KR20130004130A

KR20130004130A - 트랩 점유 변화 모니터와 피드백을 포함하는 방사선 검출기, 이미징 장치 및 이를 사용하는 방법

Info

Publication number: KR20130004130A
Application number: KR20120069887A
Authority: KR
Inventors: 티모시 제이 트레드웰; 마크 이 샤퍼
Original assignee: 케어스트림 헬스 인코포레이티드
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2013-01-09
Also published as: EP2549297A3; US9097809B2; CN102854523A; KR101919619B1; CN102854523B; US20130001426A1; EP2549297A2

Abstract

방사선 이미징 시스템; 디지털 방사선 검출기 및 이를 사용하는 방법의 실시예는 방사선 센서(예를 들어, DR FPD)의 광센서에 있는 트랩 점유 레벨을 모니터링 하고 및/또는 제어할 수 있다. 예시적인 방사선 이미징 장치의 실시예에서, 광센서의 트랩 점유나 트랩 점유의 변화를 모니터링하는 것은 이미징 어레이나 검출기 패널이 안정한 동작점에 도달하였는지 여부를 결정할 수 있다. 다른 실시예에서, 트랩 점유 정보는 (a) 방사선 노출을 위한 생성기(예를 들어, x 선 소스)를 인에이블하게 하고 및/또는 (b) (예를 들어, 광센서에 적용되는 클록 신호와 바이어스 전압을 사용하여) 미리 결정된 설정점으로 트랩 점유 레벨의 변화를 조절하거나 유지하거나 또는 규정된 범위 내로 트랩 점유 레벨의 변화를 조절하거나 유지하는데 사용될 수 있다.

Description

트랩 점유 변화 모니터와 피드백을 포함하는 방사선 검출기, 이미징 장치 및 이를 사용하는 방법{RADIOGRAPHIC DETECTOR INCLUDING TRAP OCCUPANCY CHANGE MONITOR AND FEEDBACK, IMAGING APPARATUS AND METHODS USING THE SAME}

본 발명은 일반적으로 의료 이미징 분야에 관한 것이고 보다 상세하게는 방사선 이미징 및 디지털 방사선(DR: digital radiographic) 검출기에 관한 것이며, 더 상세하게는 센서에 비단결정 물질을 사용하는 것과 관련된 진단 목적으로 의도된 x 선 이미지에서 이미지 품질의 잠재적 손실을 완화시키는 것에 관한 것이다.

고정 방사선 이미징 장비가 x 선 검출기에서 의료 x 선 이미지를 캡처하기 위해 의료 시설(예를 들어, 방사선과 분야)에서 사용된다. 이동가능한 카트는 x 선 검출기에서 (예를 들어, 디지털) x 선 이미지를 캡처하는데 사용되는 x 선 소스를 포함할 수 있다. 이러한 의료 x 선 이미지는 방사선 검출기에서 컴퓨터 방사선(CR: computed radiography) 및 디지털 방사선(DR: digital radiography)과 같은 여러 기술을 사용하여 캡처될 수 있다.

관련 기술의 디지털 방사선(DR) 이미징 패널은 행과 열의 매트릭스로 배열된 개별 센서의 어레이를 사용하여 신틸레이팅 매체(scintillating medium)로부터 이미지 데이터를 획득하며, 여기서 각 센서는 이미지 데이터의 단일 픽셀을 제공한다. 각 픽셀은 일반적으로 이 기술 분야에 일반적으로 잘 알려져 있는 바와 같이 공통 면이나 수직으로 집적된 방식으로 배열될 수 있는 광 센서와 스위칭 요소를 포함한다. 이들 이미징 디바이스에서, 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)이 각 픽셀에 요구되는 광다이오드와 박막 트랜지스터 스위치를 형성하는데 일반적으로 사용된다. 하나의 알려진 이미징 장치에서, 전방면(frontplane)이 감광성 요소의 어레이를 구비하고, 후방면(backplane)이 박막 트랜지스터(TFT) 스위치의 어레이를 구비한다.

비정질 실리콘의 비단결정 구조로 인해, 많은 밀도 결함 상태가 광센서 내에 존재한다. 이들 결함 상태는 전자 및 홀을 트랩(trap)하고 이 전자와 홀을 이 결함 상태의 에너지 레벨에 의해 주로 결정된 시상수를 가지고 방출하는데 이 시상수는 일부 경우에 이미징 프레임 시간보다 훨씬 더 길 수 있다. 일반적으로, 광센서에서 트랩된 전자들만이 본 명세서에 기술되지만, 홀이 이와 동일한 방식으로 트랩될 수 있고 동일한 메커니즘이 홀에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 광센서/광다이오드 내 전기장이 x 선 노출로부터 나오는 광에 의해, 가변하는 바이어스 전압 등에 의해 생성된 전자에 의해 교란될 때마다, 광센서 내에 트랩된 전자는 이들 결함 상태 속에서 재분포되어 광센서 단자에서 긴 시상수를 가지고 디트랩 전류(detrapping current)를 생성한다.

여러 미국 특허 문헌들이 비정질 반도체 물질(예를 들어, a-Si)의 많은 밀도 결함 상태의 문제를 해결하며 생성된 결함을 감소시키기 위해 DR 검출기를 동작시키는 여러 방법을 개시한다. 이에 대해서는, 예를 들어, US5,920,070(Petrick 등) 또는 US7,593,508(Tsuchiya) 참조할 수 있다.

그러나, 특히 a-Si DR x 선 검출기로 동작하도록 설계된 x 선 장치에 의해 획득될 때 의료 x 선 이미지의 일관성 및/또는 품질에 있어서 개선이 요구된다.

본 출원의 일 측면은 의료 디지털 방사선 기술을 개선시키는 것이다.

본 출원의 다른 측면은 관련 기술 분야에서 적어도 전술된 및 다른 결함을 전체적으로 또는 부분적으로 해소하는 것이다.

본 출원의 다른 측면은 적어도 본 명세서에 기술된 이점을 전체적으로 또는 부분적으로 제공하는 것이다.

본 출원의 일 측면은 휴대용 (예를 들어, 무선) 디지털 방사선(DR) 검출기 및/또는 이를 사용하는 방사선 이미징 장치를 사용하여 야기되는 단점을 해소하거나 및/또는 감소시키는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다.

본 출원의 일 측면은 방사선 검출기에서 이미징 센서(예를 들어, 광센서)를 형성하는 물질에서 트랩 점유(trap occupancy)(예를 들어, 트랩 점유 변화)를 모니터링할 수 있는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다.

본 출원의 다른 측면은 이미징 어레이나 검출기 패널이 안정한 동작점에 도달했는지 여부를 결정하기 위해 방사선 검출기에서 이미징 광센서를 형성하는 물질에서 트랩 점유의 변화를 모니터링할 수 있는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다.

본 출원의 다른 측면은 발생기를 인에이블(enable)(즉, 작동 가능)하게 하기 위해 방사선 검출기에서 이미징 광센서를 형성하는 물질에서 트랩 점유의 변화를 모니터링하여 이에 의해 규정된 레벨이나 특성으로 트랩 점유 레벨의 변화를 유지하기 위해 DR 검출기(예를 들어, 광다이오드)를 조절하거나 및/또는 방사선 노출을 생성할 수 있는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다.

본 출원의 일 측면은 전류 모니터링 및/또는 전하 모니터링에 의해 DR 검출기에서 광센서를 직접, 반복적으로 또는 연속적으로 모니터링할 수 있는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다. 본 출원의 다른 측면은 방사선 이미징 장치가 트랩 점유 변화 모니터링 능력을 가지게 개조될 수 있는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다.

본 출원의 다른 측면은 DR 검출기가 종료 상태(finalization state)를 달성하기 위해 종료 과정(finalization procedure)을 수행하거나 또는 이 종료 상태를 달성하기 위해 복수의 종료 과정 중에서 동적으로 결정/선택할 수 있는 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따라, 본 발명은 영역 검출기에 걸쳐 배열된 전기적으로 충전가능한 광센서를 포함하는 복수의 픽셀과; 각 광센서를 충전하기 위해 광센서에 걸쳐 바이어스 전압(bias voltage)을 제공하는 바이어스 제어 회로와; 각 광센서로 전달되는 광에 응답하여 판독을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 센서와; 적어도 하나의 광센서의 트랩 점유를 측정하기 위해 적어도 하나의 광센서에 연결된 광센서 트랩 점유 모니터를 포함할 수 있는 디지털 방사선 영역 검출기를 제공할 수 있다. 광센서 트랩 점유 모니터는 적어도 하나의 광센서의 트랩 점유 변화를 측정하기 위해 광센서 트랩 점유 변화 모니터일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본 발명은, 적어도 하나의 이미지 신호를 생성하기 위해 행과 열로 배열된 복수의 광센서를 구비하는 디지털 방사선 검출기를 동작시키는 방법으로서, 검출기의 동작 모드를 변화시키는 단계; 광센서의 서브세트의 과도 트랩 점유(transient trap occupancy)를 측정하는 단계; 및 상기 과도 트랩 점유의 규정된 조건(condition)에 응답하여 이미지 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

일 실시예에 따라, 본 발명은 행과 열로 배열된 복수의 광센서를 포함하는 디지털 방사선 검출기를 종료하는 방법으로서, 검출기를 디스에이블하기 위해 셧다운 명령을 수신하는 단계와; 적어도 하나의 광센서의 전류 트랩 점유를 결정하는 단계와; 전류 트랩 점유에 따라 복수의 종료 절차 중에서 선택하는 단계를 포함할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

이들 목적은 단지 예로써 제공된 것일 뿐, 이들 목적은 본 발명의 하나 이상의 실시예의 예시일 수 있다. 본 발명에 의해 고유하게 달성되는 다른 원하는 목적과 이점은 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다. 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서 한정된다.

