(57)【要約】【課題】プレ撮影と本撮影との間で格子の位置関係が変動したことにより生じるノイズを補正可能とする。【解決手段】Ｘ線撮影システム１０は、被検体を配置した状態で行われる本撮影時に位相微分像生成部３０により生成される第１の位相微分像と、被検体を配置しない状態で行われるプレ撮影時に位相微分像生成部３０により生成される第２の位相微分像（オフセットデータ）とに基づき、ＦＰＤ２０の素抜け領域２０ｂに対応する位相微分値の差分を取ることにより変動量を算出する変動量算出部３２と、第１の位相微分像から第２の位相微分像を減算し、さらに、すべての画素について変動量を減算する減算処理部３３と、減算処理部３３により減算処理がなされた位相微分像から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３４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から照射された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の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、
前記第２の周期パターン像の検出面に、被検体を透過せずに入射する前記第２の周期パターン像の成分を検出するための素抜け領域を有し、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、
前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、
被検体を配置した状態で前記位相微分像生成手段により生成される第１の位相微分像と、被検体を配置しない状態で前記位相微分像生成手段により生成される第２の位相微分像とに基づき、前記素抜け領域における前記第１及び第２の位相微分像の位相微分値の差分を取る値ことにより変動量を算出する変動量算出手段と、
前記第１の位相微分像から前記第２の位相微分像を減算し、さらに、すべての画素について前記変動量を減算する減算処理手段と、
を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
【請求項２】
前記第２の位相微分像を記憶する記憶手段と、
被検体を配置しない状態でのプレ撮影指示に応じて、前記強度変調手段、前記放射線画像検出器、及び前記位相微分像生成手段を動作させ、前記位相微分像生成手段により生成される位相微分像を前記第２の位相微分像として前記記憶手段に記憶させる制御手段と、
を備え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】
前記第１の格子、前記強度変調手段、及び前記放射線画像検出器を保持し、前記素抜け領域を識別可能に形成された入射面を有する筐体を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】
前記減算処理手段により減算処理がなされた結果生成される位相微分像に対して積分処理を施す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手段を備えることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
【請求項５】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調を与えて複数の第２の周期パターン像を生成し、
前記放射線画像検出器は、前記各第２の周期パターン像を検出して複数の画像データを生成し、
前記位相微分像生成手段は、前記複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより前記位相微分像を生成す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、前記第１の周期パターン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５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前記第１の周期パターン像として線形的に前記第２の格子に投影す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及び第２の格子は、放射線の吸収率が高い格子線状の高吸収部と、放射線の吸収率が低い格子線状の低吸収部とが交互に配置されてなることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮影システム。
【請求項９】
前記高吸収部は、ＡｕまたはＰｔからなることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮影システム。
【請求項１０】
前記高吸収部は、１０μｍ〜２００μｍの厚みを有することを特徴とする請求項９に記載の放射線撮影システム。
【請求項１１】
前記低吸収部は、シリコンまたはポリマーからなることを特徴とする請求項８から１０いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
【請求項１２】
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前記第１の周期パターン像として前記第２の格子の位置に形成す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１３】
前記第１の格子は、放射線の吸収率が高い格子線状の高吸収部と、放射線の吸収率が低い格子線状の低吸収部とが交互に配置されてなり、前記高吸収部と前記低吸収部との間で、放射線にπまたは０．５πの位相差を与えることを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮影システム。
【請求項１４】
前記高吸収部は、ＡｕまたはＰｔからなることを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮影システム。
【請求項１５】
前記低吸収部は、シリコンまたはポリマーからなることを特徴とする請求項１３または１４に記載の放射線撮影システム。
【請求項１６】
前記放射線源の射出側に線源格子を備えることを特徴とする請求項１から１５いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
