(57)【要約】【課題】複数の画素データから位相コントラスト画像を生成する際に、被検体の体動に応じて異なる画素を用いても正確な位相コントラスト画像が生成できるようにする。【解決手段】補正データ生成部３６は、被検体Ｈが配置されていない状態で、Ｘ線光量ばらつき、Ｘ線光量と画素データの信号強度とのリニアリティー、コントラスト、第１及び第２の吸収型格子２２、２３の透過率、位相シフト量オフセットの各パラメータに関する補正データを生成する。縞走査撮影時には、位相コントラスト画像の生成前に、画素データ補正部３８により画素データを補正し、画素セット設定部３９により被検体Ｈの体動に基づいて設定された画素セットの画素データの位相シフト量オフセットを、位相シフト量オフセット補正部４０により補正する。【選択図】図１
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【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により検出された複数の縞画像の各画素の信号強度と、前記信号のコントラストと、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に被検体が無い状態で前記信号に生じる位相シフト量である位相シフト量オフセットとを補正する補正手段と、
複数の前記縞画像から被検体の位置情報を検出し、前記位置情報に基づいて位相コントラスト画像の生成に用いる画素の組み合わせである画素セットを設定する被検体位置検出手段と、
前記画素セットに設定された画素に基づいて、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、
を備えたことを特徴とする放射線撮影システム。
【請求項２】
前記被検体位置検出手段は、前記被検体に取り付けられて一緒に撮影されるマーカーを含み、前記縞画像のマーカー位置から前記位置情報を検出することを特徴とする請求項１記載の放射線撮影システム。
【請求項３】
前記画素の信号強度の補正は、前記放射線の光量ばらつき、前記放射線光量と前記画素の信号強度とのリニアリティー、前記第１の格子と前記強度変調手段とのいずれか一方または両方の放射線透過率の少なくとも１つが補正されることを特徴とする請求項１または２記載の放射線撮影システム。
【請求項４】
前記位相シフト量オフセットの補正は、前記位相シフト量オフセットを、前記縞画像の周期パターンと前記強度変調手段との相対位置のずれ量として補正することを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の放射線撮影システム。
【請求項５】
前記位相シフト量オフセットの補正は、前記被検体位置検出手段による前記画素セットの設定後に、前記画素セットとして設定された画素の信号に対して施されることを特徴とする請求項４記載の放射線撮影システム。
【請求項６】
前記画素の信号補正に用いられる補正データを生成する補正データ生成手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の放射線撮影システム。
【請求項７】
前記補正データ生成手段は、前記各画素の信号強度を補正する強度補正データと、前記コントラストを補正するコントラスト補正データと、前記位相シフト量オフセットを補正する位相シフト量オフセット補正データとを生成することを特徴とする請求項６記載の放射線撮影システム。
【請求項８】
前記強度補正データは、前記放射線の光量ばらつきを補正する光量ばらつき補正データ、前記放射線光量と前記画素の信号強度とのリニアリティーを補正するリニアリティー補正データ、前記第１の格子と前記強度変調手段とのいずれか一方または両方の放射線透過率を補正する透過率補正データの少なくとも１つであることを特徴とする請求項７記載の放射線撮影システム。
【請求項９】
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１〜８いずれか記載の放射線撮影システム。
【請求項１０】
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の格子に投影することを特徴とする請求項９記載の放射線撮影システム。
【請求項１１】
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の格子に射影することを特徴とする請求項９記載の放射線撮影システム。
【請求項１２】
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記載の放射線撮影システム。
【請求項１３】
放射線が第１の格子を通過することにより生成された縞画像を、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強度変調手段により強度変調させ、放射線画像検出器に検出させるステップと、
前記放射線画像検出器により検出された複数の縞画像の各画素の信号強度と、前記信号のコントラストと、前記放射線源と前記放射線画像検出器との間に被検体が無い状態で前記信号に生じる位相シフト量である位相シフト量オフセットとを補正するステップと、
複数の前記縞画像から被検体の位置情報を検出し、前記位置情報に基づいて位相コントラスト画像の生成に用いる画素の組み合わせである画素セットを設定するステップと、
前記画素セットに設定された画素に基づいて、位相コントラスト画像を生成するステップと、
を備えたことを特徴とする放射線撮影方法。
【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及び方法に関し、特に、被検体の位置を検出するために被検体にマーカーを取り付けて撮影を行なう放射線撮影システム及び方法に関する。
【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を得ることができる。このようなＸ線位相イメージングの一種として、２枚の透過型回折格子とＸ線画像検出器とからなる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１参照）。
【０００６】
