(57)【要約】  Ｘ線検知器１００、及び当該Ｘ線検知器１００を備えるＸ線撮像装置５００が提供される。Ｘ線検知器１００は、Ｘ線放射をシンチレータ光１１０へと変換するための少なくとも３つのシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｅと、少なくとも２つのセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂであって、その各々が、シンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｅのうちの少なくとも１つによって射出されたシンチレータ光１１０を受け取るための、屈曲可能基板１０６ａ、１０６ｂに配置された複数の光感知ピクセル１０８ａ、１０８ｂを備える、少なくとも２つのセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂと、を備える。ここで、シンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｅの数はセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂの数よりも多い。少なくとも３つのシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｅ及び少なくとも２つのセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂは、互いに重なり合って配置され、センサアレイ１０４ｂのうちの少なくとも１つは、シンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｅのうちの少なくとも２つの間に配置され、それによって、前記少なくとも２つのシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｅは、前記少なくとも１つのセンサアレイ１０４ｂの２つの互いに反対側の面１０３ａ、１０３ｂにおいて前記少なくとも１つのセンサアレイ１０４ｂに光学的に結合される。更に、前記少なくとも１つのセンサアレイ１０４ｂは、前記少なくとも２つのシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｅによって射出された光を受け取るように構成される。
2020503518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線放射をシンチレータ光へと変換するための少なくとも３つのシンチレータレイヤと、
少なくとも２つのセンサアレイであって、その各々が、前記シンチレータレイヤのうちの少なくとも１つによって射出されたシンチレータ光を受け取るための複数の光感知ピクセルを備える、少なくとも２つのセンサアレイと、
を備えるＸ線検知器であって、
前記センサアレイの各々の前記光感知ピクセルは、屈曲可能基板に配置され、
前記シンチレータレイヤの数は前記センサアレイの数よりも多く、
前記少なくとも３つのシンチレータレイヤ及び前記少なくとも２つのセンサアレイは、互いに重なり合って配置され、
前記センサアレイのうちの少なくとも１つは、前記シンチレータレイヤのうちの少なくとも２つの間に配置され、それによって、前記少なくとも２つのシンチレータレイヤは、前記少なくとも１つのセンサアレイの２つの互いに反対側の面において前記少なくとも１つのセンサアレイに光学的に結合され、
前記少なくとも１つのセンサアレイは、前記少なくとも２つのシンチレータレイヤによって射出された光を受け取る、Ｘ線検知器。
【請求項２】
前記少なくとも２つのセンサアレイの各々は、前記シンチレータレイヤのうちの少なくとも２つの間に配置され、及び／又は、
前記センサアレイの各々は、それぞれの前記センサアレイの２つの互いに反対側の面に配置された前記シンチレータレイヤのうちの少なくとも２つによって射出された光を受け取る、請求項１に記載のＸ線検知器。
【請求項３】
少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタを更に備え、
前記少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタは、前記切り替え可能光学フィルタがシンチレータ光に対して透明である第１の状態と、前記切り替え可能光学フィルタがシンチレータ光をブロックする第２の状態との間で切り替え可能である、請求項１又は２に記載のＸ線検知器。
【請求項４】
前記切り替え可能光学フィルタは、エレクトロクロミック光学フィルタである、請求項３に記載のＸ線検知器。
【請求項５】
前記少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタは、前記少なくとも２つのセンサアレイの間に配置される、請求項３又は４に記載のＸ線検知器。
【請求項６】
前記Ｘ線検知器は、前記少なくとも２つのセンサアレイの間に配置された少なくとも１つの中央シンチレータレイヤを備え、
前記少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタは、前記センサアレイのうちの少なくとも１つと前記少なくとも１つの中央シンチレータレイヤとの間に配置される、請求項３乃至５のいずれか一項に記載のＸ線検知器。
【請求項７】
前記Ｘ線検知器は、前記Ｘ線検知器の第１の外側面に配置された第１の外側シンチレータレイヤを備え
前記Ｘ線検知器は、前記第１の外側面の反対側である前記Ｘ線検知器の第２の外側面に配置された第２の外側シンチレータレイヤを備え、
前記Ｘ線検知器は、前記少なくとも２つのセンサアレイの間に配置された少なくとも１つの中央シンチレータレイヤを備え、
前記少なくとも２つのセンサアレイの各々と前記少なくとも１つの中央シンチレータレイヤとの間に、少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタが配置される、請求項３乃至６のいずれか一項に記載のＸ線検知器。
【請求項８】
更なる中央シンチレータレイヤが前記少なくとも２つのセンサアレイの間に配置され、
少なくとも１つの更なる切り替え可能光学フィルタが前記中央シンチレータレイヤと前記更なる中央シンチレータレイヤとの間に配置される、請求項７に記載のＸ線検知器。
【請求項９】
シンチレータ光を吸収するための少なくとも１つの不透明レイヤ、及び／又は
シンチレータ光を反射するための少なくとも１つの反射レイヤ、
を更に備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＸ線検知器。
【請求項１０】
前記基板は、ガラス及び／又はポリマー材料から成る、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のＸ線検知器。
【請求項１１】
Ｘ線放射をフィルタリングするための少なくとも１つの金属レイヤを更に備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のＸ線検知器。
【請求項１２】
Ｘ線放射を射出するためのＸ線源構成部と、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のＸ線検知器と、
前記Ｘ線源構成部及び／又は前記Ｘ線検知器を制御するための制御器と、
を備える、Ｘ線撮像装置。
【請求項１３】
前記Ｘ線源構成部及び前記Ｘ線検知器は、前記Ｘ線撮像装置の回転軸の周りを回転可能であり、
前記Ｘ線源構成部は、第１のエネルギー範囲の第１のＸ線ビームを射出するための第１のＸ線源と、前記第１のエネルギー範囲とは異なる第２のエネルギー範囲の第２のＸ線ビームを射出するための第２のＸ線源とを少なくとも備え、
前記制御器は、前記第１のＸ線源が前記回転軸の周りで取得位置に位置するときに、前記第１のＸ線源を始動させて、第１のＸ線画像を取得し、
前記制御器は、前記第２のＸ線源が前記回転軸の周りで前記取得位置に位置するときに、前記第２のＸ線源を始動させて、第２のＸ線画像を取得する、請求項１２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項１４】
前記Ｘ線源構成部は、前記第１のＸ線ビームを射出するための第１の焦点スポットと前記第２のＸ線ビームを射出するための第２の焦点スポットとを有するＸ線チューブを備え、及び／又は、
前記Ｘ線源構成部は、前記第１のＸ線ビームを射出するための第１のＸ線チューブと前記第２のＸ線ビームを射出するための第２のＸ線チューブとを備える、請求項１３に記載のＸ線撮像装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のＸ線検知器とＸ線源構成部とを有するＸ線撮像装置を動作させるための方法であり、
前記Ｘ線源構成部は、第１のエネルギー範囲の第１のＸ線ビームを射出するための第１のＸ線源と、前記第１のエネルギー範囲とは異なる第２のエネルギー範囲の第２のＸ線ビームを射出するための第２のＸ線源とを備える、方法であって、前記方法は、
前記第１のＸ線源が前記Ｘ線撮像装置の回転軸の周りで取得位置に位置するときに、前記第１のＸ線源によって前記第１のＸ線ビームを射出するステップと、
前記第１のＸ線源が前記取得位置に位置するときに、前記Ｘ線検知器によって第１のＸ線画像を取得するステップと、
前記第２のＸ線源が前記取得位置に位置するときに、前記第２のＸ線源によって前記第２のＸ線ビームを射出するステップと、
前記第２のＸ線源が前記取得位置に位置するときに、前記Ｘ線検知器によって第２のＸ線画像を取得するステップと、
を有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、放射線検知器の分野に関する。より具体的には、本発明は、Ｘ線検知器、当該Ｘ線検知器を備えるＸ線撮像装置、及び当該Ｘ線検知器を有するＸ線撮像装置を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトルＸ線撮像は、Ｘ線放射の異なるエネルギー及び／又は異なるエネルギー範囲において取得されたいくつかのＸ線画像から追加的な情報が得られるので、ますます重要な分野になっている。
【０００３】
スペクトルＸ線撮像では、様々なタイプのＸ線検知器が開発されている。このようなＸ線検知器の１つの例は、サンドイッチ検知器とも称されるいわゆる２層検知器であり、そこでは、例えば、シンチレータを有する２つの光検知器が、互いに重なり合って配置される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、Ｘ線硬化フィルタが、２つの光検知器の間に配置される。Ｘ線硬化フィルタによって、２つの光検知器によって検知されたＸ線の間でのエネルギー分離が増加され、それによって、照射された物体の異なる材質の減衰差を増加させる。しかしながら、Ｘ線硬化フィルタは、入射するＸ線の一部、特には、低エネルギーＸ線も吸収し、それによって、Ｘ線検知器の照射量効率に悪影響を与える可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、向上した検知効率を有する向上したＸ線検知器を提供することである。
【０００６】
この目的は、独立請求項の主題によって達成され、更なる実施形態が従属請求項及び以下の説明に組み込まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によると、Ｘ線検知器が提供される。Ｘ線検知器は、Ｘ線放射を例えば可視光などのシンチレータ光へと変換するための少なくとも３つのシンチレータレイヤを備える。Ｘ線検知器は、少なくとも２つのセンサアレイであって、少なくとも２つセンサアレイの各々が、シンチレータレイヤのうちの少なくとも１つによって射出されたシンチレータ光を受け取るための複数の光感知ピクセルを備える、少なくとも２つのセンサアレイを更に備える。シンチレータレイヤの数はセンサアレイの数よりも多い。少なくとも３つのシンチレータレイヤ及び少なくとも２つのセンサアレイは、互いに重なり合って配置及び／又は積層される。更に、センサアレイのうちの少なくとも１つは、シンチレータレイヤのうちの少なくとも２つの間に配置され、それによって、前記少なくとも２つのシンチレータレイヤは、前記少なくとも１つのセンサアレイの２つの互いに反対側の面において前記少なくとも１つのセンサアレイに光学的に結合される。更には、前記少なくとも１つのセンサアレイは、前記少なくとも２つのシンチレータレイヤによって射出された光を受け取るように構成及び／又は配置される。