【請求項１７】
放射線源から照射された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の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、
前記第２の周期パターン像の検出面に、被検体を透過せずに入射する前記第２の周期パターン像の成分を検出するための素抜け領域を有し、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、
前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、
を備えた放射線撮影システムの画像処理方法であって、
被検体を配置した状態で前記位相微分像生成手段により生成される第１の位相微分像と、被検体を配置しない状態で前記位相微分像生成手段により生成される第２の位相微分像とに基づき、前記素抜け領域における前記第１及び第２の位相微分像の位相微分値の差分を取ることにより変動量を算出するステップと、
前記第１の位相微分像から前記第２の位相微分像を減算し、さらに、すべての画素について前記変動量を減算するステップと、
を有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、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その画像処理方法に関し、特に、縞走査法を用いた放射線撮影システム及びその画像処理方法に関する。
【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線撮影システムが知られている（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、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】
このＸ線撮影システムでは、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の被検体による変化（位相ズレ）から縞走査法により被検体の位相コントラスト画像が取得される。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の回折格子の格子線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）させながら各走査位置で撮影を行い、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位置に対する強度変化の位相のズレ量から位相微分像を取得する。この位相微分像は、被検体で屈折したＸ線の角度分布に対応する。位相微分像を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、上記走査により周期的に強度が変調される。上記走査に対する複数の画素データのセットを、以下、「強度変調信号」と称する。この縞走査法は、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】
縞走査法では、位相コントラスト画像の生成には、第１の回折格子と第２の回折格子との相対位置関係が重要である。第１の回折格子または第２の回折格子に歪みや、作製誤差、配置誤差などが生じると、位相微分像に、歪みや誤差に応じたオフセットが付加され、位相コントラスト画像の画質が劣化してしまう。特許文献１には、被検体を配置せずにプレ撮影を行うことで上記オフセット量を取得し、被検体を配置して行う本撮影で得られた位相微分像から、オフセット量を減算することにより、被検体の特性のみが反映された位相微分像を求めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４４４５３９７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に記載された上記オフセット補正方法では、プレ撮影と本撮影とは、被検体の有無以外は同一の撮影であることが前提であるため、プレ撮影と本撮影との間で、第１の回折格子に対する第２の回折格子の走査開始位置が変動した場合に生じるノイズを補正することができないといった問題がある。この走査開始位置が変動により生じるノイズは、位相微分像の全体を変位させ、その結果得られる位相コントラスト画像の画質を劣化させる。また、この画質劣化は、プレ撮影と本撮影との間での走査開始位置の変動に限られず、プレ撮影と本撮影との間で第１及び第２の回折格子の位置関係になんらかの変動があった場合にも生じる。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、プレ撮影と本撮影との間で格子の位置関係が変動したことにより生じるノイズを補正可能とする放射線撮影システム及びその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】
【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、放射線源から照射された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の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、前記第２の周期パターン像の検出面に、被検体を透過せずに入射する前記第２の周期パターン像の成分を検出するための素抜け領域を有し、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、前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、被検体を配置した状態で前記位相微分像生成手段により生成される第１の位相微分像と、被検体を配置しない状態で前記位相微分像生成手段により生成される第２の位相微分像とに基づき、前記素抜け領域における前記第１及び第２の位相微分像の位相微分値の差分を取る値ことにより変動量を算出する変動量算出手段と、前記第１の位相微分像から前記第２の位相微分像を減算し、さらに、すべての画素について前記変動量を減算する減算処理手段と、を備える。
【００１４】
