放射線撮影装置
【課題】直交する２方向で鮮鋭度が異なる放射線画像検出器を用いる場合に、位相微分画像のＳ／Ｎを向上させることを可能とする。
【解決手段】Ｘ線撮影装置は、Ｘ線源から放射されたＸ線を通過させて第１の周期パターン像（Ｇ１像）を生成する第１の格子と、第１の格子と対向するとともに、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され、Ｇ１像を部分的に遮蔽することによりモアレ縞が生じた第２の周期パターン像（Ｇ２像）を生成する第２の格子と、Ｇ２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。Ｘ線画像検出器は、直交する２方向で鮮鋭度が異なり、鮮鋭度の高い方向（Ｙ方向）がモアレ縞に交わる方向に沿うように配置される。
【解決手段】Ｘ線撮影装置は、Ｘ線源から放射されたＸ線を通過させて第１の周期パターン像（Ｇ１像）を生成する第１の格子と、第１の格子と対向するとともに、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され、Ｇ１像を部分的に遮蔽することによりモアレ縞が生じた第２の周期パターン像（Ｇ２像）を生成する第２の格子と、Ｇ２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。Ｘ線画像検出器は、直交する２方向で鮮鋭度が異なり、鮮鋭度の高い方向（Ｙ方向）がモアレ縞に交わる方向に沿うように配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の位相変化に基づく画像を得る放射線撮影装置に関する。
【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減衰するという特性を有する。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う問題がある。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。
【０００６】
このようなＸ線位相イメージングを可能とするＸ線撮影装置として、Ｘ線源とＸ線画像検出器との間に、第１及び第２の格子を所定の間隔で平行に配置し、Ｘ線源から第１及び第２の格子を介して得られるＸ線のモアレ画像をＸ線画像検出器で撮影することにより位相コントラス画像を取得するＸ線撮影装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１に記載のＸ線撮影装置では、縞走査法が用いられている。縞走査法では、第１の格子に対して第２の格子を、格子方向にほぼ垂直な方向に、格子ピッチよりも小さい所定量ずつ間欠的に移動させながら、その各停止中に撮影を行うことにより複数のモアレ画像が検出される。この複数のモアレ画像に基づいて、被検体との相互作用によって生じたＸ線の位相変化量が検出され、位相微分画像が生成される。この位相微分画像を積分処理することにより位相コントラスト画像が生成される。
【０００８】
しかし、縞走査法では、第１または第２の格子を、その格子ピッチよりも小さいピッチで精度よく移動させるために高精度な移動機構が必要である。このため、装置の複雑化や高コスト化という問題がある。また、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の撮影を行う必要があるため、その一連の撮影中に被検体の体動や装置の振動が生じると、各モアレ画像間で被検体や格子に位置ずれが生じ、位相微分画像の画質が劣化するという問題がある。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を行うことより得られる１枚のモアレ画像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記載されていない。
【０００９】
特許文献２では、第１及び第２の格子を移動させずに一度の撮影を行うことにより１枚のモアレ画像を取得し、このモアレ画像に対して、フーリエ変換、キャリア周波数に対応したスペクトルの分離、フーリエ逆変換の一連の処理を施すことにより位相微分画像を得るフーリエ変換法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２００３６１号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報
【特許文献３】特開２００９−１３３８２３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、特許文献２には、モアレ画像のモアレ縞の方向性とＸ線画像検出器との間の配置関係については何ら記載されていない。Ｘ線画像検出器には、特許文献３に記載された光読取方式のものや、イメージングプレートに代表されるように、直交する２方向で鮮鋭度が異なるものがある。特許文献２に記載のように、１枚のモアレ画像をフーリエ変換等で空間分解して位相微分画像を生成する場合には、直交する２方向で鮮鋭度が異なるＸ線画像検出器を用いると、その鮮鋭度の異方性と空間分解の方向性との関係に依存して位相微分画像のＳ／Ｎが低下するという問題がある。
【００１２】
本発明は、直交する２方向で鮮鋭度が異なる放射線画像検出器により得られた１枚のモアレ画像を用いて位相微分画像を生成する放射線撮影装置において、位相微分画像のＳ／Ｎを向上させることを可能とする放射線撮影装置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の格子と対向するとともに、前記第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することにより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、直交する２方向で鮮鋭度が異なり、鮮鋭度の高い方向が前記モアレ縞に交わる第１の方向に沿うように配置されるとともに、２次元配列された複数の画素により前記第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、前記放射線画像検出器により生成さ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、を備えることを特徴とする。
【００１４】
前記放射線画像検出器は、前記第１の方向に延設された線状読取光源が、前記第１の方向と直交する第２の方向に走査されることによって画素ごとに電荷が読み取られ、画像データの生成が行われる光読取方式の放射線画像検出器である。
【００１５】
前記位相微分画像生成部は、前記第１の方向に並ぶ所定数の画素を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、各グループ内の各画素値からなる強度変調信号の位相を算出することにより位相微分画像を生成する。この場合、
前記所定画素は１画素であることが好ましい。
【００１６】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の周期の整数倍に相当することが好ましい。この場合、前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当することが好ましい。また、前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当する画素数より少なくてもよい。
【００１７】
前記位相微分画像生成部は、前記画像データに対して、フーリエ変換、キャリア周波数に対応したスペクトルの分離、フーリエ逆変換を施すことにより位相微分画像を生成するものであってもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
本発明の放射線撮影装置は、前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って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。
【００２２】
本発明の放射線撮影装置は、被検体を配置しない状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を補正画像として記憶する補正画像記憶部と、被検体を配置した状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像から、前記補正画像記憶部に記憶された補正画像を減算する補正処理部とを備える。この場合、放射線撮影装置は、前記補正処理部によって補正された補正済みの位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って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。
【００２３】
前記第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を前記第２の格子に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。
【００２４】
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。
【００２５】
さらに、本発明の放射線撮影装置は、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。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、鮮鋭度の高い方向がモアレ縞に交わる方向に沿うように放射線画像検出器を配置するので、放射線画像検出器で検出されるモアレ縞のコントラストが向上し、位相微分画像のＳ／Ｎが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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概略斜視図である。
【図３】Ｘ線画像検出器の作用を説明する第１の説明図である。
【図４】Ｘ線画像検出器の作用を説明する第２の説明図である。
【図５】Ｘ線画像検出器の作用を説明する第３の説明図である。
【図６】Ｘ線画像検出器のＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラフである。
【図７】第１及び第２の格子の構成を説明する説明図である。
【図８】Ｘ線画像検出器の画素に対する第１及び第２の格子の位置関係を説明する説明図である。
【図９】強度変調信号を構成する１グループの画素を示す説明図である。
【図１０】強度変調信号を示すグラフである。
【図１１】画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１２】位相微分値の算出時のグループの設定変更方法を説明する説明図である。
【図１３】グループの設定方法の第１の変形例を説明する説明図である。
【図１４】グループの設定方法の第２の変形例を説明する説明図である。
【図１５】グループの設定方法の第３の変形例を説明する説明図である。
【図１６】グループの設定変更方法の変形例を説明する説明図である。
【図１７】第２の実施形態におけるＸ線画像検出器の画素に対する第１及び第２の格子の位置関係を説明する説明図である。
【図１８】第２の実施形態におけるＸ線画像検出器の配置を説明する説明図である。
【図１９】第２の実施形態における位相微分値の算出時のグループの設定変更方法を説明する説明図である。
【図２０】第３の実施形態のＸ線画像検出器の構成を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施形態）
図１において、Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線源１１、撮影部１２、メモリ１３、画像処理部１４、画像記録部１５、撮影制御部１６、コンソール１７、及びシステム制御部１８を備えている。Ｘ線源１１は、周知のように、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、被検体Ｈに向けてＸ線を放射する。
【００２９】
撮影部１２は、Ｘ線画像検出器２０、第１の格子２１、及び第２の格子２２を備えている。第１及び第２の格子２１，２２は、吸収型格子であり、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２０は、詳しくは後述するが、光読取方式の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２０の検出面２０ａは、Ｚ方向に直交している。
【００３０】
第１の格子２１は、Ｚ方向に直交するＸＹ面（格子面）における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を備えている。Ｘ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂは、Ｘ方向（Ｚ方向及びＹ方向に直交する方向）に沿って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方向に沿って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を備えている。Ｘ線吸収部２１ａ，２２ａは、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等のＸ線吸収性を有する金属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線透過性材料や空隙により形成されている。
