JP4080222B2 - 電荷検出回路およびｌｓｉ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射する電磁波を電荷に変換し、これを順次読み出し画像データを出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、放射線の二次元画像検出器として、Ｘ線を感知して電荷（電子−正孔）を発生する半導体センサを二次元状に配置し、これらのセンサにそれぞれ電気スイッチを設けて、各行毎に電気スイッチを順次オンにして各列毎にセンサの電荷を読み出す画像センサが知られている。
【０００３】
上記画像センサの構成を図１に基づいて説明する。この画像センサ４８は、一般的な２次元行列構造の画像検出器であり、硝子基板５０の上に、光電変換層５４およびバイアス電極５２が形成されている構成である。
【０００４】
光電変換層５４は、例えば非晶質セレン（以下ａ−Ｓｅとする）などで形成されている。さらに、バイアス電極５２は、Ｘ線（電磁波）を透過する金属膜、例えば金の薄膜で形成されている。硝子基板５０の光電変換層５４側の面には、行列状に配置された画素２２…、行方向と平行に延びる走査線（行）１０…、および列方向と平行に延びるデータ線（列）１２…が形成されている。各画素２２は、画素電極５６、蓄積容量１７、スイッチ素子１８から構成される。そして、各走査線１０は走査駆動器（ゲートドライバー）１４に接続されており、データ線１２は読み取り回路１６に接続されている。
【０００５】
画素電極５６はスイッチ素子１８を介してデータ線１２に接続されている。さらに、スイッチ素子１８のスイッチング動作は走査駆動器１４から走査線１０を介して、電圧が供給されることにより行われる。従って、スイッチ素子１８が、一般的に用いられるＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）の場合、ＴＦＴのソースは画素電極５６に、ドレインはデータ線１２に、ゲートは走査線１０にそれぞれ接続されることになる。なお、以下の構成ではスイッチ素子１８としてＴＦＴが用いられているものとして説明する。
【０００６】
つぎに、画像センサ４８の断面構造を図２に基づいて説明する。図２は、図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。画像センサ４８には、硝子基板５０の上に走査線１０および補助電極６０が設けられており、さらにその上に絶縁膜５８、画素電極５６およびデータ線１２、光電変換層５４、バイアス電極５２が積層されている。このうち、補助電極６０は、絶縁膜５８を介して画素電極５６と対向する位置に設けられており、画素電極５６との間で蓄積容量１７を構成している。この補助電極６０は、全画素２２…において共通の基準電源（Ｖref）となるように配線されている。また、バイアス電極５２は、画素電極５６に対して高電圧（例えば数千ボルト）を印加できるようになっている。
【０００７】
このような画像センサ４８において、Ｘ線光子６８がバイアス電極５２側から光電変換層５４に入射すると、光電変換層５４は、バイアス電極５２を透過したＸ線光子６８から電子と正孔との対を発生させる。ここで、バイアス電極５２に正の電圧が印加されているときは、上記正孔が画素電極５６側に移動する。一方、バイアス電極５２に負の電圧が印加されているときは、上記電子が画素電極５６側に移動する。これにより、上記正孔または電子は、Ｘ線光子６８の入射位置に対応する位置にある画素電極５６に達する。さらに、画素電極５６に達した上記正孔または電子は、正または負の電荷（以下、信号電荷とする）として蓄積容量１７に保持される。なお、以下の説明では、特に断らない限りバイアス電極には負の電圧が印加されているものとして説明する。
【０００８】
ここで、走査駆動器１４が所定の一本の走査線１０にハイレベルの電圧を出力すると、その走査線１０に接続されている全てのＴＦＴ１８…がオン状態になる。そして、オン状態のＴＦＴ１８…の各蓄積容量１７…に保持されている信号電荷が、各ＴＦＴ１８…に対応するそれぞれのデータ線１２に流出する。さらに、データ線１２に流出した信号電荷は、データ線１２に接続された読み取り回路１６によってその電荷量が読み取られる。このように、走査駆動器１４が各走査線１０…に順次ハイレベルの電圧を出力し、読み取り回路１６が全ての画素電極５６に対応する信号電荷、すなわちデジタル信号を読み取る。このようにして、１枚のデジタル画像データの読み取りが行われる。
【０００９】
次に、画像センサ４８に用いられる読み取り回路１６について図３に基づいて説明する。図３は、信号電荷がデジタルデータとして出力されるまでの１入力対応の読み取り回路１６のブロック図である。読み取り回路１６は、電荷検出増幅器（Charge Sensitive Amplifier，以下ＣＳＡとする）２０、メインアンプ（以下、ＭＡとする）３０、サンプルホールド回路（以下、Ｓ／Ｈとする）４０、マルチプレクサ３００、アナログデジタル変換器（Analog-to-Digital Converter，以下ＡＤＣとする）４００、データラッチ回路（以下、ＤＬとする）５００がこの順で直列に接続される構成である。ここで、図３に示す読み取り回路１６は、多数集積されていて、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit,大規模集積回路）を構成している。
【００１０】
ここで、読み取り回路１６の読み取り動作について説明する。まず、ＣＳＡ２０が、データ線１２から入力した信号電荷を電位として読み取り、電圧を出力する。そして、ＣＳＡ２０から出力された電圧は、必要に応じてＭＡ３０で増幅され、Ｓ／Ｈ４０にてサンプリング（標本化）されると共にデータ電圧として保持される。保持されたデータ電圧は、マルチプレクサ３００を介してＡＤＣ４００に入力され、デジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、ＤＬ５００にて保持される。なお、マルチプレクサ３００は、１つのＡＤＣ４００に複数の入力端子を割り当てるために用いるものであり、読み取り回路１６の本質的な要素ではない。したがって、例えば各入力端子に１対１で対応してＡＤＣ４００を構成する場合、マルチプレクサ３００は不要である。
【００１１】
次に、ＣＳＡ２０の基本的な構造について、図４の回路図に基づいて説明する。ＣＳＡ２０は、信号電荷の電荷量を電位として読み取るための回路であり、演算増幅器２０ａ、帰還容量２０ｂ、リセットスイッチ２０ｃから構成される。演算増幅器２０ａの反転入力と出力とは帰還容量２０ｂを介して接続されており、負帰還回路を構成している。また、帰還容量２０ｂと並列にリセットスイッチ２０ｃが接続されており、帰還容量２０ｂに蓄積された電荷を放電してリセットすることができる。さらに、データ線１２は演算増幅器２０ａの反転入力に接続されている。また、演算増幅器２０ａの非反転入力はＧＮＤ（接地電位）に接続されている。なお、ここでは基準電源ＶrefをＧＮＤとしているが、特にＧＮＤに限定されるものではない。
【００１２】
さらに、ＣＳＡ２０の読み取り動作を図５および図６に基づいて説明する。
なお、図５は読み取り動作のタイミングチャートおよびＣＳＡ２０の出力電位を表すグラフであり、図６は１画素あたりのＴＦＴ１８、蓄積容量１７、ＣＳＡ２０の等価回路図である。
【００１３】
ここで、画素２２は、図６に示すように、第ｉ行目の走査線１０である走査線１０ｉおよび第ｊ列目のデータ線１２ｊに接続された画素であるものとする。すなわち、画素２２は、データ線１２ｊを介してＣＳＡ２０と接続されている。なお、Ｃｄｌは、データ線１２ｊの容量を表す。そして、図５におけるｇ（ｉ）は、走査線１０ｉがハイレベルとなるタイミングを表し、ＲｓｔはリセットスイッチＲｓｔがオンとなるタイミングを表す。
【００１４】
読み取り動作は、まずリセットスイッチ２０ｃがオンになることで開始される。これにより、それ以前の動作で帰還容量２０ｂに蓄積されていた電荷が放電され、ＣＳＡ２０の出力電位はＧＮＤとなる。したがって、ＣＳＡ２０はリセットされた状態となる。
【００１５】
この後、図５のｇ（ｉ）に示すように、走査駆動器１４から走査線１０ｉにハイレベルの電圧が出力され、これによりＴＦＴ１８がオンになる。ＴＦＴ１８がオンになると、蓄積容量１７に蓄積されていた信号電荷（−Ｑ）がデータ線１２ｊに流出する。そして、演算増幅器２０ａは、データ線に流出した全ての信号電荷（−Ｑ）が帰還容量２０ｂの入力側の電極（演算増幅器２０ａの反転入力と接続されている電極）に集まるように作動する。その結果、帰還容量２０ｂの出力側の電極（演算増幅器２０ａの出力と接続されている電極）には、等量で逆極性の電荷（＋Ｑ）が発生する。したがって、図５のＢ期間において、ＣＳＡ２０の出力には、信号電荷である＋Ｑを帰還容量２０ｂの容量値で割った電位が現れる。ＣＳＡ２０は、このようにして信号電荷量を電位として読み取り、信号電圧を出力することができる。
【００１６】
つぎに、ＭＡ３０の詳細について説明する。ＭＡ３０は、ＣＳＡ２０の出力電圧が小さい場合に、それ以降の回路が動作するのに十分な大きさの電圧範囲にまで、信号電圧を増幅するために設けられている。なお、一般的なＸ線撮影装置では静止画像撮影（撮影モード）が行われるが、この場合、照射Ｘ線の線量が十分に多い。したがって、画像センサ４８を上記Ｘ線撮影装置に用いた場合、検出される電荷量も多く、ＣＳＡ２０から十分大きな信号電圧が出力されるため、ＭＡ３０は必ずしも必要でない。しかし、動画像を得るための透視モードでは、秒単位から分単位の期間、Ｘ線を照射し続ける必要がある。したがって、透視モードでは、Ｘ線の総照射量を抑えるために撮影モードより２桁ほど弱いＸ線が用いられている。具体的には、撮影モードでは、放射線量が３０μＲ〜３ｍＲ程度のＸ線が照射されるが、透視モードでは、０．１μＲ〜１０μＲ程度のＸ線が照射される。これにより、透視モードでは撮影モードと比べて、検出される信号電荷量が極めて少なく、ＣＳＡ２０は十分量の信号電圧を出力することができない。そこで、上記Ｘ線撮影装置に用いられる画像センサ４８には、ＭＡ３０が必要となる。なお、図３ではＭＡ３０を１つのブロックで表しているが、必要な増幅率を得るために２段以上の構成を用いても構わない。
【００１７】
ここで、読み取り回路１６における、ＭＡ３０の典型的な回路構成例を図７に示す。この例において、ＭＡ３０は、１段の反転増幅器と容量Ｃ１・Ｃ２から構成されており、その増幅率Ｇは、Ｇ＝Ｃ１／Ｃ２となる。
【００１８】
つぎに、Ｓ／Ｈ４０について図８、図９に基づいて説明する。図８は読み取り回路１６におけるＣＳＡ２０、ＭＡ３０、Ｓ／Ｈ４０の回路構成を示した回路図であって、図９は、図８におけるＣＳＡ２０、ＭＡ３０、Ｓ／Ｈ４０の動作を示したタイミングチャートである。ここで、Ｓ／Ｈ４０はその制御信号ＳＨがハイレベルの出力の期間に、ＭＡの出力電圧を標本化する。そして、制御信号がつぎのハイレベルの出力になるまで、その標本化した電圧を保持して出力し続ける回路である。
【００１９】
まず、ＣＳＡ２０とＭＡ３０とのリセットスイッチＲｓｔ（初期化スイッチ）が同時にオンされる。その後ＣＳＡ２０のリセットスイッチＲｓｔを先にオフとして、次にＭＡ３０のリセットスイッチＲｓｔをオフとする。これでＣＳＡ２０とＭＡ３０とが共に初期化される。その後、ＣＳＡ２０は、入力する信号電荷を電位として読み取り、信号電圧を出力する。さらに、この信号電圧はＭＡ３０により増幅される。そして、Ｓ／Ｈ４０の制御信号ＳＨがハイ出力の期間に、ＭＡ３０の出力した信号電圧がＳ／Ｈ回路により標本化され、次に制御信号ＳＨがハイレベルの出力になるまで保持されることになる。その後、保持された信号電圧は、Ｓ／Ｈ４０の後段にあるＡＤＣ７によりデジタル信号（デジタル画像データ）へと変換される。
【００２０】
ところで、上記ＣＳＡ２０等を構成する読み取り回路１６は、各列毎に対応して設けられている。すなわち、複数の読み取り回路１６…が集積してＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit,大規模集積回路）を構成している。ここで、ＬＳＩを構成する各読み取り回路１６…には、入出力特性に若干のばらつきがある。したがって、上記読み取り回路１６…が集合したＬＳＩによって得られるデジタル画像データから良質な画像を再現するためには、上記読み取り回路１６…毎に入出力特性のばらつきを補正する必要がある。このばらつきの原因としては、ＣＳＡ２０やＭＡ３０を構成するオペアンプの特性のばらつき、コンデンサの容量のばらつきが挙げられる。上記オペアンプの特性やコンデンサの容量にばらつきがあれば、ＣＳＡ２０の出力やＭＡ３０の増幅率にばらつきが生じ、読み取り回路１６ごとの入出力特性にばらつきが生じる。
【００２１】
従来は、このばらつきを補正するため、テストモードで、画像センサ４８に実際にＸ線を照射して、デジタル画像データを得ることによって、各読み取り回路１６…の入出力特性のばらつきを検出していた。ここで、読み取り回路１６への入力電荷量がx〔ｅ-〕であるときに、読み取り回路１６の出力が最下位のビットを単位としてｙ〔ＬＳＢ〕になるとすると、ｙ＝ａｘ+ｂで表すことができる。ここで、ａ，ｂを求めるためには、Ｘ線の強度を変えて、２度測定すればよい。具体的には、Ｘ線を照射しない状態（ｘ＝０）と、センサ全面に均一かつ一定の線量でＸ線を照射した状態とで出力を測定することによりａ，ｂを求める。
【００２２】
つぎに、画像を再現する場合の最も基本的なばらつき補正の考え方を以下に説明する。例えば、ｎ列（ｎ＝１〜Ｎ）の読み取り回路１６のｂ値をｂnとすると、Ｘ線を照射しない状態（ｘ＝０）で読み取り動作を行って得られるｙ値は、１〜Ｎ列の読み取り回路１６…において、それぞれのｂnとなる。
【００２３】
また、傾きａnは、センサ全面に均一なＸ線（ｘ＝ｘcとする）を照射して、ｎ列目の読み取り回路１６…により、読み出し動作を行って得られる出力値（ｙcnとする）と、先に求めたｂnとから以下の演算により求めることができる。
【００２４】
【数１】
【００２５】
つぎに、以下に示す演算により、ａnおよびｂnの平均値（ａavとｂav）を求めることで、ｎ列の読み取り回路１６…における出力の平均特性を求めることができる。
【００２６】
【数２】
【００２７】
また、ｂnとｂavとの差（∇ｂnとする）および、ａavとａnとの比（αnとする）を求めることで読み取り回路１６ごと（端子ごと）の補正用データを決定することができる。すなわち、
【００２８】
【数３】
【００２９】
さらに、画像センサ４８において、実際に被写体を撮影した後に、上記補正用データを用いて、デジタル画像データを補正する演算式を以下に示す。ここで、ｎ列目の読み取り回路１６において、被写体を撮影して得られたデジタル画像データにおける最下位のビットをＹn（ｎ＝１〜Ｎ）として、補正後のデジタル画像データにおける最下位のビットをＹｈnとすると、
【００３０】
【数４】
【００３１】
このような補正を行うことで、各列に対応した読み取り回路１６ごとで、入出力特性のばらつきを補正することができ、良質な画像を得ることができる。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＬＳＩの特性は、周囲の温度等の使用環境や使用状況によって微妙に変化する。また、その特性は時間の経過と共に微妙に変化するものである。したがって、複数のＣＳＡ２０…から成るＬＳＩにあっては、なるべく頻繁に入出力特性を測定して補正用データを更新することが望ましい。ここで、補正用データを作成するにあたり、実際にＸ線を照射して読み取り回路１６の入出力特性を測定しなければならない従来の方法では、頻繁にＸ線を照射しなければならず、その作業に手間が生じていた。
【００３３】
また、従来の方法では、本来の使用目的以外の目的にＸ線を照射しなければならない。すなわち、被写体を撮影する目的以外で、人体に有害な放射線を無駄に放出することになるという不都合が生じていた。
【００３４】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、入射する電磁波を電荷に変換し、これを順次読み出し画像データを出力する画像センサに内蔵される電荷検出回路において、実際に電磁波を照射することなしに、入出力特性を測定できる電荷検出回路を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電荷検出手段は、上記の問題を解決するために、通常モードおよび試験モードを切り替える切り替え回路と、上記切り替え回路により、通常モード時には、入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力すると共に、試験モード時には、上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内における所定の第１試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力する検出回路とを備える。
【００３６】
上記構成によれば、切り替え回路により、電荷検出回路の通常の動作態様を示す通常モードと、電荷検出回路の入出力特性測定を行う試験モードとを切り替えることができる。すなわち、通常モード時において、検出回路は入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。一方、試験モード時において、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内の第１試験電圧に対応する電荷を検出して、これを電圧として出力することができる。
【００３７】
ここで、上記電荷検出回路内の第１試験電圧は、所定の電圧値であるので、試験モードにおいて、電荷検出回路の出力電圧を測定することにより電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。しかも、試験モードにおいて、検出回路は、電荷検出回路内の第１試験電圧に対応する電荷を検出して、これを電圧として出力しているので、電磁波を発生させることがなく簡単な手順で電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。これにより、電荷検出回路の入出力特性の試験を頻繁に（ことある毎に）行うことができるので、電荷検出回路の補正用データを頻繁に更新することができ、常に最適化した状態で回路を動作させることができる。
【００３８】
なお、上記電荷検出回路は、例えば電磁波を電荷として読み取る画像検出装置に用いられる。したがって、上記電荷検出回路を画像検出装置に用いる場合、より高精度の画像を再現することが可能となる。
【００３９】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第１スイッチが接続されると共に、第１試験電圧と検出回路との間に第２スイッチと第１コンデンサとが直列に接続されるように構成されていることを特徴とする。
【００４０】
上記構成によれば、第１スイッチを閉にすると共に第２スイッチを開にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第１スイッチを開にすると共に、第２スイッチを閉にすると、第１試験電源が、上記第１コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第１コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第１コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。
【００４１】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、第１コンデンサと第２スイッチとの接続点と、電荷検出回路の入力端子との間に第３スイッチが接続されると共に、上記入力端子から第２試験電圧を印加できるように構成されていることを特徴とする。
【００４２】
上記構成によれば、第１スイッチおよび第２スイッチを開にすると共に第３スイッチを閉にすることで、上記入力端子が第１コンデンサを介して検出回路と接続される。さらに、上記入力端子から第２試験電圧を印加することができるので、第２試験電圧に対応する電圧が電荷として第１コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第１コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。すなわち、電荷検出回路内の第１試験電圧とは別個に、電荷検出回路の外部電源としての第２試験電圧を印加することができ、検出回路は第２試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。これにより、第２試験電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができる。
【００４３】
さらに、上記構成によれば、上記入力端子と検出回路との間でコンデンサの挿入および削除ができるので、動作試験モードにおいては、電荷検出回路に対する電荷供給のために、従来の電荷供給回路を上記入力端子に接続する手間を省くことができ、上記入力端子に電圧を印加するだけで、効率よく電荷検出回路の動作確認試験を行うことができる。なお、上記切り替え回路は、試験モードと動作試験モードとで、第１コンデンサを共用している構成である。
【００４４】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、第１コンデンサと電荷検出回路との間に第４スイッチが接続されるように構成されていてもよい。
【００４５】
上記構成によれば、通常モード時において、第４スイッチを開にすることで、第２スイッチを開にする必要がなくなる。また、試験モード時および上記入力端子から第２試験電圧を印加する場合は、第４スイッチを閉にすることで、第１コンデンサに充電した電荷を検出回路に読み取らせることができる。
【００４６】
ここで、通常モード時において、第２スイッチを閉にすることで、第１コンデンサが浮いた状態になるのを防止することができ、雑音電荷の発生を防止することができる。
【００４７】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第５スイッチが接続されると共に、上記第５スイッチと上記検出回路との接続点と、第１試験電圧との間に、第６スイッチと第２コンデンサとが直列に接続されるように構成されていてもよい。
【００４８】
上記構成によれば、第５スイッチを閉にすると共に第６スイッチを開にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第５スイッチを開にすると共に、第６スイッチを閉にすると、第１試験電圧が、第２コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第２コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第２コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。
【００４９】
本発明の電荷検出回路は、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第７スイッチが接続されていると共に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが直列に接続され、上記第７スイッチと上記検出回路との接続点と、第１試験電圧との間に第４コンデンサと第１０スイッチとが直列に接続されるように構成されていてもよい。
【００５０】
上記構成によれば、第８スイッチおよび第１０スイッチを開にすると共に第７スイッチを閉にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第７スイッチおよび第８スイッチを開にすると共に、第１０スイッチを閉にすると、第１試験電圧が、第４コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第４コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第４コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。
【００５１】
さらに、第８スイッチおよび第９スイッチを閉にし、第７スイッチおよび第１０スイッチを開にすると、上記入力端子が第３コンデンサを介して検出回路と接続される。さらに、上記入力端子から第２試験電圧を印加することができるので、第２試験電圧に対応する電圧が電荷として第３コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第３コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。すなわち、電荷検出回路内の第１試験電圧とは別個に、電荷検出回路の外部電源としての第２試験電圧を印加することができ、検出回路は、第２試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。これにより、第２試験電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができる。
【００５２】
さらに、上記構成によれば、上記入力端子と検出回路との間でコンデンサの挿入および削除ができるので、動作試験モードにおいては、電荷検出回路に対する電荷供給のために、従来の電荷供給回路を上記入力端子に接続する手間を省くことができ、上記入力端子に電圧を印加するだけで、効率よく電荷検出回路の動作確認試験を行うことができる。なお、上記切り替え回路は、試験モードと動作試験モードとで、互いに別々のコンデンサを切り替え回路に挿入する構成である。
【００５３】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、入射する電磁波を電荷に変換し、これを画像データとして出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路において、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入することにより、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【００５４】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入する状態（動作試験モード）とを切り替えることができる。
