WO2012056725A1

WO2012056725A1 - 放射線位相画像撮影装置および放射線画像検出器

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Publication number: WO2012056725A1
Application number: PCT/JP2011/006074
Authority: WO
Inventors: 金子　泰久; 真二今井; 俊孝阿賀野; 覚入澤
Original assignee: 富士フイルム株式会社
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-05-03

Abstract

【課題】格子を用い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において、２つの格子のうちの２つ目の格子を用いることなく、容易に製造可能な放射線位相画像撮影装置を構成する。【解決手段】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た放射線画像検出器とを設け、電荷蓄積層を、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する。

Description

放射線位相画像撮影装置および放射線画像検出器

　本発明は、格子を利用した放射線位相画像撮影装置および放射線画像検出器に関するものである。

　Ｘ線は、物質を構成する元素の原子番号と、物質の密度及び厚さとに依存して減衰するといった特性を有することから、被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。

　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。

　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。

　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。

　このようなＸ線位相イメージングとして、たとえば、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。

　しかしながら、上述した放射線位相画像撮影装置においては、第２の格子として、幅が、たとえば２．５μｍに対して厚さが１００μｍ程度といった非常に高アスペクト比のものを用いる必要があるが、このような高アスペクト比の回折格子を製造するのは非常に困難であり、高コストとなる。

　そこで、特許文献１においては、検出素子を多数の縦長の検出条帯に分割することによって第２の格子として機能させ、第２の格子を用いることのない放射線位相画像撮影装置が提案されている。

　また、特許文献２においては、放射線画像検出器の電極を第２の格子に相当するピッチで分割して線状電極を形成し、放射線画像検出器の光導電層内においてその線状電極に対応する範囲にだけに電界を形成することによって第２の格子として機能させる方法が提案されている。

　また、特許文献３においては、放射線を可視光に変換する蛍光体層を蛍光体を含む部分と蛍光体を含まない部分とから構成することによって第２の格子に相当するパターンを形成し、第２の格子として機能させることが提案されている。

特開２００７－２０３０６３号公報特開２００９－１３３８２３号公報特開２００８－２２４６６１号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の装置のように、厚い検出素子全体を多数の縦長の検出条帯として形成するのは製造上、非常に困難である。

　また、特許文献２に記載の方法のように電極を分割したとしても、光導電層内に形成される電界はある程度の広がりをもつため、線状電極に対応する範囲にだけ電界を形成して電荷を発生させるようにすることは非常に困難である。

　また、特許文献３に記載の検出器においては、蛍光体層の厚さも十分な変換効率を得るためには300μｍ程度の厚さが必要であり、第２の格子と同様に、このような高アスペクト比の蛍光体層を形成することは非常に困難である。

　本発明は、上記事情に鑑み、第２の格子を用いることなく、容易に製造可能な放射線位相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ものである。

　本発明の放射線位相画像撮影装置は、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毎の画像信号が読み出される放射線画像検出器とを備え、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ることを特徴とする。

　ここで、上記「格子状に形成された」とは、格子状に完全に分割されたものに限らず、平板状のものに格子状のパターンが形成されたものも含むものとする。また、上記「格子状」とは、１次元格子に限らず、２次元格子も含むものとする。

　また、上記本発明の放射線位相画像撮影装置においては、電荷蓄積層の格子構造を、線状電極と平行となるように分割されたものとできる。

　また、格子を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、電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチＰ_２が、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。

ただし、Ｐ_１は格子の格子ピッチ、Ｚ_１は放射線源の焦点から格子までの距離、Ｚ_２は格子から放射線画像検出器の検出面までの距離である。

　また、格子を１８０°の位相変調を与える位相変調型格子とし、電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチＰ_２が、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。

　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。

　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倍以上とできる。

　また、格子と電荷蓄積層とを、格子によって形成される周期パターン像と電荷蓄積層の配列パターンとの重ね合せによってモアレを表す画像信号を生成するように構成し、放射線画像検出器によって検出されたモアレを表す画像信号に基づいて、モアレの周期方向に対して平行または直交方向以外の交差方向となる所定方向について、所定の画素数の間隔を空けて配置された画素群から読み出された画像信号を１つの縞画像の画像信号として取得するとともに、上記所定方向について互いに異なる位置に配置された画素群の画像信号を取得することによってその各画素群に対応する縞画像の画像信号をそれぞれ取得し、その取得した複数の縞画像の画像信号に基づいて位相コントラスト画像、小角散乱画像および吸収画像のうちの少なくとも１つを生成する画像生成部を設けることができる。

　また、格子と前記電荷蓄積層とを、格子によって形成される周期パターン像の延伸方向と電荷蓄積層の格子構造の延伸方向とが相対的に傾くように配置することができる。

　また、格子によって形成される周期パターン像と電荷蓄積層とを、モアレの周期Ｔが下式を満たす値となるように構成することができる。

ただし、Ｐ_１’は放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチ、Ｄｓｕｂは画素の上記所定方向のサイズ、θは格子によって形成される周期パターン像の延伸方向と電荷蓄積層の延伸方向とによってなされる角である。

　また、格子によって形成される周期パターン像と電荷蓄積層との相対的な傾き角θを、下式を満たす値に設定することができる。

ただし、Ｐ_１’は放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチ、Ｄは縞画像の数Ｍ×画素の上記所定方向のサイズ、ｎは０およびＭの倍数を除く整数である。

　また、格子を、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、放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチＰ_１’および電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチＰ_２が、下式を満たすように構成することができる。

　また、格子を、１８０°の位相変調を与える位相変調型格子とし、放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチＰ_１’および電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチＰ_２が、下式を満たすように構成することができる。

　また、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する吸収型格子からなるマルチスリットをさらに設け、マルチスリットの所定のピッチＰ_３が、下式を満たす値となるように構成することができる。

ただし、Ｚ_２は格子から放射線画像検出器の検出面までの距離、Ｚ_３はマルチスリットから格子までの距離、Ｐ_１’は放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチである。

　また、格子と電荷蓄積層とを、放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチが電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチと異なるように構成することができる。また、このとき格子によって形成される周期パターン像の延伸方向と電荷蓄積層の延伸方向とを平行にすることができる。

ただし、Ｐ_１’は放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチ、Ｐ_２は電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチ、Ｄｓｕｂは画素の上記所定方向のサイズである。

　また、格子を、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、放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチＰ_１’が、下式を満たすように構成することができる。

　また、格子を、１８０°の位相変調を与える位相変調型格子とし、放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチＰ_１’が、下式を満たすように構成することができる。

　また、放射線画像検出器の位置における周期パターン像のピッチが電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチと異なるように構成した場合においても、上記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Ｐ_３が、下式を満たす値となるように構成することができる。

　また、画像生成部を、上記所定方向について互いに隣接する画素から読み出された画像信号を互いに異なる縞画像の画像信号として取得するものとできる。

　また、画像生成部を、上記所定方向について少なくとも２つの画素の間隔で配列された画素の群から読み出された画像信号を１つの縞画像の画像信号として取得するとともに、互いに異なる画素行の群から読み出された画像信号を互いに異なる縞画像の画像信号として取得するものとできる。

　また、上記所定方向に直交する方向の画素のサイズよりも所定方向の画素のサイズの方を小さくすることができる。

　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。

　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。

　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。

　また、放射線源と放射線画像検出器とを水平方向に対向配置し、被検体の立位撮影を可能に構成することができる。

　また、放射線源と放射線画像検出器とを上下方向に対向配置し、被検体の臥位撮影を可能に構成することができる。

　また、放射線源と放射線画像検出器とを旋回アームによって保持し、被検体の立位撮影および臥位撮影を可能に構成することができる。

　また、被検体として乳房を撮影可能に構成されたマンモグラフィ装置とすることができる。

　また、放射線画像検出器に対して放射線が第１の方向から照射される第１の位置と第１の方向とは異なる第２の方向から照射される第２の位置とに放射線源を移動させる移動機構と、第１および第２の位置についてそれぞれ放射線画像検出器により検出された画像信号に基づいてそれぞれ得られた位相コントラスト画像、小角散乱画像および吸収画像のうちの少なくとも１つに基づいてステレオ画像を構成するステレオ画像構成部とを設けることができる。

　また、放射線源と放射線画像検出器とを被検体の周りを周回させる周回機構と、各回転角度で放射線画像検出器によって検出された画像信号に基づいて得られた回転角度毎の位相コントラスト画像、小角散乱画像および吸収画像のうちの少なくとも１つに基づいて、３次元画像を構成する３次元画像構成部とを設けることができる。

　また、格子の格子面の中心に直交する回転軸を中心として、格子および放射線画像検出器を格子の延伸方向から９０°回転させる回転機構を設けることができる。

　また、格子および電荷蓄積層を２次元格子の構造とすることができる。

　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毎の画像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、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ることを特徴とする。

　本発明の放射線位相画像撮影装置によれば、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、その格子によって形成された周期パターン像に応じた電荷を発生する光導電層、電荷を蓄積する電荷蓄積層および電荷蓄積層に蓄積された電荷を読み出すための多数の線状電極を備えた放射線画像検出器とを備えた放射線位相画像撮影装置において、放射線画像検出器の電荷蓄積層を、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するようにしたので、電荷蓄積層を従来の２つ目の格子として機能させることができる。

　すなわち、光導電層において発生した電荷のうち、その直下に電荷蓄積層が存在する電荷のみを蓄積することによって、格子の周期パターン像に対して電荷蓄積層の分割パターンとの重ね合わせによる強度変調を施すことができる。

　そして、この電荷蓄積層は、たとえば、抵抗加熱蒸着などで比較的薄く形成すればよいので、従来の格子のように高アスペクト比で形成する必要がなく、製造を容易にすることができる。

　また、光導電層と電荷蓄積層との誘電率を近づけるようにすれば、電荷蓄積層を分割したとしても、周期パターン像の検出の際に放射線画像検出器内に形成される電気力線を平行に保つことができるので、格子としての機能を十分に果たすことができる。

　また、光導電層の光電変換率を高くして感度を高くすることによって、電荷蓄積層を高アスペクトな格子として機能させることができる。

　また、本発明の放射線位相画像撮影装置において、格子と分割された電荷蓄積層とを、格子によって形成される周期パターン像と電荷蓄積層の配列パターンとの重ね合せによってモアレを表す画像信号を生成するように構成し、放射線画像検出器によって検出されたモアレを表す画像信号に基づいて、モアレの周期方向に対して平行または直交方向以外の交差方向となる所定方向について、所定の画素数の間隔を空けて配置された画素群から読み出された画像信号を１つの縞画像の画像信号として取得するとともに、上記所定方向について互いに異なる位置に配置された画素群の画像信号を取得することによってその各画素群に対応する縞画像の画像信号をそれぞれ取得し、その取得した複数の縞画像の画像信号に基づいて位相コントラスト画像など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。

