(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光または放射線に感応して電荷信号を出力する複数の検出手段と、前記複数の検出手段から出力された電荷信号を、増幅器を用いて電圧信号に変換する複数の電荷電圧変換手段と、前記複数の電荷電圧変換手段で変換されたそれぞれの電圧信号を増幅する複数の変換電圧信号増幅手段と、前記複数の変換電圧信号増幅手段で増幅されたそれぞれの電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持する複数の保持手段と、前記複数の保持手段で所定の時間において保持された、それぞれの電圧信号を入力し、この電圧信号を正に増幅する複数の信号増幅手段と、前記複数の保持手段で所定の時間において保持された、それぞれの電圧信号を入力し、この電圧信号を負に増幅する複数の信号増幅手段と、前記複数の正に増幅する信号増幅手段で増幅された複数の電圧信号を入力し、一つの電圧信号として出力、および前記複数の負に増幅する信号増幅手段で増幅された複数の電圧信号を入力し、一つの電圧信号として出力するマルチプレクサと、前記複数の正に増幅する信号増幅手段で増幅され、前記マルチプレクサから出力された一つの電圧信号を、正または負に増幅する信号増幅手段と、前記複数の負に増幅する信号増幅手段で増幅され、前記マルチプレクサから出力された一つの電圧信号を、前記正または負に増幅する信号増幅手段で増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段と、を備えていることを特徴とする光または放射線検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光または放射線検出装置において、前記正または負に増幅する信号増幅手段で正または負に増幅された電圧信号と前記増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段で、当該正または負に増幅する信号増幅手段で増幅した極性と同じ正または負に増幅された電圧信号との組み合わせの電圧信号を差動信号として入力するＡ／Ｄ変換手段を備えていることを特徴とする光または放射線検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光または放射線検出装置において、前記Ａ／Ｄ変換手段に電圧信号が入力される直前の箇所にノイズフィルタを備えていることを特徴とする光または放射線検出装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の光または放射線検出装置において、前記Ａ／Ｄ変換手段に電圧信号が入力される直前の箇所に電圧信号を分圧する電圧レベル変換回路を備えていることを特徴とする光または放射線検出装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一つに記載の光または放射線検出装置と、光または放射線を撮影対象に照射する照射手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの電圧信号を処理して画像化する画像処理手段と、を備えたことを特徴とする光または放射線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、医療分野や非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの産業分野などに用いられる光または放射線検出装置に係り、特に、光または放射線を検出する検出素子からの電荷信号を電圧信号に変換し、この電圧信号を増幅する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、検出された光または放射線に基づいて撮像を行う撮像装置は、光または放射線を検出する光または放射線検出器を備えている。ここで、Ｘ線検出器を例に採って説明する。Ｘ線検出器はＸ線感応型のＸ線変換層（Ｘ線変換膜）を備えており、Ｘ線の入射によりＸ線変換層はキャリア（電荷信号）に変換し、その変換された電荷信号を読み出すことでＸ線を検出する。このＸ線変換層としてはアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜が用いられる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
被検体ＭにＸ線を照射してＸ線撮像を行う場合には、被検体Ｍを透過したＸ線像がアモルファスセレン膜上に投影されて、像の濃淡に比例した電荷信号が膜内に発生する。その後、膜内で生成された電荷信号が、２次元状に配列されたキャリア収集電極に収集されて、所定時間（「蓄積時間」と呼ばれる）分だけ積分された後、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を経由して外部に読み出される。また、このようなＸ線検出器を製造するには、２次元状に配列された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるスイッチング素子や上述したキャリア収集電極などをパターン形成したガラス基板（絶縁基板）上に、アモルファスセレン膜を蒸着することで得られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、Ｘ線検出器は、薄膜トランジスタからの電荷信号を読み出す回路として、例えば、Ｘ線変換層で変換された電荷信号を、演算増幅器を用いて電圧信号に変換する電荷検出増幅回路（ＣＳＡ：Charge Sensitive Amplifier）、電荷検出増幅回路からの電圧信号を、演算増幅器を用いて増幅する信号増幅回路、信号増幅回路から出力される電圧信号をサンプリングし、所定の時間において保持するサンプルホールド回路などを備え（例えば、特許文献２参照）、さらに、このサンプルホールド回路で保持された電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器に出力されるものがある。また、別の読み出し回路として、電荷検出増幅回路の演算増幅器のオフセット電圧出力と電圧信号出力とを、それぞれをサンプリングし、その差分の電圧信号をＡ／Ｄ変換器に出力する差分アンプ（演算増幅器）を備えたものがある（例えば、非特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３３１３３７５号公報（２〜３頁、図１）
【特許文献２】特開２００４−２３７５０号公報（７〜１０頁、図１）
【非特許文献１】W. Zhao, et al. , “A flat panel detector for digital radiology using active matrix readout of amorphous selenium,“ Proc. SPIE Vol. 2708, pp. 523 - 531, 1996.
【非特許文献２】M.Maolinbay, et al., “Additive noise properties of active matrix flat-panel imagers,”Med.Phys.27(8),pp.1841-1854,2000.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＸ線診断装置では、次のような問題がある。すなわち、電荷検出増幅回路から出力される電圧信号は、電荷検出増幅回路の演算増幅器に供給されている正の電源電圧の範囲でのみしか出力することができず、これ以上、使用できる電圧範囲であるダイナミックレンジを広くすることができない。つまり、これ以上、Ｓ／Ｎ比が高い電圧信号を出力することはできず、さらに、精度の高い画像を得ることができないという問題がある。
