KR20150139375A - 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

픽셀 비닝을 적용하여 획득한 저해상도 엑스선 영상으로부터 고해상도 엑스선 영상을 복원함으로써, 우수한 노이즈 특성과 우수한 해상도를 동시에 얻을 수 엑스선 영상 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는, 픽셀 비닝(pixel binning)에 적용되는 비닝 패턴(binning pattern)을 변경하여 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 검출기; 및 상기 획득된 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 이용하여 제2해상도 엑스선 영상을 복원하는 영상 처리부를 포함한다.

Description

엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법{X-RAY IMAGING APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
대상체에 엑스선을 조사하여 그 내부를 영상화하는 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
엑스선 영상 장치는 대상체에 엑스선을 조사하고 대상체를 투과한 엑스선을 이용하여 대상체의 내부 영상을 획득할 수 있는 장치이다. 대상체를 구성하는 물질의 특성에 따라 엑스선의 투과성이 다르므로, 대상체를 투과한 엑스선의 세기 또는 강도를 이용하여 대상체의 내부 구조를 영상화할 수 있다.
최근에는, 엑스선 영상의 해상도를 향상시키기 위해 엑스선 검출기를 구성하는 픽셀의 수를 증가시키는 추세에 있으나, 픽셀의 수가 증가되면 노이즈 특성이 저하되어 영상 획득을 위해 많은 수의 엑스선 광자(x-ray photon)가 필요하다. 즉, 대상체의 엑스선 노출량이 증가된다.
따라서, 엑스선 영상의 노이즈 특성을 향상시키기 위해 복수의 픽셀로부터 발생되는 신호를 하나로 묶어서 읽어내는 픽셀 비닝(binning) 기술이 개발되었다. 픽셀 비닝을 적용할 경우, 엑스선 영상의 노이즈 특성은 향상되지만 고해상도 엑스선 검출기에서 원래 의도했던 고해상도 엑스선 영상을 획득하기 어렵다.
픽셀 비닝을 적용하여 획득한 저해상도 엑스선 영상으로부터 고해상도 엑스선 영상을 복원함으로써, 우수한 노이즈 특성과 우수한 해상도를 동시에 얻을 수 엑스선 영상 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치는, 픽셀 비닝(pixel binning)에 적용되는 비닝 패턴(binning pattern)을 변경하여 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 검출기; 및 상기 획득된 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 엑스선 영상을 복원하는 영상 처리부를 포함한다.
상기 엑스선 검출기는, 비닝 패턴을 적어도 한 픽셀 크기만큼 가로 방향 또는 세로 방향으로 시프트(shift)하여 비닝 패턴을 변경할 수 있다.
상기 엑스선 검출기는, 2차원으로 배열되어, 입사된 엑스선에 대응되는 신호를 출력하는 복수의 픽셀; 상기 복수의 픽셀을 행(row) 방향으로 연결하는 복수의 게이트 라인; 상기 복수의 픽셀을 열(column) 방향으로 연결하는 복수의 데이터 라인; 상기 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 픽셀로부터 신호를 획득하는 리드아웃 회로; 및 상기 복수의 데이터 라인과 상기 리드아웃 회로를 데이터 라인마다 독립적으로 연결하는 스위칭부를 포함할 수 있다.
상기 스위칭부는, 상기 복수의 데이터 라인에 각각 연결된 복수의 스위치를 포함할 수 있다.
상기 복수의 스위치 중 적어도 하나는, 2방향(2way) 스위치인 것으로 할 수 있다.
상기 2방향 스위치는, 상기 복수의 데이터 라인 중 p(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수)개의 데이터 라인을 선택적으로 연결할 수 있다.
상기 선택적으로 연결된 p 개의 데이터 라인으로부터 획득되는 신호는 하나로 결합되어 상기 리드아웃 회로에 입력될 수 있다.
상기 복수의 스위치는, 시간차를 두어 p(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수)개씩 온(on) 상태가 될 수 있다.
상기 엑스선 검출기는, 2차원으로 배열되어 입사된 엑스선에 대응되는 신호를 출력하는 복수의 픽셀; 상기 복수의 픽셀을 행(row) 방향으로 연결하는 복수의 게이트 라인; 상기 복수의 픽셀을 열(column) 방향으로 연결하는 복수의 데이터 라인; 및 상기 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 픽셀로부터 신호를 획득하는 리드아웃 회로;를 포함할 수 있다.
상기 리드아웃 회로는, 상기 복수의 데이터 라인으로부터 획득되는 신호를 p 개씩(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수) 시간차를 두어 출력하는 멀티플렉서를 포함할 수 있다.
상기 멀티플렉서의 출력단에 연결되는 p개의 증폭기를 더 포함할 수 있다.
상기 엑스선 검출기는, 비닝 패턴을 변경하여 동일한 장면에 대해 서로 다른 픽셀 정보를 갖는 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 저해상도 영상과 고해상도 영상의 관계를 공간 영역에서 분석하여 고해상도 영상을 복원하는 공간 도메인 방법(spatial domain method) 및 저해상도 영상과 고해상도 영상의 관계를 주파수 영역에서 분석하여 고해상도 영상을 복원하는 주파수 도메인 방법(frequency domain method) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
상기 엑스선 검출기에 의해 검출되는 엑스선을 조사하는 엑스선 소스를 더 포함할 수 있다.
상기 엑스선 검출기는, 복수의 프레임 영상으로 구성되는 동영상을 획득하고,
상기 복수의 프레임 영상은, 상기 복수의 저해상도 엑스선 영상을 포함할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 프레임 영상이 입력될 때마다 상기 고해상도 엑스선 영상을 복원할 수 있다.
상기 영상 처리부는, 상기 프레임 영상이 미리 설정된 수만큼 입력되면, 상기 미리 설정된 수의 프레임 영상을 이용하여 상기 고해상도 엑스선 영상을 복원할 수 있다.
상기 복원된 고해상도 엑스선 영상을 디스플레이하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법은, 픽셀 비닝(pixel binning)에 적용되는 비닝 패턴(binning pattern)을 변경하여 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계; 및 상기 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 엑스선 영상을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 비닝 패턴을 변경하는 것은, 상기 비닝 패턴을 적어도 한 픽셀 크기만큼 가로 또는 세로 방향으로 시프트(shift)하는 것을 포함할 수 있다.
상기 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는, 2차원으로 배열되어 입사된 엑스선에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 복수의 픽셀; 상기 복수의 픽셀을 행(row) 방향으로 연결하는 복수의 게이트 라인; 및 상기 복수의 픽셀을 열(column) 방향으로 연결하는 복수의 데이터 라인; 및 상기 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 픽셀로부터 신호를 획득하는 리드아웃 회로를 포함하는 엑스선 검출기를 이용할 수 있다.
상기 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는, 상기 복수의 데이터 라인 중 p (p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수) 개의 데이터 라인을 선택적으로 연결하고, 상기 연결된 p 개의 데이터 라인으로부터 획득되는 신호를 하나로 결합하여 상기 리드아웃 회로에 입력하는 것을 포함할 수 있다.
상기 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는, 상기 복수의 데이터 라인을 p개씩 결합하여 순차적으로 신호를 획득하는 것을 포함할 수 있다.
상기 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는, 상기 복수의 데이터 라인으로부터 획득되는 신호를 p 개씩(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수) 시간차를 두어 출력하는 것을 포함할 수 있다.
상기 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는, 복수의 프레임 영상으로 구성되는 동영상을 획득하는 것을 포함할 수 있다.
상기 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는, 상기 프레임 영상이 입력될 때마다 상기 고해상도 엑스선 영상을 복원하는 것을 포함할 수 있다.
상기 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는, 상기 프레임 영상이 미리 설정된 수만큼 입력되면, 상기 미리 설정된 수의 프레임 영상을 이용하여 상기 고해상도 엑스선 영상을 복원할 수 있다.
상기 복원된 고해상도 엑스선 영상을 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치 및 그 제어방법에 의하면, 비닝 패턴을 변경하여 동일 장면에 대해 서로 다른 정보를 갖는 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하고, 획득된 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 영상 복원을 수행할 수 있다. 이로써, 저선량, 우수한 노이즈 특성 및 우수한 영상 획득 속도를 가지면서 공간적 해상도까지 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 블록도이다.
도 2는 엑스선 소스의 내부 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 엑스선 검출기의 회로 구조를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에 있어서, 일반적인 라디오그래피를 수행하는 엑스선 영상 장치의 외관도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에 있어서, 맘모그래피를 수행하는 엑스선 영상 장치의 외관도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에 있어서 실시간 동영상을 촬영하는 엑스선 영상 장치의 외관도이다.
도 7은 고해상도 엑스선 영상을 생성하는 일반적인 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 저해상도 엑스선 영상을 생성하는 일반적인 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에서 고해상도 엑스선 영상을 생성하는 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 엑스선 검출기에서 2x2 픽셀 비닝을 수행하는 경우에 적용되는 비닝 패턴의 변경에 관한 예시를 나타낸 도면이다.
도 11은 엑스선 검출기에서 3x3 픽셀 비닝을 수행하는 경우에 적용되는 비닝 패턴의 변경에 관한 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 비닝 패턴을 변경하기 위해 엑스선 검출기의 게이트 라인에 각각 인가되는 신호를 나타낸 타이밍도이다.
도 13 은 일 예시에 따른 엑스선 검출기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 14및 도 15는 제1촬영 시에 적용되는 스위칭 소자의 동작을 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17은 제2촬영 시에 적용되는 스위칭 소자의 동작을 나타낸 도면이다.
도 18및 도 19은 제3촬영 시에 적용되는 스위칭 소자의 온/오프 동작을 나타낸 도면이다.
도 20및 도 21은 제4촬영 시에 적용되는 스위칭 소자의 온/오프 동작을 나타낸 도면이다.
도 22는 다른 예시에 따른 엑스선 검출기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 23은 도 22의 예시에 따른 엑스선 검출기의 동작을 나타낸 도면이다.
도 24는 또 다른 예시에 따른 엑스선 검출기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 25는 영상 처리부에서 고해상도 영상을 복원하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 26및 도 27은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 동영상을 촬영하는 경우에, 고해상도 영상 복원에 사용되는 저해상도 엑스선 영상의 조합을 나타낸 도면이다.
도 28은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 일 측면에 따른 엑스선 영상 장치 및 그 제어 방법의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어 블록도이고, 도 2는 엑스선 소스의 내부 구성을 나타낸 단면도이며, 도 3은 엑스선 검출기의 회로 구조를 간략하게 나타낸 회로도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 엑스선을 발생시켜 조사하는 엑스선 소스(110), 대상체를 투과한 엑스선을 검출하는 엑스선 검출기(120) 및 검출된 엑스선을 이용하여 대상체의 내부를 영상화한 엑스선 영상을 생성하는 영상 처리부(130)를 포함한다.
