KR101232674B1 - 방사선 화상 촬영 시스템 - Google Patents

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마코토 쇼호
카즈오 하시구치
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

피사체(인체)에 강한 방사선을 조사할 필요가 없고, 넓은 다이내믹 레인지의 응답을 얻는다. CCD 컨트롤러(22)는 CCD 이미지 센서(1~12)로부터의 촬상 신호의 판독을 X선 발생기(25)에 의한 일정 선량의 방사선 조사에 대하여 1회의 장시간 노광 기간과 1회의 단시간 노광 기간의 서로 다른 노광 기간 동안 2회 수행하게 하고; 메인 컨트롤러(26)는 메모리(24)가 2회 순차 판독된 촬상 신호에 의한 화상 데이터를 적절한 타이밍에 화상으로 합성하게 한다. 그 결과, 인체나 다른 물체 등의 피사체에 대하여 악영향이 발생하지 않을 정도의 약한 방사선량으로 종래와 같이 강한 방사선을 조사할 필요가 없다.

Description

방사선 화상 촬영 시스템{RADIOGRAPHIC IMAGING SYSTEM}
본 발명은, 예를 들면 X선 맘모그래피나 흉부 및 사지골의 촬영에 이용되는 X선 화상 촬영 시스템 등의 방사선 화상 촬영 시스템에 관한 것이다.
의료 진단용의 X선 화상 촬영에 이용되는 종래의 X선 화상 촬영 시스템으로서는, 사진 필름을 형광증감지에 밀착시켜서 X선 화상을 노광하고, X선 화상을 자동 현상기로 현상, 정착, 수세, 건조시키는 촬영 시스템이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 최근 현상 처리가 필요하지 않는 등 취급이 간편한 것이나, 데이터의 디지탈화에서 파일링이 용이하다는 관점에서 필름 대신에 이미징 플레이트(IP)를 사용하는 컴퓨티드 라디오그래피(CR)가 종래의 화상 촬영 시스템을 치환하고 있다.
그러나, 이 이미징 플레이트(IP) 방식의 X선 촬영 장치에서는 X선 촬영후에 디지털 화상을 얻기 위해 스캐너 장치 등을 사용한 화상을 로딩해서 주사하는 것이 필요하다. 이것은 화상을 얻을 수 있을 때까지 몇분의 시간을 필요로 하는 것이나, 데이터 소거에만 사용되는 이레이저가 필요하기 때문에 간편함에 과제가 있었다.
따라서, 최근에는 디지털 라디오그래피(DR)로의 이행이 막 시작되려고 하고 있다. 디지털 라디오그래피에서는 X선상을 직접 또는 간접적으로 화상 입력 장치에 입력해서 영상 신호를 얻는다.
이 디지털 라디오그래피의 일례는 X선을 사용함으로써 얻어진 화상을 신틸레이터에 의해 가시광상으로 변환하고, 박막 트랜지스터(TFT)를 이용한 평판 X선 검출 장치(FPD)로 관찰을 행하는 시스템을 포함한다. 이 시스템은 컴퓨티드 라디오그래피(CR)보다도 소형 장치를 사용하고, 우수한 화질을 갖는 특징을 갖는다. 그러나, 이 시스템은 대면적의 TFT 패널의 사용으로 인해 가격을 증가시키는 것이나 TFT의 큰 화소 사이즈로 인해 3lp/mm~4lp/mm정도의 분해능을 저하시키는 몇몇 결점을 갖는다.
또한, 다른 디지털 라디오그래피(DR)의 예는 특허문헌1에 나타낸 바와 같이, 신틸레이터와 복수개의 CCD를 조합시켜서 이용하는 공지된 방법을 포함한다. 이 신틸레이터와 복수개의 CCD를 조합시켜서 이용하는 방법은 저렴한 CCD를 이용하는 가격면에서의 우위성과 광학계의 배율을 선택함으로써 분해능을 설정하는 능력을 갖는다. 그러나, 디지털 라디오그래피(DR)의 DR 시스템의 주요한 성능 요인인 다이내믹 레인지에 문제가 존재한다.
전술한 신틸레이터와 복수개의 CCD를 조합시킨 종래의 방사선 화상 촬상 장치에 있어서의 방사선 화상 검출기에 4개의 에리어 센서를 이용한 경우의 유효 화상 면적율이 도 6을 참조해서 설명될 것이다.
도 6은 특허문헌1에 개시되어 있는 종래의 방사선 화상 촬영 장치에 있어서의 방사선 화상 검출기를 구성하는 에리어 센서의 유효 화상 면적율을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 종래의 방사선 화상 검출기(200)는 촬상 신호를 얻기 위한 에리어 센서(201) 상에 투과 X선량에 따라 발광하는 X선 신틸레이터(202)를 포함하고 있다. 촬상면이 넓을 경우에 촬상면이 복수면으로 분할되어 있다. 여기에서는 방사선 화상 검출기(200)가 4개의 에리어 센서(201)를 사용할 경우에 X선 신틸레이터(202)도 마찬가지로 4분할된다. 이 X선 신틸레이터(202) 상에서 4분할된 각각의 영역은 분할 화상 영역(202a)으로 불려진다. 또한, 각각의 분할 화상 영역(202a)의 화상이 렌즈(203)를 통해서 집광되어 각각 대응하는 에리어 센서(201) 상에 화상이 형성된다. 복수의 렌즈(203)가 배치되어서 렌즈 어레이(203a)를 구성하고 있다.
하나의 분할 화상 영역(202a)이 대응하는 에리어 센서(201) 상에 촬상된 영역을 유효 화상 영역(201a)으로 불려진다. 또한, 에리어 센서(201)의 감도를 갖는 영역은 유감 화상 영역(201b)으로 불려진다.
여기서는, 유효 화상 영역(201a)이 유감 화상 영역(201b)보다도 작게 촬영되어 주위에 여유를 갖게 하고 있다(주변에 이용하지 않는 화소를 제공함). 이 유효 화상 영역(201a)의 유감 화상 영역(201b)에 대한 비율[유효 화상 영역(201a)/유감 화상 영역(201b)]은 유효 화상 면적율로 참조된다. 또한, 4개의 분할 화상 영역(202a)[즉, X선 신틸레이터(202) 전체]으로부터 작성된 전체 면적의 화상 데이터는 전체 화상 데이터로 참조된다.
일반적으로, 디지털 라디오그래피(DR)의 DR 시스템에 사용되고 있는 형광체(신틸레이터)는 고감도 촬영시에 인체를 투과해 오는 지극히 미약한 X선량(10-3mR)으로부터 저감도 촬영시의 대선량(103mR)까지의 106에 걸치는 넓은 X선량의 변화에 따른 본질적으로 양호한 직선성의 응답(발광)을 나타낸다.
