KR20110091518A

KR20110091518A - 다기능 이미지 획득 장치

Info

Publication number: KR20110091518A
Application number: KR1020117011849A
Authority: KR
Inventors: 알랭 마쥐; 로랑 귈로몽
Original assignee: 소프로
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-08-11
Also published as: HK1161756A1; US20110233416A1; IL212408A0; TW201102750A; RU2514149C2; JP5715960B2; ES2534932T3; AU2009321433B2; US8637829B2; DK2359188T3; EP2359188B1; FR2938936A1; CN102224457A; JP2012509696A; WO2010061086A1; CN102224457B; PL2359188T3; RU2011123698A; TWI467314B; EP2359188A1

Abstract

본 발명은 치과용 X-선 이미지가 획득하기 위한 이미지 획득 장치에 관한 것이며, 상기 이미지 획득 장치는, 방사선에 민감한 복수 개의 소위 이미지 획득 광다이오드(DA), 및 또한 방사선에 민감한 적어도 하나의 소위 검출 광다이오드(DD)를 포함하는 매트릭스 센서(C)를 포함하고, 상기 이미지 획득 장치는, 상기 센서(C)를 제어하는 모듈(M)로서, 상기 검출 광다이오드(DD)를 주기적으로 판독하는데 그리고 상기 센서(C)를 적어도 2가지의 모드들 사이로 전환하는데 적합한 모듈(M)을 포함하며, 상기 2가지의 모드들은, 대기 모드(stadby mode), 및 획득 모드(ACQ)이다. 본 발명에 의하면, 상기 검출 광다이오드(DD)는, 상기 획득 광다이오드들(DA)에 의한 이미지 획득(ACQ) 및 방사선 조사 동안조차, 상기 제어 모듈(M)에 주기적인 출력 신호(NDD)를 공급하는데 적합하며, 이러한 주기적인 출력 신호(NDD)는 순간적인 수광 에너지를 나타내는 값을 지니고, 상기 제어 모듈(M)은 이러한 주기적인 출력 신호(NDD)를 사용하여 획득(ACQ) 동안 수광된 에너지를 분석(ANA)한다.

Description

다기능 이미지 획득 장치{Multifunctional image acquisition device}

본 발명은 일반적으로 이미지 획득 센서들 및 그러한 센서들을 제어하는 분야에 관한 것이다.

더 구체적으로 기술하면, 본 발명은 치과용 방사선 이미지가 획득될 수 있게 하는 이미지 획득 장치로서, 매트릭스 센서 및 매트릭스 센서용 제어 모듈을 포함하는, 이미지 획득 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상기 매트릭스 센서가 방사선에 민감한 복수 개의 이미지 획득 광다이오드들을 포함함과 아울러, 마찬가지로 방사선에 민감한 적어도 하나의 검출 광다이오드를 포함하는 장치들에 관한 것이다.

공통 기판상에 상이한 기하학적 특징들을 지니는 광다이오드들의 통합을 용이하게 해 주는 그러한 센서들이 존재하며, 특히 그러한 센서들이 '실리콘 상의 상보형 금속 산화물(complementary metal oxide-on-silicon; CMOS) 기법을 사용하여 제조된다. 상기 검출 광다이오드(들)는, 예를 들면, 좀더 높은 감도를 얻도록, 즉 방사선이 좀더 신속하게 검출될 수 있게 하도록, 이미지 획득 광다이오드들의 크기와는 다른 크기를 제공하는데 유용하다.

본 발명의 장치는, 상기 매트릭스 센서를 제어하기 위한 제어 모듈로서, 상기 검출 광다이오드를 주기적으로 판독하도록 구성되며 적어도 2가지의 모드들, 즉 상기 이미지 획득 광다이오드들이 억제되게 하는 대기 모드(stadby mode), 및 상기 이미지 획득 광다이오드들에 의해 수광되는 에너지가 이미지를 획득하는데 사용되게 하는 획득 모드 사이로 상기 센서가 전환(changeover)되게 하도록 구성된 제어 모듈을 더 포함한다.

"억제(inhibit)"라는 용어는, 상기 이미지 획득 광다이오드들을 주기적으로 퍼지(purge)함으로써 또는 상기 이미지 획득용 광다이오드들에 의한 광자 수광을 블로킹(blocking)함으로써, 수광되는 어떠한 광자(photon)들이라도 적재(load)되지 않게 함을 의미하는데 사용된다.

공지의 장치들에서는, 상기 검출 광다이오드가 제너레이터(generator)에 의한 방사선 조사(irradiation)를 검출하면 바로 그러한 전환이 트리거링(triggering)된다. 일반적으로, 미리 결정된 에너지량을 수광하는 것은 방사선 조사가 검출되었음을 의미한다.

따라서, 기존의 장치들은, 상기 광다이오드가 상기 검출 광다이오드의 2가지 판독들 간의 주기에서 소정의 에너지량을 수광하면 바로 이미지 획득이 트리거링될 수 있게 한다.

공지의 장치들의 경우에, 실제로 상기 센서로 보내진 에너지량에 관계없이 방사선 조사 기간 전반에 걸쳐서 또는 미리 결정된 기간 동안 이미지 획득이 수행되는 것이 일반적이다.

본 발명의 목적은 센서로 보내진 에너지량에 관계없이 방사선 조사 기간 전반에 걸쳐서 또는 미리 결정된 기간 동안 이미지 획득이 수행되는 것 외의 다기능 이미지 획득 기법을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명의 주목적은 상기 검출 광다이오드가 상기 이미지 획득 광다이오드들에 의한 이미지 획득 및 방사선 조사 동안을 포함해서, 주기적인 출력 신호를 상기 제어 모듈에 전달하도록 구성되게 하는 이미지 획득 장치를 제안함으로써 상기 도입부에서 특정된 바와 같은 치과용 방사선 이미지를 획득하기 위한 이미지 획득 장치의 기능을 추가하는 것으로, 상기 주기적인 출력 신호는 순간적인 수광 에너지를 나타내는 값을 지니며, 상기 제어 모듈은 이러한 주기적인 출력 신호를 사용하여 이미지 획득 동안 수광되는 에너지를 분석한다.

이와 같은 통합 매트릭스 센서는 이미지 획득 동안 상기 센서에 의해 수광되는 에너지가 트래킹(tracking)될 수 있게 하는데, 그 이유는 이러한 다이오드가, 이미지 포착 동안을 포함해서, 수광된 에너지를 나타내는 신호, 결과적으로는 정량적인 신호를 제공하는 기능을 수행하는데 적합하기 때문이다. 이러한 신호는 이하에서 "정량적인 신호(quantitative signal)"라는 용어로 언급되고 있다.

이와 같은 이미지 획득 장치의 경우에, 상기 제어 모듈은 방사선 조사 주기 동안을 포함해서, 상기 센서에 의해 수광된 에너지량을 인식하고 있다. 상기 검출 광다이오드가 판독되는 주기에 의해 주기적인 신호의 주기가 정의되는 경우에, 상기 검출 광다이오드가 상기 주기적인 신호를 전달하는데 적합한 특징은, 공지의 장치들을 사용하여 이전에 가능하지 않았던 모든 종류의 방사선 조사 제어를 구현할 수 있게 해 준다.

특히, 본 발명은 영구적으로 순간적인 수광 에너지의 정량적인 분석을 수행할 수 있게 해 준다. 이러한 순간적인 수광 에너지를 트래킹함으로써, 상기 제너레이터의 오기능들을 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 실제로 방출되는 에너지량을 측정하는데 적합한 전용 설비들에 의존하지 않고서도 상기 제너레이터의 품질을 알 수 있게 해 준다.

따라서, 바람직한 특징에 의하면, 상기 제어 모듈은 획득된 이미지의 전용 구역에서 수광된 에너지량을 트래킹하는 곡선을 삽입시키는데 적합하다.

특정 제너레이터에 의해 방사선이 조사되는 동안 본 발명의 센서로 획득된 임의의 이미지를 분석하는 경우에, 이러한 특징은 상기 수광된 에너지를 트래킹하는 곡선을 상기 이미지로부터 추출할 수 있게 해 준다. 이는, 해당 제너레이터의 방출 곡선이 이용될 수 있기 때문에 상기 제너레이터에 의한 방출의 품질을 평가할 수 있게 해 준다.

