(57)【要約】本発明は、微分位相コントラスト画像形成に関し、特に、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成向けの、例えばアナライザ格子及び位相格子といった回折格子の構造に関する。オブジェクトを通過するＸ線照射を良好に理由するため、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成向けの回折格子１４には、第一のサブエリア２６の少なくとも１つの部分２４と第二のサブエリア３０の少なくとも１つの部分２９とが設けられる。第一のサブエリアは、第一の格子ピッチＰG３８により周期的に配置される複数のバー３４及びギャップ３６をもつ格子構造５４を有し、Ｘ線照射の位相及び振幅を変えるようにバーが配置され、ギャップは、Ｘ線を透過する。第二のサブエリアは、Ｘ線を透過し、第二のサブエリアの少なくとも１つの部分は、格子においてＸ線を透過する開口４０を提供する。第一及び第二のサブエリアの部分は、少なくとも１つの方向において交互するように配置される。
2014500947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線微分位相コントラスト画像形成の回折格子であって、
第一のサブエリアの少なくとも１つの部分と、
第二のサブエリアの少なくとも１つの部分とを備え、
前記第一のサブエリアは、第一の格子ピッチにより周期的に配置される複数のバー及びギャップをもつ格子構造を有し、Ｘ線放射の位相及び／又は振幅を変えるように前記バーが配置され、前記ギャップは、Ｘ線を透過し、
前記第二のサブエリアは、Ｘ線を透過し、前記第二のサブエリアの前記少なくとも１つの部分は、当該回折格子においてＸ線を透過する開口を提供し、
前記第一のサブエリア及び前記第二のサブエリアの部分は、少なくとも１つの方向において交互するように配置される、
回折格子。
【請求項２】
前記第一のサブエリア及び／又は第二のサブエリアの複数の部分が第一のサブセット及び／又は第二のサブセットとして隣接して配置され、
前記第一のサブセット及び／又は第二のサブセットは、少なくとも１つの方向において、第一のサブセットの繰返しピッチ及び／又は第二のサブセットの繰返しピッチで当該回折格子のエリアにわたり配置される、
請求項１記載の回折格子。
【請求項３】
前記第一のサブエリア及び第二のサブエリアの部分は、チェス盤のパターンにおいて当該回折格子のエリアにわたり配置される、
請求項１又は２記載の回折格子。
【請求項４】
前記第一のサブエリアの部分は、第一のサブエリアの部分のうちの少なくとも１つのラインを有する少なくとも１つの線形の格子のグループにおいて線形に配置され、
前記第二のサブエリアの部分は、第二のサブエリアの部分のうちの少なくとも１つのラインを有する少なくとも１つの線形の開口のグループにおいて線形に配置され、
少なくとも２つの線形の格子のグループ及び少なくとも２つの線形の開口のグループが設けられ、
前記線形の格子のグループと前記線形の開口のグループは、第一のラインピッチで交互するように配置される、
請求項１乃至３の何れか記載の回折格子。
【請求項５】
オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線システムの検出装置であって、
第一の回折格子と、
第二の回折格子と、
センサをもつ検出器とを備え、
前記センサは、画素の第一のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素と画素の第二のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素とを有し、
前記第一の回折格子は、位相格子であり、
前記第二の回折格子は、アナライザ格子であり、
前記アナライザ格子及び／又は位相格子は、前記アナライザ格子の周期に関して横方向にシフトされ、
前記位相格子及び前記アナライザ格子は、請求項１乃至４の何れか記載のＸ線微分位相コントラスト画像形成の回折格子として設けられ、
前記第一及び第二の回折格子は、第一の移動ピッチにより第一の位置から少なくとも第二の位置に前記センサに関してそれぞれ移動し、
前記第一の移動ピッチは、前記少なくとも１つの方向において、交互するように配置される前記第一のサブエリア及び前記第二のサブエリアの部分に適合され、
前記第一の位置及び前記第二の位置において、前記第一のサブエリア及び前記第二のサブエリアの部分の背後に、異なる割合のセンサが配置される、
検出装置。
【請求項６】
前記第一の回折格子及び／又は前記第二の回折格子は、前記第一の回折格子及び／又は前記第二の回折格子の格子構造に対して鋭角で、前記第一の格子ピッチをもつ前記回折格子構造の１周期に関してそれぞれ位相がシフトされる、
請求項５記載の検出装置。
【請求項７】
前記画素のサイズは、前記回折格子の前記第一のサブエリア及び／又は前記第二のサブエリアの部分のサイズとは異なる、
請求項５又は６記載の検出装置。
【請求項８】
オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置であって、
Ｘ線源と、
ソース格子と、
位相格子と、
アナライザ格子と、
検出器とを備え、
前記Ｘ線源は、Ｘ線の多色スペクトルのＸ線ビームを生成し、
前記ソース格子は、前記アナライザ格子の位置で干渉が観察されるように、前記位相格子の少なくとも１つの完全な格子ピッチをコヒーレントに照明するため、十分な横方向のコヒーレンスを提供し、
前記位相格子、前記アナライザ格子及び前記検出器は、請求項５乃至７の何れか記載の検出装置として提供される、
Ｘ線画像取得装置。
【請求項９】
微分位相コントラスト画像形成のための医用Ｘ線画像形成システムであって、
請求項８に記載の、オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置と、
処理ユニットと、
インタフェースユニットと、
オブジェクトを受ける装置とを備え、
前記処理ユニットは、前記Ｘ線源を制御し、前記アナライザ格子及び／又は前記位相格子の位相をシフトすることを制御し、前記位相格子及び前記アナライザ格子の移動を制御し、
前記干渉ユニットは、記録された第一及び第二のRAW画像データを前記処理ユニットに供給し、
前記オブジェクトを受ける装置は、前記位相コントラスト画像取得のために関心のあるオブジェクトを受ける、
医用Ｘ線画像形成システム。
【請求項１０】
微分位相コントラスト画像形成の方法であって、
ａ１）第一の位置において２つの回折格子をもつ干渉計にコヒーレントなＸ線照射を印加するステップと、前記２つの回折格子は、少なくとも格子部分と少なくとも開口部分とをそれぞれ有し、第一の回折格子は、位相格子であり、第二の回折格子は、アナライザ格子であり、
ａ２）前記アナライザ格子の位相をシフトするステップと、
ａ３）少なくとも２つの部分をもつセンサにより第一のRAW画像データを記録するステップと、第一の部分と第二の部分は、位相コントラスト画像情報及び密度情報を記録し、
ｂ）前記アナライザ格子及び前記位相格子を第二の位置に移動するステップと、
ｃ１）前記第二の位置において、コヒーレントなＸ線照射を前記干渉計に印加するステップと、
ｃ２）前記アナライザ格子の位相をシフトするステップと、
ｃ３）少なくとも２つの部分をもつセンサで第二のRAW画像データを記録するステップと、前記第一及び第二の部分は、密度情報及び位相コントラスト画像情報を記録し、
ｄ）記録された第一及び第二のRAW画像データをRAW画像データとして提供するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記位相をシフトするステップは、前記回折格子に対して鋭角に実行される、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記位相格子及び前記アナライザ格子は、第一のサブエリアの少なくとも１つの部分をそれぞれ有し、前記第一のサブエリアは、第一の格子ピッチにより周期的に配置される複数のバー及びギャップをもつ格子構造を備え、Ｘ線照射の位相及び／又は振幅を変えるように前記バーが配置され、前記ギャップは、Ｘ線を透過し、
第二のサブエリアの少なくとも１つの部分は、Ｘ線を透過し、前記第二のサブエリアの少なくとも１つの部分は、前記回折格子においてＸ線を透過する開口を提供し、前記第一のサブエリア及び前記第二のサブエリアの部分は、少なくとも１つの方向において交互するように配置され、
ステップａ３）は、前記第一の位置において、前記センサにより前記第一のRAW画像データを記録するステップを含み、前記センサは、画素の第一のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素と、画素の第二のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素とを含み、前記第一の位置において、前記アナライザ格子及び前記位相格子の前記第一のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前で少なくとも部分的に配置され、前記第一及び第二のサブグループは、位相コントラスト画像情報及び密度情報を記録し、
ステップｂ）は、第一の変換ピッチにより、前記第一の位置から少なくとも前記第二の位置に前記センサに関して前記位相格子及び前記アナライザ格子を移動するステップを含み、前記移動ピッチは、前記少なくとも１つの方向において交互するように配置される前記回折格子の前記第一及び第二のサブエリアの部分に適合され、前記第二の位置において、前記アナライザ格子及び前記位相格子の第一のサブエリアは、画素の第二のサブグループの前で少なくとも部分的に配置され、第二のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前で少なくとも部分的に配置され、
ステップｃ３）は、前記第二の位置において前記センサにより前記第二のRAW画像データを記録するステップを含み、前記第一及び第二のサブグループは、密度情報及び位相コントラスト画像情報を記録する、
請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第一及び第二の位置において、前記アナライザ格子の前記第一及び第二のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前に少なくとも部分的に、画素の第二のサブグループの前に少なくとも部分的にそれぞれ配置され、前記第一及び第二の位置において、画素の第一のサブグループ及び画素の第二のサブグループの異なる第一及び第二の部分は、前記アナライザ格子の前記第一のサブエリアの部分によりそれぞれカバーされ、
ステップｃ）に続いて、第三の位置及び少なくとも更なる位置が設けられ、前記第三の位置及び少なくとも更なる位置に、前記回折格子が移動され、前記第三の位置及び少なくとも更なる位置において、コヒーレントＸ線照射を印加し、前記アナライザ格子の位相をシフトする間、第三及び更なるRAW画像データが記録され、
前記第三及び更なる位置において、前記アナライザ格子及び前記位相格子の前記第一及び第二のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前で少なくとも部分的に、画素の第二のサブグループの前に少なくとも部分的にそれぞれ配置され、前記第三及び更なる位置において、画素の第一及び第二のサブグループの異なる第三及び更なる部分は、前記アナライザ格子及び前記位相格子の前記第一のサブエリアの部分によりそれぞれカバーされ、前記第三及び更なる部分は、前記第一及び第二の部分とそれぞれ部分的にオーバラップする、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
処理ユニットにより実行されたとき、請求項１０乃至１３の何れか記載の方法を実行させる、請求項１乃至９の何れか記載の装置を制御するコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微分位相コントラスト画像形成（Differential  Phase-Contrast  Imaging）に関するものであり、より詳細には、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成の回折格子、オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線システムの検出器アレンジメント、オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置、微分位相コントラスト画像形成用の医用Ｘ線画像形成システム、微分位相コントラスト画像形成の方法、及びコンピュータプログラム、並びにコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
