CN104954705A - 成像装置和成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及成像装置和成像系统。一种成像装置包括：产生电荷的像素；对从像素传送的电荷进行积分的积分放大器；低通滤波器，积分放大器的输出被供给到所述低通滤波器并且所述低通滤波器的时间常数是可变的；分别采样和保持从像素向积分放大器传送电荷之前和之后的低通滤波器的输出的第一和第二采样和保持电路；输出由第一和第二采样和保持电路保持的信号之间的差值的差动电路；以及，改变时间常数的控制电路。控制电路在通过第一采样和保持电路的采样结束之后减小时间常数，并且在通过第二采样和保持电路的采样的中途增加时间常数。

Description

成像装置和成像系统
技术领域
本发明涉及成像装置和成像系统。
背景技术
日本专利No.4619640提出了用透过被照体的诸如X射线的放射线照射并且产生与被照体有关的图像信号的放射线成像装置。在该放射线成像装置的像素处产生的电荷被传送到积分放大器并且被积分。为了从积分放大器的输出去除低频率噪声，放射线成像装置通过使用两个采样和保持电路在积分放大器的输出上执行相关双重采样(CDS)。并且，为了从积分放大器的输出去除高频率噪声，放射线成像装置在积分放大器与采样和保持电路之间具有低通滤波器。日本专利No.4448042也提出具有类似的构成的放射线成像装置。
发明内容
在日本专利No.4619640和日本专利No.4448042中的放射线成像装置中，低通滤波器的时间常数暂时减小，使得积分放大器的输出的响应很快稳定化。但是，在这些放射线成像装置中，低通滤波器的时间常数仅在积分放大器的复位动作期间减小，因此，不能充分地缩短读出像素信号的总体动作。本发明的一个方面提供有利于缩短成像装置中的像素信号的读出的技术。
根据一些实施例，提供一种成像装置。所述成像装置包括：产生电荷的像素；对从像素传送的电荷进行积分的积分放大器；低通滤波器，积分放大器的输出被供给到所述低通滤波器并且所述低通滤波器的时间常数是可变的；采样和保持从像素向积分放大器传送电荷之前的低通滤波器的输出的第一采样和保持电路；采样和保持从像素向积分放大器传送电荷之后的低通滤波器的输出的第二采样和保持电路；输出由第一采样和保持电路保持的信号与由第二采样和保持电路保持的信号之间的差值的差动电路；和改变低通滤波器的时间常数的控制电路。控制电路在通过第一采样和保持电路的采样结束之后减小低通滤波器的时间常数，并且在通过第二采样和保持电路的采样的中途增加低通滤波器的时间常数。
从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1是示出根据一些实施例的放射线成像装置的示例性构成的框图。
图2是示出图1中的放射线成像装置中的列放大器的示例性构成的等价电路图。
图3是示出图1中的放射线成像装置的示例性动作的定时图。
图4是详细示出图3中的动作的一部分的定时图。
图5是示出流过图1中的驱动线的控制信号的变化的示图。
图6是示出在图2中的列放大器中产生的噪声的定时图。
图7是示出图1中的放射线成像装置的另一示例性动作的定时图。
图8是示出图1中的放射线成像装置的另一示例性动作的定时图。
图9是示出图1中的放射线成像装置中的列放大器的另一示例性构成的等价电路图。
图10是示出图1中的放射线成像装置的另一示例性动作的定时图。
图11是示出根据一些实施例的放射线成像系统的构成的框图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。在所有的各实施例中，赋予类似的要素相同的附图标记，并且将省略重复的描述。可适当地改变或组合实施例。本发明一般适用于产生与具有特定波长范围的入射电磁波对应的图像的成像装置。以下，作为示例性的成像装置，描述产生与包含X射线等的放射线对应的图像的放射线成像装置。