【０００８】
第１の態様の例によると、センサアレイの各々の光感知ピクセルは、屈曲可能及び／又は可撓性基板に配置される。特には、センサアレイの各々は、別個の屈曲可能及び／又は可撓性基板に配置される。しかしながら、代替的に、センサアレイは共通の基板に配置されてもよい。センサアレイ及び／又はセンサアレイの各々の光感知ピクセルを屈曲可能基板に配置することは、屈曲可能な、可撓性の及び／又は湾曲したＸ線検知器を提供することを特に可能にする。Ｘ線検知器及び／又はシンチレータレイヤの各々は、屈曲可能及び／又は可撓性である。例として、屈曲可能基板は、屈曲可能及び／又は可撓性基板フォイルである。ここで、及び以下において、「屈曲可能」及び／又は「可撓性」という語は、基板が、少なくとも１０５回にわたって、いかなる劣化も伴うことなく、無劣化及び／又は無損耗で折り曲げられ得及び／又は畳み込まれ得ることを意味する。また、Ｘ線検知器は、少なくとも１０５回にわたって、無劣化で、いかなる劣化も伴うことなく、及び／又は無損耗で折り曲げられ得及び／又は畳み込まれ得る。
【０００９】
本発明の第２の態様によると、当該Ｘ線検知器を有するＸ線撮像装置が提供される。
【００１０】
本発明の第３の態様によると、第１の態様によるＸ線検知器を有するＸ線撮像装置を動作させるための方法が提供される。
【００１１】
上記の及び下記のＸ線検知器の特徴、要素、特性及び／又は機能は、Ｘ線撮像装置の特徴、要素、特性及び／又は機能、並びに方法の特徴、要素、特性及び／又はステップであることに留意されたい。その逆に、上記の及び下記のＸ線撮像装置の特徴、要素、特性及び／又は機能、並びに方法の特徴、要素、特性及び／又はステップは、Ｘ線検知器の特徴、要素、特性及び／又は機能である。換言すれば、本発明の１つの態様に関して説明される全ての特徴、機能、特性、ステップ及び／又は要素は、本発明の他の態様のうちの任意のものも指す。
【００１２】
ここで、及び以下において、「光感知ピクセル」という語は、シンチレータレイヤのうちの少なくとも１つによって射出された電磁的放射を検知するために構成された検知要素を指す。シンチレータ光という語は、シンチレータレイヤのうちの少なくとも１つによって射出された電磁的放射を指す。光感知ピクセルは、それぞれのセンサアレイにおいて任意のパターンに配置される。
【００１３】
複数のシンチレータレイヤの各々は、例えば、ＣｓＩ、ＧＯＳ（ガドリニウム酸硫化物）、ガーネット（例えば、ＬＧＧＡＧ、ルテチウムガドリニウムガリウムアルミニウムガーネット）、及び／又はＮａＩなどの任意のシンチレーション材料から成り、このシンチレーション材料は、光子及び／又は荷電粒子によって励起され得、シンチレータ光の射出によって励起が収まる。更に、シンチレータ材料は、柱状に成長したシンチレータ材料、及び／又は非柱状に成長したシンチレータ材料である。Ｘ線検知器のシンチレータレイヤは、同一のシンチレータ材料から成り、又は、複数のシンチレータレイヤのうちの少なくとも一部は、異なるシンチレータ材料から成る。
【００１４】
更に、「光学的に結合される」という語は、少なくとも１つのシンチレータによって射出されたシンチレータ光が、検知されるために、少なくとも１つのセンサアレイ及び／又はその光感知ピクセルの少なくとも一部に送られ及び／又は衝突するように、光学的に接続されること及び／又は直接的に結合されることを指す。それ故、「光学的に結合される」は、シンチレータ光が、有意な吸収なしにそれぞれのセンサアレイに到達することを意味する。
【００１５】
本発明の第１の態様を言い換えると、Ｘ線検知器は、複数のシンチレータレイヤと複数のセンサアレイとを備える。シンチレータレイヤ及びセンサアレイは、Ｘ線検知器の積層方向に沿って、互いに重なり合って積層される。それ故、Ｘ線検知器は、シンチレータレイヤ及びセンサアレイのサンドイッチ構造を備え、Ｘ線検知器は、２層Ｘ線検知器及び／又はサンドイッチ検知器を指す。更に、センサアレイのうちの少なくとも１つは、シンチレータレイヤのうちの少なくとも２つの間に配置され、それによって、前記少なくとも２つのシンチレータレイヤは、前記少なくとも１つのセンサアレイによって積層方向に沿って離間される。それ故、前記少なくとも２つのシンチレータレイヤは、前記少なくとも１つのセンサアレイの２つの互いに反対側の面に配置され、及び／又はそれらと接触し、センサアレイの２つの互いに反対側の面は、積層方向に関して互いに向かい合う。センサアレイの２つの互いに反対側の面は、センサアレイの互いに反対側の面を指す。更に、前記少なくとも１つのセンサアレイは、センサアレイの２つの互いに反対側の面に配置された前記少なくとも２つのシンチレータレイヤによって射出されたシンチレータ光を受け取り、及び／又は収集するように配置及び／又は構成される。
【００１６】
本発明は、以下の知見に基づくものと見なされる。２重エネルギーＸ線撮像のために２層Ｘ線検知器を使用することは、Ｘ線検知器において測定されるＸ線減衰が、互いに重なり合って配置された少なくとも２つのセンサアレイによって検知されることを意味する。Ｘ線検知器に衝突するＸ線放射は、Ｘ線検知器に含まれるシンチレータレイヤの中で分散される。例として、Ｘ線源の近くに配置された第１のシンチレータレイヤは、Ｘ線放射の低エネルギー部分をシンチレータ光へと変換するように構成され、第１のシンチレータレイヤよりもＸ線源から更に離れて配置された第２のシンチレータレイヤは、Ｘ線放射の高エネルギー部分をシンチレータ光へと変換するように構成される。従来のＸ線検知器においては、第１のセンサアレイは、２つのシンチレータレイヤの間に配置され、第２のセンサアレイは、第２のシンチレータレイヤの下方に配置される。このようにして、低エネルギーＸ線画像が、第２のセンサアレイよりもＸ線源の近くに配置された第１のセンサアレイによって取得され、高エネルギーＸ線画像が、第２のセンサアレイによって取得される。２つのセンサアレイの間でのエネルギー分離を増加させるため、第２のシンチレータレイヤは、通常、高エネルギーＸ線量子をできる限り多く吸収するために、むしろ厚いものであり、特には、第１のシンチレータレイヤよりも厚い。しかしながら、より厚いシンチレータレイヤは、例えば、それぞれのシンチレータレイヤ内でのシンチレータ光の散乱及び／又は拡散のせいで、Ｘ線検知器の及び／又はそれぞれのシンチレータレイヤの変調伝達関数（ＭＴＦ）を低下させる。更に、従来のＸ線検知器は、第１及び第２のＸ線画像の検出量子効率（ＤＱＥ）が低い。ここで、第１のＸ線画像及び／又は第２のＸ線画像は、低エネルギーＸ線画像又は高エネルギーＸ線画像のいずれかを指す。
【００１７】
従来のＸ線検知器とは対照的に、本発明によるＸ線検知器においては、センサアレイのうちの少なくとも１つは、それぞれのセンサアレイの２つの互いに反対側の面に配置された少なくとも２つのシンチレータレイヤによって射出されたシンチレータ光を受け取り、及び／又は収集するように構成される。それ故、この少なくとも１つのセンサアレイは、２つの互いに反対側の面からのシンチレータ光によって照らされる。結果として、例えば、少なくとも２つのセンサアレイの間に配置されたシンチレータレイヤは、従来のＸ線検知器と比べてより薄くてよく、それによって、変調伝達関数の低下を減少させる。例えば、従来のＸ線検知器と比べると、第２のシンチレータレイヤは分割され、２つの薄いシンチレータレイヤが少なくとも１つのセンサアレイの２つの互いに反対側の面に配置される。２つの互いに反対側の面に配置されたシンチレータレイヤにおいて変換及び／又は吸収される高エネルギーＸ線光子及び／又はＸ線量子の数は最大化され、それによって、従来のＸ線検知器と比較して、ＤＱＥを増加、向上及び／又は最適化する。更に、従来のＸ線検知器と比較して、ＭＴＦが、向上及び／又は最適化される。結果として、同様により薄いシンチレータレイヤ及び／又はより速く励起が収まる非柱状に成長したシンチレータ材料のシンチレータレイヤが使用され得る。全体として、Ｘ線検知器の検知効率が向上される。
【００１８】
これとは別に、高エネルギーＸ線画像のためのシンチレータ積層体をより厚くすることができるので、低エネルギーシンチレータも厚くすることができる。このことは、本発明のＸ線検知器を使用するスペクトルＸ線撮像の画像品質を更に向上させる。
【００１９】
また、Ｘ線検知器における総Ｘ線吸収がより高いので、少なくとも２つのセンサアレイによって取得された画像が加算される非スペクトルＸ線撮像における画像品質も向上される。
【００２０】
従って、本発明のＸ線検知器は、スペクトル及び非スペクトルＸ線撮像の両方について向上した検知器特性を有し、従来の検知器と比べて、以下に要約されるようにいくつかの利点を有する。特には、本発明のＸ線検知器は、スペクトル及び非スペクトルＸ線撮像の両方において向上したＤＱＥを有する。更に、提案されるＸ線検知器は、高エネルギーＸ線画像について、向上したＭＴＦを可能にし、このことは、従来のＸ線検知器と比べてＭＴＦを損なうことなく、より速いシンチレータの非柱状に成長した材料を使用することを可能にする。
【００２１】
シンチレータ光によって２つの面から照らされ得る少なくとも１つのセンサアレイを使用することによって、ＤＱＥは、２重エネルギー（すなわち、スペクトル）Ｘ線撮像及び非スペクトルＸ線撮像の両方において向上される。非スペクトルＸ線撮像において、個々のシンチレータレイヤは、従来の検知器におけるよりも薄くてよく、このことは、向上したＭＴＦにつながり、一方で、総シンチレータレイヤ厚、すなわちＸ線検知器における全てのシンチレータレイヤの厚さの合計が増加され得、このことはＤＱＥを向上させる。更に、スペクトルＸ線撮像及び／又は２重エネルギーＸ線撮像において、少なくとも２つのセンサアレイの間に配置されたシンチレータレイヤは、２つのより薄いシンチレータレイヤに分割され、それ故、従来のＸ線検知器と比べてより高エネルギーのＸ線量子が吸収され得る一方で、ＭＴＦも従来のＸ線検知器と比較して向上され得る。更には、少なくとも２つのセンサアレイによって取得された２つのＸ線画像におけるＸ線量子ノイズは、比較可能とすることが望ましいものであり、低エネルギーシンチレータレイヤも従来のＸ線検知器におけるよりも厚くなる。このことも、向上したＤＱＥを有するＸ線検知器をもたらす。
【００２２】
実施形態によると、少なくとも２つのセンサアレイの各々は、シンチレータレイヤのうちの少なくとも２つの間に配置される。代替的に又は追加的に、センサアレイの各々は、それぞれのセンサアレイの２つの互いに反対側の面に配置されたシンチレータレイヤのうちの少なくとも２つによって射出された光を受け取るように構成される。例として、Ｘ線検知器は、２つのセンサアレイ及び３つのシンチレータレイヤの積層体を備え、センサアレイ及びシンチレータレイヤは互いに重なり合って交互に配置され、シンチレータレイヤのうちの２つは、Ｘ線検知器の２つの外側面に配置される。このようにして、ＤＱＥ及び／又は全体的な検知効率が更に向上される。
【００２３】
実施形態によると、Ｘ線検知器は、少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタを更に備え、少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタは、切り替え可能光学フィルタがシンチレータ光に対して透明である第１の状態と、切り替え可能光学フィルタがシンチレータ光をブロックする第２の状態との間で切り替え可能である。第１の状態において、シンチレータ光は、妨害されることなく、すなわちほとんど吸収されることなく、切り替え可能光学フィルタを横断する。対照的に、第２の状態において、シンチレータ光は、切り替え可能光学フィルタによって吸収及び／又は反射される。概して、このことは、Ｘ線検知器が様々な異なる動作モードにおいて動作することを可能にするという点において、Ｘ線検知器の全体的な汎用性を増加させる。
【００２４】
実施形態によると、切り替え可能光学フィルタは、エレクトロクロミック光学フィルタである。切り替え可能光学フィルタは、例えばＸ線撮像装置の制御器及び／又はＸ線検知器の制御器から電気信号を受信することによって第１の状態と第２の状態との間で切り替わるように構成される。切り替え可能光学フィルタは、例えば、ビオロゲン、例えば三酸化タングステンなどの遷移金属酸化物、及び／又は任意の他の適切な材料から成る。更には、切り替え可能光学フィルタは、１つ又は複数の液晶から成ってもよい。
