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JP2010236986A - 放射線位相画像撮影装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】放射線源にマルチスリットを用いることなく放射線位相画像撮影装置を構成する。
【解決手段】電子線を射出する複数の電子源１５ａおよびその電子源１５ａから射出された電子線の衝突により放射線を射出するターゲット１５ｂを備えた放射線照射部１と、放射線を回折する格子構造が周期的に配置された第１の格子２と、放射線を透過および遮蔽する格子構造が周期的に配置された第２の格子３と、第２の格子３を透過した放射線を検出する放射線画像検出器とを設け、第１の格子２および前記第２の格子３を、放射線の光軸方向において、各電子源に対応する放射線に基づく第１の格子２の像同志を第２の格子３面上で略重ねることができるように配置し、各電子源１５ｂに対応する放射線が、それぞれ同一の被写体の位相画像を放射線画像検出器４上に形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、格子を利用した放射線位相画像撮影装置に関するものである。
従来、Ｘ線タルボ干渉計を用いて、被写体に入射するＸ線の透過経路中の媒質の屈折率の違いによる波面の変化を検出し、画像化する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
この方法は、基本的に単色・平行なＸ線を必要とする結晶分析体を用いるような他の位相イメージング方法に対して、コーンビームなどのＸ線源が利用できる可能性があるという特徴がある。
そして、上記のようなタルボ干渉計を用いた方法においては、高度な空間コヒーレント性を必要とするため、たとえば、微小焦点のＸ線源が用いられるが、このようなＸ線源は単位時間あたりのＸ線量が小さいため、従来のＸ線撮影時間に対して長時間のＸ線露光が必要となり、わずかな波面の変化を検出する上で、露光期間中における機械的安定性、被撮影者の体動の影響などによって、良好な位相画像が取得できないといった問題があった。
そこで、この問題を解決するためタルボ干渉計を用いた方法を改良したタルボ・ロー干渉計を用いた方法が提案されている（たとえば、非特許文献１）。これは比較的大きな焦点サイズのＸ線源の焦点の直後にマルチスリットを配置し、それぞれのスリットを独立な発光点とする新たな微小焦点Ｘ線源のアレイとすることで、短時間で十分な露光量を確保することができるものである。
国際公開ＷＯ２００４／０５８０７０号公報
しかしながら、タルボ・ロー干渉計を用いた方法においても、高度な空間コヒーレント性を確保するため、第１の格子のピッチに対してＸ線源の焦点サイズを十分に小さくする必要があり、そのため微小なスリットを構成し、さらにスリットを構成する部材のＸ線の透過率をできるだけ小さくする必要があり、このようなマルチスリットを製造することは非常に困難であった。
また、たとえば、Ｘ線源側から第１の格子、第２の格子を配置してタルボ・ロー干渉計を構成する場合、マルチスリットおよび格子の寸法精度および各光学素子の幾何学的配置を高精度に調整する必要がある。
本発明は、上記の事情に鑑み、上記のようなマルチスリットを用いることなく、放射線位相画像を撮影することができる放射線位相画像撮影装置を提供することを目的とする。
また、格子の寸法精度および各光学素子の幾何学的配置を高精度に調整することなく、放射線位相画像を撮影することができる放射線位相画像撮影装置を提供することを目的とする。
本発明の第１の放射線位相画像撮影装置は、電子線を射出する複数の電子源およびその電子源から射出された電子線の衝突により放射線を射出するターゲットを備えた放射線照射部と、放射線照射部から射出された放射線を回折する格子構造が周期的に配置された第１の格子と、第１の格子により回折された放射線を透過および遮蔽する格子構造が周期的に配置された第２の格子と、第２の格子を透過した放射線を検出する放射線画像検出器とを備え、第１の格子および第２の格子が、放射線の光軸方向において、各電子源に対応する放射線に基づく第１の格子の像同志を第２の格子面上で略重ねることができるように配置され、各電子源に対応する放射線が、それぞれ第１の格子および第２の格子によって同一の被写体の位相画像を放射線画像検出器上に形成するものであることを特徴とする。
また、上記本発明の第１の放射線位相画像撮影装置においては、各電子源に対応する放射線のそれぞれの焦点の中心間間隔Ｐ０と、上記焦点と第１の格子との距離Ｌ１と、第１の格子と第２の格子との距離Ｚ１と、第２の格子を構成し周期的に配置される遮蔽部材の間隔Ｐ２とが下式（１）を満たすように構成することができる。
Ｐ０＝Ｐ２×Ｌ１/Ｚ１ ・・・（１）
また、各電子源に対応する放射線の焦点のそれぞれの中心間間隔を、第１の格子を構成する遮蔽部材の延伸方向に直交する方向について１０μｍ〜５００μｍとすることができる。
また、複数の電子源から射出される電子線のターゲットへの照射を互いに独立して制御する電子線照射制御部をさらに設けることができる。
また、電子線照射制御部を、電子源とターゲットとの間に設けられ、電子線の通過を制限するゲート電極への印加電圧を切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御するものとすることができる。
また、電子線照射制御部を、電子源とターゲットとの間に設けられた引出電極と電子源と間の電位差を切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御するものとすることができる。
また、電子線照射制御部を、複数の電子源から射出される電子線のターゲットへの照射を互いに独立して制御することによって、放射線の焦点間隔を変更するものとすることができる。
また、電子線照射制御部を、被写体が存在しない状態で放射線画像検出器により検出された放射線画像におけるモアレ縞のコントラストが最大になるように放射線の焦点間隔を設定するものとすることができる。
また、第１の格子を位相変調型格子とし、第２の格子を振幅変調型格子とすることができる。
また、第１の格子および第２の格子を、振幅変調型格子とすることができる。
本発明の第２の放射線位相画像撮影装置は、電子線を射出する複数の電子源およびその電子源から射出された電子線の衝突により放射線を射出するターゲットを備えた放射線照射部と、放射線照射部から射出された放射線を回折する格子構造が周期的に配置された格子と、格子により回折された放射線の周期情報を検出する周期情報撮像放射線画像検出器とを備え、格子および周期情報撮像放射線画像検出器は、放射線の光軸方向において、各電子源に対応する放射線に基づく格子の像同志を周期情報撮像放射線画像検出器上で略重ねることができるように配置され、各電子源に対応する放射線が、それぞれ格子および周期情報撮像放射線画像検出器の線状電極によって同一の被写体の位相画像を放射線画像検出器内に形成するものであることを特徴とする。
また、上記本発明の第２の放射線位相画像撮影装置においては、各電子源に対応する放射線のそれぞれの焦点の中心間間隔Ｐ０と、上記焦点と格子との距離Ｌ２と、格子と周期情報撮像放射線画像検出器との距離Ｚ２と、周期情報撮像放射線画像検出器を構成する線状電極の間隔Ｐ３とが下式（２）を満たすように構成することができる。
Ｐ０＝Ｐ３×Ｌ２/Ｚ２ ・・・（２）
また、各電子源に対応する放射線のそれぞれの焦点の中心間間隔を、格子を構成する遮蔽部材の延伸方向に直交する方向について１０μｍ〜５００μｍとすることができる。
また、複数の電子源から射出される電子線のターゲットへの照射を互いに独立して制御する電子線照射制御部をさらに設けることができる。
また、電子線照射制御部を、電子源とターゲットとの間に設けられ、電子線の通過を制限するゲート電極への印加電圧を切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御するものとすることができる。
また、電子線照射制御部を、電子源とターゲットとの間に設けられた引出電極と電子源と間の電位差を切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御するものとすることができる。
また、電子線照射制御部を、複数の電子源から射出される電子線のターゲットへの照射を互いに独立して制御することによって、放射線の焦点間隔を変更するものとすることができる。
また、電子線照射制御部を、被写体が存在しない状態で周期情報撮像放射線画像検出器により検出された放射線画像におけるモアレ縞のコントラストが最大になるように放射線の焦点間隔を設定するものとすることができる。
本発明の第１の放射線位相画像撮影装置によれば、電子線を射出する複数の電子源を設け、第１の格子および第２の格子を、各電子源に対応する放射線に基づく第１の格子の像同志を第２の格子面上で略重ねることができるように配置し、各電子源に対応する放射線が、それぞれ第１の格子および第２の格子によって同一の被写体の位相画像を放射線画像検出器上に形成するようにしたので、マルチスリットを用いることなく放射線位相画像撮影装置を構成することができる。
また、複数の電子源から射出される電子線のターゲットへの照射を互いに独立して制御する電子線照射制御部をさらに設けるようにした場合には、放射線源、第１の格子、第２の格子および放射線画像検出器を設置した後に、電子線照射制御部により電子源から射出される電子線のターゲットへの照射を制御することによって、放射線の焦点間隔を、それぞれの焦点からの放射線が第１の格子を介して形成する格子像が、第２の格子の構造と略重なるように変更、設定することができるので、格子の寸法精度および各光学素子の幾何学的配置を高精度に調整することなく、放射線位相画像撮影装置を構成することができる。
また、電子源とターゲットとの間に、電子線の通過を制限するゲート電極を設け、電子線照射制御部によりゲート電極への印加電圧を切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御したり、また、電子源とターゲットとの間に設けられた引出電極と電子源と間の電位差を電子線照射制御部により切り替えることによって電子線のターゲットへの照射を制御するようにした場合には、放射線の焦点位置の変更をより簡易な構成で行うことができる。
また、電子線照射制御部を、被写体が存在しない状態で放射線画像検出器により検出された放射線画像におけるモアレ縞のコントラストが最大になるように放射線の焦点間隔を設定するものとした場合には、放射線の焦点間隔を自動的に設定することができ、より適切な位相画像を取得することができる。
