KR20080031907A - 디지털 방사선용의 저 잡음 전자 데이터 캡쳐 및 리드아웃시스템과 이미징 패널 동작 방법 - Google Patents

디지털 방사선용의 저 잡음 전자 데이터 캡쳐 및 리드아웃시스템과 이미징 패널 동작 방법 Download PDF

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KR20080031907A KR1020087002078A KR20087002078A KR20080031907A KR 20080031907 A KR20080031907 A KR 20080031907A KR 1020087002078 A KR1020087002078 A KR 1020087002078A KR 20087002078 A KR20087002078 A KR 20087002078A KR 20080031907 A KR20080031907 A KR 20080031907A
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Abstract

저 잡음 디지털 방사선 이미지 캡쳐 시스템은 각각의 사이트가 이후의 디지털 데이터 프로세싱 전자 장치에 대한 리드아웃 이전에 화소 사이트에서의 대응하는 디지털 데이터로의 직접적인 이미징 방사선에 의해 생성된 아날로그 전하 값을 디지털화하기 위한 아날로그 대 디지털 변환기를 구비하여 아날로그 정보의 고주파 리드아웃과 연관된 잡음 및 크로스토크 문제를 방지하는 이미지 캡쳐 패널 내의 화소 사이트의 2 차원 어레이를 채용한다. 화소 사이트 상에서 집적 회로를 구비하여 생성된 필 팩터(fill factor) 문제는 화소 사이트에 대한 기판 지지부의 대향 측면 상에서 A/D를 구비함으로써 최소화된다.

Description

디지털 방사선용의 저 잡음 전자 데이터 캡쳐 및 리드아웃 시스템과 이미징 패널 동작 방법{LOW NOISE DATA CAPTURE FOR DIGITAL RADIOGRAPHY}
본 발명의 일반적인 분야는 디지털 이미지 방사선에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 이미지 데이터 캡쳐를 위한 저 잡음 전자 장치를 이용하는 방사선 이미징 스크린에 관한 것이다.
디지털 방사선은 피사체의 내부 물리적 피쳐(features)의 이미지를 생성하고 저장하기 위한 방사선 노출을 캡쳐하는 포토그래프 필름층에 의존하는 포토그래프 기반형 이미징 기술에 대한 대안으로서 수용 범위가 성장하고 있다. 디지털 방사선에 의해, 방사선 감지층 상에 캡쳐된 방사선 이미지 노출은, 화소 단위로, 적절한 전자 이미지 디스플레이 디바이스 상에서의 후속의 리드아웃(read-out) 및 디스플레이를 위해 메모리 뱅크에 저장되는 전자 이미지 데이터로 변환된다. 디지털 방사선의 성공에 있어 원동력 중 하나는 원격으로 위치하는 방사선에 도달하도록 메일을 통하거나 혹은 커리어(couriers)를 통해 물리적 필름을 전송하도록 함으로써 야기되는 지연 없이 방사능 연구자에 의해 분석 및 진단을 위한 하나 이상의 원 격 위치로 데이터 네트워크를 통해 저장된 이미지를 신속하게 통신하는 능력이다.
디지털 방사선학 기술에 있어서 바람직하게는 적어도 그 포토그래프 기반형 기술만큼 높은 해상도인 고 해상도 전자 이미지 데이터를 생성하기 위한 필요성이 매우 중요하다. 프로세스되어야 하는 이미지 데이터의 양, 및 주어진 시간 프레임 내에서 필요한 데이터 프로세싱을 달성하는데 필요한 신호 프로세싱 회로의 주파수 대역폭은 각 화소의 크기, 화소 어레이 크기, 검출될 화소 노출의 최대 범위, 및 각 화소의 검출 가능한 노출 밀도 그래디언트(gradients)와 같은 팩터(factors)에 근거하는 다중 함수 고려 사항이다.
