WO2014054546A1

WO2014054546A1 - 撮像装置及び撮像方法

Info

Publication number: WO2014054546A1
Application number: PCT/JP2013/076388
Authority: WO
Inventors: 千田　みちる; 慎一渡邊; 大輔川添; 祐一郎南
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2014-04-10
Also published as: KR20150065662A; US20150288890A1; US9621822B2; JPWO2014054546A1; JP6417218B2; CN104718744B; CN104718744A

Abstract

　光を受光して光検出信号に変換する受光素子と、受光素子に接続されて受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタと、光検出信号に適用されるローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器を動作させてデジタルデータを出力するに先立ち、光検出信号に対してローパスフィルタを有効に機能させた状態において、画素トランジスタをオン状態に制御させておき、受光素子と信号線を接続させるシーケンサと備える。

Description

撮像装置及び撮像方法

　本開示は、Ｘ線やγ線等の放射線を用いて、主に撮影対象の透視画像等を撮影する撮像装置及び撮像方法に関する。

　医療業界において、近年、フィルムを用いるいわゆるレントゲン撮影装置に代わり、撮影画像をデジタルデータとして保存できるのみならず、動画像も撮影できる、放射線撮像装置が普及している。
　放射線撮像装置は例えばＸ線という放射線を扱うため、撮影対象である人体に対するＸ線の被曝量をできる限り少なくする必要がある。このため、Ｘ線を検出する撮像部は、Ｘ線に対する高い感度と高いＳ／Ｎ比が要求される。

　なお、本開示に類似すると思われる技術が開示されている先行技術文献を、特許文献１に示す。

特開２０１０－２６３４８３号公報

　放射線撮像装置の撮像部は、アモルファスシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）や、低温ポリシリコンＴＦＴを用いて形成される。特に、アモルファスシリコンＴＦＴに比べてオン時の抵抗値が低い低温ポリシリコンＴＦＴを撮像部に採用して、感度等の各種性能を向上させるべく開発が行われている。
　しかしながら、アモルファスシリコンＴＦＴと比べて抵抗値が低くなったとはいえども、感度を向上させる際に熱雑音が邪魔になるおそれがあり、高感度の撮像部を実現するのが困難であった。

　したがって、熱雑音の影響を低減した高感度な撮像部を備え、低線量のＸ線等の放射線を利用して、実用的な撮影性能を実現する撮像装置及び撮像方法を提供することが望ましい。

　本技術の一実施形態における第１の撮像装置は、光を受光して光検出信号に変換する受光素子と、受光素子に接続されて受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタと、光検出信号に適用されるローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、シーケンサとを備えている。
　上記シーケンサは、Ａ／Ｄ変換器を動作させてデジタルデータを出力するに先立ち、光検出信号に対してローパスフィルタを有効に機能させた状態において、画素トランジスタをオン状態に制御させておき、受光素子と信号線を接続させるものである。

　本技術の一実施形態における第２の撮像装置は、光を受光して光検出信号に変換する受光素子と、受光素子に接続されて受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタと、コンデンサを有し、光検出信号に適用されるローパスフィルタと、ローパスフィルタの出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、ローパスフィルタとの間でコンデンサを共用し、ローパスフィルタとＡ／Ｄ変換器との間に接続されたサンプルホールド回路と、シーケンサとを備えている。
　上記シーケンサは、光検出信号に対してローパスフィルタを有効に機能させた状態において、画素トランジスタをオン状態に制御させておき、所定時間が経過した後、画素トランジスタをオン状態に制御した状態を維持しつつサンプルホールド回路をホールド動作させ、Ａ／Ｄ変換器を動作させてデジタルデータを出力した後に、画素トランジスタをオフ状態に制御するものである。

　本技術の一実施形態における撮像方法は、光を受光して光検出信号に変換する受光素子に接続されて受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタをオン状態に制御し、光検出信号に対してローパスフィルタを作動させ、所定時間が経過した後に、画素トランジスタをオン状態に制御した状態を維持しつつ、ローパスフィルタに接続されるサンプルホールド回路をホールド動作させるものである。

