JP2006223006A - Signal transfer apparatus, imaging apparatus and radiation image pickup system using the same - Google Patents

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal transfer apparatus, etc. of a high S/N ratio and high read speed suitable for use in multiple pixels of a photoelectric conversion circuit. <P>SOLUTION: In the signal transfer apparatus comprising a plurality of terminals 112 connected to a plurality of signal sources and a read circuit unit 103 for converting signals inputted from the terminals 112 into series signals and outputting the resulting series signals, the read circuit unit 103 comprises first operational amplifiers E1-E3 connected to each terminal and second operational amplifiers B1-B3 for receiving outputs of the first operational amplifiers, each of the first operational amplifiers comprises an inverting input terminal connected to a corresponding terminal, an outout terminal with an integral capacitor Cf1 and a switch S<SB>RES1</SB>-S<SB>RES3</SB>connected in parallel between it and the inverting input terminal and a non-inverting input terminal supplied with a reference voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は信号転送装置及びそれを用いた撮像装置並びに放射線撮像システムに関し、特に医療や内部非破壊検査の為のX線検出器や、複写機、ファクシミリなど事務機器等の画像入力部として適用することができる光電変換装置に好適に用いられるものである。   The present invention relates to a signal transfer device, an imaging device using the signal transfer device, and a radiation imaging system, and particularly to an X-ray detector for medical treatment and internal nondestructive inspection, and an image input unit of office equipment such as a copying machine and a facsimile. It can be suitably used for a photoelectric conversion device that can be used.

医療診断に用いられる放射線撮像装置は現在、放射線を人体に曝射させ、透過した放射線を蛍光体により可視光に変換し、フィルムに露光させるいわゆるフィルム方式が主流である。   At present, a so-called film system in which radiation imaging apparatuses used for medical diagnosis are exposed to a human body, the transmitted radiation is converted into visible light by a phosphor, and exposed to a film is the mainstream.

しかしながら、現像処理工程を要する従来のフィルム方式では得られない画像情報取得の即時性からくる診断効率の向上や、記録、管理ならびに遠隔医療診断に必要な画像伝送の容易性などの理由から近年、“X線画像情報のディジタル化”の要求が高まりつつあり、最近ではCCD固体撮像素子やアモルファスシリコン光電変換素子をフィルムの代わりに用いたX線撮像装置が提案されてきている。   However, in recent years for reasons such as improved diagnostic efficiency resulting from the immediacy of image information acquisition that cannot be obtained by conventional film methods that require development processing steps, ease of image transmission necessary for recording, management and remote medical diagnosis, etc. The demand for “digitalization of X-ray image information” is increasing, and recently, an X-ray imaging apparatus using a CCD solid-state imaging element or an amorphous silicon photoelectric conversion element instead of a film has been proposed.

図29は、特開平9−307698号公報に記載されているX線撮像装置に適用可能な2次元光電変換装置の一例を示す図である。   FIG. 29 is a diagram showing an example of a two-dimensional photoelectric conversion apparatus applicable to the X-ray imaging apparatus described in JP-A-9-307698.

図29において、101は光電変換回路部を示しており、110は入射した光を信号電荷に変換する受光領域、111は受光領域110で光電変換された信号電荷を蓄積する電極間容量、S1-1〜S3-3はそれぞれが受光領域110と電極間容量111を有する光電変換素子、M1、M2、M3はマトリクス信号配線、T1-1〜T3-3は光電変換素子S1-1〜S3-3で形成された信号電荷をマトリクス信号配線M1、M2、M3に転送するスイッチング素子、G1、G2、G3はスイッチング素子T1-1〜T3-3を駆動させるゲート駆動配線、C1、C2、C3は各マトリクス信号配線M1、M2、M3の負荷容量である。又、102はゲート駆動配線G1〜G3に駆動用信号を印加するゲート線駆動用回路部としてのシフトレジスタである。又、107は光電変換素子のバイアス電源である。 In FIG. 29, 101 indicates a photoelectric conversion circuit unit, 110 is a light receiving region for converting incident light into signal charges, 111 is an interelectrode capacitance for storing signal charges photoelectrically converted in the light receiving region 110, and S 1. the photoelectric conversion element -1 to S 3-3 are, each having a light-receiving region 110 and the inter-electrode capacitance 111, M1, M2, M3 is the matrix signal wire, T 1-1 through T 3-3 photoelectric conversion elements S 1- switching elements for transferring signal charges formed in 1 to S 3-3 to matrix signal wirings M1, M2, M3, G1, G2, G3 are gate driving line for driving the switching element T 1-1 through T 3-3 , C1, C2, and C3 are load capacitances of the matrix signal wirings M1, M2, and M3. Reference numeral 102 denotes a shift register as a gate line driving circuit unit for applying a driving signal to the gate driving wirings G1 to G3. Reference numeral 107 denotes a bias power source for the photoelectric conversion element.

103はマトリクス信号配線M1〜M3より転送された並列信号を直列信号に変換して出力する読み出し用回路部を示しておりSRES1、SRES2、SRES3は各負荷容量C1、C2、C3のリセットスイッチ、CRESはSRES1、SRES2、SRES3に印加する制御信号、A1〜A3は各マトリクス信号配線M1〜M3が正転入力端子に接続され各マトリクス信号配線からの出力信号をインピーダンス変換するバッファアンプ、Sn1〜Sn3はバッファアンプA1〜A3を通して出力された出力信号をサンプリングするサンプリングスイッチ、SMPLはサンプリングスイッチSn1〜Sn3に印加する電圧パルス、CL1〜CL3はサンプリングコンデンサ、B1〜B3はサンプリングされた出力信号が正転入力端子に入力されインピーダンス変換するバッファアンプ、Sr1〜Sr3はバッファアンプB1〜B3の出力を直列信号として順次読み出す読み出し用スイッチ、104は読み出し用スイッチ駆動用回路部としてのシフトレジスタ、105は出力バッファアンプである。 Reference numeral 103 denotes a read circuit unit which converts parallel signals transferred from the matrix signal wirings M1 to M3 into serial signals and outputs them. S RES1 , S RES2 and S RES3 are resets of the load capacitors C1, C2 and C3. A switch, CRES is a control signal applied to S RES1 , S RES2 , S RES3 , and A1 to A3 are buffers for impedance conversion of output signals from the matrix signal wirings with the matrix signal wirings M1 to M3 connected to the normal input terminals. Amplifier, Sn1 to Sn3 are sampling switches for sampling the output signals output through the buffer amplifiers A1 to A3, SMPL is a voltage pulse applied to the sampling switches Sn1 to Sn3, C L1 to C L3 are sampling capacitors, and B1 to B3 are sampling Output signal is input to the forward input terminal and impedance conversion is performed. Buffer amplifier, Sr1-Sr3 the reading switches sequentially reading the output of the buffer amplifier B1~B3 as a serial signal, 104 is a shift register as a reading switch driving circuit unit, 105 is an output buffer amplifier.

106はアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路部である。   An A / D conversion circuit unit 106 converts an analog signal into a digital signal.

なお、図29では簡単の為に3×3=9画素の2次元光電変換装置を表しているが、実際の光電変換装置はその用途により更に多画素で構成される。   Note that FIG. 29 shows a 3 × 3 = 9 pixel two-dimensional photoelectric conversion device for the sake of simplicity, but an actual photoelectric conversion device may be configured with more pixels depending on the application.

図30は、図29の光電変換装置の動作を説明するタイミングチャートである。   FIG. 30 is a timing chart illustrating the operation of the photoelectric conversion device in FIG.

光電変換素子S1-1〜S3-3で光電変換された信号電荷は光電変換素子内の電極間容量111に一定期間蓄積される。その後、シフトレジスタ102よりゲート駆動配線G1に転送用の第1の電圧パルスをt1時間印加すると、スイッチング素子T1-1〜T1-3がONし、第1行の光電変換素子S1-1〜S1-3に蓄積されていた信号電荷はマトリクス信号配線M1,M2,M3の負荷容量C1、C2、C3に各々転送され、負荷容量C1、C2、C3それぞれに信号電荷が転送された後の電位をそれぞれV1、V2、V3とすると、電位V1、V2、V3は信号電荷量に応じて異なる。図30では各信号電荷量が異なった場合を示している。ここまでの動作を転送動作という。 The signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion elements S 1-1 to S 3-3 is a period of time accumulated in inter-electrode capacitor 111 in the photoelectric conversion element. Then, when the first voltage pulse for transfer from the shift register 102 to the gate driving line G1 is applied t1 hours, and ON the switching element T 1-1 through T 1-3, the first row of the photoelectric conversion elements S 1- The signal charges stored in 1 to S 1-3 are transferred to the load capacitors C1, C2, and C3 of the matrix signal wirings M1, M2, and M3, respectively, and the signal charges are transferred to the load capacitors C1, C2, and C3, respectively. If the subsequent potentials are V1, V2, and V3, respectively, the potentials V1, V2, and V3 differ depending on the signal charge amount. FIG. 30 shows a case where each signal charge amount is different. The operation so far is referred to as transfer operation.

マトリクス信号配線M1〜M3の信号電荷はそれぞれ読み出し用回路部103内のバッファアンプA1〜A3によりインピーダンス変換される。その後、サンプリングスイッチSn1〜Sn3が図中に示されるSMPLパルスによりt2時間だけONし、サンプリングコンデンサCL1〜CL3に信号電荷は転送される。この動作をサンプリング動作という。 The signal charges of the matrix signal wirings M1 to M3 are impedance-converted by the buffer amplifiers A1 to A3 in the reading circuit unit 103, respectively. Thereafter, the sampling switches Sn1 to Sn3 are turned on for t2 time by the SMPL pulse shown in the figure, and the signal charges are transferred to the sampling capacitors C L1 to C L3 . This operation is called sampling operation.

続いて、順次シフトレジスタ104からの読み出しパルスSp1〜Sp3により読み出し用スイッチSr1〜Sr3が順次t3時間ずつONすることにより、サンプリングコンデンサCL1〜CL3に転送されていた並列の信号電荷が各バッファアンプB1〜B3によりインピーダンス変換された後、最終出力アンプ105から直列信号として読み出され、さらにA/D変換回路部106でデジタル化される。この動作を読み出し動作という。 Subsequently, the readout switches Sr1 to Sr3 are sequentially turned on by t3 hours by the readout pulses Sp1 to Sp3 from the sequential shift register 104, so that the parallel signal charges transferred to the sampling capacitors C L1 to C L3 are transferred to the respective buffers. After impedance conversion by the amplifiers B <b> 1 to B <b> 3, it is read out as a serial signal from the final output amplifier 105 and further digitized by the A / D conversion circuit unit 106. This operation is called a read operation.

その後、リセットスイッチSRES1〜SRES1に制御信号CRESをt4時間印加して負荷容量C1〜C3をリセットし、次行の読み出し動作に備える。この動作をリセット動作という。 After that, the control signal CRES is applied to the reset switches S RES1 to S RES1 for t4 hours to reset the load capacitors C1 to C3 and prepare for the read operation of the next row. This operation is called a reset operation.

以下同様に、シフトレジスタ102よりゲート駆動配線G2,G3を順次駆動することにより、光電変換素子S2-1〜S3-3の全画素データが繰り返し読み出される。 Similarly, by sequentially driving the gate driving line G2, G3 from the shift register 102, all the pixel data of the photoelectric conversion elements S 2-1 to S 3-3 are repeatedly read.

図29で示したマトリクス信号配線M1〜M3の各々の負荷容量C1〜C3は、実際はスイッチング素子T1-1〜T3-3のゲート電極と信号配線M1〜M3側の電極との交差部で形成される電極間容量(Cgs)で構成される。例えば、負荷容量C1は信号配線M1に接続されている3個のスイッチング素子T1-1、T2-1、T3-1のCgsの和になる。負荷容量C2,C3についても同様である。すなわち、2次元光電変換回路部の画素配列をm行×n列とすると、マトリクス信号配線Mi(i=1〜n)の負荷容量値Ci(i=1〜n)は以下の一般式で表される。 Load capacity C1~C3 of each matrix signal wire M1~M3 shown in FIG. 29, actually at the intersection between the gate electrode and the signal line M1~M3 side electrode of the switching element T 1-1 through T 3-3 It is comprised by the capacity | capacitance (Cgs) between electrodes formed. For example, the load capacitance C1 is the signal lines 3 connected to the M1 switching elements T 1-1, T 2-1, the sum of Cgs of T 3-1. The same applies to the load capacities C2 and C3. That is, when the pixel array of the two-dimensional photoelectric conversion circuit unit is m rows × n columns, the load capacitance values Ci (i = 1 to n) of the matrix signal wirings Mi (i = 1 to n) are expressed by the following general formula. Is done.

Ci=Cgs×m(1)
光電変換素子内の電極間容量111に蓄積された信号電荷は、前述の転送動作によって各マトリクス信号配線Mi(i=1〜n)の負荷容量Ci(i=1〜n)に転送される。この時、負荷容量Ciの電位Viは、光電変換素子内の電極間容量をCs、信号電荷をQiとすると、
Vi=Qi/(Cs+Ci)=Qi/(Cs+mCgs) (2)
となる。転送前の電極間容量Csの電位Vsは、
Vs=Qi/Cs (3)
であるから、転送後の信号電圧Viはマトリクス信号配線の負荷容量Ciの分小さくなる。光電変換回路部101のサイズにもよるが、Cgs自体はそれなりに小さく、また図29の例の様に画素配列が3×3のように小さければ負荷容量Ciの影響は小さいが、画素数が増えてくると無視できなくなる。例えば、医療用の放射線撮像装置の光電変換回路部の大きさは、肺部を撮影する装置を例にとると、40cm×40cm程度必要とされており、仮に100μmの画素ピッチで形成すると、画素数は4000×4000=1600万と膨大な数になる。ここで、前記特開平9−307698号公報に記述されているスイッチング素子をアモルファスシリコンTFTで形成した場合の一般的な数値としてCs=3pF,Cgs=0.05pFを用いると、電位Vsと電位Viの比は
Vs:Vi=1/Cs:1/(Cs+4000Cgs)=1:1/68 (4)
となり、負荷容量が支配的になるのが分かる。このように転送動作により信号電荷の電位が圧縮されることは、その後の読み出し動作においてS/N的に不利になる。
Ci = Cgs × m (1)
The signal charge accumulated in the interelectrode capacitance 111 in the photoelectric conversion element is transferred to the load capacitance Ci (i = 1 to n) of each matrix signal wiring Mi (i = 1 to n) by the transfer operation described above. At this time, the potential Vi of the load capacitance Ci is defined as Cs for the interelectrode capacitance in the photoelectric conversion element and Qi for the signal charge.
Vi = Qi / (Cs + Ci) = Qi / (Cs + mCgs) (2)
It becomes. The potential Vs of the interelectrode capacitance Cs before transfer is
Vs = Qi / Cs (3)
Therefore, the signal voltage Vi after the transfer is reduced by the load capacitance Ci of the matrix signal wiring. Although depending on the size of the photoelectric conversion circuit unit 101, Cgs itself is small as it is, and if the pixel arrangement is as small as 3 × 3 as in the example of FIG. 29, the influence of the load capacitance Ci is small, but the number of pixels is small. When it increases, it cannot be ignored. For example, the size of the photoelectric conversion circuit part of a medical radiation imaging apparatus is required to be about 40 cm × 40 cm when taking an example of an apparatus for imaging the lung, and if formed with a pixel pitch of 100 μm, The number is enormous as 4000 × 4000 = 16 million. Here, when Cs = 3 pF and Cgs = 0.05 pF are used as general numerical values when the switching element described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-307698 is formed of an amorphous silicon TFT, the potential Vs and the potential Vi are used. The ratio of Vs: Vi = 1 / Cs: 1 / (Cs + 4000Cgs) = 1: 1/68 (4)
Thus, it can be seen that the load capacity becomes dominant. Thus, the compression of the potential of the signal charge by the transfer operation is disadvantageous in terms of S / N in the subsequent read operation.

すなわち、図29の読み出し用回路部103において、サンプリングスイッチSn1〜Sn3以降の電圧ノイズをVn(VnはサンプリングスイッチSn1〜Sn3と読み出しスイッチSr1〜Sr3のON抵抗に起因する熱雑音およびバッファアンプB1〜B3と出力アンプ105の雑音の2乗平均で表される。)とすると、S/N比はVi/Vnであるから、仮に転送動作で信号電圧が圧縮されなかった場合と比べると、約36dBもS/Nを劣化させることが分かる。なお、読み出し用回路部103では、上記Vnの他にリセットスイッチSRES1〜SRES3のON抵抗に起因する熱雑音とバッファアンプA1〜A3の雑音も存在するが、これらはViと等価であるので、上記S/Nの議論では省略している。 That is, in the readout circuit unit 103 in FIG. 29, voltage noise after the sampling switches Sn1 to Sn3 is represented by Vn (Vn is thermal noise caused by the ON resistances of the sampling switches Sn1 to Sn3 and the readout switches Sr1 to Sr3 and the buffer amplifiers B1 to B1). B3 and the mean square of the noise of the output amplifier 105)), the S / N ratio is Vi / Vn. Therefore, compared with the case where the signal voltage is not compressed by the transfer operation, it is about 36 dB. It can also be seen that S / N deteriorates. In the readout circuit unit 103, thermal noise caused by the ON resistances of the reset switches S RES1 to S RES3 and noise of the buffer amplifiers A1 to A3 exist in addition to the above Vn, but these are equivalent to Vi. This is omitted in the discussion of S / N.

このS/Nの問題を改善できる光電変換装置を図31に示す。図31において、R7及びR8は抵抗素子、D1〜D3はマトリクス信号配線M1〜M3が正転入力端子に接続され各マトリクス信号配線からの出力信号を抵抗R7、R8で決定される増幅率Gで増幅する非反転増幅器である。   A photoelectric conversion device that can improve the S / N problem is shown in FIG. In FIG. 31, R7 and R8 are resistance elements, D1 to D3 are matrix signal wirings M1 to M3 connected to normal input terminals, and output signals from the respective matrix signal wirings are amplification factors G determined by the resistors R7 and R8. It is a non-inverting amplifier that amplifies.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

図31は図29と同様に、光電変換回路部101が3×3=9画素で構成されている例である。図29との相違点は、読み出し用回路部103において各マトリクス信号配線M1〜M3に接続されたバッファアンプA1〜A3が、抵抗R7,R8で決定される増幅率Gを有する非反転増幅器D1〜D3に変更されている点である。   FIG. 31 shows an example in which the photoelectric conversion circuit unit 101 includes 3 × 3 = 9 pixels, as in FIG. 29. The difference from FIG. 29 is that the buffer amplifiers A1 to A3 connected to the matrix signal wires M1 to M3 in the read circuit unit 103 have non-inverting amplifiers D1 to D1 having amplification factors G determined by the resistors R7 and R8. It is a point changed to D3.

同様にS/Nを議論すると、光電変換された信号電荷Qiは各マトリクス信号配線M1〜M3の負荷容量C1〜C3に転送され、負荷容量C1〜C3の電位V1〜V3は図29と同様、(2)式で表される値になる。ここで、図31の場合は非反転増幅器D1〜D3によって正転入力端子に接続された負荷容量C1〜C3の信号電圧V1〜V3はG倍に増幅されて出力される。すなわち、画素構成がm行×n列の2次元光電変換装置として一般化すると、出力電圧Vout は以下のように表される。   Similarly, when S / N is discussed, the photoelectrically converted signal charges Qi are transferred to the load capacitors C1 to C3 of the matrix signal wirings M1 to M3, and the potentials V1 to V3 of the load capacitors C1 to C3 are the same as in FIG. It becomes a value represented by the formula (2). Here, in the case of FIG. 31, the signal voltages V1 to V3 of the load capacitors C1 to C3 connected to the normal input terminals by the non-inverting amplifiers D1 to D3 are amplified by G times and output. That is, when the pixel configuration is generalized as a two-dimensional photoelectric conversion device of m rows × n columns, the output voltage Vout is expressed as follows.

Vout =G×Vi=G×Qi/(Cs+Ci)
=G×Qi/(Cs+mCgs) (i=1〜n) (5)
なお、ここで非反転増幅器D1〜D3の増幅率Gを例えば次式のように設定すると
G=1+(R8/R7)=1+(mCgs/Cs)(6)
出力電圧Vout は(7)式のように(3)式と等しくなる。
Vout = G × Vi = G × Qi / (Cs + Ci)
= G × Qi / (Cs + mCgs) (i = 1 to n) (5)
Here, when the amplification factor G of the non-inverting amplifiers D1 to D3 is set, for example, as follows, G = 1 + (R8 / R7) = 1 + (mCgs / Cs) (6)
The output voltage Vout is equal to equation (3) as in equation (7).

Vout =Qi/Cs=Vs (7)
すなわち、(2)式と比較すると転送動作による信号電圧の圧縮の問題が解消され、S/Nが改善されることが分かる。なお、増幅率Gはここでは説明を簡単にする為に(6)式で表されるような値を用いたが、増幅率はG>1であれば値は任意でよい。また、Gは可能な限り大きい値を取る方がS/Nに有利であることは明らかである。
Vout = Qi / Cs = Vs (7)
That is, it can be seen that the signal voltage compression problem due to the transfer operation is solved and the S / N is improved as compared with the equation (2). Here, for simplicity of explanation, a value represented by the equation (6) is used as the amplification factor G. However, the amplification factor may be any value as long as G> 1. Further, it is obvious that it is advantageous for S / N to take G as large as possible.

