(57)【要約】焦点位置と同じ焦点位置に属する夫々の部分測定（例えば、時間的に分散した部分電荷）を累算する規則との間に特定の関係を確立するよう、且つ、サブフレームに従う有限時間にのみ焦点を作動させることによって焦点温度を低く保つように、複数の時間的に分散したＸ線源の夫々１つの基点に従う複数の時間的に分散した部分電荷の蓄積のために、第１及び第２の電荷蓄積セクション（３１，３２）の夫々について所定の時間フレームの経過まで第１及び第２の所定のサブフレームの存続期間についての第１及び第２の電荷蓄積セクション（３１，３２）と第１及び第２のＸ線源とを同期して切り替え作動させる装置及び方法が開示される。
2013522587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷出力部を有するＸ線検知素子と、
複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つに従う複数の時間的に分散した部分電荷を蓄積するよう構成される電荷蓄積デバイスと、
前記電荷蓄積デバイスを読み出すよう構成される読出デバイスと
を有し、
前記電荷蓄積デバイスは、蓄積起動デバイスを介して前記Ｘ線検知素子の前記電荷出力部へ接続され、
前記電荷蓄積デバイスは、読出起動デバイスを介して読出線へ接続される、
Ｘ線検出器。
【請求項２】
前記電荷蓄積デバイスは、全時間フレームについての総電荷を得るように、複数の時間的に分散したサブフレームについて、複数の時間的に分散した部分電荷を蓄積するよう構成される、
請求項１に記載のＸ線検出器。
【請求項３】
前記電荷蓄積デバイスは、複数の電荷蓄積ユニットを有し、
前記蓄積起動デバイスは、複数の電荷転送デバイスを有し、
前記読出起動デバイスは、複数の読出起動スイッチを有し、
前記複数の電荷蓄積ユニットの夫々は、夫々の電荷転送デバイスを介して前記Ｘ線検知素子の前記電荷出力部へ接続され、
前記複数の電荷蓄積ユニットの夫々は、夫々の読出起動スイッチを介して前記読出線へ接続される、
請求項１又は２に記載のＸ線検出器。
【請求項４】
複数の分散した焦点からの夫々の焦点の作動に従って前記複数の電荷転送デバイスを多重化するよう構成される制御デバイス
を更に有する請求項３に記載のＸ線検出器。
【請求項５】
前記複数の電荷蓄積ユニットの夫々は、電荷蓄積容量及び増幅器を有し、
前記増幅器の入力部は、前記電荷蓄積容量へ接続され、前記増幅器の出力部は、前記複数の読出起動スイッチの夫々１つを介して前記読出線へ接続される、
請求項３又は４に記載のＸ線検出器。
【請求項６】
前記電荷蓄積デバイスは、フル時リセット機能及び後続のマルチプレクス・カウンタを有する共通の電荷ユニット積分器を有し、
前記電荷ユニット積分器は、前記複数の時間的に分散した部分電荷の夫々を順次積分するよう構成され、
前記マルチプレクス・カウンタは、夫々の部分電荷の総電荷量の指標として前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つに従う前記電荷ユニット積分器のリセットをカウントするよう構成される、
請求項１又は２に記載のＸ線検出器。
【請求項７】
前記電荷蓄積デバイスは、前記部分電荷の夫々が転送されるサブフレームの存続期間を決定するようタイマカウンタを更に有する、
請求項６に記載のＸ線検出器。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のＸ線検出器を複数有するＸ線検出器アレイ。
【請求項９】
複数の空間的に分散したＸ線源と、
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のＸ線検出器と、
制御デバイスと
を有し、
前記制御デバイスは、前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つに従う前記電荷蓄積デバイスにおける複数の時間的に分散した部分電荷の蓄積の同期を制御するよう構成される、
Ｘ線撮像システム。
【請求項１０】
前記制御デバイスは、所定の存続期間の時間フレームの後の前記蓄積された部分電荷の夫々の順次的な読出を制御するよう構成される、
請求項９に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１１】
前記電荷蓄積デバイスは、複数の電荷蓄積ユニットを有し、
前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々は、夫々の電荷蓄積ユニットに割り当てられる、
請求項９又は１０に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１２】
前記制御デバイスは、前記複数の空間的に分散したＸ線源からの夫々の割り当てられたＸ線源の作動に従うサブフレームの夫々の存続期間について複数の電荷蓄積ユニットの同期した多重化された作動を制御するよう構成される、
請求項１１に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１３】
分散したＸ線源によるマルチフレームＸ線検出のための方法であって：
