JP2007229368A - 光または放射線検出装置及びこれを備えた光または放射線撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波ノイズがサンプルホールド回路に入力されることを低減させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、高精度な画像を得ることができる光または放射線検出装置及びこれを備えた光または放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】信号増幅回路３２とサンプルホールド回路３３との間で、かつ、サンプルホールド回路３３の直前に設けられ、受動素子のみで高周波ノイズの通過を制限する第２のローパスフィルタ３５を備えているので、この第２のローパスフィルタ３５により、信号増幅回路３２において発生した高周波ノイズの通過が制限される。また、第２のローパスフィルタ３５は、受動素子のみで構成されているので、この第２のローパスフィルタ３５自体から高周波ノイズは発生することがない。したがって、高周波ノイズがサンプルホールド回路３３に入力することが低減する。
【選択図】図４

Description

この発明は、医療分野や非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの産業分野などに用いられる光または放射線検出装置に係り、特に、光または放射線を検出する検出素子からの電荷信号を電圧信号に変換し、この電圧信号を増幅する技術に関する。

従来、検出された光または放射線に基づいて撮像を行う撮像装置は、光または放射線を検出する光または放射線検出器を備えている。ここで、Ｘ線検出器を例に採って説明する。Ｘ線検出器はＸ線感応型のＸ線変換層（Ｘ線変換膜）を備えており、Ｘ線の入射によりＸ線変換層はキャリア（電荷信号）に変換し、その変換された電荷信号を読み出すことでＸ線を検出する。このＸ線変換層としてはアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜が用いられる（例えば、非特許文献１参照）。

被検体ＭにＸ線を照射してＸ線撮像を行う場合には、被検体Ｍを透過したＸ線像がアモルファスセレン膜上に投影されて、像の濃淡に比例した電荷信号が膜内に発生する。その後、膜内で生成された電荷信号が、２次元状に配列されたキャリア収集電極に収集されて、所定時間（「蓄積時間」と呼ばれる）分だけ積分された後、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を経由して外部に読み出される。また、このようなＸ線検出器を製造するには、２次元状に配列された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）からなるスイッチング素子や上述したキャリア収集電極などをパターン形成したガラス基板（絶縁基板）上に、アモルファスセレン膜を蒸着することで得られる。

さらに、Ｘ線検出器は、例えば、Ｘ線変換層で変換された電荷信号を電圧信号に変換する電荷検出増幅回路（ＣＳＡ：Charge Sensitive Amplifier）、電荷検出増幅回路からの電圧信号を増幅する信号増幅回路、信号増幅回路から出力される電圧信号をサンプリングし、所定の時間において保持するサンプルホールド回路などを備えている。また、コンデンサと抵抗とでローパスフィルタを形成している。また、電荷検出増幅回路および信号増幅回路には、演算増幅器が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２３７５０号公報（７頁，１４頁、図６） W. Zhao, et al. , "A flat panel detector for digital radiology using active matrix readout of amorphous selenium," Proc. SPIE Vol. 2708, pp. 523 - 531, 1996.

