(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線が照射される被写体を支持するガイド筐体と、
第１の格子と、
前記第１の格子を通過した放射線によって形成される放射線像のパターン周期と実質的に一致する周期を有する格子パターンと、
前記格子パターンによってマスキングされた前記放射線像を検出する放射線画像検出器と、を備え、
前記ガイド筐体内には、前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器が収容され、
前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器のうち少なくとも、前記第１の格子及び前記格子パターンは、前記ガイド筐体内壁との間に緩衝材を介在させた状態で前記ガイド筐体に支持されており、
前記緩衝材は、少なくとも鉛直方向下側における前記第１の格子及び前記格子パターンと前記ガイド筐体内壁との間に設けられることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮影装置であって、
前記緩衝材は、前記光軸に沿った方向における前記第１の格子及び前記格子パターンと前記ガイド筐体内壁との間に設けられることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の放射線撮影装置であって、
前記緩衝材は、前記光軸に直交する面内方向の少なくとも一方向における前記第１の格子及び前記格子パターンと前記ガイド筐体内壁との間に設けられることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項４】
請求項３に記載の放射線撮影装置であって、
前記緩衝材は、前記格子パターンのパターン配列方向における前記第１の格子及び前記格子パターンと前記ガイド筐体内壁との間に設けられることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器のうち少なくとも前記第１の格子及び前記格子パターンは、前記第１の格子及び前記格子パターンにおける放射線の光軸に沿った方向において互いに重ねられてユニットを構成し、
前記緩衝材は、前記ユニットと前記ガイド筐体内壁との対向面において、少なくとも１点が同一直線上にない３点以上を支持することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項６】
請求項５に記載の放射線撮影装置であって、
前記緩衝材は、１点が同一直線上にない前記３点を支持することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器のうち少なくとも前記第１の格子及び前記格子パターンは、前記第１の格子及び前記格子パターンにおける放射線の光軸に沿った方向において互いに重ねられてユニットを構成し、
前記緩衝材は、前記ユニットの前記ガイド筐体内壁との対向面における周縁部の少なくとも一部を支持することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記格子パターンは、第２の格子であり、
前記第１の格子及び前記第２の格子の一方を、他方に対して前記パターンの配列方向に移動させる走査手段を更に備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項９】
請求項８に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子は、第１の方向に延伸する複数の放射線遮蔽部が、前記第１の方向に直交する第２の方向に第１のピッチで配設されて構成され、
前記第２の格子は、前記第１の方向に延伸する複数の放射線遮蔽部が、前記第２の方向に、前記第１の格子により形成される放射線像の周期パターンと実質的に一致する第２のピッチで配設されて構成され、
前記放射線源の焦点から前記第１の格子までの距離をＬ１、前記第１の格子から前記第２の格子までの距離をＬ２、前記第１のピッチをｐ１、前記第２のピッチをｐ２、とした場合に、下記の式を満たすことを特徴とする放射線撮影装置。
ｐ２＝｛（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１｝×ｐ１
【請求項１０】
請求項９に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子及び前記第２の格子のそれぞれにおける隣り合う前記放射線遮蔽部の間の前記第２方向における間隔をそれぞれｄ１、ｄ２とした場合に、下記の式を満たすことを特徴とする放射線撮影装置。
ｄ２＝｛（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１｝×ｄ１
【請求項１１】
請求項１から７のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
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、前記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、を画素毎に備え、
前記電荷収集電極は、前記放射線像のパターン周期に実質的に一致するピッチで配列された線状電極を互いに電気的に接続してなる線状電極群を複数含み、
前記複数の線状電極群は、互いに位相が異なるように配列されており、
前記格子パターンは、前記複数の線状電極群の各々により構成されている放射線撮影装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の放射線撮影装置であって、
前記第１の格子に向けて放射線を照射する放射線源を更に備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の放射線撮影装置と、
前記放射線撮影装置の前記放射線画像検出器により検出された画像から、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角の分布を演算し、この屈折角の分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算処理部と、を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線等の放射線を用いた被写体の位相イメージングを可能とする放射線撮影装置及び放射線撮影システムに関する。
【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各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】
しかし、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、近年、２枚の透過回折格子（位相型格子及び吸収型格子）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（位相型格子あるいは吸収型格子）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（吸収型格子）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（強度変調）により生じるモアレ縞を検出し、被検体によるモアレ縞の変化を解析することによって被検体の位相情報を取得する。モアレ縞の解析方法としては、例えば、縞走査法が知られている。この縞走査法によると、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値の変化から、被検体で屈折したＸ線の角度分布（位相シフトの微分像）を取得する方法であり、この角度分布に基づいて被検体の位相コントラスト画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２００３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
被写体を透過した際のＸ線の屈折角度は、数μｒａｄとごく僅かであって、この屈折角度に応じた放射線像の位相シフト量、すなわち画素毎の信号変化量もまた、ごく僅かである。しかも、画素毎の信号変化量は、第１、第２の格子の相対位置を格子のスリット間隔の１周期ずらす間に複数回撮影することで得られるが、複数回の撮影時における第１、第２の格子の相対移動量は微小である。このような事情から、例えば被写体を支持する台に力や振動等が加わることによって第１、第２の格子の相対位置が僅かでもズレてしまうと、第１、第２の格子及び放射線画像検出器からなる撮影部による位相情報の検出精度に深刻な影響を与えかねない。すなわち、第１の格子と第２の格子との相対位置や、放射線の焦点と第１、第２の格子とのそれぞれの相対位置などが極めて重要である。
【００１０】
振動等に対する方策として、特許文献１では、第１、第２の格子を保持する保持構造体と被写体台とが別体構造にされるとともに、撮影装置全体を支持する支持部材に保持構造体が緩衝材を介して支持されている。
ここで、特許文献１のように第１、第２の格子の保持構造体と被写体台とを別体構造にしたことにより、被写体と第１の格子との間隔、そして被写体と放射線画像検出器との間隔が大きくなるために、被写体像は拡大される。このため、被写体台と第１、第２の格子及び放射線画像検出器とを一体構造とした場合に比べて、被写体の撮影対象範囲が小さく制限される。この問題に対応するために、格子や放射線画像検出器を大面積化することは容易に想到可能であるが、製造技術、コスト面の困難さに加え、装置の大型化に伴ってＸ線撮影装置の取扱性を損なうという問題がある。更に、特許文献１のように第１、第２の格子の保持構造体と被写体台とが別体構造とされていると、第１、第２の格子に直接的に加わる外力によって第１、第２の格子が振動することにより、位相コントラスト画像の画質に悪影響を及ぼす虞がある。
【００１１】
たとえば、第１、第２の格子のそれぞれの格子周期（ピッチ）及びスリット間隔の相対関係は、Ｘ線焦点と第１、第２の格子との間のそれぞれの距離（Ｚ方向での距離）に対して幾何学的に決められている。したがって、振動等によってＸ線焦点と第１、第２の格子との間のそれぞれの距離が相対的にズレると、拡大率が変化することにより、第２の格子に入射する放射線像のピッチに対する第２の格子のピッチが相対的にズレ、そのズレに応じた空間周波数のモアレが発生する。画像上のモアレは通常、撮影の直前又は直後等、別途取得した画像を用いたり、好適なフィルタ処理を施すことによって画像上問題とならない程度に補正処理を設計することが可能であるが、このようなＸ線焦点と各格子の相対的なズレ量に応じて空間周波数が変動するモアレを補正することは非常に困難であり、結果として位相コントラスト画像の画質が低下してしまう。
