CN103068311A - 放射线摄影系统及其图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明防止因预摄影和主摄影之间格栅位置的变动而引起的伪像的发生。针对在未配置被检体的状态下的预摄影时生成的第一相移微分像和在配置被检体的状态下的主摄影时生成的第二相移微分像，求出值从π/2变化到-π/2或从-π/2变化到π/2的边界线。生成每次沿预定方向通过边界线时分别变化π或-π的第一阶梯状数据和第二阶梯状数据。第一阶梯状数据与第一相移微分像相加以生成第一加和相移微分像，而所述第二阶梯状数据与第二相移微分像相加以生成第二加和相移微分像。通过从第二加和相移微分像减去第一加和相移微分像，生成校正后的相移微分像。

Description

放射线摄影系统及其图像处理方法

技术领域

本发明涉及利用放射线拍摄被检体的图像的放射线摄影系统以及用于放射线摄影系统的图像处理方法，尤其涉及利用条纹扫描方法的放射线摄影系统以及用于利用条纹扫描方法的放射线摄影系统的图像处理方法。

背景技术

放射线（例如X射线）根据构成物质的元素的原子序数、物质密度及厚度而衰减。通过利用这样的特性，X射线在医学诊断和非破坏性检查中用作对被检体内部进行诊察的探测器。

普通的X射线摄影系统拍摄设置在发射X射线的X射线源与检测X射线的X射线图像检测器之间的被检体的透射图像。设置在朝向X射线图像检测器的路径上的物质使从X射线源朝向X射线图像检测器发射的X射线衰减与物质特性（原子序数、密度和厚度）差相对应的量（从X射线源朝向X射线图像检测器发射的X射线被设置在朝向X射线图像检测器的路径上的物质吸收与物质特性（原子序数、密度和厚度）差相对应的量）。然后，X射线入射在X射线图像检测器的各像素上。由此，X射线图像检测器检测被检体的X射线吸收图像并且使该X射线吸收图像成像。受激荧光板（stimulable phosphor panel）和利用半导体电路的平板检测器（FPD：flat paneldetector）广泛用作X射线图像检测器。

物质的X射线吸收性能随着构成物质的元素的原子序数减小而降低。这造成的问题在于在存活的软组织或软材料的X射线吸收图像中无法获得足够对比度。例如，构成人体关节的软骨部和软骨部周围的关节液主要由水组成，使得软骨部的X射线吸收量与软骨部周围的关节液的X射线吸收量之间存在很小的差，这导致对比度差很小。

由于这样的背景，目前已经积极地研究了X射线相位成像。X射线相位成像用于基于由被检体引起的X射线相移（角度变化）而不是基于强度变化获得图像（此后称为相位对比度图像）。通常地，当X射线入射在被检体上时，被检体与X射线相位之间的相互作用比被检体与X射线强度之间的相互作用更强。由此，即使被检体具有低的X射线吸收特性，利用相位差的X射线相位成像也提供高对比度图像。使用X射线塔尔博特（Talbot）干涉仪的X射线摄影系统是已知的一种类型的X射线相位成像。X射线塔尔博特干涉仪由两个透射型衍射格栅以及X射线图像检测器组成（参见例如，专利文献1和非专利文献1）。

在X射线塔尔博特干涉仪中，第一衍射格栅设置在被检体后面。第二衍射格栅设置在第一衍射格栅的下游距离为塔尔博特长度处。塔尔博特长度由第一衍射格栅的格栅栅距（pitch）和X射线波长来确定。X射线图像检测器设置在第二衍射格栅后面。塔尔博特长度是穿过第一衍射格栅的X射线由于塔尔博特效应形成自身图像（条纹图像）的距离。通过设置在X射线源和第一衍射格栅之间的被检体所引起的X射线相移对自身图像进行调制。

在X射线摄影系统中，通过将第一衍射格栅的自身图像叠加在第二衍射格栅上，来对条纹图像的强度进行调制。利用条纹扫描方法，根据被检体所引起的条纹图像的变化获得被检体的相位对比度图像。在条纹扫描方法中，在使第二衍射格栅相对于第一衍射格栅沿与第一格栅面大致平行并与第一衍射格栅的格栅线的方向大致垂直的方向以扫描节距（其是格栅栅距的分数）平移（扫描）的同时，在各扫描位置拍摄图像。根据利用X射线图像检测器获得的各像素的像素数据中的与各扫描位置相对应的表示强度变化的强度调制信号的相移值，生成相移微分像。相移微分像与被检体所折射的X射线的角度分布相对应。通过沿扫描方向对相移微分像进行积分生成相位对比度图像。条纹扫描方法也用在利用激光的摄影装置中（参见例如非专利文献2）。

在条纹扫描方法中，第一衍射格栅和第二衍射格栅之间的位置关系对相位对比度图像的图像质量影响很强。第一衍射格栅或第二衍射格栅中的畸变、制造误差、或排列误差等导致偏移，该偏移值与相移微分像中的畸变、或误差等相对应。这使相位对比度图像的图像质量劣化。在专利文献1中，存储在不存在被检体的预摄影中拍摄的相移微分像，作为偏移数据。从在存在被检体的主摄影中拍摄的相移微分像减去偏移数据。由此，所生成的相移微分像只体现被检体信息。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利No.4445397

非专利文献

非专利文献1：C.David等人，Applied Physics Letters,Vol.81,No.17,2002年十月，第3287页

非专利文献2：Hector Canabal等人，Applied Optics,Vol.37,No.26,1998年9月，第6227页

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文献1中所公开的用于校正相移微分像中的偏移的方法中，除了有无被检体之外，必须在相同的摄影条件下执行预摄影和主摄影。当主摄影中第一衍射格栅和第二衍射格栅的相对扫描的初始位置与预摄影中第一衍射格栅和第二衍射格栅的相对扫描的初始位置不同时，由于初始位置的变动出现伪像。

伪像出现的原因是用于计算强度调制信号的相移值的表达式。如专利文献1中第7页所描述的，通过提取复平面中辐角，即，反正切函数（tan^-1）来计算相移值。范围是从-π/2到π/2。如图17中（a）所示，当在预摄影中拍摄的相移微分像包含因第一衍射格栅和第二衍射格栅而产生的莫尔条纹时，相对于与莫尔条纹正交的方向的分布图ψ₁(x)在值从-π/2变化到+π/2或从+π/2变化到-π/2的部分不连续。因此，分布图ψ₁(x)具有类似于锯的形状。莫尔条纹还出现在主摄影中所拍摄的相移微分像中。如图17中（b）所示，沿与莫尔条纹正交的方向的分布图ψ₂(x)以相似方式具有类似于锯的形状。

