JP2017147726A - 電荷再バランス化積分器を有するアナログ／デジタル変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】電離放射線（例えば、Ｘ線）への患者の曝露を低減または最小化することによって等、患者の健康を守ることが可能な撮像システムを提供する。【解決手段】Ｘ線受信機１０２は、間接的または直接的技法を介して、入射Ｘ線を電荷に変換する。積分器回路１０４は、経時的に入射Ｘ線から生じる電荷を蓄積する。蓄積された電荷は、Ｘ線が通過した患者の組織または他の材料の衰弱を代表する結果として生じる電圧信号に積分器回路１０４によって変換される。積分器回路１０４の出力ノード１１０におけるアナログ信号電圧値が、デジタル信号処理（ＤＳＰ）回路１１８に提供されるため、ＡＤＣ回路１１４によってサンプリングされ、スイッチ１１２Ａ〜Ｂによって各積分期間の後にリセットされる。【選択図】図２

Description

アナログ−デジタル信号変換は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像スキャナにおいて光ダイオードセンサとインターフェースする等の多くの信号処理用途のために有用である。

特許文献１（「ＡＣＣＵＲＡＴＥ ＬＯＷ ＮＯＩＳＥ ＡＮＡＬＯＧ ＴＯ ＤＩＧＩＴＡＬ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題されたＬｙｄｅｎらの米国特許第７，１３６，００５号）は、アナログ−デジタル変換回路への積分器回路フロントエンドを含むアナログ−デジタル変換システムを記載する。積分器回路の積分キャパシタは、積分器の出力に結合された１つ以上の比較器により積分器出力電圧が積分器回路の指定された出力電圧から外れようとしていることが検出されるのに応答して、リセットされる。

特許文献２（「ＨＩＧＨ ＤＹＮＡＭＩＣ ＲＡＮＧＥ ＣＨＡＲＧＥ ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳ」と題されたＤｅＧｅｒｏｎｉｍｏの米国特許第８，２６０，５６５号）は、選択的分岐電荷を含む放射線感知における使用のための電荷増幅器に言及する。

非特許文献１（Ｇ．Ｍａｚｚａ他）は、電荷バランス化積分技法に言及する。
非特許文献２（Ｇ．Ｃ．Ｂｏｎａｚｚｏｌａ他）は、ハドロン療法ガン治療においてビーム強度を測定するための機器における電荷移送技法に言及する。

米国特許第７１３６００５号明細書 米国特許第８２６０５６５号明細書

Ｇ．Ｍａｚｚａ他、「Ａ ６４−ｃｈａｎｎｅｌ ｗｉｄｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ ｃｈａｒｇｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ＡＳＩＣ ｆｏｒ ｓｔｒｉｐ ａｎｄ ｐｉｘｅｌ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，」Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｅｃｏｒｄ，２００４ ＩＥＥＥ，ｐ．９６４−９６８ Ｇ．Ｃ．Ｂｏｎａｚｚｏｌａ他、「Ａ ＶＬＳＩ ｃｉｒｃｕｉｔ ｆｏｒ ｃｈａｒｇｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｓｔｒｉｐ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ，」Ｎｕｃｌｅａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａ，４０９（１９９８），ｐ．３３６−３３８

アナログ−デジタル信号変換は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像スキャナにおいて光ダイオードセンサとインターフェースする等の多くの信号処理用途のために有用である。本発明者らは、とりわけ、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）回路にセンサまたは他の入力信号をインターフェースする際に解決しようとする課題は、ＡＤＣ回路によってサンプリングされてデジタル信号値に変換され得る電圧信号に、ＣＴ撮像センサまたは他の回路から電荷または電流を積分するために、ＡＤＣ回路へのフロントエンド回路としての機能を果たし得る積分器回路内で起こり得ることを認識した。

図１は、ＣＴ撮像システム１００の部分の例を示す。ある例では、Ｘ線源（図示せず）は、患者を通して通過され得るＸ線を発し得る。患者の反対側では、これらのＸ線は、Ｘ線受信機１０２に入射し得る。Ｘ線受信機１０２は、間接的または直接的技法を介して等、入射Ｘ線を電荷に変換し得る。積分器回路１０４は、経時的に入射Ｘ線から生じる電荷を蓄積し得る。蓄積された電荷は、Ｘ線が通過した患者の組織または他の材料の衰弱を代表する結果として生じる電圧信号に積分器回路１０４によって変換され得る。

間接的な変換例では、Ｘ線受信機１０２は、入射Ｘ線光子を光に変換し得るシンチレータ（図示せず）を含み得る。この光は、その後、積分器回路１０４の入力に接続され得る光ダイオード１０６センサに照射され得る。積分器回路１０４への電荷は、入力スイッチ１０３を通して、増幅回路１０９の反転入力における入力ノード１０５へと通過し得る。積分器回路１０４内へのそのような電荷は、時間の期間にわたって積分キャパシタ１０８へと積分され得、それは、積分器回路１０４の増幅器１０９の出力ノード１１０へのアナログ信号電圧の変化をもたらす。ノード１１０における電圧の変化によって表現され得る、蓄積されたＸ線は、積分器回路１０４の積分期間の始まりと終わりにおいて、積分器回路１０４の出力ノード１１０において電圧をサンプリングすることによって判定され得る。この積分期間は、ＣＴ撮像システム１００の文脈において「視聴時間」と称され得る。積分器回路１０４の積分キャパシタ１０８は、例えば、積分器回路１０４の出力ノード１１０におけるアナログ信号電圧値が、デジタル信号処理（ＤＳＰ）回路１１８に提供されるため等、ＡＤＣ出力１１６におけるデジタル信号値への変換のために、ＡＤＣ回路１１４によってサンプリングされるあと等、スイッチ１１２Ａ〜Ｂによって等、各積分期間の後にリセットされ得る。積分器回路１０４の積分キャパシタ１０８を（例えば、積分キャパシタ１０８にわたって、ゼロ電圧または他の指定された固定電圧に）リセットすることは、積分器回路１０４の出力ノード１１０におけるアナログ信号が、積分器回路１０４の電源電圧範囲内で動作しているままであることを確実とすることを補助し得る。

本発明者らは、ＣＴ撮像の目的が、電離放射線（例えば、Ｘ線）への患者の曝露を低減または最小化することによって等、患者の健康を守ることであり得ることを認識した。Ｘ線受信機１０２と関連付けられたノイズは、検出され得る最小レベルのＸ線量を指令し得る。必要とされるＸ線強度は、患者の体格及び関連付けられた衰弱によって影響を受け得る。Ｘ線強度が増大するにつれての撮像データの配列を獲得するため等の多チャネルＸ線撮像システムでは、Ｘ線源の最大強度に露出させられるそれらのチャネルは、より大きな入力信号に対処する必要がある。積分器回路１０４に関して、これは、光ダイオード１０６によって電荷に変換された、検出されたＸ線からの高レベルの流入電荷を扱うためにより大きな積分キャパシタ１０８を使用することを伴い得る。しかし、積分キャパシタ１０８のサイズ及び容量値を増加させることは、積分器回路１０４と関連付けられた利得を低減することになり、それは、次に、信号チェーン内で積分回路１０４の後に続いて起こる（１２０において概念的にモデル化され得る）バックエンドノイズから生じる入力換算されたノイズレベルの影響を増加することになる。図１の手法に示されるようなこの信号チェーンを用いて、入力フルスケールレンジへのノイズの依存度が存在し得る。

図１の手法では、評価するべき一点は、チャネルが、積分期間につき１回のみ、かつ積分器回路１０４の出力ノード１１０におけるアナログ信号がサンプリングされるあとにのみリセットされ得ることである。リセットが十分に安定しており、ノイズフリーであるならば、リセット点は較正され得、あるいは、これを達成する十分な時間がある場合には、積分を始める前に再測定され得る。積分器回路１０４の積分キャパシタ１０８をリセットすることの最中に、光ダイオード１０６は、リセット事象の最中に電荷信号の損失がないことを確実にすることを補助するため等、スイッチ１０３を開くことによって等、積分器回路１０４から切断される。最小電荷が、Ｘ線受信機回路１０２と関連付けられた寄生容量Ｃ_ｐａｒ１０７上でたまることを確実にすることを補助するために、及び光ダイオード１０６自身にわたって閾値下漏洩を抑制または防止するために、その切断時間は、最小値に保たれなければならない。

図２は、図１に示される例への変形である、ＣＴ撮像システム２００の部分の例を示す。図２の例では、積分器回路１０４の積分キャパシタ１０８は、要求されるときのみリセットされ得る。これは、比較器回路２０４Ａ〜Ｂ等のモニタを含み得る等のモニタ回路２０２を積分器回路１０４の出力１１０に加えることによって達成され得る。比較器回路２０４Ａ〜Ｂの各々は、積分器回路１０４の出力ノード１１０におけるアナログ信号をそれぞれの閾値電圧値と比較し得、積分器回路１０４の出力ノード１１０のアナログ信号が、比較器２０４Ａへの基準入力電圧として使用され得る上側閾値、または比較器２０４Ｂへの基準入力電圧として使用され得る下側閾値等のそれぞれの定義された閾値電圧値を交差する場合、該比較器回路２０４Ａ〜Ｂの各々は合図し得る。いつ積分キャパシタ１０８がリセットされなければならないか（いつ積分器回路１０４の出力ノード１１０におけるアナログ信号が所望の電圧範囲から外れようとしているか等）、及びいつそれが積分し続けることが許容されるか（いつ積分器回路１０４の出力ノード１１０におけるアナログ信号が所望の電圧範囲内に留まるか等）を判定するために等、比較器２０４Ａ〜Ｂの出力の状態は、リセット論理回路２０６によって使用され得る。積分キャパシタ１０８のそのような条件付または選択的リセットは、さもなければ指定された積分期間の間で無条件でリセット機能を使用することを通して導入されるであろう潜在的ノイズを減少させることの利点を有し得る。図２のこの手法は、それが、さもなければ積分器回路１０４の積分器キャパシタ１０８をリセットすることによって導入され得るノイズを減少または最小化させることを補助し得るので、高ダイナミックレンジ信号チェーンにおいて有用であり得る。

本発明者らは、とりわけ、図１〜２に示される手法に伴う潜在的問題が、積分キャパシタ１０８の値及びサイズが、定義された積分期間、例えば、ＡＤＣ回路１１４による積分器回路１０４の出力ノード１１０におけるアナログ信号のサンプル間の時間にわたって、最大の入力信号によって判定され得ることであり得ると認識している。これは、積分器回路１０４の利得を効果的に判定し得、それは、次に、バックエンドノイズ１２０が、積分器回路１０４の入力及び信号チェーンの入力を換算する場合、どれほどよく抑制されるかに影響を与える。積分器回路１０４を通してのより少ない利得は、積分器回路１０４の入力及び信号チェーンの入力を入力換算するとき、バックエンドノイズ１２０のより大きな影響を意味する。大きな積分キャパシタ１０８が積分器回路１０４を通してより少ない利得を提供するので、入力換算されたバックエンド雑音は増大され得る。