本発明の第２の放射線位相画像撮影装置によれば、電子線を射出する複数の電子源を設け、格子および周期情報撮像放射線画像検出器を、放射線の光軸方向において、各電子源に対応する放射線に基づく格子の像同志を周期情報撮像放射線画像検出器上で略重ねることができるように配置し、各電子源に対応する放射線が、それぞれ格子および周期情報撮像放射線画像検出器の線状電極によって同一の被写体の位相画像を放射線画像検出器内に形成するようにしたので、上記本発明の第１の放射線位相画像撮影装置と同様に、マルチスリットを用いることなく放射線位相画像撮影装置を構成することができる。また、周期情報撮像放射線画像検出器を用いるようにしたので、格子を１つにすることができ、コストの削減を図ることができる。
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 各放射線源から射出される放射線を示す図 放射線源の概略構成を示す図 第１の格子の概略構成図 第２の格子の概略構成図 放射線の焦点間隔を変更して検出した干渉縞の一例を示す模式図 図７に示す干渉縞を表す放射線画像信号の強度を示す図 放射線源の変形例を示す図 本発明の放射線位相画像撮影装置の第２および第３の実施形態の概略構成図 図１４に示す放射線位相画像撮影装置の上面図 第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器の概略構成を示す断面図 周期情報撮像放射線画像検出器の一部平面図 図１３に示す周期情報撮像放射線画像検出器の一部の６−６線断面図 図１３に示す周期情報撮像放射線画像検出器の一部の７−７線断面図 ４画素に対応する単位素子の第１の線状電極群と第２の線状電極群との模式図 第１の線状電極群によって半導体層内に形成される電界を示す図 第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器の変形例を示す図 第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器の変形例を示す図 第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器の変形例を示す図 第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器の変形例を示す図 第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器の変形例を示す図 第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器の変形例を示す図 第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器の変形例を示す図 第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器の変形例を示す図 （Ａ）本発明の放射線位相画像撮影装置の第３の実施形態における周期情報撮像放射線画像検出器の概略構成を示す断面図、（Ｂ）（Ａ）に示す周期情報撮像放射線画像検出器のＸＺ面断面図、（Ｃ）（Ａ）に示す周期情報撮像放射線画像検出器のＸＹ面断面図 本発明の放射線位相画像撮影装置の第３の実施形態における周期情報撮像放射線画像検出器の線状電極の構成を説明するための図 本発明の放射線位相画像撮影装置の第３の実施形態における周期情報撮像放射線画像検出器への放射線画像の記録の作用を説明するための図 本発明の放射線位相画像撮影装置の第３の実施形態における周期情報撮像放射線画像検出器からの画像信号の読取りの作用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−Ｒ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、放射線を被写体１０に向かって照射する放射線照射部１と、被写体１０を透過した放射線が照射され、その放射線を回折する第１の格子２と、第１の格子２により回折された放射線を透過および遮蔽するする第２の格子３と、第２の格子３を透過した放射線を検出する放射線画像検出器４と、第１および第２の格子２，３とをそれぞれの面に沿って格子を構成する部材の延伸する方向と直交する方向（図１のＸ方向）に移動させる移動機構５と、放射線画像検出器４により検出された画像信号に基づいて位相画像を形成する位相画像取得部６とを備えている。
放射線照射部１は、図１に示すように、放射線を射出する多数の放射線源１ａが２次元状に平面に沿って配列されたものである。そして、各放射線源１ａから射出された放射線は、被写体を透過した後、放射線画像検出器４により検出される。各放射線源１ａから射出された被写体を透過した放射線はそれぞれが球面波として伝搬し、被写体中で吸収、散乱、屈折といった相互作用を受ける。各放射線源１ａから射出され被写体を透過した各放射線束は、それぞれが第１の格子の格子像を第２の格子の位置に形成する。このとき、各放射線源１ａと第１の格子２および第２の格子３の位置を、放射線の光軸方向において所定の間隔で配置することで、各放射線束の間では、ちょうど第１の格子のピッチの整数倍だけＸ方向にずれて重なりあう。このため、焦点の配置による幾何学的なボケの影響を低減し、複数の放射線束によって信号強度を稼ぐことができ、撮影時間を短縮することができる。なお、図２においては、各放射線源１ａから射出される放射線を模式的に矢印のみで示しているが、実際には、図３に示すように、各放射線源１ａから射出される放射線は、放射状に広がりをもち、１つの放射線源１ａから射出される放射線が被写体全体を覆うように射出される。
図４に、各放射線源１ａの概略構成を示す。放射線源１ａは、図４に示すように、電子線を射出する電子源１５ａと、その電子源１５ａから射出された電子線の衝突により放射線を射出するターゲット１５ｂと、電子源１５ａから電子線を射出させるとともに加速させる引出電極１５ｃと、電子源１５ａから射出された電子線を集束させる電子レンズ１５ｄとを備えている。
電子源１５ａは、たとえば、カーボンナノチューブなどにより形成され、陰極として構成されている。
ターゲット１５ｂは、たとえば、タングステン、モリブデン、銅などの金属材料により形成され、陽極として構成されている。
そして、引出電極１５ｃとターゲット１５ｂとの間には、高電圧を印加する高電圧源（図示省略）が設けられており、この高電圧源によって引出電極１５ｃからターゲット１５ｂに向かって電子が加速されるように電位差を形成するための電圧が印加される。
そして、電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間には、電子源１５ａから引出電極１５ｃに向かって電子を引き出すための電位差を与えるための電圧源（図示省略）が設けられており、この電圧源によって電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間に電位差を形成するための電圧が印加される。
そして、電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間に電圧が印加されるとともに、引出電極１５ｃとターゲット１５ｂとの間に電圧が印加されることによって、電子源１５ａから電子線が射出される。
電子レンズ１５ｄは、所定の電圧が印加されることよって電界を形成するものであり、この電界によって電子源１５ａから出力された電子線をターゲット１５ｂ上に集束するものである。
そして、多数の放射線源１ａは、図４に示すように、各電子源１５ａから射出された電子線のターゲット１５ｂへの衝突により発生する放射線の焦点の中心間間隔がＰ０となるように配置されている。この放射線の焦点の中心間間隔、すなわち本実施形態の場合、放射線の焦点の中心間間隔Ｐ０は、たとえば、１０μｍ〜５００μｍ、好ましくは５０μｍ〜２００μｍとされるが、この間隔は焦点からの第１の格子２および第２の格子３との距離によって決定されるものである。その詳細については後述する。
そして、放射線源１ａは、電子源１５ａ、ターゲット１５ｂ、１組の引出電極１５ｃおよび１組の電子レンズ１５ｄを、真空の筐体内に配置したものである。

また、放射線照射部１には、図４に示すように、電子線照射制御部１６が設けられている。電子線照射制御部１６は、複数の電子源１５ａから射出される電子線のターゲット１５ｂへの照射を互いに独立して制御するものである。本実施形態においては、電子線照射制御部１６は、各引出電極１５ｂと各ターゲット１５ｂとの間に印加される高電圧を各引出電極１５ｂ毎に互いに独立して制御することによって、各電子源１５ａからの電子線の射出を互いに独立して制御するものである。
第１の格子２は、多数の放射線源１ａが配置された平面と平行な平面に沿って形成されており、図５に示すように、基板２１と、基板２１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、いずれも一方向（図５中紙面の厚さ方向）に延びる線状形状で形成されている。複数の部材２２どうしの間隔（つまり、格子の周期）Ｐ１は、この実施形態では一定とされている。部材２２の素材としては、たとえば、金やシリコン用いることができる。また、部材２２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を構成するものであることが望ましい。たとえば、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金の厚さは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、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、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金の厚さは１０μｍ〜数１０μｍ程度になる。
第２の格子３は、多数の放射線源１ａが配置された平面と平行な平面に沿って形成されており、図６に示すように、第１の格子２と同様に、基板３１と、基板３１に設けられた複数の部材３２とを備えている。複数の部材３２は、いずれも一方向（図６中紙面の厚さ方向）に延びる線状形状で形成されている。複数の部材３２どうしの間隔（つまり、格子の周期）Ｐ２は、この実施形態では一定とされている。複数の部材３２の素材としては、たとえば、金を用いることができる。第２の格子３については、部材３２をより厚くした振幅変調型格子であることが望ましい。このとき、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、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金の厚さは１０μｍ〜数１０μｍ程度になる。
