KR102256953B1 - 방사선 촬영 장치, 방사선 촬영 시스템 및 방사선 촬영 방법 - Google Patents

방사선 촬영 장치, 방사선 촬영 시스템 및 방사선 촬영 방법 Download PDF

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Abstract

에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 얻는 방사선 촬영 장치. 각각의 화소는 방사선을 전기 신호로 변환하는 변환 소자 및 변환 소자를 리셋하는 리셋부를 포함한다. 각각의 화소는 제1 기간에 변환 소자에 의해 발생한 전기 신호에 대응하는 제1 신호를 출력하는 동작과 제1 기간 및 제2 기간에 변환 소자에 의해 발생한 전기 신호에 대응하는 제2 신호를 출력하는 동작을 행한다. 제1 에너지를 갖는 방사선이 제1 기간에 방사되고, 제2 에너지를 갖는 방사선이 제2 기간에 방사된다. 각각의 화소에서, 리셋부는 제1 기간 및 제2 기간을 포함하는 기간 동안 변환 소자를 리셋하지 않는다.

Description

방사선 촬영 장치, 방사선 촬영 시스템 및 방사선 촬영 방법{RADIATION IMAGING APPARATUS, RADIATION IMAGING SYSTEM, AND RADIATION IMAGING METHOD}
본 발명은, 방사선 촬영 장치, 방사선 촬영 시스템 및 방사선 촬영 방법에 관한 것이다.
방사선 촬영 장치를 응용한 촬영 방법으로서 에너지 감산법(energy subtraction method)이 있다. 에너지 감산법은, 피검체에 조사하는 방사선의 에너지를 변화시키면서 복수 회에 걸쳐 해당 피검체를 촬상하여 얻은 복수의 화상을 처리함으로써 새로운 화상(예를 들어, 뼈 화상 및 연질 조직 화상)을 얻는 방법이다. 복수의 방사선 화상을 촬상하는 시간 간격은, 예를 들어 정지 화상 촬상용의 방사선 촬영 장치에서는 몇 초 이상, 통상의 동화상용 방사선 촬영 장치에서는 약 100 msec, 고속 동화상용 방사선 촬영 장치에서도 약 10 msec이다. 이 시간 간격에서 피검체가 움직이면, 그 움직임에 의해 아티팩트(artifact)가 발생한다. 따라서, 심장 등과 같이 움직임이 빠른 피검체의 방사선 화상을 에너지 감산법에 의해 얻는 것은 곤란하다.
일본 특허 공개 공보 제2009-504221호는 듀얼 에너지 촬영을 행하는 시스템을 기재하고 있다. 이 시스템에서는, 촬영 시에 X선원의 관전압이 제1 kV 값으로 설정된 후에 제2 kV 값으로 변경된다. 그리고, 관전압이 제1 kV 값일 때에 제1 부 화상에 대응하는 제1 신호가 적분되고, 적분된 신호가 샘플 홀드(sample and hold) 노드에 전송된 후에 적분이 리셋된다. 그 후, 관전압이 제2 kV 값일 때에 제2 부 화상에 대응하는 제2 신호가 적분된다. 이에 의해, 적분된 제1 신호의 판독과 제2 신호의 적분이 병행해서 행하여진다.
일본 특허 공개 공보 제2009-504221호에 기재된 방법은, 적분된 제1 신호의 판독과 제2 신호의 적분을 병행해서 행하므로, 에너지 감산법을 위한 두 개의 화상을 촬상하는 시간 간격을 단축할 수 있다. 그러나, 일본 특허 공개 공보 제2009-504221호에 기재된 방법에서는, 두 개의 방사선 화상(제1 부 화상 및 제2 부 화상)을 얻기 위해서, 제1 부 화상에 대응하는 제1 신호의 적분 및 전송 후에 리셋 동작이 존재한다. 피검체 움직임의 영향을 억제하기 위해서 방사선의 조사 시간을 약 1 msec까지 단축했을 경우, 리셋 동작을 0.1 msec에 완료할 수 있다고 하더라도, 방사선의 조사 시간의 10 퍼센트의 시간 동안 방사선이 불필요하게 피검체에 조사되게 된다.
본 발명은, 촬영에 기여하지 않는 방사선의 조사를 저감시키면서, 보다 단시간에 에너지 감산법을 위한 방사선 화상을 얻는데 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 제1 양태는, 피검체에 조사하는 방사선의 에너지를 변화시키면서 복수 회에 걸쳐 해당 피검체를 촬상하여 얻은 복수의 화상을 처리함으로써 새로운 화상을 얻는 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 얻는 방사선 촬영 장치를 제공하며, 상기 장치는, 복수의 화소를 갖는 화소 어레이를 포함하고, 상기 복수의 화소의 각각은, 방사선을 전기 신호로 변환하는 변환 소자와, 상기 변환 소자를 리셋하는 리셋부를 포함하고, 상기 복수의 화소의 각각은, 제1 기간에 상기 변환 소자에 의해 발생한 전기 신호에 대응하는 제1 신호를 출력하는 동작과, 상기 제1 기간과 다른 제2 기간 및 상기 제1 기간에 상기 변환 소자에서 발생한 전기 신호에 대응하는 제2 신호를 출력하는 동작을 실행하고, 상기 제1 기간에 제1 에너지를 갖는 방사선이 방사되고, 상기 제2 기간에 제2 에너지를 갖는 방사선이 방사되며, 상기 방사선 촬영 장치는, 상기 복수의 화소의 각각에서, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 기간 동안에는 상기 리셋부가 상기 변환 소자를 리셋하지 않는 모드를 갖는다.
본 발명의 제2 양태는 제1 양태로서 규정된 방사선 촬영 장치; 및 방사선원 및 상기 방사선 촬영 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하는 방사선 촬영 시스템을 제공한다.
본 발명의 제3 양태는, 피검체에 조사하는 방사선의 에너지를 변화시키면서 복수 회에 걸쳐 해당 피검체를 촬상하여 얻은 복수의 화상을 처리함으로써 새로운 화상을 얻는 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 얻는 방사선 촬영 시스템을 제공하며, 상기 시스템은, 복수의 화소를 포함하는 화소 어레이와; 상기 화소 어레이로부터 출력되는 신호를 처리하는 신호 처리기를 포함하고, 상기 복수의 화소의 각각은, 방사선을 전기 신호로 변환하는 변환 소자와, 상기 변환 소자를 리셋하는 리셋부를 포함하고, 상기 복수의 화소의 각각은, 제1 기간에 상기 변환 소자에 의해 발생한 전기 신호에 대응하는 제1 신호를 출력하는 동작과, 상기 제1 기간과 다른 제2 기간 및 상기 제1 기간에 상기 변환 소자에 의해 발생한 전기 신호에 대응하는 제2 신호를 출력하는 동작을 실행하고, 상기 제1 기간에서 제1 에너지를 갖는 방사선이 방사되고, 상기 제2 기간에서 제2 에너지를 갖는 방사선이 방사되고, 상기 방사선 촬영 시스템은, 상기 복수의 화소의 각각에서, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 기간 동안 상기 리셋부가 상기 변환 소자를 리셋하지 않는 모드를 갖고, 상기 신호 처리기는, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호에 기초하여 상기 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 생성한다.
본 발명의 제4 양태는 방사선 촬영 장치를 사용해서 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 얻는 방사선 촬영 방법을 제공하며, 상기 에너지 감산법은, 피검체에 조사하는 방사선의 에너지를 변화시키면서 복수 회에 걸쳐 해당 피검체를 촬상하여 얻은 복수의 화상을 처리함으로써 새로운 화상을 얻는 방법이며, 상기 방사선 촬영 장치는, 복수의 화소를 갖는 화소 어레이를 포함하고, 상기 복수의 화소의 각각은, 방사선을 전기 신호로 변환하는 변환 소자와, 상기 변환 소자를 리셋하는 리셋부를 포함하고, 상기 방법은, 상기 복수의 화소의 각각이, 제1 기간에서 상기 변환 소자에 의해 발생한 전기 신호에 대응하는 제1 신호를 출력하는 동작과, 상기 제1 기간과 다른 제2 기간 및 상기 제1 기간에서 상기 변환 소자에 의해 발생한 전기 신호에 대응하는 제2 신호를 출력하는 동작을 행하게 하는 단계와, 상기 제1 신호에 대응하는 신호 및 상기 제2 신호에 대응하는 신호에 기초하여 방사선 화상을 얻는 단계를 포함하고, 상기 제1 기간에서 제1 에너지를 갖는 방사선이 방사되고, 상기 제2 기간에서 제2 에너지를 갖는 방사선이 방사되며, 상기 동작을 행하게 하는 단계와 상기 방사선 화상을 얻는 단계에서는, 상기 복수의 화소의 각각에서, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 기간 동안 상기 리셋부가 상기 변환 소자를 리셋하지 않는다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 이하의 예시적인 실시예에 대한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 촬영 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 방사선 촬영 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 화소의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 4는 화소의 다른 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 5는 제1 모드의 동작을 도시하는 타임 차트이다.
도 6은 제2 모드의 동작을 도시하는 타임 차트이다.
도 7은 제3 모드의 동작을 도시하는 타임 차트이다.
도 8은 제4 모드의 동작을 도시하는 타임 차트이다.
도 9는 제5 모드의 동작을 도시하는 타임 차트이다.
도 10은 제6 모드의 동작을 도시하는 타임 차트이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 예시적인 실시예에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사선 촬영 시스템(1)의 구성을 도시한다. 방사선 촬영 시스템(1)은 방사선 촬영 장치(100)를 포함한다. 방사선 촬영 시스템(1) 또는 방사선 촬영 장치(100)는 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 얻기 위한 시스템 또는 장치이다. 에너지 감산법은, 피검체에 조사하는 방사선의 에너지를 변화시키면서 복수 회에 걸쳐 해당 피검체를 촬상하여 얻은 복수의 화상을 처리함으로써 새로운 화상(예를 들어, 뼈 화상 및 연질 조직 화상)을 얻는 방법이다. 방사선이라는 용어는, 예를 들어 X선 외에, α선, β선, γ선, 입자선, 우주선을 포함할 수 있다.