본 발명의 전술된 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예의 이하 보다 상세한 설명으로부터 명백할 것이다. 도면의 요소들은 서로에 대하여 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니다.
도 1은 방사선 과정 동안 환자를 통과하는 x 선을 수신하는 위치에 검출기 셀의 행과 열로 구성된 본 발명에 따른 영역 검출기를 구비하는 방사선 이미징 장치의 사시도를 도시한 도면;
도 2a는 본 출원에 따른 광센서 트랩 모니터 실시예를 구비하는 방사선 검출기를 위한 이미징 어레이의 일부의 개략을 도시한 도면;
도 2b는 본 출원에 따라 광센서 트랩 모니터의 일 실시예에서 사용될 수 있는 방사선 검출기를 위한 이미징 어레이의 일부를 위한 픽셀 구조의 개략을 도시한 도면;
도 2c는 본 출원에 따라 광센서 트랩 모니터의 일 실시예에서 사용될 수 있는 방사선 검출기를 위한 이미징 어레이의 일부를 위한 픽셀 구조의 개략을 도시한 도면;
도 2d는 본 출원에 따라 광센서 트랩 모니터의 일 실시예에서 사용될 수 있는 방사선 검출기를 위한 이미징 어레이의 일부를 위한 픽셀 구조의 개략을 도시한 도면;
도 3a는 방사선 이미징 장치 분야에서의 시설을 가질 수 있는 휴대용 무선 DR 검출기(300)의 사시도;
도 3b는 도 3a의 휴대용 무선 DR 검출기의 단면 라인 A-A을 따른 단면도의 일부를 도시한 도면;
도 4a는 본 출원에 따라 DR 검출기를 동작시키는 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도;
도 4b는 본 출원에 따라 DR 검출기를 동작시키는 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도;
도 5는 본 출원에 따라 DR 검출기를 동작시키는 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도;
도 6은 비정질 반도체 물질의 예시적인 특성을 도시한 도면;
도 7a 내지 도 7d는 본 출원에 따라 예시적인 광센서 트랩 모니터 실시예를 구비하는 방사선 검출기를 위한 이미징 어레이의 일부의 개략을 도시한 도면;
도 8은 본 출원에 따라 DR 검출기를 동작시키는 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도;
도 9는 본 출원에 따라 예시적인 광센서 트랩 모니터 실시예를 구비하는 방사선 검출기를 위한 이미징 어레이의 일부의 개략을 도시한 도면;
도 10은 본 출원에 따라 DR 검출기에서 트랩 점유 모니터의 다른 예시적인 실시예를 도시한 도면.

이하는 동일한 참조 부호가 여러 도면들 각각에 있는 구조의 동일한 요소를 나타내는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 상세히 설명하는 것이다.

"제 1", "제 2" 등이 사용되는 경우, "제 1", "제 2" 등은 반드시 순서나 우선순위를 나타내는 것은 아니며 하나의 요소나 시간 간격을 다른 요소나 시간 간격과 보다 명확히 구분하기 위해 사용될 수 있다.

도 1은 방사선 진단 과정 동안 환자를 통과하는 x 선을 수신하는 위치에 검출기 셀의 행과 열로 구성된 본 출원에 따라 영역 검출기의 사시도를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 영역 어레이(12)를 사용할 수 있는 x 선 시스템(10)은 환자(20)의 영역(18)을 통과하는 영역 x 선 빔(16)을 제공하도록 시준된 x 선 관(14)을 구비할 수 있다. 빔(16)은 환자(20)의 내부 구조에 의해 많은 선을 따라 감쇠될 수 있고 이는 이후 x 선 빔(16)의 중심선에 수직한 규정된 영역(예를 들어, 평면)에 일반적으로 연장할 수 있는 검출기 어레이(12)에 의해 수신된다.

어레이(12)는 행과 열로 선형적으로 배열될 수 있는 복수의 개별 셀(22)로 분할될 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 행과 열의 배향은 임의적인 것이며 그러나 설명의 간략화를 위해 행은 수평으로 연장하고 열은 수직으로 연장하게 가정된다.

예시적인 동작에서, 셀(22)의 행은 스캐닝 회로(28)에 의해 한번에 하나씩(또는 그 이상씩) 스캐닝될 수 있으며, 각 셀(22)로부터 나오는 노출 데이터는 판독 회로(30)로 판독될 수 있다. 각 셀(22)은 그 표면에서 수신된 방사선의 세기를 독립적으로 측정하며 노출 데이터 판독은 통상 유저가 보는 모니터(26)에 디스플레이될 이미지(24)에 하나의 픽셀 정보를 제공한다. 바이어스 회로(bias circuit) (32)는 셀(22)에 대한 바이어스 전압을 제어할 수 있다.

바이어스 회로(32), 스캐닝 회로(28) 및 판독 회로(30) 각각은 예를 들어 전자 프로세서(미도시)의 사용에 의하여 회로(30,28,32)의 동작을 조정할 수 있는 획득 제어(acquisition control) 및 이미지 처리 회로(34)와 통신할 수 있다. 획득 제어 및 이미지 처리 회로(34)는 또한 검사 과정(examination procedure)을 제어할 수 있고, x 선 관(x-ray tube)(14)을 턴온 및 턴오프하고 관 전류와 이에 따라 빔(16) 내 x 선의 플루언스(fluence) 및/또는 관 전압 및 그리하여 빔(16) 내 x 선의 에너지를 제어할 수 있다.

획득 제어 및 이미지 처리 회로(34)는 각 셀(22)에 의해 제공되는 노출 데이터에 기초하여 모니터(26)에 이미지 데이터를 제공할 수 있다. 대안적으로, 획득 제어 및 이미지 처리 회로(34)는 이미지 데이터를 조작하고 원시 또는 처리된 이미지 데이터를 (예를 들어, 국부 또는 원격 위치된 메모리에) 저장하거나 이미지 데이터를 송신할 수 있다.

예시적인 픽셀(22)은 이미지 센싱 요소로부터 신호를 판독하기 위해 감광성 이미지 센싱 요소와 스위칭 요소를 포함할 수 있다. 이미지 센싱은 직접 검출에 의해 수행될 수 있으며, 이 경우에 이미지 센싱 요소는 직접 X 선을 흡수하고 이를 전하 캐리어로 변환한다. 그러나, 대부분의 상업적인 디지털 방사선 시스템에서는 간접 검출이 사용되며, 여기서 중간 신틸레이터 요소가 X 선을 가시광선의 광자로 변환하고 이것이 감광 이미지 센싱 요소에 의해 센싱될 수 있다.

이미지 센싱 어레이(12)에 사용되는 이미지 센싱 요소의 예는 광다이오드(P-N 또는 PIN 다이오드), 광 커패시터(MIS), 광 트랜지스터 또는 광전도체와 같은 여러 유형의 광전 변환 디바이스(예를 들어, 광센서)를 포함한다. 신호 판독에 사용되는 스위칭 요소의 예는 MOS 트랜지스터, 바이폴러 트랜지스터 및 p-n 접합 부품을 포함한다.

도 2a는 본 출원에 따라 광센서 트랩 모니터의 일 실시예를 포함하는 방사선 검출기를 위한 이미징 어레이의 일부의 개략을 도시한 도면이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 예시적인 플랫 패널 이미저(240)의 일부의 개략이 다수의 a-Si:H n-i-p 광다이오드(270)와 TFT(271)를 구비하는 어레이(212)를 포함할 수 있다. 게이트 구동기 칩(228)은 게이트 라인(283)의 블록에 연결될 수 있고, 판독 칩(230)은 데이터 라인(284)의 블록에 연결될 수 있고, 바이어스 라인(285)은 바이어스 버스 또는 가변적인 바이어스 기준 전압에 연결될 수 있다. 전하 증폭기(286)는 데이터 라인으로부터 오는 신호를 수신하게 제공될 수 있다. 전하 증폭기(286)로부터 오는 출력은 아날로그 멀티플렉서(287)로 가거나 또는 간접적으로 아날로그-디지털 변환기(ADC)(288)로 가서 원하는 속도로 디지털 이미지 데이터를 출력할 수 있다.

수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)에 기초한 도 2a의 간접 플랫 패널 이미저에서, 입사하는 X 선 광자는 광 광자로 변환되고 이는 이후 a-Si:H n-i-p 광다이오드(270)에서 전자-홀 쌍으로 변환된다. 예시적인 셀(222)은 FET(271)의 소스(예를 들어, 드레인)에 연결된 캐소드를 구비하는 광다이오드(270)를 포함할 수 있다. 바이어스 회로(232)는 셀(222)에 바이어스 전압을 제어할 수 있다. 광다이오드의 픽셀 전하 용량은 바이어스 전압과 광다이오드 커패시턴스의 곱이다. 일반적으로, 역 바이어스 전압이 바이어스 라인(285)에 인가되어 광다이오드 양단에 전기장(그리하여 결핍 영역)을 생성하고 전하 수집 효율을 개선시킨다. 연관된 TFT(271)가 음의 전압으로 게이트 라인(283)을 유지하는 것에 의해 비전도성("off") 상태에 유지되는 동안 이미지 신호는 광다이오드에 의해 적분될 수 있다. 어레이는 TFT 게이트 제어 회로에 의하여 TFT(271)의 행을 전도 상태로 순차 스위칭하는 것에 의해 판독될 수 있다. 픽셀의 행이 예를 들어, 대응하는 게이트 라인(283)에 양의 전압을 인가하는 것에 의해 전도("on") 상태로 스위칭될 때, 이들 픽셀로부터 오는 전하는 데이터 라인(284)을 따라 전달될 수 있고 외부 전하 감응 증폭기(286)에 의해 적분될 수 있다. 이 행은 이후 비전도 상태로 다시 스위칭될 수 있고, 이 공정은 전체 어레이가 판독될 때까지 각 행에 대해 반복된다. 외부 전하 감응 증폭기(286)로부터 출력된 신호는 병렬-직렬 멀티플렉서(287)에 의해 아날로그-디지털 변환기(ADC)(288)로 전달되며 이후 디지털 이미지를 생성한다. 도 2를 참조하여 기술된 바와 같은 이미징 어레이를 구비하는 플랫 패널 이미저는 단일 숏(single-shot)(예를 들어, 정적인 방사선 촬영) 및 연속적인 (예를 들어, 형광투시 촬영) 이미지 획득을 할 수 있다.

트랩 점유 검출기 유닛(290)은 방사선 이미징 장치의 이미지 프로세서와 같은 제어기에 신호를 제공하기 위해 이미징 어레이(212)에 있는 광다이오드(270)에 동작가능하게 연결될 수 있다. 트랩 점유 모니터(290)의 예시적인 실시예는 전류 모니터링, 전하 모니터링 등에 의해 광다이오드(270)의 트랩 점유나 트랩 점유의 변화율을 능동적으로 모니터링할 수 있다. 대안적으로, 트랩 점유 검출기 유닛(290)은 트랩 점유나 트랩 점유의 변화와 관련된 다수의(예를 들어, 적어도 2개의) 측정을 누적적으로 또는 주기적으로 보간(interpolate)할 수 있다. 트랩 점유 모니터(290)의 예시적인 실시예는 광다이오드(270)의 트랩 점유나 트랩 점유의 변화율을 직접 또는 간접으로 능동적으로 모니터링할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이 광센서 트랩 점유 검출기 유닛(290)은 트랩 점유의 변화를 모니터링하기 위해 이미징 어레이(212) 내 픽셀에 있는 광다이오드(270)의 애노드 및/또는 캐소드에 전기적으로 연결될 수 있다. 본 출원의 실시예에 따라, 광센서 트랩 점유 검출기 유닛(290)은 이미징 어레이(212) 내에 있는 적어도 하나의 픽셀, 픽셀의 일부 행이나 열(예를 들어, 인접하거나 간헐적인), 픽셀의 서브세트나 전체 픽셀에 연결될 수 있다. 대안적으로, 픽셀의 희소 매트릭스(sparse matrix)가 트랩 점유나 트랩 점유의 변화율을 모니터링하는 특정 목적을 위하여 이미징 어레이(212) 내에 포함될 수 있으며; 이 희소 픽셀(sparse pixel)은 방사선 이미지의 일부로서 차후에 사용되지 않고 희소 픽셀의 위치에 있는 이미지 값은 인접한 픽셀의 보간에 의해 결정될 수 있다. 대안적으로, 이미징 어레이(212)의 이미지 영역의 주변 외부에 있는 픽셀의 행이나 열은 구체적으로 트랩 점유의 변화율을 모니터링하는 목적을 위하여 사용될 수 있으며; 이들 픽셀은 방사선 이미지의 일부로서 차후 사용되지 않는다. 트랩 점유 모니터링에 사용되는 이들 픽셀의 전부나 일부는 광 차단될 수 있다. 광 차단된 픽셀에 대한 트랩 점유의 변화율을 모니터링할 때, 이 모니터링은 적분 시간과 같은 동작 상태(operating condition)에 있어서의 다른 변화나 바이어스에 의해 야기되는 변화를 포함할 수 있다.

