JP2008200357A - Ｘ線撮影システム及びｘ線撮影方法 - Google Patents

Ｘ線撮影システム及びｘ線撮影方法 Download PDF

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篤 大石
Yasuaki Tamakoshi
泰明 玉腰
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Abstract

【課題】タルボ干渉型よりも簡素な構成で、Ｘ線の位相差に関する画像の取得を可能とする。
【解決手段】このＸ線撮影システムには、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線画像検出面に照射されたＸ線画像を検出するＸ線検出器と、Ｘ線源から発生したＸ線を前記Ｘ線画像検出面において離散的に配置されたドット状又は縞状のＸ線照射量分布となるように絞るＸ線光学手段とが備えられている。そして、Ｘ線撮影システムには、Ｘ線検出器の検出結果を基に、離散的に配置されたドット状又は縞状の変形に相当する変形相当量を検出する変形相当量検出手段が備えられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線撮影システム及びＸ線撮影方法に係り、特にＸ線位相画像の撮影が可能なＸ線撮影システム及びＸ線撮影方法に関する。
従来、Ｘ線画像撮影として、早期診断や予防診断を目的に開発が進められているＸ線位相画像撮影が知られている。このＸ線位相画像撮影は、Ｘ線吸収画像と比較して、被写体の軟部のコントラストが大きい、或いはエッジ効果によってくっきりと見えるために、微小な病変の検出や、軟部の病変の検出が可能と考えられている。
Ｘ線位相画像撮影においては、結晶製Ｘ線干渉計方式、ＤＥＩ方式、伝播法、Ｚｅｍｉｋｅ位相差顕微法、タルボ干渉計方式など、種々の方式が開発されている。なかでも他の方式と比べて空間分解能や検出感度が高く、実用的でもあるタルボ干渉計方式が近年公開されている（例えば特許文献１参照）。
タルボ干渉計方式では、Ｘ線源と、Ｘ線源から照射されて被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線の照射方向における被写体の直後方に配置された第１回折格子と、第１回折格子から所定の間隔を空けてＸ線検出器の前方に配置された第２回折格子とにより、Ｘ線位相画像が撮影されるようになっている。ここで、第１回折格子と第２回折格子とは回折部分が同ピッチに形成されているために、被写体を透過したＸ線は、第１，第２回折格子を透過することでＸ線検出器上にモアレを形成することになる。Ｘ線検出器ではモアレの縞のゆがみが検出されるので、この検出結果を基に被写体のＸ線位相画像が形成される。
国際公開第２００４／０５８０７０号パンフレット
しかしながら、上記のタルボ干渉計方式であると、第１回折格子と、第２回折格子との回折部分を同ピッチに合わせておく必要があるが、これらのピッチは数μｍ程度、かつ、回折格子上で回折格子ピッチ以上の空間可干渉性を確保するために、Ｘ線源の焦点径は微小ででなければタルボ効果が得られない。このように回折格子のピッチが細かいと回折格子の作成精度や、配置精度も高くする必要があり、また、Ｘ線源の焦点径が微小だと十分な照射エネルギーが得られない課題があった。
本発明の課題は、タルボ干渉型よりも簡素な構成でＸ線の位相差に関する画像の取得を可能とすることである。
請求項１記載の発明に係るＸ線撮影システムは、
被写体にＸ線を照射するＸ線源と、
Ｘ線画像検出面に照射されたＸ線画像を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源から発生したＸ線を前記Ｘ線画像検出面において離散的に配置されたドット状又は縞状のＸ線照射量分布となるように絞るＸ線光学手段と、
前記Ｘ線検出器の検出結果を基に、前記離散的に配置されたドット状又は縞状の変形に相当する変形相当量を検出する変形相当量検出手段とを備えることを特徴としている。
なお、Ｘ線画像検出面に照射されたＸ線画像を検出するＸ線検出器としては、請求項５に記載のＸ線画像検出面に配置された２次元画像センサに限らず、Ｘ線画像検出面に配置された蓄積性蛍光体シートを読み取る画像読取装置（ＣＲ：コンピューティッド・ラジオグラフィー）や、Ｘ線画像検出面に配置された蛍光体シートの発光を撮像する撮像装置等であっても良いし、Ｘ線画像検出面に照射されたＸ線画像を検出するものであれば、他のＸ線画像検出器であってもよい。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線光学手段は、Ｘ線光軸方向に複数のＸ線屈折レンズが並べて設けられたＸ線屈折レンズ群であることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線光学手段は、Ｘ線光軸方向に直交する方向の平面に複数のＸ線屈折レンズ各々がそれぞれＸ線照射量分布のドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたＸ線屈折レンズアレイであることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項３記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線源の焦点径をａ、前記Ｘ線光軸方向に直交する方向における前記Ｘ線屈折レンズの配列周期をｐ、前記Ｘ線源の中心と前記Ｘ線屈折レンズのレンズ中心との間隔をＲ１、前記Ｘ線屈折レンズのレンズ中心と前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線画像検出面との間隔をＲ２とすると、以下の式（１）を満たすことを特徴とするＸ線撮影システム。
ａ×Ｒ２＜ｐ×（Ｒ１＋Ｒ２）・・・（１）
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線画像検出器が前記Ｘ線画像検出面に配置された２次元画像センサであることを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線光学手段が、前記被写体を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器が検出する多数の画素のうち、隣接する少なくとも２画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状のＸ線照射量分布に絞ることを特徴としている。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線検出器における前記隣接する２画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴としている。
