JP6673034B2 - Ｘ線撮影装置およびｘ線検出器 - Google Patents

Description

この発明は、医用（診断）や産業用（異物検査等の非破壊検査）のＸ線撮影装置およびＸ線検出器に係り、特に、Ｘ線位相画像を撮影する技術に関する。

被検体の内部を診断あるいは検査する場合、Ｘ線を照射してＸ線画像を生成するＸ線撮影装置が広く用いられている。一般的に普及しているＸ線画像は、Ｘ線強度の減衰の違いをコントラストとして画像化する吸収イメージング法によって生成される。

被検体に対して照射されたＸ線は、被検体を透過する際に被検体の各部分を構成する物質に応じて吸収されて減衰する。被検体を透過したＸ線はＸ線吸収像としてＸ線検出器により検出され、Ｘ線検出信号（画像信号）として出力される。Ｘ線検出信号はＸ線の吸収率によって異なるので、Ｘ線検出信号に対して各種の画像処理を行うことにより、Ｘ線強度の減衰の違いがコントラスト（濃淡の差）として表されたＸ線画像が生成される。例えば骨部組織はＸ線吸収率が高いので、吸収イメージング法によってコントラストの高い骨部組織の像を取得することができる。

しかし、Ｘ線の吸収率は被検体を構成する元素によって大きく異なり、原子番号が小さい元素はＸ線吸収率が小さくなる。原子番号が小さい元素を多く含む、軟骨などの軟部組織ではＸ線がほとんど吸収されない。そのため、吸収イメージング法によるＸ線画像では、十分なコントラストが形成された軟部組織の像を得ることが困難である。

そこで、近年では、Ｘ線の位相差を利用して被検体を画像化する位相イメージング法によるＸ線画像を生成するＸ線撮影装置について提案されている（例えば、特許文献１参照）。電磁波の一種であるＸ線は、被検体を透過する際に位相がシフトする。すなわち、Ｘ線は物質によって伝播速度が異なるので、被検体を透過することによってＸ線の波の山の位置がずれ、位相シフトが発生することとなる。Ｘ線の減衰効果と比べてＸ線の位相シフトの効果は非常に大きいので、Ｘ線吸収率の低い軟部組織などについても、位相イメージング法によってコントラストの高いＸ線画像を取得することができる。

位相イメージング法によるＸ線撮影（Ｘ線位相撮影）の方式として、特にタルボ干渉を利用したタルボ干渉方式によるＸ線撮影装置を例に採って説明する。タルボ干渉方式による位相イメージングでは回折格子が用いられる。回折格子を用いた位相イメージングでは、被検体の後面（Ｘ線の照射から見て下流）もしくは前面（Ｘ線の照射から見て上流）に周期的なスリット（間隙部）を設けた格子（位相格子）を配置する。

位相格子により後面（下流）の特定位置に生じる強度分布像（自己像）を直接に検出する直接方式と、位相格子の後面（下流）に設けた吸収格子の干渉によるモアレ像を観察する間接方式とがある。間接方式においては、モアレ画像から再構成画像を作成する手法として、格子を一定周期間隔に走査して得られた複数のモアレ画像により再構成画像を作成する方法（縞走査法）が用いられる。

直接方式（自己像直接取得法）および間接方式（縞走査法）について、図７を参照して説明する。図７（ａ）は、縞走査法におけるタルボ干渉型イメージング装置の光学系の一例を示す模式図であり、図７（ｂ）は、自己像直接取得法におけるタルボ干渉型イメージング装置の光学系の一例を示す模式図である。図７では、自己像Ｓのピッチを８０μｍとし、Ｘ線検出器における画素ピッチを２０μｍとしている。図７中の符号Ｍは被検体である。

間接方式（縞走査法）では、図７（ａ）に示すようにＸ線管Ｔ，マルチスリットＧ０，位相格子Ｇ１，吸収格子Ｇ２，Ｘ線検出器Ｄの順に配置し、図中の矢印に示す方向（回折部材を並列する方向）に吸収格子Ｇ２を走査しながら複数のモアレ画像を取得する。直接方式（自己像直接取得法）では、図７（ａ）に示す吸収格子Ｇ２が不要で、図７（ｂ）に示すようにＸ線管Ｔ，マルチスリットＧ０，位相格子Ｇ１，Ｘ線検出器Ｄの順に配置し、Ｘ線検出器Ｄによって自己像Ｓを直接に取得する。

