JP2009508102A - 光学的画像のための高いダイナミックレンジを有する低電流測定 - Google Patents

Abstract

光トモグラフィでは、幅広いダイナミックレンジが電流測定に際して必要とされる。本発明の例となる実施形態に従って、電流は、積分された電流が最大積分時間の終了前に閾値を超える場合は、積分時間をカウントして、そのカウントされた積分時間を基に測定結果を出力することによって測定される。

Description

本発明は、光学的画像の分野に関する。具体的に、本発明は、高いダイナミックレンジを有する低電流を測定するための判定回路と、光学試験装置における判定回路の使用と、高いダイナミックレンジを有する低電流を測定する方法、コンピュータ読取可能な媒体及びプログラム要素とに関する。

胸部画像形成装置に関しては、極めて低い光度が測定されなければならない。このような低い電流を測定するための判定回路は、測定されるべき電流が幅広いダイナミックレンジを有する場合にゲインのスイッチングを必要とするトランスインピーダンス増幅器を有しうる。他の判定回路は、高いダイナミックレンジを有するこのような電流が測定されるべき場合に積分コンデンサ値の変更又は積分時間の変更を必要とする電流−電圧積分器を使用する。

更に、前出の判定回路は、アーティファクトを生成するとともに、較正及びゲインスイッチングに時間を要しうる。

高いダイナミックレンジを有する低電流の改善された判定を有することが望ましい。

本発明の例となる実施形態に従って、高いダイナミックレンジを有する低電流を測定する判定回路であって、積分ユニット及びカウンタユニットを有し、前記積分ユニットは、積分時間にわたって前記電流を積分して、積分値をもたらすよう構成され、前記カウンタユニットは、前記積分時間をカウントして、カウント値をもたらすよう構成され、当該判定回路は、前記積分値が最大積分時間の終了前に第１の閾値を超える場合に、前記カウント値に基づいて第１の測定結果を出力するよう構成される、判定回路が提供され得る。

従って、本発明のこのような例となる実施形態に従って、比較的高い電流が測定されるべき場合に、カウントされた積分時間は、測定結果のために使用される。例えば、積分値が第１の閾値よりも高いならば、積分時間は（積分値が第１の閾値を超えるまでの時間であるよう）決定され、次いで、かかる積分は出力のために使用される。

本発明の他の例となる実施形態に従って、当該判定回路は、前記積分値が前記最大積分時間の終了時に前記第１の閾値を下回る場合に、前記積分値に基づいて第２の測定結果を出力するよう構成される。

例えば、比較的低い電流が測定される場合は、積分値は、（所定の）最大積分時間の間に第１の閾値を超えない。この場合、積分値は、第２の測定結果を得るために使用される。（例えば、第２の測定結果は積分値自体であっても良く、あるいは、積分値に比例しても良い。しかし、積分値に対する測定結果の如何なる他の依存性も存在しうる。）
本発明の他の例となる実施形態に従って、当該判定回路は、前記積分値が前記最大積分時間の終了前に前記第１の閾値を超え且つ前記カウント値が第２の閾値を下回る場合に、前記カウント値及び前記積分値に基づいて第３の測定結果を出力するよう構成される。

本発明の他の例となる実施形態に従って、前記カウンタユニットは、前記積分値が前記第１の閾値を超える場合にカウントを中止するよう構成される。更に、前記積分ユニットは、前記積分値が前記第１の閾値を超える場合に積分を中止するよう構成される。

従って、本発明のかかる例となる実施形態に従って、更なるカウント及び積分は、前記第１の閾値が達成された場合には実行されない。これは、例えば、前記第１の閾値が到達された場合にカウンタの停止及び積分の停止をトリガする停止信号によって行われ得る。

本発明の他の例となる実施形態に従って、前記第１の閾値、前記第２の閾値、及び前記最大積分時間のうちの少なくとも１つはユーザによって予め決定される。

例えば、個々の測定要求に従って、ユーザは、例えば、実行されるべき測定が極めて感度が高いものである必要があるならば、前記最大積分時間を増大させることができる。

本発明の他の例となる実施形態に従って、当該判定回路は、前記積分値をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器を更に有する。

これにより、測定結果のデジタル出力を提供することができる。

本発明の例となる実施形態に従って、前記カウンタが、例えば１００ミリ秒（例えば、カウンタ値１０００００００。）が経過する前に停止したならば、カウンタ値が代わりに使用される。