これら及び他の問題に取り組むために、本文書は、とりわけ、提案された電荷再バランス化手法を以下に記載し、それは、ノイズとフルスケールレンジとの間の依存度を低減または除去することを補助し得る。本明細書に記載されるように、電荷再バランス化を用いて、積分器回路１０４の出力ノード１１０におけるアナログ信号は、積分期間の最中に監視され得る。積分器回路１０４の出力ノード１１０のアナログ信号が、積分器回路１０４に関する１つ以上の操作閾値によって定義された範囲を外れるとき、指定された、定義された、または較正された量の電荷は、積分器回路１０４の増幅器１０９のノード１０５入力を介して、積分キャパシタ１０８へと配信され得る。配信された指定された量の電荷は、例えば、積分キャパシタ１０８のリセットを要求することなく、積分器回路１０４の通常の動作範囲内で、積分器回路１０４の出力ノード１１０においてアナログ信号を押し戻すための適切な振幅及び兆候であり得る。

この概要は、本特許出願の主題の概要を提供することを意図される。それは、本発明の排他的または網羅的説明を提供することを意図されない。詳細な説明は、本特許出願についてのさらなる情報を提供するように含まれる。

必ずしも尺度通りに描かれていない図面において、同様の数字は、異なる図における類似の構成要素を記載し得る。異なる接尾文字を有する類似の数字は、類似の構成要素の異なる実例を表現し得る。図面は、概して、一例として、制限を通じてではなく、本文書に議論された様々な実施形態を図解する。

アナログ−デジタル変換回路のためのフロントエンド積分回路を含み得る等のＣＴ撮像システムの部分の例を示す。 積分回路の積分キャパシタを選択的にリセットするため等のアナログ−デジタル変換回路のためのフロントエンド積分回路を含み得る等のＣＴ撮像システムの部分の例を示す。 電荷再バランス化が、指定された範囲内のノードにおいて積分回路出力電圧を中で維持するために使用され得る等のＣＴ撮像システムの部分の例を示す。 第１相φ１の最中、及び（条件付きで）第２相φ２の最中のスイッチ状態の汎用表現を提供する。 第１相φ１の最中、及び（条件付きで）第２相φ２の最中のスイッチ状態の汎用表現を提供する。 第１相φ１の最中、及び（条件付きで）第２相φ２の最中のスイッチ状態の汎用表現を提供する。 切り換えを達成するために多レベル非重複クロック信号を使用することによって等、所望の切り換えを達成するために単一のクロックサイクルの２つの相を使用することの例を図解する。 図４に単一の電荷移送回路の場合に関して同様に図解されるように、第１相φ１の最中の２つの平行した電荷移送回路の例を示す。 改善された直線性を提供するため等、入力信号をそのソースから任意に切断することのため、かつ電荷移送事象及びサンプリング事象の最中にソースから積分回路を選択的に絶縁するためのスイッチを含むならびに使用することの例を示す。 Ａ〜Ｂは、図３〜９に上に示され記載されたような差動実装延伸部分の例を示す。

本文書は、とりわけ、積分回路を電荷再バランス化して、例えば、積分キャパシタをリセットすることを要求することなしに、指定された範囲内で、フロントエンド積分回路の出力ノードを保つことを記載する。積分器回路を監視及び再バランス化することのプロセスは、積分期間よりはるかに短い時間基準で動作し得、それは、複数の電荷バランス化事象（電荷移送事象とも称する）が、例えば、積分キャパシタをリセットすることなく、単一の積分期間の最中に起こることを可能にし得る。積分期間の最中の電荷再バランス化事象の数等の電荷再バランス化事象についての情報は、記録され得る。この情報は、同じ積分期間内に電荷再バランス化事象のために移送された総電荷を追跡するために使用され得る。同じ積分期間の最中に積分キャパシタへと移送されたこの総電荷は、再バランス化からの電荷と、さらに積分期間の始まりと終わりとの間の積分器出力上の電圧の変化をもたらす残余電荷との合計として推定され得る。

図３は、積分キャパシタ１０８をリセットすることを要求することなく、積分期間の最中に等、電荷再バランス化が、指定された範囲内のノード１１０において積分回路出力電圧を中で維持するために使用され得る等のＣＴ撮像システム３００の部分の例を示す。図３に示されるＣＴ撮像システム３００の部分は、多チャネルＣＴシステム内で１つのチャネルを表現し得る。例えば、ＡＤＣ回路１１４及びＤＳＰ回路１１８等の離散時間またはデジタル回路は、複数のチャネルの間で共有され得る。例えば、多重化装置回路は、処理のためにＡＤＣ回路１１４への複数のフロントエンド回路からの複数の信号を時間多重化することを許容するために、ＡＤＣ回路１１４の前に信号パスに含まれ得る。例示的なコンピュータ断層撮影例では、ＡＤＣ回路１１４への多重化される各チャネルは、対応するフロントエンド回路を、ＣＴ Ｘ線受信機回路１０２に含まれる複数のそのような光ダイオードのうちの対応する１つとインターフェースするために提供し得る。

図３は、積分器回路１０４の積分キャパシタ１０８を特定の方向に再バランス化することに主眼を置かれた例を示す。光起電モードにおいて動作している可能性のある光ダイオード１０６は、積分器回路１０４のノード１０５にスイッチ１０３を介して結合され得る。積分器回路１０４は、増幅器１０９の出力ノード１１０と増幅器１０９の反転入力におけるノード１０５との間のフィードバックパスでは、指定された積分容量値の積分キャパシタ１０８を含み得る。

モニタ回路は、出力ノード１１０において電圧を監視するために使用され得る。モニタ回路は、出力ノード１１０における電圧を少なくとも１つの閾値電圧と（比較器回路３０８Ａを使用すること等、指定された第１閾値電圧等と）比較し得る。比較器３０８Ａは、積分器回路１０４の出力ノード１１０における電圧信号のクロック同期比較を提供し得る等、クロック掛け止めされた比較器回路を含み得る。閾値電圧は、出力ノード１１０における電圧の所望の信号レベル制限を表現し得る。比較器回路３０８Ａが、出力ノード１１０における電圧が所望の信号レベル制限を交差することを判定するとき、所望の信号レベル制限を他方の方向に再交差することに対して、出力ノード１１０における電圧を誘起することを補助する等、電荷再バランス化事象は始動させられ得る。これは、所望の信号範囲内で出力ノード１１０の電圧を戻し得る。この電荷再バランス化は、例えば、積分キャパシタ１０８のサンプリングインスタンスの間で、積分期間の最中に起こり得る。

図３が、指定された第１閾値電圧と出力ノード１１０における電圧を比較するため等の単一の比較器回路３０８Ａを図解するが、出力ノード１１０における電圧の他の所望の信号レベル制限を表現し得る、指定された第２閾値電圧と出力ノード１１０における電圧を比較するため等の第２比較器回路３０８Ｂ（図示せず）は、これらの制限の間で出力ノード１１０における電圧を維持することを所望される場合等、また、同様に含まれ得る。ある例では、これらの比較器３０８Ａ〜Ｂのどちらかが作動させられる場合、電荷再バランス化事象は、電力を積分器回路１０４へ供給する正及び負の電源の動作範囲内で等、所望の動作範囲内に留まるように出力ノード１１０における電圧を誘起することを補助するため等、適切な方向に開始され得る。この電荷再バランス化は、積分キャパシタ１０８のサンプリングインスタンスの間で等、積分期間の最中に起こり得る。

ある例では、積分キャパシタ１０８の電荷再バランス化は、条件付電荷移送回路３０６Ａ（「電荷移送回路３０６Ａ」）を使用して実施され得る。電荷移送回路３０６Ａは、電荷バランスまたは「リフレッシュ」クロック信号３０５の特定のクロックサイクルの最中に等、比較器３０８Ａ〜Ｂのどちらかが作動させられたかどうかに関する情報に基づき得る１つ以上の制御入力信号を受信し得る。作動させられた比較器３０８Ａ〜Ｂのどちらかに応答して、条件付電荷移送回路３０６Ａは、積分回路１０４の増幅器１０９のノード１０５を介して等、積分キャパシタ１０８上で電荷を加えるまたは減算し得る。

ある例では、電荷移送回路３０６Ａは、切り換えられた電荷移送キャパシタＣ_ｒｅｆ３１０Ａを含み得る。キャパシタＣ_ｒｅｆ３１０Ａは、電荷バランスクロック３０５によって提供されたリフレッシュクロック期間の第１相φ１及び第２相φ２等の２つの相３０７Ａ〜Ｂにわたって動作することによって切り換えられ得る。図４に示されるように、スイッチ３１２Ａを閉じて、Ｃ_ｒｅｆ３１０Ａの第１端子とノード３１１におけるＶｒｅｆ＋との間の電気的接続を確立することによって、かつスイッチ３１６Ａを閉じて、接地ノード等の基準電位ノード３１５に対するＣ_ｒｅｆ３１０Ａの第２端子と第１相φ１の最中に開いているスイッチ３１８Ａとの間の電気的接続を確立して、積分器回路１０４のノード１０５からＣ_ｒｅｆ３１０Ａの第２端子を絶縁し、また、図４に示されるような、同じく開いているスイッチ３１４Ａとの間の電気的接続を確立することによって等で、第１相φ１の最中に、Ｃ_ｒｅｆ３１０Ａは、定義された電圧Ｖｒｅｆ＋に充電され得る。

図５〜６にさらに示されるような第２相φ２の最中の動作は、積分器回路１０４のノード１１０において出力を監視する比較器３０８Ａ〜Ｂの状態に依存し得る。比較器３０８Ａ〜Ｂのどちらかが、積分器回路１０４の出力ノード１１０が所望の許容動作の範囲外にあることを指示するならば、図５にさらに示されるように、第２相φ２の最中に、Ｃ_ｒｅｆ３１０Ａの第２端子は、スイッチ３１８Ａを閉じることによって等、ノード１０５に接続され得、Ｃ_ｒｅｆ３１０Ａの第１端子は、スイッチ３１４Ａを閉じることによって等、ノード３１３におけるＶｒｅｆ−に接続され得る。これは、増幅器１０９のノード１０５を介して電荷移送によって積分キャパシタ１０８から加えられるか除去されている指定された量の電荷（例えば、φ１の最中にＣ_ｒｅｆ３１０Ａを充電することによって判定されるＱ＝Ｃ_ｒｅｆ・Ｖ）をもたらし得る。これは、例えば、同じ積分時間期間の最中に、ノード１１０における積分器出力のサンプリングの間でそのような電荷再バランス化を１回以上実施することによって等、積分キャパシタ１０８のリセットを要求することなく、所望の許容作動範囲内の方にまたは戻して、積分器回路１０４の出力ノード１１０における電圧を引くことになる。

