KR100585877B1 - 방사선 이미지 포착 장치 - Google Patents
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Abstract
광 조사 메커니즘(light application mechanism)은 FRD에서 방사선에 민감한 반도체층과 중간층의 분할 전극 형성 측면에 광을 조사하고, 효과적이고 민감한 영역에서의 변화가 발생하지 않으므로, FPD의 검출 감도의 변동들이 회피될 수 있다. 광 조사가 방사선의 입사가 끝난 후에도 여전히 계속되면, 잔류 출력의 발생 또한 회피될 수 있다. 특히, 광 강도 제어부는 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도를 증가 또는 감소시키도록 광 조사부를 제어하고, 동작 범위를 좁게 하는 암전류분는 전기 신호 처리 회로의 출력 범위를 넓게 차지하지 않는다. 따라서, 동작 범위 또한 크게 좁혀지지 않는다.
광 조사 메커니즘, 검출 감도, 방사선 검출기, 오프셋 보정 계수, 감도 보정 계수, 암전류, 출력 범위, 동작 범위.
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이미지 포착 장치의 구성을 나타내는 블럭 다이어그램;
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에서 광 조사 메커니즘의 발광체(body)의 LED 조사 전압과 LED의 광 조사에 의해 생산된 LED 또는 암 전류 요소의 조도 변화 사이의 관계를 나타내는 도면;
도 3은 LED의 조사 전압들과 동작 범위의 감소율들을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에서 전기 신호 처리 회로의 각 대표적인 게인 설정치에서 동작 범위의 감소율과 LED의 조사 전압 사이의 상관관계를 나타내는 도면;
도 5는 강한 방사선이 이미지 포착 장치와 비교예들의 제 1 실시예에서 검출되는 경우, 전기 신호 처리 회로의 응답 출력 파형들을 나타내는 도면;
도 6은 약한 방사선이 이미지 포착 장치와 비교예들의 제 1 실시예에서 검출되는 경우, 전기 신호 처리 회로의 응답 출력 파형들을 나타내는 도면; 및
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이미지 포착 장치의 구성을 나타내는 블럭 다이어그램이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
1 : 평판 방사선 검출기 2 : 전기 신호 처리 회로
3 : 이미지 처리 회로 4 : 이미지 디스플레이 모니터
5 : 동작부 6 : CPU
7 : 반도체층 7a : 중간층
8 : 공통 전극 9 : 분할 전극
12 : TFT 기판 14 : 광 조사 메커니즘
15 : 광 강도 제어부 16 : 도광판
17 : 발광체 18 : 반사 시트
본 발명은 전기 신호 처리 회로에 의해 증폭된 전기 신호를 기반으로 이미지 처리 회로로써 방사선의 이미지를 생성하고 전기 신호 처리 회로에 의해, 입사 방사선의 공간 분포를 검출하는 방사선 검출기로부터 출력되는 전기 신호를 증폭하기 위해, 의학용, 산업용, 또는 원자력 분야, 등에 이용되는 방사선 이미지 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 입사방사선의 공간분포를 검출하는 방사선 검출수단에서의 검출감도의 변동이나, 더욱이 잔류출력의 발생을 전기신호처리회로의 동작 범위를 좁게 하지 않고 회피할 수 있도록 실행하는 기술에 관한 것이다.
종래의 기술에서의 방사선 이미지 포착 장치는 직접 변환 형태의 평판 방사선 검출기, 전기 신호 처리 회로 및 이미지 처리 회로를 포함한다. 직접 변환 형태의 평판 방사선 검출기에서, 바이어스(bias) 전압을 조사하기 위한 공통 전극은 방사선(예를 들어, 엑스레이들)에 민감한 반도체층의 한 측면 상에 형성되고 다수의 분할 전극들은 반대측면 상에 형성된다. 방사선이 입사되는 반도체층에서 발생하는 전하는 각각의 분할 전극들로부터 전기 신호로써 출력되므로 입사 방사선의 공간 분포가 검출될 수 있다. 전기 신호 처리 회로는 출력된 전기 신호를 증폭한다. 이미지 처리 회로는 전기 신호 처리 유닛에 의해 증폭된 전기 신호를 기반으로 방사선 이미지를 생성한다. 그러한 종래의 기술에서의 방사선 이미지 포착 장치는 방사선 검출기의 검출 감도에서 변동들과 방사선 검출기에서 잔류 출력의 발생의 문제점들을 포함한다.
즉, 종래의 기술에서의 직접 변환 형태의 평판 방사선 검출기는 분할 전극들 사이의 공간에 전기장에 의해 이동되는 전하들이 출력되어, 분할 전극들 사이의 공간에서 전극들을 가질 수 없다. 특히, 종래의 기술에서의 직접 변환 형태의 평판 방사선 검출기는 방사선이 입사되므로 발생하는 전하들이 분할 전극들 사이의 공간에서 축적되기 쉽다는 특징을 가진다. 따라서, 공간 전하들이 방사선이 입사되는 동안 분할 전극들 사이의 공간에서 점차 축적되면, 전기장의 왜곡이 점차 진행되고 실효적인 유감(有感)면적(effective sensitive area)가 변화되며 그러므로 검출 감도에서의 변동들의 현상이 발생한다. 이 경우, 방사선의 입사가 멈춰진 후에, 분할 전극들 사이의 공간에 축적된 공간 전하들이 점차 각 분할 전극으로 출력되고, 그러므로 잔류 출력의 발생 현상 또한 일어난다.
종래의 기술에서의 방사선 이미지 포착 장치의 또 다른 형태는 간접 변환 형태의 평판 방사선 검출기, 전기 신호 처리 회로 및 이미지 처리 회로를 포함한다. 간접 변환 형태의 평판 방사선 검출기에서, 광에 민감한 반도체층을 전기적으로 분할함에 의해 제공되는 다수의 반도체 광 센서들은 방사선(예를 들어, 엑스레이)을 광으로 변환하기 위해 방사선-광 변환 층의 한 측면 상에 형성된다. 방사선이 입사되어 방사선-광 변환 층에서 발생하는 광은 각각의 반도체 광 센서들로부터 전기 신호로 출력되므로 입사 방사선의 공간 분포가 검출될 수 있다. 전기 신호 처리 회로는 출력된 전기 신호를 증폭한다. 이미지 처리 회로는 전기 신호 처리 회로에 의해 증폭된 전기 신호를 기반으로 방사선 이미지를 생성한다. 그러한 종래의 기술에서의 방사선 이미지 포착 장치는 또한 방사선 검출기의 검출 감도에서 변동들과 방사선 검출기에서의 잔류 출력의 발생의 문제들을 포함한다.
그러므로 본 발명의 목적은 입사 방사선을 검출하기 위한 방사선 검출기의 검출 감도에서 변동들의 발생과 특히 전기 신호 처리 회로의 동작 범위를 좁게 하지 않는 잔류 출력의 발생을 회피할 수 있도록 하는 방사선 이미지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 측면에 따라, 방사선 이미지 장치는:
방사선 검출기는 방사선에 민감한 반도체층의 한 측면 상에 형성된 공통 전극과 반도체층의 다른 측면 상에 형성된 다수의 분할 전극들을 포함하고, 방사선의 입사에 따라 반도체층에서 발생하는 전하들에 의해 각 분할 전극들로부터 전기 신호를 출력시킴으로써 입사 방사선의 공간 분포를 검출하는 방사선 검출기;
게인(gain) 설정치에 대응하여 출력된 전기 신호의 신호 처리를 수행하고 또한 게인 설정치의 증가 또는 감소를 가능하게 하기 위한 전기 신호 처리 회로;
전기 신호 처리 회로에 의해 신호 처리되도록 전기 신호를 기반으로 방사선 이미지를 생성하기 위한 이미지 처리 회로;
반도체층의 분할 전극 형성 측면에 광을 조사하기 위한 광 조사부; 및
전기 신호 처리 회로의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 조사된 광의 강도를 증가 또는 감소하도록 광 조사부를 제어하는 광 강도 제어부를 포함한다.
(기능 및 효과) 본 발명의 제 1 측면에서, 이미지 포착 동안에, 광 강도 제어부의 제어를 받는 광 조사부는 계속적으로 또는 간헐적으로 방사선에 민감한 반도체층의 분할 전극 형성 측면에 광을 조사한다. 동시에, 전기 신호 처리 회로는 게인 설정치에 따른 방사선의 입사로 방사선 검출기의 분할 전극들로부터 출력되는 전기 신호를 증폭한다. 전기 신호 처리 회로가 전기 신호를 증폭한 후, 이미지 처리 회로는 입사 방사선의 공간 분포에 대응하는 전기 신호를 기반으로 동시에 (on-time) 또는 비-동시에(off time) 방사선 이미지를 생성한다.
그러므로, 본 발명의 제 1 측면에서, 광 조사부가 방사선 검출기에서 방사선에 민감한 반도체층의 분할 전극 형성측에 광을 조사하면, 광 조사에 의해 생산된 공간 전하들이 분할 전극들 사이의 공간에 축적되고, 따라서 방사선이 입사되므로 발생하는 전하들은 축적되지 않고 출력된다. 따라서, 실효적인 유감 면적에서의 변화는 발생하지 않고 방사선 검출기의 검출 감도에의 변동들은 회피될 수 있다.
방사선의 입사가 멈춰진 후에도 여전히 광 조사가 계속된다면, 분할 전극들 사이의 공간에 축적된 공간 전하들은 출력되지 않고 계속 쌓이므로, 잔류 출력의 발생 또한 회피될 수 있다.
더욱이, 광 강도 제어부가 광 조사부를 제어하면, 조사된 광 강도는 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 증가하거나 감소한다. 즉, 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 감소하면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 증가된다; 반대로, 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 증가하면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 감소된다.
달리 말하면, 광 조사부의 광 조사가 전기 신호에 부가된 암(暗)전류 요소를 가지는 전기 신호로 증가를 유지시킨다. 광 조사부의 광 조사에 수반하는 암전류분은 조사된 광 강도의 증가 또는 감소에 대응하여 증가하거나 감소한다; 암전류분은 조사된 광 강도가 증가하면 증가한다.
