KR20050000346A - 엑스선 촬영장치 및 촬영방법 - Google Patents

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Abstract

알림부(130)는, 촬영자에게 X선 검출기(110)의 구동 상태를 알리기 때문에, 그는 X선 검출기(110)가 검출 신호 축적상태에 설정된 것을 확인할 수 있다. 그 후 X선 발생 장치의 조사 버튼이 눌러진 경우, 피사체는 X선으로 조사될 수 있다.

Description

엑스선 촬영장치 및 촬영방법{X-RAY IMAGING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은, 예를 들면, 의료시설에서 X선 촬영할 때에 X선 발생타이밍과의 동기화를 불필요로 하는 X선 촬영장치 및 X선 촬영방법에 관한 것으로, 특히, X선상을 실시간으로 직접 디지탈출력으로 변환할 수 있는 X선 검출기를 사용한 X선 촬영장치 및 X선 촬영방법에 관한 것이다.
X선촬영시에 검진자의 X선상을 취득하는 X선 센서로서 종래부터 사용하고 있던 것은, 카세트에 필름과 증감지를 끼운 FiIm/Screen 계(이하 F/Ss) 및 컴퓨화된 방사선 촬영술에 사용되는 카세트에 삽입된 Imaging Plate(이하 IP)이다. 이 타입들의 X선 센서는 X선 발생타이밍과 동기시킬 필요가 없다. 촬영자는 검진자의 호흡상태나 움직임 등의 모양만을 보면서 장기나 몸의 움직임에 의한 흐려짐이 없는 X선 화상을 취득할 수 있다. 그 때문에, X선 발생장치는 X선 조사버튼이 눌러지고 나서 수십 ms부터 느리더라도 수백 ms 이내의 지연으로 X선이 피사체에 조사되게 되어 있다.
최근에는, X선상을 실시간으로 직접 디지탈출력으로 변환할 수 있는 X선 센서가 제안되어 있다. 예를 들면, 석영유리로 이루어진 기판상에 비결정질 반도체를형성하고, 투명도전막과 도전막으로 이루어진 고체 광 검출소자를 비결정질 반도체 위에 매트릭스형으로 배열한 고체 광 검출기의 제작이 가능하게 된다. X선 검출기는, 이 고체 광 검출기와 X선을 가시광으로 변환하는 신틸레이터(scintillator)를 적층하여 구성되어 있다.
이 X선검출기를 사용한 경우의 X선 디지탈화상은 이하의 과정을 거쳐 취득된다.
즉, X선 검출기에 피사체를 투과한 X선을 조사한다. X선이 신틸레이터로 가시광으로 변환된다. 이 가시광이 고체 광 검출소자의 광전변환부에 의해 전기신호로서 검출된다.
이 전기신호가 각 고체 광 검출소자로부터 소정의 판독방법에 의해 판독되고, 이 전기신호를 A/D 변환하여 X선 화상신호를 얻는다.
이 X선 검출기의 상세한 것은, 예를 들면, 일본 특허 공개평 제 8-116044호에 기재되어 있다. 또한, 신틸레이터를 사용하지 않고서 직접 X선을 고체 광 검출기로 취득하는 검출기도 다수 제안되어 있다.
이하에서는, 이러한 X선상을 실시간으로 직접 디지탈출력으로 변환할 수 있는 X선 센서를 X선 검출기라고 부른다.
이 X선 검출기들은 X선강도를 전하량으로서 검출한다. X선 검출신호를 정확히 축적하기 위해서 화소중의 전하의 토출, 화소사이의 전위를 안정화시키기 위한 아이들링(idling), X선 검출신호를 축적하기 위한 전하의 축적, 화소중의 전하의 판독과 X선상을 취득하기 위한 소정 사이클의 구동을 필요로 한다.
X선 검출기에 의한 전하의 축적상태는 시간적으로 한정된다. X선 검출기의 축적가능상태에 있어서 X선이 조사되도록, X선 발생장치와 X선 검출기를 서로 동기시키고 있었다. 더 구체적으로는, X선 조사버튼이 눌러졌을 때에, 화소중의 전하의 토출, 아이들링, 전하의 축적이라는 복수의 구동상태를 가지도록 X선 검출기를 구동한다. X선 검출기가 축적상태로 설정되자마자 X선 발생장치에 X선 조사신호를 송신하여 X선을 피사체에 조사시키고 있었다.
그렇지만, X선 조사버튼에 동기하여 X선 검출기의 축적에 필요한 구동을 하고, X선을 조사시키면, 촬영자가 X선 조사버튼을 눌러 실제로 X선이 조사되기까지의 지연이, 통상 동기가 없는 경우에 비교하여 길게된다. 따라서, 장기나 몸의 움직임에 의한 흐려짐이 없는 X선 화상의 취득이 곤란하게 된다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, X선 발생타이밍과의 동기를 불필요로 하는 X선 촬영장치 및 X선 촬영방법을 제공하는 것이다.
도 1은 제 1실시예인 X선 촬영장치의 바람직한 일례를 나타내는 개략적 블록도,
도 2는 도 1로 설명한 X선 검출기(110)의 구성과 구동을 상세히 설명한 회로도,
도 3은 X선 검출기(110)의 구동과, 검출기 제어부(120)의 제어와, 알림부(130)의 인식신호와, X선 조사검지부(140)의 X선 조사검출의 동기화를 설명한 타이밍도,
도 4는 알림부(130)에 빛을 사용한 예를 나타낸 사시도,
도 5는 알림부(130)에 소리를 사용한 예를 나타낸 사시도,
도 6은 알림부(130)에 무선통신을 사용한 예를 나타낸 사시도,
도 7은 제 1실시예인 X선 촬영장치의 바람직한 촬영방법을 설명하는 흐름도,
도 8은 X선 조사검지부(140)의 일례를 나타낸 사시도,
도 9는 X선 검출기(110)가 비파괴 판독기능을 가지는 예를 나타낸 도면,
도 10은 비파괴 판독기능을 사용하여 X선 검출기(110)의 축적제어방법을 설명하는 흐름도,
도 11은 제 2실시예인 X선 촬영장치의 바람직한 일례를 나타내는 개략적 블록도,
도 12는 제 2실시예인 X선 촬영장치의 바람직한 촬영방법을 설명하는 흐름도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 구동개시부 110 : X선검출기
120 : 검출기제어부 130 : 알림부
140 : X선 조사검지부 200 : 검출기어레이
201 : 화소 205 : 바이어스전원
232 : 라인선택기 234 : 어드레스디코더
236 : 스위치소자 240 : 신호판독 회로
241 : 리셋기준전위 246 : 전치증폭기
248 : 샘플 홀드회로 252 : A/D 변환기
262 : 구동기 310 : X선 조사검지의 타이밍도
315 : 인식신호의 발신상태의 타이밍도 320 : X선 조사상태의 타이밍도
330 : 광전변환소자 PD(m, n)으로 생기는 전하의 타이밍도
340 : 스위치 SW(m, n)의 ON, OFF 상태의 타이밍도
350 : 아날로그 멀티플렉서(250)의 신호판독 상태의 타이밍도
400 : 하우징 420 : 발광부
500 : 개체 520 : 스피커
530 : 통신선 600 : 하우징
620 : 발광부 630 : 제1 무선통신부
640 : 제2 무선통신부 650 : 촬영개시버튼
710 : 구동개시모듈 715 : X선 입사가능알림모듈
717 : X선 입사검지모듈 718 : 횟수판정모듈
720 : X선 입사불가알림모듈 725 : X선상 축적모듈
727 : X선 종료검지모듈 730 : 보정화상취득모듈
735 : 구동종료모듈 810 : X선 검출기
830 : X선 조사검지부 900 : 화소
905 : 포토다이오드 907 : 축적전하유지부
910 : 신호선 912 : 증폭소자
915 : 제1 공통전위 920 : 제2 공통전위
925 : 제3 공통전압 930 : 제1 제어
935 : 제2 제어 940 : 제3 제어
950 : 제1 스위치 955 : 제2 스위치
960 : 제3 스위치 1010 : 축적전하 리셋모듈
1015 : 축적전하 전송모듈 1020 : 유지전하 판독모듈
1025 : 입사개시 판정모듈 1030 : X선 입사개시검지모듈
1035 : 유지전하 판독모듈 1040 : 입사종료 판정모듈
1045 : 축적전하 판정모듈 1050 : 총 축적전하 판독모듈
1055 : 축적종료모듈 1100 : 구동개시부
1110 : X선 검출기 1120 : 검출기제어부
1130 : 알림부 1210 : 구동개시모듈
1215 : X선 입사준비알림모듈 1220 : X선 입사가능알림모듈
1225 : X선상 축적모듈 1230 : X선 입사불가알림모듈
1235 : 보정화상 취득모듈 1240 : 구동종료모듈
1245 : 판정모듈
상술의 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 X선 촬영장치는, X선원에서 조사된 X선을 검출하는 X선 검출기(110)와, 해당 X선 검출기를 구동하고 제어하는 검출기 제어부(120)와, 해당 X선 검출기의 구동상태를 촬영자에게 알리는 알림부(130)를 구비한다.
