KR101702007B1 - 엑스레이 디텍터 및 이를 이용한 엑스레이 신호 감지 방법 - Google Patents
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Abstract
복수 개의 픽셀들로 구분된 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터에 있어서, 엑스레이 신호에 의해 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 전하 수집층의 하단에 결합되고, 광 신호를 입력받아 제 1 극성의 전하와 제 2 극성의 전하를 발생시키는 리드아웃 포토 컨덕터층; 리드아웃 포토 컨덕터층의 하단에 결합되어 상기 전하 수집층에서 수집된 상기 제 1 극성의 전하에 의해 이동되는 리드아웃 포토 컨덕터층에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 하부 전극; 소정의 스캔 방향을 따라 이동하며 하부 전극을 통해 리드아웃 포토 컨덕터층으로 광 신호를 제공하는 라인(line) 광원; 트리거 신호에 기초하여, 하부 전극에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃하는 리드아웃부; 및 복수 개의 픽셀들 중 제 1 라인 픽셀로부터 소정의 스캔 방향을 따라 소정 거리 이격되어 위치되고, 라인 광원의 위치에 기초하여 리드아웃부의 리드아웃을 위한 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터가 개시된다.
Description
본 발명은 엑스레이 신호를 감지하는 엑스레이 디텍터 및 이를 이용한 엑스레이 신호 감지 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터 및 이를 이용한 엑스레이 신호 감지 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 환자의 신체나 물체로 조사된 엑스레이를 감지하는 의료용 또는 산업용의 디지털 엑스레이 디텍터가 널리 사용되고 있다. 이러한 디지털 엑스레이 디텍터는 픽셀화된 리드아웃 포토 컨덕터에 TFT(Thin Film Transistor)를 연결하여 엑스레이 영상 정보를 리드아웃(readout)한다.
그러나, TFT를 사용하여 엑스레이 영상 정보를 리드아웃하는 방식은, 리드아웃 포토 컨덕터의 픽셀 사이즈가 작아지는 경우에는 노이즈가 증가하기 때문에 영상의 해상도(resolution)를 향상시키기면서 픽셀을 소형화하는데 어려움이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 근래에는 기존의 TFT 스위칭을 사용하지 않고 광 스위칭을 이용하여 엑스레이 영상 정보를 판독하는 방식이 개발되고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터 및 이를 이용한 엑스레이 신호 감지 방법은, 리드아웃 타이밍을 조절하여 엑스레이 영상의 해상도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터 및 이를 이용한 엑스레이 신호 감지 방법은, 간단한 구성으로 엑스레이 영상의 해상도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터는,
복수 개의 픽셀들로 구분된 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터에 있어서, 엑스레이 신호에 의해 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 전하 수집층의 하단에 결합되고, 광 신호를 입력받아 제 1 극성의 전하와 제 2 극성의 전하를 발생시키는 리드아웃 포토 컨덕터층; 상기 리드아웃 포토 컨덕터층의 하단에 결합되어 상기 리드아웃 포토 컨덕터층에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 하부 전극; 소정의 스캔 방향을 따라 이동하며 상기 하부 전극을 통해 상기 리드아웃 포토 컨덕터층으로 상기 광 신호를 제공하는 라인(line) 광원; 트리거 신호에 기초하여, 하부 전극에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃하는 리드아웃부; 및 상기 복수 개의 픽셀들 중 제 1 라인 픽셀로부터 상기 소정의 스캔 방향을 따라 소정 거리 이격되어 위치되고, 상기 라인 광원의 위치에 기초하여 상기 리드아웃부의 리드아웃을 위한 상기 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부를 포함할 수 있다.
상기 엑스레이 디텍터는, 상기 전하 수집층의 상부에 결합되고, 상기 엑스레이 신호를 입력받아 상기 엑스레이 신호에 대응하는 제 1 극성의 전하와 제 2 극성의 전하를 발생시키는 엑스레이 포토 컨덕터층을 더 포함할 수 있다.
상기 트리거 신호 발생부는, 상기 라인 광원에 의해 방사되는 광 신호를 수신하여, 수신된 광 신호에 대응하는 상기 트리거 신호를 발생하는 포토 다이오드(photo diode)를 포함할 수 있다.
