KR101264125B1 - Line optical source module for digital x-ray image detector using optical switching readout - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A line light source module for a digital X-ray image detector using a light switching method is provided to improve image quality by preventing speckles. CONSTITUTION: A dispersion plate diffuses light outputted from an LED array. A prism sheet(115) makes light go straight. A slit forms the straight light inside. A reflecting plate(120) converts the light into a line beam of a pixel size using the slit. A lens array(125) forms the line beam in a light switching domain.

Description

광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스―선 영상 검출기를 위한 라인 광원 모듈{Line optical source module for digital X-ray image detector using optical switching readout}Line optical source module for digital X-ray image detector using optical switching readout

본 발명은 디지털 엑스-선 영상 검출기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 라인 광원 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a digital x-ray image detector, and more particularly, to a line light source module for a digital x-ray image detector using a light switching method.

일반적으로, 엑스-선(X-선)의 투과성질을 이용하여 환자의 신체부위나 물체를 투시하여 촬영하는 의료용 또는 산업용의 디지털 엑스-선 영상 검출기는 널리 사용되고 있다. 이러한 디지털 엑스-선 영상 검출기는 엑스-선 영상 정보를 가져오기 위하여 픽셀화된 readout PCL(광 도전 층, photo conductive layer)에 TFT(thin film transistor)를 사용하고 있다.In general, a medical or industrial digital X-ray image detector which photographs a body part or an object of a patient using X-ray transmission characteristics is widely used. The digital X-ray image detector uses a thin film transistor (TFT) in a pixelated readout PCL (photo conductive layer) to obtain X-ray image information.

그러나 TFT를 사용하여 영상 정보를 readout(판독)하는 방식은 픽셀 사이즈가 작아지면 노이즈가 증가하기 때문에 영상의 해상도(resolution)를 향상시키기 위한 픽셀의 소형화에 어려움이 있을 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 근래에 제안되는 방식으로 기존의 TFT 스위칭을 사용하지 않고 광 스위칭을 이용하여 영상 정보를 readout하는 방식이 개발되고 있다.However, a method of reading out image information using TFTs may have difficulty in miniaturizing pixels for improving resolution of an image because noise increases as the pixel size decreases. In order to solve such a problem, a method of reading out image information by using optical switching has been developed in recent years without using conventional TFT switching.

도 1은 종래 기술에 따른 광 스위칭을 이용하여 영상 정보를 readout하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다.1 is an exemplary diagram for explaining a principle of reading out image information by using optical switching according to the related art.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기는 엑스-선 발생장치에 의해 발생된 엑스-선을 촬영하고자하는 물체나 인체를 투과시켜 물체의 영상 정보를 가지고 영상 센서 표면으로 입사시키게 된다.As shown in FIG. 1, a digital X-ray image detector using a conventional light switching method has image information of an object by transmitting an object or a human body to take an X-ray generated by an X-ray generator. Incident on the surface of the image sensor.

그러면 그림 (a)처럼 양단에 전압을 인가하고 엑스-선이 입사되면 엑스선 PCL에서 엑스선 변환 물질인 a-Se, CZT(CdZnTe), CdTe, PbI2, HgI2,PbO, BiI3 등의 광전도체를 거치면서 전자와 정공으로 변환된다. 양 전극에 인가전압에 의해 형성된 전계에 의해서 전자와 정공은 분리되어 정공은 상부전극으로 이동하고 전자는 하부전극으로 이동하다가 전하 수집층(CAL, Charge Accumulation Layer)에 모이게 된다.Then, when voltage is applied at both ends as shown in Fig. (A), when X-rays are incident, photoconductors such as a-Se, CZT (CdZnTe), CdTe, PbI 2 , HgI 2 , PbO, BiI 3, etc. It is converted into electrons and holes while going through. Electrons and holes are separated by an electric field formed by an applied voltage at both electrodes, holes move to the upper electrode, electrons move to the lower electrode, and are collected in a charge accumulation layer (CAL).

readout PCL에서 전자를 수집하기 위하여 우선 그림(b)처럼 상부전극에 (-) 전극을 접지로 변환하면 상부전극과 하부전극에 CAL에 수집된 전자에 의해 정공이 유도되어 전체적으로 내부 전계를 상쇄시킨다.To collect electrons from the readout PCL, first convert the negative electrode to ground as shown in Fig. (b) and the holes are induced by the electrons collected in the CAL at the upper and lower electrodes, canceling the internal electric field as a whole.

