WO2013099467A1 - 放射線撮影方法及び装置 - Google Patents

Abstract

　Ｘ線源から放射された放射線を第１の格子を通過させて第１の周期パターン像を生成する。この第１の周期パターン像を第２の格子により部分的に遮蔽して第２の周期パターン像を生成する。この第２の周期パターン像をＸ線画像検出器により検出して画像データを生成し、この画像データに基づいて位相微分画像を生成する。画像データの欠陥画素のマップ情報が欠陥画素情報記憶部に記憶されている。欠陥画素補正処理部は、位相微分画像中の欠陥画素ＤＰを、第１及び第２の格子の格子線に直交する方向以外の画素ＮＰを用いて補正する。

Description

放射線撮影方法及び装置

　本発明は、放射線の位相変化に基づく画像を検出する放射線撮影方法及び装置に関する。

　放射線、例えばＸ線は、物質を構成する元素の重さ（原子番号）と物質の密度及び厚さとに依存して吸収され減衰するという特性を有する。この特性に着目し、医療診断や非破壊検査等の分野において、被検体の内部を透視するためのプローブとしてＸ線が利用されている。

　一般的なＸ線撮影装置は、Ｘ線を放射するＸ線源と、Ｘ線を検出するＸ線画像検出器とを備え、これらの間に人体等の被検体を配置して、被検体のＸ線画像を撮影する。この場合、Ｘ線源から放射されたＸ線は、被検体を透過する際に吸収され、それにより強度が減衰した状態で、Ｘ線画像検出器に入射する。この結果、被検体によるＸ線の強度変化を表す画像がＸ線画像検出器により検出される。

　Ｘ線吸収能は、原子番号が小さい元素ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線の強度変化が小さく、画像に十分なコントラストが得られないという問題がある。例えば、人体の関節を構成する軟骨部とその周辺の関節液は、いずれも成分の殆どが水であり、両者のＸ線吸収能の差が小さいため、コントラストが得られにくい。

　このような問題を背景に、被検体によるＸ線の強度変化に代えて、被検体によるＸ線の位相変化に基づいた画像を得るＸ線位相イメージングの研究が近年盛んに行われている。Ｘ線位相イメージングは、被検体に入射したＸ線の位相変化が強度変化より大きいことに着目し、Ｘ線の位相変化を画像化する方法であり、Ｘ線吸収能が低い被検体に対しても高コントラストの画像を得ることができる。

　このＸ線位相イメージングでは、Ｘ線源とＸ線画像検出器との間に、第１及び第２の格子を所定の間隔で平行に配置したＸ線撮影装置が用いられる（例えば、ＷＯ２００４／０５８０７０号公報（ＵＳ７１８０９７９Ｂ２）、ＷＯ２００８／１０２６５４号公報参照）。

　このＸ線撮影装置では、Ｘ線源が第１の格子を通過することにより第１の周期パターン像が生成され、第２の格子が第１の周期パターン像を部分的に遮蔽することにより第２の周期パターン像が生成される。Ｘ線画像検出器は、第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する。被検体は、例えば、Ｘ線源と第１の格子との間に配置され、被検体でＸ線に位相変化が生じ、第１の周期パターン像を変調させる。この変調量を第２の周期パターン像を通して検出することにより、Ｘ線の位相変化を画像化することができる。

　上記変調量の検出方法として縞走査法が知られている。この縞走査法は、第１の格子に対して第２の格子を、所定のピッチずつ間欠的に移動させながら、その各停止中にＸ線源からＸ線を放射し、被検体、第１及び第２の格子を通過したＸ線を、Ｘ線画像検出器を構成する複数の画素により検出することにより画像データを生成する。第２の格子の移動方向は、第１の格子の面に平行で、かつ第１の格子の格子線方向に垂直な方向である。

　縞走査法では、Ｘ線画像検出器の各画素について、第２の格子の移動に対する画素値の強度変化を表す強度変調信号を生成し、この強度変調信号の位相ズレ量（被検体が存在しない場合の初期位置からの位相差）を算出することにより、上記変調量に関連する画像が得られる。この画像は、被検体によるＸ線の位相変化（位相シフト量）の格子線に直交する方向への空間微分を表すため、位相微分画像と呼ばれる。この位相微分画像は、格子線に直交する方向に関するＸ線の位相変化を画像化したものであるため、この方向に位相感度を有する。この位相微分画像を位相感度方向に沿って積分処理することにより、位相シフト量を表す位相コントラスト画像が生成される。

　位相微分画像には欠陥画素が生じることがある。ＷＯ２００８／１０２６５４号公報には、位相微分画像に欠陥画素が生じた場合に、その欠陥画素に隣接する隣接画素を用いて、補間処理により欠陥画素を補正することが記載されている。

　また、位相コントラスト画像には、欠陥画素を有する位相微分画像を積分処理することにより、欠陥画素が線状に連なった線状欠陥が生じることがある。ＷＯ２００８／１０２６５４号公報には、位相コントラスト画像に線状欠陥が生じた場合に、その線状欠陥が、位相微分画像に対する積分方向と平行である場合には、線状欠陥に隣接するラインの画素を用いて補正することが記載されている。

　しかしながら、ＷＯ２００８／１０２６５４号公報には、位相微分画像に生じた欠陥画素を補正する際に用いる隣接画素の欠陥画素に対する方向性については記載されていない。位相微分画像では、Ｘ線の位相変化のプロファイルが前述の位相感度方向に精度よく得られるため、欠陥画素に対して位相感度方向に隣接する画素を用いて補正を行うと、補正箇所でプロファイルが乱れ、位相微分画像の画質が劣化してしまうという問題がある。

　本発明は、位相微分画像中の欠陥画素を精度よく補正することができる放射線撮影方法及び装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明の放射線撮影装置は、放射線源と、格子部と、放射線画像検出器と、位相微分画像生成部と、欠陥画素情報記憶部と、欠陥画素補正処理部とを備える。放射線源は、放射線を放射する。格子部は、放射線源に対向配置された少なくとも１つの格子を有する格子部であり、格子は、所定方向に延びた複数の格子線を有する。放射線画像検出器は、放射線源から放射されて格子部を通過した放射線を、２次元配列された複数の画素部で検出して画像データを生成する。位相微分画像生成部は、画像データに基づいて位相微分画像を生成する。欠陥画素情報記憶部は、放射線画像検出器の欠陥画素情報を記憶する。欠陥画素補正処理部は、欠陥画素情報に基づき、位相微分画像中の欠陥画素を、格子線に直交する方向以外の方向に位置する複数の画素を用いて補正する。

