放射線撮影装置及び画像処理方法
【課題】単一の画像データから位相微分画像を生成する場合に、画像データに異常画素値が生じた場合でも精度よく位相微分画像を生成可能とする。
【解決手段】Ｘ線撮影装置は、Ｘ線源から放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、第１の周期パターン像を部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子と、２次元配列され複数の画素部により第２の周期パターン像を検出して画像データを生成するＸ線画像検出器と、画像データに画像処理を施す画像処理部とを備える。画像処理部は、画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定し、画像データから異常画素値を除去し、異常画素値を除去した画像データに基づいて位相微分画像を生成する。
【解決手段】Ｘ線撮影装置は、Ｘ線源から放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、第１の周期パターン像を部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子と、２次元配列され複数の画素部により第２の周期パターン像を検出して画像データを生成するＸ線画像検出器と、画像データに画像処理を施す画像処理部とを備える。画像処理部は、画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定し、画像データから異常画素値を除去し、異常画素値を除去した画像データに基づいて位相微分画像を生成する。
【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そ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の格子を配置し、第１の格子からタルボ距離だけ離れた位置に第２の格子を配置し、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の格子を通過したＸ線が、タルボ効果によって第１の格子の自己像（縞画像）を形成する距離であり、第１の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の格子に対して第２の格子を、第１の格子の面に平行でかつ第１の格子の格子方向に垂直な方向に、所定の移動ピッチずつ並進移動（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】
しかし、縞走査法では、１枚の位相コントラスト画像を取得するために複数回（例えば、５回）の撮影を行う必要があるため、装置の振動や被検体の体動により画質が低下するという問題がある。また、複数回の撮影により被検体の被曝量が大きいことも問題である。特許文献１には、第１及び第２の格子を移動させずに一度の撮影で得られる単一の画像データから位相微分画像を生成することが記載されているが、その具体的な方法については述べられていない。
【０００９】
そこで、本出願人は、特願２０１０−２６５２４１号において、第１及び第２の格子を移動させずに一度の撮影で得られる単一の画像データから位相微分画像を生成する具体的方法を提案している。この方法では、第１の格子に対して第２の格子２２を格子面内方向に相対的に僅かに傾斜させて、モアレ縞を発生させた状態で、Ｘ線画像検出器により単一の画像データを取得する。この画像データを、モアレ縞に対して互いに位相が異なる画素行（モアレ縞の周期方向に直交する方向に並ぶ画素）の群に分割し、分割されたデータ群を、縞走査で得られる複数の画像データと見なして、縞走査法と同様な手順で強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分画像が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２００３６１号公報
【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、特願２０１０−２６５２４１号に記載の方法では、画像データを構成する複数の画素値の一部に異常が生じている場合には、異常画素値を含む強度変調信号の位相ズレ量の算出精度が低下し、位相微分画像の画質が劣化するという問題がある。異常画素値が生じる原因として、Ｘ線画像検出器への局所的な静電気放電や、製造起因等でＸ線画像検出器に生じた画素欠陥等の影響が考えられる。
【００１２】
この異常画素値を、その周辺の正常画素値を用いて補正することが考えられるが、このような補正を行った場合には、強度変調信号がなまり、位相ズレ量の算出精度が低下してしまう。
【００１３】
本発明は、単一の画像データから位相微分画像を生成する場合に、画像データに異常画素値が生じた場合でも精度よく位相微分画像を生成可能とする放射線撮影装置及び放射線撮影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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の放射線撮影装置は、放射線源から放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の周期パターン像を部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子と、２次元配列され複数の画素部により前記第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、前記画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定する異常画素値判定部と、前記画像データから前記異常画素値を除去する異常画素値除去部と、前記異常画素値が除去された前記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、を備えるものである。
【００１５】
前記モアレ縞に交わる第１の方向に並ぶ所定数の前記画素部を１グループとし、このグループを前記第１の方向に所定画素ずつ変更しながら順に設定するグループ設定部を備え、前記位相微分画像生成部は、前記各グループ内に含まれる前記異常画素値以外の正常画素値により強度変調信号を構成し、この強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分画像を生成することが好ましい。
【００１６】
前記各グループ内の前記正常画素値の数をカウントする正常画素値計数部を備えることが好ましい。この場合、前記正常画素値の数が基準値より少ないグループが存在する場合にエラー報知を行うエラー報知部を備えることが好ましい。
【００１７】
また、前記正常画素値の数が基準値より少ないグループが存在する場合に、該グループを、前記正常画素値の数が基準値以上となるように拡大して再設定するグループ再設定部を備えることが好ましい。
【００１８】
この場合には、前記グループ再設定部は、再設定後のグループが、その中心を基準として前記第１の方向の正側及び負側で前記正常画素値を有する前記画素部の数がほぼ同数となるように再設定を行うことが好ましい。
【００１９】
前記グループ再設定部は、前記第１の方向に関する再設定後のグループの重心位置が、再設定前の元のグループの重心位置とほぼ等しくなるように再設定を行なってもよい。
【００２０】
前記グループ設定部により設定される前記グループを構成する前記画素部の数は、前記モアレ縞の周期の整数倍に含まれる前記画素部の数に等しいことが好ましい。
【００２１】
前記判定基準は、前記正常画素値が取り得る下限及び上限により規定されていることが好ましい。
【００２２】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交していることが好ましい。
【００２３】
前記モアレ縞は、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ平行であってもよい。
【００２４】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置し、かつ、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向に直交せず、かつ平行でなくてもよい。
【００２５】
前記放射線画像検出器の画素欠陥情報を記憶する画素欠陥情報記憶部を備え、前記異常画素値判定部は、前記画素欠陥情報記憶部に記憶された画素欠陥情報に基づき、画素欠陥を有する画素部の画素値を、前記判定基準に基づく判定を行わずに、異常画素値と判別することが好ましい。
【００２６】
前記位相微分画像を積分処理して位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部を備えることが好ましい。
【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。また、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ものであってもよい。
【００２８】
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。
【００２９】
本発明の放射線撮影方法は、放射線源から放射された放射線を第１の格子を通過させて第１の周期パターン像を生成するステップと、前記第１の周期パターン像を第２の格子により部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成するステップと、２次元配列され複数の画素部を有する放射線画像検出器により前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成するステップと、前記画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定するステップと、前記画像データから前記異常画素値を除去するステップと、前記異常画素値が除去された前記画像データに基づいて位相微分画像を生成するステップと、を備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定し、画像データから異常画素値を除去し、異常画素値が除去された画像データに基づいて位相微分画像を生成するので、画像データに異常画素値が生じた場合でも精度よく位相微分画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】Ｘ線撮影装置の構成を示す模式図である。
【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】画素部とモアレ縞との関係を説明する説明図である。
【図５】強度変調信号を構成する１グループの複数の画素部を示す図である。
【図６】強度変調信号を示すグラフである。
【図７】画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図８】異常画素値の判定基準を説明する説明図である。
【図９】グループの変更方法を説明する説明図である。
【図１０】Ｘ線撮影装置の作用を説明するフローチャートである。
【図１１】グループの第１の変形例を示す図である。
【図１２】グループの第２の変形例を示す図である。
【図１３】グループの第３の変形例を示す図である。
【図１４】グループの変更方法の変形例を説明する説明図である。
【図１５】異常画素値の判定基準の変形例を説明する説明図である。
【図１６】第２施形態で用いられる画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１７】第２施形態のＸ線撮影装置の作用を説明するフローチャートである。
【図１８】第３施形態で用いられる画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１９】グループの再設定方法を説明する説明図である。
【図２０】グループの再設定方法の別の例を説明する説明図である。
【図２１】第３施形態のＸ線撮影装置の作用を説明するフローチャートである。
【図２２】第４実施形態における画素部とモアレ縞との関係を説明する説明図である。
【図２３】第４実施形態におけるグループの変更方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（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（図示せず）と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータ（図示せず）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。
【００３３】
格子部１２は、第１の格子２１及び第２の格子２２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の背後に近接して配置されている。Ｘ線画像検出器１３の検出面１３ａは、Ｚ方向に直交している。
【００３４】
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。
【００３５】
第１の格子２１は、Ｘ線源１１から射出された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。詳しくは後述するが、第２の格子２２に対して第１の格子２１がＺ軸周り（格子面内方向）に僅かに傾斜しており、Ｇ２像には、その傾斜角に応じた周期を有するモアレ縞が生じている。
【００３６】
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。
