(57)【要約】【課題】ノイズの影響を低減させたデジタル信号に基づいた精度の高い画像を得ることができる光または放射線撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号を用いて、演算を行う演算部３７を備え、この演算部３７は、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。つまり、主信号に含まれているノイズ成分の信号を低減させることができ、このノイズの影響を低減させたデジタル信号に基づいた精度の高い画像を得ることができる。【選択図】図４
2007306481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）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、（Ｂ）前記複数の検出手段から出力された、それぞれの電荷信号を電圧信号に変換する複数の電荷電圧変換手段と、（Ｃ）前記複数の電荷電圧変換手段で変換された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷電圧変換手段のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号として出力するマルチプレクサと、（Ｄ）前記マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、（Ｅ）前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号を用いて、演算を行う演算手段と、（Ｆ）前記検出手段に対して電荷信号を出力させる制御を行う第１の制御手段と、を備え、（Ｇ）前記演算手段は、前記第１の制御手段が前記検出手段に対して制御を開始する直前に、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号であるオフセット信号と、前記第１の制御手段が前記検出手段に対して制御を終了した直後に、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号である主信号と、を入力し、当該Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算することを特徴とする光または放射線撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光または放射線撮像装置において、前記マルチプレクサに対して複数の時分割信号を出力させる制御を行う第２の制御手段を備えていることを特徴とする光または放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光または放射線撮像装置において、前記複数の電荷電圧変換手段と前記マルチプレクサとの間には、前記複数の電荷電圧変換手段で変換された各電圧信号について、高周波帯域成分の信号の通過を制限し、コンデンサを有するローパスフィルタと、当該ローパスフィルタを通過した各電圧信号を増幅する複数の信号増幅手段と、前記複数の信号増幅手段を初期化状態および増幅状態のいずれかの状態にさせる制御を行う第３の制御手段と、を備えていることを特徴とする光または放射線撮像装置。
【請求項４】
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、それぞれの電荷信号を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各電圧信号について、高周波帯域成分の信号の通過を制限し、コンデンサを有するローパスフィルタと、当該ローパスフィルタを通過した各電圧信号を増幅する複数の信号増幅手段と、前記複数の信号増幅手段を初期化状態および増幅状態のいずれかの状態にさせる制御を行う第３の制御手段と、前記信号増幅手段で増幅された各電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持し、出力する複数の保持手段と、前記複数の保持手段で保持された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷電圧変換手段のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号として出力するマルチプレクサと、前記マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの、時分割信号の各電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号を用いて、演算を行う演算手段と、前記検出手段に対して電荷信号を出力させる制御を行う第１の制御手段と、を備え、前記演算手段は、前記第１の制御手段が前記検出手段に対して制御を開始する直前に、前記保持手段で保持された各電圧信号に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号であるオフセット信号と、前記第１の制御手段が前記検出手段に対して制御を終了した直後に、前記保持手段で保持された各電圧信号に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号である主信号と、を入力し、当該Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算することを特徴とする光または放射線撮像装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の光または放射線撮像装置において、前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングで複数のサンプリング行う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撮像装置に係り、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読み出す技術に関する。
【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。
【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。
【０００４】
さらに、Ｘ線検出器は、例えば、Ｘ線変換層で変換された電荷信号を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、このサンプリングされた電圧信号を保持（ホールド）し、出力するサンプルホールド回路などを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、Ｘ線検出器（２次元固体センサ）の複数のアンプから出力された画像信号をアナログマルチプレクサにより時分割し、さらに、この時分割されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換するものがある。
【特許文献１】特開２００４−２３７５０号公報（７頁、図６）