【０００６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ダイナミックレンジを広げ、高いＳ／Ｎ比とすることで、高精度な画像を得ることができる光または放射線検出装置及びこれを備えた光または放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の光または放射線検出装置の発明は、光または放射線に感応して電荷信号を出力する複数の検出手段と、前記複数の検出手段から出力された電荷信号を、増幅器を用いて電圧信号に変換する複数の電荷電圧変換手段と、前記複数の電荷電圧変換手段で変換されたそれぞれの電圧信号を増幅する複数の変換電圧信号増幅手段と、前記複数の変換電圧信号増幅手段で増幅されたそれぞれの電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持する複数の保持手段と、前記複数の保持手段で所定の時間において保持された、それぞれの電圧信号を入力し、この電圧信号を正に増幅する複数の信号増幅手段と、前記複数の保持手段で所定の時間において保持された、それぞれの電圧信号を入力し、この電圧信号を負に増幅する複数の信号増幅手段と、前記複数の正に増幅する信号増幅手段で増幅された複数の電圧信号を入力し、一つの電圧信号として出力、および前記複数の負に増幅する信号増幅手段で増幅された複数の電圧信号を入力し、一つの電圧信号として出力するマルチプレクサと、前記複数の正に増幅する信号増幅手段で増幅され、前記マルチプレクサから出力された一つの電圧信号を、正または負に増幅する信号増幅手段と、前記複数の負に増幅する信号増幅手段で増幅され、前記マルチプレクサから出力された一つの電圧信号を、前記正または負に増幅する信号増幅手段で増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
［作用・効果］請求項１の発明によれば、複数の検出手段に光または放射線が入射された場合に、複数の検出手段は、この入射された光または放射線に感応して複数の電荷信号を出力（検出）する。さらに、複数の検出手段から出力された複数の電荷信号は増幅器を用いた複数の電荷電圧変換手段で電圧信号に変換し、複数の変換電圧信号増幅手段のそれぞれに出力する。変換電圧信号増幅手段は、複数の電荷電圧変換手段で変換されたそれぞれの電圧信号を増幅し、複数の保持手段に出力する。保持手段は、複数の変換電圧信号増幅手段で増幅されたそれぞれの電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持し、この保持手段で所定の時間において保持された、電圧信号の一方は複数の正に増幅する信号増幅手段のそれぞれに出力され、他方は複数の負に増幅する信号増幅手段のそれぞれに出力される。さらに、正に増幅する信号増幅手段により正に増幅され、負に増幅する信号増幅手段により負に増幅される。次に、マルチプレクサは、複数の正に増幅する信号増幅手段で増幅された複数の電圧信号を入力し、これら複数の電圧信号をスイッチにより時間的に切り替え、時分割した一つの電圧信号とし、この電圧信号を正または負に増幅する信号増幅手段に出力し、また、複数の負に増幅する信号増幅手段で増幅された複数の電圧信号を入力し、これら複数の電圧信号をスイッチにより時間的に切り替え、時分割した一つの電圧信号とし、この電圧信号を増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段に出力する。さらに、正または負に増幅する信号増幅手段により正または負に増幅され、増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段により正または負に増幅する信号増幅手段で増幅した極性と同じ正または負に増幅される。
【００１３】
したがって、電荷電圧変換手段から出力された電圧信号は、正に増幅された電圧信号と負に増幅された電圧信号との２つの電圧信号として出力されることになる。つまり、使用できる電圧範囲（ダイナミックレンジ）は、正の電圧信号のみの場合と比べて、正の電圧範囲と負の電圧範囲とで２倍に広くなる。また、正または負に増幅する信号増幅手段から出力される正または負の電圧信号と、増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段から出力される正または負に増幅する信号増幅手段で出力される極性と逆の正または負の電圧信号と、の両方にノイズが含まれるような場合には、これら正の電圧信号と負の電圧信号との差分をとれば、ノイズの影響を低減させることができる。
【００１４】
また、正または負に増幅する信号増幅手段と増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段との両方には、マルチプレクサのスイッチを切り替える動作より発生したスイッチングノイズが含まれたものとなる。つまり、正または負に増幅する信号増幅手段と増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段とに入力される電圧信号の差分をとれば、スイッチングノイズの影響を低減させることができる。したがって、マルチプレクサで発生するスイッチの切り替え動作によるスイッチングノイズの影響を低減させることができる。これらの結果、電圧信号は大きくなり、ノイズを低減させることができるので、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の光または放射線検出装置の発明は、請求項１に記載の光または放射線検出装置において、前記正または負に増幅する信号増幅手段で正または負に増幅された電圧信号と前記増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段で、当該正または負に増幅する信号増幅手段で増幅した極性と同じ正または負に増幅された電圧信号との組み合わせの電圧信号を差動信号として入力するＡ／Ｄ変換手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
［作用・効果］請求項２の発明によれば、Ａ／Ｄ変換手段は、正または負に増幅する信号増幅手段で正または負に増幅された電圧信号と増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段で、当該正または負に増幅する信号増幅手段で増幅した極性と同じ正または負に増幅された電圧信号との組み合わせの電圧信号を差動信号として入力する。したがって、これら正または負に増幅する信号増幅手段，増幅した極性と同じ正または負に増幅する信号増幅手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、を接続する伝送ラインにノイズが乗るような場合、例えば、これら信号増幅手段とＡ／Ｄ変換手段との距離が長い場合など、において、これら信号増幅手段から出力された正の電圧信号と負の電圧信号との両方は、ノイズが含まれた差動信号としてＡ／Ｄ変換手段に入力されることになる。つまり、Ａ／Ｄ変換手段で正の電圧信号と負の電圧信号との差分をとれば、ノイズの影響を低減させることができる。したがって、これら信号増幅手段とＡ／Ｄ変換手段との間で発生するノイズの影響を低減させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００１７】
また、請求項３に記載の光または放射線検出装置の発明は、請求項２に記載の光または放射線検出装置において、前記Ａ／Ｄ変換手段に電圧信号が入力される直前の箇所にノイズフィルタを備えていることを特徴とするものである。
【００１８】
［作用・効果］請求項３の発明によれば、Ａ／Ｄ変換手段に電圧信号が入力される直前の箇所にノイズフィルタを備えているので、Ａ／Ｄ変換手段に電圧信号が入力されるまでの信号ラインに乗ったノイズを低減することができる。したがって、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００１９】
また、請求項４に記載の光または放射線検出装置の発明は、請求項２または請求項３に記載の光または放射線検出装置において、前記Ａ／Ｄ変換手段に電圧信号が入力される直前の箇所に電圧信号を分圧する電圧レベル変換回路を備えていることを特徴とするものである。
【００２０】
［作用・効果］請求項４の発明によれば、Ａ／Ｄ変換手段に電圧信号が入力される直前の箇所に電圧レベル変換回路を備えているので、Ａ／Ｄ変換手段に電圧信号が入力される直前で、この電圧信号のレベルを分圧させると、同時にノイズのレベルも小さくなるので、Ａ／Ｄ変換手段の入力電圧の範囲が狭い場合には、ノイズの影響を小さくすることができる。したがって、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００２１】
また、請求項５に記載の光または放射線撮像装置の発明は、請求項２から４のいずれか一つに記載の光または放射線検出装置と、光または放射線を撮影対象に照射する照射手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの電圧信号を処理して画像化する画像処理手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２２】