방사선 촬영 시스템(1)은, 방사선을 발생하는 방사선원(400), 방사선원(400)을 제어하는 폭사 제어 장치(300), 및 폭사 제어 장치(300)(방사선원(400)) 및 방사선 촬영 장치(100)를 제어하는 제어 장치(350)를 포함할 수 있다. 제어 장치(350)는, 방사선 촬영 장치(100)로부터 공급되는 신호를 처리하는 신호 처리기(352)를 포함할 수 있다. 제어 장치(350)의 기능 전부 또는 일부는 방사선 촬영 장치(100)에 내장될 수 있다. 혹은, 방사선 촬영 장치(100)의 기능 일부는 제어 장치(350)에 내장될 수 있다. 제어 장치(350)는, 컴퓨터(프로세서)와, 해당 컴퓨터에 제공하는 프로그램을 저장한 메모리에 의해 구성될 수 있다. 신호 처리기(352)는 해당 프로그램의 일부에 의해 구성될 수 있다. 혹은, 신호 처리기(352)는, 컴퓨터(프로세서)와, 해당 컴퓨터에 제공된 프로그램을 저장한 메모리에 의해 구성될 수 있다. 제어 장치(350)는 전체적으로 또는 부분적으로 DSP(digital signal processor) 또는 PLA(programmable logic array)에 의해 형성될 수 있다. 제어 장치(350) 및 신호 처리기(352)는 그 동작을 기술한 파일에 기초하여 논리 합성 툴에 의해 설계 및 제조될 수 있다.
폭사 제어 장치(300)는, 예를 들어 폭사 스위치를 갖고, 폭사 스위치가 온되는 것에 따라서 방사선원(400)이 방사선을 방사하게 하며, 방사선이 방사되는 타이밍을 나타내는 정보를 제어 장치(350)에 통지할 수 있다. 혹은, 폭사 제어 장치(300)는, 제어 장치(350)로부터의 명령에 따라서 방사선원(400)이 방사선을 방사하게 한다.
방사선원(400)은, 방사선 에너지(파장)를 변경하는 기능을 갖는다. 방사선원(400)은, 예를 들어 관전압(방사선원(400)의 음극과 양극 사이에 인가하는 전압)을 변경함으로써 방사선 에너지를 변경할 수 있다. 방사선원(400)은, 복수의 상이한 종류의 에너지를 갖는 방사선을 방사할 수 있다.
방사선 촬영 장치(100)는, 복수의 화소를 갖는 화소 어레이(110)를 포함한다. 복수의 화소의 각각은, 방사선을 전기 신호(예를 들어, 전하)로 변환하는 변환부와, 해당 변환부를 리셋하는 리셋부를 포함한다. 각 화소는, 방사선을 직접 전기 신호로 변환하도록 구성되어도 되고, 방사선을 가시광 등의 광으로 변환한 후에 해당 광을 전기 신호로 변환하도록 구성되어도 된다. 후자에서는, 방사선을 광으로 변환하기 위한 신틸레이터(scintillator)가 이용될 수 있다. 신틸레이터는, 화소 어레이(110)를 구성하는 복수의 화소에 의해 공유될 수 있다.
도 2는, 방사선 촬영 장치(100)의 구성예를 도시한다. 전술한 바와 같이, 방사선 촬영 장치(100)는 복수의 화소(112)를 갖는 화소 어레이(110)를 포함한다. 복수의 화소(112)는, 복수의 행 및 복수의 열을 구성하도록 배열될 수 있다. 방사선 촬영 장치(100)는, 추가로 화소 어레이(110)의 행을 선택하는 행 선택 회로(120)를 구비할 수 있다. 행 선택 회로(120)는 행 제어 신호(122)를 구동함으로써 행을 선택한다.
또한, 방사선 촬영 장치(100)는, 화소 어레이(110)의 복수의 행 중 행 선택 회로(120)에 의해 선택된 행의 화소(112)로부터 신호를 판독하는 판독 회로(140)를 구비할 수 있다. 판독 회로(140)는, 화소 어레이(110)의 복수의 열 신호 전송로(114)에 출력되는 복수 열에 대한 신호를 판독한다. 각 열의 열 신호 전송로(114)는, 예를 들어 화소(112)에 의해 검출된 복수의 신호를 전달하는 복수의 열 신호선을 포함할 수 있다. 예를 들어, 해당 복수의 열 신호선에는, 화소(112)의 노이즈 레벨, 화소(112)에 의해 검출된 방사선에 대응하는 방사선 신호가 출력될 수 있다. 판독 회로(140)는, 열 신호 전송로(114)에 출력된 노이즈 레벨과 방사선 신호를 각각 판독하도록 구성될 수 있다.
방사선 촬영 장치(100)는, 판독 회로(140)에 의해 화소 어레이(110)의 선택된 행의 화소로부터 판독된 복수 열에 대한 신호를 미리정해진 순서대로 선택하는 열 선택 회로(150)를 구비할 수 있다. 또한, 방사선 촬영 장치(100)는, 열 선택 회로(150)에 의해 선택된 신호를 증폭하는 증폭 유닛(160)을 구비할 수 있다. 판독 회로(140)가 각 화소(112)로부터 노이즈 레벨 및 방사선 신호의 쌍을 판독하는 경우, 증폭 유닛(160)은, 쌍을 이루는 방사선 신호와 노이즈 레벨 사이의 차분을 증폭하는 차동 증폭기로서 구성되어도 되고, 그것들을 개별적으로 증폭하도록 구성되어도 된다. 방사선 촬영 장치(100)는, 또한 증폭 유닛(160)으로부터 출력되는 신호(OUT)를 A/D 변환하고 디지털 신호(DOUT)(방사선 화상 신호)를 출력하는 A/D 변환기(170)를 구비할 수 있다.
방사선 촬영 장치(100)는, 행 선택 회로(120), 판독 회로(140), 열 선택 회로(150) 및 증폭 유닛(160)을 제어하는 타이밍 제너레이터(제어부 또는 상태 머신이라고도 불릴 수 있음)(130)을 구비할 수 있다.
도 3은 1개의 화소(112)의 구성예를 도시한다. 화소(112)는, 예를 들어 변환 소자(210), 리셋 스위치(220)(리셋부), 증폭 회로(230), 감도 변경부(240), 클램프 회로(260), 샘플 홀드 회로(유지부)(270, 280, 290), 및 출력 회로(310)를 포함한다.
변환 소자(210)는 방사선을 전기 신호로 변환한다. 변환 소자(210)는, 예를 들어 복수의 화소에서 공유될 수 있는 신틸레이터와, 광전 변환 소자로 구성될 수 있다. 변환 소자(210)는, 변환된 전기 신호(전하), 즉 방사선에 대응하는 전기 신호를 축적하는 전하 축적부를 갖는다. 전하 축적부는 증폭 회로(230)의 입력 단자에 접속되어 있다.
증폭 회로(230)는 MOS 트랜지스터(235, 236) 및 전류원(237)을 포함할 수 있다. MOS 트랜지스터(235)는 MOS 트랜지스터(236)를 개재해서 전류원(237)에 접속되어 있다. MOS 트랜지스터(235) 및 전류원(237)은 소스 폴로어 회로(source follower circuit)를 구성한다. MOS 트랜지스터(236)는, 인에이블 신호(enable signal)(EN)를 활성화함으로써 온되고, MOS 트랜지스터(235) 및 전류원(237)에 의해 구성되는 소스 폴로어 회로를 동작 상태로 설정하는 인에이블 스위치이다.
변환 소자(210)의 전하 축적부 및 MOS 트랜지스터(235)의 게이트는, 전하 축적부에 축적된 전하를 전압으로 변환하는 전하-전압 변환부(CVC)로서 기능한다. 즉, 전하-전압 변환부(CVC)에는, 전하 축적부에 축적된 전하(Q)와 전하-전압 변환부의 용량 값(C)에 의해 결정되는 전압 V(=Q/C)이 나타난다. 전하-전압 변환부(CVC)는, 리셋 스위치(220)를 통해 리셋 전위(Vres)에 접속되어 있다. 리셋 신호(PRES)가 활성화되면, 리셋 스위치(220)가 온되고, 전하-전압 변환부의 전위가 리셋 전위(Vres)로 리셋된다. 리셋 스위치(220)는, 변환 소자(210)의 전하 축적부에 접속된 제1 주전극(드레인)과, 리셋 전위(Vres)가 인가되는 제2 주전극(소스)과, 제어 전극(게이트)을 갖는 트랜지스터를 포함할 수 있다. 해당 트랜지스터는, 해당 제어 전극에 온 전압(ON voltage)이 인가됨으로써 해당 제1 주전극과 제2 주전극을 전기적으로 연결하며, 변환 소자(210)의 전하 축적부를 리셋한다.
클램프 회로(260)는, 리셋된 전하-전압 변환부(CVC)의 전위에 따라서 증폭 회로(230)로부터 출력되는 리셋 노이즈 레벨을 클램프 용량(261)에 의해 클램프한다. 클램프 회로(260)는, 변환 소자(210)에 의해 변환된 전하(전기 신호)에 따라서 증폭 회로(230)로부터 출력되는 신호(방사선 신호)로부터 리셋 노이즈 레벨을 캔슬하도록 구성되는 회로이다. 리셋 노이즈 레벨은 전하-전압 변환부(CVC)의 리셋 시의 kTC 노이즈를 포함한다. 클램프 동작은, 클램프 신호(PCL)를 활성화함으로써 MOS 트랜지스터(262)를 온시킨 후에, 클램프 신호(PCL)를 비활성화함으로써 MOS 트랜지스터(262)를 오프시킴으로써 실행된다.
클램프 용량(261)의 출력측은 MOS 트랜지스터(263)의 게이트에 접속되어 있다. MOS 트랜지스터(263)의 소스는, MOS 트랜지스터(264)를 통해 전류원(265)에 접속되어 있다. MOS 트랜지스터(263)와 전류원(265)은 소스 폴로어 회로를 구성한다. MOS 트랜지스터(264)는, 그 게이트에 공급되는 인에이블 신호(EN0)를 활성화함으로써 온되고, MOS 트랜지스터(263)와 전류원(265)에 의해 구성되는 소스 폴로어 회로를 동작 상태로 설정하는 인에이블 스위치이다.