【００５５】
すなわち、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。
【００５６】
一方、動作試験モードでは、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入し、上記入力端子から電圧を印加することで第１コンデンサに電荷を蓄える。そして、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、印加された電圧を出力できる。ここで、印加した電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定し、上記電荷検出回路が正常に動作しているか否かを試験することができる。
【００５７】
さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入する状態にも切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第１コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、電荷検出回路内に備えられている第１コンデンサと画像検出器に備えられている電荷注入手段とを用いることにより、電磁波の照射や上記入力端子から電圧を印加することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。言い換えれば、画像検出器に備えられている電荷注入手段と、動作試験モードで用いられる第１のコンデンサとを上記入出力測定で利用することにより、電磁波を照射せずに簡単な手順で上記入出力測定を行うことができる。
【００５８】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段は電源であって、電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、上記電荷検出手段の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第３スイッチと第１コンデンサと第４スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第１スイッチが第１コンデンサと並列に接続され、第１コンデンサにおける第３スイッチと接続されている側の電極が、第２スイッチにより上記電源と接続されていると共に、第１１スイッチにより基準電源と接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【００５９】
上記構成によれば、第１スイッチをオン、第３スイッチ、第４スイッチはオフにすることで、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）を実現できる。
【００６０】
つぎに、第１スイッチ、第２スイッチ、第４スイッチをオフにして、第３スイッチをオンにすると、上記入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入（動作試験モード）するとともに、第１コンデンサに電荷を蓄積できる。さらに、第３スイッチをオフにすると共に、第４スイッチをオンにすることで、第１コンデンサに蓄積されている電荷を上記電荷検出手段に供給することが可能となる。
【００６１】
また、第１スイッチ、第３スイッチ、第１１スイッチをオフにして、第２スイッチ、第４スイッチをオンにすると、上記電荷検出手段と上記電源との間に第１コンデンサを挿入することになる。これにより、第１コンデンサにおける第３スイッチと接続されている側の電極（以下、左側電極とする）は、電源電位となる。ここで、上記電荷検出手段の入力部は基準電源に接続されているので、入力部の電位は基準電位となる。これに伴い、第１コンデンサにおける第４スイッチと接続されている側の電極（以下、右側電極とする）は、基準電位となる。これにより、第１コンデンサのいずれの電極においても、電源電位と基準電位との差に相当する電荷が蓄積される。
【００６２】
つぎに、第２スイッチをオフにしてから、第１１スイッチをオンにすると、第１コンデンサの左側電極は、電源と切断されると共に、基準電源に接続されるので、基準電位となる。ここで、第１コンデンサの右側電極の電位は基準電位であるので、第１コンデンサに蓄積されていた電荷は消滅する。これは、左側電極の電荷が基準電源に吸収されると共に、右側電極の電荷が上記電荷検出手段へ放出されるからである。これにより、第１コンデンサに蓄積されている電荷を上記電荷検出手段に供給することができる。このような切り替え動作を行うことにより、通常モードと動作試験モードとの切り替えおよび、上記電荷検出回路の入出力測定を容易に行うことができる。
【００６３】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、第１コンデンサは、並列に接続された複数のコンデンサの組み合わせであると共に、各コンデンサの容量は互いに異なり、切り替え手段は、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、少なくとも１つのコンデンサを選択的に挿入することにより、選択されたコンデンサに電荷を蓄える状態と、選択されたコンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出回路に供給する状態とを切り替えるように構成されていることを特徴とする。
【００６４】
上記構成によれば、各コンデンサがそれぞれ異なる容量であるので、切り替え手段により、異なる量の電荷を電荷注入手段に供給することができる。これにより、例えば、電荷検出回路の出力側に増幅器が設けられている場合、増幅器の倍率に合わせて適性量の電荷を供給することができる。
【００６５】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、入射する電磁波を電荷に変換し、これを画像データとして出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路において、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入することにより、第２コンデンサに電荷を蓄える状態と、第２コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を電荷検出回路の入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【００６６】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入する状態とを切り替えることができる。
【００６７】
すなわち、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。
【００６８】
さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入する状態に切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第２コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第２コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、電荷検出回路内に備えられている第２コンデンサと画像検出器に備えられる電荷注入手段を用いることにより、電磁波を照射することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。言い換えれば、電荷注入手段と第２のコンデンサとを利用することにより、電磁波を照射せず、簡単な手順で上記入出力測定を行うことができる。
【００６９】
なお、上記構成によれば、動作試験モードで用いられる第１コンデンサが備えられていないが、簡単な動作試験を行うことが可能である。すなわち、上記構成によれば、第１コンデンサが備えられていないため、所定量の電圧波形を入力できず、出力波形の歪み率等の詳細な動作確認をすることはできないものの、第２コンデンサから電荷検出手段に電荷を供給し、電荷検出手段が電圧を出力できれば、一応、回路が動作していることがわかるからである。
【００７０】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段が電源であって、上記電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、第２コンデンサにおける一方の電極は、上記入力端子および上記電荷検出手段の入力部に接続され、第２コンデンサにおける他方の電極が、第６スイッチにより電源に接続されると共に、第１２スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【００７１】
上記構成によれば、第６スイッチと第１２スイッチとをオフにすることで、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出回路に供給することができる（通常モード）。
【００７２】
そして、第６スイッチをオンにして、第１２スイッチをオフにすることで、上記電荷検出手段と上記電源との間に第１コンデンサを挿入することになる。これにより、第２コンデンサの他方の電極（以下、下側電極とする）の電位は電源電位となる。
【００７３】
さらに、電荷検出手段の入力部は、基準電源に接続されるので、基準電位となる。また、第２コンデンサの一方の電極（以下、上側電極とする）は、上記電荷検出手段の他方の入力部と接続されているので、上側電極の電位は基準電位になる。これにより、第２コンデンサのいずれの電極においても、電源電位と基準電位との差に相当する電荷が発生する。
【００７４】
つぎに、第６スイッチをオフにしてから、第１２スイッチをオンにすると、第２コンデンサの下側電極は、電源と切断されると同時に基準電源と接続されるので、基準電位となる。ここで、第２コンデンサの上側電極の電位は、基準電位であるので、第２コンデンサに蓄えられた電荷は消失になる。これは、第２コンデンサの下側電極の電荷が基準電源に吸収されるのと同時に、上側電極の電荷が上記電荷検出手段へ放出されるからである。すなわち、第２コンデンサから上記演算増幅器に電荷を供給することになる。
【００７５】
これにより、上記構成によれば、電磁波を発生させることなく、電荷検出回路に電荷を供給することができる。このような切り替え動作を行うことにより、上記演算増幅器の入出力測定を容易に行うことができる。
【００７６】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、入射する電磁波を電荷に変換し、これを画像データとして出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路において、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、第３コンデンサに電荷を蓄える状態と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、第４コンデンサを挿入することにより、第４コンデンサに電荷を蓄える状態と、第３コンデンサまたは第４コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【００７７】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入する状態（動作試験モード）とを切り替えることができる。
【００７８】
すなわち、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。
【００７９】
一方、動作試験モードでは、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入し、上記入力端子から電圧を印加することで第３コンデンサに電荷を蓄える。そして、第３コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出回路に供給することにより、電荷検出手段は、印加された電圧を出力できる。ここで、印加した電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定し、上記電荷検出回路が正常に動作しているか否かを試験することができる。
【００８０】
さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第４コンデンサを挿入する状態にも切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第４コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第４コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、画像検出器に備えられている電荷注入手段を用いることにより、電磁波の照射や上記入力端子から電圧を印加することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。ここで、上記構成によれば、動作試験用の第３コンデンサと、上記入出力測定用の第４コンデンサとを別々に構成しているので、各コンデンサをそれぞれの用途に応じて最適化することができる。
【００８１】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段が電源であって、上記演算増幅器の入力部が基準電源と接続され、上記演算増幅器の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第７スイッチが第３コンデンサと並列に接続され、第４コンデンサにおける一方の電極は、電荷検出回路の入力端子および電荷検出手段に接続され、第４コンデンサにおける他方の電極が、第１０スイッチにより上記電源に接続されると共に、第１３スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【００８２】
上記構成によれば、第７スイッチをオン、第８スイッチ、第９スイッチ、第１０スイッチ、第１３スイッチをオフにすることで、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）を実現できる。
【００８３】
つぎに、第７スイッチ、第９スイッチ、第１０スイッチ、第１３スイッチをオフにして、第８スイッチをオンにすると、上記入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入（動作試験モード）するとともに、第３コンデンサに電荷を蓄積できる。さらに、第８スイッチをオフにすると共に、第９スイッチをオンにすることで、第３コンデンサに蓄積されている電荷を上記電荷検出手段に供給することが可能となる。
【００８４】
そして、第１０スイッチをオンにして、第７スイッチ、第８スイッチ、第９スイッチ、第１３スイッチをオフにすることで、上記電荷検出手段と上記電源との間に第４コンデンサを挿入することになる。これにより第４コンデンサの他方の電極（以下、下側電極とする）の電位は電源電位となる。
【００８５】
さらに、電荷検出手段の入力部は、基準電源に接続されるので、基準電位となる。また、第４コンデンサの一方の電極（以下、上側電極とする）は、上記電荷検出手段の入力部と接続されているので、上側電極の電位は基準電位になる。これにより、第４コンデンサのいずれの電極においても、電源電位と基準電位との差に相当する電荷が発生する。
【００８６】
つぎに、第１０スイッチをオフにしてから、第１３スイッチをオンにすると、第４コンデンサの下側電極は、電源と切断されると同時に基準電源と接続されるので、基準電位となる。ここで、第４コンデンサの上側電極の電位は、基準電位であるので、第４コンデンサに蓄えられた電荷は消失になる。これは、第４コンデンサの下側電極の電荷が基準電源に吸収されるのと同時に、上側電極の電荷が上記電荷検出手段へ放出されるからである。すなわち、第４コンデンサから上記電荷検出手段に電荷を供給することになる。
【００８７】
これにより、上記構成によれば、電磁波を発生させることなく、電荷検出手段に電荷を供給することができる。このような切り替え動作を行うことにより、上記演算増幅器の入出力測定を容易に行うことができる。
【００８８】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源であることを特徴とする。
【００８９】
上記構成によれば、電荷検出回路を駆動するための電源を、前記入出力測定時の電荷注入手段として、そのまま利用できるので、別個独自の電源を設ける必要がない。したがって、余分な構成を付加する必要がない。
【００９０】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源とは別個独立に設けられた電源であることを特徴とする。
【００９１】
上記構成によれば、電荷検出回路を駆動する電源とは別個独自に設けられた電源を電荷注入手段として利用する。したがって、コンデンサの容量に応じて、前記入出力測定に必要とされる電荷量を供給できる電荷注入手段を設定することができる。
【００９２】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段から出力した電圧のうち一定割合の電圧を取り出すことができる分圧器が備えられていることを特徴とする。
【００９３】
上記構成によれば、分圧器により、電荷注入手段から出力した電圧のうち一定割合の電圧を取り出すことができる。したがって、コンデンサの容量に応じて、前記入出力測定に必要とされる電荷量を供給できる電荷注入手段を設定できる。
【００９４】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電磁波はＸ線であることを特徴とする。
【００９５】
上記構成によれば、Ｘ線を発生させることなく、電荷検出回路の入出力特性を測定することができる。したがって、被写体を撮影する目的以外で、人体に有害な放射線を無駄に放出するという不都合を解消することができる。
【００９６】
本発明のＬＳＩは、上記の問題を解決するために、上記記載の電荷検出回路が複数集積して構成されているＬＳＩであることを特徴とする。
【００９７】
ＬＳＩの特性は、周囲の温度等の使用環境や使用状況によって、微妙に変化する。したがって、電荷検出回路が複数集積したＬＳＩの場合、なるべく頻繁に入出力特性の測定を行い、頻繁に補正用データを作成しなおす必要がある。
【００９８】
ここで、上記構成によれば、電磁波を発生させることなく、上記切り替え手段による動作だけで、入出力特性の測定を行うことが可能なので、無駄な作業手間を省略できる。言い換えると、頻繁にＬＳＩの入出力特性の測定を行うことが容易になる。
【００９９】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１００】
本発明の実施の一形態に係る電荷検出回路は、例えば、Ｘ線撮像装置の画像センサ（画像検出器）が検出した電荷をデジタル画像データとして出力するための読み取り回路（画像処理用回路）に備えられている。具体的に、この電荷検出回路は、上記画像センサが検出した電荷を電位として読み出すことにより、信号電圧を出力するための回路である。ここで、画像センサおよび読み取り回路の概略構成については、従来技術の項で説明したので省略し、ここでは、電荷検出回路の具体的構成について説明する。
【０１０１】
図１０に示すように、本実施の形態に係る電荷検出回路１ａは、上記読み取り回路の入力端子の直近に備えられていて、試験回路（切り替え回路）２ａと電荷検出増幅器（Charge Sensitive Amplifier，以下ＣＳＡとする，電荷検出手段，検出回路）３ａと電源（電荷注入手段，第１試験電圧）Ｖccと基準電源Ｖrefとを備える。
【０１０２】
ここで、試験回路２ａは、上記読み取り回路について、動作試験（動作確認試験）を行うことのできる回路であり、コンデンサＣt１（第１コンデンサ）、スイッチ１（第１スイッチ，以下「スイッチをＳＷとする」）・ＳＷ２（第２スイッチ）・ＳＷ３（第３スイッチ）・ＳＷ４（第４スイッチ）・ＳＷ１１（第１１スイッチ）から構成される。この動作試験とは、上記読み取り回路が正常に動作するか否かを確認するための試験をいう。
【０１０３】
ＣＳＡ３ａは、信号電荷の電荷量を電位として読み取るための回路であり、演算増幅器４、帰還容量５、リセットスイッチ６から構成される。ここで、基準電源ＶrefをＧＮＤとするが、特にＧＮＤに限定されるものではない。また、電源Ｖccは、上記読み取り回路に負の電圧を供給するための電源である。
【０１０４】
演算増幅器４の反転入力端子と出力端子とは帰還容量５を介して接続されており、負帰還回路を構成している。また、帰還容量５と並列にリセットスイッチ６が接続されていて、帰還容量５に蓄積された電荷を放電してリセットすることができる。
【０１０５】
コンデンサＣt１の一方の電極（以下、右側電極とする）は、ＳＷ４により、演算増幅器４の反転入力端子および帰還容量５と接続されている。また、コンデンサＣt１の他方の電極（以下、左側電極とする）は、ＳＷ３により、電荷検出回路１ａの入力端子に接続される。さらに、コンデンサＣt１の左側電極とＳＷ３との接続点は、ＳＷ１１を介して基準電源に接続されていると共に、ＳＷ２を介して電源Ｖccに接続される。また、演算増幅器４および帰還容量５は、ＳＷ１により電荷検出回路１ａの入力端子と接続されている。
【０１０６】
つぎに、試験回路２ａおよびＣＳＡ３ａの動作について説明する。
【０１０７】
上記Ｘ線撮像装置を通常態様で使用する場合（被写体を撮影する場合）、すなわち、入射Ｘ線から発生する電荷を検出するときは、ＳＷ１を閉（オン）、ＳＷ３、ＳＷ４は開（オフ）にする。このようにすることにより、上記読み取り回路の入力端子から入力した信号電荷は、ＳＷ１を介して演算増幅器４の反転入力端子へ入力する。なお、ＳＷ２、ＳＷ１１は、開にしておくとコンデンサＣt１が浮いた状態になり外部からの影響を受けやすく、信号電荷入力時に雑音電荷を生じさせる場合がある。従って閉にしておくことが一般的に好ましい。
【０１０８】
さらに、上記読み取り回路について、動作確認試験を行う場合（動作試験モード）は、まず、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ１１を開にして、ＳＷ３を閉にする。つぎに、上記読み取り回路の入力端子に、上記読み取り回路の外部から電圧（第２試験電圧）を印加する。これにより、コンデンサＣt１に電荷を蓄積させることが可能となる。さらに、ＳＷ３を開、ＳＷ４を閉にすることで、コンデンサＣt１に蓄積されている電荷をＣＳＡ３ａに供給することが可能となる。すなわち、ＣＳＡ３ａが反転増幅回路として機能し、上記読み取り回路の入力端子から電圧を入力することによって、ＣＳＡ３ａに電荷を供給できる。
【０１０９】
つぎに、ＣＳＡ３ａは、このようにして供給された電荷から、信号電圧を出力することができる。さらに、出力された信号電圧は、上記読み取り回路内の図示しないサンプルホールド回路で標本化され、続いてアナログデジタル変換器でデジタルデータに変換される。ここで、上記出力された信号電圧の周波数とサンプルホールド回路の周期とを調整することで、アナログデジタル変換器で変換されるデジタルデータを、電圧波形の再現可能な出力データ列とすることができる。そして、上記読み取り回路に入力した電圧波形と出力データ列から再現した電圧波形とを比較することにより、上記読み取り回路の動作が正常であるか否かを確認することができるとともに、増幅率、直線性、歪み率等の上記読み取り回路の各特性についても測定することができる。
【０１１０】
つぎに、本実施の形態の特徴点である入出力特性の測定（上記読み取り回路の入出力端子における増幅率の特性測定，試験モード）について説明する。この入出力特性の測定は以下のように行う。まず、ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ１１を開にして、ＳＷ２、ＳＷ４を閉にする。これにより、コンデンサＣt１の左側電極と電源Ｖccとが接続されるので、コンデンサＣt１の左側電極の電位はＶccとなる。
【０１１１】
一方、ＣＳＡ３ａにおける演算増幅器４の非反転入力端子は、基準電源Ｖrefに接続されるので、上記非反転入力端子に基準電位Ｖrefが印加される。さらに、仮想短絡の原理により演算増幅器４の反転入力端子の入力も基準電位Ｖrefとなる。したがって、コンデンサＣt１の右側電極の電位は基準電位Ｖrefになる。ここで、右側電極には、＋Ｑｔ＝（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。一方、左側電極には、−Ｑｔ＝−（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。
【０１１２】
つぎに、ＳＷ２を開にしてからＳＷ１１を閉にすると、左側電極は電源Ｖccと切断されると同時に基準電源Ｖrefと接続されるので、左側電極の電位は基準電位Ｖrefとなる。ここで、右側電極の電位は基準電位Ｖrefであるので、コンデンサＣt１に充電されていた電荷は０になる。これは、左側電極の電荷が基準電源Ｖrefに吸収される（あるいは、＋Ｑｔの電荷が基準電源Ｖrefから左側電極へ注入される）のと同時に、右側電極の電荷がＣＳＡ３ａの帰還容量５へ集められる。すなわち、電荷検出回路１ａは、＋Ｑｔ［Ｃ］の電荷をＣＳＡ３ａへ注入する回路として動作することがわかる。
【０１１３】