엑스선 소스(110)는 엑스선을 발생시키는 엑스선 튜브를 포함한다. 도 2를 참조하면, 엑스선 튜브(111)의 유리관(111a) 내부에는 양극(111b)과 음극(111e)이 마련되며, 유리관(111a) 내부를 고진공 상태로 만들고 음극(111e)의 필라멘트(111h)를 가열하여 열전자를 발생시킨다. 필라멘트에 연결된 전기도선(111f)에 전류를 가하여 필라멘트(111h)를 가열할 수 있다. 음극(111e)은 필라멘트(111h)와, 전자를 집속시키는 집속 전극(111g)을 포함하며, 집속 전극(111g)은 포커싱 컵(focusing cup)이라고도 한다.
그리고, 양극(111 b)과 음극(111e) 사이에 고전압을 걸어주면 열전자가 가속되어 양극의 타겟 물질(111d)에 충돌하면서 엑스선을 발생시킨다. 양극의 타겟 물질(111d)로는 Cr, Fe, Co, Ni, W, Mo 등의 고저항 재료들이 사용될 수 있다. 발생된 엑스선은 윈도우(111i)를 통해 외부로 조사되며, 윈도우(111i)의 재료로는 베릴륨(Be) 박막을 사용할 수 있다.
양극(111b)과 음극(111e) 사이에 가해지는 전압을 관전압이라 하며, 그 크기는 파고치 kvp로 나타낼 수 있다. 관전압이 증가하면 열전자의 속도가 증가되고 결과적으로 타겟 물질에 충돌하여 발생되는 엑스선의 에너지(광자의 에너지)가 증가된다. 또한, 엑스선의 조사 방향에 필터를 배치하여 엑스선의 에너지를 조절할 수도 있는바, 윈도우(111i)의 전면 또는 후면에 특정 파장 대역의 엑스선을 필터링하는 필터를 위치시켜 특정 에너지 대역의 엑스선을 필터링할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄이나 구리와 같은 필터를 배치하면, 저에너지 대역의 엑스선이 필터링되면서 조사되는 엑스선의 에너지가 증가된다.
엑스선 튜브(111)에 흐르는 전류는 관전류라 하며 평균치 mA로 표시할 수 있고, 관전류가 증가하면 엑스선의 선량(엑스선 광자의 수)이 증가된다. 따라서, 관전압에 의해 엑스선의 에너지가 제어될 수 있고, 관전류 및 엑스선 노출 시간에 의해 엑스선의 선량이 제어될 수 있다.
도 3을 참조하면, 엑스선 검출기(120)는 엑스선을 검출하고 검출된 엑스선을 전기적 신호로 변환하는 영역인 검출 영역(121), 검출 영역(121)에 구동 신호를 전송하는 게이트 드라이버(122), 검출 영역(121)으로부터 엑스선의 세기에 대응되는 전기적 신호를 리드아웃하는 리드아웃 회로(124), 검출 영역(121)과 리드아웃 회로(124)를 연결하는 스위칭부(123) 및 게이트 드라이버(122), 스위칭부(123) 및 리드아웃 회로(124)를 제어하는 검출기 제어부(125)를 포함할 수 있다.
또한, 도면에 도시되지는 않았으나, 엑스선 검출기(120)의 출력단에는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)가 마련되어 리드아웃 회로(124)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 영상 처리부(130)로 전달할 수 있다.
검출 영역(121)에서 검출된 엑스선을 전기적 신호로 변환하는 방식으로는 직접 변환(direct conversion) 방식과 간접 변환(indirect conversion) 방식이 있다.
직접 변환 방식에서는, 검출 영역(121)에 엑스선이 입사되면 검출 영역(121)에 구비된 수광 소자 내부에 일시적으로 전자-정공 쌍이 생성되고, 수광 소자의 양단에 인가되어 있는 전장에 의해 전자는 양극으로 정공은 음극으로 이동하는바, 리드아웃 회로(124)에서 상기 전자 또는 정공의 흐름을 전기적 신호로서 리드아웃한다. 직접 변환 방식에서는 a-Se(amorphous selenium), CdZnTe, HgI2, PbI2 등의 광전도체(photoconductor)를 수광 소자로 사용할 수 있다.
간접 변환 방식에서는, 검출 영역(121)이 섬광체(scintillator)를 더 구비하고, 입사된 엑스선이 섬광체와 반응하여 가시광선으로 변환되면 변환된 가시광선을 수광 소자가 감지하여 전기적 신호로 변환한다. 간접 변환 방식에서는 a-Si(amorphous silicon) 등의 포토다이오드를 수광 소자로 사용할 수 있고, 섬광체로는 박막 형태의 GADOX 섬광체, 마이크로 기둥형 또는 바늘 구조형 CSI(T1) 등이 사용된다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)에서는 직접 변환 방식과 간접 변환 방식 중 어느 것을 사용해도 무방하나, 이하 상술할 실시예에서는 간접 변환 방식을 적용하여 설명하도록 한다.
검출 영역(121)은 2차원으로 배열된 mxn(행x열)개의 픽셀을 포함하고, 각각의 픽셀에는 입사된 엑스선의 세기에 대응되는 전하가 생성되는 포토 다이오드(121a), 생성된 전하를 저장하는 캐패시터(121b) 및 캐패시터(121b)에 저장된 전하가 데이터 라인(DL)을 통해 흐르는 것을 온/오프하는 트랜지스터(121c)가 포함된다.
트랜지스터(121c)의 일 예로 TFT(Thin Film Transistor)가 사용될 수 있다. 다만, 트랜지스터(121c)는 스위칭 소자의 일 예시에 불과하고, 트랜지스터 외에 다른 스위칭 소자가 사용되는 것도 가능하다.
엑스선 검출기(120)에 입사된 엑스선이 섬광체(미도시)에 의해 가시광선으로 변환되고, 변환된 가시광선이 포토 다이오드(121a)에 도달하면, 포토 다이오드(121a)는 가시광선의 세기에 대응되는 양(amount)의 전하를 생성한다. 생성된 전하는 캐패시터(121b)에 저장된다.
트랜지스터(121c)에 온 신호가 입력되면 캐패시터(121b)에 저장된 전하가 데이터 라인(DL)을 통해 흐르고, 온 신호가 입력되지 않으면 트랜지스터(121c)의 오프 상태가 유지되어 캐패시터(121b)에 전하가 축적된다.
트랜지스터(121c)의 게이트에 일정 크기 이상의 전압 신호를 인가하면 캐패시터(121b)에 저장된 전하가 트랜지스터(121c)의 소스에서 드레인으로 흐르게 된다. 트랜지스터(121c)를 온 시키기 위해 게이트에 인가되는 전압 신호를 온 신호 또는 게이트 신호라 하기로 한다.
트랜지스터(121c)들은 행(row) 별로 게이트 라인(GL)에 의해 연결되고, 열(column) 별로 데이터 라인(DL)에 의해 연결된다. 도 3의 예시에서는 같은 행에 배열된 n개의 트랜지스터(121c)들이 하나의 게이트 라인(GL)에 의해 연결되고, 같은 열에 배열된 m개의 트랜지스터(121c)들이 하나의 데이터 라인(DL)에 의해 연결된다.
게이트 드라이버(122)는 m개의 게이트 라인(GL(1),GL(2),...,GL(m))에 순차적으로 게이트 신호를 인가한다. 게이트 드라이버(122)가 게이트 라인(GL)에 게이트 신호 즉, 온 신호를 인가하면, 해당 게이트 라인에 연결된 n개의 트랜지스터(121c)가 온되고, 해당 픽셀의 캐패시터(121b)에 저장된 전하가 트랜지스터(121c)를 통해 데이터 라인(DL)으로 흐른다. 즉, 엑스선 검출기(120)는 라인 스캔(line scan) 을 통해 엑스선 영상을 획득할 수 있다.
한편, 엑스선 검출기(120)는 엑스선 영상을 획득함에 있어, 영상의 노이즈 특성과 영상 획득 속도 또는 프레임 레이트(frame rate)를 향상시키기 위해 픽셀 비닝(pixel binning)을 수행하여 저해상도의 엑스선 영상을 획득할 수 있다. 이 때, 비닝 패턴(binning pattern)을 고정하지 않고 스위칭 또는 변경하여 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득할 수 있는바, 이에 관한 엑스선 검출기(120)의 구조와 동작에 관해서는 후술하도록 한다.
영상 처리부(130)는 엑스선 검출기(120)가 획득한 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 엑스선 영상을 복원할 수 있는바, 이에 관한 설명 역시 후술하도록 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에 있어서, 일반적인 라디오그래피를 수행하는 엑스선 영상 장치의 외관도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에 있어서, 맘모그래피를 수행하는 엑스선 영상 장치의 외관도이며, 도 6은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에 있어서 실시간 동영상을 촬영하는 엑스선 영상 장치의 외관도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 일반적인 라디오그래피(radiography)를 수행하는데 적용될 수 있다.
엑스선 소스(110)는 방사선실의 천장에 연결되어 높이가 조절될 수 있으며, 실링(sealing) 타입으로 구현되는 경우에는 방사선실의 천장에 마련된 가이드 레일을 따라 엑스선 소스(110)가 전후/좌우로 이동할 수 있다.
대상체(30)는 엑스선 소스(110)와 엑스선 검출기(120) 사이에 위치하며, 엑스선 영상 장치(100)가 라디오그래피를 수행하는 경우에는 흉부, 팔, 다리 등이 대상체가 될 수 있다.
한편, 도 4의 예시에서는 엑스선 검출기(120)가 스탠드형으로 구현되었으나, 엑스선 영상 장치(100)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 엑스선 검출기(120)가 휴대용(portable)으로 구현되는 것도 가능하다.
엑스선 영상 장치(100)는 사용자 인터페이스를 제공하는 호스트 장치(140)를 더 포함할 수 있는바, 호스트 장치(140)는 워크 스테이션이라고도 불린다. 호스트 장치(140)는 엑스선 영상 장치(100)의 제어에 관한 정보 또는 생성된 엑스선 영상을 표시하는 표시부(141)와 사용자 명령을 입력 받는 입력부(142)를 포함할 수 있다.
한편, 영상 처리부(130)도 호스트 장치(140)의 구성으로 포함될 수 있으나, 엑스선 영상 장치(100)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 구현하는 방식에 따라 영상 처리부(130)가 어느 장치의 구성요소가 되는지는 달라질 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 유방 영상을 촬영하는 맘모그래피(mammography)를 수행하는데 적용될 수도 있다. 이 경우에도, 대상체(30)인 유방은 엑스선 소스(110)와 엑스선 검출기(120) 사이에 위치하고, 유방의 특성상 수직 방향으로의 압착을 위해 엑스선 소스(110)와 엑스선 검출기(120) 사이에 압착 패들(107)이 더 구비된다.