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１に示す放射線位相画像撮影装置の上面図格子の概略構成図本発明の放射線画像検出器の一実施形態の概略構成を示す図本発明の放射線画像検出器の一実施形態の記録の作用を説明するための図本発明の放射線画像検出器の一実施形態の読取りの作用を説明するための図被検体の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放射線画像検出器の並進移動について説明するための図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電荷蓄積層に対して格子の自己像を傾けて配置した一例を示す図電荷蓄積層に対する格子の自己像の傾き角を設定する方法を説明するための図電荷蓄積層に対する格子の自己像の傾き角の調整方法を説明するための図放射線画像検出器から読み取られた画像信号に基づいて、複数の縞画像を取得する作用を説明するための図放射線画像検出器から読み取られた画像信号に基づいて、複数の縞画像を取得する作用を説明するための図格子の自己像と電荷蓄積層の格子構造の配列パターンとの重ね合せによって生じるモアレと異なる縞画像を構成する画像信号として読み出される副画素との関係の一例を示す図本発明の放射線画像検出器のその他の実施形態を示す図本発明の放射線画像検出器のその他の実施形態の記録の作用を説明するための図本発明の放射線画像検出器のその他の実施形態の読取りの作用を説明するための図本発明の放射線画像検出器のその他の実施形態を示す図格子の自己像の延伸方向と電荷蓄積層の延伸方向と平行にするとともに、格子の自己像のピッチと異なるピッチの電荷蓄積層を形成した場合において、格子の自己像と電荷蓄積層の配列パターンとの重ね合せによって生じるモアレと、異なる縞画像を構成する画像信号として読み出される副画素との関係の一例を示す図放射線画像検出器（電荷蓄積層）を格子の自己像のピッチと電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチが一致する位置よりも遠ざけることによって放射線画像検出器の位置における格子の自己像のピッチと電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチとを異なるものとした場合の一例を示す図格子の自己像の延伸方向と電荷蓄積層の延伸方向と相対的に傾けるとともに、格子によって形成される自己像のピッチと異なるピッチの電荷蓄積層を形成した場合において、格子の自己像と電荷蓄積層の格子構造の配列パターンとの重ね合せによって生じるモアレと、異なる縞画像を構成する画像信号として読み出される副画素との関係の一例を示す図格子の自己像の延伸方向と電荷蓄積層の延伸方向と相対的に傾けるとともに、格子の自己像のピッチと異なるピッチの電荷蓄積層を形成した場合において、格子の自己像と電荷蓄積層の格子構造の配列パターンとの重ね合せによって生じるモアレと、異なる縞画像を構成する画像信号として読み出される副画素との関係のその他の例を示す図格子の自己像の延伸方向と電荷蓄積層の延伸方向と相対的に傾けるとともに、格子の自己像のピッチと異なるピッチの電荷蓄積層を形成した場合において、格子の自己像と電荷蓄積層の格子構造の配列パターンとの重ね合せによって生じるモアレと、異なる縞画像を構成する画像信号として読み出される副画素との関係のその他の例を示す図格子面を曲面状に凹面化した格子の一例を示す図本発明の一実施形態を用いた立位状態で撮影可能なＸ線撮影システムの概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いた立位状態で撮影可能なＸ線撮影システムの概略構成を示すブロック図本発明の一実施形態を用いた臥位状態で撮影可能なＸ線撮影システムの概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いた立位状態および臥位状態で撮影可能なＸ線撮影システムの概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いた立位状態および臥位状態で撮影可能なＸ線撮影システムの概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いたマンモグラフィ装置の概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いたマンモグラフィ装置の概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いたマンモグラフィ装置であって、放射線源と被検体との間に格子を配置したマンモグラフィ装置の概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いた拡大撮影可能なマンモグラフィ装置の概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いた拡大撮影可能なマンモグラフィ装置のその他の概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いた立位状態で撮影可能なＸ線撮影システムであって、放射線源にマルチスリットを設けたＸ線撮影システムの概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いた長尺撮影可能なＸ線撮影システムの概略構成を示す図本発明の一実施形態を用いたＣＴ撮影装置の概略構成図本発明の一実施形態を用いたステレオ撮影装置の概略構成図吸収画像と小角散乱画像を生成する方法を説明するための図格子を９０°回転させる構成を説明するための図格子および電荷蓄積層を２次元格子とした場合の例を説明するための図

　以下、図面を参照して本発明の放射線位相画像撮影装置の第1の実施形態について説明する。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。

　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周期パターン像を形成する格子２と、格子２により形成された周期パターン像を検出するとともに、その周期パターン像に対して強度変調を施す放射線画像検出器３と、放射線画像検出器３をその線状電極の延伸方向に直交する方向に移動させる移動機構４と、放射線画像検出器３において上記周期パターン像に対して強度変調の施された縞画像に基づいて位相コントラスト画像を生成する位相コントラスト画像生成部５とを備えている。

　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、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。

　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部材２２とを備えている。複数の部材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、図３の紙面厚さ方向）に延伸した線状の部材である。複数の部材２２は、Ｘ方向に一定の周期Ｐ_１で、互いに所定の間隔ｄ_１を空けて配列されている。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、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い。部材２２の厚さｈ_１は、撮影に供される放射線のエネルギーに応じて設定されることが好ましいが、通常の医療画像診断で用いられるようなＸ線エネルギー領域は３０～１２０ｋｅＶであることを鑑みて、たとえば、部材２２の素材を金とした場合、必要な金の厚さｈ_１は１μｍ～１０μｍ程度になる。また、格子２としては、振幅変調型格子を用いることもできるが、振幅変調型格子の場合、部材２２は放射線を十分に吸収する厚さが必要となる。たとえば、部材２２の素材を金とした場合、前記Ｘ線エネルギー領域において必要な金の厚さｈ_１は１０μｍ～３００μｍ程度になる。

　また、図３に示すように、格子２の部材２２は厚みｈ_１で形成されるが、厚みｈ_１を厚くしすぎると、格子２に斜めに入射する放射線がスリット部を通過しにくくなり、いわゆるケラレが生じて部材２２の延伸方向に直交する方向（Ｘ方向）の有効視野が狭くなるといった問題がある。このため、視野確保の観点から、厚みｈ_１の上限を規定する必要がある。放射線画像検出器３の検出面におけるＸ方向の有効視野の長さＶを確保するためには、厚みｈ_１は、次式（１）を満たすように設定することが好ましい。ここで、Ｌは、放射線源１の焦点から放射線画像検出器３の検出面までの距離である（図２参照）。

　放射線画像検出器３は、放射線が格子２を通過することによって格子２によって形成された周期パターン像（以下、格子２の自己像Ｇ１という）を検出するとともに、その自己像Ｇ１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に強度変調を施して縞画像を生成し、その生成した縞画像を画像信号として出力するものである。このような放射線画像検出器３として、本実施形態においては、直接変換型の放射線画像検出器であって、線状の読取光によって走査されることによって画像信号が読み出される、いわゆる光読取方式の放射線画像検出器を用いる。

　図４（Ａ）は、本実施形態の放射線画像検出器３の斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示す放射線画像検出器のＸＺ面断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）に示す放射線画像検出器のＹＺ面断面図である。

　本実施形態の放射線画像検出器３は、図４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、放射線を透過する第１の電極層４１、第１の電極層４１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４２、記録用光導電層４２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４３、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４４、および第２の電極層４５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４６上に第２の電極層４５から順に形成されている。

　第１の電極層４１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。

　記録用光導電層４２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。

　電荷蓄積層４３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Ａｓ_２Ｓ_３、Ｓｂ_２Ｓ_３、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。

　好ましい化合物としては、Ａｓ_２Ｓｅ_３、Ａｓ_２Ｓｅ_３にＣｌ、Ｂｒ、Ｉを５００ｐｐｍから２００００ｐｐｍまでドープしたもの、Ａｓ_２Ｓｅ_３のＳｅをＴｅで５０％程度まで置換したＡｓ_２（Ｓｅ_ｘＴｅ_１－ｘ）_３（０．５＜ｘ＜１）、Ａｓ_２Ｓｅ_３のＳｅをＳで５０％程度まで置換したもの、Ａｓ_２Ｓｅ_３からＡｓ濃度を±１５％程度変化させたＡｓ_ｘＳｅ_ｙ（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。

　なお、電荷蓄積層４３の材料としては、第１の電極層４１と第２の電極層４５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４２と読取用光導電層４４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。

　そして、本実施形態における電荷蓄積層４３は、図４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、第２の電極層４５の透明線状電極４５ａおよび遮光線状電極４５ｂの延伸方向に平行となるように線状に分割されている。

　また、電荷蓄積層４３は、透明線状電極４５ａもしくは遮光線状電極４５ｂ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Ｐ_２と間隔ｄ_２は、格子２との組み合わせによって位相イメージングを行うことができるように決定される。

　さて、一般的に、放射線源１から照射される放射線は、平行ビームではなく、放射線の焦点から所定の角度の拡がりをもって伝搬するコーンビームである。したがって、放射線源１から照射される放射線が、格子２を通過して形成される格子２の自己像Ｇ１は、放射線源１の焦点からの距離に比例して拡大される。このため、本実施形態においては、電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ_２は、前記放射線源１の焦点からの距離による格子２の自己像Ｇ１の拡大を考慮して、線状の電荷蓄積層４３の部分が、電荷蓄積層４３の位置における格子２の自己像Ｇ１の明部の周期パターンとほぼ一致するように決定される。すなわち、格子２の格子ピッチをＰ_１、放射線源１の焦点から格子２までの距離をＺ_１、格子２から放射線画像検出器３の検出面までの距離をＺ_２とした場合、電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ_２は、格子２が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の場合、次式（２）の関係を満たすように決定される。

　また、格子２が、１８０°の位相変調を与える位相変調型格子の場合には、格子２を通過して形成される格子２の自己像Ｇ１のピッチが、格子２の格子ピッチＰ_１の１／２になることを考慮すると、電荷蓄積層４３の配列ピッチは、上式（２）に代えて、次式（３）の関係を満たすことが望ましい。

　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、格子２を通過して形成される格子２の自己像Ｇ１は、放射線源１からの距離に応じて拡大されないため、格子２が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の場合は、Ｐ_２＝Ｐ_１、格子２が１８０°の位相変調を与える位相変調型格子の場合には、Ｐ_２＝Ｐ_１／２を満たすように決定されることが好ましい。

　また、電荷蓄積層４３は、積層方向（Ｚ方向）について２μｍ以下の厚さで形成される。

　そして、電荷蓄積層４３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。

　読取用光導電層４４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。

　第２の電極層４５は、読取光を透過する複数の透明線状電極４５ａと読取光を遮光する複数の遮光線状電極４５ｂとを有するものである。透明線状電極４５ａと遮光線状電極４５ｂとは、放射線画像検出器３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４５ａと遮光線状電極４５ｂとは、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、所定の間隔を空けて交互に配列されている。

　透明線状電極４５ａ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４１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。

　遮光線状電極４５ｂ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。

　そして、本実施形態の放射線画像検出器３においては、後で詳述するが、隣接する透明線状電極４５ａと遮光線状電極４５ｂとの１組を用いて画像信号が読み出される。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、１組の透明線状電極４５ａと遮光線状電極４５ｂ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。本実施形態においては、１画素が略５０μｍとなるように透明線状電極４５ａと遮光線状電極４５ｂとが配置されている。

　そして、本実施形態の放射線位相画像撮影装置は、図４（Ａ）に示すように、透明線状電極４５ａと遮光線状電極４５ｂ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５０を備えている。本実施形態の線状読取光源５０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４５ａと遮光線状電極４５ｂの延伸方向に平行な方向（Ｙ方向）に、略１０μｍの幅の線状の読取光を放射線画像検出器３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５０は、所定の移動機構（図示省略）によって透明線状電極４５ａおよび遮光線状電極４５ｂ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５０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３が走査されて画像信号が読み出される。画像信号の読取りの作用については後で詳述する。

　そして、放射線源１、格子２および上記ように分割された電荷蓄積層４３を有する放射線画像検出器３によって放射線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。ここでほぼ満たす、とは、後述の各種条件において、放射線源から放射される放射線のエネルギー、すなわち波長が単一ではなく幅をもっているために、放射線のエネルギー幅に対して許容幅が存在すること、および、最適ではないために画質等の性能は劣るが、本実施形態において少なくとも位相コントラスト画像を得ることができる許容幅が存在する、ということを意味する。