　本技術の一実施形態における第１および第２の撮像装置、ならびに撮像方法によれば、熱雑音の影響を低減した高感度な撮像部を備え、低線量のＸ線等の放射線を利用して、実用的な撮影性能を実現することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本開示の一実施形態に関わる、放射線撮像装置のブロック図である。撮像部の外観を示す分解斜視図である。撮像部の外観を示す斜視図である。撮像部の外観を示す斜視図である。センサアレイを備えた信号処理部のブロック図である。チャージアンプとサンプルホールド回路の回路図である。１フレーム期間内におけるゲートセレクタが出力する制御信号とＸ線管が発するＸ線のタイムチャートである。１水平期間内におけるゲートセレクタが出力する制御信号とアナログ回路部の動作状態のタイムチャートである。シーケンサが出力する制御信号のタイムチャートと、第三オペアンプの出力信号のうち、ノイズ成分のみを示すグラフである。Ｇａｔｅがオフされるタイミングを変化させることを示すタイムチャートである。Ｇａｔｅがオフされるタイミングを変化させた場合に、第三アンプから出力されるノイズのレベルの変化を示すグラフである。シーケンサが出力する制御信号のタイムチャートと、第一オペアンプの出力端子の電圧を示すグラフである。別の実施形態における、センサアレイを備えた信号処理部のブロック図である。

　［放射線撮像装置の全体構成］
　図１は、本開示の実施形態に関わる、放射線撮像装置のブロック図である。
　Ｘ線管１０２から放射されるＸ線は、被写体１０３を透過して放射線撮像装置１０１の撮像部１０４に照射される。撮像部１０４は受光したＸ線に基づく微弱な電荷を発生する。
　信号処理部１０５は撮像部１０４から発生する電荷に基づく画像データを生成する。
　制御部１０６は信号処理部１０５から画像データを受けて、表示部１０７に表示すると共に、不揮発性ストレージ１０８に画像データを保存する。
　また、制御部１０６は操作部１０９の操作を受けてＸ線管１０２のオン／オフ制御も遂行する。

　放射線撮像装置１０１を構成する要素のうち、制御部１０６は一例としてパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」と略す）で構成できる。パソコンが備えるプロセッサに静止画像或は動画像を表示するプログラムを実行させ、信号処理部１０５から入力される画像データを表示することで、放射線撮像装置１０１が実現できる。
　なお、画像処理や不揮発性ストレージ１０８を用いた画像データを保存する処理を行う代わりに、信号処理部１０５が出力する画像データを表示部１０７で直接表示し、あるいは信号処理部１０５が出力する画像データをビデオレコーダ等で保存することも可能である。
　本技術は、主に、撮像部１０４に接続される信号処理部１０５に関するものである。なお、制御部１０６の詳細な説明は割愛する。

　［撮像部１０４の構成］
　図２Ａ～２Ｃは、撮像部１０４の外観を示す分解斜視図と斜視図である。
　図２Ａは、撮像部１０４の分解斜視図である。撮像部１０４はセンサアレイ２０１と、センサアレイ２０１の撮像面を覆うシンチレータ２０２よりなる。
　センサアレイ２０１は低温ポリシリコンＴＦＴで構成され、フォトダイオードとスイッチングトランジスタが格子状に形成されている。
　シンチレータ２０２はＸ線を可視光に変換する蛍光膜であり、アントラセンを含むプラスチックや、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化セシウム、或はガドリニウムオキサイドサルファ（ＧＯＳ）等の蛍光物質を塗布或は封入したシートが採用される。また、ヨウ化セシウムを用いる場合は、シートだけではなく、センサアレイ上に直接蒸着で形成する事も可能である。
　図２Ｂは、撮像部１０４の斜視図である。撮像面にシンチレータ２０２が貼り付けられたセンサアレイ２０１には、その縦と横に信号処理部１０５の回路基板が接続される。センサアレイ２０１に含まれるフォトダイオードが出力する電荷は極めて微弱である。このため、配線長を極力短くするために信号処理部１０５はセンサアレイ２０１に直結する形態で構成される。
　図２Ｃは、撮像部１０４のもう一つの実装形態を示す斜視図である。信号処理部１０５をアナログ回路部２０３とデジタル回路部２０４に分割する。そして、アナログ回路部２０３はＣＯＧ（Chip On Glass：ガラス基板等にＬＳＩを直接搭載する、実装の手法）やＣＯＦ（Chip On Film：ポリイミド等のフィルム基板にＬＳＩを直接搭載する、実装の手法）にて構成する。デジタル回路部２０４は通常の回路基板に実装する。