엑스선 영상 장치(100)가 맘모그래피를 수행하는 경우에도, 호스트 장치(140)를 포함할 수 있으며, 사용자는 호스트 장치(140)의 입력부(141)를 통해 압착 패들(107)의 위치를 조절할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 실시간 엑스선 동영상을 촬영하기 위해 플루오로스코피(fluoroscopy)를 수행하는 것도 가능하다. 이를 위한 일 예로서, 엑스선 영상 장치(100)는 도 6에 도시된 바와 같은 C-arm 구조를 가질 수 있다. 엑스선 소스(110)와 엑스선 검출기(120)는 C 형상의 암(C-arm)(101)의 양쪽 단부에 각각 장착될 수 있다. C-arm(101)은 연결축(105)을 통해 본체(103)와 연결되며 오비탈 방향(orbital direction)으로 회전할 수 있다.
엑스선 소스(110)와 엑스선 검출기(120) 사이에는 환자 테이블(109)이 위치하고 환자 테이블(109) 상에 대상체가 위치하면 엑스선 소스(110)가 대상체에 엑스선을 조사하고 엑스선 검출기(120)가 대상체를 투과한 엑스선을 검출하여 대상체에 대한 엑스선 영상을 획득한다.
엑스선 영상 장치(100)는 대상체에 대한 실시간 엑스선 동영상을 얻을 수 있는바, 사용자는 입력부(141)를 통해 엑스선 촬영에 관한 각종 제어 명령을 입력하고, 복수의 화면을 구비하여 시술 또는 진단에 필요한 여러 영상을 표시 할 수 있는 표시부(142)를 보면서 혈관 조영술(angiography)과 같은 시술 또는 진단을 수행할 수 있다.
도 7은 고해상도 엑스선 영상을 생성하는 일반적인 방식을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 저해상도 엑스선 영상을 생성하는 일반적인 방식을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 9는 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치에서 고해상도 엑스선 영상을 생성하는 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 엑스선 검출기가 mxn 개의 2차원 픽셀 어레이로 구현된 경우, mxn 개의 픽셀 별로 신호를 리드아웃하고, 단일 픽셀로부터 리드아웃된 신호를 결과 영상의 픽셀값으로 사용하여 mxn의 해상도를 갖는 고해상도 엑스선 영상을 생성할 수 있다. 이 경우, 고해상도 엑스선 영상을 생성할 수는 있으나, 픽셀 크기가 작기 때문에 노이즈 특성이 떨어지고, 영상 획득을 위해 많은 수의 엑스선 광자가 필요하다. 즉, 엑스선의 선량(dose)이 증가된다.
한편, 픽셀 비닝은 프레임 레이트와 노이즈 특성을 향상시키고, 저선량 촬영을 구현하기 위해 인접한 복수의 픽셀을 결합하여 신호를 받는 방식이다. 예를 들어, 2x2 비닝을 수행하는 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 2x2 개의 인접한 픽셀을 결합하여 신호를 리드아웃하는바, 2x2개의 인접한 픽셀이 하나의 슈퍼 픽셀(super pixel)로서 기능하고, 결과 영상은 m/2xn/2 의 해상도를 갖게 된다.
픽셀 비닝은 검출 영역 상에서 수행되어 전하를 결합하는 것도 가능하고, 리드아웃 회로 상에서 수행되어 전하 또는 아날로그 신호를 결합하는 것도 가능하며, 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 거친 이후에 수행되어 디지털 신호를 결합하는 것도 가능하다. 픽셀 비닝을 수행하게 되면 엑스선 영상의 신호 대 잡음비나 시간적 해상도는 향상되나, 공간적 해상도는 저하될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)는 도 9에 도시된 바와 같이 엑스선 검출기(120)에서 엑스선 영상을 획득할 때에는 픽셀 비닝을 수행하여 우수한 프레임 레이트 및 우수한 노이즈 특성을 갖고 저선량으로 촬영 가능한 저해상도 엑스선 영상을 획득하고, 영상 처리부(130)에서는 저해상도 엑스선 영상을 복원하여 공간적 해상도가 손실되지 않은 mxn의 고해상도 영상을 생성할 수 있다.
한편, 이하 상술할 실시예에서는 엑스선 검출기(120)에서 획득되는 엑스선 영상은 리드아웃 회로(124)에서 출력한 신호 즉, 로우 데이터(raw data)를 의미하는 것으로 하고, 영상 처리부(130)에서 생성하는 엑스선 영상은 이 로우 데이터에 영상 복원 등의 영상 처리를 적용한 영상을 의미하는 것으로 하여 구분하기로 한다.
또한, 저해상도와 고해상도는 상대적인 개념으로서, 저해상도는 엑스선 검출기(120)의 해상도보다 낮은 해상도를 가리키며 고해상도는 엑스선 검출기(120)의 해상도를 가리키거나 저해상도보다 높은 해상도를 가리키는 것으로 한다.
도 10은 엑스선 검출기에서 2x2 픽셀 비닝을 수행하는 경우에 적용되는 비닝 패턴의 변경에 관한 예시를 나타낸 도면이고, 도 11은 엑스선 검출기에서 3x3 픽셀 비닝을 수행하는 경우에 적용되는 비닝 패턴의 변경에 관한 예시를 나타낸 도면이다. 엑스선 검출기(120) 상에서 각각의 픽셀의 위치는 2차원 좌표 (행, 열)로 나타낼 수 있다.
하나의 슈퍼 픽셀을 구성하는 픽셀들의 조합을 비닝 세트(binning set)라 하고, 엑스선 검출기(120) 상에서 비닝 세트가 조합된 전체적인 패턴을 비닝 패턴(binning pattern)이라 하기로 한다.
엑스선 검출기(120)는 픽셀 비닝을 수행하여 저해상도 엑스선 영상을 획득하되, 비닝 패턴을 다르게 하여 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득할 수 있다. 비닝 패턴을 가로, 세로 방향으로 시트프(shift) 시켜가면서 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득할 수 있고, 일 예로, 도 10에 도시된 바와 같이 비닝 패턴을 1픽셀씩 시프트 시켜가면서 총 4 장의 저해상도 엑스선 영상을 획득할 수 있다. 이 때, 4장의 저해상도 엑스선 영상은 모두 저선량(low dose)으로 촬영될 수 있다.
도 10을 참조하면, 엑스선 검출기(120)에서 2x2 픽셀 비닝을 수행하는 경우에는 (a)에 도시된 바와 같이 (1,1), (1,2), (2,1), (2,2) 위치의 픽셀들을 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하고 나머지 픽셀들에 대해서도 인접한 네 개의 픽셀을 묶어서 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하는 제1촬영, (b)에 도시된 바와 같이 (1,2), (1,3), (2,2), (2,3) 위치의 픽셀들을 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하고, 나머지 픽셀들에 대해서도 인접한 네 개의 픽셀을 묶어서 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하는 제2촬영, (c)에 도시된 바와 같이 (2,2), (2,3), (3,2), (3,3) 위치의 픽셀들을 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하고, 나머지 픽셀들에 대해서도 인접한 네 개의 픽셀을 묶어서 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하는 제3촬영, (d)에 도시된 바와 같이 (2,1), (2,2), (3,1), (3,2) 위치의 픽셀들을 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하고, 나머지 픽셀들에 대해서도 인접한 네 개의 픽셀을 묶어서 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하는 제4촬영을 각각 수행할 수 있다.
2x2의 픽셀 비닝은 엑스선 영상 장치(100)의 일 예시에 불과하고, 비닝 세트의 크기는 대상체의 특성, 촬영 목적 등을 고려하여 다양하게 조절 가능하다.
도 11을 참조하면, 엑스선 검출기(120)에서 3x3 픽셀 비닝을 수행하는 경우에는 (a)에 도시된 바와 같이 (1,1), (1,2), (1.3), (2,1), (2,2), (2,3) 위치의 픽셀들을 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하고 나머지 픽셀들에 대해서도 인접한 네 개의 픽셀을 묶어서 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하는 제1촬영, (b)에 도시된 바와 같이 (1,2), (1,3), (1,4), (2,2), (2,3), (2,4) 위치의 픽셀들을 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하고, 나머지 픽셀들에 대해서도 인접한 네 개의 픽셀을 묶어서 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하는 제2촬영, (c)에 도시된 바와 같이 (2,2), (2,3), (2,4), (3,2), (3,3), (3,4) 위치의 픽셀들을 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하고, 나머지 픽셀들에 대해서도 인접한 네 개의 픽셀을 묶어서 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하는 제3촬영, (d)에 도시된 바와 같이 (2,1), (2,2), (2,3), (3,1), (3,2), (3,3) 위치의 픽셀들을 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하고, 나머지 픽셀들에 대해서도 인접한 네 개의 픽셀을 묶어서 하나의 슈퍼 픽셀로 결합하는 제4촬영을 각각 수행할 수 있다.
영상 처리부(130)는 엑스선 검출기(120)에서 획득한 복수의 저해상도 엑스선 영상을 복원하여 고해상도 엑스선 영상을 생성할 수 있는바, 구체적인 영상 복원 과정에 대해서는 후술하도록 한다.
개시된 발명의 실시예에서는 하나의 촬영에서 다른 촬영으로 변경되는 것을 비닝 패턴의 변경 또는 비닝 패턴의 시프트라 한다. 비닝 패턴의 변경을 통해 동일 장면(scene)에 대해 서로 다른 정보를 갖는 복수의 엑스선 영상을 얻을 수 있고, 이를 통해 엑스선 검출기(120)를 물리적으로 이동시켜가면서 엑스선 영상을 획득한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 특히, 상기 도 10 및 도 11의 예시에 도시된 바와 같이 비닝 패턴을 변경시키게 되면 엑스선 검출기(120)를 하나의 픽셀 크기만큼 물리적으로 이동시킨 것과 같은 효과를 갖게 된다.
그러나, 실제로 엑스선 검출기(120)를 움직인 것은 아니기 때문에 엑스선 검출기(120)를 움직이기 위한 추가적인 구성이 필요하지 않고, 부피가 큰 엑스선 검출기를 픽셀 크기만큼 이동시키는 과정에서 발생되는 오류나 부정합의 문제에 대한 염려가 없다.
한편, 도 10과 도 11의 예시에서 제1촬영, 제2촬영, 제3촬영 및 제4촬영의 상호 간 촬영 순서에는 제한이 없으며, 각 촬영에서의 비닝 패턴만 상기 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 변경되면 된다.