【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、従来の光または放射線撮像装置では、次のような問題がある。すなわち、Ａ／Ｄ変換器にノイズが含まれたアナログの電圧信号が入力された場合には、このノイズの影響を受けたデジタル信号が出力される。つまり、このノイズの影響を受けたデジタル信号に基づいて画像処理された場合には、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、ノイズの影響を低減させたデジタル信号に基づいた精度の高い画像を得ることができる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】
【０００７】
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撮像装置の発明は、
（Ａ）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、（Ｂ）前記複数の検出手段から出力された、それぞれの電荷信号を電圧信号に変換する複数の電荷電圧変換手段と、（Ｃ）前記複数の電荷電圧変換手段で変換された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷電圧変換手段のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号として出力するマルチプレクサと、（Ｄ）前記マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、（Ｅ）前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号を用いて、演算を行う演算手段と、（Ｆ）前記検出手段に対して電荷信号を出力させる制御を行う第１の制御手段と、を備え、（Ｇ）前記演算手段は、前記第１の制御手段が前記検出手段に対して制御を開始する直前に、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号であるオフセット信号と、前記第１の制御手段が前記検出手段に対して制御を終了した直後に、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号である主信号と、を入力し、当該Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算することを特徴とするものである。
【０００８】
［作用・効果］請求項１の発明の作用は次のとおりである。
まず、検出手段に光または放射線が入射された場合に、検出手段は、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、検出手段から出力された電荷信号は、電荷電圧変換手段で電圧信号に変換される。また、マルチプレクサは、複数の電荷電圧変換手段で変換された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷電圧変換手段のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号としてＡ／Ｄ変換手段に出力する。さらに、Ａ／Ｄ変換手段は、マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換し、この各電圧信号を用いて、演算手段で演算が行われる。
【０００９】
ここで、第１の制御手段は、検出手段に対して電荷信号を出力させる制御を行い、さらに、演算手段は、第１の制御手段が検出手段に対して制御を開始する直前に、Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号であるオフセット信号と、第１の制御手段が検出手段に対して制御を終了した直後に、Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号である主信号と、を入力し、当該Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。
【００１０】
したがって、Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。つまり、主信号に含まれているノイズ成分の信号を低減させることができ、このノイズの影響を低減させたデジタル信号に基づいた精度の高い画像を得ることができる。
【００１１】
また、請求項２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、前記マルチプレクサに対して複数の時分割信号を出力させる制御を行う第２の制御手段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２の発明によれば、第２の制御手段の制御に基づいて、マルチプレクサからは、各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷電圧変換手段のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた複数の時分割信号が出力される。さらに、Ａ／Ｄ変換手段では、これら複数の時分割信号をデジタル信号に変換する。つまり、Ａ／Ｄ変換手段では、時間的に離れた複数の時分割信号の各電圧信号を入力することになる。したがって、時間的に変動するノイズ（低周波成分）についての影響も低減させることができ、この時間的に変動するノイズを低減させたデジタル信号に基づく精度の高い画像を得ることができる。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の光または放射線撮像装置において、前記複数の電荷電圧変換手段と前記マルチプレクサとの間には、前記複数の電荷電圧変換手段で変換された各電圧信号について、高周波帯域成分の信号の通過を制限し、コンデンサを有するローパスフィルタと、当該ローパスフィルタを通過した各電圧信号を増幅する複数の信号増幅手段と、前記複数の信号増幅手段を初期化状態および増幅状態のいずれかの状態にさせる制御を行う第３の制御手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
［作用・効果］請求項３の発明によれば、電圧変換手段で変換された各電圧信号であるアナログ信号は、ローパスフィルタにより高周波ノイズ（周波帯域成分の信号）の通過が制限され、信号増幅手段にて増幅されることになる。また、第３の制御手段の制御により信号増幅手段を初期化状態から増幅状態にすることができる。ここで、信号増幅手段の初期化状態においては、信号増幅手段に入力されているノイズの電気信号がコンデンサにより蓄積（記憶）される。信号増幅手段を増幅状態にすると、電荷電圧変換手段で変換されたノイズを含んだ電圧信号が信号増幅手段に入力されることになる。ここで、信号増幅手段は、ノイズを含んだ電荷電圧変換手段で変換された電圧信号から、信号増幅手段の初期化状態で蓄積された電気信号の差分を取ったものを出力する。したがって、信号増幅手段は、電荷電圧変換手段で変換されたノイズを含んだ電圧信号からノイズを除去することができ、電荷電圧変換手段から出力されたアナログの電圧信号に含まれノイズについての影響を低減させることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００１５】