しかしながら、従来の光または放射線検出装置及びこれを備えた光または放射線撮像装置では、次のような問題がある。すなわち、信号増幅回路の演算増幅器自体から高周波ノイズが発生し、この高周波ノイズがサンプルホールド回路に入力される。つまり、サンプルホールド回路では、高周波ノイズを含んだ電圧信号をサンプリングすることになり、精度の低い画像を得ることになるという問題がある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高周波ノイズがサンプルホールド回路に入力されることを低減させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、高精度な画像を得ることができる光または放射線検出装置及びこれを備えた光または放射線撮像装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の光または放射線検出装置の発明は、（Ａ）光または放射線に感応して電荷信号を出力する検出手段と、（Ｂ）前記検出手段から出力された電荷信号を、第１の増幅素子を用いて電圧信号に変換する電荷電圧変換手段と、（Ｃ）前記電荷電圧変換手段で変換された電圧信号を、第２の増幅素子を用いて増幅する信号増幅手段と、（Ｄ）前記信号増幅手段で増幅された電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持する保持手段と、（Ｅ）電荷電圧変換手段と前記信号増幅手段を含む当該信号増幅手段との間に設けられ、高周波帯域成分の信号の通過を制限する第１のローパスフィルタと、（Ｆ）前記保持手段の直前に設けられ、受動素子のみで高周波帯域成分の信号の通過を制限する第２のローパスフィルタと、を備えていることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項１の発明の作用は次のとおりである。
まず、検出手段に光または放射線が入射された場合に、検出手段は、この入射された光または放射線に感応して電荷信号を出力する。さらに、検出手段から出力された電荷信号は、第１の増幅素子を用いた電荷電圧変換手段で電圧信号に変換される。次に、この電圧信号は第２の増幅素子を用いた信号増幅手段で増幅され、さらに、信号増幅手段で増幅された電圧信号は保持手段によりサンプリングされ、所定の時間において保持される。ここで、電荷電圧変換手段の第１の増幅素子からは、高周波ノイズが発生されるが、電荷電圧変換手段と信号増幅手段を含む当該信号増幅手段との間に設けられた、第１のローパスフィルタにより高周波ノイズ（高周波帯域成分の信号）の通過が制限されて、信号増幅手段にて増幅されることになる。また、信号増幅手段の第２の増幅素子からも高周波ノイズが発生されるが、保持手段の直前に設けられた第２のローパスフィルタにより高周波ノイズ（高周波帯域成分の信号）の通過が制限される。さらに、この第２のローパスフィルタは、受動素子のみで構成されているので、この第２のローパスフィルタ自体から高周波ノイズは発生せず、また、電力を供給する必要が無く、簡単な構成とすることができる。

したがって、高周波ノイズが保持手段に入力されることを低減させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、高精度な画像を得ることができる。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の光または放射線検出装置において、前記第２のローパスフィルタの時定数は、前記第１のローパスフィルタの時定数より小さいものであることを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項２の発明によれば、第２のローパスフィルタの時定数は、第１のローパスフィルタの時定数より小さいものである。したがって、第２のローパスフィルタを挿入した場合でも、応答性がよく、第２のローパスフィルタを挿入したことによる電圧信号が遅延することを軽減させることができる。つまり、遅延した時点の不正確な電圧信号ではなく、遅延していない正確な電圧信号を保持手段に入力することができる。

また、請求項３に記載の光または放射線撮像装置の発明は、 請求項１または請求項２に記載の光または放射線検出装置と、（Ｇ）光または放射線を撮影対象に照射する照射手段と、（Ｈ）前記保持手段で保持された電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、（Ｉ）前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの電圧信号を処理して画像化する画像処理手段と、を備えたことを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項３の発明によれば、照射手段から光または放射線が撮影対象に照射され、この撮影対象を透過した光または放射線が検出手段に入射された場合に、検出手段は、この入射された光または放射線に感応して電荷信号を出力する。さらに、検出手段から出力された電荷信号は、第１の増幅素子を用いた電荷電圧変換手段で電圧信号に変換される。次に、この電圧信号は第２の増幅素子を用いた信号増幅手段で増幅され、さらに、信号増幅手段で増幅された電圧信号は保持手段によりサンプリングされ、所定の時間において保持される。ここで、電荷電圧変換手段の第１の増幅素子からは、高周波ノイズが発生されるが、電荷電圧変換手段と信号増幅手段を含む当該信号増幅手段との間に設けられた、第１のローパスフィルタにより高周波ノイズ（高周波帯域成分の信号）の通過が制限されて、信号増幅手段にて増幅されることになる。また、信号増幅手段の第２の増幅素子からも高周波ノイズが発生されるが、保持手段の直前に設けられた第２のローパスフィルタにより高周波ノイズ（高周波帯域成分の信号）の通過が制限される。さらに、この第２のローパスフィルタは、受動素子のみで構成されているので、この第２のローパスフィルタ自体から高周波ノイズは発生せず、また、電力を供給する必要が無く、簡単な構成とすることができる。

さらに、Ａ／Ｄ変換手段は、保持手段で保持された電圧信号をデジタルの電圧信号に変換する。画像処理手段は、Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの電圧信号を処理して画像化する。したがって、Ａ／Ｄ変換手段は、低ノイズ、高Ｓ／Ｎ比で電圧信号をデジタル信号に変換することができ、画像処理手段により高精度な画像を得ることができる。

本発明によれば、高周波ノイズが保持手段に入力されることを低減させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、高精度な画像を得ることができる。

