(57)【要約】【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、１回の撮影によって位相コントラスト画像を取得し、かつ位相情報以外の情報を取得する。【解決手段】第１および第２の格子のいずれか一方の格子を画素部の単位で構成された単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５を複数配列したものとし、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する所定の範囲内の複数の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５を、他方の格子の延伸方向に直交する方向について互いに異なる距離だけ平行にシフトして配置し、その各単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５に対応する画素部から読み出された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つ画素信号を生成するとともに、単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５以外の範囲に対応する画素部から読み出された検出信号に基づいてたとえば吸収画像を生成する。【選択図】図６
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【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、
該第１の格子により形成された周期パターン像を透過する部分と遮蔽する部分とからなる格子構造が周期的に配置され、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、前記画素部に対応する単位で構成された単位格子を複数配列したものであるとともに、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おける複数の前記単位格子が、他方の前記格子の延伸方向に直交する方向について該他方の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、前記所定の範囲内に配置された各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とともに、前記所定の範囲内に配置された前記画素部のうちの一部の画素部の検出信号を前記画素信号の生成のために用いない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】
前記所定の範囲内の前記一部の画素部以外の画素部のみに対応して前記複数の単位格子が設けられてい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】
前記画像生成部が、前記一部の画素部によって検出された検出信号に基づいて吸収画像を生成する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。
【請求項４】
前記画像生成部が、前記一部の画素部によって検出された検出信号を前記位相コントラスト画像の補正情報として取得するものであることを特徴とする請求項２または３記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記一部の画素部を予備画素部として設定し、該予備画素部の検出信号を読み出さないようにする読出制御部を備えた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６】
前記読出制御部が、前記所定の範囲内の画素部のうちの前記予備画素部以外の画素部の検出信号が異常である場合には、前記予備画素部によって検出された検出信号を読み出すものであり、
前記画像生成部が、前記予備画素部の検出信号を用いて前記画素信号を生成するものであることを特徴とする請求項５記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記画像生成部が、前記一部の画素以外の画素部の検出信号が異常である場合には、前記一部の画素部によって検出された検出信号を用いて前記画素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８】
前記読出制御部が、第１の読出モードの場合には前記予備画素部の検出信号を読み出さないものであり、第２の読出モードの場合には前記予備画素部以外の画素部とともに前記予備画素部の検出信号も読み出すものであり、
前記画像合成部が、前記第１の読出モードの場合には前記所定の範囲内の前記予備画素部以外の画素部の検出信号を用いて前記画素信号を生成するものであり、前記第２の読出モードの場合には前記予備画素部の検出信号と前記予備画素部以外の画素部の検出信号とに基づいて前記画素信号を生成するものであることを特徴とする請求項５記載の放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記画像生成部が、第１の画像生成モードの場合には前記一部の画素部以外の画素部の検出信号を用いて前記画素信号を生成するものであり、第２の画像生成モードの場合には前記一部の画素部以外の画素部の検出信号と前記一部の画素部の検出信号とに基づいて前記画素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１０】
前記所定の範囲内の画素部が、複数列をなして配置され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】
前記所定の範囲内の画素部が、正方行列で配置されていることを特徴とする請求項１０記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１２】
前記所定の範囲内の複数の前記単位格子の像が、前記他方の格子に対して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１から１１いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記他方の格子のピッチ、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１３】
前記単位格子を構成する部材が、矩形で形成されたものであることを特徴とする請求項１から１２いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１４】
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１３いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１５】
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１３いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１６】
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１５記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１７】
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、前記画素部に対応する単位で構成された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おける複数の前記単位格子パターンが、前記格子の延伸方向に直交する方向について該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、前記所定の範囲内に配置された各単位格子パターンを有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とともに、前記所定の範囲内に配置された前記画素部のうちの一部の画素部の検出信号を前記画素信号の生成のために用いない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１８】
前記所定の範囲内の前記一部の画素部以外の画素部のみが前記単位格子パターンを有するものであることを特徴とする請求項１７記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１９】
前記画像生成部が、前記一部の画素部によって検出された検出信号に基づいて吸収画像を生成するものであることを特徴とする請求項１８記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２０】
前記画像生成部が、前記一部の画素部によって検出された検出信号を前記位相コントラスト画像の補正情報として取得するものであることを特徴とする請求項１８または１９記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２１】
前記画像生成部が、前記一部の画素以外の画素部の検出信号が異常である場合には、前記一部の画素部によって検出された検出信号を用いて前記画素信号を生成するものであることを特徴とする請求項１７記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２２】
前記画像生成部が、第１の画像生成モードの場合には前記一部の画素部以外の画素部の検出信号を用いて前記位相コントラスト画像の画素信号を生成するものであり、第２の画像生成モードの場合には前記一部の画素部以外の画素部の検出信号と前記一部の画素部の検出信号とに基づいて前記位相コントラスト画像の画素信号を生成するものであることを特徴とする請求項１７記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２３】
前記所定の範囲内の画素部が、複数列をなして配置されるものであることを特徴とする請求項１７から２２いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２４】
前記所定の範囲内の画素部が、正方行列で配置されていることを特徴とする請求項２３記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２５】
前記所定の範囲内の複数の前記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１７から２４いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記格子の像のピッチ、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２６】
前記単位格子パターンが、矩形で形成されたものであることを特徴とする請求項１７から２５いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２７】
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１７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１７から２６いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項２９】
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２８記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３０】
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、前記画素部に対応する単位で構成された単位格子を複数配列したものであるとともに、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おける複数の前記単位格子が、他方の前記格子の延伸方向に直交する方向について該他方の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、前記所定の範囲内に配置された各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とともに、前記所定の範囲内に配置された前記画素部のうちの一部の画素部の検出信号を前記画素信号の生成のために用いない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３１】