本発明の他の例となる実施形態に従って、当該判定回路は、前記積分ユニットからの複数の積分値をマルチプレクスするよう構成されるマルチプレクサを更に有し、このとき、前記カウンタユニットは、夫々の積分ユニットに関して時間値をラッチするよう構成される。

例えば、当該判定回路は総数２５６チャネルを使用することができる。このとき、判定回路は、夫々が１６チャネルを有する１６のボードを有する。各ボードで、１６チャネルの夫々は、１つの各自のダイオードからの電流を測定することができる。結果として得られる１６個の信号は、次いで、（１６チャネルマルチプレクサである）１つのマルチプレクサに入力される。更に、各ボードは、１６の時間値（time value）をラッチすることができる１つのカウンタ制御装置を有することができる。前記マルチプレクサは、１６チャネルの各ボードにおいて１つのＡＤＣ及び１つのＦＰＧＡのみを有するために使用される。全体のシステムは、機械において総数２５６チャネルを作る１６のボードを有する。

本発明の他の例となる実施形態に従って、当該判定回路は、前記カウンタユニットにクロックパルスを送り込むよう構成されるクロックを更に有する。

本発明の他の例となる実施形態に従って、前記積分ユニットは、ＢｕｒｒＢｒｏｗｎのＩＶＣ１０２及びＢｕｒｒＢｒｏｗｎのＡＣＦ２１０１として構成される電流−電圧積分器を有する。

雑音低減を更に増進するために、当該判定回路はコンデンサＣによって電気幹線（mains）から分離される。更に、コンデンサＣは当該判定回路へパルスによって電力を供給することができる。当該判定回路を分離することによって、それに結合される電気幹線の雑音発生源は除かれる。なお、この雑音発生源は信号対雑音比を高める。

更に、本発明の他の例となる実施形態に従って、前出の判定回路は、関心がある対象の光学試験のための光学試験装置で使用され、前記光学試験装置は、前記関心がある対象へ一次の光学的放射を放つよう構成される光学放射源と、前記関心がある対象からの放射を検出するよう構成される検出器ユニットと、高いダイナミックレンジを有する低電流を測定するよう構成される前出の判定回路とを有する。

これは、例えば乳ガン診断での改善された画像形成を提供することができる。

本発明の他の例となる実施形態に従って、高いダイナミックレンジを有する低電流を測定する方法であって、積分値を得るよう積分時間にわたって前記電流を積分するステップと、カウント値を得るよう前記積分時間をカウントするステップと、前記積分値が最大積分時間の終了前に第１の閾値を超える場合に、前記カウント値に基づいて第１の測定結果を出力するステップとを有する方法が提供され得る。

これによりフォトダイオードによる極めて低い電流又は光度の改善された測定が可能となることが信じられる。

本発明の他の例となる実施形態に従って、当該方法は、前記積分値が前記最大積分時間の終了時に前記第１の閾値を下回る場合に、前記積分値に基づいて第２の測定結果を出力するステップと、前記積分値が前記最大積分時間の終了前に前記第１の閾値を超え且つ前記カウント値が第２の閾値を下回る場合に、前記カウント値及び前記積分値に基づいて第３の測定結果を出力するステップとを更に有する。

これは、低電流測定において、スイッチングを伴わない高いダイナミックレンジと、より低いデジタルフィードスルーとを提供することができる。

更に、前記カウント値及び前記積分値の両方を用いることによって、電流が、（第１の（積分）閾値が到達されるまでに、数カウントしか行われない程に）比較的高い場合に、信号対雑音比は更に低減され得る。

本発明の他の例となる実施形態に従って、当該方法は、前記積分値が前記第１の閾値を超える場合にカウントを中止するステップと、前記積分値が前記第１の閾値を超える場合に積分を中止するステップとを更に有する。

更に、マルチプレクスステップは、（複数の対応する積分ユニットからの又は１つの単一積分ユニットからの）複数の積分値が測定される場合に、実行され得る。

本発明の他の例となる実施形態に従って、高いダイナミックレンジを有する低電流を測定するコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読取可能な媒体であって、前記コンピュータプログラムは処理装置によって実行される場合に前出の方法ステップを実行するよう構成されるコンピュータ読取可能な媒体が提供され得る。

