KR102282684B1 - 디지털 방사선 촬영 검출기 이미지 판독 프로세스 - Google Patents

Abstract

방사선 촬영 검출기는 한번에 하나의 로우씩, 광 센서들의 로우들의 각각을 이미지 판독하는 동안 제1 부분 노출된 이미지 신호를 획득한다. 각 로우의 제1 스캔은 부분 전하를 갖는 일부 로우들 및 전체 전하를 갖는 다른 로우들을 포함하는, 로우들의 각 셀에 전달되는 전하를 측정하는 것, 및 스캔 동안 제1 널 이미지 신호를 획득하는 것을 포함한다. 제2 스캔은 부분 전하를 갖는 그러한 로우들에 전달되는 남은 전하를 측정하는 것을 포함한다. 널 이미지 신호는 제1 두 개의 스캔의 합에서 감해진다.

Description

디지털 방사선 촬영 검출기 이미지 판독 프로세스{DIGITAL RADIOGRAPHY DETECTOR IMAGE READOUT PROCESS}

본 발명은 일반적으로 의료 이미징, 및 특히 디지털 방사성 촬영 이미징 및 보다 상세하게는 디지털 방사선 촬영 검출기의 이미지 판독 동작의 신호 무결성을 향상시키기 위한 장치 및 방법들에 관한 것이다.

고정형 및 이동형 방사선 촬영 이미징 장비가 x-선 검출기 상에서 x-선 이미지들을 캡처하기 위한 의료 시설들에 채용된다. 그러한 의료 x-선 이미지들은 다양한 기술 이를테면 방사선 촬영 검출기들에서의 컴퓨터 방사선 촬영(CR) 및 디지털 방사선 촬영(DR)을 사용하여 캡처될 수 있다.

관련 기술 DR 이미징 패널은 각 센서가 이미지 데이터의 단일 픽셀을 제공하는, 로우-바이-컬럼 매트릭스로 배열되는, 각각의 센서들의 어레이를 사용하여 섬광 매체로부터 이미지 데이터를 획득한다. 각 픽셀은 일반적으로 해당 기술분야에 일반적으로 공지된 바와 같이, 동일-평면 또는 수직으로 집적된 방식으로 제조될 수 있는 광센서 및 스위칭 소자를 포함한다. 이들 이미징 디바이스들에서, 수소화 비결정 실리콘(a-Si:H)이 통상적으로 각 픽셀에 대해 요구되는 광다이오드 및 박-막 트랜지스터 스위치를 형성하는데 사용된다. 하나의 공지된 영상 배열체는, 전면이 감광성 소자들의 어레이를 포함하고 후면이 박-막 트랜지스터(TFT) 스위치들의 어레이를 포함한다.

그러나, 특히 a-Si DR 검출기들과 작동하도록 설계된 x-선 장치에 의해 획득될 때, 의료 x-선 이미지들의 일관성 및 품질의 향상들에 대한 요구가 존재한다. 또한 x-선 소스 제어 전자 기기들에 연결되고 그것들을 유보하는 외부 하드웨어 연결들을 가지는 것과 같이, DR 검출기가 준비될 때까지 x-선 노출이 지연되지 않는 x-선 노출 이벤트의 검출에 대한 요구가 존재한다. 또한, x-선 노출 및 이미징 판독 동작이 개시되기 전에 저 주파수 자기장 근처에 의해 생성되는 외부 신호들의 검출에 대한 요구가 존재한다.

x-선 노출 및 이미징 판독 동작이 수행되기 전에 이미지 판독 회로에 가까운 외부 저 주파수 자기장을 검출하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 성능은 DR 시스템의 운영자에게 이러한 잡음 상태를 경보하는 혜택을 제공하고 임상 진단상 표준들을 충족하지 않는 DR 이미지들을 생성하는 환자에의 방사선 노출을 최소화한다. 또한 이미지 판독 프로세스가 x-선 빔 노출과 동시에 실행되거나 또는 오버랩될 때 발생되는 이미지 결함들의 제거를 위한 방법을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

일 실시예에서, 로우들 및 컬럼들로 배열되는 다수의 전기-충전 가능한 감광성 셀을 포함하는 영역 x-선 검출기가 개시된다. 전자 회로들, 또는 전하 집적기가 각 컬럼의 셀들에 전달되는 전하의 판독을 제공하기 위해 제어 가능한 로우 선택 스위치들에 의해 각 컬럼의 셀들에 부착된다. 획득 제어 전자 회로는 한번에 하나의 로우씩 셀들의 로우의 각각을 판독하는 동안 제1 부분 노출된 이미지 신호를 획득하되, 현재 로우의 제1 스캔은 전자 회로들을 사용하고, 전자 회로들을 재설정하여, 로우의 각 셀에 전달되는 총 전하를 측정하는 것을 포함하는, 제1 부분 노출된 이미지 신호를 획득하고; 전자 회로들에 의해 현재 로우의 각 셀의 전하를 복원하고; 그리고 한번에 하나의 로우씩 셀들의 로우들의 각각을 판독하는 동안 제1 널 이미지 신호를 획득하고, 그리고 전자 회로들에 의해, 그리고 전자 회로들을 재설정하여 로우의 각 셀에 전달되는 총 전하를 측정하는 것을 포함하는 현재 로우의 제2 스캔을 획득하도록 프로그램된다.

다른 실시예에서, 각 컬럼의 픽셀들에 전달되는 전하의 판독을 제공하기 위해 각 컬럼의 픽셀들에 부착되는 전하 집적기 회로들을 갖는 로우들 및 컬럼들로 배열된 복수의 전기-충전 가능한 감광성 픽셀들을 포함하는 영역 x-선 검출기를 작동하는 방법이 개시된다. 방법은 한번에 하나의 로우씩, 픽셀들의 부분의 로우들의 각각의 이중 스캔 동안 신호들의 쌍을 획득하는 단계를 포함한다. 이중 스캔은 제1 미리 결정된 시간 기간 동안 현재 로우의 픽셀들을 이네이블하는 것, 전하 집적기 회로들에 의해 로우의 각 픽셀에 전달되는 총 전하를 측정하는 것, 제1 부분 이미지 신호의 로우를 형성하기 위해 총 전하를 출력하는 것, 및 전하 집적기 회로들 및 현재 로우의 픽셀들을 재설정하는 것을 포함한다. 각 로우의 제2 스캐닝은 현재 로우의 픽셀들을 디세이블하는 것, 전하 집적기 회로들에 의해 현재 로우의 각 픽셀의 각 컬럼에 전달되는 전하를 측정하는 것, 널 이미지 신호를 형성하기 위해 상기 각 셀의 각 컬럼에 전달되는 전하를 출력하는 것, 및 전하 집적기 회로들을 재설정하는 것을 포함한다.

다른 실시예에서, 컴퓨터 구현 방법은 픽셀들의 2차원 어레이에서의 이미지 전하 레벨을 스캔하는 단계 및 스캔된 픽셀들의 전하 레벨을 전자 메모리의 제1 부분에 기록하는 단계를 포함한다. 픽셀들의 2차원 어레이는 부분 이미지 전하를 갖는 스캔된 픽셀들의 제1 서브세트 중 적어도 하나를 야기하도록 픽셀들의 어레이에 전하들을 발생시키는 스캔하는 단계 동안 방사선 촬영 방사선에 노출된다. 스캔된 픽셀들의 제2 서브세트는 전체 이미지 전하를 가진다. 픽셀들은 재스캔되고 전자 메모리의 제2 부분에 기록된 후, 전자 메모리의 제1 부분에 기록된 전하 및 전자 메모리의 제2 부분에 기록된 전하가 합해진다. DR 이미징 시스템 및 방법들의 일부 개시된 실시예들의 실시에서 실현될 수 있는 이점은 외부 자기장에 의해 야기되는 결함들을 정정함으로써 DR 이미지들의 판독을 향상시키는 것이다.

본 발명의 내용은 단지 하나 이상의 예시적인 실시예에 따라 본 출원에 개시되는 청구 대상의 간단한 개요를 제공하도록 의도되고, 청구항들을 해석하기 위한 가이드로서의 역할을 하거나 단지 첨부된 청구항들에 의해 정의되는, 본 발명의 범위를 정의 또는 제한하지 않는다. 본 발명의 내용은 아래 상세한 설명에서 설명되는 간략화된 형태로 개념들의 예시적인 선택을 소개하기 위해 더 제공되고 청구된 청구 대상의 중요한 피처들 또는 본질적인 피처들을 식별하도록 의도되지 않고, 청구된 청구 대상의 범위를 결정하기 위한 보조로서 사용되도록 의도되지도 않는다. 청구된 청구 대상은 배경기술에서 언급된 임의의 또는 모든 난점을 해결하는 구현들로 제한되지 않는다.

