X射线成像装置的制作方法

本发明涉及一种x射线成像装置，特别涉及一种一边使被摄体移动一边进行拍摄的x射线成像装置。

背景技术：

以往，已知一种一边使被摄体移动一边进行拍摄的x射线成像装置。例如，在日本特开2017-44603号公报中公开了这样的x射线成像装置。

近年来，需求一种以生物体软组织、高分子材料等物质为对象的x射线成像装置。由于生物体软组织、高分子材料等对于x射线的吸收少，因此在以往的基于x射线的吸收量的对比度来进行图像化的x射线摄像中，难以得到对比度高的图像。作为拍摄对于x射线的吸收少的生物体软组织、高分子材料等的方法，已知一种方法为生成相位对比度图像的条纹扫描法。条纹扫描法为如下的方法：一边使多个光栅中的任意光栅以规定的间距平移一边进行拍摄，基于针对每个像素检测出的x射线强度来获取相位分布，基于获取到的相位分布进行图像化。此外，在本说明书中，相位对比度图像是指使用x射线图像中的相位分布来使得产生了对比度的图像。

在以往的条纹扫描法中，在将被摄体与摄像系统的相对位置固定了的状态下，一边使光栅平移一边进行拍摄，因此具有视场尺寸受限于光栅的大小的不良情况。因此，日本特开2017-44603号公报中公开的x射线成像装置构成为一边使被摄体移动一边进行拍摄。

具体地说，日本特开2017-44603号公报中公开的x射线成像装置具备x射线源、光栅组、检测部、使被摄体移动的搬送部以及图像运算部，所述光栅组包括第一光栅、第二光栅以及第三光栅。日本特开2017-44603号公报中公开的x射线成像装置在通过被照射了x射线的多个光栅而在检测面产生了莫尔条纹的状态下，一边通过搬送部使被摄体沿莫尔条纹的周期方向移动一边拍摄多张x射线图像。而且，图像运算部根据得到的多张x射线图像来生成吸收像、相位微分像以及暗场像各相位对比度图像。此外，吸收像是基于在x射线通过被摄体时产生的x射线的衰减进行图像化所得到的像。另外，相位微分像是基于在x射线通过被摄体时产生的x射线的相位的偏离进行图像化所得到的像。另外，暗场像是通过基于物体的小角散射的visibility的变化而得到的visibility像。另外，暗场像也被称作小角散射像。“visibility”为明显度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-44603号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在日本特开2017-44603号公报中，当x射线的光轴方向上的被摄体的厚度大时，在生成的相位对比度图像中存在被摄体中的想要进行图像化的内部构造模糊(像的轮廓不清晰)的不良情况。即，在被摄体的厚度大的情况下，即使是被摄体的同一部位，例如也会由于x射线的入射角在光轴方向的表面侧和背面侧的差异大而使得通过了表面侧的x射线和通过了背面侧的x射线在检测器的不同的位置被检测到。其结果是，由于被摄体的厚度引起的检测位置的偏离被反映在相位分布中，因此想要进行图像化的内部构造的像模糊而导致可视性下降。因此，期望即使是厚度大的被摄体也能够抑制由于产生模糊而导致想要进行图像化的内部构造的可视性下降。

本发明是为了解决上述这样的课题而完成的，本发明的一个目的在于提供一种即使是厚度大的被摄体也能够抑制想要进行图像化的内部构造的可视性的下降的x射线成像装置。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明的一个方面的x射线成像装置具备：x射线源；检测器，其检测从x射线源射出的x射线；多个光栅，所述多个光栅配置于x射线源与检测器之间，包括被x射线源照射x射线的第一光栅和被照射通过第一光栅后的x射线的第二光栅；移动机构，其使摄像系统和被摄体沿与x射线的光轴方向交叉的规定方向相对移动，所述摄像系统包括x射线源、检测器以及多个光栅；位置信息获取部，其获取作为图像化对象的断层面在光轴方向上的断层位置；以及图像处理部，其基于在规定方向上的摄像系统和被摄体的多个相对位置处拍摄被摄体得到的多个x射线图像和获取到的断层位置，来获取断层面中的相位分布，由此生成断层面的相位对比度图像。此外，在本说明书中，断层位置是表示断层面在光轴方向上的位置的概念。换言之，断层位置可以为在光轴方向上距x射线源的距离。

在本发明的一个方面的x射线成像装置中，如上述那样设置位置信息获取部和图像处理部，所述位置信息获取部获取作为图像化对象的断层面在光轴方向上的断层位置，所述图像处理部基于在规定方向上的摄像系统和被摄体的多个相对位置处拍摄被摄体得到的多个x射线图像和获取到的断层位置，来获取断层面中的相位分布，由此生成断层面的相位对比度图像。由此，能够通过位置信息获取部来获取被摄体中的存在想要进行图像化的内部构造的断层面在光轴方向上的位置(断层位置)。而且，x射线在断层面上的点的入射角由摄像系统和被摄体的相对位置决定，因此能够通过断层位置的信息和拍摄到x射线图像时的相对位置来确定各个x射线图像中的、断层面上的点的位置。由此，能够通过图像处理部基于得到的断层位置的信息和多个相对位置的各x射线图像来获取断层位置所表示的特定的断层面中的相位分布。其结果是，能够根据由位置信息获取部获取到的断层位置的断层面中的相位分布得到关于该断层面中包括的内部构造抑制了图像模糊的相位对比度图像(断层图像)。由此，即使是厚度大的被摄体也能够抑制内部构造的可视性的下降。

此外，如果变更使位置信息获取部获取的断层位置，则能够通过抑制了图像模糊的相位对比度图像(断层图像)来目视确认变更后的断层位置所表示的断层面中包括的内部构造。因此，根据上述结构，能够根据用户想要进行图像化的断层位置(例如厚度大的被摄体的表面侧的断层面、背面侧的断层面)来得到任意的断层面的可视性高的相位对比度图像(断层图像)。想要进行图像化的内部构造越微细，则由于图像模糊引起的可视性的下降的影响越大，因此，尤其是在想要确认微细的构造、内部构造的详情的情况下，上述结构是有效的。

在上述的一个方面的x射线成像装置中，优选的是，图像处理部构成为：基于进行各个x射线图像的摄像时的所述相对位置和获取到的断层位置，将各个x射线图像内的位置坐标坐标转换至断层面上的坐标系，基于坐标转换后的各个x射线图像的像素值来获取断层面中的相位分布。像这样，根据摄像系统和被摄体在规定方向上的相对位置以及光轴方向上的断层位置，来决定各个x射线图像的x射线源、被摄体以及检测器(即x射线图像中的位置坐标)的几何位置关系。因此，如果利用几何关系以使断层面上的被摄体的同一位置在x射线图像上彼此一致的方式进行坐标转换，则能够容易地获取断层面中的相位分布。

在上述的一个方面的x射线成像装置中，优选的是，位置信息获取部构成为获取光轴方向上的断层位置相对于基准位置的偏离量，图像处理部构成为：基于光轴方向上的基准位置和断层位置相对于基准位置的偏离量、以及规定方向上的摄像系统与被摄体的相对位置，来获取断层面中的相位分布。如果像这样构成，则例如在摄像时，通过将被摄体的中心等规定位置配置于预先设定的基准位置，能够将光轴方向上的被摄体的断层位置视作距基准位置的距离(偏离量)。其结果是，能够容易地确定被摄体中的想要进行图像化的断层位置，从而能够容易地得到期望的相位对比度断层图像。

在该情况下，优选的是，图像处理部构成为：基于在规定方向上的多个相对位置处拍摄被配置于光轴方向上的基准位置的标记物得到的多个位置校准用图像，来生成位置校准数据，所述位置校准数据是将基于移动机构得到的移动量与x射线图像中的相对位置的变化量建立关联的数据，使用在基准位置处获取到的位置校准数据来获取上述断层面中的相位分布。在此，为了抑制相位对比度图像中的图像模糊，高精度地确定摄像系统与被摄体的相对位置是很重要的。因此，根据上述结构，通过生成位置校准数据，能够高精度地获取通过基准位置的断层面上的点(标记物)在各x射线图像上的实际的位置变化。能够高精度地掌握通过基准位置的断层面上的点的位置，因此，不用在各个断层位置处生成位置校准数据，能够通过基准位置的位置校准数据和相对于基准位置的偏离量来高精度地掌握任意的断层面上的位置坐标。其结果是，仅通过生成基准位置的位置校准数据就能够高精度地获取由位置信息获取部获取的任意的断层面中的相位分布。

在生成上述位置校准数据的结构中，优选的是，移动机构构成为：在拍摄被摄体时，使摄像系统和被摄体相对移动至同进行位置校准数据的生成时的摄像系统与标记物的各相对位置相同的相对位置。如果像这样构成，则能够基于在同进行位置校准数据的生成时相同的相对位置处拍摄到的x射线图像来生成断层面的相位对比度图像(断层图像)。因此，能够极力地排除位置校准数据的误差原因，更加高精度地确定各个x射线图像的、摄像系统与被摄体的相对位置。

