JP3478760B2 - 信号処理回路及びそれの駆動方法並びに放射線撮像システム - Google Patents
信号処理回路及びそれの駆動方法並びに放射線撮像システムInfo
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
- H04N23/81—Camera processing pipelines; Components thereof for suppressing or minimising disturbance in the image signal generation
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- Measurement Of Radiation (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号処理回路及び
それの駆動方法並びに放射線線撮像システムに関する。
それの駆動方法並びに放射線線撮像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、信号処理回路は、フォトセンサ等
から出力される黒レベル信号及び光信号からなる信号と
黒レベル信号とを入力して、黒レベル信号及び光信号か
らなる信号から黒レベル信号を差分することによって、
黒レベル信号を除去した光信号を得ている。従来の信号
処理回路について説明する。
から出力される黒レベル信号及び光信号からなる信号と
黒レベル信号とを入力して、黒レベル信号及び光信号か
らなる信号から黒レベル信号を差分することによって、
黒レベル信号を除去した光信号を得ている。従来の信号
処理回路について説明する。
【０００３】図６は、従来の信号処理回路の回路図であ
る。図６の信号処理回路は、センサ等の出力信号を高入
力インピーダンスで受け、低インピーダンスで出力する
バッファーアンプ４１，４２と、バッファーアンプ４
１，４２から出力された各々の信号の引き算を行なう引
き算アンプ４３と、引き算アンプ４３において引き算さ
れたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコン
バータ（図示せず）とを備えている。
る。図６の信号処理回路は、センサ等の出力信号を高入
力インピーダンスで受け、低インピーダンスで出力する
バッファーアンプ４１，４２と、バッファーアンプ４
１，４２から出力された各々の信号の引き算を行なう引
き算アンプ４３と、引き算アンプ４３において引き算さ
れたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコン
バータ（図示せず）とを備えている。
【０００４】図６に示す信号処理回路の動作について説
明する。センサから出力され、黒レベル信号を含む光信
号と黒レベル信号とを、各々バッファアンプ４１，４２
に入力する。バッファアンプ４１，４２から出力された
各々の信号は、各々抵抗Ｒ３，Ｒ１を介して引き算アン
プ４３に入力される。
明する。センサから出力され、黒レベル信号を含む光信
号と黒レベル信号とを、各々バッファアンプ４１，４２
に入力する。バッファアンプ４１，４２から出力された
各々の信号は、各々抵抗Ｒ３，Ｒ１を介して引き算アン
プ４３に入力される。
【０００５】引き算アンプ４３は、センサの光信号から
黒レベル信号を引いて増幅し、所定値を加えて出力す
る。この所定値は、Ａ／Ｄコンバータの電圧範囲（ダイ
ナミックレンジ：Ｄレンジ）を最大限活用して、分解能
を生かすために、Ａ／Ｄコンバータの入力Ｄレンジの下
限値に等しくなるように設定されている。そして、引き
算アンプ４３から出力された信号は、Ａ／Ｄコンバータ
に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換し
て、外部に出力される。
黒レベル信号を引いて増幅し、所定値を加えて出力す
る。この所定値は、Ａ／Ｄコンバータの電圧範囲（ダイ
ナミックレンジ：Ｄレンジ）を最大限活用して、分解能
を生かすために、Ａ／Ｄコンバータの入力Ｄレンジの下
限値に等しくなるように設定されている。そして、引き
算アンプ４３から出力された信号は、Ａ／Ｄコンバータ
に入力され、アナログ信号からデジタル信号に変換し
て、外部に出力される。
【０００６】ここで、図７は、バッファアンプ４１，４
２及び引き算アンプ４３の内部構成図である。図７にお
いて、５１は電源端子、５２は正極性入力端子、５３は
負極性入力端子、５４は出力端子である。図７に示すよ
うに、正極性入力端子５２から、たとえば光信号を入力
して、正極性入力端子５２及び負極性入力端子５３をゲ
ート端子とする差動増幅器によって増幅された平行出力
が出力端子５４からシングルエンドで出力される。
２及び引き算アンプ４３の内部構成図である。図７にお
いて、５１は電源端子、５２は正極性入力端子、５３は
負極性入力端子、５４は出力端子である。図７に示すよ
うに、正極性入力端子５２から、たとえば光信号を入力
して、正極性入力端子５２及び負極性入力端子５３をゲ
ート端子とする差動増幅器によって増幅された平行出力
が出力端子５４からシングルエンドで出力される。
【０００７】一方、低消費電力化という世の中に趨勢に
よって、ほとんどの電気回路機器、部品は低電源電圧化
へ移行し続けている。集積回路（ＩＣ）は、数年前まで
は５Ｖの電源電圧仕様のものが多かったが、今ではほと
んどが３Ｖ以下の電源電圧となっている。電源電圧の低
下は、すなわち引き算アンプ４３、バッファーアンプ４
１，４２等の、Ｄレンジが狭くなることを意味してい
る。
よって、ほとんどの電気回路機器、部品は低電源電圧化
へ移行し続けている。集積回路（ＩＣ）は、数年前まで
は５Ｖの電源電圧仕様のものが多かったが、今ではほと
んどが３Ｖ以下の電源電圧となっている。電源電圧の低
下は、すなわち引き算アンプ４３、バッファーアンプ４
１，４２等の、Ｄレンジが狭くなることを意味してい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、低電源電圧化によってＤレンジが狭くなると、信号
成分（Ｓ）は低下する。一方、Ｄレンジが狭くなって