本発明は、また、高いダイナミックレンジを有する低電流を測定するプログラム要素であって、処理装置によって実行される場合に、前出の方法ステップを実行するよう構成されるプログラム要素に関する。当該プログラム要素は、コンピュータ読取可能な媒体に記憶され得、データ処理装置のワーキングメモリにロードされ得る。このように、データ処理装置は、本発明の方法の例となる実施形態を実行するために備えられ得る。前記コンピュータプログラムは、例えばＣ＋＋のような如何なる適切なプログラミング言語で書かれても良く、例えばＣＤ−ＲＯＭのようなコンピュータ読取可能な媒体に記憶され得る。また、前記コンピュータプログラムは、例えばＷｏｒｌｄＷｉｄｅＷｅｂのようなネットワークから入手され得る。このようなネットワークから、前記コンピュータプログラムは、画像処理ユニット若しくは処理装置又はいずれかの適切なコンピュータにダウンロードされ得る。

本発明の例となる実施形態の要旨は、光トモグラフィでは、高いダイナミックレンジを有する低電流の判定が、ゲインスイッチング又は積分時間若しくは積分コンデンサ値の変更を伴わずに実行されることである。本発明の例となる実施形態に従って、積分された電流が、最大積分時間の経過前に、所定の閾値を超える場合は、その時点までに経過した測定時間が出力として使用される。しかし、積分閾値が最大積分時間の終了前に到達されない場合は、積分結果が出力として使用される。

本発明のこれら及び他の態様は、以降で記載される実施形態から明らかになるとともに、これらを参照して説明される。

本発明の例となる実施形態は、添付の図面を参照して以下で記載される。

図面の記載は図式的である。異なる図面において、同一の又は類似する要素は同じ参照番号を与えられている。

以下、図１を参照して、本発明の例となる実施形態に従う判定回路を備えた光学試験装置１００について詳細に記載する。

例えば組織（例えばヒトの胸部。）のような関心がある対象１０１の試験のための光学試験装置１００は、光放射源１０２、検出ユニット１０３、判定ユニット１０４、及び、オプションとして、心電図ユニット（ＥＣＧ）１０５を有する。

光放射源１０２は、１又は複数のレーザ若しくはフォトダイオード１０６、１０７、１０８を有することができる。レーザ又はフォトダイオードの夫々は、特定の波長を放射するよう構成されている。夫々の放射された波長は、例えば５００ｎｍから１５００ｎｍの間といった、赤外線、近赤外線波長でありうる。放射された光ビームは、光ファイバ１０９、１１０、１１１によってカプラ１１２へ伝送される。ファイバカプラ１１２は、３つのファイバ１０９、１１０、１１１を結合し、且つ、イメージングフィールドの直接照射によって関心がある対象１０１へ結合光１１３を放射するよう構成され得る。

しかし、試験装置は、例えば２５６本のファイバといったより多くの放射源としてのファイバと、例えば検出用の２５６本のファイバとを使用することができる。例えば、ファイバは、（胸部イメージングのための）カップ状の測定チェンバの壁面に実装されている。放射源ファイバは連続波により連続的に照射され、全ての検出器の信号は同時に記録される。例えば、３つの波長が使用され得る。しかし、３よりも多い又は３よりも少ない波長が使用されても良い。

留意すべきは、光ファイバ１０９、１１０、１１１の代わりに、又は、光ファイバに加えて、例えばレンズ（図示せず。）のような他の光学要素が、関心がある対象１０１へ光を伝えるために使用されても良いことである。更に、ファイバ、ミラー、開口、変調器は、光を予め処理するために使用され得る。しかし、１つの単一波長は、本発明の例となる実施形態に従って必要とされ得る。

光放射源１０２によって放射された光は、サンプル１０１に当たって、それを通って伝播する。光伝播の異なる特性に起因して、関心がある対象１０１は、透過した放射線１１４、１１５、１１６を放射する。

関心がある対象１０１から放射された光は、更に、光収集オプティックス（図示せず。）によって処理される。光収集オプティックスは、例えばレンズ、ミラー及びフィルタのような光学素子を含みうる。

光は、放射フィルタ（図示せず。）でフィルタ処理をされても良い。如何なるバックグラウンド放射も、１又はひと続きの光学フィルタによって収集経路から反射され得る。

次いで、関心がある対象１０１からの光は、検出器要素１１７、１１８、１１９によって検出される。かかる要素は、ＣＣＤカメラ、フォトダイオード、アバランシェ・フォトダイオード又は増倍管の形で構成され得る。本発明の例となる実施形態に従って、検出信号は、判定回路２００（図２参照。）によって測定されて、デジタル信号に変換され得る。