しかしながら、上記図31の例には同じ読み出し用回路部を異なる画素配列の2次元光電変換回路部と組み合わせて使用する際、その汎用性の点で改善の余地がある。すなわち、読み出し用回路部103を光電変換素子部が同一で等しい光電変換効率を有する(同一光量に対し等しい信号電荷Qiを発生)が、画素配列がk行×l列とm行×n列の異なる2種類の光電変換回路部に対して適用する場合、(5)式によれば各々出力電圧は
Vout =G×Qi/(Cs+kCgs) (8)
Vout'=G×Qi/(Cs+mCgs) (9)
と、マトリクス信号配線の負荷容量値が異なる分、大小異なる信号出力を示すことになる。このことは、例えば従来のフィルム方式のX線撮影装置では、撮影する部位によってフィルムサイズを変更した場合でも、フィルム感度とX線曝射量が同じなら、同じダイナミックレンジやS/Nが得られ、極めて汎用性が高いのに対し、機種によりそれら光電変換装置の性能に差が生じる為に、画素配列の異なる機種毎に適切な固定の増幅率Gを有する専用の読み出し用回路部を準備しておくか、機種毎に増幅率Gを回路的に設定する手段を設ける必要があることを意味している。前者の場合は、将来製品化されるものも含めて、あらゆる機種に対して個別の読み出し用回路部を準備することは事実上不可能であり、また不経済である。後者についても回路が複雑になるなどコストアップの要因となる。
However, in the example shown in FIG. 31, there is room for improvement in terms of versatility when the same readout circuit unit is used in combination with a two-dimensional photoelectric conversion circuit unit having a different pixel arrangement. That is, the readout circuit unit 103 has the same photoelectric conversion element unit and the same photoelectric conversion efficiency (generates the same signal charge Qi for the same light amount), but the pixel arrangement is k rows × l columns and m rows × n columns. When applied to two different types of photoelectric conversion circuit units, according to the equation (5), each output voltage is Vout = G × Qi / (Cs + kCgs) (8)
Vout ′ = G × Qi / (Cs + mCgs) (9)
As a result, the signal output differs depending on the load capacitance value of the matrix signal wiring. This is because, for example, in a conventional film type X-ray imaging apparatus, even when the film size is changed depending on the part to be imaged, the same dynamic range and S / N can be obtained if the film sensitivity and the X-ray exposure amount are the same. However, because it is extremely versatile, there is a difference in the performance of these photoelectric conversion devices depending on the model, so a dedicated readout circuit unit with a fixed amplification factor G appropriate for each model with a different pixel arrangement is prepared. This means that it is necessary to provide means for setting the gain G in a circuit for each model. In the former case, it is practically impossible and uneconomical to prepare individual readout circuit units for all models including those to be commercialized in the future. The latter also causes an increase in cost, such as a complicated circuit.

又、上述した課題とは別に、従来より知られた演算増幅器では、その反転入力端子と出力端子との間に積分容量を設ける場合、その積分容量のリセット時間を十分に短くすることが困難であり、信号転送装置の動作スピードを向上させるためには、更なる改良の余地がある。   In addition to the above-described problems, in the case of providing an integration capacitor between the inverting input terminal and the output terminal of a conventionally known operational amplifier, it is difficult to sufficiently shorten the reset time of the integration capacitor. There is room for further improvement in order to improve the operation speed of the signal transfer apparatus.

本発明の目的は、汎用性の高い信号転送装置及びそれを用いた撮像装置並びに放射線撮像システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a highly versatile signal transfer apparatus, an imaging apparatus using the same, and a radiation imaging system.

加えて本発明の別の目的は、S/Nに優れ、かつ読み出しスピードを高速化し、光電変換回路部の多画素化に好適な信号転送装置、信号処理装置及びそれを用いた撮像装置並びに放射線撮像システムを提供することにある。   In addition, another object of the present invention is to provide a signal transfer device, a signal processing device, an imaging device using the same, and radiation that are excellent in S / N, increase the readout speed, and are suitable for increasing the number of pixels in the photoelectric conversion circuit section. To provide an imaging system.

本発明の信号転送装置は、複数の信号源に接続される複数の端子と、前記複数の端子から入力される信号を直列信号に変換して出力する読み出し用回路部と、を有する信号転送装置において、
前記読み出し用回路部は、前記端子に接続された第1演算増幅器と、該第1演算増幅器を介して出力された出力信号をサンプリングするサンプリングスイッチと、サンプリングされた前記出力信号を蓄えるサンプリング容量と、蓄えられた前記出力信号を前記サンプリング容量から直列信号として順次読み出す読み出し用スイッチと、前記直列信号を受ける第2演算増幅器と、を有しており、前記第1演算増幅器は、対応する前記端子に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記第1演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続され、前記第2演算増幅器は、前記読み出し用スイッチを介して前記サンプリング容量に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記第2演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続されていることを特徴とする。
A signal transfer apparatus according to the present invention includes a plurality of terminals connected to a plurality of signal sources, and a read circuit unit that converts a signal input from the plurality of terminals into a serial signal and outputs the serial signal. In
The readout circuit unit includes a first operational amplifier connected to the terminal, a sampling switch that samples an output signal output through the first operational amplifier, and a sampling capacitor that stores the sampled output signal. A read switch for sequentially reading out the stored output signal as a serial signal from the sampling capacitor, and a second operational amplifier for receiving the serial signal, the first operational amplifier corresponding to the terminal And an inverting input terminal to which a reference voltage is supplied, and an output terminal. An integration capacitor is provided between the inverting input terminal and the output terminal of the first operational amplifier. A reset switch is connected in parallel, and the second operational amplifier is connected to the sampling capacitor via the readout switch. A non-inverting input terminal to which a reference voltage is supplied, and an output terminal. An integration capacitor and a reset switch are connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the second operational amplifier. It is connected.

又、本発明の信号転送装置は、演算増幅器とを有する信号転送装置において、
前記演算増幅器は、対応する前記端子に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続され、
前記演算増幅器の位相補償容量を充放電するスイッチング回路と、前記演算増幅器の前記リセットスイッチの動作に応じて前記スイッチング回路を制御する制御回路と、が設けられていることを特徴とする。
The signal transfer device of the present invention is a signal transfer device having an operational amplifier.
The operational amplifier includes an inverting input terminal connected to the corresponding terminal, a normal input terminal supplied with a reference voltage, and an output terminal, and the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier, The integration capacitor and the reset switch are connected in parallel between
A switching circuit that charges and discharges the phase compensation capacitance of the operational amplifier and a control circuit that controls the switching circuit according to the operation of the reset switch of the operational amplifier are provided.

本発明の撮像装置は、入射した光又は放射線のうち少なくともいずれか一方を電気信号に変換する変換素子を有する回路部と、前記回路部からの信号を転送する信号転送回路部と、を具備する撮像装置において、
前記信号転送回路部は、前記回路部に接続された第1演算増幅器と、前記第1演算増幅器を介して出力された出力信号をサンプリングするサンプリングスイッチと、サンプリングされた前記出力信号を蓄えるサンプリング容量と、蓄えられた前記出力信号を前記サンプリング容量から直列信号として順次読み出す読み出し用スイッチと、前記直列信号を受ける第2演算増幅器と、を有しており、前記第1演算増幅器は、前記回路部に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記第1演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続され、前記第2演算増幅器は、前記読み出し用スイッチを介して前記サンプリング容量に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記第2演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続されていることを特徴とする。
An imaging device of the present invention includes a circuit unit having a conversion element that converts at least one of incident light or radiation into an electric signal, and a signal transfer circuit unit that transfers a signal from the circuit unit. In the imaging device,
The signal transfer circuit unit includes a first operational amplifier connected to the circuit unit, a sampling switch for sampling an output signal output through the first operational amplifier, and a sampling capacitor for storing the sampled output signal A read switch that sequentially reads out the stored output signal as a serial signal from the sampling capacitor, and a second operational amplifier that receives the serial signal, wherein the first operational amplifier includes the circuit unit. And an inverting input terminal to which a reference voltage is supplied, and an output terminal. An integration capacitor is provided between the inverting input terminal and the output terminal of the first operational amplifier. A reset switch is connected in parallel, and the second operational amplifier is connected to the sampling capacitor via the readout switch. A non-inverting input terminal to which a reference voltage is supplied and an output terminal, and an integration capacitor and a reset switch are connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the second operational amplifier It is characterized by being.

又、本発明の撮像装置は、入射した光又は放射線のうち少なくともいずれか一方を電気信号に変換する変換素子を有する回路部と、前記回路部からの信号を転送する信号転送回路部と、を具備する撮像装置において、
前記信号転送回路部は、前記回路部に接続された演算増幅器を有し、前記演算増幅器は、前記回路部に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続され、
前記演算増幅器は、前記演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に接続された前記積分容量に、更に容量とリセットスイッチが並列に接続されていることを特徴とする。
The image pickup apparatus of the present invention includes a circuit unit having a conversion element that converts at least one of incident light or radiation into an electric signal, and a signal transfer circuit unit that transfers a signal from the circuit unit. In the imaging apparatus provided,
The signal transfer circuit unit includes an operational amplifier connected to the circuit unit, and the operational amplifier includes an inverting input terminal connected to the circuit unit, a normal input terminal to which a reference voltage is supplied, and an output And an integrating capacitor and a reset switch are connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier,
The operational amplifier is characterized in that a capacitor and a reset switch are further connected in parallel to the integration capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier.

本発明においては、前記信号配線は前記演算増幅器の反転入力端子に接続されているので、その電位は演算増幅器の正転入力端子電圧に等しくなる。従って前記信号源からの出力された信号電荷は前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された前記積分容量に蓄積され、その出力電圧は信号電荷量と前記積分容量の容量値で一義的に決まる。よって、前記演算増幅器の出力電圧は前記信号配線の負荷容量の大小には依存しないので、例えば、様々な画素配列を有する光電変換回路部に汎用的に適用することが可能となる。   In the present invention, since the signal wiring is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier, the potential is equal to the normal input terminal voltage of the operational amplifier. Therefore, the signal charge output from the signal source is accumulated in the integration capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier, and the output voltage is the signal charge amount and the capacitance value of the integration capacitor. Is uniquely determined. Therefore, since the output voltage of the operational amplifier does not depend on the load capacitance of the signal wiring, for example, it can be applied universally to photoelectric conversion circuit units having various pixel arrays.

又、第1演算増幅器から出力された信号電荷はさらに別の演算増幅器に入力されるので、出力された信号電荷を適宜用途に応じて例えばインピーダンス変換すること又は、他の演算増幅器に入力させることでその信号を増幅させることも可能となる。   In addition, since the signal charge output from the first operational amplifier is further input to another operational amplifier, the output signal charge is appropriately subjected to, for example, impedance conversion or input to another operational amplifier according to the application. It is also possible to amplify the signal.

また、本発明においては、演算増幅器の位相補償容量を充放電するスイッチング回路を、リセットスイッチの動作に応じて、制御することにより、積分容量の高速リセットが可能となる。   Further, in the present invention, the integration capacitor can be reset at high speed by controlling the switching circuit that charges and discharges the phase compensation capacitor of the operational amplifier according to the operation of the reset switch.

以上説明したように、本発明によれば、読み出し用回路部の信号出力電圧は信号配線の負荷容量の大小に依存せず、さらには、読み出し用回路部の初段の第1演算増幅器から出力された信号をさらに演算増幅器に入力させることにより、出力された信号電荷を適宜用途に応じて例えばインピーダンス変換すること又は、他の演算増幅器に入力させることでその信号を増幅させることも可能となった信号転送装置の提供が可能となる。   As described above, according to the present invention, the signal output voltage of the readout circuit unit does not depend on the load capacitance of the signal wiring, and is output from the first operational amplifier at the first stage of the readout circuit unit. By further inputting the obtained signal to the operational amplifier, it is possible to, for example, impedance-convert the output signal charge according to the application, or to amplify the signal by inputting it to another operational amplifier. A signal transfer device can be provided.

又、本発明によれば、読み出し用回路部の第1演算増幅器の出力端子に直列接続された容量素子が信号の交流成分のみを通過せしめるよう作用するので、例えばリセット動作時に発生するKTCノイズがキャンセルされた高S/Nの光電変換装置及び信号レベルによって消費電流が変化しない信号転送装置の提供が可能となる。   Further, according to the present invention, since the capacitive element connected in series to the output terminal of the first operational amplifier of the readout circuit section acts to allow only the AC component of the signal to pass through, for example, KTC noise generated during the reset operation is reduced. It is possible to provide a canceled high S / N photoelectric conversion device and a signal transfer device whose current consumption does not change depending on the signal level.

又、本発明によれば、読み出し用回路部の第1演算増幅器に直列接続された抵抗素子と容量素子によってローパスフィルタを形成することにより信号通過帯域以上の高周波領域のノイズ成分を遮断するので、高S/Nの信号転送装置の提供が可能となる。   In addition, according to the present invention, since a low-pass filter is formed by a resistor element and a capacitor element connected in series to the first operational amplifier of the readout circuit unit, a noise component in a high frequency region above the signal pass band is cut off. A high S / N signal transfer apparatus can be provided.

又、本発明によれば、読み出し用回路部のシリアル変換出力を司る演算増幅器は、サンプリングコンデンサに蓄積された信号電荷を直接積分コンデンサに読み出すので、シリアル変換に必要とされる演算増幅器の数を削減でき、システムの低消費電力化が実現されると共に、発熱によって暗電力成分が増し固定パターンノイズが増加することの少ない、高S/Nの信号転送装置の提供が可能となる。   Further, according to the present invention, the operational amplifier that controls the serial conversion output of the readout circuit section directly reads out the signal charge stored in the sampling capacitor to the integration capacitor, so that the number of operational amplifiers required for serial conversion is reduced. It is possible to reduce the power consumption of the system, and it is possible to provide a high S / N signal transfer apparatus in which the dark power component increases and the fixed pattern noise does not increase due to heat generation.

又、本発明によれば、読み出し用回路部のシリアル変換出力を司る演算増幅器を複数用意することにより高速な読み出しが可能となり、高精細静止画像出力や動画像出力に適した信号転送装置の提供が可能となる。   In addition, according to the present invention, by providing a plurality of operational amplifiers that control the serial conversion output of the readout circuit unit, high-speed readout is possible, and a signal transfer device suitable for high-definition still image output and moving image output is provided. Is possible.

又、本発明によれば、読み出し用回路部に外部からの制御信号により増幅率を変更する手段を有するので信号出力のゲイン補正が可能となり、信号電荷量が異なる様々な用途において十分なダイナミックレンジを保有する汎用性の極めて高い光電変換装置の提供が可能となる。また、光電変換素子の出力バラツキを補正し、均一な出力を有する信号転送装置の安価での提供が可能となる。   In addition, according to the present invention, since the readout circuit section has means for changing the amplification factor by an external control signal, the gain of the signal output can be corrected, and a sufficient dynamic range can be obtained for various applications with different signal charge amounts. It is possible to provide a highly versatile photoelectric conversion device possessing In addition, it is possible to provide a signal transfer device having a uniform output at a low cost by correcting output variations of the photoelectric conversion elements.

又、本発明による信号電荷の読み出し回路は、反転演算増幅器と前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された信号電荷を読み出す積分容量をリセットする期間に、前記演算増幅器の位相補償容量を強制的に充放電するためのスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを有するのでリセット時間の短縮が可能となり、例えば動画像を扱う2次元光電変換装置など多画素で、高速な信号読み出しが必要な光電変換装置に好適な信号転送装置の提供が可能となる。   In the signal charge readout circuit according to the present invention, the phase of the operational amplifier is reset during a period of resetting the integration capacitor for reading the signal charge connected between the inverting operational amplifier and the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier. Since it has a switching circuit for forcibly charging and discharging the compensation capacity and a control circuit for controlling the switching circuit, the reset time can be shortened. For example, in a multi-pixel such as a two-dimensional photoelectric conversion device that handles moving images, A signal transfer device suitable for a photoelectric conversion device that requires high-speed signal readout can be provided.

本発明によれば、読み出し用回路部の信号出力電圧は信号配線の負荷容量の大小に依存せず、さらには、読み出し用回路部の初段の第1演算増幅器から出力された信号をさらに演算増幅器に入力させることにより、出力された信号電荷を適宜用途に応じて例えばインピーダンス変換すること又は、他の演算増幅器に入力させることでその信号を増幅させることも可能となった撮像装置の提供が可能となる。   According to the present invention, the signal output voltage of the read circuit unit does not depend on the load capacitance of the signal wiring, and further, the signal output from the first operational amplifier in the first stage of the read circuit unit is further processed by the operational amplifier. It is possible to provide an imaging device that can also output the signal charge as appropriate according to the application, for example, by impedance conversion, or input to another operational amplifier to amplify the signal. It becomes.

又、本発明によれば、読み出し用回路部の第1演算増幅器の出力端子に直列接続された容量素子が信号の交流成分のみを通過せしめるよう作用するので、例えばリセット動作時に発生するKTCノイズがキャンセルされた高S/Nの光電変換装置及び信号レベルによって消費電流が変化しない撮像装置の提供が可能となる。   Further, according to the present invention, since the capacitive element connected in series to the output terminal of the first operational amplifier of the readout circuit section acts to allow only the AC component of the signal to pass through, for example, KTC noise generated during the reset operation is reduced. It is possible to provide a canceled high S / N photoelectric conversion device and an imaging device whose current consumption does not change depending on the signal level.

又、本発明によれば、読み出し用回路部の第1演算増幅器に直列接続された抵抗素子と容量素子によってローパスフィルタを形成することにより信号通過帯域以上の高周波領域のノイズ成分を遮断するので、高S/Nの撮像装置の提供が可能となる。   In addition, according to the present invention, since a low-pass filter is formed by a resistor element and a capacitor element connected in series to the first operational amplifier of the readout circuit unit, a noise component in a high frequency region above the signal pass band is cut off. A high S / N imaging device can be provided.

又、本発明によれば、読み出し用回路部のシリアル変換出力を司る演算増幅器は、サンプリングコンデンサに蓄積された信号電荷を直接積分コンデンサに読み出すので、シリアル変換に必要とされる演算増幅器の数を削減でき、システムの低消費電力化が実現されると共に、発熱によって暗電力成分が増し固定パターンノイズが増加することの少ない、高S/Nの撮像装置の提供が可能となる。   Further, according to the present invention, the operational amplifier that controls the serial conversion output of the readout circuit section directly reads out the signal charge stored in the sampling capacitor to the integration capacitor, so that the number of operational amplifiers required for serial conversion is reduced. It is possible to reduce the power consumption of the system, and it is possible to provide a high S / N imaging device in which the dark power component is increased and the fixed pattern noise is not increased due to heat generation.

又、本発明によれば、読み出し用回路部のシリアル変換出力を司る演算増幅器を複数用意することにより高速な読み出しが可能となり、高精細静止画像出力や動画像出力に適した撮像装置の提供が可能となる。   In addition, according to the present invention, by providing a plurality of operational amplifiers that control the serial conversion output of the readout circuit unit, high-speed readout is possible, and an imaging apparatus suitable for high-definition still image output and moving image output is provided. It becomes possible.

又、本発明によれば、読み出し用回路部に外部からの制御信号により増幅率を変更する手段を有するので信号出力のゲイン補正が可能となり、信号電荷量が異なる様々な用途において十分なダイナミックレンジを保有する汎用性の極めて高い光電変換装置の提供が可能となる。また、光電変換素子の出力バラツキを補正し、均一な出力を有する撮像装置の安価での提供が可能となる。   In addition, according to the present invention, since the readout circuit section has means for changing the amplification factor by an external control signal, the gain of the signal output can be corrected, and a sufficient dynamic range can be obtained for various applications with different signal charge amounts. It is possible to provide a highly versatile photoelectric conversion device possessing In addition, the output variation of the photoelectric conversion element is corrected, and an imaging apparatus having a uniform output can be provided at a low cost.

又、本発明による信号電荷の読み出し回路は、反転演算増幅器と前記演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された信号電荷を読み出す積分容量をリセットする期間に、前記演算増幅器の位相補償容量を強制的に充放電するためのスイッチング回路と、前記スイッチング回路を制御する制御回路とを有するのでリセット時間の短縮が可能となり、例えば動画像を扱う2次元光電変換装置など多画素で、高速な信号読み出しが必要な光電変換装置に好適な撮像装置の提供が可能となる。   In the signal charge readout circuit according to the present invention, the phase of the operational amplifier is reset during a period of resetting the integration capacitor for reading the signal charge connected between the inverting operational amplifier and the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier. Since it has a switching circuit for forcibly charging and discharging the compensation capacity and a control circuit for controlling the switching circuit, the reset time can be shortened. For example, in a multi-pixel such as a two-dimensional photoelectric conversion device that handles moving images, An imaging device suitable for a photoelectric conversion device that requires high-speed signal readout can be provided.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態による信号転送装置の回路図である。図1において、112は信号源に接続される複数の信号配線と接続される複数の端子、103は端子112を介して転送された並列信号を直列信号に変換して出力する読み出し用回路部、E1〜E3は各端子112に接続された複数の演算増幅器において、前記端子112に対して初段である第1演算増幅器、Cf1は第1演算増幅器E1〜E3の反転入力端子と出力端子との間に接続された第1積分容量、SRES1〜SRES3は各第1積分容量Cf1の第1リセットスイッチ、CRESはSRES1、SRES2、SRES3に印加する制御信号、VREF1は第1演算増幅器E1〜E3の正転入力端子が設定された第1基準電圧、Sn1〜Sn3は第1演算増幅器E1〜E3を通して出力された出力信号をサンプリングするサンプリングスイッチ、SMPLはサンプリングスイッチSn1〜Sn3に印加する電圧パルス、CL1〜CL3はサンプリングコンデンサ、B1〜B3はサンプリングコンデンサCL1〜CL3に蓄積された信号電荷をインピーダンス変換するバッファアンプ、Sr1〜Sr3はバッファアンプB1〜B3の出力を直列信号として順次読み出す読み出し用スイッチ、104は読み出し用スイッチ駆動用回路部(シフトレジスタ:SR2)、105は出力バッファアンプ、113は出力バッファアンプ105から出力された出力信号を用途に応じて他の回路に接続させるための端子である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 112 is a plurality of terminals connected to a plurality of signal wirings connected to a signal source, 103 is a readout circuit unit that converts parallel signals transferred via the terminals 112 into serial signals and outputs them, E1 to E3 are a plurality of operational amplifiers connected to the respective terminals 112, and the first operational amplifier which is the first stage with respect to the terminal 112, and Cf1 is between the inverting input terminal and the output terminal of the first operational amplifiers E1 to E3. , S RES1 to S RES3 are first reset switches of the respective first integration capacitors Cf1, CRES is a control signal applied to S RES1 , S RES2 and S RES3 , and VREF1 is a first operational amplifier E1 A first reference voltage with a non-inverting input terminal of E3 to E3, Sn1 to Sn3 are sampling switches for sampling output signals output through the first operational amplifiers E1 to E3, SMPL Is a voltage pulse applied to the sampling switches Sn1 to Sn3, C L1 to C L3 are sampling capacitors, B1 to B3 are buffer amplifiers for impedance conversion of signal charges accumulated in the sampling capacitors C L1 to C L3 , and Sr1 to Sr3 are buffers A read switch for sequentially reading out the outputs of the amplifiers B1 to B3 as a serial signal, 104 is a read switch driving circuit unit (shift register: SR2), 105 is an output buffer amplifier, and 113 is an output signal output from the output buffer amplifier 105 Is a terminal for connecting to other circuits depending on the application.

