(57)【要約】  １枚のモアレ画像を用いて高画質の位相微分画像を生成することを可能とする。  Ｘ線撮影装置（１０）は、Ｘ線源（１１）から放射されたＸ線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子（２１）と、第１の格子（２１）と対向するとともに、第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することによりモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子（２２）と、第２の周期パターン像を検出して画像データを生成するＸ線画像検出器（２０）とを備える。Ｘ線画像検出器（２０）は、ＸＹ方向に２次元的に配置されたガぞ（３０）を有する。Ｙ方向に並ぶＭ個の画素（３０）を１グループＧｒ（ｘ，ｎ）とし、このグループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向にＭより少ない画素数ずつシフトする。このシフトで形成された各グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の複数の画素（３０）の画素値により構成される強度変調信号の位相を算出することにより位相微分画像を生成する。
2012144317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を放射する放射線源と、
前記放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、
前記第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することによりモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子と、
２次元配列された複数の画素により前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、
所定方向に並ぶＭ個の前記画素を１グループとし、このグループを前記所定方向に、前記Ｍより少ない画素数ずつシフトしながら、各グループの複数の画素の画素値により構成される強度変調信号の位相を算出することにより位相微分画像を生成する位相微分画像生成部と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記位相微分画像生成部は、前記グループを前記所定方向に１画素ずつシフトしながら、各グループの複数の画素の画素値により構成される強度変調信号の位相を算出することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記所定方向は、前記モアレ縞にほぼ直交する方向であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の周期の整数倍に相当することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当する画素数より少ないことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交していることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記モアレ縞は、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ平行であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置し、かつ、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向に直交せず、かつ平行でないことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１０】
前記位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って積分処理することにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部を備えること特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１１】
被検体を配置しない状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を補正画像として記憶する補正画像記憶部と、
被検体を配置した状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像から、前記補正画像記憶部に記憶された補正画像を減算する補正処理部と、
を備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１２】
前記補正処理部によって補正された補正済みの位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って積分処理して位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部を備えること特徴とする請求の範囲第１１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１３】
前記第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を前記第２の格子に幾何光学的に投影することにより前記第１の周期パターン像を生成することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１４】
前記第１の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせ前記第１の周期パターン像を生成することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１５】
前記放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットを備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１６】
前記放射線画像検出器は、前記所定方向と直交する方向に延設された線状読取光源が、前記所定方向に走査されることによって画素ごとに電荷が読み取られ、画像データの生成が行われる光読取方式の放射線画像検出器であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１７】
放射線を放射する放射線源と、
前記放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、
前記第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することによりモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子と、
２次元配列された複数の画素により前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、
を備えた放射線撮影装置に用いられる画像処理方法であって、
所定方向に並ぶＭ個の前記画素を１グループとし、このグループを前記所定方向に、前記Ｍより少ない画素数ずつシフトしながら、各グループの複数の画素の画素値により構成される強度変調信号の位相を算出することにより位相微分画像を生成することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の位相変化に基づく画像を得る放射線撮影装置及びその画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線、例えばＸ線は、物質を構成する元素の重さ（原子番号）と、物質の密度及び厚さとに依存して減衰する特性を有する。この特性に着目し、医療診断や非破壊検査等の分野において、被検体の内部を透視するためのプローブとしてＸ線が利用されている。【０００３】