この実施例では、光または放射線撮像装置の一例として、Ｘ線撮像装置を用いて説明する。以下、このＸ線撮像装置を図面に基づいて詳細に説明する。図１はＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図２はＸ線検出器を示すブロック図である。図３はＸ線検出素子の構成を示す断面図である。図４は、電荷検出部を示すブロック図である。

図１に示すように、Ｘ線撮像装置は、撮像対象である被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管１と、被検体Ｍを載置させる天板２と、被検体Ｍを透過したＸ線量に応じた電荷信号に変換（Ｘ線を電荷信号として検出）し、さらに、この電荷信号を電圧信号に変換して出力するＸ線検出器３（この発明の光または放射線検出装置に相当する）と、Ｘ線検出器３から出力された電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換器４と、Ａ／Ｄ変換器４で変換されたデジタルの電圧信号を処理して画像化する画像処理部５と、Ｘ線撮影に関する種々の制御を行う主制御部６と、主制御部６での制御に基づいて管電圧や管電流を発生させＸ線管１を制御するＸ線管制御部７と、Ｘ線撮影に関する入力設定を行うことが可能な入力部８、画像処理部５で処理されて得られたＸ線画像などを表示する表示部９、画像処理部５で処理されて得られたＸ線画像などを記憶する記憶部１０、などを備えている。さらに、Ｘ線撮像装置の各部構成を詳細に説明する。なお、上述した、Ａ／Ｄ変換器４は本発明におけるＡ／Ｄ変換手段に相当し、画像処理部５は本発明における画像処理手段に相当する。

Ｘ線管１は、天板２に載置されている被検体Ｍを挟んでＸ線検出器３と対向するように配置されている。また、Ｘ線検出器３は、図２に示すように、複数のＸ線検出素子１１、Ｘ線検出制御部１２、ゲートドライバ部１３、アンプアレイ部１４とが備えられている。これら複数のＸ線検出素子１１は、ゲート線ＧＬ１〜ＧＬ５によりゲートドライバ部１３と接続し、データ線ＤＬ１〜ＤＬ５によりアンプアレイ部１４と接続されている。また、Ｘ線検出制御部１２はゲートドライバ部１３とアンプアレイ部１４とに接続されている。なお、上述した、Ｘ線管１は本発明における照射手段に相当し、Ｘ線検出器３は本発明における検出手段に相当する。

Ｘ線検出素子１１は、入射されたＸ線に感応して電荷信号を出力するものであり、Ｘ線が入射されるＸ線検出面Ｓに縦横の２次元マトリックス状に配列されている構成となっている。例えば、実際のＸ線検出面Ｓには、Ｘ線検出素子１１が縦４０９６×横４０９６程度の２次元マトリックス状に配列されているものが用いられている。なお、図２においては、Ｘ線検出素子１１が縦５×横５の２次元マトリックス状に配列したものを一例として図示している。また、Ｘ線検出素子１１は、図３に示すように、高電圧のバイアス電圧を印加するための共通電極１５と、入射したＸ線を電荷信号に変換するＸ線変換層１６と、Ｘ線変換層１６で変換された電荷信号を収集，蓄積，読み出し（出力）を行うアクティブマトリックス基板１７と、を備えている。

Ｘ線変換層１６は、Ｘ線感応型半導体からなり、例えば、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）が、このＸ線変換層１６の表面へ面状に積層形成されている。また、Ｘ線変換層１６にＸ線が入射すると、このＸ線のエネルギーに比例した所定個数のキャリア（電荷信号）が直接生成される構成（直接変換型）となっている。

アクティブマトリックス基板１７は、図３に示すように、ガラス基板１８が設けられ、さらに、このガラス基板１８上には、共通電極１５からバイアス電圧が印加されたことに基づいて、Ｘ線変換層１６で変換された電荷信号を収集する収集電極１９、収集電極１９で収集された電荷信号を蓄積するコンデンサ２０、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）２１、ゲートドライバ部１３から薄膜トランジスタ２１を制御するためのゲート線ＧＬ１〜ＧＬ５、薄膜トランジスタ２１から電荷信号が読み出されるデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５、とを設けている。