第１の所定のサブフレームの存続期間についての第１の電荷蓄積セクション及び複数の分散したＸ線源からの第１のＸ線源を同期して作動させる同期作動ステップと、
前記第１の電荷蓄積セクションから第２の所定のサブフレームの存続期間についての第２の電荷蓄積セクションへの、及び前記第１のＸ線源から前記複数の分散したＸ線源からの第２のＸ線源への作動を同期して切り替える同期切替ステップと、
前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つの基点に従う複数の時間的に分散した部分電荷の蓄積のために、前記第１の電荷蓄積セクション及び前記第２の電荷蓄積セクションの夫々についての、複数のサブフレームを有する所定の時間フレームの経過まで、前記同期作動ステップ及び前記同期切替ステップを繰り返すステップと、
前記第１の電荷蓄積セクション及び前記第２の電荷蓄積セクションの夫々についての前記所定の時間フレームの経過の後、前記第１の電荷蓄積セクション及び前記第２の電荷蓄積セクションを順次読み出すステップと
を有する方法。
【請求項１４】
処理装置によって実行される場合に請求項１３に記載の方法を実行するよう構成される、請求項１乃至１２のうちいずれか一項に記載の装置を制御するためのコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出器、Ｘ線検出器アレイ、Ｘ線撮像システム、及び対応する方法、並びに分散したＸ線源によるマルチフレームＸ線検出のためのコンピュータプログラム及びコンピュータ読出可能な媒体に関し、特に、複数のフレームを並行して積分することができる夫々の装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の分散したＸ線源を有するＸ線撮像システムは、夫々のＸ線管を動かす必要なしに、複数の焦点位置の間の高速な切り替えを可能にするために使用される。
【０００３】
米国特許第７１３９３６７（Ｂ１）号明細書（特許文献１）から、Ｘ線画像を処理するための時間共有デジタル積分方法及び装置が知られており、それによれば、Ｘ線放射検出器のアレイから出力される信号を処理する方法及び装置は、Ｘ線放射のソースビームによって照射される対象から出てくるＸ線放射を受け取り、それにより、画像の信号対雑音比をある係数だけ増大させるよう夫々の検出器から出力される信号のデジタル累算と数回のサンプリングの繰り返しとを用いて、内部対象特徴の視覚画像を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７１３９３６７（Ｂ１）号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、分散したＸ線源の焦点の高速な温度上昇を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、独立請求項の内容によって解消され、更なる実施形態は、従属請求項に組み込まれる。
【０００７】
以下に記載される本発明の態様は、検出器、検出器アレイ、撮像システム、方法、プログラム及びコンピュータ読出可能な媒体にも適用される点に留意すべきである。
【０００８】
本発明の態様に従って、Ｘ線検出器は、電荷出力部を有するＸ線検知素子と、複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つに従う複数の時間的に分散した部分電荷を蓄積するよう構成される電荷蓄積デバイスと、前記電荷蓄積デバイスを読み出すよう構成される読出デバイスとを有し、前記電荷蓄積デバイスは、蓄積起動デバイスを介して前記Ｘ線検知素子の前記電荷出力部へ接続され、前記電荷蓄積デバイスは、読出起動デバイスを介して読出線へ接続される。
【０００９】
かかる検出器は、時間的に分散した部分電荷を蓄積することによって、空間的に分散したＸ線源の焦点温度を低下させることを可能にし、それにより、一定の品質の信号対雑音比のために必要な全電荷量は複数のサブフレームにわたって分配され得、複数の空間的に分散したＸ線源、特に、それらの焦点の夫々が、特定の時間の存続期間にのみ影響を与えられるようにする。本発明のＸ線検出器は、複数の空間的に分散したＸ線源、特に、それらの焦点の夫々について総電荷を求め、且つ、夫々の出力信号を供給するために、分散した部分電荷を蓄積することを可能にする。
【００１０】
本発明の他の態様に従って、分散したＸ線源によるマルチフレームＸ線検出のための方法であって、第１の所定のサブフレームの存続期間についての第１の電荷蓄積セクション及び複数の分散したＸ線源からの第１のＸ線源を同期して作動させる同期作動ステップと、前記第１の電荷蓄積セクションから第２の所定のサブフレームの存続期間についての第２の電荷蓄積セクションへの、及び前記第１のＸ線源から前記複数の分散したＸ線源からの第２のＸ線源への作動を同期して切り替える同期切替ステップと、前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つの基点に従う複数の時間的に分散した部分電荷の蓄積のために、前記第１の電荷蓄積セクション及び前記第２の電荷蓄積セクションの夫々についての、複数のサブフレームを有する所定の時間フレームの経過まで、前記同期作動ステップ及び前記同期切替ステップを繰り返すステップと、前記第１の電荷蓄積セクション及び前記第２の電荷蓄積セクションの夫々についての前記所定の時間フレームの経過の後、前記第１の電荷蓄積セクション及び前記第２の電荷蓄積セクションを順次読み出すステップとを有する方法が提供される。