　なお、欠陥画素補正処理部は、位相微分画像中の欠陥画素を、格子線に平行な方向に位置する複数の画素を用いて補正することが好ましい。

　また、欠陥画素補正処理部により補正された補正後の位相微分画像を、格子線に直交する方向に沿って積分処理することにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部をさらに備えることが好ましい。

　また、画素部は、行方向とこれに直交する列方向に沿って２次元配列されており、放射線画像検出器は、行方向及び列方向のうち、線状欠陥が少ない方向が格子線方向に沿うように配置されていることが好ましい。

　また、格子部は、放射線源からの放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、第１の周期パターン像を部分的に遮蔽して第２の周期パターン像を生成する第２の格子とを有することが好ましい。放射線画像検出器は、第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する。

　また、格子部は、第１の格子または第２の格子を、格子線と交差する方向に所定の走査ピッチで移動させ、複数の走査位置に順に設定する走査機構を有することが好ましい。放射線画像検出器は、各走査位置で第２の周期パターン像を検出して画像データを生成する。位相微分画像生成部は、放射線画像検出器により生成される複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成する。

　また、位相微分画像生成部は、所定方向に並ぶ所定数の画素部を１グループとし、このグループを所定方向に所定画素ずつシフトしながら、各グループ内に含まれる複数の画素値により構成される強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分画像を生成してもよい。

　この場合、第２の周期パターン像は、第２の格子を、第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置することにより生成されたモアレ縞を含み、格子線方向にほぼ直交していることが好ましい。

　また、第２の周期パターン像は、第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたモアレ縞を含み、格子線方向にほぼ平行であってもよい。

　また、第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を幾何光学的に投影することにより第１の周期パターン像を生成することが好ましい。第１の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせて第１の周期パターン像を生成するものであってもよい。

　また、放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットをさらに備えることが好ましい。

　本発明の放射線撮影方法は、第１～第４ステップを備える。第１ステップでは、放射線源から放射された放射線を、所定方向に延びた複数の格子線を有する少なくとも１つの格子を通過させる。第２ステップでは、格子を通過した放射線を、２次元配列された複数の画素部を有する放射線画像検出器で検出して画像データを生成する。第３ステップでは、画像データに基づいて位相微分画像を生成する。第４ステップでは、格子線に直交する方向以外の方向に位置する複数の画素を用いて補正する。

　本発明によれば、欠陥画素情報に基づき、位相微分画像中の欠陥画素を、格子の格子線に直交する方向（位相感度方向）以外の方向に位置する複数の画素を用いて補正するので、放射線の位相変化のプロファイルを乱さず、欠陥画素を精度よく補正することができる。

Ｘ線撮影装置の構成を示す模式図である。 Ｘ線画像検出器の構成を示す模式図である。 第１及び第２の格子の構成を説明する説明図である。 強度変調信号を示すグラフである。 画像処理部の構成を示すブロック図である。 点欠陥の補正方法を説明する説明図である。 Ｘ方向に延伸する線状欠陥の補正方法を説明する説明図である。 Ｙ方向に連続する欠陥画素の補正方法を説明する説明図である。 Ｙ方向に連続する欠陥画素の別の補正方法を説明する説明図である。 第２実施形態の第１及び第２の格子の位置関係を説明する説明図である。 １グループに含まれる複数の画素部を示す説明図である。 強度変調信号を示すグラフである。 グループの変更方法を説明する説明図である。 グループの第１の変形例を示す図である。 グループの第２の変形例を示す図である。 グループの第３の変形例を示す図である。 第３実施形態の第１及び第２の格子の位置関係を説明する説明図である。 グループの変更方法を説明する説明図である。

（第１実施形態）
　図１において、Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線源１１、格子部１２、Ｘ線画像検出器１３、メモリ１４、画像処理部１５、画像記録部１６、撮影制御部１７、コンソール１８、及びシステム制御部１９を備える。Ｘ線源１１は、周知のように、回転陽極型のＸ線管（図示せず）と、Ｘ線の照射野を制限するコリメータ（図示せず）とを有し、撮影制御部１７の制御に基づき、被検体Ｈに向けてＸ線を放射する。

　格子部１２は、第１の格子２１、第２の格子２２、及び走査機構２３を備える。第１及び第２の格子２１，２２は、Ｘ線照射方向であるＺ方向に関してＸ線源１１に対向配置されている。Ｘ線源１１と第１の格子２１との間には、被検体Ｈが配置可能な間隔が設けられている。Ｘ線画像検出器１３は、半導体回路を用いたフラットパネル検出器であり、第２の格子２２の背後に近接して配置されている。Ｘ線画像検出器１３の検出面１３ａは、Ｚ方向に直交するＸＹ面に存在する。

　第１の格子２１は、ＸＹ面に格子面が存在し、この格子面には、Ｙ方向に延伸された複数のＸ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂを備えた吸収型格子である。Ｘ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂは、Ｙ方向に直交するＸ方向に交互に配列されており、縞状のパターンを形成している。このＸ線吸収部２１ａ及びＸ線透過部２１ｂは格子線であり、これらが延びている方向（この例ではＹ方向）が格子線方向である。

　第２の格子２２は、第１の格子２１と同様にＹ方向に延伸され、かつＸ方向に交互に配列された複数のＸ線吸収部２２ａ及びＸ線透過部２２ｂを備えた吸収型格子である。Ｘ線吸収部２１ａ，２２ａは、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等のＸ線吸収性を有する材料により形成されている。Ｘ線透過部２１ｂ，２２ｂは、シリコン（Ｓｉ）や樹脂等のＸ線透過性を有する材料や空隙により形成されている。

　第１の格子２１は、Ｘ線源１１から放射されたＸ線を部分的に通過させて第１の周期パターン像（以下、Ｇ１像という）を生成する。第２の格子２２は、第１の格子２１により生成されたＧ１像を部分的に透過させて第２の周期パターン像（以下、Ｇ２像という）を生成する。被検体Ｈが配置されていない場合において、Ｇ１像は、第２の格子２２の格子パターンとほぼ一致する。

　Ｘ線画像検出器１３は、Ｇ２像を検出して画像データを生成する。メモリ１４は、Ｘ線画像検出器１３から読み出された画像データを一時的に記憶する。画像処理部１５は、メモリ１４に記憶された複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成し、この位相微分画像に基づいて位相コントラスト画像を生成する。画像記録部１６は、位相微分画像及び位相コントラスト画像を記録する。