【００３７】
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、撮影実行指示等の操作入力を可能とする。
【００３８】
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。
【００３９】
図２において、Ｘ線画像検出器１３は、周知のように、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。
【００４０】
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号公報に記載された層構成と同様である。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図３において、Ｘ線源１１から放射される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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
【数１】
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
【数２】
【００５０】
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。
【００５１】
【数３】
【００５２】
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。
【００５３】
【数４】
【００５４】
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。そして、変位量Δｘは、後述する強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ）（被検体Ｈがある場合とない場合とでの強度変調信号の位相ズレ量）と、下式（５）に示すように関連している。
【００５５】
【数５】
【００５６】
上式（３）〜（５）から、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ことが分かる。なお、位相ズレ量ψ（ｘ）に定数を乗じたり加算したりしたものを位相微分画像と定義してもよい。
【００５７】
図４において、Ｇ１像が第２の格子２２に対してＺ軸周りに僅かに傾斜するように、第１の格子２１は、第２の格子２２に対してＺ軸周りに角度θだけ傾斜して配置される。この配置により、Ｇ２像には、Ｙ方向に下式（６）で表される周期Ｔ（以下、モアレ周期Ｔという）を有するモアレ縞ＭＳが生じる。
【００５８】
【数６】
【００５９】
Ｘ線画像検出器１３の画素部３０のＸ方向の大きさをＤｘ（以下、主画素サイズＤｘという）、Ｙ方向の大きさをＤｙ（以下、副画素サイズＤｙという）とする。第２の格子２２の傾斜角θは、モアレ周期Ｔが副画素サイズＤｙのほぼ整数倍となるように設定されている。主画素サイズＤｘは、副画素サイズＤｙとほぼ同一とする。
【００６０】
図５において、Ｙ方向に沿って並ぶＭ個の画素部３０を１グループＧｒ（ｘ，ｎ）とする。ここで、Ｍ，ｎは、正の整数である。ｎは、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の先頭の画素部３０のｙ座標を表している。本実施形態では、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数ν（図４の例では、ν＝５）と同一とする。
【００６１】
Ｉ（ｘ，ｙ）は、座標ｘ，ｙの画素部３０の画素値を示している。各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）は、メモリ１３に記憶された画像データから取得される。１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値Ｉ（ｘ，ｎ）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）は、図６に示すように、１周期分の強度変調信号を構成する。これは、１モアレ周期Ｔ内における画素部３０のｙ座標に応じて、Ｇ１像と第２の格子２２とのＸ方向への重なり度合いが異なり、強度変調量が変化することによる。したがって、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値Ｉ（ｘ，ｎ）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）が構成する強度変調信号は、従来の縞走査法において、第１または第２の格子を、その格子方向にほぼ垂直な方向（Ｘ方向）に間欠移動させながら取得した１周期分の強度変調信号に相当する。
【００６２】
同図において、ψ（ｘ，ｎ）は、被検体Ｈが配置されていない場合の強度変調信号（破線）に対する被検体Ｈが配置された場合の強度変調信号（実線）の位相ズレ量を示している。
【００６３】
図７において、画像処理部１５は、異常画素値判定部４０、グループ設定部４１、異常画素値除去部４２、位相微分画像生成部４３、位相コントラスト画像生成部４４、及び正常画素値計数部４５を有する。異常画素値判定部４０は、メモリ１４に記憶された画像データの各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）が異常画素値であるか否かを判定する。
【００６４】
具体的には、異常画素値判定部４０は、図８に示すように、正常な強度変調信号が取り得る所定範囲（下限ＩＭＩＮ〜上限ＩＭＡＸ）に含まれる画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を正常画素値と判定し、それ以外の画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を異常画素値と判定する。同図では、画素値Ｉ（ｘ，ｎ＋１）は、静電気放電等の影響で上限ＩＭＡＸを超えているため、異常画素値と判定される。
【００６５】
グループ設定部４１は、図９に示すように、Ｘ方向に並ぶ画素部３０の各列について、グループＧｒ（ｘ，ｎ）の先頭の画素部３０をＹ方向に１つずつ変更しながら（ｎを１ずつ変更しながら）、設定可能な最終グループに達するまで、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を順に設定する。異常画素値除去部４２は、異常画素値判定部４０の判定結果に基づき、各グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値から異常画素値を除去する。
【００６６】
位相微分画像生成部４３は、異常画素値が除去された各グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のみを用いて強度変調信号を構成し、各強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）を算出することにより位相微分画像を生成する。具体的には、位相微分画像生成部４３は、縞走査法と同様な方法により位相微分画像を生成する。この方法は、例えば、「応用光学 光計測入門 谷田貝豊彦著 丸善株式会社 １３６〜１３８頁」により知られている。
【００６７】
位相微分画像生成部４３は、下記の連立方程式（７）〜（９）を演算し、演算結果を次式（１０）に適用することにより、位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）を算出する。
【００６８】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【００６９】
ここで、参照位相δｋは、下式（１１）で表される。
【００７０】
【数１１】
【００７１】
なお、位相微分画像生成部４３は、連立方程式（７）〜（９）において、各左辺の和から異常画素値に対応する走査位置ｋの項を除外して演算を行う。ここで、異常画素値に対応する走査位置ｋの項が除外されることにより、参照位相δｋは非等間隔となる。例えば、図８で示したように、画素値Ｉ（ｘ，ｎ＋１）が異常画素値である場合には、ｋ＝１の項が連立方程式（７）〜（９）の各左辺の和から除外され、非等間隔の参照位相δ０，δ２〜δＭ−１に対応する正常画素値Ｉ（ｘ，ｎ），Ｉ（ｘ，ｎ＋２）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）を用いて演算が行われる。これは、同図に示すように、正常画素値Ｉ（ｘ，ｎ），Ｉ（ｘ，ｎ＋２）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）のみを正弦波でフィッティングし、このフィッティング波形の位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）を算出することに相当する。
【００７２】
位相コントラスト画像生成部４４は、位相微分画像生成部４３により生成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、位相シフト分布を表す位相コントラスト画像を生成する。
【００７３】
正常画素値計数部４５は、異常画素値判定部４０により判定された異常画素値以外の正常画素値の数を、各グループＧｒ（ｘ，ｎ）ごとにカウントする。システム制御部１９は、正常画素値のカウント数Ｃが所定の基準値Ｓ（例えば３）より少ないグループＧｒ（ｘ，ｎ）が存在するか否かを判定する。カウント数Ｃが基準値Ｓより少ないグループＧｒ（ｘ，ｎ）が存在する場合には、そのグループＧｒ（ｘ，ｎ）に対応する強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）が精度よく算出されないため、システム制御部１９は、モニタ１８ｂを制御して、異常が生じている旨のエラーメッセージの表示（エラー報知）を行う。ここで、システム制御部１９及びモニタ１８ｂがエラー報知部を構成する。なお、このエラー報知を、音声やランプの点灯等により行ってもよい。
【００７４】
なお、上記の連立方程式（７）〜（９）でパラメータがａ０，ａ１，ａ２の３個であることから分かるように、位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）の算出には、正常画素値の数が最低３個必要である。このため、基準値Ｓを“３”とすることが好ましい。また、いわゆるサンプリング定理を満たすためには、正常画素値の数は、最低４個必要であるため、より厳しく、基準値Ｓを“４”とすることも好ましい。
【００７５】
次に、図１０に示すフローチャートに沿ってＸ線撮影装置１０の作用を説明する。被検体Ｈが配置され、操作部１８ａにより撮影指示がなされると（ステップＳ１０でＹＥＳ）、Ｘ線源１１によりＸ線が放射され、被検体Ｈ、第１及び第２の格子２１，２２を介して生成されたＧ２像がＸ線画像検出器１３により検出され画像データが生成される（ステップＳ１１）。
【００７６】
メモリ１４に画像データが格納されると、異常画素値判定部４０により、画像データの各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）が異常画素値であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。この判定が終了すると、グループ設定部４１により、グループＧｒ（ｘ，ｎ）が設定され（ステップＳ１３）、このグループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値の数が正常画素値計数部４５によりカウントされる（ステップＳ１４）。
【００７７】
システム制御部１９により、グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが所定の基準値Ｓより少ないか否かが判定され（ステップＳ１５）、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ない場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、モニタ１８にエラーメッセージの表示が行われる（ステップＳ１６）。この場合には、位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成が行われずに動作が終了する。
【００７８】
一方、カウント数Ｃが基準値Ｓ以上の場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、異常画素除去部４２によりグループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値から異常画素値が除去される（ステップＳ１７）。そして、位相微分画像生成部４２により、異常画素値が除去された各グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のみを用いて強度変調信号が構成され、その位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）が算出される（ステップＳ１８）。
【００７９】
ステップＳ１３で設定したグループＧｒ（ｘ，ｎ）が最終グループであるか否かが判定され（ステップＳ１９）、最終グループでない場合には（ステップＳ１９でＮＯ）、グループ設定部４１により、グループＧｒ（ｘ，ｎ）の先頭の座標をＹ方向に１画素分変更され（ステップＳ２０）、新たなグループＧｒ（ｘ，ｎ）が設定される（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ２０において、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に変更し、Ｙ方向に関して設定可能な最終グループに達した場合には、Ｘ方向に隣接する画素列について同様にグループＧｒ（ｘ，ｎ）が設定される。
