CN102551765A - 放射线照相装置和放射线照相系统 - Google Patents

Abstract

一种放射线照相装置和放射线照相系统。所述放射线照相装置包括第一光栅单元、光栅图案单元、放射线图像检测器。所述第一光栅单元具有：多个放射线屏蔽单元，屏蔽从所述放射线源发射的放射线；以及基板，在所述基板上布置第一放射线屏蔽单元，且所述基板使得从所述放射线源发射的放射线能够穿透基板。所述光栅图案单元具有与放射线图像的图案周期实质上一致的周期。所述放射线图像检测器检测由所述光栅图案单元遮蔽的放射线图像，且具有：多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板。所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

Description

放射线照相装置和放射线照相系统

技术领域

本发明涉及放射线照相装置和放射线照相系统。

背景技术

由于X射线随着构成物质的元素的原子数以及物质的密度和厚度而衰减，其用作透视被照对象内部的探头。在医疗诊断、非破坏性检查等领域中，广泛使用X射线进行成像。

在一般的X射线成像系统中，将被照对象布置在辐照X射线的X射线源和检测该X射线的X射线图像检测器之间，且捕捉被照对象的透射图像。在该情况下，从X射线源向X射线图像检测器辐照的X射线受到衰减(吸收)，然后入射到X射线图像检测器的每个像素中，所述衰减(吸收)的量值取决于在到X射线图像检测器的路径上存在的物质属性(例如，原子数、密度和厚度)的差异。因此，由X射线图像检测器来检测和捕捉被照对象的X射线吸收图像。作为X射线图像检测器，除了X射线强化屏幕和膜以及辉尽性荧光体之外，还普遍使用采用了半导体电路的平板检测器(FPD)。

然而，如果构成物质的元素的原子数较小，则减少了X射线的吸收能力。因此，对于柔软的生物组织或柔软的物质，对于X射线吸收图像不能获取足够的图像对比。例如，构成身体的关节的软骨部和关节液主要由水构成。因此，由于其X射线吸收量的差异很小，难以获得遮光(shading)差异。迄今，可以通过使用MRI(核磁共振成像)对软组织进行成像。然而，需要几十分钟来执行成像，且图像的分辨率较低，例如约1mm。因此，由于成本效率原因，难以在定期身体检查(例如体格检查)中使用MRI。

对于上述问题，取代被照对象对X射线的强度改变，近些年来已积极开展了对X射线相位成像的研究，X射线相位成像基于被照对象对X射线的相位改变(折射角改变)来获得图像(下文中称作相位对比图像)。一般而言，已知在X射线入射物体时，X射线的相位而不是X射线的强度显示出更大的相互作用。因此，在使用相位差的X射线相位成像中，即使对具有低X射线吸收能力的弱吸收物质，也可能获得高对比的图像。迄今，对于X射线相位成像，已经有可能通过使用采用了加速器的大规模同步加速器放射线设施等(例如SPring-8)来产生具有波长和相位的X射线，以执行成像。然而，由于该设施过于巨大，不可能在一般的医院中使用。作为解决上述问题的X射线相位成像，最近提出了如下X射线成像系统：其使用具有两个透射衍射光栅(相位型光栅和吸收型光栅)以及一个X射线图像检测器的X射线Talbot干涉仪(例如，参见JP-2008-200359-A)。

X射线Talbot干涉仪包括：第一衍射光栅G1(相位型光栅或吸收型光栅)，被布置在被照对象的后侧；第二衍射光栅G2(吸收型光栅)，被布置在下游由第一衍射光栅的栅线间距和X射线波长所确定的特定距离处；以及X射线图像检测器，被布置在第二衍射光栅的后侧。Talbot干涉距离是已通过第一衍射光栅G1的X射线通过Talbot干涉效应而形成自身像的距离。由被布置在X射线源和第一衍射光栅之间的被照对象和X射线的相互作用(相位改变)来调制自身像(self-image)。

在X射线Talbot干涉仪中，检测由第一衍射光栅的自身像和第二衍射光栅的叠加(强度调制)产生的莫尔条纹，且分析要被检测的物体对莫尔条纹的改变，以获取要被诊断的物体的相位信息。作为莫尔条纹的分析方法，例如条纹扫描法是已知的。根据条纹(fringe)扫描法，当第二衍射光栅在与第一衍射光栅的平面实质上平行且与第一衍射光栅的光栅方向(条方向)实质上垂直的方向上，相对于第一衍射光栅平移时，使用通过将栅线间距等分所获得的扫描间距来执行多次成像，且根据在X射线图像检测器中获得的相应像素的信号值的改变，获取在被照对象处折射的X射线的角度分布(相移的微分像)。基于角度分布，有可能获取被照对象的相位对比图像。根据该X射线相位成像，有可能如上所述通过X射线捕捉在X射线吸收图像中看不到的软骨或软组织的图像。因此，有可能通过X射线快速且容易地诊断膝关节炎(50岁以上的约一半老人(约3千万人)被视为具有膝关节炎)、由于运动失调而导致的半月板和腱损伤、关节疾病(比如，关节风湿病)、以及软组织(比如，乳腺)肿块。因此，希望在未来的老龄化社会中能够对潜在病人的早期诊断和早期治疗以及医疗护理成本的减少做出贡献。

基于根据通过多次成像获得的相应像素的信号值的改变而计算出的X射线的折射角度分布，产生相位对比图像。然而，由在通过被照对象(特别是软组织)时引起的X射线的相位改变所导致的折射角度非常小，比如几μrad。因此，在放射线图像检测器的表面上，X射线的相位偏差量很小(例如几μm)，应当检测该相位偏差量，以给出能够区分上述组织的相位对比图像。在上述X射线相位图像捕捉装置中，如上所述，在将第二光栅平移预定扫描间距时，执行多次成像，且根据X射线图像检测器获得的相应像素的信号值中的莫尔图像的微小强度改变，测量X射线的位置偏差量，以重新构建折射角度分布，即相位对比图像。因此，在计算折射角度分布时，第一衍射光栅和X射线图像检测器或第二衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置的偏差变为计算误差。计算误差导致相位对比图像的粒度、对比度和分辨率恶化，可能显著地使得诊断和检查精度恶化。这样，相比于X射线的一般静态图像或在不根据多个图像的微小改变通过计算来重构图像的运动图片成像，第一衍射光栅和X射线图像检测器或第二衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置的偏差对相位对比图像的影响要大得多。

同样地，相比于以下的执行多次成像(比如CT或断层合成)的技术，上述影响也是非常大的，在所述执行多次成像的技术中，在改变X射线对被照对象的入射角度，然后重构图像时，很大程度上改变被照对象的图像。原因如下。在上述X射线相位图像捕捉装置中，在平移第二光栅且不改变X射线对被照对象的入射角度时，测量由于X射线的相位改变而引起的在放射线图像检测器上的X射线的微小的位置偏差(如若干μm)，以根据莫尔图像之间的微小强度改变来重构相位对比图像。此时，被照对象的图像本身发生微小改变。同时，在根据改变X射线的入射角度时的多个图像来计算重构图像的CT或断层合成中，被照对象的图像本身发生很大程度地改变。然而，即使相比于执行重构的其他成像(比如根据多个图像计算重构图像的CT或断层合成)，微小图像改变对相位对比图像的影响也是很大的。同样地，在能量减少成像技术中，成像能量在能量减少图像中不同，使得图像之间的被照对象对比度发生很大程度上的改变，所述能量减少成像技术根据具有相同X射线入射角度的不同能量的被照对象图像来重构能量吸收分布，并从而分离软组织、骨组织等。因此，由于第一衍射光栅和X射线图像检测器或第二衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置的偏差而引起的微小图像变化极大地影响相位对比图像。因此，在相位对比图像中，第一衍射光栅和X射线图像检测器或第二衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置的偏差显著地影响重构的图像。

每个衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置的偏差可以由每个衍射光栅的基板和X射线图像检测器的基板之间的热膨胀系数的差异引起。然而，根据WO 2008/102598，当每个衍射光栅的温度超过预定值时，简单地通知警告，使得将每个衍射光栅的温度控制在预定范围中。

当每个衍射光栅和X射线图像检测器之间的相对位置偏离时，入射到构成X射线图像检测器的相应像素上的放射线剂量由于第二衍射光栅发生平移之外的原因而变化，使得不可能准确地读出相应图像的信号值的改变。因此，降低了相位成像中的相位恢复准确度。

做出本发明以解决上述问题。本发明的目的是：在通过例如X射线的放射线进行相位成像中，减少光栅的基板和图像检测器的基板之间的热膨胀系数的差异，且避免放射线相位对比图像的质量下降。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种放射线照相装置，包括第一光栅单元、光栅图案单元、放射线图像检测器。所述第一光栅单元被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上，且具有：多个放射线屏蔽单元，屏蔽从所述放射线源发射的放射线；以及基板，在所述基板上布置第一放射线屏蔽单元，且所述基板使得从所述放射线源发射的放射线能够穿透基板。所述光栅图案单元具有与放射线图像的图案周期实质上一致的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅单元的放射线形成的。所述放射线图像检测器检测由所述光栅图案单元遮蔽的放射线图像，且具有：多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素。所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

根据本发明的第二方面，在根据第一方面的放射线照相装置中，所述放射线图像检测器针对每个所述像素具有：转换层，将所述放射线转换为电荷；以及电荷收集电极，收集由所述转换层转换的电荷。所述电荷收集电极具有多个线性电极组，每个线性电极组具有与所述放射线图像的图案周期实质上相同的周期。所述线性电极组被布置为使得其相位彼此不同。所述光栅图案单元由每个所述线性电极组配置而成。

根据本发明的第三方面，在根据第一方面的放射线照相装置中，所述光栅图案单元是第二光栅单元。所述第二光栅单元具有：多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅单元的放射线；以及基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅单元的放射线能够通过基板。所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

根据本发明的第四方面，提供了一种放射线照相装置，包括第一光栅单元、第二光栅单元以及放射线图像检测器。所述第一光栅单元被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上。所述第二光栅单元具有与放射线图像的图案周期实质上相同的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅单元的放射线形成的，并且所述第二光栅单元包括：多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅单元的放射线；以及基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅单元的放射线能够通过基板。所述放射线图像检测器检测由所述第二光栅单元遮蔽的放射线图像，且具有：多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素。所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

根据本发明的第五方面，在根据第一至第四方面中任一方面的放射线照相装置中，所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是7.50×10^-5/℃。

根据本发明的第六方面，在根据第五方面的放射线照相装置中，所述第一光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。

根据本发明的第七方面，在根据第五方面的放射线照相装置中，所述第一光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。

根据本发明的第八方面，根据第三或第四方面的放射线照相装置中，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是7.50×10^-5/℃。

根据本发明的第九方面，在根据第八方面的放射线照相装置中，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。

根据本发明的第十方面，在根据第八方面的放射线照相装置中，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。

根据本发明的第十一方面，根据第三至第十方面中任一方面的放射线照相装置还包括：扫描机构，移动所述第一光栅单元和所述第二光栅单元之一，并将所述第二光栅单元放在多个相对位置处，在所述多个相对位置处，相对于所述放射线图像的相位不同。

根据本发明的第十二方面，在根据第三至第十方面中任一方面的放射线照相装置中，在所述放射线图像检测器中，关于与像素行正交的像素列方向，顺序扫描所述像素行，从而顺序读出与每个所述像素行的放射线图像相对应的图像信号。所述第一光栅单元和所述第二光栅单元被布置为使得所述第一光栅单元的延伸方向和所述第二光栅单元的延伸方向相对倾斜。

根据本发明的第十三方面，根据第十二方面的放射线照相装置还包括：线性读取光源，在所述像素行的延伸方向上延伸。在由所述线性读取光源在所述像素行的延伸方向上扫描所述放射线图像检测器时，读出所述图像信号。

根据本发明的第十四方面，根据第一至第十三方面中任一方面的放射线照相装置还包括：第三光栅，使得从所述放射线源发射的放射线能够关于一个区域选择性地通过第三光栅，并将选择性地通过第三光栅的放射线辐照至所述第一光栅单元。向所述放射线源提供所述第三光栅。

根据本发明的第十五方面，提供了一种放射线照相系统，包括：根据第一至第十一方面中任一方面的放射线照相装置；以及计算单元，根据由所述放射线图像检测器获取的图像，计算入射到所述放射线图像检测器的放射线的折射角度分布，并基于所述折射角度分布，产生被照对象的相位对比图像。

根据本发明的第十六方面，提供了一种放射线照相系统，包括：根据本发明第十二或第十三方面中任一方面的放射线照相装置；以及相位图像产生单元，基于由所述放射线图像检测器获取的图像信号，获取从不同像素行的组中读出的图像信号作为不同条纹图像的图像信号，且基于所获取的所述条纹图像的图像信号，产生相位对比图像。

根据本发明，有可能在通过放射线(如X射线)进行相位成像中，避免降低放射线相位对比图像的质量。

附图说明

图1是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的示例的视图。

图2是图1的放射线照相系统的控制框图。

图3是示出了图1的放射线照相系统的放射线图像检测器的配置的视图。

图4示出了图1的放射线照相系统的放射线图像检测器的一个像素电路的配置。

图5是图1的放射线照相系统的成像单元的立体图。

图6是图1的放射线照相系统的成像单元的侧视图。

图7是示出了用于改变因第一和第二光栅的叠加导致的莫尔条纹周期的机构的视图。

图8是示出了被照对象对放射线的折射的视图。

图9是示出了条纹扫描法的视图。

图10是示出了根据条纹扫描的放射线图像检测器的像素信号的图。

图11是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的视图。

图12是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的视图。

图13是图12的放射线照相系统的立体图。

图14是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的视图。

图15是示出了图14的放射线照相系统修改后的实施例的配置的视图。

图16是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的视图。

图17示出了用于本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例，其示出了该放射线照相系统的放射线图像检测器的配置。

图18是示出了根据用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的另一示例的、产生放射线图像的计算单元的配置的框图。