［作用・効果］請求項５の発明によれば、照射手段から光または放射線が撮影対象に照射される。さらに、この撮影対象を透過した光または放射線は、光または放射線検出装置により検出され、デジタルの電圧信号に変換されて出力される。次に、この変換されたデジタルの電圧信号は、画像処理手段により画像化する処理がされる。したがって、画像処理手段により高精度な画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、電荷電圧変換手段から出力された電圧信号は、正に増幅された電圧信号と負に増幅された電圧信号との２つの電圧信号として出力されることになる。つまり、使用できる電圧範囲（ダイナミックレンジ）は、正の電圧信号のみの場合と比べて、正の電圧範囲と負の電圧範囲とで２倍に広くなる。また、第１の信号増幅手段から出力される正の電圧信号と、第２の信号増幅手段から出力される負の電圧信号との両方にノイズが含まれるような場合には、これら正の電圧信号と負の電圧信号との差分をとれば、ノイズの影響を低減させることができる。したがって、電圧信号は大きくなり、ノイズを低減させることができるので、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、光または放射線撮像装置の各種の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
実施例１の光または放射線撮像装置の一例として、Ｘ線撮像装置を用いて説明する。以下、このＸ線撮像装置を図面に基づいて詳細に説明する。図１はＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図２は実施例１に係るＸ線検出器を示すブロック図である。図３はＸ線検出素子の構成を示す断面図である。図４は実施例１に係る電荷検出部を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示すように、Ｘ線撮像装置は、撮像対象である被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管１と、被検体Ｍを載置させる天板２と、被検体Ｍを透過したＸ線量に応じた電荷信号に変換（Ｘ線を電荷信号として検出）し、さらに、この電荷信号を電圧信号に変換して出力するＸ線検出器３と、Ｘ線検出器３から出力された電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの電圧信号を処理して画像化する画像処理部５と、Ｘ線撮影に関する種々の制御を行う主制御部６と、主制御部６での制御に基づいて管電圧や管電流を発生させＸ線管１を制御するＸ線管制御部７と、Ｘ線撮影に関する入力設定を行うことが可能な入力部８、画像処理部５で処理されて得られたＸ線画像などを表示する表示部９、画像処理部５で処理されて得られたＸ線画像などを記憶する記憶部１０、などを備えている。さらに、Ｘ線撮像装置の各部構成を詳細に説明する。なお、上述した、Ａ／Ｄ変換器４は本発明におけるＡ／Ｄ変換手段に相当し、画像処理部５は本発明における画像処理手段に相当する。また、Ｘ線検出器３とＡ／Ｄ変換器４とを含めたものを、この発明の光または放射線検出装置に相当するものとする。
【００２７】
Ｘ線管１は、天板２に載置されている被検体Ｍを挟んでＸ線検出器３と対向するように配置されている。また、Ｘ線検出器３は、図２に示すように、複数のＸ線検出素子１１、Ｘ線検出制御部１２、ゲートドライバ部１３、アンプアレイ部１４、第１のマルチプレクサ３６、正のバッファ回路３７、負のバッファ回路３８とが備えられている。これら複数のＸ線検出素子１１は、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬ５によりゲートドライバ部１３と接続し、データ線ＤＬ１〜ＤＬ５によりアンプアレイ部１４と接続されている。さらに、アンプアレイ部１４は、第１のマルチプレクサ３６と接続され、第１のマルチプレクサ３６は、正のバッファ回路３７と負のバッファ回路３８とに接続している。また、Ｘ線検出制御部１２はゲートドライバ部１３とアンプアレイ部１４とに接続されている。なお、上述した、Ｘ線管１は本発明における照射手段に相当する。
【００２８】
Ｘ線検出素子１１は、入射されたＸ線に感応して電荷信号を出力するものであり、Ｘ線が入射されるＸ線検出面Ｓに縦横の２次元マトリックス状に配列されている構成となっている。例えば、実際のＸ線検出面Ｓには、Ｘ線検出素子１１が縦４０９６×横４０９６程度の２次元マトリックス状に配列されているものが用いられている。なお、図２においては、Ｘ線検出素子１１が縦５×横５の２次元マトリックス状に配列したものを一例として図示している。また、Ｘ線検出素子１１は、図３に示すように、高電圧のバイアス電圧を印加するための共通電極１５と、入射したＸ線を電荷信号に変換するＸ線変換層１６と、Ｘ線変換層１６で変換された電荷信号を収集，蓄積，読み出し（出力）を行うアクティブマトリックス基板１７と、を備えている。
【００２９】
Ｘ線変換層１６は、Ｘ線感応型半導体からなり、例えば、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）が、このＸ線変換層１６の表面へ面状に積層形成されている。また、Ｘ線変換層１６にＸ線が入射すると、このＸ線のエネルギーに比例した所定個数のキャリア（電荷信号）が直接生成される構成（直接変換型）となっている。
【００３０】
アクティブマトリックス基板１７は、図３に示すように、ガラス基板１８が設けられ、さらに、このガラス基板１８上には、共通電極１５からバイアス電圧が印加されたことに基づいて、Ｘ線変換層１６で変換された電荷信号を収集する収集電極１９、収集電極１９で収集された電荷信号を蓄積するコンデンサ２０、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）２１、ゲートドライバ部１３から薄膜トランジスタ２１を制御するためのゲート線ＧＬ１〜ＧＬ５、薄膜トランジスタ２１から電荷信号が読み出されるデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５、とを設けている。なお、上述した、Ｘ線検出素子１１は、本発明における検出手段に相当する。
【００３１】
次に、Ｘ線検出制御部１２は、主制御部６（図１参照）から制御され、図２に示すように、ゲートドライバ部１３とアンプアレイ部１４と第１のマルチプレクサ３６とを統括制御するものであり、全Ｘ線検出素子１１で検出された電荷信号を順次選択的にアンプアレイ部１４から取り出し、さらに、第１のマルチプレクサ３６から順次出力させる制御を行うものである。具体的にはＸ線検出制御部１２は、ゲートドライバ部１３の動作を開始させるゲート動作信号と、アンプアレイ部１４の動作を開始させるアンプ動作信号と、第１のマルチプレクサ３６の動作を制御する第１のマルチプレクサ制御信号を出力する構成となっている。
【００３２】
次に、ゲートドライバ部１３は、全Ｘ線検出素子１１で検出された電荷信号を順次選択的に取り出すために、各Ｘ線検出素子１１の薄膜トランジスタ２１を動作させるものである。詳細には、ゲートドライバ部１３は、Ｘ線検出制御部１２からのゲート動作信号に基づいて、Ｘ線検出素子１１の横列毎のゲート線ＧＬ１〜ＧＬ５が順次選択的に動作され、この動作された列内のＸ線検出素子１１の薄膜トランジスタ２１が一斉にスイッチオン状態になり、コンデンサ２０に蓄積された電荷信号がデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５を通りアンプアレイ部１４に出力される構成となっている。
【００３３】
次に、アンプアレイ部１４は、図２に示すように、Ｘ線検出素子１１の縦列毎のデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５に対応した数（図２では５つ）の電荷検出部３０が備えられている。さらに、各電荷検出部３０は、図４に示すように、各Ｘ線検出素子１１から出力された電荷信号を入力し、演算増幅器Ａ１を用いて、電圧信号に変換する電荷検出増幅回路（ＣＳＡ：Charge Sensitive Amplifier）３１と、演算増幅器Ａ２を用いて、この電荷検出増幅回路３１で変換された電圧信号を増幅する信号増幅回路３２と、この信号増幅回路３２で増幅された電圧信号をサンプリングし、所定の時間において保持するサンプルホールド回路３３と、を備えている。なお、上述した、電荷検出増幅回路３１は本発明における電荷電圧変換手段に相当し、信号増幅回路３２は本発明における第３の信号増幅手段に相当し、サンプルホールド回路３３は本発明における保持手段に相当する。