将参照图1中的框图描述根据一些实施例的放射线成像装置100的构成。例如，放射线成像装置100包含像素阵列110、驱动电路120、读出电路130、控制电路140和电源电路150。控制电路140向驱动电路120和读出电路130供给各种控制信号，并且控制它们的动作。电源电路150供给用于像素阵列110、驱动电路120、读出电路130和控制电路140的动作的电压。
像素阵列110包含多个转换元件S11～S33和多个薄膜晶体管T11～T33。一对的一个转换元件和一个薄膜晶体管构成一个像素，并且，在像素阵列110中二维阵列状布置多个像素。在一些情况下，像素阵列110也被称为区域传感器。虽然像素阵列110在图1中的例子中具有3×3个像素，但像素的布置不限于此。
转换元件S11～S33将具有特定波长范围的入射电磁波转换成电荷，并且存储该电荷。要通过转换元件S11～S33转换的电磁波可以是入射到放射线成像装置100的放射线，或者可以是作为入射到放射线成像装置100的放射线被闪烁体(未示出)转换的结果获得的可见光。转换元件S11～S33可以是PIN型转换元件，或者可以是MIS型转换元件。从电源电路150向转换元件S11～S33的一端供给偏置电压，并且，转换元件S11～S33的另一端通过薄膜晶体管T11～T33与信号线Sig1～Sig3连接。
通过驱动线Vg1～Vg3从驱动电路120向薄膜晶体管T11～T33的栅极供给控制信号。根据从驱动电路120供给的控制信号，在接通状态和关断状态之间切换薄膜晶体管T11～T33。当薄膜晶体管T11～T33处于接通状态时，存储于转换元件S11～S33中的电荷被传送到信号线Sig1～Sig3。当薄膜晶体管T11～T33处于关断状态时，电荷保持存储于转换元件S11～S33中。也就是说，薄膜晶体管T11～T33作为传送晶体管动作，或者，更一般地，作为传送开关动作。
从转换元件S11～S33传送到信号线Sig1～Sig3的电荷被传送到读出电路130。具体而言，从转换元件S11～S33传送的电荷被传送到读出电路130中的列放大器CA1～CA3。列放大器CA1～CA3将电荷转换成电压并且将其供给到多路复用器MP。多路复用器MP依次将从列放大器CA1～CA3供给的信号供给到差动电路Df。差动电路Df获得从多路复用器MP供给的两个信号之间的差值，并且将其供给到AD转换器ADC。AD转换器ADC将供给的模拟信号转换成数字信号并且输出它。
下面，将参照图2中的等价电路图描述图1中的列放大器CA1的构成。虽然在图2中示出列放大器CA1，但列放大器CA2和CA3也具有类似的构成。列放大器CA1具有积分放大器IA、低通滤波器LPF、第一采样和保持电路SH1、以及第二采样和保持电路SH2。
例如，积分放大器IA具有运算放大器OP、电容器Cf和开关SWr。对于列放大器CA1的输入即从各像素传送的电荷信号被供给到运算放大器OP的第一输入端子。基准电压Vref被供给到运算放大器OP的第二输入端子。运算放大器OP的输出端子与低通滤波器LPF连接。
积分放大器IA在电容器Cf中存储从像素传送的电荷，将存储的电荷转换成电压并且输出它。积分放大器IA的增益由电容器Cf的电容值确定。开关SWr的接通状态和关断状态由从控制电路140供给的控制信号RST控制。当开关SWr处于接通状态时，电容器Cf的两端皆被短路，并且，两端的电压变得等于基准电压Vref，并且，存储于电容器Cf中的电荷被复位。存储于电容器Cf中的电荷的复位将被称为积分放大器IA的复位。当开关SWr处于关断状态时，根据从像素传送的电荷在电容器Cf中存储电荷。
在图2中的例子中，积分放大器IA包含一个电容器Cf。但是，积分放大器IA可被配置为包含多个电容器，以能够选择与运算放大器OP连接的电容器。该配置使得能够在通过具有不同的成像条件的多种成像技术使用放射线成像装置100的情况下对各成像技术设定适当的增益。
