(57)【要約】【課題】高品質のイメージが得られるイメージセンサーを提供する。【解決手段】検出部で検出された電荷を増幅させ、入力端子、増幅端子、及び出力端子を含む電荷検出増幅部を備え、電荷検出増幅部は、入力端子と前記増幅端子との間に接続された第１キャパシタと、入力端子と前記増幅端子との間に接続された第１スイッチングユニットと、増幅端子と出力端子との間に接続された第２キャパシタと、出力端子と基準電圧端子との間に接続された第２スイッチングユニットと、を備えることを特徴とするイメージセンサー。【選択図】図１
2013070372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出部と、
前記検出部に接続された電荷検出増幅部と、を備え、
前記電荷検出増幅部は、前記検出部から信号を受信して前記信号を増幅するように構成され、
前記電荷検出増幅部は、入力端子及び出力端子を備え、
第１キャパシタ及び第２キャパシタが、前記入力端子と前記出力端子との間に電気的に接続され、
第１スイッチングユニットが、前記入力端子と前記出力端子との間に電気的に接続されることを特徴とするイメージセンシング装置。
【請求項２】
前記電荷検出増幅部は、増幅端子及び前記出力端子と、基準電圧端子との間に接続された第２スイッチングユニットをさらに備え、
前記第１キャパシタは、前記入力端子と前記増幅端子との間に電気的に接続され、
前記第２キャパシタは、前記増幅端子と前記出力端子との間に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンシング装置。
【請求項３】
前記電荷検出増幅部の前記入力端子は、反転入力端子及び非反転入力端子を備え、
前記増幅端子は、前記反転入力端子及び非反転入力端子間の電圧を増幅することで得られた増幅電圧を出力するように構成されることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンシング装置。
【請求項４】
前記反転入力端子は、前記検出部に接続され、
前記非反転入力端子は、前記基準電圧端子に接続されることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンシング装置。
【請求項５】
前記第１キャパシタ及び前記第１スイッチングユニットは、前記反転入力端子と前記増幅端子との間に接続され、
前記第２スイッチングユニットは、前記非反転入力端子と前記出力端子との間に接続されることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンシング装置。
【請求項６】
前記第２スイッチングユニットに接続された遅延部をさらに備え、
前記第１スイッチングユニットは、リセット信号を受信した後でターンオンされるように構成され、
前記第２スイッチングユニットは、前記遅延部から遅延されたリセット信号を受信した後でターンオンされるように構成され、
前記遅延されたリセット信号は、前記リセット信号を遅延させる前記遅延部から得られることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンシング装置。
【請求項７】
前記第１及び第２スイッチングユニットは、リセット信号及び遅延されたリセット信号を受信することでターンオンされるように構成され、
前記第２スイッチングユニットは、前記第１スイッチングユニットに比べてさらに長い時間間隔においてターンオンされるように構成されることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンシング装置。
【請求項８】
前記第２キャパシタのキャパシタンスは、前記第１キャパシタのキャパシタンスより大きいことを特徴とする請求項２に記載のイメージセンシング装置。
【請求項９】
前記出力端子の出力電圧をデジタルイメージ情報に変換するように構成されたイメージコントロールユニットをさらに備える請求項１に記載のイメージセンシング装置。
【請求項１０】
前記イメージコントロールユニットは、カウンタを備え、
前記イメージコントロールユニットは、前記カウンタと前記電荷検出増幅部の前記出力端子との間に接続された比較部をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載のイメージセンシング装置。
【請求項１１】
Ｘ線検出部と、
前記Ｘ線検出部と接続された少なくとも一つのイメージセンシングユニットを備え、
前記少なくとも一つのイメージセンシングユニットそれぞれは、
前記Ｘ線検出部から信号を受信して前記信号を増幅するように構成された電荷検出増幅部を備え、
前記電荷検出増幅部は、入力端子及び出力端子を備え、
第１キャパシタ及び第２キャパシタが、前記入力端子と前記出力端子との間に電気的に接続され、
第１スイッチングユニットが、前記入力端子と前記出力端子との間に電気的に接続されることを特徴とするＸ線イメージセンシングモジュール。
【請求項１２】
前記電荷検出増幅部は、
増幅端子と、
前記出力端子と基準電圧端子との間に接続された第２スイッチングユニットとをさらに備え、
前記第１キャパシタは、前記入力端子と前記増幅端子との間に電気的に接続され、
前記第２キャパシタは、前記増幅端子と前記出力端子との間に電気的に接続され、