상기 리드아웃부는, 상기 트리거 신호에 기초하여, 상기 라인 광원이 상기 제 1 라인 픽셀에 인접한 제 2 라인 픽셀에 대응하는 하부 전극으로 상기 광 신호를 제공하기 이전에, 상기 제 1 라인 픽셀에 대응하는 하부 전극에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃할 수 있다.
상기 엑스레이 디텍터는, 상기 트리거 신호가 발생되면, 상기 라인 광원의 이동 속도 및 상기 소정 거리에 기초하여 상기 라인 광원이 상기 제 1 라인 픽셀에 도달하는데 필요한 제 1 시간과, 상기 라인 광원의 이동 속도 및 상기 소정의 스캔 방향으로의 상기 픽셀의 거리에 기초하여 상기 라인 광원이 상기 제 1 라인 픽셀과 인접한 제 2 라인 픽셀에 도달하는데 필요한 제 2 시간을 결정하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 리드아웃부는, 상기 제 1 시간이 경과하고 상기 제 2 시간이 경과되기 전에 상기 제 1 라인 픽셀에 대응하는 하부 전극에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃할 수 있다.
상기 리드아웃부는, 상기 하부 전극에 수집된 제 1 극성의 전하에 의해 충전되는 커패시터; 및 상기 커패시터에 충전된 제 1 극성의 전하를 방전하여 상기 커패시터를 리셋시키는 스위치를 포함할 수 있다.
상기 리드아웃부는, 상기 리드아웃이 수행된 이후, 상기 제 2 시간이 경과하기 전에 상기 스위치를 온(on)시켜 상기 커패시터를 리셋할 수 있다.
상기 하부 전극은, 레퍼런스 전압원에 연결된 불투명 전극; 및 상기 라인 광원으로부터 제공되는 상기 광 신호를 투과시키고, 상기 리드아웃 포토 컨덕터층에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 투명 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스레이 신호 감지 방법은,
광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터의 엑스레이 신호 감지 방법에 있어서, 상기 엑스레이 디텍터로 입력된 상기 엑스레이 신호에 의해 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 단계; 소정의 스캔 방향을 따라 이동하는 라인(line) 광원의 위치에 기초하여 리드아웃을 위한 트리거 신호를 발생하는 단계; 상기 라인 광원을 이용하여 리드아웃 포토 컨덕터층으로 광 신호를 조사하여 상기 리드아웃 포토 컨덕터층 내부에 제 1 극성의 전하와 제 2 극성의 전하를 발생시키는 단계; 상기 리드아웃 포토 컨덕터층 하부에 결합된 하부 전극을 이용하여, 상기 리드아웃 포토 컨덕터층에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 단계; 및 상기 트리거 신호에 기초하여, 상기 하부 전극에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터 및 이를 이용한 엑스레이 신호 감지 방법은, 리드아웃 타이밍을 조절하여 엑스레이 영상의 해상도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터 및 이를 이용한 엑스레이 신호 감지 방법은, 일반적인 엑스레이 디텍터에 간단한 구성만을 추가함으로써 엑스레이 영상의 해상도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 광 스위칭 방식의 엑스레이 디텍터의 측면도이다.
도 2는 픽셀화된 전하 수집층을 가지는 광 스위칭 방식의 엑스레이 디텍터의 라인 광원이 광 신호를 조사하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3(a)는 복수의 픽셀들 각각에 대응하는 전하 수집층에 수집된 전하량을 도시하는 그래프이고, 도 3(b)는 리드아웃부에 전하가 충전되는 동안의 복수의 픽셀들 각각에 대응하는 하부 전극의 전류 변화를 도시하는 그래프이고, 도 3(c)는 도 3(b)의 a 영역 동안 리드아웃부에 충전된 전하가 리드아웃되었을 경우의 픽셀별 전하량을 도시하는 그래프이고, 도 3(d)는 도 3(b)의 b 영역 동안 리드아웃부에 충전된 전하가 리드아웃 되었을 경우의 픽셀별 전하량을 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스레이 신호 감지 방법의 순서를 도시하는 순서도이다.