次に、Ｘ線検出制御部１２は、主制御部６から制御され、図２に示すように、ゲートドライバ部１３とアンプアレイ部１４とを統括制御するものであり、全Ｘ線検出素子１１で検出された電荷信号を順次選択的にアンプアレイ部１４から取り出す制御を行うものである。具体的にはＸ線検出制御部１２は、ゲートドライバ部１３の動作を開始させるゲート動作信号と、アンプアレイ部１４の動作を開始させるアンプ動作信号とを出力する構成となっている。

次に、ゲートドライバ部１３は、全Ｘ線検出素子１１で検出された電荷信号を順次選択的に取り出すために、各Ｘ線検出素子１１の薄膜トランジスタ２１を動作させるものである。詳細には、ゲートドライバ部１３は、Ｘ線検出制御部１２からのゲート動作信号に基づいて、Ｘ線検出素子１１の横列毎のゲート線ＧＬ１〜ＧＬ５が順次選択的に動作され、この動作された列内のＸ線検出素子１１の薄膜トランジスタ２１が一斉にスイッチオン状態になり、コンデンサ２０に蓄積された電荷信号がデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５を通りアンプアレイ部１４に出力される構成となっている。

次に、アンプアレイ部１４は、図２に示すように、Ｘ線検出素子１１の縦列毎のデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５に対応した数（図２では５つ）の電荷検出部３０が備えられている。さらに、各電荷検出部３０は、図４に示すように、各Ｘ線検出素子１１から出力された電荷信号を入力し、第１の増幅素子を用いて電圧信号に変換する電荷検出増幅回路（ＣＳＡ：Charge Sensitive Amplifier）３１と、この電荷検出増幅回路３１で変換された電圧信号を、第２の増幅素子を用いて増幅する信号増幅回路３２と、この信号増幅回路３２で増幅された電圧信号をサンプリングし、所定の時間において保持するサンプルホールド回路３３と、電荷検出増幅回路３１と信号増幅回路３２との間（信号増幅回路３２の一部を含む）に設けられ、高周波帯域成分の信号の通過を制限する第１のローパスフィルタ３４と、サンプルホールド回路３３の直前に設けられ、受動素子のみで高周波帯域成分の信号の通過を制限する第２のローパスフィルタ３５と、を備えている。なお、上述した、電荷検出増幅回路３１は本発明における電荷電圧変換手段に相当し、信号増幅回路３２は本発明における信号増幅手段に相当し、サンプルホールド回路３３は本発明における保持手段に相当する。

ここで、アンプアレイ部１４内の電荷検出部３０の各構成は、Ｘ線検出制御部１２からのアンプ動作信号に基づいて動作する構成となっている。具体的には、Ｘ線検出制御部１２からのアンプ動作信号に基づいて、電荷検出部３０の電荷検出増幅回路３１により電荷信号が電圧信号に変換され、さらに、信号増幅回路３２で電圧信号が増幅されてサンプルホールド回路３３に入力され、このサンプルホールド回路３３に入力された電圧信号は、サンプリングされ所定の時間経過後に、このサンプルホールド回路３３からＡ／Ｄ変換器４に出力するものである。

さらに、電荷検出部３０の電気的構成について、図４を用いて詳細に説明する。図４に示すように、電荷検出部３０の電荷検出増幅回路３１は、増幅素子であり、反転入力端子がデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５に接続された演算増幅器Ａ１と、この演算増幅器Ａ１の反転入力端子および出力端子の間に設けられた帰還コンデンサＣｆ₁と、この帰還コンデンサＣｆ₁に並列に設けられたスイッチＳＷ１と、を備えている。また、演算増幅器Ａ１の非反転入力端子には、基準電圧Ｖrefが印加されている。なお、基準電圧Ｖrefは、接地レベル（０［Ｖ］）である。なお、演算増幅器Ａ１は本発明における第１の増幅素子に相当する。

また、スイッチＳＷ１は、Ｘ線検出制御部１２からの制御に基づいて、導通状態および遮断状態に変化するものである。具体的には、スイッチＳＷ１はＸ線検出制御部１２からのアンプ動作信号に基づいて、所定の時間において導通状態となる。ここで、スイッチＳＷ１が導通状態の場合には、帰還コンデンサＣｆ₁に蓄積された電荷（電荷信号）が放電され、帰還コンデンサＣｆ₁がリセットされた状態となり、電荷検出増幅回路３１が初期化された状態となる。さらに、所定の時間経過後に、スイッチＳＷ１が遮断状態、つまり、初期化状態が解除された時点以降にデータ線ＤＬ１〜ＤＬ５から入力された電荷信号が蓄積される。したがって、電荷検出増幅回路３１は、初期化状態が解除された時点以降に入力された電荷信号に応じた電圧を出力する構成となっている。