도 1 내지 도 3은 작용하는 방사선, 예를 들어, X선에 응답하여 전자를 생성하는 방사선 센서 층(14)이 형성되어 있는 기판을 갖는 디지털 방사선 패널(12)을 포함하는 통상적인 디지털 방사선 시스템(10)을 도시한다. X선이란 용어는 편의상 본 설명 및 첨부하는 청구 범위 전반에 걸쳐 사용된다. 그러나, 본 발명은 다른 방사선 형태를 채용하는 디지털 방사선에도 유용하므로, X선이란 용어는 이러한 다른 형태의 방사선이 사용되는 것을 포함하는 것으로 해석된다는 것이 이해될 것이다. 방사선에 의해 생성된 전자는 기판(15) 상에 로우(rows) 및 칼럼(columns)으로 배열되어 이산적인 화소 사이트(17)를 정의하는 캐패시터(16)에 의해 캡쳐된다. 피사체의 노출 이후에, 캐패시터는 도전체(19) 및 고체 상태 스위치(20)를 통해 스위칭 제어 회로(18)에 의해 일시에 로우 어드레싱되어, 전하 값을 전압 값으로 변환하고 나서 디지털 수치 데이터, 전형적으로 화소 당 14 비트로 변환하는 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기 및 전치 증폭기를 포함하는 외부 전자 회로(24)에 리드 아웃 라인(22)을 통해 제각기 전하 값을 전달한다. 일단 디지털화되면, 데이터는 적절한 디지털 이미지 프로세서 회로로 전달되어 시각적 표시를 위한 이미지 디스플레이(26)에 인가된다. 데이터는 또한 시각적 표시를 위한 원격 사이트로의 통신을 위해 데이터 저장 메모리(28)에 저장되고/되거나 네트워크(29)에 전송될 수 있다.
수백만 개의 화소 전하 값의 피드아웃은 고 대역폭 아날로그 전자 장치의 사용을 수반하고 또한 인접하는 화소로부터의 크로스 토크(cross talk)에 대해 개별적인 화소 값을 노출시킨다. 이미 언급한 바와 같이, 고 대역폭 아날로그 전자 장치는 아날로그 신호의 잡음을 증가시킨다. 부가적으로, 크로스 토크는 각 화소 값을 오염시키도록 기능한다.
따라서, 신호 리드아웃을 이용하는 현재의 패널 시스템과 연관된 문제를 방지하는 디지털 방사선 패널 시스템에 대한 필요성이 존재한다. 본 발명은 그러한 필요성을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 각각의 화소 사이트가 화소 사이트 상에서 X선 영향에 비례하는 전하를 저장하는 전하 저장 요소를 갖는 이산적인 X선 검출 화소 사이트의 2 차원 어레이를 포함하는 디지털 방사선용의 저 잡음 전자 데이터 캡쳐 및 리드아웃 시스템이 제공된다. 화소 사이트는 전하 대 시간 변환 회로 및 아날로그 대 디지털 변환 회로를 구비하는 집적 회로 수단을 더 포함한다. 전하 대 시간 변환 회로는 저장된 전하 값을, 그 저장된 전하 값을 나타내는 시간 값으로 변환하고 아날로그 대 디지털 변환 회로는 화소 사이트에서 시간 값을, 저장된 전하 값을 나타내는 대응하는 디지털 데이터로 변환한다. 시스템은 화소 사이트의 어레이 상에 캡쳐된 X선 영향의 2 차원 이미지를 나타내는 순서화된 데이터 매트릭스에서 화소 사이트의 각각으로부터 데이터 저장 매체로 상기 디지털 데이터를 전달하는 피드아웃 전자 장치를 더 포함한다.
