位置和第二相对位置时拍摄到的vabs1、vabs2、vdark1以及vdark2来生成3d合成暗视场像25。

图8是表示第一相对位置和第二相对位置时的光栅图案的朝向和配置被摄体t的朝向的图。在第二实施方式中，如图8所示，旋转机构30构成为使被摄体t沿着绕y方向的轴线的旋转方向进行相对旋转。此外，第一相对位置和第二相对位置时的其它结构与上述第一实施方式的结构相同。

在第二实施方式中，如图9所示那样构成为，通过进行第一相对位置时的vabs1与第二相对位置时的vabs2的位置对准，来获取作为被摄体t的位置的差异量的第二吸收像的移动量。作为位置对准的方法，与上述第一实施方式相同。图像处理部5构成为获取位置对准时的vabs2的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θx，θy，θz)，使vdark2移动与获取到的平行移动量(x，y)和旋转移动量(θx，θy，θz)相同的量。之后，图像处理部5将第一相对位置时的vdark1与第二相对位置时的vdark2进行合成，来生成3d合成暗视场像25。另外，图像处理部5构成为在3d合成暗视场像25中以能够区分的方式显示x射线的扩散方向不同的区域。在第二实施方式中，利用根据vdark1和vdark2的亮度值(像素值)计算出的值来进行彩色显示，由此能够区分地显示3d合成暗视场像25中的x射线的扩散方向不同的区域。

接着，参照图10对在彼此各不相同的六轴方向上将被摄体t配置成第一相对位置～第六相对位置的结构进行说明。

图10的(a)～图10的(g)是用于说明假定被摄体t为立方体时的互不相同的六轴方向的图。在第二实施方式中，将以使图10的(a)～图10的(c)所示的第一方向31、第二方向32以及第三方向33分别朝向与y方向平行的方向的方式在旋转机构30中配置了被摄体t时的相对位置分别设为第一相对位置、第二相对位置以及第三相对位置。第一方向～第三方向分别是将被摄体t假定为立方体的情况下的与各轴方向平行的方向。即，第一方向是与x方向平行的方向。另外，第二方向是与y方向平行的方向。另外，第三方向是与z方向平行的方向。第一方向～第三方向是分别正交的方向。

另外，在第二实施方式中，将以使图10的(d)～图10的(g)所示的第四方向34、第五方向35、第六方向36以及第七方向37中的任意三个方向朝向与y方向平行的方向的方式在旋转机构30中配置了被摄体t时的相对位置分别设为第四相对位置、第五相对位置以及第六相对位置。第三方向～第六方向分别是立方体的四个对角线方向中的任一方向。在第二实施方式中，图像处理部5构成为根据在第一相对位置～第六相对位置的各个相对位置时一边使被摄体t进行360度旋转一边在规定的旋转角度的位置处拍摄到的多个吸收像和暗视场像来生成vabs1～vabs6以及vdark1～vdark6。图10假定了被摄体t是立方体的情况，但即使在被摄体t不是立方体的情况下也能够限定上述第一方向～第六方向。即，在被摄体t内，也可以利用x方向、y方向以及z方向限定空间，假定在该空间内存在立方体，从而限定上述第一方向～第六方向。

另外，在第二实施方式中，图像处理部5使在第一相对位置～第六相对位置时生成的vabs1～vabs6中的vabs2～vabs6分别对准到vabs1的位置，并获取各自的移动量。图像处理部5基于获取到的各自的移动量使vdark2～vdark6对准到vdark1的位置，来生成将vdark1～vdark6进行合成所得到的3d合成暗视场像25。

此外，第二实施方式的其它结构与上述第一实施方式相同。

(第二实施方式的效果)

在第二实施方式中，能够获得如下效果。

在第二实施方式中，如上所述，x射线成像装置200还具备使被摄体t沿着绕y方向的轴线的旋转方向进行相对旋转的旋转机构30，吸收像和暗视场像各自包括三维图像。由此，通过利用vabs1和vabs2进行位置对准，能够容易地进行vdark1和vdark2的位置对准。其结果，能够详细地掌握被摄体t内部的细微构造中的x射线的扩散方向。即，能够获得反映了被摄体t内部的细微构造的微观上的构造的差异或被摄体内部的细微组织的形状的差异等的图像。

另外，在第二实施方式中，如上所述，图像处理部5构成为，根据在彼此各不相同的六轴方向上除了第一相对位置和第二相对位置以外还在被配置为被摄体t相对于多个光栅的光栅图案的朝向不同的第三相对位置、第四相对位置、第五相对位置以及第六相对位置的各相对位置时分别使被摄体t旋转来进行拍摄所得到的图像，来生成vabs1～vabs6以及vdark1～vdark6。由此，例如能够区分45度和135度的扩散方向的差异等。其结果，能够更加详细地掌握被摄体内部的细微构造。即，能够通过配置成第一相对位置～第六相对位置并进行拍摄来掌握被摄体t内的细微构造的任意的扩散方向。

此外，第二实施方式的其它效果与上述第一实施方式的效果相同。

(变形例)