상기 수광된 에너지의 오실로그램 곡선(oscillogram curve)이 삽입되는 전용 구역은 마스킹된 이미지 구역인 것이 바람직하다. 이는, 예컨대 이미지의 최초 또는 최후 라인을 구성하는 이미지 자체 상에서 취해지거나, 그렇지 않으면 이는 상기 이미지에 추가되는 추가적인 "제로(0)" 라인을 구성한다.

이러한 바람직한 특징을 통해, 본 발명은 상기 이미지의 매우 작은 부분을 블록오프(block off)함으로써 그 내부에 상기 제너레이터의 특징들에 관한 데이터를 삽입하여 저장하는데, 그 이유는 본 발명이 수광되는 에너지, 결과적으로는 발광된 에너지에 관련된 것이기 때문이다. 따라서, 불량 품질의 이미지가 획득될 경우에, 본 발명에 의하면 그러한 불량 품질이 상기 제너레이터에 의한 불량한 방출에 기인한 것인지 아니면 예컨대 이미지 획득 동안 상기 센서가 움직였다는 기타 이유가 발견되어야 하는 것인지를 판단하는 것이 항상 가능하다.

이미지 획득 광다이오드들이 억제되게 하는 대기 모드가 광자들을 주기적으로 퍼지함으로써 또는 광자 수광을 블로킹함으로써 광자들이 적재되지 않게 함을 의미한다는 점을 상기해 보기로 한다. 따라서, 대기 모드에서는, 상기 검출 광다이오드가 방사선을 검출할 때까지 퍼징(purging) 또는 블로킹(blocking)이 계속 이루어진다. 이는 최종 이미지에서의 양호한 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)를 획득할 수 있게 해 준다. 이와는 달리, 대기 주기 동안 수광된 기생 광(parasitic light)이 이미지상의 배경 잡은 현상을 초래시킴으로써, 이미지의 품질을 저하시킨다.

어떤 경우든 간에, 상기 검출 광다이오드가 대기 모드에 있는 동안 매우 신속하게 방사선을 검출할 정도로 충분히 민감하게 되도록 상기 검출 광다이오드가 상기 이미지 획득 광다이오드들보다 커야 할 필요가 있으며 또한 상기 검출 광다이오드가 상기 이미지 획득 광다이오드들보다 커야 한다고 알려져 있다. 이러한 상황에서는, 상기 검출 광다이오드가 매우 쉽게 포화된다. 그러나, 본 발명의 기능적인 특징에 의하면, 상기 검출 다이오드는 이미지 획득 동안을 포함해서, 정량적인 신호를 계속 전달하는데 필요하다.

따라서, 상기 제어 모듈은 상기 검출 광다이오드가 방사선 조사 동안 포화되지 않게 하기 위해 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호의 함수로서 상기 검출 광다이오드의 분해능을 수정하도록 구성되는 것이 바람직하다.

그러한 수정은 방사선 조사를 검출하는데 필요한 감도가 방사선 조사 동안에 어떠한 포화도 일어나지 않게 할 가능성이 없게 되는 경우에 유용하다.

이러한 특징은 상기 검출 다이오드가 대기 모드 동안 충분히 민감할 정도로 큰 크기를 제공할 수 있게 하며 그럼에도 상기 검출 다이오드가 방사선 조사 전반에 걸쳐서 수광되는 에너지량을 나타내는 정량적인 신호를 전달할 수 있게 하는데, 그 이유는 이러한 것이 본 발명의 독창적이고 신규한 기능이기 때문이다.

본 발명에 의하면, 이러한 특징은 2가지의 개별 포화 현상들에 작용함으로써 2가지의 특정 방식들로 구현될 수 있다.

첫 번째 현상은 상기 검출 광다이오드의 에너지 "포화"량보다 많은 에너지량을 수광하는 경우에 상기 검출 광다이오드 자체가 2개의 판독값들 간에 물리적으로 포화하게 되는 포화 현상이다. 만약 2개의 판독값들 간에 수광된 에너지량이 에너지 포화량보다 많다면, 상기 검출 광다이오드로부터 판독된 신호는 더 이상 정량적일 수 없다.

전형적으로는, 검출 광다이오드 판독 신호는 차후에, 일반적으로 상기 검출 광다이오드 출력 신호를 생성하도록 샘플링되기 전에 전자 프로세서 스테이지에 의해 증폭된다.

본원 명세서에서, "광다이오드 판독 신호"라는 용어는 상기 검출 광다이오드로부터 판독된 신호를 의미하는데 사용되며, "광다이오드 출력 신호"라는 용어는 증폭된 다음에 획득된 신호를 의미하는데 사용된다.

두 번째 현상은 상기 검출 광다이오드 판독 신호의 증폭으로부터 초래되는 포화 현상이다. 증폭은 광다이오드의 전력 공급 전압보다 큰 광다이오드 출력 신호를 생성할 수 없다. 만약 비-포화된 광다이오드 판독 신호, 즉 정량적인 신호의 증폭으로 상기 전력 공급 전압보다 높은 출력 신호가 초래된다면, 이는 정량적일 수 없는 출력 신호이다.

본 발명의 특정의 특징에 의하면, 분해능을 수정하기 위해, 상기 제어 모듈은, 방사선이 검출된 후에 상기 검출 광다이오드가 판독되는 주파수를 증가시키도록 구성된다.

이러한 상황에서는, 상기 검출 광다이오드로부터 수광되는 에너지를 처리하기 위한 능력이 증가하게 된다. 판독 주파수를 증가시킴으로써, 상기 검출 광다이오드는 소정의 시간 경과시 더 많은 에너지를 흡광할 수 있으며 어떠한 포화 현상도 일어나지 않음을 관찰할 수 있다.

공지된 선행기술에서는, 상기 검출 요소가 수광하는 에너지 플럭스를 상기 검출 요소가 정량화하지 못함으로써, 상기 검출 요소가 방사선 조사 동안 포화되는 것은 문제시되지 않는다. 실제로, 그것은 선행기술에서 실제로 관찰된 것이다. 하지만, 그것은 수광되는 에너지량이 영구적으로 그리고 정량적인 방식으로 상기 제어 모듈에 의해 알 수 있게 되는 본 발명의 주제와는 상반되는 것이다.

상기 주파수를 증가시키는 것은 결과적으로 상기 광다이오드의 분해능을 감소시키는 결과를 초래시키는데, 그 이유는 소정의 수광 전력에 대해 상기 검출 광다이오드가 상기 검출 광다이오드 상의 보다 적은 전하량에 대해서도 판독되기 때문이다. 그럼에도, 이는 방사선 조사 동안 판독의 정확도에 지장을 주지 않는데, 그 이유는 대량의 에너지가 이때 수광되고, 상기 주파수를 증가시킴으로써, 특히 판독되는 양이 실제로 수광되는 에너지량을 나타내는 것이 가능해지기 때문이다.

판독 주파수를 증가시키는 것은 예를 들면 상기 판독 주파수를 10배로 하는 것에 상응할 수 있다. 이와 같은 판독 주파수의 증가는 단지 소정의 시간 경과시 수광되는 에너지가 초기 주파수를 사용하는 경우보다 10배 클 경우에만 상기 광다이오드가 포화될 수 있게 해 준다.

본 발명의 다른 특정의 특징에 의하면, 상기 검출 광다이오드로부터 판독된 각각의 신호는 상기 센서로부터의 출력 신호를 형성하도록 전자 이득(electronic gain) 만큼 프로세서 유닛 내에서 증폭되고, 상기 제어 모듈은 상기 전자 이득을 증폭시키는데 적합하다.

이러한 특징은 상기 광다이오드가 자체적으로 포함되지 않는 경우에 출력 신호가 정량적일 수 있게 해 준다.

대기 모드 동안 사용된 전자 이득은 가능한 한 신속하게 방사선을 검출할 수 있도록 매우 높은 것이 전형적이다. 만약 상기 전자 이득이 방사선 조사 동안 이러한 값으로 유지된다면, 상기 광다이오드로부터의 출력 신호, 즉 증폭된 판독 신호는, 증폭기 스테이지의 전력 공급 전압을 초과할 가능성이 크기 때문에, 상기 검출 광다이오드가 판독되는 주파수의 증가가 존재하는 경우조차도 정량적이지 않게 된다.

