CN102613982A - 放射线图像摄影装置和放射线图像检测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射线图像摄影装置和放射线图像检测器。尤其涉及用于通过使用包括第一格栅和第二格栅的两个格栅来获得相位对比图像的放射线图像摄影装置，其中第一格栅和第二格栅之一包括排列在与形成所述相位对比图像的各像素相对应的预定范围内的多个单位格栅，其中所述单位格栅由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部件的组形成，并且基于与所述预定范围内的所述单位格栅相对应的所述像素部所检测到的多个检测信号，来生成所述相位对比图像的各像素的像素信号。

Description

放射线图像摄影装置和放射线图像检测器

技术领域

本发明涉及一种使用格栅的放射线图像摄影装置和由放射线图像摄影装置使用的放射线图像检测器。

背景技术

X射线具有根据形成物质的元素的原子数和该物质的密度和厚度而衰减的性质。因为这种性质，X射线用作用于研究被摄体的内部的探测器。使用X射线的摄影系统已经广泛应用于医疗诊断、无损检查等领域。

利用传统X射线摄影系统，将被摄体放置在发射X射线的X射线源与检测X射线图像的X射线图像检测器之间，以拍摄被摄体的透过像。在这种情况下，从X射线源朝向该X射线图像检测器发射的各X射线，在该X射线进入该X射线图像检测器之前，衰减(被吸收)与存在于从X射线源到X射线图像检测器的路径中的被摄体的形成物质的特性差异(诸如原子数、密度以及厚度)相对应的量。因此，由X射线图像检测器检测到被摄体的X射线透过像并进行摄影。作为这种X射线图像检测器的示例，广泛地使用X射线增强屏和膜的组合、光可激励荧光体、以及使用半导体电路的平板检测器(FPD)。

然而，形成物质的元素的原子数越小，该物质的X射线吸收能力越低。因此，软生物组织或者软材料之间的X射线吸收能力差别非常小，难以获得足够对比度的图像作为X射线透过像。例如，形成人体关节的关节软骨与软骨周围的滑液主要由水组成，并且他们之间的X射线吸收差异非常小。因此难以获得具有足够对比度的图像。

近年来，已经研究了基于由于被摄体的折射率之间的差异而引起的X射线的相位变化，来获得相位对比图像的X射线相位对比摄影技术，来取代由于被摄体的吸收率之间的差异而引起的X射线的强度变化。凭借这种利用相位差的X射线相位对比摄影技术，即使在被摄体为具有低X射线吸收能力的物质的情况下，也可以获得高对比度图像。

作为这种X射线相位对比摄影系统的示例，WO 2008/102654和日本待审专利公开No.2010-190777(下文中分别称为专利文件1和2)中提出了一种放射线相位对比摄影装置，其中包括第一格栅和第二格栅的两个格栅按照预定间隔彼此平行排列，基于塔尔博特(Talbot)干涉效应，在第二格栅的位置处形成第一格栅的自身像(selfimage)，并且利用第二格栅对第一格栅的自身像的强度进行调制，以提供放射线图像相位对比图像。

在专利文件1和2中公开的放射线相位对比摄影装置中，执行条纹扫描方法，其中第二格栅定位为几乎与第一格栅的平面平行，并且在第一格栅或者第二格栅沿几乎与格栅的方向垂直的方向、相对彼此移位(平移)比格栅节距细的预定距离情况下，每次格栅移动时，执行拍摄多个图像的多次摄影操作，并且基于所述多个图像获得由于与被摄体相互作用而引起的X射线的相位变化量(相移微分)。随后，可以基于所述相位微分来获得被摄体的相位对比图像。

然而，利用专利文件1和2中公开的放射线相位对比摄影装置，仅可以获得关于与格栅方向垂直的方向的相位信息，因此不可能获得具有足够图像质量的相位对比图像。

此外，关于WO 2010/050483(下文中称为专利文件3)中公开的放射线相位对比摄影装置，其提出了利用其内排列有大量十字和点的格栅来获得二维相位信息。然而，这些格栅需要具有非常窄的节距，所以非常难制造。例如，在格栅上具有大量十字的情况下，由十字形成的矩形的角不够锐，并因此导致空间频率信息劣化和图像质量劣化。

另一方面，关于专利文件1和2中公开的放射线相位对比摄影装置，需要以比格栅节距细的节距来精确地平移第一格栅或者第二格栅。格栅节距通常为几微米，因此需要以高精确度平移格栅。这需要高精确度的移动机构，因此导致机构复杂和成本增加。此外，在每次移动格栅执行摄影时，在获得相位对比图像的一系列摄影操作期间，被摄体与摄影系统之间的位置关系可能由于被摄体的移动或者装置的振动而发生改变。在这种情况下，不可能正确得出X射线的由于与被摄体相互作用而引起的相位变化，因此不可能获得良好的相位对比图像。

发明内容

在上述背景下，本发明致力于提供一种能够获得具有二维相位信息的高质量相位对比图像的放射线图像摄影装置以及由放射线图像摄影装置使用的放射线图像检测器。

本发明还致力于提供一种可以在单次摄影操作中获得上述具有二维相位信息的相位对比图像的放射线图像摄影装置和放射线图像检测器。

本发明的放射线图像摄影装置的一个方面是这样一种放射线图像摄影装置，其包括：第一格栅，其具有周期性排列的格栅结构并且允许从放射线源发射的放射线透过以形成第一周期图案图像；第二格栅，其具有周期性排列的格栅结构以接收第一周期图案图像并且形成第二周期图案图像；放射线图像检测器，其包括二维排列像素部，以检测由所述第二格栅形成的所述第二周期图案图像；以及图像生成单元，其基于表示所述放射线图像检测器检测到的所述第二周期图案图像的图像信号，来生成相位对比图像，其中所述第一格栅和第二格栅中的一个格栅包括在与形成所述相位对比图像的各像素相对应的预定范围内排列的多个单位格栅，其中所述单位格栅由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部件的组形成，并且所述图像生成单元基于与所述预定范围内的所述单位格栅相对应的所述像素部所检测到的多个检测信号，来生成所述相位对比图像的各像素的像素信号。

在本发明的放射线图像摄影装置中，另一格栅包括排列在该格栅中的多个副单位格栅，各副单位格栅可由比所述单位格栅小并且分别与所述像素部相对应的单位形成，并且在与各单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅排列成沿与所述单位格栅的延伸方向垂直的方向、相对于所述单位格栅平行平移不同距离，并且所述图像生成单元可基于与排列在与所述单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅相对应的所述像素部检测到的检测信号，来生成各单位格栅的检测信号。

在本发明的装置中，所述第一格栅可包括排列在该第一格栅中的所述多个单位格栅，而所述第二格栅可包括排列在该第二格栅中的所述多个副单位格栅，并且在与所述第一格栅的各单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅可排列成相对于所述第一格栅的图像以P/M为增量平行平移不同距离，其中P是所述第二格栅的节距，而M是预先设置的用于生成形成所述相位对比图像的各像素的相位信息的条数。

在本发明的装置中，所述第二格栅可包括排列于该第二格栅中的所述多个单位格栅，而所述第一格栅可包括排列于该第一格栅中的所述多个副单位格栅，并且在与所述第二格栅的各单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅的图像可排列成相对于所述第二格栅以P/M为增量平行平移不同距离，其中P是所述第二格栅的节距，而M是预先设置的用于生成形成所述相位对比图像的各像素的相位信息的条数。

在本发明的装置中，所述单位格栅可由沿彼此垂直的方向延伸的单位格栅部件的组形成。

在本发明的装置中，在所述预定范围内的所述单位格栅可排列成交替图案。

在本发明的装置中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅可包括在所述预定范围内具有相等面积比的、不同类型的单位格栅。

在本发明的装置中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅可包括由沿相同方向延伸的所述单位格栅部件形成的两个以上单位格栅，其中所述两个以上单位格栅彼此具有不同排列节距的所述单位格栅部件。

在本发明的装置中，在与各单位格栅相对应的范围内排列的所述副单位格栅可包括具有不同排列节距的、不同类型的副单位格栅。

在本发明的装置中，所述第二格栅可位于与所述第一格栅相距塔尔博特干涉距离处，并且可对所述第一格栅的通过塔尔博特干涉效应形成的第一周期图案图像施加强度调制。

在本发明的装置中，所述第一格栅可以是吸收型格栅，并且允许放射线作为投影图像透过而形成所述第一周期图案图像，并且所述第二格栅可对所述第一周期图案图像施加强度调制，所述第一周期图案图像是透过所述第一格栅的所述投影图像。

在本发明的装置中，所述第二格栅可位于与所述第一格栅相距比最小塔尔博特干涉距离短的距离处。

本发明的放射线图像摄影装置的另一方面是这样一种放射线图像摄影装置，其包括：格栅，其具有周期性排列的格栅结构，并且允许从放射线源发射的放射线透过以形成周期图案图像；放射线图像检测器，其包括：第一电极层，其使由所述格栅形成的所述周期图案图像透过；光导电层，其在暴露于透过所述第一电极层的所述周期图案图像时生成电荷；电荷积蓄层，其积蓄在所述光导电层处生成的电荷；以及第二电极层，其包括使读取光透过的多个线状电极，上述层按此顺序形成，其中通过利用所述读取光进行扫描来读出与各线状电极相对应的各像素部的检测信号；以及图像生成单元，其基于表示所述放射线图像检测器检测到的所述周期图案图像的图像信号来生成相位对比图像，其中，所述电荷积蓄层具有格栅图案，所述格栅图案具有比所述线状电极的排列节距细的节距，所述格栅包括在与形成所述相位对比图像的各像素相对应的预定范围内排列的多个单位格栅，其中，所述单位格栅由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部件的组形成，并且所述图像生成单元基于与所述预定范围内的所述单位格栅相对应的所述像素部所检测到的多个检测信号，来生成所述相位对比图像的各像素的像素信号。

在本发明的放射线图像摄影装置中，所述电荷积蓄层可包括排列在该电荷积蓄层中的多个副单位格栅图案，各副单位格栅图案可由比所述单位格栅小并且分别与所述像素部相对应的单位形成，并且在与各所述单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅图案可排列成沿与所述单位格栅的延伸方向垂直的方向、相对于所述单位格栅平行平移不同距离，并且所述图像生成单元可基于与排列在与所述单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅相对应的所述像素部检测到的检测信号，来生成各单位格栅的检测信号。

在本发明的装置中，在与所述格栅的各单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅图案可排列成相对于所述格栅的图像以P/M为增量平行平移不同距离，其中P是所述副单位格栅图案的节距，而M是预先设置的用于生成形成所述相位对比图像的各像素的相位信息的条数。

在本发明的装置中，所述单位格栅可由沿彼此垂直的方向延伸的单位格栅部件的组形成。

在本发明的装置中，在所述预定范围内的所述单位格栅可排列成交替图案。

在本发明的装置中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅可包括在所述预定范围内具有相等面积比的、不同类型的单位格栅。

在本发明的装置中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅可包括由沿相同方向延伸的所述单位格栅部件形成的两个以上单位格栅，其中所述两个以上单位格栅彼此具有不同排列节距的所述单位格栅部件。

在本发明的装置中，在与各单位格栅相对应的范围内排列的所述副单位格栅图案可包括具有不同排列节距的、不同类型的副单位格栅。

在本发明的装置中，所述放射线图像检测器可位于与所述格栅相距塔尔博特干涉距离处，并且可对所述格栅的通过塔尔博特干涉效应形成的所述周期图案图像施加强度调制。

在本发明的装置中，所述格栅可以是吸收型格栅，并且可允许放射线作为投影图像透过而形成所述周期图案图像，并且所述放射线图像检测器可对所述周期图案图像施加强度调制，所述周期图像图案是透过所述格栅的所述投影图像。