CAL에 축적된 전자를 readout PCL에서 읽기 위하여 그림 (c)처럼 readout PCL에 빛을 쪼이면 readout PCL에 전하 즉, 정공과 전자가 새로 생성이 된다. 이 때 새로 생긴 정공은 CAL에 축적되어 있는 전자와 결합하여 사라지고, 결합한 정공의 수만큼의 전자를 readout PCL의 출력단에서 영상 정보를 반영하는 전하를 획득한다.In order to read the electrons accumulated in the CAL from the readout PCL, as shown in (c), when the light is read from the readout PCL, charges, holes and electrons are newly generated in the readout PCL. At this time, the newly formed holes disappear by combining with the electrons accumulated in the CAL, and as many electrons as the combined holes are acquired, a charge reflecting the image information is obtained at the output of the readout PCL.

이처럼 영상 정보를 읽기 위해서는 readout PCL에 빛을 조사하여야 하는데, 픽셀 사이즈로 구성된 라인 형태의 광발생 장치를 기계적으로 이동시키면서 레이저로 구성된 라인 빔을 조사하게 된다. 그러나 이 방법은 픽셀 사이즈의 라인 빔을 생성하기 위해서 시준렌즈, Cylindrical 렌즈, 미러, 광학부품과 이를 지지하는 마운트(mount) 등이 필요하고 레이저의 직진성으로 인해서 광축을 정렬 및 고정해야하는 어려움으로 인해 제작이 용이하지 않은 문제점이 존재한다. 또한 X-선 디텍터(detector) 패널이 용도에 따라서 사이즈가 크기 때문에 한 개의 레이저 광원을 사용할 수 없고 다수의 레이저 광원을 사용해야 하므로 각 레이저광원이 만들어 내는 라인광원을 한 열로 정렬해야 하고 두 라인광원이 만나는 부분에서 광출력 균일성을 유지하기 어려운 면이 존재한다.In order to read image information, light must be irradiated to a readout PCL. A line beam composed of a laser is irradiated while mechanically moving a light generating device having a pixel shape of a line. However, this method requires a collimating lens, a cylindrical lens, a mirror, an optical component and a mount for supporting the same, and due to the difficulty of aligning and fixing the optical axis due to the straightness of the laser. This not easy problem exists. In addition, because the X-ray detector panel is large in size depending on the application, one laser light source cannot be used and multiple laser light sources must be used. Therefore, the line light source generated by each laser light source must be aligned in a row. There is a side that is difficult to maintain the light output uniformity at the meeting portion.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 레이저 다이오드 어레이를 사용하지 않고 LED 어레이를 사용하고, 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기(영상 검출기의 X-선 센서)를 구동하기 위한 라인(line) 광원 모듈을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is a line for driving a digital X-ray image detector (an X-ray sensor of the image detector) using an LED array, without using a laser diode array, and using a light switching method ) To provide a light source module.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 라인 광원 모듈은, 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 라인(line) 광원 모듈에 관한 것으로서, LED(light emitting diode) 어레이; 상기 LED 어레이로부터 출력되는 광을 확산하는 확산판; 상기 확산판에 의해 확산되는 광을 직진하도록 하는 프리즘 시트(prism sheet); 상기 프리즘 시트에 의해 직진하는 광을 내부에 형성된 슬릿(slit)을 이용하여 픽셀 사이즈의 라인 빔(line beam)으로 변환하여 생성하는 반사판; 및 상기 반사판으로부터 출력되는 라인 빔을 상기 디지털 엑스-선 영상 검출기에 포함된 X-선 센서의 광 스위칭 readout 영역에 형성시키는 렌즈 어레이를 포함할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the line light source module according to an embodiment of the present invention, relates to a line light source module for a digital X-ray image detector using a light switching method, LED (light emitting diode) array ; A diffuser plate configured to diffuse light output from the LED array; A prism sheet for straightening the light diffused by the diffusion plate; A reflection plate for converting the light traveling straight by the prism sheet into a line beam having a pixel size using a slit formed therein; And a lens array configured to form a line beam output from the reflector in an optical switching readout area of an X-ray sensor included in the digital X-ray image detector.

상기 반사판의 슬릿에 의해 라인 빔으로 생성되지 않는 광은 상기 반사판의 슬릿을 제외한 영역에 의해 상기 프리즘 시트로 반사되고, 상기 반사된 광은 다시 상기 프리즘 시트에 의해 재 반사되어 라인 빔을 생성할 수 있다.Light that is not generated as a line beam by the slits of the reflecting plate is reflected to the prism sheet by an area except the slits of the reflecting plate, and the reflected light is again reflected by the prism sheet to generate a line beam. have.