Ｘ線タルボ干渉計は、被検体の背後に第１の回折格子を配置し、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長で決まる特定距離（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。上記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自己像（縞画像）を形成する距離であり、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により強度変調された縞画像を縞走査法により検出し、被検体による縞画像の変化（位相ズレ）から被検体の位相コントラスト画像を取得する。この縞走査法とは、図１６（Ａ）示すＸ線撮影システム７０のように、第１の回折格子７１に対して第２の回折格子７２を、第１の回折格子７１の面にほぼ平行で、かつ第１の回折格子７１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させながらＸ線源７３から被検体ＨにＸ線を照射して複数回の撮影を行なってＦＰＤ７４により検出し、各画素７５の画素データの位相のズレ量（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って、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。なお、画素データは、走査ピッチに対して周期的に強度が変調された信号であるため、以下、「強度変調信号」と称することもある。
【０００８】
縞走査法は、第２の回折格子７２を移動させながら複数回の撮影を行うため、撮影中に被検体Ｈが動いてしまうと位相情報を正しく計算することができなくなる。例えば、図１６（Ａ）に示すＸ線撮影システム７０のように、被検体Ｈの被撮影部位７７を透過したＸ線はＦＰＤ７４の画素７５ａにより検出されるが、同図（Ｂ）に示すように、撮影中に被検体Ｈが上方に動くと、画素７５ａでは被検体Ｈの異なる被撮影部位７８が撮影されてしまうので、同じ画素７５ａから求めた位相微分像が異なる被撮影部位のものとなってしまう。人体の体動について、例えば膝を固定して体動を測定したところ、１秒間に１００μｍ程度の体動が生じていることが分った。ＦＰＤの現実的な画素サイズは１５０〜３００μｍであるため、撮影に数秒の時間がかかる縞走査法では、数画素分の体動が生じてしまう。
【０００９】
従来、放射線検出器を光軸方向に移動させながら複数回の測定を行って位相コントラスト画像を撮影する装置では、各測定画像から被検体位置を割り出すため、被検体にマーカーを取り付けて撮影を行っている（例えば、特許文献２参照）。被検体にマーカーを取り付けて被検体位置を割り出す手法は、Ｘ線タルボ干渉計を用いた位相コントラスト画像の撮影にも適用可能である。この場合、図１６（Ｂ）に示すように、マーカー位置に基づいて被検体Ｈの位置を検出し、体動前後に被撮影部位７７を撮影した画素７５ａと画素７５ｂとから位相コントラスト画像を作成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２００３５９号公報
【特許文献２】特開２００２−３３６２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＦＰＤの各画素から出力される画素データは、照射されるＸ線強度のばらつき、各画素の性能、第１の回折格子及び第２の回折格子のピッチむら、第２の回折格子の走査ピッチのばらつき等から影響を受けるので、同じ条件で撮影を行なった場合でも各画素から値の異なる画素データが出力されることがある。したがって、縞走査撮影で得られた複数枚の画像データから、マーカー位置に基づいて体動前後の被検体の位置を検出し、被検体の同じ被撮影部位を撮影した異なる画素の画素データを用いて位相ズレ量を算出する際に、正確な位相ズレ量が算出できない場合がある。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、異なる画素の画素データを用いて正確な位相ズレ量を算出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、放射線を放射する放射線源と、放射線を通過させて縞画像を生成する第１の格子と、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縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、強度変調手段により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、放射線画像検出器により検出された複数の縞画像の各画素の信号強度と、信号のコントラストと、放射線源と放射線画像検出器との間に被検体が無い状態で信号に生じる位相シフト量である位相シフト量オフセットとを補正する補正手段と、複数の縞画像から被検体の位置情報を検出し、位置情報に基づいて位相コントラスト画像の生成に用いる画素の組み合わせである画素セットを設定する被検体位置検出手段と、画素セットに設定された画素に基づいて、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を備えている。
【００１４】
被検体位置検出手段は、被検体に取り付けられて一緒に撮影されるマーカーを含んでおり、被検体の位置情報は、縞画像のマーカー位置から検出される。
【００１５】
画素の信号強度の補正は、放射線の光量ばらつき、放射線光量と画素の信号強度とのリニアリティー、第１の格子と強度変調手段とのいずれか一方または両方の放射線透過率の少なくとも１つが補正されることが好ましい。
【００１６】
位相シフト量オフセットの補正は、位相シフト量オフセットを、縞画像の周期パターンと強度変調手段との相対位置のずれ量として補正する。
【００１７】
位相シフト量オフセットの補正は、被検体位置検出手段による画素セットの設定後に、画素セットとして設定された画素の信号に対して施してもよい。
【００１８】
画素の信号補正に用いられる補正データを生成する補正データ生成手段を備えてもよい。この場合、補正データ生成手段は、各画素の信号強度を補正する強度補正データと、コントラストを補正するコントラスト補正データと、位相シフト量オフセットを補正する位相シフト量オフセット補正データとを生成するのが好ましい。また、強度補正データは、放射線の光量ばらつきを補正する光量ばらつき補正データ、放射線光量と画素の信号強度とのリニアリティーを補正するリニアリティー補正データ、第１の格子と強度変調手段とのいずれか一方または両方の放射線透過率を補正する透過率補正データの少なくとも１つであってもよい。