게인 설정치에 대응하여 전기 신호 처리 회로에 의한 광 조사가 수반하는 암 전류 요소를 증폭한 결과로, 전기 신호 처리 회로의 동작 범위는 증폭된 암전류분가 전기 신호 처리 회로의 출력 범위를 차지하는 만큼 좁아진다; 게인 설정치가 증가하면, 암전류분의 증폭도가 증가하고 그러므로 암전류분의 동일한 양일 때, 게인 설정치가 증가하면, 동작 범위의 좁아지는 정도 또한 증가한다.
본 발명의 제 1 측면에서, 전자 신호 처리 회로의 게인 설정치가 증가하면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 감소되고 암전류분가 감소되며 따라서 게인 설정치에서의 증가는 암전류분에 감소에 의해 오프셋되고 게인 설정치의 증가로 동 작 범위의 좁아짐이 억제된다. 반대로, 전자 신호 처리 회로의 게인 설정치가 감소되면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 증가되고 암전류분가 증가한다. 그러면, 암전류분의 증가는 게인 설정치의 감소에 의해 오프셋되고 조사된 광 강도의 증가로 동작 범위의 좁아짐이 억제된다.
그러므로, 방사선 검출기의 검출 감도에서의 변동들과 잔류 출력의 발생을 회피하기 위해 광 조사로 발생하는 암전류분에 의한 전기 신호 처리 회로의 출력 범위를 넓게 차지하는 것은 무시되고 그러므로 동작 범위가 크게 좁아지는 상황이 발생하지 않는다.
본 발명의 제 2 측면은 본 발명의 제 1 측면의 방사선 이미지 포착 장치에서의 사실에 의해 특성화되고, 방사선 검출기는 캐리어(carrier) 선택도를 가지는 중간층을 포함하고, 중간층은 반도체층과 분할 전극들 사이에서 형성됨에 있어서 광은 적어도 방사선의 검출 동안에 광 조사부에 의해 중간층에 조사된다.
(기능 및 효과) 본 발명의 제 2 측면에 따라, 캐리어 선택도를 가지는 중간층이 반도체층과 분할 전극들 사이에서 제공된다 하더라도, 본 발명의 제 1 측면에서의 것들과 비슷한 기능과 효과가 제공된다. 게다가, 캐리어 선택도를 가지는 중간층에서, 전기장의 굴곡은 중간층에서 발생하게 되므로, 반도체층의 불감영역(dead area)을 줄일 수 있거나, 반도체층으로 도달하는 광 조사부에 의해 조사된 광이 억제되는 경우, 반도체층에서 암전류 발생량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 제 3 측면은 본 발명의 제 1 또는 제 2의 방사선 이미지 포착 장치에서의 사실에 의해 특성화되고, 분할 전극들은 광 조사부에 의해 조사되는 광의 파장에 따라 투명하거나 반(半)투명하다.
(기능 및 효과) 본 발명의 제 3 측면에 따라, 분할 전극들은 투명하거나 반투명하므로, 조사된 광이 분할 전극들 사이의 공간에 조사될 뿐만 아니라, 분할 전극 형성 영역에서도 조사된다. 따라서, 전하들의 출력 속도보다 더 높은 비율로 방사선이 입사되고 전하들이 분할 전극들의 부근에 일단 축적된다면, 조사된 광의 에너지와 운동 에너지가 제공됨에 의해 즉시 여기되므로, 포텐셜 프로파일 (potential profile)은 왜곡되지 않고, 분할 전극들 부근의 포텐셜은 상승하지 않는다. 그러므로, 높은 바이어스가 조사되어 사용되어질 필요가 있는 반도체 물질을 사용하여, 전기 신호로서 방사선의 입사로 반도체층에 발생하는 전하들을 출력하기 위해 회로의 정상 동작이 유지될 수 있다.
본 발명의 제 4 측면에 따라, 방사선 이미지 포착 장치는:
방사선 검출기는 방사선을 광으로 변환하기 위한 방사선-광 변환층과 그 방사선-광 변환 층의 한 측면 상에 형성된 다수의 반도체 광 센서들을 포함하고, 반도체 광 센서들은 광에 민감한 반도체층을 전기적으로 분할하기 위해 제공되고, 방사선의 입사에 따라 방사선-광 변환층에 발생하는 광을 각각의 반도체 광 센서들에 의해 전기 신호로써 출력하여 입사 방사선의 공간 분포를 검출하는 방사선 검출기;
게인 설정치에 대응하여 출력된 전기 신호의 신호 처리를 수행하고 게인 설정치의 증가 또는 감소를 가능하게 하는 전기 신호 처리 회로;
전기 신호 처리 회로에 의해 신호 처리된 전기 신호를 기반으로 방사선 이미지를 생성하기 위한 이미지 처리 회로;
광이 반도체 광 센서들에 의해 직접 검출되지 않도록 방사선-광 변환층의 반도체 광 센서 형성 측면에 광을 조사하는 광 조사부; 및
전기 신호 처리 회로의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 조사된 광의 강도를 증가 또는 감소시키도록 광 조사부를 제어하는 광 강도 제어부를 포함하여 제공된다.
(기능 및 효과) 본 발명의 제 4 측면에서, 이미지 포착 동안에, 광 강도 제어부의 제어를 받는 광 조사부는 연속적으로 또는 간헐적으로 방사선-광 변환층의 반도체 광 센서 형성 측면에 광을 조사하므로 광은 반도체 광 센서들에 의해 직접 검출되지 않는다. 동시에, 전기 신호 처리 회로는 게인 설정치에 따라 방사선의 입사로 방사선 검출기의 반도체 광 센서들로부터 출력된 전기 신호를 증폭한다. 광 조사부가 광을 조사하므로 광이 반도체 센서들에 의해 직접 검출되지 않기 때문에, 반도체 광 센서들의 검출 동작은 광 조사부의 광 조사에 의해 방해받지 않는다. 전기 신호 처리 회로가 전기 신호를 증폭한 후, 이미지 처리 회로는 입사 방사선의 공간 분포에 대응하는 전기 신호를 기반으로 동시에(on time) 또는 비-동시에(off time) 방사선 이미지를 생성한다.
그러므로, 본 발명의 제 4 측면에서, 광 조사부가 방사선 검출기에서 방사선-광 변환층의 반도체 광 센서 형성 측면에 광을 조사하므로, 광은 반도체 광 센서들에 의해 직접 검출되지 않고, 실효적인 유감 면적에서의 변화는 발생하지 않고 방사선 검출기의 검출 감도에서의 변동들이 회피될 수 있다. 광 조사가 방사선의 입사가 멈춰진 후에도 여전히 계속되면, 반도체 광 센서들 사이의 공간에 축적되는 공간 전하들은 출력되지 않고 계속 축적되며 따라서 잔류 출력의 발생이 회피될 수 있다.
특히, 광 강도 제어부가 광 조사부를 제어함으로써, 조사된 광 강도는 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 증가하거나 감소한다. 즉, 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 감소하면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 증가한다; 반대로, 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 증가하면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 감소된다.
달리 말하면, 광 조사부의 광 조사가 전기 신호에 부가된 암전류분으로 전기 신호의 증가를 유지시킨다. 광 조사부의 광 조사에 따르는 암전류분는 조사된 광 강도에서 증가 또는 감소에 대응하여 증가하거나 감소한다; 암 전류 요소는 조사된 광 강도가 증가하면 증가한다.
게인 설정치에 대응하여 전기 신호 처리 회로에 의한 광 조사에 따르는 암전류분를 증폭한 결과로, 전기 신호 처리 회로의 동작 범위는 증폭된 암전류분이 전기 신호 처리 회로의 출력 범위를 차지하는 만큼 좁아진다; 게인 설정치가 증가하면, 암전류분의 증폭도가 증가하고 그러므로 암전류분의 동일한 양으로, 게인 설정치가 증가하면 동작범위가 좁아지는 정도도 증가한다.
그러나, 본 발명의 제 4 측면에서, 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 증가하면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도는 감소되고 암전류분도 감소되며 따라서 게인 설정치의 증가는 암전류분의 감소에 의해 오프셋되고 게인 설정치의 증가로 동작 범위가 좁아지는 것이 억제된다. 반대로, 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 감소되면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 증가되고 암전류분이 증가한다. 이에 따라, 암전류분의 증가는 게인 설정치의 감소에 의해 오프셋되고 조사된 광 강도의 증가로 동작 범위가 좁아지는 것이 억제된다.
그러므로, 방사선 검출기의 검출 감도의 변동들과 잔류 출력의 발생을 회피하기 위해 광 조사에서 발생하는 암전류분에 의해 전기 신호 처리 회로의 출력 범위가 넓게 차지되는 것이 무시되고 따라서 동작 범위가 크게 좁아지는 상황이 발생하지 않는다.
본 발명의 제 5 측면은 본 발명의 제 4 측면의 방사선 이미지 포착 장치의 사실들에 의해 특성화되고, 각 반도체 광 센서들은 광 쉴드(shield) 기능을 발휘하기 위해 전기 신호 출력 전극을 광 조사부로부터 광이 입사되는 측면에 있도록 하는 것을 포함한다.
(기능 및 효과) 본 발명의 제 5 측면에 따라, 광 조사부로부터의 광은 광이 입사되는 반도체 광 센서의 측면 상의 전기 신호 출력 전극의 광 쉴드 기능에 의해 차단되므로, 반도체 광 센서들에 의해 광 조사부로부터의 광이 직접적으로 검출되는 것을 방해할 수 있다.