따라서, 이 넓은 다이내믹 레인지를 얻기 위해 다음의 광전 변환 프로세스에 의한 응답 방식이 키이다.
상술한 박막 트랜지스터(TFT)를 이용한 평판 X선 검출 장치(FPD)가 큰 화소 사이즈를 가지므로 비교적 넓은 다이내믹 레인지를 갖는다. 한편, CCD의 포토다이오드(PD)의 다이내믹 레인지는 103이하이며, 형광체(신틸레이터)의 발광 특성을 충분히 커버할 수 없다. 또한, 특허문헌1에 개시되어 있는 종래의 방사선 화상 촬영 장치는 통상의 CCD의 구동법을 이용하므로 넓은 다이내믹 레인지의 화상을 얻을 수 없다.
이 문제를 해결하는 수단으로서는, 특허문헌2에 개시되어 있는 바와 같이, 피사체에 조사하는 강약과 방사선량을 변경해서 촬상한 복수의 화상 신호를 합성해서 1매의 화상을 형성하는 투시 장치가 제안되어 있다.
특허문헌2에서는 복수의 X선 에너지 레벨(강약 또는 X선의 조사량을 변화)을 피사체에 조사하고, 포화를 갖는 비가시 부분 또는 붕괴된 음영 부분없이 넓은 다이내믹 레인지 및 명확한 농담을 갖는 화상을 얻을 수 있다.
특허문헌1: 일본 특허 공개 2000-235709호 공보 특허문헌2: 일본 특허 공개 평 03-38979호 공보
상기 특허문헌2에 개시되어 있는 종래의 투시 장치에서는 넓은 다이내믹 레인지 및 명확한 농담을 갖는 화상을 얻을 수 있지만, 피사체에 조사하는 방사선량을 강한 방사선량과 약한 방사선량으로 변경할 필요가 있다. 따라서, 종래의 투시 장치는 피사체(인체)에 강한 방사선을 조사할 필요가 있다고 하는 단점을 갖는다. 예를 들면, X선 의료 진단 장치에서는 인체로의 악영향을 생각하면 강한 방사선을 인체에 조사하는 것은 바람직하지 못하다. 물체를 관찰하는 경우에서도 강한 방사선 조사에 의해 시료 자체의 상태를 변경할 가능성이 있다. 한편, 상기 특허문헌2와 같이 라인 센서에 의해 둘러싸이는 선상의 영역 내에서는 강한 방사선량 또는 약한 방사선량의 처리 중 어느 하나에서 넓은 다이내믹 레인지가 필요할 경우에는 대응할 수 없다.
본 발명은 상기 종래의 문제를 해결하도록 의도된다. 본 발명의 목적은 피사체(인체)에 강한 방사선을 조사할 필요가 없고 보다 넓은 다이내믹 레인지의 응답을 얻을 수 있는 방사선 화상 촬영 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템은 방사선을 발생시켜서 피사체에 조사하는 방사선 발생 수단과, 상기 피사체로부터의 방사선을 광으로 변환하는 신틸레이터 수단과, 상기 신틸레이터 수단으로부터의 광을 광전 변환해서 상기 피사체의 화상으로서 촬상하는 촬상 수단과, 상기 촬상 수단으로부터의 촬상 신호의 판독을 상기 방사선 발생 수단에 의한 일정 선량의 방사선 조사에 대하여 상이한 노광 시간의 길이로 복수회 행하고, 복수회 판독된 촬상 신호에 의한 화상 데이터를 화상 합성 제어하는 제어 수단을 포함함으로써 상기 목적이 달성된다.
바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 촬상 수단에서는 상기 제어 수단의 제어 하에 장시간 노광과 단시간 노광의 2회 이상의 노광이 수행되어 상기 촬상 수단에 의한 판독이 상기 장시간 노광과 상기 단시간 노광에 대응하는 2회 이상 행하여진다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 장시간 노광은 50msec이상 500msec이하의 기간이고, 상기 단시간 노광은 10msec이상 50msec이하의 기간이다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템은 상기 촬상 수단으로부터 판독된 촬상 신호를 A/D 변환하는 A/D 변환 수단과, 상기 A/D 변환 수단으로부터의 화상 신호를 일시 기억하는 기억 수단을 더 포함한다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 기억 수단은 적어도 상기 촬상 수단의 장시간 노광에 의한 화상 신호와, 상기 단시간 노광에 의한 화상 신호를 합성한다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 방사선 발생 수단은 상기 피사체에 대하여 악영향이 발생하지 않을 정도의 약한 방사선량으로 방사선을 조사한다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 방사선량은 170μGy(마이크로그레이)±20μGy(마이크로그레이)의 범위 내이다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 촬상 수단은 이차원으로 배열되어 광전 변환하는 복수의 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 의해 광전 변환된 신호 전하를 판독해서 소정 방향으로 전송하는 전하 전송 수단과, 상기 전하 전송 수단에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 증폭해서 촬상 신호를 출력 가능하게 하는 출력 수단을 포함한다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 촬상 수단은 복수의 분할 영역으로 분할되어 있고, 상기 복수의 분할 영역은 이차원으로 배열되어 광전 변환하는 복수의 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 의해 광전 변환된 신호 전하를 판독해서 소정 방향으로 전송하는 전하 전송 수단과, 상기 전하 전송 수단에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 증폭해서 촬상 신호를 출력 가능하게 하는 출력 수단을 포함한다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 제어 수단은 적어도 상기 촬상 수단의 장시간 노광에 의한 촬상 신호와 단시간 노광에 의한 촬상 신호의 신호 출력을 제어한다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 방사선 발생 수단의 방사선 조사 상태에서 전자 셔터의 타이밍으로서 오버플로 드레인 신호가 상승하고 있는 타이밍에 의해 상기 촬상 수단의 전위가 리셋되고, 상기 오버플로 드레인 신호가 상승하고 있는 타이밍 이전의 기간은 장노광 시간 또는 단노광 시간의 한쪽으로서 규정되고, 상기 오버플로 드레인 신호가 상승하고 있는 타이밍 이후의 기간은 장노광 시간 또는 단노광 시간의 다른 쪽으로서 규정된다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 오버플로 드레인 전압은 상기 장노광 시간과 상기 단노광 시간 동안 동일하거나 또는 변경된다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 촬상 수단은 상기 신틸레이터 수단과 대향해서 2차원으로 배치된 고체 촬상 어레이로 구성되어 있다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 신틸레이터 수단은 증폭기로서 설치되어 있는 이미지 인텐시파이어(intensifier)를 포함하고 있다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 방사선은 X선, 전자선, 자외선 및 적외선 중 어느 하나이다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템은 상기 포토다이오드로부터의 신호 판독을 홀수 라인과 짝수 라인으로 분할함으로써 수행하는 프레임 축적 구동, 또는 상기 포토다이오드로부터의 신호 판독을 홀수 라인과 짝수 라인의 데이터를 합산함으로써 수행하는 필드 축적 구동 중 하나 이상을 사용한다.