본 발명의 X선 촬영방법은, X선원에서 조사된 X선을 검출하는 X선 검출기(110)와, 해당 X선 검출기를 구동하고 제어하는 검출기 제어부(120)를 구비한 X선 촬영장치에 의한 촬영방법에 있어서, 상기 X선 검출기의 복수의 구동상태를 검지하여, 해당 각 구동상태를 촬영자에게 식별가능하게 알린다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1국면에 의하면, X선 검출기의 구동상태를 촬영자에게 알리기 때문에 X선 검출기가 축적상태인 것을 식별할 수 있다. 그 후, X선 발생장치의 조사버튼이 눌러져서 X선이 피사체에 조사된다. 따라서, X선 검출기와 X선 발생장치의 동기화가 불필요하다. 이것에 의해, 촬영자는 접속을 신경쓰는 일없이 X선 검출기를 운반 촬영할 수 있는 효과가 있다. 또한, X선 발생장치의 조사버튼이 눌러지고 X선을 피사체에 조사할 때에, 조사버튼이 눌러지고 나서, X선 검출기를 축적상태로 할 때까지 필요한 구동에 걸리는 시간에 의해 생기는 X선 조사의 지연에 때문에 피사체의 움직임에 의한 흐려짐, 예를 들면 심장의 움직임에 의한 심장주변의 흐려짐 등을 제거할 수 있다.
제 2국면에 의하면, X선 조사를 할 수 있는 신호의 축적상태와 X선 조사를 할 수 없는 판독 상태의 양 상태를 촬영자에게 알리기 때문에 적절한 X선 화상을 얻을 수 있다.
제 3국면에 의하면, X선의 조사개시, 조사종료를 검지함으로써, X선 조사의 타이밍에 따라 X선 검출기의 구동을 행할 수 있다. 쓸데 없는 구동을 하는 일없이 신속하고, 정확하게 X선 화상을 취득할 수 있다.
제 4국면에 의하면, X선 조사검지부(140)에 사용하는 검출기와 X선 화상을취득하는 X선 검출기(110)를 따로따로 구비한다. 그 때문에 각각의 역할에 특화한 검출기를 사용할 수 있어, 성능 및 정밀도가 좋은 기능을 가질 수 있다.
제 5국면에 의하면, X선 조사검지부에 사용하는 검출기(140)와 X선 화상을 취득하는 X선 검출기(110)를 따로따로 구비한다. 그 때문에, 각각의 역할에 특화한 검출기를 사용할 수 있어, 성능 및 정밀도가 좋은 기능을 가질 수 있다.
제 6국면에 의하면, 보정이 없는 X선 화상은, 암전류에 의한 오프셋전하와 X선에 의한 신호전하의 합으로부터 얻어진 화상이다. 암전류에 의한 오프셋전하는 축적시간에 의해 크기가 정해진다. X선에 의한 신호전하의 축적시간과 보정화상의 축적시간이 동일하면, 차이에 의해 오프셋전하가 거의 없는 X선화상을 얻을 수 있다.
예를 들면, 촬영자는 환자의 움직임이나 호흡만을 보면서 X선 조사의 버튼을 누른다. 제 7국면에 의한 X선 촬영장치에 의하면, 소리(520)에 의해 X선 검출기의 구동상태를 파악할 수 있고, 환자의 움직임에만 집중하여 촬영을 할 수 있다.
촬영자는 환자의 움직임이나 호흡만을 보면서 X선 조사의 버튼을 누른다. 제 8국면의 X선 촬영장치에 의하면, 진동원을 손에 쥐고서 X선 검출기의 구동상태를 파악할 수 있고, 환자의 움직임에만 집중하여 촬영을 할 수 있다.
제 9국면에 의하면, X선 검출기의 구동상태를 유선으로 접속되어 있지 않은
예를 들면, OPU에 표시하므로, X선 촬영장치의 휴대성이 높아질 수 있다.
촬영자는 환자의 움직임이나 호흡만을 보면서 X선 조사의 버튼을 누른다. 제 10국면의 X선 촬영장치에 의하면, 촬영자는 진동원을 손에 쥐고서 X선 검출기의 구동상태를 파악할 수 있고, 환자의 움직임에만 집중하여 촬영을 할 수 있다.
촬영자는 환자의 움직임이나 호흡만을 보면서 X선 조사의 버튼을 누른다. 제 11국면의 X선 촬영장치에 의하면, X선 검출기의 하우징(400)으로부터 발하는 빛(420)으로 X선 검출기의 구동상태를 파악할 수 있다. 따라서, X선 검출기의 하우징에 접하고 있는 환자의 움직임을 동시에 보고 촬영을 할 수 있다.
X선 조사 버튼을 누름에 의해, X선 검출기의 구동이 개시된다. 제 12국면의 X선 촬영장치에 의하면, 구동개시부(100)를 누르고 X선 검출기의 구동을 개시할 수 있다. 그 때문에 X선 발생장치와의 동기가 필요없게 되어, X선 촬영장치의 휴대성이 높아질 수 있다.
제 13국면의 발명에 의하면, X선 검출기는 아이들링 구동을 함으로써 안정화할 수 있다. X선의 조사와 동시에 아이들링 구동을 그만두고 축적상태로 이동할 수 있다. 따라서, 안정한 X선 화상을 취득할 수 있다.
제 14국면의 X선 촬영장치에 의하면, X선의 조사종료를 검지하여, 상기 X선 검출기의 구동을 종료하기 때문에, 쓸데없는 구동을 하지 않고 소비전력을 감할 수 있다.
제 15국면의 X선 촬영장치에 의하면, 한번 축적상태로 하면 인가 전압을 강하하여, 화소중의 축적전하의 리셋이 필요하게 되어, 연속하여 축적상태로 할 수 없을 것 같은 X선 검출기라도, X선 발생장치와의 동기화가 불필요하다.
제 16국면의 X선 촬영장치에 의하면, X선 검출기의 X선 조사가능상태인 축적상태와 X선 조사불가상태인 축적준비구동상태의 양 상태를 식별가능하게 알림으로써, 적절한 X선 화상을 촬영할 수 있다.
제 17국면의 X선 촬영방법에 의하면, X선 검출기의 X선 조사가능상태인 축적상태와 X선 조사불가상태인 축적준비구동상태의 양 상태를 식별가능하게 알림으로써, 적절한 X선 화상을 촬영할 수 있다.
상기한 것 이외의 다른 주제 및 장점은, 다음의 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 그 기술이 속한 분야에 숙련된 자에게 명백할 것이다. 설명에서는, 본 발명의 예를 설명하고, 그 부분을 구성하는 첨부한 도면을 참조한다. 그러나, 그러한 예는, 본 발명의 다양한 실시예에 철저하지 않고, 따라서 본 발명의 범위를 결정하는 설명을 따르는 청구범위를 참조한다.
[발명의 실시예]
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 관해서 설명한다.
[제1실시예]
우선, 제 1실시예에서, X선 발생장치와 동기시키지 않고 촬영자가 촬영할 수 있도록 X선 검출기의 구동상태를 촬영자에게 알리는 알림부를 구비한 X선 촬영장치에 관해서 설명한다.
도 1은, 제 1실시예인 X선 촬영장치의 바람직한 일례를 나타내는 개략적인 블록도이다.
도 1에 있어서, 도면부호 100은 구동개시부(해당 기능을 가지는 장치, 회로, 프로그램코드 그 밖의 것을 포함한다), 110은 X선 검출기, 120은 검출기 제어부(해당 기능을 가지는 장치, 회로, 프로그램코드 그 밖의 것을 포함한다), 130은 알림부(해당 기능을 가지는 장치, 회로, 프로그램코드 그 밖의 것을 포함한다), 140은 X선 조사검지부(해당 기능을 가지는 장치, 회로, 프로그램코드 그 밖의 것을 포함한다)이다. 우선 구동개시부(100)는, X선 검출기(110)를 촬영할 수 있는 상태로 설정한다.
구체적으로는, X선 검출기(110)에 전원이 투입된 상태에서, 촬영을 위해 필요한 X선 검출기(110)의 구동을 시작한다. 일반적으로 이 동작은, 촬영자가 X선 검출기(110)를 조작하는 OPU(오퍼레이션 유니트)의 촬영버튼을 누름으로 달성된다. 구동을 시작한 X선 검출기(110)는, 검출기 제어부(120)에 의해 X선이 조사될 때까지 소정의 구동을 행한다.
상기 구동은, 전압을 인가한 후에 X선 검출기(110)를 안정시키기 위한 구동과, X선 검출기(110)가 조사된 X선 신호를 축적하는 상태의 구동을 포함하고 있다. X선 신호를 축적하기 위한 구동(이하, 축적상태)과 그 밖의 구동을 촬영자가 인식할 수 있도록 알림부(130)는 식별가능한 신호를 발한다.
