专利名称：放射线检测装置、放射线照相设备和放射线系统的制作方法由于X射线基于形成物质的元素的原子序数和所述物质的密度和厚度被衰减，因此X射线用作用于看穿对象的探针。使用X射线成像在诸如医疗诊断和非破坏性检查的领域中已经变得普遍。在通常的X射线成像系统中，对象设置在发射X射线的X射线源与检测X射线的X射线图像检测器之间，并且捕获对象的透射图像。在这种情况下，从X射线源朝向X射线图像检测器发射的每一个X射线被衰减(吸取)对应于存在于朝向X射线图像检测器的路径上的物质的特性(原子序数、密度和厚度)差的量，并接着入射在X射线图像检测器的每一个像素上。因此，对象的X射线吸收图像被X射线图像检测器检测到并被成像。不仅X射线增光屏和膜或光刺激磷光体而且使用半导体电路的平板检测器(FPD)被广泛用作X射线图像检测器。然而，由于随着构成物质的元素的原子序数减小物质的X射线吸收能力降低，因此存在的问题在于在软生物组织或软物质上不能获得充分作为X射线吸收图像的图像的对比度。例如，形成人体的关节的软骨部的大部分成分和软骨部周围的关节液是水。因此，由于其X射线吸收量之间的差小，因此难以获得强度差。近年来，为了解决这种问题，已经积极地在研究X射线相位成像，所述X射线相位成像用于代替X射线对对象的强度改变而根据X射线对对象的相变(角变化)获取图像(以下，称为相衬图像)。通常，众所周知是当X射线入射在物质上时，X射线的相位之间的相互作用比X射线的强度之间的相互作用强。为此，在使用相位差的X射线相位成像中，即使在具有低X射线吸收能力的弱吸收物质的情况下也能够获得具有高反差的图像。作为一种这样的X射线相位成像系统，近来已经提出了使用包括两种透射类型的衍射光栅(相位光栅或吸收光栅)和X射线图像检测器的X射线塔耳波特干涉仪的X射线成像系统(例如，参见专利文献 I (W0-A-2004/058070))。X射线塔耳波特干涉仪通过将第一衍射光栅(相位光栅或吸收光栅)设置在对象的后面，将第二衍射光栅(吸收光栅)以由第一衍射光栅的光栅间距和X射线波长确定的特定距离(塔耳波特干涉距离)设置在下游侧、以及将X射线图像检测器设置在其后面而形成。塔耳波特干涉距离是透射穿过第一衍射光栅的X射线通过塔耳波特干涉效应形成自身图像的距离，并且该自身图像通过设置在X射线源与第一衍射光栅之间的对象和X射线的相互作用被调制。在X射线塔耳波特干涉仪中，通过第一衍射光栅和第二衍射光栅的自身图像的重叠产生的莫尔条纹(moir6fringe)被检测，并且通过分析由对象导致的莫尔条纹的变化来获得对象的相位信息。作为分析莫尔条纹的方法的示例，提出了一种条纹扫描方法。根据该条纹扫描方法，执行第二衍射光栅在近似平行于第一衍射光栅的表面的方向上和在近似垂直于第一衍射光栅的格栅方向(条纹方向)的方向上相对于第一衍射光栅以通过等分光栅间距获得的扫描间距平移移动的同时多次执行成像，并且由通过X射线图像检测器获得的每一个像素的信号值的变化获得在对象处被折射的X射线的角分布(相位移的不同图像)。基于该角分布，可以获得对象的相衬图像。在使用X射线塔耳波特干涉仪的X射线成像系统中，必须适当地设置大尺寸的第一和第二衍射光栅以扩大成像范围。然而，第一衍射光栅和第二衍射光栅必须具有高纵横t匕，且光栅间距为μ m级，从而使得难以精确地制造大尺寸光栅。因此，已经提出了一种其中第一衍射光栅和第二衍射光栅中的每一个都由多个光栅件构成并且每一个光栅件具有相对较小尺寸的技术(例如，参见专利文献2(JP-A-2007-203061))。类似于X射线，在X射线相位成像之前，对于具有高相干性的可见光(例如，He-Ne激光等)，基于通过塔耳波特干涉仪成像的相位成像已经被提出(例如，参见非 专利文献I (1998年9月的APPLIED OPTICS第26期第37卷第6227-6233页的HectorCanabal 等人的“ Improved phase-shifting method for automatic processing of moiredeflectograms，，))。