したがって、電源Ｖccから試験回路２ａを介してＣＳＡ３ａへ電荷を供給することができるので、上記読み取り回路の入出力特性を測定することが可能になる。これにより、本実施の形態の電荷検出回路１ａを用いた上記読み取り回路をＸ線撮像装置に用いた場合、実際にＸ線を照射したり、上記読み取り回路の入力端子から電圧を印加しなくても、ＣＳＡ３ａに電荷を供給して、読み取り回路の入出力特性を測定することが可能となる。そのため、頻繁に補正用データを更新することができるため、従来に比べてより最適化した状態でＸ線撮像装置を作動でき、より高精度の画像を再現することが可能となる。
【０１１４】
また、通常、上記読み取り回路は、画像センサにおいてマトリクス状に配列された画素の各列ごとに設けられていて、複数の読み取り回路が多数集積してＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit,大規模集積回路）を構成している。ここで、ＬＳＩの特性は、周囲の温度等の使用環境や使用状況によって微妙に変化する。また、その特性は経時的に変化しうる。したがって、ＬＳＩにあっては、なるべく頻繁に入出力特性を測定して補正用データを更新することが望ましい。ここで、本実施の形態に係る電荷検出回路１ａを用いた読み取り回路では、頻繁に補正用データを作成する場合であっても、Ｘ線を照射する必要がないので、作業の簡略化が可能となる。
【０１１５】
なお、上記した電荷検出回路１ａでは、ＳＷ２を介して接続する電源として、上記読み取り回路を駆動する正負両電源のうち負電源Ｖccを用いたものであるが、正電源Ｖdd（電荷注入手段，第１試験電圧）であっても構わない。ＳＷ４を介して接続する電源として正電源Ｖddを用いた場合の電荷検出回路１ｂを図１１に示す。この場合、電荷検出回路１は、−Ｑｔ［Ｃ］の電荷をＣＳＡ３ｂへ注入する回路として動作する。
【０１１６】
また、上記読み取り回路が正電源Ｖddと負電源Ｖccとで駆動する場合に限られず、上記読み取り回路が単電源駆動の場合であっても本実施の形態の電荷検出回路を構成することは可能である。この場合の電荷検出回路１ｃを図１２に示す。同図においては、上記読み取り回路を正電源Ｖddの単電源駆動とする一方、基準電源Ｖrefとして、ＧＮＤと正電源Ｖddとの間の電位を供給するように構成したものである。すなわち、図１２に示す電荷検出回路１ｃにおいては、基準電源ＶrefはＧＮＤでない。また、この場合、基準電源ＶrefとしてＶdd／２の電圧電位を出力するものが用いられる場合が多い。なお、この場合の電荷検出回路１ｃは、図１０の電荷検出回路１ａとほぼ同様の構成であるが、負電源Ｖccは用いられず、ＳＷ２を介してコンデンサＣt１とＧＮＤ（電荷注入手段，第１試験電圧）とが接続されている。また、この場合の電荷検出回路１は、ＳＷ２、ＳＷ４を閉にすると、コンデンサＣt１の右側電極には、＋Ｑｔ＝Ｖref×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。一方、左側電極には、−Ｑｔ＝−Ｖref×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。
【０１１７】
さらに、電荷検出回路は、例えば、図１３に示す電荷検出回路１ｄのように変形することも可能である。図１０の電荷検出回路１ａでは、ＳＷ３とコンデンサＣt１との間に電源Ｖccおよび基準電源Ｖrefが接続されているが、図１３の電荷検出回路１ｄでは、ＳＷ１４と電荷検出回路１ｄの入力端子との間に電源Ｖccおよび基準電源Ｖrefが接続され、電源Ｖccと演算増幅器４との間に、ＳＷ１７、ＳＷ１４、コンデンサＣt５、ＳＷ１５が直列に接続されている構成である。なお、この回路により入出力特性の測定を行う場合の動作は、以下の通りである。
【０１１８】
まず、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１７を閉にして、ＳＷ１６、ＳＷ１８を開にする。これにより、コンデンサＣt５の左側電極と電源Ｖccとが接続されるので、左側電極の電位はＶccとなる。
【０１１９】
一方、ＣＳＡ３ｄにおける演算増幅器４の非反転入力端子は、基準電源Ｖrefに接続されるので、上記非反転入力端子に基準電位Ｖrefが印加される。さらに、仮想短絡の原理により演算増幅器４の反転入力端子の入力も基準電位Ｖrefとなる。したがって、コンデンサＣt５の右側電極の電位は基準電位Ｖrefになる。そして、右側電極には、Ｑｔ＝（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。一方、左側電極には、−Ｑｔ＝−（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。
【０１２０】
つぎに、ＳＷ１７を開にしてから、ＳＷ１８を閉にすると、左側電極は電源Ｖccから切断されると同時に基準電源Ｖrefと接続されるので、左側電極の電位は基準電位Ｖrefとなる。ここで、コンデンサＣt１の右側電極の電位は基準電位Ｖrefであるので、コンデンサＣt１に充電されていた電荷は０になる。これは、左側電極の電荷が基準電源Ｖrefに吸収される（あるいは、＋Ｑｔの電荷が基準電源Ｖrefから左側電極へ注入される）のと同時に、右側電極の電荷が、ＣＳＡ３ｄの帰還容量５に集められるからである。すなわち、電荷検出回路１ｄが、＋Ｑｔ［Ｃ］の電荷をＣＳＡ３ｄへ注入する回路として動作することがわかる。
【０１２１】
〔実施の形態２〕
本発明は、実施の形態１における電荷検出回路に限定されるものではなく、他の構成の電荷検出回路を用いることも可能である。そこで、本実施の形態では、実施の形態１における電荷検出回路以外の電荷検出回路について図１４、図１５に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分のみを説明し、実施の形態１で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１２２】
実施の形態１では、電荷検出回路は、前記読み取り回路を駆動するための電源Ｖccまたは電源Ｖddから電荷を電荷検出回路に取り込むように構成されたものである。しかし、本実施の形態の電荷検出回路１ｅは、図１４に示すように上記読み取り回路を駆動するための電源と別の電源Ｖq（電荷注入手段，第１試験電圧）を用いている。なお、電源としては上記読み取り回路の外部に別個独自の電源を設け、該電源から電荷を供給してもよく、読み取り回路内部において電源Ｖccまたは電源Ｖddから分圧回路（分圧器）等を用いて別個独自の電圧を発生させたものでもよい。
【０１２３】
ここで、分圧回路の例を図１５に示す。分圧回路７は、抵抗分圧８で基準電源Ｖrefと電源Ｖccとの間の電圧を分圧し、ボルテジフォロア接続の演算増幅器９を介して電荷検出回路１ｅに電荷を供給する。ここで、分圧回路７では、抵抗分圧８および演算増幅器９の作用により、電荷検出回路１ｅに印加する電圧を調整できる。これにより、電源Ｖqとしての分圧回路７は、上記読み取り回路の入力端子に応じた電圧を電荷検出回路１ｅに供給することができる。また、上述したように電源Ｖqとして上記読み取り回路の外部に独立の電源を設ける構成としてもよい。この場合、上記読み取り回路に電圧を供給するための電源とは、別個独立の電源を供給するので、注入される電荷量およびその正負の極性を調整した電荷を供給できる。
【０１２４】
なお、上記読み取り回路は、ＣＳＡ３ｅから出力した電圧をメインアンプで増幅される構成とすることも可能である。ここで、メインアンプの増幅率が高倍率のとき、メインアンプからの出力が飽和しない範囲で上記読み取り回路の入出力特性を測定する必要がある。この場合、図１４に示す電荷検出回路１ｅは、メインアンプの倍率に応じて最適な電荷を供給して測定の精度を向上させることができる。したがって、高倍率のメインアンプが用いられる上記読み取り回路において、メインアンプの出力が飽和しない範囲の電荷を供給するために電荷検出回路１ｅは、特に有効である。
【０１２５】
〔実施の形態３〕
本発明は、実施の形態１、２における電荷検出回路に限定されるものではなく、他の構成の電荷検出回路を用いることも可能である。そこで、本実施の形態では、実施の形態１、２における電荷検出回路以外の電荷検出回路について図１６に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１、２と異なる部分のみを説明し、実施の形態１、２で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１２６】
本実施の形態の電荷検出回路１ｆは、図１６に示すように、容量の異なる複数のコンデンサを並列に備えることにする。なお、図１６では、説明の便宜のため、２つのコンデンサを並列に備えた構成としているが、コンデンサの数は複数であればいくつでも構わない。
【０１２７】
図１６の電荷検出回路１ｆは、コンデンサＣt１a（第１コンデンサ）と並列にコンデンサＣt１ｂ（第１コンデンサ）とが設けられている。コンデンサＣt１aの左側電極（電荷検出回路の入力端子側の電極）は、ＳＷ１９、ＳＷ２５を介して基準電源Ｖrefに接続されていると共に、ＳＷ１９、ＳＷ２４を介して電源Ｖccに接続されている。また、コンデンサＣt１aの右側電極は、ＳＷ２０を介してＣＳＡ３ｆの演算増幅器４の反転入力端子と帰還容量５とに接続される。
【０１２８】
また、コンデンサＣt１bの左側電極（ＣＳＡ３側の電極）はＳＷ２１、ＳＷ２５を介して基準電源Ｖrefに接続されるとともに、ＳＷ２１、ＳＷ２４を介して電源Ｖccに接続されている。また、コンデンサＣt１bの右側電極は、ＳＷ２２を介してＣＳＡ３ｆの演算増幅器４の反転入力端子と帰還容量５とに接続される。なお、コンデンサＣt１aの容量はＣＳＡ３の帰還容量５（Ｃｆ）の２分の１（Ｃt1a＝Ｃｆ／２）とし、コンデンサＣt１bの容量は帰還容量５の１０分の１（Ｃt1b＝Ｃｆ／１０）とする。また、電荷検出回路１ｆの入力端子はＳＷ２３を介して演算増幅器４の反転入力端子４と帰還容量５とに接続されている。さらに、電荷検出回路１ｆの入力端子は、ＳＷ２１を介してコンデンサＣt１bの左側電極に接続されている。また、電荷検出回路１ｆの入力端子は、ＳＷ１９を介してコンデンサＣt１aの左側電極に接続されている。
【０１２９】
ここで、電荷検出回路１ｆについて入出力特性の測定をする場合の手順を説明する。まず、ＳＷ２４を閉にするとともに、ＳＷ１９またはＳＷ２１のいずれかを閉にすると、閉にしたスイッチ側のコンデンサＣt１aまたはコンデンサＣt１bの左側電極の電位はＶccとなる。一方、仮想短絡の原理により演算増幅器４の反転入力端子の電位は基準電位Ｖrefとなっているので、ＳＷ２０またはＳＷ２２のいずれかを閉にすると、閉にした側のコンデンサＣt１aまたはコンデンサＣt１bの右側電極の電位は基準電位Ｖrefとなる。
【０１３０】
つぎに、ＳＷ２５を開にしてから、ＳＷ２４を閉にすると、コンデンサＣt１aまたはコンデンサＣt１bのいずれか一方から、それぞれの容量に相当する電荷をＣＳＡ３ｆへ注入される。
【０１３１】
このように、電荷検出回路１ｆでは、ＳＷ２０とＳＷ２２およびＳＷ１９とＳＷ２１を選択的に作動させることで、容量の異なる電荷をＣＳＡ３ｆへ供給できる。すなわち、コンデンサＣt１bから電荷を供給する場合は、コンデンサＣt１aから電荷を供給するときの１／５の電荷を供給することが可能である。これにより、上記読み取り回路が、ＣＳＡ３ｆから出力した電圧をメインアンプで増幅させる構成としている場合、上記メインアンプの増幅率に適した電荷供給を選択的に行うことができる。なお、ここで挙げたコンデンサＣt１a、コンデンサＣt１b、帰還容量５の容量の比率は一例であり、メインアンプの増幅率やＳＷ２４に接続する電源Ｖcc、また上記読み取り回路の出力電圧範囲等により適宜決定すればよい。勿論、コンデンサの数を３以上にすることも可能である。また、コンデンサＣt１aとコンデンサＣt１bとを同時に使用することも可能である。（コンデンサＣt１aとコンデンサＣt１bとが並列接続の形になる）
〔実施の形態４〕
本発明は、実施の形態１〜３における電荷検出回路に限定されるものではなく、他の構成の電荷検出回路を用いることも可能である。そこで、本実施の形態では、実施の形態１〜３における電荷検出回路以外の電荷検出回路について図１７、図１８に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１〜３と異なる部分のみを説明し、実施の形態１〜３で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１３２】
本実施の形態の電荷検出回路１ｇは、図１７に示すように、演算増幅器４の反転入力端子および帰還容量５は、ＳＷ５（第５スイッチ）を介して、電荷検出回路回路１ｇの入力端子と接続されている。また、コンデンサＣt２（第２コンデンサ）の一方の電極（上側電極）が、ＳＷ５と演算増幅器４の反転入力端子とを結ぶ線路に接続されている。コンデンサＣt２の他方の電極（下側電極）は、ＳＷ１２（第１２スイッチ）を介して基準電源Ｖrefに接続されると共にＳＷ６（第６スイッチ）を介して電源に接続されている。
【０１３３】
電荷検出回路１ｇをこのような構成にすることで、動作試験用に回路を構成することなく、上記読み取り回路の入出力測定を行うことができると共に、簡単な動作試験を行うことも可能になる。以下、電荷検出回路１ｇを用いて、通常動作、入出力特性の測定および簡単な動作試験を行う手順を説明する。
【０１３４】
まず、通常動作を説明する。ＳＷ５を閉にしてＳＷ６、ＳＷ１２を開にすると、電荷検出回路１ｇの入力端子からの電荷をＣＳＡ３ｇが検出できる。
【０１３５】
つぎに、動作試験の態様を説明する。まず、ＳＷ６を閉にして、ＳＷ１２を開にすることで、コンデンサＣt２の下側電極がＳＷ６を介して電源Ｖccと接続される。これにより下側電極の電位は電源電位となる。
【０１３６】
さらに、演算増幅器４の非反転入力端子は基準電源Ｖrefに接続されているので、演算増幅器４の非反転入力端子には基準電位Ｖrefが印加される。ここで、仮想短絡の原理により演算増幅器４の反転入力端子も基準電位Ｖrefとなるので、コンデンサＣt２の上側電極の電位は基準電位Ｖrefになる。これにより、コンデンサＣt２のいずれの電極においても、電源電位Ｖccと基準電位Ｖrefとの差に相当する電荷が発生する。
【０１３７】
つぎに、ＳＷ６を開にしてからＳＷ１２を閉にすると、コンデンサＣt２の下側電極は、電源Ｖccと切断されると同時に基準電源Ｖrefと接続されるので、基準電位となる。ここで、コンデンサＣt２の上側電極の電位は、基準電位であるので、コンデンサＣt２に充電されていた電荷は０になる。これは、コンデンサＣt２の下側電極の電荷が基準電源Ｖrefに吸収されるのと同時に、上側電極の電荷がＣＳＡ３ｇへ放出されるからである。すなわち、本実施の形態の電荷検出回路１は、電磁波を発生させることなく、ＣＳＡ３ｇに電荷を供給することができる。
【０１３８】
したがって、上記読み取り回路に電荷検出回路１ｇを用いた場合、上記読み取り回路の入出力特定を測定できるだけでなく、動作試験用のコンデンサＣt１を用いずに回路が動作しているか否かの判断をも行うことができる。
【０１３９】
勿論、どちらかの出力が明らかに異常であれば、入出力特性を測定するまでもなく、該端子の回路は不良であると判断することができる。
【０１４０】
また、本実施の形態の電荷検出回路１ｇを用いた場合、動作試験（量産試験）時において歪み率等の詳細な情報を得ることはできないが、基本的に動作しているか否かは明確に判断できるため、ＬＳＩに求められる精度等の条件によっては有用な回路である。これにより、本実施の形態の電荷検出回路１ｇを用いて動作試験を行うことにより、動作試験のみに用いられるコンデンサを設ける必要がない。
【０１４１】
さらに、図１８に示す電荷検出回路１ｈのように、動作試験用のコンデンサＣt３（第３コンデンサ）と入出力特性の測定用のコンデンサＣt４（第４コンデンサ）とを独立とした構成としてもよい。この電荷検出回路１ｈの長所は、それぞれのコンデンサＣt３・Ｃt４の容量をそれぞれの目的に最適化しやすいことである。
【０１４２】
図１８に示す電荷検出回路１ｈは、前記読み取り回路の入力端子と演算増幅器４の反転入力端子との間に、ＳＷ７が接続されていると共に、ＳＷ８とコンデンサＣt４とＳＷ９とが直列に接続されている。また、ＳＷ７と演算増幅器４との接続点とＶccとの間にコンデンサＣt４とＳＷ１０とが直列に接続されている。また、コンデンサＣt４とＳＷ１０との接続点は、ＳＷ１３を介して基準電源Ｖrefに接続されている。さらに、演算増幅器４の非反転入力端子は、基準電位Ｖrefに接続されている。
【０１４３】
上記構成によれば、通常動作の場合、ＳＷ８およびＳＷ１０を開にすると共に、ＳＷ７を閉にすることで、電荷検出回路１ｈの入力端子と演算増幅器４の反転入力端子とが接続され、通常モード状態となり、ＣＳＡ３ｈは、入射Ｘ線から発生する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。
【０１４４】
つぎに、入出力の特性を測定する場合について説明する。まず、ＳＷ７およびＳＷ８を開にすると共に、ＳＷ１０を閉にすると、Ｖccが、コンデンサＣt４を介して演算増幅器４の非反転入力端子と接続される。一方、ＣＳＡ３ａにおける演算増幅器４の非反転入力端子は、基準電源Ｖrefに接続されるので、上記非反転入力端子に基準電位Ｖrefが印加される。これにより、実施の形態１で説明した仮想短絡の原理により、コンデンサＣt４におけるＶcc側の電極（左側電極）には、＋Ｑｔ＝（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生し、他方の電極（右側電極）には、−Ｑｔ＝−（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。つぎに、ＳＷ１０を開にしてからＳＷ１３を閉にすると、コンデンサＣt４の左側電極の電荷が基準電源Ｖrefに吸収される（あるいは、＋Ｑｔの電荷が基準電源Ｖrefから左側電極へ注入される）のと同時に、コンデンサＣt４の右側電極の電荷がＣＳＡ３ｈの帰還容量５へ集められる。すなわち、電荷検出回路１ｈは、＋Ｑｔ［Ｃ］の電荷をＣＳＡ３ｈへ注入する回路として動作することがわかる。したがって、電源Ｖccから試験回路２ｈを介してＣＳＡ３ｈへ電荷を供給することができるので、上記読み取り回路の入出力特性を測定することが可能になる。
【０１４５】
さらに、動作試験について説明する。まず、ＳＷ８およびＳＷ９を閉にし、ＳＷ７、ＳＷ１０およびＳＷ１３を開にすると、電荷検出回路１ｈの入力端子がコンデンサＣt３を介して演算増幅器４の反転入力端子と接続される。さらに、外部から電荷検出回路１ｈの入力端子に電圧（第２試験電圧）を印加することにより、上記電圧が電荷としてコンデンサＣt３に蓄積された後に、ＣＳＡ３ｈはコンデンサＣt３に蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。これにより、上記外部から印加した電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができる。
【０１４６】
なお、図１８では、コンデンサＣt４は、ＳＷ７と演算増幅器４との接続点に接続されているが、上記読み取り回路の入力端子とＳＷ７との接続点に接続されていても構わない。
【０１４７】
上述した記載によれば、本発明により、実際にＸ線を照射することなく電荷検出回路に電荷を供給して、回路の入出力特性を測定することが可能となる。そのため、本願回路を用いたＬＳＩをＸ線センサの信号読出しに用いた場合は、補正用データを取得するために実際にＸ線を照射する回数を大幅に少なくすることができる。また、逆に言えば、頻繁に補正用データを更新することができるため、従来に比べてより最適化した状態でシステムを動作させられて、より高精度の画像を再現することが可能となる。なお、上述した記載ではＸ線センサを前提に説明したが、本発明の特質は、電荷検出増幅器を用いたＬＳＩにおいて、電荷注入をＬＳＩ単独で行えることにあり、Ｘ線照射をせずに補正用データを得られるというのは、そこから派生して得られる効果である。従って、本発明自体は、Ｘ線センサに何ら制約されるものではない。
【０１４８】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、該ＬＳＩの入力端子と該入力端子に対応する電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子との間に第１コンデンサが直列に挿入される動作試験モードと、第１コンデンサの入力端子側電極を該ＬＳＩ内部の電源回路に接続することで第１コンデンサを充電し、しかる後に充電された電荷を該電荷検出増幅器に移動させる入出力試験モード（入出力特性の測定）とを備えた構成としてもよい。
【０１４９】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子と該反転入力端子に対応する該ＬＳＩの入力端子との間を切断する第１スイッチと、該入力端子と該反転入力端子との間に、第３スイッチによって一方の電極を該入力端子に接続され、第４スイッチによって他方の電極を該反転入力端子に接続される第１コンデンサと、第１コンデンサの一方の電極と該電荷検出回路の基準電源（該演算増幅器の非反転入力端子に供給される電圧源）とを接続する第１１スイッチと、第１コンデンサの第１電極を該基準電源以外の他の電圧源に接続する第２スイッチとを備えた構成としてもよい。
【０１５０】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子と該反転入力端子に対応する該ＬＳＩの入力端子との間を切断する第２３スイッチと、該入力端子と該反転入力端子との間に、第１９スイッチによって一方の電極を該入力端子に接続され、第２０スイッチによって他方の電極を該反転入力端子に接続されるコンデンサＣt１aと、該入力端子と該反転入力端子との間に、第２１スイッチによって一方の電極を該入力端子に接続され、第２２スイッチによって他方の電極を該反転入力端子に接続されるコンデンサＣt１bと、コンデンサＣt１aおよびＣt１bの一方の電極と該電荷検出回路の基準電源（該演算増幅器の非反転入力端子に供給される電圧源）とを接続する第２５スイッチと、コンデンサＣt１aおよびＣt１bの一方の電極を該基準電源以外の他の電圧源に接続する第２４スイッチとを備えた構成としてもよい。
【０１５１】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、該ＬＳＩの入力端子と該入力端子に対応する電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子との間に一方の電極が接続され、第２コンデンサの他方の電極を該ＬＳＩ内部の電源回路に接続することで該コンデンサを充電し、しかる後に該充電された電荷を該電荷検出増幅器に移動させる入出力試験モードを備えたことを特徴としてもよい。
【０１５２】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子と該反転入力端子に対応する該ＬＳＩの入力端子との間に一方の電極が接続された第２コンデンサを有し、第２コンデンサの他方の電極が第１２スイッチを介して該電荷検出回路の基準電源に接続されるとともに、第６スイッチを介して該基準電圧源以外の他の電圧源に接続される構成であってもよい。
【０１５３】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、該ＬＳＩの入力端子と該入力端子に対応する電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子との間に第３コンデンサが直列に挿入される動作試験モードと、一方の電極が該演算増幅器の反転入力端子に接続され、他方の電極に接続される電圧源を切り替えることでその充電状態を制御される第４コンデンサを有し、該第４コンデンサを充電し、しかる後に該充電された電荷を該電荷検出増幅器に移動させる入出力試験モードとを備えた構成としてもよい。
【０１５４】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子と該反転入力端子に対応する該ＬＳＩの入力端子との間を切断する第７スイッチと、該入力端子と該反転入力端子との間に、第８スイッチによって一方の電極を該入力端子に接続され、第９スイッチによって他方の電極を該反転入力端子に接続される第３コンデンサと、該入力端子と該第７スイッチとの間にその一方の電極が接続され、他方の電極を第１３スイッチによって該電荷検出回路の基準電源に接続され、また第１０スイッチによって該基準電源以外の電圧源に接続される構成であってもよい。
【０１５５】
最後に、上述した実施の形態１〜４は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【０１５６】
【発明の効果】
本発明の電荷検出手段は、以上のように、通常モードおよび試験モードを切り替える切り替え回路と、上記切り替え回路により、通常モード時には、入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力すると共に、試験モード時には、上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内における所定の第１試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力する検出回路とを備える。
【０１５７】
上記構成によれば、切り替え回路により、電荷検出回路の通常の動作態様を示す通常モードと、電荷検出回路の入出力特性測定を行う試験モードとを切り替えることができる。すなわち、通常モード時において、検出回路は入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。一方、試験モード時において、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内の第１試験電圧に対応する電荷を検出して、これを電圧として出力することができる。
【０１５８】