상기 신호는, 빛에 의한 신호나 소리에 의한 신호나 진동에 의한 신호 등이여도 된다. 빛에 의한 신호를 사용하는 경우, X선 검출기(110)의 하우징에 구비된 LED의 빛에 의해, X선 신호의 축적상태시에 연속으로 빛나게하고, 그 밖의 구동시에는 점멸시키는 방법 등이 있다. 또한, 촬영자가 조작하는 OPU 상에 축적상태를알리는 표시를 하는 방법 등이 있다. 소리에 의한 신호를 사용하는 경우, X선 검출기(110)나 OPU 등으로부터 축적상태시에 연속음, 그 밖의 구동때에 점멸음을 발하는 방법 등이 있다. 진동에 의한 신호를 사용하는 경우, 검출기 제어부(120)와 통신을 할 수 있는 휴대형 모니터를 촬영자가 휴대하고 있고, 진동의 강약으로 축적 상태를 촬영자에게 알리는 방법 등이 있다.
알림부(130)에 의해 X선 검출기(110)가 축적상태가 된 것이 알려지고, (그것을 인식한 촬영자에 의해 또는 자동적으로) X선 발생장치의 조사버튼이 ON되면, X선이 조사된다. 피사체를 투과한 X선 신호를 X선 검출기(110)는 축적한다. X선 조사검지부(140)는 X선 검출기(110)에의 X선 조사를 시계열로 검출하여, X선이 X선 검출기(110)에 조사된 조사개시시간과 조사종료시간을 취득한다.
X선 조사검지부(140)는, X선 검출기(110)와는 별도의 검출기로 X선 조사를 시계열로 검출하여도 된다. 또한 X선 검출기(110)내에 비파괴 판독회로를 구비하여, 비파괴 판독에 의해 X선 조사를 시계열로 검출하여도 된다. X선 검출기(110)와는 다른 검출기의 예로서, X선 발생장치의 AEC(Auto Exposure Control)에 사용되는 검출기 등이 있다.
검출기 제어부(120)는, 취득한 상기 조사개시시간과 조사종료시간을 기초로, X선 검출기(110)의 축적상태종료, 보정데이터의 취득, 전압강하 등의 구동을 한다.
이상 설명한 바와 같이, X선 검출기(110)의 구동상태를 촬영자에게 알림으로써 X선 검출기(110)가 축적상태인 것을 식별할 수 있다. 그 후 축적상태시에, X선 발생장치의 조사버튼이 ON되어 X선이 조사된다. 따라서, X선 검출기(110)와 X선 발생장치의 동기를 취할 필요가 없어진다. 이것에 의해, 촬영자는 접속을 신경쓰지 않고 X선 검출기(110)를 운반하고 촬영할 수 있다.
또한, 촬영자가 X선 발생장치의 조사버튼을 눌러 X선을 조사할 때에, 축적상태인 것을 확인하고, 또한 피사체의 상태를 확인하고 나서 X선을 조사한다. X선 검출기(110)를 축적상태로 할 때까지 필요한 구동에 걸리는 시간에 의해 생기는 X선 조사의 지연에 의해, 피사체의 움직임에 의한 흐려짐, 예를 들면 유아 등의 몸의 움직임에 의한 화상의 흐려짐을 없앨 수 있다. 심장박동을 관찰하여 촬영하는 경우에는 심장의 움직임에 의한 심장주변의 흐려짐 등을 없앨 수 있다.
도 2를 참조하여, 도 1에서 설명한 X선 검출기(110)의 구성과 X선 신호를 축적하고, 판독하기 위해서 필요한 구동을 설명한다.
X선 검출기(110)로서는, X선을 직접 검출하는 X선 검출기 또는, X선을 형광체로 가시광으로 변환하여 가시광을 검출하는 X선 검출기를 사용할 수 있다. 그러나, 어느쪽도 신호를 검출하는 화소를 어레이형으로 조합하여 구성되어 있다. 이것을 검출기 어레이라고 한다. 도면 부호 200은 검출기 어레이이다.
화소(201)는, 하나의 X선 또는 광 신호를 검출하는 신호검출부와, 신호의 축적과 판독을 바꾸는 스위칭 TFT로 구성되어 있다. 광전변환소자 PD(1,1) 내지 PD(4096,4096)는 신호검출부에 대응한다. 스위치 SW(1,1) 내지 (4096,4096)는 스위칭 TFT에 대응한다. 이하, 이것들은 m(행)×n(열)의 화소에 대하여, 광전변환소자 PD(m, n), 스위치 SW(m, n)으로 적는다. G(전극)와 D(전극)는 각각 광전변환소자 PD(m, n)의 게이트전극과 공통전극이다. 각각의 전극에 다른 전압을 인가함에 따라전하의 축적, 토출을 한다. 광전변환소자 PD(m, n)의 광전변환부는 절연물을 통하여 게이트전극 G에 접속되어 있다. 또한, 광전변환소자 PD(m, n)의 광전변환부는 반도체를 통하여 공통전극 D에 접속되어 있다. 도면 부호 Lcm은 m열의 열신호선 이며, Lrn은 n행의 행선택선이다. Lb는 바이어스배선이다. 도면 부호 205는 바이어스전원이다.
게이트전극 G는, 대응하는 스위치 SW(m, n)을 통해 그 열에 대한 공통의 열신호선 Lcm에 접속한다. 스위치 SW(m, n)의 제어단자는 공통의 행선택선 Lrn에 접속한다. 모든 광전변환소자 PD(1,1) 내지 PD(4096,4096)의 공통전극 D는, 바이어스배선 Lb를 통해 바이어스전원(205)에 접속한다.
라인선택기(232)는 어떤 행의 화소(101)의 신호전하를 판독하는가를 선택한다. 행선택선 Lr1 내지 Lr4096이 라인 선택시(232)에 접속되어 있다. 어드레스디코더(234)는 검출기제어부(120)에서의 제어신호를 해독하여, 어떤 라인의 광전변환소자 PD(m, n)의 신호전하를 판독해야만 하는가를 결정한다. 스위치소자(236)는 어드레스디코더(234)의 출력에 따라 개폐된다. 라인선택기(232)는, 어드레스디코더(234)와, 4096개의 스위치소자 236-1 내지 4096-1로 구성되어 있다.
신호판독회로(240)는 화소(201)의 신호전하를 판독한다. 리셋기준전위(241)는 광전변환소자 PD(m, n)의 축적전하를 리셋한다. 리셋기준전위의 전압은 Vb이다. 도면 부호 242는 리셋용 스위치이다. 전치증폭기(246)는 열신호선 Lcm에서의 신호전위를 증폭한다. 샘플 홀드회로(248)는 전치증폭기(246)의 출력을 샘플 및 홀드한다. 아날로그 멀티플렉서(250)는 샘플 홀드회로(248)의 출력을 시간축으로 다중화한다. A/D 변환기(252)는 아날로그 멀티플렉서(250)의 아날로그출력을 디지탈화한다. 구동기(262)는 실제로 X선 검출기(110)의 구동을 한다.
이하에 광전변환소자의 리플레쉬(축적된 전하를 토출하는 것), 전하의 축적, 전하의 판독, 선행판독(pre-read) 등의 X선 검출기(110)에서의 가장 기본적인 구동을 설명한다. 여기서 리플레쉬는, 광전변환소자의 구조에 의해 필요한 경우/필요하지않는 경우가 있다. 리플레쉬가 필요한 광전변환소자의 구조의 하나로 MIS 구조가 있다.
우선 광전변환소자의 리플레쉬에 관해서 설명한다.
구동기(262)는, 바이어스전원(205)에 전압을 거는 것에 의해, 바이어스배선에 접속된 모든 공통전극 D의 전위를 리플레쉬 전위 Vr로 설정한다. 또한 구동기(262)는, 모든 리셋용 스위치(242)를 ON으로 하여, 모든 열신호선 Lc1 내지 Lc4096을 리셋기준전위 241Vbt로 접속한다. 그리고 구동기(262)는, 모든 행선택선 Lr1 내지 Lr4096에 전위 Vgh를 거는 것에 의해, 모든 스위치 SW(1,1) 내지 (4096,4096)를 ON함으로써, 모든 게이트전극 G의 전위를 Vbt로 설정한다. 그렇게 하면 게이트전극 G의 전위 Vbt와 공통전극 D의 전위 Vr의 전위차 Vbt-Vr에 의해, 광전변환소자 PD(1,1) 내지 PD(4096,4096)의 여분인 전하가 공통전극 D에서 토출되고, 광전변환소자는 리플레쉬된다.
다음에 전하의 축적에 관해서 설명한다.
구동기(262)는, 바이어스전원(205)의 전압을 변경함에 의해, 바이어스배선에 접속된 모든 공통전극 D의 전위를 광전변환시의 바이어스전위 Vs로 설정한다.
모든 공통 전극 D의 전위가 광전변환시 바이어스 전압 Vs에 설정되는 상태에서, 구동기(262)는, 모든 리셋 스위치(242)를 턴 온하여 모든 열신호라인 Lc1 내지 Lc4096을 리셋기준전위 Vbt로 설정한다. 더욱이, 모든 스위치 SW(1,1) 내지 SW(4096,4096)는 ON되어 모든 게이트 전극G의 전위를 Vbt에 설정한다.