本発明の放射線撮影システムは、前記第２の位相微分像を記憶する記憶手段と、被検体を配置しない状態でのプレ撮影指示に応じて、前記強度変調手段、前記放射線画像検出器、及び前記位相微分像生成手段を動作させ、前記位相微分像生成手段により生成される位相微分像を前記第２の位相微分像として前記記憶手段に記憶させる制御手段と、をさらに備える。
【００１５】
本発明の放射線撮影システムは、前記第１の格子、前記強度変調手段、及び前記放射線画像検出器を保持し、前記素抜け領域を識別可能に形成された入射面を有する筐体をさらに備える。
【００１６】
本発明の放射線撮影システムは、前記減算処理手段により減算処理がなされた結果生成される位相微分像に対して積分処理を施す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手段をさらに備える。
【００１７】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン像に対して位相が異なる複数の相対位置で強度変調を与えて複数の第２の周期パターン像を生成し、前記放射線画像検出器は、前記各第２の周期パターン像を検出して複数の画像データを生成し、前記位相微分像生成手段は、前記複数の画像データに基づき、前記相対位置に対する画素データの強度変化を表す強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより前記位相微分像を生成する。
【００１８】
前記強度変調手段は、前記第１の周期パターン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。
【００１９】
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前記第１の周期パターン像として線形的に前記第２の格子に投影する。
【００２０】
前記第１及び第２の格子は、放射線の吸収率が高い格子線状の高吸収部と、放射線の吸収率が低い格子線状の低吸収部とが交互に配置されてなる。前記高吸収部は、ＡｕまたはＰｔからなる。前記高吸収部は、１０μｍ〜２００μｍの厚みを有する。前記低吸収部は、シリコンまたはポリマーからなる。
【００２１】
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前記第１の周期パターン像として前記第２の格子の位置に形成するものであってもよい。
【００２２】
この場合、前記第１の格子は、放射線の吸収率が高い格子線状の高吸収部と、放射線の吸収率が低い格子線状の低吸収部とが交互に配置されてなり、前記高吸収部と前記低吸収部との間で、放射線にπまたは０．５πの位相差を与える。前記高吸収部は、ＡｕまたはＰｔからなる。前記低吸収部は、シリコンまたはポリマーからなる。
【００２３】
本発明の放射線撮影システムは、前記放射線源の射出側に線源格子を備えることが好ましい。
【００２４】
本発明の画像処理方法は、放射線源から照射された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の周期パターン像に対して強度変調を与えて第２の周期パターン像を生成する強度変調手段と、前記第２の周期パターン像の検出面に、被検体を透過せずに入射する前記第２の周期パターン像の成分を検出するための素抜け領域を有し、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、前記画像データに基づいて位相微分像を生成する位相微分像生成手段と、を備えた放射線撮影システムの画像処理方法であって、被検体を配置した状態で前記位相微分像生成手段により生成される第１の位相微分像と、被検体を配置しない状態で前記位相微分像生成手段により生成される第２の位相微分像とに基づき、前記素抜け領域における前記第１及び第２の位相微分像の位相微分値の差分を取ることにより変動量を算出するステップと、前記第１の位相微分像から前記第２の位相微分像を減算し、さらに、すべての画素について前記変動量を減算するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、被検体を配置した状態（本撮影）で生成された第１の位相微分像と、被検体を配置しない状態（プレ撮影）で生成された第２の位相微分像（オフセットデータ）とに基づき、放射線検出器の素抜け領域に対応する位相微分値の差分を取ることにより変動量を算出し、第１の位相微分像から第２の位相微分像を減算し、さらに、すべての画素について上記変動量を減算するものであるため、プレ撮影と本撮影との間で格子の位置関係が変動したことにより生じるノイズを補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】撮影部の筐体を示す概略斜視図である。
【図３】フラットパネル検出器の構成を示す模式図である。
【図４】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５】縞走査法を説明するための説明図である。
【図６】（ａ）は、被検体検出領域の強度変調信号を例示するグラフであり、（ｂ）は、素抜け領域の強度変調信号を例示するグラフである。
【図７】Ｘ線撮影システムのプレ撮影時の作用を示すフローチャートである。
【図８】Ｘ線撮影システムの本撮影時の作用を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態で用いるマルチスリットを示す図である。
【図１０】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】
【００２７】
（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。
【００２８】
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方向いう）に検出面が直交するように配置されている。
【００３０】
ＦＰＤ２０の検出面は、主として被検体Ｈを透過したＸ線が第１及び第２の吸収型格子２１，２２を介して入射する被検体検出領域２０ａと、被検体Ｈの周囲を通過したＸ線が、被検体Ｈを透過せずに第１及び第２の吸収型格子２１，２２のみを介して入射する素抜け領域２０ｂとに区分されている。