判定ユニット１０４は、ライン１２０を介して関心がある対象１０１の心拍を測定するよう構成された心電図ユニット１０５へ（ライン１２２を介して）結合され得る。この心電図データは、次いで、動作アーティファクトの除去のために使用され得る。

判定ユニット１０４は、更に、判定回路２００の出力に基づいて、関心がある対象１０１の２次元又は３次元画像を再構成するよう構成され得る。

図２は、本発明の例となる実施形態に従う単一チャネルカウンタ積分器又は判定回路２００の例となる実施形態を示す。判定回路２００は、積分ユニット２０１と、カウンタユニット２０２と、例えば２０ビットのアナログ−デジタル変換器であるアナログ−デジタル変換器２０３と、例えば１００ＭＨｚクロックのようなクロック２０５とを有する。しかし、異なる周波数がクロックのために使用されても良い。

判定回路２００は、２０ビットＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）２０３を用いて、スイッチングを伴わずに高いダイナミックレンジ（例えば、１２ｄｅｃａｄｅにわたるレンジ）を有する低電流（又は複数の低電流）を測定するよう構成されている。

測定されるべき電流は、グラスファイバ２０６からの光を検出するフォトダイオード２０７によって生成され得る。

次いで、電流は、スイッチ２０８を介して積分ユニット２０１に入力される。スイッチ２０８は、（カウンタ／タイミングＦＰＧＡとして構成され得る）カウンタユニット２０２へ接続されており、“Ｈ”信号によってトリガされる。

ＦＰＧＡはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array）であり、カウンタや、レジスタ等のような、設定可能なデジタルロジックを備えたデバイスである。

更に、積分ユニット２０１は、２つのデバイス２１１、２２１を有する。第１のデバイス２１１は、１／２ＡＣＦ２１０１として適合され得る積分ユニット２１１であって、その“マイナス”入力でスイッチ２０８へ接続されている。その“プラス”入力は接地２１２へ接続されている。更に、“マイナス”入力は、（例えば１００ピコファラッドの容量を有しうる）コンデンサ２１０と、リセットを行うための（コンデンサ２１０に並列な）スイッチ２０９とへ接続されている。スイッチ２０９は、カウンタユニット２０２からの“Ｒ”信号によってトリガされる。

スイッチ２０９及びコンデンサ２１０の後、ライン２２７は第２のデバイス２２１の“マイナス”入力に到達する。第２のデバイス２２１は比較器であって、先と同じく１／２ＡＣＦ２１０１として適合され得る。

比較器２２１の“プラス”入力は、基準電圧Ｖｒｅｆ２２２へ接続されている。基準電圧は、例えば、−１Ｖの値を有しうる。しかし、（第１の閾値を定義する）この値は、本発明の例となる実施形態に従って、ユーザによって予め設定されても良い。積分時間カウンタを停止させるよう停止パルス２２０を発生させ、あるいは、カウンタがより多くのチャネルに関して使用される場合にカウンタ値をラッチする比較器２２１の出力は、カウンタユニット２０２へ接続されており、カウンタユニット２０２のカウント動作を停止させるよう構成されている。カウンタユニット２０２は、更にクロック２０５へ接続されている。クロック２０５は、１００ＭＨｚ発振器として適合され得る。

カウンタユニット２０２は、カウンタ値又はカウント値を出力し、ライン２２４を介してアナログ−デジタル変換器２０３へ接続されている。更に、カウンタユニット２０２は、スイッチ２０８を制御する保持信号“Ｈ”と、スイッチ２０９をトリガするリセット信号“Ｒ”と、スイッチ２１３をトリガする停止信号“Ｓ”とを出力するよう構成されている。

スイッチ２１３は、積分器２１１の出力へ接続されるとともに、ライン２２９を介して要素２１６の“プラス”入力へ接続されている。更に、ライン２２９は、コンデンサ２２４へ、そして接地２１５へ接続されている。

要素２１６の“マイナス”入力は、要素２１６の出力へ接続されている。要素２１６の出力は、次いで、抵抗２１７へ接続されて、次いで、ライン２３０を介してアナログ−デジタル変換器２０３へ接続されている。ライン２３０は、更に、コンデンサ２１８を介して接地電位２１９へ接続されている。

アナログ−デジタル変換器２０３は、積分値を表すＡＤＣ値を出力するよう構成されている。

本発明の例となる実施形態に従って、判定回路２００は、積分値が最大積分時間の終了前に（Ｖｒｅｆ２２２によって定義される）第１の閾値を超えるならば、カウント値に基づいて第１の測定結果を出力するよう構成される。