ここで、本実施形態においては、放射線源１ａの各電子源１５ａに対応する放射線の焦点位置と、第１の格子２および第２の格子３の位置とが、放射線の光軸方向において所定の間隔で配置されている。
具体的には、各電子源１５ａに対応する放射線の焦点の間隔Ｐ０と、上記焦点と第１の格子２との距離Ｌ１（図２参照）と、第１の格子２と第２の格子３との距離Ｚ１（図２参照）と、第２の格子３を構成する部材の間隔Ｐ２（図６参照）とが下式（１）を満たすことができるように構成されている。
Ｐ０＝Ｐ２×Ｌ１/Ｚ１ ・・・（１）
なお、各電子源１５ａに対応する放射線の焦点の間隔Ｐ０については、予め全ての電子源１５ａを上式（１）を満たすような間隔Ｐ０で配置するようにしてもよいし、電子線照射制御部１６によって全ての電子源１５ａのうちの一部の電子源１５ａのみから電子線を射出させることによって、放射線の焦点の間隔がＰ０になるようにしてもよい。
また、予め全ての電子源１５ａを上式（１）を満たすような間隔Ｐ０で設計上配置したとしても、設計誤差により間隔Ｐ０からずれる場合がある。その場合にも電子線照射制御部１６によって全ての電子源１５ａのうちの一部の電子源１５ａのみから電子線を射出させることによって、放射線の焦点の間隔がＰ０になるように調整することができる。なお、一部の電子源１５ａのみから電子線を射出させるようにする場合の電子源１５ａの選択方法については後で詳述する。
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の自己像を第２の格子３によって強度変調された画像信号として検出するものである。このような放射線画像検出器４は、直接変換型および間接変換型のフラットパネル検出器，イメージングプレート，増感スクリーンとフィルムの組合せ，など従来の放射線位相画像撮影装置に使われているものと同様でよいので、詳細な説明は省略する。
また、放射線源１ａ、第１の格子２、第２の格子３および放射線画像検出器４によって放射線位相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。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。
第１の格子２と第２の格子３との距離Ｚ１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。
ただし、λは放射線の波長（通常は中心波長）、ｍは０か正の整数、Ｐ１は上述した第１の格子２の格子ピッチである。
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、または、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。
移動機構５は、上述したように第１の格子２または第２の格子３をＸ方向に移動させるものであるが、たとえば、第２の格子３の格子ピッチピッチＰ２の１／ｎ（ｎは２以上の整数）ずつ動かして、それぞれのｎに対する位置で放射線画像の撮影を行なうことにより第２の格子３によって強度変調されたｎ種類ｎ枚の画像信号を取得することができる。ｎ枚の画像信号からは、たとえば、“K. A. Stetson and W. R. Brohinsky : Appl. Oct. 24, 3631(1985)”に記載の縞走査法を用いることにより、各画素ごとの位相シフトの微分量、すなわち被写体１０によって生じた放射線の屈折角度に応じた量を復元することができ、様々な画像処理とその表現を介して、いわゆる位相コントラスト画像として供することができる。
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、放射線照射部１と第１の格子２との間に、被写体１０が配置される。次に、放射線照射部１の各放射線源１ａにおいて、電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間に電圧が印加されるとともに、引出電極１５ｃとターゲット１５ｂとの間に高電圧が印加され、これにより各電子源１５ａから電子線が射出される。そして、各電子源１５ａから射出された電子線は電子レンズ１５ｄにより集束され、各ターゲット１５ｂに衝突し、これにより各ターゲット１５ｂから放射線が射出される。そして、その放射線は被写体１０を透過した後、第１の格子２に照射される。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。
これをタルボ効果と呼び、光波が格子を通過したとき、格子から所定の距離において、格子の自己像を形成する。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（２）（１８０°の位相変調型格子や強度変調型格子の場合は上式（３））で与えられる距離において第１の格子２の自己像を形成する一方、被写体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の自己像はそれに従って変形している。
続いて、放射線は、第２の格子３を通過する。その結果、上記の変形した第１の格子２の自己像は第２の格子３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。
続いて順次、移動機構５により第２の格子３がＸ方向について第２の部材のピッチＰ２の１／ｎ（ｎは２以上の整数）ずつ動かされ、放射線画像検出器４により、それぞれのｎに対する波面の歪みを反映した画像信号が検出される。
ｎ種の波面の歪みを反映した画像信号は位相画像取得部６に入力され、位相画像取得部６は、ｎ種の波面の歪みを反映した画像を解析することにより、位相画像を生成する。波面の歪みは、被写体１０による屈折効果によって放射線が曲げられた角度に比例している。したがって、放射線画像検出器４により検出されたｎ種類の波面の歪みを反映した画像から各画素での位相変調量を解析することにより、被写体１０の内部の屈折率分布に依存した量を検出することができる。
ここで、上記実施形態の放射線位相画像撮影装置において、放射線源１ａの放射線の焦点の間隔Ｐ０がより適切な間隔となるように、すなわち、より適切な位相画像を取得することができるように各放射線源１ａの電子源１５ａからの電子線の射出を制御する方法について説明する。
まず、被写体１０が存在しない状態で、上記と同様にして、各放射線源１ａから放射線が射出される。なお、このとき電子線を射出させる電子源１５ａは予め設定されているものとする。
そして、各放射線源１ａから射出された放射線は、上記と同様にして、第１の格子２および第２の格子３を透過し、放射線画像検出器４に照射される。なお、このとき第１の格子２および第２の格子３の位置は予め設定された位置に固定されているものとする。
そして、放射線画像検出器４により検出される放射線画像のモアレ縞のコントラストが最大になるように放射線の焦点間隔を変更する。
具体的には、電子線照射制御部１６により全ての電子源１５ａのうちの所定の電子源１５ａが選択され、その選択された電子源１５ａのみから電子線を射出させることによって放射線の焦点間隔が順次変更される。そして、各焦点間隔についてそれぞれ放射線画像検出器４により第１の格子の自己像と第２の格子との重ね合わせによるモアレ縞が検出される。
図７（ａ）〜図７（ｃ）に、放射線の焦点間隔を順次変更して放射線画像検出器４により検出された３種類のモアレ縞の一例を示す。また、図８に、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すモアレ縞を表す放射線画像信号の強度をそれぞれ示す。図８のａが図７（ａ）のモアレ縞を表す放射線画像信号であり、図８のｂが図７（ｂ）のモアレ縞を表す放射線画像信号であり、図８のｃが図７（ｃ）のモアレ縞を表す放射線画像信号である。
そして、図８に示すような、各焦点間隔毎のモアレ縞を表す放射線画像信号は、電子線照射制御部１６に入力される。そして、電子線照射制御部１６は、各モアレ縞を表す放射線画像信号について、図８に示すような、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎを取得し、この最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎに基づいて、下式を算出することによってモアレ縞のコントラストの指標Ｃｍを取得する。
Ｃｍ＝（Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ）/（Ｓｍａｘ＋Ｓｍｉｎ）
そして、電子線照射制御部１６は、上記Ｃｍが最も大きくなったときの放射線の焦点間隔に対応する電子源１５ａの位置を記憶する。
そして、上述した被写体１０の位相画像の撮影の際、上記のようにして記憶した位置の電子源１５ａからのみ電子線を射出させるよう制御する。
なお、上記説明では、上式で算出されるＣｍをモアレ縞のコントラストの指標としたが、これに限らず、最大値Ｓｍａｘと最小値Ｓｍｉｎの比Ｓｍａｘ/Ｓｍｉｎや単なる最大値Ｓｍａｘをモアレ縞のコントラストの指標とし、これらが最大となったときの放射線の焦点間隔に対応する電子源１５ａの位置を記憶するようにしてもよい。また、単なる最小値Ｓｍｉｎをコントラストの指標とし、これが最小となったときの放射線の焦点間隔に対応する電子源１５ａの位置を記憶するようにしてもよい。
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、電子線照射制御部１６が、引出電極１５ｃとターゲット１５ｂとの間に印加される高電圧を選択的に切り替えることによって電子源１５ａから射出される電子線を制御し、放射線の焦点間隔を制御するようにしたが、これに限らず、たとえば、電子レンズ１５ｄにより形成される電界を制御することによって各電子源１５ａから射出される電子線の間隔を制御し、これにより放射線の焦点間隔を制御するようにしてもよい。
また、上記第１の実施形態の放射線源１ａにおいて、図９に示すように、さらに、各電子源１５ａと各ターゲット１５ｂとの間にそれぞれゲート電極１５ｅを設け、そのゲート電極１５ｅに負電圧を印加し、その負電圧の強度を制御することによって各電子源１５ａから射出された電子線の各ターゲット１５ｂへの照射を制御するようにしてもよい。具体的には、各ゲート電極１５ｅに印加される負電圧を制御することにより、各電子源１５ａから射出された電子線の透過・遮蔽を制御し、ターゲット１５ｂからの放射線の射出を制御する。そして、電子線照射制御部１６が、各ゲート電極１５ｅに印加される負電圧を選択的に切り替えることによってターゲット１５ｂに照射される電子線を制御し、これにより放射線の焦点間隔を制御するようにしてもよい。