도 2b는 본 출원에 따라 광센서 트랩 모니터의 일 실시예에서 사용될 수 있는 방사선 검출기를 위한 이미징 어레이의 일부를 위한 픽셀 구조의 개략을 도시한 도면이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 플랫 패널 이미징 어레이의 다른 예시적인 픽셀은 제 2 바이어스 라인 전위에 광다이오드를 재설정하기 위하여 각 픽셀 내 제 2 트랜지스터와 제 2 바이어스 라인을 포함할 수 있다. 예시적인 픽셀에서, 제 2 트랜지스터(150)가 노출 전에 리셋 전압(예를 들어, VRESET)으로 픽셀의 전부나 일부를 리셋하는데 사용될 수 있다. 추가적으로, 리셋 전위는 제 1 전위와 이후 제 2 전위로 광센서를 순차적으로 리셋하기 위하여 클록킹(clocked)될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전위는 트랩을 채우기 위하여 광센서나 광다이오드(271)를 포워드 바이어스(forward bias)로 가져가고, 이후 트랩을 비우기 위하여 역 바이어스(reverse bias)로 가져가서, 이에 의해 광다이오드(271)의 이전의 상태의 메모리를 소거한다. 트랩 점유 검출기 유닛은 트랩 점유의 변화를 모니터링하기 위해 리셋 바이어스 라인(152)에 동작가능하게 연결될 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이 도 2a의 픽셀 디자인의 다른 변형예에서, 행 N-1을 위한 리셋 트랜지스터(150)는 행 N을 위한 행 어드레스 라인에 전기적으로 연결될 수 있고, 이것은 전체 트레이스(trace)의 수를 감소시킬 수 있고 및/또는 또한 행 N-1의 광센서를 리셋하는 동안 행 N의 신호{예를 들어 광다이오드(271)}를 동시에 판독하는 것을 제공할 수 있다.

도 2d는 광센서의 일 실시예에서 사용될 수 있는 방사선 검출기를 위한 이미징 어레이의 일부의 픽셀 구조의 개략을 도시한 도면이다. 도 2d에 도시된 바와 같이, 플랫 패널 이미징 어레이의 예시적인 능동 픽셀은 광센서 또는 광다이오드(271)를 제 2 바이어스 라인 전위로 재설정하기 위하여 각 픽셀에 제 2 트랜지스터(150')와 제 2 바이어스 라인(152')을 포함하고 신호를 증폭하기 위하여 증폭기 트랜지스터(154)를 포함할 수 있다. 이 픽셀에서, 리셋 트랜지스터(150')는 노출 전에 리셋 전압에 픽셀의 전부나 일부를 리셋하는데 사용될 수 있다. 각 데이터 라인에 있는 전류 소스는 픽셀 증폭기 트랜지스터(154)를 위한 기준 전류를 제공할 수 있고 각 데이터 라인에 있는 샘플링 회로는 증폭기 트랜지스터의 게이트에서 센싱된 전하에 의해 야기된 데이터 라인의 전압의 변화를 샘플링할 수 있다. 노출 전에, 리셋 바이어스(예를 들어, VRESET)는 광다이오드(271)를 제 1 전위와 이후 제 2 전위로 순차 리셋하기 위해 클록킹될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전위는 트랩을 채우기 위해 광센서나 광다이오드(271)를 포워드 바이어스로 가져가고, 이후 트랩을 비우기 위해 역바이어스로 가져가서, 이에 의해 다이오드의 이전의 상태의 메모리를 소거할 수 있다. 판독 동안, 행 어드레스 게이트는 행 트랜지스터를 전도 상태로 스위칭하고, 각 열에 있는 전압 증폭기는 데이터 라인 전압의 변화를 센싱한다. 추가적으로, 리셋 게이트는 광다이오드를 리셋하기 위해 스위칭될 수 있고 데이터 라인 전압의 제 2 샘플이 암 기준(dark reference)을 위해 획득될 수 있다. 도 2a 내지 도 2d에 도시된 예시적인 픽셀에서, 트랩 점유 검출기 유닛의 실시예는 트랩 점유나 트랩 점유의 변화를 모니터링하기 위해 리셋 바이어스 라인에 동작가능하게 연결될 수 있다. 대안적으로 하나 이상의 트랩 점유 검출기 유닛은 (예를 들어, 하나 이상의 광센서의 그룹으로부터의 전압과 같은 증폭된 신호나 전하를 센싱하기 위해) 하나 이상의 데이터 라인에 동작가능하게 연결될 수 있다.

도 3a는 방사선 이미징 장치 분야에서 시설을 가질 수 있는 본 출원의 실시예에 따른 휴대용 무선 DR 검출기(300)의 사시도를 도시한다. 도 3b는 DR 검출기(300)의 라인 A-A를 따른 단면의 일부를 도시한다. 도 3a 내지 도 3b에 도시된 바와 같이 휴대용 DR 검출기(300)는 이미징 어레이(212)를 포함하는 이미저(240)를 에워쌀 수 있다.

일 실시예에서, DR 검출기(300)는 상당한 감쇠 없이 x 선 플럭스(316)를 통과하는 물질로 만들어진 상부 패널 커버(312)를 구비하는 엔클로저(314)를 포함할 수 있다. 신틸레이터(scintillator)(320)는 커버(312) 아래에 있을 수 있고(예를 들어, 간접 연결되고), 이미징 어레이(212)는 신틸레이터(320) 아래에 있을 수 있고, 판독 전자회로는 이미징 어레이(212)와 공통 면으로, 부분적으로 지지부재(324) 아래에 있고 또는 이들 사이 가요성 커넥터 상에 있을 수 있다. x 선 플럭스(316)는 상부 패널 커버(312)를 통과하여 신틸레이터(320)에 도달하며 여기서 x 선 플럭스(316)로 고에너지 광자의 자극에 의해 신틸레이터(320)가 저에너지 광자(332)를 방출하게 될 수 있다.

지지부재(324)는 이미저(240)를 고정적으로 및/또는 견고하게 장착하기 위해 포함될 수 있으며 나아가 내부 부품과 엔클로저(314) 사이에 충격 흡수제로 작용할 수 있다. 검출기의 적절한 동작을 위해 요구되는 디바이스 전자회로는 엔클로저(314) 내에 장착될 수 있으며 하나 이상의 별도의 및/또는 상호연결된 회로 보드(326) 상에 장착될 수 있는 전자 부품(328)(예를 들어, 프로세서, FPGA, ASIC, 칩 등)을 포함할 수 있다.

DR 검출기는 제로(0) 전력 상태로부터 약 1초 내에 안정적인 노출 준비 상태로 전이할 수 있으나, 선택된 조건 또는 선택된 응용에 따라 이 예시적인 시간은 실질적으로 감소되거나 증가될 수 있다(예를 들어, 300밀리초 내지 10초). 0 전력 상태 동안, 광다이오드 바이어스는 0V일 수 있고 PIN 광다이오드에서 트랩은 완전히 채워질 수 있으며 이는 1분, 5분, 10분, 60분 또는 그 이상이 걸릴 수 있다. 전력 투입 동안 비제로 바이어스를 광다이오드에 인가하면 트랩이 방출된다. 트랩 방출율과 그리하여 안정한 동작점에 도달하는데 요구되는 시간은 적어도 온도, 비제로 디코드 바이어스, 마지막 이미지 시퀀스 이후의 시간 및/또는 판독 타이밍에 좌우될 수 있다.

본 명세서에 기술된 바와 같이, DR 검출기(300)는 주어진 검사 과정 내에 또는 검사 과정들 사이에서 동작 모드를 스위칭하기 위해 요구될 수 있다. 예를 들어, 토모신세시스(tomosynthesis)에서, 낮은 선량(dose)과 높은 프레임 속도로 다수의 프레임이 볼륨 분석을 위해 캡처될 수 있고 단일 투영 이미지가 낮은 프레임 속도와 높은 선량으로 획득될 수 있다. 형광투시법(fluoroscopy)이나 이미지로 가이드 받는 수술에서 DR 검출기(300)는 움직임을 캡처하기 위해 높은 프레임 속도, 낮은 X 선 노출 모드에서 동작될 수 있고 이후 정지 프레임은 더 높은 선량으로 더 낮은 프레임 속도 이미지를 캡처한다. 대안적으로, 더 낮은 프레임 속도 캡처는 더 높은 프레임 속도 캡처 전에 취해질 수 있다(또는 이와 상호혼합될 수 있다). DR 검출기(300)를 위한 동작 모드에서의 예시적인 변화는 광센서가 새로운(예를 들어, 더 늦은 또는 후속하는) 노출 레벨, 어레이 타이밍, 클록 신호(예를 들어, 리셋), 바이어스 전압 등으로 조절될 때 광센서 내 트랩 점유에서의 과도 감쇠(transient decay)를 야기할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 클록 신호는 트랩 점유 레벨을 채우거나/증가시키거나, 트랩 점유 레벨을 떨어뜨리거나/감소시키는 가변 전압 레벨이나 가변 지속시간, 가변 개수의 충전 펄스(fill pulse), 가변 개수의 유출 펄스(spill pulse) 또는 이들의 여러 조합을 포함하는 게이트 라인, 바이어스 라인, 광센서 등과 같은 부품에 제공되는 펄스 신호(예를 들어, 전압)와 같은 처리 신호나 이미징 어레이의 타이밍을 제어하는데 사용되는 신호(예를 들어, 디지털)일 수 있다.

관련 기술의 방사선 검출기에서, 고정된 지연 시간이 불필요한 지연 및/또는과도 트랩 방출 감쇠 전에 노출과 이미지 캡처를 초래할 수 있는 비정질 실리콘 또는 비정질 셀레늄에 대해 사용될 수 있다.

도 4a를 참조하면, 본 출원의 실시예에 따른 DR 검출기를 동작시키는 예시적인 방법을 도시한 흐름도가 이제 기술된다. 도 4a에 도시된 바와 같이 DR 검출기를 동작시키는 방법이 도 1 내지 도 3b에 도시된 방사선 이미징 장치의 실시예를 사용하여 기술되고 이 실시예에 의해 구현될 수 있으나, 도 4의 방법은 이로만 제한되도록 의도된 것은 아니다.

