(57)【要約】【課題】  ノイズを十分に低減することができ、好ましくは動画撮影モードにおける良好な読み出し速度特性と静止画撮影モードにおける良好なノイズ特性とを両立させることができる読み出し装置及び画像撮影装置を提供する。【解決手段】  画像撮影装置には、センサアレー４、読み出し装置１及び制御回路５が設けられている。読み出し装置１には、信号線に対応して設けられた第１のＬＰＦ１４、アナログマルチプレクサ１１及び第２のＬＰＦ１５が設けられている。ＬＰＦ１４及び１５は、カットオフ周波数が２段階に切り換え可能に構成されており、制御回路５は、撮影モードに応じてＬＰＦ１４及び１５のカットオフ周波数を切り換える。【選択図】  図１
2005253783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を備えた画素を有するエリアセンサから複数の信号線を介して出力信号を読み出す読み出し装置において、
前記各信号線に対応して設けられた複数の第１の低域通過フィルタと、
前記各低域通過フィルタを通過した信号をシリアル変換して１本以上のデータ線に出力する変換手段と、
前記各データ線に対応して設けられた第２の低域通過フィルタと、
を有することを特徴とする読み出し装置。
【請求項２】
前記各データ線に対応して設けられ、前記第２の低域通過フィルタを通過したアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段を有することを特徴とする請求項１に記載の読み出し装置。
【請求項３】
前記第２の低域通過フィルタの時定数をτ２とし、
前記エリアセンサからの１フレームの読み出しに必要な時間をＴｆとし、
前記アナログ／デジタル変換手段の数をＡとし、
前記信号線の本数をｍとし、
前記エリアセンサのゲート線の本数をｎとしたときに、
３・τ２≦Ｔｆ・Ａ／（ｍ・ｎ）の関係が満たされていることを特徴とする請求項２に記載の読み出し装置。
【請求項４】
前記第１の低域通過フィルタの時定数をτ１とし、
前記エリアセンサからの１フレームの読み出しに必要な時間をＴｆとし、
前記ゲート線の本数をｎとしたときに、
６・τ１≦Ｔｆ／ｎの関係が満たされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の読み出し装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数は、少なくとも２段階に切り換え可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の読み出し装置。
【請求項６】
光電変換素子を備えた画素を有するエリアセンサと、
前記光電変換素子に設けられた複数の信号線を介して出力信号を読み出す読み出し装置と、
前記エリアセンサ及び読み出し装置の動作を制御する制御手段と、
を有し、
前記読み出し装置は、
前記各信号線に対応して設けられた複数の第１の低域通過フィルタと、
前記各低域通過フィルタを通過した信号をシリアル変換して１本以上のデータ線に出力する変換手段と、
前記各データ線に対応して設けられた第２の低域通過フィルタと、
を有し、
前記第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数は、少なくとも２段階に切り換え可能であり、
前記制御手段は、撮影モードに応じて前記第１及び第２の低域通過フィルタの少なくとも一方のカットオフ周波数を切り換えることを特徴とする画像撮影装置。
【請求項７】
前記撮影モードとして、動画撮影モード及び静止画撮影モードが設定されていることを特徴とする請求項６に記載の画像撮影装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数を、前記動画撮影モード時には、前記静止画撮影モード時よりも高くすることを特徴とする請求項７に記載の画像撮影装置。
【請求項９】
前記第１の低域通過フィルタの時定数をτ１とし、
前記第２の低域通過フィルタの時定数をτ２とし、
前記エリアセンサからの１フレームの読み出しに必要な時間をＴｆとし、
前記アナログ／デジタル変換手段の数をＡとし、
前記信号線の本数をｍとし、
前記エリアセンサのゲート線の本数をｎとしたときに、
３・τ２≦Ｔｆ・Ａ／（ｍ・ｎ）の関係、及び
６・τ１≦Ｔｆ／ｎの関係
がいずれの撮影モード時にも満たされていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
【請求項１０】
前記画素は、前記光電変換素子に接続された薄膜トランジスタを有し、
前記画素は、前記エリアセンサ内にアレー状に配列されていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
【請求項１１】
前記エリアセンサは、少なくともアモルファスシリコン又はポリシリコンの少なくとも一方を原料として構成されていることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