【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（Ｘ線高吸収部）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（Ｘ線高吸収部）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、例えば、金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）が好ましい。
【００３２】
また、撮影部１２には、第２の吸収型格子２２を格子線方向（ｙ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。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】
以上のように構成された撮影部１２は、図２に示すような矩形状の筐体２４の内部に保持されている。筐体２４のＸ線入射面２４ａには、ｘ方向及びｙ方向に関する中心位置を示す中心線２５ａ，２５ｂと、ＦＰＤ２０の被検体検出領域２０ａと素抜け領域２０ｂとの境界を示す矩形状の枠線２５ｃが印刷形成されている。枠線２５ｃの外側は、素抜け領域２０ｂに対応する。なお、素抜け領域２０ｂを認識可能とする方法であれば、枠線２５ｃの印刷に限られず、その他の方法を用いても良い。
【００３４】
画像処理部１４には、位相微分像生成部３０、オフセットデータ記憶部３１、変動量算出部３２、減算処理部３３、及び、位相コントラスト画像生成部３４が設けられている。位相微分像生成部３０は、走査機構２３による縞走査の各走査ステップで撮影部１２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。
【００３５】
オフセットデータ記憶部３１は、被検体ＨをＸ線源１１と撮影部１２との間に配置しない状態における撮影（プレ撮影）時に位相微分像生成部３０により生成される位相微分像をオフセットデータとして記憶する。オフセットデータ記憶部３１は、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置により構成されている。
【００３６】
変動量算出部３２は、被検体ＨをＸ線源１１と撮影部１２との間でかつ、被検体Ｈを透過したＸ線が枠線２５ｃ内に投影されるように配置した状態における撮影（本撮影）時に位相微分像生成部３０により生成される位相微分像と、オフセットデータ記憶部３１に記憶されたオフセットデータ（位相微分像）とを、ＦＰＤ２０の素抜け領域２０ｂに含まれる所定の画素について、位相微分値の差分値を算出する。素抜け領域２０ｂは、プレ撮影時にも本撮影時にも被検体Ｈを透過せずにＸ線が入射する領域であるため、プレ撮影と本撮影とにおいて、第２の吸収型格子２２の走査開始位置（初期値）に変動がなければ、位相微分値は同一となり、差分値は０となる。変動量算出部３２は、プレ撮影と本撮影とにおける素抜け領域２０ｂの位相微分値の差分値を算出することで、第２の吸収型格子２２の走査開始位置の変動量を検出するものである。
【００３７】
減算処理部３３は、本撮影に位相微分像生成部３０により生成される位相微分像から、オフセットデータ記憶部３１に記憶されたオフセットデータを減算し、さらに、変動量算出部３２により算出された差分値を画素全体について減算する。そして、位相コントラスト画像生成部３４は、減算処理部３３により減算処理がなされた位相微分像を走査方向（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３４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。
【００３８】
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る。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。
【００３９】
図３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４０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４１と、画素４０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、画素４０から電荷を読み出し、電荷を画像データに変換して出力する読み出し回路４３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４４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４５によって接続されている。画素４０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。
【００４０】
画素４０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線検出素子である。各画素４０には、ＴＦＴスイッチ（図示せず）が設けられ、ＴＦＴスイッチのゲート電極が走査線４４、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線４５に接続される。走査回路４２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４５に読み出される。
【００４１】
なお、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線検出素子としてもよい。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。
【００４２】
読み出し回路４３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４０から信号線４５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、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。
【００４３】
走査回路４２及び読み出し回路４３は、撮影制御部１６を介してシステム制御部１８により制御されている。受像部４１は、前述のように被検体検出領域２０ａと素抜け領域２０ｂとに区分されている。被検体検出領域２０ａと素抜け領域２０ｂとに含まれる画素４０は同一構成であり、システム制御部１８は、走査線４４と信号線４５とのアドレスにより、被検体検出領域２０ａに含まれる画素４０と、素抜け領域２０ｂに含まれる画素４０とを識別している。