前記第１スイッチングユニットは、前記入力端子と前記増幅端子との間に電気的に接続されることを特徴とする請求項１１に記載のＸ線イメージセンシングモジュール。
【請求項１３】
前記第２スイッチングユニットに接続された遅延部をさらに備え、
前記遅延部は、リセット信号を受信し、遅延されたリセット信号を出力するように構成され、
前記第１スイッチングユニットは、リセット信号に応答してターンオンされるように構成され、
前記第２スイッチングユニットは、前記遅延されたリセット信号に応答してターンオンされるように構成され、
前記第２スイッチングユニットは、前記遅延されたリセット信号に応答して、前記第１スイッチングユニットがターンオンされた時間よりさらに長い時間間隔においてターンオンされるように構成されることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線イメージセンシングモジュール。
【請求項１４】
前記第２キャパシタのキャパシタンスは、前記第１キャパシタのキャパシタンスより大きいことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線イメージセンシングモジュール。
【請求項１５】
前記第１スイッチングユニット及び前記第１キャパシタは、前記入力端子と前記増幅端子との間に並列に接続されることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線イメージセンシングモジュール。
【請求項１６】
前記出力端子の出力電圧をデジタルイメージ情報に変換するように構成されたイメージコントロールユニットをさらに備える請求項１２に記載のＸ線イメージセンシングモジュール。
【請求項１７】
前記少なくとも一つのイメージセンシングユニットは、ビア及びパッドを介してイメージセンシングチップと電気的に接続されることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線イメージセンシングモジュール。
【請求項１８】
少なくとも一つの入力端子及び少なくとも一つの出力端子を含む増幅ユニットを備え、
第１キャパシタ及び第２キャパシタは、前記少なくとも一つの入力端子の第１入力端子と前記少なくとも一つの出力端子の第１出力端子との間に電気的に接続され、
第１スイッチングユニットが、前記第１入力端子と前記第１出力端子との間に電気的に接続されることを特徴とする電荷検出増幅器。
【請求項１９】
前記増幅ユニットは、増幅端子を備え、
第２スイッチングユニットは、前記出力端子と基準電圧端子との間に接続され、
前記第１キャパシタは、前記少なくとも一つの入力端子と前記増幅端子との間に電気的に接続され、
前記第２キャパシタは、前記増幅端子と前記少なくとも一つの出力端子との間に電気的に接続され、
前記第１スイッチングユニットは、前記少なくとも一つの入力端子と前記増幅端子との間に電気的に接続されることを特徴とする請求項１８に記載の電荷検出増幅器。
【請求項２０】
前記第１キャパシタ及び前記第１スイッチングユニットは、前記入力端子と前記増幅端子との間に並列に接続されることを特徴とする請求項１９に記載の電荷検出増幅器。
【請求項２１】
前記第２キャパシタのキャパシタンスは、前記第１キャパシタのキャパシタンスより大きいことを特徴とする請求項２０に記載の電荷検出増幅器。
【請求項２２】
前記第２スイッチングユニットと接続された遅延部をさらに備え、
前記遅延部は、第１パルス幅を持つリセット信号を受信し、前記第２スイッチングユニットをターンオンさせるための遅延されたリセット信号を出力するように構成され、
前記遅延されたリセット信号は、前記第１パルス幅より大きい第２パルス幅を持つことを特徴とする請求項２１に記載の電荷検出増幅器。
【請求項２３】
前記増幅ユニットは、反転入力端子及び非反転入力端子を含むＯＰ−ＡＭＰ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であり、
前記第１キャパシタは、前記反転入力端子と前記増幅端子との間に接続され、
前記第１スイッチングユニットは、前記反転入力端子と前記増幅端子との間に接続され、
前記基準電圧端子は、前記非反転入力端子に接続され、
前記増幅端子は、前記反転入力端子及び非反転入力端子における電圧間の差に基づいて増幅された電圧を出力するように構成されることを特徴とする請求項２２に記載の電荷検出増幅器。
【請求項２４】
前記出力端子と接続されたイメージ制御部をさらに備え、
前記イメージ制御部は、前記出力端子の出力電圧をデジタルイメージ情報に変換するように構成されることを特徴とする請求項１９に記載の電荷検出増幅器。
【請求項２５】