【００２５】
切り替え可能光学フィルタはピクセル構造を有し、及び／又は切り替え可能光学フィルタはピクセル化された切り替え可能光学フィルタである。換言すれば、切り替え可能光学フィルタは、切り替え可能光学フィルタ要素のアレイを備える。切り替え可能光学フィルタのピクセル構造は、センサアレイのうちの少なくとも１つの光感知ピクセルの幾何学的配置と相関する。切り替え可能光学フィルタのピクセル構造は、センサアレイのうちの少なくとも１つ及び／又はセンサアレイのうちの少なくとも１つの光感知ピクセルの幾何学的配置と一致される。それ故、切り替え可能光学フィルタの状態は、全ての切り替え可能光学フィルタ要素について同一であるか、又は状態は、切り替え可能光学フィルタ要素の一部が第１の状態にあり、切り替え可能光学フィルタ要素の別の部分が第２の状態にあるように、ピクセルに関して制御される。ここで、各切り替え可能光学フィルタ要素は、独立的に制御され及び／又は切り替えられる。例として、関心領域が、切り替え可能光学フィルタの残りの部分とは別の状態になる。
【００２６】
これとは別に、切り替え可能光学フィルタは、材料に電圧を印加することによって材料の属性が修正されるエレクトロウェッティング技術に基づくか、及び／又は、用いている。このことは、例えば、切り替え可能光学フィルタ要素の各々の幾何学的伸長を修正することを可能にする。
【００２７】
実施形態によると、少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタは、少なくとも２つのセンサアレイの間に配置される。少なくとも２つのセンサアレイは、切り替え可能光学フィルタによって、Ｘ線検知器の積層方向に沿って離間される。
【００２８】
実施形態によると、Ｘ線検知器は、少なくとも２つのセンサアレイの間に配置された少なくとも１つの中央シンチレータレイヤを備え、少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタは、センサアレイのうちの少なくとも１つと少なくとも１つの中央シンチレータレイヤとの間に配置される。少なくとも２つのセンサアレイは、少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタ及び前記少なくとも１つの中央シンチレータレイヤによって、積層方向に沿って離間される。少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタは、それぞれのセンサアレイのうちの１つの面に配置され、及び／又はそれと接触する。このことは、切り替え可能光学フィルタが第２の状態にあるときに、それぞれのセンサアレイのこの特定の面からのシンチレータ光をブロックすることを可能にする。更に、切り替え可能光学フィルタは、第２の状態において、シンチレータ光を反射するように構成され得るので、シンチレータ光は更なるセンサアレイに戻るように反射され得る。Ｘ線検知器の汎用性を増加させることとは別に、このことは画像品質及び／又は全体的な検知効率を更に向上させることを可能にする。
【００２９】
実施形態によると、Ｘ線検知器は、Ｘ線検知器の第１の外側面に配置された第１の外側シンチレータレイヤを備える。第１の外側シンチレータレイヤは、Ｘ線検知器の上部シンチレータレイヤを指す。更に、Ｘ線検知器は、第１の外側面と反対側のＸ線検知器の第２の外側面に配置された第２の外側シンチレータレイヤを備える。第２のシンチレータレイヤは、Ｘ線検知器の底部シンチレータレイヤを指す。更には、Ｘ線検知器は、少なくとも２つのセンサアレイの間に配置された少なくとも１つの中央シンチレータレイヤを備える。ここで、少なくとも２つのセンサアレイの各々と少なくとも１つの中央シンチレータレイヤとの間に、少なくとも１つの切り替え可能光学フィルタが配置される。少なくとも１つの中央シンチレータレイヤによって射出されたシンチレータ光は、それぞれの切り替え可能光学フィルタを、シンチレータ光が吸収及び／又は反射される第２の状態に切り替えることによって、少なくとも２つのセンサアレイのいずれからもブロックされる。このことは、更に、動作モードの数を増やし、それ故、Ｘ線検知器の汎用性を増す。このような動作モードは、例えば、切り替え可能光学フィルタのうちの１つが第１の状態に切り替えられ、他の切り替え可能光学フィルタが第２の状態に切り替えられることを指す。同様に、両方の切り替え可能光学フィルタが、第１の状態又は第２の状態に切り替えられてもよい。
【００３０】
実施形態によると、更なる中央シンチレータレイヤが、少なくとも２つのセンサアレイの間に配置され、少なくとも１つの更なる切り替え可能光学フィルタが、２つの中央シンチレータレイヤの間に配置される。換言すれば、Ｘ線検知器は、３つの切り替え可能光学フィルタを備え、３つの切り替え可能光学フィルタ及び少なくとも２つの中央シンチレータレイヤは、互いに重なり合って交互に配置され、並びに少なくとも２つのセンサアレイの間に配置される。少なくとも２つのセンサアレイの間に更なる中央シンチレータレイヤを設けることで、少なくとも２つのセンサアレイの間でのエネルギー分離が増加される。
【００３１】
実施形態によると、Ｘ線検知器は、シンチレータ光を吸収するための少なくとも１つの不透明レイヤを更に備える。追加的に又は代替的に、Ｘ線検知器は、シンチレータ光を反射するための少なくとも１つの反射レイヤを備える。不透明レイヤ及び／又は反射レイヤは、少なくとも２つのセンサアレイの間に配置される。不透明レイヤ及び／又は反射レイヤは、Ｘ線検知器の外側面及び／又は外側面にも配置され得る。このような不透明レイヤ及び／又はこのような反射レイヤによって、例えば、異なるシンチレータレイヤの間で光学的クロストークが除去及び／又は低減される。
【００３２】
実施形態によると、センサアレイの各々の光感知ピクセルは、基板に配置される。特には、基板は、薄い及び／又は非常に薄い基板である。ここで、基板は、ガラス及び／又はポリマー材料から成る。特には、基板は、可撓性、屈曲可能、及び／又はシンチレータ光に対して透明である。例として、基板は、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及び／又はこれらの任意の組合せなどのポリマー材料から成る基板フォイルである。基板の厚さは、数μｍから約１ｍｍの範囲であり、特には、約５μｍから５００μｍの範囲、より詳細には、約１０μｍから約１００μｍの範囲である。光感知ピクセルをこのような薄い及び／又は透明な基板に配置することによって、それぞれのセンサアレイの２つの互いに反対側の面が、シンチレータ光を検知するために使用される。また、このことは、コスト効率の良い、コンパクトな、平坦な、可撓性の、湾曲した、及び／又は屈曲可能なＸ線検知器を提供することを可能にする。
【００３３】
更には、センサアレイのうちの少なくとも１つの、アドレッシング回路及び／又は読み出し回路などの、電子回路も、それぞれのセンサアレイの２つの互いに反対側の面に配置された２つのシンチレータレイヤからのシンチレータ光をそれぞれのセンサアレイが収集すること及び／又は受け取ることを可能にするために、透明であってよい。
【００３４】
実施形態によると、Ｘ線検知器は、Ｘ線放射をフィルタリングするための少なくとも１つの金属レイヤを更に備える。少なくとも１つの金属レイヤは、少なくとも２つのセンサアレイの間でのエネルギー分離を増加させるために、少なくとも２つのセンサアレイの間に配置される。金属レイヤは、Ｘ線光子を吸収するために、例えばＣｕ、Ｓｎ及び／又はＡｇなどの任意の適切な高Ｚ材料から成る。金属レイヤの厚さは、約１０μｍから約５００μｍの範囲、特には、約５０μｍから約２００μｍの範囲である。
【００３５】
本発明の第２の態様によると、Ｘ線撮像装置が提供される。Ｘ線撮像装置は、Ｘ線放射を射出するためのＸ線源構成部と、上記の及び下記のような、Ｘ線源構成部によって射出されたＸ線放射を検知するためのＸ線検知器とを備える。Ｘ線源構成部は、マルチＸ線源又はシングルＸ線源を指す。更に、Ｘ線撮像装置は、Ｘ線源及び／又はＸ線検知器を制御するための制御器を備える。Ｘ線源構成部及びＸ線検知器は、Ｘ線撮像装置の回転軸の周りを回転可能であり、それによって３Ｄ撮像を可能にする。
【００３６】
制御器は、例えば、制御回路、制御モジュール及び／又は制御ユニットを指す。制御器は、例えば画像データを処理するための画像処理モジュール及び／又は画像プロセッサなどの、様々なサブモジュール及び／又はサブ回路を備え得る。
【００３７】
概して、Ｘ線撮像装置は、任意のＸ線撮像装置を指す。特には、Ｘ線撮像装置は、３Ｄ撮像のために構成される。Ｘ線撮像装置は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置、Ｃアームシステム及び／又はコーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）装置を指す。
【００３８】
Ｘ線検知器は、平坦であるか、湾曲しているか、屈曲可能であるか、及び／又は可撓性であってよい。また、Ｘ線検知器は、全体的なＣＴ又はＣＢＣＴガントリに実質的に配置される。それ故、Ｘ線源構成部のための１つ又は複数の開口を除いて、Ｘ線検知器は、全体的なガントリをカバーする。
【００３９】
実施形態によると、Ｘ線源構成部及びＸ線検知器は、Ｘ線撮像装置の回転軸の周りを回転可能であり、Ｘ線源構成部は、第１のエネルギー範囲の第１のＸ線ビームを射出するための第１のＸ線源と、第１のエネルギー範囲とは異なる第２のエネルギー範囲の第２のＸ線ビームを射出するための第２のＸ線源とを少なくとも備える。第１のＸ線ビームは、例えば、低エネルギー及び／又は低ｋＶビームを指し、第２のＸ線ビームは、高エネルギー及び／又は高ｋＶビームを指す。第１及び第２のＸ線ビームは、スペクトルＸ線撮像のために有利に使用される。更に、制御器は、第１のＸ線源が回転軸の周りで取得位置に位置するときに、第１のＸ線源を始動させ、及び第１のＸ線画像を取得するように構成され、制御器は、第２のＸ線源が回転軸の周りで取得位置に位置するときに、第２のＸ線源を始動させ、及び第２のＸ線画像を取得するように構成される。
【００４０】
第１のＸ線源及び／又は第２のＸ線源を始動させることは、上記の及び下記のＸ線検知器に限定されるものではないことに留意されたい。換言すれば、第１のＸ線源及び／又は第２のＸ線源を始動させることは、任意のタイプのＸ線検知器とともに使用され得る。Ｘ線撮像装置は、任意のタイプのＸ線検知器を備えてよい。
【００４１】
Ｘ線検知器が少なくとも２つのセンサアレイを備えるならば、これら少なくとも２つのセンサアレイの各々は別個の画像を取得し得る。それ故、第１のＸ線画像及び第２のＸ線画像は、少なくとも２つのセンサアレイによって、それぞれ特定のビームエネルギーにおいてキャプチャされた画像ペアを指す。Ｘ線検知器が少なくとも２つのセンサアレイを備え、センサアレイの各々が異なるエネルギー範囲におけるＸ線を測定及び／又は検知するように構成されるので、このようなＸ線検知器を、異なるエネルギーの２つのＸ線ビームで照射することは、図面を参照してより詳細に説明されるように、２つの異なるビームエネルギーにおいて２つのセンサアレイによって取得される画像の照射量効率の良い組合せを可能にするので有利である。
【００４２】
概して、上述の実施形態において、Ｘ線撮像装置及び／又は制御器は、Ｘ線検知器の回転速度をＸ線露出と同期させるように構成される。換言すれば、取得頻度は、Ｘ線検知器及び／又はＸ線源構成部の回転頻度と同期される。結果として、第１のＸ線画像及び第２のＸ線画像は、空間的に一致する。また、第１のＸ線画像及び第２のＸ線画像は、例えば、第１及び第２のＸ線源が互いに対して空間的に接近しているならば、時間的に擬似同時である。
【００４３】
実施形態によると、Ｘ線源構成部は、第１のＸ線ビームを射出するための第１の焦点スポットと第２のＸ線ビームを射出するための第２の焦点スポットとを有するＸ線チューブを備える。代替的に又は追加的に、Ｘ線源構成部は、第１のＸ線ビームを射出するための第１のＸ線チューブと第２のＸ線ビームを射出するための第２のＸ線チューブとを備える。Ｘ線源構成部は、ステレオＸ線チューブ及び／又は２重焦点スポットＸ線チューブを備える。