【請求項１２】
前記光電変換素子は、ＰＩＮ型ダイオード又はＭＩＳ型センサの一方であることを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
【請求項１３】
前記薄膜トランジスタのソースに前記信号線が接続されていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
【請求項１４】
前記エリアセンサはＸ線を検出するＸ線センサであることを特徴とする請求項６乃至１３のいずれか１項に記載の画像撮影装置。
【請求項１５】
前記エリアセンサは、照射されたＸ線の波長を変換する波長変換体を有することを特徴とする請求項１４に記載の画像撮影装置。
【請求項１６】
前記光電変換素子は、照射されたＸ線を直接電荷に変換する素子であることを特徴とする請求項１４に記載の画像撮影装置。
【請求項１７】
前記Ｘ線を直接電荷に変換する素子は、アモルファスセレン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ガリウム砒素、ガリウムリン、ＣｄＺｎ及びＣｄＺｎＴｅからなる群から選択された１種の化合物を含有することを特徴とする請求項１６に記載の画像撮影装置。
【請求項１８】
Ｘ線発生装置と、
光電変換素子を備えた画素を有するエリアセンサと、
前記光電変換素子に設けられた複数の信号線を介して出力信号を読み出す読み出し装置と、
前記Ｘ線発生装置、エリアセンサ及び読み出し装置の動作を制御する制御手段と、
を有し、
前記読み出し装置は、
前記各信号線に対応して設けられた複数の第１の低域通過フィルタと、
前記各低域通過フィルタを通過した信号をシリアル変換して１本以上のデータ線に出力する変換手段と、
前記各データ線に対応して設けられた第２の低域通過フィルタと、
を有し、
前記第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数は、少なくとも２段階に切り換え可能であり、
前記制御手段は、撮影モードに応じて前記第１及び第２の低域通過フィルタの少なくとも一方のカットオフ周波数を切り換えることを特徴とするＸ線画像撮影システム。
【請求項１９】
光電変換素子を備えた画素を有するエリアセンサと、前記光電変換素子に設けられた複数の信号線を介して出力信号を読み出す読み出し装置と、を備え、前記読み出し装置は、前記各信号線に対応して設けられた複数の第１の低域通過フィルタと、前記各低域通過フィルタを通過した信号をシリアル変換して１本以上のデータ線に出力する変換手段と、前記各データ線に対応して設けられた第２の低域通過フィルタと、を有し、前記第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数は、少なくとも２段階に切り換え可能である画像撮影装置を制御する方法であって、
撮影モードに応じて前記第１及び第２の低域通過フィルタの少なくとも一方のカットオフ周波数を切り換えることを特徴とする画像撮影装置の制御方法。
【請求項２０】
光電変換素子を備えた画素を有するエリアセンサと、前記光電変換素子に設けられた複数の信号線を介して出力信号を読み出す読み出し装置と、を備え、前記読み出し装置は、前記各信号線に対応して設けられた複数の第１の低域通過フィルタと、前記各低域通過フィルタを通過した信号をシリアル変換して１本以上のデータ線に出力する変換手段と、前記各データ線に対応して設けられた第２の低域通過フィルタと、を有し、前記第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数は、少なくとも２段階に切り換え可能である画像撮影装置の制御をコンピュータに行わせるためのプログラムであって、
コンピュータに、撮影モードに応じて前記第１及び第２の低域通過フィルタの少なくとも一方のカットオフ周波数を切り換える処理を行わせることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画撮影モード及び静止画撮影モードを具えたＸ線撮像装置に好適な読み出し装置及び画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラス基板上に成膜、形成したアモルファスシリコンやポリシリコンを材料とし、光電変換素子とＴＦＴを二次元的に配列したセンサアレーを用いた画像撮影装置や放射線撮影装置が知られている。これらの装置としては、光電変換素子で光電変換された電荷を、ＴＦＴを用いたマトリクス駆動を行うことにより、読み出し装置へ転送して読み出すものが一般的である。
【０００３】
先ず、従来の画像撮影装置の回路構成について説明する。図５は、従来の画像撮影装置の回路構成を示す模式的回路図である。
【０００４】