一般的なＸ線撮影装置は、Ｘ線を放射するＸ線源と、Ｘ線を検出するＸ線画像検出器とを備え、これらの間に被検体を配置して、被検体を透過したＸ線の撮影を行う。この場合、Ｘ線源からＸ線画像検出器に向けて放射されたＸ線は、被検体を透過する際に吸収され減衰した後、Ｘ線画像検出器に入射する。この結果、被検体によるＸ線の強度変化に基づく画像がＸ線画像検出器により検出される。【０００４】
Ｘ線吸収能は、原子番号が小さい元素ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線の強度変化が小さく、画像に十分なコントラストが得られないという問題がある。例えば、人体の関節を構成する軟骨部とその周辺の関節液は、いずれも成分の殆どが水であり、両者のＸ線吸収能の差が小さいため、コントラストが得られにくい。【０００５】
このような問題を背景に、被検体によるＸ線の強度変化に代えて、被検体によるＸ線の位相変化に基づいた画像を得るＸ線位相イメージングの研究が近年盛んに行われている。Ｘ線位相イメージングは、被検体に入射したＸ線の位相変化が強度変化より大きいことに着目し、Ｘ線の位相変化を画像化する方法であり、Ｘ線吸収能が低い被検体に対しても高コントラストの画像を得ることができる。【０００６】
このようなＸ線位相イメージングを可能とするために、Ｘ線源とＸ線画像検出器との間に、第１及び第２の格子を所定の間隔で平行に配置したＸ線撮影装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＸ線撮影装置では、Ｘ線源から第１及び第２の格子を介して得られるＸ線のモアレ画像をＸ線画像検出器で撮影することにより位相コントラス画像を取得する。【０００７】
特許文献１に記載のＸ線撮影装置では、縞走査法が用いられている。縞走査法では、第１の格子に対して第２の格子を、格子方向にほぼ垂直な方向に、格子ピッチよりも小さい所定量ずつ間欠的に移動させながら、その各停止中に撮影を行うことにより複数のモアレ画像が検出される。この複数のモアレ画像に基づいて、被検体との相互作用によって生じたＸ線の位相変化量が検出され、位相微分画像が生成される。この位相微分画像を積分処理することにより位相コントラスト画像が生成される。【０００８】
しかし、縞走査法では、第１または第２の格子を、その格子ピッチよりも小さいピッチで精度よく移動させるために高精度な移動機構が必要である。このため、装置の複雑化や高コスト化という問題がある。また、縞走査法では、１枚の位相コントラスト画像を取得するために複数回の撮影を行う必要があるため、その一連の撮影中に被検体の体動や装置の振動が生じると、各モアレ画像間で被検体や格子に位置ずれが生じ、位相微分画像の画質が劣化するという問題がある。特許文献１には、第１及び第２の格子を移動させずに一度の撮影を行うことより得られる１枚のモアレ画像から位相微分画像を生成することが示唆されているが、その具体的な方法については記載されていない。【０００９】
特許文献２では、第１及び第２の格子を移動させずに一度の撮影を行うことにより１枚のモアレ画像を取得し、このモアレ画像に対して、フーリエ変換、キャリア周波数に対応したスペクトルの分離、フーリエ逆変換の一連の処理を施すことにより位相微分画像を得るフーリエ変換法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２００３６１号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に記載のフーリエ変換法では、第１及び第２の格子の歪みや配置誤差等により、モアレ画像のモアレ縞に周期や縞の方向に歪みが生じると、キャリア周波数成分の広がりが大きくなるため、そのピーク位置が正確に得られない。キャリア周波数に対応したスペクトルの分離は、ピーク位置を基準として行われるため、スペクトルの分離精度が低下し、位相微分画像の画質が劣化するという問題がある。【００１２】
また、特許文献２に記載のフーリエ変換法では、フーリエ変換により、モアレ画像を周波数空間に変換するため、Ｘ線画像検出器の画素数が少ない場合には、周波数空間における解像度が低下し、位相微分画像の画質が劣化するという問題がある。【００１３】
このため、特許文献２に記載のＸ線撮影装置では、位相微分画像の画質を向上させるには、周期や方向に歪みがない均一なモアレ縞が得られるように、第１及び第２の格子の位置調整を高精度に行い、かつ画素数の大きなＸ線画像検出器を用いる必要がある。【００１４】
本発明は、１枚のモアレ画像を用いて高画質の位相微分画像を生成することを可能とする放射線撮影装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の放射線撮影装置は、放射線を放射する放射線源と、第１の格子と、第２の格子と、放射線画像検出器と、位相微分画像生成部とを備えている。第１の格子は、放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する。第２の格子は、第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することによりモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する。放射線画像検出器は、２次元配列された複数の画素により第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する。位相微分画像生成部は、所定方向に並ぶＭ個の画素を１グループとし、このグループを所定方向に、Ｍより少ない画素数ずつシフトしながら、各グループの複数の画素の画素値により構成される強度変調信号の位相を算出することにより位相微分画像を生成する。【００１６】
位相微分画像生成部は、グループを所定方向に１画素ずつシフトしながら、各グループの複数の画素の画素値により構成される強度変調信号の位相を算出することが好ましい。【００１７】
所定方向は、モアレ縞にほぼ直交する方向であることが好ましい。この場合、グループを構成する画素数が、モアレ縞の周期の整数倍に相当することが好ましい。さらに、グループを構成する画素数が、モアレ縞の１周期に相当することが好ましい。また、グループを構成する画素数を、モアレ縞の１周期に相当する画素数より少なくしてもよい。【００１８】
モアレ縞は、第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置することにより生成されたものであり、第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交していることが好ましい。【００１９】
また、モアレ縞は、第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、第１及び第２の格子の格子方向にほぼ平行であってもよい。【００２０】
また、モアレ縞は、第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置し、かつ、第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、第１及び第２の格子の格子方向に直交せず、かつ平行でなくてもよい。【００２１】
位相微分画像を、第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って積分処理することにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部を備えることが好ましい。【００２２】
