JP5378335B2 - 放射線撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線等の放射線により被検体の撮影を行う放射線撮影システムに関し、特に、放射線源と放射線画像検出器との間に格子を配置してＸ線位相イメージングを行う放射線撮影システムに関する。

Ｘ線は、物質を構成する元素の原子番号と、物質の密度及び厚さとに依存して減衰するといった特性を有することから、被検体の内部を透視するためのプローブとして用いられている。Ｘ線を用いた撮影は、医療診断や非破壊検査等の分野において広く普及している。

一般的なＸ線撮影システムでは、Ｘ線を放射するＸ線源とＸ線を検出するＸ線画像検出器との間に被検体を配置して、被検体の透過像を撮影する。この場合、Ｘ線源からＸ線画像検出器に向けて放射されたＸ線は、Ｘ線画像検出器までの経路上に存在する物質の特性（原子番号、密度、厚さ）の差異に応じた量の減衰（吸収）を受けた後、Ｘ線画像検出器の各画素に入射する。この結果、被検体のＸ線吸収像がＸ線画像検出器により検出され画像化される。Ｘ線画像検出器としては、Ｘ線増感紙とフイルムとの組み合わせや輝尽性蛍光体のほか、半導体回路を用いたフラットパネル検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）が広く用いられている。

ただし、Ｘ線吸収能は、原子番号が小さい元素からなる物質ほど低くなるため、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線吸収像としての十分な画像の濃淡（コントラスト）が得られないといった問題がある。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、いずれも殆どの成分が水であり、両者のＸ線の吸収量の差が少ないため、濃淡差が得られにくい。

このような問題を背景に、近年、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（角度変化）に基づいた画像（以下、位相コントラスト画像と称する）を得るＸ線位相イメージングの研究が盛んに行われている。一般に、Ｘ線が物体に入射したとき、Ｘ線の強度よりも位相のほうが高い相互作用を示すことが知られている。このため、位相差を利用したＸ線位相イメージングでは、Ｘ線吸収能が低い弱吸収物体であっても高コントラストの画像が得られる。このようなＸ線位相イメージングの一種として、Ｘ線源、２枚の透過型回折格子、Ｘ線画像検出器により構成されるＸ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮影システムが考案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。

Ｘ線タルボ干渉計は、Ｘ線源から被検体を介して第１の回折格子を配置し、第１の回折格子から、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長で決まるタルボ干渉距離だけ下流に第２の回折格子を配置し、その背後にＸ線画像検出器を配置することにより構成される。タルボ干渉距離とは、第１の回折格子を通過したＸ線が、タルボ干渉効果によって第１の回折格子の自己像を形成する距離である。この自己像は、Ｘ線源と第１の回折格子との間に配置された被検体とＸ線との相互作用（位相変化）により変調を受ける。

Ｘ線タルボ干渉計では、第１の回折格子の自己像と第２の回折格子との重ね合わせ（強度変調）により生じるモアレ縞を、縞走査法により検出し、被検体によるモアレ縞の変化から被検体の位相コントラスト画像を取得する。縞走査法とは、第１の回折格子に対して第２の回折格子を、第１の回折格子の面にほぼ平行で、かつ第１の回折格子の格子方向（条帯方向）にほぼ垂直な方向に、格子ピッチを等分割した走査ピッチで並進移動（走査）させながら複数回の撮影を行い、Ｘ線画像検出器で得られる各画素の画素データの上記走査に対する強度変化の位相のズレ量（被検体Ｈがある場合とない場合とでの位相のズレ量）から位相微分像（被検体で屈折したＸ線の角度分布に対応）を取得する方法である。この位相微分像を、上記の縞走査方向に沿って積分することにより被検体の位相コントラスト画像が得られる。上記画素データは、上記走査に対して周期的に強度が変調される信号であるため、上記走査に対する画素データのセットを、以下、「強度変調信号」と称する。なお、この縞走査法は、Ｘ線に代えてレーザ光を利用した撮影装置においても用いられている（例えば、非特許文献２参照）。

Ｘ線タルボ干渉計を用いたＸ線撮影システムでは、Ｘ線画像検出器として、画素データをデジタルデータとして取得可能な上記ＦＰＤ等の固体撮像装置が用いられる。このようなＸ線画像検出器は、多数の画素を備えるため、欠陥画素の発生が避けられない。欠陥画素には、製造時に生じる物理的な欠陥に起因するもののほか、画素自体は正常であるにも係らず検出面のキズやゴミの付着などにより信号値が異常となったものが含まれる。

欠陥画素の対処方法としては、予め欠陥画素の位置情報を取得しておき、Ｘ線画像検出器により取得されたＸ線画像に対して補正処理を施す技術が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。

特開２００８−２００３５９号公報 特開２００８−０７９９２３号公報 特開２００２−１９７４５０号公報

C. David, et al., Applied Physics Letters, Vol.81, No.17, 2002年10月，3287頁 Hector Canabal, et al., Applied Optics, Vol.37, No.26, 1998年9月，6227頁

上記Ｘ線撮影システムでは、第１及び第２の回折格子の製造誤差が小さく高精度である必要があるため、第１及び第２の回折格子に僅かな歪みが生じている場合には、その歪みの箇所に対応する画素からは正常な位相ズレ量が検出されず、該画素は、実質的に欠陥画素となる。しかしながら、従来、このような格子歪みに起因した欠陥画素の検出方法は知られていない。

具体的に、第１及び第２の回折格子の歪みとしては、格子ピッチや開口幅のムラ、格子の厚みムラ、格子の局所的な傾斜などが考えられる。これらの歪みは、Ｘ線透過率だけでなく、第１の回折格子と第２の回折格子の位置を相対的にずらして得られる強度変調信号にも影響を与えるため、位相ズレ量の検出精度を劣化させる。このため、第１及び第２の回折格子を単純にＸ線撮影することにより得られる吸収像に基づいて格子歪みに起因した欠陥画素を検出することは困難である。上記特許文献２、３は、Ｘ線位相イメージングに関するものではなく、格子歪みに起因した欠陥画素の検出方法については一切開示されていない。

また、上記Ｘ線撮影システムでは、位相微分像から位相コントラスト画像を得るために、縞走査方向に沿って積分処理を行う必要がある。欠陥画素が生じると、１つの欠陥画素につき、縞走査方向に沿ったライン状のアーチファクトが発生することになるため、高精度に欠陥画素検出を行うことが特に望まれている。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、格子歪みに起因した欠陥画素を精度良く検出することを可能とする放射線撮影システム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システムは、放射線源から放射される放射線を通過させて縞画像を生成する第１の格子と、前記縞画像の周期パターンに対して位相が異なる複数の相対位置で前記縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、前記強度変調手段により前記各相対位置で強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器と、前記放射線源からの放射線照射下において、前記放射線画像検出器で取得される複数の縞画像に基づき、画素ごとに得られる強度変調信号の特性値に基づいて欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、を備えたことを特徴とする。

