(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から放射される放射線を通過させて縞画像を生成する第１の格子と、
前記縞画像の周期パターンに対して位相が異なる複数の相対位置で前記縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、
前記強度変調手段により前記各相対位置で強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器と、
前記放射線画像検出器で取得された複数の縞画像に基づき、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に配置された被検体の位相コントラスト画像を生成する画像処理手段と、
を備えた放射線撮影システムにおいて、
前記放射線源からの放射線照射下において、前記放射線画像検出器で取得される複数の縞画像に基づき、画素ごとに得られる強度変調信号の特性値の変化に基づいて、前記第１の格子と前記強度変調手段との間の位置ずれ量を判定する位置ずれ判定手段を設けたことを特徴とする放射線撮影システム。
【請求項２】
前記特性値は、振幅値、最大値、分散、または標準偏差であることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影システム。
【請求項３】
前記位置ずれ判定手段は、前記特性値と所定の基準値との大小関係を判定するように構成されており、前記位置ずれ判定手段による判定結果を報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影システム。
【請求項４】
前記位置ずれ判定手段は、前記特性値と所定の基準値との大小関係を判定するように構成されており、判定結果を、ネットワークを介して外部に送信することを特徴とする請求項１または２に記載の放射線撮影システム。
【請求項５】
前記放射線源と前記第１の格子との間に線源格子を備えることを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
【請求項６】
前記強度変調手段は、前記縞画像と同一方向の周期パターンを有する第２の格子と、前記第１及び第２の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなることを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
【請求項７】
前記第１及び第２の格子は、吸収型格子であり、前記第１の格子は、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記第２の格子に投影するものであることを特徴とする請求項６に記載の放射線撮影システム。
【請求項８】
前記第１の格子は位相型格子であり、前記第１の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記第２の格子に射影するものであることを特徴とする請求項６に記載の放射線撮影システム。
【請求項９】
前記放射線画像検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、
前記電荷収集電極は、前記縞画像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、
前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
【請求項１０】
前記画像処理手段は、前記放射線画像検出器で取得された複数の縞画像に基づき、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出して位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、
前記位相微分像を、前記周期パターン方向に積分演算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手段とからなることを特徴とする請求項１から９いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
【請求項１１】
放射線源から放射される放射線を通過させて縞画像を生成する第１の格子と、
前記縞画像の周期パターンに対して位相が異なる複数の相対位置で前記縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、
前記強度変調手段により前記各相対位置で強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器と、
前記放射線画像検出器で取得された複数の縞画像に基づき、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に配置された被検体の位相コントラスト画像を生成する画像処理手段と、
を備えた放射線撮影システムに用いられる位置ずれ判定方法であって、
前記放射線源からの放射線照射下において、前記放射線画像検出器で取得される複数の縞画像に基づき、画素ごとに得られる強度変調信号の特性値の変化に基づいて、前記第１の格子と前記強度変調手段との間の位置ずれ量を判定することを特徴とする位置ずれ判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等の放射線により被検体の撮影を行う放射線撮影システムに関し、特に、放射線源と放射線画像検出器との間に格子を配置して位相イメージングを行う放射線撮影システム、及びその格子の位置ずれ判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線は、物質を構成する元素の原子番号と、物質の密度及び厚さとに依存して減衰するといった特性を有することから、被検体の内部を透視するためのプローブとして用いられている。Ｘ線を用いた撮影は、医療診断や非破壊検査等の分野において広く普及している。
【０００３】
一般的なＸ線撮影システムでは、Ｘ線を放射するＸ線源とＸ線を検出するＸ線画像検出器との間に被検体を配置して、被検体の透過像を撮影する。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、Ｘ線画像検出器までの経路上に存在する物質の特性（原子番号、密度、厚さ）の差異に応じた量の減衰（吸収）を受けた後、Ｘ線画像検出器の各画素に入射する。この結果、被検体のＸ線吸収像がＸ線画像検出器により検出され画像化される。Ｘ線画像検出器としては、Ｘ線増感紙とフイルムとの組み合わせや輝尽性蛍光体のほか、半導体回路を用いたフラットパネル検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）が広く用いられている。
【０００４】
ただし、Ｘ線吸収能は、原子番号が小さい元素からなる物質ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線吸収像としての十分な画像の濃淡（コントラスト）が得られないといった問題がある。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、いずれも殆どの成分が水であり、両者のＸ線の吸収量の差が少ないため、濃淡差が得られにくい。
【０００５】