又、106はA/D変換回路部であり、本実施形態においては読み出し用回路部103からの出力信号はA/D変換回路部に接続されているがその限りではない。例えば、A/D変換回路部106が読み出し用回路部103の中に含まれて構成され、端子113を介して処理回路例えばメモリ等に接続されることができる。   Reference numeral 106 denotes an A / D conversion circuit unit. In this embodiment, an output signal from the readout circuit unit 103 is connected to the A / D conversion circuit unit, but this is not restrictive. For example, the A / D conversion circuit unit 106 is included in the reading circuit unit 103 and can be connected to a processing circuit such as a memory via the terminal 113.

又、本発明の信号転送装置は以下に述べる撮像装置に好適に用いることができ、信号転送装置の動作については、これを用いた撮像装置を例に挙げて後述するものとする。   The signal transfer apparatus of the present invention can be suitably used for an imaging apparatus described below, and the operation of the signal transfer apparatus will be described later by taking an imaging apparatus using the example as an example.

(第2実施形態)
図2は本発明の第2実施形態による撮像装置の回路図である。図2において、
101は光電変換回路部を示しており、110は入射した光を信号電荷に変換する受光領域、111は受光領域110で光電変換された信号電荷を蓄積する電極間容量、S1-1〜S3-3はそれぞれが受光領域110と電極間容量111を有する光電変換素子、M1、M2、M3は信号配線としてのマトリクス信号配線、T1-1〜T3-3は光電変換素子S1-1〜S3-3で形成された信号電荷をマトリクス信号配線M1,M2,M3に転送するスイッチング素子、G1、G2、G3はスイッチング素子T1-1〜T3-3を駆動させるゲート駆動配線、C1、C2、C3は各マトリクス信号配線M1、M2、M3の負荷容量である。光電変換素子としては例えば、水素化非晶質シリコン膜を用いたMIS型或いはPIN型の薄膜光電変換素子、単結晶シリコンを用いたPNフォトダイオードなどが挙げられる。スイッチング素子としては、非晶質シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどを用いた薄膜トランジスタや、周知のMOSトランジスタを用いることができる。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a circuit diagram of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG.
101 denotes a photoelectric conversion circuit section, 110 light receiving region for converting incident light into a signal charge, 111 inter-electrode capacitor for accumulating signal charges photoelectrically converted by the light receiving region 110, S 1-1 to S the photoelectric conversion element 3-3 each having a light-receiving region 110 and the inter-electrode capacitance 111, M1, M2, M3 is the matrix signal lines as signal lines, T 1-1 through T 3-3 photoelectric conversion elements S 1- switching elements for transferring signal charges formed in 1 to S 3-3 to matrix signal wirings M1, M2, M3, G1, G2, G3 are gate driving line for driving the switching element T 1-1 through T 3-3 , C1, C2, and C3 are load capacitances of the matrix signal wirings M1, M2, and M3. Examples of the photoelectric conversion element include a MIS type or PIN type thin film photoelectric conversion element using a hydrogenated amorphous silicon film, a PN photodiode using single crystal silicon, and the like. As the switching element, a thin film transistor using amorphous silicon, polycrystalline silicon, single crystal silicon, or the like, or a well-known MOS transistor can be used.

102はゲート駆動配線G1〜G3に駆動用信号を印加する駆動用回路部(シフトレジスタ:SR1)である。103は読み出し用回路部である。又、107は光電変換素子のバイアス電源である。   Reference numeral 102 denotes a driving circuit unit (shift register: SR1) that applies a driving signal to the gate driving wirings G1 to G3. Reference numeral 103 denotes a read circuit unit. Reference numeral 107 denotes a bias power source for the photoelectric conversion element.

光電変換素子やスイッチング素子を薄膜素子で形成した場合には、駆動用回路部は単結晶シリコンを用いた少なくとも1個のLSIチップで構成するとよく、読み出し用回路部も同様にトランジスタ単結晶シリコンを用いた少なくとも1個のLSIチップで構成するとよい。   When the photoelectric conversion element or the switching element is formed of a thin film element, the drive circuit section may be composed of at least one LSI chip using single crystal silicon, and the readout circuit section is similarly made of transistor single crystal silicon. It is preferable to use at least one LSI chip used.

なお、図2では簡単の為に3×3=9画素の2次元光電変換装置を表しているが、実際の撮像装置はその用途により更に多画素で構成される。   Note that FIG. 2 shows a 3 × 3 = 9 pixel two-dimensional photoelectric conversion device for the sake of simplicity, but an actual imaging device is configured with a larger number of pixels depending on the application.

又、本実施形態では各マトリクス信号配線M1〜M3には、(E1、B1)、(E2、B2)、(E3、B3)のように各2個の演算増幅器が接続されているが、その数は適宜決まるものであり、本実施形態の数に限定されず、他の演算増幅器があってもよい。   In the present embodiment, each of the matrix signal wirings M1 to M3 is connected to two operational amplifiers such as (E1, B1), (E2, B2), (E3, B3). The number is determined as appropriate, and is not limited to the number in the present embodiment, and there may be other operational amplifiers.

以下、全ての実施形態において演算増幅器の数は実施形態の限定されず、図示されている以外に回路内に他の演算増幅器があってもよい。   Hereinafter, in all the embodiments, the number of operational amplifiers is not limited to that of the embodiments, and there may be other operational amplifiers in the circuit other than those illustrated.

図3は、本実施形態の撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。
図3において、まずゲート線駆動用回路部102であるところのシフトレジスタSR1よりゲート駆動配線G1に転送用の第1の電圧パルスがt1時間印加されると、スイッチング素子T1-1 ,T1-2 ,T1-3 がONし、第1行の光電変換素子S1-1 ,S1-2 ,S1-3 とマトリクス信号配線M1〜M3が導通する。マトリクス信号配線M1〜M3は各第1演算増幅器E1〜E3の反転入力端子(−)に接続されているので、各マトリクス信号配線M1〜M3の各電位V1〜V3は正転入力端子電圧VREF1に等しい。従って上記転送動作によって光電変換素子S1-1 ,S1-2 ,S1-3 の信号電荷は各積分積分容量Cf1に転送され、第1演算増幅器E1〜E3の出力電圧Vo1〜Vo3は各信号電荷量をQi(i=1〜3)とすると以下のように変化する。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment.
3, when the first of the voltage pulse for transfer gate driving line G1 from the shift register SR1 where a gate line driving circuit 102 is applied to the time t1, the switching element T 1-1, T 1 -2, T 1-3 is turned ON, the first row of the photoelectric conversion elements S 1-1, S 1-2, S 1-3 and the matrix signal wirings M1~M3 conducts. Since the matrix signal wirings M1 to M3 are connected to the inverting input terminals (−) of the first operational amplifiers E1 to E3, the potentials V1 to V3 of the matrix signal wirings M1 to M3 are set to the normal input terminal voltage VREF1. equal. Therefore the photoelectric conversion elements S 1-1 by the above transfer operation, S 1-2, the signal charges of the S 1-3 is transferred to the integrator integrating capacitor Cf1, the output voltage Vo1~Vo3 of the first operational amplifier E1~E3 Each When the signal charge amount is Qi (i = 1 to 3), it changes as follows.

Voi=VREF1−Qi/Cf1(i=1〜3) (10)
上記(10)式と前記(5)式を比較すると明らかなように、本発明による撮像装置の出力電圧は前記マトリクス信号配線の負荷容量C1〜C3に依存しない。ここで例えば積分容量Cf1の容量値を光電変換素子内の電極間容量Csと等しくおくと出力電圧は(11)式となり、信号成分Qi/Cs=Vsは(7)式と等しくなる。すなわち上記構成においても前述の後段ノイズに対するS/Nは劣化することは無い。
Voi = VREF1-Qi / Cf1 (i = 1-3) (10)
As is clear from the comparison between the above expression (10) and the above expression (5), the output voltage of the imaging device according to the present invention does not depend on the load capacitances C1 to C3 of the matrix signal wiring. Here, for example, when the capacitance value of the integration capacitor Cf1 is made equal to the interelectrode capacitance Cs in the photoelectric conversion element, the output voltage becomes the expression (11), and the signal component Qi / Cs = Vs becomes equal to the expression (7). That is, even in the above configuration, the S / N with respect to the latter-stage noise is not deteriorated.

Voi=VREF1−Qi/Cs=VREF1−Vs(11)
なお、ここでは簡単の為にCf1=Csとしたが、これには限らない。例えばCf1<Csであれば信号電圧は更に大きくなり、前述の後段ノイズに対するS/Nは更に有利になる。
Voi = VREF1-Qi / Cs = VREF1-Vs (11)
Here, for simplicity, Cf1 = Cs, but this is not restrictive. For example, if Cf1 <Cs, the signal voltage is further increased, and the S / N with respect to the latter-stage noise becomes more advantageous.

以後の動作は図30で示した従来例と同様であり、サンプリングスイッチSn1〜Sn3がSMPLパルスによりt2時間ONし、サンプリングコンデンサCL1〜CL3に信号は転送される。続いて、順次読み出し用スイッチ駆動用回路部104であるところのシフトレジスタSR2からの読み出しパルスSp1〜Sp3により読み出し用スイッチSr1〜Sr3が順次t3時間ずつONすることにより、各バッファアンプB1〜B3を介して出力バッファアンプ105から直列信号として読み出され、A/D変換回路部106でデジタル化される。その後、リセットスイッチSRES1〜SRES3に制御信号CRESをt4時間印加して積分容量Cf1をリセットし、次行の読み出し動作に備える。以下同様に、シフトレジスタ102よりゲート駆動配線G2,G3を順次駆動することにより、光電変換素子S2-1 〜S3-3 の全画素データを繰り返し読み出す。 The subsequent operation is the same as that of the conventional example shown in FIG. 30, and the sampling switches Sn1 to Sn3 are turned ON for t2 time by the SMPL pulse, and the signal is transferred to the sampling capacitors C L1 to C L3 . Subsequently, the read switches Sr1 to Sr3 are sequentially turned on for every t3 time by the read pulses Sp1 to Sp3 from the shift register SR2 which is the sequential read switch drive circuit unit 104, whereby the buffer amplifiers B1 to B3 are turned on. Through the output buffer amplifier 105 and digitized by the A / D conversion circuit unit 106. Thereafter, the control signal CRES is applied to the reset switches S RES1 to S RES3 for t4 hours to reset the integration capacitor Cf1 and prepare for the read operation of the next row. Hereinafter Similarly, by sequentially driving the gate driving line G2, G3 from the shift register 102, repeatedly read all the pixel data of the photoelectric conversion elements S 2-1 to S 3-3.

以上説明したように、本実施形態によれば、マトリクス信号配線M1〜M3が第1演算増幅器E1〜E3の反転入力端子に接続されることで、各マトリクス信号配線M1〜M3の負荷容量C1〜C3に依存せず、さらに信号電荷は積分容量Cf1に転送されるので、読み出し用回路部103は様々な画素配列を有する光電変換回路部に共通に適用することができる。   As described above, according to the present embodiment, the matrix signal wirings M1 to M3 are connected to the inverting input terminals of the first operational amplifiers E1 to E3, so that the load capacitors C1 to C1 of the matrix signal wirings M1 to M3 are connected. Since the signal charge is transferred to the integration capacitor Cf1 without depending on C3, the reading circuit unit 103 can be commonly applied to photoelectric conversion circuit units having various pixel arrays.

又、本実施形態によれば第1演算増幅器から出力された信号電荷はさらに別の演算増幅器(本実施形態においてはバッファアンプB1〜B3)に入力されるので、出力された信号電荷を適宜用途に応じてインピーダンス変換することが可能となった。又、バッファアンプB1〜B3以外にも、例えば他の演算増幅器を配置させることで、第1演算増幅器から出力された信号電荷を増幅させることも可能となった。   Further, according to the present embodiment, the signal charge output from the first operational amplifier is further input to another operational amplifier (buffer amplifiers B1 to B3 in the present embodiment), and therefore the output signal charge is appropriately used. It became possible to perform impedance conversion according to. In addition to the buffer amplifiers B1 to B3, it is possible to amplify the signal charge output from the first operational amplifier by arranging another operational amplifier, for example.

以上の実施形態及び以下にのべる各実施形態を含めて、本発明に用いられる信号源としては、光及び/又は放射線を受けて電荷を発生する変換素子や、熱を感知して信号を発するセンサ、音を感知して信号を発するセンサ等が挙げられる。   The signal source used in the present invention, including the embodiments described above and the following embodiments, includes a conversion element that generates a charge by receiving light and / or radiation, and a sensor that generates a signal by sensing heat. And a sensor that senses sound and emits a signal.

撮像装置のように、信号源としては、光及び/又は放射線を受けて電荷を発生する変換素子を用いる場合には、変換素子を有する回路部として、CMOS型、CCD型、バイポーラ型、或いは薄膜型のイメージセンサを用いることができる。   When a conversion element that generates light by receiving light and / or radiation is used as a signal source as in an imaging device, a CMOS, CCD, bipolar, or thin film is used as a circuit unit having the conversion element. A type image sensor can be used.

X線のような放射線の像を撮像する場合には、放射線を受けて可視光を放出する蛍光体やシンチレータなどと呼ばれる発光体を、光電変換素子と組み合わせて撮像装置を構成することもできる。具体的には、沃化セシウムやガドリニウム硫化酸化物などの発光体を、薄膜光電変換素子と薄膜トランジスタを有する画素アレイが形成された回路基板上に設けて、放射線撮像装置を構成することができる。   In the case of capturing an image of radiation such as X-rays, an imaging device can be configured by combining a light emitting body called a phosphor or scintillator that receives visible radiation and emits visible light with a photoelectric conversion element. Specifically, a radiation imaging apparatus can be configured by providing a light emitter such as cesium iodide or gadolinium sulfide oxide on a circuit substrate on which a pixel array including a thin film photoelectric conversion element and a thin film transistor is formed.

本発明の撮像装置および放射線撮像システムにおける放射線とはX線やα,β,γ線等を含み、光とは光電変換素子により検出可能な波長領域の電磁波であり、可視光を含む。   In the imaging apparatus and radiation imaging system of the present invention, radiation includes X-rays, α, β, γ rays, and the like, and light is electromagnetic waves in a wavelength region that can be detected by a photoelectric conversion element, and includes visible light.

(第3実施形態)
図4は本発明の第3実施形態を示す信号転送装置の回路図である。図4において、R9、R10、R11及びR12は抵抗素子、K1、K2、K3は第1演算増幅器E1、E2、E3からの出力信号が抵抗素子R9を介して反転入力端子に接続されるとともに反転入力端子と出力端子との間には抵抗素子R10が接続された第2演算増幅器、VREF2'は第2演算増幅器E1〜E3の正転入力端子に抵抗素子R11及びR12を介して設定された第2基準電圧である。この構成においては、第2演算増幅器の正転入力端子には基準電源VREF2'を抵抗素子R11とR12で分圧した電圧が印加されることとなる。又、第2演算増幅器K1〜K3の増幅率Hは抵抗素子R9及びR10によって決まる値である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus showing a third embodiment of the present invention. In FIG. 4, R9, R10, R11, and R12 are resistance elements, and K1, K2, and K3 are inverted when the output signals from the first operational amplifiers E1, E2, and E3 are connected to the inverting input terminal via the resistance element R9. A second operational amplifier VREF2 ′ having a resistance element R10 connected between the input terminal and the output terminal, VREF2 ′ is set to the normal input terminals of the second operational amplifiers E1 to E3 via the resistance elements R11 and R12. 2 reference voltage. In this configuration, a voltage obtained by dividing the reference power source VREF2 ′ by the resistance elements R11 and R12 is applied to the normal input terminal of the second operational amplifier. The amplification factor H of the second operational amplifiers K1 to K3 is a value determined by the resistance elements R9 and R10.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

又、本発明の信号転送装置は以下に述べる撮像装置に好適に用いることができ、信号転送装置の動作については、これを用いた撮像装置を例に挙げて後述するものとする。   The signal transfer apparatus of the present invention can be suitably used for an imaging apparatus described below, and the operation of the signal transfer apparatus will be described later by taking an imaging apparatus using the example as an example.

(第4実施形態)
図5は本発明の第4実施形態による撮像装置の回路図である。図5では簡単の為に3×3=9画素の2次元光電変換装置を表しているが、実際の撮像装置はその用途により更に多画素で構成される。又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram of an imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5, a 3 × 3 = 9 pixel two-dimensional photoelectric conversion device is shown for the sake of simplicity, but an actual imaging device is configured with a larger number of pixels depending on the application. Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

図5に示す回路構成が図2の回路構成と異なるのは、第1演算増幅器E1〜E3とバッファアンプB1〜B3と間に増幅率Hを有する反転演算増幅器K1〜K3を形成したことと、反転演算増幅器を複数段設けたことである。   The circuit configuration shown in FIG. 5 is different from the circuit configuration of FIG. 2 in that inverting operational amplifiers K1 to K3 having an amplification factor H are formed between the first operational amplifiers E1 to E3 and the buffer amplifiers B1 to B3. A plurality of inverting operational amplifiers are provided.

本実施形態の構成を用いることで、各マトリクス信号配線M1〜M3の負荷容量C1〜C3に依存せずに、さらに第1演算増幅器E1〜E3からの出力信号を増幅させて出力させる撮像装置を提供できることが可能となった。   By using the configuration of the present embodiment, an imaging apparatus that amplifies and outputs the output signals from the first operational amplifiers E1 to E3 without depending on the load capacitors C1 to C3 of the matrix signal wirings M1 to M3. It became possible to provide.

(第5実施形態)
図6は本発明の第5実施形態を示す信号転送装置の回路図である。図6において、CC1〜CC3は第1演算増幅器E1〜E3の出力端子とサンプリングスイッチSn1〜Sn3との間に信号の交流成分のみを通過させる容量素子、F1〜F3は反転入力端子に各容量素子CC1〜CC3が接続された第2演算増幅器、Cf2は第2演算増幅器F1〜F3の反転入力端子と出力端子との間にそれぞれ接続された第2積分容量、Sd1、Sd2、Sd3は各積分容量Cf2をリセットする第2リセットスイッチ、DRESは第2リセットスイッチSd1〜Sd3を制御するパルス信号、VREF2は第2演算増幅器F1〜F3の正転入力端子に設定された基準電圧である。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus showing a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 6, CC1 to CC3 are capacitive elements that allow only the AC component of the signal to pass between the output terminals of the first operational amplifiers E1 to E3 and the sampling switches Sn1 to Sn3, and F1 to F3 are capacitive elements at the inverting input terminal. The second operational amplifier to which CC1 to CC3 are connected, Cf2 is a second integration capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of each of the second operational amplifiers F1 to F3, and Sd1, Sd2, and Sd3 are the respective integration capacitors. A second reset switch that resets Cf2, DRES is a pulse signal that controls the second reset switches Sd1 to Sd3, and VREF2 is a reference voltage that is set at the normal input terminals of the second operational amplifiers F1 to F3.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

又、本発明の信号転送装置は以下に述べる撮像装置に好適に用いることができ、信号転送装置の動作については、これを用いた撮像装置を例に挙げて後述するものとする。   The signal transfer apparatus of the present invention can be suitably used for an imaging apparatus described below, and the operation of the signal transfer apparatus will be described later by taking an imaging apparatus using the example as an example.

(第6実施形態)
図7は本発明の第6実施形態による撮像装置の回路図である。図7では簡単の為に3×3=9画素の2次元光電変換装置を表しているが、実際の撮像装置はその用途により更に多画素で構成される。
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram of an imaging apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. Although FIG. 7 shows a two-dimensional photoelectric conversion device with 3 × 3 = 9 pixels for the sake of simplicity, an actual imaging device is configured with more pixels depending on the application.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

図7に示す回路構成が図5の回路構成と異なるのは、図5の第2演算増幅器K1〜K3を構成する抵抗素子R9、R10のかわりに容量素子CC1〜CC3が配置されて第2演算増幅器F1〜F3が形成されていることである。図7では、容量素子CC1〜CC3の一方の電極は第1演算増幅器E1〜E3の出力端子に、もう一方の電極は第2演算増幅器F1〜F3の反転入力端子(−)に接続されている。   The circuit configuration shown in FIG. 7 is different from the circuit configuration shown in FIG. 5 in that capacitive elements CC1 to CC3 are arranged instead of the resistance elements R9 and R10 constituting the second operational amplifiers K1 to K3 in FIG. The amplifiers F1 to F3 are formed. In FIG. 7, one electrode of each of the capacitive elements CC1 to CC3 is connected to the output terminals of the first operational amplifiers E1 to E3, and the other electrode is connected to the inverting input terminals (−) of the second operational amplifiers F1 to F3. .

図8は本発明の図7の撮像装置の第1演算増幅器E1〜E3から第2演算増幅器F1〜F3までと第2リセットスイッチSd1〜Sd3の動作を説明するタイミングチャートである。   FIG. 8 is a timing chart for explaining the operations of the first operational amplifiers E1 to E3 to the second operational amplifiers F1 to F3 and the second reset switches Sd1 to Sd3 of the imaging apparatus of FIG.