출력 회로(310)는, MOS 트랜지스터(311, 313, 315) 및 행 선택 스위치(312, 314, 316)를 포함한다. MOS 트랜지스터(311, 313, 315)는, 각각, 열 신호선(321, 322, 323)에 접속된 전류원(도시하지 않음)과 함께 소스 폴로어 회로를 구성한다.
변환 소자(210)에서 발생한 전하에 따라서 클램프 회로(260)로부터 출력되는 신호인 방사선 신호(제1 신호)는, 샘플 홀드 회로(280)(제1 유지부 또는 제1 신호 유지부)에 의해 샘플 홀드(유지)될 수 있다. 샘플 홀드 회로(280)는 스위치(281) 및 용량(282)을 가질 수 있다. 스위치(281)는, 샘플 홀드 신호(TS1)를 활성화함으로써 온된다. 클램프 회로(260)로부터 출력되는 방사선 신호(제1 신호)는, 샘플 홀드 신호(TS1)를 활성화함으로써 스위치(281)를 통해 용량(282)에 기입된다.
도 3에 도시된 예에서는, 화소(112)는, 방사선 신호를 기입하도록 구성된 추가 샘플 홀드 회로(290)(제2 유지부)를 포함할 수 있다. 변환 소자(210)에서 발생한 전하에 따라서 클램프 회로(260)로부터 출력되는 신호인 방사선 신호(제2 신호)는, 샘플 홀드 회로(290)에 의해 샘플 홀드(유지)될 수 있다. 샘플 홀드 회로(290)는 스위치(291) 및 용량(292)을 가질 수 있다. 스위치(291)는 샘플 홀드 신호(TS2)를 활성화함으로써 온된다. 클램프 회로(260)로부터 출력되는 방사선 신호(제2 신호)는, 샘플 홀드 신호(TS2)를 활성화함으로써 스위치(291)를 통해 용량(292)에 기입된다. 화소(112)는 방사선 신호를 기입하도록 구성되는 추가의 추가의 샘플 홀드 회로를 더 가질 수 있다. 즉, 화소(112)는, 방사선 신호를 기입하도록 구성되는 복수(임의의 개수)의 샘플 홀드 회로(유지부)를 가질 수 있다.
리셋 스위치(220)에 의해 전하-전압 변환부(CVC)의 전위를 리셋하고, MOS 트랜지스터(262)가 온된 상태에서는, 클램프 회로(260)는 클램프 회로(260)의 노이즈 레벨(오프셋 성분)을 출력한다. 클램프 회로(260)의 노이즈 레벨은, 샘플 홀드 회로(270)(제2 신호 유지부)에 의해 샘플 홀드(유지)될 수 있다. 샘플 홀드 회로(270)는 스위치(271) 및 용량(272)을 가질 수 있다. 스위치(271)는 샘플 홀드 신호(TN)를 활성화함으로써 온된다. 클램프 회로(260)로부터 출력되는 노이즈 레벨은, 샘플 홀드 신호(TN)를 활성화함으로써, 스위치(271)를 통해 용량(272)에 기입된다. 또한, 본 실시예에서는, 샘플 홀드 회로(270)(제2 신호 유지부)는, 변환 소자(210)에서 발생한 전하에 따라서 클램프 회로(260)로부터 출력되는 신호인 방사선 신호를 유지하기 위해서 사용될 수 있다.
행 선택 신호(VST)가 활성화되면, 샘플 홀드 회로(270, 280, 290)에 유지되어 있는 신호에 대응하는 신호가 열 신호 전송로(114)를 구성하는 열 신호선(321, 322, 323)에 출력된다. 더 구체적으로는, 샘플 홀드 회로(270)에 의해 유지되는 신호(노이즈 레벨 또는 방사선 신호)에 대응하는 신호(N)가 MOS 트랜지스터(311) 및 행 선택 스위치(312)를 통해 열 신호선(321)에 출력된다. 샘플 홀드 회로(280)에 의해 유지되는 신호(제1 방사선 신호)에 대응하는 신호(S1)가 MOS 트랜지스터(313) 및 행 선택 스위치(314)를 통해 열 신호선(322)에 출력된다. 또한, 샘플 홀드 회로(290)에 의해 유지되는 신호(제2 방사선 신호)에 대응하는 신호(S2)가 MOS 트랜지스터(315) 및 행 선택 스위치(316)를 통해 열 신호선(323)에 출력된다.
화소(112)는, 복수의 화소(112)의 신호를 가산하도록 구성된 가산 스위치(301, 302, 303)를 포함해도 된다. 가산 모드 시에는, 가산 모드 신호(ADDN, ADDS1, ADDS2)가 활성화된다. 가산 모드 신호(ADDN)의 활성화에 의해 복수의 화소(112)의 용량(272)이 서로 접속되고, 신호(노이즈 레벨)가 평균화된다. 가산 모드 신호(ADDS1)의 활성화에 의해 복수의 화소(112)의 용량(282)이 서로 접속되고, 신호가 평균화된다. 가산 모드 신호(ADDS2)의 활성화에 의해 복수의 화소(112)의 용량(292)이 서로 접속되고, 신호가 평균화된다.
화소(112)는 감도 변경부(240)를 포함할 수 있다. 감도 변경부(240)는, 스위치(241, 242), 용량(243, 244) 및 MOS 트랜지스터(245, 246)를 포함할 수 있다. 제1 변경 신호(WIDE)가 활성화되면, 스위치(241)가 온되고, 전하-전압 변환부(CVC)의 용량 값에 제1 부가 용량(243)의 용량 값이 부가된다. 이에 의해, 화소(112)의 감도가 저하된다. 또한, 제2 변경 신호(WIDE2)도 활성화되면, 스위치(242)도 온되고, 전하-전압 변환부(CVC)의 용량 값에 제2 부가 용량(244)의 용량 값이 부가된다. 이에 의해, 화소(112)의 감도가 더욱 저하한다. 화소(112)의 감도를 저하시키는 기능을 추가함으로써 다이내믹 레인지를 확장할 수 있다. 제1 변경 신호(WIDE)가 활성화될 경우에는, 인에이블 신호(ENW)가 활성화되어도 된다. 이 경우, MOS 트랜지스터(246)가 소스 폴로어 동작을 행한다. 감도 변경부(240)의 스위치(241)가 온되었을 때, 전하 재분배에 의해 변환 소자(210)의 전하 축적부의 전위가 변화할 수 있다. 이에 의해, 신호의 일부가 파괴될 수 있다.
상기의 리셋 신호(Pres), 인에이블 신호(EN), 클램프 신호(PCL), 인에이블 신호(EN0), 샘플 홀드 신호(TN, TS1, TS2), 행 선택 신호(VST)는, 행 선택 회로(120)에 의해 제어되는 제어 신호이며, 도 2의 행 제어 신호(122)에 대응한다.
도 4에는, 화소(112)의 다른 구성예가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 예에서는, 화소(112)는, 변환 소자(210), 스위치(420), 리셋 스위치(430), 용량(440), MOS 트랜지스터(450), 전류원(460), 및 행 선택 스위치(470)를 포함한다. 변환 소자(210)는 전술한 변환 소자(210)와 마찬가지의 구성을 가질 수 있다. 스위치(420)는, 행 선택 회로(120)에 의해 구동되는 샘플 홀드 신호(TS)를 활성화함으로써 변환 소자(210)의 전하 축적부에 축적된 전하를 용량(440)에 기입한다(즉, 샘플 홀드한다). MOS 트랜지스터(450)는 전류원(460)과 함께 소스 폴로어 회로를 구성한다. 행 선택 스위치(470)는 행 선택 회로(120)에 의해 구동되는 행 선택 신호(VST)를 활성화한다. 행 선택 스위치(470)가 온되면, MOS 트랜지스터(450)가 용량(440)에 의해 유지되는 신호에 대응하는 신호를 열 신호 전송로(114)에 출력한다. 도 4에 도시된 구성에서는, 스위치(420)가 온되었을 때에 차지 인젝션에 의해 변환 소자(210)의 전하 축적부의 전위가 변화될 수 있다. 이에 의해, 신호의 일부가 파괴될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 화소(112)에서는, 예를 들어 샘플 홀드 동작 시에 변환 소자(210)의 전하 축적부에서 신호가 파괴되지 않는다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같은 구성의 화소(112)에서는, 방사선 신호를 비파괴식으로 판독할 수 있다. 이러한 구성은, 이하에서 설명하는 에너지 감산법을 적용한 방사선 촬영에 유리하고, 특히 이하에서 설명되는 제3 내지 제6 모드에 유리하다. 따라서, 이하에서는, 화소(112)가 도 3에 도시되는 구성을 갖는 예를 설명한다.
본 실시예의 방사선 촬영 장치(100) 및 이것을 사용한 방사선 촬상 방법은 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 얻기 위한 복수의 모드를 가질 수 있다. 이들 모드를 이하에서 설명한다.
도 5는, 방사선 촬영 장치(100) 혹은 방사선 촬영 시스템(1)의 제1 모드의 동작을 도시한다. 도 5에서, 횡축은 시간다. "방사선 에너지"는 방사선원(400)으로부터 방사되고 방사선 촬상 장치(100)에 조사되는 방사선의 에너지이다. "PRES"는 리셋 신호(PRES)이다. "DOUT"는 A/D 변환기(170)의 출력이다. 방사선원(400)으로부터의 방사선 방사 및 방사선 촬영 장치(100)의 동작의 동기는, 제어 장치(350)에 의해 제어될 수 있다. 방사선 촬영 장치(100)에서의 동작 제어는, 타이밍 제너레이터(130)에 의해 이루어진다. 리셋 신호(PRES)가 활성화되는 기간에 클램프 신호(PCL) 역시 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화되고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프된다.
리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋되고, 그 후 제1 에너지를 갖는 방사선(501)이 방사된다. 그 후, 방사선(501)에 의해 화소 어레이(110)의 각 화소(112)에 축적된 전하(전기 신호)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 방사선 신호(503)로서 출력된다.
그 후, 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋되고, 그 후 제1 에너지와 다른 제2 에너지를 갖는 방사선(501)이 조사된다. 그 후, 방사선(502)의 조사에 의해 화소 어레이(110)의 각 화소(112)에 축적된 전하(전기 신호)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 방사선 신호(504)로서 출력된다. 제어 장치(350)의 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(503, 504)를 에너지 감산법에 따라서 처리함으로써 감산 화상을 얻는다.