도 4a에 도시된 바와 같이, DR 검출기의 이미징 어레이에 있는 픽셀의 서브세트가 동작 블록(410)에서 픽셀(예를 들어, 광센서)의 트랩 점유 변화 상태에 대해 모니터링될 수 있다. 픽셀의 서브세트는 일부분이나 다수의 부분이나 전체 이미징 어레이를 나타낼 수 있다. 예시적인 모니터링은 예를 들어 픽셀에 있는 광센서의 전하를 모니터링하는 것에 의해 또는 픽셀에 있는 광센서의 전류를 모니터링하는 것에 의한 실시간 또는 능동적인 모니터링일 수 있다.

픽셀의 모니터링되거나 검출된 트랩 점유는 동작 블록(420)에서 규정된 조건과 비교될 수 있다. 예를 들어, 규정된 조건은 제 1 임계값 레벨일 수 있고, 이는 제 1 임계값 위나 아래에 있는 모니터링된 트랩 점유 상태(예를 들어 트랩 점유의 변화)에 의해 만족될 수 있다. 트랩 점유 상태의 예시적인 모니터링된 변화는 반복적으로 독립적으로 측정되거나 누적적으로 측정될 수 있다. 대안적으로, 트랩 점유 상태의 변화는 트랩 점유 상태의 변화에 대해 후속하는 반복 검출들(예를 들어, 연속하는 규정된 시퀀스) 사이의 비교에 의해 만족될 수 있다. 후속하는 검출들 사이의 비교는 조합된 신호(예를 들어, 차이) 또는 변화율일 수 있으며 이는 (예를 들어, 아래에 있는) 제 2 임계값과 비교될 수 있다. 나아가, 트랩 점유의 변화는 제 1 임계값이나 제 2 임계값과 비교될 2개 이상의 판독값(예를 들어, 보간된)으로부터 추정될 수 있다.

동작 블록(420)의 조건이 만족되는 것으로 결정되면, 제어는 동작 블록(430)으로 진행하고, 여기서 표시 또는 신호가 {예를 들어, DR 검출기(300)에 의해} 제공되어, 트랩 점유 상태(예를 들어, 트랩 점유의 변화)의 만족 상태를 표시한다. 예를 들어, DR 검출기(300)에 의해 이미징되는 대상의 x 선 노출의 개시를 가능하게 하는 신호가 출력될 수 있다.

일 실시예에서, 검사 과정은 일련의 방사선 노출을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 노출은 하나 이상의 암 이미지(dark image)에 의해 선행(preceded)되거나 후행(followed)될 수 있다. 대안적으로, 검사 과정은 환자의 가슴이나 발과 같은 대상의 선택된 부분의 상이한 배향(예를 들어, 앞에서 뒤로, 뒤에서 앞으로, 내부 측면에서 측면으로, 측방향 측면에서 측면으로 및/또는 비스듬한 각도로)을 통과하는 복수의 이미지를 포함할 수 있다. 검사 과정의 이미지 각각은 하나 이상의 예비 이미지(prep image)(예를 들어, 암 이미지)에 의해 선행되거나 후행될 수 있다. 본 출원의 실시예에 따라, 트랩 점유 상태의 변화는 각 검사 과정 전에 또는 검사 과정의 암 이미지나 예비 이미지를 포함하는 각 이미지 사이에서 모니터링될 수 있다.

도 4b를 참조하면, 본 출원의 실시예에 따라 DR 검출기를 동작시키는 예시적인 방법을 도시한 흐름도가 이제 기술된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 도 4a의 동작 블록은 방사선 검출기 동작 모드에서 다수의 변화를 요구하는 과정의 시퀀스에 대해 반복될 수 있다. 예를 들어, 전력 투입시 검출기는 검출기에 노출 준비를 하기 위해 다수의 동작 모드로 순차적으로 동작될 수 있다. 이러한 예시적인 동작 모드는 픽셀이나 주변 회로에 있는 트랜지스터에 대해 상이한 다이오드 바이어스, 상이한 클록 신호를 가질 수 있다. 각 동작 상태에 대해, 대응하는 규정된 조건이 트랩 점유 모니터를 위해 사용될 수 있다. 규정된 조건과 점유 모니터에 의해 센싱되는 상태 사이에 매칭이 되면 이는 그 다음 동작 상태의 개시를 인에이블하게 할 수 있다. 무선 휴대용 방사선 검출기의 예로서 도 4b의 동작 블록(4050)이 검출기에 노출 준비를 하기 위해 검출기에 전력을 투입하는 동안 사용될 수 있다. 도 4b의 동작 블록(4060)의 제 2 세트는 하나 이상의 암 기준 프레임의 노출과 캡처 사이에 사용될 수 있고, 도 4b의 동작 블록(4070)의 제 3 세트는 전력 차단시 사용될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 동작 블록(4050)과 같은 동작 블록의 최대 N개의 세트가 사용될 수 있다. 나아가, 예시적인 동작 블록(4005)은 도 4a의 동작 블록(410,420,430)의 조합일 수 있다. 정적 캡처를 하는 형광투시 검출기의 예로써 도 4b의 단계들이 형광투시 동작 모드와 정적 캡처 모드로부터의 전이 사이에 반복될 수 있다.

다른 실시예에서, DR 검출기의 동작이 수 초 내지 수 분 간격으로 노출이 일어나게 간헐적일 수 있다. 이 이미지 동작 상태 하에서, 트랩 점유의 변화의 규정된 범위 내에 떨어지게 또는 선택되거나 원하는 레벨에 있게 트랩 점유의 변화를 제어하는 것이 유리할 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 출원의 실시예에 따라 DR 검출기를 동작시키는 예시적인 방법을 도시한 흐름도가 이제 기술된다. 도 5에 도시된 바와 같이 DR 검출기를 동작시키는 방법이 도 1 내지 도 3b에 도시된 방사선 이미징 장치의 실시예를 사용하여 기술되고 이 실시예에 의해 구현될 수 있으나, 도 5의 방법은 이로만 제한되도록 의된 것은 아니다.

도 5에 도시된 바와 같이, DR 검출기는 동작 블록(510)에서 동작하기 위해 인에이블하게 될 수 있다. 예시적인 동작 모드들은 대기 모드, 전력 차단 모드, 전력 투입 모드, 형광투시 모드, 토모신세시스 모드, 듀얼 이미징 모드, 일반적인 방사선 모드 등일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, DR 검출기의 이미징 어레이 내 픽셀의 서브세트는 동작 블록(520)에서 픽셀(예를 들어, 광센서)의 트랩 점유 상태의 변화가 점유 레벨의 원하는 범위 내에 있는지 여부를 결정하도록 모니터링될 수 있다. 픽셀의 서브세트는 일부분, 다수의 부분이나 전체 이미징 어레이, 선택된 행(예를 들어, 인접한, 간헐적인, 그룹화된, 주기적인) 또는 선택적인 열(예를 들어, 인접한, 간헐적인, 그룹화된, 주기적인)을 나타낼 수 있다. 예시적인 모니터링은 예를 들어, 픽셀에서 광센서 내 광센서의 전하를 모니터링하는 것에 의해 또는 픽셀 내 광센서의 전류를 모니터링하는 것에 의한 실시간 또는 능동적인 모니터링일 수 있다.

픽셀의 트랩 점유의 모니터링되거나 검출된 변화는 동작 블록(520)과 동작 블록(540)에서 규정된 범위(예를 들어, 트랩 점유 범위에서의 규정된 변화의 상한 레벨과 하한 레벨)와 비교될 수 있다. 트랩 점유 값의 현재 검출된 변화가 규정된 범위 아래에 있다고 결정되면{동작 블록(520)}, DR 검출기(300)에서 기준(예를 들어, 이미징 어레이의 상태)이 동작 블록(530)에서 트랩 점유 레벨의 변화를 증가시키도록 수정될 수 있다. 트랩 점유 값의 현재 검출된 변화가 규정된 범위보다 위에 있는 것으로 결정되면{동작 블록(540)}, DR 검출기(300)에서 기준(예를 들어, 이미징 어레이의 상태)이 동작 블록(550)에서 트랩 점유 레벨의 변화를 감소시키도록 수정될 수 있다. 수정될 예시적인 기준은 바이어스 전압, 클록 신호, 이미징 어레이의 리셋 동작의 리셋 값, 리셋 동작의 주파수나 지속시간, 광센서의 광 자극 등을 포함할 수 있다. 동작 블록(530)의 수정된 기준은 동작 블록(550)의 기준과 동일하거나 다를 수 있다.

트랩 점유 값의 현재 검출된 변화가 규정된 범위 내에 있는 것으로 결정되면{동작 블록(540)에서 아니오}, 제어는 선택된 DR 검출기(300) 동작을 위해 동작 블록(560)으로 진행된다.

픽셀의 광센서의 트랩 점유나 트랩 점유의 변화를 모니터링하는 본 명세서에 기술된 예시적인 방법은 복수의 x 선 노출 동안 DR 검출기의 보다 정확한 노출 상태, 감소된 DR 검출기 준비 시간(예를 들어, 더 빠른 이미징 과정) 또는 DR 검출기에 대해 보다 신뢰할만하고/반복가능한 상태를 제공할 수 있다.

일련의 동작 모드의 순차적인 적용을 수반하는 검출기 동작을 위하여, 도 5의 단계들은 각 동작 모드에 대해 트랩 점유를 증가시키고 감소시키는 기준과 원하는 트랩 점유나 트랩 점유의 변화에 대한 기준을 통해 반복될 수 있다.

트랩 점유 모니터의 변화의 예시적인 비제한적인 실시예가 이제 기술되지만, 본 출원의 실시예는 이로만 제한되도록 의도된 것은 아니다.

도 7a 내지 도 7d는 본 출원에 따라 DR 검출기에 있는 트랩 점유 모니터의 예시적인 실시예를 도시한 도면이다. 트랩 점유 모니터의 실시예는 방사선 이미징 장치의 이미지 프로세서와 같은 DR 검출기(300) 내에 또는 외부에 있는 제어기에 신호를 제공하기 위해 이미징 어레이(780) 내 광센서(770)에 (예를 들어, 바이어스 라인, 데이터 라인, 리셋 라인 또는 판독 전자 회로를 사용하여) 동작가능하게 연결될 수 있다. 트랩 점유 모니터의 예시적인 실시예는 모니터링이 반복적으로 수행될 수 있는 전류 모니터링에 의하여, 전하 모니터링 등에 의하여 광센서의 트랩 점유의 변화를 능동적으로 모니터링할 수 있다.