在本发明的装置中，所述放射线图像检测器可位于与所述格栅相距比最小塔尔博特干涉距离短的距离处。

本发明的放射线图像摄影装置的又一方面是这样一种放射线图像摄影装置，其包括：格栅，其具有周期性排列的格栅结构，并且允许从放射线源发射的放射线透过以形成周期图案图像；放射线图像检测器，其包括：第一电极层，其使由所述格栅形成的所述周期图案图像透过；光导电层，其在暴露于透过所述第一电极层的所述周期图案图像时生成电荷；电荷积蓄层，其积蓄在所述光导电层处生成的所述电荷；以及第二电极层，其包括使读取光透过的多个线状电极，上述层按此顺序形成，其中通过利用所述读取光进行扫描来读出与各线状电极相对应的各像素部的检测信号；以及图像生成单元，其基于表示所述放射线图像检测器检测到的所述周期图案图像的图像信号，来生成相位对比图像，其中，所述电荷积蓄层包括在与形成所述相位对比图像的各像素相对应的预定范围内排列的多个单位格栅图案，其中，所述单位格栅图案由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部的组形成，并且所述图像生成单元基于由与所述预定范围内的所述单位格栅图案相对应的所述像素部检测到的多个检测信号，来生成所述相位对比图像的各像素的像素信号。

在本发明的放射线图像摄影装置中，所述格栅可包括排列在该格栅中的多个副单位格栅，各副单位格栅可由比所述单位格栅图案小并且分别与所述像素部相对应的单位形成，并且在与各单位格栅图案相对应的范围内的所述副单位格栅可排列成沿与所述单位格栅图案的延伸方向垂直的方向、相对于所述单位格栅图案平行平移不同距离，并且所述图像生成单元可基于与排列在与所述单位格栅图案相对应的范围内的所述副单位格栅相对应的所述像素部检测到的检测信号，来生成各单位格栅图案的检测信号。

在本发明的装置中，在与所述电荷积蓄层的各单位格栅图案相对应的范围内的所述副单位格栅的图像可排列成相对于所述单位格栅图案以P/M为增量平行平移不同距离，其中P是所述单位格栅图案的节距，而M是预先设置的用于生成形成所述相位对比图像的各像素的相位信息的条数。

在本发明的装置中，所述单位格栅图案可由沿彼此垂直的方向延伸的单位格栅部的组形成。

在本发明的装置中，在所述预定范围内的所述单位格栅图案可排列成交替图案。

在本发明的装置中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅图案可包括在所述预定范围内具有相等面积比的、不同类型的单位格栅图案。

在本发明的装置中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅图案可包括由沿相同方向延伸的所述单位格栅部形成的两个以上单位格栅图案，其中所述两个以上单位格栅图案可以彼此具有不同排列节距的单位格栅部。

在本发明的装置中，在与各单位格栅图案相对应的范围内排列的所述副单位格栅可包括具有不同排列节距的、不同类型的副单位格栅。

在本发明的装置中，所述放射线图像检测器可位于与所述格栅相距塔尔博特干涉距离处，并且可对所述格栅的通过塔尔博特干涉效应形成的所述周期图案图像施加强度调制。

在本发明的装置中，所述格栅可以是吸收型格栅，并且可允许放射线作为投影图像透过而形成所述周期图案图像，并且所述放射线图像检测器可对所述周期图案图像施加强度调制，所述周期图案图像是透过所述格栅的所述投影图像。

在本发明的装置中，所述放射线图像检测器可位于与所述格栅相距比最小塔尔博特干涉距离短的距离处。

本发明的放射线图像检测器的一个方面是这样一种放射线图像检测器，其包括：第一电极层，其发射放射线；光导电层，其在暴露于透过所述第一电极层的放射线时生成电荷；电荷积蓄层，其积蓄在所述光导电层处生成的所述电荷；以及第二电极层，其包括使读取光透过的多个线状电极，上述层按此顺序形成，其中通过利用读取光进行扫描来读出与各线状电极相对应的各像素部的检测信号，其中，所述电荷积蓄层包括在预定范围内排列的多个单位格栅图案，其中所述单位格栅图案由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部的组形成。

根据本发明的放射线图像摄影装置，第一格栅和第二格栅之一包括在与形成相位对比图像的各像素相对应的预定范围内排列的多个单位格栅，其中单位格栅由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部件的组形成，并且相位对比图像的各像素的像素信号是基于与预定范围内的单位格栅相对应的像素部所检测到的多个检测信号生成的。因此，不需要使用如上述的具有十字或者点的传统格栅，可以获得具有二维信息的高质量相位对比图像。

在以下情况中，其它格栅包括排列于其中的多个副单位格栅，各副单位格栅由比单位格栅小的单位形成并且分别与像素部相对应，并且在与各单位格栅相对应的范围内的副单位格栅排列成沿与单位格栅的延伸方向垂直的方向、相对于单位格栅平行平移不同距离，并且各单位格栅的检测信号是基于与排列在与单位格栅相对应的范围内的副单位格栅相对应的像素部所检测到的检测信号生成的，可以在单次摄影操作中获得具有不同类型的相位信息的检测信号，而无需如现有技术的装置那样需要高精确度的平移机构来对第二格栅进行平移，因此可以在单次摄影操作中获得相位对比图像。

在预定范围内的单位格栅排列成交替图案的情况下，可以按照良好平衡的方式获得关于不同方向在预定范围内的相位信息。

另外，在排列在预定范围内的单位格栅包括在预定范围内具有相同面积比的、不同类型的单位格栅的情况下，可以按照良好平衡的方式获得关于不同方向在预定范围内的相位信息。

在排列在预定范围内的单位格栅包括由沿相同方向延伸的单位格栅部件形成的两个以上单位格栅，其中两个以上单位格栅彼此具有不同排列节距的单位格栅部件的情况下，可以获得具有不同类型的频率信息的检测信号，并且例如通过计算不同类型的频率信息之间的差异，可以获得能量减影相位对比图像。

另外，在排列在与各单位格栅相对应的范围内的副单位格栅包括具有不同排列节距的、不同类型的副单位格栅的情况下，可以获得具有不同类型的频率信息的检测信号。

此外，放射线图像检测器的电荷积蓄层可以具有用于为放射线图像检测器提供第二格栅的功能的格栅图案。在这种情况下，无需提供需要形成为具有高深宽比从而难以制造的格栅，这有利于放射线图像检测器的制造。

附图说明

图1是例示出根据本发明的第一实施方式的放射线图像相位对比摄影装置的示意配置的图；

图2是图1所示的所述放射线图像相位对比摄影装置的平面图；

图3是例示出放射线发射单元的二维格栅的一个示例的图；

图4是第一格栅的局部放大图；

图5是第二格栅的局部放大图；

图6是例示出各单位格栅的自身像与形成所述第二格栅的副格栅之间的位置关系的图；

图7是例示出TFT读取系统的放射线图像检测器的示意结构的图；

图8是例示出相对于X方向，根据被摄体的相移分布Φ(x)而折射的一条放射线路径的示例的图；

图9是用于说明如何生成相位对比图像的图；

图10是例示出与各单位格栅的范围相对应的副单位格栅的另一配置的图；

图11是例示出光学读取系统的放射线图像检测器的示意结构的图；

图12是用于说明利用图11所示的放射线图像检测器进行的记录操作的图；

图13是用于说明从图11所示的放射线图像检测器进行的读取操作的图；

图14是用于说明如何生成吸收图像和小角度散射图像的图；

图15是例示出具有第二格栅的功能的放射线图像检测器的一个实施方式的示意结构的图；

图16是例示出图15所示的放射线图像检测器中的电荷积蓄层的副单位格栅图案的一个示例的图；

图17是用于说明利用图15所示的放射线图像检测器进行的记录操作的图；

图18是用于说明从图15所示的放射线图像检测器进行的读取操作的图；

图19是例示出具有第二格栅的功能的放射线图像检测器的另一实施方式的示意结构的图；

图20是用于说明利用图19所示的放射线图像检测器进行的记录操作的图；

图21是用于说明从图19所示的放射线图像检测器进行的读取操作的图；以及

图22是例示出具有第二格栅的功能的放射线图像检测器的又一实施方式的示意结构的图。

具体实施方式

此后，下面参照附图对采用本发明的放射线图像摄影装置的第一实施方式的放射线图像相位对比摄影装置进行描述。图1示出了根据第一实施方式的放射线图像相位对比摄影装置的示意结构。图2示出了图1所示的放射线图像相位对比摄影装置的平面图(沿X-Z平面截取的截面图)。与图2的平面垂直的方向对应于图1中的Y方向。

如图1所示，放射线图像相位对比摄影装置包括：放射线发射单元1，其朝向被摄体10发射放射线；第一格栅2，其允许从放射线发射单元1发射的放射线透过以形成第一周期图案图像；第二格栅3，其对第一格栅2形成的第一周期图案图像施加强度调制，以形成第二周期图案图像；放射线图像检测器4，其用检测由第二格栅3所形成的第二周期图案图像；以及图像生成单元5，其基于由放射线图像检测器4所检测到的第二周期图案图像来获得图像信号，并且基于所获得的图像信号来生成相位对比图像。

放射线发射单元1包括朝向被摄体10发射放射线的放射线源1a和二维格栅1b，二维格栅1b包括透射从放射线源1a发射的放射线的区域和遮挡放射线的区域。放射线的空间相干性使得在向第一格栅2施加放射线时会发生塔尔博特干涉效应。

如图3所示，二维格栅1b是二维放射线吸收格栅，其中沿着X方向延伸的放射线遮挡部沿着Y方向周期性地排列，而沿着Y方向延伸的放射线遮挡部沿着X方向周期性地排列。二维格栅1b通过部分地遮挡从放射线源1a的焦点发射的放射线，可以相对于X方向和Y方向减少实际焦点尺寸，并且可以沿X方向和Y方向形成大量微焦点光源。在放射线源1a能够发射相干平行光(诸如放射线，微焦点X射线源)的情况下，二维格栅1b不是必须的。

需要确定二维格栅1b的格栅节距P₀是否满足下列表达式(1)：

P₀＝P₂×Z₃/Z₂…(1)

其中P₂是第二格栅3的节距，Z₃是从二维格栅1b到第一格栅2的距离，并且Z₂是从第一格栅2到第二格栅3的距离。

如图1所示，第一格栅2包括主要透过放射线的基板21，和设置在基板21上的大量单位格栅UG。

图4示出图1所示的第一格栅2的局部放大图。如图4所示，第一格栅2包括：第一单位格栅UG1，其具有沿着Y方向延伸并且沿着X方向排列的大量矩形单位格栅部件22；和第二单位格栅UG2，其具有沿着与Y方向垂直的X方向延伸并且沿着Y方向排列的大量矩形单位格栅部件22。在本实施方式中，第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2沿着X方向和Y方向交替排列以形成交替图案。

形成单位格栅部件22的材料可以是诸如金或者铂的金属。期望第一格栅2是所谓的对施加到该格栅的放射线施加大约90°或者约180°的相位调制的相位调制格栅。如果单位格栅部件22由例如金制成，则用于常规医疗诊断用X射线能量区域的单位格栅部件22在Z方向上的必要厚度在1μm到10μm的量级。另选的是，可以使用幅度调制格栅。在这种情况下，单位格栅部件22需要具有足以吸收放射线的厚度。如果单位格栅部件22由例如金制成，则用于常规医疗诊断用X射线能量区域的单位格栅部件22的必要厚度在十微米到几百微米的量级。