【００３１】
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。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。
【００３２】
Ｘ線画像検出器２０は、Ｇ２像を検出して画像データを生成する。メモリ１３は、Ｘ線画像検出器２０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１４は、メモリ１３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１５は、画像処理部１４により生成された位相微分画像や位相コントラスト画像を記録する。撮影制御部１６は、Ｘ線源１１及び撮影部１２の制御を行う。
【００３３】
コンソール１７は、撮影条件の設定や、撮影モードの切替、撮影実行指示等の操作を可能とする操作部１７ａと、撮影情報や、位相微分画像、位相コントラスト画像等の画像表示を行うモニタ１７ｂとを備えている。撮影モードとしては、被検体Ｈを配置せずに撮影を行うプレ撮影と、被検体Ｈを配置して行う本撮影が実行可能となっている。システム制御部１８は、操作部１７ａから入力される信号に応じて各部を統括的に制御する。
【００３４】
図２において、Ｘ線画像検出器２０は、Ｘ線を透過する第１の電極層３１と、第１の電極層３１を透過したＸ線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層３２と、記録用光導電層３２で発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、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３４と、読取光ＬＲの照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層３５と、第２の電極層３６とをこの順に積層したものである。
【００３５】
記録用光導電層３２と電荷輸送層３４との界面近傍には、記録用光導電層３２内で発生した電荷を蓄積する蓄電部３３が形成される。なお、上記各層は、ガラス基板３７上に第２の電極層３６から順に形成されている。
【００３６】
第１の電極層３１は、Ｘ線透過性を有する。第１の電極層３１としては、例えば、ネサ皮膜（ＳｎＯ２）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide；出光興産（株））などを５０〜２００ｎｍ厚にして用いることができ、また、１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕなども用いることもできる。
【００３７】
記録用光導電層３２は、Ｘ線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、Ｘ線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているアモルファスセレンを主成分とするものを使用する。記録用光導電層３２の厚さは１０〜１５００μｍが適切である。また、記録用光導電層３２の厚さは、マンモグラフィ用途である場合には１５０〜２５０μｍであることが好ましく、一般撮影用途である場合には５００〜１２００μｍであることが好ましい。
【００３８】
電荷輸送層３４としては、Ｘ線画像の記録の際に第１の電極層３１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程良く、例えば、ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス（３−メチルフェニル）−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＶＫ）分散物，Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半導体物質が適当である。電荷輸送層３４の厚さは０．２〜２μｍ程度が適切である。
【００３９】
読取用光導電層３５としては、読取光ＬＲの照射を受けることにより導電性を呈するものであればよく、例えば、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、ＭｇＰｃ（Magnesium phtalocyanine）、ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Cupper phtalocyanine）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。読取用光導電層３５の厚さは５〜２０μｍ程度が適切である。
【００４０】
第２の電極層３６は、読取光ＬＲを透過させる複数の透明線状電極３６ａと、読取光ＬＲを遮光する複数の遮光線状電極３６ｂとを有する。透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂとは、Ｘ方向に沿って、Ｘ線画像検出器２０の画像形成領域の一方の端部から他方の端部まで連続して直線状に延びている。透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂとは、Ｙ方向に沿って、所定の間隔を空けて交互に平行に配列されている。
【００４１】
透明線状電極３６ａは、読取光ＬＲを透過させる導電性を有する材料からなる。透明線状電極３６ａとして、例えば、第１の電極層３１と同様に、ＩＴＯ、ＩＺＯやＩＤＩＸＯを用いることができる。透明線状電極３６ａの厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【００４２】
遮光線状電極３６ｂは読取光ＬＲを遮光するとともに、導電性を有する材料からなる。例えば、上記の透明導電材料とカラーフィルターを組み合せて用いることができる。透明導電材料の厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【００４３】
Ｘ線画像検出器２０では、隣接する透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂとの１組により、Ｙ方向の画素サイズＤｙ（以下、主画素サイズＤｙという）が規定される。
【００４４】
さらに、Ｘ線画像検出器２０は、透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂの延伸方向に直交する方向（Ｙ方向）に延設された線状読取光源３８を備えている。線状読取光源３８は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などの光源と光学系とから構成され、線状の読取光ＬＲをガラス基板３７に照射する。線状読取光源３８は、移動機構（図示せず）によって透明線状電極３６ａ及び遮光線状電極３６ｂの延伸方向（Ｘ方向）について移動するものであり、線状読取光源３８から発せられた線状の読取光によって電荷が読み出される。線状読取光源３８のＸ方向の幅により、Ｘ方向の画素サイズＤｘ（以下、副画素サイズＤｘという）が規定される。
【００４５】
次に、Ｘ線画像検出器２０の画像検出と読み出しの作用について説明する。まず、図３に示すように高圧電源４０によってＸ線画像検出器２０の第１の電極層３１に負の電圧を印加した状態において、Ｘ線源１１から放射され、第１及び第２の格子２１，２２を通過したＸ線がＧ２像として、Ｘ線画像検出器２０の第１の電極層３１側から照射される。
【００４６】
Ｘ線画像検出器２０に入射したＸ線は、第１の電極層３１を透過し、記録用光導電層３２に照射される。このＸ線照射により記録用光導電層３２で電荷対が発生し、そのうち正の電荷（正孔）は第１の電極層３１に帯電した負の電荷（電子）と結合して消滅し、負の電荷は、図４に示すように、潜像電荷として記録用光導電層３２と電荷輸送層３４との界面に形成される蓄電部３３に蓄積される。
【００４７】
次いで、図５に示すように、第１の電極層３１が接地された状態において、線状読取光源３８から発せられた線状の読取光ＬＲがガラス基板３７側から照射される。読取光ＬＲは、ガラス基板３７を透過し、さらに透明線状電極３６ａを透過して読取用光導電層３５に照射される。この読取光ＬＲの照射により読取用光導電層３５で発生した正の電荷が電荷輸送層３４を通過して蓄電部３３の潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、透明線状電極３６ａに接続された積分アンプ４１を介して遮光線状電極３６ｂに帯電した正の電荷と結合する。
【００４８】
そして、読取用光導電層３５で発生した負の電荷と遮光線状電極３６ｂに帯電した正の電荷との結合によって、積分アンプ４１に電流ｉが流れ、この電流ｉが積分されて画像信号として出力される。
【００４９】
この後、線状読取光源３８が、Ｘ方向に副画素サイズＤｘを移動ピッチとして、この移動ピッチずつ順次移動しながら上記の電荷読取動作が行われる。これにより、線状の読取光ＬＲの照射された読取ラインごとに画像信号が検出され、検出された読取ラインごとの画像信号が積分アンプ４１から順次出力される。
【００５０】
積分アンプ４１から出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によるＡ／Ｄ変換と、補正回路（図示せず）による暗電流補正、ゲイン補正、リニアリティ補正等が行われ、デジタル形式の画像データが生成される。この画像データは、メモリ１３に入力される。
【００５１】
Ｘ線画像検出器２０は、上記のように光読取方式であり、Ｙ方向の画素の区分は、透明線状電極３６ａ及び遮光線状電極３６ｂにより物理的に規定されるのに対し、Ｘ方向の画素の区分は、読取光ＬＲの段階的な走査により規定される。このため、Ｘ線画像検出器２０におけるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の空間周波数に対する特性は、図６に示すように、Ｘ方向とＹ方向とで異なる。同図は、Ｙ方向の鮮鋭度がＸ方向の鮮鋭度より高いことを示している。
【００５２】
図７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、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ている。具体的には、Ｘ方向に関するＸ線透過部２１ｂの幅を、Ｘ線源１１から放射されるＸ線の実効波長より十分大きな値とし、Ｘ線の大部分を回折させずに、直進性を保ったまま通過させることで実現される。例えば、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。なお、第２の格子２２も同様である。
【００５３】
第１の格子２１により生成されるＧ１像は、Ｘ線焦点１１ａからの距離に比例して拡大する。第２の格子２２の格子ピッチｐ２は、第２の格子２２の位置におけるＧ１像の周期パターンと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の格子ピッチを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とした場合、下式（１）をほぼ満たすように設定されている。
【００５４】
【数１】
【００５５】
Ｘ線源１１と第１の格子２１との間に被検体Ｈを配置すると、Ｇ２像が被検体Ｈにより変調される。この変調量には、被検体ＨによるＸ線の屈折角が反映される。
【００５６】
次に、位相微分画像の生成方法を説明する。ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の座標を、ｘ，ｙ，ｚとする。図７には、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折するＸ線の１つ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ている。この経路Ｘ１を進むＸ線は、第１及び第２の格子２１，２２を通過してＸ線画像検出器２０に入射する。符号Ｘ２は、被検体Ｈが存在する場合に、被検体Ｈにより屈折したＸ線の経路を示している。この経路Ｘ２を進むＸ線は、第１の格子２１を通過した後、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａにより吸収される。
【００５７】
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）として、下式（２）で表される。ここで、説明の簡略化のため、ｙ座標は省略している。
【００５８】
【数２】
【００５９】
第２の格子２２の位置に形成された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、近似的に下式（３）で表される。
【００６０】
【数３】
【００６１】
ここで、屈折角φは、Ｘ線の波長λと被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、下式（４）で表される。
【００６２】
【数４】
【００６３】
このように、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、変位量Δｘ及び屈折角φは、Ｘ線画像検出器２０により検出される各画素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。ここで、強度変調信号とは、第１の格子２１と第２の格子２２との位置変化に伴う画素値の強度変化を表す波形信号である。