また、上記実施形態の放射線源１ａにおける電子源１５ａとしては、たとえば、フォトリソグラフィなどのデバイスプロセスによって基板にカーボンナノチューブなどの電極材料をパターニングすることによって形成するようにしてもよい。そして、スピント型、カーボンナノチューブ型、表面伝導型の電子源を用いることができる。
また、上記説明においては、被写体１０が放射線照射部１と第１の格子２との間に位置する場合を説明したが、被写体１０が第１の格子２と第２の格子３との間に位置する場合であっても、第２の格子３の位置に生成される第１の格子２の自己像が被写体１０により変形する。したがって、この場合でも、放射線画像検出器４により被写体１０に起因して変調された位相成分の画像信号を検出することができる。すなわち、本実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、被写体１０を放射線照射部１と第１の格子２との間に配置してもよいし、第１の格子２と第２の格子３との間に配置するようにしてもよい。
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。図１０に第２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１１に図１０に示す放射線位相画像撮影装置の上面図（Ｘ−Ｒ断面図）を示す。図１１の紙面厚さ方向が図１０のＹ方向である。
第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置における放射線画像検出器４の代わりに周期情報撮像放射線画像検出器４０を用いるようにし、第２の格子３を設けないようにしたものである。
第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、図１０に示すように、放射線を被写体１０に向かって照射する放射線照射部１と、被写体１０を透過した放射線が照射され、その放射線を回折する格子２０と、格子２０により回折された放射線の周期情報を検出する周期情報撮像放射線画像検出器４０と、格子２０および周期情報撮像放射線画像検出器４０をそれぞれの面に沿って検出器４０の有する線状電極に直交する方向（図１０のＸ方向）に移動させる移動機構５５と、周期情報撮像放射線画像検出器４０により検出された画像信号に基づいて位相画像を形成する位相画像取得部６とを備えている。
放射線照射部１は、上記第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置で説明した構成と同様である。
格子２０は、上記第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置における第１の格子を同様の構成である。
第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、格子２０と周期情報撮像放射線画像検出器４０により放射線位相画像を取得可能な放射線位相画像撮影装置を構成するものである。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で説明する。
格子２０から周期情報撮像放射線画像検出器４０までの距離Ｚ２は、格子２０が９０°の位相変調を与える位相変調型格子である場合は、次の条件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（通常は中心波長）、ｍは０か正の整数、Ｐ１は格子２０の格子ピッチである。
また、格子２０が１８０°の位相変調を与える位相変調型格子である場合、または、格子２０が振幅変調型格子である場合は、次の条件をほぼ満たさなければならない。
次に、本実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器４０の構成について詳細に説明する。図１２は周期情報撮像放射線画像検出器４０の一部断面図である。
周期情報撮像放射線画像検出器４０は、図１２に示すように、アクティブマトリクス基板７０と、このアクティブマトリクス基板７０上に積層され、アクティブマトリクス基板７０上の略全面に形成された半導体層６０と、上部電極５０とを備えている。
半導体層６０は、電磁波導電性を有するものであり、放射線が照射されると内部に電荷を発生するものである。半導体層６０としては、たとえば、セレンを主成分とする膜厚１０〜１５００μｍの非晶質Ｓｅ膜を用いることができるが、それに限定されることなく、ＰｂＩ２、ＨｇＩ２、Ｃｄ（Ｚｎ）Ｔｅ、Ｂｉ１２ＴｉＯ２０、Ｂｉ１２Ｓｉｏ２０、Ｂｉ１２ＧｅＯ２０などでもよい。上記半導体層６０は、アクティブマトリクス基板７０上に真空蒸着法などによって形成される。
上部電極５０は、Ａｕ、Ａｌなどの低抵抗の導電材料で形成され、照射された放射線を透過する厚さで形成されている。なお、上部電極５０と半導体層６０の間に、電極からの電荷注入を防止する一方で発生した電荷のうち注入されるのとは反対の極性の電荷が上部電極５０に到達できるようにするための電荷輸送層や、非晶質Ｓｅの結晶化を防止するための結晶化防止層などの中間層を設けることができる。
アクティブマトリクス基板７０は、図１２に示すように、被写体の放射線画像を構成する画素に対応する電荷収集電極とスイッチ素子などを含む単位素子７２が、ガラス基板７１上に２次元状に多数配列されたものである。
ここで、周期情報撮像放射線画像検出器４０における各画素あるいはサブ画素ごとの構造の詳細について以下に説明する。なお、本実施形態でサブ画素とは、配列周期の位相が互いに逆位相となるように交互に配列された２つの線状電極群の組のことをいう。図１３は周期情報撮像放射線画像検出器４０の平面図、図１４は図１３に示す周期情報撮像放射線画像検出器４０の６−６線断面図、図１５は図１３に示す周期情報撮像放射線画像検出器４０の７−７線断面図である。
周期情報撮像放射線画像検出器４０は、半導体層６０において発生した電荷を収集する第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂとから構成される電荷収集電極と、第１の線状電極群８１ａによって収集された電荷を蓄積する第１の蓄積容量４１ａと、第２の線状電極群８１ｂによって収集された電荷を蓄積する第２の蓄積容量４１ｂと、第１の蓄積容量４１ａに蓄積された電荷を読み出すための第１のＴＦＴスイッチ４２ａと、第２の蓄積容量４１ｂに蓄積された電荷を読み出すための第２のＴＦＴスイッチ４２ｂとを備えている。
図１６に、４画素に対応する単位素子７２の第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂとの模式図を示す。第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂとは、ともに多数の線状電極をピッチＰ２で周期的に配列したものである。そして、第１の線状電極群８１ａの線状電極間に、第２の線状電極群８１ｂの線状電極が配置されるように形成され、第１の線状電極群８１ａの線状電極の配列周期の位相と第２の線状電極群８１ｂの線状電極の配列周期の位相とがπ（１８０°＝ ピッチの半分に相当）だけずれるように形成されている。また、図１６に示すように、第１の線状電極群８１ａの線状電極どうしは接続されており、第２の線状電極群８１ｂの線状電極どうしも接続されている。なお、線状電極間の接続線が電極として機能しないように、接続線を線状電極とは異なる面に配置する方が望ましいが、接続線の幅が狭ければ実質的な影響を問題にならないレベルに抑えることができる。
そして、第１の線状電極群８１ａの線状電極の配列ピッチＰ３と、第２の線状電極群８１ｂの線状電極の配列ピッチＰ３は、２μｍ以上１５μｍ以下とされる。なお、第１の線状電極群８１ａの各線状電極の幅と第２の線状電極群８１ｂの各線状電極の幅は、１μｍ以上１４μｍ以下である。
ここで、本実施形態においては、放射線源１ａの各電子源１５ａに対応する放射線の焦点位置と、格子２０および周期情報撮像放射線画像検出器４０の位置とが、放射線の光軸方向において所定の間隔で配置されている。
具体的には、各電子源１５ａに対応する放射線の焦点の間隔Ｐ０と、上記焦点と格子２０との距離Ｌ２（図１１参照）と、格子２０と周期情報撮像放射線画像検出器４０との距離Ｚ２（図１１参照）と、周期情報撮像放射線画像検出器を構成する線状電極の間隔Ｐ３（図１６参照）とが下式（６）を満たすことができるように構成されている。
Ｐ０＝Ｐ３×Ｌ２/Ｚ２ ・・・（６）
なお、各電子源１５ａに対応する放射線の焦点の間隔Ｐ０については、予め全ての電子源１５ａを上式（６）を満たすような間隔Ｐ０で配置するようにしてもよいし、電子線照射制御部１６によって全ての電子源１５ａのうちの一部の電子源１５ａのみから電子線を射出させることによって、放射線の焦点の間隔がＰ０になるようにしてもよい。
また、予め全ての電子源１５ａを上式（６）を満たすような間隔Ｐ０で設計上配置したとしても、設計誤差により間隔Ｐ０からずれる場合がある。その場合にも電子線照射制御部１６によって全ての電子源１５ａのうちの一部の電子源１５ａのみから電子線を射出させることによって、放射線の焦点の間隔がＰ０になるように調整することができる。なお、一部の電子源１５ａのみから電子線を射出させるようにする場合の電子源１５ａの選択方法については、上記第１の実施形態の放射線位相画像撮影装置と同様である。
また、第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂとは、たとえば、非晶質透明導電酸化膜から形成するようにすればよい。
また、第１の線状電極群８１ａおよび第２の線状電極群８１ｂと半導体層６０との間に電極からの電荷注入を防止する一方で、半導体層６０で発生した電荷を第１の線状電極群８１ａおよび第２の線状電極群８１ｂで収集するための電荷輸送層や非晶質Ｓｅの結晶化を防止する結晶化防止層などの中間層を設けても良い。
第１の蓄積容量４１ａは、接続電極８３ａとゲート絶縁膜８５と電荷蓄積容量電極８４とから構成され、ゲート絶縁膜８５が誘電体として作用し、接続電極８３ａと電荷蓄積容量電極８４との間に電荷が蓄積される。また、第２の蓄積容量４１ｂは、接続電極８３ｂとゲート絶縁膜８５と電荷蓄積容量電極８４とから構成され、ゲート絶縁膜８５が誘電体として作用し、接続電極８３ｂと電荷蓄積容量電極８４との間に電荷が蓄積される。