ある行の読み出しが終了し、次の行の読み出しに備えるリセット動作では制御信号CRESが印加され、第1リセットスイッチSRES1〜SRES3がONし、第1積分容量Cf1の両端がショートされることにより、第1の積分コンデンサCf1に蓄積されていた前の行の信号電荷はリセットされる。この時、第1演算増幅器E1〜E3は電圧ホロワとして動作するので、その出力端子P1の電位はVREF1となる。しかし、この時の出力電圧はリセットスイッチSRES1〜SRES3のON抵抗による熱雑音によってゆらぎを生じており、このゆらぎはリセット期間が終了し第1リセットスイッチSRES1〜SRES3がOFFした瞬間に第1積分容量Cf1に蓄積され、いわゆるKTCノイズとして残留する。KTCノイズRn(Vrms)は第1積分容量Cf1の容量値にのみ依存し、以下の式で表わされる。 In a reset operation in preparation for the reading of the next row after the reading of a certain row is completed, the control signal CRES is applied, the first reset switches S RES1 to S RES3 are turned on, and both ends of the first integration capacitor Cf1 are short-circuited. Thus, the signal charge of the previous row accumulated in the first integration capacitor Cf1 is reset. At this time, since the first operational amplifiers E1 to E3 operate as voltage followers, the potential of the output terminal P1 becomes VREF1. However, the output voltage at this time fluctuates due to thermal noise due to the ON resistance of the reset switches S RES1 to S RES3 , and this fluctuation occurs at the moment when the reset period ends and the first reset switches S RES1 to S RES3 are turned off. It accumulates in the first integration capacitor Cf1 and remains as so-called KTC noise. The KTC noise Rn (Vrms) depends only on the capacitance value of the first integration capacitor Cf1, and is expressed by the following equation.

Rn=(KT/Cf1)1/2(12)
ここで、Kはボルツマン定数、Tは絶対温度、Cf1は第1積分容量の容量値である。一方、KTCノイズは光電変換素子S1-1 〜S3-3 の電極間容量Csからスイッチング素子T1-1 〜T3-3 により信号電荷を転送する際にもスイッチング素子のON抵抗に起因する熱雑音により発生し、信号電荷に重畳して転送される。ここで例えば前記第1実施形態のようにCf1=Csとおくと両者のノイズ量は等しくなり、第1積分容量Cf1のリセットノイズ(KTCノイズ)は無視できない。Cf1>Csとすれば第1積分容量Cf1のリセットノイズ自体は小さくなるが、この時は信号電圧Qi/Cf1も小さくなってしまうのでS/Nは改善されない。図8の波形P1(出力端子P1の波形)において、制御信号CRESがOFFした後の第1基準電圧VREF1からのずれ量(図8ではエラーと記載)はこの第1積分容量Cf1のリセットノイズによるものである。
Rn = (KT / Cf1) 1/2 (12)
Here, K is a Boltzmann constant, T is an absolute temperature, and Cf1 is a capacitance value of the first integration capacitor. On the other hand, KTC noise caused by the ON resistance of the switching element even when transferring a signal charge by the switching element T 1-1 through T 3-3 from the inter-electrode capacitance Cs of the photoelectric conversion elements S 1-1 to S 3-3 Generated due to thermal noise that is transmitted and superimposed on the signal charge. Here, for example, if Cf1 = Cs as in the first embodiment, the noise amounts of both are equal, and the reset noise (KTC noise) of the first integration capacitor Cf1 cannot be ignored. If Cf1> Cs, the reset noise of the first integration capacitor Cf1 itself becomes small, but at this time, the signal voltage Qi / Cf1 also becomes small, so the S / N is not improved. In the waveform P1 of FIG. 8 (the waveform of the output terminal P1), the amount of deviation from the first reference voltage VREF1 after the control signal CRES is turned off (described as an error in FIG. 8) is due to the reset noise of the first integration capacitor Cf1. Is.

一方、第2演算増幅器F1〜F3の反転入力端子(−)と出力端子との間に接続されたリセットスイッチSd1〜Sd3はパルス信号DRESにより制御され、パルス信号DRESは制御信号CRESとほぼ同時にONし、制御信号CRESより遅れてOFFする。パルス信号DRESが印加されている期間はリセットスイッチSd1〜Sd3がONして第2積分容量Cf2をリセットし、第2演算増幅器F1〜F3は電圧ホロワ動作をし、その出力端子P2の電位はVREF2となる。制御信号CRESがOFFした直後もパルス信号DRESはONしているので出力端子P2の電位は変化せず、DC成分である第1積分容量Cf1のリセットノイズは容量素子CC1〜CC3に蓄積される。パルス信号DRESがOFFしてもこの状態は保持され、しかる後次行の転送動作によりゲート駆動パルスG2が印加され、信号電荷が第1積分容量Cf1に転送されるのに応じて、第2演算増幅器F1〜F3の出力電圧P2(出力端子P2の出力電圧)は変化する。この時の出力端子P1,P2の電位(P1,P2として示す)は各々次式で表される。   On the other hand, the reset switches Sd1 to Sd3 connected between the inverting input terminals (−) and the output terminals of the second operational amplifiers F1 to F3 are controlled by the pulse signal DRES, and the pulse signal DRES is turned on almost simultaneously with the control signal CRES. Then, it is turned off after the control signal CRES. During a period in which the pulse signal DRES is applied, the reset switches Sd1 to Sd3 are turned ON to reset the second integration capacitor Cf2, the second operational amplifiers F1 to F3 perform a voltage follower operation, and the potential of the output terminal P2 is VREF2. It becomes. Immediately after the control signal CRES is turned off, the pulse signal DRES is turned on, so that the potential of the output terminal P2 does not change, and reset noise of the first integration capacitor Cf1, which is a DC component, is accumulated in the capacitive elements CC1 to CC3. This state is maintained even if the pulse signal DRES is turned OFF, and then the second calculation is performed in response to the gate drive pulse G2 being applied by the transfer operation of the next row and the signal charge being transferred to the first integration capacitor Cf1. The output voltage P2 of the amplifiers F1 to F3 (the output voltage of the output terminal P2) changes. The potentials of the output terminals P1 and P2 (shown as P1 and P2) at this time are respectively expressed by the following equations.

P1=VREF1−Qi/Cf1+Rn(13)
P2=VREF2+(Qi/Cf1)×(CCi/Cf2) (14)
(i=1〜3)
ここで(13)式には第1積分容量Cf1のリセットノイズRnを付加してある。
P1 = VREF1-Qi / Cf1 + Rn (13)
P2 = VREF2 + (Qi / Cf1) × (CCi / Cf2) (14)
(I = 1 to 3)
Here, the reset noise Rn of the first integration capacitor Cf1 is added to the equation (13).

上記(13),(14)式を比較すると、第2演算増幅器F1〜F3の出力電圧には信号の交流成分のみが現れ、第1積分容量Cf1のリセットノイズがキャンセルされることが分かる。また、(14)式より明らかなように、信号電圧は容量素子CC1〜CC3と第2の積分容量Cf2の比でゲインがかかる。ここでCCi(i=1〜3)>Cf2としておけばサンプリングスイッチSn1〜Sn3以降のノイズに対するS/Nは更に有利になる。なお、出力電圧P2(出力端子P2の電圧)には実際は第2積分容量Cf2のリセットノイズ(KTCノイズ)が重畳されるが、そのノイズ量は入力に換算するとCf2/CCiになるのに加え、前述のように第2演算増幅器F1〜F3のゲインは容量の比でのみ決まるので第2積分容量Cf2の容量値を第1積分容量Cf1に比べ十分大きくすることが可能であり、その結果、第2積分容量Cf2のリセットノイズは無視することができる。よって(14)式ではこれを省略している。   Comparing the equations (13) and (14), it can be seen that only the AC component of the signal appears in the output voltages of the second operational amplifiers F1 to F3, and the reset noise of the first integration capacitor Cf1 is cancelled. Further, as is clear from the equation (14), the signal voltage is gained by the ratio between the capacitive elements CC1 to CC3 and the second integration capacitor Cf2. Here, if CCi (i = 1 to 3)> Cf2, the S / N for the noise after the sampling switches Sn1 to Sn3 becomes more advantageous. Note that reset noise (KTC noise) of the second integration capacitor Cf2 is actually superimposed on the output voltage P2 (voltage at the output terminal P2), but the amount of noise becomes Cf2 / CCi when converted to input, As described above, since the gains of the second operational amplifiers F1 to F3 are determined only by the capacitance ratio, the capacitance value of the second integration capacitor Cf2 can be made sufficiently larger than that of the first integration capacitor Cf1, and as a result, The reset noise of the two integration capacitor Cf2 can be ignored. Therefore, this is omitted in the equation (14).

その後の動作については図3と同様であるので説明を省略する。   The subsequent operation is the same as in FIG.

以上説明したように、本実施形態によれば、読み出し用回路部103において第1演算増幅器E1〜E3の出力端子とサンプリングスイッチSn1〜Sn3との間に信号の交流成分のみを通過させる容量素子CC1〜CC3と第2演算増幅器F1〜F3を接続し、第2演算増幅器F1〜F3の反転入力端子と出力端子との間に第2リセットスイッチSd1〜Sd3を配置させることにより、信号電荷が転送される第1積分容量Cf1のリセットノイズを除去することができるので、高S/Nの光電変換装置が提供できる。   As described above, according to this embodiment, in the readout circuit unit 103, the capacitive element CC1 that allows only the AC component of the signal to pass between the output terminals of the first operational amplifiers E1 to E3 and the sampling switches Sn1 to Sn3. ~ CC3 and the second operational amplifiers F1 to F3 are connected, and the second reset switches Sd1 to Sd3 are arranged between the inverting input terminals and the output terminals of the second operational amplifiers F1 to F3, so that the signal charges are transferred. Since the reset noise of the first integration capacitor Cf1 can be removed, a high S / N photoelectric conversion device can be provided.

ここで、本発明の第4実施形態と第6実施形態を比較すると、第4実施形態で示した構成もそれ自体有効ではあるが、以下1)及び2)に示す理由により、図7の第2演算増幅器F1〜F3のように、抵抗素子ではなく容量素子によって信号を伝達する構成の演算増幅器の方が好適な構成である。   Here, when the fourth embodiment and the sixth embodiment of the present invention are compared, the configuration shown in the fourth embodiment is effective in itself, but for the reasons shown in the following 1) and 2), the configuration shown in FIG. As in the case of the two operational amplifiers F1 to F3, an operational amplifier having a configuration in which a signal is transmitted by a capacitive element instead of a resistive element is a more preferable configuration.

1) 図7の構成だとCF1のリセットノイズが除去できる。   1) With the configuration of FIG. 7, the reset noise of CF1 can be removed.

図5より明らかなように初段の第1演算増幅器E1〜E3の出力は抵抗素子R9を介して次段の第2演算増幅器K1〜K3に接続されているので、直流成分が通過可能である。したがって、(13)式に示したように初段の演算増幅器E1〜E3の出力に重畳された第1積分容量Cf1のリセットノイズRnもまた、次段の第2演算増幅器K1〜K3で増幅されてしまうのでS/N的に不利であり、別途ノイズキャンセル回路が必要となる。   As is clear from FIG. 5, the outputs of the first operational amplifiers E1 to E3 in the first stage are connected to the second operational amplifiers K1 to K3 in the subsequent stage through the resistance element R9, so that a direct current component can pass therethrough. Therefore, the reset noise Rn of the first integration capacitor Cf1 superimposed on the outputs of the first stage operational amplifiers E1 to E3 as shown in the equation (13) is also amplified by the second stage second operational amplifiers K1 to K3. Therefore, it is disadvantageous in terms of S / N, and a separate noise cancellation circuit is required.

Rn = (KT/Cf1)1/2 (12)
P1 = VREF1 − Qi/Cf1 + Rn(13)
(13)式で示した初段の第1演算増幅器E1〜E3の出力電圧P1は図5、図7においてそれぞれ次段の第2演算増幅器K1〜K3及びF1〜F3により以下のように増幅される。
Rn = (KT / Cf1) 1/2 (12)
P1 = VREF1 − Qi / Cf1 + Rn (13)
The output voltages P1 of the first operational amplifiers E1 to E3 in the first stage shown by the equation (13) are amplified as follows by the second operational amplifiers K1 to K3 and F1 to F3 in the subsequent stages in FIGS. .

すなわち図7の構成では次段の演算増幅器F1〜F3の出力電圧P2は
P2 = VREF2 + (Qi/Cf1)×(CCi/Cf2) (i=1〜3)(14)
一方、図5の構成では次段の第2演算増幅器K1〜K3の出力電圧P2はR11、R12がおのおのR9、R10と等しいとすると
P2 = (R10/R9)×(VREF2' − VREF1) + (R10/R9)×(Qi/Cf1 + Rn) (15)
と表される。(14)、(15)式を比較すると図5の構成では積分容量Cf1のリセットノイズRnがゲイン倍(R10/R9)されて出力に現れてしまうことが分かる。
また、(14)、(15)式において
CCi/Cf2 = R10/R9 (i=1〜3)(16)
VREF2 = (R10/R9)×(VREF2' − VREF1)(17)
となるよう容量値、抵抗値および基準電圧VREF2'を決定すると同一信号電荷Qiに対し等しい出力電圧が得られる。図9、図10はおのおの図5、図7に図示した初段の第1演算増幅器E1〜E3の出力P1と、それぞれの次段の第2演算増幅器K1〜K3及びF1〜F3からの出力電圧P2を図示した図である。
That is, in the configuration of FIG. 7, the output voltage P2 of the operational amplifiers F1 to F3 in the next stage is
P2 = VREF2 + (Qi / Cf1) x (CCi / Cf2) (i = 1 to 3) (14)
On the other hand, in the configuration of FIG. 5, if the output voltages P2 of the second operational amplifiers K1 to K3 in the next stage are R11 and R12 equal to R9 and R10, respectively.
P2 = (R10 / R9) x (VREF2 '-VREF1) + (R10 / R9) x (Qi / Cf1 + Rn) (15)
It is expressed. Comparing the equations (14) and (15), it can be seen that the reset noise Rn of the integration capacitor Cf1 is multiplied by the gain (R10 / R9) and appears in the output in the configuration of FIG.
In addition, in the equations (14) and (15)
CCi / Cf2 = R10 / R9 (i = 1 to 3) (16)
VREF2 = (R10 / R9) x (VREF2 '-VREF1) (17)
When the capacitance value, the resistance value, and the reference voltage VREF2 ′ are determined so as to be equal to each other, an equal output voltage is obtained for the same signal charge Qi. FIGS. 9 and 10 show the outputs P1 of the first operational amplifiers E1 to E3 in the first stage shown in FIGS. 5 and 7, respectively, and the output voltages P2 from the second operational amplifiers K1 to K3 and F1 to F3 in the subsequent stages. FIG.

2) 図7の構成だと任意の信号レベルによっても系の消費電流が変化しない。   2) With the configuration of FIG. 7, the current consumption of the system does not change even with an arbitrary signal level.

図5の構成では初段の第1演算増幅器E1〜E3の出力端子と次段の第2演算増幅器K1〜K3の反転入力端子との間に接続された抵抗R9の両端の電位差によりこれを流れる電流値が変化する。すなわち、次段の第2演算増幅器K1〜K3の反転入力端子電圧は正転入力端子電圧と等しく、第2基準電圧VREF2'を抵抗R11とR12で分圧した電圧が常に印加されており変化しない。一方、抵抗R9の他端の電圧は(13)式のごとく信号電荷Qiによって変化するため抵抗R9を流れる信号電流成分i9は
i9 = (1/R9)×(Qi/Cf1) (18)
と表される。これは例えば撮像装置において、撮影する像が明るい場合はシステムの消費電流が増加し、暗い像の場合は減少することを意味する。
In the configuration of FIG. 5, a current flows through the potential difference between both ends of a resistor R9 connected between the output terminals of the first operational amplifiers E1 to E3 in the first stage and the inverting input terminals of the second operational amplifiers K1 to K3 in the next stage. The value changes. That is, the inverting input terminal voltage of the second operational amplifiers K1 to K3 in the next stage is equal to the normal input terminal voltage, and the voltage obtained by dividing the second reference voltage VREF2 ′ by the resistors R11 and R12 is always applied and does not change. . On the other hand, since the voltage at the other end of the resistor R9 varies with the signal charge Qi as shown in the equation (13), the signal current component i9 flowing through the resistor R9 is
i9 = (1 / R9) x (Qi / Cf1) (18)
It is expressed. This means that, for example, in an imaging apparatus, the current consumption of the system increases when the image to be captured is bright and decreases when the image is dark.

本実施形態では簡単のために3×3画素の場合を示してあるが、前述した医療用X線撮像装置では、4000列ものマトリクス信号配線を有している。この為、1マトリクス信号配線当りの電流変化は軽微でも全体では大きな電流変化となるので好ましくない。   In the present embodiment, the case of 3 × 3 pixels is shown for simplicity, but the medical X-ray imaging apparatus described above has 4000 columns of matrix signal wirings. For this reason, even if the current change per one matrix signal wiring is slight, it becomes a large current change as a whole, which is not preferable.

以上説明したように、複数の演算増幅器を従属接続して信号電荷を増幅する場合、本発明第6実施形態のように各々の反転演算増幅器を、容量素子を介して接続し、電荷の移動により信号伝達せしめることが有効である。なお、上記例では2段の反転演算増幅器を従属接続した例を用いて説明したが、従属接続する反転演算増幅器の数はこれに限らない。   As described above, when a plurality of operational amplifiers are connected in cascade to amplify a signal charge, each inverting operational amplifier is connected via a capacitive element as in the sixth embodiment of the present invention, and the charge is moved. It is effective to allow signal transmission. Although the above example has been described using an example in which two stages of inverting operational amplifiers are cascade-connected, the number of inverting operational amplifiers to be cascade-connected is not limited to this.

(第7実施形態)
図11は本発明の第7実施形態を示す信号転送装置の回路図である。図11において、R1〜R3は第1演算増幅器E1〜E3と容量素子CC1〜CC3との間に配置された抵抗素子、R4〜R6はサンプリングスイッチSn1〜Sn3とサンプリングコンデンサCL1〜CL3との間に配置された抵抗素子である。
(Seventh embodiment)
FIG. 11 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus showing a seventh embodiment of the present invention. In FIG. 11, R1 to R3 are resistance elements arranged between the first operational amplifiers E1 to E3 and the capacitive elements CC1 to CC3, and R4 to R6 are sampling switches Sn1 to Sn3 and sampling capacitors C L1 to C L3 . It is a resistance element arranged between them.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

又、本発明の信号転送装置は以下に述べる撮像装置に好適に用いることができ、信号転送装置の動作については、これを用いた撮像装置を例に挙げて後述するものとする。   The signal transfer apparatus of the present invention can be suitably used for an imaging apparatus described below, and the operation of the signal transfer apparatus will be described later by taking an imaging apparatus using the example as an example.

(第8実施形態)
図12は本発明の第2実施形態による撮像装置の回路図である。図12において、図7と異なる点は抵抗素子R1〜R3と、抵抗素子R4〜R6を配置した点である。
(Eighth embodiment)
FIG. 12 is a circuit diagram of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. 12 is different from FIG. 7 in that resistance elements R1 to R3 and resistance elements R4 to R6 are arranged.

一般にランダムノイズは様々な周波数成分を有するノイズの集まりと定義することができ、観測される総ノイズ量は単位周波数当たり平均値からのゆらぎを系の通過帯域で積分した値となる。従って必要以上、すなわち光電変換によって得られた信号電荷の転送に十分な通過帯域よりも高い周波数帯域を有する検出系は系のS/Nを悪化させることがある。   In general, random noise can be defined as a collection of noises having various frequency components, and the total amount of noise observed is a value obtained by integrating fluctuation from an average value per unit frequency in the passband of the system. Therefore, a detection system having a frequency band higher than necessary, that is, a frequency band higher than a pass band sufficient for transferring signal charges obtained by photoelectric conversion may deteriorate the S / N of the system.

図12において、第1演算増幅器E1〜E3のノイズは演算増幅器自体の帯域制限を受けてその出力に現れるが、このノイズはまず、第1リセットスイッチSRES1〜SRES3がOFFした瞬間に容量素子CC1〜CC3に終端される。そして信号電荷が転送される際、再度信号電圧に重畳して更に第2演算増幅器F1〜F3の帯域制限を受けた後、サンプリングコンデンサCL1〜CL3に蓄積される。上記事象は各独立事象であるからサンプリングコンデンサCL1〜CL3上には第1演算増幅器E1〜E3のノイズの√2倍のノイズ電荷が蓄積されることになる。また、第2演算増幅器F1〜F3のノイズも自身の帯域制限を受けてサンプリングコンデンサCL1〜CL3に終端される。これらサンプリングコンデンサCL1〜CL3上に蓄積されるノイズ量は第1演算増幅器E1〜E3および第2演算増幅器F1〜F3の帯域が、上記信号の通過帯域に関して最適に設計されていればそれでよいが、実際演算増幅器を設計、製造する場合、簡単な構成で精度良く所望の帯域を有するよう作り込むことは容易ではない。そこで本実施形態においては、抵抗素子R1〜R3と容量素子CC1〜CC3で所望のカットオフ周波数fc1(Hz)を有する第1のローパスフィルタを構成し、第1演算増幅器E1〜E3の帯域を制限している。また、抵抗素子R4〜R6とサンプリングコンデンサCL1〜CL3とで所望のカットオフ周波数fc2(Hz)を有する第2のローパスフィルタを構成し、第2演算増幅器F1〜F3の帯域を制限している。ここでカットオフ周波数fc1,fc2は各々以下の式で表される。 In FIG. 12, the noise of the first operational amplifiers E1 to E3 is limited by the bandwidth of the operational amplifier itself and appears at its output. This noise first appears at the moment when the first reset switches S RES1 to S RES3 are turned off. Terminated at CC1 to CC3. When the signal charge is transferred, it is superimposed on the signal voltage again and further subjected to the band limitation of the second operational amplifiers F1 to F3, and then stored in the sampling capacitors C L1 to C L3 . Since the above events are independent events, noise charges of √2 times the noise of the first operational amplifiers E1 to E3 are accumulated on the sampling capacitors C L1 to C L3 . Further, the noises of the second operational amplifiers F1 to F3 are also terminated by the sampling capacitors C L1 to C L3 due to their own band limitation. The amount of noise accumulated on the sampling capacitors C L1 to C L3 is sufficient if the bands of the first operational amplifiers E1 to E3 and the second operational amplifiers F1 to F3 are optimally designed with respect to the pass band of the signal. However, when an operational amplifier is actually designed and manufactured, it is not easy to make a desired band with a simple configuration and high accuracy. Therefore, in the present embodiment, the resistance elements R1 to R3 and the capacitive elements CC1 to CC3 constitute a first low-pass filter having a desired cutoff frequency fc1 (Hz), and the band of the first operational amplifiers E1 to E3 is limited. is doing. Further, the resistance elements R4 to R6 and the sampling capacitors C L1 to C L3 constitute a second low-pass filter having a desired cutoff frequency fc2 (Hz), and the band of the second operational amplifiers F1 to F3 is limited. Yes. Here, the cut-off frequencies fc1 and fc2 are each expressed by the following equations.

fc1=1/(2πCCi・Ri) (i=1〜3) (19)
fc2=1/(2πCLi・Rj)(i=1〜3,j=4〜6) (20)
以上説明したように、本実施形態によれば、抵抗素子の挿入により容量素子と1次のローパスフィルタを容易に構成でき、各演算増幅器の高周波ノイズ成分を遮断することができるので、回路の複雑化無しに高S/Nの光電変換装置を提供することが可能となる。
fc1 = 1 / (2πCCi · Ri) (i = 1 to 3) (19)
fc2 = 1 / (2πC Li · Rj) (i = 1 to 3, j = 4 to 6) (20)
As described above, according to the present embodiment, the capacitive element and the first-order low-pass filter can be easily configured by inserting the resistance element, and the high-frequency noise component of each operational amplifier can be cut off. It is possible to provide a high S / N photoelectric conversion device without conversion.