ここで、上記電荷検出回路内の第１試験電圧は、所定の電圧値であるので、試験モードにおいて、電荷検出回路の出力電圧を測定することにより電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。しかも、試験モードにおいて、検出回路は、電荷検出回路内の第１試験電圧に対応する電荷を検出して、これを電圧として出力しているので、電磁波を発生させることがなく簡単な手順で電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。これにより、電荷検出回路の入出力特性の試験を頻繁に（ことある毎に）行うことができるので、電荷検出回路の補正用データを頻繁に更新することができ、常に最適化した状態で回路を動作させることができるという効果を奏する。
【０１５９】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第１スイッチが接続されると共に、第１試験電圧と検出回路との間に第２スイッチと第１コンデンサとが直列に接続されるように構成されていることを特徴とする。
【０１６０】
上記構成によれば、第１スイッチを閉にすると共に第２スイッチを開にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第１スイッチを開にすると共に、第２スイッチを閉にすると、第１試験電源が、上記第１コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第１コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第１コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができるという効果を奏する。
【０１６１】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、第１コンデンサと第２スイッチとの接続点と、電荷検出回路の入力端子との間に第３スイッチが接続されると共に、上記入力端子から第２試験電圧を印加できるように構成されていることを特徴とする。
【０１６２】
上記構成によれば、第１スイッチおよび第２スイッチを開にすると共に第３スイッチを閉にすることで、上記入力端子が第１コンデンサを介して検出回路と接続される。さらに、上記入力端子から第２試験電圧を印加することができるので、第２試験電圧に対応する電圧が電荷として第１コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第１コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。すなわち、電荷検出回路内の第１試験電圧とは別個に、電荷検出回路の外部電源としての第２試験電圧を印加することができ、検出回路は第２試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。これにより、第２試験電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができるという効果を奏する。
【０１６３】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、第１コンデンサと電荷検出回路との間に第４スイッチが接続されるように構成されていてもよい。
【０１６４】
上記構成によれば、通常モード時において、第４スイッチを開にすることで、第２スイッチを開にする必要がなくなる。また、試験モード時および上記入力端子から第２試験電圧を印加する場合は、第４スイッチを閉にすることで、第１コンデンサに充電した電荷を検出回路に読み取らせることができる。
【０１６５】
ここで、通常モード時において、第２スイッチを閉にすることで、第１コンデンサが浮いた状態になるのを防止することができ、雑音電荷の発生を防止することができるという効果を奏する。
【０１６６】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第５スイッチが接続されると共に、上記第５スイッチと上記検出回路との接続点と、第１試験電圧との間に、第６スイッチと第２コンデンサとが直列に接続されるように構成されていてもよい。
【０１６７】
上記構成によれば、第５スイッチを閉にすると共に第６スイッチを開にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第５スイッチを開にすると共に、第６スイッチを閉にすると、第１試験電圧が、第２コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第２コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第２コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができるという効果を奏する。
【０１６８】
本発明の電荷検出回路は、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第７スイッチが接続されていると共に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが直列に接続され、上記第７スイッチと上記検出回路との接続点と、第１試験電圧との間に第４コンデンサと第１０スイッチとが直列に接続されるように構成されていてもよい。
【０１６９】
上記構成によれば、第８スイッチおよび第１０スイッチを開にすると共に第７スイッチを閉にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第７スイッチおよび第８スイッチを開にすると共に、第１０スイッチを閉にすると、第１試験電圧が、第４コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第４コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第４コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。
【０１７０】
さらに、第８スイッチおよび第９スイッチを閉にし、第７スイッチおよび第１０スイッチを開にすると、上記入力端子が第３コンデンサを介して検出回路と接続される。さらに、上記入力端子から第２試験電圧を印加することができるので、第２試験電圧に対応する電圧が電荷として第３コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第３コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。すなわち、電荷検出回路内の第１試験電圧とは別個に、電荷検出回路の外部電源としての第２試験電圧を印加することができ、検出回路は、第２試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。これにより、第２試験電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができるという効果を奏する。
【０１７１】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入することにより、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【０１７２】
上記構成によれば、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。一方、動作試験モードでは、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入し、上記入力端子から電圧を印加することで第１コンデンサに電荷を蓄える。そして、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、印加された電圧を出力できる。ここで、印加した電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定し、上記電荷検出回路が正常に動作しているか否かを試験することができる。
【０１７３】
さらに、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入する状態にも切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第１コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、電荷検出回路内に備えられている第１コンデンサと画像検出器に備えられている電荷注入手段とを用いることにより、電磁波の照射や上記入力端子から電圧を印加することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、画像検出器に備えられている電荷注入手段と、動作試験モードで用いられる第１のコンデンサとを上記入出力測定で利用することにより、電磁波を照射せずに簡単な手順で上記入出力測定を行うことができるという効果を奏する。
【０１７４】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段は電源であって、電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、上記電荷検出手段の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第３スイッチと第１コンデンサと第４スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第１スイッチが第１コンデンサと並列に接続され、第１コンデンサにおける第３スイッチと接続されている側の電極が、第２スイッチにより上記電源と接続されていると共に、第１１スイッチにより基準電源と接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【０１７５】
上記構成によれば、複数のスイッチを用いることにより、通常モードと動作試験モードとの切り替えおよび、上記電荷検出回路の入出力測定を容易に行うことができるという効果を奏する。
【０１７６】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、上記の構成に加えて、第１コンデンサは、並列に接続された複数のコンデンサの組み合わせであると共に、各コンデンサの容量は互いに異なり、切り替え手段は、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、少なくとも１つのコンデンサを選択的に挿入することにより、選択されたコンデンサに電荷を蓄える状態と、選択されたコンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出回路に供給する状態とを切り替えるように構成されていることを特徴とする。
【０１７７】
上記構成によれば、各コンデンサがそれぞれ異なる容量であるので、切り替え手段により、異なる量の電荷を電荷注入手段に供給することができる。これにより、例えば、電荷検出回路の出力側に増幅器が設けられている場合、増幅器の倍率に合わせて適性量の電荷を供給することができるという効果を奏する。
【０１７８】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入することにより、第２コンデンサに電荷を蓄える状態と、第２コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を電荷検出回路の入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【０１７９】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入する状態とを切り替えることができる。さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入する状態に切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第２コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第２コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、電荷検出回路内に備えられている第２コンデンサと画像検出器に備えられる電荷注入手段を用いることにより、電磁波を照射することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。言い換えれば、電荷注入手段と第２コンデンサとを利用することにより、電磁波を照射せず、簡単な手順で上記入出力測定を行うことができるという効果を奏する。
【０１８０】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、上記の構成に加えて、電荷注入手段が電源であって、上記電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、第２コンデンサにおける一方の電極は、上記入力端子および上記電荷検出手段の入力部に接続され、第２コンデンサにおける他方の電極が、第６スイッチにより電源に接続されると共に、第１２スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【０１８１】
上記構成によれば、複数のスイッチを用いることにより、通常モードと動作試験モードと上記電荷検出回路の入出力測定とを容易に実現できるという効果を奏する。
【０１８２】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、第３コンデンサに電荷を蓄える状態と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、第４コンデンサを挿入することにより、第４コンデンサに電荷を蓄える状態と、第３コンデンサまたは第４コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【０１８３】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入する状態（動作試験モード）とを切り替えることができる。すなわち、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。一方、動作試験モードでは、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入し、上記入力端子から電圧を印加することで第３コンデンサに電荷を蓄える。そして、第３コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出回路に供給することにより、電荷検出手段は、印加された電圧を出力できる。ここで、印加した電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定し、上記電荷検出回路が正常に動作しているか否かを試験することができる。
【０１８４】
さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第４コンデンサを挿入する状態にも切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第４コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第４コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、画像検出器に備えられている電荷注入手段を用いることにより、電磁波の照射や上記入力端子から電圧を印加することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。ここで、上記構成によれば、動作試験用の第３コンデンサと、上記入出力測定用の第４コンデンサとを別々に構成しているので、各コンデンサをそれぞれの用途に応じて最適化することができるという効果を奏する。
【０１８５】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段が電源であって、上記演算増幅器の入力部が基準電源と接続され、上記演算増幅器の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第７スイッチが第３コンデンサと並列に接続され、第４コンデンサにおける一方の電極は、電荷検出回路の入力端子および電荷検出手段に接続され、第４コンデンサにおける他方の電極が、第１０スイッチにより上記電源に接続されると共に、第１３スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【０１８６】
上記構成によれば、複数のスイッチを用いることにより、通常モードと動作試験モードとの切り替えおよび、上記電荷検出回路の入出力測定を容易に行うことができるという効果を奏する。
【０１８７】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源であることを特徴とする。
【０１８８】
上記構成によれば、電荷検出回路を駆動するための電源を、前記入出力測定時の電荷注入手段として、そのまま利用できるので、別個独自の電源を設ける必要がない。したがって、余分な構成を付加する必要がないという効果を奏する。
【０１８９】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源とは別個独立に設けられた電源であることを特徴とする。
【０１９０】
上記構成によれば、電荷検出回路を駆動する電源とは別個独自に設けられた電源を電荷注入手段として利用する。したがって、コンデンサの容量に応じて、前記入出力測定に必要とされる電荷量を供給できる電荷注入手段を設定することができるという効果を奏する。
【０１９１】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段から出力した電圧のうち一定割合の電圧を取り出すことができる分圧器が備えられていることを特徴とする。
【０１９２】
上記構成によれば、分圧器により、電荷注入手段から出力した電圧のうち一定割合の電圧を取り出すことができる。したがって、コンデンサの容量に応じて、前記入出力測定に必要とされる電荷量を供給できる電荷注入手段を設定できるという効果を奏する。
【０１９３】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電磁波はＸ線であることを特徴とする。
【０１９４】
上記構成によれば、Ｘ線を発生させることなく、電荷検出回路の入出力特性を測定することができる。したがって、被写体を撮影する目的以外で、人体に有害な放射線を無駄に放出するという不都合を解消することができるという効果を奏する。
【０１９５】
本発明のＬＳＩは、以上のように、上記記載の電荷検出回路が複数集積して構成されているＬＳＩであることを特徴とする。
【０１９６】
上記構成によれば、電磁波を発生させることなく、上記切り替え手段による動作だけで、入出力特性の測定を行うことが可能なので、無駄な作業手間を省略できる。言い換えると、頻繁にＬＳＩの入出力特性の測定を行うことが容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術における２次元行列構造の画像センサの分解図である。
【図２】上記画像センサにおけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】上記画像センサに内蔵される読み取り回路の構成を表したブロック図である。
【図４】上記読み取り回路に備えられる電荷検出増幅器の回路図である。
【図５】上記読み取り回路の動作を表したタイミングチャートである。
【図６】画素と上記電荷検出増幅器との関係を示した回路図である。
【図７】上記読み取り回路に備えられるメインアンプの回路図である。
【図８】上記電荷検出増幅器と上記メインアンプとの関係を示した回路図である。
【図９】上記電荷検出増幅器と上記メインアンプとサンプルホールド回路との動作の関係を示したタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の一形態に係る電荷検出回路を示した回路図である。
【図１１】正電源Ｖddを用いた場合における上記電荷検出回路の回路図である。
【図１２】読み取り回路の駆動電源が単電源である場合の上記電荷検出回路の回路図である。
【図１３】図１０の電荷検出回路の変形例を示した回路図である。
【図１４】読み取り回路の駆動電源から別個独立の電源を用いて電荷注入を行う場合の電荷検出回路の回路図である。
【図１５】上記別個独立の電圧源として用いられる変圧回路の回路図である。
【図１６】複数のコンデンサを並列に接続した場合の電荷検出回路の回路図である。
【図１７】動作試験用コンデンサを用いない電荷検出回路の回路図である。
【図１８】動作試験用のコンデンサと電荷注入用のコンデンサＣとを独立に備えた電荷検出回路の回路図である。
【符号の説明】
１ 電荷検出回路
２ 試験回路（切り替え回路）
３ 電荷検出増幅器（電荷検出手段，検出回路）
４ 演算増幅器
５ 帰還容量
６ リセットスイッチ
７ 分圧回路
８ 抵抗分圧
９ 演算増幅器
Ｃt１ コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃt１a コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃt１b コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃt２ コンデンサ（第２コンデンサ）
Ｃt３ コンデンサ（第３コンデンサ）
Ｃt４ コンデンサ（第４コンデンサ）
Ｃt５ コンデンサ（第５コンデンサ）
Ｖcc 電源（電荷注入手段,第１試験電圧）
Ｖdd 電源（電荷注入手段，第１試験電圧）
Ｖref 基準電源
ＳＷ１〜ＳＷ２５ スイッチ（切り替え手段，第１〜第２５スイッチ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射する電磁波を電荷に変換し、これを順次読み出し画像データを出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、放射線の二次元画像検出器として、Ｘ線を感知して電荷（電子−正孔）を発生する半導体センサを二次元状に配置し、これらのセンサにそれぞれ電気スイッチを設けて、各行毎に電気スイッチを順次オンにして各列毎にセンサの電荷を読み出す画像センサが知られている。
【０００３】
上記画像センサの構成を図１に基づいて説明する。この画像センサ４８は、一般的な２次元行列構造の画像検出器であり、硝子基板５０の上に、光電変換層５４およびバイアス電極５２が形成されている構成である。
【０００４】
光電変換層５４は、例えば非晶質セレン（以下ａ−Ｓｅとする）などで形成されている。さらに、バイアス電極５２は、Ｘ線（電磁波）を透過する金属膜、例えば金の薄膜で形成されている。硝子基板５０の光電変換層５４側の面には、行列状に配置された画素２２…、行方向と平行に延びる走査線（行）１０…、および列方向と平行に延びるデータ線（列）１２…が形成されている。各画素２２は、画素電極５６、蓄積容量１７、スイッチ素子１８から構成される。そして、各走査線１０は走査駆動器（ゲートドライバー）１４に接続されており、データ線１２は読み取り回路１６に接続されている。
【０００５】
画素電極５６はスイッチ素子１８を介してデータ線１２に接続されている。さらに、スイッチ素子１８のスイッチング動作は走査駆動器１４から走査線１０を介して、電圧が供給されることにより行われる。従って、スイッチ素子１８が、一般的に用いられるＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）の場合、ＴＦＴのソースは画素電極５６に、ドレインはデータ線１２に、ゲートは走査線１０にそれぞれ接続されることになる。なお、以下の構成ではスイッチ素子１８としてＴＦＴが用いられているものとして説明する。
【０００６】
つぎに、画像センサ４８の断面構造を図２に基づいて説明する。図２は、図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。画像センサ４８には、硝子基板５０の上に走査線１０および補助電極６０が設けられており、さらにその上に絶縁膜５８、画素電極５６およびデータ線１２、光電変換層５４、バイアス電極５２が積層されている。このうち、補助電極６０は、絶縁膜５８を介して画素電極５６と対向する位置に設けられており、画素電極５６との間で蓄積容量１７を構成している。この補助電極６０は、全画素２２…において共通の基準電源（Ｖref）となるように配線されている。また、バイアス電極５２は、画素電極５６に対して高電圧（例えば数千ボルト）を印加できるようになっている。
【０００７】
このような画像センサ４８において、Ｘ線光子６８がバイアス電極５２側から光電変換層５４に入射すると、光電変換層５４は、バイアス電極５２を透過したＸ線光子６８から電子と正孔との対を発生させる。ここで、バイアス電極５２に正の電圧が印加されているときは、上記正孔が画素電極５６側に移動する。一方、バイアス電極５２に負の電圧が印加されているときは、上記電子が画素電極５６側に移動する。これにより、上記正孔または電子は、Ｘ線光子６８の入射位置に対応する位置にある画素電極５６に達する。さらに、画素電極５６に達した上記正孔または電子は、正または負の電荷（以下、信号電荷とする）として蓄積容量１７に保持される。なお、以下の説明では、特に断らない限りバイアス電極には負の電圧が印加されているものとして説明する。
【０００８】
ここで、走査駆動器１４が所定の一本の走査線１０にハイレベルの電圧を出力すると、その走査線１０に接続されている全てのＴＦＴ１８…がオン状態になる。そして、オン状態のＴＦＴ１８…の各蓄積容量１７…に保持されている信号電荷が、各ＴＦＴ１８…に対応するそれぞれのデータ線１２に流出する。さらに、データ線１２に流出した信号電荷は、データ線１２に接続された読み取り回路１６によってその電荷量が読み取られる。このように、走査駆動器１４が各走査線１０…に順次ハイレベルの電圧を出力し、読み取り回路１６が全ての画素電極５６に対応する信号電荷、すなわちデジタル信号を読み取る。このようにして、１枚のデジタル画像データの読み取りが行われる。