본 발명의 피처들이 이해될 수 있도록, 본 발명의 상세한 설명이 특정한 실시예들을 참조하여 개시되며, 그 중 일부가 첨부 도면들에 예시된다. 그러나, 도면들이 본 발명의 단지 특정한 실시예들을 예시하는 것을 주의해야 하며 그 결과 본 발명의 범위가 다른 동등하게 효과적인 실시예들을 포괄할 수 있기 때문에, 그것의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 예를 들어, 상기 요약 설명들은 요소들이 교환 가능하지 않은 각각의 개별 실시예들을 설명하도록 의도되지 않는다. 사실상, 특정한 실시예와 관련된 바와 같이 설명된 요소들 중 많은 요소는 다른 개시된 실시예들의 요소들과 함께, 그리고 그것들과 가능한 상호 교환되게 사용될 수 있다. 많은 변경 및 변형이 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고 그것의 범위 내에서 이루어질 수 있고, 본 발명은 모든 그러한 변형을 포함한다. 아래 도면들은 상대적인 크기, 각도 관계, 상대적인 위치, 또는 타이밍 관계에 대하여 임의의 정밀한 축척으로도, 또는 요구된 구현의 호환, 치환, 또는 재현에 대하여 임의의 조합 관계로도 도시되지 않은 것으로 의도된다. 도면들에서, 같은 부호들은 다양한 도면 전체에 걸쳐 같은 부분들을 표시하도록 사용된다. 따라서, 본 발명의 추가적인 이해를 위해, 다음 상세한 설명에 대해 참조되고, 다음 도면들과 관련하여 판독될 수 있다:
도 1은 대표적인 방사선 촬영 이미징 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1의 대표적인 방사선 촬영 이미징 시스템에서 사용되는 DR 검출기에 대한 대표적인 이미징 어레이의 부분의 개략도이다.
도 3은 대표적인 휴대용 무선 DR 검출기의 사시도를 도시한다.
도 4는 도 3의 휴대용 무선 DR 검출기의 섹션 라인 A-A에 따른 대표적인 단면도이다.
도 5는 대표적인 픽셀 셀 및 선택된 구성 성분들을 도시하는 도해이다.
도 6a 및 도 6b는 외부 신호들의 발생을 도시하는 대표적인 픽셀 셀들을 예시한다.
도 7은 DR 검출기에서 이미지 판독 동작에 대한 대표적인 판독 프로세스를 도시하는 도해이다.
도 8은 DR 검출기에 대한 인터리브 널 로우 판독 프로세스를 사용하는 대표적인 이미지 판독 프로세스를 도시하는 도해이다.
도 9는 대표적인 파형들 및 대표적인 이미지 판독 절차에 의해 생성되는 이미지 세트들을 도시하는 도해이다.
도 10 및 도 11은 두 개의 이미지 데이터 세트를 사용하는 대표적인 재구성을 예시한다.

DR 검출기에 의해 수행되는 이미징 판독 동작 동안 이미지 데이터가 최종적으로 프로세싱될 때 저하된 이미지 품질을 야기하는 데이터 에러들을 도입함으로써 DR 검출기의 판독 동작에 영향을 미치는 원치 않는 외부 신호들이 존재할 수 있다. 외부 신호들은 검출기 외부 잡음원들에서 또는 검출기 하우징 내 소스들에서 기인할 수 있다. 외부 신호들은 또한 이미지 판독이 x-선원 활성과 동시에 발생하면 판독 동작 동안 생성될 수 있다. 외부 자기장은 판독 회로에 또는 광센서 어레이에서의 픽셀들 상에 기생 효과들을 야기할 수 있는 이미징 룸에서 DR 시스템 및 관련 장비에 의해 발생될 수 있다.

통상적으로 DR 검출기 이미지 판독 동작을 방해하는 것으로 발견되는 외부의 외부 신호의 하나의 유형은 약 1 킬로헤르츠에서 수백 킬로헤르츠까지의 범위의 저 주파수 자기장에 의해 야기된다. 이들 자기장은 DR 검출기에 아주 근접한 전기 장비에 의해 생성될 수 있다. 통상적으로, 이들 잡음 유발 자기장은 구성요소들 이를테면 자속을 발산하는 인덕터들 또는 AC 모터들에 의해 발생된다. 외부 잡음의 다른 소스는 높은 전압들을 발생시키는 파워 서플라이들을 포함한다. 이들 파워 서플라이들은 보통 DR 검출기와 사용되는 자동 노출 제어 하드웨어에 의해 요구된다.

DR 검출기의 동작들에 영향을 미치는 외부 잡음은 DR 검출기의 픽셀 어레이에 고유한 기생 커패시턴스를 통해 DR 검출기 내로 들어간다. DR 검출기의 판독 동작은 x-선원이 운영자에 의해 미리 결정되고 구성되는 고정 노출 기간 동안 x-선 방사를 위해 환자 및 검출기에 노출된 후 수행될 수 있다. "정확히" x-선원과 일치하는, 대응하는 DR 검출기 집적 기간은 이미지 판독 프로세스가 보통 DR 검출기 집적 기간을 따르기 때문에, x-선원이 턴 오프된 후 종료하도록 구성될 수 있다. x-선원 노출 기간 동안 발생하는 이미지 판독 프로세스의 부분은 x-선원에 의해 야기되는 잡음 신호들에 영향을 받기 쉽다.

x-선 노출과 동시에 이미지 판독을 수행하는 것이 바람직한 경우들이 있을 수 있다. 이 경우 DR 검출기에서의 이미지 판독이 x-선원 노출 프로세스가 시작되기 전 개시될 수 있다. 이미지 판독 프로세스는 모든 이미지 프레임이 획득되고 저장될 때까지 계속하여 실행될 수 있다.

x-선 노출의 시작은 이미지 프로세싱 소프트웨어 테스트들이 각각 증가된 신호 무결성을 위해 이미지 로우를 판독하는 판독 프로세스와 동시에 실행되는 이미지 프로세싱 소프트웨어에 의해 검출될 수 있다. x-선 빔 노출의 시작이 검출된 후, 로우별 이미지 판독은 신호 레벨이 약 0으로의 사전-노출 레벨로 리턴할 때까지 계속된다. x-선 빔 노출이 완료된 후, 이미지 판독 프로세스는 데이터의 (노출되지 않은) 최종 '이미지 없는' 프레임 소위 다크 이미지, 또는 래그 이미지를 획득하기 위해 적어도 하나 이상의 판독 사이클 동안 계속되며, 이는 이전 이미지 데이터 프레임들을 조절 및 정정하기 위해 사용된다. 모든 수집된 이미지 프레임이 수 개의 이미지 데이터 프레임을 저장하기 위한 전자 메모리 위치들을 포함하는 DR 검출기 내부의 이미지 버퍼를 포함할 수 있는, 이미지 버퍼에 저장되었을 때, 포스트 이미지 프로세싱 기능이 최종 이미지를 생성하기 위해 버퍼링된 이미지 프레임들 상에서 수행된다. DR 검출기의 이미지 판독에 대한 이 방법은 DR 검출기 시스템이 x-선 노출을 위해 준비될 때까지 x-선원 제어 전자기기들에 연결하고 그것들을 유보하는 침해성의 외부 하드웨어 연결들에 대한 요구 없이 x-선 노출 이벤트의 비동기식 이미지 판독을 제공하는 혜택을 가진다. 그러나, 이러한 이미지 판독 방법은 판독 방법 동안 누설 전류를 발생시키는 기생 커패시턴스 및 x-선 빔 노출에 의해 부분적으로 유발되는 이미지 결함들을 야기한다.

도 1은 일 실시예에 따라, 일반적으로 평면인 DR 검출기(40)(설명의 명확성을 위해 하우징 없이 도시됨), 방사선 촬영 에너지를 발생시키도록 구성된 x-선원(14), 및 DR 검출기(40)에 의해 캡처된 이미지들을 디스플레이하도록 구성된 디지털 모터(26)를 포함하는 디지털 방사선 촬영 (DR) 이미징 시스템(10)의 사시도이다. DR 검출기(40)는 전기적으로 자체 어드레스를 가진 로우들 및 컬럼들로 배열되는, 검출기 셀들(22)(광센서들)의 2차원 어레이(12)를 포함할 수 있다. DR 검출기(40)는 x-선원(14)에 의해 발산되는, 방사선 촬영 에너지 노출 동안 대상체(20)를 통과하는 x-선들(16), 또는 방사선 촬영 에너지 펄스를 수용하도록 위치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 방사선 촬영 이미징 시스템(10)은 선택적으로 대상체(20)의 미리 선택된 영역(18)으로 조준되고 그 영역을 통과하는, 콜리메이트 x-선들(16), 예를 들어 x-선 빔을 발산하는 x-선원(14)을 사용할 수 있다. x-선 빔(16)은 대상체(20)의 내부 구조에 따라 그것의 복수의 선에 따른 각도들을 바꿈으로써 감쇠될 수 있으며, 이 감쇠된 선들은 감광성 검출기 셀들(22)의 어레이(12)에 의해 검출된다. 평면형 DR 검출기(40)는 x-선원(14)에 의해 발산되는 복수의 선(16)의 대체로 중앙선(17)에 관해 수직으로, 가능한 많이, 위치된다. 각각의 감광성 셀들(픽셀들)(22)의 어레이(12)는 컬럼 및 로우에 따라 그것들의 위치에 의해 전기적으로 판독(스캔)될 수 있다. 본 출원에서 사용될 때, 용어들 "컬럼" 및 "로우"는 광센서 셀들(22)의 수직 및 수평 배열을 나타내고, 설명의 명확성을 위해, 로우들은 수평으로 연장하고 컬럼들은 수직으로 연장하는 것으로 가정될 것이다. 그러나, 컬럼들 및 로우들의 배향은 임의적인 것이고 본 출원에서 개시된 임의의 실시예들의 범위를 제한하지 않는다. 더욱이, 용어 "대상체"는 도 1의 설명에서 사람 환자로서 예시될 수 있지만, 그러나 DR 이미징 시스템의 대상체는, 용어가 본 출원에서 사용됨에 따라, 사람, 동물, 무생물, 또는 그의 부분일 수 있다.