　図３は、センサアレイ２０１を備えた信号処理部１０５のブロック図である。
　前述の通り、センサアレイ２０１は画素を構成する受光素子であるフォトダイオード３０１と画素トランジスタ３０２が網目状に形成されている。
　画素トランジスタ３０２は例えばＭＯＳＦＥＴであり、フォトダイオード３０１が光電変換した結果の出力電荷を信号線３０３に伝達する。
　画素トランジスタ３０２のソースは列毎に共通の信号線３０３に接続され、更にその信号線３０３の先にはチャージアンプ３０４が接続されている。
　画素トランジスタ３０２のゲートは行毎に共通の制御線３０５に接続される。ゲートセレクタ３０６は「行」に該当する複数の制御線３０５のうちの一本を高電位にすることで、該当する「行」の画素を選択する。

　センサアレイ２０１を構成する画素の列には全てチャージアンプ３０４が接続され、更に各々のチャージアンプ３０４の直後にサンプルホールド回路部３０７が接続されている。なお、図３中ではサンプルホールド回路の表記を「Ｓ／Ｈ」と省略している。
　複数のサンプルホールド回路部３０７の出力電圧はマルチプレクサ３０８によって選択され、アンプ３０９に供給される。アンプ３０９の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３１１に供給されて、デジタルデータに変換される。アンプ３０９は図４にて後述するＣＤＳ４１３の出力電圧を増幅する。
　Ａ／Ｄ変換器３１１が出力する、アンプ３０９の出力電圧に相当するデジタルデータはデジタル画像信号処理部３１２に供給される。デジタル画像信号処理部３１２は、例えばオフセット補正、ゲイン補正、欠陥画素補正、信号強度の対数変換、周波数処理、ＤＲ圧縮処理、階調処理、感度補正等のデータ処理を経て、デジタル画像データを出力する。このデジタル画像信号処理部３１２の詳細については割愛する。

　シーケンサ３１３は、マイクロコンピュータやゲートアレイ等で構成され、ゲートセレクタ３０６、チャージアンプ３０４、サンプルホールド回路部３０７、マルチプレクサ３０８、およびＡ／Ｄ変換器３１１に制御信号を供給する。

　図４は、チャージアンプ３０４とサンプルホールド回路部３０７の回路図である。
　Ｘ線はシンチレータ２０２によって緑色等の可視光に変換される。この可視光がフォトダイオード３０１に入射すると、光電変換によってフォトダイオード３０１から電荷が発生する。フォトダイオード３０１から発生した電荷は、画素トランジスタ３０２を介して第一オペアンプ４０１の反転入力端子に供給される。
　第一オペアンプ４０１は反転入力端子と出力端子の間にコンデンサＣ４０２が接続されている。このため、第一オペアンプ４０１はチャージアンプ３０４を構成する。チャージアンプ３０４は入力される電荷をコンデンサＣ４０２に蓄積させ、電圧に変換する。なお、コンデンサＣ４０２の両端にはディスチャージのための第一スイッチ４０３が接続されており、シーケンサ３１３によって制御される。
　なお、第一オペアンプ４０１の非反転入力端子には、画素トランジスタ３０２のリセットレベルを定め、チャージアンプ３０４等後段の増幅器に必要なオフセット電圧を与えるために、定電圧源４０４が接続されている。この定電圧源４０４の電圧は全ての信号線３０３に接続される全ての第一オペアンプ４０１に共通に与えられ、第一オペアンプ４０１のバーチャルショートによって全ての信号線３０３に等しい電圧が印加される。