当主摄影中第一衍射格栅和第二衍射格栅的相对扫描的初始位置与预摄影时第一衍射格栅和第二衍射格栅的相对扫描的初始位置相同时，分布图ψ₁(x)和分布图ψ₂(x)具有相同形状，使得它们经过偏移校正彼此抵消。当主摄影中相对扫描的初始位置偏离预摄影中的相对扫描的初始位置时，在分布图ψ₁(x)和分布图ψ₂(x)之间存在移位δ。在该情况下，如图17中（c）所示，值大约为π的带状伪像出现在上述偏移校正所产生的差图像中。

不仅在当预摄影和主摄影之间的初始扫描位置变动时，会出现伪像，而且当在预摄影和主摄影之间第一衍射格栅与第二衍射格栅的位置关系变动时，也会出现伪像。

本发明用于解决上述问题，并且本发明的目的是提供用于防止因预摄影和主摄影之间的格栅位置变动而产生的伪像的放射线摄影系统，以及用于该放射线摄影系统的图像处理方法。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明的放射线摄影系统设置有第一格栅、强度调制部、放射线图像检测器、相移微分像生成部、阶梯状数据生成部、阶梯状数据加法部以及减法处理部。所述第一格栅使来自放射线源的放射线通过，以形成第一周期图案像。所述强度调制部对所述第一周期图案像施加强度调制，以形成第二周期图案像。所述放射线图像检测器检测所述第一周期图案像，以生成图像数据。所述相移微分像生成部基于所述图像数据生成相移微分像。所述阶梯状数据生成部针对在未配置被检体的状态下的预摄影时由所述相移微分像生成部生成的第一相移微分像和在配置了被检体的状态下的主摄影时由所述相移微分像生成部生成的第二相移微分像，求出值从π/2变化到-π/2或从-π/2变化到π/2的边界线，并且分别生成在每次沿预定方向通过该边界线时变化π或-π的第一阶梯状数据和第二阶梯状数据。所述阶梯状数据加法部将所述第一阶梯状数据与所述第一相移微分像相加以生成第一加和相移微分像。所述阶梯状数据加法部将所述第二阶梯状数据与所述第二相移微分像相加以生成第二加和相移微分像。所述减法处理部从所述第二加和相移微分像减去所述第一加和相移微分像，以生成校正后的相移微分像。

优选的是，放射线摄影系统还包括相位对比度图像生成部，该相位对比度图像生成部用于沿所述第一格栅的周期方向对所述校正后的相移微分像进行积分，以生成相位对比度图像。

优选的是，放射线摄影系统还包括用于存储所述第一加和相移微分像的存储部。

优选的是，放射线摄影系统还包括输入部和控制部。所述输入部输入所述预摄影的或所述主摄影的指示。当所述输入部输入所述预摄影的指示时，所述控制部控制所述强度调制部、所述放射线图像检测器、所述相移微分像生成部、所述阶梯状数据生成部以及所述阶梯状数据加法部，并且允许所述存储部存储所述阶梯状数据加法部生成的所述第一加和相移微分像。

优选的是，所述强度调制部在相位不同的多个相对位置处对所述第一周期图案像施加强度调制，以生成所述第二周期图案像，并且所述放射线图像检测器检测各个所述第二周期图案像，以生成多个图像数据，并且所述相移微分像生成部基于所述多个图像数据计算表示与所述相对位置相对应的像素数据的强度变化的强度调制信号的相移值，从而生成所述相移微分像。

优选的是，所述强度调制部由第二格栅和扫描机构组成，并且所述第二格栅的周期图案的方向与所述第一周期图案像的相同，并且所述扫描机构使所述第一格栅和所述第二格栅中的一方以预定节距移动。

优选的是，所述第一格栅是吸收型格栅，并且将来自所述放射线源的放射线作为所述第一周期图案像投影到所述第二格栅上。

优选的是，所述第一格栅是相位型格栅，并且使来自所述放射线源的放射线由于塔尔博特效应而在所述第二格栅的位置处形成为所述第一周期图案像。

优选的是，本发明的所述放射线摄影系统还在所述放射线源的发射侧具有源格栅。

本发明的一种图像处理方法用于放射线摄影系统，该放射线摄影系统设置有第一格栅，该第一格栅用于使来自放射线源的放射线通过，以形成第一周期图案像；强度调制部，该强度调制部用于对所述第一周期图案像施加强度调制，以生成第二周期图案像；放射线图像检测器，该放射线图像检测器用于检测所述第一周期图案像，以生成图像数据；以及相移微分像生成部，该相移微分像生成部用于基于所述图像数据生成相移微分像。所述图像处理方法包括以下步骤：针对在未配置被检体的状态下的预摄影时由所述相移微分像生成部生成的第一相移微分像和在配置被检体的状态下的主摄影时由所述相移微分像生成部生成的第二相移微分像，求出值从π/2变化到-π/2或从-π/2变化到π/2的边界线，并且分别生成每次沿预定方向通过所该边界线时变化π或-π的第一阶梯状数据和第二阶梯状数据；将所述第一阶梯状数据与所述第一相移微分像相加以生成第一加和相移微分像，并将所述第二阶梯状数据加到所述第二相移微分像以生成第二加和相移微分像；以及从所述第二加和相移微分像减去所述第一加和相移微分像，以生成校正后的相移微分像。

发明效果

根据本发明，第一阶梯状数据和第二阶梯状数据分别加到第一相移微分像和第二相移微分像。由此，第一加和相移微分像和第二加和相移微分像各具有连续分布图。由于这一点，在通过从第二加和相移微分像减去第一加和相移微分像而生成的校正后的相移微分像中不会出现因预摄影和主摄影之间格栅位置的变动所产生的伪像。

附图说明

图1是例示了根据本发明的第一实施方式的X射线摄影系统的构造的示意图。

图2是例示了图像处理部的构造的框图。

图3A是相移微分像的分布图。

图3B是阶梯状数据的图。

图3C是加和相移微分像的分布图。

图4A是相移微分像的分布图。

图4B是阶梯状数据的图。

图4C是加和相移微分像的分布图。

图5是例示了平板检测器的构造的示意图。

图6是例示了第一吸收型格栅和第二吸收型格栅的构造的侧面示意图。

图7是例示了条纹扫描方法的原理图。

图8A是例示了上面入射有穿过被检体的X射线的像素的强度调制信号的图。

图8B是例示了被直接照射区域中像素的强度调制信号的图。

图9是例示了X射线摄影系统在预摄影中的操作的流程图。

图10例示了在各个扫描位置获得的图像数据。

图11中（a）例示了第一相移微分像。

图11中（b）例示了坐标x的原点位于下端的情况下计算出的第一阶梯状数据。

图12中（a）例示了第一相移微分像。

图12中（b）例示了坐标x的原点位于上端的情况下计算出的第一阶梯状数据。

图13是例示了X射线摄影系统在主摄影中的操作的流程图。

图14中（a）例示了具有旋转莫尔条纹的第一相移微分像。

图14中（b）例示了图14中（a）所示的情况的第一阶梯状数据。

图15是本发明的第二实施方式中使用的多狭缝。

图16是例示了本发明的第四实施方式中使用的X射线图像检测器的构造的示意图。

图17是表示常规X射线摄影系统中出现的伪像的图。

具体实施方式

（第一实施方式）

在图1中，根据本发明的第一实施方式的X射线摄影系统10设置有X射线源11、摄影部12、存储器13、图像处理部14、图像记录部15、摄影控制部16、控制台17、以及系统控制部18。X射线源1用X射线照射被检体H。摄影部12设置为面向X射线源11，并且检测从X射线源11发射的并且穿过被检体H的X射线，以生成图像数据。存储器13存储从摄影部12读出的图像数据。图像处理部14对存储在存储器13中的多个图像数据执行图像处理，以生成相位对比度图像。图像记录部15存储图像处理部14生成的相位对比度图像。摄影控制部16控制X射线源11和摄影部12。控制台17设置有监视器17a和输入部17b。系统控制部18基于从输入部17b输入的操作信号来控制整个X射线摄影系统10。