하나의 대표적인 실시예에서, 감광성 셀들(22)의 로우들은 어레이(12)로부터의 노출 데이터가 전자 판독 회로(30)로 전송될 수 있도록 전자 스캐닝 회로(28)에 의해 한번에 하나 이상씩 스캔될 수 있다. 각 감광성 셀(22)은 셀에 수신되고 흡수되는, 감쇠된 방사선 촬영 방사선, 또는 x-선들의 세기, 또는 에너지 레벨에 비례하는 전하를 독립적으로 저장할 수 있다. 따라서, 각 감광성 셀은, 판독할 때, 이미지 프로세싱 전자기기들(34)에 의해 디지털로 디코딩되고 사용자에 의해 보기 위한 디지털 모니터(26)에 의해 디스플레이되도록 전송될 수 있는, 방사선 촬영 이미지(24)의 픽셀을 정의하는 정보, 예를 들어 밝기 레벨 또는 픽셀에 의해 흡수되는 에너지량을 제공한다. 전자 바이어스 회로(32)는 감광성 셀들(22)의 각각에 바이어스 전압을 제공하기 위해 2-차원 검출기 어레이(12)에 전기적으로 연결된다.

바이어스 회로(32), 스캐닝 회로(28), 및 판독 회로(30)의 각각은 연결된 케이블(유선)을 통해 획득 제어 및 이미지 프로세싱 유닛(34)과 통신할 수 있거나, DR 검출기는 획득 제어 및 이미지 프로세싱 유닛(34)에 무선으로 방사선 촬영 이미지 데이터를 전송하기 위한 무선 전송기를 구비할 수 있다. 획득 제어 및 이미지 프로세싱 유닛(34)은 예를 들어, 프로그램된 명령들의 사용에 의해, 제어 회로들(28, 30, 및 32)을 포함하여, 본 출원에서 설명되는 바와 같은 DR 검출기(40)의 동작들을 제어하기 위한 프로세서 및 전자 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 획득 제어 및 이미지 프로세싱 유닛(34)는 또한 방사선 촬영 노출 동안 x-선원(14)의 활성을 제어하기 위해 사용될 수 있어, x-선 튜브 전자 전류 크기, 및 그에 따라 x-선 빔(16)에서의 x-선속들, 및 x-선 튜브 전압, 및 그에 따라 x-선 빔(16)에서의 x-선들의 에너지 레벨을 제어한다.

획득 제어 및 이미지 프로세싱 유닛(34)은 DR 검출기(40)에서의 감광성 셀들(22)의 어레이(12)로부터 수신되는 방사선 촬영 노출 데이터에 기반하여, DR 검출기로부터 수신되는 복수의 데이터 프레임을 저장하고 모니터(26)로 이미지 (픽셀) 데이터를 전송할 수 있다. 대안적으로, 획득 제어 및 이미지 프로세싱 유닛(34)은 이미지 데이터를 프로세싱하고 그것들 저장할 수 있거나, 그것은 지역적 또는 원격으로 액세스 가능한 메모리에, 프로세싱되지 않은 원 이미지 데이터를 저장할 수 있다.

DR 검출기(40)의 직접 검출 실시예에 대하여, 감광성 셀들(22)은 x-선들에 민감한 감지 소자(즉 그것은 x-선들을 흡수하고 흡수된 x-선 에너지의 크기에 비례하여 상당한 양의 전하 운반체들을 발생시킨다)를 각각 포함할 수 있다. 스위칭 소자는 대응하는 x-선 감지 소자의 전하 레벨을 판독하기 위해 선택적으로 활성화되도록 구성될 수 있다. DR 검출기(40)의 간접 검출 실시예에 대하여, 감광성 셀들(22)은 가시 스펙트럼에서 광선들에 민감한 감지 소자(즉 그것은 광선들을 흡수하고 흡수된 광 에너지의 크기에 비례하여 상당한 양의 전하 운반체들을 발생시킨다) 및 대응하는 감지 소자의 전하 레벨을 판독하기 위해 선택적으로 활성화되는 스위칭 소자를 각각 포함할수 있다. 섬광기, 또는 파장 변환기는 입사 x-선 방사선 촬영 에너지를 가시 광 에너지로 변환하기 위해 광 민감 감지 소자들 위에 배치된다. 따라서, 본 출원에서 개시된 실시예들에서, DR 검출기(40)가 DR 검출기의 간접 또는 직접 유형을 포함할 수 있음이 주의되어야 한다.

감지 어레이(12)에서 사용되는 감지 소자들의 예들은 광전자 변환 디바이스들의 다양한 유형(예를 들어, 광센서들) 이를테면 광다이오드들(P-N 또는 PIN 다이오드들), 광-커패시터들(MIS), 광트랜지스터들 또는 광컨덕터들을 포함한다. 신호 판독을 위해 사용되는 스위칭 소자들의 예들은 MOS 트랜지스터들, 바이폴라 트랜지스터들 및 다른 p-n 접합 구성요소들을 포함한다.

도 2는 DR 검출기(40)에 대한 2-차원 어레이(12)의 부분의 개략도(240)이다. 동작이 위에서 설명된 광센서 어레이(12)와 일치할 수 있는, 광센서 셀들(212)의 어레이는 다수의 수소화 비결정 실리콘(a-Si:H) n-i-p 광다이오드들(270) 및 각각 게이트(G), 소스(S), 및 드레인(D) 단자들을 갖는 전계 효과 트랜지스터들(FET들)로서 형성되는 박막 트랜지스터들(TFT들)(271)을 포함할 수 있다. 본 출원에 설명되는 DR 검출기(40), 이를테면 DR 검출기의 실시예들에서, 광센서 셀들의 2-차원 어레이(12)는 DR 검출기 구조의 인접한 레이어들에 인접해 있는 디바이스 레이어에 형성될 수 있다. 복수의 게이트 드라이버 회로(228)는 TFT들(271)의 게이트들에 인가되는 전압을 제어하는 복수의 게이트 라인(283)에 전기적으로 연결될 수 있고, 복수의 판독 회로들(230)은 데이터 라인들(284)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 그리고 복수의 바이어스 라인(285)은 광다이오드들(270)에 인가되는 전압을 제어하는 바이어스 라인 버스 또는 가변 바이어스 기준 전압 라인(232)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전하 증폭기들(286)은 그로부터 신호들을 수신하기 위해 데이터 라인들(284)에 전기적으로 연결될 수 있다. 전하 증폭기들(286)로부터의 출력들은 멀티플렉서(287), 이를테면 아날로그 멀티플렉서에, 그 후 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(288)에 전기적으로 연결될 수 있거나, 그것들은 원하는 레이트로 디지털 방사선 촬영 이미지 데이터를 스트리밍하기 위해, ADC에 직접 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 도 2의 개략도는 DR 검출기(40) 이를테면 a-Si:H 기반 간접 플랫 패널 이미저의 부분을 나타낼 수 있다.