【０００９】
次に、画像センサ４８に用いられる読み取り回路１６について図３に基づいて説明する。図３は、信号電荷がデジタルデータとして出力されるまでの１入力対応の読み取り回路１６のブロック図である。読み取り回路１６は、電荷検出増幅器（Charge Sensitive Amplifier，以下ＣＳＡとする）２０、メインアンプ（以下、ＭＡとする）３０、サンプルホールド回路（以下、Ｓ／Ｈとする）４０、マルチプレクサ３００、アナログデジタル変換器（Analog-to-Digital Converter，以下ＡＤＣとする）４００、データラッチ回路（以下、ＤＬとする）５００がこの順で直列に接続される構成である。ここで、図３に示す読み取り回路１６は、多数集積されていて、ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit,大規模集積回路）を構成している。
【００１０】
ここで、読み取り回路１６の読み取り動作について説明する。まず、ＣＳＡ２０が、データ線１２から入力した信号電荷を電位として読み取り、電圧を出力する。そして、ＣＳＡ２０から出力された電圧は、必要に応じてＭＡ３０で増幅され、Ｓ／Ｈ４０にてサンプリング（標本化）されると共にデータ電圧として保持される。保持されたデータ電圧は、マルチプレクサ３００を介してＡＤＣ４００に入力され、デジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、ＤＬ５００にて保持される。なお、マルチプレクサ３００は、１つのＡＤＣ４００に複数の入力端子を割り当てるために用いるものであり、読み取り回路１６の本質的な要素ではない。したがって、例えば各入力端子に１対１で対応してＡＤＣ４００を構成する場合、マルチプレクサ３００は不要である。
【００１１】
次に、ＣＳＡ２０の基本的な構造について、図４の回路図に基づいて説明する。ＣＳＡ２０は、信号電荷の電荷量を電位として読み取るための回路であり、演算増幅器２０ａ、帰還容量２０ｂ、リセットスイッチ２０ｃから構成される。演算増幅器２０ａの反転入力と出力とは帰還容量２０ｂを介して接続されており、負帰還回路を構成している。また、帰還容量２０ｂと並列にリセットスイッチ２０ｃが接続されており、帰還容量２０ｂに蓄積された電荷を放電してリセットすることができる。さらに、データ線１２は演算増幅器２０ａの反転入力に接続されている。また、演算増幅器２０ａの非反転入力はＧＮＤ（接地電位）に接続されている。なお、ここでは基準電源ＶrefをＧＮＤとしているが、特にＧＮＤに限定されるものではない。
【００１２】
さらに、ＣＳＡ２０の読み取り動作を図５および図６に基づいて説明する。
なお、図５は読み取り動作のタイミングチャートおよびＣＳＡ２０の出力電位を表すグラフであり、図６は１画素あたりのＴＦＴ１８、蓄積容量１７、ＣＳＡ２０の等価回路図である。
【００１３】
ここで、画素２２は、図６に示すように、第ｉ行目の走査線１０である走査線１０ｉおよび第ｊ列目のデータ線１２ｊに接続された画素であるものとする。すなわち、画素２２は、データ線１２ｊを介してＣＳＡ２０と接続されている。なお、Ｃｄｌは、データ線１２ｊの容量を表す。そして、図５におけるｇ（ｉ）は、走査線１０ｉがハイレベルとなるタイミングを表し、ＲｓｔはリセットスイッチＲｓｔがオンとなるタイミングを表す。
【００１４】
読み取り動作は、まずリセットスイッチ２０ｃがオンになることで開始される。これにより、それ以前の動作で帰還容量２０ｂに蓄積されていた電荷が放電され、ＣＳＡ２０の出力電位はＧＮＤとなる。したがって、ＣＳＡ２０はリセットされた状態となる。
【００１５】
この後、図５のｇ（ｉ）に示すように、走査駆動器１４から走査線１０ｉにハイレベルの電圧が出力され、これによりＴＦＴ１８がオンになる。ＴＦＴ１８がオンになると、蓄積容量１７に蓄積されていた信号電荷（−Ｑ）がデータ線１２ｊに流出する。そして、演算増幅器２０ａは、データ線に流出した全ての信号電荷（−Ｑ）が帰還容量２０ｂの入力側の電極（演算増幅器２０ａの反転入力と接続されている電極）に集まるように作動する。その結果、帰還容量２０ｂの出力側の電極（演算増幅器２０ａの出力と接続されている電極）には、等量で逆極性の電荷（＋Ｑ）が発生する。したがって、図５のＢ期間において、ＣＳＡ２０の出力には、信号電荷である＋Ｑを帰還容量２０ｂの容量値で割った電位が現れる。ＣＳＡ２０は、このようにして信号電荷量を電位として読み取り、信号電圧を出力することができる。
【００１６】
つぎに、ＭＡ３０の詳細について説明する。ＭＡ３０は、ＣＳＡ２０の出力電圧が小さい場合に、それ以降の回路が動作するのに十分な大きさの電圧範囲にまで、信号電圧を増幅するために設けられている。なお、一般的なＸ線撮影装置では静止画像撮影（撮影モード）が行われるが、この場合、照射Ｘ線の線量が十分に多い。したがって、画像センサ４８を上記Ｘ線撮影装置に用いた場合、検出される電荷量も多く、ＣＳＡ２０から十分大きな信号電圧が出力されるため、ＭＡ３０は必ずしも必要でない。しかし、動画像を得るための透視モードでは、秒単位から分単位の期間、Ｘ線を照射し続ける必要がある。したがって、透視モードでは、Ｘ線の総照射量を抑えるために撮影モードより２桁ほど弱いＸ線が用いられている。具体的には、撮影モードでは、放射線量が３０μＲ〜３ｍＲ程度のＸ線が照射されるが、透視モードでは、０．１μＲ〜１０μＲ程度のＸ線が照射される。これにより、透視モードでは撮影モードと比べて、検出される信号電荷量が極めて少なく、ＣＳＡ２０は十分量の信号電圧を出力することができない。そこで、上記Ｘ線撮影装置に用いられる画像センサ４８には、ＭＡ３０が必要となる。なお、図３ではＭＡ３０を１つのブロックで表しているが、必要な増幅率を得るために２段以上の構成を用いても構わない。
【００１７】
ここで、読み取り回路１６における、ＭＡ３０の典型的な回路構成例を図７に示す。この例において、ＭＡ３０は、１段の反転増幅器と容量Ｃ１・Ｃ２から構成されており、その増幅率Ｇは、Ｇ＝Ｃ１／Ｃ２となる。
【００１８】
つぎに、Ｓ／Ｈ４０について図８、図９に基づいて説明する。図８は読み取り回路１６におけるＣＳＡ２０、ＭＡ３０、Ｓ／Ｈ４０の回路構成を示した回路図であって、図９は、図８におけるＣＳＡ２０、ＭＡ３０、Ｓ／Ｈ４０の動作を示したタイミングチャートである。ここで、Ｓ／Ｈ４０はその制御信号ＳＨがハイレベルの出力の期間に、ＭＡの出力電圧を標本化する。そして、制御信号がつぎのハイレベルの出力になるまで、その標本化した電圧を保持して出力し続ける回路である。
【００１９】
まず、ＣＳＡ２０とＭＡ３０とのリセットスイッチＲｓｔ（初期化スイッチ）が同時にオンされる。その後ＣＳＡ２０のリセットスイッチＲｓｔを先にオフとして、次にＭＡ３０のリセットスイッチＲｓｔをオフとする。これでＣＳＡ２０とＭＡ３０とが共に初期化される。その後、ＣＳＡ２０は、入力する信号電荷を電位として読み取り、信号電圧を出力する。さらに、この信号電圧はＭＡ３０により増幅される。そして、Ｓ／Ｈ４０の制御信号ＳＨがハイ出力の期間に、ＭＡ３０の出力した信号電圧がＳ／Ｈ回路により標本化され、次に制御信号ＳＨがハイレベルの出力になるまで保持されることになる。その後、保持された信号電圧は、Ｓ／Ｈ４０の後段にあるＡＤＣ７によりデジタル信号（デジタル画像データ）へと変換される。
【００２０】
ところで、上記ＣＳＡ２０等を構成する読み取り回路１６は、各列毎に対応して設けられている。すなわち、複数の読み取り回路１６…が集積してＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit,大規模集積回路）を構成している。ここで、ＬＳＩを構成する各読み取り回路１６…には、入出力特性に若干のばらつきがある。したがって、上記読み取り回路１６…が集合したＬＳＩによって得られるデジタル画像データから良質な画像を再現するためには、上記読み取り回路１６…毎に入出力特性のばらつきを補正する必要がある。このばらつきの原因としては、ＣＳＡ２０やＭＡ３０を構成するオペアンプの特性のばらつき、コンデンサの容量のばらつきが挙げられる。上記オペアンプの特性やコンデンサの容量にばらつきがあれば、ＣＳＡ２０の出力やＭＡ３０の増幅率にばらつきが生じ、読み取り回路１６ごとの入出力特性にばらつきが生じる。
【００２１】
従来は、このばらつきを補正するため、テストモードで、画像センサ４８に実際にＸ線を照射して、デジタル画像データを得ることによって、各読み取り回路１６…の入出力特性のばらつきを検出していた。ここで、読み取り回路１６への入力電荷量がx〔ｅ-〕であるときに、読み取り回路１６の出力が最下位のビットを単位としてｙ〔ＬＳＢ〕になるとすると、ｙ＝ａｘ+ｂで表すことができる。ここで、ａ，ｂを求めるためには、Ｘ線の強度を変えて、２度測定すればよい。具体的には、Ｘ線を照射しない状態（ｘ＝０）と、センサ全面に均一かつ一定の線量でＸ線を照射した状態とで出力を測定することによりａ，ｂを求める。
【００２２】
つぎに、画像を再現する場合の最も基本的なばらつき補正の考え方を以下に説明する。例えば、ｎ列（ｎ＝１〜Ｎ）の読み取り回路１６のｂ値をｂnとすると、Ｘ線を照射しない状態（ｘ＝０）で読み取り動作を行って得られるｙ値は、１〜Ｎ列の読み取り回路１６…において、それぞれのｂnとなる。
【００２３】
また、傾きａnは、センサ全面に均一なＸ線（ｘ＝ｘcとする）を照射して、ｎ列目の読み取り回路１６…により、読み出し動作を行って得られる出力値（ｙcnとする）と、先に求めたｂnとから以下の演算により求めることができる。
【００２４】
【数１】
つぎに、以下に示す演算により、ａnおよびｂnの平均値（ａavとｂav）を求めることで、ｎ列の読み取り回路１６…における出力の平均特性を求めることができる。
【００２６】
【数２】
また、ｂnとｂavとの差（∇ｂnとする）および、ａavとａnとの比（αnとする）を求めることで読み取り回路１６ごと（端子ごと）の補正用データを決定することができる。すなわち、
【００２８】
【数３】
さらに、画像センサ４８において、実際に被写体を撮影した後に、上記補正用データを用いて、デジタル画像データを補正する演算式を以下に示す。ここで、ｎ列目の読み取り回路１６において、被写体を撮影して得られたデジタル画像データにおける最下位のビットをＹn（ｎ＝１〜Ｎ）として、補正後のデジタル画像データにおける最下位のビットをＹｈnとすると、
【００３０】
【数４】
このような補正を行うことで、各列に対応した読み取り回路１６ごとで、入出力特性のばらつきを補正することができ、良質な画像を得ることができる。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＬＳＩの特性は、周囲の温度等の使用環境や使用状況によって微妙に変化する。また、その特性は時間の経過と共に微妙に変化するものである。したがって、複数のＣＳＡ２０…から成るＬＳＩにあっては、なるべく頻繁に入出力特性を測定して補正用データを更新することが望ましい。ここで、補正用データを作成するにあたり、実際にＸ線を照射して読み取り回路１６の入出力特性を測定しなければならない従来の方法では、頻繁にＸ線を照射しなければならず、その作業に手間が生じていた。
【００３３】
また、従来の方法では、本来の使用目的以外の目的にＸ線を照射しなければならない。すなわち、被写体を撮影する目的以外で、人体に有害な放射線を無駄に放出することになるという不都合が生じていた。
【００３４】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、入射する電磁波を電荷に変換し、これを順次読み出し画像データを出力する画像センサに内蔵される電荷検出回路において、実際に電磁波を照射することなしに、入出力特性を測定できる電荷検出回路を提供することにある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電荷検出手段は、上記の問題を解決するために、通常モードおよび試験モードを切り替える切り替え回路と、上記切り替え回路により、通常モード時には、入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力すると共に、試験モード時には、上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内における所定の第１試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力する検出回路とを備える。
【００３６】
上記構成によれば、切り替え回路により、電荷検出回路の通常の動作態様を示す通常モードと、電荷検出回路の入出力特性測定を行う試験モードとを切り替えることができる。すなわち、通常モード時において、検出回路は入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。一方、試験モード時において、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内の第１試験電圧に対応する電荷を検出して、これを電圧として出力することができる。
【００３７】
ここで、上記電荷検出回路内の第１試験電圧は、所定の電圧値であるので、試験モードにおいて、電荷検出回路の出力電圧を測定することにより電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。しかも、試験モードにおいて、検出回路は、電荷検出回路内の第１試験電圧に対応する電荷を検出して、これを電圧として出力しているので、電磁波を発生させることがなく簡単な手順で電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。これにより、電荷検出回路の入出力特性の試験を頻繁に（ことある毎に）行うことができるので、電荷検出回路の補正用データを頻繁に更新することができ、常に最適化した状態で回路を動作させることができる。
【００３８】
なお、上記電荷検出回路は、例えば電磁波を電荷として読み取る画像検出装置に用いられる。したがって、上記電荷検出回路を画像検出装置に用いる場合、より高精度の画像を再現することが可能となる。
【００３９】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第１スイッチが接続されると共に、第１試験電圧と検出回路との間に第２スイッチと第１コンデンサとが直列に接続されるように構成されていることを特徴とする。
【００４０】
上記構成によれば、第１スイッチを閉にすると共に第２スイッチを開にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第１スイッチを開にすると共に、第２スイッチを閉にすると、第１試験電源が、上記第１コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第１コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第１コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。
【００４１】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、第１コンデンサと第２スイッチとの接続点と、電荷検出回路の入力端子との間に第３スイッチが接続されると共に、上記入力端子から第２試験電圧を印加できるように構成されていることを特徴とする。
【００４２】
上記構成によれば、第１スイッチおよび第２スイッチを開にすると共に第３スイッチを閉にすることで、上記入力端子が第１コンデンサを介して検出回路と接続される。さらに、上記入力端子から第２試験電圧を印加することができるので、第２試験電圧に対応する電圧が電荷として第１コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第１コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。すなわち、電荷検出回路内の第１試験電圧とは別個に、電荷検出回路の外部電源としての第２試験電圧を印加することができ、検出回路は第２試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。これにより、第２試験電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができる。
【００４３】
さらに、上記構成によれば、上記入力端子と検出回路との間でコンデンサの挿入および削除ができるので、動作試験モードにおいては、電荷検出回路に対する電荷供給のために、従来の電荷供給回路を上記入力端子に接続する手間を省くことができ、上記入力端子に電圧を印加するだけで、効率よく電荷検出回路の動作確認試験を行うことができる。なお、上記切り替え回路は、試験モードと動作試験モードとで、第１コンデンサを共用している構成である。
【００４４】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、第１コンデンサと電荷検出回路との間に第４スイッチが接続されるように構成されていてもよい。
【００４５】
上記構成によれば、通常モード時において、第４スイッチを開にすることで、第２スイッチを開にする必要がなくなる。また、試験モード時および上記入力端子から第２試験電圧を印加する場合は、第４スイッチを閉にすることで、第１コンデンサに充電した電荷を検出回路に読み取らせることができる。
【００４６】
ここで、通常モード時において、第２スイッチを閉にすることで、第１コンデンサが浮いた状態になるのを防止することができ、雑音電荷の発生を防止することができる。
【００４７】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第５スイッチが接続されると共に、上記第５スイッチと上記検出回路との接続点と、第１試験電圧との間に、第６スイッチと第２コンデンサとが直列に接続されるように構成されていてもよい。
【００４８】
上記構成によれば、第５スイッチを閉にすると共に第６スイッチを開にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第５スイッチを開にすると共に、第６スイッチを閉にすると、第１試験電圧が、第２コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第２コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第２コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。
【００４９】
本発明の電荷検出回路は、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第７スイッチが接続されていると共に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが直列に接続され、上記第７スイッチと上記検出回路との接続点と、第１試験電圧との間に第４コンデンサと第１０スイッチとが直列に接続されるように構成されていてもよい。
【００５０】
上記構成によれば、第８スイッチおよび第１０スイッチを開にすると共に第７スイッチを閉にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第７スイッチおよび第８スイッチを開にすると共に、第１０スイッチを閉にすると、第１試験電圧が、第４コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第４コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第４コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。
【００５１】
さらに、第８スイッチおよび第９スイッチを閉にし、第７スイッチおよび第１０スイッチを開にすると、上記入力端子が第３コンデンサを介して検出回路と接続される。さらに、上記入力端子から第２試験電圧を印加することができるので、第２試験電圧に対応する電圧が電荷として第３コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第３コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。すなわち、電荷検出回路内の第１試験電圧とは別個に、電荷検出回路の外部電源としての第２試験電圧を印加することができ、検出回路は、第２試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。これにより、第２試験電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができる。
【００５２】
さらに、上記構成によれば、上記入力端子と検出回路との間でコンデンサの挿入および削除ができるので、動作試験モードにおいては、電荷検出回路に対する電荷供給のために、従来の電荷供給回路を上記入力端子に接続する手間を省くことができ、上記入力端子に電圧を印加するだけで、効率よく電荷検出回路の動作確認試験を行うことができる。なお、上記切り替え回路は、試験モードと動作試験モードとで、互いに別々のコンデンサを切り替え回路に挿入する構成である。
【００５３】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、入射する電磁波を電荷に変換し、これを画像データとして出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路において、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入することにより、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【００５４】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入する状態（動作試験モード）とを切り替えることができる。
【００５５】
すなわち、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。
【００５６】
一方、動作試験モードでは、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入し、上記入力端子から電圧を印加することで第１コンデンサに電荷を蓄える。そして、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、印加された電圧を出力できる。ここで、印加した電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定し、上記電荷検出回路が正常に動作しているか否かを試験することができる。
【００５７】
さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入する状態にも切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第１コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、電荷検出回路内に備えられている第１コンデンサと画像検出器に備えられている電荷注入手段とを用いることにより、電磁波の照射や上記入力端子から電圧を印加することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。言い換えれば、画像検出器に備えられている電荷注入手段と、動作試験モードで用いられる第１のコンデンサとを上記入出力測定で利用することにより、電磁波を照射せずに簡単な手順で上記入出力測定を行うことができる。
【００５８】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段は電源であって、電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、上記電荷検出手段の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第３スイッチと第１コンデンサと第４スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第１スイッチが第１コンデンサと並列に接続され、第１コンデンサにおける第３スイッチと接続されている側の電極が、第２スイッチにより上記電源と接続されていると共に、第１１スイッチにより基準電源と接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【００５９】
上記構成によれば、第１スイッチをオン、第３スイッチ、第４スイッチはオフにすることで、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）を実現できる。
【００６０】
つぎに、第１スイッチ、第２スイッチ、第４スイッチをオフにして、第３スイッチをオンにすると、上記入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入（動作試験モード）するとともに、第１コンデンサに電荷を蓄積できる。さらに、第３スイッチをオフにすると共に、第４スイッチをオンにすることで、第１コンデンサに蓄積されている電荷を上記電荷検出手段に供給することが可能となる。
【００６１】
また、第１スイッチ、第３スイッチ、第１１スイッチをオフにして、第２スイッチ、第４スイッチをオンにすると、上記電荷検出手段と上記電源との間に第１コンデンサを挿入することになる。これにより、第１コンデンサにおける第３スイッチと接続されている側の電極（以下、左側電極とする）は、電源電位となる。ここで、上記電荷検出手段の入力部は基準電源に接続されているので、入力部の電位は基準電位となる。これに伴い、第１コンデンサにおける第４スイッチと接続されている側の電極（以下、右側電極とする）は、基準電位となる。これにより、第１コンデンサのいずれの電極においても、電源電位と基準電位との差に相当する電荷が蓄積される。
【００６２】