　走査機構２３は、第２の格子２２をＸ方向に間欠的に移動させ、第１の格子２１に対する第２の格子２２の位置（走査位置）を順に変更する。走査機構２３は、圧電アクチュエータや静電アクチュエータを有し、撮影制御部１７の制御に基づいて駆動される。メモリ１４には、走査機構２３により変更される第１の格子２１に対する第２の格子２２の各走査位置でＸ線画像検出器１３により生成された画像データが一括して記憶される。

　コンソール１８は、操作部１８ａ及びモニタ１８ｂを有する。操作部１８ａは、キーボードやマウス等により構成され、Ｘ線源１１の管電圧、管電流、照射時間等の撮影条件の設定や、撮影実行指示等の操作入力を可能とする。

　モニタ１８ｂは、撮影条件等の撮影情報や、画像記録部１６に記録された位相微分画像及び位相コントラスト画像の表示を行う。システム制御部１９は、操作部１８ａから入力される信号に応じて各部を統括的に制御する。

　図２において、Ｘ線画像検出器１３は、２次元状に多数配列された画素部３０と、ゲート走査線３３と、走査回路３４と、信号線３５と、読み出し回路３６とから構成されている。各画素部３０は、周知のように、入射Ｘ線によりアモルファスセレン（ａ－Ｓｅ）等の半導体膜に生じた電荷を収集する画素電極３１と、画素電極３１によって収集された電荷を読み出すためのＴＦＴ（Thin Film Transistor）３２とを備えている。

　ゲート走査線３３は、マトリクス状に配列された画素部３０の行ごとに設けられている。走査回路３４は、各ゲート走査線３３にＴＦＴ３２をオンオフするための走査信号を供給する。信号線３５は、画素部３０の列ごとに設けられている。読み出し回路３６は、各信号線３５を介して画素部３０から電荷を読み出し、画像データに変換して出力する。なお、各画素部３０の詳細な層構成については、特開２００２－２６３００号公報に記載された層構成と同様である。

　読み出し回路３６は、周知のように、積分アンプ、Ａ／Ｄ変換器、補正回路（いずれも図示せず）等により構成されている。積分アンプは、各画素部３０から信号線３５を介して出力された電荷を積分して画像信号を生成する。Ａ／Ｄ変換器は、積分アンプにより生成された画像信号を、デジタル形式の画像データに変換する。補正回路は、画像データに対して、暗電流補正、ゲイン補正、及びリニアリティ補正等を行い、補正後の画像データをメモリ１４に入力する。

　Ｘ線画像検出器１３は、入射Ｘ線を電荷に直接変換する直接変換型に限られず、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）やガドリウムオキシサルファイド（ＧＯＳ）等のシンチレータで入射Ｘ線を可視光に変換し、可視光をフォトダイオードで電荷に変換する間接変換型であってもよい。また、Ｘ線画像検出器１３には、ＴＦＴパネルをベースとした放射線画像検出器に限られず、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子をベースとした放射線画像検出器を用いることも可能である。

　Ｘ線画像検出器１３により生成される画像データには、欠陥画素が孤立して生じた点欠陥や、欠陥画素が線状に連なって生じた線状欠陥が存在することがある。点欠陥は、画素部３０の異常に起因する。線状欠陥は、信号線３５やゲート走査線３３の異常に起因し、信号線３５に沿う方向（以下、列方向という）、またはゲート走査線３３に沿う方向（以下、行方向という）に延在する。このような点欠陥及び線状欠陥を含む欠陥画素のマップ情報は、Ｘ線画像検出器１３の製造最終段階の検査工程において取得される。

　Ｘ線画像検出器１３は、第１及び第２の格子２１，２２の格子線方向（Ｙ方向）に線状欠陥の方向が一致しないように配置されている。例えば、Ｘ線画像検出器１３の信号線３５に異常が生じ、列方向に沿って線状欠陥が生じた場合には、行方向がＹ方向に沿うようにＸ線画像検出器１３を配置する。なお、列方向と行方向との双方に線状欠陥が存在する場合には、列方向と行方向とのうち線状欠陥が少ない方向がＹ方向に沿うようにＸ線画像検出器１３を配置する。

　図３において、Ｘ線源１１から照射されるＸ線は、Ｘ線焦点１１ａを発光点としたコーンビームである。第１の格子２１は、Ｘ線透過部２１ｂを通過したＸ線をほぼ幾何光学的に投影するように構成されている。具体的には、Ｘ方向に関するＸ線透過部２１ｂの幅を、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の実効波長より十分大きな値とし、Ｘ線の大部分を回折させずに、直進性を保ったまま通過させることで実現される。例えば、Ｘ線源１１の回転陽極としてタングステンを用い、管電圧を５０ｋＶとした場合には、Ｘ線の実効波長は約０．４Åである。この場合には、Ｘ線透過部２１ｂの幅を１～１０μｍ程度とすればよい。なお、第２の格子２２も同様である。

　第１の格子２１により生成されるＧ１像は、Ｘ線焦点１１ａからの距離に比例して拡大する。第２の格子２２の格子ピッチｐ_２は、第２の格子２２の位置におけるＧ１像の周期パターンと一致するように決定されている。具体的には、第２の格子２２の格子ピッチｐ_２は、第１の格子２１の格子ピッチをｐ_１、Ｘ線焦点１１ａと第１の格子２１との間の距離Ｌ_１、第１の格子２１と第２の格子２２との間の距離Ｌ_２とした場合、式（１）をほぼ満たすように設定されている。以下、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の座標を、ｘ，ｙ，ｚとする。

　Ｇ１像は、被検体ＨによりＸ線に位相変化が生じることで変調される。この変調量には、被検体ＨによるＸ線の屈折角φ（ｘ）が反映される。図３には、Ｘ線焦点１１ａから放射されたＸ線の経路が例示されている。符号Ｘ１は、被検体Ｈが存在しない場合にＸ線が直進する経路を示している。この経路Ｘ１を進むＸ線は、第１及び第２の格子２１，２２を通過してＸ線画像検出器１３に入射する。符号Ｘ２は、被検体Ｈが存在する場合に、被検体Ｈにより屈折したＸ線の経路を示している。この経路Ｘ２を進むＸ線は、第１の格子２１を通過した後、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａにより吸収される。

　Ｘ線は、被検体ＨによるＸ線の位相変化量を表す位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折する。この位相シフト分布Φ（ｘ）は、Ｘ線の波長をλ、被検体Ｈの屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）として、式（２）で表される。ここで、説明の簡略化のため、ｙ座標は省略している。