また、請求項４に記載の光または放射線撮像装置の発明は、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、それぞれの電荷信号を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各電圧信号について、高周波帯域成分の信号の通過を制限し、コンデンサを有するローパスフィルタと、当該ローパスフィルタを通過した各電圧信号を増幅する複数の信号増幅手段と、前記複数の信号増幅手段を初期化状態および増幅状態のいずれかの状態にさせる制御を行う第３の制御手段と、前記信号増幅手段で増幅された各電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持し、出力する複数の保持手段と、前記複数の保持手段で保持された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷電圧変換手段のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号として出力するマルチプレクサと、前記マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの、時分割信号の各電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号を用いて、演算を行う演算手段と、前記検出手段に対して電荷信号を出力させる制御を行う第１の制御手段と、を備え、前記演算手段は、前記第１の制御手段が前記検出手段に対して制御を開始する直前に、前記保持手段で保持された各電圧信号に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号であるオフセット信号と、前記第１の制御手段が前記検出手段に対して制御を終了した直後に、前記保持手段で保持された各電圧信号に基づいて、前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号である主信号と、を入力し、当該Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算することを特徴とするものである。
【００１６】
［作用・効果］請求項４の発明によれば、
まず、検出手段に光または放射線が入射された場合に、検出手段は、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、検出手段から出力された電荷信号は、電荷電圧変換手段で電圧信号に変換される、この電圧信号は、ローパスフィルタを通過し、信号増幅手段で各電圧信号を増幅する。また、保持手段は、信号増幅手段で増幅された各電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持し、マルチプレクサに出力する。マルチプレクサは、複数の保持手段で保持された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷電圧変換手段のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号を出力する。Ａ／Ｄ変換手段では、マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換され、この各電圧信号を用いて、演算手段で演算が行われる。
【００１７】
ここで、第１の制御手段は、検出手段に対して電荷信号を出力させる制御を行い、さらに、演算手段は、第１の制御手段が検出手段に対して制御を開始する直前に、保持手段で保持された各電圧信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号であるオフセット信号と、第１の制御手段が前記検出手段に対して制御を終了した直後に、保持手段で保持された各電圧信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号である主信号と、を入力し、当該Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。
【００１８】
したがって、複数の信号増幅手段とマルチプレクサとの間に保持手段が備えられているので、第１の制御手段が検出手段に対して制御を開始する直前に、保持手段で保持された各電圧信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換手段でデジタルの各電圧信号に変換することができる。つまり、Ａ／Ｄ変換手段は、第１の制御手段が検出手段に対して制御を開始した後から終了するまで期間においても、保持手段で保持された各電圧信号をデジタルの各電圧信号に変換することができる。したがって、動作が多重化（パイプライン化）され、第１の制御手段が検出手段に対して制御を開始した後から終了するまで期間を有効に利用することができ、Ａ／Ｄ変換手段での処理を迅速に行うことができる。
【００１９】
電圧変換手段で変換された各電圧信号であるアナログ信号は、ローパスフィルタにより高周波ノイズ（周波帯域成分の信号）の通過が制限され、信号増幅手段にて増幅されることになる。また、第３の制御手段の制御により信号増幅手段を初期化状態から増幅状態にすることができる。ここで、信号増幅手段の初期化状態においては、信号増幅手段に入力されているノイズの電気信号がコンデンサにより蓄積（記憶）される。信号増幅手段を増幅状態にすると、電荷電圧変換手段で変換されたノイズを含んだ電圧信号が信号増幅手段に入力されることになる。ここで、信号増幅手段は、ノイズを含んだ電荷電圧変換手段で変換された電圧信号から、信号増幅手段の初期化状態で蓄積された電気信号の差分を取ったものを出力する。したがって、信号増幅手段は、電荷電圧変換手段で変換されたノイズを含んだ電圧信号からノイズを除去することができ、電荷電圧変換手段から出力されたアナログの電圧信号に含まれノイズについての影響を低減させることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００２０】
また、請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか一つに記載の光または放射線撮像装置において、前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングで複数のサンプリング行うことを特徴とするものである。
【００２１】
［作用・効果］請求項５の発明によれば、Ａ／Ｄ変換手段は、マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングで複数のサンプリング行う。つまり、Ａ／Ｄ変換手段では、時間的に近い電圧信号を、複数のサンプリング行う。したがって、短い時間で変動するノイズ（高周波成分）についての影響も低減させることができ、この短い時間で変動するノイズを低減させたデジタル信号に基づく精度の高い画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。つまり、主信号に含まれているノイズ成分の信号を低減させることができ、このノイズの影響を低減させたデジタル信号に基づいた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】
【００２３】
この実施例では、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。
【実施例１】
【００２４】
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。
【００２５】