图19是示出了放射线图像检测器的像素信号的图，用于说明图18所示的放射线照相系统的计算单元中的过程。

图20是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的示意图。

图21示出了光学读取型放射线图像检测器的示意配置。

图22示出了第一光栅、第二光栅和放射线图像检测器的像素的布置关系。

图23示出了设置第一光栅相对于第二光栅的倾斜角度的方法。

图24示出了调整第一光栅相对于第二光栅的倾斜角度的方法。

图25示出了光学读取型放射线图像检测器的记录操作。

图26示出了光学读取型放射线图像检测器的读取操作。

图27示出了基于从光学读取型放射线图像检测器中读出的图像信号来获取多个条纹图像的操作。

图28示出了基于从光学读取型放射线图像检测器中读出的图像信号来获取多个条纹图像的操作。

图29示出了使用TFT开关的放射线图像检测器以及第一和第二光栅之间的布置关系。

图30示出了使用CMOS的放射线图像检测器的示意配置。

图31示出了使用CMOS的放射线图像检测器的一个像素电路的配置。

图32示出了使用CMOS的放射线图像检测器以及第一和第二光栅之间的布置关系。

图33是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的示意图。

图34示出了放射线图像检测器的说明性实施例的示意配置。

图35示出了根据说明性实施例的放射线图像检测器的记录操作。

图36示出了根据说明性实施例的放射线图像检测器的读取操作。

图37示出了放射线图像检测器的另一说明性实施例。

图38示出了根据另一说明性实施例的放射线图像检测器的记录操作。

图39示出了根据另一说明性实施例的放射线图像检测器的读取操作。

图40示出了具有作为凹曲面的光栅表面的光栅的示例。

具体实施方式

图1示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的示例，且图2是图1的放射线照相系统的控制框图。

X射线成像系统10是在病人站立时对被照对象(病人)H执行成像的X射线诊断装置，且包括：X射线源11，对被照对象H进行X射线辐照；成像单元12，与X射线源11相对，检测来自X射线源11的已穿透被照对象H的X射线，并从而产生图像数据；以及控制台13，基于操作者的操作，控制X射线源11的曝光操作和成像单元12的成像操作，计算通过成像单元12获取的图像数据，并从而产生相位对比图像。

通过悬挂在天花板的X射线源保持设备14来保持X射线源11，使得其可以沿上下方向(x方向)移动。通过安装在底部上的直立支架15来保持成像单元12，可以沿上下方向移动成像单元12。

X射线源11包括：X射线管18，基于X射线源控制单元17的控制，响应于从高压产生器16施加的高压而产生X射线；以及准直仪单元19，具有限制辐照场以屏蔽从X射线管18产生的一部分X射线的可移动准直仪19a，所述一部分射线不对被照对象H的检查区域做出贡献。X射线管18是旋转阳极型射线管，从作为电子发射源(阴极)的丝极(filament，图中未示出)发射电子束，并使该电子束与以预定速度旋转的旋转阳极18a碰撞，从而产生X射线。旋转阳极18a的电子束碰撞部分是X射线焦点18b。

X射线源保持设备14包括：滑架单元14a，适于通过在天花板上安装的天花板轨道(未示出)在水平方向(z方向)上移动；以及多个支柱单元14b，在上下方向上连接。滑架单元14a具有马达(未示出)，所述马达使支柱单元14b展开和收缩，以在上下方向上改变X射线源11的位置。

直立支架15包括：主体15a，安装在底部上；以及保持单元15b，保持成像单元12并附接至主体15a以在上下方向上移动。保持单元15b连接至环带15d，环带15d在上下间隔的两个滑轮15c之间延伸，并由马达(未示出)驱动，马达使滑轮15c旋转。控制台13(稍后将描述)的控制设备20基于操作者的设置操作来控制马达的驱动。

同样地，直立支架15具有位置传感器(未示出)，比如电位计，其测量滑轮15c或环带15d的移动量，并从而检测成像单元12在上下方向上的位置。将位置传感器的检测值通过电缆等提供给X射线源保持设备14。X射线源保持设备14基于检测值来展开和收缩支柱14b，并从而移动X射线源11，使其跟随成像单元12的垂直移动。

控制台13具有控制设备20，控制设备20包括CPU、ROM、RAM等。控制设备20连接到输入设备21、计算处理单元22、存储单元23监视器24以及接口(I/F)25，操作者使用输入设备21输入成像指令及其指令内容；计算处理单元22计算由成像单元12获取的图像数据，并从而产生X射线图像；存储单元23存储X射线图像；监视器24显示X射线图像等；接口(I/F)25经由总线26连接到X射线成像系统10的相应单元。

作为输入设备21，可以使用例如开关、触摸板、鼠标、键盘等。通过操作输入设备21，输入放射线照相条件(比如X射线管电压、X射线辐照时间等)、成像定时等。监视器24由液晶显示器等构成，且在控制设备20的控制下显示诸如放射线照相条件的字符和X射线图像。

成像单元12具有：平板检测器(FPD)30，具有半导体电路；以及第一吸收型光栅31和第二吸收型光栅32，检测被照对象H对X射线的相位改变(角度改变)，并执行相位成像。

FPD 30具有被布置为与从X射线源11辐照的X射线的光轴A相正交的检测面。如下面具体描述的，第一和第二吸收型光栅31、32被布置在FPD 30和X射线源11之间。

同样地，成像单元12具有扫描机构33，其在上下(X方向)平移第二吸收型光栅32，并从而改变第二吸收型光栅32与第一吸收型光栅31的相对位置关系。扫描机构33由例如致动器(比如，压电设备)构成。

图3示出了图1的放射线照相系统的放射线图像检测器的配置，且图4示出了图1的放射线照相系统的放射线图像检测器的一个像素电路的配置。

作为放射线图像检测器的FPD 30包括：图像接收单元41，具有将X射线转换为电荷并蓄积该电荷的多个像素40，该多个像素40在xy方向上被二维布置在有源矩阵基板上；扫描电路42，控制从图像接收单元41中读出电荷的定时；读出电路43，读出在相应像素40中蓄积的电荷，并将电荷转化和存储在图像数据中；以及数据发送电路44，将图像数据通过控制台13的I/F 25发送到计算处理单元22。同样地，通过每行中的扫描线45将扫描电路42和相应的像素40相连，且通过每列中的信号线46将读出电路43和相应的像素40相连。

每个像素40可以被配置为直接转换型X射线检测单元，利用由非晶硒等制成的转换层将X射线直接转换为电荷，并在连接到转换层的下电极的电容器(未示出)中蓄积该转换后的电荷。每个像素40连接有TFT开关48，且TFT开关48的栅极48a连接到扫描线45，源极48b连接到电容器，且漏极48c连接到信号线46。当通过来自扫描电路42的驱动脉冲接通TFT开关48时，将电容器中蓄积的电荷读出到信号线46。

同时，每个像素40还可以被配置为间接转换型X射线检测单元，其使用由铽掺杂钆硫氧化物(terbium-doped gadolinium oxysulfide(Gd₂O₂S:Tb))、铊掺杂碘化铯(thallium-doped cesium iodide(CsI:Tl)等制成的闪烁器(未示出)将X射线转换为可见光，并用光电二极管(未示出)将转换后的可见光转换为电荷并加以蓄积。尽管在本实施例中将基于TFT面板的FPD用作放射线图像检测器，还可以使用基于固体成像设备(比如CCD传感器、CMOS传感器等等)的各种放射线图像检测器。

读出电路43包括未示出的积分放大电路、A/D转换器、校正电路和图像存储器。积分放大电路对从相应像素40通过信号线46输出的电荷进行积分并转换为电压信号(图像信号)，并将其输入A/D转换器。A/D转换器将输入的图像信号转换为数字图像数据，并将其输入到校正电路。校正电路对图像数据执行例如偏移量校正、增益校正以及线性校正，并在图像存储器中存储校正后的图像数据。同时，校正电路的校正过程可以包括对X射线的曝光量和曝光分布(所谓的遮光(shading))的校正、取决于FPD 30的控制条件(驱动频率、读出周期等等)的图形噪声的校正等等。

图5和6示出了图1的放射线照相系统的成像单元。

第一吸收型光栅31具有X射线透射单元(基板)31a和布置在X射线透射单元31a上的多个X射线屏蔽单元31b。类似地，第二吸收型光栅32具有X射线透射单元(基板)32a和布置在X射线透射单元32a上的多个X射线屏蔽单元32b。X射线透射单元31a、32a由射线可穿透的元件(例如玻璃)构成，X射线穿透这些射线可穿透的元件。

此处，第一吸收型光栅31的基板31a和第二吸收型光栅32的基板32a是由玻璃、硅等制成的。

X射线屏蔽单元31b、32b由线性元件构成，该线性元件在平面内的一个方向上(在实施例中，与x和z方向正交的y方向上)延伸，所述一个方向与从X射线源11辐照的X射线的光轴A正交。作为相应X射线屏蔽单元31b、32b的材料，具有极佳的X射线吸收能力的材料是优选的。例如，诸如金、铂等的金属是优选的。可以通过金属电镀或沉积方法来形成X射线屏蔽单元31b、32b。

X射线屏蔽单元31b被布置在与X射线的光轴A正交的平面内，且在与所述一个方向正交的方向(在本说明性实施例中，x方向)上具有恒定间距p₁和预定间隔d₁。类似地，X射线屏蔽单元32b被布置在与X射线的光轴A正交的平面内，且在与所述一个方向正交的(在本说明性实施例中，x方向)上具有恒定间距p₂和预定间隔d₂。由于第一和第二吸收型光栅31、32提供了具有强度差异而不是相位差异的入射X射线，也将它们称作振幅类型光栅。同时，缝(slit)(间隔d₁或d₂的区域)可以不是空的。例如，可以用X射线低吸收材料(比如高分子或轻金属)来填充该空隙。

无论Talbot干涉效应如何，第一和第二吸收型光栅31、32适于对已通过缝的X射线进行几何投影。具体地，将间隔d₁、d₂设置为充分大于从X射线源11辐照的X射线的峰值波长，使得在辐照的X射线中包括的大部分X射线能够透过缝，同时保持其线性，而不在缝中发生衍射。例如，在旋转阳极18a由钨制成且管电压是50kV时，X射线的峰值波长约为

在该情况下，当间隔d1、d2被设置为约1至10μm时，将大部分X射线几何投影到缝中，而不发生衍射。

由于从X射线源11辐照的X射线是以X射线焦点18b作为发射点的锥形束，而不是平行束，因此与到X射线焦点18b的距离成比例地放大已通过第一吸收型光栅31且被投影的投影像(下文中，称作G1像)。确定第二吸收型光栅32的栅线间距p₂和间隔d₂，使得缝与G1像在第二吸收型光栅32的位置处的明亮部分的周期性图案实质一致。即，当从X射线焦点18b到第一吸收型光栅31的距离是L₁，且从第一吸收型光栅31到第二吸收型光栅32的距离是L₂时，确定栅线间距p₂和间隔d₂，以满足以下公式(1)和(2)。

[公式1]

$p_2=\frac{L_1+L_2}{L_1}{p}_1\·\·\·\left(1\right)$

[公式2]

$d_2=\frac{L_1+L_2}{L_1}{d}_1\·\·\·\left(2\right)$

在Talbot干涉仪中，从第一吸收型光栅31到第二吸收型光栅32的距离L₂受到Talbot干涉距离的限制，该Talbot干涉距离由第一衍射光栅的栅线间距和X射线波长来确定。然而在该说明性实施例的成像单元12中，由于第一吸收型光栅31在不使入射X射线发生衍射的情况下对其进行投影，且在第一吸收型光栅31的后部的所有位置处类似地获得第一吸收型光栅31的G1像，因此有可能与Talbot干涉距离无关地设置距离L₂。

尽管成像单元12未配置Talbot干涉仪，如上所述，如果使用第一吸收型光栅31的栅线间距p₁、第二吸收型光栅32的栅线间距p₂、X射线波长(峰值波长)λ以及正整数m，通过以下公式(3)来表达在第一吸收型光栅31对X射线进行衍射的情况下获得的Talbot干涉距离Z。

[公式3]

$Z=m\frac{p_1{p}_2}{\mathrm{\λ}}\·\·\·\left(3\right)$

公式(3)指示了在从X射线源11辐照的X射线是锥形束时的Talbot干涉距离，且该公式(3)由Atsushi Momose等人所发现(JapaneseJournal ofApplied Physics，Vol.47，No.10，2008，August，page 8077)。

在X射线成像系统10中，当m＝1时，将距离L₂设置为比最小Talbot干涉距离Z更短，以使得成像单元12更小。即，由满足以下公式(4)的区间中的值来设置距离L₂。

[公式4]

$L_2<\frac{p_1{p}_2}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(4\right)$

此外，当可以将从X射线源11辐照的X射线视为实质上平行的射束时，通过以下公式(5)来表达Talbot干涉距离Z，且由满足以下公式(6)的区间中的值来设置距离L₂。

[公式5]

$Z=m\frac{{p_1}^2}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(5\right)$

[公式6]

$L_2<\frac{{p_1}^2}{\mathrm{\&lambda;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(6\right)$

为了产生具有高对比度的周期图案图像，优选地，X射线屏蔽单元31b、32b将X射线完全屏蔽(吸收)。然而，即使在使用具有极佳X射线吸收能力的材料(金、铂等)时，很多X射线透过X射线屏蔽单元而未被吸收。因此，为了改进X射线的屏蔽能力，优选地让X射线屏蔽单元31b、32b的厚度h₁、h₂分别尽可能厚。例如，当X射线管18的管电压是50kV，优选地屏蔽90％以上的辐照X射线。在该情况下，对于金(Au)，厚度h₁、h₂优选地大于等于30μm。

同时，当过分加厚X射线屏蔽单元31b、32b的厚度h₁、h₂时，倾斜入射的X射线难以透过缝。从而，所谓的“渐晕”(vignetting)发生，使得与X射线屏蔽单元31b、32b的延伸方向(条带方向)正交的方向(x方向)的有效视野变窄。因此，从确保视野的角度而言，定义了厚度h₁、h₂的上限。为了确保在FPD 30的检测面上沿x方向的有效视野的长度V，当从X射线焦点18b到FPD 30的检测面的距离是L时，根据图5所示的几何关系，必须将厚度h₁、h₂设置为满足以下公式(7)和(8)。