　この位相シフト分布Φ（ｘ）は、Ｘ線の屈折角φ（ｘ）と、式（３）の関係にある。

　経路Ｘ１を進むＸ線と経路Ｘ２を進むＸ線との第２の格子２２の位置におけるＸ方向への変位量Δｘは、Ｘ線の屈折角φ（ｘ）が微小であることに基づいて、近似的に式（４）で表される。

　このように、変位量Δｘは、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分値に比例することがわかる。したがって、変位量Δｘを、縞走査法を用いて検出することにより、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分値が得られ、位相微分画像が生成される。

　縞走査法は、格子ピッチｐ_２をμ個に分割した値（ｐ_２／μ）を走査ピッチとし、走査機構２３により、この走査ピッチで第２の格子２２を一周期（格子ピッチｐ_２）の距離に渡って間欠的に移動させ、その停止中にＸ線源１１からＸ線を放射してＧ２像をＸ線画像検出器１３により撮影することにより行われる。分割数μは、例えば「５」とする。

　式（１）を僅かに満たさない場合や、第１の格子２１と第２の格子２２との間にＺ方向周りの回転や、ＸＹ平面に対する傾斜が僅かに生じている場合には、Ｇ２像にモアレ縞が生じる。このモアレ縞は、第２の格子２２の移動に伴って移動し、Ｘ方向への移動距離が格子ピッチｐ_２に達すると元のパターンに一致する。このモアレ縞の移動を確認することで、第２の格子２２の移動量を確認することができる。

　上記縞走査により、Ｘ線画像検出器１３の各画素部３０について、Ｍ個の画素値が得られる。本実施形態では、縞走査における第２の格子２２の移動距離を一周期（ピッチｐ_２）としているため、Ｍ＝μである。図４に示すように、座標ｘ，ｙに位置するＭ個の画素値Ｉ_ｋ（ｘ，ｙ）は、第１の格子２１に対する第２の格子２２の走査位置「ｋ」に応じて周期的に変化する。走査位置「ｋ」は、第２の格子２２の移動範囲において走査ピッチ（ｐ_２／μ）ずつ離れた各位置である。走査位置「ｋ」に対する画素値Ｉ_ｋ（ｘ，ｙ）の変化を表す信号を強度変調信号という。

　図４中の破線は、被検体Ｈを配置しない状態で得られる強度変調信号を示している。実線は、被検体Ｈを配置した状態で、被検体Ｈにより位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）が生じた強度変調信号を示している。この位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）は、変位量Δｘと式（５）の関係にある。

　したがって、各画素部３０について、縞走査で得られるＭ個の画素値Ｉ_ｋ（ｘ，ｙ）に基づき、強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）を求めることにより、位相微分画像が得られる。

　次に、位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）の算出方法について説明する。走査位置「ｋ」に対する画素値Ｉ_ｋ（ｘ，ｙ）の変化を表す強度変調信号は、一般に式（６）で表される。

　ここで、Ａ_０は入射Ｘ線の平均強度を表し、Ａ_ｎは強度変調信号の振幅を表す。「ｎ」は正の整数、「i」は虚数単位である。なお、図４に示すように、強度変調信号が正弦波を描く場合には、ｎ＝１である。

　本実施形態では、走査ピッチ（ｐ_２／μ）が一定であり、画素数Ｍが一周期分（Ｍ＝μ）であるため、式（７）が成立する。

　式（７）を式（６）に適用すると、位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）は、式（８）で表される。

　ここで、ａｒｇ［…］は、複素数の偏角を抽出する関数である。また、位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）は、逆正接関数を用いて式（９）のように表すことも可能である。

　図５において、画像処理部１５は、位相微分画像生成部４０、欠陥画素情報記憶部４１、欠陥画素補正処理部４２、及び位相コントラスト画像生成部４３を有する。位相微分画像生成部４０は、メモリ１４に記憶されたＭ枚の画像データに基づき、式（８）または式（９）を用いて位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）を算出することにより、位相微分画像を生成する。この位相微分画像は、第１及び第２の格子２１，２２の格子線に直交するＸ方向に関するＸ線の位相変化を画像化したものであるため、Ｘ方向に位相感度を有する。この位相感度方向にＸ線の位相変化のプロファイルが精度よく得られる。

　欠陥画素情報記憶部４１は、前述のように、Ｘ線画像検出器１３の製造最終段階の検査工程で取得された欠陥画素のマップ情報を記憶する。欠陥画素補正処理部４２は、欠陥画素情報記憶部４１に記憶されたマップ情報に基づき、位相微分画像中の各欠陥画素を、各欠陥画素に対して位相感度方向以外の方向に位置する画素を用いて、補間処理により補正する。

　具体的には、欠陥画素補正処理部４２は、図６に示すように、位相微分画像中に点欠陥が存在する場合には、各欠陥画素ＤＰを、Ｙ方向に隣接する２つの隣接画素ＮＰを用いて補正する。また、図７に示すように、位相微分画像中にＸ方向に延伸する線状欠陥が存在する場合にも同様に、各欠陥画素ＤＰを、Ｙ方向に隣接する２つの隣接画素ＮＰを用いて補正する。前述のように、Ｘ線画像検出器１３は、列方向と行方向とのうち線状欠陥が少ない方向がＹ方向に沿うように配置されているため、図７のようにＸ方向に沿って線状欠陥が生じやすい。欠陥画素補正処理部４２は、線形補間処理によって補正を行う。

　また、位相微分画像には、図８に示すように、Ｙ方向に欠陥画素ＤＰが連続した線状欠陥も存在する。欠陥画素補正処理部４２は、Ｙ方向に沿う線状欠陥については、線状欠陥のＹ方向の各端部に隣接する２つの隣接画素ＮＰを用いて補正を行う。

　なお、欠陥画素ＤＰの補正処理に用いる画素は、図８に示すような２つの隣接画素ＮＰに限られず、３つ以上の画素でもよい。これにより、補正精度が向上する。例えば、図９に示すように、線状欠陥のＹ方向の各端部に隣接する２つの隣接画素ＮＰ１とこれらに隣接する２つの隣接画素ＮＰ２との４つの画素を用いて補正を行う。この補正は、多項式を用いた補間処理により行う。一般に、Ｎ次の多項式の場合は、Ｎ＋１個の画素を用いて補間処理を行う必要があるため、４つの画素を用いる場合には、多項式の次数は「３」となる。また、補間に用いる画素数は、線状欠陥のＹ方向の一端側と他端側で、同数でなくてもよい。