微分位相コントラスト画像形成は、例えば従来の振幅コントラスト画像と比較して、低い吸収スペクトルのコントラストを改善するために使用される。EP1731099A1では、標準的な多色Ｘ線源、ソース格子、ビームスプリッタ格子及びアナライザ格子及び画像検出器を有するＸ線干渉計のアレンジメントが記載される。ソース格子とビームスプリッタ格子、すなわち位相格子との間にオブジェクトが配置される。アナライザ格子の位相をシフトさせる（phase  stepping）ことで、位相情報を含むRAW画像データを記録することができる。例えば位相格子及びアナライザ格子といった格子は、例えば金のような吸収物質のトレンチ間で複数のＸ線を透過するスリットを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば患者であるオブジェクトに印加されるＸ線照射の量は、アナライザ格子により部分的に吸収され、従ってセンサにより画像データを記録するために完全に使用されない。
【０００４】
従って、オブジェクトを通過するＸ線照射を良好に利用することが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、独立請求項の主題により解決され、更なる実施の形態は、従属請求項に盛り込まれる。
【０００６】
本発明の以下の記載された態様は、回折格子、検出器のアレンジメント、Ｘ線画像取得装置、医用Ｘ線画像形成システム、方法、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体にも適用される。
【０００７】
本発明の例示的な実施の形態によれば、第一のサブエリアの少なくとも１つの部分と第二のサブエリアの少なくとも１つの部分とを含むＸ線微分位相コントラスト画像形成用の回折格子が提供される。第一のサブエリアは、第一の格子ピッチＰG1で周期的に配置される複数のバー及びギャップをもつ格子構造を有し、バーは、Ｘ線照射の位相及び／振幅を変えるように配置され、ギャップは、Ｘ線を透過する。第二のサブエリアは、Ｘ線を透過し、第二のサブエリアの少なくとも１つの部分は、格子においてＸ線を透過させる開口を提供する。第一及び第二のサブエリアの部分は、少なくとも１つの方向において交互するように配置される。
【０００８】
本発明によれば、用語「位相を変える“changing  phase”」とは、Ｘ線照射の位相をシフトすることに関する。
【０００９】
本発明によれば、用語「Ｘ線を透過する“X-ray  transparent”」とは、格子を通過するＸ線照射が、測定可能又は妥当な量にまで、その位相で変化しないこと、すなわち位相シフトされないこと、その振幅において変化しないことに関連する。
【００１０】
更なる例示的な実施の形態では、回折格子は、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成のアナライザ格子である。
【００１１】
更なる態様によれば、アナライザ格子のバーは、格子を通過するＸ線照射の振幅を変えるようにＸ線を吸収する。
【００１２】
更なる例示的な実施の形態によれば、回折格子は、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成の位相格子である。
【００１３】
更なる態様によれば、位相格子のバーは、格子を通過するＸ線照射の位相を変える。
【００１４】
更なる例示的な実施の形態によれば、第一及び第二のサブエリアの部分は、チェス盤のパターンで、回折格子のエリアにわたり配置される。
【００１５】
本発明の更なる例示的な実施の形態によれば、第一のサブエリアの部分は、第一のサブエリアの部分の少なくとも１つの直線を含む少なくとも１つの線形の格子のグループで線形に配置され、及び第二のサブエリアの部分は、第二のサブエリアの部分の少なくとも１つのラインを含む少なくとも１つの線形の開口のグループで線形に配置される。少なくとも２つの線形の格子のグループ及び少なくとも２つの線形の開口のグループが提供され、線形の格子のグループ及び線形の開口のグループは、第一のラインピッチＰL1で交互するように配置される。
【００１６】
本発明の更なる例示的な実施の形態によれば、第一のサブエリアの格子構造は、少なくとも１つの第一の格子フィールド（grating  field）及び少なくとも１つの第二の格子フィールドを含み、第一の格子フィールドの第一の格子の指向性ＧO1は、第一の向きで配置され、第二の格子フィールドの第二の格子の指向性ＧO2は、第一の向きに横断する第二の向きで配置される。
【００１７】
本発明の更なる例示的な実施の形態によれば、第一及び第二の回折格子及びセンサをもつ検出器を有する、オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線システムの検出器アレンジメントが提供される。センサは、第一の画素のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素及び第二の画素のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素を有する。第一の回折格子は、位相格子を有し、第二の回折格子は、アナライザ格子を有する。アナライザ格子及び／又は位相格子は、アナライザ格子の周期に関して横方向にシフトされる。位相格子及びアナライザ格子は、上述された例示的な実施の形態のうちの１つに従ってＸ線微分位相コントラスト画像形成の回折格子として提供される。第一及び第二の回折格子は、第一の移動ピッチＰT1で第一の位置から少なくとも第二の位置にセンサに関して移動する。移動ピッチＰT1は、少なくとも１つの方向で、第一及び第二の位置で、交互するように配置される第一及び第二のサブエリアの部分に適合され、第一及び第二のサブエリアの部分の背後に、異なるフラクション（fraction）のセンサが配置される。
【００１８】
更なる例示的な実施の形態によれば、更なるサブグループの更なるセンサ画素が提供される。
【００１９】
更なる例示的な実施の形態では、Ｘ線源、ソース格子、位相格子、アナライザ格子及び検出器をもつ、オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置が提供される。Ｘ線源は、Ｘ線の多色スペクトルからなるＸ線ビームを生成する。ソース格子は、アナライザ格子の位置で干渉が観察されるように、位相格子の少なくとも１つの完全な格子ピッチを照射するため、十分な横方向のコヒーレンスを提供する。位相格子は、幾つかのスリットにより照明され、ビームスプリッタ格子と呼ばれ、２つのリーディングオーダ、すなわち第０次オーダが正確にキャンセルされるときに第１次オーダの回折にビームを分離する。アナライザ格子及び／又は位相格子は、アナライザ格子の周期に関して横方向にシフトされる。上述された例示的な実施の形態のうちの１つに従って、位相格子、アナライザ格子及び検出器は、検出器のアレンジメントとして提供される。
【００２０】
更なる例示的な実施の形態によれば、微分位相コントラスト画像形成向けの医用Ｘ線画像形成システムには、上述された実施の形態に係る、オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置が設けられる。更に、処理ユニット、インタフェースユニット、オブジェクトを受ける装置が提供される。処理ユニットは、Ｘ線源を制御するのと同様に、アナライザ格子及び／又は位相格子の位相のシフト、位相格子及びアナライザ格子の移動を制御する。インタフェースユニットは、記録された第一及び第二のRAW画像データを処理ユニットに供給する。オブジェクトを受ける装置は、位相コントラスト画像の取得のために、関心のあるオブジェクトを受ける。
【００２１】
更なる例示的な実施の形態によれば、微分位相コントラスト画像形成の方法が提供され、以下の段階を含む。ａ１）コヒーレントなＸ線照射を、第一の位置で、２つの回折格子をもつ干渉計に印加する段階。２つの回折格子は、それぞれ、少なくとも１つの回折格子の部分と少なくとも開口の部分とを有する。第一の回折格子は、位相格子であり、第二の回折格子は、アナライザ格子である。ａ２）アナライザ格子の位相をシフトする段階。少なくとも２つの部分をもつセンサにより第一のRAW画像データを記録する段階。第一及び第二の部分は、位相コントラスト画像情報と密度情報をそれぞれ記録する。アナライザ格子及び位相格子を第二の位置に移動させる段階。ｃ１）コヒーレントなＸ線照射を第二の位置において干渉計に印加する段階。アナライザ格子の位相をシフトする段階。少なくとも２つの部分をもつセンサにより第二のRAW画像データを記録する段階。第一及び第二の部分は、密度情報及び位相コントラスト情報を記録する。記録された第一及び第二のRAW画像データをRAW画像データとして供給する段階。
【００２２】
なお、格子部分は、幾つかの強度情報をも含むことに留意されたい。しかし、先の区別は、例示のために一般的な違いを示す。
【００２３】
本発明の更なる例示的な実施の形態によれば、方法が提供され、段階ａ１）は、コヒーレントなＸ線照射を、それぞれが第一のサブエリアの少なくとも１部を含む位相格子及びアナライザ格子に印加する段階を含む。第一のサブエリアは、第一の格子ピッチＰG1で周期的に配置される複数のバー及びギャップをもつ格子構造を含む。バーは、Ｘ線照射の位相及び／又は振幅を変えるように配置され、ギャップは、Ｘ線を透過させる。位相格子及びアナライザ格子は、Ｘ線を透過させる第二のサブエリアの少なくとも１つの部分をそれぞれ有し、第二のサブエリアの少なくとも１つの部分は、格子においてＸ線を透過する開口を提供する。第一及び第二のサブエリアの部分は、少なくとも１つの方向で交互するように配置される。さらに、段階ａ３）は、第一の位置でセンサにより第一のRAW画像データを記録する段階を含む。センサは、第一の画素のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素と、第二の画素のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素とを含む。第一の位置では、位相格子及びアナライザ格子の第一のサブエリアは、第一の画素のサブグループの前で少なくとも部分的にそれぞれ配置され、第二のサブエリアは、第二の画素のサブグループの前で少なくとも部分的に配置される。第一及び第二のサブグループは、位相コントラスト画像情報と密度情報をそれぞれ記録する。さらに、段階ｂ）は、第一の移動ピッチＰT1により第一の位置から少なくとも第二の位置にセンサに関して位相格子及びアナライザ格子を移動する段階を含む。移動ピッチは、少なくとも１つの方向で交互するように配置される、位相格子及びアナライザ格子の第一及び第二のサブエリアの部分に適合される。第二の位置では、位相格子及びアナライザ格子の第一のサブエリアは、第二の画素のサブグループの前で少なくとも部分的にそれぞれ配置され、第二のサブエリアは、第一の画素のサブエリアの前で少なくとも部分的に配置される。さらに、段階ｃ３）は、第二の位置でセンサにより第二のRAW画像データを記録する段階を含む。第一及び第二のサブグループは、密度情報及び位相コントラスト画像情報をそれぞれ記録する。
【００２４】