比較器３０８Ａ〜Ｂが、ノード１１０の積分器出力電圧がその所望された許容動作範囲内にあることを指示する（例えば、第１相φ１の終わりと同期すると判定される）ならば、図６にさらに示されるように、φ１の最中にＣ_ｒｅｆ３１０Ａへと置かれた電荷は、ノード１０５以外の定義されたノード（例えば、ノード３１３）にφ２の最中に任意にダンプされ得る。ある例では、φ２の最中にＣ_ｒｅｆ３１０Ａから電荷をダンプすることは、ノード３１３におけるＶｒｅｆ−へのＣ_ｒｅｆ３１０Ａの第１端子の電気的接続を提供し、３１５における基準ノードへのＣ_ｒｅｆ３１０Ａの第２端子の電気的接続を提供するため等、φ２の最中にスイッチ３１４Ａ及び３１６Ａを閉じることを含み得る。ある例では、Ｃ_ｒｅｆ３１０Ａがφ２の最中に放電され得るように、ノード３１３におけるＶｒｅｆ−の電圧は、基準ノード３１５における基準電圧と等しく設定され得る。

この条件付電荷移送プロセスは、例えば、電荷再バランス化クロックサイクル３０５の第１相φ１の次のインスタンスの最中に、またはそれの終わりに、比較器３０８Ａ〜Ｂのどちらかが作動させられたかのかを再評価すること等を、電荷再バランス化クロック信号３０５の次のクロックサイクルで繰り返し得る。この情報を使用して、条件付電荷移送は、上述のように、φ２の最中に再度実施され得る。

移送キャパシタのために状態を切り換える例
図４〜６は、第１相φ１の最中、及び（条件付きで）第２相φ２の最中のスイッチ状態の汎用表現を提供する。ここから、そのような切り換えの例に関する詳細が説明される。

図４では、第１相φ１の最中に、スイッチ３１２Ａ及び３１６Ａは、同時に閉じられ得る。その後、電荷バランスクロック３０５は、スイッチ３１２Ａ及び３１６Ａが閉じられたままで、積分キャパシタＣ_ｒｅｆ３１０Ａにわたる電圧が収まることを許容し得る時間期間を提供し得る。その後、電荷移送キャパシタＣ_ｒｅｆ３１０Ａへの定義された電圧をサンプリングして、それによって、電荷移送キャパシタＣ_ｒｅｆ３１０Ａ上で格納された指定された量の電荷を確立するため等、スイッチ３１６Ａが最初に開き得る。その後、スイッチ３１２Ａが開き得る。

図５〜６では、第２相φ２の最中に、スイッチ３１８Ａが最初に閉じられ得（図５に示されるように、積分キャパシタＣｉｎｔ１０８Ａへ指定された量の電荷を注入するか、それを除去するならば）、あるいは、スイッチ３１６Ａが最初に閉じられ得る（図６に示されるように、積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１０８Ａへのそのような移送なしで、電荷をダンプするならば）。その後、スイッチ３１４Ａは閉じられ得る。この状態では、電荷バランスクロック３０５は、図５に示されるように、積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１０８Ａへと電荷を加えるか、図６に示されるように、基準ノード３１５に等、指定された量の電荷をダンプするのに十分な時間期間を提供し得る。その後、スイッチ３１８Ａは最初に開けられ得る。その後、Ｓ１が第１相φ１の最中に閉じられたならば、それは任意に開けられ得る。その後、第１相φ１の動作の別のインスタンスは、記載されるように実施され得る。

図４〜６の例に示され、上述のように、ある例では、第２相φ２の最中に、電荷移送スイッチ３１８Ａかダンプスイッチ３１６Ａのどちらかが閉じられたときのみ、スイッチ３１４Ａは閉じられる。正確な電荷サンプリング及び移送のために、ダンプスイッチ３１６Ａが開く前に、かつ電荷移送スイッチ３１８Ａが開く前に、他のスイッチはそれらの適切な状態に切り換えるべきであった。ある例では、記載された様式で等、切り換えを達成するために多レベル非重複クロック信号を使用することによって等、所望の切り換えを達成するために単一のクロックサイクルの２つの相を使用することの例を図解する図７の例において示されるように等、これは、第１相φ１の各々の終わり、及び第２相φ２の終わりにおいてのこととなる。

積分回路１０４の増幅器１０９の出力ノード１１０における電圧を上限と比較し得る、第１比較器３０８Ａから出力信号に基づいて信号によって向けられる場合のみ、電荷移送事象が起こるように、特定のチャネルのために、電荷移送回路３０６Ａは構成され得る。そのような例では、その特定のチャネルのために、積分キャパシタＣ_ｒｅｆ３１０Ａ上で電荷を注入することが所望される各インスタンスでは、ノード３１１における基準電圧Ｖ_ｒｅｆ＋及びノード３１３におけるＶ_ｒｅｆ−は、外乱を見るだけとなろう（例えば、切り換えられた容量負荷のために）。

加算及び減算の電荷移送のために同じキャパシタを使用する例
図４〜６は、電荷が、特定のチャネルのために、積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１０８へと加算的に移送されている例を図解する。ある例では、単一の電荷移送回路３０６Ａ及び単一の電荷移送キャパシタＣ_ｒｅｆ３１０Ａは、また、積分回路１０４の増幅器１０９の出力ノード１１０における電圧を下限と比較し得る、第２比較器３０８Ｂからの出力信号に基づいて信号によって向けられる場合等、積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１０８から電荷を減算的に移送する（例えば、除去する）ために使用され得る。これは、積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１０８上で電荷を加えるよりはむしろ、積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１０８から電荷を減算することが所望される場合、第１相φ１と第２相φ２との両方の最中にスイッチ３１２Ａ及び３１４Ａの動作を交換することによって達成され得る。追加の論理回路網は、比較器３０８Ａ〜Ｂからの情報を使用して、電荷移送が積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１０８上で加算または減算であるべきかを判定し、単一の電荷移送回路３０６Ａと関連付けられたスイッチ３１２Ａ、３１４Ａ、３１６Ａ、及び３１８Ａを動作するための制御信号を発生して、加算と減算との電荷移送の両方を許容するために含まれ得る。

したがって、図４〜６に示されるスイッチ動作に関して、比較器３０８Ａ〜Ｂが、加算電荷移送が所望されることを指示するとき、Ｖｒｅｆ＋は、第１相φ１と第２相φ２との両方の最中に、ノード３１１に条件付きで経路決めされ得、Ｖｒｅｆ−は、第１相φ１と第２相φ２との両方の最中に、ノード３１３に条件付きで経路決めされ得る。比較器３０８Ａ〜Ｂが、減算電荷移送が所望されることを指示するとき、Ｖｒｅｆ−は、第１相φ１と第２相φ２との両方の最中に、ノード３１１に条件付きで経路決めされ得、Ｖｒｅｆ＋は、第１相φ１と第２相φ２との両方の最中に、ノード３１３に条件付きで経路決めされ得る。

しかしながら、複数のチャネルが使用されるとき、チャネルにつき単一の電荷移送回路３０６Ａを使用することが、ノード３１１における同じ基準電圧Ｖ_ｒｅｆ＋及びノード３１３における同じ基準電圧Ｖ_ｒｅｆ−に個別に結合されている複数のチャネルから等、チャネル間ノイズ結合をもたらし得ることが可能である。複数のチャネルを用いて、ノード３１１における同じ基準電圧Ｖ_ｒｅｆ＋及びノード３１３における同じ基準電圧Ｖ_ｒｅｆ−上で複数のチャネルによって課された対応する活動は、チャネル間結合をもたらし得る。なぜなら、電荷を注入しているチャネルの数が、ノード３１１における共用基準電圧Ｖ_ｒｅｆ＋及びノード３１３における共有基準電極Ｖ_ｒｅｆ−上で電荷を変化させることになるからである。電荷が特定のチャネル内に注入されているかどうかは、そのチャネルへの入力信号に依存し得る。したがって、チャネル間の結合は、そのようなチャネルへの入力信号に信号依存的であり得る。

そのような入力信号依存度を克服することの１つの方法は、必要とされる場合、積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１１０へと電荷を注入し、電荷移送が必要とされない場合、基準ノード３１５へと等、積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１１０から離れて電荷をダンプする。電荷バランスクロック３０５の各期間において、ノード３１１における共用基準電圧Ｖ_ｒｅｆ＋及びノード３１３における共用基準電圧Ｖ_ｒｅｆ−から電荷を引き出して、ダンプするため等、上述のように連続的に電荷移送回路３０６Ａを動かすことである。ノード３１１における共用基準電圧Ｖ_ｒｅｆ＋及びノード３１３における共用基準電圧Ｖ_ｒｅｆ−が、電荷バランスクロック３０５の各インスタンスへの同一の活動を定期的に見る場合、信号依存度は、電荷移送が必要でないインスタンスにおいて、積分キャパシタＣ_ｉｎｔ１１０から離れて電荷をダンプすることのいくらかの追加の電力消費量コストを用いて克服され得る。

加算及び減算の電荷移送が特定のチャネルのために所望される場合に、そのような入力信号依存度を克服するために、類似の第２電荷移送回路３０６Ｂは、図３に示されるように、第１電荷移送回路３０６Ａと平行に含まれ得る。

別々の加算及び減算の電荷移送回路例
図８は、図４に単一の電荷移送回路３０６Ａの場合に関して同様に図解されるように、第１相φ１の最中の２つの平行した電荷移送回路３０６Ａ〜Ｂの例を示す。図８に示されるように、別々の電荷移送キャパシタＣｒｅｆ ｉｎ３１０Ａ及びＣｒｅｆ ｏｕｔ３１０Ｂは、それぞれのスイッチと共に、対応する別々の電荷移送回路３０６Ａ〜Ｂによってそれぞれ提供され得る。ノード３１１における基準電圧Ｖ_ｒｅｆ＋及びノード３１３における基準電圧Ｖ_ｒｅｆ−への相互接続は、電荷移送回路３０６Ａにおける相互接続と比較して、電荷移送回路３０６Ｂにおいて逆にされている。したがって、電荷移送回路３０６Ｂ内で、スイッチ３１２Ｂは、電荷移送回路３０６Ａの場合のようにノード３１１においてＶｒｅｆ＋に接続する代わりに、ノード３１３においてＶｒｅｆ−に接続し、スイッチ３１４Ｂは、電荷移送回路３０６Ａの場合のようにノード３１３においてＶｒｅｆ−に接続する代わりに、ノード１１１においてＶｒｅｆ＋に接続する。また、電荷移送回路３０６Ｂを動かしている論理回路網は、比較器３０８Ｂから導出され得、該比較器３０８Ｂは、比較器３０８Ａと平行にノード１１０における増幅器出力電圧を監視するが、その代わりにノード１１０における所望の信号範囲の反対端における基準電圧と比較し得る。したがって、電荷移送回路３０６Ａ〜Ｂは、一緒に使用されて、ノード１１０における増幅器出力電圧を所望の電圧範囲内に保つため等、積分器回路１０４の同じノード１０５を介して同じ積分キャパシタ１０８から、加算的にまたは減算的に電荷を移送し得る。