在本实施方式中，图4所示的四个单位格栅的范围对应于相位对比图像的一个像素。就是说，通过使用各包括彼此相邻的第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的两组单位格栅，来生成相位对比图像的各像素的像素信号。虽然图4仅仅示出与相位对比图像的一个像素相对应的四个单位格栅，但实际上，图4所示的四个单位格栅沿着X方向和Y方向重复排列。

如图1所示，与第一格栅2类似，第二格栅3包括主要透过放射线的基板31和设置在基板31上的大量副单位格栅SUG。

图5是图1所示的第二格栅3的局部放大图。图5中粗线围绕的上侧九个副单位格栅SUG1A到SUG5A与图4所示的左上方的第二单位格栅UG2的范围相对应，而下侧九个子单位格栅SUG1B到SUG5B与图4所示的左下方的第一单位格栅UG1的范围相对应。就是说，在放射线透过图4所示的左上方的第二单位格栅UG2时所形成的第二单位格栅UG2的自身像G2被施加至图5所示的上侧九个副单位格栅SUG1A到SUG5A，而在放射线透过图4所示的左下方的第一单位格栅UG1时所形成的第一单位格栅UG1的自身像G1被施加至图5所示的下侧九个副单位格栅SUG1B到SUG5B。

图5仅示出了与图4所示的左侧两个单位格栅相对应的副单位格栅。与图4所示的右侧两个单位格栅相对应的副单位格栅按照如下方式排列，即图5所示的上侧九个副单位格栅位于下侧，而图5所示的下侧九个副单位格栅位于上侧。接着，沿着X方向和Y方向重复排列如下四个副单位格栅的组：包括图5所示的两个副单位格栅的组，和与图5所示的副单位格栅具有相反位置关系的两个副单位格栅的组。随后通过使用四个副单位格栅的组来生成相位对比图像的一个像素的像素信号。

图5所示的上侧副单位格栅SUG1A到SUG5A各通过沿着Y方向排列沿着X方向延伸的大量矩形副单位格栅部件32而形成。图5所示的上侧九个副单位格栅包括两个副单位格栅SUG1A、两个副单位格栅SUG2A、两个副单位格栅SUG3A、两个副单位格栅SUG4A以及一个副单位格栅SUG5A。形成各副单位格栅SUG1A、SUG2A、SUG3A、SUG4A或者SUG5A的各组副单位格栅部件32，与形成其他副单位格栅的其他组副单位格栅部件32沿Y方向以预定节距为增量平移不同距离。下面详细描述副单位格栅SUG1A到SUG5A的结构。

图5所示的下侧副单位格栅SUG1B到SUG5B通过沿着X方向排列沿着Y方向延伸的大量矩形副单位格栅部件32而形成。图5所示的下侧九个副单位格栅包括两个副单位格栅SUG1B、两个副单位格栅SUG2B、两个副单位格栅SUG3B、两个副单位格栅SUG4B以及一个副单位格栅SUG5B。形成各副单位格栅SUG1B、SUG2B、SUG3B、SUG4B或者SUG5B的各组副单位格栅部件32与形成其他副单位格栅的其他组副单位格栅部件32沿X方向上、以预定节距为增量平移不同距离。下面详细描述副单位格栅SUG1B到SUG5B的结构。

形成副单位格栅部件32的材料可以是诸如金或者铂的金属。期望第二格栅3是幅度调制格栅。在这种情况下，副单位格栅32需要具有足以吸收放射线的厚度。如果副单位格栅部件32由例如金制成，则用于常规医疗诊断用X射线能量区域的副单位格栅部件32的必要厚度在十微米到几百微米的量级上。

在本实施方式中，基于放射线图像检测器4所检测到的第二周期图案图像获得彼此不同的多条相位信息，并且基于这多条相位信息生成相位对比图像。在此假设基于第二周期图案图像生成五条相位信息，并且基于五条相位信息生成相位对比图像。

现在来描述用于生成五条相位信息的第一格栅2和第二格栅3的详细结构。

图6是例示出当放射线透过图4所示的左侧的第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2，以及图5所示的副单位格栅SUG1A到SUG5A和SUG1B到SUG5B的副单位格栅部件32时，在第二格栅3的位置处形成的自身像G1与G2之间的位置关系的图。在图6中，为了便于理解，使得自身像G1和G2的长度比实际长度长。自身像G1和G2的实际长度是在图6所示的粗线所围绕的各范围内的长度。

如图6所示，五种类型的副单位格栅SUG1A到SUG5A排列成沿Y方向与第二单位格栅UG2的自身像G2的距离不同。具体来说，副单位格栅SUG1A的副单位格栅部件32与自身像G2距离为0以排列节距P₂排列，副单位格栅SUG2A的副单位格栅部件32与自身像G2距离为P₂/5以排列节距P₂排列，副单位格栅SUG3A的副单位格栅部件32与自身像G2距离为(2×P₂)/5以排列节距P₂排列，副单位格栅SUG4A的副单位格栅部件32与自身像G2距离为(3×P₂)/5以排列节距P₂排列，而副单位格栅SUG5A的副单位格栅部件32与自身像G2距离为(4×P₂)/5以排列节距P₂排列。副单位格栅部件32之间的间隔为d₂。

随后，放射线图像检测器4的各像素电路40(稍后将描述)检测透过如图6所示配置的五种类型的副单位格栅SUG1A到SUG5A的第二单位格栅UG2的自身像G2，以获得相对于Y方向的五条不同相位信息的检测信号。

此外，如图6所示，五种类型的副单位格栅SUG1B到SUG5B排列成沿X方向与第一单位格栅UG1的自身像G1的距离不同。具体来说，副单位格栅SUG1B的副单位格栅部件32与自身像G1距离为0以排列节距P₂排列，副单位格栅SUG2B的副单位格栅部件32与自身像G1距离为P₂/5以排列节距P₂排列，副单位格栅SUG3B的副单位格栅部件32与自身像G1距离为(2×P₂)/5以排列节距P₂排列，副单位格栅SUG4B的副单位格栅部件32与自身像G1距离为(3×P₂)/5以排列节距P₂排列，而副单位格栅SUG5B的副单位格栅部件32与自身像G1距离为(4×P₂)/5以排列节距P₂排列。副单位格栅部件32之间的间隔为d₂。

随后，放射线图像检测器4的各像素电路40(稍后将描述)检测透如图6所示配置的五种类型的副单位格栅SUG1B到SUG5B的第一单位格栅UG1的自身像G1，以获得相对于X方向的五条不同相位信息的检测信号。

下面将详细描述基于上述获得的、相对于X方向的五条不同相位信息的检测信号和相对于Y方向的五条不同相位信息的检测信号，来生成相位对比图像的各像素信号的方法。

在从放射线发射单元1发射的放射线并非平行束而是锥形束的情况下，由透过第一格栅2的放射线形成的第一格栅的自身像G1和G2被按照与放射线发射单元1的距离成比例地放大。因此，如图2所示，假设从放射线源1a的焦点到第一格栅2的距离是Z₁而从第一格栅2到第二格栅3的距离是Z₂，则确定出图4所示的第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的节距P₁和图5和图6所示的副单位格栅SUG1A到SUG5A和SUG1B到SUG5B的节距P₂，满足下面表达式(2)所限定的关系：

$P_2={P_1}^{\′}=\frac{Z_1+Z_2}{Z_1}{P}_1...\left(2\right)$

其中P₁’是第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2在第二格栅3的位置处的自身像G1和G2的节距。

另选的是，在第一格栅2是施加180°的相位调制的相位调制格栅的情况下，确定出节距P₁和P₂满足下面表达式(3)所限定的关系：

$P_2={P_1}^{\′}=\frac{Z_1+Z_2}{Z_1}\·\frac{P_1}{2}...\left(3\right)$

应该注意：在从放射线发射单元1发射的放射线是平行束的情况下，如果第一格栅2是90°相位调制格栅或者幅度调制格栅，则确定出节距P₁和P₂满足：

P₂＝P₁，

或者如果第一格栅2是180°相位调制格栅，则确定出节距P₁和P₂满足：

P₂＝P₁/2。

随后，形成放射线图像相位对比摄影装置，其可以如上所述地利用放射线发射单元1、第一格栅2、第二格栅3以及放射线图像检测器4来获得相位对比图像。为了使得此结构起到塔尔博特干涉计的作用，还几乎必须要满足一些条件。现在来描述这些条件。

首先，需要第一格栅2和第二格栅3的栅格面与图1所示的X-Y平面平行。

此外，如果第一格栅2是施加90°相位调制的相位调制格栅，则第一格栅2与第三格栅3之间的距离Z₂几乎必须满足以下条件：

$Z_2=(m+\frac{1}{2})\frac{P_1{P}_2}{\mathrm{\λ}}...\left(4\right)$

其中λ是放射线的波长(通常为有效波长)，m是0或者正整数，P₁是第一格栅2的单位格栅部件22的上述排列节距，而P₂是第二格栅3的副单位格栅部件32的上述排列节距。

另选的是，如果第一格栅2是施加180°相位调制的相位调制格栅，则第一格栅2与第三格栅3之间的距离Z₂几乎必须满足以下条件：

$Z_2(m+\frac{1}{2})\frac{P_1{P}_2}{2\mathrm{\λ}}...\left(5\right)$

其中λ是放射线的波长(通常为有效波长)，m是0或者正整数，P₁是第一格栅2的单位格栅部件22的上述排列节距，而P₂是第二格栅3的副单位格栅部件32的上述排列节距。

仍然另选的是，如果第一格栅2是幅度调制格栅，则第一格栅2与第三格栅3之间的距离Z₂几乎必须满足以下条件：

$Z_2=m^{\′}\frac{P_1{P}_2}{\mathrm{\λ}}...\left(6\right)$

其中λ是放射线的波长(通常为有效波长)，m′是0或者正整数，P₁是第一格栅2的单位格栅部件22的上述排列节距，而P₂是第二格栅3的副单位格栅部件32的上述排列节距。

应该注意：在从放射线发射单元1发射的放射线是锥形束的情况下使用上述表达式(4)，(5)和(6)。在从放射线源1a发射的放射线是平行束的情况下，应用以下表达式(7)替代表达式(4)，应用以下表达式(8)替代表达式(5)，应用以下表达式(9)替代表达式(6)：

$Z_m=(m+\frac{1}{2})\frac{{P_1}^2}{\mathrm{\λ}}...\left(7\right)$

$Z_2=(m+\frac{1}{2})\frac{{P_1}^2}{4\mathrm{\λ}}...\left(8\right)$

$Z_2=m^{\′}\frac{{P_1}^2}{\mathrm{\λ}}...\left(9\right)$

放射线图像检测器4检测通过由第二格栅3的副单位格栅SUG1A到SUG5A和SUG1B到SUG5B对第一格栅2的第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的自身像G1和G2施加强度调制而提供的图像，自身像G1和G2由进入第一格栅2的放射线形成。在本实施方式中，使用所谓的TFT读取系统的放射线图像检测器作为放射线图像检测器4，如图7所示，所谓的TFT读取系统的放射线图像检测器中，具有TFT(薄膜晶体管)开关41的多个像素电路40二维地排列。

放射线图像检测器4包括多条选通扫描线43和多条数据线44，用于导通或者截止各像素电路40的TFT开关41的扫描信号输出到多条选通扫描线43，经由TFT开关41从各像素电路40读出的像素信号输出到多条数据线44。选通扫描线43和数据线44彼此垂直设置。各条选通扫描线43针对各像素电路行而设置，并且各条数据线44针对各像素电路列而设置。