も、スイッチングノイズ（Ｎ）ランダムノイズ等は入力
される光信号などに依存しないため低下しない。したが
って、Ｄレンジが狭くなると、Ｓ／Ｎ比が低下する傾向
にある。
は、低電源電圧化によってＤレンジが狭くなると、信号
成分（Ｓ）は低下する。一方、Ｄレンジが狭くなって
も、スイッチングノイズ（Ｎ）ランダムノイズ等は入力
される光信号などに依存しないため低下しない。したが
って、Ｄレンジが狭くなると、Ｓ／Ｎ比が低下する傾向
にある。
【０００９】そのため、Ｓ／Ｎ比を、低電源電圧下でも
維持するには、Ｄレンジの低下とともに、それぞれのア
ンプで発生する熱雑音などのランダムノイズを小さくす
る必要がある。ここで、信号処理回路で発生するノイズ
のうち、ランダムノイズのほとんどは、バッファーアン
プや引き算アンプで発生している。また、スイッチング
ノイズは、Ａ／Ｄコンバータ等のデジタル回路で発生し
ている。
維持するには、Ｄレンジの低下とともに、それぞれのア
ンプで発生する熱雑音などのランダムノイズを小さくす
る必要がある。ここで、信号処理回路で発生するノイズ
のうち、ランダムノイズのほとんどは、バッファーアン
プや引き算アンプで発生している。また、スイッチング
ノイズは、Ａ／Ｄコンバータ等のデジタル回路で発生し
ている。
【００１０】また、Ａ／Ｄコンバータなどのデジタル回
路とバッファーアンプ、センサなどとは、共通の電源、
ＧＮＤラインを使用していることが多い。電源等を共通
して用いると、デジタル回路とバッファーアンプとは、
その電源ライン等が共通インピーダンスを持つことにな
る。そのため、デジタル回路で生じるスイッチングノイ
ズが引き算アンプ等のアナログ回路の出力にも表れるこ
とになる。
路とバッファーアンプ、センサなどとは、共通の電源、
ＧＮＤラインを使用していることが多い。電源等を共通
して用いると、デジタル回路とバッファーアンプとは、
その電源ライン等が共通インピーダンスを持つことにな
る。そのため、デジタル回路で生じるスイッチングノイ
ズが引き算アンプ等のアナログ回路の出力にも表れるこ
とになる。
【００１１】さらに、アナログ信号を引き算すると、黒
レベル信号側のバッファアンプ−引き算アンプ間の抵抗
Ｒ１と一定の電圧値を出力する電圧源−引き算アンプ間
の抵抗Ｒ２との比であるＲ１／Ｒ２が、光信号側のバッ
ファアンプ−引き算アンプ間の抵抗Ｒ３と引き算アンプ
の入出力端子間に接続されている抵抗Ｒ４との比である
Ｒ３／Ｒ４と等しくないと、引き算アンプの出力信号に
おける、光信号、黒レベル信号の同相電圧除去比の悪化
が生じる。
レベル信号側のバッファアンプ−引き算アンプ間の抵抗
Ｒ１と一定の電圧値を出力する電圧源−引き算アンプ間
の抵抗Ｒ２との比であるＲ１／Ｒ２が、光信号側のバッ
ファアンプ−引き算アンプ間の抵抗Ｒ３と引き算アンプ
の入出力端子間に接続されている抵抗Ｒ４との比である
Ｒ３／Ｒ４と等しくないと、引き算アンプの出力信号に
おける、光信号、黒レベル信号の同相電圧除去比の悪化
が生じる。
【００１２】そこで、本発明は、低電源電圧下で、上記
同相電圧除去比信号処理回路のＳ／Ｎ比を向上させるこ
とを課題とする。
同相電圧除去比信号処理回路のＳ／Ｎ比を向上させるこ
とを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第１の信号と第２の信号との差分出力を
行う第１の差分手段と、前記第１の差分手段の一方の出
力信号を一方の入力端子に入力し増幅する第１の増幅手
段と、前記第１の差分手段の他方の出力信号を一方の入
力端子に入力し増幅する第２の増幅手段と、前記第１の
増幅手段からのアナログ信号をデジタル信号に変換する
第１の変換手段と、前記第２の増幅手段からのアナログ
信号をデジタル信号に変換する第２の変換手段と、前記
第１及び第２の変換手段からの信号の差分出力を行う第
２の差分手段とを有し、前記第１の増幅手段のもう一方
の入力端子に前記第１の変換手段のダイナミックレンジ
の下限値が、前記第２の増幅手段のもう一方の入力端子
に前記第２の変換手段のダイナミックレンジの上限値が
それぞれ入力され、前記第１の増幅手段は、前記第１の
変換手段のダイナミックレンジの下限値を基準とした信
号を出力し、前記第２の増幅手段は、前記第２の変換手
段のダイナミックレンジの上限値を基準とした信号を出
力することを特徴とする。
に、本発明は、第１の信号と第２の信号との差分出力を
行う第１の差分手段と、前記第１の差分手段の一方の出
力信号を一方の入力端子に入力し増幅する第１の増幅手
段と、前記第１の差分手段の他方の出力信号を一方の入
力端子に入力し増幅する第２の増幅手段と、前記第１の
増幅手段からのアナログ信号をデジタル信号に変換する
第１の変換手段と、前記第２の増幅手段からのアナログ
信号をデジタル信号に変換する第２の変換手段と、前記
第１及び第２の変換手段からの信号の差分出力を行う第
２の差分手段とを有し、前記第１の増幅手段のもう一方
の入力端子に前記第１の変換手段のダイナミックレンジ
の下限値が、前記第２の増幅手段のもう一方の入力端子
に前記第２の変換手段のダイナミックレンジの上限値が
それぞれ入力され、前記第１の増幅手段は、前記第１の
変換手段のダイナミックレンジの下限値を基準とした信
号を出力し、前記第２の増幅手段は、前記第２の変換手
段のダイナミックレンジの上限値を基準とした信号を出
力することを特徴とする。
【００１４】また、本発明は、第１の信号と第２の信号
との差分出力を行う第１の差分手段の一方の出力信号を
第１の増幅手段の一方の入力端子に入力して増幅し、前
記第１の差分手段の他方の出力信号を第２の増幅手段の
一方の入力端子に入力して増幅し、前記第１の増幅手段
からのアナログ信号を第１の変換手段でデジタル信号に
変換し、前記第２の増幅手段からのアナログ信号を第２
の変換手段でデジタル信号に変換し、前記第１及び第２
の変換手段からの信号を第２の差分手段で差分出力を行
う信号処理回路の駆動方法であって、前記第１の増幅手
段のもう一方の入力端子に前記第１の変換手段のダイナ
ミックレンジの下限値を、前記第２の増幅手段のもう一
方の入力端子に前記第２の変換手段のダイナミックレン
ジの上限値をそれぞれ入力し、前記第１の増幅手段は、
