JP2003163343A - 撮像装置および撮像システム - Google Patents
撮像装置および撮像システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基準電源回路で発生したランダムノイズ成分
に起因する撮影画像で発生するラインノイズの発生が防
止された撮像装置および撮像システムを提供する。 【解決手段】 マトリクス駆動を行うエリアセンサと、
エリアセンサの駆動のための基準電位を供給する基準電
源回路と、を備える撮影装置において、基準電位は、基
準電源回路に接続された低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１
０３を透過して供給されることを特徴とする。さらに、
低域通過フィルタのカットオフ周波数は、低域通過フィ
ルタを透過した基準電位のノイズ実効値が、エリアセン
サの画素で発生するランダムノイズ実効値の１／１０以
下となるように決定されることを特徴とする。
に起因する撮影画像で発生するラインノイズの発生が防
止された撮像装置および撮像システムを提供する。 【解決手段】 マトリクス駆動を行うエリアセンサと、
エリアセンサの駆動のための基準電位を供給する基準電
源回路と、を備える撮影装置において、基準電位は、基
準電源回路に接続された低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１
０３を透過して供給されることを特徴とする。さらに、
低域通過フィルタのカットオフ周波数は、低域通過フィ
ルタを透過した基準電位のノイズ実効値が、エリアセン
サの画素で発生するランダムノイズ実効値の１／１０以
下となるように決定されることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レントゲンなどの
撮像装置、特にエリアセンサ駆動のための基準電位を供
給する基準電源回路を備えた撮像装置および撮像システ
ムに関する。
撮像装置、特にエリアセンサ駆動のための基準電位を供
給する基準電源回路を備えた撮像装置および撮像システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】以下、従来例について図面を用いて説明
する。図９は従来例の等価回路図であり、図１０はその
駆動タイミングおよびその出力を示す図である。図９に
示すように、本従来例は検出素子としてのフォトダイオ
ードと、フォトダイオードのスイッチング素子としての
ＴＦＴとからなる画素ｐ１．１〜３．３が二次元に配列
され、マトリクス駆動によって駆動されるエリアセンサ
と、エリアセンサのＴＦＴを駆動するゲート駆動装置２
と、駆動されたＴＦＴによって出力された信号が転送さ
れる読み出し装置１と、エリアセンサおよび各装置の駆
動等のための基準電位を与える基準電源回路４と、を備
える。
する。図９は従来例の等価回路図であり、図１０はその
駆動タイミングおよびその出力を示す図である。図９に
示すように、本従来例は検出素子としてのフォトダイオ
ードと、フォトダイオードのスイッチング素子としての
ＴＦＴとからなる画素ｐ１．１〜３．３が二次元に配列
され、マトリクス駆動によって駆動されるエリアセンサ
と、エリアセンサのＴＦＴを駆動するゲート駆動装置２
と、駆動されたＴＦＴによって出力された信号が転送さ
れる読み出し装置１と、エリアセンサおよび各装置の駆
動等のための基準電位を与える基準電源回路４と、を備
える。
【０００３】各画素のＴＦＴのゲート電極は共通ゲート
ラインＶｇ１〜Ｖｇ３に接続されており、共通ゲートラ
インは、図示しないシフトレジスタなどで構成されるゲ
ート駆動装置２に接続される。各ＴＦＴのソース電極は
共通データラインｓｉｇ１〜ｓｉｇ３に接続され、アン
プ、サンプルホールド、アナログマルチプレクサなどで
構成される読み出し装置１に接続される。
ラインＶｇ１〜Ｖｇ３に接続されており、共通ゲートラ
インは、図示しないシフトレジスタなどで構成されるゲ
ート駆動装置２に接続される。各ＴＦＴのソース電極は
共通データラインｓｉｇ１〜ｓｉｇ３に接続され、アン
プ、サンプルホールド、アナログマルチプレクサなどで
構成される読み出し装置１に接続される。
【０００４】本従来例において基準電源回路４は以下の
基準電位を供給している。 ・センサバイアス電位（Ｖｓ） ・サンプルホールド基準電位（ＶＲＥＦ１） ・アンプリセット電位（ＶＲＥＦ２） ・ＴＦＴオン電位（Ｖｏｎ） ・ＴＦＴオフ電位（Ｖｏｆｆ） このうちセンサバイアス電位（Ｖｓ）は基準電源回路４
からエリアセンサに直接供給される。サンプルホールド
基準電位（ＶＲＥＦ１）は読み出し装置１のサンプルホ
ールド回路に、アンプリセット電位（ＶＲＥＦ２）は読
み出し装置１のアンプに供給される。ＴＦＴオン電位
（Ｖｏｎ）とオフ電位（Ｖｏｆｆ）はゲート駆動装置２
を介してエリアセンサに供給される。
基準電位を供給している。 ・センサバイアス電位（Ｖｓ） ・サンプルホールド基準電位（ＶＲＥＦ１） ・アンプリセット電位（ＶＲＥＦ２） ・ＴＦＴオン電位（Ｖｏｎ） ・ＴＦＴオフ電位（Ｖｏｆｆ） このうちセンサバイアス電位（Ｖｓ）は基準電源回路４
からエリアセンサに直接供給される。サンプルホールド
基準電位（ＶＲＥＦ１）は読み出し装置１のサンプルホ
ールド回路に、アンプリセット電位（ＶＲＥＦ２）は読
み出し装置１のアンプに供給される。ＴＦＴオン電位
（Ｖｏｎ）とオフ電位（Ｖｏｆｆ）はゲート駆動装置２