カウンタ２０２は、例えば、１０ナノ秒の増分（１００ＭＨｚクロック２０５）を有して積分時間をカウントする。積分時間が、例えば１００ミリ秒後に終了するならば、ＡＤＣ値は測定結果出力のために使用される。しかし、より高い電流では、積分器の出力が−１Ｖ閾値に達すると、カウンタ値は停止し、次いで、カウンタ値は、ＡＤＣ値の代わりに測定値として使用される。

言い換えると、積分周期の終了時にカウンタ値が、例えば１００万よりも低いならば、積分周期は最大積分時間の終了前に停止されているので、カウンタ値はＡＤＣ値の代わりに使用されなければならない。

しかし、本発明の例となる実施形態に従って、ほんの数カウントが、積分閾値が到達される前に行われ、カウント動作及び積分が中止されるならば、積分器の出力値（又はＡＤＣ値）は、測定結果判定のためにカウンタ値とともに使用される。このことは、更に、測定の信号対雑音比を増大させうる。

図３は、本発明の例となる実施形態に従う１６チャネルの１つのボード構成の配置図を示す。図３から明らかなように、回路２００は、更に、マルチプレクサ２０４を有する。マルチプレクサ２０４は、積分器の出力２２５へ接続されており、複数の対応する積分ユニット（図示せず。）からの複数の積分値をマルチプレクスするよう構成される。

参照番号２３１は、１６チャネルの中から１つのチャネル出力を選択する４ビットアドレス語を参照する。参照番号２３２は、１６の値の中から１つのラッチ値を選択する４ビットアドレス語を参照する。

マルチプレクサ２０４に加えて、又は、マルチプレクサ２０４に代えて、ＡＤＣ２０３が１６入力ＡＤＣとして適合されても、あるいは、１６個の異なるＡＤＣが設けられても良い。

１６個のカウンタ２０２を使用することに代えて、１６のラッチを備えた１つのカウンタ２０２が設けられても良い。チャネルのうちの１つが停止パルスを発生させるならば、対応するラッチはカウンタの値を有しうる。

マルチプレクサ２０４は、１６チャネルマルチプレクサとして適合され得るマルチプレクサであって、ライン２２６を介してアナログ−デジタル変換器２０３へ接続されている。

カウンタユニット２０２は、対応する比較器２２１（例えば、図２に図示されたもの。）によって生成された１６個の停止／ラッチ入力２２３を入力として得る。

例えば、総数２５６チャネルが使用される。即ち、１６のボードは夫々１６チャネルを有する。各ボードで、ＡＤＣ２０３は、１６チャネルマルチプレクサと、１６の時間値をラッチすることができる１つのカウンタ制御装置とを有する。

図４は、カウンタ積分器併用を有する判定回路２００のタイミングを図式的に表す。水平軸３０６は時間を表す。

表示３０１から明らかなように、例えば１０ミリ秒間続く第１保持３０７の間、測定及びＡＤＣ平均が実行される。次いで、１０ミリ秒のリセット相であるリセット相３０８の間、コンデンサ２１０は無負荷である。第２の保持相３０９は、やはり１０秒間続く。

しかし、留意すべきは、他の時間スケール又は相長さが適合されて、個々に夫々の測定状態のために設計されても良い点である。

相３１０の間、積分が実行され、コンデンサ２１０は無負荷である。この相は、例えば、１００ミリ秒の最大積分時間の間続く。その後、相３１１で、更なる保持が測定及びＡＤＣ平均のために行われる。

曲線３０３、３０４及び３０５は、夫々、対応するＲ、Ｈ、Ｓスイッチ２０９、２０８及び２１３をトリガするＲ、Ｈ及びＳ信号を表す。

カウンタは、矢印によって示されるように、Ｒの立ち下がり３０３で始動し、Ｈの立ち上がり３０４で停止する。

曲線３０２は、単位μＶ／ｆＡの積分器出力を表す。積分コンデンサが１００ｐＦであって、積分時間が１００ミリ秒であるならば、積分器の出力電圧は、フォトダイオード電流の各フェムトアンペアに関して１μＶである。