【００１２】
また、特許文献１のように保持構造体が緩衝材を介して重力の作用方向に対して、垂直な面内方向に片持ち支持されていると、第１、第２の格子が設計上決められた格子面に対して傾き易く、Ｘ線の焦点に対する第１の格子及び第２の格子のそれぞれの相対位置のズレが生じ易い。特に自由端側でのズレが顕著であり、位相コントラスト画像の画質低下につながる。
【００１３】
また、焦点に対して第１の格子が格子スリットの配列方向（ｘ方向という）にズレると、第一の格子を通過した放射線によって形成される放射線像が第２の格子に入射する位置でｘ方向にボケる。このため、放射線画像検出器で検出される強度変化のコントラストが低下し、位相コントラスト画像の画質低下につながる。
【００１４】
以上の課題から、本発明の目的は、装置が大型化することなく、第１、第２の格子の相対位置ズレを十分に抑制し、好適な位相コントラスト画像の撮影を可能とする放射線撮影装置及び放射線撮影システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
放射線が照射される被写体を支持するガイド筐体と、
第１の格子と、
前記第１の格子を通過した放射線によって形成される放射線像のパターン周期と実質的に一致する周期を有する格子パターンと、
前記格子パターンによってマスキングされた前記放射線像を検出する放射線画像検出器と、を備え、
前記ガイド筐体内には、前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器が収容され、
前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器のうち少なくとも、前記第１の格子及び前記格子パターンは、前記ガイド筐体内壁との間に緩衝材を介在させた状態で前記ガイド筐体に支持されており、
前記緩衝材は、少なくとも鉛直方向下側における前記第１の格子及び前記格子パターンと前記ガイド筐体内壁との間に設けられることを特徴とする放射線撮影装置。
【００１６】
上記の放射線撮影装置と、
前記放射線撮影装置の前記放射線画像検出器により検出された画像から、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角の分布を演算し、この屈折角の分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算処理部と、を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の放射線撮影装置及び放射線撮影システムによれば、被写体のガイド筐体に撮影部（第１、第２の格子、及び放射線画像検出器を含む）を一体に収容するとともに、緩衝材を用いてガイド筐体に第１の格子及び格子パターンを支持したことにより、被写体と撮影部との間隔を短縮できるため、放射線撮影装置をコンパクトに構成することができる。
更に、撮影部がガイド筐体内に収容されかつ、第１、第２の格子又はそれを保持する保持構造体が緩衝材を介してガイド筐体に支持されたことにより、ガイド筐体から第１、第２の格子への力及び振動の伝達を遮断でき、かつ、第１、第２の格子に直接外力が作用することを防ぐことが出来るため、Ｘ線焦点と第１、第２の格子とのそれぞれの相対位置ズレが抑制されるので、振動等による位相コントラスト画像の画質低下を抑制し、好適な位相コントラスト画像を撮影することができる。更に、撮影部がガイド筐体内に収容されかつ、第１、第２の格子又はそれを保持する保持構造体が緩衝材を介してガイド筐体に支持されたことにより、片持ちによって第１、第２の格子又はそれを保持する保持構造体が傾くことによる放射線焦点と第１、第２の格子とのそれぞれの相対位置ズレが抑制されるので、位相コントラスト画像の画質低下を抑制し、好適な位相コントラスト画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの一例の構成を模式的に示す側面図である。
【図２】図１の放射線撮影システムの制御ブロック図である。
【図３】ブロックを用いて放射線画像検出器の構成を示す模式図である。
【図４】格子ユニット筐体に緩衝材が設けられた状態を示す斜視図である。
【図５】第１、第２の格子及び放射線画像検出器の斜視図である。
【図６】第１、第２の格子及び放射線画像検出器の側面図である。
【図７】第１及び第２の格子の相互作用による干渉縞（モアレ）の周期を変更するための機構を示す模式図である。
【図８】被写体による放射線の屈折を説明するための模式図である。
【図９】縞走査法を説明するための模式図である。
【図１０】縞走査に伴う放射線画像検出器の画素の信号を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を示す模式図である。
【図１２】格子ユニット筐体に緩衝材が設けられた状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を模式的に示す側面図である。
【図１４】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を模式的に示す側面図である。
【図１５】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を模式的に示す側面図である。
【図１６】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を模式的に示す側面図である。
【図１７】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を模式的に示す側面図である。
【図１８】本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例に関し、放射線画像を生成する演算部の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１８の放射線撮影システムの演算部における処理を説明するための放射線画像検出器の画素の信号を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの一例の構成を示し、図２は、図１の放射線撮影システムの制御ブロックを示す。
【００２０】
Ｘ線撮影システム１０は、被写体（患者）Ｈを立位状態で撮影するＸ線診断装置であって、被写体ＨにＸ線を照射するＸ線源１１と、被写体Ｈの診断対象部位との接触部材を有し、当該診断対象部位を支持するガイド筐体１６と、Ｘ線源１１との間に被写体を介在させた状態でＸ線源１１に対向配置され、Ｘ線源１１から被写体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、操作者の操作に基づいてＸ線源１１の曝射動作や撮影部１２の撮影動作を制御するとともに、撮影部１２により取得された画像データを演算処理して位相コントラスト画像を生成するコンソール１３（図２）とに大別される。
【００２１】
Ｘ線源１１は、天井から吊り下げられたＸ線源保持装置１４により上下方向（ｘ方向）に移動自在に保持されている。
ガイド筐体１６は、床上に設置された立位スタンド１５により上下方向に移動自在に保持されている。
【００２２】
Ｘ線源１１は、Ｘ線源制御部１７の制御に基づき、高電圧発生器１６から印加される高電圧に応じてＸ線を発生するＸ線管１８と、Ｘ線管１８から発せられたＸ線のうち、被写体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可動式のコリメータ１９ａを備えたコリメータユニット１９とから構成されている。Ｘ線管１８は、陽極回転型であり、電子放出源（陰極）としてのフィラメント（図示せず）から電子線を放出して、所定の速度で回転する回転陽極１８ａに衝突させることによりＸ線を発生する。この回転陽極１８ａの電子線の衝突部分がＸ線焦点１８ｂとなる。
【００２３】
Ｘ線源保持装置１４は、天井に設置された天井レール（図示せず）により水平方向（ｚ方向）に移動自在に構成された台車部１４ａと、上下方向に連結された複数の支柱部１４ｂとからなる。台車部１４ａには、支柱部１４ｂを伸縮させて、Ｘ線源１１の上下方向に関する位置を変更するモータ（図示せず）が設けられている。
【００２４】
立位スタンド１５は、床に設置された本体１５ａに、ガイド筐体１６を保持する保持部１５ｂが上下方向に移動自在に取り付けられている。保持部１５ｂは、上下方向に離間して配置された２つのプーリ１５ｃの間に掛架された無端ベルト１５ｄに接続され、プーリ１５ｃを回転させるモータ（図示せず）により駆動される。このモータの駆動は、操作者の設定操作に基づき、後述するコンソール１３の制御装置２０により制御される。
【００２５】
また、立位スタンド１５には、プーリ１５ｃ又は無端ベルト１５ｄの移動量を計測することにより、ガイド筐体１６の上下方向に関する位置を検出するポテンショメータ等の位置センサ（図示せず）が設けられている。この位置センサの検出値は、ケーブル等によりＸ線源保持装置１４に供給される。Ｘ線源保持装置１４は、供給された検出値に基づいて支柱部１４ｂを伸縮させ、ガイド筐体１６の上下動に追従するようにＸ線源１１を移動させる。
【００２６】
コンソール１３には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御装置２０が設けられている。制御装置２０には、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置２１と、撮影部１２により取得された画像データを演算処理してＸ線画像を生成する演算処理部２２と、Ｘ線画像を記憶する記憶部２３と、Ｘ線画像等を表示するモニタ２４と、Ｘ線撮影システム１０の各部と接続されるインターフェース（Ｉ／Ｆ）２５とがバス２６を介して接続されている。
【００２７】
入力装置２１としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等を用いることが可能であり、入力装置２１の操作により、Ｘ線管電圧や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２４は、液晶ディスプレイ等からなり、制御装置２０の制御により、Ｘ線撮影条件等の文字やＸ線画像を表示する。
【００２８】