　このように、欠陥画素補正処理部４２は、欠陥画素ＤＰを位相感度方向以外の方向に位置する画素を用いて補正を行うため、前述のＸ線の位相変化のプロファイルを乱さず、補正による画質低下が抑えられる。

　位相コントラスト画像生成部４３は、欠陥画素補正処理部４２により補正がなされた位相微分画像をＸ方向（位相感度方向）に沿って積分処理することにより位相コントラスト画像を生成する。欠陥画素補正処理部４２により、位相微分画像中の欠陥画素ＤＰが補正されているため、位相コントラスト画像に、位相微分画像中の欠陥画素ＤＰに起因した線状欠陥が発生することが防止される。

　次に、以上のように構成されたＸ線撮影装置１０の作用を説明する。被検体Ｈが配置され、操作部１８ａにより撮影指示がなされると、走査機構２３により第２の格子２２が所定の走査ピッチずつ間欠移動されながら、各走査位置「ｋ」において、Ｘ線源１１によるＸ線照射と、Ｘ線画像検出器１３によるＧ２像の検出が行われる。この結果、Ｍ枚の画像データが生成される。

　このＭ枚の画像データがメモリ１４に格納されると、位相微分画像生成部４０により位相微分画像が生成される。位相微分画像が生成されると、欠陥画素補正処理部４２により、位相微分画像中の欠陥画素ＤＰが補正される。このとき、欠陥画素補正処理部４２は、欠陥画素情報記憶部４１に記憶された欠陥画素ＤＰのマップ情報に基づき、欠陥画素ＤＰに対して位相感度方向以外の方向に位置する画素を用いて補正を行う。

　位相微分画像が補正されると、位相コントラスト画像生成部４３により積分処理が行われ、位相コントラスト画像が生成される。そして、補正処理後の位相微分画像と位相コントラスト画像とがそれぞれモニタ１８ｂに画像表示される。

　なお、上記第１実施形態では、欠陥画素情報記憶部４１に記憶させる欠陥画素のマップ情報を、Ｘ線画像検出器１３の製造最終段階の検査工程で取得しているが、Ｘ線撮影装置１０にマップ情報の取得機能を設け、Ｘ線画像検出器１３の製造後にマップ情報を取得可能としてもよい。また、Ｘ線撮影装置１０の使用時にマップ情報を適宜更新可能としてもよい。

　また、上記第１実施形態では、走査機構２３は、第２の格子２２を格子線に直交する方向（Ｘ方向）に移動させているが、第２の格子２２を格子線に対して傾斜する方向（ＸＹ平面内でＸ方向及びＹ方向に直交しない方向）に移動させてもよい。この場合には、第２の格子２２の移動のＸ方向成分に基づいて、走査位置「ｋ」を設定すればよい。第２の格子２２を格子線に対して傾斜する方向に移動させることにより、縞走査の一周期分の走査に要するストローク（移動距離）が長くなるため、移動精度が向上するといった利点がある。

　また、上記第１実施形態では、走査機構２３は、第２の格子２２を移動させているが、第２の格子２２に代えて、第１の格子２１を格子線に直交する方向または傾斜する方向に移動させてもよい。

　また、上記第１実施形態では、縞走査における第１の格子２１に対する第２の格子２２の移動距離を一周期（格子ピッチｐ_２）としているが、この移動距離を一周期より大きくまたは小さくしてもよい。この場合には、Ｍ≠μとなり、位相ズレ量ψ（ｘ，ｙ）の算出には式（９）を用いることができないが、「応用光学　光計測入門　谷田貝豊彦著　丸善株式会社　１３６～１３８頁」に記載の方法（後述する式（１１）～（１５）と同様の数式）を用いて算出することができる。

（第２実施形態）
　上記第１実施形態では、縞走査法に基づいて複数の画像データを取得し、この複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成しているが、第１及び第２の格子２１，２２を固定したまま、単一の画像データを取得し、この複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成することも可能である。第２実施形態として、本出願人により提案されている位相微分画像の生成方法（現在、ＷＯ２０１２／０５６７２４号として公開されている）を説明する。第２実施形態のＸ線撮影装置は、走査機構２３が不要であること、及び位相微分画像生成部４０の処理方法が異なること以外は第１実施形態とほぼ同一である。

　本実施形態では、図１０に示すように、Ｇ１像が第２の格子２２に対してＺ軸周り（格子面内方向）に僅かに傾斜するように、第１の格子２１が、第２の格子２２に対してＺ軸周りに角度θだけ傾斜して配置される。この配置により、Ｇ２像には、Ｙ方向に式（１０）で表される周期Ｔ（以下、モアレ周期Ｔという）を有するモアレ縞ＭＳが生じる。

　Ｘ線画像検出器１３の各画素部３０のＸ方向の大きさをＤｘ（以下、主画素サイズＤｘという）、Ｙ方向の大きさをＤｙ（以下、副画素サイズＤｙという）とする。第２の格子２２の傾斜角θは、モアレ周期Ｔが副画素サイズＤｙのほぼ整数倍となるように設定されている。主画素サイズＤｘは、副画素サイズＤｙとほぼ同一とする。

　図１１において、Ｙ方向に沿って並ぶＭ個の画素部３０を１グループＧｒ（ｘ，ｎ）とする。ここで、Ｍ，ｎは、正の整数である。「ｎ」は、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の先頭の画素部３０のｙ座標を表している。本実施形態では、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数ν（図１０の例では、ν＝５）と同一とする。

　Ｉ（ｘ，ｙ）は、座標ｘ，ｙの画素部３０の画素値を示している。各画素値Ｉ（ｘ，ｙ）は、メモリ１４に記憶された画像データから取得される。１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値Ｉ（ｘ，ｎ）～Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ－１）は、図１２に示すように、一周期分の強度変調信号を構成する。これは、１モアレ周期Ｔ内における画素部３０のｙ座標に応じて、Ｇ１像と第２の格子２２とのＸ方向への重なり度合いが異なり、強度変調量が変化することによる。したがって、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素値Ｉ（ｘ，ｎ）～Ｉ（ｘ，ｎ＋Ｍ－１）が構成する強度変調信号は、第１実施形態のように、第１または第２の格子を、その格子線方向にほぼ垂直な方向（Ｘ方向）に間欠移動させながら取得した一周期分の強度変調信号に相当する。

　同図において、ψ（ｘ，ｎ）は、被検体Ｈが配置されていない場合の強度変調信号（破線）に対する被検体Ｈが配置された場合の強度変調信号（実線）の位相ズレ量を示している。

