放射線画像撮影装置および放射線画像検出器
【課題】第１の格子と第２の格子の２つの格子を平行に配列し、この格子を用いて位相コントラスト画像を取得する放射線画像撮影装置において、２次元位相情報を有する高画質な位相コントラスト画像を取得する。
【解決手段】第１の格子および第２の格子のいずれか一方の格子を、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２が配列されたものとするとともに、その各単位格子ＵＧ１，ＵＧ２を構成する単位格子部材２２が互いに異なる方向に延びるものとし、その所定の範囲内の複数の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２に対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。
【解決手段】第１の格子および第２の格子のいずれか一方の格子を、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２が配列されたものとするとともに、その各単位格子ＵＧ１，ＵＧ２を構成する単位格子部材２２が互いに異なる方向に延びるものとし、その所定の範囲内の複数の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２に対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、格子を利用した放射線画像撮影装置およびその放射線画像撮影装置において用いられる放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、被写体の内部を調べ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。
【０００３】
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線画像を検出するＸ線画像検出器との間に被写体を配置して、被写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各Ｘ線は、Ｘ線画像検出器までの経路上に存在する被写体を構成する物質の特性（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線画像検出器に入射する。この結果、被写体のＸ線透過像が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。
【０００４】
しかし、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り、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線吸収能の差が小さく、従ってＸ線透過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線の吸収量の差が小さいため、画像のコントラストが得られにくい。
【０００５】
近年、被検体の吸収係数の違いによるＸ線の強度変化に代えて、被検体の屈折率の違いによるＸ線の位相変化に基づいた位相コントラスト画像を得るＸ線位相イメージングの研究が行われている。この位相差を利用した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を取得することができる。
【０００６】
このようなＸ線位相イメージングとして、たとえば、特許文献１および特許文献２においては、第１の格子と第２の格子の２つの格子を所定の間隔で平行に配列し、タルボ干渉効果によって第２の格子の位置に第１の格子の自己像を形成し、この自己像を第２の格子によって強度変調することによって放射線位相コントラスト画像を取得する放射線位相画像撮影装置が提案されている。
【０００７】
そして、特許文献１や特許文献２に記載の放射線位相画像撮影装置においては、第１の格子に対して、第１の格子の面にほぼ平行に第２の格子を配置し、第１の格子または第２の格子を、格子方向にほぼ垂直な方向に、格子ピッチよりも細かい所定量ずつ、相対的に並進移動させながら、その並進移動毎に撮影を行って複数の画像を撮影し、これらの複数の画像に基づいて、被検体との相互作用によって発生したＸ線の位相変化量（位相シフト微分量）を取得する縞走査法が行われる。そして、この位相シフト微分量に基づいて被検体の位相コントラスト画像を取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０２６５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０７７７号公報
【特許文献３】国際公開第２０１０／０５０４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の放射線位相画像撮影装置においては、格子方向に垂直な方向についての位相情報しか取得することができないため、十分な画質の位相コントラスト画像を取得することができない問題がある。
【００１０】
また、特許文献３に記載の放射線位相画像撮影装置においては、２次元位相情報を取得するために十字またはドットを多数配列した格子を用いることが提案されているが、これらの格子として非常に狭いピッチのものが要求されるため、その製作が非常に困難である。たとえば、十字を多数配列した格子の場合、十字によって形成される矩形の部分の角がなまるため空間周波数情報が落ちることになり画質の劣化となる。
【００１１】
一方、特許文献１および特許文献２に記載の放射線位相画像撮影装置においては、第１または第２の格子を、その格子ピッチよりも細かいピッチで精度よく移動させる必要がある。格子ピッチは典型的には数μｍであり、格子の送り精度はさらに高い精度が要求されるため、非常に高精度な移動機構が必要となる結果、機構の複雑化とコストの増大をもたらす。また、格子の移動毎に撮影を行う場合、位相コントラスト画像を取得するための一連の撮影間で、被検体の動きや装置振動などの要因で被検体と撮影系の位置関係がズレることにより、被検体との相互作用で発生したＸ線の位相変化を正しく導くことができず、結果として、良好な位相コントラスト画像を得ることができないといった問題がある。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑み、２次元位相情報を有する高画質な位相コントラスト画像を取得することができる放射線画像撮影装置およびその放射線画像撮影装置において用いられる放射線画像検出器を提供することを目的とする。
【００１３】
また、上述した２次元位相情報を有する位相コントラスト画像を１回の撮影によって取得することができる放射線画像撮影装置および放射線画像検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の放射線画像撮影装置は、格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて第１の周期パターン像を形成する第１の格子と、格子構造が周期的に配置され、第１の周期パターン像が入射されて第２の周期パターン像を形成する第２の格子と、第２の格子により形成された第２の周期パターン像を検出する画素部が２次元状に配列された放射線画像検出器と、放射線画像検出器において検出された第２の周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、第１の格子および第２の格子のいずれか一方の格子が、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものであるとともに、その各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものであり、画像生成部が、所定の範囲内の複数の単位格子に対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする。
【００１５】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、他方の格子を、単位格子よりも小さくかつ画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものとするとともに、１つの単位格子に対応する範囲内において複数の副単位格子を、単位格子の延伸方向に直交する方向についてその単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものとし、画像生成部を、１つの単位格子に対応する範囲内に配置された各副単位格子に対応する画素部によって検出された検出信号に基づいて、１つの単位格子の検出信号を生成するものとできる。
【００１６】
また、第１の格子を単位格子を複数配列したものとするとともに、第２の格子を副単位格子を複数配列したものとし、第１の格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の副単位格子を、第１の格子の像に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものとできる。
【００１７】
ただし、Ｐは第２の格子のピッチ、Ｍは位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
また、第２の格子を単位格子を複数配列したものとするとともに、第１の格子を副単位格子を複数配列したものとし、第２の格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の副単位格子の像を、第２の格子に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものとできる。
【００１８】
ただし、Ｐは第２の格子のピッチ、Ｍは位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
また、各単位格子を構成する単位格子部材を、互いに直交する方向に延びるものとすることができる。
【００１９】
また、所定の範囲内の複数の単位格子を、千鳥格子状に配置することができる。
【００２０】
また、所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように複数の単位格子を配置することができる。
【００２１】
また、所定の範囲内において、同じ方向に延びる単位格子部材から構成された単位格子を複数配置するとともに、その複数の単位格子同志の単位格子部材の配列ピッチを異なるものとできる。
【００２２】
また、各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子を配置することができる。
【００２３】
また、第２の格子を、第１の格子からタルボ干渉距離の位置に配置し、第１の格子のタルボ干渉効果によって形成される第１の周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００２４】
また、第１の格子を、放射線を投影像として通過させて第１の周期パターン像を形成する吸収型格子とし、第２の格子を、第１の格子を通過した投影像としての第１の周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００２５】
また、第２の格子を、第１の格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置することができる。
【００２６】
本発明の放射線画像撮影装置は、格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて周期パターン像を形成する格子と、格子によって形成された周期パターン像を透過する第１の電極層と、第１の電極層を透過した周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器と、放射線画像検出器において検出された周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、電荷蓄積層が、線状電極の配列ピッチよりも細かいピッチで格子状に形成されたものであり、格子が、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものであるとともに、その各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものであり、画像生成部が、所定の範囲内の複数の単位格子に対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする。
【００２７】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、電荷蓄積層を、単位格子よりも小さくかつ画素部に対応する単位で構成された副単位格子パターンを複数配列したものとするとともに、１つの単位格子に対応する範囲内において複数の副単位格子パターンを、単位格子の延伸方向に直交する方向についてその単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものとし、画像生成部を、１つの単位格子に対応する範囲内に配置された各副単位格子パターンに対応する画素部によって検出された検出信号に基づいて、１つの単位格子の検出信号を生成するものとできる。
【００２８】
また、格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の副単位格子パターンを、格子の像に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものとできる。
【００２９】
ただし、Ｐは副単位格子パターンのピッチ、Ｍは位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
また、各単位格子を構成する単位格子部材を、互いに直交する方向に延びるものとできる。
【００３０】
また、所定の範囲内の複数の単位格子を、千鳥格子状に配置することができる。
【００３１】
また、所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように複数の単位格子を配置することができる。
【００３２】
また、所定の範囲内において、同じ方向に延びる単位格子部材から構成された単位格子を複数配置するとともに、その複数の単位格子同志の単位格子部材の配列ピッチを異なるものとできる。
【００３３】
また、各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子パターンを配置することができる。
【００３４】
また、放射線画像検出器を、格子からタルボ干渉距離の位置に配置し、格子のタルボ干渉効果によって形成される周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００３５】
また、格子を、放射線を投影像として通過させて周期パターン像を形成する吸収型格子とし、放射線画像検出器を、格子を通過した投影像としての周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００３６】
また、放射線画像検出器を、格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置することができる。
【００３７】
本発明の放射線画像撮影装置は、格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて周期パターン像を形成する格子と、格子によって形成された周期パターン像を透過する第１の電極層と、第１の電極層を透過した周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器と、放射線画像検出器において検出された周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、電荷蓄積層が、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子パターンが配列されたものであるとともに、その各単位格子パターンを構成する単位格子部が互いに異なる方向に延びるものであり、画像生成部が、所定の範囲内の複数の単位格子パターンに対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする。
【００３８】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、格子を、単位格子パターンよりも小さくかつ画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものとするとともに、１つの単位格子パターンに対応する範囲内において複数の副単位格子を、単位格子パターンの延伸方向に直交する方向についてその単位格子パターンに対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものとし、画像生成部を、１つの単位格子パターンに対応する範囲内に配置された各副単位格子に対応する画素部によって検出された検出信号に基づいて、１つの単位格子パターンの検出信号を生成するものとできる。
【００３９】
また、電荷蓄積層の１つの単位格子パターンに対応する範囲内の複数の副単位格子の像を、単位格子パターンに対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列することができる。
【００４０】
ただし、Ｐは単位格子パターンのピッチ、Ｍは位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
また、各単位格子パターンを構成する単位格子部を、互いに直交する方向に延びるものとできる。
【００４１】
また、所定の範囲内の複数の単位格子パターンを、千鳥格子状に配置することができる。
【００４２】
また、所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子パターン同志の面積比が同じとなるように複数の単位格子パターンを配置することができる。
【００４３】
また、所定の範囲内において、同じ方向に延びる単位格子部から構成された単位格子パターンを複数配置するとともに、その複数の単位格子パターン同志の単位格子部の配列ピッチを異なるものとできる。
【００４４】
また、各単位格子パターンに対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子を配置することができる。
【００４５】
また、放射線画像検出器を、格子からタルボ干渉距離の位置に配置し、格子のタルボ干渉効果によって形成される周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００４６】
また、格子を、放射線を投影像として通過させて周期パターン像を形成する吸収型格子とし、放射線画像検出器を、格子を通過した投影像としての周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００４７】
また、放射線画像検出器を、格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置することができる。
【００４８】
本発明の放射線画像検出器は、放射線を透過する第１の電極層と、第１の電極層を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器であって、電荷蓄積層が、所定の範囲内に複数の単位格子パターンが配列されたものであるとともに、その各単位格子パターンを構成する単位格子部が互いに異なる方向に延びるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の放射線画像撮影装置によれば、第１の格子および第２の格子のいずれか一方の格子を、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものとするとともに、その各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものとし、その所定の範囲内の複数の単位格子に対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するようにしたので、上述したような従来の十字やドットの格子を用いることなく、２次元情報を有する高画質な位相コントラスト画像を取得することができる。
【００５０】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置において、他方の格子を、単位格子よりも小さくかつ画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものとするとともに、１つの単位格子に対応する範囲内において複数の副単位格子を、単位格子の延伸方向に直交する方向についてその単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置し、その各副単位格子に対応する画素部によって検出された検出信号に基づいて、１つの単位格子の検出信号を生成するようにした場合には、従来のように第２の格子を移動させる高精度な移動機構を必要とすることなく、１回の撮影によって複数種類の位相情報の検出信号を取得することができるので、１回の撮影によって位相コントラスト画像を取得することができる。
【００５１】
また、所定の範囲内の複数の単位格子を千鳥格子状に配置するようにした場合には、所定の範囲の互いに異なる方向の位相情報をバランス良く取得することができる。
【００５２】
また、所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように複数の単位格子を配置した場合も、所定の範囲の互いに異なる方向の位相情報をバランス良く取得することができる。
【００５３】
また、所定の範囲内において、同じ方向に延びる単位格子部材から構成された単位格子を複数配置するとともに、その複数の単位格子同志の単位格子部材の配列ピッチを異なるものとした場合には、互いに異なる周波数情報の検出信号を取得することができるので、たとえば、これらの差分を算出することによってエネルギサブトラクションの位相コントラスト画像を取得することができる。
【００５４】
また、各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子を配置するようにした場合にも、互いに異なる周波数情報の検出信号を取得することができる。
【００５５】
また、放射線画像検出器の電荷蓄積層を格子状に形成することによって放射線画像検出器に第２の格子の機能を持たせるようにしてもよく、そのようにした場合、高アスペクト比で形成する必要があり製造が困難な格子を設けなくてもよく、より製造し易いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の放射線位相画像撮影装置の第１の実施形態の概略構成図
【図２】図１に示す放射線位相画像撮影装置の上面図
【図３】放射線照射部の２次元格子の一例を示す図
【図４】第１の格子の一部拡大図
【図５】第２の格子の一部拡大図
【図６】各単位格子の自己像と第２の格子を構成する副単位格子との位置関係を示す図
【図７】ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器の概略構成を示す図
【図８】被検体の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つの放射線の経路を例示する図
【図９】位相コントラスト画像を生成する方法を説明するための図
【図１０】１つの単位格子の範囲に対応する副単位格子のその他の配置方法を示す図
【図１１】光読取方式の放射線画像検出器の概略構成を示す図
【図１２】図１１に示す放射線画像検出器の記録の作用を説明するための図
【図１３】図１１に示す放射線画像検出器の読取りの作用を説明するための図
【図１４】吸収画像および小角散乱画像を生成する方法を説明するための図
【図１５】第２の格子の機能を有する放射線画像検出器の一実施形態の概略構成を示す図
【図１６】図１５に示す放射線画像検出器における電荷蓄積層の副単位格子パターンの一例を示す図
【図１７】図１５に示す放射線画像検出器の記録の作用を説明するための図
【図１８】図１５に示す放射線画像検出器の読取りの作用を説明するための図
【図１９】第２の格子の機能を有する放射線画像検出器のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図２０】図１９に示す放射線画像検出器の記録の作用を説明するための図
【図２１】図１９に示す放射線画像検出器の読取りの作用を説明するための図
【図２２】第２の格子の機能を有する放射線画像検出器のその他の実施形態の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、図面を参照して本発明の放射線画像撮影装置の第1の実施形態を用いた放射線位相画像撮影装置について説明する。図１に第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置の概略構成を示す。図２に図１に示す放射線位相画像撮影装置の上面図（Ｘ−Ｚ断面図）を示す。図２の紙面厚さ方向が図１のＹ方向である。
【００５８】
放射線位相画像撮影装置は、図１に示すように、放射線を被検体１０に向かって照射する放射線照射部１と、放射線照射部１から射出された放射線を通過させて第１の周期パターン像を形成する第１の格子２と、第１の格子２により形成された第１の周期パターン像を強度変調して第２の周期パターン像を形成する第２の格子３と、第２の格子３により形成された第２の周期パターン像を検出する放射線画像検出器４と、放射線画像検出器４により検出された第２の周期パターン像に基づいて画像信号を取得し、その取得した画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部５とを備えている。
【００５９】
放射線照射部１は、被検体１０に向けて放射線を射出する放射線源１ａと、その放射線源１ａから射出された放射線を透過する部分と遮蔽する部分とからなる２次元格子１ｂとを備え、第１の格子２に放射線を照射したときタルボ干渉効果を発生させうるだけの空間的干渉性を有するものである。
【００６０】
２次元格子１ｂは、図３に示すように、Ｘ方向に延びる放射線遮蔽部がＹ方向に周期的に配置されるとともに、Ｙ方向に延びる放射線遮蔽部がＸ方向に周期的に配置された２次元状の放射線吸収型格子である。この２次元格子１ｂは、放射線源１の焦点から射出された放射線を部分的に遮蔽することにより、Ｘ方向およびＹ方向に関する実効的な焦点サイズを縮小することができるとともに、Ｘ方向およびＹ方向に多数の微小焦点光源を形成することができるものである。なお、放射線源１ａがコヒーレント性のある平行光を発する性能を有するもの（たとえば放射光、マイクロフォーカスＸ線源）である場合には、この２次元格子１ｂは不要である。
【００６１】
この２次元格子１ｂの格子ピッチＰ０は、次式（１）を満たすように設定する必要がある。
【数１】
【００６２】
なお、Ｐ２は第２の格子３のピッチ、Ｚ３は、２次元格子１ｂから第１の格子２までの距離、Ｚ２は第１の格子２から第２の格子３までの距離である。
【００６３】
第１の格子２は、図１に示すように、放射線を主として透過する基板２１と、基板２１上に設けられた多数の単位格子ＵＧとを備えている。
【００６４】
図４に、図１に示す第１の格子２の一部拡大図を示す。第１の格子２は、図４に示すように、Ｙ方向に延伸した矩形の単位格子部材２２をＸ方向に多数配列した第１の単位格子ＵＧ１と、Ｙ方向に直交するＸ方向に延伸した矩形の単位格子部材２２をＹ方向に多数配列した第２の単位格子ＵＧ２とを備えている。そして、本実施形態においては、第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２とは、Ｘ方向およびＹ方向に交互に配置されることによって千鳥配置されている。
【００６５】
単位格子部材２２の素材としては、たとえば、金、白金などの金属を用いることができる。また、第１の格子２としては、照射される放射線に対して約９０°または約１８０°の位相変調を与える、いわゆる位相変調型格子であることが望ましく、たとえば、単位格子部材２２を金とした場合、通常の医療診断用のＸ線エネルギー領域において必要なＺ方向についての厚さは１μｍ〜１０μｍ程度になる。また、振幅変調型格子を用いることもできる。この場合、単位格子部材２２は放射線を十分に吸収する厚さが必要である。たとえば、単位格子部材２２を金とした場合、通常の医療診断用のＸ線エネルギー領域において必要な厚さは１０μｍ〜数１００μｍ程度になる。
【００６６】
そして、本実施形態においては、図４に示す４つの単位格子の範囲が、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲となる。すなわち、隣接する第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２とからなる単位格子の組を２組用いて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。なお、図４には、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する４つの単位格子しか示していないが、実際には図４に示す４つの単位格子がＸ方向およびＹ方向に繰り返して配置される。
【００６７】
第２の格子３は、図１に示すように、第１の格子２と同様に、放射線を主として透過する基板３１と、基板３１上に設けられた多数の副単位格子ＳＵＧとを備えている。
【００６８】
図５は、図１に示す第２の格子３の一部拡大図である。図５において太線で囲まれる上側の９つの副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａは、図４に示す左上の第２の単位格子ＵＧ２の範囲に対応するものであり、下側の９つの副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂは、図４に示す左下の第１の単位格子ＵＧ１の範囲に対応するものである。すなわち、図４に示す左上の第２の単位格子ＵＧ２を放射線が透過することによって形成される第２の単位格子ＵＧ２の自己像Ｇ２が、図５に示す上側の９つの副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａに照射され、図４に示す左下の第１の単位格子ＵＧ１を放射線が透過することによって形成される第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１が、図５に示す下側の９つの副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂに照射されるように構成されている。