【００４４】
第３の態様によると、上記の及び下記のＸ線検知器とＸ線源構成部とを有するＸ線撮像装置を動作させるための方法が提供される。Ｘ線源構成部は、第１のエネルギー範囲の第１のＸ線ビームを射出するための第１のＸ線源と、第１のエネルギー範囲とは異なる第２のエネルギー範囲の第２のＸ線ビームを射出するための第２のＸ線源とを備える。方法は、
第１のＸ線源がＸ線撮像装置の回転軸の周りで取得位置に位置するときに、第１のＸ線源によって第１のＸ線ビームを射出するステップと、
第１のＸ線源が取得位置に位置するときに、Ｘ線検知器によって第１のＸ線画像を取得するステップと、
第２のＸ線源が取得位置に位置するときに、第２のＸ線源によって第２のＸ線ビームを射出するステップと、
第２のＸ線源が取得位置に位置するときに、Ｘ線検知器によって第２のＸ線画像を取得するステップと、
を有する。
【００４５】
Ｘ線検知器及び／又はＸ線撮像装置に関する上記の及び下記の任意の特徴、特性、要素及び／又は機能は、方法の特徴、特性、要素及び／又はステップであり、その逆も同様であることに留意されたい。
【００４６】
上記の本発明の態様及び本発明の他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかであり、それらを参照することで解明されるであろう。
【００４７】
本発明の主題が、添付の図面に示された例示的な実施形態を参照して、以下においてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１Ａ−１Ｄ】例によるＸ線検知器を概略的に示す図である。
【図２】実施形態によるＸ線検知器を概略的に示す図である。
【図３Ａ】実施形態によるＸ線検知器を概略的に示す図である。
【図３Ｂ−３Ｄ】図３ＡのＸ線検知器の動作モードを概略的に示す図である。
【図４Ａ−４Ｂ】実施形態によるＸ線検知器を概略的に示す図である。
【図５Ａ−５Ｂ】実施形態によるＸ線検知器を概略的に示す図である。
【図６】実施形態によるＸ線検知器を概略的に示す図である。
【図７】実施形態によるＸ線検知器を概略的に示す図である。
【図８】実施形態によるＸ線撮像装置を概略的に示す図である。
【図９】実施形態によるＸ線撮像装置を概略的に示す図である。
【図１０】実施形態によるＸ線撮像装置を動作させるための方法のステップを示すフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
原則として、同一の、似通った及び／又は類似の要素は図面において同一の参照記号を有している。図面は縮尺通りではない。
【００５０】
図１Ａは、例によるＸ線検知器１００を概略的に図示する。
【００５１】
図１ＡのＸ線検知器１００は、センサアレイ１０４の上に配置されたシンチレータレイヤ１０２を備える。ここで、シンチレータレイヤ１０２は、Ｘ線検知器１００の積層方向１０１に沿ってセンサアレイ１０４の上に積層される。
【００５２】
センサアレイ１０４は、ガラス基板１０６を備え、その上に複数の光感知ピクセル１０８が配置される。
【００５３】
Ｘ線放射は、衝突方向２００に沿ってＸ線検知器１００に衝突し、この衝突方向２００は、積層方向１０１に対して実質的に逆平行である。シンチレータレイヤ１０２に衝突するＸ線光子及び／又はＸ線量子は、シンチレータ光１１０へと少なくとも部分的に変換され、このシンチレータ光１１０は、センサアレイ１０４の光感知ピクセル１０８の少なくとも一部によって検知される。
【００５４】
図１Ｂは、例によるＸ線検知器１００を概略的に図示する。そうでないことが述べられない限り、図１ＢのＸ線検知器１００は、図１ＡのＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。
【００５５】
図１ＢのＸ線検知器１００は、第１のシンチレータレイヤ１０２ａと、第２のシンチレータレイヤ１０２ｂと、第１のシンチレータレイヤ１０２ａと第２のシンチレータレイヤ１０２ｂとの間に配置された第１のセンサアレイ１０４ａとを備える、いわゆる２重エネルギーＸ線検知器１００である。第２のシンチレータレイヤ１０２ｂの下には、第２のセンサアレイ１０４ｂが配置される。積層方向１０１に沿って、第２のセンサアレイ１０４ｂ、第２のシンチレータレイヤ１０２ｂ、第１のセンサアレイ１０４ａ及び第１のシンチレータレイヤ１０２ａが、互いに重なり合って積層される。
【００５６】
第１のセンサアレイ１０４ａは第１のガラス基板１０６ａを備え、その上に複数の光感知ピクセル１０８ａが配置される。同様に、第２のセンサアレイ１０４ｂは第２のガラス基板１０６ｂを備え、その上に複数の光感知ピクセル１０８ｂが配置される。
【００５７】
衝突方向２００に沿ってＸ線検知器１００に衝突するＸ線放射は、通常、特定のエネルギー範囲のＸ線光子を含む。Ｘ線放射の低エネルギー部分は、第１のシンチレータレイヤ１０２ａにおいて吸収され、第１のシンチレータレイヤ１０２ａにおいてシンチレータ光１１０を生成する。次いで、第１のシンチレータレイヤ１０２ａにおいて生成されたこのシンチレータ光１１０は、第１のセンサアレイ１０４ａによって検知される。それ故、第１のセンサアレイ１０４ａは、低エネルギーＸ線画像を取得するように構成される。
【００５８】
Ｘ線放射の高エネルギー部分は、高エネルギーＸ線光子の平均自由行程長が増加しているせいで、第１のシンチレータレイヤ１０２ａ及び第１のセンサアレイ１０４ａを横断し、第２のシンチレータレイヤ１０２ｂにおいてシンチレータ光１１０を生成する。次いで、高エネルギーＸ線光子によって第２のシンチレータレイヤ１０２ｂにおいて生成されたシンチレータ光１１０は、第２のセンサアレイ１０４ｂによって検知される。それ故、第２のセンサアレイ１０４ｂは、高エネルギーＸ線画像を取得するように構成される。図１ＢのＸ線検知器１００によって、Ｘ線放射によるＸ線検知器１００の一度の露出で、低エネルギー画像と高エネルギー画像との画像ペアが取得される。第１のセンサアレイ１０４ａと第２のセンサアレイ１０４ｂとの間でのエネルギー分離を増加させるために、第２のシンチレータレイヤ１０２ｂは、第１のシンチレータレイヤ１０２ａよりも厚い。ここで、シンチレータレイヤ１０２ａ、１０２ｂの厚さは、積層方向１０１に沿って測定される。
【００５９】
図１Ｃは、例によるＸ線検知器１００を概略的に図示する。そうでないことが述べられない限り、図１ＣのＸ線検知器１００は、図１Ａ及び図１ＢのＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。
【００６０】
図１ＢのＸ線検知器１００とは対照的に、図１ＣのＸ線検知器１００は、ポリマー材料から成る基板１０６ａを有する第１のセンサアレイ１０４ａを備える。基板１０６ａは、薄いポリマーフォイルであり、その上に光感知ピクセル１０８ａが配置される。このようなセンサアレイ１０４ａは、フォイル上検知器とも称される。
【００６１】
同様に、第２のセンサアレイ１０４ｂの基板１０６ｂもポリマー材料から成る薄い基板フォイルである。このことは、コスト効率の良い、コンパクトな、平坦な、湾曲した、屈曲可能な及び／又は可撓性のＸ線検知器１００を提供することを可能にする。
【００６２】
図１ＢのＸ線検知器１００と同じように、図１ＣのＸ線検知器は、低エネルギー画像及び高エネルギー画像を取得するように構成された２重エネルギーＸ線検知器１００である。
【００６３】
図１Ｄは、例によるＸ線検知器１００を概略的に図示する。そうでないことが述べられない限り、図１ＤのＸ線検知器１００は、前述の図面において図示されたＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。
【００６４】
図１ＣのＸ線検知器１００とは対照的に、図１ＤのＸ線検知器１００の第１のセンサアレイ１０４ａ及び第２のセンサアレイ１０４ｂは、背中合わせに配置される。Ｘ線検知器１００は、積層方向１０１に沿って、第２のシンチレータレイヤ１０２ｂ、第２のセンサアレイ１０４ｂ、第１のセンサアレイ１０４ａ、及び第１のシンチレータレイヤ１０２ａを備える。
【００６５】
シンチレータ光１１０は各空間的方向において生成及び／又は射出されるという事実を踏まえると、図４Ｄの第２のセンサアレイ１０４ｂも、Ｘ線放射の高エネルギー部分を主に検知するように構成される。
【００６６】
図２は、実施形態によるＸ線検知器１００を概略的に図示する。そうでないことが述べられない限り、図２のＸ線検知器１００は、前述の図面において図示されたＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。
【００６７】
図２のＸ線検知器１００は、全体的に、複数のシンチレータレイヤ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと複数のセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂとを備え、シンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｃの数は、センサアレイ１０４ａ、１０４ｂの数よりも多く、すなわち、Ｘ線検知器１００は、センサアレイ１０４ａ、１０４ｂよりも多くのシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｃを備える。図２に図示される例において、Ｘ線検知器１００は、全部で３つのシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｃと２つのセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂとを備える。それ故、図２の検知器１００は２重エネルギー検知器１００を指す。しかしながら、Ｘ線検知器１００は、４つ以上のシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｃ及び／又は３つ以上のセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂを備えてもよい。
【００６８】
より具体的には、図２のＸ線検知器１００は、Ｘ線検知器１００の第１の外側面１１２に配置された第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａを備える。第１の外側面１１２は、衝突方向２００に沿ってＸ線放射が最初に衝突するＸ線検知器１００の面を指す。
【００６９】
Ｘ線検知器１００は、Ｘ線検知器１００の第２の外側面１１４に配置された第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃを更に備える。Ｘ線検知器１００の第１の外側面１１２及び第２の外側面１１４は互いに向かい合い、及び／又は互いに対して反対側に配置される。
【００７０】
更に、Ｘ線検知器１００は、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａと第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃとの間に配置された中央シンチレータレイヤ１０２ｂを備える。
【００７１】
更には、Ｘ線検知器１００は、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａと中央シンチレータレイヤ１０２ｂとの間に配置された第１のセンサアレイ１０４ａを備える。第２のセンサアレイ１０４ｂは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂと第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃとの間に配置される。
【００７２】
積層方向１０１に沿って、Ｘ線検知器１００は、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃ、第２のセンサアレイ１０４ｂ、中央シンチレータレイヤ１０２ｂ、第１のセンサアレイ１０４ａ、及び第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａによって構成される。これとは別に、Ｘ線検知器１００は、Ｘ線検知器１００の中央平面１０５に対して対称的であり、及び／又は対称的に配置される。ここで、中央平面１０５は、積層方向１０１に対して垂直であり、Ｘ線検知器１００の第１及び／又は第２の面１１２、１１４に対して平行である。