또한, 비닝 패턴의 시프트 크기도 반드시 1 pixel 에 한정되는 것은 아니며, 그 이상의 크기만큼 시프트되는 것도 가능하다.
한편, 엑스선 영상 장치(100)는 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하기 위해 엑스선 촬영을 연속적으로 수행한다. 이를 위해, 엑스선 소스(110)에서 대상체(30)에 엑스선을 연속적으로 조사하는 것도 가능하고, 펄스 방식으로 일정 시간 간격을 두어 조사하는 것도 가능하다. 엑스선 검출기(120)가 픽셀 비닝을 수행하므로, 엑스선 소스(110)는 저선량의 엑스선을 조사할 수 있다.
엑스선 검출기(120)가 상기 도 10 및 도 11의 예시와 같이 반드시 4장의 저해상도 엑스선 영상을 획득해야 하는 것은 아니며, 그보다 적거나 많은 수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 것도 가능하다.
다만, 이하 상술할 실시예에서는 구체적인 설명을 위해 비닝 패턴을 1픽셀씩 시프트하여 4장의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 경우를 예로 들기로 한다.
이하, 비닝 패턴을 스위칭할 수 있는 엑스선 검출기(120)의 동작과 구조에 대해 설명한다.
도 12는 비닝 패턴을 변경하기 위해 엑스선 검출기의 게이트 라인에 각각 인가되는 신호를 나타낸 타이밍도이다.
픽셀 비닝을 수행하지 않는 경우에는 첫 번째 게이트 라인(GL(1))부터 n번째 게이트 라인(GL(n))까지 순차적으로 게이트 신호를 인가한다. 그러나, 엑스선 검출기(120)에서는 픽셀 비닝을 수행하기 때문에 복수의 게이트 라인에 동시에 게이트 신호를 인가한다.
상기 도 10에 도시된 바와 같이 2x2 픽셀 비닝을 적용하여 제1촬영, 제2촬영, 제3촬영 및 제4촬영을 순차적으로 수행하는 경우를 예로 든다.
도 12에 도시된 바와 같이 제1촬영을 수행하기 위해, 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 두 번째 게이트 라인(GL(2))에 동시에 게이트 신호를 인가하고, 세 번째 게이트 라인(GL(3))과 네 번째 게이트 라인(GL(4))에 동시에 게이트 신호를 인가한다. 그리고, 다섯 번째 게이트 라인(GL(5))부터 m 번째 게이트 라인(GL(m))까지 동일한 방식으로 두 개씩 묶어서 동시에 신호를 인가한다.
한편, 하나의 엑스선 영상을 획득하는데 걸리는 시간인 프레임 타임(FT)은 라인 당 게이트 신호 인가 시간인 라인 타임(LT)과 라인의 개수(m)에 의해 결정된다. 여기서, 라인은 곧 행(row)을 의미한다. 따라서, 픽셀 비닝을 수행하는 경우의 프레임 타임은 수행하지 않는 경우의 프레임 타임보다 단축된다는 것을 확인할 수 있고, 이를 통해 엑스선 동영상을 획득하는 경우에 있어서 프레임 레이트를 향상시킬 수 있다.
제1촬영을 통해 하나의 엑스선 영상을 획득한 이후에는 비닝 패턴을 변경하여 제2촬영을 수행한다.
제2촬영의 비닝 패턴에서는 (1,1) 위치의 슈퍼 픽셀을 구성하는 단일 픽셀의 위치가 상기 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 (1,2), (1,3), (2,2), (2,3) 에 해당한다. 따라서, 제1촬영 시에 적용된 바와 같이 첫 번째 게이트 라인(GL(1))부터 m 번째 게이트 라인(GL(m))까지 두 개씩 묶어서 게이트 신호를 동시에 인가한다. 게이트 라인에 게이트 신호를 인가하는 방식에는 제1촬영과 제2촬영 사이에 차이가 없으나, 후술하는 바와 같이 데이터 라인으로부터 신호를 획득하는 방식에는 차이가 있다.
그리고, 제3촬영의 비닝 패턴에서는 (1,1) 위치의 슈퍼 픽셀을 구성하는 단일 픽셀의 위치가 상기 도 10의 (c) 에 도시된 바와 같이 (2,1), (2,2), (3,1), (3,2) 에 해당한다. 따라서, 첫 번째 게이트 라인(GL(1))에 게이트 신호를 인가한 이후에 두 번째 게이트 라인(GL(2))과 세 번째 게이트 라인(GL(3))에 동시에 게이트 신호를 인가하고, 네 번째 게이트 라인(GL(4))과 다섯 번째 게이트 라인(GL(5))에 동시에 게이트 신호를 인가한다. 나머지 게이트 라인들에 대해서도 두 개씩 묶어서 게이트 신호를 인가한다.
그리고, 제4촬영의 비닝 패턴에서는 (1,1) 위치의 슈퍼 픽셀을 구성하는 단일 픽셀의 위치가 상기 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 (2,2), (2,3), (3,2), (3,3) 에 해당한다. 따라서, 제3촬영 시에 적용된 바와 같이 첫 번째 게이트 라인(GL(1))에 게이트 신호를 인가한 이후에 두 번째 게이트 라인(GL(2))과 세 번째 게이트 라인(GL(3))에 동시에 게이트 신호를 인가하고, 네 번째 게이트 라인(GL(4))과 다섯 번째 게이트 라인(GL(5))에 동시에 게이트 신호를 인가한다. 나머지 게이트 라인들에 대해서도 두 개씩 묶어서 게이트 신호를 인가한다.
3x3 픽셀 비닝을 수행하는 경우에는 세 개의 게이트 라인에 동시에 게이트 신호를 인가하되, 변경되는 비닝 패턴에 따라 동시에 게이트 신호가 인가되는 게이트 라인의 조합을 바꿀 수 있다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이, 엑스선 검출기(120)에는 검출 영역(121)과 리드아웃 회로(124)를 연결하는 스위칭부(123)가 구비되는바, 스위칭부(123)는 복수의 데이터 라인에서 출력되는 신호를 비닝 패턴에 따라 하나로 결합하는 역할을 한다. 이하, 스위칭부(123)의 구조와 동작을 구체적으로 설명한다.
도 13 은 일 예시에 따른 엑스선 검출기의 구조를 나타낸 도면이다.
n개의 데이터 라인(DL(1),DL(2),...,DL(n))을 통해 전달되는 전기적 신호는 리드아웃 회로(124)에 입력되고, 데이터 라인의 일 단에는 스위칭부(123)가 연결되어 데이터 라인과 리드아웃 회로(124)를 선택적으로 연결할 수 있다.
이를 위해, 스위칭부(123)는 도 13에 도시된 바와 같이n개의 데이터 라인에 각각 대응되는 n개의 스위칭 소자(123-1,123-2,...,123-n)를 포함할 수 있다. 스위칭 소자의 종류에는 제한이 없는바, 예를 들어 트랜지스터나 사이리스터(thyristor) 등의 반도체 소자를 이용한 무접점 스위치가 사용될 수도 있고, 릴레이(relay)와 같이 접점을 갖는 기계적 스위치가 사용될 수도 있다.
당해 예시에서는, 도 13에 도시된 바와 같이, 하나의 스위치로 2방향을 선택적으로 연결할 수 있는 2방향(2way) 스위치를 사용하는 것으로 한다.
예를 들어, 제2스위칭 소자(123-2)는 두 번째 데이터 라인(DL(2))을 바로 리드아웃 회로(124)에 연결할 수도 있고, 첫 번째 데이터 라인(DL(1))과 연결할 수도 있다. 또한, 나머지 스위칭 소자들도 자기와 연결된 데이터 라인을 리드아웃 회로(124)에 연결할 수도 있고, 인접하는 다른 데이터 라인과 연결할 수도 있다.
도 13의 예시에서는 제2스위칭 소자(123-2)부터 2방향 스위치로 구현되고, 2방향 스위치들이 이전 데이터 라인에 선택적으로 연결되는 것으로 하였으나, 제1스위칭 소자(123-1)부터 2방향 스위치로 구현되고 2방향 스위치들이 다음 데이터 라인에 선택적으로 연결되는 것으로 하는 것도 가능하다.
비닝 패턴에 따른 스위칭 소자의 구체적인 동작은 후술하도록 한다.
리드아웃 회로(124)는 m개의 데이터 라인에 각각 대응되는 m 개의 증폭기(124a)와 각 증폭기(124a)의 입력단과 출력단에 연결된 캐패시터(124b)를 포함할 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않았으나 캐패시터(124b)의 양 단을 스위치로 연결하여 캐패시터(124b)에 충전된 전압을 방전시킬 수 있다.
증폭기(124a)는 스위칭부(123)와 연결된 제1입력단, 기준전압(Vref)이 인가되는 제2입력단 및 출력단을 포함하는바, 일 예로 제1입력단은 증폭기(124a)의 마이너스 단자이고 제2입력단은 증폭기(124a)의 플러스 단자일 수 있다.
증폭기(124a)의 출력단은 멀티플렉서(124c)와 연결될 수 있다. 다만, 엑스선 검출기(120)의 구현 방식에 따라 멀티플렉서를 구비하지 않고 열(column) 별 신호를 병렬(parallel)로 출력하는 것도 가능하다.
증폭기(124a)로부터 출력된 전기적 신호는 멀티플렉서(124c)에 입력되고, F티플렉서(124c)는 입력된 전기적 신호를 순차적으로 영상 처리부(130)에 전달한다. 이를 위해, 멀티플렉서(124c)는 각 증폭기(124a)에 대응되는 스위치들을 포함하여 n-to-1 멀티플렉서(MUX)로 구현할 수 있다.
검출기 제어부(125)는 게이트 드라이버(122), 스위칭부(123) 및 리드아웃 회로(124)를 제어할 수 있다.
상기 도 10의 (a), (b), (c), (d)의 순서로 비닝 패턴을 변경하기 위해 상기 도 12의 타이밍도에 따라 게이트 신호가 입력되는 경우를 예로 들어, 비닝 패턴에 따른 스위칭 소자의 동작을 설명한다.
도 14및 도 15는 제1촬영 시에 적용되는 스위칭 소자의 동작을 나타낸 도면이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 첫 번째 행과 두 번째 행에 위치하는 픽셀들로부터 신호를 획득하기 위해서는, 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 두 번째 게이트 라인(GL(2))에 게이트 신호가 동시에 인가하고(게이트 신호가 인가된 게이트 라인은 도면 상에 굵은 라인으로 표시), 게이트 신호가 인가되는 동안에 첫 번째 데이터 라인(DL(1))부터 n 번째 데이터 라인(DL(n))까지 필요한 라인으로부터 신호를 획득한다.