を介してエリアセンサに供給される。
【０００５】次いで、動作について図１０（ａ）のタイ
ミング図を用いて説明する。１行の読み出しについて説
明する。図１０（ａ）において、ＲＥＳは読み出し装置
１のアンプのリセット信号を、Ｖｇ１〜３は各共通ゲー
トラインへのゲートパルスのタイミングを、ＳＭＰＬは
読み出し装置１のサンプルホールドのサンプリングタイ
ミングを、ＣＬＫは読み出し装置１のアナログマルチプ
レクサからのアナログ同期信号をそれぞれ示す。
ミング図を用いて説明する。１行の読み出しについて説
明する。図１０（ａ）において、ＲＥＳは読み出し装置
１のアンプのリセット信号を、Ｖｇ１〜３は各共通ゲー
トラインへのゲートパルスのタイミングを、ＳＭＰＬは
読み出し装置１のサンプルホールドのサンプリングタイ
ミングを、ＣＬＫは読み出し装置１のアナログマルチプ
レクサからのアナログ同期信号をそれぞれ示す。
【０００６】アンプのリセットが行われ、次にＴＦＴが
オン（Ｖｇ１）されることにより、ｐ１．１〜ｐ３．１
のフォトダイオードの信号電荷が読み出し装置のアンプ
に転送され、サンプルホールド回路（ＳＭＰＬ）でサン
プリングされ、アナログマルチプレクサからアナログ出
力として、ＣＬＫに同期して出力される。図１０（ｂ）
はその出力を示す図である。
オン（Ｖｇ１）されることにより、ｐ１．１〜ｐ３．１
のフォトダイオードの信号電荷が読み出し装置のアンプ
に転送され、サンプルホールド回路（ＳＭＰＬ）でサン
プリングされ、アナログマルチプレクサからアナログ出
力として、ＣＬＫに同期して出力される。図１０（ｂ）
はその出力を示す図である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の撮像装置は基準電源回路を備え、センサ、ゲート駆動
装置および読み出し装置等に基準電位を供給している。
図１１は従来の撮像装置の基準電源回路の一例を示す回
路図である。センサバイアスＶｓ、ＴＦＴオフ電位Ｖｏ
ｆｆ、ＴＦＴオン電位Ｖｏｎ、アンプリセット電位ＶＲ
ＥＦ２の各基準電位をレギュレートする素子が３端子レ
ギュレータ（たとえばテキサスインスツルメント製ＴＬ
３１７など）１０２（ａ）〜１０２（ｄ）で構成され
る。
の撮像装置は基準電源回路を備え、センサ、ゲート駆動
装置および読み出し装置等に基準電位を供給している。
図１１は従来の撮像装置の基準電源回路の一例を示す回
路図である。センサバイアスＶｓ、ＴＦＴオフ電位Ｖｏ
ｆｆ、ＴＦＴオン電位Ｖｏｎ、アンプリセット電位ＶＲ
ＥＦ２の各基準電位をレギュレートする素子が３端子レ
ギュレータ（たとえばテキサスインスツルメント製ＴＬ
３１７など）１０２（ａ）〜１０２（ｄ）で構成され
る。
【０００８】しかしながら、シリーズレギュレータＩＣ
などの電源回路は、半導体のフリッカノイズや熱雑音に
起因するランダムノイズ成分を持つ。たとえば、基準電
源回路にアナログ・デバイセズのシリーズレギュレータ
ＩＣであるＡＤ７８０を用いると、ランダムノイズ成分
は約１００ｎＶ／√Ｈｚである。
などの電源回路は、半導体のフリッカノイズや熱雑音に
起因するランダムノイズ成分を持つ。たとえば、基準電
源回路にアナログ・デバイセズのシリーズレギュレータ
ＩＣであるＡＤ７８０を用いると、ランダムノイズ成分
は約１００ｎＶ／√Ｈｚである。
【０００９】従来の撮像装置では、このような基準電源
回路のランダムノイズ成分が画像のラインノイズの原因
となることがあった。図９のアンプリセット電位ＶＲＥ
Ｆ２、サンプルホールド基準電位ＶＲＥＦ１、ＴＦＴの
オフ電位Ｖｏｆｆ、センサバイアス電位Ｖｓを変動させ
た場合、図１０（ｂ）の「実際のアナログ信号」に示す
ようなラインノイズを生じる場合があった。図１０
（ｂ）の「理想的なアナログ出力」と「実際のアナログ
信号」の差がラインノイズである。このようなラインノ
イズは、エリアセンサで読み出された信号を画像として
再現する場合にスジ状に現れ、画像の品位を低下させる
場合があった。
回路のランダムノイズ成分が画像のラインノイズの原因
となることがあった。図９のアンプリセット電位ＶＲＥ
Ｆ２、サンプルホールド基準電位ＶＲＥＦ１、ＴＦＴの
オフ電位Ｖｏｆｆ、センサバイアス電位Ｖｓを変動させ
た場合、図１０（ｂ）の「実際のアナログ信号」に示す
ようなラインノイズを生じる場合があった。図１０
（ｂ）の「理想的なアナログ出力」と「実際のアナログ
信号」の差がラインノイズである。このようなラインノ
イズは、エリアセンサで読み出された信号を画像として
再現する場合にスジ状に現れ、画像の品位を低下させる
場合があった。
【００１０】特に、基準電位のノイズ成分のうち高周波
成分が、ＳＭＰＬ信号によるサンプリングによりビート
状のラインノイズとなって画質を劣化させる影響が大き
いと考えられる。Ｘ線撮像装置など、高い精度での画像
データの取得が必要とされる場合、これらのラインノイ
ズの発生は特に問題となることがあった。
成分が、ＳＭＰＬ信号によるサンプリングによりビート
状のラインノイズとなって画質を劣化させる影響が大き
いと考えられる。Ｘ線撮像装置など、高い精度での画像
データの取得が必要とされる場合、これらのラインノイ
ズの発生は特に問題となることがあった。
【００１１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、基準電位を供給する基準電源回路で発生したラン
ダムノイズ成分によるラインノイズの発生が防止された
撮像装置および撮像システムを提供することを目的とす
