KR20130095016A - 엑스선 이미지 센서 시스템용 고속 독출 회로 구조 - Google Patents

엑스선 이미지 센서 시스템용 고속 독출 회로 구조 Download PDF

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KR20130095016A
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Abstract

본 발명에 따른 엑스선 이미지 센서용 독출 집적 회로는, 엑스선이 입사되었을 때에 포토다이오드에서 발생된 전하량을 전압 출력 신호로 변환하여 출력하는 증폭부, 전압 출력 신호를 사전에 설정된 기준 전압과 비교하여 비교 출력 신호를 출력하는 비교부, 현재 시간 프레임 동안에 비교 출력 신호의 펄스 횟수를 계수하고 계수 결과를 픽셀 데이터로 출력하는 카운터부 및 직전 시간 프레임에 카운터부로부터 수신하여 일시적으로 저장하였던 픽셀 데이터를 현재 시간 프레임 동안에 외부로 출력하는 버퍼부를 포함할 수 있다.

Description

엑스선 이미지 센서 시스템용 고속 독출 회로 구조{FAST READOUT IC ARCHITECTURE FOR X-RAY IMAGE SENSOR}
본 발명은 엑스선 이미지 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 동영상 처리가 가능한 고속 엑스선 이미지 센서에 관한 것이다.
엑스선 이미지 센서용 픽셀 독출 집적 회로는 엑스선 이미지 센서의 픽셀 어레이 내에서 엑스선의 입사에 따라 각 픽셀들의 포토다이오드에서 발생한 신호(전하)를 감지하여 그 크기에 비례하는 전압 신호로 변환 및 증폭하며, 최종적인 영상 신호를 예를 들어 디지털 데이터 형태로 출력하는 회로이다.
또한 엑스선 이미지 센서는 엑스선에 의해 픽셀에서 발생한 전류가 노이즈에 대단히 민감하기 때문에 각 픽셀 위치에서 엑스선 레벨을 디지털화할 필요가 있다.
이에 따라 각 픽셀은 아날로그 신호처리 블록과 디지털 신호처리 블록을 함께 포함하게 되어 큰 면적을 가지게 되며, 2차원 어레이로 많은 픽셀을 배열 시 큰 전류소모의 문제가 발생 할 수 있다.
그렇기 때문에 엑스선 이미지 센서는 많은 수의 픽셀들을 포함하는 독출회로를 하나의 집적회로에 집적하기 어렵다. 이러한 아키텍쳐에서 전체 이미지 센서 어레이는 매번 영상을 생성할 때마다 매우 큰 데이터량을 취급하여야 하며, 따라서 각 독출회로의 데이터를 빠른 속도로 전송할 수 있는 아키텍처가 필요하다.
예를 들어 2560 x 2048개의 픽셀을 가지는 엑스선 이미지 시스템을 구성하였다면, 단일 픽셀마다 16 비트의 픽셀 데이터를 출력할 경우 하나의 영상 프레임은 약 10 MB의 데이터량을 가지게 된다.