請求項８記載の発明は、請求項７に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記微分位相画像算出手段によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出手段を備えることを特徴としている。
請求項９記載の発明は、請求項７又は８記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記被写体のない状態で前記Ｘ線源から照射されたＸ線に基づく前記Ｘ線検出器の検出結果と、前記被写体がある状態で前記Ｘ線源から前記被写体を透過したＸ線に基づく前記Ｘ線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴としている。
請求項１０記載の発明は、請求項６〜９のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線検出器における前記隣接する２画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出手段を備えることを特徴としている。
請求項１１記載の発明は、請求項６〜１０のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
前記Ｘ線検出器における前記隣接する２画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する２画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出手段を備えることを特徴としている。
請求項１２記載の発明に係るＸ線撮影方法は、
Ｘ線源から照射され被写体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出する際に、
Ｘ線光学手段によって、前記Ｘ線検出器上で前記被写体を透過したＸ線を、離散的に配置されたドット状又は縞状のＸ線照射量分布となるように絞るＸ線絞り工程と、
前記Ｘ線検出器の検出結果を基に、前記離散的に配置されたドット状又は縞状のＸ線照射量分布の変形に相当する変形相当量を検出する変形相当量検出工程とを有することを特徴としている。
請求項１，１２記載の発明によれば、１つのＸ線光学手段によって変形相当量を検出することができるので、少なくとも２つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較しても、簡単な構成で位相画像を検出することができる。また、検出に干渉ではなく屈折を利用するので、Ｘ線源に可干渉性を必要としない。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体のＸ線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
請求項２記載の発明によれば、Ｘ線光学手段が、Ｘ線光軸方向に複数のＸ線屈折レンズが並べて設けられたＸ線屈折レンズ群であるので、Ｘ線屈折レンズの形状が先鋭な形状でなくてもよく、作成が容易で、耐久性を確保することができる。
請求項３記載の発明によれば、Ｘ線光学手段が、Ｘ線光軸方向に直交する方向の平面に複数のＸ線屈折レンズがそれぞれドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたＸ線屈折レンズアレイであるので、各々のＸ線屈折レンズは撮影画像の画素サイズの数倍程度の大きさでよい。このため、作成が容易であり、被写体を透過したＸ線をより簡素な構成でドット状又は縞状に絞ることが可能となる。
また、Ｘ線屈折レンズに不具合があったとしても、当該Ｘ線屈折レンズにより形成されたドット又は縞をＸ線検出器の検出結果から特定することが可能となるので、不具合となったＸ線屈折レンズの特定も容易になる。
請求項４記載の発明によれば、式（１）の関係を満たすように、被写体を配置可能であるので、式（１）の関係を満たすように被写体を配置することにより、Ｘ線画像検出面上で被写体内のＸ線屈折率差による位相画像として識別性の高い画像を得ることができる。
請求項５記載の発明によれば、Ｘ線画像検出器がＸ線画像検出面に配置された２次元画像センサであるので、可動部が少なくなり、Ｘ線源とＸ線画像検出面とＸ線光学手段との間の位置精度を保ちやすい。
請求項６記載の発明によれば、被写体を透過したＸ線をＸ線光学手段によって、Ｘ線検出器の複数の画素のうち、隣接する２画素にまたがるように離散的なドット状又は縞に絞っているので、少なくとも２つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較しても、簡単な構成で位相画像を検出することができる。また、検出に干渉ではなく屈折を利用するので、Ｘ線源に可干渉性を必要としない。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体のＸ線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
また、本発明者らは、隣接する２画素間の出力差と出力和との比により、Ｘ線が被写体を透過することによる離散的なドット状又は縞状の変位量が検出されることを見出した。つまり、請求項７記載の発明のように、微分位相画像算出手段が、隣接する２画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出すると、Ｘ線が被写体を透過することによる離散的なドット状又は縞状の変位量が考慮された微分位相画像が算出されることになる。
請求項８記載の発明によれば、位相画像算出手段が微分位相画像を積分して位相差画像を算出するので、微分位相画像とともに位相差画像をも一度の撮影で算出することができる。
請求項９記載の発明によれば、被写体のない状態でＸ線源から照射されたＸ線に基づくＸ線検出器の検出結果と、被写体がある状態でＸ線源から被写体を透過したＸ線に基づくＸ線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、微分位相画像が算出されるので、被写体の有無によるＸ線の変位量に基づいた微分位相画像を算出することができる。
請求項１０記載の発明によれば、吸収画像算出手段によって、隣接する２画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像が算出されるので、微分位相画像とともに吸収画像をも一度の撮影で算出することができる。
請求項１１記載の発明によれば、吸収画像算出手段によって、隣接する２画素間の出力和に相当する値と、隣接する２画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから吸収画像が算出されるので、微分位相画像とともに位相エッジ効果を有する吸収画像も一度の撮影で算出することができる。