또한 구동기(262)는, 모든 리셋용 스위치(242)를 OFF로 하여, 모든 열신호선 Lc1 내지 Lc4096을 리셋 기준전위 241Vbt에서 개방한다.
구동기(262)는, 모든 행선택선 Lr1 내지 Lr4096에 전위 Vgl를 거는 것에 의해, 모든 스위치 SW(1,1) 내지 SW(4096,4096)를 OFF로 한다. 게이트전극 G와 광전변환소자 PD(1 1) 내지 PD(4096,4096)는 절연된다. 공통전극 D와 광전변환소자 PD(1,1) 내지 PD(4096,4096)는 반도체성이다. 그 때문에, 게이트전극 G의 전위와 공통전극 D의 전위 Vs의 대소를 리플레쉬시의 반대로 함으로써, 광전변환소자 PD(1,1) 내지 PD(4096,4096)는 광전변환에 의한 전하를 축적할 수 있는 상태가 된다.
여기서 X선이 X선 검출기(110)에 조사되면 X선량에 비례한 전하가, 광전변환소자 PD(1,1) 내지 PD(4096,4096)에 축적된다. 광전변환소자 PD(m, n)에는, X선 신호 이외에 온도에 의해서 여기되어 흐르는 암전류가 있다. 이 암전류에 의한 전하도 X선량에 비례하는 전하와 함께 축적된다.
다음에 전하의 판독에 관해서 설명한다.
모든 공통전극 D의 전위를 광전변환시의 바이어스전위 Vs로 설정한 상태에서, 구동기(262)는, 모든 리셋용 스위치(242)를 ON으로 하여, 모든 열신호선 Lc1내지 Lc4096을 리셋 기준전위 241Vbt로 한다. 그 상태에서 구동기(262)는, 모든 리셋용 스위치(242)를 OFF로 한다. 그리고 구동기(262)는, 행선택선 Lr1에 전위 Vgh를 거는 것에 의해, 스위치 Sw(1,1) 내지 SW(1,4096)를 ON한다. 이에 따라 전위 Vbt의 열신호선 Lc1 내지 Lc4096과 게이트전극 G가 접속된다. 그러나, 광전변환소자 PD(m, n)에 전하가 축적되어 있기 때문에, 그 전하에 유도되어 열신호선 Lc1 내지 Lc4096의 전위가 Vbt보다 어긋나 Vbt'로 된다. 그 어긋난 양 Vbt-Vbt'는 축적전하량에 비례한다. 그 변동량 Vbt-Vbt'를 전치증폭기(246)로 증폭한다. 전치증폭기(246)의 출력이 샘플 홀드회로(248)에서 샘플 및 홀드된다. 샘플 홀드회로(248)의 출력을 아날로그 멀티플렉서(250)에서 시간축으로 다중화하여, A/D 변환기(252)에서 아날로그 멀티플렉서(250)의 아날로그출력을 디지털화하여 판독하고, 화상처리장치에 출력한다.
이 동작을 모든 1 내지 1096행까지 반복하여 행함으로써, 모든 화소의 축적전하를 판독한다. 이때 공통전극 D의 바이어스전위 Vs와 게이트전극의 전위 Vbt, 또는 Vbt'의 대소관계는, 전하의 축적시와 동일하다.
축적전하에는, X선에 비례한 전하와, 암전류에 의한 전하가 있다. X선량에 비례하는 축적전하만을 판독하기 위해서는, 암전류에 의한 전하를 같은 시간 또 한번 축적하여 판독하고, 감하면 된다. 또한, X선에 비례한 축적전하를 정밀도 높게 검출하기 위해서는, 축적전에 화소에 잔류한 전하의 토출 등의 구동을 설치하면 된다. 이것은 판독 구동을 반복함으로써 바꿔 놓을 수 있다.
이상 도 2로 설명한 바와 같이, X선 검출기(110)가 X선 화상을 취득하기 위해서는, X선 신호의 축적, 판독 등의 구동이 필요하다.
도 3에서는, X선 검출기(110)의 구동을 제어하는 검출기제어부(120)와, X선 검출기(110)의 구동상태를 알리기 위한 인식신호를 발신하는 알림부(130)와, X선 검출기(110)에 조사된 X선을 검지하는 X선 조사검지부(140)의 동기화를 설명한 타이밍도이다.
도 3에 나타내는 볼록모양 신호의 상단은 ON 상태를 나타내고, 하단은 OFF 상태를 나타낸다.
도면 부호 310은 X선 조사검지부(140)에 의한 X선 조사의 검지를 나타내고, 315는 알림부(130)에 의한 인식신호의 발신상태를 나타내고, 320은, X선 발생장치의 조사버튼이(촬영자에 의해 또는 자동적으로) ON되어 조사한 X선 조사상태를 나타내고, 330은 광전변환소자 PD(m, n)로 생기는 전하를 나타내고, 340은 도 2에 나타낸 검출기 어레이(200)에서의 스위칭 TFT에 대응하는 스위치 SW(m,n)의 ON/OFF 상태를 나타내고, 350은 도 2에 나타낸 검출기 어레이(200)에서의, 아날로그 멀티플렉서(250)의 신호판독 상태를 나타내고 있다. 신호 판독 상태(350)로부터 명백하듯이, 한줄의 스위치 SW(m, n)의 ON에서, 한줄의 화소(201)의 축적전하를 아날로그 멀티플렉서(250)에서 판독하고 있는 상태를 알 수 있다. X선 검출기(110)의 구동제어는, ON/OFF 상태(340) 및 신호 판독 상태(350)에 따라서 검출기제어부(120)가 행한다.
우선, 구동개시부(100)에 의해 X선 검출기(110)에 전압이 인가되어, 구동이 시작한다. 검출기제어부(120)에 의해 리플레쉬가 필요한 X선 검출기(110)이면, 기다림 시간(wait time)이후 우선 리플레쉬가 먼저 행해진다. ON/OFF 상태(340)에 나타내는 선행 판독이란, 축적시에 X선이 조사되어 있지 않은 상태대로 판독하는 구동을 가리킨다. 선행 판독 시간은 Tk 이다. ON/OFF 상태(340)에서 실제 판독은, 축적된 신호전하를 실제로 판독하는 구동을 가리킨다. 실제 판독시간은 Th이다. 제 1행의 선행 판독로부터 제 1행의 실제 판독까지의 시간은 T3이다. 마지막 행의 선행 판독으로부터 마지막 행의 실제 판독까지의 시간은, T4이다.
340으로 나타낸 바와 같이, 순차 스위치 SW(m, n)을 ON으로 해두고 판독한다. 그 때문에, 축적하고 있는 상태가 행마다 어긋나고 있다. X선 조사는, 모든 행이 축적상태로 되지 않으면 안 된다. 따라서, 실제 X선 조사 허용가능 시간은, T3-Tk이 된다. 이 T3-Tk의 시간에, X선을 조사할 수 있도록 하기 위하여, 알림부(130)는 시간 (T3-Tk)동안에 X선 조사의 허용을 반복하는 인식신호를 계속 발신한다.
인식신호전송상태(315)에 있어서의 0FF상태도, X선을 조사할 수 없는 상태인 것을 나타낸다. 촬영자에게는 X선 조사의 금지를 나타내는 인식신호가 발생한 경우, X선 조사타이밍을 더 쉽게 알 수 있다.
실제 판독 후, 동작은 기다림 시간 동안 대기한다.
기다림 시간 동안의 대기, 선행 판독, 축적, 실제 판독, 및 기다린 시간 동안의 대기를 포함하는 상기한 구동은, 구동 시작 직후 반복적으로 실행된다. 이 반복을 이하 아이들링 구동이라고 부르기로 한다.
아이들링 구동에 맞추어 알림부(130)에 의해서 X선을 조사할 수 있는 가 아닌가의 인식신호가 반복하여 나간다. 촬영자는 인식신호에 의거하여 적절한 타이밍에서, X선을 X선 검출기(110)에 조사할 수 있다. 도면 부호 320은 축적 상태에서 X선 조사 상태를 나타낸다. 이 때 330으로 나타낸 바와 같이 광전변환소자 PD(m, n)에 전하가 생긴다.
X선 조사 검지부(140)가, X선 검출기가 아닌 경우, X선 조사 후의 화상 판독은, X선 조사 없이 판독된 화상에 비교되고, 따라서 피사체가 X선으로 조사되었는 지를 확인할 수 있다.
310으로 나타낸 바와 같이, X선 조사 검지부(140)가 X선 검출기인 경우, 조사된 X선의 조사개시시간이, X선 조사검지부(140)에 의해 검출되어, 310의 신호가 ON이 된다. 이 신호가 검출기제어부(120)에 보내어지고, X선이 조사되고 있는 사이, X선 검출기(110)를 축적상태로 한다. X선 조사가 종료하여, 조사종료시간이 X선 조사검지부(140)에 의해 검출되어, 310의 신호가 OFF가 되면, 곧 340으로 나타낸 실제 읽기가 시작된다.
상기한 것처럼, X선 조사 검지부(140)가 X선 검출기인 경우, 축적상태는, 실제 X선 조사 시간에 조정될 수 있다. 따라서, 아이들링 구동에서 축적 시간은, 촬영에 편리한 시간에 설정될 수 있다.