る。
あり、基準電位を供給する基準電源回路で発生したラン
ダムノイズ成分によるラインノイズの発生が防止された
撮像装置および撮像システムを提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、マトリクス駆動を行うエリアセンサ
と、前記エリアセンサの駆動のための基準電位を供給す
る基準電源回路と、を備える撮影装置において、前記基
準電位は、前記基準電源回路に接続された低域通過フィ
ルタ（ＬＰＦ）を透過して供給されることを特徴とす
る。
めに、本発明は、マトリクス駆動を行うエリアセンサ
と、前記エリアセンサの駆動のための基準電位を供給す
る基準電源回路と、を備える撮影装置において、前記基
準電位は、前記基準電源回路に接続された低域通過フィ
ルタ（ＬＰＦ）を透過して供給されることを特徴とす
る。
【００１３】また、前記低域通過フィルタのカットオフ
周波数は、前記低域通過フィルタを透過した基準電位の
ノイズ実効値が、前記エリアセンサの画素で発生するラ
ンダムノイズ実効値の１／１０以下となるように決定さ
れることを特徴とする。
周波数は、前記低域通過フィルタを透過した基準電位の
ノイズ実効値が、前記エリアセンサの画素で発生するラ
ンダムノイズ実効値の１／１０以下となるように決定さ
れることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について詳細に説明する。
の実施形態について詳細に説明する。
【００１５】（実施形態１）図１は本実施形態の基準電
源回路の模式的等価回路図である。なお、本実施形態の
駆動タイミング等は従来例と同様のものを用いることが
できる。
源回路の模式的等価回路図である。なお、本実施形態の
駆動タイミング等は従来例と同様のものを用いることが
できる。
【００１６】本実施形態では、レギュレータＩＣ１０２
（ａ）〜１０２（ｄ）の出力に低域通過フィルタ（ＬＰ
Ｆ）回路１０３が付加されている。レギュレータＩＣ１
０２（ａ）〜１０２（ｄ）にはＤＣ／ＤＣコンバータ
（例えば図９のＤＣ／ＤＣコンバータ）やＤＣ電源等か
らのＤＣ出力１０１が出力される。レギュレータＩＣの
ランダムノイズは画像にラインノイズとして現れ、画質
を劣化させることがある。特に、高周波のノイズ成分の
影響が大きい。これはレギュレータの熱雑音の実効値が
ノイズ密度Ｎ（Ｖ／√Ｈｚ）と帯域Ｂ（√Ｈｚ）の積で
決まるためである。
（ａ）〜１０２（ｄ）の出力に低域通過フィルタ（ＬＰ
Ｆ）回路１０３が付加されている。レギュレータＩＣ１
０２（ａ）〜１０２（ｄ）にはＤＣ／ＤＣコンバータ
（例えば図９のＤＣ／ＤＣコンバータ）やＤＣ電源等か
らのＤＣ出力１０１が出力される。レギュレータＩＣの
ランダムノイズは画像にラインノイズとして現れ、画質
を劣化させることがある。特に、高周波のノイズ成分の
影響が大きい。これはレギュレータの熱雑音の実効値が
ノイズ密度Ｎ（Ｖ／√Ｈｚ）と帯域Ｂ（√Ｈｚ）の積で
決まるためである。
【００１７】すなわち、レギュレータのノイズ実効値を
低減し、ラインノイズを低下させるためには、本実施形
態のようにレギュレータ出力に低域通過フィルタ（ＬＰ
Ｆ）回路を設けることが有効である。この際、ＬＰＦの
カットオフ周波数は各基準電位に要求される応答時間に
応じて決定されることが望ましい。
低減し、ラインノイズを低下させるためには、本実施形
態のようにレギュレータ出力に低域通過フィルタ（ＬＰ
Ｆ）回路を設けることが有効である。この際、ＬＰＦの
カットオフ周波数は各基準電位に要求される応答時間に
応じて決定されることが望ましい。
【００１８】ここで言う「各基準電位に要求される応答
時間」の例として以下が挙げられる。 ・基準電源回路にＤＣ／ＤＣコンバーターなどからの電
源が供給されてから、各基準電位の電圧レベルが一定に
落ち着くまでの時間。 ・あるいはＤＣ／ＤＣコンバーターなどから電源が供給
されてから、画像取得可能になるまでの時間。 ・画像取得の間隔、すなわちフレームレート（特に図示
しない制御回路などで、センサバイアス電位Ｖｓなどの
電位を変化させる場合）あるいはＬＰＦのカットオフ周
波数がＳＭＰＬ信号の周期で決まるサンプリング周波数
よりも低い周波数であることが望ましい。具体的には、
ＬＰＦのカットオフ周波数は、フレームレートの３〜１
０倍に設定すると、ラインノイズに対して有効である。
静止画撮影（例えば、２frames/sec程度）の場合には、
ｆｃ(カットオフ周波数)＝６〜２０Ｈｚ、が好適であ
る。また、動画などフレーム数が大きくなった場合、例
えば、３０frames/sec、の場合には、ｆｃ=90〜300Ｈｚ
が好適である。
時間」の例として以下が挙げられる。 ・基準電源回路にＤＣ／ＤＣコンバーターなどからの電
源が供給されてから、各基準電位の電圧レベルが一定に
落ち着くまでの時間。 ・あるいはＤＣ／ＤＣコンバーターなどから電源が供給
されてから、画像取得可能になるまでの時間。 ・画像取得の間隔、すなわちフレームレート（特に図示
しない制御回路などで、センサバイアス電位Ｖｓなどの
電位を変化させる場合）あるいはＬＰＦのカットオフ周
波数がＳＭＰＬ信号の周期で決まるサンプリング周波数
よりも低い周波数であることが望ましい。具体的には、
ＬＰＦのカットオフ周波数は、フレームレートの３〜１
０倍に設定すると、ラインノイズに対して有効である。
静止画撮影（例えば、２frames/sec程度）の場合には、
ｆｃ(カットオフ周波数)＝６〜２０Ｈｚ、が好適であ