また、被検体を配置しない状態で位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を補正画像として記憶する補正画像記憶部と、被検体を配置した状態で位相微分画像生成部により生成された位相微分画像から、補正画像記憶部に記憶された補正画像を減算する補正処理部と、を備えることが好ましい。この場合には、補正処理部によって補正された補正済みの位相微分画像を、第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って積分処理して位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部を備えることが好ましい。【００２３】
第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を第２の格子に幾何光学的に投影することにより第１の周期パターン像を生成することが好ましい。【００２４】
第１の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせ第１の周期パターン像を生成するものであってもよい。【００２５】
また、放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットを備えることが好ましい。【００２６】
放射線画像検出器は、所定方向と直交する方向に延設された線状読取光源が、所定方向に走査されることによって画素ごとに電荷が読み取られ、画像データの生成が行われる光読取方式の放射線画像検出器であってもよい。【００２７】
本発明の画像処理方法は、放射線を放射する放射線源と、放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することによりモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子と、２次元配列された複数の画素により第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影装置に用いられる。この画像処理方法は、所定方向に並ぶＭ個の画素を１グループとし、このグループを所定方向に、Ｍより少ない画素数ずつシフトしながら、各グループの複数の画素の画素値により構成される強度変調信号の位相を算出することにより位相微分画像を生成する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、所定方向に並ぶＭ個の画素を１グループとし、このグループを該所定方向に、Ｍより少ない画素数ずつシフトしながら、各グループの複数の画素の画素値により構成される強度変調信号の位相を算出することにより位相微分画像を生成するので、放射線画像検出器により検出される１枚のモアレ画像により高画質の位相微分画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】Ｘ線撮影装置の構成を示す模式図である。
【図２】Ｘ線画像検出器の構成を示す模式図である。
【図３】第１及び第２の格子の構成を説明する説明図である。
【図４】Ｘ線画像検出器の画素に対する第１及び第２の格子の位置関係を説明する説明図である。
【図５】強度変調信号を構成する１グループの画素を示す説明図である。
【図６】強度変調信号を示すグラフである。
【図７】画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図８】位相微分値の算出時のグループの設定変更方法を説明する説明図である。
【図９】グループの設定方法の第１の変形例を説明する説明図である。
【図１０】グループの設定方法の第２の変形例を説明する説明図である。
【図１１】グループの設定方法の第３の変形例を説明する説明図である。
【図１２】第２の実施形態におけるＸ線画像検出器の画素に対する第１及び第２の格子の位置関係を説明する説明図である。
【図１３】第２の実施形態における位相微分値の算出時のグループの設定変更方法を説明する説明図である。
【図１４】第３の実施形態のマルチスリットを設けたＸ線画像撮影装置の構成を説明する説明図である。
【図１５】第５の実施形態のＸ線画像検出器の構成を示す概略斜視図である。
【図１６】第５の実施形態のＸ線画像検出器の作用を説明する第１の説明図である。
【図１７】第５の実施形態のＸ線画像検出器の作用を説明する第２の説明図である。
【図１８】第５の実施形態のＸ線画像検出器の作用を説明する第３の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第１の実施形態）
図１において、Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線源１１、撮影部１２、メモリ１３、画像処理部１４、画像記録部１５、撮影制御部１６、コンソール１７、及びシステム制御部１８を備えている。Ｘ線源１１は、周知のように、回転陽極型のＸ線管（図示せず）と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータ（図示せず）とを有し、被検体Ｈに向けてＸ線を放射する。
【００３１】
撮影部１２は、Ｘ線画像検出器２０、第１の格子２１、及び第２の格子２２を備えている。第１及び第２の格子２１，２２は、吸収型格子であり、Ｘ線照射方向であるＺ方向に関してＸ線源１１に対向配置されている。Ｘ線源１１と第１の格子２１との間には、被検体Ｈが配置可能な間隔が設けられている。Ｘ線画像検出器２０は、半導体回路を用いたフラットパネル検出器であり、第２の格子２２の背後に近接して配置されている。Ｘ線画像検出器２０の検出面２０ａは、Ｚ方向に直交するＸＹ面に存在する。
【００３２】
第１の格子２１は、ＸＹ面に格子面が存在し、この格子面には、Ｙ方向（格子方向）に延伸された複数のＸ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂが形成されている。Ｘ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂは、Ｘ方向に沿って交互に配列されており、縞状のパターンを形成している。第２の格子２２は、第１の格子２１と同様にＹ方向に延伸され、かつＸ方向に沿って交互に配列された複数のＸ線吸収部２２ａ及びＸ線透過部２２ｂを備えている。Ｘ線吸収部２１ａ，２２ａは、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等のＸ線吸収性を有する金属により形成されている。Ｘ線透過部２１ｂ，２２ｂは、シリコン（Ｓｉ）や樹脂等のＸ線透過性材料や空隙により形成されている。
【００３３】
第１の格子２１は、Ｘ線源１１から放射されたＸ線を部分的に通過させて第１の周期パターン像（以下、Ｇ１像という）を生成する。第２の格子２２は、第１の格子２１により生成されたＧ１像を部分的に透過させて第２の周期パターン像（以下、Ｇ２像という）を生成する。Ｇ１像は、第２の格子２２の格子パターンとほぼ一致する。第１の格子２１は、第２の格子２２に対してＺ軸周り（格子面内方向）に僅かに傾斜している。Ｇ２像には、その傾斜角に応じた周期を有するモアレ縞が生じている。
【００３４】
Ｘ線画像検出器２０は、Ｇ２像を検出して画像データを生成する。メモリ１３は、Ｘ線画像検出器２０から読み出された画像データを一時的に記憶する。画像処理部１４は、メモリ１３に記憶された画像データに基づいて位相微分画像を生成し、この位相微分画像に基づいて位相コントラスト画像を生成する。画像記録部１５は、画像処理部１４により生成された位相微分画像や位相コントラスト画像を記録する。撮影制御部１６は、Ｘ線源１１及び撮影部１２の制御を行う。
【００３５】
コンソール１７は、撮影条件の設定や、撮影モードの切替、撮影実行指示等の操作を可能とする操作部１７ａと、撮影情報や、位相微分画像、位相コントラスト画像等の画像表示を行うモニタ１７ｂとを備えている。撮影モードとしては、被検体Ｈを配置せずに撮影を行うプレ撮影と、被検体Ｈを配置して行う本撮影が実行可能となっている。システム制御部１８は、操作部１７ａから入力される信号に応じて各部を統括的に制御する。