なお、前記特性値は、振幅値、平均値、最大値、最小値、分散値、標準偏差、鮮明度、または周期から選択される１または２以上の値であることが好ましい。

また、前記欠陥画素検出手段は、前記強度変調信号の平均値及び振幅値に依存した判定基準に基づいて欠陥画素を検出することが好ましい。

また、前記欠陥画素検出手段により検出された欠陥画素の位置情報を記憶する記憶手段を備えることが好ましい。

また、前記欠陥画素検出手段により新たに欠陥画素の位置情報が生成された場合に、前記記憶手段に記憶されている位置情報が、新たに生成された位置情報に更新されることが好ましい。

また、前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源が非照射の状態で前記放射線画像検出器により得られるダーク画像に基づいて欠陥画素をさらに検出することが好ましい。

また、前記欠陥画素検出手段は、ダーク画像に基づいて検出された欠陥画素の位置情報を、強度変調信号の特性値に基づいて検出された欠陥画素の位置情報と区別して、識別可能に前記記憶手段に記憶させることが好ましい。

また、前記強度変調手段は、前記縞画像と同一方向の周期パターンを有する第２の格子と、前記第１及び第２の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなることが好ましい。

また、前記第１及び第２の格子は、吸収型格子であり、前記第１の格子は、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記第２の格子に投影するものであることが好ましい。

また、前記第１の格子は位相型格子であり、前記第１の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記第２の格子に射影するものであることが好ましい。

さらに、前記放射線画像検出器は、放射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画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、前記電荷収集電極は、前記縞画像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されていることが好ましい。

本発明の放射線撮影システムは、放射線源からの放射線照射下において、放射線画像検出器で取得される複数の縞画像に基づき、画素ごとに得られる強度変調信号の特性値に基づいて欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段を有するため、格子のみに起因した欠陥画素を精度良く検出することができる。特に、強度変調信号の平均値及び振幅値に基づいて欠陥画素検出を行うことで、格子歪みに起因した欠陥画素をより精度良く検出することができる。

本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システムの構成を示す模式図である。 フラットパネル検出器の構成を示す模式図である。 第１及び第２の吸収型格子の構成を示す概略側面図である。 縞走査法を説明するための説明図である。 縞走査に伴って変化する画素データ（強度変調信号）を例示するグラフである。 欠陥画素の補正処理を説明するフローチャートである。 点対称ペアについての説明図である。 欠陥画素の検出処理を説明するフローチャートである。 強度変調信号の平均値及び振幅値について説明するグラフである。 歪みに起因した欠陥画素のタイプについて説明する第１の吸収型格子の断面図である。 複数の格子を接合して形成した第１の吸収型格子を示す断面図である。 本発明の第２実施形態における欠陥画素の検出処理を説明するフローチャートである。 強度変調信号の平均値と振幅値とに依存した判定基準を例示するグラフである。 本発明の第４実施形態で用いられるＸ線画像検出器の構成を示す模式図である。

（第１実施形態）
図１において、本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システム１０は、被検体ＨにＸ線を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１に対向配置され、Ｘ線源１１から被検体Ｈを透過したＸ線を検出して画像データを生成する撮影部１２と、撮影部１２から読み出された画像データを記憶するメモリ１３と、メモリ１３に記憶される複数の画像データを画像処理して位相コントラスト画像を生成する画像処理部１４と、画像処理部１４により生成された位相コントラスト画像が記録される画像記録部１５と、Ｘ線源１１及び撮影部１２の制御を行う撮影制御部１６と、操作部やモニタからなるコンソール１７と、コンソール１７から入力される操作信号に基づいてＸ線撮影システム１０の全体を統括的に制御するシステム制御部１８とから構成されている。

Ｘ線源１１は、高電圧発生器、Ｘ線管、コリメータ（いずれも図示せず）等から構成されており、撮影制御部１６の制御に基づいて、被検体ＨにＸ線を照射する。例えば、Ｘ線管は、回転陽極型であり、高電圧発生器からの電圧に応じて、フィラメントから電子線を放出し、所定の速度で回転する回転陽極に電子線を衝突させることによりＸ線を発生する。回転陽極は、電子線が固定位置に当り続けることによる劣化を軽減するために回転している。電子線の衝突部分が、Ｘ線を放射するＸ線焦点である。また、コリメータは、Ｘ線管から発せられたＸ線のうち、被検体Ｈの検査領域に寄与しない部分を遮蔽するように照射野を制限するものである。

撮影部１２には、半導体回路からなるフラットパネル検出器（ＦＰＤ）２０、被検体ＨによるＸ線の位相変化（角度変化）を検出し位相イメージングを行うための第１の吸収型格子２１及び第２の吸収型格子２２が設けられている。ＦＰＤ２０は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の光軸Ａに沿う方向（以下、ｚ方向という）に検出面が直交するように配置されている。

第１の吸収型格子２１は、ｚ方向に直交する面内の一方向（以下、ｙ方向という）に延伸した複数のＸ線遮蔽部２１ａが、ｚ方向及びｙ方向に直交する方向（以下、ｘ方向という）に所定のピッチｐ_１で配列されたものである。同様に、第２の吸収型格子２２は、ｙ方向に延伸した複数のＸ線遮蔽部２２ａが、ｘ方向に所定のピッチｐ_２で配列されたものである。Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの材料としては、Ｘ線吸収性に優れる金属が好ましく、例えば、金、銀、白金等が好ましい。

また、撮影部１２には、第２の吸収型格子２２を格子方向に直交する方向（ｘ方向）に並進移動させることにより、第１の吸収型格子２１に対する第２の吸収型格子２２との相対位置を変化させる走査機構２３が設けられている。走査機構２３は、圧電素子等のアクチュエータにより構成される。走査機構２３は、後述する縞走査の際に、撮影制御部１６の制御に基づいて駆動されるものである。詳しくは後述するが、メモリ１３には、縞走査の各走査ステップで撮影部１２により得られる画像データがそれぞれ記憶される。なお、第２の吸収型格子２２と走査機構２３とが特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。

画像処理部１４は、キャリブレーション動作時に得られる画像データからＦＰＤ２０の欠陥画素を検出し、欠陥マップ（欠陥画素の位置情報）を作成する欠陥画素検出部３０と、欠陥画素検出部３０により作成された欠陥マップを記憶する欠陥マップ記憶部３１とを備える。欠陥画素検出部３０は、キャリブレーション動作時に作動して欠陥マップを作成する。欠陥マップ記憶部３１に既存の欠陥マップがある場合には、作成した欠陥マップで既存の欠陥マップを上書きして更新する。