国際公開第ＷＯ２０１１／０３３７９８号

しかしながら、このような従来の直接方式（自己像直接取得法）の場合には、次のような問題がある。
すなわち、直接方式（自己像直接取得法）の場合、縞走査法のように複数のモアレ画像を必要としないので、撮影時間の短縮・線量の低減や、撮影時の走査用機構が不要で、装置構成が単純で、走査用機構の送り込みによる格子の誤差による偽像もなくなる、といったメリットがある。一方、縞走査法で用いられるＸ線検出器と画素ピッチが同じ場合、縞走査法に比べてサンプリングピッチが粗くなる。その結果、空間分解能や画質（Ｓ／Ｎ）が低下するというデメリットがある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができるＸ線撮影装置およびＸ線検出器を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線の照射軸と直交した第１の方向に延伸する回折部材が前記第１の方向に直交する第２の方向に並列され、前記Ｘ線を回折することで前記第１の方向に延伸する干渉縞を形成する回折格子と、被検体を載置する載置台と、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子を有するとともに、当該変換素子にて生成された電気信号を画像信号として読み取る画素電極を前記変換素子上に２次元状に配置することにより前記画素電極に対応して２次元状に配置された画素を有したＸ線検出器とを備え、前記画素は、前記第１の方向に沿った長さをＡとし、前記第２の方向に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状である。

位相微分像（被検体による屈折効果によってＸ線が曲げられる角度の分布像）のＳ／Ｎ（コントラスト）はサンプリングピッチが細かい方が有利であるが、直接方式（自己像直接取得法）の場合、サンプリングピッチはＸ線検出器の画素ピッチで決まる。干渉縞を形成する回折格子における回折部材が延伸する方向を第１の方向とし、当該第１の方向に直交し、かつ回折部材を並列する方向を第２の方向とする。各画素において、第１の方向に沿った長さおよび第２の方向に沿った長さをともに短く（従来と同じ正方形状に）すれば、高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。しかし、各画素において、第１の方向に沿った長さおよび第２の方向に沿った長さをともに短くすると、従来よりも画素電極の接続数（チャネル数）が増えて、各画素電極間の距離が短くなって短絡する恐れがある。また、各画素電極において、第１の方向に沿った長さおよび第２の方向に沿った長さをともに短くした結果、単位面積当たりの画素数が増える分、Ｘ線検出器の製造が難しくなる。

［作用・効果］そこで、この発明に係るＸ線撮影装置によれば、第１の方向に沿った長さをＡとし、第２の方向に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素を構成する。つまり、回折部材を並列する第２の方向のみ従来よりも長さをＢに短くして、回折部材が延伸する第１の方向については、従来と同じ長さＡにする、あるいは従来よりも長さをＡに長くして、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素を構成する。このように画素を構成することで、サンプリングピッチ（第２の方向に沿った長さＢ）を細かくすることにより、十分なサンプリングピッチが得られる。したがって、各画素電極間の距離を短絡しない程度にする、あるいは従来と同等の各画素電極間の距離を維持しつつ、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。また、撮影時間の短縮・線量の低減や、装置構成が単純で、走査用機構の送り込みによる格子の誤差による偽像もなくなる、といったメリットを維持しつつ、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。なお、単位面積当たりの画素数が従来と同じ場合、各画素を長方形状にすることで画素電極の接続数を増やすことがなく、Ｘ線検出器の製造の難易度も従来とさほど変わらない。

また、この発明に係るＸ線検出器は、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子を有するとともに、当該変換素子にて生成された電気信号を画像信号として読み取る画素電極を前記変換素子上に２次元状に配置して有したＸ線検出器であって、干渉縞を形成する回折格子における回折部材が延伸する方向を第１の方向とし、当該第１の方向に直交し、かつ前記回折部材を並列する方向を第２の方向としたときに、各画素電極は、前記第１の方向に沿った長さをＡとし、前記第２の方向に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状である。

［作用・効果］この発明に係るＸ線検出器によれば、この発明に係るＸ線撮影装置でも述べたように、第１の方向に沿った長さをＡとし、第２の方向に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素電極を構成する。これにより、サンプリングピッチ（第２の方向に沿った長さＢ）を細かくすることにより、十分なサンプリングピッチが得られる。その結果、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。