【００６４】
【数５】
【００６５】
したがって、上式（４）及び（５）により、強度変調信号の位相ズレ量ψが位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量に対応することが分かる。この微分量をｘについて積分することにより、位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち位相コントラスト画像が生成される。
【００６６】
図８において、Ｇ１像が第２の格子２２に対してＺ軸周りに所定角度θだけ傾斜するように、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。これにより、Ｇ２像には、ほぼ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。
【００６７】
【数６】
【００６８】
第２の格子２２の傾斜角θは、モアレ周期Ｔが主画素サイズＤｙのほぼ整数倍となるように設定されている。
【００６９】
図９において、Ｙ方向に沿って並ぶＭ個の画素５０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５０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８の例では、ν＝３）と同一とする。
【００７０】
Ｉ（ｘ，ｙ）は、座標ｘ，ｙの画素５０の画素値を示している。この画素値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、画素５０のｙ座標に応じて第２の格子２２によるＧ１像の強度変調量が異なることにより、図１０に示すように、１周期分の強度変調信号を構成している。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）は、従来の縞走査法において、第１または第２の格子を格子方向にほぼ垂直な方向（Ｘ方向）に、所定量ずつ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。
【００７１】
図１１において、画像処理部１４は、位相微分画像生成部６０、補正画像記憶部６１、補正処理部６２、及び位相コントラスト画像生成部６３を備える。位相微分画像生成部６０は、本撮影及びプレ撮影によりメモリ１３に記憶された画像データをそれぞれ読み出し、後述する方法によって位相微分画像を生成する。補正画像記憶部６１は、プレ撮影時に位相微分画像生成部６０により生成された位相微分画像を補正画像として記憶する。補正処理部６２は、本撮影時に位相微分画像生成部６０により生成された位相微分画像から、補正画像記憶部６１に記憶された補正画像を減算することにより、補正済み位相微分画像を生成する。位相コントラスト画像生成部６３は、補正済み位相微分画像をＸ方向に沿って積分処理することにより位相コントラスト画像を生成する。
【００７２】
位相微分画像生成部６０は、図１２に示すように、Ｘ方向に並ぶ画素５０の各列について、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつ変更しながら（ｎを１ずつ変更しながら）、各グループＧｒ（ｘ，ｎ）の強度変調信号に基づいて位相微分値を算出する。すべての画素５０について位相微分値を算出することにより位相微分画像が得られる。
【００７３】
位相微分値は、縞走査法と同様な方法により算出可能である。具体的には、「応用光学 光計測入門 谷田貝豊彦著 丸善株式会社 １３６〜１３８頁」に示された位相変調干渉法（フリンジスキャン干渉法）における位相分布の算出法を用いることができる。
【００７４】
位相微分画像生成部６０は、下記の行列式（７）を演算し、演算結果を次式（８）に適用することにより、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）を生成する。
【００７５】
【数７】
【数８】
【００７６】
ここで、参照位相δｋ、行列ａ，Ａ（δｋ），Ｂ（δｋ）は、それぞれ下式（９）〜（１２）で表される。
【００７７】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【００７８】
本実施形態では、前述のようにＭ＝νとしているため、参照位相δｋは、０から２πの間で等間隔に段階変化する。この場合、行列Ａ（δｋ）の非対角項が０となり、１以外の対角項が１／２となるため、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）は、より簡単な下式（１３）を用いて算出可能である。
【００７９】
【数１３】
【００８０】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影装置１０の作用を説明する。まず、被検体Ｈを配置せずに、操作部１７ａからプレ撮影指示が入力されると、Ｘ線源１１からＸ線が放射されるとともに、Ｘ線画像検出器２０によりＧ２像の検出が行われ、画像データが生成される。この画像データは、メモリ１３に記憶された後、画像処理部１４により読み出される。画像処理部１４内では、位相微分画像生成部６０により画像データに基づいて上記演算が行われ、位相微分画像が生成される。この位相微分画像は、補正画像として補正画像記憶部６１に記憶される。プレ撮影は、以上で動作が終了する。
【００８１】
この後、被検体ＨをＸ線源１１と第１の格子２１との間に配置して、操作部１７ａから本撮影指示が入力されると、同様に、Ｘ線源１１からＸ線が放射されるとともに、Ｘ線画像検出器２０によりＧ２像の検出が行われ、画像データが生成される。この画像データは、メモリ１３に記憶された後、画像処理部１４により読み出される。画像処理部１４内では、位相微分画像生成部６０により画像データに基づいて上記演算が行われ、位相微分画像が生成される。
【００８２】
この位相微分画像は、補正処理部６２に入力される。補正処理部６２は、補正画像記憶部６１から補正画像を読み出し、位相微分画像生成部６０から入力された位相微分画像から補正画像を減算する。これにより、被検体Ｈの位相情報のみが反映された補正済み位相微分画像が生成される。この補正済み位相微分画像は、位相コントラスト画像生成部６３に入力され、Ｘ方向に沿って積分処理が施されることにより、位相コントラスト画像が生成される。
【００８３】
この位相コントラスト画像及び補正済み位相微分画像は、画像記録部１５に記録された後、コンソール１７に入力され、モニタ１７ｂに画像表示される。
【００８４】
本実施形態では、モアレ縞の周期方向（縞に直交する方向）をＸ線画像検出器２０の鮮鋭度が高い方向（Ｙ方向）に対応させているため、Ｘ線画像検出器２０で検出されるモアレ縞のコントラストが向上し、強度変調信号が高精度に得られるため、位相微分画像のＳ／Ｎが向上する。
【００８５】
なお、上記第１の実施形態では、図９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１３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。
【００８６】
また、図１４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。この場合、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出には、上式（１３）を用いることはできないが、行列式（７）を演算した結果を上式（８）に適用することにより算出可能である。
【００８７】
さらに、図１５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。この場合も、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出には、上式（１３）を用いることはできないが、行列式（７）を演算した結果を上式（８）に適用することにより算出可能である。この場合、位相微分値の算出に用いる画素数が少ないため、第１の実施形態の場合よりＳ／Ｎ比は低下するが、解像度は向上する。
【００８８】
また、上記第１の実施形態では、図１２に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつ変更しながら位相微分値の算出を行っているが、これに限られず、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に２画素以上の単位で変更しながら位相微分値の算出を行ってもよい。さらには、図１６に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を構成するＭ個の画素ずつ変更しながら位相微分値の算出を行ってもよい。この場合には、画素５０のサイズがＤｘ＝Ｍ×Ｄｙの関係を満たすようにＸ線画像検出器２０を構成することが好ましい。
【００８９】
また、上記第１の実施形態では、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。
【００９０】
また、上記第１の実施形態では、Ｘ線画像検出器２０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２０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２０と第２の格子２２とのＺ方向への間隔をＬ３とすると、下式（１４）の倍率Ｒで拡大されたＧ２像がＸ線画像検出器２０により検出される。
【００９１】
【数１４】
【００９２】
この場合には、Ｘ線画像検出器２０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。
【００９３】
また、上記第１の実施形態では、上式（８）または（１３）で表される値、すなわち強度変調信号の位相を表す値を位相微分値としているが、これに定数を乗じたり付加したりしたものを位相微分値としてもよい。
【００９４】
また、上記第１の実施形態では、位相微分画像の生成を行っているが、これに加えて、吸収画像や小角散乱画像を生成してもよい。吸収画像は、図１０に例示した強度変調信号の平均値を求めることにより生成される。小角散乱画像は、強度変調信号の振幅を求めることにより生成される。
【００９５】
また、上記第１の実施形態では、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。
【００９６】
また、上記第１の実施形態では、Ｘ線源１１から射出されるＸ線をコーンビームとしているが、これに代えて、平行ビームを射出する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の関係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。
【００９７】
また、上記第１の実施形態では、光読取方式のＸ線画像検出器２０を用いているが、本発明は、直交する２方向について鮮鋭度が異なるものであれば、ＴＦＴ等のスイッチング素子を介して電気的に電荷を読み出す方式のＸ線画像検出器や、イメージングプレートを用いたＸ線撮影装置に適用することも可能である。
【００９８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、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、第２の実施形態のＸ線撮影装置では、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）、もしくは第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１７に示すように、Ｇ２像にモアレ縞を生じさせる。
【００９９】
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とは僅かにずれており、モアレ縞は、Ｘ方向に、下式（１５）で表される周期Ｔを有する。
【数１５】
【０１００】
このように、本実施形態では、モアレ縞の周期方向がＸ方向となるため、図１８に示すように、透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂの延伸方向がＹ方向、線状読取光源３８がＸ方向に対応するようにＸ線画像検出器２０を配置する。したがって、Ｘ線画像検出器２０の鮮鋭度の高い方向がＸ方向となり、鮮鋭度の低い方向がＹ方向となる。
【０１０１】
本実施形態では、位相微分画像生成部６０は、図１９に示すように、Ｙ方向に並ぶ画素５０の各行について、グループＧｒ（ｎ，ｙ）をＸ方向に１画素ずつ変更しながら（ｎを１ずつ変更しながら）、各グループＧｒ（ｎ，ｙ）の強度変調信号に基づいて位相微分値ψ（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１０２】
位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出方法は、第１の実施形態と同様である。具体的には、行列式（７）の演算を行って位相微分値ψ（ｘ，ｙ）を算出する場合には、上式（８）に代えて下式（１６）を用い、上式（１２）に代えて下式（１７）を用いればよい。
【０１０３】
【数１６】
【数１７】
【０１０４】
また、モアレ周期Ｔが主画素サイズＤｘのほぼ整数倍となるように設定した場合には、上式（１３）に代えて、下式（１８）を用いることにより位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出を行うことができる。