더 바람직하게는, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템에 있어서, 상기 포토다이오드로부터의 신호 판독을 복수회 행할 때에 유용한 정보를 포함하고 있는 노광은 상기 프레임 축적 구동에 의해 수행되고, 다른 노광은 상기 필드 축적 구동에 의해 수행된다.
상기 구성에 의한 본 발명의 작용은 이하 설명될 것이다.
본 발명에 있어서는 촬상 수단으로부터의 촬상 신호의 판독은 방사선 발생 수단에 의한 일정 선량의 방사선 조사에 대하여 상이한 노광 시간의 길이로 복수회 수행되고, 복수회 판독된 촬상 신호에 의한 화상 데이터는 화상 합성된다.
그 결과, 인체나 다른 물체 등의 피사체에 강한 방사선을 조사할 필요가 없고, 보다 넓은 다이내믹 레인지의 응답을 얻을 수 있다.
상기 구성에 의한 본 발명에 의하면, 촬상 수단으로부터의 촬상 신호의 판독은 방사선 발생 수단에 의한 일정 선량의 방사선 조사에 대하여 상이한 노광 시간의 길이로 복수회 수행되고, 복수회 판독된 촬상 신호에 의한 화상 데이터는 화상 합성된다. 그러므로, 인체나 다른 물체 등의 피사체에 대하여 악영향이 발생하지 않을 정도의 약한 방사선량으로 종래와 같이 인체나 다른 물체 등의 피사체에 강한 방사선을 조사할 필요가 없고, 보다 넓은 다이내믹 레인지의 응답을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 X선 화상 촬영 시스템의 요부 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 CCD 이미지 센서(1)의 평면 구성 예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3(a)는 도 2의 포토다이오드(PD)를 포함하는 평면 부분(P)의 확대도이며, 도 3(b)는 도 3(a)의 A-B선의 종단면도이다.
도 4는 도 1의 방사선 화상 촬영 시스템(20)에 있어서 X선원의 2회발광에 의한 프레임 축적 방식의 넓은 다이내믹 레인지 모드를 설명하기 위한 각 신호의 타이밍도이다.
도 5는 도 1의 방사선 화상 촬영 시스템(20)에 있어서 X선원의 1회발광에 의한 프레임 축적 방식의 넓은 다이내믹 레인지 모드에서 전자 셔터를 이용했을 경우를 설명하기 위한 각 신호의 타이밍도이다.
도 6은 특허문헌1에 개시되어 있는 종래의 방사선 화상 촬영 장치에 있어서의 방사선 화상 검출기를 구성하는 에리어 센서의 유효 화상 면적율을 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 본 발명의 방사선 화상 촬영 시스템의 실시형태는 X선 화상 촬영 시스템에 적용되었을 경우에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 X선 화상 촬영 시스템의 요부 구성 예를 나타내는 블록도이다.
도 1에 있어서, 본 실시형태의 X선 화상 촬영 장치(20)는 후술하는 신틸레이터(21)로부터의 형광등의 가시광을 광전 변환해서 피사체의 화상으로서 촬상하는 촬상 수단으로서의 CCD 이미지 센서(1~12)와, 피사체로부터의 방사선을 광(여기서는 형광)으로 변환하는 신틸레이터 수단으로서의 신틸레이터(21)와, CCD 이미지 센서(1~12)로부터의 촬상 신호의 판독을 제어하는 CCD 컨트롤러(22)와, A/D 변환 수단으로서의 A/D 컨버터(23)와, 화상 합성 처리하기 위한 기억 수단으로서의 메모리(24)와, 방사선(X선, 전자선, 자외선 및 적외선; 여기서는 X선)을 발생시켜서 피사체에 조사하는 방사선 발생 수단으로서의 X선 발생기(25)와, CCD 컨트롤러(22) 및 메모리(24)의 동작 타이밍을 제어하는 메인 컨트롤러(26)와, 소정의 화상 처리를 행하는 연산기(27)와, 화면 표시하기 위한 퍼스널 컴퓨터(28)를 포함하고, 12 개의 CCD 이미지 센서(1~12)는 1블록으로서 분할되고, 12개의 CCD 이미지 센서(1~12) 각각에 대해서 CCD 구동용의 CCD 컨트롤러(22)와 A/D 컨버터(23)가 제공되어 있다.
이 CCD 컨트롤러(22) 및 메인 컨트롤러(26)는 제어 수단을 구성하고 있고, 제어 수단은 CCD 이미지 센서(1~12)로부터의 촬상 신호의 판독을 방사선 발생 수단에 의한 일정 선량의 방사선 조사에 대하여 상이한 노광 시간의 길이로 복수회 행하고, 복수회 판독된 촬상 신호에 의한 화상 데이터는 메모리(24)를 이용해서 화상으로 합성된다.
CCD 이미지 센서(1~12) 각각은 CCD 고체 촬상 소자이며, 신틸레이터(21)로부터의 형광에 의한 화상광을 광전 변환해서 화상광으로부터의 화상을 촬상하는 복수의 수광부로서 기능하는 복수의 포토다이오드로 구성되어 있다. 이 경우, 촬상 수단은 복수의 분할 영역의 CCD 이미지 센서(1~12)으로 분할되어 있고, CCD 이미지 센서(1~12) 각각은 이차원으로 배열되어 광전 변환하는 복수의 포토다이오드(PD)와, 포토다이오드(PD)에 의해 광전 변환된 신호 전하를 판독해서 소정 방향으로 전송하는 전하 전송 수단과, 전하 전송 수단에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 증폭해서 촬상 신호를 출력 가능하게 하는 출력 수단을 포함하고 있다. 이 CCD 고체 촬상 소자로서 기능하는 CCD 이미지 센서(1~12)에 의해 촬영되는 X선량의 범위는 0~50μGy이고, 노광 기간은 장시간 노광에 대해서는 50msec이상 500msec이하이며, 단시간 노광에 대해서는 장시간 노광의 1/10이하이다.