DR 검출기에 있는 트랩 점유 모니터 유닛에서 전류 유형 변화의 예시적인 실시예는 일부 광센서, 광센서의 서브세트나 전부를 전도 상태로 설정할 수 있으며, 이는 선택된 시간 함수(예를 들어, 전력 투입 후에, 도작 모드 변화시, 또는 원하는 경우)로 트랩 방출 전류(예를 들어, 전류 변화율)를 모니터링할 수 있게 한다. 생성된 트랩 방출 전류는 준 페르미 레벨이 평형 위치 쪽으로 이동할 때 시간에 따라 지수적으로 감쇠할 수 있다. 따라서, 트랩 점유 모니터 실시예에서 전류 유형 변화에 의해 검출된 경우, 바이어스 레벨, 클록 신호 레벨이나 타이밍의 변화(예를 들어, 전력 투입시 동안 또는 하나의 동작 모드로부터 다른 동작 모드로 검출기의 변화 동안 관찰되는 변화)로부터 초래하는 트랩 방출 전류 과도 현상은 지수적인 방식으로 감쇠할 수 있다. 비정질 반도체 물질에 대한 트랩 점유 특성에서의 예시적인 과도 변화는 도 6에 도시된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 트랩 점유 레벨(610)의 예시적인 변화는 대수 스케일(logarithmic scale)로 도시된 것이고 수직축에는 선형 스케일이 도시되고 시간은 수평축으로 도시되어 있다. 일 실시예에서, 생성된 트랩 방출 전류는 (a) 애노드 바이어스 전압 공급시, (b) 광센서의 캐소드에서, (c) 판독 집적 회로(ROIC)에 (예를 들어 데이터 라인에 Vref를 연결하는 스위치를 사용하여) 기준 전압 공급시, 또는 (d) ROIC(예를 들어, 전하 증폭기) 내에서 전류를 센싱하는 것에 의해 결정될 수 있다. 그러한 생성된 과도 생성된 트랩 방출 전류를 모니터링하는 것은 트랩 점유의 변화가 안정 상태, 누적 값 및/또는 임계값에 도달할 때를 결정하는데 사용될 수 있다.

도 7a는 본 출원에 따라 DR 검출기에 있는 트랩 점유 모니터의 전류 모니터링 실시예를 도시한 도면이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 트랩 점유 모니터(710)에서 바이어스 전류 유형의 변화는 광센서(770)의 애노드 바이어스 전압(V_BIAS)에 연결될 수 있다. 광센서(770)의 리셋 후에, 저항(712) 양단의 과도 트랩 방출 전류는 증폭기(716)의 출력에서 측정된 전압(714)을 사용하여 모니터링될 수 있다. 증폭기(716)는 규정된 이득을 포함할 수 있는 전압 팔로워(voltage follower)로 동작할 수 있다. 저항(712){예를 들어, 트랩 점유 모니터(710)에서 바이어스 전류 유형 변화}은 노출/이미지 데이터 수집, 이미지 데이터 판독 또는 픽셀 리셋 동작 동안과 같이 스위치(718)를 사용하여 우회(bapass)될 수 있다. 바이어스 전압(V_BIAS)이 전체 이미징 어레이에 공급될 때, 보다 정확한 판독이 트랩 점유 모니터(710)에서 전류 유형 변화를 통해 전체 리셋과 전체 광센서(770)를 사용하여 획득될 수 있다. 나아가, 트랩 점유 모니터(710)에서 바이어스 전류 변화는 예를 들어, (예를 들어, V_BIAS가 생성되는 PCB 위) 전자 부품(328)에 있는 지지부재 아래에서 바이어스 전압 공급과 함께 위치될 수 있다.

대안적으로, 도 7b에 도시된 바와 같이 트랩 점유 모니터(720)에서 전류 유형 변화는 과도 트랩 방출 전류를 결정하거나 모니터링하기 위해 증폭기(726)의 출력에서 측정된 전압(724)을 사용하여 저항(722) 양단의 전압 강하를 측정할 수 있다. 증폭기(726)는 차동 증폭기로 동작할 수 있다. 이와 유사하게 저항(722)은 스위치(728)를 사용하여 우회될 수 있다. 트랩 점유 모니터(710,720)에서 전류 유형 변화의 실시예를 위하여 광센서(770)의 캐소드는 하나 이상의 스위치(711)와 게이트 라인(783)을 인에이블하게 함으로써 데이터 라인(786)을 통해서와 같이 기준 전압(Vref)에 연결될 수 있다.

도 7c는 본 출원에 따라 DR 검출기에 있는 트랩 점유 모니터의 전류 모니터링 실시예를 도시한 도면이다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 트랩 점유 모니터(730)에서 전류 유형 변화는 광센서(770)의 애노드에 전기적으로 연결된 변형된 전하 증폭기를 사용할 수 있다. 리셋 후(예를 들어, 전체 리셋 후), 트랩 점유 모니터(730)에서 전류 유형 변화는 전하 증폭기의 출력(Vout2)에서 측정될 수 있는 저항(732) 양단의 과도 트랩 방출 전류를 생성하기 위해 스위치(733)를 열거나 스위치(734)를 닫는 것에 의해 (예를 들어, 이미징 어레이를 판독하기 위해) 커패시터를 우회할 수 있다. 저항(732)은 (예를 들어, 광센서를 리셋하기 위해) 스위치(735)를 사용하여 우회될 수 있고 및/또는 저항(732)은 스위치(734)를 사용하여 이미징 어레이로부터 제거(분리)될 수 있다.

트랩 점유 모니터에서 전류 유형 변화의 예시적인 실시예는 검사 과정 동안 또는 검사 과정에 있는 노출(예를 들어, 암 또는 이미지)들 사이에 또는 별개의 과정들(예를 들어, 동일하거나 상이한 환자에서) 사이에서 DR 검출기(300)에 실질적으로 반복가능하거나 동일한 안정 상태를 달성하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 전류 감쇠는 별개의 판독이나 연속적인 판독값이 거의 동일할 때까지 또는 그 차이가 검사 과정에 응답하여 설정될 수 있는 임계값 미만일 때까지 전류 유형의 트랩 점유 모니터에 의해 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 낮은 선량의 과정은 일반적인 방사선 과정보다 더 작은 임계값(예를 들어, 보다 안정한 검출기)를 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 트랩 점유 측정값의 변화는 100msec 간격으로, 200msec 간격으로, 0.5초 간격으로, 1초 간격으로 또는 2초 간격으로 일어날 수 있다. 대안적으로, 트랩 점유 측정값의 변화 사이의 간격이 더 크거나 더 작게 만들어질 수 있다.

DR 검출기에서 전하 유형 트랩 점유 모니터의 예시적인 실시예는 일부 광센서를 전도 상태로 설정하거나 광센서의 서브세트나 전부를 전도 상태로 설정할 수 있으며, 이는 선택된 시간 함수로 트랩 방출 전하를 모니터링할 수 있게 한다(예를 들어, 전력 투입시, 동작 모드 변화시 또는 원하는 경우). 일 실시예에서, ROIC에서 측정된 신호 전하는 대응하는 시간 간격 동안 트랩으로부터 방출되는 캐리어의 수일 수 있다. (전력 투입 동안이나 하나의 동작 모드에서 다른 동작 모드로 검출기의 변화 동안 관찰되는 것과 같은) 바이어스 레벨, 클록 레벨이나 타이밍의 변화로부터 초래되는 과도 트랩 방출 전하는 시간에 따라 지수적으로 감쇠할 수 있다.

도 7d는 본 출원에 따라 DR 검출기에서 트랩 점유 모니터의 전하 모니터링 실시예를 도시한 도면이다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 트랩 점유 모니터(740)의 전하 유형 변화는 {증폭기(746)의 커패시터에서 적분된} 증폭기(746)를 사용하여 반복적으로 측정될 수 있는 커패시터(747)에서 과도 트랩 전하 방출을 수집하는 것에 의해 과도 트랩 전하 방출을 측정하기 위해 전하 증폭기를 사용할 수 있다. 트랩 전하 방출은 커패시터에서 시간에 따라 과도 트랩 방출 전하를 적분하고, 증폭기(746)의 출력에서의 전압으로 적분된 전하를 판독/측정한 후에 커패시터를 리셋하는 것을 반복하는 것에 의해 증폭기(746)를 사용하여 측정될 수 있다. 대안적으로, 과도 트랩 방출 전하는 전하 증폭기의 커패시터에서 (커패시터 리셋 없이) 시간에 따라 누적적으로 적분되고 반복적으로 측정될 수 있다.

도 7d에 도시된 바와 같이, 픽셀이나 픽셀들에 대한 예시적인 리셋 과정은 광센서(770){예를 들어, PS(770a)} 양단에 역 바이어스를 수립할 수 있다. 이것은 전하 증폭기 리셋 스위치(예를 들어, 748a)를 닫고 행 선택 TFT(예를 들어, 783a)를 턴온하는 것에 의해 달성될 수 있다. 광센서(들)(770a)의 애노드는 Vbias로 설정될 수 있는 반면, 광센서의 캐소드는 Vref로 설정될 수 있다. 역 바이어스 조건은 Vref > VBIAS 이다. 전체 광센서(770)들이 리셋되고 행 선택 TFT들이 턴오프되면, 이미징 어레이(780)가 노출 준비된 것으로 고려될 수 있다. 픽셀이나 픽셀들이 리셋되면, 하나 내지 전체 게이트 라인(783)과 하나 내지 전체 데이터 라인(786)이 턴온될 수 있고 이미징 어레이(780)(또는 그 일부)는 본 출원의 시스템 및/또는 방법 실시예에 따라 트랩 점유 모니터링의 변화 또는 트랩 점유 레벨의 제어된 변화를 유지할 준비가 된 것으로 고려될 수 있다.

리셋 후에, 하나의 실시예에서, 트랩 점유 모니터(740)에서 전하 유형 변화는 (a) 커패시터(747)에서 트랩 방출 전하 수집, (b) 증폭기(746)를 사용하여 수집된 전하의 출력/측정 및 (c) 스위치(748)를 사용하여 커패시터(747)의 리셋 단계를 사용하여 트랩 점유에서의 변화를 모니터링할 수 있으며, 이것은 광센서(770)의 트랩 점유 레벨의 선택된 변화가 예를 들어 하나 이상의 전하 측정값을 사용하여 결정될 때까지 반복될 수 있다. 예시적인 과도 트랩 전하 방출 측정은 10마이크로초, 100마이크로초, 500마이크로초 또는 그 이상과 같은 간격으로 취해질 수 있다.

트랩 방출/점유를 모니터링하기 위해 트랩 점유 모니터(740)에서 전하 유형 변화를 동작시키는 일 실시예에서, DR 검출기(300)는 예를 들어 높은 프레임 속도로 각 판독 이전에 짧은 적분 시간을 두고 (또는 적분 시간 없이) 연속적으로 판독될 수 있다. DR 검출기(300)에 대해 이미징 어레이(예를 들어, 3K x 3K 픽셀)에 대해 연속적인 판독 모드에서 사용되는 예시적인 프레임 시간은 200ms 미만일 수 있다. 이러한 연속적인 판독 동작 모드에서, ROIC에서 측정되는 신호 전하는 프레임 시간 동안 트랩으로부터 방출되는 캐리어의 수일 수 있다. 이와 유사하게, 연속적인 전하 판독 모드에서 각 광센서에 대한 신호는 평형 값에 이르기까지 시간에 따라 지수적으로 감쇠할 수 있다.