본 발명의 제 6 측면은 본 발명의 제 1 내지 제 5의 측면들 중 어느 하나의 방사선 이미지 포착 장치의 사실에 의해 특성화되고, 방사선 검출기는 박막 트랜지스터 스위치들(TFT 스위치들)과 캐패시터들의 쌍들로 형성된 투명 유리 기판(TFT 기판), 방사선 이미지의 픽셀들과 1:1로 대응하여 제공되는, 각 분할 전극 또는 각 반도체 광 센서 각각의 쌍을 포함하고, 투명 유리 기판의 방사선에 민감한 반도체층의 분할 전극 형성 측면 또는 방사선-광 변환층의 반도체 광 센서 형성 측면 상에 있어서, 방사선 입사 강도에 반응하는 전하들의 양은 방사선의 입사로 반도체 광 센서들을 거쳐 또는 분할 전극을 거쳐 캐패시터 내에 축적되고 박막 트랜지스터 스위치들은 캐패시터들 내에 축적된 전하들을 판독하기 위해 외부 스캔 신호에 따라 on 및 off 스위치되고, 그에 의해 전기 신호가 출력된다.
(기능 및 효과) 본 발명의 제 6 측면에 따라, 방사선 검출기에서, 광 조사부로부터의 광은 투명한 유리 기판을 통과하여 조사된다. 동시에, 각 분할 전극을 위해 또는 각 반도체 광 센서를 위해 제공되고 캐패시터들 내에 축적되는 전하들은 TFT 스위치들을 거쳐 전기 신호로 출력된다. 특히, 광 조사에서 TFT 스위치의 누출 전류는 동작 범위를 좁게 하는 암전류분으로서 조사된 광 강도에 대응되는 양만큼 전기 전류에 추가된다. 즉, TFT 스위치의 누출 전류는 조사된 광 강도의 증가만큼 증가한다. 그러나, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도는 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 증가 또는 감소하도록 제어되므로, TFT 스위치의 누출 전류때문에 동작 범위가 좁아지는 문제의 상황은 발생하지 않는다.
즉, 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 증가하면, 조사된 광 강도가 감소하고 따라서 TFT 스위치의 누출 전류가 감소하고 게인 설정치의 증가가 누출 전류의 감소로 인해 오프셋되므로, 동작 범위는 거의 영향을 받지 않는다. 반대로, 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 감소하면, 조사된 광 강도는 증가하고 따라서 TFT 스위치의 누출 전류가 증가하지만, 누출 전류의 증가는 게인 설정치의 감소로 인해 오프셋되므로, 동작 범위는 거의 영향을 받지 않는다.
본 발명의 제 7 측면은 제 1 내지 제 6의 측면들 중 어느 하나의 방사선 이미지 포착 장치의 사실에 의해 특성화되고, 이미지 처리 회로는 각 전기 신호가 방사선 이미지를 생성하도록 전기 신호들 사이의 오프셋으로 위치 변화들을 보정하기 위한 오프셋 보정 계수와 전기 신호들 사이의 감도로 위치 변화들을 보정하기 위한 감도 보정 계수를 등록하기 위한 보정 계수 등록부를 포함하며, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도는 몇몇의 단계들로 미리 분류되고, 오프셋 보정 계수와 감도 보정 계수는 가정된 광 강도의 각 가정된 단계들에서 계산되고 보정 계수 등록부에서 등록됨에 있어서, 이미지 처리 회로는 실제로 조사된 광의 강도의 단계에 대응하는 가정된 광 강도의 가정된 단계로 미리 등록된 감도 보정 계수와 오프셋 보정 계수를 기반으로 각 전기 신호로 오프셋과 감도 변화 보정 처리를 수행한다.
(기능 및 효과) 본 발명의 제 7 측면에 따라, 이미지 처리 회로에서, 방사선 이미지가 가정된 광 강도의 각 몇몇의 가정된 단계들에서 생성되고 보정 계수 등록부에 등록되기 전에, 전기 신호들 사이에서 방사선 이미지를 생성하기 위한 오프셋으로 위치 변화들을 보정하는 오프셋 보정 계수 및 전기 신호들 사이의 감도로 위치 변화들을 보정하기 위한 감도 보정 계수가 계산된다. 방사선 이미지를 생성하기 위해, 오프셋과 감도 변화 보정 처리는 실제의 조사된 광의 강도의 단계들과 대응하는 광의 가정된 강도 단계로 미리 등록된 오프셋 보정 계수와 감도 보정 계수를 기반으로 수행되고, 광 강도가 변화 보정 처리 상에 반영되므로, 광이 광 조사부에 의해 조사됨으로써 오프셋과 감도 변화 보정에 에러가 발생하는 것이 방지될 수 있다.
첨부된 도면들에 따라, 본 발명의 방사선 이미지 포착 장치의 바람직한 실시예들이 나타난다(필요시 간단히 이미지 포착 장치라 함).
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이미지 포착 장치의 구성 및 이미지 포착 장치의, 직접 변환 형태의 평판 방사선 검출기(방사선 검출기)의 내부 구조를 나타내는 블럭 다이어그램이다.
본 발명의 제 1 실시예의 방사선 이미지 포착 장치는 도 1에서 나타난 것처럼, 직접 변환 형태의 평판 방사선 검출기(FPD)(1), 전기 신호 처리 회로(2), 이미지 처리 회로(3), 이미지 디스플레이 모니터(4), 조작부(5), 및 CPU(6)를 포함한다. 직접 변환 형태의 평판 방사선 검출기(FPD)(1)는 이미지가 전기 신호로써 포착되어지는(보여지지 않음) 물체를 통과하는 입사 방사선의 공간 분포를 검출하고 출력한다. 전기 신호 처리 회로(2)는 FPD(1)로부터 출력되는 전기 신호를 증폭한다. 이미지 처리 회로(3)는 전기 신호 처리 회로(2)에 의해 증폭된 전기 신호를 기반으로 물체의 방사선 이미지를 생성한다. 이미지 디스플레이 모니터(4)는 이미지 처리 회로(3)에 의해 생성된 방사선 이미지를 디스플레이한다. 동작자는 동작부(5)를 통해 이미지를 포착하기 위해 요구되는 전체 동작을 수행한다. CPU(6)는 동작부(5)를 통해 수행되는 전체의 동작과 이미지 포착 처리의 진행 상태에 대응하여 필요한 연산들과 제어를 수행한다. 방사선 이미지 포착 장치에서, 방사선이 물체에 조사될 때, 방사선이 물체에 조사되는 FPD(1)상에 투영되는 물체를 통과하는 방사선 이미지에 대응하는 방사선 이미지가 이미지 디스플레이 모니터(4) 상에 디스플레이된다.
FPD(1)에서, 바이어스(bias) 전압을 조사하기 위한 공통 전극(8)은 방사선에 민감한 반도체층(7)의 한 측면 상에 형성되고 다수의 분할 전극들(9)을 구성하는 2차원 배열은 반대 측면 상에 형성된다. 투명 유리 기판(TFT 기판)(12)은 반도체층 (7)의 분할 전극(9) 형성 측면 상에 배치된다. 투명 유리 기판(12)은 박막 트랜지스터 스위치들(TFT 스위치들)(10)과 캐패시터들(11)의 쌍들로 형성되고, 각 분할 전극(9)을 위한 각각의 쌍은 방사선 이미지의 픽셀들과 1:1의 상관관계로 제공된다.
즉, 방사선 입사 강도에 대응하는 전하들의 량은 방사선이 입사될 때 분할 전극들(9)을 거쳐 캐패시터들(11) 내에 축적된다. 게이트 드라이버(gate driver) (13)는 캐패시터들(11)내에 축적된 전하들을 판독하기 위한 외부 스캔 신호를 따라 TFT 스위치들(10)을 on 및 off 스위치하고, 그에 의해, 전기 신호가 출력되고 입사 방사선의 공간 분포가 검출된다. 실시예에서, 중간층(7a)은 반도체층(7)과 분할 전극들(9) 사이에 위치된다.
전기 신호 처리 회로(2)는 CPU(6)에 의해 설정된 게인값(게인 설정치)에 따라 출력된 전기 신호를 증폭하고 게인 설정치를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 게인 설정치는 통상 가정된 입사 방사선 강도가 증가하면 감소되고, 가정된 입사 방사선 강도가 감소되면 증가하도록 설정된다(즉, 입사 방사선 강도와 게인 설정치는 반비례이다).
전기 신호 처리 회로(2)는 전하(전류)-전압 컨버터(converter)(2A), 멀티플 렉서(multiplexer)(2B) 및 A/D 컨버터(2C)로 구성되고, 게인 설정치는 전하-전압 컨버터(2A)에서 설정된다. 실시예에서, 방사선 소스(나타나지 않음)의 방사선 강도 또한 CPU(6)에 의해 제어되고, CPU(6)는 방사선 소스의 방사선 강도와 맞추어 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치를 설정한다.
방사선 강도는 개별적으로 검출될 수 있고 검출된 방사선 강도와 맞춰진 게인 설정치는 CPU(6)에 의해 자동으로 설정될 수 있다.
이미지 처리 회로(3)는 오프셋 보정 계수와 감도 보정 계수를 등록하기 위해 보정 계수 등록부(3A)를 가진다. 오프셋 보정 계수는 각 전기 신호에서 방사선 이미지를 생성하기 위해 FPD(1)의 검출 채널의 위치 비균일에 의해 야기된 전기 신호들 사이에서 오프셋의 위치 변화들을 보정하는 데 사용된다. 감도 보정 계수는 각 전기 신호에서 방사선 이미지를 생성하기 위해 FPD(1)의 검출 채널의 위치 비균일에 의해 야기된 전기 신호들 사이에서 감도의 위치 변화들을 보정하는 데 사용된다. 이미지 처리 회로(3)는 미리 등록된 오프셋 보정 계수와 감도 보정 계수를 기반으로 전기 신호들 사이에서 오프셋과 감도의 변화 보정 처리를 수행한다.
