(57)【要約】      （修正有）【課題】ノイズがない精細な位相微分画像を得ることができる放射線撮影装置を提供する。【解決手段】Ｘ源から射出され、被検体を透過したＸ線を検出して画像データを生成するＸ線検出器と、Ｘ線源とＸ線検出器との間に配置され、所定方向の格子線を有する格子部と、Ｘ線検出器により得られた画像データ５１，５２に基づいて位相微分画像を生成する位相微分画像生成部４０と、位相微分画像にアンラップ処理を施すアンラップ処理部４１と、アンラップ処理後の位相微分画像から、被検体がない場合のオフセットノイズを表すオフセット画像を減算するオフセット除去部４３と、オフセットノイズが除去された位相微分画像を格子線に対して垂直な積分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部４４と、位相コントラスト画像に残存するノイズ成分であるトレンドを検出し、除去するトレンド除去部４５と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から射出され、被検体を透過した放射線を検出して画像データを生成する放射線検出器と、
前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置され、所定方向の格子線を有する格子部と、
前記放射線検出器により得られた画像データに基づいて、位相微分画像を生成する位相微分画像生成部と、
前記位相微分画像にアンラップ処理を施すアンラップ処理部と、
前記アンラップ処理後の前記位相微分画像から、前記被検体がない場合のオフセットノイズを表すオフセット画像を減算することにより、前記オフセットノイズを除去するオフセット除去部と、
前記オフセットノイズが除去された位相微分画像を前記格子線に対して垂直な積分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部と、
前記位相コントラスト画像に残存するノイズ成分であるトレンドを検出して除去するトレンド除去部と、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記トレンド除去部は、前記位相コントラスト画像から、前記積分方向に沿って画素値を抽出し、抽出した画素値を所定関数でフィッティングすることにより、前記積分方向に沿って前記トレンドを検出することを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記所定関数は、二次関数または一次関数であることを特徴とする請求項２記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記トレンド検出部は、前記位相コントラスト画像から検出した前記トレンドを画素値とするトレンド画像を生成し、前記位相コントラスト画像から前記トレンド画像を減算することにより、前記トレンドが除去された前記位相コントラスト画像を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記トレンド検出部は、前記位相コントラスト画像から、前記積分方向に沿って画素値を抽出した後、抽出した画素値から前記被検体がある被検体領域と、前記被検体がない素抜け領域を検出し、前記被検体領域を無視し、前記素抜け領域の画素値に基づいて前記トレンドの検出を行うことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記トレンド検出部は、前記積分方向に沿った画素値の抽出及び前記トレンドの検出を、１行ずつ全ての行について行うことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記格子部は、放射線源からの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の周期パターン像を部分的に遮蔽して第２の周期パターン像を生成する第２の格子と有し、
前記放射線画像検出器は、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ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記格子部は、前記第１の格子または第２の格子を所定の走査ピッチで移動させ、複数の走査位置に順に設定する走査機構を備え、
前記放射線画像検出器は、前記各走査位置で前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成し、
前記位相微分画像生成部は、前記放射線画像検出器により生成される複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成することを特徴とする請求項７記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
前記走査機構は、前記第１の格子または第２の格子を、格子線に直交する方向に移動させることを特徴とする請求項８記載の放射線撮影装置。
【請求項１０】
前記走査機構は、前記第１の格子または第２の格子を、格子線に対して傾斜する方向に移動させることを特徴とする請求項８記載の放射線撮影装置。
【請求項１１】
前記位相微分画像生成部は、前記放射線検出器により得られる単一の画像データに基づいて前記位相微分画像を生成することを特徴とする請求項７記載の放射線撮影装置。
【請求項１２】
前記第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を幾何光学的に投影することにより前記第１の周期パターン像を生成することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１３】
前記第１の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせて前記第１の周期パターン像を生成することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１４】
前記放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットを備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１５】
放射線源と放射線検出器との間に格子部を配置して被検体のない状態で撮影を行うことにより得られる画像データに基づいて、前記被検体がない場合のオフセットノイズを表すオフセット画像を生成するオフセット画像生成ステップと、
放射線源と放射線検出器との間に格子部を配置して被検体の撮影を行うことにより得られる画像データに基づいて、位相微分画像を生成する位相微分画像生成ステップと、
前記位相微分画像から前記オフセット画像を減算することにより、前記位相微分画像から前記オフセットノイズを除去するオフセットノイズ除去ステップと、
前記オフセットノイズが除去された位相微分画像を前記格子線に対して垂直な積分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ステップと、
前記位相コントラスト画像に残存するノイズ成分であるトレンドを検出して除去するトレンド除去ステップと、
を備え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、被検体による放射線の位相変化に基づく画像を検出する放射線撮影装置及びこれに用いられる画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線、例えばＸ線は、物質を構成する元素の重さ（原子番号）と物質の密度及び厚さとに依存して吸収され減衰するといった特性を有する。この特性に着目し、医療診断や非破壊検査等の分野において、被検体の内部を透視するためのプローブとしてＸ線が利用されている。
【０００３】
一般的なＸ線撮影装置では、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、被検体を透過したＸ線の撮影を行う。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、被検体を透過する際に吸収され減衰した後、Ｘ線画像検出器に入射する。この結果、被検体によるＸ線の強度変化に基づく画像がＸ線画像検出器により検出される。
【０００４】
Ｘ線吸収能は、原子番号が小さい元素ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線の強度変化が小さく、画像に十分な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線吸収能の差が小さいため、コントラストが得られにくい。
【０００５】
このような問題を背景に、被検体によるＸ線の強度変化に代えて、被検体によるＸ線の位相変化に基づいた画像を得るＸ線位相イメージングの研究が近年盛んに行われている。Ｘ線位相イメージングは、被検体に入射したＸ線の位相変化が強度変化より大きいことに基づき、Ｘ線の位相変化を画像化する方法であり、Ｘ線吸収能が低い被検体に対しても高コントラストの画像を得ることができる。Ｘ線位相イメージングの一種として、２枚の回折格子とＸ線画像検出器とを用いてＸ線タルボ干渉計を構成することにより、Ｘ線の位相変化を検出するＸ線撮影装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このＸ線撮影装置は、Ｘ線源から見て被検体の背後に第１の回折格子を配置し、第１の回折格子からタルボ距離だけ離れた位置に第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したものである。タルボ距離は、第１の回折格子を通過したＸ線が、タルボ効果によって第１の回折格子の自己像（縞画像）を形成する距離であり、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長とに依存する。この自己像は、被検体でのＸ線の位相変化で屈折が生じることにより変調される。この変調量を検出することにより、Ｘ線の位相変化が画像化される。
【０００７】
上記変調量の検出方法として縞走査法が知られている。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の回折格子の面に平行でかつ第１の回折格子の格子線方向に垂直な方向に、所定の走査ピッチで並進移動（走査）させながら、各走査位置において、Ｘ線源からＸ線を放射し、被検体、第１及び第２の回折格子を通過したＸ線をＸ線画像検出器により撮影する方法である。このＸ線画像検出器により得られる各画素の画素値の上記走査に対する変化を表す信号（強度変調信号）について位相ズレ量（被検体が存在しない場合の初期位置からの位相差）を算出することにより、上記変調量に関連する画像が得られる。この画像は、被検体の屈折率を反映した画像であり、Ｘ線の位相変化（位相シフト）の微分量に対応するため、位相微分画像と呼ばれる。