る。また、動画などフレーム数が大きくなった場合、例
えば、３０frames/sec、の場合には、ｆｃ=90〜300Ｈｚ
が好適である。
【００１９】撮像装置のラインノイズは、画素のランダ
ムノイズの１／１０以下であれば視覚的に認識し難いこ
とが実験の結果から得られている。したがって、各基準
電位のノイズ実効値を画素のランダムノイズ実効値の１
／１０以下となるようにＬＰＦのカットオフ周波数を決
定することが望ましい。
ムノイズの１／１０以下であれば視覚的に認識し難いこ
とが実験の結果から得られている。したがって、各基準
電位のノイズ実効値を画素のランダムノイズ実効値の１
／１０以下となるようにＬＰＦのカットオフ周波数を決
定することが望ましい。
【００２０】本実施形態ではセンサバイアスＶｓ、ＴＦ
ＴオフＶｏｆｆ、ＴＦＴオンＶｏｎ、アンプリセットＶ
ＲＥＦ２の各基準電位に対し、ＬＰＦを設けているが、
このうち一部の基準電位に設けるか、他の基準電位に対
してＬＰＦを設けても良い。また各ＬＰＦのカットオフ
周波数は同じでも良いし、異なるようにしても良い。以
下でＬＰＦを設けることによる効果について説明する。
ＴオフＶｏｆｆ、ＴＦＴオンＶｏｎ、アンプリセットＶ
ＲＥＦ２の各基準電位に対し、ＬＰＦを設けているが、
このうち一部の基準電位に設けるか、他の基準電位に対
してＬＰＦを設けても良い。また各ＬＰＦのカットオフ
周波数は同じでも良いし、異なるようにしても良い。以
下でＬＰＦを設けることによる効果について説明する。
【００２１】人間の視覚特性は空間周波数に対してバン
ドパス特性であることは良く知られている。即ち、図６
に示すように、明視の距離２５ｃｍにおいて約１ライン
ペア／ｍｍの空間周波数に視覚のピークを持ち、それよ
り低周波数及び高周波数の領域は見え難い特性を持って
いる。そして、ＤＣ即ち０ラインペア／ｍｍの空間周波
数では視覚特性はほぼ０となって、殆ど見えない。
ドパス特性であることは良く知られている。即ち、図６
に示すように、明視の距離２５ｃｍにおいて約１ライン
ペア／ｍｍの空間周波数に視覚のピークを持ち、それよ
り低周波数及び高周波数の領域は見え難い特性を持って
いる。そして、ＤＣ即ち０ラインペア／ｍｍの空間周波
数では視覚特性はほぼ０となって、殆ど見えない。
【００２２】画像のラインノイズは観察者に見えてはな
らないので、人間の視覚特性にあった特性を持っている
ことが望ましい。ラインノイズの制限を考えると、人間
の視覚特性のピークに当る空間周波数が最も厳しい。
らないので、人間の視覚特性にあった特性を持っている
ことが望ましい。ラインノイズの制限を考えると、人間
の視覚特性のピークに当る空間周波数が最も厳しい。
【００２３】それより低い空間周波数は視覚特性が低下
するので、制限を緩くすることが可能である。即ち、人
間の視覚特性をラインノイズの見えの制限とすることが
出来るので、図７に示すようにラインノイズの制限特性
は視覚特性の逆特性となり、ＤＣ即ち０ラインペア／ｍ
ｍの空間周波数で無限大で視覚のピーク周波数でミニマ
ムのローパス特性となる。
するので、制限を緩くすることが可能である。即ち、人
間の視覚特性をラインノイズの見えの制限とすることが
出来るので、図７に示すようにラインノイズの制限特性
は視覚特性の逆特性となり、ＤＣ即ち０ラインペア／ｍ
ｍの空間周波数で無限大で視覚のピーク周波数でミニマ
ムのローパス特性となる。
【００２４】電気的な時間周波数はセンサでラインごと
にサンプルホールドされ後に画像として再構成される、
すなわち画像の空間周波数に一対一で対応する。従っ
て、電気的にローパスフィルタを入れると、画像におい
ても空間的にローパスフィルタを入れたことになり、上
記効果が達成できる。
にサンプルホールドされ後に画像として再構成される、
すなわち画像の空間周波数に一対一で対応する。従っ
て、電気的にローパスフィルタを入れると、画像におい
ても空間的にローパスフィルタを入れたことになり、上
記効果が達成できる。
【００２５】（実施形態２）図２は本実施形態の基準電
源回路の模式的回路図である。なお、本実施形態の等価
回路図および駆動タイミング等は従来例と同様である。
源回路の模式的回路図である。なお、本実施形態の等価
回路図および駆動タイミング等は従来例と同様である。
【００２６】本実施形態で留意すべき点は、実施形態１
のＬＰＦの出力にさらにアンプが設けられていることで
ある。基準電位を低インピーダンスで供給する必要があ
る場合は、この方法が有効である。
のＬＰＦの出力にさらにアンプが設けられていることで
ある。基準電位を低インピーダンスで供給する必要があ
る場合は、この方法が有効である。
【００２７】ただし、本実施形態の構成とする場合はＬ
ＰＦ出力に接続するアンプの選択に留意する必要があ
る。ラインノイズを低減するために３．３ｎＶ／√Ｈｚ
以下のノイズ密度のアンプを選択することが望ましい
（特に周波数１００Ｈｚ〜１００kＨｚの領域で選択す
ることが望ましい。）。更に詳細に述べると、Ｘ線撮像
装置に用いられるエリアセンサのランダムノイズは通常
数百μVrms程度である。上述したようにラインノイズを
ランダムノイズの１/１０以下に抑えることが好ましい
ので、ラインノイズは数十μVrms以下であることが必要
である。したがって、ＬＰＦ回路によるラインノイズへ
の寄与とＡｍｐによるラインノイズへの寄与を重畳した
ものが、数十μVrms以下となるのが好ましい。たとえ
ば、アンプによるラインノイズへの寄与を1μVrms以下