低通滤波器LPF具有电阻器Rf、三个开关SWf、SWs1和SWs2以及两个电容器Ch1和Ch2。积分放大器IA的输出被供给到低通滤波器LPF。通过低通滤波器LPF从积分放大器IA的输出去除高频率分量。电容器Ch1的电容值和电容器Ch2的电容值可相等。
开关SWs1的接通状态和关断状态由从控制电路140供给的控制信号SMP1控制。当开关SWs1处于接通状态时，电阻器Rf和电容器Ch1相互连接，并且，电阻器Rf和电容器Ch1构成低通滤波器。当开关SWs1处于关断状态时，在电容器Ch1中保持该低通滤波器的输出。也就是说，开关SWs1和电容器Ch1构成第一采样和保持电路SH1。
开关SWs2的接通状态和关断状态由从控制电路140供给的控制信号SMP2控制。当开关SWs2处于接通状态时，电阻器Rf和电容器Ch2相互连接，并且，电阻器Rf和电容器Ch2构成低通滤波器。当开关SWs2处于关断状态时，在电容器Ch2中保持该低通滤波器的输出。也就是说，开关SWs2和电容器Ch2构成第二采样和保持电路SH2。
开关SWf的接通状态和关断状态由从控制电路140供给的控制信号LPF控制。当开关SWf处于接通状态时，电阻器Rf的两端均被短路。当开关SWf处于关断状态时，电阻器Rf的两端均不被短路。通过开关SWf的接通状态和关断状态之间的切换改变低通滤波器LPF的时间常数。
例如，将检查开关SWs1处于关断状态、开关SWs2处于接通状态、并且电阻器Rf和电容器Ch2构成低通滤波器的情况。在以下的描述中，电阻器Rf的电阻值为rf，电容器Ch2的电容值为ch2，并且，开关SWf处于接通状态时的开关SWf的电阻值为ron。
在这种情况下，开关SWf处于接通状态时的低通滤波器LPF的时间常数τ1由下式给出。
τ1＝{ron×rf/(ron+rf)}×ch2
假定ron<<rf，那么τ1由下式近似。
τ1≈ron×ch2
另一方面，开关SWf处于关断状态时的低通滤波器LPF的时间常数τ2由下式给出。
τ2＝rf×ch2
例如，当rf＝50kΩ且ron＝5Ω时，τ2/τ1≈10000。因此，低通滤波器LPF的时间常数是可变的。
这里，τ1是开始通过第二采样和保持电路SH2的采样之前的低通滤波器的时间常数，τ2是紧接着第二采样和保持电路SH2开始采样之后的低通滤波器的时间常数。虽然在图2中的例子中一个低通滤波器LPF由两个采样和保持电路SH1和SH2构成，但单独的电阻器可与相应的采样和保持电路连接，并且，可以构成单独的低通滤波器。并且，虽然采样和保持电路SH1和SH2在图2中的例子中构成低通滤波器LPF的一部分，但低通滤波器LPF以及采样和保持电路SH1和SH2可由单独的电路元件构成。
下面，将参照图3中的定时图描述放射线成像装置100的动作。在图3中，“曝光按钮”表示给出将放射线成像装置100暴露到放射线的指令的定时。“放射线”表示存在照射放射线成像装置100的放射线。RST、SMP1和SMP2分别表示从控制电路140向开关SWr、SWs1和SWs2供给的控制信号。Vg1～Vg3分别表示流过驱动线Vg1～Vg3的控制信号。ADCLK表示供给到AD转换器ADC的时钟。ADOUT表示来自AD转换器ADC的输出。
处于等待放射线曝光的状态的控制电路140依次将供给到驱动线Vg1～Vg3的控制信号切换到高电平，并且依次接通薄膜晶体管T11～T33(图3中的“像素复位动作”)。作为该像素复位动作的结果，由于在转换元件S11～S33内产生的暗电流产生的电荷被放电，并且，像素被复位。
在放射线曝光按钮被按压时，控制电路140使供给到驱动线Vg1～Vg3的控制信号保持在低电平(图3中的“存储动作”)。薄膜晶体管T11～T33由此保持在关断状态，并且，与透过被照体的放射线对应的电荷存储于转换元件S11～S33中。