　まず、格子２と放射線画像検出器３の検出面が、図１に示すＸ－Ｙ平面に平行であることが必要である。

　そして、さらに、格子２と放射線画像検出器３の検出面までの距離Ｚ_２は、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、次式（４）をほぼ満たさなければならない。

　ただし、λは放射線の波長（通常は格子２に入射する放射線の実効波長）、ｍは０か正の整数、Ｐ_１は上述した格子２の格子ピッチ、Ｐ_２は上述した電荷蓄積層４３の配列ピッチである。

　また、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、次式（５）をほぼ満たさなければならない。

　また、格子２が振幅変調型格子である場合には、次式（６）をほぼ満たさなければならない。

　ただし、λは放射線の波長（通常は格子２に入射する放射線の実効波長）、ｍは正の整数、Ｐ_１は上述した格子２の格子ピッチ、Ｐ_２は上述した電荷蓄積層４３の配列ピッチである。

　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。

　移動機構４は、上述したように、放射線画像検出器３をその線状電極の延伸方向に直交する方向に並進移動させることにより、格子２と放射線画像検出器３との相対位置を変化させるものである。移動機構４は、たとえば、圧電素子等のアクチュエータにより構成される。

　位相コントラスト画像生成部５は、放射線画像検出器３により検出された互いに異なるＭ種類の縞画像の画像信号に基づいて放射線位相コントラスト画像を生成するものである。放射線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。

　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。

　まず、図１に示すように、放射線源１と格子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、格子２に照射される。格子２に照射された放射線は、格子２で回折されることにより、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。

　これをタルボ効果と呼び、光波が格子２を通過したとき、格子２から所定の距離において、格子２の自己像Ｇ１を形成する。たとえば、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格子２の自己像Ｇ１を形成する一方、被検体１０によって、格子２に入射する放射線の波面は歪むため、格子２の自己像Ｇ１はそれに従って変形している。

　そして、格子２の自己像Ｇ１は、放射線画像検出器３の第１の電極層４１側から入射され、放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３によって強度変調を受け、上記波面の歪みを反映した縞画像の画像信号として放射線画像検出器３により検出される。

　ここで、放射線画像検出器３における縞画像の検出と読出しの作用について、より詳細に説明する。

　まず、図５（Ａ）に示すように高圧電源４００によって放射線画像検出器３の第１の電極層４１に負の電圧を印加した状態において、格子２の自己像Ｇ１を担持した放射線が、放射線画像検出器３の第１の電極層４１側から照射される。

　そして、放射線画像検出器３に照射された放射線は、第１の電極層４１を透過し、記録用光導電層４２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４２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４１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４３に蓄積される（図５（Ｂ）参照）。

　ここで、本実施形態における電荷蓄積層４３は、上述したような配列ピッチで線状に分割されているので、記録用光導電層４２において格子２の自己像Ｇ１に応じて発生した電荷のうちその直下に電荷蓄積層４３が存在する電荷のみが電荷蓄積層４３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４３の間（以下、非電荷蓄積領域という）を通過し、読取用光導電層４４を通過した後、透明線状電極４５ａと遮光線状電極４５ｂとに流れ出してしまう。

　このように記録用光導電層４２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４３が存在する電荷のみを蓄積する。この作用によって、格子２の自己像Ｇ１は、電荷蓄積層４３の線状の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１０による自己像Ｇ１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４３に蓄積されることになる。すなわち、本実施形態の電荷蓄積層４３は、従来の２つの格子を利用した位相イメージングにおける２つ目の格子と同等の機能を果たすことになる。

　そして、次に、図６に示すように、第１の電極層４１が接地された状態において、線状読取光源５０から発せられた線状の読取光Ｌ１が第２の電極層４５側から照射される。読取光Ｌ１は透明線状電極４５ａを透過して読取用光導電層４４に照射され、その読取光Ｌ１の照射により読取用光導電層４４において発生した正の電荷が電荷蓄積層４３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４５ａに接続されたチャージアンプ２００を介して遮光線状電極４５ｂに帯電した正の電荷と結合する。

　そして、読取用光導電層４４において発生した負の電荷と遮光線状電極４５ｂ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。

　そして、線状読取光源５０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３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画像信号が順次検出され、その検出された読取ライン毎の画像信号が位相コントラスト画像生成部５に順次入力されて記憶される。

　そして、放射線画像検出器３の全面が読取光Ｌ１に走査されて１フレーム全体の画像信号が位相コントラスト画像生成部５に記憶される。

　次に、位相コントラスト画像生成部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。

　図７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、格子２を通過して放射線画像検出器３の入射し、その放射線に応じた電荷が電荷蓄積層４３に蓄積される。なお、図７に示す放射線画像検出器３は電荷蓄積層４３のみを示しており、白四角の部分が線状の電荷蓄積層を示し、斜線四角の部分は非電荷蓄積領域を示している。

　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を進む放射線は格子２を通過し、その放射線に応じた電荷は非電荷蓄積領域を通過して流れ出して蓄積されない。

　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。

　格子２から放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３の位置に形成された自己像Ｇ１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。

　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。

　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３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。

　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。本実施形態では、上記位相ズレ量Ψを、下記に示す縞走査法を用いて算出する。

　縞走査法では、格子２または放射線画像検出器３の一方を他方に対して相対的にＸ方向に並進移動させながら、上述したような撮影を行う。本実施形態においては、上述の移動機構４により放射線画像検出器３を移動させる。放射線画像検出器３の移動にともなって、放射線画像検出器３によって検出される縞画像が移動し、並進距離（Ｘ方向への移動量）が、放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３の配列周期の１周期（配列ピッチＰ_２）に達すると、すなわち位相変化が２πに達すると縞画像は元の位置に戻る。このような縞画像の変化を、配列ピッチＰ_２の整数分の１ずつ放射線画像検出器３を移動させながら、放射線画像検出器３において縞画像を検出し、その検出した複数の縞画像から各画素の強度変調信号を取得し、各画素の強度変調信号の位相ズレ量Ψを取得する。

　図８は、配列ピッチＰ_２をＭ（３以上の整数）個に分割した移動ピッチ（Ｐ_２／Ｍ）ずつ放射線画像検出器３を移動させる様子を模式的に示している。なお、図８においては放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３（白四角）とその間の非電荷蓄積領域（斜線四角）のみを示している。

　移動機構４は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ－１のＭ個の各移動位置に、放射線画像検出器３を順に並進移動させる。なお、図８では、放射線画像検出器３の初期位置を、被検体１０が存在しない場合における放射線画像検出器３（電荷蓄積層４３）の位置での格子２の自己像Ｇ１の暗部が、電荷蓄積層４３の間の非電荷蓄積領域にほぼ一致する位置（ｋ＝０）としているが、この初期位置は、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ－１のうちいずれの位置としてもよい。

　まず、ｋ＝０の位置では、主として、被検体１０により屈折されなかった放射線が放射線画像検出器３によって検出される。次に、ｋ＝１，２，・・・と順に放射線画像検出器３を移動させていくと、放射線画像検出器３によって検出される放射線は、被検体１０により屈折されなかった放射線の成分が減少する一方で、被検体１０により屈折された放射線の成分が増加する。特に、ｋ＝Ｍ／２では、主として、被検体１０により屈折された放射線の成分のみが放射線画像検出器３によって検出される。ｋ＝Ｍ／２を超えると、逆に、放射線画像検出器３により検出される放射線は、被検体により屈折された放射線の成分が減少する一方で、被検体１０により屈折されなかった放射線の成分が増加する。

　そして、ｋ＝０，１，２，・・・，Ｍ－１の各位置で放射線画像検出器３による撮影を行うことによってＭ枚の縞画像信号が取得され、位相コントラスト画像生成部５に記憶される。

　以下に、このＭ枚の縞画像信号の各画素の画素信号から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。

　まず、放射線画像検出器３の位置ｋにおける各画素の画素信号Ｉｋ（ｘ）は、次式（１４）で表される。

　ここで、ｘは、画素のｘ方向に関する座標であり、Ａ_０は入射放射線の強度であり、Ａ_ｎは強度変調信号のコントラストに対応する値である（ここで、ｎは正の整数である）。また、ψ（ｘ）は、上記屈折角ψを放射線画像検出器３の画素の座標ｘの関数として表したものである。

　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。

　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３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３の各画素について取得されたＭ個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。

　具体的には、放射線画像検出器３の各画素について取得されたＭ個の画素信号は、図９に示すように、放射線画像検出器３の位置ｋに対して、電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ２の周期で周期的に変化する。図８中の破線は被検体１０が存在しない場合の画素信号の変化を示しており、実線は、被検体１０が存在する場合の画素信号の変化を示している。この両者の波形の位相差が各画素の強度変調信号の位相ズレ量Ψに対応する。

　そして、屈折角ψ（ｘ）は、上式（１２）で示したように位相シフト分布Φ（ｘ）の微分値に対応する値であるため、屈折角ψ（ｘ）をｘ軸に沿って積分することにより、位相シフト分布Φ（ｘ）を取得することができる。

　上記説明では、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）を位相コントラスト画像として得ることができる。

　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。

　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。

　以上のようにして位相コントラスト画像生成部５において、複数の縞画像に基づいて位相コントラスト画像が生成される。

　次に、本発明の放射線位相画像撮影装置の第２の実施形態について説明する。上記第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、格子２から放射線画像検出器３の検出面までの距離Ｚ_２がタルボ干渉距離となるように、格子２の種類や放射線源１から放射される放射線の拡がり角に応じて、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においては、格子２への入射放射線の大部分を回折させずに投影させる構成とすることで、格子２を通過して射影される投影像が、格子２の後方の位置で相似的に得られるため、格子２から放射線画像検出器３の検出面までの距離Ｚ_２を、タルボ干渉距離と無関係に設定することができるようにしたものである。

　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、格子２が吸収型（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が幾何学的に投影されるように構成されている。より詳細には、格子２の間隔ｄ_１を、放射線源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、照射放射線の大部分はスリット部での回折を受けずに、格子２の後方に格子２の自己像Ｇ１を形成するように構成することができる。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、放射線の実効波長は約０．４Åである。この場合には、格子２の間隔ｄ_１を、１μｍ～１０μｍ程度とすればスリット部を通過した放射線が形成する放射線像は回折の効果を無視できる程度になり、格子２の後方に格子２の自己像Ｇ１が幾何学的に投影される。

　なお、格子２の格子ピッチＰ_１と電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ_２との関係については、上記第１の実施形態における式（２）と同様である。

　そして、第２の実施形態においては、格子２と放射線画像検出器３の検出面との距離Ｚ_２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Ｚ_２が、次式（１７）を満たす範囲の値に設定する。

　なお、格子２の部材２２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、部材２２のそれぞれの厚みｈ_１を、可能な限り厚くすることが好ましい。部材２２は、照射放射線の９０％以上を遮蔽できることが好ましく、部材２２の素材と厚さｈ_１は、照射放射線のエネルギーに応じて設定される。たとえば、放射線源１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、厚みｈ_１は、金（Ａｕ）換算で１００μｍ以上であることが好ましい。

　ただし、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、いわゆる放射線のケラレの問題があるため、格子２の部材２２の厚さｈ_１は制限することが好ましい。