また、画像処理部１４は、縞走査の各走査ステップで撮影部１２により撮影され、メモリ１３に記憶された複数の画像データに基づき、位相微分像を生成する位相微分像生成部３２と、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップに基づき、位相微分像に対して欠陥画素補正を行う補正処理部３３と、補正がなされた位相微分像を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を生成する位相コントラスト画像生成部３４とをさらに備える。位相コントラスト画像生成部３４により生成された位相コントラスト画像は、画像記録部１５に記録された後、コンソール１７に出力されてモニタ（図示せず）に表示される。なお、位相コントラスト画像に代えて、画像記録部１５に位相微分像を記録することや、モニタに位相微分像を表示することも可能である。

コンソール１７は、モニタの他、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置（図示せず）を備えている。この入力装置としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等が用いられ、入力装置の操作により、Ｘ線管の管電圧やＸ線照射時間等のＸ線撮影条件、撮影タイミング等が入力される。モニタは、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイからなり、Ｘ線撮影条件等の文字や、上記位相コントラスト画像を表示する。

図２において、ＦＰＤ２０は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の画素４０が、ｘ方向及びｙ方向に沿ってアクティブマトリクス基板上に２次元配列されてなる受像部４１と、受像部４１からの電荷の読み出しタイミングを制御する走査回路４２と、各画素４０に蓄積された電荷を読み出し、電荷を画像データに変換して記憶する読み出し回路４３とから構成されている。なお、走査回路４２と各画素４０とは、行毎に走査線４４によって接続されており、読み出し回路４３と各画素４０とは、列毎に信号線４５によって接続されている。画素４０の配列ピッチは、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ１００μｍ程度である。

画素４０は、アモルファスセレン等の変換層（図示せず）によりＸ線を電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部の電極に接続されたキャパシタ（図示せず）に蓄積する直接変換型のＸ線検出素子として構成される。各画素４０には、ＴＦＴスイッチ（図示せず）が接続され、ＴＦＴスイッチのゲート電極が走査線４４、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線４５に接続される。走査回路４２からの駆動パルスによってＴＦＴスイッチがＯＮ状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線４５に読み出される。

なお、画素４０は、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等からなるシンチレータ（図示せず）でＸ線を一旦可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオード（図示せず）で電荷に変換して蓄積する間接変換型のＸ線検出素子として構成することも可能である。また、本実施形態では、放射線画像検出器としてＴＦＴパネルをベースとしたＦＰＤを用いているが、これに限られず、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子をベースとした各種の放射線画像検出器を用いることも可能である。

読み出し回路４３は、積分アンプ、補正回路、Ａ／Ｄ変換器（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４０から信号線４５を介して出力された電荷を積分して電圧信号（画像信号）に変換する。Ａ／Ｄ変換器は、積分アンプにより変換された画像信号を、デジタル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、オフセット補正、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１３に入力する。

図３において、第１の吸収型格子２１のＸ線遮蔽部２１ａは、ｘ方向に所定のピッチｐ_１で、互いに所定の間隔ｄ_１を空けて配列されている。同様に、第２の吸収型格子２２のＸ線遮蔽部２２ａは、ｘ方向に所定のピッチｐ_２で、互いに所定の間隔ｄ_２を空けて配列されている。Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａは、それぞれ不図示のＸ線透過性基板（例えば、ガラス基板）上に配置されたものである。第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、入射Ｘ線に位相差を与えるものでなく、強度差を与えるものであるため、振幅型格子とも称される。なお、スリット部（上記間隔ｄ_１，ｄ_２の領域）は空隙でなくてもよく、高分子や軽金属等のＸ線低吸収材が充填されていてもよい。

第１及び第２の吸収型格子２１，２２は、タルボ干渉効果の有無に係らず、スリット部を通過したＸ線を線形的に投影するように構成されている。具体的には、間隔ｄ_１，ｄ_２を、Ｘ線源１１から照射されるＸ線のピーク波長より十分大きな値とすることで、照射Ｘ線に含まれる大部分のＸ線をスリット部で回折させずに、直進性を保ったまま通過するように構成する。例えば、前述のＸ線管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線のピーク波長は、約０．４Åである。この場合には、間隔ｄ_１，ｄ_２を、１μｍ〜１０μｍ程度とすれば、スリット部で大部分のＸ線が回折されずに線形的に投影される。この場合、格子ピッチｐ_１，ｐ_２は、２μｍ〜２０μｍ程度の大きさである。

Ｘ線源１１から照射されるＸ線は、平行ビームではなく、Ｘ線焦点１１ａを発光点としたコーンビームであるため、第１の吸収型格子２１を通過して射影される投影像（以下、この投影像をＧ１像または縞画像と称する）は、Ｘ線焦点１１ａからの距離に比例して拡大される。第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ_２及び間隔ｄ_２は、そのスリット部が、第２の吸収型格子２２の位置におけるＧ１像の明部の周期パターンとほぼ一致するように決定されている。すなわち、Ｘ線焦点１１ａから第１の吸収型格子２１までの距離をＬ_１、第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２までの距離をＬ_２とした場合に、格子ピッチｐ_２及び間隔ｄ_２は、次式（１）及び（２）の関係を満たすように決定される。

第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２までの距離Ｌ_２は、タルボ干渉計の場合には、第１の回折格子の格子ピッチとＸ線波長とで決まるタルボ干渉距離に制約されるが、本実施形態の撮影部１２では、第１の吸収型格子２１が入射Ｘ線を回折させずに投影させる構成であって、第１の吸収型格子２１のＧ１像が、第１の吸収型格子２１の後方のすべての位置で相似的に得られるため、該距離Ｌ_２を、タルボ干渉距離と無関係に設定することができる。

上記のように本実施形態の撮影部１２は、タルボ干渉計を構成するものではないが、第１の吸収型格子２１でＸ線の回折が生じ、タルボ干渉効果が生じていると仮定した場合のタルボ干渉距離Ｚは、第１の吸収型格子２１の格子ピッチｐ_１、第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ_２、Ｘ線波長（ピーク波長）λ、及び正の整数ｍを用いて、次式（３）で表される。

式（３）は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線がコーンビームである場合のタルボ干渉距離を表す式であり、「Atsushi Momose, et al., Japanese Journal of Applied Physics, Vol.47, No.10, 2008年10月, 8077頁」により知られている。

本実施形態では、前述のように距離Ｌ_２をタルボ干渉距離と無関係に設定することができるため、撮影部１２のｚ方向への薄型化を目的とし、距離Ｌ_２を、ｍ＝１の場合の最小のタルボ干渉距離Ｚより短い値に設定する。すなわち、距離Ｌ_２は、次式（４）を満たす範囲の値に設定される。

Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａは、コントラストの高い周期パターン像を生成するためには、Ｘ線を完全に遮蔽（吸収）することが好ましいが、上記したＸ線吸収性に優れる材料（金、銀、白金等）を用いたとしても、吸収されずに透過するＸ線が少なからず存在する。このため、Ｘ線の遮蔽性を高めるためには、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａのそれぞれの厚み（ｚ方向の厚さ）をできるだけ厚くすること（すなわち、アスペクト比を高めること）が好ましい。例えば、Ｘ線管の管電圧が５０ｋＶの場合に、照射Ｘ線の９０％以上を遮蔽することが好ましく、この場合には、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの厚みは、金（Ａｕ）換算で３０μｍ以上であることが好ましい。

以上のように構成された第１及び第２の吸収型格子２１，２２では、第１の吸収型格子２１のＧ１像（縞画像）と第２の吸収型格子２２との重ね合わせにより強度変調された縞画像がＦＰＤ２０によって撮像される。第２の吸収型格子２２の位置におけるＧ１像のパターン周期と、第２の吸収型格子２２の格子ピッチｐ_２とは、製造誤差や配置誤差により若干の差異が生じており、この微小な差異により、強度変調された縞画像にはモアレ縞が生じる。また、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の格子配列方向に誤差が生じ、配列方向が同一でない場合には、いわゆる回転モアレが発生する。しかし、縞画像にこのようなモアレ縞が発生した場合でも、モアレ縞のｘ方向またはｙ方向の周期が画素４０の配列ピッチより大きい範囲であれば特に問題が生じることはない。理想的にはモアレ縞を発生させないことが好ましいが、モアレ縞は、後述するように、縞走査の走査量（第２の吸収型格子２２の並進距離）を確認するために利用することができる。

Ｘ線源１１と第１の吸収型格子２１との間に被検体Ｈを配置すると、ＦＰＤ２０により検出される縞画像は、被検体Ｈにより変調を受ける。この変調量は、被検体Ｈによる屈折効果によって偏向したＸ線の角度に比例する。したがって、ＦＰＤ２０で検出された縞画像を解析することによって、被検体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。

次に、縞画像の解析方法について説明する。同図には、被検体Ｈのｘ方向に関する位相シフト分布Φ（ｘ）に応じて屈折される１つのＸ線の経路を例示している。符号５０は、被検体Ｈが存在しない場合に直進するＸ線の経路を示している。この経路５０を進むＸ線は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を通過してＦＰＤ２０に入射する。符号５１は、被検体Ｈが存在する場合に、被検体Ｈにより屈折されて偏向したＸ線の経路を示している。この経路５１を進むＸ線は、第１の吸収型格子２１を通過した後、第２の吸収型格子２２のＸ線遮蔽部２２ａにより遮蔽される。

被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）は、被検体Ｈの屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）、Ｘ線の進む方向ｚとして、次式（５）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。

第１の吸収型格子２１から第２の吸収型格子２２の位置に投射されたＧ１像は、被検体ＨでのＸ線の屈折により、その屈折角φに応じた量だけｘ方向に変位することになる。この変位量Δｘは、Ｘ線の屈折角φが微小であることに基づいて、近似的に次式（６）で表される。

ここで、屈折角φは、Ｘ線波長λと被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、次式（７）で表される。

このように、被検体ＨでのＸ線の屈折によるＧ１像の変位量Δｘは、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）に関連している。そして、この変位量Δｘは、ＦＰＤ２０で検出される各画素４０の強度変調信号の位相ズレ量ψ（被検体Ｈがある場合とない場合とでの各画素４０の強度変調信号の位相のズレ量）に、次式（８）のように関連している。

したがって、各画素４０の強度変調信号の位相ズレ量ψを求めることにより、式（８）から屈折角φが求まり、式（７）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まるから、これをｘについて積分することにより、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被検体Ｈの位相コントラスト画像を生成することができる。本実施形態では、上記位相ズレ量ψを、下記に示す縞走査法を用いて算出する。

縞走査法では、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の一方を他方に対して相対的にｘ方向に並進移動させながら撮影を行う（すなわち、両者の格子周期の位相を変化させながら撮影を行う）。本実施形態では、前述の走査機構２３により第２の吸収型格子２２を移動させる。第２の吸収型格子２２の移動に伴って、モアレ縞が移動し、並進距離（ｘ方向への移動量）が、第２の吸収型格子２２の格子周期の１周期（格子ピッチｐ_２）に達すると（すなわち、位相変化が２πに達すると）、モアレ縞は元の位置に戻る。このように、格子ピッチｐ_２の整数分の１ずつ第２の吸収型格子２２を移動させながら、ＦＰＤ２０で縞画像を撮影し、撮影した複数の縞画像から各画素の強度変調信号を取得し、前述の画像処理部１４内の位相微分像生成部３２で演算処理することにより、各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψを得る。この位相ズレ量ψの２次元分布が位相微分像に相当する。

図４は、格子ピッチｐ_２をＭ（２以上の整数）個に分割した走査ピッチ（ｐ_２／Ｍ）ずつ第２の吸収型格子２２を移動させる様子を模式的に示している。走査機構２３は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のＭ個の各走査位置に、第２の吸収型格子２２を順に並進移動させる。なお、同図では、第２の吸収型格子２２の初期位置を、被検体Ｈが存在しない場合における第２の吸収型格子２２の位置でのＧ１像の暗部が、Ｘ線遮蔽部２２ａにほぼ一致する位置（ｋ＝０）としているが、この初期位置は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１のうちいずれの位置としてもよい。

まず、ｋ＝０の位置では、主として、被検体Ｈにより屈折されなかったＸ線が第２の吸収型格子２２を通過する。次に、ｋ＝１，２，・・・と順に第２の吸収型格子２２を移動させていくと、第２の吸収型格子２２を通過するＸ線は、被検体Ｈにより屈折されなかったＸ線の成分が減少する一方で、被検体Ｈにより屈折されたＸ線の成分が増加する。特に、ｋ＝Ｍ／２の位置では、主として、被検体Ｈにより屈折されたＸ線のみが第２の吸収型格子２２を通過する。ｋ＝Ｍ／２の位置を超えると、逆に、第２の吸収型格子２２を通過するＸ線は、被検体Ｈにより屈折されたＸ線の成分が減少する一方で、被検体Ｈにより屈折されなかったＸ線の成分が増加する。

ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各位置で、ＦＰＤ２０により撮影を行うと、各画素４０について、Ｍ個の画素データが得られる。以下に、このＭ個の画素データから上記各画素４０の強度変調信号の位相ズレ量ψを算出する方法を説明する。第２の吸収型格子２２の位置ｋにおける各画素４０の画素データＩ_ｋ（ｘ）は、次式（９）で表される。