在上述的一个方面的x射线成像装置中，优选的是，位置信息获取部构成为获取在光轴方向上错开的多个断层面的断层位置，图像处理部构成为：获取各个断层面的相位对比度图像，基于得到的相位对比度图像来生成被摄体的三维数据。如果像这样构成，则能够根据多个断层图像得到描绘出被摄体内的内部构造在光轴方向上的分布的三维数据。另外，关于构成三维数据的各断层图像，能够抑制各个图像的模糊，因此能够更加精密地掌握被摄体内的三维构造。

在上述的一个方面的x射线成像装置中，优选的是，移动机构构成为：在拍摄被摄体时，使摄像系统和被摄体连续地相对移动，图像处理部构成为：基于连续地获取到的各x射线图像来生成相位对比度图像。如果像这样构成，则即使在多个相对位置处进行x射线图像的摄像的情况下，也能够在短时间内完成摄像，因此能够迅速地得到期望的断层位置的相位对比度图像。另外，通过在短时间内完成摄像，能够抑制由于拍摄各x射线图像的期间的热变动引起的相对位置的偏离等影响。

在上述的一个方面的x射线成像装置中，优选的是，移动机构构成为：在拍摄被摄体时，重复进行摄像系统和被摄体的相对移动及停止，来向多个上述相对位置移动，图像处理部构成为：基于在多个上述相对位置处分别获取到的各x射线图像来生成相位对比度图像。如果像这样构成，则能够以静止状态拍摄各x射线图像，因此能够极力抑制相对位置的偏离、图像抖动地拍摄x射线图像。

在上述的一个方面的x射线成像装置中，优选的是，移动机构构成为：使被摄体相对于摄像系统沿上述规定方向移动。如果像这样构成，则与使包括x射线源、各光栅以及检测器的整个摄像系统移动的情况不同，仅使被摄体移动即可，因此能够使移动机构简约化和小型化，并且能够容易地确保移动时的位置精度。

在上述一个方面的x射线成像装置中，优选的是，检测器包括第一检测区域和第二检测区域，所述第一检测区域用于检测通过第一光栅后到达的x射线，所述第二检测区域检测未通过第一光栅地到达的x射线，移动机构构成为：使摄像系统和被摄体相对移动，以使被摄体分别配置于第一检测区域和第二检测区域，图像处理部构成为：基于在第一检测区域中获取到的多个第一图像来生成相位对比度图像，并且基于在第二检测区域中获取到的多个第二图像来生成被摄体的吸收像。如果像这样构成，则成为在x射线源与检测器之间具备光栅的摄像系统，并且不仅能够生成使用光栅得到的相位对比度图像，还能够生成不经由光栅得到的吸收像。到达第二检测区域的x射线未通过光栅地到达检测器，因此能够抑制由于光栅引起的x射线的衰减、尤其是低能量侧的x射线的衰减。其结果是，能够使通过到达第二检测区域的x射线生成的吸收像的对比度相比于通过到达第一检测区域的x射线生成的吸收像提高。

在该情况下，优选的是，图像处理部构成为：生成将同一断层面的相位对比度图像和吸收像进行合成所得到的合成图像。如果像这样构成，则能够获取将同一断层面的、通过在第二检测区域中检测出的x射线生成的高对比度的吸收像和相位对比度图像进行合成所得到的合成图像。其结果是，通过设为特定的断层面的断层图像，能够抑制图像模糊，并且能够得到包括该断层面中的吸收(衰减)分布和相位分布的信息在内的高对比度的断层图像(合成图像)。

在生成上述合成图像的结构中，优选的是，位置信息获取部构成为：获取在光轴方向上错开的多个断层面的断层位置，图像处理部构成为：获取各个断层面的相位对比度图像和吸收像来生成相位对比度图像的三维数据和吸收像的三维数据，并生成将各个三维数据进行合成所得到的三维合成数据。如果像这样构成，则能够根据多个断层面的各断层面的相位对比度图像和吸收像来得到描绘出被摄体内的内部构造在光轴方向上的分布的三维数据。另外，相位对比度图像适合描绘被摄体的内部构造中的会带来x射线的折射、散射的边界部分、微细的构造变化，吸收像适合描绘会带来x射线的衰减的实心部分。因此，通过获得将相位对比度图像和吸收像各自的能够描绘的部分进行合成所得到的三维合成数据，能够更准确地描绘被摄体内的三维构造。

在上述的一个方面的x射线成像装置中，优选的是，多个光栅还包括配置于x射线源与第一光栅之间的第三光栅。如果像这样构成，则能够通过第三光栅提高从x射线源照射的x射线的相干性。其结果是，即使x射线源的焦点直径大，也能够形成第一光栅的自身像，因此能够使x射线源的选择自由度提高。

发明的效果

根据本发明，如上述那样，即使是厚度大的被摄体也能够抑制想要进行图像化的内部构造的可视性的下降。

附图说明

图1是表示x射线成像装置的整体结构的示意图。

图2是用于说明x射线成像装置的多个光栅的示意图。

图3是用于说明光栅移动机构的结构的示意图。

图4是在各相对位置处拍摄到的多个x射线图像的示意图。

图5是用于说明摄像系统与被摄体的相对位置同拍摄到的x射线图像中的位置坐标的关系的示意图。

图6的(a)是说明用的被摄体的y-z俯视图，图6的(b)是说明用的被摄体的x-z俯视图，图6的(c)是说明用的被摄体的立体图。

图7是表示x射线源、被摄体内的断层面上的点以及检测器之间的几何关系的图。

图8是表示拍摄多个位置校准用图像时的相对位置的示意图。

图9是用于说明位置校准数据的获取方法的示意图。

图10是用于说明获取莫尔条纹的相位信息的方法的示意图。

图11是表示坐标转换至断层面上的被摄体内的静止坐标系的情况下的坐标转换后的多个x射线图像和相位信息的示意图。

图12是x射线图像的各像素的相位值和像素值的强度信号曲线的示意图。

图13是第一实施方式的图像处理部生成的相位对比度图像的示意图。

图14的(a)～(c)是用于说明各断层位置的断层图像的被摄体的拍得方式的示意图。

图15是用于说明第一实施方式的x射线成像装置进行的相位对比度图像的生成处理的流程图。

图16是第二实施方式中的x射线图像的各像素的相位值和像素值的强度信号曲线的示意图。

图17是用于说明第三实施方式中的被摄体的三维数据的示意图。

图18是用于说明第三实施方式的x射线成像装置进行的三维数据的生成处理的流程图。

图19是表示第四实施方式的x射线成像装置的结构的示意图。

图20是用于说明相位对比度图像与吸收像的合成图像的图。

图21是用于说明三维合成数据的图。

图22是用于说明第四实施方式的x射线成像装置进行的三维合成数据的生成处理的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图来说明将本发明进行了具体化的实施方式。

[第一实施方式]

参照图1～图15来说明第一实施方式的x射线成像装置100。

(x射线成像装置的结构)

首先，参照图1～图3来说明第一实施方式的x射线成像装置100的结构。

如图1所示，x射线成像装置100为利用泰伯(talbot)效应将被摄体t的内部构造进行图像化的装置。x射线成像装置100例如能够在无损检查用途中使用于将作为物体的被摄体t的内部进行图像化。

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、第三光栅4、检测器5、图像处理部6、控制部7、移动机构8以及光栅移动机构9。通过x射线源1、第一光栅2、第二光栅3、第三光栅4、检测器5构成x射线成像装置100的摄像系统cs。

下面，将从x射线源1射出的x射线的光轴(x射线的光束的中心轴线)方向设为z方向，将z方向中的从x射线源1朝向第一光栅2的方向设为z2方向，将与其相反的方向设为z1方向。将与z方向正交的面内正交的两个方向分别设为x方向、y方向。虽不特别地进行限定，但下面为了方便而将y方向设为上下方向(铅垂方向)、将x方向设为水平方向。图1是从y方向观察x射线成像装置100得到的图。此外，在第一实施方式中表示拍摄的被摄体t的x方向上的大小w1比第二光栅3的x方向上的宽度w2小的情况的例子。

x射线源1通过被施加高电压而产生x射线。x射线源1构成为朝向z2方向(检测器5)照射所产生的x射线。x射线源1配置为与检测器5相向。x射线源1例如配置于使来自x射线源1的x射线的光轴通过检测器5的检测面的中心的位置。光轴方向与相对于检测器5的检测面的法线方向一致。

在第一实施方式中，x射线成像装置100具备第一光栅2、第二光栅3、第三光栅4这三个(多个)光栅。第一光栅2配置于x射线源1与检测器5之间，被x射线源1照射x射线。设置第一光栅2是为了通过泰伯效应来形成第一光栅2的自身像。当具有相干性的x射线通过形成有狭缝的光栅时，在与光栅分离规定距离(泰伯距离)的位置形成光栅的像(自身像)。这被称作泰伯效应。

第二光栅3配置于第一光栅2与检测器5之间，被照射通过第一光栅2后的x射线。另外，第二光栅3配置于与第一光栅2分离规定的泰伯距离的位置。第二光栅3与第一光栅2的自身像发生干涉而形成莫尔条纹30(参照图4)。