X射线源11由高电压生成器、X射线管和准直仪（都未示出）等组成，并且基于摄影控制部16的控制用X射线照射被检体H。例如，X射线管是旋转阳极型，并且根据从高电压生成器施加的电压从灯丝释放电子束。当以预定速度旋转的阳极被电子束撞击时，X射线管生成X射线。使阳极旋转，以降低电子束轰击的位置处的劣化。阳极上被电子束撞击的位置是生成X射线的X射线焦点。准直仪限制从X射线管发射的X射线的X射线域，以遮挡没有指向被检体H的检查区域的X射线。

摄影部12设置有由半导体电路组成的平板检测器（FPD）20、以及第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22。第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22检测被检体H引起的X射线相移（角度变化），以执行相位成像。FPD20被设置为使得其检测面与沿着从X射线源11发射的X射线的光轴A的方向（此后称为z方向）正交。

第一吸收型格栅21具有多个X射线遮蔽部（X射线高吸收部）21a，该多个X射线遮蔽部21a沿与z方向正交的平面中的方向（此后称为y方向）延伸，并且沿与z和y方向正交的方向（此后称为x方向）以预定栅距p₁排列。以类似的方式，第二吸收型格栅22具有多个X射线遮蔽部（X射线高吸收部）22a，该多个X射线遮蔽部22a沿y方向延伸并且沿x方向以预定栅距p₂排列。具有X射线高吸收特性的金属优选地作为X射线遮蔽部21a和22a的材料。例如，金（Au）和铂金（Pt）是优选的。

摄影部12设置有扫描机构23，该扫描机构23使第二吸收型格栅22沿与格栅线的方向（y方向）正交的方向（x方向）平移，以改变第二吸收型格栅22相对于第一吸收型格栅21的位置。扫描机构23由诸如压电元件等的致动器组成。在下面将描述的条纹扫描过程中摄影控制部16对扫描机构23进行驱动并控制。存储器13存储在条纹扫描的各扫描步骤中用摄影部12获得的图像数据，这将在下面进行描述。注意的是，第二吸收型格栅22和扫描机构23构成强度调制部。

在图2中，图像处理部14设置有相移微分像生成部30、阶梯状数据生成部31、阶梯状数据加法部32、偏移数据存储部33、减法处理部34、以及相位对比度图像生成部35。相移微分像生成部30基于在利用扫描机构23的条纹扫描的各扫描步骤中用摄影部12获得的、并存储在存储器13中的多个图像数据，生成相移微分像。

阶梯状数据生成部31获得相移微分像生成部30生成的相移微分像中的边界线。下面将描述的相移值在边界线处沿x方向从π/2变化到-π/2或者从-π/2变化到π/2。阶梯状数据生成部31生成沿x方向横穿各个边界线时变化π或-π的阶梯状数据。阶梯状数据加法部32将阶梯状数据生成部31生成的阶梯状数据加到相移微分像。此后，加有阶梯状数据的相移微分像被称为加和相移微分像。

在图3A中，位置x₁、x₂和x₃示出了各边界线的位置，在该各个边界线位置，相移微分像的沿x方向的分布图ψ(x)从π/2变化到-π/2。如图3B所示，阶梯状数据生成部31生成的阶梯状数据S（x）在0≤x<x₁的范围中是“0”，在x₁≤x<x₂的范围中是“π”，在x₂≤x<x₃的范围中是“2π”，并且在x₃≤x的范围中是“3π”。如图3C所示，被阶梯状数据加法部32加有阶梯状数据S（x）的加和相移微分像的沿x方向的轮廓ψ’(x)大致是线性的，沿x方向单调递增。

在图4A中，位置x₁、x₂和x₃示出了各边界线的位置，在该各个边界线位置，相移微分像沿x方向的分布图ψ(x)从π/2变化到-π/2。如图4B所示，阶梯状数据生成部31生成的阶梯状数据S（x）在0≤x<x₁的范围中是“0”，在x₁≤x<x₂的范围中是“-π”，在x₂≤x<x₃的范围中是“-2π”，并且在x₃≤x的范围中是“-3π”。如图4C所示，被阶梯状数据加法部32加有阶梯状数据S（x）的加和相移微分像沿x方向的分布图ψ’(x)大致是线性的，沿x方向单调递减。

在图2中，偏移数据存储部33存储加和相移微分像（此后称为第一加和相移微分像），作为偏移数据。在X射线源11和摄影部12之间不存在被检体H的预摄影中，相移微分像生成部30生成相移微分像（此后称为第一相移微分像）。阶梯状数据加法部32将阶梯状数据生成部31基于第一相移微分像生成的阶梯状数据（此后称为第一阶梯状数据）加到第一相移微分像。由此，生成第一加和相移微分像。偏移数据存储部33由诸如闪速存储器等的易失性存储设备组成。

在X射线源11与摄影部12之间存在被检体H的状态下执行的主摄影中，相移微分像生成部30生成相移微分像（此后称为第二相移微分像）。阶梯状数据生成部31基于第二相移微分像生成阶梯状数据（此后称为第二阶梯状数据）。阶梯状数据加法部32将第二阶梯状数据加到第二相移微分像。由此，生成加和相移微分像（此后称为第二加和相移微分像）。第二加和相移微分像输入到减法处理部34。

在预摄影中，系统控制部18基于从控制台17的输入部17b输入的摄影指示，允许偏移数据存储部33存储阶梯状数据加法部32生成的第一加和相移微分像。在主摄影中，系统控制部18控制阶梯状数据加法部32向减法处理部34输入阶梯状数据加法部32生成的第二加和相移微分像。系统控制部18向减法处理部34输入第二加和相移微分像，并且读出偏移数据存储部33中所存储的第一加和相移微分像，并且向减法处理部34输入第一加和相移微分像。

减法处理部34执行从第二加和相移微分像减去第一加和相移微分像的偏移校正。此后，偏移校正后的相移微分像称作校正后的相移微分像。校正后的相移微分像输入到相位对比度图像生成部35。