撮影部１２は、半導体回路からなる放射線画像検出器としてのフラットパネル検出器（ＦＰＤ）３０、被写体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３１及び第２の吸収型格子３２を有する。第１、第２の吸収型格子３１，３２は、Ｘ線の光軸Ａに沿った方向において重ねられ、互いの相対位置が規定された状態で組み付けられて同一の格子ユニット筐体３５に収納され、格子ユニット筐体３５内に固定されている。この格子ユニット筐体３５と、ＦＰＤ３０とが、ガイド筐体１６内に共に収容されている。なお、第１、第２の格子３１，３２に加え、ＦＰＤ３０が格子ユニット筐体３５に収納されていてもよい。
【００２９】
格子ユニット筐体３５には、第２の吸収型格子３２を上下方向（ｘ方向）に並進移動させることにより、第１の吸収型格子３１に対する第２の吸収型格子３２の相対位置関係を変化させる走査手段としての走査機構３３が設けられている。この走査機構３３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。
【００３０】
ＦＰＤ３０は、検出面がＸ線源１１から照射されるＸ線の光軸Ａに直交するように配置されている。詳しくは後述するが、第１及び第２の吸収型格子３１，３２は、ＦＰＤ３０とＸ線源１１との間に配置されている。
【００３１】
図３は、図１の放射線撮影システムに含まれる放射線画像検出器の構成を示す。
【００３２】
放射線画像検出器としてのＦＰＤ３０は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の画素４０がアクティブマトリクス基板上にｘｙ方向に２次元配列されてなる受像部４１と、受像部４１からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路４２と、各画素４０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４３と、画像データをコンソール１３のＩ／Ｆ２５を介して演算処理部２２に送信するデータ送信回路４４とから構成されている。なお、走査回路４２と各画素４０とは、行毎に走査線４５によって接続されており、読み出し回路４３と各画素４０とは、列毎に信号線４６によって接続されている。
【００３３】
各画素４０は、アモルファスセレン等の変換層（図示せず）で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素子として構成することができる。各画素４０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４５、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線４６に接続される。ＴＦＴスイッチが走査回路４２からの駆動パルスによってＯＮ状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線４６に読み出される。
【００３４】
なお、各画素４０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、Ｘ線画像検出器としては、ＴＦＴパネルをベースとしたＦＰＤ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Ｘ線画像検出器を用いることも可能である。
【００３５】
読み出し回路４３は、積分アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、補正回路、及び画像メモリ（いずれも図示せず）により構成されている。積分アンプ回路は、各画素４０から信号線４６を介して出力された電荷を積分して電圧信号（画像信号）に変換して、Ａ／Ｄ変換器に入力する。Ａ／Ｄ変換器は、入力された画像信号をデジタルの画像データに変換して補正回路に入力する。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を行い、補正後の画像データを画像メモリに記憶させる。なお、補正回路による補正処理として、Ｘ線の露光量や露光分布（いわゆるシェーディング）の補正や、ＦＰＤ３０の制御条件（駆動周波数や読み出し期間）に依存するパターンノイズ（例えば、ＴＦＴスイッチのリーク信号）の補正等を含めてもよい。
【００３６】
図４は、格子ユニット筐体３５に設けられた緩衝材３６を示す斜視図である。
【００３７】
格子ユニット筐体３５は、ガイド筐体１５との間に円錐状の緩衝材３６を介在させた状態でガイド筐体１６（図１）に収容されている。具体的に、光軸Ａに直交する面内方向の一方向である鉛直方向下側における格子ユニット筐体３５とガイド筐体１６内壁との間には、ガイド筐体３５から伝わる力や振動等を緩衝する緩衝材３６が設けられている。この緩衝材３６を介して、格子ユニット筐体３５はガイド筐体１６に垂直に起立した状態で支持されている。この緩衝材３６による緩衝方向は、主として鉛直方向であり、ガイド筐体１６に支持された被写体の体動などに起因してガイド筐体３５が振動した際に、緩衝材３５によって、ガイド筐体１６から格子ユニット筐体３５への力及び振動の伝達が遮断される。
【００３８】
緩衝材３６は、ゴムや樹脂等により形成され、格子ユニット筐体３５の下面の周縁部における３点を支持するように設けられている。ここでいう３点は、１点が同一直線上にない３点のことで、このような３点によって一つの面が定まる。したがって、３点で支持することにより、格子ユニット筐体３５が垂直方向に対して傾き難く、格子ユニット筐体３５を安定して支持することが可能となる。なお、格子ユニット筐体３５の下面において、重心よりも外側である周縁部であって、重心を挟む２点の緩衝材３６の組が少なくとも２組以上配置されていることで、支持が安定する。
なお、緩衝材３６による支持位置は３点に限らず、少なくとも１点が同一直線上にない３点以上であることが好ましい。
【００３９】
また、緩衝材３６は、格子ユニット筐体３５の鉛直方向下面に加えて、上面や、光軸Ａに直交する側面にも設けられていてもよい。ただし、上下面、左右面などの対向する面の両方に緩衝材３６を設けるよりも一方のみに緩衝材３６を設ける方がより良い緩衝効果が得られることが多い。緩衝材３６を側面に設ける場合には、Ｘ線の進路を遮蔽しないように、当該側面における周縁部に緩衝材３６を設けることが好ましい。緩衝材３６が設けられる面の数が多いほど、また各面における支持位置の数が多いほど、換言すると格子ユニット筐体３５とガイド筐体３１６との全体の支持接触面積が多いほど、ガイド筐体３５を安定的に支持できる可能性が高いが、支持面、支持位置の数や接触面積が多過ぎても、ガイド筐体３５から格子ユニット筐体３５への力や振動の伝達を遮断することが難しくなるので、支持面、支持位置の数や接触面積は支持の安定と、力及び振動の伝達の遮断とを比較考量して決めればよい。
【００４０】
緩衝材３６の個数や形状等は、図３に示した構成に限定されない。図３では、３つの緩衝材３６を介して格子ユニット筐体３５が３点で支持されているが、例えば、３点に対応する位置に３つの突起が形成された１つの緩衝材３５が設けられていてもよい。その他、例えば、円柱状の緩衝材が格子ユニット筐体３５の下面において重心の１点のみに設けられていてもよい。
【００４１】
以上述べたように、第１、第２の格子３１，３２、及びＦＰＤ３０を有する撮影部１２がガイド筐体１６内に収容されることで、ガイド筐体１６に対して第１、第２の格子３１，３２及びＦＰＤ３０が別体構造とされた場合と比較して、被写体Ｈと撮影部１２との距離を狭めることが可能となる。これにより、放射線撮影装置１０をコンパクトに構成することができるとともに、被写体Ｈの撮影範囲を拡大することが可能となる。
また、撮影部１２がガイド筐体１６内に収容されることで、第１、第２の格子に直接外力が作用することを防ぐことが出来、更に、第１、第２の格子３１，３２を内包する格子ユニット筐体３５が緩衝材３６を介してガイド筐体１６に支持されたことにより、被写体Ｈのポジショニング時の衝撃や体動などに起因してガイド筐体が振動しても、Ｘ線焦点とガイド筐体１６内の撮影部１２との相互の位置関係が安定的に維持された状態となる。すなわち、ガイド筐体１６に力や振動が加わった際にも、Ｘ線焦点と撮影部１２との間の相対位置ズレが抑制されるため、位相コントラスト画像の画質低下を抑制し、好適な位相コントラスト画像を撮影することができる。
【００４２】
図５及び図６は、第１、第２の格子３１，３２及びＦＰＤ３０を示す。
【００４３】
第１の吸収型格子３１は、基板３１ａと、この基板３１ａに配置された複数のＸ線遮蔽部３１ｂとから構成されている。同様に、第２の吸収型格子３２は、基板３２ａと、この基板３２ａに配置された複数のＸ線遮蔽部３２ｂとから構成されている。基板３１ａ，３１ｂは、いずれもＸ線を透過させるガラス等のＸ線透過性部材により形成されている。
【００４４】
Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂは、いずれもＸ線源１１から照射されるＸ線の光軸Ａに直交する面内の一方向（図示の例では、ｘ方向及びｚ方向に直交するｙ方向）に延伸した線状の部材で構成される。各Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの材料としては、Ｘ線吸収性に優れるものが好ましく、例えば、金、白金等の重金属であることが好ましい。これらのＸ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂは、金属メッキ法や蒸着法によって形成することが可能である。
【００４５】
Ｘ線遮蔽部３１ｂは、Ｘ線の光軸Ａに直交する面内において、上記一方向と直交する方向（ｘ方向）に一定のピッチ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、Ｘ線遮蔽部３２ｂは、Ｘ線の光軸Ａに直交する面内において、上記一方向と直交する方向（ｘ方向）に一定のピッチ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３１ｂ，３２ｂの配列方向は、前述した走査機構３３による走査方向、並びに緩衝材３６による主な緩衝方向に一致する。
このような第１及び第２の吸収型格子３１，３２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、例えば、高分子や軽金属などのＸ線低吸収材で該空隙を充填してもよい。
【００４６】
第１及び第２の吸収型格子３１，３２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線を幾何学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、前述の回転陽極１８ａ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線が回折されずに幾何学的に投影される。
