WO2013099653A1 - 放射線画像撮影用グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システム - Google Patents

Abstract

　放射線画像撮影システムは、Ｘ線源（１１）、第１及び第２グリッド（１３，１４）、Ｘ線画像検出器（１５）を備える。第１グリッド（１３）は、放射線透過性を有するグリッド基板（４１）と、グリッド基板（４１）を保持するための可撓性の保持板（２６）とを有する。保持板（２６）とともに、グリッド基板（４１）が曲げられたときに、分断部（３２）によって、グリッド基板（４１）は、複数の小グリッド（１７～２１）に分断される。各小グリッド（１７～２１）には、縞画像を形成するためのグリッド部が形成されている。保持板（２６）は、各小グリッド（１７～２１）がＸ線源（１１）に向くように湾曲される。

Description

放射線画像撮影用グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システム

　本発明は、放射線画像の撮影に用いられるグリッド及びその製造方法と、このグリッドを用いた放射線画像撮影システムとに関する。

　放射線（例えばＸ線）は、物体との相互作用により強度と位相とが変化し、位相変化が強度の変化よりも高い相互作用を示すことが知られている。近年、Ｘ線の位相変化に基づいて、Ｘ線吸収能が低い被検体から高コントラストの画像（以下、位相コントラスト画像と称する）を得るＸ線画像撮影システムが着目されている。

　位相コントラスト画像を撮影するためのＸ線画像撮影システムは、Ｘ線を放射するＸ線源と、第１及び第２のグリッドと、放射線画像検出器とを有する。Ｘ線源と第１グリッドとの間に被検体を配置し、第１グリッドを間欠移動しながら、第１グリッドの自己像と第２グリッドとの重ね合わせにより強度変調された縞画像を複数撮影し、これらの縞画像中に重畳される被検体による変化に基づいて位相コントラスト画像を取得する。このＸ線画像撮影方法は、縞走査法と呼ばれている。

　また、Ｘ線源はコーンビーム状に広がるＸ線を放射するので、平板状のグリッドを用いると、グリッドの周縁部においてＸ線にケラレが生じるという問題がある。ケラレを低減するためには、グリッドをＸ線の広がりに合わせて円筒面状（あるいは球面状）に湾曲させたものにすることが好ましいが、グリッドは例えばシリコンウェハを用いて形成されるため、平板状に作製したグリッドを湾曲させるとグリッドが破損してしまう場合がある。

　こうしたことから、例えば特開２００７－２０３０６１号公報（対応米国特許第７，５２２，６９８号）には、複数の平板状の小グリッドを凹面上に配置することにより、局所的には平板状であるが全体としては湾曲した形状をしているグリッドを用いることが開示されている。また、特開２０１０－０６３６４６号公報（対応米国特許第８，１３９，７１１号）には、フレキシブル板上にグリッドを形成した後、フレキシブル板を湾曲させることで円筒面状に湾曲させることが記載されている。

　しかしながら、特開２００７－２０３０６１号公報に記載のように、Ｘ線の広がりに合わせて小グリッドを非平面上に配置する場合、各小グリッドの配置や傾きを高精度に位置合わせする必要がある。しかし、特開２００７－２０３０６１号公報は、小グリッドを非平面上に配列するときに、各小グリッドを高精度に位置合わせする具体的な方法までは開示をしていない。このため、実際の撮影に用いることが可能な程度に高精度に、小グリッドを円筒面状や球面状に配置することは困難である。

　また、フレキシブル板は、熱膨張率が大きく、変形容易であるため、特開２０１０－０６３６４６号公報に記載されているように、フレキシブル板上にグリッドを形成すると、フレキシブル板の熱膨張により、グリッド自体の精度が悪化するという問題がある。

　さらに、特開２００７－２０３０６１号公報と特開２０１０－０６３６４６号公報を組み合わせるとすれば、小グリッドをフレキシブル板上に貼り付けて、フレキシブル板を湾曲させることが考えられる。この場合、フレキシブル板上に小グリッドを配置する目安となるアライメントマークを設けておき、このアライメントマークに合わせて小グリッドを配置することになるが、フレキシブル板の熱膨張率や変形容易性のために、アライメントマークの間隔等が変化しやすいので、アライメントマークを高精度に形成することが難しい。したがって、フレキシブル板上に小グリッドを配置する場合、精度の悪いアライメントマークを基準にしなければならないので、高精度な配置が難しいという問題が残る。

　本発明は、高精度な湾曲グリッド及びその製造方法、並びに放射線画像撮影システムを提供することを目的とする。

　本発明の放射線画像撮影用グリッドは、グリッド基板と、分断部と、グリッド部と、保持板とを備える。グリッド基板は、放射線透過性を有する。分断部は、グリッド基板が曲げられたときに、複数の小グリッドに分断するためにグリッド基板上に形成される。グリッド部は、各小グリッドに設けられ、縞画像を形成する。保持板は、グリッド基板が貼り合わせられており、グリッド基板を小グリッドに分断するために湾曲可能である。

　保持板は、各小グリッドが放射線源に向くように湾曲される。また、分断部は、厚みを薄くして、分断位置を指定するための溝を有することが好ましい。

　グリッド部には、複数の凸部と凹部とが同じ幅で交互に形成される。そして、複数の凸部のうち、分断部に隣接する最も端の凸部を含む全ての凸部が同じ幅であることが好ましい。

　凹部には、放射線を吸収する放射線吸収材を充填しても良い。

　保持板には、グリッド基板の分断位置を指定するための低剛性部が分断部に対応する位置に設けられていることが好ましい。

　分断部には、グリッド基板の分断後に、保持板の湾曲形状を維持する充填剤が充填されていることが好ましい。

　保持板は、形状記憶材料で作られていることが好ましい。

　本発明の放射線画像撮影用グリッド製造方法は、レジストパターン形成工程と、エッチング工程と、貼合工程と、保持板湾曲工程と、を備える。レジストパターン形成工程は、放射線透過性のグリッド基板上にレジストパターンを形成する工程であり、レジストパターン内の隙間よりも長い所定間隔をあけて複数のレジストパターンを形成する。エッチング工程は、レジストパターンをマスクとしてグリッド基板をドライエッチングすることにより、グリッド基板の表面にレジストパターンに対応する幅の溝を有するグリッド部を形成するとともに、所定間隔に対応してグリッド部の溝よりも幅が広く深い分断部を形成する。貼合工程は、グリッド部及び分断部が形成されたグリッド基板を、グリッド部及び分断部が形成されていない表面で、平行平板状の保持板に貼り合わせる。保持板湾曲工程は、保持板を所定曲率に湾曲させることによりグリッド基板を分断部で分断する。