相位对比度图像生成部35沿扫描方向（x方向）对校正后的相移微分像进行积分，以生成相位对比度图像。相位对比度图像生成部35生成的相位对比度图像存储在图像记录部15中，然后输出到控制台17，并且在监视器17a上进行显示。

控制台17的输入部17b允许操作者输入摄影指示及其内容。例如，开关、触摸面板、鼠标或键盘可以用作输入部17b。利用输入部17b输入诸如X射线管的管电压和X射线照射时间等的X射线摄影条件以及摄影时刻。监视器17a由LCD或CRT显示器组成，并且显示诸如X射线摄影条件等的文字和相位对比度图像。

在图5中，FPD20由图像接收器41、扫描电路42和读出电路43组成。图像接收器41由有源矩阵基板和在有源矩阵基板上沿x方向和y方向二维排列的多个像素40组成。像素40将X射线转换成电荷并且存储电荷。扫描电路42控制从像素40读出电荷的读出定时。读出电路43从像素40读出电荷并且将电荷转换成图像数据并输出该图像数据。注意的是，像素40通过设置到各行像素40的扫描线44连接于扫描电路42。像素40通过设置到各列像素40的信号线45连接于读出电路43。像素40的排列节距沿x和y各方向是100μm的量级。

像素40是通过非晶硒等的转换层（未示出）将X射线直接转换成电荷的直接转换型X射线检测元件。像素40将电荷累积在连接到在转换层下方的电极的电容器（未示出）中。各像素40设置有TFT开关（未示出）。TFT开关的栅极连接到扫描线44。源极连接到电容器。漏极连接到信号线45。当通过来自扫描电路42的驱动脉冲使TFT开关导通时，通过信号线45读出在电容器中累积的电荷。

注意的是，像素40可以是利用由氧化钆（Gd₂O₃）或碘化铯（CsI）等制成的闪烁体（未示出）将X射线转换成可见光，然后利用光电二极管（未示出）将可见光转换成电荷并累积电荷的间接转换型X射线检测元件。在本实施方式中，放射线图像检测器是将TFT板用作基底的FPD。放射线图像检测器不限于此。可以采用利用诸如CCD图像传感器和CMOS图像传感器等的固态成像器件作为基底的各种放射线图像检测器。

读出电路43由积分放大器、校正电路、和A/D转换器等（都未示出）组成。积分放大器对通过信号线45从像素40输出的电荷进行积分，并且将积分后的电荷转换成电压信号（图像信号）。A/D转换器将由积分放大器转换后的图像信号转换成数字图像数据。校正电路对图像数据执行暗电流校正、增益校正、和线性校正等，并且将校正后的图像数据输入存储器13。

在图6中，第一吸收型格栅21的X射线遮蔽部21a沿x方向以栅距p₁并且彼此之间具有间隔d₁排列。在各间隔d₁中设置有X射线低吸收部21b。以类似方式，第二吸收型格栅22的X射线遮蔽部22a沿x方向以栅距p₂并且彼此之间具有间隔d₂排列。在各间隔d₂中设置有X射线低吸收部22b。第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22不使入射的X射线相移，而使其强度变化。第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22也称作振幅型格栅。优选的是，X射线低吸收部21b和22b由硅（Si）或聚合物制成。另选地，X射线低吸收部21b和22b可以是间隙。

第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22被构造为以线性（几何光学的）方式对通过X射线低吸收部21b和22b的X射线进行投影。更具体地，各个间隔d₁和d₂做成充分大于从X射线源11发射的X射线的峰值波长。由此，大多数照射的X射线以直线无衍射地通过X射线低吸收部21b和22b。例如，当上述X射线管的旋转阳极由钨制成并且管电压被设置为50kV时，X射线的峰值波长是大约

。在该情况下，当各个间隔d₁和d₂在1-10μm的量级时，大多数X射线通过X射线低吸收部21b和22b无衍射地线性投影。各个格栅栅距p₁和p₂在2-20μm的量级。

因为X射线源11不发射平行束，而是从作为发光点的X射线焦点发射锥形X射线束，所以通过第一吸收型格栅21的X射线形成的第一周期图案像（此后称为G1图像）与到X射线焦点11a的距离成比例地进行放大。第二吸收型格栅22的格栅栅距p₂和间隔d₂被确定为使得X射线低吸收部22b的图案与在第二吸收型格栅22的位置处G1图像中的亮区域的周期图案基本一致。即，格栅栅距p₂和间隔d₂被确定为满足表达式（1）和（2），其中，L₁表示X射线焦点11a与第一吸收型格栅21之间的距离，而L₂表示第一吸收型格栅21与第二吸收型格栅22之间的距离。

$p_2=\frac{L_1+L_2}{L_1}{p}_1\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(1\right)$

$d_2=\frac{L_1+L_2}{L_1}{d}_1\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(2\right)$

当使用塔尔博特干涉仪时，第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22之间的距离L₂受塔尔博特长度限制。塔尔博特长度由第一衍射格栅的格栅栅距和X射线波长确定。但是，在本实施方式的摄影部12中，第一吸收型格栅21被构造为在不造成衍射的情况下投影入射的X射线。因为在第一吸收型格栅21后面的任意位置处成比例地获得第一吸收型格栅21的G1图像，所以可以在不考虑塔尔博特长度的情况下设置距离L₂。

如上所述，本实施方式的摄影部12不构成塔尔博特干涉仪。但是，当假设第一吸收型格栅21对X射线进行衍射，以产生塔尔博特效应时，利用第一吸收型格栅21的格栅栅距p₁、第二吸收型格栅22的格栅栅距p₂、X射线波长（峰值波长）λ、以及正整数m由表达式（3）来表示塔尔博特长度Z_m。

$Z_m=m\frac{p_1{p}_2}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(3\right)$

表达式（3）表示在X射线源11发射锥形X射线的情况下的塔尔博特长度。AtsushiMomose等人在“2008年10月的Japanese Journal of Applied Physics，第47卷，第10期，第8077页”中公开了表达式（3）。

如上所述，在本实施方式中，可以在不考虑塔尔博特长度的情况下设置距离L₂。为了减小摄影部12沿z方向的厚度，距离L₂被设置为比最小塔尔博特长度Z₁（当m=1时）短。即，距离L₂被设置为在满足表达式（4）的范围内的值。

$L_2<\frac{p_1{p}_2}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(4\right)$

为了生成具有高对比度的周期图案像，优选的是，X射线遮蔽部21a和22a完全遮挡（吸收）X射线。但是，即使使用了上述具有X射线高吸收特性的材料（金、或铂金等），仍然存在通过X射线遮蔽部21a和22a的X射线。为了改善X射线遮蔽性，优选的是，尽可能地增大X射线遮蔽部21a和22a各个（沿z方向）的厚度（即，增大纵横比）。例如，当X射线管的管电压是50kV时，优选的是，遮挡90%以上的所发射的X射线。优选的是，X射线遮蔽部21a和22a各个的厚度在10μm至200μm的范围中。

