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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-08
(45)【発行日】2022-02-17
(54)【発明の名称】Ｘ線位相イメージング装置
(51)【国際特許分類】
G01N 23/041 20180101AFI20220209BHJP
A61B 6/00 20060101ALI20220209BHJP
【ＦＩ】
G01N23/041
A61B6/00 330Z
A61B6/00 300J
A61B6/00 350Z
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020540020
(86)(22)【出願日】2018-12-03
(86)【国際出願番号】 JP2018044352
(87)【国際公開番号】W WO2020044581
(87)【国際公開日】2020-03-05
【審査請求日】2020-10-26
(31)【優先権主張番号】P 2018161043
(32)【優先日】2018-08-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100104433
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 博一
(72)【発明者】
【氏名】森本 直樹
(72)【発明者】
【氏名】木村 健士
(72)【発明者】
【氏名】白井 太郎
(72)【発明者】
【氏名】土岐 貴弘
(72)【発明者】
【氏名】佐野 哲
(72)【発明者】
【氏名】堀場 日明
【審査官】松岡 智也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０３６４３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２３１６５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／１１４８４５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ６／００－６／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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Ｘ線が照射される第１格子と、前記第１格子と前記検出器との間に配置され、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子と、を含む複数の格子と、
前記格子、前記Ｘ線源、前記検出器、および、前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置される被写体のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うことにより前記検出器で検出された複数の前記Ｘ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、前記複数の取得画像からパラメータを抽出した抽出画像と、前記抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、
前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、前記抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように繰り返し変化させる変化処理により、前記Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する前記検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正する制御部と、を備える、Ｘ線位相イメージング装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記変化処理として、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対して前記Ｘ線量のバラツキを補正するための補正係数を乗算または除算することにより、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを変化させる、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記変化処理として、前記補正係数を変化させることと、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、変化させた前記補正係数により乗算または除算することとを、前記アーチファクトの程度が所定の閾値以下になるまで繰り返すことにより、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを変化させる、請求項２に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記Ｘ線源から出力される前記Ｘ線量の出力値の変化率に基づいて、前記補正係数を設定するように構成されている、請求項３に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記複数の検出信号の全ての大きさを、前記抽出画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、前記Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する前記検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさおよび前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つが検出された前記並進移動の対象の並進位置の両方を、前記アーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、前記Ｘ線量のバラツキおよび前記並進移動に起因する前記並進移動の対象の並進位置の位置ずれの両方を補正するように構成されている、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【請求項7】
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Ｘ線が照射される第１格子と、前記第１格子と前記検出器との間に配置され、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子と、を含む複数の格子と、
前記格子、前記Ｘ線源、前記検出器、および、前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置される被写体のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うことにより前記検出器で検出された複数の前記Ｘ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、前記複数の取得画像からパラメータを抽出した抽出画像と、前記抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、
前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、前記抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させる第１変化処理により、前記Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する前記検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正するか、または、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさおよび前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つが検出された前記並進移動の対象の並進位置の両方を、前記アーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させる第２変化処理により、前記Ｘ線量のバラツキおよび前記並進移動に起因する前記並進移動の対象の並進位置の位置ずれの両方を補正する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１変化処理による補正を行う場合、
前記第１変化処理として、前記Ｘ線量のバラツキを補正するためのＸ線量補正係数を変化させることと、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、変化させた前記Ｘ線量補正係数により乗算、除算、加算または減算することとにより、前記アーチファクトの程度を所定の閾値以下にし、
前記Ｘ線量補正係数と前記アーチファクトの程度とに基づいて前記アーチファクトの程度が小さくなるように機械学習としての強化学習により学習させた前記Ｘ線量補正係数を変化させるためのＸ線量補正係数推定ルールに基づいて、前記Ｘ線量補正係数を変化させるように構成され、
前記第２変化処理による補正を行う場合、
前記第２変化処理として、前記Ｘ線量のバラツキを補正するための前記Ｘ線量補正係数を変化させること、および、前記並進移動に起因する前記並進移動の対象の並進位置の位置ずれを補正するための並進量補正係数を変化させることと、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、変化させた前記Ｘ線量補正係数により乗算、除算、加算または減算すること、および、前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つが検出された前記並進移動の対象の並進位置を、変化させた前記並進量補正係数により乗算、除算、加算または減算することとにより、前記アーチファクトの程度を所定の閾値以下にし、
前記Ｘ線量補正係数および前記並進量補正係数の少なくとも一方の補正係数と前記アーチファクトの程度とに基づいて前記アーチファクトの程度が小さくなるように機械学習としての強化学習により学習させた前記少なくとも一方の補正係数を変化させるための推定ルールに基づいて、前記少なくとも一方の補正係数を変化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。
【請求項8】
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Ｘ線が照射される第１格子と、前記第１格子と前記検出器との間に配置され、前記第１格子からのＸ線が照射される第２格子と、を含む複数の格子と、
前記格子、前記Ｘ線源、前記検出器、および、前記Ｘ線源と前記検出器との間に配置される被写体のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うことにより前記検出器で検出された複数の前記Ｘ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、前記複数の取得画像からパラメータを抽出した抽出画像と、前記抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、