【００６９】
なお、図５においては、図４に示す左側の２つの単位格子に対応する副単位格子しか示していないが、図４に示す右側の２つの単位格子に対応する副単位格子は、図５に示す上側の９つの副単位格子と下側の９つの副単位格子とが上下逆となるように配置される。そして、図５に示す２つの副単位格子の組と、その２つの副単位格子の組とは上下関係が逆の２つの副単位格子の組との４つの副単位格子の組が、Ｘ方向およびＹ方向に繰り返して配置される。そして、この４つの副単位格子の組を用いて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。
【００７０】
図５に示す上側の副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａは、それぞれＸ方向に延伸した矩形の副単位格子部材３２をＹ方向に多数配列したものである。図５の上側に示す９つの副単位格子の中には、副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ４Ａがそれぞれ２つずつ含まれるとともに１つの副単位格子ＳＵＧ５Ａが含まれている。そして、この各副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａを構成する副単位格子部材３２は、各副単位格子間において互いに異なる距離だけＹ方向について所定のピッチずらされて配列されている。なお、この各副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａの構成については後で詳述する。
【００７１】
図５に示す下側の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂは、それぞれＹ方向に延伸した矩形の副単位格子部材３２をＸ方向に多数配列したものである。図５の下側に示す９つの副単位格子の中には、副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ４Ｂがそれぞれ２つずつ含まれるとともに１つの副単位格子ＳＵＧ５Ｂが含まれている。そして、この各副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂを構成する副単位格子部材３２は、各副単位格子間において互いに異なる距離だけＸ方向について所定のピッチずらされて配列されている。なお、この各副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂの構成については後で詳述する。
【００７２】
副単位格子部材３２の素材としては、たとえば、金、白金などの金属を用いることができる。第２の格子３は、振幅変調型格子であることが望ましい。このとき、副単位格子部材３２は放射線を十分に吸収する厚さが必要である。たとえば、副単位格子部材３２を金とした場合、通常の医療診断用のＸ線エネルギー領域において必要な厚さは１０μｍ〜数１００μｍ程度になる。
【００７３】
ここで、本実施形態においては、放射線画像検出器４によって検出された第２の周期パターン像に基づいて互いに異なる複数の位相情報を取得し、その複数の位相情報に基づいて位相コントラスト画像を生成するが、ここでは第２の周期パターン像に基づいて５つの位相情報を生成し、その５つの位相情報に基づいて位相コントラスト画像を生成するものとする。
【００７４】
そして、このように５つの位相情報を生成するための第１および第２の格子２，３の詳細な構成について、以下に説明する。
【００７５】
図６は、図４の左側の第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２を放射線が透過することによって第２の格子３の位置に形成された自己像Ｇ１，Ｇ２と、図５に示す副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂの各副単位格子部材３２との位置関係を示す図である。なお、図６においては、自己像Ｇ１，Ｇ２を分かりやすくするために、これらの長さを実際より長く表しているが、実際には、自己像Ｇ１，Ｇ２は、図６の太線の範囲の長さとなる。
【００７６】
図６に示すように、５種類の副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａは、それぞれ第２の単位格子ＵＧ２の自己像Ｇ２からＹ方向について互いに異なる距離で配置されている。具体的には、副単位格子ＳＵＧ１Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離をゼロとして配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ２Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離をＰ２/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ３Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離を（２×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ４Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離を（３×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ５Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離を（４×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置されている。なお、副単位格子部材３２の間隔はｄ２である。
【００７７】
そして、図６に示すように構成された５種類の副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａを透過した第２の単位格子ＵＧ２の自己像Ｇ２を、それぞれ放射線画像検出器４の後述する各画素回路４０により検出することによって、Ｙ方向について互い異なる５つの位相情報の検出信号をそれぞれ取得することができる。
【００７８】
また、図６に示すように、５種類の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂは、それぞれ第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１からＸ方向について互いに異なる距離で配置されている。具体的には、副単位格子ＳＵＧ１Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離をゼロとして配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ２Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離をＰ２/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ３Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離を（２×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ４Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離を（３×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ５Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離を（４×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置されている。なお、副単位格子部材３２の間隔はｄ２である。
【００７９】
そして、図６に示すように構成された５種類の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂを透過した第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１を、それぞれ放射線画像検出器４の後述する各画素回路４０により検出することによって、Ｘ方向について互い異なる５つの位相情報の検出信号をそれぞれ取得することができる。
【００８０】
なお、上述したようにして取得されたＸ方向について互い異なる５つの位相情報の検出信号とＹ方向について互い異なる５つの位相情報の検出信号とに基づいて位相コントラスト画像の画素信号を生成する方法については、後で詳述する。
【００８１】
ここで、放射線照射部１から照射される放射線が、平行ビームではなく、コーンビームである場合には、第１の格子２を通過して形成される第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２は、放射線照射部１からの距離に比例して拡大される。したがって、図２に示すように、放射線源１ａの焦点から第１の格子２までの距離をＺ１、第１の格子２から第２の格子３までの距離をＺ２とした場合、図４に示す第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２のピッチＰ１と、図５および図６に示す副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５ＢのピッチＰ２とは、次式（２）の関係を満たすように決定される。なお、Ｐ１’は、第２の格子３の位置における第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２のピッチである。
【数２】
【００８２】
また、第１の格子２を１８０°の位相変調を与える位相変調型格子とした場合には、次式（３）の関係を満たすように決定される。
【数３】
【００８３】
なお、放射線照射部１から照射される放射線が平行ビームである場合には、第１の格子２を９０°の位相変調を与える位相変調型格子または振幅変調型格子とした場合、Ｐ２＝Ｐ１を満たすように決定され、第１の格子２を１８０°の位相変調を与える位相変調型格子とした場合には、Ｐ２＝Ｐ１／２を満たすように決定される。
【００８４】
そして、上述したような放射線照射部１、第１の格子２、第２の格子３および放射線画像検出器４によって位相コントラスト画像を取得可能な放射線位相画像撮影装置が構成されるが、本構成をタルボ干渉計として機能させるためには、さらにいくつかの条件をほぼ満たさねばならない。その条件について以下に説明する。
【００８５】
まず、第１の格子２と第２の格子３とのグリッド面が、図１に示すＸ−Ｙ平面に平行であることが必要である。
【００８６】
そして、さらに、第１の格子２と第２の格子３との距離Ｚ２は、第１の格子２が９０°の位相変調を与える位相変調型格子である場合、次の条件をほぼ満たさなければならない。
【数４】
ただし、λは放射線の波長（通常は実効波長）、ｍは０か正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の単位格子部材２２の配列ピッチ、Ｐ２は上述した第２の格子３の副単位格子部材３２の配列ピッチである。
【００８７】
また、第１の格子２が１８０°の位相変調を与える位相変調型格子である場合には、次の条件をほぼ満たさなければならない。
【数５】
ただし、λは放射線の波長（通常は実効波長）、ｍは０か正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の単位格子部材２２の配列ピッチ、Ｐ２は上述した第２の格子３の副単位格子部材３２の配列ピッチである。
【００８８】
さらに、第１の格子２が振幅変調型格子である場合には、次の条件をほぼ満たさなければならない。
【数６】
ただし、λは放射線の波長（通常は実効波長）、ｍ’は正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の単位格子部材２２の配列ピッチ、Ｐ２は上述した第２の格子３の副単位格子部材３２の配列ピッチである。
【００８９】
なお、上式（４），（５），（６）は、放射線照射部１により照射される放射線がコーンビームである場合であり、放射線が平行ビームである場合には、上式（４）に代えて下式（７）、上式（５）に代えて下式（８）、上式（６）に代えて下式（９）となる。
【数７】
【数８】
【数９】
【００９０】
放射線画像検出器４は、第１の格子２に入射した放射線が形成する第１の格子２の第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２が、第２の格子３の各副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂによって強度変調された像を検出するものである。このような放射線画像検出器４として、本実施形態においては、図７に示すような、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチ４１を備えた画素回路４０が２次元上に多数配列された、いわゆるＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器を用いる。
【００９１】
放射線画像検出器４は、各画素回路４０のＴＦＴスイッチ４１をオンオフするための走査信号が出力される多数のゲート走査線４３と、各画素回路４０からＴＦＴスイッチ４１を介して読み出された画素信号が出力される多数のデータ線４４とが直交して設けられている。そして、ゲート走査線４３は画素回路行毎に設けられており、データ線４４は画素回路列毎に設けられている。
【００９２】
多数のゲート走査線４３には各画素回路４０のＴＦＴスイッチ４１をオンオフするための走査信号を出力する走査駆動回路４５が接続されており、多数のデータ線４４には信号検出部４６が接続されている。信号検出部４６は各画素回路４０からデータ線４４に出力された信号を検出して画像生成部５に出力するものである。
【００９３】
そして、上述したように、本実施形態においては、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対して、第１の格子２の４つの単位格子が割り当てれ、その各単位格子に対して９つの副単位格子が割り当てられ、この各副単位格子に対して１つの画素回路４０が割り当てられるので、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するために、９×４＝３６個の画素回路４０が使用されることになる。なお、図７において点線四角で示す１８個の画素回路４０は、図６に示す９個の副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂに対応するものである。
【００９４】
なお、図８においては、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する３６個の画素回路４０の組を１つだけ示しているが、この組がＸ方向およびＹ方向に繰り返されるものとする。
【００９５】
画素回路４０は、それぞれ光電変換素子と、光電変換素子によって変換された電荷を蓄積する蓄電部と、蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すために用いられるＴＦＴスイッチ４１とを備えている。なお、図７においては図示省略したが、図７に示す画素回路４０上には、放射線の照射を可視光に変換する波長変換層が設けられており、上述した光電変換素子は、この波長変換層から発せられた光を光電変換して電荷を発生するものである。
【００９６】
画像生成部５は、上述した３６個の画素回路４０によってそれぞれ検出されたＸ方向およびＹ方向についての５つの位相情報の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像を構成する１つの画素の画素信号を生成するものである。位相コントラスト画像の生成方法については、後で詳述する。
【００９７】
次に、本実施形態の放射線位相画像撮影装置の作用について説明する。
【００９８】
まず、図１に示すように、放射線照射部１と第１の格子２との間に、被検体１０が配置された後、放射線照射部１から放射線が射出される。そして、その放射線は被検体１０を透過した後、第１の格子２に照射される。第１の格子２に照射された放射線は、第１の格子２で回折されることにより、第１の格子２から放射線の光軸方向において所定の距離において、タルボ干渉像を形成する。
【００９９】
これをタルボ効果と呼び、光波が第１の格子２を通過したとき、第１の格子２から所定の距離において、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を形成する。たとえば、第１の格子２が、９０°の位相変調を与える位相変調型格子の場合、上式（４）または上式（７）（１８０°の位相変調型格子の場合は上式（５）または上式（８）、強度変調型格子の場合は上式（６）または上式（９））で与えられる距離において第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を形成する一方、被検体１０によって、第１の格子２に入射する放射線の波面は歪むため、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２はそれに従って変形している。すなわち、上述した第１の格子２の第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２が被検体１０によって変形する。
【０１００】
続いて、第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２が第２の格子３の各副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂを通過する。その結果、上記の変形した第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２は第２の格子３の各副単位格子との重ね合わせにより、強度変調を受け、上記波面の歪みを反映した画像信号として放射線画像検出器４の各画素回路４０により検出される。
【０１０１】
ここで、放射線画像検出器４における画像検出と読出しの作用について説明する。
【０１０２】
上記のようにして第２の格子３の各副単位格子による強度変調によって変形した第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２は、その各副単位格子に対応する放射線画像検出器４の各画素回路４０によってそれぞれ検出され、各画素回路４０の光電変換素子によって光電変換された後、その電荷が蓄電部に蓄積される。
【０１０３】
次に、走査駆動回路４５からＹ方向に配列されたゲート走査線４３に走査信号が順次出力され、画素回路行がＹ方向に順次走査されて各画素回路４０から検出信号が読み出され、信号検出部４６によって検出された後、画像生成部５に出力される。
【０１０４】
そして、画像生成部５は、第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいてＸ方向成分の検出信号を取得し、第２の単位格子ＵＧ２の自己像Ｇ２に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいてＹ方向成分の検出信号を取得し、Ｘ方向成分の検出信号とＹ方向成分の検出信号とに基づいて被検体１０の位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。
【０１０５】
ここで、画像生成部５において位相コントラスト画像を生成する方法について説明するが、まず、本実施形態における位相コントラスト画像の生成方法の原理について説明する。なお、ここではＸ方向成分の位相コントラスト画像の生成方法の原理について説明するが、Ｙ方向成分の位相コントラスト画像の生成方法の原理についても、方向が異なるだけで同様である。
【０１０６】
図８は、被検体１０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つの放射線の経路を例示している。符号Ｘ１は、被検体１０が存在しない場合に直進する放射線の経路を示しており、この経路Ｘ１を進む放射線は、第１および第２の格子２，３を通過して放射線画像検出器４に入射する。符号Ｘ２は、被検体１０が存在する場合に、被検体１０により屈折されて偏向した放射線の経路を示している。この経路Ｘ２を進む放射線は、第１の格子２を通過した後、第２の格子３により遮蔽される。
【０１０７】
被検体１０の位相シフト分布Φ（ｘ）は、被検体１０の屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）、放射線の進む方向をｚとして、次式（１０）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。
【数１０】
【０１０８】
第１の格子２から第２の格子３の位置に形成された自己像Ｇ１，Ｇ２は、被検体１０での放射線の屈折により、その屈折角ψに応じた量だけｘ方向に変位する。この変位量Δｘは、放射線の屈折角ψが微小であることに基づいて、近似的に次式（１１）で表される。
【数１１】
【０１０９】
ここで、屈折角ψは、放射線の波長λと被検体１０の位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、次式（１２）で表される。
【数１２】
【０１１０】
このように、被検体１０での放射線の屈折による自己像Ｇ１，Ｇ２の変位量Δｘは、被検体１０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、放射線画像検出器４で検出される各画素の強度変調信号の位相ズレ量Ψ（被検体１０がある場合とない場合とでの各画素の強度変調信号の位相ズレ量）に、次式（１３）のように関連している。
【数１３】
【０１１１】
したがって、各画素の強度変調信号の位相ズレ量Ψを求めることにより、上式（１３）から屈折角ψが求まり、上式（１２）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まる。この微分量をｘについて積分することにより、被検体１０の位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被検体１０の位相コントラスト画像を生成することができる。
【０１１２】
本実施形態においては、位相コントラスト画像の各画素について、５種類の位相情報の検出信号が取得されている。以下に、この５種類の位相情報の検出信号から位相コントラスト画像の各画素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。なお、ここでは５種類の検出信号に限定せず、Ｍ種類の検出信号に基づいて位相ズレ量Ψを算出する方法を説明する。
【０１１３】
まず、Ｍ種類の検出信号を取得するには、第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１，Ｇ２に対するＸ方向についての距離が互いに異なるＭ種類の副単位格子を配置する必要があるが、第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１，Ｇ２に対するこのＭ種類の各副単位格子の位置をｋ＝０〜Ｍ−１とすると、第ｋ位置における放射線画像検出器４の各画素回路４０の検出信号Ｉｋ（ｘ）は、次式（１４）で表される。
【数１４】
【０１１４】
ここで、ｘは、画素回路のｘ方向に関する座標であり、Ａ０は入射放射線の強度であり、Ａｎ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、ψ（ｘ）は、上記屈折角ψを放射線画像検出器４の画素回路の座標ｘの関数として表したものである。
【０１１５】
次いで、次式（１５）の関係式を用いると、上記屈折角ψ（ｘ）は、式（１６）のように表される。
【数１５】
【数１６】
【０１１６】
ここで、ａｒｇ[]は、偏角の抽出を意味しており、放射線画像検出器４の各画素の位相ズレ量Ψに対応する。したがって、放射線画像検出器４によって取得されたＭ種類の検出信号から、式（１６）に基づいて位相コントラスト画像の各画素の強度変調信号の位相ズレ量Ψを算出することにより、屈折角ψ（ｘ）が求められる。
【０１１７】
位相コントラスト画像の各画素について取得されたＭ種類の検出信号は、図９に示すように、自己像Ｇ１，Ｇ２に対するＭ種類の各副単位格子の位置ｋに対して、周期的に変化する。したがって、このＭ個の検出信号列を、たとえば正弦波でフィッティングし、被検体があるときと被検体なしのときのフィッティングカーブの位相ズレ量Ψを取得し、上式（１２）、（１３）により位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量を算出し、この微分量をｘについて積分することにより被検体１０の位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被検体１０のＸ方向成分の位相コントラスト画像を生成する。
【０１１８】
より具体的には、上述した屈折角ψ（ｘ）を表す式（１６）は、下式（１７）で表すことができる。
【数１７】
【０１１９】
ここで、δｋは、下式（１８）で表すことができるので、本実施形態のようにＭ＝５とし、図６に示すｋ＝０の２つの副単位格子ＳＵＧ１Ｂに対応する検出信号をＩ０、ｋ＝１の２つの副単位格子ＳＵＧ２Ｂに対応する検出信号をＩ１、ｋ＝２の２つの副単位格子ＳＵＧ３Ｂに対応する検出信号をＩ２、ｋ＝３の２つの副単位格子ＳＵＧ４Ｂに対応する検出信号をＩ３、ｋ＝４の副単位格子ＳＵＧ５Ｂに対応する検出信号をＩ４とすると、上式（１７）の括弧内は、下式（１９）のように算出することができ、これにより屈折角ψ（ｘ）を算出することができる。なお、検出信号Ｉ０〜Ｉ３は、それぞれ２つずつ取得されるので、それぞれ下式（１９）の分母分子に割り当てられる。また、検出信号Ｉ４は１つしか取得されないが、同じ値が下式（１９）の分母分子に割り当てられる。
【数１８】
【数１９】
【０１２０】
なお、上記のようにして位相コントラスト画像を生成する際、各画素回路４０によって検出される検出信号が副単位格子に対応するものであるか、すなわち、その検出信号に対応する副単位格子の自己像Ｇ１，Ｇ２に対する位置ｋの情報が必要となるが、この対応関係については各画素回路４０について予め設定しておくようにすればよい。
【０１２１】
もしくは、このような対応関係を予め設定しておくのではなく、９つの副単位格子に対応する９つの画素回路４０の範囲を予め設定しておき、その範囲内の画素回路４０によって検出された検出信号のうちの最大値と最小値を求め、この最大値と最小値とを上述したフィッティングカーブの最大値と最小値とに設定するとともに、それ以外の画素信号を上記フィッティングカーブの最大値と最小値との間の値に設定することによって位相コントラスト画像を生成するようにしてもよい。
【０１２２】
上述したようにして、図４に示す２つの第１の単位格子ＵＧ１のうちの一方の第１の単位格子ＵＧ１に対応する範囲（９個の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂに対応する範囲）の９個の画素回路４０の検出信号に基づいて、第１のＸ方向成分検出信号が取得される。
【０１２３】
また、上記と同様の演算によって、図４に示す２つの第１の単位格子ＵＧ１のうちの他方の第１の単位格子ＵＧ１に対応する範囲（９個の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂに対応する範囲）の９個の画素回路４０の検出信号に基づいて、第２のＸ方向成分検出信号が取得される。
【０１２４】
そして、画像生成部５は、この第１のＸ方向成分検出信号と第２のＸ方向成分検出信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素のＸ方向成分画素信号を算出する。Ｘ方向成分画素信号の演算方法としては、たとえば、第１および第２のＸ方向成分検出信号の加算平均などすればよい。
【０１２５】
また、上記説明では、位相コントラスト画像の１つの画素のＸ方向成分画素信号の演算方法について説明したが、Ｙ方向成分画素信号についても、方向のみを変更して同様の演算方法によって算出することができる。
【０１２６】
具体的には、図６に示すｋ＝０の２つの副単位格子ＳＵＧ１Ａに対応する検出信号をＩ０、ｋ＝１の２つの副単位格子ＳＵＧ２Ａに対応する検出信号をＩ１、ｋ＝２の２つの副単位格子ＳＵＧ３Ａに対応する検出信号をＩ２、ｋ＝３の２つの副単位格子ＳＵＧ４Ａに対応する検出信号をＩ３、ｋ＝４の副単位格子ＳＵＧ５Ａに対応する検出信号をＩ４とし、上式（１９）を算出することによって、屈折角ψ（ｙ）を算出することができる。
【０１２７】
そして、画像生成部５は、Ｘ方向のときと同様にして、図４に示す２つの第２の単位格子ＵＧ２に対応する範囲の画素回路４０の検出信号に基づいて、第１のＹ方向成分検出信号と第２のＹ方向成分検出信号とを取得する。
【０１２８】
そして、第１のＹ方向成分検出信号と第２のＹ方向成分検出信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素のＹ方向成分画素信号を算出する。Ｙ方向成分画素信号の演算方法としては、たとえば、第１および第２のＹ方向成分検出信号を加算平均などすればよい。
【０１２９】
さらに、画像生成部５は、上記ようにして取得したＸ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。具体的には、たとえば、Ｘ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号との加算平均などをすればよい。
【０１３０】
また、上記実施形態においては、第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２のそれぞれの単位格子部材が直交するようにしたが、必ずしも直交する必要はなく、９０度以外の角度をなすようにしてもよい。なお、その場合においても、各単位格子の単位格子部材の像と第２の格子３の各副単位格子の副単位格子部材との位置関係は維持されるものとする。
【０１３１】