　グリッド基板は、導電性を有することが好ましい。この場合、さらに、絶縁膜形成工程と、絶縁膜除去工程と、メッキ工程と、を備え、メッキ工程後に貼合工程及び保持板湾曲工程を行うことが好ましい。絶縁膜形成工程は、エッチング工程においてグリッド基板の表面に形成されたグリッド部及び分断部に絶縁膜を形成する。絶縁膜除去工程は、絶縁膜形成工程によりグリッド部で薄く、かつ、分断部で厚く形成された絶縁膜を均等にエッチングすることにより、分断部では絶縁膜の一部を残し、グリッド部の底部の絶縁膜を除去してグリッド基板を露呈させる。メッキ工程は、グリッド基板をメッキ液に浸漬して導通することにより、グリッド部の溝に放射線を吸収する放射線吸収材を析出させる。

　分断部の底部に、グリッド基板の分断位置を指定するための溝を形成する溝形成工程を含むことが好ましい。また、保持板に低剛性部を形成する低剛性部形成工程を備えることが好ましい。また、保持板湾曲工程の後に、保持板の湾曲形状を維持する充填剤を分断部に充填する形状維持処理工程を備えることが好ましい。

　本発明の放射線画像撮影用システムは、第１グリッドと、第２グリッドと、放射線画像検出器を有する。第１グリッドは、放射線源から放射された放射線を透過させて縞画像を生成する。第２グリッドは、縞画像に強度変調を与える。放射線画像検出器は、第２グリッドにより強度変調された縞画像を検出する。そして、放射線画像検出器により検出された縞画像から位相コントラスト画像を生成する。そして、第１グリッドまたは第２グリッドの少なくとも一方は、前述のグリッド基板と、分断部と、グリッド部と、保持板とを備えるものである。

　放射線源と第１グリッドとの間に配置され、放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数のライン上の放射線を形成する線源グリッドをさらに備えることが好ましい。この場合、線源グリッドは、グリッド基板と、前述の分断部と、グリッド部と、保持板とを備えるものであることが好ましい。

　本発明の放射線画像撮影用グリッドは、一体に形成された複数の小グリッドを保持板に貼り合わせ、保持板を湾曲させることにより、各小グリッドに分断し、湾曲した曲面上に保持している。これにより、湾曲グリッドを高精度に形成することができる。

Ｘ線画像撮影システムの構成を示す説明図である。 第２グリッドの平面図である。 図２のIII－III線に沿った第２グリッドの断面図である。 小グリッドの構成を示す断面図である。 レジストパターン形成工程を示す断面図である。 エッチング工程を示す断面図である。 貼合工程を示す断面図である。 保持板湾曲工程を示す断面図である。 ドライエッチングでグリッド部及び分断部を形成した場合の断面図である。 ダイシングにより分断部を形成した場合の断面図である。 レジストパターン形成工程を示す断面図である。 エッチング工程を示す断面図である。 絶縁膜形成工程を示す断面図である。 絶縁膜除去工程を示す断面図である。 Ｘ線吸収部を形成した導電性基板の断面図である。 吸収型グリッドの断面図である。 分断部にさらに溝を設ける例を示す断面図である。 分断部の底部に溝を設けて湾曲させた場合の断面図である。 フレキシブル板に低剛性部を設ける例を示す断面図である。 低剛性部を設けて湾曲させた場合の断面図である。 グリッドを球面状に湾曲して形成する例を示す説明図である。 湾曲したグリッドを台座に固定する例を示す断面図である。 小グリッドの隙間に充填剤を入れた例を示す断面図である。 フレキシブル板の代わりに形状記憶基板を用いる例を示す断面図である。 フレキシブル板の代わりに複合基板を用いる例を示す断面図である。

　図１に示すように、Ｘ線画像撮影システム１０は、Ｘ線照射方向であるＺ方向に沿って、Ｘ線源１１、線源グリッド１２、第１グリッド１３、第２グリッド１４、及びＸ線画像検出器１５を備える。

　Ｘ線源１１は、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、被検体ＨにＸ線を放射する。

　線源グリッド１２は、Ｘ線を吸収する吸収型グリッドであり、Ｘ線源１１から照射されたＸ線を領域選択的に遮蔽して多数のライン状のＸ線を形成する。第１グリッド１３は、Ｘ線の位相を変調する位相型グリッドであり、線源グリッド１２から入射する各ライン状のＸ線を位相変調して透過させる。第１グリッド１３を透過したＸ線は、タルボ干渉効果により、第１グリッド１３からタルボ距離だけ離れた位置に第１グリッド１３自身と同じパターンを有する縞画像（以下、自己像という）を形成する。線源グリッド１２と第１グリッド１３とは、いわゆるタルボ・ロー条件を満たす位置に配置されており、線源グリッド１２により形成された各ライン状のＸ線により形成される自己像は、第１グリッド１３からタルボ距離だけ離れた位置で重なり合う。

　第２グリッド１４は、吸収型グリッドであり、第１グリッド１３の自己像が形成される位置（例えば、最小のタルボ距離の位置）に配置される。第２グリッド１４は、第１グリッド１３の自己像を領域選択的に遮蔽することにより、第１グリッド１３の自己像が強度変調された縞画像を生成し、Ｘ線画像検出器１５に投影する。

　線源グリッド１２、第１グリッド１３及び第２グリッド１４は、いずれも格子線がＸ方向に沿うように配置されているとともに、Ｚ方向においてＸ線源１１に対向配置されている。さらに、線源グリッド１２、第１グリッド１３及び第２グリッド１４は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線がコーンビーム状に拡散して照射されることに合わせて、Ｙ方向に湾曲した円筒状になっている。