【００１９】
強度変調手段は、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、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構成してもよい。
【００２０】
第１及び第２の格子は、吸収型格子であり、第１の格子は、放射線源からの放射線を縞画像として第２の格子に投影するように構成してもよい。
【００２１】
第１の格子は位相型格子であり、第１の格子は、タルボ干渉効果により、放射線源からの放射線を縞画像として第２の格子に射影させてもよい。
【００２２】
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、電荷収集電極は、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、強度変調手段は、電荷収集電極により構成されていてもよい。
【００２３】
本発明の放射線撮影方法は、放射線が第１の格子を通過することにより生成された縞画像を、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強度変調手段により強度変調させ、放射線画像検出器に検出させるステップと、放射線画像検出器により検出された複数の縞画像の各画素の信号強度と、信号のコントラストと、放射線源と放射線画像検出器との間に被検体が無い状態で信号に生じる位相シフト量である位相シフト量オフセットとを補正するステップと、複数の縞画像から被検体の位置情報を検出し、位置情報に基づいて位相コントラスト画像の生成に用いる画素の組み合わせである画素セットを設定するステップと、画素セットに設定された画素に基づいて位相コントラスト画像を生成するステップとを備えている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、複数の縞画像の各画素の信号強度、コントラスト、位相シフトオフセット量を補正するので、被検体の体動に応じて異なる画素を用いても、正確な位相コントラスト画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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】補正データの生成手順を示すフローチャートである。
【図７】補正データの生成時に求められるＸ線光量と画素の信号強度とのリニアリティーを示すグラフである。
【図８】補正データの生成時に求められる第２の吸収方格子の移動位置と画素の信号強度との関係を表すグラフである。
【図９】補正データの生成時に求められる第２の吸収方格子の移動位置とＸ線光量ばらつきが補正された信号強度との関係を表すグラフである。
【図１０】Ｘ線撮影システムの撮影手順を示すフローチャートである。
【図１１】Ｘ線光量ばらつき及びリニアリティー補正後の信号強度と第２の吸収方格子の移動位置との関係を表すグラフである。
【図１２】透過率補正後の信号強度と第２の吸収方格子の移動位置との関係を表すグラフである。
【図１３】各画素の補正済み画素データを示す表である。
【図１４】位相シフト量オフセット補正後の信号強度と第２の吸収方格子の走査ピッチとの関係を表すグラフである。
【図１５】本発明の第２実施形態で用いられるＸ線検出器の構成を示す模式図である。
【図１６】縞走査撮影を用いた従来のＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（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に取り付けられたマーカー１１と、被検体ＨにＸ線を照射するＸ線源１２と、Ｘ線源１２に対向配置され、Ｘ線源１２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１３と、撮影部１３から読み出された画像データを記憶するメモリ１４と、メモリ１４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１５と、画像処理部１５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１６と、Ｘ線源１２及び撮影部１３の制御を行う撮影制御部１７と、操作部やモニタからなるコンソール１８と、コンソール１８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１９とから構成されている。
【００２７】
マーカー１１は、被検体Ｈと一緒に撮影され、撮影部１３から読み出された画像データから被検体Ｈの位置を検出する際の基準として用いられる。マーカー１１は、例えば、直径が数ｍｍ〜数十ｍｍの球径状であり、高いＸ線吸収性を有する材料、例えば鉛等を用いて形成されている。マーカー１１は、例えば透明なプラスチック等からなる高いＸ線透過性を有する材質で形成された取付部材に保持されており、この取付部材が被検体Ｈの膝、肘、指等の関節部分の撮影部位に接着または粘着、あるいは貼付されることにより、被検体Ｈに固定されている。
【００２８】
Ｘ線源１２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１７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おり、電子線の衝突部分が、Ｘ線を放射するＸ線焦点となっている。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。
【００２９】
撮影部１３には、半導体回路からなるフラットパネル検出器（ＦＰＤ）２１、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２２及び第２の吸収型格子２３が設けられている。ＦＰＤ２１は、Ｘ線源１２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。
【００３０】