【００３６】
図２において、Ｘ線画像検出器２０は、２次元状に多数配列された画素３０と、ゲート走査線３３と、走査回路３４と、信号線３５と、読み出し回路３６とから構成されている。画素３０は、周知のように、入射Ｘ線によりアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の半導体膜に生じた電荷を収集する画素電極３１と、画素電極３１によって収集された電荷を読み出すためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）３２とを備えている。ゲート走査線３３は、画素３０の行ごとに設けられている。走査回路３４は、各ゲート走査線３３にＴＦＴ３２をオンオフするための走査信号を印加する。信号線３５は、画素３０の列ごとに設けられている。読み出し回路３６は、各信号線３５を介して画素３０から電荷を読み出し、画像データに変換して出力する。なお、各画素３０の詳細な層構成については、特開２００２−２６３００号公報に記載された層構成と同様である。
【００３７】
読み出し回路３６は、周知のように、積分アンプ、Ａ／Ｄ変換器、補正回路（いずれも図示せず）等により構成されている。積分アンプは、各画素３０から信号線３５を介して出力された電荷を積分して画像信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器は、積分アンプにより生成された画像信号を、デジタル形式の画像データに変換する。補正回路は、画像データに対して、暗電流補正、ゲイン補正、及びリニアリティ補正等を行い、補正後の画像データをメモリ１３に入力する。
【００３８】
Ｘ線画像検出器２０は、入射Ｘ線を電荷に直接変換する直接変換型に限られず、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）やガドリウムオキシサルファイド（ＧＯＳ）等のシンチレータで入射Ｘ線を可視光に変換し、可視光をフォトダイオードで電荷に変換する間接変換型であってもよい。また、Ｘ線画像検出器２０には、ＴＦＴパネルをベースとした放射線画像検出器に限られず、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子をベースとした放射線画像検出器を用いることも可能である。
【００３９】
図３において、Ｘ線源１１から照射されるＸ線は、Ｘ線焦点１１ａを発光点としたコーンビームである。第１の格子２１は、Ｘ線透過部２１ｂを通過したＸ線をほぼ幾何光学的に投影するように構成されている。具体的には、Ｘ方向に関するＸ線透過部２１ｂの幅を、Ｘ線源１１から放射されるＸ線の実効波長より十分大きな値とし、Ｘ線の大部分を回折させずに、直進性を保ったまま通過させることで実現される。例えば、Ｘ線源１１の回転陽極としてタングステンを用い、管電圧を５０ｋＶとした場合には、Ｘ線の実効波長は約０．４Åである。この場合には、Ｘ線透過部２１ｂの幅を１〜１０μｍ程度とすればよい。なお、第２の格子２２も同様である。
【００４０】
第１の格子２１により生成されるＧ１像は、Ｘ線焦点１１ａからの距離に比例して拡大される。第２の格子２２の格子ピッチｐ２は、第２の格子２２の位置におけるＧ１像の周期パターンと一致するように設定されている。具体的には、第２の格子２２の格子ピッチｐ２は、第１の格子２１の格子ピッチをｐ１、Ｘ線焦点１１ａと第１の格子２１との間の距離Ｌ１、第１の格子２１と第２の格子２２との間の距離Ｌ２とした場合、下式（１）をほぼ満たすように設定されている。
【００４１】
【数１】
2012144317.tif 000003
【００４２】
Ｘ線源１１と第１の格子２１との間に被検体Ｈを配置すると、Ｇ２像が被検体Ｈにより変調される。この変調量には、被検体ＨによるＸ線の屈折角が反映される。
【００４３】
次に、位相微分画像の生成方法を説明する。ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の座標を、ｘ，ｙ，ｚとする。図３には、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折するＸ線の１つの経路が例示されている。符号Ｘ１は、被検体Ｈが存在しない場合にＸ線が直進する経路を示している。この経路Ｘ１を進むＸ線は、第１及び第２の格子２１，２２を通過してＸ線画像検出器２０に入射する。符号Ｘ２は、被検体Ｈが存在する場合に、被検体Ｈにより屈折したＸ線の経路を示している。この経路Ｘ２を進むＸ線は、第１の格子２１を通過した後、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａにより吸収される。
【００４４】
被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）は、被検体Ｈの屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）として、下式（２）で表される。ここで、説明の簡略化のため、ｙ座標は省略している。
【００４５】
【数２】
2012144317.tif 000004
【００４６】
第２の格子２２の位置に形成されたＧ１像は、被検体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけＸ方向に変位する。この変位量Δｘは、Ｘ線の屈折角φが微小であることに基づいて、近似的に下式（３）で表される。
【００４７】
【数３】
2012144317.tif 000005
【００４８】
ここで、屈折角φは、Ｘ線の波長λと被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、下式（４）で表される。
【００４９】
【数４】
2012144317.tif 000006
【００５０】
このように、変位量Δｘは、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に関連している。そして、変位量Δｘ及び屈折角φは、Ｘ線画像検出器２０により検出される各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψ（被検体Ｈがある場合とない場合とでの強度変調信号の位相ズレ量）と、下式（５）に示すように関連している。ここで、強度変調信号とは、第１の格子２１と第２の格子２２との位置変化に伴う画素値の強度変化を表す波形信号である。
【００５１】
【数５】
2012144317.tif 000007
【００５２】
したがって、上式（４）及び（５）により、強度変調信号の位相ズレ量ψが位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量に対応することが分かる。この微分量をｘについて積分することにより、位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち位相コントラスト画像が生成される。
【００５３】
図４において、Ｇ１像が第２の格子２２に対してＺ軸周りに所定角度θだけ傾斜するように、第１の格子２１は、第２の格子２２に対してＺ軸周りに角度θだけ傾斜して配置される。これにより、Ｇ２像には、ほぼＹ方向に下式（６）で表される周期Ｔ（以下、モアレ周期Ｔという）を有するモアレ縞ＭＳが生じる。
【００５４】
【数６】
2012144317.tif 000008
【００５５】
Ｘ線画像検出器２０の画素３０のＸ方向の画素サイズをＤｘ（以下、主画素サイズＤｘという）、Ｙ方向の画素サイズをＤｙ（以下、副画素サイズＤｙという）とする。第２の格子２２の傾斜角θは、モアレ周期Ｔが副画素サイズＤｙのほぼ整数倍となるように設定されている。
【００５６】