在放射线曝光结束时，控制电路140读出存储于转换元件S11～S33中的电荷(图3中的“读出动作”)。首先，控制电路140将控制信号RST切换到高电平，并且接通开关SWr。因此，积分放大器IA被复位。在积分放大器IA被复位之后，控制电路140将控制信号SMP1转换到高电平并且接通开关SWs1。电阻器Rf和电容器Ch1由此构成低通滤波器，并且，第一采样和保持电路SH1开始通过该低通滤波器的积分放大器IA的输出的采样。然后，控制电路140将控制信号SMP1转换到低电平并且关断开关SWs1。第一采样和保持电路SH1由此结束采样，并且，低通滤波器LPF在该时间点的输出保持于电容器Ch1中。
然后，控制电路140将供给到驱动线Vg1的控制信号切换到高电平并且接通薄膜晶体管T11～T33。存储于转换元件S11～S33中的电荷由此被传送到列放大器CA1～CA3并且保持于各积分放大器IA中。
随后，控制电路140将控制信号SMP2切换到高电平并且接通开关SWs2。电阻器Rf和电容器Ch2由此构成低通滤波器，并且，第二采样和保持电路SH2开始通过该低通滤波器的积分放大器IA的输出的采样。然后，控制电路140将控制信号SMP2切换到低电平并且关断开关SWs2。第二采样和保持电路SH2由此结束采样，并且，低通滤波器LPF在该时间点的输出保持于电容器Ch2中。
在该时间点处，电容器Ch1保持传送像素的电荷之前的积分放大器IA的输出，并且，电容器Ch2保持传送像素的电荷之后的积分放大器IA的输出。然后，差动电路Df计算这些输出之间的差值，并且将其作为像素信号供给到AD转换器ADC。也就是说，通过差动电路Df执行相关双重采样(CDS)。作为相关双重采样的结果，从积分放大器IA的输出去除低频率噪声。也通过上述的低通滤波器LPF从积分放大器IA的输出去除高频率噪声。然后，也对驱动线Vg2和Vg3执行类似的处理。
下面，将参照图4中的定时图详细描述图3中的定时图中的读出动作的一部分。在图4中，LPF表示从控制电路140供给到开关SWf的控制信号。OE表示从控制电路140供给到驱动电路120的控制信号。驱动电路120在控制信号OE处于高电平时将供给到驱动线Vg1的控制信号设定于高电平，并且在控制信号OE处于低电平时将供给到驱动线Vg1的控制信号设定于低电平。也就是说，控制信号OE处于高电平期间的时间段是电荷传送时段。LPFOut表示从低通滤波器LPF的输出观察的响应。其它的符号与图3相同。
在通过第一采样和保持电路SH1的采样在时间t3处结束之后，控制电路140将供给到开关SWf的控制信号LPF切换到高电平并且减小低通滤波器LPF的时间常数。然后，控制电路140在通过第二采样和保持电路SH2的采样的中途在时间t5处将供给到开关SWf的控制信号LPF切换到低电平并且增加低通滤波器LPF的时间常数。在图4中的例子中，控制电路140与在时间t4处将控制信号OE切换到低电平同时地、即与从像素传送电荷的时间段的结束同时地减小低通滤波器LPF的时间常数。因此，通过在通过第二采样和保持电路SH2的采样期间减小低通滤波器LPF的时间常数，缩短在完成低通滤波器LPF的输出中的响应之前花费的时间。可因此缩短通过第二采样和保持电路SH2的采样所花费的时间。
低通滤波器LPF的时间常数的减小可继续，直到完成积分放大器IA的响应。例如，在电荷传送时段结束且薄膜晶体管T11～T33被关断之后，如果在完成积分放大器IA的响应之前增加低通滤波器LPF的时间常数，那么低通滤波器LPF的输出中的响应如图4中的虚线所示。与由实线表示的响应相比，由虚线表示的响应在响应收敛之前花费更长的时间，并且，采样花费的时间也因此变得更长。
如图4所示，假定从电荷传送时段结束到低通滤波器LPF的时间常数增加的时间段(即，t5-t4)为T1。电荷传送时段结束之后的积分放大器IA的响应受流过驱动线Vg1～Vg3的控制信号影响。出于这种原因，可以在考虑流过驱动线Vg1～Vg3的控制信号的同时确定时间段T1。
