【手続補正書】
【提出日】平成29年10月23日(2017.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線源と、サンプルを載置するための走査ステージと、光子計数検出器と、三次元再構成システムとを備え、
前記X線源は、走査ステージ上のサンプルにX線を出射し、前記X線が前記サンプルを透過すると、空間的位置における材料の特徴情報を搬送する光子が発生し、前記光子計数検出器は、結像平面における光子を計数し、入射光子の投影データ及びエネルギデータを取得し、三次元再構成システムに伝送し、
前記三次元再構成システムは、前記投影データ及び前記エネルギデータに基づき、サンプル内部の三次元構造、及び物質成分種類を再構成し、サンプルの構成部分をデジタル染色することによって、サンプルの物質成分を識別し、
前記光子計数検出器は、複数の画素ユニットによって構成される平面アレイ検出器であり、前記画素ユニットのそれぞれは、光電変換層、プリアンプ、イベント検出ユニット、レベル鑑別コンパレータ、パルス整形器、カウンタ、積算器、及び出力バスを有し、
前記光電変換層は、単光子を電気信号に変換し、前記プリアンプに伝送して前記電気信号を増幅させ、前記イベント検出ユニットは、増幅された電気信号におけるノイズをろ過して前記レベル鑑別コンパレータに送信し、前記レベル鑑別コンパレータは、有効信号を分別して前記パルス整形器に入力してパルス整形を行い、前記カウンタは、パルス信号を計数し、前記積算器に入力して前記バスに出力する
ことを特徴とする光子計数に基づく放射線結像システム。
【請求項２】
請求項1に記載の放射線結像システムにより実現される光子計数に基づく放射線結像方法であって
（1）X線源から、走査ステージ上のサンプルに、前記サンプルを透過することによって、空間的位置における材料の特徴情報を搬送する光子を生成するX線を出射するステップと、
（2）光子計数検出器によって、結像平面における光子を計数し、入射される光子の投影データ、及びエネルギデータを取得するとともに、三次元再構成システムに伝送するステップと、
（3）前記三次元再構成システムによって、前記投影データ、及びエネルギデータに基づき、サンプル内部の三次元構造、及び物質成分種類を再構成し、サンプルの構成部分をデジタル染色することによって、サンプルの成分を識別するステップと、
を備えることを特徴とする光子計数に基づく放射線結像方法。
【請求項３】
前記ステップ（1）において、前記光子計数検出器は、カウンタによって、それぞれの画素ユニット点の光子積算値を取得し、サンプルの三次元構造を再構成するための投影図を形成するとともに、レベル鑑別コンパレータによって、サンプル内部の物質成分を識別するためのエネルギプロファイルを取得する
ことを特徴とする請求項2に記載の放射線結像方法。
【請求項４】
X線を生成するためのX線源と、
前記X線源から出射されたX線を複数のコヒーレント光源に分割するための光源格子と、
被測サンプルを載置するためのサンプル走査ステージと、
X線を分離するとともに、分離されたX線に非コヒーレント干渉を発生させるための位相格子と、
X線の位相情報をX線の光強度情報に変換するための分析格子と、
投影画像に基づき、前記サンプルの構造を三次元再構成するための三次元再構成システムと、
所定期間内にその表面に到達したX線の光子の数を統計し、投影画像を形成し、前記三次元再構成システムに伝送するための光子計数検出器と、を備え、
前記光源格子は、前記X線源と前記サンプルとの間に設けられ、前記位相格子は、前記サンプルの他方側と前記分析格子との間に設けられ、前記分析格子の他方側には、光子計数検出器が設けられ、前記光子計数検出器と前記三次元再構成システムとが接続されており、
前記光子計数検出器は、複数の画素ユニットによって構成される平面アレイ検出器であり、前記画素ユニットのそれぞれは、光電変換層、プリアンプ、イベント検出ユニット、レベル鑑別コンパレータ、パルス整形器、カウンタ、積算器、及び出力バスを有し、