図２において、ＦＰＤ２１は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の画素２５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２６と、受像部２６からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路２７と、各画素２５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２８とから構成されている。なお、走査回路２７と各画素２５とは、行毎に走査線２９によって接続されており、読み出し回路２８と各画素２５とは、列毎に信号線３０によって接続されている。画素２５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。
【００３１】
画素２５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することができる。各画素２５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２９、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線３０に接続される。走査回路２７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３０に読み出される。
【００３２】
なお、画素２５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。
【００３３】
読み出し回路２８は、積分アンプ、Ａ／Ｄ変換器等により構成されている。積分アンプは、各画素２５から信号線３０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素データに変換する。上述した画像データは、複数の画素データからなり、メモリ１４に記憶される。
【００３４】
第１の吸収型格子２２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２２ａ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２３は、ｙ方向に延伸した複数のＸ線遮蔽部２３ａ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２２ａ，２３ａの材料としては、Ｘ線吸収性に優れる金属が好ましく、例えば、金、白金、鉛、タングステン等が好ましい。
【００３５】
撮影部１３には、第２の吸収型格子２３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２２に対する第２の吸収型格子２３との相対位置を変化させる走査機構３２が設けられている。走査機構３２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３２は、後述する縞走査の際に、撮影制御部１７の制御に基づいて駆動されるものである。なお、第２の吸収型格子２３と走査機構３２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。
【００３６】
撮影部１３には、走査機構３２によりｘ方向に並進移動された第２の吸収型格子２３の各移動量を計測する移動量計測器３４が設けられている。移動量計測器３４は、後述する補正データの生成時及び縞走査撮影時に作動され、計測結果は画像処理部１５に入力されて画像データの補正に用いられる。
【００３７】
画像処理部１５は、補正データ生成部３６、補正データ記憶部３７、画素データ補正部３８、画素セット設定部３９、位相シフト量オフセット補正部４０、位相微分像生成部４１及び位相コントラスト画像生成部４２を備えている。
【００３８】
補正データ生成部３６は、縞走査撮影中に被検体Ｈに体動が生じた場合でも正確な位相コントラスト画像が生成できるようにするため、各画素データが均質になるように補正するための補正データを生成する。これは、本実施形態では、縞走査撮影中に被検体Ｈに体動が生じた場合、マーカー１１の位置に基づいて体動前後の被検体Ｈの位置を検出し、被検体Ｈの同じ被撮影部位を撮影した異なる画素２５の画素データを用いて位相コントラスト像を生成するためである。
【００３９】
画素データは、Ｘ線光量のばらつき、各画素２５と第１の吸収型格子２２及び第２の吸収型格子２３の性能等の影響を受ける。補正データ生成部３６は、これらの影響を取り除くように画素データを補正するため、Ｘ線光量、リニアリティー、コントラスト、透過率及び位相シフト量オフセットをパラメータとした補正データを生成する。補正データ生成部３６は、キャリブレーション動作時に作動し、補正データ記憶部３７に記憶されている補正データを更新する。
【００４０】
上記パラメータのＸ線光量とは、Ｘ線源１２から照射されるＸ線の光量ばらつきであり、リニアリティーはＸ線光量と画像データの信号強度との変化の連続性を表す。透過率は、第１の吸収型格子２２及び第２の吸収型格子２３のＸ線遮蔽部２２ａ，２３ａのピッチむら・厚みむらに起因するＸ線透過率分布のむらであり、位相シフト量オフセットはＸ線遮蔽部２２ａ，２３ａのピッチむらに起因して発生する位相シフトである。なお、Ｘ線遮蔽部２２ａ，２３ａのピッチむらは、第１の吸収型格子２２及び第２の吸収型格子２３をリソグラフィー方式によって作成する場合、複数回の露光によってＸ線遮蔽部２２ａ，２３ａのパターンを焼き付けることにより生じてしまう。
【００４１】
画素データ補正部３８は、補正データ記憶部３７に記憶されている補正データに基づいて、メモリ１４から読み出した各画素データを補正する。画素セット設定部３９は、画素データ補正部３８により補正された画像データのマーカー１１の位置に基づいて、位相シフト量の計算に用いる画素２５の組み合わせを設定する。すなわち、画素セット設定部３９は、被検体Ｈの体動に応じて異なる画素２５の組み合わせから位相コントラスト画像を生成するための画素セットを設定する。位相シフト量オフセット補正部４０は、補正データ記憶部３７の補正データに基づいて、Ｘ線遮蔽部２２ａ，２３ａのピッチむらによって生じる位相シフト量のオフセットを補正する。
【００４２】