前記イメージ制御部は、前記出力端子の前記出力電圧をカウンティングしたものに基づいて、デジタルイメージ情報を生成するように構成されたカウンタを備えることを特徴とする請求項２４に記載の電荷検出増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサー及びイメージセンシングモジュールに係り、さらに詳細には、Ｘ線（Ｘ−ｒａｙ）イメージセンサー及びこれを備えるＸ線イメージセンシングモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線映像は、フィルムにＸ線を走査した後、フィルムを現像することで得られる。フィルムを用いたＸ線映像は、フィルム、現像液、現像機、ぼう大な量のフィルム保管場所などが必要であるという問題点を持つ。最近かかる問題点を解決するために、従来のフィルムなどを代替できるデジタルＸ線イメージセンサーが開発されることで、デジタル化したＸ線映像をハードディスクやＣＤなどのデジタル記録媒体に保管できるようになった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、高品質の映像を獲得できるイメージセンサー及びイメージセンシングモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によるイメージセンサーが提供される。前記イメージセンサーは、検出部で検出された電荷を増幅させ、入力端子、増幅端子、及び出力端子を含む電荷検出増幅部を備え、前記電荷検出増幅部は、前記入力端子と前記増幅端子との間に接続された第１キャパシタと、前記入力端子と前記増幅端子との間に接続された第１スイッチングユニットと、前記増幅端子と前記出力端子との間に接続された第２キャパシタと、前記出力端子と基準電圧端子との間に接続された第２スイッチングユニットと、を備える。
【０００５】
前記イメージセンサーの一例によれば、前記電荷検出増幅部の前記入力端子は、反転入力端子及び非反転入力端子を備え、前記増幅端子で、前記反転入力端子と前記非反転入力端子との電圧差が増幅された増幅電圧が出力される。
【０００６】
前記イメージセンサーの他の例によれば、前記反転入力端子は前記検出部と接続され、前記非反転入力端子は前記基準電圧端子と接続される。
【０００７】
前記イメージセンサーの他の例によれば、前記第１キャパシタ及び前記第１スイッチング素子は、前記反転入力端子と前記増幅端子との間に接続され、前記第２スイッチング素子は、前記非反転入力端子と前記出力端子との間に接続される。
【０００８】
前記イメージセンサーの他の例によれば、前記第２スイッチングユニットと接続された遅延部をさらに備える。
【０００９】
前記イメージセンサーの他の例によれば、前記第１スイッチングユニットは、リセット信号を受信してターンオンされ、前記第２スイッチングユニットは、前記リセット信号が前記遅延部により遅延された信号を受信してターンオンされる。
【００１０】
前記イメージセンサーの他の例によれば、前記第１スイッチングユニット及び前記第２スイッチングユニットは、リセット信号を受信してターンオンされ、前記第２スイッチングユニットがターンオンされる期間は、前記第１スイッチングユニットがターンオンされる期間より長い。
【００１１】
前記イメージセンサーの他の例によれば、前記第２キャパシタの容量は、前記第１キャパシタの容量より大きい。
【００１２】
前記イメージセンサーの他の例によれば、前記イメージセンサーは、前記出力端子の出力電圧をデジタルイメージ情報に変換するイメージ制御部をさらに備える。この場合、前記イメージ制御部は、カウンタを備える。
【００１３】
前記イメージセンサーの他の例によれば、前記イメージ制御部は、前記電荷検出増幅部の前記出力端子と前記カウンタとの間に接続された比較部をさらに備える。
【００１４】
前記イメージセンサーの他の例によれば、前記イメージセンサーは、複数の単一ピクセルを含むピクセルアレイをさらに備え、前記電荷検出部は、前記単一ピクセルそれぞれに備えられる。また、前記単一ピクセルは、互いに非同期的に動作する。
【００１５】
本発明の他の太陽によるイメージセンサーが提供される。前記イメージセンサーは、検出部で検出された電荷を増幅させ、前記検出部と接続された反転入力端子、基準電圧を受信する非反転入力端子、前記反転入力端子と前記非反転入力端子との電圧差が増幅された増幅電圧を出力する増幅端子、及び出力端子を含む電荷検出増幅部を備え、前記電荷検出増幅部は、前記反転入力端子と前記増幅端子との間に接続された第１キャパシタと、前記反転入力端子と前記増幅端子との間に接続された第１スイッチングユニットと、前記増幅端子と前記出力端子との間に接続された第２キャパシタと、前記出力端子と前記反転入力端子との間に接続された第２スイッチングユニットと、を備える。
【００１６】
本発明の一態様によるイメージセンシングモジュールが提供される。前記イメージセンシングモジュールは、直接フォトンカウンティング方式を用いたＸ線イメージセンシングモジュールであり、Ｘ線検出部と、前記Ｘ線検出部と電気的に接続され、複数の単一ピクセルを含むピクセルアレイを備える少なくとも一つのイメージセンシングチップと、を備え、前記ピクセルアレイ単一ピクセルそれぞれは、前記Ｘ線検出部で検出された電荷を増幅させ、入力端子、増幅端子及び出力端子を含む電荷検出増幅部を備え、前記電荷検出増幅部は、前記入力端子と前記増幅端子との間に接続された第１キャパシタと、前記入力端子と前記増幅端子との間に接続された第１スイッチングユニットと、前記増幅端子と前記出力端子との間に接続された第２キャパシタと、前記出力端子と前記入力端子間に接続された第２スイッチングユニットと、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の技術的思想によるイメージセンサーは、外部条件及び内部回路のいろいろな雑音に耐えられる特性を持つ。したがって、高品質の映像が得られる。