図５に示すように、従来の画像撮影装置は、アモルファスシリコンのＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ３３と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔ１１〜Ｔ３３からなる画素をアレー状に配列したセンサアレーを有し、マトリクス駆動を行っている。各画素のＰＩＮ型フォトダイオードの共通電極側には、電源からバイアス電圧Ｖｓが印加されている。また、各画素のＴＦＴのゲート電極は共通ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ３に接続されており、これらの共通ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ３は、シフトレジスタ（図示せず）等を備えたゲートドライバ２に接続されている。一方、各ＴＦＴのソース電極は共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続されている。共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に出力された信号は、プリアンプ１６、アナログマルチプレクサ１１、Ａ／Ｄコンバータ１３等を備えた読み出し装置１０１を介して、デジタル画像データとしてデジタル出力バスに出力される。一般に、アナログマルチプレクサ１１は、図示しない複数のアンプ、アナログスイッチ、シフトレジスタ等で構成されている。
【０００５】
次に、センサアレーの画素の断面構造について説明する。図６は、センサアレーの画素を示す断面図である。
【０００６】
各画素において、ガラス基板２０１上に、ゲート電極層（下電極）２０２、絶縁層（アモルファスシリコン窒化膜）２０３、アモルファスシリコン半導体層２０４、ｎ型アモルファスシリコン層２０５、ソース・ドレイン電極層（上電極）２０６が積層されて選択用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２２が構成されている。また、ガラス基板上に、ソース・ドレイン電極層２０６の延出した部分（下電極層）、ｐ型アモルファスシリコン層２０７、アモルファスシリコン半導体層２０８、ｎ型アモルファスシリコン層２０９、上電極層２１０が積層されてフォトダイオード２２１が構成されている。更に、ガラス基板２０１上には、絶縁層２０３、アモルファスシリコン半導体層２０４、ｎ型アモルファスシリコン層２０５、ソース・ドレイン電極層２０６が積層されて構成された配線部２２３も存在する。更に、これらを覆うアモルファスシリコン窒化膜等からなる保護層２１１が形成され、この上に接着層２１２を用いて蛍光体層２１３が接着されている。
【０００７】
なお、蛍光体層２１３は、放射線（Ｘ線）を可視光に変換するために設けられている。一般的に、アモルファスシリコンを用いて構成されたフォトダイオードはＸ線に対する感度が極めて低い。蛍光体層２１３はガドリニウム系材料又はＣｓＩ（ヨウ化セシウム）等から構成される。
【０００８】
このような従来の光電変換装置（Ｘ線撮像装置）では、被写体を透過したＸ線が蛍光体層に入射すると、可視光に変換される。そして、可視光がフォトダイオードに入射する。フォトダイオードでは、半導体層で電荷が発生し、ＴＦＴがオンになると、順次読み出し回路に転送され、読み出される。
【０００９】
次に、従来の画像撮影装置の動作について説明する。図７は、従来の画像撮影装置の動作を示すタイミング図である。
【００１０】
先ず、タイミング発生装置（図示せず）からのリセット信号ＲＣにより、プリアンプ１６及び各共通信号線がリセットされる。続いて、共通ゲート線Ｖｇ１にパルスが印加され、共通ゲート線Ｖｇ１に接続されたＴＦＴ  Ｔ１１〜Ｔ１３がオンし、フォトダイオードＳ１１〜Ｓ１３で発生した信号電荷が、共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を介して、読み出し装置１０１へ転送される。転送された電荷はプリアンプ１６によって電圧へ変換される。次に、読み出し装置１０１にタイミング発生装置（図示せず）からサンプルホールド信号ＳＨが印加され、プリアンプ１６からの電圧出力がサンプルホールド容量にサンプリングされる。
【００１１】
その後、サンプルホールド容量にサンプリングされた電圧が、アナログマルチプレクサ１１によってシリアル変換され、アナログデータ線に出力される。アナログデータ線に出力されたシリアルなアナログ信号はＡ／Ｄコンバータ１３に入力され、クロック信号ＡＤ＿ＣＬＫに同期してＡ／Ｄコンバータ１３によりＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄコンバータ１３の分解能に応じたデジタル出力バスに出力される。従来の画像撮影装置が医療用のＸ線撮影装置に用いられる場合、一般的にＡ／Ｄコンバータの分解能は１４ｂｉｔ以上である。
【００１２】