도 2는 픽셀화된 전하 수집층을 가지는 광 스위칭 방식의 엑스레이 디텍터의 라인 광원이 광 신호를 조사하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3(a)는 복수의 픽셀들 각각에 대응하는 전하 수집층에 수집된 전하량을 도시하는 그래프이고, 도 3(b)는 리드아웃부에 전하가 충전되는 동안의 복수의 픽셀들 각각에 대응하는 하부 전극의 전류 변화를 도시하는 그래프이고, 도 3(c)는 도 3(b)의 a 영역 동안 리드아웃부에 충전된 전하가 리드아웃되었을 경우의 픽셀별 전하량을 도시하는 그래프이고, 도 3(d)는 도 3(b)의 b 영역 동안 리드아웃부에 충전된 전하가 리드아웃 되었을 경우의 픽셀별 전하량을 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스레이 신호 감지 방법의 순서를 도시하는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 실시예에서 사용되는 '부'라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 "제 1 극성의 전하"는 전자 또는 정공을 의미하고, "제 2 극성의 전하"는 전자 또는 정공을 의미한다. "제 1 극성의 전하"와 "제 2 극성의 전하"는 서로 반대 극성일 수 있다. 예를 들어, "제 1 극성의 전하"가 전자를 의미하는 경우, "제 2 극성의 전하는 정공을 의미할 수 있다.
도 1은 일반적인 광 스위칭 방식의 엑스레이 디텍터의 측면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 광 스위칭 방식의 엑스레이 디텍터는 엑스레이 발생 장치에 의해 발생되어 물체나 인체를 투과한 엑스레이를 수신한다.
도 1의 (a)에 도시된 것과 같이, 상부 전극(10)에 전압을 인가하여, 상부 전극(10)과 전하 수집층(30) 사이에 전위차를 발생시킨다. 엑스레이가 입사되면 엑스레이 변환 물질인 a-Se, CZT(CdZnTe), CdTe, PbI2, HgI2PbO, BiI3 등으로 구성된 엑스레이 포토 컨덕터층(20)에서 전자(21)와 정공(22)이 생성된다.
상부 전극(10)과 전하 수집층(30) 사이의 전위차에 의해, 엑스레이 포토 컨덕터층(20)에서 생성된 전자(21)와 정공(22)은 각각 상부 전극(10)과 전하 수집층(30)으로 분리된다. 도 1(a)는 상부 전극(10)에 (-) 전압을 인가한 것으로 도시하고 있으므로, 엑스레이 포토 컨덕터층(20)에서 생성된 전자(21)는 (+) 극성의 전하 수집층(30)으로 이동할 것이다. 상부 전극(10)에 (+) 전압을 인가하여 전하 수집층(30)이 엑스레이 포토 컨덕터층(20)에서 생성된 정공(22)을 수집할 수도 있다.
이후, 도 1(b)에 도시된 것과 같이, 전자(21)와 정공(22)이 분리된 상태에서 리드아웃 포토 컨덕터층(40)에서 전자를 수집하기 위해 상부 전극(10)에 대응하는 (-)전극을 접지형태로 변환하면, 상부 전극(10)의 정공(22)은 접지된 (-)전극에 의해 상쇄되고, 하부 전극(50)은 전하 수집층(30)에 수집된 전자(21)에 의해 정공(41)이 유도되어 상쇄됨에 따라, 전체적으로 내부 전계를 상쇄시킬 수 있다.
그리고, 도 1(c)에 도시된 것과 같이, 전하 수집층(30)에 수집된 전자(21)를 리드아웃하기 위해 리드아웃 포토 컨덕터층(40)으로 광 신호를 조사하게 되면, 리드아웃 포토 컨덕터층(40)에 새로운 전자(42) 및 정공(43)이 생성된다. 이때, 생성된 정공(43)은 전하 수집층(30)에 축적되어 있는 전자(21)와 결합되어 중화되고, 결합된 정공(43)의 수에 대응하는 전자(42)는 투명 기판(60)상에 위치한 하부 전극(50)에 의해 수집되어 리드아웃부(70)를 통해 리드아웃될 수 있다.
리드아웃부(70)에서 리드아웃된 전하량 또는 출력 전압에 기초하여 이미지 데이터가 생성될 수 있다. 예를 들면, 이미지 생성부(미도시)는 리드아웃된 전하량 또는 출력 전압의 크기에 기초하여 해당 픽셀의 픽셀 값을 결정할 수 있다. 이미지 생성부는 이와 같은 과정을 통해 각각의 픽셀 영역에 해당하는 픽셀 값을 결정하고, 결정된 픽셀 값을 이용하여 이미지 데이터를 생성할 수 있다.