【００１１】
これは、焦点温度の上昇を回避するために、有限な存続期間のサブフレームの間の夫々のＸ線源及び夫々の検出器セクションの同期切替を可能にする。
【００１２】
本発明は、第１及び第２の電荷蓄積セクション、第１及び第２の所定サブフレーム、第１及び第２のＸ線源、等に制限されず、複数の電荷蓄積セクション、複数の所定サブフレーム、複数のＸ線源、等を有してよい点に留意すべきであり、作動は相次いで同期され得る。
【００１３】
焦点位置と同じ焦点位置に属する夫々の部分測定（例えば、時間的に分散した部分電荷）を累算する規則との間に特定の関係を確立し、且つ、サブフレームに従う有限な時間にのみ焦点を作動させることによって焦点温度を低く保つことは、本発明の主旨と考えられ得る。夫々の焦点について複数の分散した部分電荷を蓄積した後にのみ蓄積電荷を読み出すことは、必要とされるデータレートを低減し、信号対雑音比を改善する。
【００１４】
本発明のそれらの及び他の態様は、以下で記載される実施形態から明らかとなり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に従うＸ線撮像システムを表す。
【図２】本発明の実施例に従うマルチフレームＸ線検出器及び夫々の分散したＸ線源の概略図を表す。
【図３】本発明の実施例に従う積分期間及び読出期間の時間スケジュールを表す。
【図４】本発明の実施例に従うＸ線検出器の構成を表す。
【図５】本発明の代替の実施例に従うＸ線検出器の更なる構成を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例は、図面を参照して以下で記載される。
【００１７】
図１は、Ｘ線源９０及びＸ線検出器１又はＸ線検出器アレイ２を有するＸ線撮像システムを表す。Ｘ線検出器１、２及びＸ線源９０は、所定の位置で互いに対して幾何学的に配置される。よって、調整の繰り返しを必要とせずに有効なイメージングを得ることが可能である。Ｘ線検出器及びＸ線源は制御ユニット８０（図１には図示せず。）へ接続されており、Ｘ線撮像システムは、試験の結果を即座に表示することを可能にするディスプレイユニット４を有してよい。
【００１８】
図２は、複数の焦点９１、９２を有するＸ線源９０の配置の概略図を表す。検出器１は、焦点９１、９２のいずれかから照射される放射線を受け取る。焦点９１、９２は順次アクティブにされ、検出器１は、第１の焦点９１から照射される放射線と続いて第２の焦点９２から照射される放射線とを区別するために夫々多重化される。複数の焦点９１、９２の夫々１つの作動並びに検出器１の夫々の多重化及び同期化は制御ユニット８０によって実行され得、検出器１が複数の焦点９１、９２又は夫々のＸ線源から画像を得るために使用され得るようにする。制御装置８０はまた、サブフレームの夫々の存続期間について複数の電荷蓄積ユニットの繰り返される同期多重化作動を制御するよう構成されてよく、複数の電荷蓄積ユニットの夫々の夫々１つに属する複数の時間的に分散したサブフレームは、時間フレームを形成する。検出器１は、記録された画像をディスプレイ装置４へ供給するよう読出線５０を介して読み出され得る。制御ユニット８０はまた、検出器１の読出を同期させるよう構成されてよい点に留意すべきである。焦点及び蓄積ユニットの夫々について複数の累積サブフレームの後にのみ読み出すことは、必要とされるデータレートを低減し、信号対雑音比を改善する。
【００１９】
焦点９１、９２は場合により数マイクロ秒の極めて短い時間内で約１０００℃の温度まで非常に高速に上昇しうるので、夫々の焦点は極めて限られた時間にのみアクティブにされ得る。しかし、この極めて限られた時間は、十分な信号対雑音比を有するイメージング信号を提供するには不十分であり、そのため、焦点の夫々の総作動時間を延長することが望まれる。例えば、断層撮影Ｘ線撮像システムのために回転陽極型Ｘ線管よりむしろ分散したＸ線源を用いる考えは、図２から明らかなように、例えばライン又はアーチに沿って分散する複数のＸ線焦点を有する固定陽極を用いることを可能にする。焦点は非常に高速に切り替えられ、機械的な移動が異なった角度からの投影画像を得るために必要とされないので、断層撮影システムに適している。よって、異なった焦点又は角度からの画像の投影は、原理上、モーションブラーなしで、高速で相次いで取得され得る。例えばマンモグラフィのための、そのような断層撮影システムは、有限な角度範囲しか必要とせず、これに関連して、検出器面積の有意な拡張は必要とされないので、分散したＸ線源の使用にとって有用である。なお、１８０°の角度範囲に加えて可能な扇形角度（例えば、回転式検出器と分散型Ｘ線源との組み合わせ）による投影画像が取得される必要があるコンピュータ断層撮影システムの場合においても、検出器面積の増大は必要とされないので、費用効率が高い解決法でありうる。更に、かかる構成は集束アンチダッシュ散乱格子（focused  anti-dash  scatter  grid）の使用も可能にし、これは補償範囲が大きいＣＴにとって有用である。