상기 렌즈 어레이는 다수의 GRIN(gradient index) 렌즈들을 포함할 수 있다.The lens array may include a plurality of gradient index (GRIN) lenses.

본 발명에 따른 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 라인 광원 모듈은 LED를 사용함으로써 가간섭성 레이저를 사용했을 때 발생할 수 있는 스펙클(speckle)이 없어 화질의 질을 향상시킬 수 있다.The line light source module for the digital X-ray image detector using the light switching method according to the present invention can improve the quality of image quality because there is no speckle that can occur when using an incoherent laser by using LED. have.

본 발명에 따른 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 라인 광원 모듈은 LED와, 프리즘 시트 및 반사판과 같은 광학필름을 사용하기 때문에 광학부품과 광학기구가 필요한 레이저를 사용했을 때 보다 기구적으로 소형화가 가능하다.Since the line light source module for the digital X-ray image detector using the light switching method according to the present invention uses an optical film such as an LED and a prism sheet and a reflecting plate, it is more mechanical than when using a laser that requires an optical component and an optical instrument. Miniaturization is possible.

본 발명에 따른 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 라인 광원 모듈은 디지털 엑스-선 영상 검출기의 X-선 센서에 입력되는 광 출력(광세기)을 증가시킬 수 있다. 그 결과, X-선 센서에 의해 획득(검출)되는 X-선 영상의 화질(품질)이 개선될 수 있고, X-선 센서는 readout(읽기) 효율성이 향상되어 영상 정보를 빠르게 획득할 수 있다.The line light source module for the digital X-ray image detector using the light switching method according to the present invention can increase the light output (light intensity) input to the X-ray sensor of the digital X-ray image detector. As a result, the image quality (quality) of the X-ray image acquired (detected) by the X-ray sensor can be improved, and the X-ray sensor can acquire image information quickly by improving readout efficiency. .

본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 라인(line) 광원 모듈을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 라인 광원 모듈의 실제 제품을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2 또는 도 3에 도시된 라인 광원 모듈의 픽셀별 광 출력 특성을 나타내는 그래프(graph)이다.
도 5는 도 2 또는 도 3에 도시된 라인 광원 모듈의 균일도를 설명하는 그래프이다.
도 6은 도 2 또는 도 3에 도시된 라인 광원 모듈을 이용하여 얻은 X-선 영상 이미지를 나타내는 도면이다.In order to more fully understand the drawings used in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.
1 is a diagram illustrating a digital X-ray image detector using a conventional light switching method.
2 is a diagram illustrating a line light source module for a digital X-ray image detector using an optical switching method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an actual product of the line light source module illustrated in FIG. 2.
FIG. 4 is a graph showing light output characteristics of pixels of the line light source module illustrated in FIG. 2 or 3.
FIG. 5 is a graph illustrating the uniformity of the line light source module illustrated in FIG. 2 or 3.
FIG. 6 is a diagram illustrating an X-ray image image obtained by using the line light source module illustrated in FIG. 2 or 3.

본 발명 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.In order to fully understand the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail by explaining embodiment of this invention with reference to attached drawing. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

광 스위칭 readout 방식의 X-선 센서를 구동하기 위해, 픽셀 사이즈의 라인(line) 광원(라인의 폭이 하나의 픽셀의 폭인 라인광원(선광원))이 필요하다. 상기 라인 광원으로 레이저 다이오드 어레이가 사용될 수 있다. 왜냐하면 레이저 다이오드로부터 발생되는 광은 그 성격상 직진성이 우수하여 렌즈를 사용하여 픽셀 사이즈의 라인 광원을 만들기가 용이할 수 있기 때문이다.In order to drive the X-ray sensor of the optical switching readout method, a pixel size line light source (line light source (line light source whose width of one pixel is the width of one pixel)) is required. A laser diode array may be used as the line light source. This is because the light generated from the laser diode is excellent in its straightness, which makes it easy to make a pixel size line light source using a lens.

