(57)【要約】      （修正有）【課題】分析格子またはＸ線画像検出器の機械的移動を前提としないリアルタイムで位相コントラストイメージングを可能するＸ線撮影システムを提供する。【解決手段】疑似コヒーレントＸ線を発生するＸ線放射器と、検査対象とＸ線画像検出器との間に配置された回折または位相格子とを備え、Ｘ線画像検出器は回折または位相格子の格子線に対して垂直な分析方向にｙ個のサブピクセルに区分されたｘ個の総ピクセルからなるマトリックス検出器層の構造を持つ。最初の位相ステップでは、ｎ個のサブピクセルが作用的にグループにまとめられ、グループのなかで１つの総ピクセルのｍ個のサブピクセルが検出されず、後続のＫ−１個の位相ステップでは、サブピクセルの必要な組合せの全てが検出されるまで、それぞれ再びｎ個のサブピクセルがグループにまとめられ、それぞれｐ個のサブピクセルのステップ幅だけ分析方向にずらされているように読み出される。【選択図】図６
2014121607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象（６）の微分位相コントラストイメージングのために、少なくとも、疑似コヒーレントＸ線を発生するＸ線放射器（３）と、マトリックスに配置されたピクセル（２２，２３）を有するＸ線画像検出器（４）と、検査対象（６）とＸ線画像検出器（４）との間に配置された回折格子または位相格子（１７）とを備えるＸ線撮影システムにおいて、
Ｘ線画像検出器（４）がｘ個の総ピクセル（２２）からなるマトリックスを備える検出器層を有し、その検出器層は、総ピクセル（２２）が回折格子または位相格子（１７）の格子線に対して垂直な分析方向にｙ個のサブピクセル（２３）に区分された構造を持ち、
それらのサブピクセル（２３）は、読み出し過程において、
ａ）最初の位相ステップでは、ｎ個のサブピクセル（２５）が作用的にグループにまとめられ、それらのグループのなかでは１つの総ピクセル（２２）のｍ個のサブピクセル（２６）が検出されず、
ｂ）後続のＫ−１個の位相ステップでは、サブピクセル（２３）の必要な全ての組合せが検出されるまで、それぞれ再びｎ個のサブピクセル（２３）がグループにまとめられ、まとめられたサブピクセル（２５）がそれぞれｐ個のサブピクセル（２３）の１つのステップ幅だけ分析方向にずらされている
ようにグループごとに制御および／または読み出し可能であることを特徴とするＸ線撮影システム。
【請求項２】
疑似コヒーレントＸ線を発生するＸ線放射器（３）が吸収格子（１３）を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影システム。
【請求項３】
疑似コヒーレントＸ線を発生するＸ線放射器（３）が複数の電界放射型Ｘ線源を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影システム。
【請求項４】
疑似コヒーレントＸ線を発生するＸ線放射器（３）が十分な出力強度の微小焦点Ｘ線源を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影システム。
【請求項５】
読み出し過程において、全てのサブピクセル（２３）が独立にただ１回だけ読み出され、それらのサブピクセル（２３）の出力信号が記憶され、サブピクセル（２３）の出力信号が複数の位相ステップにおいてグループごとにまとめられ、相前後する位相においてサブピクセル（２３）の出力信号の組合せがそれぞれｐ個のサブピクセル（２３）だけ分析方向にずらされていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載のＸ線撮影システム。
【請求項６】
読み出し過程において１つの総ピクセル（２２）内の隣接するサブピクセル（２３）が組み合わされてこれらの信号が読み出され、相前後する位相においてサブピクセル（２３）の出力信号の組合せがそれぞれｐ個のサブピクセル（２３）だけ分析方向にずらされていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載のＸ線撮影システム。
【請求項７】
読み出し過程において１つの総ピクセル（２２）おける１つの位相ステップのために活性化された全てのサブピクセルがまとめられて、当該位相ステップのために必要な当該総ピクセルの全てのサブピクセルの全信号が読み出されることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載のＸ線撮影システム。
【請求項８】
Ｘ線画像検出器（４）が、検出器材料としてのＣｓＩとフォトダイオード構造および読み出し構造のためのＣＭＯＳとによりＸ線量子の間接変換を行う積分型検出器であることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載のＸ線撮影システム。
【請求項９】
Ｘ線画像検出器（４）がＸ線量子の直接変換を行う光子計数型検出器として実現されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載のＸ線撮影システム。
【請求項１０】
Ｓ１）Ｘ線取得（３７）が実行されるステップ、
Ｓ２）総ピクセル（２２）とサブピクセル（２３）とからなる組合せピクセルの繰り返し定義（３８）が行われるステップ、
Ｓ３）Ｘ線画像検出器（４）の画像情報の非破壊読み出し（３９）が行われるステップ、
Ｓ４）総ピクセル（２２）とサブピクセル（２３）との必要な全ての組合せが達成されたか否かが第１の質問（４０）において確認されるステップ、
Ｓ５）否定の場合にステップＳ２）に戻り、総ピクセル（２２）とサブピクセル（２３）とからなる組合せピクセルの新たな繰り返し定義（３８）が行われるステップ、
Ｓ６）肯定の場合に画像処理（４１）が実行されるステップ、
Ｓ７）更に他の画像が必要であるか否かが第２の質問（４２）において決定されるステップ、
Ｓ８）肯定の場合にステップＳ１）に戻り、新たにＸ線取得（３７）が行われるステップ、
Ｓ９）否定の場合にプロセス終了（４３）を導入してデータ取得が終了するステップ
を含む請求項１乃至８の１つに記載のＸ線撮影システムによる患者のアンギオグラフィ検査方法。
【請求項１１】
Ｓ１）Ｘ線取得（３７）が実行されるステップ、
Ｓ２）総ピクセル（２２）とサブピクセル（２３）とからなる組合せピクセルの繰り返し定義（３８）が行われるステップ、
Ｓ３）Ｘ線画像検出器（４）の画像情報の破壊読み出し（３９）が行われるステップ、
Ｓ４）総ピクセル（２２）とサブピクセル（２３）との必要な全ての組合せが達成されたか否かが第１の質問（４０）において確認されるステップ、
Ｓ５）否定の場合にステップＳ１）に戻り、新たにＸ線取得（３７）が行われるステップ、
Ｓ６）肯定の場合に画像処理（４１）が実行されるステップ、
Ｓ７）更に他の画像が必要であるか否かが第２の質問（４２）において決定されるステップ、