피사체가 X선으로 조사된 것이 확인되는 경우, 기다림 시간 동안의 대기, 선행 판독, 축적, 실제 판독, 및 기다림 시간 동안의 대기를 포함하는 상기한 구동은, 실제 X선 조사 시간으로 실행되고, 따라서 암 전류 보정을 위한 보정 화상이 판독된다. 보정 화상이 X선 조사시에 얻어진 화상으로부터 감해지는 경우, X선량에 비례하는 화상이 얻어질 수 있다.
그 후, X선 검출기(110)의 구동을 정지한다. 필요하면 X선 검출기(110)의 인가전압을 떨어뜨린다. 이것은, X선 검출기(110)의 인가전압을 떨어뜨린 쪽이, 전력 절약으로 이어지고, 더욱 X선 검출기(110)의 수명이 연장된다.
X선 조사검지부(140)를 사용하는 것으로, X선이 조사할 수 있는 상태를 반복할 수 있다. 그러나, X선 조사검지부(140)가 없는 경우는, 도 3에 도시된 기다림 시간 동안의 대기, 선행 판독, 축적, 실제 판독, 및 기다림 시간 동안의 대기를 포함하는 구동은, 한번만 실행된다. 한번만의 X선이 조사할 수 있는 상태를 촬영자에게 알린다. 그 동안에 X선을 조사한다. 따라서, X선 조사검지의 필요성을 없앨 수 있다. 이 경우, 실제 읽기 직전의 축적시간과 보정읽기 직전의 축적시간은 같다. 따라서, 그 시간은 미리 결정될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, X선 조사를 시계열로 검출하는 X선 조사검지부(140)를 구비하는 것에 의해, X선 발생장치와 동기화를 하지 않고서, X선이 조사된 것을 판단하여, X선 검출기(110)를 구동할 수 있다. X선 검출기가 X선 조사 검지부(140)로서 사용되는 경우, 축적 시간은 조사 개시 시간 및 조사 종료 시간을 검출하는 것에 의해 실제 X선 조사 시간으로 조정될 수 있다. 또한, X선 조사가 가능한 축적상태와 그 밖의 상태를, 알림부(130)에 의해 알리는 인식신호를 발함으로써, X선 발생장치와 동기화를 하지 않고 촬영할 수 있다.
X선 조사가 가능한 축적상태와 그 밖의 상태를 촬영자에게 알리는 인식신호의 사이클을 반복하는 아이들링 구동이 실행된다. 따라서, X선 조사를 하는 타이밍을 일시적으로 잃더라도, 곧 다음 사이클로 타이밍을 예측하여 X선 조사를 할 수있다.
도 4는, 알림부(130)에 빛을 사용하여 인식신호를 발하는 예이다.
하우징(400)은 X선 검출기(110), 검출기제어부(120), X선 조사검지부(140)를 수납하고 있다. 발광부(420)는, 여기서는 5개의 LED 예를 나타내고 있다.
검출기제어부(120)는 인식신호를 발하도록 제어하여, 하우징(400)에 있는 LED를 발광시킨다.
X선 조사가 가능한 축적상태와 그 밖의 상태를 구별할 수 있도록, X선 조사가 가능한 축적상태에서는 5개의 LED가 발광하고, 그 밖의 상태에서는 2개의 LED가 발광하는 예가 있다. 촬영자는 피사체와 이 LED의 빛을 보면서 타이밍을 가늠하여 X선을 조사할 수 있다.
도 5는, 알림부(130)에 소리를 사용하여 인식신호를 발하는 예이다.
하우징(500)은 X선 검출기(110), 검출기제어부(120), X선 조사검지부(140)를 격납하고 있다. 도면 부호 520은 스피커이며, 530은 스피커까지의 통신선이다.
검출기제어부(120)는 인식신호를 발하도록 제어하여, 하우징(500)으로부터 통신선(530)을 통해서, 스피커로부터 소리를 발생시킨다. X선 조사가 가능한 축적상태와 그 밖의 상태를 구별할 수 있도록, X선 조사가 가능한 축적상태에서는 연속음을 발생하고, 그 밖의 상태에서는 펄스음을 발생하는 예가 있다. 촬영자는, 피사체를 관찰하고 이 음을 들으면서 타이밍을 가늠하여 X선을 조사할 수 있다.
도 6은, 알림부(130)에 무선통신을 사용하여 인식신호를 발하는 예이다.
하우징(600)은 X선 검출기(110), 검출기제어부(120), X선 조사검지부(140)를격납하고 있다. OPU(610)는 하우징(600)에 촬영정보를 송신하거나, 구동개시의 신호를 송신하거나 한다. 발광부(620)는, 여기서는 OPU(610)상에 표시하는 예이다. 도면 부호 630은 제1무선통신부이며, 640은 제2무선통신부이고, 650은 촬영개시버튼이다.
촬영개시버튼(650)이 ON되면, 0PU(610)의 제2무선통신부(630)에서 신호를 발한다. 제1무선통신부(630)에서 이 신호를 수신하여, 검출기제어부(120)에 X선 검출기(110)의 구동을 시작시킨다. 이 부분은, 위에서 설명한 구동개시부(100)에 대응한다. X선 검출기(110)가 구동을 시작하면, 검출기제어부(120)는 인식신호를 발하도록 제어하여, 하우징(600)의 제1무선통신부(630)에서 신호를 발한다. 제2무선통신부(640)에서 이 신호를 수신하여, OPU(610)의 화면상에 인식신호가 표시된다. 이 부분은, 상기 설명한 알림부(130)에 대응한다. X선 조사가 가능한 축적상태와 그 밖의 상태를 구별할 수 있도록, X선 조사가 가능한 축적상태에서는 적색으로 표시하고, 그 밖의 상태에서는 노란 색으로 표시하는 예가 있다.
촬영자는, 이 표시와 피사체를 보면서 타이밍을 가늠하여 X선을 조사할 수 있다. OPU(610)이 콤팩트한 휴대장치일 경우, 인식신호는 휴대형 OPU(610)의 진동으로서 발생되어 된다.
이상 도 4 내지 도 6에서 설명한 바와 같이, 알림부(130)에 하우징(400)에 부착한 LED의 빛이나, 무선신호를 사용한다. 따라서, X선 발생장치와의 동기를 취하지 않으므로 접속이 필요없게 된 것에 더하여, X선 검출기(110)의 휴대성이 더욱 높아진다. 알림부(130)에 소리를 사용하는 것은, 눈을 피사체에 향하고, 귀를 인식신호음에 집중시킬 수 있다.
마찬가지로, 알림부(130)에 진동을 사용하는 것은, 눈을 피사체에 향하고, 인식신호로서의 진동을 피부로 느끼면서 촬영할 수 있다. 하우징(400)에 부착한 LED의 빛으로 인식신호를 발하는 것은, 피사체와 LED의 빛이 같은 방향이기 때문에, 양자를 보기 쉽다.
도 7은, 도 1의 검출기제어부에서의 X선 촬영장치의 구동 흐름도를 설명한 도면이다.
구동개시모듈(710)은 X선 검출기의 구동을 시작한다. X선 입사가능알림모듈(715)은 X선 검출기에 X선입사 가능한 것을 알린다. X선 입사검지모듈(717)은 X선 검출기에 X선이 입사가 되었는지 어떤지를 검지한다. 횟수판정모듈(718)은 신호전하의 축적가능상태로 몇 번 되었는가를 판정한다. X선 입사불가알림모듈(720)은 X선 검출기에 X선 입사불가인 것을 알린다. X선상 축적모듈(725)은 X선상의 신호전하를 축적한다. X선 종료검지모듈(727)은 X선 검출기에 X선의 조사가 종료되었는지를 검지한다. 보정화상 취득모듈(730)은 보정용 화상을 취득한다. 구동종료모듈(735)은 X선 검출기의 구동을 종료한다.
우선, X선 검출기의 구동개시가 구동개시부(100)에 의해 이루어진다. 구동개시모듈(710)은, 구동개시부(100)로부터의 신호를 받아 X선 검출기의 구동을 시작한다. X선 검출기(110)가 안정할 때까지 소정의 구동을 실행한다. 그 후, X선 검출기(110)의 신호전하의 축적가능상태를 반복한다. X선 입사가능알림모듈(715)은, 이 축적가능상태를 알림부(130)에 의해 인식신호를 촬영자에게 발한다.
축적가능상태가 되어 X선 발생장치로부터 피사체에 X선이 조사되면, X선 입사검지모듈(717)은, X선 검출기(110)에의 해당 X선입사를 X선 조사검지부(140)에서의 신호에 의해 검지한다. X선상 축적모듈(725)은, X선입사가 검지되면, X선 검출기(110)를 신호전하의 축적상태로 설정한다. X선 종료검지모듈(727)에 의해 X선 조사의 종료가 검지되었을 때, 또는 소정의 축적시간 경과한 때에, 신호전하의 축적을 종료한다.