【００８０】
このように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）が変更されながら、ステップＳ１３〜Ｓ１９が繰り返し実行される。そして、グループＧｒ（ｘ，ｎ）が最終グループに達した場合には（ステップＳ１９でＹＥＳ）、１画面分の位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）の算出結果により位相微分画像が生成される（ステップＳ２１）。
【００８１】
そして、位相コントラスト画像生成部４４により、位相微分画像に対して積分処理が行われて、位相コントラスト画像が生成される（ステップＳ２２）。モニタ１８ｂには、位相微分画像及び位相コントラスト画像が画像表示される（ステップＳ２３）。このように、画像データから異常画素値が除去されたうえで、位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）が算出されるため、異常画素値が生じた場合でも、精度よく位相微分画像及び位相コントラスト画像が生成される。
【００８２】
なお、上記実施形態では、図５に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νと同一としているが、図１１に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νのＮ倍（ここで、Ｎは２以上の整数）と同一としてもよい。
【００８３】
また、図１２に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νまたはそのＮ倍と一致しなくてもよい。さらに、図１３に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νより少なくてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、グループ設定部４１は、図９に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつ変更しているが、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を、Ｙ方向に２以上の画素数を単位として変更してもよい。この場合には、グループ設定部４１は、図１４に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を、グループＧｒ（ｘ，ｎ）に含まれる画素数（Ｍ個）ずつ変更することが好ましい。画素部３０のサイズを、Ｄｘ＝Ｍ×Ｄｙの関係を満たすようにＸ線画像検出器１３を構成することで、位相微分画像及び位相コントラスト画像のＸ方向及びＹ方向への解像度がほぼ均一化される。
【００８５】
また、上記実施形態では、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向をＹ方向とし、これに対して第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向を角度θだけ傾斜させているが、逆に、第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向をＹ方向とし、これに対して第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向を角度θだけ傾斜させてもよい。さらには、ｙ方向に対して、第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向と、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向とを逆方向に傾斜させ、両者が角度θをなすようにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、異常画素値判定部４０は、正常な強度変調信号が取り得る所定範囲（下限ＩＭＩＮ〜上限ＩＭＡＸ）に画素値Ｉ（ｘ，ｙ）が含まれるか否かに基づいて異常画素値を判定しているが、図１５に示すように、判定対象の画素部３０の画素値Ｉ（ｘ，ｊ）が、それに隣接する画素部３０の画素値Ｉ（ｘ，ｊ−１），Ｉ（ｘ，ｊ＋１）から推定される範囲Ｗに含まれるか否かに基づいて異常画素値を判定してもよい。同図の場合には、画素値Ｉ（ｘ，ｊ）は、範囲Ｗに含まれないため、異常画素値と判定される。
【００８７】
また、上記実施形態では、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ない場合に、位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成が行わずに動作を終了しているが、この終了動作を行わずに位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成を行い、これらを画像表示するとともにエラー報知を行ってもよい。この場合、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ないグループについては、該グループの強度変調信号の位相ズレ量を算出せずに位相微分画像を生成した後、該グループに対応する画素を周辺画素の画素値を用いて補間すればよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、Ｘ線画像検出器１３は、第２の格子２２の背後に近接して配置され、第２の格子２２により生成されるＧ２像をほぼ等倍率で検出しているが、Ｘ線画像検出器１３と第２の格子２２との間に間隔を設けてもよい。Ｘ線画像検出器１３と第２の格子２２とのＺ方向への間隔をＬ３とすると、下式（１２）の倍率Ｒで拡大されたＧ２像がＸ線画像検出器１３により検出される。
【００８９】
【数１２】
【００９０】
この場合には、Ｘ線画像検出器１３により検出されるモアレ縞の周期Ｔ’は、上式（６）で表されるモアレ周期ＴのＲ倍（すなわちＴ’＝ＲＴ）となる。このため、モアレ周期Ｔ’に基づいて、同様にグループＧｒ（ｘ，ｎ）の設定を行えばよい。
【００９１】
（第２実施形態）
上記実施形態では、異常画素値判定部４０は、画素部３０が製造起因等でＸ線画像検出器１３に生じた画素欠陥を有するか否かに関わらず画素値の判定を行なっているが、画素欠陥を有する画素部３０の画素値は異常画素値と判定される可能性が高いため、異常画素値判定部４０で異常画素値の判定を行う前に、予め該画素値を異常画素値と判別しておいてもよい。
【００９２】
本実施形態では、図１６に示すように、画素欠陥情報記憶部５１が付加された画像処理部５０を用いる。画素欠陥情報記憶部５１には、Ｘ線画像検出器１３の製造時の検査工程で得られた画素欠陥情報が記憶されている。
【００９３】
異常画素値判定部４０は、画素欠陥情報記憶部５１に記憶された画素欠陥情報に基づき、画素欠陥を有する画素部３０の画素値を予め異常画素値と判別しておく。異常画素値判定部４０は、メモリ１４に記憶された画像データの各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）の判定を行う際に、画素欠陥情報に基づいて異常画素値と判別した画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を除外する。本実施形態のＸ線撮影装置のその他の構成は、第１実施形態と同一であるため、各部の説明は省略する。
【００９４】
図１７に、本実施形態のＸ線撮影装置の作用を説明するフローチャートを示す。本実施形態のＸ線撮影装置では、異常画素値判定部４０が所定の判定基準（下限ＩＭＩＮ及び上限ＩＭＡＸ）に基づく正常画素値及び異常画素値の判定（ステップＳ３３）が行われる前に、画素欠陥情報に基づいて異常画素値の判別（ステップＳ３２）が行われる。これ以外のステップＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３４〜４４は、第１実施形態の各ステップと同一であるため、説明は省略する。
【００９５】
本実施形態によれば、画素欠陥情報に基づく異常画素値を事前に判別するため、異常画素値判定部４０による判定動作が軽減され、高速化する。
【００９６】
（第３実施形態）
上記実施形態では、グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが所定の基準値Ｓより少ない場合に、そのまま動作を終了するか、または位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成を行っている。カウント数Ｃが基準値Ｓより少ないグループＧｒ（ｘ，ｎ）が存在する場合には、位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成を行ったとしても、その部分で画質が劣化してしまう。そこで、本実施形態では、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ないグループＧｒ（ｘ，ｎ）を、カウント数Ｃが基準値Ｓ以上となるように拡大することで、画質の劣化を防止する。
【００９７】
本実施形態では、図１８に示すように、グループ再設定部６１が付加された画像処理部６０を用いる。グループ再設定部６１は、画素値計数部４５によるグループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが基準値Ｓより少ない場合に、そのグループＧｒ（ｘ，ｎ）の領域を、Ｙ方向正側または負側、若しくは正側及び負側に拡大し、カウント数Ｃが基準値Ｓ以上となるように再設定する。
【００９８】
例えば、基準値Ｓが４で、グループＧｒ（ｘ，ｎ）に含まれる画素部３０の数が５の場合に、そのグループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが２であった場合には、グループ再設定部６１は、このグループＧｒ（ｘ，ｎ）外から２個の正常画素値を追加するようにグループＧｒ（ｘ，ｎ）を再設定する。
【００９９】
例えば、図１９に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）内のＹ方向正側に連続する３個の画素部３０の画素値が異常画素値である場合には、グループ再設定部６１は、グループＧｒ（ｘ，ｎ）外でＹ方向正側に位置する２個の正常画素値を追加するようにグループＧｒ（ｘ，ｎ）を再設定する。これにより、再設定後のグループＧｒ（ｘ，ｎ）は、その中心を基準として、Ｙ方向正側及び負側で正常画素値を有する画素部３０の数が同数に保たれる。
【０１００】
これに代えて、グループ再設定部６１は、図２０に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）外のＹ方向正側及び負側から１つずつ正常画素値を追加してもよい。これにより、再設定後のグループＧｒ（ｘ，ｎ）に含まれる正常画素値を有する複数の画素部３０の重心位置が、元のグループＧｒ（ｘ，ｎ）に含まれる複数の画素部３０の重心位置（中心位置と同一）とほぼ等しくなる。本実施形態のＸ線撮影装置のその他の構成は、第１実施形態と同一であるため、各部の説明は省略する。
【０１０１】
図２１に、本実施形態のＸ線撮影装置の作用を説明するフローチャートを示す。本実施形態のＸ線撮影装置では、グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが所定の基準値Ｓより少ないか否かが判定され（ステップＳ５５）、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ない場合に（ステップＳ５５でＹＥＳ）、グループ再設定部６１により、前述のようにグループＧｒ（ｘ，ｎ）の再設定が行われる（ステップＳ５６）。これ以外のステップＳ５０〜５４，Ｓ５７〜６３は、第１実施形態の各ステップと同一であるため、説明は省略する。
【０１０２】
（第４実施形態）
上記実施形態では、第１及び第２の格子２１，２２の格子面内方向への相対的な傾斜によりＧ２像にモアレ縞を生じさせているが、本実施形態では、第１及び第２の格子２１，２２を傾斜させずに、上式（１）の関係を僅かに崩すように第１及び第２の格子２１，２２の位置関係（距離Ｌ１，Ｌ２）、若しくは第１及び第２の格子２１，２２の格子ピッチｐ１，ｐ２を調整することで、図２２に示すように、Ｘ方向に周期を有するモアレ縞ＭＳをＧ２像に生じさせる。
【０１０３】
第２の格子２２の位置でのＧ１像のＸ方向へのパターン周期ｐ３は、第２の格子２２の格子ピッチｐ２とは僅かにずれている。モアレ縞ＭＳは、Ｘ方向に、下式（１３）で表される周期Ｔを有する。
【数１３】
【０１０４】
本実施形態では、グループ設定部４１は、図２３に示すように、Ｙ方向に並ぶ画素部３０の各行について、グループＧｒ（ｎ，ｙ）の先頭の画素部３０をＸ方向に１つずつ変更しながら（ｎを１ずつ変更しながら）、設定可能な最終グループに達するまで、グループＧｒ（ｎ，ｙ）を順に設定する。異常画素値除去部４２は、異常画素値判定部４０の判定結果に基づき、各グループＧｒ（ｎ，ｙ）内の画素値から異常画素値を除去する。
【０１０５】
位相微分画像生成部４３は、異常画素値が除去された各グループＧｒ（ｎ，ｙ）内の正常画素値のみを用いて強度変調信号を構成し、各強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｎ，ｙ）を算出することにより位相微分画像を生成する。位相ズレ量ψ（ｎ，ｙ）の算出方法は、第１実施形態と同様である。具体的には、下記の連立方程式（１４）〜（１６）を演算し、演算結果を次式（１７）に適用すればよい。
【０１０６】
【数１４】
【数１５】
【数１６】
【数１７】
【０１０７】