前記複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、前記抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、前記Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する前記検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記抽出画像の複数の画素における画素値の標準偏差に基づいて前記抽出画像における前記アーチファクトの程度を判断するか、または、前記位相コントラスト画像の複数の画素における画素値の標準偏差に基づいて前記位相コントラスト画像における前記アーチファクトの程度を判断するように構成されている、Ｘ線位相イメージング装置。
【請求項9】
前記複数の格子は、前記Ｘ線源と前記第１格子との間に配置され、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む、請求項１に記載のＸ線位相イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線位相イメージング装置に関し、特に、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相イメージング装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像を生成するＸ線位相イメージング装置が知られている。このようなＸ線位相イメージング装置は、たとえば、国際公開２０１４／０３０１１５号に開示されている。
【0003】
国際公開２０１４／０３０１１５号には、Ｘ線源と、Ｘ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置される複数の格子（ソース格子、位相格子（第１格子）および分析器格子（第２格子)）と、を備えたＸ線位相イメージング装置が開示されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、ソース格子と、位相格子と、分析器格子とが、Ｘ線源側からＸ線検出器側に向かって、この順に並んで配置されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線源から照射されソース格子を通過したＸ線が位相格子を通過することにより、位相格子から所定の距離だけ離れた位置に位相格子の自己像が形成される。そして、自己像と分析器格子とが干渉することにより生じた干渉縞（モアレ縞）をＸ線検出器で検出することが可能に構成されている。
【0004】
国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、複数の格子のうちの１つ（ソース格子）を所定の周期で並進移動（縞走査）させながらモアレ縞の変化をＸ線検出器で複数回検出（撮影）して、複数のＸ線画像を生成するように構成されている。国際公開２０１４／０３０１１５号のＸ線位相イメージング装置では、Ｘ線検出器で検出された複数のＸ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、複数の取得画像のパラメータを抽出した抽出画像と、抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像が生成される。なお、吸収像は、被写体によるＸ線の吸収度合の差を画像化したＸ線画像である。位相微分像は、Ｘ線の位相のずれを画像化したＸ線画像である。暗視野像は、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（鮮明度）の変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開２０１４／０３０１１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、国際公開２０１４／０３０１１５号には記載されていないが、国際公開２０１４／０３０１１５号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置では、モアレ縞の変化をＸ線検出器で複数回撮影している間に、Ｘ線源から出力されるＸ線量（輝度）が変化する場合がある。この場合、縞走査による撮影を行う際に、取得画像の間においてＸ線の検出信号の大きさ（強度）にバラツキが生じることに起因して、複数の取得画像に基づいて生成された位相コントラスト画像にアーチファクト（虚像）が形成される場合がある。
【0007】
そこで、国際公開２０１４／０３０１１５号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置において、縞走査による撮影を行う際に、Ｘ線源の輝度を測定するための専用の輝度検出領域を設け、測定された輝度に基づいて、縞走査による複数の取得画像の間に生じる強度のバラツキを低減するように検出信号の大きさの補正を行うことが考えられる。しかしながら、上記の専用の輝度検出領域を設ける構成では、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができるものの、輝度検出領域を、被写体を撮影するための撮影領域とは別個に設ける必要があるので、撮影の有効領域が小さくなるという問題点がある。また、輝度検出領域に、格子やその他の構成部材、被写体等が写り込まないように構成する必要があるので、装置構成が複雑になるという問題点がある。
【0008】
また、国際公開２０１４／０３０１１５号に記載のような従来のＸ線位相イメージング装置において、縞走査による撮影を行う際に、Ｘ線源の輝度を測定するための輝度検出センサをＸ線検出器とは別個に設けることが考えられる。しかしながら、上記の輝度検出センサを設ける構成では、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができるものの、別途輝度検出センサを設ける分、装置構成が複雑になるという問題がある。
【0009】
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、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じ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。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるＸ線位相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Ｘ線が照射される第１格子と、第１格子と検出器との間に配置され、第１格子からのＸ線が照射される第２格子と、を含む複数の格子と、格子、Ｘ線源、検出器、および、Ｘ線源と検出器との間に配置される被写体のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うことにより検出器で検出された複数のＸ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、複数の取得画像からパラメータを抽出した抽出画像と、抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように繰り返し変化させる変化処理により、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正する制御部と、を備える。
【0011】
この発明の第１の局面によるＸ線位相イメージング装置では、上記のように、制御部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている。これにより、複数の検出信号間の大きさのバラツキを低減することができるので、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。また、Ｘ線源の輝度を測定するための専用の輝度検出領域を設けたり、Ｘ線源の輝度を測定するための輝度検出センサを別途設けることなく、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線量のバラツキを補正することができる。その結果、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。
【0012】
上記第１の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、変化処理として、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対してＸ線量のバラツキを補正するための補正係数を乗算または除算することにより、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを変化させる。このように構成すれば、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対して、補正係数を乗算または除算することにより、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを容易に変化させてＸ線量のバラツキを容易に補正することができる。
【0013】
この場合、好ましくは、制御部は、変化処理として、補正係数を変化させることと、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、変化させた補正係数により乗算または除算することとを、アーチファクトの程度が所定の閾値以下になるまで繰り返すことにより、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを変化させる。このように構成すれば、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさに対して、補正係数を変化させて繰り返し乗算または除算することにより、補正係数を変化させないで１種類の補正係数を乗算または除算する場合と比較して、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを幅広く変化させることができる。その結果、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように確実に変化させることができる。
【0014】
上記補正係数を変化させて繰り返し乗算または除算する構成において、好ましくは、制御部は、Ｘ線源から出力されるＸ線量の出力値の変化率に基づいて、補正係数を設定するように構成されている。このように構成すれば、Ｘ線量の出力値の変化率に基づいて、縞走査による撮影を行う際に、取得画像の間においてＸ線の検出信号の大きさが実際にバラつく範囲に応じて補正係数を変化させることができる。その結果、目安なく補正係数を変化させる場合と比較して、補正係数を変化させる範囲を適切に設定することができるので、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように迅速に変化させることができる。
【0015】
上記第１の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、複数の検出信号の全ての大きさを、抽出画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている。このように構成すれば、複数の検出信号の全ての大きさを変化させることにより、複数の検出信号間の大きさのバラツキをより低減することができる。その結果、複数の検出信号のうちの一部の大きさを変化させる場合と比較して、位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのをより抑制することができる。
【0016】