このような問題を背景に、近年、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（角度変化）に基づいた画像（以下、位相コントラスト画像と称する）を得るＸ線位相イメージングの研究が盛んに行われている。一般に、Ｘ線が物体に入射したとき、Ｘ線の強度よりも位相のほうが高い相互作用を示すことが知られている。このため、位相差を利用したＸ線位相イメージングでは、Ｘ線吸収能が低い弱吸収物体であっても高コントラストの画像が得られる。このようなＸ線位相イメージングの一種として、近年、Ｘ線源、２枚の透過型回折格子、Ｘ線画像検出器により構成されるＸ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮影システムが考案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。
【０００６】
Ｘ線タルボ干渉計は、Ｘ線源から被検体を介して第１の回折格子を配置し、第１の回折格子から、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長で決まるタルボ干渉距離だけ下流に第２の回折格子を配置し、その背後にＸ線画像検出器を配置することにより構成される。タルボ干渉距離とは、第１の回折格子を通過したＸ線が、タルボ干渉効果によって第１の回折格子の自己像を形成する距離である。この自己像は、Ｘ線源と第１の回折格子との間に配置された被検体とＸ線との相互作用（位相変化）により変調を受ける。
【０００７】
Ｘ線タルボ干渉計では、第１の回折格子の自己像と第２の回折格子との重ね合わせ（強度変調）により生じるモアレ縞を、縞走査法により検出し、被検体によるモアレ縞の変化から被検体の位相コントラスト画像を取得する。縞走査法とは、第１の回折格子に対して第２の回折格子を、第１の回折格子の面にほぼ平行で、かつ第１の回折格子の格子方向（条帯方向）にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動（走査）させながら複数回の撮影を行い、Ｘ線画像検出器で得られる各画素の画素データの上記走査に対する強度変化の位相のズレ量（被検体Ｈがある場合とない場合とでの位相のズレ量）から位相微分像（被検体で屈折したＸ線の角度分布に対応）を取得する方法である。この位相微分像を、上記の縞走査方向に沿って積分することにより被検体の位相コントラスト画像が得られる。上記画素データは、上記走査に対して周期的に強度が変調される信号であるため、上記走査に対する画素データのセットを、以下、「強度変調信号」と称する。なお、この縞走査法は、Ｘ線に代えてレーザ光を利用した撮影装置においても用いられている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
Ｘ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮影システムでは、第１の回折格子と第２の回折格子との間で高い位置合わせ精度が要求され、格子間隔方向（縞走査方向）への位置ずれの許容範囲が極めて狭い（特許文献１参照）。特許文献１では、第１及び第２の回折格子の位置ずれ量を加速度センサや位置センサで検出し、位置ずれ量が所定範囲外となった場合に、その旨を報知することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２００３６０号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】C. David, et al., Applied Physics Letters, Vol.81, No.17, 2002年10月，3287頁
【非特許文献２】Hector Canabal, et al., Applied Optics, Vol.37, No.26, 1998年9月，6227頁
【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１に記載のＸ線撮影システムでは、第１の回折格子と第２の回折格子との位置ずれ量を検出するために、加速度センサや位置センサを設ける必要があるうえに、これらのセンサの制御系が別途必要であるため、システムが複雑化して高コスト化するといった問題がある。
【００１２】
また、特許文献１には、被検体をＸ線源とＸ線画像検出器との間に配置せずに上記撮影動作を行うことにより、第１及び第２の回折格子の配置誤差等が寄与する位相微分画像のオフセット量Δ（ｘ，ｙ）を求めることが記載されているが、このオフセット量Δ（ｘ，ｙ）に基づいて第１の回折格子と第２の回折格子との位置ずれ量を検出することは記載されていない。位置ずれ量が大きい場合には、強度変調信号のコントラストが低下するため、オフセット量Δ（ｘ，ｙ）から位置ずれ量を正確に求めることは困難である。
【００１３】
また、特許文献１に記載の位置ずれ検出は、Ｘ線照射中に生じる第１の回折格子と第２の回折格子との位置ずれを検出することを目的としている。特許文献１には、Ｘ線撮影システムを使用しているうちに、第１の回折格子と第２の回折格子との位置関係が崩れるといった、経時変化によって生じる位置ずれを検出することについては記載されていない。
【００１４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、格子を用いて位相イメージングを行う放射線撮影システムにおいて、経時変化によって生じる格子の位置ずれを容易かつ正確に検出することを可能とする放射線撮影システム及び位置ずれ判定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システムは、放射線源から放射される放射線を通過させて縞画像を生成する第１の格子と、前記縞画像の周期パターンに対して位相が異なる複数の相対位置で前記縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、前記強度変調手段により前記各相対位置で強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器と、前記放射線画像検出器で取得された複数の縞画像に基づき、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に配置された被検体の位相コントラスト画像を生成する画像処理手段と、を備えた放射線撮影システムにおいて、前記放射線源からの放射線照射下において、前記放射線画像検出器で取得される複数の縞画像に基づき、画素ごとに得られる強度変調信号の特性値の変化に基づいて、前記第１の格子と前記強度変調手段との間の位置ずれ量を判定する位置ずれ判定手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
なお、前記特性値は、振幅値、最大値、分散、または標準偏差であることが好ましい。
【００１７】
また、前記位置ずれ判定手段は、前記特性値と所定の基準値との大小関係を判定するように構成されており、前記位置ずれ判定手段による判定結果を報知する報知手段をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
また、前記位置ずれ判定手段は、前記特性値と所定の基準値との大小関係を判定するように構成されており、判定結果を、ネットワークを介して外部に送信することも好ましい。
【００１９】
また、前記放射線源と前記第１の格子との間に線源格子を備えることも好ましい。
【００２０】
また、前記強度変調手段は、前記縞画像と同一方向の周期パターンを有する第２の格子と、前記第１及び第２の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなることが好ましい。
【００２１】
また、前記第１及び第２の格子は、吸収型格子であり、前記第１の格子は、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記第２の格子に投影するものであることが好ましい。