位相微分画像生成部４３は、連立方程式（１４）〜（１６）において、各左辺の和から異常画素値に対応する走査位置ｋの項を除外して演算を行う。ここで、異常画素値に対応する走査位置ｋの項が除外されることにより、参照位相δｋは非等間隔となる。
【０１０８】
なお、本実施形態においてもＸ線画像検出器１３と第２の格子２２との間に間隔Ｌ３を設けてもよい。この場合には、上式（１３）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１２）で表される倍率Ｒを乗じたモアレ周期Ｔ’に基づいてグループＧｒ（ｎ，ｙ）を設定すればよい。
【０１０９】
本実施形態においても第１実施形態と同様に、１グループＧｒ（ｎ，ｙ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νまたはそのＮ倍と一致しなくてもよい。さらに、グループ再設定部６１は、グループＧｒ（ｎ，ｙ）を、Ｘ方向に２以上の画素数を単位として変更してもよい。本実施形態のＸ線撮影装置のその他の構成は、第１実施形態と同一であるため、各部の説明は省略する。
【０１１０】
なお、第１実施形態で示した第１及び第２の格子２１，２２の格子面内方向への相対的な傾斜と、第４実施形態で示した第１及び第２の格子２１，２２の位置関係や格子ピッチのずれが同時に生じることにより、Ｘ方向とＹ方向とのいずれにも平行でない方向に周期を有するモアレ縞がＧ２像に生じることがある。この場合には、モアレ縞はＸ方向及びＹ方向に成分を有するため、第１実施形態または第４実施形態のいずれかの方法を用いることにより位相微分画像を生成することが可能である。また、この場合には、Ｘ方向とＹ方向とのいずれにも平行でない斜め方向に並ぶ複数の画素３０によりグループを構成し、同様に位相微分画像を生成することも可能である。
【０１１１】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、被検体Ｈを配置した状態でのみ撮影を行なっているが、被検体Ｈを配置せずに同様に撮影を行うことにより、位相微分画像を生成して、これをオフセット画像として記憶しておき、被検体Ｈを配置して撮影が行われた場合に生成された位相微分画像からオフセット画像を減算してもよい。このように被検体Ｈを配置せずに行う撮影についても本発明を適用可能である。
【０１１２】
また、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。
【０１１３】
また、上記第実施形態では、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。
【０１１４】
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、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）を設けることにより、Ｘ焦点を分散化してもよい。マルチスリットの格子線は、Ｙ方向に延伸しており、第１及び第２の格子２１，２２の少なくとも一方の格子線と平行である。この場合、マルチスリットのＸ方向への格子ピッチｐ０は、下式（１８）を満たす必要がある。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。
【０１１５】
【数１８】
【０１１６】
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。本実施形態では、マルチスリットの位置がＸ線焦点の位置となるため、上式（１）において、距離Ｌ１を、距離Ｌ０に置き換えればよい。
【０１１７】
なお、このようにマルチスリットを設ける場合においてもＸ線画像検出器１３と第２の格子２２との間に間隔Ｌ３を設けてもよい。この場合には、上式（６）または上式（１３）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１２）で表される倍率Ｒを乗じたモアレ周期Ｔ’に基づいてグループＧｒ（ｘ，ｎ）またはグループＧｒ（ｎ，ｙ）を設定すればよい。マルチスリット２３を設けた場合においても、第２の格子２２により生成されるＧ２像は、Ｘ線源１１のＸ線焦点１１ａを原点とし、Ｘ線焦点１１ａからＸ線画像検出器２０までの距離に比例して拡大されるため、Ｇ２像の倍率Ｒについては、上式（１４）をそのまま（距離Ｌ１を距離Ｌ０で置き換えずに）用いればよい。
【０１１８】
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線源を用いるか、上記マルチスリットを用いて小焦点化すればよい。また、第１の格子２１でタルボ効果を生じさせる場合には、第１の格子２１を、吸収型格子に代えて、位相型格子とすることが可能である。
【０１１９】
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に設定する必要がある。
【０１２０】
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（１９）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、上式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリットを用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１２１】
【数１９】
【０１２２】
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（２０）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、上式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリットを用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１２３】
【数２０】
【０１２４】
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（２１）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、次式（２２）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリットを用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１２５】
【数２１】
【数２２】
【０１２６】
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（２３）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。
【０１２７】
【数２３】
【０１２８】
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（２４）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。
【０１２９】
【数２４】
【０１３０】
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（２５）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。
【０１３１】
【数２５】
【０１３２】
上記各実施形態は、矛盾しない範囲で相互に組み合わせてもよい。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】
【０１３３】
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
【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そ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の格子を配置し、第１の格子からタルボ距離だけ離れた位置に第２の格子を配置し、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の格子を通過したＸ線が、タルボ効果によって第１の格子の自己像（縞画像）を形成する距離であり、第１の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の格子に対して第２の格子を、第１の格子の面に平行でかつ第１の格子の格子方向に垂直な方向に、所定の移動ピッチずつ並進移動（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】
しかし、縞走査法では、１枚の位相コントラスト画像を取得するために複数回（例えば、５回）の撮影を行う必要があるため、装置の振動や被検体の体動により画質が低下するという問題がある。また、複数回の撮影により被検体の被曝量が大きいことも問題である。特許文献１には、第１及び第２の格子を移動させずに一度の撮影で得られる単一の画像データから位相微分画像を生成することが記載されているが、その具体的な方法については述べられていない。
【０００９】
そこで、本出願人は、特願２０１０−２６５２４１号において、第１及び第２の格子を移動させずに一度の撮影で得られる単一の画像データから位相微分画像を生成する具体的方法を提案している。この方法では、第１の格子に対して第２の格子２２を格子面内方向に相対的に僅かに傾斜させて、モアレ縞を発生させた状態で、Ｘ線画像検出器により単一の画像データを取得する。この画像データを、モアレ縞に対して互いに位相が異なる画素行（モアレ縞の周期方向に直交する方向に並ぶ画素）の群に分割し、分割されたデータ群を、縞走査で得られる複数の画像データと見なして、縞走査法と同様な手順で強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分画像が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２００３６１号公報
【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、特願２０１０−２６５２４１号に記載の方法では、画像データを構成する複数の画素値の一部に異常が生じている場合には、異常画素値を含む強度変調信号の位相ズレ量の算出精度が低下し、位相微分画像の画質が劣化するという問題がある。異常画素値が生じる原因として、Ｘ線画像検出器への局所的な静電気放電や、製造起因等でＸ線画像検出器に生じた画素欠陥等の影響が考えられる。
【００１２】
この異常画素値を、その周辺の正常画素値を用いて補正することが考えられるが、このような補正を行った場合には、強度変調信号がなまり、位相ズレ量の算出精度が低下してしまう。
【００１３】
本発明は、単一の画像データから位相微分画像を生成する場合に、画像データに異常画素値が生じた場合でも精度よく位相微分画像を生成可能とする放射線撮影装置及び放射線撮影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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の放射線撮影装置は、放射線源から放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の周期パターン像を部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子と、２次元配列され複数の画素部により前記第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、前記画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定する異常画素値判定部と、前記画像データから前記異常画素値を除去する異常画素値除去部と、前記異常画素値が除去された前記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、を備えるものである。
【００１５】
前記モアレ縞に交わる第１の方向に並ぶ所定数の前記画素部を１グループとし、このグループを前記第１の方向に所定画素ずつ変更しながら順に設定するグループ設定部を備え、前記位相微分画像生成部は、前記各グループ内に含まれる前記異常画素値以外の正常画素値により強度変調信号を構成し、この強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分画像を生成することが好ましい。
【００１６】
前記各グループ内の前記正常画素値の数をカウントする正常画素値計数部を備えることが好ましい。この場合、前記正常画素値の数が基準値より少ないグループが存在する場合にエラー報知を行うエラー報知部を備えることが好ましい。
【００１７】
また、前記正常画素値の数が基準値より少ないグループが存在する場合に、該グループを、前記正常画素値の数が基準値以上となるように拡大して再設定するグループ再設定部を備えることが好ましい。
【００１８】
この場合には、前記グループ再設定部は、再設定後のグループが、その中心を基準として前記第１の方向の正側及び負側で前記正常画素値を有する前記画素部の数がほぼ同数となるように再設定を行うことが好ましい。
【００１９】
前記グループ再設定部は、前記第１の方向に関する再設定後のグループの重心位置が、再設定前の元のグループの重心位置とほぼ等しくなるように再設定を行なってもよい。
【００２０】
前記グループ設定部により設定される前記グループを構成する前記画素部の数は、前記モアレ縞の周期の整数倍に含まれる前記画素部の数に等しいことが好ましい。
【００２１】