前記所定の範囲内の前記一部の画素部以外の画素部のみに対応して前記複数の単位格子が設けられていることを特徴とする請求項３０記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３２】
前記画像生成部が、前記一部の画素部によって検出された検出信号に基づいて吸収画像を生成するものであることを特徴とする請求項３１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３３】
前記画像生成部が、前記一部の画素部によって検出された検出信号を前記位相コントラスト画像の補正情報として取得するものであることを特徴とする請求項３１または３２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３４】
前記画像生成部が、前記一部の画素以外の画素部の検出信号が異常である場合には、前記一部の画素部によって検出された検出信号を用いて前記画素信号を生成するものであることを特徴とする請求項３０記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３５】
前記画像生成部が、第１の画像生成モードの場合には前記一部の画素部以外の画素部の検出信号を用いて前記位相コントラスト画像の画素信号を生成するものであり、第２の画像生成モードの場合には前記一部の画素部以外の画素部の検出信号と前記一部の画素部の検出信号とに基づいて前記位相コントラスト画像の画素信号を生成するものであることを特徴とする請求項３０記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３６】
前記所定の範囲内の画素部が、複数列をなして配置されるものであることを特徴とする請求項３０から３５いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３７】
前記所定の範囲内の画素部が、正方行列で配置されていることを特徴とする請求項３６記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３８】
前記所定の範囲内の複数の前記単位格子の像が、前記電荷蓄積層の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３０から３７いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
ただし、Ｐは前記電荷蓄積層の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３９】
前記単位格子を構成する部材が、矩形で形成されたものであることを特徴とする請求項３０から３８いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４０】
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３０から３９いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４１】
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３０から３９いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４２】
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４１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４３】
前記電荷蓄積層の格子パターンの配列ピッチＰ２が、下式を満たすように前記電荷蓄積層が形成されたものであることを特徴とする請求項３０から４２いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
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ただし、Ｐ１は前記単位格子の格子ピッチ、Ｚ１は前記放射線源の焦点から前記格子までの距離、Ｚ２は前記格子から前記放射線画像検出器の検出面までの距離
【請求項４４】
前記格子の前記放射線を遮蔽する部分の延伸方向と平行となるように前記放射線を遮蔽する放射線遮蔽部材が所定のピッチで複数延設されるとともに、前記放射線源と前記格子との間に配置され、前記放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数の点光源とする吸収型格子からなるマルチスリットをさらに備え、
前記マルチスリットの前記所定のピッチＰ３が、下式を満たす大きさであり、
かつ、前記電荷蓄積層の格子パターンの配列ピッチＰ２が、下式の関係を満たすように前記電荷蓄積層が形成されたものであることを特徴とする請求項３０から４２いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
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ただし、Ｚ３は前記マルチスリットから前記格子までの距離、Ｚ２は前記格子から前記放射線画像検出器の検出面までの距離、Ｐ１は前記単位格子の格子ピッチ、
【請求項４５】
前記電荷蓄積層の前記積層方向の厚さが２μｍ以下であることを特徴とする請求項３０から４４いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４６】
前記電荷蓄積層の誘電率が、前記光導電層の誘電率の２倍以内かつ１／２倍以上であることを特徴とする請求項３０から４５いずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４７】
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、前記画素部に対応する単位で構成された単位格子パターンを複数配列したものであるとともに、所定の範囲内における複数の前記単位格子パターンが、前記格子の延伸方向に直交する方向について該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るとともに、
前記所定の範囲内における前記画素部のうちの一部の画素部のみが前記単位格子パターンを有するものであることを特徴とする放射線画像検出器。
【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。
【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（蓄積性蛍光体）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、第１の格子による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ＷＯ２００８／１０２６５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０７７７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、上述したように第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。
【００１０】
また、上述したように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。
【００１１】
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。
【００１２】
また、上述したように格子の移動毎に撮影を行い、その撮影によって得られた複数枚の放射線画像に基づいて位相コントラスト画像の生成を行った場合、各放射線画像の各画素毎について演算処理が行われるためその演算処理が重くなってしまう問題がある。
【００１３】
本発明は、上記の事情に鑑み、高精度な移動機構を必要とすることなく、１回の撮影によって位相コントラスト画像を取得することができ、さらにその位相コントラスト画像の連続性を向上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。
【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、第１の格子により形成された周期パターン像を透過する部分と遮蔽する部分とからなる格子構造が周期的に配置され、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、画素部に対応する単位で構成された単位格子を複数配列したものであるとともに、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おける複数の単位格子が、他方の格子の延伸方向に直交する方向について他方の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、画像生成部が、所定の範囲内に配置された各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、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とともに、所定の範囲内に配置された画素部のうちの一部の画素部の検出信号を画素信号の生成のために用いない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、所定の範囲内の一部の画素部以外の画素部のみに対応して複数の単位格子を設けることができる。
【００１６】
また、画像生成部を、一部の画素部によって検出された検出信号に基づいて吸収画像を生成するものとできる。
【００１７】
また、画像生成部を、一部の画素部によって検出された検出信号を位相コントラスト画像の補正情報として取得するものとできる。
【００１８】
また、一部の画素部を予備画素部として設定し、予備画素部の検出信号を読み出さないようにする読出制御部を設けることができる。
【００１９】
また、読出制御部を、所定の範囲内の画素部のうちの予備画素部以外の画素部の検出信号が異常である場合には、予備画素部によって検出された検出信号を読み出すものとし、画像生成部を、予備画素部の検出信号を用いて画素信号を生成するものとできる。
【００２０】
また、画像生成部を、一部の画素以外の画素部の検出信号が異常である場合には、一部の画素部によって検出された検出信号を用いて画素信号を生成するものとできる。
【００２１】
また、読出制御部を、第１の読出モードの場合には予備画素部の検出信号を読み出さないものとするとともに、第２の読出モードの場合には予備画素部以外の画素部とともに予備画素部の検出信号も読み出すものとし、画像合成部を、第１の読出モードの場合には所定の範囲内の予備画素部以外の画素部の検出信号を用いて画素信号を生成するものとするとともに、第２の読出モードの場合には予備画素部の検出信号と予備画素部以外の画素部の検出信号とに基づいて画素信号を生成するものとできる。
【００２２】
また、画像生成部を、第１の画像生成モードの場合には一部の画素部以外の画素部の検出信号を用いて画素信号を生成するものとするとともに、第２の画像生成モードの場合には一部の画素部以外の画素部の検出信号と一部の画素部の検出信号とに基づいて画素信号を生成するものとできる。
【００２３】
また、所定の範囲内の画素部を、複数列をなして配置されたものとできる。
【００２４】
また、所定の範囲内の画素部を、正方行列で配置することができる。
【００２５】
また、所定の範囲内の複数の単位格子の像を、他方の格子に対してＰ／Ｍずつ平行にシフトして配列することができる。
【００２６】
ただし、Ｐは他方の格子のピッチ、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、単位格子を構成する部材を、矩形で形成することができる。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、画素部に対応する単位で構成された単位格子パターンを複数配列したものであるとともに、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おける複数の単位格子パターンが、格子の延伸方向に直交する方向についてその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、画像生成部が、所定の範囲内に配置された各単位格子パターンを有する画素部によって検出された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とともに、所定の範囲内に配置された画素部のうちの一部の画素部の検出信号を画素信号の生成のために用いないものであることを特徴とする。