이러한 특징은 대기 모드 동안의 검출의 예민성 및 획득 모드 동안 정량적이게 될 필요성 간의 상충(conflict)들을 해결할 수 있게 해 준다.

방사선이 검출되는 경우 바로 이득 증폭이 이루어지는 것이 바람직하다. 방사선 조사의 개시에 수광되는 에너지의 레벨과 독립적 이도록 판독 주파수의 수정이 제공되는 경우에, 이득 수정이 판독 주파수의 수정 전에 이루어지는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 광다이오드가 판독되는 주파수의 수정과 아울러 상기 광다이오드가 판독되는 주파수의 수정과 관련하여 이득 수정이 사용되는 것이 바람직하다.

이미지 획득 광다이오드들과 동일한 물리적 구조 상에 통합되는 검출 광다이오드의 사용은 판독 주파수를 제어하거나 상기 이득을 수정하는 것을 보다 용이하게 해 준다.

본 발명에서는 4가지의 전자 이득 레벨들이 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 특징은 상기 광다이오드에 의해 판독되는 에너지량에 대해 4가지 레벨의 분해능을 제공하고 판독되는 매우 다양한 범위의 에너지 레벨들을 통해 정량적인 출력 신호를 획득할 수 있게 해 준다. 극한 이득 레벨들은 0 내지 10 밀리볼트(mV) 범위에 있는 분해 판독 에너지량에 대하여 최고단에 전용될 수 있으며, 다른 극한 이득 레벨에서는 0 내지 1000 mV에 있는 분해 판독 에너지량에 대하여 저단에 전용될 수 있다.

다른 특징에 의하면, 상기 검출 광다이오드 출력 신호는 2개의 아날로그 값들 간에 연속적인 방식으로 정량화된다.

이러한 특징은 수광 에너지가 미세 분해능으로 알 수 있게 하는 디지털 값의 형태로 알게 되도록 출력 신호를 샘플링하는 것에 상응한다. 그러한 샘플링은 8 비트를 통해 구현되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 상기 검출 광다이오드들은 상기 매트릭스 센서의 주변에 통합된다.

이러한 특징은 매트릭스 형태로 자체적으로 통합되는 이미지 획득 광다이오드의 주변 둘레에 크기가 큰 직사각형 광다이오드를 통합시킬 수 있게 해 준다. CMOS 기법은 그러한 통합을 가능하게 한다.

특정의 적용예에서는, 상기 검출 광다이오드 출력 신호에서의 강하(drop)가 관찰되면 바로 획득 모드를 정지시키는데 적합하다.

이러한 특징은 수광 에너지의 함수로서 이미지 획득을 제어할 수 있게 해 준다. 이는 상기 획득 광다이오드들에 대해 불리하게 하는 어떠한 포화 효과도 일어나지 않게 하면서 충분하고 최적의 에너지가 수광되게 함으로써 양호한 품질의 이미지들을 획득할 수 있게 해 준다. 교류(alternating current) 제너레이터를 사용하는 경우에, 출력 신호에서의 "강하"라는 용어는 상기 제너레이터의 한 주기보다 긴 기간 동안 어떠한 출력 신호도 존재하지 않음을 의미하는데 사용된다. 특히, 바람직한 특징에 의하면, 수광되는 에너지량을 분석하는 것은 이미지 획득 동안에, 상기 센서에 의해 수광되는 에너지량을 계산하여 이를 상기 센서에 의해 수광되는 최적의 에너지량과 비교할 수 있게 해 준다.

이러한 특징은 상기 센서에 의해 수광되는 에너지가 양호한 품질의 이미지를 획득하기 위한 최적의 에너지량에 상응하게 되는 경우를 알 수 있게 해 준다. 이는, 일단 상기 최적의 에너지량에 이르게 되며 그리고/또는 획득 모드가 정지되게 하는 커맨드가 상기 제너레이터에 보내지게 되는 경우에 획득 모드를 정지할 수 있게 해 준다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제어 모듈은 최적의 에너지량이 수광되었음을 수광된 에너지의 분석이 보여주면 바로 방사선 조사 제너레이터가 방사선 조사를 정지하도록 하는 커맨드를 방사선 조사 제너레이터에 보내도록 구성된다.

이러한 바람직한 특징은 상기 센서에 의해 수광되는 에너지량이 이미지 품질을 획득하는데 적합하면 바로 상기 제너레이터 자체가 정지되기 때문에 환자에게 수광되는 방사선량을 최적화해 준다.

또한, 상기 제어 모듈은 최적의 에너지량이 수광되었음을 수광된 에너지의 분석이 보여주면 바로 획득 모드를 정지하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 본 발명의 이미지 획득 장치를 제어하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 상기 이미지 획득 광다이오드들에 의한 이미지 획득 및 방사선 조사 동안 및 그 전에 상기 검출 광다이오드를 판독하고 순간적인 수광 에너지를 나타내는 값의 주기적인 출력 신호를 제공하기 위한 커맨드들을 보내는 주기적인 단계들, 상기 출력 신호를 수신하는 단계, 대기 모드 및 획득 모드 사이로 전환하도록 하는 커맨드를 상기 센서에 제공하는 단계로서, 상기 검출 광다이오드가 제너레이터로부터의 방사선을 검출할 경우에 트리거(trigger)되는, 단계, 및 상기 주기적인 출력 신호를 사용하여 획득 동안 수광되는 에너지를 분석하는 분석 단계를 포함한다.

이러한 방법은 방사선 조사 전 및 방사선 조사 전반에 걸쳐서 상기 매트릭스 센서에 의해 수광되는 에너지를 트래킹하는데 도움을 준다.

바람직한 구현에서는, 상기 방법의 여러 단계들이 컴퓨터 프로그램 명령어들에 의해 결정된다.

따라서, 본 발명은 또한 데이터 매체 상에 컴퓨터 프로그램을 제공하며, 상기 프로그램은 제어 모듈에서 구현되기에 적합하고 본 발명의 방법의 단계들을 구현하는데 적합한 명령어들을 포함한다. 상기 프로그램은 임의의 프로그램 언어를 사용할 수 있으며 부분적으로 컴파일된 형태로나 기타 바람직한 형태와 같이 소스 코드, 오브젝트 코드, 또는 소스 코드 및 오브젝트 코드의 중간인 코드의 형태로 이루어질 수 있다.

본 발명은 또한 제어 모듈에 의해 판독가능한 데이터 매체를 제공하며 위에서 언급된 컴퓨터 프로그램의 명령어들을 포함한다. 상기 데이터 매체는 상기 프로그램을 저장하는 것이 가능한 임의의 엔티티(entity) 또는 장치일 수 있다. 상기 매체는 하드웨어 요소 또는 전달가능한 매체일 수 있으며, 특히 이는 인터넷 타입의 네트워크로부터 다운로드될 수 있다. 변형적으로는, 상기 데이터 매체는 상기 프로그램이 내부에 합체된 집적 회로일 수 있다.

본 발명은 검출 광다이오드가 이미지 획득 광다이오드들에 의한 이미지 획득 및 방사선 조사 동안을 포함해서, 주기적인 출력 신호를 제어 모듈에 전달하도록 구성되게 하는 이미지 획득 장치를 제안함으로써 치과용 방사선 이미지를 획득하기 위한 이미지 획득 장치의 기능을 추가할 수 있다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 어떠한 제한적인 특징도 지니지 않는 실시예를 보여주는 첨부도면들을 참조하여 이루어진 이하의 설명에 나타나 있다.