単一の電荷移送キャパシタＣｒｅｆ３１０が加算及び減算の電荷移送の最中に切り換えられる異なる接続を判定するために、単一の電荷移送キャパシタＣｒｅｆ３１０及び追加の論理回路網を使用することと対照的に、それぞれ加算及び減算の電荷移送を得るために、２つの別々の電荷移送キャパシタＣｒｅｆ ｉｎ３１０Ａ及びＣｒｅｆ ｏｕｔ３１０Ｂを使用することにおける利点は、Ｖｒｅｆ＋及びＶｒｅｆ−を提供する電圧基準源から引き出される電流が、反復的で、比較器の状態に、したがって入力信号に依存していないことである。それは、また、所望される場合、異なるレベルの加算及び減算の電荷移送の使用を許容し得る。

電荷移送キャパシタＣｒｅｆ ｉｎ３１０Ａ及びＣｒｅｆ ｏｕｔ３１０Ｂがキャパシタの物理的に異なるインスタンスであるので、これらの２つのキャパシタの間で容量値の不整合が存在し得る。これは、それらのうちの一方によって加算的に移送された指定された量の電荷が、他方によって減算的に移送された指定された量の電荷と厳密には等しくない場合があることを意味する。これは、また機能し得るがそのような容量値不整合に供する可能性のある電荷移送事象の実効計数を保つよりはむしろ（例えば、減算の電荷移送事象少ない加算の電荷移送事象の実効計数を保つよりはむしろ）、減算の電荷移送とは別に特定の積分期間の最中に加算の電荷移送を計数し、これらの２つの別々の計数についての情報を使用してデジタル信号値を調節することによって、任意に取り扱われ得る。

直線性向上動作例
図９は、改善された直線性を提供するため等、入力信号をそのソース（例えば、Ｘ線受信機回路１０２）から任意に切断することのため、かつ電荷移送事象及びサンプリング事象の最中に該ソースから積分回路１０４を選択的に絶縁するためのスイッチ１０３を含むならびに使用することの例を示す。スイッチ１０３なしでは、直線性性能に影響を及ぼし得る１つの考えられる問題は、いつ電荷移送事象が異なる入力信号レベルにおいて起こるかということである。これは、ノード１０５と、増幅器１０９の他の入力に結合された基準ノードとの間で、誤差電圧αを別の方法で生成し得る。Ｘ線受信機回路１０２または他のソースが切り換え前の様式で積分器回路１０４のノード１０５に結合される場合、誤差電圧αは、様々な信号レベルのために存在し得る。異なる入力信号レベルにおいて起こる電荷移送事象は、アナログ−デジタル変換器の入力範囲にわたって、直線性性能に影響を及ぼし得る。入力信号電圧の変化につれて、誤差電圧αも変化することになる。したがって、ノード１０５における電圧は、チャネルへの入力信号に依存して、異なる電圧にあり得る。これは、１つ以上の電荷移送回路３０６Ａ〜Ｂによって積分キャパシタ１０８へと移送された指定された量の電荷の振幅に影響し、入力信号の値へのいくらかの依存度を導入し得る。

ある例では、誤差電圧αを、電荷移送事象の最中に導入された誤差の影響が意味をなさないものとし得るほど十分小さくするように、増幅器１０９の利得は十分高く設定され得る。追加として、または代わりに、スイッチ１０３をチャネルの入力パスに含むことによって、積分器回路１０４は、Ｘ線受信機１０２または他の入力源から絶縁され得る。条件付電荷移送事象の最中のそのような絶縁は、一貫した一定の指定された量の電荷が、すべての入力信号レベルにわたって積分キャパシタ１０８へと移送されることを許容し得る。これは、第２相φ２の終わりに向かってスイッチ１０３を開けることによって達成され得る。これは、誤差電圧αがすべての入力信号電圧にわたって同じであることを確実とする効果を及ぼし得る。スイッチ１０３が条件付電荷移送事象が起こることを許容するために開けられたあと、スイッチ１０３は、その後、入力信号の積分を継続するために、再度閉じられ得る。入力信号と関連付けられた電荷は、スイッチ１０３が開いている時間の最中には失われない。なぜなら、スイッチ１０３が、入力信号独立の条件付電荷移送を許容するように開けられる時間の最中には、そのような電荷は、入力行の寄生キャパシタ１０７上で格納されるからである。スイッチ１０３が開いている時間の最中に寄生キャパシタ１０７上で格納された電荷は、スイッチ１０３が再度閉じられるときチャネル内に引っ張られて、積分キャパシタ１０８へと積分されることになる。

差動実装例
図１０Ａは、図３〜９に上に示され記載されたような差動実装延伸部分の例を示す。この例では、条件付電荷移送回路３０６Ａは、電荷移送事象の最中に平行に動作し得る２つの電荷移送キャパシタＣｒｅｆ３１０Ａ〜Ｂを含み得る。ノード１１０Ａにおける出力電圧が指定された第１閾値を交差したという比較器３０８Ａからの指示に応答して、Ｃｒｅｆ３１０Ａは、スイッチ１０１８Ａを介して結合されて、ノード１０５Ａを介して積分キャパシタ１０８Ａへと指定された量の電荷を加算的に移送し得、Ｃｒｅｆ３１０Ｂは、スイッチ１０１８Ｂを介して結合されて、ノードの１０５Ｂを介して積分キャパシタ１０８Ｂへと指定された量の電荷を減算的に移送し（例えば、除去し）得る。これは、ノード１１０Ａにおける電圧が、指定された第１閾値を他方の方向に再交差することに対して誘起されて、範囲内に戻されるように、実施され得る。ノード１１０Ａにおいて電圧を監視することが、ノード１１０Ａにおける電圧が指定された第２閾値を交差した（例えば、ノード１１０Ａの電圧が中に留まることが所望される電圧範囲の他の制限を定義する）かどうか指示するように、別の比較器３０８Ｂは含まれ得る。そうであるならば、Ｃｒｅｆ３１０Ａは、スイッチ１０１８Ａを介して結合されて、ノード１０５Ａを介して積分キャパシタ１０８Ａへと指定された量の電荷を減算的に移送し（例えば、除去し）得、Ｃｒｅｆ３１０Ｂは、スイッチ１０１８Ｂを介して結合されて、ノードの１０５Ｂを介して積分キャパシタ１０８Ｂへと指定された量の電荷を加算的に移送し得る。別の選択肢は、スイッチが適切な論理によって制御された状態で、Ｃｒｅｆ３１０Ａが常に電荷を加えるように、接続を切り換えて、所望されるように、ノード１０５Ａまたはノードの１０５ＢのどちらかにＣｒｅｆ３１０Ａを選択的に接続することであり得る。

図１０Ａの例では、比較器回路３０８は、比較を実施するための基準電圧として、Ｖ_ＴＨ＋を使用し得る。差動積分増幅器出力ノード１１０Ａ〜Ｂの間の差動閾値電圧が、Ｖ_ＴＨとして定義されるならば、基準電圧Ｖ_ＴＨ＋＝Ｖ_ＴＨ＝−Ｖ_ＣＭＯとなり、式中、Ｖ_ＣＭＯは、差動積分増幅器１０９のノード１０２０におけるコモンモード出力電圧である。

図１０Ｂは、例を示し、その例において、差動積分増幅器出力ノード１１０Ａ〜Ｂの間の差分出力電圧は、ノード１１０Ａにおける電圧からＶ_ＴＨ＋を減算して、比較器３０８Ａの第１入力に結果を付与することと、ノードの１１０Ｂにおける電圧からＶ_ＴＨ−を減算して、比較器３０８Ａの第２入力に結果を付与することとによって等、差動閾値電圧Ｖ_ＴＨ＝（Ｖ_ＴＨ＋−Ｖ_ＴＨ−）と比較され得、比較結果は、条件付電荷移送回路３０６Ａに比較器３０８Ａの出力によって提供される。

積分キャパシタ（複数可）をリセットすることと組み合わせられた電荷移送の例
この文書における議論は、積分キャパシタのリセットを要求することなく、加算または減算の電荷移送事象（または両方）を実施することによって、指定された範囲内で出力ノードを保つため等、とりわけ、積分回路内で積分キャパシタの電荷再バランス化を実施して、記載された。しかしながら、これが、積分キャパシタをリセットすることが除外されることを意味しないことを理解されたい。

例えば、たとえ図１〜２の積分キャパシタリセットスイッチ１１２Ａ〜Ｂが図３〜１０に示されなくても、これは、単に、記載された電荷移送技法に着目する際に明確にするためである。キャパシタリセットスイッチ１１２Ａ〜Ｂは、図３、９、及び１０に示される積分キャパシタ１０８ならびに１０８Ａ〜Ｂのそれぞれの端子において、同様に含まれ得る。これは、図３、９、及び１０における積分キャパシタが積分期間の間でリセットされることを許容し得る。積分期間の間のリセットの周波数は、電荷再バランス化周波数、つまり、条件付電荷移送事象の周波数から独立している場合がある。

その結果、例えば、図３〜１０の例に示されるような電荷バランスアーキテクチャを有する最大の入力信号は、現在、周波数の機能であり、該周波数と共に、電荷再バランス化（電荷移送）事象は、単一の再バランス化事象によって積分キャパシタへと移送され得る電荷量と組み合わせられて、起こり得る。再バランス化の周波数及び積分の期間は、互いに完全に独立している場合がある。積分キャパシタ１０８ひいては信号チェーンの入力換算されたバックエンドノイズ１２０のサイズは、現在、再バランス化事象の最中の電荷再バランス化の周波数及び移送された電荷の振幅の機能である。積分期間の持続時間は、積分静電容量Ｃｉｎｔ１０８の値及びサイズの選択にもはや影響を及ぼす必要はない。

ある例では、チャネルは、要求されるときのみ、その積分キャパシタ１０８を再バランス化する。再バランス化事象自身は、追加のノイズをシステム内に導入し得る。しかしながら、再バランス化事象と関連付けられた電荷移送は、システムの高ダイナミックレンジの必要性と同調して実施され得る。低い入力信号レベルにおいて、再バランス化事象は珍しい。これは、より少ない電荷が、低い入力信号レベルにおいて、積分期間の最中に積分キャパシタへと積分された可能性があるからである。結果的に、事象によって導入されたノイズは、低い入力信号レベルにおいて同様に低い。入力信号が増加するにつれて、再バランス化事象及びその関連付けられたノイズの周波数も増加し得る。これは、ＣＴシステム等の、高いダイナミックレンジを必要とするシステムとよく適合し、該システム内で、Ｘ線散弾ノイズは、Ｘ線受信機回路１０２に入射するより高い信号レベルにおいて支配し得る。

