JP2018155502A - 放射線格子検出器およびｘ線検査装置 - Google Patents

放射線格子検出器およびｘ線検査装置 Download PDF

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Abstract

【課題】格子部に照射されるＸ線を有効に利用することが可能なＸ線検査装置を提供する。
【解決手段】このＸ線検査装置１００（２００、３００、４００）は、入射するＸ線を多点光源して干渉性を得るための格子Ｇ０、入射するＸ線の格子像を生成する格子Ｇ１および格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する格子Ｇ２が、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々を構成するとともに、Ｘ線が透過する開口部ａ０、ａ１およびａ２以外の非開口部に設けられ、格子部（非開口部）ｂ０、ｂ１およびｂ２を透過して入射するＸ線を検出する格子検出部２０、２１、２２とを含むように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線格子検出器およびＸ線検査装置に関し、特に、Ｘ線の位相を撮影するための格子部が設けられている放射線格子検出器およびＸ線検査装置に関する。
従来、Ｘ線の位相を撮影するための格子部が設けられているＸ線検査装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
また、上記特許文献１には、Ｘ線源（Ｘ線照射部）と、マルチスリット（第１格子）と、第１回折格子（第２格子）と、第２回折格子（第３格子）と、Ｘ線画像検出器（透過Ｘ線検出部）とを備えるＸ線撮像装置（Ｘ線検査装置）が開示されている。また、第１シリコン層と、第１シリコン層上に形成され、一方向に線状に延びる複数の第２シリコン部分と一方向に線状に延びる複数の金属部分（格子部）とが交互かつ平行に配置された金属格子が開示されている。また、金属格子の第２シリコン部分（格子部がない部分）は、Ｘ線を透過するように機能し、金属格子の金属部分（格子部）は、Ｘ線を吸収するように機能するように構成されている。また、マルチスリット、第１回折格子および第２回折格子は、上記金属格子により構成されている。
具体的には、Ｘ線源から、位相の揃ったＸ線のみを透過させて、格子の各透過部分を位相の揃った複数の光源（多光源、マルチ光源）とするというロー効果を生じさせるためのマルチスリット（第１格子）に向けてＸ線が照射される。そして、マルチスリットを透過し多光源化した（位相の揃った）Ｘ線が被検体を通過した後に第１回折格子に照射される。そして、照射されたＸ線は第１回折格子（第２格子）により透過したＸ線が特定の距離において第１回折格子の形を反映した（第１格子と相似形となる）格子像であるＸ線の明暗の縞を生成するというタルボ効果を生じ、タルボ像（格子像である自己像）を形成する。そして、タルボ像がタルボ像の生じる位置に設けられる第２回折格子（第３格子）で作用を受け、モアレ縞の画像コントラストを形成する。この画像コントラストがＸ線画像検出器で検出される。すなわち、上記特許文献１のＸ線撮像装置（Ｘ線検査装置）は、タルボ・ロー（Ｔａｌｂｏｔ−Ｌａｕ）干渉計として動作するように構成されている。
特開２０１２−１２７６８５号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載のＸ線撮像装置（Ｘ線検査装置）は、各格子（マルチスリット（第１格子）、第１回折格子（第２格子）および第２回折格子（第３格子））の金属部分（格子部）においてＸ線の吸収（損失）が起こるため、吸収されたＸ線はＸ線画像の撮像に使用されない無駄なＸ線になるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、格子部に照射される放射線（Ｘ線）を有効に利用することが可能な放射線光子検出器およびＸ線検査装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における放射線格子検出器は、入射する放射線を多点光源して干渉性を得るための第１格子、入射する放射線の格子像を生成する第２格子および格子像が生成される位置において放射線を吸収して遮蔽する第３格子のうちの少なくとも第２格子を含むＸ線検査装置に用いられる放射線格子検出器であって、第１格子、第２格子および第３格子のうちの少なくとも第２格子を構成するとともに、放射線が透過する開口部以外の非開口部を形成する格子部と、非開口部に設けられ、格子部を透過して入射する放射線を検出する検出部とを備えるように構成されている。
この発明の第１の局面による放射線格子検出器では、上記のように、第１格子、第２格子および第３格子のうちの少なくとも入射する放射線の格子像を生成する第２格子を構成するとともに、放射線が透過する開口部以外の非開口部を形成する格子部と、非開口部に設けられ、格子部を透過して入射する放射線を検出する検出部とを備えるように構成する。これにより、従来と異なり、非開口部（格子部）を透過する放射線が検出部により撮像されるので、従来であれば無駄な照射となっていた非開口部に入射する放射線を撮像に利用することができる。すなわち、格子部に照射されるＸ線を有効に利用することができる。たとえば、入射する放射線の位相を揃える第１格子に本発明の検出部を設けた場合、Ｘ線の照射強度の変動を検出できる。また、入射する放射線の格子像を生成する第２格子に本発明の検出部を設けた場合、エッジボケ（撮像された被検体の端部におけるぼやけ）の少ない吸収像を取得できる。また、格子像が生成される位置において放射線を吸収して遮蔽する第３格子に本発明の検出部を設けた場合、第３格子において直接的に位相像を取得できる。
なお、本発明において、放射線画像とは、各画素の位置における放射線の吸収量（輝度値）を表す吸収像と、各画素の位置における放射線の位相差を表す位相像と、各画素の位置における放射線の明瞭さ（コントラスト）の差をあらわす暗視野像とのうち、いずれか１つ以上に対応するものとする。
上記第１の局面による放射線格子検出器において、好ましくは、検出部は、非開口部に入射する放射線を直接または間接的に検出して電気信号を出力する、各画素に対応する複数の検出素子を含むように構成されている。このように構成すれば、開口部を通過した放射線のみならず、検出部を構成する複数の検出素子により検出された各画素に対応する放射線にも基づいて、容易に、放射線画像を取得することが可能となる。
この場合、好ましくは、検出部は、入射する放射線を放射線の周波数よりも低い周波数の光に変換するシンチレータをさらに含み、検出素子は、シンチレータにより変換された低い周波数の光を検出して電気信号を出力する光電変換素子により構成されている。このように構成すれば、透過力が強く直接検出することが困難な高い周波数を有する放射線を、シンチレータにより低い周波数の光に変換し、変換された光を光電変換素子により検出することができるので、格子部（非開口部）の位置に入射した放射線を容易に検出することが可能となる。
上記検出部がシンチレータを含む放射線格子検出器において、好ましくは、格子部は、シンチレータの放射線の入射方向に対する厚みを大きくすることにより、入射した放射線が透過しないように吸収する吸収格子として機能して、第１格子、第２格子または第３格子を構成し、シンチレータの放射線の入射方向に対する厚みを小さくすることにより、入射した放射線の位相を変化させる位相格子として機能して、第２格子を構成する。このように構成すれば、シンチレータの放射線の入射方向に対する厚みを変えるだけで、容易に、吸収格子または位相格子として機能させることができる。
上記検出部がシンチレータを含む放射線格子検出器において、好ましくは、シンチレータが設けられ、放射線を透過する透明基板をさらに備え、透明基板は、シンチレータとともに、光電変換素子が設けられる素子基板のうちの１つに対して着脱可能に構成されている。このように構成すれば、透明基板とともにシンチレータが素子基板に装着される場合には、入射する放射線に対して非開口部において放射線に対する吸収（または放射線の位相の変調）を行うとともに検出部により撮像を行う放射線格子検出器として機能させることができる。また、透明基板とともにシンチレータが素子基板から取り外される場合には、検出部の位置に入射する放射線を検出する通常の放射線撮像装置として機能させることができる。
上記検出部が複数の検出素子を含む放射線格子検出器において、好ましくは、検出素子は、入射する放射線を電流に変換する半導体変換膜と、半導体変換膜により変換された電流信号を出力する電極とを含む半導体検出素子により構成されている。このように構成すれば、透過力が強く直接検出することが困難な放射線を、半導体変換膜により電子（正孔）に変換し、変換された電子（正孔）に基づいて、電極間に印加された電圧により生じる電流信号を電極（半導体検出素子）により検出することができるので、格子部の位置に入射した放射線を容易に検出することが可能となる。
この場合、好ましくは、半導体変換膜の材質を重い元素とするかまたは電極を厚く形成することにより、入射した放射線が透過しないように吸収する吸収格子として機能して、第１格子、第２格子または第３格子を構成し、半導体変換膜の材質を軽い元素とするかまたは電極を薄く形成することにより、入射した放射線の位相を変化させる位相格子として機能して、第２格子を構成する。このように構成すれば、半導体変換膜の材質または電極の厚みを変えるだけで、容易に、吸収格子または位相格子を構成することができる。
上記目的を達成するために、この発明の第２の局面におけるＸ線検査装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、入射するＸ線の位相を揃える第１格子、入射するＸ線の格子像を生成する第２格子および格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する第３格子のうちの少なくとも第２格子と、第１格子、被検体、第２格子および第３格子を透過したＸ線を検出する透過Ｘ線検出部とを備え、第１格子、第２格子および第３格子は、第１格子、第２格子および第３格子のうちの少なくとも第２格子を構成するとともに、Ｘ線が透過する開口部以外の非開口部を形成する格子部と、非開口部に設けられ、格子部を透過して入射するＸ線を検出する格子検出部とを含むように構成されている。