제1 모드에서는, 리셋, 제1 에너지의 방사선(501)의 조사, 그에 대응하는 방사선 신호(503)의 출력, 리셋, 제2 에너지의 방사선(502)의 조사, 그에 대응하는 방사선 신호(504)의 출력이 순서대로 이루어진다. 따라서, 제1 모드는, 움직임이 빠른 피검체의 방사선 촬영에는 불리하지만, 제1 에너지의 방사선 화상과 제2 에너지의 방사선 화상을 완전히 분리해서 얻을 수 있으므로, 정지하고 있는 피검체를 정밀하게 촬상하는데는 유리하다.
에너지 감산법으로서는 다양한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 제1 에너지의 방사선 화상과 제2 에너지의 방사선 화상 사이의 차분을 연산함으로써, 뼈 화상과 연질 조직 화상을 얻을 수 있다. 제1 에너지의 방사선 화상과 제2 에너지의 방사선 화상에 기초하여 비선형 연립 방정식을 푸는 것에 의해 뼈 화상과 연질 조직 화상을 생성해도 된다. 또한, 제1 에너지의 방사선 화상과 제2 에너지의 방사선 화상에 기초하여 조영제 화상과 연질 조직 화상을 얻을 수도 있다. 또한, 제1 에너지의 방사선 화상과 제2 에너지의 방사선 화상에 기초하여 전자 밀도 화상과 실효 원자 번호 화상을 얻을 수도 있다.
도 6에는, 방사선 촬영 장치(100) 혹은 방사선 촬영 시스템(1)의 제2 모드의 동작이 도시되어 있다. 도 6에서, 횡축은 시간을 나타낸다. "방사선 에너지"는 방사선원(400)으로부터 방사되고 방사선 촬상 장치(100)에 조사되는 방사선의 에너지이다. "PRES"는 리셋 신호(PRES)이다. "TS1"은 샘플 홀드 신호(TS1)이다. "DOUT"는 A/D 변환기(170)의 출력이다. 방사선원(400)으로부터의 방사선 방사 및 방사선 촬영 장치(100)의 동작의 동기는, 제어 장치(350)에 의해 제어될 수 있다. 방사선 촬영 장치(100)에서의 동작 제어는, 타이밍 제너레이터(130)에 의해 이루어진다. 리셋 신호(PRES)가 활성화되는 기간에 클램프 신호(PCL) 역시 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화되고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프된다.
리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋되고, 그 후 제1 에너지를 갖는 방사선(511) 및 제1 에너지와 다른 제2 에너지를 갖는 방사선(512)이 조사된다. 방사선(511)과 방사선(512)은 시간적으로 연속해서 조사되어도 되고, 그들 사이에 시간 간격이 있어도 된다.
방사선(511, 512)의 조사 시간은 미리 설정되어 있고, 방사선(512)의 조사 직전에 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(280)에 의한 샘플 홀드 동작이 종료된다. 그 후, 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋된다. 샘플 홀드 회로(280)는, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라, 제1 에너지를 갖는 방사선(511)의 조사에 의해 발생한 방사선 신호를 샘플 홀드한다.
샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 신호는, 방사선 촬영 장치(100)로부터 방사선 신호(513)로서 출력된다. 그 후, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드 동작이 이루어진다. 이에 의해, 제2 에너지를 갖는 방사선(512)의 조사에 의해 발생한 방사선 신호가 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된다. 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 신호는, 방사선 촬영 장치(100)로부터 방사선 신호(514)로서 출력된다. 제어 장치(350)의 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(513) 및 방사선 신호(514)를 에너지 감산법에 따라서 처리함으로써 감산 화상을 얻는다.
제2 모드에서는, 방사선 신호(513)의 출력이 종료되기 전에 제2 에너지의 방사선(512)의 조사가 개시된다. 따라서, 제2 모드는 제1 모드보다 움직임이 빠른 피검체의 방사선 촬영에서 우수하다. 그러나, 제1 에너지의 방사선(511)이 조사되는 기간 및 제2 에너지의 방사선(512)이 조사되는 기간을 포함하는 기간에서 리셋이 이루어진다. 따라서, 리셋 기간에 조사되는 방사선의 정보는 그 리셋에 의해 상실된다. 따라서, 그에 따라 화질이 저하될 수 있다.
이하에서 설명하는 제3 내지 6 모드는, 제1 모드 및 제2 모드보다, 움직임이 빠른 피검체의 방사선 촬영에 유리하다. 제3 내지 제6 모드에서는, 각 화소(112)는, 제1 기간(T1)에서 변환 소자(210)에 의해 발생한 전기 신호에 대응하는 제1 신호를 출력하는 동작과 제2 기간(T2)에서 변환 소자(210)에 의해 발생한 전기 신호에 대응하는 제2 신호를 출력하는 동작을 실행한다. 제2 기간(T2)은 제1 기간(T1)과 다르다. 제1 기간(T1)에서 제1 에너지를 갖는 방사선이 조사되고, 제2 기간(T2)에서 제2 에너지를 갖는 방사선이 조사된다. 복수의 화소(112)의 각각에서, 제1 기간(T1) 및 제2 기간(T2)을 포함하는 기간 중은, 리셋 스위치(220)(리셋부)가 변환 소자(210)를 리셋하지 않는다(리셋 신호(Pres)(그 전압)가 변화하지 않는다). 따라서, 제1 기간(T1) 및 제2 기간(T2)을 포함하는 기간 중에 방사선 정보가 리셋에 의해 상실되는 일이 없다. 이것은, 쓸데없는 방사선 조사를 저감하면서, 에너지 감산법에 의해 더 정밀한 방사선 화상을 얻는데 유리하다.
제1 및 제2 에너지를 갖는 방사선 이외에 제3 에너지를 갖는 방사선이 방사될 경우에는, 제1 기간(T1) 및 제2 기간(T2)의 이외에 제3 기간(T3)이 제공될 수 있고, 제3 기간에서 제3 에너지를 갖는 방사선이 조사될 수 있다. 이 경우, 복수의 화소(112)의 각각에서, 제1 기간(T1), 제2 기간(T2) 및 제3 기간을 포함하는 기간 중에, 리셋 스위치(220)(리셋부)가 변환 소자(210)를 리셋하지 않는다. 제1 내지 제3 에너지는 서로 다른 에너지일 수 있다. 그러나, 그들 중 적어도 2개가 서로 다른 에너지이면 된다.
또한, 제1 내지 제3 에너지를 갖는 방사선 이외에 제4 에너지를 갖는 방사선이 방사되는 경우에, 제4 기간(T4)이 제1 기간(T1), 제2 기간(T2), 및 제3 기간(T3) 이외에 제공될 수 있고, 제4 에너지를 갖는 방사선이 제4 기간에 방사될 수 있다. 이 경우, 복수의 화소(112)의 각각에서, 제1 기간(T1), 제2 기간(T2), 제3 기간(T3) 및 제4 기간을 포함하는 기간 동안, 리셋 스위치(220)(리셋부)는 변환 소자(210)를 리셋하지 않는다. 제1 내지 제4 에너지는 서로 다를 수 있다. 그러나, 그들 중 적어도 2개가 서로 다른 에너지이면 된다.
이하, 제3 내지 6 모드를 더 구체적으로 설명한다. 도 7은, 방사선 촬영 장치(100) 혹은 방사선 촬영 시스템(1)의 제3 모드의 동작이 나타나고 있다. 도 7에서, 횡축은 시간을 나타낸다. "방사선 에너지"는 방사선원(400)으로부터 방사되고 방사선 촬상 장치(100)에 조사되는 방사선의 에너지이다. "PRES"는 리셋 신호(PRES)이다. "TS1"은 샘플 홀드 신호(TS1)이다. "DOUT"는 A/D 변환기(170)의 출력이다. 방사선원(400)으로부터의 방사선 방사 및 방사선 촬영 장치(100)의 동작의 동기는, 제어 장치(350)에 의해 제어될 수 있다. 방사선 촬영 장치(100)에서의 동작 제어는, 타이밍 제너레이터(130)에 의해 이루어진다. 리셋 신호(PRES)가 활성화되는 기간에 클램프 신호(PCL) 역시 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화되고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프된다.
리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋되고, 그 후 제1 에너지(E1)를 갖는 방사선(511) 및 제1 에너지(E1)와 다른 제2 에너지(E2)를 갖는 방사선(512)이 방사된다. 방사선(511)과 방사선(512)은 시간적으로 연속해서 조사되어도 되고, 그들 사이에 시간 간격이 있어도 된다.
방사선(511, 512)의 조사 시간은 미리 설정되어 있고, 방사선(512)의 조사 직전에 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(280)에 의한 샘플 홀드 동작이 종료된다. 샘플 홀드 회로(280)는, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라, 제1 에너지(E1)를 갖는 방사선(511)의 조사에 의해 발생한 신호를 샘플 홀드한다.
제3 모드에서는, 제2 모드와 달리, 제1 기간(T1)에서의 샘플 홀드 동작의 종료에 따른 리셋은 이루어지지 않는다. 환언하면, 제3 모드에서는, 제1 기간(T1) 및 제2 기간(T2)을 포함하는 기간에 리셋은 이루어지지 않는다. 따라서, 제1 에너지(E1)의 방사선(511)의 조사에 의해 발생한 전하(전기 신호)는 변환 소자(210)의 전하 축적부에 남아 있다.
샘플 홀드 신호(TS1)에 따라 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 신호는, 방사선 촬영 장치(100)로부터, 제1 에너지(E1)의 방사선(511)의 조사에 대응하는 방사선 신호(513)로서 출력된다.
제1 기간(T1)에서의 제1 에너지(E1)의 방사선(511)의 조사에 이어, 제2 기간(T2)에서 제2 에너지(E2)의 방사선(512)의 조사가 이루어진다. 이에 의해, 변환 소자(210)의 전하 축적부에는, 제1 기간(T1)에서의 제1 에너지(E1)의 방사선 조사에 의해 발생한 전하 이외에, 제2 기간(T2)에서의 제2 에너지(E2)의 방사선 조사에 의해 발생한 전하가 축적된다. 클램프 회로(260)는, 변환 소자(210)에 축적된 전하에 대응하는 방사선 신호를 출력한다.