【０１０５】
【数１８】
【０１０６】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に、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く、また、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。さらに、グループＧｒ（ｎ，ｙ）をＸ方向に２画素以上の単位で変更しながら位相微分値の算出を行ってもよい。その他の構成や作用については、第１の実施形態と同一である。
【０１０７】
なお、本実施形態においてもＸ線画像検出器２０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（１５）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１４）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。
【０１０８】
また、上記第１の実施形態で説明した第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、上記第２の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の実施形態または第２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５０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。
【０１０９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。上記第１及び第２の実施形態では、Ｘ線源１１は単一焦点であるが、第３の実施形態では、図２０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）２３を設ける。マルチスリット２３は、第１及び第２の格子２１，２３と同様に、Ｙ方向に延伸された複数のＸ線吸収部２３ａ及びＸ線透過部２３ｂがＸ方向に交互に配列されたものである。マルチスリット２３の格子ピッチｐ０は、下式（１９）をほぼ満たすように設定されている。ここで、Ｌ０は、マルチスリット２３から第１の格子２１まで距離である。
【０１１０】
【数１９】
【０１１１】
このようにマルチスリット２３を配置すると、Ｘ線源１１からの放射線がＹ方向に分散化され、各Ｘ線透過部２３ｂがＸ線焦点として機能する。各Ｘ線透過部２３ｂから放射された放射線は、第１の格子２１によりＧ１像を形成し、第２の格子２２の位置で重なり合うことによりＧ２像を形成する。これより、本実施形態では、Ｇ２像の光量が向上し、位相微分画像の算出精度の向上や、撮影時間の短縮が可能となる。
【０１１２】
その他の構成や作用については、第１または第２の実施形態と同一である。本実施形態では、マルチスリット２３の各Ｘ線透過部２３ｂがＸ線焦点として機能するため、上式（１）において距離Ｌ１を、距離Ｌ０で置き換えればよい。
【０１１３】
なお、本実施形態においてもＸ線画像検出器２０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（１５）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１４）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。なお、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。
【０１１４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。上記第１〜第３の実施形態では、第１の格子２１は、入射Ｘ線を回折せずに幾何光学的に投影しているが、第４の実施形態のＸ線撮影装置では、特開２００８−２００３６１号公報等に記されているように、第１の格子２１でタルボ効果が生じる構成とする。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、または、上記マルチスリット２３を用いて小焦点化を行えばよい。
【０１１５】
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）は、第１の格子２１から下流にタルボ距離Ｚｍだけ離れた位置に形成される。このため、本実施形態では、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。なお、この場合には、第１の格子２１を位相型格子とすることも可能である。その他の構成や作用については、第１〜第３の実施形態のいずれかと同一である。
【０１１６】
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２３を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１１７】
【数２０】
【０１１８】
また、第１の格子２１が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、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２３を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１１９】
【数２１】
【０１２０】
また、第１の格子２１が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線がコーンビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２２）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（２３）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット２３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２２】
【数２３】
【０１２２】
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。
【０１２３】
【数２４】
【０１２４】
また、第１の格子２１が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、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。
【０１２５】
【数２５】
【０１２６】
そして、第１の格子２１が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線が平行ビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２６）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。
【０１２７】
【数２６】
【０１２８】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。上記第１〜第４の実施形態では、位相微分画像生成部６０は、Ｘ方向に並ぶ画素５０の各列においてグループＧｒ（ｘ，ｎ）を設定し、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向にずらしながら縞走査法と同様な方法により位相微分画像を生成しているが、第５の実施形態のＸ線撮影装置では、ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報に記載のように、画像データに対して、フーリエ変換、キャリア周波数に対応したスペクトルの分離、フーリエ逆変換の一連の処理を施すことにより位相微分画像を生成する。
【０１２９】
本実施形態では、第１の実施形態のように、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もよいし、第２の実施形態のように、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）、もしくは第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Ｇ２像にモアレ縞を生じさせてもよい。本実施形態においてもモアレ縞の周期方向をＸ線画像検出器２０の鮮鋭度が高い方向に対応させる。これにより、Ｘ線画像検出器２０で検出されるモアレ縞のコントラストが向上し、上記一連の処理が高精度に行われるため、位相微分画像のＳ／Ｎが向上する。
【０１３０】
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】
【０１３１】
１０ Ｘ線撮影装置
２０ 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
２３ マルチスリット
３１ 第１の電極層
３２ 記録用光導電層
３３ 蓄電部
３４ 電荷輸送層
３５ 読取用光導電層
３６ 第２の電極層
３６ａ 透明線状電極
３６ｂ 遮光線状電極
３７ ガラス基板
３８ 線状読取光源
５０ 画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の位相変化に基づく画像を得る放射線撮影装置に関する。
【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減衰するという特性を有する。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う問題がある。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。
【０００６】
このようなＸ線位相イメージングを可能とするＸ線撮影装置として、Ｘ線源とＸ線画像検出器との間に、第１及び第２の格子を所定の間隔で平行に配置し、Ｘ線源から第１及び第２の格子を介して得られるＸ線のモアレ画像をＸ線画像検出器で撮影することにより位相コントラス画像を取得するＸ線撮影装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１に記載のＸ線撮影装置では、縞走査法が用いられている。縞走査法では、第１の格子に対して第２の格子を、格子方向にほぼ垂直な方向に、格子ピッチよりも小さい所定量ずつ間欠的に移動させながら、その各停止中に撮影を行うことにより複数のモアレ画像が検出される。この複数のモアレ画像に基づいて、被検体との相互作用によって生じたＸ線の位相変化量が検出され、位相微分画像が生成される。この位相微分画像を積分処理することにより位相コントラスト画像が生成される。
【０００８】
しかし、縞走査法では、第１または第２の格子を、その格子ピッチよりも小さいピッチで精度よく移動させるために高精度な移動機構が必要である。このため、装置の複雑化や高コスト化という問題がある。また、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の撮影を行う必要があるため、その一連の撮影中に被検体の体動や装置の振動が生じると、各モアレ画像間で被検体や格子に位置ずれが生じ、位相微分画像の画質が劣化するという問題がある。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を行うことより得られる１枚のモアレ画像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記載されていない。
【０００９】
特許文献２では、第１及び第２の格子を移動させずに一度の撮影を行うことにより１枚のモアレ画像を取得し、このモアレ画像に対して、フーリエ変換、キャリア周波数に対応したスペクトルの分離、フーリエ逆変換の一連の処理を施すことにより位相微分画像を得るフーリエ変換法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２００３６１号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報
【特許文献３】特開２００９−１３３８２３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、特許文献２には、モアレ画像のモアレ縞の方向性とＸ線画像検出器との間の配置関係については何ら記載されていない。Ｘ線画像検出器には、特許文献３に記載された光読取方式のものや、イメージングプレートに代表されるように、直交する２方向で鮮鋭度が異なるものがある。特許文献２に記載のように、１枚のモアレ画像をフーリエ変換等で空間分解して位相微分画像を生成する場合には、直交する２方向で鮮鋭度が異なるＸ線画像検出器を用いると、その鮮鋭度の異方性と空間分解の方向性との関係に依存して位相微分画像のＳ／Ｎが低下するという問題がある。
【００１２】