前記第１の変換手段のダイナミックレンジの下限値を基
準とした信号を出力し、前記第２の増幅手段は、前記第
２の変換手段のダイナミックレンジの上限値を基準とし
た信号を出力することを特徴とする。
との差分出力を行う第１の差分手段の一方の出力信号を
第１の増幅手段の一方の入力端子に入力して増幅し、前
記第１の差分手段の他方の出力信号を第２の増幅手段の
一方の入力端子に入力して増幅し、前記第１の増幅手段
からのアナログ信号を第１の変換手段でデジタル信号に
変換し、前記第２の増幅手段からのアナログ信号を第２
の変換手段でデジタル信号に変換し、前記第１及び第２
の変換手段からの信号を第２の差分手段で差分出力を行
う信号処理回路の駆動方法であって、前記第１の増幅手
段のもう一方の入力端子に前記第１の変換手段のダイナ
ミックレンジの下限値を、前記第２の増幅手段のもう一
方の入力端子に前記第２の変換手段のダイナミックレン
ジの上限値をそれぞれ入力し、前記第１の増幅手段は、
前記第１の変換手段のダイナミックレンジの下限値を基
準とした信号を出力し、前記第２の増幅手段は、前記第
２の変換手段のダイナミックレンジの上限値を基準とし
た信号を出力することを特徴とする。
【００１５】さらに、本発明の放射線撮像システムは、
入力された放射線を光に変換する蛍光体を備える光電変
換装置と、前記光電変換装置からの信号を処理する上記
信号処理回路と、前記信号処理回路からの信号を記録す
るための記録手段と、前記信号処理回路からの信号を表
示するための表示手段と、前記信号処理回路からの信号
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。
入力された放射線を光に変換する蛍光体を備える光電変
換装置と、前記光電変換装置からの信号を処理する上記
信号処理回路と、前記信号処理回路からの信号を記録す
るための記録手段と、前記信号処理回路からの信号を表
示するための表示手段と、前記信号処理回路からの信号
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。
【００１６】すなわち、本発明は、ランダムノイズの発
生源を減らすことにより、ランダムノイズ等を低減し、
デジタル回路等で発生するスイッチングノイズの影響を
小さくする。
生源を減らすことにより、ランダムノイズ等を低減し、
デジタル回路等で発生するスイッチングノイズの影響を
小さくする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００１８】（実施形態１）図１は、本実施形態の信号
処理回路の回路図である。図１において、１は電源端
子、２はＧＮＤ端子、３，４は電圧入力端子、５，６は
Ａ／Ｄコンバータである。電圧入力端子３に入力する電
圧は、Ａ／Ｄコンバータ５，６の入力Ｄレンジの上限値
ＶtHと等しくしている。電圧入力端子４に入力する電圧
は、Ａ／Ｄコンバータ５，６の入力Ｄレンジの下限値Ｖ
tLと等しくしている。
処理回路の回路図である。図１において、１は電源端
子、２はＧＮＤ端子、３，４は電圧入力端子、５，６は
Ａ／Ｄコンバータである。電圧入力端子３に入力する電
圧は、Ａ／Ｄコンバータ５，６の入力Ｄレンジの上限値
ＶtHと等しくしている。電圧入力端子４に入力する電圧
は、Ａ／Ｄコンバータ５，６の入力Ｄレンジの下限値Ｖ
tLと等しくしている。
【００１９】また、７はデジタルの引き算器、８，９は
出力端子、１０は電圧Ｖiを出力する差動入力電圧源で
あり、フォトセンサからの信号を入力する場合は、黒レ
ベルを基準にした光信号と黒レベル信号の差を出力する
もので、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ８，Ｍ１２は、ＮＭＯＳトラン
ジスタ、Ｍ３〜Ｍ７，Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１３，
Ｍ１４は、ＰＭＯＳトランジスタであり、Ｍ３及びＭ６
と、Ｍ４及びＭ５と、Ｍ９及びＭ１０と、Ｍ１３及びＭ
１４とでカレントミラー回路を形成している。
出力端子、１０は電圧Ｖiを出力する差動入力電圧源で
あり、フォトセンサからの信号を入力する場合は、黒レ
ベルを基準にした光信号と黒レベル信号の差を出力する
もので、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ８，Ｍ１２は、ＮＭＯＳトラン
ジスタ、Ｍ３〜Ｍ７，Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１３，
Ｍ１４は、ＰＭＯＳトランジスタであり、Ｍ３及びＭ６
と、Ｍ４及びＭ５と、Ｍ９及びＭ１０と、Ｍ１３及びＭ
１４とでカレントミラー回路を形成している。
【００２０】さらに、Ｉ１〜Ｉ６は、バイアス電流源で
ある。バイアス電源Ｉ１，Ｉ２は、電流Ｉを出力する電
流源である。バイアス電源Ｉ４，Ｉ５は、電流（２×
Ｉ）を出力する電流源である。バイアス電源Ｉ３，Ｉ６
は、電流Ｉを出力する電流源である。
ある。バイアス電源Ｉ１，Ｉ２は、電流Ｉを出力する電
流源である。バイアス電源Ｉ４，Ｉ５は、電流（２×
Ｉ）を出力する電流源である。バイアス電源Ｉ３，Ｉ６
は、電流Ｉを出力する電流源である。
【００２１】つづいて、図１の信号処理回路の動作につ
いて説明する。ＮＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２のゲー
ト端子には、差動入力電圧源１０の電圧Ｖiが印加され
る。すなわち、フォトセンサの場合には、Ｍ１のゲート
（制御電極）端子に黒レベルを基準にした光信号、Ｍ２
のゲートには黒レベル信号が印加される。Ｍ１，Ｍ２の
ドレイン端子には、バイアス電流源Ｉ１，Ｉ２の電流Ｉ
以外に、ＮＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２の両ソース
（第１の主電極）端子間に接続された抵抗Ｒ１によって
電圧−電流変換され、Ｖi／Ｒ１なる信号電流が流れ
る。
いて説明する。ＮＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２のゲー
ト端子には、差動入力電圧源１０の電圧Ｖiが印加され
