(57)【要約】【課題】Ｘ線画像検出器の信号線に対応する方向に生じるスジ状のノイズに起因した位相コントラスト画像の画質の劣化を防止することを可能とする。【解決手段】Ｘ線撮影システム１０は、Ｘ線源１１と、第１及び第２の吸収型格子２１，２２と、フラットパネル検出器（ＦＰＤ）２０とを備え、第１の吸収型格子２１に対して第２の吸収型格子２２を、ｘ方向に移動させながら複数回撮影を行う。ＦＰＤ２０は、ｘ方向と、それに直交するｙ方向に画素が配列されたものであり、ｘ方向に配列された画素群が電荷読み出し用の信号線により共通に接続されている。位相微分像生成部３０は、上記複数回の撮影により得られる複数枚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３１は、位相微分像生成部３０により生成される位相微分像を、ＦＰＤ２０の信号線に対応する方向に積分することにより位相コントラスト画像を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から照射された前記放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、
前記第１の周期パターン像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１の格子の格子線方向及びその直交方向に沿って画素が２次元配列され、前記直交方向に配列された画素群が電荷読み出し用の信号線により共通に接続され、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、
前記位相微分像を前記信号線に対応する方向に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請求項１に記載の放射線撮影システム。
【請求項３】
前記放射線画像検出器は、画素ごとに放射線により生成された電荷を、ＴＦＴを介して前記信号線に読み出すＴＦＴ型の放射線画像検出器であ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り、前記走査手段による前記第１または第２の格子の移動方向が前記信号線の方向と平行であることを特徴とする請求項２または３に記載の放射線撮影システム。
【請求項５】
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４に記載の放射線撮影システム。
【請求項６】
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４に記載の放射線撮影システム。
【請求項７】
前記放射線画像検出器は、前記第１の周期パターン像を静電潜像として記録し、記録した静電潜像を、読取光を走査することにより前記第２の周期パターン像を検出し画像データとして読み出す光読取型の放射線画像検出器であり、前記強度変調手段を兼ねていることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影システム。
【請求項８】
前記放射線画像検出器は、前記第１の周期パターン像の周期パターン方向に該周期より短いピッチで読取光を走査す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８いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
【請求項１０】
放射線画像検出器を着脱自在に固定する固定手段を備え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】
前記放射線画像検出器が前記固定手段に、前記信号線の方向が前記格子線方向に直交する向き以外の向きに装着されることを防止する誤装着防止手段を備えることを特徴とする請求項１０に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が前記固定手段に、前記信号線の方向が前記格子線方向に直交する向き以外の向きに装着された場合に前記放射線源からの放射線の照射を禁止する誤曝射防止手段を備えることを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮影システム。
【請求項１３】
放射線源から照射された前記放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、
前記第１の周期パターン像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１の格子の格子線方向及びその直交方向に沿って画素が２次元配列され、前記直交方向に配列された画素群が電荷読み出し用の信号線により共通に接続され、前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、
を備えた放射線撮影システムの画像処理方法であって、
前記画像データに基づいて位相微分像を生成するステップと、
前記位相微分像を前記信号線に対応する方向に積分することにより位相コントラスト画像を生成するステップと、
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（Ｘ線変換素子）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】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４４５３９７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
Ｘ線撮影システムに用いられるＸ線画像検出器には、ＴＦＴ方式や光スイッチング方式（光読取型）などがあるが、いずれも画素が２次元マトリクス状に配列されたものであり、一方向に並ぶ画素は同一の信号線（読み出しライン）を通して信号電荷が出力され、積分アンプなどの検出回路やＡ／Ｄ変換器を通して画素値が得られる構成となっている。このため、同一の信号線を共用する画素群の各画素値は、信号線、検出回路、Ａ／Ｄ変換器等の特性差に起因するオフセットの加算やリニアリティ（電圧に対する画素値の線形性）の劣化などにより同様に劣化する。したがって、Ｘ線画像検出器により得られる画像には、図１３に示すように、信号線方向にスジ状のノイズが生じ、画像にムラが生じることになる。
【００１１】