本発明の趣旨として、１つの画像取得段階の間、位相コントラスト画像情報が密度情報と同様に記録されるように、格子部分と開口部分とをもつ回折格子を提供することが分かる。従って、例えば患者であるオブジェクトを通過する増加される程度の放射線は、画像データを記録するために使用される。更なる利点として、２つの異なるタイプの情報、すなわち、位相コントラスト画像情報と例えば従来のＸ線画像である密度情報である、２つの異なる画像のタイプが記録される。勿論、格子部分は、例えば位相シフトの走査を通して平均することで、平均減衰に関する情報を提供する。本発明に係る位相格子及びアナライザ格子を第二の位置に移動させることで、Ｘ線吸収バーを有するアナライザ格子、第一の取得ステップで位相情報を記録したセンサエリア又はセンサ画素は、これらの画素が密度情報を記録することができるように開口部分で覆われる一方、第一の取得ステップで密度情報を記録した画素は、第二の取得ステップで位相コントラスト画像情報を記録することができる。例として、全体の格子領域にわたり格子構造をもつ一般的なアナライザ格子の場合、バーは、その領域の５０％をカバーし、従ってギャップは、非吸収となるように領域の５０％を提供し、アナライザ格子に到達するＸ線の５０％のみがセンサにより実際に記録される。他の５０％は、アナライザ格子により吸収される。本発明に係る回折格子のケースでは、格子のサブエリアが回折格子の領域の５０％を有し、従って開口のサブエリアが回折格子の領域の５０％を含む場合、及び５０％という同じバー／ギャップの割合を想定して、既に述べたように、本発明に係る回折格子は、回折格子に衝突する放射線の２５％のみを吸収する。これは、その領域の５０％では、開口のサブエリアの部分は、Ｘ線の放射線を吸収せず、格子のサブエリアの部分の５０％の残りでは、５０％のみ、すなわち全体の投与の２５％がバーにより吸収される。
【００２５】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下に記載される例示的な実施の形態を参照して明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明の例示的な実施の形態は、以下の図面を参照して以下に記載される。
【図１】本発明に係る医用Ｘ線画像形成システムの例示する図である。
【図２】本発明に係る位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置を例示する図である。
【図３】本発明に係る回折格子をもつ検出器のアレンジメントを例示する図である。
【図４】図３の検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図５】図３の検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図６】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図７】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図８】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図９】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１０】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１１】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１２】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１３】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１４】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１５】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１６】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１７】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１８】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図１９】本発明に係る検出器のアレンジメントの更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図２０】本発明に係る位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置の更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図２１】本発明の例示的な実施の形態の基本的な方法ステップを示す図である。
【図２２】本発明に係る方法の更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【図２３】本発明に係る方法の更なる例示的な実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、微分位相コントラスト画像形成の医用Ｘ線画像形成システム５００を示す。本システムは、例えば患者である位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置５１０を有する。Ｘ線画像取得装置５１０は、Ｘ線源５１２、及びＣアーム構造５１６上でＸ線源に対して反対に配置される検出器５１４を備える。さらに、Ｘ線画像取得装置５１０は、ソース格子５１８（更に図示せず）、更に図示されない位相格子５２０及びアナライザ格子５２２を有する。これらの態様は、以下に図２を参照して詳細に記載される。
【００２８】
テーブル５２４は、オブジェクトを受ける装置として設けられる。テーブル５２４は、Ｘ線源５１２と検出器５１４との間で少なくとも部分的に配置される。さらに、処理ユニット５２６及びインタフェースユニット５２８（更に図示せず）も設けられる。さらに、表示装置５３０は、ユーザに情報を表示するためにテーブルの上に配置される。さらに、インタラクションパネル５３２は、ユーザによる入力のために配置される。
【００２９】
処理ユニット５２６は、検査室内での空間を節約するために、テーブル５２４の下に位置される。勿論、例えば異なる部屋といった異なる場所で処理ユニットを配置することも可能である。
【００３０】
図示される例は、いわゆるＣタイプのＸ線画像取得装置であり、Ｃの形状のアームを有しており、この場合、画像検出器は、Ｃアームの一端に配置され、Ｘ線の放射線源は、Ｃアームの反対の端に位置される。Ｃアームは、移動可能に搭載され、テーブル５２４上に位置される関心のあるオブジェクトの周りで回転することができる。言い換えれば、異なるビュー方向で画像を取得することができる。
【００３１】
さらに、勿論、Ｘ線源と検出器の回転するペアをもつガントリのような、他の形式のＸ線画像取得装置も可能である。
【００３２】
例示的な実施の形態によれば、処理ユニット５２６は、Ｘ線源５１２を制御すること、以下で更に説明される、アナライザ格子及び位相格子の位相のシフト（phase  stepping）を制御すること、位相格子及びアナライザ格子を移動させることを制御する。
【００３３】
インタフェースユニット５２８は、検出器より記録されたデータを処理ユニットに供給する。
【００３４】
Ｘ線画像取得装置５１０は、図２を参照して以下に記載される。位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置５１０は、Ｘ線源５１２、ソース格子５１８、位相格子５２０、アナライザ格子５２２及び参照符号５３４で示されるオブジェクトの検査のための検出器５１４を備えており、Ｘ線の多色スペクトルのＸ線ビーム５３６は、従来のＸ線源として設けられるＸ線源５１２により供給される。Ｘ線放射線ビーム５３６は、ソース格子５１８に印加される。Ｇ0としても示されるソース格子５１８は、アナライザ格子の位置で干渉が観察されるように、位相格子の少なくとも１つの完全な格子ピッチをコヒーレントに照明するため、十分な横方向のコヒーレンスを提供する。簡単に言えば、ソース格子は、コヒーレントＸ線の放射線が供給されるように（更に図示せず）、Ｘ線の放射線を「分割する」。ソース格子を通過するビームは、参照符号５３８で示される。位相格子は、幾つかのスリットにより照明され、ビームスプリッタ格子と呼ばれ、２つのリーディングオーダ、すなわち第０次オーダが正確にキャンセルされるときに第１次オーダの回折にビームを分離する。位相格子５２０を通過して、分割されたビームは、アナライザプレーンにおけるアナライザ格子に衝突する。位相格子５２０の背後にある分割されたビームを再結合した後、再結合されたビームは、アナライザ格子５２２に印加される。次いで、更に図示されないセンサをもつ検出器５１４は、RAW画像データを記録する一方、アナライザ格子５２２は、アナライザ格子５２２の１周期に関して横方向に動く。位相格子５２０、アナライザ格子５２２及び検出器５１４は、以下に記載される本発明に係る検出器のアレンジメント１０として提供される。アナライザ格子及び／又は位相格子は、少なくともアナライザ格子の周期に関して横方向に移動される。さらに、位相格子及びアナライザ格子は、以下に記載される実施の形態のうちの１つに従って、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成のための回折格子として設けられる。
【００３５】
更なる態様によれば、Ｇ1として示される位相格子は、Ｇ2として示されるアナライザ格子に関して移動される。しかし、そのピッチの２分の１だけ位相格子を動かすことで十分であり、アナライザでの干渉縞の周波数は、パラレルビームのケースで、Ｇ1、すなわち位相格子のピッチの２倍であるためである。コーンビームについて、倍率は、ファクタ２から僅かにずれる。
【００３６】
第一及び第二の回折格子は、少なくとも１つの方向において交互するように配置される第一及び第二のサブエリアの部分に適合される、第一の位置Ｐ１から少なくとも第二の位置Ｐ２にセンサに関して第一の移動ピッチＰT1で移動されるようにそれぞれ構成される。第一及び第二の位置において、第一及び第二のサブエリアの部分の背後に、異なる割合のセンサが配置される。
【００３７】
別の態様によれば、ソース格子は、Talbot効果がここで観察可能であるので、吸収格子として設けられる。
【００３８】
例示的な実施の形態によれば、センサは、第一の画素のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素と、第二の画素のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素（以下を参照）を含む。
【００３９】
図３において、オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線システムの検出器のアレンジメント１０が示される。検出器のアレンジメントは、センサをもつ検出器１２、並びに、先に既に記載されたアナライザ格子１４及び位相格子１５として設けられる第一及び第二の回折格子を備える。図３ａは、平面図を示し、図３ｂは、等角図を示す。
【００４０】
適用される放射線の方向に関して、位相格子１５及びアナライザ格子１４は、以下の図に従って、検出器１２の前に配置される。位相格子１５は、アナライザ格子１４の前に配置される。
【００４１】
良好な理解のため、図３ｂは、概念的なアレンジメントの斜視図を示す。図３ａにおいて、アナライザ格子１４は、検出器１２の上に配置され、位相格子１５は、アナライザ格子１４の上に配置される。
【００４２】
以下では、アナライザ格子１４が記載される。しかし、本発明によれば、アナライザ格子１４の格子特徴は、位相格子１５についても提供される。さらに、位相格子１５及びアナライザ格子１４は、位相−勾配情報の検出を提供するため、アナライザ格子について記載される実施の形態のうちの１つに従って、同じ（サブ）格子構造により、互いの前に配置される。
【００４３】
言い換えれば、アナライザ格子１４について記載される特徴及び特性は、位相格子１５にも当てはまり、この点は、図面の良好な理解について更に示されない。
【００４４】
図示されるように、検出器１２のセンサは、画素の第一のサブグループ１８の少なくとも１つのセンサ画素１６（図６ｆｆを参照）と、画素の第二のサブグループ２２（図６ｆｆを参照）とを有する。Ｘ線微分位相コントラスト画像形成のためのアナライザ格子１４は、第一のサブエリア２６の少なくとも１つの部分２４と第二のサブエリア３０の少なくとも１つの部分２８とを有する。第一のサブエリア２６は、第一の格子ピッチＰG1により周期的に配置される複数のバー３４及びギャップ３６をもつ格子構造３２を有する。複数のバーがＸ線照射の位相及び／又は振幅を変えるように配置され、複数のギャップは、Ｘ線について透過的である。第二のサブエリア３０は、Ｘ線について透過的であり、第二のサブエリア３０の少なくとも１つの部分２８は、Ｘ線について透過的な開口４０を提供する。第一及び第二のサブエリア２６，３０の部分は、少なくとも１つの方向Ｄ１  ４２において交互するように配置される。アナライザ格子１４は、矢印４４で示される第一の移動ピッチＰT1で、第一の位置Ｐ１から少なくとも第二の位置Ｐ２にセンサに関して移動される。移動ピッチＰT1は、少なくとも１つの方向において交互するように配置されている第一及び第二のサブエリア２６，３０の位置に適合される。第一及び第二の位置Ｐ１，Ｐ２では、第一及び第二のサブエリアの部分の背後に、異なる割合のセンサが配置される。