第１のＴＦＴ４２ａは、後述する走査配線７３から延伸して形成されたゲート電極４３ａと、接続電極８３ａから延伸して形成されたドレイン電極４３ｂと、後述するデータ配線７４から延伸して形成されたソース電極４３ｃと、ゲート絶縁膜８５と、半導体膜８８ａなどから構成されている。また、第２のＴＦＴ４２ｂは、走査配線７３から延伸して形成されたゲート電極４４ａと、接続電極８３ｂから延伸して形成されたドレイン電極４４ｂと、データ配線７４から延伸して形成されたソース電極４４ｃと、ゲート絶縁膜８５と、半導体膜８８ｂなどから構成されている。ゲート絶縁膜８５は、たとえば、ＳｉＮＸ や、ＳｉＯＸ などから形成される。また、半導体膜８８ａ,８８ｂは、第１および第２のＴＦＴスイッチ４２ａ,４２ｂのチャネル部であり、データ配線７４と接続電極８３ａ,８３ｂとを結ぶ電流の通路である。
そして、絶縁保護膜８７が、第１の蓄積容量４１ａと第２の蓄積容量４１ｂ、第１のＴＦＴスイッチ４２ａと第２のＴＦＴスイッチ４２ｂ、およびデータ配線７４などを覆うように形成されている。絶縁保護膜８７には、第１の線状電極群８１ａと接続電極８３ａの接続部分および第２の線状電極群８１ｂと接続電極８３ｂの接続部分において、コンタクトホール８６が形成されている。
そして、絶縁保護膜８７の上面に層間絶縁膜８２が形成されており、層間絶縁膜８２には、コンタクトホール８６が貫通しており、そのコンタクトホール８６を介して第１の線状電極群８１ａと接続電極８３ａとが接続され、第２の線状電極群８１ｂと接続電極８３ｂとが接続されている。層間絶縁膜８２は、有機絶縁膜であり、第１および第２のＴＦＴスイッチ４２ａ,４２ｂの電気的な絶縁分離を図っている。有機絶縁膜の材料としては、たとえば、アクリル樹脂を用いることができる。
走査配線７３およびデータ配線７４は、図１５に示すように、格子状に配列された電極配線であり、その交点近傍に第１のＴＦＴスイッチ４２ａおよび第２のＴＦＴスイッチ４２ｂが形成されている。そして、第１のＴＦＴスイッチ４２ａと第２のＴＦＴスイッチ４２ｂとには、それぞれ別の走査配線７３が接続されており、第１のＴＦＴスイッチ４２ａと第２のＴＦＴスイッチ４２ｂとは別個にＯＮ／ＯＦＦ制御されるように構成されている。
そして、データ配線７４の終端には、データ配線７４に流れ出した信号電荷を検出するアンプからなる読出回路（図示省略）が接続され、走査配線７３には、第１のＴＦＴスイッチ４２ａおよび第２のＴＦＴスイッチ４２ｂをそれぞれ独立にＯＮ/ＯＦＦ制御するための制御信号を出力するゲートドライバ（図示省略）が接続されている。
移動機構５５は、上述したように格子２０または周期情報撮像放射線画像検出器４０をＸ方向に移動させるものであるが、たとえば、周期情報撮像放射線画像検出器４０の線状電極の配列ピッチＰ３の１／ｎ（ｎは２以上の整数）ずつ動かして、それぞれの位置で放射線画像の撮影を行なうことにより、ｎ種類の位相成分の画像信号を取得することができる。ｎ種類の画像信号からは、第１の実施形態と同様に、各画素ごとに位相シフトの微分量、すなわち被写体１０によって生じた放射線の屈折角度に応じた量を復元することができ、様々な画像処理とその表現を介して、いわゆる位相コントラスト画像として供することができる。たとえば、４種類の位相成分または６種類の位相成分の画像信号を取得するように周期情報撮像放射線画像検出器４０を移動させることが望ましいが、本実施形態のように、電荷収集電極を第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂとから構成する場合には、配列ピッチＰ３の１／２だけ動かすことにより４種類の位相成分に対応する画像信号を取得することができ、配列ピッチＰ３の１／３ずつ動かすことにより６種類の位相成分に対応する画像信号を取得することができる。なお、２種類の位相成分に対応する画像信号で位相画像を構成する場合には、移動機構５５は設ける必要はない。
次に、上記実施形態の放射線位相画像撮影装置による周期情報撮像放射線画像検出器への放射線画像の記録および読取りの作用について説明する。
まず、放射線照射部１と格子２０との間に被写体１０が配置される（図１１参照）。なお、本実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、放射線照射部１と格子２０との間に被写体１０を配置するようにしたが、格子２０と周期情報撮像放射線画像検出器４０との間に配置するようにしてもよい。その場合、被写体から周期情報撮像放射線画像検出器４０までの距離が近くなるとともに、拡大率が小さくなるので既存の放射線撮影室内に設置し易くなる。
そして、次に、放射線照射部１の各放射線源１ａにおいて、引出電極１５ｃとターゲット１５ｂとの間に高電圧が印加されるとともに、電子源１５ａと引出電極１５ｃとの間に電圧が印加され、これにより各電子源１５ａから電子線が射出される。そして、各電子源１５ａから射出された電子線は電子レンズ１５ｄにより集束され、各ターゲット１５ｂに衝突し、これにより各ターゲット１５ｂから放射線が射出される。そして、その放射線は被写体１０を透過した後、格子２０に照射される。照射された放射線は、第格子２０で回折されることにより、格子２０から放射線の光軸方向における所定の距離において、格子の自己像を形成する。
たとえば、格子２０が、９０°の位相変調を与える位相変調型格子の場合、上式（４）（１８０°の位相変調型格子や強度変調型格子の場合は、上式（５））で与えられる距離において格子２０の自己像を形成する。一方、被写体１０によって、格子２０に入射する放射線の波面は歪むため、格子２０の自己像はそれに従って変形している。
そして、電圧源によって周期情報撮像放射線画像検出器４０の上部電極５０に正の電圧を印加した状態において、上記のようにして格子２０によって形成された自己像を担持した放射線が、周期情報撮像放射線画像検出器４０の上部電極５０側から照射される。なお、本実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、周期情報撮像放射線画像検出器４０は、上部電極５０が放射線照射部１側を向くように配置されているとともに、アクティブマトリクス基板７０の第１および第２の線状電極群８１ａ，８１ｂの各線状電極の長さ方向が、格子２０の部材２２の長さ方向とが同じ方向になるように配置されている。
そして、周期情報撮像放射線画像検出器４０に照射された放射線は、上部電極５０を透過し、半導体層６０に照射される。そして、その放射線の照射によって半導体層６０において電荷対が発生し、そのうち負の電荷は上部電極５０に帯電した正の電荷と結合して消滅し、正の電荷は各単位素子７２の第１および第２の線状電極群８１ａ，８１ｂに収集され、第１および第２の蓄積容量４１ａ，４１ｂに蓄積される。
ここで、本放射線位相画像撮影装置の周期情報撮像放射線画像検出器４０においては、半導体層６０において発生した電荷を収集する電荷収集電極が、第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂとから構成されている。したがって、上記のようにして上部電極５０に電圧を印加すると、図１７の点線矢印で示すように、半導体層６０内に、第１および第２の線状電極群８１ａ，８１ｂの各線状電極に向かってほぼ平行な、すなわち上部電極５０の面にほぼ垂直な電界が形成される。半導体層６０内に発生した電荷はその電界に沿って拡散することなく各線状電極に収集されるので、第１および第２の線状電極群８１ａ，８１ｂは、実質的に振幅変調型格子とその後に設置された検出器の組合せと同等の機能を果たすことになる。したがって、第１の蓄積容量４１ａには、上記変形した格子２０の自己像と第１の線状電極群８１ａによって形成される実質的な格子との重ね合わせにより強度変調を受け、波面の歪みを反映した信号として電荷が蓄積され、第２の蓄積容量４１ｂには、上記変形した格子２０の自己像と第２の線状電極群８１ｂによって形成される実質的な格子との重ね合わせにより強度変調を受け、波面の歪みを反映した信号として電荷が蓄積される。そして、第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂとは、上述したように互いにπだけ位相がずれているので、互いにπだけ位相がずれた２種類の位相成分に対応する信号が周期情報撮像放射線画像検出器４０により検出される。
そして、次に、図示省略したゲートドライバから第１のＴＦＴスイッチ４２ａに接続された各走査配線７３に第１のＴＦＴスイッチ４２ａをＯＮするための制御信号が順次出力される。そして、ゲートドライバから出力された制御信号に応じて第１のＴＦＴスイッチ４２ａがＯＮし、各単位素子７２の第１の蓄積容量４１ａからデータ配線７４に蓄積電荷が読み出される。そして、データ配線７４に流れ出した電荷信号は、図示省略した読出回路のチャージアンプにより第１の位相成分に対応する画像信号として検出される。
ついで、図示省略したゲートドライバから第２のＴＦＴスイッチ４２ｂに接続された各走査配線７３に第２のＴＦＴスイッチ４２ｂをＯＮするための制御信号が順次出力される。そして、ゲートドライバから出力された制御信号に応じて第２のＴＦＴスイッチ４２ｂがＯＮし、各単位素子７２の第２の蓄積容量４１ｂからデータ配線７４に蓄積電荷が読み出される。そして、データ配線７４に流れ出した電荷信号は、図示省略した読出回路のチャージアンプにより第２の位相成分に対応する画像信号として検出される。
そして、移動機構５５による周期情報撮像放射線画像検出器４０の移動にともなって、上述した周期情報撮像放射線画像検出器４０への記録と画像信号の読取りがそれぞれ所定の位置について行なわれ、それぞれ所定の位置毎について第１および第２の位相成分に対応する画像信号が検出される。
そして、上記のようにして検出された画像信号は位相画像取得部６に入力される。そして、位相画像取得部６は、複数の位相成分の画像信号に基づいて位相画像を生成する。
次に、上記第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器４０の変形例について説明する。