此外，应该认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示性的而非限制性的。本发明的范围由专利权利要求书示出，而非由上述实施方式的说明示出，还包含与专利权利要求书同等的含义和范围内的所有变更(变形例)。

例如，在上述实施方式中，使用了相位光栅作为第一光栅2，但本发明并不限于此。例如，也可以使用吸收光栅作为第一光栅2。其结果，在干涉仪和非干涉仪任一结构中都能够进行x射线相位差摄像，能够使第一光栅2的选择的自由度提高。

另外，在上述实施方式中，示出了使用吸收像作为第一图像的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以使用将吸收像与暗视场像和/或相位微分像进行合成所得到的图像作为第一图像。

另外，在上述实施方式中，示出了使用暗视场像作为第二图像的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以使用相位微分像作为第二图像。根据被摄体t的朝向和光栅图案的朝向，相位微分像的被强调的边缘不同，因此与暗视场像的情况同样地，通过变更被摄体t的朝向和光栅图案的朝向，能够更加详细地掌握内部构造。另外，也可以将吸收像、暗视场像以及相位微分像的合成图像用作第二图像。

另外，在上述实施方式中，示出在求出第二吸收像12和3d第二吸收像22的移动量时生成合成吸收像14和3d合成吸收像24的例子，但本发明并不限于此。也可以不生成合成吸收像14和3d合成吸收像24，就分别求出第二吸收像12的移动量和3d第二吸收像22的移动量。

另外，在上述实施方式中，通过变更被摄体t的朝向来将被摄体t和多个光栅配置成第一相对位置和第二相对位置，但本发明并不限于此。例如，也可以通过变更多个光栅的光栅图案的朝向来将被摄体t和多个光栅配置成第一相对位置和第二相对位置。

另外，在上述实施方式中，示出了通过位置对准来获取第一吸收像10(3d第一暗视场像21)与第二吸收像12(3d第二吸收像22)的位置的差异量的例子，但本发明并不限于此。只要能够获取位置的差异量，就可以是任何方法。

另外，在上述实施方式中，示出了通过拟合来使第一吸收像10(3d第一吸收像20)和第二吸收像12(3d第二吸收像22)进行位置对准的例子，但本发明并不限于此。只要是能够使第一吸收像10(3d第一吸收像20)和第二吸收像12(3d第二吸收像22)进行位置对准的方法，就可以是任何方法。

另外，在上述实施方式中，示出了在第一相对位置和第二相对位置时不使被摄体t向z方向移动的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以在第一相对位置和第二相对位置时使被摄体t向z方向移动。在第一相对位置和第二相对位置时使被摄体t向z方向移动的情况下，所获取的图像的放大率不同。在该情况下，除了在上述实施方式中获取的位置信息以外，还通过形状拟合等从第一吸收像10(3d第一吸收像20)和第二吸收像12(3d第二吸收像22)获取放大率，能够通过利用获取到的放大率和在上述实施方式中获取的位置信息来进行第二暗视场像13(3d第二暗视场像23)的位置对准。

另外，在上述实施方式中，示出了设置第一光栅2和第二光栅3来作为多个光栅的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以是如图11所示那样在x射线源1与第一光栅2之间设置第三光栅40的结构。第三光栅40具有在y方向上以规定的周期(间距)d3排列的多个狭缝40a和x射线吸收部40b。各狭缝40a和x射线吸收部40b构成为沿x方向延伸。另外，第三光栅40被配置在x射线源1与第一光栅2之间，被照射来自x射线源1的x射线。第三光栅40构成为使通过了各狭缝40a的x射线变成与各狭缝40a的位置对应的线光源。由此，第三光栅40能够提高从x射线源1照射的x射线的相干性。如果像这样构成，则即使利用了x射线源1的相干性小的高输出的x射线源，也能够利用第三光栅40增大x射线源的相干性，因此能够使x射线源的选择的自由度提高。

另外，在上述第二实施方式中，示出了旋转机构30使被摄体t进行相对旋转的例子，但本发明并不限于此。例如，旋转机构30也可以构成为使包括x射线源1、多个光栅以及检测器4的摄像系统进行旋转。

另外，在上述第二实施方式中，通过变更旋转机构30中配置的被摄体t的朝向来决定互不相同的六轴方向的第一相对位置～第六相对位置，但本发明并不限于此。例如，也可以不变更被摄体t的朝向，通过使旋转机构30倾斜来决定第一相对位置～第六相对位置。另外，也可以通过使旋转机构30向互不相同的三个方向倾斜来决定第一相对位置～第三相对位置。另外，也可以通过使旋转机构30向互不相同的四个方向倾斜来决定第一相对位置～第四相对位置。另外，还可以通过使旋转机构30向互不相同的五个方向倾斜来决定第一相对位置～第五相对位置。

另外，在上述第二实施方式中，示出了将被摄体t配置成第一相对位置～第六相对位置来进行拍摄的例子，但本发明并不限于此。例如，也可以是将被摄体t配置成第一相对位置～第六相对位置中的任意两处来进行拍摄的结构。另外，也可以将被摄体t配置成第一相对位置～第六相对位置中的二～五处来进行拍摄的结构，还可以是将被摄体t配置成七处以上的位置来进行拍摄的结构。