以下に、図を参照しつつ、本発明に係るＸ線撮影システムについて説明する。ただし、発明を実施するための最良の形態欄は、発明を実施するために発明者が最良と認識している形態を示すものであり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を一見、断定又は定義するような表現もあるが、これらは、あくまで、発明者が最良と認識している形態を特定するための表現であり、発明の範囲や、特許請求の範囲に用いられている用語を特定又は限定するものではない。また、発明の範囲を図示例に限定するものではない。
図１に、本実施形態におけるＸ線撮影システム１００の構成例を示す。Ｘ線撮影システム１００には、被写体Ｈに向けてＸ線を照射するＸ線源２と、Ｘ線源２から照射され被写体Ｈを透過したＸ線を検出するＸ線検出器３と、Ｘ線源２及びＸ線検出器３の間で被写体Ｈの保持する保持部４と、これら各部を制御する撮影装置本体部５とが設けられている。
Ｘ線源２としては、例えば、医療現場や非破壊検査施設で広く用いられているクーリッジＸ線管や、回転陽極Ｘ線管が挙げられる。なお、回転陽極Ｘ線管においては、陰極から放射される電子線が陽極に衝突することでＸ線が発生する。これは自然光のようにインコヒーレント（非干渉性）であり、また平行光Ｘ線でもなく発散光である。電子線が陽極の固定した場所に当り続けると、熱の発生で陽極が傷むので、通常用いられるＸ線管では陽極を回転して陽極の寿命の低下を防いでいる。電子線を陽極の一定の大きさの面に衝突させ、発生したＸ線はその一定の大きさの陽極の平面から被写体Ｈに向けて放射される。この照射方向（被写体方向）から見たＸ線が発生する陽極の平面の大きさを実焦点（フォーカス）と呼ぶ。焦点径ａ（μｍ）は、ＪＩＳ Ｚ ４７０４−１９９４の７．４．１焦点試験の（２）スリットカメラ法による焦点寸法の測定に規定されている方法で測定できる。なお、この測定方法中の任意選択条件は、Ｘ線源の性質に応じて測定原理から考えて精度が最も高くなる条件を選択した方が一層精度の高い測定が可能となることは言うまでもない。
このＸ線源２には、管電圧及び管電流を印加する電源部２１（図５参照）が接続されている。
Ｘ線検出器３は、Ｘ線源２から照射され被写体Ｈを透過したＸ線をＸ線画像検出面３２で検出するため、２次元配置された複数の画素毎にＸ線照射量に基づいた信号を取得するＦＰＤ（flat panel detector）である。つまり、Ｘ線検出器３はＸ線画像検出面３２に配置された２次元画像センサである。このＸ線検出器３の各画素３１は、例えば７０〜１５０μｍピッチでマトリクス状に配置されている。
保持部４には、被写体ＨをＸ線源２側の面で支持する支持部６と、支持部６のＸ線検出器３側に配置されたＸ線屈折レンズアレイ（Ｘ線光学手段）７とが収納されている。Ｘ線屈折レンズアレイ７は、被写体Ｈを透過したＸ線をＸ線検出器３の複数の画素３１のうち、隣接する２画素３１にまたがるように縞状のＸ線照射量分布に絞るようになっている。
図２はＸ線屈折レンズアレイ７の概略構成を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。この図２に示すようにＸ線屈折レンズアレイ７には、図２紙面上における上下方向に沿う、図２紙面における横方向に集光力を有する多数のＸ線屈折レンズ７１が、所定の周期で横方向に沿って配列されている。そして、Ｘ線屈折レンズ７１は、Ｘ線光軸方向に複数積層されている。これにより、Ｘ線光軸方向に複数のＸ線屈折レンズ７１が並べて設けられたＸ線屈折レンズ群９が形成される。
図３は１つのＸ線屈折レンズ７１の断面図である。Ｘ線屈折レンズ７１は、Ｘ線源２側に向けて凹んだ断面が放物線状の凹曲面７２が形成されていて、この凹曲面７２によりＸ線が屈折されることになる。これにより、各Ｘ線屈折レンズ７１は、それぞれに入射したＸ線を集光してＸ線画像検出面３２にＸ線照射量分布の縞を形成する。このように、Ｘ線屈折レンズアレイ７によりＸ線が集光されて、Ｘ線検出面３２上に、即ち、Ｘ線画像検出器３上で離散的に配置された縞状のＸ線照射量分布になる。
ここで、各部の設置箇所について説明すると、Ｘ線源２の焦点径をａ、Ｘ線光軸方向に直交する方向におけるＸ線屈折レンズアレイ７の配列周期をｐ、Ｘ線源２の光軸方向における中心とＸ線屈折レンズアレイ７の光軸方向におけるレンズ中心との間隔をＲ１、Ｘ線屈折レンズアレイ７の光軸方向におけるレンズ中心とＸ線検出器３におけるＸ線画像検出面３２との間隔をＲ２とすると、以下の式（１）を満たすようにＸ線源２、Ｘ線屈折レンズアレイ７、Ｘ線検出器３が配置されている。
ａ×Ｒ２＜ｐ×（Ｒ１＋Ｒ２）・・・（１）
従って、Ｘ線源２の焦点径ａによるＸ線画像検出面３２上の幾何学的不鋭が、Ｘ線源２を投影中心としたＸ線屈折レンズ７１のＸ線画像検出面３２上の像の配列周期より小さいので、Ｘ線屈折レンズアレイ７によるＸ線照射量分布の縞に隣接する２画素内に収まり、隣の縞に隣接する画素にまであまり影響しないので、Ｘ線の位相差に関する画像が得られる。
そして、上記式（１）を満たしつつ、図１に示す通り各Ｘ線屈折レンズ７１により形成された縞ＳがＸ線検出器３における隣接する２画素間にまたがるように、Ｘ線源２、Ｘ線屈折レンズアレイ７、Ｘ線検出器３が配置されている。
なお、図２に示す一軸方向のみに集光作用のあるＸ線屈折レンズアレイ７を用いる場合、ＪＩＳ Ｚ ４７０４−１９９４の７．４．１焦点試験の（２）スリットカメラ法による焦点寸法の測定に規定されている方法でＸ線屈折レンズアレイ７の配列方向で測定された焦点径をａ（μｍ）として、式（１）を満たすことが好ましい。
ここで、「Ｘ線照射量分布の縞Ｓが隣接する２画素間にまたがる」とは、各縞内での最大照射量の微小領域の半分以上の照射量の微小領域を縞領域と呼ぶと、図４（ａ）に示すように、Ｘ線光学手段による屈折方向Ｘにおいて、縞領域Ｓｎが、この方向Ｘに隣接する２画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ内に跨っていて、かつ、２画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ内に収まり、隣の縞領域Ｓｎ＋２に隣接する画素まで跨っていないことである。これは、Ｘ線光学手段による屈折方向Ｘにおいて、Ｘ線検出器の画素サイズの１／３以下の幅のスリットを有するＸ線遮蔽板をＸ線検出器の画素サイズの１／３以下の所定量ずつずらして、被写体の無い状態で、通常のＸ線照射条件と同じ条件で、Ｘ線照射することで、測定できる。
一方、図４（ｂ）に示すように、隣接する２画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍに１つの縞Ｓｎがまたがっており、更に、他の縞Ｓｎ＋２が画素Ｐｎ＋１，ｍに跨っている場合は、「Ｘ線照射量分布の縞Ｓが隣接する２画素間にまたがる」に該当しない。