ここで、ｘは、画素のｘ方向に関する座標であり、Ａ_０は入射Ｘ線の強度であり、Ａ_ｎは強度変調信号のコントラストに対応する値である（ここで、ｎは正の整数である）。また、φ（ｘ）は、上記屈折角φを画素４０の座標ｘの関数として表したものである。

次いで、次式（１０）の関係式を用いると、上記屈折角φ（ｘ）は、式（１１）のように表される。

ここで、ａｒｇ［ ］は、偏角の抽出を意味しており、上記各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψに対応する。したがって、各画素４０で得られたＭ個の画素データ（強度変調信号）から、式（１１）に基づいて位相ズレ量ψを算出することにより、屈折角φ（ｘ）が求まり、位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まる。

具体的には、各画素４０で得られたＭ個の画素データは、図５に示すように、第２の吸収型格子２２の位置ｋに対して、格子ピッチｐ_２の周期で周期的に変化する。同図中の破線は、被検体Ｈが存在しない場合の画素データの変化を示しており、実線は、被検体Ｈが存在する場合の画素データの変化を示している。この両者の波形の位相差が上記各画素の強度変調信号の位相ズレ量ψに対応する。

以上の説明では、画素４０のｙ方向に関するｙ座標を考慮していないが、各ｙ座標について同様の演算を行うことにより、ｘ方向及びｙ方向に関する２次元的な位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ）が得られる。この位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ）が位相微分像に対応する。なお、屈折角φと位相ズレ量ψとは、上記式（７）で示されるように比例関係にあるため、共に位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量に対応する物理量である。

次に、補正処理部３３による欠陥画素の補正処理について説明する。補正処理部３３は、上記の原理に基づいて位相微分像生成部３２によって算出された位相微分像（位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ））に対して、図６に示すフローチャートに従って補正処理を行う。まず、補正処理部３３は、欠陥マップ記憶部３１に記憶された欠陥マップから、１つの欠陥画素を選択する（ステップＳ１）。次いで、補正処理部３３は、位相微分像生成部３２から入力される位相微分像から、ステップＳ１で選択した欠陥画素に隣接する８個の隣接画素に対応する位相微分値（位相ズレ量ψ）を抽出する（ステップＳ２）。

次いで、補正処理部３３は、図７に示すように、欠陥画素に隣接する８個の隣接画素を、欠陥画素を中心として点対称の関係にある４種の点対称ペアＩ，II，III，IVのそれぞれについて、位相微分値の差分を算出する（ステップＳ３）。なお、２つ以上の欠陥画素が隣接している場合には、上記隣接画素に欠陥画素が含まれることになる。この場合には、欠陥画素を含む点対称ペアを、位相微分値の差分の算出対象から除外する。

そして、補正処理部３３は、位相微分値の差分の絶対値が最も小さい点対称ペアを特定し（ステップＳ４）、選択した点対称ペアの位相微分値の平均値を算出し（ステップＳ５）、算出した平均値を補正値として、欠陥画素の位相微分値を置き換える（ステップＳ６）。

この後、選択中の欠陥画素が最終の欠陥画素であるかを判定し（ステップＳ７）、最終の欠陥画素でない場合には（ステップＳ７：ＮＯ判定）、再びステップＳ１に戻って、欠陥マップ中の他の欠陥画素を選択し、ステップＳ２〜Ｓ６を同様に実行する。この結果、欠陥マップ中のすべての欠陥画素について補正処理が行われる。

以上のように補正処理が行われた位相微分像は、位相コントラスト画像生成部３４に入力される。位相コントラスト画像生成部３４は、入力された位相微分像をｘ軸に沿って積分することにより、被検体Ｈの位相シフト分布Φ（ｘ，ｙ）を生成し、これを位相コントラスト画像として画像記録部１５に記録する。

次に、キャリブレーション動作時に欠陥画素検出部３０により実行される欠陥画素の検出処理を、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。キャリブレーション動作は、操作者によるコンソール１７からの指示に基づいて、システム制御部１８が各部を制御することにより実行される。

キャリブレーションの指示があると（ステップＳ１０：ＹＥＳ判定）、システム制御部１８は、Ｘ線源１１からのＸ線の照射（曝射）を禁止した状態で、ＦＰＤ２０に撮影動作を実行させ、ＦＰＤ２０により得られた画像データ（以下、Ｘ線非照射の状態で得られた画像データを「ダーク画像」と称する）をメモリ１３に記憶させる（ステップＳ１１）。

このメモリ１３に記憶されたダーク画像は、欠陥画素検出部３０に読み出され、欠陥画素検出部３０は、ダーク画像の画素データ（すなわち、画素のノイズ値）が許容値より大きい画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ１２）。これにより、ＴＦＴスイッチ等の欠陥により大きな暗電流（リーク電流）が生じた画素が欠陥画素と判定される。

次いで、システム制御部１８は、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間に被検体Ｈを配置せずに、Ｘ線源１１から所定強度でＸ線を照射させた状態で、走査機構２３により第２の吸収型格子２２を、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ−１の各走査位置に移動させながら、各走査位置でＦＰＤ２０に撮影動作（以下、この撮影動作を「縞走査撮影」と称する）を実行させ、各走査位置で得られた画像データをメモリ１３に記憶させる（ステップＳ１３）。

メモリ１３に記憶された複数の画像データは、欠陥画素検出部３０に読み出され、欠陥画素検出部３０は、画素ごとに画素データ（強度変調信号）の平均値を算出する（ステップＳ１４）。具体的には、平均値は、図９に示すように、走査位置ｋごとに得られる画素データＩ_ｋ（ｘ）を平均化することにより得られる。なお、走査位置ｋの数が少なく、画素データＩ_ｋ（ｘ）の単純平均により平均値を求めることができない場合には、得られた画素データＩ_ｋ（ｘ）に最もフィッティングする正弦波を求め、この正弦波の平均値を求めればよい。

次いで、欠陥画素検出部３０は、ステップＳ１４で算出した平均値が所定範囲外の画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ１５）。この平均値は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２に対するＸ線の透過率（第１の吸収型格子２１に対する透過率と第２の吸収型格子２２に対する透過率とを掛け合わせた値）に比例する。すなわち、この平均値は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の厚み（ｚ方向の長さ）や幅（ｘ方向の長さ）が反映されたものであり、ステップＳ１５では、主に、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの厚みムラや幅ムラに起因した欠陥画素が検出される。例えば、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの厚みや幅が薄くなる方向に歪んだ場合には、Ｘ線の遮蔽性が低下する（漏れ量が多くなる）ため、強度変調信号の平均値が上昇し、所定範囲の上限を上回った場合に欠陥画素と判定される。逆に、Ｘ線遮蔽部２１ａ，２２ａの厚みや幅が厚くなる方向に歪んだ場合には、Ｘ線の遮蔽性が高くなるため、強度変調信号の平均値が低下し、所定範囲の下限を下回った場合に欠陥画素と判定される。