Ｓ８）肯定の場合にステップＳ１）に戻り、新たにＸ線取得（３７）が行われるステップ、
Ｓ９）否定の場合にプロセス終了（４３）を導入してデータ取得が終了するステップ
を含む請求項１乃至９の１つに記載のＸ線撮影システムによる患者のアンギオグラフィ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象の微分位相コントラストイメージングのために、少なくとも、疑似コヒーレントＸ線を発生するＸ線放射器と、マトリックスに配置されたピクセルを有するＸ線検出器と、検査対象とＸ線検出器との間に配置された回折格子または位相格子とを有するＸ線撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
微分位相コントラストイメージング法は、特にタルボ・ロー干渉計装置において先般来大いに注目されている画像化方法である。例えば、非特許文献１に、一方でＸ線光学格子の使用が位相コントラストのＸ線画像の撮影を可能にし、これらのＸ線画像が検査対象に関する追加情報をもたらすことが記載されている。他方では、画像化のために散乱放射の位相情報のみならず振幅情報の使用も可能である。これによって、専ら検査対象によって回折させられたＸ線の散乱成分に基づく、つまり最小角散乱に基づく画像が生成される。これによって、検査対象内の非常に僅かな密度差を非常に高い分解能で表示することができる。類似の内容を非特許文献２からも引き出すことができる。
【０００３】
Ｘ線量子のような粒子の波動性は、
ｎ＝１−δ＋ｉβ
なる複素屈折率により、屈折および反射のような現象を表すことを可能にする。虚数部βは、例えばコンピュータトモグラフィ、アンギオグラフィ、ラジオグラフィ、蛍光透視法またはマンモグラフィのような今日の臨床用のＸ線イメージングの基礎をなす吸収を表し、実数部δは微分位相イメージング法の場合に観察される位相シフトを表す。
【０００４】
特許文献１から、質的に価値の高いＸ線画像を得るために検査対象の位相コントラストを画像化するＸ線撮影システムを使用することは公知である。このＸ線撮影システムは、少なくとも、コヒーレントＸ線を送出する複数の電界放射型Ｘ線源を備えたＸ線放射器と、Ｘ線画像検出器と、検査対象とＸ線画像検出器との間に配置された回折格子Ｇ1と、回折格子Ｇ1とＸ線画像検出器との間に配置された他の格子Ｇ2とを有する。
【０００５】
冒頭に述べた如き微分位相コントラストイメージング法の実施を可能するＸ線撮影システムは、例えば特許文献２から公知であり、このＸ線撮影システムを図１に基づいて説明する。
【０００６】
図１は、インターベンション室用のＸ線撮影システムの典型的な主要特徴を示す。そのＸ線撮影システムは、基台１によって６軸の産業用ロボットまたは多関節アームロボットの形で保持されたＣアーム２を有し、そのＣアーム２の両端部には、Ｘ線源、例えばＸ線管およびコリメータを有するＸ線放射器３と、画像撮影ユニットとしてのＸ線画像検出器４とが取り付けられている。
【０００７】
例えば、好ましくは６個の回転軸線を有する、従って６つの自由度を有する特許文献２から公知の多関節ロボットにより、Ｃアーム２は、Ｘ線放射器３とＸ線検出器４との間の回転中心の周りで回転させられることによって、空間的位置が任意に調整できる。本発明によるアンギオグラフィＸ線システム１〜４は、特にＸ線画像検出器４のＣアーム平面内で回転中心および回転軸線の周りを回転することができ、好ましくはＸ線画像検出器４の中心点の周りおよびＸ線画像検出器４の中心点と交差する回転軸線の周りを回転することができる。
【０００８】
公知の多関節アームロボットは、例えば床に固定して据え付けられた基台を有する。それには第１の回転軸線を中心に回転可能に回転台が取り付けられている。その回転台には第２の回転軸線を中心に揺動可能にロボット揺動軸が取り付けられており、そのロボット揺動軸には第３の回転軸線を中心に回転可能にロボットアームが取り付けられている。ロボットアームの端部には第４の回転軸線を中心に回転可能にロボットハンドが取り付けられている。そのロボットハンドはＣアーム２用の取付要素を有し、その取付要素は第５の回転軸線を中心に揺動可能であり、かつそれに対して垂直に延びる第６の回転軸線を中心に回転可能である。
【０００９】
Ｘ線診断装置の実現は産業用ロボットに頼らざるを得ないというわけではない。通常のＣアーム装置も使用できる。
【００１０】
Ｘ線画像検出器４は、長方形または正方形の扁平な半導体検出器であってよく、この半導体検出器は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）から作製されていることが好ましい。しかし、積分式および場合によっては計数式のＣＭＯＳ検出器も使用できる。
【００１１】
Ｘ線放射器３のビーム通路内には、患者寝台のテーブル板５上に、検査すべき患者６が検査対象として存在する。Ｘ線診断装置には、Ｘ線画像検出器４の画像信号を受け取って処理する画像システム８を備えたシステム制御ユニット７が接続されている（操作要素は例示されていない）。Ｘ線画像は、モニタアンペル９のディスプレイ上で観察することができる。システム制御ユニット７内には、更に公知の装置１０が設けられており、これの機能を更に詳しく説明する。
【００１２】
図１に例示された６軸の産業用ロボットまたは多関節アームロボット形式の基台１を有するＸ線システムの代わりに、図２に簡略に示されているようにアンギオグラフィＸ線システムが、天井又は床に取り付けられたＣアーム２用の標準的なホルダを有してもよい。
【００１３】
例示されたＣアーム２の代わりに、アンギオグラフィＸ線システムが、天井又は床に互いに分離されて取り付けられたＸ線放射器３用ホルダおよびＸ線画像検出器４用ホルダを有し、これらのホルダが、例えば電子的に強固に連結されていてもよい。
【００１４】
現在注目を浴びている臨床用の位相コントラストイメージング装置においては、通常のＸ線管と、現在入手可能な、例えば非特許文献３に記載されているようなＸ線画像検出器と、３つの格子Ｇ0，Ｇ1，Ｇ2とが使用される。以下において、これを図２に基づいて詳細に説明する。図２は、拡大された管焦点と、格子Ｇ0，Ｇ1，Ｇ2と、ピクセル化されたＸ線画像検出器とを有する微分位相コントラストイメージング用タルボ・ロー干渉計の概略構成を示す
【００１５】