【００３１】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、所定の範囲内の一部の画素部以外の画素部のみが単位格子パターンを有するものとできる。
【００３２】
また、画像生成部を、一部の画素部によって検出された検出信号に基づいて吸収画像を生成するものとできる。
【００３３】
また、画像生成部を、一部の画素部によって検出された検出信号を位相コントラスト画像の補正情報として取得するものとできる。
【００３４】
また、画像生成部を、一部の画素以外の画素部の検出信号が異常である場合には、一部の画素部によって検出された検出信号を用いて画素信号を生成するものとできる。
【００３５】
また、画像生成部を、第１の画像生成モードの場合には一部の画素部以外の画素部の検出信号を用いて位相コントラスト画像の画素信号を生成するものとするとともに、第２の画像生成モードの場合には一部の画素部以外の画素部の検出信号と一部の画素部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ものとできる。
【００３６】
また、所定の範囲内の画素部を、複数列をなして配置されたものとできる。
【００３７】
また、所定の範囲内の画素部を、正方行列で配置することができる。
【００３８】
また、所定の範囲内の複数の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。
【００３９】
ただし、Ｐは格子の像のピッチ、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、単位格子パターンを、矩形で形成することができる。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、画素部に対応する単位で構成された単位格子を複数配列したものであるとともに、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おける複数の単位格子が、他方の格子の延伸方向に直交する方向について他方の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、画像生成部が、所定の範囲内に配置された各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、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とともに、所定の範囲内に配置された画素部のうちの一部の画素部の検出信号を画素信号の生成のために用いないものであることを特徴とする。
【００４４】
また、上記本発明の放射線画像撮影装置においては、所定の範囲内の一部の画素部以外の画素部のみに対応して複数の単位格子を設けることができる。
【００４５】
また、画像生成部を、一部の画素部によって検出された検出信号に基づいて吸収画像を生成するものとできる。
【００４６】
また、画像生成部を、一部の画素部によって検出された検出信号を位相コントラスト画像の補正情報として取得するものとできる。
【００４７】
また、画像生成部を、一部の画素以外の画素部の検出信号が異常である場合には、一部の画素部によって検出された検出信号を用いて画素信号を生成するものとできる。
【００４８】
また、画像生成部を、第１の画像生成モードの場合には一部の画素部以外の画素部の検出信号を用いて位相コントラスト画像の画素信号を生成するものとするとともに、第２の画像生成モードの場合には一部の画素部以外の画素部の検出信号と一部の画素部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ものとできる。
【００４９】
また、所定の範囲内の画素部を、複数列をなして配置されたものとできる。
【００５０】
また、所定の範囲内の画素部を、正方行列で配置することができる。
【００５１】
また、所定の範囲内の複数の単位格子の像を、電荷蓄積層の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とできる。
【００５２】
ただし、Ｐは電荷蓄積層の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、単位格子を構成する部材を、矩形で形成することができる。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
また、電荷蓄積層の格子パターンの配列ピッチＰ２を、下式を満たすように電荷蓄積層を形成することができる。
【００５７】
2012147824.tif 000003
ただし、Ｐ１は単位格子の格子ピッチ、Ｚ１は放射線源の焦点から格子までの距離、Ｚ２は格子から放射線画像検出器の検出面までの距離
また、格子の放射線を遮蔽する部分の延伸方向と平行となるように放射線を遮蔽する放射線遮蔽部材が所定のピッチで複数延設されるとともに、放射線源と格子との間に配置され、放射線源から照射された放射線を領域選択的に遮蔽して多数の点光源とする吸収型格子からなるマルチスリットをさらに設け、そのマルチスリットの所定のピッチＰ３が、下式を満たす大きさであり、かつ、電荷蓄積層の格子パターンの配列ピッチＰ２が、下式の関係を満たすように電荷蓄積層を形成することができる。
【００５８】
2012147824.tif 000004
2012147824.tif 000005
ただし、Ｚ３はマルチスリットから格子までの距離、Ｚ２は格子から放射線画像検出器の検出面までの距離、Ｐ１は単位格子の格子ピッチ、
また、電荷蓄積層の積層方向の厚さを２μｍ以下とすることができる。
【００５９】
また、電荷蓄積層の誘電率を、光導電層の誘電率の２倍以内かつ１／２倍以上とすることができる。
【００６０】
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、画素部に対応する単位で構成された単位格子パターンを複数配列したものであるとともに、所定の範囲内における複数の単位格子パターンが、格子の延伸方向に直交する方向についてその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るとともに、所定の範囲内における画素部のうちの一部の画素部のみが単位格子パターンを有するものとできる。
【発明の効果】
【００６１】
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画素部に対応する単位格子を複数配列したものとし、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おける複数の単位格子を、他方の格子の延伸方向に直交する方向についてその他方の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、その所定の範囲内に配置された各単位格子に対応する画素部から読み出された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ようにしたので、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回の撮影によって位相コントラスト画像を取得するための複数の縞画像を取得することができる。
【００６２】
さらに、上記所定の範囲内の一部の画素部以外の画素部のみに対応して複数の単位格子を設け、上記一部の画素部によって検出された検出信号に基づいて吸収画像を生成するようにした場合には、１回の撮影によって位相コントラスト画像と吸収画像との両方を取得することができる。
【００６３】
また、上記所定の範囲内の一部の画素部以外の画素部の検出信号に基づいて位相コントラスト画像を生成するようにしたので、演算対象の検出信号の数を従来よりも減らすことができるので演算処理を高速化することができる。
【００６４】
また、上記所定の範囲内の一部の画素部を予備画素部として設定し、予備画素部の検出信号を読み出さないようにした場合には、検出信号の読出速度を高速化することができる。
【００６５】
また、上記所定の範囲内の画素部のうちの予備画素部以外の画素部の検出信号が異常である場合には、予備画素部によって検出された検出信号を読み出し、その予備画素部の検出信号を用いて画素信号を生成するようにした場合には、たとえ単位格子が設けられた画素部の検出信号が異常な場合でも、予備画素部の検出信号を用いることによって良好な位相コントラスト画像を生成することができる。
【００６６】
また、第１の読出モードの場合には予備画素部の検出信号を読み出さないようにするとともに、第２の読出モードの場合には予備画素部以外の画素部とともに予備画素部の検出信号も読み出すものとし、第１の読出モードの場合には所定の範囲内の予備画素部以外の画素部の検出信号を用いて画素信号を生成し、第２の読出モードの場合には予備画素部の検出信号と予備画素部以外の画素部の検出信号とに基づいて画素信号を生成するようにした場合には、第１の読出モードの場合には読出速度および演算速度を高速化することができるとともに、第２の読出モードの場合には高画質な位相コントラスト画像を生成することができ、処理速度優先の場合と画質優先の場合とで使い分けることができる。
【００６７】
また、第１の画像生成モードの場合には一部の画素部以外の画素部の検出信号を用いて画素信号を生成し、第２の画像生成モードの場合には一部の画素部以外の画素部の検出信号と一部の画素部の検出信号とに基づいて画素信号を生成するようにした場合にも、上記と同様に、第１の画像生成モードの場合には演算速度を高速化することができるとともに、第２の画像生成モードの場合には高画質な位相コントラスト画像を生成することができる。
【００６８】
また、所定の範囲内の画素部を、正方行列で配置するようにした場合には、縦と横の周波数空間を同じにすることができるので、より高画質な位相コントラスト画像を生成することができる。
【００６９】
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。
【００７０】
さらに、放射線画像検出器の格子状に形成された電荷蓄積層を、上述した格子と同様に、画素単位の単位格子パターンを複数配列したものとし、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おける複数の単位格子パターンを、上記格子の単位格子と同様に配置するようにした場合には、上述した格子より単位格子パターンを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【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】第１の格子の概略構成図
【図４】第１の格子の一部断面図
【図５】第２の格子の概略構成図
【図６】第２の格子を構成する単位格子の一例を示す図
【図７】第１の格子の自己像と第２の格子の各単位格子との位置関係を示す図
【図８】ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器の概略構成を示す図
【図９】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１０】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１１】予備画素回路を設定する場合の単位格子の配置方法の一例を示す図
【図１２】予備画素回路を設定する場合の単位格子の配置方法の一例を示す図
【図１３】光読取方式の放射線画像検出器の概略構成を示す図
【図１４】図１３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１５】図１３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１６】小角散乱画像を生成する方法を説明するための図
【図１７】第１および第２の格子を９０°回転させる構成を説明するための図
【図１８】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１９】図１８に示す放射線画像検出器の一実施形態における電荷蓄積層のパターンの一例を示す図