도 1은 본 발명의 이미지 획득 장치에서 사용되는 센서를 보여주는 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 장치에서 구현되는 제어 모듈 및 상기 이미지 획득 센서 간의 관계를 보여주는 다이그램이다.
도 3은 본 발명의 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4f는 교류 전류 방사선 제너레이터의 동작; 상기 검출 광다이오드가 판독되는 주파수를 증가시킴으로써 상기 검출 광다이오드의 분해능을 수정하는데, 그리고 방사선 조사가 정지할 때를 검출하는데, 적합한 본 발명의 장치에서 상기 검출 광다이오드가 판독된 주파수의 동작; 상기 광다이오드의 이득의 동작; 상기 장치의 제어 모듈에서 사용된 전자 이득의 동작; 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호의 동작; 및 상기 출력 신호의 축적된 판독의 동작; 각각을 동시에 보여주는 타이밍 다이어그램들이다.
도 5a 내지 도 5f는 교류 방사선 제너레이터의 동작; 상기 검출 광다이오드가 판독되는 주파수를 증가시킴으로써 상기 검출 광다이오드의 분해능을 수정하는데, 미리 결정된 수광 에너지 임계값에 도달하였음을 검출하는데, 그리고 상기 매트리그 센서를 통한 이미지 획득을 억제하는데, 적합한 본 발명의 장치에서 상기 검출 광다이오드가 판독된 주파수의 동작; 상기 광다이오드의 이득의 동작; 상기 장치의 제어 모듈에서 사용된 전자 이득의 동작; 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호의 동작; 및 상기 출력 신호의 축적된 판독의 동작; 각각을 동시에 보여주는 타이밍 다이어그램들이다.
도 6a 내지 도 6f는 교류 방사선 제너레이터의 동작; 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호를 처리하기 위해 전자 이득을 수정하는데, 미리 결정된 수광 에너지 임계값에 도달했음을 검출하는데, 그리고 상기 매트릭스 센서를 통한 이미지 획득을 억제하는데, 적합한 본 발명의 장치에서 상기 검출 광다이오드가 판독된 주파수의 동작; 상기 광다이오드의 이득의 동작; 상기 장치의 제어 모듈에서 사용된 전자 이득의 동작; 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호의 동작; 그리고 상기 출력 신호의 축적된 판독의 동작; 각각을 동시에 보여주는 타이밍 다이어그램들이다.
도 7a 내지 도 7f는 교류 방사선 제너레이터의 동작; 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호를 처리하기 위해 전자 이득을 수정함으로써 상기 검출 광다이오드의 분해능을 수정하는데, 미리 결정된 수광 에너지 임계값에 도달했음을 검출하는데, 그리고 상기 매트릭스 센서를 통한 이미지 획득을 억제하는데, 적합한 본 발명의 장치에서 상기 검출 광다이오드가 판독된 주파수의 동작; 상기 광다이오드의 이득의 동작; 상기 장치의 제어 모듈에서 사용된 전자 이득의 동작; 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호의 동작; 그리고 상기 출력 신호의 축적된 판독의 동작; 각각을 동시에 보여주는 타이밍 다이어그램들이다.
도 8a 내지 도 8f는 교류 방사선 제너레이터의 동작; 상기 검출 광다이오드가 방사선 조사 동안 임의의 순간에 판독된 주파수를 증가시킴으로써 상기 검출 광다이오드의 분해능을 수정하는데, 미리 결정된 수광 에너지 임계값에 도달했음을 검출하는데, 그리고 상기 매트릭스 센서를 통한 이미지 획득을 억제하는데, 적합한 본 발명의 장치에서 상기 검출 광다이오드가 판독된 주파수의 동작; 상기 광다이오드의 이득의 동작; 상기 장치의 제어 모듈에서 사용된 전자 이득의 동작; 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호의 동작; 그리고 상기 출력 신호의 축적된 판독의 동작; 각각을 동시에 보여주는 타이밍 다이어그램들이다.

도 1에는 다이어그램 방식으로 본 발명의 센서(C)가 도시되어 있다. 이러한 매트릭스 센서(C)는, 내부에 통합된 소위 "획득(acquisition)" 광다이오드(DA)를 지니는 중앙 직사각형 매트릭스의 형태를 이루고 있다.

상기 획득 광다이오드들(DA)의 주변에는, 단일의 검출 광다이오드(DD)가 통합되어 있는 것이 바람직하다.

선호도가 그보다 낮은 다른 실시예에서는, 본 발명의 방식에서 주기적으로 판독되는 방식으로 구현되는 복수 개의 검출 광다이오드들을 통합한 것을 구상하는 것이 가능하다. 그럼에도, 상기 검출 광다이오드(DD)의 크기가 상기 매트릭스 센서의 중앙부를 구성하는 상기 획득 광다이오드들의 크기보다 큰 것이 바람직하다. 이는, 상기 검출 광다이오드가 보다 신속하게 포화되고 그럼으로써 상기 검출 광다이오드가 방사선을 검출하기에 적합한 감도를 지니는 것을 보장한다. 그러므로, 소정의 작업 영역에 대하여, 단일의 검출 다이오드를 통합하는 것이 바람직하다. 그러한 단일의 검출 광다이오드(DD)가 상기 획득 광다이오드들(DA)의 주변에 통합되는 것이 바람직하다.

물론, 변형예에서는, 상기 검출 및/또는 획득 광다이오드들이 예를 들면 광트랜지스터들과 같은 임의 타입의 감광 요소로 대체될 수 있다.

따라서, 상기 매트릭스 센서(C)는 예컨대 CMOS 기법을 사용하여 양자 모두의 다이오드들을 포함하는 것이 가능한 방식으로 통합된다. 이는 X-선의 형태로 수광된 에너지량을 광량으로 변환하는 섬광체(scintillator)를 통한 방사선 조사에 민감하다.

상기 검출 광다이오드(DD)를 통해 수광된 에너지는 이때 판독 주파수에서 주기적으로 판독된다. 상기 광다이오드로부터 판독된 아날로그 데이터는 광다이오드 판독 신호(SL)를 구성한다. 따라서, 주기적인 판독 신호들(SL)은 상기 검출 광다이오드의 연속적인 판독 동안 획득된다. 상기 주기적인 판독 신호들(SL)은 상기 수광된 에너지를 나타낸다.

도 1에 다이어그램 방식으로 도시된 바와 같이, 상기 센서(C)는 전자 프로세서 유닛(AD)와 결합되어 있으며, 상기 전자 프로세서 유닛(AD)는, 상기 프로세서 유닛(AD)으로부터의 출력에서 상기 검출 광다이오드로부터의 출력(NDD)을 구성하는 디지털 데이터로, 상기 센서로부터 판독된 아날로그 데이터(SL)를, 전환시키는데 적합하다. 이러한 출력 신호(NDD)는 마찬가지로 주기적이다.

상기 아날로그-디지털 프로세서 유닛(AD)은 상기 검출 광다이오드(DD)로부터 판독된 아날로그 데이터를 디지털량으로 전환시키는 동안 전자 이득(GAD)을 적용한다. 따라서, 상기 전자 프로세서 유닛(AD)는 상기 이득(GAD)을 사용하여 상기 판독 신호를 증폭한 다음에 결과적으로 증폭된 아날로그 값을 샘플링한다.

그러한 샘플링은 2개의 극한 값들 사이에서 실제로 아날로그인 출력 신호(NDD)에 대한 값을 획득할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 상기 출력 신호는 상기 센서를 통해 수신된 에너지를 나타낸다.

도 1에 다이어그램 방식으로 도시된 바와 같이, 상기 전자 프로세서 유닛(AD)은 상기 매트릭스 센서(C)의 통합 부분인 것이 바람직하다. 이는 또한 제어기 구성요소 상에서 상기 매트릭스 센서(C)와 분리되어 있을 수 있으며, 상기 제어기 구성요소는 이때 상기 제어 모듈(M)을 또한 포함하는 것이 바람직하다. 더군다나, 여기서 또한 주시해야 할 점은 상기 제어 모듈(M)이 상기 센서(C)와 동일한 집적 회로 상에 통합될 수도 있고 위에 명기된 바와 같이 예컨대 제어기 구성요소와 같은 개별 요소 상에 통합될 수도 있다는 점이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전자 프로세서 유닛(AD)을 포함하는 도 1의 센서(C)는 제어 모듈(M)과 함께 구현되며, 이들 중 2개는 본 발명의 이미지 획득 장치를 함께 형성한다. 획득 장치 동작과 관련하여, 상기 제어 모듈(M) 및 상기 센서(C)는 신호들을 서로 교환한다. 이러한 신호들의 특성은 도 3을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.