【００１８】
本発明の技術的思想によるイメージセンサーは、単純な回路構成だけでＣＤＳ（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｄｏｕｂｌｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ）技法を具現できる。したがって、単一ピクセルが互いに非同期的に動作する単一ピクセルそれぞれにＣＤＳ技法が適用され、それにより、高品質のＸ線デジタルイメージが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の技術的思想による一実施形態によるイメージセンサーを概略的に示す回路図である。
【図２】図１のイメージセンサーの動作方法を概略的に示すフローチャートである。
【図３】図２の動作方法によるリセット信号、遅延されたリセット信号、増幅電圧、及び出力電圧の波形を示すグラフである。
【図４】図１のイメージセンサーの動作方法を概略的に示すフローチャートである。
【図５】図４の初期化段階を具体的に示すフローチャートである。
【図６】従来技術によるイメージセンサーの出力電圧が外部条件の変動によって変化する態様を示すグラフである。
【図７】本発明の技術的思想による一実施形態によるイメージセンサーの出力電圧が外部条件の変動によって変化する態様を示すグラフである。
【図８】本発明の技術的思想による他の実施形態によるイメージセンサーを概略的に示す回路図である。
【図９】図８のイメージセンサーの動作につれて現れる増幅電圧、出力電圧、パルス電流、リセット信号、及び遅延されたリセット信号の波形を示すグラフである。
【図１０】本発明の技術的思想によるさらに他の実施形態によるイメージセンサーを概略的に示す回路図である。
【図１１】本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンシングモジュールを概略的に示す断面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ’断面図である。
【図１３】本発明の技術的思想による実施形態に他のＸ線測定装置を概略的に示す図面である。
【図１４】例示的な実施形態によるイメージセンサーの遅延部の非制限的な例に対応する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して本発明による望ましい実施形態を説明することで本発明を詳細に説明する。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく相異なる多様な形態で具現され、単に本実施形態は本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものである。図面で構成要素は、説明の便宜のためにそのサイズが誇張される。
【００２１】
以下で詳述される本発明の実施形態で用いられる用語は、該技術分野で通例的に知られている意味を持つ。例えば、少なくとも一つは最小限一つ、すなわち、一つまたはそれ以上の数を意味し、一つまたは複数とも同じ意味で使われる。
【００２２】
図１は、本発明の技術的思想による一実施形態によるイメージセンサー１００ａを概略的に示す回路図である。
【００２３】
図１を参照すれば、イメージセンサー１００ａは、検出部１１０及び電荷検出増幅部２００を備える。
【００２４】
検出部１１０は、光信号に含まれた光子を検出し、検出された光子に対応するパルス電流ＩＣを生成できる。例えば、フォトンカウンティング方式のイメージセンサーで、検出部１１０は、Ｘ線を受信して電流を生成するフォトコンダクターでありうる。しかし、本発明はこれに制限されず、例えば、間接方式のイメージセンサーで、検出部１１０はフォトダイオードであってもよく、検出部１１０は、シンチレーターをさらに備えてもよい。選択的に、検出部１１０は、フォトコンダクターまたはフォトダイオードの代わりに、シンチレーターと接続されたフォトマルチプライヤチューブを備える。
【００２５】
検出部１１０がフォトコンダクターである場合、前記フォトコンダクターはＣｄＴｅ、ａ−Ｓｅ、ＨｇＩ２、ＧａＡを含む。検出部１１０がフォトダイオードである場合、前記フォトダイオードは、Ｓｉ、ＧａＡｓを含む。検出部１１０がシンチレーターを備える場合、前記シンチレーターはＣｓＩを含む。しかし、例示的な実施形態は、これらに制限されないということに留意する。
【００２６】
電荷検出増幅部２００は、検出部１１０で検出された電荷を感知してこれを増幅できる。さらに具体的には、電荷検出増幅２００は、入力端子ＩＮを通じて検出部１１０で生成されたパルス電流ＩＣを受信し、これを増幅して、増幅端子Ａを通じて増幅された増幅電圧ＶＡを出力する増幅部２１０を備える。また、電荷検出増幅部２００は、第１キャパシタＣ１、第１スイッチングユニットＳＷ１、第２キャパシタＣ２、第２スイッチングユニットＳＷ２、及び遅延部２２０をさらに備える。
【００２７】
第１キャパシタＣ１は、電荷検出増幅部２００内の入力端子ＩＮと増幅端子Ａとの間に接続される。第１キャパシタＣ１は、検出部１１０で検出された電荷を保存する。保存された電荷は増幅部２１０により増幅されて、増幅電圧ＶＡに出力される。例えば、第１キャパシタＣ１は、約１０フェムトファラッド（ｆＦ）未満の容量を持つ。