[公式7]

$h_1\&le;\frac{L}{V/2}{d}_1\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(7\right)$

[公式8]

$h_2\&le;\frac{L}{V/2}{d}_2\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(8\right)$

例如，当d₁＝2.5μm，d₂＝3.0μm且L＝2m时，假定典型医院的典型诊断，则厚度h₁应当是100μm以下，且厚度h₂应当是120μm以下，以确保长度10cm作为x方向上的有效视野的长度V。

在如上所述配置的成像单元12中，通过第一吸收型光栅31的G1像和第二吸收型光栅32的叠加，形成强度调制的像，并由FPD 30加以捕捉。G1像在第二吸收型光栅32处的图案周期p₁′和第二吸收型光栅32的实质栅线间距p₂′(在制造之后的实质间距)由于制造误差或布置误差而略有不同。布置误差意味着第一和第二吸收型光栅31、32在x方向上的实质间距随着其间的倾斜、旋转和间隔的相对改变而改变。

由于在G1像的图案周期p₁′和图栅线间距p₂′之间的细微差异，图像对比度变为莫尔条纹。通过以下公式(9)来表达莫尔条纹的周期T。

[公式9]

$T=\frac{{p1}^{\&prime;}\&times;{p2}^{\&prime;}}{|{p1}^{\&prime;}-{p2}^{\&prime;}|}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(9\right)$

当打算用FPD 30来检测莫尔条纹时，像素40在x方向上的排列间距P应当至少满足以下公式(10)，且优选地满足以下公式(11)(n：正整数)。

[公式10]

P≠nT  …(10)

[公式11]

P＜T   …(11)

公式(10)意味着排列间距P不是莫尔周期T的整数倍。即使对于n≥2的情况，原则上也有可能检测到莫尔条纹。公式(11)意味着将排列间距P设置为比莫尔周期T更小。

由于FPD 30的像素40的排列间距P是设计确定的(一般而言，约100μm)，且难以将其改变，当打算调整排列间距P和莫尔周期T的幅度关系时，优选地调整第一和第二吸收型光栅31、32的位置，且改变G1像的图案周期p₁′和栅线间距p₂′中至少一项，从而改变莫尔周期T。

图7A、7B和7C示出了改变莫尔周期T的方法。

有可能通过将第一和第二吸收型光栅31、32之一绕光轴A相对旋转，来改变莫尔周期T。例如，提供了相对旋转机构50，其将第二吸收型光栅32相对于第一吸收型光栅31绕光轴A旋转。当通过相对旋转机构50将第二吸收型光栅32旋转角度θ时，将x方向上的实质栅线间距从“p₂′”改变为“p₂′/cosθ”，使得莫尔周期T被改变(参见图7A)。

作为另一示例，有可能通过将第一和第二吸收型光栅31、32之一绕与光轴A正交并遵循y方向的轴相对倾斜，来改变莫尔周期T。例如，提供相对倾斜机构51，其将第二吸收型光栅32相对于第一吸收型光栅31绕与光轴A正交并遵循y方向的轴倾斜。当通过相对倾斜机构51将第二吸收型光栅32倾斜角度α时，将x方向上的实质栅线间距从“p₂′”改变为“p₂′×cosα”，使得莫尔周期T被改变(参见图7B)。

作为另一示例，有可能通过将第一和第二吸收型光栅31、32之一在光轴A的方向上相对移动，来改变莫尔周期T。例如，提供相对移动机构52，其将第二吸收型光栅32相对于第一吸收型光栅31在光轴A的方向上移动，以改变在第一吸收型光栅31和第二吸收型光栅32之间的距离L₂。当通过相对移动机构52将第二吸收型光栅32在光轴A上移动移动量δ时，将投影在第二吸收型光栅32的位置处的第一吸收型光栅31的G1像的图案周期从“p₁′”改变为“p₁′×(L₁+L₂+δ)/(L₁+L₂)”，使得莫尔周期T被改变(参见图7C)。

在X射线成像系统10中，由于成像单元12不是Talbot干涉仪，且可以自由设置距离L₂，可以恰当地采用改变距离L₂的机构(比如相对移动机构52)，以从而改变莫尔周期T。可以通过致动器(比如，压电设备)来配置用于改变莫尔周期T的第一和第二吸收型光栅31、32的改变机构(相对旋转机构50、相对倾斜机构51和相对移动机构52)。

当被照对象H被布置在X射线源11和第一吸收型光栅31之间时，由被照对象H来调制由FPD 30检测到的莫尔条纹。调制量与被照对象H的折射效应所偏转的X射线的角度成比例。因此，有可能通过分析FPD 30检测到的莫尔条纹来产生被照对象H的相位对比图像。

下面，描述莫尔条纹的分析方法。

图8示出了与被照对象H的x方向上的相移分布Φ(x)相对应地折射的一条X射线。

参考标记55指示了在没有被照对象H时直线前进的X射线的路径。沿着路径55行进的X射线通过第二和第二吸收型光栅31、32，然后入射到FPD 30上。参考标记56指示了由被照对象H折射且偏转的X射线的路径。沿着路径56行进的X射线通过第一吸收型光栅31，然后被第二吸收型光栅32所屏蔽。

当由n(x，z)来指示被照对象H的折射率分布且由z来指示X射线的行进方向时，由以下公式(12)来表达被照对象H的相移分布Φ(x)。

[公式12]

$\mathrm{\&Phi;}\left(x\right)=\frac{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&lambda;}}\&Integral;[1-n(x,z)]\mathrm{dz}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(12\right)$

由于X射线在被照对象H处的折射，将从第一吸收型光栅31投影到第二吸收型光栅32的位置的G1像在x方向上移动与折射角度

相对应的量。基于X射线的折射角度

很小这一事实，由以下公式(13)来近似表达位移量Δx。

[公式13]

此处，使用X射线的波长λ和被照对象H的相移分布Φ(x)，由公式(14)来表达折射角度

[公式14]

这样，由X射线在被照对象H处的折射导致的G1像的位移量Δx与被照对象H的相移分布Φ(x)相关。同样地，如以下公式(15)所表达的，位移量Δx与从FPD 40的每个像素40输出的信号的相位差异量ψ相关(当存在被照对象H时，以及当不存在被照对象H时，每个像素40的信号的相位的差异量)。

[公式15]

因此，当计算每个像素40的信号的相位差异量ψ时，根据公式(15)获得折射角度且通过使用公式(14)获得相移分布Φ(x)的微分。因此，通过相对于x对该微分进行积分，有可能产生被照对象H的相移分布Φ(x)，即，被照对象H的相位对比图像。在本说明性实施例的X射线成像系统10中，通过使用以下描述的条纹扫描法来计算相位差异量ψ。

在条纹扫描法中，当在x方向上将第一和第二吸收型光栅31、32中的一个相对于另一个逐渐平移时，执行成像(即，在改变两个光栅的光栅周期的相位时，执行成像)。在本说明性实施例的X射线成像系统中，由扫描机构33来移动第二吸收型光栅32。然而，可以移动第一吸收型光栅31。在移动第二吸收型光栅32时，莫尔条纹移动。在平移距离(x方向上的移动量)达到第二吸收型光栅32的一个周期(栅线间距p₂)时(即，在相位改变达到2π时)，莫尔条纹返回其原始位置。对于莫尔条纹的改变，在将第二吸收型光栅32移动栅线间距p₂的1/n(n：整数)时，由FPD 30捕捉条纹图像，且根据捕捉的条纹图像来获得相应像素40的信号，并在计算处理单元22中计算，以获得每个像素40的信号的相位差异量ψ。

图9图像化地示出了将第二吸收型光栅32移动扫描间距(p₂/M)(M：大于等于2的整数)，该扫描间距是通过将栅线间距p₂除以M得到的。

扫描机构33将第二吸收型光栅32顺序平移到M个扫描位置(k＝0，1，2，…，M-1)中的每一个处。在图8中，第二吸收型光栅32的初始位置是当不存在被照对象H时，G1像在第二吸收型光栅32的位置处的阴暗部分与X射线屏蔽单元32b实质一致的位置(k＝0)。然而，初始位置可以是k＝0，1，2，…，M-1中的任何位置。

首先，在k＝0的位置处，主要地，未经被照对象H折射的X射线通过第二吸收型光栅32。然后，当按照k＝1，2，…的顺序移动第二吸收型光栅32时，对于透过第二吸收型光栅32的X射线，未经被照对象H折射的X射线的分量减少，且经被照对象H折射的X射线的分量增加。具体地，在k＝M/2的位置处，主要地，仅经被照对象H折射的X射线通过第二吸收型光栅32。在超过k＝M/2的位置处，与上述相反地，对于透过第二吸收型光栅32的X射线，经被照对象H折射的X射线的分量减少，且未经被照对象H折射的X射线的分量增加。

在k＝0，1，2，…，M-1的每个位置处，当由FPD 30执行成像时，针对相应像素40获得M个信号值。下面，描述根据M个信号值来计算每个像素40的信号的相位差异量ψ的方法。当用I_k(x)来指示在第二吸收型光栅32的位置k处的每个像素40的信号值时，通过以下公式(16)来表达I_k(x)。

[公式16]

此处，x是x方向上的像素40的坐标，A₀是入射X射线的强度且A_n是与像素40的信号值的对比度相对应的值(n是正整数)。同样地，

将折射角度

指示为像素40的坐标x的函数。

然后，当使用以下公式(17)时，通过以下公式(18)来表达折射角度

[公式17]

$\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\exp (-2\mathrm{\&pi;i}\frac{k}{M})=0\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(17\right)$

[公式18]

此处，arg[]是意味着对参数进行计算的运算符号。所计算的参数对应于每个像素40的信号的相位差异量ψ。因此，根据从相应像素40获得的M个信号值，基于公式(18)计算每个像素40的信号的相位差异量ψ，以获取折射角度

图10示出了放射线图像检测器的一个像素的信号，根据条纹扫描改变该信号。

相对于第二吸收型光栅32的位置k，以栅线间距p₂为周期，周期性地改变从相应像素40获得的M个信号值。图10中的虚线指示在没有被照对象H时的信号值的改变，且图10的实线指示了在存在被照对象H时的信号值的改变。两种波形的相位差对应于每个像素40的信号的相位差异量ψ。

由于折射角度

是对应于微分相位值的值，如公式(14)所示，则通过沿x轴对折射角度

积分，来获得相移分布Φ(x)。在上面的描述中，未考虑像素40在y轴上的y坐标。然而，通过对每个y坐标执行相同的计算，有可能获得在x和y方向上的二维相移分布Φ(x，y)。

由计算处理单元22来执行上述计算，且计算处理单元22在存储单元23中存储相位对比图像。

在操作者通过输入设备21输入成像指令之后，相应单元在控制设备20的控制下彼此配合的进行操作，使得自动执行相位对比图像的条纹扫描和产生过程，且最终在监视器24上显示被照对象H的相位对比图像。

在本说明性实施例的X射线成像系统10中，选择基板的材料，使得FPD 30的基板49和第一吸收型光栅31的基板31a具有实质上相同的热膨胀系数。

即，选择相应基板的材料，使得FPD 30和第一吸收型光栅31之间的相对位置的允许偏差量小于等于300μm，优选地小于等于100μm，且更优选地小于等于25μm。以公式表达上述内容，则FPD 30的基板49的热膨胀系数与第一吸收型光栅31的基板31a的热膨胀系数之差Δα满足公式(1A)。

[公式1A]

此处，V是FPD 30的检测面上沿x方向的有效视野的长度(参见图6)，ΔT是在使用环境温度范围中的最高和最低温度之间的差，且g是可允许偏差量。当使用上述数值以及+15℃(最低温度)至+35℃(最高温度)的使用环境温度范围(FPD 30或第一吸收型光栅31的温度改变)时，计算出FPD 30的基板49的热膨胀系数与第一吸收型光栅31的基板31a的热膨胀系数之间的差Δα是7.50×10^-5/℃或更低，优选地2.50×10^-5/℃或更低，且更优选地6.25×10^-6/℃或更低。

从而，在本说明性实施例的X射线成像系统10中，FPD 30的基板49和第一吸收型光栅31的基板31a由硅或玻璃制成，以满足公式(1A)。

类似地，在本说明性实施例的X射线成像系统10中，选择基板32a的材料，使得第二吸收型光栅32的基板32a的热膨胀系数与第一吸收型光栅31的基板的热膨胀系数相同。

从而，在本说明性实施例的X射线成像系统10中，FPD 30的基板49和第二吸收型光栅32的基板32a由硅或玻璃制成，以满足公式(1A)。

起初，当FPD 30的基板49、第一吸收型光栅31的基板31a和第二吸收型光栅32的基板32a由任意玻璃材料制成时，不一定满足热膨胀系数的上述差值。这是因为取决于玻璃的成分，其呈现不同的属性。因此，在本说明性实施例的X射线成像系统10中，当相应基板由玻璃制成时，考虑甚至玻璃的成分来选择基板材料，以满足热膨胀系数的差值。

根据本说明性实施例的X射线成像系统10，FPD 30的基板49和第一吸收型光栅31的基板31a被制造为具有实质上相同的热膨胀系数，使得有可能避免FPD 30和第一吸收型光栅31之间的相对位置发生由于基板的热膨胀的差异而引起的偏差。同样地，FPD 30的基板49和第二吸收型光栅32的基板32a被制造为具有实质上相同的热膨胀系数，使得有可能进一步避免FPD 30和第二吸收型光栅32之间的相对位置发生偏差。从而，有可能避免入射到FPD 30的相应像素40上的X射线剂量发生因除第二吸收型光栅32的平移之外的原因而引起的变化。即，通过正确地读出FPD 30的相应像素40的信号值的改变，有可能避免降低相位恢复准确度。