第１のローパスフィルタ３４は、電荷検出増幅回路３１の演算増幅器Ａ１の出力端と直列に接続された抵抗Ｒ_S1と、この抵抗Ｒ_S1に直列に接続された入力コンデンサＣ_S1により形成されるものであり、この第１のローパスフィルタ３４により、高周波帯域成分の信号の通過を制限した状態で電圧信号を信号増幅回路３２に出力される構成である。なお、入力コンデンサＣ_S1は、第１のローパスフィルタ３４および信号増幅回路３２の構成の一部である。

信号増幅回路３２は、増幅素子の一つであり、コンデンサ帰還の反転増幅器である演算増幅器Ａ２と、この演算増幅器Ａ２の反転入力端子および出力端子の間に設けられた帰還コンデンサＣｆ₂と、この帰還コンデンサＣｆ₂に並列に設けられたスイッチＳＷ２と、演算増幅器Ａ２の反転入力端子に一端が接続された入力コンデンサＣＳ₁と、を備えている。また、演算増幅器Ａ２の非反転入力端子には、基準電圧Ｖrefが印加されている。なお、演算増幅器Ａ２は本発明における第２の増幅素子に相当する。

また、スイッチＳＷ２は、Ｘ線検出制御部１２からの制御に基づいて、導通状態および遮断状態に変化するものである。具体的には、スイッチＳＷ２はＸ線検出制御部１２からのアンプ動作信号に基づいて、所定の時間において導通状態となる。ここで、スイッチＳＷ２が導通状態の場合には、帰還コンデンサＣｆ₂に残留された電荷が放電され、帰還コンデンサＣｆ₂がリセットされた状態となり、信号増幅回路３２が初期化された状態となる。さらに、所定の時間経過後に、スイッチＳＷ１が遮断状態になると、信号増幅回路３２は、倍率ＭＡ＝｜ＣＳ₁／Ｃｆ₂｜で、入力された電圧信号を反転増幅して出力する構成となっている。

第２のローパスフィルタ３５は、サンプルホールド回路３３の直前に設けられ、一端を信号増幅回路３２の演算増幅器Ａ２の出力端と直列に接続された抵抗Ｒ_S2と、この抵抗Ｒ_S2の他端と接地（Ｖref）との間に挿入されたコンデンサＣ_S2とにより形成されるものである。この第２のローパスフィルタ３５は、信号増幅回路３２の演算増幅器Ａ２により発生した高周波ノイズ（高周波帯域成分の信号）の通過を制限した状態、つまり、高周波ノイズを除去した状態とすることができるものである。また、この第２のローパスフィルタ３５は、受動素子である抵抗Ｒ_S2とコンデンサＣ_S2のみからなるパッシブフィルタであるから高周波帯域成分の信号を発生させることがない。したがって、サンプルホールド回路３３には、高周波ノイズが除去された状態の増幅された電圧信号がサンプルホールド回路３３に出力される構成となっている。

ここで、第２のローパスフィルタ３５の時定数は、第１のローパスフィルタ３４の時定数より小さいものが用いられている。例えば、第１のローパスフィルタ３４の時定数τ₁＝Ｃ_S1Ｒ_S1は、第２ローパスフィルタの時定数τ₂＝Ｃ_S2Ｒ_S2に対して１０倍以上（τ₁＞＝１０τ₂）とするように設定されている。

サンプルホールド回路３３は、信号増幅回路３２で増幅され、第２のローパスフィルタ３５で高周波ノイズが除去された電圧信号を入力し、この電圧信号を所定の時間においてサンプリングし、所定の時間が経過した時点での電圧信号を保持（ホールド）し、安定した状態の電圧信号をＡ／Ｄ変換器４に出力するものである。

次に、このＸ線撮像装置でＸ線撮像が実行される場合の動作を、図１〜５を用いて説明する。図５は、Ｘ線検出器のＸ線検出制御部１２が行う制御のタイミング示すタイミングチャートであり、時間ｔ０からｔ７までの時間での動作として示すものである。