트랩 점유의 변화나 트랩 방출을 모니터링하기 위해 트랩 점유 모니터(740)에서 전하 유형 변화를 동작시키는 다른 실시예에서, 비닝(binning) 및 전하 모니터링이 사용될 수 있다. 실질적으로 동시에 주어진 열에 있는 다수의 행을 비닝하고 또는 판독하는 것은 프레임 시간 및/또는 판독 시간을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, DR 검출기(300)에 의해 생성된 초기 이미지로 시간을 감소시키려고 할 때 광센서의 트랩 점유의 변화를 전하 모니터링하는데 더 빠른 프레임 시간을 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 전력 투입 후에 검출기 초기화때까지 시간을 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 감소된 시간은 프레임 판독 시간이 비닝된 행의 개수에 의해 감소될 수 있으므로 비닝과 전하 모니터링에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어 4× 비닝이 50ms 미만의 전력 투입 사이클 동안 3K×3K 픽셀 DR 검출기에 대한 예시적인 프레임 시간을 산출할 수 있다. 그러나, 예시적인 프레임 시간은 DR 검출기, 사이즈, 구성, ROIC 등에 따라 더 높거나 더 낮을 수 있다.

또 다른 실시예에서, 전류 모니터링과 전하 모니터링의 조합이 DR 검출기(300)의 광센서의 트랩 점유를 모니터링하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 트랩 점유 모니터{예를 들어, 전하 적분기(730)}에서의 변화는 (i) 트랩 점유 모니터링의 전류 유형 변화와, (ⅱ) 트랩 점유 모니터링에서 전하 유형의 변화일 수 있으며, 전류 모니터링 모드와 전하 모니터링 모드 사이를 스위칭하도록 구성될 수 있다. 전류 모니터링 모드와 전하 모니터링 모드 사이의 스위칭이 한번, 한번을 초과하여 행해질 수 있으며, 측정의 속도 및/또는 측정의 정밀도를 포함하나 이로 제한되지 않는 인자에 기초하여 선택될 수 있다.

일 실시예에서, 트랩 점유 모니터에서 예시적인 변화를 위한 증폭기로부터 출력되는 데이터는 (예를 들어, ROIC에서) 디지털화된 픽셀 데이터로 변환될 수 있고 이 데이터는 전체 이미징 어레이(780)로부터 평균 트랩 방출이나 트랩 방출 값을 제공하기 위해 FPGA 또는 다른 프로세서에서 평균화될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 출원의 실시예에 따라 다수의 모드에서 DR 검출기를 동작시키는 예시적인 방법을 도시한 흐름도가 이제 기술된다. 도 8에 도시된 바와 같이, DR 검출기를 동작시키는 방법이 도 1 내지 도 3b 및 도 7a 내지 도 7d에 도시된 방사선 이미징 장치의 실시예를 사용하여 기술되고 이 실시예에 의하여 구현될 수 있으나, 도 8의 방법은 이로만 제한되도록 의도된 것은 아니다.

도 8에 도시된 바와 같이, DR 검출기(300)의 이미징 어레이에 있는 광센서는 동작 블록(810)에서 DR 검출기(300)의 대응하는 선택된 제 1 동작 모드의 준비에서 트랩 점유의 제 1 레벨 변화로 설정될 수 있다. 예시적인 동작 모드는 전력 투입 모드, 전력 차단 모드, 대기 모드, 일반적인 방사선(gen rad) 모드, 듀얼 에너지 모드, 토모신세시스 모드, 형광투시 모드 또는 NDT 모드를 포함할 수 있으나 이로 제한되지 않는다. 나아가, 일반적인 방사선 모드(gen rad) 또는 토모신세시스 모드와 같은 모드는 저/고 선량 설정 또는 다수의 노출을 포합하는 검사 과정을 포함할 수 있다. 나아가, 단일 노출이나 다수의 노출은 하나 이상의 예비 노출(예를 들어, 암/명 이미지)에 의해 선행되거나 후행될 수 있다. 광센서는 동작 블록(810)에서 픽셀(예를 들어, 광센서)의 트랩 점유 상태의 변화에 대해 능동적으로 모니터링될 수 있다. 이후, 검출기는 동작 블록(820)에서 제 1 모드로 동작될 수 있다. 검출기가 트랩 점유 레벨의 상이한 대응하는 제 2 변화를 포함하는 선택된 제 2 모드로 전이하게 설정될 때 트랩 점유 레벨의 제 2 변화는 동작 블록(830)에서 식별될 수 있다.

광센서의 트랩 점유의 (예를 들어, 모니터링되거나 검출된) 전류 변화는 동작 블록(840)에서 트랩 점유 레벨에서 선택된 제 2 변화와 비교될 수 있다. 동작 블록(840)의 트랩 점유 상태의 전류 변화가 통과(PASS) 결정을 하는 것으로 결정되면, 제어는 동작 블록(860)으로 진행하고, 여기서 검출기는 제 2 모드에서 동작될 수 있다. 동작 블록(840)의 트랩 점유 상태의 전류 변화가 실패(FAIL) 결정을 하는 것으로 결정되면, 제어는 동작 블록(850)으로 진행하며, 여기서 DR 검출기(300)는 트랩 점유 레벨의 제 2 변화에 이르도록 광센서 내 트랩 점유의 변화를 구동하기 위해 가변적으로 동작될 수 있다.

본 출원의 실시예에 따라, 광센서(770)의 전하 레벨이나 전하 레벨의 변화에 대한 정보는 원하는 전하 상태를 유지하거나 원하는 상태를 신속히 달성하기 위해 DR 검출기(300)의 동작 모드를 변화시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, DR 검출기는 이미지 지체(lag)를 감소시키거나 최소화하고 양자 효율을 개선시키기 위해 전자 리셋을 사용할 수 있다. 전자 리셋에서, 광센서는 포워드 바이어스로 간단히 바이어스되거나 또는 전하를 적분하고 판독하는데 사용되는 공칭 바이어스 보다 0V에 더 가까운 역 바이어스로 바이어스된다. 전자 리셋에서 달성되는 트랩 점유의 원하거나 최적의 변화는 전자 리셋 없이 동작할 때 달성되는 트랩 점유의 원하거나 최적의 변화보다 상당히 더 높다. DR 검출기(300)의 실시예에서, 트랩 방출 신호 및/또는 트랩 방출 신호의 변화가 일단 원하는 포인트/임계값에 도달하면, DR 검출기(300)는 비-리셋 상태로부터 전자 리셋 상태로 스위칭하여 트랩 점유의 모니터링된 원하는 변화의 달성이나 유지를 지원할 수 있다. 나아가, DR 검출기(300)의 리셋 전압이나 리셋 시간은 트랩 점유에서 원하는 모니터링된 변화를 유지하기 위해 한번 또는 연속적으로 조절될 수 있다.

일 실시예에서, 트랩 점유 레벨의 제 2 변화는 DR 검출기(300)의 보다 안정적인 동작 상태{예를 들어, 낮은 선량의 일반적인 방사선(gen rad)}를 나타낼 수 있다. 트랩 점유 상태의 현재 변화를 트랩 점유 레벨의 제 2 변화로 보다 신속하게 구동하기 위해, 트랩 점유의 변화는 피드백 변수로서 사용될 수 있으며, 이에 의해 트랩 점유 레벨의 제 2 변화에 더 가까이 점프하게 트랩 방출율을 수정할 수 있는 DR 검출기(300)의 동작 기준의 예측된 변화가 트랩 점유 상태 측정의 복수의 현재 변화로부터 결정될 수 있으며, 이후 피드백 수정 후에 트랩 점유 상태 측정의 결과적인 변화가 후속적으로 모니터링될 수 있고, 이는 트랩 점유 상태 측정의 변화에 기초하여 추가적인 동적인 피드백 수정을 초래할 수 있다. 예를 들어, 클록 신호가 광센서에 제공될 수 있고, 트랩 점유의 결과적인 변화가 모니터링될 수 있다. 대안적으로, 바이어스 전압이 과도 트랩 방출율을 증가시키기 위해 증가될 수 있고 트랩 점유의 결과적인 변화가 더 모니터링될 수 있다.

수정될 예시적인 기준이 바이어스 전압, 이미징 어레이의 리셋 동작의 리셋 값, 리셋 동작의 주파수나 지속시간, 클록 신호 등을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 동작 블록(830)에서 제 2 동작 모드는 DR 검출기를 셧다운(shut-down)시킬 수 있다. DR 검출기가 셧다운되거나 턴오프되는 경우, 제로(0) 바이어스 전압 안정 상태로 트랩 방출이나 방출을 완료하는 것은 수 분이나 수 십분 걸리거나 또는 1시간을 초과할 수 있다. 이러한 상황에서, DR 검출기는 이후 제 1 이미징 과정에서 여러 음의 이미징 결함을 초래할 수 있는 광센서의 트랩 방출이 완료되기 전에(예를 들어, 제로 바이어스 전압 안정 상태) 후속하는 방사선 이미징 과정에서 인에이블하게 될 수 있다. 본 출원에 따른 실시예는 DR 검출기에 의해 수신되는 (예를 들어, 오퍼레이터로부터 또는 동작 상태로부터 유래하는) 전력 차단 명령에 응답하여 DR 검출기의 광센서의 트랩 점유나 트랩 점유의 변화를 규정된 종료 상태로 구동할 수 있다.

일 실시예에서, DR 검출기(300)에 대한 예시적인 종료 상태는 바이어스 펄스의 규정된 세트(예를 들어, 제로 볼트에서 또는 약간 포워드 바이어스 펄스에서) 중에서 선택하는 것에 의해 초래될 수 있으며, 이것은 전력 차단 명령이 수신될 때 DR 검출기(300)의 현재 동작 상태나 트랩 점유 레벨의 변화에 따라 광센서에 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 종료 상태는 전력 차단 명령이 수신될 때 DR 검출기(300)의 적어도 하나의 이전 검사 과정, 현재 동작 상태, 또는 트랩 점유 레벨의 변화에 응답하여 제로 바이어스 상태로 광센서를 구동하기 위해 결정될 수 있는 복수의 역(reverse), 제로(0) 또는 포워드(forward) 바이어스 펄스를 결정하기 위해 DR 검출기(300)에서 동적 계산에 의해 초래될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 종료 상태는 전력 차단 명령이 수신된 후에 규정된 조건(예를 들어, 제로 바이어스에 가까운 알려진 상태)에 도달할 때까지 광센서의 트랩 점유 레벨의 변화를 능동적으로 모너터링하는 것으로부터 초래될 수 있다. 종료 상태를 달성하기 위해 종료 과정을 구현하기 위해 트랩 점유 레벨의 변화를 능동적으로 모니터링할 때, 종료 상태에 대해 트랩 점유 레벨의 변화의 진행의 피드백이 트랩 방출 율을 제어할 수 있는 기준을 수정하거나 또는 기준을 동적으로 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 유리하게, DR 검출기(300)의 이미징 동작이 본 출원에 따른 종료 과정의 실시예들이 수행될 때 후속적으로 인에이블하게 될 때(예를 들어, 전력 투입시) 반복가능하거나 보다 정확하게 될 수 있다. 일 실시예에서, 추가적인 다른 종료 상태가 DR 검출기(300)의 대기 동작 모드에 대해 구현될 수 있다.