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変換手段に相当する。
【００２６】
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、マルチプレクサ３６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、マルチプレクサ３６と接続されている。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、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、マルチプレクサ３６の動作を制御するマルチプレクサ制御信号を出力する構成となっている。なお、上述した、Ｘ線検出制御部１２は、本発明におけるゲートドライバ部１３の動作を開始させ、Ｘ線検出素子１１に対して電荷信号を出力させる制御を行う第１の制御手段と、マルチプレクサ３６に対して複数の時分割信号を出力させる制御を行う第２の制御手段とに相当する。
【００３１】
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。
【００３２】
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、電圧信号に変換する電荷検出増幅回路（ＣＳＡ：Charge Sensitive Amplifier）３１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する。
【００３３】
また、図２に示すアンプアレイ部１４内の電荷検出部３０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、図４に示す電荷検出部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、マルチプレクサ３６に出力するものである。
【００３４】
さらに、電荷検出部３０の電気的構成について、図４を用いて詳細に説明する。図４に示すように、電荷検出部３０の電荷検出増幅回路３１は、増幅素子であり、反転入力端子がデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５に接続された演算増幅器Ａ１と、この演算増幅器Ａ１の反転入力端子および出力端子の間に設けられた帰還コンデンサＣｆ１と、この帰還コンデンサＣｆ１に並列に設けられたスイッチＳＷ１と、を備えている。また、演算増幅器Ａ１の非反転入力端子には、基準電圧Ｖrefが印加されている。なお、基準電圧Ｖrefは、接地レベル（０［Ｖ］）である。
【００３５】
また、スイッチＳＷ１は、Ｘ線検出制御部１２からの制御に基づいて、導通状態および遮断状態に変化するものである。具体的には、スイッチＳＷ１はＸ線検出制御部１２からのアンプ動作信号に基づいて、所定の時間において導通状態となる。ここで、スイッチＳＷ１が導通状態の場合には、帰還コンデンサＣｆ１に蓄積された電荷（電荷信号）が放電され、帰還コンデンサＣｆ１がリセットされた状態となり、電荷検出増幅回路３１が初期化された状態となる。さらに、所定の時間経過後に、スイッチＳＷ１が遮断状態、つまり、初期化状態が解除された時点以降にデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５から入力された電荷信号が蓄積される。したがって、電荷検出増幅回路３１は、初期化状態が解除された時点以降に入力された電荷信号に応じた電圧を出力する構成となっている。
【００３６】
次に、図２に示すように、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Ｓ１〜Ｓ５（図２では５つ）が設けられている。また、Ｘ線検出制御部１２からのマルチプレクサ制御信号に基づいて、順次スイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つをＯＮ状態に切換えて、電荷検出部３０（ここでは、５つ）から出力される各電圧信号（ＣＨ１〜ＣＨ５）の一つずつを束ねた時分割信号として、図４に示すＡ／Ｄ変換器４に出力する構成となっている。
【００３７】
次に、Ａ／Ｄ変換器４は、マルチプレクサ３６からの時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換し、画像処理部５の演算部３７に出力するものである。
【００３８】
演算部３７は内部にメモリを設け、このメモリにＡ／Ｄ変換器４から出力されたデジタルの時分割信号の各電圧信号を一時的に記憶し、この記憶されたデジタルの時分割信号の各電圧信号を用いて演算を行う。具体的には、演算部３７は、Ｘ線検出制御部１２がゲートドライバ部１３の動作を開始させるゲート動作信号を出力させ、このゲートドライバ部１３がＸ線検出素子１１に対して制御を開始する直前に、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号であるオフセット信号と、Ｘ線検出制御部１２がゲートドライバ部１３の動作を開始させるゲート動作信号を出力させ、このゲートドライバ部１３がＸ線検出素子１１に対して制御を終了した直後に、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号である主信号と、を入力し、当該Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。なお、上述した、演算部３７は本発明における演算手段に相当する。
【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１〜５を用いて説明する。図５は、実施例１に係るＸ線検出制御部の制御とＡ／Ｄ変換器に電圧信号が入力されるタイミングを説明する図である。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により蓄積される。
【００４０】
次に、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、図２に示すように、まず、アンプアレイ部１４の電荷検出増幅回路３１に対してアンプ動作信号を出力させる制御を行い、さらにその後に、Ｘ線検出制御部１２は、ゲートドライバ部１３に対してゲート動作信号を出力させる制御を行う。ここで、アンプ動作信号が出力されてからゲート動作信号の出力が開始される直前までの期間において、Ｘ線検出制御部１２は、マルチプレクサ制御信号をマルチプレクサ３６に出力し、図２で示されるマルチプレクサ３６のスイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つを順次ＯＮ状態に切替る動作を複数（例えば、２回）繰り返す制御を行い、マルチプレクサ３６は、図５の「マルチプレクサＣＨ選択」に示された、全ての電荷検出部３０（例えば、１から５までの数字で示された５つ）から出力される各電圧信号（ＣＨ１〜ＣＨ５）の一つずつを束ねた時分割信号を２つ、Ａ／Ｄ変換器４に出力する。
【００４１】