도 2는 일반적인 광 스위칭 리드아웃 방식의 엑스레이 디텍터의 라인 광원(90)이 광 신호를 조사하는 방식을 설명하기 위한 도면이다. 일반적인 광 스위칭 방식의 엑스레이 디텍터는 복수의 픽셀(81)들로 구분될 수 있다.
전술한 바와 같이, 전자(42)가 하부 전극(50)에 수집되기 위해서는 리드아웃 포토 컨덕터층(40)으로 광 신호를 조사하여야 한다. 도 2에 도시된 광원은 라인 광원(90)으로서, 스캔 방향(D)을 따라, 제 1 라인 픽셀(82), 제 2 라인 픽셀(84) 및 제 3 라인 픽셀(86) 순서로 광 신호를 조사할 수 있다.
일반적인 광 스위칭 방식의 엑스레이 디텍터는 복수의 픽셀들을 포함하고 있으므로, 광 스위칭 방식의 엑스레이 디텍터는 하부 전극(50)으로부터 리드아웃된 전자가 어느 픽셀로부터 리드아웃된 것인지를 알아야 한다. 다시 말하면, 제 1 라인 픽셀에 대응하는 하부 전극(50)으로부터 리드아웃된 전자들을 이용하여 엑스레이 영상 중 제 1 라인 픽셀에 대응하는 부분을 형성하고, 제 2 라인 픽셀에 대응하는 하부 전극(50)으로부터 리드아웃된 전자들을 이용하여 엑스레이 영상 중 제 2 라인 픽셀에 대응하는 부분을 형성하여야 한다.
그러나, 일반적인 광 스위칭 방식의 엑스레이 디텍터는 라인 광원(90)을 소정의 스캔 방향(D)을 따라 이동시키는 타이밍과, 하부 전극(50)에 의해 수집된 전자를 리드아웃하는 타이밍을 제어하지 않는다. 이는 리드아웃된 전자들에 의해 생성되는 엑스레이 영상의 해상도를 악화시키는 요인이 된다. 이에 대해서는 도 3(a), 도 3(b), 도 3(c) 및 도 3(d)를 참조하여 자세히 설명한다.
도 3(a)는 복수의 픽셀들 각각에 대응하는 전하 수집층(30)에서 수집된 전하량을 도시하는 그래프이다. 도 3(a)에 도시된 Q1, Q2, Q3, Q4, Q5는 라인 광원(90)의 스캔 방향을 따라 배열된 픽셀들에 대응하는 전하 수집층(30)이 수집한 전하량을 나타낸다.
도 3(b)는 리드아웃부(70)에 전하가 충전되는 동안의 복수의 픽셀들 각각에 대응하는 하부 전극(50)의 전류 변화를 도시하는 그래프이다. 도 3(b)를 참조하면, 하부 전극(50)에 수집된 전류가 시간이 지남에 따라 점차적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 하부 전극(50)에 수집된 전류가 감소함에 따라 리드아웃부(70)는 충전될 수 있다.
도 3(c)는 도 3(b)의 a 영역 동안 리드아웃부(70)에 충전된 전하가 리드아웃되었을 경우의 픽셀별 전하량을 도시하는 그래프이다. 도 3(c)를 참조하면, a 영역 동안 리드아웃부(70)에 충전된 전하를 리드아웃하는 경우, 리드아웃된 각 픽셀별 전하량이 도 3(a)에 도시된 복수의 픽셀들 각각에 대응하는 하부 전극(50)에서 수집된 전하량과 거의 일치한다는 것을 알 수 있다. 즉, 이 경우에는 엑스레이 영상의 해상도가 저하되지 않는다.