図５において、Ｙ方向に沿って並ぶＭ個の画素３０を１グループＧｒ（ｘ，ｎ）とする。ここで、Ｍ，ｎは、正の整数である。ｎは、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の先頭の画素３０のｙ座標を表している。本実施形態では、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数ν（図４の例では、ν＝３）と同一とする。
【００５７】
Ｉ（ｘ，ｙ）は、座標ｘ，ｙの画素３０の画素値を示している。この画素値Ｉ（ｘ，ｙ）は、メモリ１３に記憶された画像データから取得される。１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値Ｉ（ｘ，ｎ）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）は、画素３０のｙ座標に応じて第２の格子２２によるＧ１像の強度変調量が異なることにより、図６に示すように、１周期分の強度変調信号を構成している。したがって、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値Ｉ（ｘ，ｎ）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）は、従来の縞走査法において、第１または第２の格子を、格子方向にほぼ垂直な方向（Ｘ方向）に所定量ずつ移動させながら取得した１周期分の強度変調信号に相当する。
【００５８】
図７において、画像処理部１４は、位相微分画像生成部４０、補正画像記憶部４１、補正処理部４２、及び位相コントラスト画像生成部４３を備えている。位相微分画像生成部４０は、本撮影及びプレ撮影によりメモリ１３に記憶された画像データをそれぞれ読み出し、後述する方法によって位相微分画像を生成する。補正画像記憶部４１は、プレ撮影時に位相微分画像生成部４０により生成された位相微分画像を補正画像として記憶する。補正処理部４２は、本撮影時に位相微分画像生成部４０により生成された位相微分画像から、補正画像記憶部４１に記憶された補正画像を減算することにより、補正済み位相微分画像を生成する。位相コントラスト画像生成部４３は、補正済み位相微分画像をＸ方向に沿って積分処理することにより位相コントラスト画像を生成する。
【００５９】
位相微分画像生成部４０は、図８に示すように、Ｘ方向に並ぶ画素３０の各列について、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつシフトしながら（ｎをインクリメントしながら）、各グループＧｒ（ｘ，ｎ）の強度変調信号に基づいて位相微分値を算出する。すべての画素３０について位相微分値を算出することにより位相微分画像が得られる。
【００６０】
位相微分値は、縞走査法と同様な方法により算出可能である。具体的には、「応用光学  光計測入門  谷田貝豊彦著  丸善株式会社  １３６〜１３８頁」に示された位相変調干渉法（フリンジスキャン干渉法）における位相分布の算出法を用いることができる。
【００６１】
位相微分画像生成部４０は、下記の行列式（７）を演算し、演算結果を次式（８）に適用することにより、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）を生成する。
【００６２】
【数７】
2012144317.tif 000009
【数８】
2012144317.tif 000010
【００６３】
ここで、参照位相δｋ、行列ａ，Ａ（δｋ），Ｂ（δｋ）は、それぞれ下式（９）〜（１２）で表される。
【００６４】
【数９】
2012144317.tif 000011
【数１０】
2012144317.tif 000012
【数１１】
2012144317.tif 000013
【数１２】
2012144317.tif 000014
【００６５】
本実施形態では、前述のようにＭ＝νとしているため、参照位相δｋは、０から２πの間で等間隔に段階変化する。この場合、行列Ａ（δｋ）の非対角項が０となり、１以外の対角項が１／２となるため、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）は、より簡単な下式（１３）を用いて算出可能である。
【００６６】
【数１３】
2012144317.tif 000015
【００６７】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影装置１０の作用を説明する。まず、被検体Ｈを配置せずに、操作部１７ａからプレ撮影指示が入力されると、Ｘ線源１１からＸ線が放射されるとともに、Ｘ線画像検出器２０によりＧ２像の検出が行われ、画像データが生成される。この画像データは、メモリ１３に記憶された後、画像処理部１４により読み出される。画像処理部１４では、位相微分画像生成部４０により画像データに基づいて上記演算が行われ、位相微分画像が生成される。この位相微分画像は、補正画像として補正画像記憶部４１に記憶される。プレ撮影は、以上で動作が終了する。
【００６８】
この後、被検体ＨをＸ線源１１と第１の格子２１との間に配置して、操作部１７ａから本撮影指示が入力されると、同様に、Ｘ線源１１からＸ線が放射されるとともに、Ｘ線画像検出器２０によりＧ２像の検出が行われ、画像データが生成される。この画像データは、メモリ１３に記憶された後、画像処理部１４により読み出される。画像処理部１４では、位相微分画像生成部４０により画像データに基づいて上記演算が行われ、位相微分画像が生成される。
【００６９】
本撮影の位相微分画像は、補正処理部４２に入力される。補正処理部４２は、補正画像記憶部４１から補正画像（プレ撮影の位相部分画像）を読み出し、位相微分画像から補正画像を減算する。これにより、被検体Ｈの位相情報のみが反映された補正済み位相微分画像が生成される。この補正済み位相微分画像は、位相コントラスト画像生成部４３に入力され、Ｘ方向に沿って積分処理が施されることにより、位相コントラスト画像が生成される。
【００７０】
この位相コントラスト画像及び補正済み位相微分画像は、画像記録部１５に記録された後、コンソール１７に入力され、モニタ１７ｂに画像表示される。
【００７１】
以上のように、本実施形態では、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつシフトしながら位相微分値を算出しているため、位相微分画像は、Ｘ方向とＹ方向とに同等の画素数となる。
【００７２】
なお、上記第１の実施形態では、図５に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νと同一としているが、図９に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νのＮ倍（ここで、Ｎは２以上の整数）と同一としてもよい。
【００７３】
また、図１０に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νまたはそのＮ倍と一致しなくてもよい。この場合、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出には、上式（１３）を用いることはできないが、行列式（７）を演算した結果を上式（８）に適用することにより算出可能である。
【００７４】
また、図１１に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νより少なくてもよい。この場合も、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出には、上式（１３）を用いることはできないが、行列式（７）を演算した結果を上式（８）に適用することにより算出可能である。この場合、位相微分値の算出に用いる画素数が少ないため、第１の実施形態の場合よりＳ／Ｎ比は低下するが、解像度は向上する。
【００７５】