【０００８】
特許文献１に示されているように、上記位相ズレ量は、複素数の偏角を抽出する関数（ａｒｇ［…］）や、逆正接関数（ｔａｎ−１［…］）を用いて算出される。このため、位相微分画像は、上記関数の値域（−πから＋π、または、−π／２から＋π／２）に畳み込まれた（ラップされた）値により表現される。このようにラップされた位相微分画像には、値域の上限から下限に変化する箇所、または下限から上限に変化する箇所で不連続点が生じることがあるため、この不連続点をなくして連続化するようにアンラップ処理を行うことが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
アンラップ処理は、画像内の所定位置を起点とし、該起点から所定の経路に沿って順に行われる。この経路中に上記不連続点が検出されると、この不連続点以降のデータに、上記関数の値域に相当する値が一律に加算または減算される。これにより、不連続点がなくなり、データが連続化する。
【００１０】
また、位相微分画像にはノイズが重畳され、画像ムラが生じ、被検体の観察の妨げになることがある。こうしたノイズは、例えば、各格子や線源等の配置誤差や撮影時の温度環境等、撮影時状況による様々な原因によって生じるが、配置誤差や温度環境等の撮影時の状況がほぼ同じであれば、被検体の有無に関わらず、同じ態様のノイズとして現れる。このため、被検体を撮影して得られた位相微分画像から、ほぼ同環境で被検体のない状態で撮影して得られた位相微分画像を減算することにより、ノイズ成分を除去することが知られている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０５８０７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−０４５６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、被検体を撮影して得られた位相微分画像から、被検体のない状態で撮影して得られた位相微分画像を減算した後にも、被検体の像とは関連しないノイズ成分（以下、トレンドという）が残存してしまうことがある。トレンドは、撮影のたびに変化する点が、前述のノイズ成分と異なる。また、トレンドは、被検体を表す画素値に比べれば小さい値であるので、位相微分画像においては目立たないこともある。
【００１３】
しかし、被検体の観察には、位相コントラスト画像が用いられることがある。位相コントラスト画像は、位相微分画像を積分することにより生成される画像であるため、位相微分画像において微小であったトレンドも、位相コントラスト画像においては顕著に現れ、被検体の観察の妨げになることがある。また、トレンドが位相微分画像に顕著に現れている場合には、当然、位相コントラスト画像ではさらに顕著になり、被検体の観察の妨げになる。
【００１４】
こうしたことから、位相コントラスト画像によって被検体を観察する場合には、重畳されたトレンドを除去することが求められる。
【００１５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、トレンドがない精細な位相コントラスト画像が得られる放射線撮影装置を提供することを目的とする。また、トレンドのない位相コントラスト画像を得るため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】
【００１６】
本発明の放射線撮影装置は、放射線源から射出され、被検体を透過した放射線を検出して画像データを生成する放射線検出器と、前記放射線源と前記放射線検出器との間に配置され、所定方向の格子線を有する格子部と、前記放射線検出器により得られた画像データに基づいて、位相微分画像を生成する位相微分画像生成部と、前記位相微分画像にアンラップ処理を施すアンラップ処理部と、前記アンラップ処理後の前記位相微分画像から、前記被検体がない場合のオフセットノイズを表すオフセット画像を減算することにより、前記オフセットノイズを除去するオフセット除去部と、前記オフセットノイズが除去された位相微分画像を前記格子線に対して垂直な積分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部と、前記位相コントラスト画像に残存するノイズ成分であるトレンドを検出して除去するトレンド除去部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
前記トレンド除去部は、前記位相コントラスト画像から、前記積分方向に沿って画素値を抽出し、抽出した画素値を所定関数でフィッティングすることにより、前記積分方向に沿って前記トレンドを検出することが好ましい。
【００１８】
前記所定関数は、二次関数または一次関数であることが好ましい。
【００１９】
前記トレンド検出部は、前記位相コントラスト画像から検出した前記トレンドを画素値とするトレンド画像を生成し、前記位相コントラスト画像から前記トレンド画像を減算することにより、前記トレンドが除去された前記位相コントラスト画像を生成することが好ましい。
【００２０】
前記トレンド検出部は、前記位相コントラスト画像から、前記積分方向に沿って画素値を抽出した後、抽出した画素値から前記被検体がある被検体領域と、前記被検体がない素抜け領域を検出し、前記被検体領域を無視し、前記素抜け領域の画素値に基づいて前記トレンドの検出を行うことが好ましい。
【００２１】
前記トレンド検出部は、前記積分方向に沿った画素値の抽出及び前記トレンドの検出を、１行ずつ全ての行について行うことが好ましい。
【００２２】
前記格子部は、放射線源からの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の周期パターン像を部分的に遮蔽して第２の周期パターン像を生成する第２の格子と有し、前記放射線画像検出器は、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ことが好ましい。
【００２３】
前記格子部は、前記第１の格子または第２の格子を所定の走査ピッチで移動させ、複数の走査位置に順に設定する走査機構を備え、前記放射線画像検出器は、前記各走査位置で前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成し、前記位相微分画像生成部は、前記放射線画像検出器により生成される複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成することが好ましい。
【００２４】
前記走査機構は、前記第１の格子または第２の格子を、格子線に直交する方向に移動させることが好ましい。
【００２５】
前記走査機構は、前記第１の格子または第２の格子を、格子線に対して傾斜する方向に移動させることが好ましい。
【００２６】
前記位相微分画像生成部は、前記放射線検出器により得られる単一の画像データに基づいて前記位相微分画像を生成することが好ましい。
【００２７】
前記第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を幾何光学的に投影することにより前記第１の周期パターン像を生成することが好ましい。
【００２８】
前記第１の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせて前記第１の周期パターン像を生成することが好ましい。
【００２９】
前記放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットを備えることが好ましい。
【００３０】
本発明の画像処理方法は、放射線源と放射線検出器との間に格子部を配置して被検体のない状態で撮影を行うことにより得られる画像データに基づいて、前記被検体がない場合のオフセットノイズを表すオフセット画像を生成するオフセット画像生成ステップと、放射線源と放射線検出器との間に格子部を配置して被検体の撮影を行うことにより得られる画像データに基づいて、位相微分画像を生成する位相微分画像生成ステップと、前記位相微分画像から前記オフセット画像を減算することにより、前記位相微分画像から前記オフセットノイズを除去するオフセットノイズ除去ステップと、前記オフセットノイズが除去された位相微分画像を前記格子線に対して垂直な積分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ステップと、前記位相コントラスト画像に残存するノイズ成分であるトレンドを検出して除去するトレンド除去ステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、被検体のない状態で撮影した位相微分画像の減算により除去されるノイズ成分だけでなく、トレンドも残存しない精細な位相微分画像が得られる放射線撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線画像検出器の構成を示す模式図である。
【図３】第１及び第２の格子の構成を説明する説明図である。
【図４】強度変調信号を示すグラフである。
【図５】画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図６】アンラップ処理の態様を示す説明図である。
【図７】プレ撮影時の動作態様を示すフローチャートである。
【図８】本撮影時の動作態様を示すフローチャートである。
【図９】プレ撮影画像データにモアレが生じる様子を示す説明図である。
【図１０】モアレが位相微分画像中にノイズとして現れる態様を示す説明図である。
【図１１】オフセットノイズの態様を示す説明図である。
【図１２】本撮影時に生成される各種画像の態様を示す説明図である。
【図１３】オフセット画像の減算により位相微分画像にトレンドが残存する態様を示す説明図である。
【図１４】位相コントラスト画像及び位相コントラスト画像の生成態様を示す説明図である。
【図１５】Ｘ方向に沿って画素値を抽出し、トレンドのＸ方向成分を検出する態様を示す説明図である。
【図１６】トレンドのＸ方向成分から生成されるＸ方向成分画像である。
【図１７】Ｙ方向に沿って画素値を抽出し、トレンドのＹ方向成分を検出する態様を示す説明図である。
【図１８】トレンドのＹ方向成分から生成されるＹ方向成分画像である。
【図１９】トレンドが除去された位相コントラスト画像である。
【図２０】位相微分画像に一様なトレンドがある場合に、位相コントラスト画像に重畳されるトレンドの態様を示す説明図である。