　被写体Ｈは、線源グリッド１２と第１グリッド１３の間に配置される。このため、第１グリッド１３が形成する自己像や第２グリッド１４によってＸ線画像検出器１５上に形成される縞画像上には、被検体Ｈの透過位相情報に応じた変調が生じる。

　Ｘ線画像検出器１５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グリッド１４の背後に配置されている。Ｘ線画像検出器１５は、第２グリッド１４によって生成される縞画像を検出する。

　次に、Ｘ線画像撮影システムの作用について説明する。Ｘ線源１１から放射されたＸ線は、線源グリッド１２のＸ線吸収部によって部分的に遮蔽されることにより、Ｙ方向に関する実効的な焦点サイズが縮小され、Ｙ方向に配列された多数のライン状のＸ線が形成される。各ライン状のＸ線は、被検体Ｈを通過する際に位相が変化する。この各Ｘ線が第１グリッド１３を通過することにより、被検体Ｈの屈折率と透過光路長とから決定される被検体Ｈの透過位相情報を反映した自己像が形成される。各ライン状のＸ線により生成された自己像は、第２グリッド１４上に投影され、第２グリッド１４と重なり合う。

　第２グリッド１４の位置で重なり合った第１グリッド１３の自己像は、第２グリッド１４により部分的に遮蔽されることにより強度変調され、縞画像が生成される。本実施形態では、縞走査法が用いられ、第１グリッド１３に対して第２グリッド１４を、間欠移動させるとともに、その停止中に、Ｘ線源１１から被検体ＨにＸ線を照射してＸ線画像検出器１５により縞画像の撮影を行う。このＹ方向での間欠移動は、格子ピッチを等分割（例えば、５分割）した一定の走査ピッチで行われる。

　Ｘ線画像検出器１５の各画素の強度変化を表す強度変調信号から、その位相ズレ量（被検体Ｈがある場合とない場合とでの位相のズレ量）を算出することにより、位相微分画像が得られる。位相微分画像は、被検体ＨでのＸ線の屈折角度の分布に対応する。この位相微分画像をＸ方向に沿って積分することにより、位相コントラスト画像が得られる。

　以下、第１グリッド１３について、位相型グリッドの構造を説明する。図２に示すように、第１グリッド１３は、５枚の小グリッド１７～２１を備える。これらの小グリッド１７～２１は、いずれも同様に形成されており、外形はＸ方向に伸びた細長い矩形状であり、格子線もＸ方向に沿って設けられている。

　図３に示すように、小グリッド１７～２１は、フレキシブル板２６上に貼りつけられている。この小グリッド１７～２１は、各々所定間隔で平行になるように一体形成されており、フレキシブル板２６が平行平板状の時にフレキシブル板２６上に貼り付けられる。そして、フレキシブル板２６がＸ線画像検出器１５側に凸になるように円筒面状に湾曲されることによって、各小グリッド１７～２１に分断される。このため、小グリッド１７～２１は、フレキシブル板２６の表面に沿って互いに等間隔で、かつ、Ｘ方向に平行である。しかし、小グリッド１７～２１は、フレキシブル板２６の湾曲に合わせて、Ｙ方向には各々異なる角度をなすように配置されている。

　具体的には、第１グリッド１３をＸ線源１１側（Ｚ方向）からみると、フレキシブル板２６の中央に配置された小グリッド１９は、Ｘ線源１１のほぼ正面にＸ方向に沿って配置される。また、小グリッド１８，２０は中央の小グリッド１９に対して、Ｙ方向に所定角度傾斜して配置される。小グリッド１７，２１は小グリッド１８，２０に対してＹ方向にさらに所定角度傾斜して配置される。したがって、小グリッド１７～２１は、その各表面が、Ｘ線源１１のＸ線焦点１１ａを向き、Ｘ線の入射方向に対してほぼ垂直である。すなわち、第１グリッド１３はいわゆる収束構造に近似し、小グリッド１７～２１の各グリッド部（後述する凸部３１ａ及び凹部３１ｂ）を延長すれば、全ての小グリッド１７～２１で形成されるグリッド構造の延長線がＸ線焦点１１ａにほぼ収束するようになっている。

　フレキシブル板２６は、Ｘ線画像検出器１５で検出するＸ線画像にほぼ影響がない程度にＸ線の吸収率が低い（Ｘ線透過性があるという）基板である。フレキシブル板２６は、例えば、ポリイミドやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ドライフィルム、パリレン、アクリル系樹脂等で形成される。

　図４に示すように、シリコン等のＸ線透過性を有するグリッド板４１上に小グリッド１７～２１が形成され、それぞれグリッド部３１を有する。また、隣接する各小グリッド１７～２１の代打には、分断部（分断予定部）３２が形成されており、この分断部３２から小グリッド１７～２１に分断される。

　各小グリッド１７～２１の各グリッド部３１は、凸部３１ａ及び凹部３１ｂを備える。凸部３１ａと凹部３１ｂは、各々Ｘ方向に直線状に形成され、Ｙ方向には交互に配列されている。各小グリッド１７～２１には、表面に対してほぼ垂直にＸ線が照射されるため、凸部３１ａと凹部３１ｂとでは、Ｘ線がシリコンを透過する距離が異なる。凸部３１ａを透過するＸ線と、凹部３１ｂを透過するＸ線には、πまたはπ／２の位相差が生じ、タルボ干渉効果が生じる。

　凸部３１ａの幅Ｗ１及びピッチＰ１は、線源グリッド１２と第１グリッド１３との距離等によって決定される。凸部３１ａの厚み（凹部３１ｂの深さ）Ｔ１は、Ｘ線にπまたはπ／２の位相差が生じるように決定される。

　分断部３２は、グリッド部３１のよりも薄くなるように切削されているために、低剛性になっている箇所であり、後述するように、グリッド基板４１（Ｘ線透過性基板）上にグリッド部３１を形成する工程で同時に形成される。なお、グリッド部３１の厚さとは、グリッド基板４１が最も薄い箇所の厚さを言う。また、小グリッド１７～２１は、フレキシブル板２６の湾曲時に、グリッド基板４１が分断部３２で分断されることによって形成される。