【００４５】
更なる態様によれば、回折格子は、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成のためのアナライザ格子であり、アナライザ格子のバーは、格子を通過するＸ線照射の振幅を変えるようにＸ線を吸収する。
【００４６】
更なる例示的な実施の形態によれば、回折格子は、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成の位相格子であり、位相格子のバーは、格子を通過するＸ線照射の位相を変える。
【００４７】
更なる態様によれば、センサは、RAW画像データを記録するために適合される。
【００４８】
更なる態様によれば、アナライザ格子１４は、第一の格子ピッチＰG1３２により、アナライザ格子の１周期に関して横方向に位相が動く。
【００４９】
図示されるように、図３において、移動方向は、実際の矢印４４により示される。位相のシフトは、格子構造に垂直な小さな二重矢印４６で示される。図示されるように、アナライザ格子１４は、図３の左半分に示される第一の位置から、図３の右半分に示される第二の位置に垂直方向で移動される。移動のプロセスは、太い矢印４８で示される。図３の左半分における矢印４４は、この移動のステップが移動の間に印加されることを示す。以下、右半分に示される状態において、移動は既に印加されているので、破線５０における矢印は、先行する移動ステップ、すなわち実行されたステップを示している。
【００５０】
実行されるべき移動ステップ、及び先行する移動ステップ、すなわち実行された移動ステップを示す矢印５０は、以下の図面を通して使用され、これが図示されない全ての例で明示的に言及されない。しかし、これらの記号は、当業者にとって明らかであって、明細書において更に説明される必要が無い明らかなやり方で図示及び説明される。
【００５１】
図３ｂにおいて、第一の位置Ｐ１から第二の位置Ｐ２への移動は、斜視図で示される。
【００５２】
勿論、全ての図面はスケーリングされて示されていない。特に、斜視図における格子構造及び格子の距離は、概略的に示される。
【００５３】
図４において分かるように、本発明の更なる態様によれば、アナライザ格子１４及び検出器１２は、移動が水平に、すなわち格子構造に対して垂直に行われるように配置される。勿論、二重の矢印４６により示される（効果的な）位相のステップは、格子構造に対して垂直に行われる必要がある。
【００５４】
図５から分かるように、第一及び第二のサブエリア２６，３０の部分は、矩形となるように提供され、ある方向におけるそれらの拡大は、第二の方向における拡大とは異なる。代替的に、図３及び図４に示されるように、部分は、正方形の形式をそれぞれ有する。
【００５５】
本発明の更なる（図示されない）態様によれば、格子の部分、すなわち第一のサブエリアの部分、及び開口の部分、すなわち第二のサブエリアの部分は、三角形、六角形又はその他のような異なる形状で提供される。
【００５６】
本発明に係るアナライザ格子１４による、これら非常に概略的な例示により示されるように、画素の第一のサブグループ１８は、位相情報を記録する第一のステップで画像データを取得することができる。これは、格子の部分、すなわち第一のサブエリア２６が、放射線の方向に関して、画素の第一のサブグループ１８の上又は前に配置されているからである。画素の第二のサブグループ２２は、密度情報を含む画像データを記録する。これは、第二のサブエリア３０又は言い換えればＸ線を透過する開口４０がセンサのこの部分の前に配置されるように、アナライザ格子１４が配置されているからである。
【００５７】
矢印４８により示される移動のため、格子部分、すなわち第一のサブエリア２６が画素の第二のサブグループ２２、すなわち図３〜図５における、画素の第二のサブグループ２２の少なくとも１つのセンサ画素２０の前に配置され、このセンサ画素２０が位相勾配の情報を含む画像データを記録するように、アナライザ格子１４が位置される。第二のサブエリア３０は、画素の第一のサブグループ１８の少なくとも１つのセンサ画素１６の前に配置され、従ってこの第二の取得ステップにおいて密度情報を記憶する。勿論、位相勾配の情報を記録するため、アナライザ格子１４は、第一及び少なくとも第二の位置Ｐ１，Ｐ２において位相がシフトされるように調節される。
【００５８】
本発明の更なる態様によれば、第一及び第二の位置において、アナライザ格子の第一又は第二のサブエリアのうちの１つは、画素の第一又は第二のサブグループのうちの１つの前で配置され、第二の位置において、アナライザ格子の第一又は第二のサブエリアのうちの他の１つは、更に図示されない、画素の第一又は第二のサブグループのうちの他の１つの前で配置される。
【００５９】
更なる態様によれば、第一及び／又は第二の位置において、第一又は第二のサブエリアの少なくとも１つの部分は、画素の第一又は第二のサブグループのうちの１つの前で部分的に配置される。
【００６０】
本発明の更なる態様によれば、第一及び第二のサブエリア２６，３０の部分は、第一及び第二の方向において交互するように配置される。例えば、第一の方向は、ｘ方向として示され、第二の方向は、ｙ方向として示される。
【００６１】
更なる態様によれば、第一のサブエリアの複数の部分は、第一のｘの繰返しピッチＰR1xによりｘ方向において配置される。
【００６２】
更なる態様によれば、第一のサブエリアの複数の部分は、第一のｙの繰返しピッチＰR1yによりｙ方向において配置される。
【００６３】
更なる態様によれば、第二のサブエリアの複数の部分は、第二のｘの繰返しピッチＰR2xによりｘ方向において配置される。
【００６４】
更なる態様によれば、第二のサブエリアの複数の部分は、第二のｙの繰返しピッチＰR2yによりｙ方向において配置される。
【００６５】
更なる態様によれば、第一のｘの繰返しピッチＰR1xと、第二のｘの繰返しピッチＰR2x
とは等しい。
【００６６】
更なる態様によれば、第一のｙの繰返しピッチＰR1yと、第二のｙの繰返しピッチＰR2y
とは等しい。
【００６７】
更なる態様によれば、ｘ及びｙの繰返しピッチＰRxとＰRyとは等しい。
【００６８】
上述された態様は、自由に組み合わせることができることを留意されたい。
【００６９】
更なる態様によれば、第一及び第二のサブエリアの部分は、サイズ的に等しい。図６を参照して、第一及び第二のサブエリア２６，３０の部分は、チェス盤のパターン５０でアナライザ格子１４の領域にわたり配置される。概略的に示されるように、第一のサブエリア２６の複数の部分５２、すなわち図面を通して線形の線構造５４で示される格子構造をもつ部分は、水平方向、すなわち参照符号５６で示される第一のｘの繰返しピッチＰR1xによるｘ方向で配置される。さらに、第一のサブエリア２６の複数の部分５８は、参照符号６０で示される、第一のｙの繰返しピッチＰR1yによりｙ方向で配置される。図示されるように、第一の繰返しピッチは、サイズ的に等しい。
【００７０】
アナライザ格子１４の下部には、検出器１２が配置される。センサは、アナライザ格子１４の第一のサブエリア２６の部分によりカバーされる、画素の第一のサブグループ１８のセンサ画素１６を含む。センサは、破線のパターンで示される画素の第二のサブグループ２２のセンサ画素２０を更に備える。このパターンは、説明のためのものであって、第一及び第二のサブグループのセンサ画素の構造的な違いを示すものではない。図６ａは、RAW画像データがセンサにより記録される第一の位置を示す。上述されたように、画素の第一のサブグループ１８のセンサ画素１６は、（勿論、幾つかの密度情報と共に、上記を参照）位相勾配の情報を記録し、画素の第二のサブグループ２２のセンサ画素２０は、位相のシフトが適用されている間、この位置で密度情報を記録する。
【００７１】
格子を移動させることで、第一のサブエリア２６の位置２４は、画素の第二のサブグループ２２のセンサ画素２０の前で配置される。
【００７２】
画素の第一のサブグループ１８の画素１６は、第二のサブエリア３０の部分３０の背後に配置される。従って、第二の方向において、図６ｂに示されるように、第一のサブグループ１８のセンサ画素１６は、密度情報を記録し、画素の第二のサブグループ２２の画素２０は、位相勾配の情報を記録する。格子の移動は、第一のサブエリア２６の格子構造をもつ特定の部分を示す厚いフレーム６２で示される。しかし、フレーム６２は、例示するためのものである。
【００７３】
図６では、アナライザ格子１４は、水平方向のやり方でセンサに関して移動され、センサはとどまる。さらに、例示は、本発明に係る回折格子（位相格子／アナライザ格子）のセクションを示しており、このことは、図６ａから図６ｂまでアナライザ格子を右に１ピッチだけ移動させるが、図６ｂの左列は、格子フィールドにより示されていることが分かる。
【００７４】
本発明の更なる態様によれば、別の方向、すなわち移動の矢印４４，５０により示される垂直方向においてアナライザ格子１４を移動することも可能である。これは、アナライザ格子１４を移動させるとき、１ピッチだけ下方向に動くフレーム６２により例示される。図６に関連して記載される特徴は、移動の方向を除いて同じであるが、参照符号は、図７ａ及び図７ｂにおいて繰り返されない。
【００７５】
図８に示されるように、チェス盤は、矩形のフィールドで配置することもできる。図示されるように、第一及び第二のサブエリアの部分は矩形であり、ある方向における拡大は、第二の方向における拡大とは異なる。
【００７６】
更なる態様（図示せず）によれば、図８のアナライザ格子１４は、図８ａ及び図８ｂに示される水平方向の移動の代わりに、垂直方向で移動される。
【００７７】
本発明の更なる態様によれば、図９ａ及び図９ｂに示されるように、第一及び／又は第二のサブエリアの多数の部分は、第一のサブセット６４及び／又は第二のサブセット６６として隣接して配置される。第一及び／又は第二のサブセットは、少なくとも１つの方向において、参照符号６８で示される第一のサブセットの繰返しピッチＰSR1、及び／又は（参照符号７０で示される）第二のサブセットの繰返しピッチＰSR2において、アナライザ格子の領域にわたり配置される。図９において分かるように、サブセットの繰返しピッチＰSRは等しい。しかし、勿論、異なる繰り返しピッチを提供することも可能である。
【００７８】
図９に示される例によれば、パターンは、アナライザ格子１４のオープンフィールド、すなわち垂直方向におけるのと同様に水平方向にわたり、１つのフィールドおきにのみ提供される第二のサブエリア３０の部分２８により生じる。水平方向において１移動ピッチだけアナライザ格子１４を移動させることで、第二のサブエリア３０の部分２８により提供開口４０は、画素の第二のサブグループ２２に属するセンサの隣接画素の上又は前に配置される。上記のように、密度情報は、１水平ラインおきに記録される。中間の他のラインは、第一の位置と同様に第二の位置において位相勾配の情報を記録する。しかし、計算ステップにより、密度情報に基づいて、Ｘ線画像のいわゆる欠けている画素を計算することができる。
【００７９】
更なる態様によれば、ｙ方向（図示せず）におけるシフトの後に測定が繰り返される。
【００８０】
更なる態様によれば、第一のサブエリアの部分の第一の数と第二のサブエリアの部分の第二の数は、２つの方向において交互するやり方でアナライザ格子にわたり配置される。図１０から分かるように、格子構造をもつフィールドは、水平方向に関して２つのフィールドおきにのみ、及び垂直方向に関して２つのフィールドおきにのみ提供される。列から列へ、格子の場は、１ピッチだけ対角線方向において移動される。全てのセンサ画素について位相勾配の情報を取得するため、センサ画素がアナライザ格子１４の第一及び第二のサブエリアの部分のサイズに等しい場合、図１０ａ，図１０ｂ及び図１０ｃにより示されるように３つの取得ステップを提供することが必要である。フレーム６２により示されるように、アナライザ格子１４は、図１０ａにおいて第一の位置Ｐ１で配置され、次いで、第一の移動ステップにより図１０ｂにおける第二の位置に移動される。つぎに、アナライザ格子１４は、第二の移動ステップにおいて、図１０ｃに示される第三の部分Ｐ３に移動される。