凭借利用上述构造的第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22，通过使G1图像叠加在第二吸收型格栅22上，部分遮挡利用第一吸收型格栅21所生成的G1图像，从而进行强度调制。由此，生成第二周期图案像（此后称为G2图像）。用FPD20拍摄G2图像。

第二吸收型格栅22的位置处的G1图像的图案周期与第二吸收型格栅22的格栅栅距p₂之间由于配置误差等存在轻微差异。由于该微小差异，G2图像中出现莫尔条纹。当第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22的格栅排列方向由于第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22的格栅排列方向的误差而不同时，G2图像中出现所谓的旋转莫尔条纹。当该莫尔条纹沿x方向或y方向的周期大于像素40的排列节距时，旋转莫尔条纹不造成任何问题。

当被检体H设置在X射线源11和第一吸收型格栅21之间时，被检体H对利用FPD20检测的G2图像进行调制。调制量与X射线由于被检体H的折射效应而偏移的角度成比例。通过分析利用FPD20检测到的G2图像来生成被检体H的相位对比度图像。

下面，描述用于分析G2图像的方法的原理。图6以示例的方式例示了与相对于被检体H的x方向的相移分布Φ(x)相对应的折射后的X射线束。数字50表示在不存在被检体H的情况下线性行进的X射线束的路径。沿路径50行进的X射线束通过第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22，然后入射到FPD20上。存在被检体H时，数字51表示通过被检体H的折射而偏移的X射线束的路径。沿路径51行进的X射线束通过第一吸收型格栅21，然而被第二吸收型格栅22的X射线遮蔽部22a遮挡。

被检体H的相移分布Φ(x)由表达式（5）表示，其中，n(x,z)表示被检体H的折射率分布，并且z表示X射线的传送方向。

$\mathrm{\&Phi;}\left(x\right)=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&lambda;}}\&Integral;[1-n(x,z)]\mathrm{dz}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(5\right)$

由于X射线在被检体H处的折射，从第一吸收型格栅21投影到第二吸收型格栅22的位置上的G1图像沿x方向位移与折射角φ相对应的量。基于X射线的折射角φ是微小的，由表达式（6）近似表示位移量Δx。

Δx≈L₂φ…(6)

利用X射线波长λ和被检体H的相移分布Φ(x)由表达式（7）来表示折射角φ。

$\mathrm{\&phi;}=\frac{\mathrm{\&lambda;}}{2\mathrm{\&pi;}}\frac{\&PartialD;\mathrm{\&Phi;}\left(x\right)}{\&PartialD;x}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(7\right)$

如上所述，由被检体H处的X射线折射引起的G1图像的位移量Δx与被检体H的相移分布Φ(x)有关。如由表达式（8）所表示的，位移量Δx与利用FPD20检测到的各个像素40的强度调制信号的相移值ψ有关。

$\mathrm{\&psi;}=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{p_2}\mathrm{\&Delta;x}=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{p_2}{L}_2\mathrm{\&phi;}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(8\right)$

通过获得各个像素40的强度调制信号的相移值ψ，利用表达式（8）来计算折射角φ，并且利用表达式（7）来计算相移分布Φ(x)的微分值。通过将微分值关于x进行积分，生成被检体H的相移分布Φ(x)，即，被检体H的相位对比度图像。

在本实施方式中，相移微分像生成部30生成在不存在被检体H的情况下的相移微分像（第一相移微分像）和在存在被检体H的情况下的相移微分像（第二相移微分像）。这是因为即使不存在被检体H，由于第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22的畸变、制造误差、或配置误差等，也会使X射线折射。相移微分像生成部30利用下面描述的条纹扫描方法计算相移值ψ。由此，相移微分像生成部30生成第一相移微分像和第二相移微分像。

在条纹扫描方法中，在第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22中的一个沿x方向相对于另一个平移的情况下拍摄图像（即，在使第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22的格栅周期的相位变化的情况下拍摄图像）。在本实施方式中，上述扫描机构23使第二吸收型格栅22移动。G2图像中的莫尔条纹随着第二吸收型格栅22的移动而移动，并且当平移距离（沿x方向的移动量）达到第二吸收型格栅22的一个格栅周期（格栅栅距p2）时（即，当相移达到2π时），G2图像中的莫尔条纹返回到原始位置。由此，每次使第二吸收型格栅22移动格栅栅距p₂的整数分之一，利用FPD20拍摄G2图像。从通过图像拍摄获得的多个图像数据获得各像素的强度调制信号。相移微分像生成部30逐像素地计算强度调制信号的相移值ψ。相移值ψ的二维分布与相移微分像相对应。

图7示意性地例示了以通过将格栅栅距p2除以数M（大于或等于2的整数）而获得的扫描节距（p₂/M）移动的第二吸收型格栅22。扫描机构23使第二吸收型格栅22顺次平移到k=0,1,2,…,M-1的M个扫描位置中的各个位置。注意的是，在图7中，第二吸收型格栅22的初始位置是在不存在被检体H情况下在第二吸收型格栅22的位置处的G1图像的暗区域与X射线遮蔽部22a基本一致的位置（k=0）。另选地，初始位置可以是k=0,1,2,…,M-1的多个位置中的任意一个位置。

首先，在k=0的位置处，没有被被检体H折射的X射线的成分（非折射成分）主要通过第二吸收型格栅22。然后，随着第二吸收型格栅22顺次移动到k=1,2,…的各个位置，在通过第二吸收型格栅22的X射线中，在被检体H所折射的X射线的成分（折射成分）增加的同时，非折射成分减少。具体地，在k=M/2的位置处，主要并且大致仅仅是折射成分通过第二吸收型格栅22。相反，在k=M/2之后的位置处，在通过第二吸收型格栅22的X射线中，在非折射成分增加的同时，折射成分减少。

在利用FPD20在k=0,1,2,…,M-1的各个位置拍摄图像之后，每一像素40获得M个像素数据。此后，描述用于基于M个像素数据（强度调制信号）计算相移值ψ的方法。第二吸收型格栅22位于位置k时各个像素40的像素数据I_k(x)通常由表达式（9）表示。

$I_k\left(x\right)=A_0+\underset{n>0}{\mathrm{\&Sigma;}}{A}_n\exp \left[2\mathrm{\&pi;i}\frac{n}{p_2}\right\{L_2\mathrm{\&phi;}\left(x\right)+\frac{{\mathrm{kp}}_2}{M}\left\}\right]\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(9\right)$

这里，x表示沿x方向的像素坐标，A₀表示入射X射线的强度，A_n表示与强度调制信号的对比度相对应的值，n表示正整数，并且i表示虚数单位。

表示被表示为像素40的坐标x的函数的折射角φ。

当应用关系表达式（10）时，折射角φ(x)由表达式（11）表示。

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\exp (-2\mathrm{\&pi;i}\frac{k}{M})=0\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(10\right)$