입사 x-선들, 또는 x-선 광자들(16)은 섬광기에 의해, 광학 광자들, 또는 광선들로 변환되며, 이 광선들은 이어서 a-Si:H n-i-p 광다이오드들(270)에 충돌 시, 전자-홀 쌍들, 또는 전하들로 변환된다. 일 실시예에서, 픽셀로서 본 출원에서 동등하게 지칭될 수 있는, 대표적인 검출기 셀(222)은 바이어스 라인(285)에 전기적으로 연결된 이의 애노드 및 TFT(271)의 드레인(D)에 전기적으로 연결된 이의 캐소드를 갖는 광다이오드(270)를 포함할 수 있다. 바이어스 기준 전압 라인(232)은 검출기 셀들(222)의 각각에서 광다이오드들(270)의 바이어스 전압을 제어할 수 있다. 광다이오드들(270)의 각각의 전하 용량은 바이어스 전압 및 이의 커패시턴스의 함수이다. 일반적으로, 역 바이어스 전압, 예를 들어, 음의 전압은 입사 광선들에 의해 발생되는 전하들에 대해 이의 수집 효율을 향상시키기 위해 광다이오드들(270)의 각각의 p-n 접합에 걸쳐 전기장(및 그러므로 공핍 영역)을 생성하기 위해 바이어스 라인들(285)에 인가될 수 있다. 광센서 셀들의 어레이(212)에 의해 표현된 이미지 신호는 광다이오드들에 의해 집적될 수 있는 한편 이의 연관된 TFT들(271)은 예를 들어, 게이트 드라이버 회로들(228)을 통해 음의 전압으로 게이트 라인들(283)을 유지함으로써, 비-도전 (오프) 상태로 유지된다. 광센서 셀 어레이(212)는 게이트 드라이버 회로들(228)에 의해 TFT들(271)의 로우들을 도전 (온) 상태로 순차적으로 스위칭함으로써 판독될 수 있다. 픽셀들(22)의 로우가 예를 들어 양의 전압을 대응하는 게이트 라인(283)에 인가함으로써, 도전 상태로 스위칭될 때, 이의 픽셀들에서의 광다이오드로부터 수집된 전하는 데이터 라인들(284)에 따라 전달되고 외부 전하 증폭기 회로들(286)에 의해 집적될 수 있다. 그 후 로우는 비-도전 상태로 다시 스위칭될 수 있고, 프로세스는 광센서 셀들의 전체 어레이(212)가 판독될 때까지 각 로우에 대해 반복된다. 집적된 신호 출력들은 외부 전하 증폭기들(286)로부터 병렬-직렬 컨버터, 이를테면 멀티플렉서(287)를 사용하여 아날로그-디지털 컨버터(ADC)(288)로 전달되며, 이들은 함께 판독 회로(230)를 구성한다.

이러한 디지털 이미지 정보는 이어서 그 후 디지털로 저장되고 모니터(26) 상에 바로 디스플레이될 수 있거나, 저장된 이미지를 포함하는 디지털 전자 메모리에 액세스함으로써 이후 시간에 디스플레이 될 수 있는 디지털 이미지를 생성하기 위해 이미지 프로세싱 시스템(34)에 의해 프로세싱될 수 있다. 도 2를 참조하여 설명된 바와 같은 이미징 어레이를 갖는 플랫 패널 DR 검출기(40)는 단일-샷(예를 들어, 정지형, 방사선 촬영) 및 연속적인(예를 들어, 형광 투시) 이미지 획득 양자가 가능할 수 있다.

도 3은 본 출원에 개시된 DR 검출기(40)의 실시예에 따라 대표적인 종래 기술의 일반적으로 직사각형, 평면인, 휴대용 무선 DR 검출기(300)의 사시도를 도시한다. DR 검출기(300)는 DR 검출기(300)의 광센서 어레이 부분(22)을 포함하는 멀티레이어 구조를 에워싸는 하우징(314)을 포함할 수 있다. DR 검출기(300)의 하우징(314)은 DR 검출기(300)의 내부 볼륨을 둘러싸는 연속적인, 강성, 방사선-비투과성 인클로저를 포함할 수 있다. 하우징(314)은 네 개의 직교 에지(318) 및 DR 검출기(300)의 상면(322) 맞은편에 배치된 저면(321)을 포함할 수 있다. 상부 커버(312)는 DR 검출기(300)의 내부 볼륨에 멀티레이어 구조를 대체로 에워싸는 하우징(314)과 함께, 그 사이에 밀봉을 형성하기 위해 하우징(314)에 부착될 수 있는 상면(322)을 에워싼다. 상부 커버(312)는 이의 상당한 감쇠 없이 x-선들(16)을 전달하는 물질, 즉, 방사선 투과성 물질, 이를테면 탄소 섬유 또는 플라스틱 물질로 만들어질 수 있다.

도 4를 참조하면, DR 검출기(300)(도 3)의 대표적인 실시예의 섹션(A-A)에 따른 대표적인 단면도가 개략적인 형태로 예시된다. 공간 기준 목적들을 위해 본 출원에서 사용될 때, DR 검출기(400)의 하나의 주요 표면은 상면(451)으로서 지칭될 수 있고 제2 주요 표면은 저면(452)으로서 지칭될 수 있다. 멀티레이어 이미징 구조는 하우징(314) 및 상부 커버(312)에 의해 에워싸이는 내부 볼륨(450) 내에 배치되고 디바이스 레이어(402)로서 개략적으로 도시된 2-차원 이미징 센서 어레이(12) 위에 섬광기 레이어(404)를 포함할 수 있다. 섬광기 레이어(404)는 방사선 투과성 상부 커버(312) 바로 아래에 있을(예를 들어, 직접적으로 연결될) 수 있고, 이미징 어레이(402)는 섬광기(404) 바로 아래에 있을 수 있다. 대안적으로, 가요성 레이어(406)는 충격 흡수를 제공하기 위해 멀티레이어 구조의 부분으로서 섬광기 레이어(404) 및 상부 커버(312) 사이에 위치될 수 있다. 가요성의 레이어(406)는 상부 커버(312) 및 섬광기(404) 양자에 대한 상당한 양의 가요성 지지를 제공하도록 선택될 수 있고, 기포 고무 유형의 물질을 포함할 수 있다.

기판 레이어(420)는 광센서들의 어레이(402)가 형성되는 강성 유리 레이어와 같은 이미징 어레이(402) 아래에 배치될 수 있고, 멀티레이어 구조의 다른 레이어를 포함할 수 있다. 기판 레이어(420) 아래에 방사선-비투과성 차폐 레이어(418)는 기판 레이어(420)를 통과하는 x-선들의 산란을 방지하는 것을 돕기 위해 뿐만 아니라 내부 볼륨(450)에서의 다른 표면들로부터 반사되는 x-선들을 차단하기 위해 x-선 차단 레이어로서 사용될 수 있다. 스캐닝 회로(28), 판독 회로(30), 및 바이어스 회로(32)(도 1)를 포함하는, 판독 전자기기들은 이미징 어레이(402)와 동일-평면에 형성될 수 있거나, 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 보드들(424, 425)에 전기적으로 연결된 집적 회로들의 형태로 프레임 지지 부재(416) 아래에 배치될 수 있다. 프레임 지지 부재(416)는 바로 설명된 멀티레이어 구조에 대한 지지를 제공하기 위해 프레임 지지 빔들(422)을 사용하여 하우징(314)에 고정된다. 이미징 어레이(402)는 복수의 가요성의, 밀봉된 컨덕터를 포함할 수 있는 가요성 커넥터(428)를 통해, 판독 전자기기들(28, 30, 32)에 전기적으로 연결된다. x-선속은 대표적인 x-선 빔(16)에 의해 표현되는 방향으로, 방사선 투과성 상부 패널 커버(312)를 통과하고 고-에너지 x-선들(16), 또는 광자들에 의한 자극이 섬광기(404)가 그 후 이미징 어레이(402)의 광센서들에 수용되는 가시광선들로서 저 에너지 광자들을 발산하게 하는 경우 섬광기(404) 위에 충돌할 수 있다. 프레임 지지 부재(416)는 하우징(314)에 멀티레이어 구조를 단단하게 장착할 수 있고 프레임 지지 빔들(422) 및 하우징(314) 사이에 탄성 패드들(미도시)을 배치함으로써 충격 흡수기로서 더 작동할 수 있다. 패스너들(410), 이를테면 스크류들은 하우징(314)에 상부 커버(312)를 고정적으로 부착하고 그것들이 접촉되는 영역(430)에서 그 사이에 밀봉을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 범퍼(412)는 추가적인 충격-흡수를 제공하기 위해 DR 검출기(400)의 에지들(318)을 따라 부착될 수 있다.

도 5는 TFT(271)의 소스 및 드레인 사이에 기생 커패시턴스(276)의 표현을 포함하여, 바이어스 버스(232), 게이트 라인(283), 및 데이터 라인(284)에 연결되는 픽셀 셀(222)을 예시한다. 기생 커패시턴스(276)는 데이터 라인(284)에 광다이오드(270)의 캐소드를 결합시킨다. 기생 커패시턴스는 TFT(271)가 고 임피던스 '오프' 상태에 있을 때에도 TFT(271) 주위에 저 임피던스 경로를 생성함으로써 이미지 판독 동작 동안 데이터 라인(284)으로 잡음 신호을 도입한다. 광다이오드(270)의 전하 저장 성능은 커패시턴스(275)에 의해 표현된다.