X선 종료검지모듈(727)은, X선 검출기(110)에의 X선 조사가 종료하는 것을, X선 조사검지부(140)로부터의 신호에 의해 검지한다. X선 종료검지모듈(727)은, X선 조사의 종료를 검지하였을 때 X선상 축적모듈(725)에 검지를 알린다. 신호전하의 축적이 종료하면, 보정화상 취득모듈(730)은, 축적신호 전하화상의 보정을 위해, 보정화상을 취득한다. 보정화상은, 도 3에 나타낸 보정읽기에 의해 취득된 화상이다.
X선 검출기(110)가 신호전하의 축적상태가 계속된 축적시간을 취득한다. 같은 축적시간에 보정화상을 취득한다. 보정읽기가 종료하면, 구동종료모듈(735)은 X선 검출기(110)의 구동을 종료한다.
축적가능 상태임에도 불구하고 X선 검출기(110)에 의해 X선이 조사된 것이 검출되지 않은 경우, 횟수판정모듈(718)은, 축적가능 상태로 몇번되었는지, 또는 X선 검출기(110)가 구동을 시작하여 어느 정도 시간이 경과했는 가를 판정한다. 축적가능 상태가 소정 횟수이상 또는 소정의 시간이상 경과한 경우에, X선 검출기(110)의 구동을 종료해야만 하고, 구동종료모듈(735)로 제어를 옮긴다.
소정횟수 미만 또는 소정시간 미만인 경우, X선 검출기(110)의 구동이 신호전하의 축적불가상태가 되기 직전에, X선 입사불가알림모듈(720)에 의해, X선의 조사가 불가능한 인식신호를 발한다. 그 동안에 X선 검출기(110)는 선행 판독 구동을 한다. X선 검출기(110)가 다시 축적가능상태가 되면, X선 입사가능알림모듈(715)에 의해, 이 축적가능상태의 인식신호를 알림부(130)로부터 발한다.
도 7에 나타낸 구동플로우에서, 신호전하의 축적가능상태는, 도 3에서 설명한 축적상태에 대응한다. 신호전하의 축적 불가상태는, 도 3에서 설명한 선행 판독에 대응한다. 그러나, 선행 판독의 구동시간이 너무 짧기 때문에, 그 동안에 발생하는 축적불가상태시의 신호가 너무 짧아서, 촬영자가 인식할 수 없는 경우가 있다. 그러한 경우, X선 검출기(110)의 축적과 선행 판독을 수회 반복하는 구동상태를 축적불가상태에 대응시킨다.
축적불가상태시에 X선 조사가 이루어진 듯한 조사 오류의 경우, X선 입사불가알림모듈(720)은, X선 조사검지부(140)에서의 신호로 조사 오류를 판정하고, 조사 오류가 있었던 것을 알림부(130)에 의해 알린다.
이상 도 7에 도시한 바와 같이, X선 조사의 유무를 검지하는 촬영플로우를 구비하는 것에 의해, X선 발생장치와 동기를 취하지 않은 촬영을 실현할 수 있고, X촬영장치의 휴대성이 높아질 수 있다.
도 8 및 도 9는, 도 1을 참조하여 설명한 X선 검출기(110)와 X선 조사검지부(140)의 상세예를 나타내고 있다.
도 8은, X선 검출기(810)에 대하여, X선 입사측의 반대측에 X선조사검지부(830)를 구비한 예이다. X선 조사검지부(830)는, 도 2에 나타낸 X선 검출기(810)와 같은 구성을 갖는다. 그러나, X선 조사 검지부(830)에서, 검출기 전체면을 주사하는 시간이 X선 검출기(810)보다도 훨씬 빠르다. 따라서, X선 조사 검지부(830)는 수ms 정도의 X선 조사중에 수십회의 축적과 판독을 할 수 있다. 이 검출기에 의해 X선 검출기(810)에의 X선 입사개시로부터 X선 입사종료까지를 시계열로 측정할 수 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, X선 조사검지부(830)와 X선 검출기(810)가 따로따로 구비된 경우, X선 검출기(810)는 피사체의 X선상을 정확히 취득할 수 있는 정도로, 화소피치를 작게 하지않으면 안된다. 그러나, X선 조사검지부(830)는, 주사속도가 빠르고, 감도를 대단히 좋게하기 위해서, 화소피치를 크게 할 수 있다. 따라서, 각각의 역할에 알맞은 검출기 구조를 가질 수 있다. X선 조사검지부(830)를 X선 입사측의 반대측에 설치하여, X선 검출기(810)를 투과하여 온 X선을 검출하도록 하면, X선 검출기(810)에의 X선 조사를 방해하는 일이 없다. 따라서, 만족스런 X선상을 얻을 수 있다.
도 9는, 도 8에 나타낸 X선 검출기(810)와 X선 조사검지부(830)가 각각의 검출기로서 준비된 구성과 다르고, X선 조사검지부(140)는 X선 검출기(110)와 결합된다. X선 검출기(110)의 각각의 화소중에 X선 조사검지부(140)의 기능의 일부를 구비한다.
도면 부호 900은 화소를 나타낸다. 포토다이오드(905)는 X선을 흡수한 형광체의 빛을 신호전하로써 축적한다. 축적전하유지부(907)는 축적된 신호전하를 유지한다. 신호선(910)은 X선에 의한 증폭신호를 전송한다. 증폭소자(912)는 유지된 신호전하를 증폭한다. 제1공통전위(915)는 포토다이오드(905)에 바이어스전압을 제공한다. 920은 증폭소자(912)에 인가전압을 제공하는 제2공통전위, 925는 축적전하유지부(907)에 의해 유지된 신호전하를 리셋하기 위한 제3공통전위이다. 제1제어(930)는 포토다이오드(905)의 축적전하를 축적전하유지부(907)로 전송하는 것을 제어한다. 제2제어(935)는 축적전하유지부(907)에 의해 유지된 전하의 리셋을 제어한다. 제3제어(940)는 증폭소자(912)에 의한 증폭신호를 신호선(910)에 전송하는 것을 제어한다. 제1스위치(950)는 제1제어(930)에 의해서 ON/OFF된다. 제2스위치(955)는 제2제어(930)에 의해서 ON/OFF된다. 제3스위치(960)는 제3제어(940)에 의해서 ON/OFF된다.
이하에 이 화소의 구동을 설명한다.
먼저, 제2제어(935)에 의해 제2스위치(955)가 ON되어, 축적전하유지부(907)가 제3공통전압(925)에 리셋된다. 제2스위치(955)가 ON되면, 축적전하유지부(907)는 리셋된 채로 플로팅(floating) 상태가 된다. 다음에 제1제어(930)에 의해 제1스위치(950)가 ON되어, 포토다이오드(905)로 축적된 신호전하가 축적전하유지부(907)에 전송된다. 신호전하에 따라서 축적전하유지부(907)의 전위는 상승한다. 제3제어(940)에 의해 제3스위치(960)가 ON되면, 상기 상승한 전위에 따라 증폭한 신호가 신호선으로 출력된다.
이상의 동작을 X선 검출기(110)의 축적상태시에 반복하여 행하는 것으로, 포토다이오드(905)로부터 축적전하유지부(907)로 전송되어 축적된 신호전하를 판독할수 있다. 판독된 신호의 전후의 차이 변화를 확인하는 것으로, X선이 X선 검출기(110)에 입사 시작되어, 입사 종료되었는지를 검출할 수 있다.
축적전하유지부(907)의 신호전하의 포화한계치를 미리 알고 있다면, 수시 축적되어 유지된 신호전하를 검출함으로써, 축적전하유지부(907)의 신호전하의 포화전에, 제2스위치(955)를 ON상태로 하여, 축적전하유지부(907)에의 축적전하전송을 멈출 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 포토다이오드(905)로부터 축적전하유지부(907)에 수시 전송되어 축적된 신호전하를 판독하는 방법은, 축적전하유지부(907)로 전송되어 축적된 신호전하를 저장한 채로 판독할 수 있다. 따라서, 이하 상기 판독방법을 비파괴판독이라고 부른다. 비파괴판독과, 판독신호의 차이회로 등을 포함하여 X선 조사검지부(140)를 구성함에 의해, X선 발생장치와 동기를 취하지 않고서, X선 검출기(110)에의 X선의 입사개시와 입사종료를 검지 할 수 있다.
도 10은, 비파괴판독기능을 사용하여, X선 입사개시 및 X선 입사종료를 검지하는 흐름을 설명한 흐름도이다.
축적전하 리셋모듈(1010)은 축적전하유지부(907)에 축적된 전하를 토출한다. 축적전하 전송모듈(1015)은 포토다이오드(905)로부터 축적전하를 축적전하유지부(907)에 전송한다. 유지전하 판독모듈(1020)은 축적전하유지부(907)에 유지된 전하를 읽어낸다. 입사개시 판정모듈(1025)은 X선 입사개시가 검지되었는가를 판단한다. X선 입사개시검지모듈(1030)은 X입사개시를 검출기제어부(120)에 전달하여, X선 검출기(110)의 구동에 반영시킨다. 유지전하 판독모듈(1035)은 축적전하유지부(907)에 유지된 전하를 판독한다. 입사종료 판정모듈(1040)은 X선 입사종료가 검지되었는가를 판단한다. 축적전하 판정모듈(1045)은 축적전하량이 소정의 값에 도달했는 지를 판정한다. 총 축적전하 판독모듈(1050)은 촬영중에 축적전하유지부(907)에 유지된 총 축적전하를 판독한다. 축적종료모듈(1055)은 X선 검출기(110)의 축적을 종료한다.