그러나 상기 레이저 다이오드 어레이 방식에 있어서, 레이저 다이오드 어레이에 포함된 각각의 레이저 다이오드들로부터 출력(출사)되는 출력광의 광축이 서로 다를 수 있다. 이것은 레이저 다이오드를 기판에 마운팅(mounting)할 때 발생하는 공정상의 공차(tolerance)로 인한 오차이다. 또한 GaN 기반 레이저 다이오드의 경우 웨이퍼 상의 레이저 다이오드 칩이 연달아 붙어있는 동일한 칩 바(chip bar)에서 레이저 다이오드 거울면을 형성해도 GaN 웨이퍼의 결정의 불안정성 때문에 레이저 다이오드 출력빔의 지향각(pointing angle)이 각각 다른 경우가 많아 일직선의 라인 광을 구성하기가 힘들 수 있다.However, in the laser diode array method, the optical axes of the output light outputted from the laser diodes included in the laser diode array may be different from each other. This is an error due to process tolerances that occur when mounting a laser diode to a substrate. In addition, in the case of GaN-based laser diodes, even if the laser diode mirror surface is formed on the same chip bar in which laser diode chips on the wafer are continuously attached, the pointing angle of the laser diode output beam is increased due to the instability of the crystal of the GaN wafer. In many cases, it may be difficult to construct straight line light.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 라인 광원 모듈을 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating a line light source module for a digital X-ray image detector using an optical switching method according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 디지털 엑스-선(X-선) 영상 검출기는, LED 어레이(105), 확산판(110), 프리즘 시트(prism sheet)(115), 반사판(120), 렌즈 어레이(125), 및 X-선 센서(130)를 포함한다. LED 어레이(105), 확산판(Diffuser Sheet)(110), 프리즘 시트(115), 반사판(120), 렌즈 어레이(lens array)(125), 및 X-선 센서(130)가 순서대로 적층되어 디지털 엑스-선 영상 검출기가 형성될 수 있다.2, the digital X-ray (X-ray) image detector may include an LED array 105, a diffusion plate 110, a prism sheet 115, a reflector 120, and a lens array ( 125, and X-ray sensor 130. The LED array 105, the diffuser sheet 110, the prism sheet 115, the reflector 120, the lens array 125, and the X-ray sensor 130 are sequentially stacked. A digital x-ray image detector can be formed.

LED 어레이(105), 확산판(110), 프리즘 시트(prism sheet)(115), 반사판(120), 및 렌즈 어레이(125)는 본 발명의 라인 광원 모듈에 포함된다. 라인 광원 모듈은 X-선 센서(130)가 영상 신호를 수집하도록 소정의 파장을 갖는 광을 발생시킨다. 상기 라인 광원 모듈(LED 라인 광원 모듈)의 실제 제품이 도 3에 도시되어 있다.The LED array 105, the diffuser plate 110, the prism sheet 115, the reflector plate 120, and the lens array 125 are included in the line light source module of the present invention. The line light source module generates light having a predetermined wavelength so that the X-ray sensor 130 collects an image signal. The actual product of the line light source module (LED line light source module) is shown in FIG. 3.

다시 도 2를 참조하면, LED 어레이(light emitting diode array)(105)는 LED패널로서, 일렬로 배치되는 다수의 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 상기 발광 다이오드 하나는 하나의 픽셀(pixel)에 대응한다. 발광 다이오드는, 예를 들어, 청색 빛을 발생하는 다이오드일 수 있다.Referring back to FIG. 2, the light emitting diode array 105 is an LED panel and may include a plurality of light emitting diodes (LEDs) arranged in a line. One light emitting diode corresponds to one pixel. The light emitting diode may be, for example, a diode that generates blue light.

확산판(110)은 LED 어레이(105)로부터 출력되는 광을 확산한다. The diffuser plate 110 diffuses the light output from the LED array 105.

프리즘 시트(115)는 프리즘 필름으로서 확산판(110)에 의해 확산되는 광을 직진하도록 한다. 즉, 프리즘 시트(115)는 확산판(110)에 의해 확산되는 광의 직진성을 향상시킬 수 있다. 프리즘 시트(115)는 측광(side light)을 정면광으로 바꾸고 방사하는 광을 집광시켜 휘도를 높일 수 있고, 다수의 프리즘들(프리즘 패턴들)을 포함할 수 있다.The prism sheet 115 allows the light diffused by the diffusion plate 110 to go straight as a prism film. That is, the prism sheet 115 may improve the straightness of the light diffused by the diffusion plate 110. The prism sheet 115 may increase the brightness by converting side light into front light and focusing the emitted light, and may include a plurality of prisms (prism patterns).