また、上記第１の実施形態では、図８に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつシフトしながら位相微分値の算出を行っているが、これに限られず、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を２以上の画素数を単位として、Ｙ方向にシフトしながら位相微分値の算出を行ってもよい。この場合には、位相微分画像のＹ方向の解像度を必要以上に劣化させないように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を構成する画素数Ｍより少ない画素数を単位としてシフトすることが好ましい。
【００７６】
また、上記第１の実施形態では、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向をＹ方向とし、これに対して第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向を角度θだけ傾斜させているが、逆に、第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向をＹ方向とし、これに対して第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向を角度θだけ傾斜させてもよい。さらには、Ｙ方向に対して、第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向と、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向とを逆方向に傾斜させ、両者が角度θをなすようにしてもよい。
【００７７】
また、上記第１の実施形態では、Ｘ線画像検出器２０が第２の格子２２の背後に近接して配置され、Ｘ線画像検出器２０は、第２の格子２２により生成されるＧ２像をほぼ等倍率で検出しているが、Ｘ線画像検出器２０と第２の格子２２との間に間隔を設けてもよい。Ｘ線画像検出器２０と第２の格子２２とのＺ方向への間隔をＬ３とすると、下式（１４）の倍率Ｒで拡大されたＧ２像がＸ線画像検出器２０により検出される。
【００７８】
【数１４】
2012144317.tif 000016
【００７９】
この場合には、Ｘ線画像検出器２０により検出されるモアレ縞の周期Ｔ’は、上式（６）で表されるモアレ周期ＴのＲ倍（すなわちＴ’＝ＲＴ）となる。このため、モアレ周期Ｔ’に基づいて、同様にグループＧｒ（ｘ，ｎ）の設定を行えばよい。
【００８０】
また、上記第１の実施形態では、上式（８）または（１３）で表される値、すなわち強度変調信号の位相を表す値を位相微分値としているが、これに定数を乗じたり付加したりしたものを位相微分値としてもよい。
【００８１】
また、上記第１の実施形態では、位相微分画像の生成を行っているが、これに加えて、吸収画像や小角散乱画像を生成してもよい。吸収画像は、図６に例示した強度変調信号の平均値を求めることにより生成される。小角散乱画像は、強度変調信号の振幅を求めることにより生成される。
【００８２】
また、上記第１の実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の格子２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の格子２１と第２の格子２２との間に配置してもよい。
【００８３】
また、上記第１の実施形態では、Ｘ線源１１から射出されるＸ線をコーンビームとしているが、これに代えて、平行ビームを射出するＸ線源を用いることも可能である。この場合には、上式（１）に代えて、ｐ２＝ｐ１の関係をほぼ満たすように第１及び第２の格子２１，２２を構成すればよい。
【００８４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、第１及び第２の格子２１，２２の格子面内方向への相対的な傾斜によりＧ２像にモアレ縞ＭＳを生じさせているが、第２の実施形態では、第１及び第２の格子２１，２２を傾斜させずに、上式（１）の関係を僅かに崩すように第１及び第２の格子２１，２２の位置関係（距離Ｌ１，Ｌ２）、もしくは第１及び第２の格子２１，２２の格子ピッチｐ１，ｐ２を調整することで、図１２に示すように、Ｇ２像にモアレ縞ＭＳを生じさせる。
【００８５】
第２の格子２２の位置でのＧ１像のＸ方向へのパターン周期ｐ３は、第２の格子２２の格子ピッチｐ２とは僅かにずれている。モアレ縞ＭＳは、Ｘ方向に、下式（１５）で表される周期Ｔを有する。
【００８６】
【数１５】
2012144317.tif 000017
【００８７】
本実施形態では、位相微分画像生成部４０は、図１３に示すように、Ｙ方向に並ぶ画素３０の各行について、グループＧｒ（ｎ，ｙ）をＸ方向に１画素ずつシフトしながら（ｎをインクリメントしながら）、各グループＧｒ（ｎ，ｙ）の強度変調信号に基づいて位相微分値ψ（ｘ，ｙ）を算出する。
【００８８】
位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出方法は、第１の実施形態と同様である。具体的には、行列式（７）の演算を行って位相微分値ψ（ｘ，ｙ）を算出する場合には、上式（８）に代えて下式（１６）を用い、上式（１２）に代えて下式（１７）を用いればよい。
【００８９】
【数１６】
2012144317.tif 000018
【数１７】
2012144317.tif 000019
【００９０】
また、モアレ周期Ｔが主画素サイズＤｘのほぼ整数倍となるように設定した場合には、上式（１３）に代えて、下式（１８）を用いることにより位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出を行うことができる。
【００９１】
【数１８】
2012144317.tif 000020
【００９２】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に、１グループＧｒ（ｎ，ｙ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νまたはそのＮ倍と一致しなくてもよく、また、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νより少なくてもよい。さらに、グループＧｒ（ｎ，ｙ）をＸ方向に２画素以上の単位でシフトしながら位相微分値の算出を行ってもよい。その他の構成や作用については、第１の実施形態と同一である。
【００９３】
なお、本実施形態においてもＸ線画像検出器２０と第２の格子２２との間に間隔Ｌ３を設けてもよい。この場合には、上式（１５）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１４）で表される倍率Ｒを乗じたモアレ周期Ｔ’に基づいてグループＧｒ（ｎ，ｙ）を設定すればよい。
【００９４】
また、上記第１の実施形態で説明した第１及び第２の格子２１，２２の格子面内方向への相対的な傾斜と、上記第２の実施形態で示した第１及び第２の格子２１，２２の位置関係や格子ピッチのずれが同時に生じることにより、Ｘ方向とＹ方向とのいずれにも平行でない方向に周期を有するモアレ縞がＧ２像に生じることがある。この場合には、モアレ縞はＸ方向及びＹ方向に成分を有するため、第１の実施形態または第２実施形態のいずれかの方法を用いることにより位相微分画像を生成することが可能である。また、この場合には、Ｘ方向とＹ方向とのいずれにも平行でない斜め方向に並ぶ複数の画素３０によりグループを構成し、同様に位相微分画像を生成することも可能である。