【００７３】
第１のセンサアレイ１０４ａは、第１の基板１０６ａを備え、この上に複数の光感知ピクセル１０８ａが配置される。第１の基板１０６ａは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置され、又は代替的に、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置される。同様に、第２のセンサアレイ１０４ｂは、第２の基板１０６ｂを備え、この上に複数の光感知ピクセル１０８ｂが配置される。第２の基板１０６ｂは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂに対向する第２のセンサアレイ１０４ｂの面に配置され、又は代替的に、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃに対向する第２のセンサアレイ１０４ｂの面に配置される。第１及び第２の基板１０６ａ、１０６ｂは、薄い及び／又は非常に薄い基板である。第１及び第２の基板１０６ａ、１０６ｂは、ガラス及び／又はポリマー材料から成る。例として、第１及び第２の基板１０６ａ、１０６ｂは、ポリイミド（ＰＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及び／又はこれらの任意の組合せから成る基板フォイルである。第１及び第２の基板１０６ａ、１０６ｂの各々の厚さは、数μｍから約１ｍｍの範囲であり、特には、約５μｍから５００μｍの範囲、より詳細には、約１０μｍから約１００μｍの範囲である。第１及び第２の基板１０６ａ、１０６ｂの各々（又はそれらのうちの少なくとも１つ）は、シンチレータ光１１０に対して透明である。
【００７４】
光感知ピクセル１０８ａ、１０８ｂは、それぞれの第１の又は第２の基板１０６ａ、１０６ｂ上に任意のパターンに配置される。しかしながら、ピクセル１０８ａ、１０８ｂは、それぞれの基板１０６ａ、１０６ｂに、いくつかの列及び／又はいくつかの行に配置される。これとは別に、光感知ピクセル１０８ａ、１０８ｂから電気信号を受信する読み出し電子回路、及び／又は光感知ピクセル１０８ａ、１０８ｂのアドレッシングを行うアドレッシング電子回路もそれぞれの第１及び／又は第２の基板１０６ａ、１０６ｂ上に配置される。
【００７５】
第２のセンサアレイ１０４ｂの第１の面１０３ａは、第２のセンサアレイ１０４ｂが、中央シンチレータレイヤ１０２ｂによって射出されたシンチレータ光１１０を第１の面１０３ａにおいて受け取り、及び／又は収集するように、中央シンチレータ１０２ｂに光学的に結合される。第１の面１０３ａに向かい合い、及び／又はこれに対して反対側に配置される第２のセンサアレイ１０４ｂの第２の面１０３ｂは、第２のセンサアレイ１０４ｂが、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃによって射出されたシンチレータ光１１０を第２の面１０３ｂにおいて受け取り、及び／又は収集するように、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃに光学的に結合される。それ故、図２において円で囲まれた領域に描かれるように、第２のセンサアレイ１０４ｂは、第２のセンサアレイ１０４ｂの２つの互いに反対側の面１０３ａ、１０３ｂに配置された２つのシンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃからのシンチレータ光１１０を受け取り、及び／又は収集する。概して、このことは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂを、例えば図１Ｃの例において図示される第２のシンチレータレイヤ１０２ｂよりも薄く設計することを可能にし、向上したＤＱＥ（検出量子効率）及び／又は最適化されたＭＴＦ（変調伝達関数）をもたらす。
【００７６】
第２のセンサアレイ１０４ｂと同じように、第１のセンサアレイ１０４ａも、第１のセンサアレイ１０４ａの２つの互いに反対側の面からのシンチレータ光１１０を受け取り、及び／又は収集するように構成される。第１のセンサアレイ１０４ａは、センサアレイ１０４ａの第１の面において、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａに光学的に結合され、第１の面の反対側のセンサアレイ１０４ａの第２の面において中央シンチレータレイヤ１０２ｂに光学的に結合される。
【００７７】
しかしながら、図２に図示される例においては、切り替え可能光学フィルタ１１６が、第１のセンサアレイ１０４ａと中央シンチレータレイヤ１０２ｂとの間に配置される。切り替え可能光学フィルタ１１６は、単に任意選択的なものであることに留意されたい。切り替え可能光学フィルタ１１６は、切り替え可能光学フィルタ１１６がシンチレータ光１１０に対して透明である第１の状態と、切り替え可能光学フィルタ１１６がシンチレータ光１１０をブロックする第２の状態との間で切り替え可能である。第２の状態において、シンチレータ光１１０は、切り替え可能光学フィルタ１１６によって吸収され、及び／又は切り替え可能光学フィルタ１１６によって反射される。切り替え可能光学フィルタ１１６は、例えばＸ線撮像装置の制御器（図７及び図８を参照）及び／又はＸ線検知器１００の制御器から電気信号を受信することによって第１の状態と第２の状態との間で切り替わるように構成される。切り替え可能光学フィルタ１１６は、例えば、ビオロゲン、例えば三酸化タングステンなどの遷移金属酸化物、及び／又は任意の他の適切な材料から成る。代替的に又は追加的に、切り替え可能光学フィルタ１１６は、１つ又は複数の液晶から成ってもよい。
【００７８】
第１の基板１０６ａは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置され、又は、代替的に、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置される。図２において図示される実施形態においては、切り替え可能光学フィルタ１１６は、第１の基板１０６ａと接触している。しかしながら、第１のセンサアレイ１０４ａは、切り替え可能光学フィルタ１１６が光感知ピクセル１０８ａ及び／又は光感知ピクセル１０８ａの少なくとも一部を覆う保護レイヤと接触するように配置されてもよい。
【００７９】
金属レイヤ及び／又は金属フィルタが中央平面１０５に配置されてよいことに留意されたい。このような金属レイヤ及び／又は金属フィルタは、反射体としても働く金属製スペクトル分離フィルタである。このことは、Ｘ線検知器１００が、少なくとも２つの動作モードにおいて動作することを可能にし、中間的なスペクトル分離を必要とする用途については、切り替え可能光学フィルタ１１６は第２の状態において不透明であり、高スペクトル分離を必要とする用途については、切り替え可能光学フィルタ１１６は第２の状態において黒色であり、こうして、シンチレータレイヤ１０２ｂをスペクトル分離フィルタに追加し、及び／又はシンチレータレイヤ１０２ｂをスペクトル分離フィルタとして使用する。
【００８０】
図２に図示される例においては、切り替え可能光学フィルタ１１６は第２の状態に切り替えられており、切り替え可能光学フィルタ１１６に当たるシンチレータ光１１０を描写する矢印によって示されるように、シンチレータ光１１０は切り替え可能光学フィルタ１１６によって反射されている。結果として、第１のセンサアレイ１０４ａは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂから光学的に切り離され、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａによって射出されたシンチレータ光１１０だけを受け取る。しかしながら、切り替え可能光学フィルタ１１６を第１の状態に切り替えることによって、第１のセンサアレイ１０４ａは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂと光学的に結合され、それによって、２つの互いに反対側の面からシンチレータ光１１０を受け取る。切り替え可能光学フィルタ１１６を用いると、切り替え可能光学フィルタ１１６を第１又は第２の状態に切り替えることによってＸ線検知器１００は複数の動作モードで動作するので、Ｘ線検知器１００の汎用性が増す。代替的な実施形態において、切り替え可能フィルタは、金属フィルタ及び／又は金属レイヤによって置き換えられてよい。また、Ｘ線検知器１００は、切り替え可能光学フィルタ１１６に加えて、金属フィルタ及び／又は金属レイヤを備えてよい。
【００８１】
更に、Ｘ線検知器１００の第１の面１１２及びＸ線検知器１００の第２の面１１４におけるシンチレータ光１１０は、例えば、反射フィルム１１８及び／又は反射レイヤ１１８を、それぞれの面１１２、１１４及び／又はＸ線検知器１００の表面に配置することによって反射されることに留意されたい。しかしながら、レイヤ１１８は、シンチレータ光１１０を吸収する不透明レイヤ１１８であってもよい。
【００８２】
特定のエネルギー分布を有するＸ線放射が、衝突方向２００に沿ってＸ線検知器１００に当たると、Ｘ線放射の低エネルギー部分は、主に、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａにおいてシンチレータ光１１０に変換される。切り替え可能光学フィルタ１１６が第２の状態にあると、第１のセンサアレイ１０４ａは低エネルギー部分によって生成されたシンチレータ光１１０だけを収集する。それ故、第１のセンサアレイ１０４ａは、低エネルギーＸ線放射だけを検知し、低エネルギーＸ線画像を取得する。対照的に、Ｘ線放射の高エネルギー部分は、主として、中央シンチレータレイヤ１０２ｂ及び／又は第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃにおいてシンチレータ光１１０に変換される。第２のセンサアレイ１０４ｂがこれらのシンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃの両方からシンチレータ光１１０を受け取ると、第２のセンサアレイ１０４ｂは、高エネルギー部分を検知し、高検知効率で高エネルギーＸ線画像を取得する。
【００８３】
更には、シンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｃの各々は、例えば、ＣｓＩ、ＧＯＳ（ガドリニウム酸硫化物）、ガーネット（例えば、ＬＧＧＡＧ、ルテチウムガドリニウムガリウムアルミニウムガーネット）、及び／又はＮａＩなどの任意の適切なシンチレーション材料から成ることに留意されたい。更に、シンチレータ材料は、柱状に成長したシンチレータ材料、及び／又は非柱状に成長したシンチレータ材料である。Ｘ線検知器１００のシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｃは、同一のシンチレータ材料から成り、又は、シンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｃのうちの少なくとも一部は、異なるシンチレータ材料から成る。例として、第１のセンサアレイ１０４ａと第２のセンサアレイ１０４ｂとの間でのエネルギー分離を最適化するために、中央シンチレータレイヤ１０２ｂは、第１及び／又は第２の外側シンチレータレイヤ１０２ａ、１０２ｃのシンチレータ材料とは異なるシンチレータ材料から成ることが好ましい。
【００８４】