图5是关注放射线成像装置100中的驱动线Vg1和信号线Sig1～Sig3的框图。由于由驱动线Vg1的布线电阻和驱动线Vg1与信号线Sig1～Sig3之间的寄生电容形成的低通滤波器的影响，因此从驱动电路120供给到驱动线Vg1的脉冲控制信号的高频率分量被去除。流过驱动线Vg1的控制信号通过驱动线Vg1与信号线Sig1～Sig3之间的寄生电容被传送到信号线Sig1～Sig3。该传送的信号影响积分放大器IA。因此，时间段T1被确定为比到流过驱动线Vg1的信号充分响应且稳定化为止所花费的时间长。
例如，假定驱动线Vg1的布线电阻为Rvg且驱动线Vg1与信号线Sig1之间的寄生电容的电容值为Cvg，那么时间段T1可被确定为满足T1>Rvg×Cvg×2。驱动线Vg1的布线电阻可以是驱动线Vg1的从驱动电路120到驱动线Vg1与信号线Sig1之间的相交部分的部分的电阻值。当T1＝Rvg×Cvg×5时，在经过时间段T1之后，积分放大器IA的输出为接通薄膜晶体管T11的时间点时的约0.7％。
在将时间段T1设定得短的情况下，第二采样和保持电路SH2在响应不足的状态下结束采样，并且，未完成的响应在像素信号中表现为偏移。因此，时间段T1可缩短到该偏移不使放射线成像装置100的动态范围变窄和影响其性能的程度。产生的偏移依赖于在接通薄膜晶体管T11～T33时流过驱动线Vg1～Vg3的信号的波高以及驱动线Vg1～Vg3与信号线Sig1～Sig3之间的寄生电容。并且，所述偏移依赖于电容器Cf的电容值和高电平的控制信号同时流过的驱动线Vg1～Vg3的线的数量。因此，可在考虑这些值的同时确定时间段T1。
当积分放大器IA的增益较高时，通过改变低通滤波器LPF的时间常数来缩短采样时间更有效。这是由于，一般地，当积分放大器IA的增益高时，放射线成像等中的图像读取时段在许多情况下相对地短，并且，另外，如果积分放大器IA的增益高，那么由于薄膜晶体管T11～T33的接通和关断导致的输出的变化变大。出于这种原因，当带着不足的响应执行采样时，偏移的绝对量变大。
控制电路140在通过第二采样和保持电路SH2的采样的中途增加低通滤波器LPF的时间常数。具体而言，控制电路140根据从传送时段结束起经过的预先确定的时间段(图4中的T1)增加低通滤波器LPF的时间常数。可由此减少包含于像素信号中的噪声。将参照图6描述其原理。图6是关注图4中的定时图的一部分的示图。在图6中，IntOut_n代表从积分放大器IA输出的噪声，并且，LPFOut_n代表由于积分放大器IA的噪声的影响在电容器Ch2中出现的信号。
在复位在时间t2处结束之后，积分放大器IA输出各种频率的噪声。该噪声的来源包含信号线Sig1～Sig3的热噪声和积分放大器IA的电路元件的噪声等。在图6中，出于简化描述的目的，假定积分放大器IA输出固定频率的噪声。在控制电路140在时间t4处减小低通滤波器LPF的时间常数时，如图6中的实线所示，然后在低通滤波器LPF的输出中观察到与从积分放大器IA输出的噪声相同的噪声。如图6所示，假定增加低通滤波器LPF的时间常数的定时(时间t5)与在低通滤波器LPF的输出中观察到的噪声的峰值重叠。在这种情况下，从时间t5以后，从噪声的峰值开始，产生噪声由于低通滤波器LPF而衰减的响应。因此，从增加低通滤波器LPF的时间常数直到通过第二采样和保持电路SH2的采样结束为止的时间段T2(即，t6-t5)被设定为使得该噪声充分减少。
在不减小低通滤波器LPF的时间常数的情况下(即，在开关SWf恒定地处于关断状态的情况下)，在电容器Ch2中观察的噪声如图6中的虚线所示。出于这种原因，如果时间段T2短，那么带着不足的响应执行采样，并且，噪声增加。