図１６に示した周期情報撮像放射線画像検出器４０の第１の線状電極群８１ａおよび第２の線状電極群８１ｂに加えて、図１８に示すように、各単位素子７２の第１および第２の線状電極群８１ａ，８１ｂからなる電荷収集電極を囲むように、格子状に定電位線状電極９０を設けるようにしてもよい。電荷収集電極間に隙間があると電界が曲げられ、線状電極がない部分からも電荷が集まり、位相成分のコンタミが起こる。そこで、上述したように定電位が印加される定電位線状電極９０を設けることによって、電界を安定させることができ、上記のようなコンタミの発生を防止することができる。定電位線状電極９０には、周囲の電荷収集電極との間の電位差が大きくならないような電位が印加される。つまり、電荷収集電極とほぼ同電位の電位とされ、具体的には、接地またはそれに近い電位とされる。なお、上記のように定電位線状電極９０を設ける場合には、第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂは、図１８に示すように構成および配置することが望ましい。
また、上記実施形態の周期情報撮像放射線画像検出器４０においては、各単位素子７２に、電荷収集電極として、互いにπだけ位相のずれた第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂとを設けるようにしたが、電荷収集電極の形状としてはこれに限らない。
たとえば、図１９に示すように、線状電極をピッチＰ３で多数配列した第１〜第６の線状電極群１０１〜１０６を、各線状電極群の線状電極の配列周期の位相がπ／３ずつずれるように配置するようにしてもよい。具体的には、第１の線状電極群１０１の位相を０とすると、第２の線状電極群１０２の位相はπ／３、第３の線状電極群１０３の位相は２π／３、第４の線状電極群１０４の位相はπ、第５の線状電極群１０５の位相は４π／３、第６の線状電極群１０６の位相は５π／３となるように配置するようにしてもよい。
図１９に示すように電荷収集電極を構成し、第１〜第６の線状電極群１０１〜１０６によって収集された電荷を各線状電極群毎に読み出すようにすることによって、一度の放射線画像の撮影により、互いに位相の異なる６種類の位相成分に対応する画像信号を取得することができる。したがって、移動機構５５を設ける必要がない。
また、図２０に示すように、１つの単位素子７２に対応する画素を複数（ここでは、３つ）のサブ画素に区分し、このサブ画素毎に、互いに位相の異なる線状電極群を配置するようにしてもよい。なお、本実施形態においては、上記サブ画素は、上述したように配列周期の位相が互いに逆位相となるように交互に配列された２つの線状電極群の組を意味している。
具体的には、図２０に示す変形例では、サブ画素ＳＰ１に、線状電極がピッチＰ３で配列された第１の線状電極群１１１と第２の線状電極群１１２とを互いに位相がπだけずれるように配置し、サブ画素ＳＰ２に、線状電極がピッチＰ３で配列された第３の線状電極群１１３と第４の線状電極群１１４とを互いに位相がπだけずれるように配置し、サブ画素ＳＰ３に、線状電極がピッチＰ３で配列された第５の線状電極群１１５と第６の線状電極群１１６とを互いに位相がπだけずれるように配置している。そして、サブ画素ＳＰ１とサブ画素ＳＰ２の隣接する線状電極群がピッチ（７／６）・Ｐ３だけ離れるように配置し、サブ画素ＳＰ２とサブ画素ＳＰ３の隣接する線状電極群がピッチ（７／６）・Ｐ３だけ離れるように配置することによってサブ画素間で位相が４π／３ずれるように配置している。図２０に示すように１画素の中に線状電極群を配置することによって、第１の線状電極群１１１の位相を０とすると、第２の線状電極群１１２の位相はπ、第３の線状電極群１１３の位相は４π／３、第４の線状電極群１１４の位相はπ／３、第５の線状電極群１１５の位相は２π／３、第６の線状電極群１１６の位相は５π／３となる。なお、線状電極群１１７と線状電極群１１８は、隣接画素の線状電極群である。
図２０に示すように電荷収集電極を構成し、第１〜第６の線状電極群１１１〜１１６によって収集された電荷を各線状電極群毎に読み出すようにすることによって、一度の放射線画像の撮影により、６種類の位相成分に対応する画像信号を取得することができる。図１９に示す電荷収集電極の構成でも６種類の位相成分に対応する画像信号を取得することができるが、図２０に示すように電荷収集電極を構成することによって、線状電極の幅を図１９の場合に比べて広くすることができる。図２０に示す構成とすると空間分解能は低下するが、線状電極の接続も容易である。
また、図２０に示した第１〜第６の線状電極群１１１〜１１６に加えて、図２１に示すように、各単位素子７２の第１〜第６の線状電極群１１１〜１１６からなる電荷収集電極を囲むように、格子状に定電位電極１１９を設けるようにしてもよい。この定電位電極１１９の作用効果は、図１８における説明と同様である。定電位電極１１９にも、周囲の電荷収集電極との間の電位差が大きくならないような電位が印加される。つまり、電荷収集電極とほぼ同電位の電位とされ、具体的には、接地またはそれに近い電位とされる。なお、図２１に示すように、定電位電極１１９を設ける場合には、線状電極に直交する方向に隣接する画素間の線状電極群、具体的には、線状電極群１１６と線状電極群１１７とのピッチは（１０／６）・Ｐ３とされる。
また、図２１に示すように定電位電極１１９を各画素を囲むように設けるのではなく、図２２に示すように定電位電極１２０を各サブ画素を囲むように設けるようにしてもよい。
また、図２３に示すように、１つの単位素子７２に対応する画素を２つのサブ画素に区分し、このサブ画素毎に、互いに位相の異なる線状電極群を配置するようにしてもよい。具体的には、図２３に示す変形例では、サブ画素ＳＰ１に、線状電極がピッチＰ３で配列された第１の線状電極群１３１と第２の線状電極群１３２とを互いに位相がπだけずれるように配置し、サブ画素ＳＰ２に、線状電極がピッチＰ３で配列された第３の線状電極群１３３と第４の線状電極群１３４とを互いに位相がπだけずれるように配置している。そして、サブ画素ＳＰ１とサブ画素ＳＰ２の隣接する線状電極群がピッチ５Ｐ３／４だけ離れるように配置すると、第１の線状電極群１３１の位相を０とすると、第２の線状電極群１３２の位相はπ、第３の線状電極群１３３の位相は３π／２、第４の線状電極群１３４の位相はπ／２となり、第１〜第４の線状電極群はπ／２ずつ異なる位相に対応した線状電極群となる。なお、線状電極群１３５〜１３８は、隣接画素の線状電極群であり、線状電極群１３５が、第１の線状電極群１３１と同じ位相の信号を検出するものであり、線状電極群１３６が、第２の線状電極群１３２と同じ位相の信号を検出するものであり、線状電極群１３７が、第３の線状電極群１３３と同じ位相の信号を検出するものであり、線状電極群１３８が、第４の線状電極群１３４と同じ位相の信号を検出するものである。
図２３に示すように電荷収集電極を構成し、第１〜第４の線状電極群１３１〜１３４によって収集された電荷を各線状電極群毎に読み出すようにすることによって、一度の放射線画像の撮影により、４種類の位相成分に対応する画像信号を取得することができる。
また、図２０および図２３では、１つの単位素子７２に対応する画素を３つまたは２つのサブ画素に区分した場合を示したが、これに限らず、ｎ個（ｎ≧４）のサブ画素に区分してもよい。この場合、隣接するサブ画素における隣接する線状電極群のピッチを、（２ｎ＋１）Ｐ３／２ｎにするとπ／ｎずつ異なる位相に対応した線状電極群とすることができる。
２つ〜３つ程度のサブ画素に区分すれば４つ〜６つの位相成分のデータが一度の撮影で取得され、好ましい位相画像を形成することができる。サブ画素に分割しないで４つ〜６つの位相成分のデータを一度の撮影で得るためには、図１９の構成が考えられるが、各線状電国の幅が狭くなり、製造上の問題が生じるおそれがある。一方、画素サイズを維持したままｎ≧４とすると、個々の線状電極群の線状電極の数が少なくなり、位相成分のデータとして精度が低下することになる。
また、上記のように複数のサブ画素に区分する場合には、図２０〜２２に示すように、サブ画素内の線状電極群の組の線状電極の長さ方向についての幅を、線状電極群の組の長さ方向に直交する方向についての幅よりも大きくすることが望ましい。
また、上述した変形例は、各単位素子７２に複数の線状電極群を設けるようにした例であるが、たとえば、図２４に示すように、各単位素子７２に、線状電極がピッチＰ３で配列された線状電極群１２１を１つだけ設けるようしてもよい。なお、図２４は隣接する４つの単位素子７２の線状電極群１２１を示している。なお、図２４に示すように、単位素子７２の電荷収集電極を１つの線状電極群によって構成するとともに、互いに位相の異なる複数種類の位相成分に対応する画像信号を取得する場合には、周期情報撮像放射線画像検出器４０および格子２０をそれぞれの面に沿って線状電極と直交する方向（図２４の矢印Ａ方向）に移動させる移動機構を設け、その移動機構による移動にともなって放射線画像の撮影を複数回行なうようにすればよい。たとえば、ピッチＰ３の１／３ずつ動かして、それぞれの位置での放射線画像の撮影を行なうことにより３種類の位相成分に対応する画像信号が取得でき、また、ピッチＰ３の１／６ずつ動かして、それぞれの位置で放射線画像の撮影を行なうことにより６種類の位相成分に対応する画像信号が取得できる。
また、図２４に示す線状電極群１２１からなる電荷収集電極に、さらに、図２５に示すように、定電位線状電極１２２を設けるようにしてもよい。定電位線状電極１２２は、線状電極群１２１の各線状電極間に配置されるとともに、各単位素子７２を囲むように格子状に配置されている。この定電位線状電極１２２の作用効果は、図１８における説明と同様である。定電位線状電極１２２にも、周囲の電荷収集電極との間の電位差が大きくならないような電位が印加される。つまり、電荷収集電極とほぼ同電位の電位とされ、具体的には、接地またはそれに近い電位とされる。
また、図１６においては、各単位素子７２に、互いに位相がπだけずれた第１の線状電極群８１ａと第２の線状電極群８１ｂとを設ける場合について説明したが、これに限らず、たとえば、各単位素子７２に位相が２π／３ずつずれた３つの線状電極群を設けるようにしてもよい。また、各単位素子７２の電荷収集電極を、上記のように３つの線状電極群から構成するとともに、周期情報撮像放射線画像検出器および格子を、たとえば、ピッチＰ３の１／２ずつ動かして、それぞれの位置で放射線画像の撮影を行なうことにより６種類の位相成分に対応する画像信号が取得できる。
なお、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は、ＴＦＴスイッチを備えた放射線画像検出器を用いるようにしたが、スイッチ素子としてはＴＦＴだけでなく、ＣＭＯＳやＣＣＤなどを利用するようにしてもよい。
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は、放射線画像の記録時に正電圧が印加される周期情報撮像放射線画像検出器４０を用いるようにしたが、これに限らず、放射線画像の記録時に負の電圧が印加されるＴＦＴ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。