非コヒーレントＸ線放射器３の管焦点１１から出射するＸ線ビーム１２が、コヒーレント放射を発生させるために、Ｘ線放射源の局所的コヒーレントを生じさせる吸収格子１３（Ｇ0）と、検査対象１４、例えば患者６とを透過する。検査対象１４によって、Ｘ線ビーム１２の波面が位相シフトにより、位相シフトのない、つまり検査対象のない場合における波面の法線１５と、位相シフトのある場合における波面の法線１６とが明確になるように偏向される。次に、その位相シフトされた波面は、Ｘ線スペクトルの典型的なエネルギーに適合化された格子定数を持ち干渉線を発生する回折格子または位相格子１７（Ｇ1）を通り抜け、その発生した干渉パターンを読み出すために再び吸収性の分析格子１８（Ｇ2）を通り抜ける。分析格子１８の格子定数は、位相格子１７の格子定数および本装置の残りのジオメトリに適合化されている。分析格子１８は、例えば最初またはｎ番目のタルボ距離で配置されている。分析格子１８は干渉パターンを強度パターンに変換し、その強度パターンは検出器によって測定できる。臨床応用のための標準的な格子定数は、先に挙げた非特許文献１および非特許文献２からも読み取れるように、例えば数μｍ範囲にある。
【００１６】
Ｘ線源の管焦点１１が十分に小さく、それにも拘わらず発生された放射パワーが大きいならば、以下において説明する特許文献１から公知であるように、例えば複数の電界放射型Ｘ線源がＸ線放射器３として設けられている場合に存在するような第１の格子Ｇ0、即ち吸収格子１３は状況によっては省略することができる。
【００１７】
微分位相シフトは、Ｘ線画像検出器４のピクセルごとに、次によって決定される。即ち、矢印で示されている所謂「位相ステッピング」１９によって、分析格子１８（Ｇ2）が複数のステップで格子定数の適切な微小部分だけＸ線ビーム１２の放射方向に対して垂直な方向にかつ格子構造の配列に対して横方向に移動され、この構成のために撮影中に生じる信号ＳkがＸ線画像検出器４のピクセルにおいて測定され、それにより生じた干渉パターンが走査される。その際に、ピクセルごとに、変調を表す関数（例えば、正弦関数）のパラメータが、こうして測定された信号Ｓkへの適切な適合法、調整法または補償法によって決定される。その際に、視感度、即ち最大信号と最小信号との基準化された差が、タルボ・ロー干渉計の質を特徴づける尺度である。その質は走査された変調のコントラストとして定義されている。
【数１】
2014121607.tif 000003
【００１８】
更に、この式において、Ａは振幅を表し、
【数２】
2014121607.tif 000004
は平均強度を表す。全ての量が正であって、かつＩmax＞Ｉminであることから、視感度は０と１の間の値を取る。実際の干渉計においては、更にＩmin＞０が成り立つので、Ｖの値範囲が有効に利用されている。０より大きい最小強度、あらゆる理想的でない特性および干渉計の欠陥は視感度の低下を招く。視感度により定義できてこの測定方法によって生成される第３の情報は、暗視野と呼ばれる。暗視野は、検査対象有りの測定の視感度と、検査対象無しの測定の視感度との比により指定される。
【数３】
2014121607.tif 000005
【００１９】
ピクセルごとに一度は検査対象（または患者）有りで、そして一度は検査対象（または患者）無しでフィルタ関数から導き出された特定量の比較から、３つの異なる画像を生成することができる。
（ｉ）      吸収画像
（ｉｉ）    微分位相コントラスト画像（ＤＰＣ画像）
（ｉｉｉ）  暗視野画像
【００２０】
以下において画像のことを言うときに、場合によっては吸収画像とＤＰＣ画像と暗視野画像とから成る三つ組のことを指して言う。
【００２１】
この方法の実現は大いなる挑戦であるが、しかし、とりわけ非常に重大な欠点を持っている。
【００２２】
分析格子１８（Ｇ2）は異なる位置に移動させられて、各位置においてＸ線取得が行われなければならない。従って、このような方法は、（麻酔されていない患者または患者器官、例えば心臓、肺のような）可動対象に対しては、その対象が異なる測定間でたとえ僅かな距離だけでも移動する場合、極めて不適切である。同様に、分析格子１８の機械的移動、即ち位相ステッピング１９のためのこのような構造は、リアルタイムイメージングを可能にするためには、もしくは１５毎秒画像数（Ｂ／ｓ）又は６０〜１００Ｂ／ｓも可能にするためには、不適切である。従って、Ｘ線管を有するＸ線放射器３とＸ線画像検出器４とが連続的に患者６の周りを回転させられる３Ｄイメージングも可能でない。
【００２３】
特許文献３には、格子線に対して垂直な方向に或る角度（Θ）だけ格子Ｇ1とＧ2とを相対的に回転させることによって干渉パターンが生じることが記載されている。それにより１つのピクセル構造Ｄの内部に、例えばＭ＝５個の干渉縞が生じる。該当方向において、つまり格子線に対して垂直方向において、検出器の読み出しも、Ｄｙ＝Ｄ／Ｍなるサブピクセルサイズにより行われる。従って、そのサブピクセル構造Ｄｙは、ピクセルサイズＤの１／５のサイズ範囲にある。
【００２４】
更に、ちょうどＤｙによって与えられるビーム幅を有する光源／レーザによる検出器のアナログ読み出しが開示されている。Ｄｙは、格子構造が有するよりも著しく大きい寸法を持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００１８７１５号明細書
【特許文献２】米国特許第７５００７８４号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２６３３８１３号明細書
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】F.Pfeiffer et al., “Hard X-ray dark-field imaging using a grating interferometer”, Nature Materials 7, p.134-137
【非特許文献２】Joseph J. Zambelli, et al., “Radiation dose efficiency comparison between differential phase contrast CT and conventional absorption CT”, Med. Phys. 37 (2010), P.2473-2479
【非特許文献３】Martin Spahn, “Digitale Roentgenbilddetektoren in der Roentgendiagnostik”, Radiologe 43 (2003), p.340-350
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
本発明の課題は、高い画像周波数においてアルタイムでの位相コントラストイメージングが可能にされ、Ｘ線画像検出器が分析格子Ｇ2またはＸ線画像検出器の機械的移動を前提としない構造を有するように冒頭に述べたＸ線撮影システムを構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
この課題は、本発明によれば、冒頭に述べたＸ線撮影システムに関しては、請求項１に記載された特徴によって解決される。有利な構成は従属請求項に記載されている。
【００２９】
前記課題は、Ｘ線撮影システムに関しては、Ｘ線画像検出器がｘ個の総ピクセルからなるマトリックスを備える検出器層を有し、その検出器層は、総ピクセルが回折格子又は位相格子Ｇ1の格子線に対して垂直な分析方向にｙ個のサブピクセルに区分されている構造を持ち、