つぎに、第２スイッチをオフにしてから、第１１スイッチをオンにすると、第１コンデンサの左側電極は、電源と切断されると共に、基準電源に接続されるので、基準電位となる。ここで、第１コンデンサの右側電極の電位は基準電位であるので、第１コンデンサに蓄積されていた電荷は消滅する。これは、左側電極の電荷が基準電源に吸収されると共に、右側電極の電荷が上記電荷検出手段へ放出されるからである。これにより、第１コンデンサに蓄積されている電荷を上記電荷検出手段に供給することができる。このような切り替え動作を行うことにより、通常モードと動作試験モードとの切り替えおよび、上記電荷検出回路の入出力測定を容易に行うことができる。
【００６３】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、第１コンデンサは、並列に接続された複数のコンデンサの組み合わせであると共に、各コンデンサの容量は互いに異なり、切り替え手段は、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、少なくとも１つのコンデンサを選択的に挿入することにより、選択されたコンデンサに電荷を蓄える状態と、選択されたコンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出回路に供給する状態とを切り替えるように構成されていることを特徴とする。
【００６４】
上記構成によれば、各コンデンサがそれぞれ異なる容量であるので、切り替え手段により、異なる量の電荷を電荷注入手段に供給することができる。これにより、例えば、電荷検出回路の出力側に増幅器が設けられている場合、増幅器の倍率に合わせて適性量の電荷を供給することができる。
【００６５】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、入射する電磁波を電荷に変換し、これを画像データとして出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路において、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入することにより、第２コンデンサに電荷を蓄える状態と、第２コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を電荷検出回路の入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【００６６】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入する状態とを切り替えることができる。
【００６７】
すなわち、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。
【００６８】
さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入する状態に切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第２コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第２コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、電荷検出回路内に備えられている第２コンデンサと画像検出器に備えられる電荷注入手段を用いることにより、電磁波を照射することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。言い換えれば、電荷注入手段と第２のコンデンサとを利用することにより、電磁波を照射せず、簡単な手順で上記入出力測定を行うことができる。
【００６９】
なお、上記構成によれば、動作試験モードで用いられる第１コンデンサが備えられていないが、簡単な動作試験を行うことが可能である。すなわち、上記構成によれば、第１コンデンサが備えられていないため、所定量の電圧波形を入力できず、出力波形の歪み率等の詳細な動作確認をすることはできないものの、第２コンデンサから電荷検出手段に電荷を供給し、電荷検出手段が電圧を出力できれば、一応、回路が動作していることがわかるからである。
【００７０】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段が電源であって、上記電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、第２コンデンサにおける一方の電極は、上記入力端子および上記電荷検出手段の入力部に接続され、第２コンデンサにおける他方の電極が、第６スイッチにより電源に接続されると共に、第１２スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【００７１】
上記構成によれば、第６スイッチと第１２スイッチとをオフにすることで、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出回路に供給することができる（通常モード）。
【００７２】
そして、第６スイッチをオンにして、第１２スイッチをオフにすることで、上記電荷検出手段と上記電源との間に第１コンデンサを挿入することになる。これにより、第２コンデンサの他方の電極（以下、下側電極とする）の電位は電源電位となる。
【００７３】
さらに、電荷検出手段の入力部は、基準電源に接続されるので、基準電位となる。また、第２コンデンサの一方の電極（以下、上側電極とする）は、上記電荷検出手段の他方の入力部と接続されているので、上側電極の電位は基準電位になる。これにより、第２コンデンサのいずれの電極においても、電源電位と基準電位との差に相当する電荷が発生する。
【００７４】
つぎに、第６スイッチをオフにしてから、第１２スイッチをオンにすると、第２コンデンサの下側電極は、電源と切断されると同時に基準電源と接続されるので、基準電位となる。ここで、第２コンデンサの上側電極の電位は、基準電位であるので、第２コンデンサに蓄えられた電荷は消失になる。これは、第２コンデンサの下側電極の電荷が基準電源に吸収されるのと同時に、上側電極の電荷が上記電荷検出手段へ放出されるからである。すなわち、第２コンデンサから上記演算増幅器に電荷を供給することになる。
【００７５】
これにより、上記構成によれば、電磁波を発生させることなく、電荷検出回路に電荷を供給することができる。このような切り替え動作を行うことにより、上記演算増幅器の入出力測定を容易に行うことができる。
【００７６】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、入射する電磁波を電荷に変換し、これを画像データとして出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路において、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、第３コンデンサに電荷を蓄える状態と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、第４コンデンサを挿入することにより、第４コンデンサに電荷を蓄える状態と、第３コンデンサまたは第４コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【００７７】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入する状態（動作試験モード）とを切り替えることができる。
【００７８】
すなわち、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。
【００７９】
一方、動作試験モードでは、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入し、上記入力端子から電圧を印加することで第３コンデンサに電荷を蓄える。そして、第３コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出回路に供給することにより、電荷検出手段は、印加された電圧を出力できる。ここで、印加した電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定し、上記電荷検出回路が正常に動作しているか否かを試験することができる。
【００８０】
さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第４コンデンサを挿入する状態にも切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第４コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第４コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、画像検出器に備えられている電荷注入手段を用いることにより、電磁波の照射や上記入力端子から電圧を印加することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。ここで、上記構成によれば、動作試験用の第３コンデンサと、上記入出力測定用の第４コンデンサとを別々に構成しているので、各コンデンサをそれぞれの用途に応じて最適化することができる。
【００８１】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段が電源であって、上記演算増幅器の入力部が基準電源と接続され、上記演算増幅器の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第７スイッチが第３コンデンサと並列に接続され、第４コンデンサにおける一方の電極は、電荷検出回路の入力端子および電荷検出手段に接続され、第４コンデンサにおける他方の電極が、第１０スイッチにより上記電源に接続されると共に、第１３スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【００８２】
上記構成によれば、第７スイッチをオン、第８スイッチ、第９スイッチ、第１０スイッチ、第１３スイッチをオフにすることで、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）を実現できる。
【００８３】
つぎに、第７スイッチ、第９スイッチ、第１０スイッチ、第１３スイッチをオフにして、第８スイッチをオンにすると、上記入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入（動作試験モード）するとともに、第３コンデンサに電荷を蓄積できる。さらに、第８スイッチをオフにすると共に、第９スイッチをオンにすることで、第３コンデンサに蓄積されている電荷を上記電荷検出手段に供給することが可能となる。
【００８４】
そして、第１０スイッチをオンにして、第７スイッチ、第８スイッチ、第９スイッチ、第１３スイッチをオフにすることで、上記電荷検出手段と上記電源との間に第４コンデンサを挿入することになる。これにより第４コンデンサの他方の電極（以下、下側電極とする）の電位は電源電位となる。
【００８５】
さらに、電荷検出手段の入力部は、基準電源に接続されるので、基準電位となる。また、第４コンデンサの一方の電極（以下、上側電極とする）は、上記電荷検出手段の入力部と接続されているので、上側電極の電位は基準電位になる。これにより、第４コンデンサのいずれの電極においても、電源電位と基準電位との差に相当する電荷が発生する。
【００８６】
つぎに、第１０スイッチをオフにしてから、第１３スイッチをオンにすると、第４コンデンサの下側電極は、電源と切断されると同時に基準電源と接続されるので、基準電位となる。ここで、第４コンデンサの上側電極の電位は、基準電位であるので、第４コンデンサに蓄えられた電荷は消失になる。これは、第４コンデンサの下側電極の電荷が基準電源に吸収されるのと同時に、上側電極の電荷が上記電荷検出手段へ放出されるからである。すなわち、第４コンデンサから上記電荷検出手段に電荷を供給することになる。
【００８７】
これにより、上記構成によれば、電磁波を発生させることなく、電荷検出手段に電荷を供給することができる。このような切り替え動作を行うことにより、上記演算増幅器の入出力測定を容易に行うことができる。
【００８８】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源であることを特徴とする。
【００８９】
上記構成によれば、電荷検出回路を駆動するための電源を、前記入出力測定時の電荷注入手段として、そのまま利用できるので、別個独自の電源を設ける必要がない。したがって、余分な構成を付加する必要がない。
【００９０】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源とは別個独立に設けられた電源であることを特徴とする。
【００９１】
上記構成によれば、電荷検出回路を駆動する電源とは別個独自に設けられた電源を電荷注入手段として利用する。したがって、コンデンサの容量に応じて、前記入出力測定に必要とされる電荷量を供給できる電荷注入手段を設定することができる。
【００９２】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電荷注入手段から出力した電圧のうち一定割合の電圧を取り出すことができる分圧器が備えられていることを特徴とする。
【００９３】
上記構成によれば、分圧器により、電荷注入手段から出力した電圧のうち一定割合の電圧を取り出すことができる。したがって、コンデンサの容量に応じて、前記入出力測定に必要とされる電荷量を供給できる電荷注入手段を設定できる。
【００９４】
本発明の電荷検出回路は、上記の問題を解決するために、上記の構成に加えて、電磁波はＸ線であることを特徴とする。
【００９５】
上記構成によれば、Ｘ線を発生させることなく、電荷検出回路の入出力特性を測定することができる。したがって、被写体を撮影する目的以外で、人体に有害な放射線を無駄に放出するという不都合を解消することができる。
【００９６】
本発明のＬＳＩは、上記の問題を解決するために、上記記載の電荷検出回路が複数集積して構成されているＬＳＩであることを特徴とする。
【００９７】
ＬＳＩの特性は、周囲の温度等の使用環境や使用状況によって、微妙に変化する。したがって、電荷検出回路が複数集積したＬＳＩの場合、なるべく頻繁に入出力特性の測定を行い、頻繁に補正用データを作成しなおす必要がある。
【００９８】
ここで、上記構成によれば、電磁波を発生させることなく、上記切り替え手段による動作だけで、入出力特性の測定を行うことが可能なので、無駄な作業手間を省略できる。言い換えると、頻繁にＬＳＩの入出力特性の測定を行うことが容易になる。
【００９９】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【０１００】
本発明の実施の一形態に係る電荷検出回路は、例えば、Ｘ線撮像装置の画像センサ（画像検出器）が検出した電荷をデジタル画像データとして出力するための読み取り回路（画像処理用回路）に備えられている。具体的に、この電荷検出回路は、上記画像センサが検出した電荷を電位として読み出すことにより、信号電圧を出力するための回路である。ここで、画像センサおよび読み取り回路の概略構成については、従来技術の項で説明したので省略し、ここでは、電荷検出回路の具体的構成について説明する。
【０１０１】
図１０に示すように、本実施の形態に係る電荷検出回路１ａは、上記読み取り回路の入力端子の直近に備えられていて、試験回路（切り替え回路）２ａと電荷検出増幅器（Charge Sensitive Amplifier，以下ＣＳＡとする，電荷検出手段，検出回路）３ａと電源（電荷注入手段，第１試験電圧）Ｖccと基準電源Ｖrefとを備える。
【０１０２】
ここで、試験回路２ａは、上記読み取り回路について、動作試験（動作確認試験）を行うことのできる回路であり、コンデンサＣt１（第１コンデンサ）、スイッチ１（第１スイッチ，以下「スイッチをＳＷとする」）・ＳＷ２（第２スイッチ）・ＳＷ３（第３スイッチ）・ＳＷ４（第４スイッチ）・ＳＷ１１（第１１スイッチ）から構成される。この動作試験とは、上記読み取り回路が正常に動作するか否かを確認するための試験をいう。
【０１０３】
ＣＳＡ３ａは、信号電荷の電荷量を電位として読み取るための回路であり、演算増幅器４、帰還容量５、リセットスイッチ６から構成される。ここで、基準電源ＶrefをＧＮＤとするが、特にＧＮＤに限定されるものではない。また、電源Ｖccは、上記読み取り回路に負の電圧を供給するための電源である。
【０１０４】
演算増幅器４の反転入力端子と出力端子とは帰還容量５を介して接続されており、負帰還回路を構成している。また、帰還容量５と並列にリセットスイッチ６が接続されていて、帰還容量５に蓄積された電荷を放電してリセットすることができる。
【０１０５】
コンデンサＣt１の一方の電極（以下、右側電極とする）は、ＳＷ４により、演算増幅器４の反転入力端子および帰還容量５と接続されている。また、コンデンサＣt１の他方の電極（以下、左側電極とする）は、ＳＷ３により、電荷検出回路１ａの入力端子に接続される。さらに、コンデンサＣt１の左側電極とＳＷ３との接続点は、ＳＷ１１を介して基準電源に接続されていると共に、ＳＷ２を介して電源Ｖccに接続される。また、演算増幅器４および帰還容量５は、ＳＷ１により電荷検出回路１ａの入力端子と接続されている。
【０１０６】
つぎに、試験回路２ａおよびＣＳＡ３ａの動作について説明する。
【０１０７】
上記Ｘ線撮像装置を通常態様で使用する場合（被写体を撮影する場合）、すなわち、入射Ｘ線から発生する電荷を検出するときは、ＳＷ１を閉（オン）、ＳＷ３、ＳＷ４は開（オフ）にする。このようにすることにより、上記読み取り回路の入力端子から入力した信号電荷は、ＳＷ１を介して演算増幅器４の反転入力端子へ入力する。なお、ＳＷ２、ＳＷ１１は、開にしておくとコンデンサＣt１が浮いた状態になり外部からの影響を受けやすく、信号電荷入力時に雑音電荷を生じさせる場合がある。従って閉にしておくことが一般的に好ましい。
【０１０８】
さらに、上記読み取り回路について、動作確認試験を行う場合（動作試験モード）は、まず、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ１１を開にして、ＳＷ３を閉にする。つぎに、上記読み取り回路の入力端子に、上記読み取り回路の外部から電圧（第２試験電圧）を印加する。これにより、コンデンサＣt１に電荷を蓄積させることが可能となる。さらに、ＳＷ３を開、ＳＷ４を閉にすることで、コンデンサＣt１に蓄積されている電荷をＣＳＡ３ａに供給することが可能となる。すなわち、ＣＳＡ３ａが反転増幅回路として機能し、上記読み取り回路の入力端子から電圧を入力することによって、ＣＳＡ３ａに電荷を供給できる。
【０１０９】
つぎに、ＣＳＡ３ａは、このようにして供給された電荷から、信号電圧を出力することができる。さらに、出力された信号電圧は、上記読み取り回路内の図示しないサンプルホールド回路で標本化され、続いてアナログデジタル変換器でデジタルデータに変換される。ここで、上記出力された信号電圧の周波数とサンプルホールド回路の周期とを調整することで、アナログデジタル変換器で変換されるデジタルデータを、電圧波形の再現可能な出力データ列とすることができる。そして、上記読み取り回路に入力した電圧波形と出力データ列から再現した電圧波形とを比較することにより、上記読み取り回路の動作が正常であるか否かを確認することができるとともに、増幅率、直線性、歪み率等の上記読み取り回路の各特性についても測定することができる。
【０１１０】
つぎに、本実施の形態の特徴点である入出力特性の測定（上記読み取り回路の入出力端子における増幅率の特性測定，試験モード）について説明する。この入出力特性の測定は以下のように行う。まず、ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ１１を開にして、ＳＷ２、ＳＷ４を閉にする。これにより、コンデンサＣt１の左側電極と電源Ｖccとが接続されるので、コンデンサＣt１の左側電極の電位はＶccとなる。
【０１１１】
一方、ＣＳＡ３ａにおける演算増幅器４の非反転入力端子は、基準電源Ｖrefに接続されるので、上記非反転入力端子に基準電位Ｖrefが印加される。さらに、仮想短絡の原理により演算増幅器４の反転入力端子の入力も基準電位Ｖrefとなる。したがって、コンデンサＣt１の右側電極の電位は基準電位Ｖrefになる。ここで、右側電極には、＋Ｑｔ＝（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。一方、左側電極には、−Ｑｔ＝−（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。
【０１１２】
つぎに、ＳＷ２を開にしてからＳＷ１１を閉にすると、左側電極は電源Ｖccと切断されると同時に基準電源Ｖrefと接続されるので、左側電極の電位は基準電位Ｖrefとなる。ここで、右側電極の電位は基準電位Ｖrefであるので、コンデンサＣt１に充電されていた電荷は０になる。これは、左側電極の電荷が基準電源Ｖrefに吸収される（あるいは、＋Ｑｔの電荷が基準電源Ｖrefから左側電極へ注入される）のと同時に、右側電極の電荷がＣＳＡ３ａの帰還容量５へ集められる。すなわち、電荷検出回路１ａは、＋Ｑｔ［Ｃ］の電荷をＣＳＡ３ａへ注入する回路として動作することがわかる。
【０１１３】
したがって、電源Ｖccから試験回路２ａを介してＣＳＡ３ａへ電荷を供給することができるので、上記読み取り回路の入出力特性を測定することが可能になる。これにより、本実施の形態の電荷検出回路１ａを用いた上記読み取り回路をＸ線撮像装置に用いた場合、実際にＸ線を照射したり、上記読み取り回路の入力端子から電圧を印加しなくても、ＣＳＡ３ａに電荷を供給して、読み取り回路の入出力特性を測定することが可能となる。そのため、頻繁に補正用データを更新することができるため、従来に比べてより最適化した状態でＸ線撮像装置を作動でき、より高精度の画像を再現することが可能となる。
【０１１４】
また、通常、上記読み取り回路は、画像センサにおいてマトリクス状に配列された画素の各列ごとに設けられていて、複数の読み取り回路が多数集積してＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit,大規模集積回路）を構成している。ここで、ＬＳＩの特性は、周囲の温度等の使用環境や使用状況によって微妙に変化する。また、その特性は経時的に変化しうる。したがって、ＬＳＩにあっては、なるべく頻繁に入出力特性を測定して補正用データを更新することが望ましい。ここで、本実施の形態に係る電荷検出回路１ａを用いた読み取り回路では、頻繁に補正用データを作成する場合であっても、Ｘ線を照射する必要がないので、作業の簡略化が可能となる。
【０１１５】
なお、上記した電荷検出回路１ａでは、ＳＷ２を介して接続する電源として、上記読み取り回路を駆動する正負両電源のうち負電源Ｖccを用いたものであるが、正電源Ｖdd（電荷注入手段，第１試験電圧）であっても構わない。ＳＷ４を介して接続する電源として正電源Ｖddを用いた場合の電荷検出回路１ｂを図１１に示す。この場合、電荷検出回路１は、−Ｑｔ［Ｃ］の電荷をＣＳＡ３ｂへ注入する回路として動作する。
【０１１６】
また、上記読み取り回路が正電源Ｖddと負電源Ｖccとで駆動する場合に限られず、上記読み取り回路が単電源駆動の場合であっても本実施の形態の電荷検出回路を構成することは可能である。この場合の電荷検出回路１ｃを図１２に示す。同図においては、上記読み取り回路を正電源Ｖddの単電源駆動とする一方、基準電源Ｖrefとして、ＧＮＤと正電源Ｖddとの間の電位を供給するように構成したものである。すなわち、図１２に示す電荷検出回路１ｃにおいては、基準電源ＶrefはＧＮＤでない。また、この場合、基準電源ＶrefとしてＶdd／２の電圧電位を出力するものが用いられる場合が多い。なお、この場合の電荷検出回路１ｃは、図１０の電荷検出回路１ａとほぼ同様の構成であるが、負電源Ｖccは用いられず、ＳＷ２を介してコンデンサＣt１とＧＮＤ（電荷注入手段，第１試験電圧）とが接続されている。また、この場合の電荷検出回路１は、ＳＷ２、ＳＷ４を閉にすると、コンデンサＣt１の右側電極には、＋Ｑｔ＝Ｖref×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。一方、左側電極には、−Ｑｔ＝−Ｖref×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。
【０１１７】
さらに、電荷検出回路は、例えば、図１３に示す電荷検出回路１ｄのように変形することも可能である。図１０の電荷検出回路１ａでは、ＳＷ３とコンデンサＣt１との間に電源Ｖccおよび基準電源Ｖrefが接続されているが、図１３の電荷検出回路１ｄでは、ＳＷ１４と電荷検出回路１ｄの入力端子との間に電源Ｖccおよび基準電源Ｖrefが接続され、電源Ｖccと演算増幅器４との間に、ＳＷ１７、ＳＷ１４、コンデンサＣt５、ＳＷ１５が直列に接続されている構成である。なお、この回路により入出力特性の測定を行う場合の動作は、以下の通りである。
【０１１８】
まず、ＳＷ１４、ＳＷ１５、ＳＷ１７を閉にして、ＳＷ１６、ＳＷ１８を開にする。これにより、コンデンサＣt５の左側電極と電源Ｖccとが接続されるので、左側電極の電位はＶccとなる。
【０１１９】
一方、ＣＳＡ３ｄにおける演算増幅器４の非反転入力端子は、基準電源Ｖrefに接続されるので、上記非反転入力端子に基準電位Ｖrefが印加される。さらに、仮想短絡の原理により演算増幅器４の反転入力端子の入力も基準電位Ｖrefとなる。したがって、コンデンサＣt５の右側電極の電位は基準電位Ｖrefになる。そして、右側電極には、Ｑｔ＝（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。一方、左側電極には、−Ｑｔ＝−（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。
【０１２０】