まず、図１〜２に示すように、入力部８でのＸ線撮像開始の指示がされると、主制御部６は、Ｘ線管制御部７とＸ線検出器３のＸ線検出制御部１２とが制御される。Ｘ線管制御部７は、主制御部６からの制御に基づいて管電圧や管電流を発生させＸ線管１を制御し、Ｘ線管１からＸ線が被検体Ｍに照射される。さらに、被検体Ｍを透過したＸ線は、Ｘ線検出器３のＸ線検出素子１１により被検体Ｍを透過したＸ線量に応じた電荷信号に変換され、コンデンサ２０により蓄積される。

次に、図４に示すように、Ｘ線検出器３のＸ線検出制御部１２は、主制御部６からの制御に基づいて、ゲートドライバ部１３に対してゲート動作信号、アンプアレイ部１４に対してアンプ動作信号が出力される。さらに、このＸ線検出制御部１２が行う制御のタイミングを、図５を用いて説明する。

まず、Ｘ線検出制御部１２は、ｔ０からｔ１までの時間において、アンプアレイ部１４の電荷検出増幅回路３１および信号増幅回路３２にアンプ動作信号（図５ではＨレベルの信号）を出力し、電荷検出増幅回路３１のＳＷ１および信号増幅回路３２のＳＷ２を導通状態にすることで、電荷検出増幅回路３１および信号増幅回路３２の初期化（リセット）が行われる。その後、ｔ１の時点になると、Ｘ線検出制御部１２は、電荷検出増幅回路３１のＳＷ１に対しては、Ｌレベルのアンプ動作信号を出力し、電荷検出増幅回路３１のＳＷ１を遮断状態とさせ、初期化状態を解除される。さらに、ｔ２の時点になると、Ｘ線検出制御部１２は、電荷検出増幅回路３１のＳＷ２に対しても、Ｌレベルのアンプ動作信号を出力し、信号増幅回路３２のＳＷ２を遮断状態とさせ、初期化状態が解除される。つまり、電荷検出増幅回路３１および信号増幅回路３２は、データ線ＤＬ１〜ＤＬ５を介して入力する電荷信号を蓄積することが可能な状態となる。

次に、Ｘ線検出制御部１２は、ｔ３からｔ４までの時間において、ゲートドライバ部１３にゲート動作信号が出力され、このゲート動作信号に基づいて、Ｘ線検出素子１１の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１（図３参照）のゲートがオン状態（導通状態）となる（図５ではＨレベルの信号が出力）。コンデンサ２０（図３参照）に蓄積された電荷信号は、データ線ＤＬ１〜ＤＬ５を介してアンプアレイ部１４の電荷検出増幅回路３１に入力し、電荷検出増幅回路３１は、コンデンサ２０に蓄積された電荷信号に応じた電圧信号に変換して出力する。さらに、この電荷検出増幅回路３１から出力された電圧信号は、電荷検出増幅回路３１の演算増幅器Ａ１などで発生した高周波ノイズ（高周波帯域成分の信号）を含んだものであるが、第１のローパスフィルタ３４により、除去された状態で信号増幅回路３２に入力される。また、信号増幅回路３２は、入力された電圧信号を増幅し、この増幅された電圧信号は、第２のローパスフィルタ３５により、高周波帯域成分の信号の通過を制限した状態でサンプルホールド回路３３に入力される。なお、ｔ３からｔ４までの時間以外については、ゲートドライバ部１３は、薄膜トランジスタ２１のゲートがオフ状態（遮断状態）となるＬレベルの信号を出力している。

さらに、Ｘ線検出制御部１２は、ｔ５からｔ６までの時間において、サンプルホールド回路３３に信号増幅回路３２から出力される電圧信号をサンプリングさせ、ｔ６の時点での「信号増幅回路出力」での電圧信号の値「Ｖ」をホールドさせて、Ａ／Ｄ変換器４に出力される。なお、ｔ４からｔ６までの時間は、Ｘ線検出器３に蓄積された電荷信号の全てが電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換され、信号増幅回路３２で増幅されてサンプルホールド回路３３に入力され、さらに、サンプルホールド回路３３が、安定した状態の電圧信号をサンプリングできる十分な時間に設定されている。