図５に示すように、撮影装置本体部５には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）により構成される制御装置５１が備えられている。制御装置５１には、Ｘ線検出器３、電源部２１がバス５２を介して接続されている。また、制御装置５１には、撮影条件等の入力を行うキーボードやタッチパネル（図示省略）、保持部４の位置の調整を行うための位置調整スイッチ等を備える入力装置２４、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等の表示装置２５等が接続されている。
制御装置５１のＲＯＭには、Ｘ線像撮影装置１００各部を制御するための制御プログラム及び各種処理プログラムが記憶されており、ＣＰＵは、この制御プログラム及び各種処理プログラムとの協働によりＸ線像撮影装置１００各部の動作を統括的に制御し、Ｘ線画像撮影を行う。
例えば、撮影装置本体部５は、電源部２１により、Ｘ線源２に管電圧及び管電流を印加して被写体Ｈに対して放射線を照射させ、Ｘ線検出器３に入射した放射線量が予め設定された放射線量に達すると、電源部２１によりＸ線源２からの放射線の照射を停止させる。
そして、Ｘ線検出器３又は制御装置５１は、Ｘ線検出器３固有の画素毎のオフセット・ゲイン特性のバラツキを補正する。その後、オフセット・ゲイン特性を補正されたＸ線画像について、制御装置５１は、基準値と、被写体Ｈを透過した際に縞Ｓが形成される隣接する２画素３１のそれぞれが検出した出力差／出力和とを比較して、被写体Ｈを透過したことによる縞Ｓの変形に相当する変形相当量を検出する。なお、この基準値は、被写体Ｈがない場合にＸ線照射した際のＸ線画像の隣接する２画素３１の各々が検出した放射線量の出力差／出力和で、制御装置５１が記憶している基準値である。つまり、制御装置５１が、本発明に係る変形相当量検出手段である。制御装置５１は、Ｘ線検出器３から取得した各画素３１の放射線量や、変形相当量に基づいて、微分位相画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像、位相差画像を算出する。
以下、各画像の算出方法について説明する。
まず、図６は、撮影時におけるＸ線の照射状況を表す示す図である。図６に示すように、被写体ＨとＸ線検出器３間に距離を設けると、Ｘ線源２から照射されたＸ線により、ライフサイズに対して拡大されたＸ線画像がＸ線検出器３で検出されることとなる。
ここで、被写体Ｈを透過したことによるＸ線の傾斜角をα、Ｘ線の波長をλとすると、被写体ＨのＸ線位相シフトφは式（３）で表される。
φ（ｘ，ｙ）＝（２π／λ）×∫δ（ｘ，ｙ，ｚ）ｄｚ・・・（３）
ここでδは、位相に関する係数であり、被写体Ｈの複素屈折率ｎ＝１−δ−ｉβ（β：吸収に関する係数）から算出される。
そして、角度αと、位相シフトφの関係は式（４）で表される。
（αｘ，αｙ）＝（λ／２π）×Δφ（ｘ，ｙ）・・・（４）
この式（４）の関係から、αｘ，αｙの何れかが検出されれば、それを積分することでＸ線位相シフトφが求まることになる。
この積分前の各画素３１の放射線検出量に基づく画像が微分位相画像であり、当該微分位相画像を積分した値に基づく画像が位相差画像となる。
具体的には、制御装置５１は、微分位相画像の出力時においては、Ｘ線が被写体Ｈを透過したことによる縞Ｓの変位量を求めるために、Ｘ線検出器３における隣接する２画素３１間の放射線量の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて変形相当量を求め、変形相当量と微分位相量との関係を示すＬＵＴを通すことで微分位相画像を算出して、表示装置２５に出力する。
また、制御装置５１は、位相差画像の出力時においては、微分位相画像を積分して位相差画像を算出し、表示装置２５に出力する。
なお、上記した微分位相画像の算出方式とは別に、被写体Ｈのない状態でＸ線源２から照射されたＸ線に基づくＸ線検出器３の各画素３１の検出結果と、被写体Ｈがある状態でＸ線源２から被写体Ｈを透過したＸ線に基づくＸ線検出器３の各画素３１の検出結果との比較結果に基づいて、Ｘ線が被写体Ｈを透過したことによる縞Ｓの変位量を求め、微分位相画像を算出することも可能である。
図７は、被写体の有無による縞Ｓｎの変位を表す説明図である。この図７に示すように、被写体の有無により縞Ｓｎが変位するため、隣接する画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍの信号出力値も変化することになる。ここで、被写体なしの場合の画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍの信号出力値を各々Ｒｎ，ｍ、Ｒｎ＋１，ｍとし、被写体ありの場合の画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍの信号出力値を各々Ｓｎ，ｍ、Ｓｎ＋１，ｍとすると、被写体による変形相当量Ｈｎ，ｍは、式（５）で表される。
Ｈｎ，ｍ＝（Ｓｎ，ｍ−Ｓｎ＋１，ｍ）／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）−（Ｒｎ，ｍ−Ｒｎ＋１，ｍ）／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ）・・・（５）
各画素に対する変形相当量Ｈに対して、予め求められている変形相当量と微分位相量との関係を表すＬＵＴを通すことで、微分位相画像が求められ、その微分位相画像をＸ軸に沿って積分することで、位相差画像が求められることになる。
また、吸収画像の出力時においては、制御装置５１は、Ｘ線検出器３における隣接する２画素３１間の放射線量の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出し、表示装置２５に出力する。具体的には、式（６）（７）により、２画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ間の平均出力に基づいて吸収画像Ｋｎ，ｍ、Ｋｎ＋１，ｍを算出する。
Ｋｎ，ｍ＝（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）／２・・・（６）
Ｋｎ＋１，ｍ＝（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）／２・・・（７）
そして、位相エッジ効果を有する吸収画像の出力時においては、制御装置５１は、Ｘ線検出器３における隣接する２画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ間の放射線量の出力和に相当する値と、隣接する２画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ間の出力差と出力和との比に相当する値とから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する。具体的には、画素Ｐｎ，ｍの信号出力Ｅｎ，ｍを式（８）により算出し、画素Ｐｎ＋１，ｍの信号出力Ｅｎ＋１，ｍを式（９）により算出する。