【００４７】
Ｘ線源１１から放射されるＸ線は、平行ビームではなく、Ｘ線焦点１８ｂ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３１を通過して射影される投影像（以下、この投影像をＧ１像と称する）は、Ｘ線焦点１８ｂからの距離に比例して拡大される。第２の吸収型格子３２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３２の位置におけるＧ１像の明部の周期パターンと実質的に一致するように決定されている。すなわち、Ｘ線焦点１８ｂから第１の吸収型格子３１までの距離をＬ１、第１の吸収型格子３１から第２の吸収型格子３２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。
【００４８】
【数１】
0005238786.tif 000002
【００４９】
【数２】
0005238786.tif 000003
【００５０】
第１の吸収型格子３１から第２の吸収型格子３２までの距離Ｌ２は、タルボ干渉計では、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Ｘ線撮影システム１０の撮影部１２では、第１の吸収型格子３１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３１のＧ１像が、第１の吸収型格子３１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。
【００５１】
上記のように撮影部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３１でＸ線を回折した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３１の格子ピッチｐ１、第２の吸収型格子３２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。
【００５２】
【数３】
0005238786.tif 000004
【００５３】
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。
【００５４】
本Ｘ線撮影システム１０では、撮影部１２の薄型化を目的とし、上記距離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、上記距離Ｌ２は、次式（４）を満たす範囲の値に設定される。
【００５５】
【数４】
0005238786.tif 000005
【００５６】
なお、Ｘ線源１１から照射されるＸ線が実質的に平行ビームとみなせる場合のタルボ干渉距離Ｚは次式（５）となり、上記距離Ｌ２を、次式（６）を満たす範囲の値に設定する。
【００５７】
【数５】
0005238786.tif 000006
【００５８】
【数６】
0005238786.tif 000007
【００５９】
Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂ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３１ｂ，３２ｂのそれぞれの厚みｈ１，ｈ２を、可能な限り厚くすることが好ましい。例えば、Ｘ線管１８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、厚みｈ１，ｈ２は、金（Ａｕ）換算で３０μｍ以上であることが好ましい。
【００６０】
一方、Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの厚みｈ１，ｈ２を厚くし過ぎると、斜めに入射するＸ線がスリット部を通過しにくくなり、いわゆるケラレが生じて、Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの延伸方向（条帯方向）に直交する方向（ｘ方向）の有効視野が狭くなるといった問題がある。このため、視野確保の観点から、厚みｈ１，ｈ２の上限を規定する。ＦＰＤ３０の検出面におけるｘ方向の有効視野の長さＶを確保するには、Ｘ線焦点１８ｂからＦＰＤ３０の検出面までの距離をＬとすると、厚みｈ１，ｈ２は、図６に示す幾何学的関係から、次式（７）及び（８）を満たすように設定する必要がある。
【００６１】
【数７】
0005238786.tif 000008
【００６２】
【数８】
0005238786.tif 000009
【００６３】
例えば、ｄ１＝２．５μｍ、ｄ２＝３．０μｍであり、通常の病院での検査を想定して、Ｌ＝２ｍとした場合には、ｘ方向の有効視野の長さＶとして１０ｃｍの長さを確保するには、厚みｈ１は１００μｍ以下、厚みｈ２は１２０μｍ以下とすればよい。
【００６４】
以上のように構成された撮影部１２では、第１の吸収型格子３１のＧ１像と第２の吸収型格子３２との重ね合わせにより、強度変調された像が形成され、ＦＰＤ３０によって撮像される。第２の吸収型格子３２の位置におけるＧ１像のパターン周期ｐ１’と、第２の吸収型格子３２の実質的な格子ピッチｐ２’（製造後の実質的なピッチ）とは、製造誤差や配置誤差により若干の差異が生じる。このうち、配置誤差とは、第１及び第２の吸収型格子３１，３２が、相対的に傾斜や回転、両者の間隔が変化することによりｘ方向への実質的なピッチが変化することを意味している。
【００６５】
Ｇ１像のパターン周期ｐ１’と格子ピッチｐ２’との微小な差異により、画像コントラストはモアレ縞となる。このモアレ縞の周期Ｔは、次式（９）で表される。
【００６６】
【数９】
0005238786.tif 000010
【００６７】
このモアレ縞をＦＰＤ３０で検出するには、画素４０のｘ方向に関する配列ピッチＰは、少なくとも次式（１０）を満たす必要があり、更には、次式（１１）を満たすことが好ましい（ここで、ｎは正の整数である）。
【００６８】
【数１０】
0005238786.tif 000011
【００６９】
【数１１】
0005238786.tif 000012
【００７０】
式（１０）は、配列ピッチＰがモアレ周期Ｔの整数倍でないことを意味しており、ｎ≧２の場合であっても原理的にモアレ縞を検出することが可能である。式（１１）は、配列ピッチＰをモアレ周期Ｔより小さくすることを意味している。
【００７１】
ＦＰＤ３０の画素４０の配列ピッチＰは、設計的に定められた値（一般的に１００μｍ程度）であり変更することが困難であるため、配列ピッチＰとモアレ周期Ｔとの大小関係を調整するには、第１及び第２の吸収型格子３１，３２の位置調整を行い、Ｇ１像のパターン周期ｐ１’と格子ピッチｐ２’との少なくともいずれか一方を変更することによりモアレ周期Ｔを変更することが好ましい。
【００７２】
図７に、モアレ周期Ｔを変更する方法を示す。
【００７３】
モアレ周期Ｔの変更は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のいずれか一方を、光軸Ａを中心として相対的に回転させることにより行うことができる。例えば、第１の吸収型格子３１に対して、第２の吸収型格子３２を、光軸Ａを中心として相対的に回転させる相対回転機構５０を設ける。この相対回転機構５０により、第２の吸収型格子３２を角度θだけ回転させると、ｘ方向に関する実質的な格子ピッチは、「ｐ２’」→「ｐ２’／ｃｏｓθ」と変化し、この結果、モアレ周期Ｔが変化する（ＦＩＧ．７Ａ）。
【００７４】
別の例として、モアレ周期Ｔの変更は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のいずれか一方を、光軸Ａに直交し、かつｙ方向に沿う方向の軸を中心として相対的に傾斜させることにより行うことができる。例えば、第１の吸収型格子３１に対して、第２の吸収型格子３２を、光軸Ａに直交し、かつｙ方向に沿う方向の軸を中心として相対的に傾斜させる相対傾斜機構５１を設ける。この相対傾斜機構５１により、第２の吸収型格子３２を角度αだけ傾斜させると、ｘ方向に関する実質的な格子ピッチは、「ｐ２’」→「ｐ２’×ｃｏｓα」と変化し、この結果、モアレ周期Ｔが変化する（ＦＩＧ．７Ｂ）。
【００７５】
更に別の例として、モアレ周期Ｔの変更は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のいずれか一方を光軸Ａの方向に沿って相対的に移動させることにより行うことができる。例えば、第１の吸収型格子３１と第２の吸収型格子３２との間の距離Ｌ２を変更するように、第１の吸収型格子３１に対して、第２の吸収型格子３２を、光軸Ａの方向に沿って相対的に移動させる相対移動機構５２を設ける。この相対移動機構５２により、第２の吸収型格子３２を光軸Ａに移動量δだけ移動させると、第２の吸収型格子３２の位置に投影される第１の吸収型格子３１のＧ１像のパターン周期は、「ｐ１’」→「ｐ１’×（Ｌ１＋Ｌ２＋δ）／（Ｌ１＋Ｌ２）」と変化し、この結果、モアレ周期Ｔが変化する（ＦＩＧ．７Ｃ）。
【００７６】
本Ｘ線撮影システム１０において、撮影部１２は、上述のようにタルボ干渉計ではなく、距離Ｌ２を自由に設定することができるため、相対移動機構５２のように距離Ｌ２の変更によりモアレ周期Ｔを変更する機構を、好適に採用することができる。モアレ周期Ｔを変更するための第１及び第２の吸収型格子３１，３２の上記変更機構（相対回転機構５０、相対傾斜機構５１、及び相対移動機構５２）は、圧電素子等のアクチュエータにより構成することが可能である。
【００７７】
Ｘ線源１１と第１の吸収型格子３１との間に被写体Ｈを配置した場合には、ＦＰＤ３０により検出されるモアレ縞は、被写体Ｈにより変調を受ける。この変調量は、被写体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、ＦＰＤ３０で検出されたモアレ縞を解析することによって、被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。
【００７８】
次に、モアレ縞の解析方法について説明する。
【００７９】
図８は、被写体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線を示す。
【００８０】
符号５５は、被写体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５５を進むＸ線は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２を通過してＦＰＤ３０に入射する。符号５６は、被写体Ｈが存在する場合に、被写体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５６を進むＸ線は、第１の吸収型格子３１を通過した後、第２の吸収型格子３２より遮蔽される。