　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、格子２に照射される。

　そして、格子２を通過して射影された投影像が、放射線画像検出器３の第１の電極層４１側から入射され、放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３によって強度変調を受け、縞画像の画像信号として放射線画像検出器３により検出される。

　そして、放射線画像検出器３により検出された縞画像の画像信号は、上記第１の実施形態と同様にして読み出され、１フレーム全体の画像信号が位相コントラスト画像生成部５に記憶される。第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、移動機構４によって放射線画像検出器３が並進移動し、その各位置に対応するＭ枚の縞画像信号が取得される。

　そして、位相コントラスト画像生成部５において、上記第１の実施形態と同様にしてＭ枚の縞画像信号に基づいて位相コントラスト画像が生成される。

　第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置によれば、格子２と放射線画像検出器３の検出面との距離Ｚ_２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。

　次に、本発明の放射線位相画像撮影装置の第３の実施形態について説明する。上記第１および第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、移動機構４によって放射線画像検出器３を並進移動させ、各位置において放射線画像の撮影を行うことによってＭ枚の縞画像信号を取得するようにしたが、第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、上記のような移動機構４を必要とすることなく、１回の放射線画像の撮影によってＭ枚の縞画像信号を取得可能に構成されたものである。

　具体的には、第３の実施形態においては、図１１に示すように、格子２と放射線画像検出器３とが、格子２によって形成される自己像Ｇ１の延伸方向と放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３の延伸方向とが相対的に傾くように配置されるものである。そして、本実施形態においては、このように配置された格子２と電荷蓄積層４３に対して、放射線画像検出器３によって検出される画像信号の各画素の主走査方向（図５のＸ方向）の主画素サイズＤｘと副走査方向の副画素サイズＤｙとが、図１１に示すような関係となるようにする。

　主画素サイズＤｘは、上述したように放射線画像検出器３の透明線状電極４５ａと遮光線状電極４５ｂの配列ピッチによって決定されるものであって、本実施形態においては５０μｍに設定されている。また、副画素サイズＤｙは、線状読取光源５０によって放射線画像検出器３に照射される線状の読取光の幅によって決定されるものであって、本実施形態においては１０μｍに設定されている。

　ここで、本実施形態においては、複数の縞画像を取得し、その複数の縞画像に基づいて位相コントラスト画像を生成するが、その取得する縞画像の数をＭとすると、Ｍ個の副画素サイズＤｙが位相コントラスト画像の副走査方向の１つの画像解像度Ｄとなるように格子２の自己像Ｇ１が電荷蓄積層４３に対して傾けられる。

　具体的には、図１１に示すように、電荷蓄積層４３の配列ピッチおよび格子２によって放射線画像検出器３（電荷蓄積層４３）の位置に形成される格子２の自己像Ｇ１のピッチをＰ_１’、電荷蓄積層４３に対する格子２の自己像Ｇ１のＸ－Ｙ面内の相対的な回転角をθ、位相コントラスト画像の副走査方向の画像解像度をＤ（＝Ｄｙ×Ｍ）とすると、回転角θを下式（１８）を満たすように設定することによって、副走査方向の画像解像度Ｄの長さに対して、格子２の自己像Ｇ１と線状の電荷蓄積層４３の位相がｎ周期分ずれることになる。なお、図１１においては、Ｍ＝５、ｎ＝１の場合を示している。

　したがって、位相コントラスト画像の副走査方向の画像解像度ＤをＭ分割したＤｘ×Ｄｙの各画素によって、格子２の自己像Ｇ１のｎ周期分の強度変調をＭ分割した画像信号が検出できることになる。図１１に示す例では、ｎ＝１としているので、副走査方向の画像解像度Ｄの長さに対して、格子２の自己像Ｇ１と線状の電荷蓄積層４３の位相が１周期分ずれることになる。もっとわかり易く言えば、放射線画像検出器３に入射する格子２の自己像Ｇ１の１周期分のうち、電荷蓄積層４３で電荷が蓄積される領域が、副走査方向の画像解像度Ｄの長さにわたって変化することにより、放射線画像検出器３で検出される格子２の自己像Ｇ１の強度が、副走査方向に変調される。

　そして、Ｍ＝５としているので、Ｄｘ×Ｄｙの各画素によって格子２の自己像Ｇ１の１周期の強度変調を５分割した画像信号が検出できることになり、すなわち、Ｄｘ×Ｄｙの各画素によって互いに異なる５つの縞画像の画像信号をそれぞれ検出することができることになる。なお、５つの縞画像の画像信号の取得方法については、後で詳述する。

　なお、本実施形態においては、上述したとおり、Ｄｘ＝５０μｍ、Ｄｙ＝１０μｍ、Ｍ＝５としているので、位相コントラスト画像の主走査方向の画像解像度Ｄｘと副走査方向の画像解像度Ｄ＝Ｄｙ×Ｍが同じになるが、必ずしも主走査方向の画像解像度Ｄｘと副走査方向の画像解像度Ｄとを合わせる必要はなく、任意の主副比としてもよい。

　さらに、本実施形態においては、Ｍ＝５としているが、Ｍは３以上であればよく、５以外であってもよい。また、上記説明ではｎ＝１としたが、ｎは０以外の整数であれば１以外の整数でもよい。すなわち、ｎが負の整数の場合には上述した例に対して反対周りの回転となり、また、ｎを±１以外の整数としてｎ周期分の強度変調としてもよい。ただし、ｎがＭの倍数の場合は、１組のＭ個の副走査方向画素Ｄｙの間で格子２の自己像Ｇ１と線状の電荷蓄積層４３の位相とが等しくなり、異なるＭ個の縞画像とならないため除外するものとする。

　また、電荷蓄積層４３に対する格子２の自己像Ｇ１の回転角θについては、たとえば、放射線画像検出器３を固定した後、格子２を回転させることによって調整することができる。

　たとえば、上式（１８）でＰ_１’＝５μｍ、Ｄ＝５０μｍ、ｎ＝１とすると、回転角θは約５．７°である。そして、線状の電荷蓄積層４３は格子として機能するので、電荷蓄積層４３に対する格子２の自己像Ｇ１の実際の回転角θ’は、たとえば、格子の自己像Ｇ１と線状の電荷蓄積層４３によって形成されるモアレのピッチによって検出することができる。

　具体的には、図１２に示すように、実際の回転角をθ’、回転によって生じたＸ方向への見た目の自己像Ｇ１のピッチＰ’とすると、観測されるモアレのピッチＰｍは、
１／Ｐｍ＝｜１／Ｐ’－１／Ｐ_１’｜
であるので、Ｐ’＝Ｐ_１’／ｃｏｓθ’を上式に代入することによって実際の回転角θ’を求めることができる。なお、モアレのピッチＰｍについては、放射線画像検出器３によって検出された画像信号に基づいて求めるようにすればよい。

　そして、上式（１８）で定めた回転角θと実際の回転角θ’とを比較し、その差の分だけ自動または手動で格子２の回転角を調整するようにすればよい。

　そして、上記のような構成において、第１および第２の実施形態と同様にして１回の放射線画像の撮影が行われた後、放射線画像検出器３の全面が読取光Ｌ１に走査されて１フレーム全体の画像信号が位相コントラスト画像生成部５に記憶され、位相コントラスト画像生成部５は、その記憶された画像信号に基づいて、互いに異なる５つの縞画像の画像信号を取得する。

　具体的には、本実施形態においては、図１０に示すように、位相コントラスト画像の副走査方向の画像解像度Ｄを５分割し、格子２の自己像Ｇ１の１周期の強度変調を５分割した画像信号が検出できるように格子２の自己像Ｇ１を電荷蓄積層４３に対して傾けるようにしたので、図１３に示すように、第１読取ラインから読み出された画像信号が第１の縞画像信号Ｍ１として取得され、第２読取ラインから読み出された画像信号が第２の縞画像信号Ｍ２として取得され、第３読取ラインから読み出された画像信号が第３の縞画像信号Ｍ３として取得され、第４読取ラインから読み出された画像信号が第４の縞画像信号Ｍ４として取得され、第５読取ラインから読み出された画像信号が第５の縞画像信号Ｍ５として取得される。なお、図１３に示す第１～第５読取ラインは、図１０に示す副画素サイズＤｙに相当する。

　また、図１３においては、Ｄｘ×（Ｄｙ×５）の読取範囲しか示していないが、その他の読取範囲についても、上記と同様にして第１～第５の縞画像信号が取得される。すなわち、図１４に示すように、副走査方向について４画素間隔毎の画素行（読取ライン）からなる画素行群の画像信号が取得されて１フレームの１つの縞画像信号が取得される。より具体的には、第１読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて１フレームの第１の縞画像信号が取得され、第２読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて１フレームの第２の縞画像信号が取得され、第３読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて１フレームの第３の縞画像信号が取得され、第４読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて１フレームの第４の縞画像信号が取得され、第５読取ラインの画素行群の画像信号が取得されて１フレームの第５の縞画像信号が取得される。

　上記のようにして互いに異なる第１～第５の縞画像信号が取得され、この第１～第５の縞画像信号に基づいて、位相コントラスト画像生成部５において、上記第１および第２の実施形態と同様にして位相コントラスト画像が生成される。

　また、上記第３の実施形態においては、図１０に示すように、電荷蓄積層４３の延伸方向をＹ方向に平行とし、格子２の自己像Ｇ１の延伸方向をこのＹ方向に対してθだけ傾けるようにしたが、逆に、格子２の自己像Ｇ１の延伸方向をＹ方向に平行とし、電荷蓄積層４３の延伸方向をこのＹ方向に対してθだけ傾けるようにしてもよい。

　また、格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３とのＸ－Ｙ面内の相対的な回転角θは、上式（１８）で表されるだけでなく、格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３とによって発生するモアレの周期Ｔと副画素サイズＤｓｕｂとの関係から、下式（１９）で表すこともできる。下式（１９）におけるＰ_１’は放射線画像検出器３の位置に形成される格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチである。

　なお、上式（１８）の説明においては、副画素サイズをＤｙと呼ぶようにしたが、これは互いに異なる縞画像を構成する画像信号を取得するための５つの画素の配列方向がＹ方向だからである。後で詳述するが、上記５つの画素の配列方向は必ずしもＹ方向に限定されるものでなく、その他の方向でも良いため、式（１９）における副画素サイズはＤｓｕｂと呼ぶことにしている。副画素サイズという意味では、ＤｙとＤｓｕｂは同じものである。したがって、式（１８）における画像解像度Ｄについても、縞画像の数Ｍ×副画素サイズＤｓｕｂと表すことができ、この副画素サイズの方向もＹ方向に限定されるものではない。

　また、このとき格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチＰ_１と格子２の格子ピッチＰ_１と電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ_２とが満たすべき関係は、格子２が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の場合には下式（２０）となり、格子２が１８０°の位相変調を与える位相変調型格子の場合には下式（２１）となる。

　そして、図１５に示すように格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３とを配置した場合、図１５の一番右に示すようなＹ方向に周期方向を有するモアレが発生するが、たとえば図１５おいて点線四角で示すように、上記モアレの周期方向に対して平行に配列された画素の画像信号を取得するようにすれば、上記第３の実施形態と同様に、互いに異なる５つの縞画像を構成する画像信号をそれぞれ取得することができる。

　また、上記第１～第３の実施形態においては、放射線画像検出器３として、電極間に、記録用光導電層４２、電荷蓄積層４３および読取用光導電層４４の３層を設けたものを利用するようにしたが、必ずしもこの層構成である必要はなく、たとえば、図１６に示すように、読取用光導電層４４を設けることなく、第２の電極層の透明線状電極４５ａおよび遮光線状電極４５ｂ上に直接接触するように線状の電荷蓄積層４３を設け、その電荷蓄積層４３の上に記録用光導電層４２を設けるようにしてもよい。なお、この記録用光導電層４２は、読取用光導電層としても機能するものである。