同样地，根据X射线成像系统10，X射线并未大部分在第一吸收型光栅31处被衍射，且被几何投影到第二吸收型光栅32。因此，不需要让辐照的X射线具有高空间相干性，且从而有可能使用在医疗领域中所用的一般X射线源作为X射线源11。同时，由于有可能任意设置从第一吸收型光栅31到第二吸收型光栅32的距离L₂，并将L₂设置为小于Talbot干涉仪的最小Talbot干涉距离，因此有可能使得成像单元12小型化。此外，在本说明性实施例的X射线成像系统中，由于辐照的X射线的实质上全部的波长分量对来自第一吸收型光栅31的投影像(G1像)做出了贡献，且从而改进了莫尔条纹的对比度，则有可能改进相位对比图像的检测灵敏度。

同样地，在X射线成像系统10中，通过对第一光栅的投影像执行条纹扫描，计算折射角度

从而，已描述了第一和第二光栅都是吸收型光栅的情况。然而，本发明不限于此。如上所述，本发明即使在通过对Talbot干涉图像执行条纹扫描来计算折射角度

时，也是有用的。因此，第一光栅不限于吸收型光栅，且可以是相位型光栅。同样地，通过第一光栅和第二光栅的X射线图像的叠加所形成的莫尔条纹的分析方法不限于上述条纹扫描法。例如，还可以应用使用莫尔条纹的各种方法，比如，在“J.Opt.Soc.Am.Vol.72，No.1(1982)p.156”中已知的使用傅立叶变换/傅立叶逆变换的方法。

同样地，已经描述了X射线成像系统10存储或显示基于相移分布Φ的图像，作为相位对比图像。然而，如上所述，通过对根据折射角度

获得的相移分布Φ的微分进行积分来获得相移分布Φ，且折射角度

和相移分布Φ的微分也与被照对象对X射线的相位改变相关。因此，在相位对比图像中还包括基于折射角度

的图像和基于相移分布Φ的微分的图像。

此外，有可能根据在没有被照对象的状态下执行成像(预成像)所获取的图像组，来准备相位微分图像(相移分布Φ的微分量)。相位微分图像反映了检测系统的相位非均匀性(即，相位微分图像包括莫尔导致的相位差、栅格非均匀性、辐射剂量检测器的折射等等)。同样地，通过根据图像组来准备相位微分图像，并将在预成像中获取的相位微分图像从主成像中获取的相位微分图像中减去，有可能获取对测量系统的相位非均匀性进行校正的相位微分图像，所述图像组是通过在存在被照对象的状态下执行成像(主成像)获取的。

图11示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的另一示例。

X射线成像系统60是在被照对象H(病人)躺下时执行成像的X射线诊断装置，其包括：X射线源11、成像单元12以及被诊断对象H所躺的床61。由于X射线源11和成像单元12的配置与上述实施例相同，因此使用相同的参考标记。下文中，描述与上述的不同之处。由于其他配置和效果与上述相同，因此还省略对其的描述。

在本说明性实施例中，将成像单元12安装在顶板62的下表面上，以通过被诊断对象H与X射线源11相对。由X射线源保持设备14来保持X射线源11，且由X射线源11的角度改变设备(未示出)使X射线辐照方向朝下。在该状态下，X射线源11向躺在床61的顶板62上的被诊断对象H辐照X射线。由于X射线源保持设备14可以通过支柱14b的扩张和收缩来垂直移动X射线源11，有可能通过垂直移动来调整从X射线焦点18a到FPD 30的检测面的距离。

如上所述，由于可能缩短第一吸收型光栅31和第二吸收型光栅32之间的距离L₂，且从而使得成像单元12小型化，因此有可能缩短支撑床61的顶板62的支脚63，并从而降低顶板62的位置。例如，优选地将成像单元12小型化，且优选地将顶板62的位置降低至被诊断对象H(病人)容易坐下的高度(例如，离底部约40cm的高度)。同样地，在确保从X射线源11到成像单元12的充足距离时，降低顶板62的位置是优选的。

同时，与X射线源11和成像单元12之间的位置关系相反，有可能通过将X射线源11附接到床61上并将成像单元12安装在天花板上，在被诊断对象H躺下时执行成像。

图12和13示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例。

X射线成像系统70是在被诊断对象(病人)H站立和躺下时执行成像的X射线诊断装置。通过旋转臂71来保持X射线源11和成像单元12。将旋转臂71可旋转地连接到基座平台72。由于X射线源11和成像单元12的配置与上述实施例相同，因此使用相同的参考标记。下文中，描述与上述的不同之处。由于其它配置和效果与上述相同，因此省略对其的描述。

旋转臂71具有：U形部71a，具有实质上U形的形状；以及线性部71b，连接到U形部71a的一端。U形部71a的另一端安装有成像单元12。线性部71b在其延伸方向上形成有第一凹槽73。X射线源11可滑动地安装在第一凹槽73中。X射线源11和成像单元12彼此相对。通过沿着第一凹槽73移动X射线源11，有可能调整从X射线焦点18b到FPD 30的检测面的距离。

同样地，基座平台72形成有沿上下方向延伸的第二凹槽74。旋转臂71适于通过提供给U形部71a和线性部71b的连接部分的连接机构75，沿着第二凹槽74垂直移动。同样地，旋转臂71适于通过连接机构75绕沿y方向的旋转轴C旋转。当旋转臂71从图17所示的站姿成像状态绕旋转轴C顺时针旋转90°，且成像单元12被布置在被诊断对象H所躺的床(未示出)的下方时，有可能执行卧姿成像。同时，旋转臂71不限于90°旋转，且可以旋转任意角度，使得除了站姿成像(水平方向)和卧姿成像(垂直成像)之外，有可能在任何方向上执行成像。

在本说明性实施例中，由旋转臂71来保持X射线源11和成像单元12。因此，相比于上述实施例，有可能容易且准确地设置从X射线源11到成像单元12的距离。

在本说明性实施例中，向U形部71a提供成像单元12，且向线性部71b提供X射线源11。然而，类似于使用所谓的C臂的X射线诊断装置，可以向C臂的一端提供成像单元12，且可以向C臂的另一端提供X射线源11。

图14示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的另一示例。

应用本发明的乳腺放射线照相装置80是捕捉作为被照对象的乳房B的X射线图像(相位对比图像)的装置。乳腺放射线照相装置80包括：X射线源容纳单元82，安装在臂元件81的一端上，该臂元件81可旋转地连接至基座平台(未示出)；成像平台83，安装在臂元件81的另一端上；以及压迫板84，被配置为相对于成像平台83垂直移动。

在X射线源容纳单元82中容纳X射线源11，且在成像平台83中容纳成像单元12。X射线源11和成像单元12被布置为彼此相对。通过移动机构(未示出)移动压迫板84，且将乳房B压在压迫板和成像平台83之间。在该压迫状态下，执行X射线成像。

同样地，准直仪单元19具有快门单元27，如上所述，X射线源11和成像单元12的配置与X射线成像系统10的配置相同。因此，用与X射线成像系统10相同的参考标记来指示相应的构成单元。由于其他配置和操作相同，因此也省略对其的描述。

图15示出了图14的放射线照相系统的修改后的实施例。

乳腺放射线照相装置90与第四说明性实施例的乳腺放射线照相装置80的不同之处在于：在X射线源11和压迫板84之间提供第一吸收型光栅31。在连接到臂元件81的光栅容纳单元91中容纳第一吸收型光栅31。成像单元92不具有第一吸收型光栅31，且由FPD 30、第二吸收型光栅32和扫描机构33构成。

这样，即使在将要诊断的对象(乳房)B位于第一吸收型光栅31和第二吸收型光栅32之间时，要诊断的对象B也使在第二吸收型光栅32的位置处形成的第一吸收型光栅31的投影像(G1像)变形。因此，同样在该情况下，FPD 30有可能检测到由于要诊断的对象B而调制的莫尔条纹。即，在本说明性实施例中，也有可能通过上述原理获得要诊断的对象B的相位对比图像。

在本说明性实施例中，由于向要被诊断的对象B辐照放射线剂量已被第一吸收型光栅31的屏蔽实质减半的X射线，因此相比于上述第四说明性实施例，有可能将要被诊断的对象B的放射线曝光量减少大约一半。同时，将要被诊断的对象布置在第一吸收型光栅31和第二吸收型光栅32之间的配置不限于本说明性实施例的乳腺放射线照相装置，且可以应用于其他X射线成像系统。

图16示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例。

X射线成像系统100与上述说明性实施例的X射线成像系统10的不同之处在于：向X射线源101的准直仪单元102提供多缝103。由于其它配置与上述说明性实施例相同，因此省略对其的描述。

在上述说明性实施例中，当将从X射线源11到FPD 30的距离设置为与在一般医院的成像室中设置的距离(1至2m)相同时，G1像的模糊可能受到X射线焦点18b的焦点尺寸(一般，约为0.1mm至1mm)的影响，使得相位对比图像的质量可能恶化。因此，可以考虑就在X射线焦点18b之后提供针孔，以有效地减少焦点尺寸。然而，当减少针孔的开放面积以减少有效焦点尺寸时，降低了X射线强度。在本说明性实施例中，为了解决该问题，就在X射线焦点18b之后布置多缝103。

多缝103是具有与提供给成像单元12的第一和第二吸收型光栅31、32相同配置的吸收型光栅(即，第三吸收光栅)，且具有在一个方向(在本说明性实施例中，y方向)上延伸的多个X射线屏蔽单元，该多个X射线屏蔽单元被周期性地布置在与第一和第二吸收型光栅31、32的X射线屏蔽单元31b、32b相同的方向(在本说明性实施例中，x方向)上。多缝103部分地屏蔽了来自X射线源11的放射线，从而减少了在x方向上的有效焦点尺寸，且在x方向上形成多个点光源(分散光源)。

需要设置多缝103的栅线间距p₃，以在从多缝103到第一吸收型光栅31的距离是L₃时，使其满足以下公式(19)。

[公式19]

$p_3=\frac{L_3}{L_2}{p}_2\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(19\right)$

同样地，在本说明性实施例中，由于多缝103的位置实质上是X射线焦点位置，确定第二吸收型光栅32的栅线间距p₂和间隔d₂，以满足以下公式(20)和(21)。

[公式20]

$p_2=\frac{L_3+L_2}{L_3}{p}_1\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(20\right)$

[公式21]

$d_2=\frac{L_3+L_2}{L_3}{d}_1\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(21\right)$

同样地，在本说明性实施例中，当打算确保在FPD 30的检测面上沿x方向的有效视野的长度V时，确定第一和第二吸收型光栅31、32的X射线屏蔽单元31b、32b的厚度h₁、h₂，以在从多缝103到FPD30的检测面的距离是L’时，满足以下公式(22)和(23)。

[公式22]

$h_1\&le;\frac{L^{\&prime;}}{V/2}{d}_1...\left(22\right)$

[公式23]

$h_2\&le;\frac{L^{\&prime;}}{V/2}{d}_2...\left(23\right)$

公式(19)是几何条件，其使得通过第一吸收型光栅31的X射线的投影像(G1像)在第二吸收型光栅32的位置处一致(重叠)，所述X射线是从由多缝103分散形成的相应点光源发射。这样，在本说明性实施例中，基于由多缝103形成的点光源的G1像重叠，使得有可能在不降低X射线强度的情况下，改进相位对比图像的质量。

同时，可以将多缝103应用于任何上述说明性实施例。

图17示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例，其示出了该放射线照相系统的放射线图像检测器的配置。

在上述X射线成像系统10中，分别提供第二吸收型光栅32和FPD 30。然而，有可能通过使用在JP 2009-133823A中公开的X射线图像检测器排除第二吸收型光栅。该X射线图像检测器是直接转换型X射线图像检测器，包括：转换层，将X射线转换为电荷；以及电荷收集电极，收集由转换层转换的电荷。每个像素120的电荷收集电极121具有多个线性电极组122至127，每个线性电极组由多个线性电极构成，所述多个线性电极以固定周期布置，并彼此电连接，线性电极组被布置为使得其相位彼此不同。

以恒定间距在x和y方向上二维布置像素120。每个像素120形成有用于收集由转换层转换的电荷的电荷收集电极121，所述转换层将X射线转换为电荷。电荷收集电极121具有第一至第六线性电极组122至127。相应线性电极组相对于线性电极的布置周期的相位偏移π/3。具体地，当第一线性电极组122的相位是0时，第二线性电极组123的相位是π/3，第三线性电极组124的相位是2π/3，第四线性电极组125的相位是π，第五线性电极组126的相位是4π/3，且第六线性电极组127的相位是5π/3。

在第一至第六线性电极组122至127中的每个线性电极组中，在x方向上以预定间距p₂来周期性地布置沿y方向延伸的线性电极。类似于上述X射线成像系统10的第二吸收型光栅32，基于由公式(7)表达的莫尔条纹的周期T，要求线性电极的布置间距p₂的实质间距p₂′(制造后的实质间距)、电荷收集电极121的位置(X射线图像检测器的位置)处的G1像的图案周期p₁′以及像素120在x方向上的布置间距P的关系满足公式(8)，且满足公式(9)。

此外，每个像素120具有用于读出由电荷收集电极121收集的电荷的开关组128。开关组128由TFT开关构成，向第一至第六线性电极组121至126分别提供各个开关。在开关组128的控制下，分别读出由第一至第六线性电极组121至126收集的电荷，使得有可能通过一次成像获取具有不同相位的六个条纹图像，且有可能基于六个条纹图像产生相位对比图像。

当将具有上述配置的X射线图像检测器应用于上述X射线成像系统10时，成像单元12不需要第二吸收型光栅32。同样地，由于有可能通过一次成像获取具有多个相位分量的条纹图像，不需要针对条纹扫描的物理扫描，以将扫描机构33排除在外。从而，有可能减少成本且让成像单元进一步减小。同时，对于电荷收集电极的配置，可以使用在JP 2009-133823A中公开的其他配置来替代上述配置。

图18是示出了根据用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的另一示例的、产生放射线图像的计算单元的配置的框图，且图19是示出了放射线图像检测器的像素信号的图，用于说明在放射线照相系统的计算单元中的过程。