このような動作が、信号線Ｖｇ２及びＶｇ３に対しても繰り返され、センサアレー４全体からの読み出しが完了する。なお、照射される光（又はＸ線）は、連続光（又は連続Ｘ線）でも、パルス光（又はパルスＸ線）のどちらでもよい。
【００１３】
以上が、フォトダイオードとＴＦＴをアレー状に配列したエリアセンサアレーをマトリクス駆動で読み出す従来の画像撮影装置についての簡単な説明である。
【００１４】
エリアセンサアレー構造やマトリクス駆動に関する別の従来技術に関しては、特許文献１（特開平８−１１６０４４号公報）及び特許文献２（特開平１１−３３１７０３号公報）等に開示されている。また、読み出し装置の具体的な構成及び動作については、特許文献３（特開２００２−１９９２９２号公報）及び特許文献４（特開平６−２３５６５８号公報）等に開示されている。更に、エリアセンサアレーをマトリクス駆動し、Ａ／Ｄコンバータを含む読み出し装置でデジタル出力として読み出す画像撮影装置については、特許文献５（特開平９−３０７６９８号公報）及び特許文献６（特開平１１−１５０２５５号公報）等に開示されている。
【００１５】
しかしながら、従来の画像撮影装置では、各信号線に対応して設けられたプリアンプ１６の熱雑音等が無視できないレベルとなり、ノイズ特性に影響を与える場合がある。また、同様にアナログマルチプレクサ１１の出力等に設けられたアンプの熱雑音等が無視できないレベルとなり、画像撮影装置のノイズ特性に影響を与える場合もある。この様子を図８に示す。即ち、従来の画像撮影装置においては、読み出し装置１０１を構成するアンプや各部に用いられる抵抗の熱雑音等により、画像撮影装置全体のＳ／Ｎ比が低下する場合がある。
【００１６】
このような現象に関し、特許文献５には、プリアンプに用いられるスイッチのオン抵抗に起因する熱雑音、即ちＫＴＣノイズの低減に関する記載がある。特許文献５には、プリアンプの熱雑音等による高周波のノイズを低減する目的で、各信号線に対応して設けられたＬＰＦ手段に関する記載がある。また、動画−静止画切り換えのためにＫＴＣノイズキャンセルのタイミングや、アンプのスルーレートを変更する機能に関する記載もある。
【００１７】
しかしながら、特許文献５に記載の方法等によっても、ノイズを十分に低減することが困難となっている。
【００１８】
【特許文献１】特開平８−１１６０４４号公報
【特許文献２】特開平１１−３３１７０３号公報
【特許文献３】特開２００２−１９９２９２号公報
【特許文献４】特開平６−２３５６５８号公報
【特許文献５】特開平９−３０７６９８号公報
【特許文献６】特開平１１−１５０２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、ノイズを十分に低減することができ、好ましくは動画撮影モードにおける良好な読み出し速度特性と静止画撮影モードにおける良好なノイズ特性とを両立させることができる読み出し装置及び画像撮影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】
【００２０】
本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００２１】
本発明に係る読み出し装置は、光電変換素子を備えた画素を有するエリアセンサから複数の信号線を介して出力信号を読み出す読み出し装置において、前記各信号線に対応して設けられた複数の第１の低域通過フィルタと、前記各低域通過フィルタを通過した信号をシリアル変換して１本以上のデータ線に出力する変換手段と、前記各データ線に対応して設けられた第２の低域通過フィルタと、を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る画像撮影装置は、光電変換素子を備えた画素を有するエリアセンサと、前記光電変換素子に設けられた複数の信号線を介して出力信号を読み出す読み出し装置と、前記エリアセンサ及び読み出し装置の動作を制御する制御手段と、を有し、前記読み出し装置は、前記各信号線に対応して設けられた複数の第１の低域通過フィルタと、前記各低域通過フィルタを通過した信号をシリアル変換して１本以上のデータ線に出力する変換手段と、前記各データ線に対応して設けられた第２の低域通過フィルタと、を有し、前記第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数は、少なくとも２段階に切り換え可能であり、前記制御手段は、撮影モードに応じて前記第１及び第２の低域通過フィルタの少なくとも一方のカットオフ周波数を切り換えることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る画像撮影装置の制御方法は、光電変換素子を備えた画素を有するエリアセンサと、前記光電変換素子に設けられた複数の信号線を介して出力信号を読み出す読み出し装置と、を備え、前記読み出し装置は、前記各信号線に対応して設けられた複数の第１の低域