位相微分像生成部４１は、位相シフト量オフセット補正部４０により補正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。位相コントラスト画像生成部４２は、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４２により生成された位相コントラスト画像は、画像記録部１６に記録された後、コンソール１８に出力されてモニタ（図示せず）に表示される。
【００４３】
コンソール１８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。
【００４４】
図３において、第１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２３のＸ線遮蔽部２３ａ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２２ａ，２３ａ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２２，２３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。
【００４５】
第１及び第２の吸収型格子２２，２３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１２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、１〜１０μｍ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、２〜２０μｍ程度の大きさである。
【００４６】
Ｘ線源１２から照射されるＸ線は、平行ビームではなく、Ｘ線焦点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２２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１２ａからの距離に比例して拡大される。第２の吸収型格子２３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２３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１２ａから第１の吸収型格子２２までの距離をＬ１、第１の吸収型格子２２から第２の吸収型格子２３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。
【００４７】
【数１】
2011206188.tif 000003
【００４８】
【数２】
2011206188.tif 000004
【００４９】
第１の吸収型格子２２から第２の吸収型格子２３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１３では、第１の吸収型格子２２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２２のＧ１像が、第１の吸収型格子２２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。
【００５０】
上記のように本実施形態の撮影部１３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２２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２２の格子ピッチｐ１、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。
【００５１】
【数３】
2011206188.tif 000005
【００５２】
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１３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。
【００５３】
【数４】
2011206188.tif 000006
【００５４】
Ｘ線遮蔽部２２ａ，２３ａ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、白金、鉛、タングステン等）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２２ａ，２３ａ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２２ａ，２３ａの厚みは、金（Ａｕ）換算で３０μｍ以上であることが好ましい。
【００５５】
以上のように構成された第１及び第２の吸収型格子２２，２３では、第１の吸収型格子２２のＧ１像（縞画像）と第２の吸収型格子２３との重ね合わせにより強度変調された縞画像がＦＰＤ２１によって撮像される。第２の吸収型格子２３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２３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。また、第１及び第２の吸収型格子２２、２３の格子配列方向に誤差が生じ、配列方向が同一でない場合には、いわゆる回転モアレが発生する。しかし、縞画像にこのようなモアレ縞が発生した場合でも、モアレ縞のｘ方向またはｙ方向の周期が画素４０の配列ピッチよりも大きい範囲であれば特に問題が生じることはない。理想的にはモアレ縞を発生させないことが好ましいが、モアレ縞は、後述するように、縞走査の走査量（第２の吸収型格子２３の並進距離）を確認するために利用することができる。
【００５６】
Ｘ線源１２と第１の吸収型格子２２との間に被検体Ｈを配置すると、ＦＰＤ２１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、ＦＰＤ２１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。
【００５７】
次に、縞画像の解析方法について説明する。図３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線が例示されている。符号５０は、被検体Ｈが存在しない場合に直進するＸ線の経路を示しており、この経路５０を進むＸ線は、第１及び第２の吸収型格子２２，２３を通過してＦＰＤ２１に入射する。符号５１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５１を進むＸ線は、第１の吸収型格子２２を通過した後、第２の吸収型格子２３のＸ線遮蔽部２３ａにより遮蔽される。