먼저, X선 검출기(110)의 전하축적전에, 축적전하 리셋모듈(1010)은, 포토다이오드(905)의 전하와 축적전하유지부(907)의 전하의 리셋을 행한다. 제1제어(930)에 의해 제1스위치(950)를 ON하고, 포토다이오드(905)를 축적상태로 설정한다.
다음에, 포토다이오드(905)에 축적된 전하를 축적전하 전송모듈(1015)에 의해, 축적전하유지부(907)에 전송한다. 다시 포토다이오드(905)를 축적상태로 한 후, 축적전하유지부(907)에서 유지된 전하를, 유지전하 판독모듈(1020)에서 판독한다. 입사개시 판정모듈(1025)은, 판독된 신호를 판독하고, 판독한 순서 전후로 차이를 잡는 것에 의해, X선에 의한 축적전하의 증가를 판단하여, X선의 입사개시를 검지한다. 소정의 시간이 지나도 X선 입사가 검지되지 않은 때는 X선 검출기(110)의 구동을 종료한다.
X선이 입사된 것을 검지하면, X선 입사개시검지모듈(1030)은, X입사개시를 검출기제어부(120)에 전달하여, X선 검출기(110)의 구동을 신호전하의 축적상태에 유지하게 한다. X선 검출기(110)가 축적상태를 유지하고 있는 동안, 유지전하 판독모듈(1035)은, X선 입사에 의한 신호전하의 축적상태를 모니터하기 때문에, 축적전하유지부(907)로 유지된 전하를 판독한다. 입사종료판정모듈(1040)은 판독된 신호를 판독하고 판독한 순서 전후에서 차이를 잡는 것에 의해, X선에 의한 축적전하의 변화를 모니터하면서, X선 입사가 종료하고, 신호전하의 증가가 더 이상 없는 것을 검지한다.
X선 입사종료가 검지되면, 총 축적전하 판독모듈(1050)은, 축적전하유지부(907)로 유지된 X선 입사 동안에 축적된 신호전하 전부를 판독하고, X선 화상을 얻는다. X선 입사종료가 검지되지 않은 경우, 축적전하 판정모듈(1045)은, 전하의 축적상태를 모니터하면서, 소정의 총 축적전하량에 도달하고 있는지 어떤지를 판정한다.
소정의 총 축적전하량에 도달한 것을 검지하면, 제1스위치(950)를 ON한 채로 하여, 축적전하유지부(907)에 더 이상 전하가 축적되지 않도록 한다. 바로 총 축적전하 판독모듈(1050)로 제어가 옮겨진다.
X선 입사종료가 검지 또는, 소정의 총 축적전하량에의 도달이 검지되면, 총 축적전하 판독모듈(1050)이 실행된다. 축적종료모듈(1055)은 X선 검출기(110)에 의해 축적을 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 비파괴판독을 할 수있는 X선 검출기(110)를 구비하는 것에 의해, X선 조사검지부(140)의 기능을 다하는 검출기를, X선 검출기(110)와는 별도로 구비할 필요는 없어진다. 따라서, X선 검출기(110)의 기계적 구조가 보다 간단하고, 박형화, 경량화할 수 있고, X촬영장치의 휴대성이 높아진다.
[제2실시예]
제2 실시예에서는, X선 발생장치와 동기를 취하지 않고 촬영할 수 있도록, X선 검출기의 구동상태를 촬영자에게 알리는 알림부를 구비한 X선 촬영장치에 관해서 설명한다.
도 11은, 제 2실시예에 따라 X선 촬영장치의 바람직한 일례를 나타내는 개략적 구성도이다. 도면 부호 1100은 구동개시부(해당 기능을 가지는 장치, 회로, 프로그램 코드 등을 포함한다), 1110은 X선 검출기, 1120은 검출기제어부(해당 기능을 갖는 장치, 회로, 프로그램 코드 등을 포함한다), 1130은 알림부(해당 기능을 가지는 장치, 회로, 프로그램 코드 등을 포함한다)이다.
먼저, 구동개시부(1100)는 X선 검출기(1110)가 촬영할 수 있는 상태로 설정한다. 구체적으로는, X선 검출기(1110)에 전원이 투입된 상태로, 촬영을 위해 필요한 X선 검출기(1110)의 구동을 시작된다. 일반적으로 이 동작은, 촬영자가 X선 검출기(1110)를 조작하는 OPU의 촬영버튼을 ON하는 것에 의해 달성된다. 구동을 시작한 X선 검출기(1110)는, 검출기제어부(1120)에 의해 소정의 구동 동작을 행한다. 구동 동작은, 전압을 인가한 뒤에 X선 검출기(1110)를 안정시키기 위한 구동과, X선 검출기(1110)가 피사체에 조사된 X선 신호를 축적하는 상태의 구동을 포함하고 있다.
X선 신호를 축적하기 위한 구동(이하, 축적상태)과 그 밖의 구동을 촬영자가 식별할 수 있도록, 알림부(1130)는 식별가능한 신호를 발한다. 상기 신호는, 빛에 의한 신호나 소리에 의한 신호나 진동에 의한 신호 등이어도 된다.
빛에 의한 신호의 경우, X선 검출기(1110)의 하우징에 구비한 LED의 빛에 의해, X선 신호의 축적상태시에 연속으로 발하게 하고, 그 밖의 구동시에는 점멸시킨다. 또한, 촬영자가 조작하는 OPU상에 축적상태를 알리는 표시를 하는 방법이 있다. 소리에 의한 신호의 경우, X선 검출기(1110)나 OPU 등으로부터 축적상태시에 연속음, 그 밖의 구동때에 점멸음을 발하는 방법이 있다. 진동에 의한 신호의 경우, 검출기제어부(1120)와 통신을 할 수 있는 휴대형모니터를 촬영자가 휴대하고 있어, 진동의 강도에 의거하여 촬영자에게 알리는 방법 등이 있다.
알림부(1130)에 의해 X선 검출기(1110)가 축적상태가 되어, 촬영자에 의해 X선 발생장치의 조사버튼이 ON되면, 피사체를 투과하여 온 X선신호를 X선 검출기(1110)는 축적한다. 검출기제어부(1120)는, X선 검출기(1110)의 축적상태 종료, 보정데이터의 취득, 전압강하 등의 구동 동작을 행한다. X선 검출기(1110)의 자세한 동작 및 구동은, 도 2와 같다.
상기에서 설명한 바와 같이, X선 검출기(1110)의 구동상태를 알림으로써 X선 검출기(1110)가 축적상태인 것을 식별할 수 있다. 그 후, X선 발생장치의 조사버튼이 눌러져서 피사체에 X선이 조사된다. 따라서, X선 검출기(1110)와 X선 발생장치의 동기를 취할 필요가 없어진다. 이것에 의해, 촬영자는 접속을 신경쓰지 않고 X선 검출기(1110)를 운반 및 촬영할 수 있다.
또한, X선 발생장치의 조사버튼을 눌러 X선을 피사체에 조사할 때에, 조사버튼을 누르고 나서, X선 검출기(1110)를 축적상태로 할 때까지 필요한 구동에 걸리는 시간에 의해 생기는 X선 조사의 지연에 의해, 피사체의 움직임에 의한 흐려짐, 예를 들면 심장의 움직임에 의한 심장주변의 흐려짐을 없앨 수 있다.
도 12는 도 11의 검출기제어부에서의 X선 촬영장치의 구동 흐름을 설명한 흐름도이다.
구동개시모듈(1210)은 X선 검출기의 구동을 시작한다. X선 입사준비알림모듈(1215)은 X선 검출기(1110)가 X선 조사가능상태가 되기까지의 상태를 촬영자에게 알린다. X선 입사가능알림모듈(1220)은 X선 검출기(1110)에 X선 입사가능한 것을 알린다. X선상 축적모듈(1225)은 X선상의 신호전하를 축적한다. X선 입사불가알림모듈(1230)은 X선 검출기(1110)에 X선 입사불가인 것을 알린다. 보정화상 취득모듈(1235)은 보정용 화상을 취득한다. 구동종료모듈(1240)은 X선 검출기의 구동을 종료한다. 판정모듈(1245)은 구동개시부(1100)에 의해서 연속한 촬영이 지정되었는지 어떤지를 판단한다.
우선, 구동개시부(1100)에 의해서 X선 검출기의 구동개시가 이루어진다. 구동개시모듈(1210)은, 구동개시부(1100)로부터의 신호를 받아 X선 검출기(1110)의 구동을 시작한다. X선 검출기(1110)가 안정할 때까지 소정의 구동을 행한다. X선 입사준비알림모듈(1215)은, 구동이 안정할 때까지, 알림부(1130)에 의해 X선 검출기(1110)가 준비단계인 것을 알리는 신호를 발한다.