本発明は、直交する２方向で鮮鋭度が異なる放射線画像検出器により得られた１枚のモアレ画像を用いて位相微分画像を生成する放射線撮影装置において、位相微分画像のＳ／Ｎを向上させることを可能とする放射線撮影装置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の格子と対向するとともに、前記第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することにより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、直交する２方向で鮮鋭度が異なり、鮮鋭度の高い方向が前記モアレ縞に交わる第１の方向に沿うように配置されるとともに、２次元配列された複数の画素により前記第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、前記放射線画像検出器により生成さ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、を備えることを特徴とする。
【００１４】
前記放射線画像検出器は、前記第１の方向に延設された線状読取光源が、前記第１の方向と直交する第２の方向に走査されることによって画素ごとに電荷が読み取られ、画像データの生成が行われる光読取方式の放射線画像検出器である。
【００１５】
前記位相微分画像生成部は、前記第１の方向に並ぶ所定数の画素を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、各グループ内の各画素値からなる強度変調信号の位相を算出することにより位相微分画像を生成する。この場合、
前記所定画素は１画素であることが好ましい。
【００１６】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の周期の整数倍に相当することが好ましい。この場合、前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当することが好ましい。また、前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当する画素数より少なくてもよい。
【００１７】
前記位相微分画像生成部は、前記画像データに対して、フーリエ変換、キャリア周波数に対応したスペクトルの分離、フーリエ逆変換を施すことにより位相微分画像を生成するものであってもよい。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
本発明の放射線撮影装置は、前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って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。
【００２２】
本発明の放射線撮影装置は、被検体を配置しない状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を補正画像として記憶する補正画像記憶部と、被検体を配置した状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像から、前記補正画像記憶部に記憶された補正画像を減算する補正処理部とを備える。この場合、放射線撮影装置は、前記補正処理部によって補正された補正済みの位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って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。
【００２３】
前記第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を前記第２の格子に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。
【００２４】
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。
【００２５】
さらに、本発明の放射線撮影装置は、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。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、鮮鋭度の高い方向がモアレ縞に交わる方向に沿うように放射線画像検出器を配置するので、放射線画像検出器で検出されるモアレ縞のコントラストが向上し、位相微分画像のＳ／Ｎが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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概略斜視図である。
【図３】Ｘ線画像検出器の作用を説明する第１の説明図である。
【図４】Ｘ線画像検出器の作用を説明する第２の説明図である。
【図５】Ｘ線画像検出器の作用を説明する第３の説明図である。
【図６】Ｘ線画像検出器のＭＴＦと空間周波数との関係を示すグラフである。
【図７】第１及び第２の格子の構成を説明する説明図である。
【図８】Ｘ線画像検出器の画素に対する第１及び第２の格子の位置関係を説明する説明図である。
【図９】強度変調信号を構成する１グループの画素を示す説明図である。
【図１０】強度変調信号を示すグラフである。
【図１１】画像処理部の構成を示すブロック図である。
【図１２】位相微分値の算出時のグループの設定変更方法を説明する説明図である。
【図１３】グループの設定方法の第１の変形例を説明する説明図である。
【図１４】グループの設定方法の第２の変形例を説明する説明図である。
【図１５】グループの設定方法の第３の変形例を説明する説明図である。
【図１６】グループの設定変更方法の変形例を説明する説明図である。
【図１７】第２の実施形態におけるＸ線画像検出器の画素に対する第１及び第２の格子の位置関係を説明する説明図である。
【図１８】第２の実施形態におけるＸ線画像検出器の配置を説明する説明図である。
【図１９】第２の実施形態における位相微分値の算出時のグループの設定変更方法を説明する説明図である。
【図２０】第３の実施形態のＸ線画像検出器の構成を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施形態）
図１において、Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線源１１、撮影部１２、メモリ１３、画像処理部１４、画像記録部１５、撮影制御部１６、コンソール１７、及びシステム制御部１８を備えている。Ｘ線源１１は、周知のように、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、被検体Ｈに向けてＸ線を放射する。
【００２９】
撮影部１２は、Ｘ線画像検出器２０、第１の格子２１、及び第２の格子２２を備えている。第１及び第２の格子２１，２２は、吸収型格子であり、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２０は、詳しくは後述するが、光読取方式の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２０の検出面２０ａは、Ｚ方向に直交している。
【００３０】
第１の格子２１は、Ｚ方向に直交するＸＹ面（格子面）における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を備えている。Ｘ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂは、Ｘ方向（Ｚ方向及びＹ方向に直交する方向）に沿って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方向に沿って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を備えている。Ｘ線吸収部２１ａ，２２ａは、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等のＸ線吸収性を有する金属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線透過性材料や空隙により形成されている。
【００３１】
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。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。
【００３２】
Ｘ線画像検出器２０は、Ｇ２像を検出して画像データを生成する。メモリ１３は、Ｘ線画像検出器２０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１４は、メモリ１３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１５は、画像処理部１４により生成された位相微分画像や位相コントラスト画像を記録する。撮影制御部１６は、Ｘ線源１１及び撮影部１２の制御を行う。
【００３３】
コンソール１７は、撮影条件の設定や、撮影モードの切替、撮影実行指示等の操作を可能とする操作部１７ａと、撮影情報や、位相微分画像、位相コントラスト画像等の画像表示を行うモニタ１７ｂとを備えている。撮影モードとしては、被検体Ｈを配置せずに撮影を行うプレ撮影と、被検体Ｈを配置して行う本撮影が実行可能となっている。システム制御部１８は、操作部１７ａから入力される信号に応じて各部を統括的に制御する。
【００３４】
図２において、Ｘ線画像検出器２０は、Ｘ線を透過する第１の電極層３１と、第１の電極層３１を透過したＸ線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層３２と、記録用光導電層３２で発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、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３４と、読取光ＬＲの照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層３５と、第２の電極層３６とをこの順に積層したものである。
【００３５】
記録用光導電層３２と電荷輸送層３４との界面近傍には、記録用光導電層３２内で発生した電荷を蓄積する蓄電部３３が形成される。なお、上記各層は、ガラス基板３７上に第２の電極層３６から順に形成されている。
【００３６】
第１の電極層３１は、Ｘ線透過性を有する。第１の電極層３１としては、例えば、ネサ皮膜（ＳｎＯ２）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide；出光興産（株））などを５０〜２００ｎｍ厚にして用いることができ、また、１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕなども用いることもできる。
【００３７】
記録用光導電層３２は、Ｘ線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、Ｘ線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているアモルファスセレンを主成分とするものを使用する。記録用光導電層３２の厚さは１０〜１５００μｍが適切である。また、記録用光導電層３２の厚さは、マンモグラフィ用途である場合には１５０〜２５０μｍであることが好ましく、一般撮影用途である場合には５００〜１２００μｍであることが好ましい。
【００３８】
電荷輸送層３４としては、Ｘ線画像の記録の際に第１の電極層３１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程良く、例えば、ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス（３−メチルフェニル）−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＶＫ）分散物，Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半導体物質が適当である。電荷輸送層３４の厚さは０．２〜２μｍ程度が適切である。
【００３９】
読取用光導電層３５としては、読取光ＬＲの照射を受けることにより導電性を呈するものであればよく、例えば、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、ＭｇＰｃ（Magnesium phtalocyanine）、ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Cupper phtalocyanine）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。読取用光導電層３５の厚さは５〜２０μｍ程度が適切である。
【００４０】
第２の電極層３６は、読取光ＬＲを透過させる複数の透明線状電極３６ａと、読取光ＬＲを遮光する複数の遮光線状電極３６ｂとを有する。透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂとは、Ｘ方向に沿って、Ｘ線画像検出器２０の画像形成領域の一方の端部から他方の端部まで連続して直線状に延びている。透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂとは、Ｙ方向に沿って、所定の間隔を空けて交互に平行に配列されている。
【００４１】
透明線状電極３６ａは、読取光ＬＲを透過させる導電性を有する材料からなる。透明線状電極３６ａとして、例えば、第１の電極層３１と同様に、ＩＴＯ、ＩＺＯやＩＤＩＸＯを用いることができる。透明線状電極３６ａの厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【００４２】