根据相应的X射线成像系统，有可能获取不容易被表示的X射线弱吸收对象的高对比图像(相位对比图像)。此外，对于图像读取，参考与相位对比图像对应的吸收图像是有帮助的。例如，通过恰当过程(比如加权、渐变、频率过程等等)将吸收图像和相位对比图像叠加是有效的，且从而用相位对比图像的信息有效地补充了不能由吸收图像来表示的部分。然而，当分别捕捉吸收图像和相位对比图像时，相位对比图像的捕捉和吸收图像的捕捉之间的捕捉位置偏移，使得难以进行优选叠加。同样地，随着成像数目的增加，对要被诊断的对象的负担也增加。此外，近些年来，除了相位对比图像和吸收图像之外，小角度散射图像也引起注意。小角度散射图像可以表示由于被照对象组织中的精细结构所引起的组织特征和状态。例如，在癌症和循环系统疾病的领域中，预期小角度散射图像是新的图像诊断的代表方法。

因此，本说明性实施例的X射线成像系统使用计算处理单元190，其能够根据为相位对比图像获取的多个图像来产生吸收图像和小角度散射图像。由于其它配置与上述X射线成像系统10相同，因此省略对其的描述。计算处理单元190具有：相位对比图像产生单元191、吸收图像产生单元192和小角度散射图像产生单元193。这些单元基于在M个扫描位置k＝0，1，2，…，M-1处获取的图像数据，来执行计算过程。其中，相位对比图像产生单元191根据上述过程产生相位对比图像。

如图19所示，吸收图像产生单元192对针对每个像素获得的图像数据I_k(x，y)关于k求平均，并从而计算平均值并对图像数据进行成像，从而产生吸收图像。同样地，可以简单地通过对图像数据I_k(x，y)关于k求平均，来执行平均值的计算。然而，当M很小时，增加了误差。因此，在用正弦波来拟合图像数据I_k(x，y)后，可以计算拟合后的正弦波的平均值。此外，当产生吸收图像时，本发明不限于使用平均值。例如，可以使用通过将图像数据I_k(x，y)关于k相加而获得的相加值，因为其对应于平均值。

同时，有可能根据在没有被照对象的状态下执行成像(预成像)所获取的图像组来准备吸收图像。该吸收图像反映了检测系统的透射非均匀性(即，吸收图像包括诸如栅格的透射非均匀性、放射线剂量检测器的吸收影响等等的信息)。因此，根据该图像，有可能准备用于对检测系统的透射非均匀性进行校正的校正系数图。同样地，通过根据图像组来准备吸收图像，且通过将相应像素与校正系数相乘，有可能获取对检测系统的透射非均匀性进行校正的被照对象的吸收图像，所述图像组是通过在存在被照对象的状态下执行成像(主成像)所获取的。

小角度散射图像产生单元193计算针对每个像素获得的图像数据I_k(x，y)的振幅值，且从而对图像数据进行成像，从而产生小角度散射图像。同时，可以通过计算图像数据I_k(x，y)的最大值和最小值之间的差值，来计算振幅值。然而，当M很小时，误差增加。因此，在用正弦波来拟合图像数据I_k(x，y)之后，可以计算拟合后的正弦波的振幅值。此外，当产生小角度散射图像时，本发明不限于使用振幅值。例如，可以使用方差值、标准误差等作为与关于平均值的非均匀性相对应的量。

同时，有可能根据通过在没有被照对象的状态下执行成像(预成像)所获取的图像组来准备小角度散射图像。该小角度散射图像反映了检测系统的振幅值非均匀性(即，小角度散射图像包括诸如栅格的间距非均匀性、开口率(opening ratio)非均匀性、由于栅格之间的相对位置差而产生的非均匀性等等)。因此，根据该图像，有可能准备用于对检测系统的振幅值非均匀性进行校正的校正系数图。同样地，通过根据图像组来准备小角度散射图像，且通过将相应像素与校正系数相乘，有可能获取对检测系统的振幅值非均匀性进行校正的被照对象的小角度散射图像，所述图像组是通过在存在被照对象的状态下执行成像(主成像)所获取的。

根据本说明性实施例的X射线成像系统，根据针对被照对象的相位对比图像获取的多个图像，产生吸收图像或小角度散射图像。因此，相位对比图像的捕捉和吸收图像的捕捉之间的捕捉位置不产生偏差，使得有可能优选地将相位对比图像和吸收图像或小角度散射图像叠加。同样地，相比于分别执行成像以获取吸收图像和小角度散射图像的配置，有可能减少被照对象的负担。

图20是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的示意图。

本说明性实施例的X射线相位图像捕捉系统具有：第一光栅131，使得从X射线源11发射的X射线能够从中通过，且从而形成第一周期图案图像；第二光栅132，对由第一光栅131形成的第一周期图案图像的强度进行调制，且从而形成第二周期图案图像；X射线图像检测器(放射线图像检测器)240，检测由第二光栅132形成的第二周期图案图像；以及相位对比图像产生单元260，基于由X射线图像检测器240检测到的第二周期图案图像，获取条纹图像，且基于获取的条纹图像来产生相位对比图像。同时，相位对比图像产生单元260配置控制台13中的控制设备20的过程的一部分(参见图2)。

X射线源11向被照对象H辐照X射线，且具有在向第一光栅131辐照X射线时能够产生Talbot干涉效应的空间相干性。例如，可以使用微焦点X射线管或等离子X射线源，其中，X射线的发射点的尺寸很小。同样地，在使用一般在医疗领域中使用的具有相对较大的X射线发射点(所谓的焦点尺寸)的X射线源时，可以在X射线源11和第一光栅131之间提供具有预定间距的多缝(例如，上述多缝103)。

优选地，第一光栅131是相位调制型光栅，其向辐照X射线提供约90度或约180度的相位调制。例如，在X射线屏蔽单元由金制成时，用于一般医疗诊断的X射线能量区域中必要的厚度h₁是1μm至几μm。同样地，可以使用振幅调制型光栅作为第一光栅131。同时，第二光栅132优选地是振幅调制型光栅。

此处，当从X射线源11辐照的X射线是锥形束，而不是平行束时，与到X射线源11的距离成比例地放大由通过第一光栅131的X射线形成的第一光栅131的自身像。在本说明性实施例中，确定第二光栅132的栅线间距p₂和间隔d₂，使得第二光栅的缝与第一光栅131的自身像在第二光栅132的位置处的明亮部分的周期图案实质上一致。即，当从X射线源11的焦点到第一光栅131的距离是L₁，且从第一光栅131到第二光栅132的距离是L₂时，确定第二光栅132的栅线间距p₂和间隔d₂，以满足公式(1)和(2)。

同时，当从X射线源11辐照的X射线是平行束时，确定第二光栅132的栅线间距P₂和间隔d₂，使得P₂＝P₁且d₂＝d₁。

X射线图像检测器240将以下图像检测为图像信号：由第二光栅132对第一光栅131的自身像进行强度调制所获得的图像，第一光栅131的自身像是由入射到第一光栅131的X射线形成的。在本说明性实施例中，作为X射线图像检测器240，使用光学读取型X射线图像检测器，其为直接转换型X射线图像检测器，并在对其扫描线性读取光时，读出图像信号。

图21示出了光学读取型放射线图像检测器的示意配置。图21A是本说明性实施例的X射线图像检测器240的立体图，图21B是沿着图21A所示的X射线图像检测器的XZ平面所取的截面图，且图21C是沿着图21A所示的X射线图像检测器的YZ平面所取的截面图。

如图21A至21C所示，通过顺序堆叠第一电极层241、记录用光电导层242、电荷传输层244、读取用光电导层245和第二电极层246来构成本说明性实施例的X射线图像检测器240，所述第一电极层241使得X射线能够从中通过；记录用光电导层(photoconductive layer forrecord)242在向其辐照已通过第一电极层241的X射线时产生电荷；电荷传输层244对于具有一种极性的电荷，起绝缘体作用，对于具有另一种极性的电荷，起导体作用，所述一种极性是在记录用光电导层242中产生的电荷的极性；读取用光电导层245用于在向其照射读取光时，产生电荷。在记录用光电导层242和电荷传输层244的分界面附近形成蓄电部243，其蓄积在记录用光电导层242中产生的电荷。同时，在玻璃基板247上从第二电极层246开始顺序形成相应层。

作为第一电极层241，可以使用任何材料，只要X射线能够通过即可。例如，可以使用具有厚度50至200nm的奈塞膜(SnO₂)、ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、非晶型透光氧化膜IDIXO(Idemitsu氧化铟X金属；Idemitsu Kosan Co.，Ltd.)等等。同样地，可以使用具有厚度100nm的Al或Au。

作为记录用光电导层242，可以使用任何材料，只要在向其照射X射线时产生电荷即可。例如，可以使用具有a-Se作为主要成分的材料，其具有对于X射线的相对高的量子效率，且具有高的暗电阻(darkresistance)。其恰当厚度是10μm至1500μm。同样地，对于乳腺放射线照相应用，厚度优选地是150μm至250μm，且对于一般成像应用，厚度优选地是500μm至1200μm。

作为电荷传输层244，在记录X射线图像时在第一电极层241中充电的电荷的移动性和具有与其相反极性的电荷的移动性之间的差异越大越好(例如，差异是10²或更大，优选地是10³或更大)。例如，有机基化合物(例如，聚N-乙烯基咔唑(PVK)、N，N′-二苯基-N，N′-双(3-甲基)-[1，1′-联苯基]-4，4′-二胺(TPD)、盘状液晶等)、TPD聚合物的分散材料(聚碳酸酯、聚苯乙烯、PVK)或半导体材料(例如，掺杂有10至200ppm的Cl的a-Se以及As₂Se₃)是恰当的。约0.2至2μm的厚度是恰当的。

作为读取用光电导层245，可以使用任何材料，只要在向其辐照读取光时展示导电性即可。例如，具有以下各项中至少一项作为主要成分的光电导材料是恰当的：a-Se、Se-Te、Se-As-Te、无金属酞菁、金属酞菁、MgPc(镁酞菁)、VoPc(相II钒氧基酞菁)以及CuPc(铜酞菁)。约5至20μm的厚度是恰当的。

第二电极层246具有：多个透明线性电极246a，使得读取光能够从中通过；以及多个光屏蔽线性电极246b，屏蔽读取光。透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b从X射线图像检测器240的图像形成区域的一个端部到另一个端部线性连续延伸。如图21A和21B所示，透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b以预定间隔彼此平行交替布置。

透明线性电极246a由使得读取光能够从中通过且具有导电性的材料制成。例如，类似于第一电极层241，可以使用ITO、IZO或IDIXO。其厚度约为100至200nm。

光屏蔽线性电极246b由屏蔽读取光和具有导电性的材料制成。例如，可以使用透明导电材料和滤色器的组合。透明导电材料的厚度约为100至200nm。

在本说明性实施例的X射线图像检测器240中，如稍后具体描述的，使用彼此相邻的透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b的一个集合，来读出图像信号。即，如图21B所示，由透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b的一个集合来读出一个像素的图像信号。在本说明性实施例中，透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b被布置为使得一个像素变为约50μm。

如图21A所示，本说明性实施例的X射线相位图像捕捉装置具有多个线性读取光源250，其在与透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b的延伸方向相正交的方向(X方向)上延伸。在本说明性实施例中，线性读取光源250包括诸如LED(发光二极管)、LD(激光二极管)等的光源和预定光学系统，且被配置为向X射线图像检测器240照射具有宽度约10μm的线性读取光。通过预定移动机构(未示出)，将线性读取光源250在透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b的延伸方向(Y方向)上移动。通过移动，由线性读取光源250发射的线性读取光来扫描X射线图像检测器240，以读出图像信号。下面将具体描述图像信号的读出操作。

为了使得具有X射线源11、第一光栅131、第二光栅132和X射线图像检测器240的配置能够作为Talbot干涉仪，还应当满足一些条件。下面描述这些条件。

首先，第一光栅131和第二光栅132的栅格面应当平行于图20中所示的X-Y平面。

同样地，在第一光栅131是提供90度相位调制的相位调制型光栅时，第一光栅131和第二光栅132之间的距离Z₂(Talbot干涉距离Z)应当实质上满足以下公式(24)。

[公式24]

$Z_2=(M+\frac{1}{2})\frac{p_1+p_2}{\mathrm{\&lambda;}}...\left(24\right)$

此处，λ是X射线的波长(一般是峰值波长)，m是零(0)或正整数，P₁是第一光栅131的栅线间距且P₂是第二光栅132的栅线间距。

同样地，当第一光栅131是提供180度相位调制的相位调制型光栅时，Talbot干涉距离Z应当实质上满足以下公式(25)。m是零(0)或正整数，P₁是第一光栅131的栅线间距且P₂是第二光栅132的栅线间距。同样地，当第一光栅131是振幅调制型光栅时，应当实质上满足上述公式(3)。

[公式25]

$Z_2=(M+\frac{1}{2})\frac{p_1+p_2}{2\mathrm{\&lambda;}}...\left(25\right)$

同样地，必要地，应当设置第一和第二光栅131、132的厚度h₁、h₂以满足关于第一和第二光栅31、32描述的公式(7)和(8)。

在本说明性实施例的X射线相位图像捕捉装置中，如图22所示，第一光栅131和第二光栅132被布置为使得第一光栅131的延伸方向和第二光栅132的延伸方向相对倾斜。对于如上所述布置的第一光栅131和第二光栅132，由X射线图像检测器240检测到的图像信号的每个像素的主扫描方向的主像素尺寸Dx(图21中的X方向)和副扫描方向的副像素尺寸Dy具有如图22所示的关系。

如上所述，由X射线图像检测器240的透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b的布置间距来确定主像素尺寸Dx，且在本说明性实施例中将其设置为50μm。同样地，由通过线性读取光源250向X射线图像检测器240照射的线性读取光的宽度来确定副像素尺寸Dy，且在本说明性实施例中将其设置为10μm。

在本说明性实施例中，获得多个条纹图像，且基于条纹图像产生相位对比图像。当获得的条纹图像的数目是M时，第一光栅131相对于第二光栅132倾斜，使得M个副像素尺寸Dy变为副扫描方向上的相位对比图像的一个图像分辨率D。