【００９５】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。上記第１及び第２の実施形態では、Ｘ線源１１は単一焦点であるが、第３の実施形態では、図１４に示すように、Ｘ線源１１の射出側直後に、ＷＯ２００６／１３１２３５号公報等に記されたマルチスリット（線源格子）２３を設ける。マルチスリット２３は、第１及び第２の格子２１，２３と同様に、Ｙ方向に延伸された複数のＸ線吸収部２３ａ及びＸ線透過部２３ｂがＸ方向に交互に配列されたものである。マルチスリット２３の格子ピッチｐ０は、下式（１９）をほぼ満たすように設定されている。ここで、Ｌ０は、マルチスリット２３から第１の格子２１まで距離である。
【００９６】
【数１９】
2012144317.tif 000021
【００９７】
このようにマルチスリット２３を配置すると、Ｘ線源１１からの放射線がＹ方向に分散化され、各Ｘ線透過部２３ｂがＸ線焦点として機能する。各Ｘ線透過部２３ｂから放射された放射線は、第１の格子２１によりＧ１像を形成し、第２の格子２２の位置で重なり合うことによりＧ２像を形成する。これより、本実施形態では、Ｇ２像の光量が向上し、位相微分画像の算出精度の向上や、撮影時間の短縮が可能となる。
【００９８】
その他の構成や作用については、第１または第２の実施形態と同一である。本実施形態では、マルチスリット２３の各Ｘ線透過部２３ｂがＸ線焦点として機能するため、上式（１）において距離Ｌ１を、距離Ｌ０で置き換えればよい。
【００９９】
なお、本実施形態においてもＸ線画像検出器２０と第２の格子２２との間に間隔Ｌ３を設けてもよい。この場合には、上式（６）または上式（１５）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１４）で表される倍率Ｒを乗じたモアレ周期Ｔ’に基づいてグループＧｒ（ｘ，ｎ）またはグループＧｒ（ｎ，ｙ）を設定すればよい。なお、マルチスリット２３を設けた場合においても、第２の格子２２により生成されるＧ２像は、Ｘ線源１１のＸ線焦点１１ａを原点とし、Ｘ線焦点１１ａからＸ線画像検出器２０までの距離に比例して拡大されるため、Ｇ２像の倍率Ｒについては、上式（１４）をそのまま（距離Ｌ１を距離Ｌ０で置き換えずに）用いればよい。
【０１００】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。上記第１〜第３の実施形態では、第１の格子２１は、入射Ｘ線を回折せずに幾何光学的に投影しているが、第４の実施形態のＸ線撮影装置では、特開２００８−２００３６１号公報等に記されているように、第１の格子２１でタルボ効果が生じる構成とする。第１の格子２１でタルボ効果を生じさせるためには、Ｘ線の空間干渉性を高めるように、小焦点のＸ線源を用いるか、または、上記マルチスリット２３を用いて小焦点化すればよい。
【０１０１】
第１の格子２１でタルボ効果が生じる場合には、第１の格子２１の自己像（Ｇ１像）は、第１の格子２１から下流にタルボ距離Ｚｍだけ離れた位置に形成される。このため、本実施形態では、第１の格子２１から第２の格子２２までの距離Ｌ２をタルボ距離Ｚｍに設定する必要がある。なお、この場合には、第１の格子２１を位相型格子とすることも可能である。その他の構成や作用については、上記第１〜第３の実施形態のいずれかと同一である。
【０１０２】
第１の格子２１が吸収型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２０）で表される。ここで、「ｍ」は正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、上式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット２３を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１０３】
【数２０】
2012144317.tif 000022
【０１０４】
また、第１の格子２１がπ／２の位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２１）で表される。ここで、「ｍ」は「０」または正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、上式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット２３を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１０５】
【数２１】
2012144317.tif 000023
【０１０６】
また、第１の格子２１がπの位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２２）で表される。ここで、「ｍ」は「０」または正の整数である。この場合には、Ｇ１像のパターン周期が第１の格子２１の格子周期の１／２倍となるため、格子ピッチｐ１，ｐ２は、次式（２３）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット２３を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１０７】
【数２２】
2012144317.tif 000024
【数２３】
2012144317.tif 000025
【０１０８】
また、第１の格子２１が吸収型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２４）で表される。ここで、「ｍ」は正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、ｐ２＝ｐ１の関係をほぼ満たすように設定される。
【０１０９】
【数２４】
2012144317.tif 000026
【０１１０】
また、第１の格子２１がπ／２の位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２５）で表される。ここで、「ｍ」は「０」または正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、ｐ２＝ｐ１の関係をほぼ満たすように設定される。
【０１１１】
【数２５】
2012144317.tif 000027
【０１１２】
そして、第１の格子２１がπの位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２６）で表される。ここで、「ｍ」は「０」または正の整数である。この場合には、Ｇ１像のパターン周期が第１の格子２１の格子周期の１／２倍となるため、格子ピッチｐ１，ｐ２は、ｐ２＝ｐ１／２の関係をほぼ満たすように設定される。
【０１１３】
【数２６】
2012144317.tif 000028
【０１１４】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。上記第１〜第４の実施形態では、画素３０からＴＦＴを介して電気的に電荷を読み出す方式のＸ線画像検出器２０を用いているが、第５の実施形態では、線状の読取光で走査を行うことにより電荷の読み取りを行う光読取方式のＸ線画像検出器を用いる。
【０１１５】
図１５において、本実施形態のＸ線画像検出器５０は、Ｘ線を透過する第１の電極層５１と、第１の電極層５１を透過したＸ線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層５２と、記録用光導電層５２で発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層５４と、読取光ＬＲの照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層５５と、第２の電極層５６とをこの順に積層したものである。
【０１１６】
記録用光導電層５２と電荷輸送層５４との界面近傍には、記録用光導電層５２内で発生した電荷を蓄積する蓄電部５３が形成される。なお、上記各層は、ガラス基板５７上に第２の電極層５６から順に形成されている。
【０１１７】