更には、シンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｃは、各々が、積層方向１０１に沿って測定される同一の厚さを有し、又は、シンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｃのうちの少なくとも一部が、異なる厚さを有する。特には、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂ及び／又は第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃよりも薄い。また、中央シンチレータレイヤ１０２ｂ及び第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃは、同一の厚さ、又は異なる厚さを有する。例として、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａは、約０．１ｍｍから約１．０ｍｍの厚さ、典型的には約０．３ｍｍの厚さを有する一方で、中央シンチレータレイヤ１０２ｂ及び第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃは、各々が、約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの厚さ、典型的には約０．８ｍｍの厚さを有する。
【００８５】
第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａなどの薄く設計され得るシンチレータレイヤについて、より安価なＣｓＩとは異なるシンチレータ材料を使用することが好ましいが、他の、潜在的により厚いＣｓＩシンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃと比べても依然として同様なＭＴＦを有する。更に、射出されたＸ線スペクトルの低エネルギー部分をキャプチャするために好ましく使用される第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａについて、射出されたＸ線スペクトルの高エネルギー部分をキャプチャするために好ましく使用されるシンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃより低い有効Ｚ値を有する、異なる組成が有益である。このことは、Ｘ線検知器１００の第１のセンサアレイ１０４ａと第２のセンサアレイ１０４ｂとの間でキャプチャされるエネルギースペクトルにおける差異を増加させる。
【００８６】
図３Ａは、実施形態によるＸ線検知器を概略的に図示する。そうでないことが述べられない限り、図３ＡのＸ線検知器１００は、前述の図面において図示されたＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄは、各々が図３ＡのＸ線検知器１００の動作モードを概略的に示す。
【００８７】
図３Ａにおいて図示されるＸ線検知器１００は、特には、図２において図示されるＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。しかしながら、図２の切り替え可能光学フィルタ１１６は、図３Ａにおいては第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａとして描写されている。この第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａに加えて、図３ＡのＸ線検知器１００は、第２のセンサアレイ１０４ｂと中央シンチレータレイヤ１０２ｂとの間に配置された第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ｂを備える。第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａ及び第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ｂを、第１のセンサアレイ１０４ａと第２のセンサアレイ１０４ｂとの間に配置することによって、Ｘ線検知器１００は、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄにおいて示されるように、複数の動作モードで動作する。
【００８８】
第１のセンサアレイ１０４ａの第１の基板１０６ａは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置され、又は、代替的に、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置されることに留意されたい。第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａは、第１の基板１０６ａと接触しているか、又は、光感知ピクセル１０８ａ及び／又は第１のセンサアレイ１０４ａの光感知ピクセルを覆う保護レイヤと接触している。更に、第２のセンサアレイ１０４ｂの第２の基板１０６ｂは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂに対向する第２のセンサアレイ１０４ｂの面に配置され、又は、代替的に、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃに対向する第２のセンサアレイ１０４ｂの面に配置される。第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ｂは、第２の基板１０６ｂと接触しているか、又は、光感知ピクセル１０８ｂ及び／又は第２のセンサアレイ１０４ｂの光感知ピクセルを覆う保護レイヤと接触している。
【００８９】
図３Ｂを参照すると、第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａは、シンチレータ光１１０が第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａによって反射される第２の状態に切り替えられている。それ故、第１のセンサアレイ１０４ａは、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａにおいて低エネルギーＸ線光子によって主に生成されるシンチレータ光１１０だけを検知する。
【００９０】
第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａとは対照的に、第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ｂは、第１の状態に切り替えられており、それによって、第２のセンサアレイ１０４ｂは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂ及び第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃに光学的に結合される。図３Ｂの円で囲まれた領域に図示されるように、第２のセンサアレイ１０４ｂは、第２のセンサアレイ１０４ｂの２つの互いに反対側の面１０３ａ、１０３ｂにおいて、これらのシンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃの両方からシンチレータ光を受け取る。換言すれば、第２のセンサアレイ１０４ｂは、第２のセンサアレイ１０４ｂの２つの互いに反対側の面１０３ａ、１０３ｂからシンチレータ光１１０によって照らされる。
【００９１】
図３Ｃを参照すると、第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａは第１の状態に切り替えられ、第２の光学フィルタ１１６ｂは第２の状態に切り替えられている。シンチレータ光１１０は、第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ｂによって反射され、第２のセンサアレイ１０４ｂの第１の面１０３ａは、中央シンチレータレイヤ１０２ｂから光学的に切り離され、それによって、第２のセンサアレイ１０４ｂは、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃからのシンチレータ光１１０だけを受け取り、及び／又は検知する。これとは対照的に、第１のセンサアレイ１０４ａは、一方の面において第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａに光学的に結合され、反対側の面において中央シンチレータレイヤ１０２ｂに光学的に結合される。それ故、図３Ｃの円で囲まれた領域に図示されるように、第１のセンサアレイ１０４ａは、これらのレイヤ１０２ａ、１０２ｂの両方からのシンチレータ光１１０を受け取り、及び／又は検知する。換言すれば、第１のセンサアレイ１０４ａは、第１のセンサアレイ１０４ａの２つの互いに反対側の面からシンチレータ光１１０によって照らされる。
【００９２】
図３Ｄを参照すると、第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａ及び第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ｂの両方が、シンチレータ光１１０が反射される第２の状態に切り替えられている。第１のセンサアレイ１０４ａは、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａだけに光学的に結合され、第２のセンサアレイ１０４ｂは、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｃだけに光学的に結合される。それ故、この動作モードにおいては、中央シンチレータレイヤ１０２ｂは、「スイッチオフ」されていると見なされる。それにもかかわらず、中央シンチレータレイヤ１０２ｂは、第１のセンサアレイ１０４ａと第２のセンサアレイ１０４ｂとの間でのエネルギー分離に寄与する。換言すれば、中央シンチレータレイヤ１０２ｂからのシンチレータ光１１０は、第１のセンサアレイ１０４ａによってキャプチャされる低エネルギー画像にも、第２のセンサアレイ１０４ｂによってキャプチャされる高エネルギー画像にも寄与しない。それ故、中央シンチレータレイヤ１０２ｂは、エネルギー分離を増加させる追加フィルタと見なされる。
【００９３】
図４Ａ及び図４Ｂは、実施形態によるＸ線検知器１００を概略的に図示する。そうでないことが述べられない限り、図４Ａ及び図４ＢのＸ線検知器１００は、前述の図面において図示されたＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。
【００９４】
図４Ａ及び図４ＢのＸ線検知器１００は、全部で４つのシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｄ、すなわち第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａ、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｄ、第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂ、及び第２の中央シンチレータレイヤ１０２ｃを備え、中央シンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃは、第１のセンサアレイ１０４ａと第２のセンサアレイ１０４ｂとの間に配置される。第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａ及び第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂは、約０．１ｍｍから約１．０ｍｍの範囲の、例えば約０．３ｍｍの、同一の厚さを有する。更に、第２の中央シンチレータレイヤ１０２ｃ及び第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｄは、約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲の、例えば約０．８ｍｍの、同一の厚さを有する。
【００９５】
更には、反射式で切り替え不能のレイヤ１１８が第１及び第２の中央シンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃの間に配置される。反射レイヤ１１８によって、第１及び第２の中央シンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃの両方からのシンチレータ光１１０が反射される。このことは、全体的な検知効率を増加させる。しかしながら、反射レイヤは、代替的に、不透明レイヤ１１８であってよい。レイヤ１１８は、シンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃと接触する両面において反射式及び／又は不透明であってよい。また、レイヤ１１８の一方の面が不透明であり、反対側の面が反射式であってもよい。