る。すなわち、フォトセンサの場合には、Ｍ１のゲート
（制御電極）端子に黒レベルを基準にした光信号、Ｍ２
のゲートには黒レベル信号が印加される。Ｍ１，Ｍ２の
ドレイン端子には、バイアス電流源Ｉ１，Ｉ２の電流Ｉ
以外に、ＮＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２の両ソース
（第１の主電極）端子間に接続された抵抗Ｒ１によって
電圧−電流変換され、Ｖi／Ｒ１なる信号電流が流れ
る。
【００２２】Ｍ１，Ｍ２のドレイン（第２の主電極）端
子に流れるそれぞれの電流は、カレントミラーにより、
各々Ｍ６，Ｍ５にも流れることになる。そのため、ＮＭ
ＯＳトランジスタＭ８，Ｍ１２のそれぞれのソース端子
にもＭ５のドレイン電流、Ｍ６のドレイン電流が供給さ
れる。
子に流れるそれぞれの電流は、カレントミラーにより、
各々Ｍ６，Ｍ５にも流れることになる。そのため、ＮＭ
ＯＳトランジスタＭ８，Ｍ１２のそれぞれのソース端子
にもＭ５のドレイン電流、Ｍ６のドレイン電流が供給さ
れる。
【００２３】また、ＮＭＯＳトランジスタＭ８，Ｍ１２
のソース端子には、それぞれ電流値２Ｉの電流源Ｉ４，
Ｉ５が接続されているので、結局、ＮＭＯＳトランジス
タＭ８のソース端子には、［２Ｉ−（Ｉ＋Ｖi／Ｒ
１）］＝［Ｉ−Ｖi／Ｒ１］の電流が印加されることに
なる。
のソース端子には、それぞれ電流値２Ｉの電流源Ｉ４，
Ｉ５が接続されているので、結局、ＮＭＯＳトランジス
タＭ８のソース端子には、［２Ｉ−（Ｉ＋Ｖi／Ｒ
１）］＝［Ｉ−Ｖi／Ｒ１］の電流が印加されることに
なる。
【００２４】ＰＭＯＳトランジスタＭ９，Ｍ１０は、カ
レントミラーを形成しており、ＮＭＯＳトランジスタＭ
８のドレイン端子には、ＰＭＯＳトランジスタＭ１０の
ドレイン端子から抵抗Ｒ２を通して負帰還がかけられて
いるため、負帰還作用によって、ＮＭＯＳトランジスタ
Ｍ８のソース端子に印加された電流［Ｉ−Ｖi／Ｒ１］
の電流のうち、定電流源Ｉ３の電流Ｉが除かれた電流
［−Ｖi／Ｒ１］が抵抗Ｒ２を通してＰＭＯＳトランジ
スタＭ１０のドレイン端子から供給されることになる。
レントミラーを形成しており、ＮＭＯＳトランジスタＭ
８のドレイン端子には、ＰＭＯＳトランジスタＭ１０の
ドレイン端子から抵抗Ｒ２を通して負帰還がかけられて
いるため、負帰還作用によって、ＮＭＯＳトランジスタ
Ｍ８のソース端子に印加された電流［Ｉ−Ｖi／Ｒ１］
の電流のうち、定電流源Ｉ３の電流Ｉが除かれた電流
［−Ｖi／Ｒ１］が抵抗Ｒ２を通してＰＭＯＳトランジ
スタＭ１０のドレイン端子から供給されることになる。
【００２５】ＰＭＯＳトランジスタＭ７のゲート端子に
は、電圧ＶtHが印加されており、この電圧はほぼ等しく
ＮＭＯＳトランジスタＭ８のソース端子にも表れること
になり、また抵抗Ｒ２に流れる電流がＶi／Ｒ１である
ため、出力端子９の出力電圧は電流の方向を考慮して、
［ＶtH−（Ｒ２／Ｒ１）Ｖi］となる。
は、電圧ＶtHが印加されており、この電圧はほぼ等しく
ＮＭＯＳトランジスタＭ８のソース端子にも表れること
になり、また抵抗Ｒ２に流れる電流がＶi／Ｒ１である
ため、出力端子９の出力電圧は電流の方向を考慮して、
［ＶtH−（Ｒ２／Ｒ１）Ｖi］となる。
【００２６】同様に、ＰＭＯＳトランジスタＭ１３，Ｍ
１４は、カレントミラーを形成しており、ＮＭＯＳトラ
ンジスタＭ１２のドレイン端子には、ＰＭＯＳトランジ
スタＭ１２のドレイン端子から抵抗Ｒ３を通して負帰還
がかけられているため、負帰還作用によって、ＮＭＯＳ
トランジスタＭ１２のソース端子に印加された電流［Ｉ
＋Ｖi／Ｒ１］のうち、定電流源Ｉ５の電流Ｉが除かれ
た電流［２Ｉ−（Ｉ−Ｖi／Ｒ１）］＝［Ｉ＋Ｖi／Ｒ
１］が、抵抗Ｒ３を通じてＰＭＯＳトランジスタＭ１４
のドレイン端子から供給されることになる。
１４は、カレントミラーを形成しており、ＮＭＯＳトラ
ンジスタＭ１２のドレイン端子には、ＰＭＯＳトランジ
スタＭ１２のドレイン端子から抵抗Ｒ３を通して負帰還
がかけられているため、負帰還作用によって、ＮＭＯＳ
トランジスタＭ１２のソース端子に印加された電流［Ｉ
＋Ｖi／Ｒ１］のうち、定電流源Ｉ５の電流Ｉが除かれ
た電流［２Ｉ−（Ｉ−Ｖi／Ｒ１）］＝［Ｉ＋Ｖi／Ｒ
１］が、抵抗Ｒ３を通じてＰＭＯＳトランジスタＭ１４
のドレイン端子から供給されることになる。
【００２７】ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲート端子
には、電圧ＶtLが印加されており、この電圧はほぼ等し
くＮＭＯＳトランジスタＭ１２のソース端子にも表れる
ことになり、また抵抗Ｒ３に流れる電流がＶi／Ｒ１で
あるため、出力端子８の出力電圧は、［ＶtL＋（Ｒ２／
Ｒ１）Ｖi］となる。
には、電圧ＶtLが印加されており、この電圧はほぼ等し
くＮＭＯＳトランジスタＭ１２のソース端子にも表れる
ことになり、また抵抗Ｒ３に流れる電流がＶi／Ｒ１で
あるため、出力端子８の出力電圧は、［ＶtL＋（Ｒ２／
Ｒ１）Ｖi］となる。
【００２８】図２は、出力端子９の出力電圧を示す図で
ある。図２に示すように、出力端子９の出力電圧は、傾
き［−Ｒ２／Ｒ１］の１次関数であらわすことができ
る。差動入力電圧Ｖiが０の場合には、出力端子９の出
力電圧はＶtHに等しくなり、Ｖiが大きくなるに従い、
傾き［−Ｒ２／Ｒ１］で小さくなる。
ある。図２に示すように、出力端子９の出力電圧は、傾
き［−Ｒ２／Ｒ１］の１次関数であらわすことができ
る。差動入力電圧Ｖiが０の場合には、出力端子９の出
力電圧はＶtHに等しくなり、Ｖiが大きくなるに従い、
傾き［−Ｒ２／Ｒ１］で小さくなる。
【００２９】考えられる差動入力電圧Ｖiのフルスケー
ルにおいて、その最大値をとったときに、Ａ／Ｄコンバ
ータ５，６の入力レンジの下限値ＶtLに等しくなるよう
に傾き［−Ｒ２／Ｒ１］を決定することで、Ａ／Ｄコン
バータ５でデジタル変換される際に最大の分解能が得ら
れる。
ルにおいて、その最大値をとったときに、Ａ／Ｄコンバ
ータ５，６の入力レンジの下限値ＶtLに等しくなるよう
に傾き［−Ｒ２／Ｒ１］を決定することで、Ａ／Ｄコン
バータ５でデジタル変換される際に最大の分解能が得ら
れる。
【００３０】図３は、出力端子８の出力電圧を示す図で