前記判定基準は、前記正常画素値が取り得る下限及び上限により規定されていることが好ましい。
【００２２】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交していることが好ましい。
【００２３】
前記モアレ縞は、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ平行であってもよい。
【００２４】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置し、かつ、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向に直交せず、かつ平行でなくてもよい。
【００２５】
前記放射線画像検出器の画素欠陥情報を記憶する画素欠陥情報記憶部を備え、前記異常画素値判定部は、前記画素欠陥情報記憶部に記憶された画素欠陥情報に基づき、画素欠陥を有する画素部の画素値を、前記判定基準に基づく判定を行わずに、異常画素値と判別することが好ましい。
【００２６】
前記位相微分画像を積分処理して位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部を備えることが好ましい。
【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。また、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ものであってもよい。
【００２８】
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。
【００２９】
本発明の放射線撮影方法は、放射線源から放射された放射線を第１の格子を通過させて第１の周期パターン像を生成するステップと、前記第１の周期パターン像を第２の格子により部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成するステップと、２次元配列され複数の画素部を有する放射線画像検出器により前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成するステップと、前記画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定するステップと、前記画像データから前記異常画素値を除去するステップと、前記異常画素値が除去された前記画像データに基づいて位相微分画像を生成するステップと、を備える。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定し、画像データから異常画素値を除去し、異常画素値が除去された画像データに基づいて位相微分画像を生成するので、画像データに異常画素値が生じた場合でも精度よく位相微分画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】Ｘ線撮影装置の構成を示す模式図である。
【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】画素部とモアレ縞との関係を説明する説明図である。
【図５】強度変調信号を構成する１グループの複数の画素部を示す図である。
【図６】強度変調信号を示すグラフである。
【図７】画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図８】異常画素値の判定基準を説明する説明図である。
【図９】グループの変更方法を説明する説明図である。
【図１０】Ｘ線撮影装置の作用を説明するフローチャートである。
【図１１】グループの第１の変形例を示す図である。
【図１２】グループの第２の変形例を示す図である。
【図１３】グループの第３の変形例を示す図である。
【図１４】グループの変更方法の変形例を説明する説明図である。
【図１５】異常画素値の判定基準の変形例を説明する説明図である。
【図１６】第２施形態で用いられる画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１７】第２施形態のＸ線撮影装置の作用を説明するフローチャートである。
【図１８】第３施形態で用いられる画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１９】グループの再設定方法を説明する説明図である。
【図２０】グループの再設定方法の別の例を説明する説明図である。
【図２１】第３施形態のＸ線撮影装置の作用を説明するフローチャートである。
【図２２】第４実施形態における画素部とモアレ縞との関係を説明する説明図である。
【図２３】第４実施形態におけるグループの変更方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（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（図示せず）と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータ（図示せず）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。
【００３３】
格子部１２は、第１の格子２１及び第２の格子２２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の背後に近接して配置されている。Ｘ線画像検出器１３の検出面１３ａは、Ｚ方向に直交している。
【００３４】
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。
【００３５】
第１の格子２１は、Ｘ線源１１から射出された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。詳しくは後述するが、第２の格子２２に対して第１の格子２１がＺ軸周り（格子面内方向）に僅かに傾斜しており、Ｇ２像には、その傾斜角に応じた周期を有するモアレ縞が生じている。
【００３６】
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。
【００３７】
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、撮影実行指示等の操作入力を可能とする。
【００３８】
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。
【００３９】
図２において、Ｘ線画像検出器１３は、周知のように、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。
【００４０】
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号公報に記載された層構成と同様である。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図３において、Ｘ線源１１から放射される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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
【数１】
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
【数２】
【００５０】
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。
【００５１】
【数３】
【００５２】
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。
【００５３】
【数４】
【００５４】
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。そして、変位量Δｘは、後述する強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ）（被検体Ｈがある場合とない場合とでの強度変調信号の位相ズレ量）と、下式（５）に示すように関連している。
【００５５】
【数５】
【００５６】
上式（３）〜（５）から、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ことが分かる。なお、位相ズレ量ψ（ｘ）に定数を乗じたり加算したりしたものを位相微分画像と定義してもよい。
【００５７】
図４において、Ｇ１像が第２の格子２２に対してＺ軸周りに僅かに傾斜するように、第１の格子２１は、第２の格子２２に対してＺ軸周りに角度θだけ傾斜して配置される。この配置により、Ｇ２像には、Ｙ方向に下式（６）で表される周期Ｔ（以下、モアレ周期Ｔという）を有するモアレ縞ＭＳが生じる。
【００５８】
【数６】
【００５９】
Ｘ線画像検出器１３の画素部３０のＸ方向の大きさをＤｘ（以下、主画素サイズＤｘという）、Ｙ方向の大きさをＤｙ（以下、副画素サイズＤｙという）とする。第２の格子２２の傾斜角θは、モアレ周期Ｔが副画素サイズＤｙのほぼ整数倍となるように設定されている。主画素サイズＤｘは、副画素サイズＤｙとほぼ同一とする。
【００６０】
図５において、Ｙ方向に沿って並ぶＭ個の画素部３０を１グループＧｒ（ｘ，ｎ）とする。ここで、Ｍ，ｎは、正の整数である。ｎは、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の先頭の画素部３０のｙ座標を表している。本実施形態では、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数ν（図４の例では、ν＝５）と同一とする。
【００６１】
Ｉ（ｘ，ｙ）は、座標ｘ，ｙの画素部３０の画素値を示している。各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）は、メモリ１３に記憶された画像データから取得される。１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値Ｉ（ｘ，ｎ）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）は、図６に示すように、１周期分の強度変調信号を構成する。これは、１モアレ周期Ｔ内における画素部３０のｙ座標に応じて、Ｇ１像と第２の格子２２とのＸ方向への重なり度合いが異なり、強度変調量が変化することによる。したがって、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値Ｉ（ｘ，ｎ）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）が構成する強度変調信号は、従来の縞走査法において、第１または第２の格子を、その格子方向にほぼ垂直な方向（Ｘ方向）に間欠移動させながら取得した１周期分の強度変調信号に相当する。
【００６２】
同図において、ψ（ｘ，ｎ）は、被検体Ｈが配置されていない場合の強度変調信号（破線）に対する被検体Ｈが配置された場合の強度変調信号（実線）の位相ズレ量を示している。
【００６３】
図７において、画像処理部１５は、異常画素値判定部４０、グループ設定部４１、異常画素値除去部４２、位相微分画像生成部４３、位相コントラスト画像生成部４４、及び正常画素値計数部４５を有する。異常画素値判定部４０は、メモリ１４に記憶された画像データの各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）が異常画素値であるか否かを判定する。
【００６４】
具体的には、異常画素値判定部４０は、図８に示すように、正常な強度変調信号が取り得る所定範囲（下限ＩＭＩＮ〜上限ＩＭＡＸ）に含まれる画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を正常画素値と判定し、それ以外の画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を異常画素値と判定する。同図では、画素値Ｉ（ｘ，ｎ＋１）は、静電気放電等の影響で上限ＩＭＡＸを超えているため、異常画素値と判定される。
【００６５】
グループ設定部４１は、図９に示すように、Ｘ方向に並ぶ画素部３０の各列について、グループＧｒ（ｘ，ｎ）の先頭の画素部３０をＹ方向に１つずつ変更しながら（ｎを１ずつ変更しながら）、設定可能な最終グループに達するまで、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を順に設定する。異常画素値除去部４２は、異常画素値判定部４０の判定結果に基づき、各グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値から異常画素値を除去する。
【００６６】
位相微分画像生成部４３は、異常画素値が除去された各グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のみを用いて強度変調信号を構成し、各強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）を算出することにより位相微分画像を生成する。具体的には、位相微分画像生成部４３は、縞走査法と同様な方法により位相微分画像を生成する。この方法は、例えば、「応用光学 光計測入門 谷田貝豊彦著 丸善株式会社 １３６〜１３８頁」により知られている。
【００６７】
位相微分画像生成部４３は、下記の連立方程式（７）〜（９）を演算し、演算結果を次式（１０）に適用することにより、位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）を算出する。
【００６８】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【００６９】