신틸레이터(21)는 X선등의 방사선의 수광 센서이며, 전리 방사선에 조사되었을 때에 형광을 방출하는 물질로 제작되어 있다. 신틸레이터(21)는 2차원으로 배치된 고체 촬상 어레이로 각각 구성되는 CCD 이미지 센서(1~12)와 대향해서 배치되어 있다. 신틸레이터(21)에 이미지 인텐시파이어(증폭기)가 부가될 수 있다.
CCD 컨트롤러(22)는 CCD 이미지 센서(1~12)에 대하여 신호 전하 판독 펄스의 출력을 순차 제어하고, CCD 이미지 센서(1~12)로부터의 데이터(복수의 촬상 신호)를 A/D 컨버터(23)에 출력시키도록 신호 판독 제어를 실시한다.
A/D 컨버터(23)는 CCD 이미지 센서(1~12)로부터 순차 판독된 촬상 신호를 화상 데이터로 A/D 변환한다.
메모리(24)는 A/D 컨버터(23)에 의해 A/D 변환된 화상 데이터(복수의 촬상 신호)를 일시 기억한다. 메모리(24)는 장시간 노광에 의한 화상 신호와 단시간 노광에 의한 화상 신호를 합성하기 위해 이용된다. 처음에 도달된 장시간 노광에 의한 화상 신호는 메모리(24)(프레임 메모리)에 기억되고, 후속 도달된 단시간 노광에 의한 화상 신호와, 메모리(24)(프레임 메모리)에 기억된 화상 신호는 서로 가산 처리되어 화상으로 합성됨으로써 농담의 차이가 나타난다. 이렇게, 붕괴된 화상 상에 농담이 명확한 화상이 오버랩되어 선명한 화상이 얻어질 수 있다.
X선 발생기(25)는 방사선으로서의 X선을 발생시켜서 피사체나 피측정 물체에 대하여 조사한다.
이하, 이 경우의 X선의 조사 에너지(단위:mR 또는 선량)가 상세히 설명될 것이다.
X선량은 촬영 부위나 촬영 거리에 따라 변화된다. 흉부 촬영에서는 "거의 120kV, 3~5mAs, SID(관구 초점과 촬영 대상의 거리): 180cm, 그리드로" 촬영한다. 이것은 강한 방사선량을 인체에 조사하는 것은 바람직하지 못하고, 물체의 관찰을 위해서도 강한 방사선 조사에 의해 시료 자체의 상태가 변화되는 것은 바람직하지 못하기 때문에 인체나 시료 자체의 상태에 악영향이 발생하지 않는 정도의 약한 X선량이다.
환자나 그리드를 투과한 후 선량은 상당히 저하되어 형광판을 히트하고, 이렇게 변환된 형광은 CCD 고체 촬상 소자에 의해 촬영된다. 이 때, 예를 들면 120kV 5mAs(관전류와 촬영 시간)를 나타내면 120kV 125mA 40msec(5mAs=125mA×0.04sec) 등이 된다. 이 때, X선량은 170μGy(마이크로그레이)±20μGy(마이크로그레이)의 범위내이다. 이것은 거의 170μGy(마이크로그레이)의 X선량이 환자에게 조사되는 것을 의미한다. 테스트 결과에 의하면, 환자나 그리드를 투과한 후의 선량의 최대값은 CCD 고체 촬상 소자의 경우 50μGy(마이크로그레이)정도이다. 따라서, CCD 고체 촬상 소자는 0~50μGy(마이크로그레이)의 X선량을 검출해서 영상화한다.
그러나, 이 X선량은 형광판의 성능에도 의존한다. 어두운 형광판에 대해서는 큰 선량이 필요하고, 밝은 형광판에 대해서는 저선량의 촬영이 수행될 수 있다.
고체 촬상 소자는 이 X선을 형광판에서 변환된 형광의 형태로 수광한다. 형광판의 다이내믹 레인지보다도 고체 촬상 소자의 다이내믹 레인지가 좁기 때문에 형광판의 성능을 최대한에 활용할 수 있도록 응답 범위가 좁은 고체 촬상 소자는상이한 축적 시간의 길이를 갖는 복수회의 형광 축적을 판독한다.
그 결과, 종래의 고체 촬상 소자를 이용한 시스템에서는 응답 범위를 초과한 선량에서 화소가 포화하거나, 응답 범위 이하의 선량에서 화소의 응답이 없을 경우에도 화상을 얻을 수 있게 된다.
메인 컨트롤러(26)는 CCD 컨트롤러(22)를 제어해서 CCD 이미지 센서(1~12)로부터의 데이터를 A/D 컨버터(23)에 출력시키는 타이밍과, A/D 컨버터(23)로부터의 데이터를 메모리(24)에 출력하는 타이밍을 제어하는 타이밍 제어부이다. 메인 컨트롤러(26)는 CCD 컨트롤러(22)를 제어하고, 1매번의 촬영 기회에 CCD 이미지 센서(1~12) 내의 각 포토다이오드(PD)에 있어서 축적 시간이 다른 신호 축적과 그 신호 전하의 판독이 적어도 2회 수행되고, 판독된 신호 전하는 외부 신호 처리 회로[ 여기서는 메모리(24)]에 의해 합성된다.
연산기(27)는 메모리(24)(프레임 메모리)로부터의 화상 데이터에 대하여 화상을 명확히 하기 위해 적당히 연산 동작 및 화상 처리를 수행한다. 메모리(24)에 의해 화상 합성이 수행되지 않을 경우 연산기(27)에 의해 연산 처리함으로써 화상 합성 처리할 수도 있다.
퍼스널 컴퓨터(28)는 메모리(24)에 축적된 데이터의 입력을 수신해서 표시 화면 상에 피사체의 X선 화상을 표시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 1번의 촬영 기회에 CCD 이미지 센서(1~12)의 각 포토다이오드(PD)로부터 전하 전송 수단으로의 신호 전하의 판독을 복수회 수행하고, 복수회 판독된 신호 전하를 가산하지 않고 외부로 판독하고, 화상 처리에 의해 화상 합성을 수행한다. 그 결과, 고휘도 영역과 저휘도 영역이 농담 혼재하는 피사체를 촬상했을 경우이어도 이들이 합성되어 종래와 같이 붕괴된 화상을 발생하지 않고 보다 넓은 다이내믹 레인지의 응답을 얻을 수 있다.
이하, CCD 이미지 센서(1)가 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 2는 도 1의 CCD 이미지 센서(1)의 평면 구성 예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 CCD 이미지 센서(1)는 행렬 방향으로 2차원 매트릭스로 배열된 복수의 포토다이오드(PD)를 포함한다. CCD 이미지 센서(1)는 복수의 포토다이오드(PD)로부터 소정의 수직 전하 전송로(102)(VCCD)로 신호 전하를 판독하고, 그 신호 전하를 소정의 수직 전하 전송로(102)에 의해 수직 방향으로 전송한다.