この発明の第２の局面によるＸ線検査装置では、上記のように、第１格子、第２格子および第３格子のうちの少なくとも入射する放射線の格子像を生成する第２格子を構成するとともに、Ｘ線が透過する開口部以外の非開口部を形成する格子部と、非開口部に設けられ、格子部を透過して入射するＸ線を検出する格子検出部とを含むように構成する。これにより、従来と異なり、非開口部（格子部）を透過する放射線が検出部により撮像されるので、従来であれば透過Ｘ線検出部に到達せずに各格子部において吸収されていたため無駄な照射となっていた非開口部に入射する放射線を撮像に利用することができる。すなわち、格子部に照射されるＸ線を有効に利用してＸ線による被検体の検査を行うことが可能なＸ線検査装置を提供することができる。たとえば、入射する放射線の位相を揃える第１格子に本発明の検出部を設けた場合、Ｘ線の照射強度の変動を検出できる。また、入射する放射線の格子像を生成する第２格子に本発明の検出部を設けた場合、被検体を透過した直後のＸ線を第２格子により検出できるので、エッジボケ（撮像された被検体の端部におけるぼやけ）の少ない吸収像を取得できる。また、格子像が生成される位置において放射線を吸収して遮蔽する第３格子に本発明の検出部を設けた場合、格子像が生じる位置に設けられた第３格子において直接的に位相像を取得できる。また、被検体を透過したＸ線を有効に利用し、第１格子や第２格子により被検体を撮像することができるので、第１格子や第２格子によるＸ線の吸収（損失）が生じた後のＸ線を撮像する透過Ｘ線検出部のみを設ける場合と異なり、必要な感度のＸ線画像を得るために被検体に照射するＸ線の総量を減少させることが可能なＸ線検査装置を提供することができる。その結果、本発明のＸ線検査装置では、被検体が生体であれば、被検体の被曝量を低減する（とともに撮像時間を短縮する）ことができる。また、本発明のＸ線検査装置では、被検体が非生体であれば、撮像時間を短縮することができる。
なお、本発明において、Ｘ線画像とは、各画素の位置におけるＸ線の吸収量（輝度値）を表す吸収像と、各画素の位置におけるＸ線の位相差を表す微分位相像（または、位相像）と、各画素の位置におけるＸ線の明瞭さ（コントラスト）の差をあらわす暗視野像とのうち、いずれか１つ以上に対応するものとする。
上記第２の局面によるＸ線検査装置において、好ましくは、格子検出部は、入射するＸ線の格子像を生成する第２格子に設けられているとともに、第２格子の前方に配置された被検体を透過したＸ線を検出するように構成されている。このように構成すれば、Ｘ線照射部から比較的近い位置にある第２格子に設けられる格子検出部により被検体を透過したＸ線を撮像するので、被検体のエッジボケが比較的少なく、被検体の拡大率が比較的小さい高精細なＸ線画像を取得することができる。また、第２格子の素子基板や第３格子によるＸ線の吸収（損失）が生じる前にＸ線を撮像するので、軟Ｘ線（比較的エネルギーの低いＸ線）を含むＸ線画像を取得することができる。特に、第１格子が撮像に関与するＸ線の経路上にない場合に、第１格子によるＸ線の吸収が生じないため、軟Ｘ線を含むＸ線画像を効果的に取得することができる。
上記第２の局面によるＸ線検査装置において、好ましくは、第１格子、第２格子および第３格子のうち少なくとも１つに設けられた格子検出部により検出される、Ｘ線照射部により照射されるＸ線の強度の時間変動を取得し、取得した強度の時間変動に基づいて、異なる時間に取得したＸ線画像の輝度が一定となるように補正するように構成されている。このように構成すれば、Ｘ線照射部により照射されるＸ線の強度が不安定となり撮像されるＸ線画像の輝度が変化する場合にも、取得されたＸ線照射部により照射されるＸ線の強度の時間変動に基づいてＸ線画像の輝度を容易に補正することができる。
上記第２の局面によるＸ線検査装置において、好ましくは、第１格子、第２格子および第３格子は、互いに相対移動可能に構成されており、入射するＸ線の格子像を生成する第２格子および格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する第３格子のうち少なくとも１つに設けられた格子検出部により検出される被検体を透過したＸ線の強度の変化に基づいて、第１格子、第２格子および第３格子のうち少なくとも１つの位置の変動を取得するとともに、位置の変動を補正するように第１格子、第２格子および第３格子を相対移動させるように構成されている。このように構成すれば、何らかの外的な要因（たとえば、熱変動）などに起因して、第１格子、第２格子および第３格子のうち少なくとも１つの位置が変動した場合でも、第１格子、第２格子および第３格子のうち少なくとも１つの位置を補正して、所望のＸ線画像を取得することができる。
上記第２の局面によるＸ線検査装置において、好ましくは、入射するＸ線の格子像を生成する第２格子に設けられた格子検出部により撮像される第１Ｘ線画像と、格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する第３格子に設けられた格子検出部により撮像される第２Ｘ線画像と、透過Ｘ線検出部により撮像される第３Ｘ線画像のうち、各々分解能の異なる少なくとも２つ以上の組み合わせに基づいて、分解能の補完されたＸ線画像を取得するように構成されている。このように構成すれば、第１Ｘ線画像、第２Ｘ線画像および第３Ｘ線画像の各々の分解能が比較的低い場合でも、これらのＸ線画像のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせることにより、分解能の比較的高いＸ線画像を取得することができる。
上記第２の局面によるＸ線検査装置において、好ましくは、入射するＸ線の格子像を生成する第２格子に設けられた格子検出部により撮像される第１Ｘ線画像と、格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する第３格子に設けられた格子検出部により撮像される第２Ｘ線画像と、透過Ｘ線検出部により撮像される第３Ｘ線画像のうち、各々エネルギーの異なるＸ線により撮像された少なくとも２つ以上の組み合わせに基づいて、被検体の組成を反映したＸ線画像を取得するように構成されている。このように構成すれば、第１Ｘ線画像、第２Ｘ線画像および第３Ｘ線画像の各々が被検体の組成を反映していない場合でも、これらのＸ線画像のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせることにより、被検体の組成を反映したＸ線画像取得することができる。
この場合、好ましくは、格子検出部は、入射するＸ線の格子像を生成する第２格子および格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する第３格子のうち少なくとも１つに設けられるとともに、入射するＸ線をＸ線の周波数よりも低い周波数の光に変換するシンチレータと、シンチレータにより変換された光が含む複数の光子を検出して第１信号を出力する、各画素に対応する複数の光電変換素子と、光電変換素子ごとに、第１信号の示す光子のエネルギーの値が所定のエネルギーの値の幅に収まるかを判別する少なくとも１つの閾値により第１信号を判別し、第１信号の示す光子のエネルギーの値が所定のエネルギーの値の幅に収まる場合に第１信号に対応する第２信号を出力する判別部と、判別部において閾値により判別される第１信号に基づいて出力される第２信号に基づいて、所定のエネルギー値の幅に対応する光子の数を計測する光子数計測部とを有するように構成されている。このように構成すれば、格子検出部の各画素において、検出される光子のエネルギーの値が所定のエネルギーの値の幅に収まる場合に、光子の数を計測（カウント）することができる。これにより、たとえば、高（低）エネルギーのＸ線に対応する光子の数だけを計測し、高（低）エネルギーのＸ線画像を取得することができる。したがって、閾値の設定を適切に行えば、所望のエネルギーの値を有するＸ線画像を取得することができる。
上記第２の局面によるＸ線検査装置において、好ましくは、格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する第３格子に設けられた格子検出部は、透過Ｘ線検出部を兼ねるように構成されている。このように構成すれば、透過Ｘ線検出部を格子検出部とは別途設ける場合と異なり、Ｘ線検査装置の構成を簡略化することができる。
上記第２の局面によるＸ線検査装置において、好ましくは、格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する第３格子に設けられた格子検出部は、第３格子を第２格子に対して相対移動させることなく被検体を透過したＸ線の位相像を取得するように構成されている。このように構成すれば、第３格子を第２格子に対して相対移動させることなくＸ線の位相像を取得することができるので、第３格子を第２格子に対してＸ線の位相の一周期分相対移動させながら撮像することにより取得される複数のＸ線画像に基づいてＸ線の位相像を取得する縞走査法等と比較して、Ｘ線の位相像を取得するのに必要となる時間を短縮することができる。
上記第２の局面によるＸ線検査装置において、好ましくは、第１格子、第２格子および第３格子は、移動可能に構成されており、第１格子、第２格子および第３格子のうち少なくとも１つを残してＸ線の経路上から外れるように移動させることにより、経路上に残された第１格子、第２格子および第３格子の少なくともいずれかに設けられた格子検出部に応じて、Ｘ線の撮像方式が切り替え可能に構成されている。このように構成すれば、１台のＸ線検査装置を、複数の種類の撮像方式に切り替えることができる。具体的には、たとえば、格子検出部が設けられる第３格子のみを残し、第１格子および第２格子を経路上から外れるように移動させる場合は、第３格子の格子検出部により撮像方式を通常のＸ線撮像（いわゆる吸収像の撮像装置による撮像）とすることができる。
上記第２の局面によるＸ線検査装置において、好ましくは、Ｘ線検査装置は、Ｘ線照射部、第１格子、第２格子、第３格子および透過Ｘ線検出部を、被検体の周りを回転させることにより被検体のＸ線画像を撮像するコンピュータ断層撮影装置を含むように構成されている。このように構成すれば、照射したＸ線の格子による吸収に起因する、被検体の余分な被曝や撮影時間の増大化を抑制することが可能なコンピュータ断層撮影装置を構成することができる。
上記第１の局面の検出部が複数の検出素子を含む放射線格子検出器において、好ましくは、検出部に含まれる複数の画素の各々から出力される、放射線に基づく複数の電気信号をそれぞれ読み出す読み出し回路をさらに備える。このように構成すれば、放射線格子検出器に設けられる読み出し回路により、入射した放射線に基づく電気信号が読み出されるので、読み出された情報（信号）に基づいて処理を行うことができる。すなわち、放射線検出器に別途読み出し回路を設ける必要がなく、装置構成を簡素化することができる。
上記第１の局面の検出部が複数の検出素子を含む放射線格子検出器において、好ましくは、複数の検出素子は、互いのピッチが１μｍ以上５００μｍ以下となるように複数のライン状に配置され、複数の格子部のライン状の配置の方向と交差する方向の幅は、ピッチの１／４以上３／４以下であるように構成されている。このように構成すれば、検出素子を、互いのピッチが比較的小さい１μｍ以上５００μｍ以下となるように配置するので、検出素子のピッチに相当する画素の大きさを、精細な放射線画像を得るために十分に小さく構成することができる。また、格子部のライン状の配置の方向と交差する方向の幅を、ピッチの１／４以上３／４以下となるように構成するので、放射線を透過する開口部（格子部以外の部分）の幅の大きさと、放射線を吸収（または、放射線の位相を変調）する非開口部（ライン状の格子部）の幅の大きさとの違いが最大でも３倍以内に収まる。したがって、各格子の開口部の幅の大きさと非開口部の幅の大きさとの差が極端に大きくならないので、放射線に対する格子として適切に機能させることができる。