【図２０】図１８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１８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
【図２３】図２２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２４】図２２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２５】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】
【００７２】
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。
【００７３】
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源１と、放射線源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縞画像を取得し、その取得した縞画像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。
【００７４】
放射線源１は、被検体１０に向けて放射線を射出するものであり、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。たとえば、放射線の発光点のサイズが小さいマイクロフォーカスＸ線管やプラズマＸ線源を利用することができる。また、通常の医療現場で用いられるような比較的放射線の発光点（いわゆる焦点サイズ）の大きな放射線源を用いる場合は、所定のピッチを有するマルチスリットを放射線の射出側に設置して使用することができる。この場合の詳細な構成は、たとえば、“Franz Pfeiffer, Timm Weikamp, Oliver Bunk, Christian David, Nature Physics 2, 258-261(01 Apr 2006)Letters, Phase retrieval and differential phase-contrast imaging with low-brilliance X-ray sources”に記されているが、そのスリットのピッチＰ０は以下の式を満たすような大きさとする必要がある。
【数１】
2012147824.tif 000006
【００７５】
なお、Ｐ２は第２の格子３のピッチ、Ｚ１は放射線源１の焦点（マルチスリットを用いる場合はマルチスリットの位置）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（図２参照）。
【００７６】
第１の格子２は、図３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上に設けられた複数の格子部材２２とを備えている。複数の格子部材２２は、いずれも放射線の光軸に直交する面内の一方向（Ｘ方向およびＺ方向に直交するＹ方向）に延伸した線状の部材である。
【００７７】
図４は、図３の４−４線断面図である。図４に示すように、複数の格子部材２２は、Ｘ方向に一定の周期Ｐ１で、互いに所定の間隔ｄ１を空けて配列されている。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、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１μｍ〜数μｍ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、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、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ｈ１は１０μｍ〜数１０μｍ程度になる。
【００７８】
第２の格子３は、図５に示すように、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単位格子ＵＧとを備えている。各単位格子ＵＧは、矩形で形成された複数の単位格子部材３２から構成されている。そして、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する所定の範囲内の各単位格子ＵＧを構成する単位格子部材３２は、各単位格子ＵＧ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、この所定の範囲内の単位格子ＵＧの構成については後で詳述する。また、図１および図５は、各単位格子部材３２を模式的に示したものであり、そのＸ方向についてのずらし量は正確ではないものとする。
【００７９】
単位格子部材３２は、いずれも放射線の光軸に直交する面内の一方向（Ｘ方向およびＺ方向に直交するＹ方向）に延伸した矩形の部材である。そして、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、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、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ｈ２は１０μｍ〜数１０μｍ程度になる。
【００８０】
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。
【００８１】
そして、このように５つの位相情報を生成するための第２の格子３の詳細な構成について、以下に説明する。図６は、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第２の格子３の範囲を示したものである。
【００８２】
本実施形態の第２の格子３は、上述した単位格子部材３２から構成された５種類の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５を備えている。そして、この５種類の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５は互いに異なる位相情報を有するものである。
【００８３】
各単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５は、それぞれ放射線画像検出器４の後述する各画素回路４０に対応して設けられるものである。すなわち、各単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５を透過した放射線がそれぞれ１つの画素回路４０によって検出されるように構成されている。
【００８４】
そして、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３行×３列の画素回路４０の範囲が設定されており、図６に示すように、その３行×３列の画素回路４０の範囲のうちの上側の５つの画素回路４０に対応する範囲に単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５が設けられている。そして、３行×３列の画素回路４０の範囲のうちの下側の４つの画素回路４０に対応する範囲には単位格子を設けないようにしている。すなわち、下側の４つの画素回路４０は単位格子を透過していない放射線を検出することになる。
【００８５】
次に、５種類の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５について説明する。図７は、放射線が第１の格子２を透過して第２の格子３の位置に形成された自己像Ｇ１と、第２の格子３の５種類の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５を構成する単位格子部材３２との位置関係を示している。
【００８６】
図７に示すように、５種類の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５の単位格子部材３２は、それぞれ第１の格子２の自己像から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、単位格子ＵＧ１の単位格子部材３２は、自己像Ｇ１からの距離をゼロとして配置され、単位格子ＵＧ２の単位格子部材３２は自己像Ｇ１からの距離をＰ２/５として配置され、単位格子ＵＧ３の単位格子部材３２は自己像Ｇ１からの距離を（２×Ｐ２）/５として配置され、単位格子ＵＧ４の単位格子部材３２は自己像Ｇ１からの距離を（３×Ｐ２）/５として配置され、単位格子ＵＧ５の単位格子部材３２は自己像Ｇ１からの距離を（４×Ｐ２）/５として配置されている。なお、Ｐ２は、第２の格子３の単位格子部材３２の配列方向（Ｘ方向）のピッチである。
【００８７】
なお、図６および図７においては、図面を見やすくするために数本の単位格子部材３２のみ示しているが、実際は多数の単位格子部材３２が配列されているものとする。
【００８８】
そして、図７に示すように配置された５種類の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５によってそれぞれ強度変調の施された自己像Ｇ１を放射線画像検出器４の各画素回路４０によってそれぞれ検出することによって、位相コントラスト画像の１つの画素を構成するために用いられる５つの位相情報の検出信号を取得することができる。
【００８９】
なお、上記説明では、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用いられる単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５とその自己像Ｇ１との配置について説明したが、実際には、この単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５とその自己像Ｇ１との配置がＸ方向およびＹ方向について多数繰り返される。
【００９０】
ここで、放射線源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は、放射線源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１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、図ピッチＰ２および間隔ｄ２は、次式（２）および次式（３）の関係を満たすように決定される。
【数２】
2012147824.tif 000007
【数３】
2012147824.tif 000008
【００９１】
なお、放射線源１から照射される放射線が平行ビームである場合には、Ｐ２＝Ｐ１，ｄ２＝ｄ１を満たすように決定される。
【００９２】
そして、上述したような放射線源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。
【００９３】
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。
【００９４】
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】
2012147824.tif 000009
【００９５】
ただし、λは放射線の波長（通常はピーク波長）、ｍは０か正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の格子部材２２のＸ方向のピッチ、Ｐ２は上述した第２の格子３の単位格子部材３２のＸ方向のピッチである。
【００９６】
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】
2012147824.tif 000010
【００９７】
ただし、λは放射線の波長（通常はピーク波長）、ｍは０か正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の格子部材２２のＸ方向のピッチ、Ｐ２は上述した第２の格子３の単位格子部材３２のＸ方向のピッチである。
【００９８】
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】
2012147824.tif 000011
【００９９】
ただし、λは放射線の波長（通常はピーク波長）、ｍは正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の格子部材２２のＸ方向のピッチ、Ｐ２は上述した第２の格子３の単位格子部材３２のＸ方向のピッチである。