【図２１】位相微分画像に積分方向に変化するトレンドがある場合に、位相コントラスト画像に重畳されるトレンドの態様を示す説明図である。
【図２２】位相微分画像に積分方向に対して垂直な方向に変化するトレンドがある場合に、位相コントラスト画像に重畳されるトレンドの態様を示す説明図である。
【図２３】第２実施形態において生成されるトレンド画像である。
【図２４】第２実施形態において位相コントラスト画像からトレンドを除去する態様を示す説明図である。
【図２５】被検体の配置を制限するための指標を設ける例を示す図である。
【図２６】素抜け領域に擬似吸収体を設ける例を示す説明図である。
【図２７】位相微分画像のトレンドを積分して位相コントラスト画像のトレンドを見積もる態様を示す説明図である。
【図２８】マルチスリットを有するＸ線撮影装置を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［第１実施形態］
図１において、Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線源１１、格子部１２、Ｘ線画像検出器１３、メモリ１４、画像処理部１５、画像記録部１６、撮影制御部１７、コンソール１８、及びシステム制御部１９を備える。Ｘ線源１１は、例えば、回転陽極型のＸ線管と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータとを有し、撮影制御部１７の制御に基づき、被検体Ｈに向けてＸ線を放射する。
【００３４】
格子部１２は、第１の格子２１、第２の格子２２、及び走査機構２３を備える。第１及び第２の格子２１，２２は、Ｘ線照射方向であるＺ方向に関してＸ線源１１に対向配置されている。Ｘ線源１１と第１の格子２１との間には、被検体Ｈが配置可能な間隔が設けられている。Ｘ線画像検出器１３は、例えば、半導体回路を用いたフラットパネル検出器であり、第２の格子２２の背後に、検出面１３ａがＺ方向に直交するように配置されている。
【００３５】
第１の格子２１は、Ｚ方向に直交する格子面内の一方向であるＹ方向に延伸された複数のＸ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂを備えた吸収型格子である。Ｘ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂは、Ｚ方向及びＹ方向に直交するＸ方向に交互に配列されており、縞状のパターンを形成している。第２の格子２２は、第１の格子２１と同様にＹ方向に延伸され、かつＸ方向に交互に配列された複数のＸ線吸収部２２ａ及びＸ線透過部２２ｂを備えた吸収型格子である。Ｘ線吸収部２１ａ，２２ａは、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等のＸ線吸収性を有する材料により形成されている。Ｘ線透過部２１ｂ，２２ｂは、シリコン（Ｓｉ）や樹脂等のＸ線透過性を有する材料や空隙により形成されている。
【００３６】
第１の格子２１は、Ｘ線源１１から放射されたＸ線を部分的に通過させて第１の周期パターン像（以下、Ｇ１像という）を生成する。第２の格子２２は、第１の格子２１により生成されたＧ１像を部分的に透過させて第２の周期パターン像（以下、Ｇ２像という）を生成する。被検体Ｈが配置されていない場合において、Ｇ１像は、第２の格子２２の格子パターンとほぼ一致する。
【００３７】
Ｘ線画像検出器１３は、Ｇ２像を検出して画像データを生成する。メモリ１４は、Ｘ線画像検出器１３から読み出された画像データを一時的に記憶する。画像処理部１５は、メモリ１４に記憶された画像データに基づいて位相微分画像を生成し、この位相微分画像に基づいて位相コントラスト画像を生成する。画像記録部１６は、位相微分画像と位相コントラスト画像とを記録する。
【００３８】
走査機構２３は、第２の格子２２をＸ方向に並進移動させ、第１の格子２１に対する第２の格子２２の相対位置を順次に変更する。走査機構２３は、圧電アクチュエータや静電アクチュエータにより構成され、後述する縞走査を実行するために、撮影制御部１７の制御に基づいて駆動される。メモリ１４には、縞走査の各走査位置でＸ線画像検出器１３により得られる画像データが一括して記憶される。
【００３９】
コンソール１８は、操作部１８ａ及びモニタ１８ｂを備えている。操作部１８ａは、キーボードやマウス等により構成され、Ｘ線源１１の管電圧、管電流、照射時間等の撮影条件の設定や、本撮影またはプレ撮影のモード選択、撮影実行指示等の操作入力を可能とする。本撮影とは、Ｘ線源１１と第１の格子２１との間に被検体Ｈを配置した状態で行う撮影モードである。プレ撮影とは、Ｘ線源１１と第１の格子２１との間に被検体Ｈを配置せずに行う撮影モードである。詳しくは後述するが、プレ撮影は、第１及び第２の格子２１，２２の製造誤差や配置誤差等により生じるバックグランド成分をオフセット画像として取得するために用いられる。
【００４０】
モニタ１８ｂは、撮影条件等の撮影情報や、画像記録部１６に記録された位相微分画像及び位相コントラスト画像の表示を行う。システム制御部１９は、操作部１８ａから入力される信号に応じて各部を統括的に制御する。
【００４１】
図２において、Ｘ線画像検出器１３は、入射Ｘ線により半導体膜（図示せず）に生じた電荷を収集する画素電極３１と、画素電極３１によって収集された電荷を読み出すためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）３２とを備えた画素部３０が２次元状に多数配列されたものである。半導体膜は、例えば、アモルファスセレンにより形成されている。
【００４２】
また、Ｘ線画像検出器１３は、ゲート走査線３３、走査回路３４、信号線３５、及び読み出し回路３６を備える。ゲート走査線３３は、画素部３０の行ごとに設けられている。走査回路３４は、ＴＦＴ３２をオン／オフするための走査信号を各ゲート走査線３３に付与する。信号線３５は、画素部３０の列ごとに設けられている。読み出し回路３６は、各信号線３５を介して画素部３０から電荷を読み出し、画像データに変換して出力する。各画素部３０の詳細な層構成については、例えば、特開２００２−２６３００号公報に記載されている層構成と同様である。
【００４３】
読み出し回路３６は、積分アンプ、Ａ／Ｄ変換器、補正回路（いずれも図示せず）等を備える。積分アンプは、各画素部３０から信号線３５を介して出力された電荷を積分して画像信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器は、積分アンプにより生成された画像信号を、デジタル形式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、リニアリティ補正等を行う。この補正後の画像データがメモリ１４に記憶される。
【００４４】
Ｘ線画像検出器１３は、入射Ｘ線を半導体膜で直接電荷に変換する直接変換型に限られず、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）やガドリウムオキシサルファイド（ＧＯＳ）等のシンチレータで入射Ｘ線を可視光に変換し、可視光をフォトダイオードで電荷に変換する間接変換型であってもよい。さらに、Ｘ線画像検出器１３を、シンチレータとＣＭＯＳセンサを組み合わせて構成してもよい。
【００４５】
図３において、Ｘ線源１１から照射されるＸ線は、Ｘ線焦点１１ａを発光点としたコーンビームである。第１の格子２１は、タルボ効果が生じず、Ｘ線透過部２１ｂを通過したＸ線をほぼ幾何光学的に投影するように構成される。具体的には、Ｘ方向へのＸ線透過部２１ｂの幅を、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の実効波長より十分大きな値とし、Ｘ線の大部分がＸ線透過部２１ｂで回折しないようにすることで実現される。Ｘ線源１１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線の実効波長は約０．４Åである。この場合には、Ｘ線透過部２１ｂの幅を１〜１０μｍ程度とすればよい。
【００４６】
これにより、Ｇ１像は、第１の格子２１からＺ方向下流への距離に依らず、常に第１の格子２１の自己像となる。Ｇ１像は、Ｘ線焦点１１ａからＺ方向下流への距離に比例して拡大される。
【００４７】
第２の格子２２の格子ピッチｐ２は、前述のように、第２の格子２２の格子パターンが第２の格子２２の位置におけるＧ１像に一致するように設定されている。具体的には、第２の格子２２の格子ピッチｐ２は、第１の格子２１の格子ピッチｐ１、Ｘ線焦点１１ａと第１の格子２１との間の距離Ｌ１、第１の格子２１と第２の格子２２との間の距離Ｌ２と、下式（１）をほぼ満たすように設定されている。以下、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の座標を、ｘ，ｙ，ｚとする。
【００４８】
【数１】
2013146537.tif 000003
【００４９】
Ｇ１像は、被検体ＨでＸ線に位相変化が生じて屈折することにより変調される。この変調量には、被検体ＨでのＸ線の屈折角φ（ｘ）が反映される。同図には、被検体ＨでのＸ線の位相変化を表す位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折するＸ線の経路が例示されている。符号Ｘ１は、被検体Ｈが存在しない場合にＸ線が直進する経路を示し、符号Ｘ２は、被検体Ｈにより屈折したＸ線の経路を示している。
【００５０】
位相シフト分布Φ（ｘ）は、Ｘ線の波長をλ、被検体Ｈの屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）として、下式（２）で表される。
【００５１】
【数２】
2013146537.tif 000004
【００５２】
屈折角φ（ｘ）は、位相シフト分布Φ（ｘ）と、下式（３）の関係にある。
【００５３】
【数３】
2013146537.tif 000005
【００５４】
第２の格子２２の位置において、Ｘ線は、屈折角φ（ｘ）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（ｘ）が微小であることに基づいて、近似的に下式（４）で表される。
【００５５】
【数４】
2013146537.tif 000006
【００５６】
このように、変位量Δｘは、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分値に比例する。したがって、変位量Δｘを後述する縞走査により検出することにより、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分値が得られ、位相微分画像が生成される。