$\mathrm{\&phi;}\left(x\right)=\frac{p_2}{2\mathrm{\&pi;}{L}_2}\arg \left[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_k\left(x\right)\exp (-2\mathrm{\&pi;i}\frac{k}{M})\right]\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(11\right)$

这里，arg[]表示提取辐角，并且与如表达式（12）所表示的在坐标x处的相移值ψ(x)相对应。

$\mathrm{\&psi;}\left(x\right)=\arg \left[\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_k\left(x\right)\exp (-2\mathrm{\&pi;i}\frac{k}{M})\right]\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(12\right)$

利用如表达式（13）所示的反正切函数来表示表达式（12）。

$\mathrm{\&psi;}\left(x\right)=-{\tan }^{-1}\left[\frac{\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_k\left(x\right)\sin (-2\mathrm{\&pi;}\frac{k}{M})}{\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_k\left(x\right)\cos (-2\mathrm{\&pi;}\frac{k}{M})}\right]\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(13\right)$

在图8A和图8B中，从各个像素40获得的像素数据I_k(x)相对于第二吸收型格栅22的位置k以格栅栅距p₂的周期周期性地变化。图8A和图8B各图中的虚线以示例的方式表示预摄影中的强度调制信号，并且具有相移值ψ₁(x)。实线以示例的方式表示主摄影中的强度调制信号，并且具有相移值ψ₂(x)。预摄影中出现的相移值ψ₁(x)是由于第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22的畸变、制造误差、或配置误差等而产生的。

图8A以示例的方式示出了透过被检体H的X射线所入射在上面的像素40的强度调制信号。存在被检体H所引起的强度调制信号之间的相移(ψ₂(x)-ψ₁(x))。另一方面，图8B以示例的方式示出了位于被检体H的设置区域外部的被直接照射区域中的像素40的强度调制信号。在该情况下，因为强度调制信号不受被检体H的影响，所以期望的是值ψ₂(x)等于值ψ₁(x)。但是，当预摄影和主摄影之间第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22的位置关系存在差异时，出现相移。

例如，当诸如压电元件等的致动器用作扫描机构23时，相对精确地控制扫描节距（p₂/M）。但是，在从k=0的位置扫描到k=M-1的位置之后，第二吸收型格栅22可能未精确地返回到k=0的初始位置。在第二吸收型格栅22的位置中可能存在不可忽略的几μm量级的误差。该误差与预摄影和主摄影之间第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22的位置关系的差异相对应。

在上面的描述中，未考虑沿像素40的y方向的y坐标。当相对于y坐标执行与上述类似的计算时，生成相移值的二维图像ψ₁(x,y)和ψ₂(x,y)。二维图像ψ₁(x,y)与第一相移微分像相对应。二维图像ψ₂(x,y)与第二相移微分像相对应。注意的是，在本实施方式中，相移微分像以示例的方式表示为相移值ψ的二维分布。任何物理量（例如，折射角φ）的二维分布可以用作相移微分像，只要该物理量与相移分布Φ(x,y)的微分值存在比例关系。

下面，描述如上构造的X射线摄影系统10的操作。如由图9中所示的流程图示出的，当从控制台17的输入部17b提供开始预摄影的指示时（S10；是），X射线摄影系统10中的各部彼此相关联地工作，以在第二吸收型格栅22移动的同时，在各扫描位置处执行X射线源11的X射线照射和FPD20的检测操作。由此，生成了多个图像数据（S11）。例如，当扫描步骤数M=5时，在k=0,1,2,3和4的各个扫描位置中执行照射和检测操作。如图10所示，在各个扫描位置k中获得图像数据。各图像数据含有上述莫尔条纹。莫尔条纹根据扫描位置k的变化沿x方向移动。当扫描位置k变化与格栅栅距p₂相对应的一个周期时，莫尔条纹返回到原始位置。

图像数据存储在存储器13中。相移微分像生成部30利用表达式（13）生成第一相移微分像ψ₁(x,y)（S12）。如图11中（a）所示，第一相移微分像ψ₁(x,y)的莫尔条纹的周期是上述图像数据的莫尔条纹的周期的1/2。在莫尔条纹中，随着莫尔条纹中部分的颜色变得越黑，该值变得越接近π/2。随着莫尔条纹中部分的颜色变得越白，该值变得越接近-π/2。颜色沿x方向（附图中从下到上）从黑变成白的部分是值从π/2变成-π/2的边界线BL。然后，如图11中（b）所示，阶梯状数据生成部31基于边界线BL生成第一阶梯状数据S₁(x,y)（S13）。

注意的是，在图11的（a）中，通过从位于下端的坐标x的原点沿向上方向搜索来确定边界线BL。相反，如图12中（a）所示，通过从位于上端的坐标x的原点沿向下方向搜索可以确定边界线BL。在该情况下，值在边界线BL从-π/2变成π/2，使得如图12中（b）所示生成第一阶梯状数据S₁(x,y)。图11的（a）和图11的（b）中的沿x方向的分布图分别与图3A和图3B相对应。图12的（a）和图12的（b）中的沿x方向的分布图分别与图4A和图4B相对应。

然后，阶梯状数据加法部32将第一阶梯状数据S₁(x,y)加到第一相移微分像ψ₁(x,y)。由此，生成了第一加和相移微分像ψ₁’(x,y)（S14）。如图3C所示，基于图11生成的、第一加和相移微分像ψ₁’(x,y)沿x方向的分布图是近似线性的。如图4C所示，基于图12生成的、第一加和相移微分像ψ₁’(x,y)沿x方向的分布图是近似线性的。第一加和相移微分像ψ₁’(x,y)存储在偏移数据存储部33中作为偏移数据（S15）。

由此，完成了预摄影的操作。第二吸收型格栅22返回到扫描开始位置（k=0的初始位置）（S16）。经由监视器17a上显示的消息等来通知操作者完成了预摄影（S17）。

没有必要每次主摄影之前都执行预摄影。例如在启动X射线摄影系统10时需要执行预摄影。当随后执行另一个预摄影时，偏移数据存储部33中所存储的现有偏移数据被重写为新偏移数据。

然后，在被检体H设置在X射线源11和第一吸收型格栅21之间的状态下执行主摄影。如图13中的流程图所示，当从控制台17的输入部17b提供开始主摄影的指示时（S20：是），以与预摄影类似的方式，在使第二吸收型格栅22移动的同时，在各扫描位置处执行X射线源11的X射线照射和FPD20的检测操作。由此，生成多个图像数据（S21）。

在存储器13中存储多个图像数据。相移微分像生成部30利用表达式（13）生成第二相移微分像ψ₂(x,y)（S22）。与第一相移微分像ψ₁(x,y)类似，在第二相移微分像ψ₂(x,y)中出现莫尔条纹。然后，在与预摄影类似的过程中，阶梯状数据生成部31生成第二阶梯状数据S₂(x,y)（S23）。阶梯状数据加法部32将第二阶梯状数据S₂(x,y)加到第二相移微分像ψ₂(x,y)。由此，生成第二加和相移微分像ψ₂’(x,y)（S24）。第二加和相移微分像ψ₂’(x,y)沿x方向的分布图是近似线性的。注意的是，由被检体H引起的X射线折射以近似线性的分布图轻微畸变的程度分影响布图。