この発明に係るＸ線撮影装置およびＸ線検出器によれば、第１の方向に沿った長さをＡとし、第２の方向に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素電極を構成する。これにより、サンプリングピッチ（第２の方向に沿った長さＢ）を細かくすることにより、十分なサンプリングピッチが得られる。その結果、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。

各実施例に係るＸ線撮影装置の全体構成を示す概略図である。 各実施例に係るＸ線検出器の概略断面図である。 実施例１に係るＸ線検出器の画素電極配置の概略平面図である。 実施例２に係るＸ線検出器の画素電極配置の概略平面図である。 実施例３に係るＸ線検出器の画素電極配置の概略平面図である。 図３〜図５との比較のための比較例に係るＸ線検出器の画素電極配置の概略平面図である。 （ａ）は縞走査法におけるタルボ干渉型イメージング装置の光学系の一例を示す模式図、（ｂ）は自己像直接取得法におけるタルボ干渉型イメージング装置の光学系の一例を示す模式図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。
図１は、各実施例に係るＸ線撮影装置の全体構成を示す概略図であり、図２は、各実施例に係るＸ線検出器の概略断面図であり、図３は、実施例１に係るＸ線検出器の画素電極配置の概略平面図である。後述する実施例２，３も含めて、本実施例１では、Ｘ線を照射するＸ線源として、焦点を１つ有したＸ線管を例に採って説明する。

図１に示すように、タルボ干渉方式のＸ線位相撮影に用いられるＸ線撮影装置１は、Ｘ線管２とマルチスリット３と位相格子４と載置台５とＸ線検出器６と画像処理部７とを備えている。Ｘ線管２，マルチスリット３，位相格子４，載置台５，Ｘ線検出器６の順に配置している。Ｘ線管２は、この発明におけるＸ線源に相当し、位相格子４は、この発明における回折格子に相当する。

Ｘ線管２は、載置台５に載置された被検体ＭにＸ線を照射する。マルチスリット３および位相格子４のＸ線入射面（図１中のｘｙ面を参照）は、Ｘ線の照射軸と直交するように配置されている。Ｘ線の照射軸はｚ方向に平行である。

マルチスリット３は回折格子であり、Ｓｉ（シリコン）やガラスなどのＸ線吸収率が低い材質の基板に、Ｘ線入射面内の第１の方向であるｙ方向に延伸した回折部材３ｇが、Ｘ線入射面内の第１の方向に直交する第２の方向であるｘ方向に所定のピッチ（周期）Ｔ１で配列されている。回折部材３ｇは、Ｗ（タングステン）やＰｂ（鉛）やＡｕ（金）などのＸ線吸収率が高い材質で形成されている。したがって、互いに隣接する回折部材３ｇ間には、ＳｉやガラスなどのＸ線吸収率が低い材質からなる、Ｘ線を透過するスリット（間隙部）が設けられることとなる。Ｘ線管２の近傍にマルチスリット３が配置され、Ｘ線管２から照射されたＸ線を回折部材３ｇが吸収することにより、マルチスリット３は実効的な焦点サイズを小さくする。

マルチスリット３と同様に位相格子４も回折格子であり、ｙ方向に延伸した回折部材４ｇがｘ方向に所定のピッチＴ２で配列されている。回折部材４ｇは、Ｘ線の位相を変調させる材質で形成されている。Ｘ線が位相格子４を通過する場合、位相格子４を通過したＸ線は回折されることにより重なり合って干渉する。そして、回折されたＸ線の位相が揃う条件を満たすような所定の距離（タルボ距離）離れた位置において自己像Ｓが、ｙ方向に延伸する干渉縞となって現れる。つまり、自己像Ｓには、Ｘ線の干渉によって生じる縞状のＸ線強度分布の像である干渉縞が映し出される。干渉縞のパターンは位相格子４に設けられる回折部材４ｇの形状を反映している。すなわち、干渉縞はｙ方向に延伸し、ｘ方向にピッチＴ３の周期で並列する複数の縞模様として現れる。自己像Ｓのピッチ（周期）Ｔ３は、位相格子４の開口ピッチおよび光学系の幾何学的配置で決まる。