도 3(d)는 도 3(b)의 b 영역 동안 리드아웃부(70)에 충전된 전하가 리드아웃 되었을 경우의 픽셀별 전하량을 도시하는 그래프이다. b 영역 동안에는 Q1에 대응하는 제 1 픽셀에서 수집된 전자의 일부와 Q2에 대응하는 제 2 픽셀에서 수집된 전자의 일부가 리드아웃부(70)에 충전되고, 리드아웃부(70)는 충전된 전자를 제 1 픽셀 또는 제 2 픽셀에서 수집된 전자인 것으로 판단함으로써, 제 1 픽셀 또는 제 2 픽셀에 대응하는 영상을 형성할 때, 제 1 픽셀 또는 제 2 픽셀에 제 1 픽셀 또는 제 2 픽셀과 인접한 다른 픽셀에 대한 정보가 함께 포함되는 문제가 발생할 수 있다. 도 3(d)의 그래프는 도 3(a)의 그래프와 서로 상이한 것에 주목하자. 결국, 리드아웃부(70)에 충전된 전하를 리드아웃하는 타이밍에 의해 영상의 해상도가 결정된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터(400)의 평면도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터(400)는 복수 개의 픽셀(451)들로 구분될 수 있다.
도 4에는 도시하지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터(400)는 도 1에 도시된 상부 전극(10), 엑스레이 포토 컨덕터층(20), 전하 수집층(30), 리드아웃 포토 컨덕터층(40)을 포함할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터(400)는 소정의 스캔 방향(D)을 따라 이동하며, 리드아웃 포토 컨덕터층(40)으로 광 신호를 조사하는 라인 광원(430)과, 리드아웃 포토 컨덕터층(40)에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 하부 전극(410), 및 하부 전극(410)에서 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃하는 리드아웃부(440)를 포함할 수 있다.
라인 광원(430)은 복수의 픽셀로 이루어진 FPD(Flat Panel Display)일 수 있다. 각 픽셀의 광 세기는 픽셀에 구비된 전극에 인가되는 전류 또는 전압의 크기, 또는 TFT(thin film transistor)에 인가되는 전류 또는 전압의 크기에 의해 결정된다. FPD는 PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display) 패널, LED(Light Emitting Diode) 패널, OLED(Organic Light Emitting Diode) 패널 중 어느 하나일 수 있다.
상기 PDP 패널, LCD 패널, LED 패널, OLED 패널의 구체적인 구성 및 구조는 공지의 기술이므로 자세한 설명을 생략한다. 상기 LED 패널은 백 라이트로서 LED를 사용한 패널을 의미하며, LED 소자가 적어도 하나의 픽셀에 대응되도록 구비될 수 있다. 상기 OLED 패널은 AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 패널, PMOLED(Passive Matrix Organic Light Emitting Diode) 패널일 수 있다. 리드아웃 포토 컨덕터층(40)로부터 영상 정보를 획득하기 위해서는 픽셀 당(200㎛2) 광 세기가 100nW 이상일 수 있다. OLED 패널은 자체적으로 발광하는 유기 물질을 포함하고 있어, 픽셀 당 100nW 이상의 광 세기를 쉽게 달성할 수 있다. 또한, 라인 광원(430)의 박형 제조가 가능하며, 다양한 파장의 빛을 발광하는 것이 용이하다.
하부 전극(410)은 레퍼런스 전압원에 연결된 불투명 전극(412) 및 라인 광원(430)으로부터 제공되는 광 신호를 투과시키고, 리드아웃 포토 컨덕터층(40)에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 투명 전극(414)을 포함할 수 있다. 불투명 전극(412)은 그라운드에 연결될 수도 있다. 불투명 전극(412)과 투명 전극(414)은 픽셀마다 포함되도록 구성될 수 있다.
리드아웃부(440)는 증폭기, 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하에 의해 충전되는 커패시터(442) 및 커패시터(442)에 충전된 제 1 극성의 전하를 방전하여 커패시터(442)를 리셋시키는 스위치(444)를 포함할 수 있다. 리드아웃부(440)는 커패시터(442)에 충전된 전하량 또는 출력 전압을 측정하여 엑스레이 영상을 형성하기 위한 정보로 이용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터(400)는 제 1 라인 픽셀(452)로부터 소정의 스캔 방향(D)을 따라 소정 거리(L)만큼 이격되어 위치되고, 라인 광원(430)의 위치에 기초하여 리드아웃부(440)의 리드아웃을 위한 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부(470)를 더 포함할 수 있다.