【００８１】
被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）は、被写体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（１２）で表される。
【００８２】
【数１２】
0005238786.tif 000013
【００８３】
第１の吸収型格子３１から第２の吸収型格子３２の位置に投射されたＧ１像は、被写体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（１３）で表される。
【００８４】
【数１３】
0005238786.tif 000014
【００８５】
ここで、屈折角φは、Ｘ線波長λと被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、式（１４）で表される。
【００８６】
【数１４】
0005238786.tif 000015
【００８７】
このように、被写体ＨでのＸ線の屈折によるＧ１像の変位量Δｘは、被写体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、ＦＰＤ３０の各画素４０から出力される信号の位相ズレ量ψ（被写体Ｈがある場合とない場合とでの各画素４０の信号の位相のズレ量）に、次式（１５）のように関連している。
【００８８】
【数１５】
0005238786.tif 000016
【００８９】
したがって、各画素４０の信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式（１５）から屈折角φが求まり、式（１４）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、被写体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被写体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。本Ｘ線撮影システム１０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。
【００９０】
縞走査法では、第１及び第２の吸収型格子３１，３２の一方を他方に対して相対的にｘ方向にステップ的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Ｘ線撮影システム１０では、前述の走査機構３３により第２の吸収型格子３２を移動させているが、第１の吸収型格子３１を移動させてもよい。第２の吸収型格子３２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３２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。このようなモアレ縞の変化を、格子ピッチｐ２を整数分の１ずつ第２の吸収型格子３２を移動させながら、ＦＰＤ３０で縞画像を撮影し、撮影した複数の縞画像から各画素４０の信号を取得し、演算処理部２２で演算処理することにより、各画素４０の信号の位相ズレ量ψを得る。
【００９１】
図９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３２を移動させる様子を模式的に示す。
【００９２】
走査機構３３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３２を順に並進移動させる。なお、同図では、第２の吸収型格子３２の初期位置を、被写体Ｈが存在しない場合における第２の吸収型格子３２の位置でのＧ１像の暗部が、Ｘ線遮蔽部３２ｂ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。
【００９３】
まず、ｋ＝０の位置では、主として、被写体Ｈにより屈折されなかったＸ線が第２の吸収型格子３２を通過する。次に、ｋ＝１，２，・・・と順に第２の吸収型格子３２を移動させていくと、第２の吸収型格子３２を通過するＸ線は、被写体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、被写体Ｈにより屈折されたＸ線の成分が増加する。特に、ｋ＝Ｍ／２では、主として、被写体Ｈにより屈折されたＸ線のみが第２の吸収型格子３２を通過する。ｋ＝Ｍ／２を超えると、逆に、第２の吸収型格子３２を通過するＸ線は、被写体Ｈにより屈折されたＸ線の成分が減少する一方で、被写体Ｈにより屈折されなかったＸ線の成分が増加する。
【００９４】
ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各位置で、ＦＰＤ３０により撮影を行うと、各画素４０について、Ｍ個の信号値が得られる。以下に、このＭ個の信号値から各画素４０の信号の位相ズレ量ψを算出する方法を説明する。第２の吸収型格子３２の位置ｋにおける各画素４０の信号値をＩｋ（ｘ）と標記すると、Ｉｋ（ｘ）は、次式（１６）で表される。
【００９５】
【数１６】
0005238786.tif 000017
【００９６】
ここで、ｘは、画素４０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は画素４０の信号値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４０の座標ｘの関数として表したものである。
【００９７】
次いで、次式（１７）の関係式を用いると、上記屈折角φ（ｘ）は、次式（１８）のように表される。
【００９８】
【数１７】
0005238786.tif 000018
【００９９】
【数１８】
0005238786.tif 000019
【０１００】
ここで、ａｒｇ［  ］は、偏角の抽出を意味しており、各画素４０の信号の位相ズレ量ψに対応する。したがって、各画素４０で得られたＭ個の信号値から、式（１８）に基づいて各画素４０の信号の位相ズレ量ψを算出することにより、屈折角φ（ｘ）が求められる。
【０１０１】
図１０は、縞走査に伴って変化する放射線画像検出器の一つの画素の信号を示す。
【０１０２】
各画素４０で得られたＭ個の信号値は、第２の吸収型格子３２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。図１０中の破線は、被写体Ｈが存在しない場合の信号値の変化を示しており、図１０中の実線は、被写体Ｈが存在する場合の信号値の変化を示している。この両者の波形の位相差が各画素４０の信号の位相ズレ量ψに対応する。
【０１０３】
そして、屈折角φ（ｘ）は、上記式（１４）で示したように微分位相値に対応する値であるため、屈折角φ（ｘ）をｘ軸に沿って積分することにより、位相シフト分布Φ（ｘ）が得られる。
【０１０４】
以上の演算は、演算処理部２２により行われ、演算処理部２２は、位相コントラスト画像を記憶部２３に記憶させる。
【０１０５】
上記の縞走査、及び位相コントラスト画像の生成処理は、入力装置２１から操作者により撮影指示がなされた後、制御装置２０の制御に基づいて各部が連係動作し、自動的に行われ、最終的に被写体Ｈの位相コントラスト画像がモニタ２４に表示される。
【０１０６】
また、第１の吸収型格子３１で殆どのＸ線を回折させずに、第２の吸収型格子３２に幾何学的に投影するため、照射Ｘ線には、高い空間的可干渉性は要求されず、Ｘ線源１１として医療分野で用いられている一般的なＸ線源を用いることができる。そして、第１の吸収型格子３１から第２の吸収型格子３２までの距離Ｌ２を任意の値とすることができ、該距離Ｌ２を、タルボ干渉計での最小のタルボ干渉距離より小さく設定することができるため、撮影部１２を小型化（薄型化）することができる。更に、本Ｘ線撮影システムでは、第１の吸収型格子３１からの投影像（Ｇ１像）には、照射Ｘ線のほぼすべての波長成分が寄与し、モアレ縞のコントラストが向上するため、位相コントラスト画像の検出感度を向上させることができる。
【０１０７】
なお、上述したＸ線撮影システム１０は、第１の格子の投影像に対して縞走査を行って屈折角φを演算するものであって、そのため、第１及び第２の格子がいずれも吸収型格子であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上述のとおり、タルボ干渉像に対して縞走査を行って屈折角φを演算する場合にも、本発明は有用である。よって、第１の格子は、吸収型格子に限らず位相型格子であってもよい。また、第１の格子のＸ線像と第２の格子との重ね合わせによって形成されるモアレ縞の解析方法は、前述した縞走査法に限られず、例えば「J. Opt. Soc. Am. Vol.72,No.1 (1982) p.156」により知られているフーリエ変換／フーリエ逆変換を用いた方法など、モアレ縞を利用した種々の方法も適用可能である。
【０１０８】
また、本Ｘ線撮影システム１０は、位相シフト分布Φを画像としたものを位相コントラスト画像として記憶ないし表示するものとして説明したが、上記のとおり、位相シフト分布Φは、屈折角φより求まる位相シフト分布Φの微分量を積分したものであって、屈折角φ及び位相シフト分布Φの微分量もまた被写体によるＸ線の位相変化に関連している。よって、屈折角φを画像としたもの、また、位相シフトΦの微分量を画像としたものも位相コントラスト画像に含まれる。
【０１０９】
上述した第１及び第２の吸収型格子３１，３２を用いたＸ線位相イメージングでは、位相検出精度の観点から、第１、第２の格子３１，３２の相対位置、及び、Ｘ線の焦点１８ａと第１、第２の格子３１，３２とのそれぞれの相対位置などが特に重要であるが、上述のように、撮影部１２がガイド筐体１６内に収容されかつ、第１、第２の格子３１，３２を内包する格子ユニット筐体３５が緩衝材３６を介してガイド筐体１６の下面に支持されたことにより、ガイド筐体１６から格子ユニット筐体３５への力及び振動の伝達を遮断でき、かつ、第１、第２の格子３１，３２に直接外力が作用することを防ぐことが出来る。これにより、振動等によって第１、第２の格子がそれぞれの設定された格子面から傾くことによる相対位置ズレや、焦点１８ａと第１、第２の格子とのそれぞれの相対位置ズレが抑制されるので、位相コントラスト画像の画質低下を抑制し、好適な位相コントラスト画像を撮影することができる。
なお、ガイド筐体１６に加わる力や振動としては、被写体Ｈのポジショニング時の衝撃や体動によるものの他、Ｘ線撮影システム１０が設置された床面から伝わる振動や、装置設置状況によってはＸ線源１１から伝わる振動などが考えられる。