通過フィルタと、前記各低域通過フィルタを通過した信号をシリアル変換して１本以上のデータ線に出力する変換手段と、前記各データ線に対応して設けられた第２の低域通過フィルタと、を有し、前記第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数は、少なくとも２段階に切り換え可能である画像撮影装置を制御する方法であって、撮影モードに応じて前記第１及び第２の低域通過フィルタの少なくとも一方のカットオフ周波数を切り換えることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係るプログラムは、光電変換素子を備えた画素を有するエリアセンサと、前記光電変換素子に設けられた複数の信号線を介して出力信号を読み出す読み出し装置と、を備え、前記読み出し装置は、前記各信号線に対応して設けられた複数の第１の低域通過フィルタと、前記各低域通過フィルタを通過した信号をシリアル変換して１本以上のデータ線に出力する変換手段と、前記各データ線に対応して設けられた第２の低域通過フィルタと、を有し、前記第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数は、少なくとも２段階に切り換え可能である画像撮影装置の制御をコンピュータに行わせるためのプログラムであって、コンピュータに、撮影モードに応じて前記第１及び第２の低域通過フィルタの少なくとも一方のカットオフ周波数を切り換える処理を行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、読み出し装置内の変換手段等で生じ得るノイズによる影響を低減し、良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００２６】
また、第１及び第２の低域通過フィルタのカットオフ周波数を少なくとも２段階に切り換え可能とした場合には、例えば、動画撮影モードにおける良好な読み出し速度特性と、静止画撮影モードにおける良好なノイズ特性とを両立させることが可能となり、両動作モードにおいて良好な画像を取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像撮影装置の回路構成を示す模式的回路図である。
【００２９】
本実施形態に係る画像撮影装置には、図１に示すように、読み出し装置１、ゲートドライバ２、電源３及びセンサアレー（エリアセンサ）４が設けられている。センサアレー４には、アモルファスシリコン層を備えたＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ３３と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔ１１〜Ｔ３３とからなる画素がアレー状に配列されており、ゲートドライバ２を用いたマトリクス駆動が行われる。各画素のＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ３３の共通電極側には、電源３からバイアス電圧Ｖｓが印加されている。また、各画素のＴＦＴ  Ｔ１１〜Ｔ３３のゲート電極は共通ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ３に接続されており、これらの共通ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ３は、シフトレジスタ（図示せず）等を備えたゲートドライバ２に接続されている。一方、各ＴＦＴ  Ｔ１１〜Ｔ３３のソース電極は共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続されている。共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、読み出し装置１に接続されている。
【００３０】
読み出し装置１内において、センサアレー４の各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、オペアンプＰＡ、フィードバック容量ＣＦＡ及びリセット用スイッチＲＣから構成される電荷−電圧変換用アンプ（プリアンプ）１６に接続されている。
【００３１】
電荷−電圧変換用アンプ１６の出力側は抵抗ＲＡ、抵抗ＲＢ、容量ＣＣ及びスイッチＳＥＬ１から構成される第１のＬＰＦ（低域通過フィルタ）１４に接続されている。第１のＬＰＦ１４はスイッチＳＥＬ１を用いてカットオフ周波数を切り換えることが可能な構成となっている。即ち、第１のＬＰＦ１４のカットオフ周波数は、次の２種類の周波数ｆｃ１及びｆｃ２から選択可能となっている。
ｆｃ１＝１／（２・π・（ＲＡ＋ＲＢ）・ＣＣ）
ｆｃ２＝１／（２・π・ＲＡ・ＣＣ）＞ｆｃ１
【００３２】