방사선 신호(513)의 출력이 종료되면, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드 동작이 이루어진다. 이에 의해, 제1 기간(T1)에 제1 에너지(E1)의 방사선(511)의 조사에 의해 발생한 전하 및 제2 기간(T2)에 제2 에너지(E2)의 방사선(512)의 조사에 의해 발생한 전하에 대응하는 방사선 신호가 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된다. 그 후, 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 신호는, 방사선 촬영 장치(100)로부터 방사선 신호(515)로서 출력된다.
제어 장치(350)의 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(513) 및 방사선 신호(515)를 에너지 감산법에 따라 처리함으로써 감산 화상을 얻는다. 신호 처리기(352)는, 각각의 방사선 신호(513)의 값을 방사선 신호(515)의 대응하는 값으로부터 감산함으로써, 제2 에너지(E2)의 방사선(512)의 조사에 의해 발생한 방사선 화상을 얻을 수 있다. 즉, 제3 모드에서도, 제1 모드 및 제2 모드에서와 마찬가지로, 제1 에너지의 방사선 조사에 의해 발생한 방사선 화상과 제2 에너지의 방사선 조사에 의해 발생한 방사선 화상을 얻을 수 있다. 에너지 감산법에 따라 이들 방사선 화상을 처리함으로써 감산 화상을 얻을 수 있다.
제3 모드에서는, 제1 기간(T1) 및 제2 기간(T2)을 포함하는 기간에서 리셋이 이루어지지 않으므로, 리셋에 의해 방사선 정보가 상실되는 일이 없다. 또한, 제3 모드에서는, 제2 모드에서와 마찬가지로, 방사선 신호(513)의 출력이 종료되기 전에 제2 에너지의 방사선(512)의 조사가 개시된다. 따라서, 제3 모드는 제1 모드보다 움직임이 빠른 피검체의 방사선 촬영에 유리하다.
제3 모드에서는, 제1 에너지(E1)의 방사선(511)에 의해 발생한 전하 및 제2 에너지(E2)의 방사선(512)의 조사에 의해 발생한 전하의 합에 대응하는 방사선 신호를 판독할 필요가 있다. 전술한 바와 같이, 도 4에 도시된 구성에서는, 제1 에너지(E1)의 방사선(511)에 의해 발생한 전하를 판독하는 때에 차지 인젝션에 의해 변환 소자의 전하 축적부의 전위가 변화할 수 있고, 일부 신호를 파괴할 수 있다. 따라서, 제3 모드의 실시를 위해서는, 도 3에 도시된 구성에서와 같이, 광전 변환부(전하 축적부)에서 발생한 전하(신호)를 비파괴식으로 판독할 수 있는 화소의 채용이 바람직하다.
도 3에 도시된 구성에서도, 감도를 변경하는 구동에서는 전하 분배에 의해 변환 소자의 전하 축적부의 전위가 변화하고, 일부 신호가 파괴될 수 있다. 따라서, 제3 모드의 실시를 위해서는, 감도를 변경하지 않는 구동의 채용이 바람직하다. 이상에서, 제3 모드의 실시를 위해서는, 전하 축적부의 전하를 파괴하지 않는 것이 바람직하다고 말할 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 3에 예시된 바와 같이, 전하 축적부에 접속된 제1 주전극과, 전하 축적부에 접속되지 않는 제2 주전극과, 제어 전극을 각각 갖는 1개 이상의 트랜지스터를 갖는 구성이 고려된다. 이러한 구성에서, 제1 기간(T1) 및 제2 기간(T2)을 포함하는 기간 동안, 1개 이상의 트랜지스터의 제어 전극에 인가되는 전압을 변화시키지 않는 것이 바람직하다. 단, 일부 신호의 파괴를 허용가능한 애플리케이션에서는, 도 3 및 도 4에 도시된 구성에서 감도를 변경하는 구동도 채용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 리셋 신호(PRES)가 활성화되는 기간에 클램프 신호(PCL)도 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화될 수 있고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프되고, 그 후 이 노이즈 레벨이 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드될 수 있다. 제1 내지 제3 모드에서는, 각각의 화소(112)로부터의 신호 판독 시에, 샘플 홀드 회로(280)(제1 신호 유지부)로부터 방사선 신호를 판독할 수 있으며, 샘플 홀드 회로(270)(제2 신호 유지부)로부터 노이즈 레벨이 판독될 수 있다. 증폭 유닛(160)은 이와 같이 하여 판독된 방사선 신호와 노이즈 레벨의 쌍에 대해 차동 증폭을 행할 수 있다. 즉, 방사선 신호와 노이즈 레벨 사이의 차분이 증폭될 수 있다.
제4 내지 제6 모드에서는, 샘플 홀드 회로(270, 280, 290)를 사용해서 3개 또는 4개의 에너지의 방사선 화상을 서로 분리가능하게 출력한다. 도 8에는, 방사선 촬영 장치(100) 혹은 방사선 촬영 시스템(1)의 제4 모드의 동작이 도시되어 있다. 도 8에서, 횡축은 시간을 나타낸다. "방사선 에너지"는 방사선원(400)으로부터 방사되고 방사선 촬상 장치(100)에 조사되는 방사선의 에너지이다. "PRES"는 리셋 신호(PRES)이다. "TS1"은 샘플 홀드 신호(TS1)이다. "TS2"는 샘플 홀드 신호(TS2)이다. "DOUT"는 A/D 변환기(170)의 출력이다. 방사선원(400)으로부터의 방사선 방사 및 방사선 촬영 장치(100)의 동작의 동기는, 제어 장치(350)에 의해 제어될 수 있다. 방사선 촬영 장치(100)에서의 동작 제어는, 타이밍 제너레이터(130)에 의해 이루어진다. 리셋 신호(PRES)가 활성화되는 기간에 클램프 신호(PCL) 역시 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화되고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프된다.
리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋된다. 그 후, 제1 에너지(E1)를 갖는 방사선(601), 제2 에너지(E2)를 갖는 방사선(602) 및 제3 에너지(E3)를 갖는 방사선(603)이 방사된다. 제1 내지 제3 에너지(E1 내지 E3)는 서로 다를 수 있다. 그러나, 그들 중 적어도 2개가 서로 다른 에너지이면 된다. 방사선(601, 602, 603)은 시간적으로 연속해서 조사되어도 되고, 그들 사이에 시간 간격이 있어도 된다. 제4 모드에서는, 방사선(601)이 방사되는 제1 기간(T1), 방사선(602)이 방사되는 제2 기간(T2), 방사선(603)이 방사되는 제3 기간(T3)을 포함하는 기간에서 변환 소자(210)는 리셋되지 않는다.
방사선(601, 602, 603)의 조사 시간은 미리 설정되어 있고, 방사선(601)의 조사 전에, 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화된 후에 샘플 홀드 신호(TN)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성된다. 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋된다. 이때에, 클램프 신호(PCL)도 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화되고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프된다. 계속해서, 샘플 홀드 신호(TN)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써, 노이즈 레벨이 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드될 수 있다. 이 노이즈 레벨은 도 8에서 "F"로서 나타나 있다.
이어서, 제1 에너지(E1)의 방사선(601)이 방사된다. 그리고, 제2 에너지(E2)의 방사선(602)의 조사 직전에, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(280)에 의한 샘플 홀드 동작이 종료한다. 샘플 홀드 회로(280)는, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라, 클램프 회로(260)의 노이즈 레벨(F)에 제1 에너지(E1)를 갖는 방사선(511)의 조사에 의해 발생한 신호(E1)를 첨가하여 얻은 신호(E1+F)를 샘플 홀드한다. 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 신호(E1+F)는, 방사선 촬영 장치(100)로부터, 제1 에너지(E1)의 방사선 조사에 대응하는 방사선 신호(513)로서 출력된다. 이때에, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S1=E1+F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N=F)이 차동 증폭된다. 따라서, S1-N=(E1+F)-F=E1에 각각 대응하는 방사선 신호(604)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 출력된다.
제1 기간(T1)에서의 제1 에너지(E1)의 방사선(601)의 조사에 이어, 제2 기간(T2)에서 제2 에너지(E2)의 방사선(602)이 조사된다. 이에 의해, 변환 소자(210)의 전하 축적부에는, 제1 기간(T1)에서의 제1 에너지(E1)의 방사선(601)의 조사에 의해 발생한 전하 이외에, 제2 기간(T2)에서의 제2 에너지(E2)의 방사선(602)의 조사에 의해 발생한 전하가 축적된다. 클램프 회로(260)는, 변환 소자(210)에 축적된 전하에 대응하는 방사선 신호를 출력한다.
다음의 제3 에너지(E3)의 방사선(603)의 조사 직전에, 샘플 홀드 신호(TS2)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(290)에 의한 샘플 홀드 동작이 종료한다. 샘플 홀드 회로(290)는, 샘플 홀드 신호(TS2)에 따라, (E1+F)에 대응하는 신호에 제2 에너지(E2)를 갖는 방사선(602)의 조사에 의해 발생한 신호(E2)를 추가하여 얻은 신호(E1+E2+F)를 샘플 홀드한다. 이 샘플 홀드된 신호(E1+E2+F)는, 방사선 촬영 장치(100)로부터, 제1 에너지(E1)의 방사선(601) 및 제2 에너지(E2)의 방사선(602)의 조사에 대응하는 방사선 신호(605)로서 출력된다. 이때에, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(290)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S2=E1+E2+F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N=F)이 차동 증폭된다. 따라서, S2-N=(E1+E2+F)-F=E1+E2에 각각 대응하는 방사선 신호(605)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 출력된다. 증폭 유닛(160)의 차동 입력 쌍의 한쪽에는, 열 신호선(321)을 경유하는 신호가 공급될 수 있고, 해당 차동 입력 쌍의 다른 쪽에는, 열 신호선(322) 및 열 신호선(323)을 경유한 신호 중 선택된 신호가 공급될 수 있다.
그 후, 제3 에너지(E3)의 방사선(603)의 조사가 종료된 후에, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드 동작이 이루어진다. 샘플 홀드 회로(280)는, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라, (E1+E2+F)에 대응하는 신호에 제3 에너지(E3)를 갖는 방사선(603)의 조사에 의해 발생한 신호(E3)를 추가하여 얻은 신호(E1+E2+E3+F)를 샘플 홀드한다. 이 샘플 홀드된 신호(E1+E2+E3+F)는, 방사선 촬영 장치(100)로부터, 제1 내지 제3 에너지(E1 내지 E3)의 방사선(601 내지 603)의 조사에 대응하는 방사선 신호(606)로서 출력된다. 이때에, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S1=E1+E2+E3+ F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N=F)이 차동 증폭된다. 따라서, S1-N=(E1+E2+E3+F)-F=E1+E2+E3에 대응하는 방사선 신호(606)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 출력된다.