また、上記実施形態においては、第１の格子２を２種類の単位格子から構成するようにしたが、これに限らず、たとえば、単位格子部材が、Ｘ方向またはＹ方向に対して０度の角度をなす単位格子と、６０度の角度をなす単位格子と、１２０度の角度をなす単位格子というように、単位格子部材が互いに６０度ずつ角度が異なる３種類の単位格子から第１の格子２を構成するようにしてもよい。その場合、それぞれ角度の単位格子について角度に直交する方向成分の検出信号が算出され、３つの方向成分の検出信号に基づいて１つの画素信号が生成される。また、単位格子部材が互いに４５度ずつ角度が異なる４種類の単位格子から第１の格子２を構成し、４つの方向成分の検出信号に基づいて１つの画素信号を生成するようにしてもよい。
【０１３２】
また、図４に示すように、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲内における２つの第１の単位格子ＵＧ１が占める面積と２つの第２の単位格子ＵＧ２が占める面積との比は同じになるようにすることが望ましいが、必ずしも同じでなくてもよく、この比が異なっていてもよい。もしくは、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲内において、第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２との面積比が互いに異なる第１および第２の単位格子の組を複数設けるようにしてもよい。たとえば、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲内において、面積比が１：２となる第１および第２の単位格子の組と、面積比が２：１となる第１および第２の単位格子の組とを設けるようにしてもよい。
【０１３３】
また、たとえば、図４に示す２つの第１の単位格子ＵＧ１のうちの一方の第１の単位格子ＵＧ１の単位格子部材２２の配列ピッチと、他方の第１の単位格子部材ＵＧ１の単位格子部材２２の配列ピッチとを互いに異なるものとしてもよい。これにより同じＸ方向成分の検出信号であって、互いに異なる周波数情報のＸ方向成分検出信号を取得することができ、これらの差分を算出して１つの画素信号のＸ方向成分画素信号を生成することによってエネルギサブトラクションの位相コントラスト画像を生成することができる。なお、上記説明では、２つの第１の単位格子ＵＧ１間の配列ピッチを異なるようにしたが、２つの第２の単位格子ＵＧ２間の配列ピッチも同様に互いに異なるようにしてもよい。
【０１３４】
また、上記実施形態においては、第１の格子２の１つの単位格子に対応する範囲に、配列ピッチＰ２で副単位格子部材３２が配列された、互いに位相情報が異なる５つの副単位格子を設け、この５つの副単位格子に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいて、１つの方向成分の画素信号を生成するようにしたが、１つの単位格子に対応する範囲に、配列ピッチＰ２で副単位格子部材３２が配列された、互いに位相情報が異なる５つの副単位格子の組の他に、配列ピッチＰ２とは異なる配列ピッチＰ２’で副単位格子部材が配列された、互いに位相情報が異なる５つの副単位格子の組を設け、この配列ピッチＰ２’の副単位格子に対応する画素回路４０によって検出された信号に基づいて、同じ方向成分の画素信号であって異なる周波数情報の画素信号を算出するようにしてもよい。なお、配列ピッチＰ２’で副単位格子部材が配列された、互いに位相情報が異なる５つの副単位格子とは、各副単位格子の第１の格子２の単位格子の像に対する距離がＰ２’/５ずつ異なるものである。
【０１３５】
すなわち、配列ピッチＰ２の互いに位相情報が異なる５つの副単位格子に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいて、第１周波数情報の方向成分画素信号を算出するとともに、配列ピッチＰ２’の互いに位相情報が異なる５つの副単位格子に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいて、第２周波数情報の方向成分画素信号を算出し、これらの差分を算出することよって１つの方向成分の画素信号を生成するようにしてもよい。
【０１３６】
また、上記実施形態においては、第１の格子２の１つの単位格子に対応する範囲に、１つの方向成分検出信号を生成するための５種類の位相情報を有する９個の副単位格子を配置するようにしたが、１つの単位格子と９個の副単位格子の大きさとは必ずしも同じでなくてもよく、図１０に示すように、１つの単位格子の範囲の中に９個の副単位格子の組を複数配置するようにしてもよい。
【０１３７】
すなわち、第１の格子２の１つの単位格子の自己像Ｇ１，Ｇ２の大きさは、１つの方向成分検出信号を生成するための５種類の位相情報を有する副単位格子の組の大きさと同じか、それよりも大きくすることができる。なお、上述したように１つの副単位格子と１つの画素回路４０とが対応するので、５種類の位相情報を有する副単位格子の組の大きさは１つの画素回路の大きさよりも大きくなることになる。
【０１３８】
また、第２の格子３において、部分的にブリッジが入るようにしても良い。ブリッジとは、第２の格子３を構成する格子部材と格子部材との間に設けられる格子部材間をつなげる部材であって格子部材と同じ材料で構成されるものであり、副単位格子単位の間隔で配置するようにしてもよい。
【０１３９】
また、上記実施形態における第１の格子２の構成と第２の格子３の構成とを逆の構成としてもよい。すなわち、第１の格子２を多数の副単位格子から構成するようにし、第２の格子３を多数の単位格子から構成するようにしてもよい。
【０１４０】
次に、本発明の放射線画像撮影装置の第２の実施形態を用いた放射線位相画像撮影装置について説明する。上記第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、第１の格子２から第２の格子３までの距離Ｚ２がタルボ干渉距離となるように、上式（４）〜上式（９）のいずれかを満たすようにしたが、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、第１の格子２が入射放射線を回折せずに投影させる構成としたものである。これにより第１の格子２を通過して射影される投影像が、第１の格子２の後方の位置で相似的に得られるため、第１の格子２から第２の格子３までの距離Ｚ２を、タルボ干渉距離を無関係に設定することができる。
【０１４１】
具体的には、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、第１の格子２と第２の格子３とが、ともに吸収型（振幅変調型）格子として構成されるとともに、タルボ干渉効果に関わらず、スリット部を通過した放射線を幾何学的に投影するように構成されている。より詳細には、第１の格子２の単位格子部材２２の間隔ｄ１と第２の格子３副単位格子部材３２の間隔ｄ２とを、放射線照射部１から照射される放射線の実効波長より十分大きな値とすることで、照射放射線に含まれる大部分をスリット部で回折せずに、直進性を保ったまま通過するように構成する。たとえば、放射線源のターゲットとしてタングステンを用いた場合には、放射線の実効波長は、管電圧を５０ｋＶにおいて約０．４Åである。この場合には、第１の格子２の単位格子部材２２の間隔ｄ１と第２の格子３の副単位格子部材３２の間隔ｄ２を、１μｍ〜１０μｍ程度とすれば大部分の放射線がスリットによって回折されずに幾何学的に投影される。
【０１４２】
なお、第１の格子２の単位格子部材２２の配列ピッチＰ１と第２の格子３の副単位格子部材３２の配列ピッチＰ２との関係は、上記第１の実施形態と同様である。また、第１の格子２の各単位格子に対する第２の格子３の副単位格子の構成についても、上記第１の実施形態と同様である。
【０１４３】
そして、第２の実施形態においては、第１の格子２と第２の格子３との距離Ｚ２を、上式（６）においてｍ’＝１とした場合の最小のタルボ干渉距離より短い値に設定することができる。すなわち、上記距離Ｚ２が、次式（２０）を満たす範囲の値に設定することができる。
【数２０】
【０１４４】
なお、第１の格子２の単位格子部材２２と第２の格子３の副単位格子部材３２とは、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、放射線を完全に遮蔽（吸収）することが好ましいが、上述した放射線吸収に優れる材料（金、白金等）を用いたとしても、吸収されずに透過する放射線が少なからず存在する。このため、放射線の遮蔽性を高めるためには、単位格子部材２２および副単位格子部材３２のそれぞれの厚みを、可能な限り厚くすることが好ましい。単位格子部材２２および副単位格子部材３２による遮蔽は、照射放射線の９０％以上であることが好ましく、たとえば、放射線照射部１の管電圧が５０ｋＶの場合には、厚みは、金（Ａｕ）換算で１００μｍ以上であることが好ましい。
【０１４５】
なお、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における位相コントラスト画像の生成方法については、上記第１の実施形態と同様である。
【０１４６】
第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置によれば、第１の格子２と第２の格子３との距離Ｚ２をタルボ干渉距離よりも短くすることができるので、一定のタルボ干渉距離を確保しなければならない第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置と比較すると、撮影装置をより薄型化することができる。
【０１４７】
また、第２の実施形態においても、第１の格子２の単位格子や第２の格子３の副単位格子の構成として、上記第１の実施形態と同様に種々のバリエーションを採用することができる。
【０１４８】
また、図４に示す第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２のうちのいずれか一方の単位格子を上述したような吸収型格子として構成し、タルボ干渉効果に関わらず、スリット部を通過した放射線を幾何学的に投影するような構成とし、他方の単位格子を第１の実施形態のようなタルボ干渉効果を得ることができるような構成としてもよい。もしくは、２つの第１の単位格子ＵＧ１のうちの一方の第１の単位格子ＵＧ１を上述したような吸収型格子として構成し、タルボ干渉効果に関わらず、スリット部を通過した放射線を幾何学的に投影するような構成とし、他方の第１の単位格子ＵＧ１を第１の実施形態のようなタルボ干渉効果を得ることができるような構成としたり、２つの第２の単位格子ＵＧ２のうちの一方の第２の単位格子ＵＧ２を上述したような吸収型格子として構成し、タルボ干渉効果に関わらず、スリット部を通過した放射線を幾何学的に投影するような構成とし、他方の第２の単位格子ＵＧ２を第１の実施形態のようなタルボ干渉効果を得ることができるような構成としたりしてもよい。
【０１４９】
このように構成することにより、タルボ干渉の場合にはある特定波長の情報を取り出せるのに対し、投影の場合は広い波長範囲の情報をまとめて取り出すことができる。これらを組み合わせることでＸ線エネルギーの効率化とともに、画像の情報量を増やすことができる。
【０１５０】
また、上記第１および第２の実施形態においては、ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器を用いるようにしたが、ＣＭＯＳセンサを用いた放射線画像検出器や光読取方式の放射線画像検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線を可視光に変換する波長変換層の変わりに、放射線を直接電荷に変換する直接変換層を用いてもよい。以下、光読取方式の放射線画像検出器について説明する。
【０１５１】
図１１（Ａ）は、光読取方式の放射線画像検出器５０の斜視図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示す放射線画像検出器のＸＺ面断面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）に示す放射線画像検出器のＹＺ面断面図である。
【０１５２】
光読取方式の放射線画像検出器５０は、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、放射線を透過する第１の電極層５１、第１の電極層５１を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層５２、記録用光導電層５２において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、且つ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷蓄積層５３、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層５４、および第２の電極層５５をこの順に積層してなるものである。なお、上記各層は、ガラス基板５６上に第２の電極層５５から順に形成されている。
【０１５３】
第１の電極層５１としては、放射線を透過するものであればよく、たとえば、ネサ皮膜（ＳｎＯ2）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））などを５０〜２００ｎｍ厚にして用いることができ、また、１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕなども用いることもできる。
【０１５４】
記録用光導電層５２は、放射線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、放射線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているａ−Ｓｅを主成分とするものを使用する。厚さは１０μｍ以上１５００μｍ以下が適切である。また、特にマンモグラフィ用途である場合には、１５０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、一般撮影用途である場合には、５００μｍ以上１２００μｍ以下であることが好ましい。
【０１５５】
電荷蓄積層５３は、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性の膜であれば良く、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ、ＰＶＡ、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等のポリマーやＡｓ２Ｓ３、Ｓｂ２Ｓ３、ＺｎＳ等の硫化物、その他に酸化物、フッ化物より構成される。更には、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性であり、それと逆の極性の電荷に対しては導電性を有する方がより好ましく、移動度×寿命の積が、電荷の極性により３桁以上差がある物質が好ましい。
【０１５６】
好ましい化合物としては、Ａｓ２Ｓｅ３、Ａｓ２Ｓｅ３にＣｌ、Ｂｒ、Ｉを５００ｐｐｍから２００００ｐｐｍまでドープしたもの、Ａｓ２Ｓｅ３のＳｅをＴｅで５０％程度まで置換したＡｓ２（ＳｅｘＴｅ１−ｘ）３（０．５＜ｘ＜１）、Ａｓ２Ｓｅ３のＳｅをＳで５０％程度まで置換したもの、Ａｓ２Ｓｅ３からＡｓ濃度を±１５％程度変化させたＡｓｘＳｅｙ（ｘ＋ｙ＝１００、３４≦ｘ≦４６）、アモルファスＳｅ−Ｔｅ系でＴｅを５−３０ｗｔ％のもの等が挙げられる。
【０１５７】
なお、電荷蓄積層５３の材料としては、第１の電極層５１と第２の電極層５５との間に形成される電気力線が曲がらないようにするため、その誘電率が、記録用光導電層５２と読取用光導電層５４の誘電率の１／２倍以上２倍以下のものを用いることが望ましい。
【０１５８】
読取用光導電層５４としては、読取光の照射を受けることにより導電性を呈するものであればよく、たとえば、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、ＭｇＰｃ（Magnesium phthalocyanine），ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Copper phtalocyanine）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。厚さは５〜２０μｍ程度が適切である。
【０１５９】
第２の電極層５５は、読取光を透過する複数の透明線状電極５５ａと読取光を遮光する複数の遮光線状電極５５ｂとを有するものである。透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとは、放射線画像検出器５０の画像形成領域の一方の端部から他方の端部まで連続して直線状に延びるものである。そして、透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとは、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、所定の間隔を空けて交互に平行に配列されている。
【０１６０】
透明線状電極５５ａは読取光を透過するとともに、導電性を有する材料から形成されている。たとえば、第１の電極層５１と同様に、ＩＴＯ、ＩＺＯやＩＤＩＸＯを用いることができる。そして、その厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【０１６１】
遮光線状電極５５ｂは読取光を遮光するとともに、導電性を有する材料から形成されている。たとえば、上記の透明導電材料とカラーフィルターを組み合せて用いることができる。透明導電材料の厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【０１６２】
そして、上述した光読取方式の放射線画像検出器５０においては、後で詳述するが、隣接する透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとの１組を用いて画像信号が読み出される。すなわち、図１１（Ｂ）に示すように、１組の透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとによって１画素の画像信号が読み出されることになる。すなわち、１組の透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂが、上記第１の実施形態の放射線画像検出器４における画素回路４０の列に相当することになる。ここでは、１画素が略５０μｍとなるように透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとが配置されているものとする。
【０１６３】
そして、本実施形態の放射線位相画像撮影装置は、図１１（Ａ）に示すように、透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂの延伸方向に直交する方向（Ｘ方向）に延設された線状読取光源６０を備えている。本実施形態の線状読取光源６０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などの光源と所定の光学系とから構成され、透明線状電極５５ａおよび遮光線状電極５５ｂの延伸方向（Ｙ方向）について略１０μｍの幅の線状の読取光を放射線画像検出器５０に照射するように構成されている。そして、この線状読取光源６０は、所定の移動機構（図示省略）によってＹ方向について移動するものであり、この移動により線状読取光源６０から発せられた線状の読取光によって放射線画像検出器５０が走査されて画像信号が読み出される。
【０１６４】
したがって、この線状の読取光による読取ラインが、上記第１の実施形態の放射線画像検出器４の画素回路４０の行に相当することになる。そして、上述したように１組の透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとが上記第１の実施形態の放射線画像検出器４の画素回路４０の列に相当するので、上記光読取方式の放射線画像検出器５０においては、読取ラインと１組の透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとによって画素部が形成され、第１の格子２の単位格子はこの画素部の単位で形成されるものとする。
【０１６５】
次に、上記光読取方式の放射線画像検出器５０における画像検出と読出しの作用について説明する。
【０１６６】
まず、図１２（Ａ）に示すように高圧電源１００によって放射線画像検出器５０の第１の電極層５１に負の電圧を印加した状態において、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２と第２の格子３との重ね合わせによって強度変調された放射線が、放射線画像検出器５０の第１の電極層５１側から照射される。
【０１６７】
そして、放射線画像検出器５０に照射された放射線は、第１の電極層５１を透過し、記録用光導電層５２に照射される。そして、その放射線の照射によって記録用光導電層５２において電子−正孔対が発生し、そのうち正の電荷は第１の電極層５１に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として電荷蓄積層５３に蓄積される（図１２（Ｂ）参照）。
【０１６８】
次に、図１３に示すように、第１の電極層５１が接地された状態において、線状読取光源６０から発せられた線状の読取光Ｌ１が第２の電極層５５側から照射される。読取光Ｌ１は透明線状電極５５ａを透過して読取用光導電層５４に照射され、その読取光Ｌ１の照射により読取用光導電層５４において発生した正の電荷が電荷蓄積層５３に蓄積された潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、透明線状電極５５ａに接続されたチャージアンプ２００を介して遮光線状電極５５ｂに帯電した正の電荷と結合する。
【０１６９】
そして、読取用光導電層５４において発生した負の電荷と遮光線状電極５５ｂに帯電した正の電荷との結合によって、チャージアンプ２００に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出される。
【０１７０】
そして、線状読取光源６０が、Ｙ方向に移動することによって線状の読取光Ｌ１によって放射線画像検出器５０が走査され、線状の読取光Ｌ１の照射された読取ライン毎に上述した作用によって読み出された検出信号が順次検出され、その検出された読取ライン毎の検出信号が画像生成部５に順次入力されて記憶される。
【０１７１】
そして、画像生成部５において、上記第１の実施形態の同様にして、５種類の副単位格子に応じた検出信号に基づいて、Ｘ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とがそれぞれ算出され、このＸ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号が生成される。
【０１７２】
また、上記実施形態においては、位相コントラスト画像を取得することによりこれまで描出が難しかった画像を得ることができるが、従来のＸ線画像診断学は吸収画像に基づいているため、位相コントラスト画像と対応して吸収画像が参照できると読影の助けになる。たとえば、吸収画像と位相コントラスト画像を重み付けや階調、周波数処理などの適当な処理によって重ね合わせることにより吸収画像が表現できなかった部分を位相コントラスト画像の情報で補うことは有効である。
【０１７３】
しかし、位相コントラスト画像とは別に吸収画像を撮影することは、位相コントラスト画像の撮影と吸収画像の撮影との間の撮影肢体のズレによって良好な重ね合わせを困難にするのに加え、撮影回数が増えることにより被検体の負担となる。また、近年、位相コントラスト画像や吸収画像の他に、小角散乱画像が注目されている。小角散乱画像は、被検体組織内部の微細構造に起因する組織性状を表現可能であり、たとえば、ガンや循環器疾患といった分野での新しい画像診断のための表現方法として期待されている。
【０１７４】
そこで、画像生成部５において、位相コントラスト画像を生成するために取得した複数種類の副単位格子に対応する検出信号に基づいて吸収画像や小角散乱画像を生成するようにしてもよい。
【０１７５】
具体的には、画素回路４０または画素部毎に得られる検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）を、図１４に示すようにｋについて平均化して平均値を算出して画像化することにより吸収画像を生成することができる。なお、平均値の算出は、検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）をｋについて単純に平均化することにより行ってもよいが、Ｍが小さい場合には誤差が大きくなるため、画素信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）を正弦波でフィッティングした後、フィッティングした正弦波の平均値を求めるようにしてもよい。また、正弦波に限らず、矩形波や三角波形状を用いるようにしてもよい。
【０１７６】
また、吸収画像の生成には、平均値に限られず、平均値に対応する量であれば、検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）をｋについて加算した加算値等を用いることが可能である。
【０１７７】
また、画素回路４０または画素部毎に得られる検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）の振幅値を算出して画像化することにより小角散乱画像を生成することができる。なお、振幅値の算出は、検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）の最大値と最小値との差を求めることによって行ってもよいが、Ｍが小さい場合には誤差が大きくなるため、検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）を正弦波でフィッティングした後、フィッティングした正弦波の振幅値を求めるようにしてもよい。また、小角散乱画像の生成には、振幅値に限られず、平均値を中心としたばらつきに対応する量として、分散値や標準偏差などを用いることができる。
【０１７８】
また、上記実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、第１の格子２と第２の格子３との２つの格子を用いるようにしたが、第２の格子３の機能を放射線画像検出器にもたせることによって第２の格子３を用いないようにすることができる。以下、第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器の構成について説明する。
【０１７９】
第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器は、放射線が第１の格子２を通過することによって第１の格子２によって形成された第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を検出するとともに、その自己像Ｇ１，Ｇ２に応じた電荷信号を後述する格子状に分割された電荷蓄積層に蓄積することによって自己像Ｇ１，Ｇ２に強度変調を施すものである。
【０１８０】
図１５（Ａ）は、第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器４００の斜視図、図１５（Ｂ）は図１８（Ａ）に示す放射線画像検出器のＸＺ面断面図である。
【０１８１】
放射線画像検出器４００は、図１５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、放射線を透過する第１の電極層４１０、第１の電極層４１０を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層４２０、記録用光導電層４２０において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、且つ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷蓄積層４３０、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層４４０、および第２の電極層４５０をこの順に積層してなるものである。なお、上記各層は、ガラス基板４６０上に第２の電極層４５０から順に形成されている。
【０１８２】
そして、第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器４００は、第１の電極層４１０、記録用光導電層４２０、電荷蓄積層４３０、読取用光導電層４４０および第２の電極層４５０の材料については、上述した光読取方式の放射線画像検出器５０の第１の電極層５１、記録用光導電層５２、電荷蓄積層５３、読取用光導電層５４および第２の電極層５５と同様である。
【０１８３】
そして、第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器４００は、上記光読取方式の放射線画像検出器５０と電荷蓄積層４３０の形状が異なる。放射線画像検出器４００の電荷蓄積層４３０は、図１６示すように、上述した第２の格子３の各副単位格子と同様の形状の副単位格子パターンによって構成されている。
【０１８４】
図１６に示す単位格子パターンＰ１Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ１Ａに対応する形状であり、単位格子パターンＰ２Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ２Ａに対応する形状であり、単位格子パターンＰ３Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ３Ａに対応する形状であり、単位格子パターンＰ４Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ４Ａに対応する形状であり、単位格子パターンＰ５Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ５Ａに対応する形状である。
【０１８５】
また、図１６に示す単位格子パターンＰ１Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧ１Ｂに対応する形状であり、単位格子パターンＰ２Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧ２Ｂに対応する形状であり、単位格子パターンＰ３Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧ３Ｂに対応する形状であり、単位格子パターンＰ４Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧ４Ｂに対応する形状であり、単位格子パターンＰ５Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧＢ５Ｂに対応する形状である。