Ｅｎ，ｍ＝｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）／２｝×｛１−（Ｓｎ，ｍ−Ｓｎ＋１，ｍ）／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）＋（Ｒｎ，ｍ−Ｒｎ＋１，ｍ）／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ）｝・・・（８）
Ｅｎ＋１，ｍ＝｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）／２｝×｛１＋（Ｓｎ，ｍ−Ｓｎ＋１，ｍ）／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）−（Ｒｎ，ｍ−Ｒｎ＋１，ｍ）／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ）｝・・・（９）
これら微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像の算出流れを、図８のデータフローダイアグラムに示す。
Ｘ線撮影６２１は、撮影指示信号を受けると、Ｘ線撮影をして、当該撮影によってＸ線検出器３が、検出画像データに固有の撮影ＩＤを付与した検出画像データを出力する処理である。
検出器のオフセットゲイン補正６２２は、撮影装置本体部５の制御装置５１が、検出画像データに対してＸ線検出器３に特有のＸ線検出器３の画素毎のオフセット・ゲイン特性のバラツキを補正して、オフセット・ゲイン補正済み検出データを作成する処理である。
演算元画像データの保存６２３は、制御装置５１が、オフセット・ゲイン補正済み検出データを内部記憶装置に、演算元画像データとして保存する処理である。
変形相当量算出６２４は、制御装置５１が、演算元画像データから変形相当量画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、式（５）を用いて算出して、変形相当量画像データを算出してもよい。
微分位相画像算出６２５は、制御装置５１が、変形相当量画像データから、微分位相画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、ＬＵＴ変換して、微分位相画像データを算出してもよい。
微分位相画像データの保存６２６は、制御装置５１が、微分位相画像データを内部記憶装置に保存する処理である。
ＩＤ付与ファイル化６２７は、制御装置５１が、内部記憶装置に記憶されている微分位相画像データにオーダＩＤを付与してファイル化して、微分位相画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影ＩＤに基づいて、撮影ＩＤとオーダＩＤとの対応関係から、オーダＩＤを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダＩＤが付与され好ましい。
微分位相画像ファイルの保存６２８は、制御装置５１が、微分位相画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
積分処理６２９は、制御装置５１が、内部記憶装置に保存されている微分位相画像データに対して積分処理を施し、位相差画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、Ｘ軸に沿って積分することで、位相差画像データが求めてもよい。
位相差画像データの保存５３０は、制御装置５１が、位相差画像データを内部記憶装置に保存する処理である。
ＩＤ付与ファイル化６３１は、制御装置５１が、内部記憶装置に記憶されている位相差画像データにオーダＩＤを付与してファイル化して、位相差画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影ＩＤに基づいて、撮影ＩＤとオーダＩＤとの対応関係から、オーダＩＤを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダＩＤが付与され好ましい。
位相差画像ファイルの保存６３１は、制御装置５１が、位相差画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
吸収画像算出６３３は、制御装置５１が、内部記憶装置に記憶されている演算元画像データから吸収画像データを算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、Ｘ線照射量分布の縞が跨ぐ２画素の出力信号を平均化して、吸収画像データを算出してもよい。
吸収画像データの保存６３４は、制御装置５１が、内部記憶装置に吸収画像データを保存する処理である。
ＩＤ付与ファイル化６３５は、制御装置５１が、内部記憶装置に記憶されている吸収画像データにオーダＩＤを付与してファイル化して吸収画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影ＩＤに基づいて、撮影ＩＤとオーダＩＤとの対応関係から、オーダＩＤを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダＩＤが付与され好ましい。
吸収画像ファイルの保存６３６は、制御装置５１が、吸収画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
位相エッジ効果を有する吸収画像算出５３７は、制御装置５１が、内部記憶装置に記憶されている演算元画像データから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する処理である。このとき、例えば、前述のように、式（８）、（９）を用いて、位相エッジ効果を有する吸収画像データを算出してもよい。
位相エッジ効果を有する吸収画像データの保存６３８は、制御装置５１が、内部記憶装置に位相エッジ効果を有する吸収画像データを保存する処理である。
ＩＤ付与ファイル化６３９は、制御装置５１が、内部記憶装置に記憶されている位相エッジ効果を有する吸収画像データにオーダＩＤを付与してファイル化して、位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルを出力する処理である。このとき、撮影ＩＤに基づいて、撮影ＩＤとオーダＩＤとの対応関係から、オーダＩＤを付与することが、同一の検出画像データから得られた画像に共通のオーダＩＤが付与され好ましい。
位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルの保存６４０は、制御装置５１が、位相エッジ効果を有する吸収画像ファイルを記憶装置に保存する処理である。
なお、上述の説明では、制御装置５１が、Ｘ線検出器３から出力された検出画像データから、オフセットゲイン補正して演算元画像データを作成し、演算元画像データから微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出したが、制御装置５１とは別体のコンソールで、演算元画像データから微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するようにしても良いし、また、演算や処理の分担は上述の例に限らない。