それらのサブピクセルは、読み出し過程において、
ａ）最初の位相ステップでは、ｎ個のサブピクセルが作用的にグループにまとめられ、それらのグループのなかでは１つの総ピクセルのｍ個のサブピクセルが検出されず、
ｂ）後続のＫ−１個の位相ステップでは、サブピクセルの必要な全ての組合せが検出されるまで、それぞれ再びｎ個のサブピクセルがグループにまとめられ、まとめられるサブピクセルがそれぞれｐ個のサブピクセルの１つのステップ幅だけ分析方向にずらされている
ようにグループごとに制御可能および／または読み出し可能である
ことによって解決される。
【００３０】
この課題の解決手段では、干渉パターンを走査する分析格子Ｇ2の通常の移動が、サブピクセルの異なるグループ化によって実現される。
【００３１】
この場合には格子線に対して平行に生じる干渉パターンも測定される。即ち、格子Ｇ1およびＧ2の格子線は、互いに平行に整列しており、ｘ−ｙ平面内で互いにひねられていない。
【００３２】
Ｘ線画像検出器への分解能要求は、格子Ｇ1およびＧ2の格子定数の範囲内にある基本の干渉パターンの範囲内にある（もしくは更に高い）。
【００３３】
ここでは、次のような構造を与えられたディジタルＸ線画像検出器、即ち干渉パターンの典型的な周波数よりも高いサブピクセル分解能を有するディジタルＸ線画像検出器を説明する。さまざまのサブピクセル構造が、これらのサンプリング点で干渉パターンを走査するために、それぞれさまざまに組み合わされ、組み合わされた信号がそれぞれ読み出される。それらのサブピクセルはディジタル的にグループ化される。
【００３４】
疑似コヒーレントＸ線を発生するＸ線放射器が吸収格子Ｇ0を有するならば有利であることが判明した。
【００３５】
有利な方法では、疑似コヒーレントＸ線を発生するＸ線放射器が複数の電界放射型Ｘ線源または十分な出力強度の微小焦点Ｘ線源を有する。
【００３６】
読み出し過程において、全てのサブピクセルが独立にただ１回だけ読み出され、それらのサブピクセルの出力信号が記憶され、サブピクセルの出力信号が複数の位相ステップにおいてグループごとにまとめられ、相前後する位相においてサブピクセルの出力信号の組合せがそれぞれｐ個のサブピクセルだけ作用方向又は分析方向にずらされているならば、高速の検査が可能にされる。
【００３７】
代替として、読み出し過程において１つの総ピクセルの内で隣接するサブピクセルが組み合わされてこれらの信号が読み出され、相前後する位相においてサブピクセルの出力信号の組合せがそれぞれｐ個のサブピクセルだけ作用方向又は分析方向にずらされているか、または読み出し過程において１つの総ピクセルの１つの位相ステップに対して活性化された全てのサブピクセルがまとめられて、当該位相ステップに対して必要な当該総ピクセルの全てのサブピクセルの全信号が読み出されるとよい。
【００３８】
Ｘ線画像検出器が、検出器材料としてのＣｓＩとフォトダイオード構造および読み出し構造のためのＣＭＯＳとによりＸ線量子の間接変換を行う積分型検出器であるか、またはＸ線量子の直接変換を行う光子計数型検出器として実現されていると有利であることが判明した。
【００３９】
Ｘ線画像検出器の画像情報の非破壊読み出しによる上述のＸ線撮影システムを用いた患者のアンギオグラフィ検査方法に関しては、本発明によれば、前記課題が次のステップによって解決される。
Ｓ１）Ｘ線取得が実行されるステップ、
Ｓ２）総ピクセルとサブピクセルとからなる組合せピクセルの繰り返し定義が行われるステップ、
Ｓ３）Ｘ線画像検出器の画像情報の非破壊読み出しが行われるステップ、
Ｓ４）総ピクセルとサブピクセルとの必要な全ての組合せが達成されたか否かが第１の質問において確認されるステップ、
Ｓ５）否定の場合にステップＳ２）に戻り、総ピクセルとサブピクセルとからなる組合せピクセルの新たな繰り返し定義が行われるステップ、
Ｓ６）肯定の場合に画像処理が実行されるステップ、
Ｓ７）更に他の画像が必要であるか否かが第２の質問において決定されるステップ、
Ｓ８）肯定の場合にステップＳ１）に戻り、新たにＸ線取得が行われるステップ、
Ｓ９）否定の場合にプロセス終了を導入してデータ取得が終了するステップ。
【００４０】
Ｘ線画像検出器の画像情報の破壊読み出しによる上述のＸ線撮影システムを用いた患者のアンギオグラフィ検査方法に関しては、本発明によれば、前記課題が次のステップによって解決される。
Ｓ１）Ｘ線取得が実行されるステップ、
Ｓ２）総ピクセルとサブピクセルとからなる組合せピクセルの繰り返し定義が行われるステップ、
Ｓ３）Ｘ線画像検出器の画像情報の破壊読み出しが行われるステップ、
Ｓ４）総ピクセルとサブピクセルとの必要な全ての組合せが達成されたか否かが第１の質問において確認されるステップ、
Ｓ５）否定の場合にステップＳ１）に戻り、新たにＸ線取得が行われるステップ、
Ｓ６）肯定の場合に画像処理が実行されるステップ、
Ｓ７）更に他の画像が必要であるか否かが第２の質問において決定されるステップ、
Ｓ８）肯定の場合にステップＳ１）に戻り、新たにＸ線取得が行われるステップ、
Ｓ９）否定の場合にプロセス終了を導入してデータ取得が終了するステップ。
【００４１】
以下において、図面に示す実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は支持装置として産業用ロボットを有するインターベンション室の公知のＣアームアンギオグラフィシステムの構成を示す概略図である。
【図２】図２は微分位相コントラストイメージング用の公知のタブロ・ロー干渉計の構成を示す概略図である。
【図３】図３はサブピクセルに区分された総ピクセルのマトリックスからなる一般的な検出器構造の概略側面図である。
【図４】図４は図３による検出器構造の概略平面図である。
【図５】図５はサブピクセルの構造に合わせられた構造を有する構造化された検出器材料を有する図３による一般的な検出器構造の概略図である。
【図６】図６は本発明による位相ステッピングを説明するための１つの総ピクセルの複数のサブピクセルの異なる組合せを示す概略平面図である。
【図７】図７は３つの相前後する位相ステップにおける１つの総ピクセルの複数のサブピクセルと信号源およびスイッチ装置との相互接続を示す概略図である。
【図８】図８はＣｓＩおよびＣＭＯＳに基づく積分型間接変換式Ｘ線画像検出器としての実現を示す概略図である。
【図９】図９は３トランジスタ回路として実施されたサブピクセルを有する４つの総ピクセルを部分的に表示する回路図である。
【図１０】図１０は２つの総ピクセル構造、つまりＣＭＯＳで実施された総ピクセル構造を示す回路図である。
【図１１】図１１はＸ線取得、総ピクセルおよびサブピクセルから組み合わされるピクセルの繰り返し定義、画像情報の非破壊読出しならびに画像後処理を行うためのフローチャートである。