【００２８】
第１スイッチングユニットＳＷ１は、電荷検出増幅部２００内の入力端子ＩＮと増幅端子Ａとの間に接続される。第１スイッチングユニットＳＷ１は、第１キャパシタＣ１に保存された電荷を放電させることができる。さらに具体的には、第１スイッチングユニットＳＷ１は、リセット信号Ｒを受信してターンオンされることで、入力端子ＩＮと増幅端子Ａとをショート（ｓｈｏｒｔ）させることができ、それにより、第１キャパシタＣ１に保存された電荷が放電される（ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ）。第１スイッチングユニットＳＷ１は、リセット信号Ｒを受信しない場合、ターンオフされうる。
【００２９】
第２キャパシタＣ２は、電荷検出増幅部２００内の増幅端子Ａと出力端子ＯＵＴとの間に接続される。第２キャパシタＣ２は、ノイズによる増幅端子Ａの電圧変化を保存でき、それにより、出力端子ＯＵＴの電圧が一定に維持される。さらに具体的には、第２キャパシタＣ２は、第１スイッチングユニットＳＷ１のスイッチ・オフ時に発生するリセットノイズによる増幅端子Ａの電圧変化を保存できる。第２キャパシタＣ２の容量は、第１キャパシタＣ１の容量より大きい。例えば、第２キャパシタＣ２は、約１０ないし１００フェムトファラッド（ｆＦ）でありうる。
【００３０】
第２スイッチングユニットＳＷ２は、電荷検出部内の出力端子ＯＵＴと基準電圧端子ＶＲＥＦとの間に接続される。第２スイッチングユニットＳＷ２がターンオンされることで、出力端子ＯＵＴは、基準電圧端子ＶＲＥＦから受信された基準電圧に維持される。さらに具体的には、第２スイッチングユニットＳＷ２は、遅延されたリセット信号Ｒ’を受信してターンオンされ、したがって、第１スイッチングユニットＳＷ１のスイッチ・オフ時に発生するリセットノイズと関係なく、出力端子ＯＵＴは基準電圧に維持される。第２スイッチングユニットＳＷ２は、遅延されたリセット信号Ｒ’を受信しない場合、ターンオフされうる。
【００３１】
遅延部２２０は、第２スイッチングユニットＳＷ２と接続される。さらに具体的には、遅延部２２０はリセット信号Ｒを受信し、遅延されたリセット信号Ｒ’を生成して第２スイッチングユニットＳＷ２に伝達できる。例えば、前記リセット信号Ｒが第１パルス幅を持つ信号である場合、前記遅延されたリセット信号Ｒ’は、前記第１パルス幅より大きい第２パルス幅を持つ信号でありうる。したがって、第２スイッチングユニットＳＷ２がターンオンされる期間は、第１スイッチングユニットＳＷ１がターンオンされる期間より長い。イメージセンサー１００ａは、前記イメージセンサーの動作を制御するコントロールロジック２５０を備える。コントロールロジック２５０が第１スイッチングユニットＳＷ１をターンオンさせるために、リセット信号Ｒを生成して伝送し、前記リセット信号を遅延部２２０に伝送するように構成されたハードウェアストラクチャーでありうるということが理解されねばならない。例えば、コントロールロジック２５０は、マイクロプロセッサーまたは制御回路でありうるが、例示的な実施形態がこれらに制限されるものではない。
【００３２】
図２は、図１のイメージセンサー１００ａの動作方法を概略的に示すフローチャートである。図３は、図２の動作方法によるリセット信号Ｒ、遅延されたリセット信号Ｒ’、増幅電圧ＶＡ、及び出力電圧ＶＯＵＴの波形を示すグラフである。
【００３３】
図１ないし図３を参照すれば、リセット信号Ｒ及び遅延されたリセット信号Ｒ’に応答して、第１スイッチングユニットＳＷ１及び第２スイッチングユニットＳＷ２がそれぞれターンオンされる（Ｓ２）。第１スイッチングユニットＳＷ１がターンオンされることで、第１キャパシタＣ１に保存された電荷が放電される。したがって、増幅電圧ＶＡが低減し、それにより、出力電圧ＶＯＵＴも低減する。一方、第２スイッチングユニットＳＷ２がターンオンされることで、出力端子ＯＵＴは基準電圧に維持される。
【００３４】
図１、図３、及び図８ないし図１０に示したように、リセット信号Ｒ及び遅延されたリセット信号Ｒ’の持続期間は、コントローラ２５０及び／または遅延部２２により、例示的な実施形態によるイメージセンサーの動作速度によって調節される。例えば、リセット信号Ｒ及び遅延されたリセット信号Ｒ’の持続期間は、約１０ｎｓないし約２μsの範囲であり、ただし、例示的な実施形態がこれらに制限されるものではない。次いで、第１スイッチングユニットＳＷ１がターンオフされる（Ｓ３）。第１スイッチングユニットＳＷ１がターンオフされることで、リセットノイズが発生する。第２スイッチングユニットＳＷ２は基準電圧に維持されるので、前記リセットノイズによる増幅端子Ａの電圧変動は第２キャパシタＣ２に保存される。
【００３５】
次いで、第２スイッチングユニットＳＷ２がターンオフされる（Ｓ４）。リセットノイズによる増幅端子Ａの電圧変動が第２キャパシタＣ２に保存された状態であるため、出力端子ＯＵＴの出力電圧ＶＯＵＴは一定に維持される。
【００３６】