【００２０】
Ｘ線撮像システムで現在使用されている回転陽極型Ｘ線検出器は、通常、積分モードにおいて動作する。このモードでは、検出器ピクセルに入るＸ線光子エネルギは、フレームと呼ばれる固定の時間期間に積分される。その後、画像（すなわち、ピクセル値）は読み出され、新しいフレームの積分が始まる。しかし、かかる検出器の速度は、時間当たりに生成することができる画像の数であるフレームレートによって与えられる。分散型Ｘ線源及び積分型検出器を有する断層撮影撮像システムでは、夫々の焦点から一連の投影画像を生成するために必要とされる全体的な時間は、機械的な動作が必要とされないので、完全に検出器の速度によって決定される。
【００２１】
もしＸ線撮像システムの陽極が固定であるならば、焦点温度は、ＣＴ又はＣＶシステムで現在使用されている管電力を用いる場合に、数マイクロ秒内で約１０００℃まで非常に高速に上昇する。結果として、利用可能な管電力は、かかるシステムにおいて極めて制限され、高速な描写の利点は、画像ノイズが多すぎるために有効ではない。全体的なシーケンスは数回繰り返される必要があり、同じ場所からの画像が許容可能な信号対雑音比に到達するために平均化され得るようにする。分散型Ｘ線源の高速描写可能性を利用するために、より速い焦点間切り替えが、利用可能な管電力を高く保つよう必要とされる。しかし、これは、数マイクロ秒（例えば、１０から１５マイクロ秒）の積分期間を有する更に高速なＸ線検出器を必要とし、信じられないほど高いデータレートをもたらす。データレートを増大させることなくより短い時間フレーム積分時間を用いる場合に、信号対雑音比はより良く保たれ、それにより、検出器は、分散したＸ線源を有するＸ線撮像システムにとってより理想的なものとなる。
【００２２】
本発明は、並行して複数のフレームを積分することができる特別な積分型Ｘ線検出器を有する装置及び方法を提供する。そのような動作モードは図３に表されている。図３は、複数の焦点（ここでは、例として、焦点１、焦点２及び焦点３として表されている。）の作動を表す。夫々の焦点は、サブフレーム１００に対応する有限な積分期間にのみアクティブにされる。かかるサブフレームは、数マイクロ秒の有限な存続期間のみを有し、それにより、夫々の焦点スポットについて、安全な動作点を超える高速な温度上昇が回避され得る。特定の時間後に積分期間を繰り返すことによって、夫々の焦点及び同時に、対応する割り当てられた検出器セクションの夫々は、十分な信号対雑音比に必要とされるサブフレームにおける部分電荷の和として全電荷を受け取る。焦点スポットごとのサブフレーム１００の夫々の和は、十分な信号対雑音比に必要とされる全体的な時間フレームをもたらし、それにより、全体的な時間フレームの積分存続期間に達した後、読出手順が読出期間に実行される。よって、全体的な積分時間は高く保たれ得るが、焦点スポットに対する時間的影響は、読出期間が焦点スポットごとの複数のサブフレームの後に始まるので、サブフレームごとの読出を必要とせずに低く保たれ得る。以下の例に従って、総所要積分時間は、夫々の焦点位置について、例えば１００マイクロ秒毎ビューであってよい。次いで、この総所要積分時間は、例えば１０から１５マイクロ秒の複数の期間に分けられる。夫々の積分期間は、陽極の過熱を防止するほど十分に短い。積分期間の後、作動中の焦点スポットは変わり、積分信号は記憶装置において保持される。焦点がこの位置に戻ると、積分は続けられる。十分な数の積分期間の後、検出器フレームは読み出される。よって、最先端の検出器と同じデータレート（例えば、１００００フレーム毎秒）でデータ転送は起こり、一方、積分期間、すなわちサブフレームは、ずっと小さく、例えば、１００マイクロ秒よりむしろ１０から１５マイクロ秒である。
【００２３】
図４は、本発明の実施例を表す。この実施形態は、フラットパネル型Ｘ線検出器に使用されてよい。このために、Ｘ線検知素子１０は、例えばフォトダイオードの形で、設けられる。かかるフォトダイオードは、Ｘ線放射をフォトダイオードが検知する放射線に変換するシンチレータを設けられてよい。かかるシンチレータは、例えば、Ｔｌドーピングを有するＣｓＩを含む物質から成ってよい。Ｘ線検知素子はＳｅ若しくはＰｂＯ又は他の光伝導体層を有する素子であってもよい点に留意すべきである。Ｘ線検知素子は、電荷出力部１１を設けられている。更に、検出器は、複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つに従う複数の時間的に分散した部分電荷を蓄積するよう構成される電荷蓄積デバイス３０を有する。電荷蓄積デバイス３０は、蓄積起動デバイス２０を介してＸ線検知素子１０の電荷出力部１１へ接続されている。電荷蓄積デバイス３０は、更に、読出起動デバイス４０を介して読出線へ接続されている。この読出デバイス４０は、電荷蓄積デバイス３０を読み出すよう構成される。
【００２４】