실시예의 이미지 포착 장치는 광 조사 메커니즘(14)과 광 강도 제어부(15)를 포함한다. 광 조사 메커니즘(광 조사부)(14)은 방사선에 민감한 반도체층(7)의 분할 전극(9) 형성 측면의 전체 표면에 광을 조사한다. 광 강도 제어부(15)는 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 광 조사 메커니즘 (14)에 의해 조사된 광의 강도를 증가 또는 감소하도록 광 조사 메커니즘(14)을 제어한다. 광 강도 제어부(15)는 광 조사 메커니즘(14)을 제어하므로, 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치가 감소되면 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사된 광의 강도가 증가하고 게인 설정치가 증가하면 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사된 광의 강도가 감소된다(즉, 게인 설정치와 광 강도는 반비례이다).
그러므로, 실시예에서, 정상적인 조작은 입사 방사선 강도와 게인 설정치는 반비례하고, 게인 설정치와 광 강도도 반비례하도록 수행된다. 따라서, 광 강도 제어부(15)는 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사된 광의 강도와 입사 방사선 강도가 정비례하도록 광 조사 메커니즘(14)을 제어한다.
실시예에서는, 예로써, 적절히 조사된 광 강도는 각 게인 설정치에 대해 미리 실험적으로 계산되고 각 게인 설정치와 관련되어 등록된다. 그리고 나서, 게인 설정치의 설정에서, 이에 대응되는 조사된 광 강도는 광 강도 제어부(15)에서 판독되고 설정된다.
나아가, 방사선 강도들에서 사용된 갯수가 몇개로 미리 제한된다면, 적절한 게인 설정치와 적절히 조사된 광 강도가 각 방사선 강도를 위해 서로 관련되어 등록될 수 있다. 그리고 나서, 방사선 강도가 설정되면, 자동으로 적절한 게인 설정치와 적절히 조사된 광 강도가 설정될 것이다.
특히, 광 조사 메커니즘(14)은 도 1에서 나타난 것처럼, TFT 기판(12)의 뒷부분을 오버랩(overlap)하도록 배치되는 투명 아크릴 수지로 만들어진 도광판(導光板)(16)과 도광판(16)의 측단면 상에 위치된 발광 다이오드(LED) 또는 냉음극관과 같은 발광체(17)를 포함한다. TFT 기판(12)을 오버랩핑하는 표면으로써 도광판(16)의 표면이 미세 기계가공될 수 있고(표면 거침 처리로) 반사 시트(18)가 도광판(16)의 뒷부분에 고착될 수 있다. 특히, 분산 시트(19)는 TFT 기판(12)과 도광판(16) 사이에 위치될 수 있다.
이 경우, 발광체(17)의 광은 반사 시트(18)에서 반사되는 동안 도광판(16)을 통과하고, 도광판(16)의 미세 기계가공된 표면과 분산 시트(19)를 통해 조사되므로, 광은 반도체층(7)의 분할 전극(9) 형성 측면에 효과적이고 균일하게 조사될 수 있다.
광 조사 메커니즘(14)의 또 다른 특징적 구성으로, 표면 LED는 투명 접착제를 사용하여 발광면이 TFT 기판(12)을 향하도록 TFT 기판(12) 상에 놓을 수 있다. 광 강도 제어부(15)는 발광체(17)의 광 방출량을 제어하므로 발광체(17)의 광 강도가 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 증가하거나 감소하고, 또한, 방사선의 검출 동안뿐만 아니라 방사선의 검출 전 또는 후에도 광을 조사하는 광 조사 메커니즘(14)이 동작 가능하도록 제어한다.
실시예의 이미지 포착 장치에서, 광 조사 메커니즘(14)이 반도체층(7)의 분할 전극(9) 형성 측면과 FPD(1)에서 방사선에 민감한 중간층(7a)에 광을 조사하면, 광 조사에 의해 생산된 공간 전하들이 중간층(7a)과 반도체층(7)의 분할 전극들(9) 사이의 공간에 축적되고, 따라서 방사선이 입사되어 발생하는 전하들은 축적되지 않고 출력된다. 따라서, 실효적인 유감면적에서의 변화는 발생하지 않고 FPD(1)의 검출 감도에서의 변동들이 회피될 수 있다.
광 조사 메커니즘(14)의 광 조사가 방사선의 입사가 멈춰진 후에도 계속되면, 분할 전극들(9) 사이의 공간에 축적된 공간 전하들이 출력되지 않고 계속 축적되며 그러므로 잔류 출력의 발생 또한 회피될 수 있다.
이하에서, 반도체층(7)과 중간층(7a)은 더 명백하게 설명되어질 것이다.
바람직하게, 반도체층(7)과 중간층(7a)에 조사된 광의 파장은 반도체층(7)과 중간층(7a)의 투과 반(half)파장보다 짧고, 밴드 갭 에너지(band gap energy)에 대응하는 파장보다 긴 파장이다. 이 경우, 조사된 광의 파장은 사용된 반도체의 투과 반파장보다 짧고 밴드 갭 에너지에 대응하는 파장보다 길다. 따라서, 조사된 광은 반도체층(7)의 부분으로 깊이 들어가며 불감영역은 넓어진다. 그러나, 조사된 광의 에너지는 갭 밴드 에너지보다 작고, 따라서 조사된 광에 의해 야기된 반도체층(7)의 손실과 조사된 광으로 전하 검출에 의해 야기되는 암전류의 증가가 발생하지 않는다.
무정형(amorphous) 반도체가 반도체층으로 사용될 경우, 이 모드는 조사된 광에 의해 야기된 반도체에 손상이 무정형 셀레늄(a-Se)과 같은 무정형 반도체 안에서 커지기 때문에 더 효과적이다.
예를 들어, 무정형 셀레늄(a-Se)이 중간층(7a)에 사용되는 경우, 중간층(7a)으로의 투과도가 10%인 파장은 약 710nm이다: 안티몬 황화물(Sb2S3)의 박막이 중간층(7a)에 사용되는 경우, 약 660nm이다.
바람직하게, 반도체층(7)은 Se 화합물이나 조합물에 있어서 도핑되지 않은 Se 또는 도핑되지 않은 Se 화합물의 무정형 물질, As 또는 Te, 또는 As 또는 Te로 도핑된 Se 화합물로 도핑된 Se의 무정형 물질, Na, K, Li 등의 알칼리 금속으로 도핑된 Se 또는 Na, K, Li 등의 알칼리 금속으로 도핑된 Se 화합물의 무정형 물질, F, Cl 등의 할로겐으로 도핑된 Se 또는 F, Cl 등의 할로겐으로 도핑된 Se 화합물의 무정형 물질, 또는 Na, K, Li등의 알칼리 금속, As, Te 및 F, Cl등의 할로겐으로 도핑된 Se의 무정형 물질 중 하나이다.
바람직하게, 반도체층(7)은 합성 반도체들 CdTe, CdZnTe, PbI2, HgI2, TlBr 중 하나의 다결정 물질 또는, F, Cl등의 할로겐으로 도핑된 합성 반도체의 다결정 물질이다.
중간층(7a)에 조사된 광의 파장은 중간층(7a)의 투과 반파장보다 짧은 것이 바람직하며; 특히 중간층에 대한 투과율이 10%가 되는 파장보다도 짧은 것이 바람직하다. 중간층(7a)이 반도체층(7)보다 더 많은 결함이 있고 전하들이 더 쉽게 반도체층(7)보다 중간층(7a)에 축적되는 경우, 전기장의 굴곡이 중간층(7a)에서만 발생한다. 그러므로, 이 경우, 광이 중간층(7a)에 조사되면, 분할 전극들(9)사이의 공간에 축적되는 전하들의 효과에 의해 야기되는 감도의 변동들과 잔류 출력의 발생이 무시된다. 조사된 광의 파장이 중간층(7a)의 투과 반파장보다 짧게 되면, 대부분의 조사된 광은 중간층(7a)에 흡수되므로, 반도체층(7)에 도달하는 조사된 광이 줄어들게 된다. 그러므로, 조사된 광에 의해 야기된 반도체층(7)의 암전류가 억제될 수 있다.
바람직하게, 중간층(7a)은 Se 화합물이나 조합물에 있어서, 도핑되지 않은 Se 또는 도핑되지 않은 Se 화합물의 무정형 물질, As 또는 Te, 또는 Se 화합물로 도핑된 Se의 무정형 물질, Na, K, Li 등의 알칼리 금속으로 도핑된 Se 또는 Na, K, Li 등의 알칼리 금속으로 도핑된 Se 화합물의 무정형 물질, F, Cl 등의 할로겐으로 도핑된 Se 또는 F, Cl 등의 할로겐으로 도핑된 Se 화합물의 무정형 물질, 또는 Na, K, Li등의 알칼리 금속, As, Te 및 F, Cl등의 할로겐으로 도핑된 Se의 무정형 물질 중 하나이다.
그러나, 중간층(7a)의 기능을 이유로, 반도체층(7)의 재료와 중간층(7a)의 재료는 다르게 된다.
바람직하게, 중간층(7a)은 화합물 반도체 Sb2S3, CeO2, CdS, CdSe, CdTe, CdZnTe, ZnSe, ZnTe, ZnS, PbI2, HgI2, TlBr 또는 GaAs 중의 다결정 물질, 또는 F, Cl등의 할로겐으로 도핑된 화합물 반도체의 다결정 물질, 또는 그 조합에서 다결정 물질들을 사용하는 다층(multilayer)이다.
중간층(7a)이 반도체층(7)의 투과 반파장과 밴드 갭 에너지에 대응하는 파장 사이의 전달 제한 파장일 경우, 필터 효과는, 전하들이 반도체층(7)과 중간층(7a) 둘 다에 축적되기 때문에 반도체층(7)과 중간층(7a) 둘 다에 광을 조사할 필요가 있는 경우를 처리 하기 위해 제공될 수 있다. 특히, 반도체층(7)의 재료와 중간층(7a)의 재료가 선택되어지면, 중간층(7a)은 반도체층(7)의 투과 반파장과 밴드 갭 에너지에 대응하는 파장 사이의 전달 제한 파장을 가지게 됨에 의해, 필터 효과가 원하는 깊이만큼 광을 조사하도록 생성된다. 즉, 흰색 광의 파장성분들 중 짧은 파장성분은 중간층(7a)에 흡수되어 반도체층(7)에 도달되지 않으므로 대부분의 광이 반도체층(7)의 광 조사 손상 또는 암전류의 증가를 야기시키지 않도록 중간층(7a)에 대해 작용하도록 할 수 있다. 긴 파장성분은 중간층(7a)을 통과하여 반도체층(7)에 도달하도록 하며 그 반도체층에 작용하도록 할 수 있다.