选通扫描线43连接到扫描驱动电路45，扫描驱动电路45输出用于导通或者截止各像素电路40的TFT开关41的扫描信号，而数据线44连接到信号检测单元46。信号检测单元46检测从各像素电路40输出至相应数据线44的信号，并且将所检测到的信号输出至图像生成单元5。

如上所述，在本实施方式中，将第一格栅2的四个单位格栅指配给形成相位对比图像的各像素，将九个副单位格栅指配给各单位格栅，而将一个像素电路40指配给各副单位格栅。因此，用于生成相位对比图像的各像素的像素信号的像素电路40的数量为9×4＝36。由图7的虚线的方形所示的十八个像素电路40对应于图6所示的九个副单位格栅SUG1A到SUG5A和九个副单位格栅SUG1B到SUG5B。

虽然图8仅示出了与相位对比图像的一个像素相对应的一组三十六个像素电路40，但该组是沿着X方向和Y方向重复排列的。

各像素电路40包括光电转换元件、积蓄通过光电转换元件的转换而获得的电荷的电荷积蓄部、以及读出积蓄在电荷积蓄部中的电荷信号的TFT开关41。虽然图中未示出，但是在图7所示的像素电路40上设置有用于将施加的放射线转换成可见光的波长转换层，而光电转换元件对从波长转换层发射来的光施加光电转换，以生成电荷。

图像生成单元5基于由上述三十六个像素电路40所检测到的、分别相对于X方向和Y方向的五条相位信息的检测信号，来生成形成相位对比图像的各像素的像素信号。下面详细描述用于生成相位对比图像的方法。

接下来，描述本实施方式的放射线图像相位对比摄影装置的操作。

首先，参照图1，被摄体10被设置在放射线发射单元1与第一格栅2之间，随后从放射线发射单元1发射放射线。放射线透过被摄体10并且被施加在第一格栅2上。施加至第一格栅2上的放射线被第一格栅2衍射，以沿放射线的光轴方向与第一格栅2相距预定距离处形成塔尔博特干涉图像。

此现象被称为塔尔博特效应，其中当光波透过第一格栅2时，在与第一格栅2相距预定距离处形成第一格栅2的自身像G1和G2。例如，在第一格栅2是施加90°相位调制的相位调制格栅的情况下，第一格栅2的自身像G1和G2形成在通过以上表达式(4)或者(7)所得出的距离处(在第一格栅2是施加180°相位调制的相位调制格栅的情况下，通过以上表达式(5)或者(8)得出的距离处，而在第一格栅2是强度调制格栅的情况下，通过以上表达式(6)或者(9)得出的距离处)。另一方面，进入第一格栅2的放射线的波阵面因被摄体10而畸变，因此第一格栅2的自身像G1和G2变形。就是说，第一格栅2的第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的上述自身像G1和G2因被摄体10而变形。

接下来，第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的自身像G1和G2透过第二格栅3的副单位格栅SUG1A到SUG5A和SUG1B到SUG5B。因此，第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的已变形的自身像G1和G2叠在第二格栅3的副单位格栅上，经过强度调制，随后由放射线图像检测器4的像素电路40检测到，作为反映上述波阵面畸变的图像信号。

现在，描述利用放射线图像检测器4的图像检测和读取操作。

上述通过第二格栅3的副单位格栅进行强度调制而变形的第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的自身像G1和G2，由放射线图像检测器4的与副单位格栅相对应的像素电路40进行检测，并且经过像素电路40的光电转换元件进行光电转换。接着，将由此生成的电荷积蓄在电荷积蓄部中。

随后，从扫描驱动电路45向沿着Y方向排列的选通扫描线43顺次输出扫描信号，沿着Y方向顺次扫描像素电路行，以从像素电路40读出检测信号。检测信号由信号检测单元46进行检测，并且被输出至图像生成单元5。

随后，图像生成单元5基于由与第一单位格栅UG1的自身像G1相对应的像素电路40所检测到的检测信号，获得X方向分量的检测信号，并且基于与第二单位格栅UG2的自身像G2相对应的像素电路40所检测到的检测信号，获得Y方向分量的检测信号，而基于X方向分量和Y方向分量的检测信号，来生成被摄体10的相位对比图像的一个像素的像素信号。

现在描述在图像生成单元5如何生成相位对比图像。首先，描述在本实施方式中用于生成相位对比图像的方法的原理。在本说明书中，将描述用于生成X方向分量的相位对比图像的方法的原理。除了方向不同外，用于生成Y方向分量的相位对比图像的方法的原理与用于生成X方向分量的相位对比图像的方法的原理相同。

图8是例示出根据被摄体的相对于X方向的相移分布Φ(x)而折射的一条放射线路径的示例的图。符号X1表示在不存在被摄体10的情况下直的放射线路径。沿着路径X1行进的放射线透过第一格栅2和第二格栅3，进入放射线图像检测器4。符号X2表示在存在被摄体10的情况下，因被摄体10折射而偏向的放射线路径。沿着路径X2行进的放射线透过第一格栅2，随后被第二格栅3遮挡。

假设被摄体10的折射率分布为n(x，z)，放射线行进方向为z，则被摄体10的相移分布Φ(x)由以下表达式(10)表示(其中为了简化说明而省略了y坐标)：

$\mathrm{\Φ}\left(x\right)=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}\∫[1-n(x,z)]\mathrm{dz}...\left(10\right)$

由第一格栅2在第二格栅3的位置处形成的自身像G1和G2，在x方向上位移取决于被摄体10对放射线折射的折射角

的量。在放射线的折射角

非常小的情况下，位移量Δx由以下表达式(11)来近似表示：

通过使用放射线的波长λ和被摄体10的相移分布Φ(x)，折射角

由以下表达式(12)来表示：

按照这种方式，自身像G1和G2由于被摄体10对放射线的折射而发生的位移量Δx与被摄体10的相移分布Φ(x)相关联。随后，将位移量Δx与放射线图像检测器4所检测到的各像素的强度调制后信号的相移量ψ(存在被摄体的情况与不存在被摄体的情况之间各像素的强度调制后信号的相移量)相关联，如以下表达式(13)所表示：

因此，通过得出各像素的强度调制后信号的相移量ψ，根据以上表达式(13)得出折射角

利用以上表达式(12)得出相移分布Φ(x)的微分。通过对该微分关于x进行积分，可以生成被摄体10的相移分布Φ(x)，即被摄体10的相位对比图像。

在本实施方式中，针对相位对比图像的各像素，获得五种类型的相位信息的检测信号。现在描述根据五种类型的相位信息的检测信号来计算相位对比图像的各像素的强度调制信号的相移量ψ的方法。在本说明书中，检测信号的数量不限于五种类型，并且说明基于M种类型的检测信号来计算相移量ψ的方法。

首先，为了获得M种类型的检测信号，需要相对于第一单位格栅UG1的自身像G1和G2沿X方向以不同距离设置M种类型的副单位格栅。假设M种类型的副单位格栅相对于第一单位格栅UG1的自身像G1和G2的位置为位置k，其中k＝0至M-1，放射线照射图像检测器4的在第k位置的各像素电路40的检测信号Ik(x)由以下的表达式(14)表示：

其中x是像素电路关于x方向的坐标，A₀是入射放射线的强度，而A_n是与强度调制后信号的对比(contrast)相对应的值(其中n是正整数)。此外，

表示作为放射线图像检测器4的各像素电路的坐标x的函数的折射角。

随后，使用以下表达式(15)的关系表达式，将折射角

表示为以下表达式(16)：

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}\exp (-2\mathrm{\πi}\frac{k}{M})=0...\left(15\right)$

其中“arg[]”表示取幅角，并且与放射线图像检测器4的各像素的相移量ψ相对应。因此，通过基于表达式(16)根据由放射线图像检测器4所获得的M种类型的检测信号，计算相位对比图像的各像素的强度调制后信号的相移量ψ，得到折射角

如图9所示，针对相位对比图像的各像素获得的M种类型的检测信号关于M种类型的副单位格栅每一个相对于自身像G1和G2的位置K而周期性地改变。因此，被摄体10的相移分布Φ(x)，即被摄体10的X方向分量的相位对比图像通过以下而生成的：使得例如用正弦波来拟合一串M个检测信号，获得分别在存在被摄体和不存在被摄体情况下的拟合曲线的相移量ψ，根据以上表达式(12)和(13)计算相移分布Φ(x)的微分，并且将该微分关于x进行积分。

更具体来说，表示折射角

的上述表达式(16)可表示为以下的表达式(17)：

在上述表达式中，δk可由以下的表达式(18)来表示。因此，与本实施方式相同，假设M＝5，与图6所示的在位置k＝0处的两个副单位格栅SUG1B相对应的检测信号是I₀，与在位置k＝1处的两个副单位格栅SUG2B相对应的检测信号是I₁，与在位置k＝2处的两个副单位格栅SUG3B相对应的检测信号是I₂，与在位置k＝3处的两个副单位格栅SUG4B相对应的检测信号是I₃，以及与在位置k＝4处的副单位格栅SUG5B相对应的检测信号是I₄，可以如以下表达式(19)所示，计算以上表达式(17)的括号中的项，从而可以计算折射角

应该注意，由于针对检测信号中I₀到I₃每一个获得两个检测信号，所以将两个检测信号分别指配给以下的表达式(19)中的分子和分母。对于针对检测信号I4获得的一个检测信号，将所述一个检测信号的相同值同时指配给以下的表达式(19)中的分子和分母。

${\mathrm{\δ}}_k=\frac{2\mathrm{\πk}}{M}...\left(18\right)$

应该注意，当如上所述地生成相位对比图像时，需要关于各像素电路40检测到的检测信号是否与副单位格栅相对应的信息，即，需要关于与检测信号相对应的副单位格栅相对于自身像G1、G2的位置k的信息。可以针对各像素电路40预先设置这种对应关系。

另选的是，除了预先设置对应关系，还可预先设置与九个副单位格栅相对应的九个像素电路40的范围，并且可求出在此范围内的像素电路40所检测到的检测信号的最大值和最小值。随后，可以将最大值和最小值设置为上述拟合曲线的最大值和最小值，并且可将其它像素信号的值设置为拟合曲线的最大值与最小值之间的值，由此生成相位对比图像。

按照此方式，基于在与图4所示的两个第一单位格栅UG1中的一个单位格栅相对应的范围(与九个副单位格栅SUG1B到SUG5B相对应的范围)内的九个像素电路40的检测信号，获得第一X方向分量检测信号。

另外，通过与上述相同的计算，基于与图4所示的两个第一单位格栅UG1中的另一个单位格栅相对应的范围(与九个副单位格栅SUG1B到SUG5B相对应的范围)内的九个像素电路40的检测信号，获得第二X方向分量检测信号。

随后，图像生成单元5基于第一X方向分量检测信号和第二X方向分量检测信号，计算相位对比图像的一个像素的X方向分量像素信号。例如可以通过对第一X方向分量检测信号和第二X方向分量检测信号取平均值，来实现X方向分量像素信号的计算。

在以上描述中，说明了用于计算相位对比图像的各像素的X方向分量像素信号的方法。可以在仅改变方向的情况下通过相同方法来计算Y方向分量像素信号。

具体来说，假设与图6所示的在位置k＝0处的两个副单位格栅SUG1A相对应的检测信号是I₀，与在位置k＝1处的两个副单位格栅SUG2A相对应的检测信号是I₁，与在位置k＝2处的两个副单位格栅SUG3A相对应的检测信号是I₂，与在位置k＝3处的两个副单位格栅SUG4A相对应的检测信号是I₃，以及与在位置k＝4处的副单位格栅SUG5A相对应的检测信号是I₄，可以通过计算以上表达式(19)来计算折射角