【００５７】
縞走査は、格子ピッチｐ２をＭ個に分割した値（ｐ２／Ｍ）を走査ピッチとし、走査機構２３により、この走査ピッチで第２の格子２２を並進移動させ、第２の格子２２を並進移動させるたびに、Ｘ線源１１からＸ線を放射してＧ２像をＸ線画像検出器１３により撮影することにより行われる。Ｍは３以上の整数であり、例えば、Ｍ＝５であることが好ましい。
【００５８】
上式（１）を僅かに満たさない場合や、第１の格子２１と第２の格子２２との間にＺ方向周りの回転や、ＸＹ平面に対する傾斜が僅かに生じている場合には、Ｇ２像にはモアレ縞が生じる。このモアレ縞は、第２の格子２２の並進移動に伴って移動し、Ｘ方向への移動距離が格子ピッチｐ２に達すると元のモアレ縞に一致する。このモアレ縞の移動を確認することで、第２の格子２２の並進移動量を検証することができる。
【００５９】
上記縞走査により、Ｘ線画像検出器１３の各画素部３０について、Ｍ個の画素値が得られる。図４に示すように、Ｍ個の画素値Ｉｋは、第２の格子２２の走査位置ｋに対して周期的に変化する。走査位置ｋは、第２の格子２２を一周期分並進移動させた場合の走査ピッチ（ｐ２／Ｍ）ごとの各位置である。走査位置ｋに対する画素値Ｉｋの変化を表す信号を強度変調信号と呼ぶ。
【００６０】
同図中の破線は、被検体Ｈを配置しない状態で得られる強度変調信号を示している。これに対して、実線は、被検体Ｈを配置した状態で、被検体Ｈにより位相ズレ量ψ（ｘ）が生じた強度変調信号を示している。この位相ズレ量ψ（ｘ）は、上記変位量Δｘと下式（５）の関係にある。
【００６１】
【数５】
2013146537.tif 000007
【００６２】
したがって、各画素部３０について、縞走査で得られるＭ個の画素値Ｉｋに基づき、強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ）を求めることにより、位相微分画像が得られる。
【００６３】
次に、位相ズレ量ψ（ｘ）の算出方法について説明する。強度変調信号は、一般に下式（６）で表される。
【００６４】
【数６】
2013146537.tif 000008
【００６５】
ここで、Ａ０は入射Ｘ線の平均強度を表し、Ａｎは強度変調信号の振幅を表す。ｎは正の整数、iは虚数単位である。なお、図４に示すように、強度変調信号が正弦波を描く場合には、ｎ＝１である。
【００６６】
本実施形態では、走査ピッチ（ｐ２／Ｍ）が一定であるため、下式（７）が成立する。
【００６７】
【数７】
2013146537.tif 000009
【００６８】
上式（７）を上式（６）に適用すると、位相ズレ量ψ（ｘ）は、下式（８）で表される。
【００６９】
【数８】
2013146537.tif 000010
【００７０】
ここで、ａｒｇ［…］は、複素数の偏角を抽出する関数である。また、位相ズレ量ψ（ｘ）は、逆正接関数を用いて下式（９）のように表すことも可能である。
【００７１】
【数９】
2013146537.tif 000011
【００７２】
複素数の偏角は、値域が−πから＋πの範囲であるため、上式（８）に基づいて位相ズレ量ψ（ｘ）を算出した場合には、位相ズレ量ψ（ｘ）は、−πから＋πの範囲に畳み込まれた（ラップされた）値を取る。これに対して、逆正接関数は、通常、値域が−π／２から＋π／２の範囲であるため、上式（９）に基づいて位相ズレ量ψ（ｘ）を算出した場合には、位相ズレ量ψ（ｘ）は、−π／２から＋π／２の範囲に畳み込まれた値を取る。なお、上式（９）において、逆正接関数内の分母及び分子の正負を判別することにより、値域を−πから＋πとすることができるため、−πから＋πの範囲で位相ズレ量ψ（ｘ）を算出することも可能である。
【００７３】
本実施形態では、各画素部３０について算出された位相ズレ量ψ（ｘ）を画素値とするデータを位相微分画像という。なお、位相ズレ量ψ（ｘ）に定数を乗じたり加算したりしたデータで表される画像を位相微分画像としてもよい。以下、位相微分画像の画素値は、幅αを有する所定の値域（例えば０からαの範囲）にラップされているとする。
【００７４】
図５に示すように、画像処理部１５は、位相微分画像生成部４０、アンラップ処理部４１、オフセット画像記憶部４２、オフセット除去部４３、位相コントラスト画像生成部４４、トレンド除去部４５等を備える。
【００７５】
位相微分画像生成部４０は、プレ撮影の縞走査でＸ線画像検出器１３により得られるＭ枚分の画像データ（プレ撮影画像データ）５１を用い、上式（８）または上式（９）に基づいて演算を行うことにより、位相微分画像を生成する。同様に、位相微分画像生成部４０は、本撮影の縞走査でＸ線画像検出器１３により得られるＭ枚分の画像データ（本撮影画像データ）５２に基づいて位相微分画像を生成する。位相微分画像生成部４０で生成された位相微分画像は、アンラップ処理部４１に入力される。
【００７６】
アンラップ処理部４１は、位相微分画像生成部４０から入力される位相微分画像にアンラップ処理を施す。アンラップ処理は、図６に示すように、所定の経路に沿って、位相微分画像の画素値が所定の値域にラップされていることにより大きく変化（いわゆる位相飛び）する点を不連続点ＤＰとして検出し、検出した不連続点ＤＰ以降の画素値に値域の幅αを加算または減算することで不連続点ＤＰをなくし、画素値の変化をほぼ連続化する処理である。不連続点ＤＰの検出は、画素値の変化量が所定量（例えば、α／２）以上である箇所を求めることにより行われる。
【００７７】
また、アンラップ処理部４１は、位相微分画像の各行または各列の端部に位置する画素に起点を複数設定し、ある起点から所定の経路（例えば、行または列に沿った直線経路）に沿ってアンラップ処理を行った後、ここでアンラップ処理を行った起点と隣接する起点のアンラップ処理を行い、隣接する起点から経路に沿ってアンラップ処理を行うという処理を、起点及び経路を変更しながら順に繰り返すことにより、位相微分画像の全体にアンラップ処理を施す。
【００７８】
アンラップ処理部４１は、プレ撮影時には、プレ撮影画像データ５１から生成された位相微分画像にアンラップ処理を施すと、これをオフセット画像として、オフセット画像記憶部４３に記憶させる。オフセット画像には、第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれ（回転や傾斜を含む）、第２の格子２２を走査したときに生じる僅かな配置誤差等によって発生するノイズ成分（以下、オフセットノイズという）が写し出される。本撮影時のＸ線源１１の温度環境、撮影回数や被検体との接触状況に応じたＸ線検出器１３の温度環境等がプレ撮影時とほぼ同じであれば、本撮影時に得られる位相微分画像にもオフセット画像に写し出されるオフセットノイズとほぼ同じノイズ成分が重畳される。なお、オフセット画像記憶部４３は、新たにプレ撮影を行って新たなオフセット画像が入力された場合には、既に記憶されているオフセット画像を消去した後、新たに入力されたオフセット画像を記憶する。また、本撮影時には、アンラップ処理部４１は、本撮影画像データ５２から生成された位相微分画像にアンラップ処理を施し、オフセット除去部４３に入力する。
【００７９】
オフセット除去部４３は、本撮影時に得られる位相微分画像からオフセットノイズを除去する。より具体的には、オフセット除去部４３は、本撮影時にアンラップ処理部４１から位相微分画像が入力されると、オフセット画像記憶部４２からオフセット画像を取得する。そして、入力された位相微分画像からオフセット画像を減算することにより、オフセットノイズが除去された位相微分画像を生成する。オフセットノイズが除去された位相微分画像は、位相コントラスト画像生成部４４に入力される。式（３）から分かるように、位相微分画像は、位相シフト分布ΦのＸ方向への微分量に対応する。
【００８０】
位相コントラスト画像生成部４４は、ノイズ除去部４３でオフセットノイズが除去された位相微分画像をＸ方向に沿って積分処理することにより、位相シフト分布Φを表す位相コントラスト画像を生成する。位相微分画像を積分する方向であるＸ方向は、第１の格子２１及び第２の格子２２の格子線に垂直な方向であり、また、第２の格子２２の走査方向である（図１及び図３も参照）。こうして生成された位相コントラスト画像は、トレンド除去部４５に入力される。
【００８１】
トレンド除去部４５は、入力された位相コントラスト画像からトレンドを検出し、トレンドを除去する。これにより、トレンドのない位相コントラスト画像が生成される。位相微分画像と、トレンドが除去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、被検体Ｈの観察に用いられる。
【００８２】
以下、Ｘ線撮影装置１０の作用を説明する。Ｘ線撮影装置１０を用いて被検体Ｈの撮影を行う場合、図７に示すように、被検体Ｈの撮影の前に、プレ撮影を行う。操作部１８ａを用いて撮影モードとしてプレ撮影モードが選択されると（ステップＳ１０）、撮影指示の入力待機状態となる（ステップＳ１１）。その後、操作部１８ａを用いて撮影指示が入力されると、走査機構２３により第２の格子２２が所定の走査ピッチずつ並進移動されながら、各走査位置ｋにおいて、Ｘ線源１１によるＸ線照射及びＸ線画像検出器１３によるＧ２像の検出が行われる（ステップＳ１２）。この縞走査の結果、Ｍ枚のプレ撮影画像データ５１が生成され、メモリ１４に格納される。
【００８３】
プレ撮影画像データ５１は、画像処理部１５に読み出される。画像処理部１５内では、位相微分画像生成部４０によってプレ撮影画像データ５１から位相微分画像が生成される（ステップＳ１３）。この位相微分画像は、アンラップ処理部４１によってアンラップ処理が施された後（ステップＳ１４）、オフセット画像としてオフセット画像記憶部４２に記憶される。プレ撮影動作は、以上で終了する。なお、このプレ撮影は、Ｘ線撮影装置１０の立ち上げ時等に被検体Ｈを配置しない状態で少なくとも一度行われればよく、本撮影の前に毎回行われる必要はない。また、ここでは本撮影の前に予めオフセット画像を生成しておくためにプレ撮影を行う例を説明したが、本撮影後にオフセット画像を生成するための撮影を行っても良い。
【００８４】
次に、図８に示すように、被検体Ｈを配置し、本撮影を行う。本撮影を行う場合、操作部１８ａを用いて撮影モードとして本撮影モードが選択される（ステップＳ２０）。本撮影モードが選択されると、撮影指示の待受状態となる（ステップＳ２１）。操作部１８ａを用いて撮影指示がなされると、縞走査が行われ（ステップＳ２２）、メモリ１４にＭ枚の本撮影画像データ５２が格納される。
【００８５】
その後、本撮影画像データ５２は、画像処理部１５に読み出される。画像処理部１５内では、位相微分画像生成部４０によって本撮影画像データ５２から位相微分画像が生成され（ステップＳ２３）、アンラップ処理部４１によってアンラップ処理が施される（ステップＳ２４）。