上述のように、ある例では、電荷移送キャパシタＣｒｅｆ３１０は、積分器回路１０４の出力ノード１１０を監視している比較器３０８の状態にかかわりなく、電荷バランスクロックのあらゆるリフレッシュサイクル内で充電及び放電され得る。そのように行うことは、電荷移送キャパシタＣｒｅｆ３１０を再充電している基準電圧源に、均一な荷重を提示し得る。そのような均一な荷重は、入力信号から独立していて、基準電圧源への入力信号依存ノイズを介して異なるチャネルの間のチャネル間結合を低減することを補助し得る。

ある例では、積分キャパシタは、別のＰＯＲ状態以外に積分キャパシタのさらなるリセットなしで、電荷再バランス化がその後使用された状態で、システムのパワーオンリセット（ＰＯＲ）またはスタートアップ状態においてのみリセットされ得る。ある例では、積分キャパシタは、ＰＯＲまたはスタートアップにおいてリセットされる必要はなく、電荷再バランス化は、積分回路で使用される積分キャパシタのサイズ及び積分増幅器の能力に依存して、徐々にまたは速くのどちらかで、積分回路を通常動作させるために使用され得る。

較正例
性能レベルは、とりわけ、電荷移送キャパシタＣｒｅｆ３１０と積分キャパシタＣｉｎｔ１０８との間の整合の正確さによって、影響され得る。性能レベルは、また、ＡＤＣ回路１１４によって使用される基準電圧源と、電荷移送キャパシタＣｒｅｆ３１０上で電荷をリセットするために使用され得る等、Ｖｒｅｆ＋またはＶｒｅｆ−を提供するために使用される基準電圧源との間の整合によって影響され得る。ＡＤＣ出力コードに関して積分キャパシタを再バランス化するために提供された電荷移送事象の指定された量の電荷を表すことと、電荷移送キャパシタＣｒｅｆ３１０をリセットするために、及びＡＤＣ回路１１４によるＡＤＣ変換のために同じ基準電圧を帯びることは、以下の関係を生じ得る。

プロセス及び他の制限を克服するために、電荷移送事象によって積分キャパシタ１０８に加えられるかそれから除去された電荷に、ＡＤＣ回路１１４の分解能を整合させる較正方式を付与することによって、より高い分解能を達成することが可能であり得る。

この関係を較正することへの考えられる手法は、以下を含み得る。
１．ゼロの入力電流条件下で、特定の積分期間の最中に電荷を注入することによって、チャネルにその積分キャパシタを再バランス化させることを強制させ、いずれの再バランス化電荷移送事象もなくこれを積分期間と比較して、再バランス化電荷移送事象に付与するための適切な較正計量を判定する。この較正は、加算及び減算の電荷移送事象のために別々に実施され得る。

２．そのような再バランス化事象なしで積分期間と比較され得る特定の積分期間の最中に再バランス化電荷移送事象をもたらすことになる値の指定された固定入力電流を付与して、再バランス化電荷移送事象に付与するための較正計量を判定する。この較正は、加算及び減算の電荷移送事象のために別々に実施され得る。

両方の較正技法（１）及び（２）は、チャネル積分回路１０４への入力が較正の最中に一定であるという基礎に基づいて機能し得る。較正の正確さは、複数の推定の結果の中心傾向を平均するか、別の方法で計算することによって、さらに改善され得る。各積分期間が複数の積分キャパシタ再バランス化電荷移送事象を有する、より高い電流で較正係数を判定することが、可能である場合がある。ある例では、較正サイクルにわたって一定の入力をチャネルに提供して、電荷バランス事象の数が異なる積分間隔を比較することで、較正係数は判定され得る。

様々な注＆例
上の技法のいくつかの考えられる利点は、留意する価値がある。固定されリセットされた電圧から、積分器を再バランス化するために指定された固定電荷を利用する技法への、積分キャパシタにわたる変化は、積分器出力をサンプリングすることよりはるかに高い速度で、積分器の再バランス化を許容し得る。この技法は、いくつかの利点を提示し、それらのいくつかの例は以下に一覧に示される。

１．積分キャパシタＣｉｎｔ１０８は、ここから、バックエンドノイズ１２０の抑制のために最適化するために選択され得、フルスケール信号レンジの必要性によってもはや影響される必要がない。

２．較正は、積分キャパシタＣｉｎｔ１０８が単一のキャパシタであり得るので、より容易であり得、各々が別の方法で較正を要求する容量値のアレイを構成する必要がない。
３．システムユーザは、単一の定義された範囲内で動作しなければならず、ＣＴシステムの性能を最適化するために範囲を切り換えることを要求されない。

４．積分器回路１０４を再バランス化することは、光ダイオード１０６から切断することなく実施されて、それによって、信号電荷損失の危険性を低減または回避し得る。
他の利点は、高いダイナミックレンジを有し、広いフルスケールレンジから独立しているノイズレベルを有することを含み得る。しかしながら、この説明がコンピュータ断層撮影（ＣＴ）における対象用途を強調する一方で、この手法は、例えば、入力センサとして光ダイオードを利用するもの、または電流または電荷の形態である入力を有する信号チェーン等の他の適用領域に適用され得、それらは、より高いダイナミックレンジソリューションから恩恵を受け得る。

アナログフロントエンド（ＡＦＥ）を用いてＡＤＣのバックエンドノイズを低減させることへの他の手法の例としては、（１）最大の入力信号に対処し得る最小の容量値を提供して、それによって、入力換算されたバックエンドノイズを低減または最小化するように選択され得る様々な積分キャパシタの選択可能な配列を提供することと、（２）積分期間を低減するようにオーバーサンプリングすることであって、該積分期間の最中に、積分器はその指定された動作範囲内で維持されなければならず、それは、積分静電容量が低減されることを許容し、入力換算されたバックエンドノイズを低減し、オーバーサンプリングされたサンプルは、より長い積分期間にわたって結果を生成するように蓄積されることと、が挙げられ得る。これらの手法の両方は、本明細書に記載される電荷再バランス化技法と組み合わせて、使用され得る。しかし、これらの手法のどちらかが、本明細書に記載される電荷再バランス化技法なしに使用される場合、積分キャパシタの値の選択は、可用な最大の入力信号に依然として依存している。本電荷再バランス化技法は、そのように妨害を受けることを回避し得る。

より高いフルスケールレンジにおいてより低いノイズを達成することへの別の可能な手法は、信号処理チャネルが、その積分期間を高い利得（例えば、低いノイズ、低いフルスケールレンジ）で始めるように初期化され得るが、積分期間の最中により低い利得（例えば、より高いノイズ及びより高いフルスケールレンジ）に変化する能力を有するオートレンジ機能を有することである。これは、各利得設定に対するリセット点が固定された／反復可能な点にあり、相対利得設定が正確に較正されることを要求し得る。この手法に関する重要な課題は、高い利得範囲から低い利得範囲まで移行するとき、システムの直線性を維持することである。この手法は、また、本明細書に記載される電荷再バランス化技法と組み合わせて使用され得る。

本発明は、スイッチキャパシタ手法を使用すること等、指定された固定電荷が積分器内に挿入され、そこから除去され得る例を強調した。再バランス化電荷移送事象の最中に付与された電荷は、固定基準電圧を有する単一のキャパシタに関して記載された。

キャパシタのプログラム可能な配列もしくはグループか、複数のレベルの基準電圧のいずれか、または両方を使用することによって等、複数レベル電荷バランス手法を実装するために、これらの例示的な例を拡張することが可能である。例えば、積分増幅器出力ノードにおける信号が複数のそれぞれの指定された閾値電圧のうちのいずれか１つを交差するかどうか判定するために使用され得る多数の比較器（例えば、それらのそれぞれの比較を行うための異なる対応する基準電圧を有する）が存在し得る。積分キャパシタ上で電荷を移送して、対応する閾値電圧を再交差することを誘起するために使用される電荷移送キャパシタの振幅は、指定された閾値電圧が交差された情報に基づいて等、プログラム可能に選択され得る。

追加として、または代わりに、チャネルの積分キャパシタへと移送された、定義され指定された量の電荷は、指定された時間の期間にわたって指定された電流を提供するように接続される電流源を介して、実装され得る。電流源は、電流の単一レベルか複数レベルのいずれかの電流を含み得、それは、正確に較正され得、双方向性で、どちらの方向でも再バランス化補正を提供し得る。

本説明は、フロントエンド回路がサンプリングされて（例えば、積分時間期間につき１回）、ＡＤＣ回路の入力に供給される例を強調した。それにもかかわらず、フロントエンド回路は、サンプリングされて（またはサンプリングされ、保持されて）、ＡＤＣ回路以外の任意の他の離散時間もしくはデジタル回路に、またはＡＤＣ回路と組み合わせて供給され得る。例えば、本明細書に記載されるフロントエンド回路の積分増幅器出力は、サンプリングされて（例えば、積分時間期間につき１回）、離散時間スイッチキャパシタフィルタまたは増幅器回路に供給され得、それは、その後、ＡＤＣ回路に供給され得る。特定の積分期間の最中に起こる積分キャパシタ再バランス化電荷移送事象についての情報は、離散時間スイッチコンデンサ回路に、ＡＤＣ回路に、または両方に、そのような回路のうちの一方または両方の動作を調節するために、供給され得る。

残余電圧の変換に関して、図は単一チャンネルの構成に主眼を置いた。多チャネル例への構成は、示されるように、完全なチャネルを複製して、多重化／交換ネットワークを使用すること等、多数のチャネルの間でＡＤＣ回路を共有することによって、達成され得る。これは、すべてのチャネルが並列してサンプリングされることが所望される場合等、サンプル−ホールドネットワークを使用することを含み得る。そのような並列サンプリングが必要でない場合、サンプル−ホールドネットワークが必要でない場合がある。ある例では、ＡＤＣ回路１１４は、逐次近似ルーチン（ＳＡＲ）ＡＤＣを含み得る。しかしながら、残余の変換が積分期間内で完了される手法等の他のＡＤＣ変換手法（例えば、パイプラインで送られる、またはシグマ−デルタ等）を使用することが可能である。しかしながら、以下に説明されるように、積分期間が固定されず、その代わりにいくらかの可変性を含む用途に対して、すべてのＡＤＣ変換手法が等しく適切であるというわけではない。

典型的には、入力チャネルは、定義された時間の期間にわたってチャネルに電荷を積分する。したがって、出力は、チャネルへの電荷に関して表され得る。チャネルへの電荷を判定するために、積分静電容量と組み合わせた、積分期間の最中の電圧の変化は、チャネルへの電荷を判定するために使用され得る。積分期間の最中に電圧の変化を判定するための１つの選択肢は、以下の方程式に従って等、積分期間の始まり及び終わりにサンプリングされた電圧の間の差のデジタル計算を使用し得る。