第三光栅4配置于x射线源1与第一光栅2之间，被x射线源1照射x射线。第三光栅4通过多个各x射线透射区域形成比x射线源1的焦点直径小的微小光源的排列。通过除了第一光栅2和第二光栅3以外还设置第三光栅4，来构成所谓的泰伯-劳干涉仪。

检测器5检测从x射线源1射出的x射线。检测器5构成为将检测出的x射线转换为电信号，将转换后的电信号作为图像信号进行读取。检测器5例如为fpd(flatpaneldetector：平板探测器)。检测器5具备通过转换元件(未图示)和配置于转换元件上的像素电极(未图示)构成的多个像素。多个像素以规定的周期(像素间距)在x方向和y方向上排列为阵列状。另外，检测器5构成为将获取到的图像信号输出至图像处理部6。

图像处理部6构成为基于从检测器5输出的图像信号来生成相位对比度图像16(参照图13)。图像处理部6例如包括gpu(graphicsprocessingunit：图形处理单元)、构成为用于图像处理的fpga(field-programmablegatearray：现场可编程门阵列)等处理器。

控制部7控制x射线成像装置100的摄像动作。具体地说，控制部7构成为：控制移动机构8来使摄像系统cs和被摄体t相对移动。另外，控制部7构成为：控制光栅移动机构9来使第一光栅2移动。另外，控制部7构成为：控制光栅移动机构9来调整第一光栅2的位置，由此使检测器5的检测面上产生莫尔条纹30(参照图4)。控制部7例如包括cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)等处理器、rom(readonlymemory：只读存储器)和ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)等存储部。

在第一实施方式中，控制部7包括位置信息获取部7a。位置信息获取部7a构成为获取作为图像化对象的断层面40在光轴方向上的断层位置。位置信息获取部7a例如能够通过使cpu作为位置信息获取部进行动作的程序来以软件的形式实现。位置信息获取部7a经由控制部7具备的键盘等输入装置7b获取由用户输入的断层位置。位置信息获取部7a能够通过读出控制部7具备的存储部、外部存储介质等中保存的断层位置的信息来获取断层位置。如后述那样，第一实施方式的x射线成像装置100能够生成由获取到的断层位置规定的断层面40的相位对比度图像16(断层图像)。

移动机构8构成为：使摄像系统cs和被摄体t沿与x射线的光轴方向交叉的规定方向相对移动。在第一实施方式中，光轴方向为z方向，规定方向为与光轴方向正交的x方向。另外，移动机构8使摄像系统cs和被摄体t沿与光轴方向正交的面内的莫尔条纹30(参照图4)的周期方向(x方向)相对移动。移动机构8能够构成为使摄像系统cs和被摄体t这两方或其中一方移动。在第一实施方式中，移动机构8使被摄体t相对于摄像系统cs沿x方向移动。摄像系统cs除了通过光栅移动机构9使第一光栅2移动以外，至少在摄像时是固定的。移动机构8例如包括带式输送机8a或各种直动机构、以及电动马达等驱动源8b。直动机构例如能够包括线性滑块等引导机构(未图示)、以及将由驱动源8b产生的动力转换为x方向的移动的滚珠丝杠机构、齿轮齿条机构等转换机构(未图示)。作为一例，在第一实施方式中，移动机构8包括驱动源8b，该驱动源8b包括步进马达。

光栅移动机构9将第一光栅2以能够移动的方式保持。光栅移动机构9构成为在控制部7的控制下使第一光栅2移动。另外，光栅移动机构9构成为将第一光栅2以在控制部7的控制下能够将第一光栅2的位置调整为规定位置的状态保持。

(各光栅的构造)

如图2所示，第一光栅2具有多个狭缝2a和x射线相位变化部2b。各狭缝2a和x射线相位变化部2b在y方向上以规定的周期(间距)d1排列。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。另外，各狭缝2a和x射线相位变化部2b分别形成为平行地延伸。第一光栅2为所谓的相位光栅，但也可以为所谓的吸收光栅(代替x射线相位变化部2b而设置有x射线吸收部)。

第二光栅3具有多个x射线透过部3a和x射线吸收部3b。各x射线透过部3a和x射线吸收部3b在y方向上以规定的周期(间距)d2排列。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。另外，各x射线透过部3a和x射线吸收部3b分别形成为平行地延伸。第二光栅3为所谓的吸收光栅。

第三光栅4具有在y方向上以规定的周期(间距)d3排列的多个狭缝4a和x射线吸收部4b。各狭缝4a和x射线吸收部4b分别形成为直线状地延伸。另外，各狭缝4a和x射线吸收部4b分别形成为平行地延伸。

在各光栅中，狭缝和x射线透过部分别使x射线透过。另外，x射线吸收部遮蔽x射线。另外，x射线相位变化部通过具有与狭缝2a不同的折射率来改变x射线的相位。

(光栅移动机构)

在图3的结构例中，光栅移动机构9为6轴的移动台。光栅移动机构9包括x方向直动机构90、y方向直动机构91、z方向直动机构92、直动机构连接部93、载置台支承部驱动部94、载置台支承部95、载置台驱动部96以及载置台97。虽然省略了图示，但光栅移动机构9可以在载置台97上保持第一光栅2。

光栅移动机构9通过x方向直动机构90使载置台97(第一光栅2)沿x方向移动。光栅移动机构9通过y方向直动机构91使载置台97(第一光栅2)沿y方向移动。光栅移动机构9通过z方向直动机构92使载置台97(第一光栅2)沿z方向移动。各个直动机构包括作为驱动源的电动马达等。由此，光栅移动机构9构成为能够使载置台97(第一光栅2)沿x方向、y方向、z方向各方向移动。

载置台支承部95从载置台97的下方(y1方向)支承该载置台97。载置台驱动部96构成为使载置台97大致沿x方向移动。在载置台97形成有朝向载置台支承部95呈凸曲面的圆弧状的底面，通过沿x方向移动，能够沿曲面绕z方向的轴线(rz方向)转动。另外，载置台支承部驱动部94使载置台支承部95大致沿z方向移动。在载置台支承部95形成有朝向直动机构连接部93呈凸曲面的圆弧状的底面，通过在z方向上沿曲面移动，来绕x方向的轴线(rx方向)转动。另外，直动机构连接部93以能够绕y方向的轴线(ry方向)转动的方式设置于x方向直动机构90。由此，光栅移动机构9能够使载置台97(第一光栅2)沿rx方向、ry方向和rz方向的各方向转动。

(相位对比度图像的生成)

接着，参照图4～图14对第一实施方式的x射线成像装置100生成相位对比度图像16(参照图13)的结构进行说明。

在第一实施方式中，如图4所示，x射线成像装置100在预先在检测器5的检测面中产生了莫尔条纹30的状态下，一边使被摄体t以通过莫尔条纹30的方式相对于摄像系统cs移动一边拍摄x射线图像10。x射线成像装置100基于在各个相对位置处得到的多个x射线图像10来生成相位对比度图像16。x射线成像装置100获取用于生成相位对比度图像16的、作为图像化对象的断层位置的信息、莫尔条纹30的相位信息12(参照图10)、拍摄到多个x射线图像10的相对位置的信息。

而且，在第一实施方式中，图像处理部6基于在规定方向上的摄像系统cs与被摄体t的多个相对位置处拍摄被摄体t得到的多个x射线图像10、以及获取到的断层位置，来获取断层面40(参照图5)的相位分布，由此生成断层面40的相位对比度图像16(参照图13)。

〈在多个相对位置处进行的x射线图像的摄像〉

图4是一边通过移动机构8使被摄体t沿x方向线性移动一边拍摄到的多个x射线图像10的示意图。在第一实施方式中，移动机构8构成为：在拍摄被摄体t时，重复进行摄像系统cs和被摄体t的相对移动及停止，来向多个相对位置移动。而且，图像处理部6构成为基于在多个相对位置处分别获取到的各x射线图像10来生成相位对比度图像16。

具体地说，图4是使被摄体t从摄像范围的一侧(右侧)朝向另一侧(左侧)移动至第一摄像位置～第六摄像位置这六个相对位置并进行了拍摄的例子。此外，在第一摄像位置，x方向上的被摄体t的一部分配置于检测器5的检测面范围外，在x射线图像10中未拍到被摄体t的一部分。在图4中，当着眼于固定于被摄体t的点q时，各x射线图像10中的点q的位置坐标根据相对位置的变化而变化。

控制部7向移动机构8输入与用于使被摄体t定位于各相对位置的移动量对应的指令值，由此使被摄体t向各摄像位置移动。向移动机构8输入的指令值例如为向移动机构8(驱动源8b)输入的脉冲数。控制部7通过移动机构8来使被摄体t至少移动莫尔条纹30的一个周期d4以上的距离。也就是说，从作为最初的摄像位置的第一摄像位置到作为最后的摄像位置的第六摄像位置之间的移动量为与莫尔条纹30的一个周期d4相应的距离以上。由此，能够基于各个x射线图像10，针对构成被摄体t的像的每个像素获取与莫尔条纹30的一个周期相应的量以上的像素值变化(即相位变化)。