【００８１】
係るケースでは、センサは、例示のために、第二の破線のパターン７５により示される画素の第三のサブグループ７４の画素７４を有する。特定の画素に関して、３つの取得ステップを提供することで、画素は、１つの取得ステップにおいて位相勾配のデータを記録し、２つの取得ステップにおいて密度情報を記録する。
【００８２】
本発明の更なる態様によれば、第一のサブエリア２６の部分は、第一のサブエリアの部分２４の少なくとも１つのライン７８を有する少なくとも１つの線形の格子グループ７６において線形に配置される。第二のサブエリア３０の部分２８は、第二のサブエリアの少なくとも１つのライン８２を有する少なくとも１つの線形の開口のグループ８０において線形に配置される。図１１に示されるように、少なくとも２つの線形の格子のグループ７６及び少なくとも２つの線形の開口のグループ８０が設けられる。線形の格子のグループ及び線形の開口のグループは、図１１において参照符号８４で示される、第一のラインピッチＰL1で交互するように配置される。全てのセンサ画素について位相勾配の情報を提供するため、アナライザ格子は、図１１ａから図１１ｂに垂直方向で下方向に移動され、これは、フレーム６２により示される。
【００８３】
図１１において分かるように、線形の格子のグループ及び線形の開口のグループは、横方向において同じ拡大を有する。
【００８４】
更なる態様によれば、線形の格子のグループは、線形の開口のグループの横方向における拡大とは異なる横方向における拡大を有する。例えば、線形の開口のグループは、横方向における線形の開口グループよりも小さいか又は大きい。
【００８５】
更なる態様によれば、線形の格子のグループ及び線形の開口のグループは、異なるライン数をそれぞれ有する。図１２で見られるように、線形の格子のグループ７６は、第一のサブエリア２６の部分２４のうちの１つのラインを有する。線形の開口のグループ８０は、第二のサブエリア３０の部分２８のうちの２つのライン８２を有する。従って、３つの位置Ｐ１，Ｐ２及びＰ３は、図１２ａ〜図１２ｃにより示される、アナライザ格子１４の格子フィールドで全てのセンサエレメントをカバーすることが必要である。
【００８６】
本発明の更なる態様によれば、画素のサイズは、アナライザ格子１４の第一及び／又は第二のサブエリアの部分のサイズとは異なる。
【００８７】
例えば、画素の第一のサブグループのうちの画素は、少なくとも１つの方向において、画素の第二のサブグループのうちの画素のサイズとは異なり、第一のサブエリアの部分は、第一又は第二のサブグループの画素のうちの大きい方の画素よりも小さい。
【００８８】
例は図１３において示され、基本となるセンサは、画素の第一のサブグループ１８の第一のセンサ画素１６及び画素の第二のサブグループのセンサ画素２０を含み、これらの画素は、上述されたように、点線パターンで示される。以上のように、第一のサブグループ１８のセンサ画素１６は、水平方向において２倍の大きさである。格子フィールドと開口フィールドとを交互するように有するアナライザ格子１４が設けられる。図１３において示されるように、格子フィールドのサイズ、すなわち第一のサブエリア２６の部分２４のサイズは、第一のサブグループ１８の画素１６のサイズの、水平方向において２分の１のサイズである。格子フィールド２４のサイズ及び画素の第二のサブグループの画素２０のサイズは等しい。全体のセンサ画素１６をカバーするため、アナライザ格子１４は、移動の矢印８４により示される、アナライザ格子のピッチを示す移動ピッチだけ移動される必要がある。第一のサブグループ１８のセンサ画素１６は、例示するため、破線フレーム８６で示される。図１３ａにおいて分かるように、格子フィールドは、破線フレーム８６の右半分で配置され、図１３ｂでは、アナライザ格子の格子フィールドは、破線フレーム８６の左半分で配置される。従って、センサの全てのフィールドは、第一及び第二のステップにおいて、位相格子の情報及び密度情報を記録することができる。
【００８９】
図１３において、画素の第二のサブグループのセンサ画素２０は、垂直方向に関して、交互にずらされるやり方で配置される。
【００９０】
図１４は、図１３の実施の形態の更なる実施の形態を示しており、画素の第二のサブグループの画素２０は、垂直方向に関して連続して移動される。
【００９１】
本発明の更なる態様によれば、画素は、図１５に示される第一のサブエリアの部分よりも大きい。アナライザ格子１４の格子フィールドで第一のサブグループ１８のセンサ画素１６をカバーするため、図１５ａ及び図１５ｂにより示される、２つのステップが必要である。図示されるように、アナライザ格子１４は、格子構造のフィールドを表す第一のサブエリア２６の部分２４の幅に適合されるピッチだけ移動され、例えばピッチはフィールドの幅の半分である。
【００９２】
別の例（図示せず）によれば、ピッチはフィールドの幅である。
【００９３】
画素の第二のサブグループ２２のセンサ画素２０をカバーするため、図１５ｃ及び図１５ｄにより示される２つの更なるステップが必要である。
【００９４】
更なる態様によれば、画素は、図１６により示される、第一のサブエリアの部分よりも小さい。
【００９５】
図示されるように、例えば画素の第二のサブグループ２２のセンサ画素２０といった、全てのセンサ画素エリアをもつ密度情報を取得するため、２つの取得ステップ、すなわち図１６ａに示される第一ステップ及び図１６ｄに示される第四ステップが必要である。同様に、第一のサブグループ１８のセンサ画素１６について、２つの取得ステップ、すなわち図１６ｂに示される第二ステップ及び図１６ｃに示される第三ステップが必要である。
【００９６】
本発明の更なる態様によれば、第一のサブエリア２６の部分２４が、画素の第一のサブグループ１８の画素の前で少なくとも部分的に配置され、画素の第二のサブグループ２２のセンサ画素２０の前で部分的に配置されるように、アナライザ格子１４が配置される。
【００９７】
更なる態様によれば、第三の位置でカバーされる部分のサブ部分及び第四の位置でカバーされるサブ部分は、第五の位置でカバーされる。
【００９８】
図１７で示されるように、更なる例示的な実施の形態によれば、第一及び第二の位置において、アナライザ格子１４の第一及び第二のサブエリア２６，３０は、画素の第一のサブグループ１８の前で少なくとも部分的に配置され、画素の第二のサブグループ２２の前で少なくとも部分的に配置される。第一及び第二の位置で、画素の第一のサブグループ１８及び第二のサブグループ２２の異なる第一の部分９０及び第二の部分９２は、アナライザ格子の第一のサブエリアの部分によりそれぞれカバーされる。
【００９９】
図１７で概略的に例示されるように、例として、画素の第一のサブグループのセンサ画素１６及び画素の第二のサブグループ２２のセンサ画素２０をもつセンサが示されており、センサ画素１６，２０は、第二の画素２０の点線パターンにより示される、チェス盤のパターンで配置される。さらに、アナライザ格子１４は、第一のサブエリア２６の部分２４及び第二のサブエリア３０の部分２８により示される。第二のサブエリア３０の部分２８は、格子構造における切抜きとして示されており、従って、明確さのために更に示されない。格子構造をもつ部分２４は、ライン格子で概略的に示される。アナライザ格子１４は、チェス盤のパターンで提供され、格子構造をもつ部分２４及び開口としての部分２８は、両方向において交互するように配置される。さらに、図１７ａにおいて、第一の位置Ｐ１が示されており、アナライザ格子１４は、２分の１ピッチだけセンサに関して移動されて配置され、センサのチェス盤のパターンのピッチ及び格子１４のチェス盤のパターンのピッチは等しい。従って、それぞれの格子フィールド、すなわち第一のサブエリア２６のそれぞれの部分２４は、第一のセンサ画素１６の半分とセンサ画素２０の半分の両者をカバーする。例えば、フレーム９２は、図１７ａにおける特定の格子フィールドの第一の部分を示す。
【０１００】
センサ画素の第三の列である、センサ画素の第三の行における波線フレーム９４により示される、特定のセンサ画素を参照して、格子部分２４は、点線フレーム９４ａにより示される画素９４の右半分をカバーする。参照符号９６で示される、右の隣接画素を参照して、格子フィールド２４は、点線フレーム９６ａにより示されるその左半分をカバーする。
【０１０１】
１ピッチだけセンサに関して格子１４を移動させることで、センサ画素９４は、別の格子フィールドにより部分的にカバーされる。従って、格子構造は、点線フレーム９４ｂにより示されるセンサ９４の左半分をカバーする。センサ画素９６を参照して、図１７ａにおける左半分９６ａをカバーする格子フィールド２４は、点線フレーム９６ｂで示される右半分をカバーする。従って、図１７ｂに示される第二の位置Ｐ２において、それぞれの画素の異なる部分は、アナライザ格子１４の格子フィールドによりカバーされる。
【０１０２】
図１７ｃで示される第三の位置では、図１７ａ及び図１７ｂに示される右半分及び左半分の代わりに、センサ画素の上半分及び下半分をカバーするように、格子構造が配置される。第三の位置への移動は、点線の移動矢印９８で示される。センサ画素９４を参照して、第一のサブエリア２６の部分２４、すなわち格子１４の格子フィールドは、点線フレーム９４ｃで示される、下半分をカバーする。センサ画素９６に関して、格子フィールドは、点線フレーム９６ｃで示される上半分をカバーする。
【０１０３】
第三の位置から、格子は更なる位置に移動され、コヒーレントＸ線照射を適用し、且つアナライザ格子を位相シフトする間、RAW画像データが記録される。更なる位置において、アナライザ格子及び位相格子の第一及び第二のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前で少なくとも部分的に、画素の第二のサブグループの前で少なくとも部分的に配置され、更なる位置において、画素の第一及び第二のサブグループの異なる更なる部分は、アナライザ格子及び位相格子のそれぞれの第一のサブエリアの部分によりカバーされ、更なる部分は、第一及び第二の部分のそれぞれと部分的にオーバラップする。
【０１０４】
図１７ｄで示される第四の位置Ｐ４といった、更なる位置に格子を、移動矢印４８により示されるように移動させることで、格子は、フレーム９２で例示されるように、１ピッチだけ下方向に移動される。
【０１０５】
第四の位置において、センサ画素９４を参照して、格子フィールドは、点線フレーム９４ｄにより示される上半分をカバーする。同様に、センサ画素９６を参照して、格子フィールドは、点線フレーム９６ｄにより示される下半分をカバーする。
【０１０６】
格子が移動される第三の位置Ｐ３及び第四の位置Ｐ４を設けることで、コヒーレントＸ線照射を適用し且つアナライザ格子を位相シフトさせる間、RAW画像データがそれぞれ記録される２つの更なる位置が設けられる。
【０１０７】
従って、これまで４セットのRAW画像データが供給される。
【０１０８】
コヒーレントＸ線照射を適用し、且つアナライザ格子を位相シフトさせる間、格子が移動され、第五のRAW画像データが記録される第五の位置Ｐ５が設けられる。第五の位置Ｐ５において、第一、第二、第三及び第四のサブパートは、アナライザ格子の第一のサブエリアの部分によりカバーされる。
【０１０９】
第五の位置について、図１７ｅ及び図１７ｆにおいて２つの代替的な可能性が示される。
【０１１０】
第四の位置で開始して、点線の移動矢印１００及び前のピッチの矢印の２分の１の大きさを有するピッチインジケータ矢印１０２とにより示される、２分の１ピッチだけアナライザ格子を移動させることで、図１７ｅで示される第一の第五の位置Ｐ５1を得ることができる。フレーム９２により分かるように、アナライザ格子１４のそれぞれの格子フィールドは、同時に４つのセンサ画素、すなわち２つの第一のセンサ画素及び２つの第二のセンサ画素をカバーする。
【０１１１】
センサ画素９４を参照して、右上の４分の１のフィールドは、点線フレーム９４ｅ1で示されるある格子フィールドによりカバーされ、左下の４分の１のフィールドは、点線フレーム９４ｅ2で示される別の格子フィールドによりカバーされる。
【０１１２】