【００９６】
更に、切り替え可能光学フィルタ１１６が、第１のセンサアレイ１０４ａと第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂとの間に配置される。
【００９７】
第１のセンサアレイ１０４ａの第１の基板１０６ａは、第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置され、又は、代替的に、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置されることに留意されたい。切り替え可能光学フィルタ１１６は、第１の基板１０６ａと接触しているか、又は、光感知ピクセル１０８ａ及び／又は第１のセンサアレイ１０４ａの光感知ピクセルを覆う保護レイヤと接触している。
【００９８】
図４Ａにおいては切り替え可能光学フィルタ１１６は第１の状態にあり、図４Ｂにおいては切り替え可能光学フィルタ１１６は第２の状態にある。図４Ａにおいては、第１及び第２のセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂは２つの互いに反対側の面から照らされる一方で、図４Ｂにおいては、第２のセンサアレイ１０４ｂだけが２つの互いに反対側の面から照らされる。
【００９９】
図４Ａに図示されるような第１の状態にある切り替え可能光学フィルタ１１６は、Ｘ線放射の全体的な吸収を有利に増加させ、このことは、検知器１００の非スペクトル撮像モードにおいて好ましい。対照的に、図４Ｂに図示されるような第２の状態にある切り替え可能光学フィルタ１１６は、エネルギー分離を有利に増加させ、このことは、スペクトルＸ線撮像において好ましい。
【０１００】
任意選択的に、金属フィルタ１１９が、シンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｄのいずれかに配置されてよく、このことは、第１及び第２のセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂの間でのエネルギー分離を増加させる。このような金属フィルタ１１９は、反射及び／又は不透明レイヤ１１８に追加して、又はそれに代わって配置される。
【０１０１】
更には、図４Ａ及び図４Ｂに図示される実施形態は、２重ビーム用途において有利に使用される。例として、高エネルギービームが撮像に使用されるとき、切り替え可能光学フィルタ１１６は、図４Ｂに図示されるように、第２の状態に切り替えられる。このようにして、高エネルギー画像が、第２のセンサアレイ１０４ｂによってキャプチャされる一方で、第１のセンサアレイ１０４ａは、このビームエネルギーにおいて低エネルギー画像をキャプチャする。更に、低エネルギービームが使用されるとき、切り替え可能光学フィルタは、図４Ａに図示されるように、第１の状態に切り替えられ、それ故、第１のセンサアレイ１０４ａ及び第２のセンサアレイ１０４ｂの両方が、低エネルギー画像をキャプチャする。次いで、全ての露出の低エネルギー画像が加算され、照射量効率の増加を可能にする。低エネルギービームの低エネルギー画像は、異なる平均吸収Ｘ線エネルギーの３つ以上の画像を生成するために使用され得る。
【０１０２】
図５Ａ及び図５Ｂは、実施形態によるＸ線検知器１００を概略的に図示する。そうでないことが述べられない限り、図５Ａ及び図５ＢのＸ線検知器１００は、前述の図面において図示されたＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。
【０１０３】
Ｘ線検知器は、全部で５つのシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｅを備え、各々が、０．１ｍｍから約１．０ｍｍの範囲の、例えば約０．３ｍｍの、同一の厚さを有する。図４Ａ及び図４Ｂにおいて図示された実施形態とは対照的に、図５Ａ及び図５ＢのＸ線検知器１００は、第２のセンサアレイ１０４ｂと第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｅとの間に配置された更なるシンチレータレイヤ１０２ｄを備える。第１のセンサアレイ１０４ａと第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂとの間に配置される第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａに加えて、更なるシンチレータレイヤ１０２ｄと第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｅとの間に、第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ｂが配置される。
【０１０４】
第１のセンサアレイ１０４ａの第１の基板１０６ａは、第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置され、又は、代替的に、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置されることに留意されたい。第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａは、第１の基板１０６ａと接触しているか、又は、光感知ピクセル１０８ａ及び／又は第１のセンサアレイ１０４ａの光感知ピクセルを覆う保護レイヤと接触している。更に、第２のセンサアレイ１０４ｂは、第２の基板１０６ｂが更なるシンチレータレイヤ１０２ｄと接触するように又は第２の中央シンチレータレイヤ１０２ｃと接触するように、配置される。
【０１０５】
図５Ａにおいては第１及び第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ａ、１１６ｂの両方が第１の状態にある一方で、図５Ｂにおいては、第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ｂが第２の状態に切り替えられている。図５Ａに図示されるように切り替え可能光学フィルタ１１６ａ、１１６ｂの両方が第１の状態にあるとき、Ｘ線放射の全体的な吸収が増加される。例えば、この動作モードは、厚い物体、例えば肥満体の患者、を撮像するときに使用される。対照的に、図５Ｂに図示されるように第２の光学フィルタ１１６ｂが第２の状態に切り替えられると、解像度が増加され、これは、例えば、薄い物体、例えば血管など、を撮像するために使用される。
【０１０６】
図６は、実施形態によるＸ線検知器１００を概略的に図示する。そうでないことが述べられない限り、図６のＸ線検知器１００は、前述の図面において図示されたＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。
【０１０７】
図６のＸ線検知器１００は、全部で４つのシンチレータレイヤ１０２ａ〜１０２ｄを備える。より具体的には、検知器１００は、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａと、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｄと、第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂと、第２の中央シンチレータレイヤ１０２ｃとを備え、２つの中央シンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃは、第１のセンサアレイ１０４ａと第２のセンサアレイ１０４ｂとの間に配置される。
【０１０８】
第１のセンサアレイ１０４ａと第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂとの間には、第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａが配置される。
【０１０９】
更に、第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂと第２の中央シンチレータレイヤ１０２ｃとの間には、第２の切り替え可能光学フィルタ１１６ｂが配置される。
【０１１０】
更には、第３の切り替え可能光学フィルタ１１６ｃが、第２のセンサアレイ１０４ｂと第２の中央シンチレータレイヤ１０２ｃとの間に配置される。
【０１１１】
３つの切り替え可能光学フィルタ１１６ａ〜１１６ｃをＸ線検知器１００に配置することによって、Ｘ線検知器１００の動作モードの数は、更に増加される。
【０１１２】
第１のセンサアレイ１０４ａの第１の基板１０６ａは、第１の中央シンチレータレイヤ１０２ｂに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置され、又は、代替的に、第１の外側シンチレータレイヤ１０２ａに対向する第１のセンサアレイ１０４ａの面に配置されることに留意されたい。第１の切り替え可能光学フィルタ１１６ａは、第１の基板１０６ａと接触しているか、又は、光感知ピクセル１０８ａ及び／又は第１のセンサアレイ１０４ａの光感知ピクセル１０８ａを覆う保護レイヤと接触している。更に、第２のセンサアレイ１０４ｂの第２の基板１０６ｂは、第２の中央シンチレータレイヤ１０２ｃに対向する第２のセンサアレイ１０４ｂの面に配置され、又は、代替的に、第２の外側シンチレータレイヤ１０２ｄに対向する第２のセンサアレイ１０４ｂの面に配置される。第３の切り替え可能光学フィルタ１１６ｃは、第２の基板１０６ｂと接触しているか、又は、光感知ピクセル１０８ｂ及び／又は第２のセンサアレイ１０４ｂの光感知ピクセル１０８ｂを覆う保護レイヤと接触している。
【０１１３】
図７は、実施形態によるＸ線検知器１００を概略的に図示する。そうでないことが述べられない限り、図７のＸ線検知器１００は、前述の図面において図示されたＸ線検知器１００と同一の特徴及び／又は要素を備える。
【０１１４】
図７のＸ線検知器１００は、全部で３つのシンチレータレイヤ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを備える。より具体的には、Ｘ線検知器１００は、Ｘ線検知器１００の第１の外側面に配置された外側シンチレータレイヤ１０２ａを備える。２つの更なるシンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃが、第１のセンサアレイ１０４ａと第２のセンサアレイ１０４ｂとの間に配置され、それによって、第１及び第２のセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂは、積層方向１０１に沿って２つのシンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃによって離間される。
【０１１５】
更に、切り替え可能光学フィルタ１１６が、シンチレータレイヤ１０２ｂとシンチレータレイヤ１０２ｃとの間に配置され、それによって、２つのシンチレータレイヤ１０２ｂ、１０２ｃは、積層方向１０１に沿って切り替え可能光学フィルタ１１６によって離間される。
【０１１６】
図７に図示される実施形態において、第２のセンサアレイ１０４ｂは、外側シンチレータレイヤ１０２ａが配置される面とは反対側のＸ線検知器１００の第２の外側面に配置される。第１のセンサアレイ１０４ａが、２つの互いに反対側の面、すなわち少なくともシンチレータレイヤ１０２ａ、１０２ｂからのシンチレータ光１１０を収集し、及び／又は受け取るように配置される一方で、第２のセンサアレイ１０４ｂは、一方の面だけ、すなわち少なくともシンチレータレイヤ１０２ｃからのシンチレータ光１１０を受け取り、及び／又は収集するように配置される。
【０１１７】
図７に図示される実施形態において、Ｘ線放射は、衝突方向２００に沿ってＸ線検知器１００に衝突し、最初に外側シンチレータレイヤ１０２ａにＸ線放射が当たる。換言すれば、外側シンチレータレイヤ１０２ａは、Ｘ線源に向かって、Ｘ線源の方向に、及び／又はＸ線源に対向するように配置される。しかしながら、Ｘ線検知器１００は、Ｘ線放射が最初に第２のセンサアレイ１０４ｂ及び／又は第２の基板１０６ｂに衝突するように配置されてもよいことに留意されたい。換言すれば、第２のセンサアレイ１０４ｂは、Ｘ線源に向かって、Ｘ線源の方向に、及び／又はＸ線源に対向するように配置されてよい。