　第一オペアンプ４０１の出力端子は抵抗Ｒ４０５に接続される。抵抗Ｒ４０５の両端には第二スイッチ４０６が接続されており、シーケンサ３１３によって制御される。この第二スイッチ４０６はオフの状態で、後述するコンデンサＣ４０９及びＣ４１２と共にＬＰＦ（Low Pass Filter）を構成する。

　抵抗Ｒ４０５は第三スイッチ４０７を介して第二オペアンプ４０８の非反転入力端子と、コンデンサＣ４０９に接続される。また、同様に抵抗Ｒ４０５は第四スイッチ４１０を介して第三オペアンプ４１１の非反転入力端子と、コンデンサＣ４１２に接続される。図４を見て判るように、第二オペアンプ４０８と第三オペアンプ４１１は全く同じ回路構成であるので、以下は第二オペアンプ４０８について説明する。
　第二オペアンプ４０８は反転入力端子と出力端子が直結されており、ボルテージフォロアを構成する。第二オペアンプ４０８は非反転入力端子の電圧を出力端子に出力する。第三スイッチ４０７がオフの状態では、コンデンサＣ４０９は電荷が保持されるので、オペアンプはサンプルホールド回路部３０７を構成する。更に、第三スイッチ４０７がオンの状態で且つ第二スイッチ４０６がオフの状態では、抵抗とコンデンサＣ４０９がパッシヴ型一次ＬＰＦを構成する。つまり、コンデンサＣ４０９はＬＰＦの構成要素であると共に、サンプルホールド回路部３０７の構成要素でもある。
　前述の通り、第三オペアンプ４１１も第二オペアンプ４０８と同様の機能を実現する。

　第二オペアンプ４０８とコンデンサＣ４０９はＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）４１３のPre-Sampling(=Reset-Sampling)信号を出力する。つまり、画素トランジスタ３０２がオフ状態のときの電圧信号を出力する。他方、第三オペアンプ４１１とコンデンサＣ４１２はＣＤＳ４１３のSampling信号を出力する。つまり、画素トランジスタ３０２がオン状態のときの電圧信号を出力する。ＣＤＳ４１３はSampling信号とReset-Sampling信号の差分を出力する。この差分信号はマルチプレクサ３０８を介して後続のアンプ３０９で電圧増幅した後、Ａ／Ｄ変換器３１１でＡ／Ｄ変換して、デジタル画像信号処理部３１２でデジタル画像信号処理を行う。

　［動作］
　図５Ａ，５Ｂは、１フレーム期間内におけるゲートセレクタ３０６が出力する制御信号とＸ線管１０２が発するＸ線のタイムチャートと、１水平期間内におけるゲートセレクタ３０６が出力する制御信号とアナログ回路部２０３の動作状態のタイムチャートである。

　図５Ａは、１フレーム期間内におけるゲートセレクタ３０６が出力する制御信号とＸ線管１０２が発するＸ線のタイムチャートである。ゲートセレクタ３０６は１水平期間毎に画素トランジスタ３０２のゲート端子を順番にオン・オフ制御する。ゲートセレクタ３０６によって全てのゲート端子のオン・オフ制御が終了すると、シーケンサ３１３はＸ線管１０２をオン制御する。すると、フォトダイオード３０１に電荷が発生し、電荷はそのままフォトダイオード３０１に溜まる。フォトダイオード３０１に溜まった電荷は、ゲートセレクタ３０６が画素トランジスタ３０２をオン制御することで、チャージアンプ３０４へ移動する。