제1촬영에서 (1,1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 두 번째 게이트 라인(GL(2))에 동시에 게이트 신호가 인가되는 동안에 첫 번째 데이터 라인(DL(1))에 연결된 제1스위칭 소자(123-1)를 온 시키고, 두 번째 데이터 라인(DL(2))에 연결된 제2스위칭 소자(123-2)를 첫 번째 데이터 라인(DL(1)) 측에 연결함으로써, (1,1), (1,2), (2,1), (2,2) 위치의 네 개의 픽셀로부터 동시에 신호를 획득할 수 있다. 즉, 상기 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐져서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
상기 도 13에 도시된 바와 같이, 리드아웃 회로(124)에 각각의 데이터 라인에 대응되는 증폭기(124a)가 포함된 경우, 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호는 하나로 합쳐진 이후에 증폭기(124a)에 입력되므로 노이즈 특성이 향상될 수 있다.
(1,2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 세 번째 데이터 라인(DL(3))에 연결된 제3 스위칭 소자(123-3)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 네 번째 데이터 라인(DL(4))에 연결된 제4스위칭 소자(123-4)를 세 번째 데이터 라인(DL(3)) 측에 연결함으로써 (1,3), (1,4), (2,3), (2,4) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력한다.
(1,3) 위치의 슈퍼 픽셀부터 (1,n/2-1) 위치의 슈퍼 픽셀까지 같은 방식으로 스위칭 소자를 스위칭하여 데이터 라인을 두 개씩 묶어서 신호를 출력할 수 있다.
그리고, (1,n/2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 두 번째 게이트 라인(GL(2))에 게이트 신호가 인가되는 동안에, n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1))에 연결된 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1))를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, n 번째 데이터 라인(DL(n))에 연결된 제n스위칭 소자(123-n)를 제(n-1) 번째 데이터 라인(DL(n-1)) 측에 연결함으로써 (1,n-1), (1,n), (2,n-1), (2,n) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
한편, 제1스위칭 소자(123-1)부터 제n스위칭 소자(123-n)까지 동시에 온 상태가 되는 것도 가능하고, 시간차를 두어 온 상태가 되는 것도 가능하다.
첫 번째 행과 두 번째 행에 대한 신호 획득이 완료되면, 나머지 행들에 대해서도 순차적으로 두 개씩 묶어서 신호를 획득한다.
도 15에 도시된 바와 같이, m-1 번째 행과 m 번째 행에 위치하는 픽셀들로부터 신호를 획득하기 위해서는, m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에 게이트 신호를 동시에 인가하고, 게이트 신호가 인가되는 동안에 첫 번째 데이터 라인(DL(1))부터 n 번째 데이터 라인(DL(n))까지 필요한 라인들을 묶어서 신호를 획득한다.
(m/2,1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에 게이트 신호가 인가되는 동안에 제1스위칭 소자(123-1)를 온 시키고, 제2스위칭 소자(123-2)를 첫 번째 데이터 라인(DL(1)) 측에 연결함으로써 (m/2-1,1), (m/2-1,2), (m/2,1), (m/2,2) 위치의 네 개의 픽셀로부터 동시에 신호를 획득할 수 있다. 즉, 상기 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호는 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124) 에 입력할 수 있다.
(m/2,2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 제3 스위칭 소자(123-3)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제4스위칭 소자(123-4)를 세 번째 데이터 라인(DL(3)) 측에 연결함으로써 (m-1,3), (m-1,4), (m,3), (m,4) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
(m/2,3) 위치의 슈퍼 픽셀부터 (m/2,n/2-1) 위치의 슈퍼 픽셀까지 같은 방식으로 스위칭 소자를 스위칭하여 데이터 라인을 두 개씩 묶어서 신호를 출력할 수 있다.
그리고, (m/2,n/2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에 게이트 신호가 인가되는 동안에, n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1))에 연결된 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1))를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, n 번째 데이터 라인(DL(n))에 연결된 제n스위칭 소자(123-n)를 제(n-1) 번째 데이터 라인(DL(n-1)) 측에 연결함으로써, (m/2-1,n-1), (m/2-1,n), (m/2,n-1), (m/2,n) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
도 16 및 도 17은 제2촬영 시에 적용되는 스위칭 소자의 동작을 나타낸 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제2촬영에서 (1,1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 두 번째 게이트 라인(GL(2))에 게이트 신호를 동시에 인가하고, 게이트 신호가 인가되는 동안에 제2스위칭 소자(123-2)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제3스위칭 소자(123-3)를 두 번째 데이터 라인(DL(2)) 측에 연결함으로써 (1,2), (1,3), (2,2), (2,3) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
(1,2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 제4 스위칭 소자(123-4)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제5스위칭 소자(123-5)를 네 번째 데이터 라인(DL(4)) 측에 연결함으로써 (1,4), (1,5), (2,4), (2,5) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
(1,3) 위치의 슈퍼 픽셀부터 (1,n/2-2) 위치의 슈퍼 픽셀까지 같은 방식으로 스위칭 소자를 스위칭하여 데이터 라인을 두 개씩 묶어서 신호를 출력할 수 있다.
그리고, (1,n/2-1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 두 번째 게이트 라인(GL(2))에 게이트 신호가 인가되는 동안에, 제(n-2)스위칭 소자(123-(n-2))를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1))를 n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1)) 측에 연결함으로써 (1,n-2), (1,n-1), (2,n-2), (2,n-1) 위치의 네 개의 서브 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
첫 번째 행과 두 번째 행에 대한 신호 획득이 완료되면, 나머지 행들에 대해서도 순차적으로 두 개씩 묶어서 신호를 획득한다.
도 17에 도시된 바와 같이, m-1 번째 행과 m 번째 행에 위치하는 픽셀들로부터 신호를 획득하기 위해서는, m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에 게이트 신호를 동시에 인가하고, 게이트 신호가 인가되는 동안에 첫 번째 데이터 라인(DL(1))부터 n 번째 데이터 라인(DL(n))까지 필요한 라인들을 묶어서 신호를 획득한다.
(m/2,1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에 게이트 신호가 인가되는 동안에 제2스위칭 소자(123-2)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제3스위칭 소자(123-3)를 두 번째 데이터 라인(DL(2)) 측에 연결함으로써 (m-1,2), (m-1,3), (m,2), (m,3) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124) 에 입력할 수 있다.
(m/2,2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 제4 스위칭 소자(123-4)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제5스위칭 소자(123-5)를 네 번째 데이터 라인(DL(4)) 측에 연결함으로써 (m-1,4), (m-1,5), (m,4), (m,5) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
(m/2,3) 위치의 슈퍼 픽셀부터 (m/2,n/2-2) 위치의 슈퍼 픽셀까지 같은 방식으로 스위칭 소자를 스위칭하여 데이터 라인을 두 개씩 묶어서 신호를 출력할 수 있다.
그리고, (m/2,n/2-1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에 게이트 신호가 인가되는 동안에, 제(n-2)스위칭 소자(123-(n-2))를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1))를 n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1)) 측에 연결함으로써 (m-1,n-2), (m-1,n-1), (m,n-2), (m,n-1) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
또한, 제1스위칭 소자(123-1)와 제n스위칭 소자(123-n)는 리드아웃 회로(124)에 연결하여 첫 번째 데이터 라인(DL(1))과 n 번째 데이터 라인(DL(n))으로부터 획득된 신호를 각각 리드아웃 회로(124)에 입력시킬 수 있다.
한편, 제2촬영에서는 첫 번째 데이터 라인(DL(1))과 n 번째 데이터 라인(DL(n))으로부터 획득되는 신호는 2x1 픽셀 비닝이 된 결과가 된다. 따라서, 프레임 레이트를 더 증가시키기 위해 제1스위칭 소자(123-1) 또는 제n스위칭 소자(123-n)는 오프시키는 것도 가능하다.
도 18및 도 19은 제3촬영 시에 적용되는 스위칭 소자의 온/오프 동작을 나타낸 도면이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 제3촬영에서 (1,1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 두 번째 게이트 라인(GL(2))과 세 번째 게이트 라인(GL(3))에 게이트 신호를 동시에 인가하고, 게이트 신호가 인가되는 동안에 제2스위칭 소자(123-2)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제3스위칭 소자(123-3)를 두 번째 데이터 라인(DL(2)) 측에 연결함으로써 (2,2), (2,3), (3,2), (3,3) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력한다.
(1,2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 제4 스위칭 소자(123-4)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제5스위칭 소자(123-5)를 네 번째 데이터 라인(DL(4)) 측에 연결함으로써 (2,4), (2,5), (3,4), (3,5) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124) 에 입력할 수 있다.
(1,3) 위치의 슈퍼 픽셀부터 (1,n/2-2) 위치의 슈퍼 픽셀까지 같은 방식으로 스위칭 소자를 스위칭하여 데이터 라인을 두 개씩 묶어서 신호를 출력할 수 있다.
그리고, (1,n/2-1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 두 번째 게이트 라인(GL(2))과 세 번째 게이트 라인(GL(3))에 게이트 신호가 인가되는 동안에, 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 두 번째 게이트 라인(GL(2))에 게이트 신호가 인가되는 동안에, 제(n-2)스위칭 소자(123-(n-2))를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1))를 n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1)) 측에 연결함으로써 (2,n-2), (2,n-1), (3,n-2), (3,n-1) 위치의 네 개의 서브 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
두 번째 행과 세 번째 행에 대한 신호 획득이 완료되면, 나머지 행들에 대해서도 순차적으로 두 개씩 묶어서 신호를 획득한다.
도 19에 도시된 바와 같이, (m/2-1,1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 m-2 번째 게이트 라인(GL(m-2))과 m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))에 게이트 신호를 인가하고, 게이트 신호가 인가되는 동안에 제2스위칭 소자(123-2)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제3스위칭 소자(123-3)를 두 번째 데이터 라인(DL(2)) 측에 연결함으로써 (m-2,2), (m-2,3), (m-1,2), (m-1,3) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호가 하나로 합쳐져서 리드아웃 회로(124)에 입력된다.
(m/2-1,2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 제4 스위칭 소자(123-4)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제5스위칭 소자(123-5)를 네 번째 데이터 라인(DL(4)) 측에 연결함으로써 (m-2,4), (m-2,5), (m-1,4), (m-1,5) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)의 증폭기(124a-4)에 입력한다.
(m/2-1,3) 위치의 슈퍼 픽셀부터 (m/2-1,n/2-2) 위치의 슈퍼 픽셀까지 같은 방식으로 스위칭 소자를 스위칭하여, 데이터 라인을 두 개씩 묶어서 신호를 출력할 수 있다.