【００３４】
また、アンプアレイ部１４内の電荷検出部３０の各構成は、Ｘ線検出制御部１２からのアンプ動作信号に基づいて動作する構成となっている。具体的には、Ｘ線検出制御部１２からのアンプ動作信号に基づいて、電荷検出部３０の電荷検出増幅回路３１は電荷信号を電圧信号に変換し、信号増幅回路３２は電圧信号を増幅し、サンプルホールド回路３３は、増幅された電圧信号をサンプリングし、所定の時間経過後に、このサンプルホールド回路３３から第１のマルチプレクサ３６に出力するものである。
【００３５】
次に、図２に示すように、第１のマルチプレクサ３６は、電荷検出部３０の数に対応した数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５（図２では５つ）が設けられている。また、Ｘ線検出制御部１２からの第１のマルチプレクサ制御信号に基づいて、順次スイッチＳＷ１〜ＳＷ５のいずれか一つをＯＮ状態に切り替えて、電圧検出部３０（ここでは、５つ）から出力される電圧信号の全てを時分割した一つの電圧信号として、正のバッファ回路３７と負のバッファ回路３８とに出力する構成となっている。
【００３６】
次に、図４に示すように、正のバッファ回路３７は、演算増幅器であるバッファＢ１を用いて、第１のマルチプレクサ３６から出力された電圧信号を正に増幅（ここでは、増幅度＋１倍）し、Ａ／Ｄ変換器４に出力する回路であり、また、負のバッファ回路３８は、演算増幅器であるバッファＢ２を用いて、第１のマルチプレクサ３６から出力された電圧信号を負に増幅（ここでは、増幅度−１倍）し、Ａ／Ｄ変換器４に出力する回路である。また、正のバッファ回路３７および負のバッファ回路３８は、この正のバッファ回路３７および負のバッファ回路３８に高インピーダンスが入力されると低インピーダンスに変換してＡ／Ｄ変換器４に出力するインピーダンス変換を行う機能もあり、正のバッファ回路３７および負のバッファ回路３８から出力された電圧信号がＡ／Ｄ変換器４に到達するまでに減衰することを防ぐ構成となっている。なお、上述した、正のバッファ回路３７は本発明における第４の信号増幅手段に相当し、負のバッファ回路３８は本発明における第５の信号増幅手段に相当する。なお、「正に増幅」とは、演算増幅器の増幅度を＋１倍以上（正に増大）として、増幅するものであることを示し、「負に増幅」とは、演算増幅器の増幅度が−１倍以上（負に増大）として、増幅するものであることを示す。
【００３７】
次に、Ａ／Ｄ変換器４は、正のバッファ回路３７から出力された正のアナログ電圧信号と負のバッファ回路３８から出力された負のアナログ電圧信号との差動信号を入力し、これらのアナログ電圧信号に基づいて、デジタル電圧信号に変換するものである。具体的には、Ａ／Ｄ変換器４は、正の電圧信号と負の電圧信号とのピーク・ツウ・ピーク値（ｐ−ｐ値）をデジタル電圧信号に変換する電圧信号とする。例えば、第１のマルチプレクサ３６から出力される信号電圧が＋５Ｖである場合には、正のバッファ回路３７から出力される信号電圧は、＋５Ｖであり、負のバッファ回路３８から出力される信号電圧は、−５Ｖである。さらに、Ａ／Ｄ変換器４には、この＋５Ｖの電圧信号と、−５Ｖの電圧信号とが入力され、このＡ／Ｄ変換器４は、−５Ｖと＋５Ｖとのｐ−ｐ値である１０Ｖをデジタル電圧信号に変換する電圧値とする。ここで、この正の電圧信号と負の電圧信号とのｐ−ｐ値は、０Ｖを基準とした正の電圧信号のみの場合と比べて２倍になる。つまり、使用できる電圧範囲（ダイナミックレンジ）が２倍となる構成である。
【００３８】
また、正のバッファ回路３７とＡ／Ｄ変換器４とを接続する伝送ラインＢＬ１、および負のバッファ回路３８とＡ／Ｄ変換器４とを接続する伝送ラインＢＬ２にノイズが乗る場合、例えば、正のバッファ回路３７，負のバッファ回路３８と、Ａ／Ｄ変換器４と、の距離が長い場合など、がある。ここで、伝送ラインＢＬ１と伝送ラインＢＬ２とに同じのノイズが乗る場合には、Ａ／Ｄ変換器４での正の電圧信号と負の電圧信号とのｐ−ｐ値は変わらない。つまり、伝送ラインＢＬ１と伝送ラインＢＬ２とに乗るノイズの影響を除去することができる構成となっている。具体的には、例えば、正のバッファ回路３７から出力された信号電圧は、＋５Ｖであり、負のバッファ回路３８から出力される信号電圧は、−５Ｖである場合に、＋０．１Ｖの同じノイズが伝送ラインＢＬ１と伝送ラインＢＬ２とに乗った場合には、正のバッファ回路３７から出力された信号電圧は、＋５．１ＶとしてＡ／Ｄ変換器４に入力し、負のバッファ回路３８から出力された信号電圧は、−４．９Ｖとなり、この＋５．１Ｖと−４．９Ｖとのｐ−ｐ値は、１０Ｖとなり、＋０．１Ｖの同じノイズが伝送ラインＢＬ１と伝送ラインＢＬ２とに乗らない場合と同じ、電圧値をデジタル電圧信号に変換することができるものである。
【００３９】
次に、この実施例１でのＸ線撮像装置でＸ線撮像が実行される場合の動作を、図１〜４を用いて説明する。まず、図１〜３に示すように、入力部８でのＸ線撮像開始の指示がされると、主制御部６は、Ｘ線管制御部７とＸ線検出器３のＸ線検出制御部１２とが制御される。Ｘ線管制御部７は、主制御部６からの制御に基づいて管電圧や管電流を発生させＸ線管１を制御し、Ｘ線管１からＸ線が被検体Ｍに照射される。さらに、被検体Ｍを透過したＸ線は、Ｘ線検出器３のＸ線検出素子１１により被検体Ｍを透過したＸ線量に応じた電荷信号に変換され、コンデンサ２０により蓄積Ｘ線検出素子１１される。
【００４０】
次に、図２に示すように、Ｘ線検出器３のＸ線検出制御部１２は、主制御部６（図１参照）からの制御に基づいて、ゲートドライバ部１３に対してゲート動作信号、アンプアレイ部１４に対してアンプ動作信号が出力される。これらの制御信号に基づいて、Ｘ線検出素子１１で検出し、蓄積された電荷信号が、図４に示す電荷検出部３０の電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換され、さらに、信号増幅回路３２で電圧信号を増幅し、サンプルホールド回路３３により、この信号増幅回路３２で増幅された電圧信号をサンプリングし、所定の時間において保持する。また、Ｘ線検出制御部１２が第１のマルチプレクサ３６に対して第１のマルチプレクサ制御信号により制御を行うことで、第１のマルチプレクサ３６のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を順次切り替え、サンプルホールド回路３３から出力された電圧信号を正のバッファ回路３７と負のバッファ回路３８とに出力する。
【００４１】
また、図４に示すように、正のバッファ回路３７は、第１のマルチプレクサ３６から出力された電圧信号を入力し、演算増幅器であるバッファＢ１を用いて、この入力した電圧信号を増幅度＋１倍で増幅し、さらに、この＋１倍で増幅された電圧信号は、伝送ラインＢＬ１を通りＡ／Ｄ変換器４に入力する。また、負のバッファ回路３８は、第１のマルチプレクサ３６から出力された電圧信号を入力し、演算増幅器であるバッファＢ２を用いて、この入力された電圧信号を増幅度−１倍で増幅し、さらに、この−１倍で増幅された電圧信号は、伝送ラインＢＬ２を通りＡ／Ｄ変換器４に入力する。
【００４２】
次に、Ａ／Ｄ変換器４では、正のバッファ回路３７から出力された正のアナログ電圧信号と負のバッファ回路３８から出力された負のアナログ電圧信号との差動信号が入力され、この正のアナログ電圧信号と負のアナログ電圧信号とのｐ−ｐ値をデジタル電圧信号に変換する。なお、伝送ラインＢＬ１と伝送ラインＢＬ２とに同じノイズが乗っている場合では、正のアナログ電圧信号と負のアナログ電圧信号とのｐ−ｐ値を求めることで、伝送ラインにノイズが乗らない場合と同じ電圧値をデジタル電圧信号に変換される。
【００４３】
次に、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタル電圧信号は、画像処理部５で画像化する処理がされ、画像信号として主制御部６に入力し、さらに、主制御部６の制御により、画像処理部５で処理された画像信号を記憶部１０に記憶し、表示部９で画像信号に基づくＸ線画像が表示される。
【００４４】