　この構造は、読取用光導電層４４なしに第２の電極層４５に直接電荷蓄積層４３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、線状の電荷蓄積層４３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。読取用光導電層４４の上に線状の電荷蓄積層４３を設ける構成では、読取用光導電層４４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４４の蒸着工程と記録用光導電層４２の蒸着工程の間で大気中操作により、読取用光導電層４４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４４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。

　記録用光導電層４２および電荷蓄積層４３の材料については、上記第１の実施形態と同様である。また、電荷蓄積層４３の線状構成についても、上記第１～第３の実施形態と同様である。

　以下に、図１６に示す放射線画像検出器６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。

　まず、図１７（Ａ）に示すように高圧電源４００によって放射線画像検出器６の第１の電極層４１に負の電圧を印加した状態において、格子２の自己像Ｇ１を担持した放射線が、放射線画像検出器３の第１の電極層４１側から照射される。

　そして、放射線画像検出器３に照射された放射線は、第１の電極層４１を透過し、記録用光導電層４２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４２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４１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４３に蓄積される（図１７（Ｂ）参照）。なお、第２の電極層４５に接した線状の電荷蓄積層４３は絶縁性の膜であるから、この電荷蓄積層４３に到達した電荷はそこに捕えられ、第２の電極層４５へ行くことができず、蓄積されて留まる。

　ここでも、上記実施形態の放射線画像検出器３と同様に、記録用光導電層４２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４３が存在する電荷のみを蓄積する。この作用によって、格子２の自己像Ｇ１は電荷蓄積層４３の線状の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１０による自己像Ｇ１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４３に蓄積されることになる。

　そして、図１８に示すように、第１の電極層４１が接地された状態において、線状読取光源５０から発せられた線状の読取光Ｌ１が第２の電極層４５側から照射される。読取光Ｌ１は、透明線状電極４５ａを透過して電荷蓄積層４３近傍の記録用光導電層４２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４３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４５ａへ引き寄せられ、透明線状電極４５ａに帯電した正の電荷および透明線状電極４５ａに接続されたチャージアンプ２００を介して遮光線状電極４５ｂ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。

　上述した放射線画像検出器６を用いた場合においても、複数の縞画像信号の取得方法および位相コントラスト画像の生成方法は上記第１～第３の実施形態と同様である。

　また、上記第１～第３の実施形態においては、放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３を、完全に線状に分離して形成するようにしたが、これに限らず、たとえば、図１９に示すように、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格子状に形成するようにしてもよい。

　また、上記第１～第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、放射線源１から放射線画像検出器３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、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、格子２のタルボ干渉や格子２の投影による自己像Ｇ１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。

　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。

　そこで、上述したようなピンホールを設けるのではなく、第１～第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置において、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。

　ここで、マルチスリットは、第２の実施形態の格子２と同様な構成の吸収型格子であり、所定の方向に延伸した複数の放射線遮蔽部が周期的に配置されているものである。マルチスリットに配置された放射線遮蔽部の延伸方向は、格子２の部材２２の延伸方向に同一であることが好ましいが、位相コントラスト画像が得られるという観点では、必ずしも同一である必要はない。本実施形態では、このうち最も好ましい形態の例として、マルチスリットに配置された放射線遮蔽部の延伸方向は格子２の部材２２の延伸方向（Ｙ方向）と同一であるとして説明する。

　すなわち、この場合において、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ものとすることができ、擬似的に、Ｘ方向に分割された多数の微小焦点光源を形成することができる。

　このマルチスリットの格子ピッチＰ_３は、マルチスリットから格子２までの距離をＺ_３として、次式（２２）を満たすように設定する必要がある。なお、Ｐ_１’は、放射線画像検出器（電荷蓄積層）の位置における格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチである。

　また、マルチスリットがある場合でも格子２の自己像Ｇ１の拡大率は、放射線源１の焦点位置が基点となるため、電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ_２が満たすべき関係は、上述の第１および第２の実施形態と同じである。すなわち、格子２が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の場合には次式（２３）を満たすように、格子２が１８０°の位相変調を与える位相変調型格子の場合には次式（２４）を満たすように決定することができる。

　さらに、放射線画像検出器３の検出面におけるＸ方向の有効視野の長さＶを確保するには、放射線源１の焦点から放射線画像検出器３の検出面までの距離をＬとすると、格子２の部材２２の厚みｈ_１は、次式（２５）を満たすように決定されることが好ましい。

　なお、上式（２２）は、マルチスリットにより疑似的に分割形成された各微小焦点光源から射出された放射線が格子２のタルボ干渉あるいは投影によって形成された複数の自己像Ｇ１が、放射線画像検出器６（電荷蓄積層４３）の位置で、ちょうど格子２の自己像Ｇ１のピッチ１周期分ずつずれて重なり合うための幾何学的な条件である。このように、マルチスリットによって形成される複数の微小焦点光源が形成する、上記タルボ干渉または上記投影像による、複数の格子２の自己像Ｇ１が規則的に重ね合わせられることにより、放射線の強度を低下させずに、位相コントラスト画像の画質を向上させることができる。

　また、上記第３の実施形態のように格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３とを相対的に傾けるとともに、上記のようなマルチスリットを用いる場合においても、格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３との相対的な回転角θと、格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３とによって発生するモアレの周期Ｔと、副画素サイズＤｓｕｂとの関係は、上式（１９）で表すことができる。

　また、格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチＰ_１と電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ_２とが満たすべき関係は上式（２３）および上式（２４）であり、さらに上式（２２）で表されるような条件を満たす必要がある。

　また、上記第３の実施形態の説明においては、格子２と放射線画像検出器３とが、格子２の延伸方向と放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３の延伸方向とが相対的に傾くように配置する構成とし、さらに、マルチスリットを用いた場合には、マルチスリットに配置された放射線遮蔽部の延伸方向は、格子２の部材２２の延伸方向に同一となるように構成するようにしたが、これに限らない。たとえば、格子２と放射線画像検出器３とが、格子２の延伸方向と放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３の延伸方向が平行になるように配置し、マルチスリットに配置された放射線遮蔽部の延伸方向が格子２の延伸方向とが相対的に傾くように配置する構成としてもよい。なぜならば、この構成によっても、格子２の自己像Ｇ１の延伸方向と放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３の延伸方向とが相対的に傾き、モアレを発生させることができるためである。

　また、上記第３の実施形態の説明においては、格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３とを相対的に傾けるようにしたが、必ずしもこのように相対的に傾ける必要はなく、たとえば格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３とが平行となるようにするとともに、格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチとは異なる配列ピッチの電荷蓄積層４３を形成するようにしてもよい。

　このような格子２および電荷蓄積層４３を用いた場合、図２０に示すようなＹ方向のモアレ、すなわちＸ方向に周期方向を有するモアレが発生することになる。したがって、たとえば図２０おいて点線四角で示すように、上記モアレの周期方向に対して平行に配列された５つの画素の画像信号を取得するようにすれば、上記第３の実施形態と同様に、互いに異なる５つの縞画像を構成する画像信号をそれぞれ取得することができる。

　上記のように格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチとは異なる配列ピッチの電荷蓄積層４３を形成する場合、格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチＰ_１’と、電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ_２と、モアレの周期Ｔと、副画素サイズＤｓｕｂとが、下式（２６）を満たすようにすればよい。

　また、このとき格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチＰ_１’は、格子２が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の場合には下式（２７）を満たすようにし、格子２が１８０°の位相変調を与える位相変調型格子の場合には下式（２８）を満たすようにすればよい。

　また、上記第３実施形態の放射線位相画像撮影装置に対して上述したマルチスリットを設けた実施形態においても、上記のように格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチとは異なる配列ピッチの電荷蓄積層４３を用いた構成とすることができる。上記マルチスリットを用いる場合においても、格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチＰ_１’と、電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ_２と、モアレの周期Ｔと、副画素サイズＤｓｕｂとは、上式（２６）を満たすようにすればよい。

　なお、このとき格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチＰ_１’が満たすべき関係式は、上式（２７）および上式（２８）と同様であり、さらに上式（２２）で表されるような条件を満たす必要がある。

　また、上記説明では、格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチと電荷蓄積層４３の配列ピッチとが異なる構成としたが、この構成に限らず、たとえば、放射線源１から出射される放射線がコーンビームである場合には、図２１に示すように、Ｚ_２の位置において格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチと同じ配列ピッチとなるような電荷蓄積層４３を形成し、この電荷蓄積層４３を有する放射線画像検出器３をＺ_２より大きくした位置（あるいは、図示していないが、Ｚ_２をより小さくした位置）に移動させて配置することによって、拡大された格子３の自己像Ｇ１の配列ピッチと電荷蓄積層４３の配列ピッチとが異なるような構成としてもよい。この構成の場合でも、上式（２６）、上式（２７）または上式（２８）を満たし、さらにマルチスリットを用いる場合には、さらに上式（２２）を満たす必要がある。ただし、これらの式において、Ｐ_１’は上記移動後の放射線画像検出器３の位置における格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチ、Ｚ_２は、格子２と上記移動後の放射線画像検出器３との距離、と読み替えるものとする。

　また、上述したように格子２の自己像Ｇ１の配列ピッチとは異なる配列ピッチの電荷蓄積層４３を形成するとともに、さらに上述したように格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３とを相対的に傾けるようにしてもよい。

　このような構成とすることにより、図２２に示すような斜め方向に（Ｘ方向およびＹ方向に平行でない方向）周期を有するモアレを発生させることができる。したがって、たとえば図２２おいて点線四角で示すように、Ｙ方向に平行に配列された５つの画素の画像信号を取得するようにすれば、上記第３の実施形態と同様に、互いに異なる５つの縞画像を構成する画像信号をそれぞれ取得することができる。

　なお、図２２においては、Ｙ方向に平行に配列された５つの画素の画像信号を取得するようにしたが、これに限らず、図２３に示すように、Ｘ方向に平行に配列された５つの画素の画像信号を取得するようにしてもよい。要するに、上記モアレの周期方向に対して平行方向、あるいは直交方向以外の交差する方向について配列された画素の画像信号を取得するのであれば、如何なる方向に画素が配列されていてもよい。

　また、上記説明においては、格子２の自己像Ｇ１の周期方向または電荷蓄積層４３の周期方向が、放射線画像検出器３の画素が配列される直交する方向のうちのいずれか一方の方向と一致する場合について説明したが、これに限らず、図２４に示すように、斜め方向（Ｘ方向およびＹ方向に平行でない方向）に配列された５つの画素の画像信号が取得できるように格子２および電荷蓄積層４３の周期方向と放射線画像検出器３の画素の配列方向との相対角度がずれていてもよい。

　要するに、上述したように、モアレの周期方向に対して平行または直交方向以外の交差方向となる所定方向について配列された複数の画素の画像信号を互いに異なる縞画像を構成する画像信号として取得するのであれば、格子２および電荷蓄積層４３の周期方向と放射線画像検出器３の画素の配列方向との関係を如何なる関係にしてもよい。なお、ここでいう放射線画像検出器３の画素の配列方向とは、放射線画像検出器３における線状電極の配列方向または読取光の走査方向のことをいう。このような関係により、上式（１８）、上式（１９）、上式（２６）における副画素サイズは、Ｙ方向に限定されるものではなく、上記所定方向の画素のサイズということになる。