したがって、位相格子４からタルボ距離離れた位置にＸ線検出器６が配置される。Ｘ線検出器６は、ｚ方向にＸ線検出面が直交するように配置される。Ｘ線検出器６は、直接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器として用いられている。Ｘ線検出器６の構成として、半導体チップの電極とパッケージ基板上の電極とを向かい合わせにして、導電性バンプ（バンプ電極）を介して両者を電気的に接続する、いわゆる「フリップチップボンディング」が採用される。Ｘ線検出器６の具体的な構成については、図２で後述する。

画像処理部７は、Ｘ線検出器６から出力されたＸ線検出信号（画像信号）に基づく自己像Ｓを映すＸ線画像に対して各種の画像処理を行い、被検体Ｍの位相コントラスト像を映すＸ線画像（Ｘ線位相画像）を出力する。位相イメージング法における具体的な画像処理については公知の技術（例えば参考文献：国際公開第ＷＯ２００４／０５８０７０号などを参照）であるので、その説明を省略する。

図２に示すように、Ｘ線検出器６は、半導体チップ６１と、半導体チップ６１に対向配置した対向基板６２とを備えている。半導体チップ６１は、共通電極６１ａ，変換素子６１ｂ，画素電極６１ｃの順に積層形成されて構成されている。一方、対向基板６２は、２次元状に配置された各々の対向画素電極６２ａおよびそれらを配列する画素配列層を含んだ信号読出し基板で構成されている。対向画素電極６２ａは、画素電極６１ｃに対向した位置に形成されている。具体的には、スパッタ蒸着もしくはスクリーン印刷，めっき等によって形成されたバンプ電極６３により半導体チップ６１の画素電極６１ｃと対向基板６２の対向画素電極６２ａとを互いに対向させて貼り合わせる。

対向基板６２は、Ｓｉあるいはガラス基板で形成されている。対向基板６２には、上述の対向画素電極６２ａの他に、画素容量６２ｂ，スイッチングトランジスタ６２ｃが２次元状に形成され、走査線（図示省略）および信号読出線（図示省略）が行および列方向にそれぞれ縦横にパターン形成されている。これら走査線や信号読出線を含めて、画素容量６２ｂ、スイッチングトランジスタ６２ｃおよび層間絶縁膜（図示省略）は、半導体薄膜製造技術や微細加工技術を用いて対向基板６２の表面に画素配列層としてパターン形成されている。

変換素子６１ｂは、照射されたＸ線に応じて電気信号を生成するように構成されている。変換素子６１ｂは、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）等の高抵抗半導体で形成されている。

画素電極６１ｃは、変換素子６１ｂにて生成された電気信号を画像信号として読み取り、対向基板６２を介して読み出すように構成されている。後述する実施例２，３も含めて、本実施例１では、画素電極６１ｃは積層構造からなり、変換素子６１ｂの表面にショットキー電極が形成され、当該ショットキー電極の表面にショットキー電極とは別の材質からなる電極が積層形成されている。

２次元状に配置された対向画素電極６２ａに一対一で対応付けられるように、図３に示すように画素電極６１ｃも変換素子６１ｂ（図２を参照）上に２次元状に配置されている。本実施例１の具体的な画素電極６１ｃの形状については、図３で後述する。

図３や、後述する実施例２の図４や後述する実施例３の図５や、比較例（従来）の図６では、位相格子４（図１を参照）の開口ピッチおよび光学系の幾何学的配置で決まる自己像Ｓ（図１を参照）のピッチ（周期）Ｔ３（図１を参照）を８０μｍとしたときに、微細な画素電極６１ｃを有したＸ線検出器６にて自己像Ｓを直接に検出する場合について説明する。ここでは、自己像直接読出し方式用の高抵抗ＣｄＴｅ結晶素子を変換素子６１ｂとして用いて、画素電極６１ｃを形成した直接変換型の微細画素電極を有したＸ線検出器６を念頭に、以下を述べる。高抵抗ＣｄＴｅ結晶素子からなる変換素子６１ｂの裏面（Ｘ線入射面）にＰｔ（プラチナ）からなる共通電極６１ａ（図２を参照），表面にＡｕからなるショットキー電極，Ｔｉ（チタン）からなる電極のＡｕ／Ｔｉ積層構造の画素電極６１ｃをそれぞれ形成する。