(第9実施形態)
前述したKTCノイズや、演算増幅器を構成するトランジスタ素子や抵抗素子が発生する熱雑音は絶対温度Tに依存する。また、周囲温度が上昇すると光電変換回路部において暗電流成分が増加し固定パターンノイズとなって、共にS/Nを劣化させる要因となることが知られている。従って、装置自身の消費電力を抑え発熱を最小限に留めることが求められる。ここで、前述の4000×4000画素を有する胸部X線撮像装置を例にとると、マトリクス信号配線が4000列分ある為これに接続される演算増幅器の総数は膨大な数に及び、読み出し用回路部103が光電変換装置の主たる発熱源となり、これの省電力化が要求される。
(Ninth embodiment)
The KTC noise described above and the thermal noise generated by the transistor elements and resistance elements constituting the operational amplifier depend on the absolute temperature T. In addition, it is known that when the ambient temperature rises, the dark current component increases in the photoelectric conversion circuit section and becomes fixed pattern noise, both of which are factors that degrade S / N. Therefore, it is required to suppress the power consumption of the apparatus itself and to minimize heat generation. Here, taking the above-mentioned chest X-ray imaging apparatus having 4000 × 4000 pixels as an example, since there are 4000 rows of matrix signal wirings, the total number of operational amplifiers connected thereto is a huge number, and a readout circuit The unit 103 serves as a main heat source of the photoelectric conversion device, and power saving is required.

図13は本発明の第9実施形態を示す信号転送装置の回路図である。図13において、H1は読み出し用スイッチSr1〜Sr3の共通出力が反転入力端子に接続された第3演算増幅器、Cf3は第3演算増幅器H1の反転入力端子と出力端子との間に接続された第3積分容量、St1は積分容量Cf3をリセットする第3リセットスイッチ、Sx1はリセットスイッチSt1を制御する駆動パルス、VREF3は第3演算増幅器H1の正転入力端子に設定された第3基準電圧である。   FIG. 13 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus showing a ninth embodiment of the present invention. In FIG. 13, H1 is a third operational amplifier in which the common outputs of the read switches Sr1 to Sr3 are connected to the inverting input terminal, and Cf3 is a first operational amplifier connected between the inverting input terminal and the output terminal of the third operational amplifier H1. 3 is an integration capacitor, St1 is a third reset switch for resetting the integration capacitor Cf3, Sx1 is a drive pulse for controlling the reset switch St1, and VREF3 is a third reference voltage set at the normal input terminal of the third operational amplifier H1. .

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

又、本発明の信号転送装置は以下に述べる撮像装置に好適に用いることができ、信号転送装置の動作については、これを用いた撮像装置を例に挙げて後述するものとする。   The signal transfer apparatus of the present invention can be suitably used for an imaging apparatus described below, and the operation of the signal transfer apparatus will be described later by taking an imaging apparatus using the example as an example.

(第10実施形態)
図14は本発明の第10実施形態による撮像装置の回路図である。又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。
(10th Embodiment)
FIG. 14 is a circuit diagram of an imaging apparatus according to the tenth embodiment of the present invention. Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

図14において、図12と異なる点は、サンプリングコンデンサCL1〜CL3の直後に接続されたバッファアンプB1〜B3が削除され、サンプリングコンデンサCL1〜CL3が直接読み出し用スイッチSr1〜Sr3に接続されて、各マトリクス信号配線M1〜M3に接続され信号を並列処理するブロックの演算増幅器の数が各ラインあたり3個から2個に削減されている点と、読み出し用スイッチSr1〜Sr3後の最終出力バッファアンプ105が第3演算増幅器H1に置き換わっている点である。 14 is different from FIG. 12 in that the buffer amplifiers B1 to B3 connected immediately after the sampling capacitors C L1 to C L3 are deleted, and the sampling capacitors C L1 to C L3 are directly connected to the read switches Sr1 to Sr3. In addition, the number of operational amplifiers in the blocks connected to the matrix signal wirings M1 to M3 and processing signals in parallel is reduced from three to two per line, and the last after the read switches Sr1 to Sr3. The output buffer amplifier 105 is replaced with the third operational amplifier H1.

上記構成により、1ラインあたり1個演算増幅器が削減されるので、例えば胸部X線撮像装置を例にあげると、都合4000個のアナログ演算増幅器が削減されることになり、省電力の効果が大きい。   With the above configuration, one operational amplifier is reduced per line. For example, when a chest X-ray imaging apparatus is taken as an example, 4000 analog operational amplifiers are conveniently reduced, resulting in a great power saving effect. .

本実施形態によるサンプリング以降の読み出し動作について、図15のタイミングチャートを用いて説明する。なお、サンプリング以前の動作については図8を示した第6実施形態と同じであるので、説明を省略する。   The read operation after sampling according to the present embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. The operation before sampling is the same as that in the sixth embodiment shown in FIG.

第3リセットスイッチSt1は駆動パルスSx1により読み出し用読み出しパルスSp1〜Sp3の各読み出しパルス間にt5時間ずつONし、第3積分容量Cf3をリセットする。第3リセットスイッチSt1がONしている期間第3演算増幅器H1はバッファアンプとして動作するので、その出力電圧Vout は第3基準電圧VREF3と等しくなる。サンプリング動作が終了後読み出し動作に入り、第1の読み出しパルスSp1が印加されサンプリングコンデンサCL1に蓄積された信号電荷が第3積分容量Cf3に読み出される。第1の信号電荷の読み出しが終了すると、一旦第3リセットスイッチSt1がONし第3の積分容量Cf3がリセットされる。次に第2の読み出しパルスSp2によりサンプリングコンデンサCL2に蓄積された第2の信号が再び第3積分容量Cf3に読み出され、以下この動作を繰り返す。この時の出力電圧Vout は以下の式で表わされる。 The third reset switch St1 is turned ON for t5 hours between the readout pulses of the readout readout pulses Sp1 to Sp3 by the drive pulse Sx1, thereby resetting the third integration capacitor Cf3. Since the third operational amplifier H1 operates as a buffer amplifier while the third reset switch St1 is ON, its output voltage Vout is equal to the third reference voltage VREF3. After the sampling operation is completed, the read operation is started. The first read pulse Sp1 is applied, and the signal charge accumulated in the sampling capacitor C L1 is read out to the third integration capacitor Cf3. When the reading of the first signal charge is completed, the third reset switch St1 is once turned ON, and the third integration capacitor Cf3 is reset. Next, the second signal accumulated in the sampling capacitor C L2 by the second readout pulse Sp2 is again read out to the third integration capacitor Cf3, and this operation is repeated thereafter. The output voltage Vout at this time is expressed by the following equation.

Vout ={(1+Cf3/CLi)VREF3−(Cf3/CLi)VREF2}
−(Cf3/CLi)(CCi/Cf2)(Qi/Cf1)(i=1〜3) (21)
上式において、第2項が信号成分であり、Qiは光電変換素子S1-1 〜S3-3 で発生した信号電荷である。上式第1項は暗時の出力電圧レベルを示すが、第2基準電圧VREF2、第3基準電圧VREF3の選択はダイナミックレンジの許す範囲で任意である。例えばVREF2=VREF3とすれば第1項はVREF3となり(21)式はシンプルにすることができる。また、上式から明らかなように第3演算増幅器H1においても第3積分容量Cf3とサンプリングコンデンサCLiの比Cf3/CLiでゲインをかけることが可能である。
Vout = {(1 + Cf3 / C Li) VREF3- (Cf3 / C Li) VREF2}
- (Cf3 / C Li) ( CCi / Cf2) (Qi / Cf1) (i = 1~3) (21)
In the above equation, the second term is a signal component, Qi is the signal charges generated in the photoelectric conversion elements S 1-1 to S 3-3. The first term in the above equation indicates the output voltage level in the dark, but the selection of the second reference voltage VREF2 and the third reference voltage VREF3 is arbitrary within the range allowed by the dynamic range. For example, if VREF2 = VREF3, the first term becomes VREF3, and equation (21) can be simplified. Further, it is possible to apply a gain ratio Cf3 / C Li also third integral capacitor Cf3 and the sampling capacitor C Li in the third operational amplifier H1 As apparent from the above equation.

以上説明したように、本実施形態によれば読み出し用回路部において、サンプリングコンデンサCLiが直接読み出し用スイッチに接続され、かつ読み出し用スイッチの共通出力から演算増幅器の積分容量に信号を読み出すので、各マトリクス信号配線に接続され信号を並列処理するブロックの演算増幅器の数が削減され、低消費電力の撮像装置が提供可能となる。 As described above, according to the present embodiment, in the readout circuit unit, the sampling capacitor C Li is directly connected to the readout switch, and the signal is read out from the common output of the readout switch to the integration capacitor of the operational amplifier. The number of operational amplifiers connected to each matrix signal wiring and processing signals in parallel is reduced, and an imaging device with low power consumption can be provided.

(第11実施形態)
図16は本発明の第11実施形態を示す信号転送装置の回路図である。図16において、Cf10は第1演算増幅器E1〜E3に接続された第1積分容量Cf1と並列に接続された積分容量としての積分コンデンサ、Sgは積分コンデンサCf10をON、OFFするためのスイッチ、GAINはスイッチSgを制御する外部制御信号である。
(Eleventh embodiment)
FIG. 16 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus showing an eleventh embodiment of the present invention. In FIG. 16, Cf10 is an integration capacitor as an integration capacitor connected in parallel with the first integration capacitor Cf1 connected to the first operational amplifiers E1 to E3, Sg is a switch for turning ON / OFF the integration capacitor Cf10, GAIN Is an external control signal for controlling the switch Sg.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

又、本発明の信号転送装置は以下に述べる撮像装置に好適に用いることができ、信号転送装置の動作については、これを用いた撮像装置を例に挙げて後述するものとする。   The signal transfer apparatus of the present invention can be suitably used for an imaging apparatus described below, and the operation of the signal transfer apparatus will be described later by taking an imaging apparatus using the example as an example.

(第12実施形態)
図17は本発明の第12実施形態による撮像装置の回路図である。又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。
(Twelfth embodiment)
FIG. 17 is a circuit diagram of an imaging apparatus according to the twelfth embodiment of the present invention. Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

図17において、図14と異なる点は第1演算増幅器E1〜E3に接続された積分容量Cf1と並列に積分コンデンサCf10と外部制御信号GAINによってON、OFFするスイッチSgとが接続されている点である。   17 is different from FIG. 14 in that an integration capacitor Cf10 connected to the first operational amplifiers E1 to E3 and a switch Sg that is turned ON / OFF by an external control signal GAIN are connected in parallel. is there.

従って、本実施形態において他の実施形態と異なるのは、積分コンデンサCf10とスイッチSgは信号ゲインを可変せしめるよう作用する点である。すなわち、外部制御信号GAINによりSgがON、OFFした時の第1演算増幅器E1〜E3の出力電圧Voi、Voi'(i=1〜3)は信号電荷をQiとすると、おのおの以下のように表される。   Therefore, the present embodiment is different from the other embodiments in that the integrating capacitor Cf10 and the switch Sg act to vary the signal gain. That is, the output voltages Voi and Voi ′ (i = 1 to 3) of the first operational amplifiers E1 to E3 when Sg is turned ON / OFF by the external control signal GAIN are expressed as follows, where the signal charge is Qi. Is done.

Voi=VREF1−Qi/(Cf1+Cf10)
(i=1〜3) (22)
Voi'=VREF1−Qi/Cf1 (i=1〜3) (23)
両式を比較すると明らかなようにスイッチSgがONした時は積分容量Cf1と積分コンデンサCf10が並列接続されるので同一信号電荷Qiに対して第1演算増幅器E1〜E3でインピーダンス変換された信号電圧は小さくなるので信号ゲインの変更が可能となる。
Voi = VREF1-Qi / (Cf1 + Cf10)
(I = 1 to 3) (22)
Voi ′ = VREF1-Qi / Cf1 (i = 1-3) (23)
As apparent from the comparison between the two equations, when the switch Sg is turned ON, the integration capacitor Cf1 and the integration capacitor Cf10 are connected in parallel, so that the signal voltage impedance-converted by the first operational amplifiers E1 to E3 with respect to the same signal charge Qi. Since the signal becomes smaller, the signal gain can be changed.

本実施形態で示したように信号ゲインを可変せしめる機能はダイナミックレンジを広く使う上で有効である。すなわち、例えばより高精細な光電変換装置では画素サイズが小さくなるため信号電荷も小さくならざるを得ないが、その場合は外部制御信号GAINによって信号ゲインが高くなるよう設定すれば、A/D変換回路部106の入力ダイナミックレンジをフルに使用することができる。これにより本実施形態による読み出し用回路部103は画素配列のみならず画素サイズの異なる光電変換装置へも汎用的に適用可能となる。   As shown in the present embodiment, the function of varying the signal gain is effective in using a wide dynamic range. That is, for example, in a higher-definition photoelectric conversion device, the pixel charge is reduced, and thus the signal charge must be reduced. In this case, if the signal gain is set to be increased by the external control signal GAIN, A / D conversion is performed. The input dynamic range of the circuit unit 106 can be fully used. As a result, the readout circuit unit 103 according to the present embodiment can be applied not only to a pixel array but also to photoelectric conversion devices having different pixel sizes.

又、各光電変換素子はその製造工程でのバラツキなどによって光電変換出力に個体差を生じるが、本実施形態による光電変換装置は読み出し用回路部103内に外部からの信号によりそのゲインが制御できるので、容易に出力バラツキを補正することができ、補正のための外部部品の低減や歩留まりの向上によってコストダウンを図ることができる。   In addition, each photoelectric conversion element causes individual differences in photoelectric conversion output due to variations in the manufacturing process, but the gain of the photoelectric conversion device according to the present embodiment can be controlled by a signal from the outside in the readout circuit unit 103. Therefore, output variations can be easily corrected, and costs can be reduced by reducing external parts for correction and improving yield.

本実施形態では簡単のためにスイッチSgと積分コンデンサCf10を1対としゲイン切り替えを2段階としたがこれには限らない。スイッチと容量素子を複数用意し、複数の外部制御信号でゲインを制御すればより精細なゲイン調整が可能となる。   In the present embodiment, for simplicity, the switch Sg and the integrating capacitor Cf10 are paired and the gain switching is performed in two stages. However, the present invention is not limited to this. If a plurality of switches and capacitive elements are prepared and the gain is controlled by a plurality of external control signals, finer gain adjustment is possible.

又、本実施形態では第1演算増幅器E1〜E3のみ可変ゲインとしたが、第2演算増幅器F1〜F3及び第3演算増幅器H1でも同様の構成にてゲインを可変せしめることが可能であり同様の効果が得られる。   In the present embodiment, only the first operational amplifiers E1 to E3 have variable gains. However, the second operational amplifiers F1 to F3 and the third operational amplifier H1 can vary the gains with the same configuration. An effect is obtained.

(第13実施形態)
画素配列が増し光電変換部が多画素化してくると、ある一定時間内に全画素の読み出しをしようとする場合各画素の読み出しに要する時間が短縮される。例えば前述の4000×4000画素を有する胸部X線撮像装置で、静止撮影画像を1秒あたり1フレーム読み出す場合を考えると、1画素の読み出しに許される時間は1/(4000×4000)=62.5×10-9秒と極めて短時間であることが分かる。一般には全画素をシリアル出力するのではなく、例えば全画素を4分割(2000×2000画素単位)などし、これを並列処理して各画素の読み出し速度を下げるような工夫もされているが、より高精細の静止画像出力や高フレームレートの動画像出力に対応し、医療用X線ディジタルカメラの特徴のひとつである“即時性”を活かす為には、上記分割処理と併せて各画素の読み出し速度自体を向上することが重要となる。
(13th Embodiment)
As the pixel arrangement increases and the number of pixels in the photoelectric conversion unit increases, the time required to read out each pixel is shortened when all the pixels are read out within a certain period of time. For example, in the above-mentioned chest X-ray imaging apparatus having 4000 × 4000 pixels, considering that a still image is read out by one frame per second, the time allowed for reading out one pixel is 1 / (4000 × 4000) = 62. It can be seen that this is an extremely short time of 5 × 10 −9 seconds. In general, instead of serially outputting all the pixels, for example, all the pixels are divided into four (in 2000 × 2000 pixel units), and this is processed in parallel to reduce the readout speed of each pixel. In order to take advantage of “immediateness”, which is one of the features of medical X-ray digital cameras, in response to higher-definition still image output and high-frame-rate moving image output, It is important to improve the reading speed itself.

前記第9実施形態においてはサンプリングコンデンサCLiから信号を読み出す演算増幅器が第3演算増幅器H1の1個のみである為、1画素あたりの読み出しには読み出し用パルスSp1〜Sp3の各ON時間t3に加えて、次の信号を読み出す為に第3積分容量Cf3をリセットする為に第3リセットスイッチSt1がONする時間t5が必要である。ここで、ON時間t3はサンプリングコンデンサCL1〜CL3から第3積分容量Cf3に転送された電荷量に対し第3演算増幅器H1が十分応答するのに必要な時間であり、第3演算増幅器H1の性能で決まる。一方、時間t5は第3積分容量Cf3上の電荷を放電する為に必要な時間であり、前の電荷を十分リセットするにはt5≧5τ(τは第3積分容量Cf3の容量値と第3リセットスイッチSt1のON抵抗との積で決まる時定数である。)なる時間が必要となる。1例として第3積分容量Cf3の容量値を10pF、第3リセットスイッチSt1のON抵抗を1kΩとすると、時定数τは10×10-9秒であり、第3積分容量Cf3のリセットに必要な時間t5はこの5倍の50×10-9秒となる。従って上述の4000×4000画素の出力を1秒間でシリアル読み出しするのに残された時間t3は62.5×10-9−50×10-9=12.5×10-9秒となり非常に高速に動作する第3演算増幅器H1を用意しなければならない。ここで、時定数を小さくする為に第3積分容量Cf3の容量値を小さくする、例えば1pFにすることも考えられるが、第3積分容量Cf3の容量値を小さくすることはこれのリセットノイズ(KTCノイズ)を増加させることになり好ましくない。また、第3リセットスイッチSt1のON抵抗を小さくすることにも限界がある。以上説明したように、前記第9実施形態は多画素、高速読み出しが要求されるシステムにおいては改善が望まれる。 In the ninth embodiment, there is only one operational amplifier that reads signals from the sampling capacitor C Li in the third operational amplifier H1, so that reading per pixel is performed at each ON time t3 of the reading pulses Sp1 to Sp3. In addition, a time t5 when the third reset switch St1 is turned on is required to reset the third integration capacitor Cf3 in order to read the next signal. Here, the ON time t3 is a time required for the third operational amplifier H1 to sufficiently respond to the amount of charge transferred from the sampling capacitors C L1 to C L3 to the third integration capacitor Cf3, and the third operational amplifier H1. Determined by performance. On the other hand, the time t5 is a time necessary for discharging the charge on the third integration capacitor Cf3. To sufficiently reset the previous charge, t5 ≧ 5τ (τ is the capacitance value of the third integration capacitor Cf3 and the third The time constant determined by the product of the ON resistance of the reset switch St1 is required. As an example, if the capacitance value of the third integration capacitor Cf3 is 10 pF and the ON resistance of the third reset switch St1 is 1 kΩ, the time constant τ is 10 × 10 −9 seconds, which is necessary for resetting the third integration capacitor Cf3. Time t5 is 5 times 50 × 10 −9 seconds. Therefore, the time t3 remaining for serially reading out the output of 4000 × 4000 pixels in 1 second is 62.5 × 10 −9 −50 × 10 −9 = 12.5 × 10 −9 seconds, which is very high speed. The third operational amplifier H1 that operates in the above must be prepared. Here, in order to reduce the time constant, it is conceivable to reduce the capacitance value of the third integration capacitor Cf3, for example, 1 pF. However, reducing the capacitance value of the third integration capacitor Cf3 can reduce the reset noise ( (KTC noise) is increased, which is not preferable. There is also a limit to reducing the ON resistance of the third reset switch St1. As described above, the ninth embodiment is desired to be improved in a system that requires multiple pixels and high-speed readout.

図18は上記の点を鑑み、本発明の第7実施形態を示す信号転送装置の回路図である。   FIG. 18 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus showing a seventh embodiment of the present invention in view of the above points.