このようなスジ状の画像ムラは、縞走査により得られる複数の画像から生成される位相微分像にも生じ、位相コントラスト画像の画質を劣化させることになるが、従来のＸ線撮影システムでは、上記のような画像ムラについては何ら対策が施されていない。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、Ｘ線画像検出器の信号線に対応する方向に生じるスジ状のノイズに起因した位相コントラスト画像の画質の劣化を低減することを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前記放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、前記第１の周期パターン像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１の格子の格子線方向及びその直交方向に沿って画素が２次元配列され、前記直交方向に配列された画素群が電荷読み出し用の信号線により共通に接続され、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、前記位相微分像を前記信号線に対応する方向に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手段と、を備える。
【００１４】
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。
【００１５】
前記放射線画像検出器は、画素ごとに放射線により生成された電荷を、ＴＦＴを介して前記信号線に読み出すＴＦＴ型の放射線画像検出器である。
【００１６】
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り、前記走査手段による前記第１または第２の格子の移動方向が前記信号線の方向と平行である。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
前記放射線画像検出器は、前記第１の周期パターン像を静電潜像として記録し、記録した静電潜像を、読取光を走査することにより前記第２の周期パターン像を検出し画像データとして読み出す光読取型の放射線画像検出器であり、前記強度変調手段を兼ねたものであることも好ましい。
【００２０】
前記放射線画像検出器は、前記第１の周期パターン像の周期パターン方向に該周期より短いピッチで読取光を走査する。
【００２１】
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さらに備えることが好ましい。
【００２２】
本発明の放射線撮影システムは、放射線画像検出器を着脱自在に固定する固定手段をさらに備えることが好ましい。
【００２３】
本発明の放射線撮影システムは、前記放射線画像検出器が前記固定手段に、前記信号線の方向が前記格子線方向に直交する向き以外の向きに装着されることを防止する誤装着防止手段を備えることが好ましい。
【００２４】
本発明の放射線撮影システムは、前記放射線画像検出器が前記固定手段に、前記信号線の方向が前記格子線方向に直交する向き以外の向きに装着された場合に前記放射線源からの放射線の照射を禁止する誤曝射防止手段を備えることも好ましい。
【００２５】
本発明の画像処理方法は、放射線源から照射された前記放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、前記第１の周期パターン像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１の格子の格子線方向及びその直交方向に沿って画素が２次元配列され、前記直交方向に配列された画素群が電荷読み出し用の信号線により共通に接続され、前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、を備えた放射線撮影システムの画像処理方法であって、前記画像データに基づいて位相微分像を生成するステップと、前記位相微分像を前記信号線に対応する方向に積分することにより位相コントラスト画像を生成するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、位相微分像生成手段により生成された位相微分像を、放射線画像検出器の電荷読み出し用の信号線に対応する方向に積分することにより位相コントラスト画像を生成するので、信号線に対応する方向に生じるスジ状のノイズに起因した位相コントラスト画像の画質の劣化を低減することができる。
【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（ＦＰＤ）の構成を示す模式図である。
【図３】ＦＰＤ及び固定具を示す概略斜視図である。
【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】被検体がある場合とない場合との強度変調信号を例示するグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＦＰＤ及び固定具を示す概略斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態で用いるマルチスリットを示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るＦＰＤの構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係るＦＰＤの構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係るＦＰＤの撮影動作を説明する模式図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係るＦＰＤの読取処理を説明する模式図である。
【図１３】ＦＰＤにより得られる画像データを例示する図である。
【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。
【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方向いう）に検出面２０ａ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（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】
画像処理部１４は、位相微分像生成部３０及び位相コントラスト画像生成部３１からなる。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。位相コントラスト画像生成部３１は、位相微分像生成部３０により生成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３１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】