上記第１の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、制御部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさおよび複数の検出信号のうちの少なくとも１つが検出された並進移動の対象の並進位置の両方を、アーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線量のバラツキおよび並進移動に起因する並進移動の対象の並進位置の位置ずれの両方を補正するように構成されている。ここで、Ｘ線位相イメージング装置では、格子の周期（格子ピッチ）が微細であるので、上記並進移動（縞走査）を精密に制御することは比較的難しいと考えられる。すなわち、並進移動に起因する並進移動の対象の並進位置の位置ずれによって、位相コントラスト画像にアーチファクトが生じる場合があると考えられる。したがって、上記のように構成すれば、Ｘ線量のバラツキおよび並進移動の対象の並進位置の位置ずれの両方を補正することができるので、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができるとともに、並進移動を精密に制御することが比較的難しいことに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。
【0017】
この発明の第２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Ｘ線が照射される第１格子と、第１格子と検出器との間に配置され、第１格子からのＸ線が照射される第２格子と、を含む複数の格子と、格子、Ｘ線源、検出器、および、Ｘ線源と検出器との間に配置される被写体のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うことにより検出器で検出された複数のＸ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、複数の取得画像からパラメータを抽出した抽出画像と、抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させる第１変化処理により、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正するか、または、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさおよび複数の検出信号のうちの少なくとも１つが検出された並進移動の対象の並進位置の両方を、アーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させる第２変化処理により、Ｘ線量のバラツキおよび並進移動に起因する並進移動の対象の並進位置の位置ずれの両方を補正する制御部と、を備え、制御部は、第１変化処理による補正を行う場合、第１変化処理として、Ｘ線量のバラツキを補正するためのＸ線量補正係数を変化させることと、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、変化させたＸ線量補正係数により乗算、除算、加算または減算することとにより、アーチファクトの程度を所定の閾値以下にし、Ｘ線量補正係数とアーチファクトの程度とに基づいてアーチファクトの程度が小さくなるように機械学習としての強化学習により学習させたＸ線量補正係数を変化させるためのＸ線量補正係数推定ルールに基づいて、Ｘ線量補正係数を変化させるように構成され、第２変化処理による補正を行う場合、第２変化処理として、Ｘ線量のバラツキを補正するためのＸ線量補正係数を変化させること、および、並進移動に起因する並進移動の対象の並進位置の位置ずれを補正するための並進量補正係数を変化させることと、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、変化させたＸ線量補正係数により乗算、除算、加算または減算すること、および、複数の検出信号のうちの少なくとも１つが検出された並進移動の対象の並進位置を、変化させた並進量補正係数により乗算、除算、加算または減算することとにより、アーチファクトの程度を所定の閾値以下にし、Ｘ線量補正係数および並進量補正係数の少なくとも一方の補正係数とアーチファクトの程度とに基づいてアーチファクトの程度が小さくなるように機械学習としての強化学習により学習させた少なくとも一方の補正係数を変化させるための推定ルールに基づいて、少なくとも一方の補正係数を変化させるように構成されている。このように構成すれば、上記第１の局面と同様に、制御部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている。これにより、複数の検出信号間の大きさのバラツキを低減することができるので、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。また、Ｘ線源の輝度を測定するための専用の輝度検出領域を設けたり、Ｘ線源の輝度を測定するための輝度検出センサを別途設けることなく、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線量のバラツキを補正することができる。その結果、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。また、補正係数を無作為に変化させる場合と比較して、強化学習により学習させた補正係数を変化させるための推定ルールに基づいて、アーチファクトの程度が小さくなるように効率的に補正係数を変化させることができる。
【0018】
この発明の第３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Ｘ線が照射される第１格子と、第１格子と検出器との間に配置され、第１格子からのＸ線が照射される第２格子と、を含む複数の格子と、格子、Ｘ線源、検出器、および、Ｘ線源と検出器との間に配置される被写体のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動させる縞走査を行うことにより検出器で検出された複数のＸ線の検出信号のそれぞれに基づく複数の取得画像と、複数の取得画像からパラメータを抽出した抽出画像と、抽出画像に基づく、吸収像、位相微分像および暗視野像のうちの少なくとも１つを含む位相コントラスト画像と、を生成する画像処理部と、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正する制御部と、を備え、制御部は、抽出画像または位相コントラスト画像の複数の画素における画素値の標準偏差に基づいて抽出画像におけるアーチファクトの程度を判断するか、または、位相コントラスト画像の複数の画素における画素値の標準偏差に基づいて位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度を判断するように構成されている。このように構成すれば、上記第１の局面と同様に、制御部は、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線源から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている。これにより、複数の検出信号間の大きさのバラツキを低減することができるので、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。また、Ｘ線源の輝度を測定するための専用の輝度検出領域を設けたり、Ｘ線源の輝度を測定するための輝度検出センサを別途設けることなく、複数の検出信号のうちの少なくとも１つの大きさを、抽出画像または位相コントラスト画像におけるアーチファクトの程度が所定の閾値以下になるように変化させることにより、Ｘ線量のバラツキを補正することができる。その結果、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。また、複数の画素における画素値の標準偏差（画素値のバラツキ具合）が、画像中の背景ノイズ（いずれの画像にも共通して存在するノイズ）程度になることにより、複数の画像の間の検出信号の大きさのバラツキが補正されたと見なすことができるので、複数の画素におけるアーチファクトの程度を容易に判断することができる。
【0019】
上記第１の局面によるＸ線位相イメージング装置において、好ましくは、複数の格子は、Ｘ線源と第１格子との間に配置され、Ｘ線源から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子をさらに含む。このように構成すれば、第３格子により、Ｘ線源の焦点径に依存することなく第１格子の自己像を形成させることができるので、Ｘ線源の選択の自由度を向上させることができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、上記のように、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線源の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像にアーチファクトが生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の全体構成を示した図である。
【図2】一実施形態によるＸ線位相イメージング装置の格子位置調整機構を説明するための図である。
【図3】一実施形態によるＸ線位相イメージング装置における位相コントラスト画像の生成を説明するための図である。
【図4】ステップカーブのパラメータを説明するための図である。
【図5】Ｘ線管から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器で検出されるＸ線量のバラツキを説明するための図である。
【図6】Ｘ線量のバラツキに起因して位相コントラスト画像に生じるアーチファクトを説明するための図（Ａ）および（Ｂ）である。
【図7】Ｘ線量のバラツキの補正のフローチャートである。
【図8】抽出画像におけるアーチファクトの程度を判断する方法を説明するための図である。
【図9】Ｘ線位相イメージング装置の第１変形例における検出器で検出されるＸ線量のバラツキおよび並進移動に起因する格子の並進位置の位置ずれを説明するための図である。
【図10】Ｘ線位相イメージング装置の第２変形例の全体構成を示したブロック図である。
【図11】Ｘ線位相イメージング装置の第２変形例の機械学習部の構成を示したブロック図である。
【図12】Ｘ線位相イメージング装置のその他の変形例の全体構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
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。
【0023】
【0024】
図１に示すように、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Ｓの内部を画像化する装置である。Ｘ線位相イメージング装置１００は、Ｘ線管１１と、検出器１２と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、第３格子Ｇ３と、を含む複数の格子Ｇと、制御部１３と、格子位置調整機構１４と、被写体ステージ１５と、を備えている。なお、Ｘ線管１１は、特許請求の範囲の「Ｘ線源」の一例である。
【0025】
Ｘ線位相イメージング装置１００では、Ｘ線管１１と、第３格子Ｇ３と、第１格子Ｇ１と、第２格子Ｇ２と、検出器１２とが、Ｘ線の照射軸方向（光軸方向、Ｚ方向）に、この順に並んで配置されている。すなわち、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２および第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に配置されている。なお、本明細書では、Ｘ線管１１から第１格子Ｇ１に向かう方向をＺ２方向、その逆方向をＺ１方向とする。また、複数の格子Ｇそれぞれの格子ピッチ（後述する）の方向をＹ方向とし、Ｚ方向およびＹ方向と直交する方向をＸ方向とする。