본 발명의 변형 실시예에서, 시스템은 환자 노출 이미지의 캡쳐 이전에 캘리브레이션(calibration) 모드에서 동작된다. 이러한 모드에서, 화소 어레이 내의 본질적인 암전류의 존재는 각 화소 사이트에서 전하-시간-디지털 프로시쥬어를 이용하여 캘리브레이션 모드 동안 암전류를 측정함으로써 보상된다. 그 결과 암전류 관련 데이터는 환자 이미지 노출 데이터의 후속적인 조정을 위한 메모리 저장용으로 리드 아웃될 수 있다. 대안적인 실시예에서, UP/DOWN 카운터는 아날로그 대 디지털 변환기에서 채용된다. 다운 카운트(down count) 모드에서의 카운터 동작은 암전류 유도 전하 값이 제각기 카운터에서 유지되는 음의 데이터 값으로 변환되도록 한다. 환자 이미지가 패널 상에 노출되는 경우, 카운터가 업 카운트(up count) 모드에서 동작됨에 따라 암전류 카운트는 그에 따른 총 이미지 카운트 값으로부터 자동적으로 보상된다. 유사한 방식으로, 캘리브레이션 동안 혹은 평탄한 필드 데이터를 생성하기 위한 일련의 균일한 X선 노출 필드 동안 데이터 값으로의 변환을 위해 화소 캐패시터를 알려진 전하 값으로 프리차징(precharging)함으로써 필드 캘리브레인션이 달성될 수 있다. 그 다음에 데이터는 본 발명의 신규한 패널 시스템으로부터 생성된 환자 이미지 데이터를 보상하는데 사용하도록 피드아웃되고 저장될 수 있다.
본 발명의 중요한 장점은 단지 디지털 데이터만이 화소 어레이의 읽혀진다는(read-out) 점이다. 개별적인 화소 값은 수백 밀리초의 시간에 걸쳐 디지털화될 수 있으므로, 이는 통상적인 디지털 방사선 패널 시스템에서 아날로그 값의 직접적인 리드아웃에 의한 크로스토크 및 잡음 오염의 문제점을 방지한다.
도 1은 종래 기술의 디지털 방사선 시스템을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 시스템에 대한 종래 기술의 화소 사이트의 측면도.
도 3은 도 1의 시스템의 화소 사이트 어레이의 일부분을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 방사선 패널의 화소 사이트를 도시한 도면.
도 5는 도 4의 화소 사이트의 집적 회로 일부분에 대한 개략적인 회로도.
도 6은 본 발명의 디지털 방사선 패널을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 디지털 방사선 시스템의 동작을 설명하는데 유용한 타이밍도.
도 9는 본 발명의 대안적인 실시예에 대한 화소 사이트의 측면도.
도 10은 도 9의 화소 사이트의 확대도.
도 11 내지 도 13은 도 9의 화소 사이트에 대한 신호 커플링 방안의 대안적인 실시예의 간략화된 회로도.
이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 화소 사이트(30)는 광전도체(32) 및 집적 회로(34)를 포함하며 본 발명에 따른 디지털 방사선 패널 상에 사용된 이산적인 화소 사이트의 2 차원 어레이 중 하나를 나타낸다. 화소 사이트는 전하 저장 요소, 예를 들면, 캐패시터(36) 및 A/D 변환 회로(38)를 포함하며, 이 A/D 변환 회로(38)는 캐패시터 방전 회로(40), 비교기 회로(46) 및 N 비트 카운터(48)를 포함한다. 도시된 특정의 화소 사이트는 직접적인 방사선 시스템에서 사용하기 위한 것으로 알려져 있으며 본 실시예에서 예시를 위해 사용된다. 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명은 X선 영향이 화소 상의 전하로 표시되는 임의의 방사선 시스템 또는 간접 방사선 시스템에서 또한 구현될 수 있음이 이해될 것이다. 방전 회로는 제어된 전계 효과 트랜지스터(FET) 스위치(42) 및 정전류원(44)을 포함한다. 비교기 회로(46)는 레퍼런스 소스, 예를 들어, 접지에 결합된 제 1 입력 단자(50) 및 캐패시터 방전 회로(40)에 결합된 제 2 입력 단자(52)를 갖는다. 비교기(46)의 출력은 입력 단자(52) 상의 레벨이 입력 단자(50) 상의 레벨보다 높은 경우 하이(high)로 단정되고 단자(52) 베렐이 단자(50)의 레벨보다 낮은 경우 로우(low)로 단정된다. 비교기(46)의 출력이 카운터(48)의 카운트 제어 입력에 인가된 ENABLE/DISABLE 신호로서 기능한다. 카운터(48)에 대한 입력은 비교기(46)로부터의 입력, 전원 V+, 클록 신호, UP/DOWN 제어 신호, 및 쉬프트 제어 신호를 포함한다. 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 비교기(46)를 갖는 캐패시터 방전 회로(40)의 구성은 캐패시터 상의 전하 전압을 시간 값으로 변환하도록 동작하는 잘 알려진 윌킨슨(Wilkinson) 회로를 구성한다는 것이 이해될 것이다.