総電荷＝電圧の変化×積分静電容量
積分期間が指定されるならば、出力データは、以下の方程式を使用する等、チャネルに平均電流の推定を提供するために容易に適合され得る。

平均電流＝チャネルへの総電荷×積分期間
チャネルは、電流に電圧を変換するために入力を用いて直列に抵抗器を挿入することによって、入力に関する平均電圧を測定するために変換され得、それは、以下の方程式に従って等、積分期間にわたって積分され得る。

入力に関する平均電圧＝平均電流×チャネルに対する入力に関する抵抗
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）用途に関する１つの問題は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）及びアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）に対する信号処理ならびに変換要求が固定周波数にはないことである。より具体的には、ＣＴは、電荷再バランス化積分器を有する本アナログ／デジタル変換器の特定の使用事例として、本明細書に記載された。本技法は、具体的には、データ速度が固定されない場合があるが、その代わりに変動する場合があるＣＴ及び他の用途のために適切である。例えば、ＣＴシステムは、部分的に機械的なシステムであり得、その中で、スキャナは、いくらかの可変性を有し得る速度で、人の周りで機械的に循環し得る。したがって、ＣＴシステムによって提供されている連続したデータ点の「視聴時間」の間隔は、１％、２％、５％、またはさらに１０％ほども等、著しく変動し得る。これは、シグマ−デルタ変換器を使用して適応することが難しくなるであろうし、それは、次に、固定されよく定義された積分期間を要求し、それは、次に、固定されよく定義されたデータ速度を要求する。

しかしながら、上に記載されたような本技法及びアーキテクチャは、ＣＴ用途において１％、２％、５％、またはさらに１０％超の可変性にさえ適応し得る等、変動する積分期間及び変動するデータ信号速度に適応し得る。本技法及びアーキテクチャは、実際には、ＣＴ以外の用途にとって望ましい場合があるように、より多く、例えば、１００％、２００％、または他の所望の量さえも、連続した積分時間を変動させ得る。その上、本技法及びアーキテクチャは、以前の積分期間または積分時間のいずれの「メモリ」も経験することなく、連続したサイクル間の継続中の基礎に基づいて、リアルタイムに積分期間を変動させるために使用されさえする場合がある。ある例では、本明細書に記載される電荷再バランス化技法は、特定の積分時間期間の最中に所望の範囲内で積分器１０９の出力を保つために使用され得、その積分期間は、サイクル間の基礎その他に基づいて動的に変えられ得る。ある例では、固定されたまたは変動する積分時間期間は、積分期間を始める前に指定される必要はない。その代わりに、新しい積分期間は、開始し得（例えば、ＡＤＣ１１４をサンプリングするためにＣＴまたは他の用途要求によって始動させられるのと同時に）、その後、本明細書に記載される電荷再バランス化技法によって所望の範囲内で保持されている積分器１０９を用いて積分することを継続し得、積分は、その後任意に終了し得（例えば、ＡＤＣ１１４をサンプリングするために別のＣＴまたは他の用途要求によって始動させられるのと同時に）、または継続し得る。例えば、特定の積分時間期間の最中にさえ、積分時間期間「オンザフライ」を確立するそのような能力は、正確な信号サンプルをＡＤＣに提供するため等、ＣＴ用途で、またはある程度の時間可変性を伴う他の用途で特に有用であり得る。

（例えば、図１〜２に示されるような）リセット信号は、要求されないが、所望される場合使用されない場合がある。その代わりに、積分期間は、ＡＤＣ１１４をサンプリングするために、ＣＴまたは他の用途からの始動信号によって等、任意に定義され得、積分キャパシタは、リセットされる必要はない。その代わりに、任意に定義された積分期間の始まりと終わりにおけるチャネル電圧は、留意され得、そのような積分期間の最中に起こる電荷再バランス化事象の数及び種類は、追跡され得、そのため、再バランス化と関連付けられた電荷は、任意に定義された積分時間期間の始まりと終わりとの間のチャネル電圧の変化に関して、計算に入れられ得る。

例えば、サンプリング信号（例えば、ＡＤＣ１１４をサンプリングするための）が電荷バランスクロック３０５に同期された状態で、本アーキテクチャは、前のサンプルが第２段ＡＤＣ１１４によって変換されたあと、所与のチャネルが任意の電荷バランスクロック３０５期間にサンプリングされることを許容し得る。これは別として、いつ所与のチャネルが有効な正確な結果を生成するためにサンプリングされなければならないかについて、他の制約は存在しない。したがって、ＣＴ等の変動するデータ信号速度用途は、本技法及びアーキテクチャによっては適応され得、典型的には固定されたか非常にゆっくり変化しているサンプルレートに制限される、シグマ−デルタ変換器によっては容易には適応され得ない。本技法及びアーキテクチャを使用して、電荷バランスクロック３０５にその後同期され得る非同期サンプリング信号を付与することも可能であり、サンプリングされたデータの補間を通して等、チャネルへの電荷のための推定は導出され得る。

本主題のいくつかの番号をつけられた例は、以下に一覧に示される。
実施例１は、主題（装置、システム、方法、行為を実施するための手段、もしくはデバイスによって実施されるときにデバイスに行為を実施させる命令を含むデバイス可読媒体等）を含みまたは使用し得、例えば、フロントエンドインターフェース回路を含みまたは使用し得る。フロントエンドインターフェース回路は積分回路を含み得る。積分回路は積分増幅器回路を含み得る。積分キャパシタは、積分増幅器回路出力ノードから増幅器回路第１入力ノードまでのフィードバックパス内にあり得る。 積分回路は、積分時間期間につき１回サンプリングされるための指定された積分時間期間にわたって、受信された入力信号からの電荷を積分キャパシタへ積分し得る。条件付電荷移送回路は、増幅器回路第１入力ノードに結合され得る。条件付電荷移送回路は、積分増幅器回路出力ノードにおける信号が指定された第１閾値レベルを交差するかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に等、判定するため等の第１比較器回路を含みまたはそれに結合され得る。条件付電荷移送回路は、電荷移送回路であって、第１比較器回路によって、積分増幅器出力ノードにおける信号が指定された第１閾値レベルを交差すると判定される場合等、電荷移送事象において積分増幅器の第１入力を介して積分キャパシタへ指定された量の電荷を移送し、これによって、積分増幅器出力ノードにおける信号が指定された第１閾値レベルを他方の方向に再交差するようにするための、電荷移送回路を含み得る。

実施例２は、実施例１の主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、アナログ−デジタル変換回路を含みもしくは使用し得る。アナログ信号を受信してアナログ信号をデジタル信号に変換するための等、アナログ−デジタル変換回路は、積分増幅器回路出力ノードに結合され得る。通知回路は、同じ積分時間期間の最中等での１つ以上の電荷移送事象の通知をデジタル回路に提供して、アナログ−デジタル変換回路によって提供されたデジタル信号のデジタル信号値の調節により、同じ積分時間期間の最中における１つ以上の電荷移送事象を説明すること等を可能にする等を行い得る。

実施例３は、実施例１〜２のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、指定された積分期間より短くなり得る少なくとも指定された電荷移送期間によって時間的に分離され得る電荷移送事象を条件付きで始動させるように構成されている電荷移送回路を含みもしくは使用し得る。電荷移送事象は、積分キャパシタのサンプルの間で起こり得る。電荷移送事象は、指定された電圧に積分キャパシタをリセットすることなしに起こり得る。

実施例４は、実施例１〜３のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、電荷移送事象の最中に積分増幅器回路第１入力ノードを介して電荷移送回路によって積分キャパシタへと移送された指定された量の電荷を提供するため等の、指定された持続時間にわたって動作する指定された電流源を含む電荷移送回路を含みもしくは使用し得る。

実施例５は、実施例１〜４のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、電荷移送事象の最中に増幅器第１入力ノードを介して電荷移送回路によって積分キャパシタへと移送された指定された量の電荷を提供するように等、スイッチによって積分増幅器回路第１入力ノードに結合された、指定された電荷状態を有する電荷移送キャパシタを含む電荷移送回路を含みもしくは使用し得る。

実施例６は、実施例１〜５のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、積分増幅器回路出力ノードにおける信号が、特定の比較器回路に対応する指定された閾値レベルを交差するかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に等、ｏ判定するため等の第１比較器回路を含む複数の比較器回路を含みもしくは使用し得る。電荷移送キャパシタは、指定された閾値レベルのうちのどれが積分増幅器回路出力ノードによって交差されたのかに基づき得る等、電荷移送キャパシタのプログラム可能に選択可能な容量値を提供するように、キャパシタの群から選択された１つ以上のキャパシタを含み得る。

実施例７は、実施例１〜６のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、指定された電荷移送周波数等で反復的に、条件付きで判定されている電荷移送事象を含みもしくは使用し得る。電荷移送キャパシタは、電荷移送事象が勧められない（ｃｏｎｔｒａｉｎｄｉｃａｔｅｄ）反復において、積分キャパシタ以外に対して放電され得る。

実施例８は、実施例１〜７のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、積分増幅器回路出力ノードにおける信号が指定された第２閾値レベルを交差するかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に等、判定するため等の第２比較器回路を含み得る条件付電荷移送回路を含みもしくは使用し得る。電荷移送回路は、比較器回路によって、積分増幅器出力ノードにおける信号が指定された第２閾値レベルを交差すると判定される場合等、電荷移送事象において等、積分増幅器の第１入力を介して等、積分キャパシタへ指定された量の電荷を移送し、これによって、積分増幅器出力信号は、指定された第２閾値レベルを他方の方向に再交差するようにする。

実施例９は、実施例１〜８のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、１つ以上の電荷移送事象の通知をデジタル回路に提供し得る等の通知回路であって、アナログ−デジタル変換回路によって提供されたデジタル信号値の調節により、同じ積分期間の最中における１つ以上の電荷移送事象を説明すること等を可能にする等の通知回路を含みもしくは使用し得る。通知回路は、積分キャパシタの積分期間にわたって等、第１増幅器入力ノードを介して積分キャパシタへと加えられた指定された量の電荷の第１計数、及び第１増幅器入力ノードを介して積分キャパシタから減算された指定された量の電荷の第２計数を計数する等のカウンタ回路を含み得る。通知回路は、第１計数及び第２計数の差分を取るため等の差分回路であって、積分期間の最中に第１増幅器入力ノードを介して、積分キャパシタに加えられたか、該積分キャパシタから減算された指定された実効量の電荷の指示を提供して等、アナログ−デジタル変換回路によって提供された、積分期間に対応するデジタル信号値の調節により、同じ積分期間の最中における１つ以上の電荷移送事象を説明することを可能にする等の差分回路を含み得る。

実施例１０は、実施例１〜９のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、調節可能であるかまたはディザ化されることの少なくとも１つである第１閾値を含みもしくは使用し得る。

実施例１１は、実施例１〜１０のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、積分期間の最中に光ダイオードからの電荷が積分キャパシタへと積分され得るように、フロントエンドインターフェース回路に結合され得る等の、光ダイオードを含みもしくは使用し得る。