도 3은 본 발명의 방법을 보여주는 흐름도이다. 본 발명의 이미지 획득 장치의 제어 모듈(M)에서 구현되는, 이러한 방법은, 상기 검출 광다이오드(DD)에 판독 커맨드를 보내는 주기적인 단계들을 포함한다. 따라서, 상기 검출 광다이오드(DD)를 위한 판독 커맨드는 정기적으로 그리고 영구적으로 보내진다.

도 3을 좀더 이해하기 쉽게 하기 위해, 도 3은 3개의 부분들, 즉 상기 검출 광다이오드(DD)의 동작에 관련된 단계, 상기 제어 모듈(M)의 동작에 관련된 단계, 및 상기 획득 다이오드들(DA)의 동작에 관련된 단계를 각각 포함하는 3개의 부분들로 세분화된다. 사실상, 상기 단계들 모두는 상기 제어 모듈(M)에 의해 제어되지만, 상기 단계들 모두는 상기 검출 다이오드(DD)에 의해 수행될 수도 있고, 상기 모듈(M)에 의해 수행될 수도 있으며, 상기 획득 다이오드들(DA)에 의해 수행될 수도 있기 때문에, 이들 단계들을 시각적으로 분리시키는 것이 더 편리해 보일 수 있다.

따라서, 상기 모듈(M)의 제어 하에서의 상기 검출 광다이오드(DD)의 주기적인 판독은 단계(E1)로 나타나 있는데, 이 경우에 출력 신호(NDD)는 순간(Ti)에서 획득된다. 이러한 판독의 주기성(periodicity)은 순간(Ti)을 Ti+1로 증분시키기 위한 증분 단계(E'1)로 도 3에 다이어그램 방식으로 나타나 있다.

상기 매트릭스 센서(C)가 대기 모드에 있는 경우에, 상기 신호(NDD)는 방사선 조사가 일어날 때를 검출할 목적을 갖는 단계 E0에서 사용하기 위해 상기 제어 모듈(M)에 보내진다.

어떠한 방사선도 검출되지 않을 경우에(케이스 N: 상기 다이오드(DD)의 비-포화 또는 검출 임계값의 무-위반(no crossing) 또는 수광 에너지 상승 비율 또는 상승 역학(rise dynamics)의 비-관측(no observation)), 상기 획득 다이오드(DA)는 도 3에 IDA로 도시된 억제 커맨드에 영향을 받는다. 이때, 상기 획득 다이오드(DA)는 주기적으로 퍼지될 수도 있고 광자들이 전달되지 않기 때문에 수광된 에너지의 전달이 억제될 수도 있다.

단계 E0에서 방사선이 검출될 경우에(케이스 Y: 다이오드(DD)의 포화 또는 검출 임계값의 초과 또는 수광된 에너지 상승 레이트 도는 상승 역학의 관측), 전환(changeover) 단계(E2)가 트리거(유발)된다. 이러한 단계(E2)는 상기 획득 다이오드들(DA)로 하여금 대기 모드로부터 획득 모드(ACQ)로 전환하게 하도록 전환 커맨드(SBA)를 상기 획득 다이오드들(DA)에 보내는 효과를 지닌다.

이러한 전환 단계(E2)에서는 또한 상기 검출 다이오드(DD)의 분해능을 수정할 목적으로 상기 검출 다이오드(DD)를 위한 커맨드가 생성될 수 있다. 특히, 상기 검출 광다이오드(DD)의 판독 주파수를 수정하기 위한 커맨드(FDD)가 이때 보내질 수 있다. 바람직하게는, 그리고 상기 판독 주파수 수정 커맨드(FDD) 전에도 조차, 그러한 순간에 상기 검출 광다이오드(DD)로부터의 판독 신호(SL)가 전자 방식으로 처리되게 하는 이득(GAD)를 수정하기 위한 커맨드가 또한 생성된다.

또한, 상기 검출 광다이오드(DD)의 분해능을 수정하기 위한 커맨드가 관련되어 있는지를 판단하기 위해서는, 출력 신호(NDD)의 값이 상기 제어 모듈(M)의 분석 유닛(ANA)에 영구적으로 보내지는 것이 유용한데, 이 경우에 수광되는 에너지량 및 에너지 수광의 비율(또는 역학)은 상기 제어 모듈(M) 내에서 분석된다.

따라서, 상기 분석 유닛(ANA)은 영구적으로 동작하는 바람직하다. 그럼에도, 상기 분석 유닛(ANA)은 단지 단계 E2 동안만 활성화될 수 있다. 상기 수광된 에너지량 및 및 비율(또는 역학)에 의존하여, 이러한 분석 유닛(ANA)은, 상기 검출 다이오드(DD)가 판독되는 주파수(FDD)의 수정 및/또는 전자 프로세싱 이득(GAD)의 수정을 결정하고 아마도 계산하는데 적합하다. 이러한 분석 유닛(ANA)은 또한 최적의 에너지량이 수광되었는지를 판단하는데 적합할 수도 있고 실제로 선택적으로는 상기 수광된 에너지의 함수 및 상기 에너지가 수광되는 비율의 함수로서 이미지 획득을 위한 최적의 기간을 판단하는데 적합할 수도 있다.

도 3에 도시된 구현예에서는, 상기 제어 모듈(M)이 단계 E3에서 상기 다이오드들에 의한 획득을 정지시키도록 억제 신호(IDA)를 상기 획득 다이오드들(DA)에 보내는데 적합하다. 이러한 신호는, 상기 분석 유닛(ANA)에 의해 계산된 최적의 기간의 종료 시점에서나, 미리 결정된 고정 기간의 종료 시점에서, 또는 실제로는 일단 최적의 에너지가 상기 센서에 의해 수광된 경우에, 보내질 수 있다. 상기 획득 다이어드들을 통해 판독된 값(VDA)은 이때 도 3에 도시된 바와 같이 메모리(MEM)에 보내진다.

바람직한 특징에 의하면, 상기 분석 단계(ANA)는 점선들을 사용하여 도시되어 있으며 단계 E3와 동시에 수행되는 단계 E3'가 초래되게 하는데, 이러한 단계는 상기 센서(C)에 방사선을 조사하는 제너레이터(GEN)로 하여금 최적의 에너지량이 수광되면 바로 정지하게 한다. 이러한 단계 E3'는 정지 커맨드(STG)가 상기 제너레이터(GEN)에 보내지게 한다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 장치의 여러 실시예들이 어떠한 방식으로 구현되는지를 보여주는 여러 관련 크기들을 보여주는 타이밍 다이어그램들이다.

도 4는, AC 방사선 제너레이터(GEN)가 사용될 경우 본 발명의 장치의 동작에 적용되는 것이다. 상기 AC 제너레이터(도 4에서 GEN으로 참조됨)에 의해 방출되는 에너지는 도 4a에서 시간의 함수로서 나타나 있다. 예를 들어, 그러한 AC 타입의 제너레이터는 20 밀리초(ms)마다 한번씩, 즉 50 헤르쯔(㎐)에서 X-선을 방출한다. 상기 펄스들의 폭은 일반적으로 약 10 ms이다. 도 4에는 미리 결정된 수광 에너지 임계값(SPD)에 도달하기 전에 방사선 조사의 종료를 검출하는데 적합한 장치의 동작이 도시되어 있다. 이러한 미리 결정된 임계값(SPD)은 상기 센서의 크기의 함수이며 양호한 품질의 이미지를 획득하기 위해 상기 센서에 의해 수광된 최적의 에너지량에 상응한 것이다.

본 발명에 의하면, 상기 검출 광다이오드(DD)는 방사선 펄스들의 주파수보다 훨씬 높은 주파수에서 주기적으로 판독되며, 상기 주파수(FDD)가 이러한 예에서는 도 4b에 도시된 바와 같이 100 킬로헤르쯔(㎑)이다. 여기서 알 수 있는 바와 같이, 100 ㎑ 클록 주파수는, 상기 검출 광다이오드가 10 마이크로초(㎲)마다 한번씩 측정을 일으키게 하는 것에 상응한 것이다. 위에서 설명된 실시예에서 그리고 일정한 X-선 노출로, 그것은, 도 4c에 도시된 바와 같이, 400 ㎑에서보다 4배 높은 이득을 지니는 검출 광다이오드(GDD)에 상응한 것이다. 도 4e에는 상기 검출 광다이오드(DD)로부터의 출력 신호(NDD)가 도시되어 있다. 여기서 알 수 있는 바와 같이, 상기 값(NDD)은 일정하고 상기 AC 제너레이터가 방출하고 있지 않는 동안에 제로(0)가 아니다. 단계 E0는 이때 도 3에 도시된 바와 같이, 자체적으로 루프백(loop back)된다.