X선 입사가능알림모듈(1220)은, X선 검출기(1110)가 축적가능상태가 되면 알림부(1130)에 의해 X선 조사가능을 알리는 신호를 발한다. 이 동작은, X선 검출기(1110)가 축적을 종료할 때까지 계속된다. X선상 축적모듈(1225)은, X선 입사가능알림모듈(1220)의 상기 신호와 동시에 X선 검출기(1110)를 축적상태로 하여, 소정시간 이 상태를 유지한다. 소정의 축적시간 경과 후, X선 검출기(1110)는 신호전하의 축적을 종료한다. 축적종료 후, X선 입사불가알림모듈(1230)은, X선 검출기(1110)가 축적불가상태인 것을, 알리는 신호를 알림부(1130)로 하여금 발하도록 한다.
신호전하의 축적이 종료하면, 보정화상 취득모듈(1235)은, 축적신호 전하화상의 보정을 위해, 보정화상을 취득한다. 보정화상을 취득이 종료하면, 구동종료모듈(1240)은 X선 검출기(110)의 구동을 종료한다.
판정모듈(1245)은 구동개시부(1100)에 의해서 연속한 촬영이 지정된 경우, X선 검출기(1110)의 구동을 다시 시작시킨다. 연속한 촬영이 지정되지 않은 경우, X선 검출기(1110)의 전압을 떨어뜨려, 슬립상태(전원오프상태)로 한다.
어떤 종류의 X선 검출기(1110)는, X선상의 축적을 연속하여 행할 수 없다. 예를 들면, 축적전하를 판독 구동으로 완전히 리셋할 수 없는 검출기는, 한번 검출기를 신호전하의 축적상태로 한 뒤, 반드시 검출기를 슬립상태로 해야 한다.
이상 도 12에 도시한 바와 같이, X선 검출기(1110)가 X선상의 축적상태가 되기까지의 준비단계에서 X선 검출기(1110)가 준비단계인 것을 식별가능한 신호를 발하는 촬영 흐름을 구비하는 경우, 한번의 신호전하의 축적 후 슬립상태로 해야하는 검출기라도, X선 발생장치와 동기를 취하지 않은 촬영을 실현할 수 있다. 따라서, X선 촬영장치의 휴대성이 높아질 수 있다.
[다른 실시예]
본 발명은, 전술한 실시예의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램(도 7,도 10, 및 도 12의 흐름에 나타내는 모듈)을, 시스템 혹은 장치에 직접 또는 원격사이트로 공급하여, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터가 해당 공급된 프로그램코드를 판독하여 실행한다. 프로그램의 기능을 가지고 있으면, 그 형태는, 프로그램일 필요는 없다.
따라서, 본 발명의 기능처리를 컴퓨터로 실현하기 위해서, 해당 컴퓨터에 인스톨되는 프로그램코드 자체도 본 발명을 실현하는 것이다. 요컨대, 본 발명의 클레임에서는, 본 발명의 기능처리를 실현하는 컴퓨터 프로그램 자체도 또한 포함된다.
이 경우, 프로그램의 기능을 가지고 있으면, 오브젝트 코드, 인터프리터에 의해 실행되는 프로그램, OS에 공급하는 스크립트 데이터 같은, 프로그램의 형태는 어떤 것을 취해도 상관없다.
프로그램을 공급하기 위한 기록매체로서는, 예를 들면, 플로피 디스크, 하드디스크, 광디스크, 광자기디스크, MO, CD-ROM, CD-R, CD-RW, 자기테이프, 비휘발성 메모리카드, ROM, 또는 DVD(DVD-ROM, DVD-R) 등이 사용된다.
다른 프로그램의 공급방법으로서는, 클라이언트 컴퓨터의 브라우저를 사용하여 인터넷의 홈페이지에 접속하고, 해당 홈페이지로부터 본 발명의 컴퓨터 프로그램 그 자체, 또는 압축되어 자동인스톨기능을 포함하는 화일을 하드디스크 등의 기록매체에 다운로드함으로써도 공급할 수 있다. 본 발명의 프로그램을 구성하는 프로그램코드를 복수의 화일로 분할하고, 각각의 화일을 다른 홈페이지로부터 다운로드함으로써도 실현가능하다. 요컨대, 본 발명의 기능처리를 컴퓨터로 실현하기위한프로그램 파일을 복수의 사용자로 하여금 다운로드시키는 WWW서버도, 본 발명의 클레임에 포함되는 것이다.
본 발명의 프로그램을 암호화하여 CD-ROM 등의 기억매체에 저장하여 사용자에 배포한다. 소정의 조건을 만족하는 촬영자에 대하여, 인터넷을 통해 홈페이지로부터 암호화를 푸는 키정보를 다운로드시켜, 그 키정보를 사용함에 의해 암호화된 프로그램을 실행하여 컴퓨터에 인스톨시켜 실현하는 것도 가능하다.
컴퓨터가, 판독한 프로그램을 실행함으로써, 전술한 실시예의 기능이 실현되는 것 외에, 그 프로그램의 지시에 근거하여, 컴퓨터상에서 가동하고 있는 OS 등이, 실제 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해서도 전술한 실시예의 기능이 실현되어질 수 있다.
기록매체로부터 판독된 프로그램이, 컴퓨터에 삽입된 기능확장보드나 컴퓨터에 접속된 기능확장 유니트에 갖춰지는 메모리에 기록되는 경우, 그 프로그램의 지시에 근거하여, 그 기능확장보드나 기능확장 유니트에 갖춰지는 CPU 등이 실제 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해서도 전술한 실시예의 기능이 실현된다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 사상 및 범위 내에서 만들어 질 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위를 공중에게 알리기 위하여, 다음의 청구항들이 만들어진다.
본 발명에 의하면, X선 발생타이밍과의 동기를 불필요로 하는 X선 촬영장치및 X선 촬영방법을 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. X선원으로부터 방출된 X선을 검출하는 X선 검출기와,
    상기 X선 검출기를 구동하고 제어하는 검출기 제어부와,
    상기 X선 검출기의 구동 상태를 촬영자에게 알리는 알림부를 구비하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동 상태는, 상기 X선 검출기로부터 검출 신호의 축적상태 및 신호 판독상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 X선 조사의 개시 및 종료 중 적어도 하나의 상태를 검출하는 X선 조사 검지부를 더 포함하고,
    상기 X선 검출기는 상기 X선 조사 검지부로부터 검출 신호에 의해 구동되고 제어되는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 X선 조사의 개시 및 종료 중 적어도 하나의 상태를 검출하는 다른 X선 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 X선 검출기에 비파괴 판독부를 더 포함하고,
    상기 X선 조사의 개시 및 종료 중 적어도 하나의 상태는, 비파괴적으로 판독된 화상 데이터에 의거하여 검출되는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 X선 조사 검지부가 X선 조사의 종료를 검출하는 경우, 상기 X선 검출기로부터 상기 검출 신호를 축적하는 축적 시간이 검출되고, 상기 축적 시간은 암 전류 보정을 위한 데이터에 대한 축적 시간으로서 설정되는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 알림부는, 소리를 발생하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 알림부는, 진동을 발생하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 알림부는, 무선 통신부를 통해서 소리 및 진동 중 하나를 발생하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  10. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 알림부는, 상기 X선 검출기의 하우징으로부터 방출된 빛인 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  11. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 알림부는, 유선 통신부를 통하여 소리 및 진동 중 하나를 발생하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  12. 제 2항에 있어서,
    상기 X선 검출기의 구동을 시작하고, 상기 축적 상태에서 상기 X선 검출기를 설정하는 구동 개시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 X선 검출기의 구동은, 축적 및 전하 토출의 싸이클을 반복하는 아이들링 구동을 갖고, 상기 X선 조사 검지부가 X선 조사의 상기 개시를 검출하는 싸이클 후에, 아이들링 구동은 종료되고, 상기 축적 전하는 판독되는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  14. 제 3항에 있어서,
    상기 X선 조사 검지부가 X선 조사의 상기 종료를 검출하는 경우, 상기 X선 검출기의 구동은 종료되는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 X선 검출기는, 하나의 촬영 싸이클에 한번만 X선 촬영을 하기 위하여 상기 축적 상태를 발생하도록 구동되고, 상기 축적 상태가 설정되기 전에, 상기 알림부는,상기 X선 검출기가 상기 축적 상태에 설정될 것을 미리 알리는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  16. 제 2항에 있어서,
    상기 알림부는, 상기 X선 검출기가 X선 조사가 가능한 상기 축적 상태에 설정되고, 상기 X선 검출기가 X선 조사가 불가능한 축적 준비상태에 설정되는 것을 구별가능하게 알리는 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영장치.
  17. X선원으로부터 방출된 X선을 검출하는 X선 검출기와, 상기 X선 검출기를 구동하고 제어하는 검출기 제어부를 포함하는 X선 촬영장치를 사용한 X선 촬영방법에 있어서,
    상기 X선 검출기의 복수의 구동 상태를 검출하고, 촬영자에게 각각의 구동 상태를 구별가능하게 알리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 촬영방법.
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