　位相微分画像生成部４０は、図１３に示すように、Ｘ方向に並ぶ画素部３０の各列について、グループＧｒ（ｘ，ｎ）の先頭の座標をＹ方向に１画素ずつシフトしながら（ｎを１ずつずらしながら）、Ｙ方向の端の画素部３０に達するまで順にグループ化する。

　そして、位相微分画像生成部４０は、各グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の複数の画素値により構成される各強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）を算出することにより位相微分画像を生成する。具体的には、第１実施形態の縞走査法と同様な方法により位相微分画像を生成する。この方法は、例えば、「応用光学　光計測入門　谷田貝豊彦著　丸善株式会社　１３６～１３８頁」により知られている。

　位相微分画像生成部４０は、下記の連立方程式（１１）～（１３）を演算し、演算結果を式（１４）に適用することにより、位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）を算出する。

　ここで、参照位相δ_ｋは、式（１５）で表される。

　本実施形態の位相微分画像も第１実施形態と同様にＸ方向に位相感度を有している。欠陥画素情報記憶部４１は、第１実施形態と同様に欠陥画素の補正処理を行う。グループＧｒ（ｘ，ｎ）内に１つでも欠陥画素ＤＰが存在すると、そのグループＧｒ（ｘ，ｎ）により算出される位相ズレ量ψ（ｘ，ｎ）が異常値となってしまうため、図７～図９で示したように補正を行うことにより、位相微分画像の算出精度が向上する。位相コントラスト画像生成部４３は、第１実施形態と同様に位相微分画像に対して積分処理を行い、位相コントラスト画像を生成する。本実施形態のＸ線撮影装置のその他の構成及び作用は、第１実施形態と同一である。

　なお、本実施形態では、図１１に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νと同一としているが、図１４に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍを、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νのＮ倍（ここで、Ｎは２以上の整数）と同一としてもよい。

　また、図１５に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νまたはそのＮ倍と一致しなくてもよい。さらに、図１６に示すように、１グループＧｒ（ｘ，ｎ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νより少なくてもよい。

　また、本実施形態では、図１３に示すように、グループＧｒ（ｘ，ｎ）をＹ方向に１画素ずつシフトしてグループを変更しているが、グループＧｒ（ｘ，ｎ）を、Ｙ方向に２以上の画素数を単位としてシフトしてもよい。

　また、本実施形態では、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向をＹ方向とし、これに対して第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向を角度θだけ傾斜させているが、逆に、第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向をＹ方向とし、これに対して第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向を角度θだけ傾斜させてもよい。さらには、Ｙ方向に対して、第１の格子２１のＸ線吸収部２１ａの延伸方向と、第２の格子２２のＸ線吸収部２２ａの延伸方向とを逆方向に傾斜させ、両者が角度θをなすようにしてもよい。

　また、本実施形態では、Ｘ線画像検出器１３は、第２の格子２２の背後に近接して配置され、第２の格子２２により生成されるＧ２像をほぼ等倍率で検出しているが、Ｘ線画像検出器１３と第２の格子２２との間に間隔を設けてもよい。Ｘ線画像検出器１３と第２の格子２２とのＺ方向への間隔をＬ_３とすると、式（１６）の倍率Ｒで拡大されたＧ２像がＸ線画像検出器１３により検出される。

　この場合には、Ｘ線画像検出器１３により検出されるモアレ縞の周期Ｔ’は、式（１０）で表されるモアレ周期ＴのＲ倍（すなわちＴ’＝ＲＴ）となる。このため、モアレ周期Ｔ’に基づいて、同様にグループＧｒ（ｘ，ｎ）を構成する画素部３０の個数Ｍを設定すればよい。

（第３実施形態）
　第２実施形態では、第１及び第２の格子２１，２２の格子面内方向への相対的な傾斜によりＧ２像にモアレ縞を生じさせているが、本実施形態では、第１及び第２の格子２１，２２を傾斜させずに、式（１）の関係を僅かに崩すように第１及び第２の格子２１，２２の位置関係（距離Ｌ_１，Ｌ_２）、若しくは第１及び第２の格子２１，２２の格子ピッチｐ_１，ｐ_２を調整することで、図１７に示すように、Ｘ方向に周期を有するモアレ縞ＭＳをＧ２像に生じさせる。

　第２の格子２２の位置でのＧ１像のＸ方向へのパターン周期ｐ_３は、第２の格子２２の格子ピッチｐ_２とは僅かにずれている。モアレ縞ＭＳは、Ｘ方向に、式（１７）で表される周期Ｔを有する。

　本実施形態では、位相微分画像生成部４０は、図１８に示すように、Ｙ方向に並ぶ画素部３０の各行について、グループＧｒ（ｎ，ｙ）の先頭の座標をＸ方向に１画素ずつシフトしながら、Ｘ方向の端の画素部３０に達するまで順にグループ化する。

　位相微分画像生成部４０は、各グループＧｒ（ｎ，ｙ）内の複数の画素値により構成される各強度変調信号の位相ズレ量ψ（ｎ，ｙ）を算出することにより位相微分画像を生成する。位相ズレ量ψ（ｎ，ｙ）の算出方法は、第２実施形態と同様である。具体的には、下記の連立方程式（１８）～（２０）を演算し、演算結果を式（２１）に適用すればよい。

　本実施形態の位相微分画像も第１及び第２実施形態と同様にＸ方向に位相感度を有している。本実施形態のＸ線撮影装置のその他の構成及び作用は、第１及び第２実施形態と同一であるため説明は省略する。

　なお、本実施形態においてもＸ線画像検出器１３と第２の格子２２との間に間隔Ｌ_３を設けてもよい。この場合には、式（１７）で表されるモアレ周期Ｔに、式（１６）で表される倍率Ｒを乗じたモアレ周期Ｔ’に基づいてグループＧｒ（ｎ，ｙ）を設定すればよい。

　本実施形態においても第２実施形態と同様に、１グループＧｒ（ｎ，ｙ）内の画素数Ｍは、１モアレ周期Ｔに含まれる画素数νまたはそのＮ倍と一致しなくてもよい。さらに、グループＧｒ（ｎ，ｙ）を、Ｘ方向に２以上の画素数を単位として変更してもよい。