前記光電変換層は、単光子を電気信号に変換し、前記プリアンプに伝送して前記電気信号を増幅させ、前記イベント検出ユニットは、増幅された電気信号におけるノイズをろ過して前記レベル鑑別コンパレータに送信し、前記レベル鑑別コンパレータは、有効信号を分別して前記パルス整形器に入力してパルス整形を行い、前記カウンタは、パルス信号を計数し、前記積算器に入力して前記バスに出力する
ことを特徴とする光子計数に基づく放射線結像システム。
【請求項５】
請求項4に記載の放射線結像システムにより実現される光子計数に基づく放射線結像方法であって、
サンプル走査ステージにサンプルが載置されていない場合、先ずX線源から、X線を複数のコヒーレント光源に分割するための光源格子へX線を出射するステップ、複数のコヒーレント光源から出射されたX線を位相格子によって分離させ、非コヒーレント干渉を発生させることによって、干渉縞を形成するステップ、分析格子によって分離されたX線の位相情報をX線の光強度情報に変換し、前記X線を光子計数検出器の表面に照射させるステップ、前記光子計数検出器によって、表面に到達した前記X線の光子を計数し、基準投影画像を形成するステップを介して、前記放射線結像システムによって基準投影画像を採集するステップ1と、
サンプル走査ステージ上にサンプルを載置し、前記放射線結像システムによって第1投影画像を採集するステップ2と、
前記サンプル走査ステージを所定の角度だけ回転させ、前記放射線結像システムによって第2投影画像を採集するステップ3と、
前記放射線結像システムによって、ステップ1〜ステップ3で得られた3つの投影画像に基づき、サンプル構造の三次元再構成を行うステップ4と、
を備えることを特徴とする光子計数に基づく放射線結像方法。
【請求項６】
前記ステップ2又はステップ3は、
X線源から、X線を複数のコヒーレント光源に分割するための光源格子へX線を出射するステップ21、と
複数のコヒーレント光源から出射されたX線を、サンプルを透過させることにより、一部のX線の位相を変化させるステップ22と、
位相格子によって、位相が変化したかに問わずX線全体を分離し、非コヒーレント干渉を発生させ、変形された干渉縞を得るステップ23と、
分析格子によって、ステップ23で分離されたX線を位相情報を、X線の光強度情報に変換するとともに、前記X線を光子計数検出器の表面に照射させるステップ24と、
光子計数検出器によって、その表面に到達した前記X線の光子を計数することにより、投影画像を形成するステップ25と、
をさらに備えることを特徴とする請求項5に記載の放射線結像方法。
【請求項７】
X線を生成するためのX線源と、
X線ビームの幅、及び方向を規制、及び調整するためのX線コリメータと、
それぞれ光電変換層、プリアンプ、イベント検出ユニット、レベル鑑別コンパレータ、パルス整形器、カウンタ、積算器、及び出力バスを有する複数の画素ユニットによって構成される平面アレイ検出器であって、X線が物体を透過することにより発生する光線信号を採集するための光子計数検出器と、を備え、
所定のタイミングに応じて、X線の照射方向を同期的に制御するとともに、前記光子計数検出器の対応する領域を活性化するためのタイミング位置コントローラと、
前記光電変換層は、単光子を電気信号に変換し、前記プリアンプに伝送して前記電気信号を増幅させ、前記イベント検出ユニットは、増幅された電気信号におけるノイズをろ過して前記レベル鑑別コンパレータに送信し、前記レベル鑑別コンパレータは、有効信号を分別して前記パルス整形器に入力してパルス整形を行い、前記カウンタは、パルス信号を計数し、前記積算器に入力して前記バスに出力し
前記X線源によってX線を生成し、前記光子計数検出器の活性化された領域に向かうように、前記X線コリメータによって前記X線を調整する
ことを特徴とする光子計数に基づく放射線結像システム。
【請求項８】
（1）光子計数検出器を区画するステップと、