디지털 방사선 시스템에서, 인간의 시각적인 시스템을 위해 허용하는 하드카피 출력 및 디스플레이를 위해 선형 출력 데이터를 비선형 출력 데이터로 변환하는 변환을 디지털 이미지 프로세서(25)(도 1)에 채용하는 것이 알려져 있다. 본 발명에서, 이러한 변환은 편리하게는 카운터의 주파수를 적절하게 가변시키기 위해 가변 주파수 클록 제어에 의해 A/D 변환으로 직접 구현될 수 있다.
도 6은 화소 사이트의 4000×4000 어레이를 이용하는 예로서 카운터(48)가 구성되는 방사선 패널(12')을 도식적으로 예시한다. 본 발명은 다른 화소 어레이에서 효과적으로 이용될 수 있으며, 특정의 어레이는 설계 선택의 문제임이 이해될 것이다. 카운터는 화소 사이트의 각각에서 생성된 칼럼 단위의 데이터의 직렬 리드아웃을 위한 수직 칼럼으로 정렬된 쉬프트 레지스터로서 및 디지털 데이터 카운터로서 기능한다. 리드아웃 데이터는 리드아웃 효율을 위해 구조화된 ASIC(application specific integrated circuit)(60)으로 전달되며, 각각의 ASIC은 전체 16개의 ASIC에 대해 256 칼럼을 취급한다. 기능적으로, ASIC은 카운터로부터의 데이터를 패널(12') 상에서의 화소 사이트 어레이 상의 X선 영향의 2 차원 이미지에 대응하는 순서화된 데이터 매트릭스에 배열하도록 설계된다. 그 다음에 ASIC으로부터의 데이터는 알려진 방식으로 이미지 디스플레이에서의 후속적인 사용, 네트워크 통신, 및 장기간 저장을 위해 RAM 유닛(32)에 전달되어 저장된다.
동작 시에, 도 5 및 도 6a 내지 도 6d를 함께 참조하면, 패널(12')이 X선에 노출되는 경우, 광전도체(32) 상의 X선 영향은 캐패시터(36) 상의 전자 전하 값으 로서 저장되는, 화소 사이트 상에서의 X선 영향의 양에 비례하는 전자를 생성한다. FET 스위치(42)를 전자적으로 폐쇄하기 위해 인가된 스위치 제어 신호가 하이로 단정되어(도 6b) 정전류원(44)이 제어된 레이트로 캐패시터(36)를 방전하도록 야기하는 경우 시각 t0에서 전하 값의 피드아웃이 개시된다(도 6a). 본 설명에서 참조 부호(50)는 접지 전위인 것으로 가정한다. 캐패시터(36) 상의 전압이 단자(50) 상의 레퍼런스 레벨보다 높은 한, 비교기 회로(46)의 출력 레벨은 클럭 펄스가 카운터에 공급됨에 따라 카운터(48)를 카운팅하도록 하는 하이를 유지한다(도 6c). 캐패시터(36) 상이 전압이 시각 t1에서 단자(50) 상의 레퍼런스 레벨로 완전하게 방전되는 경우, 비교기 회로(46)의 출력은 로우로 진행하여 카운터(48)가 카운팅하는 것을 디스에이블링 혹은 정지시킨다. 따라서 캐패시터 전하 값 Vs는 시각 값 t1 - t0으로 변환되며 이는 카운터(48)에 의해 디지털 카운트 값 Cp로 변환된다.