【０１００】
なお、上式（４），（５），（６）は、放射線源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】
2012147824.tif 000012
【数８】
2012147824.tif 000013
【数９】
2012147824.tif 000014
【０１０１】
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の自己像Ｇ１が第２の格子３の各単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５によってそれぞれ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８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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。また、走査駆動回路４５から出力される走査信号や信号検出部４６による信号検出を制御する読出制御部６が設けられている。
【０１０４】
そして、上述したように、位相コントラスト画像を構成する１つの画素に対して、図８において点線四角で示す９個の画素回路４０が設定されており、図７に示す５個の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５によって強度変調の施された自己像Ｇ１が、９個の画素回路４０のうちの上側の５個の画素回路４０によってそれぞれ検出されるように配置されている。
【０１０５】
すなわち、図８において点線四角で示す９個の画素回路４０のうち、図７に示す５個の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５に対応する図８において点線四角で示す上側の５個の画素回路４０によってそれぞれ検出された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が生成される。一方、図８において点線四角で示す下側の４個の画素回路４０は、上述したとおり単位格子を透過せずに第１の格子２のみを透過した放射線を検出するものであり、この４つの画素回路４０によって検出された検出信号は、吸収画像を構成するものとして用いられる。
【０１０６】
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９個の画素回路４０の組を１つだけ点線四角で示しているが、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。
【０１０７】
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８においては図示省略したが、図８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。
【０１０８】
画像生成部５は、上述した５個の画素回路４０によってそれぞれ検出された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とともに、４個の画素回路４０によってそれぞれ検出された検出信号に基づいて、被検体１０の吸収画像を生成するものである。位相コントラスト画像および吸収画像の生成方法については、後で詳述する。
【０１０９】
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。
【０１１０】
まず、図１に示すように、放射線源１と第１の格子２との間に、被検体１０が配置された後、放射線源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。
【０１１１】
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はそれに従って変形している。
【０１１２】
続いて、自己像Ｇ１が第２の格子３の各単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５を通過する。その結果、上記の変形した第１の格子２の自己像Ｇ１は第２の格子３の各単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５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により検出される。
【０１１３】
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。
【０１１４】
上記のようにして第２の格子３の各単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５による強度変調によって変形した第１の格子２の自己像Ｇ１は、各単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５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。一方、第２の格子３の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５が設けられていない範囲を透過した放射線は、第２の格子３を透過した後、その範囲に対応する各画素回路４０によって検出され、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。
【０１１５】
次に、読出制御部６から出力された制御信号に基づいて、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。
【０１１６】
そして、画像生成部５は、上述した５個の画素回路４０から読み出された検出信号に基づいて被検体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し、４個の画素回路４０から読み出された検出信号に基づいて被検体１０の吸収画像を構成する画素の画素信号を生成する。
【０１１７】
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。
【０１１８】
図９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。
【０１１９】
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】
2012147824.tif 000015
【０１２０】
第１の格子２から第３の格子３の位置に形成された自己像は、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】
2012147824.tif 000016
【０１２１】
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】
2012147824.tif 000017
【０１２２】
このように、被検体１０での放射線の屈折による自己像Ｇ１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】
2012147824.tif 000018
【０１２３】
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。
【０１２４】
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種類の検出信号が取得されている。以下に、この５個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。
【０１２５】
まず、Ｍ種類の検出信号を取得するには、第１の格子２の自己像Ｇ１に対するＸ方向についての距離が互いに異なるＭ種類の単位格子を用いる必要があるが、このＭ種類の各単位格子の自己像Ｇ１に対する位置を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の画素信号Ｉｋ（ｘ）は、次式（１４）で表される。
【数１４】
2012147824.tif 000019
【０１２６】
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。
【０１２７】
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】
2012147824.tif 000020
【数１６】
2012147824.tif 000021
【０１２８】
ここで、ａｒｇ[]は、偏角の抽出を意味しており、位相コントラスト画像の各画素の位相ズレ量Ψに対応する。したがって、位相コントラスト画像の各画素について取得されたＭ種類の縞画像信号の画素信号から、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。
【０１２９】
位相コントラスト画像の各画素を構成するＭ個の画素回路４０についてそれぞれ取得されたＭ個の画素信号は、図１０に示すように、Ｍ種類の各単位格子の自己像Ｇ１に対する位置ｋに対して、第２の格子３の単位格子部材３２のピッチＰ２の周期で周期的に変化する。したがって、このＭ個の画素信号列を、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の位相コントラスト画像を生成する。
【０１３０】
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】
2012147824.tif 000022
【０１３１】
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７に示す単位格子ＵＧ１に対応する検出信号をＩ０、単位格子ＵＧ２に対応する検出信号をＩ１、単位格子ＵＧ３に対応する検出信号をＩ２、単位格子ＵＧ４に対応する検出信号をＩ３、単位格子ＵＧ５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。
【数１８】
2012147824.tif 000023
【数１９】
2012147824.tif 000024
【０１３２】
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どの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単位格子の自己像Ｇ１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。
【０１３３】
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、位相コントラスト画像の１つの画素を構成する複数の画素回路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。
【０１３４】
また、上記説明では、位相コントラスト画像の画素のｙ方向に関するｙ座標を考慮していないが、各ｙ座標についても同様の演算を行うことにより、屈折角の２次元分布ψ（ｘ，ｙ）が得られ、これをｘ軸に沿って積分することにより、２次元的な位相シフト分布Φ（ｘ，ｙ）を得ることができる。
【０１３５】
また、屈折角の２次元分布ψ（ｘ，ｙ）に代えて、位相ズレ量の２次元分布Ψ（ｘ，ｙ）をｘ軸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ようにしてもよい。
【０１３６】
屈折角の２次元分布ψ（ｘ，ｙ）や位相ズレ量Ψ（ｘ，ｙ）は、位相シフト分布Φ（ｘ，ｙ）の微分値に対応するものであるため位相微分像と呼ばれるが、この位相微分像を位相コントラスト画像として生成するようにしてもよい。
【０１３７】
一方、画像生成部５は、上述した単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５が設けられてない範囲に対応する４個の画素回路４０から読み出された検出信号に基づいて、被検体１０の吸収画像を構成する画素の画素信号を生成する。
【０１３８】
具体的には、たとえば、４個の画素回路４０から読み出された検出信号の平均値を算出して吸収画像の１つの画素の画素信号を生成するようにすればよい。もしくは、４個の画素回路４０から読み出された各検出信号をそれぞれ吸収画像の１つの画素の画素信号とするとともに、これらの４つの検出信号を用いて、単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５が設けられている範囲に対応する５つの画素信号も補間して求めるようにし、放射線画像検出器４０の画素回路４０の数と同じ画素数の吸収画像を生成するようにしてもよい。