蓄積起動デバイス２０は、例えば、複数の転送トランジスタ２１、２２によって実現されてよく、これらは、図３に示される時間パターンに従ってアクティブにされ得る。電荷蓄積デバイス３０は、複数の並列な電荷蓄積ユニット３１、３２として構成されてよく、それらの夫々は先と同様に電荷蓄積容量を有してよい。よって、Ｘ線検知素子（例えば、フォトダイオード１０）から渡される電荷は、順次、夫々の電荷蓄積ユニット３１、３２に割り当てられている夫々の蓄積容量３１ａ、３２ａへ供給される。夫々の容量３１ａ、３２ａの電圧レベルは、夫々の増幅器３１ｂ、３２ｂを、ソースフォロワとして動作するように制御することができる。特定の焦点に対するピクセルの信号に対応する夫々の電圧は、夫々の蓄積ユニット３１、３２を読出線５０へ順次接続する読出トランジスタ又はスイッチ４１、４２により読み出され得る。リセットデバイス（図示せず。）は、夫々の容量をデフォルト状態にリセットするために、夫々の容量３１ａ、３２ａへ並列に設けられ得る。デフォルト状態は、蓄積の間に放電される完全充電容量、又は蓄積の間に充電される空容量であってよい。リセットデバイスは、例えば、夫々のキャパシタが放電され得、ソースフォロワとして動作する夫々の増幅器３１ｂ、３２ｂのゲートがＶＤＤのレベルになることができるように、スイッチの形で設けられてよい。
【００２５】
実際に、データが取得される前に、入来する光を電荷に変換する夫々のピクセルのフォトダイオード１０は、通常リセットされる、すなわち、所定電圧に設定される。信号フレームの信号をともに形成する、同じＸ線焦点に属する複数のサブフレームの取得は、図４に関して記載されるように、時間において交互交代にされ得る。少なくとも２つの電荷転送装置２１、２２を用いて、特定のＸ線焦点スポットに属する電荷は、関連する電荷蓄積容量３１ａ、３２ａへ転送される。電荷転送装置は、電荷転送トランジスタとして実現されてよい。フォトダイオードは、キャパシタ３１ａ、３２ａの充電状態に関わりなく電圧を保持すべきである。電荷転送装置をトランジスタとして実現する場合に、そのゲートは、より低いが、トランジスタ閾電圧を上回る固定の電圧に保たれ得る。もしフォトダイオードが電流を供給しないならば、トランジスタのソース端子は、ゲート電圧を下回る閾電圧である。もしフォトダイオードが電荷、すなわち電流を供給するならば、ソース電圧は微量だけ下がり、トランジスタは導通し始めて電荷を電荷蓄積容量へ転送する。フォトダイオードの電流が停止すると、ソースの電圧は初期電圧まで増大し、電流は零まで低減する。よって、電荷転送装置は、フォトダイオードの電圧を一定に保ち、一方、ドレインは、ほとんどあらゆる任意の電圧レベルをとることができる。よって、フォトダイオードへのフィードバック効果は回避され得る。第１の焦点スポットがアクティブにされる場合に、第１の電荷転送トランジスタ２１は、そのゲートＴＧ１を中間電圧に引っ張ることによってアクティブにされる。次いで、電荷転送トランジスタ２１は、電荷を第１の蓄積容量３１ａへ転送する。第２の焦点スポットがアクティブにされる場合に、第２の電荷転送トランジスタ２２は、そのゲートＴＧ２を中間電圧に引っ張ることによって、他方の電荷転送トランジスタが非アクティブにされる間アクティブにされ、次いで、フォトダイオードからの電荷が第２の蓄積容量３２ａへ転送され得るようにする。焦点スポット位置ごとに、電荷転送トランジスタ及び蓄積容量を有する１つのブランチが存在する。電荷は蓄積容量３１ａ、３２ａで保持され、電荷として、すなわち、読出スイッチを有する受動型ピクセルにおいて見られるように（図４には図示せず。）、読み出され得る。あるいは、電荷は蓄積容量３１ａ、３２ａで電圧に変換され得、対応する電圧が、すなわち、増幅器３１ｂ、３２ｂとして動作するソースフォロワ及び夫々の読出スイッチ４１、４２を有する能動型ピクセルにおいて見られるように（図４参照）、読み出される。
【００２６】
本発明の代替の実施形態は、図５に関して表されている。図５も、図４に関して上述されたように、電荷出力部１１を有するＸ線検知素子１０を表す。電荷蓄積デバイス３０は、例えば共通の電荷ユニット積分器３３を用いることによって、複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つに従う複数の時間的に分散した部分電荷を蓄積するよう構成される。この充電ユニット積分器３３は、焦点スポットの夫々について使用され得る。なお、当然に、完全電荷ユニット積分器（すなわち、それ自身のイベントカウンタ及び時間カウンタを夫々が有するもの）が焦点スポットの夫々について設けられてもよいが、これは充電ユニット積分器の数を増大させる。かかる電荷ユニット積分器３３は、特定の電荷ユニットを保持することができる電荷容量を有する演算増幅器によって実現され得る。このとき、電荷容量Ｑはフル時にリセットされ、リセットイベントはカウンタによってカウントされる。フル充電容量の認識、リセットのトリガ、及びリセットのカウントは、カウンタ３６を有する弁別器によって実行され得る。リセットは夫々のライン３７を介してトリガされてよく、カウント結果は夫々の接続３８を介してラッチ・フォー・イベントカウンタ３４へ転送されてよい。次いで、ラッチ・フォー・イベントカウンタ３４は、カウントを夫々の焦点積算器３４ａ、３４ｂ・・・３４ｎへ分配する。よって、カウントの多重化が実現され得、これは機能上マルチプレクス・カウンタと見なされてよい。このマルチプレクス・カウンタは、夫々の部分電荷の総電荷量の１つの指標として、複数の空間的に分散したＸ線源９１、９２の夫々１つに従う電荷ユニット積分器のリセットをカウントするよう構成される。制御デバイス（図５には図示されていないが、図２に関して記載された。）は、図４に関して記載された別個のユニット３１、３２の形で、又は図５に関して記載されたマルチプレクス・カウンタ３４、３４ａ、３４ｂ、３６の形で、サブフレームの夫々の存続期間に複数の電荷蓄積ユニットの繰り返される同期した多重作動を制御してよく、このとき、複数の時間的に分散したサブフレームは時間フレームを形成する。