여기서 설명된 중간층(7a)은 캐리어 선택도를 가지는 층이고 암전류 등을 억제하는 효과를 가진다. 캐리어 선택도는 전하 이동 동작에서 기여율로 반도체에 전하 이동 캐리어들의 전자들과 홀들 사이의 주목할 만한 차이점의 특징과 관련된다.
예를 들어, 전하 이동 동작에서 전자들의 큰 기여를 가지는 물질들은 n- 타입 반도체들의 CeO2, CdS, CdSe와 같은 다결정 물질들 및 홀들의 기여도를 낮추기 위해 알칼리 금속 또는 As 또는 Te로 도핑된, 무정형 Se 등의 무정형 물질들을 포함한다. 전하 이동 동작에서 홀들의 큰 기여를 가지는 물질은 p-타입 반도체들의 ZnSe, ZnTe와 ZnS의 다결정 물질들 및 전자들의 기여를 낮추기 위해 할로겐으로 도핑된, 무정형 Se 등의 무정형 물질들을 포함한다.
특히, Sb2S3, CdTe, CdZnTe, PbI2, HgI2, TlBr, 또는 도핑되지 않은 무정형의 Se 또는 Se 화합물 등은 필름 형성 조건에 부합하는 홀들의 큰 기여 또는 전자들의 큰 기여를 제공하기 위한 물질들이다.
예를 들어, 무정형 셀레늄(a-Se) 1mm 두께의 필름을 사용하여, 반도체층(7)에서, 투과 반파장이 740nm이고 밴드 갭 에너지 2.2eV에 대응하는 파장은 560nm이다. 그러므로, 560nm에서 740nm 범위의 전달 제한 파장을 가지는 물질이 중간층(7a)을 형성하는 데에 사용될 수 있다.
예를 들어, 안티몬 황화물(Sb2S3) 1㎛ 두께의 박막의 전달 제한 파장은 580nm이고 따라서 안티몬 황화물(Sb2S3) 1㎛ 두께의 박막이 무정형 셀레늄과 분할 전극들(9) 사이의 중간층(7a)에 형성되면, 조사된 흰색 광의 580nm이하의 짧은 파장성분이 삭제되고 조사된 광의 에너지는 밴드 갭 에너지보다 작게 된다. 그러므로, 조사된 광에 의해 야기된 반도체층(7)의 손상과 암전류의 증가가 없어진다. 중간층(7a)의 재료 및 두께가 반도체층(7)의 물질이 사용되어질 것에 따라 선택되어질 필요가 있다 하더라도, 조사된 광의 파장을 제한하기 위한 필요는 없어지고 광 조사에 관련된 구성이 간단하게 될 수 있다. 달리 말하면, 조사되는 광원으로서 흰색 광원이 단일 색상 광원으로 사용되어지더라도, 감도의 변동들이 없는 방사선 검출기가 광 조사 손상 또는 암전류의 증가를 야기시키지 않으며 제공될 수 있다.
중간층(7a)은 위에서 설명된 것처럼 분할 전극들(9)의 바로 위에 위치되는 것보다 공통 전극(8)바로 아래에 위치될 수 있고, 특히 중간층(7a)이 분할 전극들(9) 바로 위 및 공통 전극(8) 바로 아래 양방향에 위치하는 경우에도 위에서 설명된 구성과 비슷한 장점을 제공할 수 있다. 동시에, 중간층들(7a)의 물질들이 동일할 필요는 없다.
특히, 광 강도 제어부(15)가 광 조사 메커니즘(14)을 제어함에 따라, 조사된 광 강도는 위에서 설명된 것처럼, 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 응답하여 증가하거나 감소한다.
한편으로, 광 조사 메커니즘(14)의 광 조사는 전기 신호에 부가된 암전류분으로 전기 신호의 증가를 유지한다. 광 조사 메커니즘(14)의 광 조사에 첨부된 암전류분은 조사된 광 강도의 증가 또는 감소에 대응하여 증가하거나 감소한다; 암전류분은 조사된 광 강도가 증가하면 증가한다.
게인 설정치에 대응하여 전기 신호 처리 회로(2)에 의한 광 조사에 첨부된 암전류분을 증폭하는 결과로, 전기 신호 처리 회로(2)의 동작 범위가 증폭된 암전류분이 전기 신호 처리 회로(2)의 출력 범위를 차지하는 만큼 좁아지게 된다; 게인 설정치가 증가하면, 암전류분의 증폭 정도가 증가하고 이에 따라 암전류분의 동일한 양만큼, 게인 설정치가 증가하여, 동작 범위를 좁게 하는 정도 또한 증가한다.
그러나, 실시예에서, 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치가 증가하면, 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사된 광의 강도가 감소되고 암전류분이 감소하고 따라서 게인 설정치의 증가가 암전류분의 감소에 의해 오프셋되고 게인 설정치의 증가로 동작범위의 좁아짐이 억제된다. 이와 반대로, 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치가 감소하면, 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사된 광의 강도가 증가되고 암전류분가 증가한다. 그리고 나서, 암전류분의 증가가 게인 설정치의 감소에 의해 오프셋되고 조사된 광 강도의 증가로 동작 범위의 좁아짐이 억제된다.
그러므로, 실시예의 이미지 포착 장치에서, FPD(1)의 검출 감도의 변동들과 잔류 출력의 발생을 회피하기 위해 광 조사에서 발생하는 암전류분로써 전기 신호 처리 회로(2)의 출력 범위를 넓게 차지하지 않게 되고 따라서 동작 범위가 크게 좁아지는 상황이 발생하지 않는다.
이하에서는, 전기 신호 처리 회로(2)에서의 게인 설정치와 조사된 광 강도 사이의 상관관계를 찾는 과정이 상세히 설명되어질 것이다.
도 2는 LED의 광 조사에 의해 생산된 암전류분의 변화(FPD(1)에 따른 암전류 증가)와 LED의 조사 전압의 변화에 대응하는 광 조사 메카니즘(14)의 발광체(17)의 발광 다이오드(LED)의 조도(광 강도)의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 2는 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치가 30이고 동작범위가 8000LSB인 것을 가정한다. 게인 설정치가 변화되는 경우, LED의 광 조사에 의해 생산된 암전류분는 게인 설정치가 GA일 때, [GA/30]정도이다.
도 2에서 나타낸 것처럼, LED의 조도가 LED의 조사 전압의 변화에 대응하여 선형으로 변화하지 않고, LED의 조도에 대응하는 LED의 광 조사에 의해 생산된 암전류분은 고정비율로 LED의 조도에 대응하지 않는다. 그러므로, 최적의 LED 조사 전압(LED의 조도)은 LED의 광 조사에 의해 생산된 실제 암전류분이 동작 범위를 얼마나 차지하는 지에(동작 범위의 감소율) 따라 계산된다.
도 3은 각 대표적인 게인 설정치에 대응하는 동작 범위의 감소율들과 LED의 조사 전압들을 나타내는 분수의 데이터 리스트이다. 도 4는 각 대표적인 게인 설정치로 동작 범위의 감소율과 LED의 조사 전압 사이의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
가이드라인(guideline)으로 동작 범위의 감소율은 포착되어질 물체의 방사선 이미지 형태에 따라 변화한다; 넓은 동작 범위를 요구하는 의학용 방사선 이미지를 위해, 동작 범위의 감소율은 1%이하가 바람직하다. 그러므로, 전기 신호 처리 회로(2)에서 계단식 게인 설정치들을 위해 최적의 LED 조사 전압들이 계산되어지는데, 이는 표 1의 리스트와 같다.
[표 1]
실시예에서, 광 조사 메커니즘(14)의 발광체(17)의 광 강도의 특정 제어 시스템들은 다음과 같다:
(제어 시스템 A) 계단식 게인 설정치들과 LED의 조사 전압들 사이의 최적 상관관계들은 이미 등록되어 있다. 게인 설정치의 계단식 증가 또는 감소에 대응하는 게인 설정치를 설정하기 위해, 대응하는 LED의 조사 전압이 판독되고 광 강도 제어부(15)에서 설정되고, 발광체(17)의 LED는 설정 조사 전압에 따라 켜진다. 이 경우, 개방 루프 제어가 가능하다.
(제어 시스템 B) 게인 설정치의 계단식 증가 또는 감소에 대응하여 게인 설정치가 새로운 것으로 변화되고, 발광체(17)의 광이 on 및 off 되고, 각 암전류 값이 측정된다. 암전류 값들 사이의 차이가 생기는 동작 범위의 퍼센트가 계산되고, 특히 계산 값이 동작 범위의 미리 결정된 감소율(예를 들어, 1%)과 같거나 적은지를 체크한다. 처리는 계산이 동작 범위의 미리 결정된 감소율(예를 들어, 1%)과 같거나 적게 될 때까지 발광체(17)의 광 강도를 증가시키거나 감소시키면서 반복된다. 이 경우, 피드백(feedback) 제어가 가능하다.
(제어 시스템 C) 게인 설정치들과 LED의 조사 전압들 사이의 연속적인 최적의 상관관계는 수학식의 형태로 계산되고 사전에 등록되어 있다. 게인 설정치의 계단식 증가 또는 감소에 대응하는 게인 설정치를 설정하기 위해, LED에 대응하는 조사 전압은 수학식을 사용하여 구하고 광 강도 제어부(15)에서 설정되며 발광체(17)의 LED가 설정 조사 전압에 따라 켜진다. 이 경우, 개방 루프 제어가 가능하다.