어레이 내의 각 화소에 대해 고유한 본질적인 암전류 값에 대한 방사선 시스템의 캘리브레이션은 도 7a 내지 도 7d를 참조하여 기술되는 바와 같이 시스템의 동작에서 용이하게 달성된다. 카운터는 제로 카운트로 초기화되고 캐패시터는 마찬가지로 제로 전하 값으로 초기화된다고 가정한다. 초기화에 이어서 X선 소스가 턴 오프되면, 암전류로 인해 축적된 양의 전하 VD가 캐패시터(36) 상에서 구축된다(도 7a). 캘리브레이션의 개시 시각 t0에서, FET 스위치(42)는 폐쇄되고 캐패시터 상의 양의 전하는 비교기(46)가 카운터(48)에 대해 ENABLE 신호를 단정하도록 한다(도 7c). UP/DOWN 신호는 로우로 또한 설정됨에 따라(도 7d) 카운터는 카운트 다운하면서 이와 동시에 클럭 펄스가 카운터에 인가된다. 캐패시터가 시각 tD에서 단자(50) 상의 레퍼런스 레벨로 방전되는 경우, 비교기(46)의 출력은 로우로 진행하여 -CD의 카운트 값에서 카운터(48)를 정지시키고(도 7e), 이 -CD는 화소 내의 암전류로부터 초래하는 전하 값을 나타낸다. 이러한 카운트 값은 환자가 X선에 노출될 때까지 카운터(48)에 저장된 채로 유지된다. 시각 t1에서, 캐패시터 상의 전하 값은 환자 노출의 캘리브레이션 및 리드아웃 사이의 중간에 발생하는 암전류값과, 환자의 X선 노출에 의해 야기된 X선 영향으로부터 초래되는 전하 값 Vs의 합이다. 그러나, 캘리브레이션 값 -CD로부터 카운터가 개시되므로, 시각 t2에서 유지되는 총 카운트는 캐패시터(36)가 완전하게 방전되고 카운터(48)가 정지될 때, 환자 노출에 의해 야기되는 X선 영향을 나타내는 원하는 카운트 Cs이다. 따라서 암전류 캘리브레이션에 대해 가능한 간단한 기법이 행해진다. 양의 카운트 값데 대해서만 카운트하는 카운터를 이용하는 전술한 시스템과 함께 대안적인 캘리브레이션이 적용될 수 있다. 이러한 기법에 의해, 양의 암전류 캘리브레이션 값은 환자에 대한 X선의 노출 이전에 메모리에서 리드 아웃되어 저장되며 저장된 캘리브레이션 값은 디지털 데이터 후처리에서 환자 리드아웃 카운트 값을 보상하는데 사용된다. 물론, 전술한 바와 같이 디지털 후처리를 위해 음의 카운트 값이 마찬가지로 리드 아웃되어 저장될 수 있다. 후자의 두 기법 중 어느 하나에 의해, 카운터는 X선 소스가 환자 노출용으로 턴 온되기 이전에 제로로 리세트된다. 전술한 바와 같이, 카운터의 가변 주파수에 의해 데이터 변환이 적용되는 경우, 이러한 편차는 통상적으로 캘리브레이션 단계에 이어서 출력 데이터의 생성 동안에만 채용된다는 것이 이해될 것이다.
전류원의 편차와 같은 구성요소 편차에 이해 야기되는 화소간 편차는 외부 소스로부터의 각 화소 캐패시터(36)를 알려진 전하로 충전하고 나서, 전술한 프로세스 중 하나를 따름으로써 생성되는 전하 값을 판독함으로써 보상될 수 있다. 이러한 카운트 값은 시스템 내의 구성요소 편차를 보상하도록 사용되는 화소 단위로 메모리에 저장된다. 이와 달리, 시스템은 X선 소스를 이용하여 노출될 수 있고 다수의 상이한 평탄한 필드가 디지털화되며, 디지털 값은 편차를 디지털적으로 보상하는데 사용된다.
도 4를 다시 참조하면, 집적 회로(34)는 화소 사이트(30)의 영역의 일부를 차지한다는 것에 주목해야 할 것이다. 물론, 집적 회로 영역에 의해 생성된 필 팩터를 최소화하는 것이 바람직하다. 도 9 및 도 10에 도시된 본 발명의 대안적인 실시예에서, 이러한 목적은 광전도체(32), 캐패시터(36), 수정된 집적 회로(64)가 제 1 타이어 층(first tier layer)(72)에 위치하여 기판(74)의 한 측면에 형성되는 타이어 화소 사이트(70)에 의해 달성된다. 수정된 집적 회로(64)는 방전 회로(40) 및 비교기 회로(46)를 포함한다. 카운터 회로(40)는 기판(74)의 대향 측면 상에서 집적 회로 재료의 제 2 타이어 층(second tier layer)(76)으로 이동된다. 이러한 배치에 의해, 카운터 회로와 연관된 집적 회로의 벌크(bulk)가 기판의 후면에 대해 제거되기 때문에 화소 사이트의 광전도체 일부분에서의 필 픽터가 현저하게 감소된다.