도 6a는 외부 신호들의 효과들에 의해 야기되는 픽셀 셀(222)에서 발생하는 대표적인 유해한 프로세스를 예시한다. 도 6a는 광다이오드(270)로부터의 두 개의 대표적인 신호 경로들을 포함한다. 신호 경로(210)는 TFT(271)를 통해 광다이오드(270)의 캐소드로부터 그리고 다운스트림 판독 회로를 향해 데이터 라인(284)으로 연결되고, DR 검출기 이미지 신호들을 운반하도록 설계된다. 제2 신호 경로(205)는 TFT(271)의 드레인 및 소스를 효과적으로 결합시키는 기생 커패시턴스(276)를 통해 TFT(271)를 우회하는 기생 신호 경로이다. 이 제1 신호 경로(210)는 TFT(271)가 게이트 라인(283)에 연결되는 게이트 드라이버에 의해 전달되는 게이트 라인(283) 상의 신호를 사용하여 저 임피던스 '온' 상태로 스위칭된다. 이 제1 신호 경로(210)는 설계된 신호 도전 경로이고 커패시턴스(275)에 의해 표현되는, 이의 정전용량 속성을 통해 광다이오드(270)에 저장되는 전하 레벨을 판독하기 위해 이미지 판독 동작 동안 사용된다. 기생 커패시턴스(276)는 시변 (비-DC) 신호들을 위한 저 임피던스 도전 경로를 생성하는 누설 커패시턴스로서 지칭될 수 있다. x-선 노출 기간은 전하가 광자 발생 광다이오드 전류를 통해 광다이오드에 축적되는 집적 시간으로 인해 그러한 시변 신호를 야기하고, 따라서 기생 커패시턴스(276)에 걸쳐 데이터 라인(284)으로의 누설을 야기한다. 대표적인 x-선 빔(광자들)(215)은 먼저 x-선 광자들에 반응하여, 광 광자들(220)을 발산하는 섬광기 레이어(225)에 충돌하여, DR 픽셀(22)에 수용될 수 있다. 광 광자들(220)은 차례로, 반응하여, 이의 고유한 커패시턴스(275)로 인해 광다이오드에 축적되는 전하 운반체들을 발생시키는 광다이오드(270)에 충돌한다.

도 6b의 그래프는 이의 수평축 상에, 이의 수직축 대 시간 상의 다양한 파형의 플롯을 예시한다. 파형(A)은 픽셀(222)에 의해 수용되는 한정된 지속기간의 x-선 펄스를 나타낸다. x-선 펄스가 픽셀(222)에 충돌하는 동안, 전하 운반체들은 파형(B)의 전압 증가로서 표현되는 광다이오드(270)에 축적된다. 전압 경사(B)는 시변 전압(dv/dt)으로서 표현될 수 있고 따라서 위에서 설명된 바와 같이 누설 경로(205)를 통해, 누설 전류 파형(C)에 의해 표현되는, 기생 커패시턴스(276)에 걸친 누설을 야기한다. 이렇게 하여, x-선 펄스 동안, 총 신호 파형(D)에 의해 표현되는, 데이터 라인(284) 상에서 측정되는 바와 같은 총 신호는 픽셀 전압의 합(파형(B)) 더하기 파형(C)의 에러 및 외부 누설 전류를 포함한다. 시간(t_samp)에서의 총 신호 파형(D)에 도시된 바와 같이, 에러(ε)는 누설 전류에 의해 야기된다. 시변 전압은 TFT(271)가 고 임피던스 ‘오프’ 상태에 있을 때에도 신호 경로(205)를 통해 누설 전류를 초래한다. 이 누설 전류는 이미지 판독 동작과 동시에 수행되는 x-선 노출에 의해 야기되는 외부 데이터 라인 신호의 소스이다.

임의의 픽셀의 이미지 판독 동안, 외부 누설 전류 신호는 데이터 라인 상에 존재할 것이고 그것들의 기생 커패시턴스(276)에 의해 동일한 데이터 라인에 연결되는 픽셀들, 즉 픽셀들의 컬럼에서의 모든 다른 누설 전류의 총 합과 동일하다. 이는 x-선 노출 동안 픽셀 광센서 어레이가 x-선속을 수용하는 시간 동안 단지 존재하는 이미지 판독 에러를 야기한다. 이미지 판독 및 x-선 노출 지속기간은 거의 동등하지 않을 것이고, 따라서, 이미지 판독 동작이 모든 이미지 데이터(광센서 전하)를 획득하기 위해, 이미지 판독 동작은 시간에 있어서 x-선 노출보다 길게 연장하도록 구성될 수 있다. 이 구성은 이미지 판독 시간 지속기간이 전부는 아니나, 부분적으로 외부 누설에 의해 영향을 받게 야기할 것이다.

도 7은 이미지 판독 프로세스(700)의 일 실시예를 예시하고 여기서 픽셀들의 로우들 n(701), n+1(702), n+2(703) 등은 한번에 하나씩 순차적으로 각각 판독되고 이미지 로우 버퍼(707)에 저장된다. 도 8은 이미지 버퍼(707)에 저장되는 이미지 판독들(701, 703, 705)로부터의 이미지 데이터 정보, 및 널 로우 버퍼(808)에 저장되는, 널 로우 판독들(802, 804, 806)로부터의 외부 신호 데이터 정보를 포함하는 상보적인 데이터 세트들을 획득하기 위해 판독 프로세스 시 널 로우 샘플들(802, 804, 806)을 사용하는 변형된 이미지 판독 프로세스(800)의 실시예를 예시한다. 버퍼들(707, 808)은 메모리의 상이한 자체 어드레스를 가진 부분들에 복수의 이미지 데이터 프레임을 저장하기 위한 전자 메모리를 포함할 수 있다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 하나의 변형된 이미지 판독 프로세스 실시예는 연속적인 이미지 로우(701, 703, 705), 널 로우(802, 804, 806) 판독들과 인터리빙되는 판독들을 포함할 수 있다. 특정한 이미지 로우 n(701)의 판독에서 시작하면, 이미지 데이터는 A/D 컨버터들(288)(도 2)에 의해 디지털화되고 이미지 로우 n(701)에 대응하는 메모리 위치에서의 이미지 로우 버퍼(707)에 저장된다. 이러한 이미지 로우 판독 뒤에 바로 널 로우(802) 판독이 이어지고 여기서 TFT들의 해당 특정한 로우에 대한 게이트 라인(283)(도 2)이 턴 오프되고 그것의 대응하는 데이터 라인들 상에 유발되는 임의의 외부 신호는 A/D 컨버터들(288)에 의해 디지털화된 후 이미지 데이터의 이미지 로우 n(701)에 대응하는 메모리 위치에서의 널 로우 버퍼(808)에 저장된다. 각각 널 로우(802, 804, 806), 판독이 뒤따르는 교번하는 이미지 로우(701, 702, 705), 판독들의 이러한 인터리빙된 프로세스는 각각, 널 로우 판독 동작으로 칭할 수 있고 데이터 라인들(284) 상에 존재하는 외부 신호들을 검출 및 캡처하기 위해 사용될 수 있다.

널 로우 판독 동작은 널 로우 판독 동작 동안 데이터 라인들(284)의 TFT들(271) 중 어떤 것도 ‘온’ 상태로 설정되지 않는다는 점을 제외하고 표준 이미지 로우 판독 프로세스와 유사하다. 예를 들어, 널 로우 판독 상태는 표준 이미지 로우 판독 프로세스를 반복하는 동안 턴 오프되는 모든 로우 게이트 드라이버(228)를 유지함으로써 달성될 수 있다. 널 로우 판독 프로세스가 수행될 때 획득되는 신호 정보는 픽셀들의 광다이오드들(270)로부터의 이미지 정보를 포함하지 않는 것이 아니라, 각각의 데이터 라인들(284) 상에 존재하는 외부 누설 신호 정보를 포함할 수 있다.

도 9는 이미지 데이터 프레임들(950)의 상보적인 세트들을 구현하는 프로세스(900)를 예시하고, 여기서 세트는 이미지 데이터 프레임들(951, 953, 955, 및 957), 및 로우 데이터 프레임들(960)을 포함할 수 있고, 여기서 세트는 널 로우 데이터 프레임들(961, 963, 965, 및 967)을 포함할 수 있다. 데이터 프레임들의 각 세트(950, 960)는 다크(또는 래그) 이미지 프레임들(955, 957), 및 다크(또는 래그) 널 로우 프레임들(965, 967), 즉 도 8에 대하여 본 출원에 설명된 바와 같이 인터리빙된 판독 절차를 수행함으로써 획득되는 모든 데이터 프레임을 포함할 수 있다. 모든 예시된 데이터 프레임(950, 960)은 이미지 로우 버퍼(707) 및 널 로우 버퍼(808) 양자를 포함하는 저장 버퍼(923)에 저장될 수 있다. 시간 지속기간을 나타내는 수평축(924)에 대하여, 저장 버퍼(923)는 각각, 이미지 및 널 로우 데이터 프레임들(951, 961)의 캡처에 선행하는 시간 간격 동안, 그리고 각각, 이미지 및 널 로우 데이터 프레임들(957, 967)의 캡처 후 캡처되는 추가 데이터 프레임들을 포함할 수 있다. 이렇게 하여, 선행하는 시간 간격에서 캡처되는 널 로우 데이터 프레임은 널 로우 데이터 프레임(961)에 예시된 바와 같은 외부 신호들의 밴드를 포함할 수 있고, 이는 외부 자속이 DR 검출기의 동작에 영향을 미치고 있음을 추론하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 검출은 DR 검출기에 가까운 자속의 잠재적인 소스들을 조사하도록 그리고 DR 장비에서 그러한 소스들을 더 멀리 이동시키도록 DR 장비의 운영자에게 통지 신호를 트리거하기 위해 사용될 수 있다. 본 출원에서 사용될 때, 용어 "프레임" 또는 "데이터 프레임"은 DR 검출기(40)에서의 픽셀 어레이(212)에 의해 캡처되는 데이터를 나타낸다. 픽셀 데이터의 로우들은 도 9의 사시도에서 수직으로 배향되고, 여기서 픽셀 데이터의 제1 로우는 "상부"로 라벨링된, 각각의 데이터 프레임(951-957 및 961-967)의 좌측에 위치되고, 픽셀 데이터의 마지막 로우(즉 하부)는 도 9의 사시도에서, 각각의 데이터 프레임(951-957 및 961-967)의 가장 우측에 위치된다. DR 검출기에서의 픽셀들의 로우들은 도시된 바와 같이 데이터 프레임들(951-957 및 961-967)을 발생시키기 위해 상부에서 하부까지 반복적으로 판독된다.