上記第１の局面による放射線格子検出器において、好ましくは、第１格子、第２格子および第３格子のうち少なくとも１つにおいて、各々の検出部の放射線が入射する側とは反対側に設けられ、放射線を吸収または放射線の位相を変調するための吸収部材をさらに備えるように構成されている。このように構成すれば、各々の検出部の放射線が入射する側で十分に放射線の吸収または放射線の位相の変調を行うことが難しい場合でも、各々の検出部の放射線が入射する側の反対側に設けられる吸収部材により放射線の吸収または放射線の位相の変調を行うことができる。
本発明によれば、上記のように、格子部に照射される放射線（Ｘ線）を有効に利用することができる。
本発明の第１実施形態によるＸ線検査装置の構成を示した図である。 本発明の第１実施形態による各格子検出部および読み出し回路を説明するための図である。 本発明の第２実施形態によるＸ線検査装置の構成を示した図である 本発明の第３実施形態によるＸ線検査装置の構成を示した図である 本発明の第４実施形態によるＸ線検査装置の構成を示した図である 本発明の第４実施形態による各格子検出部および読み出し回路を説明するための図である。 本発明の第１〜第４実施形態の変形例によるＸ線検査装置をコンピュータ断層撮影装置に用いる例を説明するための図である。 本発明の第１〜第３実施形態の変形例による格子検出部を説明するための図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態によるＸ線検査装置１００の構成について説明する。
（第１実施形態の全体構成）
図１に示すように、第１実施形態によるＸ線検査装置１００は、Ｘ線照射部１ａと、格子Ｇ０と、格子Ｇ１と、格子Ｇ２と、透過Ｘ線検出部１ｂと、移動機構６と、制御部７と、記憶部８と、画像処理部９と、載置台Ｔとが含まれている。また、図２に示すように、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２には、それぞれ読み出し回路３０、３１および３２が設けられている。なお、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２は、それぞれ特許請求の範囲の「第１格子」、「第２格子」および「第３格子」の一例であるとともに、「放射線格子検出器」の一例である。
図１に示すように、被検体Ｓは、載置台Ｔに載置されている。
Ｘ線照射部１ａは、Ｘ線管等を含み、Ｘ線を被検体Ｓに照射するように構成されている。また、Ｘ線照射部１ａから照射されたＸ線は、格子Ｇ０、被検体Ｓ、格子Ｇ１、格子Ｇ２、透過Ｘ線検出部１ｂの順に到達（通過）する。また、Ｘ線は、特許請求の範囲の「放射線」の一例である。また、Ｘ線画像は、特許請求の範囲の「放射線画像」の一例である。
格子Ｇ０は、Ｘ線照射部１ａから照射されて入射するＸ線に対して多光源化（焦点サイズの小さい光源が並んだ状態）のような効果をもたらすように構成されている。また、第１実施形態では、格子Ｇ０は、格子Ｇ０を構成するＸ線が通過する開口部ａ０とそれ以外の部分の非開口部を構成する格子部ｂ０と、非開口部に設けられ、格子部（非開口部）ｂ０を透過して入射するＸ線を検出する格子検出部２０とを含む。
また、格子Ｇ１は、被検体Ｓを透過して入射するＸ線の格子像を生成するように構成されている。また、第１実施形態では、格子Ｇ１は、格子Ｇ１を構成するＸ線が通過する開口部ａ１とそれ以外の部分の非開口部を構成する格子部ｂ１と、非開口部に設けられ、格子部ｂ１を透過して入射するＸ線を検出する格子検出部２１とを含む。
また、格子Ｇ２は、被検体Ｓを透過して入射するＸ線の格子像を生成するように構成されている。また、第１実施形態では、格子Ｇ２は、格子Ｇ２を構成するＸ線が通過する開口部ａ２とそれ以外の部分の非開口部を構成する格子部ｂ２と、非開口部に設けられ、格子部ｂ２を透過して入射するＸ線を検出する格子検出部２２とを含む。
なお、格子検出部２０、２１および２２の各々は、素子基板２０４、２１４および２２４に設けられている。また、素子基板２０４、２１４および２２４は、たとえば、シリコンにより構成されている。また、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々の面（素子基板２０４、２１４および２２４）は、Ｘ線の照射方向に垂直、かつ、互いに水平（Ｘ−Ｙ平面内）に配置されている。また、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々の非開口部となる格子部ｂ０、ｂ１およびｂ２の延びる方向は、互いに平行（Ｙ方向）となるように配置されている。また、格子検出部２０、２１および２２は、特許請求の範囲の「検出部」の一例である。
また、第１実施形態では、格子検出部２０、２１および２２は、それぞれ、入射するＸ線をＸ線の周波数よりも低い周波数の光に変換するシンチレータ２０１、２１１および２２１を含んでいる。また、格子検出部２０、２１および２２は、それぞれ、非開口部（格子部ｂ０，ｂ１およびｂ２）に入射するＸ線を間接的に検出して電気信号を出力する、各画素に対応する複数の検出素子である光電変換素子２０２、２１２および２２２を含んでいる。具体的には、光電変換素子２０２、２１２および２２２の各々は、シンチレータ２０１、２１１および２２１の各々により非開口部（格子部ｂ０，ｂ１およびｂ２）に入射するＸ線が変換された低い周波数の光（光子）を検出して電気信号を出力する。
なお、格子検出部２０、２１および２２の各画素のサイズは、透過Ｘ線検出部１ｂ（後述）の各画素のサイズよりも小さく構成されている。すなわち、格子検出部２０、２１および２２においては高分解能のＸ線画像が、透過Ｘ線検出部１ｂにおいては低分解能のＸ線画像がそれぞれ撮像（取得）される。また、シンチレータは、たとえば、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）、ＮａＩ（ヨウ化ナトリウム）、ＧＳＯ（Ｇｄ2ＳｉＯ5）、ＧＯＳ（Ｇｄ2Ｏ2Ｓ）、ＧＰＳ（Ｇｄ2Ｓｉ2Ｏ7）などにより構成される。
また、第１実施形態では、格子Ｇ０および格子Ｇ２をそれぞれ構成する格子部ｂ０およびｂ２は、シンチレータ２０１および２２１のＸ線の入射方向（Ｚ方向）に対する厚みを大きくすることにより、入射したＸ線が透過しないように吸収する吸収格子として機能するように構成されている。具体的には、シンチレータ２０１および２２１の厚み（Ｚ方向）をそれぞれ２００μｍ程度以上の厚さとなるように形成する。これにより、格子Ｇ０および格子Ｇ２は、格子部（非開口部）ｂ０およびｂ２の各々に入射するＸ線をほとんど透過させない吸収格子として機能する。
また、第１実施形態では、格子Ｇ１を構成する格子部ｂ１は、シンチレータ２１１のＸ線の入射方向（Ｚ方向）に対する厚みを小さくすることにより、入射した放射線の位相を変化させる位相格子として機能するように構成されている。具体的には、シンチレータ２１１の厚み（Ｚ方向）を１μｍ〜１０ｕｍ程度の厚さとなるように形成する。これにより、格子Ｇ１は、格子部（非開口部）ｂ１を透過するＸ線の位相を変調（たとえば、開口部ａ１を透過するＸ線に対して位相を相対的にπやπ／２だけずらす）位相格子として機能する。
また、第１実施形態では、格子Ｇ１および格子Ｇ２に、それぞれ、シンチレータ２１１および２２１の各々が設けられるＸ線を透過する透明基板２１３および２２３が備えられている。透明基板２１３（２２３）は、シンチレータ２１１（２２１）とともに、光電変換素子２１２（２２２）が設けられる素子基板２１４（２２４）に対して着脱可能に構成されている、なお、透明基板２１３および２２３は、たとえば、ガラスにより構成されている。また、透明基板２１３（２２３）と、素子基板２１４（２２４）との間は、光学接着剤（光を透過するグリース等）により接着（密着）されている。なお、シンチレータ２１１（２２１）においてＸ線から変換される光の拡散を抑制するため、シンチレータ２１１（２２１）と光電変換素子２１２（２２２）との間は、それぞれ１００μｍ以下となるように配置する。
また、第１実施形態では、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々において、各々の格子検出部２０、２１および２２のＸ線が入射する側（Ｘ線照射部１ａ側）とは反対側（透過Ｘ線検出部１ｂ側）に設けられ、Ｘ線を吸収するための吸収部材２０５、２１５および２２５が設けられている。なお、吸収部材２０５、２１５および２２５は、特に吸収格子に用いられる場合に、Ｘ線の吸収が大きくなる原子量の大きい金属が好ましく、たとえば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、インジウム（Ｉｎ）等により構成する。なお、吸収部材２０５、２１５および２２５の材質や厚み等は、吸収格子または位相格子として所望のＸ線吸収または所望のＸ線の位相の変調が得られるように調整される。
また、図２に示すように、第１実施形態では、格子検出部２０、２１および２２の各々に含まれる複数の画素の各々から出力される、Ｘ線に基づく複数の電気信号をそれぞれ読み出す読み出し回路３０、３１および３２が設けられている。これにより、読み出し回路３０、３１および３２の各々は、光電変換素子２０２、２１２および２２２の各々から出力される第１信号を、光子を検出した位置（光電変換素子２０２、２１２および２２２の各々の位置）を区別して取得する。なお、読み出し回路３０、３１および３２の各々は、たとえば、素子基板２０４、２１４および２２４に設けることにより、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２と一体構成されている。
また、第１実施形態では、複数の光電変換素子２０２、２１２および２２２は、互いのピッチが１μｍ以上５００μｍ以下となるように複数のライン状に配置されている。また、複数の格子部ｂ０、ｂ１およびｂ２のライン状の配置の方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）の幅Ｗ０、Ｗ１およびＷ２は、ピッチの１／２となるように構成されている。具体的には、光電変換素子２０２、２１２および２２２の各々のライン方向（Ｙ方向）のピッチＰＹ０、ＰＹ１およびＰＹ２の各々は、１μｍ以上５００μｍ以下となるように構成されている。また、光電変換素子２０２、２１２および２２２の各々のライン方向と直交する方向（Ｘ方向）のピッチＰＸ０、ＰＸ１およびＰＸ２の各々は、ＰＹ０、ＰＹ１およびＰＹ２と一致するように構成されている。すなわち、光電変換素子２０２、２１２および２２２の各々は、Ｘ方向およびＹ方向に等間隔に並ぶように構成されている。
また、格子部ｂ０、ｂ１およびｂ２を構成する複数のシンチレータ２０１、２１１および２２１の各々のＸ方向の幅は、ピッチＰＸ０、ＰＸ１およびＰＸ２の各々幅の半分（１／２）となるように構成されている。なお、特に格子Ｇ１において、ライン方向と垂直な方向のピッチＰＸを大きくしたり、シンチレータ２１１の厚みを厚くして吸収を大きくすると、Ｘ線検査装置１００は、透過したＸ線が干渉を起こさない（タルボ・ロー干渉計ではない）非干渉型として機能するように構成することもできる。