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。
【００３５】
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ゲートドライバ４２と、画素４０から電荷を読み出し、電荷をデジタル形式の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。
【００３６】
画素４０は、アモルファスセレン等のＸ線変換層（図示せず）によりＸ線が変換されることにより生じる電荷を収集する画素電極４０ａと、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４０ｂとを備えている。ＴＦＴ４０ｂは、ゲート電極がゲート走査線４４に接続され、ソース電極及びドレイン電極の一方が信号線４５に接続され、他方が画素電極４０ａに接続されている。ゲート走査線４４と信号線４５とは格子状に配線されている。ゲート走査線４４はゲートドライバ４２に接続されており、信号線４５は読み出し回路４３に接続されている。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。
【００３７】
ｙ方向に配列された画素４０のＴＦＴ４０ｂは、共通のゲート走査線４４に接続されており、１つのゲート走査線４４をオンとすることで、このゲート走査線４４に接続された画素４０の電荷が信号線４５を介して出力され、読み出し回路４３に入力される。ゲートドライバ４２は、シフトレジスタ等により構成されており、ゲート走査線４４を順にオンとする。また、ｘ方向に配列された画素４０は、同一の信号線４５に接続されており、該信号線４５を介して電荷が読み出し回路４３へ出力される。
【００３８】
読み出し回路４３は、積分アンプ４６、マルチプレクサ（ＭＵＸ）４７、及びＡ／Ｄ変換器４８により構成されている。積分アンプ４６は、各信号線４５に接続されており、画素４０から信号線４５を介して伝送される電荷を積算し、電圧信号に変換して出力する。複数の積分アンプ４６ごとに１つのマルチプレクサ（ＭＵＸ）４７が接続されており、各ＭＵＸ４７の出力側には、１つのＡ／Ｄ変換器４８が接続されている。
【００３９】
ＭＵＸ４７は、接続された複数の積分アンプ４６から順に１つの積分アンプ４６を選択し、選択した積分アンプ４６から出力される電圧信号をＡ／Ｄ変換器４８に入力する。Ａ／Ｄ変換器４８は、入力された電圧信号をデジタル化して出力する。
【００４０】
なお、上記Ｘ線変換層は、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）で電荷に変換する間接変換型ものでも良い。また、本実施形態では、ＴＦＴパネルを用いてＦＰＤ２０を構成しているが、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用いて構成することも可能である。
【００４１】
図３において、ＦＰＤ２０は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を収容した格子モジュール５０と一体的に形成された固定具５１に着脱自在に固定可能に構成されている。ＦＰＤ２０には、検出面２０ａの外周を覆うように枠体５２が設けられている。固定具５１は、側部にＦＰＤ２０を挿入可能とする側部開口５１ａと、ＦＰＤ２０が挿入された際に、ＦＰＤ２０の検出面２０ａを露呈させる前面開口５１ｂとが設けられている。
【００４２】
枠体５２の上部には、上辺に沿って線状の溝部５３が形成されている。固定具５１には、溝部５３に係合するように、線状の突起５４が形成されている。溝部５３及び突起５４は１組しか設けられていないため、ＦＰＤ２０は、同図に示す向きでのみ固定具５１に装着可能である。ＦＰＤ２０は、同図に示す向き以外の向きでは、突起５４が邪魔となり、挿入不可能である。
【００４３】
固定具５１は、ＦＰＤ２０を、その信号線４５が第１及び第２の吸収型格子２１，２２の格子線方向に直交するように（換言すると、信号線４５が走査機構２３による走査方向に平行になるように）のみ装着可能としており、溝部５３及び突起５４が誤装着防止手段として機能している。
【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】
2012030039.tif 000003
【００４８】
【数２】
2012030039.tif 000004
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
【数３】
2012030039.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。
【００５３】
【数４】
2012030039.tif 000006
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、配置誤差などにより若干の差異が生じている。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）を確認するために利用することができる。
【００５７】
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。
【００５８】
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６０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６０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６１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６１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。
【００５９】
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。
【００６０】
【数５】
2012030039.tif 000007
【００６１】
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。
【００６２】
【数６】
2012030039.tif 000008
【００６３】
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。
【００６４】
【数７】
2012030039.tif 000009