　図５Ｂは、１水平期間内におけるゲートセレクタ３０６が出力する制御信号とアナログ回路部２０３の動作状態のタイムチャートである。シーケンサ３１３は最初にサンプルホールド回路部３０７を制御して、画素トランジスタ３０２がオフの状態におけるチャージアンプ３０４の電位を、コンデンサＣ４０９及び第二オペアンプ４０８でサンプルホールドする。
　次にゲートセレクタ３０６が画素トランジスタ３０２をオン制御した上で、シーケンサ３１３はサンプルホールド回路部３０７を制御して、画素トランジスタ３０２がオンの状態におけるチャージアンプ３０４の電位を、コンデンサＣ４１２及び第三オペアンプ４１１でサンプルホールドする。この時点で、ＣＤＳ４１３は第二オペアンプ４０８の出力信号と第三オペアンプ４１１の出力信号との差分を出力する。
　次にシーケンサ３１３はマルチプレクサ３０８とＡ／Ｄ変換器３１１を制御して、ＣＤＳ４１３の出力信号を順次Ａ／Ｄ変換する。

　図６は、シーケンサ３１３及びゲートセレクタ３０６が出力する制御信号のタイムチャートと、第三オペアンプ４１１の出力信号のうち、ノイズ成分のみを示すグラフである。
　図６（ａ）～（ｄ）は、比較例に係るシーケンサ３１３のタイムチャートと、ノイズ成分のグラフである。
　（ａ）は、図４に示すＧａｔｅの信号であり、画素トランジスタ３０２のゲートに印加する制御信号を示す。Ｇａｔｅが高電位の時、画素トランジスタ３０２はオン動作して、フォトダイオード３０１の電荷がチャージアンプ３０４に流れ込む。
　（ｂ）は、図４に示すＳＨＳの信号であり、第四スイッチ４１０の制御信号を示す。ＳＨＳが高電位の時、コンデンサＣ４１２は抵抗Ｒ４０５又は第一オペアンプ４０１の出力端子に接続される。つまり、コンデンサＣ４１２と第三オペアンプ４１１にて構成されるサンプルホールド回路はサンプル動作になる。逆にＳＨＳが低電位の時、サンプルホールド回路はホールド動作になる。
　（ｃ）は、図４に示すＬＰＦ＿Ｅの信号であり、第二スイッチ４０６の制御信号を示す。ＬＰＦ＿Ｅが高電位の時、第二スイッチ４０６はオフ状態になり、抵抗Ｒ４０５の両端が短絡されなくなる。すると、抵抗Ｒ４０５とコンデンサＣ４１２とでＬＰＦが形成される。なお、図４では、ＬＰＦ＿Ｅの論理否定信号で表記されている。つまり、第二スイッチ４０６はＬＰＦ＿Ｅの論理否定信号によってオン・オフ制御される。
　なお、特に図示はしていないが、図６に示すタイムチャートの期間中、第一スイッチ４０３と第三スイッチ４０７（ＳＨＲ）は何れもオフ状態を維持している。
　（ｄ）は、第三オペアンプ４１１から出力される信号のうち、ノイズ成分を示すグラフである。

　時刻ｔ１からｔ２の間、Ｇａｔｅは高電位である。Ｇａｔｅが高電位の時、画素トランジスタ３０２はオン動作して、フォトダイオード３０１の電荷がチャージアンプ３０４に流れ込むと共に、画素トランジスタ３０２自体の熱雑音も、チャージアンプ３０４に流れ込む。熱雑音のレベルは抵抗値に比例する。本実施形態にて使用する低温ポリシリコンＴＦＴは、アモルファスシリコンＴＦＴより抵抗値が低いが、それでも画素トランジスタ３０２のオン抵抗は４０ｋΩ～８０ｋΩ程度の抵抗値を有する。したがって、Ｇａｔｅが高電位の時は、高いノイズ成分がチャージアンプ３０４から出力される。そして、ここで注意すべきは、Ｇａｔｅが高電位の時、ＳＨＳも高電位であるが、ＬＰＦ＿Ｅは低電位である、という点である。ＬＰＦ＿Ｅが低電位であることはすなわち抵抗Ｒ４０５の両端がショートされており、抵抗Ｒ４０５とコンデンサＣ４１２によるＬＰＦは形成されない。つまり、ノイズ成分はＬＰＦによって低減されることなく、そのまま第三オペアンプ４１１に出力される。