また、シンチレータ２０１、２１１および２２１のＹ方向の幅は、シンチレータ２０１、２１１および２２１がＹ方向に対してわずかな隙間を空けた状態で配置されている。これにより、一のシンチレータ２０１、２１１および２２１で変換された光（光子）が隣接する別のシンチレータ２０１、２１１および２２１に入射して検出されることにより、光（光子）の検出位置が不確かになることを抑制することができる。なお、Ｙ方向の隙間の部分に光（光子）を反射する反射材を設けてもよい。
図１に示すように、透過Ｘ線検出部１ｂは、Ｘ線照射部１ａから照射され、格子Ｇ０、被検体Ｓ、格子Ｇ１、格子Ｇ２をこの順で透過したＸ線を検出するように構成されている。
移動機構６は、格子Ｇ０、格子Ｇ１、格子Ｇ２、Ｘ線照射部１ａ、載置台Ｔおよび透過Ｘ線検出部１ｂの位置を、Ｘ、ＹおよびＺ方向への並進移動、ＸおよびＹ軸を中心とした傾斜（回転）移動、Ｚ軸を中心とした回転移動させることが可能な移動機構６０、６１、６２、６３、６４および６５を含んでいる。なお、ステージは、たとえば、１0.1μｍや０．０１度等の高い精度で位置を制御することができる。
制御部７、記憶部８および画像処理部９は、筐体Ｃに設けられている。また、制御部７、記憶部８および画像処理部９は、互いに情報（信号）をやり取り可能に構成されているとともに、Ｘ線照射部１ａ、透過Ｘ線検出部１ｂ、読み出し回路３０、３１および３２、および、移動機構６０〜６５とも互いに情報（信号）をやり取り可能に構成されている。なお、図中の一点鎖線は、信号（情報）のやり取りが行われていることを示している。
制御部７は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの情報処理装置により構成されている。また、制御部７は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）などの主制御部７１と、駆動制御部７２とを含む。主制御部７１は、記憶部８（後述）に格納された制御プログラムを実行することによって、ＰＣをＸ線検査装置１００の制御部７として機能させる。駆動制御部７２は、Ｘ線照射部１ａのＸ線の照射強度や、移動機構６（６０〜６５）による位置の制御を行う。
記憶部８は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）およびメモリなどにより構成され、撮像されたＸ線画像や、画像処理部９（後述）により処理されたＸ線画像などを記憶する。また、記憶部８には、主制御部７１、駆動制御部７２が実行する各種プログラムが格納されている。
画像処理部９は、各検出部（格子検出部２０、２１および２２、および、透過Ｘ線検出部１ｂ）で取得されるＸ線（Ｘ線の変換された光子）の情報（検出された信号）に基づいて、Ｘ線画像を取得する。また、画像処理部９は、Ｘ線の情報からＸ線の吸収像を取得する他、各画素の画素値に計算処理等を加えて、Ｘ線の位相像およびＸ線の暗視野像を取得する。
なお、上記のように、格子Ｇ１は位相格子として機能し、格子Ｇ０および格子Ｇ２は吸収格子として機能する。すなわち、Ｘ線検査装置１００は、タルボ・ロー干渉計を構成している。また、格子Ｇ０と格子Ｇ１との間の距離Ｒ０１、格子Ｇ１と格子Ｇ２との間の距離Ｒ１２、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々の格子部ｂ０、ｂ１およびｂ２のＹ方向のピッチＰＹ０、ＰＹ１およびＰＹ２、格子Ｇ１における位相変調の大きさ等の値は、Ｘ線検査装置１００がタルボ・ロー干渉計として機能するように、適切に設定されなければならない。なお、各値の間に成り立つ関係式等については省略する。
（Ｘ線画像の取得およびＸ線画像の処理）
以下、Ｘ線検査装置１００によるＸ線画像の取得およびＸ線画像の処理について説明する。
まず、通常のタルボ干渉によるＸ線画像の取得について説明する。初期状態（撮像開始時）において、格子Ｇ１の生成するタルボ像（格子像である自己像）の格子Ｇ１の格子部ｂ１を反映した明暗の縞のうちＸ線の透過する明るい部分と、格子Ｇ２の格子部ｂ２が完全に重なっているとする。このとき、Ｘ線は格子Ｇ２において遮蔽されるが、被検体Ｓにより散乱や位相の変調を受けたＸ線については、遮蔽部を逸れることにより透過する。これにより、透過Ｘ線検出部１ｂにおいて、被検体Ｓを透過したＸ線のモアレ縞画像が得られる。なお、タルボ像は、特許請求の範囲の「格子像」の一例である。
ここで、格子Ｇ２を格子Ｇ１に対して、格子Ｇ２の格子部ｂ２の延びる方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）にわずかに相対移動させると、透過Ｘ線検出部１ｂにおいて、タルボ像（自己像）の明るい部分と格子Ｇ２の格子部ｂ２がずれた（ずれの部分をＸ線が透過する）Ｘ線のモアレ縞画像（吸収像）が得られる。同様に、格子Ｇ２を垂直方向（Ｘ方向）に対してタルボ像（自己像）の明るい部分と格子Ｇ２の格子部ｂ２が再び重なるまで（Ｘ線の位相の１周期分まで）移動させながら、透過Ｘ線検出部１ｂにおいて、複数枚のモアレ縞画像（各画素のステップカーブ）を取得する。
そして、画像処理部９において、このようにして得られた複数枚のモアレ縞画像（吸収像）の各画素において、画素の画素値（輝度値）を取得することにより吸収像が、画素の画素値（輝度値）の位相の変化を取得することにより位相像が、画素の画素値（輝度値）のコントラスト（鮮明さ）の変化を取得することにより暗視野像がそれぞれ得られる。このようなＸ線画像の取得方法を、縞走査法という。なお、吸収像、位相像および暗視野像は、それぞれ被検体Ｓの異なる構造を撮像することができる。また、格子Ｇ２の面を格子Ｇ１に対して回転させることによりモアレ縞画像を取得するフーリエ変換法を用いて吸収像、位相像および暗視野像を取得してもよい。
第１実施形態では、上記のＸ線画像に加えて、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々の格子部（非開口部）ｂ０、ｂ１およびｂ２に設けられた格子検出部２０、２１および２２において撮像されるＸ線画像をさらに取得することができる。
ここで、第１実施形態では、格子Ｇ１に設けられている格子検出部２１は、格子Ｇ１の前方に配置された被検体Ｓを透過したＸ線を検出するように構成されている。また、被検体Ｓは、エッジボケ（Ｘ線源（光源）に大きさがあることにより生じる、撮像された被検体Ｓの端部（輪郭線）の半影によるぼやけ）の発生を可能な限り抑制するために、格子Ｇ１に近接するように配置されている。
具体的には、格子検出部２１（格子Ｇ１）において得られるＸ線画像は、Ｘ線照射部１ａからの距離が比較的近く低拡大率であり、被検体Ｓからの距離が比較的近くエッジボケが少ない。また、格子検出部２１において得られるＸ線画像は、格子検出部２１の画素のサイズが比較的小さいため、高分解能（高精細）である。なお、格子検出部２１で得られるＸ線画像は被検体Ｓの吸収像である。
また、第１実施形態では、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々に設けられた格子検出部２０、２１および２２により検出される、Ｘ線照射部１ａにより照射されるＸ線の強度の時間変動を取得し、取得した強度の時間変動に基づいて、異なる時間に取得したＸ線画像の輝度が一定となるように補正するように構成されてもよい。
具体的には、格子検出部２０、２１および２２の各々により撮像（取得）されるＸ線画像の輝度（画素全体の平均輝度や、被検体Ｓを透過しない直接線が入射する画素の輝度（最大輝度）等）が大きく（小さく）なる場合、Ｘ線照射部１ａから照射されるＸ線の強度が増加（減少）しているので、画像処理部９により、Ｘ線画像の全体の輝度を小さく（大きく）することにより、画像処理部９は、異なる時間に撮像したＸ線画像間の明るさ（輝度）が一定になるように補正する。
また、第１実施形態では、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々に設けられた格子検出部２１および２２により検出される被検体Ｓを透過したＸ線の強度の変化に基づいて、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の位置の変動を取得するとともに、位置の変動を補正するように格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２を相対移動させるように構成されてもよい。
具体的には、制御部７（駆動制御部７２）は、Ｘ線の強度が、位置の変動が生じる前の強度に一致するように、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２を相対移動させる。たとえば、格子Ｇ１（格子検出部２１）において撮像されるＸ線画像内の被検体Ｓの輪郭部分や、格子Ｇ２（格子検出部２２）において撮像されるＸ線画像内のタルボ像（自己像）の明暗の縞の位置の移動により、位置の変動等が取得される。
また、上記の位置の変動は、たとえば、Ｘ線照射部１ａ、移動機構６に含まれるステッピングモータ等から生じる熱や、外気温の変動に伴い、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２を支えるフレームやステージ等が熱変形すること等により生じる。
また、第１実施形態では、格子Ｇ１に設けられた格子検出部２１により撮像される第１Ｘ線画像と、格子Ｇ２に設けられた格子検出部２２により撮像される第２Ｘ線画像と、透過Ｘ線検出部１ｂにより撮像される第３Ｘ線画像のうち、各々分解能の異なる少なくとも２つ以上の組み合わせに基づいて、分解能の補完されたＸ線画像を取得するように構成されている。
ここで、高分解能のＸ線画像は、画素の大きさが比較的小さくなるため、被検体Ｓの輪郭線等が比較的精細なＸ線画像を取得することができるものの、１つ１つの画素に入射するＸ線の光子の数が少なくなるため、Ｘ線照射部１ａから照射されるＸ線の強度ムラ（ノイズ）が生じ易い。一方で、低分解能のＸ線画像は、被検体Ｓの輪郭線等がぼやけたＸ線画像となりやすいものの、１つ１つの画素に入射するＸ線の光子の数が多くなるため、短時間の撮像でもＸ線照射部１ａから照射されるＸ線の強度ムラ（ノイズ）の影響が比較的少ない。同一の被検体Ｓに対して略同時に得られる各々分解能の異なる複数のＸ線画像を組み合わせることで、分解能の補完された（ノイズが低減され、かつ、高分解能の）Ｘ線画像を取得することができる。
具体的には、たとえば、格子検出部２１において得られる吸収像（第１Ｘ線画像）は、Ｘ線照射部１ａおよび被検体Ｓに最も近い位置で撮像されるため、エッジボケ等が少なく高分解能である。また、格子検出部２２において得られる位相像（第２Ｘ線画像）は被検体Ｓに比較的近く高分解能である。これらの画像と、透過Ｘ線検出部１ｂにおいて同一の被検体Ｓに対して得られる比較的低分解能の吸収像や位相像（第３Ｘ線画像）とを組み合わせることにより、高分解能かつ（単一の画像と比べて）ノイズ等の低減したＸ線画像（位相像）が得られる。なお、３枚の吸収像等を組み合わせてもよい。