第１のＬＰＦ１４の出力側は、オペアンプＰＢ、フィードバック容量ＣＦＢ及びリセット用スイッチＤＲＣから構成されるアンプ１７に接続されている。リセット用スイッチＤＲＣは、信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に寄生した寄生容量ＣＬをリセットする際のＫＴＣノイズキャンセルのためにオンするスイッチである。なお、必要に応じて、容量ＣＦＢ及びＣＣとの間の「ＣＦＢ／ＣＣ」の比でゲインをかけることが可能である。
【００３３】
また、各アンプ１７はサンプルホールドスイッチＳＨを介してサンプルホールド容量ＣＳＨ及びアナログマルチプレクサ１１に接続されている。アナログマルチプレクサ１１には、図示しないスイッチ及びシフトレジスタ等が設けられている。
【００３４】
複数の信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に対応するパラレルな信号はアナログマルチプレクサ１１によってシリアル変換され、アナログデータ線へ出力される。このアナログデータ線には、オペアンプＰＣが接続されている。オペアンプＰＣの出力側は、抵抗ＲＣ、抵抗ＲＤ、容量ＣＭ及びスイッチＳＥＬ２から構成される第２のＬＰＦ（低域通過フィルタ）１５に接続されている。第２のＬＰＦ１５はスイッチＳＥＬ２を用いてカットオフ周波数を切り換えることが可能な構成となっている。即ち、第２のＬＰＦ１５のカットオフ周波数は、次の２種類の周波数ｆｃ３及びｆｃ４から選択可能となっている。
ｆｃ３＝１／（２・π・（ＲＣ＋ＲＤ）・ＣＣ）
ｆｃ４＝１／（２・π・ＲＣ・ＣＣ）＞ｆｃ３
【００３５】
アナログデータ出力は第２のＬＰＦ１５を経て、Ａ／Ｄコンバータ１３へ入力され、Ａ／Ｄコンバータ１３によってＡ／Ｄ変換され、変換後のデジタルデータはデジタル出力バスに出力される。読み出し装置１には、更に、スイッチＲＣ、ＤＲＣ、ＳＥＬ１、ＳＥＬ２、ＳＨ及びＤＲＣのオン／オフを切り換えるタイミング発生装置１２が設けられている。
【００３６】
更に、本実施形態に係る画像撮影装置には、センサアレー４及び読み出し装置１に接続された制御回路５が設けられている。制御回路５は画像撮影装置の撮影モードに応じて第１及び第２のＬＰＦ１４及び１５のカットオフ周波数を切り換える機能を有している。
【００３７】
次に、本実施形態に係る画像撮影装置の動作について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る画像撮影装置の動作を示すタイミング図である。
【００３８】
先ず、モード切り換え手段（図示せず）からＭＯＤＥ信号が制御回路５へ入力される。制御回路５は、ＨｉのＭＯＤＥ信号が入力されると、センサアレー４及び読み出し装置１を静止画撮影モードの状態とし、ＬｏのＭＯＤＥ信号が入力されると、センサアレー４及び読み出し装置１を動画撮影モードの状態とする。
【００３９】
そして、制御回路５は、タイミング発生装置１２を制御し、動画撮影モードでは、スイッチＳＥＬ１及びＳＥＬ２をオン（制御信号：Ｌｏ）とする。この結果、第１及び第２のＬＰＦ１４及び１５のカットオフ周波数は、夫々ｆｃ２（＞ｆｃ１）、ｆｃ４（＞ｆｃ３）となる。一方、静止画撮影モードでは、スイッチＳＥＬ１及びＳＥＬ２をオフ（制御信号：Ｈｉ）とする。この結果、第１及び第２のＬＰＦ１４及び１５のカットオフ周波数は、夫々ｆｃ１（＜ｆｃ２）、ｆｃ３（＜ｆｃ４）となる。即ち、制御回路５は、第１及び第２のＬＰＦ１４及び１５のカットオフ周波数を、動画撮影モード時には静止画撮影モード時よりも高く設定する。
【００４０】
スイッチＳＥＬ１及びＳＥＬ２の制御信号とカットオフ周波数との関係を整理すると表１のようになる。
【００４１】
【表１】
2005253783.tif 000003
【００４２】
また、図２に示すように、制御回路５は、動画撮影モード及び静止画撮影モードのいずれのモードにおいても、タイミング発生装置１２を制御し、共通ゲート線Ｖｇ１、Ｖｇ２及びＶｇ３にパルスを順次印加することにより、ＴＦＴ  Ｔ１１〜Ｔ１３、ＴＦＴ  Ｔ２１〜Ｔ２３、及びＴＦＴ  Ｔ３１〜Ｔ３３を順次オンにする。また、制御回路５は、タイミング発生装置１２を制御し、読み出しのタイミング制御のために、スイッチＲＣ及びＳＨをオンにするパルスを読み出し装置１に印加させる。なお、図示しないが、ＫＴＣノイズキャンセルのために、制御回路５がタイミング発生装置１２に必要に応じてスイッチＤＲＣをオンにする信号を発生させることもある。
【００４３】
このような第１の実施形態によれば、（１）各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に対応してカットオフ周波数を変更可能な第１のＬＰＦ１４が設けられ、（２）アナログマルチプレクサ１１によってシリアル化されたアナログ信号が伝送されるアナログデータ線に対応してカットオフ周波数を変更可能な第２のＬＰＦ１５が設けられ、（３）制御回路５によって、画像撮影装置の動作モードに応じて第１及び第２のＬＰＦ１４及び１５のカットオフ周波数が切り換えられるため、アナログマルチプレクサ１１及びこのアナログマルチプレクサ１１に接続されたオペアンプＰＣの熱雑音等によるシリアル化アナログ信号のノイズを低減することができる。また、動画撮影モード時と静止画撮影モード時とで相違するフレーム読み出し速度に応じて、ＬＰＦ１４及び１５のカットオフ周波数（＝時定数）を調整することができる。従って、動画撮影モードでの速い速度での読み出しを可能としつつ、静止画撮影モードでの良好なノイズ特性を得ることができる。