画素９６を参照して、左上の４分の１のフィールド及び右下の４分の１のフィールドは、点線フレーム９６ｅ1及び９６ｅ2で示される格子フィールドによりカバーされる。
【０１１３】
従って、フレーム９４ｅ1は、フレーム９４ａの一部及びフレーム９４ｄの一部の両者をカバーする。
【０１１４】
さらに、フレーム９４ｅ2は、フレーム９４ｂの一部及びフレーム９４ｃの一部をカバーする。
【０１１５】
さらに、画素９６を参照して、第一、第二、第三及び第四の部分、すなわちフレーム９６ａ，９６ｂ，９６ｃ及び９６ｄは、画素９４を参照して記載されたのと同様のやり方で、部分９６ｅ1及び９６ｅ2により部分的にカバーされる。
【０１１６】
代替的な第五の位置Ｐ５2は、図１７ｆで示される。この第五の位置Ｐ５2は、点線の移動矢印１０４及び２分の１ピッチの矢印１０６で示される、右に２分の１ピッチだけアナライザ格子１４を移動させることで第三の位置から開始して達成される。
【０１１７】
図示されるように、第五の位置Ｐ５2で、第一、第二、第三及び第四の部分のサブパートは、アナライザ格子１４の格子フィールドの部分によりカバーされる。センサ画素９４及９６の部分が、いわゆるミラーリングされるやり方、すなわち右上の４分の１及び左下の４分の１の代わりに、画素９４において、左上の４分の１と右下の４分の１がカバーされるので、同様のことが画素９６にも当てはまり、上述された態様の繰り返しは、この点で必要ではない。
【０１１８】
更なる態様によれば、第三の位置から、アナライザ格子は、第二の移動ピッチＰT2により、第三の位置から第四の位置にセンサに関して移動され、第二の移動方向は、第一の移動方向に対して垂直である。
【０１１９】
例えば、これは、ダウンストリームを示しているピッチ矢印１０８ｃにより図１７ｃにおいて示され、図１７ａ及び図１７ｂでは、右へのピッチ矢印１０８ａ及び１０８ｂにより示される。
【０１２０】
図１７において、ピッチＰT2は、Ｐ１からＰ２への第一の移動ステップに適用されるピッチと比較して等しい長さを有する。勿論、第二の移動ピッチＰT2は、異なる値を有することもできる。
【０１２１】
図１７を参照して、図１７ａ及び図１７ｂで示される水平方向、又は図１７ｃ及び図１７ｄで示される垂直方向の何れかで、ファクタ２による空間解像度の改善を達成することができる。上述されたように、アナライザ格子の移動の位置のそれぞれについて、全体の位相シフトループが実行される必要がある。図１７ａ及び図１７ｂのステップのみ、又は図１７ｃ及び図１７ｄのステップのみを実行することで、同時に両方向ではなく、垂直方向又は水平方向において、解像度を改善することができる。
【０１２２】
先に説明されたように、これが可能な実施の形態は、図１７ｅ又は図１７ｆにより例示される。言い換えれば、図１７ａ〜図１７Ｄの４つの位相シフトの手順が図１７ｅ及び図１７ｆで示される２つのステップサイクルの何れかによりサポートされる場合、空間解像度は、垂直方法及び水平方向において同時に改善される。５つの結果として得られる位相から、図１７ｅ又は図１７ｆの何れかと組み合わせて図１７ａ〜図１７ｄにおいて示される画素９５のそれぞれの４分の１における位相の勾配を計算することができる。
【０１２３】
更なる例示的な実施の形態によれば、第一及び／又は第二の回折格子は、第一及び／又は第二の回折格子の格子構造に対して、鋭角αで第一の格子ピッチＰG1をもつ回折格子構造の１周期に関して位相がシフトされるようにそれぞれ適合される。
【０１２４】
更なる例示的な実施の形態によれば、アナライザ格子は、アナライザ格子の格子構造に対して、鋭角αで第一の格子ピッチＰG1をもつアナライザ格子構造の１周期に関して位相がシフトされるように適合される。例えば、鋭角は、９０°よりも小さい。
【０１２５】
更なる例示的な実施の形態によれば、位相格子は、アナライザ格子の格子構造に対して鋭角αで第一の格子ピッチＰG1をもつアナライザ格子構造の１周期に関して位相がシフトされるように適合される。例えば、鋭角は、９０°よりも小さい。
【０１２６】
更なる態様によれば、第三の位置から、アナライザ格子は、第二の移動ピッチＰT2で第三の位置から第四の位置にセンサに関して移動される。第二の移動方向は、第一の移動方向（図示せず）に垂直である。
【０１２７】
更なる例示的な実施の形態によれば、その例は、図１８及び図１９で示されており、例示のため、検出器１２と共にアナライザ格子１４は、参照符号１０９で示される角度４５°により回転される。二重矢印１１３をシフトすることで示されるように、アナライザ格子は、水平方向、すなわち左右に位相がずれる。
【０１２８】
用語「右」、「左」、「上」又は「下」、及び「水平」並びに「垂直」は、文字及び符号が読まれるようにページを見たときに、図が提示されるページに関連し、すなわち大部分の場合、図のページは、横方向で考えられる。
【０１２９】
格子に印加されるＸ線照射は、２つの方向でコヒーレンスを有する。
【０１３０】
例えば、グリッドのようなソース格子、又はグリッド又はラスタ構造をもつソース格子といった、２つの格子方向をもつソース格子が使用される。
【０１３１】
別の例によれば、微小焦点管が提供される。
【０１３２】
更なる例によれば、コヒーレントＸ線照射について、それぞれの複数のＸ線ビームを生成するため、複数のナノチューブが設けられる。
【０１３３】
図１８及び図１９に示される実施の形態によれば、参照符号１１４が使用される、ラインをもつグリッドにより象徴的に示される２つの方向において高い横方向のコヒーレンスを有する放射線が印加される。
【０１３４】
グリッド９０がコヒーレンスの回転方向及び格子構造のみを示し、実際のサイズを示していないため、正方形のようなグリッドパターンがグリッドを超えて拡大するように、グリッド１１４が示される。勿論、格子は、２つのコヒーレンスの方向により放射線により十分に照射され、すなわち検出器及び格子は、それらの全体の領域にわたり照射される。
【０１３５】
別の態様によれば、格子及び／又は検出器を部分的にのみカバーする放射線が提供される。
【０１３６】
更なる実施の形態によれば、図示されていないが、例えば１以上のラインソースを提供することで、図に示される方向のうちの唯一の方向において横方向のコヒーレンスをもつＸ線ビームが提供される。
【０１３７】
参照符号１１６で示されるセンサの選択された画素を参照して、格子を左右に位相をシフトすることで、画素１１６の前に配置される特定の格子のサブ構造に垂直な位相勾配の情報が取得される。これは、位相をシフトする方向が角度４５°だけ回転され、結果として得られる投影は、情報が得られるように計算することができるためである。参照符号１１８により示される右の隣接画素を見たとき、最も高い横方向のコヒーレンス１１４の方向に対して、ある角度にある水平方向において格子の位相をシフトすることで、この特定の画素について、画素１１８の前に配置される特定のサブ格子に垂直にある位相の勾配情報が得られる。つぎに、すなわちこの第一の位相がシフトされた取得の後、格子が移動されることを示すピッチ矢印１２０ａ、及び格子が移動されていることを示す矢印１２０ｂにより示されるように、格子は１画素だけ移動される。しかし、移動ステップを通して同じ格子フィールドを示すフレーム１２２が提供される。従って、アナライザ格子は、図１８ａにおける第一の位置Ｐ１から図１８ｂにおける第二の位置Ｐ２に移動される。以上により、画素１１６及び１１８の前に、サブ格子フィールドが配置されず、アナライザ格子の開口フィールドが配置される。従って、これら特定の画素を参照して、密度情報が取得される。
【０１３８】
図１８ｂ及び図１８ｃにおける移動矢印１２２ａで示される次の移動ステップ、すなわち第二の移動ステップにおいて、アナライザ格子は、この場合、右下方向に１ピッチだけ再びシフトされる。図１８ｃにおける例により分かるように、画素１１６の前で、アナライザ格子のフィールドは、図１８ａにおける位置Ｐ１におけるこの画素１１６の前に配置される格子フィールドと比較して垂直方向に向けられる格子構造をもつこの画素１１６の前で配置される。従って、第三の位置が設けられ、２つのセンサ画素１１６及び１１８は、アナライザ格子１４の格子フィールドでそれぞれカバーされる。
【０１３９】
本発明の更なる態様によれば、第一のサブエリアの格子構造は、第一の格子の向きＧO1をもつ少なくとも１つの第一の格子フィールド１１０及び第二の格子の向きＧO2をもつ少なくとも１つの第二の格子フィールド１１２を有し、第一の格子フィールドの格子の向きＧO1は、第一の向きで配置され、第二の格子フィールドの格子の向きＧO2は、第一の向きに横断する第二の向きに配置される。
【０１４０】
図１８ｃにおいて、第一及び第二の画素１１６，１１８は、図１８ａにおける特定の格子フィールドの格子の向きに垂直な方向を有する格子構造でカバーされる。ここで、異なる方向における位相勾配の情報は、画素１１６及び１１８について取得される。次いで、図１８ｃにおける移動矢印１２４ａ及び図１８ｄにおける移動矢印１２４ｂにより示される第三の変換ステップにおいて、第四の位置Ｐ４が設けられ、位置Ｐ４において、画素１１６及び１１８が格子構造によりカバーされないが、アナライザ格子の開口のフィールドが設けられる。従って、この位置において、２つの画素について、密度情報が記録される。しかし、参照符号１２６及び１２８で示される、隣接画素を見た場合、これら２つの画素について、位相勾配の情報は、第二の位置における場合のように、第四の位置において記録される。勿論、第二の位置及び第四の位置における位相の勾配は、格子フィールドの格子がこれらの２つの位置において異なる向きを有するので、異なる方向を有する。
【０１４１】
図１９ａ，図１９ｂ，図１９ｃ及び図１９ｄにおいて、垂直方向で指向される位相シフトの矢印１３０、すなわちソースの２つのコヒーレンス方向のうちの１つに平行に示されるように、位相をシフトする方向の第二の可能性が図示される。従って、これらのステップは更に記載されないが、同じ参照符号で示される。
【０１４２】
横方向のコヒーレンスに関する要求は、垂直又は水平方向に投影されるピッチにおける増加を補償するため、従来のセットアップに関して２の平方根の要素だけ増加される。利点は、２つの垂直方向における位相ステップは、ソース格子の向きに垂直又は平行な格子の移動によってのみ実行される。上述されたように、好適な角度である４５°となるように示される。
【０１４３】
ソースの２つのコヒーレンスの方向に関して、回転される格子を設けることで、異なる方向を有する第一のサブエリア２６の部分をもつアナライザ格子を設けることで、２つの異なる方向について勾配情報を得ることができる。しかし、全ての画素について位相の勾配情報を提供するため、更なるステップが必要である。
【０１４４】
図示されない更なる例示的な実施の形態によれば、図１８及び図１９の格子構造は、シンクロトロン照射又は微小焦点管、すなわち格子が回転される必要がない２つの方向においてコヒーレンスを有する照射と組み合わされる。
【０１４５】
図示されない更なる例示的な実施の形態によれば、位相シフトの方向は、格子構造の方向に対して３０°〜６０°の角度を有する。
【０１４６】
例えば、位相シフトの方向について例えば３０°といった４５°から明らかに区別可能な角度が印加される。４５°とは異なる角度でシフトすることで、位相をシフトする間の変調の周波数により、画素の２つの部分を通しての位相の勾配を区別することができる。これは、改善された画像情報の取得を可能にする。
【０１４７】
例示的な実施の形態によれば、回折格子は、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成向けのアナライザ格子である。
【０１４８】
更なる例示の実施の形態によれば、回折格子は、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成向けの位相格子である。
【０１４９】
更なる例示的な実施の形態によれば、２つの回折格子は、Ｘ線微分位相コントラスト画像形成向けTalbot-Lau干渉計と呼ばれる干渉計を提供するため、位相格子及びアナライザ格子として組み合わされる。
【０１５０】
用語「回折“diffraction”」格子は、検出器がアナライザ格子の近くに配置されるので、この格子の回折効果は検出されないが、アナライザ格子にも適用される。しかし、回折は係る格子により実際に誘発されるので、用語「回折格子」が適している。
【０１５１】