また、第１実施形態では、格子Ｇ２に設けられた格子検出部２２は、格子Ｇ２を格子Ｇ１に対して相対移動させることなく被検体Ｓを透過したＸ線の位相像を取得するように構成されている。
具体的には、格子Ｇ２に含まれる各画素のサイズが小さく（格子像と同程度以下に）構成されているため、Ｘ線の被検体Ｓによる散乱や位相の変調等によるわずかなずれを検出することが可能である。そのため、モアレ縞画像を形成することなく、格子Ｇ１から入射するＸ線を直接撮像することにより被検体ＳによるＸ線の位相の変調（Ｘ線の位相像）を撮像することができる。なお、格子Ｇ２を格子Ｇ１に対して相対移動（縞走査法またはフーリエ変換法における相対移動）させることにより、格子Ｇ２（格子検出部２２）において、通常のタルボ・ロー干渉計と同様の吸収像、位相像および暗視野像を取得することも可能である。
また、第１実施形態では、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２のうち少なくとも１つを残してＸ線の経路上から外れるように移動させることにより、経路上に残された格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の少なくともいずれかに設けられた格子検出部２０、２１および２２に応じて、Ｘ線の撮像方式が切り替え可能に構成されている。
具体的には、たとえば、格子Ｇ２のみを残して、格子Ｇ０および格子Ｇ１を撮像に関与するＸ線の経路上から外す（移動させる）ことにより、格子Ｇ２の位置で通常のＸ線撮影（吸収像の撮影）を行うＸ線検査装置１００として機能させることができる。
また、たとえば、Ｘ線照射部１ａがシンクロトロン放射装置やマイクロフォーカスＸ線源等により構成されている場合、Ｘ線照射部１ａから十分に干渉性の高いＸ線を照射することができる。したがって、格子Ｇ０により焦点サイズを小さくする必要がないので、格子Ｇ０を撮像に関与するＸ線の経路上から外す（移動させる）ことができる。格子Ｇ０を用いる場合、Ｘ線照射部１ａから照射されるＸ線の焦点サイズを、格子Ｇ０の格子部ｂ０の（Ｙ方向の）ピッチＰＹよりも大きくしなければならない制限がある。しかしながら、格子Ｇ０をＸ線の経路上から外し、照射されるＸ線の焦点サイズを小さくすることにより、よりエッジボケ等の少ない高精細な画像を取得することができる。なお、このようなＧ０格子を外した構成によるＸ線検査装置は、タルボ干渉計として機能している。
なお、Ｘ線の位相像や暗視野像を取得することが可能なＸ線検査装置１００を構成するためには、少なくとも格子Ｇ１を撮像に関与するＸ線の経路上に配置すればよい。
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第１実施形態では、上記のように、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々を構成するとともに、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々を構成するＸ線が通過する開口部ａ０、ａ１およびａ２とそれ以外の部分の非開口部を構成する格子部ｂ０、ｂ１およびｂ２と、非開口部に設けられ、格子部ｂ２を透過して入射するＸ線を検出する格子検出部２０、２１および２２を備えるように構成する。これにより、非開口部において吸収される（透過されない）放射線が検出部により撮像されるので、従来であれば透過Ｘ線検出部１ｂに到達せずに各格子部において吸収されていたため無駄な照射となっていた非開口部に入射する放射線を撮像に利用することができる。すなわち、格子部（非開口部）ｂ０、ｂ１およびｂ２に照射されるＸ線を有効に利用してＸ線による被検体Ｓの検査を行うことが可能なＸ線検査装置１００を提供することができる。たとえば、入射する放射線の位相を揃える格子Ｇ０に本発明の格子検出部２０を設けた場合、Ｘ線の照射強度の変動を検出できる。また、格子Ｇ１に本発明の格子検出部２１を設けた場合、被検体Ｓを透過した直後のＸ線を格子Ｇ１により検出できるので、エッジボケ（撮像された被検体Ｓの端部におけるぼやけ）の少ない吸収像を取得できる。また、格子像が生じる位置に設けられた格子Ｇ２に本発明の格子検出部２２を設けた場合、格子Ｇ２において直接的に位相像を取得できる。また、被検体Ｓを透過したＸ線を有効に利用し、格子Ｇ１や格子Ｇ２により被検体Ｓを撮像することができるので、格子Ｇ１や格子Ｇ２によるＸ線の吸収（損失）が生じた後のＸ線を撮像する透過Ｘ線検出部１ｂのみを設ける場合と異なり、必要な感度のＸ線画像を得るために被検体Ｓに照射するＸ線の総量を減少させることが可能なＸ線検査装置１００を提供することができる。その結果、第１実施形態のＸ線検査装置１００では、被検体が生体であれば、被検体の被曝量を低減する（とともに撮像時間を短縮する）ことができる。
また、第１実施形態では、上記のように、格子検出部２０、２１および２２の各々を、非開口部に入射するＸ線を間接的に検出して電気信号（第１信号）を出力する、各画素に対応する複数の検出素子である光電変換素子２０２、２１２および２２２を含むように構成する。これにより、開口部（ａ０、ａ１およびａ２）の各々を通過した放射線のみならず、格子検出部２０、２１および２２の各々を構成する複数の光電変換素子２０２、２１２および２２２により検出された各画素に対応するＸ線にも基づいて、容易に、Ｘ線画像を取得することが可能となる。
また、第１実施形態では、上記のように、検出素子である光電変換素子２０２、２１２および２２２を、シンチレータ２０１、２１１および２２１により変換された低い周波数の光を検出して電気信号（第１信号）を出力するように構成する。これにより、透過力が強く直接検出することが困難な高い周波数を有するＸ線を、シンチレータ２０１、２１１および２２１により低い周波数の光に変換し、変換された光を光電変換素子２０２、２１２および２２２により検出することができるので、格子部（非開口部）ｂ０、ｂ１およびｂ２の位置に入射した放射線を容易に検出することが可能となる。
また、第１実施形態では、上記のように、格子部ｂ０、ｂ１およびｂ２の各々は、シンチレータ２０１、２１１および２２１のＸ線の入射方向に対する厚みを大きくすることにより、入射したＸ線が透過しないように吸収する吸収格子として機能して、格子Ｇ０および格子Ｇ２を構成し、シンチレータ２０１、２１１および２２１のＸ線の入射方向に対する厚みを小さくすることにより、入射したＸ線の位相を変化させる位相格子として機能して、格子Ｇ１を構成する。これにより、シンチレータ２０１、２１１および２２１のＸ線の入射方向に対する厚みを変えるだけで、容易に、吸収格子または位相格子として機能させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、透明基板２０３、２１３および２２３の各々を、シンチレータ２０１、２１１および２２１の各々とともに、光電変換素子２０２、２１２および２２２が設けられる素子基板２０４、２１４および２２４の各々に対して着脱可能に構成する。これにより、透明基板２０３、２１３および２２３の各々とともにシンチレータ２０１、２１１および２２１の各々が素子基板２０４、２１４および２２４に装着される場合には、入射するＸ線に対して格子部（非開口部）ｂ０、ｂ１およびｂ２においてＸ線に対する吸収（またはＸ線の位相の変調）を行うとともに格子検出部２０、２１および２２により撮像を行う放射線格子検出器として機能させることができる。また、透明基板２０３、２１３および２２３の各々とともにシンチレータ２０１、２１１および２２１の各々が素子基板２０４、２１４および２２４から取り外される場合には、格子検出部２０、２１および２２の位置に入射するＸ線を検出する通常の放射線撮像装置として機能させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、格子検出部２０、２１および２２の各々に含まれる複数の画素の各々から出力される、Ｘ線に基づく複数の電気信号（第１信号）をそれぞれ読み出す読み出し回路３０、３１および３２を備える。これにより、格子検出部２０、２１および２２の各々に設けられる読み出し回路３０、３１および３２により、入射したＸ線に基づく電気信号（第１信号）が読み出されるので、読み出された情報（第１信号）に基づいて処理を行うことができる。すなわち、格子検出部２０、２１および２２に別途読み出し回路を設ける必要がなく、Ｘ線検査装置１００の装置構成を簡素化することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、複数の格子部のライン状の配置の方向（Ｙ方向）と交差する方向（Ｘ方向）の各々の幅Ｗ０、Ｗ１およびＷ２は、ピッチＰＸ１、ＰＸ２およびＰＸ３の１／２であるように構成する。これにより、光電変換素子２０２、２１２および２２２の各々を、互いのピッチが比較的小さい１μｍ以上５００μｍ以下となるように配置するので、光電変換素子２０２、２１２および２２２のピッチに相当する画素の大きさを、精細なＸ線画像を得るために十分に小さく構成することができる。また、格子部（非開口部）ｂ０、ｂ１およびｂ２の各々のライン状の配置の方向（Ｙ方向）と交差する方向（Ｘ方向）の幅を、ピッチが１／２となるように構成するので、Ｘ線を透過する開口部（格子部以外の部分）ａ０、ａ１およびａ２の幅の大きさと、Ｘ線を吸収（または、放射線の位相を変調）する非開口部である格子部の幅の大きさとが等しい（大きさの違いがない）。したがって、開口部ａ０、ａ１およびａ２の各々の幅の大きさと格子部（非開口部）ｂ０、ｂ１およびｂ２の各々の幅の大きさとの差が極端に大きくならないので、放射線に対する格子として適切に機能させることができる。
また、第１実施形態では、上記のように、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２において、各々の格子検出部２０、２１および２２のＸ線が入射する側（Ｘ線照射部１ａ側）とは反対側（透過Ｘ線検出部１ｂ側）に設けられ、Ｘ線を吸収するための吸収部材２０５、２１５および２２５を備えるように構成する。これにより、各々の格子検出部２０、２１および２２のＸ線が入射する側で十分にＸ線の吸収またはＸ線の位相の変調を行うことが難しい場合でも、各々の格子検出部２０、２１および２２のＸ線が入射する側の反対側に設けられる吸収部材２０５、２１５および２２５によりＸ線の吸収またはＸ線の位相の変調を行うことができる。