　なお、第２実施形態で示した第１及び第２の格子２１，２２の格子面内方向への相対的な傾斜と、第３実施形態で示した第１及び第２の格子２１，２２の位置関係や格子ピッチのずれが同時に生じることにより、Ｘ方向とＹ方向とのいずれにも平行でない方向に周期を有するモアレ縞がＧ２像に生じることがある。この場合には、モアレ縞はＸ方向及びＹ方向に成分を有するため、第２または第３実施形態のいずれかの方法を用いることにより位相微分画像を生成することが可能である。また、この場合には、Ｘ方向とＹ方向とのいずれにも平行でない斜め方向に並ぶ複数の画素部３０によりグループを構成し、同様に位相微分画像を生成することも可能である。

　（その他の実施形態）
　上記第１及び第２実施形態と同様に、走査機構２３を省略し、単一の画像データに基づいて位相微分画像を生成する方法として、ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報（ＵＳ８００９７９７Ｂ２）に記載されたフーリエ変換法を用いてもよい。このフーリエ変換法は、上記単一の画像データに対してフーリエ変換を行うことによりフーリエスペクトルを取得し、このフーリエスペクトルからキャリア周波数に対応したスペクトル（位相情報を担うスペクトル）を分離した後、逆フーリエ変換を行なうことにより位相微分画像を生成する方法である。その他の構成は、第１実施形態と同一である。

　また、Ｘ線画像検出器１３に代えて、特開平２００９－１３３８２３号公報（ＵＳ７７４６９８１Ｂ２）に記されたＸ線画像検出器を用いることにより、走査機構２３に加えて、第２の格子２２を省略することが可能である。このＸ線画像検出器は、Ｘ線を電荷に変換する変換層と、変換層において変換された電荷を収集する電荷収集電極とを備えた直接変換型のＸ線画像検出器であり、各画素の電荷収集電極が複数の線状電極群を備える。１つの線状電極群は、一定の周期で配列された線状電極を互いに電気的に接続したものであり、他の線状電極群と互いに位相が異なるように配置されている。この線状電極群が第２の格子２２として機能し、線状電極群が複数存在することにより、一度の撮影で位相の異なる複数のＧ２像の検出が行われる。その他の構成は、第１実施形態と同一である。

　上記各実施形態では、被検体Ｈを配置した状態でのみ撮影を行なっているが、被検体Ｈを配置せずに同様に撮影を行うことにより、位相微分画像を生成して、これをオフセット画像として記憶しておき、被検体Ｈを配置して撮影が行われた場合に生成された位相微分画像からオフセット画像を減算してもよい。このように被検体Ｈを配置せずに行う撮影についても本発明を適用可能である。

　また、上記各実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の格子２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の格子２１と第２の格子２２との間に配置してもよい。

　また、上記各実施形態では、Ｘ線源１１から射出されるコーンビーム状のＸ線を射出するＸ線源１１を用いているが、平行ビーム状のＸ線を射出するＸ線源を用いることも可能である。この場合には、式（１）に代えて、ｐ_２＝ｐ_１をほぼ満たすように第１及び第２の格子２１，２２を構成すればよい。

　また、上記各実施形態では、Ｘ線源１１から射出されたＸ線を第１の格子２１に入射させており、Ｘ線源１１は単一焦点であるが、Ｘ線源１１の射出側直後（Ｘ線源１１と第１の格子２１との間）に、ＷＯ２００６／１３１２３５号公報（ＵＳ７８８９８３８Ｂ２）等に記されたマルチスリット（線源格子）を設けることにより、Ｘ焦点を分散化してもよい。マルチスリットの格子線はＹ方向に平行である。これより、高出力のＸ線源を用いることが可能となり、Ｘ線量が向上するため、位相微分画像の画質が向上する。この場合、マルチスリットのピッチｐ_０は、式（２２）を満たす必要がある。ここで、距離Ｌ_０は、マルチスリットから第１の格子２１までのＺ方向への距離を表す。

　その他の構成や作用については、上記各実施形態と同一である。本実施形態では、マルチスリットの位置がＸ線焦点の位置となるため、上記各実施形態において、距離Ｌ_１を、距離Ｌ_０に置き換えればよい。

　なお、このようにマルチスリットを設ける場合においてもＸ線画像検出器１３と第２の格子２２との間に間隔Ｌ_３を設けてもよい。この場合には、式（１０）または式（１７）で表されるモアレ周期Ｔに、式（１６）で表される倍率Ｒを乗じたモアレ周期Ｔ’に基づいてグループＧｒ（ｘ，ｎ）またはグループＧｒ（ｎ，ｙ）を設定すればよい。マルチスリット２３を設けた場合においても、第２の格子２２により生成されるＧ２像は、Ｘ線源１１のＸ線焦点１１ａを原点とし、Ｘ線焦点１１ａからＸ線画像検出器２０までの距離に比例して拡大されるため、Ｇ２像の倍率Ｒについては、式（１６）をそのまま（距離Ｌ_１を距離Ｌ_０で置き換えずに）用いればよい。

　また、上記第１実施形態では、縞走査を行うために第１の格子２１または第２の格子２２を移動させているが、マルチスリットを設けた場合には、第１及び第２の格子２１，２２を固定したまま、マルチスリットを移動させることにより縞走査を行うことが可能である。例えば、縞走査におけるマルチスリットの移動距離を一周期（ピッチｐ_０）とした場合（Ｍ＝μの場合）には、ピッチｐ_０をＭで割った値（ｐ_０／Ｍ）を走査ピッチとして、マルチスリットをＸ方向に間欠移動させればよい。これにより、第１及び第２の格子２１，２２に対するマルチスリットの走査位置「ｋ」は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ－１と順に変更される。その他の構成及び作用は、第１実施形態と同一である。

　また、上記各実施形態では、第１の格子２１が入射Ｘ線を幾何光学的に投影するように構成しているが、ＷＯ２００４／０５８０７０号公報（ＵＳ７１８０９７９Ｂ２）等で知られているように、第１の格子２１をタルボ効果が生じる構成としてもよい。第１の格子２１でタルボ効果を生じさせるためには、Ｘ線の空間干渉性を高めるように、小焦点のＸ線光源を用いるか、上記マルチスリットを用いて小焦点化すればよい。また、第１の格子２１でタルボ効果を生じさせる場合には、第１の格子２１を、吸収型格子に代えて、位相型格子とすることが可能である。

　第１の格子２１でタルボ効果が生じる場合には、第１の格子２１の自己像（Ｇ１像）が、第１の格子２１からＺ方向下流にタルボ距離Ｚ_ｍだけ離れた位置に生じるため、第１の格子２１から第２の格子２２までの距離Ｌ_２をタルボ距離Ｚ_ｍとする必要がある。