【０１８６】
また、電荷蓄積層４３０の副単位格子パターンを構成する副単位格子部は、透明線状電極４５０ａもしくは遮光線状電極４５０ｂの配列ピッチよりも細かいピッチで分割されるが、その配列ピッチＰ２と間隔ｄ２は、上記実施形態の第２の格子３の副単位格子の副単位格子部材３２の条件と同様である。
【０１８７】
また、電荷蓄積層４３０は、積層方向（Ｚ方向）について２μｍ以下の厚さで形成される。
【０１８８】
そして、電荷蓄積層４３０は、たとえば、上述したような材料と金属板に穴を空けたメタルマスクやファイバーなどによって形成されたマスクとを用いて抵抗加熱蒸着によって形成することができる。また、フォトリソグラフィを用いて形成するようにしてもよい。
【０１８９】
なお、タルボ干渉計として機能させるための第１の格子２と放射線画像検出器４００との距離の条件については、放射線画像検出器４００が第２の格子３として機能するものであるので、第１の格子２と第２の格子３との距離の条件と同様である。また、上記第２の実施形態のように第１の格子２が入射放射線を回折せずに投影させる構成とし、第１の格子２から放射線画像検出器４００までの距離Ｚ２を、タルボ干渉距離を無関係に設定するようにしてもよく、上式（２０）を満たすような距離としてもよい。
【０１９０】
次に、上記のように構成された放射線画像検出器４００の作用について説明する。
【０１９１】
まず、図１７（Ａ）に示すように高圧電源１００によって放射線画像検出器４００の第１の電極層４１０に負の電圧を印加した状態において、タルボ効果によって形成された第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を担持した放射線が、放射線画像検出器４００の第１の電極層４１０側から照射される。
【０１９２】
そして、放射線画像検出器４００に照射された放射線は、第１の電極層４１０を透過し、記録用光導電層４２０に照射される。そして、その放射線の照射によって記録用光導電層４２０において電子−正孔対が発生し、そのうち正の電荷は第１の電極層４１０に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として電荷蓄積層４３０に蓄積される（図１７（Ｂ）参照）。
【０１９３】
ここで、電荷蓄積層４３０は、上述したような配列ピッチで副単位格子パターンに分割されているので、記録用光導電層４２０において第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２に応じて発生した電荷のうちその直下に電荷蓄積層４３０が存在する電荷のみが電荷蓄積層４３０によってトラップされて蓄積され、それ以外の電荷については線状の電荷蓄積層４３０の間を通過し、読取用光導電層４４０を通過した後、透明線状電極４５０ａと遮光線状電極４５０ｂとに流れ出してしまう。
【０１９４】
このように記録用光導電層４２０において発生した電荷のうち、その直下に線状の電荷蓄積層４３０が存在する電荷のみを蓄積する。この作用によって第１の格子２の各単位格子の自己像Ｇ１，Ｇ２は電荷蓄積層４３０の副単位格子パターンとの重ね合わせによって強度変調を受け、被検体による自己像Ｇ１，Ｇ２の波面の歪みを反映した縞画像の画像信号が電荷蓄積層４３０に蓄積されることになる。すなわち、電荷蓄積層４３０は、上記実施形態の第２の格子３と同等の機能を果たすことになる。
【０１９５】
そして、次に、図１８に示すように、第１の電極層４１０が接地された状態において、線状読取光源６０から発せられた線状の読取光Ｌ１が第２の電極層４５０側から照射される。読取光Ｌ１は透明線状電極４５０ａを透過して読取用光導電層４４０に照射され、その読取光Ｌ１の照射により読取用光導電層４４０において発生した正の電荷が電荷蓄積層４３０における潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、透明線状電極４５０ａに接続されたチャージアンプ２００を介して遮光線状電極４５０ｂに帯電した正の電荷と結合する。
【０１９６】
そして、読取用光導電層４４０において発生した負の電荷と遮光線状電極４５０ｂに帯電した正の電荷との結合によって、チャージアンプ２００に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出される。
【０１９７】
そして、線状読取光源６０が、副走査方向（Ｙ方向）に移動することによって線状の読取光Ｌ１によって放射線画像検出器４００が走査され、線状の読取光Ｌ１の照射された読取ライン毎に上述した作用によって読み出された検出信号が順次検出され、その検出された読取ライン毎の検出信号が画像生成部５に順次入力されて記憶される。
【０１９８】
そして、放射線画像検出器４００の全面が読取光Ｌ１に走査されて１フレーム全体の読出信号が画像生成部５に出力される。
【０１９９】
そして、画像生成部５において、上記第１の実施形態の同様にして、５種類の副単位格子パターンに応じた検出信号に基づいて、Ｘ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とがそれぞれ算出され、このＸ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号が生成される。
【０２００】
また、上述した第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器４００おいては、電極間に、記録用光導電層４２０、電荷蓄積層４３０および読取用光導電層４４０の３層を設ける構成としたが、必ずしもこの層構成である必要はなく、たとえば、図１９に示すように、読取用光導電層４４０を設けることなく、第２の電極層の透明線状電極４５０ａおよび遮光線状電極４５０ｂ上に直接接触するように副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０を設け、その電荷蓄積層４３０の上に記録用光導電層４２０を設けるようにしてもよい。なお、この記録用光導電層４２０は、読取用光導電層としても機能するものである。
【０２０１】
この放射線画像検出器４０１の構造は、読取用光導電層４４０なしに第２の電極層４５０に直接電荷蓄積層４３０を設ける構造であり、線状の電荷蓄積層４３は、蒸着で形成することができるため、副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０の形成を容易にすることができる。蒸着工程においては、選択的に副単位格子パターンを形成するためにメタルマスクなどを用いる。読取用光導電層４４０の上に副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０を設ける構成では、読取用光導電層４４０の蒸着後に線状の電荷蓄積層４３を蒸着で形成するためのメタルマスクをセットする工程が必要なため、読取用光導電層４４０の蒸着工程と記録用光導電層４２０の蒸着工程の間で大気中操作により、読取用光導電層４４０に劣化や、光導電層間に異物が混入して品質の劣化をもたらす虞がある。一方、上述した読取用光導電層４４０を設けない構造とすることで、光導電層の蒸着後の大気中操作を減らすことができるため、上述の品質劣化の懸念を低減することができる。
【０２０２】
記録用光導電層４２０および電荷蓄積層４３０の材料については、上述した放射線画像検出器４００と同様である。また、電荷蓄積層４３０の副単位格子パターンの形状についても、上述した放射線画像検出器と同様である。
【０２０３】
以下に、この放射線画像検出器４０１の放射線画像の記録と読み出しの作用について説明する。
【０２０４】
まず、図２０（Ａ）に示すように高圧電源１００によって放射線画像検出器４０１の第１の電極層４１０に負の電圧を印加した状態において、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を担持した放射線が、放射線画像検出器４０１の第１の電極層４１０側から照射される。
【０２０５】
そして、放射線画像検出器４０１に照射された放射線は、第１の電極層４１０を透過し、記録用光導電層４２０に照射される。そして、その放射線の照射によって記録用光導電層４２０において電子−正孔対が発生し、そのうち正の電荷は第１の電極層４１０に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として電荷蓄積層４３０に蓄積される（図２０（Ｂ）参照）。なお、第２の電極層４５０に接した副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０は絶縁性の膜であるから、この電荷蓄積層４３０に到達した電荷はそこに捕えられ、第２の電極層４５０へ行くことができず、蓄積されて留まる。
【０２０６】
ここでも、上述した放射線画像検出器４００と同様に、記録用光導電層４２０において発生した電荷のうち、その直下に副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０が存在する電荷のみを蓄積する。この作用によって、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２は電荷蓄積層４３０の副単位格子パターンとの重ね合わせにより強度変調を受け、被検体による自己像Ｇ１，Ｇ２の波面の歪みを反映した縞画像の画像信号が電荷蓄積層４３０に蓄積されることになる。
【０２０７】
そして、図２１に示すように、第１の電極層４１０が接地された状態において、線状読取光源６０から発せられた線状の読取光Ｌ１が第２の電極層４５０側から照射される。読取光Ｌ１は、透明線状電極４５０ａを透過して電荷蓄積層４３０近傍の記録用光導電層４２０に照射され、その読取光Ｌ１の照射により発生した正の電荷が線状の電荷蓄積層４３０へ引き寄せられて再結合する。そして、もう一方の負の電荷は、透明線状電極４５０ａへ引き寄せられ、透明線状電極４５０ａに帯電した正の電荷および透明線状電極４５０ａに接続されたチャージアンプ２００を介して遮光線状電極４５０ｂに帯電した正の電荷と結合する。これによりチャージアンプ２００に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出される。
【０２０８】
また、上述した放射線画像検出器４００，４０１においては、電荷蓄積層４３０を、完全に線状に分離して副単位格子パターンを形成するようにしたが、これに限らず、たとえば、図２２に示す放射線画像検出器４０２のように、平板形状の上に線状のパターンを形成することによって副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０を形成するようにしてもよい。
【０２０９】
また、上述した放射線画像検出器４００〜４０２においては、電荷蓄積層４３０を、上記実施形態における第２の格子３と同様に副単位格子パターンに形成するようにしたが、これに限らず、上記実施形態における第１の格子２の各単位格子の構成を電荷蓄積層４３０に採用し、第１の格子２の構成として、上記実施形態における第２の格子３の構成を採用するようにしてもよい。すなわち、電荷蓄積層４３０を多数の単位格子パターンから構成し、第１の格子２を多数の副単位格子から構成するようにしてもよい。
【０２１０】
また、上記実施形態においては、第２の格子３を複数種類の副単位格子から構成することによって、複数種類の位相情報の検出信号を取得するようにしたが、これに限らず、たとえば、第２の格子３を、Ｙ方向に延びる線状の格子部材をＸ方向に配列ピッチＰ２および間隔ｄ２で配列したものとし、この第２の格子３を所定の移動機構によってＸ方向についてＰ２/Ｍずつ移動させながら第１の単位格子ＵＧ１に対応する範囲の画素回路４０の検出信号を取得することによってＭ種類の検出信号を取得し、さらにこの第２の格子３を所定の移動機構によってＹ方向についてＰ２/Ｍずつ移動させながら第２の単位格子ＵＧ２に対応する範囲の画素回路４０の検出信号を取得することによってＭ種類の検出信号を取得するようにしてもよい。また、第２の格子３をＸ方向に対して４５度の斜め方向に移動させながら各画素回路４０の検出信号を取得することによっても、上記と同様に、Ｘ方向についてのＭ種類の検出信号と、Ｙ方向についてのＭ種類の検出信号とを取得することができる。
【０２１１】
また、上述した第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器を用いる場合には、上記と同様に、電荷蓄積層４３０を、Ｙ方向に延びる線状の格子パターンをＸ方向に配列ピッチＰ２および間隔ｄ２で配列したものとし、放射線画像検出器を上記のように移動させるようにしてもよい。
【０２１２】
また、上記実施形態の放射線画像撮影装置においては、１回の撮影で複数種類の位相情報の画像信号を取得することができるので、上述したような即座に繰り返し使用可能な半導体の検出器に限らず、蓄積性蛍光体シートや銀塩フイルムなども利用することができる。なお、この場合、蓄積性蛍光体シートや現像された銀塩フイルムなどを読み取る際の読取画素が請求項における画素部に相当するものとする。
【０２１３】
また、上記実施形態の放射線画像撮影装置については、乳房画像を撮影する乳房画像撮影表示システムや、被検者を立位状態で撮影する放射線画像撮影システムや、被検者を臥位状態で撮影する放射線画像撮影システムや、被検者を立位状態および臥位状態で撮影可能な放射線画像撮影システムや、長尺撮影を行う放射線画像システムなどに適用可能である。
【０２１４】
さらに、上記実施形態の放射線画像撮影装置については、３次元画像を取得する放射線位相ＣＴ装置や、立体視が可能なステレオ画像を取得するステレオ撮影装置や、断層画像を取得するトモシンセシス撮影装置などにも適用することも可能である。
【符号の説明】
【０２１５】
１ 放射線照射部
１ａ 放射線源
１ｂ ２次元格子
２ 第１の格子
３ 第２の格子
４ 放射線画像検出器
５ 画像生成部
１０ 被検体
２１ 基板
２２ 単位格子部材
３１ 基板
３２ 副単位格子部材
４０ 画素回路
４１ ＴＦＴスイッチ
４３ ゲート走査線
４４ データ線
４５ 走査駆動回路
４６ 信号検出部
５０ 放射線画像検出器
５１ 第１の電極層
５２ 記録用光導電層
５３ 電荷蓄積層
５４ 読取用光導電層
５５ 第２の電極層
５５ａ 透明線状電極
５５ｂ 遮光線状電極
６０ 線状読取光源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、格子を利用した放射線画像撮影装置およびその放射線画像撮影装置において用いられる放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、被写体の内部を調べ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。
【０００３】
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線画像を検出するＸ線画像検出器との間に被写体を配置して、被写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各Ｘ線は、Ｘ線画像検出器までの経路上に存在する被写体を構成する物質の特性（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線画像検出器に入射する。この結果、被写体のＸ線透過像が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。
【０００４】
しかし、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り、生体軟部組織やソフトマテリアルなどでは、Ｘ線吸収能の差が小さく、従ってＸ線透過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線の吸収量の差が小さいため、画像のコントラストが得られにくい。
【０００５】
近年、被検体の吸収係数の違いによるＸ線の強度変化に代えて、被検体の屈折率の違いによるＸ線の位相変化に基づいた位相コントラスト画像を得るＸ線位相イメージングの研究が行われている。この位相差を利用した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を取得することができる。
【０００６】
このようなＸ線位相イメージングとして、たとえば、特許文献１および特許文献２においては、第１の格子と第２の格子の２つの格子を所定の間隔で平行に配列し、タルボ干渉効果によって第２の格子の位置に第１の格子の自己像を形成し、この自己像を第２の格子によって強度変調することによって放射線位相コントラスト画像を取得する放射線位相画像撮影装置が提案されている。
【０００７】
そして、特許文献１や特許文献２に記載の放射線位相画像撮影装置においては、第１の格子に対して、第１の格子の面にほぼ平行に第２の格子を配置し、第１の格子または第２の格子を、格子方向にほぼ垂直な方向に、格子ピッチよりも細かい所定量ずつ、相対的に並進移動させながら、その並進移動毎に撮影を行って複数の画像を撮影し、これらの複数の画像に基づいて、被検体との相互作用によって発生したＸ線の位相変化量（位相シフト微分量）を取得する縞走査法が行われる。そして、この位相シフト微分量に基づいて被検体の位相コントラスト画像を取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０２６５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０７７７号公報
【特許文献３】国際公開第２０１０／０５０４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の放射線位相画像撮影装置においては、格子方向に垂直な方向についての位相情報しか取得することができないため、十分な画質の位相コントラスト画像を取得することができない問題がある。
【００１０】
また、特許文献３に記載の放射線位相画像撮影装置においては、２次元位相情報を取得するために十字またはドットを多数配列した格子を用いることが提案されているが、これらの格子として非常に狭いピッチのものが要求されるため、その製作が非常に困難である。たとえば、十字を多数配列した格子の場合、十字によって形成される矩形の部分の角がなまるため空間周波数情報が落ちることになり画質の劣化となる。
【００１１】
一方、特許文献１および特許文献２に記載の放射線位相画像撮影装置においては、第１または第２の格子を、その格子ピッチよりも細かいピッチで精度よく移動させる必要がある。格子ピッチは典型的には数μｍであり、格子の送り精度はさらに高い精度が要求されるため、非常に高精度な移動機構が必要となる結果、機構の複雑化とコストの増大をもたらす。また、格子の移動毎に撮影を行う場合、位相コントラスト画像を取得するための一連の撮影間で、被検体の動きや装置振動などの要因で被検体と撮影系の位置関係がズレることにより、被検体との相互作用で発生したＸ線の位相変化を正しく導くことができず、結果として、良好な位相コントラスト画像を得ることができないといった問題がある。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑み、２次元位相情報を有する高画質な位相コントラスト画像を取得することができる放射線画像撮影装置およびその放射線画像撮影装置において用いられる放射線画像検出器を提供することを目的とする。
【００１３】
また、上述した２次元位相情報を有する位相コントラスト画像を１回の撮影によって取得することができる放射線画像撮影装置および放射線画像検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の放射線画像撮影装置は、格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて第１の周期パターン像を形成する第１の格子と、格子構造が周期的に配置され、第１の周期パターン像が入射されて第２の周期パターン像を形成する第２の格子と、第２の格子により形成された第２の周期パターン像を検出する画素部が２次元状に配列された放射線画像検出器と、放射線画像検出器において検出された第２の周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、第１の格子および第２の格子のいずれか一方の格子が、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものであるとともに、その各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものであり、画像生成部が、所定の範囲内の複数の単位格子に対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする。
【００１５】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、他方の格子を、単位格子よりも小さくかつ画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものとするとともに、１つの単位格子に対応する範囲内において複数の副単位格子を、単位格子の延伸方向に直交する方向についてその単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものとし、画像生成部を、１つの単位格子に対応する範囲内に配置された各副単位格子に対応する画素部によって検出された検出信号に基づいて、１つの単位格子の検出信号を生成するものとできる。
【００１６】
また、第１の格子を単位格子を複数配列したものとするとともに、第２の格子を副単位格子を複数配列したものとし、第１の格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の副単位格子を、第１の格子の像に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものとできる。
【００１７】
ただし、Ｐは第２の格子のピッチ、Ｍは位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
また、第２の格子を単位格子を複数配列したものとするとともに、第１の格子を副単位格子を複数配列したものとし、第２の格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の副単位格子の像を、第２の格子に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものとできる。
【００１８】
ただし、Ｐは第２の格子のピッチ、Ｍは位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
また、各単位格子を構成する単位格子部材を、互いに直交する方向に延びるものとすることができる。
【００１９】
また、所定の範囲内の複数の単位格子を、千鳥格子状に配置することができる。
【００２０】
また、所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように複数の単位格子を配置することができる。
【００２１】
また、所定の範囲内において、同じ方向に延びる単位格子部材から構成された単位格子を複数配置するとともに、その複数の単位格子同志の単位格子部材の配列ピッチを異なるものとできる。
【００２２】
また、各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子を配置することができる。
【００２３】
また、第２の格子を、第１の格子からタルボ干渉距離の位置に配置し、第１の格子のタルボ干渉効果によって形成される第１の周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００２４】
また、第１の格子を、放射線を投影像として通過させて第１の周期パターン像を形成する吸収型格子とし、第２の格子を、第１の格子を通過した投影像としての第１の周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００２５】
また、第２の格子を、第１の格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置することができる。
【００２６】
本発明の放射線画像撮影装置は、格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて周期パターン像を形成する格子と、格子によって形成された周期パターン像を透過する第１の電極層と、第１の電極層を透過した周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器と、放射線画像検出器において検出された周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、電荷蓄積層が、線状電極の配列ピッチよりも細かいピッチで格子状に形成されたものであり、格子が、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものであるとともに、その各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものであり、画像生成部が、所定の範囲内の複数の単位格子に対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする。
【００２７】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、電荷蓄積層を、単位格子よりも小さくかつ画素部に対応する単位で構成された副単位格子パターンを複数配列したものとするとともに、１つの単位格子に対応する範囲内において複数の副単位格子パターンを、単位格子の延伸方向に直交する方向についてその単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものとし、画像生成部を、１つの単位格子に対応する範囲内に配置された各副単位格子パターンに対応する画素部によって検出された検出信号に基づいて、１つの単位格子の検出信号を生成するものとできる。
【００２８】
また、格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の副単位格子パターンを、格子の像に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものとできる。
【００２９】
ただし、Ｐは副単位格子パターンのピッチ、Ｍは位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
また、各単位格子を構成する単位格子部材を、互いに直交する方向に延びるものとできる。
【００３０】
また、所定の範囲内の複数の単位格子を、千鳥格子状に配置することができる。
【００３１】
また、所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように複数の単位格子を配置することができる。
【００３２】
また、所定の範囲内において、同じ方向に延びる単位格子部材から構成された単位格子を複数配置するとともに、その複数の単位格子同志の単位格子部材の配列ピッチを異なるものとできる。
【００３３】
また、各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子パターンを配置することができる。
【００３４】
また、放射線画像検出器を、格子からタルボ干渉距離の位置に配置し、格子のタルボ干渉効果によって形成される周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００３５】
また、格子を、放射線を投影像として通過させて周期パターン像を形成する吸収型格子とし、放射線画像検出器を、格子を通過した投影像としての周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００３６】
また、放射線画像検出器を、格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置することができる。
【００３７】
本発明の放射線画像撮影装置は、格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて周期パターン像を形成する格子と、格子によって形成された周期パターン像を透過する第１の電極層と、第１の電極層を透過した周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器と、放射線画像検出器において検出された周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、電荷蓄積層が、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子パターンが配列されたものであるとともに、その各単位格子パターンを構成する単位格子部が互いに異なる方向に延びるものであり、画像生成部が、所定の範囲内の複数の単位格子パターンに対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする。
【００３８】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、格子を、単位格子パターンよりも小さくかつ画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものとするとともに、１つの単位格子パターンに対応する範囲内において複数の副単位格子を、単位格子パターンの延伸方向に直交する方向についてその単位格子パターンに対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものとし、画像生成部を、１つの単位格子パターンに対応する範囲内に配置された各副単位格子に対応する画素部によって検出された検出信号に基づいて、１つの単位格子パターンの検出信号を生成するものとできる。
【００３９】
また、電荷蓄積層の１つの単位格子パターンに対応する範囲内の複数の副単位格子の像を、単位格子パターンに対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列することができる。
【００４０】
ただし、Ｐは単位格子パターンのピッチ、Ｍは位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
また、各単位格子パターンを構成する単位格子部を、互いに直交する方向に延びるものとできる。