随后，与X方向分量的情况类似，图像生成单元5基于与图4所示的两个第二单位格栅UG2相对应的范围内的像素电路40的检测信号，获得第一Y方向分量检测信号和第二Y方向分量检测信号。

随后，基于第一Y方向分量检测信号和第二Y方向分量检测信号，计算相位对比图像的一个像素的Y方向分量像素信号。例如可以通过对第一Y方向分量检测信号和第二Y方向分量检测信号取平均值，来实现Y方向分量像素信号的计算。

此外，图像生成单元5基于如上所述获得的X方向分量像素信号和Y方向分量像素信号，生成相位对比图像的一个像素的像素信号。具体来说，例如图像生成单元5可以对X方向分量像素信号和Y方向分量像素信号取平均值，来生成像素信号。

虽然在上述实施方式中，第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的单位格栅部件是彼此垂直排列的，但是它们不一定必需垂直。例如，第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的单位格栅部件可排列为，使得他们之间形成的角度超过90度。另外在这种情况下，各单位格栅的单位格栅部件的图像与第二格栅3的各副单位格栅的副单位格栅部件之间的位置关系保持不变。

虽然在上述实施方式中第一格栅2由两种类型的单位格栅形成，但是这并非旨在限制本发明。例如，第一格栅2可由三种类型的单位格栅形成，其中各个单位格栅的单位格栅部件的组以彼此60度角的角度差排列，诸如具有相对于X方向或者Y方向以0度角排列的单位格栅部件的单位格栅，具有相对于X方向或者Y方向以60度角排列的单位格栅部件的单位格栅，以及具有相对于X方向或者Y方向以120度角排列的单位格栅部件的单位格栅。在这种情况下，针对各单位格栅，计算与该单位格栅的单位格栅部件的角度垂直的方向的方向分量的检测信号，以基于三个方向分量的检测信号来生成各像素信号。此外另选的是，第一格栅2可以由四种类型的单位格栅形成，其中各个单位格栅的单位格栅部件的组以彼此45度角的角度差排列，以基于四个方向分量的检测信号来生成各像素信号。

此外，如图4所示，虽然期望在与相位对比图像的各像素相对应的范围内，两个第一单位格栅UG1所占的面积与两个第二单位格栅UG2所占的面积之比为1∶1，但是该比不一定必需是1∶1。此外另选的是，可在与相位对比图像的各像素相对应的范围内，提供第一单位格栅UG1与第二单位格栅UG2之间的面积比不同的第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2的组。例如，可以在与相位对比图像的各像素相对应的范围内，提供面积比为1∶2的第一单位格栅和第二单位格栅的组、以及面积比炎2∶1的第一单位格栅和第二单位格栅的组。

此外，例如图4所示的两个第一单位格栅UG1中的一个单位格栅的单位格栅部件22的排列节距和该两个第一单位格栅UG1中的另一个单位格栅的单位格栅部件22的排列节距可彼此不同。在这种情况下，可以获得具有不同类型的频率信息的X方向分量检测信号，并且可以通过计算这些X方向分量检测信号之间的差，生成能量减影相位对比图像(energy substract phase contrast image)，以生成各像素信号的X方向分量像素信号。在以上描述中，两个第一单位格栅UG1具有不同排列节距，而两个第二单位格栅UG2也可以具有不同排列节距。

在上述实施方式中，用于提供不同类型的相位信息的五个副单位格栅(五个副单位格栅具有以排列节距P₂排列的副单位格栅部件32)设置在与第一格栅2的各单位格栅相对应的范围内，使得基于与五个副单位格栅相对应的像素电路40所检测到的检测信号，生成各方向分量的像素信号。然而，在与各单位格栅相对应的范围内，除了用于提供不同类型的相位信息的、具有以排列节距P₂排列的副单位格栅部件32的五个副单位格栅的组之外，还可以设置用于提供不同类型的相位信息的、具有以与P₂不同的排列节距P₂′排列的副单位格栅部件32的五个副单位格栅的组，使得基于与具有排列节距P₂′的副单位格栅相对应的像素电路40所检测到的信号，计算具有不同类型的频率信息的相同方向分量的像素信号。应该注意：“用于提供不同类型的相位信息的、具有以排列节距P₂′排列的副单位格栅部件的五个副单位格栅”指的是排列成相对于第一格栅2的单位格栅的图像的距离以P₂′/5为节距而不同的副单位格栅。

就是说，可基于与提供不同类型的相位信息的、排列节距为P₂的五个副单位格栅相对应的像素电路40所检测到的检测信号，来计算具有第一频率信息的方向分量像素信号，并且可基于与提供不同类型的相位信息的、排列节距为P₂’的五个副单位格栅相对应的像素电路40所检测到的检测信号，来计算具有第二频率信息的方向分量像素信号。随后，可以计算这些方向分量像素信号之间的差，以生成一个方向分量的像素信号。

在上述实施方式中，在与第一格栅2的各单位格栅相对应的范围内，排列用于提供五种类型的相位信息以生成一个方向分量的检测信号的九个副单位格栅。然而，一个单位格栅的尺寸与九个副单位格栅的尺寸不一定必需相同。例如，如图10所示，可以在与各单位格栅相对应的范围内排列九个副单位格栅的多个组。

就是说，第一格栅2的各单位格栅的自身像G1、G2的尺寸可以等于或者大于用于提供五种类型的相位信息以生成一个方向分量检测信号的每组副单位格栅的尺寸。由于如上所述，各副单位格栅与各像素电路40相对应，所以用于提供五种类型的相位信息的每组副单位格栅的尺寸大于各像素电路的尺寸。

此外，在第二格栅3中可局部设置桥部。桥部是设置在形成第二格栅3的格栅部件之间将格栅部件彼此连接起来的部件，并且桥部由与形成格栅部件的材料相同的材料形成。桥部可以按照与副单位格栅单元的间隔相同的间隔排列。

此外，上述实施方式中的第一格栅2的结构和第二格栅3的结构可互换。就是说，第一格栅2可由副单位格栅形成，而第二格栅3可由单位格栅形成。

接下来，描述采用本发明的放射线图像摄影装置的第二实施方式的放射线相位对比摄影装置。在上述第一实施方式的放射线图像相位对比摄影装置中，确定从第一格栅2到第二格栅3的距离Z₂满足以上表达式(4)至表达式(9)中的相应一个表达式，使得该距离Z₂成为塔尔博特干涉距离。在第二实施方式的放射线图像相位对比摄影装置中，第一格栅2适于在对放射线不进行衍射的情况下投射所入射的放射线。在这种情况下，可以在第一格栅2后面的任何位置处获得透过第一格栅2的类似投影图像，并且因此可以与塔尔博特干涉距离无关地设置从第一格栅2到第二格栅3的距离Z₂。

具体来说，在第二实施方式的放射线图像相位对比摄影装置中，第一格栅2和第二格栅3都形成为吸收型(幅度调制型)格栅，并且适于与塔尔博特干涉效应无关地对透过隙缝部的放射线进行几何地投射。更具体来说，通过将第一格栅2的单位格栅部件22的间隔d₁的值和第二格栅3的副单位格栅部件32的间隔d₂的值设置得比从放射线发射单元1施加的放射线的有效波长充分大，所施加的放射线大部分可以直线行进并且在未被隙缝部衍射的情况下透过隙缝部。例如，在具有钨靶的放射线源的情况下，在50kV的管电压下，放射线的有效波长大约为在这种情况下，通过将第一格栅2的单位格栅部件22的间隔d₁和第二格栅3副单位格栅部件32的间隔d₂设置在1μm到10μm的量级上，大部分放射线被几何地投射，而未被隙缝部衍射。

应该注意：第一格栅2的单位格栅部件22的排列节距P₁与第二格栅3的副单位格栅部件32的排列节距P₂之间的关系与第一实施方式中的相同。另外，与第一格栅2的各单位格栅相对应的第二格栅3的副单位格栅的结构与第一实施方式中的相同。

在第二实施方式中，可以将第一格栅2与第二格栅3之间的距离Z₂设置为比当以上表达式(6)中m′＝1时的最小塔尔博特干涉距离短的值。即，可以将距离Z₂的值设置在满足以下表达式(20)的范围内：

$Z_2<\frac{P_1{P}_2}{\mathrm{\&lambda;}}...\left(20\right)$

为了生成高对比周期图案图像，优选的是第一格栅2的单位格栅部件22和第二格栅3的副单位格栅部件32完全遮挡(吸收)放射线。然而，即使使用具有高放射线吸收率的上述材料(诸如金或者铂)，一小部分放射线也还是会被透射而未被吸收。因此，为了增加放射线遮挡特性，可将单位格栅部件22和副单位格栅部件32的厚度制造得尽可能厚。单位格栅部件22和副单位格栅部件32可遮挡施加到其上的放射线中的90％以上。例如，如果放射线发射单元1的管电压是50kV，则当单位格栅部件22和副单位格栅部件32由金(Au)制成时，厚度可以为100μm以上。

为了利用第二实施方式的放射线图像相位对比摄影装置来生成相位对比图像，可使用与第一实施方式相同的方法。

根据第二实施方式的放射线图像相位对比摄影装置，可以使第一格栅2与第二格栅3之间的距离Z₂比塔尔博特干涉距离短。在这种情况下，可以使摄影装置制造得比第一实施方式的放射线图像相位对比摄影装置薄，这确保了一定的塔尔博特干涉距离。

与第一实施方式类似，在第二实施方式中可采用第一格栅2的单位格栅和第二格栅3的副单位格栅的各种结构中的任何一种。

作为另一变型示例，图4所示的第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2中的一个单位格栅可以如上所述地形成为吸收型格栅，使得它对透过隙缝部的放射线进行几何投射，而与塔尔博特干涉效应无关，而第一单位格栅UG1和第二单位格栅UG2中的另一个单位格栅可以如第一实施方式那样形成为提供塔尔博特干涉效应。另选的是，两个第一单位格栅UG1中的一个单位格栅可以如上所述地形成为吸收型格栅，使得它对透过隙缝部的放射线进行几何投射，而与塔尔博特干涉效应无关，而两个第一单位格栅UG1中的另一个单位格栅可以如第一实施方式那样形成为提供塔尔博特干涉效应。仍然另选的是，两个第二单位格栅UG2中的一个单位格栅可以如上所述地形成为吸收型格栅，使得它对透过隙缝部的放射线进行几何投射，而与塔尔博特干涉效应无关，并且两个第二单位格栅UG2中的另一个单位格栅可以如第一实施方式那样被形成为提供塔尔博特干涉效应。

这些结构允许在提供塔尔博特干涉的情况下获得特定波长的信息，或者允许在投射时在一次获得宽波长范围的信息。通过组合这些结构，可以实现X射线能量的有效利用和图像信息的增加。

虽然在上述第一实施方式和第二实施方式中使用TFT读取系统的放射线图像检测器，但是也可使用利用CMOS传感器的放射线图像检测器或者光学读取系统的放射线图像检测器。此外，替代用于将放射线转换成可见光的波长转换层，可使用将放射线直接转换成电荷的直接转换层。现在，描述光学读取系统的放射线图像检测器。

在图11中，在“A”处示出光学读取系统的放射线图像检测器50的立体图，在“B”处示出A处示出的放射线图像检测器沿着XZ平面截取的截面图，并且在“C”处示出A处示出的放射线图像检测器沿着YZ平面截取的截面图。