【００２２】
また、前記第１の格子は位相型格子であり、前記第１の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記第２の格子に射影するものであることが好ましい。
【００２３】
また、前記放射線画像検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、前記電荷収集電極は、前記縞画像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されていることが好ましい。
【００２４】
また、前記画像処理手段は、前記放射線画像検出器で取得された複数の縞画像に基づき、画素ごとに強度変調信号の位相ズレ量を算出して位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、前記位相微分像を、前記周期パターン方向に積分演算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手段とからなることが好ましい。
【００２５】
さらに、本発明の位置ずれ判定方法は、放射線源から放射される放射線を通過させて縞画像を生成する第１の格子と、前記縞画像の周期パターンに対して位相が異なる複数の相対位置で前記縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、前記強度変調手段により前記各相対位置で強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器と、前記放射線画像検出器で取得された複数の縞画像に基づき、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に配置された被検体の位相コントラスト画像を生成する画像処理手段と、を備えた放射線撮影システムに用いられる位置ずれ判定方法であって、前記放射線源からの放射線照射下において、前記放射線画像検出器で取得される複数の縞画像に基づき、画素ごとに得られる強度変調信号の特性値の変化に基づいて、前記第１の格子と前記強度変調手段との間の位置ずれ量を判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、放射線画像検出器で取得される複数の縞画像に基づき、画素ごとに得られる強度変調信号の特性値の変化に基づいて、第１の格子と強度変調手段との間の位置ずれ判定を行うことにより、経時変化によって生じる格子の位置ずれを容易かつ正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。
【図２】フラットパネル検出器の構成を示す模式図である。
【図３】第１及び第２の吸収型格子の構成を示す概略側面図である。
【図４】縞走査法を説明するための説明図である。
【図５】縞走査に伴って変化する画素データ（強度変調信号）を例示するグラフである。
【図６】位置ずれにより生じる強度変調信号の変動について説明するグラフである。
【図７】キャリブレーション動作を説明するフローチャートである。
【図８】強度変調信号の振幅値の履歴を例示するグラフである。
【図９】Ｘ線撮影システムをネットワークを介してサービスセンタに接続した構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の第４実施形態で用いられるＸ線画像検出器の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１実施形態）
図１において、本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システム１０は、被検体ＨにＸ線を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１に対向配置され、Ｘ線源１１から被検体Ｈを透過したＸ線を検出して画像データを生成する撮影部１２と、撮影部１２から読み出された画像データを記憶するメモリ１３と、メモリ１３に記憶される複数の画像データを画像処理して位相コントラスト画像を生成する画像処理部１４と、画像処理部１４により生成された位相コントラスト画像が記録される画像記録部１５と、Ｘ線源１１及び撮影部１２の制御を行う撮影制御部１６と、操作部やモニタからなるコンソール１７と、コンソール１７から入力される操作信号に基づいてＸ線撮影システム１０の全体を統括的に制御するシステム制御部１８とから構成されている。
【００２９】
Ｘ線源１１は、高電圧発生器、Ｘ線管、コリメータ（いずれも図示せず）等から構成されており、撮影制御部１６の制御に基づいて、被検体ＨにＸ線を照射する。例えば、Ｘ線管は、回転陽極型であり、高電圧発生器からの電圧に応じて、フィラメントから電子線を放出し、所定の速度で回転する回転陽極に電子線を衝突させることによりＸ線を発生する。回転陽極は、電子線が固定位置に当り続けることによる劣化を軽減するために回転している。電子線の衝突部分が、Ｘ線を放射するＸ線焦点である。また、コリメータは、Ｘ線管から発せられたＸ線のうち、被検体Ｈの検査領域に寄与しない部分を遮蔽するように照射野を制限するものである。
【００３０】
撮影部１２には、半導体回路からなるフラットパネル検出器（ＦＰＤ）２０、被検体ＨによるＸ線の位相変化（角度変化）を検出し位相イメージングを行うための第１の吸収型格子２１及び第２の吸収型格子２２が設けられている。ＦＰＤ２０は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の光軸Ａに沿う方向（以下、ｚ方向という）に検出面が直交するように配置されている。
【００３１】
第１の吸収型格子２１は、ｚ方向に直交する面内の一方向（以下、ｙ方向という）に延伸した複数のＸ線遮蔽部２１ａが、ｚ方向及びｙ方向に直交する方向（以下、ｘ方向という）に所定のピッチｐ１で配列されたものである。同様に、第２の吸収型格子２２は、ｙ方向に延伸した複数のＸ線遮蔽部２２ａが、ｘ方向に所定のピッチｐ２で配列されたものである。Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの材料としては、Ｘ線吸収性に優れる金属が好ましく、金や鉛等が好ましい。
【００３２】
また、撮影部１２には、第２の吸収型格子２２を格子方向に直交する方向（ｘ方向）に並進移動させることにより、第１の吸収型格子２１に対する第２の吸収型格子２２との相対位置を変化させる走査機構２３が設けられている。走査機構２３は、例えば、圧電素子等のアクチュエータにより構成される。走査機構２３は、後述する縞走査の際に、撮影制御部１６の制御に基づいて駆動されるものである。詳しくは後述するが、メモリ１３には、縞走査の各走査ステップで撮影部１２により得られる画像データがそれぞれ記憶される。なお、第２の吸収型格子２２と走査機構２３とが特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。
【００３３】
画像処理部１４は、縞走査の各走査ステップでＦＰＤ２０により撮影され、メモリ１３に記憶された複数の画像データに基づき、位相微分像を生成する位相微分像生成部２４と、位相微分像生成部２４により生成された位相微分像をｘ方向に沿って積分することにより、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２５とを備える。位相コントラスト画像生成部２５により生成された位相コントラスト画像は、画像記録部１５に記録された後、コンソール１７に出力されてモニタ（図示せず）に表示される。