さらに、位相格子の目的は、回折を誘発することであり、従って干渉パターンを検出可能である。従って、位相格子は、Ｘ線パターンの位相を変えるため、Ｘ線吸収となる必要がない。しかし、これは、請求項で定義される吸収格子により達成することもできる。
【０１５２】
更なる例示的な実施の形態（図示せず）によれば、回折格子の吸収特性は、位相格子に関して省略されることが更に明示的に示される。本発明によれば、干渉を誘発する、すなわち回折を誘発するサブエリアが提供され、サブエリアでは、回折が生じない。
【０１５３】
（参照符号５２０，５２２で示される）回転される位相及びアナライザ格子１５，１４をもつ検出器アレンジメント１０は、図２０に示される。ソース格子５１８’として、上述された２つの方向における横方向のコヒーレンスを示すグリッドのような構造が示されている。
【０１５４】
勿論、従来のＸ線源として提供されるソース格子５１８’及びソース５１２の代わりに、微小焦点管又は例えばアレイといった微小焦点管のアレンジメントを設けることもできる。
【０１５５】
（図示せず）更なる例示的な実施の形態によれば、グリッドのようなソース格子の代わりに、唯一の方向におけるコヒーレンスが得られるリニアソース格子が設けられる。
【０１５６】
更なる例示的な実施の形態によれば、図２１を参照して説明される、微分位相コントラスト画像形成の方法４００が提供される。本方法は、以下のステップを含む。第一の位置Ｐ１で、第一の印加ステップ４１０において、コヒーレントＸ線照射が位相格子及びアナライザ格子に第一の位置Ｐ１で印加される。位相格子及びアナライザ格子は、少なくとも１つの格子部分と少なくとも開口部とをそれぞれ有する。つぎに、位相をシフトするステップ４１２で、アナライザ格子は、位相がシフトされ、更なる記録ステップ４１４で、第一のRAW画像データ４１６は、少なくとも２つの部分をもつセンサにより記録され、第一及び第二の部分は、位相コントラスト情報及び密度情報を記録する。３つのステップ４１０，４１２及び４１４は、３つのステップを囲んでいる点線の矩形４１８で示され、同時に行われる。さらに、参照符号４２０で示される移動ステップＴ１において、位相格子及びアナライザ格子は、第二の位置Ｐ２に移動される。次いで、第二の印加ステップ４２５において、コヒーレントＸ線照射は、第二の位置において位相格子及びアナライザ格子に印加される。印加の間、第二の位相をシフトするステップ４２６において、アナライザ格子は、位相がシフトされる。同時に、第二の記録ステップ４２６において、第二のRAW画像データ４２８は、少なくとも２つの部分をもつセンサにより記録され、第一及び第二の部分は、密度情報及び位相コントラスト画像情報を記録する。３つのステップ４２２，４２４及び４２６の同時の実行は、第二の点線の矩形４３０で示される。提供ステップ４３２において、記録された第一及び第二のRAW画像データは、RAW画像データ４３４として提供される。第一及び第二のRAW画像データ４１６，４２８の組み合わせは、矢印４３６で示される。
【０１５７】
また、印加ステップ４１０は、ステップａ１）とも呼ばれ、位相をシフトするステップ４１２は、ステップａ２）とも呼ばれ、記録ステップ４１４は、ステップａ３）とも呼ばれ、移動ステップ４２０は、ステップｂ）とも呼ばれ、第二の印加ステップ４２２は、ステップｃ１）とも呼ばれ、第二の位相をシフトするステップ４２２は、ステップｃ２）とも呼ばれ、第二の記録ステップ４２６は、ステップｃ３）とも呼ばれ、及び提供するステップ４３２は、ステップｄ）とも呼ばれる。
【０１５８】
（更に図示されない）更なる例示的な実施の形態によれば、ステップａ２）は、第一の格子ピッチＰG1をもつアナライザ構造の１周期に関して横方向に第一の位置においてアナライザ格子の位相をシフトすることを含む。さらに、ステップｃ２）は、第一の格子ピッチＰG1をもつアナライザ格子構造の１周期に関して横方向に第二の位置においてアナライザ格子の位相をシフトすることを含む。
【０１５９】
更なる態様によれば、第一の位置において、位相格子及びアナライザ格子の第一のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前で配置され、第二のサブエリアは、画素の第二のサブグループの前で配置される。さらに、第一のサブグループは、位相コントラスト画像情報を記録し、第二のサブグループは、密度情報を記録する。
【０１６０】
更なる態様によれば、第二の位置で、位相格子及びアナライザ格子の第一のサブ領域は、画素の第二のサブグループの前で配置され、第二のサブグループは、画素の第一のサブグループの前で配置される。第一のサブグループは、密度情報を記録し、第二のサブグループは、位相コントラスト画像情報を記録する。
【０１６１】
更なる態様によれば、既に記載されたように、第一の位置において、検出器の第一の部分は、位相コントラスト画像情報を記録し、第二の部分は、密度情報を記録する。第二の位置において、第一の部分は、密度情報を記録し、第二の部分は、位相コントラスト画像情報を記録する。
【０１６２】
図２２では、本方法の更なる実施の形態は、概略的に例示される。第二の点線の矩形４３０で示される第二の取得ステップに続いて、参照符号４３８で示される第二の移動ステップＴ２が設けられ、位相格子及びアナライザ格子は、第三の位置Ｐ３に移動される。第三の位置において、図２１を参照して上述されたそれぞれのステップと同様のやり方で、第三の印加ステップ４４０、第三の位相をシフトするステップ４４２及び第三の記録ステップ４４４が設けられる。前と同様に、第三の画像データ４４５を供給するこれらのステップは同時に実行され、第三の点線の矩形４４６で示される。
【０１６３】
さらに、参照符号４４８で示される第三の移動ステップＴ３が設けられ、位相格子及びアナライザ格子が第四の位置Ｐ４に移動される。この第四の位置において、第四の画像データ４５５を供給する、第四の印加ステップ４５０、第四の位相をシフトするステップ４５２及び第四の記録ステップ４５４が同時に実行され、参照符号４５６で点線の第四の矩形により示される。従って、供給するステップ４５８において、RAW画像データとして供給される、第一、第二、第三及び第四のRAW画像データが供給され、組み合わせ及び計算ステップは、矢印４６２で示される。
【０１６４】
本発明の回折格子構造の利点の１つは、位相勾配の情報は、全体のエリアについての密度情報と同様に、完全な格子エリアについて取得されることである。従来の格子をもつ従来の第一ステップ及び格子を持たないＸ線画像としての第二のステップと比較して、格子の除去を必要とせず、これは、時間及び計算スペースを節約し、また、ステップが自動的に実行されるので、医療スタッフの大きな低減を意味する。
【０１６５】
さらに、例えばチェス盤のパターンを提供するとき、第一のステップにおいて、１つの画素おきに、位相勾配の情報が取得され、１つの画素おきに、密度情報が取得される。第二のステップにおいて、これは、逆もまた同様である。しかし、それぞれの「格子をつけた“grated”」画素から、位相をシフトした結果から平均の密度を計算することで、密度情報が取得される。
【０１６６】
全体の回折格子が例えば金といった吸収物質の等距離のトレンチにより一様にカバーされないように格子構造を変更することで、幾つかの実施の形態は可能であり、そのうちの幾つかの実施の形態は先に記載された。例えば、金のトレンチは、簡単なケースでは、検出器の正方形の画素により形成される図示されるチェス盤のパターンの１つの色の正方形のみをカバーする。１つの完全な位相ステップの周期が白の正方形を通して揃えられる金のトレンチで実行される場合、Ｘ線波の場の位相の勾配がそこで通常通り決定され、黒の正方形にわたる干渉縞は、分解されないままである。その後、アナライザ格子及び位相格子は、黒の充填されたトレンチをチェス盤の黒の正方形と揃えるため、Ｘ線検出器に沿って２次元の何れかで１つの画素サイズにより移動される。位相をシフトすることは、そこで繰り返され、従って、位相格子は、検出器全体を通して測定される。従って、放射線量の効率と位相コントラストの生成で利用されるＸ線パワーとの間の有益なトレードオフが達成される。
【０１６７】
画素の幅又は高さの２分の１画素だけ、金のチェス盤のトレンチパターンが白又は黒の正方形の何れかからずれるとき、その位置での位相シフトは、ファクタ２で位相の勾配の空間サンプリングを改善する。位相の勾配のサンプリングを終了するため、位相シフトは、２分の１ピッチのオフセットが実現された同じ方向においてフル画素のピッチだけシフトされたアナライザ格子及び位相格子と共に繰り返される必要がある。等方性の分解能の改善を得るため、１態様によれば、前に実現されたオフセットに垂直なオフセットと共に、少なくとも２を超える位相シフトの手順が必要とされる。
【０１６８】
従って、記載された画像形成シーケンスは、位相の感度における２倍の低減を犠牲にして、ファクタ２による改善された放射線量の効率で両方向において、ファクタ２による位相の勾配の空間解像度の改善を可能にする。しかし、焦点サイズが空間解像度の制限因子である場合、格子構造は、それぞれの適応を必要とする。
【０１６９】
図２３に示される更なる例示的な実施の形態によれば、位置Ｐ４における第四の取得に続いて、参照符号４６４により示される第四の移動ステップＴ４が実行され、ここで、格子は第五の位置Ｐ５に移動され、第五の位置で、コヒーレントＸ線照射を印加し（４７０）、アナライザ格子の位相シフトを行う間、第五のRAW画像データ４７５が記録される。第五の位置で、第一、第二、第三及び第四の部分における図１７ｅにおけるサブパート９４ｅ1，９４ｅ2，９６ｅ1及び９６ｅ2又は図１７ｆにおける９４ｆ1，９４ｆ2，９６ｆ1及び９６ｆ2は、アナライザ格子及び位相格子に第一のサブエリアの部分によりカバーされる。点線の矩形４７６で示される、Ｘ線の印加、記録及び位相シフトのステップは、同時に設けられる。次いで、記録された第一、第二、第三、第四及び第五のRAW画像データセットは、４７８で、RAW画像データ４８０として供給される。勿論、RAW画像データ４８０を供給するため、計算ステップが設けられる。組み合わせ及び計算ステップが矢印４８２で示される。
【０１７０】
図１７で示される更なる例示的な実施の形態によれば、第四の取得ステップは適用されないが、代わりに第五の取得ステップが設けられる。従って、後続の計算ステップによる更なる処理のための改善された画像データを達成することも可能である。例えば、図１７ａにおいて、位置Ｐ１において、画素９６について、ａ＋ｃ＝ｍ１が測定され、位置Ｐ２において、ｂ＋ｄ＝ｍ２が測定され、位置Ｐ３において、ａ＋ｂ＝ｍ３が測定される。位置Ｐ４において、ｃ＋ｄ＝ｍ４が測定される。この線形方程式のシステムについて、このように得られたマトリクスは、特異行列である。先に記載されたように、Ｐ４の測定が省略され、位置Ｐ５が代わりに測定された場合、シーケンスＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ５に至り、以下の式が当てはまる。
【０１７１】
【数１】
2014500947.tif 000003
更なる例示的な実施の形態によれば、第四及び第五の位置の代わりに、第五の位置（Ｐ５1；Ｐ５2）のうちの１つが設けられ、この第五の位置にアナライザ格子及び位相格子が移動され（４６４）、この第五の位置において、コヒーレントＸ線照射を適用し（４７０）、アナライザ格子を位相シフトする（４７２）間、第五のRAW画像データが記録される（４７４）。第五の位置において、第一、第二、第三及び第四のバーとのサブパート（９４ｅ1，９４ｅ2，９６ｅ1，９６ｅ2；９４ｆ1，９４ｆ2，９６ｆ1，９６ｆ2）は、アナライザ格子及び位相格子の第一のサブエリアの部分によりカバーされる。
【図１】
2014500947.tif 000004
【図２】
2014500947.tif 000005
【図３ａ】
2014500947.tif 000006
【図３ｂ】
2014500947.tif 000007
【図４】
2014500947.tif 000008
【図５】
2014500947.tif 000009
【図６ａ−６ｂ】
2014500947.tif 000010
【図７ａ−７ｂ】
2014500947.tif 000011
【図８ａ−８ｂ】
2014500947.tif 000012
【図９ａ−９ｂ】
2014500947.tif 000013
【図１０ａ−１０ｃ】
2014500947.tif 000014
【図１１ａ−１１ｂ】
2014500947.tif 000015