遮光線状電極３６ｂは読取光ＬＲを遮光するとともに、導電性を有する材料からなる。例えば、上記の透明導電材料とカラーフィルターを組み合せて用いることができる。透明導電材料の厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【００４３】
Ｘ線画像検出器２０では、隣接する透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂとの１組により、Ｙ方向の画素サイズＤｙ（以下、主画素サイズＤｙという）が規定される。
【００４４】
さらに、Ｘ線画像検出器２０は、透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂの延伸方向に直交する方向（Ｙ方向）に延設された線状読取光源３８を備えている。線状読取光源３８は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などの光源と光学系とから構成され、線状の読取光ＬＲをガラス基板３７に照射する。線状読取光源３８は、移動機構（図示せず）によって透明線状電極３６ａ及び遮光線状電極３６ｂの延伸方向（Ｘ方向）について移動するものであり、線状読取光源３８から発せられた線状の読取光によって電荷が読み出される。線状読取光源３８のＸ方向の幅により、Ｘ方向の画素サイズＤｘ（以下、副画素サイズＤｘという）が規定される。
【００４５】
次に、Ｘ線画像検出器２０の画像検出と読み出しの作用について説明する。まず、図３に示すように高圧電源４０によってＸ線画像検出器２０の第１の電極層３１に負の電圧を印加した状態において、Ｘ線源１１から放射され、第１及び第２の格子２１，２２を通過したＸ線がＧ２像として、Ｘ線画像検出器２０の第１の電極層３１側から照射される。
【００４６】
Ｘ線画像検出器２０に入射したＸ線は、第１の電極層３１を透過し、記録用光導電層３２に照射される。このＸ線照射により記録用光導電層３２で電荷対が発生し、そのうち正の電荷（正孔）は第１の電極層３１に帯電した負の電荷（電子）と結合して消滅し、負の電荷は、図４に示すように、潜像電荷として記録用光導電層３２と電荷輸送層３４との界面に形成される蓄電部３３に蓄積される。
【００４７】
次いで、図５に示すように、第１の電極層３１が接地された状態において、線状読取光源３８から発せられた線状の読取光ＬＲがガラス基板３７側から照射される。読取光ＬＲは、ガラス基板３７を透過し、さらに透明線状電極３６ａを透過して読取用光導電層３５に照射される。この読取光ＬＲの照射により読取用光導電層３５で発生した正の電荷が電荷輸送層３４を通過して蓄電部３３の潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、透明線状電極３６ａに接続された積分アンプ４１を介して遮光線状電極３６ｂに帯電した正の電荷と結合する。
【００４８】
そして、読取用光導電層３５で発生した負の電荷と遮光線状電極３６ｂに帯電した正の電荷との結合によって、積分アンプ４１に電流ｉが流れ、この電流ｉが積分されて画像信号として出力される。
【００４９】
この後、線状読取光源３８が、Ｘ方向に副画素サイズＤｘを移動ピッチとして、この移動ピッチずつ順次移動しながら上記の電荷読取動作が行われる。これにより、線状の読取光ＬＲの照射された読取ラインごとに画像信号が検出され、検出された読取ラインごとの画像信号が積分アンプ４１から順次出力される。
【００５０】
積分アンプ４１から出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によるＡ／Ｄ変換と、補正回路（図示せず）による暗電流補正、ゲイン補正、リニアリティ補正等が行われ、デジタル形式の画像データが生成される。この画像データは、メモリ１３に入力される。
【００５１】
Ｘ線画像検出器２０は、上記のように光読取方式であり、Ｙ方向の画素の区分は、透明線状電極３６ａ及び遮光線状電極３６ｂにより物理的に規定されるのに対し、Ｘ方向の画素の区分は、読取光ＬＲの段階的な走査により規定される。このため、Ｘ線画像検出器２０におけるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の空間周波数に対する特性は、図６に示すように、Ｘ方向とＹ方向とで異なる。同図は、Ｙ方向の鮮鋭度がＸ方向の鮮鋭度より高いことを示している。
【００５２】
図７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、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ている。具体的には、Ｘ方向に関するＸ線透過部２１ｂの幅を、Ｘ線源１１から放射されるＸ線の実効波長より十分大きな値とし、Ｘ線の大部分を回折させずに、直進性を保ったまま通過させることで実現される。例えば、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。なお、第２の格子２２も同様である。
【００５３】
第１の格子２１により生成されるＧ１像は、Ｘ線焦点１１ａからの距離に比例して拡大する。第２の格子２２の格子ピッチｐ２は、第２の格子２２の位置におけるＧ１像の周期パターンと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の格子ピッチを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とした場合、下式（１）をほぼ満たすように設定されている。
【００５４】
【数１】
【００５５】
Ｘ線源１１と第１の格子２１との間に被検体Ｈを配置すると、Ｇ２像が被検体Ｈにより変調される。この変調量には、被検体ＨによるＸ線の屈折角が反映される。
【００５６】
次に、位相微分画像の生成方法を説明する。ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の座標を、ｘ，ｙ，ｚとする。図７には、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折するＸ線の１つ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ている。この経路Ｘ１を進むＸ線は、第１及び第２の格子２１，２２を通過してＸ線画像検出器２０に入射する。符号Ｘ２は、被検体Ｈが存在する場合に、被検体Ｈにより屈折したＸ線の経路を示している。この経路Ｘ２を進むＸ線は、第１の格子２１を通過した後、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａにより吸収される。
【００５７】
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）として、下式（２）で表される。ここで、説明の簡略化のため、ｙ座標は省略している。
【００５８】
【数２】
【００５９】
第２の格子２２の位置に形成された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、近似的に下式（３）で表される。
【００６０】
【数３】
【００６１】
ここで、屈折角φは、Ｘ線の波長λと被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、下式（４）で表される。
【００６２】
【数４】
【００６３】
このように、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、変位量Δｘ及び屈折角φは、Ｘ線画像検出器２０により検出される各画素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。ここで、強度変調信号とは、第１の格子２１と第２の格子２２との位置変化に伴う画素値の強度変化を表す波形信号である。
【００６４】
【数５】
【００６５】
したがって、上式（４）及び（５）により、強度変調信号の位相ズレ量ψが位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量に対応することが分かる。この微分量をｘについて積分することにより、位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち位相コントラスト画像が生成される。
【００６６】
図８において、Ｇ１像が第２の格子２２に対してＺ軸周りに所定角度θだけ傾斜するように、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。これにより、Ｇ２像には、ほぼ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。
【００６７】
【数６】
【００６８】
第２の格子２２の傾斜角θは、モアレ周期Ｔが主画素サイズＤｙのほぼ整数倍となるように設定されている。
【００６９】
図９において、Ｙ方向に沿って並ぶＭ個の画素５０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５０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８の例では、ν＝３）と同一とする。
【００７０】
Ｉ（ｘ，ｙ）は、座標ｘ，ｙの画素５０の画素値を示している。この画素値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、画素５０のｙ座標に応じて第２の格子２２によるＧ１像の強度変調量が異なることにより、図１０に示すように、１周期分の強度変調信号を構成している。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）は、従来の縞走査法において、第１または第２の格子を格子方向にほぼ垂直な方向（Ｘ方向）に、所定量ずつ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。
【００７１】
図１１において、画像処理部１４は、位相微分画像生成部６０、補正画像記憶部６１、補正処理部６２、及び位相コントラスト画像生成部６３を備える。位相微分画像生成部６０は、本撮影及びプレ撮影によりメモリ１３に記憶された画像データをそれぞれ読み出し、後述する方法によって位相微分画像を生成する。補正画像記憶部６１は、プレ撮影時に位相微分画像生成部６０により生成された位相微分画像を補正画像として記憶する。補正処理部６２は、本撮影時に位相微分画像生成部６０により生成された位相微分画像から、補正画像記憶部６１に記憶された補正画像を減算することにより、補正済み位相微分画像を生成する。位相コントラスト画像生成部６３は、補正済み位相微分画像をＸ方向に沿って積分処理することにより位相コントラスト画像を生成する。
【００７２】
位相微分画像生成部６０は、図１２に示すように、Ｘ方向に並ぶ画素５０の各列について、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつ変更しながら（ｎを１ずつ変更しながら）、各グループＧｒ（ｘ，ｎ）の強度変調信号に基づいて位相微分値を算出する。すべての画素５０について位相微分値を算出することにより位相微分画像が得られる。
【００７３】
位相微分値は、縞走査法と同様な方法により算出可能である。具体的には、「応用光学 光計測入門 谷田貝豊彦著 丸善株式会社 １３６〜１３８頁」に示された位相変調干渉法（フリンジスキャン干渉法）における位相分布の算出法を用いることができる。
【００７４】
位相微分画像生成部６０は、下記の行列式（７）を演算し、演算結果を次式（８）に適用することにより、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）を生成する。
【００７５】
【数７】
【数８】
【００７６】
ここで、参照位相δｋ、行列ａ，Ａ（δｋ），Ｂ（δｋ）は、それぞれ下式（９）〜（１２）で表される。
【００７７】
【数９】
【数１０】
【数１１】
【数１２】
【００７８】
本実施形態では、前述のようにＭ＝νとしているため、参照位相δｋは、０から２πの間で等間隔に段階変化する。この場合、行列Ａ（δｋ）の非対角項が０となり、１以外の対角項が１／２となるため、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）は、より簡単な下式（１３）を用いて算出可能である。
【００７９】
【数１３】
【００８０】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影装置１０の作用を説明する。まず、被検体Ｈを配置せずに、操作部１７ａからプレ撮影指示が入力されると、Ｘ線源１１からＸ線が放射されるとともに、Ｘ線画像検出器２０によりＧ２像の検出が行われ、画像データが生成される。この画像データは、メモリ１３に記憶された後、画像処理部１４により読み出される。画像処理部１４内では、位相微分画像生成部６０により画像データに基づいて上記演算が行われ、位相微分画像が生成される。この位相微分画像は、補正画像として補正画像記憶部６１に記憶される。プレ撮影は、以上で動作が終了する。
【００８１】
この後、被検体ＨをＸ線源１１と第１の格子２１との間に配置して、操作部１７ａから本撮影指示が入力されると、同様に、Ｘ線源１１からＸ線が放射されるとともに、Ｘ線画像検出器２０によりＧ２像の検出が行われ、画像データが生成される。この画像データは、メモリ１３に記憶された後、画像処理部１４により読み出される。画像処理部１４内では、位相微分画像生成部６０により画像データに基づいて上記演算が行われ、位相微分画像が生成される。
【００８２】