【0026】
Ｘ線管１１は、高電圧が印加されることにより、Ｘ線を発生させることが可能なＸ線発生装置である。Ｘ線管１１は、発生させたＸ線をＺ２方向に照射す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１００では、Ｘ線管１１から発生（出力）されるＸ線量は、Ｘ線管１１の仕様により、略±１％の範囲で変化する場合がある。
【0027】
検出器１２は、Ｘ線管１１から照射された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する。検出器１２は、たとえば、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）である。検出器１２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方向に並んで配置されている。検出器１２の検出信号（画像信号）は、制御部１３が備える画像処理部１３ａ（後述する）に送られる。
【0028】
第１格子Ｇ１は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ１で配列されるスリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂを有している。各スリットＧ１ａおよびＸ線位相変化部Ｇ１ｂは、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第１格子Ｇ１は、いわゆる位相格子である。第１格子Ｇ１は、Ｘ線管１１と第２格子Ｇ２との間に配置されており、Ｘ線管１１から照射されたＸ線により（タルボ効果によって）自己像を形成するために設けられている。なお、タルボ効果は、可干渉性を有するＸ線が、スリットＧ１ａが形成された第１格子Ｇ１を通過すると、第１格子Ｇ１から所定の距離（タルボ距離）離れた位置に、第１格子Ｇ１の像（自己像）が形成されることを意味する。
【0029】
第２格子Ｇ２は、Ｙ方向に所定の周期（格子ピッチ）ｄ２で配列される複数のＸ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂを有している。各Ｘ線透過部Ｇ２ａおよびＸ線吸収部Ｇ２ｂは、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第２格子Ｇ２は、いわゆる、吸収格子である。第２格子Ｇ２は、第１格子Ｇ１と検出器１２との間に配置されており、第１格子Ｇ１により形成された自己像に干渉するように構成されている。第２格子Ｇ２は、自己像と第２格子Ｇ２とを干渉させるために、第１格子Ｇ１からタルボ距離だけ離れた位置に配置されている。すなわち、Ｘ線位相イメージング装置１００では、自己像と第２格子Ｇ２とが干渉することにより生成された干渉縞（モアレ縞）が、Ｘ線として検出器１２で検出される。
【0030】
第３格子Ｇ３は、所定の周期（ピッチ）ｄ３で配列される複数のスリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂを有している。各スリットＧ３ａおよびＸ線吸収部Ｇ３ｂはそれぞれ、Ｘ方向に直線状に延びるように形成されている。第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置されており、Ｘ線管１１からＸ線が照射される。第３格子Ｇ３は、各スリットＧ３ａを通過したＸ線を、各スリットＧ３ａの位置に対応する線光源とするように構成されている。すなわち、第３格子Ｇ３は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるために設けられている。
【0031】
制御部１３は、画像を生成可能な画像処理部１３ａを備えている。また、制御部１３は、格子位置調整機構１４および被写体ステージ１５の動作を制御するように構成されている。制御部１３は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含む。
【0032】
画像処理部１３ａは、検出器１２から送られた検出信号に基づいて、位相コントラスト画像４０（図３参照）等の画像を生成するように構成されている。画像処理部１３ａは、たとえば、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。なお、画像処理部１３ａによる位相コントラスト画像４０（図３参照）の生成の詳細は後述する。
【0033】
図２に示すように、格子位置調整機構１４は、第１格子Ｇ１を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｚ方向の軸線周りの回転方向Ｒｚ、Ｘ方向の軸線周りの回転方向Ｒｘ、および、Ｙ方向の軸線周りの回転方向Ｒｙに移動可能に構成されている。格子位置調整機構１４は、Ｘ方向直動機構１４ａと、Ｚ方向直動機構１４ｂと、Ｙ方向直動機構１４ｃと、直動機構接続部１４ｄと、ステージ支持部駆動部１４ｅと、ステージ支持部１４ｆと、ステージ駆動部１４ｇと、ステージ１４ｈと、を含む。
【0034】
Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃは、それぞれ、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃは、たとえば、ステッピングモータなどを含む。格子位置調整機構１４は、Ｘ方向直動機構１４ａ、Ｚ方向直動機構１４ｂおよびＹ方向直動機構１４ｃの動作により、それぞれ、第１格子Ｇ１を、Ｘ方向、Ｚ方向およびＹ方向に移動させるように構成されている。
【0035】
ステージ支持部１４ｆは、第１格子Ｇ１を載置（または保持）させるためのステージ１４ｈをＺ２方向から支持している。ステージ駆動部１４ｇは、ステージ１４ｈをＸ方向に往復移動させるように構成されている。ステージ１４ｈは、底部がステージ支持部１４ｆに向けて凸曲面状に形成されており、Ｘ方向に往復移動されることにより、Ｙ方向の軸線周り（Ｒｙ方向）に回動するように構成されている。また、ステージ支持部駆動部１４ｅは、ステージ支持部１４ｆをＹ方向に往復移動させるように構成されている。また、直動機構接続部１４ｄは、Ｚ方向の軸線周り（Ｒｚ方向）に回動可能にＸ方向直動機構１４ａに設けられている。また、ステージ支持部１４ｆは底部が直動機構接続部１４ｄに向けて凸曲面状に形成されており、Ｙ方向に往復移動されることにより、Ｘ方向の軸線周り（Ｒｘ方向）に回動するように構成されている。なお、格子位置調整機構１４は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の第１格子Ｇ１を保持するための機構を有していてもよい。
【0036】
図１に示すように、被写体ステージ１５は、被写体Ｓを載置させるための載置面（図示しない）を有する。被写体ステージ１５は、制御部１３の制御により、被写体Ｓを載置面に載置させた状態で、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている。被写体ステージ１５は、たとえば、Ｘ－Ｙステージにより構成されている。なお、被写体ステージ１５は、たとえば、チャック機構やハンド機構等の被写体Ｓを保持するための機構を有していてもよい。
【0037】
【0038】
図１に示すように、位相コントラスト画像４０（図３参照）とは、複数の格子Ｇのいずれか、Ｘ線管１１、被写体Ｓおよび検出器１２のうちの少なくとも１つを、所定の周期で並進移動（ステップ）させる縞走査を行うことにより、検出器１２で検出された取得画像２０（図３参照）に基づいて生成される画像である。なお、Ｘ線位相イメージング装置１００では、位相コントラスト画像４０（図３参照）を生成するために、格子位置調整機構１４のＹ方向直動機構１４ｃ（図２参照）の動作により、第１格子Ｇ１を、並進移動の対象として、縞走査を行うように構成されている。
【0039】
詳細には、図３に示すように、画像処理部１３ａは、縞走査を行うことにより検出器１２で検出された、複数のＸ線の検出信号のそれぞれに基づく、複数の取得画像２０を生成す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、取得画像２０として、ＡＩＲ取得画像２１と、ＳＡＭＰＬＥ取得画像２２と、が生成される。ＡＩＲ取得画像２１は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｓを配置しない状態で検出器１２により検出された検出信号を画像化した画像である。ＳＡＭＰＬＥ取得画像２２は、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｓを配置した状態で検出器１２により検出された検出信号を画像化した画像である。
【0040】
また、画像処理部１３ａは、複数の取得画像２０からパラメータを抽出した抽出画像３０を生成す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、抽出画像３０として、ＡＩＲ抽出画像３１と、ＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２と、が生成される。ＡＩＲ抽出画像３１およびＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２は、それぞれ、複数のＡＩＲ取得画像２１のパラメータおよび複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像２２からパラメータを抽出した画像である。
【0041】
また、画像処理部１３ａは、ＡＩＲ抽出画像３１とＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２とに基づいて、位相コントラスト画像４０を生成するように構成されている。位相コントラスト画像４０は、吸収像４０ａと、位相微分像４０ｂと、暗視野像４０ｃと、を含む。吸収像４０ａは、被写体ＳによるＸ線の吸収度合の差を画像化したＸ線画像である。位相微分像４０ｂは、Ｘ線の位相Ｐ（図４参照）のずれを画像化したＸ線画像である。暗視野像４０ｃは、物体の小角散乱に基づくＶｉｓｉｂｉｌｉｔｙ（鮮明度）の変化によって得られる、Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ像のことである。また、暗視野像４０ｃは、小角散乱像とも呼ばれる。
【0042】
具体的には、図１に示すように、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｓを配置しない状態で、格子位置調整機構１４により、第１格子Ｇ１を格子ピッチの方向（Ｙ方向）に所定の周期で縞走査させながら、格子Ｇ（第１格子Ｇ１）の複数の並進量の点Ｘ（図４参照）でＸ線を検出する。そして、図３に示すように、画像処理部１３ａは、検出器１２で検出された検出信号の大きさ（強度）Ｙ（図４参照）に基づいて、検出信号の大きさ（強度）Ｙ（図４参照）の異なる複数のＡＩＲ取得画像２１を生成する。また、図１に示すように、Ｘ線管１１と検出器１２との間に被写体Ｓを配置した状態で、格子位置調整機構１４により、第１格子Ｇ１を格子ピッチの方向（Ｙ方向）に所定の周期で縞走査させながら、格子Ｇ（第１格子Ｇ１）の複数の並進量の点Ｘ（図４参照）でＸ線を検出する。そして、図３に示すように、画像処理部１３ａは、検出器１２で検出された検出信号の大きさ（強度）Ｙ（図４参照）に基づいて、検出信号の大きさ（強度）Ｙ（図４参照）の異なる複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像２２を生成する。なお、図３では、ＡＩＲ取得画像２１およびＳＡＭＰＬＥ取得画像２２を、それぞれ、４つずつ生成した例を示している。