상기 AC 제너레이터가 방출하기 시작할 경우에, 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호(NDD)는 도 4e에서 넓은 수직선으로 나타낸 바와 같이 강력하고 신속하게 증가한다. X-선 방출이 약 10 ms 동안 지속하는 한, 상기 검출 광다이오드가 판독되는 주파수는 80개의 측정 샘플들이 상기 제너레이터(GEN)의 단일 방출 주기 동안 획득될 수 있게 한다. 그러한 샘플은 허용가능한 측정이 나이퀴스트 섀논(Nyquist-Shannon) 이론을 적용하여 획득될 수 있게 한다.

따라서, 방사선 조사의 개시가 상기 검출 광다이오드(DD)의 소수의 판독 샘플들을 통해 검출되고 그럼으로써 넓은 선을 통한 다이어그램 방식과는 달리 도 4e의 타이밍 다이어그램들에 도시될 수는 없다. 여기서 알 수 있는 바와 같이, X-선 방출은 결과적으로 측정들이 취해지는 비율 및 상기 제너레이터의 동작 비율(또는 역학)과 비교해 볼 때 거의 순간적으로 검출된다.

방사선의 존재를 검출하는 방식에는 여러가지가 있다. 적어도 하나의 측정 샘플에 대한 출력 신호(NDD)가 수광된 에너지 강도에 대한 임계값을 초과하는 순간부터 방사선이 검출되는 것으로 가정될 수 있다. 그러한 목적이 가능한 한 신속하게 트리거하는 것이기 때문에, 이득이 가능한 한 크고 샘플링 주파수가 샘플링 이론들에 부합하면서도 가능한 한 낮은 것이 유용하다. 여기서 주시되어야 할 점은 샘플링 주파수가, 그의 최저 값에서도조차, 항상 방사선 펄스 주파수보다 훨씬 크게 유지되고 결과적으로는 어떤 경우든 방사선이 생성되는 비율(또는 역학)에 비하여 방사선이 매우 신속하게 검출될 수 있게 한다는 점이다.

또한, 상기 수광된 에너지의 상승 비율(또는 상승 역학)이 분석된 경우, 상기 출력 신호(NDD)의 소수의 측정 샘플들을 트래킹한 후에만 방사선의 존재를 검출하는 것이 가능하다. 이때, 상기 방사선은 에너지가 수광되는 비율(또는 역학)을 트래킹함으로써 검출된다.

이는 상기 제너레이터의 방사선 상승의 고유패턴(signature)을 사용하여 획득 모드로의 전환을 트리거하는 것이 가능하다. 이는, 상기 센서가 섬광체(scintillator)로부터 나오며 상기 제너레이터에 의해 방출된 X-선들에 상응한 것과는 다른 기생 에너지로 방사선 조사될 경우에 획득 모드를 트리거하지 않게 한다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 제너레이터에 의한 X-선 방사가 검출되는 즉시, 단계 E2에서는 획득(ACQ)의 개시가 트리거될 수 있게 하도록 획득 다이오드들을 위한 커맨드 신호(SBA)가 생성된다. 동시에, 또한 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호(NDD)의 값들을 받은 분석 유닛(ANA)이, 수광된 에너지의 강도가 예컨대, 제너레이터의 방사선 상승의 고유패턴으로부터의 상기 검출 광다이오드(DD)의 포화 임계값을 초과하거나 초과할 것임을 알게 되는 경우에, 상기 분석 유닛(ANA)은, 주파수가 100 ㎑로부터 400 ㎑로 상승하는 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 검출 다이오드(DD)가 판독되는 주파수(FDD)를 증가시키도록 커맨드 신호를 상기 센서(C)에 보내도록 구성된다. 이때 상기 광다이오드(DD)의 이득(GDD)은 4로 나뉘어짐으로써, 상기 검출 광다이오드(DD)의 비-포화가 획득 단계 전반에 걸쳐 관측되는 것을 보장한다. 예를 들어, 상기 분석 유닛(ANA)은 상기 수광된 에너지가 상기 광다이오드의 포화 임계값(VSAT)에 상응하는 에너지의 적어도 70%를 수광한 경우에 상기 수광된 에너지가 포화 임계값을 초과할 것임을 고려한다. 이는 정량적인 값이 획득되는 것을 보장한다.

만약 상기 검출 광다이오드(DD)가 이미지 획득 동안 포화된다면, 그것은 상기 수광된 에너지의 측정이 정량적이지 않게 하며 결과적으로는 노출 한계를 정확하게 판단할 수 없게 한다.

이러한 노출 한계는 순간적인 수광 에너지들(S)의 합(sum)을 나타내는 신호로 결정되는 것이 바람직하다. 이러한 신호는 도 4f에 도시되어 있으며 상기 제너레이터(GEN)에 의해 보내진 각각의 펄스 상에서 증분된다.

도 4에서는, 이미지 획득이 상기 신호(S)의 제어하에도 정지되지 않는다. 따라서, 상기 수광된 신호는 트래킹되지만 이는 상기 획득된 이미지의 노출을 최적화시키는데 사용되지 않는다. 이러한 실시예에서는, 이것이 이미지 획득의 종료를 트리거하는 상기 제너레이터(GEN)에 의한 방출의 종료를 검출하는 것이다.

상기 검출 광다이오드(DD)는 상기 제너레이터에 의한 방출의 종료를 검출하는데 사용되는 것이 바람직하다. 상기 신호(NDD)가 상기 제너레이터의 절반 방출 주기보다 긴 기간 동안 소정 값 미만으로 떨어지는 경우에, 상기 분석 유닛(ANA)은 상기 획득 다이오드들(DA)에 의한 획득을 정지하도록 하는 커맨드를 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.

여기서 주시되어야 할 점은 전자 증폭 이득(GAD)이 상기 제어 모듈(M)에 의해 수정되지 않는다는 점이다. 이것이 의미하는 것은 상기 검출 광다이오드로부터의 증폭된 판독 신호들이 상기 증폭기 유닛(AD)의 전력 공급 전압(VAL)의 70%를 초과하지 않는다는 것을 의미한다.

방사선이 정지된 후에, 만약 상기 광다이오드 포화 전압(VSAT)의 30% 미만인 전압이 존재한다면 상기 판독 주파수(FDD)가 감소하게 되고 상기 이득(GAD)가 증가하게 되도록 상기 분석 유닛(ANA)이 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 특징은, 상기 검출 광다이오드(DD)가 새로운 방사선을 검출하는 것이 바람직한 상태로 복귀할 수 있게 해 준다.

도 5에는 동일한 제너레이터의 사용을 위해 도 4의 타이밍 다이어그램들과 유사한 타이밍 다이어그램들이 포함되어 있으며, 상기 제너레이터의 방사선(GEN) 방출이 한번 이상으로 도 5a에 나타나 있다. 도 5에는 도 5b 및 도 5c에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 검출 다이오드(DD)가 방사선의 검출시 판독되는 주파수를 증가시킴으로써 상기 검출 광다이오드(DD)의 분해능이 마찬가지로 수정되는 장치의 동작이 도시되어 있다.

도 4와 비교되는 차이점은 노출 시점으로부터 최적 상태에 있는 적합한 이미지를 획득하도록 미리 결정된 수광딘 에너지의 최적의 임계값(SPD)에 상기 수광된 에너지들(S)의 합이 도달하면 즉시 억제되는 이미지 획득에 있는 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 단계 E3가 트리거된 후에는, 상기 센서(C)는 이때 상기 획득 광다이오드(DA)를 억제하는 커맨드 신호(IDA)를 받는다. 이미지 전달에는 약 1초의 시간이 걸린다. 여기서 주시되어야 할 점은 상기 검출 광다이오드(DD)가 또한 억제된다는 점이다. 도 5a에서는, 곡선 GEN으로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 제너레이터가 이때, 종료 시점에 이르게 되는 이미지 획득에도 불구하고 2개보다 많은 펄스들을 계속 방출한다.