　時刻ｔ２からｔ３の間、Ｇａｔｅが低電位に転化しているが、ＬＰＦ＿Ｅが低電位のままである。Ｇａｔｅが低電位になってＬＰＦ＿Ｅが低電位のままの状態では、画素トランジスタ３０２由来の熱雑音はなくなるが、信号線３０３の熱雑音がチャージアンプ３０４に流れ込み、そのまま第三オペアンプ４１１に出力される。配線の抵抗値は画素トランジスタ３０２より小さいので、熱雑音の振幅は画素トランジスタ３０２の熱雑音の振幅よりも小さくなる。
　時刻ｔ３からｔ４の間、ＳＨＳは高電位を維持しつつ、ＬＰＦ＿Ｅが高電位に転化する。ＬＰＦ＿Ｅが高電位の状態では、配線の熱雑音が低減される。
　時刻ｔ４からｔ５の間、ＬＰＦ＿Ｅは高電位を維持しつつ、ＳＨＳが低電位に転化する。ＳＨＳが低電位に転化すると、第四スイッチ４１０が開放され、コンデンサＣ４１２の両端電圧が第三オペアンプ４１１によって出力される。つまり、サンプルホールド回路のホールド動作になる。この期間において、最終的なチャージアンプ３０４の電位が第三オペアンプ４１１に出力され、アンプ３０９にて電圧増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３１１によってデジタルデータに変換される。

　以上に説明したチャージアンプ３０４と、ＬＰＦを含むサンプルホールド回路部３０７の動作において、Ｇａｔｅが高電位から低電位に転化する際、その直前の電位をチャージアンプ３０４が保持する。
　Ｇａｔｅがオンの期間、フォトダイオード３０１が出力する電荷は、コンデンサＣ４０２に蓄積される。つまり、フォトダイオード３０１の出力信号は微弱なＤＣ成分であると考えることができる。一方、画素トランジスタ３０２の熱雑音はホワイトノイズであり、交流（ＡＣ成分）である。Ｇａｔｅがオンからオフに転化すると、その直前の電位がチャージアンプ３０４のコンデンサＣ４０２によって保持されるため、熱雑音の振幅によっては、図６Ａの（ｄ）にて波形Ｗ６０１及び波形Ｗ６０２に示すように、第三オペアンプ４１１の出力信号の電位が大きく変化してしまう。つまり、比較例に係る駆動方法では、画素トランジスタ３０２の熱雑音がそのままノイズ成分として出力されてしまう。

　図６（ｅ）～（ｈ）は、本実施形態に係るシーケンサ３１３のタイムチャートと、ノイズ成分のグラフである。
　（ｅ）は（ａ）と同様の、図４に示すＧａｔｅの信号であり、画素トランジスタ３０２のゲートに印加する制御信号を示す。
　（ｆ）は（ｂ）と同様の、図４に示すＳＨＳの信号であり、第四スイッチ４１０の制御信号を示す。
　（ｇ）は（ｃ）と同様の、図４に示すＬＰＦ＿Ｅの信号であり、第二スイッチ４０６の制御信号を示す。
　（ｈ）は（ｄ）と同様の、第三オペアンプ４１１から出力される信号のうち、ノイズ成分を示すグラフである。
　時刻ｔ８（時刻ｔ４相当）からｔ９の間、ＬＰＦ＿Ｅは高電位を維持しつつ、ＳＨＳが低電位に転化する。この期間において、最終的なチャージアンプ３０４の電位が第三オペアンプ４１１に出力され、アンプ３０９にて電圧増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３１１によってデジタルデータに変換される。