この位相微分画像は、補正処理部６２に入力される。補正処理部６２は、補正画像記憶部６１から補正画像を読み出し、位相微分画像生成部６０から入力された位相微分画像から補正画像を減算する。これにより、被検体Ｈの位相情報のみが反映された補正済み位相微分画像が生成される。この補正済み位相微分画像は、位相コントラスト画像生成部６３に入力され、Ｘ方向に沿って積分処理が施されることにより、位相コントラスト画像が生成される。
【００８３】
この位相コントラスト画像及び補正済み位相微分画像は、画像記録部１５に記録された後、コンソール１７に入力され、モニタ１７ｂに画像表示される。
【００８４】
本実施形態では、モアレ縞の周期方向（縞に直交する方向）をＸ線画像検出器２０の鮮鋭度が高い方向（Ｙ方向）に対応させているため、Ｘ線画像検出器２０で検出されるモアレ縞のコントラストが向上し、強度変調信号が高精度に得られるため、位相微分画像のＳ／Ｎが向上する。
【００８５】
なお、上記第１の実施形態では、図９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１３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。
【００８６】
また、図１４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。この場合、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出には、上式（１３）を用いることはできないが、行列式（７）を演算した結果を上式（８）に適用することにより算出可能である。
【００８７】
さらに、図１５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。この場合も、位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出には、上式（１３）を用いることはできないが、行列式（７）を演算した結果を上式（８）に適用することにより算出可能である。この場合、位相微分値の算出に用いる画素数が少ないため、第１の実施形態の場合よりＳ／Ｎ比は低下するが、解像度は向上する。
【００８８】
また、上記第１の実施形態では、図１２に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつ変更しながら位相微分値の算出を行っているが、これに限られず、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に２画素以上の単位で変更しながら位相微分値の算出を行ってもよい。さらには、図１６に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を構成するＭ個の画素ずつ変更しながら位相微分値の算出を行ってもよい。この場合には、画素５０のサイズがＤｘ＝Ｍ×Ｄｙの関係を満たすようにＸ線画像検出器２０を構成することが好ましい。
【００８９】
また、上記第１の実施形態では、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。
【００９０】
また、上記第１の実施形態では、Ｘ線画像検出器２０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２０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２０と第２の格子２２とのＺ方向への間隔をＬ３とすると、下式（１４）の倍率Ｒで拡大されたＧ２像がＸ線画像検出器２０により検出される。
【００９１】
【数１４】
【００９２】
この場合には、Ｘ線画像検出器２０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。
【００９３】
また、上記第１の実施形態では、上式（８）または（１３）で表される値、すなわち強度変調信号の位相を表す値を位相微分値としているが、これに定数を乗じたり付加したりしたものを位相微分値としてもよい。
【００９４】
また、上記第１の実施形態では、位相微分画像の生成を行っているが、これに加えて、吸収画像や小角散乱画像を生成してもよい。吸収画像は、図１０に例示した強度変調信号の平均値を求めることにより生成される。小角散乱画像は、強度変調信号の振幅を求めることにより生成される。
【００９５】
また、上記第１の実施形態では、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。
【００９６】
また、上記第１の実施形態では、Ｘ線源１１から射出されるＸ線をコーンビームとしているが、これに代えて、平行ビームを射出する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の関係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。
【００９７】
また、上記第１の実施形態では、光読取方式のＸ線画像検出器２０を用いているが、本発明は、直交する２方向について鮮鋭度が異なるものであれば、ＴＦＴ等のスイッチング素子を介して電気的に電荷を読み出す方式のＸ線画像検出器や、イメージングプレートを用いたＸ線撮影装置に適用することも可能である。
【００９８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態では、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、第２の実施形態のＸ線撮影装置では、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）、もしくは第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１７に示すように、Ｇ２像にモアレ縞を生じさせる。
【００９９】
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とは僅かにずれており、モアレ縞は、Ｘ方向に、下式（１５）で表される周期Ｔを有する。
【数１５】
【０１００】
このように、本実施形態では、モアレ縞の周期方向がＸ方向となるため、図１８に示すように、透明線状電極３６ａと遮光線状電極３６ｂの延伸方向がＹ方向、線状読取光源３８がＸ方向に対応するようにＸ線画像検出器２０を配置する。したがって、Ｘ線画像検出器２０の鮮鋭度の高い方向がＸ方向となり、鮮鋭度の低い方向がＹ方向となる。
【０１０１】
本実施形態では、位相微分画像生成部６０は、図１９に示すように、Ｙ方向に並ぶ画素５０の各行について、グループＧｒ（ｎ，ｙ）をＸ方向に１画素ずつ変更しながら（ｎを１ずつ変更しながら）、各グループＧｒ（ｎ，ｙ）の強度変調信号に基づいて位相微分値ψ（ｘ，ｙ）を算出する。
【０１０２】
位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出方法は、第１の実施形態と同様である。具体的には、行列式（７）の演算を行って位相微分値ψ（ｘ，ｙ）を算出する場合には、上式（８）に代えて下式（１６）を用い、上式（１２）に代えて下式（１７）を用いればよい。
【０１０３】
【数１６】
【数１７】
【０１０４】
また、モアレ周期Ｔが主画素サイズＤｘのほぼ整数倍となるように設定した場合には、上式（１３）に代えて、下式（１８）を用いることにより位相微分値ψ（ｘ，ｙ）の算出を行うことができる。
【０１０５】
【数１８】
【０１０６】
本実施形態においても第１の実施形態と同様に、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く、また、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。さらに、グループＧｒ（ｎ，ｙ）をＸ方向に２画素以上の単位で変更しながら位相微分値の算出を行ってもよい。その他の構成や作用については、第１の実施形態と同一である。
【０１０７】
なお、本実施形態においてもＸ線画像検出器２０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（１５）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１４）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。
【０１０８】
また、上記第１の実施形態で説明した第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、上記第２の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の実施形態または第２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５０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。
【０１０９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。上記第１及び第２の実施形態では、Ｘ線源１１は単一焦点であるが、第３の実施形態では、図２０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）２３を設ける。マルチスリット２３は、第１及び第２の格子２１，２３と同様に、Ｙ方向に延伸された複数のＸ線吸収部２３ａ及びＸ線透過部２３ｂがＸ方向に交互に配列されたものである。マルチスリット２３の格子ピッチｐ０は、下式（１９）をほぼ満たすように設定されている。ここで、Ｌ０は、マルチスリット２３から第１の格子２１まで距離である。
【０１１０】
【数１９】
【０１１１】
このようにマルチスリット２３を配置すると、Ｘ線源１１からの放射線がＹ方向に分散化され、各Ｘ線透過部２３ｂがＸ線焦点として機能する。各Ｘ線透過部２３ｂから放射された放射線は、第１の格子２１によりＧ１像を形成し、第２の格子２２の位置で重なり合うことによりＧ２像を形成する。これより、本実施形態では、Ｇ２像の光量が向上し、位相微分画像の算出精度の向上や、撮影時間の短縮が可能となる。
【０１１２】
その他の構成や作用については、第１または第２の実施形態と同一である。本実施形態では、マルチスリット２３の各Ｘ線透過部２３ｂがＸ線焦点として機能するため、上式（１）において距離Ｌ１を、距離Ｌ０で置き換えればよい。
【０１１３】
なお、本実施形態においてもＸ線画像検出器２０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（１５）で表されるモアレ周期Ｔに、上式（１４）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。なお、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。
【０１１４】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。上記第１〜第３の実施形態では、第１の格子２１は、入射Ｘ線を回折せずに幾何光学的に投影しているが、第４の実施形態のＸ線撮影装置では、特開２００８−２００３６１号公報等に記されているように、第１の格子２１でタルボ効果が生じる構成とする。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、または、上記マルチスリット２３を用いて小焦点化を行えばよい。
【０１１５】
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）は、第１の格子２１から下流にタルボ距離Ｚｍだけ離れた位置に形成される。このため、本実施形態では、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。なお、この場合には、第１の格子２１を位相型格子とすることも可能である。その他の構成や作用については、第１〜第３の実施形態のいずれかと同一である。
【０１１６】
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２３を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１１７】
【数２０】
【０１１８】
また、第１の格子２１が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、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２３を用いる場合には、距離Ｌ１は距離Ｌ０に置き換えられる）。
【０１１９】
【数２１】
【０１２０】
また、第１の格子２１が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線がコーンビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２２）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（２３）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリット２３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２２】
【数２３】
【０１２２】
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。
【０１２３】