트리거 신호 발생부(470)는, 라인 광원(430)에 의해 방사되는 광 신호를 수신하여, 수신된 광 신호에 대응하는 트리거 신호를 발생하는 포토 다이오드(photo diode)를 포함할 수 있다. 포토 다이오드는 도 1의 리드아웃 포토 컨덕터층(40) 또는 투명 기판(60)에 위치할 수 있다.
트리거 신호 발생부(470)는 라인 광원(430)이 트리거 신호 발생부(470) 상에 위치하여 라인 광원(430)으로부터 광 신호를 수신하면 리드아웃부(440)의 리드아웃을 위한 트리거 신호를 발생할 수 있다. 리드아웃부(440)는 트리거 신호를 수신하면, 트리거 신호에 기초하여 리드아웃 타이밍을 결정할 수 있다. 예를 들어, 리드아웃부(440)는 트리거 신호에 기초하여, 라인 광원(430)이 제 1 라인 픽셀(452)에 인접한 제 2 라인 픽셀(454)에 대응하는 하부 전극(410)으로 광 신호를 제공하기 이전에, 제 1 라인 픽셀(452)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터(400)는 라인 광원(430)이 제 2 라인 픽셀(454)에 도달하여 제 2 라인 픽셀(454)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하가 리드아웃부(440)로 전달되기 이전에 제 1 라인 픽셀(452)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃함으로써, 제 1 라인 픽셀(452)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하와 제 2 라인 픽셀(454)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하가 리드아웃부(440)에서 함께 리드아웃되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 디텍터(400)는 제어부(미도시)를 포함할 수 있는데, 제어부는 마이크로 프로세서로 구성될 수 있다.
제어부는 트리거 신호 발생부(470)에 의해 트리거 신호가 발생되면, 라인 광원(430)의 이동 속도와 상기 제 1 라인 픽셀(452)과 상기 트리거 신호 발생부(470) 사이의 거리(L)에 기초하여 라인 광원(430)이 제 1 라인 픽셀(452)에 도달하는데 필요한 제 1 시간을 계산할 수 있다.
또한, 제어부는, 라인 광원(430)의 이동 속도와 라인 광원(430)의 스캔 방향(D)으로의 픽셀의 거리(M)에 기초하여 라인 광원(430)이 제 1 라인 픽셀(452)과 인접한 제 2 라인 픽셀(454)에 도달하는데 필요한 제 2 시간을 결정할 수 있다. 만약, 제 1 라인 픽셀(452)과 제 2 라인 픽셀(454) 사이에 이격 거리가 존재하는 경우, 상기 제 2 시간은 라인 광원(430)이 제 1 라인 픽셀(452)과 제 2 라인 픽셀(454) 사이의 이격 거리를 지나가는데 필요한 시간을 더 포함할 수도 있다.
라인 광원(430)이 트리거 신호 발생부(470)에 도달된 후 제 1 시간이 경과되면, 라인 광원(430)은 제 1 라인 픽셀(452)에 도달하여 제 1 라인 픽셀(452)로 광 신호를 조사하고, 제 1 라인 픽셀(452)에 대응하는 하부 전극(410)은 리드아웃 포토 컨덕터(40)에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집할 것이다. 다음으로, 제 2 시간이 경과되면, 라인 광원(430)은 제 2 라인 픽셀(454)에 도달하여 제 2 라인 픽셀(454)로 광 신호를 조사하고, 제 2 라인 픽셀(454)에 대응하는 하부 전극(410)은 리드아웃 포토 컨덕터(40)에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집할 것이다.
따라서, 리드아웃부(440)는 트리거 신호가 발생되면, 상기 제 1 시간이 경과된 후, 상기 제 2 시간이 경과되기 전에 상기 제 1 라인 픽셀(452)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃함으로써, 제 1 라인 픽셀(452)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하와 제 2 라인 픽셀(454)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하가 리드아웃부(440)에서 함께 리드아웃되는 것을 방지할 수 있다.