반사판(120)은 반사 필름으로서 프리즘 시트(115)에 의해 직진하는 광을 내부에 형성된 슬릿(slit)을 이용하여 픽셀 사이즈의 라인 빔(line beam)으로 변환하여 생성한다. 상기 슬릿은 픽셀 슬릿으로 언급될 수 있으며, 라인 형태의 연결된 다수의 단위 슬릿들을 포함할 수 있다. 반사판(120)은 프리즘 시트(115)에 의해 직진하는 광을 슬릿을 이용하여 픽셀 사이즈의 라인 빔으로 한정(definition)(정의 또는 생성)한다. 반사판(120)의 슬릿에 의해 라인 빔으로 한정되지 않는 광은 반사판(120)의 슬릿을 제외한 영역(반사면)에 의해 프리즘 시트(115)로 반사되고, 상기 반사된 광은 다시 프리즘 시트(115)에 의해 재반사되어 렌즈 어레이(125)로 조사될 라인 빔을 재생(생성)하는 기능을 수행한다.The reflector 120 is generated by converting light traveling straight by the prism sheet 115 into a line beam having a pixel size using a slit formed therein. The slit may be referred to as a pixel slit, and may include a plurality of connected unit slits in a line form. The reflecting plate 120 defines (defines or generates) light traveling straight by the prism sheet 115 to a line beam of pixel size using slits. Light not limited to the line beam by the slit of the reflecting plate 120 is reflected to the prism sheet 115 by an area (reflection surface) excluding the slit of the reflecting plate 120, and the reflected light is again reflected by the prism sheet 115. ) To reproduce (generate) the line beam to be reflected back to the lens array 125 to be irradiated.

렌즈 어레이(lens array)(125)는 예를 들어 GRIN(gradient index) 렌즈 어레이로서, 반사판(120)으로부터 출력되는(나오는) 라인 빔을 상기 디지털 엑스-선 영상 검출기에 포함된 X-선 센서(130)의 광 스위칭 readout 영역(또는 readout PCL(광 도전 층, photo conductive layer))에 라인 형태로 형성(집광 또는 집속)시킬 수 있다. 렌즈 어레이(125)는 다수의 GRIN 렌즈(굴절률 분포 렌즈)들을 포함하는 그린 렌즈 어레이일 수 있다. GRIN 렌즈(그린 렌즈)는 소정의 굴절률 기울기가 있고 렌즈작용이 있는 유리로서 굴곡이 진 형태의 표면 대신에 평평한 광학 표면을 사용하며 평행하게 입사되는 빛을 한 점으로 모으고(집광하고) 예를 들어 원통형(cylindrical) 구조를 가질 수 있다.The lens array 125 is, for example, a GRIN (gradient index) lens array. The lens array 125 includes an X-ray sensor included in the digital X-ray image detector to output a line beam output from the reflector 120. The light switching readout region (or readout PCL (photo conductive layer)) of the 130 may be formed (condensed or focused) in a line form. The lens array 125 may be a green lens array including a plurality of GRIN lenses (refractive index distribution lenses). GRIN lenses are lenses with a certain refractive index gradient and are lenticular glass that use a flat optical surface instead of curved surfaces and collect (collect) light incident in parallel at one point, for example It may have a cylindrical structure.

X-선 센서(130)는 예를 들어 라인 형태의 X-선 센서로서, X-선 촬영 영상을 디지털 출력으로 변환할 수 있다. X-선 센서(130)는 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 X-선 센서일 수 있다. 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기는 엑스-선 발생장치에 의해 발생된 엑스-선을 촬영하고자 하는 물체나 인체를 투과시켜 물체의 영상 정보를 가지고 X-선 센서(130) 표면으로 입사시키게 된다. 상기 광 스위칭 방식은 엑스-선을 흡수하여 직접적으로 전자와 정공을 생성시키는 전도체를 사용하여 엑스-선의 흡수율을 증가시킬 수 있고, 적은 노이즈와 높은 DQE(Detective Quantum Efficiency)를 확보할 수 있다.The X-ray sensor 130 is, for example, a line-shaped X-ray sensor, and may convert an X-ray photographed image into a digital output. The X-ray sensor 130 may be an X-ray sensor for a digital X-ray image detector using a light switching scheme. The digital X-ray image detector using the light switching method penetrates the object or the human body to capture the X-ray generated by the X-ray generator and enters the surface of the X-ray sensor 130 with the image information of the object. Let's go. The optical switching method can increase the absorption rate of X-rays by using a conductor that directly absorbs X-rays to generate electrons and holes, and can secure low noise and high Detective Quantum Efficiency (DQE).

X-선 센서(130)는 상부전극, 엑스선 PCL, CAL(charge accumulation layer, 전하 수집층), readout PCL(photo conductive layer), 및 하부전극을 포함할 수 있다.The X-ray sensor 130 may include an upper electrode, an X-ray PCL, a charge accumulation layer (CAL), a readout photo conductive layer (PCL), and a lower electrode.