ある。図３に示すように、出力端子８の出力電圧は、傾
き［Ｒ３／Ｒ１］の１次関数であらわすことができる。
差動入力電圧Ｖiが０の場合には、出力端子９の出力電
圧はＶtLに等しくなり、Ｖiが大きくなるに従い、傾き
［Ｒ３／Ｒ１］で大きくなる。
ある。図３に示すように、出力端子８の出力電圧は、傾
き［Ｒ３／Ｒ１］の１次関数であらわすことができる。
差動入力電圧Ｖiが０の場合には、出力端子９の出力電
圧はＶtLに等しくなり、Ｖiが大きくなるに従い、傾き
［Ｒ３／Ｒ１］で大きくなる。
【００３１】考えられる差動入力電圧Ｖiのフルスケー
ルにおいて、その最大値をとったときに、Ａ／Ｄコンバ
ータ５，６の入力レンジの上限値ＶtHに等しくなるよう
に傾き［Ｒ３／Ｒ１］を決定することで、Ａ／Ｄコンバ
ータ６でデジタル変換される際に最大の分解能が得られ
る。したがって、抵抗Ｒ２とＲ３は同じ値にすると最も
効率が良いことになる。
ルにおいて、その最大値をとったときに、Ａ／Ｄコンバ
ータ５，６の入力レンジの上限値ＶtHに等しくなるよう
に傾き［Ｒ３／Ｒ１］を決定することで、Ａ／Ｄコンバ
ータ６でデジタル変換される際に最大の分解能が得られ
る。したがって、抵抗Ｒ２とＲ３は同じ値にすると最も
効率が良いことになる。
【００３２】出力端子８，９の電圧は、それぞれＡ／Ｄ
コンバータ５，６のアナログ入力端子に入力され、それ
ぞれデジタル変換された後、デジタル引き算器７に入力
される。デジタル引き算器７は、Ａ／Ｄコンバータ６か
ら出力される信号から、Ａ／Ｄコンバータ６から出力さ
れる信号を引き算する。
コンバータ５，６のアナログ入力端子に入力され、それ
ぞれデジタル変換された後、デジタル引き算器７に入力
される。デジタル引き算器７は、Ａ／Ｄコンバータ６か
ら出力される信号から、Ａ／Ｄコンバータ６から出力さ
れる信号を引き算する。
【００３３】したがって、引き算器７のデジタル出力
は、アナログ電圧の［ＶtL＋（Ｒ３／Ｒ１）Ｖi］−
［ＶtH＋（Ｒ２／Ｒ１）Ｖi］に応じたものになり、こ
れは、＝［｛（Ｒ２＋Ｒ３）／Ｒ１｝Ｖi−（ＶtH−Ｖ
tL）］……（１）となる。
は、アナログ電圧の［ＶtL＋（Ｒ３／Ｒ１）Ｖi］−
［ＶtH＋（Ｒ２／Ｒ１）Ｖi］に応じたものになり、こ
れは、＝［｛（Ｒ２＋Ｒ３）／Ｒ１｝Ｖi−（ＶtH−Ｖ
tL）］……（１）となる。
【００３４】Ｒ２＝Ｒ３の場合には、式（１）は、［２
（Ｒ２／Ｒ１）Ｖi−（ＶtH−ＶtL）］となり、信号成
分としてはＡ／Ｄコンバータ５，６の単体のデジタル出
力の２倍のフルスケールが得られる。また、式（１）か
らわかるように、この出力には差動入力電圧Ｖiの同相
電圧に基本的には依存していないので、電源やＧＮＤの
電位変動に起因する同相電圧変動による影響が小さい。
（Ｒ２／Ｒ１）Ｖi−（ＶtH−ＶtL）］となり、信号成
分としてはＡ／Ｄコンバータ５，６の単体のデジタル出
力の２倍のフルスケールが得られる。また、式（１）か
らわかるように、この出力には差動入力電圧Ｖiの同相
電圧に基本的には依存していないので、電源やＧＮＤの
電位変動に起因する同相電圧変動による影響が小さい。
【００３５】すなわち、デジタル回路等で発生するスイ
ッチングノイズが増幅回路とデジタル回路とで電源ライ
ンに共通インピーダンスを有した場合、増幅回路の電源
にもそれが表れ、従って増幅回路の出力にもある程度表
れることになる。
ッチングノイズが増幅回路とデジタル回路とで電源ライ
ンに共通インピーダンスを有した場合、増幅回路の電源
にもそれが表れ、従って増幅回路の出力にもある程度表
れることになる。
【００３６】しかし、増幅回路の出力に表れるデジタル
回路からもれ込んできたスイッチングノイズは、差動入
力電圧源にとっては同相ノイズとなるので、図１におけ
るＭ１、Ｍ２を入力する差動増幅回路の同相信号除去能
力によって減衰するため、２つのＡ／Ｄコンバータ５、
６の入力電圧に重畳したスイッチングノイズは、ほとん
どの場合同相であるため、デジタル引き算器７で引き算
されることでさらにスイッチングノイズの影響は小さく
なる。
回路からもれ込んできたスイッチングノイズは、差動入
力電圧源にとっては同相ノイズとなるので、図１におけ
るＭ１、Ｍ２を入力する差動増幅回路の同相信号除去能
力によって減衰するため、２つのＡ／Ｄコンバータ５、
６の入力電圧に重畳したスイッチングノイズは、ほとん
どの場合同相であるため、デジタル引き算器７で引き算
されることでさらにスイッチングノイズの影響は小さく
なる。
【００３７】さらに、引き算アンプ７の出力でシングル
エンドした後のＧＮＤノイズの影響の可能性も、２つの
Ａ／Ｄコンバータ５，６のデジタル値の出力信号を引き
算することにより、ほとんどなくすことができる。な
お、本実施形態では、ＭＯＳ型トランジスタを例に説明
したが、バイポーラ型トランジスタを用いて信号処理回
路を構成してもよい。
エンドした後のＧＮＤノイズの影響の可能性も、２つの
Ａ／Ｄコンバータ５，６のデジタル値の出力信号を引き
算することにより、ほとんどなくすことができる。な
お、本実施形態では、ＭＯＳ型トランジスタを例に説明
したが、バイポーラ型トランジスタを用いて信号処理回
路を構成してもよい。
【００３８】また、本実施形態では、２つの抵抗の比の
相対精度に、出力電圧が依存しないため、非常に高い同
相信号除去比（ＣＭＲＲ）が得られるという利点があ
る。さらに、図１に示す信号増幅回路は、増幅素子数を
少なくすることができ、信号処理回路の生産コストを低
減することができる。
相対精度に、出力電圧が依存しないため、非常に高い同
相信号除去比（ＣＭＲＲ）が得られるという利点があ
る。さらに、図１に示す信号増幅回路は、増幅素子数を
少なくすることができ、信号処理回路の生産コストを低
減することができる。
【００３９】（実施形態２）図４（ａ）、図４（ｂ）
は、実施形態１において説明した信号処理回路を搭載し
たＸ線撮像装置の模式的構成図及び模式的断面図であ
る。まず、Ｘ線撮像装置の構成について説明する。光電
変換素子とトランジスタは、ａ−Ｓｉセンサ基板６０１
１内に複数個形成されている。そして、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６０１０が接続されている。