제어 장치(350)의 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(604, 605, 606)를 에너지 감산법에 따라 처리함으로써 감산 화상을 얻는다. 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(606)의 값으로부터 각각의 방사선 신호(605)의 값을 감산함으로써, 제3 에너지(E3)의 방사선(603)의 조사에 의해 발생한 방사선 화상을 얻을 수 있다. 또한, 신호 처리기(352)는, 각각의 방사선 신호(604)의 값을 방사선 신호(605)의 대응하는 값으로부터 감산함으로써, 제2 에너지(E2)의 방사선(602)의 조사에 의해 발생한 방사선 화상을 얻을 수도 있다. 따라서, 신호 처리기(352)는, 제1, 제2, 및 제3 에너지(E1, E2, E3)의 방사선 화상을 얻을 수 있다. 에너지 감산법에 따라 이들 방사선 화상을 처리함으로써 감산 화상을 얻을 수 있다.
도 9에는, 방사선 촬영 장치(100) 혹은 방사선 촬영 시스템(1)의 제5 모드의 동작이 도시되어 있다. 도 9에서, 횡축은 시간을 나타낸다. "방사선 에너지"는 방사선원(400)으로부터 방사되고 방사선 촬상 장치(100)에 조사되는 방사선의 에너지이다. "PRES"는 리셋 신호(PRES)이다. "TS1"은 샘플 홀드 신호(TS1)이다. "TS2"는 샘플 홀드 신호(TS2)이다. "DOUT"는 A/D 변환기(170)의 출력이다. 방사선원(400)으로부터의 방사선 방사 및 방사선 촬영 장치(100)의 동작의 동기는, 제어 장치(350)에 의해 제어될 수 있다. 방사선 촬영 장치(100)에서의 동작 제어는, 타이밍 제너레이터(130)에 의해 이루어진다. 리셋 신호(PRES)가 활성화되는 기간에 클램프 신호(PCL) 역시 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화되고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프된다.
리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋된다. 그 후, 제1 에너지(E1)를 갖는 방사선(701), 제2 에너지(E2)를 갖는 방사선(702), 제3 에너지(E3)를 갖는 방사선(703), 및 제4 에너지(E4)를 갖는 방사선(704)이 방사된다. 제1 내지 제4 에너지(E1 내지 E4)는 서로 다를 수 있다. 그러나, 그들 중 적어도 2개가 서로 다른 에너지이면 된다. 방사선(701, 702, 703, 704)은 시간적으로 연속해서 방사되어도 되고, 서로의 사이에 시간 간격이 있어도 된다. 제5 모드에서는, 방사선(701)이 방사되는 제1 기간(T1), 방사선(702)이 방사되는 제2 기간(T2), 방사선(703)이 방사되는 제3 기간(T3), 및 방사선(704)이 방사되는 제4 기간(T4)을 포함하는 기간에서 변환 소자(210)가 리셋되지 않는다.
방사선(701 내지 704)의 조사 시간은 미리 설정되어 있고, 방사선(701)의 조사 전에, 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화된다(도시하지 않음). 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋된다.
먼저, 제1 에너지(E1)의 방사선(701)이 방사된다. 그리고, 다음 제2 에너지(E2)의 방사선(702)의 조사 직전에, 샘플 홀드 신호(TN)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(270)에 의한 샘플 홀드 동작이 종료한다. 샘플 홀드 회로(270)는, 샘플 홀드 신호(TN)에 따라, 클램프 회로(260)의 노이즈 레벨(F)에 제1 에너지(E1)를 갖는 방사선(701)의 조사에 의해 발생한 신호(E1)를 추가하여 얻은 신호(E1+F)를 샘플 홀드한다.
다음의 제2 에너지(E2)의 방사선(702)의 조사 직전에, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(280)에 의한 샘플 홀드 동작이 종료한다. 샘플 홀드 회로(280)는, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라, (E1+F)에 대응하는 신호에 제2 에너지(E2)를 갖는 방사선(702)의 조사에 의해 발생한 신호(E2)를 추가하여 얻은 신호(E1+E2+F)를 샘플 홀드한다.
그 후, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S1=E1+E2+F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N=F)이 차동 증폭된다. 그리고, S1-N=(E1+E2+F)-(E1+F)=E2에 각각 대응하는 방사선 신호(705)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 출력된다.
다음의 제3 에너지(E3)의 방사선(703)의 조사 직전에, 샘플 홀드 신호(TS2)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(290)에 의한 샘플 홀드 동작이 종료한다. 샘플 홀드 회로(290)는, 샘플 홀드 신호(TS2)에 따라, (E1+E2+F)에 대응하는 신호에 제3 에너지(E3)를 갖는 방사선(703)의 조사에 의해 발생한 신호(E3)를 추가하여 얻은 신호(E1+E2+E3+F)를 샘플 홀드한다.
그 후, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(290)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S1=E1+E2+E3+F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N=F)이 차동 증폭된다. 그리고, S2-N=(E1+E2+E3+F)-(E1+F)=E2+E3에 대응하는 방사선 신호(706)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 출력된다.
또한, 제4 에너지(E4)의 방사선(704)의 조사 후에, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(280)에 의한 샘플 홀드 동작이 이루어진다. 샘플 홀드 회로(280)는, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라, (E1+E2+E3+F)에 대응하는 신호에 제4 에너지(E4)를 갖는 방사선(704)의 조사에 의해 발생한 신호(E4)를 추가하여 얻은 신호(E1+E2+E3+E4+F)를 샘플 홀드한다.
그 후, 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화된 후에 샘플 홀드 신호(TN)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성된다. 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋된다. 이때에, 클램프 신호(PCL)도 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화되고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프된다. 계속해서, 샘플 홀드 신호(TN)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써, 노이즈 레벨(F)이 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드될 수 있다.
그 후, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S1=E1+E2+E3+E4+F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N=F)이 차동 증폭된다. 그리고, S1-N=(E1+E2+E3+E4+F)-(E1+F)=E2+E3+E4에 대응하는 방사선 신호(706)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 출력된다.
그 후, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S1=E1+E2+E3+E4+F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N=F)이 차동 증폭된다. 그리고, S1-N=(E1+E2+E3+E4+F)-(F)=E1+E2+E3+E4에 대응하는 방사선 신호(706)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 출력된다.
제어 장치(350)의 신호 처리기(352)는, 방사선(701, 702, 703, 704)을 에너지 감산법에 따라 처리함으로써 감산 화상을 얻는다. 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(707)의 값을 방사선 신호(708)의 값으로부터 감산함으로써, 제4 에너지(E4)의 방사선(704)의 조사에 의해 발생한 방사선 화상을 얻을 수 있다. 또한, 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(706)의 값을 방사선 신호(707)의 값으로부터 감산함으로써, 제1 에너지(E1)의 방사선(701)의 조사에 의해 발생한 방사선 화상을 얻을 수 있다. 또한, 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(705)의 값을 방사선 신호(706)의 값으로부터 감산함으로써, 제3 에너지(E3)의 방사선(703)의 조사에 의해 발생한 방사선 화상을 얻을 수 있다.
따라서, 신호 처리기(352)는, 제1, 제2, 제3, 및 제4 에너지(E1, E2, E3, E4)의 방사선 화상을 얻을 수 있다. 에너지 감산법에 따라 이들 방사선 화상을 처리함으로써 감산 화상을 얻을 수 있다.
또한, 샘플 홀드부의 개수를 증가시킴으로써, 더 많은 에너지의 방사선 화상을 얻을 수 있다.
제2 내지 제5 모드는, 방사선 에너지를 고속으로 변경가능한 방사선원(400)을 이용할 수 있는 경우에 적합하다. 방사선 에너지는, 상기의 예에서와 같이 단계적으로 변경될 수 있지만, 연속적으로 변경되어도 된다. 방사선 에너지는, 방사선원(400)의 관전압을 변경함으로써 변경될 수 있다. 혹은, 에너지 대역(파장 대역)이 넓은 방사선을 방사선원으로부터 방사시키고, 복수의 필터를 전환함으로써 방사선 에너지를 변경해도 된다.
도 10에는, 방사선 촬영 장치(100) 혹은 방사선 촬영 시스템(1)의 제6 모드의 동작이 도시되어 있다. 도 10에서, 횡축은 시간을 나타낸다. "방사선 에너지"는 방사선원(400)으로부터 방사되고 방사선 촬상 장치(100)에 조사되는 방사선의 에너지이다. "PRES"는 리셋 신호(PRES)이다. "TS1"은 샘플 홀드 신호(TS1)이다. "TS2"는 샘플 홀드 신호(TS2)이다. "DOUT"는 A/D 변환기(170)의 출력이다. 방사선원(400)으로부터의 방사선 방사 및 방사선 촬영 장치(100)의 동작의 동기는, 제어 장치(350)에 의해 제어될 수 있다. 방사선 촬영 장치(100)에서의 동작 제어는, 타이밍 제너레이터(130)에 의해 이루어진다. 리셋 신호(PRES)가 활성화되는 기간에 클램프 신호(PCL) 역시 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화되고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프된다.
제6 모드에서는, 방사선원(400)이 발생하는 방사선 에너지의 파형(파장 변화)이 직사각형에서는 없다는 사실을 이용한다. 방사선의 상승 및 하강은, 도 10에 예시되는 바와 같이, 직사각형에서는 없는 경우가 있다. 직사각형이 아닌 파형은 의도적으로 형성되어도 된다. 도 10에서, 방사선(800)의 파형은 방사선(801, 802, 803)을 포함한다. 기간(T1)에서의 방사선(801)의 에너지의 평균값(E1), 기간(T2)에서의 방사선(802)의 에너지 평균값(E2), 및 기간(T3)에서의 방사선의 에너지 평균값(E3)은 서로 상이하다. 이것을 이용해서 에너지 감산법을 실현할 수 있다.