비교기 회로(46)의 출력으로부터 카운터(48)의 입력으로 ENABLE/DISABLE 신호를 통신하는 수단을 제공하는 것이 필요하다. 이것은 다수의 상이한 방식으로 달성될 수 있다. 이를 위해, 집적 회로(64)의 일부분 및 집적 회로 층(76)의 세그먼트(66)는 ENABLE/DISABLE 신호를 통신하기 위해 이용된다. 도 9의 실시예에서, ENABLE 및 DISABLE 상태 사이에서 양 및 음으로 진행하는 천이는 캐패시터 플레이트(79a 및 79b) 간의 기판(74)을 통해 용량성 커플링(78)에 의해 양 및 음의 펄스로서 통신된다. 이러한 극성을 갖는 펄스는 카운터(48)에 인가하기 이전에 피크 검출기(86)에 의해 검출된다. 도 10의 실시예에서, ENABLE/DISABLE 천이는 기판(74)의 대향하는 측면 상에서 집적 회로에 형성된 코일(80a, 80b) 간의 유도성 커플링에 의해 통신된다. 그 다음에 이들 펄스는 피크 검출기(89)에 의해 검출되어 카운터(48)에 인가된다. 특히 본 실시예의 바람직한 형태에 있어서, 유도성 커플링은 부가된 캐패시터(82a, 82b)에 의해 상이한 커플링 주파수에 대해 튜닝된다. 이러한 방식으로, 인접하는 화소 간의 크로스토크가 최소화될 수 있도록 하기 위해 상이한 커플링 주파수에 대해 인접하는 화소 사이트가 튜닝될 수 있다. 도 11에 도시된 또 다른 실시예에서, 비교기 출력 및 카운터 사이의 커플링은 비교기 출력에서의 RF 회로(88) 및 RF 안테나(90a)를 통해 카운터(48) 입력에서의 수신기 안테나(90b) 및 피크 검출기(92)으로의 전송에 의해 성취된다.
본 발명은 특히 특정의 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 기술되었으나, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 변형예 및 수정예가 실시될 수 있음이 이해될 것이다.
참조 부호 리스트
10 : 종래 기술의 방사선 시스템
12 : 디지털 방사선 패널
14 : 방사선 센서
16 : 캐패시터
17 : 화소 사이트
18 : 스위칭 제어 회로
19 : 도전체
20 : 고체 상태 스위치
22 : 리드아웃 라인
30 : 화소 사이트
32 : 광전도체
34 : 집적 회로
36 : 캐패시터
38 : A/D 변환기
40 : 캐패시터 방전 회로
42 : FET 스위치
44 : 정전류원
46 : 비교기 회로
48 : N 비트 카운터
50 : 레퍼런스 입력 단자
52 : 방전 회로 출력 단자
60 : ASIC
62 : RAM 유닛
70 : 타이어 화소 사이트
72 : 제 1 타이어 층
74 : 기판
76 : 제 2 타이어 층
78 : 용량성 커플링
79a,b : 캐패시터 플레이트
80a,b : 코일
82a,b : 튜닝 캐패시터
86 : 피크 검출기
88 : RF 회로
89 : 피크 검출기
90a,b : RF 안테나
92 : 피크 검출기

Claims (14)

  1. 디지털 방사선용의 저 잡음 전자 데이터 캡쳐(capture) 및 리드아웃(read-out) 시스템으로서,
    각각의 화소 사이트(site)가 (a) 상기 화소 사이트 상에서 X선 영향에 비례하는 전하를 저장하는 전하 저장 요소와, (b) 저장된 전하 대 시간 변환 회로를 구비하는 아날로그 대 디지털 변환기를 포함하는 회로 수단을 포함하여, 상기 저장 요소 상의 상기 X선 영향 비례 전하를 대응하는 디지털 데이터 값으로 변환하는, 이산적인 X선 검출 화소 사이트의 2 차원 어레이와,
    상기 화소 사이트의 어레이 상에서 X선 영향의 2 차원 이미지를 나타내는 순서화된 데이터 매트릭스에서 상기 화소 사이트의 각각으로부터 데이터 저장 매체로 상기 디지털 데이터를 정렬하여 전달하는 리드아웃 전자 장치를 포함하는