【００４１】
また、所定の範囲内の複数の単位格子パターンを、千鳥格子状に配置することができる。
【００４２】
また、所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子パターン同志の面積比が同じとなるように複数の単位格子パターンを配置することができる。
【００４３】
また、所定の範囲内において、同じ方向に延びる単位格子部から構成された単位格子パターンを複数配置するとともに、その複数の単位格子パターン同志の単位格子部の配列ピッチを異なるものとできる。
【００４４】
また、各単位格子パターンに対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子を配置することができる。
【００４５】
また、放射線画像検出器を、格子からタルボ干渉距離の位置に配置し、格子のタルボ干渉効果によって形成される周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００４６】
また、格子を、放射線を投影像として通過させて周期パターン像を形成する吸収型格子とし、放射線画像検出器を、格子を通過した投影像としての周期パターン像に強度変調を与えるものとできる。
【００４７】
また、放射線画像検出器を、格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置することができる。
【００４８】
本発明の放射線画像検出器は、放射線を透過する第１の電極層と、第１の電極層を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器であって、電荷蓄積層が、所定の範囲内に複数の単位格子パターンが配列されたものであるとともに、その各単位格子パターンを構成する単位格子部が互いに異なる方向に延びるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の放射線画像撮影装置によれば、第１の格子および第２の格子のいずれか一方の格子を、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものとするとともに、その各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものとし、その所定の範囲内の複数の単位格子に対応する画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するようにしたので、上述したような従来の十字やドットの格子を用いることなく、２次元情報を有する高画質な位相コントラスト画像を取得することができる。
【００５０】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置において、他方の格子を、単位格子よりも小さくかつ画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものとするとともに、１つの単位格子に対応する範囲内において複数の副単位格子を、単位格子の延伸方向に直交する方向についてその単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置し、その各副単位格子に対応する画素部によって検出された検出信号に基づいて、１つの単位格子の検出信号を生成するようにした場合には、従来のように第２の格子を移動させる高精度な移動機構を必要とすることなく、１回の撮影によって複数種類の位相情報の検出信号を取得することができるので、１回の撮影によって位相コントラスト画像を取得することができる。
【００５１】
また、所定の範囲内の複数の単位格子を千鳥格子状に配置するようにした場合には、所定の範囲の互いに異なる方向の位相情報をバランス良く取得することができる。
【００５２】
また、所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように複数の単位格子を配置した場合も、所定の範囲の互いに異なる方向の位相情報をバランス良く取得することができる。
【００５３】
また、所定の範囲内において、同じ方向に延びる単位格子部材から構成された単位格子を複数配置するとともに、その複数の単位格子同志の単位格子部材の配列ピッチを異なるものとした場合には、互いに異なる周波数情報の検出信号を取得することができるので、たとえば、これらの差分を算出することによってエネルギサブトラクションの位相コントラスト画像を取得することができる。
【００５４】
また、各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子を配置するようにした場合にも、互いに異なる周波数情報の検出信号を取得することができる。
【００５５】
また、放射線画像検出器の電荷蓄積層を格子状に形成することによって放射線画像検出器に第２の格子の機能を持たせるようにしてもよく、そのようにした場合、高アスペクト比で形成する必要があり製造が困難な格子を設けなくてもよく、より製造し易いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の放射線位相画像撮影装置の第１の実施形態の概略構成図
【図２】図１に示す放射線位相画像撮影装置の上面図
【図３】放射線照射部の２次元格子の一例を示す図
【図４】第１の格子の一部拡大図
【図５】第２の格子の一部拡大図
【図６】各単位格子の自己像と第２の格子を構成する副単位格子との位置関係を示す図
【図７】ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器の概略構成を示す図
【図８】被検体の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つの放射線の経路を例示する図
【図９】位相コントラスト画像を生成する方法を説明するための図
【図１０】１つの単位格子の範囲に対応する副単位格子のその他の配置方法を示す図
【図１１】光読取方式の放射線画像検出器の概略構成を示す図
【図１２】図１１に示す放射線画像検出器の記録の作用を説明するための図
【図１３】図１１に示す放射線画像検出器の読取りの作用を説明するための図
【図１４】吸収画像および小角散乱画像を生成する方法を説明するための図
【図１５】第２の格子の機能を有する放射線画像検出器の一実施形態の概略構成を示す図
【図１６】図１５に示す放射線画像検出器における電荷蓄積層の副単位格子パターンの一例を示す図
【図１７】図１５に示す放射線画像検出器の記録の作用を説明するための図
【図１８】図１５に示す放射線画像検出器の読取りの作用を説明するための図
【図１９】第２の格子の機能を有する放射線画像検出器のその他の実施形態の概略構成を示す図
【図２０】図１９に示す放射線画像検出器の記録の作用を説明するための図
【図２１】図１９に示す放射線画像検出器の読取りの作用を説明するための図
【図２２】第２の格子の機能を有する放射線画像検出器のその他の実施形態の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、図面を参照して本発明の放射線画像撮影装置の第1の実施形態を用いた放射線位相画像撮影装置について説明する。図１に第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置の概略構成を示す。図２に図１に示す放射線位相画像撮影装置の上面図（Ｘ−Ｚ断面図）を示す。図２の紙面厚さ方向が図１のＹ方向である。
【００５８】
放射線位相画像撮影装置は、図１に示すように、放射線を被検体１０に向かって照射する放射線照射部１と、放射線照射部１から射出された放射線を通過させて第１の周期パターン像を形成する第１の格子２と、第１の格子２により形成された第１の周期パターン像を強度変調して第２の周期パターン像を形成する第２の格子３と、第２の格子３により形成された第２の周期パターン像を検出する放射線画像検出器４と、放射線画像検出器４により検出された第２の周期パターン像に基づいて画像信号を取得し、その取得した画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部５とを備えている。
【００５９】
放射線照射部１は、被検体１０に向けて放射線を射出する放射線源１ａと、その放射線源１ａから射出された放射線を透過する部分と遮蔽する部分とからなる２次元格子１ｂとを備え、第１の格子２に放射線を照射したときタルボ干渉効果を発生させうるだけの空間的干渉性を有するものである。
【００６０】
２次元格子１ｂは、図３に示すように、Ｘ方向に延びる放射線遮蔽部がＹ方向に周期的に配置されるとともに、Ｙ方向に延びる放射線遮蔽部がＸ方向に周期的に配置された２次元状の放射線吸収型格子である。この２次元格子１ｂは、放射線源１の焦点から射出された放射線を部分的に遮蔽することにより、Ｘ方向およびＹ方向に関する実効的な焦点サイズを縮小することができるとともに、Ｘ方向およびＹ方向に多数の微小焦点光源を形成することができるものである。なお、放射線源１ａがコヒーレント性のある平行光を発する性能を有するもの（たとえば放射光、マイクロフォーカスＸ線源）である場合には、この２次元格子１ｂは不要である。
【００６１】
この２次元格子１ｂの格子ピッチＰ０は、次式（１）を満たすように設定する必要がある。
【数１】
【００６２】
なお、Ｐ２は第２の格子３のピッチ、Ｚ３は、２次元格子１ｂから第１の格子２までの距離、Ｚ２は第１の格子２から第２の格子３までの距離である。
【００６３】
第１の格子２は、図１に示すように、放射線を主として透過する基板２１と、基板２１上に設けられた多数の単位格子ＵＧとを備えている。
【００６４】
図４に、図１に示す第１の格子２の一部拡大図を示す。第１の格子２は、図４に示すように、Ｙ方向に延伸した矩形の単位格子部材２２をＸ方向に多数配列した第１の単位格子ＵＧ１と、Ｙ方向に直交するＸ方向に延伸した矩形の単位格子部材２２をＹ方向に多数配列した第２の単位格子ＵＧ２とを備えている。そして、本実施形態においては、第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２とは、Ｘ方向およびＹ方向に交互に配置されることによって千鳥配置されている。
【００６５】
単位格子部材２２の素材としては、たとえば、金、白金などの金属を用いることができる。また、第１の格子２としては、照射される放射線に対して約９０°または約１８０°の位相変調を与える、いわゆる位相変調型格子であることが望ましく、たとえば、単位格子部材２２を金とした場合、通常の医療診断用のＸ線エネルギー領域において必要なＺ方向についての厚さは１μｍ〜１０μｍ程度になる。また、振幅変調型格子を用いることもできる。この場合、単位格子部材２２は放射線を十分に吸収する厚さが必要である。たとえば、単位格子部材２２を金とした場合、通常の医療診断用のＸ線エネルギー領域において必要な厚さは１０μｍ〜数１００μｍ程度になる。
【００６６】
そして、本実施形態においては、図４に示す４つの単位格子の範囲が、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲となる。すなわち、隣接する第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２とからなる単位格子の組を２組用いて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。なお、図４には、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する４つの単位格子しか示していないが、実際には図４に示す４つの単位格子がＸ方向およびＹ方向に繰り返して配置される。
【００６７】
第２の格子３は、図１に示すように、第１の格子２と同様に、放射線を主として透過する基板３１と、基板３１上に設けられた多数の副単位格子ＳＵＧとを備えている。
【００６８】
図５は、図１に示す第２の格子３の一部拡大図である。図５において太線で囲まれる上側の９つの副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａは、図４に示す左上の第２の単位格子ＵＧ２の範囲に対応するものであり、下側の９つの副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂは、図４に示す左下の第１の単位格子ＵＧ１の範囲に対応するものである。すなわち、図４に示す左上の第２の単位格子ＵＧ２を放射線が透過することによって形成される第２の単位格子ＵＧ２の自己像Ｇ２が、図５に示す上側の９つの副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａに照射され、図４に示す左下の第１の単位格子ＵＧ１を放射線が透過することによって形成される第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１が、図５に示す下側の９つの副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂに照射されるように構成されている。
【００６９】
なお、図５においては、図４に示す左側の２つの単位格子に対応する副単位格子しか示していないが、図４に示す右側の２つの単位格子に対応する副単位格子は、図５に示す上側の９つの副単位格子と下側の９つの副単位格子とが上下逆となるように配置される。そして、図５に示す２つの副単位格子の組と、その２つの副単位格子の組とは上下関係が逆の２つの副単位格子の組との４つの副単位格子の組が、Ｘ方向およびＹ方向に繰り返して配置される。そして、この４つの副単位格子の組を用いて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。
【００７０】
図５に示す上側の副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａは、それぞれＸ方向に延伸した矩形の副単位格子部材３２をＹ方向に多数配列したものである。図５の上側に示す９つの副単位格子の中には、副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ４Ａがそれぞれ２つずつ含まれるとともに１つの副単位格子ＳＵＧ５Ａが含まれている。そして、この各副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａを構成する副単位格子部材３２は、各副単位格子間において互いに異なる距離だけＹ方向について所定のピッチずらされて配列されている。なお、この各副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａの構成については後で詳述する。
【００７１】
図５に示す下側の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂは、それぞれＹ方向に延伸した矩形の副単位格子部材３２をＸ方向に多数配列したものである。図５の下側に示す９つの副単位格子の中には、副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ４Ｂがそれぞれ２つずつ含まれるとともに１つの副単位格子ＳＵＧ５Ｂが含まれている。そして、この各副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂを構成する副単位格子部材３２は、各副単位格子間において互いに異なる距離だけＸ方向について所定のピッチずらされて配列されている。なお、この各副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂの構成については後で詳述する。
【００７２】
副単位格子部材３２の素材としては、たとえば、金、白金などの金属を用いることができる。第２の格子３は、振幅変調型格子であることが望ましい。このとき、副単位格子部材３２は放射線を十分に吸収する厚さが必要である。たとえば、副単位格子部材３２を金とした場合、通常の医療診断用のＸ線エネルギー領域において必要な厚さは１０μｍ〜数１００μｍ程度になる。
【００７３】
ここで、本実施形態においては、放射線画像検出器４によって検出された第２の周期パターン像に基づいて互いに異なる複数の位相情報を取得し、その複数の位相情報に基づいて位相コントラスト画像を生成するが、ここでは第２の周期パターン像に基づいて５つの位相情報を生成し、その５つの位相情報に基づいて位相コントラスト画像を生成するものとする。
【００７４】
そして、このように５つの位相情報を生成するための第１および第２の格子２，３の詳細な構成について、以下に説明する。
【００７５】
図６は、図４の左側の第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２を放射線が透過することによって第２の格子３の位置に形成された自己像Ｇ１，Ｇ２と、図５に示す副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂの各副単位格子部材３２との位置関係を示す図である。なお、図６においては、自己像Ｇ１，Ｇ２を分かりやすくするために、これらの長さを実際より長く表しているが、実際には、自己像Ｇ１，Ｇ２は、図６の太線の範囲の長さとなる。
【００７６】
図６に示すように、５種類の副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａは、それぞれ第２の単位格子ＵＧ２の自己像Ｇ２からＹ方向について互いに異なる距離で配置されている。具体的には、副単位格子ＳＵＧ１Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離をゼロとして配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ２Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離をＰ２/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ３Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離を（２×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ４Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離を（３×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ５Ａの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ２からの距離を（４×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置されている。なお、副単位格子部材３２の間隔はｄ２である。
【００７７】
そして、図６に示すように構成された５種類の副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａを透過した第２の単位格子ＵＧ２の自己像Ｇ２を、それぞれ放射線画像検出器４の後述する各画素回路４０により検出することによって、Ｙ方向について互い異なる５つの位相情報の検出信号をそれぞれ取得することができる。
【００７８】
また、図６に示すように、５種類の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂは、それぞれ第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１からＸ方向について互いに異なる距離で配置されている。具体的には、副単位格子ＳＵＧ１Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離をゼロとして配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ２Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離をＰ２/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ３Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離を（２×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ４Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離を（３×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置され、副単位格子ＳＵＧ５Ｂの副単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離を（４×Ｐ２）/５として配列ピッチＰ２で配置されている。なお、副単位格子部材３２の間隔はｄ２である。
【００７９】
そして、図６に示すように構成された５種類の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂを透過した第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１を、それぞれ放射線画像検出器４の後述する各画素回路４０により検出することによって、Ｘ方向について互い異なる５つの位相情報の検出信号をそれぞれ取得することができる。
【００８０】
なお、上述したようにして取得されたＸ方向について互い異なる５つの位相情報の検出信号とＹ方向について互い異なる５つの位相情報の検出信号とに基づいて位相コントラスト画像の画素信号を生成する方法については、後で詳述する。
【００８１】
ここで、放射線照射部１から照射される放射線が、平行ビームではなく、コーンビームである場合には、第１の格子２を通過して形成される第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２は、放射線照射部１からの距離に比例して拡大される。したがって、図２に示すように、放射線源１ａの焦点から第１の格子２までの距離をＺ１、第１の格子２から第２の格子３までの距離をＺ２とした場合、図４に示す第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２のピッチＰ１と、図５および図６に示す副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５ＢのピッチＰ２とは、次式（２）の関係を満たすように決定される。なお、Ｐ１’は、第２の格子３の位置における第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２のピッチである。
【数２】
【００８２】
また、第１の格子２を１８０°の位相変調を与える位相変調型格子とした場合には、次式（３）の関係を満たすように決定される。
【数３】
【００８３】
なお、放射線照射部１から照射される放射線が平行ビームである場合には、第１の格子２を９０°の位相変調を与える位相変調型格子または振幅変調型格子とした場合、Ｐ２＝Ｐ１を満たすように決定され、第１の格子２を１８０°の位相変調を与える位相変調型格子とした場合には、Ｐ２＝Ｐ１／２を満たすように決定される。
【００８４】
そして、上述したような放射線照射部１、第１の格子２、第２の格子３および放射線画像検出器４によって位相コントラスト画像を取得可能な放射線位相画像撮影装置が構成されるが、本構成をタルボ干渉計として機能させるためには、さらにいくつかの条件をほぼ満たさねばならない。その条件について以下に説明する。
【００８５】
まず、第１の格子２と第２の格子３とのグリッド面が、図１に示すＸ−Ｙ平面に平行であることが必要である。
【００８６】
そして、さらに、第１の格子２と第２の格子３との距離Ｚ２は、第１の格子２が９０°の位相変調を与える位相変調型格子である場合、次の条件をほぼ満たさなければならない。
【数４】
ただし、λは放射線の波長（通常は実効波長）、ｍは０か正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の単位格子部材２２の配列ピッチ、Ｐ２は上述した第２の格子３の副単位格子部材３２の配列ピッチである。
【００８７】
また、第１の格子２が１８０°の位相変調を与える位相変調型格子である場合には、次の条件をほぼ満たさなければならない。
【数５】
ただし、λは放射線の波長（通常は実効波長）、ｍは０か正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の単位格子部材２２の配列ピッチ、Ｐ２は上述した第２の格子３の副単位格子部材３２の配列ピッチである。
【００８８】
さらに、第１の格子２が振幅変調型格子である場合には、次の条件をほぼ満たさなければならない。
【数６】
ただし、λは放射線の波長（通常は実効波長）、ｍ’は正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の単位格子部材２２の配列ピッチ、Ｐ２は上述した第２の格子３の副単位格子部材３２の配列ピッチである。
【００８９】
なお、上式（４），（５），（６）は、放射線照射部１により照射される放射線がコーンビームである場合であり、放射線が平行ビームである場合には、上式（４）に代えて下式（７）、上式（５）に代えて下式（８）、上式（６）に代えて下式（９）となる。
【数７】
【数８】
【数９】
【００９０】
放射線画像検出器４は、第１の格子２に入射した放射線が形成する第１の格子２の第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２が、第２の格子３の各副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂによって強度変調された像を検出するものである。このような放射線画像検出器４として、本実施形態においては、図７に示すような、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチ４１を備えた画素回路４０が２次元上に多数配列された、いわゆるＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器を用いる。
【００９１】
放射線画像検出器４は、各画素回路４０のＴＦＴスイッチ４１をオンオフするための走査信号が出力される多数のゲート走査線４３と、各画素回路４０からＴＦＴスイッチ４１を介して読み出された画素信号が出力される多数のデータ線４４とが直交して設けられている。そして、ゲート走査線４３は画素回路行毎に設けられており、データ線４４は画素回路列毎に設けられている。
【００９２】
多数のゲート走査線４３には各画素回路４０のＴＦＴスイッチ４１をオンオフするための走査信号を出力する走査駆動回路４５が接続されており、多数のデータ線４４には信号検出部４６が接続されている。信号検出部４６は各画素回路４０からデータ線４４に出力された信号を検出して画像生成部５に出力するものである。
【００９３】
そして、上述したように、本実施形態においては、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対して、第１の格子２の４つの単位格子が割り当てれ、その各単位格子に対して９つの副単位格子が割り当てられ、この各副単位格子に対して１つの画素回路４０が割り当てられるので、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するために、９×４＝３６個の画素回路４０が使用されることになる。なお、図７において点線四角で示す１８個の画素回路４０は、図６に示す９個の副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂに対応するものである。
【００９４】
なお、図８においては、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する３６個の画素回路４０の組を１つだけ示しているが、この組がＸ方向およびＹ方向に繰り返されるものとする。
【００９５】
画素回路４０は、それぞれ光電変換素子と、光電変換素子によって変換された電荷を蓄積する蓄電部と、蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すために用いられるＴＦＴスイッチ４１とを備えている。なお、図７においては図示省略したが、図７に示す画素回路４０上には、放射線の照射を可視光に変換する波長変換層が設けられており、上述した光電変換素子は、この波長変換層から発せられた光を光電変換して電荷を発生するものである。
【００９６】
画像生成部５は、上述した３６個の画素回路４０によってそれぞれ検出されたＸ方向およびＹ方向についての５つの位相情報の検出信号に基づいて、位相コントラスト画像を構成する１つの画素の画素信号を生成するものである。位相コントラスト画像の生成方法については、後で詳述する。
【００９７】
次に、本実施形態の放射線位相画像撮影装置の作用について説明する。
【００９８】
まず、図１に示すように、放射線照射部１と第１の格子２との間に、被検体１０が配置された後、放射線照射部１から放射線が射出される。そして、その放射線は被検体１０を透過した後、第１の格子２に照射される。第１の格子２に照射された放射線は、第１の格子２で回折されることにより、第１の格子２から放射線の光軸方向において所定の距離において、タルボ干渉像を形成する。
【００９９】
これをタルボ効果と呼び、光波が第１の格子２を通過したとき、第１の格子２から所定の距離において、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を形成する。たとえば、第１の格子２が、９０°の位相変調を与える位相変調型格子の場合、上式（４）または上式（７）（１８０°の位相変調型格子の場合は上式（５）または上式（８）、強度変調型格子の場合は上式（６）または上式（９））で与えられる距離において第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を形成する一方、被検体１０によって、第１の格子２に入射する放射線の波面は歪むため、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２はそれに従って変形している。すなわち、上述した第１の格子２の第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２が被検体１０によって変形する。
【０１００】