【００５８】
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）、ｚをＸ線の進む方向として、次式（５）で表される。
【００５９】
【数５】
2011206188.tif 000007
【００６０】
第１の吸収型格子２２から第２の吸収型格子２３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方向に変位することになる。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。
【００６１】
【数６】
2011206188.tif 000008
【００６２】
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。
【００６３】
【数７】
2011206188.tif 000009
【００６４】
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、ＦＰＤ２１で検出される各画素２５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２５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。
【００６５】
【数８】
2011206188.tif 000010
【００６６】
したがって、各画素２５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、下記に示す縞走査法を用いて算出する。
【００６７】
縞走査法では、第１及び第２の吸収型格子２２，２３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３２により第２の吸収型格子２３を移動させる。第２の吸収型格子２３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２３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２３を移動させながら、ＦＰＤ２１で縞画像を撮影し、撮影した複数の縞画像から各画素の強度変調信号を取得し、前述の画像処理部１５内の位相微分像生成部４１で演算処理することにより、各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψを得る。この位相ズレ量ψの２次元分布が位相微分像に相当する。
【００６８】
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２３を移動させる様子を模式的に示している。走査機構３２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２３を順に並進移動させる。なお、同図では、第２の吸収型格子２３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２３の位置でのＧ１像の暗部が、Ｘ線遮蔽部２３ａ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。
【００６９】
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２３を通過する。次に、ｋ＝１，２，・・・と順に第２の吸収型格子２３を移動させていくと、第２の吸収型格子２３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２３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２３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。
【００７０】
ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各位置で、ＦＰＤ２１により撮影を行うと、各画素２５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２５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２３の位置ｋにおける各画素２５の画素データをＩｋ（ｘ）と標記すると、Ｉｋ（ｘ）は、次式（９）で表される。
【００７１】
【数９】
2011206188.tif 000011
【００７２】
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２５の座標ｘの関数として表したものである。
【００７３】
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。
【００７４】
【数１０】
2011206188.tif 000012
【００７５】
【数１１】
2011206188.tif 000013
【００７６】
ここで、ａｒｇ［  ］は、偏角の抽出を意味しており、上記位相ズレ量ψに対応する。したがって、各画素２５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。
【００７７】
具体的には、各画素２５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２３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、同図中の実線は、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位相ズレ量ψに対応する。
【００７８】
以上の説明では、画素２５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。なお、屈折角φと位相ズレ量ψとは、上記式（７）で示されるように比例関係にあるため、共に位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量に対応する物理量である。
【００７９】