ここで、参照位相δｋは、下式（１１）で表される。
【００７０】
【数１１】
【００７１】
なお、位相微分画像生成部４３は、連立方程式（７）〜（９）において、各左辺の和から異常画素値に対応する走査位置ｋの項を除外して演算を行う。ここで、異常画素値に対応する走査位置ｋの項が除外されることにより、参照位相δｋは非等間隔となる。例えば、図８で示したように、画素値Ｉ（ｘ，ｎ＋１）が異常画素値である場合には、ｋ＝１の項が連立方程式（７）〜（９）の各左辺の和から除外され、非等間隔の参照位相δ０，δ２〜δＭ−１に対応する正常画素値Ｉ（ｘ，ｎ），Ｉ（ｘ，ｎ＋２）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）を用いて演算が行われる。これは、同図に示すように、正常画素値Ｉ（ｘ，ｎ），Ｉ（ｘ，ｎ＋２）〜Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ−１）のみを正弦波でフィッティングし、このフィッティング波形の位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）を算出することに相当する。
【００７２】
位相コントラスト画像生成部４４は、位相微分画像生成部４３により生成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、位相シフト分布を表す位相コントラスト画像を生成する。
【００７３】
正常画素値計数部４５は、異常画素値判定部４０により判定された異常画素値以外の正常画素値の数を、各グループＧｒ（ｘ，ｎ）ごとにカウントする。システム制御部１９は、正常画素値のカウント数Ｃが所定の基準値Ｓ（例えば３）より少ないグループＧｒ（ｘ，ｎ）が存在するか否かを判定する。カウント数Ｃが基準値Ｓより少ないグループＧｒ（ｘ，ｎ）が存在する場合には、そのグループＧｒ（ｘ，ｎ）に対応する強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）が精度よく算出されないため、システム制御部１９は、モニタ１８ｂを制御して、異常が生じている旨のエラーメッセージの表示（エラー報知）を行う。ここで、システム制御部１９及びモニタ１８ｂがエラー報知部を構成する。なお、このエラー報知を、音声やランプの点灯等により行ってもよい。
【００７４】
なお、上記の連立方程式（７）〜（９）でパラメータがａ０，ａ１，ａ２の３個であることから分かるように、位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）の算出には、正常画素値の数が最低３個必要である。このため、基準値Ｓを“３”とすることが好ましい。また、いわゆるサンプリング定理を満たすためには、正常画素値の数は、最低４個必要であるため、より厳しく、基準値Ｓを“４”とすることも好ましい。
【００７５】
次に、図１０に示すフローチャートに沿ってＸ線撮影装置１０の作用を説明する。被検体Ｈが配置され、操作部１８ａにより撮影指示がなされると（ステップＳ１０でＹＥＳ）、Ｘ線源１１によりＸ線が放射され、被検体Ｈ、第１及び第２の格子２１，２２を介して生成されたＧ２像がＸ線画像検出器１３により検出され画像データが生成される（ステップＳ１１）。
【００７６】
メモリ１４に画像データが格納されると、異常画素値判定部４０により、画像データの各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）が異常画素値であるか否かが判定される（ステップＳ１２）。この判定が終了すると、グループ設定部４１により、グループＧｒ（ｘ，ｎ）が設定され（ステップＳ１３）、このグループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値の数が正常画素値計数部４５によりカウントされる（ステップＳ１４）。
【００７７】
システム制御部１９により、グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが所定の基準値Ｓより少ないか否かが判定され（ステップＳ１５）、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ない場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、モニタ１８にエラーメッセージの表示が行われる（ステップＳ１６）。この場合には、位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成が行われずに動作が終了する。
【００７８】
一方、カウント数Ｃが基準値Ｓ以上の場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、異常画素除去部４２によりグループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値から異常画素値が除去される（ステップＳ１７）。そして、位相微分画像生成部４２により、異常画素値が除去された各グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のみを用いて強度変調信号が構成され、その位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）が算出される（ステップＳ１８）。
【００７９】
ステップＳ１３で設定したグループＧｒ（ｘ，ｎ）が最終グループであるか否かが判定され（ステップＳ１９）、最終グループでない場合には（ステップＳ１９でＮＯ）、グループ設定部４１により、グループＧｒ（ｘ，ｎ）の先頭の座標をＹ方向に１画素分変更され（ステップＳ２０）、新たなグループＧｒ（ｘ，ｎ）が設定される（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ２０において、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に変更し、Ｙ方向に関して設定可能な最終グループに達した場合には、Ｘ方向に隣接する画素列について同様にグループＧｒ（ｘ，ｎ）が設定される。
【００８０】
このように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）が変更されながら、ステップＳ１３〜Ｓ１９が繰り返し実行される。そして、グループＧｒ（ｘ，ｎ）が最終グループに達した場合には（ステップＳ１９でＹＥＳ）、１画面分の位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）の算出結果により位相微分画像が生成される（ステップＳ２１）。
【００８１】
そして、位相コントラスト画像生成部４４により、位相微分画像に対して積分処理が行われて、位相コントラスト画像が生成される（ステップＳ２２）。モニタ１８ｂには、位相微分画像及び位相コントラスト画像が画像表示される（ステップＳ２３）。このように、画像データから異常画素値が除去されたうえで、位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）が算出されるため、異常画素値が生じた場合でも、精度よく位相微分画像及び位相コントラスト画像が生成される。
【００８２】
なお、上記実施形態では、図５に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νと同一としているが、図１１に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νのＮ倍（ここで、Ｎは２以上の整数）と同一としてもよい。
【００８３】
また、図１２に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νまたはそのＮ倍と一致しなくてもよい。さらに、図１３に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νより少なくてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、グループ設定部４１は、図９に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつ変更しているが、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を、Ｙ方向に２以上の画素数を単位として変更してもよい。この場合には、グループ設定部４１は、図１４に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を、グループＧｒ（ｘ，ｎ）に含まれる画素数（Ｍ個）ずつ変更することが好ましい。画素部３０のサイズを、Ｄｘ＝Ｍ×Ｄｙの関係を満たすようにＸ線画像検出器１３を構成することで、位相微分画像及び位相コントラスト画像のＸ方向及びＹ方向への解像度がほぼ均一化される。
【００８５】
また、上記実施形態では、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向をＹ方向とし、これに対して第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向を角度θだけ傾斜させているが、逆に、第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向をＹ方向とし、これに対して第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向を角度θだけ傾斜させてもよい。さらには、ｙ方向に対して、第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向と、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向とを逆方向に傾斜させ、両者が角度θをなすようにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、異常画素値判定部４０は、正常な強度変調信号が取り得る所定範囲（下限ＩＭＩＮ〜上限ＩＭＡＸ）に画素値Ｉ（ｘ，ｙ）が含まれるか否かに基づいて異常画素値を判定しているが、図１５に示すように、判定対象の画素部３０の画素値Ｉ（ｘ，ｊ）が、それに隣接する画素部３０の画素値Ｉ（ｘ，ｊ−１），Ｉ（ｘ，ｊ＋１）から推定される範囲Ｗに含まれるか否かに基づいて異常画素値を判定してもよい。同図の場合には、画素値Ｉ（ｘ，ｊ）は、範囲Ｗに含まれないため、異常画素値と判定される。
【００８７】
また、上記実施形態では、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ない場合に、位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成が行わずに動作を終了しているが、この終了動作を行わずに位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成を行い、これらを画像表示するとともにエラー報知を行ってもよい。この場合、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ないグループについては、該グループの強度変調信号の位相ズレ量を算出せずに位相微分画像を生成した後、該グループに対応する画素を周辺画素の画素値を用いて補間すればよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、Ｘ線画像検出器１３は、第２の格子２２の背後に近接して配置され、第２の格子２２により生成されるＧ２像をほぼ等倍率で検出しているが、Ｘ線画像検出器１３と第２の格子２２との間に間隔を設けてもよい。Ｘ線画像検出器１３と第２の格子２２とのＺ方向への間隔をＬ３とすると、下式（１２）の倍率Ｒで拡大されたＧ２像がＸ線画像検出器１３により検出される。
【００８９】
【数１２】
【００９０】
この場合には、Ｘ線画像検出器１３により検出されるモアレ縞の周期Ｔ’は、上式（６）で表されるモアレ周期ＴのＲ倍（すなわちＴ’＝ＲＴ）となる。このため、モアレ周期Ｔ’に基づいて、同様にグループＧｒ（ｘ，ｎ）の設定を行えばよい。
【００９１】
（第２実施形態）
上記実施形態では、異常画素値判定部４０は、画素部３０が製造起因等でＸ線画像検出器１３に生じた画素欠陥を有するか否かに関わらず画素値の判定を行なっているが、画素欠陥を有する画素部３０の画素値は異常画素値と判定される可能性が高いため、異常画素値判定部４０で異常画素値の判定を行う前に、予め該画素値を異常画素値と判別しておいてもよい。
【００９２】
本実施形態では、図１６に示すように、画素欠陥情報記憶部５１が付加された画像処理部５０を用いる。画素欠陥情報記憶部５１には、Ｘ線画像検出器１３の製造時の検査工程で得られた画素欠陥情報が記憶されている。
【００９３】
異常画素値判定部４０は、画素欠陥情報記憶部５１に記憶された画素欠陥情報に基づき、画素欠陥を有する画素部３０の画素値を予め異常画素値と判別しておく。異常画素値判定部４０は、メモリ１４に記憶された画像データの各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）の判定を行う際に、画素欠陥情報に基づいて異常画素値と判別した画素値Ｉ（ｘ，ｙ）を除外する。本実施形態のＸ線撮影装置のその他の構成は、第１実施形態と同一であるため、各部の説明は省略する。
【００９４】