図５は、ダイオード電流と、積分モードと、１０ナノ秒の増分を有する１００ＭＨｚクロックの場合におけるカウンタと、雑音／分解能とを表す表を示す。図５から明らかなように、判定回路２００のダイナミックレンジは１２ｄｅｃａｄｅ（１ｆＡから１ｍＡ）である。更に、値１０ｎＡに関して、両測定モード（積分及びカウント）は有効である。

本発明の例となる実施形態に従って、解決されるべき時間のかかるゲインスイッチング及び待機は、省略されても良い。単一の胸部測定のスループットは半分にまで低減され得る。時間の削減に代えて、３ではなくて、例えば６といったより多くの色を有して測定を行うことが可能である。これにより、結果として、ピクチャのより良い画像品質や、より良い診断が、患者の測定時間を増やすことなく得られる。更に、この新しい原理により、測定される光子の効率、いわゆる量子効率は、より高くなりうる。

本発明に従う判定回路２００の具体的な利点は、スイッチングを伴うことなく１２ｄｅｃａｄｅのダイナミックレンジ（４０−ビット）が２０ビットＡＤＣを用いて測定され得る点である。更に、測定は、ＰＣへのデータ転送のための低い帯域幅を与える（ＡＤＣ電圧及びカウンタ値６４×２５６×２５６×６＝２５２メガビット／１５３秒＝１６５Ｋ／秒）。更に、本発明は、積分の間のデジタルスイッチング又は制御信号がない状態で、低電流測定における低減されたデジタルフィードスルーを提供する。これにより、高い信号対雑音比が得られる。

また更に、判定回路２００は、デジタル・アナログ語の分離をより容易にし、トランスインピーダンス増幅器に比べて改善された長期間の安定性を提供しうる。トランスインピーダンス増幅器は、ゲインを得るためにギガオームの抵抗器を使用する。更に、短期及び長期のドリフトは存在し得ない。

積分器へのデジタルスイッチは低電流では使用されないので、（マイクロクーロンの）雑音が発生しうる。スイッチングは、沈降時間における１００ミリ秒が過ぎるまで低電流で行われ得る。従って、雑音は、多くの短いサンプルを加える方法に比べて低減され得る。

本発明に従って、積分器は、低電流用の電流−電圧変換器として使用される。より高い電流に関しては、カウンタ停止（ラッチ）方法が使用される。

図６は、電源としてコンデンサを用いる電流積分器のタイミング図を示す。これによって、水平軸では時間がプロットされ、垂直軸では電圧Ｕがプロットされる。時間Ａの間続くリセットパルスから始まる１つの積分周期が図示される。図６での時間Ａの間に雑音が発生する。これは、積分器２１１をリセットし且つコンデンサ２１０、２１４、２１８を負荷として加える場合に発生する。また、デジタルデータは、判定回路２００からデータ取得システムへと転送される。図６の時間Ｂの間に、システムは電気幹線から分離されている。次いで、コンデンサ２１０、２１４、２１８は、判定回路２００にエネルギを供給する。全てのデジタル処理は、電流が積分される場合に、システムがその場合に雑音に対して非常に敏感であるという事実によって、積分時間の間は最小限にされるべきである。積分時間は、リセット後の傾斜ランプで図６には図示されており、積分器２１１が停止するまで続く。その後、一定曲線は、電圧がＡＤＣ２０３へラッチされる場合に示される。低電圧を有する保持時間の終了時に、他のリセットパルスが、他の積分周期を開始するよう伝送される。

図７は、どのようにコンデンサＣによる分離が実施され得るかを表すブロック図の例を示す。積分ユニット２０１を有する判定回路２００の一部と、図７の右側にある電気幹線と、データラインとが図示されている。コンデンサＣは、用語「リセット積分器」により表され、図６に図示されるような積分周期のリセットパルスの時間に負荷をかけられる。「レギュレータ１」、「レギュレータ２」として表されるレギュレータは、必要ならば、積分周期の間にコンデンサＣの電圧垂下を補償することができる。判定回路２００は、例によって、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３により分離され得る方法で、測定されるべき光データの受信器としてのフォトダイオード２５０を有することによって、構成される。スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、例えばＣＭＯＳ、トランジスタ又は電界効果トランジスタによって、機械的又は電気的に設計され得る。ＡＤＣは、分離のために使用され得るマルチプレクスのための内部スイッチを有することができる。このようなＡＤＣは、例えば、テキサスインスツルメント（Ｂｕｒｒ＆Ｂｒｏｗｎ）ＡＤＳ１２５６として利用できる。全ての他のデジタル及びアナログの信号は、同様に分離されるべきである。分離するために、デジタル信号光カプラは使用され得る。スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３は、１００ギガオーム又はそれ以上の高いアイソレーション値を有するシリコンから作られても良い。コンデンサＣの残りの静電容量は、この場合には低い値を有しうる。