【００８６】
アンラップ処理が施された位相微分画像はオフセット除去部４３に入力される。オフセット除去部４３では、位相微分画像からオフセット画像を減算することにより、オフセットノイズが除去される（ステップＳ２５）。
【００８７】
オフセットノイズが除去された位相微分画像は、位相コントラスト画像生成部４４に入力され、積分されることにより、位相コントラスト画像が生成される（ステップＳ２６）。生成された位相コントラスト画像は、トレンド除去部４５に入力され、重畳されたトレンド成分が検出され（ステップＳ２７）、除去される（ステップＳ２８）。こうしてトレンドが除去された位相コントラスト画像と、前述の位相微分画像は、画像記録部１６に記録されるとともに、モニタ１８ｂに画像表示され（ステップＳ２９）、被検体Ｈの観察に使用される。
【００８８】
以上のように、Ｘ線撮影装置１０は、本撮影において生成した位相微分画像からオフセット画像を減算することによりオフセットノイズを除去するとともに、オフセットノイズ除去後に残存するノイズ成分であるトレンドを、位相コントラスト画像において検出し除去する。このため、Ｘ線撮影装置１０によれば、単にオフセットノイズを除去する場合よりも、よりノイズが低減された精細な位相コントラスト画像を得ることができる。
【００８９】
以下、トレンドの発生原因やトレンドを除去するための処理態様をより具体的に説明する。
【００９０】
まず、プレ撮影を行うとプレ撮影画像データ５１が得られるが、プレ撮影は被検体Ｈがない状態で行う撮影であるため、本来であればプレ撮影画像データ５１にはほぼ何も写し出されない。しかし、例えば、図９に示すように、プレ撮影画像データ５１にモアレ５６が発生することがある。モアレ５６は、例えば、プレ撮影画像データ５１上に破線で示すライン上の画素値Ｉｋを抜き出してみれば、Ｘ方向に周期的に増減する縞状のノイズである。また、縞走査によるＭ枚のプレ撮影画像データ５１を比較すると、モアレ５６は走査位置ｋに応じてＸ方向に徐々に移動する。
【００９１】
モアレ５６は、第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれ（回転や傾斜を含む）、第２の格子２２を走査したときに生じる僅かな配置誤差によって発生する。第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれは、撮影回数や被検体との接触状況に応じた温度環境によっても変化することがあり、第１の格子２１や第２の格子２２の温度変化による膨張／収縮により、同様のモアレが生じることがある。
【００９２】
図１０に示すように、モアレ５６が発生したプレ撮影画像データ５１に基づいて位相微分画像５７を生成すると、モアレ５６は、元のプレ撮影画像データ５１上のモアレ周期の例えば１／２倍の周期を持ったノイズ５８に変換される。このモアレ５６に起因するノイズ５８は、値域の幅αを上限／下限とした、いわゆるのこぎり波状である。位相微分画像５７にアンラップ処理を施すと、のこぎり波状のノイズ５８は、図１１に示すように、Ｘ方向に画素値ψが単調増加するオフセットノイズ６１となってオフセット画像５９に重畳される。なお、ノイズ５８の周期がモアレ周期の１／２倍となるのは、上式（９）で表される値域が−π／２から＋π／２の逆正接関数を用いて位相微分画像５７を生成した場合である。一方、上式（８）で表される値域が−πから＋πの偏角抽出関数を用いた場合や、逆正接関数の値域を−πから＋πに拡張した場合には、位相微分画像５７のノイズ５８の周期は、モアレ周期と同一である。
【００９３】
同様に、図１２（Ａ）に示すように、本撮影を行って得られる本撮影画像データ５２には、被検体Ｈが写し出されると同時に、モアレ６２が重畳されることがある。このようにモアレ６２が発生した本撮影画像データ５２に基づいて位相微分画像を生成すると、モアレ６２は、図１２（Ｂ）に示す位相微分画像６３のように１／２倍の周期ののこぎり波状のノイズ６４となり、さらにアンラップ処理を施すことによって図１２（Ｃ）に示す位相微分画像６５（被検体画像）のようにオフセットノイズ６６となる。
【００９４】
プレ撮影時と本撮影時とで、第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれ等がなく、撮影条件がほぼ同じ状態であれば、オフセット画像５９上のオフセットノイズ６１と、本撮影時に得た位相微分画像６５上のオフセットノイズ６６は大局的にはほぼ同じ態様の像となっている。このため、位相微分画像６５からオフセット画像５９を減算すれば、位相微分画像６５からオフセットノイズ６６が除去される。
【００９５】
しかし、プレ撮影時と本撮影時とで第１の格子２１や第２の格子２２の歪や僅かな位置ずれ等が厳密に同じ状態となることは殆どなく、プレ撮影時のモアレ５６と本撮影時のモアレ６２とを比較すると、周期や画像内での傾き等が若干異なっていることが通常である。したがって、モアレ５６，６２が反映されたオフセットノイズ６１，６６には若干の差異がある。このため、図１３に示すように、本撮影時に得られた位相微分画像５６からオフセット画像５９を減算して得られる位相微分画像７１には、プレ撮影時のオフセットノイズ６１と本撮影時のオフセットノイズ６６の差異によるノイズ成分がトレンド７２として残存する。
【００９６】
図１３では、便宜上、オフセットノイズ６１，６６を示す濃淡と、トレンド７２を示す濃淡とが同程度に描いているが、トレンド７２は、例えばオフセットノイズ６１，６６の概ね１／１０程度の大きさのノイズ成分である。このように、トレンド７２はオフセットノイズに比べて小さいが、トレンド７２の大きさが被検体Ｈを表す成分と同程度か、被検体Ｈを表す成分以上の大きさの場合には、位相微分画像７１による被検体Ｈの観察の妨げになることがある。但し、具体的な被検体Ｈの態様にもよるが、多くの場合、被検体Ｈを表す成分よりもトレンド７２は小さい。このため、位相微分画像７１はトレンド７２を除去しなくても被検体Ｈを観察可能である。
【００９７】
一方、図１４に示すように、位相コントラスト画像８１には、被検体Ｈの像にトレンド８２が重畳される。位相コントラスト画像８１にトレンド８２が重畳されるのは、トレンド７２が残存する位相微分画像７１を積分して、位相コントラスト画像８１を生成していることによる。位相コントラスト画像８１のトレンド８２は、位相微分画像７１のトレンド７２を積分したものに対応する。なお、図１４に破線矢印で示す積分方向８３のように、位相微分画像７１の積分は、位相微分画像７１の行毎に左端を積分の始点として右側に積分の終点をずらしながら行われる。
【００９８】
位相微分画像７１のトレンド７２が被検体Ｈの観察の妨げにならない程度の目立たない大きさであったとしても、位相コントラスト画像８１のトレンド８２は、位相微分画像７１におけるトレンド７２よりも顕著になり、被検体Ｈの観察の妨げになる。このため、トレンド除去部４５は、位相コントラスト画像８１からトレンド８２を検出し、これを除去することにより、位相コントラスト画像における被検体Ｈの視認性を向上させる。以下、トレンド除去部４５が位相コントラスト画像８１からトレンド８２を検出し、除去する態様を説明する。
【００９９】
図１５に示すように、トレンド除去部４５は、位相コントラスト画像８１からＸ方向（横方向）に沿って１行分の画素値を抽出する。一例として、図１５では、位相コントラスト画像８１上に破線で示す行の画素値を抽出した場合のグラフを示している。このように、１行分の画素値を抽出すると、トレンド除去部４５は抽出した行の画素値の画素値のグラフを多項式（Φ＝ΣＫｎｘｎ）でフィッティングして、各次の係数Ｋｎを算出することにより、画素値を抽出した行についてトレンド８２のＸ方向成分を検出する。
【０１００】
図１５にグラフで示すように、Ｘ方向に沿って１行分の画素値を抽出すると、被検体がない部分（いわゆる素抜け領域）Ｅ２ａ，Ｅ２ｂと、被検体Ｈがある領域（以下、被検体領域という）Ｅ１とでギャップがあるので、例えば二次関数でフィッティングすると、二点鎖線で示すように、本来検出すべきトレンド８２からずれが大きくなることがある。このため、トレンド検出部４５は、被検体領域Ｅ１と素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂを検出し、素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂの画素値に多項式をフィティングすることによってトレンド８２のＸ方向成分を検出する。ここでは、素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂの画素値に多項式をフィッティングする例を挙げたが、抽出した画素値をスムージングすることにより、被検体領域Ｅ１と素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂのギャップを解消してから多項式をフィッティングすることによっても、ほぼ正確なトレンド８２のＸ方向成分を検出することができる。
【０１０１】
なお、トレンド除去部４５は、積分の起点となる位相コントラスト画像８１の左辺（ｘ＝０）において、抽出した画素値と二次関数の値が一致するようにフィッティングを行うことによっても、フィッティングにより得られた多項式は、トレンド８２を表す関数となる。
【０１０２】
図１６に示すように、トレンド検出部４５は、上述のようにある行について検出したトレンド８２のＸ方向成分をＹ方向に並べた画像（以下、Ｘ方向成分画像という）８３を生成する。そして、図１７に示すように、トレンド検出部４５は、Ｘ方向成分画像８３を位相コントラスト画像８１から減算することにより、トレンド８２のＸ方向成分が除去された位相コントラスト画像８１ｂが生成する。
【０１０３】
その後、トレンド除去部４５は、位相コントラスト画像８１ｂからＹ方向（縦方向）に沿ってある列の画素値を抽出し、抽出した画素値に多項式をフィッティングすることによってトレンド８２のＹ方向成分を検出する。例えば、図１７では破線に沿って画素値を抽出してトレンド８２のＹ方向成分を検出する。ここでは素抜け領域Ｅ１ａの画素値をＹ方向に抽出しているため、抽出した列には被検体Ｈは含まれていないが、画素値を抽出した列に被検体Ｈが含まれている場合は、前述のＸ方向成分を抽出する場合について説明したように、画素値を抽出した列に沿って被検体領域と素抜け領域を検出し、被検体領域の画素値を多項式でフィッティングすることによって、トレンド８２のＹ方向成分を検出すれば良い。また、抽出した画素値をスムージングしてから多項式でフィッティングすることにより、トレンド８２のＹ方向成分を検出しても良いことも前述と同様である。
【０１０４】