【図１２】図１２はＸ線取得、総ピクセルおよびサブピクセルから組み合わされるピクセルの繰り返し定義、画像情報の破壊読出しならびに画像後処理を行うためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
図３および図４は一般的な検出器構造を側面図（図３）および平面図（図４）で示す。Ｘ線量子２０がＸ線変換器層２１に当たって可視光に変換され、そのＸ線変換器層２１の背後には半導体材料からなる層内にピクセル２２および２３が配置されている。
【００４４】
ピクセルの構造は、破線で示された総ピクセル２２のマトリックスから構成され、それらの総ピクセル２２は、回折格子又は位相格子１７の格子線に垂直な方向（作用方向または分析方向）において複数のサブピクセル２３に区分されている。横に（左右に）隣接するサブピクセル２３は、本発明によれば、以下に説明するように、任意に互いに組み合わせることができる。ピクセル構造サイズが、次元ｘおよびｙにおいて、総ピクセル２２に関してはＧxおよびＧyで示され、サブピクセルに関してはＳxおよびＳyで示され、寸法Ｇxと寸法Ｓxとが等しい。
【００４５】
図５は、図３による実施形態に対する代替案としての一般的な検出器構造を側面図で概略的に示す。この検出器構造ではＸ線変換器層２１が構造化された検出器材料２４から構成されており、その検出器材料２４の構造はサブピクセル２３の構造に合わせられている。
【００４６】
図６には１つの総ピクセル２２（もしくは１つの総ピクセルの一部）の複数のサブピクセル２３から選択されたサブピクセルが示されており、それらの選択されたサブピクセルの信号は、電子的な位相ステップごとに読み出され、以下において活性サブピクセルまたは活性化されたピクセル２５と呼ばれる。現在の位相ステップ２７のために選択されないサブピクセル（このサブピクセルは以下において非活性サブピクセル２６と呼ばれる）は、独立して読み出されるか、読み出しプロセスの実行前にピクセル内で部分的または全体的に組み合わされるかのいずれか一方あるいはその両方であってよい。総ピクセル２２における選択された全ての活性サブピクセル２５の全信号が、この位相ステップｋ＝１に対するピクセル信号を生成する。非破壊読み出し後に、全ての活性サブピクセル２５が１つのサブピクセル２３だけシフトされることによって、サブピクセル２５および２６が新たに組み合わされる。新たに組み合わされたサブピクセル２５および２６は、位相ステップｋ＝２において、新たに読み出される。電子的位相ステッピング（１≦ｋ≦Ｋ）が終了するまで、このプロセスが何度も繰り返される。上述の例では、Ｋ＝８の回数の電子的な位相ステップ２７が実行される。
【００４７】
図２に基づいて説明した「通常の」タルボ・ロー法では、分析格子Ｇ2（１８）がステップ状にずらされる。この格子の空間周波数は１つのピクセルの空間分解能よりも著しく高く、つまり格子間隔は、そこで使用できる通常のＸ線画像検出器４の１つのピクセルのサイズ（例えば、２００μｍ）よりも著しく小さい（例えば、２または３μｍ）。分析格子Ｇ2はステップ状にシフトされ、回折格子Ｇ1によって形成された干渉パターンを歩進的に網羅する。
【００４８】
本発明による方法では、このことは、Ｘ線画像検出器４の「標準的な」総ピクセル２２（例えば２００×２００μｍ2）が例えば１μｍ幅の多数の縞状のサブピクセル２３に区分されていることよって解決される。分析格子Ｇ２の機械的移動の代わりに、それぞれ１つ以上のサブピクセルから構成し得る複数の異なるサブピクセル領域が定義されて読み出され、引き続いて新たな定義が行われる。
【００４９】
従って、図６による典型的な説明図では、１個の総ピクセル２２が、４個の活性サブピクセル２５と４個の非活性サブピクセル２６とからそれぞれなる３個のグループに区分されている。これらの３つのグループは、相前後する８つの電子的位相ステップ２７でサブピクセル２３の幅にて後方へ移動されるので、毎回、活性サブピクセル２５と非活性サブピクセル２６との新たな組合せ（全部で８個の組合せ）が生じる。
【００５０】
現実には、例えば１μｍのサブピクセル幅および例えば２００μｍの総ピクセル長の場合に、当該総ピクセル２２に亘って複数の位相ステップで進む、例えば４つのサブピクセル２３のグループ個数は５０〜１００の範囲にある。
【００５１】
相互に一括されるべき隣接するサブピクセル２３の個数ｎもしくはそのうち釈放されるべきサブピクセル２３の範囲ｍは、サブピクセル２３の幅、例えば０．５μｍ、１μｍ、１．５μｍまたは２μｍに関係する。活性サブピクセル２５の個数は、電子的な位相ステップ２７をどれくらいの回数にすべきかに関係する。少なくとも３つの変数を有する曲線近似ごとに十分に独立の測定を持つために、現在においては、Ｋ＝４の個数が最小値とみなされ、Ｋ＝８までの個数が使用される。更に、それはスペクトルに関係する。より高いＸ線エネルギーはより細かい干渉パターンを発生する。何故ならば量子が小さい角度だけ偏向されるからである。即ち、与えられたＸ線画像検出器４において、エネルギーが高ければ、場合によっては、ｎを３または２に制限しなければならない。
【００５２】
結局、現在ではＧ2の格子定数が、Ｇ0とＧ1とＸ線画像検出器４とのジオメトリ、間隔から導き出される。これは公称Ｘ線エネルギーに対して設計される。用途に基づく異なるエネルギーまたはもっと広幅のスペクトルが使用される場合に、その構造は最適状態には及ばない。
【００５３】
従って、Ｘ線画像検出器４の構造、つまり特にサブピクセル２３の幅は、存在しない分析格子Ｇ2の格子定数を拠りどころにしなければならない。分析格子Ｇ2が位相ステップ毎に、例えば５μｍである格子定数の一部だけ、例えば０．５〜１μｍだけシフトされるので、それに応じてサブピクセル幅もほぼこのサイズでなければならない。
【００５４】
図７は、隣接するサブピクセル２３と、１つの総ピクセル２２の接続装置および信号源との接続概略図を示す（細部のためにゆがめられ、正しい尺度で示されていない）。１つの総ピクセル２２の活性サブピクセル２５の信号源２８の信号が、電子的位相ステップ２７を実現するために、スイッチ２９が信号源２８を読み出し線またはデータ線３０に接続することによって、読み出される。活性サブピクセル２５は信号源２８の下に置かれて表示されている。さらに、ここでは３つのそのような相前後する位相ステップおよびそれに応じたサブピクセル組合せが示されている。２つの活性サブピクセル２５と３つの非活性サブピクセル２６とからそれぞれなる３つのグループと、３つの位相ステップ２７とが示されている。しかし、完全な位相ステップングのためには、ｋ＝１〜ｋ＝Ｋ、例えばＫ＝４〜８を有するＫ個の位相ステップ２７が必要である。
【００５５】