동영상의 경우 초당 최대한 많은 프레임수를 확보하는 것이 중요하다. 만약 통상적인 TV용의 24 프레임 영상뿐 아니라 의료용 고속 촬영이 필요하다면, 초당 처리되어야 하는 데이터량이 급증하고, 이를 읽어들이는 시간이 증가하여 요구되는 동영상 성능을 구현하는 데에 어려움이 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 많은 수의 픽셀 독출 회로로부터 픽셀 데이터들을 고속으로 출력할 수 있는 픽셀 독출 집적 회로와 엑스선 이미지 센서를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엑스선 독출 집적 회로는,
엑스선이 입사되었을 때에 포토다이오드에서 발생된 전하량을 전압 출력 신호로 변환하여 출력하는 증폭부;
상기 전압 출력 신호를 사전에 설정된 기준 전압과 비교하여 비교 출력 신호를 출력하는 비교부;
현재 시간 프레임 동안에 상기 비교 출력 신호의 펄스 횟수를 계수하고 계수 결과를 픽셀 데이터로 출력하는 카운터부; 및
직전 시간 프레임에 상기 카운터부로부터 수신하여 일시적으로 저장하였던 상기 픽셀 데이터를 상기 현재 시간 프레임 동안에 외부로 출력하는 버퍼부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 카운터부는 리니어 피드백 시프트 레지스터 또는 바이너리 카운터로 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 엑스선 독출 집적 회로 블록은,
다수의 엑스선 독출 집적 회로들이 2차원 매트릭스로 배열되고, 각각의 엑스선 독출 집적 회로는 입사된 엑스선의 크기를 소정 비트의 픽셀 데이터로 양자화하며, 한 컬럼에 속하는 엑스선 독출 집적 회로들의 픽셀 데이터들은 공통 출력 버스를 통해 외부로 출력되도록 연결된 픽셀 어레이;
상기 다수의 엑스선 독출 집적 회로들 중에 적어도 하나의 엑스선 독출 집적 회로들을 특정하여 픽셀 데이터들을 상기 공통 출력 버스를 통해 순차적으로 전송하도록 제어하는 제어부; 및
상기 공통 출력 버스를 통해 수신된 픽셀 데이터들을 일시적으로 저장하였다가 외부로 출력하는 저장부를 포함하며,
상기 엑스선 독출 집적 회로는,
엑스선이 입사되었을 때에 포토다이오드에서 발생된 전하량을 전압 출력 신호로 변환하여 출력하는 증폭부;
상기 전압 출력 신호를 사전에 설정된 기준 전압과 비교하여 비교 출력 신호를 출력하는 비교부;
현재 시간 프레임 동안에 상기 비교 출력 신호의 펄스 횟수를 계수하고 계수 결과를 픽셀 데이터로 출력하는 카운터부; 및
직전 시간 프레임에 상기 카운터부로부터 수신하여 일시적으로 저장하였던 상기 픽셀 데이터를 상기 현재 시간 프레임 동안에 상기 공통 출력 버스로 출력하는 버퍼부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 엑스선 이미지 센서 시스템은
입사된 엑스선의 크기를 소정 비트의 픽셀 데이터로 양자화하는 2차원 매트릭스로 배열된 엑스선 독출 집적 회로들 중에 한 컬럼에 속하는 엑스선 독출 집적 회로들의 픽셀 데이터들을 공통 출력 버스를 통해 외부로 출력하도록 연결된 다수의 엑스선 독출 집적 회로들을 포함하는 다수의 픽셀 어레이들을 2차원 매트릭스로 배열한 독출 어레이;
상기 독출 어레이 내의 다수의 픽셀 어레이들의 독출 동작을 제어하기 위한 타이밍 신호들을 생성하는 타이밍 제어부;
상기 독출 어레이로부터 출력된 픽셀 데이터들을 디지털 처리하여 영상 데이터를 생성하는 영상 처리부; 및
상기 영상 데이터를 외부에 출력하는 인터페이스를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 독출 집적 회로들은 각각,
엑스선이 입사되었을 때에 포토다이오드에서 발생된 전하량을 전압 출력 신호로 변환하여 출력하는 증폭부;
상기 전압 출력 신호를 사전에 설정된 기준 전압과 비교하여 비교 출력 신호를 출력하는 비교부;
현재 시간 프레임 동안에 상기 비교 출력 신호의 펄스 횟수를 계수하고 계수 결과를 픽셀 데이터로 출력하는 카운터부; 및
직전 시간 프레임에 상기 카운터부로부터 수신하여 일시적으로 저장하였던 상기 픽셀 데이터를 상기 현재 시간 프레임 동안에 상기 공통 출력 버스로 출력하는 버퍼부를 포함할 수 있다.
본 발명의 엑스선 이미지 센서 및 그 픽셀 독출 집적 회로에 따르면, 외부에 영상 데이터를 빠른 속도로 출력할 수 있어 정지 영상 뿐 아니라 동영상 표현도 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 독출회로 단위 블록을 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 독출회로 단위 블록에 포함된 단위 독출 회로를 예시한 블록도이다.