时间段T2可通过噪声量和从时间t5以后的低通滤波器LPF的时间常数(上述的τ2)确定。例如，可通过以各种方式改变时间段T2并且测量噪声增加量，在实验上确定不影响放射线成像装置100的性能的值。作为替代方案，可如下面描述的那样定性地确定时间段T2。
假定来自像素的噪声为Ns，在开关SWf处于关断状态中时测量的积分放大器IA和信号线Sig1中的噪声为Namp1，且在开关SWf处于接通状态中时测量的积分放大器IA和信号线Sig1中的噪声为Namp2。还假定第二采样和保持电路SH2的下游的电路中的噪声为NADC。在这种情况下认为噪声的增加是由于Namp2被原样输出导致的。出于这种原因，系统中的噪声Nall的总量由下式给出。
Nall 2＝Ns 2+Namp1 2+Namp2 2×G2+NADC 2
这里，G是从时间t5以后的噪声的衰减量，并且它可代表G＝exp(-n)(这里，n是自然数)。
例如，当如上面描述的那样改变低通滤波器LPF的时间常数的情况下的总噪声比不改变时间常数的情况下的总噪声仅大1％时，以下的关系成立。
1.012＝(Ns 2+Namp1 2+Namp2 2×G2+NADC 2)/(Ns 2+Namp1 2+NADC 2)
该式可被转变为G2＝(Ns 2+Namp1 2+NADC 2)×0.0201/Namp2 2。
可通过在开关SWf保持于关断状态的状态中测量噪声来获取(Ns 2+Namp1 2+NADC 2)。可从开关SWf保持在关断状态的状态中的噪声和开关SWf保持在接通状态的状态中的噪声计算Namp2 2。
例如，假定Ns＝100、Namp1＝200、Namp2＝220和NADC＝50，G＝0.148。因此，n＝1.9。然后，可通过将为时间常数τ2的1.9倍的时间段设定为T2来实现目标噪声量。例如，如果τ2＝10μs，那么时间段T2被设定为19μs。一般地，时间段T2可被设定为使得T2<3×τ2。
下面，将参照图7和图8中的定时图描述放射线成像装置100的其它示例性动作。图7和图8中的动作在改变低通滤波器LPF的时间常数的定时上与图4中的动作不同，并且，其它的点可以相类似。在图7中的动作中，在通过第一采样和保持电路SH1的采样结束之后，控制电路140在电荷传送时段中减小低通滤波器LPF的时间常数。在图8中的动作中，在通过第一采样和保持电路SH1的采样结束之后，控制电路140在通过第二采样和保持电路SH2的采样的中途减小低通滤波器LPF的时间常数。在任意的情况下，可缩短通过第二采样和保持电路SH2的采样所花费的时间。
并且，在上述动作中的任一个中，时间t1处的控制信号RST的上升不必与控制信号SMP1的上升同时，并且，可在开关SWr处于接通状态的状态中接通开关SWs1。并且，可在开关SWr处于接通状态的状态中接通开关SWs2。
下面，将参照图9描述列放大器CA1的另一示例性构成。图9在低通滤波器LPF具有多个电阻器Rf1～Rf4和与各电阻器连接的多个开关SWf1～SWf4上与图2中的例子不同，并且，其它的点可以类似。包含于低通滤波器LPF中的电阻器的数量不限于四个。控制电路140可通过改变开关SWf0～SWf4中的要接通的开关在三个或更多个步骤中改变低通滤波器LPF的时间常数。例如，控制电路140可根据诸如像素阵列110的动作速度的成像条件切换低通滤波器LPF在各时间点处的时间常数的值。
下面，将参照图10中的定时图描述使用图9中的列放大器CA1的放射线成像装置100的示例性动作。在该示例性动作中，对开关SWf3和SWf4的控制信号恒定地处于低电平(即，不使用这些开关)，并因此省略其波形。
在积分放大器IA的复位在时间t2结束时，控制电路140在通过第一采样和保持电路SH1的采样的中途接通开关SWf2并且改变低通滤波器LPF的时间常数。低通滤波器LPF在开关SWf0和SWf1处于关断状态中且开关SWf2处于接通状态中的状态中的时间常数表示为τ3。在通过第一采样和保持电路SH1的采样在时间t3结束时，控制电路140关断开关SWf2并且恢复时间常数。低通滤波器LPF的时间常数为τ3的时间段的长度表示为T3。低通滤波器LPF在通过第一采样和保持电路SH1的采样结束时的时间常数为τ3。