x-선원 활성화는 제1 시점(901)에서 시작하는 대표적인 50 ms 노출(903)로서 예시되고 x-선원이 제2 시점(909)에서, 비활성화되거나, 턴 오프될 때까지 계속된다. 픽셀 어레이(212)로부터 판독되도록 이용 가능한 이미지 데이터의 양은 그래프(914)에 의해 표현된다. 그래프(914) 상의 지점들은 이미지 데이터 프레임들(950-960)을 제공하는 DR 검출기로부터 판독되는 픽셀들의 로우들에 대응한다. 그래프(914)는 50 ms 노출(903) 동안, x-선 노출된 픽셀들에서 이용 가능한 이미지 데이터의 양이 그래프(914)의 상승 부분(915)에 의해 표시되는 바와 같이, 활성화 시점(901)에서의 제로 퍼센테이지 레벨로부터 비활성화 시점(909)에서의 전체 약 100% 레벨(916)까지 증가함을 표시한다. 이미지 데이터의 다수의 로우가 상승 시간(915) 동안 판독되고 있기 때문에, 각 그러한 로우는 완전한 이미지 데이터 없이 판독될 것이다. x-선원 활성화 지점(901)에 더 근접한 시간에 판독되는 그러한 로우들은 x-선원 비활성화 지점(909)에 더 근접한 시간에 판독되는 로우들보다 전체 이미지의 보다 작은 퍼센테이지를 포함할 것이다. x-선원 비활성화 지점(909) 후, 시간 지속기간(905) 동안 판독되는 그러한 로우들은 그래프(914)의 수평 부분(916)에 의해 표시되는 바와 같이 이미지 데이터의 전체 100%를 포함할 것이다. 이 전체 판독 기간(905) 동안 데이터 프레임들(951, 961)을 완료하기 위해, 시간(910) 즈음에, DR 검출기의 픽셀 어레이의 마지막 로우가 판독될 것이라는 것, 및 대략 시간(910) 후, 다음 데이터 프레임들(953, 963)을 발생시키기 위해 DR 검출기의 제1 로우(상부)에서 시작하여)(그리고 예시된 바와 같이 연속적인 다크 프레임들(955-957 및 965-967)에 대한 판독을 반복하여) DR 검출기 판독이 반복할 것이라는 것을 주의하자.

그래프(914)의 하강 부분(917)은 아직 판독되지 않은 픽셀들의 대응하는 로우들에서의 데이터의 양을 나타낸다. 이는 시점(901) 즈음에 대응하는 DR 검출기로부터 판독되는 픽셀들의 로우가 시점(911) 즈음에 대응하는 DR 검출기로부터 판독되는 픽셀들의 로우와 동일하고 시점(909) 즈음에 대응하는 DR 검출기로부터 판독되는 픽셀들의 로우가 시점(913) 즈음에 대응하는 DR 검출기로부터 판독되는 픽셀들의 로우와 동일하다는 것을 주의함으로써 이해될 수 있다. 이와 같이, 시간 기간(903) 동안 판독된 픽셀들의 로우들은 부분 이미지 프레임 데이터(즉, 완료되지 않은 활성 x-선 노출로 인한 100% 미만)를 포함하였고 여기서 픽셀들의 그러한 로우들로부터의 이미지 프레임 데이터의 나머지 비판독 부분은 시간 기간(907) 동안 판독된다. 상승 및 하강 데이터 지점들(915, 917), 각각으로부터의 판독 데이터를 합하는 것은 이미지 데이터 프레임의 해당 부분(또는 로우들)에 대하여 이용 가능한 이미지 데이터의 전체 100% 판독을 야기한다.

시간 기간(903) 동안의 x-선원의 활성화는 이미징 어레이(212)의 각 노출된 픽셀(222)에서의 전하 운반체들의 증가를 야기하고, 이는 각 노출된 픽셀(222)에서의 유발된 시변 전압을 야기한다. 본 출원에서 설명된 바와 같이, 시변 전압(dv/dt)은 판독 TFT들(271)이 턴 온되지 않을 때에도 이미징 어레이의 픽셀들에서, 그래프(918)에서, 기생 신호(919)를 발생시킨다. 이러한 기생 효과는 널 로우 데이터 버퍼 이미지(961)에 도시되고 여기서 외부 신호들은 x-선원 활성화 시간(903)에 대응하는 그래프(914)의 상승 부분(915) 동안 발생된다.

완전한 DR 이미지는 x-선 노출(903)에 대응하는 이미지 프레임 데이터의 100% 전체 판독을 야기하는 이미지 데이터 프레임들(951 및 953)을 먼저 합한 후, 널 로우 데이터 프레임(961)에 표현되는 총 널 로우 이미지 데이터에서 감함으로써 이제까지 획득된 DR 검출기 데이터 프레임들로부터 획득될 수 있다. 이러한 조합된 이미지 프레임 데이터는 도 6b의 그래프(D)를 참조하여 설명된 바와 같이 x-선 노출을 반복하는 총 데이터의 표현에 비교할 만할 수 있고, 널 로우 데이터 프레임은 도 6b에 도시된 바와 같이 에러 데이터(ε)에 비교할 만할 수 있다. 에러 데이터(널 로우 데이터 프레임(961))의 감함은 보다 정확한 DR 이미지를 야기한다.

이제 도 10 및 도 11을 참조하면, 바로 설명된 바와 같이 두 개의 이미지 프레임을 합하는 대표적인 프로세스가 예시된다. 이미지 데이터 프레임(951)은 이미지 버퍼에 수집되고 저장된 모든 이미지 데이터를 재구성하는 x-선 노출(903)에 대한 총 이미지 데이터 프레임(1101)을 획득하기 위해 이미지 데이터 프레임(953)에 합해진다. 다양한 이미지 프레임(951, 953, 961)은 이미지 버퍼(923)의 개별 부분들에 저장될 수 있고 조합된 이미지들 중 하나를 버퍼 메모리에서 대체하기 위해 합 또는 감에 의해 조합될 수 있거나, 대안적으로, 조합된 이미지는 이미지 버퍼의 다른 부분에 저장될 수 있다. 외부 잡음 결함은 1101의 조합된 이미지에서 가시적이지 않을 수 있으나 기생 신호가 축소된 조합된 이미지의 세그먼트(1103)에 보여질 수 있는 축소된 이미지에서 보다 양호하게 관찰될 수 있다. 이는 널 로우 판독 데이터의 감함을 통해 정정되는 총 이미지 데이터의 부분이다.

본 출원에서 대표적인 예가 되는 바와 같이, DR 검출기 시스템에 대한 이미지 판독 프로세스는 x-선 노출-집적 기간이 발생한 후 수행될 수 있다. 이미지 판독 동작의 목적은 노출-집적 프로세스에 의해 초래되는 DR 검출기의 픽셀 어레이로부터 x-선 노출된 환자 이미지 데이터를 획득하는 것이다. 이미지 정보는 본 출원에서 설명된 바와 같이, 내부 이미지 버퍼로 검출기 어레이의 각 픽셀 로우로부터 순차적으로 판독될 수 있다. 제1 노출된 이미지 판독 뒤에 바로 제2 비-노출-집적 기간이 이어질 수 있고, 이는 DR 검출기의 센서 어레이에 충돌하는 입사 x-선 방사가 없는 간격 동안 수행될 수 있다. 비-노출-집적 시간 동안 어떠한 x-선 방사도 존재하지 않기 때문에, 제2 판독 이미지(예를 들어, 래그 이미지(955))에 어떠한 새로운 이미지 정보도 존재하지 않는다. 그러나, 제1 이미지 판독 동작이 검출기 픽셀 어레이에 남는 작은 퍼센테이지의 신호 데이터를 남기기 때문에, 제2 판독 동작은 신호 데이터 위에 남은 이것을 복구한다. 제2 판독 이미지는 통상적으로 이미지 래그 또는 단순히 다크 이미지로서 지칭된다. 이들 단계들은 제2 다크 이미지 프레임을 획득하기 위해 x-선 방사 없이 제3 비-노출-집적 동작 이미지를 획득하도록 반복될 수 있다. 포스트 프로세싱 동작은 획득된 이미지 프레임들의 세트, 예를 들어, 하나 또는 두 개의 프레임을 가지는 노출된 이미지 상에서 수행될 수 있으며, 제1 비-노출된 다크 이미지 프레임 및 제2 비-노출된 다크 이미지 프레임은 최종적으로 결함이 없는 DR 검출기 이미지를 생성하기 위해, 합해지거나 다르게 프로세싱될 수 있다.