段階Ｓ２ないしＳ４が行われることで、電荷を保存している第１及び第２キャパシタＣ１、Ｃ２がリセットされる。次いで、感知及び増幅段階Ｓ１が行われる。感知及び増幅段階Ｓ１中に、検出部１１０は、検出された電荷を感知するとともに増幅させる。増幅された電荷は、増幅端子Ａで増幅電圧ＶＡとして出力される。増幅された電圧により出力端子ＯＵＴの出力電圧ＶＯＵＴも増大する。前記出力電圧ＶＯＵＴは、比較部（図１０の１３０）により臨界電圧と比較され、イメージ制御部（図１０の１２０）内のカウンタにより前記出力電圧ＶＯＵＴがカウンティングされる。これらの比較及びカウンティング動作は、図１０で後述する。
【００３７】
次いで、段階Ｓ５で、ループが終了しない限り、第１及び第２キャパシタＣ１、Ｃ２に保存された電荷が段階Ｓ２ないしＳ４を通じて再びリセットされ、感知及び増幅段階Ｓ１が再び行われる。
【００３８】
たとえ図面には図示していないとしても、電荷の感知及び増幅段階Ｓ１以前に初期化段階Ｉが行われ、この場合、段階Ｓ２ないしＳ４は、初期化段階Ｉに含まれる。初期化段階Ｉについては、図４及び図５でさらに詳細に説明する。
【００３９】
図４は、図１のイメージセンサー１００ａの動作方法を概略的に示すフローチャートである。図５は、図４の初期化段階Ｉをさらに具体的に示すフローチャートである。
【００４０】
図１及び図４を参照すれば、イメージセンサー１００ａに電源が印加される（Ｐ）。コントロールロジック２５０は、電源（図示せず）からイメージセンサー１００ａに供給される電力量を制御するように構成されるが、例示的な実施形態がこれらに制限されるものではない。次いで、初期化段階Ｉが行われる。初期化段階Ｉは、イメージセンサー１００ａ内に含まれた第１キャパシタＣ１及び第２キャパシタＣ２に残っている電荷をリセットするための段階である。初期化段階Ｉが行われた後、感知及び増幅ループＳＡＬが行われる。感知及び増幅ループＳＡＬは、図２の段階Ｓ１ないしＳ５を含む。すなわち、感知及び増幅ループＳＡＬで感知及び増幅段階Ｓ１が行われ、感知及び増幅段階Ｓ１により、第１及び第２キャパシタＣ１、Ｃ２に保存された電荷が段階Ｓ２ないしＳ４によりリセットされる過程が反復される。
【００４１】
図５は、初期化段階Ｉをさらに具体的に示す。図１及び図５を参照すれば、電源が印加されたＰ後、第１スイッチングユニットＳＷ１及び第２スイッチングユニットＳＷ２がターンオンされる（Ｓ２’）。第１スイッチングユニットＳＷ１がターンオンされることで、第１キャパシタＣ１に残っていられる電荷が放電される。
【００４２】
次いで、第１スイッチングユニットＳＷ１がターンオフされる（Ｓ３’）。第１スイッチングユニットＳＷ１がターンオフされることで、リセットノイズが発生する。第２スイッチングユニットＳＷ２は基準電圧に維持されるので、前記リセットノイズによる増幅端子Ａの電圧変動は第２キャパシタＣ２に保存される。
【００４３】
次いで、第２スイッチングユニットＳＷ２がターンオフされる（Ｓ４’）。リセットノイズによる増幅端子Ａの電圧変動が第２キャパシタＣ２に保存された状態であるため、出力端子ＯＵＴの出力電圧ＶＯＵＴは一定に維持される。
【００４４】
段階Ｓ２’、Ｓ３’、Ｓ４’は、感知及び増幅ループＳＡＬに含まれる段階（図２のＳ２、Ｓ３、Ｓ４）と対応する。すなわち、感知及び増幅ループＳＡＬでイメージセンサー内の第１及び第２キャパシタＣ１、Ｃ２の電荷を放電させるために行われる段階（図２のＳ２、Ｓ３、Ｓ４）が、イメージセンサーの電源印加後に行われる初期化段階（図４のＩ）にも活用できるということが分かる。
【００４５】
図６は、従来の技術によるイメージセンサーの出力電圧が外部条件の変動によって変化する態様を示すグラフである。図７は、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサーの出力電圧が外部条件の変動によって変化する態様を示すグラフである。
【００４６】
図６を参照すれば、従来の技術によるイメージセンサーの場合、外部条件（例えば、工程、電圧、及び温度など）の変動によって出力電圧が急激に変化（約５５ｍＶの変動）することが分かる。かかる出力電圧の変化は、増幅器の制限された利得による入力オフセット電圧が存在し、さらにリセットノイズが発生するためである。前記リセットノイズはさらに、増幅器の入力端に入力されて増幅され、出力電圧に影響を及ぼすため、出力電圧は大幅の散布を持つ。
【００４７】
出力電圧が基準電圧を維持せずに外部条件の変動によって急激に変化する場合、検出器の検出動作が正確に行われず、結果的にイメージの品質が低下する。
【００４８】
しかし、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンサーの場合、図７に示したように、外部条件（例えば、工程、電圧、及び温度など）の変動によって出力電圧が相対的に少なく変化（約３ｍＶの変動）することが分かる。したがって、外部条件の変動にもかかわらず出力電圧が基準電圧に維持されて、高品質のイメージが得られる。
【００４９】
図８は、本発明の技術的思想による他の実施形態によるイメージセンサー１００ｂを概略的に示す回路図である。この実施形態によるイメージセンサー１００ｂは、図１のイメージセンサー１００ａの変形例でありうる。以下、実施形態間の重なる説明は省略する。
【００５０】