次に、補正データ生成部３６による補正データの生成について説明する。図６に示すように、補正データ生成部３６は、システム制御部１９からキャリブレーション動作を行なうよう指示を受けたときに動作を開始し（Ｓ１）、ＦＰＤ２１の各画素２５にそれぞれ対応した補正データを生成する。キャリブレーションの指示は、操作者によるコンソール１８からの指示に基づいて、システム制御部１９が各部を制御することにより実行される。
【００８０】
キャリブレーションの指示があると、まずリニアリティーの補正データが作成される（Ｓ２）。システム制御部１９は、被検体Ｈが配置されていない状態で、Ｘ線源１２にＸ線光量を変えながら複数回のＸ線照射を行なわせ、各Ｘ線をＦＰＤ２１に検出させる。補正データ生成部３６は、図７に示すように、Ｘ線光量Ａと画素データの信号強度Ｉとの関数である次式（１２）を算出する。
【００８１】
【数１２】
2011206188.tif 000014
【００８２】
Ｘ線光量Ａは、補正データ生成部３６により、第１の吸収型格子２２及び第２の吸収型格子２３を通らないＸ線を検出した画素２５の画素値に基づき取得される。なお、Ｘ線光量Ａは、測定されたｍＡｓ値から求めてもよいし、Ｘ線源１２が照射光量検出器を備えている場合には、その検出値を取得してもよい。また、リニアリティー補正データの生成前に、全体的に透過率が高くなるように第２の吸収型格子２３の位置が決められているのが好ましい。なお、第２の吸収型格子２３の位置がうまく決まらないときには、複数の位置でリニアリティー補正データを求めてもよい。
【００８３】
次に、透過率、コントラスト、位相シフト量オフセットの各補正データが求められる（Ｓ３）。システム制御部１９は、被検体Ｈが配置されていない状態で、Ｘ線源１２、ＦＰＤ２１及び走査機構３２を制御して複数回の撮影ステップからなる縞走査撮影を行なわせる。なお、本実施形態では、縞走査撮影の撮影回数ｓを例えば５回（ｓ＝１〜５）とする。また、システム制御部１９は、上記リニアリティー補正データの生成時と同様に、補正データ生成部３６に各撮影ステップでのＸ線光量Ａｓ（ｓ＝１〜５）を取得させる。また、移動量計測器３４により測定された各撮影ステップでの第２の吸収型格子２３の実際の移動量ｋｓ（ｓ＝１〜５）は、補正データ生成部３６に入力される。
【００８４】
図８は、縞走査撮影により得られた第２の吸収型格子２３の移動量ｋｓと、画素データの信号強度Ｉｓとの関係を示している。補正データ生成部３６は、次式（１３）に示すように、信号強度Ｉｓから式（１２）で得た係数ｂを引き、Ｘ線光量Ａｓで割ることにより、Ｘ線光量ばらつきが補正された信号強度Ｉ’ｓを算出する。図９に、信号強度Ｉ’ｓと第２の吸収型格子２３の移動量ｋｓとの関係を示す。
【００８５】
【数１３】
2011206188.tif 000015
【００８６】
正弦的に変化する信号強度は、参照文献の式（８．３）により表すことができ、これを本実施形態の信号強度Ｉ’ｓに適用すると、次式（１４）を得ることができる（参照文献：「応用光学−光計測入門（谷田貝豊彦  著）第２版」丸善、２００５年２月、ｐ１３６−１３８）。式（１４）において、ｃは平均強度、ｅは信号振幅、θは位相シフト量オフセットであり、それぞれ上記参照文献の式（８．１６）、（８．１８）、（８．１７）から求められる。平均強度ｃは、第１の吸収型格子２２及び第２の吸収型格子２３の透過率分布の差を表しているので、この値を利用して透過率分布の補正を行なうことができる。また、画素間のコントラスト差は、信号振幅ｅをもとにして補正することができる。各補正データは、補正データ記憶部３７に記憶される（Ｓ４）。
【００８７】
【数１４】
2011206188.tif 000016
【００８８】
次に、上記補正データを用いた位相コントラスト画像の撮影手順について、図１０のフローチャートを参照しながら説明する。Ｘ線源１２とＦＰＤ２１との間に、マーカー１１が取り付けられた被検体Ｈが配される。操作者によりコンソール１８から撮影操作が行なわれると、Ｘ線撮影システム１０の各部が連携動作して、上述した縞走査撮影が実行され、縞画像とマーカー像とが同時に撮影される（Ｓ１０）。縞走査撮影により作成された複数の画像データは、メモリ１４に記憶される。
【００８９】
画素データ補正部３８は、縞走査撮影後にメモリ１４から複数の画像データを読み出し、Ｘ線光量ばらつきとリニアリティーの補正を行なう（Ｓ１１）。画素データ補正部３８は、まず、第１の吸収型格子２２及び第２の吸収型格子２３を通らないＸ線を検出した画素２５の画素値に基づいて、縞走査撮影の各撮影ステップにおけるＸ線光量Ａｓを取得する。また、画素データ補正部３８は、移動量計測器３４から、第２の吸収型格子２３の実際の移動量ｋｓを取得する。図８は、被検体Ｈを配置していない状態のグラフであるが、画素信号の信号強度Ｉｓと移動量ｋｓの関係は、ほぼこのグラフと同様となる。
【００９０】
画素データ補正部３８は、次式（１５）に示すように、信号強度Ｉｓから式（１２）で得た係数ｂを引き、これをａ×Ａｓで割ることにより、Ｘ線光量ばらつきとリニアリティーとが補正された信号強度Ｉ’ｓを算出する。図９は、補正データ生成時のグラフであるが、信号強度Ｉ’ｓと移動量ｋｓの関係は、ほぼこのグラフと同様となる。
【００９１】
【数１５】
2011206188.tif 000017
【００９２】
次に、画素データ補正部３８は、各画素データに対し、透過率補正を施す（Ｓ１２）。この補正は、次式（１６）に示すように、信号強度Ｉ’ｓを平均強度ｃで割ることにより、各画素データ間で平均強度が同じになるように補正された信号強度Ｉ’’ｓを算出する。図１１に示すように、信号強度Ｉ’’ｓは、平均強度が１に規格化される。
【００９３】
【数１６】
2011206188.tif 000018
【００９４】
画素データ補正部３８は、各画素データに対し、コントラスト補正を施す（Ｓ１３）。この補正は、次式（１７）に示すように、信号強度Ｉ’’ｓに補正を掛けることによって、各画素データの振幅が同じになるように補正された信号強度Ｉ’’’ｓを算出する。図１２に示すように、信号強度Ｉ’’’ｓは、振幅が１に規格化されている。
【００９５】
【数１７】
2011206188.tif 000019
【００９６】
Ｘ線光量ばらつき、リニアリティー、透過率、コントラストが補正された各画像データは、画素セット設定部３９により画素セットが設定される（Ｓ１４）。画素セット設定部３９は、各画像データからマーカー１１を検出し、このマーカー１１の検出位置に基づいて、位相ズレ量の算出に用いる画素のセットを決定する。