【0043】
次に、図４に示すように、画像処理部１３ａは、複数のＡＩＲ取得画像２１に対して、各画素ＰＸ（図３参照）毎に、検出信号の大きさ（強度）Ｙを正弦関数でフィッテングした信号強度変化曲線（ステップカーブ）５１を取得する。そして、画像処理部１３ａは、ステップカーブ５１から取得した３種類のパラメータ（平均値Ｃ、位相Ｐおよび振幅Ａ）を抽出する。そして、図３に示すように、平均値Ｃ、位相Ｐおよび振幅Ａを、それぞれ、ＡＩＲ抽出画像３１ａ、３１ｂおよび３１ｃとして生成する。また、図４に示すように、画像処理部１３ａは、複数のＳＡＭＰＬＥ取得画像２２に対して、各画素ＰＸ（図３参照）毎に、検出信号の大きさ（強度）Ｙを正弦関数でフィッテングした信号強度変化曲線（ステップカーブ）５２を取得する。そして、画像処理部１３ａは、ステップカーブ５２から取得した３種類のパラメータ（平均値Ｃ、位相Ｐおよび振幅Ａ）を抽出する。そして、図３に示すように、平均値Ｃ、位相Ｐおよび振幅Ａを、それぞれ、ＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２ａ、３２ｂおよび３２ｃとして生成する。なお、図４では、ステップカーブ５２の３種類のパラメータの図示を省略している。
【0044】
次に、画像処理部１３ａは、各画素ＰＸ毎に、平均値Ｃ（ＳＡＭＰＬＥ）／平均値Ｃ（ＡＩＲ）を計算することにより、吸収像４０ａを生成する。また、画像処理部１３ａは、各画素ＰＸ毎に、位相Ｐ（ＳＡＭＰＬＥ）－位相Ｐ（ＡＩＲ）を計算することにより、位相微分像４０ｂを生成する。また、各画素ＰＸ毎に、（振幅Ａ（ＳＡＭＰＬＥ）／平均値Ｃ（ＳＡＭＰＬＥ））／（振幅Ａ（ＡＩＲ）／平均値Ｃ（ＡＩＲ））を計算することにより、暗視野像４０ｃを生成する。なお、平均値Ｃ（ＡＩＲ）、位相Ｐ（ＡＩＲ）、振幅Ａ（ＡＩＲ）は、それぞれ、ＡＩＲ抽出画像３１ａ、３１ｂおよび３１ｃのパラメータである。また、平均値Ｃ（ＳＡＭＰＬＥ）、位相Ｐ（ＳＡＭＰＬＥ）および振幅Ａ（ＳＡＭＰＬＥ）は、それぞれ、ＳＡＭＰＬＥ抽出画像３２ａ、３２ｂおよび３２ｃのパラメータである。
【0045】
【0046】
上述したように、Ｘ線管１１から発生（出力）されるＸ線量は、Ｘ線管１１の仕様により変化する場合がある。したがって、図５に示すように、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因して、縞走査を行うことにより撮影された格子Ｇの複数の並進量の点Ｘ（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４）において、検出器１２で検出されたＸ線量にバラツキ（Ｘ線量が変化した場合の、Ｘ線量が変化しない場合に対する誤差）が生じる場合がある。なお、図５では、Ｘ線量のバラツキにより、検出信号の大きさ（強度）Ｙが、Ｘ線量がバラついていない場合のステップカーブ５０上の位置からずれた様子を示している。すなわち、Ｘ線量がバラついていない場合は、格子Ｇの並進量の点Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４において、それぞれ、検出信号の大きさ（強度）Ｙがステップカーブ５０上のＹ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４となる。これに対して、Ｘ線量がバラついている場合は、検出信号の大きさ（強度）Ｙが、ステップカーブ５０上からずれたＹ１ａ、Ｙ２ａ、Ｙ３ａおよびＹ４ａとなる。このように、Ｘ線量がバラついていないステップカーブ５０上からずれた検出信号の大きさ（強度）Ｙ１ａ、Ｙ２ａ、Ｙ３ａおよびＹ４ａから取得したステップカーブに基づいて位相コントラスト画像４０を生成した場合、図６（Ｂ）に示すように、位相コントラスト画像４０上に意図しないアーチファクトＡＦが生じる。
【0047】
そこで、本実施形態では、制御部１３は、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定のＤth以下になるように変化させることにより、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成されている。詳細には、制御部１３は、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹ（ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４）を変化させて繰り返し除算することにより、Ｘ線量のバラツキを補正するように構成されている。また、制御部１３は、抽出画像３０の複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成されている。
【0048】
具体的には、図７に示すように、まず、制御部１３は、検出信号の大きさ（強度）Ｙ１ａ、Ｙ２ａ、Ｙ３ａおよびＹ４ａを、それぞれ、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４により除算する。すなわち、制御部１３は、検出信号の大きさ（強度）Ｙを変化させるための係数として補正係数Ｋを設定する（図７のステップ１０１）。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４は、互いに等しい値でもよいし、互いに異なる値でもよい。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４で除算された検出信号の大きさ（強度）Ｙは、それぞれ、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４となる。
【0049】
次に、制御部１３は、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４を（所定の範囲内で）無作為に変化させる（図７のステップ１０２）。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４が変化することにより、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４の値は、変化する。なお、本実施形態では、制御部１３は、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の出力値の変化率（略±１％の範囲）に基づいて、補正係数ＫＹを設定するように構成されている。すなわち、制御部１３は、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４を、略０．９９以上略１．０１以下の範囲内で設定する。Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の出力値の変化率は、たとえば、Ｘ線管１１の仕様に基づいて、ユーザによる入力により制御部１３が取得する。
【0050】
次に、制御部１３は、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４の値からステップカーブ５０を取得する。そして、制御部１３は、取得したステップカーブ５０に基づいて抽出画像３０（図３参照）を生成する（図７のステップ１０３）。
【0051】
次に、制御部１３は、抽出画像３０において、任意の画素列ＰＬにおけるラインプロファイル（画素列ＰＬ上の画素値の変化）を取得する。そして、制御部１３は、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、ラインプロファイルに含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）を算出する（図７のステップ１０４）。なお、ラインプロファイルを取得する画素列ＰＬは、画像（抽出画像３０）中のいずれの列でもよいが、被写体Ｓが写り込んでいない部分（被写体Ｓの空間情報がない部分）の方が好ましい。
【0052】
次に、制御部１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差を、予め設定された所定の閾値Ｄthと比較する（図７のステップ１０５）。なお、所定の閾値Ｄthは、たとえば、画像（抽出画像３０）中の背景ノイズの標準偏差である。そして、制御部１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差が、所定の閾値Ｄthよりも大きいと判断した場合は、所定の閾値Ｄthよりも小さくなるまで、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４を変化させながらフロー（図７のステップ１０２～ステップ１０５のフロー）を繰り返す。
【0053】
制御部１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差が、所定の閾値Ｄthよりも小さいと判断した場合は、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキの補正を終了する。このとき、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４の値は、それぞれ、Ｘ線量がバラついていない場合のステップカーブ５０上の検出信号の大きさ（強度）Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４と略等しくなる。したがって、図５に示すＸ線量がバラついていない場合のステップカーブ５０に基づいて、図６（Ａ）に示すアーチファクトＡＦが除去された位相コントラスト画像４０が生成される。
【0054】
（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【0055】
本実施形態では、上記のように、制御部１３を、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定のＤth以下になるように変化させることにより、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキを補正するように構成する。これにより、複数の検出信号間の大きさＹのバラツキを低減することができる。また、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させることにより、Ｘ線管１１の輝度を測定するための専用の輝度検出領域を設けたり、Ｘ線管１１の輝度を測定するための輝度検出センサを別途設けることなく、Ｘ線量のバラツキを補正することができる。その結果、撮影の有効領域が小さくなるのを抑制するとともに、装置構成が複雑になるのを抑制しながら、縞走査による撮影を行う際にＸ線管１１の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのを抑制することができる。また、複数の検出信号の全ての大きさＹを変化させるので、複数の検出信号のうちの一部の大きさＹを変化させる場合と比較して、位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのをより抑制することができる。
【0056】
また、本実施形態では、上記のように、制御部１３を、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、Ｘ線量のバラツキを補正するための補正係数ＫＹを除算することにより、Ｘ線量のバラツキを補正するように構成する。これにより、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹを除算することにより、複数の検出信号の全ての大きさＹを容易に変化させてＸ線量のバラツキを容易に補正することができる。
【0057】