如图11的A至C处所示，光学读取系统的放射线图像检测器50包括：第一电极层51，其发射放射线；记录光导电层52，其在暴露于透过第一电极层51的放射线时生成电荷；电荷积蓄层53，其对在记录光导电层52处所生成的一种极性的电荷起到绝缘体的作用，而对在记录光导电层52处生成的另一种极性的电荷起到导体的作用；读取光导电层54，其在暴露于读取光时生成电荷；以及第二电极层55，以上各层按照该次序形成在玻璃基板56上，第二电极层55形成在玻璃基板56上。

第一电极层51由透射放射线的金属制成。可用金属的示例可以包括：NESA膜(SnO₂)、ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、以及IDIXO(Idemitsu Indium X-metal Oxide，从Idemitsu Kosan Co.，Ltd.可获得)，IDIXO是一种非晶透光氧化膜。第一电极层51的厚度在从50至200nm的范围内。作为另一示例，可使用100nm厚度的Al或者Au。

记录光导电层52由在暴露于放射线时生成电荷的材料制成。从对于放射线的较高的量子效率和高暗电阻的角度来看，使用主要由a-Se构成的材料。记录光导电层52的适当厚度在从10μm至1500μm的范围内。具体来说，对于乳房照相术(mammography)来说，记录光导电层52的厚度可以在从150μm至250μm的范围内。对于普通成像来说，记录光导电层52的厚度可以在从500μm至1200μm的范围内。

电荷积蓄层53是对要积蓄的极性的电荷绝缘的膜。形成电荷积蓄层53的材料示例可以包括：聚合物，诸如丙烯酸有机树脂、聚酰亚胺、BCB、PVA、亚克力、聚乙烯、聚碳酸脂以及醚酰亚胺；硫化物，诸如As₂S₃，Sb₂S₃以及ZnS；氧化物；以及氟化物。可选择的是，形成电荷积蓄层53的材料对要积蓄的极性的电荷绝缘，并且对相反极性的电荷进行传导。此外可选择的是，可使用如下这种材料，其迁移率×寿命的积根据电荷的极性变化多达3位数。

化合物的示例可以包括：As₂Se₃；掺杂500ppm到20000ppm的Cl、Br或者I的As₂Se₃；通过利用Te替代As₂Se₃中的大约50％的Se而提供As₂(Se_xTe_1-x)₃(其中0.5＜x＜1)；通过利用S替代As₂Se₃中的大约50％的Se而提供的化合物；通过将As₂Se₃中的As的浓度改变大约±15％而提供的As_xSe_y(其中x+y＝100，34≤x≤46)；以及非晶Se-Te，其中Te的含量为5至30wt％。

形成电荷积蓄层53的材料的介电常数可以在记录光导电层52和读取光导电层52的介电常数的一半到两倍的范围内，使得维持第一电极层51与第二电极层55之间形成的直的电力线。

读取光导电层54由在暴露于读取光时表现为导电性的材料制成。形成读取光导电层54的材料的示例可包括主要由下列至少之一构成的光导电材料：a-Se、Se-Te、Se-As-Te、非金属酞菁、金属酞菁、MgPc(酞青镁)、VoPc(钒氧酞菁的II相)、CuPc(酞菁铜)等。读取光导电层54的厚度可以在大约5到大约20μm的范围内。

第二电极层55包括透射读取光的多个透明线状电极55a和遮挡读取光的多个遮光线状电极55b。透明线状电极55a和遮光线状电极55b从放射线图像检测器50的图像区域的一端呈直线连续延伸到另一端。如图11的A和B处所示，透明线状电极55a和遮光线状电极55b按照预定间隔彼此平行地交替排列。

透明线状电极55a由透射读取光并且导电的材料制成，。例如，与第一电极层51类似，透明线状电极55a可由ITO、IZO或者IDIXO制成。透明线状电极55a的厚度在从大约100至大约200nm的范围内。

遮光线状电极55b由遮挡读取光并且导电的材料制成。例如，遮光线状电极55b可由上述透明导电材料和滤色器的组合形成。透明导电材料的厚度在从大约100至大约200nm的范围内。

在上述的光学读取系统的放射线图像检测器50中，使用一组彼此相邻的透明线状电极55a和遮光线状电极55b来读出图像信号(下文中将详细描述)。换言之，如图11中的B处所示，一组透明线状电极55a和遮光线状电极55b读出一个像素的图像信号。就是说，一组透明线状电极55a和遮光线状电极55b相当于第一实施方式中的放射线图像检测器4的一列像素电路40。在本示例中，透明线状电极55a和遮光线状电极55b被排列为一个像素大致为50μm。

如图11的A处所示，本实施方式的放射线图像相位对比摄影装置还包括线状读取光源60，线状读取光源60沿着与透明线状电极55a和遮光线状电极55b的延伸方向垂直的方向(X方向)延伸。本实施方式的线状读取光源60由诸如LED(发光二极管)或者LD(激光二极管)的光源和预定光学系统形成，并且适于向放射线图像检测器50施加沿透明线状电极55a和遮光线状电极55b的延伸方式向上(Y方向)宽度大致10μm的线状读取光。线状读取光源60由预定移动机制(未示出)相对于Y方向移动。当线状读取光源60按照此方式移动时，从线状读取光源60发出的线状读取光扫描放射线图像检测器50，以读出图像信号。

因此，线状读取光的读取线相当于第一实施方式中的放射线图像检测器4的像素电路40的行。由于如上所述一组透明线状电极55a和遮光线状电极55b相当于第一实施方式中的放射线图像检测器4的像素电路40的列，所以读取线和一组透明线状电极55a和遮光线状电极55b形成了光学读取系统的放射线图像检测器50的像素部，而第一格栅2的单位格栅以这种像素部为单位来形成。

接着，描述利用光学读取系统的放射线图像检测器50进行的图像检测和读取操作。

首先，如图12的“A”处所示，在高压电源100向放射线图像检测器50的第一电极层51施加负电压的状态下，通过将第一格栅2的自身像G1和G2叠在第二格栅3上而强度被调制的放射线，从放射线图像检测器50的第一电极层51侧施加至放射线图像检测器50。

随后，施加至放射线图像检测器50的放射线透过第一电极层51，以施加至记录光导电层52。施加放射线使得在记录光导电层52处生成电子-空穴对。在所生成的电荷对中，正电荷与充入第一电极层51中的负电荷复合，从而消失，而负电荷被积蓄在电荷积蓄层53中作为潜像电荷(参见图12中的“B”)。

随后，如图13所示，在第一电极层51接地的状态下，从线状读取光源60发出的线状读取光L1从第二电极层55侧施加至放射线图像检测器50。读取光L1透过透明线状电极55a，以施加至读取光导电层54。在读取光导电层54处因施加读取光L1而生成的正电荷与电荷积蓄层53中所积蓄的潜像电荷复合。在读取光导电层54处因施加读取光L1而生成的负电荷与充入经由电荷放大器200连接到透明线状电极55a的遮光线状电极55b中的正电荷复合。

当在读取光导电层54处生成的负电荷与充入遮光线状电极55b中的正电荷复合时，电流流向电荷放大器200，并且电流被积分并且被检测为图像信号。

当线状读取光源60沿Y方向移动时，线状读取光L1扫描放射线图像检测器50。随后，针对暴露于线状读取光L1的每条读取线，顺次检测通过上述操作而读出的图像信号，并且将检测到的每条读取线的图像信号顺次输入并存储在图像生成单元5中。

随后，与第一实施方式类似，图像生成单元5基于与五种类型的副单位格栅相对应的检测信号，计算X方向分量像素信号和Y方向分量像素信号，并且基于X方向分量像素信号和Y方向分量像素信号来生成相位对比图像的一个像素的像素信号。

上述实施方式通过获得相位对比图像来提供传统方式难以绘制的图像。由于传统X射线诊断术是基于吸收图像的，所以参照吸收图像，接合相应相位对比图像一起，可以帮助图像释义。例如，有效的是，通过诸如加权、色调处理或者频率处理的适当处理，将吸收图像和相位对比图像一个重叠在另一个，用相位对比图像的图像信息补充不能在吸收图像中绘制的身体部分。

然而，如果吸收图像与相位对比图像是分开获得的，则由于获得相位对比图像的摄影操作与获得吸收图像的摄影操作之间被摄体部分的位置改变，所以难以成功地将吸收图像与相位对比图像一个重叠在另一个上，并且增加摄影操作次数会增加被摄体的负担。此外，近年来，除了相位对比图像和吸收图像外，小角度散射图像引起了大家的注意。小角度散射图像可以绘制属于被摄体组织中的微小结构的组织特征，并且预期成为例如癌症领域和心血管疾病领域中用于新摄影诊断的绘制方法。

为此，图像生成单元5可以基于与不同类型的副单位格栅相对应的检测信号(为了生成相位对比图像而获得的)来生成吸收图像或者小角度散射图像。

具体来说，吸收图像可以通过下列方式生成：通过关于k对为各像素电路40或者像素部获得的像素信号Ik(x，y)求平均(如图14所示)，计算各像素的平均值来形成图像。平均值的计算可以通过关于k对像素信号Ik(x，y)简单地求平均来实现。然而，由于当M小时会出现大的误差，所以可通过正弦波来像素信号Ik(x，y)进行拟合，然后可以计算所拟合的正弦波的平均值。除了正弦波以外，还可使用方波形式或者三角波形式。

用于生成吸收图像的方法不限于使用平均值这一种，并且可使用与平均值相对应的任何其它值，诸如通过关于k累加像素信号Ik(x，y)而计算出的累加值。

小角度散射图像可通过对为各像素电路40或者各像素部获得的像素信号Ik(x，y)的幅值进行计算以形成图像来生成。幅值的计算可以通过计算像素信号Ik(x，y)的最大值与最小值之间的差来实现。然而，由于当M小时会发生大的误差，所以可以通过正弦波来对像素信号Ik(x，y)进行拟合，然后可以计算所拟合正弦波的幅值。用于生成小角度散射图像的方法不限于使用幅值这一种，并且可使用与相对于平均值的变化相对应的任何其它值，诸如方差值或者标准偏差。

虽然在上述实施方式的放射线图像相位对比摄影装置中使用包括第一格栅2和第二格栅3的两个格栅，但是也可通过提供具有第二格栅3的功能的放射线图像检测器来省略第二格栅3。现在，描述具有第二格栅3的功能的放射线图像检测器的结构。

具有第二格栅3的功能的放射线图像检测器检测在放射线透过第一格栅2时由第一格栅2形成的第一格栅2的自身像G1和G2，并且将与自身像G1和G2相对应的电荷信号积蓄在被划分成格栅图案的电荷积蓄层中(稍面描述)，由此向自身像G1和G2施加强度调制。

图15在“A”处示出了具有第二格栅3的功能的放射线图像检测器400的立体图，而在“B”处示出了放射线图像检测器沿着XZ平面截取的截面图。

如图15的A和B处所示，放射线图像检测器400包括：第一电极层410，其发射放射线；记录光导电层420，其在暴露于透过第一电极层410的放射线时生成电荷；电荷积蓄层430，其对在记录光导电层420处所生成的一种极性的电荷起到绝缘体的作用，而对在记录光导电层420处生成的另一种极性的电荷起到导体的作用；读取光导电层440，其在暴露于读取光时生成电荷；以及第二电极层450，这些层按照该次序形成在玻璃基板460上，第二电极层450形成在玻璃基板460上。

形成具有第二格栅3的功能的放射线图像检测器400的第一电极层410、记录光导电层420、电荷积蓄层430、读取光导电层440以及第二电极层450的材料与形成上述光学读取系统的放射线图像检测器50的第一电极层51、记录光导电层52、电荷积蓄层53、读取光导电层54以及第二电极层55的材料相同。