도 3은 단위 픽셀들이 출력 버스에 연결된 구성을 예시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 독출 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 독출회로 단위 블록들을 매트릭스 형태로 배치한 엑스선 이미지 센서 시스템을 예시한 블록도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 독출회로 단위 블록을 예시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 엑스선 이미지 센서 시스템용 독출회로 단위 블록(10)은 다수의 픽셀들(11)이 2차원 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 어레이(12), 픽셀(11)이 엑스선을 감지할 수 있도록 바이어스 전압과 엑스선의 입사에 따른 펄스 신호와 비교하기 위한 기준 전압을 공급하는 바이어스 회로부(13), 픽셀 내의 블록들, 예를 들어 카운터를 제어하기 위한 제어 신호 및 클럭 신호를 공급하며 특정 픽셀을 어드레싱하기 위한 제어부(14) 그리고 픽셀(11)에서 출력된 픽셀 데이터를 외부로 출력하기 전에 일시 저장하는 저장부(15)를 포함할 수 있다. 본 발명에서 픽셀과 단위 엑스선 독출 집적 회로는 맥락에 따라 혼용될 수 있다.
픽셀(11)은 단위 엑스선 독출 집적 회로로서, 엑스선이 입사하면 전하를 생성하는 포토 다이오드를 가지며, 엑스선의 입사에 의해 포토다이오드에서 생성된 전하 신호를 검출 및 증폭하고, 이에 따른 펄스 신호들을 양자화하고 계수함으로써 엑스선들의 입사량(즉, 엑스선 포톤들의 입사 횟수)을 디지털 픽셀 데이터로서 얻을 수 있다.
바이어스 회로부(13)는 픽셀들(11)에 인가되는 포토 다이오드의 바이어스, 증폭기의 구동 전압, 비교기의 기준 전압 등을 제공한다.
제어부(14)는 픽셀(11) 내에서 양자화 및 계수화 동작에 필요한 제어 신호들, 픽셀 데이터의 순차적인 고속 출력에 필요한 제어 신호들을 생성하고 각각 제공할 수 있다.
한편, 픽셀(11)들은 매 시간 프레임마다 픽셀 데이터를 출력한다. 종래에는 매번 하나의 시간 프레임 동안에는 대체로 카운팅 주기 또는 독출 주기가 각각 반복적으로 수행된다. 예를 들어, 어느 한 시간 프레임 동안 엑스선 입사에 따른 펄스 신호의 계수가 수행되고, 다음 시간 프레임 동안에는 펄스 계수 결과에 따른 픽셀 데이터의 출력을 수행할 수 있다.
이에 비해, 본 발명의 실시예에서, 픽셀(11)들은 한 시간 프레임 내에서, 카운팅 주기와 독출 주기를 동시에 진행할 수 있다. 예를 들어, 카운터는 매 시간 프레임마다 펄스 신호를 계수하고, 또한 매 시간 프레임마다 픽셀 데이터들을 출력한다.
픽셀(11)의 구성과 동작을 상세하게 예시할 수 있도록 잠시 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 독출회로 단위 블록에 포함된 단위 독출 회로를 예시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 각각의 픽셀(11)은 엑스선 입사 영역(111), 증폭부(112), 비교부(113), 카운터부(114) 및 버퍼부(115)를 포함하는 광자계수형 엑스선 독출 집적 회로를 기초로 구현될 수 있다.
픽셀(11)을 이루는 엑스선 독출 집적 회로는 엑스선 영상용 픽셀 어레이(12) 내에서 2차원 매트릭스로 배열되며, 다수의 엑스선 독출 집적 회로(11)의 각각은 입사된 엑스선의 크기를 소정 비트의 픽셀 데이터로 양자화하도록 동작한다.
엑스선 입사 영역(111)은 포토 다이오드(PD)를 포함하며 엑스선이 포토 다이오드(PD)의 공핍 영역을 지나가면서 엑스선의 크기에 상응하는 전하량(QIN)을 발생시킨다.
증폭부(112)는 전하량(QIN)을 받아들여 전압 신호로 변환 및 증폭된 전압 출력(CSAOUT)을 출력한다. 전하량(QIN)은 증폭부(112)의 연산 증폭기의 (-) 단자에 입력된다. 연산 증폭기의 (+) 단자는 접지되어 있다. 연산 증폭기의 출력 단자와 (-) 단자 사이에는 피드백 커패시터(CF)와 피드백 저항(RF)이 연결된다.