다음에, 복수의 수직 전하 전송로(102)로부터의 신호 전하를 각각 수평 전하 전송로(103)로 전송하고, 각 수직 전하 전송로(102)로부터 수신된 신호 전하를 수평 전하 전송로(103)에 의해 수평 방향으로 전송한다. 이 수평 전하 전송로(103)의 전하 전송 단부에는 신호 검출부(104)가 설치되어 있다. 이 신호 검출부(104)는 수평 전하 전송로(103)로부터 전송된 신호 전하를 순차 수신하고, 그 신호 전하의 전하량에 따른 전압을 증폭해서 촬상 신호로서 전압을 출력한다.
도 3(a)는 도 2의 포토다이오드(PD)를 포함하는 평면 부분(P)의 확대도이다. 도 3(b)는 도 3(a)의 A-B선의 단면도이다.
도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 전하 전송 수단은 포토다이오드(PD)에서 발생된 신호 전하를 판독해서 수직 전하 전송로(VCCD)에 의해 수직 방향으로 전송한다. 예를 들면, 홀수 라인의 포토다이오드(101)에서 발생된 신호 전하는 전송 전극(V1) 아래의 전하 전송 영역으로 전송된다. 이 홀수 라인의 포토다이오드(101)의 평면시 아래에 위치된 짝수 라인의 포토다이오드(101a)에서 발생된 신호 전하는 전송 전극(V3) 아래의 전하 전송 영역으로 전하 전송된다. 예를 들면, 수직 전하 전송로(102)(VCCD)를 구성하는 4매의 전송 전극(V1~V4)을 1그룹으로 구성하고, 각 전송 전극(V1~V4)에 전하 전송 구동부로서 기능하는 CCD 컨트롤러(22)로부터 4상의 수직 전송 클록(φV1~φV4)을 공급해서 전하 전송 구동한다.
이 전송 전극(V1)은 포토다이오드(101)에 축적된 신호 전하를 수직 전하 전송로(102)로 판독하기 위한 전송 게이트(TG)로서도 기능한다. 마찬가지로, 이 전송 전극(V3)은 포토다이오드(101a)에 축적된 신호 전하를 수직 전하 전송로(102)로 판독하기 위한 전송 게이트(TG)로서도 기능한다.
도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 수직 전하 전송로(102)(VCCD)는 N형 실리콘 기판(105)의 표면측에 P형 웰(106)을 포함하고 있다. 이 P형 웰(106)의 표면측에 포토다이오드(101)를 구성하는 N형 영역(107)이 제공되어 있다. 더욱이, 그 표면측에는 암전류를 저감하기 위한 표면 P+형 확산층(108)이 제공되어 있다.
수직 전하 전송로(102)를 구성하는 N형 확산층(109) 상에 그리고 이 N형 확산층(109)과 N형 영역(107) 사이의 P형 웰(106)의 P형 영역 상에 절연막(110)을 통해서 전송 게이트 전극(111)이 형성되어 있다. 이 전송 게이트 전극(111)[전송 전극(V1)]에 정전위가 인가되면 전송 게이트 전극(111) 아래의 P형 웰(106)의 P형 영역에 채널이 형성되어 포토다이오드(101)에 축적된 신호 전하가 수직 전하 전송로(102)의 N형 확산층(109)으로 판독된다.
상기 전송 게이트 전극(111)뿐만 아니라 수직 전송 전극이나 수평 전송 전극의 상부에는 알루미늄 재료 등으로 제작된 차광막(112)이 제공되어 있다.
또, N형 실리콘 기판(105)에는 수직 오버플로 드레인(VOD) 구조가 적용된다. 수직 오버플로 드레인(VOD) 구조는 N형 실리콘 기판(105)에 근접한 측으로 과잉 신호 전하를 스윕아웃하는 오버플로 드레인 수단으로서 기능하고, 그 과잉 신호 전하는 P형 웰(106)에 대하여 역바이어스될 수 있는 전압이 N형 실리콘 기판(105)에 인가되어 포토다이오드(101)의 포텐셜 웰 이상의 과잉광 입사시에 발생된다.
도 4는 도 1의 방사선 화상 촬영 시스템(20)에 있어서 X선원의 2회 발광에 의한 프레임 축적 방식의 넓은 다이내믹 레인지 모드를 설명하기 위한 각 신호의 타이밍도이다.
도 4에 있어서, CCD 컨트롤러(22)로부터의 수직 전송 제어 신호를 나타내는 수직 전송 클록(φV1~φV4) 중 로우 레벨측에 상승하고 있는 펄스(하측에 상승하고 있는 펄스)는 VCCD를 전하 전송 제어하기 위한 펄스이며, 수직 전송 클록(φV1 및 φV3)의 하이 레벨 측에 상승하고 있는 트리거 형상의 각 전하 전송 펄스(T)는 포토다이오드(PD)로부터 VCCD로 전하 전송시키기 위한 펄스이다. 요컨대, 홀수 라인의 PD는 전송 전극(V1)에 연결되어 전하 전송되고, 짝수 라인의 PD는 전송 전극(V3)에 연결되어 전하 전송된다. 포토다이오드(PD)의 전하 축적 상태로서, 상측의 화살표로 제시되는 장기간은 홀수 라인의 PD 장노광 시간(T1)을 나타내고, 하측의 화살표로 제시되는 장기간은 짝수 라인의 PD 장노광 시간(T2)을 나타낸다. 이어서, 전하 전송 펄스(T)가 상승해야 할 위치가 점선으로 둘러싸여 있지만, 2주기분(2회분)만 전하 전송 펄스(T)가 상승하고 있으므로 포토다이오드(PD)로부터 VCCD로 전하 전송되지 않고 장시간 노광 상태로 되어 있다. 그 후의 상측의 화살표로 제시되는 단기간은 홀수 라인의 PD 단노광 시간(T11)을 나타내고, 하측의 화살표로 제시되는 단기간은 짝수 라인의 PD 단노광 시간(T12)을 나타낸다. 더욱이, 상측의 화살표로 제시되는 홀수 라인의 PD 단노광 시간(T21)과, 하측의 화살표로 제시되는 짝수 라인의 PD 단노광 시간(T22)은 X선원의 X선 발생기(25)로부터 X선이 조사되지 않고 있는 블랙 레벨에서의 기간을 나타낸다. X선은 X선 발생기(25)에 의해 저강도(생체에 악영향을 주지 않는 정도의 X선량)의 장조사 기간(L1)과 단조사 기간(L2) 동안 2회 발광된다. OS는 아웃풋 시그널(출력 신호)의 의미이다. 저강도의 X선이 장조사 기간(L1) 동안 발광된 다음 전하가 포토다이오드(PD)로부터 전송되어 홀수 라인측 신호 출력(OUT1)과 짝수 라인측 신호 출력(OUT2)의 순으로 촬상 신호가 출력된다. 더욱이, 저강도의 X선이 단조사 기간(L2) 동안 발광된 다음 전하가 포토다이오드(PD)로부터 전송되어 홀수 라인측 신호 출력(OUT11)과 짝수 라인측 신호 출력(OUT12)의 순으로 촬상 신호가 출력된다. 그 후의 홀수 라인측 신호 출력(OUT21)과 짝수 라인측 신호 출력(OUT21)은 블랙 레벨에서의 신호 출력이다.