图5是表示如上述那样在多个相对位置处拍摄x射线图像时的、被摄体t与x射线图像10的位置坐标的关系的图。在图5中，纵轴表示光轴方向(z方向)上的位置，横轴表示进行相对移动的规定方向(x方向)上的位置。将光轴方向上x射线源1的焦点位置设为原点。作为光轴方向上的位置，将离开从焦点起至被摄体t的中心位置为止的距离sod(sourceobjectdistance)的位置设为基准位置(在以下称作sod)。将离开从焦点起至检测器5的检测面为止的距离的位置设为检测面位置sid(sourceimagedistance)。

在第一实施方式中，被摄体t的断层面40的断层位置被表现为相对于基准位置sod的偏离量。在图5中，设定偏离了切片厚度d的2j+1个断层面40(包括基准位置sod的断层面在内)来作为被摄体t的断层面40。切片厚度d为各断层面40之间的距离，各断层面40在光轴方向上隔开切片厚度d地等间隔排列。j为断层位置编号，相对于基准位置sod，在正侧(检测器5侧)设定+j个断层面40，在负侧(x射线源1侧)设定-j个断层面40。当将光轴方向上的sod的坐标设为z时，各断层面40的断层位置表示为(z-jd)～(z+jd)。

位置信息获取部7a构成为获取光轴方向上断层位置相对于基准位置sod的偏离量。即，位置信息获取部7a获取切片厚度d和该断层面40的断层位置编号(j)来作为成为图像化对象的断层面40在光轴方向上的断层位置(z±jd)。此外，位置信息获取部7a获取基准位置sod来作为已知的信息。

而且，图像处理部6构成为：基于光轴方向上的基准位置sod(＝z)和断层位置相对于基准位置sod的偏离量(±jd)、以及规定方向(x方向)上的摄像系统cs与被摄体t的相对位置，来获取断层面40的相位分布。

在此，为了方便说明，假定图6所示的形状的被摄体t。被摄体t在光轴方向(z方向)上具有厚度h，在x方向(规定方向)上具有宽度w1。在被摄体t中，在x方向上的同一位置假定三个点b1、b2、b3，将这些点b1～b3设为各断层面40的、被摄体t的x方向位置坐标的基准。点b1在光轴方向上处于z的位置(断层位置编号＝0)。点b2处于z+d的位置(断层位置编号＝1)，点b3处于z+jd的位置(断层位置编号＝j)。

此外，图6的被摄体t朝向y方向倾斜，各点b1～b3在y方向上处于错开的位置。使各点b1～b3在y方向上错开是为了便于进行设定，以使得在相当于被摄体t的x-y透视图的x射线图像10中各点b1～b3在y方向上被拍在错开的位置。

如图5所示，通过移动机构8使被摄体t移动至各相对位置并进行拍摄。将移动机构8上的坐标系中的被摄体t的位置用x(x0～xi)表示。i为用于确定相对位置的编号，例如将x0设为初始位置，图4的第一摄像位置～第六摄像位置为x1～x6。将各位置坐标x0～xi的、属于各断层面40(0～+j)的点在检测面(x射线图像10)中的投影点的x坐标设为x'(x'00～x'ji)。此外，各断层面40(0～-j)也同样。

在使被摄体t的点b1～b3移动至位置x0时，通过点b1(断层位置编号＝0)的x射线拍在检测面(x射线图像10)的x'00的坐标。另一方面，通过点b2(断层位置编号＝1)的x射线拍在检测面(x射线图像10)的x'10的坐标，将通过点b3(断层位置编号＝j)的x射线拍在检测面(x射线图像10)的x'j0的坐标。当决定了被摄体t的位置坐标xi和断层位置(断层位置编号j)时，可确定出检测面(x射线图像10)的位置坐标x'ji。因此，摄像系统cs与被摄体t的相对位置在移动机构8的坐标系中用xi表示，在x射线图像10的坐标系中用x'ji表示。

如图5所示，在被摄体t的厚度h大的情况下，拍到x方向上的同一位置的各点b1～b3的位置坐标x'在x射线图像10上偏离，因此在单以sod为基准根据各x射线图像10来生成相位对比度图像16的情况下，点b2和点b3产生模糊，难以清晰地进行图像化。因此，在第一实施方式中，图像处理部6构成为：基于进行各个x射线图像10的摄像时的相对位置(x'ji)和获取到的断层位置(z+jd)，将各个x射线图像10内的位置坐标坐标转换至断层面40上的坐标系，基于坐标转换后的各个x射线图像10的像素值来获取断层面40中的相位分布。

具体地说，根据图7所示的相似关系，将图5中被摄体t的位置x0的断层位置编号j＝0的点b1和检测面(x射线图像10)上的位置坐标x'00表示为以下的关系式。xc表示检测面(x射线图像10)上的光轴(通过焦点的法线)的x坐标。

[数1]

在此，在被摄体t的位置x0，相对于基准位置sod为第j个断层位置z+jd的点(点b3)的、拍在检测面(x射线图像10)上的x坐标x'j0根据图7所示的相似关系表示为以下的关系式。

[数2]

如根据式(2)可知的那样，能够从基准位置sod(＝z)上的位置坐标x'00转换为任意的断层面40上的位置坐标x'j0。位置坐标x'00和位置坐标x'j0以不取决于sid的关系来表示。

因而，通过移动机构8使被摄体t移动至任意的第i个位置xi时的、任意的第j个断层位置的点的位置坐标x'ji表示为下式(3)。

[数3]

如果整理上式(3)，则得到下式(4)。

[数4]

根据以上叙述，能够将通过移动机构8在规定方向(x方向)上的各相对位置xi处拍摄被摄体t得到的各x射线图像10的位置坐标转换为相对于基准位置sod偏离了的任意的断层位置(z+jd)的断层面40上的断层图像的位置坐标。

像这样，图像处理部6构成为：基于光轴方向上的基准位置sod(＝z)和断层位置相对于基准位置sod的偏离量(jd)、以及规定方向(x方向)上的摄像系统cs与被摄体t的相对位置(x'0i)，来获取断层面40中的相位分布。

此外，通过下式(5)来获取被摄体t的相对位置(x'0i)。

[数5]

x′0i＝xstart+p1×np…(5)

另外，在此，xstart为摄像开始时间点的被摄体t的初始位置。另外，p1为x射线图像10中的实际的被摄体t的移动量相对于被输入至移动机构8的指令值(脉冲数)的转换系数[pixel/pulse]。另外，np为要使被摄体t移动至各相对位置x0～xi时向移动机构8输入的指令值(脉冲数)。

图像处理部6关于得到的各x射线图像10，通过上式(5)来获取被摄体t的各相对位置(x'0i)并且代入上式(4)中，由此进行坐标转换以成为由断层位置编号j确定的断层面40的断层图像。

(位置校准数据的生成)

在上式(5)中，转换系数p1[pixel/pulse]是移动机构8的设计规格的一部分，能够预先作为已知信息来获取。与此相对，在第一实施方式中，图像处理部6构成为：生成将移动机构8的移动量与x射线图像10中的相对位置(x'0i)的变化量建立关联的位置校准数据45(参照图1)，使用在基准位置sod获取到的位置校准数据45来获取断层面40中的相位分布。

具体地说，如图8所示，图像处理部6基于在规定方向上的多个相对位置处拍摄在光轴方向上的基准位置sod配置的标记物m得到的多个位置校准用图像13(图9参照)，来生成包括转换系数p1的位置校准数据45。

标记物m只要是能够在x射线图像上识别规定方向(x方向)位置坐标的物体即可，不特别限定，但例如优选为x射线的透过率低且厚度和x方向上的宽度小的物体。标记物m例如能够为线状的线构件或棒状构件、线状地设置于树脂板等的标记构件等。

位置校准数据45是基于向移动机构8输入的指令值和位置校准用图像13中的标记物m的实际的位置变化dm(参照图8)生成的。位置校准数据45被生成为上式(5)所示的表示指令值与标记物m的位置变化dm的关系的近似式。

图9是纵轴为各位置校准用图像13中的标记物m的位置[pixel]、横轴为使标记物m移动时的指令值[pulse]的曲线图31。曲线图31的标绘点mp为标出输入的指令值和实际移动了的标记物m的相对位置(x'0i)的值的点。图像处理部6通过对从多个位置校准用图像13得到的各标绘点mp的值进行线性拟合来获取上式(5)的转换系数p1。

在第一实施方式中，移动机构8构成为：在拍摄被摄体t时，使摄像系统cs和被摄体t相对移动至同生成位置校准数据45时的摄像系统cs与标记物m的各相对位置相同的相对位置。即，图像处理部6在生成位置校准数据45时，通过移动机构8使标记物m移动至相对位置x0～xi，分别获取位置校准用图像13。由此，根据基准位置sod的断面上的位置坐标(x'00～x'0i)的实际测量值来生成位置校准数据45。而且，在拍摄被摄体t时，图像处理部6通过移动机构8使被摄体t移动至相同的相对位置x0～xi，分别获取x射线图像10。由此，使用包括转换系数p1的位置校准数据45(上式(5))极力地减少进行被摄体t的摄像时的、基准位置sod的断面上的位置坐标(x'00～x'0i)的误差。