　グリッド基板４１は、接着剤を用いてフレキシブル板２６に接着されている。ここで用いる接着剤は、Ｘ線透過性と接着性を有するものであれば良く、レジストやパリレン、ポリイミド等を用いても良い。接着剤の厚さは概ね１０μｍ程度である。また、フレキシブル板２６は、平行平板の状態でグリッド部３１及び分断部３１が形成されたグリッド基板４１が貼り付けられ、第１グリッド１３の製造工程において湾曲されることにより、貼り付けられたグリッド基板４１を分断部３２で分断する。グリッド基板４１は、小グリッド１７～２１に分断された後も、接着剤によってフレキシブル板２６の湾曲した表面上に保持される。

　線源グリッド１２及び第２グリッド１４は、第１グリッド１３と同様に複数の小グリッドをフレキシブル板に貼り合わせ、フレキシブル板を湾曲させることにより形成されている。

　線源グリッド１２及び第２グリッド１４は、上述の第１グリッド１３の各小グリッド１７～２１において、凸部３１ａをＸ線透過部とし、凹部３１ｂにはＸ線吸収材（例えば、金）を充填してＸ線吸収部としたものである。

　但し、線源グリッド１２や第２グリッド１４を形成する小グリッドのＸ透過部やＸ線吸収部の幅やピッチは、線源グリッド１２や第２グリッド１４の配置や、第１グリッド１３との位置関係等によって決まり、第１グリッド１３の凸部３１ａ（凹部３１ｂ）の幅やピッチとは異なる。

　以下、グリッドの製造方法について、いくつか例を挙げて説明する。

［位相型グリッドの製造方法］
　まず、第１グリッド１３（位相型グリッド）の製造方法について説明する。図５に示すように、シリコン等により形成されたグリッド基板４１の表面に、レジストパターン４２をフォトリソグラフィにより形成する。レジストパターン４２は、Ｙ方向に所定幅及び所定ピッチでレジストが残されたパターンである。また、レジストパターン４２はＸ方向に直線状に延伸している。レジストパターン４２の幅及びピッチは、グリッド部３１の凸部３１ａの幅Ｗ１及びピッチＰ１に対応している。また、レジストパターン４２は、小グリッド１７～２１の各グリッド部３１に対応して、Ｙ方向に所定間隔Δ１を開けて５つ設けられる。各レジストパターン４２の間隔Δ１は、分断部３２に対応するものであり、レジストパターンの幅Ｗ１よりも大きい（Ｗ１＜Δ１）。

　次に、レジストパターン４２をマスクにして、グリッド基板４１をエッチングする。ここで行うエッチングはボッシュプロセス、クライオプロセス等の深堀用のドライエッチングであり、グリッド基板４１は等方的に切削される。また、ドライエッチングによれば、レジストパターン４２の間隔が広い箇所程、深く切削される。このため、図６に示すように、グリッド基板４１を、レジストパターン４２をマスクとしてドライエッチングすることにより、グリッド基板４１の表面には、レジストパターン４２に対応する箇所では浅く溝が形成され（深さＴ１）、レジストパターン４２間の箇所では深く溝が形成される（深さＤ１）。これにより、各レジストパターン４２に対応する箇所にはグリッド部３１が形成され、各レジストパターン４２間には分断部３２が形成される。

　なお、図示を省略するが、グリッド部３１及び分断部３２を形成する上述のエッチングの後、凸部３１ａ上にレジストパターン４２が残っている場合には、これをアッシング等により除去する。

　図７に示すように、グリッド部３１及び分断部３２が形成されたグリッド基板４１は、平行平板状のフレキシブル板２６上に、接着剤を用いて貼り付けられる。そして、図８に示すように、第１グリッド１３のＸ線源１１に対する位置や照射されるＸ線の広がり具合等に応じて、フレキシブル板２６をＹ方向に円筒面状に湾曲させる。グリッド部３１と分断部３２が形成されたグリッド基板４１は、分断部３２の底部で最も薄くなっているので、フレキシブル板２６の湾曲による応力は分断部３２の底部に集中する。このため、フレキシブル板２６の湾曲により、グリッド基板４１は分断部３２の底部に亀裂４２が生じて分断され、小グリッド１７～２１が形成される。但し、各小グリッド１７～２１は、接着剤によってフレキシブル板２６と一体になっている。

　上述のように、グリッド部３１と分断部３２を形成したグリッド基板４１を平行平板状のフレキシブル板２６に貼り付け、フレキシブル板２６を円筒面状に湾曲させることにより、分断部３２でグリッド基板４１を小グリッド１７～２１に分断すると、各小グリッド１７～２１は円筒面状に湾曲したフレキシブル板２６に沿って、相互に高精度に位置決めされる。例えば、予め円筒面状に湾曲した面上に小グリッド１７～２１を配置しようとすると、各小グリッドの位置や向きを調節しなければならないが、上述の実施形態のように、小グリッド１７～２１を一体に形成しておき、分断部３２で分断すると、小グリッド１７～２１間の位置合わせは不要である。このため、上述の実施形態によれば、円筒面状に小グリッド１７～２１が相対的に高精度に配置された第１グリッド１３を容易に製造することができる。

　また、円筒状のフレキシブル板２６上に大サイズのグリッド部を直接形成する場合、フレキシブル板２６の拡縮により、凸部３１ａや凹部３１ｂの幅Ｗ１やピッチＰ１が変化しやすいが、上述の実施形態のように、小グリッド１７～２１単位でグリッドを形成しておくことにより、凸部３１ａや凹部３１ｂの幅Ｗ１やピッチＰ１の精度はフレキシブル板２６の拡縮に殆ど影響されず、一定である。このため、上述の実施形態のようにして形成されたグリッドは安定した性能を発揮することができる。

　さらに、上述の実施形態のように、ドライエッチングによってグリッド基板４１を切削するときに、レジストパターン４２の間隔（幅Ｗ１，ピッチＰ１）と、レジストパターン４２間の間隔（幅Δ１）の相違によって切削される深さが異なることを利用してグリッド部３１及び分断部３２を形成すると、図９に示すように、グリッド部３１では凸部３１ａは、分断部３２に隣接する最も端の凸部３１ａまで全て同じ幅Ｗ１の凸部３１ａが形成される。