【００２７】
このようにして、電荷キャパシタは電荷Ｑを保持し、図５の上に示されたパターンに従って繰り返しリセットされる。よって、電荷量は、全体として蓄積された電荷の１つの指標として、サブフレームの間に夫々のリセット回数をカウントすることによって決定され得る。次の焦点スポットに切り替わる場合に、カウンタは次の焦点スポットについてリセットをカウントする。この手順は焦点スポットの夫々について繰り返される。よって、電荷量は、リセット、すなわち、キャパシタの電荷パケット、をカウントすることによって決定され得る。もしこの手順が電荷の定量化のため十分に正確でないならば、電荷推定はサブフレームの夫々の存続期間に基づき改善され得る。この目的のために、時間カウンタは、以下で記載され且つR.  Luhta  et  al.、A  new  ２D-tiled  detector  for  multi-slice  CT、SPIE  2006  (6142)から知られるように、設けられてよい。なお、この非特許先行技術文献には、異なる焦点スポット位置間の関連は開示されていない。
【００２８】
更に、電荷蓄積デバイス３０は、部分電荷の夫々が移動するサブフレームの存続期間を決定する時間カウンタ３５を更に有してよい。この時間は、夫々の焦点スポットに従うラッチ時間カウンタ３５によって積算され得る。よって、焦点スポットの夫々について、リセットイベントの夫々の数Ｎ、及び夫々の時間が、蓄積電荷を決定するように与えられ得る。
【００２９】
フラット型Ｘ線検出器においては、通常、積分容量はフレームの終わりにリセットされ、一方、ＣＴにおいては、より高い所要フレームレートによりリセットを回避しようとする。電荷蓄積デバイス３０は、フレーム間の如何なるリセットもなしにフォトダイオードからの電流を連続的にアナログ−デジタル変換してよい。同じビュー又は焦点に属する時間交互交代サブフレームの上記の考えを円滑にするために、電荷蓄積デバイス３０は、焦点スポットの温度を増大させないように、より短い積分期間に対処するよう設計され得る。これは、所与のバイアス電流で少なくとも２つのポンプイベントがサブフレームの間に起こるように、電荷パケットがより小さくなければならないことを意味する。電荷蓄積デバイス３０は、より一層短いサブフレーム内で平均電流及び従って平均電荷を測定することを扱うよう設計される。同じ焦点に属する交互交代サブフレームの時間カウンタ３５及びイベントカウンタ３４のデジタル結果は、フレームの全サブフレームが見られた場合にそれらが読み出され得るように、累算される。累算の夫々の焦点について得られる個々のイベントカウンタ値及び時間カウンタ値は、式（ＮＰ−１）／ＮＴに従って平均電荷の推定を提供するために、読み出され、又は読み出される前に予めデジタル処理されてよい。ここで、ＮＰは、イベントカウンタ３４によって与えられるポンプイベントの数であり、ＮＴは、時間カウンタ３５においてカウントされるクロックティックの数である。簡単な積分キャパシタを用いたＣＴのための読出概念のために、同じアプローチが、上記のフラット型Ｘ線検出器について記載されるように採られてよい。
【００３０】
蓄積電荷は
Ｑｔｏｔａｌ＝（（ＮＰ−１）／ＮＴ）＊ＮＦ＊ＰＣ
と計算され得る。ここで、サブフレームが焦点スポットごとに同じであると考えると、ＮＦはサブフレームの数であり、ＰＳは部分電荷の量である。そうでない場合、ＮＦは、夫々の個々のサブフレーム存続期間にわたる和公式によって置換される。
【００３１】
当該装置及び当該方法について、ユニットの数は２に制限されず、すなわち、夫々の第１及び第２の要素に制限されず、より大きな数から成ってよい点に留意すべきである。
【００３２】
回路複雑性及び電力消費を低く保つための妥協解決法は、単一の演算増幅器を有し且つＮ個の異なるフィードバック容量及びリセットスイッチを有する電荷積分器３０を実装することであってよい。１度に１つのフィードバック容量のみが（リセットスイッチにより）演算増幅器へ接続されてよい。次の焦点スポット位置が訪れる場合に、対応するフィードバック容量が演算増幅器へ接続される。よって、焦点スポット位置ｋに属するフィードバック容量における残留電荷は失われず、又は焦点スポット位置ｋ＋１のための電荷測定を偽ることが確認される。これは、特定の環境下で、更なるｋＴ／Ｃノイズを導入しうる。焦点スポット位置（及び対応するフィードバック容量）間の切り替え時の再充電工程は、基板ノイズの低減のための更なる手段を提供されてよい。
【００３３】