具有第二格栅3的功能的放射线图像检测器400的电荷积蓄层430的形状不同于上述光学读取系统的放射线图像检测器50的电荷积蓄层的形状。如图16所示，放射线图像检测器400的电荷积蓄层430的副单位格栅图案与上述第二格栅3的副单位格栅形状相同。

图16所示的单位格栅图案P1A具有与图5所示的副单位格栅SUG1A相对应的形状，单位格栅图案P2A具有与图5所示的副单位格栅SUG2A相对应的形状，单位格栅图案P3A具有与图5所示的副单位格栅SUG3A相对应的形状，单位格栅图案P4A具有与图5所示的副单位格栅SUG4A相对应的形状，而单位格栅图案P5A具有与图5所示的副单位格栅SUG5A相对应的形状。

此外，图16所示的单位格栅图案P1B具有与图5所示的副单位格栅SUG1B相对应的形状，单位格栅图案P2B具有与图5所示的副单位格栅SUG2B相对应的形状，单位格栅图案P3B具有与图5所示的副单位格栅SUG3B相对应的形状，单位格栅图案P4B具有与图5所示的副单位格栅SUG4B相对应的形状，而单位格栅图案P5B具有与图5所示的副单位格栅SUG5B相对应的形状。

虽然形成电荷积蓄层430的各副单位格栅图案的副单位格栅部的分割节距比透明线状电极450a或者遮光线状电极450b的排列节距细，但是副单位格栅部的排列节距P₂和间隔d₂与上述实施方式的第二格栅3的副单位格栅的副单位格栅部件32的排列节距P₂和间隔d₂相同。

电荷积蓄层430形成为沿层的堆叠方向(Z方向)具有2μm以下的厚度。

电荷积蓄层430可以例如通过使用上述材料和掩模进行电阻加热气相沉积来形成，掩模诸如通过在金属片上中孔穴而形成的金属掩模或者由纤维形成掩模。电荷积蓄层430还可通过光刻来形成。

由于放射线图像检测器400起到第二格栅3的作用，所以第一格栅2与用于提供作为塔尔博特干涉计的功能的放射线图像检测器400之间的距离条件与第一格栅2与第二格栅3之间的距离条件相同。另选的是，如关于第二实施方式所述的，第一格栅2可以适于在不对入射放射线进行衍射的情况下对入射放射线进行投射，并且可与塔尔博特干涉距离无关地设置第一格栅2与放射线图像检测器400之间的距离Z₂，并且可以设置为满足以上表达式(20)。

接着，描述具有上述结构的放射线图像检测器400的操作。

首先，如图17的“A”处所示，在高压电源100向放射线图像检测器400的第一电极层410施加负电压的状态下，携带有通过塔尔博特效应形成的第一格栅2的自身像G1和G2的放射线从放射线图像检测器400的第一电极层410侧施加至放射线图像检测器400。

随后，施加至放射线图像检测器400的放射线透过第一电极层410，以施加至记录光导电层420。施加放射线使得在记录光导电层420处生成电子-空穴对。在所生成的电荷对中，正电荷与充入第一电极层410中的负电荷复合，从而消失，而负电荷积蓄在电荷积蓄层430中作为潜像电荷(参见图17中的“B”)。

由于电荷积蓄层430如上所述地以排列节距划分为副单位格栅图案，所以电荷积蓄层430仅捕获在记录光导电层420处根据第一格栅2的自身像G1和G2所生成的电荷中、包括在正下方存在电荷积蓄层430的区域中的部分，进行积蓄。其余的电荷穿过电荷积蓄层430中的线状间隙，通过读取光导电层440，随后流出至透明线状电极450a和遮光线状电极450b。

按照此方式，在记录光导电层420处生成的电荷中的仅在正下方存在电荷积蓄层430的区域中的部分被积蓄。利用这种操作，通过将第一格栅2的单位格栅的自身像G1和G2叠在电荷积蓄层430的副单位格栅图案上，来对第一格栅2的单位格栅的自身像G1和G2进行强度调制，并且将反映自身像G1和G2的波阵面由于被摄体而发生畸变的条纹图像的图像信号积蓄在电荷积蓄层430中。就是说，电荷积蓄层430的功能等同于上述实施方式的第二格栅3。

随后，如图18所示，在第一电极层410接地的状态下，从线状读取光源60发射的线状读取光L1从放射线图像检测器400的第二电极层450侧施加至放射线图像检测器400。读取光L1透射穿过透明线状电极450a，被施加至读取光导电层440。在读取光导电层440处通过施加读取光L1而生成的正电荷与电荷积蓄层430中所积蓄的潜像电荷复合。在读取光导电层440处通过施加读取光L1而生成的负电荷与经由电荷放大器200连接到透明线状电极450a的遮光线状电极450b中所充入的正电荷复合。

当在读取光导电层440处生成的负电荷与充入遮光线状电极450b中的正电荷复合时，电流流向电荷放大器200，电流被积分并且被检测为图像信号。

当线状读取光源60沿着副扫描方向(Y方向)移动时，线状读取光L1扫描放射线图像检测器400。随后，针对暴露于线状读取光L1的各条读取线，顺次检测通过上述操作而读出的图像信号，并且将检测到的各条读取线的图像信号顺次输入并存储在图像生成单元5中。

按照这种方式，通过读取光L1对放射线图像检测器400的整个表面进行扫描，并且将完整一帧的图像信号输出至图像生成单元5。

随后，与第一实施方式类似，图像生成单元5基于与五种类型的副单位格栅图案相对应的检测信号，计算X方向分量像素信号和Y方向分量像素信号，并且基于X方向分量像素信号和Y方向分量像素信号来生成相位对比图像的一个像素的像素信号。

虽然，上述具有第二格栅3的功能的放射线图像检测器400在电极之间具有包括记录光导电层420、电荷积蓄层430以及读取光导电层440的三个层，但是这种层结构不是必须的。例如，如图19所示，可将具有副单位格栅图案的电荷积蓄层提供为与第二电极层的透明线状电极450a和遮光线状电极450b直接接触，而省略读取光导电层440，并且可将记录光导电层420设置在电荷积蓄层430上。在这种情况下，记录光导电层420还起到读取光导电层的功能。

电荷积蓄层430直接设置在第二电极层450上，他们之间不设置读取光导电层440的这种放射线图像检测器401的结构，通过允许通过汽相淀积来形成电荷积蓄层430的线状图案，而便于形成具有副单位格栅图案的电荷积蓄层430。在汽相淀积期间，使用诸如金属掩模的掩模来选择性地形成副单位格栅图案。在具有副单位格栅图案的电荷积蓄层430形成在读取光导电层440上的情况下，需要在形成读取光导电层440的汽相淀积之后，设置用于通过汽相淀积形成电荷积蓄层430的线状图案的金属掩模，并且该操作在形成读取光导电层440的汽相淀积与形成记录光导电层420的汽相淀积之间的气氛下执行，可能引起质量的劣化，诸如读取光导电层440的劣化和/或在光导电层之间引入杂质。与此相反，利用不提供读取光导电层440的上述结构，可以减少在形成光导电层的汽相淀积之后的气氛下执行的操作的次数，从而可以减少上述质量劣化的可能性。

形成记录光导电层420和电荷积蓄层430的材料与上述放射线图像检测器400所用的材料相同。另外，电荷积蓄层430的副单位格栅图案的形状与上述放射线图像检测器中的相同。

现在，描述利用放射线图像检测器401记录和读取放射线图像的操作。

首先，如图20的“A”处所示，在高压电源100向放射线图像检测器401的第一电极层410施加负电压的状态下，携带有第一格栅2的自身像G1和G2的放射线从放射线图像检测器401的第一电极层410侧施加至放射线图像检测器401。

随后，施加至放射线图像检测器401的放射线透过第一电极层410，施加至记录光导电层420。施加放射线使得在记录光导电层420处生成电子-空穴对。在所生成的电荷对中，正电荷与充入第一电极层410中的负电荷复合而消失，而负电荷被作为潜像电荷积蓄在电荷积蓄层430中(参见图20中的“B”)。由于由绝缘膜来形成具有副单位格栅图案并且与第二电极层450接触的电荷积蓄层430，所以抵达电荷积蓄层430的电荷会被捕获并积蓄在此，而不会进一步向第二电极层450行进。

与上述放射线图像检测器400类似，在记录光导电层420处生成的电荷中的仅在正下方存在具有副单位格栅图案的电荷积蓄层430的区域中的部分被积蓄。利用这种操作，通过将第一格栅2的自身像G1和G2叠在电荷积蓄层430的副单位格栅图案上，对第一格栅2的自身像G1和G2进行强度调制，并且将反映自身像G1和G2的波阵面由于被摄体而畸变的条纹图像的图像信号积蓄在电荷积蓄层430中。

随后，如图21所示，在第一电极层410接地的状态下，从线状读取光源60发出的线状读取光L1从放射线图像检测器401的第二电极层450侧施加至放射线图像检测器401。读取光L1透穿透明线状电极450a，施加至读取光导电层440中在电荷积蓄层430周围的区域。通过施加读取光L1所生成的正电荷被拉向线状电荷积蓄层430并且重新复合。通过施加读取光L1所生成的负电荷被拉向透明线状电极450a并且与充入透明线状电极450a中的正电荷以及充入经由电荷放大器200连接到透明线状电极450a的遮光线状电极层450中的正电荷复合。因此，电流流向电荷放大器200，并且电流被积分并被检测为图像信号。

虽然，上述放射线图像检测器400和401中的电荷积蓄层430被完全分隔成线状，以形成副单位格栅图案，但是这并非旨在限制本发明。例如，如图22中所示的放射线图像检测器402中，可通过形成平板形层的线状图案，来形成具有副单位格栅图案的电荷积蓄层430。

虽然，上述放射线图像检测器400和402中的电荷积蓄层430形成为具有与上述实施方式的第二格栅3类似的副单位格栅图案，但是这并非旨在限制本发明。例如，上述实施方式的第一格栅2的单位格栅的结构可应用于电荷积蓄层430，而上述实施方式的第二格栅3的结构可应用于第一格栅2。就是说，电荷积蓄层430可由多个单位格栅图案形成，而第一格栅2可由多个副单位格栅形成。

虽然，通过不同类型的副单位格栅来形成上述实施方式的第二格栅3，获得具有不同类型的相位信息的检测信号，但是这并非旨在限制本发明。例如，可以通过沿着X方向以间隔为d₂的排列节距P₂排列沿Y方向延伸的线状格栅部件来形成第二格栅3。随后，通过预定平移机构沿X方向以P₂/M为增量平移第二格栅3，可获得在与第一单位格栅UG1相对应的范围内的像素电路40的检测信号，以获得M种类型的检测信号，并且通过预定移动机构沿Y方向以P₂/M为增量平移第二格栅3，可获得在与第二单位格栅UG2相对应的范围内的像素电路40的检测信号，以获得M种类型的检测信号。此外另选的是，可以通过沿相对于X方向成45度角的对角方向移动第二格栅3来获得像素电路40的检测信号，来获得相对于X方向的M种类型的检测信号和相对于Y方向的M种类型的检测信号。

此外，在使用具有第二格栅3的功能的上述放射线图像检测器的情况下，如上所述，电荷积蓄层430可具有沿着X方向以具有间隔d₂的排列节距P₂排列的、沿Y方向延伸的线状格栅图案，并且放射线图像检测器可按照上述方式平移。

此外，上述实施方式的放射线图像摄影装置允许在单次摄影操作中获得具有不同类型的相位信息的图像信号，因此除了上述半导体检测器外，还允许使用能够立即重复使用的存储荧光体片或者卤化银膜。在这种情况下，通过扫描存储荧光体片或者显影后的卤化银膜而获得的像素等同于权利要求书中的“像素部”。