と設定し、上述したように周波数１００Ｈｚ〜１００k
Ｈｚとすると、アンプのノイズ密度はＮｎＶ/√Ｈｚ×
√100ｋＨｚ＜１μＶｒｍｓとなり、式変形をするとＮ
＜３.３ｎＶ／√Ｈｚとなる。
ＰＦ出力に接続するアンプの選択に留意する必要があ
る。ラインノイズを低減するために３．３ｎＶ／√Ｈｚ
以下のノイズ密度のアンプを選択することが望ましい
（特に周波数１００Ｈｚ〜１００kＨｚの領域で選択す
ることが望ましい。）。更に詳細に述べると、Ｘ線撮像
装置に用いられるエリアセンサのランダムノイズは通常
数百μVrms程度である。上述したようにラインノイズを
ランダムノイズの１/１０以下に抑えることが好ましい
ので、ラインノイズは数十μVrms以下であることが必要
である。したがって、ＬＰＦ回路によるラインノイズへ
の寄与とＡｍｐによるラインノイズへの寄与を重畳した
ものが、数十μVrms以下となるのが好ましい。たとえ
ば、アンプによるラインノイズへの寄与を1μVrms以下
と設定し、上述したように周波数１００Ｈｚ〜１００k
Ｈｚとすると、アンプのノイズ密度はＮｎＶ/√Ｈｚ×
√100ｋＨｚ＜１μＶｒｍｓとなり、式変形をするとＮ
＜３.３ｎＶ／√Ｈｚとなる。
【００２８】（実施形態３）図３は上記の実施形態の撮
像システムへの応用例である。本実施形態では、Ｘ線画
像を撮影するＸ線撮像システムとし、上記の実施形態
は、Ｘ線撮像装置６０４０として利用されている。Ｘ線
発生源としてのＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６
０６０は患者あるいは被検体６０６１の胸部などの観察
部分６０６２を透過し、Ｘ線撮像装置６０４０に入射す
る。この入射したＸ線には被検体６０６１の内部の情報
が含まれている。Ｘ線の入射に対応してＸ線撮像装置６
０４０は電気的情報を得る。この情報はデジタルに変換
され、画像処理手段としてのイメージプロセッサ６０７
０により画像処理され制御室（コントロールルーム）に
ある表示手段としてのディスプレイ６０８０で観察可能
となる。
像システムへの応用例である。本実施形態では、Ｘ線画
像を撮影するＸ線撮像システムとし、上記の実施形態
は、Ｘ線撮像装置６０４０として利用されている。Ｘ線
発生源としてのＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６
０６０は患者あるいは被検体６０６１の胸部などの観察
部分６０６２を透過し、Ｘ線撮像装置６０４０に入射す
る。この入射したＸ線には被検体６０６１の内部の情報
が含まれている。Ｘ線の入射に対応してＸ線撮像装置６
０４０は電気的情報を得る。この情報はデジタルに変換
され、画像処理手段としてのイメージプロセッサ６０７
０により画像処理され制御室（コントロールルーム）に
ある表示手段としてのディスプレイ６０８０で観察可能
となる。
【００２９】また、この情報は電話回線や無線６０９０
等の伝送手段により遠隔地などへ転送でき、別の場所の
ドクタールームなどでディスプレイ６０８１に表示もし
くはフィルムなどの出力により遠隔地の医師が診断する
ことも可能である。得られた情報はフィルムプロセッサ
などの記録手段６１００により光ディスク、光磁気ディ
スク、磁気ディスクなどの各種記録材料を用いた記録媒
体、フィルムや紙などの記録媒体６１１０に記録や保存
することもできる。
等の伝送手段により遠隔地などへ転送でき、別の場所の
ドクタールームなどでディスプレイ６０８１に表示もし
くはフィルムなどの出力により遠隔地の医師が診断する
ことも可能である。得られた情報はフィルムプロセッサ
などの記録手段６１００により光ディスク、光磁気ディ
スク、磁気ディスクなどの各種記録材料を用いた記録媒
体、フィルムや紙などの記録媒体６１１０に記録や保存
することもできる。
【００３０】医療診断用や内部検査用のような非破壊検
査に用いられる撮像システムの撮像装置は高精度で画像
を読み取ることが必要である。実施形態１および２はラ
インノイズの影響を低減しているため、このような応用
に好適である。
査に用いられる撮像システムの撮像装置は高精度で画像
を読み取ることが必要である。実施形態１および２はラ
インノイズの影響を低減しているため、このような応用
に好適である。
【００３１】図４は本実施形態のＸ線撮像装置の１画素
における断面図である。図４は、入射のＸ線を光に変換
し、その光を検出する例を示しているが、図５に示すよ
うにＸ線を直接検出するものも使用可能である。
における断面図である。図４は、入射のＸ線を光に変換
し、その光を検出する例を示しているが、図５に示すよ
うにＸ線を直接検出するものも使用可能である。
【００３２】フォトダイオード等の光検出素子４０１と
ＴＦＴ等のスイッチング素子４０２とで１画素を構成
し、これらはたとえばガラス基板４０３上にマトリクス
状に形成されている。画素上には保護層４０４を介して
入射したＸ線を光に変換するための蛍光体層４０５が設
けられている。フォトダイオードとＴＦＴはアモルファ
スシリコンやポリシリコンを材料にすることが好まし
く、蛍光体はヨウ化セシウムやガドリニウム系の材料を
用いるのが好ましい。また光検出素子として、ＭＩＳ型
素子（Metal−Insulator−Semiconductor）素子を用
い、スイッチ素子にＴＦＴを用いることにより、同一の
プロセスで両者を作成することができ、簡易なプロセス
で作成することができるため好ましい。またこの構成の
場合には、光検出素子に印加するバイアスを少なくとも