要解决的技术问题当第一衍射光栅和第二衍射光栅中的每一个都由多个光栅件构成时，在两个相邻光栅件的连接部中不能执行正常条纹扫描，并且已经穿过连接部的X射线入射在上面的X射线图像检测器的像素变成不能精确地获得X射线的相位信息的有缺陷区域。为此，在专利文献2中，根据周边像素中的X射线的相位信息对变成有缺陷区域的像素中的X射线的相位信息进行插值，并且调节第一衍射光栅和第二衍射光栅，从而限制有缺陷区域的出现，但是没有描述具体措施。本发明的目的是获得X射线照射场的扩展并保持用于对象的相位成像的放射线成像中的图像质量。技术方案放射线检测装置包括第一光栅；第二光栅，所述第二光栅具有与第一光栅的由已经穿过第一光栅的放射线形成的放射线图像的周期性图案大致相同的周期性图案；和放射线图像检测器，所述放射线图像检测器检测被第二光栅遮蔽(masked)的放射线图像。第一光栅和第二光栅中的每一个都包括多个光栅件，所述多个光栅件在一平面内至少沿第一方向布置，所述平面与穿过该平面的放射线的移动方向交叉。在放射线焦点作为视点进行到放射线图像检测器的投影中，放射线图像检测器包括第一像素组、第二像素组和除了第一像素组和第二像素组之外的第三像素组，其中第一光栅的在第一方向上的相邻光栅件的连接部被投影到所述第一像素组上，第二光栅的在第一方向上的相邻光栅件的连接部被投影到所述第二像素组。属于第三像素组的至少一个像素置于属于第一像素组的每一个像素与属于第二像素组的每一个像素之间。有益的技术效果根据本发明的方面，第一光栅和第二光栅中的每一个都由多个光栅件构成，并且可以容易地扩大放射线照射场。至少一个像素置于放射线图像检测器的第一光栅的两个相邻光栅件的连接部被投影到上面的每一个像素与第二光栅的两个相邻光栅件的连接部被投影到上面的每一个像素之间，使得可以获得放射线的相位信息的像素可以围绕连接部被投影到其上的每一个像素的极点(pole)设置。因此，可以通过使用极点周围的像素中的放射线的相位信息精确地对连接部投影到上面的每一个像素中的放射线的相位信息进行内插，并且以保持图像质量。图I是显示用于显示本发明的一个实施例的放射线系统的示例的结构的示意性视图；图2是显示图I所示的放射线系统的控制结构的方框图；图3是显示放射线图像检测器的结构的示意性视图； 图4是显示第一光栅和第二光栅的结构的立体图；图5是显示第一光栅和第二光栅的结构的侧视图；图6A-6C是每一个都显示当第一光栅和第二光栅相互重叠时用于改变莫尔条纹的周期的机构的示意性视图；图7是显示对象对放射线的折射的示意性视图；图8是显示条纹扫描方法的示意性视图；图9是显示根据条纹扫描的放射线图像检测器的每一个像素的信号的曲线图；图10是显示第一光栅和第二光栅的布置的一个示例的示意性视图；图11是更详细地显示图10中所示的第一光栅和第二光栅的布置的示意性视图；图12是更详细地显示图10中所示的第一光栅和第二光栅的布置的示意性视图；图13是显示第一光栅和第二光栅的结构的另一个示例的示意性视图；图14是显示第一光栅和第二光栅的结构的另一个示例的示意性视图；图15是显示第一光栅和第二光栅的结构的另一个示例的示意性视图；图16是显示第一光栅和第二光栅的结构的另一个示例的示意性视图；图17是显示第一光栅和第二光栅的结构的另一个示例的示意性视图；图18是显示图17中所示的第一光栅和第二光栅中的每一个的连接部到放射线图像检测器上的投影的示意性视图；以及图19是显示用于显示本发明的一个实施例的放射线系统的另一个示例的结构的示意性视图。