図１７に、本実施形態のＸ線撮影装置の作用を説明するフローチャートを示す。本実施形態のＸ線撮影装置では、異常画素値判定部４０が所定の判定基準（下限ＩＭＩＮ及び上限ＩＭＡＸ）に基づく正常画素値及び異常画素値の判定（ステップＳ３３）が行われる前に、画素欠陥情報に基づいて異常画素値の判別（ステップＳ３２）が行われる。これ以外のステップＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３４〜４４は、第１実施形態の各ステップと同一であるため、説明は省略する。
【００９５】
本実施形態によれば、画素欠陥情報に基づく異常画素値を事前に判別するため、異常画素値判定部４０による判定動作が軽減され、高速化する。
【００９６】
（第３実施形態）
上記実施形態では、グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが所定の基準値Ｓより少ない場合に、そのまま動作を終了するか、または位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成を行っている。カウント数Ｃが基準値Ｓより少ないグループＧｒ（ｘ，ｎ）が存在する場合には、位相微分画像及び位相コントラスト画像の生成を行ったとしても、その部分で画質が劣化してしまう。そこで、本実施形態では、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ないグループＧｒ（ｘ，ｎ）を、カウント数Ｃが基準値Ｓ以上となるように拡大することで、画質の劣化を防止する。
【００９７】
本実施形態では、図１８に示すように、グループ再設定部６１が付加された画像処理部６０を用いる。グループ再設定部６１は、画素値計数部４５によるグループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが基準値Ｓより少ない場合に、そのグループＧｒ（ｘ，ｎ）の領域を、Ｙ方向正側または負側、若しくは正側及び負側に拡大し、カウント数Ｃが基準値Ｓ以上となるように再設定する。
【００９８】
例えば、基準値Ｓが４で、グループＧｒ（ｘ，ｎ）に含まれる画素部３０の数が５の場合に、そのグループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが２であった場合には、グループ再設定部６１は、このグループＧｒ（ｘ，ｎ）外から２個の正常画素値を追加するようにグループＧｒ（ｘ，ｎ）を再設定する。
【００９９】
例えば、図１９に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）内のＹ方向正側に連続する３個の画素部３０の画素値が異常画素値である場合には、グループ再設定部６１は、グループＧｒ（ｘ，ｎ）外でＹ方向正側に位置する２個の正常画素値を追加するようにグループＧｒ（ｘ，ｎ）を再設定する。これにより、再設定後のグループＧｒ（ｘ，ｎ）は、その中心を基準として、Ｙ方向正側及び負側で正常画素値を有する画素部３０の数が同数に保たれる。
【０１００】
これに代えて、グループ再設定部６１は、図２０に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）外のＹ方向正側及び負側から１つずつ正常画素値を追加してもよい。これにより、再設定後のグループＧｒ（ｘ，ｎ）に含まれる正常画素値を有する複数の画素部３０の重心位置が、元のグループＧｒ（ｘ，ｎ）に含まれる複数の画素部３０の重心位置（中心位置と同一）とほぼ等しくなる。本実施形態のＸ線撮影装置のその他の構成は、第１実施形態と同一であるため、各部の説明は省略する。
【０１０１】
図２１に、本実施形態のＸ線撮影装置の作用を説明するフローチャートを示す。本実施形態のＸ線撮影装置では、グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の正常画素値のカウント数Ｃが所定の基準値Ｓより少ないか否かが判定され（ステップＳ５５）、カウント数Ｃが基準値Ｓより少ない場合に（ステップＳ５５でＹＥＳ）、グループ再設定部６１により、前述のようにグループＧｒ（ｘ，ｎ）の再設定が行われる（ステップＳ５６）。これ以外のステップＳ５０〜５４，Ｓ５７〜６３は、第１実施形態の各ステップと同一であるため、説明は省略する。
【０１０２】
（第４実施形態）
上記実施形態では、第１及び第２の格子２１，２２の格子面内方向への相対的な傾斜によりＧ２像にモアレ縞を生じさせているが、本実施形態では、第１及び第２の格子２１，２２を傾斜させずに、上式（１）の関係を僅かに崩すように第１及び第２の格子２１，２２の位置関係（距離Ｌ１，Ｌ２）、若しくは第１及び第２の格子２１，２２の格子ピッチｐ１，ｐ２を調整することで、図２２に示すように、Ｘ方向に周期を有するモアレ縞ＭＳをＧ２像に生じさせる。
【０１０３】
第２の格子２２の位置でのＧ１像のＸ方向へのパターン周期ｐ３は、第２の格子２２の格子ピッチｐ２とは僅かにずれている。モアレ縞ＭＳは、Ｘ方向に、下式（１３）で表される周期Ｔを有する。
【数１３】
【０１０４】
本実施形態では、グループ設定部４１は、図２３に示すように、Ｙ方向に並ぶ画素部３０の各行について、グループＧｒ（ｎ，ｙ）の先頭の画素部３０をＸ方向に１つずつ変更しながら（ｎを１ずつ変更しながら）、設定可能な最終グループに達するまで、グループＧｒ（ｎ，ｙ）を順に設定する。異常画素値除去部４２は、異常画素値判定部４０の判定結果に基づき、各グループＧｒ（ｎ，ｙ）内の画素値から異常画素値を除去する。
【０１０５】
位相微分画像生成部４３は、異常画素値が除去された各グループＧｒ（ｎ，ｙ）内の正常画素値のみを用いて強度変調信号を構成し、各強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｎ，ｙ）を算出することにより位相微分画像を生成する。位相ズレ量ψ（ｎ，ｙ）の算出方法は、第１実施形態と同様である。具体的には、下記の連立方程式（１４）〜（１６）を演算し、演算結果を次式（１７）に適用すればよい。
【０１０６】
【数１４】
【数１５】
【数１６】
【数１７】
【０１０７】
位相微分画像生成部４３は、連立方程式（１４）〜（１６）において、各左辺の和から異常画素値に対応する走査位置ｋの項を除外して演算を行う。ここで、異常画素値に対応する走査位置ｋの項が除外されることにより、参照位相δｋは非等間隔となる。
【０１０８】
なお、本実施形態においてもＸ線画像検出器１３と第２の格子２２との間に間隔Ｌ３を設けてもよい。この場合には、上式（１３）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１２）で表される倍率Ｒを乗じたモアレ周期Ｔ’に基づいてグループＧｒ（ｎ，ｙ）を設定すればよい。
【０１０９】
本実施形態においても第１実施形態と同様に、１グループＧｒ（ｎ，ｙ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νまたはそのＮ倍と一致しなくてもよい。さらに、グループ再設定部６１は、グループＧｒ（ｎ，ｙ）を、Ｘ方向に２以上の画素数を単位として変更してもよい。本実施形態のＸ線撮影装置のその他の構成は、第１実施形態と同一であるため、各部の説明は省略する。
【０１１０】
なお、第１実施形態で示した第１及び第２の格子２１，２２の格子面内方向への相対的な傾斜と、第４実施形態で示した第１及び第２の格子２１，２２の位置関係や格子ピッチのずれが同時に生じることにより、Ｘ方向とＹ方向とのいずれにも平行でない方向に周期を有するモアレ縞がＧ２像に生じることがある。この場合には、モアレ縞はＸ方向及びＹ方向に成分を有するため、第１実施形態または第４実施形態のいずれかの方法を用いることにより位相微分画像を生成することが可能である。また、この場合には、Ｘ方向とＹ方向とのいずれにも平行でない斜め方向に並ぶ複数の画素３０によりグループを構成し、同様に位相微分画像を生成することも可能である。
【０１１１】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、被検体Ｈを配置した状態でのみ撮影を行なっているが、被検体Ｈを配置せずに同様に撮影を行うことにより、位相微分画像を生成して、これをオフセット画像として記憶しておき、被検体Ｈを配置して撮影が行われた場合に生成された位相微分画像からオフセット画像を減算してもよい。このように被検体Ｈを配置せずに行う撮影についても本発明を適用可能である。
【０１１２】
また、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。
【０１１３】
また、上記第実施形態では、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。
【０１１４】
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、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）を設けることにより、Ｘ焦点を分散化してもよい。マルチスリットの格子線は、Ｙ方向に延伸しており、第１及び第２の格子２１，２２の少なくとも一方の格子線と平行である。この場合、マルチスリットのＸ方向への格子ピッチｐ０は、下式（１８）を満たす必要がある。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。
【０１１５】
【数１８】
【０１１６】
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。本実施形態では、マルチスリットの位置がＸ線焦点の位置となるため、上式（１）において、距離Ｌ１を、距離Ｌ０に置き換えればよい。
【０１１７】
なお、このようにマルチスリットを設ける場合においてもＸ線画像検出器１３と第２の格子２２との間に間隔Ｌ３を設けてもよい。この場合には、上式（６）または上式（１３）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１２）で表される倍率Ｒを乗じたモアレ周期Ｔ’に基づいてグループＧｒ（ｘ，ｎ）またはグループＧｒ（ｎ，ｙ）を設定すればよい。マルチスリット２３を設けた場合においても、第２の格子２２により生成されるＧ２像は、Ｘ線源１１のＸ線焦点１１ａを原点とし、Ｘ線焦点１１ａからＸ線画像検出器２０までの距離に比例して拡大されるため、Ｇ２像の倍率Ｒについては、上式（１４）をそのまま（距離Ｌ１を距離Ｌ０で置き換えずに）用いればよい。
【０１１８】
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線源を用いるか、上記マルチスリットを用いて小焦点化すればよい。また、第１の格子２１でタルボ効果を生じさせる場合には、第１の格子２１を、吸収型格子に代えて、位相型格子とすることが可能である。
【０１１９】
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に設定する必要がある。
【０１２０】
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（１９）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、上式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリットを用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１２１】
【数１９】
【０１２２】
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（２０）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、上式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリットを用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１２３】
【数２０】
【０１２４】
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（２１）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、次式（２２）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリットを用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１２５】
【数２１】
【数２２】
【０１２６】
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（２３）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。
【０１２７】
【数２３】
【０１２８】
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（２４）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。
【０１２９】
【数２４】
【０１３０】
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（２５）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。
【０１３１】
【数２５】
【０１３２】
上記各実施形態は、矛盾しない範囲で相互に組み合わせてもよい。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】
【０１３３】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から放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の周期パターン像を部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子と、