は、実施形態１において説明した信号処理回路を搭載し
たＸ線撮像装置の模式的構成図及び模式的断面図であ
る。まず、Ｘ線撮像装置の構成について説明する。光電
変換素子とトランジスタは、ａ−Ｓｉセンサ基板６０１
１内に複数個形成されている。そして、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６０１０が接続されている。
【００４０】フレキシブル回路基板６０１０の逆側は、
回路基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に接続されている。前記ａ
−Ｓｉセンサ基板６０１１の複数枚が、基台６０１２の
上に接着されている。また、大型の光電変換装置を構成
する基台６０１２の下には、処理回路６０１８内のメモ
リ６０１４をＸ線から保護するため鉛板６０１３が実装
されている。
回路基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に接続されている。前記ａ
−Ｓｉセンサ基板６０１１の複数枚が、基台６０１２の
上に接着されている。また、大型の光電変換装置を構成
する基台６０１２の下には、処理回路６０１８内のメモ
リ６０１４をＸ線から保護するため鉛板６０１３が実装
されている。
【００４１】ａ−Ｓｉセンサ基板６０１１上には、Ｘ線
を可視光に変換するための蛍光体６０３０、たとえば、
ＣｓＩが塗布または貼り付けられている。光電変換装置
を用いてＸ線を検出する。本実施形態では図４（ｂ）に
示されるように全体をカーボンファイバー製のケース６
０２０に収納している。
を可視光に変換するための蛍光体６０３０、たとえば、
ＣｓＩが塗布または貼り付けられている。光電変換装置
を用いてＸ線を検出する。本実施形態では図４（ｂ）に
示されるように全体をカーボンファイバー製のケース６
０２０に収納している。
【００４２】図５は、本実施形態のＸ線診断システムを
示す図である。Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６
０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を
透過し、蛍光体を上部に実装した光電変換装置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蛍光体
は発光し、これを光電変換して電気的情報を得る。
示す図である。Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６
０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を
透過し、蛍光体を上部に実装した光電変換装置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蛍光体
は発光し、これを光電変換して電気的情報を得る。
【００４３】この情報は、実施形態１で説明したような
信号処理回路によって信号処理され、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。
信号処理回路によって信号処理され、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。
【００４４】また、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
ク等の保存手段に保存することができ、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６
１００によりフィルム６１１０に記録することもでき
る。
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
ク等の保存手段に保存することができ、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６
１００によりフィルム６１１０に記録することもでき
る。
【００４５】なお、本実施形態では、光電変換装置を、
Ｘ線診断システムへ適用する場合について説明したが、
Ｘ線以外のα線、β線、γ線等の放射線を用いた非破壊
検査装置などの放射線撮像システムにも適用することが
できる。
Ｘ線診断システムへ適用する場合について説明したが、
Ｘ線以外のα線、β線、γ線等の放射線を用いた非破壊
検査装置などの放射線撮像システムにも適用することが
できる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、第１の
信号と第２の信号との差信号を、各々変換手段のダイナ
ミックレンジの上限値及び下限値を第１の増幅回路、第
２の増幅回路に印可することにより、その上限値、下限
値をそれぞれの基準電位として増幅して、増幅された差
信号をアナログ信号からデジタル信号に変換手段によっ
て各々変換し、変更後の各々の出力信号の差をさらにと
る。
信号と第２の信号との差信号を、各々変換手段のダイナ
ミックレンジの上限値及び下限値を第１の増幅回路、第
２の増幅回路に印可することにより、その上限値、下限
値をそれぞれの基準電位として増幅して、増幅された差
信号をアナログ信号からデジタル信号に変換手段によっ
て各々変換し、変更後の各々の出力信号の差をさらにと
る。
【００４７】したがって、ランダムノイズの発生源を減
らすことにより、ランダムノイズ等を低減することがで
き、またスイッチングノイズの影響を非常に小さくする
ことができる。
らすことにより、ランダムノイズ等を低減することがで
き、またスイッチングノイズの影響を非常に小さくする
ことができる。
【図１】本発明の実施形態の信号処理回路の回路図であ
る．
る．
【図２】図１の出力端子９の出力電圧を示す図である。
【図３】図１の出力端子８の出力電圧を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２のＸ線撮像装置の模式的構
成図及び模式的断面図である。
成図及び模式的断面図である。
【図５】図４のＸ線撮像装置を用いたＸ線診断システム
を示す図である。
を示す図である。