X射线源11由从天花板悬挂下来的X射线源保持装置14保持以在垂直方向(X方向)上自由移动。成像单元12由安装在底部上的竖立台15保持以在垂直方向上自由移动。X射线源11包括X射线管18和准直器单元19，所述X射线管18基于X射线源控制器17的控制通过从高压发生器16施加的高电压生成X射线，所述准直器单元19具有可移动准直器19a，所述可移动准直器19a根据X射线源控制器17的控制限制照射场，从而阻挡在从X射线管18发射的X射线中没有被发射到对象H的检查区域的X射线。X射线管18是阳极旋转型，并通过从作为电子发射源(负电极)的细丝(未示出)发射电子束并使所述电子束与以预定速度旋转的旋转阳极18a碰撞而生成X射线射线。旋转阳极18a的与电子束碰撞的部分变成X射线焦点18b。X射线源保持装置14包括托架14a和多个柱14b，所述托架被形成为通过安装在天花板上的天花板轨道(未示出)在水平方向(z方向)自由地旋转，所述多个柱14b在垂直方向上连接到托架14a。通过膨胀或收缩柱14b来改变X射线源11在垂直方向上的位置的电动机(未示出)设置在托架14a中。
竖立台15固定到安装在地板上的主体15a，使得保持成像单元12的保持部分Ib在垂直方向上自由地移动。保持区15b连接到悬挂在沿垂直方向彼此间隔开的两个滑轮15c之间的环形带15d，并且由使滑轮15c旋转的电动机(未示出)驱动。该电动机的驱动根据操作者的设定操作由随后所述的操作台13的控制装置20来控制。另外，诸如电位计的位置传感器(未示出)设置在竖立台15中，所述位置传感器通过测量滑轮15c或环形带15d的移动的量检测成像单元12在垂直方向上的位置。位置传感器的检测值通过电缆等被提供给X射线源保持装置14。X射线源保持装置14根据所提供的检测值通过膨胀或收缩移动X射线源11以跟随成像单元12的垂直运动。包括CPU、R0M、RAM等的控制装置20设置在操作台13中。当操作者输入成像指令或指令内容时所使用的输入装置21、通过对由成像单元12获得的图像数据执行运算处理而生成X射线图像的运算处理部分22、存储X射线图像的存储部分23、显示器X射线图像等的监视器24、以及连接到X射线成像系统10的每一个部分的接口(I/F) 25通过总线26连接到控制装置20。例如，可以使用开关、触摸面板、鼠标和键盘作为输入装置21。诸如X射线管电压或X射线照射时间等的X射线成像条件通过输入装置21的操作被输入。监视器24由液晶显示器等形成并通过控制装置20的控制显示诸如X射线成像条件的X射线图像或字符。由半导体电路形成的平板检测器(FPD) 30和用于检测由对象H导致的X射线的相位变化(角变化)并执行相位成像的第一透射型光栅31和第二透射型光栅32设置在成像单元12中。FPD 30被设置成使得检测表面垂直于从X射线源11发射的X射线的光轴。第一透射型光栅31和第二透射型光栅32设置在FPD 30与X射线源11之间并且随后将详细描述。另外，扫描机构33设置在成像单元12中，所述扫描机构通过执行第二透射型光栅32在垂直方向上的平移移动来改变第二透射型光栅32相对于第一透射型光栅31的相对位置。例如，扫描机构33由诸如压电元件的致动器形成。如图3所示，FPD 30包括图像接收部分41，在所述图像接收部分41中，将X射线转换成电荷并存储电荷的多个像素40以二维方式在xy方向上阵列布置在有源矩阵基板上；扫描电路42，所述扫描电路控制从图像接收部分41对电荷的读取时间；读取电路43，所述读取电路读取存储在每一个像素40中的电荷并将电荷转换成图像数据并存储该图像数据；以及数据传输电路44，所述数据传输电路通过操作台13的I/F 25将图像数据传输到运算处理部分22。另外，扫描电路42和每一个像素40通过扫描线45连接到每一行，并且读取电路43和每一个像素40通过信号线46连接到每一列。每一个像素40可以形成为直接转换型元件，在所述直接转换型元件中，由非晶硒等形成的转换层(未示出)将X射线直接转换成电荷并将转换后的电荷存储在连接到转换层下方的电极的电容器(未示出)中。TFT开关(未示出)连接到每一个像素40，并且TFT开关的栅电极、源电极、和漏电极分别连接到扫描线45、电容器和信号线46。当TFT开关通过来自扫描电路42的驱动脉冲被导通时,存储在电容器中的电荷被读取到信号线46。另外，每一个像素40还可以形成为间接转换型X射线检测元件，在所述间接转换型X射线检测元件中，由氧化钆(Gd203)、碘化铯(CsI)等形成的闪烁器(未示出)首先将X射线转换成可见光，转换后的可见光通过光电二极管(未不出)被转换成电荷，并且电荷被存储。