【０１１０】
特に、Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの配列方向であり、走査機構３３による走査方向でもある第２の方向（ｘ方向）における格子ユニット筐体３５とガイド筐体１６内壁との対向面である格子ユニット筐体下面に緩衝材３６が設けられていることにより、第１の格子３１に対して第２の格子３２をｘ方向に相対移動させる走査撮影時に外力や外部振動がガイド筐体１６から第１、第２の格子３１，３２に伝達されて第１、第２の格子３１，３２が同じｘ方向に相対移動することを回避できる。すなわち、走査撮影時に、Ｘ線焦点１８ａに対する第１、第２の格子３１，３２の相対位置がＸ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの配列方向にズレることが抑制されるため、第１の格子の放射線像が第２の格子に入射する位置でｘ方向にボケることが抑制される。この結果、ＦＰＤ３０で検出される強度変化のコントラスト及び位相コントラスト画像の画質低下を抑制することができ、好適な位相コントラスト画像を撮影することができる。
【０１１１】
更に、格子ユニット筐体３５の鉛直方向下面が３点以上で支持されることで、格子ユニット筐体３５の傾きを防止して安定させることができる。これにより、Ｘ線の焦点１８ａに対する第１、第２の格子３１，３２の相対位置ズレをより確実に抑制することができる。
【０１１２】
なお、上記例では第１、第２の格子３１，３２が格子ユニット筐体３５に収納されていたが、これに限らず、第１、第２の格子３１，３２がそれぞれ、緩衝材を介してガイド筐体１６の内壁に支持されていてもよい。
【０１１３】
図１１は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例の構成を示す。
【０１１４】
このＸ線撮影システム６０は、被写体（患者）Ｈを臥位状態で撮影するＸ線診断装置であって、Ｘ線源１１及び撮影部１２の他に、被写体Ｈを寝載するベッド６１を備える。ベッド６１は、被写体Ｈが接触する天板６２と、天板６２を介して被写体Ｈを支持するガイド筐体６６とを有する。Ｘ線源１１の構成、及び撮影部１２の第１、第２の格子３１，３２、及びＦＰＤ３０、走査機構３３の構成は、上記例と同様の構成であるため、各構成要素には、上記例と同一の符号を付している。以降では、既に述べた構成と同様の構成については同一符号を付してその説明を省略し、既に述べた構成との差異についてのみ説明する。その他の構成及び作用については、既に述べた内容と同様であるため説明は省略する。
【０１１５】
本例では、撮影部１２は、被写体Ｈを介してＸ線源１１に対向するように、天板６２の下面側に取り付けられている。一方のＸ線源１１は、Ｘ線源保持装置１４によって保持されており、Ｘ線源１１の角度変更機構（図示せず）によりＸ線照射方向が下方向とされている。Ｘ線源１１は、この状態で、ベッド６１の天板６２に寝載された被写体ＨにＸ線を照射する。Ｘ線源保持装置１４は、支柱部１４ｂの伸縮によりＸ線源１１の上下動を可能とするため、この上下動により、Ｘ線焦点１８ｂからＦＰＤ３０の検出面までの距離を調整することができる。
【０１１６】
前述のように、撮影部１２は、第１の吸収型格子３１と第２の吸収型格子３２との間の距離Ｌ２を短くすることができ、薄型化が可能であるため、ベッド６１の天板６２を支持する脚部６３を短くし、天板６２の位置を低くすることができる。例えば、撮影部１２を薄型化し、天板６２の位置を、被写体（患者）Ｈが容易に腰掛けられる程度の高さ（例えば、床上４０ｃｍ程度）とすることが好ましい。また、天板６２の位置を低くすることは、Ｘ線源１１から撮影部１２までの十分な距離を確保するうえでも好ましい。
【０１１７】
なお、上記Ｘ線源１１と撮影部１２との位置関係とは逆に、Ｘ線源１１をベッド６１に取り付け、撮影部１２を天井側に設置することで、被写体Ｈの臥位撮影を行うことも可能である。
【０１１８】
図１１に示した構成ではＸ線源１１がベッド６１の上方に設けられているため、第１、第２の格子３１，３２及びＦＰＤ３０はそれぞれのＸ線入射面を上方に向けて水平に配置されている。これらの第１、第２の格子３１，３２及びＦＰＤ３０はいずれも、格子ユニット筐体６５に収納されている。なお、ＦＰＤ３０以外の第１、第２の格子３１，３２のみが格子ユニット筐体６５に収納されていてもよい。第１、第２の格子３１，３２及びＦＰＤ３０は、互いの相対位置が規定された状態で光軸Ａに沿った方向において重ねられ、組み付けられて格子ユニット筐体６５の内部に固定されている。
【０１１９】
図１２は、格子ユニット筐体６５に緩衝材が設けられた状態を示す斜視図である。本例では、光軸Ａに沿った方向である鉛直方向と交差する格子ユニット筐体６５の下面に５つの緩衝材３７が設けられるとともに、光軸Ａに直交する面内の一方向である走査方向（第１の格子３１により形成される放射線像のパターン配列方向であるｘ方向）と交差する格子ユニット筐体６５の側面にも、３つの緩衝材３６が設けられている。
緩衝材３６は、上記例における緩衝材３６と同様に、光軸Ａに直交する面内の一方向である走査方向（ｘ方向）における格子ユニット筐体とガイド筐体１６内壁との間に設けられているので、上記例と同様に、第１の格子の放射線像が第２の格子に入射する位置でｘ方向にボケることが抑制され、この結果、ＦＰＤ３０で検出される強度変化のコントラスト及び位相コントラスト画像の画質低下を抑制することができ、好適な位相コントラスト画像を撮影することができる。
【０１２０】
緩衝材３７は、格子ユニット筐体６５下面の四隅及び中央部の合計５箇所に設けられている。これらの緩衝材３７により、光軸Ａに沿ったｚ方向における焦点１８ａと第１、第２の格子３１，３２とのそれぞれの相対位置ズレが抑制され、Ｘ線焦点と各格子とのそれぞれの相対的なズレ量に応じて生じるモアレの空間周波数の変動が抑制されるため、位相コントラスト画像の画質低下を抑制することができ、好適な位相コントラスト画像を撮影することができる。
【０１２１】
次に、本発明をマンモグラフィ（Ｘ線乳房撮影）に適用した例を示す。図１３に示すマンモグラフィ装置８０は、被写体として乳房ＢのＸ線画像（位相コントラスト画像）を撮影する装置である。マンモグラフィ装置８０は、基台（図示せず）に対して旋回可能に連結されたアーム部材８１の一端に配設されたＸ線源収納部８２と、アーム部材８１の他端に配設されたガイド筐体としての撮影台８３と、撮影台８３に対して上下方向に移動可能に構成された圧迫板８４とを備える。
【０１２２】
Ｘ線源収納部８２にはＸ線源１１が収納されており、撮影台８３には撮影部１２が収納されている。Ｘ線源１１と撮影部１２とは、互いに対向するように配置されている。圧迫板８４は、移動機構（図示せず）により移動し、撮影台８３との間で乳房Ｂを挟み込んで圧迫する。この圧迫状態で、上記したＸ線撮影が行われる。
【０１２３】
図１３に示した格子ユニット筐体３５は、図１１に示した構成と同様に、緩衝材３６，３７を介して撮影台８３に支持されており、これによって前述と同様の効果が得られる。
【０１２４】
図１４は、本発明の実施形態を説明するためのＸ線撮影システムの他の例を示す。このＸ線撮影システム１００は、Ｘ線源１０１のコリメータユニット１０２に、マルチスリット１０３を配設した点が、上記例のＸ線撮影システム１０と異なる。
【０１２５】
上記例では、Ｘ線源１１からＦＰＤ３０までの距離を、一般的な病院の撮影室で設定されるような距離（１〜２ｍ）とした場合に、Ｘ線焦点１８ｂ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。そこで、Ｘ線焦点１８ｂの直後にピンホールを設置して実効的に焦点サイズを小さくすることが考えられるが、実効的な焦点サイズを縮小するためにピンホールの開口面積を小さくすると、Ｘ線強度が低下してしまう。本例では、この課題を解決するために、Ｘ線焦点１８ｂの直後にマルチスリット１０３を配置している。
【０１２６】
マルチスリット１０３は、撮影部１２に設けられた第１及び第２の吸収型格子３１，３２と同様な構成の吸収型格子（すなわち、第３の吸収型格子）であり、一方向（本例では、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３１，３２のＸ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂと同一方向（本例では、ｘ方向）に周期的に配列されている。このマルチスリット１０３は、Ｘ線源１１からの放射線を部分的に遮蔽することにより、ｘ方向に関する実効的な焦点サイズを縮小し、ｘ方向に多数の点光源（分散光源）を形成することを目的としている。
【０１２７】
このマルチスリット１０３の格子ピッチｐ３は、マルチスリット１０３から第１の吸収型格子３１までの距離をＬ３として、次式（１９）を満たすように設定する必要がある。
【０１２８】
【数１９】
0005238786.tif 000020
【０１２９】
また、本例では、実質的にマルチスリット１０３の位置がＸ線焦点位置となるため、第２の吸収型格子３２の格子ピッチｐ２及び間隔ｄ２は、次式（２０）及び（２１）の関係を満たすように決定される。
【０１３０】
【数２０】
0005238786.tif 000021
【０１３１】
【数２１】
0005238786.tif 000022
【０１３２】
また、本例では、ＦＰＤ３０の検出面におけるｘ方向の有効視野の長さＶを確保するには、マルチスリット１０３からＦＰＤ３０の検出面までの距離をＬ’とすると、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のＸ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの厚みｈ１，ｈ２は、次式（２２）及び（２３）を満たすように決定される。
【０１３３】
【数２２】
0005238786.tif 000023
【０１３４】
【数２３】
0005238786.tif 000024
【０１３５】
上記式（１９）は、マルチスリット１０３により分散形成された各点光源から射出されたＸ線の第１の吸収型格子３１による投影像（Ｇ１像）が、第２の吸収型格子３２の位置で一致する（重なり合う）ための幾何学的な条件である。このように、本例では、マルチスリット１０３により形成される複数の点光源に基づくＧ１像が重ね合わせられることにより、Ｘ線強度を低下させずに、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。
【０１３６】
なお、以上説明したマルチスリット１０３は、上記いずれの例においても適用可能である。
【０１３７】