【００４４】
なお、図１及び図２には、３行３列分の画素に対応する部分を示したが、より多数の画素がアレー状に配列していてもよい。また、複数のアナログマルチプレクサ１１及びアナログデータ線が設けられていてもよい。この場合、オペアンプＰＣ、第２のＬＰＦ１５及びＡ／Ｄコンバータ１３が各アナログデータ線に、例えば１個ずつ設けられる。
【００４５】
次に、各ＬＰＦの時定数と１フレームの読み出しに必要な時間との関係について説明する。図３は、エリアセンサ４の１画素と読み出し装置１の１チャンネルに対応する部分を示す等価回路図である。
【００４６】
一般に、ＴＦＴと信号線とは、ＴＦＴの寄生容量ＣＧＳで容量結合している。即ち、ＴＦＴのゲートを駆動するパルスがゲート電極に印加されると、容量結合により信号線の電位は変動し、読み出し装置１の出力に影響を与える。この読み出し装置１の出力への影響は、Ｒｘ、Ｃｘで決まる時定数τ１＝Ｒｘ・Ｃｘで減衰し、この影響量は、（Ｖｏｎ−Ｖｏｆｆ）・（１−ｅｘｐ（−Ｔ／τ１））に比例する。ここで、Ｒｘは第１のＬＰＦ１４の抵抗値、Ｃｘは第１のＬＰＦ１４の容量値、Ｔは経過時間である。即ち、読み出し装置１の出力は、ＴＦＴのオンする瞬間と、オフする瞬間に変動を受け、Ｒｘ及びＣｘで決まる時定数τ１で減衰する。この変動が減衰する前に読み出しを行うと、ノイズやオフセット変動等の誤差が生じ得る。
【００４７】
Ｘ線画像撮影装置の制御では、経験的に、ＴＦＴのオンする瞬間と、オフする瞬間に対し、夫々３×τ１程度の時間を設けることにより、画像に対する影響を低減可能であることが知られている。即ち１本の共通ゲート線に対応する時間Ｔｒｏｗは、以下の数式１で表される。
【００４８】
【数１】
2005253783.tif 000004
【００４９】
一方、アプリケーションで要求されるスピード、即ちフレームレートＦＰＳから導かれる時間Ｔｒｏｗ（１本の共通ゲート線に割り当てられる時間Ｔｒｏｗ）は、共通ゲート線の本数をｎ本とすると、以下の数式２で表される。ここで、フレームレートの定義は以下のとおりである。即ち、センサアレーのすべての行から画像信号を読み出すのに必要な時間の逆数をフレームレートと定義する。
【００５０】
【数２】
2005253783.tif 000005
【００５１】
数式１及び数式２より、画像撮影装置が良好な画像を得るための関係式として、以下の数式３が導かれる。
【００５２】
【数３】
2005253783.tif 000006
【００５３】
従って、第１のＬＰＦ１４を構成する抵抗ＲＡ、抵抗ＲＢ及び容量ＣＣについては、動画撮影モード及び静止画撮影モードの各モードにおいて、数式３の関係を満たすように抵抗値及び容量値を選択することが望ましい。
【００５４】
また、アナログデータ線に設けられた第２のＬＰＦ１５については、以下のように考えられる。アナログマルチプレクサの出力が理想的な場合、アナログデータ線応答は第２のＬＰＦ１５の時定数τ２で決まる。Ｘ線画像撮影装置では、経験的にアナログデータ線の応答のために、各画素に割り当てられる時間Ｔｐｉｘ（図７参照）が以下の数式４を満たすことが有効である。
【００５５】
【数４】
2005253783.tif 000007
【００５６】
一方で、アプリケーションに必要なフレームレートをＦＰＳ、各データ線に対応するＡ／Ｄコンバータ１３の数をＡ、センサアレーの信号線の本数をｍ、センサアレーの共通ゲート線の本数をｎとすると、各画素に割り当てられる時間Ｔｐｉｘは以下の数式５で表される。
【００５７】
【数５】
2005253783.tif 000008
【００５８】
これらの数式４及び５より、下記数式６が満たされるように、抵抗ＲＣ及び抵抗ＲＤの抵抗値並びに容量ＣＭの容量値を選択することが望ましいことがわかる。
【００５９】
【数６】
2005253783.tif 000009
【００６０】
このように、ＬＰＦ１４及び１５に対して、動画撮影モード時と静止画撮影モード時とで相違するフレーム読み出し速度に応じて、ＬＰＦ１４及び１５のカットオフ周波数（＝時定数）を調整することにより、動画撮影モードでの速い速度での読み出しを可能としつつ、静止画撮影モードでの良好なノイズ特性を得ることができる。
【００６１】