【図６】従来技術の信号処理回路の回路図である。
【図７】図６のバッファアンプ及び引き算アンプの回路
図である。
図である。
１ 電源端子
２ ＧＮＤ端子
３，４ 電圧入力端子
５，６ Ａ／Ｄコンバータ
７ 引き算器
８，９ 出力端子
１０ 差動入力電圧源
４１，４２ バッファアンプ
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の信号と第２の信号との差分出力を
行う第１の差分手段と、前記第１の差分手段の一方の出
力信号を一方の入力端子に入力し増幅する第１の増幅手
段と、前記第１の差分手段の他方の出力信号を一方の入
力端子に入力し増幅する第２の増幅手段と、前記第１の
増幅手段からのアナログ信号をデジタル信号に変換する
第１の変換手段と、前記第２の増幅手段からのアナログ
信号をデジタル信号に変換する第２の変換手段と、前記
第１及び第２の変換手段からの信号の差分出力を行う第
２の差分手段とを有し、前記第１の増幅手段のもう一方の入力端子に前記第１の
変換手段のダイナミックレンジの下限値が、前記第２の
増幅手段のもう一方の入力端子に前記第２の変換手段の
ダイナミックレンジの上限値がそれぞれ入力され、 前記第１の増幅手段は、前記第１の変換手段のダイナミ
ックレンジの下限値を基準とした信号を出力し、前記第
２の増幅手段は、前記第２の変換手段のダイナミックレ
ンジの上限値を基準とした信号を出力することを特徴と
する信号処理回路。 - 【請求項２】 前記第１の増幅手段は、前記第１の信号
を一方の入力端子から入力し、前記下限値に対応する前
記電圧をもう一方の入力端子から入力する電流帰還増幅
回路であり、 前記第２の増幅手段は、前記第２の信号を一方の入力端
子から入力し、前記上限値に対応する前記電圧をもう一
方の入力端子から入力する電流帰還増幅回路であること
を特徴とする請求項１に記載の信号処理回路。 - 【請求項３】 前記第１の差分手段は、一対のトランジ
スタから構成され、前記一対のトランジスタは、それぞ
れの制御電極端子に前記第１の信号及び前記第２の信号
が印加され、それぞれの第１の主電極端子は抵抗を介し
て接続され、かつ、バイアス源が接続され、一方のトラ
ンジスタの第２の主電極端子がカレントミラー回路を介
して前記第１の増幅手段に、他方のトランジスタの第２
の主電極端子がカレントミラー回路を介して前記第２の
増幅手段にそれぞれ接続されていることを特徴とする請
求項１に記載の信号処理回路。 - 【請求項４】 前記第１の信号は、黒レベル信号と光信
号とからなる信号であり、前記第２の信号は、前記黒レ
ベル信号であることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の信号処理回路。 - 【請求項５】 第１の信号と第２の信号との差分出力を
行う第１の差分手段の一方の出力信号を第１の増幅手段
の一方の入力端子に入力して増幅し、前記第１の差分手
段の他方の出力信号を第２の増幅手段の一方の入力端子
に入力して増幅し、前記第１の増幅手段からのアナログ
信号を第１の変換手段でデジタル信号に変換し、前記第
２の増幅手段からのアナログ信号を第２の変換手段でデ
ジタル信号に変換し、前記第１及び第２の変換手段から
の信号を第２の差分手段で差分出力を行う信号処理回路
の駆動方法であって、前記第１の増幅手段のもう一方の入力端子に前記第１の
変換手段のダイナミックレンジの下限値を、前記第２の
増幅手段のもう一方の入力端子に前記第２の変換手段の
ダイナミックレンジの上限値をそれぞれ入力し、 前記第１の増幅手段は、前記第１の変換手段のダイナミ
ックレンジの下限値を基準とした信号を出力し、前記第
２の増幅手段は、前記第２の変換手段のダイナミックレ
ンジの上限値を基準とした信号を出力することを特徴と
する信号処理回路の駆動方法。 - 【請求項６】 前記第１の増幅手段は、前記第１の信号
を一方の入力端子から入力し、前記下限値に対応する前
記電圧をもう一方の入力端子から入力する電流帰還増幅
回路であり、 前記第２の増幅手段は、前記第２の信号を一方の入力端
子から入力し、前記上限値に対応する前記電圧をもう一
方の入力端子から入力する電流帰還増幅回路であること
を特徴とする請求項５に記載の信号処理回路の駆動方
法。 - 【請求項７】 前記第１の信号は、黒レベル信号と光信
号とからなる信号であり、前記第２の信号は、前記黒レ
ベル信号であることを特徴とする請求項５又は６に記載
の信号処理回路の駆動方法。 - 【請求項８】 入力された放射線を光に変換する蛍光体
を備える光電変換装置と、 前記光電変換装置からの信号を処理する請求項１〜４の
いずれか１項に記載の信号処理回路と、 前記信号処理回路からの信号を記録するための記録手段
と、 前記信号処理回路からの信号を表示するための表示手段
と、 前記信号処理回路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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13865499A JP3478760B2 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 信号処理回路及びそれの駆動方法並びに放射線撮像システム |
| US09/572,794 US6465789B1 (en) | 1999-05-19 | 2000-05-17 | Signal processing apparatus |
| EP00304199A EP1054561A1 (en) | 1999-05-19 | 2000-05-18 | Signal processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13865499A JP3478760B2 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 信号処理回路及びそれの駆動方法並びに放射線撮像システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332550A JP2000332550A (ja) | 2000-11-30 |