また、上記例では、前述したように、位相コントラスト画像は、第１及び第２の吸収型格子３１，３２のＸ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの周期配列方向（ｘ方向）のＸ線の屈折成分に基づくものとなり、Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの延伸方向（ｙ方向）の屈折成分は反映されない。すなわち、ｘｙ面である格子面を介して、ｘ方向に交差する方向（直交する場合はｙ方向）に沿った部位輪郭がｘ方向の屈折成分に基づく位相コントラスト画像として描出されるのであり、ｘ方向に交差せずにｘ方向に沿っている部位輪郭はｘ方向の位相コントラスト画像として描出されない。すなわち、被写体Ｈとする部位の形状と向きによっては描出できない部位が存在する。例えば、膝等の関節軟骨の荷重面の方向を格子の面内方向であるｘｙ方向のうちｙ方向に合わせると、ｙ方向にほぼ沿った荷重面（ｙｚ面）近傍の部位輪郭は十分に描出されるが、荷重面に交差しｘ方向にほぼ沿って延びる軟骨周辺組織（腱や靭帯など）については描出が不十分になると考えられる。被写体Ｈを動かすことにより、描出が不十分な部位を再度撮影することは可能ではあるが、被写体Ｈ及び術者の負担が増えることに加え、再度撮影した画像との位置再現性を担保することが難しいといった問題がある。
【０１３８】
そこで、他の例として、図１５に示すように、第１及び第２の吸収型格子３１，３２の格子面の中心に直交する仮想線（Ｘ線の光軸Ａ）を中心として、第１及び第２の吸収型格子３１，３２を、図１５（ａ）に示すような第１の向きから一体的に任意の角度で回転させて、図１５（ｂ）に示すような第２の向きとする回転機構１０５を設け、第１の向きと第２の向きとのそれぞれにおいて位相コントラスト画像を生成するように構成することも好適である。こうすることで、上述した位置再現性の問題をなくせる。なお、図１５（ａ）には、Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの延伸方向がｙ方向に沿う方向となるような第１、第２格子３１，３２の第１の向きを示し、図１５（ｂ）には、図１５（ａ）の状態から９０度回転させ、Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの延伸方向がｘ方向に沿う方向となるような第１、第２格子３１，３２の第２の向きを示したが、第１、第２の格子の回転角度は任意である。また、第１の向き及び第２の向きに加えて、第３の向き、第４の向きなど、２回以上の回転操作を行って、それぞれの向きでの位相コントラスト画像を生成するように構成してもよい。
【０１３９】
なお、この回転機構１０５は、ＦＰＤ３０とは別に第１及び第２の吸収型格子３１，３２のみを一体的に回転させるものであってもよいし、第１及び第２の吸収型格子３１，３２とともにＦＰＤ３０を一体的に回転させるものであってもよい。更に、回転機構１０５を用いた第１及び第２の向きにおける位相コントラスト画像の生成は、上記いずれの例においても適用可能である。ここで、マルチスリットを具備する場合には、第１、第２格子３１，３２と同様の向きに、マルチスリットも回転させるように構成すればよい。
【０１４０】
また、上記例の第１及び第２の吸収型格子３１，３２は、Ｘ線遮蔽部３１ｂ，３２ｂの周期配列方向が直線状（すなわち、格子面が平面状）となるように構成されているが、これに代えて、図１６に示すように、格子面を曲面上に凹面化した第１及び第２の吸収型格子１１０，１１１を用いることも好適である。
【０１４１】
第１の吸収型格子１１０は、Ｘ線透過性でかつ湾曲した基板１１０ａの表面に、複数のＸ線遮蔽部１１０ｂが所定のピッチｐ１で周期的に配列されている。各Ｘ線遮蔽部１１０ｂは、上記例と同様にｙ方向に直線状に延伸しており、第１の吸収型格子１１０の格子面は、Ｘ線焦点１８ｂを通りＸ線遮蔽部１１０ｂの延伸方向に延びる直線を中心軸とする円筒面に沿った形状となっている。同様に、第２の吸収型格子１１１は、Ｘ線透過性でかつ湾曲した基板１１１ａの表面に、複数のＸ線遮蔽部１１１ｂが所定のピッチｐ２で周期的に配列されている。各Ｘ線遮蔽部１１１ｂは、ｙ方向に直線状に延伸しており、第２の吸収型格子１１１の格子面は、Ｘ線焦点１８ｂを通りＸ線遮蔽部１１１ｂの延伸方向に延びる直線を中心軸とする円筒面に沿った形状となっている。
【０１４２】
Ｘ線焦点１８ｂから第１の吸収型格子１１０までの距離をＬ１、第１の吸収型格子１１０から第２の吸収型格子１１１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、上記式（１）の関係を満たすように決定される。第１の吸収型格子１１０のスリット部の開口幅ｄ１と第２の吸収型格子１１１のスリット部の開口幅ｄ２は、上記式（２）の関係を満たすように決定される。
【０１４３】
このように、第１及び第２の吸収型格子１１０，１１１の格子面を円筒面状とすることにより、Ｘ線焦点１８ｂから照射されるＸ線は、被写体Ｈが存在しない場合、すべて格子面に垂直に入射することになるため、本例では、Ｘ線遮蔽部１１０ｂの厚みｈ１とＸ線遮蔽部１１１ｂの厚みｈ２との上限の制約が緩和され、上記式（７）及び（８）を考慮する必要がない。
【０１４４】
また、本例では、第１及び第２の吸収型格子１１０，１１１のいずれか一方を、Ｘ線焦点１８ｂを中心として、格子面（円筒面）に沿った方向に移動させることにより、前述の縞走査を行う。更に、本例では、検出面が円筒面状のＦＰＤ１１２を用いることが好ましい。同様に、ＦＰＤ１１２の検出面は、Ｘ線焦点１８ｂを通りｙ方向に延びる直線を中心軸とする円筒面状とする。
【０１４５】
本例の第１及び第２の吸収型格子１１０，１１１及びＦＰＤ１１２は、上記いずれの例においても適用可能である。更に、マルチスリット１０３（図１４）を、第１及び第２の吸収型格子１１０，１１１と同様な形状とすることも好適である。
【０１４６】
また、上記各例では、第２の吸収型格子がＦＰＤとは独立して設けられているが、上記各例のＦＰＤとして、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、前述した格子パターンとしての第２の吸収型格子を用いることなく、格子パターンを具備することができる。
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画素毎に備えた直接変換型とされており、その電荷収集電極は、第１の方向にそれぞれ延伸しかつ第１の格子３１により形成された放射線像の縞状パターンの周期と実質的に一致するピッチで配列された複数の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有する。これらの線状電極群は、互いに位相が異なるように線状電極のピッチよりも短いピッチで位置がずれた状態に配置されている。ここで、格子パターンは、複数の線状電極群の各々により構成されている。
このようにＸ線画像検出器を構成することにより、第２の吸収型格子が不要となるため、コスト削減とともに、撮像部のさらなる薄型化を図ることができる。また、一度の撮影で複数の位相成分の縞画像を取得することができるため、縞走査のための物理的な走査が不要となる。
【０１４７】
図１７は、本例のＸ線画像検出器（ＦＰＤ）の構成を例示する。画素１２０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１２０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１２１が形成されている。電荷収集電極１２１は、第１〜第６の線状電極群１２２〜１２７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１２２の位相を０とすると、第２の線状電極群１２３の位相はπ／３、第３の線状電極群１２４の位相は２π／３、第４の線状電極群１２５の位相はπ、第５の線状電極群１２６の位相は４π／３、第６の線状電極群１２７の位相は５π／３である。
【０１４８】
第１〜第６の線状電極群１２２〜１２７はそれぞれ、ｙ方向に延伸した線状電極をｘ方向に所定のピッチｐ２で周期的に配列したものである。この線状電極の配列ピッチｐ２の実質的なピッチｐ２’（製造後の実質的なピッチ）と、電荷収集電極１２１の位置（Ｘ線画像検出器の位置）におけるＧ１像のパターン周期ｐ１’と、ｘ方向に関する画素１２０の配列ピッチＰとの関係は、上記例と同様に、式（９）で表されるモアレ縞の周期Ｔに基づき、式（１０）を満たす必要があり、更には、式（１１）を満たすことが好ましい。
【０１４９】
更に、各画素１２０には、電荷収集電極１２１により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群１２８が設けられている。スイッチ群１２８は、第１〜第６の線状電極群１２１〜１２６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１２１〜１２６により収集された電荷を、スイッチ群１２８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。
【０１５０】
このような構成のＸ線画像検出器を用いることにより、撮像部から第２の吸収型格子が不要となるため、コスト削減とともに、撮像部のさらなる薄型化を図ることができる。また、本例では、一度の撮影で複数の位相成分の縞画像を取得することができるため、縞走査のための物理的な走査が不要となり、上記走査機構を排することができる。なお、電荷収集電極の構成には、上記構成に代えて、特開平２００９−１３３８２３号公報に記載のその他の構成を用いることも可能である。
【０１５１】
以上説明した各例は、本発明を医療診断用の装置に適用したものであるが、本発明は医療診断用途に限られず、工業用等のその他の放射線検出装置に適用することが可能である。
【０１５２】
図１８は、本発明の実施形態を説明するための放射線撮影システムの他の例を示す。
【０１５３】
前述した各Ｘ線撮影システムによれば、これまで描出が難しかったＸ線弱吸収物体の高コントラストな画像（位相コントラスト画像）が得られるが、更に、位相コントラスト画像と対応して吸収画像が参照できることは読影の助けになる。例えば、吸収画像と位相コントラスト画像を重み付けや階調、周波数処理などの適当な処理によって重ね合わせることにより吸収画像で表現できなかった部分を位相コントラスト画像の情報で補うことは有効である。しかし、位相コントラスト画像とは別に吸収画像を撮影することは、位相コントラスト画像の撮影と吸収画像の撮影の間の撮影肢位のズレによって良好な重ね合わせを困難にするのに加え、撮影回数が増えることにより被検者の負担となる。また、近年、位相コントラスト画像や吸収画像の他に、小角散乱画像が注目されている。小角散乱画像は、被写体組織内部の微細構造に起因する組織性状を表現可能であり、例えば、ガンや循環器疾患といった分野での新しい画像診断のための表現方法として期待されている。