図１８に示すように、トレンド除去部４５は、上述のようにある列について検出したトレンド８２のＹ方向成分をＸ方向に並べた画像（以下、Ｙ方向成分画像という）８４を生成し、位相コントラスト画像８１ｂ（図１７参照）から減算する。これにより、図１９に示すように、トレンド８２が除去された位相コントラスト画像８１ｃが生成される。こうしてトレンド除去部４５によりトレンド８２が除去された位相コントラスト画像８１ｃが画像記録部１６に記録され、被検体Ｈの観察に用いられる。
【０１０５】
なお、上述の第１実施形態では、位相コントラスト画像８１からトレンド８２のＸ方向成分を検出及び除去し、その後さらにトレンド８２のＹ方向成分を検出及び除去する例を説明したが、先にトレンド８２のＹ方向成分を検出及び除去し、その後Ｘ方向成分を検出及び除去しても良い。
【０１０６】
また、上述の第１実施形態では、位相コントラスト画像８１の縦横（Ｘ方向及びＹ方向）に沿ってトレンド８２の成分を検出し、除去する態様を説明したが、トレンド８２を検出する方向は位相コントラスト画像８１の縦横に沿った方向でなくても良い。例えば、ある任意の方向（例えば、斜め４５度方向）とこれに垂直な方向に沿って各々トレンド８２の成分を検出し、除去しても良い。
【０１０７】
なお、上述の第１実施形態では、トレンド８２のＸ方向成分やＹ方向成分を検出するときに、Ｘ方向やＹ方向に沿って抽出した画素値を多項式（Φ＝ΣＫｎｘｎ）でフィッティングする例を説明したが、以下に説明するように、多くの場合、トレンド８２は高々二次関数で表すことができる。このため、Ｘ方向やＹ方向に沿って抽出した画素値をフィッティングする多項式は二次関数（Φ＝Ｋ２ｘ２＋Ｋ１ｘ＋Ｋ０）で良い。むやみにより高次の多項式を用いて抽出した画素値をフィッティングすると、フィッティングに時間を要し、かつ、フィッティングの結果が不正確になることもあるので、抽出した画素値を二次関数でフィッティングしてトレンド８２の各方向成分を検出することが好ましい。
【０１０８】
以下、トレンド８２が概ね二次関数で表せることを説明する。まず、位相微分画像７１のトレンド７２は、主に次の３種類の成分の重ね合わせで表すことができる。このため、位相コントラスト画像８１のトレンド８２もまた３種の成分の重ね合わせとして表すことができる。
【０１０９】
図２０（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、位相微分画像７１におけるトレンド７２の第１の成分は、位相微分画像７１の全体に一様な成分（以下、一様成分という）７２ａである。一様成分７２ａは、第２の格子２２を走査するときの初期位置が、走査を行うたびにばらつくことが主な発生原因である。図２０（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように、一様成分７２ａをＸ方向に積分すると、Ｘ方向に沿って一定の傾斜を有し、Ｘ方向の画素値を抽出すれば一次関数で表され、Ｙ方向の画素値を抽出すれば一定値で表される像になる。これが、位相コントラスト画像８１におけるトレンド８２の第１成分８２ａである。
【０１１０】
また、図２１（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、位相微分画像７１におけるトレンド７２の第２の成分は、Ｘ方向に沿って一定の傾斜で増大あるいは減少する成分（以下、Ｘ方向成分という）７２ｂである。トレンド７２のＸ方向成分７２ｂは、第１の格子２１及び第２の格子の傾斜方向や回転方向の誤差が主な発生原因である。図２１（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように、Ｘ方向成分７２ｂをＸ方向に積分すると、Ｘ方向に沿って単調に増大あるいは減少し、Ｘ方向に画素値を抽出すれば二次関数で表され、Ｙ方向に画素値を抽出すれば一定値で表される像になる。これが、位相コントラスト画像８１におけるトレンド８２の第２成分８２ｂである。
【０１１１】
さらに、図２２（Ａ１）及び（Ａ２）に示すように、位相微分画像７１におけるトレンド７２の第３の成分は、Ｙ方向に沿って一定の傾斜で増大あるいは減少する成分（以下、Ｙ方向成分という）７２ｃである。トレンド７２のＹ方向成分７２ｃは、Ｘ方向成分７２ｂと同様、第１の格子２１及び第２の格子の傾斜方向や回転方向の誤差が主な発生原因である。また、Ｙ方向成分７２ｃは、積分方向であるＸ方向に沿って画素値を抽出すれば一定値である。図２２（Ｂ１）及び（Ｂ２）に示すように、Ｙ方向成分７２ｃをＸ方向に積分すると、Ｘ方向及びＹ方向の正側に増大あるいは減少し、Ｘ方向に画素値を抽出すれば一次関数で表され、Ｙ方向に画素値を抽出すれば二次関数で表される像になる。これが、位相コントラスト画像８１におけるトレンド８２の第３成分８２ｃである。なお、前述のように第１成分８２ａもＸ方向に画素値を抽出すると一次関数で表されるものであるが、第１成分８２ａはＹ方向のどの位置においても同じ傾斜であるのに対し、第３成分８２ｃは画素値を抽出するＹ方向の位置によって傾斜角度が異なる。このため、第３成分８２ｃは、図２２（Ｂ２）に示すような像になる。
【０１１２】
以上のように、位相コントラスト画像８１におけるトレンド８２は、一様成分７２ａに由来する第１成分８２ａと、位相微分画像７１におけるＸ方向成分７２ｂに由来する第２成分８２ｂと、位相微分画像７１におけるＹ方向成分７２ｃに由来する第３成分８２ｃとの重ね合わせで表すことができる。そして、前述の通り、Ｘ方向に沿って見れば、第１成分８２ａ及び第３成分８２ｃは一次関数で表され、第２成分８２ｂは二次関数で表されるので、位相コントラスト画像８１からＸ方向に沿って画素値を抽出すると、抽出した画素値に重畳されたトレンド８２の成分は高々二次関数で表すことができる。同様に、Ｙ方向に沿って見れば第１成分８２ａ及び第２成分８２ｂは一定値であり、第３成分８２ｃは二次関数で表せるので、位相コントラスト画像８１（あるいはＸ方向成分を除去した位相コントラスト画像８１ｂ）からＹ方向に沿って画素値を抽出すると、抽出した画素値に重畳されたトレンド８２の成分は高々二次関数で表すことができる。したがって、位相コントラスト画像８１からＸ方向やＹ方向に沿って抽出した画素値を、二次関数でフィッティングすることにより、トレンド８２のＸ方向成分及びＹ方向成分を検出することができる。
【０１１３】
［第２実施形態］
なお、上述の第１実施形態では、位相コントラスト画像８１から、トレンド８２のＸ方向成分（Ｙ方向成分）を検出し、除去するときに、ある行（ある列）の画素値を抽出してトレンド８２のＸ方向成分を検出し、これをＹ方向（Ｘ方向）に並べたＸ方向成分画像８３（Ｙ方向成分画像８４）を生成して位相コントラスト画像から減算する例を説明したが、以下に第２実施形態として説明するようにトレンド８２を検出し、除去しても良い。
【０１１４】
まず、前述の第１実施形態と同様に、トレンド除去部４５は、位相コントラスト画像８１からＸ方向に沿って画素値を抽出し、画素値を抽出した行についてトレンド８２のＸ方向成分を検出する。但し、前述の第１実施形態ではある行について検出したトレンド８２のＸ方向成分をトレンド８２全体のＸ方向成分の代表として扱い、ある行におけるトレンド８２のＸ方向成分をＹ方向に並べたＸ方向成分画像８３を生成したが、ここでは、トレンド検出部４５はトレンド８２のＸ方向成分の検出を全ての行について行い、各行で検出したトレンド８２のＸ方向成分を並べた画像を生成する。
【０１１５】
こうして位相コントラスト画像８１の全行について各々検出したＸ方向成分を並べて生成した画像は、図２３に示すようにトレンド８２を表すトレンド画像８５である。トレンド検出部４５が各行で検出するのはトレンド８２のＸ方向成分であるが、トレンド画像８５にはトレンド８２のＹ方向への変化も反映されている。これは、ある行で検出したトレンド８２のＸ方向成分を代表とすることなく、位相コントラスト画像８１の全行でそれぞれトレンド８２のＸ方向成分を検出しているため、各行で検出したトレンド８２のＸ方向成分を比較すれば、トレンド８２のＹ方向成分によるオフセットが含まれているからである。
【０１１６】
したがって、トレンド除去部４５は、上述のようにトレンド８２を検出し、画像化したトレンド画像８５を、位相コントラスト画像８１から減算する。これにより、図２４に示すように、トレンド８２が除去された位相コントラスト画像８１ｃが生成される。
【０１１７】
このように、トレンド８２のＸ方向成分を全行で検出し、トレンド画像８５を生成して、位相コントラスト画像８１から減算する場合、前述の第１実施形態のようにトレンド８２のＹ方向成分を検出し、除去する必要がない。
【０１１８】
なお、上述の第２実施形態では、位相コントラスト画像８１のＸ方向成分を全行で検出してトレンド画像８５を生成する例を説明したが、位相コントラスト画像８１のＹ方向成分を前列で検出し、これをＸ方向に並べることでもトレンド画像８５を得ることができる。これは、位相コントラスト画像８１のＸ方向及びＹ方向に沿わない方向（例えば４５度方向）に沿ってトレンド８２の成分を検出する場合も同様である。
【０１１９】
なお、上述の第２実施形態では、位相コントラスト画像８１の全行でトレンド８２のＸ方向成分を検出するが、トレンド画像８５の生成には、厳密に全行でトレンド８２の検出を行わなければならないわけではない。例えば、１行おきにトレンド８２のＸ方向成分を検出し、検出を行わなかった行におけるトレンド８２のＸ方向成分は、前後の行で検出したトレンド８２のＸ方向成分の値やその他の行で検出したトレンド８２のＸ方向成分の値に基づいて、Ｙ方向に補間することにより求めても良い。
【０１２０】
なお、上述の第１，第２実施形態では、トレンド８２のＸ方向成分やＹ方向成分を検出するときに、被検体領域Ｅ１及び素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂを検出する例を説明したが、素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂ及び被検体領域Ｅ１の検出は、例えば、次のように行うことができる。トレンド除去部４５は、位相コントラスト画像８１から１行分の画素値を抽出したときに、所定閾値と比較して画素値の変化量が急峻な点を検出する。素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂは、トレンド８２がなければ画素値がほぼ０になるはずの領域であり、被検体領域Ｅ１は、素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂに対して、被検体Ｈの組織性状等に応じた画素値を有している領域である。このため、１行分の画素値を見たときに、検出した画素値の変化量が急峻な点を境界として、画素値が部分的に増大している箇所が被検体領域Ｅ１、画素値が低い箇所を素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂとして検出すれば良い。