２種類用意し、一方を読み出し用のバイアスＶｓ、他方
をリフレッシュ(素子内にたまったキャリアを吐き出す)
用のバイアスＶｒｅｆと二系統用意することが好まし
い。具体的には、図８に示すように、DC/DC出力用電源
５０１、レギュレータ５０２、第１のＬＰＦ回路５０
３、読み出し用バイアス端子５０４、リフレッシュ用バ
イアス端子５０５、マルチプレクサ５０６、Ａｍｐ５０
７、第２のＬＰＦ回路５０８から成る。図示したよう
に、Ｖｓ，ＶｒｅｆそれぞれにＬＰＦ回路が入り、マル
チプレクサで切り替えられた後、再びＡｍｐ５０７で増
幅される。マルチプレクサ５０６の前段、後段に設けら
れた第１のＬＰＦ回路、第２のＬＰＦ回路のカットオフ
周波数は同程度の用いるのが好ましい。これは、どちら
かの周波数を相対的に低く設定すると、低いほうのカッ
トオフ周波数が支配的になってしまうからである。
ＴＦＴ等のスイッチング素子４０２とで１画素を構成
し、これらはたとえばガラス基板４０３上にマトリクス
状に形成されている。画素上には保護層４０４を介して
入射したＸ線を光に変換するための蛍光体層４０５が設
けられている。フォトダイオードとＴＦＴはアモルファ
スシリコンやポリシリコンを材料にすることが好まし
く、蛍光体はヨウ化セシウムやガドリニウム系の材料を
用いるのが好ましい。また光検出素子として、ＭＩＳ型
素子（Metal−Insulator−Semiconductor）素子を用
い、スイッチ素子にＴＦＴを用いることにより、同一の
プロセスで両者を作成することができ、簡易なプロセス
で作成することができるため好ましい。またこの構成の
場合には、光検出素子に印加するバイアスを少なくとも
２種類用意し、一方を読み出し用のバイアスＶｓ、他方
をリフレッシュ(素子内にたまったキャリアを吐き出す)
用のバイアスＶｒｅｆと二系統用意することが好まし
い。具体的には、図８に示すように、DC/DC出力用電源
５０１、レギュレータ５０２、第１のＬＰＦ回路５０
３、読み出し用バイアス端子５０４、リフレッシュ用バ
イアス端子５０５、マルチプレクサ５０６、Ａｍｐ５０
７、第２のＬＰＦ回路５０８から成る。図示したよう
に、Ｖｓ，ＶｒｅｆそれぞれにＬＰＦ回路が入り、マル
チプレクサで切り替えられた後、再びＡｍｐ５０７で増
幅される。マルチプレクサ５０６の前段、後段に設けら
れた第１のＬＰＦ回路、第２のＬＰＦ回路のカットオフ
周波数は同程度の用いるのが好ましい。これは、どちら
かの周波数を相対的に低く設定すると、低いほうのカッ
トオフ周波数が支配的になってしまうからである。
【００３３】本実施形態のように、光検出素子に印加す
るバイアスを切り替えて使用する場合には、ＶｓからＶ
ｒｅｆへの応答時間はフレームレートに影響しないこと
が必要となる。例えば、フレームレートを静止画撮影の
場合のフレームレートに設定した場合には(例えば２fra
mes/sec)程度にした場合には、ｆｃ＝２０〜２０００Ｈ
ｚに設定するのが好ましい。
るバイアスを切り替えて使用する場合には、ＶｓからＶ
ｒｅｆへの応答時間はフレームレートに影響しないこと
が必要となる。例えば、フレームレートを静止画撮影の
場合のフレームレートに設定した場合には(例えば２fra
mes/sec)程度にした場合には、ｆｃ＝２０〜２０００Ｈ
ｚに設定するのが好ましい。
【００３４】図５は別の実施形態のＸ線撮像装置の１画
素における断面図である。ガラス基板６０１上に、ＴＦ
Ｔ等のスイッチ素子６０２、信号電荷を蓄積する容量６
０３で形成された駆動用の基板と、下電極６０５、Ｘ線
などの放射線を直接電荷に変換するための変換層６０
６、上電極６０７を有する放射線変換部（センサ素子
部）とを接続用バンプ６０４で電気的に接続された構成
となっている。このような形態においては、下電極６０
５が画素ごとに分割され、２次元状に配された構成とな
る。この例では画素はＸ線を直接電荷に変換する半導体
材料と、それに接続された蓄積容量およびＴＦＴ等で構
成されている。図４の例と同様にＴＦＴはアモルファス
シリコンやポリシリコンを材料にすることが好ましい。
さらにＸ線−電子変換層の材料はガリウム砒素、ガリウ
ムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、アモルファスセレン、
ＣｄＺｎ、ＣｄＺｎＴｅなどを用いることができる。
素における断面図である。ガラス基板６０１上に、ＴＦ
Ｔ等のスイッチ素子６０２、信号電荷を蓄積する容量６
０３で形成された駆動用の基板と、下電極６０５、Ｘ線
などの放射線を直接電荷に変換するための変換層６０
６、上電極６０７を有する放射線変換部（センサ素子
部）とを接続用バンプ６０４で電気的に接続された構成
となっている。このような形態においては、下電極６０
５が画素ごとに分割され、２次元状に配された構成とな
る。この例では画素はＸ線を直接電荷に変換する半導体
材料と、それに接続された蓄積容量およびＴＦＴ等で構
成されている。図４の例と同様にＴＦＴはアモルファス
シリコンやポリシリコンを材料にすることが好ましい。
さらにＸ線−電子変換層の材料はガリウム砒素、ガリウ
ムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、アモルファスセレン、
ＣｄＺｎ、ＣｄＺｎＴｅなどを用いることができる。
【００３５】本実施形態のように、エリアセンサ部を絶
縁性基板上に作成し、読み出し回路、ＬＰＦ回路等は通
常の結晶シリコンから構成すれば、検出した信号を処理