【００４４】
図４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おり、間隔ｄ１の部分には、Ｘ線低吸収部２１ｂが設けられている。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おり、間隔ｄ２の部分には、Ｘ線低吸収部２２ｂが設けられている。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り、振幅型格子とも称される。Ｘ線低吸収部２１ｂ，２２ｂは、シリコン（Ｓｉ）やポリマーからなることが好ましく、さらには、空隙であっても良い。
【００４５】
第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、Ｘ線低吸収部２１ｂ，２２ｂを通過したＸ線を線形的（幾何光学的）に投影するように構成される。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Ｘ線低吸収部２１ｂ，２２ｂ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される。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、Ｘ線低吸収部２１ｂ，２２ｂで大部分のＸ線が回折されずに線形的に投影される。格子ピッチｐ１，ｐ２は、２〜２０μｍ程度である。
【００４６】
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を通過することにより形成される第１の周期パターン像（以下、Ｇ１像という）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、Ｘ線低吸収部２２ｂのパターンが、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。
【００４７】
【数１】
2012035050.tif 000003
【００４８】
【数２】
2012035050.tif 000004
【００４９】
なお、必ずしも式（２）を満たす必要はなく、間隔ｄ１，ｄ２をそれぞれ個別に設定してもよい。
【００５０】
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する構成であって、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。
【００５１】
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、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】
2012035050.tif 000005
【００５３】
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。
【００５４】
【数４】
2012035050.tif 000006
【００５５】
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、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、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの厚みは、１０μｍ〜２００μｍの範囲であることが好ましい。
【００５６】
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により生成されたＧ１像が第２の吸収型格子２２との重ね合わせにより部分的に遮蔽され、強度変調されることにより、第２の周期パターン像（以下、Ｇ２像という）が生成される。このＧ２像はＦＰＤ２０によって撮像される。
【００５７】
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、Ｇ２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２１，２２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、Ｇ２像にいわゆる回転モアレが発生する。しかし、Ｇ２像に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の配列ピッチより大きい範囲であれば特に問題はない。理想的にはモアレ縞が発生し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２２の並進距離）の確認に利用することができる。
【００５８】
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Ｇ２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Ｇ２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。
【００５９】
次に、Ｇ２像の解析方法について原理的な説明を行う。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）に応じて屈折する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２１，２２を通過してＦＰＤ２０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により屈折して偏向した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。
【００６０】
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。
【００６１】
【数５】
2012035050.tif 000007
【００６２】
第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２の位置に投影された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。
【００６３】
【数６】
2012035050.tif 000008
【００６４】