【００３４】
また、画像処理部１４は、キャリブレーション動作時にＦＰＤ２０によって得られる複数の画像データに基づき、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の所定位置からの位置ずれ度合いを判定する位置ずれ判定部２６を備える。詳しくは後述するが、キャリブレーション動作時には、Ｘ線源１１と撮影部１２との間に被検体Ｈが配置されていない状態で、上記縞走査が行われ、各走査ステップでＦＰＤ２０により撮影された画像データがメモリ１３に記憶される。位置ずれ判定部２６は、画素ごとに得られる強度変調信号の特性値（例えば、振幅値）に基づいて位置ずれ判定を行う。
【００３５】
コンソール１７は、モニタの他、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置（図示せず）を備えている。この入力装置としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等が用いられ、入力装置の操作により、Ｘ線管の管電圧やＸ線照射時間等のＸ線撮影条件、撮影タイミング等が入力される。モニタは、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイからなり、Ｘ線撮影条件等の文字や、上記位相コントラスト画像を表示する。コンソール１７の入力装置の操作によりキャリブレーション動作が実行可能となっている。
【００３６】
図２において、ＦＰＤ２０は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の画素３０が、ｘ方向及びｙ方向に沿ってアクティブマトリクス基板上に２次元配列されてなる受像部３１と、受像部３１からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路３２と、各画素３０に蓄積された電荷を読み出し、電荷を画像データに変換して記憶する読み出し回路３３とから構成されている。なお、走査回路３２と各画素３０とは、行毎に走査線３４によって接続されており、読み出し回路３３と各画素３０とは、列毎に信号線３５によって接続されている。画素３０の配列ピッチは、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ１００μｍ程度である。
【００３７】
画素３０は、アモルファスセレン等の変換層（図示せず）によりＸ線を電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部の電極に接続されたキャパシタ（図示せず）に蓄積する直接変換型のＸ線検出素子として構成される。各画素３０には、ＴＦＴスイッチ（図示せず）が接続され、ＴＦＴスイッチのゲート電極が走査線３４、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線３５に接続される。走査回路３２からの駆動パルスによってＴＦＴスイッチがＯＮ状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線３５に読み出される。
【００３８】
なお、画素３０は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等からなるシンチレータ（図示せず）でＸ線を一旦可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオード（図示せず）で電荷に変換して蓄積する間接変換型のＸ線検出素子として構成することも可能である。また、本実施形態では、放射線画像検出器としてＴＦＴパネルをベースとしたＦＰＤを用いているが、これに限られず、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子をベースとした各種の放射線画像検出器を用いることも可能である。
【００３９】
読み出し回路３３は、積分アンプ、補正回路、Ａ／Ｄ変換器（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電圧信号（画像信号）に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、積分アンプにより変換された画像信号を、デジタル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、オフセット補正、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。
【００４０】
図３において、第１の吸収型格子２１のＸ線遮蔽部２１ａは、ｘ方向に所定のピッチｐ１で、互いに所定の間隔ｄ１を空けて配列されている。同様に、第２の吸収型格子２２のＸ線遮蔽部２２ａは、ｘ方向に所定のピッチｐ２で、互いに所定の間隔ｄ２を空けて配列されている。Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａは、それぞれ不図示のＸ線透過性基板（例えば、ガラス基板）上に配置されたものである。第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、入射Ｘ線に位相差を与えるものでなく、強度差を与えるものであるため、振幅型格子とも称される。なお、スリット部（上記間隔ｄ１，ｄ２の領域）は空隙でなくてもよく、高分子や軽金属等のＸ線低吸収材が充填されていてもよい。
【００４１】
第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、タルボ干渉効果の有無に係らず、スリット部を通過したＸ線を線形的に投影するように構成されている。具体的には、間隔ｄ１，ｄ２を、Ｘ線源１１から照射されるＸ線のピーク波長より十分大きな値とすることで、照射Ｘ線に含まれる大部分のＸ線をスリット部で回折させずに、直進性を保ったまま通過するように構成する。例えば、前述のＸ線管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線のピーク波長は、約０．４Åである。この場合には、間隔ｄ１，ｄ２を、１μｍ〜１０μｍ程度とすれば、スリット部で大部分のＸ線が回折されずに線形的に投影される。この場合、格子ピッチｐ１，ｐ２は、２μｍ〜２０μｍ程度の大きさである。
【００４２】
Ｘ線源１１から照射されるＸ線は、平行ビームではなく、Ｘ線焦点１１ａを発光点としたコーンビームであるため、第１の吸収型格子２１を通過して射影される投影像（以下、この投影像をＧ１像または縞画像と称する）は、Ｘ線焦点１１ａからの距離に比例して拡大される。第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ２及び間隔ｄ２は、そのスリット部が、第２の吸収型格子２２の位置におけるＧ１像の明部の周期パターンとほぼ一致するように決定されている。すなわち、Ｘ線焦点１１ａから第１の吸収型格子２１までの距離をＬ１、第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２までの距離をＬ２とした場合に、格子ピッチｐ２及び間隔ｄ２は、次式（１）及び（２）の関係を満たすように決定される。
【００４３】
【数１】
0005438649.tif 000002
【００４４】
【数２】
0005438649.tif 000003
【００４５】