　一方、分断部３２に対応する箇所をグリッド部３１と同時に形成せずに、グリッド基板４１上にグリッド部３１を形成した後、グリッド部３１間をダイシングにより切削して分断部３２を形成する事も考えられる。しかし、この手順で分断部３２を形成すると、分断部３２に隣接するグリッド部３１の最も端の凸部３１ａはダイシング時に用いる水の圧力等により、破損して倒れてしまう。さらに、ダイシング位置の精度や切削幅のばらつきも考慮しておく必要がある。こうしたことから、ダイシングにより分断部３２を形成するときには、図１０に示すように、分断部３２に隣接するグリッド部３１の最も端の凸部３１ｃを他の凸部３１ａよりも厚くせざるを得ない。

　このため、ダイシングにより分断部３２を形成する場合、グリッドとして機能しない凸部３１ｃができてしまい、画像の得られない領域が広がってしまう。この点、上述の実施形態のように、グリッド部３１及び分断部３２をドライエッチングにより同時形成すると、前述のように、グリッド部３１は分断部３２に隣接する最も端の凸部３１ａまで全て同じ幅Ｗ１の凸部３１ａで形成されるので、グリッドとして機能する領域を効率良く得ることができ、小グリッド１７～２１の性能を高めることができる。

［吸収型グリッドの製造方法］
　次に、吸収型グリッドである第２グリッド１４の製造方法を説明する。図１１に示すように、吸収型グリッドを製造する場合には、導電性基板５１を用いる。導電性基板５１は、Ｘ線透過性を有すると同時に、導電性を有する基板であり、例えば、導電性シリコンからなる。導電性基板５１の表面には、レジストパターン５２が設けられる。レジストパターン５２の形成方法は、前述したレジストパターン４２と同様であるが、レジストパターン５２の幅やピッチは第２グリッド１４を構成する小グリッドのグリッド部に対応するように、幅Ｗ２，ピッチＰ２となっている。また、レジストパターン５２は、第２グリッド１４に用いる小グリッドの個数分設けられ、各々のレジストパターン５２は、所定間隔Δ２をあけて設けられる。所定間隔Δ２は、少なくともレジストパターン５２の幅Ｗ２よりも大きい（Ｗ２＜Δ２）。

　次に、図１２に示すように、レジストパターン５２をマスクとして導電性基板５１をドライエッチングすることにより、導電性基板５１の表面に、第２グリッド１４に用いる小グリッドのグリッド部５３と分断部５４を形成する。このとき、幅が広い分断部５４の方が、グリッド部５３の凹部よりも深く切削されることは、前述の位相型グリッドの製造方法と同様である。

　その後、図１３に示すように、グリッド部５３と分断部５４が形成された導電性基板５１の表面に、絶縁膜５５を形成する。絶縁膜５５は、例えば、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）や、酸素や水素（あるいは空気）雰囲気下での熱酸化等により形成される。ここでは、絶縁膜５５は導電性基板５１の表面酸化膜であるとする。

　また、絶縁膜５５の厚さは場所によって異なる。例えば、グリッド部５３の底部（凹部の底）に形成される絶縁膜５５の膜厚Ｔａと、分断部５４の底部に形成される絶縁膜５５の膜厚Ｔｂを比較すると、グリッド部５３底部の膜厚Ｔａより分断部５４底部の膜厚Ｔｂの方が厚い（Ｔａ＜Ｔｂ）。これは絶縁膜５５の形成時に用いるプラズマＣＶＤや熱酸化時に用いるガスの流入しやすさの相違によるものであり、幅が狭いグリッド部５３では絶縁膜５５の形成に必要なガスの流入量が少ないので、絶縁膜５５は薄い。一方、幅が広い分断部５４でガスの流入量が多いので、絶縁膜５５は厚く形成される。グリッド部５３の凹部側面や分断部５４の側面についても同様である。また、グリッド部５３でも、表面部分（凸部の頂部）は、絶縁膜５５を形成するためのガスとの接触量が多いので、絶縁膜５５は厚く形成される。

　こうして絶縁膜５５が形成されると、図１４に示すように、ドライエッチングによってグリッド部５３の底部の絶縁膜５５が除去される。ドライエッチングによれば、グリッド部５３や分断部５４の溝の幅や深さによらず、導電性基板５１の表面が一様に切削される。このため、前述のように、絶縁膜５５が薄いグリッド部５３の底部５３ａでは、導電性基板５１の表面が露呈されたときに、絶縁膜５５が厚い分断部５４の底部５４ａでは絶縁膜５５が残っている。また、グリッド部５３の表面部分や凹部側面、分断部５４の側面においても、絶縁膜５５が残る。このため、前述の絶縁膜５５の厚さの違いを利用することにより、グリッド部５３の底部５３ａの絶縁膜５５だけを除去することができる。

　なお、ここでは底部５３ａにも絶縁膜５５が形成されることを前提とし、底部５３ａの絶縁膜５５だけを除去する例を挙げたが、例えば、予め底部５３ａに絶縁膜５５が形成されないように、絶縁膜５５の成膜時間を短く調節しても良い。具体的には、ガスが流入しやすい分断部５４の底部５４ａには絶縁膜５５が形成され、ガスが流入し難いグリッド部５３の底部５３ａには絶縁膜５５が形成されない程度の短時間で絶縁膜５５を形成する。こうすると、上述のようにドライエッチングをすることなく、グリッド部５３と分断部５４の各底部５３ａ，５４ａに絶縁膜５５の有無の違いを作ることができる。

　上述のようにグリッド部５３底部の絶縁膜５５だけが除去された導電性基板５１は、電流端子が接続され、メッキ液中に浸漬される。そして、導電性基板５１と対向させた位置には、もう一方の電極（陽極）が用意され、電流端子と陽極との間に電流が流される。このとき、導電性基板５１の表面で導電性を有するのは、グリッド部５３の底部５３ａだけである。このため、図１５に示すように、メッキ液中の金イオンはグリッド部５３の底部に析出し、グリッド部５３の凹部内に金５６が埋め込まれる。一方、分断部５４の底部は絶縁膜５５が残されており、導電性を有しないので、分断部５４には金は埋め込まれない。