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。
【００６５】
【数７】
2012035050.tif 000009
【００６６】
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４０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４０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。
【００６７】
【数８】
2012035050.tif 000010
【００６８】
したがって、各画素４０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、プレ撮影時及び本撮影時に、上記位相ズレ量ψを下記に示す縞走査法を用いて算出し、それぞれについて位相微分像を生成する。
【００６９】
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。Ｇ２像に生じるモアレ縞は、第２の吸収型格子２２の移動に伴って移動し、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）、元の位置に戻る。このように、格子ピッチｐ２の整数分の１ずつ第２の吸収型格子２２を移動させながら、ＦＰＤ２０でＧ２像を撮影する。撮影により得られた複数の画像データから各画素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３０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が得られる。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。
【００７０】
図５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。
【００７１】
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線の成分（非屈折成分）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、非屈折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（屈折成分）が増加する。特に、ｋ＝Ｍ／２の位置では、主として、屈折成分のみが第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、屈折成分が減少する一方で、非屈折成分が増加する。
【００７２】
ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各位置で、ＦＰＤ２０により撮影を行い画像データを生成すると、各画素４０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４０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４０の画素データＩｋ（ｘ）は、一般に次式（９）で表される。
【００７３】
【数９】
2012035050.tif 000011
【００７４】
ここで、ｘは画素のｘ方向に関する座標、Ａ０は入射Ｘ線の強度、Ａｎは強度変調信号のコントラストに対応する値、ｎは正の整数、ｉは虚数単位である。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。
【００７５】
次式（１０）で表される関係式を適用すると、上記屈折角φ（ｘ）は、式（１１）のように表される。
【００７６】
【数１０】
2012035050.tif 000012
【００７７】
【数１１】
2012035050.tif 000013
【００７８】
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４０で得られたＭ個の画素データで表される強度変調信号から、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。
【００７９】
具体的には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、強度変調信号は、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。同図中の実線は、本撮影時に得られる強度変調信号を例示しており、位相ズレ量ψ１を有している。破線は、プレ撮影時に得られる強度変調信号を例示しており、位相ズレ量ψ０を有している。プレ撮影時の位相ズレ量ψ０は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の格子歪みや、作成誤差、配置誤差などにより生じるものである。
【００８０】
図６（ａ）は、被検体検出領域２０ａ内の画素４０の強度変調信号を例示したものであり、本撮影時に被検体Ｈの影響により強度変調信号に位相ズレが生じた場合を示している。これに対して、図６（ｂ）は、素抜け領域２０ｂ内の画素４０の強度変調信号を例示したものであり、強度変調信号の位相差（Δψ＝ψ１−ψ０）は、プレ撮影時と本撮影時とでの第２の吸収型格子２２の走査開始位置（図５のｋ＝０の位置）の変動量に起因している。走査機構２３として、圧電素子等のアクチュエータを用いた場合には、走査ピッチ（ｐ２／Ｍ）は比較的精度良く制御することが可能であるが、第２の吸収型格子２２を、ｋ＝０からｋ＝Ｍ−１まで走査を行った後、ｋ＝０の初期位置に戻した際に、精度良く元の位置に戻らず、無視することのできない程度（数μｍ程度）の誤差が生じることがある。この誤差が上記変動量に相当する。
【００８１】
以上の説明では、画素４０のｙ方向に関するｙ座標を考慮していないが、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次元的な位相ズレ量の分布ψ０（ｘ，ｙ）及びψ１（ｘ，ｙ）が得られる。ψ０（ｘ，ｙ）は、プレ撮影時に位相微分像生成部３０からオフセットデータ記憶部３１に入力される位相微分像（オフセットデータ）に相当する。また、ψ１（ｘ，ｙ）は、本撮影時に位相微分像生成部３０から変動量算出部３２及び減算処理部３３に入力される位相微分像に相当する。なお、位相微分像を構成する物理量としては、位相ズレ量ψに限られず、屈折角φ等、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分値と比例関係を有するものであれば、いかなる物理量を用いてもよい。