図３との比較のための比較例（従来）のＸ線検出器を図６にて示す。比較例におけるＸ線検出器の画素ピッチを２０μｍ×２０μｍとすると、隣接する画素電極間には画素電極同士の短絡を防止するための隙間があることを考慮して、画素電極は、約２０μｍ×約２０μｍの正方形状となる。この場合、格子周期内の自己像周期内サンプリング数は４（＝８０μｍ／２０μｍ）である（表１も参照）。図６中の白丸はバンプ電極である。

それに対して、本実施例１では、Ｘ線検出器６の画素ピッチを４０μｍ×１０μｍとする。つまり、第１の方向（ｙ方向）に沿った長さをＡとし、第２の方向（ｘ方向）に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素電極６１ｃを構成すると、本実施例１ではＡ＝約４０μｍ，Ｂ＝約１０μｍとする。この場合、格子周期内の自己像周期内サンプリング数が８（＝８０μｍ／１０μｍ）と増加する（表１も参照）ので、位相微分像のＳ／Ｎおよび自己像の周期方向（第２の方向）の空間分解能が向上する。また、図３では単位面積当たりの画素数が従来と同じである。

なお、ＣｄＴｅ，ＺｎＴｅあるいはＣｄＺｎＴｅ等の高抵抗半導体からなる変換素子６１ｂを有したＸ線検出器６（すなわち高抵抗半導体検出器）で読み出された画素は、画素電極６１ｃの形状で決定される。したがって、図２に示す対向基板６２（すなわち信号読出し基板）側の対向画素電極６２ａについては、画素電極６１ｃと電気的に接続さえされていれば、形状は任意であり、画素電極６１ｃの形状と同様の長方形状である必要はない。

自己像の周期方向に直交する長手方向（第１の方向）の空間分解能が４０μｍに低下するが、許容できない場合には長手方向（第１の方向）あるいは周期方向（第２の方向）・長手方向（第１の方向）を合成した斜め方向に位置をずらしながら複数の撮像を行うことで改善可能である。なお、長手方向（第１の方向）の画素ピッチは長手方向（第１の方向）の空間分解能によって決定されるが、自己像の周期方向（第２の方向）の画素ピッチと相違してナイキスト定理（標本化定理）による制約はない。

したがって、自己像のピッチが８０μｍの場合であっても、自己像のピッチ８０μｍの半分である４０μｍよりも長手方向（第１の方向）の画素ピッチが（例えば５０μｍ以上）超えても問題はない。所望の長手方向（第１の方向）の空間分解能に応じて長手方向（第１の方向）の画素ピッチを設定すればよい。たとえ所望の長手方向（第１の方向）の空間分解能よりも長く長手方向（第１の方向）の画素ピッチを設定したとしても、長手方向（第１の方向）の空間分解能の向上のために上述のように長手方向（第１の方向）あるいは斜め方向に位置をずらしながら複数の撮像を行えばよい。

なお、比較例の図６では、画素ピッチが２０μｍ×２０μｍであるので、バンプ電極間の最短距離は、隣接するバンプ電極のピッチ２０μｍとなる（表１も参照）。したがって、第２の方向であるｘ方向のみ従来よりも長さをＢに短くしても、バンプ電極間の距離が短くなって短絡する恐れがある。

そこで、本実施例１では、図３に示すように（画素電極６１ｃに電気的に接続された）バンプ電極６３を千鳥状に配置している。このようにバンプ電極６３を千鳥状に配置することで、バンプ電極６３間の距離が短くなって短絡するのを防止することができる。本実施例１のバンプ電極６３間の最短距離は、隣接するバンプ電極６３のピッチ２０μｍ＝千鳥状に配置されたバンプ電極６３のピッチ２０μｍとなる（表１も参照）。したがって、バンプ電極６３を千鳥状に配置することにより、比較例の図６と同じバンプ電極６３間の最短距離２０μｍに設定することができる。

このように、位相微分像（被検体Ｍによる屈折効果によってＸ線が曲げられる角度の分布像）のＳ／Ｎ（コントラスト）はサンプリングピッチが細かい方が有利であるが、直接方式（自己像直接取得法）の場合、サンプリングピッチはＸ線検出器の画素ピッチで決まる。自己像のピッチが８０μｍの場合、各画素電極において、第１の方向に沿った長さおよび第２の方向に沿った長さをともに短く（従来と同じ正方形状１０μｍ×１０μｍに）すれば、高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。しかし、各画素電極において、第１の方向に沿った長さおよび第２の方向に沿った長さをともに短くすると、従来よりも画素電極の接続数（チャネル数）が増えて、各画素電極間の距離が短くなって短絡する恐れがある。また、各画素電極において、第１の方向に沿った長さおよび第２の方向に沿った長さをともに短くした結果、単位面積当たりの画素数が増える分、Ｘ線検出器の製造が難しくなる。