【００６５】
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。
【００６６】
【数８】
2012030039.tif 000010
【００６７】
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。
【００６８】
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像を撮影し、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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により屈折した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。
【００７１】
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。
【００７２】
【数９】
2012030039.tif 000011
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
【数１０】
2012030039.tif 000012
【００７６】
【数１１】
2012030039.tif 000013
【００７７】
ここで、ａｒｇ［  ］は、偏角の抽出を意味しており、位相ズレ量ψ（ｘ）に相当する。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（ｘ）を算出することにより、屈折角φ（ｘ）が求まる。なお、屈折角φ（ｘ）と位相ズレ量ψ（ｘ）とは、上記式（８）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。これらをｘ方向に積分することで位相シフト分布Φ（ｘ）に対応する物理量が得られる。
【００７８】
具体的には、図６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。同図中の破線は、被検体Ｈが存在しない場合の強度変調信号を示しており、同図中の実線は、被検体Ｈが存在する場合の強度変調信号を示している。この両者の波形の位相差が上記位相ズレ量ψ（ｘ）に相当する。
【００７９】
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、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次元的な位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）が得られる。被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ，ｙ）は、位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）を用い、次式（１２）に従って積分処理を行うことにより得られる。
【００８０】
【数１２】
2012030039.tif 000014
【００８１】
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。ＦＰＤ２０を固定具５１に装着し、コンソール１７により撮影開始指示がなされると、システム制御部１８により各部の制御が行われ、走査機構２３による第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、縞走査の結果、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ψ（ｘ，ｙ）が生成される。そして、位相コントラスト画像生成部３１により、上記式（１２）に基づく積分処理が行われ、位相コントラスト画像が生成される。この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。
【００８２】
メモリ１３に記憶される各画像データには、ＦＰＤ２０の信号線４５の特性差や、信号線４５に接続される積分アンプ４６やＡ／Ｄ変換器４８の特性差が起因して、図１３に示すように、信号線４５に対応する方向にスジ状のノイズが生じる。このノイズは、位相微分像ψ（ｘ，ｙ）にもｘ方向のスジ状ノイズとなって現れる。
【００８３】
この対策として、本実施形態では、固定具５１により、ＦＰＤ２０を、信号線４５が走査機構２３による走査方向と平行になるように固定しているため、位相コントラスト画像生成部３１による位相微分像ψ（ｘ，ｙ）の積分方向（ｘ方向）が、ノイズのスジ方向と等しい。位相微分像ψ（ｘ，ｙ）の積分は、上記式（１２）に示されるように、原点０から位置ｘまでのｘ方向の積分である。積分方向にノイズ量が均一であるため、ノイズの変化が積分の結果に反映されず、位相コントラスト画像の画質劣化が抑えられる。これに対して、積分方向をノイズのスジ方向と直交させた場合には、この方向にノイズが激しく変化するため、積分結果に影響が生じ、位相コントラスト画像の画質が劣化することになる。
【００８４】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ＦＰＤ２０に設けた溝部５３と、固定具５１に設けた突起５４とにより、ＦＰＤ２０と固定具５１とを一方向にのみ係合可能とすることで、ＦＰＤ２０の誤装着を防止しているが、これに代えて、ＦＰＤ２０が正しい向きに装着された場合にのみ曝射を可能とするように構成しても良い。
【００８５】
本発明の第２実施形態として、図７に示すように、ＦＰＤ７０は、検出面７０ａの周囲を覆う枠体７１の一箇所に、バーコードやＩＣタグ等により情報が付与された情報付与部７２が設けられている。また、ＦＰＤ７０が装着される固定具７３には、ＦＰＤ７０が装着された際に情報付与部７２に近接する位置に、バーコードリーダやＩＣタグリーダ等の情報読取部７４が設けられている。なお、ＦＰＤ７０は、枠体７１に溝部に代えて情報付与部７２を有すること以外は、第１実施形態のＦＰＤ２０と同一構成である。また、固定具７３は、突起に代えて情報読取部７４を有すること以外は、第１実施形態の固定具５１と同一構成である。
【００８６】
本実施形態では、システム制御部１８は、情報読取部７４の読取信号を監視し、ＦＰＤ７０の情報付与部７２の情報を読み取り可能な場合、すなわち、ＦＰＤ７０が固定具７３に正しい向きで装着されている場合にのみＸ線源１１によるＸ線の曝射を許可する。これにより、ＦＰＤ７０の信号線４５が走査機構２３による走査方向に平行である場合にのみ撮影が可能となる。このように、情報付与部７２及び情報読取部７４は、誤曝射防止手段として機能する。なお、情報付与部７２と情報読取部７４とは、電気的な接点とスイッチとで構成されたものなどであっても良い。