次いで、欠陥画素検出部３０は、画素ごとに画素データ（強度変調信号）の振幅値を算出する（ステップＳ１６）。具体的には、振幅値は、走査位置ｋごとに得られる画素データＩ_ｋ（ｘ）の最大値と最小値との差を算出することにより得られる。なお、走査位置ｋの数が少なく、画素データＩ_ｋ（ｘ）の最大値・最小値により振幅値を求めることができない場合には、得られた画素データＩ_ｋ（ｘ）に最もフィッティングする正弦波を求め、この正弦波の振幅値を求めればよい。

次いで、欠陥画素検出部３０は、ステップＳ１６で算出した振幅値が所定値より小さい画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ１７）。この振幅値は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の格子周期の位相差が“０”の場合と、“π”の場合との信号値の差異（すなわち、コントラスト）を表している。第１及び第２の吸収型格子２１，２２のいずれかに格子ピッチや開口幅のムラがある場合には、その部分に対応する画素の強度変調信号の振幅値が低下し、所定値を下回った場合にはその画素が欠陥画素と判定される。

そして、欠陥画素検出部３０は、ステップＳ１５及びステップＳ１７で得られた欠陥画素情報をそれぞれ統合して、欠陥画素の位置情報を表す欠陥マップを作成し、これを欠陥マップ記憶部３１に入力する（ステップＳ１８）。このとき、欠陥マップ記憶部３１に欠陥マップが既存である場合には、新たに入力された欠陥マップに更新（上書き）する。

次に、以上のように構成されたＸ線撮影システム１０の作用を説明する。操作者により、キャリブレーションの指示がコンソール１７から入力されると、Ｘ線撮影システム１０の各部が連携動作して上記キャリブレーション動作が実行され、欠陥画素検出部３０により欠陥画素の検出処理が行われ、検出された欠陥画素に基づいて作成された欠陥マップが欠陥マップ記憶部３１に記憶される。

次いで、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間に被検体Ｈを配した状態で、操作者により、撮影指示がコンソール１７から入力されると、Ｘ線撮影システム１０の各部が連携動作して上記撮影動作が実行され、位相微分像（位相ズレの分布ψ（ｘ，ｙ））が生成され、欠陥マップに基づく欠陥画素補正が行われた後、位相コントラスト画像が生成されてモニタに表示される。

次に、上記欠陥画素の検出処理により検出される格子歪みに起因した欠陥画素のタイプについて説明する。図１０（ａ）〜（ｃ）は、第１の吸収型格子２１に生じる歪みの種類を例示している。ここで、Ｘ線遮蔽部２１ａは、ガラス等からなるＸ線透過性基板６０上に積層されたレジスト膜等の積層体６１に溝６２を形成し、この溝６２にＡｕ等のＸ線高吸収材を充填することにより形成されている。

同図（ａ）は、局所的にＸ線遮蔽部２１ａの厚みが変動することにより生じた歪みを示している。破線で囲った部分では、例えば、Ｘ線高吸収材の充填が不十分であったことにより、Ｘ線遮蔽部２１ａの厚みが設計的な厚みｈ_１より低下している。この部分では、Ｘ線の透過率が上昇し、強度変調信号の平均値が上昇するため、この部分に対応する画素は、上記ステップＳ１５で欠陥画素と判定される。ただし、この透過率の上昇は、強度変調信号の振幅値にも少なからず影響を与えるため、上記ステップＳ１７で欠陥画素と判定される可能性もある。

同図（ｂ）は、局所的にＸ線遮蔽部２１ａの幅が変動することにより生じた歪みを示している。破線で囲った部分では、例えば、溝６２の形成誤差等でＸ線遮蔽部２１ａの幅が大きく、ピッチ及び開口幅が設計的なピッチｐ_１及び幅ｄ_１と異なっている。この部分では、第２の吸収型格子２２との間で不整合となり、強度変調信号の振幅値を低下させることになるため、この部分に対応する画素は、上記ステップＳ１７で欠陥画素と判定される。ただし、このピッチ及び開口幅の変動は、強度変調信号の平均値にも少なからず影響を与えるため、上記ステップＳ１５で欠陥画素と判定される可能性もある。

同図（ｃ）は、局所的にＸ線遮蔽部２１ａが傾斜したことにより生じた歪みを示している。この傾斜は、積層体６１が比較的軟性のレジスト材により形成されている場合に生じやすい。破線で囲った部分では、Ｘ線遮蔽部２１ａが傾斜することにより、Ｘ線のケラレが生じ、実質的にピッチ及び開口幅が変動したことになる。このため、この部分に対応する画素は、同図（ｂ）で示した例と同様に、上記ステップＳ１７で欠陥画素と判定される。同様に、Ｘ線遮蔽部２１ａの傾斜は、強度変調信号の平均値にも少なからず影響を与えるため、上記ステップＳ１５で欠陥画素と判定される可能性もある。

以上の例では、いずれも１つのＸ線遮蔽部２１ａに歪みが生じた場合を示しているが、実際には、複数のＸ線遮蔽部２１ａに歪みが群をなして生じることが多く、この場合には、強度変調信号の平均値や振幅値がより顕著に変動する。なお、第２の吸収型格子２２に歪みが生じた場合も同様である。

ところで、本実施形態のＸ線撮影システム１０において、撮影領域の大視野化を図るには、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の大型化が必要であり、図１１に示すように、複数の第１の吸収型格子２１を互いに接合することで、第１の吸収型格子２１を大型化することができる。同様に、複数の第２の吸収型格子２２を互いに接合することで、第２の吸収型格子２２を大型化することができる。

同図に示すように、第１の吸収型格子２１を大型化した場合には、破線で囲った接合部において、Ｘ線遮蔽部２１ａの間隔が大きくなり、実質的に、ピッチ及び開口幅が設計的なピッチｐ_１及び幅ｄ_１と異なった状態となってしまう。第２の吸収型格子２２についても同様である。

上記欠陥画素の検出処理では、このような接合部に対応する画素も欠陥画素として検出されて、補正処理が行われることになる。したがって、本発明の欠陥画素の検出処理は、上記のように複数の格子を互いに接合することにより作製された大型の格子を用いたＸ線撮影システムにおいても好適である。

なお、上記実施形態では、強度変調信号の特性値として振幅値及び平均値を用いて欠陥画素の検出を行っているが、振幅値に代えて、最大値、最小値、分散値、標準偏差、鮮明度のうちいずれかを用いてもよい。これらは、強度変調信号のコントラストに応じて変化する値である。ここで、鮮明度は、強度変調信号の最大値をＩ_ｍａｘ、最小値をＩ_ｍｉｎとして、（Ｉ_ｍａｘ−Ｉ_ｍｉｎ）／（Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_ｍｉｎ）で表される値である。