本実施形態では、アモルファスシリコン膜を備えたフォトダイオード及びＴＦＴを有する画素を採用している。しかしながら、画素の構成は、これに限定されず、他の構成を採用してもよい。例えば、フォトダイオードの代わりに、アモルファスセレン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ガリウム砒素、ガリウムリン、ＣｄＺｎ、ＣｄＺｎＴｅ等のように、直接Ｘ線を電荷に変換する素子を用いてもよい。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る画像撮影装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態は、センサアレーに設けられた信号線からの読み出しは、信号線の一端のみから可能な構成となっているのに対し、第２の実施形態では、信号線の両端から読み取りが可能になっている。そして、各信号線の両端に対応するようにして読み出し装置が設けられている。但し、図４には、読み出し装置の構成要素として、ＬＰＦ１４及び１５、アナログマルチプレクサ１１、Ａ／Ｄコンバータ１３及びタイミング発生装置１２のみを示しており、電荷−電圧変換用アンプ（プリアンプ）１６等は省略してある。
【００６３】
このような第２の実施形態によれば、より高速な読み出しが可能となる。また、本実施形態を上述の数式３及び６にあてはめると、Ａ／Ｄコンバータの数は４となり、本実施形態においても、数式３及び６の関係が成り立つことが望ましい。
【００６４】
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図９は、本発明の実施形態に係る画像撮影装置のＸ線画像撮影システムへの応用例（第３の実施形態）を示す模式図である。
【００６５】
Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、本発明の実施形態に係る画像撮影装置を内部に備えたイメージセンサ６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体の内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータ（蛍光体）は発光し、これをセンサーパネルの光電変換素子が光電変換して、電気的情報を得る。イメージセンサ６０４０は、この情報を電気信号（デジタル信号）としてイメージプロセッサ６０７０に出力する。画像処理手段としてのイメージプロセッサ６０７０は、受信した信号に対して画像処理を施して、制御室の表示手段であるディスプレイ６０８０に出力する。ユーザは、ディスプレイ６０８０に表示された画像を観察して、患者６０６１の体の内部の情報を得ることができる。なお、イメージプロセッサ６０７０は、制御手段の機能も有しており、動画／静止画の撮影モードを切り換えたり、Ｘ線チューブ（Ｘ線発生装置）６０５０の制御を行ったりすることも可能である。
【００６６】
また、イメージプロセッサ６０７０は、イメージセンサ６０４０から出力された電気信号を電話回線６０９０等の伝送処理手段を介して遠隔地へ転送し、ドクタールーム等の別の場所にある表示手段（ディスプレイ）６０８１に表示することもできる。また、イメージセンサ６０４０から出力された電気信号を光ディスク等の記録手段に保存し、この記録手段を用いて遠隔地の医師が診断することも可能である。また、記録手段となるフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像撮影装置の回路構成を示す模式的回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像撮影装置の動作を示すタイミング図である。
【図３】エリアセンサ４の１画素と読み出し装置１の１チャンネルに対応する部分を示す等価回路図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る画像撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の画像撮影装置の回路構成を示す模式的回路図である。
【図６】センサアレーの画素を示す断面図である。
【図７】従来の画像撮影装置の動作を示すタイミング図である。
【図８】アンプの帯域とノイズ密度との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態に係る画像撮影装置のＸ線画像撮影システムへの応用例（第３の実施形態）を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６８】
１：読み出し装置
２：ゲートドライバ
３：電源
４：センサアレー
５：制御回路
１１：アナログマルチプレクサ
１２：タイミング発生装置
１３：Ａ／Ｄコンバータ
１４、１５：ＬＰＦ
１６、１７：電荷−電圧変換用アンプ（プリアンプ）
【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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