するのに要する時間を短縮することが可能となり、ま
た、センサ部（駆動回路基板）が絶縁性基板であるため
に、特に放射線撮像装置として用いた場合には、ノイズ
を低減させることができるため好ましい。
縁性基板上に作成し、読み出し回路、ＬＰＦ回路等は通
常の結晶シリコンから構成すれば、検出した信号を処理
するのに要する時間を短縮することが可能となり、ま
た、センサ部（駆動回路基板）が絶縁性基板であるため
に、特に放射線撮像装置として用いた場合には、ノイズ
を低減させることができるため好ましい。
【図１】本発明の実施形態１の基準電源回路の回路図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施形態２の基準電源回路の回路図で
ある。
ある。
【図３】実施形態１または２を撮像システムに応用した
例の構成図である。
例の構成図である。
【図４】実施形態３で使用されるＸ線撮像装置の１画素
領域における断面図である。
領域における断面図である。
【図５】実施形態３で使用されるＸ線撮像装置の１画素
領域における断面図である。
領域における断面図である。
【図６】人間の視覚のＭＴＦ特性を示すグラフである。
【図７】視覚特性から得られたラインノイズの制限特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図８】光検出素子としてＭＩＳ型素子素子、スイッチ
素子としてＴＦＴを用いた場合の基準電源回路の回路図
である。
素子としてＴＦＴを用いた場合の基準電源回路の回路図
である。
【図９】一般的な撮像装置の等価回路図である。
【図１０】一般的な撮像装置の駆動を示すタイミング図
とその出力を示すグラフである。
とその出力を示すグラフである。
【図１１】従来例の基準電源回路の等価回路図である。
【符号の説明】
１ 読み出し回路
２ ゲート駆動回路
４ 基準電源回路
１０１ ＤＣ／ＤＣ出力電源
１０２ ３端子レギュレータ
１０３ 低域通過フィルタ回路（ＬＰＦ回路）
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 31/09 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｃ
Ｈ０４Ｎ 5/32 31/00 Ａ
27/14 Ｋ
Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG19 GG20 GG21
JJ05 JJ33 KK03 KK05 LL11
LL12
4M118 AB01 BA05 BA07 CA02 CA32
CB11 FB03 FB09 FB13 FB16
5C024 AX11 CX03 GX03 GX09 HX05
HX17 HX40 HX41 HX46
5F088 AA03 AA04 AB05 AB07 BA04
BB03 BB07 EA04 EA08 HA15
KA03 KA10
Claims (18)
- 【請求項１】 基板上にセンサ素子が２次元に配された
エリアセンサと、前記エリアセンサの駆動のための基準
電位を供給する基準電源回路と、を有し、前記基準電位
は、前記基準電源回路に接続された低域通過フィルタ
（ＬＰＦ）を透過して供給されることを特徴とする撮像
装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の撮像装置において、前
記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記低域通
過フィルタを透過した基準電位のノイズ実効値が、前記
エリアセンサの画素で発生するランダムノイズ実効値の
１／１０以下となるように決定される撮像装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の撮像装置において、前
記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記基準電
位に要求される応答時間に応じて決定される撮像装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の撮像装置において、前
記低域通過フィルタのカットオフ周波数は、前記エリア
センサに接続されるサンプルホールド回路のサンプリン
グ周波数より低い撮像装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の撮像装置において、前
記低域通過フィルタの出力側には、アンプが設けられる
撮像装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の撮像装置において、前
記アンプのノイズ密度は、３．３ｎＶ／√Ｈｚ以下であ
ることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項７】 請求項１に記載の撮像装置において、前
記エリアセンサは、光電変換素子とＴＦＴからなる画素
を二次元的に配列しており、前記光電変換素子と前記Ｔ
ＦＴのドレイン電極、前記ＴＦＴのゲート電極と共通ゲ
ートライン、前記ＴＦＴのソース電極と共通データライ
ンがそれぞれ接続され、さらに前記共通データラインが
読み出し装置に、前記共通ゲートラインがゲート駆動装
置に接続され、マトリクス動作を行う撮像装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の撮像装置において、前