【０１２１】
なお、上述の第１，第２実施形態では、位相コントラスト画像８１から素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂを検出する例を説明したが、位相微分画像７１や吸収微分画像、吸収コントラスト画像を用いて素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂを検出することもできる。吸収コントラスト画像は、本撮影画像データ５２を平均することによって生成される画像であり、被検体ＨのＸ線吸収量を表す。また、吸収微分画像は、吸収コントラスト画像を例えばＸ方向に微分することによって生成される画像であり、被検体Ｈの微分方向へのＸ線吸収量の変化率を表す画像である。
【０１２２】
位相微分画像７１や吸収微分画像は、被検体Ｈと素抜け領域の境界点で画素値が大きく（あるいは小さく）なっており、吸収コントラスト画像では、被検体Ｈと素抜け領域の境界点を境に画素値が変化する。このため、これらの画像から１行分の画素値を抽出し、画素値の変化率が大きい箇所を被検体Ｈと素抜け領域の境界点として検出することができる。そして、検出した境界点を境に、Ｘ線の吸収が小さい側（例えば画素値が大きい側）を素抜け領域として検出することができる。素抜け領域は画像の種類によらず同じ位置にあるので、位相微分画像７１や吸収微分画像、吸収コントラスト画像を用いて素抜け領域を検出した場合、位相コントラスト画像８１の対応する箇所が位相コントラスト画像８１における素抜け領域である。
【０１２３】
また、素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂの画素値に基づいてトレンド８２の検出を行う場合、被検体Ｈの配置や撮影条件等によらず、位相コントラスト画像８１に安定して素抜け領域Ｅ２ａ，Ｅ２ｂが発生するようにすることが好ましい。位相コントラスト画像８１に素抜け領域ができやすくするためには、以下のようにすれば良い。
【０１２４】
例えば、図２５に示すように、第１，第２の格子２１，２２やＸ線画像検出器１３が収められた筐体９１の前面に、被検体Ｈを配置する推奨範囲を示す指標９２を設ける。また、指標９２の示す推奨範囲は、Ｘ線検出器１３の検出面１３ａのサイズよりも小さくしておく。この場合、指標９２にしたがって、被検体Ｈが指標９２内に配置されれば、検出面１３ａと指標９２との差分領域が素抜け領域になる。また、被検体Ｈの大きさが指標９２が示す範囲を超える場合であっても、検出面１３ａと指標９２との差分領域に素抜け領域ができやすい。図２５では、検出面１３ａの中央に指標９２を設ける例を示したが、指標９２は検出面１３ａに対して上下左右のどの方向に偏って設けても良い。
【０１２５】
また、上述のようにして、位相コントラスト画像８１に素抜け領域ができやすくするために、指標９２によって被検体Ｈの配置を制限する場合には、素抜け領域に被検体Ｈと同程度のＸ線吸収率を持つ擬似吸収体を配置しておくことが好ましい。例えば、図２６に示すように、被検体Ｈの配置制限によってできる素抜け領域Ｆ２ａ，Ｆ２ｂに対応する検出面１３ａの前面に、擬似吸収体９６を配置する。こうすると、素抜け領域Ｆ２ａ，Ｆ２ｂに対応する画素値ψが飽和して、トレンド７２の検出ができなくなってしまうことを防止することができる。なお、図２１では、Ｘ線検出器１３内に擬似吸収体９６を配置する例を説明したが、素抜け領域Ｆ２ａ，Ｆ２ｂに対応する位置に配置されていれば、擬似吸収体９６の配置は任意であり、擬似吸収体９６は、例えば第２の格子２２とＸ線検出パネル１３の間や第１，第２の格子２１，２２の間に設けても良い。また、筐体９２の前面９２ａ（あるいは前面９２ａの筐体９２内部側）に、指標９２の外周を取り巻くように擬似吸収体９６を配置しても良い。
【０１２６】
なお、上述の第１，第２実施形態では位相コントラスト画像８１からＸ方向またはＹ方向に沿って抽出した画素値を多項式でフィッティングしてトレンド８２のＸ方向成分，Ｙ方向成分を検出することを基本とし、特にトレンド８２が主要な第１成分８２ａ、第２成分８２ｂ、及び第３成分８２ｃの重ね合せで表される場合には二次関数でフィッティングすることがより好ましいことを説明した。しかし、Ｘ線撮影装置１０の具体的な構成によっては、トレンド８２がＸ方向やＹ方向に沿って画素値を抽出したときに一次関数で表され、二次関数やそれ以上の次数の多項式で表される成分が殆ど含まれないことがある。例えば、第１成分８２ａと第２成分８２ｂが発生するが、第３成分８２ｃが殆ど発生しない装置構成の場合、位相コントラスト画像８１には二次関数で表されるトレンド成分は発生しない。こうした場合には、位相コントラスト画像８１から抽出した画素値を二次関数やそれ以上の高次多項式でフィッティングする必要はなく、一次関数でフィッティングすれば良い。
【０１２７】
また、Ｘ線撮影装置１０やＸ線画像検出器１３の具体的構成によっては、第１〜第３成分８２ａ〜８２ｃ以外の成分がトレンドとして現れることがある。例えば、周期的に変化する成分等が発生することがある。こうした場合は、一次関数や二次関数でフィッティングしても、トレンド８２を正確に検出することは難しい。このため、周期的なトレンド等、第１〜第３成分８２ａ〜８２ｃ以外の成分が発生する装置構成の場合には、これらを考慮して、より高次の多項式や三角関数、指数関数等によってフィッティングし、トレンドを検出すれば良い。但し、多くの場合、第１〜第３成分８２ａ〜８２ｃが支配的であり、これらに比べてその他の成分は小さいので、二次関数でのフィッティングでトレンド８２を好適に検出することができる。
【０１２８】
なお、上述の第１，第２実施形態では、トレンド除去部４５が位相コントラスト画像８１に基づいてトレンド８２を検出する例を説明したが、トレンド８２の検出態様はこれに限らない。例えば、図２７に示すように、トレンド除去部４５は位相微分画像７１を取得し、位相微分画像７１のトレンド７２を検出し、検出したトレンド７２に基づいて位相コントラスト画像８１のトレンド８２を検出しても良い。
【０１２９】
具体的には、位相微分画像７１のトレンド７２は、前述のように、主に一様成分７２ａ、Ｘ方向成分７２ｂ、Ｙ方向成分７２ｃの重ね合せで表せるが、後の積分方向であるＸ方向に沿って位相微分画像７１の画素値を１行分抽出する場合には、一様成分７２ａとＹ方向成分７２ｃは一定値であり、Ｘ方向成分７２ｂは一次関数によって表すことができる。このため、トレンド除去部４５は、位相微分画像７１からＸ方向に沿って行毎に画素値を抽出し、一次関数（ψ＝Ｊ１ｘ＋Ｊ０）でフィティングをし、係数Ｊ１，Ｊ０を算出することによって、この行のトレンド７２を検出する。そして、位相微分画像７１の全行についてトレンド７２を検出し、各行で得た一次関数の値を画素値としたトレンド７２を表すトレンド画像９８を生成する。トレンド除去部４５は、こうして生成したトレンド画像９８をＸ方向に積分することによって、トレンド画像８４を生成することにより、位相コントラスト画像８１のトレンド８２を検出する。
【０１３０】
なお、ここでは、位相微分画像７１からＸ方向に画素値を抽出し、一次関数でフィッティングすることにより、位相微分画像７１のトレンド７２を検出する例を説明したが、一様成分７２ａ，Ｘ方向成分７２ｂ，Ｙ方向成分７２ｃを各々検出し、これらを合算してトレンド７２を検出しても良い。
【０１３１】
例えば、位相微分画像７１の任意のある行の画素値を代表として抽出し、一次関数でフィッティングすることにより、抽出した行のＸ方向成分７２ｂを検出する。上述の例では、他の行でも同様の検出を行ったが、Ｘ方向成分７２ｂはＹ方向については一様なので、ここでは代表として抽出した行で検出したトレンドをＹ方向に並べたＸ方向成分画像を生成する。そして、位相微分画像７１からＸ方向成分画像を減算して、トレンド７２からＸ方向成分７２ｂを減算する。
【０１３２】
次に、Ｘ方向成分７２ｂを除去した位相微分画像からＹ方向に沿って、ある列の画素値を代表として抽出し、一次関数でフィッティングすることにより、Ｙ方向成分７２ｃを検出する。Ｙ方向成分７２ｃはＸ方向に一様なので、代表の列で検出したＹ方向成分７２ｃをＸ方向に並べたＹ方向成分画像を生成し、Ｘ方向成分７２ｂが除去された位相微分画像からさらにＹ方向成分画像を減算した位相微分画像を生成する。
【０１３３】
最後に、Ｘ方向成分７２ｂ及びＹ方向成分７２ｃが除去された位相微分画像の任意の方向（例えばＸ方向）に沿って画素値を抽出し、平滑化等して、一様成分７２ａを算出し、全画素の画素値をここで算出した値とする一様成分画像を生成する。トレンド除去部４５は、こうして生成したＸ方向成分画像、Ｙ方向成分画像、一様成分画像を合算することによりトレンド画像９８を生成し、さらに、これをＸ方向に積分することによってトレンド画像８４を得ることができる。
【０１３４】
なお、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の格子２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の格子２１と第２の格子２２との間に配置してもよい。
【０１３５】
また、上記実施形態では、縞走査時に第２の格子２２を格子線に直交する方向（Ｘ方向）に移動させているが、本出願人により特願２０１１−０９７０９０号として出願されているように、第２の格子２２を格子線に対して傾斜する方向（ＸＹ平面内でＸ方向及びＹ方向に直交しない方向）に移動させてもよい。この移動方向は、ＸＹ平面内で、かつＹ方向以外であれば、いずれの方向であってもよい。この場合には、第２の格子２２の移動のＸ方向成分に基づいて、走査位置「ｋ」を設定すればよい。第２の格子２２を格子線に対して傾斜する方向に移動させることにより、縞走査の一周期分の走査に要するストローク（移動距離）が長くなるため、移動精度が向上するといった利点がある。
【０１３６】
また、上記実施形態では、縞走査時に第２の格子２２を移動させているが、第２の格子２２に代えて、第１の格子２１を格子線に直交する方向または傾斜する方向に移動させてもよい。
【０１３７】
また、上記実施形態では、Ｘ線源１１から射出されるコーンビーム状のＸ線を射出するＸ線源１１を用いているが、平行ビーム状のＸ線を射出するＸ線源を用いることも可能である。この場合には、上式（１）に代えて、ｐ２＝ｐ１をほぼ満たすように第１及び第２の格子２１，２２を構成すればよい。
【０１３８】