上述したようにＸ線検出装置（Ｘ線検出器３）によれば、複数のＸ線検出素子１１にＸ線が入射された場合に、複数のＸ線検出素子１１は、この入射されたＸ線に感応して複数の電荷信号を出力（検出）する。さらに、複数のＸ線検出素子１１から出力された複数の電荷信号は演算増幅器Ａ１を用いた複数の電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換し、複数の信号増幅回路３２のそれぞれに出力する。複数の信号増幅回路３２は、複数の電荷検出増幅回路３１で変換されたそれぞれの電圧信号を、演算増幅器Ａ２を用いて増幅し、複数のサンプルホールド回路３３に出力する。サンプルホールド回路３３は、複数の信号増幅回路３２で増幅されたそれぞれの電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持し、第１のマルチプレクサ３６に出力する。次に、第１のマルチプレクサ３６は、複数のサンプルホールド回路３３で所定の時間において保持された、複数の電圧信号を入力し、これら複数の電圧信号をスイッチＳＷ１〜ＳＷ５により時間的に切り替え、時分割した一つの電圧信号とし、この電圧信号の一方は正のバッファ回路３７に出力し、他方は負のバッファ回路３８に出力する。さらに、正のバッファ回路３７により正に増幅され、負のバッファ回路３８により負に増幅される。したがって、複数のＸ線検出素子１１で検出された電荷信号が電圧信号に変換された後、複数のサンプルホールド回路３３により、電圧信号を所定の時間においてサンプリングし、所定の時間が経過した時点での電圧信号を保持し、安定した状態の電圧信号として、第１のマルチプレクサ３６に入力させることができ、さらに、第１のマルチプレクサ３６から出力された電圧信号は、正に増幅された電圧信号と負に増幅された電圧信号との２つの電圧信号として出力されることになる。つまり、この安定した状態の電圧信号の出力電圧範囲（ダイナミックレンジ）は、正の電圧範囲と負の電圧範囲とで２倍に広くなる。つまり、電圧信号は大きくなる。したがって、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００４５】
また、Ｘ線検出装置のＡ／Ｄ変換器４によれば、Ａ／Ｄ変換器４は、正のバッファ回路３７で正に増幅された電圧信号と負のバッファ回路３８で負に増幅された電圧信号とを差動信号として入力する。したがって、正のバッファ回路３７，負のバッファ回路３８と、Ａ／Ｄ変換器４と、を接続する伝送ラインＢＬ１，ＢＬ２にノイズが乗るような場合において、これら正のバッファ回路３７から出力された正の電圧信号と、負のバッファ回路３８負の電圧信号との両方は、ノイズが含まれた差動信号としてＡ／Ｄ変換器４に入力されることになる。つまり、Ａ／Ｄ変換器４で正の電圧信号と負の電圧信号との差分をとれば、ノイズの影響を低減させることができる。したがって、正のバッファ回路３７，負のバッファ回路３８と、Ａ／Ｄ変換器４との間で発生するノイズの影響を低減させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００４６】
また、Ｘ線撮像装置によれば、Ｘ線管１からＸ線が撮影対象に照射される。さらに、この撮影対象を透過したＸ線は、Ｘ検出装置により検出されデジタルの電圧信号に変換されて出力される。次に、この変換されたデジタルの電圧信号は、画像処理部５により画像化する処理がされる。したがって、画像処理部５により高精度な画像を得ることができる。
【実施例２】
【００４７】
実施例２の光または放射線撮像装置の一例として、Ｘ線撮像装置を用いて説明する。以下、このＸ線撮像装置を図面に基づいて詳細に説明する。図５は実施例２に係るＸ線検出器を示すブロック図である。図６は実施例２に係る電荷検出部を示すブロック図である。なお、上述した実施例１と同様の構成については、詳細な説明を省略する。
【００４８】
実施例２のＸ線検出器３は、図５に示すように、複数のＸ線検出素子１１、Ｘ線検出制御部１２、ゲートドライバ部１３、電荷検出部３４を備えたアンプアレイ部１４、第２のマルチプレクサ４２、正のバッファ回路４３、正のバッファ回路４４とを備えている。これら複数のＸ線検出素子１１は、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬ５によりゲートドライバ部１３と接続し、データ線ＤＬ１〜ＤＬ５によりアンプアレイ部１４と接続されている。さらに、アンプアレイ部１４は、第２のマルチプレクサ４２と接続され、第２のマルチプレクサ４２は、正のバッファ回路４３と正のバッファ回路４４とに接続している。
【００４９】
次に、Ｘ線検出制御部１２は、主制御部６（図１参照）から制御され、図５に示すように、ゲートドライバ部１３とアンプアレイ部１４と第２のマルチプレクサ４２とを統括制御するものであり、全Ｘ線検出素子１１で検出された電荷信号を順次選択的にアンプアレイ部１４から取り出し、さらに、第２のマルチプレクサ４２から順次出力させる制御を行うものである。具体的にはＸ線検出制御部１２は、ゲートドライバ部１３の動作を開始させるゲート動作信号と、アンプアレイ部１４の動作を開始させるアンプ動作信号と、第２のマルチプレクサ４２の動作を制御する第２のマルチプレクサ制御信号を出力する構成となっている。
【００５０】
次に、アンプアレイ部１４は、図５に示すように、Ｘ線検出素子１１の縦列毎のデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５に対応した数（図２では５つ）の電荷検出部３４が備えられている。さらに、各電荷検出部３４は、図６に示すように、各Ｘ線検出素子１１から出力された電荷信号を入力し、演算増幅器Ａ１を用いて、電圧信号に変換する電荷検出増幅回路（ＣＳＡ：Charge Sensitive Amplifier）３１と、演算増幅器Ａ２を用いて、この電荷検出増幅回路３１で変換された電圧信号を増幅する信号増幅回路３２と、この信号増幅回路３２で増幅された電圧信号をサンプリングし、所定の時間において保持するサンプルホールド回路３３と、サンプルホールド回路３３で所定の時間において保持された、電圧信号を入力し、この電圧信号を正に増幅する正のバッファ回路４０と、サンプルホールド回路３３で所定の時間において保持された、電圧信号を入力し、この電圧信号を負に増幅する負のバッファ回路４１と、を備えている。
【００５１】
さらに、正のバッファ回路４０は、演算増幅器であるバッファＢ３を用いて、サンプルホールド回路３３から出力された電圧信号を正に増幅（ここでは、増幅度＋１倍）し、第２のマルチプレクサ４２に出力する回路であり、また、負のバッファ回路４１は、演算増幅器であるバッファＢ４を用いて、サンプルホールド回路３３から出力された電圧信号を負に増幅（ここでは、増幅度−１倍）し、第２のマルチプレクサ４２に出力する回路である。なお、上述した、正のバッファ回路４０は本発明における第６の信号増幅手段に相当し、負のバッファ回路４１は本発明における第７の信号増幅手段に相当する。
【００５２】
次に、図５に示すように、第２のマルチプレクサ４２は、アンプアレイ部１４に備えられた複数の電荷検出部３４から出力された正に増幅された電圧信号と負に増幅された電圧信号とを入力し、この電荷検出部３４の数に対してそれぞれ２個のスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１９（図２では１０個）が設けられている。また、Ｘ線検出制御部１２からの第２のマルチプレクサ制御信号に基づいて、スイッチＳＷ１０〜ＳＷ１９のうち各電荷検出部３４に接続された単位でＯＮ状態に切り替えられるものである。さらに、スイッチＳＷ１０〜ＳＷ１９を通過した電圧信号は、第２のマルチプレクサ４２から正のバッファ回路４３と正のバッファ回路４４とに出力する構成となっている。また、第２のマルチプレクサ４２と正のバッファ回路４３とは伝送ラインＭＬ１により接続され、第２のマルチプレクサ４２と正のバッファ回路４４とは伝送ラインＭＬ２によりにより接続されている。
【００５３】
次に、正のバッファ回路４３は、演算増幅器であるバッファＢ５を用いて、第２のマルチプレクサ４２から出力され、電荷検出部３４で正に増幅された電圧信号を正に増幅（ここでは、増幅度＋１倍）し、Ａ／Ｄ変換器４に出力する回路であり、また、正のバッファ回路４４は、演算増幅器であるバッファＢ６を用いて、第２のマルチプレクサ４２から出力され、電荷検出部３４の負のバッファ回路４１で負に増幅された電圧信号を正に増幅（ここでは、増幅度＋１倍）、つまり、負に増幅された状態のままの電圧信号をＡ／Ｄ変換器４に出力する回路である。なお、上述した、正のバッファ回路４３は本発明における第８の信号増幅手段に相当し、正のバッファ回路４４は本発明における第９の信号増幅手段に相当する。
【００５４】