２次元配列され複数の画素部により前記第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、
前記画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定する異常画素値判定部と、
前記画像データから前記異常画素値を除去する異常画素値除去部と、
前記異常画素値が除去された前記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、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記モアレ縞に交わる第１の方向に並ぶ所定数の前記画素部を１グループとし、このグループを前記第１の方向に所定画素ずつ変更しながら順に設定するグループ設定部を備え、
前記位相微分画像生成部は、前記各グループ内に含まれる前記異常画素値以外の正常画素値により強度変調信号を構成し、この強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記各グループ内の前記正常画素値の数をカウントする正常画素値計数部を備えることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記正常画素値の数が基準値より少ないグループが存在する場合にエラー報知を行うエラー報知部を備えることを特徴とする請求項３に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記正常画素値の数が基準値より少ないグループが存在する場合に、該グループを、前記正常画素値の数が基準値以上となるように拡大して再設定するグループ再設定部を備えることを特徴とする請求項３に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記グループ再設定部は、再設定後のグループが、その中心を基準として前記第１の方向の正側及び負側で前記正常画素値を有する前記画素部の数がほぼ同数となるように再設定を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記グループ再設定部は、前記第１の方向に関する再設定後のグループの重心位置が、再設定前の元のグループの重心位置とほぼ等しくなるように再設定を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記グループ設定部により設定される前記グループを構成する前記画素部の数は、前記モアレ縞の周期の整数倍に含まれる前記画素部の数に等しいことを特徴とする請求項２から７いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
前記判定基準は、前記正常画素値が取り得る下限及び上限により規定されてい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装置。
【請求項１０】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交してい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装置。
【請求項１１】
前記モアレ縞は、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ平行であ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装置。
【請求項１２】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置し、かつ、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向に直交せず、かつ平行でない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装置。
【請求項１３】
前記放射線画像検出器の画素欠陥情報を記憶する画素欠陥情報記憶部を備え、
前記異常画素値判定部は、前記画素欠陥情報記憶部に記憶された画素欠陥情報に基づき、画素欠陥を有する画素部の画素値を、前記判定基準に基づく判定を行わずに、異常画素値と判別することを特徴とする請求項１から１２いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１４】
前記位相微分画像を積分処理して位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部を備えることを特徴とする請求項１から１３いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１５】
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１から１４いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１６】
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１から１４いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１７】
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から１６いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１８】
放射線源から放射された放射線を第１の格子を通過させて第１の周期パターン像を生成するステップと、
前記第１の周期パターン像を第２の格子により部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成するステップと、
２次元配列され複数の画素部を有する放射線画像検出器により前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成するステップと、
前記画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定するステップと、
前記画像データから前記異常画素値を除去するステップと、
前記異常画素値が除去された前記画像データに基づいて位相微分画像を生成するステップと、
を備えることを特徴とする放射線撮影方法。
【請求項１】
放射線源から放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の周期パターン像を部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成する第２の格子と、
２次元配列され複数の画素部により前記第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、
前記画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定する異常画素値判定部と、
前記画像データから前記異常画素値を除去する異常画素値除去部と、
前記異常画素値が除去された前記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、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記モアレ縞に交わる第１の方向に並ぶ所定数の前記画素部を１グループとし、このグループを前記第１の方向に所定画素ずつ変更しながら順に設定するグループ設定部を備え、
前記位相微分画像生成部は、前記各グループ内に含まれる前記異常画素値以外の正常画素値により強度変調信号を構成し、この強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記各グループ内の前記正常画素値の数をカウントする正常画素値計数部を備えることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記正常画素値の数が基準値より少ないグループが存在する場合にエラー報知を行うエラー報知部を備えることを特徴とする請求項３に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記正常画素値の数が基準値より少ないグループが存在する場合に、該グループを、前記正常画素値の数が基準値以上となるように拡大して再設定するグループ再設定部を備えることを特徴とする請求項３に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記グループ再設定部は、再設定後のグループが、その中心を基準として前記第１の方向の正側及び負側で前記正常画素値を有する前記画素部の数がほぼ同数となるように再設定を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記グループ再設定部は、前記第１の方向に関する再設定後のグループの重心位置が、再設定前の元のグループの重心位置とほぼ等しくなるように再設定を行うことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記グループ設定部により設定される前記グループを構成する前記画素部の数は、前記モアレ縞の周期の整数倍に含まれる前記画素部の数に等しいことを特徴とする請求項２から７いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
前記判定基準は、前記正常画素値が取り得る下限及び上限により規定されてい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装置。
【請求項１０】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交してい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装置。
【請求項１１】
前記モアレ縞は、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ平行であ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装置。
【請求項１２】
前記モアレ縞は、前記第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置し、かつ、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたものであり、前記第１及び第２の格子の格子方向に直交せず、かつ平行でない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装置。
【請求項１３】
前記放射線画像検出器の画素欠陥情報を記憶する画素欠陥情報記憶部を備え、
前記異常画素値判定部は、前記画素欠陥情報記憶部に記憶された画素欠陥情報に基づき、画素欠陥を有する画素部の画素値を、前記判定基準に基づく判定を行わずに、異常画素値と判別することを特徴とする請求項１から１２いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１４】
前記位相微分画像を積分処理して位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部を備えることを特徴とする請求項１から１３いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１５】
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１から１４いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１６】
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１から１４いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１７】
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から１６いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１８】
放射線源から放射された放射線を第１の格子を通過させて第１の周期パターン像を生成するステップと、
前記第１の周期パターン像を第２の格子により部分的に遮蔽してモアレ縞が生じた第２の周期パターン像を生成するステップと、
２次元配列され複数の画素部を有する放射線画像検出器により前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成するステップと、
前記画像データの各画素値が異常画素値であるか否かを所定の判定基準に基づいて判定するステップと、
前記画像データから前記異常画素値を除去するステップと、
前記異常画素値が除去された前記画像データに基づいて位相微分画像を生成するステップと、
を備えることを特徴とする放射線撮影方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−１０６８８３（Ｐ２０１３−１０６８８３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６０３３（Ｐ２０１１−２５６０３３）
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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