【図１２ａ−１２ｃ】
2014500947.tif 000016
【図１３ａ−１３ｂ】
2014500947.tif 000017
【図１４ａ−１４ｂ】
2014500947.tif 000018
【図１５ａ−１５ｂ】
2014500947.tif 000019
【図１５ｃ−１５ｄ】
2014500947.tif 000020
【図１６ａ−１６ｂ】
2014500947.tif 000021
【図１６ｃ−１６ｄ】
2014500947.tif 000022
【図１７ａ−１７ｅ】
2014500947.tif 000023
【図１７ｆ】
2014500947.tif 000024
【図１８ａ−１８ｂ】
2014500947.tif 000025
【図１８ｃ−１８ｄ】
2014500947.tif 000026
【図１９ａ−１９ｂ】
2014500947.tif 000027
【図１９ｃ−１９ｄ】
2014500947.tif 000028
【図２０】
2014500947.tif 000029
【図２１】
2014500947.tif 000030
【図２２】
2014500947.tif 000031
【図２３】
2014500947.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【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線微分位相コントラスト画像形成の回折格子であって、
第一のサブエリアの少なくとも１つの部分と、
第二のサブエリアの少なくとも１つの部分とを備え、
前記第一のサブエリアは、第一の格子ピッチにより周期的に配置される複数のバー及びギャップをもつ格子構造を有し、Ｘ線放射の位相及び／又は振幅を変えるように前記バーが配置され、前記ギャップは、Ｘ線を透過し、
前記第二のサブエリアは、Ｘ線を透過し、前記第二のサブエリアの前記少なくとも１つの部分は、当該回折格子においてＸ線を透過する開口を提供し、
前記第一のサブエリア及び前記第二のサブエリアの部分は、１つの画像取得ステップの間に、位相コントラストの情報が密度情報と共に記録することができるように、少なくとも１つの方向において交互するように配置される、
回折格子。
【請求項２】
前記第一のサブエリア及び／又は第二のサブエリアの複数の部分が第一のサブセット及び／又は第二のサブセットとして隣接して配置され、
前記第一のサブセット及び／又は第二のサブセットは、少なくとも１つの方向において、第一のサブセットの繰返しピッチ及び／又は第二のサブセットの繰返しピッチで当該回折格子のエリアにわたり配置される、
請求項１記載の回折格子。
【請求項３】
前記第一のサブエリア及び第二のサブエリアの部分は、チェス盤のパターンにおいて当該回折格子のエリアにわたり配置される、
請求項１又は２記載の回折格子。
【請求項４】
前記第一のサブエリアの部分は、第一のサブエリアの部分のうちの少なくとも１つのラインを有する少なくとも１つの線形の格子のグループにおいて線形に配置され、
前記第二のサブエリアの部分は、第二のサブエリアの部分のうちの少なくとも１つのラインを有する少なくとも１つの線形の開口のグループにおいて線形に配置され、
少なくとも２つの線形の格子のグループ及び少なくとも２つの線形の開口のグループが設けられ、
前記線形の格子のグループと前記線形の開口のグループは、第一のラインピッチで交互するように配置される、
請求項１乃至３の何れか記載の回折格子。
【請求項５】
オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線システムの検出装置であって、
第一の回折格子と、
第二の回折格子と、
センサをもつ検出器とを備え、
前記センサは、画素の第一のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素と画素の第二のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素とを有し、
前記第一の回折格子は、位相格子であり、
前記第二の回折格子は、アナライザ格子であり、
前記アナライザ格子及び／又は位相格子は、前記アナライザ格子の周期に関して横方向にシフトされ、
前記位相格子及び前記アナライザ格子は、請求項１乃至４の何れか記載のＸ線微分位相コントラスト画像形成の回折格子として設けられ、
前記第一及び第二の回折格子は、第一の移動ピッチにより第一の位置から少なくとも第二の位置に前記センサに関してそれぞれ移動し、
前記第一の移動ピッチは、前記少なくとも１つの方向において、交互するように配置される前記第一のサブエリア及び前記第二のサブエリアの部分に適合され、
前記第一の位置及び前記第二の位置において、前記第一のサブエリア及び前記第二のサブエリアの部分の背後に、異なる割合のセンサが配置される、
検出装置。
【請求項６】
前記第一の回折格子及び／又は前記第二の回折格子は、前記第一の回折格子及び／又は前記第二の回折格子の格子構造に対して鋭角で、前記第一の格子ピッチをもつ前記回折格子構造の１周期に関してそれぞれ位相がシフトされる、
請求項５記載の検出装置。
【請求項７】
前記画素のサイズは、前記回折格子の前記第一のサブエリア及び／又は前記第二のサブエリアの部分のサイズとは異なる、
請求項５又は６記載の検出装置。
【請求項８】
オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置であって、
Ｘ線源と、
ソース格子と、
位相格子と、
アナライザ格子と、
検出器とを備え、
前記Ｘ線源は、Ｘ線の多色スペクトルのＸ線ビームを生成し、
前記ソース格子は、前記アナライザ格子の位置で干渉が観察されるように、前記位相格子の少なくとも１つの完全な格子ピッチをコヒーレントに照明するため、十分な横方向のコヒーレンスを提供し、
前記位相格子、前記アナライザ格子及び前記検出器は、請求項５乃至７の何れか記載の検出装置として提供される、
Ｘ線画像取得装置。
【請求項９】
微分位相コントラスト画像形成のための医用Ｘ線画像形成システムであって、
請求項８に記載の、オブジェクトの位相コントラスト画像を生成するＸ線画像取得装置と、
処理ユニットと、
インタフェースユニットと、
オブジェクトを受ける装置とを備え、
前記処理ユニットは、前記Ｘ線源を制御し、前記アナライザ格子及び／又は前記位相格子の位相をシフトすることを制御し、前記位相格子及び前記アナライザ格子の移動を制御し、
前記干渉ユニットは、記録された第一及び第二のRAW画像データを前記処理ユニットに供給し、
前記オブジェクトを受ける装置は、前記位相コントラスト画像取得のために関心のあるオブジェクトを受ける、
医用Ｘ線画像形成システム。
【請求項１０】
微分位相コントラスト画像形成の方法であって、
ａ１）第一の位置において２つの回折格子をもつ干渉計にコヒーレントなＸ線照射を印加するステップと、前記２つの回折格子は、少なくとも格子部分と少なくとも開口部分とをそれぞれ有し、第一の回折格子は、位相格子であり、第二の回折格子は、アナライザ格子であり、
ａ２）前記アナライザ格子の位相をシフトするステップと、
ａ３）少なくとも２つの部分をもつセンサにより第一のRAW画像データを記録するステップと、第一の部分と第二の部分は、位相コントラスト画像情報及び密度情報を記録し、
ｂ）前記アナライザ格子及び前記位相格子を第二の位置に移動するステップと、
ｃ１）前記第二の位置において、コヒーレントなＸ線照射を前記干渉計に印加するステップと、
ｃ２）前記アナライザ格子の位相をシフトするステップと、
ｃ３）少なくとも２つの部分をもつセンサで第二のRAW画像データを記録するステップと、前記第一及び第二の部分は、密度情報及び位相コントラスト画像情報を記録し、
ｄ）記録された第一及び第二のRAW画像データをRAW画像データとして提供するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記位相をシフトするステップは、前記回折格子に対して鋭角に実行される、
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記位相格子及び前記アナライザ格子は、第一のサブエリアの少なくとも１つの部分をそれぞれ有し、前記第一のサブエリアは、第一の格子ピッチにより周期的に配置される複数のバー及びギャップをもつ格子構造を備え、Ｘ線照射の位相及び／又は振幅を変えるように前記バーが配置され、前記ギャップは、Ｘ線を透過し、
第二のサブエリアの少なくとも１つの部分は、Ｘ線を透過し、前記第二のサブエリアの少なくとも１つの部分は、前記回折格子においてＸ線を透過する開口を提供し、前記第一のサブエリア及び前記第二のサブエリアの部分は、少なくとも１つの方向において交互するように配置され、
ステップａ３）は、前記第一の位置において、前記センサにより前記第一のRAW画像データを記録するステップを含み、前記センサは、画素の第一のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素と、画素の第二のサブグループの少なくとも１つのセンサ画素とを含み、前記第一の位置において、前記アナライザ格子及び前記位相格子の前記第一のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前で少なくとも部分的に配置され、前記第一及び第二のサブグループは、位相コントラスト画像情報及び密度情報を記録し、
ステップｂ）は、第一の変換ピッチにより、前記第一の位置から少なくとも前記第二の位置に前記センサに関して前記位相格子及び前記アナライザ格子を移動するステップを含み、前記移動ピッチは、前記少なくとも１つの方向において交互するように配置される前記回折格子の前記第一及び第二のサブエリアの部分に適合され、前記第二の位置において、前記アナライザ格子及び前記位相格子の第一のサブエリアは、画素の第二のサブグループの前で少なくとも部分的に配置され、第二のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前で少なくとも部分的に配置され、
ステップｃ３）は、前記第二の位置において前記センサにより前記第二のRAW画像データを記録するステップを含み、前記第一及び第二のサブグループは、密度情報及び位相コントラスト画像情報を記録する、
請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
前記第一及び第二の位置において、前記アナライザ格子の前記第一及び第二のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前に少なくとも部分的に、画素の第二のサブグループの前に少なくとも部分的にそれぞれ配置され、前記第一及び第二の位置において、画素の第一のサブグループ及び画素の第二のサブグループの異なる第一及び第二の部分は、前記アナライザ格子の前記第一のサブエリアの部分によりそれぞれカバーされ、
ステップｃ）に続いて、第三の位置及び少なくとも更なる位置が設けられ、前記第三の位置及び少なくとも更なる位置に、前記回折格子が移動され、前記第三の位置及び少なくとも更なる位置において、コヒーレントＸ線照射を印加し、前記アナライザ格子の位相をシフトする間、第三及び更なるRAW画像データが記録され、
前記第三及び更なる位置において、前記アナライザ格子及び前記位相格子の前記第一及び第二のサブエリアは、画素の第一のサブグループの前で少なくとも部分的に、画素の第二のサブグループの前に少なくとも部分的にそれぞれ配置され、前記第三及び更なる位置において、画素の第一及び第二のサブグループの異なる第三及び更なる部分は、前記アナライザ格子及び前記位相格子の前記第一のサブエリアの部分によりそれぞれカバーされ、前記第三及び更なる部分は、前記第一及び第二の部分とそれぞれ部分的にオーバラップする、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
処理ユニットにより実行されたとき、請求項１０乃至１３の何れか記載の方法を実行させる、請求項１乃至９の何れか記載の装置を制御するコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１４記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【国際調査報告】
2014500947.tif 000033
2014500947.tif 000034