図18において、H1は読み出し用スイッチSr1及びSr3の共通出力が反転入力端子に接続された前記第9実施形態における第3演算増幅器H1と同様の構成である第3演算増幅器、H2は読み出し用スイッチSr2及びSr4の共通出力が反転入力端子に接続された第3演算増幅器、Cf3'は第3演算増幅器H2の反転入力端子と出力端子との間に接続された第3積分容量、St2は第3積分容量Cf3'をリセットするリセットスイッチ、Sx2はリセットスイッチSt2を制御する駆動パルス、VREF3は第3演算増幅器H1、H2の正転入力端子に設定された第3基準電圧、Sc1は第3演算増幅器H1とA/D変換回路部106とを接続させる出力選択スイッチ、Ls1は出力選択スイッチSc1を制御する駆動パルス、Sc2は第3演算増幅器H2とA/D変換回路部106とを接続させる出力選択スイッチ、Ls2は出力選択スイッチSc2を制御する駆動パルスである。   In FIG. 18, H1 is a third operational amplifier having the same configuration as the third operational amplifier H1 in the ninth embodiment in which the common output of the read switches Sr1 and Sr3 is connected to the inverting input terminal, and H2 is a read switch. A third operational amplifier in which the common output of Sr2 and Sr4 is connected to the inverting input terminal, Cf3 ′ is a third integration capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the third operational amplifier H2, and St2 is a third operational amplifier. A reset switch for resetting the integration capacitor Cf3 ′, Sx2 is a driving pulse for controlling the reset switch St2, VREF3 is a third reference voltage set at the normal input terminal of the third operational amplifier H1, H2, and Sc1 is a third operational amplifier. An output selection switch for connecting H1 and the A / D conversion circuit unit 106, Ls1 is a drive pulse for controlling the output selection switch Sc1, and Sc2. Is an output selection switch for connecting the third operational amplifier H2 and the A / D conversion circuit unit 106, and Ls2 is a drive pulse for controlling the output selection switch Sc2.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

又、本発明の信号転送装置は以下に述べる撮像装置に好適に用いることができ、信号転送装置の動作については、これを用いた撮像装置を例に挙げて後述するものとする。   The signal transfer apparatus of the present invention can be suitably used for an imaging apparatus described below, and the operation of the signal transfer apparatus will be described later by taking an imaging apparatus using the example as an example.

(第14実施形態)
図19は本発明の第14実施形態による撮像装置の回路図である。又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。
(14th Embodiment)
FIG. 19 is a circuit diagram of an imaging apparatus according to the fourteenth embodiment of the present invention. Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

図19において、図14と異なる点はサンプリングコンデンサCL1〜CL4から信号を読み出す読み出し用スイッチSr1〜Sr4が1列置きに第3演算増幅器H1及び第3演算増幅器H2に接続されている点と、第3演算増幅器H1、H2の出力が出力選択スイッチSc1、Sc2に各々接続され、出力選択スイッチSc1、Sc2の他方の端子が共通接続されてA/D変換回路部106に入力されている点である。 19 differs from FIG. 14 in that read switches Sr1 to Sr4 for reading signals from sampling capacitors C L1 to C L4 are connected to the third operational amplifier H1 and the third operational amplifier H2 every other column. The outputs of the third operational amplifiers H1 and H2 are connected to the output selection switches Sc1 and Sc2, respectively, and the other terminals of the output selection switches Sc1 and Sc2 are connected in common and input to the A / D conversion circuit unit 106. It is.

図20は本実施形態のサンプリング以降の動作を説明するタイミングチャートである。サンプリング以前の動作については図8で示した第6実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。   FIG. 20 is a timing chart for explaining operations after sampling according to the present embodiment. The operation before sampling is the same as that of the sixth embodiment shown in FIG.

サンプリング動作が終了後読み出し動作に入ると、まず、第1の読み出しパルスSp1が印加されサンプリングコンデンサCL1に蓄積された信号が第3演算増幅器H1の第3積分容量Cf3に読み出される。この時、第3演算増幅器H2の第3積分容量Cf3'のリセットスイッチSt2は駆動パルスSx2によりONしており、この第3積分容量Cf3'はリセット状態にある。又、第3演算増幅器H1,H2の出力端子に各々接続された出力選択スイッチSc1,Sc2は駆動パルスLs1,Ls2により出力選択スイッチSc1がON、出力選択スイッチSc2がOFFしており、この結果、第3演算増幅器H1の出力が選択されてA/D変換回路部106へ入力される。第1の信号の読み出しが終了すると、第3積分容量Cf3及びCf3'のリセットスイッチSt1,St2および出力選択スイッチSc1,Sc2の駆動パルスSx1,Sx2,Ls1,Ls2は各々極性が反転し、第3演算増幅器H1がリセット状態に入り、サンプリングコンデンサCL3からの第3の信号読み出しに備えると共に、A/D変換回路部106へは第3演算増幅器H2が選択されて導通状態となる。そこへ第2の読み出しパルスSp2によりサンプリングコンデンサCL2に蓄積された第2の信号が第3演算増幅器H2の第3積分コンデンサCf3'に読み出され信号が出力される。 When the reading operation is started after the sampling operation is completed, first, the signal read from the sampling capacitor C L1 by applying the first reading pulse Sp1 is read to the third integration capacitor Cf3 of the third operational amplifier H1. At this time, the reset switch St2 of the third integration capacitor Cf3 ′ of the third operational amplifier H2 is turned on by the drive pulse Sx2, and the third integration capacitor Cf3 ′ is in a reset state. The output selection switches Sc1 and Sc2 connected to the output terminals of the third operational amplifiers H1 and H2, respectively, have the output selection switch Sc1 turned on and the output selection switch Sc2 turned off by the drive pulses Ls1 and Ls2. The output of the third operational amplifier H1 is selected and input to the A / D conversion circuit unit 106. When the reading of the first signal is finished, the polarity of the reset switches St1, St2 of the third integration capacitors Cf3 and Cf3 ′ and the drive pulses Sx1, Sx2, Ls1, Ls2 of the output selection switches Sc1, Sc2 are inverted, and the third The operational amplifier H1 enters the reset state, and prepares for the third signal readout from the sampling capacitor C L3, and the third operational amplifier H2 is selected for the A / D conversion circuit unit 106 and becomes conductive. Then, the second signal accumulated in the sampling capacitor C L2 by the second readout pulse Sp2 is read out to the third integration capacitor Cf3 ′ of the third operational amplifier H2, and a signal is output.

以下この動作を繰り返し、各画素の信号は1列置きに第3演算増幅器H1,H2の2つの経路を通って交互に出力される。この為、A/D変換回路部106に入力されるシリアル出力には積分容量のリセット期間t5は現れず、画素単位の読み出しに必要な時間はt3のみとなり、非常に高速な演算増幅器を準備する必要は無くなる。なお、本実施形態では読み出し経路を2系統としたが、これには限られず、必要に応じて3系統以上としてもよいことは勿論である。   Thereafter, this operation is repeated, and the signal of each pixel is alternately output through two paths of the third operational amplifiers H1 and H2 every other column. For this reason, the integration capacitor reset period t5 does not appear in the serial output input to the A / D conversion circuit unit 106, and the time required for readout in units of pixels is only t3, so that a very high-speed operational amplifier is prepared. There is no need. In the present embodiment, two readout paths are used. However, the present invention is not limited to this, and it is needless to say that three or more systems may be used as necessary.

以上説明したように、本実施形態によればサンプリング以降の読み出し経路を複数用意することによって、一方の演算増幅器の出力期間には他方の演算増幅器はリセット状態にし、次の信号の読み出しに備えることができるので、信号出力は間欠の無い高速読み出しが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, by preparing a plurality of readout paths after sampling, the other operational amplifier is reset in the output period of one operational amplifier to prepare for the next signal readout. Therefore, the signal output can be read at high speed without intermittent.

又、本実施形態においては、駆動パルスSx1及びSx2が交互にON、OFFを繰り返し、さらに駆動パルスLs1、Ls2によって出力選択スイッチSc1及びSc2を交互に選択することで第3演算増幅器H1、H2からの信号をA/D変換回路部106に交互に信号を出力する構成となっているが、その方法はこの限りではない。   In the present embodiment, the driving pulses Sx1 and Sx2 are alternately turned ON and OFF, and the output selection switches Sc1 and Sc2 are alternately selected by the driving pulses Ls1 and Ls2, so that the third operational amplifiers H1 and H2 The signal is alternately output to the A / D conversion circuit unit 106, but the method is not limited to this.

例えば、駆動パルスSx1及びSx2を同時にONさせて、駆動パルスLs1、Ls2のみで出力選択スイッチSc1及びSc2を交互に制御することでもA/D変換回路部106に交互に信号を出力させることは可能である。   For example, it is possible to cause the A / D conversion circuit unit 106 to alternately output signals by simultaneously turning on the drive pulses Sx1 and Sx2 and alternately controlling the output selection switches Sc1 and Sc2 only with the drive pulses Ls1 and Ls2. It is.

しかしながら、駆動パルスSx1とSx2が同時にonし、信号が同時に伝送されると、第3演算増幅器H1、H2の出力もまた同時に変化する。これを出力選択スイッチLs1とLs2で切り替えてA/D変換回路部106へ出力するということは、Sp1とSp2がONしてから、第3の演算増幅器H1、H2の出力がA/D変換回路部106に取り込まれるまでの時間に差が出ることになる。
読出し速度が速いと、例えばLs1が先にONすると、第3演算増幅器H1の出力は十分に所望の電圧に到達する前にA/D変換回路部106に取り込まれてしまい、第3演算増幅器H2はその後さらに時間が経過し、所望の電圧に到達してから取り込まれることになり、結果仮に第3演算増幅器H1、H2の信号が同じであっても、絵としては縞模様が出ることが考えられる。
However, when the drive pulses Sx1 and Sx2 are turned on at the same time and signals are transmitted simultaneously, the outputs of the third operational amplifiers H1 and H2 also change simultaneously. Switching this with the output selection switches Ls1 and Ls2 and outputting it to the A / D conversion circuit unit 106 means that the outputs of the third operational amplifiers H1 and H2 are turned into the A / D conversion circuit after Sp1 and Sp2 are turned on. There will be a difference in the time until the data is taken into the unit 106.
When the reading speed is high, for example, when Ls1 is turned ON first, the output of the third operational amplifier H1 is taken into the A / D conversion circuit unit 106 before sufficiently reaching the desired voltage, and the third operational amplifier H2 After that, a further time elapses and the voltage is taken in after reaching a desired voltage. As a result, even if the signals of the third operational amplifiers H1 and H2 are the same, a striped pattern may appear as a picture. It is done.

よって、年々速い読み出し速度が求められるので、駆動パルスSx1及びSx2を交互にONさせている本実施形態の方が好ましい。   Therefore, since a high reading speed is required year by year, the present embodiment in which the drive pulses Sx1 and Sx2 are alternately turned on is preferable.

(第15実施形態)
図21は本発明の信号転送装置を構成する演算増幅器において、信号電荷の読み出しスピードを向上させた好適な演算増幅器を有する信号転送装置の回路図である。
(Fifteenth embodiment)
FIG. 21 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus having a suitable operational amplifier in which the signal charge reading speed is improved in the operational amplifier constituting the signal transfer apparatus of the present invention.

図21において、3は演算増幅器、C3は演算増幅器3内に配置された位相補償容量、SW3は位相補償容量C3をスイッチングするスイッチ、Q1〜Q13はトランジスタ、4は第1導電型のトランジスタQ13と第2導電型のトランジスタQ11、Q12よりなるレベルシフト回路とQ13のソース電極と位相補償容量C3とスイッチSW3より構成されたスイッチング回路、5はスイッチング回路4を制御する制御回路、6はスイッチング回路4の制御回路5の一部を構成する奇数段のインバータ遅延回路、7はスイッチング回路4の制御回路5の一部を構成する2入力AND回路、50は演算増幅器3の正転入力端子、60は演算増幅器3の反転入力端子、I1は定電流源、Vv1、Vv2、Vv3は定電圧源である。   In FIG. 21, 3 is an operational amplifier, C3 is a phase compensation capacitor disposed in the operational amplifier 3, SW3 is a switch for switching the phase compensation capacitor C3, Q1 to Q13 are transistors, and 4 is a first conductivity type transistor Q13. A level shift circuit comprising transistors Q11 and Q12 of the second conductivity type, a source circuit of Q13, a switching circuit constituted by a phase compensation capacitor C3 and a switch SW3, 5 a control circuit for controlling the switching circuit 4, and 6 a switching circuit 4 An odd-numbered inverter delay circuit constituting a part of the control circuit 5, 7 a 2-input AND circuit constituting a part of the control circuit 5 of the switching circuit 4, 50 a normal input terminal of the operational amplifier 3, and 60 The inverting input terminal of the operational amplifier 3, I1 is a constant current source, and Vv1, Vv2, and Vv3 are constant voltage sources.

ここで、スイッチング回路4を構成するトランジスタQ12のゲートは基準電圧を供給するところの電源VREF1に接続されている。インバータ遅延回路6と2入力AND回路の一方の入力端子にはリセットスイッチSRES1を駆動するところの制御信号CRESが、2入力AND回路の他方の入力端子にはインバータ遅延回路6の出力がおのおの接続されている。 Here, the gate of the transistor Q12 constituting the switching circuit 4 is connected to a power supply VREF1 that supplies a reference voltage. The control signal CRES for driving the reset switch S RES1 is connected to one input terminal of the inverter delay circuit 6 and the 2-input AND circuit, and the output of the inverter delay circuit 6 is connected to the other input terminal of the 2-input AND circuit. Has been.

なお、制御手段5のインバータ遅延回路6を1乃至2以上のシフトレジスタより構成し、最終段のシフトレジスタの反転出力端子を制御回路5の論理積ゲートの入力端子に接続するようにしても良い。また、制御回路5のインバータ遅延回路をRC回路等の時定数回路及びそれに直列に接続されるインバータより構成し、インバータの出力端子を制御手段5の論理積ゲートの入力端子に接続するようにしても良い。   The inverter delay circuit 6 of the control means 5 may be composed of one or more shift registers, and the inverting output terminal of the final stage shift register may be connected to the input terminal of the AND gate of the control circuit 5. . Further, the inverter delay circuit of the control circuit 5 is constituted by a time constant circuit such as an RC circuit and an inverter connected in series thereto, and the output terminal of the inverter is connected to the input terminal of the AND gate of the control means 5. Also good.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

又、本発明の信号転送装置は以下に述べる撮像装置に好適に用いることができ、信号転送装置の動作については、これを用いた撮像装置を例に挙げて後述するものとする。   The signal transfer apparatus of the present invention can be suitably used for an imaging apparatus described below, and the operation of the signal transfer apparatus will be described later by taking an imaging apparatus using the example as an example.

(第16実施形態)
図22は本発明の第16実施形態による撮像装置の回路図である。又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。
(Sixteenth embodiment)
FIG. 22 is a circuit diagram of an imaging apparatus according to the sixteenth embodiment of the present invention. Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

図22においてC1-1、C2-1、C3-1は各光電変換素子S1-1、S2-1、S3-1の電極間容量111の各容量値であり、Q1-1、Q2-1、Q3-1は各光電変換素子S1-1、S2-1、S3-1で光電変換され電極間容量111に蓄積された信号電荷である。 In FIG. 22, C 1-1 , C 2-1 , and C 3-1 are capacitance values of the interelectrode capacitance 111 of the photoelectric conversion elements S 1-1 , S 2-1 , and S 3-1 , and Q 1 −1 , Q 2-1 , and Q 3-1 are signal charges that are photoelectrically converted by the photoelectric conversion elements S 1-1 , S 2-1 , and S 3-1 and accumulated in the interelectrode capacitance 111.

又、図22では本明細書における他の実施形態と比べやすいように、演算増幅器3として例えば図14で用いられている第1演算増幅器E1のように光電変換素子S1-1、S2-1、S3-1に対して初段の演算増幅器を配置しているが、本発明の演算増幅器の配置箇所はこれに限定されない。例えば、図14で図示されている第2演算増幅器F1〜F3及び/又は、第3演算増幅器H1等にも適用できる。 Also, in FIG. 22, for easy comparison with the other embodiments in this specification, photoelectric conversion elements S 1-1 and S 2− are used as the operational amplifier 3 as in the first operational amplifier E1 used in FIG. Although the first stage operational amplifier is arranged for 1 and S 3-1 , the arrangement location of the operational amplifier of the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to the second operational amplifiers F1 to F3 and / or the third operational amplifier H1 shown in FIG.

ここで、本発明の撮像装置の動作について図23を用いて説明する。   Here, the operation of the imaging apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、受光領域としての光電変換素子S1-1、S2-1、S3-1において光電変換の結果得られた信号電荷は光電変換素子内の電極間容量111に一定期間蓄積される(図23には図示していない)。 First, the photoelectric conversion elements S 1-1 as a light receiving region, S 2-1, resulting signal charges of the photoelectric conversion in S 3-1 is a period of time accumulated in inter-electrode capacitor 111 in the photoelectric conversion element ( (It is not shown in FIG. 23).

その後シフトレジスタ102より第1の転送パルスがスイッチT1-1にt1時間印加されると光電変換素子S1-1と演算増幅器3の反転入力端子とが導通し、信号電荷Q1-1が第1積分容量Cf1に転送され演算増幅器3の出力が変化して出力信号を後段の処理回路へ伝達する(読み出し動作)。 Thereafter, when the first transfer pulse is applied from the shift register 102 to the switch T1-1 for t1 time, the photoelectric conversion element S1-1 and the inverting input terminal of the operational amplifier 3 become conductive, and the signal charge Q1-1 is generated. The output of the operational amplifier 3 is transferred to the first integration capacitor Cf1, and the output signal is transmitted to the subsequent processing circuit (reading operation).

さらに、次の光電変換素子S2-1を読み出すために前画素の信号電荷を蓄積した第1積分容量Cf1をリセットする必要がある。そこで、制御信号CRESを印加することでリセットスイッチSRES1がONすると演算増幅器3の差動入力トランジスタのうちQ1がONしQ2がOFFするので、位相補償容量C3はバイアス電流2Iで充電されるが、本実施形態ではこれに加え第1リセットスイッチSRES1の制御信号CRESがHiになると同時に制御手段5の出力がHiになってスイッチSW3がONしQ13のソース電極と位相補償容量C3とが導通する。これにより位相補償容量C3はトランジスタQ13の出力インピーダンスおよびスイッチSW3のON抵抗と位相補償容量C3の容量値で決まる時定数τ3によっても充電される。またトランジスタQ13の出力インピーダンスおよびスイッチSW3のON抵抗はおのおのサイズを大きくすることが可能なので、時定数τ3は充分小さくすることができ演算増幅器3のスルーレートは向上する。 Furthermore, in order to read out the next photoelectric conversion element S 2-1 , it is necessary to reset the first integration capacitor Cf 1 in which the signal charge of the previous pixel is accumulated. Therefore, when the reset switch S RES1 is turned on by applying the control signal CRES, among the differential input transistors of the operational amplifier 3, Q1 is turned on and Q2 is turned off, so that the phase compensation capacitor C3 is charged with the bias current 2I. In this embodiment, in addition to this, the control signal CRES of the first reset switch S RES1 becomes Hi, and at the same time, the output of the control means 5 becomes Hi, the switch SW3 is turned ON, and the source electrode of Q13 and the phase compensation capacitor C3 are brought into conduction. To do. As a result, the phase compensation capacitor C3 is charged also by the time constant τ3 determined by the output impedance of the transistor Q13, the ON resistance of the switch SW3, and the capacitance value of the phase compensation capacitor C3. Since the output impedance of the transistor Q13 and the ON resistance of the switch SW3 can be increased, the time constant τ3 can be sufficiently reduced, and the slew rate of the operational amplifier 3 is improved.

しかる後インバータ遅延回路6による遅延時間t3を経ると制御回路5の出力はLoとなるのでスイッチSW3がOFFし演算増幅器3はバッファアンプ動作にはいる。ここで前記レベルシフト回路を構成するトランジスタQ12とQ13の各ゲート−ソース間電圧が等しくなるようトランジスタサイズおよび定電流源であるトランジスタQ11の電流値を調整しておけば、位相補償容量C3の電位は演算増幅器3がバッファアンプ動作をした時の値に等しくなるので強制リセット期間t3の後、速やかに演算増幅器3の出力電圧はVREF1に安定し、リセット時間t2の短縮が可能となる。   Thereafter, after a delay time t3 by the inverter delay circuit 6, the output of the control circuit 5 becomes Lo, so that the switch SW3 is turned OFF and the operational amplifier 3 enters the buffer amplifier operation. Here, if the transistor size and the current value of the transistor Q11 as a constant current source are adjusted so that the gate-source voltages of the transistors Q12 and Q13 constituting the level shift circuit are equal, the potential of the phase compensation capacitor C3 is adjusted. Is equal to the value when the operational amplifier 3 performs the buffer amplifier operation, so that the output voltage of the operational amplifier 3 is quickly stabilized at VREF1 after the forced reset period t3, and the reset time t2 can be shortened.

その後リセット期間が終了すると読み出し動作にはいり、光電変換装置101の次画素の信号電荷がシフトレジスタ102とスイッチング素子T2-1 により第1積分容量Cf1に読み出される。 Thereafter, when the reset period ends enter the read operation, the signal charges of the next pixel of the photoelectric conversion device 101 is read by the shift register 102 and the switching element T 2-1 to the first integration capacitor Cf1.

本実施形態では演算増幅器3の位相補償容量C3をスイッチング回路4により強制的に充電せしめるので充電過渡電流I"が発生するが、C3の電位が所望の電位VREF1に到達するまでの期間、すなわち最大t3時間に限られるので消費電力の増大を必要最低限に抑えることが可能となった。   In this embodiment, since the phase compensation capacitor C3 of the operational amplifier 3 is forcibly charged by the switching circuit 4, a charging transient current I "is generated, but the period until the potential of C3 reaches the desired potential VREF1, that is, the maximum Since it is limited to t3 time, the increase in power consumption can be minimized.

(第17実施形態)
図24は本発明の信号転送装置を構成する演算増幅器において、信号電荷の読み出しスピードを向上させた好適な演算増幅器を有する信号転送装置の回路図である。
(17th Embodiment)
FIG. 24 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus having a suitable operational amplifier in which the signal charge reading speed is improved in the operational amplifier constituting the signal transfer apparatus of the present invention.