도 5는 도 1의 방사선 화상 촬영 시스템(20)에 있어서 X선원의 1회 발광에 의한 프레임 축적 방식의 넓은 다이내믹 레인지 모드에서 전자 셔터를 이용했을 경우를 설명하기 위한 각 신호의 타이밍도이다.
도 4의 경우와 도 5의 경우의 차이는 도 5의 경우에 전자 셔터를 이용하고 있는 점이다. 도 4에서는 X선이 X선원의 X선 발생기(25)에 의해 저강도(생체에 악영향을 주지 않는 정도의 X선량)의 장조사 기간(L1)과 단조사 기간(L2) 동안 2회 발광되지만, 도 5에서는 X선이 X선원의 X선 발생기(25)에 의해 저강도(생체에 악영향을 주지 않는 정도의 X선량)의 조사 기간(L)[장조사 기간(L1)+단조사 기간(L2)] 동안 1회 발광된다. 이 경우, 오버플로 드레인 신호(φOFD)에 있어서의 상승 신호[전자 셔터의 타이밍 신호(S)]의 출력에 의해 X선에 의한 신틸레이터(21)로부터의 형광에 의한 포토다이오드(PD)의 신호 전하의 축적이 리셋되어, 노광 시간은 X선의 조사 기간(L)에 대하여 PD 장노광 시간(T1)과 PD 단노광 시간(T11)뿐만 아니라 PD 장노광 시간(T2)과 PD 단노광 시간(T12)으로 분할될 수 있다.
즉, 이 경우에는 전자 셔터가 이용된다. X선원이 하이 레벨인 채로 OFD(오버플로 드레인)의 상승 신호[전자 셔터의 타이밍 신호(S)]이 유지되고 있는 중에 CCD의 전위가 리셋된다. 여기까지 장시간 신호가 계속되고, 그 후가 단시간 신호가 개시됨으로써 X선원의 조사를 2개의 시간으로 분할한다.
X선 발생기(25)에 의한 방사선을 조사하는 상태 동안 전자 셔터의 타이밍은 오버플로 드레인 신호(φOFD)가 상승하고 있는 타이밍[전자 셔터의 타이밍 신호(S)]에 의해 촬상 수단으로서의 CCD 이미지 센서(1~12)의 전위가 리셋되는 경우이다. 더욱이, 오버플로 드레인 신호(φOFD)가 상승하고 있는 타이밍 이전의 시간은 장노광 시간으로 규정되고, 오버플로 드레인 신호(φOFD)가 상승하고 있는 타이밍 이후의 시간은 단노광 시간으로 규정된다. 이 오버플로 드레인 전압은 장노광 시간과 단노광 시간으로 변경될 수도 있다. 그 결과, 보다 많은 신호 전하가 축적될 수 있다. 통상 오버플로 드레인 전압은 고정된다.
상술한 바와 같이, 저강도의 X선은 상이한 조사 시간의 길이에 의해 2회 또는 1회 조사되고, X선은 각각의 조사에 대응해서 포토다이오드(PD)에 노광되거나, 또는 셔터 타이밍에 의해 노광되어 촬상 신호를 출력함으로써 넓은 다이내믹 레인지의 화상을 얻을 수 있다. X선을 흡수하기 쉬운 생체의 부위에 대해서는 X선이 장시간 조사되지 않으면 선명한 농담이 있는 화상이 얻어질 수 없다. 또한, X선을 흡수하지 않는 생체의 부위에 대해서는 X선의 단시간 조사로 선명한 농담이 있는 화상을 얻을 수 있다. X선을 흡수하지 않는 생체의 부위에 대하여 X선을 장시간 조사하면 화상이 블랙으로 되어 붕괴된다. 따라서, X선의 단시간 조사에 의한 밝은 부분과 X선의 장시간 조사에 의한 어두운 부분의 합성은 밝은 부분과 어두운 부분이 선명한 화상을 얻을 수 있게 한다. 이 경우의 화상은 피사체 적용된 정지 화상 또는 동화상 중 어느 하나를 가질 수 있다.
그러므로, 본 실시형태에 의하면, CCD 컨트롤러(22)에 의해 CCD 이미지 센서(1~12)로부터의 촬상 신호의 판독을 X선 발생기(25)에 의한 일정 선량의 방사선 조사에 대하여 다른 장노광 시간과 단노광 시간의 2회 수행하고; 메인 컨트롤러(26)는 메모리(24)가 2회 순차 판독된 촬상 신호에 의한 화상 데이터를 적절한 타이밍의 화상으로 합성시키게 한다. 그 결과, 인체나 다른 물체 등의 피사체에 대하여 악영향이 발생하지 않을 정도의 약한 방사선량으로 넓은 다이내믹 레인지를 얻을 수 있고, 종래와 같이 피사체에 강한 방사선을 조사할 필요가 없고, 보다 넓은 다이내믹 레인지의 응답을 얻을 수 있다.
본 실시형태에 의하면, X선의 장시간 조사 및 그 판독을 먼저 수행했지만; 이것에 한하지 않고 X선의 장시간 조사 및 그 판독 전에 X선의 단시간 조사 및 그 판독을 수행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 포토다이오드(PD)(화소)로부터의 신호 판독을 홀수 라인과 짝수 라인에 분할해서 수행하는 프레임 축적 구동이 기술되었지만; 이것에 더해서 또는 이것과 달리 포토다이오드(PD)(화소)로부터의 신호 판독을 홀수 라인 화소와 짝수 라인의 화소 데이터를 합산해서 수행하는 필드 축적 구동으로 실시될 수 좋다.
또한, 복수회 판독 동안 유용한 정보를 포함하고 있는 노광을 프레임 축적 구동으로 수행하고 다른 노광을 필드 축적 구동으로 수행할 수 있다.
이 구동 방법에 의해 신호 판독 속도를 증가시키는 것이 가능해지고, 4분의 3의 시간으로 신호 판독을 행할 수 있다.