第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２までの距離Ｌ２は、タルボ干渉計の場合には、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長とで決まるタルボ干渉距離に制約されるが、本実施形態の撮影部１２では、第１の吸収型格子２１が入射Ｘ線を回折させずに投影させる構成であって、第１の吸収型格子２１のＧ１像が、第１の吸収型格子２１の後方のすべての位置で相似的に得られるため、該距離Ｌ２を、タルボ干渉距離と無関係に設定することができる。
【００４６】
上記のように本実施形態の撮影部１２は、タルボ干渉計を構成するものではないが、第１の吸収型格子２１でＸ線の回折が生じ、タルボ干渉効果が生じていると仮定した場合のタルボ干渉距離Ｚは、第１の吸収型格子２１の格子ピッチｐ１、第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ２、Ｘ線波長（ピーク波長）λ、及び正の整数ｍを用いて、次式（３）で表される。
【００４７】
【数３】
0005438649.tif 000004
【００４８】
式（３）は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線がコーンビームである場合のタルボ干渉距離を表す式であり、「Atsushi Momose, et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol.47, No.10, 2008年10月, 8077頁」により知られている。
【００４９】
本実施形態では、前述のように距離Ｌ２をタルボ干渉距離と無関係に設定することができるため、撮影部１２のｚ方向への薄型化を目的とし、距離Ｌ２を、ｍ＝１の場合の最小のタルボ干渉距離Ｚより短い値に設定する。すなわち、距離Ｌ２は、次式（４）を満たす範囲の値に設定される。
【００５０】
【数４】
0005438649.tif 000005
【００５１】
Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａは、コントラストの高い周期パターン像を生成するためには、Ｘ線を完全に遮蔽（吸収）することが好ましいが、上記したＸ線吸収性に優れる材料（金や鉛等）を用いたとしても、吸収されずに透過するＸ線が少なからず存在する。このため、Ｘ線の遮蔽性を高めるためには、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａのそれぞれの厚み（ｚ方向の厚さ）をできるだけ厚くすること（すなわち、アスペクト比を高めること）が好ましい。例えば、Ｘ線管の管電圧が５０ｋＶの場合に、照射Ｘ線の９０％以上を遮蔽することが好ましく、この場合には、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの厚みは、金（Ａｕ）換算で３０μｍ以上であることが好ましい。
【００５２】
以上のように構成された第１及び第２の吸収型格子２１，２２では、第１の吸収型格子２１のＧ１像（縞画像）と第２の吸収型格子２２との重ね合わせにより強度変調された縞画像がＦＰＤ２０によって撮像される。第２の吸収型格子２２の位置におけるＧ１像のパターン周期と、第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ２とは、製造誤差や配置誤差により若干の差異が生じており、この微小な差異により、強度変調された縞画像にはモアレ縞が生じる。
【００５３】
Ｘ線源１１と第１の吸収型格子２１との間に被検体Ｈを配置すると、ＦＰＤ２０により検出される縞画像は、被検体Ｈにより変調を受ける。この変調量は、被検体Ｈによる屈折効果によって偏向したＸ線の角度に比例する。したがって、ＦＰＤ２０で検出された縞画像を解析することによって、被検体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。
【００５４】
次に、縞画像の解析方法について説明する。同図には、被検体Ｈのｘ方向に関する位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折される１つのＸ線の経路を例示している。符号４０は、被検体Ｈが存在しない場合に直進するＸ線の経路を示している。この経路４０を進むＸ線は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を通過してＦＰＤ２０に入射する。符号４１は、被検体Ｈが存在する場合に、被検体Ｈにより屈折されて偏向したＸ線の経路を示している。この経路４１を進むＸ線は、第１の吸収型格子２１を通過した後、第２の吸収型格子２２のＸ線遮蔽部２２ａにより遮蔽される。
【００５５】
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）、Ｘ線の進む方向をｚとして、次式（５）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。
【００５６】
【数５】
0005438649.tif 000006
【００５７】
第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２の位置に投射された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、近似的に次式（６）で表される。
【００５８】
【数６】
0005438649.tif 000007
【００５９】
ここで、屈折角φは、Ｘ線波長λと被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、次式（７）で表される。
【００６０】
【数７】
0005438649.tif 000008
【００６１】
このように、被検体ＨでのＸ線の屈折によるＧ１像の変位量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、この変位量Δｘは、ＦＰＤ２０で検出される各画素３０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各画素３０の強度変調信号の位相のズレ量）に、次式（８）のように関連している。
【００６２】
【数８】
0005438649.tif 000009
【００６３】
したがって、各画素３０の強度変調信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式（８）から屈折角φが求まり、式（７）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まるから、これをｘについて積分することにより、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被検体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。本実施形態では、上記位相ズレ量ψを、以下に示す縞走査法を用いて算出する。
【００６４】
縞走査法では、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の一方を他方に対して相対的にｘ方向に並進移動させながら撮影を行う（すなわち、両者の格子周期の位相を変化させながら撮影を行う）。本実施形態では、前述の走査機構２３により第２の吸収型格子２２を移動させる。第２の吸収型格子２２の移動に伴って、モアレ縞が移動し、並進距離（ｘ方向への移動量）が、第２の吸収型格子２２の格子周期の１周期（格子ピッチｐ２）に達すると（すなわち、位相変化が２πに達すると）、モアレ縞は元の位置に戻る。このように、格子ピッチｐ２を整数分の１ずつ第２の吸収型格子２２を移動させながら、ＦＰＤ２０で縞画像を撮影し、撮影した複数の縞画像から各画素３０の強度変調信号を取得し、前述の画像処理部１４内の位相微分像生成部２４で演算処理することにより、各画素３０の強度変調信号の位相ズレ量ψを得る。