도 9는 본 출원에 따라 도 2b의 유형의 DR 검출기에서 트랩 점유 모니터의 다른 예시적인 실시예를 도시한 도면이다. 도 9의 개략도에 도시된 대안적인 실시예는 도 7a의 실시예의 것과 유사한 회로 배열에, 도시된 바와 같은 별도의 리셋 스위치(924), 일반적으로 TFT를 추가하여 사용할 수 있다. 광센서(770)를 리셋 레벨로 설정하기 위해 리셋 스위치(924)를 사용하는 것은 광센서(770)를 리셋하는데 필요한 전체 시간을 감소시키는데 도움이 될 수 있다. 도 9의 실시예에서, 리셋 기간은 광센서(770)에 대한 리셋 전압(V_RESET)을 회복하기 위해 리셋 클록 신호(CLK_RESET)를 사용하여 충분한 시간 동안 리셋 스위치(924)를 턴온하는 것에 의해 인에이블하게 될 수 있다. 대안적으로, 트랩 점유 모니터(99))는 데이터 라인에 연결될 수 있다. 전도체에 연결된 트랩 점유 모니터 실시예의 구현예는 도 7a 내지 도 7d에 도시된다.

도 10은 DR 검출기에서 트랩 점유 모니터의 다른 예시적인 실시예를 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, DR 검출기는 도 2d에 도시된 바와 같은 픽셀 유형을 사용할 수 있다. 도 10의 실시예에서, 리셋 기간은 광센서(770)에 대한 리셋 전압(V_RESET)을 회복하기 위하여 리셋 클록 신호(CLK_RESET)를 사용하여 충분한 시간 동안 리셋 스위치를 턴온하는 것에 의해 인에이블하게 될 수 있다. 트랩 점유의 변화가 미리 결정된 상태에 도달한 경우, 리셋 게이트는 비전도성 상태로 스위칭될 수 있고, 패널은 노출 준비 상태에 놓이게 된다. 대안적으로, 트랩 점유 모니터(990)는 데이터 라인에 연결되거나 이 데이터 라인에 연결된 전하 증폭기나 전압 증폭기에 연결될 수 있다.

트랩 점유 모니터의 실시예는 방사선 이미징 장치의 이미지 프로세서와 같은 DR 검출기(300) 내 또는 외부에 있는 제어기에 신호를 제공하기 위해 이미징 어레이(980)에 있는 광센서(770)에 (예를 들어, 바이어스 라인, 데이터 라인, 리셋 라인 또는 판독 전자회로를 사용하여) 동작가능하게 연결될 수 있다. 픽셀(922)은 광센서(770), TFT(271) 및 리셋 스위치 또는 TFT(924)를 포함할 수 있다{예를 들어, TFT(924)는 리셋 클록 신호(CLK_RESET)에 연결된 제어 전극, 리셋 전압(V_RESET)에 연결된 제 1 전극 및 광센서(770)에 연결된 제 2 전극을 구비할 수 있다}. 도9에 도시된 바와 같이 트랩 점유 모니터(990)에서의 변화의 예시적인 실시예는 하나 이상의 픽셀(922)의 리셋 스위치(9240)에 연결된 리셋 라인(995)을 사용하여 전류 모니터링이나 전하 모니터링에 의하여 광센서(770)의 트랩 점유의 변화를 능동적으로 모니터링할 수 있다.

트랩 점유 모니터 유닛/동작, DR 검출기, 방사선 이미징 장치, 및/또는 이를 사용하는 방법에서의 정보나 이의 변화 정보에 대한 예시적인 실시예는 대응하는 방사선 이미지나 방사선 이미지 데이터의 이미지 처리를 위해 더 사용될 수 있다. 예를 들어, 검사 과정은 제 1 복수(예를 들어, 3개)의 암(dark) 이미지, 대상의 노출 및 제 2 복수(예를 들어, 3개)의 암 이미지를 포함할 수 있다. 대응하는 이미지 처리에서, 제 1 복수의 암 이미지로부터 트랩 점유 모니터의 변화 정보는 대상의 노출시 광센서의 오프셋을 예측하거나 수정하는데 사용되는 광센서에 대한 오프셋 변화와 같은 정보를 포함하나 이로 제한되지 않는 대상의 노출의 이미지 처리에 사용될 수 있다. 나아가, 트랩 점유 모니터의 변화의 실시예로부터 오는 정보의 예시적인 사용은 시간에 따라 검출기의 상태(예를 들어, 건강, 시간에 따른 동작 준비 또는 동작 특성)를 추적하는데 사용될 수 있고, 선택적으로 오퍼레이터에게 검출기를 재교정(re-calibrate)하거나 검출기를 대체하도록 경보를 제공할 수 있다.

본 출원에 따라 트랩 점유 모니터의 예시적인 실시예는 기본적으로 전류 모니터링, 전하 모니터링 등에 의해 광센서의 트랩 점유의 변화율을 능동적으로 모니터링하는 능동적인 모니터로서 기술되었다. 그러나, 대안적으로, 트랩 점유 모니터의 실시예는 알려진 조건에서 개시될 수 있으며, 조건(예를 들어, 광센서에 적용되는 전하)은 광센서에서 트랩 점유 상태를 모니터링하기 위해 시간에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 전류를 사용하여 총 트랩 점유(예를 들어, 파라미터 비례)를 모니터링하는 하나의 예시적인 방법은 전류를 적분하여 총 방출 전하를 얻고 규정된 조건으로부터 시작하여 광센서에의 주입 동안 전류를 적분하는 것에 의해 측정된 주입된 전하를 감산하는 것일 수 있다.

본 출원에 따라 트랩 점유 모니터의 변화의 예시적인 실시예는 DR 검출기의 이미징 어레이에 있는 하나 이상의 픽셀을 통과하는 추가적인 전도체를 사용하여 전류 모니터링, 전하 모니터링에 의하여 광센서의 트랩 점유의 변화를 능동적으로 모니터링할 수 있다. 수동 픽셀 구조가 본 명세서에 도시되었으나, 능동 픽셀 구조가 픽셀에서 전하를 증폭하기 위해 개발되었고 능동 픽셀로부터 대응하는 전압을 (예를 들어, 데이터 라인을 사용하여) 판독가능하게 한다. 본 출원에 따라 대안적인 이미징 어레이는 각 픽셀에 {예를 들어, TFT(271)와 데이터 라인(284) 사이에} 증폭기를 삽입할 수 있고, 본 발명에 따라 트랩 점유 모니터의 변화의 실시예는 능동 픽셀 구조의 추가적인 픽셀 구조와 연관된 전도체에 연결될 수 있다. 따라서, 본 출원에 따라 트랩 점유 모니터의 변화의 실시예는 수동 픽셀 회로(예를 들어, 1,2,3개의 트랜지스터), 능동 픽셀 회로(예를 들어, 3, 4, 5개 또는 그 이상의 트랜지스터) 또는 광자 카운팅 픽셀 회로의 요소에 연결될 수 있다.

트랩 점유 모니터 유닛/동작, 종료 상태 유닛/동작, DR 검출기, 방사선 이미징 장치 및/또는 이를 사용하는 방법의 예시적인 실시예는 여러 이점을 제공한다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 실시예는 이미지 캡처를 위한 준비를 결정하기 위해 트랩 방출 전하나 전류의 모니터링을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 캡처의 노출은 트랩 방출 전류 레벨이나 프레임마다 트랩 방출 전하 레벨이 광센서, 이미징 어레이 또는 DR 검출기의 안정한 동작 위치를 나타내는 설정점에 도달한 때 인에이블하게 될 수 있다. 나아가, DR 검출기의 광센서의 전하 레벨(예를 들어, 트랩 점유)이나 전하 레벨의 변화에 대한 정보는 원하는 전하 상태를 유지하거나 원하는 상태를 신속하게 달성하기 위해 DR 검출기의 동작 모드를 변경시키는데 사용될 수 있다.

본 출원은 그 동작을 수행하는 임의의 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 있는 방법 및 프로그램 제품을 고려한다. 본 출원에 따른 예시적인 실시예는 기존의 컴퓨터 프로세서를 사용하여 구현되거나 또는 이 목적이나 다른 목적으로 병합된 특정 목적의 컴퓨터 프로세서에 의하여 또는 하드웨어 시스템에 의해 구현될 수 있다.

또한 비정질 셀레늄(a-Se)과 같은 X 선 흡수 광전도체를 포함하는 픽셀 어레이와 판독 회로를 사용하는 디지털 방사선 이미징 패널이 이 기술 분야에 알려져 있다. X 선이 광 전도체에 흡수되기 때문에 별도의 신틸레이팅 스크린이 필요치 않다.

본 상세한 설명과 예시는 기본적으로 사람이나 다른 대상의 방사선 의료 이미징에 관한 것이지만 본 출원의 장치 및 방법의 실시예는 또한 다른 방사선 이미징 분야에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이것은 이미징되는 대상의 상이한 특징을 강조하기 위하여 상이한 처리 방법을 구비하여 방사선 이미지들이 획득될 수 있는 비파괴 테스트(NDT: non-destructive testing)와 같은 응용을 포함한다.

이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예는 본 명세서에서 일반적으로 "회로" 또는 "시스템"이라고 모두 일반적으로 언급될 수 있는, 전체 하드웨어 실시예, (펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로코드 및 다른 적절한 인코딩을 포함하는) 전체 소프트웨어 실시예 또는 소프트웨어와 하드웨어 측면을 조합하는 실시예의 형태일 수 있다. 나아가, 본 발명은 하나 이상의 컴퓨터나 호스트 프로세서에 의해 수행되는 명령을 통해 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 이 매체는 예를 들어, (하드 드라이브 또는 플로피 디스크와 같은) 자기 디스크 또는 자기 테이프와 같은 자기 저장 매체; 광학 디스크, 광학 테이프 또는 기계 판독가능한 바 코드와 같은 광학 저장 매체; 고체 상태 하드 드라이브, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 판독 전용 메모리(ROM)와 같은 고체 상태 전자 저장 디바이스; 또는 컴퓨터 프로그램을 저장하는데 사용되는 임의의 다른 물리적 디바이스 또는 매체를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램은 또한 인터넷이나 다른 통신 매체에 의하여 호스트 프로세서에 연결되는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 저장될 수도 있다.

이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 이 컴퓨터 프로그램 제품의 균등물이 또한 하드웨어로 구성될 수 있다는 것을 용이하게 인식할 수 있을 것이다. 컴퓨터 사용가능하거나 컴퓨터 판독가능한 매체는 심지어 실행가능한 명령이 프린트되어 있는 페이퍼나 다른 적절한 매체일 수 있으며, 이 명령은 예를 들어, 페이퍼나 다른 매체를 광학적으로 스캐닝하는 것을 통해 전자적으로 캡처된 후에 컴파일되거나 해석되거나 또는 필요한 경우 적절한 방식으로 처리될 수 있고 이후 컴퓨터 메모리에 저장될 수 있다. 본 문헌의 문맥에서, 컴퓨터 사용가능하거나 컴퓨터 판독가능한 매체는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 사용되거나 또는 이와 연관하여 사용하는 컴퓨터 명령을 포함하거나 저장하거나 통신하거나 전파하거나 전달할 수 있는 임의의 매체일 수 있다.