つぎに、ＳＷ１７を開にしてから、ＳＷ１８を閉にすると、左側電極は電源Ｖccから切断されると同時に基準電源Ｖrefと接続されるので、左側電極の電位は基準電位Ｖrefとなる。ここで、コンデンサＣt１の右側電極の電位は基準電位Ｖrefであるので、コンデンサＣt１に充電されていた電荷は０になる。これは、左側電極の電荷が基準電源Ｖrefに吸収される（あるいは、＋Ｑｔの電荷が基準電源Ｖrefから左側電極へ注入される）のと同時に、右側電極の電荷が、ＣＳＡ３ｄの帰還容量５に集められるからである。すなわち、電荷検出回路１ｄが、＋Ｑｔ［Ｃ］の電荷をＣＳＡ３ｄへ注入する回路として動作することがわかる。
【０１２１】
〔実施の形態２〕
本発明は、実施の形態１における電荷検出回路に限定されるものではなく、他の構成の電荷検出回路を用いることも可能である。そこで、本実施の形態では、実施の形態１における電荷検出回路以外の電荷検出回路について図１４、図１５に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１と異なる部分のみを説明し、実施の形態１で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１２２】
実施の形態１では、電荷検出回路は、前記読み取り回路を駆動するための電源Ｖccまたは電源Ｖddから電荷を電荷検出回路に取り込むように構成されたものである。しかし、本実施の形態の電荷検出回路１ｅは、図１４に示すように上記読み取り回路を駆動するための電源と別の電源Ｖq（電荷注入手段，第１試験電圧）を用いている。なお、電源としては上記読み取り回路の外部に別個独自の電源を設け、該電源から電荷を供給してもよく、読み取り回路内部において電源Ｖccまたは電源Ｖddから分圧回路（分圧器）等を用いて別個独自の電圧を発生させたものでもよい。
【０１２３】
ここで、分圧回路の例を図１５に示す。分圧回路７は、抵抗分圧８で基準電源Ｖrefと電源Ｖccとの間の電圧を分圧し、ボルテジフォロア接続の演算増幅器９を介して電荷検出回路１ｅに電荷を供給する。ここで、分圧回路７では、抵抗分圧８および演算増幅器９の作用により、電荷検出回路１ｅに印加する電圧を調整できる。これにより、電源Ｖqとしての分圧回路７は、上記読み取り回路の入力端子に応じた電圧を電荷検出回路１ｅに供給することができる。また、上述したように電源Ｖqとして上記読み取り回路の外部に独立の電源を設ける構成としてもよい。この場合、上記読み取り回路に電圧を供給するための電源とは、別個独立の電源を供給するので、注入される電荷量およびその正負の極性を調整した電荷を供給できる。
【０１２４】
なお、上記読み取り回路は、ＣＳＡ３ｅから出力した電圧をメインアンプで増幅される構成とすることも可能である。ここで、メインアンプの増幅率が高倍率のとき、メインアンプからの出力が飽和しない範囲で上記読み取り回路の入出力特性を測定する必要がある。この場合、図１４に示す電荷検出回路１ｅは、メインアンプの倍率に応じて最適な電荷を供給して測定の精度を向上させることができる。したがって、高倍率のメインアンプが用いられる上記読み取り回路において、メインアンプの出力が飽和しない範囲の電荷を供給するために電荷検出回路１ｅは、特に有効である。
【０１２５】
〔実施の形態３〕
本発明は、実施の形態１、２における電荷検出回路に限定されるものではなく、他の構成の電荷検出回路を用いることも可能である。そこで、本実施の形態では、実施の形態１、２における電荷検出回路以外の電荷検出回路について図１６に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１、２と異なる部分のみを説明し、実施の形態１、２で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１２６】
本実施の形態の電荷検出回路１ｆは、図１６に示すように、容量の異なる複数のコンデンサを並列に備えることにする。なお、図１６では、説明の便宜のため、２つのコンデンサを並列に備えた構成としているが、コンデンサの数は複数であればいくつでも構わない。
【０１２７】
図１６の電荷検出回路１ｆは、コンデンサＣt１a（第１コンデンサ）と並列にコンデンサＣt１ｂ（第１コンデンサ）とが設けられている。コンデンサＣt１aの左側電極（電荷検出回路の入力端子側の電極）は、ＳＷ１９、ＳＷ２５を介して基準電源Ｖrefに接続されていると共に、ＳＷ１９、ＳＷ２４を介して電源Ｖccに接続されている。また、コンデンサＣt１aの右側電極は、ＳＷ２０を介してＣＳＡ３ｆの演算増幅器４の反転入力端子と帰還容量５とに接続される。
【０１２８】
また、コンデンサＣt１bの左側電極（ＣＳＡ３側の電極）はＳＷ２１、ＳＷ２５を介して基準電源Ｖrefに接続されるとともに、ＳＷ２１、ＳＷ２４を介して電源Ｖccに接続されている。また、コンデンサＣt１bの右側電極は、ＳＷ２２を介してＣＳＡ３ｆの演算増幅器４の反転入力端子と帰還容量５とに接続される。なお、コンデンサＣt１aの容量はＣＳＡ３の帰還容量５（Ｃｆ）の２分の１（Ｃt1a＝Ｃｆ／２）とし、コンデンサＣt１bの容量は帰還容量５の１０分の１（Ｃt1b＝Ｃｆ／１０）とする。また、電荷検出回路１ｆの入力端子はＳＷ２３を介して演算増幅器４の反転入力端子４と帰還容量５とに接続されている。さらに、電荷検出回路１ｆの入力端子は、ＳＷ２１を介してコンデンサＣt１bの左側電極に接続されている。また、電荷検出回路１ｆの入力端子は、ＳＷ１９を介してコンデンサＣt１aの左側電極に接続されている。
【０１２９】
ここで、電荷検出回路１ｆについて入出力特性の測定をする場合の手順を説明する。まず、ＳＷ２４を閉にするとともに、ＳＷ１９またはＳＷ２１のいずれかを閉にすると、閉にしたスイッチ側のコンデンサＣt１aまたはコンデンサＣt１bの左側電極の電位はＶccとなる。一方、仮想短絡の原理により演算増幅器４の反転入力端子の電位は基準電位Ｖrefとなっているので、ＳＷ２０またはＳＷ２２のいずれかを閉にすると、閉にした側のコンデンサＣt１aまたはコンデンサＣt１bの右側電極の電位は基準電位Ｖrefとなる。
【０１３０】
つぎに、ＳＷ２５を開にしてから、ＳＷ２４を閉にすると、コンデンサＣt１aまたはコンデンサＣt１bのいずれか一方から、それぞれの容量に相当する電荷をＣＳＡ３ｆへ注入される。
【０１３１】
このように、電荷検出回路１ｆでは、ＳＷ２０とＳＷ２２およびＳＷ１９とＳＷ２１を選択的に作動させることで、容量の異なる電荷をＣＳＡ３ｆへ供給できる。すなわち、コンデンサＣt１bから電荷を供給する場合は、コンデンサＣt１aから電荷を供給するときの１／５の電荷を供給することが可能である。これにより、上記読み取り回路が、ＣＳＡ３ｆから出力した電圧をメインアンプで増幅させる構成としている場合、上記メインアンプの増幅率に適した電荷供給を選択的に行うことができる。なお、ここで挙げたコンデンサＣt１a、コンデンサＣt１b、帰還容量５の容量の比率は一例であり、メインアンプの増幅率やＳＷ２４に接続する電源Ｖcc、また上記読み取り回路の出力電圧範囲等により適宜決定すればよい。勿論、コンデンサの数を３以上にすることも可能である。また、コンデンサＣt１aとコンデンサＣt１bとを同時に使用することも可能である。（コンデンサＣt１aとコンデンサＣt１bとが並列接続の形になる）
〔実施の形態４〕
本発明は、実施の形態１〜３における電荷検出回路に限定されるものではなく、他の構成の電荷検出回路を用いることも可能である。そこで、本実施の形態では、実施の形態１〜３における電荷検出回路以外の電荷検出回路について図１７、図１８に基づいて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１〜３と異なる部分のみを説明し、実施の形態１〜３で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【０１３２】
本実施の形態の電荷検出回路１ｇは、図１７に示すように、演算増幅器４の反転入力端子および帰還容量５は、ＳＷ５（第５スイッチ）を介して、電荷検出回路回路１ｇの入力端子と接続されている。また、コンデンサＣt２（第２コンデンサ）の一方の電極（上側電極）が、ＳＷ５と演算増幅器４の反転入力端子とを結ぶ線路に接続されている。コンデンサＣt２の他方の電極（下側電極）は、ＳＷ１２（第１２スイッチ）を介して基準電源Ｖrefに接続されると共にＳＷ６（第６スイッチ）を介して電源に接続されている。
【０１３３】
電荷検出回路１ｇをこのような構成にすることで、動作試験用に回路を構成することなく、上記読み取り回路の入出力測定を行うことができると共に、簡単な動作試験を行うことも可能になる。以下、電荷検出回路１ｇを用いて、通常動作、入出力特性の測定および簡単な動作試験を行う手順を説明する。
【０１３４】
まず、通常動作を説明する。ＳＷ５を閉にしてＳＷ６、ＳＷ１２を開にすると、電荷検出回路１ｇの入力端子からの電荷をＣＳＡ３ｇが検出できる。
【０１３５】
つぎに、動作試験の態様を説明する。まず、ＳＷ６を閉にして、ＳＷ１２を開にすることで、コンデンサＣt２の下側電極がＳＷ６を介して電源Ｖccと接続される。これにより下側電極の電位は電源電位となる。
【０１３６】
さらに、演算増幅器４の非反転入力端子は基準電源Ｖrefに接続されているので、演算増幅器４の非反転入力端子には基準電位Ｖrefが印加される。ここで、仮想短絡の原理により演算増幅器４の反転入力端子も基準電位Ｖrefとなるので、コンデンサＣt２の上側電極の電位は基準電位Ｖrefになる。これにより、コンデンサＣt２のいずれの電極においても、電源電位Ｖccと基準電位Ｖrefとの差に相当する電荷が発生する。
【０１３７】
つぎに、ＳＷ６を開にしてからＳＷ１２を閉にすると、コンデンサＣt２の下側電極は、電源Ｖccと切断されると同時に基準電源Ｖrefと接続されるので、基準電位となる。ここで、コンデンサＣt２の上側電極の電位は、基準電位であるので、コンデンサＣt２に充電されていた電荷は０になる。これは、コンデンサＣt２の下側電極の電荷が基準電源Ｖrefに吸収されるのと同時に、上側電極の電荷がＣＳＡ３ｇへ放出されるからである。すなわち、本実施の形態の電荷検出回路１は、電磁波を発生させることなく、ＣＳＡ３ｇに電荷を供給することができる。
【０１３８】
したがって、上記読み取り回路に電荷検出回路１ｇを用いた場合、上記読み取り回路の入出力特定を測定できるだけでなく、動作試験用のコンデンサＣt１を用いずに回路が動作しているか否かの判断をも行うことができる。
【０１３９】
勿論、どちらかの出力が明らかに異常であれば、入出力特性を測定するまでもなく、該端子の回路は不良であると判断することができる。
【０１４０】
また、本実施の形態の電荷検出回路１ｇを用いた場合、動作試験（量産試験）時において歪み率等の詳細な情報を得ることはできないが、基本的に動作しているか否かは明確に判断できるため、ＬＳＩに求められる精度等の条件によっては有用な回路である。これにより、本実施の形態の電荷検出回路１ｇを用いて動作試験を行うことにより、動作試験のみに用いられるコンデンサを設ける必要がない。
【０１４１】
さらに、図１８に示す電荷検出回路１ｈのように、動作試験用のコンデンサＣt３（第３コンデンサ）と入出力特性の測定用のコンデンサＣt４（第４コンデンサ）とを独立とした構成としてもよい。この電荷検出回路１ｈの長所は、それぞれのコンデンサＣt３・Ｃt４の容量をそれぞれの目的に最適化しやすいことである。
【０１４２】
図１８に示す電荷検出回路１ｈは、前記読み取り回路の入力端子と演算増幅器４の反転入力端子との間に、ＳＷ７が接続されていると共に、ＳＷ８とコンデンサＣt４とＳＷ９とが直列に接続されている。また、ＳＷ７と演算増幅器４との接続点とＶccとの間にコンデンサＣt４とＳＷ１０とが直列に接続されている。また、コンデンサＣt４とＳＷ１０との接続点は、ＳＷ１３を介して基準電源Ｖrefに接続されている。さらに、演算増幅器４の非反転入力端子は、基準電位Ｖrefに接続されている。
【０１４３】
上記構成によれば、通常動作の場合、ＳＷ８およびＳＷ１０を開にすると共に、ＳＷ７を閉にすることで、電荷検出回路１ｈの入力端子と演算増幅器４の反転入力端子とが接続され、通常モード状態となり、ＣＳＡ３ｈは、入射Ｘ線から発生する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。
【０１４４】
つぎに、入出力の特性を測定する場合について説明する。まず、ＳＷ７およびＳＷ８を開にすると共に、ＳＷ１０を閉にすると、Ｖccが、コンデンサＣt４を介して演算増幅器４の非反転入力端子と接続される。一方、ＣＳＡ３ａにおける演算増幅器４の非反転入力端子は、基準電源Ｖrefに接続されるので、上記非反転入力端子に基準電位Ｖrefが印加される。これにより、実施の形態１で説明した仮想短絡の原理により、コンデンサＣt４におけるＶcc側の電極（左側電極）には、＋Ｑｔ＝（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生し、他方の電極（右側電極）には、−Ｑｔ＝−（Ｖref−Ｖcc）×Ｃｔ［Ｃ］の電荷が発生する。つぎに、ＳＷ１０を開にしてからＳＷ１３を閉にすると、コンデンサＣt４の左側電極の電荷が基準電源Ｖrefに吸収される（あるいは、＋Ｑｔの電荷が基準電源Ｖrefから左側電極へ注入される）のと同時に、コンデンサＣt４の右側電極の電荷がＣＳＡ３ｈの帰還容量５へ集められる。すなわち、電荷検出回路１ｈは、＋Ｑｔ［Ｃ］の電荷をＣＳＡ３ｈへ注入する回路として動作することがわかる。したがって、電源Ｖccから試験回路２ｈを介してＣＳＡ３ｈへ電荷を供給することができるので、上記読み取り回路の入出力特性を測定することが可能になる。
【０１４５】
さらに、動作試験について説明する。まず、ＳＷ８およびＳＷ９を閉にし、ＳＷ７、ＳＷ１０およびＳＷ１３を開にすると、電荷検出回路１ｈの入力端子がコンデンサＣt３を介して演算増幅器４の反転入力端子と接続される。さらに、外部から電荷検出回路１ｈの入力端子に電圧（第２試験電圧）を印加することにより、上記電圧が電荷としてコンデンサＣt３に蓄積された後に、ＣＳＡ３ｈはコンデンサＣt３に蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。これにより、上記外部から印加した電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができる。
【０１４６】
なお、図１８では、コンデンサＣt４は、ＳＷ７と演算増幅器４との接続点に接続されているが、上記読み取り回路の入力端子とＳＷ７との接続点に接続されていても構わない。
【０１４７】
上述した記載によれば、本発明により、実際にＸ線を照射することなく電荷検出回路に電荷を供給して、回路の入出力特性を測定することが可能となる。そのため、本願回路を用いたＬＳＩをＸ線センサの信号読出しに用いた場合は、補正用データを取得するために実際にＸ線を照射する回数を大幅に少なくすることができる。また、逆に言えば、頻繁に補正用データを更新することができるため、従来に比べてより最適化した状態でシステムを動作させられて、より高精度の画像を再現することが可能となる。なお、上述した記載ではＸ線センサを前提に説明したが、本発明の特質は、電荷検出増幅器を用いたＬＳＩにおいて、電荷注入をＬＳＩ単独で行えることにあり、Ｘ線照射をせずに補正用データを得られるというのは、そこから派生して得られる効果である。従って、本発明自体は、Ｘ線センサに何ら制約されるものではない。
【０１４８】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、該ＬＳＩの入力端子と該入力端子に対応する電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子との間に第１コンデンサが直列に挿入される動作試験モードと、第１コンデンサの入力端子側電極を該ＬＳＩ内部の電源回路に接続することで第１コンデンサを充電し、しかる後に充電された電荷を該電荷検出増幅器に移動させる入出力試験モード（入出力特性の測定）とを備えた構成としてもよい。
【０１４９】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子と該反転入力端子に対応する該ＬＳＩの入力端子との間を切断する第１スイッチと、該入力端子と該反転入力端子との間に、第３スイッチによって一方の電極を該入力端子に接続され、第４スイッチによって他方の電極を該反転入力端子に接続される第１コンデンサと、第１コンデンサの一方の電極と該電荷検出回路の基準電源（該演算増幅器の非反転入力端子に供給される電圧源）とを接続する第１１スイッチと、第１コンデンサの第１電極を該基準電源以外の他の電圧源に接続する第２スイッチとを備えた構成としてもよい。
【０１５０】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子と該反転入力端子に対応する該ＬＳＩの入力端子との間を切断する第２３スイッチと、該入力端子と該反転入力端子との間に、第１９スイッチによって一方の電極を該入力端子に接続され、第２０スイッチによって他方の電極を該反転入力端子に接続されるコンデンサＣt１aと、該入力端子と該反転入力端子との間に、第２１スイッチによって一方の電極を該入力端子に接続され、第２２スイッチによって他方の電極を該反転入力端子に接続されるコンデンサＣt１bと、コンデンサＣt１aおよびＣt１bの一方の電極と該電荷検出回路の基準電源（該演算増幅器の非反転入力端子に供給される電圧源）とを接続する第２５スイッチと、コンデンサＣt１aおよびＣt１bの一方の電極を該基準電源以外の他の電圧源に接続する第２４スイッチとを備えた構成としてもよい。
【０１５１】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、該ＬＳＩの入力端子と該入力端子に対応する電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子との間に一方の電極が接続され、第２コンデンサの他方の電極を該ＬＳＩ内部の電源回路に接続することで該コンデンサを充電し、しかる後に該充電された電荷を該電荷検出増幅器に移動させる入出力試験モードを備えたことを特徴としてもよい。
【０１５２】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子と該反転入力端子に対応する該ＬＳＩの入力端子との間に一方の電極が接続された第２コンデンサを有し、第２コンデンサの他方の電極が第１２スイッチを介して該電荷検出回路の基準電源に接続されるとともに、第６スイッチを介して該基準電圧源以外の他の電圧源に接続される構成であってもよい。
【０１５３】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、該ＬＳＩの入力端子と該入力端子に対応する電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子との間に第３コンデンサが直列に挿入される動作試験モードと、一方の電極が該演算増幅器の反転入力端子に接続され、他方の電極に接続される電圧源を切り替えることでその充電状態を制御される第４コンデンサを有し、該第４コンデンサを充電し、しかる後に該充電された電荷を該電荷検出増幅器に移動させる入出力試験モードとを備えた構成としてもよい。
【０１５４】
また、本発明は、電荷検出増幅器を多数集積したＬＳＩの試験回路であって、電荷検出増幅器を構成する演算増幅器の反転入力端子と該反転入力端子に対応する該ＬＳＩの入力端子との間を切断する第７スイッチと、該入力端子と該反転入力端子との間に、第８スイッチによって一方の電極を該入力端子に接続され、第９スイッチによって他方の電極を該反転入力端子に接続される第３コンデンサと、該入力端子と該第７スイッチとの間にその一方の電極が接続され、他方の電極を第１３スイッチによって該電荷検出回路の基準電源に接続され、また第１０スイッチによって該基準電源以外の電圧源に接続される構成であってもよい。
【０１５５】
最後に、上述した実施の形態１〜４は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【０１５６】
【発明の効果】
本発明の電荷検出手段は、以上のように、通常モードおよび試験モードを切り替える切り替え回路と、上記切り替え回路により、通常モード時には、入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力すると共に、試験モード時には、上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内における所定の第１試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力する検出回路とを備える。
【０１５７】
上記構成によれば、切り替え回路により、電荷検出回路の通常の動作態様を示す通常モードと、電荷検出回路の入出力特性測定を行う試験モードとを切り替えることができる。すなわち、通常モード時において、検出回路は入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。一方、試験モード時において、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内の第１試験電圧に対応する電荷を検出して、これを電圧として出力することができる。
【０１５８】
ここで、上記電荷検出回路内の第１試験電圧は、所定の電圧値であるので、試験モードにおいて、電荷検出回路の出力電圧を測定することにより電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。しかも、試験モードにおいて、検出回路は、電荷検出回路内の第１試験電圧に対応する電荷を検出して、これを電圧として出力しているので、電磁波を発生させることがなく簡単な手順で電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。これにより、電荷検出回路の入出力特性の試験を頻繁に（ことある毎に）行うことができるので、電荷検出回路の補正用データを頻繁に更新することができ、常に最適化した状態で回路を動作させることができるという効果を奏する。
【０１５９】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第１スイッチが接続されると共に、第１試験電圧と検出回路との間に第２スイッチと第１コンデンサとが直列に接続されるように構成されていることを特徴とする。
【０１６０】
上記構成によれば、第１スイッチを閉にすると共に第２スイッチを開にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第１スイッチを開にすると共に、第２スイッチを閉にすると、第１試験電源が、上記第１コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第１コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第１コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができるという効果を奏する。
【０１６１】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、第１コンデンサと第２スイッチとの接続点と、電荷検出回路の入力端子との間に第３スイッチが接続されると共に、上記入力端子から第２試験電圧を印加できるように構成されていることを特徴とする。
【０１６２】
上記構成によれば、第１スイッチおよび第２スイッチを開にすると共に第３スイッチを閉にすることで、上記入力端子が第１コンデンサを介して検出回路と接続される。さらに、上記入力端子から第２試験電圧を印加することができるので、第２試験電圧に対応する電圧が電荷として第１コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第１コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。すなわち、電荷検出回路内の第１試験電圧とは別個に、電荷検出回路の外部電源としての第２試験電圧を印加することができ、検出回路は第２試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。これにより、第２試験電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができるという効果を奏する。
【０１６３】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、第１コンデンサと電荷検出回路との間に第４スイッチが接続されるように構成されていてもよい。
【０１６４】
上記構成によれば、通常モード時において、第４スイッチを開にすることで、第２スイッチを開にする必要がなくなる。また、試験モード時および上記入力端子から第２試験電圧を印加する場合は、第４スイッチを閉にすることで、第１コンデンサに充電した電荷を検出回路に読み取らせることができる。
【０１６５】
ここで、通常モード時において、第２スイッチを閉にすることで、第１コンデンサが浮いた状態になるのを防止することができ、雑音電荷の発生を防止することができるという効果を奏する。
【０１６６】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第５スイッチが接続されると共に、上記第５スイッチと上記検出回路との接続点と、第１試験電圧との間に、第６スイッチと第２コンデンサとが直列に接続されるように構成されていてもよい。
【０１６７】
上記構成によれば、第５スイッチを閉にすると共に第６スイッチを開にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第５スイッチを開にすると共に、第６スイッチを閉にすると、第１試験電圧が、第２コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第２コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第２コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができるという効果を奏する。