(도시되지 않은) 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 센서(C)를 제어하는 제어 모듈(M)이, 상기 미리 결정된 최적의 임계값(SPD)에 도달하고 이미지 획득이 정지되면 즉시 상기 제너레이터로 하여금 방출을 정지하게 하도록 상기 제너레이터에 커맨드를 보내는데 적합하다.

도 6에는 도 4 및 도 5에서와 같이 동일한 제너레이터를 사용하여 획득된 타이밍 다이어그램들이 도시되어 있지만, 이러한 실시예에서는 판독 전압의 증폭이 상기 증폭기 유닛(AD)의 전력 공급 전압을 초과함으로써 상기 판독 신호의 증폭에 포화가 일어나지 않는다는 것을 보장하기 위해 상기 전자 이득(GAD)에 대한 수정이 존재한다.

이러한 실시예에서는, 대기 모드에서, 상기 이득(GAD)는 4배로 된다. 이는 검출 감도를 증가시키는데 유용하다. 이러한 x4 이득(GAD)은 또한 상기 검출 광다이오드의 포화 전압(VSAT) 상에 적용됨으로써 결과적으로 출력 신호(NDD)가 보다 크게 나타나게 한다. 따라서, 여기서 주시될 수 있는 바와 같이, 70% VSAT가 도 6d의 개시부분 및 종료부분에 나타나지 않게 되는데, 그 이유는 이것이 그 규모를 보이지 않게 하기 때문이다. 이와는 대조적으로, 상기 전력 공급 전압(VAL)에 대한 출력 신호의 포화 레벨은 상기 이득(GAD)을 적용함으로써 수정되지 않는다. 여기서 주시되어야 할 점은 값 70% VAL을 초과하는 출력 신호(NDD)가 이전 도면들ㅇ에서 도시된 바와 같이 값 70% VSAT를 초과하는 대신에 증폭 또는 광다이오드의 분해능에 대한 수정을 트리거하는 데 사용된다는 점이다.

도 6d에서는, 방사선이 검출될 경우에, 상기 이득(GAD)가 4로 나뉘어진다. 상기 이득(GAD)에 대한 이러한 수정은 상기 검출 광다이오드(DD)를 통해 판독되는 에너지 레벨들이 상이한 간격에 걸쳐 샘플링될 수 있게 한다. 이러한 수정은, 대기 모드에서 유용한 경우처럼, 상기 광다이오드(DD)를 통해 판독된 소량의 에너지가 매우 신속하게 식별될 수 있는 4 이득을 사용할 경우보다 큰 상기 광다이오드를 통해 판독된 에너지들에 대 출력 신호(NDD)의 정량적인 특성을 보유할 수 있게 해 준다.

상기 이득(GAD)에 대한 수정이 없는 경우에, 상기 증폭된 전압(NDD)는 전력 공급 전압(VAL)을 초과하게 되며 이는 상기 출력 신호(NDD)가 자신의 정량적인 특성을 상실하게 되는 결과를 초래한다.

오직 상기 전자 이득(GAD)에 대한 수정을 이용하는 것만이 가능하도록 하기 위해, 상기 광다이오드가 사용된 주파수에서 포화되지 않는 것이 필요하다. 그 이유는 본 도면에서 사용된 주파수가 바로 400 ㎑이고, 이러한 주파수는 대기 모드 동안을 포함해서 상기 다이오드에 대해 가장 작은 분해능을 제공하며 또한 포화되지 않고서도 에너지를 수광할 가장 큰 능력을 제공하기 때문이다.

만약 상기 검출 다이오드(DD)의 주파수가 100 ㎑이라면, 상기 검출 광다이오드(DD)를 통해 수광된 강도는 상기 검출 광다이오드(DD)가 포화되게 한다. 이때, 도 6에서 주시되는 펄스들은 상기 검출 광다이오드(DD)로부터의 신호의 프로세싱에서 사용된 이득(GAD)와는 무관하게 피크-제한(peak-limit)되는 것으로 보이게 된다.

실제로, 증폭 이득 및 판독 주파수에 대한 수정들이 조합해서 사용된다. 상기 이득은 방사선이 검출되는 즉시 유리하게 감소하게 되고, 주파수는 추후에나 동시에 증가하게 된다. 상기 판독 주파수가 상기 수광된 에너지의 함수로서 각각의 경우마다 수정되도록 상기 제어 모듈(M)이 구성될 때, 상기 전자 증폭의 포화가 상기 광다이오드를 통해 판독된 정량적인 신호를 마스킹하지 않도록 상기 이득이 매우 큰 정도로, 예컨대 1000에서 1에 이르게 할 정도로 즉시 감소되게 하는데 매우 유용하다.

공교롭게도, 큰 이득은 비-포화된 광다이오드로부터 판독된 정량적인 신호가 전력 공급 전압(VAL)에 이르게 되기 때문에 그러한 정량적인 신호가 증폭된 후에는 그 정량적인 신호가 정량적이지 않게 하는 결과를 초래시킬 수 있다. 이는, 상기 검출 광다이오드(DD)가 판독되는 주파수(FDD)를 정의하는데 출력 신호(NDD), 즉 증폭된 신호가 사용되는 경우에 특히 불리하다. 이때, 증폭 이득(GAD)이 방사선 조사의 개시부터 자동으로 감소되는 경우에 필요한 것보다 정량적인 신호를 획득하도록 훨씬 큰 정도로 주파수(FDD)를 감소시키는 것이 필요하다. 이는 이하 도 8에 도시되어 있다.

도 7에는 직류(direct current; DC) 방사선 제너레이터가 사용되는 경우에 관측되는 관련 크기들의 동시적인 동작들에 대한 타이밍 다이어그램들이 도시되어 있다. 상기 DC 제너레이터로부터의 방사 프로파일 GEN은 도 7a에 도시되어 있다. 한번 더 여기서 알 수 있는 바와 같이, 상기 광다이오드가 판독되는 주파수 FDD가 400 ㎑로 설정되고 도 7에 상응하는 실시예에서, 상기 전자 이득 GAD가 상기 검출 광다이오드(DD)의 분해능을 수정하도록 수정된다.

도 7에서는, 상기 제너레이터로부터 방출이 검출되는 즉시, 상기 이득(GAD)이, 상기 검출 광다이오드의 분해능을 감소시키도록 그리고 도 7e에 도시된 바와 같이 출력 신호(NDD)가 정량적인 것을 보장하도록 전환된다.

이러한 실시예에서는, 합 신호(S)가 도 7f에 도시된 바와 같이 선형이며, 일정한 기울기를 갖는다. 도 7에서는, 도 4에서와 같이, 상기 제너레이터를 정지시키는 것이 상기 획득 다이오드들(DA)에 의한 획득(ACQ)이 정지되게 하는 것이다. 상기 제너레이터의 정지는 도 7e에 의해 나타나 있는 바와 같이, 상기 신호(NDD)를 분석함으로써 검출된다. 상기 DC 제너레이터의 정지는 수광된 에너지가 미리 결정된 바닥(floor) 미만으로 떨어질 경우에 검출된다.

마지막으로, 여기서 주시되어야 할 점은 상기 검출 광다이오드(DD)의 분해능이 상기 획득 다이오드들(DA)을 획득 모드로 전환하는 시간에서 뿐만아니라 상기 획득 다이오드들(DA)에 의한 획득(ACQ) 동안에 수정될 수 있다는 점이다. 이는 상기 제너레이터로부터의 강도가 기대된 것보다 많이 상승하는 경우에 유용하다.

이는 도 8에 도시되어 있다. 도 8에서는, 여기서 알 수 있는 바와 같이, 상기 이득(GAD)이 100 ㎑ 주파수의 경우 2와 동일하다. 이때 알 수 있는 점은 값 30% VSAT가 단위 이득(GAD)를 사용하는 경우에 비해 2배가 이르게 된다는 점이다. 따라서, 상기 제너레이터로부터의 방출 GEN의 경우에, 예를 들면 도 4에서 사용된 바와 같이, 방사선 검출 감도는 그에 상응하게 증가하게 된다.