본 출원의 일 실시예에 따라 복수의 이미지를 얻기 위해 행과 열로 배열된 복수의 광센서를 포함하는 패널 디지털 방사선 검출기를 동작시키는 방법은 디지털 방사선 검출기를 동작시키는 단계; 광센서의 서브세트의 트랩 방출 전류 레벨이나 트랩 방출 전하 레벨을 결정하는 단계; 결정된 트랩 방출 전류 레벨이나 결정된 트랩 방출 전하 레벨을 제 1 트랩 점유 범위와 비교하는 단계; 및 상기 결정된 트랩 방출 전류 레벨이나 결정된 트랩 방출 전하 레벨이 제 1 트랩 점유 범위 외에 있을 때 전하 적분기나 행과 열로 배열된 복수의 광센서의 바이어스 전압이나 클록 신호를 조절하는 것에 의해 광센서의 서브세트의 트랩 점유를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

본 출원의 일 실시예에 따라, 행과 열로 배열된 복수의 광센서를 포함하는, 적어도 하나의 이미지 신호를 생성하는 디지털 방사선 검출기를 동작시키는 방법은, 검출기의 광센서의 서브세트의 과도 트랩 점유를 측정하는 단계와; 광센서의 서브세트의 트랩 점유의 측정된 변화에 응답하여 디지털 방사선 검출기에 대한 이미지 데이터의 이미지 처리를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명이 하나 이상의 구현예에 대하여 예시되었으나, 변경 및/또는 변형이 첨부된 청구범위의 사상과 범위를 벗어남이 없이 예시된 예에 이루어질 수 있다. 나아가, 본 발명의 특정 특징이 여러 구현예들 중 단 하나에 대하여 개시되었을 수 있으나, 이러한 특징은 임의의 주어진 또는 특정한 기능에 대해 유리하고 요구될 수 있는 바와 같은 다른 구현예의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수 있다. "∼ 중 적어도 하나"라는 용어는 나열된 항목들 중 하나 이상이 선택될 수 있다는 것을 의미하는데 사용된다. "약" 이라는 용어는 변경이 예시된 실시예에 있는 공정이나 구조와 비순응을 야기하지 않는 한, 나열된 값이 다소 변경될 수 있다는 것을 의미한다. 마지막으로, "예시적인" 이라는 용어는 상세한 설명이 이상적이라는 것을 암시하는 것이 아니라 하나의 예시로서 사용된 것이라는 것을 나타낸다. 본 발명의 다른 실시예는 명세서 및 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시를 고려하는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. 본 명세서와 실시예는 단지 예시적인 것으로 고려되어야 하며, 본 발명의 진정한 범위와 사상은 이하 청구범위에 의해 한정되는 것이 의도된다.

Claims

디지털 방사선(radiographic) 영역 검출기로서,
상기 영역 검출기 위에 배열된 전기적으로 충전가능한 광센서를 구비하는 복수의 픽셀;
각 광센서를 충전하기 위해 상기 광센서에 바이어스 전압을 제공하는 바이어스 제어 회로;
각 광센서로 전달되는 광에 응답하여 판독값을 제공하도록 구성된 적어도 하나의 센서; 및
적어도 하나의 광센서의 트랩 점유의 변화를 측정하기 위해 상기 적어도 하나의 광센서에 연결된 광센서 트랩 점유 변화 모니터를 포함하는
디지털 방사선 영역 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광센서 트랩 점유 모니터는 DR 검출기의 적어도 하나의 동작 모드 동안 트랩 점유를 능동적으로 측정하도록 구성된 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광센서 트랩 점유 모니터는 트랩 방출 전류 레벨, 트랩 방출 전류 레벨의 변화율, 트랩 방출 전하 레벨, 또는 상기 광센서의 서브세트의 트랩 방출 전하 레벨의 변화율을 측정하도록 구성된 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 3 항에 있어서,
상기 광센서 트랩 점유 모니터는 상기 검출기에 이미지 캡처의 준비를 결정하기 위해 상기 트랩 방출 전류 레벨 또는 트랩 방출 전하 레벨을 사용하도록 구성된 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광센서 트랩 점유 모니터는 상기 트랩 방출 전류 레벨 또는 상기 트랩 방출 전하 레벨이 안정한 동작 위치 설정점에 도달할 때 제어 신호를 생성하도록 상기 트랩 방출 전류 레벨 또는 트랩 방출 전하 레벨을 반복적으로 측정하거나 또는 상기 트랩 방출 전하 레벨을 연속적으로 측정하도록 구성된 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 5 항에 있어서,
상기 안정한 동작 위치 설정점은 규정된 안정 임계값 미만의 순차 측정값들 또는 후속 측정값들 사이의 차이인 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 6 항에 있어서,
상기 순차 측정값은 프레임 단위의 측정값이고 상기 프레임 단위의 측정값들 사이의 타이밍은 상기 검출기의 4 × 4 비닝 모드(binning mode) 혹은 적어도 하나의 열 내에서 다수의 행에 있는 광센서를 동시에 판독하는 것에 의해 감소되는 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 1 항에 있어서,
트랩 점유의 측정된 변화는 상기 복수의 픽셀로부터 오는 데이터의 이미지 처리를 위해 사용되는 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광센서는 MIS 광센서 또는 PIN 광다이오드를 포함하며, 상기 DR 검출기는 플랫 패널 검출기, 곡선 검출기 또는 가요성 이미징 기판을 포함하는 검출기인 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광센서 트랩 점유 모니터에 의한 능동적인 모니터링은 상기 검출기에 전력이 인에이블하게 된 후 또는 상기 검출기에 노출 신호가 수신된 후 상기 검출기가 안정적인 동작점에 도달할 때까지 이미지 데이터 캡처를 동적으로 지연시키는 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광센서 트랩 점유 모니터는 상기 바이어스 제어 회로 또는 적어도 하나의 전하 적분기에 연결되는 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 11 항에 있어서,
상기 광센서 트랩 점유 모니터는 상기 적어도 하나의 전하 적분기에 연결된 전류 모니터링 회로 혹은 전하 모니터링 회로, 또는 상기 바이어스 제어 회로에 연결된 전류 모니터링 회로를 포함하는 것인
디지털 방사선 영역 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 검출기 어레이의 일측에 배치되어 방사선 이미지를 방사선 광 이미지로 변환하는 신틸레이터(scintillator) 스크린으로서, 상기 방사선 광 이미지는 상기 검출기 어레이에 의해 전자 방사선 이미지로 변환되는, 신틸레이터 스크린;
공동(cavity)에 배치된 스티프너(stiffener);
상기 검출기 어레이/스티프너에 수직이고 해당 상기 검출기 어레이/스티프너와 평행한 방향으로 상기 검출기 어레이/스피트너에의 충격을 흡수하기 위해 상기 공동 내에 위치되고 엘라스토머 물질을 포함하는 충격 흡수 조립체;
상기 검출기로부터 원격 위치로 전자 방사선 이미지를 무선으로 전달하기 위해 안테나를 구비하는 무선 인터페이스; 및
상기 검출기 어레이/스티프너 아래 상기 공동 내에 장착되는 배터리와 이미징 전자 회로를 더 포함하는
디지털 방사선 영역 검출기.
행과 열로 배열된 복수의 광 센서를 구비하는, 적어도 하나의 이미지 신호를 생성하는 디지털 방사선 검출기를 동작시키는 방법으로서,
상기 검출기의 동작 모드를 변화시키는 단계;
상기 광센서의 서브세트의 과도 트랩 점유를 측정하는 단계; 및
상기 과도 트랩 점유의 규정된 조건에 응답하여 이미지 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는
디지털 방사선 검출기의 동작방법.
제 14 항에 있어서,
상기 검출기의 동작 모드를 변화시키는 단계는 제 1 동작 상태로부터 제 2 동작 상태로 변화시키는 단계를 포함하며, 상기 제 2 동작 상태는 노출 타이밍, 노출 레벨, 어레이 판독 타이밍, 검사 과정 또는 바이어스 전압 중 적어도 하나에 있어서 상기 제 1 동작 상태와는 다른 것인
디지털 방사선 검출기의 동작방법.
제 14 항에 있어서,
x 선 검출기의 동작 모드를 변화시키는 단계는 제로(0) 파워 상태에서 이미징 동작 상태로 변화시키는 단계; 낮은 선량(dose) 동작 상태로부터 더 높은 선량 동작 상태로 변화시키는 단계; 높은 선량 동작 상태로부터 더 낮은 선량 동작 상태로 변화시키는 단계; 또는 단일 선량 동작 상태에서 다수의 이미지를 취하는 단계를 포함하는 것인
디지털 방사선 검출기의 동작방법.
제 16 항에 있어서,
상기 동작 상태에서 스위치는 규정된 검사 과정 내에서 일어나는 것인
디지털 방사선 검출기의 동작방법.
제 14 항에 있어서,
이미지 신호를 획득하는 단계는,
상기 광센서를 제 1 바이어스 전압으로 충전하는 단계;
상기 전하 적분기들 중 적어도 하나를 사용하는 것에 의해 x 선에 노출 후에 각 광센서에 전달되는 총 전하를 측정하는 단계;
상기 적어도 하나의 전하 적분기를 리셋하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 바이어스 전압과는 다른 제 2 바이어스 전압으로 상기 광센서를 충전하는 것에 의해 상기 광센서를 리셋하는 단계를 더 포함하며, 상기 리셋은 상기 광센서로 총 전하가 전달되기 전에, 후에 또는 전후에 일어날 수 있는 것인
디지털 방사선 검출기의 동작방법.
행과 열로 배열된 복수의 광센서를 포함하는 디지털 방사선 검출기를 종료시키는 방법으로서,
상기 검출기를 디스에이블하기 위한 셧다운 명령을 수신하는 단계;
상기 광센서들 중 적어도 하나의 광센서의 전류 트랩 점유를 결정하는 단계; 및
상기 전류 트랩 점유에 따라 복수의 종료 과정 중에서 선택하는 단계를 포함하는
디지털 방사선 검출기의 종료방법.
제 19 항에 있어서,
상기 복수의 종료 과정은 상기 모니터링된 전류 트랩 점유를 규정된 조건으로 구동하는 단계; 트랩 점유 변화율의 피드백을 사용하여 상기 모니터링된 전류 트랩 전류를 규정된 조건으로 조정가능하게 구동하는 단계; 및 전류 트랩 점유, 이미징 어레이 온도, 마지막 노출 후의 시간 및 이전의 검사 과정 중 적어도 하나에 기초하여 종료 과정을 포함하는 것인
디지털 방사선 검출기의 종료방법.