　また、上記説明においては、格子２は、その部材２２の周期配列方向が直線状（すなわち、格子面が平面状）となるように構成されているが、上述した全ての実施形態において、これに代えて、図２５に示すように、格子面を曲面状に凹面化した格子４５０を用いることがより好ましい。

　格子４５０は、放射線透過性でかつ湾曲した基板４５０ａの表面に、複数の部材４５０ｂが所定のピッチＰ_１で周期的に配列されている。各部材４５０ｂは、第１および第２の実施形態と同様に、Ｙ方向に直線状に延伸しており、格子４５０の格子面は、放射線源１の焦点を通り、部材４５０ｂの延伸方向に延びる直線を中心軸とする円筒面上に沿った形状となっている。

　放射線源１の焦点から格子４５０までの距離をＺ_１、放射線画像検出器３の検出面までの距離をＺ_２とした場合に、格子ピッチＰ_１および電荷蓄積層４３の配列ピッチＰ_２は、上式（２）または上式（３）の関係を満たすように決定される。

　このように、格子４５０の格子面を円筒面状にすることにより、放射線源１の焦点から照射される放射線は、被検体１０が存在しない場合、全ての格子面に垂直に入射することになるため、部材４５０ｂの厚みの上限の制約がなく、上式（１）を考慮する必要がない。

　さらに、上述したマルチスリットを設ける実施形態の場合には、このマルチスリットを格子４５０と同様の構成にすることが好ましい。

　なお、格子４５０は、それぞれ複数の平面状の小格子を接合することによって構成されたものであってもよい。また、格子４５０の基板４５０ａは可撓性を有するものであってもよい。

　また、図２５に示すように、放射線画像検出器３，６についても、格子２２と同様に、検出面を曲面状に凹面化するようにしてもよい。

　また、放射線画像検出器３，６を可撓性とし、放射線源１の焦点から放射線画像検出器３，６の検出面までの距離（ＳＩＤ）を変化させるＳＩＤ変化機構、およびＳＩＤに応じて曲率を変化させる曲率調整機構を設けるようにしてもよい。たとえば、所定の入力装置から入力されたＳＩＤの値に基づいて、ＳＩＤ変更機構および曲率調整機構を制御し、放射線源１または放射線画像検出器３，６の位置を調整するとともに、検出面に対する放射線の入射角度がほぼ垂直となるように放射線画像検出器３，６の曲率を変化させるようにしてもよい。

　さらに、上記ＳＩＤ変更機構におるＳＩＤの変更にともなって、距離Ｚ_１，Ｚ_２が変化する場合には、距離Ｚ_１，Ｚ_２に応じて格子４５０の曲率を変化させる機構を設けるようにしてもよい。ただし、距離Ｚ_１，Ｚ_２の変化が大きい場合には、格子４５０の曲率を変化させても格子ピッチＰ_１が対応しきれないため、格子４５０を適切な曲率および格子ピッチＰ_１を有するものと交換自在としてもよい。

　また、上記説明では、基板４５０ａの湾曲方向に直交する方向に部材４５０ｂを配設することにより格子４５０を構成し、これにより部材４５０ｂの厚みの制約を排除するようにしたが、基板４５０ａの湾曲方法に沿って部材を配設するようにしてもよい。また、このように構成する場合、放射線画像検出器３，６の電荷蓄積層４３についてもその湾曲方法に沿って配設することになる。

　なお、上記実施形態で説明した光読取方式の放射線画像検出器においては、主走査方向については線状電極の幅（延伸方向と垂直な方向）によって解像度Ｄｘが制限されるが、副走査方向については、線状読取光源５０の読取光の副走査方向の幅および１ラインあたりのチャージアンプ２００の蓄積時間と線状読取光源５０の移動速度の積で解像度Ｄｓｕｂ（Ｄｙ）が決まることになる。主副解像度ともに典型的には数１０μｍであるが、主走査方向の解像度を維持したまま副走査方向の解像度を高くする設計が可能である。たとえば、線状読取光源５０の幅を小さくしたり、移動速度を遅くすることにより実現可能である。

　以上、本発明の放射線位相画像撮影装置の基本的な構成を説明したが、次に、この基本構成を用いた具体的なシステムの構成について説明する。なお、以下に説明するシステムにおいては、上述した全ての実施形態を用いることができる。

　図２６および図２７に示すＸ線撮影システム１００は、被検者Ｈを立位状態で撮影するＸ線診断装置に上記実施形態の放射線位相画像撮影装置を適用したものである。

　Ｘ線撮影システム１００は、具体的には、被検体ＨにＸ線を照射する放射線源１と、放射線源１に対向配置され、放射線源１から射出され被検者Ｈを透過したＸ線を検出して画像データを生成する撮影部１２と、操作者の操作に基づいて放射線源１の曝射動作や撮影部１２の撮影動作を制御するとともに、撮影部１２により取得された画像信号を演算処理して位相コントラスト画像を生成するコンソール１３とを備えている。

　放射線源１は、天井から吊り下げられたＸ線源保持装置１４により上下方向（Ｘ方向）に移動自在に保持されている。撮影部１２は、床上に設置された立位スタンド１５により上下方向に移動自在に保持されている。

　放射線源１は、Ｘ線源制御部１７の制御に基づき、高電圧発生器１６から印加される高電圧に応じてＸ線を発生するＸ線管１８と、Ｘ線管１８から発せられたＸ線のうち、被検者Ｈの検査領域に寄与しない部分を遮蔽するように照射野を制限する可動式のコリメータ１９ａを備えたコリメータユニット１９とから構成されている。Ｘ線管１８は、陽極回転型であり、電子放出源（陰極）としてのフィラメント(図示せず)から電子線を放出して、所定の速度で回転する回転陽極１８ａに衝突させることによりＸ線を発生する。この回転陽極１８ａの電子線の衝突部分がＸ線焦点１８ｂとなる。

　Ｘ線源保持装置１４は、天井に設置された天井レール（図示せず）により水平方向（Ｚ方向）に移動自在に構成された台車部１４ａと、上下方向に連結された複数の支柱部１４ｂとからなる。台車部１４ａには、支柱部１４ｂを伸縮させて、放射線源１の上下方向に関する位置を変更するモータ（図示せず）が設けられている。

　立位スタンド１５は、床に設置された本体１５ａに、撮影部１２を保持する保持部１５ｂが上下方向に移動自在に取り付けられている。保持部１５ｂは、上下方向に離間して配置された２つのプーリ１５ｃの間に掛架された無端ベルト１５ｄに接続され、プーリ１５ｃを回転させるモータ（図示せず）により駆動される。このモータ駆動は、操作者の設定操作に基づき、後述するコンソール１３の制御装置２０により制御される。

　また、立位スタンド１５には、プーリ１５ｃまたは無端ベルト１５ｄの移動量を計測することにより、撮影部１２の上下方向に関する位置を検出するポテンショメータ等の位置センサ（図示せず）が設けられている。この位置センサの検出値は、ケーブル等によりＸ線源保持装置１４に供給される。Ｘ線保持装置１４は、供給された検出値に基づいて支柱部１４ｂを伸縮させ、撮影部１２の上下動に追従するように放射線源１を移動させる。

　コンソール１３には、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなる制御装置２００が設けられている。制御装置２００には、操作者が撮影指示やその指示内容を入力する入力装置２０１と、撮影部１２により取得された画像信号を演算処理して位相コントラスト画像を生成する演算処理部２０２と、位相コントラスト画像を記憶する画像記憶部２０３と、位相コントラスト画像等を表示するモニタ２０４と、Ｘ線撮影システム１００の各部と接続されるインターフェース（Ｉ／Ｆ）２０５とがバス２０６を介して接続されている。なお、演算処理部２０２が、上記実施形態において説明した位相コントラスト画像生成部５に相当するものである。

　入力装置２０１としては、たとえば、スイッチ、タッチパネル、マウス、キーボード等を用いることが可能であり、入力装置２０１の操作により、Ｘ線管電圧やＸ線照射時間等のＸ線撮影条件、撮影タイミング等が入力される。モニタ２０４は、液晶ディスプレイ等からなり、制御装置２００の制御により、Ｘ線撮影条件等の文字や位相コントラスト画像を表示する。

　撮影部１２には、上記実施形態で説明した格子２および放射線画像検出器３が設けられている。放射線画像検出器３は、その検出面が放射線源１から照射されるＸ線の光軸Ａに直交するように配置されている。また、撮影部１２には、放射線画像検出器を並進移動させる、上記実施形態で説明した移動機構４が設けられている。なお、上記第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置を適用する場合には、撮影部１２は、移動機構４を備えず、格子２と放射線画像検出器３を備えたものとなる。

　次に、図２８に示すＸ線撮影システム１１０は、被検者Ｈを臥位状態で撮影するＸ線診断装置に上記実施形態の放射線位相画像撮影装置を適用したものである。

　Ｘ線システム１１０は、上記Ｘ線撮影システム１００の放射線源１および撮影部１２の他に、被検者Ｈを寝載するベッド６１を備えている。放射線源１および撮影部１２は、上記Ｘ線撮影システム１００のものと同様の構成であるため、各構成要素には、Ｘ線撮影システム１００と同一の符号を付している。以下、上記Ｘ線撮影システム１００との差異についてのみ説明する。その他の構成および作用については、上記Ｘ線撮影システム１００と同様であるため説明は省略する。

　Ｘ線撮影システム１１０は、撮影部１２が、被検者Ｈを介して放射線源１に対向するように、天板６２の下面側に取り付けられている。一方、放射線源１は、Ｘ線源保持装置１４によって保持されており、放射線源１の角度変更機構（図示せず）によりＸ線照射方向が下方向とされている。放射線源１は、この状態でベッド１６の天板６２に寝載された被検者ＨにＸ線を照射する。Ｘ線源保持装置１４は、支柱部１４ｂの伸縮により放射線源１の上下動を可能とするため、この上下動により、Ｘ線焦点１８ｂから放射線画像検出器３の検出面までの距離を調整することができる。

　なお、たとえば、撮影部１２の構成として、上記第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置の構成を採用した場合には、格子２と放射線画像検出器３との間の距離を短くすることができ、薄型化が可能であるため、ベッド６１の天板６２を支持する脚部６３を短くし、天板６２の位置を低くすることができる。たとえば、撮影部１２を薄型化し、天板６２の位置を被検者Ｈが容易に腰掛けられる程度の高さ（たとえば、床上４０ｃｍ程度）とすることが好ましい。また、天板６２の位置を低くすることは、放射線源１から撮影部１２までの十分な距離を確保するうえでも好ましい。

　なお、上記放射線源１と撮影部１２との位置関係とは逆に、放射線源１をベッド６１に取り付け、撮影部１２を天井側に設置することで、被検者Ｈの臥位撮影を行うことも可能である。

　Ｘ線撮影システム１１０のように、位相コントラスト画像の臥位撮影を可能とすることにより、被検者Ｈの撮影肢位が難しい腰椎、股関節等の撮影が可能になる。また、ベッド６１に被検者Ｈを固定するための適切な固定具を用いることにより、体動による位相コントラスト画像の劣化を低減することが可能になる。

　次に、図２９および図３０に示すＸ線撮影システム１２０は、被検者Ｈを立位状態および臥位状態で撮影するＸ線診断装置に上記実施形態の放射線位相画像撮影装置を適用したものである。