【０１３９】
そして、上述したようにして生成された位相コントラスト画像および吸収画像はモニタなどの所定の表示手段によって表示される。
【０１４０】
また、上記第１の実施形態においては、単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５が設けられてない範囲に対応する４個の画素回路４０から読み出された検出信号に基づいて吸収画像の画素信号を生成するようにしたが、この４個の画素回路４０の検出信号の用途はこれに限らず、たとえば、放射線画像検出器４の性能の補正するための補正情報として利用するようにしてもよい。具体的には、放射線画像検出器４の感度補正データ、リニアリティ補正データ、残像補正データなどとして取得して利用するようにしてもよい。
【０１４１】
または、上記の４個の画素回路４０から読み出された検出信号を、単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５が設けられた範囲に対応する５個の画素回路４０の検出信号の位置を特定するための画素位置特定用マーク信号として利用するようにしてもよい。すなわち、単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５が設けられた範囲に対応する５個の画素回路４０と単位格子が設けられていない範囲に対応する４個の画素回路４０との位置関係が予め分かっていれば、読み出された９個の検出信号の中から単位格子が設けられていない範囲の４個の画素回路４０の検出信号を閾値判定などによって特定し、その特定した検出信号の配置に基づいて、単位格子が設けられた範囲に対応する５個の画素回路４０の検出信号の位置を特定することができる。
【０１４２】
また、上記実施形態においては、３行×３列の画素回路４０の範囲のうち５個の画素回路４０に対応する範囲に単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５を設け、残りの４個の画素回路４０に対応する範囲には単位格子を設けないようにして位相コントラスト画像と吸収画像との両方を生成するようにしたが、これに限らず、たとえば、図１１に示すように、残りの４個の画素回路４０に対応する範囲にも単位格子ＵＧ１〜ＵＧ４を配置するようにし、この４つの単位格子ＵＧ１〜ＵＧ４を透過した自己像Ｇ１を検出する画素回路４０を予備画素回路として用いるようにしてもよい。
【０１４３】
そして、たとえば、図１１の太い線で示す範囲の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５に対応する５個の画素回路４０が正常な検出信号を出力している場合には、９個の画素回路４０のうち上記５個の画素回路４０の検出信号のみを読み出すように読出制御部６が走査駆動回路４５から走査信号を出力させ、上記と同様にして５個の画素回路４０によって検出された検出信号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ようにし、一方、図１１の太い線で示す範囲の単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５に対応する５個の画素回路４０のうち単位格子ＵＧ１〜ＵＧ４に対応する画素回路４０のいずれかが異常な検出信号を出力する場合には、その異常な検出信号を出力する画素回路４０と同じ単位格子を透過した自己像を検出する予備画素回路からも検出信号を読み出すようにし、異常な検出信号の代わりにその予備画素回路から出力された検出信号を用いて位相コントラスト画像の画素信号を生成するようにしてもよい。なお、単位格子ＵＧ５を検出する画素回路４０の検出信号が異常な場合には、たとえば、単位格子ＵＧ５に位相情報が一番近い単位格子ＵＧ４を透過した自己像を検出する予備画素回路の検出信号を代わりに用いるようにしてもよい。
【０１４４】
上記のようにして予備画素回路を設定することによって、たとえ単位格子が設けられた画素回路４０の検出信号が異常な場合でも、予備画素回路の検出信号を用いることによって良好な位相コントラスト画像を生成することができる。
【０１４５】
また、上記説明では、画素回路４０が異常な検出信号を出力しない場合には、予備画素回路の検出信号は読み出さないようにしたが、これに限らず、予備画素回路の検出信号も読み出すようにするが、この予備画素回路の検出信号を位相コントラスト画像の画素信号の生成に用いないようにしてもよい。そして、単位格子ＵＧ１〜ＵＧ５に対応する５個の画素回路４０のうち単位格子ＵＧ１〜ＵＧ４に対応する画素回路４０のいずれかが異常な検出信号を出力する場合には、その異常な検出信号を出力する画素回路４０と同じ単位格子を透過した自己像を検出する予備画素回路から読み出された検出信号を、異常な検出信号の代わりに用いて位相コントラスト画像の画素信号を生成するようにしてもよい。なお、この場合も、単位格子ＵＧ５を検出する画素回路４０の検出信号が異常な場合には、たとえば、単位格子ＵＧ５に位相情報が一番近い単位格子ＵＧ４を透過した自己像を検出する予備画素回路から読み出された検出信号を用いるようにすればよい。
【０１４６】
なお、異常な検出信号を出力する画素回路４０の特定する方法としては、予め各画素回路４０の検出信号を計測して異常な検出信号を出力する画素回路４０の位置情報を読出制御部６や画像生成部５に予め設定するようにしてもよいし、必要に応じて各画素回路４０の検出信号を読み出し、その読み出した検出信号に基づいて異常な画素回路４０を検出する異常画素検出部を読出制御部６や画像生成部５などに設けるようにしてもよい。
【０１４７】
また、たとえば、図１２に示すように、３行×３列の画素回路４０の範囲の９個の画素回路４０に対応する範囲に、互いに位相情報が異なる単位格子ＵＧ１〜ＵＧ９を配置するようにし、この９つの単位格子ＵＧ１〜ＵＧ９を透過した自己像を検出する画素回路４０のうちの一部の画素回路４０を予備画素回路として用いるようにしてもよい。なお、上述した単位格子ＵＧ１〜ＵＧ９とは、具体的には、単位格子ＵＧ１は、第１の格子２の自己像Ｇ１からの距離をゼロとして配置され、単位格子ＵＧ２は自己像Ｇ１からの距離をＰ２/９として配置され、単位格子ＵＧ３は自己像Ｇ１からの距離を（２×Ｐ２）/９として配置され、単位格子ＵＧ４は自己像Ｇ１からの距離を（３×Ｐ２）/９として配置され、単位格子ＵＧ５は自己像Ｇ１からの距離を（４×Ｐ２）/９として配置され、単位格子ＵＧ６は自己像Ｇ１からの距離を（５×Ｐ２）/９として配置され、単位格子ＵＧ７は自己像Ｇ１からの距離を（６×Ｐ２）/９として配置され、単位格子ＵＧ８は自己像Ｇ１からの距離を（７×Ｐ２）/９として配置され、単位格子ＵＧ９は自己像Ｇ１からの距離を（８×Ｐ２）/９として配置されるものである。
【０１４８】
そして、たとえば、通常画質モードの場合には、単位格子ＵＧ１〜ＵＧ９を透過した自己像を検出する画素回路４０のうちの単位格子ＵＧ１、ＵＧ３、ＵＧ５、ＵＧ７、ＵＧ９を透過した自己像を検出する画素回路４０の検出信号のみを読み出すように読出制御部６が走査駆動回路４５から走査信号を出力させ、この５つの画素回路４０の検出信号のみ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ようにし、一方、高画質モードの場合には、単位格子ＵＧ２、ＵＧ４、ＵＧ６、ＵＧ８を透過した自己像を検出する予備画素回路の画素回路４０も含めて９個の画素回路４０の全ての検出信号を読み出すように読出制御部６が走査駆動回路４５から走査信号を出力させ、この９つの画素回路４０の検出信号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ようにしてもよい。
【０１４９】
より具体的には、たとえば、単位格子ＵＧ１に対応する画素回路４０の検出信号をＩ０、単位格子ＵＧ２に対応する画素回路４０の検出信号をＩ１、単位格子ＵＧ３に対応する画素回路４０の検出信号をＩ２、単位格子ＵＧ４に対応する画素回路４０の検出信号をＩ３、単位格子ＵＧ５に対応する画素回路４０の検出信号をＩ４、単位格子ＵＧ６に対応する画素回路４０の検出信号をＩ５、単位格子ＵＧ７に対応する画素回路４０の検出信号をＩ６、単位格子ＵＧ８に対応する画素回路４０の検出信号をＩ７、単位格子ＵＧ９に対応する画素回路４０の検出信号をＩ８とすると、通常画質モードの場合には、検出信号Ｉ０、Ｉ２、Ｉ４、Ｉ６、Ｉ８を用いて下式（２０）を算出することによって位相コントラスト画像の画素信号を生成するようにし、一方、高画質モードの場合には、検出信号Ｉ０〜Ｉ８を用いて下式（２１）を算出することによって位相コントラスト画像の画素信号を生成するようにすればよい。
【数２０】
2012147824.tif 000025
【数２１】
2012147824.tif 000026
【０１５０】
上記のように通常画質モードの場合には予備画素回路以外の画素回路４０の検出信号を用いて画素信号を生成し、高画質モードの場合には予備画素回路の検出信号と予備画素回路以外の画素回路４０の検出信号とに基づいて画素信号を生成するようにした場合には、通常画質モードの場合には読出速度および演算速度を高速化することができるとともに、高画質モードの場合には高画質な位相コントラスト画像を生成することができ、処理速度優先の場合と画質優先の場合とで使い分けることができる。
【０１５１】
また、上記説明では、通常画質モードの場合には、予備画素回路の検出信号は読み出さないようにしたが、これに限らず、予備画素回路の検出信号も読み出すようにするが、この予備画素回路の検出信号を位相コントラスト画像の画素信号の生成に用いないようにしてもよい。そして、高画質モードの場合には、予備画素回路の検出信号も含めて位相コントラスト画像の画素信号を生成するようにしてもよい。
【０１５２】
また、上記説明では、通常画質モードの場合に予備画素回路の検出信号は使用せず、高画質モードの場合に予備画素回路の検出信号も含めて使用するようにしたが、これらのモードの違いに限らず、たとえば、本撮影における撮影条件や補正情報を取得するためのプレ曝射による位相コントラスト画像を取得するプレ撮影モードにおいては予備画素回路の検出信号は使用せず、本撮影モードにおいては予備画素回路の検出信号を使用するようにしてもよい。
【０１５３】
また、上記実施形態においては、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲として３行×３列の画素回路の範囲を設定するようにしたが、これに限らず、たとえば、３つの位相情報に基づいて位相コントラスト画像の１つの画素信号を生成する場合には、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲として２行×２列の画素回路の範囲を設定するようにしてもよい。そして、４つの画素回路のうちの３つの画素回路を用いて互いに位相情報が異なる３つの単位格子に対応する検出信号を検出するようにして位相コントラスト画像を生成し、残りの１つの画素回路については、上記と同様に単位格子を設けることなく吸収画像を生成するために用いるようにしたり、単位格子を設けて予備画素回路として用いるようにしたりしてもよい。
【０１５４】
また、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲として４行×４列の画素回路や５行×５列の画素回路の範囲を設定するようにしてもよい。そして、上記実施形態においては５種類の位相情報を有する単位格子を設けるようににしたが、５種類以上の位相情報を有する単位格子が４行×４列の画素回路や５行×５列の画素回路の範囲に配置されるようにしてもよい。
【０１５５】
また、上記第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、上述したように線状の格子部材２２から第１の格子２を構成するようにしたが、第２の格子３の単位格子を設けない範囲に対応する第１の格子２の範囲に格子部材２２を設けないようにしてもよく、このように構成した方が放射線のロスを少なくすることができるので、より高画質な吸収画像を取得することができる。
【０１５６】
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）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の後方の全て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。