第１の電極層５１は、Ｘ線透過性を有する。第１の電極層５１としては、例えば、ネサ皮膜（ＳｎＯ２）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide；出光興産（株））などを５０〜２００ｎｍ厚にして用いることができ、また、１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕなども用いることもできる。
【０１１８】
記録用光導電層５２は、Ｘ線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、Ｘ線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているアモルファスセレンを主成分とするものを使用する。記録用光導電層５２の厚さは１０〜１５００μｍが適切である。また、記録用光導電層５２の厚さは、マンモグラフィ用途である場合には１５０〜２５０μｍであることが好ましく、一般撮影用途である場合には５００〜１２００μｍであることが好ましい。
【０１１９】
電荷輸送層５４としては、Ｘ線画像の記録の際に第１の電極層５１に帯電する電荷の移動度と、その逆極性となる電荷の移動度の差が大きい程良く、例えば、ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス（３−メチルフェニル）−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＶＫ）分散物，Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半導体物質が適当である。電荷輸送層５４の厚さは０．２〜２μｍ程度が適切である。
【０１２０】
読取用光導電層５５としては、読取光ＬＲの照射を受けることにより導電性を呈するものであればよく、例えば、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、ＭｇＰｃ（Magnesium phtalocyanine）、ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Cupper phtalocyanine）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。読取用光導電層５５の厚さは５〜２０μｍ程度が適切である。
【０１２１】
第２の電極層５６は、読取光ＬＲを透過させる複数の透明線状電極５６ａと、読取光ＬＲを遮光する複数の遮光線状電極５６ｂとを有する。透明線状電極５６ａと遮光線状電極５６ｂとは、Ｘ線画像検出器５０の画像形成領域の一方の端部から他方の端部まで連続して直線状に延びている。透明線状電極５６ａと遮光線状電極５６ｂとは、所定の間隔を空けて交互に平行に配列されている。
【０１２２】
透明線状電極５６ａは、読取光ＬＲを透過させる導電性を有する材料からなる。透明線状電極５６ａとして、例えば、第１の電極層５１と同様に、ＩＴＯ、ＩＺＯやＩＤＩＸＯを用いることができる。透明線状電極５６ａの厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【０１２３】
遮光線状電極５６ｂは読取光ＬＲを遮光するとともに、導電性を有する材料からなる。例えば、上記の透明導電材料とカラーフィルターを組み合せて用いることができる。透明導電材料の厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【０１２４】
Ｘ線画像検出器５０では、隣接する透明線状電極５６ａと遮光線状電極５６ｂとの１組により、前述の主画素サイズＤｘが規定される。
【０１２５】
さらに、Ｘ線画像検出器５０は、透明線状電極５６ａと遮光線状電極５６ｂの延伸方向に直交する方向（Ｘ方向）に延設された線状読取光源５８を備えている。線状読取光源５８は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などの光源と光学系とから構成され、線状の読取光ＬＲをガラス基板５７に照射する。線状読取光源５８は、移動機構（図示せず）によって透明線状電極５６ａ及び遮光線状電極５６ｂの延伸方向（Ｙ方向）について移動するものであり、線状読取光源５８から発せられた線状の読取光によって電荷が読み出される。線状読取光源５８のＹ方向の幅により、前述の副画素サイズＤｙが規定される。本実施形態では、線状読取光源５８のＹ方向の幅を狭くすることにより、副画素サイズＤｙを小さくし、位相微分画像の副画素方向の解像度を向上させることができる。
【０１２６】
次に、Ｘ線画像検出器５０における画像検出と読み出しの作用について説明する。まず、図１６に示すように高圧電源６０によってＸ線画像検出器５０の第１の電極層５１に負の電圧を印加した状態において、Ｘ線源１１から放射され、第１及び第２の格子２１，２２を通過したＸ線がＧ２像として、Ｘ線画像検出器５０の第１の電極層５１側から照射される。
【０１２７】
Ｘ線画像検出器５０に入射したＸ線は、第１の電極層５１を透過し、記録用光導電層５２に照射される。このＸ線照射により記録用光導電層５２で電荷対が発生し、そのうち正の電荷（正孔）は第１の電極層５１に帯電した負の電荷（電子）と結合して消滅し、負の電荷は、図１７に示すように、潜像電荷として記録用光導電層５２と電荷輸送層５４との界面に形成される蓄電部５３に蓄積される。
【０１２８】
次いで、図１８に示すように、第１の電極層５１が接地された状態において、線状読取光源５８から発せられた線状の読取光ＬＲがガラス基板５７側から照射される。読取光ＬＲは、ガラス基板５７を透過し、さらに透明線状電極５６ａを透過して読取用光導電層５５に照射される。この読取光ＬＲの照射により読取用光導電層５５で発生した正の電荷が電荷輸送層５４を通過して蓄電部５３の潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、透明線状電極５６ａに接続された積分アンプ６１を介して遮光線状電極５６ｂに帯電した正の電荷と結合する。
【０１２９】
そして、読取用光導電層５５で発生した負の電荷と遮光線状電極５６ｂに帯電した正の電荷との結合によって、積分アンプ６１に電流Ｉが流れ、この電流Ｉが積分されて画像信号として出力される。
【０１３０】
そして、線状読取光源５８が、Ｙ方向に副画素サイズＤｙを移動ピッチとして、この移動ピッチずつ順次移動しながら上記の電荷読取動作が行われる。これにより、線状の読取光ＬＲの照射された読取ラインごとに画像信号が検出され、検出された読取ラインごとの画像信号が積分アンプ６１から順次出力される。
【０１３１】
積分アンプ６１から出力された画像信号は、第１の実施形態と同様に、Ａ／Ｄ変換器、及び補正回路（いずれも図示せず）により処理が行われ、デジタル形式の画像データが生成される。これにより、第１の実施形態と同様な画像データが得られ、この画像データは、メモリ１３に入力される。このＸ線画像検出器５０は、第１〜第４の実施形態のいずれにも適用可能であり、本実施形態のその他の構成や作用については、第１〜第４の実施形態のいずれかと同一である。
【０１３２】
上記各実施形態は、矛盾しない範囲で相互に組み合わせてもよい。本発明は、医療診断用の放射線撮影装置の他に、工業用の放射線撮影装置等に適用することが可能である。また、放射線は、Ｘ線以外に、ガンマ線等を用いることも可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０  Ｘ線撮影装置
２０  Ｘ線画像検出器
２１  第１の格子
２１ａ  Ｘ線吸収部
２１ｂ  Ｘ線透過部
２２  第２の格子
２２ａ  Ｘ線吸収部
２２ｂ  Ｘ線透過部
２３  マルチスリット
３０  画素
５０  Ｘ線画像検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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