さらに、ｔ６の時点で、サンプルホールド回路３３でホールドされた電圧信号がＡ／Ｄ変換器４に出力された後、ｔ７の時点で、再び、アンプアレイ部１４の電荷検出増幅回路３１および信号増幅回路３２の初期化（リセット）が行われ、Ｘ線検出制御部１２はｔ０からｔ７までの時間（Ｔ）に行う制御を繰り返して行う。

次に、Ａ／Ｄ変換器４では、サンプルホールド回路３３からのアナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換する。さらに、このデジタルの電圧信号は、画像処理部５で画像化する処理がされ画像信号として主制御部６に出力し、さらに、主制御部６の制御により、画像処理部５で処理された画像信号を記憶部１０に記憶し、表示部９で画像信号に基づくＸ線画像が表示される。

上述したようにＸ線検出装置（Ｘ線検出器３）によれば、Ｘ線検出器３にＸ線が入射された場合に、Ｘ線検出器３は、この入射されたＸ線に感応して電荷信号を出力する。さらに、Ｘ線検出器３から出力された電荷信号は、演算増幅器Ａ１を用いた電荷検出増幅回路３１で電圧信号に変換される。次に、この電圧信号は演算増幅器Ａ２を用いた信号増幅回路３２にて増幅され、さらに、信号増幅回路３２で増幅された電圧信号はサンプルホールド回路３３によりサンプリングされ、所定の時間において保持される。ここで、電荷検出増幅回路３１の演算増幅器Ａ１からは、高周波ノイズが発生されるが、電荷検出増幅回路３１と信号増幅回路３２を含む当該信号増幅回路３２との間に設けられた、第１のローパスフィルタ３４により高周波ノイズ（高周波帯域成分の信号）の通過が制限されて、信号増幅回路３２にて増幅されることになる。また、信号増幅回路３２の演算増幅器Ａ２からも高周波ノイズが発生されるが、サンプルホールド回路３３の直前に設けられた第２のローパスフィルタ３５により高周波ノイズ（高周波帯域成分の信号）の通過が制限される。さらに、この第２のローパスフィルタ３５は、抵抗Ｒ_S2とコンデンサＣ_S2とからなる受動素子のみにより形成されているので、この第２のローパスフィルタ３５自体から高周波ノイズは発生せず、また、電力を供給する必要が無く、簡単な構成とすることができる。したがって、高周波ノイズがサンプルホールド回路３３に入力されることを低減させ、Ｓ／Ｎ比を高くすることができ、高精度なＸ線画像を得ることができる。

上述したようにＸ線撮像装置によれば、Ｘ線管１からＸ線が被検体Ｍに照射され、この被検体Ｍを透過したＸ線がＸ線検出器３に入射し、このＸ線検出器３は、被検体Ｍを透過したＸ線量に応じた電圧信号に変換（検出）され、Ａ／Ｄ変換器４に出力される。さらに、Ａ／Ｄ変換器４は、サンプルホールド回路３３で保持された電圧信号をデジタルの電圧信号に変換する。さらに、このデジタルの電圧信号は、画像処理部５で画像化する処理がされ画像信号として主制御部６に出力し、さらに、主制御部６の制御により、表示部９で画像信号に基づくＸ線画像が表示される。したがって、Ａ／Ｄ変換器４は、低ノイズ、高Ｓ／Ｎ比でアナログの電圧信号をデジタル信号に変換し、画像処理部５により高精度なＸ線画像を得ることができ、この高精度なＸ線画像を、記憶部１０で記憶し、表示部９により表示させることができる。

また、第１のローパスフィルタ３４の時定数τ₁＝Ｃ_S1Ｒ_S1は、第２ローパスフィルタの時定数τ₂＝Ｃ_S2Ｒ_S2に対して１０倍以上（τ₁＞＝１０τ₂）とするように設定されている。したがって、第２のローパスフィルタ３５を備えることにより電圧信号の応答性が悪くなることを防ぐ。つまり、電圧信号が遅延することを防ぎ、遅延した時点の不正確な電圧信号ではなく、遅延していない正確な電圧信号をサンプルホールド回路３３に入力することができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例において、第１のローパスフィルタ３４の時定数は、第２ローパスフィルタの時定数τ₂に対して１０倍以上（τ₁＞＝１０τ₂）とするように設定していたが、第２のローパスフィルタ３５の時定数は、第１のローパスフィルタ３４の時定数より小さいものとすることにより、第２のローパスフィルタ３５を挿入した場合でも、応答性がよく、第２のローパスフィルタ３５を挿入したことによる電圧信号が遅延することを軽減することができる。つまり、遅延した時点の不正確な電圧信号ではなく、遅延していない正確な電圧信号をサンプルホールド回路３３に入力することができる。