　上述のようにグリッド部５３の凹部に金を埋め込んだ導電性基板５１は、平行平板状のフレキシブル板２６に貼り付けられる。そして、フレキシブル板２６を湾曲させることにより、図１６に示すように、分断部５４に亀裂４３が生じて分断され、小グリッドが形成され、第２グリッド１４になる。第２グリッド１４の各小グリッドにおいて、グリッド部５３は、導電性基板５１で形成され、Ｘ線を透過するＸ線透過部５８と、金が埋め込まれていることによりＸ線を吸収するＸ線吸収部５９が交互に配列された吸収型グリッドになっている。

　上述のように吸収型グリッドを製造する場合も前述の位相型グリッドと同様、各小グリッドが相互に高精度に配置されたグリッドにすることができる。

　なお、第２グリッド１４を製造する例を説明したが、同じく吸収型グリッドである線源グリッド１２も同様に製造することができる。

　なお、上述の位相差型グリッド及び吸収型グリッドの各製造方法では、分断部３２，５４の底部がグリッド部３１，５３よりも薄く形成することで、フレキシブル板２６を湾曲させたときに分断部３２，５４でグリッド基板４１及び導電性基板５１を分断して小グリッドを形成しているが、分断部３２，５４の底部における基板の厚さはほぼ一定なので、フレキシブル板２６を湾曲させたときに分断部３２に生じる亀裂４３の位置は、分断部３２，５４の幅の分だけ不定である。小グリッド間にある複数の分断部３２，５４で亀裂４３が生じる位置に各々ズレがあると、フレキシブル板２６を同じように湾曲させたとしても、フレキシブル板２６の折れ曲がり位置がズレてしまい、最終的に各小グリッド間の相対位置及び角度がわずかにずれてしまう場合がある。このため、分断部３２，５４の亀裂４３は、全ての分断部３２，５４内の同じ位置（例えば、分断部３２，５４の中央）に生じさせることが好ましい。以下、より確実に、全ての分断部３２，５４において同じ位置に亀裂４３を生じさせる態様を説明する。

　フレキシブル板２６を湾曲させたときに、全ての分断部３２で同じ位置に亀裂４３を生じさせるためには、例えば、図１７に示すように、分断部３２の底部中央に、亀裂４３が生じる位置を指定するための溝６１をさらに設ける。溝６１は、グリッド基板４１上にグリッド部３１及び分断部３２を形成した後、レーザー照射やフォトリソグラフィによるエッチング等により設ける。

　こうすると、溝６１の位置でグリッド基板４１が最も薄くなる。このため、図１８に示すように、フレキシブル板２６にグリッド基板４１を貼り付け、フレキシブル板２６を湾曲させると、湾曲による応力は溝６１に集中し、グリッド基板４１は溝６１で分断される。

　また、図１９に示すように、分断部３２の位置に対応するように、フレキシブル板２６に低剛性部６２を設けても良い。低剛性部６２は、フレキシブル板２６の中で剛性が低くなるように処理された箇所であり、グリッド基板４１の分断位置を指定する。低剛性部６２は、例えば、エッチングによって溝を形成したり、レーザーの照射等の局所的な熱処理をしたりすることによって形成される。このように、低剛性部６２を設けると、図２０に示すように、通常のフレキシブル板２６の厚さが最も薄い低剛性部６２の深さ方向Ｌに沿って湾曲の応力が集中する。このため、低剛性部６２の深さ方向Ｌの延長上に、亀裂４３を生じさせることができる。

　低剛性部６２は、図１９及び図２０に示すように、分断部３２中央の直下に頂部を有する断面形状であることが好ましい。こうすれば、低剛性部６２の頂部に対応する分断部３２の中央でグリッド基板４１に亀裂４３が生じる。但し、低剛性部６２の断面におけるエッジ形状は、図１９及び図２０に示すように曲線でなくても良く、例えば、低剛性部６２の断面形状は三角形状でも良い。

　また、図示を省略するが、低剛性部６２の断面形状が矩形の場合、低剛性部６２の幅を分断部３２よりも狭くし、かつ、低剛性部６２が分断部３２の中央の直下に位置するように設ければ良い。この場合も、低剛性部６２の延長上である分断部３２の中央にほぼ確実に亀裂４３を生じさせることができる。

　なお、図１９及び図２０では、フレキシブル板２６の裏面に低剛性部６２を設けているが、低剛性部６２は、グリッド基板４１が貼り付けられる表面に設けても良い。また、熱処理による低剛性化等、フレキシブル板２６が分断されない方法であれば、低剛性部６２はフレキシブル板２６の全厚に設けられていても良い。

　また、低剛性部６２をフレキシブル板２６に予め設けておき、低剛性部６２と分断部３２が一致するように、グリッド基板４１とフレキシブル板２６を貼り合わせても良いし、グリッド基板４１とフレキシブル板２６を貼り合わせ後に低剛性部６２を形成しても良い。但し、低剛性部６２を予めフレキシブル板２６に設けておく場合、低剛性部６２と分断部３２の位置合わせが必要になるが、温度環境等によってはフレキシブル板２６の拡縮により精度良く位置合せすることが難しいことがある。このため、低剛性部６２は、フレキシブル板２６とグリッド基板４１を貼り合わせ後に形成することが好ましい。

　さらに、低剛性部６２は分断部３２に沿って、直線状に設けても良いし、ミシン目状に設けても良い。低剛性部６２をミシン目状に設けるとは、分断部３２に沿って直線上において、部分的に低剛性部６２を形成する箇所と、低剛性部６２を形成しない箇所を設けることである。

　なお、吸収型の第２グリッド１４，線源グリッド１２についても同様であるので、これらの説明は省略する。

　なお、分断部３２に溝６１を設ける例と、フレキシブル板２６に低剛性部６２を設ける例を各々別個に説明したが、分断部３２に溝６１を設け、かつ、フレキシブル板２６に低剛性部６２を設けても良い。このように、分断部３２に溝６１を設け、かつ、フレキシブル板２６に低剛性部６２を設ければ、グリッド基板４１は、より確実に、溝６１及び低剛性部６２に沿って分断される。