また、本実施形態では、上記のように、制御部１３を、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹを変化させて繰り返し除算することにより、Ｘ線量のバラツキを補正するように構成する。これにより、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹを変化させて繰り返し除算することにより、補正係数ＫＹを変化させないで１種類の補正係数ＫＹを除算する場合と比較して、複数の検出信号の全ての大きさＹを幅広く変化させることができる。その結果、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように確実に変化させることができる。
【0058】
また、本実施形態では、上記のように、制御部１３を、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の出力値の変化率に基づいて、補正係数ＫＹを設定するように構成する。これにより、Ｘ線量の出力値の変化率に基づいて、縞走査による撮影を行う際に、取得画像２０の間においてＸ線の検出信号の大きさＹが実際にバラつく範囲に応じて補正係数ＫＹを変化させることができる。その結果、目安なく補正係数ＫＹを変化させる場合と比較して、補正係数ＫＹを変化させる範囲を限定することができるので、複数の検出信号の全ての大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように迅速に変化させることができる。
【0059】
また、本実施形態では、上記のように、制御部１３を、抽出画像３０の複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成する。これにより、複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差（画素値のバラツキ具合）が、画像中の背景ノイズ（いずれの画像にも共通して存在するノイズ）程度になることにより、複数の画像の間の検出信号の大きさＹのバラツキが補正されたと見なすことができるので、複数の画素ＰＸにおけるアーチファクトＡＦの程度Ｄを容易に判断することができる。
【0060】
また、本実施形態では、上記のように、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置され、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子Ｇ３を含む。これにより、第３格子Ｇ３により、Ｘ線管１１の焦点径に依存することなく第１格子Ｇ１の自己像を形成させることができるので、Ｘ線管１１の選択の自由度を向上させることができる。
【0061】
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【0062】
＜第１変形例＞
たとえば、上記実施形態では、制御部１３を、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキの補正を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１に示す第１変形例によるＸ線位相イメージング装置２００のように、制御部２１３を、Ｘ線量のバラツキに加えて、並進移動に起因する格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の位置ずれを補正するように構成してもよい。
たとえば、上記実施形態では、制御部１３を、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキの補正を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１に示す第１変形例によるＸ線位相イメージング装置２００のように、制御部２１３を、Ｘ線量のバラツキに加えて、並進移動に起因する格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の位置ずれを補正するように構成してもよい。
【0063】
ここで、上述したように、上記実施形態のＸ線位相イメージング装置１００では、位相コントラスト画像４０を生成するために、格子位置調整機構１４により、格子Ｇ（第１格子Ｇ１）を縞走査させるように構成されている。しかしながら、格子Ｇの周期（格子ピッチ）が微細（μｍオーダー）であるので、格子Ｇの並進移動（縞走査）を精密に制御することは比較的難しいと考えられる。したがって、図９に示すように格子Ｇの並進移動に起因して、格子Ｇの並進位置に位置ずれ（格子Ｇの並進位置が位置ずれした場合の、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合に対する誤差）が生じる場合がある。なお、図９では、Ｘ線量のバラツキによる検出信号の大きさ（強度）Ｙのステップカーブ上の位置からのずれに加えて、格子Ｇの並進位置の位置ずれにより、格子Ｇの並進量の点Ｘが、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合のステップカーブ５０上の位置からずれた様子を示している。すなわち、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合は、格子Ｇの並進量の点ＸがＸ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４になるのに対して、格子Ｇの並進位置が位置ずれしている場合は、格子Ｇの並進量の点Ｘが、ステップカーブ５０上からずれたＸ１ａ、Ｘ２ａ、Ｘ３ａおよびＸ４ａとなる。
【0064】
そこで、第１変形例では、制御部２１３（図１参照）は、複数の検出信号の全ての大きさＹ、および、複数の検出信号が取得された全ての格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）を、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定のＤth以下になるように変化させることにより、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキ、および、並進移動に起因する格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するように構成されている。詳細には、制御部２１３は、複数の検出信号の全ての大きさＹに対して、補正係数ＫＹ（ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４）を変化させて繰り返し除算することにより、Ｘ線量のバラツキを補正するとともに、複数の検出信号が取得された全ての格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）に対して、補正係数ＫＸ（ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４）を変化させて繰り返し加算することにより、格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するように構成されている。
【0065】
具体的には、図７に示すように、まず、制御部２１３は、検出信号の大きさ（強度）Ｙ１ａ、Ｙ２ａ、Ｙ３ａおよびＹ４ａを、それぞれ、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４により除算する。また、制御部２１３は、Ｘ１ａ、Ｘ２ａ、Ｘ３ａおよびＸ４ａに、それぞれ、補正係数ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を加算する。すなわち、制御部３１３は、検出信号の大きさ（強度）Ｙおよび格子Ｇの並進量の点Ｘを変化させるための係数として補正係数ＫＹ、ＫＸを設定する（図７のステップ２０１）。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４は、互いに等しい値でもよいし、互いに異なる値でもよい。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４で除算された検出信号の大きさ（強度）Ｙは、それぞれ、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４となる。また、補正係数ＫＸ５、ＫＸ６、ＫＸ７およびＫＸ８が加算された格子Ｇの並進量の点Ｘは、それぞれ、Ｘ１ａ＋ＫＸ１、Ｘ２ａ＋ＫＸ２、Ｘ３ａ＋ＫＸ３およびＸ４ａ＋ＫＸ４となる。
【0066】
次に、制御部２１３は、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を変化させる（図７のステップ２０２）。補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４が変化することにより、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３、Ｙ４ａ／ＫＹ４、Ｘ１ａ＋ＫＸ１、Ｘ２ａ＋ＫＸ２、Ｘ３ａ＋ＫＸ３およびＸ４ａ＋ＫＸ４の値は、変化する。制御部２１３は、補正係数ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を、たとえば、格子Ｇの周期（格子ピッチ）の大きさに基づいて設定する。
【0067】
次に、制御部２１３は、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３、Ｙ４ａ／ＫＹ４、Ｘ１ａ＋ＫＸ１、Ｘ２ａ＋ＫＸ２、Ｘ３ａ＋ＫＸ３およびＸ４ａ＋ＫＸ４の値からステップカーブ５０を取得する。そして、制御部２１３（画像処理部２１３ａ（図１参照））は、取得したステップカーブ５０に基づいて抽出画像３０（図３参照）を生成する（図７のステップ２０３）。
【0068】
次に、制御部２１３は、抽出画像３０において、任意の画素列ＰＬにおけるラインプロファイル（画素列ＰＬ上の画素値の変化）を取得する。そして、制御部２１３は、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、ラインプロファイルに含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）を算出する（図７のステップ２０４）。
【0069】
次に、制御部２１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差を、予め設定された所定の閾値Ｄthと比較する（図７のステップ２０５）。そして、制御部２１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差が、所定の閾値Ｄthよりも大きいと判断した場合は、所定の閾値Ｄthよりも小さくなるまで、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を変化させながらフロー（図７のステップ２０２～ステップ２０５のフロー）を繰り返す。
【0070】
制御部２１３は、算出したラインプロファイルにおける標準偏差が、所定の閾値Ｄthよりも小さいと判断した場合は、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の変化に起因する検出器１２で検出されるＸ線量のバラツキおよび並進移動に起因する格子Ｇの並進位置の位置ずれの補正を終了する。このとき、Ｙ１ａ／ＫＹ１、Ｙ２ａ／ＫＹ２、Ｙ３ａ／ＫＹ３およびＹ４ａ／ＫＹ４の値は、それぞれ、Ｘ線量がバラついていない場合のステップカーブ５０上の検出信号の大きさ（強度）Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３およびＹ４と略等しくなる。また、Ｘ１ａ＋ＫＸ１、Ｘ２ａ＋ＫＸ２、Ｘ３ａ＋ＫＸ３およびＸ４ａ＋ＫＸ４の値は、それぞれ、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合のステップカーブ５０上の格子Ｇの並進量の点Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４と略等しくなる。したがって、図９に示すＸ線量がバラついていない、かつ、格子Ｇの並進位置が位置ずれしていない場合のステップカーブ５０に基づいて、図６（Ａ）に示すアーチファクトＡＦが除去された位相コントラスト画像４０が生成される。