| JP3478760B2 true JP3478760B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=15227039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13865499A Expired - Fee Related JP3478760B2 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 信号処理回路及びそれの駆動方法並びに放射線撮像システム |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6465789B1 (ja) |
| EP (1) | EP1054561A1 (ja) |
| JP (1) | JP3478760B2 (ja) |
Cited By (1)
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| CN104345327A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-02-11 | 中国科学院微电子研究所 | 辐射探测电路 |
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| CN1324320C (zh) * | 2004-04-07 | 2007-07-04 | 威盛电子股份有限公司 | 多组直流信号转换数字信号装置 |
| JP4702147B2 (ja) * | 2006-04-04 | 2011-06-15 | 株式会社島津製作所 | 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 |
| JPWO2011161988A1 (ja) * | 2010-06-23 | 2013-08-19 | コニカミノルタ株式会社 | 放射線画像撮影装置 |
| DE112021006202T5 (de) * | 2021-02-01 | 2023-09-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Sensorschaltung und elektronische Vorrichtung |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2779411B2 (ja) | 1985-03-01 | 1998-07-23 | キヤノン株式会社 | スイツチング装置 |
| JPH0453539A (ja) | 1990-06-20 | 1992-02-21 | Toshiba Corp | Ｘ線画像撮像装置 |
| JP2845699B2 (ja) * | 1992-11-30 | 1999-01-13 | 三菱電機株式会社 | 増幅回路 |
| NO930164L (no) * | 1993-01-18 | 1994-07-19 | Integrert Detektor Og Elektron | Elektronisk strålingsavbildningssystem |
| US5515103A (en) | 1993-09-30 | 1996-05-07 | Sanyo Electric Co. | Image signal processing apparatus integrated on single semiconductor substrate |
| US5835045A (en) * | 1994-10-28 | 1998-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor device, and operating device, signal converter, and signal processing system using the semiconductor device. |
| US5515004A (en) * | 1995-01-30 | 1996-05-07 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for precision gain control for amplified signals |
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| JP3177187B2 (ja) * | 1997-05-14 | 2001-06-18 | 株式会社東芝 | 補正装置と補正方法と画像読取装置と画像形成装置 |
| SG68676A1 (en) * | 1997-08-15 | 1999-11-16 | Texas Instruments Inc | Current comparator and method therefor |
-
1999
- 1999-05-19 JP JP13865499A patent/JP3478760B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-05-17 US US09/572,794 patent/US6465789B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-05-18 EP EP00304199A patent/EP1054561A1/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104345327A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-02-11 | 中国科学院微电子研究所 | 辐射探测电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JP2000332550A (ja) | 2000-11-30 |
| US6465789B1 (en) | 2002-10-15 |
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