次に、Ａ／Ｄ変換器４は、伝送ラインＢＬ３により正のバッファ回路４３と接続され、伝送ラインＢＬ４により正のバッファ回路４４と接続されている。Ａ／Ｄ変換器４は、正のバッファ回路４３から出力された正のアナログ電圧信号と正のバッファ回路４４から出力された負のアナログ電圧信号との差動信号を入力し、これらのアナログ電圧信号に基づいて、デジタル電圧信号に変換するものである。
【００５５】
次に、この実施例２でのＸ線撮像装置でＸ線撮像が実行される場合の動作を、図５〜６を用いて説明する。図５に示すように、Ｘ線検出器３のＸ線検出制御部１２は、主制御部６（図１参照）からの制御に基づいて、ゲートドライバ部１３に対してゲート動作信号、アンプアレイ部１４に対してアンプ動作信号を出力する。これらの制御信号に基づいて、Ｘ線検出素子１１で検出し、蓄積された電荷信号は、図６に示す、電荷検出部３０の電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換され、さらに、信号増幅回路３２で電圧信号を増幅し、サンプルホールド回路３３により、この信号増幅回路３２で増幅された電圧信号をサンプリングし、所定の時間において保持する。さらに、サンプルホールド回路３３で所定の時間において保持された電圧信号の一方は、正のバッファ回路４０に入力され、他方では、負のバッファ回路４１に入力される。
【００５６】
また、正のバッファ回路４０は、演算増幅器であるバッファＢ３を用いて、サンプルホールド回路３３から出力された電圧信号を正に増幅（ここでは、増幅度＋１倍）し、第２のマルチプレクサ４２に出力する。また、負のバッファ回路４１は、演算増幅器であるバッファＢ４を用いて、サンプルホールド回路３３から出力された電圧信号を負に増幅（ここでは、増幅度−１倍）し、第２のマルチプレクサ４２に出力する。
【００５７】
次に、図５に示すように、第２のマルチプレクサ４２には、アンプアレイ部１４に備えられた複数の電荷検出部３４で正に増幅された電圧信号と負に増幅された電圧信号とが入力される。さらに、これら複数の電荷検出部３４から出力された電圧信号は、Ｘ線検出制御部１２からの第２のマルチプレクサ制御信号に基づいて、スイッチＳＷ１０〜ＳＷ１９のうちＯＮ状態に切り替えられたスイッチを通過し、正のバッファ回路４３と正のバッファ回路４４とに出力される。例えば、データ線ＤＬ１が接続された電荷検出部３４で正に増幅された電圧信号は、スイッチＳＷ１０に入力され、負に増幅された電圧信号はスイッチＳＷ１１とに入力される。さらに、第２のマルチプレクサ制御信号に基づいて、スイッチＳＷ１０とスイッチＳＷ１１とが同時にＯＮ状態に切り替えられた場合に、スイッチＳＷ１０からの電圧信号は伝送ラインＭＬ１を通って正のバッファ回路４３に入力され、スイッチＳＷ１１から出力された電圧信号は伝送ラインＭＬ２を通って正のバッファ回路４４に入力する。
【００５８】
次に、正のバッファ回路４３は、電圧信号を正に増幅し、伝送ラインＢＬ３によりＡ／Ｄ変換器４に出力する。また正のバッファ回路４４は、電圧信号を正に増幅し、伝送ラインＢＬ４によりＡ／Ｄ変換器４に出力する。具体的には、例えば、サンプルホールド回路３３から出力された電圧信号が＋５Ｖである場合に、正のバッファ回路４０からは、＋５Ｖの電圧信号が出力され、負のバッファ回路４１からは、−５Ｖの電圧信号が出力される。さらに、第２のマルチプレクサ４２を通過した正のバッファ回路４０から電圧信号は、正のバッファ回路４３で正に増幅され、＋５Ｖの電圧信号が出力され、伝送ラインＢＬ３を通り、Ａ／Ｄ変換器４に入力される。また、第２のマルチプレクサ４２を通過した負のバッファ回路４１からの電圧信号は、正のバッファ回路４４で正に増幅され、−５Ｖの電圧信号が出力され、伝送ラインＢＬ４を通り、Ａ／Ｄ変換器４に入力される。
【００５９】
次に、Ａ／Ｄ変換器４では、正のバッファ回路４０から出力された正のアナログ電圧信号と負のバッファ回路４１から出力された負のアナログ電圧信号との差動信号が入力され、この正のアナログ電圧信号と負のアナログ電圧信号とのピーク・ツウ・ピーク値（ｐ−ｐ値）をデジタル電圧信号に変換する。なお、伝送ラインＢＬ３と伝送ラインＢＬ４とに同じノイズが乗っている場合では、正のアナログ電圧信号と負のアナログ電圧信号とのｐ−ｐ値を求めることで、伝送ラインにノイズが乗らない場合と同じ電圧値をデジタル電圧信号に変換される。
【００６０】
また、第２のマルチプレクサ４２のスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１９を切り替える動作によりスイッチングノイズが発生する場合には、このスイッチングノイズは、伝送ラインＭＬ１、および伝送ラインＭＬ２に乗り、正のバッファ回路４３および正のバッファ回路４４に入力されることになる。しかし、このスイッチングノイズを含んだ電圧信号は、正の電圧信号と、負の電圧信号との差動出力がされ、これら伝送ラインＭＬ１と伝送ラインＭＬ２とに同じスイッチングノイズが乗る場合には、Ａ／Ｄ変換器４では、正の電圧信号と負の電圧信号とのｐ−ｐ値は変わらない。つまり、伝送ラインＢＬ３と伝送ラインＢＬ４とに乗るノイズの影響を除去する。具体的には、例えば、正のバッファ回路４０から出力された信号電圧は、＋５Ｖであり、負のバッファ回路４１から出力される信号電圧は、−５Ｖである場合に、＋０．１Ｖの同じノイズが伝送ラインＭＬ１と伝送ラインＭＬ２とに乗った場合には、正のバッファ回路４０から出力された信号電圧は、＋５．１Ｖとして正のバッファ回路４３に入力され、さらに、＋１倍され、Ａ／Ｄ変換器４に入力し、負のバッファ回路４１から出力される信号電圧は、−４．９Ｖとして正のバッファ回路４４に入力され、＋１倍（同じ電圧値として出力）、つまり、−４．９Ｖの電圧信号がＡ／Ｄ変換器４に入力される。さらに、Ａ／Ｄ変換器４で、＋５．１Ｖと−４．９Ｖとのｐ−ｐ値は、１０Ｖとなり、＋０．１Ｖの同じノイズが伝送ラインＭＬ１と伝送ラインＭＬ２とに乗らない場合と同じ、電圧値をデジタル電圧信号に変換される。
【００６１】
次に、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタル電圧信号は、画像処理部５で画像化する処理がされ、画像信号として主制御部６に入力し、さらに、主制御部６の制御により、画像処理部５で処理された画像信号を記憶部１０に記憶し、表示部９で画像信号に基づくＸ線画像が表示される。
【００６２】
上述したようにＸ線検出装置（Ｘ線検出器３）によれば、複数のＸ線検出素子１１に光または放射線が入射された場合に、複数のＸ線検出素子１１は、この入射されたＸ線に感応して複数の電荷信号を出力（検出）する。さらに、複数のＸ線検出素子１１から出力された複数の電荷信号は演算増幅器Ａ１を用いた複数の電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換し、複数の信号増幅回路３２のそれぞれに出力する。信号増幅回路３２は、複数の電荷検出増幅回路３１で変換されたそれぞれの電圧信号を増幅し、複数のサンプルホールド回路３３に出力する。サンプルホールド回路３３は、複数の信号増幅回路３２で増幅されたそれぞれの電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持し、このサンプルホールド回路３３で所定の時間において保持された、電圧信号の一方は複数の正のバッファ回路４０のそれぞれに出力され、他方は複数の負のバッファ回路４１のそれぞれに出力される。さらに、正のバッファ回路４０により正に増幅され、負のバッファ回路４１により負に増幅される。次に、第２のマルチプレクサ４２は、複数の正のバッファ回路４０で増幅された複数の電圧信号を入力し、これら複数の電圧信号をスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１９により時間的に切り替え、時分割した一つの電圧信号とし、この電圧信号を正のバッファ回路４３に出力し、また、複数の負のバッファ回路４１で増幅された複数の電圧信号を入力し、これら複数の電圧信号をスイッチにより時間的に切り替え、時分割した一つの電圧信号とし、この電圧信号を正のバッファ回路４４に出力する。さらに、正のバッファ回路４３により正に増幅され、正のバッファ回路４４により正に増幅、つまり、負のバッファ回路４１でされた負の電圧信号として増幅される。
【００６３】