以上のように、本実施形態によれば、被写体Ｈを透過したＸ線を１つのＸ線屈折レンズアレイ７によって、Ｘ線検出器３の複数の画素３１のうち、隣接する２画素３１にまたがるように離散的な縞に絞っているので、少なくとも２つの回折格子が必要なタルボ干渉計方式と比較しても、簡単な構成で位相画像を検出することができる。これにより、タルボ干渉計方式よりも簡単な構成で、被写体ＨのＸ線吸収が少ない組織であっても、密度差の大きい異なる組織間や、気体・組織間の境界を高いコントラストで捉えることが可能となる。
また、制御装置５１が、隣接する２画素３１間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出するので、Ｘ線が被写体Ｈを透過することによる離散的な縞の変位量が考慮された微分位相画像が算出されることになる。
そして、制御装置５１によって、隣接する２画素３１間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像が算出されるので、微分位相画像とともに吸収画像をも一度の撮影で算出することができる。
さらに、制御装置５１によって、隣接する２画素間の出力和に相当する値と、隣接する２画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから吸収画像が算出されるので、微分位相画像、吸収画像とともに位相エッジ効果を有する吸収画像も一度の撮影で算出することができる。
また、制御装置５１が微分位相画像を積分して位相差画像を算出するので、微分位相画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像とともに位相差画像をも一度の撮影で算出することができる。
また、本実施形態では、Ｘ線画像を出力する装置としてＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示装置２５を例示して説明したが、これ以外にも、Ｘ線画像をフィルムや紙等の媒体にプリントするプリント式の出力装置であってもよい。
また、本実施形態では、断面が放物線状の凹曲面を備えたＸ線屈折レンズ７１を例示して説明したがレンズの形状はＸ線を屈折させるものであればこれに限定されるものではなく、例えば、図９に示すように、直方体の基材の対向する面に、互いに直交する凹曲面の溝７４，７５によりＸ線を屈折させるレンズ７１Ａ（特開２００１−３３７１９７号公報参照）や、図１０に示すように、対向する段状面７６によりＸ線を屈折させるレンズ７１Ｂ（特表２００３−５０５６７７号公報参照）や、図１２に示すように、断面円形状の曲面７７を有するＸ線屈折レンズ７１ｂを複数、Ｘ線光軸方向に配列することで形成したＸ線屈折レンズ群９ａ（特開２００２−１３１４８８号公報、特許２５２６４０９号公報参照）や、断面楕円形状の曲面を有するＸ線屈折レンズを複数、Ｘ線光軸方向に配列することで形成したＸ線屈折レンズ群（米国特許第６７１８００９号公報参照）等が挙げられる。
また、本実施形態では、Ｘ線屈折レンズ７１が複数積層したＸ線屈折レンズアレイ７を例示して説明したが、例えば、図１１に示すように、Ｘ線屈折レンズ７１が１層であるＸ線屈折レンズアレイ７Ａであってもよい。
さらに、本実施形態においてはＸ線検出器３としてＦＰＤを例示して説明したが、本発明に係るＸ線検出器３はこれに限定されるものではなく、ＦＰＤ以外にも例えば輝尽性蛍光体シートを収納したカセッテなどが挙げられる。
そして、本実施形態では、Ｘ線屈折レンズアレイ７によって、Ｘ線を離散的な縞状に絞る場合を例示して説明しているが、Ｘ線屈折レンズアレイ７がＸ線を離散的なドット状に絞るものであってもよい。
図１３は、Ｘ線を離散的なドット状に絞るＸ線屈折レンズアレイ７Ａの一例を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＲ−Ｒ断面図、（ｃ）は（ａ）のＱ−Ｑ断面図である。この図１３（ａ）に示すように、Ｘ線屈折レンズアレイ７Ａは、複数のＸ線屈折レンズ７１ａがマトリクス状に配置されている。各Ｘ線屈折レンズ７１ａは、Ｘ線光軸を回転中心とした放物線の回転体の形状をした、Ｘ線源２側に向けて凹んだ凹曲面７２ａとＸ線検出器３側に向けて凹んだ凹曲面７３ａとが対向するように形成されていて、これら凹曲面７２ａ，７３ａによりＸ線が屈折されることになる。これにより、各Ｘ線屈折レンズ７１ａは、それぞれに入射したＸ線を集光してＸ線画像検出面３２にＸ線照射量分布のドットを形成する。
図１４は、被写体の有無によるＸ線照射量分布のドットの変位を表す説明図である。図１４（ａ）に、被写体の無い状態の例を、図１４（ｂ）に被写体が有る例を示す。ここで、「Ｘ線照射量分布のドットが隣接する２画素間にまたがる」とは、各縞内での最大照射量の微小領域の半分以上の照射量の微小領域をドット領域と呼ぶと、図１４に示すように、Ｘ線光学手段による屈折方向のＸ方向・Ｙ方向の両方において、ドット領域Ｄｎ，ｍが、Ｘ方向に隣接する２画素×Ｙ方向に隣接する２画素の合計４画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１内に跨っていて、かつ、４画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１内に収まり、隣のドット領域Ｄｎ＋２，ｍ、Ｄｎ，ｍ＋２、Ｄｎ＋２，ｍ＋２に隣接する画素まで跨っていないことである。
これは、Ｘ方向とＹ方向の両方において、Ｘ線検出器の画素サイズの１／３以下の幅の孔を有するＸ線遮蔽板をＸ線検出器の画素サイズの１／３以下の所定量ずつずらして、被写体の無い状態で、通常のＸ線照射条件と同じ条件で、Ｘ線照射することで、測定できる。
図１４に示すように、被写体の有無によりＸ線照射量分布のドットが変位するため、ドットＤｎ，ｍに隣接する４画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１の信号出力値も変化することになる。ここで、被写体なしの場合の画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１の信号出力値を各々Ｒｎ，ｍ、Ｒｎ＋１，ｍ、Ｒｎ，ｍ＋１、Ｒｎ＋１，ｍ＋１とし、被写体ありの場合の画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１の信号出力値を各々Ｓｎ，ｍ、Ｓｎ＋１，ｍ、Ｓｎ，ｍ＋１、Ｓｎ＋１，ｍ＋１とすると、被写体によるＸ方向の変形相当量Ｈｘｎ，ｍ、被写体によるＸ方向の変形相当量Ｈｙｎ，ｍは、式（１０），（１１）で表される。