さらに、Ａ／Ｄ変換器４では、マルチプレクサ３６から出力された２つの時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングで複数（例えば、２回）のサンプリングが行われる。例えば、図５に示す「Ａ／Ｄ変換器  IN」に示される「×」のタイミングでサンプリングが行われ、各電圧信号において２回サンプリングが行われ、このサンプリングが行われたアナログの各電圧信号を順次、デジタルの時分割信号の各電圧信号に変換し、画像処理部の５の演算部３７に出力する。この演算部３７に入力されたデジタルの時分割信号の各電圧信号は、演算部３７のメモリに一時的にオフセット信号として記憶される。
【００４２】
次に、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、図５に示すように、Ｘ線検出制御部１２がゲートドライバ部１３の動作を開始させるゲート動作信号を出力させる制御を行う。ここで、ゲート動作信号の出力が終了した直後から次のアンプ動作信号が出力されるまでの期間において、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のいずれか一つが動作し、この動作されたゲート線に対応したＸ線検出素子１１（例えば、５つ）で検出された電荷信号がアンプアレイ部１４に入力し、さらに、アンプアレイ部１４の電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換され、マルチプレクサ３６に出力する。
【００４３】
さらに、Ｘ線検出制御部１２は、マルチプレクサ制御信号をマルチプレクサ３６に出力し、図２で示されるマルチプレクサ３６のスイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つを順次ＯＮ状態に切換える動作を２回繰り返す制御を行い、マルチプレクサ３６は、図５の「マルチプレクサＣＨ選択」に示された、全ての電荷検出部３０（例えば、５つ）から出力される各電圧信号（ＣＨ１〜ＣＨ５）の一つずつを束ねた時分割信号を２つ、Ａ／Ｄ変換器４に出力する。
【００４４】
さらに、Ａ／Ｄ変換器４では、マルチプレクサ３６から出力された２つの時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングで複数（例えば、２回）のサンプリングが行われる。例えば、図５に示す「Ａ／Ｄ変換器  IN」に示される「×」のタイミングでサンプリングが行われ、各電圧信号において２回サンプリングが行われ、このサンプリングが行われたアナログの各電圧信号を順次、デジタルの時分割信号の各電圧信号に変換し、画像処理部の５の演算部３７に出力する。この演算部３７に入力されたデジタルの時分割信号の各電圧信号は、演算部３７のメモリに一時的に主信号として記憶される。
【００４５】
次に、演算部３７は、この演算部３７のメモリに記憶されたオフセット信号と主信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号（ＣＨ１〜ＣＨ５）において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。ここで、主信号は、Ｘ線管１からＸ線が被検体Ｍに照射され、Ｘ線検出素子１１で検出された電荷信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器４で変換したデジタル信号の他に、Ｘ線検出素子１１からＡ／Ｄ変換器４までの間で発生したノイズ成分の信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器４で変換したデジタル信号が含まれている。また、オフセット信号は、Ｘ線検出素子１１で検出された電荷信号を出力していない状態において、Ａ／Ｄ変換器４で変換したデジタル信号であり、ノイズ成分のみの信号である。つまり、主信号からオフセット信号を減算することで、主信号に含まれたノイズ成分の信号を除去する。
【００４６】
具体的には、演算部３７のメモリに記憶されたオフセット信号は、図５に示されたＸ１[１，１]、Ｘ１[２，１]・・・Ｘ５[１，１]、Ｘ５[２，１]とし、演算部３７のメモリに記憶された主信号は、図５に示されたＹ１[１，１]、Ｙ１[２，１]・・・Ｙ５[１，１]、Ｙ５[２，１]とすると、例えば、ＣＨ１において、
Ｚ＝（Ｙ１[１，１]＋Ｙ１[２，１]＋Ｙ１[１，２]＋Ｙ１[２，２]）／４−（Ｘ１[１，１]＋Ｘ１[２，１]＋Ｘ１[１，２] ＋Ｘ１[２，２]）／４
の式に基づく演算を行うことで、ＣＨ１における、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算することができる。また、ＣＨ１以外のＣＨ２〜ＣＨ５についても、上記演算式に、これらＣＨ２〜ＣＨ５に対応した電圧信号を代入することで、ＣＨ２〜ＣＨ５における、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算することができる。なお、例えば、Ｘ１[２，１]において、「Ｘ」は、オフセット信号を示し、「Ｘ１」の下付き文字の「１」は、ＣＨ１〜ＣＨ５のうちの、ＣＨ１の電圧信号であることを示し、 [２，１]の「２」は、同じＣＨ１〜ＣＨ５内において２回のサンプリングのうち、２つ目のサンプリングであることを示し、[２，１]の「１」は、２つある時分割信号のうち、１つ目の時分割信号であることを示す。また、「Ｘ」の代わりに「Ｙ」である場合には、主信号であることを示す。
【００４７】
演算部３７で演算された後の演算電圧信号は、さらに画像処理部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。
【００４８】
上述したようにＸ線撮像装置によれば、Ｘ線検出器３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。また、マルチプレクサ３６は、５つの電荷検出増幅回路３１で変換された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信号（ＣＨ１〜ＣＨ５）をマルチプレクサ３６のスイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つを順次ＯＮ状態に切替る動作の制御を行い、異なる電荷検出増幅回路３１のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号としてＡ／Ｄ変換器４に出力する。また、マルチプレクサ３６は、マルチプレクサ３６のスイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つを順次ＯＮ状態に切替る動作の制御を２回繰り返し、２つの時分割信号をＡ／Ｄ変換器４に出力する。さらに、Ａ／Ｄ変換器４は、マルチプレクサ３６から出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングで２回サンプリングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換し、この各電圧信号を用いて、演算部３７で演算が行われる。
【００４９】
ここで、Ｘ線検出制御部１２は、Ｘ線検出素子１１に対して電荷信号を出力させる制御を行い、さらに、演算部３７は、Ｘ線検出制御部１２がＸ線検出素子１１に対して制御を開始する直前に、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号であるオフセット信号と、Ｘ線検出制御部１２がＸ線検出素子１１に対して制御を終了した直後に、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号である主信号と、を入力し、当該Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。