　なお、上述の実施形態では、Ｙ方向に円筒面状に湾曲した線源グリッド１２，第１グリッド１３，第２グリッド１４を例に説明したが、これらのグリッド１２～１４は球面状に湾曲したものであっても良い。このように、グリッド１２～１４を球面状に湾曲させる場合、図２１に示すように、上述の実施形態においてＸ方向に延伸し、Ｙ方向に並べて設けていた各小グリッド１７～２１を、さらにＸ方向に分断し、Ｘ方向にもグリッド１２～１４を湾曲させれば良い。この場合、分断部３２，５４は、上述の実施形態と同様にしてＹ方向に沿って設けておけば良い。

　なお、上述の実施形態では、フレキシブル板２６を湾曲させてグリッドを製造する例を説明したが、以下に説明するように、フレキシブル板２６を湾曲した形状で維持しやすくすることが好ましい。

　例えば、図２２に示すように、フレキシブル板２６を湾曲させて形成した第１グリッド１３を、同じ湾曲形状の台座７１に接着剤で貼り付けること等により固定する。こうすると、より確実にフレキシブル板２６の湾曲形状を維持しやすい。また、フレキシブル板２６を湾曲させる時に、台座７１に沿って湾曲させるようにすることで、台座７１への第１グリッド１３の貼り付けと、湾曲形状の確実な固定化を同時に行なっても良い。台座７１は、Ｘ線透過性であれば材料は任意である。

　また、図２３に示すように、フレキシブル板２６を湾曲させて第１グリッド１３を形成した後、小グリッド１７～２１間に生じる隙間に、充填剤７２を入れ、固化しても良い。充填剤７２は、エポキシ接着剤や、銀ペースト、金ペースト等、任意の材料からなるものを用いることができる。但し、銀ペーストや金ペースト等、Ｘ線吸収性の材料からなる充填剤を用いることが好ましい。Ｘ線吸収性の充填剤を用いると、小グリッド１７～２１間を透過したＸ線によるアーチファクト等のノイズ成分を低減することができるからである。

　さらに、図２４に示すように、フレキシブル板２６の代わりに形状記憶基板７３を用いても良い。形状記憶基板７３を用いる場合、記憶する形状を湾曲形状とし、第１グリッド１３の作製時には平行平板状にしておく。そして、上述の実施形態と同様に、グリッド部や分断部を形成したグリッド基板４１や導電性基板５１を貼り合わせた後、形状記憶基板７３を記憶形状に戻すための処理（例えば熱処理）を施し、形状記憶基板７３を湾曲させる。こうして形状記憶基板７３を用いると、形状記憶基板７３の形状記憶作用により、第１グリッド１３の適切な湾曲状態を容易に維持することができる。形状記憶基板７３は、形状記憶ポリマーや形状記憶合金から形成されたものを用いることができる。形状記憶ポリマーは、例えば、ポリノルボルネン、トランスポリイソプレン、ポリウレタン等である。形状記憶合金は、例えば、ＮｉＴｉ、ＮｉＴｉＣｏ、ＮｉＴｉＣｕ等である。

　同様に、図２５に示すように、繊維状にした形状記憶ポリマーや形状記憶合金で形成された形状記憶層７４を可撓性樹脂（ポリイミド等）７５に編み込んだ複合基板７６を、フレキシブル板２６の代わりに用いても良い。複合基板７６も形状記憶基板７３とほぼ同様の作用効果を示す。

　なお、上述の実施形態では、５枚の小グリッドを用いる例を説明しているが、使用する小グリッドの枚数は５枚に限らない。小グリッドを円筒面状（あるいは球面状）に配置するためには少なくとも２枚の小グリッドが必要であるが、円筒面状（球面状）により近くするためには、小グリッドの枚数はできるだけ多いほうが良い。

　なお、上述の実施形態では、第１グリッド１３が位相型グリッドである例を説明したが、第１グリッド１３は、線源グリッド１２や第２グリッド１４と同様に、吸収型グリッドでも良い。この場合、前述の吸収型グリッドの製造方法によって第１グリッド１３を製造することができる。

　なお、上述の実施形態では、線源グリッド１２、第１グリッド１３、第２グリッド１４が全て円筒面状に湾曲している例を説明しているが、少なくとも第１グリッド１３または第２グリッド１４の一方が円筒面状（あるいは球面状）に湾曲していれば良い。

　また、被検体ＨをＸ線源と第１グリッドとの間に配置しているが、被検体Ｈを第１グリッドと第２グリッドとの間に配置してもよい。この場合にも同様に位相コントラスト画像が生成される。また、上記実施形態では、線源グリッドを設けているが、線源グリッドを省略してもよい。

　また、上述の実施形態では、一方向に延伸されかつ延伸方向に直交する配列方向に沿って交互に配置されたＸ線吸収部及びＸ線透過部を有する縞状の一次元グリッドであるが、本発明は、Ｘ線吸収部及びＸ線透過部が直交する２方向に配列された二次元グリッドにも適用が可能である。この場合、複数回の撮影を行う縞走査法により位相コントラスト画像を生成してもよいし、１回の撮影によって位相コントラスト画像を生成してもよい。１回の撮影で位相コントラスト画像を生成するには、例えば、ＷＯ２０１０／０５０４８３号公報に記載のように、第１グリッドに市松模様の位相型グリッドを使用し、第２グリッドに網目模様の振幅型グリッドを使用する。この１枚の撮影画像にフーリエ変換を行い、縦横方向の１次スペクトルをそれぞれ抽出する。これらの１次スペクトルをフーリエ逆変換することで、２方向の位相微分画像が得られる。

　なお、上述の実施形態では、特に温度変化（及び温度変化による熱膨張）を考慮した高品質な位相イメージング用グリッドを提供することができる。例えば、撮影時において、環境温度変化が生じるとグリッドの湾曲度が僅かに変化することがある。このとき、小グリッド１７～２１の相対的な配置精度が悪いと、小グリッド１７～２１間の相対的な配置のばらつきに応じて縞画像のコントラストが悪化してしまうことがある。しかし、本発明によれば、小グリッド１７～２１の相対的配置が正確であるため、環境温度に変化が生じても縞画像のコントラストの悪化を抑えることができる。また、グリッドの製造時には、接着剤を硬化させる等のために加熱することがあり、その熱によってフレキシブル板２６等が熱変形することがあるが、本発明によれば、上述のような熱変形があったとしても小グリッド１７～２１を相対的に高精度に配置可能である。