図８を参照すれば、増幅部２１０は、ＯＰ−ＡＭＰ（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）で具現される。この場合、増幅部２１０の入力端子ＩＮは反転入力端子（−）及び非反転入力端子（＋）を含み、増幅部２１０は、反転入力端子（−）及び非反転入力端子（＋）間の電圧差を増幅した増幅電圧ＶＡを出力できる。
【００５１】
増幅部２１０の反転入力端子（−）は、検出部１１０と接続されて検出部１１０から生成されたパルス電流ＩＣを受信できる。第１キャパシタＣ１は、反転入力端子（−）と増幅端子Ａとの間に接続されて、前記パルス電流ＩＣに基づいた電荷を保存できる。第１スイッチングユニットＳＷ１は、反転入力端子（−）と増幅端子Ａとの間に接続されて、第１キャパシタＣ１に保存された電荷を放電させる。
【００５２】
増幅部２１０の非反転入力端子（＋）は、基準電圧端子ＶＲＥＦと接続される。第２スイッチングユニットＳＷ２は、出力端子ＯＵＴと非反転入力端子（＋）との間に接続され、したがって、第２スイッチングユニットＳＷ２がターンオンされる場合、出力端子ＯＵＴは基準電圧に維持される。
【００５３】
図９は、図８のイメージセンサー１００ｂの動作につれて現れる増幅電圧ＶＡ、出力電圧ＶＯＵＴ、パルス電流ＩＣ、リセット信号Ｒ、及び遅延されたリセット信号Ｒ’の波形を示すグラフである。
【００５４】
図８及び図９を参照すれば、初期化段階Ｉが行われた結果、出力電圧ＶＯＵＴは基準電圧状態を維持し、増幅電圧ＶＡは基準電圧に増幅部２１０のオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔが加えられた電圧状態を維持する。次いで、検出部１１０によりパルス電流ＩＣが生成されれば、第１キャパシタＣ１に電荷が保存され、前記電荷が増幅されることで増幅電圧ＶＡ及び出力電圧ＶＯＵＴが上昇する（図２のＳ１参照）。
【００５５】
次いで、第１スイッチングユニットＳＷ１及び第２スイッチングユニットＳＷ２がターンオンされる（図２のＳ２参照）。第１スイッチングユニットＳＷ１がターンオンされるにつれて第１キャパシタＣ１に保存された電荷が放電され、したがって、増幅電圧ＶＡ及び出力電圧ＶＯＵＴが低減する。次いで、第１スイッチングユニットＳＷ１がターンオフされ（図２のＳ３参照）、それによるリセットノイズが発生する。
【００５６】
リセットノイズが発生する間に、第２スイッチングユニットＳＷ２は、遅延部２２０により遅延されたリセット信号Ｒ’を受信するので、ターンオンされた状態を維持する。したがって、出力端子ＯＵＴは基準電圧に維持される。さらに、増幅端子Ａと出力端子ＯＵＴとの間には第２キャパシタが接続されるので、リセットノイズの発生により増幅電圧ＶＡが変化しても、前記増幅電圧ＶＡの変動部分が第２キャパシタＣ２に保存される。結果的に、出力端子ＯＵＴの出力電圧ＶＯＵＴが第１スイッチングユニットＳＷ１のスイッチング動作により急激に変化する問題点が防止される。
【００５７】
図１０は、本発明の技術的思想によるさらに他の実施形態によるイメージセンサー１００ｃを概略的に示す回路図である。この実施形態によるイメージセンサー１００ｃは、図８のイメージセンサー１００ｂの変形例である。以下、実施形態らの重なる説明は省略する。
【００５８】
図１０を参照すれば、イメージセンサー１００ｃは比較部１３０をさらに備える。
【００５９】
イメージ制御部１２０は、出力端子ＯＵＴの出力電圧ＶＯＵＴをデジタルイメージ情報に変換できる。フォトンカウンティング方式のイメージセンサーで、イメージ制御部１２０はカウンタを備え、前記カウンタにより検出部１１０で検出された電荷に基づいて生成された出力電圧ＶＯＵＴがカウントされることで、デジタルイメージ情報が生成される。
【００６０】
選択的に、イメージセンサー１００ｃは、イメージ制御部１２０と出力端子ＯＵＴとの間に接続された比較部１３０をさらに備える。比較部１３０は、出力端子ＯＵＴの出力電圧ＶＯＵＴと臨界電圧とを比較でき、比較結果をイメージ制御部１２０に伝達できる。
【００６１】
図１１は、本発明の技術的思想による実施形態によるイメージセンシングモジュール１０を概略的に示す断面図である。図１２は、図１１のＡ−Ａ’による断面図である。
【００６２】
図１１及び図１２を参照すれば、イメージセンシングモジュール１０は、直接フォトンカウンティング方式を用いたＸ線イメージセンシングモジュールでありうる。直接フォトンカウンティング方式は、フォトコンダクターを用いて生成された電流に基づいて映像を得る方式でであり、前記フォトコンダクターは、Ｘ線を受信して直接電流を生成できる。一方、間接方式は、シンチレーター及びフォトダイオードなどの光検出器を用い生成された電流に基づいて映像を得る方式で説明される。シンチレーターは、Ｘ線を受信して光子を生成し、フォトダイオードなどの光検出器は、前記光子を受信して電流を生成できる。直接フォトンカウンティング方式で、イメージセンシングモジュール１０は、Ｘ線検出部１１０及びイメージセンシングチップ１７０を備える。選択的に、検出部１１０は、フォトダイオードまたはフォトコンダクターの代わりに、シンチレーターと接続されたフォトマルチプライヤチューブを備える。
【００６３】
Ｘ線検出部１１０は、Ｘ線を受信して電流を生成できる。Ｘ線検出部１１０は、ビアＶ及びパッドＰを通じてイメージセンシングチップ１７０と電気的に接続される。
【００６４】