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。第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置におけるＴＦＴ読取方式の周期情報撮像放射線画像検出器の代わりに、光読取方式の周期情報撮像放射線画像検出器を用いたものである。第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置は、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置と周期情報撮像放射線画像検出器の構成のみが異なるものであるため、以下のその周期情報撮像放射縁画像検出器の構成について説明する。図２６（Ａ）は周期情報撮像放射線画像検出器の斜視図、図２６（Ｂ）は図２６（Ａ）に示す周期情報撮像放射線画像検出器のＸＺ面断面図、図２６（Ｃ）は図２６（Ａ）に示す周期情報撮像放射線画像検出器のＸＹ面断面図である。
第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置における周期情報撮像放射線画像検出器２００は、図２６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、放射線を透過する第１の電極層２０１、第１の電極層２０１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２０２、記録用光導電層２０２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輸送層２０４、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２０５、および第２の電極層２０６をこの順に積層してなるものである。記録用光導電層２０２と電荷輸送層２０４との界面近傍には、記録用光導電層２０２内で発生した電荷を蓄積する蓄電部２０３が形成される。なお、上記各層は、ガラス基板２０７上に第２の電極層２０６から順に形成されている。
第１の電極層１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。
第２の電極層２０６は、読取光を透過する複数の透明線状電極２０６ａと読取光を遮光する複数の遮光線状電極２０６ｂとを有するものである。透明線状電極２０６ａと遮光線状電極２０６ｂとは、周期情報撮像放射線画像検出器２００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２０６ａと遮光線状電極２０６ｂとは、図２６（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。
透明線状電極２０６ａ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１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２０６ｂ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。消去光は透過することが望ましいので、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、後述するように隣接する透明線状電極２０６ａと遮光線状電極２０６ｂを１組として画像信号が読み出されるが、本実施形態の周期情報撮像放射線画像検出器２００においては、図２７に示すように、透明線状電極２０６ａと遮光線状電極２０６ｂの組が、放射線画像を構成する１画素の幅の中に２０組配置されるように構成されている。つまり、１画素の幅の中に第１の線状電極組２１１、第２の線状電極組２１２、第３の線状電極組２１３、第４の線状電極組２１４、・・・など第２０の線状電極組までが配置されている。
そして、図２７に示すように、第１の線状電極組２１１と第３の線状電極組２１３との間隔と、第２の線状電極組２１２と第４の線状電極組２１４との間隔、など１組おきの間隔がそれぞれピッチＰ３となるように配置されている。このピッチＰ３は２μｍ以上１５μｍ以下に設定される。そして、第２ｎ−１（ｎは１以上１０以下の整数）の線状電極組から第１の線状電極群が構成され、第２ｎ（ｎは１以上１０以下の整数）の線状電極組から第２の線状電極群が構成される。
ここで、本実施形態においても、第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置と同様に、放射線源１ａの各電子源１５ａに対応する放射線の焦点位置と、格子２０および周期情報撮像放射線画像検出器２００の位置とが、放射線の光軸方向において所定の間隔で配置されている。
具体的には、各電子源１５ａに対応する放射線の焦点の間隔Ｐ０と、上記焦点と格子２０との距離Ｌ２（図１１参照）と、格子２０と周期情報撮像放射線画像検出器２００との距離Ｚ２（図１１参照）と、第１の線状電極群の線状電極組の間隔および第２の線状電極群の線状電極組の間隔Ｐ３（図２７参照）とが下式（７）を満たすように構成されている。
Ｐ０＝Ｐ３×Ｌ２/Ｚ２ ・・・（７）
そして、上述した１画素幅内の第１および第２の線状電極群が、線状電極の長さ方向に直交する方向に交互に繰り返して配置される。この場合、第１の線状電極群と第２の線状電極群とは、線状電極組の配列周期の位相がπだけずれるように配置される。なお、図示していないが、第１の線状電極群の透明線状電極２０６ａどうしは導線などの接続線により物理的に接続されており、第２の線状電極群の透明線状電極２０６ａどうしも導線などの接続線により物理的に接続されている。
記録用光導電層２０２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。
電荷輸送層２０４としては、たとえば、放射線画像の記録の際に第１の電極層２０１に帯電する電荷の移動度と、その逆極性となる電荷の移動度の差が大きい程良く（例えば１０２以上、望ましくは１０３以上）、たとえば、ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N,N'−ジフェニル−N,N'−ビス（３−メチルフェニル）−〔1,1'−ビフェニル〕−4,4'−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、或いはＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＶＫ）分散物，Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅ、Ａｓ２Ｓｅ３等の半導体物質が適当である。厚さは０．２〜２μｍ程度が適切である。
読取用光導電層２０５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。
次に、上記第３の実施形態の放射線画像装置の周期情報撮像放射線画像検出器への放射線画像の記録および読取りの作用について説明する。
放射線照射部１からの放射線の射出から格子２０による自己像の形成までは上記第２の実施形態の放射線位相画像撮影装置の作用と同様であるので説明を省略する。
そして、図２８（Ａ）に示すように高圧電源３００によって周期情報撮像放射線画像検出器２００の第１の電極層２０１に負の電圧を印加した状態において、格子２０に形成された格子２０の自己像を担持した放射線が、周期情報撮像放射線画像検出器２００の第１の電極層２０１側から照射される。
そして、周期情報撮像放射線画像検出器２００に照射された放射線は、第１の電極層２０１を透過し、記録用光導電層２０２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２０２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２０１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記録用光導電層２０２と電荷輸送層２０４との界面に形成される蓄電部２０３に蓄積される（図２８（Ｂ）参照）。
ここで、本放射線位相画像撮影装置の周期情報撮像放射線画像検出器２００においては、記録用光導電層２０２において発生した電荷を蓄電部２０３に収集するために用いられる第２の電極層２０６が、透明線状電極２０６ａと遮光線状電極２０６ｂとから構成されている。したがって、上記のようにして第１の電極層２０１に電圧を印加すると、記録用光導電層２０２内に、透明線状電極２０６ａおよび遮光線状電極２０６ｂの各線状電極から第１の電極層２０１に向かってほぼ平行な、すなわち第１の電極層２０１の面にほぼ垂直な電界が形成される。記録用光導電層２０２内に発生した負電荷はその電界に沿って拡散することなく各線状電極方向に移動して蓄電部２０３に収集されるので、透明線状電極２０６ａおよび遮光線状電極２０６ｂは、その後に設置された検出器の組合せと実質的に振幅変調型格子と同等の機能を果たすことになる。したがって、図４１に示した第２ｎ−１（ｎは１以上１０以下の整数）の線状電極組からなる第１の線状電極群の上部の蓄電部２０３には、変形した格子２０の自己像と上記第１の線状電極群によって形成される実質的な格子との重ね合わせにより強度変調を受け、波面の歪みを反映した信号として電荷が蓄積され、図２７に示した第２ｎ（ｎは１以上１０以下の整数）の線状電極組からなる第２の線状電極群の上部の蓄電部２０３には、変形した格子２０の自己像と上記第２の線状電極群によって形成される実質的な格子との重ね合わせにより強度変調を受け、波面の歪みを反映した信号として電荷が蓄積される。そして、第１の線状電極群と第２の線状電極群とは、上述したように互いにπだけ位相がずれているので、互いにπだけ位相がずれた２種類の位相成分に対応する画像信号が周期情報撮像放射線画像検出器２００に記録される。
そして、次に、図２９に示すように、第１の電極層２０１が接地された状態において、第２の電極層２０６側から読取光Ｌ１が照射され、読取光Ｌ１は透明線状電極２０６ａを透過して読取用光導電層２０５に照射される。読取光Ｌ１の照射により読取用光導電層２０５において発生した正の電荷が蓄電部２０４における潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が、遮光線状電極２０６ｂに接続されたチャージアンプ３０５を介して遮光線状電極２０６ｂに帯電した正の電荷と結合する。