【００８２】
変動量算出部３２は、素抜け領域２０ｂ内の所定の画素４０について、ψ１（ｘ，ｙ）−ψ０（ｘ，ｙ）を算出し、これを変動量Δψとして減算処理部３３に供給する。減算処理部３３は、被検体検出領域２０ａ内のすべての画素４０について、ψ１（ｘ，ｙ）からψ０（ｘ，ｙ）を減算し、さらに、変動量Δψを減算する。この結果、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の歪みや、作成誤差、配置誤差などに加えて、第２の吸収型格子２２の走査開始位置の変動による影響が除かれ、被検体Ｈの特性のみが反映された位相微分像が得られる。なお、変動量算出部３２は、素抜け領域２０ｂ内の複数の画素４０について、ψ１（ｘ，ｙ）−ψ０（ｘ，ｙ）を算出し、これを平均化したものを変動量Δψとすることも好ましい。
【００８３】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影システム１０の作用を説明する。図７のフローチャートに示すように、コンソール１７からプレ撮影の開始指示がなされると（ステップＳ１０でＹＥＳ判定）、Ｘ線撮影システム１０の各部が連携動作して、第２の吸収型格子２２の走査とともに、Ｘ線源１１によるＸ線の曝射及びＦＰＤ２０による検出動作が行われ（ステップＳ１１）、メモリ１３に記憶された複数の画像データに基づき、位相微分像生成部３０により位相微分像ψ０（ｘ，ｙ）が生成され（ステップＳ１２）、オフセットデータとしてオフセットデータ記憶部３１に記憶される（ステップＳ１３）。プレ撮影は、以上で動作が終了し、第２の吸収型格子２２は、走査開始位置（初期位置）に戻される（ステップＳ１４）。プレ撮影の終了時には、プレ撮影が終了した旨が、モニタへのメッセージ表示等により、操作者に報知される（ステップＳ１５）。
【００８４】
このプレ撮影は、本撮影のたびに毎回行う必要はなく、Ｘ線撮影システム１０の立ち上げ時等に適宜行えばよい。オフセットデータ記憶部３１に記憶されたオフセットデータは、再度プレ撮影が行われた場合には、新たに得られたオフセットデータに上書きされる。
【００８５】
次に、被検体Ｈを透過したＸ線が筐体２４のＸ線入射面２４ａに示された枠線２５ｃ内にのみ入射するように配置した状態で本撮影が行われる。図８のフローチャートに示すように、コンソール１７からプレ撮影の開始指示がなされると（ステップＳ２０でＹＥＳ判定）、プレ撮影と同様に、第２の吸収型格子２２の走査とともに、Ｘ線源１１によるＸ線の曝射及びＦＰＤ２０による検出動作が行われ（ステップＳ２１）、位相微分像生成部３０により位相微分像ψ１（ｘ，ｙ）が生成される（ステップＳ２２）。
【００８６】
次いで、変動量算出部３２により、素抜け領域２０ｂ内の所定の画素４０について、位相微分像ψ１（ｘ，ｙ）からオフセットデータ記憶部３１のオフセットデータψ０（ｘ，ｙ）が減算され、変動量Δψが算出される（ステップＳ２３）。そして、減算処理部３３により、被検体検出領域２０ａ内のすべての画素４０について、位相微分像ψ１（ｘ，ｙ）からオフセットデータψ０（ｘ，ｙ）が減算され、さらに、被検体検出領域２０ａ内のすべての画素４０について変動量Δψが減算される（ステップＳ２４）。
【００８７】
減算処理部３３により減算処理が行われた位相微分像は、位相コントラスト画像生成部３４に入力され、ｘ方向に対応する方向への積分処理により、位相コントラスト画像が生成される（ステップＳ２５）。そして、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、モニタに表示される（ステップＳ２６）。以上で、本撮影は終了する。
【００８８】
なお、ステップＳ２４では、被検体検出領域２０ａ内の画素４０だけでなく、受像部４１のすべての画素４０について、位相微分像ψ１（ｘ，ｙ）からオフセットデータψ０（ｘ，ｙ）を減算し、さらに、受像部４１のすべての画素４０について変動量Δψを減算するようにしても良い。
【００８９】
以上のように、本発明の第１実施形態により生成される位相コントラスト画像は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の歪みや、作成誤差、配置誤差などに加えて、第２の吸収型格子２２の走査開始位置の変動による影響が除かれ、被検体Ｈの特性のみが反映された高画質のＸ線画像となる。なお、本発明の第１実施形態では、プレ撮影と本撮影との間での第２の吸収型格子２２の走査開始位置の変動に限られず、プレ撮影と本撮影との間で第１の吸収型格子２１の位置が何らかの原因によりｘ方向に変動した場合においても、その変動による影響が除去されることは言うまでもない。
【００９０】
（第２実施形態）
上記第１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。そこで、本発明の第２実施形態として、図９に示すように、Ｘ線源１１の射出側にマルチスリット（線源格子）６０を配置する。第２実施形態のＸ線撮影システムは、マルチスリット６０を備えること以外は、上記第１実施形態と同一構成である。
【００９１】
マルチスリット６０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６１が、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６０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。なお、ｘ方向に隣接するＸ線遮蔽部６１の間には、同様に、Ｘ線低吸収部（図示せず）が設けられている。
【００９２】
本実施形態では、プレ撮影と本撮影との間で第１の吸収型格子２１やマルチスリット６０の位置が何らかの原因によりｘ方向に変動した場合においても、その変動による影響が位相コントラスト画像から除去される。
【００９３】
（第３実施形態）