그리고, (m/2-1,n/2-1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 m-2 번째 게이트 라인(GL(m-2))과 m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))에 게이트 신호가 인가되는 동안에, 제(n-2)스위칭 소자(123-(n-2))를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1))를 n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1)) 측에 연결함으로써 (m-2,n-2), (m-2,n-1), (m-1,n-2), (m-1,n-1) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
또한, 제1스위칭 소자(123-1)와 제n스위칭 소자(123-n)는 리드아웃 회로(124)에 연결하여 첫 번째 데이터 라인(DL(1))과 n 번째 데이터 라인(DL(n))으로부터 획득된 신호를 각각 리드아웃 회로(124)에 입력시킬 수 있다.
또한, 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 n 번째 게이트 라인(GL(n))에도 각각 게이트 신호를 인가하고, 데이터 라인을 두 개씩 묶어 신호를 획득하는 과정을 적용할 수 있다.
다만, 제3촬영에서는 첫 번째 데이터 라인(DL(1))과 n 번째 데이터 라인(DL(n))으로부터 획득되는 신호는 2x1 픽셀 비닝이 된 결과가 된다. 따라서, 프레임 레이트를 더 증가시키기 위해 제1스위칭 소자(123-1) 또는 제n스위칭 소자(123-n)는 오프 시키는 것도 가능하다
또한, 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))으로부터 획득되는 신호는 1x2 픽셀 비닝이 된 결과가 된다. 따라서, 프레임 레이트를 더 증가시키기 위해 첫 번째 게이트 라인(GL(1)) 또는 m 번째 게이트 라인(GL(m))에 게이트 신호를 인가하지 않는 것도 가능하다.
도 20및 도 21은 제4촬영 시에 적용되는 스위칭 소자의 온/오프 동작을 나타낸 도면이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 제4촬영에서 (1,1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 두 번째 게이트 라인(GL(2))과 세 번째 게이트 라인(GL(3))에 게이트 신호를 동시에 인가하고, 게이트 신호가 인가되는 동안에 제1스위칭 소자(123-1)를 온 시키고, 제2스위칭 소자(123-2)를 첫 번째 데이터 라인(DL(1)) 측에 연결함으로써 (2,1), (2,2), (3,1), (3,2) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124) 에 입력할 수 있다.
(1,2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 제3 스위칭 소자(123-3)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제4스위칭 소자(123-4)를 세 번째 데이터 라인(DL(3)) 측에 연결함으로써 (2,3), (2,4), (3,3), (3,4) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
(1,3) 위치의 슈퍼 픽셀부터 (1,n/2-1) 위치의 슈퍼 픽셀까지 같은 방식으로 스위칭 소자를 스위칭하여 데이터 라인을 두 개씩 묶어서 신호를 출력할 수 있다.
그리고, (1,n/2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 두 번째 게이트 라인(GL(2))과 세 번째 게이트 라인(GL(3))에 게이트 신호가 인가되는 동안에, n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1))에 연결된 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1))를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, n 번째 데이터 라인(DL(n))에 연결된 제n스위칭 소자(123-n)를 제(n-1) 번째 데이터 라인(DL(n-1)) 측에 연결함으로써 (2,n-1), (2,n), (3,n-1), (3,n) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
두 번째 행과 세 번째 행에 대한 신호 획득이 완료되면, 나머지 행들에 대해서도 순차적으로 두 개씩 묶어서 신호를 획득한다.
도 21에 도시된 바와 같이, (m/2-1,1) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 m-2 번째 게이트 라인(GL(m-2))과 m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))에 게이트 신호를 인가하고, 게이트 신호가 인가되는 동안에 제1스위칭 소자(123-1)를 온 시키고, 제2스위칭 소자(123-2)를 첫 번째 데이터 라인(DL(1)) 측에 연결함으로써 (m-2,1), (m-2,2), (m-1,1), (m-1,2) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
(m/2-1,2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 제3 스위칭 소자(123-3)를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, 제4스위칭 소자(123-4)를 세 번째 데이터 라인(DL(3)) 측에 연결함으로써 (m-2,3), (m-2,4), (m-1,3), (m-1,4) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
(m/2-1,3) 위치의 슈퍼 픽셀부터 (m/2-1,n/2-1) 위치의 슈퍼 픽셀까지 같은 방식으로 스위칭 소자를 스위칭하여 데이터 라인을 두 개씩 묶어서 신호를 출력할 수 있다.
그리고, (m/2-1,n/2) 위치의 슈퍼 픽셀로부터 신호를 획득하기 위해서는 m-2 번째 게이트 라인(GL(m-2))과 m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))에 게이트 신호가 인가되는 동안에, n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1))에 연결된 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1))를 리드아웃 회로(124)에 연결하고, n 번째 데이터 라인(DL(n))에 연결된 제n스위칭 소자(123-n)를 제(n-1) 번째 데이터 라인(DL(n-1)) 측에 연결함으로써, (m-2,n-1), (m-2,n), (m-1,n-1), (m-1,n) 위치의 네 개의 픽셀로부터 획득된 신호를 하나로 합쳐서 리드아웃 회로(124)에 입력할 수 있다.
또한, 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에도 각각 게이트 신호를 인가하고, 데이터 라인을 두 개씩 묶어 신호를 획득하는 과정을 적용할 수 있다.
다만, 제 4 촬영에서는 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))으로부터 획득되는 신호는 1x2 픽셀 비닝이 된 결과가 된다. 따라서, 프레임 레이트를 더 증가시키기 위해 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에는 게이트 신호를 인가하지 않는 것도 가능하다.
한편, 엑스선 검출기(120)의 구조가 상기 도 13의 예시에 한정되는 것은 아니며, 비닝 패턴을 변경하여 신호를 획득할 수 있는 다른 구조들도 적용될 수 있음은 물론이다. 이하 엑스선 검출기(120)가 가질 수 있는 구조의 다른 예시를 설명한다.
도 22는 다른 예시에 따른 엑스선 검출기의 구조를 나타낸 도면이고, 도 23은 도 22의 예시에 따른 엑스선 검출기의 동작을 나타낸 도면이다.
도 22에 도시된 바와 같이 스위칭부(123)를 구성하는 스위칭 소자들이 온/오프의 두 상태 사이에서만 전환이 가능한 스위치로 구현되는 것도 가능하다. 이하, 도 22의 예시에 따른 스위칭부(123)의 스위칭 동작을 2x2 픽셀 비닝을 적용하여 신호를 획득하는 경우를 예로 들어 설명한다.
데이터 라인을 두 개씩 묶어서 신호를 받기 위해, 두 개의 데이터 라인마다 시간차를 두어 신호를 획득할 수 있다. 도 23을 참조하면, (1,1), (1,2), (2,1), (2,2) 위치의 네 개의 픽셀로부터 동시에 신호를 획득하기 위해, 첫 번째 게이트 라인(GL(1))과 두 번째 게이트 라인(2))을 동시에 온 시키고, 제1스위칭 소자(123-1)와 제2스위칭 소자(123-2)를 동시에 온 시킬 수 있다.
그리고, 시간차를 두어 세 번째 데이터 라인(DL(3))과 네 번째 데이터 라인(DL(4))으로부터 신호를 획득하고, 같은 방식으로 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1)와 제n스위칭 소자(123-n)를 동시에 온 시킴으로써 n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1))과 n 번째 데이터 라인(DL(n))까지 신호를 획득할 수 있다.
두 번째 행부터 m-2 번째 행까지 같은 방식으로 신호를 획득할 수 있다.
그리고, 마지막 두 행에 대해 신호를 획득하기 위해, m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에 동시에 게이트 신호를 인가하고, 첫 번째 데이터 라인부터 데이터 라인을 두 개씩 묶어서 스위칭 소자를 동시에 온시킨다. 마지막으로 (m-1,n-1), (m-1,1), (m,n-1), (m,n) 위치의 네 개의 픽셀로부터 동시에 신호를 획득하기 위해, m-1 번째 게이트 라인(GL(m-1))과 m 번째 게이트 라인(GL(m))에 게이트 신호가 인가되는 동안에 제(n-1)스위칭 소자(123-(n-1)와 제n스위칭 소자(123-n)를 동시에 온 시킬 수 있다.
한편, 리드아웃 회로(124)의 입력단이나 출력단에는 두 개의 데이터 라인으로부터 획득된 신호를 합산하는 구성이 마련될 수 있다.
또한, 당해 예시에서도 리드아웃 회로(124)에 증폭기(124a)와 멀티플렉서(124c)가 포함될 수 있다. 이 때, 멀티플렉서(124c)는 n-to-1 MUX로 구현되는 것도 가능하고, n-to-p(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수) MUX로 구현되는 것도 가능하다.
도 22의 예시에서는 증폭기(124a)가 멀티플렉서(124c)의 입력단에 위치하는 것으로 하였으나, 노이즈 특성의 향상을 위해 증폭기(124a)를 멀티플렉서(124c)의 출력단에 위치시키는 것도 가능하다.
또는, 멀티플렉서를 구비하지 않고 열(column) 별로 획득되는 신호를 병렬(parallel) 출력하는 것도 가능하다.
도 24는 또 다른 예시에 따른 엑스선 검출기의 구조를 나타낸 도면이다.
지금까지 상술한 엑스선 검출기(120)의 예시에서는 검출 영역(121)과 리드아웃 회로(124) 사이에 스위칭부(123)를 구비하였으나, 엑스선 검출기(120)의 또 다른 예시에 따르면, 도 24에 도시된 바와 같이 스위칭부(123)를 구비하지 않고, 리드아웃 회로(124)에 n-to-p(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수) MUX로 구현되는 멀티플렉서(124c)를 구비함으로써 비닝 패턴의 변경을 수행하는 것도 가능하다. 도 24의 예시에서는 p=2인 것으로 한다.
구체적으로, 첫 번째 데이터 라인(DL(1))에서 획득된 신호부터n 번째 데이터 라인(DL(n))에서 획득된 신호까지 각각 멀티플렉서(124c)의 입력으로 들어오면, 멀티플렉서(124c)는 현재의 비닝 패턴에 따라 첫 번째 데이터 라인(DL(1))에서 획득된 신호와 두 번째 데이터 라인(DL(2))에서 획득된 신호를 동시에 출력하고, 시간차를 두어 세 번째 데이터 라인(DL(3))에서 획득된 신호와 네 번째 데이터 라인(DL(4))에서 획득된 신호를 동시에 출력하고, 같은 방식으로 n-1 번째 데이터 라인(DL(n-1))에서 획득된 신호와 n 번째 데이터 라인(DL(n))에서 획득된 신호까지 출력할 수 있다.