Ｈｘｎ，ｍ＝｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１）−（（Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１）−（Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）・・・（１０）
Ｈｙｎ，ｍ＝｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）−（Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ）−（（Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）・・・（１１）
各画素に対するＸ方向の変形相当量Ｈｘｎ，ｍ、Ｙ方向の変形相当量Ｈｙｎ，ｍに対して、各々、予め求められているＸ方向の変形相当量と微分位相量との関係を表すＬＵＴ、Ｙ方向の変形相当量と微分位相量との関係を表すＬＵＴを通すことで、Ｘ方向の微分位相画像、Ｙ方向の微分位相画像が求められ、そのＸ方向の微分位相画像をＸ軸に沿って積分することで、位相差画像が求められ、また、そのＹ方向の微分位相画像をＹ軸に沿って積分することで、位相差画像が求められる。
また、制御装置５１が、Ｘ線検出器３におけるドットＤｎ，ｍに隣接する４画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１間の放射線量の出力和に相当する値に基づいて、吸収画像Ｋｎ，ｍ、Ｋｎ＋１，ｍ、Ｋｎ，ｍ＋１、Ｋｎ＋１，ｍ＋１を算出する。具体的には、式（１２）により求められた、ドットＤｎ，ｍに隣接する４画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１間の平均出力Ｈに基づいて吸収画像を算出する。
Ｋｎ，ｍ＝Ｋｎ＋１，ｍ＝Ｋｎ，ｍ＋１＝Ｋｎ＋１，ｍ＋１＝（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）／４・・・（１２）
そして、制御装置５１が、Ｘ線検出器３におけるドットＤｎ，ｍに隣接する４画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１間の放射線量の出力和に相当する値と、ドットＤｎ，ｍに隣接する４画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１間の出力差と出力和との比に相当する値とから位相エッジ効果を有する吸収画像を算出する。具体的には、画素Ｐｎ，ｍ、Ｐｎ＋１，ｍ、Ｐｎ，ｍ＋１、Ｐｎ＋１，ｍ＋１の信号出力Ｅｎ，ｍ、Ｅｎ＋１，ｍ、Ｅｎ，ｍ＋１、Ｅｎ＋１，ｍ＋１を式（１３）〜（１６）により算出する。
Ｅｎ，ｍ＝（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）／４×［１−｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１）−（Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１）−（Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）］×［１−｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）−（Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ）−（Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）］・・・（１３）
Ｅｎ＋１，ｍ＝（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）／４×［１＋｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１）−（Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１）−（Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）］×［１−｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）−（Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ）−（Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）］・・・（１４）
Ｅｎ，ｍ＋１＝（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）／４×［１−｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１）−（Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１）−（Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）］×［１＋｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）−（Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ）−（Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）］・・・（１５）
Ｅｎ＋１，ｍ＋１＝（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）／４×［１＋｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１）−（Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１）−（Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）］×［１＋｛（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ）−（Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｓｎ，ｍ＋Ｓｎ＋１，ｍ＋Ｓｎ，ｍ＋１＋Ｓｎ＋１，ｍ＋１）−｛（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ）−（Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）｝／（Ｒｎ，ｍ＋Ｒｎ＋１，ｍ＋Ｒｎ，ｍ＋１＋Ｒｎ＋１，ｍ＋１）］・・・（１６）