実施例１２は、実施例１〜１１のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、積分期間の最中にコンピュータ断層撮影検出受信機回路（ＣＴ）からの電荷が積分キャパシタへ積分され得るように、フロントエンドインターフェース回路に結合され得る等の、ＣＴ検出受信機回路を含みもしくは使用し得る。

実施例１３は、実施例１〜１２のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、複数のフロントエンドインターフェース回路の間等でバックエンド離散時間回路を時間多重化し得る等の多重化装置回路を含みもしくは使用し得る。

実施例１４は、実施例１〜１３のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、アナログ−デジタル変換回路のため等のフロントエンドインターフェース回路を含み得るシステムを含みもしくは使用し得る。フロントエンドインターフェース回路は積分回路を含み得る。積分回路は、増幅器回路出力ノードから増幅器回路第１入力ノードまでのフィードバックパス内で増幅器回路及び積分キャパシタを含み得る。積分回路は、積分時間期間につき１回サンプリングされるための指定された積分時間期間にわたって等、受信された入力信号からの電荷を積分キャパシタへ積分し得る。条件付電荷移送回路は、増幅器回路第１入力ノードに結合され得る。条件付電荷移送回路は、第１比較器を含みまたはそれに結合され得る。積分増幅器回路出力ノードにおける信号が指定された第１閾値レベルを交差するかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に判定するため等の、第１比較器回路は、増幅器回路出力ノードに結合され得る。積分増幅器回路出力ノードにおける信号が指定された第２閾値レベル未満にあるかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に等、判定するため等の、第２比較器回路は、増幅器回路出力ノードに結合され得る。条件付電荷移送回路は、電荷移送回路であって、第１比較器回路によって、積分増幅器出力ノードにおける信号が指定された第１閾値レベルを交差すると判定される場合、電荷移送事象において積分増幅器の第１入力を介して積分キャパシタへ指定された量の電荷を移送し、これによって、積分増幅器出力ノードにおける信号が指定された第１閾値レベルを他方の方向に再交差するようにするため等の電荷移送回路を含み得る。電荷移送回路は、第２比較器回路によって、積分増幅器出力ノードにおける信号が指定された第２閾値レベルを交差すると判定される場合、電荷移送事象において積分増幅器の第１入力を介して積分キャパシタへ指定された量の電荷を移送するように構成され得、これによって、積分増幅器出力ノードにおける信号が指定された第２閾値レベルを他方の方向に再交差するようにする。アナログ信号を受信してアナログ信号をデジタル信号に変換するための等、アナログ−デジタル変換回路は、増幅器回路出力ノードに結合され得る。電荷移送は、指定された電圧に積分キャパシタをリセットすることなく起こり得る。通知回路は、１つ以上の電荷移送事象の通知をデジタル回路に提供して、アナログ−デジタル変換回路によって提供されたデジタル信号値の調節により、積分キャパシタの同じ積分期間の最中に起こる１つ以上の電荷移送事象の最中における、積分増幅器第１入力ノードを介して積分キャパシタに提供された実効電荷を説明すること等を可能にする等を行い得る。

実施例１５は、実施例１〜１４のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、入力信号を受信することを含みもしくは使用し得る。入力信号によって提供された電荷は、サンプリングされるための積分時間期間にわたって、積分時間期間につき１回、積分増幅器を使用して等、積分キャパシタへ積分され得る。積分増幅器出力信号が指定された第１閾値レベルを超えるかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に等、判定され得る。積分増幅器出力信号が指定された第１閾値レベルを超えると判定される場合、指定された量の電荷は、積分増幅器出力信号が指定された第１閾値レベルをもはや超えなくなるように、積分増幅器の第１入力を介して等、積分キャパシタへと移送され得る。さらなる離散時間処理のための等の積分増幅器出力信号のサンプルが、積分時間期間の終わりに等、提供され得る。そのサンプルと関連付けられた積分期間の最中に指定された量の電荷の移送についてのサンプルに対応する指示が提供されて、サンプルに対応するデジタル信号値のデジタル調節等を可能にし得る。

実施例１６は、実施例１〜１５のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、積分キャパシタを指定された電圧にリセットすることなく、指定された量の電荷を移送することを含みもしくは使用し得る。さらに、積分期間の終わりに増幅器出力の信号値に応答してアナログ−デジタル変換回路によって提供されたデジタル信号値は、積分増幅器の第１入力を介して積分キャパシタへと指定された量の電荷を移送することの積分期間の最中のインスタンスを説明するように等、調節され得る。

実施例１７は、実施例１〜１６のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、離散時間信号処理におけるさらなる使用のために等、前の積分期間からの１つ以上のサンプルを格納することを含みもしくは使用し得る。

実施例１８は、実施例１〜１７のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、積分増幅器出力信号が指定された第１閾値レベルを超えると判定される場合、反復の際等に積分増幅器の第１入力を介して等、積分キャパシタへキャパシタを放電することと、積分増幅器出力信号が指定された第１閾値レベルを超えないと判定される場合、反復の際に積分増幅器の第１入力を介して積分キャパシタ上以外にキャパシタを放電することと、を含む等、積分増幅器の第１入力において指定された量の電荷を移送すること含みもしくは使用し得る。

実施例１９は、実施例１〜１８のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、積分増幅器出力信号が指定された第２閾値レベル未満にあるとき、積分増幅器出力信号がもはや指定された第２閾値レベル未満でなくなるように、積分増幅器の第１入力を介して積分キャパシタへと指定された量の電荷を移送することを含みもしくは使用し得る。

実施例２０は、実施例１〜１９のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、積分キャパシタを指定された電圧にリセットすることなく、積分キャパシタへと指定された量の電荷を移送して、積分増幅器出力信号のデジタル化された値を調節して、積分期間の最中における積分増幅器の第１入力を介する積分キャパシタへの指定された量の電荷のいずれの移送も説明することを含みもしくは使用し得る。

実施例２１は、実施例１〜２０のうちのいずれか１つの主題を含みもしくは使用し得、またはそれと任意に組み合わせられ得、例えば、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像入力信号を受信することとを含みもしくは使用し得る。入力信号によって提供された電荷は、サンプリングされるための積分時間期間にわたって、積分時間期間につき１回、積分増幅器を使用して、積分キャパシタへ積分され得る、入力信号によって提供された電荷。積分増幅器出力信号が指定された第１閾値レベルを超えるかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に等、判定され得る。積分増幅器出力信号が指定された第１閾値レベルを超えると判定される場合、積分時間期間の最中における積分キャパシタへの指定された量の電荷は、積分増幅器出力信号が指定された第１閾値レベルをもはや超えなくなるように、積分増幅器の第１入力を介して等、移送され得る。同じ積分周期の最中における積分増幅器の第１入力を介する積分キャパシタから加えられるか、該積分キャパシタから減算される電荷量の指示は、追跡され得る。デジタル値を生成するための、積分期間の終わりにおける増幅器出力信号値のアナログ−デジタル変換は実施され得る。同じ積分期間の最中に積分増幅器の第１入力を介して積分キャパシタから加えられるか、積分キャパシタから減算される電荷の量の指示を使用して、デジタル値は調節され得、該同じ積分期間の終わりに、アナログ−デジタル変換が実施されて、デジタル値を生成する。

これらの非限定的な実施例の各々は、単独で権利を主張し得るか、あるいは、他の実施例のうちの１つ以上との様々な順列または組み合わせで組み合わされ得る。
上の詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付の図面への参照を含む。図面は、例として、本発明が実行され得る特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、本明細書では「実施例」とも称する。そのような実施例は、示されるか記載されるものに加えて、要素を含み得る。しかしながら、本発明者らは、また、示されるか記載されるそれらの要素だけが提供される実施例を企図する。その上、本発明者らは、また、特定の実施例（またはそれらの１つ以上の態様）に関するか、本明細書に示されるか記載される他の実施例（またはそれらの１つ以上の態様）に関するどちらかの、示されるか記載される要素の任意の組み合わせまたは順列（またはそれらの１つ以上の態様）を使用する実施例を企図する。

参照によってそのように組み込まれるこの文書と任意の文書との間の使用が一致していない場合、この文書の使用が制御する。
この文書では、特許文献において共通であるように、「ある（ａ）」または「ある（ａｎ）」という用語は、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」任意の他の実例または使用から独立して、１つまたは２つ以上を含むように使用される。この文書では、「または」という用語は、特に指示されない限り、「ＡまたはＢ」が、「ＡであるがＢでない」、「ＢであるがＡでない」、ならびに「Ａ及びＢ」を含むように、非排他的なものを指すために使用される。この文書では、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「中で（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」及び「その中で（ｗｈｅｒｅｉｎ）」というそれぞれの用語の平易な英語の均等物として使用される。また、以下の特許請求の範囲では、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」及び「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、オープンエンドであり、つまり、システム、デバイス、物品、組成、公式化、またはプロセスは、特許請求の範囲内でそのような用語の後に一覧に示されたものに加えて、依然としてその特許請求の範囲の範囲内にあると見なされる。その上、以下の特許請求の範囲では、「第１」、「第２」、及び「第３」等の用語は、単にラベルとして使用されるもので、それらの物体に数の要件を加えることを意図されない。

「平行した」、「垂直な」、「円形の」、または「正方形の」等の幾何形状の用語は、文脈が別段に指示しない限り、絶対の数学的正確性を要求することを意図されない。その代わりに、そのような幾何形状の用語は、製造または均等物機能のために、変形を許容する。例えば、要素が「円形の」または「概して円形の」と記載されるならば、正確に円形でない（例えば、わずかに楕円形であるか、多面多角形である）構成要素は、この説明によって依然として包含される。

本明細書に記載される方法例は、少なくとも部分的に機械またはコンピュータ実装され得る。いくつかの例は、上の例に記載されるような方法を実施するために電子装置を構成するように動作可能な、命令を用いてコード化されたコンピュータ可読媒体または機械可読媒体を含み得る。そのような方法の実装は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高レベル言語コード等のコードを含み得る。そのようなコードは、様々な方法を実施するためのコンピュータ可読命令を含み得る。コードは、コンピュータプログラム製品の部分を形成し得る。さらに、ある例では、コードは、実行の最中にまたは他の時間に等、１つ以上の揮発性、非一過性、不揮発性有形コンピュータ可読媒体上で有形に格納され得る。これらの有形コンピュータ可読媒体の例としては、ハードディスク、取り外し可能な磁気ディスク、取り外し可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスク及びデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードまたはスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等が挙げられ得るが、これらに限定されない。