【０１６８】
本発明の電荷検出回路は、上記切り替え回路が、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第７スイッチが接続されていると共に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが直列に接続され、上記第７スイッチと上記検出回路との接続点と、第１試験電圧との間に第４コンデンサと第１０スイッチとが直列に接続されるように構成されていてもよい。
【０１６９】
上記構成によれば、第８スイッチおよび第１０スイッチを開にすると共に第７スイッチを閉にすることで、電荷検出回路の入力端子と検出回路とが接続され、通常モード状態となり、検出回路は上記入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。また、第７スイッチおよび第８スイッチを開にすると共に、第１０スイッチを閉にすると、第１試験電圧が、第４コンデンサを介して検出回路と接続される。これにより、試験モード状態となり、第１試験電圧に対応する電圧が電荷として第４コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第４コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。
【０１７０】
さらに、第８スイッチおよび第９スイッチを閉にし、第７スイッチおよび第１０スイッチを開にすると、上記入力端子が第３コンデンサを介して検出回路と接続される。さらに、上記入力端子から第２試験電圧を印加することができるので、第２試験電圧に対応する電圧が電荷として第３コンデンサに蓄積された後に、検出回路は第３コンデンサに蓄積された電荷を検出し、これを電圧として出力することができる。すなわち、電荷検出回路内の第１試験電圧とは別個に、電荷検出回路の外部電源としての第２試験電圧を印加することができ、検出回路は、第２試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力できる。これにより、第２試験電圧の電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定することができる。すなわち、外部から電圧を印加することにより、電荷検出回路が正常に動作しているか否かについて試験（動作試験モード）することができるという効果を奏する。
【０１７１】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入することにより、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【０１７２】
上記構成によれば、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。一方、動作試験モードでは、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入し、上記入力端子から電圧を印加することで第１コンデンサに電荷を蓄える。そして、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、印加された電圧を出力できる。ここで、印加した電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定し、上記電荷検出回路が正常に動作しているか否かを試験することができる。
【０１７３】
さらに、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入する状態にも切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第１コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、電荷検出回路内に備えられている第１コンデンサと画像検出器に備えられている電荷注入手段とを用いることにより、電磁波の照射や上記入力端子から電圧を印加することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、画像検出器に備えられている電荷注入手段と、動作試験モードで用いられる第１のコンデンサとを上記入出力測定で利用することにより、電磁波を照射せずに簡単な手順で上記入出力測定を行うことができるという効果を奏する。
【０１７４】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段は電源であって、電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、上記電荷検出手段の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第３スイッチと第１コンデンサと第４スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第１スイッチが第１コンデンサと並列に接続され、第１コンデンサにおける第３スイッチと接続されている側の電極が、第２スイッチにより上記電源と接続されていると共に、第１１スイッチにより基準電源と接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【０１７５】
上記構成によれば、複数のスイッチを用いることにより、通常モードと動作試験モードとの切り替えおよび、上記電荷検出回路の入出力測定を容易に行うことができるという効果を奏する。
【０１７６】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、上記の構成に加えて、第１コンデンサは、並列に接続された複数のコンデンサの組み合わせであると共に、各コンデンサの容量は互いに異なり、切り替え手段は、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、少なくとも１つのコンデンサを選択的に挿入することにより、選択されたコンデンサに電荷を蓄える状態と、選択されたコンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出回路に供給する状態とを切り替えるように構成されていることを特徴とする。
【０１７７】
上記構成によれば、各コンデンサがそれぞれ異なる容量であるので、切り替え手段により、異なる量の電荷を電荷注入手段に供給することができる。これにより、例えば、電荷検出回路の出力側に増幅器が設けられている場合、増幅器の倍率に合わせて適性量の電荷を供給することができるという効果を奏する。
【０１７８】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入することにより、第２コンデンサに電荷を蓄える状態と、第２コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を電荷検出回路の入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【０１７９】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入する状態とを切り替えることができる。さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入する状態に切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第２コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第２コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、電荷検出回路内に備えられている第２コンデンサと画像検出器に備えられる電荷注入手段を用いることにより、電磁波を照射することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。言い換えれば、電荷注入手段と第２コンデンサとを利用することにより、電磁波を照射せず、簡単な手順で上記入出力測定を行うことができるという効果を奏する。
【０１８０】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、上記の構成に加えて、電荷注入手段が電源であって、上記電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、第２コンデンサにおける一方の電極は、上記入力端子および上記電荷検出手段の入力部に接続され、第２コンデンサにおける他方の電極が、第６スイッチにより電源に接続されると共に、第１２スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【０１８１】
上記構成によれば、複数のスイッチを用いることにより、通常モードと動作試験モードと上記電荷検出回路の入出力測定とを容易に実現できるという効果を奏する。
【０１８２】
本発明の電荷検出回路は、以上のように、入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、第３コンデンサに電荷を蓄える状態と、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、第４コンデンサを挿入することにより、第４コンデンサに電荷を蓄える状態と、第３コンデンサまたは第４コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする。
【０１８３】
上記構成によれば、切り替え手段により、電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態（通常モード）と、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入する状態（動作試験モード）とを切り替えることができる。すなわち、通常モードでは、電磁波から変換された電荷が入力端子を介して電荷検出手段に入力し、電荷検出手段が、入力電荷から電位を読み出し、この電位と基準電位との差から電圧を出力する。一方、動作試験モードでは、上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入し、上記入力端子から電圧を印加することで第３コンデンサに電荷を蓄える。そして、第３コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出回路に供給することにより、電荷検出手段は、印加された電圧を出力できる。ここで、印加した電圧波形と出力した電圧波形とを比較することにより、出力信号波形の歪み率等を測定し、上記電荷検出回路が正常に動作しているか否かを試験することができる。
【０１８４】
さらに、上記構成によれば、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第４コンデンサを挿入する状態にも切り替えることができる。これにより、電荷検出回路内に備えられた電荷注入手段から第４コンデンサに電荷を注入し、蓄えることができる。そして、第４コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給することにより、電荷検出手段は、電圧を出力することができる。つまり、画像検出器に備えられている電荷注入手段を用いることにより、電磁波の照射や上記入力端子から電圧を印加することなく、電荷検出手段に電荷を注入することができる。これにより、簡単に上記電荷検出回路の入出力特性の測定を行うことができる。ここで、上記構成によれば、動作試験用の第３コンデンサと、上記入出力測定用の第４コンデンサとを別々に構成しているので、各コンデンサをそれぞれの用途に応じて最適化することができるという効果を奏する。
【０１８５】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段が電源であって、上記演算増幅器の入力部が基準電源と接続され、上記演算増幅器の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第７スイッチが第３コンデンサと並列に接続され、第４コンデンサにおける一方の電極は、電荷検出回路の入力端子および電荷検出手段に接続され、第４コンデンサにおける他方の電極が、第１０スイッチにより上記電源に接続されると共に、第１３スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする。
【０１８６】
上記構成によれば、複数のスイッチを用いることにより、通常モードと動作試験モードとの切り替えおよび、上記電荷検出回路の入出力測定を容易に行うことができるという効果を奏する。
【０１８７】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源であることを特徴とする。
【０１８８】
上記構成によれば、電荷検出回路を駆動するための電源を、前記入出力測定時の電荷注入手段として、そのまま利用できるので、別個独自の電源を設ける必要がない。したがって、余分な構成を付加する必要がないという効果を奏する。
【０１８９】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源とは別個独立に設けられた電源であることを特徴とする。
【０１９０】
上記構成によれば、電荷検出回路を駆動する電源とは別個独自に設けられた電源を電荷注入手段として利用する。したがって、コンデンサの容量に応じて、前記入出力測定に必要とされる電荷量を供給できる電荷注入手段を設定することができるという効果を奏する。
【０１９１】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電荷注入手段から出力した電圧のうち一定割合の電圧を取り出すことができる分圧器が備えられていることを特徴とする。
【０１９２】
上記構成によれば、分圧器により、電荷注入手段から出力した電圧のうち一定割合の電圧を取り出すことができる。したがって、コンデンサの容量に応じて、前記入出力測定に必要とされる電荷量を供給できる電荷注入手段を設定できるという効果を奏する。
【０１９３】
本発明の電荷検出回路は、上記の構成に加えて、電磁波はＸ線であることを特徴とする。
【０１９４】
上記構成によれば、Ｘ線を発生させることなく、電荷検出回路の入出力特性を測定することができる。したがって、被写体を撮影する目的以外で、人体に有害な放射線を無駄に放出するという不都合を解消することができるという効果を奏する。
【０１９５】
本発明のＬＳＩは、以上のように、上記記載の電荷検出回路が複数集積して構成されているＬＳＩであることを特徴とする。
【０１９６】
上記構成によれば、電磁波を発生させることなく、上記切り替え手段による動作だけで、入出力特性の測定を行うことが可能なので、無駄な作業手間を省略できる。言い換えると、頻繁にＬＳＩの入出力特性の測定を行うことが容易になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術における２次元行列構造の画像センサの分解図である。
【図２】上記画像センサにおけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】上記画像センサに内蔵される読み取り回路の構成を表したブロック図である。
【図４】上記読み取り回路に備えられる電荷検出増幅器の回路図である。
【図５】上記読み取り回路の動作を表したタイミングチャートである。
【図６】画素と上記電荷検出増幅器との関係を示した回路図である。
【図７】上記読み取り回路に備えられるメインアンプの回路図である。
【図８】上記電荷検出増幅器と上記メインアンプとの関係を示した回路図である。
【図９】上記電荷検出増幅器と上記メインアンプとサンプルホールド回路との動作の関係を示したタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の一形態に係る電荷検出回路を示した回路図である。
【図１１】正電源Ｖddを用いた場合における上記電荷検出回路の回路図である。
【図１２】読み取り回路の駆動電源が単電源である場合の上記電荷検出回路の回路図である。
【図１３】図１０の電荷検出回路の変形例を示した回路図である。
【図１４】読み取り回路の駆動電源から別個独立の電源を用いて電荷注入を行う場合の電荷検出回路の回路図である。
【図１５】上記別個独立の電圧源として用いられる変圧回路の回路図である。
【図１６】複数のコンデンサを並列に接続した場合の電荷検出回路の回路図である。
【図１７】動作試験用コンデンサを用いない電荷検出回路の回路図である。
【図１８】動作試験用のコンデンサと電荷注入用のコンデンサＣとを独立に備えた電荷検出回路の回路図である。
【符号の説明】
１ 電荷検出回路
２ 試験回路（切り替え回路）
３ 電荷検出増幅器（電荷検出手段，検出回路）
４ 演算増幅器
５ 帰還容量
６ リセットスイッチ
７ 分圧回路
８ 抵抗分圧
９ 演算増幅器
Ｃt１ コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃt１a コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃt１b コンデンサ（第１コンデンサ）
Ｃt２ コンデンサ（第２コンデンサ）
Ｃt３ コンデンサ（第３コンデンサ）
Ｃt４ コンデンサ（第４コンデンサ）
Ｃt５ コンデンサ（第５コンデンサ）
Ｖcc 電源（電荷注入手段,第１試験電圧）
Ｖdd 電源（電荷注入手段，第１試験電圧）
Ｖref 基準電源
ＳＷ１〜ＳＷ２５ スイッチ（切り替え手段，第１〜第２５スイッチ）
Claims (15)
- 通常モードおよび試験モードを切り替える切り替え回路と、
上記切り替え回路により、通常モード時には、入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力すると共に、試験モード時には、上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内における所定の第１試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力する検出回路とを備えた電荷検出回路であって、
上記切り替え回路は、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第１スイッチが接続されると共に、第１試験電圧と検出回路との間に第２スイッチと第１コンデンサとが直列に接続されるように構成され、
上記第１コンデンサと第２スイッチとの接続点と、電荷検出回路の入力端子との間に第３スイッチが接続されると共に、上記入力端子から第２試験電圧を印加できるように構成されている電荷検出回路。 - 上記切り替え回路は、第１コンデンサと電荷検出回路との間に第４スイッチが接続されるように構成されている請求項１に記載の電荷検出回路。
- 通常モードおよび試験モードを切り替える切り替え回路と、
上記切り替え回路により、通常モード時には、入射電磁波に応じて変化する電荷を検出し、これを電圧として出力すると共に、試験モード時には、上記入射電磁波に応じて変化する電荷の代わりに、電荷検出回路内における所定の第１試験電圧に対応する電荷を検出し、これを電圧として出力する検出回路とを備えた電荷検出回路であって、
上記切り替え回路は、電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に、第７スイッチが接続されていると共に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが直列に接続され、
上記第７スイッチと上記検出回路との接続点と、第１試験電圧との間に第４コンデンサと第１０スイッチとが直列に接続されるように構成されている電荷検出回路。 - 入射する電磁波を電荷に変換し、これを画像データとして出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路において、
入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、
上記電荷検出回路の入力端子と上記検出回路との間に第１コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、
上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第１コンデンサを挿入することにより、第１コンデンサに電荷を蓄える状態と、
第１コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、
電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする電荷検出回路。 - 電荷注入手段は電源であって、
電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、
上記電荷検出手段の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第３スイッチと第１コンデンサと第４スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第１スイッチが第１コンデンサと並列に接続され、
第１コンデンサにおける第３スイッチと接続されている側の電極が、第２スイッチにより上記電源と接続されていると共に、第１１スイッチにより基準電源と接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電荷検出回路。 - 第１コンデンサは、並列に接続された複数のコンデンサの組み合わせであると共に、各コンデンサの容量は互いに異なり、
切り替え手段は、上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、少なくとも１つのコンデンサを選択的に挿入することにより、選択されたコンデンサに電荷を蓄える状態と、選択されたコンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出回路に供給する状態とを切り替えるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電荷検出回路。 - 入射する電磁波を電荷に変換し、これを画像データとして出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路において、
入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、
上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に第２コンデンサを挿入することにより、第２コンデンサに電荷を蓄える状態と、
第２コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、
電磁波から変換された電荷を電荷検出回路の入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする電荷検出回路。 - 電荷注入手段は電源であって、
上記電荷検出手段の入力部が基準電源と接続され、
第２コンデンサにおける一方の電極は、上記入力端子および上記電荷検出手段の入力部に接続され、
第２コンデンサにおける他方の電極が、第６スイッチにより電源に接続されると共に、第１２スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする請求項７に記載の電荷検出回路。 - 入射する電磁波を電荷に変換し、これを画像データとして出力する画像検出器に内蔵される電荷検出回路において、
入力した電荷から電位を読み出して上記電位と基準電位との差から電圧を出力する電荷検出手段と、電荷を注入できる電荷注入手段とを備え、
上記電荷検出回路の入力端子と上記電荷検出手段との間に第３コンデンサを挿入するとともに、上記入力端子から電圧を印加して、上記コンデンサに電荷を蓄える状態と、
上記電荷注入手段と上記電荷検出手段との間に、第４コンデンサを挿入することにより、第４コンデンサに電荷を蓄える状態と、
第３コンデンサまたは第４コンデンサに蓄えられた電荷を上記電荷検出手段に供給する状態と、
電磁波から変換された電荷を上記入力端子から上記電荷検出手段に供給する状態とを切り替える切り替え手段を含んでいることを特徴とする電荷検出回路。 - 電荷注入手段は電源であって、
上記演算増幅器の入力部が基準電源と接続され、
上記演算増幅器の入力部と電荷検出回路の入力端子との間に、第８スイッチと第３コンデンサと第９スイッチとが、上記入力端子側からこの順で直列に接続されると共に、第７スイッチが第３コンデンサと並列に接続され、
第４コンデンサにおける一方の電極は、電荷検出回路の入力端子および電荷検出手段に接続され、
第４コンデンサにおける他方の電極が、第１０スイッチにより上記電源に接続されると共に、第１３スイッチにより基準電源に接続されるように切り替え手段が構成されていることを特徴とする請求項９に記載の電荷検出回路。 - 電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源であることを特徴とする請求項４ないし１０のいずれか１項に記載の電荷検出回路。
- 電荷注入手段が、電荷検出回路を駆動する電源とは別個独立に設けられた電源であることを特徴とする請求項４ないし１０のいずれか１項に記載の電荷検出回路。
- 電荷注入手段から出力した電圧のうち一定割合の電圧を取り出すことができる分圧器が備えられていることを特徴とする請求項４ないし１２のいずれか１項に記載の電荷検出回路。
- 電磁波はＸ線であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の電荷検出回路。
- 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の電荷検出回路が複数集積して構成されているＬＳＩ。
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