コンデンサＣは、スイッチモードにおける電源として短期バッテリとして使用される。ある時点で、かかるコンデンサＣはエネルギをかけられる。コンデンサＣのこの負荷時間は、コンデンサＣの無負荷時間よりもずっと短くても良い。コンデンサＣの負荷は、短いピーク電流を有して行われ得る。判定回路２００の電子部品は、短いピーク電流の時間存続時間よりもずっと長い時間供給され得る。負荷対無負荷時間の実際の比は１：５又は１：１０であっても良い。電流感知積分器は、コンデンサＣの積分時間内の５０〜１００ミリ秒の間、負荷コンデンサの電圧を供給される。積分器リセット時間Ａ（例えば、１０ミリ秒。）の間、デジタルデータストリームは、データ取得のためにホストコンピュータへ転送される。この時間の間、コンデンサＣは負荷をかけられ得る。５０又は１００ミリ秒の時間を有する次の周期は、コンデンサＣが再び負荷をかけられ、デジタルバスが平静であって、如何なるデータも転送してない間に測定され得る。図６で傾斜によって特徴付けられる積分作動時間である測定時間の間、判定回路２００は電気幹線から分離されている。記載されるこのような測定によって、低電流の測定の擾乱が起こりうる。

図８は、本発明に従う方法の例となる実施形態を実行するための処理装置４０１の例となる実施形態を示す。

図８で表される処理装置４００は、例えば胸部又は他の組織片のような関心がある対象を描写する画像を記憶するメモリ４０２へ接続された処理装置４０１を有する。データ処理装置４０１は、例えば光トモグラフィ装置のような複数の入出力装置へ接続され得、例えばカウンタユニット２０２（図２参照）に組み込まれ得る。更に、データ処理装置４０１は、例えばコンピュータモニタのような、データ処理装置４０１で計算又は適合をなされた情報若しくは画像を表示するための表示装置４０３へ接続され得る。オペレータ又はユーザは、キーボード４０４及び／又は図８に表されていない他の出力装置を介してデータ処理装置４０１と情報をやり取りすることができる。

更に、バスシステム４０５を介して、処理装置４０１を、例えば、関心がある対象の動作をモニタする動作モニタへ接続することも可能である。例えば、動作センサは、呼気センサ又は心電図ユニットであっても良い。

本発明の例となる実施形態は、イメージング・ワークステーションのソフトウェアオプションとして販売され得る。

留意すべきは、語“有する（comprising）”は他の要素又はステップを除外しておらず、且つ、“１つの（a、an）”は複数個を除外しておらず、更に、単一の処理装置又はシステムは特許請求の範囲に挙げられているユニットの幾つかの手段の機能を満足することができる点である。また、異なる実施形態に関連して記載される要素は組み合わされ得る。

また、留意すべきは、特許請求の範囲にある如何なる参照符号も、特許請求の範囲の適用範囲を限定するよう解釈されるべきではない点である。

本発明の例となる実施形態に従う判定回路が使用され得るところの光学試験装置の簡単化された配置図を示す。 本発明の例となる実施形態に従う単一チャネルカウンタ積分器の配置図を示す。 本発明の例となる実施形態に従う１６チャネルの１つのボード構成の配置図を示す。 本発明の例となる実施形態に従う判定回路のタイミングを示す。 本発明の例となる実施形態に従うダイオード電流、積分モード、カウンタ及び雑音／分解能を表す表を示す。 電源としてコンデンサを使用する電流積分器のタイミング図を示す。 図６に従う電源としてのコンデンサを使用する回路のブロック図を示す。 本発明に従う方法の例となる実施形態を実行する本発明に従う処理装置の例となる実施形態を示す。

Claims (17)