【００８７】
（第３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３実施形態として、図８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）８０を配置する。第３実施形態のＸ線撮影システムは、マルチスリット８０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。
【００８８】
マルチスリット８０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８１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８０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８１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。
【００８９】
（第４実施形態）
上記第１実施形態では、第１の吸収型格子２１を、Ｘ線低吸部２１ｂを通過したＸ線をＧ１像として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４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生じる第１の格子２１のＧ１画像（自己像）が、第２の吸収型格子２２の位置に形成される。
【００９０】
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。
【００９１】
なお、上記各実施形態では、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。
【００９２】
（第５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。本発明の第５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。
【００９３】
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。
【００９４】
図９において、本実施形態のＦＰＤ９０には、画素９１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９１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９２が形成されている。電荷収集電極９２は、第１〜第６の線状電極群９２ａ〜９２ｆ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９２ａの位相を０とすると、第２の線状電極群９２ｂの位相はπ／３、第３の線状電極群９２ｃの位相は２π／３、第４の線状電極群９２ｄの位相はπ、第５の線状電極群９２ｅの位相は４π／３、第６の線状電極群９２ｆの位相は５π／３である。
【００９５】
さらに、各画素９１には、電荷収集電極９２により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群９３が設けられている。スイッチ群９３は、第１〜第６の線状電極群９２ａ〜９２ｆ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９２ａ〜９２ｆにより収集された電荷は、スイッチ群９３を制御してそれぞれ個別に読み出すことにより、信号線９４を介して積分アンプ（図示せず）に伝送される。信号線９４は、ｘ方向に並ぶ画素９１を、スイッチ群９３を介して共通に接続している。
【００９６】
本実施形態では、ＦＰＤ９０を用いることにより、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。
【００９７】
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、上記走査機構２３を排することができる。なお、上記構成の電荷収集電極９２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。
【００９８】
（第６実施形態）
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、光スイッチング方式（光読取型）のＸ線画像検出器を用いることも可能である。本発明の第６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。
【００９９】
図１０において、ＦＰＤ１００は、Ｘ線を透過させる第１の電極層１１０と、第１の電極層１１０を透過したＸ線の入射により電荷対（電子−正孔対）を発生する記録用光導電層１１１と、記録用光導電層１１１で発生した電荷対のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用するとともに、他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層１１２と、読取光ＬＴの照射を受けることにより電荷対（電子−正孔対）を発生する読取用光導電層１１３と、第２の電極層１１４と、ガラス基板１１５と、直線状の読取光ＬＴを発生する読出ライン光源１１６とから構成されている。記録用光導電層１１１と電荷輸送層１１２との界面には、記録用光導電層１１１内で発生した電荷対のうち一方の電荷を蓄積する蓄電部１１７が形成されている。また、上記各層は、ガラス基板１１５上に第２の電極層１１４から順に形成されている。
【０１００】
第１の電極層１１０は、約１００ｎｍの厚さの金（Ａｕ）からなる。記録用光導電層１１１は、厚さが約１０μｍ〜１５００μｍのアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）からなる。電荷輸送層１１２としては、Ｘ線撮影の際に第１の電極層１１０に帯電する電荷の移動度と、その逆極性となる電荷の移動度の差が大きい（例えば１０２以上、望ましくは１０３以上）ものが好ましい。読取用光導電層１１３は、厚さが約５μｍ〜２０μｍのａ−Ｓｅからなる。
【０１０１】
第２の電極層１１４は、読取光ＬＴを透過させる複数の透明線状電極１１４ａと、読取光ＬＴを遮光する複数の遮光線状電極１１４ｂとからなる。透明線状電極１１４ａと遮光線状電極１１４ｂとは、それぞれｘ方向に検出面の一端から他端まで延伸しており、ｙ方向に所定の間隔を空けて交互に平行に配列されている。
【０１０２】