피드백 커패시터(CF)는 전하들(QIN)을 축적한다. 연산 증폭기의 (-) 단자는 (+) 단자와 가상 접지된 상태이기 때문에, 피드백 커패시터(CF)에 축적된 전하(QIN)에 의해 피드백 커패시터(CF) 양단에 발생하는 전압이 연산 증폭기의 출력에 나타난다. 증폭부(112)의 전압 출력(CSAOUT)은 축적 전하/커패시턴스, 즉 CSAOUT = QIN / CF로 얻을 수 있다. 이로써, 입사된 엑스선의 세기가 전하 발생량에 따른 전압 신호의 형태로 변환되어 획득된다.
피드백 저항(RF)은 피드백 커패시터(CF)에 대한 시상수(time constant)를 결정한다. 다음 차례의 엑스선 포톤 입사에 대비하여, 피드백 저항(RF)은 피드백 커패시터(CF)에 축적된 전하를 시상수에 의해 결정되는 시간 내에 소진하여야 한다.
비교부(113)는 증폭부(112)의 전압 출력(CSAOUT)을 사전에 설정된 기준 전압(VTH)과 비교하여, 비교 결과를 비교 출력(COMP)으로 출력한다.
비교부(113)는 비교기(COMPARATOR)를 포함한다. 비교기는 (+) 단자에 증폭부(112)에서 증폭한 전압 출력(CSAOUT)이 인가된다. 비교기의 (-) 단자에는 기준 전압(VTH)이 인가된다.
비교기는 증폭부(112)의 전압 출력(CSAOUT)을 기준 전압(VTH)에 비교하여, 전압 출력(CSAOUT)이 기준 전압(VTH)보다 높아졌다가 낮아질 때까지 펄스 폭을 가지는 비교 출력(COMP)을 출력한다.
카운터부(114)는 비교부(113)에서 출력되는 비교 출력(COMP)을 계수한다. 엑스선에 해당하는 포톤이 입사될 때마다 비교 출력(COMP)이 출력되므로, 단위 시간당 해당 픽셀 영역에 엑스선이 입사된 에너지량은 비교 출력(COMP)의 펄스 회수와 실질적으로 같다. 카운터부(114)는 예를 들어 리니어 피드백 시프트 레지스터 또는 바이너리 카운터로 구현될 수 있다.
픽셀(11)에서 출력되는 픽셀 데이터는 해당 픽셀의 포토다이오드 영역에 단위 시간 내에 피폭되는 엑스선의 양에 상응하므로, 단위 시간이 끝나가는 시점에 카운터부(114)에서 카운트된 비교 출력(COMP)의 펄스 회수가 곧 픽셀 데이터로 이용될 수 있다.
카운터부(114)의 해상도는 픽셀 데이터의 비트 수와 같고 N 비트이다. 예를 들어 5 비트 카운터를 이용한다면, 그러한 카운터부(114)를 이용하는 픽셀(11)로 구성된 독출회로 단위 블록(10)은 32 단계의 계조를 가지는 픽셀 데이터를 출력할 수 있다. 역으로, 만약 엑스선 영상의 계조를 256 단계로 얻고자 한다면, 8 비트 카운터를 이용하여야 한다.
카운터부(114)가 계수한 픽셀 데이터는 버퍼부(115)에 전달되고, 버퍼부(115)에서 일시적으로 저장된 픽셀 데이터는 출력 버스를 통해 외부로 출력된다. 여기서, 출력 버스는 실시예에 따라 N 비트의 병렬 버스일 수도 있고, 직렬 버스일 수도 있다.
생성된 픽셀 데이터가 픽셀(11)에서 출력되기 위해서는 두 번의 시간 프레임이 필요하다.
제1 프레임 동안 카운터부(114)는 비교 출력 펄스를 카운트하며, 제1 시간 프레임이 종료하기 직전에, 또는 제2 시간 프레임이 시작한 직후에, 카운터부(114)의 계수 값이 픽셀 데이터로서 버퍼부(115)에 전달되고, 카운터부(114)는 초기화된다. 제1 프레임 동안에 버퍼부(115)는 자신이 이전 프레임에 전달받은 픽셀 데이터를 출력 버스를 통해 출력하며, 카운터부(114)로부터 전달받은 픽셀 데이터는 다음 프레임까지 저장한다.