【数２４】
【０１２４】
また、第１の格子２１が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、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。
【０１２５】
【数２５】
【０１２６】
そして、第１の格子２１が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線が平行ビームである場合には、タルボ距離Ｚｍは、下式（２６）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。
【０１２７】
【数２６】
【０１２８】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。上記第１〜第４の実施形態では、位相微分画像生成部６０は、Ｘ方向に並ぶ画素５０の各列においてグループＧｒ（ｘ，ｎ）を設定し、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向にずらしながら縞走査法と同様な方法により位相微分画像を生成しているが、第５の実施形態のＸ線撮影装置では、ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報に記載のように、画像データに対して、フーリエ変換、キャリア周波数に対応したスペクトルの分離、フーリエ逆変換の一連の処理を施すことにより位相微分画像を生成する。
【０１２９】
本実施形態では、第１の実施形態のように、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もよいし、第２の実施形態のように、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）、もしくは第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Ｇ２像にモアレ縞を生じさせてもよい。本実施形態においてもモアレ縞の周期方向をＸ線画像検出器２０の鮮鋭度が高い方向に対応させる。これにより、Ｘ線画像検出器２０で検出されるモアレ縞のコントラストが向上し、上記一連の処理が高精度に行われるため、位相微分画像のＳ／Ｎが向上する。
【０１３０】
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】
【０１３１】
１０ Ｘ線撮影装置
２０ 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
２３ マルチスリット
３１ 第１の電極層
３２ 記録用光導電層
３３ 蓄電部
３４ 電荷輸送層
３５ 読取用光導電層
３６ 第２の電極層
３６ａ 透明線状電極
３６ｂ 遮光線状電極
３７ ガラス基板
３８ 線状読取光源
５０ 画素
【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の格子と対向するとともに、前記第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することにより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、
直交する２方向で鮮鋭度が異なり、鮮鋭度の高い方向が前記モアレ縞に交わる第１の方向に沿うように配置されるとともに、２次元配列された複数の画素により前記第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、
前記放射線画像検出器により生成さ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、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記放射線画像検出器は、前記第１の方向に延設された線状読取光源が、前記第１の方向と直交する第２の方向に走査されることによって画素ごとに電荷が読み取られ、画像データの生成が行われる光読取方式の放射線画像検出器であ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】
前記位相微分画像生成部は、前記第１の方向に並ぶ所定数の画素を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、各グループ内の各画素値からなる強度変調信号の位相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または２に記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記所定画素は１画素であ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】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の周期の整数倍に相当することを特徴とする請求項３または４に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当する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】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当する画素数より少ないことを特徴とする請求項３または４に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記位相微分画像生成部は、前記画像データに対して、フーリエ変換、キャリア周波数に対応したスペクトルの分離、フーリエ逆変換を施す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または２に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
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８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８いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１２】
前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って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特徴とする請求項１から１１いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１３】
被検体を配置しない状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を補正画像として記憶する補正画像記憶部と、
被検体を配置した状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像から、前記補正画像記憶部に記憶された補正画像を減算する補正処理部と、
を備えることを特徴とする請求項１から１１いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１４】
前記補正処理部によって補正された補正済みの位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って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特徴とする請求項１３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、入射した放射線を前記第２の格子に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の格子と対向するとともに、前記第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することにより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、
直交する２方向で鮮鋭度が異なり、鮮鋭度の高い方向が前記モアレ縞に交わる第１の方向に沿うように配置されるとともに、２次元配列された複数の画素により前記第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、
前記放射線画像検出器により生成さ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、
を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記放射線画像検出器は、前記第１の方向に延設された線状読取光源が、前記第１の方向と直交する第２の方向に走査されることによって画素ごとに電荷が読み取られ、画像データの生成が行われる光読取方式の放射線画像検出器であ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】
前記位相微分画像生成部は、前記第１の方向に並ぶ所定数の画素を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、各グループ内の各画素値からなる強度変調信号の位相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または２に記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記所定画素は１画素であ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】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の周期の整数倍に相当することを特徴とする請求項３または４に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当する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】
前記グループを構成する画素数が、前記モアレ縞の１周期に相当する画素数より少ないことを特徴とする請求項３または４に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記位相微分画像生成部は、前記画像データに対して、フーリエ変換、キャリア周波数に対応したスペクトルの分離、フーリエ逆変換を施す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または２に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
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８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８いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１２】
前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って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特徴とする請求項１から１１いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１３】
被検体を配置しない状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像を補正画像として記憶する補正画像記憶部と、
被検体を配置した状態で前記位相微分画像生成部により生成された位相微分画像から、前記補正画像記憶部に記憶された補正画像を減算する補正処理部と、
を備えることを特徴とする請求項１から１１いずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１４】
前記補正処理部によって補正された補正済みの位相微分画像を、前記第１及び第２の格子の格子方向にほぼ直交する方向に沿って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特徴とする請求項１３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、入射した放射線を前記第２の格子に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。
【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】
【公開番号】特開２０１２−２３６００５（Ｐ２０１２−２３６００５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６４６９１（Ｐ２０１１−２６４６９１）
【出願日】平成２３年１２月２日（２０１１．１２．２）
【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２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月２日（２０１１．１２．２）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]