また、第１実施形態では、上記のように、入射するＸ線の格子像を生成する格子Ｇ１に設けられている格子検出部２１を、格子Ｇ１の前方に配置された被検体Ｓを透過したＸ線を検出するように構成する。これにより、Ｘ線照射部１ａから比較的近い位置にある格子Ｇ１に設けられる格子検出部２１により被検体Ｓを透過したＸ線を撮像するので、被検体Ｓのエッジボケが比較的少なく、被検体Ｓの拡大率が比較的小さい高精細なＸ線画像を取得することができる。また、格子Ｇ１の素子基板２１４や格子Ｇ２によるＸ線の吸収（損失）が生じる前にＸ線を撮像するので、軟Ｘ線（比較的エネルギーの低いＸ線）を含むＸ線画像を取得することができる。特に、格子Ｇ０が撮像に関与するＸ線の経路上にない場合に、格子Ｇ０によるＸ線の吸収が生じないため、軟Ｘ線を含むＸ線画像を効果的に取得することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々に設けられた格子検出部２０、２１および２２により検出される、Ｘ線照射部１ａにより照射されるＸ線の強度の時間変動を取得し、取得した強度の時間変動に基づいて、異なる時間に取得したＸ線画像の輝度が一定となるように補正するように構成する。これにより、Ｘ線照射部１ａにより照射されるＸ線の強度が不安定となり撮像されるＸ線画像の輝度が変化する場合にも、取得されたＸ線照射部１ａにより照射されるＸ線の強度の時間変動に基づいてＸ線画像の輝度を容易に補正することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、入射するＸ線の格子像を生成する格子Ｇ１および格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する格子Ｇ２の各々に設けられた格子検出部２１および２２により検出される被検体Ｓを透過したＸ線の強度の変化に基づいて、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々の位置の変動を取得するとともに、位置の変動を補正するように格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々を相対移動させるように構成する。これにより、何らかの外的な要因（たとえば、熱変動）などに起因して、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２のうち少なくとも１つの位置が変動した場合でも、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の各々の位置を補正して、所望のＸ線画像を取得することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、入射するＸ線の格子像を生成する格子Ｇ１に設けられた格子検出部２１により撮像される第１Ｘ線画像と、格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する格子Ｇ２に設けられた格子検出部２２により撮像される第２Ｘ線画像と、透過Ｘ線検出部１ｂにより撮像される第３Ｘ線画像のうち、各々分解能の異なる少なくとも２つ以上の組み合わせに基づいて、分解能の補完されたＸ線画像を取得するように構成する。これにより、第１Ｘ線画像、第２Ｘ線画像および第３Ｘ線画像の各々の分解能が比較的低い場合でも、これらのＸ線画像のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせることにより、分解能の比較的高いＸ線画像を取得することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する格子Ｇ２に設けられた格子検出部２２は、格子Ｇ２を格子Ｇ１に対して相対移動させることなく被検体Ｓを透過したＸ線の位相像を取得するように構成する。これにより、格子Ｇ２を格子Ｇ１に対して相対移動させることなくＸ線の位相像を取得することができるので、格子Ｇ２を格子Ｇ１に対してＸ線の位相の一周期分相対移動させながら撮像することにより取得される複数のＸ線画像に基づいてＸ線の位相像を取得する縞走査法等と比較して、Ｘ線の位相像を取得するのに必要となる時間を短縮することができる。
また、第１実施形態では、上記のように、格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２のうち少なくとも１つを残してＸ線の経路上から外れるように移動させることにより、経路上に残された格子Ｇ０、格子Ｇ１および格子Ｇ２の少なくともいずれかに設けられた格子検出部２０、２１および２２に応じて、Ｘ線の撮像方式が切り替え可能に構成する。これにより、１台のＸ線検査装置１００を、複数の種類の撮像方式に切り替えることができる。具体的には、たとえば、格子検出部が設けられる格子Ｇ２のみを残し、格子Ｇ０および格子Ｇ１を経路上から外れるように移動させる場合は、格子Ｇ２の格子検出部２２により撮像方式を通常のＸ線撮像（いわゆる吸収像の撮像装置）とすることができる。
［第２実施形態］
次に、図３を参照して、第２実施形態によるＸ線検査装置２００の構成について説明する。第２実施形態によるＸ線検査装置２００は、第１実施形態とは異なり、エネルギーの異なるＸ線により撮像されたＸ線画像を用いて被検体Ｓの組成を反映したＸ線画像を取得するように構成されている。
ここで、第２実施形態では、格子Ｇ１に設けられた格子検出部２１により撮像される第１Ｘ線画像と、格子Ｇ２に設けられた格子検出部２２により撮像される第２Ｘ線画像と、透過Ｘ線検出部１ｂにより撮像される第３Ｘ線画像のうち、各々エネルギーの異なるＸ線により撮像された少なくとも２つ以上の組み合わせに基づいて、被検体Ｓの組成を反映したＸ線画像を取得するように構成されている。
また、第２実施形態では、格子検出部２１、２２は、格子Ｇ１および格子Ｇ２に各々設けられるとともに、光電変換素子２１２および２２２ごとに、第１信号の示す光子のエネルギーの値が所定のエネルギーの値の幅に収まるかを判別する閾値Ｔｈ１およびＴｈ２により第１信号を判別し、第１信号の示す光子のエネルギーの値が所定のエネルギーの値の幅に収まる場合に第１信号に対応する第２信号を出力する判別部４１および４２と、判別部４１および４２において閾値Ｔｈ１およびＴｈ２により判別される第１信号に基づいて出力される第２信号に基づいて、所定のエネルギー値の幅に対応する光子の数を計測するカウンタ５１および５２を有するように構成されている。なお、カウンタ５１および５２は、特許請求の範囲の「光子数計測部」の一例である。
また、主制御部７１２および駆動制御部７２２を含む制御部７０２と、記憶部８２と、画像処理部９２とが筐体Ｃ２に設けられている。
具体的には、Ｘ線照射部１ａから照射されるＸ線は、代表的なエネルギーの値（ヒストグラムの最頻値）を中心に、様々なエネルギーの値を有するＸ線が含まれている。また。代表的なエネルギーの値は、Ｘ線照射部１ａに含まれるＸ線管等の電圧を増加（減少）させることにより大きく（小さく）することができる。
ここで、判別部４１は、格子Ｇ１の読み出し回路３１（図２参照）と接続されている。判別部４１は、格子Ｇ１に設けられるシンチレータ２１１において検出したＸ線のエネルギーの値を判別する。すなわち、検出したＸ線のエネルギーが閾値Ｔｈ１より小さい場合は、各画素に対応する複数の光電変換素子２１２の各々から出力される第１信号に基づいて第２信号をカウンタ５１に出力する。また、検出したＸ線のエネルギーが、閾値Ｔｈ１より大きい場合は、第２信号をカウンタ５１に出力しない。すなわち、格子Ｇ１（格子検出部２１）において、所定のエネルギー（閾値Ｔｈ１）よりも小さいＸ線が入射した場合のみ、カウンタ５１に第２信号が出力される。
次に、カウンタ５１は、第２信号に基づいて、各画素で検出した光子数を計測する。その結果、画像処理部９２は、計測される光子の数に基づいて、所定のエネルギー（閾値Ｔｈ１）よりも小さいＸ線に基づく比較的低エネルギーの第１Ｘ線画像を取得する。
また、判別部４２は、格子Ｇ２の読み出し回路３２（図２参照）と接続されている。格子Ｇ２に入射するＸ線は、格子Ｇ１の素子基板２１４等を透過して（吸収により消失することなく）格子検出部２２に到達しているので、被検体Ｓに入射する時点で相対的に高いエネルギーを有するＸ線（硬Ｘ線）である。そこで、判別部４２は、閾値Ｔｈ１よりも高いエネルギーの値に対応する閾値Ｔｈ２よりも小さいＸ線（格子）が入射した場合に、第２信号を出力するように構成されている。また、カウンタ５２は、第２信号に基づいて、入射した格子の数を計測する。したがって、同様に、画像処理部９２は、閾値Ｔｈ１よりも大きいエネルギーを有するＸ線を含み、かつ、所定のエネルギー（閾値Ｔｈ２）よりも小さいＸ線に基づく中程度のエネルギーの第２Ｘ線画像を取得する。
なお、上記のように、格子検出部２１および２２の各々に（判別部４１および４２を介して）カウンタ５１および５２が接続されることにより、フォトンカウンティング方式の検出が可能に構成されている。
また、透過Ｘ線検出部１ｂは、格子Ｇ２の素子基板２２４等を透過して入射するさらに高いエネルギーの値を有するＸ線を撮像するため、比較的高エネルギーの第３Ｘ線画像を取得する。
ここで、被検体ＳによるＸ線の吸収量（被検体を透過するＸ線の減衰量）は、被検体ＳのＸ線が透過する部分の組成および入射するＸ線の有するエネルギー（振動数）の値によって異なる。したがって、たとえば、格子検出部２１で取得される第１Ｘ線画像において、ある２つの画素の輝度が同一であったとしても、被検体Ｓの組成が同一であるとは限らない。しかし、それぞれの画素において被検体Ｓの組成が違う場合は、格子検出部２２（透過Ｘ線検出部１ｂ）で格子検出部２１とは異なるエネルギーのＸ線に基づいて取得される第２Ｘ線画像（第３Ｘ線画像）において、対応する２つの画素の輝度が異なる場合は、それぞれの画素の位置において被検体Ｓの組成が異なることがわかる。
また、従来は、１つの検出部によりＸ線を検出していたため、Ｘ線（の代表エネルギー）を高エネルギーおよび低エネルギーとして少なくとも２回照射する必要があった。しかし、第２実施形態では、上記のように、複数の検出部（格子検出部２１、２２および透過Ｘ線検出部１ｂ）において異なるＸ線のエネルギーに対応する複数の画像（第１〜第３Ｘ線画像）が一度の照射で撮像される。したがって、Ｘ線の全照射量が抑制される。また、第１〜第３Ｘ線画像を組み合わせることにより、被検体Ｓの特定の組成による部位（たとえば、人体における骨や、部品における金属部分等）を強調または除外して表示することが可能である。
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第２実施形態では、上記のように、入射するＸ線の格子像を生成する格子Ｇ１に設けられた格子検出部２１により撮像される第１Ｘ線画像と、格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する格子Ｇ２に設けられた格子検出部２２により撮像される第２Ｘ線画像と、透過Ｘ線検出部１ｂにより撮像される第３Ｘ線画像のうち、各々エネルギーの異なるＸ線により撮像された少なくとも２つ以上の組み合わせに基づいて、被検体Ｓの組成を反映したＸ線画像を取得するように構成する。これにより、第１Ｘ線画像、第２Ｘ線画像および第３Ｘ線画像の各々が被検体Ｓの組成を反映していない場合でも、これらのＸ線画像のうちの少なくとも２つ以上を組み合わせることにより、被検体Ｓの組成を反映したＸ線画像取得することができる。