本発明の他の実施例では、適切なシステムで上記の実施形態のうち１つに従って当該方法の方法ステップを実行するよう構成されることを特徴とするコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム要素が提供される。
【００３４】
従って、コンピュータプログラム要素はコンピュータユニットに記憶されてよく、これはまた本発明の実施形態の一部であってよい。このコンピュータユニットは、上記の方法のステップを実行し、又はその実行を引き起こすよう構成されてよい。更に、それは、上記の装置の構成要素を動作させるよう構成されてよい。コンピュータユニットは、自動的に動作するよう、及び／又はユーザの命令を実行するよう構成されてよい。コンピュータプログラムは、データプロセッサのワーキングメモリにロードされてよい。よって、データプロセッサは、本発明の方法を実行するよう装備されてよい。
【００３５】
本発明の実施例は、最初から本発明を使用するコンピュータプログラム、及び更新によって実行プログラムを本発明を使用するプログラムにするコンピュータプログラムの両方をカバーする。
【００３６】
これより先、コンピュータプログラム要素は、上述された当該方法の実施例の手順を満たすよう全ての必要なステップを提供することができる。
【００３７】
本発明の更なる実施例に従って、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読出可能な媒体が提供され、該コンピュータ読出可能な媒体には、上記のコンピュータプログラム要素が記憶される。
【００３８】
なお、コンピュータプログラムは、ワールド・ワイド・ウェブ（World  Wide  Web）のようなネットワークを介して提供されてもよく、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされてよい。本発明の更なる実施例に従って、コンピュータプログラム要素をダウンロードに使用可能とする媒体が提供され、コンピュータプログラム要素は、本発明の上記の実施形態の１つに従う方法を実行するよう配置される。
【００３９】
本発明は異なった対象を参照して記載される点に留意すべきである。特に、幾つかの実施形態は方法クレームを参照して記載され、一方、他の実施形態は装置クレームを参照して記載される。なお、当業者は、上記及び下記から、別なふうに述べられない限り、１つのタイプの対象に属する特徴のあらゆる組み合わせに加えて、異なった対象に関連する特徴間のあらゆる組み合わせも本願により開示されていると見なされると考えるであろう。しかし、全ての特徴は、それらの特徴の単純な総和よりも多い相乗効果を提供するよう組み合わされ得る。
【００４０】
本発明の実施例は異なった対象を参照して記載される点に留意すべきである。特に、畜化の実施例は装置クレームを参照して記載され、一方、他の実施例は、方法クレームを参照して記載される。なお、当業者は、上記及び下記から、別なふうに述べられない限り、１つのタイプの対象に属する特徴のあらゆる組み合わせに加えて、異なった対象に関連する特徴間の、特に、装置クレームの特徴と方法クレームの特徴との間のあらゆる組み合わせも本願により開示されていると見なされると考えるであろう。
【００４１】
特許請求の範囲において、語「有する（comprising）」は、他の要素又はステップを除外せず、冠詞「１つの（a、an）」は、複数個を除外しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲において挙げられている複数の項目の機能を満たしてよい。特定の手段が相互に異なった従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すわけではない。
【００４２】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアの一部とともに又はその一部として供給されるソリッドステート媒体又は光学記憶媒体等の適切な媒体において記憶及び／又は分配されてよいが、他の形態で、例えば、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介して分配されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月13日(2012.9.13)
【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】
電荷出力部を有するＸ線検知素子と、
複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つに従う複数の時間的に分散した部分電荷を蓄積するよう構成される電荷蓄積デバイスと、
前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つについて総電荷を得るために前記複数の時間的に分散した部分電荷の蓄積後に前記電荷蓄積デバイスを読み出すよう構成される読出デバイスと
を有し、
前記電荷蓄積デバイスは、蓄積起動デバイスを介して前記Ｘ線検知素子の前記電荷出力部へ接続され、
前記電荷蓄積デバイスは、読出起動デバイスを介して読出線へ接続される、
Ｘ線検出器。
【請求項２】