〈莫尔条纹的相位信息〉

接着，对用于获取断层面40中的相位分布的结构进行说明。x射线成像装置100与被摄体t的摄像相分别地，通过光栅移动机构9来使第一光栅2阶段性地(分步地)平移，由此获取如图10所示的各步长的莫尔条纹图像11。各个莫尔条纹图像11是拍摄通过使第一光栅2平移而在检测器5的检测面上移动了的莫尔条纹30得到的图像，是拍到由于莫尔条纹30的像素值的明暗而形成的条纹的图像。关于光栅的平移，例如以与将莫尔条纹30的一个周期进行m分割所得到的(1/m)周期相应的距离进行m次的分步移动，由此合计移动与一个周期相应的距离。图像处理部6构成为基于各莫尔条纹图像11来获取莫尔条纹30的相位信息12。在图10中示出m＝4的例子。

具体地说，将图10的第一步长～第四步长的莫尔条纹图像11设为ik(x，y)，如以下的式(6)那样定义s(x，y)。

[数6]

在此，k为各步长的编号。x和y为检测器5的检测面上的像素位置(位置坐标)。

当使用上述式(6)时，莫尔条纹30的相位信息12表示为以下的式(7)。

[数7]

在此，为莫尔条纹30的相位信息12。此外，可以将ik(x，y)设为k的函数，通过正弦曲线(正弦波)进行拟合，将该正弦曲线的相位信息设为莫尔条纹30的相位信息12。

图10所示的莫尔条纹30的相位信息12表示各像素值在其位置坐标的相位值。在相位信息12中，莫尔条纹30的相位值在2π(1个周期)范围内的变化表现为条纹。通过相位信息12来获取x射线图像10的各位置坐标的相位值。

图像处理部6使用上式(4)和上式(5)向基准位置sod的各相对位置的x射线图像10(x'00～x'0i)的任意的断面位置(z±jd)的断层图像(x'j0～x'ji)进行坐标转换，并且关于莫尔条纹30的相位信息12也针对每个相对位置进行坐标转换。其结果是，例如在图5的包括点b3的断层面40中，将各个x射线图像10和相位信息12坐标转换至拍到点b3(被摄体t)的位置坐标一致的静止坐标系。

如图11所示，坐标转换后的各x射线图像14成为被摄体t(点b3)的位置固定且莫尔条纹30相对于被摄体t相对移动的图像。另外，坐标转换后的相位信息15根据坐标转换后的各x射线图像10中的莫尔条纹30的移动来使相位值的分布移动。即，坐标转换后的各摄像位置的像素的位置与相位信息15的莫尔条纹30的相位值的位置以被摄体t为基准以一对一的关系进行了对应。

如图12所示，图像处理部6获取使用坐标转换后的各x射线图像14和坐标转换后的相位信息15将多个x射线图像14的各像素值与各像素的相位值以一对一的关系进行了对应的像素值的强度信号曲线32。在强度信号曲线32中，横轴表示相位值，纵轴表示像素值。图12为获取基于多个x射线图像14的点b3的像素值和多个相位信息15的点b3的相位值的标绘点pb并且通过正弦波进行拟合而得到的强度信号曲线32的例子。此外，图11所示的空白的区域e也没有莫尔条纹30的相位信息12，因此在图12中不进行采样。图像处理部6获取坐标转换后的x射线图像14的每个像素的强度信号曲线32来作为断层面40的相位分布。

图像处理部6构成为：基于获取到的强度信号曲线32来生成断层面40的相位对比度图像16(断层图像)。具体地说，如图13所示，图像处理部6生成吸收像16a、相位微分像16b以及暗场像16c。

图像处理部6根据坐标转换后的x射线图像14的强度信号曲线32的常数值(平均值)来生成平均值像(未图示)。图像处理部6根据强度信号曲线32的相位值来生成相位像(未图示)。图像处理部6根据强度信号曲线32的振幅/常数值来生成可见度像(未图示)。也可以将这些平均值像、相位像以及可见度像仅生成为相位对比度图像16。

图像处理部6在进行被摄体t的摄像前或摄像后的定时获取在未配置被摄体t的情况下拍摄到的空气图像(未图示)，获取坐标转换后的空气图像的每个像素的强度信号曲线33(参照图12)，以与拍摄到被摄体t的上述x射线图像14相同的方法生成无被摄体的平均值像、相位像以及可见度像。图像处理部6基于有被摄体和无被摄体的各平均值像的比来生成吸收像16a。图像处理部6基于有被摄体和无被摄体的相位像的差来生成相位微分像16b。图像处理部6基于有被摄体和无被摄体的可见度像的比来生成暗场像16c。各图像的生成方法是公知的，因此省略详细的说明。图像处理部6对各断层面40进行从以上的坐标转换至相位对比度像的提取的操作(即x射线图像14的坐标转换、坐标转换后的x射线图像14的每个像素的强度信号曲线32的获取、基于获取到的强度信号曲线32进行的断层面40的相位对比度图像16(断层图像)的生成)。

生成的吸收像16a、相位微分像16b以及暗场像16c为通过位置信息获取部7a获取到的断层位置(z+jd)的断层图像。图14是相位对比度图像16的断层像(相位对比度断层图像)的概念图。如图14的(a)所示，例如在获取到作为断层位置的基准位置sod(＝z)的情况下，以断层位置＝z的断层面40上的点b1为基准将各个x射线图像10和相位信息12转换为被摄体t的静止坐标系，由此生成聚焦于断层位置＝z的断层面40的断层图像(吸收像16a、相位微分像16b、暗场像16c)。此时，在处于不同的断层面40的点b2和点b3的像中产生模糊。

如图14的(b)所示，在获取到点b2所处的断层面40的断层位置(z+d)的情况下，以断层位置＝z+d的断层面40上的点b2为基准转换为被摄体t的静止坐标系，由此生成聚焦于断层位置＝z+d的断层面40的断层像。此时，在处于不同的断层面40的点b1和点b3的像中产生模糊。

如图14的(c)所示，在获取到点b3所处的断层面40的断层位置(z+jd)的情况下，以断层位置＝z+jd的断层面40上的点b3为基准转换为被摄体t的静止坐标系，由此生成聚焦于断层位置＝z+jd的断层面40的断层像。此时，在处于不同的断层面40的点b1和点b2的像中产生模糊。

像这样，在第一实施方式中，能够得到在用户指定的任意的断层面40中抑制了模糊(聚焦了)的相位对比度断层图像。

接着，参照图15来说明第一实施方式的x射线成像装置100生成相位对比度图像16的处理的流程。

在步骤s1中，控制部7一边通过移动机构8使标记物m移动至相对位置x0～xi一边在各个相对位置处拍摄标记物m，控制部7获取各相对位置的被摄体t的指令值，图像处理部6生成各相对位置的多个位置校准用图像13。

在步骤s2中，图像处理部6在控制部7的控制下获取各相对位置的位置校准用图像13中的被摄体t的移动量dm，基于标记物m的移动量dm和指令值来获取近似式(位置校准数据45)。

在步骤s3中，图像处理部6获取莫尔条纹30的相位信息12。在步骤s4中，图像处理部6通过移动机构8来在x方向上的多个相对位置处获取多个x射线图像10。移动机构8使被摄体t移动至各相对位置x0～xi。此时，还获取无被摄体的空气图像(未图示)。

在步骤s5中，位置信息获取部7a获取断层位置。位置信息获取部7a获取例如由用户设定的sod(＝z)、切片厚度d以及断层位置编号j的各设定值。断层位置(z+jd)的获取处理可以在步骤s6之前的任意的定时实施。

在步骤s6中，图像处理部6以被摄体t中的、由获取到的断层位置(z+jd)确定的断层面40上的点为基准，进行在各个相对位置处获取到的各x射线图像10和相位信息12的位置坐标的坐标转换。由此，图像处理部6获取被坐标转换至以断层面40上的被摄体t为基准的静止坐标系后的各x射线图像14和相位信息15。

在步骤s7中，图像处理部6基于坐标转换后的各x射线图像14和各相位信息15来获取断层面40中的相位分布。即，图像处理部6生成以断层面40上的被摄体t为基准的静止坐标系中的各像素(各位置坐标)的强度信号曲线32。

在步骤s8中，图像处理部6基于生成的强度信号曲线32来生成相位对比度图像16。图像处理部6生成吸收像16a、相位微分像16b以及暗场像16c。通过以上步骤，相位对比度图像的生成处理完成。

此外，关于步骤s1和步骤s2中的位置校准数据45的获取处理以及步骤s3中的莫尔条纹30的相位信息12的获取处理，先进行哪一个处理均可。位置校准数据45的获取处理可以在进行多个x射线图像10的坐标转换之前的任意的定时进行。另外，获取莫尔条纹30的相位信息12的处理可以在进行相位信息12的坐标转换之前的任意时间进行。