이 때, 도 24에 도시된 바와 같이 증폭기(124a)를 멀티플렉서(124c)의 입력단에 배치하는 것도 가능하나, 멀티플렉서(124c)의 출력단에 배치하여 두 개의 데이터 라인으로부터 획득된 신호가 합산된 이후에 증폭기(124a)를 거치도록 하면 엑스선 영상의 노이즈 특성을 향상시킬 수 있다.
지금까지 비닝 패턴을 변경하여 동일 장면(scene)에 대해 서로 다른 정보를 갖는 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 검출기(120)의 구조 및 동작에 대해 설명하였다. 이하, 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 엑스선 영상을 복원하는 과정에 대해 설명한다.
도 25는 영상 처리부에서 고해상도 영상을 복원하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
영상 처리부(130)는 엑스선 검출기(120)에서 획득한 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 엑스선 영상을 복원하는바, 이를 위해 초고해상도 영상 복원(super resolution image reconstruction) 기법을 사용할 수 있다.
초고해상도 영상 복원 기법은 고해상도 영상 복원(high resolution image reconstruction) 기법이라고도 불리는바, 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 엑스선 영상을 복원하는데 사용되는 기법이기만 하면 그 명칭이 무엇이든 영상 처리부(130)에 적용할 수 있다.
초고해상도 영상 복원 기법은 동일한 장면(scene)에 대하여 다른 정보를 가지고 있는 저해상도 영상 여러 장을 이용하여 한 장의 고해상도 영상을 만드는 기법이다. 예를 들어, 가로, 세로 방향으로 1 pixel 또는 1/2 pixel씩 어긋나 있는 4장의 저해상도 영상을 획득한 경우, 이 영상들을 합하여 한 장의 고해상도 영상을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 엑스선 검출기(120)에서 비닝 패턴을 가로, 세로 방향으로 1픽셀씩 시프트하여 동일한 장면(scene)에 대해 서로 다른 픽셀 정보를 갖는 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하였으므로, 영상 처리부(130)는 엑스선 검출기(120)가 획득한 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 엑스선 영상을 복원할 수 있다.
도 25에 도시된 바와 같이, 고해상도 영상을 생성하기 위해 정합(registration) 과정과 복원(reconstruction) 과정이 수행될 수 있다.
정합은 저해상도 영상들 사이의 기하학적인 정렬 관계를 구하는데 사용된다. 일 예로, 엑스선 검출기(120)가 전술한 예시와 같이 비닝 패턴의 변경을 통해 가로, 세로 방향으로 1 pixel씩 시프트(shift)된 4장의 저해상도 엑스선 영상을 획득한 경우, 정합 과정을 통해 도 25에 도시된 바와 같은 정렬 관계를 얻을 수 있다.
그리고, 저해상도 영상과 고해상도 영상의 관계를 공간 영역에서 분석하여 저해상도 영상을 고해상도 영상으로 복원하는 공간 도메인 방법(spatial domain method) 또는 저해상도 영상과 고해상도 영상의 관계를 주파수 영역에서 분석하여 저해상도 영상을 고해상도 영상으로 복원하는 주파수 도메인 방법(frequency domain method)을 적용하여, 픽셀 정보를 고해상도 그리드(HR grid)에 맞춰준다.
예를 들어, 공간 도메인 방법을 적용하는 경우에는 비균일 보간(Non-uniform interpolation), 확률적 방법(Probabilistic method), 정규화(Regularization), POCS(Projection onto Convex Sets), 반복 역투영(Iterative Back Projection) 등의 복원 기법을 통해 고해상도 영상을 생성할 수 있다.
그리고, 디노이징(De-noising), 디블러링(De-blurring) 등의 복구(restoration)과정을 적용할 수 있다. 또한, 계조(contrast) 처리 및 주파수 처리 등을 통하여 영상의 계조 및 주파수 대응 특성을 제어할 수 있는바, 공간 주파수 처리를 통해 진단 영상의 질을 향상시킬 수 있고, 계조 처리에 의해 객관적인 영상 강조(image enhancement)를 실현할 수 있다.
도 26및 도 27은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치가 동영상을 촬영하는 경우에, 고해상도 영상 복원에 사용되는 저해상도 엑스선 영상의 조합을 나타낸 도면이다.
엑스선 영상 장치(100)가 동영상(dynamic image)을 촬영하는 경우에는, 연속적으로 획득되는 복수의 저해상도 프레임 영상을 한 세트로 하여 고해상도 엑스선 영상을 복원할 수 있다.
일 예로, 도 26에 도시된 바와 같이 엑스선 검출기(120)로부터 저해상도의 프레임 영상(IFR)이 4장 입력될 때마다 영상 처리부(130)가 고해상도 영상 복원을 수행할 수 있다. 즉, 영상 처리부(130)는 프레임 영상(IFR)이 4장 입력될 때까지 기다렸다가 4장이 입력되면 이들을 이용하여 한 장의 고해상도 영상(IHR)을 생성하고, 다시 프레임 영상(IFR)이 4장 입력될 때까지 기다렸다가 한 장의 고해상도 영상(IHR)을 생성할 수 있다.
도 27을 참조하면, 영상 처리부(130)는 프레임 영상이 입력되는 속도에 맞추어 고해상도 영상 복원을 수행할 수도 있다. 구체적으로, 영상 처리부(130)는 프레임 영상(IFR)이 4장 입력될 때까지 기다리지 않고, 슬라이딩 윈도우(sliding window) 방식을 적용하여 한 장씩 시프트(shift)해 나가면서 고해상도 영상 복원을 수행할 수 있다.
또한, 영상 처리부(130)는 연속되는 복수의 프레임 영상을 정합함에 있어 부화소 정밀도(sub-pixel accuracy) 단위의 모션 추정을 수행할 수 있다. 모션 추정 방식으로는 영상 간 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)을 통한 주파수 영역에서의 상호 상관 스펙트럼을 구하는 방식과 원본 영상의 부화소를 탐색하여 부화소 단위의 움직임 정보를 추출해 내는 방식 등이 있다.
생성된 고해상도 엑스선 영상은 표시부(142)에 디스플레이되어 다양한 진단 영역 및 시술 영역에서 사용될 수 있다.
이하 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 실시예를 설명하도록 한다.
도 28은 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 관한 순서도이다.
일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에는 전술한 실시예에 따른 엑스선 영상 장치(100)가 적용될 수 있다. 따라서, 상기 도 1 내지 도 27에 관한 설명이 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 28을 참조하면, 비닝 패턴을 변경하여 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득한다(310).
비닝 세트의 크기나 조합은 영상의 획득 속도, 해상도, 대상체의 특성 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 픽셀 비닝이 수행되므로 엑스선 영상 한장 당 선량은 픽셀 비닝이 수행되기 전보다 감소시킬 수 있다.
일 예로, 비닝 패턴을 가로, 세로 방향으로 1픽셀 크기만큼 이동시켜 가면서 저해상도 엑스선 영상을 획득할 수 있으며, 비닝 패턴을 변경할 수 있는 엑스선 검출기(120)의 구조는 상기 도 13에 도시된 바와 같이 데이터 라인의 신호를 두 개씩 묶어서 획득하는 구조이거나, 상기 도 22에 도시된 바와 같이 두 개씩 시간차를 두어 획득하는 구조이거나, 상기 도 24에 도시된 바와 같이 한 번에 획득하되 멀티플렉서(124c)에서 두 개씩 묶어서 출력하는 구조일 수 있다. 그러나, 엑스선 검출기(120)의 구조가 상기 예시들에 한정되는 것은 아니며, 상기 구조 외에도 비닝 패턴을 변경할 수 있는 구조이면 일 실시예에 따른 엑스선 영상 장치의 제어방법에 적용될 수 있다.
그리고, 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 엑스선 영상을 복원한다(320).
이를 위해 초고해상도 영상 복원(super resolution image reconstruction) 기법을 사용할 수 있다. 초고해상도 영상 복원 기법은 고해상도 영상 복원(high resolution image reconstruction) 기법이라고도 불리는바, 동일한 장면(scene)에 대하여 다른 정보를 가지고 있는 저해상도 영상 여러 장을 이용하여 한 장의 고해상도 영상을 만드는 기법을 의미한다.
예를 들어, 엑스선 검출기(120)에서 비닝 패턴을 가로, 세로 방향으로 1픽셀씩 시프트하여 동일한 장면(scene)에 대해 서로 다른 픽셀 정보를 갖는 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득한 경우, 영상 처리부(130)는 엑스선 검출기(120)가 획득한 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 엑스선 영상을 복원할 수 있다.
고해상도 영상을 복원하기 위해 정합(registration) 과정과 복구(restoration) 과정이 수행될 수 있다. 정합은 저해상도 영상들 사이의 기하학적인 정렬 관계를 구하는데 사용되고, 복구는 저해상도 영상의 왜곡, 노이즈, 블러(blur) 등의 현상을 보완하는데 사용된다.
그리고, 저해상도 영상과 고해상도 영상의 관계를 공간 영역에서 분석하여 저해상도 영상을 고해상도 영상으로 복원하는 공간 도메인 방법(spatial domain method) 또는 저해상도 영상과 고해상도 영상의 관계를 주파수 영역에서 분석하여 저해상도 영상을 고해상도 영상으로 복원하는 주파수 도메인 방법(frequency domain method)을 적용하여, 픽셀 정보를 고해상도 그리드(HR grid)에 맞춰준다.
예를 들어, 공간 도메인 방법을 적용하는 경우에는 비균일 보간(Non-uniform interpolation), 확률적 방법(Probabilistic method), 정규화(Regularization), POCS(Projection onto Convex Sets), 반복 역투영(Iterative Back Projection) 등의 기법을 통해 고해상도 영상을 복원할 수 있다.
그리고, 디노이징(De-noising), 디블러링(De-blurring) 등의 영상 처리 과정을 적용한다. 또한, 계조(contrast) 처리 및 주파수 처리 등을 통하여 영상의 계조 및 주파수 대응 특성을 제어할 수 있는바, 공간 주파수 처리를 통해 진단 영상의 질을 향상시킬 수 있고, 계조 처리에 의해 객관적인 영상 강조(image enhancement)를 실현할 수 있다.
한편, 엑스선 영상 장치(100)가 동영상(dynamic image)을 촬영하는 경우에는, 연속적으로 획득되는 복수의 저해상도 프레임 영상을 한 세트로 하여 고해상도 엑스선 영상을 복원할 수 있다.
일 예로, u장의 프레임 영상을 한 장의 고해상도 엑스선 영상을 복원하는데 사용하는 경우, 영상 처리부(130)는 엑스선 검출기(120)로부터 저해상도의 프레임 영상(IFR)이 u장 입력될 때마다 고해상도 영상 복원을 수행할 수도 있고, 프레임 영상이 입력되는 속도에 맞추어 슬라이딩 윈도우(sliding window) 방식을 적용하여 한 장씩 시프트(shift)해 나가면서 고해상도 영상 복원을 수행할 수도 있다.