(제어 시스템 D) 게인 설정치들과 LED의 조사 전압들 사이의 연속적인 최적의 상관관계는 아래에서 보여지는 바와 같이 표의 형태로 계산되고 사전에 등록되어 있다. 게인 설정치의 연속적인 증가 또는 감소에 대응하는 게인 설정치를 설정하기 위해, LED에 대응하는 조사 전압이 표를 참조하여 구해진 후 광 강도 제어부(15)에 설정되고 발광체(17)의 LED가 설정 조사 전압에 따라 켜진다. 또한 이 경우에, 개방 루프 제어가 가능하다.
[게인 설정치들과 LED의 조사 전압들 사이의 연속적인 최적의 상관관계들의 예]
게인 설정치 1.0 LED 조사 전압 10.0V
게인 설정치 1.1 LED 조사 전압 9.7V
게인 설정치 1.2 LED 조사 전압 9.5V
게인 설정치 1.3 LED 조사 전압 9.3V
(제어 시스템 E) 게인 설정치의 계단식 증가 또는 감소에 대응하여 게인 설정치가 새로운 것으로 변화되고, 발광체(17)의 광이 on 및 off 되고, 각 암전류 값이 측정된다. 암전류 값들 사이의 차이가 생기는 동작 범위의 퍼센트가 계산되고, 특히 계산 값이 동작 범위의 미리 결정된 감소율(예를 들어, 1%)과 같거나 적은지를 체크한다. 그 처리는 계산이 동작 범위의 미리 결정된 감소율(예를 들어, 1%)과 같거나 적게 될 때까지 발광체(17)의 광 강도를 증가시키거나 감소시키면서 반복된다. 이 경우, 피드백(feedback) 제어가 가능하다.
실시예의 이미지 포착 장치에서, 분할 전극들(9)은 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사된 광의 파장에 따라 투명하거나 반투명하다. 분할 전극들(9)이 투명하거나 반투명하다면, 조사된 광은 분할 전극들(9) 사이의 공간뿐만 아니라 분할 전극(9) 형성 영역에도 조사된다. 따라서, 전하들의 출력 속도보다 높은 비율로 방사선이 입사되고 전하들이 분할 전극들(9)의 근처에 축적된다면, 조사된 광의 에너지 및 운동 에너지가 제공됨에 의해 즉시 재여기되므로, 포텐셜 프로파일이 왜곡되지 않고 분할 전극들(9)의 근처에서의 포텐셜이 상승하지 않는다. 그러므로, 예를 들어, 조사된 높은 바이어스로 사용되어질 필요가 있는 a-Se를 사용하는 경우에 있어, TFT 스위치들(10)의 정상 동작이 유지될 것이다.
실시예의 이미지 포착 장치에서, 이전에 등록된 오프셋 보정 계수와 감도 보정 계수를 기반으로 이미지 처리 회로(3)에 의한 전기 신호들 사이의 오프셋과 감도의 변화 보정 처리를 수행하는 데 있어, 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사된 광의 강도가 반영된다.
즉, 오프셋 보정 계수와 감도 보정 계수는, 보정계수등록용 팬텀(phantom, 표준피검체)을 사용하여 이미지 처리 회로(3) 또는 CPU(6)에 의해 미리 계산되고 보정 계수 등록부(3A)에 등록된다. 이 경우, 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사된 광의 강도가 몇몇의 단계들로 가정되어지고 오프셋 보정 계수와 감도 보정 계수는 광 강도의 각 가정된 단계에서 계산되고 보정 계수 등록부(3A)에 등록된다. 이미지를 실제로 포착하도록 조사되는 광의 강도에 대응하는 오프셋 보정 계수와 감도 보정 계수가 판독되고 변화 보정 처리가 수행된다.
그러므로, 이미지 처리 회로(3)는 오프셋과 감도 변화 보정 처리를 수행하므로, 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사된 광의 강도는 보정 계수 등록부(3A)에 미리 등록된 오프셋 보정 계수와 감도 보정 계수를 기반으로 반영된다. 따라서, 에러는 광이 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사되므로 오프셋과 감도 변화 보정들에서 발생되는 것으로부터 방지될 수 있다.
다음으로, 제 1 실시예의 이미지 포착 장치의 형성 방법이 다음과 같다:
실시예의 이미지 포착 장치의 FPD(1)를 위해, ITO 필름들 등의 투명 전극 등은 분할 전극들(9)로 TFT 기판(12) 상에 형성되고, 안티몬 황화물(Sb2S3) 1㎛ 두께의 박막은 중간층(7a)으로 우선 형성되고 두께 1mm의 무정형 셀레늄(a-Se) 반도체 후막(厚膜)이 방사선에 민감한 반도체층(7)으로 형성된다. 그리고 나서, 금(Au) 0.1㎛ 두께의 박막 공통 전극(8)으로서 무정형 셀레늄(a-Se) 반도체의 후막 상에 형성된다. 녹색 광 방출 형태의 표면 LED는 투명 접착제로 TFT 기판(12)의 뒷면 상에 붙이고, 그에 의해 광 조사 메커니즘(14)이 배치된다.
다음으로, 실시예의 이미지 포착 장치의 방사선 검출 동작은 다음과 같다:
방사선으로, FPD(1)로부터 1mm의 거리에 위치된 AL 필터를 가지는 엑스레이 튜브로부터 튜브 전압 55kV 및 튜브 전류 80mA의 조건에서 조사된 엑스레이들이 사용된다. 강한 엑스레이들을 조사하기 위해서, 1mm 두께의 AL 필터가 사용된다; 약한 엑스레이들을 조사하기 위해서, 26mm 두께의 AL 필터가 사용된다. 전기 신호 처리 회로(2)의 디지털 출력은 전체 범위 8000[LSB]로 설정된다.
엑스레이들이 4초동안 조사되고 아래의 리스트된 (1)에서 (5)의 동작 조건들 에서 정지되는 경우, 전기 신호 처리 회로(2)의 응답 출력 파형들이 측정되고, 광 조사로써 생산된 암전류 증가에 의해 야기되는 동작 범위의 감소율, 검출 감도에서 변동들의 정도 및 잔류 출력의 발생 정도가 측정 데이터로부터 계산된다.
도 5 및 도 6은 전기 신호 처리 회로(2)의 응답 출력 파형들의 측정결과들을 나타내고 표 2는 동작 범위의 감소율, 검출 감도의 변동들의 정도, 잔류 출력의 발생 정도 등을 나타낸다.
동작 조건 (1)
강한 엑스레이들의 조사
전하-전압 컨버터(2A)의 게인 설정치 : 1
광 강도 제어부(15)에서 표면 LED로의 공급 전압 : 10V
동작 조건 (2)
약한 엑스레이들의 조사
전하-전압 컨버터(2A)의 게인 설정치 : 30
광 강도 제어부(15)에서 표면 LED로의 공급 전압 : 7V
동작 조건 (3)
강한 엑스레이들의 조사
전하-전압 컨버터(2A)의 게인 설정치 : 1
광 강도 제어부(15)에서 표면 LED로의 공급 전압 : 7V
동작 조건 (4)
약한 엑스레이들의 조사
전하-전압 컨버터(2A)의 게인 설정치 : 30
광 강도 제어부(15)에서 표면 LED로의 공급 전압 : 10V
동작 조건 (5)
강한 엑스레이들의 조사
전하-전압 컨버터(2A)의 게인 설정치 : 1
광 강도 제어부(15)에서 표면 LED로의 공급 전압 : 없음
동작 조건들 (1) 및 (2)는 제 1 실시예에서 적용되고, 동작 조건들 (3) 내지 (5)는 비교예들에서 적용된다.
[표 2]
실시예 및 표 2와 도 5와 도 6에서의 응답 출력 파형들에서 검출 감도의 변동들과 잔류 출력 발생의 데이터에 관련된 비교예들을 비교할 때, 광이 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사될 때, 광 강도를 제어하는 것이 검출 감도의 변동들과 잔류 출력 발생을 회피하기에 효과적으로 보여진다. 특히, 도 6에서 비교예와 실시예의 응답 출력 파형들의 비교를 수행할 때, 광이 광 조사 메커니즘(14)에 의해 조사되는 경우 조사된 광 강도는 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 증가하거나 감소하도록 제어가 수행되므로, 그에 의해 동작 범위의 갑작스런 감소는 회피될 수 있다.
<제 2 실시예>
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이미지 포착 장치의 구성과 이미지 포착 장치의 간접 변환 형태의 평판 방사선 검출기(방사선 검출기)의 내부 구조를 나타내는 블럭 다이어그램이다.
제 2 실시예의 이미지 포착 장치는 간접 변환 형태의 평판 방사선 검출기(방사선 검출기)를 이용하여 방사선을 검출한다는 점을 제외하고 제 1 실시예의 이미지 포착 장치와 동일한 구성 및 장점들을 가지고, 따라서 도 1의 참조로 위에서 설명된 제 1 실시예와 비슷한 부분들은 도 7에서 동일한 참조 번호들에 의해 나타내고 다시 설명하진 않는다.
제 2 실시예의 방사선 이미지 포착 장치는 도 7에서 나타낸 것처럼, 간접 변환 형태의 평판 방사선 검출기(FPD)(20), 전기 신호 처리 회로(2), 이미지 처리 회로(3), 이미지 디스플레이 모니터(4), 동작부(5) 및 CPU(6)를 포함한다. 간접 변환 형태의 평판 방사선 검출기(FPD)(20)는 피검체를(보여지지 않음) 통과하는 입사 방사선의 공간적인 분포를 검출하고 출력하는데 그 이미지는 전기 신호의 형태로 포착되어진다. 전기 신호 처리 회로(2)는 FPD(20)으로부터 출력된 전기 신호를 증폭한다. 이미지 처리 회로(3)는 전기 신호 처리 회로(2)에 의해 증폭된 전기 신호를 기반으로 피검체의 방사선 이미지를 생성한다. 이미지 디스플레이 모니터(4)는 이미지 처리 회로(3)에 의해 생성된 방사선 이미지를 디스플레이한다. 동작자는 동작부(5)를 통해 이미지를 포착하기 위해 요구되는 전체의 동작을 수행한다. CPU(6)는 동작부(5)를 통해 수행되는 전체의 동작과 이미지 포착 처리의 진행 상태에 대응하는 필요한 동작들과 제어를 수행한다. 그러므로, 방사선이 피검체에 조사되므로 FPD(20) 상에 투과되는 피검체를 통해 방사선 이미지에 대응하는 방사선 이미지가 이미지 디스플레이 모니터(4) 상에 디스플레이된다.