【００５０】
したがって、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。つまり、主信号に含まれているノイズ成分の信号を低減させることができ、このノイズの影響を低減させたデジタル信号に基づいた精度の高い画像を得ることができる。
【００５１】
また、Ｘ線検出制御部１２の制御に基づいて、マルチプレクサ３６からは、各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷検出増幅回路３１のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた２つの時分割信号が出力される。さらに、Ａ／Ｄ変換器４では、これら２つのの時分割信号をデジタル信号に変換する。つまり、Ａ／Ｄ変換器４では、時間的に離れた複数の時分割信号の各電圧信号を入力することになる。したがって、時間的に変動するノイズ（低周波成分）についての影響も低減させることができ、この時間的に変動するノイズを低減させたデジタル信号に基づく精度の高い画像を得ることができる。
【００５２】
また、Ａ／Ｄ変換器４は、マルチプレクサ３６から出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングで２回のサンプリング行う。つまり、Ａ／Ｄ変換器４では、時間的に近い電圧信号を、複数のサンプリング行う。したがって、短い時間で変動するノイズ（高周波成分）についての影響も低減させることができ、この短い時間で変動するノイズを低減させたデジタル信号に基づく精度の高い画像を得ることができる。
【実施例２】
【００５３】
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。
【００５４】
実施例２の電荷検出部３０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、電圧信号に変換する電荷検出増幅回路３１と、この電荷検出増幅回路３１で変換された電圧信号のうち、高周波帯域成分の信号の通過を制限するローパスフィルタ３４と、ローパスフィルタ３４の一部であるコンデンサＣＳ１と結合し、当該ローパスフィルタ３４を通過した各電圧信号を、増幅素子Ａ２を用いて増幅する信号増幅回路３２と、信号増幅回路３２を初期化状態および増幅状態のいずれかの状態にさせる制御を行うＸ線検出制御部１２と、を備えている。なお、上述した、信号増幅回路３２は、本発明における信号増幅手段に相当する。
【００５５】
さらに、ローパスフィルタ３４は、電荷検出増幅回路３１の演算増幅器Ａ１の出力端と直列に接続された抵抗ＲＳ１と、この抵抗ＲＳ１に直列に接続された入力コンデンサＣＳ１により形成されるものであり、このローパスフィルタ３４により、高周波帯域成分の信号の通過を制限した状態で電圧信号を信号増幅回路３２に出力される構成である。なお、入力コンデンサＣＳ１は、ローパスフィルタ３４および信号増幅回路３２の構成の一部である。
【００５６】
信号増幅回路３２は、増幅素子の一つであり、コンデンサ帰還の反転増幅器である演算増幅器Ａ２と、この演算増幅器Ａ２の反転入力端子および出力端子の間に設けられた帰還コンデンサＣｆ２と、この帰還コンデンサＣｆ２に並列に設けられたスイッチＳＷ２と、演算増幅器Ａ２の反転入力端子に一端が接続された入力コンデンサＣＳ１と、を備えている。また、演算増幅器Ａ２の非反転入力端子には、基準電圧Ｖrefが印加されている。
【００５７】
また、ローパスフィルタ３４および信号増幅回路３２における時定数τ＝ＣＳ１ＲＳ１は、マルチプレクサ３６から出力される一つの時分割信号を読み出す時間ＴＲＭは、ＴＲＭ＞＝τとなっている。
【００５８】
また、スイッチＳＷ２は、Ｘ線検出制御部１２からの制御に基づいて、導通状態および遮断状態に変化するものである。具体的には、スイッチＳＷ２はＸ線検出制御部１２からのアンプ動作信号に基づいて、所定の時間において導通状態となる。ここで、スイッチＳＷ２が導通状態の場合には、帰還コンデンサＣｆ２に残留された電荷が放電され、帰還コンデンサＣｆ２がリセットされた状態となり、信号増幅回路３２が初期化された初期化状態となる。さらに、所定の時間経過後に、スイッチＳＷ２が遮断状態になると、信号増幅回路３２は、倍率ＭＡ＝｜ＣＳ１／Ｃｆ２｜で、入力された電圧信号を反転増幅して出力する増幅状態となる構成となっている。なお、上述した、Ｘ線検出制御部１２は、本発明における第３の制御手段に相当する。
【００５９】
次に、この実施例２のＸ線撮像装置における電荷検出部３０の動作を、図２および図６を用いて説明する。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、図６に示すように、電荷検出部３０の電荷検出増幅回路３１と信号増幅回路３２とに対してアンプ動作信号を出力させる制御を行う。ここで、信号増幅回路３２のスイッチＳＷ２が導通状態となった場合には、信号増幅回路３２に入力されているノイズの電気信号がコンデンサＣＳ１により蓄積（記憶）し、初期化状態となる。さらにその後に、Ｘ線検出制御部１２からスイッチＳＷ２を遮断状態（増幅状態）とする制御がされ、さらに、Ｘ線検出制御部１２は、ゲートドライバ部１３に対してゲート動作信号を出力させる制御が行われると、Ｘ線管１からＸ線が被検体Ｍに照射され、Ｘ線検出素子１１で検出され、電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換されたノイズを含んだ電圧信号が信号増幅回路３２に入力される。ここで、この信号増幅回路３２は、スイッチＳＷ２が導通状態の場合に、コンデンサＣＳ１により蓄積されたノイズの電気信号より増加した分の電荷信号をマルチプレクサ３６に出力する。つまり、信号増幅回路３２は、ノイズを含んだ電荷検出増幅回路３１で変換された電圧信号から、信号増幅回路３２の初期化状態で蓄積された電気信号の差分を取ったものを出力する。
【００６０】
また、電荷検出増幅回路３１で変換された各電圧信号であるアナログ信号は、ローパスフィルタ３４により高周波ノイズ（周波帯域成分の信号）の通過が制限され、信号増幅回路３２にて増幅されることになる。
【００６１】
上述したようにＸ線撮像装置によれば、電荷検出増幅回路３１で変換された各電圧信号であるアナログ信号は、ローパスフィルタ３４により高周波ノイズ（周波帯域成分の信号）の通過が制限され、信号増幅回路３２にて増幅されることになる。また、Ｘ線検出制御部１２の制御により信号増幅回路３２を初期化状態から増幅状態にすることができる。ここで、信号増幅回路３２の初期化状態においては、信号増幅回路３２に入力されているノイズの電気信号がコンデンサにより蓄積（記憶）される。信号増幅回路３２を増幅状態にすると、電荷検出増幅回路３１で変換されたノイズを含んだ電圧信号が信号増幅回路３２に入力されることになる。ここで、信号増幅回路３２は、ノイズを含んだ電荷検出増幅回路３１で変換された電圧信号から、信号増幅回路３２の初期化状態で蓄積された電気信号の差分を取ったものを出力する。したがって、信号増幅回路３２は、電荷検出増幅回路３１で変換されたノイズを含んだ電圧信号からノイズを除去することができ、電荷検出増幅回路３１から出力されたアナログの電圧信号に含まれノイズについての影響を低減させることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【実施例３】