図24において、7はコンパレータ、8はラッチ回路、Q14は定電流源であるところの第2導電型のトランジスタ、10はトランジスタQ14とスイッチSW3で構成された演算増幅器3の位相補償容量C3を充電するスイッチング回路、9はスイッチング回路10を制御するコンパレータ7とラッチ回路8より構成された制御回路である。又、コンパレータ7の反転入力端子には演算増幅器3の出力端子が、正転入力端子には基準電圧VREF1がおのおの接続されている。一方ラッチ回路8のデータ入力端子には電源、クロック入力端子にはリセットスイッチSRES1を駆動するところの制御信号CRES、リセット端子には前記コンパレータ7の出力端子がおのおの接続され、正転データ出力端子はスイッチSW3を駆動する。 In FIG. 24, 7 is a comparator, 8 is a latch circuit, Q14 is a constant current source, a second conductivity type transistor, 10 is charged with a phase compensation capacitor C3 of the operational amplifier 3 composed of the transistor Q14 and the switch SW3. A switching circuit 9 is a control circuit composed of a comparator 7 and a latch circuit 8 for controlling the switching circuit 10. The output terminal of the operational amplifier 3 is connected to the inverting input terminal of the comparator 7, and the reference voltage VREF1 is connected to the normal input terminal. On the other hand, the data input terminal of the latch circuit 8 power control signal CRES where the clock input terminal for driving the reset switch S RES1, the output terminal of the comparator 7 is respectively connected to the reset terminal, the forward data output terminal Drives the switch SW3.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

本実施形態の特徴は、リセット時において、スイッチSW3がONしてバイアス電流2Iに加え定電流I'"もさらに加わって位相補償容量C3を充電することである。   The feature of this embodiment is that, at the time of resetting, the switch SW3 is turned ON, and the constant current I ′ ″ is further added to the bias current 2I to charge the phase compensation capacitor C3.

又、本発明の信号転送装置は以下に述べる撮像装置に好適に用いることができ、信号転送装置の動作については、これを用いた撮像装置を例に挙げて後述するものとする。   The signal transfer apparatus of the present invention can be suitably used for an imaging apparatus described below, and the operation of the signal transfer apparatus will be described later by taking an imaging apparatus using the example as an example.

(第18実施形態)
図25は本発明の第18実施形態による撮像装置の回路図である。又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。
(Eighteenth embodiment)
FIG. 25 is a circuit diagram of an imaging apparatus according to the eighteenth embodiment of the present invention. Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

図25において、図22と異なる点はスイッチング回路10を制御する制御回路をコンパレータ7とラッチ回路8より構成したことである。   25 differs from FIG. 22 in that a control circuit for controlling the switching circuit 10 is configured by the comparator 7 and the latch circuit 8. In FIG.

又、図25では本明細書における他の実施形態と比べやすいように、演算増幅器3として例えば図14で用いられている第1演算増幅器E1のように光電変換素子S1-1、S2-1、S3-1に対して初段の演算増幅器を配置しているが、本発明の演算増幅器の配置箇所はこれに限定されない。例えば、図14で図示されている第2演算増幅器F1〜F3及び/又は、第3演算増幅器H1等にも適用できる。 Moreover, to facilitate comparison with the other embodiments herein In Figure 25, the photoelectric conversion elements S 1-1 as the first operational amplifier E1 being used as the operational amplifier 3, for example in FIG. 14, S 2- Although the first stage operational amplifier is arranged for 1 and S 3-1 , the arrangement location of the operational amplifier of the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to the second operational amplifiers F1 to F3 and / or the third operational amplifier H1 shown in FIG.

ここで、本発明の撮像装置の動作について図26を用いて説明する。   Here, the operation of the imaging apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、受光領域としての光電変換素子S1-1、S2-1、S3-3において光電変換の結果得られた信号電荷は光電変換素子内の電極間容量111に一定期間蓄積される(図25には図示していない)。 First, signal charges obtained as a result of photoelectric conversion in the photoelectric conversion elements S1-1 , S2-1 , and S3-3 as light receiving regions are accumulated in the interelectrode capacitance 111 in the photoelectric conversion element for a certain period ( (It is not shown in FIG. 25).

その後シフトレジスタ102より第1の転送パルスがスイッチT1-1にt1時間印加されると光電変換素子S1-1と演算増幅器3の反転入力端子とが導通し、信号電荷Q1-1が第1積分容量Cf1に転送され演算増幅器3の出力が変化して出力信号を後段の処理回路へ伝達する(読み出し動作)。 Thereafter, when the first transfer pulse is applied from the shift register 102 to the switch T1-1 for t1 time, the photoelectric conversion element S1-1 and the inverting input terminal of the operational amplifier 3 become conductive, and the signal charge Q1-1 is generated. The output of the operational amplifier 3 is transferred to the first integration capacitor Cf1, and the output signal is transmitted to the subsequent processing circuit (reading operation).

さらに、次の光電変換素子S2-1を読み出すために前画素の信号電荷を蓄積した第1積分容量Cf1をリセットする必要がある。そこで、制御信号CRESを印加させることでリセットスイッチSRES1をONさせる。その瞬間、演算増幅器E1の出力は前画素の信号出力状態すなわちVREF1よりも低い状態にあるのでコンパレータ7の出力はHiとなっているためラッチ回路8はイネーブルとなり制御信号CRESがHiになると同時に出力データはHiとなってスイッチSW3がONしトランジスタQ14と位相補償容量C3とが導通する。これにより位相補償容量C3はQ14が供給する定電流I'"でも充電されるので演算増幅器3のスルーレートは向上する。 Furthermore, in order to read out the next photoelectric conversion element S 2-1 , it is necessary to reset the first integration capacitor Cf 1 in which the signal charge of the previous pixel is accumulated. Therefore, the reset switch S RES1 is turned on by applying the control signal CRES. At that moment, the output of the operational amplifier E1 is lower than the signal output state of the previous pixel, that is, a state lower than VREF1, so that the output of the comparator 7 is Hi, so that the latch circuit 8 is enabled and output simultaneously with the control signal CRES becoming Hi. The data becomes Hi and the switch SW3 is turned ON, and the transistor Q14 and the phase compensation capacitor C3 are conducted. As a result, the phase compensation capacitor C3 is also charged by the constant current I ′ ″ supplied by Q14, so that the slew rate of the operational amplifier 3 is improved.

1/SR(t/V)=C3/(2I+I"') (24)
しかる後位相補償容量C3が充電され演算増幅器3の出力電圧がリセット期間バッファアンプとして動作する時の所望の電圧VREF1を超えた瞬間コンパレータ7の出力はLoに反転するのでラッチ回路8はリセット状態となり、スイッチSW3がOFFし演算増幅器3はバッファアンプ動作にはいり安定する。
1 / SR (t / V) = C3 / (2I + I ″ ′) (24)
Thereafter, the output of the comparator 7 is inverted to Lo when the phase compensation capacitor C3 is charged and the output voltage of the operational amplifier 3 exceeds the desired voltage VREF1 when operating as the buffer amplifier during the reset period. Therefore, the latch circuit 8 is reset. The switch SW3 is turned OFF, and the operational amplifier 3 enters the buffer amplifier operation and becomes stable.

その後リセット期間が終了すると読み出し動作にはいり、光電変換装置101の次画素の信号電荷がシフトレジスタ102とスイッチング素子T2-1により積分コンデンサCf1に読み出される。 Then enters the reset period ends the read operation, the signal charges of the next pixel of the photoelectric conversion device 101 is read out to the integrating capacitor Cf1 by the shift register 102 and the switching element T 2-1.

本実施形態ではスイッチング回路10により供給される定電流I'"によって演算増幅器3の位相補償容量C3が強制的に充電されるが、これは演算増幅器3の出力電圧が所望の電位VREF1に到達するまでの期間に限られ、またコンパレータ7自身の消費電流はバイアス電流Iに比べて小さくできるので消費電力の増大を低く抑えつつリセット時間t2の短縮が可能となった。   In this embodiment, the phase compensation capacitor C3 of the operational amplifier 3 is forcibly charged by the constant current I ′ ″ supplied by the switching circuit 10. This is because the output voltage of the operational amplifier 3 reaches the desired potential VREF1. The current consumption of the comparator 7 itself can be made smaller than the bias current I, so that the reset time t2 can be shortened while suppressing an increase in power consumption.

次に、本発明の一実施形態による放射線撮像システムについて説明する。前述した各実施形態による撮像装置はこの撮像装置として用いることができる。   Next, a radiation imaging system according to an embodiment of the present invention will be described. The imaging device according to each of the embodiments described above can be used as this imaging device.

図27(a)は本発明による放射線撮像装置としてのX線検出装置の実装例の模式的構成図、図27(b)は図27(a)のA−A'線における模式的断面図である。   FIG. 27A is a schematic configuration diagram of an implementation example of an X-ray detection apparatus as a radiation imaging apparatus according to the present invention, and FIG. 27B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. is there.

6011は非晶質シリコン光電変換素子と非晶質シリコンTFT(共に図示されていない)が複数個形成されたセンサ基板(a−Siセンサ基板)、SR1はシフトレジスタ、6010はシフトレジスタSR1と検出用集積回路ICが実装されたフレキシブル回路基板、PCB1はフレキシブル回路基板6010によってa−Siセンサ基板6011と接続された回路基板、PCB2も同様にフレキシブル回路基板6010によってa−Siセンサ基板6011と接続された回路基板であり、上述した本発明の信号転送装置を有するLSIチップ(IC)が、こちらのフレキシブル回路基板に実装されている。6012はa−Siセンサ基板6011複数枚が接着された大型の光電変換装置を構成する基台、6014はメモリ、6013はメモリ6014をX線から保護するための鉛板、6018は処理回路、6019はコネクタ、6020は全体を収納するカーボンファイバー製のケース、6030はa−Siセンサ基板6011に入射されるX線を可視光に変換するためのシンチレーターである。シンチレーター6030としては例えばCsIが蒸着されている。   Reference numeral 6011 denotes a sensor substrate (a-Si sensor substrate) on which a plurality of amorphous silicon photoelectric conversion elements and amorphous silicon TFTs (both not shown) are formed, SR1 denotes a shift register, and 6010 denotes a shift register SR1. PCB 1 is connected to the a-Si sensor substrate 6011 by the flexible circuit substrate 6010, and PCB 2 is also connected to the a-Si sensor substrate 6011 by the flexible circuit substrate 6010. An LSI chip (IC) having the above-described signal transfer device of the present invention is mounted on the flexible circuit board. Reference numeral 6012 denotes a base constituting a large photoelectric conversion device in which a plurality of a-Si sensor substrates 6011 are bonded, 6014 denotes a memory, 6013 denotes a lead plate for protecting the memory 6014 from X-rays, 6018 denotes a processing circuit, 6019 Denotes a connector, 6020 denotes a case made of carbon fiber for housing the whole, and 6030 denotes a scintillator for converting X-rays incident on the a-Si sensor substrate 6011 into visible light. For example, CsI is deposited as the scintillator 6030.

図28は本発明の放射線撮像システムとしてのX線診断システムを示しており、前述した撮像装置の応用例を示したものである。   FIG. 28 shows an X-ray diagnostic system as a radiation imaging system of the present invention, which shows an application example of the imaging apparatus described above.

図28において、6050はX線チューブ、6060はX線チューブから発生されたX線、6040は撮像装置としてのイメージセンサ、6061は患者あるいは被験者、6062は被験者6061の胸部、6070は画像処理を行うイメージプロセッサ、6080及び6081はディスプレイ、6090は電話回線などの伝送手段、6100はフィルムプロセッサ、6110は記録手段としてのフィルムである。   In FIG. 28, 6050 is an X-ray tube, 6060 is an X-ray generated from the X-ray tube, 6040 is an image sensor as an imaging device, 6061 is a patient or subject, 6062 is a chest of the subject 6061, and 6070 performs image processing. An image processor, 6080 and 6081 are displays, 6090 is a transmission means such as a telephone line, 6100 is a film processor, and 6110 is a film as a recording means.

図28で図示されているX線診断システムの動作の流れとは、X線チューブ6050で発生したX線6060は患者あるいは被験者6061の胸部6062を透過し、シンチレーターを上部に実装した光電変換装置からなるイメージセンサ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ーは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルに変換されイメージプロセッサ6070により画像処理され制御室のディスプレイ6080で観察できる。   The operation flow of the X-ray diagnostic system shown in FIG. 28 is that the X-ray 6060 generated by the X-ray tube 6050 passes through the chest 6062 of the patient or subject 6061 and the photoelectric conversion device with the scintillator mounted on the upper part. Is incident on an image sensor 6040. This incident X-ray includes information inside the body of the patient 6061. The scintillator emits light in response to the incidence of X-rays, and this is photoelectrically converted to obtain electrical information. This information is digitally converted, image processed by an image processor 6070, and can be observed on a display 6080 in a control room.

又、この情報は電話回線6090等の伝送手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなどディスプレイ6081に表示もしくは光ディスク等の記録手段に記録することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。またフィルムプロセッサ6100によりフィルム6110等の記録手段に記録することもできる。   Further, this information can be transferred to a remote place by a transmission means such as a telephone line 6090, and can be displayed on a display 6081 such as a doctor room in another place or recorded on a recording means such as an optical disk, and diagnosed by a remote doctor. It is also possible. Further, it can be recorded on a recording means such as a film 6110 by the film processor 6100.

(比較例)
本発明の第16実施形態及び第18実施形態の比較例として以下2つの比較例1、2をあげる。
(Comparative example)
The following two comparative examples 1 and 2 are given as comparative examples of the sixteenth and eighteenth embodiments of the present invention.

図32は比較例1の撮像装置の回路図である。図33は比較例1である図32の動作を説明するタイミングチャートである。   FIG. 32 is a circuit diagram of the imaging apparatus of Comparative Example 1. FIG. 33 is a timing chart for explaining the operation of FIG.

図34は比較例2の撮像装置の回路図である。図35は比較例2である図34の動作を説明するタイミングチャートである。   FIG. 34 is a circuit diagram of the imaging apparatus of Comparative Example 2. FIG. 35 is a timing chart for explaining the operation of FIG.

比較例1が第16実施形態及び第18実施形態と異なる点は、第16実施形態及び第18実施形態で配置されているスイッチング回路4及び制御回路5、スイッチング回路9及び制御回路10を比較例1は配置していない構成という点である。   The comparative example 1 is different from the sixteenth and eighteenth embodiments in that the switching circuit 4 and the control circuit 5, the switching circuit 9 and the control circuit 10 arranged in the sixteenth and eighteenth embodiments are compared with each other. Reference numeral 1 is a configuration that is not arranged.

図32において、V1はバイアス電源107の電圧値である。   In FIG. 32, V1 is the voltage value of the bias power source 107.

又、同じ符号を付した部分については前述してあり、その説明は省略する。   Further, the parts denoted by the same reference numerals have been described above, and the description thereof will be omitted.

ここで、図33を用いて図32の撮像装置の動作を説明する。   Here, the operation of the imaging apparatus of FIG. 32 will be described with reference to FIG.

まず、光電変換素子S1-1〜S3-1において光電変換の結果得られた信号電荷Q1-1〜Q3-1は光電変換素子内の電極間容量111にそれぞれ一定期間蓄積される。 First, each of which is a certain period accumulated signal charge obtained as a result of the photoelectric conversion Q 1-1 to Q 3-1 in the inter-electrode capacitor 111 in the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion elements S 1-1 to S 3-1 .

その後シフトレジスタ102より第1の転送パルスがスイッチT1-1にt1時間印加されると第1の光電変換素子S1-1と演算増幅器3の反転入力端子とが導通し、信号電荷Q1-1が積分容量Cf1に転送され演算増幅器3の出力が変化して信号を後段の処理回路へ伝達する(読み出し動作)。 Then the first transfer pulse from the shift register 102 becomes conductive when applied t1 hours to switches T 1-1 and the first photoelectric conversion elements S 1-1 and the inverting input terminal of the operational amplifier 3 is, the signal charges Q 1 -1 is transferred to the integration capacitor Cf1, and the output of the operational amplifier 3 is changed to transmit the signal to the subsequent processing circuit (reading operation).

この時の演算増幅器3の出力電圧Voは以下の式で与えられる。   The output voltage Vo of the operational amplifier 3 at this time is given by the following equation.

Vo=VREF1−Q1-1/Cf1 (25)
同時に、演算増幅器3は反転演算増幅器であるから電極間容量上の電荷は容量値をC1-1とすると(26)式で示される値に初期化される。
Vo = VREF1-Q 1-1 / Cf1 (25)
At the same time, since the operational amplifier 3 is an inverting operational amplifier, the charge on the interelectrode capacitance is initialized to a value represented by the equation (26) when the capacitance value is C1-1 .

Qo=C1-1×(VREF1−V11)(26)
次にリセットスイッチSRES1が制御信号CRESによってt2時間ONして積分容量Cf1の両端をショートすることで前画素の信号電荷Q1-1をリセットし次画素の信号電荷の読み出しに備える(リセット動作)。
Qo = C 1-1 × (VREF1- V11) (26)
Then reset the signal charge Q 1-1 before pixel by shorting both ends of the integrating capacitor Cf1 reset switch S RES1 is to time t2 ON by the control signal CRES provided for reading the signal charges of the next pixel (reset operation ).

この時演算増幅器3はバッファアンプとして動作するので、出力電圧Voは
Vo=VREF1 (27)
となる。
At this time, since the operational amplifier 3 operates as a buffer amplifier, the output voltage Vo is Vo = VREF1 (27)
It becomes.

再びシフトレジスタ102により第2の転送パルスがスイッチT2-1に印加されると新たに第2の光電変換素子S2-1の信号電荷Q2-1が積分容量Cf1に読み出される。以下リセット、読み出しの動作を順次繰り返すことにより全画素の信号電荷の読み出しが完了する。 Second signal charge Q 2-1 of the photoelectric conversion elements S 2-1 are read out of the integration capacitor Cf1 newly when the second transfer pulse the shift register 102 again applied to the switch T 2-1. Thereafter, readout of signal charges of all pixels is completed by sequentially repeating reset and readout operations.

(25)式より明らかなように演算増幅器3の出力電圧Voは各光電変換素子S1-1〜S3-1で光電変換された信号電荷量Q1-1〜Q3-1に応じて変化する。図33は各信号電荷量が異なった場合を示し、また各光電変換素子S1-1〜S3-1は均一であり、したがってその電極間容量値C1-1〜C3-1はおのおの等しいとしている。 (25) the output voltage Vo apparent as operational amplifier 3 from equation depending on the signal charge quantity Q 1-1 to Q 3-1 which is photoelectrically converted in the photoelectric conversion elements S 1-1 to S 3-1 Change. Figure 33 shows a case where the signal charge amount is different, and each photoelectric conversion element S 1-1 to S 3-1 are uniform, thus the inter-electrode capacitance value C 1-1 -C 3-1 thereof each Are equal.

すなわち、nを任意の整数とすると、多画素の撮像装置において、
1-1=C2-1=…=Cn-1(28)
が成立する。
That is, when n is an arbitrary integer, in a multi-pixel imaging device,
C 1-1 = C 2-1 = ... = C n-1 (28)
Is established.

そこで、図32で示した撮像装置の全画素の読み出しに必要な時間Ttotalは光電変換素子S1-1〜S3-1における信号電荷の蓄積時間t0と全画素数分の信号電荷の転送時間t1と積分容量Cf1のリセット時間t2の総和で表される。 Therefore, transfer time time Ttotal of the photoelectric conversion elements S 1-1 to S 3-1 signal charge accumulation time t0 and the signal charges of the number of all pixels in the required reading of all pixels of the imaging device shown in FIG. 32 It is expressed as the sum of t1 and the reset time t2 of the integration capacitor Cf1.

Ttotal=t0+(t1+t2)×n(29)
(29)式において蓄積時間t0は全画素一括での蓄積が可能なので画素総数nによらないが、信号電荷の転送およびリセット時間t1、t2は画素毎に必要なため、例えば2次元光電変換装置などのように画素が多画素化してくると全体の処理時間が増加してしまうことから、動画像など高速な信号処理が必要な光電変換装置の読み出し回路ではこれらの時間の短縮が要求される。
Ttotal = t0 + (t1 + t2) × n (29)
In equation (29), the accumulation time t0 is not dependent on the total number of pixels n because accumulation is possible for all the pixels at once. However, since the signal charge transfer and reset times t1 and t2 are necessary for each pixel, for example, a two-dimensional photoelectric conversion device As the number of pixels increases, the overall processing time increases. Therefore, in a readout circuit of a photoelectric conversion device that requires high-speed signal processing such as a moving image, it is required to reduce these times. .

一方、比較例2である図34は図32で示した撮像装置において一般的に用いられる演算増幅器3の内部回路を合わせて示した図である。図35はそのタイミングチャートである。   On the other hand, FIG. 34, which is Comparative Example 2, is a diagram showing together the internal circuit of the operational amplifier 3 generally used in the imaging apparatus shown in FIG. FIG. 35 is a timing chart thereof.

次に、図34を用いてリセット時の演算増幅器3の動作を説明する。   Next, the operation of the operational amplifier 3 at the time of reset will be described with reference to FIG.

一般に差動入力トランジスタ対を構成する第1導電型のトランジスタQ1、Q2のゲート電位が変化するとそのドレイン電流は以下のように変化する。   In general, when the gate potentials of the first conductivity type transistors Q1 and Q2 constituting the differential input transistor pair change, the drain current thereof changes as follows.

IQ1=I+ΔI (30)
IQ2=I−ΔI (31)
Q1、Q2のドレインは定電流源を構成する第2導電型のトランジスタQ3、Q4のドレインとおのおの接続され、その差電流が第2導電型のゲート接地トランジスタQ5、Q6へ入力される。Q5を通過した電流は第1導電型トランジスタQ7〜Q10で構成されるカレントミラー回路に入力され、この出力電流すなわちQ8のドレイン電流とQ6を通過した電流との差電流が位相補償容量C3を充放電することで出力電圧を変化せしめる。
IQ1 = I + ΔI (30)
IQ2 = I−ΔI (31)
The drains of Q1 and Q2 are respectively connected to the drains of the second conductivity type transistors Q3 and Q4 constituting the constant current source, and the difference current is input to the second conductivity type grounded gate transistors Q5 and Q6. The current passing through Q5 is input to a current mirror circuit composed of first conductivity type transistors Q7 to Q10, and this output current, that is, the difference current between the drain current of Q8 and the current passing through Q6, fills phase compensation capacitor C3. The output voltage is changed by discharging.