리드아웃부(440)는 트리거 신호가 발생된 후, 제 1 시간 및 제 2 시간이 경과되어 라인 광원(430)이 제 2 라인 픽셀(454)에 도달한 경우, 다시 제 2 시간이 경과하기 전에 제 2 라인 픽셀(454)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃할 수 있다. 이에 의해, 제 2 라인 픽셀(454)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하와 제 3 라인 픽셀(456)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하가 리드아웃부(440)에서 함께 리드아웃되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 리드아웃부(440)는 라인 광원(430)이 제 2 라인 픽셀(454)에 도달하기 전에 스위치(444)를 온(on)시켜 제 1 라인 픽셀(452)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하에 의해 충전된 커패시터(442)를 리셋할 수 있다. 이에 의해, 제 1 라인 픽셀(452)에 대응하는 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하에 의해 충전된 커패시터(442)는 방전되고, 제 2 라인 픽셀(454)에 대응하는 하부 전극(410)에서 수집된 제 1 극성의 전하에 의해 새롭게 충전될 수 있다.
한편, 트리거 신호 발생부(470)는 포토 다이오드를 포함하는 것으로 전술하였지만, 트리거 신호 발생부(470)는 포토 다이오드 이외에 다양한 방법을 이용하여 라인 광원(430)의 위치를 확인할 수 있다. 예를 들어, 트리거 신호 발생부(470)는 라인 광원(430)과 RF 신호를 송수신하며 라인 광원(430)의 위치를 확인하고, 라인 광원(430)과 제 1 라인 픽셀(452) 사이의 거리를 결정할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스레이 신호 감지 방법의 순서를 도시하는 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑스레이 신호 감지 방법은 도 4의 엑스레이 디텍터(400)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 4에 도시된 엑스레이 디텍터(400)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 5의 엑스레이 신호 감지 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
S510 단계에서, 엑스레이 디텍터(400)는 엑스레이 디텍터(400)로 입력된 엑스레이 신호에 의해 발생된 제 1 극성의 전하를 수집한다. 엑스레이 디텍터(400)는 엑스레이 포토 컨덕터(20) 하부에 위치한 전하 수집층(30)을 이용하여 엑스레이 신호에 의해 발생된 제 1 극성의 전하를 수집할 수 있다.
S520 단계에서, 엑스레이 디텍터(400)는 소정의 스캔 방향(D)을 따라 이동하는 라인 광원(430)의 스캔을 시작한다.
S530 단계에서, 엑스레이 디텍터(400)는 라인 광원(430)의 위치에 기초하여 리드아웃을 위한 트리거 신호를 발생한다. 엑스레이 디텍터(400)는 리드아웃 포토 컨덕터층(40) 또는 투명 기판(60)에 위치한 포토 다이오드로 상기 라인 광원(430)의 광 신호가 조사되면, 상기 라인 광원(430)이 포토 다이오드 상에 위치한다는 것을 나타내는 트리거 신호를 발생할 수 있다.
S540 단계에서, 엑스레이 디텍터(400)는 트리거 신호에 기초하여 리드아웃 타이밍을 결정한다.
S550 단계에서, 엑스레이 디텍터(400)는 라인 광원(430)을 이용하여 리드아웃 포토 컨덕터층(40)으로 광 신호를 조사하여 리드아웃 포토 컨덕터층(40) 내부에 제 1 극성의 전하와 제 2 극성의 전하를 발생시킨다. 엑스레이 디텍터(400)는 리드아웃 포토 컨덕터층(40) 하부에 결합된 하부 전극(410)을 통해 상기 광 신호를 조사할 수 있다.
S560 단계에서, 엑스레이 디텍터(400)는 리드아웃 포토 컨덕터층(40) 하부에 결합된 하부 전극(410)을 이용하여, 리드아웃 포토 컨덕터층(40)에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집한다.