또한, CCD 고체 촬상 소자를 구동시킬 때에 장시간 노광과 단시간 노광을 조합시킴으로써 고다이내믹 레인지를 얻을 수 있지만; 이것에 한하지 않고 장시간 노광과 중시간 노광과 단시간 노광을 조합시킴으로써 3회의 신호 판독을 수행해도 고다이내믹 레인지를 얻을 수 있다. 노광 시간을 복수회, 신호 판독을 복수회 수행함으로써 고다이내믹 레인지를 얻을 수 있다.
장시간 노광 동안 촬상될 부위와, 중시간 노광이나 단시간 노광 동안 촬상될 부위의 예는 이하에 설명될 것이다.
동일 부위가 촬상 에리어이지만, 예를 들면 장시간 노광에서는 폐를 촬상하는 한편, 중시간 노광이나 단시간 노광에서는 뼈 등을 촬상하고 있다.
흉부 촬영에서는 뼈의 부분과 폐의 부분 사이에 X선 흡수율에 차이가 있다. 그 X선 흡수율의 차이에 의해 CCD 고체 촬상 소자에 대한 광량이 변화된다. 또한, X선이 인체 등의 생체를 투과하므로 할레이션(halation)이 된다. 흡수율이 적은 부분 또는 흡수율이 큰 부분을 세밀히 촬상하는 시도는 현재의 CCD 고체 촬상 소자를 사용하여 좁은 다이내믹 레인지에 의해 좁음으로 양질의 화상을 얻을 수 없다. 그러나, 흡수율이 높은 부분은 상기 장시간 노광 화상을 이용하고, 흡수율이 낮은 부분은 상기 중시간 노광이나 단시간 노광 화상을 이용하고, 이들을 1매의 화상으로서 중합해서 합성함으로써 고다이내믹 레인지의 보다 선명한 화상을 얻을 수 있다. 이 경우, 화상 합성에서의 보정 방법도 중요하다.
더욱이, 장시간 노광과 중시간 노광이나 단시간 노광에 대한 시간의 정의가 이하 설명될 것이다.
예를 들면, 장시간 노광은 10초로 설정되고, 중시간 노광이나 단시간 노광은 1초로 설정될 수 있다.
노광이 측정 부위에 의해 변화되지만, 장시간 노광에 대해서는 50msec이상 500msec이하로 규정되고, 중시간 노광이나 단시간 노광에 대해서는 50msec이하로 규정된다. 단시간 노광 시간은 장시간 노광 시간의 1/10이하로 설정된다. 1초이상의 시간 설정은 동체의 움직임의 블러(blur)가 발생되어 현실적이지 않다.
본 실시형태에 의하면, 촬상 수단으로서의 CCD 이미지 센서가 복수의 분할 영역[여기서는 12개의 CCD 이미지 센서(1~12)]로 분할되어 있고, 복수의 분할 영역 각각은 이차원으로 배열되어 광전 변환하는 복수의 포토다이오드(PD)와, 포토다이오드(PD)에 의해 광전 변환된 신호 전하를 판독해서 소정 방향으로 전송하는 전하 전송 수단과, 전하 전송 수단에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 증폭해서 촬상 신호를 출력 가능하게 하는 출력 수단을 포함하고 있다. 이것에 한하지 않고, 촬상 수단이 복수의 분할 영역으로 분할되지 않고 1개의 영역이어도 본 발명을 구성할 수 있고, 촬상 수단은 이차원으로 배열되어 광전 변환하는 복수의 포토다이오드(PD)와, 포토다이오드(PD)에 의해 광전 변환된 신호 전하를 판독해서 소정 방향으로 전송하는 전하 전송 수단과, 전하 전송 수단에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 증폭해서 촬상 신호를 출력 가능하게 하는 출력 수단을 포함한다. 또한, 본 실시형태에 의하면, 촬상 수단으로서 CCD 이미지 센서가 설명되었지만; 이것에 한하지 않고 촬상 수단으로서 CMOS 이미지 센서(CMOS 고체 촬상 소자)가 사용될 수 있다.
촬상 수단으로서 기능하는 CMOS 이미지 센서는 그 반도체 기판의 표면층으로 형성된 광전 변환부로서의 포토다이오드(PD)를 포함하고 있다. 포토다이오드(PD)에 인접하여 신호 전하를 플로팅 디퓨전부(FD)에 전송하기 위한 전하 전송 트랜지스터(전하 전송 수단)의 전하 전송부가 제공되어 있다. 이 전하 전송부 상에는 게이트 절연막을 통해서 인출 전극인 게이트 전극이 제공되어 있다. 더욱이, CMOS 이미지 센서는 포토다이오드(PD) 각각에 대해 플로팅 디퓨전부(FD)에 전송된 신호 전하가 전압으로 변환되어 이 변환 전압에 따라 증폭되는 판독 회로를 포함하고, 이 판독 회로는 화소부 각각의 촬상 신호로서 증폭 신호를 판독한다. 요컨대, 상술한 CMOS 이미지 센서와 마찬가지로, 상기 CCD 이미지 센서는 복수의 분할 영역(예를 들면 12개의 CMOS 이미지 센서)로 분할되고, 분할 영역 각각은 이차원으로 배열되어 광전 변환하는 복수의 포토다이오드(PD)와, 포토다이오드(PD)에 의해 광전 변환된 신호 전하를 소정 방향의 플로팅 디퓨전부(FD)에 전하 전송하는 전하 전송 수단과, 이 플로팅 디퓨전부(FD)에 전송된 신호 전하가 전압 변환되어, 이 변환 전압에 따라 증폭되는 신호 판독 회로를 포함할 수 있고, 이 신호 판독 회로는 화소부의 촬상 신호로서의 인가 신호를 판독한다.
이 CMOS 이미지 센서의 경우도 CCD 이미지 센서의 경우와 마찬가지로, 촬상 수단은 이차원으로 배열되어 광전 변환하는 복수의 포토다이오드(PD)와, 포토다이오드(PD)에 의해 광전 변환된 신호 전하를 판독해서 소정 방향[CMOS 이미지 센서의 경우는 플로팅 디퓨전부(FD)]으로 전하 전송하는 전하 전송 수단과, 전하 전송 수단에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 증폭해서 촬상 신호를 출력 가능하게 하는 출력 수단(CMOS 이미지 센서의 경우는 신호 판독 회로)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태를 이용해서 본 발명을 예시했다. 그러나, 본 발명은 이 실시형태에 한정해서 해석되지 않아야 한다. 본 발명은 특허청구의 범위에 의해서만 그 범위가 해석되어야 하는 것이 이해된다. 당업자는 본 발명의 구체적인 바람직한 실시형태의 기재로부터 본 발명의 기재 및 기술상식에 의거해서 등가의 범위를 실시할 수 있는 것이 이해된다. 본 명세서에 있어서 인용한 특허, 특허출원 및 문헌은 그 내용 자체가 구체적으로 본 명세서에 기재되어 있는 것과 같이 그 내용이 본 명세서에 대한 참고로서 인용되어야 하는 것이 이해된다.