したがって、電荷検出増幅回路３１から出力された電圧信号は、正に増幅された電圧信号と負に増幅された電圧信号との２つの電圧信号として出力されることになる。つまり、使用できる電圧範囲（ダイナミックレンジ）は、正の電圧信号のみの場合と比べて、正の電圧範囲と負の電圧範囲とで２倍に広くなる。また、正のバッファ回路４３から出力される正の電圧信号と、正のバッファ回路４４から出力される負の電圧信号との両方にノイズが含まれるような場合には、これら正の電圧信号と負の電圧信号との差分をとれば、ノイズの影響を低減させることができる。また、正のバッファ回路４３と正のバッファ回路４４との両方には、第２のマルチプレクサ４２のスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１９を切り替える動作より発生したスイッチングノイズが含まれたものとなる。つまり、正のバッファ回路４３と正のバッファ回路４４とに入力される電圧信号の差分をとれば、スイッチングノイズの影響を低減させることができる。したがって、第２のマルチプレクサ４２で発生するスイッチの切り替え動作によるスイッチングノイズの影響を低減させることができる。これらの結果、電圧信号は大きくなり、ノイズを低減させることができるので、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００６４】
また、Ｘ線検出装置のＡ／Ｄ変換器４によれば、Ａ／Ｄ変換器４は、正のバッファ回路４３で正に増幅された電圧信号と正のバッファ回路４４で正に増幅された電圧信号とを差動信号として入力する。したがって、正のバッファ回路４３，正のバッファ回路４４と、Ａ／Ｄ変換器４と、を接続する伝送ラインＢＬ３，ＢＬ４にノイズが乗るような場合において、これら正のバッファ回路４３から出力された正の電圧信号と、正のバッファ回路４４から出力された負の電圧信号との両方は、ノイズが含まれた差動信号としてＡ／Ｄ変換器４に入力されることになる。つまり、Ａ／Ｄ変換器４で正の電圧信号と負の電圧信号との差分をとれば、ノイズの影響を低減させることができる。したがって、これら信号増幅手段とＡ／Ｄ変換器４との間で発生するノイズの影響を低減させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【実施例３】
【００６５】
実施例３の光または放射線撮像装置の一例として、Ｘ線撮像装置を用いて説明する。以下、このＸ線撮像装置を図面に基づいて詳細に説明する。図７は実施例３に係るＸ線検出器を示すブロック図である。図８は電荷検出部を示すブロック図である。なお、上述した実施例１と同様の構成については、詳細な説明を省略する。
【００６６】
実施例３のＸ線検出器３は、図７に示すように、複数のＸ線検出素子１１、Ｘ線検出制御部１２、ゲートドライバ部１３、電荷検出部３５を備えたアンプアレイ部１４、正のバッファ回路５０、負のバッファ回路５１とが備えられている。これら複数のＸ線検出素子１１は、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬ５によりゲートドライバ部１３と接続し、データ線ＤＬ１〜ＤＬ５によりアンプアレイ部１４と接続されている。さらに、アンプアレイ部１４は、正のバッファ回路５０と正のバッファ回路５１とに接続している。つまり、実施例３のＸ線撮像装置では、実施例１で備えている第１のマルチプレクサ３６，正のバッファ回路３７，負のバッファ回路３８を備えていない構成である。
【００６７】
次に、アンプアレイ部１４は、図７に示すように、Ｘ線検出素子１１の縦列毎のデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５に対応した数（図２では５つ）の電荷検出部３５が備えられている。さらに、各電荷検出部３５は、図８に示すように、各Ｘ線検出素子１１から出力された電荷信号を入力し、演算増幅器Ａ１を用いて、電圧信号に変換し、この電圧信号を正のバッファ回路５０および負のバッファ回路５１に出力する電荷検出増幅回路（ＣＳＡ：Charge Sensitive Amplifier）３１を備えている。ここで、実施例３のＸ線撮像装置では、実施例１で備えている信号増幅回路３２と、サンプルホールド回路３３と、を備えていない構成である。
【００６８】
正のバッファ回路５０は、演算増幅器であるバッファＢ７を用いて、電荷検出増幅回路３１から出力された電圧信号を正に増幅（ここでは、増幅度＋１倍）し、Ａ／Ｄ変換器４に出力する回路であり、また、負のバッファ回路５１は、演算増幅器であるバッファＢ８を用いて、電荷検出増幅回路３１から出力された電圧信号を負に増幅（ここでは、増幅度−１倍）し、Ａ／Ｄ変換器４に出力する回路である。また、正のバッファ回路５０とＡ／Ｄ変換器４とは伝送ラインＢＬ５により接続され、負のバッファ回路５１とＡ／Ｄ変換器４とは伝送ラインＢＬ６によりにより接続されている。なお、上述した、正のバッファ回路５０は本発明における第１の信号増幅手段に相当し、負のバッファ回路５１は本発明における第２の信号増幅手段に相当する。
【００６９】
次に、この実施例３でのＸ線撮像装置でＸ線撮像が実行される場合の動作を、図７を用いて説明する。複数のＸ線検出素子１１にＸ線が入射された場合に、Ｘ線検出素子１１は、この入射されたＸ線に感応して電荷信号を出力する。さらに、Ｘ線検出素子１１から出力された電荷信号は電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換される。次に、この電荷検出増幅回路３１で変換された電圧信号の一方は、正のバッファ回路５０により正に増幅され、他方は負のバッファ回路５１により負に増幅され、Ａ／Ｄ変換器４にこれら正の電圧信号と負の電圧信号とを出力する。
【００７０】
次に、Ａ／Ｄ変換器４は、正のバッファ回路５０から出力された正のアナログ電圧信号と負のバッファ回路５１から出力された負のアナログ電圧信号とを入力する。さらに、Ａ／Ｄ変換器４は、正の電圧信号と負の電圧信号とのピーク・ツウ・ピーク値（ｐ−ｐ値）をデジタル電圧信号に変換する。
【００７１】
また、正のバッファ回路５０とＡ／Ｄ変換器４とを接続する伝送ラインＢＬ５、および負のバッファ回路５１とＡ／Ｄ変換器４とを接続する伝送ラインＢＬ６にノイズが乗る場合、例えば、これら正のバッファ回路５０，負のバッファ回路５１と、Ａ／Ｄ変換手段と、の距離が長い場合などがある。ここで、伝送ラインＢＬ５と伝送ラインＢＬ６とに同じのノイズが乗る場合には、Ａ／Ｄ変換器４での正の電圧信号と負の電圧信号とのｐ−ｐ値は変わらない。つまり、伝送ラインＢＬ５と伝送ラインＢＬ６とに乗るノイズの影響を除去することができる構成となっている。具体的には、例えば、正のバッファ回路５０から出力された信号電圧は、＋５Ｖであり、負のバッファ回路５１から出力される信号電圧は、−５Ｖである場合に、＋０．１Ｖの同じノイズが伝送ラインＢＬ５と伝送ラインＢＬ６とに乗った場合には、正のバッファ回路５０から出力された信号電圧は、＋５．１ＶとしてＡ／Ｄ変換器４に入力し、負のバッファ回路５１から出力された信号電圧は、−４．９Ｖとなり、この＋５．１Ｖと−４．９Ｖとのｐ−ｐ値は、１０Ｖとなり、＋０．１Ｖの同じノイズが伝送ラインＢＬ５と伝送ラインＢＬ６とに乗らない場合と同じ電圧値をデジタル電圧信号に変換することになる。
【００７２】
上述したようにＸ線検出装置（Ｘ線検出器３）によれば、Ｘ線検出素子１１に光または放射線が入射された場合に、Ｘ線検出素子１１は、この入射された光または放射線に感応して電荷信号を出力する。さらに、Ｘ線検出素子１１から出力された電荷信号は演算増幅器Ａ１を用いた電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換される。次に、この電荷検出増幅回路３１で変換された電圧信号の一方は、正のバッファ回路５０により正に増幅され、他方は負のバッファ回路５１により負に増幅される。したがって、電荷検出増幅回路３１から出力された電圧信号は、正に増幅された電圧信号と負に増幅された電圧信号との２つの電圧信号として出力されることになる。つまり、使用できる電圧範囲（ダイナミックレンジ）は、正の電圧信号のみの場合と比べて、正の電圧範囲と負の電圧範囲とで２倍に広くなる。また、正のバッファ回路５０から出力される正の電圧信号と、負のバッファ回路５１から出力される負の電圧信号との両方にノイズが含まれるような場合には、これら正の電圧信号と負の電圧信号との差分をとれば、ノイズの影響を低減させることができる。したがって、電圧信号は大きくなり、ノイズを低減させることができるので、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００７３】