방사선(800)의 조사 전에, 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화된 후에, 샘플 홀드 신호(TN)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화된다. 리셋 신호(PRES)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써 변환 소자(210)가 리셋된다. 이때에, 클램프 신호(PCL)도 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화되고, 클램프 회로(260)에 노이즈 레벨이 클램프된다. 계속해서, 샘플 홀드 신호(TN)가 미리정해진 기간에 걸쳐 활성화됨으로써, 노이즈 레벨이 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드될 수 있다.
이어서, 방사선(800)의 조사가 개시된다. 기간(T2)의 직전에, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(280)에 의한 샘플 홀드 동작이 종료한다. 샘플 홀드 회로(280)는, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라, 클램프 회로(260)의 노이즈 레벨(F)에 제1 에너지(E1)를 갖는 방사선(511)의 조사에 의해 발생한 신호(E1)를 추가하여 얻은 신호(E1+F)를 샘플 홀드한다. 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 신호(E1+F)는, 방사선 촬영 장치(100)로부터, 제1 에너지(E1)의 방사선 조사에 대응하는 방사선 신호(804)로서 출력된다. 이때에, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S1=E1+F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N=F)이 차동 증폭된다. 따라서, S1-N=(E1+F)-F=E1에 대응하는 방사선 신호(804)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 출력된다.
기간(T2)에서는, 변환 소자(210)의 전하 축적부에는, 제1 기간(T1)에서의 제1 에너지(E1)의 방사선(801)의 조사에 의해 발생한 전하에 추가하여, 제2 기간(T2)에서의 제2 에너지(E2)의 방사선(802)의 조사에 의해 발생한 전하가 축적된다. 클램프 회로(260)는, 변환 소자(210)에 축적된 전하에 따른 방사선 신호를 출력한다.
기간(T3)의 직전에, 샘플 홀드 신호(TS2)에 따라서 이루어지는 샘플 홀드 회로(290)에 의한 샘플 홀드 동작이 종료한다. 샘플 홀드 회로(290)는, 샘플 홀드 신호(TS2)에 따라, (E1+F)에 대응하는 신호에 제2 에너지(E2)를 갖는 방사선(802)의 조사에 의해 발생한 신호(E2)를 추가하여 얻은 신호(E1+E2+F)를 샘플 홀드한다. 이 신호(E1+E2+F)는, 방사선 촬영 장치(100)로부터, 제1 에너지(E1)의 방사선(801) 및 제2 에너지(E2)의 방사선(802)에 대응하는 방사선 신호(805)로서 출력된다. 이때에, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(290)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S2=E1+E2+F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N= F)이 차동 증폭된다. 따라서, S2-N=(E1+E2+F)-F=E1+E2에 각각 대응하는 방사선 신호(805)가 방사선 촬영 장치(100) 로부터 출력된다.
그 후, 기간(T3)의 종료 및 방사선 신호(804)의 종료 후에 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라서 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드 동작이 이루어진다. 샘플 홀드 회로(280)는, 샘플 홀드 신호(TS1)에 따라, (E1+E2+F)에 대응하는 신호에 제3 에너지(E3)를 갖는 방사선(803)의 조사에 의해 발생한 신호(E3)를 추가하여 얻은 신호(E1+E2+E3+F)를 샘플 홀드한다. 이 샘플 홀드된 신호(E1+E2+E3+F)는, 방사선 촬영 장치(100)로부터, 제1 내지 제3 에너지(E1 내지 E3)의 방사선(801 내지 803)의 조사에 대응하는 방사선 신호(806)로서 출력된다. 이때에, 증폭 유닛(160)에서, 샘플 홀드 회로(280)에 의해 샘플 홀드된 방사선 신호(S1=E1+E2+E3+F)와 샘플 홀드 회로(270)에 의해 샘플 홀드된 노이즈 레벨(N=F)이 차동 증폭된다. 따라서, S1-N=(E1+E2+E3+F)-F=E1+E2+E3에 대응하는 방사선 신호(806)가 방사선 촬영 장치(100)로부터 출력된다.
제어 장치(350)의 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(804, 805, 806)를 에너지 감산법에 따라 처리함으로써 감산 화상을 얻는다. 신호 처리기(352)는, 방사선 신호(806)의 값으로부터 방사선 신호(805)의 값을 감산함으로써, 제3 에너지(E3)의 방사선(803)의 조사에 의해 발생한 방사선 화상을 얻을 수 있다. 또한, 신호 처리기(352)는, 각각의 방사선 신호(804)의 값을 방사선 신호(805)의 대응하는 값으로부터 감산함으로써, 제2 에너지(E2)의 방사선(802)의 조사에 의해 발생한 방사선 화상을 얻을 수 있다. 따라서, 신호 처리기(352)는, 제1, 제2, 및 제3 에너지(E1, E2, E3)의 방사선 화상을 얻을 수 있다. 신호 처리기(352)는, 이들의 방사선 화상을 에너지 감산법에 따라서 처리함으로서 감산 화상을 얻을 수 있다.
다른 실시예
본 발명의 실시예(들)는, 전술한 실시예(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체(보다 완전하게는 '비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체'라 칭할수도 있음)에 기록된 컴퓨터 실행가능 명령어(예를 들어, 하나 이상의 프로그램)를 판독 및 실행하고 그리고/또는 전술한 실시예(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하는 하나 이상의 회로(예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC))를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 예를 들어 전술한 실시예(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체로부터 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행함으로써 그리고/또는 전술한 실시예(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 하나 이상의 회로를 제어함으로써 상기 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해 실현될 수도 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 처리 유닛(MPU))를 포함할 수 있고 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행하기 위한 별도의 컴퓨터 또는 별도의 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어는 예를 들어 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는, 예를 들어 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 블루레이 디스크(BD)™), 플래시 메모리 디바이스, 메모리 카드 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
(기타의 실시예)
본 발명은, 상기의 실시예의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실현가능하다.
또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
본 발명을 예시적인 실시예를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 피검체에 조사하는 방사선의 에너지를 변화시키면서 복수 회에 걸쳐 상기 피검체를 촬상하여 얻은 복수의 화상을 처리함으로써 새로운 화상을 얻는 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 얻는 방사선 촬영 장치이며, 상기 장치는,
    복수의 화소가 복수의 행 및 복수의 열을 구성하도록 배열된 화소 어레이를 포함하고,
    상기 복수의 화소 각각은, 방사선을 따라 발생한 전하를 축적하도록 구성되는 전하 축적부를 갖는 변환 소자, 상기 전하 축적부와 함께 상기 전하 축적부에 축적된 전하를 전압으로 변환하는 전하-전압 변환부를 형성하는 게이트를 갖는 소스 폴로어 회로, 상기 전하-전압 변환부의 전위를 변화시키지 않고 상기 변환된 전압과 연관되는 신호를 샘플 홀드하도록 구성되는 샘플 홀드 회로, 및 상기 게이트 및 상기 전하 축적부를 포함하는 상기 전하-전압 변환부의 전위를 리셋하는 리셋부를 포함하고,
    상기 복수의 화소 각각은, 상기 리셋부에 의해 상기 전하-전압 변환부의 전위가 리셋된 후에 개시되는 제1 기간에 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 제1 신호를, 상기 전하-전압 변환부의 전위를 변화시키지 않고 상기 샘플 홀드 회로를 통해서 출력하는 동작과, 상기 제1 기간 및 상기 제1 기간 이후인 제2 기간에 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 제2 신호를, 상기 전하-전압 변환부의 전위를 변화시키지 않고 상기 샘플 홀드 회로를 통해서 출력하는 동작을 실행하고,
    상기 제1 기간에 제1 에너지를 갖는 방사선이 방사되고, 상기 제2 기간에 제2 에너지를 갖는 방사선이 방사되며,
    상기 방사선 촬영 장치는, 상기 복수의 화소 각각에서, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 기간 동안에는 상기 리셋부가 상기 전하-전압 변환부의 전위를 리셋하지 않음으로써 상기 전하-전압 변환부의 전위가 변화하지 않는 모드를 갖는, 방사선 촬영 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 샘플 홀드 회로는 스위치 및 커패시터를 포함하고, 상기 스위치가 온될 때 상기 스위치를 통해 상기 변환된 전압과 연관되는 신호를 상기 커패시터에 기입하도록 구성되고,
    상기 복수의 화소 각각은, 상기 전하 축적부에 접속된 제1 주전극, 상기 전하 축적부에 접속되지 않은 제2 주전극, 및 제어 전극을 갖는 하나 이상의 트랜지스터를 포함하고, 상기 하나 이상의 트랜지스터는, 상기 제어 전극에서 온(ON) 전압을 수신함으로써 상기 제1 주전극과 상기 제2 주전극을 전기적으로 접속하며,
    상기 모드에서는, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 상기 기간 동안에는, 상기 하나 이상의 트랜지스터의 상기 제어 전극에 인가되는 전압을 변화시키지 않음으로써 상기 전하-전압 변환부의 전위가 변화하지 않는, 방사선 촬영 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 리셋부는 상기 전하-전압 변환부의 상기 전하 축적부에 접속된 제1 주전극, 상기 전하 축적부에 접속되지 않은 제2 주전극, 및 제어 전극을 갖는 트랜지스터를 포함하고, 상기 트랜지스터는 상기 제어 전극에서 온(ON) 전압을 수신함으로써 상기 제1 주전극과 상기 제2 주전극을 전기적으로 접속하며,
    상기 모드에서는, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 상기 기간 동안에는, 상기 트랜지스터의 상기 제어 전극에 인가되는 전압을 변화시키지 않음으로써 상기 전하-전압 변환부의 전위가 변화하지 않는, 방사선 촬영 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    복수의 촬영 동작이 수행되고, 상기 복수의 동작 각각은 상기 제1 기간에 상기 제1 신호를 출력하는 동작 및 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간에 상기 제2 신호를 출력하는 동작을 포함하고,
    각각의 상기 복수의 촬영 동작의 상기 제1 기간은 상기 복수의 화소 각각의 상기 전하-전압 변환부가 상기 리셋부에 의해 리셋된 이후에 개시되는, 방사선 촬영 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 샘플 홀드 회로는 상기 제1 신호를 샘플 홀드하는 제1 신호 샘플 홀드 회로 및 상기 제2 신호를 샘플 홀드하는 제2 신호 샘플 홀드 회로를 포함하고,
    상기 복수의 화소 각각은 상기 제1 신호 샘플 홀드 회로를 통해 상기 제1 신호를 출력하고 상기 제2 신호 샘플 홀드 회로를 통해 상기 제2 신호를 출력하는, 방사선 촬영 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 화소 각각은, 상기 샘플 홀드 회로를 포함하는 복수의 샘플 홀드 회로를 포함하며,
    상기 복수의 화소 각각은 상기 복수의 샘플 홀드 회로 중 하나를 통해 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 출력하는, 방사선 촬영 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 샘플 홀드 회로는, 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 신호를 샘플 홀드하는 제1 신호 샘플 홀드 회로, 및 노이즈 레벨에 대응하는 신호를 샘플 홀드하는 제2 신호 샘플 홀드 회로를 포함하고,
    상기 방사선 촬영 장치는,
    상기 복수의 화소 각각으로부터 상기 제1 신호 샘플 홀드 회로에 의해 샘플 홀드된 신호 및 상기 제2 신호 샘플 홀드 회로에 의해 샘플 홀드된 신호의 쌍을 판독하는 판독 회로와,
    상기 판독 회로에 의해 판독된 상기 신호의 쌍 사이의 차분을 증폭하는 증폭 유닛을 더 포함하는, 방사선 촬영 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 화소 각각은, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간과 상이한 제3 기간에, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간에서 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 제3 신호를 출력하는 동작을 또한 실행하고,
    상기 제3 기간에서 제3 에너지를 갖는 방사선이 방사되며,
    상기 복수의 화소 각각에서는, 상기 제1 기간, 상기 제2 기간 및 제3 기간을 포함하는 기간에서 상기 리셋부가 상기 전하-전압 변환부를 리셋하지 않는, 방사선 촬영 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 샘플 홀드 회로는, 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 신호를 샘플 홀드하는 복수의 신호 샘플 홀드 회로를 포함하며,
    상기 복수의 화소 각각은, 상기 복수의 신호 샘플 홀드 회로 중 하나를 통해 상기 제1 신호, 상기 제2 신호 및 상기 제3 신호를 출력하는, 방사선 촬영 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 샘플 홀드 회로는, 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 신호를 샘플 홀드하는 복수의 제1 신호 샘플 홀드 회로 및 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 신호를 샘플 홀드하는 제2 신호 샘플 홀드 회로를 포함하고,
    상기 방사선 촬영 장치는,
    상기 복수의 화소 각각으로부터, 상기 복수의 제1 신호 샘플 홀드 회로 중에서 선택된 제1 신호 샘플 홀드 회로에 의해 샘플 홀드된 신호 및 상기 제2 신호 샘플 홀드 회로에 의해 샘플 홀드된 신호의 쌍을 판독하는 판독 회로와,
    상기 판독 회로에 의해 판독된 상기 신호의 쌍 사이의 차분을 증폭하는 증폭 유닛을 더 포함하는, 방사선 촬영 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호에 기초하여 상기 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 생성하는 신호 처리기를 더 포함하는, 방사선 촬영 장치.