IQ8=I’−(I+ΔI) (32)
IQ6=I’−(I−ΔI) (33)
IQ6−IQ8=2ΔI(34)
出力電圧の変化は反転入力端子であるところのQ2のゲート電極へフィードバックされΔI=0となるよう安定する。
IQ8 = I ′ − (I + ΔI) (32)
IQ6 = I ′ − (I−ΔI) (33)
IQ6-IQ8 = 2ΔI (34)
The change in the output voltage is fed back to the gate electrode of Q2, which is the inverting input terminal, and is stabilized so that ΔI = 0.

リセットスイッチSRES1がONするとその瞬間出力端子は前画素の信号出力状態にあるので(25)式に示したようにトランジスタQ2のゲート電位はQ1のゲート電位よりも低くなるためQ1はONしQ2はOFFする。これにより生じるQ1、Q2のドレイン電流変化は、
ΔI=I(35)
となるから位相補償容量C3は差動対Q1、Q2のバイアス電流2Iで充電され、出力電圧を1V変化せしめるのに必要な時間、すなわち演算増幅器3のスルーレートSRの逆数は(36)式のように表される。
When the reset switch S RES1 is turned on, the instantaneous output terminal is in the signal output state of the previous pixel, so that the gate potential of the transistor Q2 becomes lower than the gate potential of Q1 as shown in the equation (25). Is turned off. The drain current change of Q1 and Q2 caused by this is
ΔI = I (35)
Therefore, the phase compensation capacitor C3 is charged with the bias current 2I of the differential pair Q1, Q2, and the time required to change the output voltage by 1V, that is, the reciprocal of the slew rate SR of the operational amplifier 3 is given by the equation (36). It is expressed as follows.

1/SR(t/V)=C3/2I (36)
したがってリセット時間t2には(36)式に最大信号電圧Vsigmaxを乗じた時間が最低必要になる。
1 / SR (t / V) = C3 / 2I (36)
Therefore, the reset time t2 requires the minimum time obtained by multiplying the maximum signal voltage Vsigmax by the equation (36).

t2≫Vsigmax/SR
=Vsigmax×(C3/2I)(37)
(37)式よりリセット時間t2を短縮するには位相補償容量値C3を小さくするか、バイアス電流値2Iを大きくすればよいことがわかる。しかしながら、リセット時、演算増幅器3はバッファアンプとなるので位相補償容量値を小さくすると系が不安定になってしまう。そのためリセット時でも安定するようC3は比較的大きい値が通常用いられるが、これを充電しスルーレートSRを高めるには大きなバイアス電流値が必要となる。このバイアス電流はリセット期間のみならず読み出し期間も消費されるDC電流となるので、システム全体の消費電力の増大につながり好ましくなかった。
t2 >> Vsigmax / SR
= Vsigmax × (C3 / 2I) (37)
From equation (37), it can be seen that the phase compensation capacitance value C3 can be reduced or the bias current value 2I can be increased in order to shorten the reset time t2. However, since the operational amplifier 3 becomes a buffer amplifier at the time of resetting, the system becomes unstable if the phase compensation capacitance value is reduced. For this reason, a relatively large value of C3 is usually used so as to be stable even at the time of resetting, but a large bias current value is required to charge this and increase the slew rate SR. Since this bias current becomes a DC current consumed not only in the reset period but also in the readout period, it leads to an increase in power consumption of the entire system, which is not preferable.

そこで消費電力の増大を抑えつつ、また位相補償容量値を減少させ系を不安定にさせることなくリセット時間t2を短縮し、信号電荷の読み出しスピードを向上させた信号電荷の読み出し回路が求められた。   Therefore, there has been a demand for a signal charge readout circuit that suppresses an increase in power consumption, shortens the reset time t2 without decreasing the phase compensation capacitance value and makes the system unstable, and improves the signal charge readout speed. .

信号電荷Q1-1〜Q3-1を積分容量Cf1へ転送するのに必要な時間t1は通常転送スイッチT1-1〜T3-1の転送効率、すなわちスイッチT1-1〜T3-1のON抵抗Ronと演算増幅器3の入力容量C0と積分容量Cf1の和との積で決まる時定数τ1から決定される。すなわち転送スイッチT1-1〜T3-1は通常TFTなどで構成されるが、これらは画素毎に設けられるのでON抵抗を低くする為にスイッチのサイズを大きくすると画素の開口率が下がり感度が低下するといった問題が生じるので、ON抵抗の低減には限界がある。したがって十分な転送効率を確保するには、
t1≫5τ1(38)
τ1=Ron×(C0+Cf1)(39)
程度の時間が必要である。
Transfer efficiency of signal charge Q 1-1 times t1 required to transfer to Q 3-1 to the integral capacitor Cf1 is normal transfer switch T 1-1 through T 3-1, i.e. switches T 1-1 through T 3 It is determined from a time constant τ1 determined by the product of the ON resistance Ron of −1 and the sum of the input capacitance C0 and the integration capacitance Cf1 of the operational amplifier 3. That is, they are sensitive aperture ratio decreases the pixels by increasing the size of the switch in order to reduce the ON resistance since it is provided for each pixel constituted by such transfer switch T 1-1 through T 3-1 is usually TFT Therefore, there is a limit in reducing the ON resistance. Therefore, to ensure sufficient transfer efficiency,
t1 >> 5τ1 (38)
τ1 = Ron × (C0 + Cf1) (39)
About time is required.

一方、リセット時、積分容量Cf1はリセットスイッチSRES1がONすることでスイッチSRES1のON抵抗とCf1との時定数τ2でリセットされるが、スイッチSRES1のON抵抗は十分小さくすることが可能であるためこの場合時定数τ2はt2を決定する支配的な要因とはならず、リセット時間t2は通常演算増幅器3の応答速度で決定される。 On the other hand, at the time of reset, the integration capacitor Cf1 is reset by the time constant τ2 between the ON resistance of the switch SRES1 and Cf1 when the reset switch SRES1 is turned ON, but the ON resistance of the switch SRES1 can be made sufficiently small. Therefore, in this case, the time constant τ 2 is not a dominant factor for determining t 2, and the reset time t 2 is normally determined by the response speed of the operational amplifier 3.

第16実施形態及び第18実施形態においては、演算増幅器3の位相補償容量C3を充放電するスイッチング回路はリセット期間、すなわち信号電荷を読み出す容量素子を前記第スイッチング素子がONしてリセットする期間の中で、前記制御回路によって決まる期間ONすることにより強制的に位相補償容量を充放電しこの電位を所望の電位へ到達せしめるよう動作するので、比較例1、2と比べて好適な演算増幅器である。   In the sixteenth embodiment and the eighteenth embodiment, the switching circuit that charges and discharges the phase compensation capacitor C3 of the operational amplifier 3 is in the reset period, that is, in the period in which the capacitor element that reads the signal charge is reset by turning on the first switching element. In this case, the phase compensation capacitor is forcibly charged / discharged by turning it on for a period determined by the control circuit so that this potential reaches a desired potential. is there.

本発明の第1実施形態信号転送装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a signal transfer apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による撮像装置の回路図である。It is a circuit diagram of the imaging device by a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the imaging device by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による信号転送装置の回路図である。It is a circuit diagram of the signal transfer apparatus by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態による撮像装置の回路図である。It is a circuit diagram of the imaging device by 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態によるの信号転送装置の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a signal transfer device according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の第6実施形態による撮像装置の回路図である。It is a circuit diagram of the imaging device by 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態による撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the imaging device by 6th Embodiment of this invention. 本発明の図5に係る反転演算増幅器の出力電圧を説明する図である。It is a figure explaining the output voltage of the inverting operational amplifier which concerns on FIG. 5 of this invention. 本発明の図7に係る反転演算増幅器の出力電圧を説明する図である。It is a figure explaining the output voltage of the inverting operational amplifier which concerns on FIG. 7 of this invention. 本発明の第7実施形態による信号転送装置の回路図である。It is a circuit diagram of the signal transfer apparatus by 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態による撮像装置の回路図である。It is a circuit diagram of the imaging device by 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態による信号転送装置の回路図である。It is a circuit diagram of the signal transfer apparatus by 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10実施形態による撮像装置の回路図である。It is a circuit diagram of the imaging device by 10th Embodiment of this invention. 本発明の第10実施形態による撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the imaging device by 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11実施形態によるの信号転送装置の回路図である。It is a circuit diagram of the signal transfer apparatus by 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12実施形態による撮像装置の回路図である。It is a circuit diagram of the imaging device by 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13実施形態による信号転送装置の回路図である。It is a circuit diagram of the signal transfer apparatus by 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14実施形態による撮像装置の回路図である。It is a circuit diagram of the imaging device by 14th Embodiment of this invention. 本発明の第14実施形態による撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the imaging device by 14th Embodiment of this invention. 本発明の第15実施形態による信号転送装置の回路図である。It is a circuit diagram of the signal transfer apparatus by 15th Embodiment of this invention. 本発明の第16実施形態による撮像装置の回路図である。It is a circuit diagram of the imaging device by 16th Embodiment of this invention. 本発明の第16実施形態による撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the imaging device by 16th Embodiment of this invention. 本発明の第17実施形態による信号転送装置の回路図である。It is a circuit diagram of the signal transfer apparatus by 17th Embodiment of this invention. 本発明の第18実施形態による撮像装置の回路図である。It is a circuit diagram of the imaging device by 18th Embodiment of this invention. 本発明の第18実施形態による撮像装置の動作を説明するタイミングチャ−トである。It is a timing chart explaining operation | movement of the imaging device by 18th Embodiment of this invention. (a)は本発明による放射線撮像装置の実装例の模式的構成図、(b)は図27(a)のA−A’線における模式的断面図である。(A) is a typical block diagram of the example of mounting of the radiation imaging device by this invention, (b) is typical sectional drawing in the A-A 'line of Fig.27 (a). 本発明による放射線撮像装置の放射線撮像システムへの応用例を示したものである。The application example to the radiation imaging system of the radiation imaging device by this invention is shown. 第1の従来例である光電変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the photoelectric conversion apparatus which is a 1st prior art example. 第1の従来例である光電変換装置の動作を説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining operation | movement of the photoelectric conversion apparatus which is a 1st prior art example. 第2の従来例である光電変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of the photoelectric conversion apparatus which is a 2nd prior art example. 比較例1である撮像装置の回路図である。6 is a circuit diagram of an imaging apparatus that is Comparative Example 1. FIG. 比較例1である撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining the operation of the imaging apparatus that is Comparative Example 1; 比較例2である撮像装置の回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of an imaging apparatus that is Comparative Example 2. 比較例2である撮像装置の動作を説明するタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining the operation of an imaging apparatus that is Comparative Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

101 光電変換回路部
102 駆動用回路部
103 読み出し用回路部
104 読み出し用スイッチ駆動用回路部
105 出力バッファアンプ
106 A/D変換回路部
107 バイアス電源
110 受光領域
111 電極間容量
112 端子
113 端子
B1〜B3 バッファアンプ
C1〜C3 負荷容量
Cf1 第1積分容量
L1〜CL3 サンプリングコンデンサ
CRES 制御信号
E1〜E3 第1演算増幅器
G1〜G3 ゲート駆動配線
SMPL 電圧パルス
1-1〜S3-3 光電変換素子
Sn1〜Sn3 サンプリングスイッチ
Sr1〜Sr3 読み出し用スイッチ
RES1〜SRES3 第1リセットスイッチ
1-1〜T3-3 スイッチング素子
VREF1 第1基準電圧
M1〜M3 マトリクス信号配線
101 Photoelectric conversion circuit unit 102 Driving circuit unit 103 Reading circuit unit 104 Reading switch driving circuit unit 105 Output buffer amplifier 106 A / D conversion circuit unit 107 Bias power supply 110 Light receiving region 111 Interelectrode capacitance 112 Terminal 113 Terminal B1 B3 buffer amplifier C1~C3 load capacitance Cf1 first integrating capacitor C L1 -C L3 sampling capacitor CRES control signal E1~E3 first operational amplifier G1~G3 gate driving line SMPL voltage pulse S 1-1 to S 3-3 photoelectric conversion element Sn1~Sn3 sampling switch Sr1~Sr3 reading switches S RES1 to S RES3 first reset switch T 1-1 through T 3-3 switching element VREF1 first reference voltage M1~M3 matrix signal wires

Claims (18)

複数の信号源に接続される複数の端子と、
前記複数の端子から入力される信号を直列信号に変換して出力する読み出し用回路部と、を有する信号転送装置において、
前記読み出し用回路部は、前記端子に接続された第1演算増幅器と、該第1演算増幅器を介して出力された出力信号をサンプリングするサンプリングスイッチと、サンプリングされた前記出力信号を蓄えるサンプリング容量と、蓄えられた前記出力信号を前記サンプリング容量から直列信号として順次読み出す読み出し用スイッチと、前記直列信号を受ける第2演算増幅器と、を有しており、
前記第1演算増幅器は、対応する前記端子に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記第1演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続され、
前記第2演算増幅器は、前記読み出し用スイッチを介して前記サンプリング容量に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記第2演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続されていることを特徴とする信号転送装置。
A plurality of terminals connected to a plurality of signal sources;
In a signal transfer device having a readout circuit unit that converts a signal input from the plurality of terminals into a serial signal and outputs the serial signal,
The readout circuit unit includes a first operational amplifier connected to the terminal, a sampling switch that samples an output signal output through the first operational amplifier, and a sampling capacitor that stores the sampled output signal. A readout switch that sequentially reads out the stored output signal as a serial signal from the sampling capacitor, and a second operational amplifier that receives the serial signal,
The first operational amplifier includes an inverting input terminal connected to the corresponding terminal, a normal input terminal to which a reference voltage is supplied, and an output terminal, and the inverting input terminal of the first operational amplifier; An integration capacitor and a reset switch are connected in parallel between the output terminal,
The second operational amplifier includes an inverting input terminal connected to the sampling capacitor via the read switch, a normal input terminal to which a reference voltage is supplied, and an output terminal, and the second operational amplifier And a reset switch connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal.
請求項1に記載の信号転送装置において、前記第1演算増幅器は、前記第1演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に接続された前記積分容量に、更に容量とリセットスイッチが並列に接続されていることを特徴とする信号転送装置。 2. The signal transfer device according to claim 1, wherein the first operational amplifier includes a capacitor and a reset switch in addition to the integral capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the first operational amplifier. A signal transfer device connected in parallel. 請求項1又は2に記載の信号転送装置において、前記読み出し用回路部は、基準電圧が供給される正転入力端子と、前記第1演算増幅器の出力を受ける反転入力端子と、前記サンプリングスイッチに接続される出力端子と、を有する第3演算増幅器を更に有することを特徴とする信号転送装置。 3. The signal transfer device according to claim 1, wherein the reading circuit unit includes a normal input terminal to which a reference voltage is supplied, an inverting input terminal that receives an output of the first operational amplifier, and a sampling switch. A signal transfer device further comprising a third operational amplifier having an output terminal connected thereto. 請求項3に記載の信号転送装置において、前記第3演算増幅器の前記反転入力端子と前記出力端子との間には積分容量とリセットスイッチが接続されていることを特徴とする信号転送装置。 4. The signal transfer device according to claim 3, wherein an integration capacitor and a reset switch are connected between the inverting input terminal and the output terminal of the third operational amplifier. 請求項3又は4に記載の信号転送装置において、前記第1演算増幅器の該出力端子と前記第3演算増幅器の前記反転入力端子との間に容量素子が配置されていることを特徴とする信号転送装置。 5. The signal transfer device according to claim 3, wherein a capacitive element is disposed between the output terminal of the first operational amplifier and the inverting input terminal of the third operational amplifier. Transfer device. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の信号転送装置において、前記サンプリングスイッチと前記サンプリング容量との間に抵抗素子が配置されたことを特徴とする信号転送装置。 6. The signal transfer device according to claim 1, wherein a resistance element is disposed between the sampling switch and the sampling capacitor. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の信号転送装置において、前記サンプリング容量は、前記読み出し用スイッチにより複数の共通出力線のいずれかに接続され、前記サンプリング容量に蓄積された前記出力信号が該複数の共通出力線のいずれかに接続された前記第2演算増幅器の前記反転入力端子に入力されることを特徴とする信号転送装置。 7. The signal transfer device according to claim 1, wherein the sampling capacitor is connected to one of a plurality of common output lines by the read switch, and the output signal stored in the sampling capacitor. Is input to the inverting input terminal of the second operational amplifier connected to one of the plurality of common output lines. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の信号転送装置において、前記第1演算増幅器の位相補償容量を充放電するスイッチング回路と、前記第1演算増幅器の前記リセットスイッチの動作に応じて該スイッチング回路を制御する制御回路と、が設けられていることを特徴とする信号転送装置。 8. The signal transfer device according to claim 1, wherein a switching circuit that charges and discharges a phase compensation capacitor of the first operational amplifier, and an operation of the reset switch of the first operational amplifier, And a control circuit for controlling the switching circuit. 入射した光又は放射線のうち少なくともいずれか一方を電気信号に変換する変換素子を有する回路部と、
前記回路部からの信号を転送する信号転送回路部と、を具備する撮像装置において、
前記信号転送回路部は、前記回路部に接続された第1演算増幅器と、前記第1演算増幅器を介して出力された出力信号をサンプリングするサンプリングスイッチと、サンプリングされた前記出力信号を蓄えるサンプリング容量と、蓄えられた前記出力信号を前記サンプリング容量から直列信号として順次読み出す読み出し用スイッチと、前記直列信号を受ける第2演算増幅器と、を有しており、
前記第1演算増幅器は、前記回路部に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記第1演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続され、
前記第2演算増幅器は、前記読み出し用スイッチを介して前記サンプリング容量に接続された反転入力端子と、基準電圧が供給される正転入力端子と、出力端子と、を備え、前記第2演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に、積分容量とリセットスイッチとが並列に接続されていることを特徴とする撮像装置。
A circuit unit having a conversion element that converts at least one of incident light or radiation into an electrical signal;
In an imaging apparatus comprising: a signal transfer circuit unit that transfers a signal from the circuit unit;
The signal transfer circuit unit includes a first operational amplifier connected to the circuit unit, a sampling switch for sampling an output signal output through the first operational amplifier, and a sampling capacitor for storing the sampled output signal And a read switch that sequentially reads out the stored output signal as a serial signal from the sampling capacitor, and a second operational amplifier that receives the serial signal,
The first operational amplifier includes an inverting input terminal connected to the circuit unit, a non-inverting input terminal to which a reference voltage is supplied, and an output terminal. The inverting input terminal of the first operational amplifier and the An integration capacitor and a reset switch are connected in parallel between the output terminal and
The second operational amplifier includes an inverting input terminal connected to the sampling capacitor via the read switch, a normal input terminal to which a reference voltage is supplied, and an output terminal, and the second operational amplifier An imaging device, wherein an integration capacitor and a reset switch are connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal.
請求項9に記載の撮像装置において、前記第1演算増幅器は、前記第1演算増幅器の該反転入力端子と該出力端子との間に接続された前記積分容量に、更に容量とリセットスイッチが並列に接続されていることを特徴とする撮像装置。 10. The imaging device according to claim 9, wherein the first operational amplifier further includes a capacitor and a reset switch in parallel with the integration capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the first operational amplifier. An image pickup apparatus connected to 請求項9又は10に記載の撮像装置において、信号転送回路部は、基準電圧が供給される正転入力端子と、前記第1演算増幅器の出力を受ける反転入力端子と、前記サンプリングスイッチに接続される出力端子と、を有する第3演算増幅器を更に有することを特徴とする撮像装置。 11. The imaging device according to claim 9, wherein the signal transfer circuit unit is connected to a normal input terminal to which a reference voltage is supplied, an inverting input terminal that receives the output of the first operational amplifier, and the sampling switch. And a third operational amplifier having an output terminal. 請求項11に記載の撮像装置において、前記第3演算増幅器の前記反転入力端子と前記出力端子との間には積分容量とリセットスイッチが接続されていることを特徴とする撮像装置。 12. The imaging apparatus according to claim 11, wherein an integration capacitor and a reset switch are connected between the inverting input terminal and the output terminal of the third operational amplifier. 請求項11又は12に記載の撮像装置において、前記第1演算増幅器の前記出力端子と前記第3演算増幅器の前記反転入力端子との間に容量素子が配置されていることを特徴とする撮像装置。 13. The imaging apparatus according to claim 11 or 12, wherein a capacitive element is arranged between the output terminal of the first operational amplifier and the inverting input terminal of the third operational amplifier. . 請求項9乃至13のいずれか1項に記載の撮像装置において、前記サンプリングスイッチと前記サンプリング容量との間に抵抗素子が配置されたことを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 9, wherein a resistance element is disposed between the sampling switch and the sampling capacitor. 請求項9乃至14のいずれか1項に記載の撮像装置において、前記サンプリング容量は、前記読み出し用スイッチにより複数の共通出力線のいずれかに接続され、前記サンプリング容量に蓄積された前記出力信号が該複数の共通出力線のいずれかに接続された前記第2演算増幅器の前記反転入力端子に入力されることを特徴とする撮像装置。 15. The imaging device according to claim 9, wherein the sampling capacitor is connected to one of a plurality of common output lines by the readout switch, and the output signal accumulated in the sampling capacitor is An imaging apparatus, wherein the imaging device is inputted to the inverting input terminal of the second operational amplifier connected to any one of the plurality of common output lines. 請求項9に記載の撮像装置において、前記回路部は、薄膜光電変換素子及び薄膜スイッチング素子を有することを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 9, wherein the circuit unit includes a thin film photoelectric conversion element and a thin film switching element. 請求項9に記載の撮像装置において、前記回路部は、光電変換素子と、放射線を受けて光を放出する発光体とを有することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 9, wherein the circuit unit includes a photoelectric conversion element and a light emitter that emits light upon receiving radiation. 請求項17に記載の撮像装置と、
前記撮像装置からの信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段からの信号を記録するための記録手段と、
前記信号処理手段からの信号を表示するための表示手段と、
前記信号処理手段からの信号を伝送するための伝送処理手段と、
前記放射線を発生させるための放射線源とを具備することを特徴とする放射線撮像システム。
An imaging device according to claim 17,
Signal processing means for processing a signal from the imaging device;
Recording means for recording a signal from the signal processing means;
Display means for displaying a signal from the signal processing means;
Transmission processing means for transmitting a signal from the signal processing means;
A radiation imaging system comprising: a radiation source for generating the radiation.
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