図８には、Ｘ線変換器層２１のための検出器材料としてのヨウ化セシウム（ＣｓＩ）と、ピクセル２２および２３のための半導体材料としてのＣＭＯＳとを基礎とする積分型間接変換式のＸ線画像検出器４としての実現が示されている。Ｘ線変換器層２１、即ちＣｓＩ層３１は、光学的結合・接着層３２によりＣＭＯＳピクセル構造３３に結合されており、ＣＭＯＳピクセル構造３３は、フォトダイオード、サブピクセル接続部ならびに読み出し電子装置を含んでいる。ＣＭＯＳピクセル構造３３のピクセル２２および２３は、電気接続部３４を介して周辺の検出器電子装置３５に接続されている。
【００５６】
図９は、３石トランジスタ回路として実施されたサブピクセル（ＰＳ）を備えた４つの部分的に示された総ピクセル（Ｐ）を有するＸ線画像検出器４の部分図を概略的に示す。各ピクセルには、フォトダイオードのリセット（Ｒｓ,ｒｅｓｅｔ）のためのトランジスタＴrと、１つ又は複数の行（Ｒ，row）を選択するためのトランジスタＴsと、列方向（Ｃ，column）の信号の非破壊読み出しのためのソースホロワとしてのトランジスタＴsfとが設けられている。ｘ方向もしくはｙ方向における表示は正しい尺度で示されていない。それらの総ピクセル２２に関しては、ｉ番目の列Ｃiと、ｊ番目の総ピクセル行Ｒjとにおける総ピクセル２２がＰi,jで示され、それらのインデックスは相応に増される。サブピクセルに関しては、ｉ番目の列Ｃiと、ｊ番目の行のＮ番目の総ピクセルＲj,NとにおけるサブピクセルがＰＳi,j,Nで示されている。
【００５７】
しかし、１つの総ピクセル２２に割り当てられた一括接続サブピクセル２３の全信号も、総ピクセル２２ごとに１つの共通な線を介して周辺装置に導かれる。同様に、１つの総ピクセル２２のサブピクセルの制御は、総ピクセル２２ごとに１つの制御装置により行うことができる。
【００５８】
図１０には、ｘ方向に隣接する２つの総ピクセル構造もしくはＣＭＯＳで実現された総ピクセル構造の２つの部分における２つの位相ステップ２７が示されている。制御線３６を介する行の適切なアドレッシングによって活性サブピクセル２５の信号のアナログ加算が生じる。
【００５９】
それぞれ３つのサブピクセル２５の２つのグループが示されており、これらのサブピクセル２５には３つの非活性サブピクセル２６が隣接している。一般的には、これは２つの総ピクセル２２の一部分のみである。というのは、上述のように実際には総ピクセル２２ごとに、例えば２００個のサブピクセル２３と、１つの位相ステップ２７当たり総ピクセルごとに活性サブピクセル２５からなる例えば５０〜１００個のグループとが必要とされるからである。
【００６０】
図１１は、Ｘ線取得、総ピクセルとサブピクセルとの組合せピクセルの繰り返し定義、ならびに画像情報の非破壊読み出しおよび画像後処理のフローチャートを示す。
【００６１】
１番目の方法ステップではＸ線取得３７が行われ、このＸ線取得は、分析格子１８（Ｇ2）が存在しないことを除けば、図２に従って実行される。
【００６２】
２番目の方法ステップでは、総ピクセル２２とサブピクセル２３との組合せピクセルの繰り返し定義３８が実行される。
【００６３】
３番目の方法ステップは、画像情報の非破壊読み出し３９を生じる。
【００６４】
４番目の方法ステップとしての第１の質問４０では、総ピクセル２２とサブピクセル２３との必要な全ての組合せが達成されたか否かが確認される。
【００６５】
質問への応答が否定（ｎ）の場合には２番目の方法ステップに戻り、新たに総ピクセル２２とサブピクセル２３との組合せピクセルの繰り返し定義３８が実行される。肯定（ｊ）の場合には先ず５番目の方法ステップにおいて画像処理４１が実行される。
【００６６】
引き続いて第２の質問４２において、更なる画像が必要であるか否かが決定される。
【００６７】
肯定の場合（ｊ）には１番目の方法ステップに戻り、新たにＸ線取得３７が実行される。否定（ｎ）の場合には最後の方法ステップとしてプロセス終了４３が達成され、データ取得が終了する。
【００６８】
２番目の方法ステップは、先に示した図による説明に従って、総ピクセル２２とサブピクセル２３との組合せピクセルの繰り返し定義３８を実行する。
【００６９】
図１２には、Ｘ線取得３７、総ピクセルとサブピクセルとの組合せピクセルの繰り返し定義、ならびに画像情報の読み出しおよび破壊読み出しの場合についての画像後処理のフローチャートが示されている。
【００７０】
図１１による方法経過に対する主な相違は、画像情報の破壊読み出し４４が実行される３番目のステップにある。それによって読み出し４４の後に、否定された第１の質問４０に基づいて、新たなＸ線取得３７が後続の方法ステップと共に実行されなければならない。
【００７１】
本発明は、所謂「電子的な」位相ステッピングによる高い画像周波数での検査対象のリアルタイムの微分位相コントラストイメージングのためのＸ線画像検出器を有するＸ線撮影システムに関する。
【００７２】
しかし、例えば特許文献１から公知であるような分析格子Ｇ2の機械的移動の代わりに、本発明によれば、Ｘ線画像検出器の適切な検出器構造およびＸ線取得と関連したＸ線画像検出器制御の電子的な方法が提案される。
【００７３】
「電子的な」位相ステッピングの利点は詳しくは次のとおりである。
（１）リアルタイムイメージングおよび高い画像周波数を可能にする。
（２）最新の技術、例えばＣｓＩおよびＣＭＯＳにより実現可能である。
（３）この構造では、位相ステッピングが電子的に実現されるので、機械的移動が必要でない。
（４）現状の複雑な構造のＸ線画像検出器に比べて、Ｘ線画像検出器の構造が簡素で概観性がよい。
（５）実施例（間接変換式積分型Ｘ線画像検出器としての実現）において、基本的には、検出層または検出器層（例えばＣｓＩ）の現在一般的な構造を使用することができる。というのは、フォトダイオード構造だけが適合化されればよいからである。即ち、現在既に一般的な構造（良好な変調伝達関数（ＭＴＦ）および量子検出効率（ＤＱＥ）を獲得するための針状構造）と異なるいかなるＸ線変換器の構造化も必要でないからである。
（６）例えば、総ピクセル構造に対するサブピクセル構造の比較的少ない充填率（ピクセルサイズにおけるフォトダイオードの相対的な割合）によるシステム的な「エラー」が排除される。何故ならば、総ピクセルに対して常に同数のサブピクセルが寄与し、「位置」が変化されるだけであるからである。
（７）非破壊読み出しを有するＣＭＯＳでの好ましい実施例においては、１つのＸ線取得のみが必要とされる。総ピクセルおよびサブピクセルのＣＭＯＳフォトダイオード内に蓄積された信号をそれぞれ新たに組み合わせて、そのように定義付けされた総ピクセルを生成し、破壊なしに読み出すことができる。従って、これらの「総ピクセル定義付けプロセス」および読み出しプロセスは、非破壊読み出しであるゆえ、新たなＸ線取得なしに何回も繰り替えし可能である。
【００７４】
次の考察は、先ず、例えば非特許文献１、非特許文献２において考察されたような１次元の格子を予定する公知の構造に関して行われる。
【００７５】
実施例：