随后，与电荷传送时段在时间t4结束同时地，控制电路140接通开关SWf0并且减小低通滤波器LPF的时间常数。与上述的例子同样，假定减小之后的时间常数为τ1。然后，控制电路140在时间t5a接通开关SWf1以增加低通滤波器LPF的时间常数，并在时间t5b关断SWf0以进一步增加低通滤波器LPF的时间常数。低通滤波器LPF在开关SWf0和SWf2处于关断状态中且开关SWf1处于接通状态中的状态中的时间常数由τ2表示。当时间常数为τ1时，积分放大器IA以及采样和保持电路SH1和SH2短路，并因此满足τ1<τ2和τ1≤τ3。
在完成积分放大器IA的复位之后产生的噪声包含当复位积分放大器IA时产生的kTC噪声、积分放大器IA自身的噪声和通过积分放大器IA输出的信号线的布线噪声。kTC噪声是白色噪声，其量不根据频率改变。积分放大器IA自身的噪声和通过积分放大器IA输出的信号线的布线噪声依赖于积分放大器IA的频率特性，并且，在大多数情况下，随着频率增加，噪声量趋于减少。因此，为了减少噪声，低通滤波器LPF的时间常数在该时段中被设定为大以有效地去除ktC噪声。
另一方面，在通过第二采样和保持电路SH2的采样的时间产生的噪声是积分放大器IA自身的噪声和通过积分放大器IA输出的信号线的布线噪声。因此，低通滤波器LPF的时间常数不需要被设定为比积分放大器IA的频率特性大，并且，τ2被确定为在该时间段期间获得的值。作为结果，τ2≠τ3可成立。例如，τ2<τ3可成立。因此，通过单独地确定τ2和τ3，可以在进一步减少噪声的同时增加读出速度。并且，可从时间段T1和时间段T2单独地设定时间段T3，并且，例如，T3≠T1+T2可成立。
下面，将参照图11中的框图描述根据一些实施例的放射线成像系统1100的示例性构成。放射线成像系统1100包含成像单元1110、放射线产生装置1120和控制系统1130。放射线产生装置1120包含放射线管球1121、控制放射线管球1121的放射线控制单元1122、以及在接通状态和关断状态之间切换放射线曝光的曝光开关1123。在曝光开关1123被按压时，放射线控制单元1122使放射线管球1121在预先确定的条件下执行放射线曝光。
成像单元1110包含上述的放射线成像装置100、图像取得单元1111、无线通信装置1112和电池1113。图像取得单元1111从放射线成像装置100取得图像信号并且执行必要的处理。无线通信装置1112与诸如控制系统1130的外部装置无线通信。电池1113向放射线成像装置100供给电力。当放射线成像系统1100被用于诊断成像时，像素阵列110中的像素的数量在一些情况下为2000×2000像素或更多。在大数量的像素的这种情况下，放射线成像装置100可具有多个读出电路130并且从多组信号线Sig1～Sig3中的每一个读出像素信号。成像单元1110的尺寸可以为与膜盒相近的尺寸，并且，可以在无需改造的情况下加入常规的装置。成像单元1110的重量可以为约3kg以具有便携性，并且容易将其携带到病房等。
控制系统1130包含与成像单元1110通信的无线通信装置1131、计算机1132和显示器1133。计算机1132具有控制成像单元1110的动作的功能、向医院中的网络传送和从医院中的网络接收与成像有关的信息的功能、控制显示器1133的画面的功能、以及对从成像单元1110获取的图像信号执行信号处理的功能。可在软件上实现这些功能，或者可通过使用专用IC或可编程IC在物理上实现这些功能。