【００６５】
図４は、格子ピッチｐ２をＭ（２以上の整数）個に分割した走査ピッチ（ｐ２／Ｍ）ずつ第２の吸収型格子２２を移動させる様子を模式的に示している。走査機構２３は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のＭ個の各走査位置に、第２の吸収型格子２２を順に並進移動させる。なお、同図では、第２の吸収型格子２２の初期位置を、被検体Ｈが存在しない場合における第２の吸収型格子２２の位置でのＧ１像の暗部が、Ｘ線遮蔽部２２ａにほぼ一致する位置（ｋ＝０）としているが、この初期位置は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のうちいずれの位置としてもよい。
【００６６】
まず、ｋ＝０の位置では、主として、被検体Ｈにより屈折されなかったＸ線が第２の吸収型格子２２を通過する。次に、ｋ＝１，２，・・・と順に第２の吸収型格子２２を移動させていくと、第２の吸収型格子２２を通過するＸ線は、被検体Ｈにより屈折されなかったＸ線の成分が減少する一方で、被検体Ｈにより屈折されたＸ線の成分が増加する。特に、ｋ＝Ｍ／２の位置では、主として、被検体Ｈにより屈折されたＸ線のみが第２の吸収型格子２２を通過する。ｋ＝Ｍ／２の位置を超えると、逆に、第２の吸収型格子２２を通過するＸ線は、被検体Ｈにより屈折されたＸ線の成分が減少する一方で、被検体Ｈにより屈折されなかったＸ線の成分が増加する。
【００６７】
ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各位置で、ＦＰＤ２０により撮影を行うと、各画素３０について、Ｍ個の画素データが得られる。以下に、このＭ個の画素データから上記各画素３０の強度変調信号の位相ズレ量ψを算出する方法を説明する。第２の吸収型格子２２の位置ｋにおける各画素３０の画素データＩｋ（ｘ）は、次式（９）で表される。
【００６８】
【数９】
0005438649.tif 000010
【００６９】
ここで、ｘは、画素のｘ方向に関する座標であり、Ａ０は入射Ｘ線の強度であり、Ａｎは強度変調信号のコントラストに対応する値である（ここで、ｎは正の整数である）。また、φ（ｘ）は、上記屈折角φを画素３０の座標ｘの関数として表したものである。
【００７０】
次いで、次式（１０）の関係式を用いると、上記屈折角φ（ｘ）は、式（１１）のように表される。
【００７１】
【数１０】
0005438649.tif 000011
【００７２】
【数１１】
0005438649.tif 000012
【００７３】
ここで、ａｒｇ［  ］は、偏角の抽出を意味しており、上記各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψに対応する。したがって、各画素３０で得られたＭ個の画素データ（強度変調信号）から、式（１１）に基づいて位相ズレ量ψを算出することにより、屈折角φ（ｘ）が求まり、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まる。
【００７４】
具体的には、各画素３０で得られたＭ個の画素データは、図５に示すように、第２の吸収型格子２２の位置ｋに対して、格子ピッチｐ２の周期で周期的に変化する。同図中の破線は、被検体Ｈが存在しない場合の画素データの変化を示しており、実線は、被検体Ｈが存在する場合の画素データの変化を示している。この両者の波形の位相差が上記各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψに対応する。
【００７５】
以上の説明では、画素３０のｙ方向に関するｙ座標を考慮していないが、各ｙ座標について同様の演算を行うことにより、ｘ方向及びｙ方向に関する２次元的な位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ）が得られる。この位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ）が位相微分像に対応する。
【００７６】
この位相微分像は、位相コントラスト画像生成部２５に入力される。位相コントラスト画像生成部２５は、入力された位相微分像をｘ軸に沿って積分することにより、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ，ｙ）を生成し、これを位相コントラスト画像として画像記録部１５に記録する。
【００７７】
次に、位置ずれ判定部２６による第１及び第２の吸収型格子２１，２２の位置ずれ検出について説明する。第１及び第２の吸収型格子２１，２２のｚ方向に関する位置（Ｌ１，Ｌ２）は、上記式（１）及び（２）を満たすように設定されていることが好ましい。上記式（１）及び（２）が満され、かつ、格子間隔方向（ｙ方向）に位置ずれがない場合に、各画素３０により得られる強度変調信号の振幅値（すなわち、コントラスト）が最大となる。
【００７８】
第１及び第２の吸収型格子２１，２２の少なくともいずれか一方に、ｚ方向やｙ方向に関する位置ずれが生じた場合には、縞走査時における第１の吸収型格子２１のＧ１像と第２の吸収型格子２２との重なり精度が低下し、強度変調信号の振幅値が低下する。なお、この振幅値の低下は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２に、回転（ｘ軸周りの回転、ｙ軸周りの回転、ｚ軸周りの回転、またはそれらの複合的な回転）が生じた場合にも発生し得る。
【００７９】
上記式（９）は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２に位置ずれが生じていない場合の強度変調信号を表している。第１の吸収型格子２１または第２の吸収型格子２２に位置ずれが生じた場合には、強度変調信号は、次式（１２）で表されるように変形される。
【００８０】
【数１２】
0005438649.tif 000013
【００８１】
ここで、δｎは、該位置ずれにより生じる強度変調信号の振幅値（コントラスト）の変動量に相当する。Δ（ｘ）は、該位置ずれにより生じる強度変調信号の位相ズレ量に相当する（図６参照）。
【００８２】
位置ずれ判定部２６は、画素３０ごとに得られる強度変調信号の振幅値を算出し、算出した振幅値を所定の基準値を比較することにより位置ずれ判定を行う。該振幅値は、走査位置ｋごとに得られる画素データＩｋ（ｘ）の最大値と最小値との差を算出することにより得られる。なお、走査位置ｋの数が少なく、画素データＩｋ（ｘ）の最大値・最小値により振幅値を求めることができない場合には、得られた画素データＩｋ（ｘ）に最もフィッティングする正弦波を求め、この正弦波の振幅値を求めればよい。
【００８３】
また、位置ずれ判定部２６は、上記基準値として、第１の基準値と、第２の基準値とを用いる。例えば、第１の基準値は、位置ずれのない状態から振幅値が２５％低下した値に相当する基準値であり、第２の基準値は、位置ずれのない状態から振幅値が５０％低下した値に相当する基準値である。
【００８４】
位置ずれ判定部２６は、少なくとも１つの画素３０の強度変調信号の振幅値が第１の基準値を下回った場合に「警告信号」をシステム制御部１８に送信し、さらに、第２の基準値を下回った場合に「エラー信号」をシステム制御部１８に送信する。
【００８５】
システム制御部１８は、警告信号またはエラー信号を位置ずれ判定部２６から受信すると、受信した信号に対応するメッセージ（警告メッセージまたはエラーメッセージ）をコンソール１７に含まれるモニタに表示させる。これにより、操作者は、第１の吸収型格子２１または第２の吸収型格子２２に位置ずれ量を認識し、位相コントラスト画像の画質の信頼性を把握することができる。