さらに、強度変調信号の特性値として、強度変調信号の周期を用いて欠陥画素の検出を行ってもよい。強度変調信号の周期は、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の格子ピッチｐ_１，ｐ_２の変動により変化する。

また、上記実施形態では、Ｘ線源１１からＦＰＤ２０までの距離を長くした場合に、Ｘ線焦点１１ａの焦点サイズ（一般的に０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度）によるＧ１像のボケが影響し、位相コントラスト画像の画質の低下をもたらす恐れがあるため、Ｘ線焦点１１ａの直後にマルチスリット（線源格子）を配置してもよい。

このマルチスリットは、第１及び第２の吸収型格子２１，２２と同様な構成の吸収型格子であり、一方向（本実施形態では、ｙ方向）に延伸した複数のＸ線遮蔽部が、第１及び第２の吸収型格子２１，２２のＸ線遮蔽部２１ａ，２２ａと同一方向（本実施形態では、ｘ方向）に周期的に配列されたものである。このマルチスリットは、Ｘ線源１１からのＸ線を部分的に遮蔽してｘ方向に関する実効的な焦点サイズを縮小するとともに、ｘ方向に多数の点光源（分散光源）を形成することにより、Ｇ１像のボケを抑制する。

また、上記実施形態では、第１及び第２の吸収型格子２１，２２を、そのスリット部を通過したＸ線を線形的に投影するように構成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、スリット部でＸ線を回折することにより、いわゆるタルボ干渉効果が生じる構成（国際公開ＷＯ２００４／０５８０７０号公報等に記載の構成）としてもよい。ただし、この場合には、第１及び第２の吸収型格子２１，２２の間の距離Ｌ_２をタルボ干渉距離に設定する必要がある。また、この場合には、第１の吸収型格子２１に代えて、位相型格子（位相型回折格子）を用いることが可能である。第１の吸収型格子２１に代えて用いた位相型格子は、タルボ干渉効果により生じる縞画像（自己像）を、第２の吸収型格子２２に射影する。

位相型格子と吸収型格子との差異は、Ｘ線高吸収材（Ｘ線遮蔽部）の厚さのみであり、Ｘ線遮蔽部の厚さは、吸収型格子の場合にＡｕ換算で約３０μｍ以上と設定されるのに対し、位相型格子の場合には、１μｍ〜５μｍ程度に設定される。位相型格子は、Ｘ線高吸収材が、Ｘ線源１１から照射される放射線に対して所定量（好ましくは、πまたはπ／２）の位相変調を与えることにより、タルボ干渉効果を発生させて縞画像（自己像）を生成するものである。したがって、位相型格子において、Ｘ線高吸収材の厚さやピッチが局所的に変動すると、その部分の縞画像が劣化することになるため、対応する部分の画素を欠陥画素として検出する必要がある。本発明の欠陥画素の検出処理によれば、第１の吸収型格子２１に代えて位相型格子を用いた場合にも同様に欠陥画素を検出することが可能である。

さらに、上記実施形態では、被検体ＨをＸ線源１１と第１の吸収型格子２１との間に配置しているが、被検体Ｈを第１の吸収型格子２１と第２の吸収型格子２２との間に配置した場合にも同様に位相コントラスト画像の生成が可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態として、欠陥画素検出部３０による欠陥画素の検出処理の変形例について説明する。本第実施形態では、補正処理部３３は、図１２に示すフローチャートに従って検出処理を行う。

まず、第１実施形態と同様に、キャリブレーションの指示があると（ステップＳ２０：ＹＥＳ判定）、Ｘ線源１１からのＸ線の照射（曝射）が禁止された状態で、ＦＰＤ２０により画像データ（ダーク画像）が取得され、メモリ１３に記憶される（ステップＳ２１）。このメモリ１３に記憶されたダーク画像は、欠陥画素検出部３０に読み出され、欠陥画素検出部３０は、画素データ（画素のノイズ値）が許容値より大きい画素を欠陥画素と判定する（ステップＳ２２）。

次いで、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間に被検体Ｈを配置せずに、Ｘ線源１１から所定の強度でＸ線を照射させた状態で、縞走査撮影が実行され、各走査位置で得られた画像データがメモリ１３に記憶される（ステップＳ２３）。メモリ１３に記憶された複数の画像データは、欠陥画素検出部３０に読み出され、欠陥画素検出部３０は、画素ごとに画素データ（強度変調信号）の平均値と振幅値とを、上記第１実施形態と同様の手順で算出する（ステップＳ２４）。

次いで、欠陥画素検出部３０は、図１３に示すような、強度変調信号の平均値と振幅値とに依存した判定基準を用いて、画素ごとに欠陥画素判定を行う（ステップＳ２５）。同図に示す判定基準は、平均値と振幅値との両方にほぼ反比例しており、欠陥画素検出部３０は、平均値及び振幅値が判定基準を下回る画素を欠陥画素と判定する。なお、この判定基準は、欠陥画素検出部３０に予め設定されている。判定基準は、関数やマトリクス表の形式で設定されている。

そして、欠陥画素検出部３０は、ステップＳ２２及びステップＳ２５で得られた欠陥画素情報をそれぞれ統合して、欠陥画素の位置情報を表す欠陥マップを作成し、これを欠陥マップ記憶部３１に入力する（ステップＳ２６）。

本実施形態では、上記のように平均値と振幅値とに依存した判定基準を用いて欠陥画素検出を行っているため、「平均値が小さい一方で振幅値が大きい画素」と「振幅値が小さい一方で平均値が大きい画素」を欠陥画素と判定せずに済む。すなわち、平均値と振幅値とのいずれか一方が大きければ、上記の位相ズレを識別できる可能性があるため、そのような画素を欠陥画素と判定せずに、位相コントラスト画像の生成に寄与させることができる。

なお、欠陥画素検出部３０に、上記判定基準を複数記憶させておき、コンソール１７の操作等により判定基準を適宜選択可能とすることも好ましい。例えば、Ｘ線撮影システム１０を医療診断用に適用する場合には、コンソール１７による撮影条件の選択（撮影対象の患部等の選択）に応じて判定基準を変更することが好ましい。各判定基準は、臨床研究等により事前に決定すればよい。

なお、ステップＳ２２により得られる欠陥画素情報はＦＰＤ２０の欠陥に起因するものであり、ステップＳ２５で得られる欠陥画素情報は第１及び第２の吸収型格子２１，２２の欠陥に起因するものであるため、欠陥マップ記憶部３１に記憶する際に、いずれに起因する欠陥かを識別可能に記憶させることが好ましい。例えば、欠陥の起因に応じて、欠陥マップ記憶部３１内の異なる記憶領域（セクタ）に欠陥情報を記憶させる。メンテナンス時に欠陥マップ記憶部３１から欠陥情報を読み出すことにより、欠陥の起因の特定が容易となるため、メンテナンス性が向上する。