そこで、本実施例１に係るＸ線撮影装置１によれば、第１の方向（ｙ方向）に沿った長さをＡとし、第２の方向（ｘ方向）に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素電極６１ｃを構成する。つまり、回折部材４ｇを並列する第２の方向のみ従来よりも長さをＢに短くして、回折部材４ｇが延伸する第１の方向については、後述する実施例３のように従来と同じ長さＡにする、あるいは本実施例１や後述する実施例２のようによりも長さをＡに長くして、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素電極６１ｃを構成する。このように画素電極６１ｃを構成することで、サンプリングピッチ（第２の方向に沿った長さＢ）を細かくすることにより、十分なサンプリングピッチが得られる。したがって、後述する実施例３のように各画素電極６１ｃ間の距離を短絡しない程度にする、あるいは本実施例１や後述する実施例２のように従来と同等の各画素電極６１ｃ間の距離を維持しつつ、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。また、撮影時間の短縮・線量の低減や、装置構成が単純で、走査用機構の送り込みによる格子の誤差による偽像もなくなる、といったメリットを維持しつつ、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。なお、本実施例１や後述する実施例２のように単位面積当たりの画素数が従来と同じ場合、各画素電極６１ｃを長方形状にすることで画素電極６１ｃの接続数を増やすことがなく、Ｘ線検出器６の難易度も従来とさほど変わらない。

また、本実施例１に係るＸ線検出器６によれば、本実施例１に係るＸ線撮影装置１でも述べたように、第１の方向（ｙ方向）に沿った長さをＡとし、第２の方向（ｘ方向）に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素電極６１ｃを構成する。これにより、サンプリングピッチ（第２の方向に沿った長さＢ）を細かくすることにより、十分なサンプリングピッチが得られる。その結果、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。

また、本実施例１では、図３に示すようにバンプ電極６３を千鳥状に配置するのが好ましい。このようにバンプ電極６３を千鳥状に配置することで、バンプ電極６３間の距離が短くなって短絡するのを防止することができる。

Ｘ線検出器６が直接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器の場合には、変換素子６１ｂは、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＴｅのいずれかで形成されている。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。
図４は、実施例２に係るＸ線検出器の画素電極配置の概略平面図である。本実施例２では、上述した実施例１と同じ図１に示すＸ線撮影装置１を用いている。上述した実施例１と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。

上述した実施例１と同様に、本実施例２の図４では、Ｘ線検出器６の画素ピッチを４０μｍ×１０μｍとする。上述した実施例１では各画素電極６１ｃを千鳥状に配置しなかったのに対して、本実施例２ではバンプ電極６３と同様に画素電極６１ｃも千鳥状に配置している。バンプ電極６３と同様に画素電極６１ｃも千鳥状に配置することにより、画素電極６１ｃの中央にバンプ電極６３を配置することができ、対向基板６２（図２を参照）との貼り合わせの際に均等に接合することができる。

上述した実施例１と同様に、本実施例２の場合、格子周期内の自己像周期内サンプリング数が８（＝８０μｍ／１０μｍ）と増加する（表１も参照）ので、位相微分像のＳ／Ｎおよび自己像の周期方向（第２の方向）の空間分解能が向上する。

上述した実施例１と同様に、本実施例２では、図４に示すように（画素電極６１ｃに電気的に接続された）バンプ電極６３を千鳥状に配置している。このようにバンプ電極６３を千鳥状に配置することで、バンプ電極６３間の距離が短くなって短絡するのを防止することができる。上述した実施例１と同様に、本実施例２のバンプ電極６３間の最短距離は、隣接するバンプ電極６３のピッチ２０μｍ＝千鳥状に配置されたバンプ電極６３のピッチ２０μｍとなる（表１も参照）。したがって、バンプ電極６３を千鳥状に配置することにより、比較例の図６と同じバンプ電極６３間の最短距離２０μｍに設定することができる。