上の説明は、例示的であり、制限的でないことが意図される。例えば、上記の実施例（またはそれらの１つ以上の態様）は、互いとの組み合わせで使用され得る。他の実施形態は、上の説明を再検討する際に当業者によって等、使用され得る。要約は、読者が技術的開示の性質をすぐに確認することを可能にするために、米国特許規則（３７Ｃ．Ｆ．Ｒ）１．７２（ｂ）項に準拠するために提供される。それは、それが特許請求の範囲または意味を制限または解釈するために使用されないものとする理解で提示される。また、上記の詳細な説明では、様々な特徴は、本開示を合理化するために、一緒にグループ化され得る。これは、特許請求されない開示された特徴がいずれの特許請求の範囲にも欠かせないことを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴より少なく存在し得る。したがって、以下の特許請求の範囲は、実施例または実施形態として本明細書によって詳細な説明に組み込まれ、各特許請求の範囲が単独で別個の実施形態として権利を主張するもので、そのような実施形態が、様々な組み合わせまたは順列において互いに組み合わせられ得ることが企図される。本発明の範囲は、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲に関して判定されなければならない。

Claims (25)

1. フロントエンドインターフェース回路であって、
   積分増幅器回路出力ノードから増幅器回路第１入力ノードまでのフィードバックパス内で積分増幅器回路及び積分キャパシタを含む積分回路であって、前記積分回路が、サンプリングされるための積分時間期間にわたって、積分時間期間につき１回、受信された入力信号からの電荷を前記積分キャパシタへ積分する、積分回路と、
   前記増幅器回路第１入力ノードに結合された条件付電荷移送回路であって、
   前記積分増幅器回路出力ノードにおける信号が指定された第１閾値レベルを交差するかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に判定するための第１比較器回路と、
   電荷移送回路であって、前記第１比較器回路によって、前記積分増幅器出力ノードにおける前記信号が前記指定された第１閾値レベルを交差すると判定される場合、電荷移送事象において前記積分増幅器の第１入力を介して前記積分キャパシタへ指定された量の電荷を移送し、これによって、前記積分増幅器出力ノードにおける前記信号が、前記指定された第１閾値レベルを他方の方向に再交差するようにするための、電荷移送回路と、を含む、条件付電荷移送回路と、を含む、フロントエンドインターフェース回路を備える、システム。
2. アナログ信号を受信して前記アナログ信号をデジタル信号に変換するための、前記積分増幅器回路出力ノードに結合されたアナログ−デジタル変換回路、
   同じ積分時間期間の最中における１つ以上の電荷移送事象の通知をデジタル回路に提供して、前記アナログ−デジタル変換回路によって提供された前記デジタル信号のデジタル信号値の調節により、前記同じ積分時間期間の最中における前記１つ以上の電荷移送事象を説明することを可能にする、通知回路、をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記電荷移送回路が、前記積分期間より短い少なくとも指定された電荷移送期間によって時間的に分離される電荷移送事象を条件付きで始動させるように構成され、前記電荷移送事象が、指定された電圧に前記積分キャパシタをリセットすることなしに起こる、請求項２に記載のシステム。
4. 前記電荷移送回路が、前記電荷移送事象の最中に前記積分増幅器回路第１入力ノードを介して前記電荷移送回路によって前記積分キャパシタへと移送された前記指定された量の電荷を提供するための、指定された持続時間にわたって動作する指定された電流源を含む、請求項１のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記電荷移送回路が、前記電荷移送事象の最中に前記増幅器第１入力ノードを介して前記電荷移送回路によって前記積分キャパシタへと移送された前記指定された量の電荷を提供するように、スイッチによって前記積分増幅器回路第１入力ノードに結合された、指定された電荷状態を有する電荷移送キャパシタを含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記積分増幅器回路出力ノードにおける信号が、前記特定の比較器回路に対応する指定された閾値レベルを交差するかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に判定するための、前記第１比較器回路を含む複数の比較器回路を備え、
   前記電荷移送キャパシタが、前記指定された閾値レベルのうちのどれが前記積分増幅器回路出力ノードによって交差されたのかに基づいて、前記電荷移送キャパシタのプログラム可能に選択可能な容量値を提供するように、キャパシタの群から選択された１つ以上のキャパシタを含む、請求項５に記載のシステム。
7. 前記電荷移送事象が、指定された電荷移送周波数で反復的に、条件付きで判定され、前記電荷移送キャパシタが、電荷移送事象が勧められない反復において、前記積分キャパシタ以外に対して放電される、請求項５に記載のシステム。
8. 前記条件付電荷移送回路が、
   前記積分増幅器回路出力ノードにおける信号が指定された第２閾値レベルを交差するかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に判定するための第２比較器回路と、
   電荷移送回路であって、前記比較器回路によって、前記積分増幅器出力ノードにおける前記信号が前記指定された第２閾値レベルを交差すると判定される場合、電荷移送事象において前記積分増幅器の第１入力を介して前記積分キャパシタへ指定された量の電荷を移送し、これによって、前記積分増幅器出力信号が、前記指定された第２閾値レベルを他方の方向に再交差するようにするための、電荷移送回路と、を含む、請求項１に記載のシステム。
9. １つ以上の電荷移送事象の通知をデジタル回路に提供する通知回路であって、前記アナログ−デジタル変換回路によって提供されたデジタル信号値の調節により、同じ積分期間の最中における１つ以上の電荷移送事象を説明することを可能にする、通知回路を備え、前記通知回路が、
   前記積分キャパシタの積分期間にわたって、第１増幅器入力ノードを介して前記積分キャパシタへと加えられた指定された量の電荷の第１計数、及び前記第１増幅器入力ノードを介して前記積分キャパシタから減算された指定された量の電荷の第２計数を計数するカウンタ回路と、
   前記第１計数及び第２計数の差分を取るための差分回路であって、前記積分期間の最中に前記第１増幅器入力ノードを介して、前記積分キャパシタに加えられたか、前記積分キャパシタから減算された指定された実効量の電荷の指示を提供し、調節値を提供して、前記アナログ−デジタル変換回路によって提供された、前記積分期間に対応するデジタル信号値の調節により、前記同じ積分期間の最中における前記１つ以上の電荷移送事象を説明することを可能にする、差分回路と、を含む、請求項８に記載のシステム。
10. 前記第１閾値が、調節可能で、ディザ化される、請求項１に記載のシステム。
11. 前記積分期間の最中に光ダイオードからの電荷が前記積分キャパシタへと積分されるように、前記フロントエンドインターフェース回路に結合された、前記光ダイオードをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記積分期間の最中にコンピュータ断層撮影検出受信機回路（ＣＴ）からの電荷が前記積分キャパシタへと積分されるように、前記フロントエンドインターフェース回路に結合された前記ＣＴ検出受信機回路をさらに含む、請求項１０に記載のシステム。
13. 複数のフロントエンドインターフェース回路の間でバックエンド離散時間回路を時間多重化する多重化装置回路を備える、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記積分時間期間が、連続した積分期間の間で可変である、請求項１に記載のシステム。
15. 前記積分時間期間の持続時間が、その同じ特定の積分時間期間の最中に指定されることが可能である、請求項１に記載のシステム。
16. 前記電荷移送が、指定された電圧に前記積分キャパシタをリセットすることなく起こり、１つ以上の電荷移送事象の通知をデジタル回路に提供する通知回路であって、前記アナログ−デジタル変換回路によって提供されたデジタル信号値の調節により、前記積分キャパシタの同じ積分期間の最中に起こる１つ以上の電荷移送事象の最中における、積分増幅器第１入力ノードを介して前記積分キャパシタに提供された実効電荷を説明することを可能にする、通知回路をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
17. 入力信号を受信することと、
    サンプリングされるための積分時間期間にわたって、積分時間期間につき１回、積分増幅器を使用して、前記入力信号によって提供された電荷を積分キャパシタへ積分することと、
    積分増幅器出力信号が指定された第１閾値レベルを超えるかどうかを、積分時間期間につき１回よりも頻繁に判定することと、
    前記積分増幅器出力信号が前記指定された第１閾値レベルを超えると判定される場合、前記積分増幅器出力信号が前記指定された第１閾値レベルをもはや超えなくなるように、前記積分増幅器の第１入力を介して前記積分キャパシタへと指定された量の電荷を移送することと、
    前記積分時間期間の終わりに、さらなる離散時間処理のための前記積分増幅器出力信号のサンプルを提供することと、
    そのサンプルと関連付けられた前記積分期間の最中に前記指定された量の電荷の前記移送についての前記サンプルに対応する指示を提供して、前記サンプルに対応するデジタル信号値のデジタル調節を可能にすることと、を含む、方法。
18. 前記指定された量の電荷を前記移送することが、前記積分キャパシタを指定された電圧にリセットすることなく起こり、前記積分期間の前記終わりに前記増幅器出力の信号値に応答してアナログ−デジタル変換回路によって提供されたデジタル信号値を調節して、前記積分増幅器の前記第１入力を介して前記積分キャパシタへと前記指定された量の電荷を前記移送することの積分期間の最中のインスタンスを説明することをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 離散時間信号処理におけるさらなる使用のために、前の積分期間からの１つ以上のサンプルを格納することを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記積分増幅器の第１入力において前記指定された量の電荷を前記移送することは、前記積分増幅器出力信号が前記指定された第１閾値レベルを超えると判定される場合、反復の際に前記積分増幅器の前記第１入力を介して前記積分キャパシタへキャパシタを放電することと、前記積分増幅器出力信号が前記指定された第１閾値レベルを超えないと判定される場合、反復の際に前記積分増幅器の前記第１入力を介して前記積分キャパシタ上以外に前記キャパシタを放電することと、を含む、請求項１９に記載の方法。
21. 積分増幅器出力信号が指定された第２閾値レベル未満にあるとき、前記積分増幅器出力信号がもはや前記指定された第２閾値レベル未満でなくなるように、前記積分増幅器の前記第１入力を介して前記積分キャパシタへと指定された量の電荷を移送することを含む、請求項１７に記載の方法。
22. 前記積分キャパシタへと前記指定された量の電荷を前記移送することが、前記積分キャパシタを指定された電圧にリセットすることなく起こり、前記積分増幅器出力信号のデジタル化された値を調節して、前記積分期間の最中における前記積分増幅器の前記第１入力を介する前記積分キャパシタへの前記指定された量の電荷のいずれの移送も説明することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記積分時間期間が、連続した積分時間期間の間で可変である、請求項１７に記載の方法。
24. 前記積分時間期間の持続時間が、その同じ特定の積分時間期間の最中に指定されることが可能である、請求項１７に記載の方法。
25. 前記入力信号を前記受信することが、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像入力信号を受信することと、
    前記積分期間の前記終わりに前記増幅器出力信号値のアナログ−デジタル変換を実施して、デジタル値を生成することと、
    同じ積分期間の最中に前記積分増幅器の前記第１入力を介して前記積分キャパシタから加えられるか、前記積分キャパシタから減算される電荷の前記量の前記指示を使用して前記デジタル値を調節することであって、前記同じ積分期間の前記終わりに、前記アナログ−デジタル変換が実施されて、前記デジタル値を生成することと、を含む、請求項１７に記載の方法。