続いて、第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２が第２の格子３の各副単位格子ＳＵＧ１Ａ〜ＳＵＧ５Ａ，ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂを通過する。その結果、上記の変形した第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２は第２の格子３の各副単位格子との重ね合わせにより、強度変調を受け、上記波面の歪みを反映した画像信号として放射線画像検出器４の各画素回路４０により検出される。
【０１０１】
ここで、放射線画像検出器４における画像検出と読出しの作用について説明する。
【０１０２】
上記のようにして第２の格子３の各副単位格子による強度変調によって変形した第１および第２の単位格子ＵＧ１，ＵＧ２の自己像Ｇ１，Ｇ２は、その各副単位格子に対応する放射線画像検出器４の各画素回路４０によってそれぞれ検出され、各画素回路４０の光電変換素子によって光電変換された後、その電荷が蓄電部に蓄積される。
【０１０３】
次に、走査駆動回路４５からＹ方向に配列されたゲート走査線４３に走査信号が順次出力され、画素回路行がＹ方向に順次走査されて各画素回路４０から検出信号が読み出され、信号検出部４６によって検出された後、画像生成部５に出力される。
【０１０４】
そして、画像生成部５は、第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいてＸ方向成分の検出信号を取得し、第２の単位格子ＵＧ２の自己像Ｇ２に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいてＹ方向成分の検出信号を取得し、Ｘ方向成分の検出信号とＹ方向成分の検出信号とに基づいて被検体１０の位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。
【０１０５】
ここで、画像生成部５において位相コントラスト画像を生成する方法について説明するが、まず、本実施形態における位相コントラスト画像の生成方法の原理について説明する。なお、ここではＸ方向成分の位相コントラスト画像の生成方法の原理について説明するが、Ｙ方向成分の位相コントラスト画像の生成方法の原理についても、方向が異なるだけで同様である。
【０１０６】
図８は、被検体１０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つの放射線の経路を例示している。符号Ｘ１は、被検体１０が存在しない場合に直進する放射線の経路を示しており、この経路Ｘ１を進む放射線は、第１および第２の格子２，３を通過して放射線画像検出器４に入射する。符号Ｘ２は、被検体１０が存在する場合に、被検体１０により屈折されて偏向した放射線の経路を示している。この経路Ｘ２を進む放射線は、第１の格子２を通過した後、第２の格子３により遮蔽される。
【０１０７】
被検体１０の位相シフト分布Φ（ｘ）は、被検体１０の屈折率分布をｎ（ｘ，ｚ）、放射線の進む方向をｚとして、次式（１０）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。
【数１０】
【０１０８】
第１の格子２から第２の格子３の位置に形成された自己像Ｇ１，Ｇ２は、被検体１０での放射線の屈折により、その屈折角ψに応じた量だけｘ方向に変位する。この変位量Δｘは、放射線の屈折角ψが微小であることに基づいて、近似的に次式（１１）で表される。
【数１１】
【０１０９】
ここで、屈折角ψは、放射線の波長λと被検体１０の位相シフト分布Φ（ｘ）を用いて、次式（１２）で表される。
【数１２】
【０１１０】
このように、被検体１０での放射線の屈折による自己像Ｇ１，Ｇ２の変位量Δｘは、被検体１０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、放射線画像検出器４で検出される各画素の強度変調信号の位相ズレ量Ψ（被検体１０がある場合とない場合とでの各画素の強度変調信号の位相ズレ量）に、次式（１３）のように関連している。
【数１３】
【０１１１】
したがって、各画素の強度変調信号の位相ズレ量Ψを求めることにより、上式（１３）から屈折角ψが求まり、上式（１２）を用いて位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量が求まる。この微分量をｘについて積分することにより、被検体１０の位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被検体１０の位相コントラスト画像を生成することができる。
【０１１２】
本実施形態においては、位相コントラスト画像の各画素について、５種類の位相情報の検出信号が取得されている。以下に、この５種類の位相情報の検出信号から位相コントラスト画像の各画素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。なお、ここでは５種類の検出信号に限定せず、Ｍ種類の検出信号に基づいて位相ズレ量Ψを算出する方法を説明する。
【０１１３】
まず、Ｍ種類の検出信号を取得するには、第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１，Ｇ２に対するＸ方向についての距離が互いに異なるＭ種類の副単位格子を配置する必要があるが、第１の単位格子ＵＧ１の自己像Ｇ１，Ｇ２に対するこのＭ種類の各副単位格子の位置をｋ＝０〜Ｍ−１とすると、第ｋ位置における放射線画像検出器４の各画素回路４０の検出信号Ｉｋ（ｘ）は、次式（１４）で表される。
【数１４】
【０１１４】
ここで、ｘは、画素回路のｘ方向に関する座標であり、Ａ０は入射放射線の強度であり、Ａｎ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、ψ（ｘ）は、上記屈折角ψを放射線画像検出器４の画素回路の座標ｘの関数として表したものである。
【０１１５】
次いで、次式（１５）の関係式を用いると、上記屈折角ψ（ｘ）は、式（１６）のように表される。
【数１５】
【数１６】
【０１１６】
ここで、ａｒｇ[]は、偏角の抽出を意味しており、放射線画像検出器４の各画素の位相ズレ量Ψに対応する。したがって、放射線画像検出器４によって取得されたＭ種類の検出信号から、式（１６）に基づいて位相コントラスト画像の各画素の強度変調信号の位相ズレ量Ψを算出することにより、屈折角ψ（ｘ）が求められる。
【０１１７】
位相コントラスト画像の各画素について取得されたＭ種類の検出信号は、図９に示すように、自己像Ｇ１，Ｇ２に対するＭ種類の各副単位格子の位置ｋに対して、周期的に変化する。したがって、このＭ個の検出信号列を、たとえば正弦波でフィッティングし、被検体があるときと被検体なしのときのフィッティングカーブの位相ズレ量Ψを取得し、上式（１２）、（１３）により位相シフト分布Φ（ｘ）の微分量を算出し、この微分量をｘについて積分することにより被検体１０の位相シフト分布Φ（ｘ）、すなわち被検体１０のＸ方向成分の位相コントラスト画像を生成する。
【０１１８】
より具体的には、上述した屈折角ψ（ｘ）を表す式（１６）は、下式（１７）で表すことができる。
【数１７】
【０１１９】
ここで、δｋは、下式（１８）で表すことができるので、本実施形態のようにＭ＝５とし、図６に示すｋ＝０の２つの副単位格子ＳＵＧ１Ｂに対応する検出信号をＩ０、ｋ＝１の２つの副単位格子ＳＵＧ２Ｂに対応する検出信号をＩ１、ｋ＝２の２つの副単位格子ＳＵＧ３Ｂに対応する検出信号をＩ２、ｋ＝３の２つの副単位格子ＳＵＧ４Ｂに対応する検出信号をＩ３、ｋ＝４の副単位格子ＳＵＧ５Ｂに対応する検出信号をＩ４とすると、上式（１７）の括弧内は、下式（１９）のように算出することができ、これにより屈折角ψ（ｘ）を算出することができる。なお、検出信号Ｉ０〜Ｉ３は、それぞれ２つずつ取得されるので、それぞれ下式（１９）の分母分子に割り当てられる。また、検出信号Ｉ４は１つしか取得されないが、同じ値が下式（１９）の分母分子に割り当てられる。
【数１８】
【数１９】
【０１２０】
なお、上記のようにして位相コントラスト画像を生成する際、各画素回路４０によって検出される検出信号が副単位格子に対応するものであるか、すなわち、その検出信号に対応する副単位格子の自己像Ｇ１，Ｇ２に対する位置ｋの情報が必要となるが、この対応関係については各画素回路４０について予め設定しておくようにすればよい。
【０１２１】
もしくは、このような対応関係を予め設定しておくのではなく、９つの副単位格子に対応する９つの画素回路４０の範囲を予め設定しておき、その範囲内の画素回路４０によって検出された検出信号のうちの最大値と最小値を求め、この最大値と最小値とを上述したフィッティングカーブの最大値と最小値とに設定するとともに、それ以外の画素信号を上記フィッティングカーブの最大値と最小値との間の値に設定することによって位相コントラスト画像を生成するようにしてもよい。
【０１２２】
上述したようにして、図４に示す２つの第１の単位格子ＵＧ１のうちの一方の第１の単位格子ＵＧ１に対応する範囲（９個の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂに対応する範囲）の９個の画素回路４０の検出信号に基づいて、第１のＸ方向成分検出信号が取得される。
【０１２３】
また、上記と同様の演算によって、図４に示す２つの第１の単位格子ＵＧ１のうちの他方の第１の単位格子ＵＧ１に対応する範囲（９個の副単位格子ＳＵＧ１Ｂ〜ＳＵＧ５Ｂに対応する範囲）の９個の画素回路４０の検出信号に基づいて、第２のＸ方向成分検出信号が取得される。
【０１２４】
そして、画像生成部５は、この第１のＸ方向成分検出信号と第２のＸ方向成分検出信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素のＸ方向成分画素信号を算出する。Ｘ方向成分画素信号の演算方法としては、たとえば、第１および第２のＸ方向成分検出信号の加算平均などすればよい。
【０１２５】
また、上記説明では、位相コントラスト画像の１つの画素のＸ方向成分画素信号の演算方法について説明したが、Ｙ方向成分画素信号についても、方向のみを変更して同様の演算方法によって算出することができる。
【０１２６】
具体的には、図６に示すｋ＝０の２つの副単位格子ＳＵＧ１Ａに対応する検出信号をＩ０、ｋ＝１の２つの副単位格子ＳＵＧ２Ａに対応する検出信号をＩ１、ｋ＝２の２つの副単位格子ＳＵＧ３Ａに対応する検出信号をＩ２、ｋ＝３の２つの副単位格子ＳＵＧ４Ａに対応する検出信号をＩ３、ｋ＝４の副単位格子ＳＵＧ５Ａに対応する検出信号をＩ４とし、上式（１９）を算出することによって、屈折角ψ（ｙ）を算出することができる。
【０１２７】
そして、画像生成部５は、Ｘ方向のときと同様にして、図４に示す２つの第２の単位格子ＵＧ２に対応する範囲の画素回路４０の検出信号に基づいて、第１のＹ方向成分検出信号と第２のＹ方向成分検出信号とを取得する。
【０１２８】
そして、第１のＹ方向成分検出信号と第２のＹ方向成分検出信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素のＹ方向成分画素信号を算出する。Ｙ方向成分画素信号の演算方法としては、たとえば、第１および第２のＹ方向成分検出信号を加算平均などすればよい。
【０１２９】
さらに、画像生成部５は、上記ようにして取得したＸ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成する。具体的には、たとえば、Ｘ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号との加算平均などをすればよい。
【０１３０】
また、上記実施形態においては、第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２のそれぞれの単位格子部材が直交するようにしたが、必ずしも直交する必要はなく、９０度以外の角度をなすようにしてもよい。なお、その場合においても、各単位格子の単位格子部材の像と第２の格子３の各副単位格子の副単位格子部材との位置関係は維持されるものとする。
【０１３１】
また、上記実施形態においては、第１の格子２を２種類の単位格子から構成するようにしたが、これに限らず、たとえば、単位格子部材が、Ｘ方向またはＹ方向に対して０度の角度をなす単位格子と、６０度の角度をなす単位格子と、１２０度の角度をなす単位格子というように、単位格子部材が互いに６０度ずつ角度が異なる３種類の単位格子から第１の格子２を構成するようにしてもよい。その場合、それぞれ角度の単位格子について角度に直交する方向成分の検出信号が算出され、３つの方向成分の検出信号に基づいて１つの画素信号が生成される。また、単位格子部材が互いに４５度ずつ角度が異なる４種類の単位格子から第１の格子２を構成し、４つの方向成分の検出信号に基づいて１つの画素信号を生成するようにしてもよい。
【０１３２】
また、図４に示すように、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲内における２つの第１の単位格子ＵＧ１が占める面積と２つの第２の単位格子ＵＧ２が占める面積との比は同じになるようにすることが望ましいが、必ずしも同じでなくてもよく、この比が異なっていてもよい。もしくは、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲内において、第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２との面積比が互いに異なる第１および第２の単位格子の組を複数設けるようにしてもよい。たとえば、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲内において、面積比が１：２となる第１および第２の単位格子の組と、面積比が２：１となる第１および第２の単位格子の組とを設けるようにしてもよい。
【０１３３】
また、たとえば、図４に示す２つの第１の単位格子ＵＧ１のうちの一方の第１の単位格子ＵＧ１の単位格子部材２２の配列ピッチと、他方の第１の単位格子部材ＵＧ１の単位格子部材２２の配列ピッチとを互いに異なるものとしてもよい。これにより同じＸ方向成分の検出信号であって、互いに異なる周波数情報のＸ方向成分検出信号を取得することができ、これらの差分を算出して１つの画素信号のＸ方向成分画素信号を生成することによってエネルギサブトラクションの位相コントラスト画像を生成することができる。なお、上記説明では、２つの第１の単位格子ＵＧ１間の配列ピッチを異なるようにしたが、２つの第２の単位格子ＵＧ２間の配列ピッチも同様に互いに異なるようにしてもよい。
【０１３４】
また、上記実施形態においては、第１の格子２の１つの単位格子に対応する範囲に、配列ピッチＰ２で副単位格子部材３２が配列された、互いに位相情報が異なる５つの副単位格子を設け、この５つの副単位格子に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいて、１つの方向成分の画素信号を生成するようにしたが、１つの単位格子に対応する範囲に、配列ピッチＰ２で副単位格子部材３２が配列された、互いに位相情報が異なる５つの副単位格子の組の他に、配列ピッチＰ２とは異なる配列ピッチＰ２’で副単位格子部材が配列された、互いに位相情報が異なる５つの副単位格子の組を設け、この配列ピッチＰ２’の副単位格子に対応する画素回路４０によって検出された信号に基づいて、同じ方向成分の画素信号であって異なる周波数情報の画素信号を算出するようにしてもよい。なお、配列ピッチＰ２’で副単位格子部材が配列された、互いに位相情報が異なる５つの副単位格子とは、各副単位格子の第１の格子２の単位格子の像に対する距離がＰ２’/５ずつ異なるものである。
【０１３５】
すなわち、配列ピッチＰ２の互いに位相情報が異なる５つの副単位格子に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいて、第１周波数情報の方向成分画素信号を算出するとともに、配列ピッチＰ２’の互いに位相情報が異なる５つの副単位格子に対応する画素回路４０によって検出された検出信号に基づいて、第２周波数情報の方向成分画素信号を算出し、これらの差分を算出することよって１つの方向成分の画素信号を生成するようにしてもよい。
【０１３６】
また、上記実施形態においては、第１の格子２の１つの単位格子に対応する範囲に、１つの方向成分検出信号を生成するための５種類の位相情報を有する９個の副単位格子を配置するようにしたが、１つの単位格子と９個の副単位格子の大きさとは必ずしも同じでなくてもよく、図１０に示すように、１つの単位格子の範囲の中に９個の副単位格子の組を複数配置するようにしてもよい。
【０１３７】
すなわち、第１の格子２の１つの単位格子の自己像Ｇ１，Ｇ２の大きさは、１つの方向成分検出信号を生成するための５種類の位相情報を有する副単位格子の組の大きさと同じか、それよりも大きくすることができる。なお、上述したように１つの副単位格子と１つの画素回路４０とが対応するので、５種類の位相情報を有する副単位格子の組の大きさは１つの画素回路の大きさよりも大きくなることになる。
【０１３８】
また、第２の格子３において、部分的にブリッジが入るようにしても良い。ブリッジとは、第２の格子３を構成する格子部材と格子部材との間に設けられる格子部材間をつなげる部材であって格子部材と同じ材料で構成されるものであり、副単位格子単位の間隔で配置するようにしてもよい。
【０１３９】
また、上記実施形態における第１の格子２の構成と第２の格子３の構成とを逆の構成としてもよい。すなわち、第１の格子２を多数の副単位格子から構成するようにし、第２の格子３を多数の単位格子から構成するようにしてもよい。
【０１４０】
次に、本発明の放射線画像撮影装置の第２の実施形態を用いた放射線位相画像撮影装置について説明する。上記第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、第１の格子２から第２の格子３までの距離Ｚ２がタルボ干渉距離となるように、上式（４）〜上式（９）のいずれかを満たすようにしたが、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、第１の格子２が入射放射線を回折せずに投影させる構成としたものである。これにより第１の格子２を通過して射影される投影像が、第１の格子２の後方の位置で相似的に得られるため、第１の格子２から第２の格子３までの距離Ｚ２を、タルボ干渉距離を無関係に設定することができる。
【０１４１】
具体的には、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、第１の格子２と第２の格子３とが、ともに吸収型（振幅変調型）格子として構成されるとともに、タルボ干渉効果に関わらず、スリット部を通過した放射線を幾何学的に投影するように構成されている。より詳細には、第１の格子２の単位格子部材２２の間隔ｄ１と第２の格子３副単位格子部材３２の間隔ｄ２とを、放射線照射部１から照射される放射線の実効波長より十分大きな値とすることで、照射放射線に含まれる大部分をスリット部で回折せずに、直進性を保ったまま通過するように構成する。たとえば、放射線源のターゲットとしてタングステンを用いた場合には、放射線の実効波長は、管電圧を５０ｋＶにおいて約０．４Åである。この場合には、第１の格子２の単位格子部材２２の間隔ｄ１と第２の格子３の副単位格子部材３２の間隔ｄ２を、１μｍ〜１０μｍ程度とすれば大部分の放射線がスリットによって回折されずに幾何学的に投影される。
【０１４２】
なお、第１の格子２の単位格子部材２２の配列ピッチＰ１と第２の格子３の副単位格子部材３２の配列ピッチＰ２との関係は、上記第１の実施形態と同様である。また、第１の格子２の各単位格子に対する第２の格子３の副単位格子の構成についても、上記第１の実施形態と同様である。
【０１４３】
そして、第２の実施形態においては、第１の格子２と第２の格子３との距離Ｚ２を、上式（６）においてｍ’＝１とした場合の最小のタルボ干渉距離より短い値に設定することができる。すなわち、上記距離Ｚ２が、次式（２０）を満たす範囲の値に設定することができる。
【数２０】
【０１４４】
なお、第１の格子２の単位格子部材２２と第２の格子３の副単位格子部材３２とは、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、放射線を完全に遮蔽（吸収）することが好ましいが、上述した放射線吸収に優れる材料（金、白金等）を用いたとしても、吸収されずに透過する放射線が少なからず存在する。このため、放射線の遮蔽性を高めるためには、単位格子部材２２および副単位格子部材３２のそれぞれの厚みを、可能な限り厚くすることが好ましい。単位格子部材２２および副単位格子部材３２による遮蔽は、照射放射線の９０％以上であることが好ましく、たとえば、放射線照射部１の管電圧が５０ｋＶの場合には、厚みは、金（Ａｕ）換算で１００μｍ以上であることが好ましい。
【０１４５】
なお、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における位相コントラスト画像の生成方法については、上記第１の実施形態と同様である。
【０１４６】
第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置によれば、第１の格子２と第２の格子３との距離Ｚ２をタルボ干渉距離よりも短くすることができるので、一定のタルボ干渉距離を確保しなければならない第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置と比較すると、撮影装置をより薄型化することができる。
【０１４７】
また、第２の実施形態においても、第１の格子２の単位格子や第２の格子３の副単位格子の構成として、上記第１の実施形態と同様に種々のバリエーションを採用することができる。
【０１４８】
また、図４に示す第１の単位格子ＵＧ１と第２の単位格子ＵＧ２のうちのいずれか一方の単位格子を上述したような吸収型格子として構成し、タルボ干渉効果に関わらず、スリット部を通過した放射線を幾何学的に投影するような構成とし、他方の単位格子を第１の実施形態のようなタルボ干渉効果を得ることができるような構成としてもよい。もしくは、２つの第１の単位格子ＵＧ１のうちの一方の第１の単位格子ＵＧ１を上述したような吸収型格子として構成し、タルボ干渉効果に関わらず、スリット部を通過した放射線を幾何学的に投影するような構成とし、他方の第１の単位格子ＵＧ１を第１の実施形態のようなタルボ干渉効果を得ることができるような構成としたり、２つの第２の単位格子ＵＧ２のうちの一方の第２の単位格子ＵＧ２を上述したような吸収型格子として構成し、タルボ干渉効果に関わらず、スリット部を通過した放射線を幾何学的に投影するような構成とし、他方の第２の単位格子ＵＧ２を第１の実施形態のようなタルボ干渉効果を得ることができるような構成としたりしてもよい。
【０１４９】
このように構成することにより、タルボ干渉の場合にはある特定波長の情報を取り出せるのに対し、投影の場合は広い波長範囲の情報をまとめて取り出すことができる。これらを組み合わせることでＸ線エネルギーの効率化とともに、画像の情報量を増やすことができる。
【０１５０】
また、上記第１および第２の実施形態においては、ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器を用いるようにしたが、ＣＭＯＳセンサを用いた放射線画像検出器や光読取方式の放射線画像検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線を可視光に変換する波長変換層の変わりに、放射線を直接電荷に変換する直接変換層を用いてもよい。以下、光読取方式の放射線画像検出器について説明する。
【０１５１】
図１１（Ａ）は、光読取方式の放射線画像検出器５０の斜視図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示す放射線画像検出器のＸＺ面断面図、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）に示す放射線画像検出器のＹＺ面断面図である。
【０１５２】
光読取方式の放射線画像検出器５０は、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、放射線を透過する第１の電極層５１、第１の電極層５１を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層５２、記録用光導電層５２において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、且つ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷蓄積層５３、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層５４、および第２の電極層５５をこの順に積層してなるものである。なお、上記各層は、ガラス基板５６上に第２の電極層５５から順に形成されている。
【０１５３】
第１の電極層５１としては、放射線を透過するものであればよく、たとえば、ネサ皮膜（ＳｎＯ2）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、アモルファス状光透過性酸化膜であるＩＤＩＸＯ（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））などを５０〜２００ｎｍ厚にして用いることができ、また、１００ｎｍ厚のＡｌやＡｕなども用いることもできる。
【０１５４】
記録用光導電層５２は、放射線の照射を受けることにより電荷を発生するものであればよく、放射線に対して比較的量子効率が高く、また暗抵抗が高いなどの点で優れているａ−Ｓｅを主成分とするものを使用する。厚さは１０μｍ以上１５００μｍ以下が適切である。また、特にマンモグラフィ用途である場合には、１５０μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましく、一般撮影用途である場合には、５００μｍ以上１２００μｍ以下であることが好ましい。
【０１５５】
電荷蓄積層５３は、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性の膜であれば良く、アクリル系有機樹脂、ポリイミド、ＢＣＢ、ＰＶＡ、アクリル、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等のポリマーやＡｓ２Ｓ３、Ｓｂ２Ｓ３、ＺｎＳ等の硫化物、その他に酸化物、フッ化物より構成される。更には、蓄積したい極性の電荷に対して絶縁性であり、それと逆の極性の電荷に対しては導電性を有する方がより好ましく、移動度×寿命の積が、電荷の極性により３桁以上差がある物質が好ましい。
【０１５６】
好ましい化合物としては、Ａｓ２Ｓｅ３、Ａｓ２Ｓｅ３にＣｌ、Ｂｒ、Ｉを５００ｐｐｍから２００００ｐｐｍまでドープしたもの、Ａｓ２Ｓｅ３のＳｅをＴｅで５０％程度まで置換したＡｓ２（ＳｅｘＴｅ１−ｘ）３（０．５＜ｘ＜１）、Ａｓ２Ｓｅ３のＳｅをＳで５０％程度まで置換したもの、Ａｓ２Ｓｅ３からＡｓ濃度を±１５％程度変化させたＡｓｘＳｅｙ（ｘ＋ｙ＝１００、３４≦ｘ≦４６）、アモルファスＳｅ−Ｔｅ系でＴｅを５−３０ｗｔ％のもの等が挙げられる。
【０１５７】
なお、電荷蓄積層５３の材料としては、第１の電極層５１と第２の電極層５５との間に形成される電気力線が曲がらないようにするため、その誘電率が、記録用光導電層５２と読取用光導電層５４の誘電率の１／２倍以上２倍以下のものを用いることが望ましい。
【０１５８】
読取用光導電層５４としては、読取光の照射を受けることにより導電性を呈するものであればよく、たとえば、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、ＭｇＰｃ（Magnesium phthalocyanine），ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Copper phtalocyanine）などのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。厚さは５〜２０μｍ程度が適切である。
【０１５９】
第２の電極層５５は、読取光を透過する複数の透明線状電極５５ａと読取光を遮光する複数の遮光線状電極５５ｂとを有するものである。透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとは、放射線画像検出器５０の画像形成領域の一方の端部から他方の端部まで連続して直線状に延びるものである。そして、透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとは、図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、所定の間隔を空けて交互に平行に配列されている。
【０１６０】
透明線状電極５５ａは読取光を透過するとともに、導電性を有する材料から形成されている。たとえば、第１の電極層５１と同様に、ＩＴＯ、ＩＺＯやＩＤＩＸＯを用いることができる。そして、その厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【０１６１】
遮光線状電極５５ｂは読取光を遮光するとともに、導電性を有する材料から形成されている。たとえば、上記の透明導電材料とカラーフィルターを組み合せて用いることができる。透明導電材料の厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。
【０１６２】
そして、上述した光読取方式の放射線画像検出器５０においては、後で詳述するが、隣接する透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとの１組を用いて画像信号が読み出される。すなわち、図１１（Ｂ）に示すように、１組の透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとによって１画素の画像信号が読み出されることになる。すなわち、１組の透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂが、上記第１の実施形態の放射線画像検出器４における画素回路４０の列に相当することになる。ここでは、１画素が略５０μｍとなるように透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとが配置されているものとする。
【０１６３】