本実施例２に係るＸ線撮影装置１およびＸ線検出器６によれば、上述した実施例１と同様に、第１の方向（ｙ方向）に沿った長さをＡとし、第２の方向（ｘ方向）に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素電極６１ｃを構成する。これにより、サンプリングピッチ（第２の方向に沿った長さＢ）を細かくすることにより、十分なサンプリングピッチが得られる。その結果、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例３を説明する。
図５は、実施例３に係るＸ線検出器の画素電極配置の概略平面図である。本実施例３では、上述した実施例１，２と同じ図１に示すＸ線撮影装置１を用いている。上述した実施例１，２と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略するとともに、図示を省略する。

上述した実施例１，２では、Ｘ線検出器６の画素ピッチを４０μｍ×１０μｍとしたのに対して、本実施例３では、Ｘ線検出器６の画素ピッチを２０μｍ×１０μｍとしている。つまり、本実施例３ではＡ＝約２０μｍ，Ｂ＝約１０μｍとする。

上述した実施例１，２と同様に、本実施例３の場合、格子周期内の自己像周期内サンプリング数が８（＝８０μｍ／１０μｍ）と増加する（表１も参照）ので、位相微分像のＳ／Ｎおよび自己像の周期方向（第２の方向）の空間分解能が向上する。本実施例３の場合、自己像の周期方向に直交する長手方向（第１の方向）の空間分解能を従来と同じ２０μｍに維持しつつ、位相微分像のＳ／Ｎおよび自己像の周期方向（第２の方向）の空間分解能が向上する。

上述した実施例１，２と同様に、本実施例３では、図５に示すように（画素電極６１ｃに電気的に接続された）バンプ電極６３を千鳥状に配置している。ただし、本実施例３では、Ｘ線検出器６の画素ピッチを２０μｍ×１０μｍとしているので、隣接するバンプ電極６３のピッチ２０μｍよりも千鳥状に配置されたバンプ電極６３のピッチ１４μｍ（＝２０μｍ／２×√（２））の方が短くなる。したがって、本実施例３のバンプ電極６３間の最短距離は１４μｍとなる（表１も参照）。

本実施例３に係るＸ線撮影装置１およびＸ線検出器６によれば、上述した実施例１，２と同様に、第１の方向（ｙ方向）に沿った長さをＡとし、第２の方向（ｘ方向）に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素電極６１ｃを構成する。本実施例３では従来と同じ長さＡ（＝２０μｍ）にして、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で各画素電極６１ｃを構成する。このように画素電極６１ｃを構成することで、サンプリングピッチ（第２の方向に沿った長さＢ）を細かくすることにより、十分なサンプリングピッチが得られる。したがって、本実施例３のように各画素電極６１ｃ間の距離を短絡しない程度にしつつ、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。また、撮影時間の短縮・線量の低減や、装置構成が単純で、走査用機構の送り込みによる格子の誤差による偽像もなくなる、といったメリットを維持しつつ、縞走査法と同等の高い画質（Ｓ／Ｎ）とともに空間分解能が良好な画像を取得することができる。

［比較例・各実施例での結果］
表１に比較例・各実施例での結果を示す。各実施例でも述べたように、比較例のように画素ピッチを２０μｍ×２０μｍとした場合、格子周期内の自己像周期内サンプリング数は４である。

実施例１，２のようにＸ線検出器６の画素ピッチを４０μｍ×１０μｍとした場合、格子周期内の自己像周期内サンプリング数が８と増加するので、位相微分像のＳ／Ｎおよび自己像の周期方向の空間分解能が向上する。自己像の周期方向に直交する長手方向の空間分解能が４０μｍに低下するものの、許容できない場合には長手方向（すなわち縞走査法と直交する方向）あるいは斜め方向に位置をずらしながら複数の撮像を行うことで改善可能である。

実施例３のようにＸ線検出器６の画素ピッチを２０μｍ×１０μｍとした場合、自己像の周期方向に直交する長手方向の空間分解能を２０μｍに維持しつつ、位相微分像のＳ／Ｎおよび自己像の周期方向の空間分解能が向上する。比較例や実施例１，２と比べると、本実施例３のバンプ電極６３間の最短距離は１４μｍと若干減少するものの、画素ピッチを１０μｍ×１０μｍとした場合よりも緩和される。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、Ｘ線を照射するＸ線源として、焦点を１つ有したＸ線管を例に採って説明したが、Ｘ線管に限定されない。焦点を複数有し、Ｘ線を平行に照射するシンクロトロンＸ線源であってもよい。シンクロトロンＸ線源を用いる場合には、マルチスリットは不要である。