1. 高いダイナミックレンジを有する低電流を測定する判定回路であって、
   積分ユニット及びカウンタユニットを有し、
   前記積分ユニットは、積分時間にわたって前記電流を積分して、積分値をもたらすよう構成され、
   前記カウンタユニットは、前記積分時間をカウントして、カウント値をもたらすよう構成され、
   当該判定回路は、前記積分値が最大積分時間の終了前に第１の閾値を超える場合に、前記カウント値に基づいて第１の測定結果を出力するよう構成される、判定回路。
2. 前記積分値が前記最大積分時間の終了時に前記第１の閾値を下回る場合に、前記積分値に基づいて第２の測定結果を出力するよう構成される、請求項１記載の判定回路。
3. 前記積分値が前記最大積分時間の終了前に前記第１の閾値を超え且つ前記カウント値が第２の閾値を下回る場合に、前記カウント値及び前記積分値に基づいて第３の測定結果を出力するよう構成される、請求項１記載の判定回路。
4. 前記カウンタユニットは、前記積分値が前記第１の閾値を超える場合にカウントを中止するよう構成され、
   前記積分ユニットは、前記積分値が前記第１の閾値を超える場合に積分を中止するよう構成される、請求項１記載の判定回路。
5. 前記第１の閾値、第２の閾値、及び最大積分時間のうちの少なくとも１つはユーザによって予め決定される、請求項１記載の判定回路。
6. 前記積分値をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器を更に有する、請求項１記載の判定回路。
7. 前記積分ユニットからの複数の積分値をマルチプレクスするよう構成されるマルチプレクサを更に有し、
   前記カウンタユニットは、夫々の積分ユニットに関して時間値をラッチするよう構成される、請求項１記載の判定回路。
8. 前記カウンタユニットにクロックパルスを送り込むよう構成されるクロックを更に有する、請求項１記載の判定回路。
9. 前記積分ユニットは、ＢｕｒｒＢｒｏｗｎのＩＶＣ１０２及びＢｕｒｒＢｒｏｗｎのＡＣＦ２１０１として構成される電流−電圧積分器のうちの少なくとも１つを有する、請求項１記載の判定回路。
10. 当該判定回路へパルスによって電力を供給するコンデンサＣによって電気幹線から分離される、請求項１記載の判定回路。
11. 関心がある対象の光学試験のための光学試験装置における請求項１記載の判定回路の使用であって、
    前記光学試験装置は、
    前記関心がある対象へ一次の光学的放射を放つよう構成される光学放射源と、
    前記関心がある対象からの放射を検出するよう構成される検出器ユニットと、
    高いダイナミックレンジを有する低電流を測定するよう構成される請求項１記載の判定回路とを有する使用。
12. 高いダイナミックレンジを有する低電流を測定する方法であって、
    積分値を得るよう積分時間にわたって前記電流を積分するステップと、
    カウント値を得るよう前記積分時間をカウントするステップと、
    前記積分値が最大積分時間の終了前に第１の閾値を超える場合に、前記カウント値に基づいて第１の測定結果を出力するステップとを有する方法。
13. 前記積分値が前記最大積分時間の終了時に前記第１の閾値を下回る場合に、前記積分値に基づいて第２の測定結果を出力するステップと、
    前記積分値が前記最大積分時間の終了前に前記第１の閾値を超え且つ前記カウント値が第２の閾値を下回る場合に、前記カウント値及び前記積分値に基づいて第３の測定結果を出力するステップとを更に有する、請求項１２記載の方法。
14. 前記積分値が前記第１の閾値を超える場合にカウントを中止するステップと、
    前記積分値が前記第１の閾値を超える場合に積分を中止するステップとを更に有する、請求項１２記載の方法。
15. 第２の積分値を得るよう第２の積分時間にわたって第２の電流を積分するステップと、
    積分ユニットからの複数の積分値をマルチプレクスするステップと、
    夫々の積分ユニットに関して時間値をラッチするステップとを更に有する、請求項１２記載の方法。
16. 高いダイナミックレンジを有する低電流を測定するコンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ読取可能な媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、処理装置によって実行される場合に、
    積分値を得るよう積分時間にわたって前記電流を積分するステップと、
    カウント値を得るよう前記積分時間をカウントするステップと、
    前記積分値が最大積分時間の終了前に第１の閾値を超える場合に、前記カウント値に基づいて第１の測定結果を出力するステップとを実行するよう構成される、コンピュータ読取可能な媒体。
17. 高いダイナミックレンジを有する低電流を測定するプログラム要素であって、
    処理装置によって実行される場合に、
    積分値を得るよう積分時間にわたって前記電流を積分するステップと、
    カウント値を得るよう前記積分時間をカウントするステップと、
    前記積分値が最大積分時間の終了前に第１の閾値を超える場合に、前記カウント値に基づいて第１の測定結果を出力するステップとを実行するよう構成されるプログラム要素。

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