제2 시간 프레임 동안에는, 버퍼부(115)는 제1 시간 프레임에 생성되어 전달된 픽셀 데이터를 제어부(14)의 어드레스 신호에 따라 버퍼부(115)가 출력 버스와 연결되는 때에 출력 버스에 출력한다. 한편, 제2 시간 프레임 동안에, 초기화된 카운터부(114)는 다시 비교 출력 펄스를 카운트하고 그 결과에 따른 픽셀 데이터를 버퍼부(115)에 전달한다. 시간 프레임이 반복됨에 따라, 이러한 과정도 반복된다.
이에 따라, 매 시간 프레임마다 카운터부(114)에서 펄스 횟수의 계수 동작이 수행되는 동안에, 버퍼부(115)에서는 픽셀 데이터의 출력 동작이 수행될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 저장부(15)는 픽셀(11)에서 출력된 하나의 픽처(picture)를 이루는 픽셀 데이터들을 일시적으로 저장하고 있다가, 영상의 압축, 처리 등을 위해 픽셀 데이터들을 외부로 출력할 수 있다.
저장부(15)에서 일시 저장하여 출력되는 영상 데이터는 그 자체로 해당 픽셀 어레이(12)에 입사된 엑스선의 영상이라고 할 수 있으며, 실시예에 따라, 저장부(15)로부터 픽셀 데이터들을 수신하여 처리할 수 있는 영상 처리부(미도시)가 픽셀 어레이(12)마다 연결될 수 있다.
실시예에 따라, 만약 다수의 독출회로 단위 블록(10)이 매트릭스 형태로 배열될 경우에는, 독출회로 단위 블록(10)들로부터 출력되는 픽셀 데이터들을 하나의 전체 영상 처리부가 처리할 수 있다.
도 3은 단위 픽셀들이 공통 출력 버스에 연결된 구성을 예시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 도 2의 픽셀들(11)이 하나의 출력 버스를 공유하며 컬럼을 이루고 있다. 하나의 컬럼에 속하는 단위 픽셀들은 순차적으로 출력 버스와 연결되어 출력 버스를 통해 픽셀 데이터들을 순차적으로 외부로 출력할 수 있다. 여기서, 출력 버스는 실시예에 따라 N 비트의 병렬 버스이거나 직렬 버스일 수 있다.
제1 시간 프레임 동안에, 카운터부들(114a, 114b, 114c)은 초기화 후에 각 픽셀(11a, 11b, 11c)에 인가된 엑스선 포톤들에 의한 비교기(113)의 비교 출력 펄스(COMP)들을 각각 새로 계수하며, 제1 시간 프레임의 종료 직전에, 계수가 완료된 픽셀 데이터를 버퍼부(115a, 115b, 115c)에 전달한다.
이와 동시에 제1 시간 프레임 동안에, 버퍼부들(115a, 115b, 115c)은 각각 직전 시간 프레임 때에 전달된 픽셀 데이터들을 순차적으로 출력 버스를 통해 출력하며, 제1 시간 프레임의 종료 직전에 픽셀 데이터를 카운터부(114a, 114b, 114c)로부터 전달받아 저장한다.
이어서 제2 시간 프레임 동안에, 카운터부들(114a, 114b, 114c)은 초기화 후에 각 픽셀(11a, 11b, 11c)에 인가된 엑스선 포톤들에 의한 비교기(113)의 비교 출력 펄스(COMP)들을 각각 새로 계수하며, 제2 시간 프레임의 종료 직전에, 계수가 완료된 픽셀 데이터를 버퍼부(115a, 115b, 115c)에 전달한다.
이와 동시에 제2 시간 프레임 동안에, 버퍼부들(115a, 115b, 115c)은 각각 직전의 제1 시간 프레임 때에 전달된 픽셀 데이터들을 순차적으로 출력 버스를 통해 출력하며, 제2 시간 프레임의 종료 직전에 픽셀 데이터를 카운터부(114a, 114b, 114c)로부터 전달받아 저장한다.