　タルボ距離Ｚ_ｍは、第１の格子２１の構成とＸ線のビーム形状とに依存する。第１の格子２１が吸収型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Ｚ_ｍは、式（２３）で表される。ここで、「ｍ」は正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ_１，ｐ_２は、式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリットを用いる場合には、距離Ｌ_１は距離Ｌ_０に置き換えられる）。

　また、第１の格子２１がＸ線にπ／２の位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Ｚ_ｍは、式（２４）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ_１，ｐ_２は、式（１）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリットを用いる場合には、距離Ｌ_１は距離Ｌ_０に置き換えられる）。

　また、第１の格子２１がＸ線にπの位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線がコーンビーム状である場合には、タルボ距離Ｚ_ｍは、式（２５）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、Ｇ１像のパターン周期が第１の格子２１の格子周期の１／２倍となるため、格子ピッチｐ_１，ｐ_２は、式（２６）をほぼ満たすように設定される（ただし、マルチスリットを用いる場合には、距離Ｌ_１は距離Ｌ_０に置き換えられる）。

　また、第１の格子２１が吸収型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Ｚ_ｍは、式（２７）で表される。ここで、「ｍ」は正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ_１，ｐ_２は、ｐ_２＝ｐ_１の関係をほぼ満たすように設定される。

　また、第１の格子２１がＸ線にπ／２の位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Ｚ_ｍは、式（２８）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、格子ピッチｐ_１，ｐ_２は、ｐ_２＝ｐ_１の関係をほぼ満たすように設定される。

　そして、第１の格子２１がＸ線にπの位相変調を与える位相型格子であり、Ｘ線源１１から射出されるＸ線が平行ビーム状である場合には、タルボ距離Ｚ_ｍは、式（２９）で表される。ここで、「ｍ」は、「０」または正の整数である。この場合には、Ｇ１像のパターン周期が第１の格子２１の格子周期の１／２倍となるため、格子ピッチｐ_１，ｐ_２は、ｐ_２＝ｐ_１／２の関係をほぼ満たすように設定される。

　上記各実施形態は、矛盾しない範囲で相互に組み合わせてもよい。本発明は、医療診断用の放射線撮影装置の他に、工業用の放射線撮影装置等に適用することが可能である。また、放射線は、Ｘ線以外に、ガンマ線等を用いることも可能である。

Claims (13)

1. 　放射線を放射する放射線源と、
   　前記放射線源に対向配置された少なくとも１つの格子を有する格子部であり、前記格子は、所定方向に延びた複数の格子線を有する格子部と、
   　前記放射線源から放射されて前記格子部を通過した放射線を、２次元配列された複数の画素部で検出して画像データを生成する放射線画像検出器と、
   　前記画像データに基づいて位相微分画像を生成する位相微分画像生成部と、
   　前記放射線画像検出器の欠陥画素情報を記憶する欠陥画素情報記憶部と、
   　前記欠陥画素情報に基づき、前記位相微分画像中の欠陥画素を、前記格子線に直交する方向以外の方向に位置する複数の画素を用いて補正する欠陥画素補正処理部と、
   　を備えることを特徴とする放射線撮影装置。
2. 　前記欠陥画素補正処理部は、前記位相微分画像中の欠陥画素を、前記格子線に平行な方向に位置する複数の画素を用いて補正することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の放射線撮影装置。
3. 　前記欠陥画素補正処理部により補正された補正後の前記位相微分画像を、前記格子線に直交する方向に沿って積分処理することにより位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部をさらに備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の放射線撮影装置。
4. 　前記画素部は、行方向とこれに直交する列方向に沿って２次元配列されており、前記放射線画像検出器は、前記行方向及び前記列方向のうち、線状欠陥が少ない方向が前記格子線方向に沿うように配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の放射線撮影装置。
5. 　前記格子部は、放射線源からの放射線を通過させて第１の周期パターン像を生成する第１の格子と、前記第１の周期パターン像を部分的に遮蔽して第２の周期パターン像を生成する第２の格子とを有し、
   　前記放射線画像検出器は、前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の放射線撮影装置。
6. 　前記格子部は、前記第１の格子または第２の格子を、前記格子線と交差する方向に所定の走査ピッチで移動させ、複数の走査位置に順に設定する走査機構を有し、
   　前記放射線画像検出器は、前記各走査位置で前記第２の周期パターン像を検出して画像データを生成し、
   　前記位相微分画像生成部は、前記放射線画像検出器により生成される複数の画像データに基づいて位相微分画像を生成することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の放射線撮影装置。
7. 　前記位相微分画像生成部は、所定方向に並ぶ所定数の前記画素部を１グループとし、このグループを前記所定方向に所定画素ずつシフトしながら、各グループ内に含まれる複数の画素値により構成される強度変調信号の位相ズレ量を算出することにより位相微分画像を生成することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の放射線撮影装置。
8. 　前記第２の周期パターン像は、前記第２の格子を、前記第１の格子に対して格子面内方向に相対的に傾斜して配置することにより生成されたモアレ縞を含み、前記格子線方向にほぼ直交していることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の放射線撮影装置。
9. 　前記第２の周期パターン像は、前記第１及び第２の格子の対向方向の位置関係、または、前記第１及び第２の格子の格子ピッチを調整することにより生成されたモアレ縞を含み、前記格子線方向にほぼ平行であることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の放射線撮影装置。
10. 　前記第１の格子は、吸収型格子であり、入射した放射線を幾何光学的に投影することにより前記第１の周期パターン像を生成することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の放射線撮影装置。
11. 　前記第１の格子は、吸収型格子または位相型格子であり、入射した放射線にタルボ効果を生じさせて前記第１の周期パターン像を生成することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の放射線撮影装置。
12. 　前記放射線源から放射された放射線を部分的に遮蔽して焦点を分散化するマルチスリットをさらに備えることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の放射線撮影装置。
13. 　放射線源から放射された放射線を、所定方向に延びた複数の格子線を有する少なくとも１つの格子を通過させる第１ステップと、
    　前記格子を通過した放射線を、２次元配列された複数の画素部を有する放射線画像検出器で検出して画像データを生成する第２ステップと、
    　前記画像データに基づいて位相微分画像を生成する第３ステップと、
    　前記放射線画像検出器の欠陥画素情報に基づき、前記位相微分画像中の欠陥画素を、前記格子線に直交する方向以外の方向に位置する複数の画素を用いて補正する第４ステップと、
    　を備えることを特徴とする放射線撮影方法。

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