具体地，如图23所示，当用p来指示第二光栅132的间距和由第一光栅131在第二光栅132的位置处形成的周期图案图像(下文中，称为第一光栅131的自身像G1)的间距，用θ来指示XY平面中第一光栅131的自身像相对于第二光栅132的相对旋转角度，且用D(＝Dy×M)来指示副扫描方向上相位对比图像的图像分辨率时，设置旋转角度θ，以满足以下公式(26)，使得第一光栅131的自身像G1和第二光栅132的相位相对于子扫描方向上图像分辨率D的长度偏移n个周期。同时，在图23中，示出了M＝5且n＝1的情况。

[公式26]

$\mathrm{\&theta;}=\arctan \{n\&times;\frac{p}{D}\}...\left(26\right)$

此处，n是除了零(0)和M的倍数之外的整数。

相应地，通过在副扫描方向上将相位对比图像的图像分辨率D除以M获得的具有Dx×Dy的每个像素，有可能检测通过将第一光栅131的自身像的n个周期的强度调制除以M所获得的图像信号。在图23所示的示例中，n＝1。从而，相对于副扫描方向上的图像分辨率D的长度，将第一光栅131的自身像G1和第二光栅132的相位偏移一个周期。简而言之，沿副扫描方向，在图像分辨率D的长度上改变一个范围，在该范围内第一光栅131的自身像G1经过一个周期的第二光栅132。

同样地，M＝5。从而，通过具有Dx×Dy的每个像素，有可能检测到通过将第一光栅131的自身像的一个周期的强度调制除以五而获得的图像信号。即，有可能通过具有Dx×Dy的每个像素，分别检测具有五个不同条纹图像的图像信号。同时，下面将具体描述获取五个条纹图像的图像信号的方法。

同时，在本说明性实施例中，如上所述，Dx＝50μm，Dy＝10μm且M＝5。从而，在主扫描方向上的相位对比图像的图像分辨率Dx和在副扫描方向上其图像分辨率D(＝Dy×M)相同。然而，不需要让主扫描方向上的图像分辨率Dx和副扫描方向上的图像分辨率D相同，且任意主副比都是可能的。

同样地，在本说明性实施例中，M＝5。然而，M可以是3或更大，且可以是除了5之外的任何整数。同样地，在本说明性实施例中，n＝1。然而，n可以是除了1之外的任何整数，只要是除了零(0)之外的整数即可。即，当n是负整数时，沿与上述示例中的方向相反的方向进行旋转，且n可以是除了±1之外的整数，使得可以进行n周期的强度调制。然而，当n是M的倍数时，在副扫描方向上的一个集合的M个像素Dy之间，第一光栅131的自身像和第二光栅132的相位是相同的。因此，由于不能产生M个不同的条纹图像，则将n是M的倍数的情况加以排除。

同样地，对于第一光栅131的自身像相对于第二光栅132的旋转角度θ，可以在将X射线图像检测器240和第二光栅132的相对旋转角度固定之后，旋转第一光栅131。

例如，当公式(26)中p＝5μm，D＝50μm，且n＝1时，理论旋转角度θ约为5.7度。然后，可以通过例如第一光栅131的自身像和第二光栅132的莫尔的间距来检测第一光栅131的自身像相对于第二光栅132的实际旋转角度θ′。

具体地，如图24所示，当用θ′指示实际旋转角度且用P′来指示旋转产生的x方向上的明显自身像的间距时，观察到的莫尔的间距Pm是1/Pm＝|1/P′-1/P|。从而，通过将P′＝P/cosθ′代入上述公式，可以计算实际旋转角度θ′。同时，可以基于由X射线图像检测器240检测到的图像信号来计算莫尔的间距Pm。

然后，通过比较理论旋转角度θ和实际旋转角度θ′，可以将第一光栅131的旋转角度手动或自动调整为旋转角度的差。

相位对比图像产生单元260基于X射线图像检测器240检测到的M种不同条纹图像的图像信号，产生X射线相位对比图像。

下面，描述本说明性实施例的X射线相位图像捕捉装置的操作。

首先，如图20所示，将被照对象H布置在X射线源11和第一光栅131之间，然后从X射线源11发射X射线。X射线穿透被照对象H，然后辐照到第一光栅131上。辐照到第一光栅131上的X射线在第一光栅131中发生衍射，使得在X射线的光轴方向上，在距离第一光栅131的预定距离处形成Talbot干涉图像。

将上述现象称为Talbot效应。当光波通过第一光栅131时，在距离第一光栅131预定距离处，形成第一光栅131的自身像。例如，当第一光栅131是提供90度相位调制的相位调制型光栅时，在由公式(24)确定的距离处形成第一光栅131的自身像(当第一光栅是180度的相位调制型光栅时，由公式(25)确定，或在第一光栅是强度调制型光栅时，由公式(3)确定)。同时，由于被照对象H使得入射到第一光栅131的X射线的波面失真，则使第一光栅131的自身像相应地发生变形。

随后，X射线通过第二光栅132。因此，通过与第二光栅132的叠加，对第一光栅131的已变形自身像进行强度调制，使得由X射线图像检测器240将其检测为反映波面失真的图像信号。

此处，描述X射线图像检测器240的图像检测和读出操作。

首先，如图25a所示，在由高压电源400向X射线图像检测器240的第一电极层241施加负电压的状态下，从X射线图像检测器240的第一电极层241辐照已通过第一光栅131的自身像和第二光栅132的叠加进行过强度调制的X射线。

辐照到X射线图像检测器240的X射线穿透第一电极层241，然后辐照到记录用光电导层242。通过X射线的辐照，在记录用光电导层242中产生电荷对，且其正电荷与在第一电极层241中充电的负电荷相结合并从而湮灭，并在记录用光电导层242和电荷传输层244的分界面处形成的蓄电部243中蓄积其负电荷，作为潜像电荷(参见图25B)。

然后，如图26所示，在将第一电极层241接地的状态下，从第二电极层246照射从线性读取光源250发射的线性读取光L1。读取光L1穿透透明线性电极246a，然后照射到读取用光电导层245。通过读取光L1的照射在光电导层245中产生的正电荷通过电荷传输层244，并与蓄电部243中的潜像电荷结合，且该负电荷与通过连接到透明线性电极246a的电荷放大器200在光屏蔽线性电极246b中充电的正电荷相结合。

当在读取用光电导层245中产生的负电荷以及在光屏蔽线性电极246b中充电的正电荷结合时，电流流入电荷放大器200中，并对其积分(integrate)，且从而将其检测为图像信号。

在副扫描方向上移动线性读取光源250，使得由线性读取光L1来扫描X射线图像检测器240。从而，针对由线性读取光L1照射的每个扫描行，根据上述操作顺序检测图像信号，且将每个读取行的检测到的图像信号顺序输入并存储在相位对比图像产生单元260中。

由读取光L1来扫描X射线图像检测器240的整个表面，使得在相位对比图像产生单元260中存储完整一帧的图像信号。然后，相位对比图像产生单元260基于存储的图像信号，获取五个不同条纹图像的图像信号。

具体地，在本说明性实施例中，如图23所示，第一光栅131与第二光栅132相对倾斜，以检测通过在副扫描方向上将相位对比图像的图像分辨率D除以五以及将第一光栅131的自身像的一个周期的强度调制除以五所获得的图像信号。因此，如图27所示，获取从第一读取行读出的图像信号作为第一条纹图像信号M1，获取从第二读取行读出的图像信号作为第二条纹图像信号M2，获取从第三读取行读出的图像信号作为第三条纹图像信号M3，获取从第四读取行读出的图像信号作为第四条纹图像信号M4，以及获取从第五读取行读出的图像信号作为第五条纹图像信号M5。同时，图27所示的第一至第五读取行分别对应于图23所示的副像素尺寸Dy。

同样地，在图27中，示出了仅Dx×(Dy×5)的读取范围。然而，对于其他读取范围，同样地，以相同方式获取第一至第五条纹图像信号。即，如图28所示，针对在副扫描方向上以每四个像素为间隔的像素行(读取行)构成的每个像素行组，获取图像信号。更具体地，获取第一读取行的像素行组的图像信号，以获取一帧的第一条纹图像信号，获取第二读取行的像素行组的图像信号，以获取一帧的第二条纹图像信号，获取第三读取行的像素行组的图像信号，以获取一帧的第三条纹图像信号，获取第四读取行的像素行组的图像信号，以获取一帧的第四条纹图像信号，以及获取第五读取行的像素行组的图像信号，以获取一帧的第五条纹图像信号。

如上所述获取第一至第五不同的条纹图像信号，且基于第一至第五条纹图像信号，在相位对比图像产生单元260中产生相位对比图像。

由于在本说明性实施例中产生相位对比图像的方法与参照公式(12)至(18)描述的方法一致，因此省略对其的描述。

同时，对于第一光栅131和第二光栅132倾斜的配置，有可能用吸收型(振幅调制型)光栅来构成第一光栅131和第二光栅132，且在不涉及Talbot干涉效应的情况下对已通过缝的放射线进行几何投影。在该情况下，将第一光栅131的间隔d₁和第二光栅132的间隔d₂设置为充分大于从X射线源11辐照的X射线的峰值波长，使得大多数辐照X射线能够线性地通过缝，而不在其中发生衍射。例如，当使用钨作为X射线源的目标且管电压是50kV时，X射线的峰值波长约为

在该情况下，当将第一光栅131的间隔d1和第二光栅132的间隔d2设置约为1μm至10μm时，在不在缝中发生衍射的情况下对大多数放射线进行几何投影。第一光栅131的栅线间距P₁和第二光栅132的栅线间距P₂之间的关系以及第一光栅131的间隔d₁和第二光栅132的间隔d₂之间的关系与上述第一光栅131是相位调制型光栅的情况是相同的。同样地，第一光栅131相对于第二光栅132的倾斜与上述说明性实施例是相同的，且相位对比图像的产生与上述说明性实施例也是相同的。

同时，在上述说明性实施例中，对于X射线图像检测器240，使用所谓的光学读取型X射线图像检测器，其中，通过从线性读取光源250发射的读取光的扫描，来读出图像信号。然而，本发明不限于此。例如，如JP 2002-26300A所公开的，可以使用以下X射线图像检测器：使用TFT开关的X射线图像检测器，其中，多个TFT开关是二维布置的，且随着TFT开关的开和关来读出图像信号；使用CMOS的X射线图像检测器；等等。

具体地，在使用TFT开关的X射线图像检测器中，如图29所示，二维布置多个像素电路270，每个像素电路270具有：像素电极271，收集通过X射线的辐照在半导体膜中光电转换的电荷；以及TFT开关272，读出由像素电极271收集的电荷，作为图像信号。同样地，使用TFT开关的X射线图像检测器具有：多个栅电极273，提供给每个像素电路行，并输出用于接通和断开TFT开关272的栅扫描信号；以及多个数据电极274，提供给每个像素电路列，且输出从相应像素电路270中读出的电荷信号。同时，每个像素电路270的详细的层配置与JP 2002-26300A中公开的一样。

同时，在例如彼此并行提供第二光栅132和像素电路列(数据电极)时，一个像素电路列对应于在上述说明性实施例中描述的主像素尺寸Dx，且一个像素电路行对应于在上述说明性实施例中描述的副像素尺寸Dy。可以将主像素尺寸Dx和副像素尺寸Dy设置为约50μm。

类似于上述说明性实施例，当使用M个条纹图像以产生相位对比图像时，将第一光栅131与第二光栅132相对倾斜，使得M行的像素电路行变为副扫描方向上的相位对比图像的一个图像分辨率D。通过公式(26)来计算第一光栅131的具体旋转角度，类似于上述说明性实施例。

在公式(25)中，当在M＝5和n＝1的情况下设置第一光栅131的旋转角度θ时，有可能由图29所示的一个像素电路270来检测通过将第一光栅131的自身像的一个周期的强度调制除以五所获得的图像信号。即，如图29所示，有可能通过连接到五个栅电极273的五行的像素电路行来分别检测五个不同条纹图像的图像信号。同时，在图29中，一个第二光栅132和自身像G1被示为与一个像素电路列相对应。然而，实际上，可以针对一个像素电路列来提供多个第二光栅132和自身像，而这在图29中未示出。

因此，获取从连接到第一读取行的栅电极G11的像素电路行读出的图像信号作为第一条纹图像信号M1，获取从连接到第二读取行的栅电极G12的像素电路行读出的图像信号作为第二条纹图像信号M2，获取从连接到第三读取行的栅电极G13的像素电路行读出的图像信号作为第三条纹图像信号M3，获取从连接到第四读取行的栅电极G14的像素电路行读出的图像信号作为第四条纹图像信号M4，获取从连接到第五读取行的栅电极G15的像素电路行读出的图像信号作为第五条纹图像信号M5。

基于第一至第五条纹图像信号来产生相位对比图像的方法与上述说明性实施例是一样的。同时，如上所述，当主扫描方向和副扫描方向上的一个像素电路270的尺寸是50μm时，主扫描方向上的相位对比图像的图像分辨率是50μm，且副扫描方向上其图像分辨率是50μm×5＝250μm。

同样地，在使用CMOS的X射线图像检测器中，例如如图30所示，二维布置多个像素电路280，每个像素电路280在向其辐照X射线时产生可见光，并对可见光进行光电转换，从而检测电荷信号。使用CMOS的X射线图像检测器具有：多个栅电极282；重置电极284，提供给每个像素电路行，且输出用于驱动像素电路280中包括的信号读出电路的驱动信号；以及多个数据电极283，提供给每个像素电路列，且输出从每个像素电路280的信号读出电路读出的电荷信号。同时，向信号读出电路输出驱动信号的行选择扫描单元285连接到栅电极282和重置电极284，且针对从相应像素电路输出的电荷信号执行预定过程的信号处理单元286连接到数据电极283。

如图31所示，每个像素电路280具有：下电极806，通过绝缘膜803在基板800上方形成；光电转换膜807，在下电极806上形成；上电极808，在光电转换膜807上形成；保护膜809，在上电极808上形成；以及X射线转换膜810，在保护膜809上形成。

X射线转换膜810由例如在X射线向其辐照时产生具有波长550nm的光的CsI:Tl制成。其厚度优选地约是500μm。

由于上电极808应当使得具有波长550nm的光能够入射到光电转换膜807上，因此其由对于入射光来说透明导电材料制成。同样地，下电极806是针对每个像素电路280而划分的薄膜，且由透明或不透明的导电材料形成。