본 발명은, 예를 들면 X선 맘모그래피나 흉부, 사지골 등의 촬영에 이용되는 방사선 화상 촬영 시스템의 분야에 적용될 수 있다. 본 발명에 의하면, 촬상 수단으로부터의 촬상 신호의 판독은 방사선 발생 수단에 의한 일정 선량의 방사선 조사에 대하여 상이한 노광 시간으로 복수회 수행되고, 복수회 판독된 촬상 신호에 의한 화상 데이터는 화상으로서 합성된다. 그러므로, 종래와 같이 피사체(인체)에 강한 방사선을 조사할 필요가 없고, 넓은 다이내믹 레인지의 응답을 얻을 수 있다.
20: X선 화상 촬영 장치 1~12: CCD 이미지 센서
21: 신틸레이터 22: CCD 컨트롤러
23: A/D 컨버터 24: 메모리
25: X선 발생기 26: 메인 컨트롤러
27: 연산기 28: 퍼스널 컴퓨터
φV1~φV4: 수직 전송 클록 T: 전하 전송 펄스
VCCD: 수직 전하 전송부 PD: 포토다이오드
101: 홀수 라인의 포토다이오드 101a: 짝수 라인의 포토다이오드
T1: 홀수 라인의 PD 장노광 시간 T2: 짝수 라인의 PD 장노광 시간
T11: 홀수 라인의 PD 단노광 시간 T12: 짝수 라인의 PD 단노광 시간
T21: 블랙 레벨에서의 홀수 라인의 PD 단노광 시간
T22: 블랙 레벨에서의 짝수 라인의 PD 단노광 시간
L: 저강도의 X선의 조사 기간 L1: 저강도의 X선의 장조사 기간
L2: 저강도의 X선의 단조사 기간 OS: 아웃풋 시그널
OUT1, OUT11, OUT21: 홀수 라인측 신호 출력
OUT2, OUT12, OUT22: 짝수 라인측 신호 출력

Claims (17)

  1. 방사선을 발생시켜서 피사체에 조사하는 방사선 발생 수단,
    상기 피사체로부터의 방사선을 광으로 변환하는 신틸레이터 수단,
    상기 신틸레이터 수단으로부터의 광을 광전 변환해서 상기 피사체의 화상으로서 촬상하는 촬상 수단, 및
    상기 촬상 수단으로부터의 촬상 신호의 판독을 상기 방사선 발생 수단에 의한 일정 선량의 방사선 조사에 대하여 상이한 노광 시간의 길이로 복수회 행하고, 복수회 판독된 촬상 신호에 의한 화상 데이터를 화상 합성 제어하는 제어 수단을 포함하고,
    상기 방사선 발생 수단은 상기 피사체에 대하여 악영향이 발생하지 않을 정도의 약한 방사선량으로 방사선을 조사하고,
    상기 방사선량은 170μGy(마이크로그레이)±20μGy(마이크로그레이)의 범위 내이고,
    상기 방사선 발생 수단의 방사선 조사 중에, 전자 셔터의 타이밍인 오버플로 드레인 신호가 상승하는 타이밍에 상기 촬상 수단의 전위가 리셋되고, 상기 오버플로 드레인 신호가 상승하는 타이밍 이전의 기간은 장시간 노광 기간 및 단시간 노광 기간 중 어느 하나로 규정되고, 상기 오버플로 드레인 신호가 상승하는 타이밍 이후의 기간은 장노광 기간 및 단노광 기간 중 다른 하나로 규정되는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 수단에서는 상기 제어 수단의 제어 하에 장시간 노광과 단시간 노광의 2회 이상의 노광이 수행되어 상기 촬상 수단에 의한 판독이 상기 장시간 노광과 상기 단시간 노광에 대응해서 2회 이상 행하여지는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장시간 노광은 50msec이상 500msec이하의 기간이고, 상기 단시간 노광은 상기 장시간 노광의 1/10이하의 기간인 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 수단으로부터 판독된 촬상 신호를 A/D 변환하는 A/D 변환 수단, 및 상기 A/D 변환 수단으로부터의 화상 신호를 일시 기억하는 기억 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기억 수단은 적어도 상기 촬상 수단의 장시간 노광에 의한 화상 신호와 단시간 노광에 의한 화상 신호를 합성하는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 수단은 이차원으로 배열되어 광전 변환하는 복수의 포토다이오드, 상기 포토다이오드에 의해 광전 변환된 신호 전하를 판독해서 소정 방향으로 전송하는 전하 전송 수단, 및 상기 전하 전송 수단에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 증폭해서 촬상 신호를 출력 가능하게 하는 출력 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 수단은 복수의 분할 영역으로 분할되어 있고, 상기 복수의 분할 영역 각각은,
    이차원으로 배열되어 광전 변환하는 복수의 포토다이오드,
    상기 포토다이오드에 의해 광전 변환된 신호 전하를 판독해서 소정 방향으로 전송하는 전하 전송 수단, 및
    상기 전하 전송 수단에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 증폭해서 촬상 신호를 출력 가능하게 하는 출력 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 적어도 상기 촬상 수단의 장시간 노광에 의한 촬상 신호와 단시간 노광에 의한 촬상 신호의 신호 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    오버플로 드레인 전압은 상기 장시간 노광 기간과 상기 단시간 노광 기간 동안 동일하거나 또는 변경되는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 수단은 상기 신틸레이터 수단과 대향해서 2차원으로 배치된 고체 촬상 어레이로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 신틸레이터 수단은 증폭기로서 설치되어 있는 이미지 인텐시파이어를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 방사선은 X선, 전자선, 자외선 및 적외선 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 포토다이오드로부터의 신호 판독을 홀수 라인과 짝수 라인으로 분할함으로써 수행하는 프레임 축적 구동, 또는 상기 포토다이오드로부터의 신호 판독을 홀수 라인과 짝수 라인의 데이터를 합산함으로써 수행하는 필드 축적 구동 중 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 포토다이오드로부터의 신호 판독을 복수회 행할 때에 유용한 정보를 포함하고 있는 노광은 상기 프레임 축적 구동에 의해 수행되고, 다른 노광은 상기 필드 축적 구동에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방사선 화상 촬영 시스템.
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