이러한 동작은 시간 프레임마다 반복될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 독출 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 2와 도 4를 참조하면, 카운터(114)는 매 시간 프레임마다 카운팅 모드로 동작하면서 비교 출력 펄스들(COMP)을 계수하고, 그러한 계수의 결과로서 얻은 픽셀 데이터를 버퍼부(115)에 출력한 다음 초기화된다.
버퍼부(115)는 가장 초기에는 출력할 저장된 데이터가 없지만, 두 번째 시간 프레임부터는 매 시간 프레임마다 독출 모드로 동작하므로 직전 시간 프레임에 카운터(114)에서 생성되어 버퍼부(115)에 전달된 픽셀 데이터를 출력한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 독출회로 단위 블록들을 매트릭스 형태로 배치한 엑스선 이미지 센서 시스템을 예시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, M*N 매트릭스로 배열된 다수의 독출회로 단위 블록들(ROIC)(51)이 매트릭스 형태로 배치된 엑스선 이미지 센서 시스템(50)이 예시되어 있다. 대면적 엑스선 이미지 센서는 공정 상의 한계와 수율의 문제로 인해, 엑스선 이미지 센서 전체를 한 차례의 공정을 통해 일체로 제조하는 대신에, 도 1과 같이 다수의 픽셀(11)들로 구성된 픽셀 어레이를 포함하는 독출회로 단위 블록들(51)을 기판 위에 다수 배열함으로써 제작될 수 있다. 예를 들어, 256 x 256 픽셀 또는 128 x 128 픽셀을 포함하는 독출회로 단위 블록들(51)을 가로로 20 개, 세로로 16 개씩 배치하였을 경우, 전체 해상도가 2560 x 2048인 엑스선 이미지 센서를 구현할 수 있다.
한편, 이러한 대면적의 엑스선 이미지 센서의 경우, 단일 픽셀마다 16 비트의 픽셀 데이터가 생성된다면, 2560 x 2048 엑스선 이미지 센서의 예에서, 한 영상 프레임은 약 10 MB의 데이터량을 가지게 된다. 만약 초당 30 프레임의 엑스선 영상이 요구된다면, 적어도 300 MB/s의 대역폭이 필요하다.
엑스선 이미지 센서 시스템(50)은 다수의 독출회로 단위 블록들(51)를 포함하는 독출 회로 어레이(52)와, 각각의 독출회로 단위 블록들(51)의 다양한 동작 타이밍을 제어하는 타이밍 제어 신호들을 제공하는 타이밍 제어부(53), 독출회로 단위 블록들(51)로부터 전달되는 픽셀 데이터들을 수신하고 디지털 프로세싱하여 영상 데이터로 가공하는 영상 처리부(54), 그리고 처리된 대용량의 영상 데이터를 외부의 서버(56)로 고속 전송하는 인터페이스(55)를 포함할 수 있다. 서버(56)는 엑스선 장비의 운용자에게 영상 데이터를 표시하고 운영자의 지시에 따라 엑스선 이미지 센서 시스템(50)을 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.
10 엑스선 이미지 센서 시스템용 독출회로 단위 블록
11 단위 픽셀 111 엑스선 입사 영역
112 증폭부 113 비교부
114 카운터부 115 버퍼부
12 픽셀 어레이 13 바이어스 회로부
14 제어부 15 저장부
50 엑스선 이미지 센서 시스템 51 독출회로 단위 블록
52 독출 어레이 53 타이밍 제어부
54 영상 처리부 55 인터페이스
56 서버

Claims (4)

  1. 엑스선 영상용 픽셀 어레이 내에서 2차원 매트릭스로 배열되는 다수의 엑스선 독출 집적 회로의 각각이 입사된 엑스선의 크기를 소정 비트의 픽셀 데이터로 양자화하도록 동작하는 엑스선 독출 집적 회로로서,
    엑스선이 입사되었을 때에 포토다이오드에서 발생된 전하량을 전압 출력 신호로 변환하여 출력하는 증폭부;
    상기 전압 출력 신호를 사전에 설정된 기준 전압과 비교하여 비교 출력 신호를 출력하는 비교부;
    현재 시간 프레임 동안에 상기 비교 출력 신호의 펄스 횟수를 계수하고 계수 결과를 픽셀 데이터로 출력하는 카운터부; 및
    직전 시간 프레임에 상기 카운터부로부터 수신하여 일시적으로 저장하였던 상기 픽셀 데이터를 상기 현재 시간 프레임 동안에 외부로 출력하는 버퍼부를 포함하며,
    각 시간 프레임마다 상기 카운터부에서 상기 펄스 횟수의 계수 동작이 수행되는 동안에 상기 버퍼부에서 상기 픽셀 데이터의 출력 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 엑스선 독출 집적 회로.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 카운터부는 리니어 피드백 시프트 레지스터 또는 바이너리 카운터로 구현되는 것을 특징으로 하는 엑스선 독출 집적 회로.