記読み出し装置は、前記共通データラインに接続されリ
セット動作可能なアンプを有し、かつ前記基準電位とし
てアンプのリセット電位が供給される撮像装置。 - 【請求項９】 請求項７に記載の撮像装置において、前
記ゲート駆動装置には、前記基準電位としてＴＦＴのオ
ン電位とＴＦＴのオフ電位が供給されている撮像装置。 - 【請求項１０】 請求項７に記載の撮像装置において、
前記エリアセンサには、前記基準電位として、前記光電
変換素子にバイアス電圧を印加するための、バイアス電
位が供給されている撮像装置。 - 【請求項１１】 請求項７に記載の撮像装置において、
前記光電変換素子およびＴＦＴはアモルファスシリコン
またはポリシリコンを材料としている撮像装置。 - 【請求項１２】 請求項７に記載の撮像装置において、
前記光電変換素子はｐｉｎ型フォトダイオードあるいは
ＭＩＳ型センサである撮像装置。 - 【請求項１３】 請求項７に記載の撮像装置において、
前記エリアセンサはさらに蛍光体を有するＸ線エリアセ
ンサである撮像装置。 - 【請求項１４】 請求項７に記載の撮像装置において、
前記エリアセンサの光電変換素子は半導体層に入射した
Ｘ線を直接電荷に変換して読み出す撮像装置。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の撮像装置におい
て、前記光電変換素子は半導体層の材料としてガリウム
砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、アモルフ
ァスセレン、ＣｄＺｎ、ＣｄＺｎＴｅを材料としている
撮像装置。 - 【請求項１６】 請求項１に記載の撮像装置において、
前記基板は絶縁性基板であり、前記基準電源回路および
低域通過フィルタは結晶基板上に形成されてなる撮像装
置。 - 【請求項１７】 請求項１に記載の撮像装置と、該撮像
装置からの信号を画像として処理する画像処理手段と、
該画像処理手段からの信号を記録する記録手段と、該画
像処理手段からの信号を表示するための表示手段と、前
記画像処理からの信号を伝送するための伝送手段と、を
有することを特徴とする撮像システム。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載の撮像システムにお
いて、更に放射線を前記センサ素子の感度領域の波長に
変換するための波長変換体を有する撮像システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002221421A JP4564702B2 (ja) | 2001-07-30 | 2002-07-30 | 撮像装置および撮像システム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-230402 | 2001-07-30 | ||
| JP2001230402 | 2001-07-30 | ||
| JP2002221421A JP4564702B2 (ja) | 2001-07-30 | 2002-07-30 | 撮像装置および撮像システム |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009147376A Division JP4565044B2 (ja) | 2001-07-30 | 2009-06-22 | 撮像装置および撮像システム |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003163343A true JP2003163343A (ja) | 2003-06-06 |
| JP2003163343A5 JP2003163343A5 (ja) | 2005-10-27 |
| JP4564702B2 JP4564702B2 (ja) | 2010-10-20 |
Family
ID=26619586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002221421A Expired - Lifetime JP4564702B2 (ja) | 2001-07-30 | 2002-07-30 | 撮像装置および撮像システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4564702B2 (ja) |
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2009066556A1 (ja) | 2007-11-19 | 2009-05-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | 放射線検出装置 |
| EP2207048A2 (en) | 2008-12-04 | 2010-07-14 | FUJIFILM Corporation | Radiographic Imaging Device |
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-
2002
- 2002-07-30 JP JP2002221421A patent/JP4564702B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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