そして、読取用光導電層２０５において発生した負の電荷と遮光線状電極２０６ｂに帯電した正の電荷との結合によって、チャージアンプ３０５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。
このとき、図２７に示す第１の線状電極組２１１と第３の線状電極組２１３からなる第１の線状電極群から流れ出した電荷はチャージアンプ３０５により第１の位相成分に対応する画像信号として検出される。一方、図４１に示す第２の線状電極組２１２と第４の線状電極組２１４からなる第２の線状電極群から流れ出した電荷はチャージアンプ３０５により第２の位相成分に対応する画像信号として検出される。
そして、移動機構５５による周期情報撮像放射線画像検出器２００の移動にともなって、上述した周期情報撮像放射線画像検出器２００への記録と画像信号の読取りがそれぞれ所定の位置について行なわれ、それぞれ所定の位置毎について第１および第２の位相成分に対応する画像信号が検出される。
そして、上記のようにして検出された画像信号は位相画像取得部６に入力される。そして、位相画像取得部６は、複数の位相成分の画像信号に基づいて位相画像を生成する。
なお、上記第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置において、移動機構５５により周期情報撮像放射線画像検出器２００および格子２０をそれぞれの面に沿って線状電極と直交する方向に、たとえば、ピッチＰ３の１／３ずつ動かして、それぞれの位置で放射線画像の撮影を行なうことにより６種類の位相成分に対応する画像信号が取得できる。
また、上記第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置においても、上記第２の実施形態の周期情報撮像放射線画像検出器と同様に、それぞれの線状電極群が順番に配列された線状電極群の組を異なる位置に互いに位相が異なるように配置することができる。そうすることによって上述した移動機構がなくても位相画像を形成するのに十分な数の位相成分に対応する画像を同時に得ることができる。
また、上記第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置においては、放射線画像の記録時に負電圧が印加される周期情報撮像放射線画像検出器２００を用いるようにしたが、これに限らず、放射線画像の記録時に正の電圧が印加される光読取方式の周期情報撮像放射線画像検出器を用いるようにしてもよい。
また、上記第２および第３の実施形態の放射線位相画像撮影装置の説明においては、被写体１０が放射線照射部１と格子２０との間に位置する場合を説明したが、被写体１０が格子２０と周期情報撮像放射線画像検出器４０，２００との間に位置する場合であっても、周期情報撮像放射線画像検出器４０，２００の位置に生成される格子２０の自己像が被写体１０により変形する。したがって、この場合でも、周期情報撮像放射線画像検出器４０，２００により被写体１０に起因して変調された位相成分の画像信号を検出することができる。すなわち、上記第２および第３の放射線位相画像撮影装置においては、被写体１０を放射線照射部１と格子２０との間に配置してもよいし、格子２０と周期情報撮像放射線画像検出器４０，２００との間に配置するようにしてもよい。
１ 放射線照射部
１ａ 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 移動機構
６ 位相画像取得部
１０ 被写体
１５ａ 電子源
１５ｂ ターゲット
１５ｃ 引出電極
１５ｄ 電子レンズ
１５ｅ ゲート電極
１６ 電子線照射制御部
２０ 格子
４０ 周期情報撮像放射線画像検出器
２００ 周期情報撮像放射線画像検出器

Claims (18)

  1. 電子線を射出する複数の電子源および該電子源から射出された電子線の衝突により放射線を射出するターゲットを備えた放射線照射部と、
    該放射線照射部から射出された放射線を回折する格子構造が周期的に配置された第１の格子と、
    該第１の格子により回折された放射線を透過および遮蔽する格子構造が周期的に配置された第２の格子と、
    該第２の格子を透過した放射線を検出する放射線画像検出器とを備え、
    前記第１の格子および前記第２の格子が、前記放射線の光軸方向において、前記各電子源に対応する放射線に基づく前記第１の格子の像同志を前記第２の格子面上で略重ねることができるように配置され、
    前記各電子源に対応する前記放射線が、それぞれ前記第１の格子および前記第２の格子によって同一の被写体の位相画像を前記放射線画像検出器上に形成するものであることを特徴とする放射線位相画像撮影装置。
  2. 前記各電子源に対応する放射線のそれぞれの焦点の中心間間隔Ｐ０と、前記焦点と前記第１の格子との距離Ｌ１と、前記第１の格子と前記第２の格子との距離Ｚ１と、前記第２の格子を構成し周期的に配置される遮蔽部材の周期間隔Ｐ２とが下式（１）を満たすように構成されてい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。
    Ｐ０＝Ｐ２×Ｌ１/Ｚ１ ・・・（１）
  3. 前記各電子源に対応する前記放射線のそれぞれの焦点の中心間間隔が、前記第１の格子を構成する遮蔽部材の延伸方向に直交する方向について１０μｍ〜５００μｍであること特徴とする請求項１または２記載の放射線位相画像撮影装置。
  4. 前記複数の電子源から射出される電子線の前記ターゲットへの照射を互いに独立して制御する電子線照射制御部を備えたことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
  5. 前記電子線照射制御部が、前記電子源と前記ターゲットとの間に設けられ、前記電子線の通過を制限するゲート電極への印加電圧を切り替えることによって前記電子線のターゲットへの照射を制御するものであることを特徴とする請求項４記載の放射線位相画像撮影装置。
  6. 前記電子線照射制御部が、前記電子源と前記ターゲットとの間に設けられた引出電極と前記電子源と間の電位差を切り替えることによって前記電子線のターゲットへの照射を制御するものであることを特徴とする請求項４記載の放射線位相画像撮影装置。
  7. 前記電子線照射制御部が、前記複数の電子源から射出される電子線の前記ターゲットへの照射を互いに独立して制御することによって、前記放射線の焦点間隔を変更するものであることを特徴とする請求項４から６いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
  8. 前記電子線照射制御部が、被写体が存在しない状態で前記放射線画像検出器により検出された放射線画像におけるモアレ縞のコントラストが最大になるように前記放射線の焦点間隔を設定する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。
  9. 前記第１の格子が位相変調型格子であり、前記第２の格子が振幅変調型格子であることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
  10. 前記第１の格子と前記第２の格子とが振幅変調型格子であることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の放射線位相画像撮影装置。
  11. 電子線を射出する複数の電子源および該電子源から射出された電子線の衝突により放射線を射出するターゲットを備えた放射線照射部と、
    該放射線照射部から射出された放射線を回折する格子構造が周期的に配置された格子と、
    該格子により回折された放射線の周期情報を検出する周期情報撮像放射線画像検出器とを備え、
    前記格子および前記周期情報撮像放射線画像検出器が、前記放射線の光軸方向において、前記各電子源に対応する放射線に基づく前記格子の像同志を前記周期情報撮像放射線画像検出器上で略重ねることができるように配置され、
    前記各電子源に対応する前記放射線が、それぞれ前記格子および前記周期情報撮像放射線画像検出器の線状電極によって同一の被写体の位相画像を前記周期情報撮像放射線画像検出器内に形成するものであることを特徴とする放射線位相画像撮影装置。
  12. 前記各電子源に対応する放射線のそれぞれの焦点の中心間間隔Ｐ０と、前記焦点と前記格子との距離Ｌ２と、前記格子と前記周期情報撮像放射線画像検出器との距離Ｚ２と、前記周期情報撮像放射線画像検出器を構成する線状電極の間隔Ｐ３とが下式（２）を満たすように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の放射線位相画像撮影装置。
    Ｐ０＝Ｐ３×Ｌ２/Ｚ２ ・・・（２）
  13. 前記各電子源に対応する前記放射線のそれぞれの焦点の中心間間隔が、前記格子を構成する遮蔽部材の延伸方向に直交する方向について１０μｍ〜５００μｍであることを特徴とする請求項１１または１２記載の放射線位相画像撮影装置。
  14. 前記複数の電子源から射出される電子線の前記ターゲットへの照射を互いに独立して制御する電子線照射制御部を備えたことを特徴とする請求項１１から１３いずれか1項記載の放射線位相画像撮影装置。
  15. 前記電子線照射制御部が、前記電子源と前記ターゲットとの間に設けられ、前記電子線の通過を制限するゲート電極への印加電圧を切り替えることによって前記電子線のターゲットへの照射を制御するもの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。
  16. 前記電子線照射制御部が、前記電子源と前記ターゲットとの間に設けられた引出電極と前記電子源と間の電位差を切り替えることによって前記電子線のターゲットへの照射を制御するもの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。
  17. 前記電子線照射制御部が、前記複数の電子源から射出される電子線の前記ターゲットへの照射を互いに独立して制御することによって、前記放射線の焦点間隔を変更する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。
  18. 前記電子線照射制御部が、被写体が存在しない状態で前記周期情報撮像放射線画像検出器により検出された放射線画像におけるモアレ縞のコントラストが最大になるように前記放射線の焦点間隔を設定するものであることを特徴とする請求項１７記載の放射線位相画像撮影装置。
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