また、第２実施形態では、上記のように、入射するＸ線の格子像を生成する格子Ｇ１および格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する格子Ｇ２に設けられる格子検出部２１および２２の各々は、光電変換素子２１２および２２２ごとに、第１信号の示す光子のエネルギーの値が所定のエネルギーの値の幅に収まるかを判別する少なくとも１つの閾値Ｔｈ１およびＴｈ２により第１信号を判別し、第１信号の示す光子のエネルギーの値が所定のエネルギーの値の幅に収まる場合に第１信号に対応する第２信号を出力する判別部４１および４２と、判別部４１および４２の各々において閾値により判別される第１信号に基づいて出力される第２信号に基づいて、所定のエネルギー値の幅に対応する光子の数を計測するカウンタ５１及び５２とを有するように構成する。これにより、格子検出部２１、２２の各画素において、検出される光子のエネルギーの値が所定のエネルギーの値の幅に収まる場合に、光子の数を計測（カウント）することができる。その結果、たとえば、高（低）エネルギーのＸ線に対応する光子の数だけを計測し、高（低）エネルギーのＸ線画像を取得することができる。したがって、閾値Ｔｈ１およびＴｈ２等の設定を適切に行えば、所望のエネルギーの値を有するＸ線画像を取得することができる。
なお、第２実施形態のその他の構成および効果は第１実施形態と同様である。
［第３実施形態］
次に、図４を参照して、第３実施形態によるＸ線検査装置３００の構成について説明する。第３実施形態によるＸ線検査装置３００は、第１実施形態とは異なり、透過Ｘ線検出部（１ｂ）が設けられていない。
ここで、第３実施形態では、格子Ｇ２に設けられた格子検出部２２は、透過Ｘ線検出部（１ｂ）を兼ねるように構成されている。
具体的には、格子Ｇ２により、吸収像、位相像および暗視野像を直接取得することができるので、透過Ｘ線検出部（１ｂ）を省略した構成とすることができる。
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、上記のように、格子像が生成される位置においてＸ線を吸収して遮蔽する格子Ｇ２に設けられた格子検出部２２は、（第１実施形態における）透過Ｘ線検出部（１ｂ）を兼ねるように構成する。これにより、透過Ｘ線検出部（１ｂ）を格子検出部２２とは別途設ける場合と異なり、Ｘ線検査装置１００の構成を簡略化することができる。
なお、第３実施形態のその他の構成および効果は第１実施形態と同様である。
［第４実施形態］
次に、図５および図６を参照して、第４実施形態によるＸ線検査装置４００の構成について説明する。第４実施形態によるＸ線検査装置４００は、第１実施形態とは異なり、格子Ｇ０ａの格子検出部２３、格子Ｇ１ａの各々の格子検出部２４および格子Ｇ２ａの格子検出部２５には、それぞれ半導体検出素子２３１、２４１および２５１が設けられている。なお、格子Ｇ０ａ、格子Ｇ１ａおよび格子Ｇ２ａは、それぞれ特許請求の範囲の「第１格子」、「第２格子」および「第３格子」の一例である。
ここで、第４実施形態では、検出素子である半導体検出素子２３１、２４１および２５１の各々は、入射するＸ線を電流に変換する半導体変換膜２３１ａ、２４１ａおよび２５１ａと、半導体変換膜２３１ａ、２４１ａおよび２５１ａにより変換された電流信号を出力する電極２３１ｂ、２４１ｂおよび２５１ｂとを含む。また、半導体検出素子２３１、２４１および２５１の各々が設けられる素子基板２３４、２４４および２５４には、電極２３１ｂ、２４１ｂおよび２５１ｂと対になる電極２３２、２４２および２５２が設けられている。
具体的には、格子部ｂ３、ｂ４およびｂ５の各々に入射するＸ線が半導体変換膜２３１ａ、２４１ａおよび２５１ａと反応し、電子または正孔を発生させる。そして、発生した電子または正孔の各々は、電極２３１ｂ、２４１ｂおよび２５１ｂと電極２３２、２４２および２５２との間に印加されている電圧により電流（第１信号）となり、検出される。すなわち、入射したＸ線は、直接電気信号に変換される。
また、第４実施形態では、格子Ｇ０ａおよび格子Ｇ２ａを構成する格子部（非開口部）ｂ３およびｂ５の各々は、電極２３１ｂおよび２５１ｂを厚くするとともに半導体変換膜２３１ａおよび２５１ａの材質を重い元素とすることにより、入射したＸ線が透過しないように吸収する吸収格子として機能するように構成されている。また、格子Ｇ１ａを構成する格子部（非開口部）ｂ４は、電極２４１ｂを薄くするとともに半導体変換膜２４１ａの材質を軽い元素とすることにより、入射したＸ線の位相を変化させる位相格子として機能するように構成されている。なお、格子Ｇ０ａ、格子Ｇ１ａおよび格子Ｇ２ａの各々の開口部ａ３、ａ４およびａ５は、入射するＸ線に対して吸収や位相の変調をほとんど生じさせずに透過させるように構成されている。
具体的には、格子Ｇ０ａおよび格子Ｇ２ａを吸収格子として機能させるため、半導体変換膜２３１ａおよび２５１ａは、たとえば、比較的重いＳｅ（セレン）、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＣＺＴ（ＣｄＺｎＴｅ：テルル化カドミウム亜鉛）等により構成する。また、電極２３１ｂおよび２５１ｂは、比較的厚く形成されている。また、格子Ｇ１ａを位相格子として機能させるため、半導体変換膜２４１ａは、たとえば、Ｓｉ（シリコン）により構成する。また、電極２４１ｂは、比較的薄く形成されている。なお、電極２３１ｂ、２４１ｂおよび２５１ｂは、たとえば、金（Ａｕ）やインジウム（Ｉｎ）により構成する。
また、格子Ｇ０ａ、格子Ｇ１ａおよび格子Ｇ２ａの各々において、格子検出部２３、２４および２５のＸ線が入射する側（Ｘ線照射部１ａ側）とは反対側（透過Ｘ線検出部１ｂ側）に、入射するＸ線の吸収量または位相の変調調量を調整するための吸収部材２３５、２４５および２５５が設けられている。
（第４実施形態の効果）
第４実施形態では、上記のように、検出素子である半導体検出素子２３１、２４１および２５１の各々を、入射するＸ線を電流に変換する半導体変換膜２３１ａ、２４１ａおよび２５１ａと、半導体変換膜２３１ａ、２４１ａおよび２５１ａにより変換された電流信号を出力する電極２３１ｂ、２４１ｂおよび２５１ｂとを含むように構成する。これにより、透過力が強く直接検出することが困難なＸ線を、半導体変換膜により電子（正孔）に変換し、変換された電子（正孔）に基づいて、電極２３１ｂ、２４１ｂおよび２５１ｂと電極２３２、２４２および２５２との各々の間に印加された電圧により生じる電流信号を
電極２３１ｂ、２４１ｂおよび２５１ｂと電極２３２、２４２および２５２と（半導体検出素子２３１、２４１および２５１）により検出することができるので、格子部ｂ３、ｂ４およびｂ５の位置に入射したＸ線を容易に検出することが可能になる。
また、第４実施形態では、上記のように、半導体変換膜２３１ａおよび２５１ａの材質を重い元素とするとともに電極２３１ｂおよび２５１ｂを厚く形成することにより、入射したＸ線が透過しないように吸収する吸収格子として機能して、格子Ｇ０ａおよび格子Ｇ２ａを構成し、半導体変換膜２４１ａの材質を軽い元素とするとともに電極２４１ｂを薄く形成することにより、入射したＸ線の位相を変化させる位相格子として機能して、格子Ｇ１ａを構成する。これにより、半導体変換膜２３１ａ、２４１ａおよび２５１ａの材質、および、電極２３１ｂ、２４１ｂおよび２５１ｂの厚みを変えるだけで、容易に、吸収格子または位相格子を構成することができる。
なお、第４実施形態のその他の構成および効果は第１実施形態と同様である。
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、Ｘ線検査装置１００（２００、３００、４００）が撮影時に被検体Ｓに対して移動せず固定されるＸ線検査装置１００（２００、３００、４００）として構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図７の変形例に示すように、Ｘ線検査装置５００を、撮影時にＸ線照射部１０ａ、格子Ｇ０ｂ（第１格子）、格子Ｇ１ｂ（第２格子）、格子Ｇ２ｂ（第３格子）および透過Ｘ線検出部１０ｂの各々を、被検体Ｓの周りを回転させることにより被検体ＳのＸ線画像を撮像するコンピュータ断層撮影装置５０１を含むように構成してもよい。このように構成すれば、Ｘ線照射部１０ａから照射したＸ線の各格子（格子Ｇ０ｂ、格子Ｇ１ｂおよび格子Ｇ２ｂ）による吸収に起因する、被検体Ｓの余分な被曝や撮影時間の増大化を抑制することが可能なコンピュータ断層撮影装置５０１を構成することができる。また、コンピュータ断層撮影装置５０１により、被検体Ｓの格子検出部に対して相対的に回転させながら複数のＸ線画像（吸収像、位相像および暗視野像）を取得し組み合わせることにより、被検体Ｓの吸収像、位相像および暗視野像の断層画像をそれぞれ取得することができる。なお、上記撮影時とは、実際にＸ線が照射されて撮影される瞬間を意味し、縞走査等のために格子の移動等が行われる撮影の合間の時間は含まない。また、被検体Ｓは、人体に限らない。
また、上記第１〜第４実施形態では、光電変換素子ごとに１つのシンチレータが対応するように構成したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図８の放射線検出器（第１格子、第２格子または第３格子のいずれかからなる）Ｇａ、Ｇｂ、ＧｃおよびＧｄに示すようにシンチレータを配置してもよい。具体的には、図８（１ａ）および（１ｂ）や、図８（２ａ）および（２ｂ）に示すように、ライン方向（Ｙ方向）に繋がったシンチレータ２１ａ（２１ｂ）により構成してもよい。また、この際、図（１ｂ）に示すように、光電変換素子２２ａのライン方向とラインに垂直な方向のピッチを等しく構成してもよい。また、図８（２ｂ）に示すように、シンチレータ２１ｂにおいて変換された光子を取り逃すことを抑制するために、ライン方向（Ｙ方向）の光電変換素子２２ｂのピッチをラインと直交する方向（Ｘ方向）のピッチに対して狭く（詰めて）構成してもよい。
また、図８（３ａ）および（３ｂ）や、図８（４ａ）および（４ｂ）に示すように、２方向に開口部および非開口部の周期構造を有するマトリクス状や、千鳥格子状にシンチレータ２１ｃ（２１ｄ）および光電変換素子２２ｃ（２２ｄ）の組を配置してもよい。このとき、シンチレータ２１ｃ（２１ｄ）と光電変換素子２２ｃ（２２ｄ）との組を２方向に対して周期構造を有するように配置するので、周期構造のあらわれる方向と垂直な２方向に対するＸ線の位相のずれやＸ線の散乱等を検出することができる。なお、同様に、半導体変換膜および電極の組である半導体検出素子を、２方向に周期構造を有するように配置してもよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、各格子（第１格子、第２格子、第３格子：放射線格子検出器）がＸ線検査装置に組み込まれた状態で用いられる例を示したが本発明はこれに限られない。本発明では、各格子をＸ線検査装置から取り外して放射線格子検出器として用いてもよい。その際、各格子（放射線格子検出器）において、γ線などのＸ線以外の放射線を撮像するように構成してもよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、被検体を第２格子に対してＸ線照射部側に載置する例を示したが、被検体を第２格子に対して透過Ｘ線検出部側に載置してもよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、吸収部材を各格子（第１格子、第２格子および第３格子）に設ける例を示したが、吸収部材は設けられなくてもよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、読み出し回路が各格子（第１格子、第２格子および第３格子）と一体構成されている例を示したが、読み出し回路は各格子と別体として構成されていてもよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、格子部のライン状の配置の方向と交差する方向の幅を、ピッチの１／２としたが、ピッチの１／４以上３／４以下であればよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、第２格子を位相格子として機能するように構成する例を示したが、第２格子を吸収格子として機能するように構成してもよい。
