JP2020167728A - フォトンカウンティング装置およびフォトンカウンティング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1はフォトンカウンティング装置の構成を示す図である。図1に示すように、フォトンカウンティング装置1は、CMOSイメージセンサ10と、CMOSイメージセンサ10に接続されたコンピュータ20とを備えている。CMOSイメージセンサ10は、複数の画素11と、A/Dコンバータ15とを含んでいる。複数の画素11は、2次元に配置されており、行方向及び列方向に配列されている。各画素11は、フォトダイオード(光電変換素子)12とアンプ13とを有している。フォトダイオード12は、フォトンの入力によって生成された電子(光電子)を電荷として蓄積する。アンプ13は、フォトダイオード12に蓄積された電荷を電圧に変換し、増幅する。増幅された電圧は、各画素11の選択スイッチ14の切換によって、ライン毎(行毎)に垂直信号線16に転送される。各垂直信号線16にはCDS(correlated double sampling)回路17が配置されている。CDS回路17は、画素間でバラツキのあるノイズを除去し、転送された電圧を一時的に保管する。
デジタル値[DN]=ゲイン[DN/e]×電子数[e]+オフセット値[DN]
デジタル値[DN]=ゲイン[DN/e]×電子数[e]+オフセット値[DN]
閾値(下限)=(電子数−0.5)×ゲイン+オフセット値
閾値(上限)=(電子数+0.5)×ゲイン+オフセット値
本実施形態に係るフォトンカウンティング装置は、記憶部21及び変換部22の構成において第1実施形態のフォトンカウンティング装置と相違している。以下、主として第1実施形態と相違する点について説明する。なお、装置構成については、図1に示す第1実施形態と同様であるため省略する。
補正後のデジタル値=((デジタル値−オフセット値)/ゲイン)×見た目上のゲイン+見た目上のオフセット値
補正後のデジタル値=((デジタル値−オフセット値)/ゲイン)×11+100
閾値(下限)=(電子数−0.5)×見た目上のゲイン+見た目上のオフセット値
閾値(上限)=(電子数+0.5)×見た目上のゲイン+見た目上のオフセット値
電子数=((デジタル値−オフセット値)/ゲイン)
Claims (12)
- 入力された光を電荷に変換する光電変換素子と前記光電変換素子によって変換された電荷を増幅して電圧に変換するアンプとを含む複数の画素と、
前記複数の画素の前記アンプから出力される電圧をデジタル値に変換するA/Dコンバータと、
前記複数の画素ごとに、参照データを参照して、前記A/Dコンバータから出力された前記デジタル値をフォトン数に変換する変換部と、を備え、
前記参照データは、前記複数の画素ごとのゲイン及びオフセット値に基づいて作成されている、フォトンカウンティング装置。 - 前記参照データは、前記複数の画素ごとのゲイン及びオフセット値に基づいて作成された複数の閾値データを有し、
前記変換部は、前記複数の閾値データに基づいて前記複数の画素ごとの前記デジタル値をフォトン数に変換する、請求項1に記載のフォトンカウンティング装置。 - 前記参照データは、前記ゲイン及び前記オフセット値に対応するパラメータであって、前記複数の画素に共通する予め設定された該パラメータを含み、
前記変換部は、前記ゲイン及び前記オフセット値と前記パラメータとのズレに基づいて、前記複数の画素ごとの前記デジタル値を補正し、補正された前記デジタル値をフォトン数に変換する、請求項1に記載のフォトンカウンティング装置。 - 前記アンプの読み出しノイズは、0.2[e−rms]以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフォトンカウンティング装置。
- 前記アンプの読み出しノイズは、0.15[e−rms]以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフォトンカウンティング装置。
- 前記ゲインは、10[DN/e]以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のフォトンカウンティング装置。
- 複数の画素を構成するそれぞれの光電変換素子に入力された光を電荷に変換するステップと、
変換された前記電荷を前記複数の画素を構成するアンプによって増幅して、電圧に変換するステップと、
それぞれの前記アンプから出力される電圧をA/Dコンバータによってデジタル値に変換して出力するステップと、
前記複数の画素におけるそれぞれのゲイン及びオフセット値に基づいて、前記A/Dコンバータから出力された前記複数の画素ごとの前記デジタル値をフォトン数に変換するステップと、を備える、フォトンカウンティング方法。 - 前記デジタル値をフォトン数に変換するステップでは、前記複数の画素におけるそれぞれのゲイン及びオフセット値に基づいて前記複数の画素ごとに作成された閾値データを用いて前記デジタル値をフォトン数に変換する、請求項7に記載のフォトンカウンティング方法。
- 前記デジタル値をフォトン数に変換するステップでは、前記ゲイン及び前記オフセット値と、パラメータとのズレに基づいて、前記複数の画素ごとの前記デジタル値を補正し、補正された前記デジタル値をフォトン数に変換し、
前記パラメータは、前記ゲイン及び前記オフセット値に対応しており、前記複数の画素に共通するように予め設定されている、請求項7に記載のフォトンカウンティング方法。 - 前記アンプの読み出しノイズは、0.2[e−rms]以下である、請求項7〜9のいずれか一項に記載のフォトンカウンティング方法。
- 前記アンプの読み出しノイズは、0.15[e−rms]以下である、請求項7〜9のいずれか一項に記載のフォトンカウンティング方法。
- 前記ゲインは、10[DN/e]以上である、請求項7〜11のいずれか一項に記載のフォトンカウンティング方法。
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