また、Ｘ線検出装置のＡ／Ｄ変換器４によれば、Ａ／Ｄ変換器４は、正のバッファ回路５０で正に増幅された電圧信号と負のバッファ回路５１で負に増幅された電圧信号とを差動信号として入力する。したがって、正のバッファ回路５０，負のバッファ回路５１と、Ａ／Ｄ変換器４と、を接続する伝送ラインＢＬ５，ＢＬ６にノイズが乗るような場合において、これら正のバッファ回路５０から出力された正の電圧信号と負のバッファ回路５１から出力された負の電圧信号との両方は、ノイズが含まれた差動信号としてＡ／Ｄ変換器４に入力されることになる。つまり、Ａ／Ｄ変換器４で正の電圧信号と負の電圧信号との差分をとれば、ノイズの影響を低減させることができる。したがって、これら信号増幅手段とＡ／Ｄ変換器４との間で発生するノイズの影響を低減させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００７４】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００７５】
（１）上述した実施例１から３において、Ａ／Ｄ変換器４に電圧信号が入力される直前の箇所にノイズフィルタを備えるようにしてもよい。このノイズフィルタを図９（ａ）を用いて説明する。図９（ａ）はノイズフィルタを示す回路図である。例えば、図９（ａ）に示すように、抵抗Ｒ１とコンデンサＣとを組み合わせてノイズフィルタ６０を形成し、このノイズフィルタ６０をＡ／Ｄ変換器４に電圧信号が入力される直前の箇所の、正の電圧信号と負の電圧信号とが伝送されるラインにそれぞれに接続することで、Ａ／Ｄ変換器４の入力直前の信号ラインに乗ったノイズを低減することができる。したがって、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００７６】
（２）上述した実施例１から３において、Ａ／Ｄ変換器４に電圧信号が入力される直前の箇所に電圧レベル変換回路を備るようにしてもよい。このノイズフィルタを図９（ｂ），（ｃ）を用いて説明する。図９（ｂ）は電圧レベル変換回路を示す回路図である。図９（ｃ）はノイズフィルタと電圧レベル変換回路とを組み合わせた回路図である。例えば、図９（ｂ）のように、Ａ／Ｄ変換器４に抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とを組み合わせて電圧レベル変換回路６１を形成し、この電圧レベル変換回路６１をＡ／Ｄ変換器４に電圧信号が入力される直前の箇所の、正の電圧信号と負の電圧信号とが伝送されるラインにそれぞれに接続することで、この電圧信号の電圧を分圧させ、同時にノイズのレベルも小さくなるので、Ａ／Ｄ変換器４の入力電圧の範囲が狭い場合には、ノイズの影響を小さくすることができる。したがって、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。さらに、上記変形実施（１）に示したノイズフィルタ６０と電圧レベル変換回路６１とを組み合わせた、例えば、図９（ｃ）に示すようなものでもよく、これら、ノイズフィルタ６０と電圧レベル変換回路６１とにより、さらに、ノイズの影響を小さくし、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００７７】
（３）上述した実施例１から３において、医療用の装置として説明したが、医療用以外の非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの産業分野などについても適用することができる。
【００７８】
（４）上述した実施例１から３において、光または放射線撮像装置の一例として、Ｘ線撮像装置を用いて説明したが、Ｘ線に限らず、可視光、放射線（中性子線，γ線，β線など）を用いる装置についても適用することができる。
【００７９】
（５）上述した実施例１から３において、Ｘ線検出器３のＸ線検出素子１１は、Ｘ線検出面Ｓに縦横の２次元マトリックス状に配列されている構成として説明したが、Ｘ線検出素子１１は、複数のＸ線検出素子１１を一次元に配列したものであってもよい。また、実施例３においては、Ｘ線検出素子１１を単数としてもよい。
【００８０】
（６）上述した実施例１から３において、Ｘ線検出器３のＸ線検出素子１１は、Ｘ線を直接的に電荷信号に変換する直接変換型のものとして説明したが、Ｘ線を一旦、光に変換し、光を電荷信号に変換する間接変換型であってもよい。
【００８１】
（７）上述した実施例１において正のバッファ回路３７、実施例２において正のバッファ回路４０，正のバッファ回路４３，正のバッファ回路４４、実施例３において正のバッファ回路５０のそれぞれにおいて、増幅度＋１倍とする正に増幅を行うようにしていたが、増幅度＋１倍以上の適切な増幅度とするようにしてもよく、また、実施例１において負のバッファ回路３８、実施例２において負のバッファ回路４１、実施例２において負のバッファ回路５１のそれぞれにおいて、増幅度−１倍とする負に増幅を行うようにしていたが、増幅度が−１倍以上（負に増大）の適切な増幅度とするようにしてもよい。
【００８２】
（８）上述した実施例１において正のバッファ回路３７，負のバッファ回路３８、実施例２において正のバッファ回路４０，負のバッファ回路４１，正のバッファ回路４３，正のバッファ回路４４、実施例３において正のバッファ回路５０，負のバッファ回路５１を完全差動型のアンプを用いるものとするようにしてもよい。
【００８３】
（９）上述した実施例３において、電荷検出増幅回路３１と、正のバッファ回路３７，負のバッファ回路３８と、の間に差分アンプを備えるようにしてもよい。例えば、この差分アンプに入力される信号の一方は、電荷検出増幅回路３１に正規の電荷信号が入力される前の状態で、この電荷検出増幅回路３１から出力される電圧信号（オフセット出力）であり、他方では、電荷検出増幅回路３１に正規の電荷信号が入力された状態で、この電荷検出増幅回路３１から出力される電圧信号（信号出力）である。したがって、差分アンプは、これら信号出力とオフセット出力との差分を出力することで、正規の電荷信号が入力される前から発生している電荷信号を除去した正確な電圧信号を出力することができる。
【００８４】
（１０）上述した実施例１から３において、電荷検出増幅回路３１は、演算増幅器Ａ１を用いて、電荷信号を電圧信号に変換するようにしていたが、その他演算増幅器以外の増幅器を用いて電荷信号を電圧信号に変換するようにしてもよい。
【００８５】
（１１）上述した実施例２において、第８の信号増幅手段を正のバッファ回路４３、第９の信号増幅手段を正のバッファ回路４４として説明したが、第８の信号増幅手段と第９の信号増幅手段とのそれぞれを負のバッファ回路とするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】Ｘ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施例１に係るＸ線検出器を示すブロック図である。
【図３】Ｘ線検出素子の構成を示す断面図である。
【図４】実施例１に係る電荷検出部を示すブロック図である。
【図５】実施例２に係るＸ線検出器を示すブロック図である。
【図６】実施例２に係る電荷検出部を示すブロック図である。
【図７】実施例３に係るＸ線検出器を示すブロック図である。
【図８】実施例３に係る電荷検出部を示すブロック図である。
【図９】（ａ）はノイズフィルタを示す回路図であり、（ｂ）は電圧レベル変換回路を示す回路図であり、（ｃ）はノイズフィルタと電圧レベル変換回路とを組み合わせた回路図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  …Ｘ線管（照射手段）
４  …Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）
５  …画像処理部（画像処理手段）
１１…Ｘ線検出素子（検出手段）
３１…電荷検出増幅回路（電荷電圧変換手段）
３２…信号増幅回路（第３の信号増幅手段）
３３…サンプルホールド回路（保持手段）
３６…第１のマルチプレクサ
３７…正のバッファ回路（第４の信号増幅手段）
３８…負のバッファ回路（第５の信号増幅手段）
４０…正のバッファ回路（第６の信号増幅手段）
４１…負のバッファ回路（第７の信号増幅手段）
４２…第２のマルチプレクサ
４３…正のバッファ回路（第８の信号増幅手段）
４４…正のバッファ回路（第９の信号増幅手段）
５０…正のバッファ回路（第１の信号増幅手段）
５１…負のバッファ回路（第２の信号増幅手段）
６０…ノイズフィルタ
６１…電圧レベル変換回路
Ａ１…演算増幅器
【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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