S570 단계에서, 엑스레이 디텍터(400)는 리드아웃 타이밍에 기초하여, 하부 전극(410)에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 상부 전극
20: 엑스레이 포토 컨덕터층
30: 전하 수집층
40: 리드아웃 포토 컨덕터층
50, 410: 하부 전극
60: 기판
70, 440: 리드아웃부
90, 430: 라인 광원
400: 엑스레이 디텍터
470: 트리거 신호 발생부
20: 엑스레이 포토 컨덕터층
30: 전하 수집층
40: 리드아웃 포토 컨덕터층
50, 410: 하부 전극
60: 기판
70, 440: 리드아웃부
90, 430: 라인 광원
400: 엑스레이 디텍터
470: 트리거 신호 발생부
Claims (10)
- 복수 개의 픽셀들로 구분된 광 스위칭을 이용한 엑스레이 디텍터에 있어서,
엑스레이 신호에 의해 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 전하 수집층의 하단에 결합되고, 광 신호를 입력받아 제 1 극성의 전하와 제 2 극성의 전하를 발생시키는 리드아웃 포토 컨덕터층;
상기 리드아웃 포토 컨덕터층의 하단에 결합되어 상기 전하 수집층에서 수집된 제 1 극성의 전하에 의해 이동되는 상기 리드아웃 포토 컨덕터층에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 하부 전극;
소정의 스캔 방향을 따라 이동하며 상기 하부 전극을 통해 상기 리드아웃 포토 컨덕터층으로 상기 광 신호를 제공하는 라인(line) 광원;
트리거 신호에 기초하여, 상기 라인 광원이 제 1 라인 픽셀에 인접한 제 2 라인 픽셀에 대응하는 하부 전극으로 상기 광 신호를 제공하기 이전에, 상기 제 1 라인 픽셀에 대응하는 하부 전극에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃하는 리드아웃부; 및
상기 복수 개의 픽셀들 중 제 1 라인 픽셀로부터 상기 소정의 스캔 방향을 따라 소정 거리 이격되어 위치되고, 상기 라인 광원의 위치에 기초하여 상기 리드아웃부의 리드아웃을 위한 상기 트리거 신호를 발생하는 트리거 신호 발생부; 및
상기 트리거 신호가 발생되면, 상기 라인 광원의 이동 속도 및 상기 소정 거리에 기초하여 상기 라인 광원이 상기 제 1 라인 픽셀에 도달하는데 필요한 제 1 시간과, 상기 라인 광원의 이동 속도 및 상기 소정의 스캔 방향으로의 상기 픽셀의 거리에 기초하여 상기 라인 광원이 상기 제 1 라인 픽셀과 인접한 제 2 라인 픽셀에 도달하는데 필요한 제 2 시간을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서,
상기 엑스레이 디텍터는,
상기 전하 수집층의 상부에 결합되고, 상기 엑스레이 신호를 입력받아 상기 엑스레이 신호에 대응하는 제 1 극성의 전하와 제 2 극성의 전하를 발생시키는 엑스레이 포토 컨덕터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서,
상기 트리거 신호 발생부는,
상기 라인 광원에 의해 방사되는 광 신호를 수신하여, 수신된 광 신호에 대응하는 상기 트리거 신호를 발생하는 포토 다이오드(photo diode)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 리드아웃부는,
상기 제 1 시간이 경과하고 상기 제 2 시간이 경과되기 전에 상기 제 1 라인 픽셀에 대응하는 하부 전극에 수집된 제 1 극성의 전하를 리드아웃하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제6항에 있어서,
상기 리드아웃부는,
상기 하부 전극에 수집된 제 1 극성의 전하에 의해 충전되는 커패시터; 및
상기 커패시터에 충전된 제 1 극성의 전하를 방전하여 상기 커패시터를 리셋시키는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제7항에 있어서,
상기 리드아웃부는,
상기 리드아웃이 수행된 이후, 상기 제 2 시간이 경과하기 전에 상기 스위치를 온(on)시켜 상기 커패시터를 리셋하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 제1항에 있어서,
상기 하부 전극은,
레퍼런스 전압원에 연결된 불투명 전극; 및
상기 라인 광원으로부터 제공되는 상기 광 신호를 투과시키고, 상기 리드아웃 포토 컨덕터층에서 발생된 제 1 극성의 전하를 수집하는 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 디텍터.
- 삭제
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| KR1020130142016A KR101702007B1 (ko) | 2013-11-21 | 2013-11-21 | 엑스레이 디텍터 및 이를 이용한 엑스레이 신호 감지 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020130142016A KR101702007B1 (ko) | 2013-11-21 | 2013-11-21 | 엑스레이 디텍터 및 이를 이용한 엑스레이 신호 감지 방법 |
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| KR20150058802A KR20150058802A (ko) | 2015-05-29 |
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| KR101264125B1 (ko) | 2011-12-23 | 2013-05-14 | 한국전기연구원 | 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스―선 영상 검출기를 위한 라인 광원 모듈 |
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