【００９７】
図１３（Ａ）の表１は、画像データの画素１〜５の移動量ｋ１〜ｋ５時の補正済みの画素データＩ’’’ｓを示しており、同図（Ｂ）の表２は、各画素１〜５に対応する補正データｃ，ｅ，θを示している。縞走査撮影時に被検体Ｈに体動が生じていないときには、例えば、画素１の画素データＩ’’’１１〜Ｉ’’’１５から位相ズレ量が算出される。しかし、被検体Ｈに体動が生じた場合には、同じ画素によって被検体Ｈの同じ被撮影部位を撮影することができないため、例えば、表１中においてハッチングされているように、画素１〜５が画素セットとして選択され、画素データＩ’’’１１、Ｉ’’’２２、Ｉ’’’３３、Ｉ’’’４４、Ｉ’’’５５が位相ズレ量の算出に用いられる。
【００９８】
次に、位相シフト量オフセット補正部４０により、画素データの位相シフト量オフセットが補正される（Ｓ１５）。位相シフト量オフセット補正部４０は、位相シフト量オフセットを第２の吸収型格子２３の走査量の誤差として取り扱うことにより、位相シフト量オフセットを補正する。位相シフト量オフセット補正部４０は、次式（１８）を用いて、角度に関する位相シフト量オフセットθ１〜θ５を距離Δｋ１〜Δｋ５に変換し、移動量ｋ１〜ｋ５に距離Δｋ１〜Δｋ５を加算する。これにより、図１４に示すように、第２の吸収型格子２３の走査ピッチは、位相シフト量オフセットが発生しないように補正される。
【００９９】
【数１８】
2011206188.tif 000020
【０１００】
位相微分像生成部４１は、位相シフト量オフセット補正部４０により補正された画像データから位相微分像を生成する。次いで、位相コントラスト画像生成部４２により、位相微分像から位相コントラスト画像が生成される（Ｓ１６）。位相コントラスト画像は、コンソール１８に出力され、モニタに表示される。
【０１０１】
なお、上記実施形態では、画素データの平均強度、振幅が１になるように補正しているが、適当な係数を掛けて画像処理しやすい数値に規格化してもよい。また、上記実施形態では、補正後の縞画像に基づいて画素セットを設定しているが、補正前の縞画像に基づいて画素セットを設定してもよい。更に、上記実施形態では、Ｘ線源１２からＦＰＤ２１までの距離を長くした場合に、Ｘ線焦点１２ａ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、Ｘ線焦点１２ａの直後にマルチスリット（線源格子）を配置してもよい。
【０１０２】
このマルチスリットは、第１及び第２の吸収型格子２２，２３と同様な構成の吸収型格子であり、一方向（本実施形態では、ｙ方向）に延伸した複数のＸ線遮蔽部が、第１及び第２の吸収型格子２２，２３のＸ線遮蔽部２２ａ，２３ａと同一方向（本実施形態では、ｘ方向）に周期的に配列されたものである。このマルチスリットは、Ｘ線源１２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。
【０１０３】
また、上記実施形態では、第１及び第２の吸収型格子２２，２３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２２，２３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２２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２２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２３に射影する。
【０１０４】
さらに、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源１２と第１の吸収型格子２２との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の吸収型格子２２と第２の吸収型格子２３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。
【０１０５】
（第２実施形態）
また、上記実施形態では、第２の吸収型格子２３がＦＰＤ２１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２３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。
【０１０６】
図１５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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
ＦＰＤ２１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１３から第２の吸収型格子２３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３２及び移動量計測器３４を省略することができる。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。
【０１０９】
さらに、第２の吸収型格子２３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。
【０１１０】
以上説明した第１、第２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。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  Ｘ線撮影システム
１１  マーカー
１２  Ｘ線源（放射線源）
１３  撮影部
１５  画像処理部
１７  撮影制御部
１９  システム制御部
２１  フラットパネル検出器（ＦＰＤ）
２２  第１の吸収型格子
２３  第２の吸収型格子
２５  画素
３２  走査機構
３４  移動量計測器
３６  補正データ生成部
３７  補正データ記憶部
３８  画層データ補正部
３９  画素セット設定部
４０  位相シフト量オフセット補正部
４１  位相微分像生成部
４２  位相コントラスト画像生成部
【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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