FPD(20)에서, 다수의 반도체 광 센서들(24)로 구성되는 2차원 배열이 방사선을 광으로 변환하기 위해 방사선-광 변환층(21)의 한 측면 상에 형성된다. 반도체 광 센서들(24)은 광에 민감한 반도체층(22)을 전기적으로 분할하기 위해 제공되고, 각각은 반도체층(22)의 뒷면에 전기 신호 출력 전극(23)을 가진다. 투명한 유리 기판(TFT 기판)(27)은 방사선-광 변환층(21)의 반도체 광 센서(24) 형성 측면 상에 배치된다. 투명한 유리 기판(TFT 기판)(27)은 박막 트랜지스터 스위치들 (TFT)(25)과 캐패시터들(26)의 쌍들로 형성되고, 각 반도체 광 센서(24)를 위한 각 쌍으로 방사선 이미지의 픽셀들에 1:1로 대응하도록 제공된다.
즉, 방사선이 입사될 때, 방사선 입사 강도에 반응하는 전하들의 양이 반도체 광 센서들(24)을 거쳐 캐패시터들(26)안에 축적된다. 그리고 나서, 게이트 드라이버(28)는 캐패시터들(26) 안에 축적된 전하들을 판독하기 위한 외부 스캔 신호에 따라 순서대로 TFT 스위치들(25)을 on 및 off하고, 그에 의해 방사선-광 변환층(21)에서 발생하는 광이 각 반도체 광 센서들(24)로부터 전기 신호로 출력되고 입사 방사선의 공간 분포가 검출된다.
제 2 실시예의 이미지 포착 장치는 또한 광 조사 메커니즘(광 조사부)(29)과 광 강도 제어부(30)를 포함한다. 광 조사 메커니즘(29)은 광을 방사선-광 변환층 (21)의 반도체 광 센서(24) 형성 측면의 전체 표면에 조사한다. 광 강도 제어부 (30)는 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치의 감소 및 증가에 대응하여 광 조사 메커니즘(29)에 의해 조사된 광의 강도를 증가하거나 감소하도록 광 조사 메커니즘 (29)을 제어한다.
광 강도 제어부(30)는 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치가 감소하는 경우 광 조사 메커니즘(29)에 의해 조사되는 광 강도가 증가하도록, 게인 설정치가 증가하는 경우 광 조사 메커니즘(29)에 의해 조사되는 광의 강도가 감소하도록 광 조사 메커니즘(29)을 제어한다(즉, 게인 설정치와 광 강도는 반비례이다).
그러므로, 이 실시예에서, 통상의 조작은, 입사 방사선 강도와 게인 설정치는 반비례하고, 게인 설정치와 광 강도가 반비례하도록 수행된다. 따라서, 광 강도 제어부(30)는 광 조사 메커니즘(29)에 의해 조사된 광의 강도와 입사 방사선 강도는 정비례하도록 광 조사 메커니즘(29)을 제어한다.
또한 이 실시예에서는, 예로써, 적절히 조사된 광 강도는 각 게인 설정치에 대해 이전에 실험적으로 계산되어진 것이며, 그 조사된 광 강도는 각 게인 설정치와 관련하여 등록되고, 게인 설정치를 설정하기 위하여 대응하는 조사된 광 강도가 광 강도 제어부(30)에서 판독되고 설정된다.
특히, 이용된 방사선 강도들의 갯수가 몇몇으로 미리 제한된다면, 적절한 게인 설정치와 적절히 조사된 광 강도가 서로서로 각 방사선 강도로 등록될 수 있고, 방사선 강도가 설정되면, 자동으로 적절한 게인 설정치와 적절히 조사된 광 강도가 설정될 수 있다.
FPD(20)에서, 광 조사 메커니즘(29)으로부터의 광이 입사되는 그 측면 상의 각 반도체 광 센서(24)의 전기 신호 출력 전극(23)은 Al 또는 Ta와 같은 불투명 재료로 형성되고 광 조사 메커니즘(29)으로부터 광을 쉴딩(shieling)하기 위한 광 쉴드 기능을 가지므로, 광이 반도체 광 센서(24)에 의해 직접 검출되지 않는다. 광 조사 메커니즘(29)으로부터의 광은 검출되어질 방사선이 아니고 따라서 반도체 광 센서(24)에 의해 직접 검출되지 않는다.
특히, 광 조사 메커니즘(29)은 도 7에서 나타난 것처럼, TFT 기판(27)의 뒷면에 오버랩되도록 배치되는 투명 아크릴 합성수지로 만들어진 도광판(31) 및 도광판(31)의 측단면 상에 위치된 LED 또는 냉음극관과 같은 발광체(32)를 포함한다. TFT 기판(27)을 오버랩핑하는 면이 되는 도광판(31)의 표면은 미세가공될 것이고(표면의 거침을 처리하는 가공), 반사 시트(34)가 그 도광판(31)의 배면에 부착될 것이다. 분산 시트(34)는 TFT 기판(27)과 도광판(31) 사이에 위치될 수 있다.
이 경우, 발광체(32)의 광은 반사 시트(33) 상에 반사되는 동안 도광판(31)을 통과하고, 도광판(31)과 분산 시트(34)의 미세 기계가공된 표면을 통해 조사되 므로, 광은 방사선-광 변환층(21)의 반도체 광 센서(24) 형성 측면에 효과적이고 균일하게 조사될 수 있다.
광 조사 메커니즘(29)의 또 다른 구성에서, 면 발광 다이오드는 투명 접착제를 사용하여 발광면이 TFT 기판(27)을 향하도록 TFT 기판(27)상에 접착되어질 것이다. 광 강도 제어부(30)는 발광체(32)의 광 방출량을 제어하므로 발광체(32)의 광 강도가 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 증가하거나 감소하고, 방사선의 검출 동안뿐만 아니라 방사선 검출 전 또는 후에도 광을 조사하는 광 조사 메커니즘(29)이 동작되도록 제어한다.
실시예의 이미지 포착 장치에서, FPD(20)에서 방사선을 광으로 변환시키기 위해 조사 메커니즘(29)이 방사선-광 변환층 (21)의 반도체 광 센서(24) 형성 측면에 광을 조사할 때에, 광 조사에 의해 생산된 공간 전하들이 반도체 광 센서들(24) 사이의 공간 안에 축적되고 따라서 방사선이 입사되어 발생하는 전하들은 축적되지 않고 출력된다. 따라서, 실효적인 유감 면적의 변화는 발생하지 않고 FPD(20)의 검출 감도의 변동들은 회피될 수 있다.
광 조사 메커니즘(29)의 광 조사가 방사선의 입사가 멈춰진 후에도 계속되면, 반도체 광 센서들(24) 사이의 공간 내에 축적되는 공간 전하들이 출력되지 않고 계속 축적되며 따라서 잔류 출력의 발생이 회피될 수 있다.
특히, 위에서 설명한 것처럼, 광 강도 제어부(30)가 광 조사 메커니즘(29)을 제어하면, 조사된 광 강도가 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 증가하거나 감소한다.
달리 말하면, 광 조사 메커니즘(29)의 광 조사는 전기 신호에 부가된 암전류분으로 전기 신호의 증가를 유지한다. 광 조사 메커니즘(29)의 광 조사에 첨부되는 암전류분은 조사된 광 강도의 증가 또는 감소에 대응하여 증가하거나 감소한다; 암전류분은 조사된 광 강도가 증가하면 증가한다.
전기 신호 처리 회로(2)로써 게인 설정치에 응답하는 광 조사에 첨부되는 암전류분을 증폭한 결과로, 전기 신호 처리 회로(2)의 동작 범위는 증폭된 암전류분이 전기 신호 처리 회로(2)의 출력 범위를 차지하는 만큼 좁아지게 된다; 게인 설정치가 증가하면, 암전류분의 증폭 정도가 증가하고 따라서 암전류분의 동일한 양만큼, 동작 범위의 좁아지는 정도 또한 증가한다.
그러나, 실시예에서, 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치가 증가하면, 광 조사 메커니즘(29)에 의해 조사된 광의 강도가 감소하고 암전류분이 감소하며 따라서 게인 설정치의 증가는 암전류분의 감소에 의해 오프셋되고 게인 설정치의 증가로 동작 범위가 좁아지는 것이 억제된다. 반대로, 전기 신호 처리 회로(2)의 게인 설정치가 감소하면, 광 조사 메커니즘(29)에 의해 조사된 광의 강도가 증가하고 암전류분이 증가한다. 그리고 나서, 암전류분의 증가는 게인 설정치의 감소에 의해 오프셋되고 조사된 광 강도의 증가로 동작 범위가 좁아지는 것이 억제된다.
그러므로, 실시예의 이미지 포착 장치에서, FPD(20)의 검출 감도의 변동들과 잔류 출력의 발생을 회피하기 위해 광 조사를 발생하는 암전류분에 의해 전기 신호 처리 회로(2)의 출력 범위를 넓게 차지하는 것이 해소되고 따라서 동작 범위가 크게 좁아지는 상황이 발생하지 않는다.
본 발명은 위에서 설명한 실시예들로 제한되지 않고 다음의 변형들이 가능하다:
(1) 제 2 실시예에서, FPD(20)의 각 전기 신호 출력 전극(23)의 광 쉴드 기능은 반도체 광 센서(24)가 광 조사 메커니즘(29)의 광을 직접 검출하는 것을 방지한다. 그러나, 전기 신호 출력 전극들(23)은 투명 전극들일 수 있고 광 쉴드 기능을 가지는 불투명 패턴이 도광판(31)의 표면, 예를 들어, 불투명 패턴으로 반도체 광 센서들(24)이 광 조사 메커니즘(29)의 광을 검출하는 것을 방지하기 위한 광 조사 메커니즘(29)의 측면 상에, 각 반도체 광 센서(24)를 위치시킬 수 있다.