【０１１８】
第１のセンサアレイ１０４ａの第１の基板１０６ａは、第１の基板１０６ａが、外側シンチレータレイヤ１０２ａと接触するように、又はシンチレータレイヤ１０２ｂと接触するように、配置される。同様に、第２のセンサアレイの第２の基板１０６ｂは、シンチレータレイヤ１０２ｃと接触するように、又は第２のセンサアレイ１０４ｂの光感知ピクセル１０８ｂ又は光感知ピクセル１０８ｂを覆う保護レイヤがシンチレータレイヤ１０２ｃと接触するように、配置される。
【０１１９】
更に、図２から図７において図示された実施形態のうちの任意のものにおいて、切り替え可能光学フィルタ１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃは、ピクセル構造を有し、及び／又は切り替え可能光学フィルタ１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃはピクセル化された切り替え可能光学フィルタであることに留意されたい。換言すれば、切り替え可能光学フィルタ１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃは、切り替え可能光学フィルタ要素のアレイを備える。切り替え可能光学フィルタ１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃのピクセル構造は、センサアレイ１０４ａ、１０４ｂのうちの少なくとも１つの光感知ピクセル１０８ａ、１０８ｂの幾何学的配置と相関する。切り替え可能光学フィルタ１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃのピクセル構造は、センサアレイ１０４ａ、１０４ｂのうちの少なくとも１つ及び／又はセンサアレイ１０４ａ、１０４ｂのうちの少なくとも１つの光感知ピクセル１０８ａ、１０８ｂの幾何学的配置と一致される。切り替え可能光学フィルタ１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃの状態は、全ての切り替え可能光学フィルタ要素について同一であるか、又は状態は、切り替え可能光学フィルタ要素の一部が第１の状態にあり、切り替え可能光学フィルタ要素の別の部分が第２の状態にあるように、ピクセルに関して制御される。ここで、各切り替え可能光学フィルタ要素は、独立的に制御され及び／又は切り替えられる。また、Ｘ線検知器１００は、複数の切り替え可能光学フィルタ要素を有する少なくとも１つのピクセル化された切り替え可能光学フィルタ１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃと少なくとも１つのピクセル化されていない切り替え可能光学フィルタ１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃとの任意の組合せを備えてよい。
【０１２０】
図８は、実施形態によるＸ線撮像装置５００を概略的に図示する。
【０１２１】
Ｘ線撮像装置５００は、Ｘ線源構成部５０２を備える。Ｘ線源構成部は、シングルＸ線源、又は２つ以上のＸ線源を備えるマルチＸ線源である。
【０１２２】
Ｘ線撮像装置５００は、上記の及び下記のようなＸ線検知器１００を更に備える。特には、Ｘ線検知器１００は、図２から図７を参照してより詳細に説明されたＸ線検知器１００である。しかしながら、Ｘ線撮像装置５００は、前述の図面に図示されたＸ線検知器１００に制限されるものではなく、むしろ任意のタイプのＸ線検知器を備えてよいことに留意されたい。
【０１２３】
更に、Ｘ線撮像装置５００は、Ｘ線源構成部５０２及び／又はＸ線検知器１００を制御するための制御器５０４を備える。制御器５０４は、制御回路５０４、制御モジュール５０４及び／又は制御ユニット５０４を指す。制御器５０４は、特には、Ｘ線ビーム５０６の射出を始動させるように構成され、このＸ線ビーム５０６は、検査されるべき物体５０８を通過した後、Ｘ線検知器１００によって検知される。更には、制御器５０４は、図２から図７を参照して説明されたようにＸ線検知器１００に存在する切り替え可能光学フィルタ１１６を切り替えるように構成される。更に、制御器５０４は、Ｘ線検知器１００によって取得及び／又はキャプチャされたＸ線画像の画像処理及び／又はデータ処理のために構成される。
【０１２４】
Ｘ線撮像装置５００は、例えばＣＴ撮像装置、ＣＢＣＴ撮像装置、コーンビーム撮像装置、又はＣアームシステムなどの任意のタイプのＸ線撮像装置であってよい。
【０１２５】
図９は、実施形態によるＸ線撮像装置５００を概略的に図示する。特には、図９は、撮像装置５００の動作を示す。そうでないことが述べられない限り、図９のＸ線撮像装置５００は、図８のＸ線撮像装置５００の特徴及び／又は要素を備える。簡略化のために、図９においては制御器５０４は図示されていない。
【０１２６】
Ｘ線撮像装置５００において、Ｘ線検知器１００及びＸ線源構成部５０２は、Ｘ線撮像装置５００の回転軸５１０の周りを回転可能である。図９において示されるように、回転軸５１０は、ｚ軸に平行である。Ｘ線検知器１００及びＸ線源構成部５０２の回転運動は、図９において矢印５１２によって示される。Ｘ線検知器１００及びＸ線源構成部５０２の回転半径は互いに異なってよいことに留意されたい。
【０１２７】
Ｘ線源構成部５０２は、第１のエネルギー範囲の第１のＸ線ビーム５０６ａを射出するための第１のＸ線源５０２ａと、第１のエネルギー範囲とは異なる第２のエネルギー範囲の第２のＸ線ビーム５０６ｂを射出するための第２のＸ線源５０２ｂとを備える。
【０１２８】
制御器５０４は、第１のＸ線源５０２ａが回転軸５１０の周りで取得位置５１４に位置するときに、第１のＸ線源５０２ａを始動させ、及び第１のＸ線画像を取得するように構成される。更に、制御器５０４は、第２のＸ線源５０２ｂが回転軸５１０の周りで取得位置５１４に位置するときに、第２のＸ線源５０２ｂを始動させ、及び第２のＸ線画像を取得するように構成される。
【０１２９】
第１のＸ線源５０２ａ及び第２のＸ線源５０２ｂを備えるＸ線源構成部５０２が使用されるとき、第１のＸ線画像は、取得位置５１４において第１のＸ線源５０２ａを作動させることによってキャプチャされる。ある期間の後、第２のＸ線源５０２ｂは、回転運動によって、取得位置５１４に到着する。第２のＸ線源５０２ｂが取得位置に到着すると、第２のＸ線画像がキャプチャされる。このようにして、回転速度と露出とが、例えば第１及び第２のＸ線源５０２ａ、５０２ｂの間の距離を勘案して、同期される。換言すれば、取得頻度は、Ｘ線撮像装置５００の回転頻度と同期される。このことは、第１のＸ線画像が、第２のＸ線画像と空間的に一致することを可能にする。
【０１３０】
シングルＸ線源５０２ａ、５０２ｂを使用することによっても、Ｘ線源５０２ａ、５０２ｂを回転軸５１０の周りで完全に３６０°回転させることで、この同期が達成され得ることに留意されたい。
【０１３１】
更に、この同期は、第１のＸ線ビーム５０６ａ及び第２のＸ線ビーム５０６ｂがプレフィルタによって生成されるｋＶｐ切り替え手法において適用可能であることに留意されたい。
【０１３２】
更には、この同期は、ステレオＸ線チューブに及び／又は２重焦点スポットＸ線源構成部５０２に適用可能である。換言すれば、Ｘ線源構成部５０２は、第１のＸ線ビーム５０６ａを射出するための第１の焦点スポット５０３ａと第２のＸ線ビーム５０６ｂを射出するための第２の焦点スポット５０３ｂとを有するＸ線チューブを備える。代替的に又は追加的に、Ｘ線源構成部５０２は、第１のＸ線ビーム５０６ａを射出するための第１のＸ線チューブ５０３ａと第２のＸ線ビーム５０６ｂを射出するための第２のＸ線チューブ５０３ｂとを備える。
【０１３３】
更には、各露出中に、すなわち、第１のビーム５０６ａ又は第２のビーム５０６ｂが射出されるときに図２から図７のうちの少なくとも１つを参照して説明されたＸ線検知器１００を使用して、第１のセンサアレイ１０４ａ及び第２のセンサアレイ１０４ｂは別個のＸ線画像をキャプチャすることに留意されたい。第１のビーム５０６ａによる露出中に取得された第１のＸ線画像は、第１の画像ペアを指す。同様に、第２のビーム５０６ｂによる露出中に取得された第２のＸ線画像は、第２の画像ペアを指し、画像ペアは時間的に及び空間的に一致する。それ故、第１及び第２のＸ線画像を取得することは、全部で４つの画像をもたらし、これらの画像は、Ｘ線撮像装置５００の照射量効率を増加させるために、有利に組み合わされ得る。
【０１３４】
例として、第１のビーム５０６ａは低ｋＶビーム５０６ａであり、第２のビーム５０６ｂは高ｋＶビーム５０６ｂである。Ｘ線検知器１００を低ｋＶビーム５０６ａに露出するとき、第１のセンサアレイ１０４ａ及び第２のセンサアレイ１０４ｂの両方が、低エネルギー画像をキャプチャ及び／又は取得する。対照的に、Ｘ線検知器１００を高ｋＶビーム５０６ｂに露出するとき、第１のセンサアレイ１０４ａは低エネルギー画像を取得及び／又はキャプチャする一方で、第２のセンサアレイ１０４ｂは高エネルギー画像をキャプチャ及び／又は取得する。両方の露出中、すなわち、低ｋＶビーム５０６ａ及び高ｋＶビーム５０６ｂによる露出中に取得された３つの低エネルギー画像は、有利に加算及び／又は組み合わされる。このことは、照射量効率の良い低エネルギー全体画像をもたらす。
【０１３５】
更には、４つの画像全てを加算すること及び／又は組み合わせることは、照射量効率の良い非スペクトル画像を提供する。
【０１３６】
図１０は、実施形態によるＸ線撮像装置５００を動作させるための方法のステップを示すフローチャートを図示する。そうでないことが述べられない限り、Ｘ線撮像装置５００は、図８及び図９のＸ線撮像装置５００と同一の特徴及び／又は要素を備える。特には、Ｘ線撮像装置５００は、図２から図７を参照して説明されたＸ線検知器１００を備える。
【０１３７】
Ｘ線撮像装置５００は、第１のエネルギー範囲の第１のＸ線ビーム５０６ａを射出するための第１のＸ線源５０２ａと、第１のエネルギー範囲とは異なる第２のエネルギー範囲の第２のＸ線ビーム５０６ｂを射出するための第２のＸ線源５０２ｂとを有するＸ線源構成部５０２を備える。
【０１３８】
方法は、第１のＸ線源５０２ａがＸ線撮像装置５００の回転軸５１０の周りで取得位置５１４に位置するときに、第１のＸ線源５０２ａによって第１のＸ線ビーム５０６ａを射出するステップＳ１を有する。
【０１３９】
ステップＳ２において、第１のＸ線源５０２ａが取得位置５１４に位置するときに、Ｘ線検知器１００によって、第１のＸ線画像が取得及び／又はキャプチャされる。
【０１４０】
更なるステップＳ３において、第２のＸ線源５０２ｂが取得位置５１４に位置するときに、第２のＸ線源５０２ｂによって第２のＸ線ビーム５０６ｂが射出される。更に、ステップＳ４において、第２のＸ線源５０２ｂが取得位置５１４に位置するときに、Ｘ線検知器１００によって第２のＸ線画像が取得及び／又はキャプチャされる。
【０１４１】
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に図示及び説明されたが、このような図示及び説明は、説明的又は例示的なものと見なされるべきであり、制限的なものと見なされるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他の変形形態が、特許請求された本発明を実践する当業者によって、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、理解され、実行され得る。
【０１４２】
特許請求の範囲において、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数性を排除するものではない。特定の手段が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用され得ないことを示すものではない。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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