光电转换膜807由例如吸收具有波长550nm的光的光电转换材料制成，并产生与光相对应的电荷。作为光电转换膜，可以单独或以组合方式使用：有机半导体、包括有机染料在内的有机材料、具有直接过渡型带隙(direct transition type band gap)的高吸收系数的无机半导体晶体等。

通过在上电极808和下电极806之间施加预定偏置电压，将在光电转换膜807中产生的电荷中的一种类型的电荷移动至上电极808，且将另一种类型的电荷移动至下电极806。

在下电极806之下的基板800中，对应于下电极806，形成电荷蓄积部802，且形成信号读出电路801，所述电荷蓄积部802蓄积移动到下电极806的电荷，所述信号读出电路801将在电荷蓄积部802中蓄积的电荷转换并输出为电压信号。

通过被形成为穿透绝缘膜803并由导电材料制成的插头804，电荷蓄积部802电连接到下电极806。由已知的CMOS电路来构成信号读出电路801。

当安装如上所述的使用CMOS的X射线图像检测器，以如图32所示，彼此并行提供第二光栅132和像素电路列(数据电极)时，一个像素电路列对应于在上述说明性实施例中描述的主像素尺寸Dx，且一个像素电路行对应于在上述说明性实施例中描述的副像素尺寸Dy。在使用CMOS的X射线图像检测器中，可以将主像素尺寸Dx和副像素尺寸Dy设置为约例如10μm。

类似于上述说明性实施例，当使用M个条纹图像以产生相位对比图像时，第一光栅131与第二光栅132相对倾斜，使得M行的像素电路行变为副扫描方向上的相位对比图像的一个图像分辨率D。通过公式(25)来计算第一光栅131的具体旋转角度，类似于上述说明性实施例。

在公式(25)中，当在M＝5和n＝1的情况下设置第一光栅131的旋转角度θ时，有可能由图32所示的一个像素电路280来检测通过将第一光栅131的自身像的一个周期的强度调制除以五所获得的图像信号。即，如图32所示，有可能通过连接到五个栅电极282的五行的像素电路行来分别检测五个不同条纹图像的图像信号。同时，在图32中，一个第二光栅132和自身像G1被示为与一个像素电路列相对应。然而，实际上，可以针对一个像素电路列来提供多个第二光栅132和自身像G1，而这在图32中未示出。

因此，类似于使用TFT开关的X射线图像检测器，获取从连接到第一读取行的栅电极G11的像素电路行读出的图像信号作为第一条纹图像信号M1，获取从连接到第二读取行的栅电极G12的像素电路行读出的图像信号作为第二条纹图像信号M2，获取从连接到第三读取行的栅电极G13的像素电路行读出的图像信号作为第三条纹图像信号M3，获取从连接到第四读取行的栅电极G14的像素电路行读出的图像信号作为第四条纹图像信号M4，获取从连接到第五读取行的栅电极G15的像素电路行读出的图像信号作为第五条纹图像信号M5。

基于第一至第五条纹图像信号来产生相位对比图像的方法与上述说明性实施例是一样的。同时，如上所述，当主扫描方向和副扫描方向上的一个像素电路280的尺寸是10μm时，主扫描方向上的相位对比图像的图像分辨率是10μm，且副扫描方向上其图像分辨率是10μm×5＝50μm。

同时，如上所述，可以使用采用TFT开关的X射线图像检测器或采用CMOS的X射线图像检测器。然而，这种X射线图像检测器具有方形像素。从而，当对其应用本发明时，相比于在主扫描方向上的分辨率，副扫描方向上的分辨率恶化。相反地，在上述说明性实施例中描述的光学读取型的X射线图像检测器中，主扫描方向上的分辨率Dx受到线性电极的宽度(垂直于延伸方向的方向)的限制。然而，由副扫描方向上线性读取光源250的读取光的宽度以及每行的电荷放大器200的蓄积时间与线性读取光源250的移动速度的乘积来确定分辨率Dy。尽管主和副扫描方向上的分辨率一般都是几十μm，在保持主扫描方向上的分辨率的同时增加副扫描方向上的分辨率的设计是可能的。例如，可以通过减少线性读取光源250的宽度或降低其移动速度来实现这种设计。因此，光学读取型X射线图像检测器是更优选的。

同样地，由于有可能通过一次成像获取多个条纹图像信号，因此有可能使用蓄积性荧光片或银盐胶片(silver salt film)，以及可以直接反复使用的半导体检测器。在该情况下，在读取蓄积性荧光片或已显影的银盐胶片时的读取像素对应于权利要求中的像素。

图33是示出了用于说明本发明的说明性实施例的放射线照相系统的配置的另一示例的示意图。

如图33所示，X射线相位图像捕捉装置具有：光栅131，使得从X射线源11发射的X射线能够从中通过，且从而形成周期图案图像；X射线图像检测器(放射线图像检测器)340，检测由光栅131形成的周期图案图像，并针对周期图案图像执行强度调制；移动机构333，在与其线性电极的延伸方向相正交的方向上移动X射线图像检测器340；以及相位对比图像产生单元260，基于通过对X射线图像检测器340中的周期图案图像执行强度调制所获得的条纹图像，产生相位对比图像。

同样在本说明性实施例中，可以在X射线源11和第一光栅131之间提供具有预定间距的多缝(例如，与上述多缝103一样)。

X射线图像检测器340检测在X射线通过光栅131时由光栅131形成的光栅131的自身像，在被划分为光栅形状(稍后将描述)的电荷蓄积层中蓄积与自身像相对应的电荷信号，以执行对自身像的强度调制，并形成条纹图像，且输出所产生的条纹图像作为图像信号。作为X射线图像检测器340，在本说明性实施例中，使用所谓的光学读取型X射线图像检测器340，其为直接转换型X射线图像检测器，并在对其扫描线性读取光时读出图像信号。

图34A是本说明性实施例的X射线图像检测器340的立体图，图34B是沿着图34A所示的X射线图像检测器的XZ平面所取的截面图，且图34C是沿着图34A所示的X射线图像检测器的YZ平面所取的截面图。

如图34A至34C所示，以相应顺序，通过顺序堆叠第一电极层241、记录用光电导层242、电荷蓄积层343、读取用光电导层245和第二电极层246来构成本说明性实施例的X射线图像检测器340，所述第一电极层241使得X射线能够从中通过；记录用光电导层242在向其辐照已通过第一电极层241的X射线时产生电荷；电荷蓄积层343对于具有一种极性的电荷，起绝缘体作用，对于具有另一种极性的电荷，起导体作用，所述一种极性是在记录用光电导层242中产生的电荷的极性；读取用光电导层245用于在向其辐照读取光时，产生电荷。同时，在玻璃基板247上从第二电极层246开始顺序形成相应层。

作为电荷蓄积层343，可以使用对于具有所要蓄积的极性的电荷来说是绝缘属性的任何膜。例如，其由以下各项制成：聚合物(比如基于丙烯酰基的有机树脂、聚酰亚胺、BCB、PVA、丙烯酰基、聚乙烯、聚碳酸酯、聚醚亚胺等)、硫化物(比如As₂S₃，Sb₂S₃，ZnS等)、氧化物和氟化物。同样地，对于具有所要蓄积的极性的电荷具有绝缘属性，且对于具有相反极性的电荷具有导电属性的材料是更优选的。此外，优选地，给定极性的电极和相反极性的电极之间的电荷移动性和寿命的乘积之差是三位数或更大。

作为优选化合物，可以用化合物As₂Se₃(其中，在As₂Se₃中掺杂500ppm到20,000ppm的Cl、Br和I)、化合物As₂(Se_xTe_1-x)₃(0.5＜x＜1)(其中，用Te来替换As₂Se₃的50％的Se)、化合物(其中，用S来替换As₂Se₃的50％的Se)、As_xSe_y(x+y＝100，34≤x≤46)(其中，As₂Se₃的As浓度改变±15％)、基于非晶Se-Te的化合物(其中，Te是5至30wt％)等作为示例。

同时，对于电荷蓄积层343，优选地使用介电常数为记录用光电导层242和读取用光电导层245的介电常数的0.5倍至2倍的材料，使得在第一电极层241和第二电极层246之间形成的电力线不弯曲。

在本说明性实施例中，如图34A至34C所示，线性划分电荷蓄积层343，使其与第二电极层246的透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b的延伸方向平行。

同样地，用小于透明线性电极246a或光屏蔽线性电极246b的布置间距的间距来划分电荷蓄积层343。然而，确定其布置间距P₂和距离d₂，使得通过与光栅131的结合来执行相位成像。同时，由于将透明线性电极246a或光屏蔽线性电极246b的布置间距P₂和距离d₂确定为与第二光栅132的布置间距P₂和距离d₂相同，因此使用相同的参考标记。

具体地，当从X射线源11辐照的X射线是锥形束，而不是平行束时，与X射线源11的距离成比例地放大由通过光栅131的X射线形成的自身像G1。在本说明性实施例中，确定电荷蓄积层343的布置间距P₂和间隔d₂，使得电荷蓄积层343的一部分与光栅131的自身像在电荷蓄积层343的位置处的明亮部分的周期图案实质上一致。即，当光栅131的栅线间距是P₁，光栅131的X射线屏蔽单元的间隔是d₁，从X射线源11的焦点到光栅131的距离是L₁，且从光栅131到X射线图像检测器340的检测面的距离是L₂时，确定电荷蓄积层343的布置间距P₂和间隔d₂，以满足公式(1)和(2)。

同样地，形成电荷蓄积层343以在堆叠方向(Z方向)上具有小于等于2μm的厚度。

同样地，可以使用如上所述的材料和具有穿孔的金属板的金属掩模或由纤维等制成的掩模，通过电阻加热沉积(resistance heatingdeposition)来形成电荷蓄积层343。备选地，可以通过光刻印刷来形成电荷蓄积层。

在本说明性实施例的X射线图像检测器340中，如稍后具体描述的，使用彼此相邻的透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b的一个集合来读出图像信号。即，如图34B所示，由透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b的一个集合来读出一个像素的图像信号。在本说明性实施例中，透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b被布置为使得一个像素变为约50μm。

如图34A所示，本说明性实施例的X射线相位图像捕捉装置具有线性读取光源250，其在与透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b的延伸方向相正交的方向(X方向)上延伸。

为了使得包括X射线源11、光栅131和具有被划分的电荷蓄积层343的X射线图像检测器340在内的配置能够作为Talbot干涉仪，还应当满足一些条件。下面描述这些条件。

首先，光栅131和X射线图像检测器340的检测面应当与图33所示的X-Y平面平行。

当光栅131是提供90度相位调制的相位调制型光栅时，光栅131和X射线图像检测器340的检测面之间的距离Z₂(Talbot干涉距离Z)应当实质上满足公式(24)。

同样地，当光栅131是提供180度相位调制的相位调制型光栅时，Talbot干涉距离Z应当实质上满足公式(25)。此外，当光栅131是振幅调制型光栅时，Talbot干涉距离Z应当实质上满足公式(3)。

如上所述，移动机构333在与X射线图像检测器340的线性电极的延伸方向相正交的方向上平移X射线图像检测器340，从而改变光栅131和X射线图像检测器340的相对位置。移动机构333由例如致动器(比如压电设备)构成。

下面，描述本说明性实施例的X射线相位图像捕捉装置的操作。

X射线穿透被照对象H，然后辐照到光栅131。辐照到光栅131的X射线在光栅131中发生衍射，使得在光轴方向上，在距离光栅131预定距离处形成Talbot干涉图像。

然后，光栅131的自身像入射到X射线图像检测器340的第一电极层241，使得其受到X射线图像检测器340的电荷蓄积层343的强度调制。因此，由X射线图像检测器340检测自身像，作为仅反映波面的条纹图像的图像信号。

此处，更具体地描述X射线图像检测器340的条纹图像检测和读出操作。

首先，如图35A所示，在由高压电源400向X射线图像检测器340的第一电极层241施加负电压的状态下，从X射线图像检测器340的第一电极层241辐照携带光栅131的自身像的X射线。

辐照到X射线图像检测器340的X射线穿透第一电极层241，然后辐照到记录用光电导层242。通过X射线的辐照，在记录用光电导层242中产生电荷对，且其正电荷与在第一电极层241中充电的负电荷相结合并从而湮灭，并在蓄电层343中蓄积负电荷，作为潜像电荷(参见图35B)。

在本说明性实施例中，以如上所述的布置间距来线性划分电荷蓄积层343。从而，在对应于光栅131的自身像所产生的、记录用光电导层242中的电荷中，仅其下存在电荷蓄积层343的电荷被电荷蓄积层343捕捉并蓄积，而其他电荷通过线性电荷蓄积层343的区域(下文中，称作非电荷蓄积区域)，通过读取用光电导层245，然后流向透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b。

与此类似，在记录用光电导层242中产生的电荷中，仅蓄积其下存在线性电荷蓄积层343的电荷，使得光栅131的自身像通过与电荷蓄积层343的线性图案进行叠加而受到强度调制。因此，在电荷蓄积层343中蓄积条纹图像的图像信号，该条纹图像反映了被照对象H对自身像的波面的失真。即，本说明性实施例的电荷蓄积层343具有与使用两个光栅的相关相位成像的第二光栅等价的功能。

然后，如图36所示，在将第一电极层241接地的状态下，从第二电极层246照射从线性读取光源250发射的线性读取光L1。读取光L1穿透透明线性电极246a，然后照射到读取用光电导层245。通过读取光L1的照射在读取用光电导层245中产生的正电荷与蓄电层343中的潜像电荷结合，且该负电荷与通过连接到透明线性电极246a的电荷放大器200在光屏蔽线性电极246b中充电的正电荷相结合。

当在读取用光电导层245中产生的负电荷以及在光屏蔽线性电极246b中充电的正电荷结合时，电流流入电荷放大器200中，并对其积分，且从而将其检测为图像信号。

在副扫描方向(Y方向)上移动线性读取光源250，使得由线性读取光L1来扫描X射线图像检测器240。从而，针对由线性读取光L1照射的每个读取行，根据上述操作顺序检测图像信号，且将每个读取行的检测到的图像信号顺序输入并存储在相位对比图像产生单元260中。