また、上記実施形態では、Ｘ線源１１から射出されたＸ線を第１の格子２１に入射させており、Ｘ線源１１は単一焦点であるが、図２８に示すように、Ｘ線源１１の射出側直後に、ＷＯ２００６／１３１２３５号公報等に記されたマルチスリット（線源格子）１５０を設けることにより、Ｘ焦点を分散化してもよい。マルチスリット１５０の格子線方向はＹ方向である。これより、高出力のＸ線源を用いることが可能となり、Ｘ線量が向上するため、位相微分画像の画質が向上する。この場合、マルチスリット１５０のピッチｐ０は、下式（１０）を満たす必要がある。ここで、距離Ｌ１は、マルチスリットから第１の格子２１までの距離を表す。ここで、距離Ｌ０は、マルチスリットから第１の格子２１までのＺ方向への距離を表す。その他の構成や作用については、上記各実施形態と同一である。但し、マルチスリット１５０の位置がＸ線焦点の位置となるため、上記各実施形態（例えば式（１）等）において、距離Ｌ１を距離Ｌ０に置き換える必要がある。これは下記の変形例においてマルチスリット１５０を用いる場合も同様である。
【０１３９】
【数１０】
2013146537.tif 000012
【０１４０】
また、マルチスリットを設けた場合には、マルチスリット１５０を固定したまま、第１の格子２１または第２の格子２２を移動させて縞走査を行うことの他に、第１及び第２の格子２１，２２を固定したまま、マルチスリット１５０を移動させることにより縞走査を行うことが可能である。この場合、マルチスリット１５０のピッチｐ０を前述のＭで割った値（ｐ０／Ｍ）を走査ピッチとして、マルチスリット１５０をＸ方向に間欠移動させればよい。これにより、第１及び第２の格子２１，２２に対するマルチスリット１５０の走査位置ｋは、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１と順に変更される。
【０１４１】
また、上記実施形態では、第１の格子２１が入射Ｘ線を幾何光学的に投影するように構成しているが、ＷＯ２００４／０５８０７０号公報等で知られているように、第１の格子２１をタルボ効果が生じる構成としてもよい。第１の格子２１でタルボ効果を生じさせるためには、Ｘ線の空間干渉性を高めるように、小焦点のＸ線光源を用いるか、上記マルチスリットを用いればよい。
【０１４２】
第１の格子２１でタルボ効果が生じる場合には、第１の格子２１の自己像（Ｇ１像）が、第１の格子２１からＺ方向下流にタルボ距離Ｚｍだけ離れた位置に生じるため、第１の格子２１から第２の格子２２までの距離Ｌ２をタルボ距離Ｚｍとする必要がある。
【０１４３】
タルボ距離Ｚｍは、第１の格子２１の構成とＸ線のビーム形状とに依存する。第１の格子２１が吸収型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（１１）で表される。ここで、「ｍ」は、正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット１５０を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１４４】
【数１１】
2013146537.tif 000013
【０１４５】
また、第１の格子２１がＸ線にπ／２の位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（１２）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット１５０を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１４６】
【数１２】
2013146537.tif 000014
【０１４７】
また、第１の格子２１がＸ線にπの位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（１３）で表される。ここで、「ｍ」は「０」または正の整数である。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、Ｇ１像のパターン周期が第１の格子２１の格子周期の１／２倍となるため、格子ピッチｐ１，ｐ２は、式（１４）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット１５０を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１４８】
【数１３】
2013146537.tif 000015
【０１４９】
【数１４】
2013146537.tif 000016
【０１５０】
また、第１の格子２１が吸収型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（１５）で表される。ここで、「ｍ」は正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、ｐ２＝ｐ１の関係をほぼ満たすように設定される。
【０１５１】
【数１５】
2013146537.tif 000017
【０１５２】
また、第１の格子２１がＸ線にπ／２の位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（１６）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ１，ｐ２は、ｐ２＝ｐ１の関係をほぼ満たすように設定される。
【０１５３】
【数１６】
2013146537.tif 000018
【０１５４】
そして、第１の格子２１がＸ線にπの位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（１７）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、Ｇ１像のパターン周期が第１の格子２１の格子周期の１／２倍となるため、格子ピッチｐ１，ｐ２は、ｐ２＝ｐ１／２の関係をほぼ満たすように設定される。
【０１５５】
【数１７】
2013146537.tif 000019
【０１５６】
また、上記実施形態では、格子部１２に第１及び第２の格子２１，２２の２つの格子を設けているが、第２の格子２２を省略し、第１の格子２１のみとすることも可能である。
【０１５７】
例えば、特開平２００９−１３３８２３号公報に記されたＸ線画像検出器を用いることにより、第２の格子２２を省略し、第１の格子２１のみとすることが可能である。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線画像検出器であり、各画素の電荷収集電極が複数の線状電極群を備える。１つの線状電極群は、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たものであり、他の線状電極群と互いに位相が異なるように配置されている。この線状電極群が第２の格子２２として機能し、線状電極群が複数存在することにより、一度の撮影で位相の異なる複数のＧ２像の検出が行われる。したがって、この構成では、走査機構２３を省略することが可能である。
【０１５８】
また、走査機構２３を省略し、第１及び第２の格子２１，２２を介してＸ線画像検出器１３により得られる単一の画像データに基づいて位相微分画像を生成する方法がある。この方法として、本出願人により特願２０１０−２５６２４１号として出願されている画素分割法がある。この画素分割法では、第１の格子２１と第２の格子２２とを、Ｚ方向の回りに僅かに回転させて、Ｙ方向に周期を有するモアレ縞をＧ２像に発生させる。Ｘ線画像検出器１３により得られる単一の画像データを、該モアレ縞に対して互いに位相が異なる画素行（Ｘ方向に並ぶ画素）の群に分割し、分割された複数の画像データを、縞走査により互いに異なる複数のＧ２像に基づくものと見なして、上記縞走査法と同様な手順で位相微分画像を生成する。この画素分割法において、前述の強度変調信号は、単一の画像データに生じるモアレ縞の１周期分の画素値の強度変化として表される。
【０１５９】
さらに、画素分割法と同様に、走査機構２３を省略し、第１及び第２の格子２１，２２を介してＸ線画像検出器１３により得られる単一の画像データに基づいて位相微分画像を生成する方法として、ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報に記載されたフーリエ変換法が知られている。このフーリエ変換法は、上記単一の画像データに対してフーリエ変換を行うことにより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（位相情報を担うスペクトル）を分離した後、逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分画像を生成する方法である。なお、このフーリエ変換法において、前述の強度変調信号は、画素分割法の場合と同様に、単一の画像データに生じるモアレ縞の１周期分の画素値の強度変化として表される。
【０１６０】
本発明は、医療診断用の放射線撮影装置の他に、工業用の放射線撮影装置等に適用することが可能である。また、放射線は、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】
【０１６１】
１０  Ｘ線撮影装置
１２  格子部
１３  Ｘ線画像検出器
２１  第１の格子
２１ａ  Ｘ線吸収部
２１ｂ  Ｘ線透過部
２２  第２の格子
２２ａ  Ｘ線吸収部
２２ｂ  Ｘ線透過部
３０  画素部
３１  画素電極
３３  ゲート走査線
３５  信号線
【図１】
2013146537.tif 000020
【図２】
2013146537.tif 000021
【図３】
2013146537.tif 000022
【図４】
2013146537.tif 000023
【図５】
2013146537.tif 000024
【図６】
2013146537.tif 000025
【図７】
2013146537.tif 000026
【図８】
2013146537.tif 000027
【図１９】
2013146537.tif 000028
【図２５】
2013146537.tif 000029
【図２６】
2013146537.tif 000030
【図２８】
2013146537.tif 000031
【図９】
2013146537.tif 000032
【図１０】
2013146537.tif 000033
【図１１】
2013146537.tif 000034
【図１２】
2013146537.tif 000035
【図１３】
2013146537.tif 000036
【図１４】
2013146537.tif 000037
【図１５】
2013146537.tif 000038
【図１６】
2013146537.tif 000039
【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２７】
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