(第一实施方式的效果)

在第一实施方式中，能够得到如下效果。

在第一实施方式中，如上述那样设置：位置信息获取部7a，其获取作为图像化对象的断层面40在光轴方向上的断层位置(z+jd)；以及图像处理部6，其基于在规定方向上的摄像系统cs与被摄体t的多个相对位置处拍摄被摄体t得到的多个x射线图像10以及获取到的断层位置(z+jd)，来获取断层面40中的相位分布，由此生成断层面40的相位对比度图像16。由此，能够通过位置信息获取部7a获取被摄体t中的、存在想要进行图像化的内部构造的断层面40在光轴方向上的位置(z+jd)。而且，通过断层位置(z+jd)的信息和拍摄到x射线图像10时的相对位置(x'0i)，能够确定各个x射线图像10的断层面40上的点的位置。由此，能够通过图像处理部6，基于得到的段断层位置(z+jd)的信息和多个相对位置的各x射线图像10来获取断层位置(z+jd)所表示的特定的断层面40中的相位分布。其结果是，能够根据通过位置信息获取部7a获取到的断层位置(z+jd)的断层面40中的相位分布得到该断层面40中包括的内部构造的图像模糊得到了抑制的相位对比度图像16(相位对比度断层图像)。由此，即使是厚度大的被摄体t，也能够抑制内部构造的可视性的下降。

此外，如果变更使位置信息获取部7a获取的断层位置(断层位置编号j)，则能够通过聚焦于变更后的断层位置所表示的断层面40中包括的内部构造的相位对比度图像16(断层图像)来进行目视确认。因此，在第一实施方式中，能够根据用户想要进行图像化的断层位置得到任意的断层面40的可视性高的相位对比度图像16(断层图像)。想要进行图像化的内部构造越微细，则由于图像模糊引起的可视性的下降的影响越大，因此，特别是在想要确认微细的构造、内部构造的详情的情况下，上述结构尤其有效。

另外，在第一实施方式中，如上述那样将图像处理部6构成为：基于进行各个x射线图像10的摄像时的上述相对位置(x'0i)、以及获取到的断层位置(z+jd)，将各个x射线图像10内的位置坐标转换至断层面40上的坐标系，基于坐标转换后的各个x射线图像14的像素值来获取断层面40中的相位分布。如图7所示，根据摄像系统cs与被摄体t的相对位置、以及断层位置(z+jd)来决定各个x射线图像10中的x射线源1与被摄体t与检测器5(即x射线图像10中的位置坐标)的几何位置关系。因此，利用几何关系，，以使断层面40上的被摄体t的同一位置在x射线图像10上彼此一致的方式将各x射线图像10的位置坐标进行坐标转换，由此能够容易地获取断层面40中的相位分布。

另外，在第一实施方式中，如上述那样将位置信息获取部7a构成为：获取光轴方向上的断层位置相对于基准位置sod的偏离量(jd)，将图像处理部6构成为：基于光轴方向上的基准位置sod(＝z)和断层位置相对于基准位置sod的偏离量(jd)、以及规定方向上的摄像系统cs与被摄体t的相对位置，来获取断层面40的相位分布。由此，在进行拍摄时，通过将被摄体t的中心等规定位置配置于预先设定的基准位置sod，能够将光轴方向上的被摄体t的断层位置视作距基准位置sod的距离(偏离量jd)。其结果是，能够容易地确定被摄体t中的想要进行图像化的断层位置(z+jd)，从而能够容易地得到期望的断层图像。

另外，在第一实施方式中，如上述那样将图像处理部6构成为：基于在规定方向上的多个相对位置处拍摄在光轴方向上的基准位置sod配置的标记物m得到的多个位置校准用图像13，来生成将移动机构8的移动量与x射线图像10中的相对位置的变化量建立关联的位置校准数据45，使用以基准位置sod获取到的位置校准数据45来获取上述断层面40中的相位分布。由此，能够高精度地获取通过基准位置sod的断层面40上的点(标记物m)在x射线图像10上的实际的位置变化。由于能够高精度地掌握通过基准位置sod的断层面40上的点的位置，因此不用生成各个断层位置(z+jd)的位置校准数据45就能够高精度地掌握任意的断层面40上的位置坐标。其结果是，仅通过生成基准位置sod的位置校准数据45，就能够高精度地获取由位置信息获取部7a获取的任意的断层面40中的相位分布。

另外，在第一实施方式中，如上述那样将移动机构8构成为：在拍摄被摄体t时，使摄像系统cs和被摄体t相对移动至同生成位置校准数据45时的摄像系统cs与标记物m的各相对位置(xi)相同的相对位置。由此，能够基于与生成位置校准数据45时相同的相对位置拍摄到的x射线图像10来生成相位对比度断层图像，因此能够极力地排除位置校准数据45的误差原因，从而能够更加高精度地确定各个x射线图像10中的摄像系统cs与被摄体t的相对位置。

另外，在第一实施方式中，如上述那样将移动机构8构成为：在拍摄被摄体t时，重复进行摄像系统cs和被摄体t的相对移动及停止，来向多个相对位置(xi)移动。由此，能够在静止状态下拍摄各x射线图像10，因此能够极力地抑制相对位置的偏离、图像的抖动地拍摄x射线图像10。

另外，在第一实施方式中，如上述那样将移动机构8构成为：使被摄体t相对于摄像系统cs沿规定方向移动。由此，与使摄像系统cs整体移动的情况不同，仅使被摄体t移动即可，因此能够使移动机构8简约化以及小型化，并且能够容易地确保移动时的位置精度。

另外，在第一实施方式中，如上述那样，作为多个光栅，设置配置于x射线源1与第一光栅2之间的第三光栅4。由此，能够通过第三光栅4来提高从x射线源1照射的x射线的相干性。其结果是，即使x射线源1的焦点直径大，也能够形成第一光栅2的自身像，因此能够使x射线源1的选择自由度提高。

[第二实施方式]

接着，参照图1和图16来说明第二实施方式的x射线成像装置200(参照图1)。与重复进行相对移动和停止来使被摄体t移动至多个相对位置(xi)的上述第一实施方式不同，在第二实施方式中，在拍摄被摄体t时，移动机构8使被摄体t连续地移动。此外，对与上述第一实施方式相同的结构标注相同的标记，省略说明。

(x射线成像装置的结构)

在第二实施方式中，移动机构8(参照图1)构成为：在拍摄被摄体t时，使摄像系统cs和被摄体t连续地相对移动。另外，图像处理部6构成为：基于连续地获取到的各x射线图像10来生成相位对比度图像16。即，在第二实施方式中，各x射线图像10作为以规定的帧频(时间间隔)连续地拍摄到的运动图像来获取。

在第二实施方式中，将x射线图像10作为运动图像来获取，因此图像处理部6获取以下所示的式(8)来作为位置校准数据45。

[数8]

x′0i＝xstart+p1×vp×(1/fps)×i…(8)

在此，vp为移动机构8使被摄体t移动时的速度(pulse/s)。另外，fps为拍摄动画时的帧频(frame/s)。另外，i为运动图像的帧编号。

在第二实施方式中，各个x射线图像10为运动图像的各帧图像。xstart为最初的帧的被摄体t的初始位置。移动机构8的坐标系中的被摄体t的位置坐标xi表示i帧的被摄体t的位置。(x'0i)表示j＝0断层的i帧的图像中的被摄体t的位置坐标。

图像处理部6将使用位置校准数据45得到的位置坐标(x'00～x'0i)代入上式(4)，由此向任意的断层位置(z±jd)的断层图像进行坐标转换。与第一实施方式同样地，图像处理部6基于坐标转换后的各x射线图像14的像素和坐标转换后的相位信息15来获取图16所示的强度信号曲线34。强度信号曲线34与第一实施方式中的强度信号曲线32同样，横轴为相位值，纵轴为像素值。在第二实施方式中，也与第一实施方式同样地，图像处理部6基于强度信号曲线34来生成相位对比度图像16。

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，能够得到如下效果。

在第二实施方式中，如上述那样将移动机构8构成为：在拍摄被摄体t时，使摄像系统cs和被摄体t连续地相对移动，将图像处理部6构成为：基于连续地获取到的各x射线图像10来生成相位对比度图像16。由此，即使在多个相对位置处进行x射线图像10的摄像的情况下，也能够在短时间内完成摄像，因此能够迅速地得到期望的断层位置(z+jd)的相位对比度图像16。另外，通过在短时间内完成摄像，能够抑制由于拍摄各x射线图像10的期间的热变动引起的相对位置的偏离等影响。

此外，第二实施方式的其它效果与上述第一实施方式相同。

[第三实施方式]

接着，参照图1、图5、图17和图18来说明第三实施方式的x射线成像装置300(参照图1)。在第三实施方式中，示出与生成任意的断层位置的断层面40的相位对比度图像16的第一实施方式及第二实施方式不同的、基于多个断层面40的各个相位对比度图像16来生成被摄体t的三维数据50的例子。此外，关于与上述第一实施方式及第二实施方式相同的结构标注相同的标记，省略说明。