    디지털 방사선용의 저 잡음 전자 데이터 캡쳐 및 리드아웃 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 요소는 캐패시터이고 상기 저장된 전하 대 시간 변환 회로는 캐패시터 방전 회로 및 비교기 회로를 포함하며, 상기 방전 회로는 제어형 고체 상태 스위치 및 정전류원을 포함하고, 상기 스위치는, 그 스위치가 개방되는 경우, 상기 시스템으로부터 상기 저장 캐패시터를 분리하도록 기능하며, 상기 정전류원은 상기 스위치가 폐쇄되는 경우, 상기 저장 캐패시터를 제어된 레이트로 방전하도록 기능 하고, 상기 비교기 회로는 상기 캐패시터에 대한 방전 종료 시간을 나타내는 신호를 출력하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 아날로그 대 디지털 회로는 N 비트 디지털 카운터를 포함하고, 상기 비교기 회로는 상기 방전 회로 및 레퍼런스 전압의 소스에 결합된 입력과, 상기 저장 요소가 상기 레퍼런스 레벨을 향해 방전되면서 카운팅을 인에이블하도록 상기 카운터에 대해 인에이블 신호를 통신하고, 상기 저장 요소 상의 저장 레벨이 상기 레퍼런스 레벨에 도달하는 경우 카운팅을 디스에이블하도록 상기 방전 종료 시간에서 상기 카운터에 대해 디스에이블 신호를 통신하는 N 비트 카운터에 결합된 출력을 갖는 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 N 비트 디지털 카운터는 UP/DOWN 카운터이고 UP/DOWN 제어 신호 입력을 갖는 시스템.
  5. 디지털 방사선용의 저 잡음 전자 데이터 캡쳐 및 리드아웃 시스템으로서,
    (a) 기판과,
    (b) 각각의 화소가 상기 기판의 대향 측면 상에 형성된 제 1 타이어 층(first tier layer) 및 제 2 타이어 층(second tier layer)을 포함하며,
    상기 제 1 타이어 층은 (ⅰ) X선 감지 캡쳐 매체, (ⅱ) 상기 화소 사이트 캡쳐 매체 상에서 X선 영향에 비례하는 전하를 저정하는 전하 저장 요소, (ⅲ) 저장된 전하 대 시간 변환 회로를 포함하는 집적 회로 수단을 포함하고,
    상기 제 2 타이어 층은 아날로그 대 디지털 변환기와, 상기 기판을 통해, 상기 변환기를 상기 전하 대 시간 변환 회로에 접속하는 신호 결합 수단을 포함하여, 상기 저장 요소 상의 X선 영향 비례 전하를 대응하는 디지털 데이터 값으로 변환하는, 이산적인 X선 검출 화소 사이트의 2 차원 어레이와,
    (c) 상기 화소 사이트의 어레이 상에서 X선 영향의 2 차원 이미지를 나타내는 순서화된 데이터 매트릭스에서 상기 화소 사이트의 각각으로부터 데이터 저장 매체로 상기 디지털 데이터를 정렬하여 전달하는 리드아웃 전자 장치를 포함하는
    디지털 방사선용의 저 잡음 전자 데이터 캡쳐 및 리드아웃 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 결합 수단은 상기 전하 대 시간 변환 회로 대 상기 아날로그 대 디지털 변환기 사이의 용량성 커플링을 포함하는 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 결합 수단은 상기 전하 대 시간 변환 회로에 결합된 상기 제 1 타이어 층 내의 제 1 코일 및 상기 아날로그 대 디지털 변환기에 결합된 상기 제 2 타이어 층 내의 제 2 코일를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 코일은 상기 기판을 통해 유도 성 결합되는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 결합 수단은 인접하는 화소 사이트의 튜닝(tuning)된 커플링 주파수와 상이한 코일들 간의 튜닝된 커플링 주파수를 설정하기 위해 상기 코일의 각각에 결합된 튜닝 캐패시터를 포함하는 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 결합 수단은 상기 전하 대 시간 변환 회로에 결합된 상기 제 1 타이어 층 내의 무선 주파수 회로와 송신 안테나, 및 상기 아날로그 대 디지털 변환기에 결합된 상기 제 2 타이어 층 내의 제 2 무선 주파수 회로 및 수신 안테나를 수신하며, 상기 전하 대 시간 변환 회로는 상기 안테나들 간의 무선 주파수 송신 및 수신에 의해 상기 기판을 통해 결합되는 시스템.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 카운터는 상기 카운터의 주파수를 가변시키는 가변 주파수 클럭 제어를 구비하여 디스플레이 또는 하드카피(hardcopy) 출력을 위해 인간의 시각적 시스템에 의한 인지를 허용하는 출력 데이터에 대해 사전 결정된 변환을 적용하는 시스템.