그 후 이미지 데이터 및 널 로우 데이터의 상보적인 세트가 본 출원에서 설명된 바와 같이, 이미지 판독 동작 동안 데이터 라인들 상에 존재하는 임의의 외부 신호의 크기를 결정하기 위해 프로세싱될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 신호 크기가 특정한 임계치를 초과할 때, 그것은 이미지 판독 데이터로부터 널 로우 데이터를 조합(예를 들어, 감함, 가중)하는 프로세스에 의해 이미지 데이터로부터 제거되거나 보상될 수 있다. 이미지 판독 데이터로부터 널 로우 데이터를 감하는 것은 널 로우 데이터가 픽셀 센서 어레이로부터의 이미지 데이터를 포함하지 않기 때문에 이미지 판독 데이터로부터 외부 신호 잡음을 제거하거나 감소시킬 수 있다.

그러한 방법들에 대한 하나의 통고는 이미지 판독 동작이 널 로우 판독 동작과 완벽하게 동시에 일어나지 않기 때문에, 외부 신호의 주파수 성분들이 널 로우 판독 동작의 판독 샘플링 주파수보다 큰(예를 들어, 두 배인) 미리 규정된 양인 경우 임의의 측정된 외부 신호에 있어서의 일부 에러가 존재할 수 있다. 이러한 상태는 나이퀴스트 샘플링 기준을 위반하고 널 로우 판독 데이터에서의 에러 에일리어스 신호를 생성할 수 있다. 이들 에일리어스 신호들이 존재하면 두 개의 이미지 세트를 감함으로써 이미지 데이터로부터 외부 신호들을 제거하는 것이 어려울 수 있다.

외부 신호 주파수들이 판독 샘플링 주파수보다 클 가능성이 있을 때 대안적인 방법이 사용될 수 있다. 이 방법은 x-선 노출 프로세스가 개시되기 전 수행되고 외부 저 주파수 자기장으로부터의 외부 신호 잠음이 x-선 노출 및 이미지 판독 동작이 시작되기 전 데이터 라인들 상에 존재하는지 검출하기 위해 사용될 수 있는 일련의 널 로우 판독 동작을 구현한다. 이 경우, 연속적인 널 로우 판독들이 수행되고 디지털화된 데이터 라인 신호들이 도 8에 도시된 버퍼들과 유사한 임시 로우 버퍼에 저장된다. 그 후 실시간 디지털 프로세싱 알고리즘이 획득되는 데이터의 크기, 또는 세기를 비교함으로써 임의의 외부 신호가 존재하는지 결정하기 위해 널 로우 판독 동작으로부터의 데이터에 적용된다. 외부 자기장의 주파수들이 널 로우 판독 샘플링 주파수보다 클 수 있을 것이나 이 방법은 단지 외부 신호가 존재했는지를 검출하기 위해 필요하기 때문에 널 로우 판독 데이터에서의 에일리어스 신호들이 문제는 아니다.

대표적인 실시예들에 따라, 널 로우 판독 데이터는 외부 신호들을 검출하고, 보상하고, 감소하며 그것들이 표준 이미지 판독 동작을 방해하는 것을 방지하기 위해 몇몇 방법으로 사용될 수 있다. 하나의 널 로우 판독 프로세스 실시예가 x-선 노출이 발생하기 전에 외부 신호들(예를 들어, 널 로우 판독 데이터)의 존재를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 이전에 논의된 바와 같이, 이미지 판독 동작이 x-선 방사 노출 동작과 동시에 수행될 때 외부 신호는 픽셀 어레이 센서에서의 모든 데이터 라인 상에 인가된다. 각각의 데이터 라인 상의 외부 신호의 크기는 전체 데이터 라인에 따른 광다이오드 위치들의 각각에서의 광자의 수에 따르고 이는 데이터 라인의 길이에 따른 광다이오드 위치들에서의 섬광기에 충돌하는 x-선속의 세기에 따른다.

데이터 라인들 상의 외부 신호를 검출하기 위한 대표적인 디지털 프로세싱 알고리즘들은 검출기 시스템의 내부에 배치되는, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이들(FPGA들) 및 CPU들과 같은, 고속 디지털 프로세싱 전자기기들을 사용하여 펌웨어 및 소프트웨어로 구현될 수 있다. 임의의 외부 신호가 검출되는 경우, 이 상태는 DR 검출기 시스템 하드웨어 및 소프트웨어에 의해 시스템 콘솔에서의 가시/가청 경고를 통해 운영자에게 전달될 수 있다. 그 후 운영자는 DR 검출기 시스템 이미지 판독 동작과의 간섭을 회피하기 위해 자기장의 소스를 제거하도록 방지 조치들을 취할 수 있다. 이는 이동성 x-선 유닛들에 의해 사용될 때, 병원 또는 클리닉 내 많은 상이한 위치에서 작동될 수 있는 휴대용 무선 DR 검출기 시스템들에 대해 특히 유용하다.

이미지 판독 동작이 본 출원에 설명된 실시예들에 따라 인터리빙된 널 로우 판독 동작과 보완될 때, 수단이 x-선 노출 기간 동안 이미지 판독 동작을 수행하기 위해 그리고 픽셀 어레이 센서에서의 기생 커패시턴스들에 의해 생성되는 내재하는 누설 전류 이미지 결함을 처리 또는 제거하기 위해 제공될 수 있다.

하나의 대표적인 실시예에서, 데이터 라인 상의 외부 누설 전류에 의해 초래되는 에러는 대응하는 널 로우 판독 프로세스와 이미지 로우 판독 프로세스를 따름으로써 이미지 데이터와 독립적이고 별개로 결정될 수 있다. TFT들이 모두 턴 오프 될 때에도 누설 전류가 데이터 라인들 상에 존재하기 때문에 이는 각각의 이미지 로우 판독 직후 외부 누설 전류를 측정하는 방법을 제공한다. 누설 전류가 별개로 그리고 독립적으로 측정되기 때문에, 그것은 포스트 프로세스 동작 시 이미지 데이터로부터 감해질 수 있다. 또한, 데이터 라인들 상으로의 외부 누설 전류가 x-선 노출 동안 사실상 일정한 레벨로 남아 있기 때문에, 에일리어스 에러가 널 로우 판독 데이터에 존재할 어떠한 위험도 전재하지 않는다.

본 출원에 설명된 방법들을 사용하는 것은 최종 이미지 품질을 저하할 수 있는 저 주파수 자기장에 의해 야기되는 간섭의 검출을 가능하게 하고 그렇게 함으로써 DR 검출기 시스템의 운영자를 경고함으로써 그러한 발생을 검출하고 방지한다. 추가적으로, 본 출원에 설명된 대표적인 방법들 및 시스템 실시예들은 x-선 노출 동작들 동안 이미지 판독 동작들을 수행하고 유발된 외부 신호들을 측정/모니터링하고 임상 진단 품질인 최종 출력 이미지들을 획득하기 위해 이미지 데이터 세트로부터 유발된 외부 신호들을 보상하거나 제거할 수 있는 성능을 제공할 수 있다.

해당 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같이, 본 발명은 시스템, 방법, 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 전체 하드웨어 실시예, 전체 소프트웨어 실시예(펌웨어, 내장 소프트웨어, 마이크로-코드, 및 다른 적합한 인코딩들) 또는 "회로" 또는 "시스템"으로서 본 출원에서 모두 일반적으로 지칭될 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어 측면들을 조합하는 실시예의 형태일 수 있다. 더욱이, 본 발명은 컴퓨터-판독 가능 저장 매체로 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있으며, 명령들이 하나 이상의 컴퓨터 또는 호스트 프로세서에 의해 실행된다. 이러한 매체는 예를 들어: 자기 디스크(하드 드라이브 또는 플로피 디스크와 같은)와 같은 자기 저장 매체 또는 자기 테이프, 광 디스크, 광 테이프, 또는 기계 판독 가능 바 코드와 같은 광 저장 매체; 고체 상태 하드 드라이브들, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 또는 판독 전용 메모리(ROM)와 같은 고체 상태 전자 저장 디바이스들, 또는 컴퓨터 프로그램을 저장하기 위해 채용되는 임의의 다른 물리적 디바이스 또는 매체를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 또한 인터넷 또는 다른 통신 매체를 통해 호스트 프로세서에 연결되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체일 수 있다.