(x射线成像装置的结构)

在第三实施方式中，位置信息获取部7a(参照图1)构成为：获取在光轴方向上错开的多个断层面40的断层位置(z+jd)(参照图5)。关于断层面40的数量、断层面40的位置，不特别限定，但优选设为沿光轴方向等间隔地排列的多个断层面40。位置信息获取部7a例如获取上述的基准位置sod和切片厚度d、以及作为要获取的断层范围的断层位置编号j的范围。断层位置编号j的范围例如表示为连续的断层位置编号的开始编号和结束编号的组。在图5的例子中，例如当j＝-2～j＝+2时，位置信息获取部7a获取由j＝-2、-1、0、+1、+2的各断层位置编号确定的五个断层面40的各断层位置。

在第三实施方式中，图像处理部6构成为：获取各个断层面40的相位对比度图像16，基于得到的相位对比度图像16来生成图17所示的被摄体t的三维数据50。

各断层面40的相位对比度图像16的获取方法与上述第一实施方式或第二实施方式相同。图像处理部6以多个断层位置(z+jd)的数量变更断层位置(z+jd)并且重复进行坐标转换，由此生成各个断层面40的相位对比度图像16。此外，关于多个x射线图像10和相位信息12，获取一次即可。

如图17所示，图像处理部6将得到的各断层面40的相位对比度图像16按照断层位置编号顺序在光轴方向上排列，来生成被摄体t的三维数据50。三维数据50包括各断层面40的多个相位对比度图像16和光轴方向上的各断层面40的位置信息(断层位置)。三维数据50可以仅将各个相位对比度图像16按照光轴方向的断层位置(z-jd～z+jd)进行排列。切片厚度d的设定值越小，则断面间的距离越小，能够获取越精密的三维数据。图像处理部6通过进行公知的近似计算和插值处理，可以将各断层面40的相位对比度图像16重建为对各断面间的区域进行插值所得到的立体形状的三维数据50，而不是设为断层图像的排列。由此，能够描绘出被摄体t内沿光轴方向分布的内部构造is的三维的分布。

接着，参照图18来说明第三实施方式的x射线成像装置300生成三维数据50的处理的流程。关于与上述第一实施方式相同的处理，标注相同的步骤编号并且省略说明。

在步骤s10中，图像处理部6生成位置校准数据45。步骤s10是总括了图15的步骤s1和步骤s2的步骤，省略说明。图像处理部6在步骤s3中获取莫尔条纹30的相位信息12，在步骤s4中获取多个相对位置的x射线图像10。

在步骤s11中，位置信息获取部7a获取基准位置sod、切片厚度d和断层范围(断层位置编号j的范围)。在步骤s12中，图像处理部6从获取到的断层范围中选择要进行图像化的断层位置(断层位置编号j的值)。然后，图像处理部6在步骤s6～s8中，向由选择出的断层位置(z+jd)确定的断层面40的位置坐标进行坐标转换，来获取相位分布，由此生成由选择出的断层位置(断层位置编号j)确定的断层面40的相位对比度图像16。

在步骤s13中，图像处理部6判断是否生成了在步骤s11中获取到的断层范围中包括的全部的断层图像。在未生成全部的断层图像的情况下，图像处理部6返回步骤s12，从获取到的断层范围之中选择下一个要进行图像化的断层位置(断层位置编号j的值)，生成选择出的断层面40的相位对比度图像16。当生成断层范围中包括的全部的断层图像时，图像处理部6进入步骤s14，基于各个断层面40的相位对比度图像16来生成被摄体t的三维数据50。

此外，第三实施方式的其它结构与上述第一实施方式及第二实施方式相同。

(第三实施方式的效果)

在第三实施方式中，能够得到如下效果。

在第三实施方式中，如上述那样设置位置信息获取部7a，该位置信息获取部7a获取在光轴方向上错开的多个断层面40的断层位置(z+jd)，将图像处理部6构成为：获取各个断层面40的相位对比度图像16，基于得到的相位对比度图像16来生成被摄体t的三维数据50。由此，能够根据多个断层图像得到描绘出被摄体t内的内部构造在光轴方向上的分布的三维数据50。另外，能够抑制构成三维数据50的各断层图像各自的图像模糊，因此能够更加精密地掌握被摄体t内的三维构造。

此外，第三实施方式的其它效果与上述第一实施方式及第二实施方式相同。

[第四实施方式]

接着，参照图19～图22来说明第四实施方式的x射线成像装置400。与基于检测通过第一光栅2后的x射线得到的x射线图像10来生成相位对比度图像16的第一实施方式～第三实施方式不同，在第四实施方式中示出如下的例子：通过在用于检测通过第一光栅2后到达的x射线的第一检测区域r1中得到的第一图像21，来生成相位对比度图像23，通过在用于检测未通过第一光栅2地到达的x射线的第二检测区域r2中得到的第二图像22，来生成吸收像24。关于与上述第一实施方式～第三实施方式相同的结构标注相同的标记，省略说明。

(x射线成像装置的结构)

如图19所示，在第四实施方式中，检测器5包括第一检测区域r1和第二检测区域r2，所述第一检测区域r1用于检测通过第一光栅2后到达的x射线，所述第二检测区域r2用于检测未通过第一光栅2地到达的x射线。第一检测区域r1和第二检测区域r2以在通过移动机构8使被摄体t和摄像系统cs相对移动的规定方向(x方向)上排列的方式配置。移动机构8使摄像系统cs和被摄体t相对移动，以使被摄体t分别配置于第一检测区域r1和第二检测区域r2。

在入射于第一检测区域r1的x射线的光路上配置第一光栅2和第二光栅3。在图19中，在入射于第一检测区域r1的x射线的光路上配置有第一光栅2、第二光栅3以及第三光栅4。第一检测区域r1具有至少拍到与莫尔条纹30(参照图4)的一个周期d4相应的大小。

在图19的例子中，在入射于第二检测区域r2的x射线的光路上未配置光栅(第一光栅2、第二光栅3以及第三光栅4)。第二检测区域r2为拍摄不经由光栅得到的吸收像24(参照图20)的区域，因此第二检测区域r2的x方向上的大小可以小于与莫尔条纹30的一个周期d4相应的大小。

在第三实施方式中，x射线成像装置300包括准直器17。准直器17配置于第三光栅4与第一光栅2之间。准直器17由遮蔽x射线的遮蔽构件构成，并且形成有构成为开闭自如的准直器孔17a及17b。准直器孔17a能够调整从x射线源1照射的x射线中的、通过第一光栅2后照射于检测器5的x射线的照射范围(第一检测区域r1的范围)。准直器孔17b能够调整不通过第一光栅2地照射于检测器5的x射线的范围(第二检测区域r2的范围)。

图像处理部6构成为：基于在第一检测区域r1中获取到的多个第一图像21(参照图20)来生成相位对比度图像23(参照图20)，并且基于在第二检测区域r2中获取到的多个第二图像22(参照图20)来生成被摄体t的吸收像24(参照图20)。

在第三实施方式中，图像处理部6从第一检测区域r1中获取在多个相对位置处拍摄被摄体t得到的多个第一图像21。图像处理部6获取多个第一图像21的断层面40的相位分布，由此，如图20所示，生成断层面40的相位对比度图像23(相位微分像23a和暗场像23b)。相位微分像23a和暗场像23b的生成方法与上述第一实施方式相同。

另外，图像处理部6从第二检测区域r2获取在多个相对位置处拍摄被摄体t得到的多个第二图像22。图像处理部6获取多个第二图像22的断层面40中的信号强度的分布，由此生成断层面40的吸收像24。基于获取到的断层位置(z+jd)将多个第二图像22的位置坐标坐标转换至以断层面40上的被摄体t为基准的静止坐标系，并且针对每个像素加上坐标转换后的各第二图像22的像素值，由此进行断层面40的吸收像24的生成。

如图20所示，图像处理部6构成为：生成将同一断层面40的相位对比度图像23和吸收像24进行合成所得到的合成图像25。图像处理部6在同一断层面40中生成基于第一图像21的相位对比度图像23(相位微分像23a和暗场像23b)和基于第二图像22的吸收像24。而且，图像处理部6将相位对比度图像23和吸收像24以被摄体t的位置一致的方式进行坐标转换并进行合成，由此生成合成图像25。

如图21所示，在第四实施方式中也是，位置信息获取部7a(参照图19)能够获取在光轴方向上错开的多个断层面40的断层位置(断层位置编号j的范围)。图像处理部6获取各个断层面40的相位对比度图像23和吸收像24，生成相位对比度图像23的三维数据50a和50b、以及吸收像24的三维数据51。而且，构成为生成将各个三维数据进行合成所得到的三维合成数据52。此外，三维数据50a为相位微分像23a的三维数据，三维数据50b为暗场像23b的三维数据。

各个三维数据50的生成方法与上述第三实施方式相同。图像处理部6将相位对比度图像23的三维数据50a、50b和吸收像24的三维数据51以各自的被摄体t的位置一致的方式进行坐标转换并进行合成，由此生成三维合成数据52。