양단(상부 전극 및 하부전극)에 전압을 인가하고 엑스-선이 상부전극을 통해 입사(흡수)되면 엑스선 PCL에서 엑스선 변환 물질인 a-Se, CZT(CdZnTe), CdTe, PbI2, HgI2, PbO, BiI3 등의 광전도체를 거치면서 전자와 정공으로 변환된다. 양 전극에 인가전압에 의해 형성된 전계에 의해서 전자와 정공은 분리되어 정공은 상부전극으로 이동하고 전자는 하부전극으로 이동하다가 전하 수집층(CAL)에 모이게 된다.When voltage is applied to both ends (upper electrode and lower electrode) and X-rays are incident (absorbed) through the upper electrode, the X-ray PCL materials, a-Se, CZT (CdZnTe), CdTe, PbI 2 , HgI 2 , Through photoconductors such as PbO and BiI 3 , they are converted into electrons and holes. Electrons and holes are separated by an electric field formed by an applied voltage on both electrodes, holes move to the upper electrode, electrons move to the lower electrode, and are collected in the charge collection layer CAL.

readout PCL에서 전자를 수집하기 위하여 상부전극에 (-) 전극을 접지로 변환하면 상부전극과 하부전극에 CAL에 수집된 전자에 의해 정공이 유도되어 전체적으로 내부 전계를 상쇄시킨다.When the negative electrode is converted to ground in the upper electrode to collect electrons in the readout PCL, holes are induced by the electrons collected in the CAL at the upper electrode and the lower electrode, thereby canceling the internal electric field as a whole.

CAL에 축적된 전자를 readout PCL에서 읽기(readout) 위하여 readout PCL에 자외선 또는 가시광선 등과 같은 빛을 하부 전극에 쪼이면(조사하면) readout PCL에 전하 즉, 정공과 전자가 새로 생성이 된다. 이 때 새로 생긴 정공은 CAL에 축적되어 있는 전자와 결합하여 사라지고, 결합한 정공의 수만큼의 전자를 readout PCL의 출력단에서 수집하여 영상 정보(엑스-선에 의해 촬영된 신호)를 반영하는 전하를 획득한다. 이처럼 영상 정보를 읽기 위해서는 readout PCL에 빛을 조사하여야 하는데, 픽셀 사이즈로 구성된 라인 형태의 광발생 장치인 LED 어레이(105)가 기계적으로 이동될 수 있다. 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기의 X-선 센서의 일례는 본 출원인에 의해 출원된 한국특허출원번호 10-2011-0119608에 기재되어 있으므로, X-선 센서(130)에 대한 보다 상세한 설명은 한국특허출원번호 10-2011-0119608이 참조될 수 있다.In order to read out the electrons accumulated in the CAL from the readout PCL, when light such as ultraviolet light or visible light is applied to the lower electrode (irradiated) to the lower electrode, charges, that is, holes and electrons, are newly generated in the readout PCL. At this time, the new hole disappears by combining with the electrons accumulated in the CAL, and as many electrons as the combined holes are collected at the output terminal of the readout PCL, a charge reflecting the image information (signal captured by the X-ray) is obtained. do. In order to read image information, light must be irradiated to the readout PCL, and the LED array 105, which is a line type light generating device composed of pixel sizes, may be mechanically moved. An example of an X-ray sensor of a digital X-ray image detector using an optical switching method is described in Korean Patent Application No. 10-2011-0119608 filed by the present applicant, so that the X-ray sensor 130 is more detailed. Reference may be made to Korean Patent Application No. 10-2011-0119608.

전술한 바와 같이, 본 발명의 라인 광원 모듈은 픽셀 사이즈의 라인 빔(라인 광원)을 정확히 정의할 수 있는 픽셀 사이즈의 선폭을 가지는 슬릿을 가지는 반사판(120) 등을 포함하므로, 충분한 X-선에 의해 X-선 센서(130)의 내부에서 발생된 이미지 전하를 X-선 센서(130)가 충분히 읽을 수 있는 광량을 발생시킬 수 있다.As described above, the line light source module of the present invention includes a reflector plate 120 and the like having a slit having a line size of pixel size capable of accurately defining a line size (line light source) of pixel size, so that the X-ray As a result, the amount of light that the X-ray sensor 130 can read sufficiently can generate an image charge generated inside the X-ray sensor 130.