また、上記第１〜第３実施形態では、第２格子および第３格子にシンチレータとともに着脱可能な透明基板を設ける例を示したが、第２格子および第３格子に透明基板を設けることなく、素子基板に直接シンチレータを設けるように構成してもよい。
また、上記第２実施形態では、判別部により閾値より低いエネルギーに対応する放射線（Ｘ線）が入射した場合に第２信号を出力して、（閾値より低い）低エネルギーのＸ線画像を取得するように構成したが、本発明はこれに限られない。本発明では、判別部により閾値より高いエネルギーに対応する放射線（Ｘ線）が入射した場合に第２信号を出力して、（閾値より高い）高エネルギーのＸ線画像を取得するように構成してもよい。また、１つの格子検出部に対して判別部およびカウンタ（光子数計測部）の組を２組以上設け、１つの格子検出部において、２以上の判別部で判別された異なるエネルギーに対応する光子の数をカウンタでカウントし、２以上のＸ線画像を同時に取得するように構成してもよい。
１ａ、１０ａ Ｘ線照射部
１ｂ、１０ｂ 透過Ｘ線検出部
２０、２１、２２、２３、２４、２５ 格子検出部（検出部）
３０、３１、３２、３３、３４、３５ 読み出し回路
４１、４２ 判別部
５１、５２ カウンタ（光子数計測部）
２０１、２１１、２２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ シンチレータ
２０２、２１２、２２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 光電変換素子
２１３、２２３ 透明基板
２０４、２１４、２２４、２３４、２４４、２５４ 素子基板
２０５、２１５、２２５、２３５、２４５、２５５ 吸収部材
２３１、２４１、２５１ 半導体検出器
２３１ａ、２４１ａ、２５１ａ 半導体変換膜
２３１ｂ、２４１ｂ、２５１ｂ 電極
１００、２００、３００、４００、５００ Ｘ線検査装置
ａ０、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５ 開口部
ａ０、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５ 格子部（非開口部）
Ｇ０、Ｇ０ａ、Ｇ０ｂ 格子（第１格子、放射線格子検出器）
Ｇ１、Ｇ１ａ、Ｇ１ｂ 格子（第２格子、放射線格子検出器）
Ｇ２、Ｇ２ａ、Ｇ２ｂ 格子（第３格子、放射線格子検出器）
Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ 放射線格子検出器（第１格子、第２格子、第３格子）
ＰＸ０、ＰＸ１、ＰＸ２、ＰＸ３、ＰＸ４、ＰＸ５ ピッチ
Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５ 幅

Claims (14)

  1. 入射する放射線を多点光源して干渉性を得るための第１格子、入射する前記放射線の格子像を生成する第２格子および前記格子像が生成される位置において前記放射線を吸収して遮蔽する第３格子のうちの少なくとも前記第２格子を含むＸ線検査装置に用いられる放射線格子検出器であって、
    前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子のうちの少なくとも前記第２格子を構成するとともに、前記放射線が透過する開口部以外の非開口部を形成する格子部と、前記非開口部に設けられ、前記格子部を透過して入射する前記放射線を検出する検出部とを備える、放射線格子検出器。
  2. 前記検出部は、前記非開口部に入射する前記放射線を直接または間接的に検出して電気信号を出力する、各画素に対応する複数の検出素子を含む、請求項１に記載の放射線格子検出器。
  3. 前記検出部は、入射する前記放射線を前記放射線の周波数よりも低い周波数の前記光に変換するシンチレータをさらに含み、
    前記検出素子は、前記シンチレータにより変換された低い周波数の前記光を検出して電気信号を出力する光電変換素子により構成されている、請求項２に記載の放射線格子検出器。
  4. 前記格子部は、前記シンチレータの前記放射線の入射方向に対する厚みを大きくすることにより、入射した前記放射線が透過しないように吸収する吸収格子として機能して、前記第１格子、前記第２格子または前記第３格子を構成し、前記シンチレータの前記放射線の入射方向に対する厚みを小さくすることにより、入射した前記放射線の位相を変化させる位相格子として機能して、前記第２格子を構成する、請求項３に記載の放射線格子検出器。
  5. 前記シンチレータが設けられ、前記放射線を透過する透明基板をさらに備え、
    前記透明基板は、前記シンチレータとともに、前記光電変換素子が設けられる素子基板のうちの１つに対して着脱可能に構成されている、請求項３または４に記載の放射線格子検出器。
  6. 前記検出素子は、入射する前記放射線を電流に変換する半導体変換膜と、前記半導体変換膜により変換された電流信号を出力する電極とを含む半導体検出素子により構成されている、請求項２に記載の放射線格子検出器。
  7. 前記半導体変換膜の材質を重い元素とするかまたは前記電極を厚く形成することにより、入射した前記放射線が透過しないように吸収する吸収格子として機能して、前記第１格子、前記第２格子または前記第３格子を構成し、前記半導体変換膜の材質を軽い元素とするかまたは前記電極を薄く形成することにより、入射した前記放射線の位相を変化させる位相格子として機能して、前記第２格子を構成する、請求項６に記載の放射線格子検出器。
  8. 被検体にＸ線を照射するＸ線照射部と、
    入射するＸ線の位相を揃える第１格子、入射する前記Ｘ線の格子像を生成する第２格子および前記格子像が生成される位置において前記Ｘ線を吸収して遮蔽する第３格子のうちの少なくとも前記第２格子と、
    前記第１格子、前記被検体、前記第２格子および前記第３格子を透過した前記Ｘ線を検出する透過Ｘ線検出部とを備え、
    前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子は、前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子のうちの少なくとも前記第２格子を構成するとともに、前記Ｘ線が透過する開口部以外の非開口部を形成する格子部と、前記非開口部に設けられ、前記格子部を透過して入射する前記Ｘ線を検出する格子検出部とを含む、Ｘ線検査装置。
  9. 前記格子検出部は、入射する前記Ｘ線の前記格子像を生成する前記第２格子に設けられているとともに、前記第２格子の前方に配置された前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するように構成されている、請求項８に記載のＸ線検査装置。
  10. 前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子のうち少なくとも１つに設けられた前記格子検出部により検出される、前記Ｘ線照射部により照射される前記Ｘ線の強度の時間変動を取得し、取得した前記強度の時間変動に基づいて、異なる時間に取得したＸ線画像の輝度が一定となるように補正するように構成されている、請求項８または９に記載のＸ線検査装置。
  11. 前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子は、互いに相対移動可能に構成されており、
    入射する前記Ｘ線の格子像を生成する前記第２格子および前記格子像が生成される位置において前記Ｘ線を吸収して遮蔽する前記第３格子のうち少なくとも１つに設けられた前記格子検出部により検出される前記被検体を透過した前記Ｘ線の強度の変化に基づいて、前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子のうち少なくとも１つの位置の変動を取得するとともに、前記位置の変動を補正するように前記第１格子、前記第２格子および前記第３格子を相対移動させるように構成されている、請求項８〜１０のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
  12. 入射する前記Ｘ線の前記格子像を生成する前記第２格子に設けられた前記格子検出部により撮像される第１Ｘ線画像と、前記格子像が生成される位置において前記Ｘ線を吸収して遮蔽する前記第３格子に設けられた前記格子検出部により撮像される第２Ｘ線画像と、前記透過Ｘ線検出部により撮像される第３Ｘ線画像のうち、各々分解能の異なる少なくとも２つ以上の組み合わせに基づいて、分解能の補完されたＸ線画像を取得するように構成されている、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
  13. 入射する前記Ｘ線の前記格子像を生成する前記第２格子に設けられた前記格子検出部により撮像される第１Ｘ線画像と、前記格子像が生成される位置において前記Ｘ線を吸収して遮蔽する前記第３格子に設けられた前記格子検出部により撮像される第２Ｘ線画像と、前記透過Ｘ線検出部により撮像される第３Ｘ線画像のうち、各々エネルギーの異なる前記Ｘ線により撮像された少なくとも２つ以上の組み合わせに基づいて、前記被検体の組成を反映したＸ線画像を取得するように構成されている、請求項８〜１１のいずれか１項に記載のＸ線検査装置。
  14. 前記格子検出部は、入射する前記Ｘ線の前記格子像を生成する前記第２格子および前記格子像が生成される位置において前記Ｘ線を吸収して遮蔽する前記第３格子のうち少なくとも１つに設けられるとともに、入射する前記Ｘ線を前記Ｘ線の周波数よりも低い周波数の光に変換するシンチレータと、前記シンチレータにより変換された前記光が含む複数の光子を検出して第１信号を出力する、各画素に対応する複数の光電変換素子と、前記光電変換素子ごとに、前記第１信号の示す前記光子のエネルギーの値が所定のエネルギーの値の幅に収まるかを判別する少なくとも１つの閾値により前記第１信号を判別し、前記第１信号の示す前記光子のエネルギーの値が前記所定のエネルギーの値の幅に収まる場合に前記第１信号に対応する第２信号を出力する判別部と、前記判別部において前記閾値により判別される前記第１信号に基づいて出力される前記第２信号に基づいて、前記所定のエネルギー値の幅に対応する前記光子の数を計測する光子数計測部とを有する、請求項１３に記載のＸ線検査装置。
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