　Ｘ線システム１１０においては、放射線源１および撮影部１２が、旋回アーム１２１によって保持されている。この旋回アーム１２１は、基台１２２に旋回可能に連結されている。放射線源１および撮影部１２は、上記Ｘ線撮影システム１００のものと同様の構成であるため、各構成要素には、Ｘ線撮影システム１００と同一の符号を付している。以下、上記Ｘ線撮影システム１００との差異についてのみ説明する。その他の構成および作用については、上記Ｘ線撮影システム１００と同様であるため説明は省略する。

　旋回アーム１２１は、ほぼＵ字状の形状をしたＵ字状部１２１ａと、このＵ字状部１２１ａの一端に接続された直線状の直線状部１２１ｂとからなる。Ｕ字状部１２１ａの他端には、撮影部１２が取り付けられている。直線状部１２１ｂには、その延伸方向に沿って第１の溝１２３が形成さえており、この第１の溝１２３に、放射線源１が摺動自在に取り付けられている。放射線源１と撮影部１２とは対向しており、放射線源１を第１の溝１２３に沿って移動させることにより、Ｘ線焦点１８ｂから放射線画像検出器３の検出面までの距離を調整することができる。

　また、基台１７２には、上下方向に延伸した第２の溝１２４が形成されている。旋回アーム１２１は、Ｕ字状部１２１ａと直線状部１２１ｂとの接続部に設けられた連結機構１７５により、第２の溝１２４に沿って上下方向に移動自在となっている。また、旋回アーム１２１は、連結機構１２５により、ｙ方向に沿う回転軸Ｃを中心として旋回可能となっている。図２９に示す立位状態から旋回アーム１２１を、回転軸Ｃを中心として時計回りに９０°回動させるとともに、被検者Ｈを寝載するベッド（図示せず）の下に撮影部１２を配置することで、臥位撮影が可能となる。なお、旋回アーム１２１は、９０°の回動に限られず、任意の角度の回動を行うことができ、立位撮影（水平方向）および臥位撮影（上下方向）以外の方向での撮影が可能である。

　Ｘ線撮影システム１２０においては、Ｕ字状部１２１ａに撮影部１２を配設し、直線状部１２１ｂに放射線源１を配設しているが、いわゆるＣアームを用いたＸ線診断装置のように、Ｃアームの一端に撮影部１２を配設し、他端に放射線源１を配設するようにしてもよい。

　次に、図３１および図３２に示すマンモグラフィ装置１３０は、上記実施形態の放射線位相画像撮影装置をマンモグラフィ（Ｘ線乳房撮影）に適用したものである。

　マンモグラフィ装置１３０は、被検体として乳房Ｂの位相コントラスト画像を撮影する装置である。マンモグラフィ装置１３０は、基台（図示せず）に対して旋回可能に連結された支持部１３１の一端に配設されたＸ線源収納部１３２と、支持部１３１の他端に配設された撮影台１３３と、撮影台１３３に対して上下方向に移動可能に構成された圧迫板１３４とを備えている。

　Ｘ線源収納部１３２には放射線源１が収納されており、撮影台１３３には撮影部１２が収納されている。放射線源１と撮影部１２とは互いに対向するように配置されている。圧迫板１３４は、圧迫板移動機構（図示せず）により移動し、撮影台１８３との間で乳房Ｂを挟み込んで圧迫する。この圧迫状態で、上述したＸ線撮影が行われる。

　なお、放射線源１および撮影部１２は、上記Ｘ線撮影システム１００のものと同様の構成であるため、各構成要素には、Ｘ線撮影システム１００と同一の符号を付している。その他の構成および作用については、上記Ｘ線撮影システム１００と同様であるため説明は省略する。

　次に、マンモグラフィ装置の変形例を示す。図３３に示すマンモグラフィ装置１４０は、格子２が、放射線源１と圧迫板１３４との間に配設されている点のみが上記マンモグラフィ装置１３０と異なる。格子２は、支持部１３１に接続された格子収納部９１に収納されている。撮影部９２は、格子２を備えず、放射線画像検出器３および移動機構４により構成されている。なお、上記第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置を適用する場合には、撮影部９２は、移動機構４も備えず、放射線画像検出器３を備えたものとなる。

　このように被検体（乳房）Ｂが格子２と放射線画像検出器３との間に位置する場合であっても、格子２の自己像Ｇ１が被検体Ｂにより変形する。したがって、この場合でも、被検体Ｂによる放射線の波面の歪みを反映した縞画像を放射線画像検出器３により検出することができる。すなわち、本マンモグラフィ装置１４０の構成でも、上述した原理で被検体Ｂの位相コントラスト画像を得ることができる。

　なお、格子２と放射線画像検出器３との間に被検体を配置する構成は、マンモグラフィ装置に限られず、他のＸ線撮影システムに適用することが可能である。

　次に、図３４において、被検体Ｂの拡大撮影を可能とするマンモグラフィ装置１５０を示す。マンモグラフィ装置１５０は、Ｘ線源収納部１３２と撮影部１２とを連動して移動させる連動機構１５１を備える。連動機構１５１は、上述した制御装置２００により制御され、放射線源１、格子２および放射線画像検出器３の相対的位置を同一に保ったまま、Ｘ線源収納部１３２と撮影部１２とをＺ方向に移動させる。

　被検体Ｂの位置は、撮影台１３３と圧迫板１３４とにより固定されている。Ｘ線源収納部１３２と撮影台１２を下方向に移動させることにより、被検体Ｂが放射線源１１に近づき、被検体Ｂが拡大撮影される。この拡大率は、上述の入力装置２０１から入力可能である。入力装置２０１から拡大率が入力されると、制御装置２００は、連動移動機構１５１を制御し、被検体Ｂから撮影台１３３までの距離が、拡大率に応じた距離となるようにＸ線源収納部１３２と撮影部１２とを移動させる。

　たとえば、乳がんの診断では、石灰化や腫瘤、乳腺構造との配置関係が重要であり、疑わしい病変をより精密に診断したい場合には、画像の分解能を高める必要があるため、本マンモグラフィ装置１５０を用いた拡大撮影が有効である。その他の構成および作用については、上記マンモグラフィ装置１３０と同様であるため説明は省略する。

　次に、図３５において、被検体Ｂの拡大撮影を可能とする別実施形態のマンモグラフィ装置１６０を示す。マンモグラフィ装置１６０は、放射線画像検出器３をＺ方向に移動させる検出器移動機構１６１を備えている。放射線画像検出器３を放射線源１から遠ざけるほど放射線画像検出器３に入射する像が広がり、被検体Ｂが拡大撮影される。検出器移動機構１６１は、上述した制御装置２００により制御され、上述した入力装置２０１から入力される拡大率に応じた位置に放射線画像検出器３を移動させる。その他の構成および作用については、上記マンモグラフィ装置１３０と同様であるため説明は省略する。

　次に、図３６に示すＸ線撮影システム１７０は、放射線源１２１のコリメータユニット１７２に、マルチスリット１７３を配設した点が、上記Ｘ線撮影システム１００と異なる。その他の構成については、上記Ｘ線撮影システム１００と同様であるので説明を省略する。なお、このマルチスリット１７３の効果およびその構成の条件などについては、上述したとおりである。

　また、上記各システムにおいては、放射線源と撮影部とを位置決めして一連の撮影を行うことにより、１枚の位相コントラスト画像を得ているが、放射線源と撮影部とを、Ｘ線の光軸Ａに直交するいずれかの方向に平行移動させながら、上記一連の撮影を複数回行うことにより、互いに一部が重複した複数の位相コントラスト画像を得るように構成してもよい。この場合には、得られた複数の位相コントラスト画像を繋ぎ合せることにより、放射線画像検出器の検出面のサイズより大きい長尺画像を生成することが可能である。

　たとえば、上述した立位撮影のＸ線撮影システム１００では、図３７に示すように、Ｘ線源保持装置１４と立位スタンド１５とを制御し、放射線源１と撮影部１２とを連動させて上下動させることにより、Ｘ線の光軸Ａに直交するＸ方向への平行移動が可能である。

　また、上述した立位撮影および臥位撮影の可能なＸ線撮影システム１２０においては、基台１２２の溝１２４に沿って旋回アーム１２１を上下動させることにより上記平行移動が可能である。その他、Ｘ線撮影システム１１０の場合には、放射線源１と撮影部１２とを平行移動させる機構がないため、上述したように光軸Ａに直交する方向について平行移動させる機構を設ければよい。

　さらに、放射線源と撮影部とをＸ方向およびＹ方向の２方向に２次元移動させて撮影を行うことにより、位相コントラスト画像が２次元方向に繋ぎ合わされた長尺画像を生成することも好ましい。

　また、上記実施形態では、２次元の位相コントラスト画像を取得する例を示している。位相コントラスト画像は、従来のＸ線撮影では描出が難しかった筋腱、血管等の軟部組織の描出を可能とするが、２次元画像では、これらが描出されることによって障害陰影が生じることが考えられる。

　そこで、障害陰影を分離し正確な診断や読影を可能とするように、本発明を、３次元画像を取得する放射線位相ＣＴ装置に適用することもできる。具体的には、図３８に示すように、放射線源１と、格子２と放射線画像検出器３を備えた撮像部１２との間に配置された被検体１０に対して、放射線源１および撮像部１２を同図の矢印方向に回転させる回転移動機構１７０を設け、この回転移動機構１７０による複数の回転角度で撮像部１２により得られた被検体１０の複数の位相コントラスト画像に基づいて、３次元画像構成部１７１により被検体１０の３次元画像を構成するようにしてもよい。なお、複数の画像に基づいて３次元画像を構成する方法については、従来のＸ線ＣＴ装置と同様である。また、放射線位相ＣＴ装置に適用する場合においても、被検体１０を格子２と放射線画像検出器３との間に配置してもよい。また、放射線源１に代えて、上述したマルチスリットを有する放射線源を用いるようにしてもよい。

　また、上記障害陰影を分離し、正確な診断や読影を可能とするように、本発明を立体視が可能なステレオ画像を取得するステレオ撮影に適用することも好ましい。具体的には、図３９に示すように、被検体Ｈおよび撮影部１２に対する放射線源１の位置を同図の矢印方向（Ｙ方向）に変更する位置変更機構１９０を設け、この位置変更機構１９０により変更された第１および第２の位置で撮影部１２により得られた被検体Ｈの２枚の位相コントラスト画像に基づいて、ステレオ画像構成部１９１により被検体Ｈのステレオ画像を構成する。

　第１および第２の位置において、放射線源１のＸ線照射領域が撮影部１２の受像部に一致するようにコリメータ１９ａを調整することが好ましい。また、第１の位置と第２の位置とで、放射線源１の角度を変化させる（いわゆる首振りを行う）ことで、Ｘ線照射領域を受像部に合わせることも好ましい。

　２枚の画像に基づいてステレオ画像を構成する方法については、従来のステレオ撮影装置と同様である。なお、この構成においても、被検体Ｈを格子２と放射線画像検出器３との間に配置してもよい。

　なお、この構成によれば、放射線源１の位置をＹ方向（格子２の部材２２の延伸方向）に沿って変更しているため、放射線源１の位置変更にともなう放射線のケラレが生じないといった利点がある。

　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。

　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。

　そこで、位相コントラスト画像を生成するために取得した複数枚の縞画像から、吸収画像を生成する吸収画像生成部や小角散乱画像を生成する小角散乱画像生成部を演算処理部２０２にさらに設けるようにしてもよい。なお、演算処理部２０２は、位相コントラスト画像、小角散乱画像および吸収画像のうちの少なくとも１つを生成するものとできる。