본 발명의 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 라인 광원 모듈의 실시예를 다시 설명하면 다음과 같다.An embodiment of a line light source module for a digital X-ray image detector using the light switching method of the present invention will be described as follows.

LED 어레이(105)에 포함된 LED 소자는 넓은 시야각(가시각)으로 인하여 광스위칭 readout X-선 센서(130)의 광스위칭 readout용 라인광(라인 광원)으로 사용하기 위해서 힘든 점이 있을 수 있다. 광스위칭 readout X-선 센서(130)의 라인 광원 빔의 특성은 픽셀 사이즈의 선폭을 가져야 하고 X-선에 의해서 발생된 전하를 충분히 읽을 수 있을 만큼의 광세기가 보장되어야 한다. 또한 위치별로 라인 광원(라인 광원의 출력 세기)의 균일도가 확보되어야 한다. 450(nm)의 파장을 가지는 청색 LED의 경우, 광 세기는 충분하나 소자 면적과 시야각이 크기 때문에 픽셀 사이즈의 빔폭을 갖는 라인광원(픽셀라인)으로 사용하기에는 청색 LED의 광세기가 충분하지 못할 수 있다. 또한 LED 어레이(105)에 포함된 각 소자(LED)의 사이즈가 크기 때문에 일렬로 배열할 경우 광세기의 균일도가 확보되기 어려울 수 있다.LED elements included in the LED array 105 may be difficult to use as a line light (line light source) for the optical switching readout of the optical switching readout X-ray sensor 130 due to the wide viewing angle (visibility). The characteristics of the line light source beam of the optical switching readout X-ray sensor 130 should have a pixel size line width and ensure the light intensity sufficient to read the charge generated by the X-rays. In addition, the uniformity of the line light source (output intensity of the line light source) should be ensured for each position. In the case of a blue LED having a wavelength of 450 nm, the light intensity is sufficient, but the light intensity of the blue LED may not be sufficient for use as a line light source (pixel line) having a pixel size beam width because of the large device area and viewing angle. have. In addition, since the size of each device (LED) included in the LED array 105 is large, it may be difficult to ensure the uniformity of the light intensity when arranged in a line.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서 확산판(110)을 쓰고 확산된 빔을 한방향으로 정렬해 주는 프리즘 필름(115)을 적용한다. 그 다음 반사판(120)의 슬릿(틈)을 이용하여 픽셀 사이즈의 빔(beam) 폭을 정의하고 슬릿을 통과하지 않은 광은 재생할 수 있는 반사면이 적용된 슬릿-반사 필름(120)을 적용한다. 그렇게 되면 내부적으로 슬릿을 통과하지 못한 광은 반사되고 재생되어 픽셀 슬릿(120)을 통과하는 광 출력(optical power)을 증가시킨다. 이렇게 슬릿을 나온 광은 GRIN 렌즈 어레이(125)를 통과한 후 X-선 센서(130)의 광 스위칭 readout 영역에 픽셀 사이즈의 라인광을 형성할 수 있다.Therefore, in order to solve this problem, a prism film 115 that uses a diffusion plate 110 and aligns the diffused beam in one direction is applied. A slit of the reflecting plate 120 is then used to define the beam width of the pixel size, and the slit-reflective film 120 to which the reflecting surface is applied is applied to the light that does not pass through the slit. The light that does not pass through the slit internally is then reflected and reproduced to increase the optical power through the pixel slit 120. The light exiting the slit may pass through the GRIN lens array 125 to form pixel size line light in the light switching readout area of the X-ray sensor 130.

도 4는 도 2 또는 도 3에 도시된 라인 광원 모듈의 픽셀별 광 출력 특성을 나타내는 그래프(graph)이다.FIG. 4 is a graph showing light output characteristics of pixels of the line light source module illustrated in FIG. 2 or 3.

도 4를 참조하면, 라인 광원 모듈(LED 광 모듈의 LED 어레이)의 단위 픽셀의 광 출력이, 요구되는 100(nW)(즉, 0.1(μW))을 충분히 초과함을 알 수 있다. 상기 100(nW)은 readout PCL에서 영상정보를 획득(검출)하기 위해 요구되는 픽셀 당(예를 들어, 200(㎛2)) 최소의 광 세기값일 수 있다. 도 3의 그래프의 X축의 전류는 LED 어레이(105)에 포함된 하나의 LED에 공급(제공)되는 전류일 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that the light output of the unit pixel of the line light source module (LED array of LED light modules) sufficiently exceeds the required 100 (nW) (that is, 0.1 (μW)). The 100 (nW) may be a minimum light intensity value per pixel (eg, 200 (μm 2 )) required for obtaining (detecting) image information in a readout PCL. The current along the X axis of the graph of FIG. 3 may be a current supplied (provided) to one LED included in the LED array 105.