일단 방사선이 검출되면, 상기 주파수(FDD)가 본 발명에 따라 증가하게 되는데, 이러한 실시예에서는 4배로 된다. 그럼에도, 여기서 주시되어야 할 점은 이러한 것이 상기 제너레이터로부터 4번째 펄스로부터 개시하는데 더이상 충분하지 않다는 점인데, 그 이유는 상기 신호(NDD)가 상기 전력 공급 전압(VAL)의 70%에 상응하는 전압에 이르렀기 때문이다. 그럼에도, 여기서 주시될 수 있는 바와 같이, 상기 다이오드(DD)는 물리적으로 포화되지 않아서 판독 신호(SL)는 상기 판독 주파수의 증가 때문에 정량적인 수신된 에너지를 계속 나타낸다.

이때, 상기 장치는 상기 분석 유닛(ANA)이 동시적인 수광 에너지를 분석한다는 결과로서, 그리고 상기 분석 유닛(ANA)이, 상기 검출 광다이오드(DD)가 판독되는 주파수를 부가적으로 증가시킴으로써, 이러한 예에서는 상기 신호(NDD)가 VAL의 70%에 도달하는 즉시 상기 주파수를 1.5배로 함으로써 상기 검출 광다이오드(DD)의 분해능을 수정한다는 결과로서 적합하다.

상기 판독 주파수(FDD)에서의 이러한 새로운 증가로 인해, 상기 신호(NDD)는 실제로 상기 전력 공급 전압(VAL)의 70% 미만으로 유지한다. 이때, 상기 출력 신호(NDD)는 상기 전력 공급 전압(VAL)에 도달하지 않고서도 상기 이득(GAD)에 의해 증폭될 수 있는 상기 광다이오드로부터 판독된 에너지들의 범위에 있게 된다. 이는 수광된 에너지가 계속 정량적인 것을 보장할 수 있게 해 줌으로써, 상기 수광된 에너지가 적합한 품질의 이미지를 획득하는 것에 상응하는 순간을 결정할 수 있게 해준다.

마지막으로, 여기서 주시되어야 할 점은 여러 구현예들이 본 발명의 원리들에 따라 이루어질 수 있다는 점이다.

Claims

치과용 방사선 이미지가 획득될 수 있게 하는 이미지 획득 장치(C)로서, 상기 장치는, 방사선에 민감한 복수 개의 이미지 획득 광다이오드(DA), 및 마찬가지로 방사선에 민감한 적어도 하나의 검출 광다이오드(DD)를 통합하는 매트릭스 센서(C)를 포함하고, 상기 장치는, 상기 센서(C)를 제어하는 제어 모듈(M)로서, 상기 검출 광다이오드(DD)를 주기적으로 판독하도록 그리고 상기 센서(C)로 하여금 적어도 2가지의 모드들 사이로 전환하게 하도록 구성된, 제어 모듈(M)를 더 포함하며, 상기 2가지의 모드들은, 상기 이미지 획득 광다이오드들이 억제되게 하는 대기 모드(stadby mode), 및 상기 이미지 획득 광다이오드들(DA)에 의해 수광되는 에너지가 이미지를 획득하는데 사용되게 하는 획득 모드(ACQ)이고, 상기 전환은 상기 검출 광다이오드(DD)가 제너레이터(generator)로부터의 방사선을 검출하는 즉시 트리거(SBA)되는, 이미지 획득 장치에 있어서, 상기 검출 광다이오드(DD)는, 상기 획득 광다이오드들(DA)에 의한 이미지 획득 및 방사선 조사 동안을 포함해서, 상기 제어 모듈(M)에 주기적인 출력 신호(NDD)를 공급하는데 적합하며, 이러한 주기적인 출력 신호(NDD)는 순간적인 수광 에너지를 나타내는 값을 지니고, 상기 제어 모듈(M)은 이러한 주기적인 출력 신호(NDD)를 사용하여 획득(ACQ) 동안 수광된 에너지를 분석(ANA)하며, 상기 제어 모듈(M)은 또한, 상기 검출 광다이오드(DD)가 방사선 조사 동안 포화되지 않게 하기 위해 상기 검출 광다이오드(DD)로부터의 출력 신호(NDD)의 함수로서 상기 검출 광다이오드(DD)의 분해능을 수정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 이미지 획득 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 모듈(M)은 상기 획득 이미디의 전용 구역에서 수광된 에너지량(들)을 트래킹하는 곡선을 삽입하는데 적합한 것을 특징으로 하는, 이미지 획득 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 분해능을 수정하기 위해, 상기 제어 모듈(M)은, 방사선이 검출된 후에 상기 검출 광다이오드(DD)가 판독(NDD)되는 주파수를 증가시키는데 적합한 것을 특징으로 하는, 이미지 획득 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 광다이오드(DD)로부터 판독된 각각의 신호는 상기 센서(C)로부터의 출력 신호(NDD)를 형성하도록 프로세서 유닛(AD) 내에서 전자 이득(GAD)에 의해 증폭되며, 상기 제어 모듈(M)은 상기 전자 이득(CAD)을 수정하는데 적합한 것을 특징으로하는, 이미지 획득 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 광다이오드(DD)는 상기 매트릭스 센서(C)의 주변에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는, 이미지 획득 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 모듈(M)은, 상기 검출 광다이오드(DD)로부터의 출력 신호(NDD)에서 강하(drop)가 관측되는 즉시 획득 모드(ACQ)를 정지하는데 적합한 것을 특징으로 한느, 이미지 획득 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수광된 에너지의 분석(ANA)은, 획득(ACQ) 동안, 상기 센서(C)에 의해 수광된 에너지량(S)을 계산하여 이를 상기 센서(C)에 의해 수광될 최적의 에너지량(SPD)와 비교할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는, 이미지 획득 장치.
제7항에 있어서, 상기 제어 모듈(M)은, 상기 최적의 에너지량(SPD)이 수광되었음을 상기 수광된 에너지(S)의 분석(ANA)이 보여주는 즉시 방사선 조사 제너레이터(GEN)로 하여금 방사선 조사를 정지하게 하도록 하는 커맨드(STG)를 상기 방사선 조사 제너레이터(GEN)에 보내는데 적합한 것을 특징으로 하는, 이미지 획득 장치.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제어 모듈(M)은, 상기 최적의 에너지량(SPD)이 수광되었음을 상기 수광된 에너지의 분석(ANA)이 보여주는 즉시 획득 모드(ACQ)를 정지시키는데 적합한 것을 특징으로 하는, 이미지 획득 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이미지 획득 장치를 제어하는 방법으로서, 상기 방법은, 상기 이미지 획득 광다이오드들(DA)에 의한 이미지 획득 및 방사선 조사 동안 및 그 전에 상기 검출 광다이오드(DD)를 판독하고 순간적인 수광 에너지를 나타내는 값의 주기적인 출력 신호(NDD)를 제공하기 위한 커맨드들을 보내는 주기적인 단계들(E1), 상기 출력 신호(NDD)를 수신하는 단계, 대기 모드 및 획득 모드(ACQ) 사이로 전환하도록 하는 커맨드를 상기 센서(C)에 제공하는 단계로서, 상기 검출 광다이오드가 제너레이터(GEN)로부터의 방사선을 검출(EO)할 경우에 트리거(trigger)되는, 단계, 상기 주기적인 출력 신호(NDD)를 사용하여 획득 동안 수광되는 에너지를 분석하는 분석 단계, 방사선 조사 동안 상기 검출 광다이오드(DD)가 포화되지 않게 하기 위해 상기 제어 모듈(M)이 상기 검출 광다이오드로부터의 출력 신호(NDD)의 함수로서 상기 검출 광다이오드(DD)의 분해능을 수정하는 적어도 하나의 단계를 포함하는, 이미지 획득 장치의 제어 방법.
명렁어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 명렁어들은, 상기 프로그램이 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 이미지 획득 장치에서 구현되는 제어 모듈에 의해 실행될 때 제10항의 제어 방법의 단계들을 수행하는, 컴퓨터 프로그램.
컴퓨터 프로그램이 수록된 컴퓨터-판독가능 기록 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 제10항에 따른 제어 방법의 단계들을 수행하기 위한 명령어들을 포함하는, 컴퓨터-판독가능 기록 매체.