通过上述的构成，在执行放射线曝光时，透过被照体的放射线到达成像单元1110，成像单元1110检测偏置电流的变化，并且，使像素阵列110执行存储动作以将透过被照体的放射线转换成电信号并且存储它。并且，在成像单元1110检测到放射线曝光的完成之后，图像取得单元1111从放射线成像装置100取得数字化的放射线图像信号，并且将其传送到控制系统1130。控制系统1130通过计算机1132执行适当的图像处理并然后在显示器1133上显示放射线图像。成像单元1110与控制系统1130之间的关系可以是一对一、一对多、多对一、或者多对多。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的修改方式以及等同的结构和功能。

Claims (14)

1.一种成像装置，包括：
像素，所述像素产生电荷；
积分放大器，所述积分放大器对从像素传送的电荷进行积分；
低通滤波器，积分放大器的输出被供给到所述低通滤波器并且所述低通滤波器的时间常数是可变的；
第一采样和保持电路，采样和保持从像素向积分放大器传送电荷之前的低通滤波器的输出；
第二采样和保持电路，采样和保持从像素向积分放大器传送电荷之后的低通滤波器的输出；
差动电路，输出由第一采样和保持电路保持的信号与由第二采样和保持电路保持的信号之间的差值；和
控制电路，改变低通滤波器的时间常数，
其中，控制电路在通过第一采样和保持电路的采样结束之后减小低通滤波器的时间常数，并且在通过第二采样和保持电路的采样的中途增加低通滤波器的时间常数。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中，
控制电路根据从用于从像素向积分放大器传送电荷的传送时段结束时起经过的预先确定的时间段增加低通滤波器的时间常数。
3.根据权利要求1所述的成像装置，其中，
在第二采样和保持电路开始采样之前，控制电路减小低通滤波器的时间常数。
4.根据权利要求1所述的成像装置，其中，
假定：控制电路在通过第二采样和保持电路的采样的中途增加时间常数之前的低通滤波器的时间常数为τ1、控制电路在通过第二采样和保持电路的采样的中途增加时间常数之后的低通滤波器的时间常数为τ2、并且通过第一采样和保持电路的采样结束时的低通滤波器的时间常数为τ3，
满足τ1<τ2和τ1≤τ3。
5.根据权利要求4所述的成像装置，其中，
假定：从控制电路增加低通滤波器的时间常数直到通过第二采样和保持电路的采样结束为止的时间段为T2，
满足T2<3×τ2。
6.根据权利要求4所述的成像装置，其中，
满足τ2≠τ3。
7.根据权利要求4所述的成像装置，其中，
满足τ2<τ3。
8.根据权利要求4所述的成像装置，其中，
控制电路根据成像条件切换τ1、τ2和τ3的值中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的成像装置，其中，
像素包含：
将电磁波转换成电荷的转换元件；和
根据通过驱动线供给的控制信号通过信号线向积分放大器传送转换的电荷的传送开关。
10.根据权利要求9所述的成像装置，其中，
传送开关由薄膜晶体管构成。
11.根据权利要求9所述的成像装置，其中，
假定：从用于从像素向积分放大器传送电荷的传送时段结束直到控制电路增加低通滤波器的时间常数为止的时间段为T1、驱动线的布线电阻为Rvg、并且驱动线与信号线之间的寄生电容为Cvg，
满足T1>Rvg×Cvg×2。
12.根据权利要求1所述的成像装置，
还包含将存储于积分放大器中的电荷复位的开关，
其中，在从像素向积分放大器传送电荷之前，控制电路将存储于积分放大器中的电荷复位。
13.根据权利要求1所述的成像装置，其中，
像素根据入射到成像装置的放射线产生电荷。
14.一种成像系统，包括：
根据权利要求1～13中的任一项所述的成像装置；和
用于处理通过成像装置获得的信号的信号处理单元。
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