上述实施方式的放射线图像摄影装置还可应用于拍摄乳房图像的乳房摄影和显示系统、拍摄立姿的被摄体的放射线图像摄影系统、拍摄卧姿的被摄体的放射线图像摄影系统、可以拍摄立姿和卧姿的被摄体的放射线图像摄影系统、执行长距摄影的放射线图像摄影系统等。

此外，上述实施方式的放射线图像摄影装置还可应用于获得三维图像的放射线图像相位对比CT装置、获得可以立体观看的立体图像的立体摄影装置、用于获得层析图像的层析摄影装置等。

Claims (35)

1.一种放射线图像摄影装置，所述放射线图像摄影装置包括：

第一格栅，其具有周期性排列的格栅结构，并且允许从放射线源发射的放射线透过以形成第一周期图案图像；

第二格栅，其具有周期性排列的格栅结构，以接收所述第一周期图案图像并且形成第二周期图案图像；

放射线图像检测器，其包括二维排列的像素部，以检测由所述第二格栅形成的所述第二周期图案图像；以及

图像生成单元，其基于表示所述放射线图像检测器检测到的所述第二周期图案图像的图像信号，来生成相位对比图像，

其中，所述第一格栅和所述第二格栅中的一个格栅包括在与形成所述相位对比图像的各像素相对应的预定范围内排列的多个单位格栅，其中所述单位格栅由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部件的组形成，并且

所述图像生成单元基于与所述预定范围内的所述单位格栅相对应的所述像素部所检测到的多个检测信号，来生成所述相位对比图像的各像素的像素信号。

2.根据权利要求1所述的放射线图像摄影装置，其中，另一格栅包括排列在该格栅中的多个副单位格栅，各副单位格栅由比所述单位格栅小并且分别与所述像素部相对应的单位形成，并且在与各单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅排列成沿与所述单位格栅的延伸方向垂直的方向、相对于所述单位格栅平移不同距离，并且

所述图像生成单元基于与排列在与所述单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅相对应的所述像素部检测到的检测信号，来生成各单位格栅的检测信号。

3.根据权利要求2所述的放射线图像摄影装置，其中，所述第一格栅包括排列在该第一格栅中的所述多个单位格栅，而所述第二格栅包括排列在该第二格栅中的所述多个副单位格栅，并且

在与所述第一格栅的各单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅排列成相对于所述第一格栅的图像以P/M为增量平移不同距离，其中P是所述第二格栅的节距，而M是预先设置的用于生成形成所述相位对比图像的各像素的相位信息的条数。

4.根据权利要求2所述的放射线图像摄影装置，其中：

所述第二格栅包括排列于该第二格栅中的所述多个单位格栅，而所述第一格栅包括排列于该第一格栅中的所述多个副单位格栅，并且

在与所述第二格栅的各单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅的图像排列成相对于所述第二格栅以P/M为增量平移不同距离，其中P是所述第二格栅的节距，而M是预先设置的用于生成形成所述相位对比图像的各像素的相位信息的条数。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，所述单位格栅由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部件的组形成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，在所述预定范围内的所述单位格栅排列成交替图案。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅包括在所述预定范围内具有相等面积比的、不同类型的单位格栅。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅包括由沿相同方向延伸的所述单位格栅部件形成的两个以上单位格栅，其中所述两个以上单位格栅彼此具有不同排列节距的所述单位格栅部件。

9.根据权利要求2所述的放射线图像摄影装置，其中，在与各单位格栅相对应的范围内排列的所述副单位格栅包括具有不同排列节距的、不同类型的副单位格栅。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，所述第二格栅位于与所述第一格栅相距塔尔博特干涉距离处，并且对所述第一格栅的通过塔尔博特干涉效应形成的所述第一周期图案图像施加强度调制。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，所述第一格栅是吸收型格栅，并且允许放射线作为投影图像透过而形成所述第一周期图案图像，并且

所述第二格栅对所述第一周期图案图像施加强度调制，所述第一周期图案图像是透过所述第一格栅的所述投影图像。

12.根据权利要求11所述的放射线图像摄影装置，其中，所述第二格栅位于与所述第一格栅相距比最小塔尔博特干涉距离短的距离处。

13.一种放射线图像摄影装置，所述放射线图像摄影装置包括：

格栅，其具有周期性排列的格栅结构，并且允许从放射线源发射的放射线透过以形成周期图案图像；

放射线图像检测器，其包括：第一电极层，其使由所述格栅形成的所述周期图案图像透过；光导电层，其在暴露于透过所述第一电极层的所述周期图案图像时生成电荷；电荷积蓄层，其积蓄在所述光导电层处生成的电荷；以及第二电极层，其包括使读取光透过的多个线状电极，上述层按此顺序形成，其中通过利用所述读取光进行扫描来读出与各线状电极相对应的各像素部的检测信号；以及

图像生成单元，其基于表示所述放射线图像检测器检测到的所述周期图案图像的图像信号来生成相位对比图像，

其中，所述电荷积蓄层具有格栅图案，所述格栅图案具有比所述线状电极的排列节距细的节距，

所述格栅包括在与形成所述相位对比图像的各像素相对应的预定范围内排列的多个单位格栅，其中，所述单位格栅由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部件的组形成，并且

所述图像生成单元基于与所述预定范围内的所述单位格栅相对应的所述像素部所检测到的多个检测信号，来生成所述相位对比图像的各像素的像素信号。

14.根据权利要求13所述的放射线图像摄影装置，其中，所述电荷积蓄层包括排列在该电荷积蓄层中的多个副单位格栅图案，各副单位格栅图案由比所述单位格栅小并且分别与所述像素部相对应的单位形成，并且在与各所述单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅图案排列成沿与所述单位格栅的延伸方向垂直的方向、相对于所述单位格栅平移不同距离，并且

所述图像生成单元基于与排列在与所述单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅图案相对应的所述像素部检测到的检测信号，来生成各单位格栅的检测信号。

15.根据权利要求14所述的放射线图像摄影装置，其中，在与所述格栅的各单位格栅相对应的范围内的所述副单位格栅图案排列成相对于所述格栅的图像以P/M为增量平移不同距离，其中P是所述副单位格栅图案的节距，而M是预先设置的用于生成形成所述相位对比图像的各像素的相位信息的条数。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，所述单位格栅由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部件的组形成。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，在所述预定范围内的所述单位格栅排列成交替图案。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅包括在所述预定范围内具有相等面积比的、不同类型的单位格栅。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅包括由沿相同方向延伸的所述单位格栅部件形成的两个以上单位格栅，其中所述两个以上单位格栅彼此具有不同排列节距的所述单位格栅部件。

20.根据权利要求14所述的放射线图像摄影装置，其中，在与各单位格栅相对应的范围内排列的所述副单位格栅图案包括具有不同排列节距的、不同类型的副单位格栅图案。

21.根据权利要求13至20中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，所述放射线图像检测器位于与所述格栅相距塔尔博特干涉距离处，并且对所述格栅的通过塔尔博特干涉效应形成的所述周期图案图像施加强度调制。

22.根据权利要求13至20中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，所述格栅是吸收型格栅，并且允许放射线作为投影图像透过而形成所述周期图案图像，并且

所述放射线图像检测器对所述周期图案图像施加强度调制，所述周期图像图案是透过所述格栅的所述投影图像。

23.根据权利要求22所述的放射线图像摄影装置，其中，所述放射线图像检测器位于与所述格栅相距比最小塔尔博特干涉距离短的距离处。

24.一种放射线图像摄影装置，所述放射线图像摄影装置包括：

格栅，其具有周期性排列的格栅结构，并且允许从放射线源发射的放射线透过以形成周期图案图像；

放射线图像检测器，其包括：第一电极层，其使由所述格栅形成的所述周期图案图像透过；光导电层，其在暴露于透过所述第一电极层的所述周期图案图像时生成电荷；电荷积蓄层，其积蓄在所述光导电层处生成的所述电荷；以及第二电极层，其包括使读取光透过的多个线状电极，上述层按此顺序形成，其中通过利用所述读取光进行扫描来读出与各线状电极相对应的各像素部的检测信号；以及

图像生成单元，其基于表示所述放射线图像检测器检测到的所述周期图案图像的图像信号，来生成相位对比图像，

其中，所述电荷积蓄层包括在与形成所述相位对比图像的各像素相对应的预定范围内排列的多个单位格栅图案，其中，所述单位格栅图案由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部的组形成，并且

所述图像生成单元基于由与所述预定范围内的所述单位格栅图案相对应的所述像素部检测到的多个检测信号，来生成所述相位对比图像的各像素的像素信号。

25.根据权利要求24所述的放射线图像摄影装置，其中，所述格栅包括排列在该格栅中的多个副单位格栅，各副单位格栅由比所述单位格栅图案小并且分别与所述像素部相对应的单位形成，并且在与各单位格栅图案相对应的范围内的所述副单位格栅排列成沿与所述单位格栅图案的延伸方向垂直的方向、相对于所述单位格栅图案平移不同距离，并且

所述图像生成单元基于与排列在与所述单位格栅图案相对应的范围内的所述副单位格栅相对应的所述像素部检测到的检测信号，来生成各单位格栅图案的检测信号。

26.根据权利要求25所述的放射线图像摄影装置，其中，在与所述电荷积蓄层的各单位格栅图案相对应的范围内的所述副单位格栅的图像排列成相对于所述单位格栅图案以P/M为增量平移不同距离，其中P是所述单位格栅图案的节距，而M是预先设置的用于生成形成所述相位对比图像的各像素的相位信息的条数。

27.根据权利要求24至26中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，所述单位格栅图案由沿彼此垂直的方向延伸的单位格栅部的组形成。

28.根据权利要求24至27中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，在所述预定范围内的所述单位格栅图案排列成交替图案。

29.根据权利要求24至28中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅图案包括在所述预定范围内具有相等面积比的、不同类型的单位格栅图案。

30.根据权利要求24至29中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，在所述预定范围内排列的所述单位格栅图案包括由沿相同方向延伸的所述单位格栅部形成的两个以上单位格栅图案，其中所述两个以上单位格栅图案彼此具有不同排列节距的单位格栅部。

31.根据权利要求25所述的放射线图像摄影装置，其中，在与各单位格栅图案相对应的范围内排列的所述副单位格栅包括具有不同排列节距的、不同类型的副单位格栅。

32.根据权利要求24至31中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，所述放射线图像检测器位于与所述格栅相距塔尔博特干涉距离处，并且对所述格栅的通过塔尔博特干涉效应形成的所述周期图案图像施加强度调制。

33.根据权利要求24至31中任一项所述的放射线图像摄影装置，其中，所述格栅是吸收型格栅，并且允许放射线作为投影图像透过而形成所述周期图案图像，并且

所述放射线图像检测器对所述周期图案图像施加强度调制，所述周期图案图像是透过所述格栅的所述投影图像。

34.根据权利要求33所述的放射线图像摄影装置，其中，所述放射线图像检测器位于与所述格栅相距比最小塔尔博特干涉距离短的距离处。

35.一种放射线图像检测器，所述放射线图像检测器包括：

第一电极层，其发射放射线；

光导电层，其在暴露于透过所述第一电极层的放射线时生成电荷；

电荷积蓄层，其积蓄在所述光导电层处生成的所述电荷；以及

第二电极层，其包括使读取光透过的多个线状电极，

上述层按此顺序形成，其中，通过利用读取光进行扫描，来读出与各线状电极相对应的各像素部的检测信号，

其中，所述电荷积蓄层包括在预定范围内排列的多个单位格栅图案，其中所述单位格栅图案由彼此沿不同方向延伸的单位格栅部的组形成。

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