第二加和相移微分像ψ₂’(x,y)输入到减法处理部34，并且第一加和相移微分像ψ₁’(x,y)从偏移数据存储部33读出并且输入到减法处理部34。减法处理部34执行从第二加和相移微分像ψ₂’(x,y)减去第一加和相移微分像ψ₁’(x,y)的偏移校正。由此，生成校正后的相移微分像（S25）。因为第一加和相移微分像ψ₁’(x,y)和第二加和相移微分像ψ₂’(x,y)沿x方向的分布图是近似线性的，所以减法处理后的校正后的相移微分像不存在常规的由预摄影和主摄影之间第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22的位置变动而引起的伪像。

由减法处理部34生成的校正后的相移微分像输入到相位对比度图像生成部35。相位对比度图像生成部35沿x方向对校正后的相移微分像进行积分，以生成相位对比度图像（S26）。相位对比度图像存储在图像记录部15中，然后输出到控制台17并显示在监视器17a上（S27）。由此，完成了主摄影的操作。注意的是，可以在图像记录部15中存储校正后的相移微分像，而不是相位对比度图像。校正后的相移微分像可以显示在监视器17a上。

注意的是，在图11和图12中以示例的方式例示出莫尔条纹的边界线BL与扫描方向（x方向）正交。如图14中（a）所示，当第一吸收型格栅21和/或第二吸收型格栅22具有绕z轴的旋转误差时，莫尔条纹旋转使得边界线BL相对于y方向倾斜。为了即使当出现旋转莫尔条纹时也生成合适的阶梯状数据，优选的是，将阶梯状数据加法部32构造为对第一相移微分像ψ₁(x,y)和第二相移微分像ψ₂(x,y)执行以下处理。

此后，以示例的方式描述第一相移微分像ψ₁(x,y)。首先，阶梯状数据加法部32从第一相移微分像ψ₁(x,y)的角部（x=0，y=0）（即，原点）沿y方向扫描一条线，并且对值从π/2变成-π/2或从-π/2变成π/2的各个边界点进行检测。当从原点穿过各个边界点时，将π或-π加到该值。由此，计算x=0的初始值S₁(0,y)。如图14中（a）所示，当检测到点y₁和y₂时，0≤y<y₁时，S₁(0,y)是“0”，y₁≤y<y₂时，S₁(0,y)是“-π”，y₂≤y<y₃时，S₁(0,y)是“-2π”，并且y₃≤y时，S₁(0,y)是“-3π”。

然后，阶梯状数据加法部32沿x方向从x=0的各个y坐标进行扫描，以检测边界点，在各个边界点，值从π/2变成-π/2或从-π/2变成π/2。当穿过各个边界点时，初始值S₁(0,y)与π或-π相加。由此，生成了当穿过各边界线时变化π的第一阶梯状数据S₁(x,y)。阶梯状数据加法部32对第二相移微分像ψ₂(x,y)执行类似处理，以生成第一阶梯状数据S₂(x,y)。

在上面的描述中，通过从原点沿y方向进行扫描来获得初始值S₁(0,y)。通过从x=0的各个y坐标沿x方向进行扫描获得第一阶梯状数据S₁(x,y)。另选地，通过从原点沿x方向进行扫描获得初始值S₁(y,0)。通过从y=0的各个x坐标沿y方向进行扫描获得第一阶梯状数据S₁(x,y)。值S₁(0,0)可以是除了“0”之外的值。第一相移微分像ψ₁(x,y)的四个角部中的任意角部可以用作原点。

（第二实施方式）

在第一实施方式中，当拉长X射线源11和FPD20之间的距离时，由于X射线焦点11a的焦点尺寸（通常是0.1mm至1mm）而产生的G1图像的模糊的影响，相位对比度图像的图像质量可能劣化。在本发明的第二实施方式中，如图15所示，多狭缝（源格栅）60设置在X射线源11的发射侧上。除了多狭缝60之外，第二实施方式的X射线摄影系统与第一实施方式的X射线摄影系统相同。

多狭缝60是具有与第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22类似构造的吸收型格栅。多狭缝60具有沿y方向延伸并沿x方向周期性排列的多个X射线遮蔽部61。多狭缝60部分地遮挡来自X射线源11的X射线，以缩小沿x方向的有效焦点尺寸。多狭缝60沿x方向形成多个点光源（分散光源），以抑制G1图像中的模糊。注意的是，以与上述类似的方式，X射线低吸收部（未示出）设置在沿x方向相邻的X射线遮蔽部61之间。

在本实施方式中，即使在预摄影和主摄影之间包括多狭缝60的格栅位置存在变动，也防止由该变化引起的伪像。

（第三实施方式）

在第一实施方式和第二实施方式中，第一吸收型格栅21被构造为线性投影通过X射线低吸收部21b的X射线。本发明不限于该构造。如日本专利No.4445397中所公开的，第一吸收型格栅21可以被构造为衍射X射线，以产生所谓的塔尔博特效应。在本发明的第三实施方式中，第一吸收型格栅21是衍射格栅并且在第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22之间的距离L₂被设置为塔尔博特长度，以构成塔尔博特干涉仪。在本实施方式中，由于塔尔博特效应由第一格栅21生成的G1图像（自身图像）形成在第二吸收型格栅22的位置处。

在本实施方式中，第一吸收型格栅21可以是相位型格栅（相位型衍射格栅）。在该情况下，将厚度和材料确定为使得在X射线高吸收部21a和X射线低吸收部21b之间出现X射线的“π”或“π/2”的相位差。

注意的是，在第一实施方式至第三实施方式中，被检体H设置在X射线源11和第一吸收型格栅21之间。另选地，被检体H可以设置在第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22之间。而且，在该构造中，以与上述类似的方式生成相位对比度图像。

（第四实施方式）

在第一实施方式至第三实施方式中，第二吸收型格栅22与FPD20分开设置。通过利用具有日本专利特开第No.2009-133823号公报中所公开的构造的X射线图像检测器可以省略第二吸收型格栅22。

本实施方式的X射线图像检测器是设置有用于将X射线转换成电荷的转换层和用于收集在转换层中转换的电荷的电荷收集电极的直接转换型X射线图像检测器。各像素的电荷收集电极由各具有线状电极的线状电极组组成。线状电极以预定周期排列，并且彼此电连接。彼此异相地排列线状电极组。在本实施方式中，电荷收集电极构成强度调制部。