도 5는 도 2 또는 도 3에 도시된 라인 광원 모듈의 균일도를 설명하는 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating the uniformity of the line light source module illustrated in FIG. 2 or 3.

도 5를 참조하면, 라인 광원 모듈의 길이 방향(가로 방향)의 거리(위치)에 따른 각각의 라인 빔의 강도(intensity)(광의 세기)의 균일도(평균값)가 약 80(%)로서 균일도가 효과적으로 확보됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, the uniformity (average value) of the intensity (light intensity) of each line beam according to the distance (position) in the longitudinal direction (horizontal direction) of the line light source module is about 80 (%). It can be seen that effectively secured.

도 6은 도 2 또는 도 3에 도시된 라인 광원 모듈을 이용하여 얻은 X-선 영상 이미지를 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an X-ray image image obtained by using the line light source module illustrated in FIG. 2 or 3.

도 6을 참조하면, 200(μm)×200(μm) 픽셀의 X-선 영상을 얻는 데 충분한 라인 선폭을 본 발명의 라인 광원 모듈이 가짐을 도 6의 X-선 영상을 통해 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, it can be seen through the X-ray image of FIG. 6 that the line light source module of the present invention has a line line width sufficient to obtain an X-ray image of 200 (μm) × 200 (μm) pixels.

전술한 본 발명의 실시예는 하나의 라인 광원 모듈을 예로 들어 설명되었지만, 본 발명은 광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 다수의 라인 광원 모듈들에도 적용될 수 있다.Although the above-described embodiment of the present invention has been described using one line light source module as an example, the present invention can be applied to a plurality of line light source modules for a digital X-ray image detector using a light switching method.

이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the embodiments have been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms are used herein, they are used for the purpose of describing the present invention only and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims or the claims. Therefore, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible from the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

105: LED 어레이
110: 확산판
115: 프리즘 시트
120: 반사판
125: 렌즈 어레이
130: X-선 센서105: LED array
110: diffuser plate
115: prism sheet
120: reflector
125: lens array
130: X-ray sensor

Claims (3)

광 스위칭 방식을 이용하는 디지털 엑스-선 영상 검출기를 위한 라인(line) 광원 모듈에 있어서,
LED(light emitting diode) 어레이;
상기 LED 어레이로부터 출력되는 광을 확산하는 확산판;
상기 확산판에 의해 확산되는 광을 직진하도록 하는 프리즘 시트(prism sheet);
상기 프리즘 시트에 의해 직진하는 광을 내부에 형성된 슬릿(slit)을 이용하여 픽셀 사이즈의 라인 빔(line beam)으로 변환하여 생성하는 반사판; 및
상기 반사판으로부터 출력되는 라인 빔을 상기 디지털 엑스-선 영상 검출기에 포함된 X-선 센서의 광 스위칭 readout 영역에 형성시키는 렌즈 어레이를 포함하는 라인 광원 모듈.A line light source module for a digital X-ray image detector using a light switching method,
Light emitting diode (LED) arrays;
A diffuser plate configured to diffuse light output from the LED array;
A prism sheet for straightening the light diffused by the diffusion plate;
A reflection plate for converting the light traveling straight by the prism sheet into a line beam having a pixel size using a slit formed therein; And
And a lens array configured to form a line beam output from the reflecting plate in an optical switching readout area of an X-ray sensor included in the digital X-ray image detector. 제1항에 있어서,
상기 반사판의 슬릿에 의해 라인 빔으로 생성되지 않는 광은 상기 반사판의 슬릿을 제외한 영역에 의해 상기 프리즘 시트로 반사되고, 상기 반사된 광은 다시 상기 프리즘 시트에 의해 재 반사되어 라인 빔을 생성하는 라인 광원 모듈.The method of claim 1,
Light that is not generated as a line beam by the slit of the reflecting plate is reflected to the prism sheet by a region excluding the slit of the reflecting plate, and the reflected light is again reflected by the prism sheet to generate a line beam Light source module. 제1항에 있어서,
상기 렌즈 어레이는 다수의 GRIN(gradient index) 렌즈들을 포함하는 라인 광원 모듈.The method of claim 1,
And the lens array comprises a plurality of gradient index (GRIN) lenses.
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