【００８６】
なお、位置ずれ判定部２６は、上記のように、強度変調信号の振幅値が最も小さい画素３０に基づいて判定を行っているため、欠陥画素等が存在して正常な強度変調信号が得られない場合には、誤判定が生じ、第１の吸収型格子２１または第２の吸収型格子２２の位置ずれとは無関係に警告信号またはエラー信号を出力してしまうことが懸念される。このため、位置ずれ判定部２６は、強度変調信号の振幅値をすべての画素３０または所定数の画素３０について平均化し、この平均値を上記基準値と比較することにより、上記位置ずれ判定を行うことも好ましい。
【００８７】
以上説明した位置ずれ判定部２６による位置ずれ判定は、Ｘ線源１１と撮影部１２との間に被検体Ｈが配置されていない状態で行われるキャリブレーション動作において実行される。キャリブレーション動作の詳細を、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００８８】
コンソール１７の操作部から、キャリブレーションの指示が入力されると（ステップＳ１：ＹＥＳ判定）、システム制御部１８は、Ｘ線源１１から所定強度のＸ線を照射させた状態で、走査機構２３により第２の吸収型格子２２を、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各走査位置に移動させながら、各走査位置でＦＰＤ２０に撮影動作（縞走査撮影）を実行させ、各走査位置で得られた画像データをメモリ１３に記憶させる（ステップＳ２）。
【００８９】
メモリ１３に記憶された複数の画像データは、位置ずれ判定部２６に読み出され、位置ずれ判定部２６は、画素ごとに画素データ（強度変調信号）の振幅値を算出する（ステップＳ３）。位置ずれ判定部２６は、算出した振幅値のうち少なくとも１つの振幅値と第１の基準値との大小関係を判定する（ステップＳ４）。この振幅値が第１の基準値以上である場合には（ステップＳ４：ＮＯ判定）、判定処理を終了する。
【００９０】
一方、上記振幅値が第１の基準値より小さい場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ判定）、位置ずれ判定部２６は、上記振幅値と第２の基準値との大小関係を判定する（ステップＳ５）。上記振幅値が第２の基準値以上である場合には（ステップＳ５：ＮＯ判定）、警告信号がシステム制御部１８に送信され、モニタに警告メッセージの表示が行われる（ステップＳ６）。一方、上記振幅値が第２の基準値より小さい場合には（ステップＳ４：ＹＥＳ判定）、エラー信号がシステム制御部１８に送信され、モニタにエラーメッセージの表示が行われる（ステップＳ７）。
【００９１】
なお、システム制御部１８は、キャリブレーション動作が実行された日時と、上記振幅値とを関連付けて履歴として記憶しておき、各キャリブレーション動作の終了時等に、図８に例示するようなグラフを作成してモニタに表示させることが好ましい。これにより、操作者は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の位置ずれの経緯を直感的に把握し、位置ずれの原因の究明や、改修等を早期に行うことができる。
【００９２】
また、上記実施形態では、第１の吸収型格子２１または第２の吸収型格子２２の位置ずれに応じた警告またはエラーメッセージを、モニタに表示することにより操作者に報知しているが、これに限られず、音声出力や、警告ランプの点灯等により報知を行ってもよい。
【００９３】
また、上記実施形態では、操作者にメッセージを報知するための基準値として、２種の基準値（第１及び第２の基準値）を用いているが、この基準値の数や値、メッセージの種類等は適宜変更してよい。
【００９４】
また、上記実施形態では、強度変調信号の特性値として、振幅値を用いて位置ずれ量の判定を行っているが、強度変調信号の最大値も振幅値と同様に、第１の吸収型格子２１または第２の吸収型格子２２の位置ずれに応じて変化する量であるため、振幅値に代えて、最大値を用いて位置ずれ量の判定を行うことも可能である。さらに、強度変調信号の特性値として、分散値や標準偏差を用いて位置ずれ量の判定を行うことも可能である。分散値や標準偏差は、強度変調信号の平均値を中心としたばらつき度合いを表すものであり、振幅値と類似した量であるため、位置ずれに応じて変化する。
【００９５】
また、強度変調信号の特性値と基準値との判定結果の送信先は、コンソール１７に限られない。図９に示すように、Ｘ線撮影システム１０を、インターネット等のネットワーク４５を介してサービスセンタ４６のコンピュータ４７に接続し、上記判定結果を、ネットワーク４５を介してコンピュータ４７に送信するよう構成してもよい。これにより、サービスセンタ４６のスタッフがＸ線撮影システム１０の状態を遠隔的に監視することが可能となり、故障を事前に把握して、改修等の対応を図ることができる。
【００９６】
また、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の吸収型格子２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の吸収型格子２１と第２の吸収型格子２２との間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。
【００９７】
（第２実施形態）
また、上記実施形態では、Ｘ線源１１からＦＰＤ２０までの距離を長くした場合に、Ｘ線焦点１１ａの焦点サイズ（一般的に０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度）によるＧ１像のボケが影響し、位相コントラスト画像の画質の低下をもたらす恐れがあるため、図１０に示すように、Ｘ線焦点１１ａの直後にマルチスリット（線源格子）５０を配置してもよい。
【００９８】
マルチスリット５０は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２と同様な構成の吸収型格子であり、ｙ方向に延伸した複数のＸ線遮蔽部５０ａが、ｘ方向に所定のピッチｐ０で周期的に配列されている。このマルチスリット５０は、Ｘ線源１１からのＸ線を部分的に遮蔽してｘ方向に関する実効的な焦点サイズを縮小するとともに、ｘ方向に多数の点光源（分散光源）を形成することにより、Ｇ１像のボケを抑制する。
【００９９】
このマルチスリット５０の格子ピッチｐ０は、マルチスリット５０から第１の吸収型格子２１までの距離をＬ０、第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２までの距離をＬ２として、次式（１３）を満たすように設定する必要がある。
【０１００】
【数１３】
0005438649.tif 000014
【０１０１】
また、本実施形態では、実質的にマルチスリット５０の位置がＸ線焦点位置となるため、第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ２及び間隔ｄ２は、次式（１４）及び（１５）の関係を満たすように決定される。
【０１０２】
【数１４】
0005438649.tif 000015
【０１０３】
【数１５】
0005438649.tif 000016
【０１０４】
マルチスリット５０、第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、理想的には上記式（１３）〜（１４）を満たすように配置されることが好ましい。それぞれの関係に位置ずれが生じた場合には、強度変調信号の特性値に変化が生じるため、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、位置ずれ判定部２６により位置ずれ判定を行うことができる。