在图16中，本实施方式的FPD70具有沿x方向和y方向以预定节距二维排列的像素71。各个像素71形成有电荷收集电极72，该电荷收集电极72用于收集由将X射线转换成电荷的转换层所转换的电荷。电荷收集电极72由第一线状电极组72a至第六线状电极组72f组成。使各个线状电极组中的线状电极的排列周期的相位移位π/3。更具体地，当第一线状电极组72a的相位是0时，第二线状电极组72b的相位是π/3；第三线状电极组72c的相位是2π/3；第四线状电极组72d的相位是π；第五线状电极组72e的相位是4π/3；第六线状电极组72f的相位是5π/3。

各个像素71设置有用于读出电荷收集电极72所收集的电荷的开关组73。开关组73由设置于第一线状电极组72a至第六线状电极组72f各个的TFT开关组成。通过控制开关组73，分别读出第一线状电极组72a至第六线状电极组72f各个收集的电荷。由此，通过一次图像拍摄来检测彼此异相的六种G2图像。基于与六种G2图像分别相对应的多个图像数据生成相位对比度图像。除了上述之外的构造与第一实施方式中的构造相同，所以省略其描述。

在本实施方式中，在摄影部12中不需要第二吸收型格栅22。这降低了成本并能够进一步缩小厚度。在本实施方式中，在一次图像拍摄中检测以不同相位提供强度调制的多个G2图像。这使得不再需要用于条纹扫描的物理扫描，由此不必使用扫描机构23。注意的是，代替上述构造的电荷收集电极72，可以使用日本专利特开第2009-133823号公报中所公开的另一个构造的电荷收集电极。

在不使用第二吸收型格栅22的另一个实施方式中，直接检测用X射线图像检测器拍摄的G1图像，并且在通过信号处理改变相位的同时周期性地执行采样。由此，生成了与彼此异相的多个G2图像相对应的多个图像数据。

（第五实施方式）

在第一实施方式至第四实施方式中，利用条纹扫描方法获得相移微分像。另选地，可以利用WO2010/050483中所公开的傅里叶（Fourier）变换方法获得相移微分像。在傅里叶变换方法中，利用X射线图像检测器所获得的图像数据经过傅里叶变换。由此，获得图像数据中出现的莫尔条纹的傅里叶谱。与载波频率相对应的频谱与傅里叶谱分开，并且执行傅里叶逆变换。由此，生成相移微分像。在该情况下，不需要移动第一吸收型格栅21和第二吸收型格栅22，由此不需要扫描机构23。

除了用于医学诊断的放射线摄影系统之外，各个上述实施方式可以应用于用于包括工业用途的其他用途的放射线摄影系统。代替X射线，伽玛射线等可以用作放射线。

Claims (10)

1.一种放射线摄影系统，该放射线摄影系统包括：

第一格栅，该第一格栅用于使来自放射线源的放射线通过，以形成第一周期图案像；

强度调制部，该强度调制部用于对所述第一周期图案像施加强度调制，以形成第二周期图案像；

放射线图像检测器，该放射线图像检测器用于检测所述第一周期图案像，以生成图像数据；

相移微分图像生成部，该相移微分像生成部用于基于所述图像数据生成相移微分像；

阶梯状数据生成部，该阶梯状数据生成部针对在未配置被检体的状态下的预摄影时由所述相移微分像生成部生成的第一相移微分像和在配置了被检体的状态下的主摄影时由所述相移微分像生成部生成的第二相移微分像，求出值从π/2变化到-π/2或从-π/2变化到π/2的边界线，并且分别生成在每次沿预定方向通过该边界线时变化π或-π的第一阶梯状数据和第二阶梯状数据；

阶梯状数据加法部，该阶梯状数据加法部用于将所述第一阶梯状数据与所述第一相移微分像相加以生成第一加和相移微分像，并将所述第二阶梯状数据加到所述第二相移微分像以生成第二加和相移微分像；以及

减法处理部，该减法处理部用于从所述第二加和相移微分像减去所述第一加和相移微分像，以生成校正后的相移微分像。

2.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，该放射线摄影系统还包括相位对比度图像生成部，该相位对比度图像生成部用于沿所述第一格栅的周期方向对所述校正后的相移微分像进行积分，以生成相位对比度图像。

3.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，该放射线摄影系统还包括用于存储所述第一加和相移微分像的存储部。

4.根据权利要求3所述的放射线摄影系统，该放射线摄影系统还包括：

输入部，该输入部用于输入所述预摄影的或所述主摄影的指示；以及

控制部，该控制部用于在所述输入部输入所述预摄影的指示时，控制所述强度调制部、所述放射线图像检测器、所述相移微分像生成部、所述阶梯状数据生成部以及所述阶梯状数据加法部，并且允许所述存储部存储所述阶梯状数据加法部生成的所述第一加和相移微分像。

5.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，其中，所述强度调制部在相位不同的多个相对位置处对所述第一周期图案像施加强度调制，以生成所述第二周期图案像，并且所述放射线图像检测器检测各个所述第二周期图案像，以生成多个图像数据，并且所述相移微分像生成部基于所述多个图像数据计算表示与所述相对位置相对应的像素数据的强度变化的强度调制信号的相移值，从而生成所述相移微分像。

6.根据权利要求5所述的放射线摄影系统，其中，所述强度调制部由第二格栅和扫描机构组成，并且所述第二格栅的周期图案的方向与所述第一周期图案像的相同，并且所述扫描机构使所述第一格栅和所述第二格栅中的一方以预定节距移动。

7.根据权利要求6所述的放射线摄影系统，其中，所述第一格栅是吸收型格栅，并且将来自所述放射线源的放射线作为所述第一周期图案像投影到所述第二格栅上。

8.根据权利要求6所述的放射线摄影系统，其中，所述第一格栅是相位型格栅，并且使来自所述放射线源的放射线由于塔尔博特效应而在所述第二格栅的位置处形成为所述第一周期图案像。

9.根据权利要求1所述的放射线摄影系统，该放射线摄影系统还在所述放射线源的发射侧具有源格栅。

10.一种用于放射线摄影系统的图像处理方法，所述放射线摄影系统包括第一格栅，该第一格栅用于使来自放射线源的放射线通过，以形成第一周期图案像；强度调制部，该强度调制部用于对所述第一周期图案像施加强度调制，以生成第二周期图案像；放射线图像检测器，该放射线图像检测器用于检测所述第一周期图案像，以生成图像数据；以及相移微分像生成部，该相移微分像生成部用于基于所述图像数据生成相移微分像，所述图像处理方法包括以下步骤：

针对在未配置被检体的状态下的预摄影时由所述相移微分像生成部生成的第一相移微分像和在配置被检体的状态下的主摄影时由所述相移微分像生成部生成的第二相移微分像，求出值从π/2变化到-π/2或从-π/2变化到π/2的边界线，并且分别生成每次沿预定方向通过该边界线时变化π或-π的第一阶梯状数据和第二阶梯状数据；

将所述第一阶梯状数据与所述第一相移微分像相加以生成第一加和相移微分像，并将所述第二阶梯状数据加到所述第二相移微分像以生成第二加和相移微分像；以及

从所述第二加和相移微分像减去所述第一加和相移微分像，以生成校正后的相移微分像。

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