なお、Ｘ線画像検出面に照射されたＸ線画像を検出するＸ線検出器として、Ｘ線画像検出面に配置された２次元画像センサの例で説明したが、これに限らず、Ｘ線画像検出面に配置された蓄積性蛍光体シートを読み取る画像読取装置（ＣＲ：コンピューティッド・ラジオグラフィー）や、Ｘ線画像検出面に配置された蛍光体シートの発光を撮像する撮像装置等であっても良いし、Ｘ線画像検出面に照射されたＸ線画像を検出するものであれば、他のＸ線画像検出器であってもよい。
本実施形態におけるＸ線撮影システムの構成例を示す説明図である。 図１のＸ線撮影システムに備わるＸ線屈折レンズアレイの概略構成を示す説明図である。 図２のＸ線屈折レンズアレイに備わるＸ線屈折レンズの断面図である。 図１のＸ線撮影システムに備わるＸ線検出器の隣接する２画素に１つの縞がまたがった際に、他の縞の端部付近が進入した状態を表す説明図である。 図１のＸ線撮影システムに備わる撮影装置本体部の制御構成を示すブロック図である。 図１のＸ線撮影システムでの撮影時におけるＸ線の照射状況を表す示す図である。 図１のＸ線検出器上に現出する縞の被写体の有無に基づく変位を表す説明図である。 図５の制御装置で実行される微分位相画像、位相差画像、吸収画像、位相エッジ効果を有する吸収画像の算出処理の流れを表すデータフローダイアグラムである。 本実施形態に係るＸ線屈折レンズの変形例を示す説明図である。 本実施形態に係るＸ線屈折レンズの変形例を示す説明図である。 本実施形態に係るＸ線屈折レンズアレイの変形例を示す説明図である。 本実施形態に係るＸ線屈折レンズの変形例を示す説明図である。 本実施形態に係るＸ線屈折レンズアレイの変形例を表す説明図である。 図１３のＸ線屈折レンズアレイにより現出されたドットの変位を表す説明図である。
符号の説明
２ Ｘ線源
３ Ｘ線検出器
４ 保持部
５ 撮影装置本体部
６ 支持部
７ Ｘ線屈折レンズアレイ（Ｘ線光学手段）
２１ 電源部
２４ 入力装置
２５ 表示装置
３１ 画素
５１ 制御装置（変形相当量検出手段）
５２ バス
７１ Ｘ線屈折レンズ
１００ Ｘ線撮影システム
Ｈ 被写体

Claims (12)

  1. Ｘ線を照射するＸ線源と、
    Ｘ線画像検出面に照射されたＸ線画像を検出するＸ線検出器と、
    前記Ｘ線源から発生したＸ線を前記Ｘ線画像検出面において離散的に配置されたドット状又は縞状のＸ線照射量分布となるように絞るＸ線光学手段と、
    前記Ｘ線検出器の検出結果を基に、前記離散的に配置されたドット状又は縞状の変形に相当する変形相当量を検出する変形相当量検出手段とを備えることを特徴とするＸ線撮影システム。
  2. 請求項１記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記Ｘ線光学手段は、Ｘ線光軸方向に複数のＸ線屈折レンズが並べて設けられたＸ線屈折レンズ群であることを特徴とするＸ線撮影システム。
  3. 請求項１又は２記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記Ｘ線光学手段は、Ｘ線光軸方向に直交する方向の平面に複数のＸ線屈折レンズ各々がそれぞれＸ線照射量分布のドット又は縞を形成するように周期的に並べて設けられたＸ線屈折レンズアレイであることを特徴とするＸ線撮影システム。
  4. 請求項３記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記Ｘ線源の焦点径をａ、前記Ｘ線光軸方向に直交する方向における前記Ｘ線屈折レンズの配列周期をｐ、前記Ｘ線源の中心と前記Ｘ線屈折レンズのレンズ中心との間隔をＲ１、前記Ｘ線屈折レンズのレンズ中心と前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線画像検出面との間隔をＲ２とすると、以下の式（１）を満たすことを特徴とするＸ線撮影システム。
    ａ×Ｒ２＜ｐ×（Ｒ１＋Ｒ２）・・・（１）
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記Ｘ線画像検出器が前記Ｘ線画像検出面に配置された２次元画像センサであることを特徴とするＸ線撮影システム。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記Ｘ線光学手段が、前記被写体を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器が検出する多数の画素のうち、隣接する少なくとも２画素にまたがるように離散的なドット状又は縞状のＸ線照射量分布に絞ることを特徴とするＸ線撮影システム。
  7. 請求項６記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記Ｘ線検出器における前記隣接する２画素間の出力差と出力和との比に相当する値に基づいて微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴とするＸ線撮影システム。
  8. 請求項７に記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記微分位相画像算出手段によって算出された前記微分位相画像を積分して位相差画像を算出する位相差画像算出手段を備えることを特徴とするＸ線撮影システム。
  9. 請求項７又は８記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記被写体のない状態で前記Ｘ線源から照射されたＸ線に基づく前記Ｘ線検出器の検出結果と、前記被写体がある状態で前記Ｘ線源から前記被写体を透過したＸ線に基づく前記Ｘ線検出器の検出結果との比較結果に基づいて、前記微分位相画像を算出する微分位相画像算出手段を備えることを特徴とするＸ線撮影システム。
  10. 請求項６〜９のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記Ｘ線検出器における前記隣接する２画素間の出力和に相当する値に基づいて吸収画像を算出する吸収画像算出手段を備えることを特徴とするＸ線撮影システム。
  11. 請求項６〜１０のいずれか一項に記載のＸ線撮影システムにおいて、
    前記Ｘ線検出器における前記隣接する２画素間の出力和に相当する値と、前記隣接する２画素間の出力差と出力和との比に相当する値とから、位相エッジ効果を有する吸収画像を算出するエッジ吸収画像算出手段を備えることを特徴とするＸ線撮影システム。
  12. Ｘ線源から照射され被写体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出する際に、
    Ｘ線光学手段によって、前記Ｘ線検出器上で前記被写体を透過したＸ線を、離散的に配置されたドット状又は縞状のＸ線照射量分布となるように絞るＸ線絞り工程と、
    前記Ｘ線検出器の検出結果を基に、前記離散的に配置されたドット状又は縞状のＸ線照射量分布の変形に相当する変形相当量を検出する変形相当量検出工程とを有することを特徴とするＸ線撮影方法。
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