そして、本実施形態の放射線位相画像撮影装置は、図１１（Ａ）に示すように、透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂの延伸方向に直交する方向（Ｘ方向）に延設された線状読取光源６０を備えている。本実施形態の線状読取光源６０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などの光源と所定の光学系とから構成され、透明線状電極５５ａおよび遮光線状電極５５ｂの延伸方向（Ｙ方向）について略１０μｍの幅の線状の読取光を放射線画像検出器５０に照射するように構成されている。そして、この線状読取光源６０は、所定の移動機構（図示省略）によってＹ方向について移動するものであり、この移動により線状読取光源６０から発せられた線状の読取光によって放射線画像検出器５０が走査されて画像信号が読み出される。
【０１６４】
したがって、この線状の読取光による読取ラインが、上記第１の実施形態の放射線画像検出器４の画素回路４０の行に相当することになる。そして、上述したように１組の透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとが上記第１の実施形態の放射線画像検出器４の画素回路４０の列に相当するので、上記光読取方式の放射線画像検出器５０においては、読取ラインと１組の透明線状電極５５ａと遮光線状電極５５ｂとによって画素部が形成され、第１の格子２の単位格子はこの画素部の単位で形成されるものとする。
【０１６５】
次に、上記光読取方式の放射線画像検出器５０における画像検出と読出しの作用について説明する。
【０１６６】
まず、図１２（Ａ）に示すように高圧電源１００によって放射線画像検出器５０の第１の電極層５１に負の電圧を印加した状態において、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２と第２の格子３との重ね合わせによって強度変調された放射線が、放射線画像検出器５０の第１の電極層５１側から照射される。
【０１６７】
そして、放射線画像検出器５０に照射された放射線は、第１の電極層５１を透過し、記録用光導電層５２に照射される。そして、その放射線の照射によって記録用光導電層５２において電子−正孔対が発生し、そのうち正の電荷は第１の電極層５１に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として電荷蓄積層５３に蓄積される（図１２（Ｂ）参照）。
【０１６８】
次に、図１３に示すように、第１の電極層５１が接地された状態において、線状読取光源６０から発せられた線状の読取光Ｌ１が第２の電極層５５側から照射される。読取光Ｌ１は透明線状電極５５ａを透過して読取用光導電層５４に照射され、その読取光Ｌ１の照射により読取用光導電層５４において発生した正の電荷が電荷蓄積層５３に蓄積された潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、透明線状電極５５ａに接続されたチャージアンプ２００を介して遮光線状電極５５ｂに帯電した正の電荷と結合する。
【０１６９】
そして、読取用光導電層５４において発生した負の電荷と遮光線状電極５５ｂに帯電した正の電荷との結合によって、チャージアンプ２００に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出される。
【０１７０】
そして、線状読取光源６０が、Ｙ方向に移動することによって線状の読取光Ｌ１によって放射線画像検出器５０が走査され、線状の読取光Ｌ１の照射された読取ライン毎に上述した作用によって読み出された検出信号が順次検出され、その検出された読取ライン毎の検出信号が画像生成部５に順次入力されて記憶される。
【０１７１】
そして、画像生成部５において、上記第１の実施形態の同様にして、５種類の副単位格子に応じた検出信号に基づいて、Ｘ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とがそれぞれ算出され、このＸ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号が生成される。
【０１７２】
また、上記実施形態においては、位相コントラスト画像を取得することによりこれまで描出が難しかった画像を得ることができるが、従来のＸ線画像診断学は吸収画像に基づいているため、位相コントラスト画像と対応して吸収画像が参照できると読影の助けになる。たとえば、吸収画像と位相コントラスト画像を重み付けや階調、周波数処理などの適当な処理によって重ね合わせることにより吸収画像が表現できなかった部分を位相コントラスト画像の情報で補うことは有効である。
【０１７３】
しかし、位相コントラスト画像とは別に吸収画像を撮影することは、位相コントラスト画像の撮影と吸収画像の撮影との間の撮影肢体のズレによって良好な重ね合わせを困難にするのに加え、撮影回数が増えることにより被検体の負担となる。また、近年、位相コントラスト画像や吸収画像の他に、小角散乱画像が注目されている。小角散乱画像は、被検体組織内部の微細構造に起因する組織性状を表現可能であり、たとえば、ガンや循環器疾患といった分野での新しい画像診断のための表現方法として期待されている。
【０１７４】
そこで、画像生成部５において、位相コントラスト画像を生成するために取得した複数種類の副単位格子に対応する検出信号に基づいて吸収画像や小角散乱画像を生成するようにしてもよい。
【０１７５】
具体的には、画素回路４０または画素部毎に得られる検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）を、図１４に示すようにｋについて平均化して平均値を算出して画像化することにより吸収画像を生成することができる。なお、平均値の算出は、検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）をｋについて単純に平均化することにより行ってもよいが、Ｍが小さい場合には誤差が大きくなるため、画素信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）を正弦波でフィッティングした後、フィッティングした正弦波の平均値を求めるようにしてもよい。また、正弦波に限らず、矩形波や三角波形状を用いるようにしてもよい。
【０１７６】
また、吸収画像の生成には、平均値に限られず、平均値に対応する量であれば、検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）をｋについて加算した加算値等を用いることが可能である。
【０１７７】
また、画素回路４０または画素部毎に得られる検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）の振幅値を算出して画像化することにより小角散乱画像を生成することができる。なお、振幅値の算出は、検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）の最大値と最小値との差を求めることによって行ってもよいが、Ｍが小さい場合には誤差が大きくなるため、検出信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）を正弦波でフィッティングした後、フィッティングした正弦波の振幅値を求めるようにしてもよい。また、小角散乱画像の生成には、振幅値に限られず、平均値を中心としたばらつきに対応する量として、分散値や標準偏差などを用いることができる。
【０１７８】
また、上記実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、第１の格子２と第２の格子３との２つの格子を用いるようにしたが、第２の格子３の機能を放射線画像検出器にもたせることによって第２の格子３を用いないようにすることができる。以下、第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器の構成について説明する。
【０１７９】
第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器は、放射線が第１の格子２を通過することによって第１の格子２によって形成された第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を検出するとともに、その自己像Ｇ１，Ｇ２に応じた電荷信号を後述する格子状に分割された電荷蓄積層に蓄積することによって自己像Ｇ１，Ｇ２に強度変調を施すものである。
【０１８０】
図１５（Ａ）は、第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器４００の斜視図、図１５（Ｂ）は図１８（Ａ）に示す放射線画像検出器のＸＺ面断面図である。
【０１８１】
放射線画像検出器４００は、図１５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、放射線を透過する第１の電極層４１０、第１の電極層４１０を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層４２０、記録用光導電層４２０において発生した電荷のうち一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、且つ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷蓄積層４３０、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層４４０、および第２の電極層４５０をこの順に積層してなるものである。なお、上記各層は、ガラス基板４６０上に第２の電極層４５０から順に形成されている。
【０１８２】
そして、第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器４００は、第１の電極層４１０、記録用光導電層４２０、電荷蓄積層４３０、読取用光導電層４４０および第２の電極層４５０の材料については、上述した光読取方式の放射線画像検出器５０の第１の電極層５１、記録用光導電層５２、電荷蓄積層５３、読取用光導電層５４および第２の電極層５５と同様である。
【０１８３】
そして、第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器４００は、上記光読取方式の放射線画像検出器５０と電荷蓄積層４３０の形状が異なる。放射線画像検出器４００の電荷蓄積層４３０は、図１６示すように、上述した第２の格子３の各副単位格子と同様の形状の副単位格子パターンによって構成されている。
【０１８４】
図１６に示す単位格子パターンＰ１Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ１Ａに対応する形状であり、単位格子パターンＰ２Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ２Ａに対応する形状であり、単位格子パターンＰ３Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ３Ａに対応する形状であり、単位格子パターンＰ４Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ４Ａに対応する形状であり、単位格子パターンＰ５Ａが図５に示す副単位格子ＳＵＧ５Ａに対応する形状である。
【０１８５】
また、図１６に示す単位格子パターンＰ１Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧ１Ｂに対応する形状であり、単位格子パターンＰ２Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧ２Ｂに対応する形状であり、単位格子パターンＰ３Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧ３Ｂに対応する形状であり、単位格子パターンＰ４Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧ４Ｂに対応する形状であり、単位格子パターンＰ５Ｂが図５に示す副単位格子ＳＵＧＢ５Ｂに対応する形状である。
【０１８６】
また、電荷蓄積層４３０の副単位格子パターンを構成する副単位格子部は、透明線状電極４５０ａもしくは遮光線状電極４５０ｂの配列ピッチよりも細かいピッチで分割されるが、その配列ピッチＰ２と間隔ｄ２は、上記実施形態の第２の格子３の副単位格子の副単位格子部材３２の条件と同様である。
【０１８７】
また、電荷蓄積層４３０は、積層方向（Ｚ方向）について２μｍ以下の厚さで形成される。
【０１８８】
そして、電荷蓄積層４３０は、たとえば、上述したような材料と金属板に穴を空けたメタルマスクやファイバーなどによって形成されたマスクとを用いて抵抗加熱蒸着によって形成することができる。また、フォトリソグラフィを用いて形成するようにしてもよい。
【０１８９】
なお、タルボ干渉計として機能させるための第１の格子２と放射線画像検出器４００との距離の条件については、放射線画像検出器４００が第２の格子３として機能するものであるので、第１の格子２と第２の格子３との距離の条件と同様である。また、上記第２の実施形態のように第１の格子２が入射放射線を回折せずに投影させる構成とし、第１の格子２から放射線画像検出器４００までの距離Ｚ２を、タルボ干渉距離を無関係に設定するようにしてもよく、上式（２０）を満たすような距離としてもよい。
【０１９０】
次に、上記のように構成された放射線画像検出器４００の作用について説明する。
【０１９１】
まず、図１７（Ａ）に示すように高圧電源１００によって放射線画像検出器４００の第１の電極層４１０に負の電圧を印加した状態において、タルボ効果によって形成された第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を担持した放射線が、放射線画像検出器４００の第１の電極層４１０側から照射される。
【０１９２】
そして、放射線画像検出器４００に照射された放射線は、第１の電極層４１０を透過し、記録用光導電層４２０に照射される。そして、その放射線の照射によって記録用光導電層４２０において電子−正孔対が発生し、そのうち正の電荷は第１の電極層４１０に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として電荷蓄積層４３０に蓄積される（図１７（Ｂ）参照）。
【０１９３】
ここで、電荷蓄積層４３０は、上述したような配列ピッチで副単位格子パターンに分割されているので、記録用光導電層４２０において第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２に応じて発生した電荷のうちその直下に電荷蓄積層４３０が存在する電荷のみが電荷蓄積層４３０によってトラップされて蓄積され、それ以外の電荷については線状の電荷蓄積層４３０の間を通過し、読取用光導電層４４０を通過した後、透明線状電極４５０ａと遮光線状電極４５０ｂとに流れ出してしまう。
【０１９４】
このように記録用光導電層４２０において発生した電荷のうち、その直下に線状の電荷蓄積層４３０が存在する電荷のみを蓄積する。この作用によって第１の格子２の各単位格子の自己像Ｇ１，Ｇ２は電荷蓄積層４３０の副単位格子パターンとの重ね合わせによって強度変調を受け、被検体による自己像Ｇ１，Ｇ２の波面の歪みを反映した縞画像の画像信号が電荷蓄積層４３０に蓄積されることになる。すなわち、電荷蓄積層４３０は、上記実施形態の第２の格子３と同等の機能を果たすことになる。
【０１９５】
そして、次に、図１８に示すように、第１の電極層４１０が接地された状態において、線状読取光源６０から発せられた線状の読取光Ｌ１が第２の電極層４５０側から照射される。読取光Ｌ１は透明線状電極４５０ａを透過して読取用光導電層４４０に照射され、その読取光Ｌ１の照射により読取用光導電層４４０において発生した正の電荷が電荷蓄積層４３０における潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、透明線状電極４５０ａに接続されたチャージアンプ２００を介して遮光線状電極４５０ｂに帯電した正の電荷と結合する。
【０１９６】
そして、読取用光導電層４４０において発生した負の電荷と遮光線状電極４５０ｂに帯電した正の電荷との結合によって、チャージアンプ２００に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出される。
【０１９７】
そして、線状読取光源６０が、副走査方向（Ｙ方向）に移動することによって線状の読取光Ｌ１によって放射線画像検出器４００が走査され、線状の読取光Ｌ１の照射された読取ライン毎に上述した作用によって読み出された検出信号が順次検出され、その検出された読取ライン毎の検出信号が画像生成部５に順次入力されて記憶される。
【０１９８】
そして、放射線画像検出器４００の全面が読取光Ｌ１に走査されて１フレーム全体の読出信号が画像生成部５に出力される。
【０１９９】
そして、画像生成部５において、上記第１の実施形態の同様にして、５種類の副単位格子パターンに応じた検出信号に基づいて、Ｘ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とがそれぞれ算出され、このＸ方向成分画素信号とＹ方向成分画素信号とに基づいて、位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号が生成される。
【０２００】
また、上述した第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器４００おいては、電極間に、記録用光導電層４２０、電荷蓄積層４３０および読取用光導電層４４０の３層を設ける構成としたが、必ずしもこの層構成である必要はなく、たとえば、図１９に示すように、読取用光導電層４４０を設けることなく、第２の電極層の透明線状電極４５０ａおよび遮光線状電極４５０ｂ上に直接接触するように副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０を設け、その電荷蓄積層４３０の上に記録用光導電層４２０を設けるようにしてもよい。なお、この記録用光導電層４２０は、読取用光導電層としても機能するものである。
【０２０１】
この放射線画像検出器４０１の構造は、読取用光導電層４４０なしに第２の電極層４５０に直接電荷蓄積層４３０を設ける構造であり、線状の電荷蓄積層４３は、蒸着で形成することができるため、副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０の形成を容易にすることができる。蒸着工程においては、選択的に副単位格子パターンを形成するためにメタルマスクなどを用いる。読取用光導電層４４０の上に副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０を設ける構成では、読取用光導電層４４０の蒸着後に線状の電荷蓄積層４３を蒸着で形成するためのメタルマスクをセットする工程が必要なため、読取用光導電層４４０の蒸着工程と記録用光導電層４２０の蒸着工程の間で大気中操作により、読取用光導電層４４０に劣化や、光導電層間に異物が混入して品質の劣化をもたらす虞がある。一方、上述した読取用光導電層４４０を設けない構造とすることで、光導電層の蒸着後の大気中操作を減らすことができるため、上述の品質劣化の懸念を低減することができる。
【０２０２】
記録用光導電層４２０および電荷蓄積層４３０の材料については、上述した放射線画像検出器４００と同様である。また、電荷蓄積層４３０の副単位格子パターンの形状についても、上述した放射線画像検出器と同様である。
【０２０３】
以下に、この放射線画像検出器４０１の放射線画像の記録と読み出しの作用について説明する。
【０２０４】
まず、図２０（Ａ）に示すように高圧電源１００によって放射線画像検出器４０１の第１の電極層４１０に負の電圧を印加した状態において、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２を担持した放射線が、放射線画像検出器４０１の第１の電極層４１０側から照射される。
【０２０５】
そして、放射線画像検出器４０１に照射された放射線は、第１の電極層４１０を透過し、記録用光導電層４２０に照射される。そして、その放射線の照射によって記録用光導電層４２０において電子−正孔対が発生し、そのうち正の電荷は第１の電極層４１０に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として電荷蓄積層４３０に蓄積される（図２０（Ｂ）参照）。なお、第２の電極層４５０に接した副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０は絶縁性の膜であるから、この電荷蓄積層４３０に到達した電荷はそこに捕えられ、第２の電極層４５０へ行くことができず、蓄積されて留まる。
【０２０６】
ここでも、上述した放射線画像検出器４００と同様に、記録用光導電層４２０において発生した電荷のうち、その直下に副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０が存在する電荷のみを蓄積する。この作用によって、第１の格子２の自己像Ｇ１，Ｇ２は電荷蓄積層４３０の副単位格子パターンとの重ね合わせにより強度変調を受け、被検体による自己像Ｇ１，Ｇ２の波面の歪みを反映した縞画像の画像信号が電荷蓄積層４３０に蓄積されることになる。
【０２０７】
そして、図２１に示すように、第１の電極層４１０が接地された状態において、線状読取光源６０から発せられた線状の読取光Ｌ１が第２の電極層４５０側から照射される。読取光Ｌ１は、透明線状電極４５０ａを透過して電荷蓄積層４３０近傍の記録用光導電層４２０に照射され、その読取光Ｌ１の照射により発生した正の電荷が線状の電荷蓄積層４３０へ引き寄せられて再結合する。そして、もう一方の負の電荷は、透明線状電極４５０ａへ引き寄せられ、透明線状電極４５０ａに帯電した正の電荷および透明線状電極４５０ａに接続されたチャージアンプ２００を介して遮光線状電極４５０ｂに帯電した正の電荷と結合する。これによりチャージアンプ２００に電流が流れ、この電流が積分されて画像信号として検出される。
【０２０８】
また、上述した放射線画像検出器４００，４０１においては、電荷蓄積層４３０を、完全に線状に分離して副単位格子パターンを形成するようにしたが、これに限らず、たとえば、図２２に示す放射線画像検出器４０２のように、平板形状の上に線状のパターンを形成することによって副単位格子パターンの電荷蓄積層４３０を形成するようにしてもよい。
【０２０９】
また、上述した放射線画像検出器４００〜４０２においては、電荷蓄積層４３０を、上記実施形態における第２の格子３と同様に副単位格子パターンに形成するようにしたが、これに限らず、上記実施形態における第１の格子２の各単位格子の構成を電荷蓄積層４３０に採用し、第１の格子２の構成として、上記実施形態における第２の格子３の構成を採用するようにしてもよい。すなわち、電荷蓄積層４３０を多数の単位格子パターンから構成し、第１の格子２を多数の副単位格子から構成するようにしてもよい。
【０２１０】
また、上記実施形態においては、第２の格子３を複数種類の副単位格子から構成することによって、複数種類の位相情報の検出信号を取得するようにしたが、これに限らず、たとえば、第２の格子３を、Ｙ方向に延びる線状の格子部材をＸ方向に配列ピッチＰ２および間隔ｄ２で配列したものとし、この第２の格子３を所定の移動機構によってＸ方向についてＰ２/Ｍずつ移動させながら第１の単位格子ＵＧ１に対応する範囲の画素回路４０の検出信号を取得することによってＭ種類の検出信号を取得し、さらにこの第２の格子３を所定の移動機構によってＹ方向についてＰ２/Ｍずつ移動させながら第２の単位格子ＵＧ２に対応する範囲の画素回路４０の検出信号を取得することによってＭ種類の検出信号を取得するようにしてもよい。また、第２の格子３をＸ方向に対して４５度の斜め方向に移動させながら各画素回路４０の検出信号を取得することによっても、上記と同様に、Ｘ方向についてのＭ種類の検出信号と、Ｙ方向についてのＭ種類の検出信号とを取得することができる。
【０２１１】
また、上述した第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器を用いる場合には、上記と同様に、電荷蓄積層４３０を、Ｙ方向に延びる線状の格子パターンをＸ方向に配列ピッチＰ２および間隔ｄ２で配列したものとし、放射線画像検出器を上記のように移動させるようにしてもよい。
【０２１２】
また、上記実施形態の放射線画像撮影装置においては、１回の撮影で複数種類の位相情報の画像信号を取得することができるので、上述したような即座に繰り返し使用可能な半導体の検出器に限らず、蓄積性蛍光体シートや銀塩フイルムなども利用することができる。なお、この場合、蓄積性蛍光体シートや現像された銀塩フイルムなどを読み取る際の読取画素が請求項における画素部に相当するものとする。
【０２１３】
また、上記実施形態の放射線画像撮影装置については、乳房画像を撮影する乳房画像撮影表示システムや、被検者を立位状態で撮影する放射線画像撮影システムや、被検者を臥位状態で撮影する放射線画像撮影システムや、被検者を立位状態および臥位状態で撮影可能な放射線画像撮影システムや、長尺撮影を行う放射線画像システムなどに適用可能である。
【０２１４】
さらに、上記実施形態の放射線画像撮影装置については、３次元画像を取得する放射線位相ＣＴ装置や、立体視が可能なステレオ画像を取得するステレオ撮影装置や、断層画像を取得するトモシンセシス撮影装置などにも適用することも可能である。
【符号の説明】
【０２１５】
１ 放射線照射部
１ａ 放射線源
１ｂ ２次元格子
２ 第１の格子
３ 第２の格子
４ 放射線画像検出器
５ 画像生成部
１０ 被検体
２１ 基板
２２ 単位格子部材
３１ 基板
３２ 副単位格子部材
４０ 画素回路
４１ ＴＦＴスイッチ
４３ ゲート走査線
４４ データ線
４５ 走査駆動回路
４６ 信号検出部
５０ 放射線画像検出器
５１ 第１の電極層
５２ 記録用光導電層
５３ 電荷蓄積層
５４ 読取用光導電層
５５ 第２の電極層
５５ａ 透明線状電極
５５ｂ 遮光線状電極
６０ 線状読取光源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて第１の周期パターン像を形成する第１の格子と、
格子構造が周期的に配置され、前記第１の格子により形成された周期パターン像が入射されて第２の周期パターン像を形成する第２の格子と、
該第２の格子により形成された第２の周期パターン像を検出する画素部が２次元状に配列された放射線画像検出器と、
前記放射線画像検出器において検出された前記第２の周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、
前記第１の格子および前記第２の格子のいずれか一方の前記格子が、前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものであるとともに、該各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものであり、
前記画像生成部が、前記所定の範囲内の複数の単位格子に対応する前記画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、前記位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記他方の格子が、前記単位格子よりも小さくかつ前記画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものであるとともに、前記１つの単位格子に対応する範囲内において複数の前記副単位格子が、前記単位格子の延伸方向に直交する方向について該単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものであり、
前記画像生成部が、前記１つの単位格子に対応する範囲内に配置された各副単位格子に対応する前記画素部によって検出された検出信号に基づいて、前記１つの単位格子の検出信号を生成するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記第１の格子が前記単位格子を複数配列したものであるとともに、前記第２の格子が前記副単位格子を複数配列したものであり、
前記第１の格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の前記副単位格子が、前記第１の格子の像に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものであることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記第２の格子のピッチ、Ｍは前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
【請求項４】
前記第２の格子が前記単位格子を複数配列したものであるとともに、前記第１の格子が前記副単位格子を複数配列したものであり、
前記第２の格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の前記副単位格子の像が、前記第２の格子に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものであることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記第２の格子のピッチ、Ｍは前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
【請求項５】
前記各単位格子を構成する単位格子部材が、互いに直交する方向に延びるものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記所定の範囲内の複数の単位格子が、千鳥格子状に配置されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように前記複数の単位格子が配置されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
前記所定の範囲内において、同じ方向に延びる前記単位格子部材から構成された単位格子が複数配置されているとともに、該複数の単位格子同志の前記単位格子部材の配列ピッチが異なるものであることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子が配置されていることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１０】
前記第２の格子が、前記第１の格子からタルボ干渉距離の位置に配置され、
前記第１の格子のタルボ干渉効果によって形成される前記第１の周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１１】