【０１５７】
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、タルボ干渉効果の有無に関わらず、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の間隔ｄ１と第２の格子３の間隔ｄ２とを、放射線源１から照射される放射線のピーク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、管電圧を５０ｋＶとした場合には、放射線のピーク波長は約０．４Åである。この場合には、第１の格子２の間隔ｄ１と第２の格子３の間隔ｄ２を、１μｍ〜１０μｍ程度とすればスリット部で大部分の放射線が回折されずに幾何学的に投影される。
【０１５８】
なお、第１の格子２の格子ピッチＰ１と第２の格子３の格子ピッチＰ２との関係と、第１の格子２の間隔ｄ１と第２の格子３の間隔ｄ２との関係とについては、上記第１の実施形態と同様である。また、第１の格子２に対する第２の格子３を構成する単位格子部材３２の配置についても、上記第１の実施形態と同様である。
【０１５９】
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（２２）を満たす範囲の値に設定する。
【数２２】
2012147824.tif 000027
【０１６０】
なお、第１の格子２の格子部材２２と第２の格子３の単位格子部材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、格子部材２２および単位格子部材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。格子部材２２および単位格子部材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、放射線源１の管電圧が５０ｋＶの場合には、厚みは、金（Ａｕ）換算で３０μｍ以上であることが好ましい。
【０１６１】
そして、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置においても、図１に示すように、放射線源１と第１の格子２との間に、被検体１０が配置された後、放射線源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。
【０１６２】
そして、第１の格子２を通過して射影された投影像が第２の格子３を通過し、その結果、上記投影像は、第２の格子３との重ね合わせにより強度変調を受けて放射線画像検出器４により検出される。
【０１６３】
そして、放射線画像検出器４により検出された各画素回路４０の検出信号は、上記第１の実施形態と同様にして読み出され、複数の単位格子に応じた検出信号が画像生成部５において取得された後、画像生成部５は、その複数の検出信号に基づいて、上記第１の実施形態と同様にして、位相コントラスト画像を生成する。また、上記第１の実施形態と同様に、画像生成部５は、単位格子が設けられていない範囲の画素回路４０の検出信号に基づいて吸収画像を生成する。
【０１６４】
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。
【０１６５】
また、第２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様に、単位格子が設けられていない範囲の画素回路４０の検出信号を、補正情報や画素位置特定用マーク信号として用いるようにしてもよい。
【０１６６】
また、上記第１の実施形態と同様に、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲の全ての画素回路に対して単位格子を設けるとともに、予備画素回路を設定し、予備画素回路以外の画素回路が異常な場合に予備画素回路の検出信号を使用したり、通常画質モードと高画質モードまたはプレ撮影モードと本撮影モードで、予備画素回路の検出信号の使用の有無を切り替えるようにしてもよい。
【０１６７】
また、上記第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置においても、第１の実施形態と同様に、第２の格子３の単位格子を設けない範囲に対応する第１の格子２の範囲に格子部材２２を設けないようにしてもよい。
【０１６８】
さらに、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の構成と第２の格子３の構成とを逆にしてもよい。すなわち、第１の格子２を上述した複数の単位格子から構成するものとし、第２の格子３を上述した線状の格子部材から構成するようにしてもよい。
【０１６９】
また、上記第１の実施形態および第２の実施形態においては、放射線源１から放射線画像検出器４までの距離を、一般的な病院の撮影室で設定されるような距離（１ｍ〜２ｍ）とした場合に、放射線源１の焦点サイズが、たとえば、一般的な０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度である場合には、第１の格子２のタルボ干渉効果による自己像や第１の格子２の投影像にボケが生じ、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。
【０１７０】
そこで、放射線源１として上述したような焦点サイズのものを用いる場合には、放射線源１の焦点の直後にピンホールを設置して実効的に焦点サイズを小さくすることが考えられるが、実効的な焦点サイズを縮小するためにピンホールの開口面積を小さくすると放射線強度が低下してしまう。
【０１７１】
したがって、上述したようなピンホールを設けるのではなく、放射線源１の焦点の直後にマルチスリットを配置するようにしてもよい。
【０１７２】
この場合、マルチスリットは、第２の実施形態の第１および第２の格子２，３と同様な構成の吸収型格子であり、Ｙ方向に延伸した複数の放射線遮蔽部が、第１の格子２の単位格子部材２２と第２の格子３の格子部材３２と同一方向（Ｘ方向）に周期的に配置されている。このマルチスリットは、放射線源１の焦点から放射される放射線を部分的に遮蔽することにより、Ｘ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方向に多数の点光源（分散光源）を形成することができる。
【０１７３】
このマルチスリットの格子ピッチＰ３は、マルチスリットから第１の格子２までの距離をＺ３として、次式（２３）を満たすように設定する必要がある。
【数２３】
2012147824.tif 000028
【０１７４】
また、実質的にマルチスリットの位置が放射線の焦点位置となるため、第２の格子３の格子ピッチＰ２および間隔ｄ２は、次式（２４）および次式（２５）の関係を満たすように決定される。
【数２４】
2012147824.tif 000029
【数２５】
2012147824.tif 000030
【０１７５】
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スイッチ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。以下、光読取方式の放射線画像検出器について説明する。
【０１７６】
図１３（Ａ）は、光読取方式の放射線画像検出器５０の斜視図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）に示す放射線画像検出器のＸＺ面断面図、図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）に示す放射線画像検出器のＹＺ面断面図である。
【０１７７】
光読取方式の放射線画像検出器５０は、図１３（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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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 phtalocyanine），ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Cupper 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。
【０１８４】
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１３（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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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１３（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。
【０１８８】
そして、本実施形態の放射線位相画像撮影装置は、図１３（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、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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
まず、図１４（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。
【０１９２】
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において電荷対が発生し、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１４（Ｂ）参照）。
【０１９３】
次に、図１５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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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複数の単位格子に応じた検出信号に基づいて位相コントラスト画像が生成されるとともに、単位格子を透過してない放射線に応じた検出信号に基づいて吸収画像が生成される。
【０１９７】
また、上記光読取方式の放射線画像検出器を用いた場合においても、上記実施形態と同様に、単位格子が設けられていない範囲の画素部の検出信号を、補正情報や画素位置特定用マーク信号として用いるようにしてもよい。
【０１９８】
また、上記実施形態と同様に、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲の全ての画素部に対して単位格子を設けるとともに、予備画素回路に相当する予備画素部を設定し、予備画素部以外の画素部が異常な場合に予備画素部の検出信号を使用したり、通常画質モードと高画質モードまたはプレ撮影モードと本撮影モードで、予備画素部の検出信号の使用の有無を切り替えるようにしてもよい。
【０１９９】
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。
【０２００】
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Ｍ種類の位相情報の検出信号に基づいて小角散乱画像を生成するようにしてもよい。
【０２０１】
具体的には、図１６に示すような画素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。
【０２０２】
また、位相コントラスト画像は、第１の格子の単位格子部材２２および第２の格子３の格子部材３２の周期配列方向（Ｘ方向）のＸ線の屈折成分に基づくものとなり、単位格子部材２２および格子部材３２の延伸方向（Ｙ方向）の屈折成分は反映されない。すなわち、ＸＹ面である格子面を介して、Ｘ方向に交差する方向（直交する場合はＹ方向）に沿った部位輪郭がＸ方向の屈折成分に基づく位相コントラスト画像として描出されるのであり、Ｘ方向に交差せずにＸ方向に沿っている部位輪郭はＸ方向の位相コントラスト画像として描出されない。すなわち、被検体とする部位の形状と向きによっては描出できない部位が存在する。例えば、膝等の関節軟骨の荷重面の方向を格子の面内方向であるＸＹ方向のうちＹ方向に合わせると、Ｙ方向にほぼ沿った荷重面（ＹＺ面）近傍の部位輪郭は十分に描出されるが、荷重面に交差しＸ方向にほぼ沿って延びる軟骨周辺組織（腱や靭帯など）については描出が不十分になると考えられる。被検体を動かすことにより、描出が不十分な部位を再度撮影することは可能ではあるが、被検体及び術者の負担が増えることに加え、再度撮影した画像との位置再現性を担保することが難しいといった問題がある。