（２）上述した各実施例では、Ｘ線検出器は、半導体チップ（各実施例では半導体チップ６１）の電極とパッケージ基板（各実施例では対向基板６２）上の電極とを向かい合わせにして両者を電気的に接続した「フリップチップボンディング」による構成であったが、これに限定されない。例えば、画素電極などが形成された信号読出し基板（「アクティブマトリックス基板」とも呼ばれる）に、高抵抗半導体，共通電極の順に積層形成されたＸ線検出器に適用してもよい。この場合には、信号読出し基板（アクティブマトリックス基板）に形成された画素電極を、Ａ＞Ｂを満たした長方形状で構成する。

（３）上述した各実施例では、Ｘ線検出器は直接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器であったが、間接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器に適用してもよい。ただし、間接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器の場合、空間分解能はフォトダイオードのピッチとシンチレータのピッチで決まるので、長方形状の画素電極に合わせてフォトダイオードおよびシンチレータを長方形状に区画構成する。また、変換素子については、ＣｄＴｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＴｅ以外のシンチレータからの光に感応する材質を用いて形成すればよい。

（４）上述した各実施例では、２次元のＸ線位相画像を撮影する装置に適用したが、被検体を載置する載置台を回転中心軸周りに回転させて断層撮影する装置（位相トモグラフィー装置）に適用してもよい。

（５）上述した各実施例では、被検体を載置する載置台を、回折格子よりも下流に配置したが、回折格子よりも上流に配置してもよい。

（６）上述した各実施例では、画素電極は積層構造（各実施例ではＡｕ／Ｔｉ積層構造）であったが、単一の金属からなる画素電極に適用してもよい。

以上のように、この発明は、医用の診断装置や産業用の非破壊検査装置等のＸ線撮影装置に適している。

１ … Ｘ線撮影装置
２ … Ｘ線管
４ … 位相格子
４ｇ … 回折部材
５ … 載置台
６ … Ｘ線検出器
６１ｂ … 変換素子
６１ｃ … 画素電極
６３ … バンプ電極
Ａ … 第１の方向に沿った長さ
Ｂ … 第２の方向に沿った長さ
Ｍ … 被検体

Claims (6)

1. Ｘ線を照射するＸ線源と、
   前記Ｘ線の照射軸と直交した第１の方向に延伸する回折部材が前記第１の方向に直交する第２の方向に並列され、前記Ｘ線を回折することで前記第１の方向に延伸する干渉縞を形成する回折格子と、
   被検体を載置する載置台と、
   照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子を有するとともに、当該変換素子にて生成された電気信号を画像信号として読み取る画素電極を前記変換素子上に２次元状に配置することにより前記画素電極に対応して２次元状に配置された画素を有したＸ線検出器と
   を備え、
   前記画素は、前記第１の方向に沿った長さをＡとし、前記第２の方向に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状である、Ｘ線撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
   前記画素電極に電気的に接続されたバンプ電極を千鳥状に配置した、Ｘ線撮影装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置において、
   前記変換素子が、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）で形成されている、Ｘ線撮影装置。
4. 照射されたＸ線に応じて電気信号を生成する変換素子を有するとともに、当該変換素子にて生成された電気信号を画像信号として読み取る画素電極を前記変換素子上に２次元状に配置することにより前記画素電極に対応して２次元状に配置された画素を有したＸ線検出器であって、
   干渉縞を形成する回折格子における回折部材が延伸する方向を第１の方向とし、当該第１の方向に直交し、かつ前記回折部材を並列する方向を第２の方向としたときに、前記画素は、前記第１の方向に沿った長さをＡとし、前記第２の方向に沿った長さをＢとしたときに、Ａ＞Ｂを満たした長方形状である、Ｘ線検出器。
5. 請求項４に記載のＸ線検出器において、
   前記画素電極に電気的に接続されたバンプ電極を千鳥状に配置した、Ｘ線検出器。
6. 請求項４または請求項５に記載のＸ線検出器において、
   前記変換素子が、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＺｎＴｅ（テルル化亜鉛）、ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）で形成されている、Ｘ線検出器。

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