　吸収画像生成部は、画素毎に得られる画素信号Ｉｋ（ｘ，ｙ）を、図４０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ものである。なお、平均値の算出は、画素信号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。

　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、画素信号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。

　小角散乱画像生成部は、画素毎に得られる画素信号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。なお、振幅値の算出は、画素信号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、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。

　また、位相コントラスト画像は、格子２の部材２２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、部材２２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Ｈ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Ｈ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Ｈ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。

　そこで、他の例として、図４１に示すように、格子２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、格子２を、図４１（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４１（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、このとき格子２の部材２２の延伸方向と放射線画像検出器３の線状の電荷蓄積層４３の延伸方向とが平行となるように、放射線画像検出器３も一体的に回転するようにしてもよいし、上記第３の実施形態のように、格子２の自己像Ｇ１の延伸方向と放射線画像検出器３の電荷蓄積層４３の延伸方向とを相対的に傾けた状態で一体的に回転するようにしてもよい。また、このような格子２と放射線画像検出器３とを一体的に回転させる構成においても、放射線画像検出器３（電荷蓄積層４３）の位置における格子２の自己像Ｇ１のピッチと電荷蓄積層４３の格子構造の配列ピッチとを異なるものとしてもよい。

　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４１（ａ）には、部材２２の延伸方向がＹ方向に沿う方向となるような格子２の第１の向きを示し、図４１（ｂ）には、図４１（ａ）の状態から９０度回転させ、部材２２の延伸方向がＸ方向に沿う方向となるような格子２の第２の向きを示したが、格子２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。

　なお、上述したマルチスリットを具備する場合には、格子２と同様の向きに、マルチスリットも回転させるように構成すればよい。

　また、上述したように、１次元格子である格子２や放射線画像検出器３を回転させるのではなく、２次元方向に格子２の部材２２および線状の電荷蓄積層４３が延設された構成としてもよい。

　図４２は、第３の実施形態において２次元格子として構成された格子２の自己像Ｇ１と２次元格子として構成された電荷蓄積層４３とを示している。電荷蓄積層４３に対する格子２の回転角θについては、上記第３の実施形態と同様に、上式（１８）または上式（１９）に基づいて設定される。

　なお、この場合、上式（１８）、（１９）は、副画素サイズについて規定したものであるが、副画素サイズだけでなく、副画素サイズに直交する方向の画素サイズに対しても上式（１８）、（１９）を満たすようにθが設定される。たとえば、位相コントラスト画像を取得するための縞画像の数をＭとすると、Ｙ方向と同様にＸ方向についても、Ｍ個の画素サイズＤｘが位相コントラスト画像の主走査方向の１つの画像解像度Ｄとなるように格子２の自己像Ｇ１が電荷蓄積層４３に対して傾けられ、Ｘ方向についても、各画素Ｄｘについて互いに異なる縞画像が取得されることになる。

　また、図４２においては、２次元格子で構成された格子２の自己像Ｇ１と電荷蓄積層４３とを相対的に傾ける例を示したが、これに限らず、上述した電荷蓄積層４３の位置における格子２の自己像Ｇ１のピッチと電荷蓄積層４３の格子構造の配列ピッチとを異なるピッチとする形態も適用可能である。この場合、たとえば、電荷蓄積層４３の位置における格子２の自己像Ｇ１のＸ方向のピッチと電荷蓄積層４３の格子構造のＸ方向の配列ピッチとを異なるものとするとともに、上記自己像Ｇ１のＹ方向のピッチと電荷蓄積層４３の格子構造のＹ方向の配列ピッチとを異なるものとすることになる。

　なお、第３の実施形態に限らず、第１の実施形態および第２の実施形態においても、格子２および電荷蓄積層４３を２次元格子としてもよい。

　また、上記実施形態においては、放射線画像検出器として、照射された放射線を直接電荷に変換する直接変換型の放射線画像検出器を用いるようにしたが、放射線を可視光に変換する変換層を有するとともに、記録用光導電層が可視光を電荷に変換する材料からなる間接変換型の放射線画像検出器に本発明の電荷蓄積層を適用するようにしてもよい。

Claims

　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毎の画像信号が読み出される放射線画像検出器とを備え、
　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ることを特徴とする放射線位相画像撮影装置。
　前記電荷蓄積層の格子構造が、前記線状電極と平行となるように形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記格子が、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であり、
　前記電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチＰ_２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１または２記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｐ_１は前記格子の格子ピッチ、Ｚ_１は前記放射線源の焦点から前記格子までの距離、Ｚ_２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
　前記格子が、１８０°の位相変調を与える位相変調型格子であり、
　前記電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチＰ_２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１または２記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｐ_１は前記格子の格子ピッチ、Ｚ_１は前記放射線源の焦点から前記格子までの距離、Ｚ_２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
　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１から４いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　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１から５いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記格子と前記電荷蓄積層とが、前記格子によって形成される周期パターン像と前記電荷蓄積層の配列パターンとの重ね合せによってモアレを表す画像信号を生成するように構成されたものであり、
　前記放射線画像検出器によって検出された前記モアレを表す画像信号に基づいて、前記モアレの周期方向に対して平行または直交方向以外の交差方向となる所定方向について、所定の前記画素数の間隔を空けて配置された画素群から読み出された画像信号を１つの縞画像の画像信号として取得するとともに、前記所定方向について互いに異なる位置に配置された前記画素群の画像信号を取得することによって該各画素群に対応する縞画像の画像信号をそれぞれ取得し、該取得した複数の縞画像の画像信号に基づいて位相コントラスト画像、小角散乱画像および吸収画像のうちの少なくとも１つを生成する画像生成部を備えたことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記格子と前記電荷蓄積層とが、前記格子によって形成される周期パターン像の延伸方向と前記電荷蓄積層の格子構造の延伸方向とが相対的に傾くように配置されたものであることを特徴とする請求項１記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記格子によって形成される周期パターン像と前記電荷蓄積層とが、前記モアレの周期Ｔが下式を満たす値となるように構成されたものであることを特徴とする請求項８記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｐ_１’は前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチ、Ｄｓｕｂは前記画素の前記所定方向のサイズ、θは前記格子によって形成される周期パターン像の延伸方向と前記電荷蓄積層の延伸方向とによってなされる角
　前記格子によって形成される周期パターン像と前記電荷蓄積層との相対的な傾き角θが、下式を満たす値に設定されるものであることを特徴とする請求項８記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｐ_１’は前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチ、Ｄは前記縞画像の数Ｍ×前記画素の前記所定方向のサイズ、ｎは０およびＭの倍数を除く整数
　前記格子が、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であり、
　前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチＰ_１’および前記電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチＰ_２が、下式を満たすように構成されたものであることを特徴とする請求項８から１０いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｐ_１は前記格子の格子ピッチ、Ｚ_１は前記放射線源の焦点から前記格子までの距離、Ｚ_２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
　前記格子が、１８０°の位相変調を与える位相変調型格子であり、
　前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチＰ_１’および前記電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチＰ_２が、下式を満たすように構成されたものであることを特徴とする請求項８から１０いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｐ_１は前記格子の格子ピッチ、Ｚ_１は前記放射線源の焦点から前記格子までの距離、Ｚ_２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
　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Ｐ_３が、下式を満たす値となるように構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項記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｚ_２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、Ｚ_３は前記マルチスリットから前記格子までの距離、Ｐ_１’は前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチ
　前記格子と前記電荷蓄積層とが、前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチが前記電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチと異なるように構成されたものであることを特徴とする請求項７記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記格子によって形成される周期パターン像の延伸方向と前記電荷蓄積層の延伸方向とが平行であることを特徴とする請求項１４記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記格子によって形成される周期パターン像と前記電荷蓄積層とが、前記モアレの周期Ｔが下式を満たす値となるように構成されたものであることを特徴とする請求項１４または１５記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｐ_１’は前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチ、Ｐ_２は前記電荷蓄積層の格子構造の配列ピッチ、Ｄｓｕｂは前記画素の前記所定方向のサイズ
　前記格子が、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であり、
　前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチＰ_１’が、下式を満たすように構成されたものであることを特徴とする請求項１４から１６いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｐ_１は前記格子の格子ピッチ、Ｚ_１は前記放射線源の焦点から前記格子までの距離、Ｚ_２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
　前記格子が、１８０°の位相変調を与える位相変調型格子であり、
　前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチＰ_１’が、下式を満たすように構成されたものであることを特徴とする請求項１４から１６いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｐ_１は格子の格子ピッチ、Ｚ_１は放射線源の焦点から格子までの距離、Ｚ_２は格子から放射線画像検出器の検出面までの距離である。
　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Ｐ_３が、下式を満たす値となるように構成されたものであることを特徴とする請求項１４から１８いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。

　ただし、Ｚ_２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、Ｚ_３は前記マルチスリットから前記格子までの距離、Ｐ_１’は前記放射線画像検出器の位置における前記周期パターン像のピッチ
　前記画像生成部が、前記所定方向について互いに隣接する前記画素から読み出された画像信号を互いに異なる縞画像の画像信号として取得するものであることを特徴とする請求項７から１９いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記画像生成部が、前記所定方向について少なくとも２つの前記画素の間隔で配列された画素の群から読み出された画像信号を１つの縞画像の画像信号として取得するとともに、互いに異なる前記画素行の群から読み出された画像信号を互いに異なる縞画像の画像信号として取得するものであることを特徴とする請求項７から２０いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記所定方向に直交する方向の前記画素のサイズよりも前記所定方向の前記画素のサイズの方が小さいことを特徴とする請求項７から２１いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　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１から２２いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　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１から３、５から１１、１３から１７および１９から２２いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　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たものであることを特徴とする請求項２４記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記放射線源と前記放射線画像検出器とが水平方向に対向配置され、被検体の立位撮影を可能に構成されたものであることを特徴とする請求項１から２５いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記放射線源と前記放射線画像検出器とが上下方向に対向配置され、被検体の臥位撮影を可能に構成されたものであることを特徴とする請求項１から２５いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記放射線源と前記放射線画像検出器とが旋回アームによって保持され、被検体の立位撮影および臥位撮影を可能に構成されたものであることを特徴とする請求項１から２５いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　被検体として乳房を撮影可能に構成されたマンモグラフィ装置であることを特徴とする請求項１から２５いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記放射線画像検出器に対して前記放射線が第１の方向から照射される第１の位置と前記第１の方向とは異なる第２の方向から照射される第２の位置とに前記放射線源を移動させる移動機構と、
　前記第１および第２の位置についてそれぞれ前記放射線画像検出器により検出された画像信号に基づいてそれぞれ得られた位相コントラスト画像、小角散乱画像および吸収画像のうちの少なくとも１つに基づいてステレオ画像を構成するステレオ画像構成部とを備えたことを特徴とする請求項１から２５いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記放射線源と前記放射線画像検出器とを被検体の周りを周回させる周回機構と、
　各回転角度で前記放射線画像検出器によって検出された画像信号に基づいて得られた回転角度毎の位相コントラスト画像、小角散乱画像および吸収画像のうちの少なくとも１つに基づいて、３次元画像を構成する３次元画像構成部とを備えたことを特徴とする請求項１から２５いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記格子の格子面の中心に直交する回転軸を中心として、前記格子および前記放射線画像検出器を前記格子の延伸方向から９０°回転させる回転機構を備えたものであることを特徴とする請求項１から３１いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　前記格子および前記電荷蓄積層が２次元格子の構造であることを特徴とする請求項１から３１いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
　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毎の画像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ることを特徴とする放射線画像検出器。