【0071】
なお、第１変形例のその他の構成は、上記実施形態と同様である。
【0072】
（第１変形例の効果）
第１変形例では、上記のように、制御部２１３を、複数の検出信号の全ての大きさＹおよび複数の検出信号が検出された全ての格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の両方を、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させることにより、Ｘ線量のバラツキおよび並進移動に起因する格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の位置ずれの両方を補正するように構成する。これにより、Ｘ線量のバラツキおよび格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の位置ずれの両方を補正することができるので、縞走査による撮影を行う際にＸ線管１１の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのを抑制することができるとともに、格子Ｇの並進移動を精密に制御することが比較的難しいことに起因して位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのを抑制することができる。
第１変形例では、上記のように、制御部２１３を、複数の検出信号の全ての大きさＹおよび複数の検出信号が検出された全ての格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の両方を、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させることにより、Ｘ線量のバラツキおよび並進移動に起因する格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の位置ずれの両方を補正するように構成する。これにより、Ｘ線量のバラツキおよび格子Ｇの並進位置（格子Ｇの並進量の点Ｘ）の位置ずれの両方を補正することができるので、縞走査による撮影を行う際にＸ線管１１の輝度が変化することに起因して位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのを抑制することができるとともに、格子Ｇの並進移動を精密に制御することが比較的難しいことに起因して位相コントラスト画像４０にアーチファクトＡＦが生じるのを抑制することができる。
【0073】
なお、第１変形例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。
【0074】
＜第２変形例＞
また、上記実施形態および第１変形例では、制御部１３を、補正係数Ｋを（所定の範囲内で）無作為に変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１０に示す第２変形例よるＸ線位相イメージング装置３００のように、制御部３１３を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるように構成してもよい。
また、上記実施形態および第１変形例では、制御部１３を、補正係数Ｋを（所定の範囲内で）無作為に変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１０に示す第２変形例よるＸ線位相イメージング装置３００のように、制御部３１３を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるように構成してもよい。
【0075】
図１０に示すように、Ｘ線位相イメージング装置３００は、制御部３１３を備えている。
【0076】
第２変形例では、制御部３１３は、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数Ｋを変化させるための推定ルールＲに基づいて、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるように構成されている（図７のステップ３０２）。推定ルールＲは、補正係数ＫＹ、ＫＸとアーチファクトＡＦの程度Ｄとに基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように機械学習としての強化学習により学習される。
【0077】
具体的には、図１０に示すように、制御部３１３は、機械学習部６０を備えている。機械学習部６０は、いわゆる強化学習を行う機能を有する。Ｘ線位相イメージング装置３００では、ユーザにより学習モードが選択されると、機械学習部６０による強化学習が行われるように構成されている。ここで、強化学習とは、機械学習の一種であり、解決すべき課題に対し、より正しい結果を得るため、試行錯誤を通じて自ら得られる報酬が最大化するよう学習を進めることをいう。
【0078】
図１１に示すように、機械学習部６０は、物理量取得部６１と、状態観測部６２と、報酬算出部６３と、報酬更新部６４と、意思決定部６５と、を含む。
【0079】
物理量取得部６１は、画像処理部１３ａで抽出画像３０が生成された場合に、画像処理部１３ａから、抽出画像３０を取得するように構成されている。なお、物理量取得部６１が抽出画像３０を取得する１回目では、任意の補正係数ＫＹ、ＫＸが設定されているものとする。また、物理量取得部６１が抽出画像３０のデータを取得する２回目以降では、意思決定部６５により変化された補正係数Ｋが設定されているものとする。
【0080】
状態観測部６２は、物理量取得部６１が取得した抽出画像３０に基づいて、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄを算出するように構成されている。
【0081】
報酬算出部６３は、アーチファクトＡＦの程度Ｄが低い程、報酬の値が高くなるように報酬の値を算出するように構成されている。すなわち、Ｘ線位相イメージング装置３００では、アーチファクトＡＦの程度Ｄと報酬の値との相関関係が、予め設定されている。
【0082】
報酬更新部６４は、報酬算出部６３により算出された報酬の値に基づいて、機械学習部６０の内部パラメータを更新す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３００では、内部パラメータは、最も多くの報酬が得られるように、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させる推定ルールＲを決定するためのパラメータである。
【0083】
意思決定部６５は、報酬更新部６４により更新された内部パラメータから決定される推定ルールＲに基づいて、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させ、変化させた補正係数ＫＹ、ＫＸに基づいて、画像処理部１３ａに抽出画像３０を生成させるように構成されている。
【0084】
制御部３１３では、画像処理部１３ａおよび機械学習部６０の動作が繰り返されることにより、補正係数Ｋを変化させる推定ルールＲが、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように補正係数ＫＹ、ＫＸを効率よく変化させることが可能なように強化学習されていく。すなわち、強化学習された推定ルールＲを用いると、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるまでの補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させる回数（図７のステップＳ３０２～Ｓ２０５のフローの繰り返し回数）を低減することが可能である。これにより、Ｘ線位相イメージング装置３００では、強化学習された推定ルールＲに基づいて、補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させることにより、無作為に補正係数Ｋを変化させる場合と比較して、Ｘ線量のバラツキおよび格子Ｇの並進位置の位置ずれの補正に要する工程（時間）を短縮化することが可能である。
【0085】
なお、第２変形例のその他の構成は、上記実施形態と同様である。
【0086】
（第２変形例の効果）
第２変形例では、上記のように、制御部３１３を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、（Ｘ線量のバラツキを補正するための）補正係数ＫＹおよび（並進移動に起因する格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するための）補正係数ＫＸを変化させるように構成する。推定ルールＲは、補正係数ＫＹ、ＫＸとアーチファクトＡＦの程度Ｄとに基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように機械学習としての強化学習により学習させる。これにより、補正係数ＫＹ、ＫＸを無作為に変化させる場合と比較して、強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように効率的に補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させることができる。
第２変形例では、上記のように、制御部３１３を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、（Ｘ線量のバラツキを補正するための）補正係数ＫＹおよび（並進移動に起因する格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するための）補正係数ＫＸを変化させるように構成する。推定ルールＲは、補正係数ＫＹ、ＫＸとアーチファクトＡＦの程度Ｄとに基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように機械学習としての強化学習により学習させる。これにより、補正係数ＫＹ、ＫＸを無作為に変化させる場合と比較して、強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄが小さくなるように効率的に補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させることができる。
【0087】
なお、第２変形例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。
【0088】
＜その他の変形例＞
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、ラインプロファイル（画素列ＰＬ上の画素値の変化）に含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）を算出するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、たとえば、（ｍ×ｎ）個からなる画素領域に含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）等、ラインプロファイルに含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）以外の値を算出するように構成してもよい。