（2）タイミング位置コントローラにより、前記光子計数検出器の1つの領域を活性化するとともに、他の領域を遮断するステップと、
（3）前記X線源によってX線を生成し、前記光子計数検出器の活性化された領域に向かうように、前記X線コリメータによって前記X線を調整するステップと、
（4）前記光子計数検出器によって前記領域のデータを採集し、記録するステップと、
（5）前記光子計数検出器の全ての領域のデータ採集作業を完成するまで、前記光子計数検出器の他の1つの領域に切替え、前記ステップ（2）〜（4）を繰り返し、これにより、散乱光線が抑制された画像を取得するステップと、
を備えることを特徴とする請求項7に記載の放射線結像システムにより実現される光子計数に基づく放射線結像方法。
【請求項９】
X線源、サンプルを載置するための走査ステージ、光子計数検出器、及び三次元再構成システムを備え、
前記X線源は、走査ステージ上のサンプルにX線を出射し、前記X線が前記サンプルを透過すると、空間的位置における材料の特徴情報を搬送する光子が発生し、前記光子計数検出器は、結像平面における光子を計数し、入射光子の投影データ及びエネルギデータを取得し、三次元再構成システムに伝送し、
前記三次元再構成システムは、前記投影データ及び前記エネルギデータに基づき、サンプル内部の三次元構造、及び物質成分種類を再構成し、サンプルの構成部分をデジタル染色することによって、サンプルの物質成分を識別する
ことを特徴とする光子計数に基づく放射線結像システム。
【請求項１０】
請求項9に記載の放射線結像システムにより実現される光子計数に基づく放射線結像方法であって、
（1）X線源から、走査ステージ上のサンプルに、前記サンプルを透過することによって、空間的位置における材料の特徴情報を搬送する光子を発生させるX線を出射するステップと、
（2）光子計数検出器によって、結像平面における光子を計数し、入射される光子の投影データ、及びエネルギデータを取得するとともに、三次元再構成システムに伝送するステップと、
（3）前記三次元再構成システムによって、前記投影データ及びエネルギデータに基づき、サンプル内部の三次元構造、及び物質成分種類を再構成し、サンプルの構成部分をデジタル染色することによって、サンプルの成分を識別するステップと、
を備えることを特徴とする光子計数に基づく放射線結像方法。
【請求項１１】
前記ステップ（1）において、前記光子計数検出器は、カウンタによって、それぞれの画素ユニット点の光子積算値を取得し、サンプルの三次元構造を再構成するための投影図を形成するとともに、レベル鑑別コンパレータによって、サンプル内部の物質成分を識別するためのエネルギプロファイルを取得する
ことを特徴とする請求項10に記載の放射線結像方法。
【請求項１２】
前記ステップ（3）において、前記デジタル染色は、異なる次元に基づくものであり、デジタル染色の過程において、異なる次元で二次元投影図の採集、及び再構成を行い、再構成された同次元の間のボクセルパラメータに対して算数演算を行うことにより、新な染色パラメータを得る
ことを特徴とする請求項10に記載のX線位相差結像方法。
【請求項１３】
X線を生成するためのX線源と、
前記X線源から出射されたX線を複数のコヒーレント光源に分割するための光源格子と、
被測サンプルを載置するためのサンプル走査ステージと、
X線を分離させ、分離されたX線に非コヒーレント干渉を発生させるための位相格子と、
X線の位相情報をX線の光強度情報に変換するための分析格子と、
画像に基づき、前記サンプルの構造を三次元再構成するための三次元再構成システムと、
所定期間内にその表面に到達したX線の光子を測定することによって画像を形成するとともに、前記三次元再構成システムに伝送するめの光子計数検出器と、を備え、
前記光源格子が前記X線源と前記サンプルとの間に設けられ、前記位相格子が前記サンプルの他方側と前記分析格子との間に設けられ、前記分析格子の他方側に光子計数検出器が設けられ、前記光子計数検出器と前記三次元再構成システムとが接続される