【０１０５】
（第３実施形態）
また、上記実施形態では、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を、そのスリット部を通過したＸ線を線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、スリット部でＸ線を回折することにより、いわゆるタルボ干渉効果が生じる構成（国際公開ＷＯ２００４／０５８０７０号公報等に記載の構成）としてもよい。ただし、この場合には、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の間の距離Ｌ２をタルボ干渉距離に設定する必要がある。また、この場合には、第１の吸収型格子２１に代えて、位相型格子（位相型回折格子）を用いることが可能であり、第１の吸収型格子２１に代えて用いた位相型格子は、タルボ干渉効果により生じる縞画像（自己像）を、第２の吸収型格子２２に射影する。
【０１０６】
位相型格子と吸収型格子との差異は、Ｘ線高吸収材（Ｘ線遮蔽部）の厚さのみであり、Ｘ線遮蔽部の厚さは、吸収型格子の場合にＡｕ換算で約３０μｍ以上と設定されるのに対し、位相型格子の場合には、１μｍ〜５μｍ程度に設定される。位相型格子は、Ｘ線高吸収材が、Ｘ線源１１から照射されるＸ線に対して所定量（πまたはπ／２）の位相変調を与えることにより、タルボ干渉効果を発生させて縞画像（自己像）を生成するものである。
【０１０７】
本実施形態でも同様に、高品質な位相コントラスト画像を得るためには、１の吸収型格子２１に代えて用いる位相型格子と第２の吸収型格子２２との位置関係が、上記式（１）及び（２）を満たすことが好ましい。したがって、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、位置ずれ判定部２６により位置ずれ判定を行うことができる。
【０１０８】
（第４実施形態）
また、上記各実施形態では、第２の吸収型格子２２がＦＰＤ２０とは独立して設けられているが、特開平２００９−１３３８２３号公報に開示された構成のＸ線画像検出器を用いることにより、第２の吸収型格子２２を排することができる。このＸ線画像検出器は、Ｘ線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のＸ線画像検出器において、各画素の電荷収集電極が、一定の周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続してなる複数の線状電極群を、互いに位相が異なるように配置することにより構成されており、電荷収集電極が特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。
【０１０９】
図１１は、本実施形態のＸ線画像検出器（ＦＰＤ）の構成を例示する。画素６０が、ｘ方向及びｙ方向に沿って一定のピッチで２次元配列されており、各画素６０には、Ｘ線を電荷に変換する変換層によって変換された電荷を収集するための電荷収集電極６１が形成されている。電荷収集電極６１は、第１〜第６の線状電極群６２〜６７から構成されており、各線状電極群の線状電極の配列周期の位相がπ／３ずつずれている。具体的には、第１の線状電極群６２の位相を０とすると、第２の線状電極群６３の位相はπ／３、第３の線状電極群６４の位相は２π／３、第４の線状電極群６５の位相はπ、第５の線状電極群６６の位相は４π／３、第６の線状電極群６７の位相は５π／３である。
【０１１０】
さらに、各画素６０には、電荷収集電極６１により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群６８が設けられている。スイッチ群６８は、第１〜第６の線状電極群６２〜６７のそれぞれに設けられたＴＦＴスイッチからなる。第１〜第６の線状電極群６２〜６７により収集された電荷を、スイッチ群６８を制御してそれぞれ個別に読み出すことによって、一度の撮影により、互いに位相の異なる６種類の縞画像を取得することができ、この６種類の縞画像に基づいて位相コントラスト画像を生成することができる。
【０１１１】
ＦＰＤ２０に代えて、上記構成のＸ線画像検出器を用いることにより、撮影部１２から第２の吸収型格子２２が不要となるため、コスト削減とともに、さらなる薄型化が可能となる。また、本実施形態では、一度の撮影により、異なる位相で強度変調が行われた複数の縞画像を取得することが可能であるため、縞走査のための物理的な走査が不要となり、上記走査機構２３を排することができる。なお、電荷収集電極６１に代えて、特開平２００９−１３３８２３号公報に記載のその他の構成の電荷収集電極を用いることも可能である。
【０１１２】
本実施形態では、Ｘ線焦点１１ａから第１の吸収型格子２１までの距離をＬ１、第１の吸収型格子２１からＸ線画像検出器までの距離をＬ２、第１〜第６の線状電極群６２〜６７の各線状電極のｘ方向への配列ピッチｐ２とすると、上記式（１）を満たすように第１の吸収型格子２１を配置することが好ましい。したがって、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、位置ずれ判定部２６により位置ずれ判定を行うことができる。
【０１１３】
さらに、第２の吸収型格子２２を配置しない場合の別の実施形態として、Ｘ線画像検出器により得られた縞画像（Ｇ１像）を、信号処理によって位相を変えながら周期的にサンプリングすることで、該縞画像に強度変調を与えることも可能である。
【０１１４】
また、上記各実施形態では、コーンビーム状のＸ線を発するＸ線源１１を用いた場合を例示しているが、平行Ｘ線を発するＸ線源を用いることも可能である。この場合には、上記式（１）〜（４）は、それぞれ次式（１６）〜（１９）に変形される。
【０１１５】
【数１６】
0005438649.tif 000017
【数１７】
0005438649.tif 000018
【数１８】
0005438649.tif 000019
【数１９】
0005438649.tif 000020
【０１１６】
以上説明した各実施形態は、医療診断用の放射線撮影システムのほか、工業用や、非破壊検査等のその他の放射線撮影システムに適用することが可能である。また、放射線として、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】
【０１１７】
１０  Ｘ線撮影システム
１１  Ｘ線源（放射線源）
１１ａ  Ｘ線焦点
２０  フラットパネル検出器（ＦＰＤ）
２１  第１の吸収型格子
２１ａ  Ｘ線遮蔽部
２２  第２の吸収型格子
２２ａ  Ｘ線遮蔽部
２６  位置ずれ判定部
５０  マルチスリット（線源格子）
５０ａ  Ｘ線遮蔽部
６０  画素
６１  電荷収集電極
６２〜６７  第１〜第６の線状電極群
６８  スイッチ群
【図１】
0005438649.tif 000021
【図２】
0005438649.tif 000022
【図３】
0005438649.tif 000023
【図４】
0005438649.tif 000024
【図５】
0005438649.tif 000025
【図６】
0005438649.tif 000026
【図７】
0005438649.tif 000027
【図８】
0005438649.tif 000028
【図９】
0005438649.tif 000029
【図１０】
0005438649.tif 000030
【図１１】
0005438649.tif 000031