【０１５４】
そこで、本Ｘ線撮影システムは、位相コントラスト画像のために取得した複数枚の画像から、吸収画像や小角散乱画像を生成することも可能とする演算処理部１９０を用いる。なお、その他の構成については、前述したＸ線撮影システム１０と同一であるので説明は省略する。演算処理部１９０は、位相コントラスト画像生成部１９１、吸収画像生成部１９２、小角散乱画像生成部１９３が構成されている。これらは、いずれもｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のＭ個の各走査位置で得られる画像データに基づいて演算処理を行う。このうち、位相コントラスト画像生成部１９１は、前述の手順に従って位相コントラスト画像を生成する。
【０１５５】
吸収画像生成部１９２は、画素ごとに得られる画素データＩｋ（ｘ，ｙ）を、図１９に示すように、ｋについて平均化して平均値を算出して画像化することにより吸収画像を生成する。なお、平均値の算出は、画素データＩｋ（ｘ，ｙ）をｋについて単純に平均化することにより行なっても良いが、Ｍが小さい場合には誤差が大きくなるため、画素データＩｋ（ｘ，ｙ）を正弦波でフィッティングした後、フィッティングした正弦波の平均値を求めるようにしてもよい。また、吸収画像の生成には、平均値に限られず、平均値に対応する量であれば、画素データＩｋ（ｘ，ｙ）をｋについて加算した加算値等を用いることが可能である。
【０１５６】
小角散乱画像生成部１９３は、画素ごとに得られる画素データＩｋ（ｘ，ｙ）の振幅値を算出して画像化することにより小角散乱画像を生成する。なお、振幅値の算出は、画素データＩｋ（ｘ，ｙ）の最大値と最小値との差を求めることによって行なっても良いが、Ｍが小さい場合には誤差が大きくなるため、画素データＩｋ（ｘ，ｙ）を正弦波でフィッティングした後、フィッティングした正弦波の振幅値を求めるようにしても良い。また、小角散乱画像の生成には、振幅値に限られず、平均値を中心としたばらつきに対応する量として、分散値や標準偏差等を用いることが可能である。
【０１５７】
本Ｘ線撮影システムによれば、被写体の位相コントラスト画像のために取得した複数枚の画像から吸収画像や小角散乱画像を生成するので、吸収画像や小角散乱画像の撮影の間の撮影肢位のズレが生じず、位相コントラスト画像と吸収画像や小角散乱画像との良好な重ね合わせが可能となるとともに、吸収画像や小角散乱画像のために別途撮影を行う場合に比べて被写体の負担を軽減することができる。
【０１５８】
以上、説明したように、本明細書には、
放射線が照射される被写体を支持するガイド筐体と、
第１の格子と、
前記第１の格子を通過した放射線によって形成される放射線像のパターン周期と実質的に一致する周期を有する格子パターンと、
前記格子パターンによってマスキングされた前記放射線像を検出する放射線画像検出器と、を備え、
前記ガイド筐体内には、前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器が収容され、
前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器のうち少なくとも、前記第１の格子及び前記格子パターンは、前記ガイド筐体内壁との間に緩衝材を介在させた状態で前記ガイド筐体に支持されることを特徴とする放射線撮影装置が開示されている。
【０１５９】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記緩衝材は、少なくとも鉛直方向下側における前記第１の格子及び前記格子パターンと前記ガイド筐体内壁との間に設けられる。
【０１６０】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記緩衝材は、前記光軸に沿った方向における前記第１の格子及び前記格子パターンと前記ガイド筐体内壁との間に設けられる。
【０１６１】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記緩衝材は、前記光軸に直交する面内方向の少なくとも一方向における前記第１の格子及び前記格子パターンと前記ガイド筐体内壁との間に設けられる。
【０１６２】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記緩衝材は、前記格子パターンのパターン配列方向における前記第１の格子及び前記格子パターンと前記ガイド筐体内壁との間に設けられる。
【０１６３】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器のうち少なくとも前記第１の格子及び前記格子パターンは、前記第１の格子及び前記格子パターンにおける放射線の光軸に沿った方向において互いに重ねられてユニットを構成し、
前記緩衝材は、前記ユニットの前記ガイド筐体内壁との対向面において、少なくとも１点が同一直線上にない３点以上を支持する。
【０１６４】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記緩衝材は、１点が同一直線上にない前記３点を支持する。
【０１６５】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記第１の格子、前記格子パターン、及び前記放射線画像検出器のうち少なくとも前記第１の格子及び前記格子パターンは、前記第１の格子及び前記格子パターンにおける放射線の光軸に沿った方向において互いに重ねられてユニットを構成し、
前記緩衝材は、前記ユニットの前記ガイド筐体内壁との対向面における周縁部の少なくとも一部を支持する。
【０１６６】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記格子パターンは、第２の格子であり、
前記第１の格子及び前記第２の格子の一方を、前記第２の方向に相対移動させる走査手段を更に備える。
【０１６７】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記第１の格子は、第１の方向に延伸する複数の放射線遮蔽部が、前記第１の方向に直交する第２の方向に第１のピッチで配設されて構成され、
前記第２の格子は、前記第１の方向に延伸する複数の放射線遮蔽部が、前記第２の方向に、前記第１の格子により形成される放射線像の周期パターンと実質的に一致する第２のピッチで配設されて構成され、
前記放射線源の焦点から前記第１の格子までの距離をＬ１、前記第１の格子から前記第２の格子までの距離をＬ２、前記第１のピッチをｐ１、前記第２のピッチをｐ２、とした場合に、下記の式を満たす。
ｐ２＝｛（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１｝×ｐ１
【０１６８】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記第１の格子及び第２の格子のそれぞれにおける隣り合う前記放射線遮蔽部の間の前記第２方向における間隔をそれぞれｄ１、ｄ２とした場合に、下記の式を満たす。
ｄ２＝｛（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ１｝×ｄ１
【０１６９】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
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、前記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、を画素毎に備え、
前記電荷収集電極は、前記放射線像のパターン周期に実質的に一致するピッチで配列された線状電極を互いに電気的に接続してなる線状電極群を複数含み、
前記複数の線状電極群は、互いに位相が異なるように配列されており、
前記格子パターンは、前記複数の線状電極群の各々により構成されている。
【０１７０】
また、本明細書に開示された放射線撮影装置においては、
前記第１の格子に向けて放射線を照射する放射線源を更に備える。
【０１７１】
また、本明細書には、
前記放射線撮影装置の前記放射線画像検出器により検出された画像から、前記放射線画像検出器に入射する放射線の屈折角の分布を演算し、この屈折角の分布に基づいて、被写体の位相コントラスト画像を生成する演算処理部と、を備えることを特徴とする放射線撮影システムが開示されている。
【符号の説明】
【０１７２】
１０  Ｘ線撮影システム
１１  Ｘ線源（放射線源）
１２  撮影部
１３  コンソール（制御演算手段）
１４  Ｘ線源保持装置
１５  立位スタンド
１６  ガイド筐体
１８  Ｘ線管
１８ａ  回転陽極
１８ｂ  Ｘ線焦点
１９  コリメータユニット
１９ａ  コリメータ
３０  フラットパネル検出器（ＦＰＤ）
３１  第１の吸収型格子
３１ａ  基板
３１ｂ  Ｘ線遮蔽部
３２  第２の吸収型格子
３２ａ  基板
３２ｂ  Ｘ線遮蔽部
３３  走査機構
３５  格子ユニット筐体
３６  緩衝材
３７  緩衝材
６０  Ｘ線撮影システム
６１  ベッド
６２  天板
６３  脚部
６５  格子ユニット筐体
６６  ガイド筐体
７０  Ｘ線撮影システム
７１  旋回アーム
７１ａ  Ｕ字状部
７１ｂ  直線状部
７２  基台
７３  第１の溝
７４  第２の溝
７５  連結機構
８０  マンモグラフィ装置
８１  アーム部材
８２  Ｘ線源収納部
８３  撮影台（ガイド筐体）
８４  圧迫板
９０  マンモグラフィ装置
９１  格子収納部
９２  撮影部
１００  Ｘ線撮影システム
１０１  Ｘ線源（放射線源）
１０２  コリメータユニット
１０３  マルチスリット（第３の吸収型格子）
１１０  第１の吸収型格子
１１０ａ  基板
１１０ｂ  Ｘ線遮蔽部
１１１  第２の吸収型格子
１１１ａ  基板
１１１ｂ  Ｘ線遮蔽部
１１２  フラットパネル検出器（ＦＰＤ）
１２０  画素
１２１  電荷収集電極
１２２〜１２７  第１〜第６の線状電極群
１２８  スイッチ群
【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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【図１９】
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