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、ラインプロファイル（画素列ＰＬ上の画素値の変化）に含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）を算出するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、アーチファクトＡＦの程度Ｄとして、たとえば、（ｍ×ｎ）個からなる画素領域に含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）等、ラインプロファイルに含まれる画素値のバラツキ具合（標準偏差）以外の値を算出するように構成してもよい。
【0089】
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、抽出画像３０の複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、位相コントラスト画像４０の複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成してもよい。また、アーチファクトＡＦの程度Ｄと相関のある数値であれば、制御部を、複数の画素ＰＸにおける画素値の標準偏差以外の数値に基づいて、アーチファクトＡＦの程度Ｄを判断するように構成してもよい。
【0090】
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、Ｘ線管１１から出力されるＸ線量の出力値の変化率に基づいて、補正係数ＫＹを設定するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、上記変化率に基づかずに、補正係数ＫＹを設定するように構成してもよい。
【0091】
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、検出信号の大きさＹに対して、補正係数ＫＹを変化させて繰り返し除算するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、検出信号の大きさＹに対して、補正係数ＫＹを１回のみ除算するように構成してもよい。
【0092】
また、上記第１変形例および第２変形例では、制御部２１３（３１３）を、格子Ｇの並進位置に対して、補正係数ＫＸを変化させて繰り返し加算するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、格子Ｇの並進位置に対して、補正係数ＫＸを１回のみ加算するように構成してもよい。
【0093】
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、検出信号の大きさＹに対して、補正係数ＫＹを除算するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、検出信号の大きさＹに対して、補正係数ＫＹを乗算するように構成してもよいし、補正係数ＫＹを加算するように構成してもよいし、補正係数ＫＹを減算するように構成してもよい。
【0094】
また、上記第１変形例および第２変形例では、制御部２１３（３１３）を、格子Ｇの並進位置に対して、補正係数ＫＸを加算するように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、格子Ｇの並進位置に対して、補正係数ＫＸを減算するように構成してもよいし、補正係数ＫＸを乗算するように構成してもよいし、補正係数ＫＸを除算するように構成してもよい。
【0095】
また、上記実施形態では、制御部１３を、検出信号の大きさＹを、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、検出信号の大きさＹを、位相コントラスト画像４０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成してもよい。
【0096】
また、上記第１変形例および第２変形例では、制御部２１３（３１３）を、検出信号の大きさＹおよび格子Ｇの並進位置を、抽出画像３０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、検出信号の大きさＹおよび格子Ｇの並進位置を、位相コントラスト画像４０におけるアーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成してもよい。
【0097】
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、制御部１３（２１３、３１３）を、複数の検出信号の全ての大きさＹを変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、複数の検出信号のうちの１つの大きさＹを変化させるように構成してもよいし、複数の検出信号のうちの２つ以上の幾つかの大きさＹを変化させるように構成してもよい。
【0098】
また、上記第１変形例および第２変形例では、制御部２１３（３１３）を、複数の検出信号が取得された全ての格子Ｇの並進位置を変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、複数の検出信号が取得された格子Ｇのうちの１つの格子Ｇの並進位置を変化させるように構成してもよいし、複数の検出信号が取得された格子Ｇのうちの２つ以上の幾つかの格子Ｇの並進位置を変化させるように構成してもよい。
【0099】
また、上記実施形態では、Ｘ線量のバラツキを補正するアルゴリズムとして、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３およびＫＹ４を（所定の範囲内で）無作為に変化させることにより、複数の検出信号の大きさＹを、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、共役勾配法等の最適化手法により、複数の検出信号の大きさＹを、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成してもよい。
【0100】
また、上記第１変形例では、Ｘ線量のバラツキおよび格子Ｇの並進位置を補正するアルゴリズムとして、補正係数ＫＹ１、ＫＹ２、ＫＹ３、ＫＹ４、ＫＸ１、ＫＸ２、ＫＸ３およびＫＸ４を（所定の範囲内で）無作為に変化させることにより、複数の検出信号の大きさＹおよび格子Ｇの並進位置を、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、共役勾配法等の最適化手法により、複数の検出信号の大きさＹおよび格子Ｇの並進位置を、アーチファクトＡＦの程度Ｄが所定の閾値Ｄth以下になるように変化させるように構成してもよい。
【0101】
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、第１格子Ｇ１を、並進移動の対象として、縞走査を行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。第２格子Ｇ２、第３格子Ｇ３、Ｘ線管１１、検出器１２および被写体Ｓのうちのいずれか１つを、並進移動の対象として、縞走査を行うように構成してもよい。また、本発明では、第１格子Ｇ１、第２格子Ｇ２、第３格子Ｇ３、Ｘ線管１１、検出器１２および被写体Ｓのうちの複数を、並進移動の対象として、縞走査を行うように構成してもよい。
【0102】
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、複数の格子Ｇは、Ｘ線管１１と第１格子Ｇ１との間に配置され、Ｘ線管１１から照射されたＸ線の可干渉性を高めるための第３格子Ｇ３を含むように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第３格子Ｇ３を含まないように構成してもよい。
【0103】
また、上記実施形態、第１変形例および第２変形例では、タルボ効果による自己像を形成するために、第１格子Ｇ１を位相格子とした例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、自己像は縞模様であればよいので、位相格子の代わりに吸収格子を用いてもよい。吸収格子を用いると、距離などの光学条件により単純に縞模様が発生する領域（非干渉計）と、タルボ効果による自己像が生じる領域（干渉計）とが生じる。
【0104】
また、上記第２変形例では、制御部３１３を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹ、ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、（Ｘ線量のバラツキを補正するための）補正係数ＫＹおよび（並進移動に起因する格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するための）補正係数ＫＸを変化させるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部を、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＹを変化させるための推定ルールＲに基づいて、（Ｘ線量のバラツキを補正するための）補正係数ＫＹのみを変化させるように構成してもよいし、機械学習としての強化学習により学習させた補正係数ＫＸを変化させるための推定ルールＲに基づいて、（格子Ｇの並進位置の位置ずれを補正するための）補正係数ＫＸのみを変化させるように構成してもよい。
【0105】
また、上記第２変形例では、Ｘ線位相イメージング装置３００自身が、推定ルールＲを強化学習させる機械学習部６０を備えた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図１２に示すＸ線位相イメージング装置４００のように、Ｘ線位相イメージング装置４００の外部から推定ルールＲを取得するように構成してもよい。図１２に示すように、Ｘ線位相イメージング装置４００は、制御部４１３を備えている。制御部４１３は、Ｘ線位相イメージング装置４００の外部から推定ルールＲを取得する推定ルール取得部１３ｂを含む。推定ルールＲは、たとえば、直接またはネットワークを介して接続された（機械学習部を備えた）他のＸ線位相イメージング装置、（推定ルールＲが記憶された）サーバ、等から取得してもよい。
【0106】
また、上記第２変形例では、制御部３１３が、機械学習部６０を備えた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、機械学習部は、制御部とは別個に設けられてもよい。
【符号の説明】
【0107】
１１ Ｘ線管（Ｘ線源）
１２ 検出器
１３、２１３、３１３、４１３ 制御部
１３ａ、２１３ａ 画像処理部
２０ 取得画像
３０ 抽出画像
４０ 位相コントラスト画像
４０ａ 吸収像
４０ｂ 位相微分像
４０ｃ 暗視野像
１００、２００、３００、４００ Ｘ線位相イメージング装置
ＡＦ アーチファクト
Ｇ 格子
Ｇ１ 第１格子
Ｇ２ 第２格子
Ｇ３ 第３格子
ＰＸ 画素
Ｒ 推定ルール
Ｓ 被写体
Ｘ 格子の並進量の点（格子の相対位置）
Ｙ （検出信号の）大きさ
１２ 検出器
１３、２１３、３１３、４１３ 制御部
１３ａ、２１３ａ 画像処理部
２０ 取得画像
３０ 抽出画像
４０ 位相コントラスト画像
４０ａ 吸収像
４０ｂ 位相微分像
４０ｃ 暗視野像
１００、２００、３００、４００ Ｘ線位相イメージング装置
ＡＦ アーチファクト
Ｇ 格子
Ｇ１ 第１格子
Ｇ２ 第２格子
Ｇ３ 第３格子
ＰＸ 画素
Ｒ 推定ルール
Ｓ 被写体
Ｘ 格子の並進量の点（格子の相対位置）
Ｙ （検出信号の）大きさ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】