【００６２】
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に係る電荷検出部を示すブロック図であり。図８は実施例３に係るＸ線検出制御部の制御とＡ／Ｄ変換器に電圧信号が入力されるタイミングを説明する図である。なお、上述した実施例１および２と同様の構成については、詳細な説明を省略する。
【００６３】
実施例３の電荷検出部３０は、図７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、電圧信号に変換する電荷検出増幅回路３１と、この電荷検出増幅回路３１で変換された電圧信号のうち、高周波帯域成分の信号の通過を制限するローパスフィルタ３４と、ローパスフィルタ３４の一部であるコンデンサと結合し、当該ローパスフィルタ３４を通過した各電圧信号を増幅する信号増幅回路３２と、信号増幅回路３２を初期化状態および増幅状態のいずれかの状態にさせる制御を行うＸ線検出制御部１２と、信号増幅回路３２で増幅された各電圧信号をサンプリングし所定の時間において保持し、出力するサンプルホールド回路３３とを備えている。
【００６４】
さらに、サンプルホールド回路３３は、信号増幅回路３２で増幅され、ローパスフィルタ３４で高周波ノイズが除去された電圧信号を入力し、この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（ホールド）し、安定した状態の電圧信号をマルチプレクサ３６に出力するものである。なお、上述した、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。
【００６５】
次に、この実施例３のＸ線撮像装置におけるＸ線検出制御部の制御とＡ／Ｄ変換器に電圧信号が入力されるタイミングについて図８を用いて説明する。
【００６６】
まず、図８において、Ｘ線検出制御部１２は、ｔ０からｔ１までの期間において、アンプアレイ部１４の電荷検出増幅回路３１および信号増幅回路３２にアンプ動作信号（図５ではＨレベルの信号）を出力し、電荷検出増幅回路３１のＳＷ１および信号増幅回路３２のＳＷ２を導通状態にすることで、電荷検出増幅回路３１および信号増幅回路３２の初期化（リセット）が行われる。その後、ｔ１の時点になると、Ｘ線検出制御部１２は、電荷検出増幅回路３１のＳＷ１に対しては、Ｌレベルのアンプ動作信号を出力し、電荷検出増幅回路３１のＳＷ１を遮断状態とさせ、初期化状態を解除される。さらに、ｔ２の時点になると、Ｘ線検出制御部１２は、電荷検出増幅回路３１のＳＷ２に対しても、Ｌレベルのアンプ動作信号を出力し、信号増幅回路３２のＳＷ２を遮断状態とさせ、初期化状態が解除（増幅状態）させる。つまり、電荷検出増幅回路３１および信号増幅回路３２は、データ線ＤＬ１〜ＤＬ５を介して入力する電荷信号を蓄積することが可能な状態となる。
【００６７】
次に、Ｘ線検出制御部１２は、ｔ３からｔ４までの期間において、各サンプルホールド回路３３に信号増幅回路３２から出力されるノイズのみの電圧信号をサンプリングさせる制御を行い、ｔ３の時点での電圧信号の値をホールドさせて、マルチプレクサ３６に出力する。さらに、マルチプレクサ３６は、ｔ４からｔ５までの期間において、スイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つを順次ＯＮ状態に切替る動作を行い、各電圧信号（ＣＨ１〜ＣＨ５）の一つずつを束ねた時分割信号としてＡ／Ｄ変換器４に出力する。さらに、Ａ／Ｄ変換器４では、アナログの時分割信号の各電圧信号をデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換する。
【００６８】
同様に、Ｘ線検出制御部１２は、ｔ６からｔ７までの期間において、各サンプルホールド回路３３に信号増幅回路３２から出力されるノイズのみの電圧信号をサンプリングさせる制御を行い、ｔ６の時点での電圧信号の値をホールドさせて、マルチプレクサ３６に出力する。また、マルチプレクサ３６は、ｔ７からｔ９までの期間において、スイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つを順次ＯＮ状態に切替る動作を行い、各電圧信号（ＣＨ１〜ＣＨ５）の一つずつを束ねた時分割信号としてＡ／Ｄ変換器４に出力する。さらに、Ａ／Ｄ変換器４では、アナログの時分割信号の各電圧信号をデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換する。
【００６９】
次に、Ｘ線検出制御部１２は、ｔ８からｔ１０までの期間において、Ｘ線検出素子１１の横列毎の、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬ５のいずれか一つを動作させるゲート動作信号を出力する。さらに、この動作されたゲート線に対応したＸ線検出素子１１（例えば、５つ）で検出された電荷信号がアンプアレイ部１４に入力し、さらに、アンプアレイ部１４の電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換され、信号増幅回路３２で増幅され、サンプルホールド回路３３に入力される。
【００７０】
したがって、ｔ６からｔ７までの期間において、各サンプルホールド回路３３でサンプリングされ時分割信号は、Ｘ線検出制御部１２がゲート動作信号を出力しているｔ８からｔ１０までの期間のうち、ｔ７からｔ９までの期間において、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換される。
【００７１】
次に、Ｘ線検出制御部１２は、ｔ１１からｔ１２までの期間において、サンプルホールド回路３３に、このサンプルホールド回路３３に入力されている、Ｘ線管１からＸ線が被検体Ｍに照射され、Ｘ線検出素子１１で検出され、電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換されたノイズを含んだ電圧信号をサンプリングして、ｔ１１の時点での電圧信号の値をホールドさせて、マルチプレクサ３６に出力される。また、マルチプレクサ３６は、ｔ１２からｔ１３までの期間において、スイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つを順次ＯＮ状態に切替る動作を行い、各電圧信号（ＣＨ１〜ＣＨ５）の一つずつを束ねた時分割信号としてＡ／Ｄ変換器４に出力する。さらに、Ａ／Ｄ変換器４では、アナログの時分割信号の各電圧信号をデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換する。
【００７２】
同様にして、Ｘ線検出制御部１２は、ｔ１４からｔ１５までの期間において、サンプルホールド回路３３で入力した電圧信号をサンプリングして、ｔ１４の時点での電圧信号の値をホールドさせて、マルチプレクサ３６に出力される。また、マルチプレクサ３６は、ｔ１５からｔ１６までの期間において、スイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つを順次ＯＮ状態に切替る動作を行い、各電圧信号（ＣＨ１〜ＣＨ５）の一つずつを束ねた時分割信号としてＡ／Ｄ変換器４に出力する。さらに、Ａ／Ｄ変換器４では、アナログの時分割信号の各電圧信号をデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換する。また、ｔ１７の時点でＸ線検出制御部１２は、アンプアレイ部１４の電荷検出増幅回路３１および信号増幅回路３２にアンプ動作信号を出力する。