  11. 화소 사이트 각각이 전자 저장 요소, 저장된 전하 대 시간 변환 회로 및 아날로그 대 디지털 변환기를 포함하여, 패널 상의 화소 사이트의 암전류(dark current) 값을 보상하기 위해 저 잡음 디지털 방사선 시스템용의 이미징 패널을 동작시키는 방법으로서,
    환자에 X선을 노출시키기 전의 암전류 캘리브레이션 기간 동안,
    (a) 상기 저장 요소 상에 암전류 생성 전하를 축적하는 단계와,
    (b) 상기 암전류 전하를 제 1 시간 값으로 변환하는 단계와,
    (c) 상기 화소 사이트에서 상기 제 1 시간 값을 암전류 디지털 값으로 변환하는 단계와,
    (d) 상기 암전류 디지털 값을 저장하는 단계와,
    환자에 대한 X선 노출 기간에 이어서,
    (e) 상기 화소 사이트에 대해 X선을 작용시킴으로써(impinging) 생성된 전하 및 암전류 전하의 결합을 나타내는 상기 저장 요소 상의 축적 전하를 생성하는 단계와,
    (f) 상기 축적 전하를 제 2 시간 값으로 변환하는 단계와,
    (g) 상기 화소 사이트에서 상기 제 2 시간 값을 축적 디지털 값으로 변환하는 단계와,
    (h) 상기 저장된 암전류 디지털 값을 상기 축적 디지털 값과 비교하여 환자에 대한 X선 노출로부터 야기된 X선을 작용시킴으로써 생성된 전하를 나타내는 잔 여 디지털 값을 생성하는 단계를 포함하는
    저 잡음 디지털 방사선 시스템용의 이미징 패널 동작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 아날로그 대 디지털 변환기는 UP/DOWN 카운터를 포함하고 단계 (c)에서 상기 제 1 시간 값은 UP 또는 DOWN 방향 중 하나의 방향으로 상기 카운터의 동작에 의해 변환되며, 단계 (d)에서 상기 디지털 값은 하나의 극성 디지털 값으로서 상기 카운터에 저장되고, 단계 (g)에서 상기 제 2 시간 값은 단계 (d)에서의 저장된 극성 값으로부터 시작하는 상기 UP 또는 DOWN 방향 중 다른 하나의 방향으로 상기 카운터의 동작에 의해 변환되어,
    단계 (g)의 종료 시에, 상기 카운터 상의 상기 축적 디지털 값은 단계 (h)의 잔여 값과 동등한 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    단계 (h)에서 디지털 값의 결합은 상기 화소 사이트 외부의 디지털 데이터 프로세싱 회로에서 수행되는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    카운터 주파수는 디스플레이 또는 하드카피 출력을 위해 인간의 시각적 시스템에 의한 인지를 허용하는 디지털 출력 데이터에 대해 사전 결정된 변환을 주입하 도록 가변되는 시스템.
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