上記第１及び第２実施形態では、第１の吸収型格子２１を、Ｘ線低吸収部２１ｂ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、第１の吸収型格子２１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特許第４４４５３９７号公報等に記載の構成とすることも可能である。本発明の第３実施形態として、第１の吸収型格子２１を回折格子とし、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して、タルボ干渉計を構成する。本実施形態では、タルボ干渉効果により第１の格子２１により生成されるＧ１像（自己像）が、第２の吸収型格子２２の位置に形成される。
【００９４】
また、本実施形態では、第１の吸収型格子２１を、位相型格子（位相型回折格子）としても良い。この場合には、Ｘ線高吸収部２１ａとＸ線低吸収部２１ａとの間で、Ｘ線に“π”または“０．５π”の位相差が生じるように、厚みや材料を設定すれば良い。
【００９５】
なお、上記第１〜第３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との間に配置しても良い。この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。
【００９６】
（第４実施形態）
また、上記第１〜第３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。本発明の第４実施形態として、第２の吸収型格子２２を排して、下記の構成のＸ線画像検出器を用いる。
【００９７】
本実施形態の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いる。本実施形態では、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。
【００９８】
図１０において、本実施形態のＦＰＤ７０には、画素７１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７１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７２が形成されている。電荷収集電極７２は、第１〜第６の線状電極群７２ａ〜７２ｆ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７２ａの位相を０とすると、第２の線状電極群７２ｂの位相はπ／３、第３の線状電極群７２ｃの位相は２π／３、第４の線状電極群７２ｄの位相はπ、第５の線状電極群７２ｅの位相は４π／３、第６の線状電極群７２ｆの位相は５π／３である。
【００９９】
さらに、各画素７１には、電荷収集電極７２により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群７３が設けられている。スイッチ群７３は、第１〜第６の線状電極群７２ａ〜７２ｆ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７２ａ〜７２ｆにより収集された電荷を、スイッチ群７３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Ｇ２像が検出される。この６種類のＧ２像に対応する複数の画像データに基づいて位相コントラスト画像が生成される。その他の構成については、上記第１実施形態と同一であるので、説明は省略する。
【０１００】
本実施形態では、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Ｇ２像を検出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、走査機構２３を排することができる。なお、上記構成の電荷収集電極７２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。
【０１０１】
さらに、第２の吸収型格子２２を排することを可能とする別の実施形態として、Ｘ線画像検出器によりＧ１像を直接検出し、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、互いに位相の異なる複数のＧ２像に対応する画像データを生成することも可能である。
【０１０２】
（第５実施形態）
また、上記第１〜第４実施形態では、縞走査法により位相微分像を求めているが、本発明はこれに限定されず、国際公開ＷＯ２０１０／０５０４８３に記載されたフーリエ変換法により位相微分像を求めてもよい。このフーリエ変換法は、Ｘ線画像検出器により得られた１枚分の画像データをフーリエ変換することによって画像データに生じるモアレ縞のフーリエスペクトルを取得し、このフーリエスペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトルを分離して逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分像を得る方法である。この場合には、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を移動させる必要がなく、走査機構２３が不要となる。
【０１０３】
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に限定されず、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。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】
【０１０４】
１０  Ｘ線撮影システム
１１  Ｘ線源
１１ａ  Ｘ線焦点
１２  撮影部
１４  画像処理部
１６  撮影制御部
１８  システム制御部
２０  フラットパネル検出器（ＦＰＤ）
２１  第１の吸収型格子（第１の格子）
２１ａ  Ｘ線遮蔽部（Ｘ線高吸収部）
２１ｂ  Ｘ線低吸収部
２２  第２の吸収型格子（第２の格子）
２２ａ  Ｘ線遮蔽部（Ｘ線高吸収部）
２２ｂ  Ｘ線低吸収部
２３  走査機構
２４  筐体
３０  位相微分像生成部
３１  オフセットデータ記憶部
３２  変動量算出部
３３  減算処理部
３４  位相コントラスト画像生成部
４０  画素
４１  受像部
６０  マルチスリット（線源格子）
７０  ＦＰＤ
７１  画素
７２  電荷収集電極
７２ａ〜７２ｆ  第１〜第６の線状電極群
７３  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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