　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画像撮影システムのほか、工業用や、非破壊検査等のその他の放射線撮影システムに適用可能である。また、本発明のグリッドは、Ｘ線撮影において散乱線を除去する散乱線除去用グリッドにも適用可能である。更に、本発明は、放射線として、Ｘ線以外にガンマ線等を用いる放射線画像撮影システムにも適用可能である。

Claims (16)

1. 　放射線透過性を有するグリッド基板と、
   　前記グリッド基板上に形成され、前記グリッド基板が曲げられたときに、複数の小グリッドに分断するための複数の分断部と、
   　前記各小グリッドに設けられ、縞画像を形成するためのグリッド部と、
   　前記グリッド基板が貼り合わせられており、前記グリッド基板を前記小グリッドに分断するために湾曲可能な保持板と、
   を備えることを特徴とする放射線画像撮影用グリッド。
2. 　前記保持板は、前記各小グリッドが放射線源に向くように湾曲されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影用グリッド。
3. 　前記分断部は、厚みを薄くして、分断位置を指定するための溝を有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影用グリッド。
4. 　前記グリッド部には、複数の凸部と凹部とが同じ幅で交互に形成され、
   　前記凸部のうち、前記分断部に隣接する最も端の前記凸部を含む全ての前記凸部が同じ幅であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影用グリッド。
5. 　前記凹部には、前記放射線を吸収する放射線吸収材が充填されていることを特徴とする請求の範囲第４項記載の放射線画像撮影用グリッド。
6. 　前記保持板には、前記グリッド基板の分断位置を指定するための低剛性部が前記分断部に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影用グリッド。
7. 　前記分断部には、前記グリッド基板の分断後に、前記保持板の湾曲形状を維持する充填剤が充填されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影用グリッド。
8. 　前記保持板は、形状記憶材料で作られていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の放射線画像撮影用グリッド。
9. 　放射線透過性のグリッド基板上にレジストパターンを形成する工程であり、前記レジストパターン内の隙間よりも長い所定間隔をあけて複数の前記レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
   　前記レジストパターンをマスクとして前記グリッド基板をドライエッチングすることにより、前記グリッド基板の表面に前記レジストパターンに対応する幅の溝を有するグリッド部を形成するとともに、前記所定間隔に対応して前記グリッド部の溝よりも幅が広く深い分断部を形成するエッチング工程と、
   　前記グリッド部及び前記分断部が形成された前記グリッド基板を、前記グリッド部及び前記分断部が形成されていない表面で、保持板に貼り合わせる貼合工程と、
   　前記保持板を所定曲率に湾曲させることにより前記グリッド基板を前記分断部で分断する保持板湾曲工程と、
   　を備えることを特徴とする放射線画像撮影用グリッド製造方法。
10. 　前記グリッド基板は、さらに導電性を有し、
    　前記エッチング工程において前記グリッド基板の表面に形成された前記グリッド部及び前記分断部に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
    　前記絶縁膜形成工程により前記グリッド部で薄く、かつ、前記分断部で厚く形成された前記絶縁膜を均等にエッチングすることにより、前記分断部では前記絶縁膜の一部を残し、前記グリッド部の底部の前記絶縁膜を除去して前記グリッド基板を露呈させる絶縁膜除去工程と、
    　前記グリッド基板をメッキ液に浸漬して導通することにより、前記グリッド部の溝に放射線を吸収する放射線吸収材を析出させるメッキ工程と、
    を備え、前記メッキ工程後に前記貼合工程及び前記保持板湾曲工程を行うことを特徴とする請求の範囲第９項記載の放射線画像撮影用グリッド製造方法。
11. 　前記分断部の底部に、前記グリッド基板の分断位置を指定するための溝を形成する溝形成工程を含むことを特徴とする請求の範囲第９項記載の放射線撮影用グリッド製造方法。
12. 　前記保持板に、前記グリッド基板の分断位置を指定するための低剛性部を形成する低剛性部形成工程を備えることを特徴とする請求の範囲第９項記載の放射線画像撮影用グリッド製造方法。
13. 　前記保持板湾曲工程の後に、前記保持板の湾曲形状を維持する充填剤を前記分断部に充填する形状維持処理工程を備えることを特徴とする請求の範囲第９項記載の放射線画像撮影用グリッド製造方法。
14. 　放射線源から放射された放射線を透過させて縞画像を生成する第１グリッドと、前記縞画像に強度変調を与える第２グリッドと、前記第２グリッドにより強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器とを有し、前記放射線画像検出器により検出された縞画像から位相コントラスト画像を生成する放射線画像撮影システムにおいて、
    　前記第１グリッドまたは前記第２グリッドの少なくとも一方は、
    　放射線透過性を有するグリッド基板と、
    　前記グリッド基板上に形成され、前記グリッド基板が曲げられたときに、複数の小グリッドに分断するための複数の分断部と、
    　前記各小グリッドに設けられ、縞画像を形成するためのグリッド部と、
    　前記グリッド基板が貼り合わせられており、前記グリッド基板を前記小グリッドに分断するために湾曲可能な保持板と、
    　を備えることを特徴とする放射線画像撮影システム。
15. 　前記放射線源と前記第１グリッドとの間に配置され、前記放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数のライン上の放射線を形成する線源グリッドをさらに備えることを特徴とする請求項１４記載の放射線画像撮影システム。
16. 　前記線源グリッドは、
    　放射線透過性を有するグリッド基板と、
    　前記グリッド基板上に形成され、前記グリッド基板が曲げられたときに、複数の小グリッドに分断するための複数の分断部と、
    　前記各小グリッドに設けられ、縞画像を形成するためのグリッド部と、
    　前記グリッド基板が貼り合わせられており、前記グリッド基板を前記小グリッドに分断するために湾曲可能な保持板と、
    　を備えることを特徴とする請求の範囲第１５項記載の放射線画像撮影システム。

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