上述の図３乃至８は、Ｘ線画像検出器４の比較的一般的な表示を示す。図３による表示は、読み出しプロセスに立ち入らないで、多くのサブピクセル２３に区分された総ピクセル２２のマトリックスからなるＸ線画像検出器４の構造のみを示し、その区分も、格子Ｇ0、Ｇ1もしくはＧ2の区分も、一般にタルボ・ロー法の場合にそうであるように、１次元である。本発明によれば、格子Ｇ2が取り替えられなければならない。従って、回折格子又は位相格子１７の格子線に対して垂直な方向（作用方向または分析方向）におけるサブピクセル２３の広がりは、アナログの電子的位相ステッピングも、ディジタルの電子的位相ステッピングも表す。
【００７６】
与えられた電子的位相ステップのために必要なサブピクセル２３の信号は、さまざまな選択肢にて読み出すことができる。
ａ）サブピクセル２３ごとに独立な読み出し；信号の組み合わせは、検出器マトリックスの外部で行われる。この場合、ただ１度だけ読み出しを行えばよい。何故ならば、適切なサブピクセルの信号を周辺装置において組み合わせることにより、さまざまの位相ステップを表示することができるからである。
ｂ）１つの総ピクセル２２内の隣接するサブピクセル２３を組み合わせて、それらのサブピクセル２３の信号を読み出してもよい（それは、図５および図６において、各電子的位相ステップ２７につき３個もしくは４個のサブピクセル領域であり、これらのサブピクセル領域はピクセルごとに別々に読み出される）。１つの総ピクセル２２の隣接するサブピクセル２３の読み出されて組み合わされた信号は、検出器マトリックスの外部において、この電子的位相ステップ２７のために、１つの全ピクセル信号にまとめられる。
ｃ）１つの総ピクセル２２における現在の位相ステップ２７のために活性化された全てのサブピクセルが一括されて、この電子的な位相ステップ２７のために、その総ピクセル２２の必要な全てのサブピクセル２５の全信号が読み出される。
【００７７】
特定のサブピクセルの前記ｂ）又はｃ）の場合での組合せがアナログ的に実行されたか、それともディジタル的に実行されたか否かは、とりあえず詳しく規定されていない。しかし、その総ピクセル２２においてサブピクセル２３を何回も読み出すことおよび／または組み合わせることによって、読み出しプロセスが破壊なしに実行可能であることが重要である。
【００７８】
用途としては、マンモグラフィ、一般的なラジオグラフィ、アンギオグラフィ、コンピュータトモグラフィが考えられ得る。以下に、２つの典型的な例を挙げる。
【００７９】
次元ｘおよびｙにおけるピクセル構造サイズを、総ピクセル２２に関してはＧｘおよびＧｙで表し、サブピクセル２３に関してはＳｘおよびＳｙで表すものとする。総ピクセル２２のサイズは用途に応じて、例えば次のとおりである。
ｉ．  Ｇｘ＝Ｇｙ＝５０〜１００μｍ（マンモグラフィの用途について）
ｉｉ．  Ｇｘ＝Ｇｙ＝１３０〜２００μｍ（ラジオグラフィ、アンギオグラフィ、外科の用途について）
ｉｉｉ．  Ｇｘ＝Ｇｙ＝３００〜１０００μｍ（コンピュータトモグラフィまたはフラットパネル・コーンビームＣＴの用途について）
【００８０】
これらの値は単に手掛かりにすぎず、その上またはその下にあってよい。
【００８１】
分析方向（図３および図５においてはｘ方向、図４においてはｙ方向）におけるサブピクセル２３の広がりは、とりわけ、用途、Ｘ線スペクトル、Ｘ線管の構造ジオメトリ、格子およびＸ線画像検出器、選択された格子（特にＧ1）、および必要な位相ステップ回数に関係する。Ｓyの典型的な大きさは１μｍである。しかし、その値はその下またはその上にあってよい。他の次元、即ちＳxは１次元格子の場合にＧxと一致する。
【００８２】
図５は、検出器材料２４の構造がサブピクセル２３の構造に合わせられている検出器構造を示す。これは、信号の混信（クロストーク）を回避または低減するのに有利である。
【００８３】
図６に基づいて、１つの総ピクセル２２（もしくは１つの総ピクセル２２の一部）のサブピクセル２３の本発明による接続および制御を説明した。ここでは電子的位相ステップ２７ごとに活性サブピクセル２５の出力信号が読み出される。非選択状態にされたサブピクセル２６の出力信号、即ち現在の位相ステップ２７の非活性サブピクセル２６の出力信号は、独立に読み出して、ピクセル内で読み出しプロセスの実行前に部分的または全体的に組み合わせるとよい。１つの総ピクセル２２の全ての活性サブピクセル２５の組み合わされた出力信号がこの位相ステップ２７のためのピクセル信号を生成する。非破壊読み出し後にサブピクセル２３が新たに組み合わされて、新たに読み出される。このプロセスは、電子的位相ステッピングが終了するまで何回も繰り返される。上述の例ではＫ＝８の電子的位相ステップ２７が実行される。
【００８４】
図７にはサブピクセル２５と信号源との接続構成および接続装置を概略的に示した。電子的位相ステップ２７を実現するために、１つの総ピクセル２２のそれぞれの活性サブピクセル２５の信号が読み出される。ここでは、３つのそのような位相ステップおよび対応するサブピクセル組合せが示されている。
【００８５】
図６および図７に基づいて、サブピクセル２５の適切な選択によって電子的な位相ステッピング２７がどのように実行されるかを示した。この場合には、複数のサブピクセル組合せと、複数の読み出しプロセスとが必要である。従って、信号を非破壊にて読み出せることが必要である。それゆえ、位相ステッピングがピクセル上で行われるケースｂ）およびｃ）が示されている（（ａ）におけるように検出器の外部でディジタル的に行われない）。
【００８６】
好ましい作製法もしくは実現法は、図８および図９に基づいて説明したように検出器材料としてのＣｓＩおよびフォトダイオード・読み出し構造のためのＣＭＯＳを基礎とする積分型間接変換式検出器を用いたアナログ式電子的位相ステッピングとしての実現である。これは次の理由からである。
（１）現在一般的な検出器材料（ＣｓＩ）が使用できる。即ち、ＣｓＩ層のいかなる構造化も行う必要がない（変調伝達関数（ＭＴＦ）の最大化のための現在既に一般的な針状構造を除く。その構造はサブピクセル構造と関連するものではない。図８も参照）。
（２）ＣＭＯＳは、フォトダイオードを最大にするために非常に小さいサブピクセルのために必要である小さい構造を可能にする。
（３）ＣＭＯＳは、非破壊読み出しを可能にし、従ってサブピクセルのフォトダイオードの信号のそれぞれ異なる組合せによる多重読み出しを支援する。
【００８７】
検出器はｘ方向におけるｉ＝１〜Ｉの総ピクセル２２とｙ方向におけるｊ＝１〜Ｊの総ピクセル２２とからなる総ピクセルマトリックスを有する。各総ピクセル２２はｎ＝１〜Ｎのサブピクセル２３に区分されている。指定の総ピクセル２２はＰi,jで示され、指定のサブピクセルはＰＳi,j,Nで示されている。
【００８８】