【０２０３】
そこで、他の例として、図１７に示すように、第１および第２の格子２，３の格子面の中心に直交する仮想線（Ｘ線の光軸Ａ）を中心として、第１および第２の格子２，３を、図１７（ａ）に示すような第１の向きから任意の角度で回転させて、図１７（ｂ）に示すような第２の向きとする回転機構１８０を設け、第１の向きと第２の向きとのそれぞれにおいて位相コントラスト画像を生成するように構成することも好適である。なお、図１７（ａ），（ｂ）においては、図面を見やすくするために第１の格子２の単位格子部材２２については模式的に直線状に表しているが、実際には、上記実施形態のように複数の単位格子ＵＧを構成する単位格子部材２２がＸ方向にずらされて配置されているものとする。
【０２０４】
こうすることで、上述した位置再現性の問題をなくせる。なお、図１７（ａ）には、第２の格子３の格子部材３２の延伸方向がＹ方向に沿う方向となるような第１および第２の格子２，３の第１の向きを示し、図１７（ｂ）には、図１７（ａ）の状態から９０度回転させ、第２の格子３の格子部材３２の延伸方向がＸ方向に沿う方向となるような第１および第２の格子２，３の第２の向きを示したが、第１の格子２と第２の格子３との間の傾き関係を維持した状態であれば、第１および第２の格子２，３の回転角度は任意である。また、第１の向きおよび第２の向きに加えて、第３の向き、第４の向きなど、２回以上の回転操作を行って、それぞれの向きでの位相コントラスト画像を生成するように構成してもよい。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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の自己像を検出するとともに、その自己像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に強度変調を施すものである。
【０２０７】
図１８（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１８（Ｂ）は図１８（Ａ）に示す放射線画像検出器のＸＺ面断面図、図１８（Ｃ）は図１８（Ａ）に示す放射線画像検出器のＹＺ面断面図である。
【０２０８】
放射線画像検出器４００は、図１８（Ａ）〜（Ｃ）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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器４００の電荷蓄積層４３０は、上記第１の実施形態における第２の格子３と同様に単位格子パターンで形成される。
【０２１２】
具体的には、図１９に示すような単位格子パターンＰ１〜Ｐ５によって形成される。単位格子パターンＰ１は図６に示す単位格子ＵＧ１に対応する形状であり、単位格子パターンＰ２は図６に示す単位格子ＵＧ２に対応する形状であり、単位格子パターンＰ３は図６に示す単位格子ＵＧ３に対応する形状であり、単位格子パターンＰ４は図６に示す単位格子ＵＧ４に対応する形状であり、単位格子パターンＰ５は図６に示す単位格子ＵＧ５に対応する形状である。なお、単位格子パターンＰ１〜Ｐ５以外の４つの画素部に対応する範囲については、単位格子パターンではなく一様な電荷蓄積層４３０のパターンが形成されるものとする。
【０２１３】
そして、電荷蓄積層４３０の各単位格子パターン、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形成されるが、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の条件と同様である。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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において電荷対が発生し、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）。
【０２２０】
ここで、電荷蓄積層４３０は、上述したような単位格子パターンで形成されているので、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。
【０２２１】
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とによって、第１の格子２の自己像Ｇ１は電荷蓄積層４３０の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、上記第１の実施形態の第２の格子３と同等の機能を果たすことになる。
【０２２２】
そして、次に、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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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、画像生成部５は、その入力された複数の単位格子パターンに応じた検出信号に基づいて、上記実施形態と同様にして位相コントラスト画像を生成するとともに、単位格子パターンが形成されていない範囲から読み出された検出信号に基づいて吸収画像を生成する。
【０２２６】
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２２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線状の電荷蓄積層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。
【０２２７】
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４３０の形成を容易にする。すなわち、この線状の電荷蓄積層４３０は、蒸着で形成することができる。この蒸着工程において、選択的に線状パターンを形成するためにメタルマスクなどを用いるが、読取用光導電層４４０の上に線状の電荷蓄積層４３０を設ける構成では、読取用光導電層４４０の蒸着後のメタルマスクをセットする工程のため、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。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。
【０２２８】
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の単位格子パターンの構成についても、上述した放射線画像検出器と同様である。
【０２２９】
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。
【０２３０】
まず、図２３（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。
【０２３１】
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において電荷対が発生し、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２３（Ｂ）参照）。なお、第２の電極層４５０に接した線状の電荷蓄積層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。
【０２３２】
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、その直下に線状の電荷蓄積層４３０が存在する電荷のみを蓄積することによって、第１の格子２の自己像は電荷蓄積層４３０の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。
【０２３３】
そして、図２４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。
【０２３４】
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２５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。
【０２３５】
また、上記第２の格子３の機能を有する放射線画像検出器を用いた場合においても、上記実施形態と同様に、単位格子パターンが設けられていない範囲の画素部の検出信号を、補正情報や画素位置特定用マーク信号として用いるようにしてもよい。
【０２３６】
また、上記実施形態と同様に、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲の全ての画素部に対して単位格子パターンを設けるとともに、予備画素回路に相当する予備画素部を設定し、予備画素部以外の画素部が異常な場合に予備画素部の検出信号を使用したり、通常画質モードと高画質モードまたはプレ撮影モードと本撮影モードで、予備画素部の検出信号の使用の有無を切り替えるようにしてもよい。
【０２３７】
また、電荷蓄積層４３０の単位格子パターンを設けない範囲に対応する第１の格子２の範囲に格子部材２２を設けないようにしてもよい。
【０２３８】
また、上記第２の実施形態のように第１の格子２を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４００〜４０２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（２２）を満たすような距離としてもよい。なお、このように構成する場合には、第１の格子２の構成と電荷蓄積層４３０の構成とを逆にしてもよい。すなわち、第１の格子２を、第１の実施形態の第２の格子３と同様に複数の単位格子から構成するものとし、電荷蓄積層４３０を、第１の実施形態の第１の格子２と同様に線状の格子パターンから構成するようにしてもよい。
【０２３９】
なお、上記の場合においても、位相コントラスト画像の１つの画素に対応する範囲の全ての画素部に対して単位格子を設けるとともに、予備画素回路に相当する予備画素部を設定するようにしてもよい。そして、予備画素部以外の画素部が異常な場合に予備画素部の検出信号を使用したり、通常画質モードと高画質モードまたはプレ撮影モードと本撮影モードで、予備画素部の検出信号の使用の有無を切り替えるようにしてもよい。
【０２４０】
また、上記の場合、第１の格子２の単位格子を設けない範囲に対応する電荷蓄積層４３０の範囲を、格子パターンではなく一様なパターンとしてもよい。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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】
【０２４３】
１     放射線源
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
６     読出制御部
２１   基板
２２   単位格子部材
２２   単位格子部材
３１   基板
３２   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
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
４００ 放射線画像検出器
４１０ 第１の電極層
４２０ 記録用光導電層
４３０ 電荷蓄積層
４３０ 直接電荷蓄積層
４３０ 電荷蓄積層
４４０ 読取用光導電層
４５０ 第２の電極層
４５０ａ       透明線状電極
４５０ｂ       遮光線状電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図６】
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【図７】
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【図１９】
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