イメージセンシングチップ１７０は、Ｘ線検出部１１０から検出される電流に基づいてデジタルイメージ情報を生成できる。イメージセンシングチップ１７０は、複数の単一ピクセルＰＸで構成されたピクセルアレイＰＡを備える。単一ピクセルＰＸそれぞれは、図１、図８、及び図１０で説明されたイメージセンサー１００ｃを備える。
【００６５】
単一ピクセルＰＸそれぞれが電荷検出増幅部２００を備えるという点に留意する必要がある。フォトンカウンティング方式を用いるＸ線イメージセンシングモジュールの場合、単一ピクセルＰＸそれぞれが互いに非同期的に動作するので、これらイメージセンシングを個別に処理するために単一ピクセルＰＸそれぞれに電荷検出増幅部が備えられなければならない。本発明の技術的思想によるイメージセンサーは、単純な回路構成（第２キャパシタ（図１のＣ２）、第２スイッチングユニット（図１のＳＷ２）及び遅延部（図１の２２０））のみでＣＤＳ（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｄｏｕｂｌｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ）技法を具現できる。したがって、個別にＣＤＳ技法が適用された単一ピクセルが互いに非同期的に動作でき、それにより高品質のＸ線デジタルイメージが得られる。
【００６６】
図１３は、本発明の技術的思想による実施形態に他のＸ線測定装置３００を概略的に示すものである。
【００６７】
図１３を参照すれば、Ｘ線測定装置３００は、映像領域３１０、複数のＸ線イメージセンシングモジュール１０、及び映像処理ユニット３３０を備える。
【００６８】
映像領域３１０は、対象物を収容する領域であり、前記対象物の映像を測定するために提供された領域である。映像領域３１０は、Ｘ線測定装置３００のボディＢにより定義される。対象物の固定のために映像領域３１０内に支持部３２０が備えられる。Ｘ線イメージセンシングモジュール１０は、対象物を通過したＸ線を受信して前記Ｘ線をデジタルイメージ情報に変換できる。Ｘ線イメージセンシングモジュール１０は、図１１のＸ線測定モジュール（図１３の１０）であるところ、以下でＸ線イメージセンシングモジュール１０についての重なる説明は省略する。映像処理ユニット３３０は、Ｘ線測定モジュール３００により生成されたデジタルイメージ情報に基づいて対象物についての映像を生成できる。
【００６９】
たとえ、例示的な実施形態によるＸ線イメージセンシングモジュールが図１１ないし図１３を参照して説明されたとしても、例示的な実施形態はこれらに制限されない。例示的な実施形態によるイメージセンサーは、Ｘ線以外にも電磁スペクトルの他の部分（例えば、可視光線、赤外線など）を検出するように構成された放射センサー及び／または医学測定装置にも適用される。
【００７０】
図１４は、例示的な実施形態によるイメージセンサーの遅延部の非制限的な例に対応する回路図である。
【００７１】
図１４を参照すれば、イメージセンサーの遅延部は、部分Ｃに示されたように、２つのＰＭＯＳトランジスタ及びＮＭＯＳトランジスタを備え、部分Ｂに示したように、インバータが前記遅延部に接続されうる。図１４の前記遅延部の部分Ｃを参照すれば、上部ＰＭＯＳトランジスタに印加されたバイアス電圧Ｖｂｉａｓが制御されて電流Ｉが増加または減少し、それにより、遅延時間が調節される。
【００７２】
たとえ、図１４が遅延部の一例を図示しているとしても、例示的な実施形態によるイメージセンサーは、図１４に示した遅延部に制限されないということに留意する。当業者ならば、遅延部の他の構成を容易に導出でき、例示的な実施形態によるイメージセンサーの遅延部が他の構成を持つ遅延部に代替できるということが分かる。
【００７３】
本発明を明確に理解させるために添付した図面の各部位の形状は例示的なものであると理解せねばならない。図示された形状以外の多様な形状に変形できるということに注意せねばならない。図面に記載された同じ番号は同じ要素を称する。
【００７４】
以上で説明した本発明は前述した実施形態及び添付した図面に限定されず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で色々な置換、変形及び変更が可能であるということは、当業者に明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、Ｘ線イメージセンサー及びこれを備えるＸ線イメージセンシングモジュール関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７６】
ＳＷ１  第１スイッチングユニット
Ｃ１  第１キャパシタ
ＳＷ２  第２スイッチングユニット
Ｃ２  第２キャパシタ
１０  イメージセンシングモジュール
１００ａ、１１０ｂ、１００ｃ  イメージセンサー
１１０  検出部
１２０  イメージ制御部
１３０  比較部
１７０  イメージセンシングチップ
２００  電荷検出増幅部
２１０  増幅部
２２０  遅延部
３１０  映像領域
３２０  支持部
３３０  映像処理ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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