또한, 영상 처리부(130)는 연속되는 복수의 프레임 영상을 정합함에 있어 부화소 정밀도(sub-pixel accuracy) 단위의 모션 추정을 수행할 수 있다. 모션 추정 방식으로는 영상 간 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)을 통한 주파수 영역에서의 상호 상관 스펙트럼을 구하는 방식과 원본 영상의 부화소를 탐색하여 부화소 단위의 움직임 정보를 추출해 내는 방식 등이 있다.
그리고, 생성된 고해상도 엑스선 영상은 표시부에 디스플레이된다(330).
지금까지 상술한 엑스선 영상 장치 및 그 제어방법에 따르면, 비닝 패턴을 변경하여 동일 장면에 대해 서로 다른 정보를 갖는 복수의 저해상도 엑스선 영상을 획득하고, 획득된 복수의 저해상도 엑스선 영상을 이용하여 고해상도 영상 복원을 수행한다. 이로써, 저선량, 우수한 노이즈 특성 및 우수한 영상 획득 속도를 가지면서 공간적 해상도까지 향상시킬 수 있다.
100 : 엑스선 영상 장치
120 : 엑스선 검출기 121 : 검출 영역
122 : 게이트 드라이버 124 : 리드아웃 회로
123 : 스위칭부 130 : 영상 처리부
140 : 호스트 장치

Claims (40)

  1. 픽셀 비닝(pixel binning)에 적용되는 비닝 패턴(binning pattern)을 변경하여 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 검출기; 및
    상기 획득된 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 이용하여 제2해상도 엑스선 영상을 복원하는 영상 처리부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엑스선 검출기는,
    비닝 패턴을 적어도 한 픽셀 크기만큼 가로 방향 또는 세로 방향으로 시프트(shift)하여 비닝 패턴을 변경하는 엑스선 영상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 엑스선 검출기는,
    2차원으로 배열되어, 입사된 엑스선에 대응되는 신호를 출력하는 복수의 픽셀;
    상기 복수의 픽셀을 행(row) 방향으로 연결하는 복수의 게이트 라인;
    상기 복수의 픽셀을 열(column) 방향으로 연결하는 복수의 데이터 라인;
    상기 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 픽셀로부터 신호를 획득하는 리드아웃 회로; 및
    상기 복수의 데이터 라인과 상기 리드아웃 회로를 데이터 라인마다 독립적으로 연결하는 스위칭부를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 복수의 데이터 라인에 각각 연결된 복수의 스위치를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치 중 적어도 하나는,
    2방향(2way) 스위치인 것으로 하는 엑스선 영상 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 2방향 스위치는,
    상기 복수의 데이터 라인 중 p(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수)개의 데이터 라인을 선택적으로 연결하는 엑스선 영상 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 선택적으로 연결된 p 개의 데이터 라인으로부터 획득되는 신호는 하나로 결합되어 상기 리드아웃 회로에 입력되는 엑스선 영상 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치는,
    시간차를 두어 p(p는 한 비닝 세트에 포함되는 데이터 라인의 개수)개씩 온(on) 상태가 되는 엑스선 영상 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 엑스선 검출기는,
    2차원으로 배열되어 입사된 엑스선에 대응되는 신호를 출력하는 복수의 픽셀;
    상기 복수의 픽셀을 행(row) 방향으로 연결하는 복수의 게이트 라인;
    상기 복수의 픽셀을 열(column) 방향으로 연결하는 복수의 데이터 라인; 및
    상기 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 픽셀로부터 신호를 획득하는 리드아웃 회로;를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 리드아웃 회로는,
    상기 복수의 데이터 라인으로부터 획득되는 신호를 p 개씩(p는 한 비닝 세트에 포함되는 데이터 라인의 개수) 시간차를 두어 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 엑스선 영상 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서의 출력단에 연결되는 p개의 증폭기를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 엑스선 검출기는,
    비닝 패턴을 변경하여 동일한 장면에 대해 서로 다른 픽셀 정보를 갖는 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 엑스선 영상 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    제1해상도 영상과 제2해상도 영상의 관계를 공간 영역에서 분석하여 제2해상도 영상을 복원하는 공간 도메인 방법(spatial domain method) 및 제1해상도 영상과 제2해상도 영상의 관계를 주파수 영역에서 분석하여 제2해상도 영상을 복원하는 주파수 도메인 방법(frequency domain method) 중 적어도 하나를 사용하는 엑스선 영상 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 엑스선 검출기에 의해 검출되는 엑스선을 조사하는 엑스선 소스를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 엑스선 검출기는,
    복수의 프레임 영상으로 구성되는 동영상을 획득하고,
    상기 복수의 프레임 영상은,
    상기 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 포함하는 엑스선 영상 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 프레임 영상이 입력될 때마다 상기 제2해상도 엑스선 영상을 복원하는 엑스선 영상 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는,
    상기 프레임 영상이 미리 설정된 수만큼 입력되면, 상기 미리 설정된 수의 프레임 영상을 이용하여 상기 제2해상도 엑스선 영상을 복원하는 엑스선 영상 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 복원된 제2해상도 엑스선 영상을 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 엑스선 영상 장치.
  19. 픽셀 비닝(pixel binning)에 적용되는 비닝 패턴(binning pattern)을 변경하여 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 이용하여 제2해상도 엑스선 영상을 복원하는 단계를 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 비닝 패턴을 변경하는 것은,
    상기 비닝 패턴을 적어도 한 픽셀 크기만큼 가로 또는 세로 방향으로 시프트(shift)하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
    2차원으로 배열되어 입사된 엑스선에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 복수의 픽셀;
    상기 복수의 픽셀을 행(row) 방향으로 연결하는 복수의 게이트 라인; 및
    상기 복수의 픽셀을 열(column) 방향으로 연결하는 복수의 데이터 라인; 및
    상기 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 픽셀로부터 신호를 획득하는 리드아웃 회로를 포함하는 엑스선 검출기를 이용하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
    상기 복수의 데이터 라인 중 p (p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수) 개의 데이터 라인을 선택적으로 연결하고, 상기 연결된 p 개의 데이터 라인으로부터 획득되는 신호를 하나로 결합하여 상기 리드아웃 회로에 입력하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
    상기 복수의 데이터 라인을 p개씩 시간차를 두어 상기 리드아웃 회로에 연결하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
    상기 복수의 데이터 라인으로부터 획득되는 신호를 p 개씩(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수) 시간차를 두어 출력하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
    복수의 프레임 영상으로 구성되는 동영상을 획득하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
    상기 프레임 영상이 입력될 때마다 상기 제2해상도 엑스선 영상을 복원하는 것을 포함하는 엑스선 영상 장치
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 제1해상도 엑스선 영상을 획득하는 단계는,
    상기 프레임 영상이 미리 설정된 수만큼 입력되면, 상기 미리 설정된 수의 프레임 영상을 이용하여 상기 제2해상도 엑스선 영상을 복원하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  28. 제 19 항에 있어서,
    상기 복원된 제2해상도 엑스선 영상을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 엑스선 영상 장치의 제어방법.
  29. 입사된 엑스선에 대응되는 신호를 출력하는 복수의 픽셀로 이루어진 2차원 픽셀 어레이;
    상기 복수의 픽셀을 행(row) 방향으로 연결하는 복수의 게이트 라인;
    상기 복수의 픽셀을 열(column) 방향으로 연결하는 복수의 데이터 라인;
    상기 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 픽셀로부터 신호를 획득하는 리드아웃 회로;
    상기 복수의 데이터 라인과 상기 리드아웃 회로를 데이터 라인마다 독립적으로 연결하는 스위칭부; 및
    픽셀 비닝(pixel binning)에 적용되는 비닝 패턴(binning pattern)을 변경하여 복수의 엑스선 영상을 획득하도록 상기 스위칭부를 제어하는 검출기 제어부;를 포함하는 엑스선 검출기.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 라인에 온(on) 신호를 인가하는 게이트 드라이버를 더 포함하고,
    상기 검출기 제어부는,
    상기 게이트 드라이버와 상기 스위칭부를 제어하여 상기 비닝 패턴을 구성하는 복수의 비닝 세트 각각에 대응되는 게이트 라인과 데이터 라인을 선택하는 엑스선 검출기.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 복수의 데이터 라인에 각각 연결된 복수의 스위치를 포함하는 엑스선 검출기.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 스위치 중 적어도 하나는,
    2방향(2way) 스위치인 것으로 하는 엑스선 검출기.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 2방향 스위치는,
    상기 복수의 데이터 라인 중 p(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수)개의 데이터 라인을 선택적으로 연결하는 엑스선 검출기.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 선택적으로 연결된 p 개의 데이터 라인으로부터 획득되는 신호는 하나로 결합되어 상기 리드아웃 회로에 입력되는 엑스선 검출기.
  35. 제 34 항에 있어서.
    상기 리드아웃 회로는,
    상기 스위칭부에서 결합된 신호를 증폭시키는 증폭기를 포함하는 엑스선 검출기.
  36. 제 31 항에 있어서.
    상기 복수의 스위치는,
    시간차를 두어 p(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수)개씩 온(on) 상태가 되는 엑스선 검출기.
  37. 입사된 엑스선에 대응되는 신호를 출력하는 복수의 픽셀로 이루어진 2차원 픽셀 어레이;
    상기 복수의 픽셀을 행(row) 방향으로 연결하는 복수의 게이트 라인;
    상기 복수의 픽셀을 열(column) 방향으로 연결하는 복수의 데이터 라인;
    상기 복수의 데이터 라인을 통해 상기 복수의 픽셀로부터 신호를 획득하는 리드아웃 회로; 및
    픽셀 비닝(pixel binning)에 적용되는 비닝 패턴(binning pattern)을 변경하여 복수의 엑스선 영상을 획득하도록 상기 리드아웃 회로를 제어하는 검출기 제어부;를 포함하는 엑스선 검출기.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 리드아웃 회로는,
    상기 복수의 데이터 라인으로부터 입력되는 신호를 p 개씩(p는 한 비닝 세트에 포함되는 열의 개수) 시간차를 두어 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 엑스선 검출기.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 멀티플렉서에서 출력되는 신호를 증폭시키는 증폭기를 더 포함하는 엑스선 검출기.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 라인에 온(on) 신호를 인가하는 게이트 드라이버를 더 포함하고,
    상기 검출기 제어부는,
    상기 게이트 드라이버와 상기 리드아웃 회로를 제어하여 상기 비닝 패턴을 구성하는 복수의 비닝 세트 각각에 대응되는 게이트 라인과 데이터 라인을 선택하는 엑스선 검출기.
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