図９は、４つの総ピクセル２２とそれらに対応するサブピクセル２３の一部とを部分図で示し、可能な実現手段としてＣＭＯＳのサブピクセル構造の実施例を示す。これらのサブピクセル構造では、各サブピクセル２３がフォトダイオードおよび読み出し回路を有する。選択用トランジスタＴsのゲートが該当の行（Ｒj）を介して制御される。ソースホロワＴsfを介して該当サブピクセル（および１つの総ピクセルＰi,jの他の選択されたサブピクセル）の信号が読み出される。その読み出しプロセスは、全ての列（ｊ＝１〜Ｊ）について同時に行われる。その読み出しプロセスは、この行Ｒjに関して、全てのサブピクセル組合せ（電子的位相ステップ）に対して繰り返される。引き続いて、次行Ｒj+1が読み出される。全ての電子的位相ステップの読み出し後に、リセット用トランジスタＴrによりフォトダイオードが再バイアスされる。
【００８９】
勿論、代わりに、先ずある特定の位相ステップが全ての行について読み出され、引き続いて次の位相ステップが全ての行について読み出されてもよい。フォトダイオードのリセット（バイアス電圧の印加）は終端で行われる。
【００９０】
図１０は、もう一度２つの総ピクセル構造の部分図を示し、つまりＣＭＯＳで実現されたサブピクセル構造を有する総ピクセル構造の２つの部分と２つの電子的位相ステップとを部分図で示す。行の相応のアドレッシング（アドレス指定）によってサブピクセルの信号のアナログ合算が生成される。相応の行を介して制御されて列線を介して信号が読み出されるサブピクセル２５に網目模様が付されている。
【００９１】
図１１はフローチャートを示す。第１のＸ線取得３７が実行される。その際に総ピクセル２２およびサブピクセル２３の第１の組合せが形成され、総ピクセル２２のそのように定義された全信号が非破壊にて読み出される。これは、そのように定義された全ての総ピクセル２２について実行される。引き続いて総ピクセル２２とサブピクセル２３との相応の組合せからなる新たな総ピクセル２２が定義付けされて、再び読み出される。これは、電子的位相ステップの必要個数に応じて、全ての組合せが完了するまでの間、繰り返される。引き続いて、そのようにして生成されたさまざまの総ピクセル２２を有する画像が、吸収画像、位相コントラスト画像および暗視野画像を生成するために、画像処理４１に導かれる。一般に運動対象、可動式Ｃアーム又は移動造影剤および／またはガイドワイヤの場合にそうであるように、第２または更なるＸ線取得３７が要求されるならば、プロセス全体が繰り返される。
【００９２】
非破壊読み出しができない検出器設計の場合には、複数のＸ線取得３７が短時間に順次実行されなければならず、総ピクセル２２およびサブピクセル２３の適切な相互接続によって所望の総ピクセル構造が定義されなければならない。従って、例えば、間接変換式検出器の場合にはフォトダイオードが、直接変換式検出器の場合には電極が相互接続され、Ｘ線取得ごとに、そのように定義された全フォトダイオードもしくは全電極から相応の信号が読み出される。
【００９３】
図１２は、これに対するフローチャートを示す。読み出しプロセスが破壊的であるので、総ピクセル２２およびサブピクセル２３からなる組合せごとに、各読み出し前に新たなＸ線取得３７が実行されなければならない。
【００９４】
代替的な実施例は、図８および図９に関連して仮定しているようにピクセル平面上でアナログ的に信号を組み合わせるのではなくて、総ピクセル２２およびサブピクセル２３の信号を別々に読み出し、異なる組合せをディジタル化後にはじめて行うことである。利点は、画像当たり１つのＸ線取得３７および１つの読み出しプロセスしか必要でないことにある。勿論、この解決策は先ず１つの欠点を有する。というのは、総ピクセル２２およびサブピクセル２３の信号が、ほぼ相対的な活性面積（例えば積分型間接変換式検出器の場合におけるフォトダイオードサイズ）の割合、つまり、ほぼＳｙ／Ｇｙ（例えば、大まかに１／１００の係数）にあるからである。読み出しユニットおよび本来の活性面積のための構造サイズに応じて、更に異なる値を前提とすることができる。即ち、サブピクセル２３にとって著しく小さい信号が生じそうであり、このことは非常に高度のディジタル化を必要とするであろう。例えば１つの総ピクセルに対して、例えば１８ビットのディジタル化で間に合わせる場合に、サブピクセル２３のために付加的に約７ビットが必要とされるはずである。
【００９５】
しかし、その問題点は次の解決策によって除去される。サブピクセル２３において、総ピクセル２２の活性面積に比べてサブピクセル２３の著しく小さい活性面積による損失がほぼ補償されるように、信号を増幅して出力する配慮がなされる。即ち。それは、図８および図９に関連して説明したようにフォトダイオード／ＣＭＯＳを基礎とする設計の場合に、Ｔsf（ソースホロワ）の相応の設計によって成し遂げることができる。しかし、信号を組み合わせる前に、即ち、総ピクセル２２およびサブピクセル２３の信号から１つの全信号を生成する前に、増幅係数を再び外して計算をしなければならない。
【００９６】
この方法の利点は、１度のみ読み出せばよいので、高い画像周波数を達成することができることである。
【符号の説明】
【００９７】
３          Ｘ線放射器
４          Ｘ線画像検出器
６          検査対象
１４        検査対象
１７        回折格子又は位相格子
２０        Ｘ線量子
２１        Ｘ線変換器層
２２        総ピクセル
２３        サブピクセル
２４        検出器材料
２５        活性サブピクセル
２６        非活性サブピクセル
２７        位相ステップ
２８        信号源
２９        スイッチ
３０        読み出し線（データ線）
３１        ＣｓＩ層
３２        光学的結合・接着層
３３        ＣＭＯＳピクセル構造
３４        電気接続部３４
３５        検出器電子装置
３６        制御線
３７        Ｘ線取得
３８        組合せピクセルの繰り返し定義
３９        非破壊読み出し
４０        第１の質問
４１        画像処理
４２        第２の質問
４３        プロセス終了
４４        破壊読み出し
【図１】
2014121607.tif 000006
【図２】
2014121607.tif 000007
【図３】
2014121607.tif 000008
【図４】
2014121607.tif 000009
【図５】
2014121607.tif 000010
【図６】
2014121607.tif 000011
【図７】
2014121607.tif 000012
【図８】
2014121607.tif 000013
【図９】
2014121607.tif 000014
【図１０】
2014121607.tif 000015
【図１１】
2014121607.tif 000016
【図１２】
2014121607.tif 000017