  12. 방사선 촬영 시스템이며,
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에서 규정된 방사선 촬영 장치와;
    방사선원 및 상기 방사선 촬영 장치를 제어하는 제어 장치를 포함하는, 방사선 촬영 시스템.
  13. 피검체에 조사하는 방사선의 에너지를 변화시키면서 복수 회에 걸쳐 상기 피검체를 촬상하여 얻은 복수의 화상을 처리함으로써 새로운 화상을 얻는 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 얻는 방사선 촬영 시스템이며, 상기 시스템은:
    복수의 화소가 복수의 행 및 복수의 열을 구성하도록 배열된 화소 어레이와;
    상기 화소 어레이로부터 출력되는 신호를 처리하는 신호 처리기를 포함하고,
    상기 복수의 화소 각각은, 방사선을 따라 발생한 전하를 축적하도록 구성되는 전하 축적부를 갖는 변환 소자, 상기 전하 축적부와 함께 상기 전하 축적부에 축적된 전하를 전압으로 변환하는 전하-전압 변환부를 형성하는 게이트를 갖는 소스 폴로어 회로, 상기 전하-전압 변환부의 전위를 변화시키지 않고 상기 변환된 전압과 연관되는 신호를 샘플 홀드하도록 구성되는 샘플 홀드 회로, 및 상기 게이트 및 상기 전하 축적부를 포함하는 상기 전하-전압 변환부의 전위를 리셋하는 리셋부를 포함하고,
    상기 복수의 화소 각각은, 상기 리셋부에 의해 상기 전하-전압 변환부의 전위가 리셋된 후에 개시되는 제1 기간에 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 제1 신호를, 상기 전하-전압 변환부의 전위를 변화시키지 않고 상기 샘플 홀드 회로를 통해서 출력하는 동작과, 상기 제1 기간 및 상기 제1 기간 이후인 제2 기간에 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 제2 신호를, 상기 전하-전압 변환부의 전위를 변화시키지 않고 상기 샘플 홀드 회로를 통해서 출력하는 동작을 실행하고,
    상기 제1 기간에서 제1 에너지를 갖는 방사선이 방사되고, 상기 제2 기간에서 제2 에너지를 갖는 방사선이 방사되고,
    상기 방사선 촬영 시스템은, 상기 복수의 화소 각각에서, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 기간 동안 상기 리셋부가 상기 전하-전압 변환부의 전위를 리셋하지 않음으로써 상기 전하-전압 변환부의 전위가 변화하지 않는 모드를 갖고,
    상기 신호 처리기는, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호에 기초하여 상기 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 생성하는, 방사선 촬영 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 복수의 화소 각각은, 상기 전하 축적부에 접속된 제1 주전극, 상기 전하 축적부에 접속되지 않는 제2 주전극, 및 제어 전극을 갖는 하나 이상의 트랜지스터를 포함하고, 상기 하나 이상의 트랜지스터는, 상기 제어 전극에서 온(ON) 전압을 수신함으로써 상기 제1 주전극과 상기 제2 주전극을 전기적으로 접속하며,
    상기 모드에서는, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 상기 기간 동안에는, 상기 하나 이상의 트랜지스터의 상기 제어 전극에 인가되는 전압을 변화시키지 않음으로써 상기 전하-전압 변환부의 전위가 변화하지 않는, 방사선 촬영 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 기간에 상기 제1 에너지를 갖는 방사선을 방사하고 상기 제2 기간에 상기 제2 에너지를 갖는 방사선을 방사하도록 명령을 보내기 위해서 방사선원을 제어하는 제어부를 더 포함하는, 방사선 촬영 시스템.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 방사선원으로부터 방사되는 방사선이 상기 제1 에너지를 갖는 기간이 상기 제1 기간이 되고, 상기 방사선원으로부터 방사되는 방사선이 상기 제2 에너지를 갖는 기간이 상기 제2 기간이 되도록 상기 화소 어레이를 제어하는 제어부를 더 포함하는, 방사선 촬영 시스템.
  17. 방사선 촬영 장치를 사용해서 에너지 감산법에 의해 방사선 화상을 얻는 방사선 촬영 방법이며, 상기 에너지 감산법은, 피검체에 조사하는 방사선의 에너지를 변화시키면서 복수 회에 걸쳐 상기 피검체를 촬상하여 얻은 복수의 화상을 처리함으로써 새로운 화상을 얻는 방법이며,
    상기 방사선 촬영 장치는, 복수의 화소가 복수의 행 및 복수의 열을 구성하도록 배열된 화소 어레이를 포함하고, 상기 복수의 화소 각각은, 방사선을 따라 발생한 전하를 축적하도록 구성되는 전하 축적부를 갖는 변환 소자, 상기 전하 축적부와 함께 상기 전하 축적부에 축적된 전하를 전압으로 변환하는 전하-전압 변환부를 형성하는 게이트를 갖는 소스 폴로어 회로, 상기 전하-전압 변환부의 전위를 변화시키지 않고 상기 변환된 전압과 연관되는 신호를 샘플 홀드하도록 구성되는 샘플 홀드 회로, 및 상기 게이트 및 상기 전하 축적부를 포함하는 상기 전하-전압 변환부의 전위를 리셋하는 리셋부를 포함하고,
    상기 방사선 촬영 방법은,
    상기 복수의 화소 각각이, 상기 리셋부에 의해 상기 전하-전압 변환부의 전위가 리셋된 후에 개시되는 제1 기간에서 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 제1 신호를, 상기 전하-전압 변환부의 전위를 변화시키지 않고 상기 샘플 홀드 회로를 통해서 출력하는 동작과, 상기 제1 기간 및 상기 제1 기간 이후인 제2 기간에서 상기 변환 소자에 의해 발생한 전하에 대응하는 제2 신호를, 상기 전하-전압 변환부의 전위를 변화시키지 않고 상기 샘플 홀드 회로를 통해서 출력하는 동작을 행하게 하는 단계와,
    상기 제1 신호에 대응하는 신호 및 상기 제2 신호에 대응하는 신호에 기초하여 방사선 화상을 얻는 단계를 포함하고,
    상기 제1 기간에서 제1 에너지를 갖는 방사선이 방사되고, 상기 제2 기간에서 제2 에너지를 갖는 방사선이 방사되며,
    상기 동작을 행하게 하는 단계와 상기 방사선 화상을 얻는 단계에서는, 상기 복수의 화소 각각에서, 상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 기간 동안 상기 리셋부가 상기 전하-전압 변환부의 전위를 리셋하지 않음으로써 상기 전하-전압 변환부의 전위가 변화하지 않는, 방사선 촬영 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복수의 화소 각각은, 상기 전하 축적부에 접속된 제1 주전극, 상기 전하 축적부에 접속되지 않는 제2 주전극, 및 제어 전극을 갖는 하나 이상의 트랜지스터를 포함하고, 상기 하나 이상의 트랜지스터는, 상기 제어 전극에서 온(ON) 전압을 수신함으로써 상기 제1 주전극과 상기 제2 주전극을 전기적으로 접속하며,
    상기 제1 기간 및 상기 제2 기간을 포함하는 상기 기간 동안에는, 상기 하나 이상의 트랜지스터의 상기 제어 전극에 인가하는 전압을 변화시키지 않음으로써 상기 전하-전압 변환부의 전위가 변화하지 않는, 방사선 촬영 방법.
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