前記第１の格子が、前記放射線を投影像として通過させて前記第１の周期パターン像を形成する吸収型格子であり、
前記第２の格子が、前記第１の格子を通過した前記投影像としての前記第１の周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１２】
前記第２の格子が、前記第１の格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１３】
格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて周期パターン像を形成する格子と、
該格子によって形成された周期パターン像を透過する第１の電極層と、該第１の電極層を透過した前記周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、該光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、前記読取光によって走査されることによって前記各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器と、
該放射線画像検出器において検出された前記周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、
前記電荷蓄積層が、前記線状電極の配列ピッチよりも細かいピッチで格子状に形成されたものであり、
前記格子が、前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものであるとともに、該各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものであり、
前記画像生成部が、前記所定の範囲内の複数の単位格子に対応する前記画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、前記位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項１４】
前記電荷蓄積層が、前記単位格子よりも小さくかつ前記画素部に対応する単位で構成された副単位格子パターンを複数配列したものであるとともに、前記１つの単位格子に対応する範囲内において複数の前記副単位格子パターンが、前記単位格子の延伸方向に直交する方向について該単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものであり、
前記画像生成部が、前記１つの単位格子に対応する範囲内に配置された各副単位格子パターンに対応する前記画素部によって検出された検出信号に基づいて、前記１つの単位格子の検出信号を生成するものであることを特徴とする請求項１３記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１５】
前記格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の副単位格子パターンが、前記格子の像に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものであることを特徴とする請求項１４記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記副単位格子パターンのピッチ、Ｍは前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
【請求項１６】
前記各単位格子を構成する単位格子部材が、互いに直交する方向に延びるものであることを特徴とする請求項１３から１５いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１７】
前記所定の範囲内の複数の単位格子が、千鳥格子状に配置されていることを特徴とする請求項１３から１６いずれか１項項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１８】
前記所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように前記複数の単位格子が配置されていることを特徴とする請求項１３から１７いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１９】
前記所定の範囲内において、同じ方向に延びる前記単位格子部材から構成された単位格子が複数配置されているとともに、該複数の単位格子同志の前記単位格子部材の配列ピッチが異なるものであることを特徴とする請求項１３から１８いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２０】
前記各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子パターンが配置されていることを特徴とする請求項１４記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２１】
前記放射線画像検出器が、前記格子からタルボ干渉距離の位置に配置され、
前記格子のタルボ干渉効果によって形成される前記周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項１３から２０いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２２】
前記格子が、前記放射線を投影像として通過させて前記周期パターン像を形成する吸収型格子であり、
前記放射線画像検出器が、前記格子を通過した前記投影像としての前記周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項１３から２０いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２３】
前記放射線画像検出器が、前記格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置されていることを特徴とする請求項２２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２４】
格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて周期パターン像を形成する格子と、
該格子によって形成された周期パターン像を透過する第１の電極層と、該第１の電極層を透過した前記周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、該光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、前記読取光によって走査されることによって前記各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器と、
該放射線画像検出器において検出された前記周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、
前記電荷蓄積層が、前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子パターンが配列されたものであるとともに、該各単位格子パターンを構成する単位格子部が互いに異なる方向に延びるものであり、
前記画像生成部が、前記所定の範囲内の複数の単位格子パターンに対応する前記画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、前記位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２５】
前記格子が、前記単位格子パターンよりも小さくかつ前記画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものであるとともに、前記１つの単位格子パターンに対応する範囲内において複数の前記副単位格子が、前記単位格子パターンの延伸方向に直交する方向について該単位格子パターンに対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものであり、
前記画像生成部が、前記１つの単位格子パターンに対応する範囲内に配置された各副単位格子に対応する前記画素部によって検出された検出信号に基づいて、前記１つの単位格子パターンの検出信号を生成するものであることを特徴とする請求項２４記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２６】
前記電荷蓄積層の１つの単位格子パターンに対応する範囲内の複数の前記副単位格子の像が、前記単位格子パターンに対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものであることを特徴とする請求項２５記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記単位格子パターンのピッチ、Ｍは前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
【請求項２７】
前記各単位格子パターンを構成する単位格子部が、互いに直交する方向に延びるものであることを特徴とする請求項２４から２６いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２８】
前記所定の範囲内の複数の単位格子パターンが、千鳥格子状に配置されていることを特徴とする請求項２４から２７いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２９】
前記所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子パターン同志の面積比が同じとなるように前記複数の単位格子パターンが配置されていることを特徴とする請求項２４から２８いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３０】
前記所定の範囲内において、同じ方向に延びる前記単位格子部から構成された単位格子パターンが複数配置されているとともに、該複数の単位格子パターン同志の前記単位格子部の配列ピッチが異なるものであることを特徴とする請求項２４から２９いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３１】
前記各単位格子パターンに対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子が配置されていることを特徴とする請求項２５記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３２】
前記放射線画像検出器が、前記格子からタルボ干渉距離の位置に配置され、
前記格子のタルボ干渉効果によって形成される前記周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項２４から３１いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３３】
前記格子が、前記放射線を投影像として通過させて前記周期パターン像を形成する吸収型格子であり、
前記放射線画像検出器が、前記格子を通過した前記投影像としての前記第１の周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項２４から３１いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３４】
前記放射線画像検出器が、前記格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置されていることを特徴とする請求項３３記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３５】
放射線を透過する第１の電極層と、該第１の電極層を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、該光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって前記各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器であって、
前記電荷蓄積層が、所定の範囲内に複数の単位格子パターンが配列されたものであるとともに、該各単位格子パターンを構成する単位格子部が互いに異なる方向に延びるものであることを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項１】
格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて第１の周期パターン像を形成する第１の格子と、
格子構造が周期的に配置され、前記第１の格子により形成された周期パターン像が入射されて第２の周期パターン像を形成する第２の格子と、
該第２の格子により形成された第２の周期パターン像を検出する画素部が２次元状に配列された放射線画像検出器と、
前記放射線画像検出器において検出された前記第２の周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、
前記第１の格子および前記第２の格子のいずれか一方の前記格子が、前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものであるとともに、該各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものであり、
前記画像生成部が、前記所定の範囲内の複数の単位格子に対応する前記画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、前記位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記他方の格子が、前記単位格子よりも小さくかつ前記画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものであるとともに、前記１つの単位格子に対応する範囲内において複数の前記副単位格子が、前記単位格子の延伸方向に直交する方向について該単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものであり、
前記画像生成部が、前記１つの単位格子に対応する範囲内に配置された各副単位格子に対応する前記画素部によって検出された検出信号に基づいて、前記１つの単位格子の検出信号を生成するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記第１の格子が前記単位格子を複数配列したものであるとともに、前記第２の格子が前記副単位格子を複数配列したものであり、
前記第１の格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の前記副単位格子が、前記第１の格子の像に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものであることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記第２の格子のピッチ、Ｍは前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
【請求項４】
前記第２の格子が前記単位格子を複数配列したものであるとともに、前記第１の格子が前記副単位格子を複数配列したものであり、
前記第２の格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の前記副単位格子の像が、前記第２の格子に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものであることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記第２の格子のピッチ、Ｍは前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
【請求項５】
前記各単位格子を構成する単位格子部材が、互いに直交する方向に延びるものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記所定の範囲内の複数の単位格子が、千鳥格子状に配置されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように前記複数の単位格子が配置されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
前記所定の範囲内において、同じ方向に延びる前記単位格子部材から構成された単位格子が複数配置されているとともに、該複数の単位格子同志の前記単位格子部材の配列ピッチが異なるものであることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子が配置されていることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１０】
前記第２の格子が、前記第１の格子からタルボ干渉距離の位置に配置され、
前記第１の格子のタルボ干渉効果によって形成される前記第１の周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１１】
前記第１の格子が、前記放射線を投影像として通過させて前記第１の周期パターン像を形成する吸収型格子であり、
前記第２の格子が、前記第１の格子を通過した前記投影像としての前記第１の周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１２】
前記第２の格子が、前記第１の格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１３】
格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて周期パターン像を形成する格子と、
該格子によって形成された周期パターン像を透過する第１の電極層と、該第１の電極層を透過した前記周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、該光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、前記読取光によって走査されることによって前記各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器と、
該放射線画像検出器において検出された前記周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、
前記電荷蓄積層が、前記線状電極の配列ピッチよりも細かいピッチで格子状に形成されたものであり、
前記格子が、前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子が配列されたものであるとともに、該各単位格子を構成する単位格子部材が互いに異なる方向に延びるものであり、
前記画像生成部が、前記所定の範囲内の複数の単位格子に対応する前記画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、前記位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項１４】
前記電荷蓄積層が、前記単位格子よりも小さくかつ前記画素部に対応する単位で構成された副単位格子パターンを複数配列したものであるとともに、前記１つの単位格子に対応する範囲内において複数の前記副単位格子パターンが、前記単位格子の延伸方向に直交する方向について該単位格子に対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものであり、
前記画像生成部が、前記１つの単位格子に対応する範囲内に配置された各副単位格子パターンに対応する前記画素部によって検出された検出信号に基づいて、前記１つの単位格子の検出信号を生成するものであることを特徴とする請求項１３記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１５】
前記格子の１つの単位格子に対応する範囲内の複数の副単位格子パターンが、前記格子の像に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものであることを特徴とする請求項１４記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記副単位格子パターンのピッチ、Ｍは前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
【請求項１６】
前記各単位格子を構成する単位格子部材が、互いに直交する方向に延びるものであることを特徴とする請求項１３から１５いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１７】
前記所定の範囲内の複数の単位格子が、千鳥格子状に配置されていることを特徴とする請求項１３から１６いずれか１項項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１８】
前記所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子同志の面積比が同じとなるように前記複数の単位格子が配置されていることを特徴とする請求項１３から１７いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１９】
前記所定の範囲内において、同じ方向に延びる前記単位格子部材から構成された単位格子が複数配置されているとともに、該複数の単位格子同志の前記単位格子部材の配列ピッチが異なるものであることを特徴とする請求項１３から１８いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２０】
前記各単位格子に対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子パターンが配置されていることを特徴とする請求項１４記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２１】
前記放射線画像検出器が、前記格子からタルボ干渉距離の位置に配置され、
前記格子のタルボ干渉効果によって形成される前記周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項１３から２０いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２２】
前記格子が、前記放射線を投影像として通過させて前記周期パターン像を形成する吸収型格子であり、
前記放射線画像検出器が、前記格子を通過した前記投影像としての前記周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項１３から２０いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２３】
前記放射線画像検出器が、前記格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置されていることを特徴とする請求項２２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２４】
格子構造が周期的に配置され、放射線源から射出された放射線を通過させて周期パターン像を形成する格子と、
該格子によって形成された周期パターン像を透過する第１の電極層と、該第１の電極層を透過した前記周期パターン像の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、該光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、前記読取光によって走査されることによって前記各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器と、
該放射線画像検出器において検出された前記周期パターン像を表す画像信号に基づいて位相コントラスト画像を生成する画像生成部とを備えた放射線画像撮影装置であって、
前記電荷蓄積層が、前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対応する所定の範囲内に複数の単位格子パターンが配列されたものであるとともに、該各単位格子パターンを構成する単位格子部が互いに異なる方向に延びるものであり、
前記画像生成部が、前記所定の範囲内の複数の単位格子パターンに対応する前記画素部によって検出された複数の検出信号に基づいて、前記位相コントラスト画像の１つの画素の画素信号を生成するものであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２５】
前記格子が、前記単位格子パターンよりも小さくかつ前記画素部に対応する単位で構成された副単位格子を複数配列したものであるとともに、前記１つの単位格子パターンに対応する範囲内において複数の前記副単位格子が、前記単位格子パターンの延伸方向に直交する方向について該単位格子パターンに対して互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置されたものであり、
前記画像生成部が、前記１つの単位格子パターンに対応する範囲内に配置された各副単位格子に対応する前記画素部によって検出された検出信号に基づいて、前記１つの単位格子パターンの検出信号を生成するものであることを特徴とする請求項２４記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２６】
前記電荷蓄積層の１つの単位格子パターンに対応する範囲内の複数の前記副単位格子の像が、前記単位格子パターンに対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列されたものであることを特徴とする請求項２５記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記単位格子パターンのピッチ、Ｍは前記位相コントラスト画像を構成する１つの画素を生成するために用いられる予め設定された位相情報の数
【請求項２７】
前記各単位格子パターンを構成する単位格子部が、互いに直交する方向に延びるものであることを特徴とする請求項２４から２６いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２８】
前記所定の範囲内の複数の単位格子パターンが、千鳥格子状に配置されていることを特徴とする請求項２４から２７いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２９】
前記所定の範囲内における互いに異なる種類の単位格子パターン同志の面積比が同じとなるように前記複数の単位格子パターンが配置されていることを特徴とする請求項２４から２８いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３０】
前記所定の範囲内において、同じ方向に延びる前記単位格子部から構成された単位格子パターンが複数配置されているとともに、該複数の単位格子パターン同志の前記単位格子部の配列ピッチが異なるものであることを特徴とする請求項２４から２９いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３１】
前記各単位格子パターンに対応する範囲内において配列ピッチが互いに異なる複数種類の副単位格子が配置されていることを特徴とする請求項２５記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３２】
前記放射線画像検出器が、前記格子からタルボ干渉距離の位置に配置され、
前記格子のタルボ干渉効果によって形成される前記周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項２４から３１いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３３】
前記格子が、前記放射線を投影像として通過させて前記周期パターン像を形成する吸収型格子であり、
前記放射線画像検出器が、前記格子を通過した前記投影像としての前記第１の周期パターン像に強度変調を与えるものであることを特徴とする請求項２４から３１いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３４】
前記放射線画像検出器が、前記格子から最小のタルボ干渉距離より短い距離に配置されていることを特徴とする請求項３３記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３５】
放射線を透過する第１の電極層と、該第１の電極層を透過した放射線の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、該光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層と、読取光を透過する線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層され、読取光によって走査されることによって前記各線状電極に対応する画素部毎の検出信号が読み出される放射線画像検出器であって、
前記電荷蓄積層が、所定の範囲内に複数の単位格子パターンが配列されたものであるとともに、該各単位格子パターンを構成する単位格子部が互いに異なる方向に延びるものであることを特徴とする放射線画像検出器。
【図１】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１６】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１６６０１０（Ｐ２０１２−１６６０１０Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７７７６（Ｐ２０１２−７７７６）
【出願日】平成２４年１月１８日（２０１２．１．１８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月１８日（２０１２．１．１８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]