（２）上述した実施例において、医療用の装置として説明したが、医療用以外の非破壊検査、ＲＩ（Radio Isotope）検査、および光学検査などの産業分野などについても適用することができる。

（３）上述した実施例において、光または放射線撮像装置の一例として、Ｘ線撮像装置を用いて説明したが、Ｘ線に限らず、可視光、放射線（中性子線，γ線，β線など）を用いる装置についても適用することができる。

（４）上述した実施例において、Ｘ線検出器３のＸ線検出素子１１は、Ｘ線検出面Ｓに縦横の２次元マトリックス状に配列されている構成として説明したが、Ｘ線検出素子１１は、単数であってもよく、また、複数のＸ線検出素子１１を一次元に配列したものであってもよい。

（５）上述した実施例において、第２のローパスフィルタ３５は、抵抗Ｒ_S2とコンデンサＣ_S2とからなるローパスフィルタを１つ備えたもの（１次）のものであったが、ローパスフィルタを複数個以上備えた（複数次）のものであってもよい。

（６）上述した実施例において、Ｘ線検出器３のＸ線検出素子１１は、Ｘ線を直接的に電荷信号に変換する直接変換型のものとして説明したが、Ｘ線を一旦、光に変換し、光を電荷信号に変換する間接変換型であってもよい。

（７）上述した実施例において、Ａ／Ｄ変換器４は、Ｘ線検出器３外に配設されるようにしていたが、Ａ／Ｄ変換器４をＸ線検出器３内に配設するようにしてもよい。

Ｘ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。 Ｘ線検出器を示すブロック図である。 Ｘ線検出素子の構成を示す断面図である。 電荷検出部を示すブロック図である。 Ｘ線検出制御部が行う制御のタイミング示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ …Ｘ線管（照射手段）
３ …Ｘ線検出器（検出手段）
４ …Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換手段
５ …画像処理部（画像処理手段）
３１…電荷検出増幅器（電荷電圧変換手段）
３２…信号増幅器（信号増幅手段）
３３…サンプルホールド回路（保持手段）
３４…第１のローパスフィルタ
３５…第２のローパスフィルタ
Ａ１ …演算増幅器（第１の増幅素子）
Ａ２ …演算増幅器（第２の増幅素子）

Claims (3)

1. （Ａ）光または放射線に感応して電荷信号を出力する検出手段と、（Ｂ）前記検出手段から出力された電荷信号を、第１の増幅素子を用いて電圧信号に変換する電荷電圧変換手段と、（Ｃ）前記電荷電圧変換手段で変換された電圧信号を、第２の増幅素子を用いて増幅する信号増幅手段と、（Ｄ）前記信号増幅手段で増幅された電圧信号を、サンプリングし所定の時間において保持する保持手段と、（Ｅ）電荷電圧変換手段と前記信号増幅手段を含む当該信号増幅手段との間に設けられ、高周波帯域成分の信号の通過を制限する第１のローパスフィルタと、（Ｆ）前記保持手段の直前に設けられ、受動素子のみで高周波帯域成分の信号の通過を制限する第２のローパスフィルタと、を備えていることを特徴とする光または放射線検出装置。
2. 請求項１に記載の光または放射線検出装置において、前記第２のローパスフィルタの時定数は、前記第１のローパスフィルタの時定数より小さいものであることを特徴とする光または放射線検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の光または放射線検出装置と、（Ｇ）光または放射線を撮影対象に照射する照射手段と、（Ｈ）前記保持手段で保持された電圧信号をデジタルの電圧信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、（Ｉ）前記Ａ／Ｄ変換手段で変換されたデジタルの電圧信号を処理して画像化する画像処理手段と、を備えたことを特徴とする光または放射線撮像装置。
   
   

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