透明線状電極１１４ａは、読取光ＬＴを透過させ、かつ導電性を有する材料からからなる。透明線状電極１１４ａは、たとえば、厚さが１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度のＩＴＯ、ＩＺＯやＩＤＩＸＯにより形成されている。
【０１０３】
遮光線状電極１１４ｂは、読取光ＬＴを遮光し、かつ導電性を有する材料から形成されている。遮光線状電極１１４ｂは、後述する読取処理後に蓄電部１１７に残留した電荷を消去するための消去光を透過させる。このため、遮光線状電極１１４ｂは、読取光ＬＴを遮光し、かつ消去光を透過させるカラーフィルタと、上記透明導電材料との組み合わせからなることが好ましい。この透明導電材料の厚さは１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度である。
【０１０４】
読出ライン光源１１６は、ｙ方向に検出面の一端から他端まで延伸しており、すべての透明線状電極１１４ａと直交している。読出ライン光源１１６は、ガラス基板１１５の下方に配置されており、後述する読取処理時に、ガラス基板１１５及び第２の電極層１１４を介して読取用光導電層１１３に読取光ＬＴを照射する。また、読出ライン光源１１６は、不図示の移動機構によりｘ方向に並進移動するように構成されており、読取光ＬＴの照射及び並進移動は、前述の撮影制御部１６により制御される。
【０１０５】
また、ＦＰＤ１００には、撮影制御部１６の制御に応じて、第１の電極層１１０に所定の負電圧、または接地電位を与える電源回路１１８が設けられている。詳しくは後述するが、電源回路１１８は、Ｘ線像の記録時に負電圧を第１の電極層１１０に供給し、読取処理時に接地電位を第１の電極層１１０に供給する。
【０１０６】
さらに、ＦＰＤ１００には、読取処理時に読取用光導電層１１３で発生した電荷を読み出すための積分アンプ１１９が設けられている。積分アンプ１１９は、各透明線状電極１１４ａにそれぞれ接続されている。一方の遮光線状電極１１４ｂはすべて接地されている。積分アンプ１１９は、電荷を積算する回路であり、積算した電荷をリセットするためのリセットスイッチ１１９ａを備えている。このリセットスイッチ１１９ａの制御は、撮影制御部１６により行われる。
【０１０７】
読出ライン光源１１６は、読取処理時に、ｘ方向に所定のピッチずつ移動（走査）され、移動された各位置（以下、走査位置という）において、読取光ＬＴを照射し、この読取光ＬＴに応じて読取用光導電層１１３に発生した電荷を、透明線状電極１１４ａを介して積分アンプ１１９により読み出す。これにより、互いに位相の異なる複数のＧ２像が検出される。読出ライン光源１１６を移動させるピッチ（以下、走査ピッチという）は、ＦＰＤ１００の検出面（第１の電極層１１０の表面１１０ａ）に投影される吸収型格子２１のＧ１像のｘ方向へのパターン周期よりも十分に短い。なお、透明線状電極１１４ａ及び遮光線状電極１１４ｂのｙ方向への配列ピッチについては、特に制限はないが、該パターン周期と同等程度であることが好ましい。
【０１０８】
次に、各走査位置におけるＦＰＤ１００の撮影動作について説明する。図１１（ａ）に示すように、ＦＰＤ１００に照射されたＸ線は、第１の電極層１１０を透過して記録用光導電層１１１に照射され、記録用光導電層１１１ではＸ線照射によって電荷対が発生する。このとき、第１の電極層１１０は、電源回路１１８によって負電圧が印加されており、負の電荷が帯電している。記録用光導電層１１１で発生した電荷対のうち正の電荷が、第１の電極層１１０の負の電荷と結合して消滅する。一方の負の電荷は、図１１（ｂ）に示すように、潜像電荷（静電潜像）として蓄電部１１７に蓄積される。
【０１０９】
次いで、図１２に示すように、電源回路１１８によって第１の電極層１１０が接地された状態で、読出ライン光源１１６から読取光ＬＴが発せられる。読取光ＬＴは、透明線状電極１１４ａを透過して読取用光導電層１１３に照射される。読取光ＬＴにより、読取用光導電層１１３で発生した電荷対のうち正の電荷が蓄電部１１７の潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、積分アンプ１１９を介して遮光線状電極１１４ｂに帯電した正の電荷と結合する。
【０１１０】
そして、読取用光導電層１１３において発生した負の電荷と遮光線状電極１１４ｂに帯電した正の電荷との結合によって、積分アンプ１１９に電流が流れ、この電流が積分されて画素信号として出力される。積分アンプ１１９から出力された画素信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によりデジタル化され画像データとして、順にメモリ１３に入力される。
【０１１１】
本実施形態では、透明線状電極１１４ａが信号線に相当し、透明線状電極１１４ａが縞走査の走査方向（換言すると、位相微分像の積分方向）に平行である。
【０１１２】
（第７実施形態）
上記各実施形態では、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。この位相微分像を同様に積分処理することにより位相コントラスト画像が得られる。
【０１１３】
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】
【０１１４】
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
３０  位相微分像生成部
３１  位相コントラスト画像生成部
４０  画素
４０ａ  画素電極
４０ｂ  ＴＦＴ
４４  ゲート走査線
４５  信号線
４６  積分アンプ
４７  マルチプレクサ
４８  Ａ／Ｄ変換器
５１  固定具
５２  枠体
５３  溝部
５４  突起
７０  ＦＰＤ
７１  枠体
７２  情報付与部
７３  固定具
７４  情報読取部
８０  マルチスリット
８１  Ｘ線遮蔽部
９０  ＦＰＤ
９１  画素
９２  電荷収集電極
９２ａ〜９２ｆ  第１〜第６の線状電極群
９３  スイッチ群
９４  信号線
１００  ＦＰＤ
１１０  第１の電極層
１１０ａ  表面
１１１  記録用光導電層
１１２  電荷輸送層
１１３  読取用光導電層
１１４  第２の電極層
１１４ａ  透明線状電極
１１４ｂ  遮光線状電極
１１５  ガラス基板
１１６  読出ライン光源
１１７  蓄電部
１１８  電源回路
１１９  積分アンプ
１１９ａ  リセットスイッチ
【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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