ことを特徴とする光子計数に基づく放射線結像システム。
【請求項１４】
前記光子計数検出器は複数の画素ユニットにより構成され、それぞれの画素ユニットは捕獲された光子の強度を測定し、閾値比較を行い、所定期間においてウインドウ内に前記画素ユニットを通過した光子の合計を記録することによって、当該画素ユニットにおける強度情報を取得する
ことを特徴とする請求項13に記載の放射線結像システム。
【請求項１５】
請求項13に記載の放射線結像システムにより実現される光子計数に基づく放射線結像方法であって、
サンプル走査ステージにサンプルが載置されていない場合、前記放射線結像システムによって基準投影画像を採集するステップ1と、
サンプル走査ステージ上にサンプルを載置し、前記放射線結像システムによって第1投影画像を採集するステップ2と、
前記サンプル走査ステージを所定の角度だけ回転させ、前記放射線結像システムによって第2投影画像を採集するステップ3と、
前記放射線結像システムによって、ステップ1〜ステップ3で得られた3つの投影画像に基づき、サンプル構造の三次元再構成を行うステップ4と、
を備えることを特徴とする光子計数に基づく放射線結像方法。
【請求項１６】
前記ステップ4において、吸収像、及び屈折角像に基づき、位相二次導関数を取得し、移相像を分離し、前記移相像を参照することにより、前記屈折角像、及び前記位相二次導関数を1つの断層から複数の断層に応用し、前記サンプルの三次元構造を再構成する
ことを特徴とする請求項15に記載の放射線結像方法。
【請求項１７】
X線を生成するためのX線源と、
X線ビームの幅及び方向を規制及び調整するためのX線コリメータと、
X線が物体を透過することにより発生する光線信号を採集するための光子計数検出器と、
所定のタイミングに応じて、X線の照射方向を同期的に制御するとともに、前記光子計数検出器の対応する領域を活性化するためのタイミング位置コントローラと、を備え、
前記X線源によってX線を生成し、前記光子計数検出器の活性化された領域に向かうように、前記X線コリメータによって前記X線を調整する
ことを特徴とする光子計数に基づく放射線結像システム。
【請求項１８】
電子制御を採用する場合、偏向機構、及び電子ビーム減速ターゲットをさらに備え、
前記タイミング位置コントローラは、前記光子計数検出器の1つの領域を活性化し、前記偏向機構は、電子ビームの進行方向を調整し、前記電子ビーム減速ターゲットは、前記電子ビームを急劇減速させX線を生成し、前記光子計数検出器の活性化された領域に向うようにX線コリメータによって前記X線を規制する、
ことを特徴とする請求項17に記載の放射線結像システム。
【請求項１９】
前記X線コリメータは、前記電子ビーム減速ターゲットの後に設けられる細孔コリメータである
ことを特徴とする請求項17に記載の放射線結像システム。
【請求項２０】
前記タイミング位置コントローラによって前記光子計数検出器の1つの領域を活性化するときに、他の領域を遮断する
ことを特徴とする請求項17に記載の放射線結像システム。
【請求項２１】
請求項17に記載の放射線結像システムにより実現される光子計数に基づく放射線結像方法であって、
（1）光子計数検出器を区画するステップと、
（2）タイミング位置コントローラにより、前記光子計数検出器の1つの領域を活性化するとともに、他の領域を遮断するステップと、
（3）前記X線源によってX線を生成し、前記光子計数検出器の活性化された領域に向かうように、前記X線コリメータによって前記X線を調整するステップと、
（4）前記光子計数検出器によって前記領域のデータを採集し、記録するステップと、
（5）前記光子計数検出器の全ての領域のデータ採集作業を完成するまで、前記光子計数検出器の他の1つの領域に切替え、前記ステップ（2）〜（4）を繰り返し、これにより、散乱光線が抑制された画像を取得するステップと、
を備えることを特徴とする光子計数に基づく放射線結像方法。