前記電荷蓄積デバイスは、全時間フレームについて前記総電荷を得るように、複数の時間的に分散したサブフレームについて、前記複数の時間的に分散した部分電荷を蓄積するよう構成される、
請求項１に記載のＸ線検出器。
【請求項３】
前記電荷蓄積デバイスは、複数の電荷蓄積ユニットを有し、
前記蓄積起動デバイスは、複数の電荷転送デバイスを有し、
前記読出起動デバイスは、複数の読出起動スイッチを有し、
前記複数の電荷蓄積ユニットの夫々は、夫々の電荷転送デバイスを介して前記Ｘ線検知素子の前記電荷出力部へ接続され、
前記複数の電荷蓄積ユニットの夫々は、夫々の読出起動スイッチを介して前記読出線へ接続される、
請求項１又は２に記載のＸ線検出器。
【請求項４】
複数の分散した焦点からの夫々の焦点の作動に従って前記複数の電荷転送デバイスを多重化するよう構成される制御デバイス
を更に有する請求項３に記載のＸ線検出器。
【請求項５】
前記複数の電荷蓄積ユニットの夫々は、電荷蓄積容量及び増幅器を有し、
前記増幅器の入力部は、前記電荷蓄積容量へ接続され、前記増幅器の出力部は、前記複数の読出起動スイッチの夫々１つを介して前記読出線へ接続される、
請求項３又は４に記載のＸ線検出器。
【請求項６】
前記電荷蓄積デバイスは、フル時リセット機能及び後続のマルチプレクス・カウンタを有する共通の電荷ユニット積分器を有し、
前記電荷ユニット積分器は、前記複数の時間的に分散した部分電荷の夫々を順次積分するよう構成され、
前記マルチプレクス・カウンタは、夫々の部分電荷の総電荷量の指標として前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つに従う前記電荷ユニット積分器のリセットをカウントするよう構成される、
請求項１又は２に記載のＸ線検出器。
【請求項７】
前記電荷蓄積デバイスは、前記部分電荷の夫々が転送されるサブフレームの存続期間を決定するようタイマカウンタを更に有する、
請求項６に記載のＸ線検出器。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のＸ線検出器を複数有するＸ線検出器アレイ。
【請求項９】
複数の空間的に分散したＸ線源と、
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のＸ線検出器と、
制御デバイスと
を有し、
前記制御デバイスは、前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つに従う前記電荷蓄積デバイスにおける複数の時間的に分散した部分電荷の蓄積の同期を制御するよう構成される、
Ｘ線撮像システム。
【請求項１０】
前記制御デバイスは、所定の存続期間の時間フレームの後の前記蓄積された部分電荷の夫々の順次的な読出を制御するよう構成される、
請求項９に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１１】
前記電荷蓄積デバイスは、複数の電荷蓄積ユニットを有し、
前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々は、夫々の電荷蓄積ユニットに割り当てられる、
請求項９又は１０に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１２】
前記制御デバイスは、前記複数の空間的に分散したＸ線源からの夫々の割り当てられたＸ線源の作動に従うサブフレームの夫々の存続期間について複数の電荷蓄積ユニットの同期した多重化された作動を制御するよう構成される、
請求項１１に記載のＸ線撮像システム。
【請求項１３】
分散したＸ線源によるマルチフレームＸ線検出のための方法であって：
第１の所定のサブフレームの存続期間についての第１の電荷蓄積セクション及び複数の分散したＸ線源からの第１のＸ線源を同期して作動させる同期作動ステップと、
前記第１の電荷蓄積セクションから第２の所定のサブフレームの存続期間についての第２の電荷蓄積セクションへの、及び前記第１のＸ線源から前記複数の分散したＸ線源からの第２のＸ線源への作動を同期して切り替える同期切替ステップと、
前記複数の空間的に分散したＸ線源の夫々１つの基点に従う総電荷の複数の時間的に分散した部分電荷の蓄積のために、前記第１の電荷蓄積セクション及び前記第２の電荷蓄積セクションの夫々についての、複数のサブフレームを有する所定の時間フレームの経過まで、前記同期作動ステップ及び前記同期切替ステップを繰り返すステップと、
前記第１の電荷蓄積セクション及び前記第２の電荷蓄積セクションの夫々についての前記所定の時間フレームの経過の後、前記第１の電荷蓄積セクション及び前記第２の電荷蓄積セクションから前記総電荷を順次読み出すステップと
を有する方法。
【請求項１４】
処理装置によって実行される場合に請求項１３に記載の方法を実行するよう構成される、請求項９乃至１２のうちいずれか一項に記載のＸ線撮像システムを制御するためのコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な媒体。
【国際調査報告】
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