另外，X射线图像检测器不局限于基于TFT面板的FPD，而是还可以使用基于固态成像装置的各种类型的X射线图像检测器，例如，CXD传感器和CMOS传感器。 读取电路43由积分放大器电路、A/D转换器、校正电路和图像存储器(未示出)形成。积分放大器电路对通过信号线46从每一个像素40输出的电荷进行积分，将该电荷转换成电压信号(图像信号)，并将所述电压信号输入到A/D转换器中。A/D转换器将输入的图像信号转换成数字图像数据并将该数字图像数据输入到校正电路。校正电路对图像数据执行偏移校正、增益校正和线性校正并将校正后的图像数据存储在图像存储器中。另外，X射线的照射量或照射分布(所谓的遮蔽)的校正、基于FPD 30的控制条件(驱动频率或读取周期)的图案噪声(例如，TFT开关的渗漏信号)的校正等可以作为校正电路的校正处理被包括。如图4和图5所示，第一透射型光栅31通过连接多个第一光栅件31A构成，并且两个相邻的第一光栅件31A通过例如粘合剂等相互连接。第一光栅件31A中的每一个都由基板31a和布置在基板31a中的多个X射线阻挡部分31b构成。第二透射型光栅32通过连接多个第二光栅件32A构成，并且第二光栅件32A中的每一个都由基板32a和布置在基板32a中的多个X射线阻挡部分32b构成。基板31a和32a由使X射线穿过的诸如玻璃的X射线透射构件形成。X射线阻挡部分31b和32b是在垂直于X射线的光轴的平面内沿一个方向(在附图的示例中，y方向)延伸的线性构件。X射线吸收性极好的材料优选地用作用于X射线阻挡部分31b和32b中的每一个的材料。例如，优选地使用诸如金或钼的金属。X射线阻挡部分31b和32b可以通过金属电镀法或蒸发法形成。X射线阻挡部分31b在与垂直于X射线的光轴A的平面内的所述一个方向相垂直的方向(在附图的示例中，X方向)上在预定周期P1中以预定距离Cl1布置。类似地，X射线阻挡部分32b在与垂直于X射线的光轴A的平面内的所述一个方向相垂直的方向(在附图的示例中，X方向)上在预定周期P1中以预定距离d2布置。第一透射型光栅31和第二透射型光栅32将强度差而不是相位差施加给入射X射线。为此，第一透射型光栅31和第二透射型光栅32在透射型光栅中被称作吸收型光栅或幅度型光栅。缝隙部(距离屯或七的区域)可以不是开口，或者开口可以填充有诸如聚合物或轻金属的X射线低吸收材料。
第一透射型光栅31和第二透射型光栅32构造成不管是否存在塔耳波特干涉效应都会以几何方式投影已经穿过缝隙部的X射线。具体地，距离dl或d2被设定为充分大于从X射线源11照射的X射线的峰值波长的值，使得包括在照射的X射线中的大多数X射线在没有被衍射的情况下直接穿过缝隙部。例如，当钨用于上述旋转阳极18a并且管电压为50kV时，X射线的峰值波长大约为0.4A。在这种情况下，如果距离dl或d2被设定为大约
Iμ m或10 μ m，则大多数X射线在没有在缝隙部中被衍射的情况下以几何方式被投影。从X射线源11发射的X射线是以X射线焦点18b作为发光点的锥形束，而不是平行束。为此，通过第一透射型光栅31并被投影的投影图像(以下，该投影图像被称作Gl图像)与距离X射线焦点18b的距离成比例地扩大。确定第二透射型光栅32的光栅间距P2以基本上与Gl图像在第二透射型光栅32的位置处的明亮部分的周期图案重合。即，当从X射线焦点18b到第一透射型光栅31的距离为L1并且从第一透射型光栅31到第二透射型光栅32的距离是L2时，确定光栅间距p2以满足以下公式(I)的关系。
[公式I]


本发明公开了一种放射线检测装置、放射线照相设备和放射线系统。放射线照相系统包括X射线源、第一透射型光栅、第二透射型光栅、扫描机构、平板检测器以及运算处理部分。第一透射型光栅通过在第一方向上连接多个第一光栅件构成，第二透射型光栅通过在第一方向上连接多个第二光栅件构成。在X射线源的焦点作为视点进行到平板检测器的投影中，至少一个像素置于平板检测器的两个相邻第一光栅件的连接点被投影到上面的每一个像素与两个相邻第二光栅件的连接部被投影到上面的每一个像素之间。