  3. 다수의 엑스선 독출 집적 회로들이 2차원 매트릭스로 배열되고, 각각의 엑스선 독출 집적 회로는 입사된 엑스선의 크기를 소정 비트의 픽셀 데이터로 양자화하며, 한 컬럼에 속하는 엑스선 독출 집적 회로들의 픽셀 데이터들은 공통 출력 버스를 통해 외부로 출력되도록 연결된 픽셀 어레이;
    상기 다수의 엑스선 독출 집적 회로들 중에 적어도 하나의 엑스선 독출 집적 회로들을 특정하여 픽셀 데이터들을 상기 공통 출력 버스를 통해 순차적으로 전송하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 공통 출력 버스를 통해 수신된 픽셀 데이터들을 일시적으로 저장하였다가 외부로 출력하는 저장부를 포함하며,
    상기 엑스선 독출 집적 회로는,
    엑스선이 입사되었을 때에 포토다이오드에서 발생된 전하량을 전압 출력 신호로 변환하여 출력하는 증폭부;
    상기 전압 출력 신호를 사전에 설정된 기준 전압과 비교하여 비교 출력 신호를 출력하는 비교부;
    현재 시간 프레임 동안에 상기 비교 출력 신호의 펄스 횟수를 계수하고 계수 결과를 픽셀 데이터로 출력하는 카운터부; 및
    직전 시간 프레임에 상기 카운터부로부터 수신하여 일시적으로 저장하였던 상기 픽셀 데이터를 상기 현재 시간 프레임 동안에 상기 공통 출력 버스로 출력하는 버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 독출 집적 회로 블록.
  4. 입사된 엑스선의 크기를 소정 비트의 픽셀 데이터로 양자화하는 2차원 매트릭스로 배열된 엑스선 독출 집적 회로들 중에 한 컬럼에 속하는 엑스선 독출 집적 회로들의 픽셀 데이터들을 공통 출력 버스를 통해 외부로 출력하도록 연결된 다수의 엑스선 독출 집적 회로들을 포함하는 다수의 픽셀 어레이들을 2차원 매트릭스로 배열한 독출 어레이;
    상기 독출 어레이 내의 다수의 픽셀 어레이들의 독출 동작을 제어하기 위한 타이밍 신호들을 생성하는 타이밍 제어부;
    상기 독출 어레이로부터 출력된 픽셀 데이터들을 디지털 처리하여 영상 데이터를 생성하는 영상 처리부; 및
    상기 영상 데이터를 외부에 출력하는 인터페이스를 포함하는 엑스선 이미지 센서 시스템으로서,
    상기 픽셀 어레이의 엑스선 독출 집적 회로들은 각각,
    엑스선이 입사되었을 때에 포토다이오드에서 발생된 전하량을 전압 출력 신호로 변환하여 출력하는 증폭부;
    상기 전압 출력 신호를 사전에 설정된 기준 전압과 비교하여 비교 출력 신호를 출력하는 비교부;
    현재 시간 프레임 동안에 상기 비교 출력 신호의 펄스 횟수를 계수하고 계수 결과를 픽셀 데이터로 출력하는 카운터부; 및
    직전 시간 프레임에 상기 카운터부로부터 수신하여 일시적으로 저장하였던 상기 픽셀 데이터를 상기 현재 시간 프레임 동안에 상기 공통 출력 버스로 출력하는 버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스선 이미지 센서 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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