(2) 레이저 다이오드(LD) 또는 일렉트로루미네센스(EL)장치가 실시예들의 광 조사 메커니즘의 발광체로 사용될 수 있다.
(3) 본 발명의 이미지 포착 장치는 엑스레이 형광 및 방사선 장치와 같은, 의학용 장치 뿐만 아니라, 엑스레이 비파괴 검사 장치 등과 같은 산업용 장치에 적용될 수 있다.
위의 설명에서 나타난 것처럼, 방사선 이미지 포착 장치의 제 1 측면에 따라, 광 조사부는 방사선 검출기에서 방사선에 민감한 반도체층의 분할 전극 형성측면에 광을 조사하고 광 조사에 의해 생산된 공간 전하들을 분할 전극들 사이의 공간 내에 축적하고 따라서 방사선이 입사될 때 발생하는 전하들이 축적되지 않고 출력된다. 따라서, 실효적인 유감면적의 변화가 발생하지 않고 방사선 검출기의 검출 감도의 변동들이 회피될 수 있다. 광 조사가 방사선의 입사가 멈춰진 후에도 여전히 계속된다면, 분할 전극들 사이의 공간에 축적되는 공간 전하들은 출력되지 않고 계속 축적되며, 그러므로 잔류 출력의 발생 또한 회피될 수 있다.
전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 증가하면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 감소하고 암전류분이 감소하며 따라서 게인 설정치의 증가는 암전류분의 감소에 의해 오프셋되고 게인 설정치의 증가로 동작 범위의 좁아짐이 억제된다. 게다가, 반대로, 전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 감소하면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 증가하고 암전류분이 증가한다. 그리고 나서, 암전류분의 증가가 게인 설정치의 감소에 의해 오프셋되고, 조사된 광 강도의 증가로 동작 범위가 좁아짐이 억제되며, 동작 범위를 좁게 하는 암전류분이 전기 신호 처리 회로의 출력 범위를 넓게 차지하지 않는다. 따라서, 동작 범위가 크게 좁아지는 상황이 발생하지 않는다.
특히, 방사선 이미지 포착 장치의 제 4 측면에 따라, 광 조사부는 방사선 검출기에서 방사선-광 변환의 반도체 광 센서 형성측에 광을 조사하므로 광은 반도체 광 센서들에 의해 직접적으로 검출되지 않고, 광 조사부의 광은 반도체 광 센서들에 의해 직접 검출되지 않으므로, 반도체 광 센서들의 검출 동작이 방해받지 않는다. 광 조사에 의해 생산된 공간 전하들은 반도체 광 센서들 사이의 공간 내에 축적되고 따라서 방사선이 입사될 때 발생하는 전하는 축적되지 않고 출력된다. 따라서, 실효적인 유감영역의 변화가 발생하지 않고 방사선 검출기의 검출 감도의 변동들이 회피될 수 있다.
광 조사가 방사선의 입사가 멈춰진 후에도 여전히 계속된다면, 반도체 광 센서들 사이의 공간 내에 축적된 공간 전하들이 출력되지 않고 계속 축적되며, 그러므로 잔류 출력의 발생이 회피될 수 있다.
전기 신호 처리 회로의 게인 설정치가 증가하면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 감소되고 암전류분이 감소하며 따라서 게인 설정치의 증가가 암전류분의 감소에 의해 오프셋되고 게인 설정치의 증가로 동작 범위가 좁아지는 것이 억제된다. 게다가, 반대로, 전자 신호 처리 회로의 게인 설정치가 감소되면, 광 조사부에 의해 조사된 광의 강도가 증가되고 암전류분이 증가한다. 그리고 나서, 암전류분의 증가가 게인 설정치의 감소에 의해 오프셋되고, 조사된 광 강도의 증가로 동작 범위가 좁아지는 것 또한 억제되며, 동작 범위를 좁게 하는 암전류분은 전기 신호 처리 회로의 출력 범위를 넓게 차지하지 않는다. 따라서, 동작 범위가 크게 좁아지는 상태가 발생하지 않는다.
Claims (7)
- 방사선에 민감한 반도체층의 한 측면에 형성된 공통 전극 및 상기 반도체층의 다른 측면에 형성된 다수의 분할 전극을 포함하는 방사선 검출수단으로서, 방사선의 입사에 따라 상기 반도체층 내에서 발생하는 전하들에 의해 각 분할 전극들로부터 전기 신호를 출력시킴으로써 입사 방사선의 공간 분포를 검출하는 상기 방사선 검출수단;상기 출력 전기 신호의 신호 처리를 게인 설정치에 대응하여 수행하고 상기 게인 설정치의 증가 또는 감소를 가능하게 하기 위한 전기 신호 처리 회로;상기 전기 신호 처리 회로에 의해 신호 처리된 상기 전기 신호를 기반으로 방사선 이미지를 생성하기 위한 이미지 처리 회로;상기 반도체층의 상기 분할 전극 형성 측면에 광을 조사하기 위한 광 조사수단; 및상기 전기 신호 처리 회로의 상기 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 조사된 광의 강도를 증가시키거나 감소시키도록 상기 광 조사수단을 제어하기 위한 광 강도 제어수단을 포함하는, 방사선 이미지 포착 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 방사선 검출수단은 캐리어(carrier) 선택도를 가지는 중간층을 포함하고, 상기 중간층은 상기 반도체층과 상기 분할 전극들 사이에 형성됨에 있어서,상기 광은 적어도 방사선의 검출 동안에 상기 광 조사수단에 의해 상기 중간층에 조사되는, 방사선 이미지 포착 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 분할 전극들은 상기 광 조사수단에 의해 조사된 상기 광의 파장에 따라 투명하거나 반투명한, 방사선 이미지 포착 장치.
- 방사선을 광으로 변환시키기 위한 방사선-광 변환층 및 상기 방사선-광 변환층의 한 측면에 형성된 다수의 반도체 광 센서을 포함하는 방사선 검출 수단으로서, 상기 반도체 광 센서들은 광에 민감한 반도체층을 전기적으로 분할하기 위해 제공되어지고, 방사선의 입사에 따라 상기 방사선-광 변환층에 발생하는 광을 각각의 상기 반도체 광 센서들에 의해 전기 신호로써 출력하여 상기 입사 방사선의 공간 분포를 검출하는 방사선 검출수단;상기 출력 전기 신호의 신호 처리를 게인 설정치에 대응하여 수행하고 상기 게인 설정치의 증가 또는 감소를 가능하게 하기 위한 전기 신호 처리 회로;상기 전기 신호 처리 회로에 의해 신호 처리된 상기 전기 신호를 기반으로 방사선 이미지를 생성하기 위한 이미지 처리 회로;광이 상기 반도체 광 센서들에 의해 직접적으로 검출되지 않도록 상기 방사선-광 변환층의 상기 반도체 광 센서 형성 측면에 광을 조사하기 위한 광 조사수단; 및상기 전기 신호 처리 회로의 상기 게인 설정치의 감소 또는 증가에 대응하여 조사된 광의 강도를 증가시키거나 감소시키도록 상기 광 조사수단을 제어하기 위한 광 강도 제어수단을 포함하는, 방사선 이미지 포착 장치.
- 제 4 항에 있어서,각각의 상기 반도체 광 센서들은, 광 쉴드 기능을 발휘하기 위해 전기 신호 출력 전극을 상기 광 조사수단으로부터 상기 광이 입사되는 측면에 있도록 하는 것을 포함하는, 방사선 이미지 포착 장치.
- 제 1, 2, 4 또는 5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 방사선 검출기는, 박막 트랜지스터 스위치와 캐패시터의 쌍들로 형성된 투명 유리 기판, 방사선 이미지의 픽셀들과 1:1로 대응하여 제공되는, 각 분할 전극 또는 각 반도체 광 센서 각각의 쌍을 포함하고, 상기 투명 유리 기판은 방사선에 민감한 상기 반도체층의 상기 분할 전극 형성 측면 또는 상기 방사선-광 변환층의 상기 반도체 광 센서 형성 측면 상에 존재하며,상기 방사선 입사 강도에 반응하는 전하의 양이 방사선 입사에 따라 상기 분할 전극들 또는 상기 반도체 광 센서들을 거쳐 캐패시터들 안에 축적되고, 상기 박막 트랜지스터 스위치들은 상기 캐패시터들 안에 축적된 상기 전하들을 판독하기 위해 외부 스캔 신호에 따라 on 및 off 스위치되고, 그에 의해 전기 신호가 출력되는, 방사선 이미지 포착 장치.
- 제 1, 2, 4 또는 5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 이미지 처리 회로는, 각 전기 신호가 방사선 이미지를 생성하도록, 전기 신호들 사이의 오프셋으로 위치 변화들을 보정하기 위한 오프셋 보정 계수 및 전기 신호들 사이의 감도로 위치 변화들을 보정하기 위한 감도 보정 계수를 등록하기 위한 보정 계수 등록수단을 포함하고,상기 광 조사수단에 의해 조사된 상기 광의 강도가 몇몇의 단계들로 미리 분류되고, 상기 오프셋 보정 계수와 상기 감도 보정 계수는 가정된 광 강도의 각 가정된 단계에서 계산되며 상기 보정 계수 등록수단에 등록되고,상기 이미지 처리 회로는 실제로 조사된 광의 강도의 단계에 대응하여 상기 가정된 광 강도의 상기 가정된 단계에 이미 등록된 오프셋 보정 계수 및 감도 보정 계수를 기반으로 각 전기 신호로 오프셋과 감도 변화 보정 처리를 수행하는, 방사선 이미지 포착 장치.
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