본 발명이 하나 이상의 구현예에 대해 예시되었지만, 대안들 및 변형들이 첨부된 청구항들의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 예시된 예들에 대해 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 특정한 피처가 몇몇 구현예 중 단지 하나에 대해 개시되었지만, 그러한 피처는 임의의 주어진 또는 특정한 기능을 위해 희망되고 바람직할 수 있을 때 다른 구현예들의 하나 이상의 다른 피처와 조합될 수 있다. 용어 "~ 중 적어도 하나"는 나열된 항목들 중 하나 이상이 선택될 수 있음을 의미하기 위해 사용된다. 용어 "대략"은 대안이 예시된 실시예에 대한 프로세스 또는 구조의 부적합을 야기하지 않는 한, 나열된 값이 다소 변경될 수 있음을 표시한다. 마지막으로, "대표적인"은 설명이 그것이 이상적임을 암시하기 보다, 예로서 사용됨을 표시한다. 본 발명의 다른 실시예들은 본 출원에 개시된 본 발명의 실시 및 명세서의 고려 시 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 명세서 및 예들이 단지 대표적인 것으로서 고려되어야 하며, 본 발명의 해당하는 범위 및 사상이 다음 청구항들에 의해 표시됨이 의도된다.

Claims (20)

1. 영역 x-선 검출기(40)로서,
   로우들 및 컬럼들로 배열되는 복수의 전기-충전 가능한 감광성 셀(222);
   각 컬럼의 셀들에 전달되는 전하의 판독을 제공하기 위해 제어 가능한 로우 선택 스위치들(228)에 의해 각 컬럼의 셀들에 연결되는 전자 회로들(286, 287); 및
   획득 제어 전자 회로(34)를 포함하되, 상기 획득 제어 전자 회로는,
   상기 검출기에서의 게이트 라인(283)이 턴 온되는 동안 상기 감광성 셀들(222)로부터 적어도 하나의 이미지 프레임(951)을 획득 ― 상기 적어도 하나의 이미지 프레임은 상기 검출기가 x-선 빔에 노출되는 동안 획득된 이미지 데이터를 포함함 ― 하고;
   상기 검출기에서의 상기 게이트 라인(283)이 턴 오프되는 동안 상기 감광성 셀들(222)로부터 제1 널 이미지 프레임(null image frame)(961)을 획득 ― 상기 제1 널 이미지 프레임은, 상기 검출기가 상기 x-선 빔에 노출될 때 생성되는 전하들을 상기 감광성 셀들이 축적하는 동안 상기 검출기의 데이터 라인들을 통해 전송된 널 이미지 데이터를 포함함 ― 하고;
   하나보다 많은 이미지 프레임이 획득된 경우 획득된 이미지 프레임들(951, 953, 955)을 합하고; 그리고
   합해진 상기 이미지 프레임들로부터 획득된 상기 제1 널 이미지 프레임(961)을 감하도록 프로그램되는
   영역 x-선 검출기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 이미지 프레임(951)은 제1 메모리(707)에 저장되고 상기 제1 널 이미지 프레임(961)은 제2 메모리(808)에 저장되는
   영역 x-선 검출기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   객체의 x-선 빔 노출은 별개 이미지 프레임들(951, 953, 955) 및 별개 널 이미지 프레임들(961, 963, 965)로서 저장되는
   영역 x-선 검출기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   객체의 x-선 빔 노출은, 획득된 상기 이미지 프레임들(951, 953, 955)을 합하고, 합해진 상기 이미지 프레임들로부터 획득된 상기 제1 널 이미지 프레임(961)을 감함으로써 정정되는
   영역 x-선 검출기.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 이미지 프레임(951) 및 상기 제1 널 이미지 프레임(961)을 획득하는 것은 이미지 데이터(701, 703, 705)의 로우들의 획득을 널 이미지 데이터(802, 804, 806)의 로우들의 획득과 인터리빙하는 것을 포함하는
   영역 x-선 검출기.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   외부 신호(ε)가 상기 제1 널 이미지 프레임(961)에 의해 획득되는
   영역 x-선 검출기.
   
7. 컴퓨터로 구현된 방법으로서,
   픽셀들의 2차원 어레이에서의 이미지 전하 레벨을 스캔하는 단계 ― 상기 이미지 전하 레벨을 스캔하는 단계는, 상기 2차원 어레이 내 픽셀들의 각 로우에 대한 게이트 라인을 활성화하는 것을 포함함 ― 및 스캔된 상기 픽셀들의 전하 레벨을 전자 메모리의 제1 부분에 기록하는 단계;
   상기 이미지 전하 레벨을 스캔하는 단계 동안 방사선 촬영 방사선에 상기 픽셀들의 2차원 어레이를 노출하는 단계로서, 상기 노출하는 단계는 상기 픽셀들의 어레이에 전하들을 발생시켜 상기 이미지 전하 레벨을 스캔하는 단계가 다음 중 적어도 하나를 야기하게 하는, 상기 픽셀들의 2차원 어레이를 노출하는 단계:
   (i) 기록되는 부분 이미지 전하를 갖는 상기 스캔된 픽셀들의 제1 서브세트; 및
   (ii) 기록되는 전체 이미지 전하를 갖는 상기 스캔된 픽셀들의 제2 서브세트;
   상기 픽셀들의 2차원 어레이의 상기 이미지 전하 레벨을 재스캔하는 단계 ― 상기 이미지 전하 레벨을 재스캔하는 단계는, 상기 2차원 어레이 내 픽셀들의 각 로우에 대한 상기 게이트 라인을 활성화하는 것을 포함함 ― 및 재스캔된 상기 픽셀들의 전하 레벨을 상기 전자 메모리의 제2 부분에 기록하는 단계;
   각 대응하는 픽셀에 대해, 상기 이미지 전하 레벨을 스캔하는 단계 동안 상기 전자 메모리의 상기 제1 부분에 기록된 이미지 전하 및 상기 이미지 전하 레벨을 재스캔하는 단계 동안 상기 전자 메모리의 상기 제2 부분에 기록된 이미지 전하를 합산하는 단계; 및
   상기 노출하는 단계 동안에 상기 픽셀들의 2차원 어레이에서의 전하들의 널 샘플을 스캔하는 단계 ― 상기 전하들의 널 샘플을 스캔하는 단계는, 상기 2차원 어레이 내 픽셀들의 각 로우에 대한 상기 게이트 라인을 활성화하는 것을 포함하지 않음 ― 및 상기 노출하는 단계 동안에 상기 픽셀들의 어레이 내에 전하들을 생성함으로써 유발된 상기 전하들의 널 샘플을 상기 전자 메모리의 제3 부분에 기록하는 단계; 및
   상기 합산된 이미지 전하들에서 상기 전하들의 널 샘플을 감산하는 단계를 포함하는
   컴퓨터로 구현된 방법.
   
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 픽셀들의 2차원 어레이에서의 상기 이미지 전하 레벨을 스캔하는 단계는 상기 픽셀들의 2차원 어레이에서의 픽셀들의 로우들을 각각 순차적으로 스캔하는 단계를 포함하는
   컴퓨터로 구현된 방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 픽셀들의 2차원 어레이에서의 상기 전하들의 널 샘플을 스캔하는 단계는 픽셀들의 로우들을 각각 순차적으로 스캔하는 단계를 포함하고, 상기 전하들의 널 샘플에 대해 스캔된 각 로우는 각 로우가 상기 이미지 전하 레벨에 대해 스캔된 후 바로 발생하는
    컴퓨터로 구현된 방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 픽셀들의 2차원 어레이의 상기 전하 레벨을 적어도 3회 스캔하는 단계 및 상기 적어도 3회 동안 재스캔되는 상기 픽셀들의 전하 레벨을 상기 전자 메모리의 적어도 제4 부분에 기록하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터로 구현된 방법.
    
12. 제 7 항에 있어서,
    상기 노출하는 단계는 상기 픽셀들의 2차원 어레이에서의 상기 전하 레벨을 스캔하는 단계를 위해 사용되는 시간의 일부에 발생하는
    컴퓨터로 구현된 방법.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 노출하는 단계는 상기 픽셀들의 어레이에 전하들을 더 발생시켜, 상기 스캔하는 단계가 그에 대해 기록되는 어떠한 전하도 갖지 않는 상기 스캔된 픽셀들의 제3 서브세트를 야기하게 하는
    컴퓨터로 구현된 방법.
    
14. 삭제
15. 제 7 항에 있어서,
    자속의 소스가 상기 픽셀들의 2차원 어레이에 영향을 미치고 있는지 결정하기 위해, 상기 이미지 전하 레벨을 스캔하는 단계 이전에, 상기 픽셀들의 2차원 어레이에서의 상기 전하들의 널 샘플을 스캔하는 단계를 수행하는 단계를 더 포함하는
    컴퓨터로 구현된 방법.
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

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