また、本実施形態では、ＦＰＤ２０に起因する欠陥画素情報をダーク画像により検出しているが、これに加えて、Ｘ線源１１とＦＰＤ２０との間から第１及び第２の吸収型格子２１，２２を退避させ、一様なＸ線をＦＰＤ２０に入射させることで得られる一様な吸収画像に基づいて、ＦＰＤ２０に起因する欠陥画素情報を検出することも好ましい。

（第３実施形態）
また、上記各実施形態では、第２の吸収型格子２２がＦＰＤ２０とは独立して設けられているが、特開平２００９−１３３８２３号公報に開示された構成のＸ線画像検出器を用いることにより、第２の吸収型格子２２を排することができる。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線画像検出器において、各画素の電荷収集電極が、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てなる複数の線状電極群を、互いに位相が異なるように配置することにより構成されており、電荷収集電極が特許請求の範囲に記載の強度変調手段を構成している。

図１４は、本実施形態のＸ線画像検出器（ＦＰＤ）の構成を例示する。画素７０が、ｘ方向及びｙ方向に沿って一定のピッチで２次元配列されており、各画素７０には、Ｘ線を電荷に変換する変換層によって変換された電荷を収集するための電荷収集電極７１が形成されている。電荷収集電極７１は、第１〜第６の線状電極群７２〜７７から構成されており、各線状電極群の線状電極の配列周期の位相がπ／３ずつずれている。具体的には、第１の線状電極群７２の位相を０とすると、第２の線状電極群７３の位相はπ／３、第３の線状電極群７４の位相は２π／３、第４の線状電極群７５の位相はπ、第５の線状電極群７６の位相は４π／３、第６の線状電極群７７の位相は５π／３である。このように、画素７０で発生された電荷が線状電極群７２〜７７を通して蓄えられる。

さらに、各画素７０には、電荷収集電極７１により収集された電荷を読み出すためのスイッチ群７８が設けられている。スイッチ群７８は、第１〜第６の線状電極群７２〜７７のそれぞれに設けられたＴＦＴスイッチからなる。第１〜第６の線状電極群７２〜７７により収集された電荷を、スイッチ群７８を制御してそれぞれ個別に読み出すことによって、一度の撮影により、互いに位相の異なる６種類の縞画像を取得することができ、この６種類の縞画像に基づいて位相コントラスト画像を生成することができる。

ＦＰＤ２０に代えて、上記構成のＸ線画像検出器を用いることにより、撮影部１２から第２の吸収型格子２２が不要となるため、コスト削減とともに、さらなる薄型化が可能となる。また、本実施形態では、一度の撮影により、異なる位相で強度変調が行われた複数の縞画像を取得することが可能であるため、縞走査のための物理的な走査が不要となり、上記走査機構２３を排することができる。なお、電荷収集電極７１に代えて、特開平２００９−１３３８２３号公報に記載のその他の構成の電荷収集電極を用いることも可能である。

さらに、第２の吸収型格子２２を配置しない場合の別の実施形態として、Ｘ線画像検出器により得られた縞画像（Ｇ１像）を、信号処理によって位相を変えながら周期的にサンプリングすることで、該縞画像に強度変調を与えることも可能である。

また、上記各実施形態では、コーンビーム状のＸ線を発するＸ線源１１を用いた場合を例示しているが、平行Ｘ線を発するＸ線源を用いることも可能である。この場合には、上記式（１）〜（４）は、それぞれ次式（１２）〜（１５）に変形される。

以上説明した各実施形態は、医療診断用の放射線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することが可能である。また、放射線として、Ｘ線以外に、ガンマ線等を用いることも可能である。

１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線源（放射線源）
１１ａ Ｘ線焦点
２０ フラットパネル検出器（ＦＰＤ）
２１ 第１の吸収型格子
２１ａ Ｘ線遮蔽部
２２ 第２の吸収型格子
２２ａ Ｘ線遮蔽部
６０ 線透過性基板
６１ 積層体
６２ 溝
７０ 画素
７１ 電荷収集電極
７２〜７７ 第１〜第６の線状電極群
７８ スイッチ群

Claims (11)

1. 放射線源から放射される放射線を通過させて縞画像を生成する第１の格子と、
   前記縞画像の周期パターンに対して位相が異なる複数の相対位置で前記縞画像に強度変調を与える強度変調手段と、
   前記強度変調手段により前記各相対位置で強度変調された縞画像を検出する放射線画像検出器と、
   前記放射線源からの放射線照射下において、前記放射線画像検出器で取得される複数の縞画像に基づき、画素ごとに得られる強度変調信号の特性値に基づいて欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段と、
   を備えたことを特徴とする放射線撮影システム。
2. 前記特性値は、振幅値、平均値、最大値、最小値、分散値、標準偏差、鮮明度、または周期から選択される１または２以上の値であることを特徴する請求項１に記載の放射線撮影システム。
3. 前記欠陥画素検出手段は、前記強度変調信号の平均値及び振幅値に依存した判定基準に基づいて欠陥画素を検出することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮影システム。
4. 前記欠陥画素検出手段により検出された欠陥画素の位置情報を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
5. 前記欠陥画素検出手段により新たに欠陥画素の位置情報が生成された場合に、前記記憶手段に記憶されている位置情報が、新たに生成された位置情報に更新されることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮影システム。
6. 前記欠陥画素検出手段は、前記放射線源が非照射の状態で前記放射線画像検出器により得られるダーク画像に基づいて欠陥画素をさらに検出することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮影システム。
7. 前記欠陥画素検出手段は、ダーク画像に基づいて検出された欠陥画素の位置情報を、強度変調信号の特性値に基づいて検出された欠陥画素の位置情報と区別して、識別可能に前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項６に記載の放射線撮影システム。
8. 前記強度変調手段は、前記縞画像と同一方向の周期パターンを有する第２の格子と、前記第１及び第２の格子のいずれか一方を所定のピッチで移動させる走査手段とからなることを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の放射線撮影システム。
9. 前記第１及び第２の格子は、吸収型格子であり、前記第１の格子は、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記第２の格子に投影するものであることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮影システム。
10. 前記第１の格子は位相型格子であり、前記第１の格子は、タルボ干渉効果により、前記放射線源からの放射線を縞画像として前記第２の格子に射影するものであることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮影システム。
11. 前記放射線画像検出器は、放射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画素ごとに備えた放射線画像検出器であって、
    前記電荷収集電極は、前記縞画像と同一方向の周期パターンを有する複数の線状電極群が、互いに位相が異なるように配列されてなり、
    前記強度変調手段は、前記電荷収集電極により構成されていることを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の放射線撮影システム。

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