接着，参照图22来说明在第四实施方式的x射线成像装置400中生成三维合成数据52的处理的流程。

在步骤s20中，图像处理部6获取位置校准数据45和莫尔条纹30的相位信息12。步骤s10的位置校准数据45和莫尔条纹30的相位信息12的获取处理与图15的步骤s1～步骤s3的处理相同。

在步骤s21中，图像处理部6获取一边使被摄体t移动一边拍摄到的多个第一图像21和多个第二图像22。之后，在步骤s22中，位置信息获取部7a获取基准位置sod、切片厚度d以及断层范围(断层位置编号j的范围)。在步骤s23中，图像处理部6基于多个第一图像21生成相位对比度图像23。在步骤s24中，图像处理部6基于多个第二图像22生成吸收像24。在步骤s25中，图像处理部6判断是否生成了通过步骤s22获取到的断层范围中包括的全部的断层图像。在未生成全部的断层图像的情况下，图像处理部6返回步骤s23，从获取到的断层范围中选择下一个要进行图像化的断层位置，生成选择出的断层面40的相位对比度图像23和吸收像24。

当生成断层范围中包括的全部的断层图像时，图像处理部6进入步骤s26，基于各个断层面40的相位对比度图像23来生成相位对比度图像23的三维数据50a及50b。另外，在步骤s27中，图像处理部6基于各个断层面40的吸收像24来生成吸收像24的三维数据51。

之后，在步骤s27中，图像处理部6生成将相位对比度图像23的三维数据50a、50b和吸收像24的三维数据51进行合成所得到的三维合成数据52。此时，三维合成数据52中包括的各个断层图像被生成为将同一断层面40的相位对比度图像23和吸收像24进行合成所得到的合成图像25。

此外，第四实施方式的其它结构与上述第一实施方式～第三实施方式相同。

(第四实施方式的效果)

在第四实施方式中，能够得到如下效果。

在第四实施方式中，如上述那样，在检测器5设置用于检测通过第一光栅2后到达的x射线的第一检测区域r1、以及用于检测未通过第一光栅2地到达的x射线的第二检测区域r2。而且，将移动机构8构成为：使摄像系统cs和被摄体t相对移动以使被摄体t分别配置于第一检测区域r1和第二检测区域r2，将图像处理部6构成为：基于在第一检测区域r1中获取到的多个第一图像21来生成相位对比度图像23，并且基于在第二检测区域r2中获取到的多个第二图像22来生成被摄体t的吸收像24。由此，不仅能够生成使用光栅得到的相位对比度图像23，还能够生成不经由光栅得到的吸收像24。由于到达第二检测区域r2的x射线不通过光栅地到达检测器5，因此能够抑制由于光栅引起的x射线的衰减、特别是低能量侧的x射线的衰减。其结果是，相比于通过到达第一检测区域r1的x射线生成的吸收像24，能够提高通过到达第二检测区域r2的x射线生成的吸收像24的对比度。

另外，在第四实施方式中，如上述那样将图像处理部6构成为：生成将同一断层面40的相位对比度图像23和吸收像24进行合成所得到的合成图像25。由此，能够获取将同一断层面40的、通过在第二检测区域r2中检测出的x射线生成的高对比度的吸收像24和相位对比度图像23进行合成所得到的合成图像25。其结果是，通过设为特定的断层面40的断层图像，能够抑制图像模糊，并且能够得到包括该断层面40中的吸收(衰减)分布和相位分布的信息的高对比度的断层图像(合成图像25)。

另外，在第四实施方式中，如上述那样将图像处理部6构成为：生成相位对比度图像23的三维数据50a、50b和吸收像24的三维数据51，生成将各个三维数据进行合成所得到的三维合成数据52。由此，能够根据多个断层面40的各断层面的相位对比度图像23和吸收像24来得到描绘出被摄体t内的内部构造is在光轴方向上的分布的三维数据50。另外，相位对比度图像23适合描述被摄体t的内部构造is中的会带来x射线的折射、散射的边界部分、微细的构造变化，吸收像24适合描绘会带来x射线的衰减的实心部分。例如在图20中，相位微分像23a容易在内部构造is的边界部分产生对比度，暗场像23b容易在存在于内部构造is中的线状部分ls等微细构造产生对比度。因此，通过获得将相位对比度图像23和吸收像24各自能够描绘的部分进行合成所得到的三维合成数据52，能够更准确地描绘出被摄体t内的三维构造。

此外，第四实施方式的其它效果与上述第一实施方式～第三实施方式相同。

(变形例)

此外，应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。本发明的范围不由上述的实施方式的说明表示，由权利要求书表示，并且包括与权利要求书均等的含义和范围内的全部变更(变形例)。

例如，在上述第一实施方式～第四实施方式中，示出了光栅移动机构9使第一光栅2移动的例子，但本发明不限于此。移动的光栅可以为任意光栅。

另外，在上述第一实施方式～第四实施方式中，示出了x射线成像装置100(200、300、400)具备第三光栅4的结构的例子，但本发明不限于此。在从x射线源1照射的x射线的相干性足够高以致能够形成第一光栅2的自身像的情况下，也可以不设置第三光栅4。

另外，在上述第一实施方式～第四实施方式中，示出了使被摄体t(标记物m)在第一光栅2与第二光栅3之间移动的结构的例子，但本发明不限于此。例如，也可以构成为使被摄体t(标记物m)在第三光栅4与第一光栅2之间移动。

另外，在上述第一实施方式～第四实施方式中，示出了生成作为基于指令值和移动量的近似式(上式(5)或上式(8))的位置校准数据45的结构的例子，但本发明不限于此。只要能够获取各x射线图像10的像素的位置即可，可以任意地生成位置校准数据45。另外，也可以将转换系数p1设施为已知的常数，而非通过位置校准用图像13来生成位置校准数据45。

另外，在上述第一实施方式～第四实施方式中，示出了生成作为相位对比度图像16(23)的吸收像、相位微分像以及暗场像的例子，但本发明不限于此。作为相位对比度图像16(23)，也可以生成吸收像、相位微分像以及暗场像中的任意一方或两方。

另外，在上述第四实施方式中，示出了生成将相位微分像23a、暗场像23b以及吸收像24进行合成所得到的合成图像25的例子，但本发明不限于此。例如，也可以生成将相位微分像23a和暗场像23b中的任一方与吸收像24进行合成所得到的合成图像25。关于三维合成数据52也同样。

另外，在上述第一实施方式～第四实施方式中，不特别限制要拍摄的被摄体t的x方向上的大小w1。被摄体t的x方向上的大小w1也可以比第二光栅3的宽度w2、第一检测区域r1和第二检测区域r2的x方向上的宽度大。在该情况下，通过将一边使被摄体t移动一边拍摄到的被摄体t的一部分图像以沿x方向进行连接的方式进行合成，能够生成拍到整个被摄体t的图像。

另外，在上述第一实施方式～第四实施方式中，示出了将摄像系统cs固定、移动机构8使被摄体t移动来进行拍摄的结构的例子，但本发明不限于此。例如，移动机构8也可以构成为：将被摄体t固定且使摄像系统cs移动，由此使被摄体t和摄像系统cs相对移动。移动机构8可以使被摄体t(标记物m)和摄像系统cs中的任一方移动。在移动机构8使摄像系统cs移动的情况下，移动机构8构成为使光栅移动机构9和准直器17移动即可。

另外，在上述第一实施方式～第四实施方式中，示出了将离开了从焦点起至被摄体t的中心位置为止的距离sod的位置设为基准位置的例子，但本发明不限于此。基准位置也可以设定为光轴方向上的任意位置。例如，可以将基准位置设为检测面位置sid，将断层位置设为相对于检测面位置sid的偏离量。如上述那样，基准位置被设为生成位置校准数据45时的标记物m的位置(光轴方向上的位置)对于确保位置精度而言是优选的。

另外，在上述第一实施方式～第四实施方式中，示出了将断层位置设为相对于基准位置的偏离量的例子，但本发明不限于此。在本发明中，也可以不设定基准位置，将各个断层面40的断层位置例如定义为距x射线源1的焦点的距离(光轴方向上的位置)。

附图标记说明

1：x射线源；2：第一光栅；3：第二光栅；4：第三光栅；5：检测器；6：图像处理部；7：控制部；7a：位置信息获取部；8：移动机构；10、14：x射线图像；13：位置校准用图像；16、23：相位对比度图像；16a：吸收像(相位对比度图像)；16b、23a：相位微分像(相位对比度图像)；16c、23b：暗场像(相位对比度图像)；21：第一图像；22：第二图像；24：吸收像；25：合成图像；32、34：强度信号曲线(相位分布)；40：断层面；45：位置校准数据；50、50a、50b、51：三维数据；52：三维合成数据；100、200、300、400：x射线成像装置；cs：摄像系统；m：标记物；r1：第一检测区域；r2：第二检测区域；sod：基准位置；t：被摄体；x方向(规定方向)；z方向(光轴方向)。