由读取光L1来扫描X射线图像检测器340的整个表面，使得在相位对比图像产生单元260中存储完整一帧的图像信号。

由于在本说明性实施例中产生相位对比图像的原理与参照公式(12)至(18)描述的上述原理一致，因此省略对其的描述。由相位对比图像产生单元260基于条纹图像来产生相位对比图像。

同时，上述X射线相位图像捕捉装置满足公式(24)、(25)或(3)，使得从光栅131到X射线图像检测器340的距离Z₂变为Talbot干涉距离。然而，有可能配置光栅131，使其对入射的X射线进行投影，同时不对其进行衍射。根据该配置，由于在光栅131的后部的所有位置处类似地获得通过光栅131投影的投影像，有可能与Talbot干涉距离无关地，设置从光栅131到X射线图像检测器340的距离Z₂。

下面，描述X射线相位图像捕捉装置的修改后的实施例。根据上述X射线相位图像捕捉装置，由移动机构333来平移X射线图像检测器340，使得在相应位置处捕捉X射线图像，且从而获取M个条纹图像信号。然而，本实施例的X射线相位图像捕捉装置不要求如上所述的移动机构333，且被配置为通过一次X射线图像捕捉来获取M个条纹图像信号。即，如上面参照图22至28所述的，在本实施例中同样，光栅131和X射线图像检测器340被布置为使得光栅131的延伸方向和X射线图像检测器340的电荷蓄积层343的延伸方向相对倾斜，如图22至24所示。对于这样布置的光栅131和电荷蓄积层343，由X射线图像检测器340检测到的图像信号的每个像素的主扫描方向(图34中的X方向)的主像素尺寸Dx和副扫描方向的副像素尺寸Dy具有如图23所示的关系。在通过参照图22至28所述的相同配置和操作来执行一次放射线图像捕捉之后，由读取光L1扫描X射线图像检测器340的整个表面，使得在相位对比图像产生单元260中存储整个一帧的图像信号。然后，相位对比图像产生单元260基于存储的图像信号，获取五个不同条纹图像的图像信号。基于第一至第五条纹图像信号，相位对比图像产生单元260以与上述实施例相同的方式产生相位对比图像。

同样地，在上述实施例中，X射线图像检测器340具有三层，即记录用光电导层242、电荷蓄积层343以及读取用光电导层245。然而，不一定需要这种层配置。例如，如图37所示，以下配置是可能的：线性电荷蓄积层343被提供为直接接触透明线性电极246a和光屏蔽线性电极246b，而不需要读取用光电导层245，以及在电荷蓄积层343上提供记录用光电导层242。同时，记录用光电导层242还作为读取用光电导层。

上述结构是这样一种结构：其中，在第二电极层246上直接提供电荷蓄积层343，而不使用读取用光电导层245，且使得能够容易形成线性电荷蓄积层343。即，可以通过汽相沉积来形成线性电荷蓄积层343。在汽相沉积中，使用金属掩模等，以选择性地形成线性图案。然而，在读取用光电导层245上提供线性电荷蓄积层343的配置中，在汽相沉积读取用光电导层245之后，设置金属掩模。因此，在汽相沉积读取用光电导层245的过程和汽相沉积记录用光电导层242的过程之间，执行在大气环境下的操作。从而，可能导致读取用光电导层245恶化，或可能在光电导层之间引入杂质，使得质量可能恶化。然而，通过省略读取用光电导层245，有可能减少在光电导层的汽相沉积之后在大气环境下的操作，使得有可能减少与质量恶化相关的顾虑。

下面，描述由X射线图像检测器340进行的X射线图像的记录和读出操作。

首先，如图38A所示，在由高压电源400向X射线图像检测器360的第一电极层241施加负电压的状态下，从X射线图像检测器360的第一电极层241辐照携带光栅131的自身像的X射线。

辐照到X射线图像检测器360的X射线穿透第一电极层241，然后辐照到记录用光电导层242。通过X射线的辐照，在记录用光电导层242中产生电荷对，且其正电荷与在第一电极层241中充电的负电荷相结合并从而湮灭，并在电荷蓄积层343中蓄积负电荷，作为潜像电荷(参见图38B)。同时，由于接触第二电极层246的线性电荷蓄积层343是绝缘膜，捕捉到达电荷蓄积层343的电荷，并由于电荷不能到达第二电极层246，从而在电荷蓄积层343中蓄积电荷。

类似于X射线图像检测器340，在记录用光电导层242中产生的电荷中，仅蓄积其下存在电荷蓄积层343的电荷，使得光栅131的自身像通过与电荷蓄积层343的线性图案进行叠加而受到强度调制。因此，在电荷蓄积层343中蓄积条纹图像的图像信号，该条纹图像反映被照对象H对自身像的波面的失真。

然后，如图39所示，在将第一电极层241接地的状态下，从第二电极层246照射从线性读取光源250发射的线性读取光L1。读取光L1穿透透明线性电极246a，然后照射到在电荷蓄积层343附近的记录用光电导层242。通过读取光L1的照射产生的正电荷被吸引向线性电荷蓄积层343，并从而重新结合。负电荷被吸引向透明线性电极246a，且与通过连接到透明线性电极246a的电荷放大器200在透明线性电极246a中充电的正电荷和在光屏蔽线性电极246b中充电的正电荷相结合。

在使用X射线图像检测器360的上述配置中同样地，获取多个条纹图像和产生相位对比图像的方法与上述实施例相同。

同样的，在相应实施例中，将X射线图像检测器340的电荷蓄积层343完全线性地划分并且分离。然而，本发明不限于此。例如，如图40所示，可以通过在平板形状上形成线性图案，将电荷蓄积层形成为光栅形状。

如上所述，本说明书公开了以下放射线照相装置和放射线照相系统。

(1)一种放射线照相装置包括：第一光栅，被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上，且具有：多个放射线屏蔽单元，屏蔽从所述放射线源发射的放射线；以及基板，在所述基板上布置所述第一放射线屏蔽单元，且所述基板使得从所述放射线源发射的放射线能够穿透基板；光栅图案单元，具有与放射线图像的图案周期实质上一致的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅的放射线形成的；以及放射线图像检测器，检测由所述光栅图案单元遮蔽的放射线图像，且具有：多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素，其中，所述第一光栅的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

(2)根据(1)的放射线照相装置，所述放射线图像检测器针对每个所述像素具有：转换层，将所述放射线转换为电荷；以及电荷收集电极，收集由所述转换层转换的电荷，所述电荷收集电极具有多个线性电极组，每个线性电极组具有与所述放射线图像的图案周期实质上相同的周期，所述线性电极组被布置为使得其相位彼此不同，以及所述光栅图案单元由每个所述线性电极组配置而成。

(3)根据(1)的放射线照相装置，所述光栅图案单元是第二光栅单元，所述第二光栅单元具有：多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅的放射线；以及基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅的放射线能够通过基板，以及所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

(4)一种放射线照相装置包括：第一光栅，被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上；第二光栅单元，具有与放射线图像的图案周期实质上相同的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅的放射线形成的，并且第二光栅单元包括：多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅的放射线；以及基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅的放射线能够通过基板，以及放射线图像检测器，检测由所述第二光栅单元遮蔽的放射线图像，且具有：多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素，其中，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

(5)根据(1)至(4)中任一项的放射线照相装置，所述第一光栅的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是7.50×10^-5/℃。

(6)根据(5)的放射线照相装置，所述第一光栅的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。

(7)根据(5)的放射线照相装置，所述第一光栅的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。

(8)根据(3)或(4)的放射线照相装置，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是7.50×10^-5/℃。

(9)根据(8)的放射线照相装置，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。

(10)根据(9)的放射线照相装置，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。

(11)根据(3)至(10)中任一项的放射线照相装置还包括：扫描机构，其移动所述第一光栅单元和所述第二光栅单元之一，并将所述第二光栅单元放在多个相对位置处，在所述多个相对位置处，相对于所述放射线图像的相位不同。

(12)根据(3)至(10)中任一项的放射线照相装置，在所述放射线图像检测器中，关于与像素行正交的像素列方向，顺序扫描所述像素行，从而顺序读出与每个所述像素行的放射线图像相对应的图像信号，以及所述第一光栅和所述第二光栅单元被布置为使得所述第一光栅的延伸方向和所述第二光栅单元的延伸方向相对倾斜。

(13)根据(12)的放射线照相装置还包括：线性读取光源，在所述像素行的延伸方向上延伸，以及在由所述线性读取光源在所述像素行的延伸方向上扫描所述放射线图像检测器时，读出所述图像信号。

(14)根据(1)至(13)的放射线照相装置还包括：第三光栅，使得从所述放射线源发射的放射线能够关于一个区域选择性地通过第三光栅，并将选择性地通过第三光栅的放射线辐照至所述第一光栅，其中，向所述放射线源提供所述第三光栅。

(15)一种放射线照相系统包括：根据(1)至(11)中任一项的放射线照相装置；以及计算单元，根据由所述放射线图像检测器获取的图像，计算入射到所述放射线图像检测器的放射线的折射角度分布，并基于所述折射角度分布，产生被照对象的相位对比图像。

(16)一种放射线照相系统包括：根据(12)或(13)的放射线照相装置；以及相位图像产生单元，基于由所述放射线图像检测器获取的图像信号，获取从不同像素行的组中读出的图像信号作为不同条纹图像的图像信号，且基于所获取的所述条纹图像的图像信号，产生相位对比图像。

Claims (16)

1.一种放射线照相装置，包括：

第一光栅单元，被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上，且具有：

多个放射线屏蔽单元，屏蔽从所述放射线源发射的放射线；以及

基板，在所述基板上布置第一放射线屏蔽单元，且所述基板使得从所述放射线源发射的放射线能够穿透基板；

光栅图案单元，具有与放射线图像的图案周期实质上一致的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅单元的放射线形成的；以及

放射线图像检测器，检测由所述光栅图案单元遮蔽的放射线图像，且具有：

多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及

基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素，

其中，所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

2.根据权利要求1所述的放射线照相装置，其中，所述放射线图像检测器针对每个所述像素具有：

转换层，将所述放射线转换为电荷；以及

电荷收集电极，收集由所述转换层转换的电荷，

其中，所述电荷收集电极具有多个线性电极组，每个线性电极组具有与所述放射线图像的图案周期实质上相同的周期，

其中，所述线性电极组被布置为使得其相位彼此不同，以及

其中，所述光栅图案单元由每个所述线性电极组配置而成。

3.根据权利要求1所述的放射线照相装置，其中，所述光栅图案单元是第二光栅单元，

其中，所述第二光栅单元具有：

多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅单元的放射线；以及

基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅单元的放射线能够通过基板，以及

其中，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

4.一种放射线照相装置，包括：

第一光栅单元，被布置在从放射线源发射的放射线的行进方向上；

第二光栅单元，具有与放射线图像的图案周期实质上相同的周期，所述放射线图像是由已通过所述第一光栅单元的放射线形成的，并且所述第二光栅单元包括：

多个第二放射线屏蔽单元，屏蔽已通过所述第一光栅单元的放射线；以及

基板，在所述基板上布置所述第二放射线屏蔽单元，且所述基板使得已通过所述第一光栅单元的放射线能够通过基板，以及

放射线图像检测器，检测由所述第二光栅单元遮蔽的放射线图像，且具有：

多个像素，将放射线转换为电荷并加以蓄积；以及

基板，在所述基板上以二维方式布置所述像素，

其中，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数与所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数实质上相同。

5.根据权利要求1所述的放射线照相装置，其中，所述第一光栅单元的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是7.50×10^-5/℃。

6.根据权利要求5所述的放射线照相装置，其中，所述第一光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。

7.根据权利要求5所述的放射线照相装置，其中，所述第一光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。

8.根据权利要求3所述的放射线照相装置，其中，所述第二光栅单元的基板的热膨胀系数和所述放射线图像检测器的基板的热膨胀系数之差是7.50×10^-5/℃。

9.根据权利要求8所述的放射线照相装置，其中，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由玻璃制成。

10.根据权利要求8所述的放射线照相装置，其中，所述第二光栅单元的基板和所述放射线图像检测器的基板都是由硅制成。

11.根据权利要求3至10中任一项所述的放射线照相装置，还包括：扫描机构，移动所述第一光栅单元和所述第二光栅单元之一，并将所述第二光栅单元放在多个相对位置处，在所述多个相对位置处，相对于所述放射线图像的相位不同。

12.根据权利要求3至10中任一项所述的放射线照相装置，其中，在所述放射线图像检测器中，关于与像素行正交的像素列方向，顺序扫描所述像素行，从而顺序读出与每个所述像素行的放射线图像相对应的图像信号，以及

其中，所述第一光栅单元和所述第二光栅单元被布置为使得所述第一光栅单元的延伸方向和所述第二光栅单元的延伸方向相对倾斜。

13.根据权利要求12所述的放射线照相装置，还包括：线性读取光源，在所述像素行的延伸方向上延伸，

其中，在所述线性读取光源沿所述像素行的延伸方向扫描所述放射线图像检测器时，读出所述图像信号。

14.根据权利要求1或4所述的放射线照相装置，还包括：第三光栅，使得从所述放射线源发射的放射线能够关于一个区域选择性地通过第三光栅，并将选择性地通过第三光栅的放射线辐照至所述第一光栅单元，

其中，向所述放射线源提供所述第三光栅。

15.一种放射线照相系统，包括：

根据权利要求1或4所述的放射线照相装置；以及

计算单元，根据由所述放射线图像检测器获取的图像，计算入射到所述放射线图像检测器的放射线的折射角度分布，并基于所述折射角度分布，产生被照对象的相位对比图像。

16.一种放射线照相系统，包括：

根据权利要求12所述的放射线照相装置；以及

相位图像产生单元，基于由所述放射线图像检测器获取的图像信号，获取从不同像素行的组中读出的图像信号作为不同条纹图像的图像信号，且基于所获取的所述条纹图像的图像信号，产生相位对比图像。

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