【００７３】
上述したようにＸ線撮像装置によれば、Ｘ線検出器３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、この電圧信号は、ローパスフィルタ３４を通過し、信号増幅回路３２で各電圧信号を増幅する。また、サンプルホールド回路３３は、信号増幅回路３２で増幅された各電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持し、マルチプレクサ３６に出力する。マルチプレクサ３６は、サンプルホールド回路３３で保持された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷検出増幅回路３１のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器４では、マルチプレクサ３６から出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの、時分割信号の各電圧信号に変換され、この各電圧信号を用いて、演算部３７で演算が行われる。
【００７４】
ここで、Ｘ線検出制御部１２は、Ｘ線検出素子１１に対して電荷信号を出力させる制御を行い、さらに、演算部３７は、Ｘ線検出制御部１２がＸ線検出素子１１に対して制御を開始する直前に、サンプルホールド回路３３で保持された各電圧信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号であるオフセット信号と、Ｘ線検出制御部１２が前記Ｘ線検出素子１１に対して制御を終了した直後に、サンプルホールド回路３３で保持された各電圧信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号である主信号と、を入力し、当該Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの時分割信号の各電圧信号において、全ての主信号の電圧信号から全てのオフセット信号の電圧信号を減算する。
【００７５】
したがって、複数の信号増幅回路３２とマルチプレクサ３６との間にサンプルホールド回路３３が備えられているので、Ｘ線検出制御部１２がＸ線検出素子１１に対して制御を開始する直前に、サンプルホールド回路３３で保持された各電圧信号に基づいて、Ａ／Ｄ変換器４でデジタルの各電圧信号に変換することができる。つまり、Ａ／Ｄ変換器４は、Ｘ線検出制御部１２がＸ線検出素子１１に対して制御を開始した後から終了するまで期間においても、サンプルホールド回路３３で保持された各電圧信号をデジタルの各電圧信号に変換することができる。したがって、動作が多重化（パイプライン化）され、Ｘ線検出制御部１２がＸ線検出素子１１に対して制御を開始した後から終了するまで期間を有効に利用することができ、Ａ／Ｄ変換器４での処理を迅速に行うことができる。
【００７６】
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。
【００７７】
（１）上述した実施例１から３において、Ｘ線検出制御部１２は、図２で示されるマルチプレクサ３６のスイッチＳ１〜Ｓ５のいずれか一つを順次ＯＮ状態に切換える動作を２回繰り返す制御を行うようにしていたが、２回以外の複数回繰り返す制御を行うようにしてもよい。
【００７８】
（２）上述した実施例１から３において、２つの時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングで２回のサンプリングが行われるようにしていたが、２回以外の複数のサンプリングを行うようにしてもよい。
【００７９】
（３）上述した実施例２および３において、ローパスフィルタ３４の入力コンデンサＣＳ１と信号増幅回路３２とで、信号増幅回路３２は、電荷検出増幅回路３１で変換されたノイズを含んだ電圧信号からノイズの除去のみを行い、演算部３７での演算によるノイズ除去を行わないようにしてもよい。つまりアナログ信号におけるノイズ除去を行い、デジタル信号におけるイズ除去を行わない場合においても、電荷検出増幅回路３１から出力されたアナログの電圧信号に含まれノイズについての影響を低減させることができ、精度の高い画像を得ることができる。
【００８０】
（４）上述した実施例１から３において、オフセット信号における各電圧信号の変動が小さい場合には、Ａ／Ｄ変換器４は、オフセット信号における各電圧信号のサンプリングを行わず、主信号における各電圧信号のサンプリングのみを行うようにしてもよい。
【００８１】
（５）上述した実施例３の保持手段は、制御信号の立ち上がりのタイミングで入力されたアナログ信号をホールドするサンプルホールド回路３３として説明したが、制御信号の立ち下がりのタイミングで入力されたアナログ信号をホールドするトラックホールド回路を用いるようにしてもよい。
【００８２】
（６）上述した実施例１から３において、演算手段で用いられる演算において、各電圧信号において、単純平均を行うような処理をしていたが、単純加算するようにしてもよい。また、演算手段において、主信号およびオフセット信号に周波数処理（重み付け処理）を行うようにしてもよい。
【００８３】
（７）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。
【００８４】
（８）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。
【００８５】
（９）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。
【００８６】
（１０）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。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【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】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１に係るＸ線検出制御部の制御とＡ／Ｄ変換器に電圧信号が入力されるタイミング図である。
【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に係る電荷検出部を示すブロック図。
【図８】実施例３に係るＸ線検出制御部の制御とＡ／Ｄ変換器に電圧信号が入力されるタイミング図である。
【符号の説明】
【００８８】
４  …Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段）
１１…Ｘ線検出素子（検出手段）
１２…Ｘ線検出制御部（第１の制御手段、第２の制御手段、第３の制御手段）
３１…電荷検出増幅回路（電荷電圧変換手段）
３２…信号増幅回路（信号増幅手段）
３３…サンプルホールド回路（保持手段）
３４…ローパスフィルタ
３６…マルチプレクサ
３７…演算部（演算手段）
【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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