　図６（ｅ）～（ｈ）と、図６（ａ）～（ｄ）との相違点は、Ｇａｔｅのオン期間をＳＨＳのオフ（時刻ｔ８）の後にまで延長した点（時刻ｔ６（時刻ｔ１相当）からｔ９迄）である。つまり、チャージアンプ３０４から出力される画素トランジスタ３０２及び配線の熱雑音は、抵抗Ｒ４０５とコンデンサＣ４１２によるＬＰＦによって抑止される。このため、ＳＨＳがオフの時点（時刻ｔ８）で熱雑音が除去された、極めてＳ／Ｎ比の高い検出信号を得ることができる。

　なお、ＬＰＦ＿Ｅが高電位になるタイミング、すなわち図６（ｅ）～（ｈ）の時刻ｔ７は、時刻ｔ６と同時でないことが好ましい。Ｇａｔｅがオンするのと同時にＬＰＦが立ち上がると、チャージアンプの時定数が大きくなるために、読み出しに非常に時間がかかる。このため、Ｇａｔｅがオンして読み出しが完了し、チャージアンプの出力電圧が静定した辺りのタイミングで、ＬＰＦをオンするように駆動させる。

　図７Ａ，７Ｂは、Ｇａｔｅがオフされるタイミングを変化させることを示すタイムチャートと、Ｇａｔｅがオフされるタイミングを変化させた場合に、第三アンプから出力されるノイズのレベルの変化を示すグラフである。
　図７Ａは、Ｇａｔｅがオフされるタイミングを変化させることを示すタイムチャートである。
　（ａ）は、図４に示すＧａｔｅの信号であり、画素トランジスタ３０２のゲートに印加する制御信号を示す。
　（ｂ）は、図４に示すＳＨＳの信号であり、第四スイッチ４１０の制御信号を示す。
　（ｃ）は、図４に示すＬＰＦ＿Ｅの信号であり、第二スイッチ４０６の制御信号を示す。
　図７Ａに示すように、Ｇａｔｅがオフされるタイミングを、ＬＰＦがオンされると同時（時刻ｔ７０１：０μｓｅｃ）から、時刻ｔ７０２、ｔ７０３と徐々にずらして、最終的にＬＰＦがオンされてから２５μｓｅｃに至る迄（時刻ｔ７０４）変化させて、第三アンプから出力されるノイズのレベルの変化を計測した。
　図７Ｂを見て判るように、ＬＰＦがオンし始めてからＧａｔｅをオフするタイミングが長ければ長いほど、ＬＰＦが効果的に作用することが判る。

　図８は、シーケンサ３１３が出力する制御信号のタイムチャートと、第一オペアンプ４０１の出力端子の電圧を示すグラフである。なお、解りやすさのため、ノイズ成分の記載を省略している。
　図８（ａ）～（ｄ）は、比較例に係るシーケンサ３１３のタイムチャートと、第一オペアンプ４０１の出力端子の電圧を示すグラフである。
　（ａ）は、図４に示すＧａｔｅの信号であり、画素トランジスタ３０２のゲートに印加する制御信号を示す。
　（ｂ）は、図４に示すＳＨＳの信号であり、第四スイッチ４１０の制御信号を示す。
　（ｃ）は、図４に示すＬＰＦ＿Ｅの信号であり、第二スイッチ４０６の制御信号を示す。
　（ｄ）は、図４に示す測定点Ｐ４１３の信号であり、チャージアンプ３０４の、ノイズ成分を除外した出力信号の波形を示す。
　時刻ｔ１２の時点で、（ａ）に示すようにＧａｔｅは高電位から低電位に転化する。
　ＭＯＳＦＥＴはその構造上、ゲートとドレイン、及びゲートとソースとの間にキャパシタを内包する。ゲートに所定の電圧を印加してドレインとソースが導通すると、ゲートとドレイン及びソースよりなる一つのキャパシタを構成することとなる。ゲートに印加していた所定の電圧を除去してドレインとソースが絶縁されると、一つのキャパシタはゲートとドレインよりなる第一のキャパシタと、ゲートとソースよりなる第二キャパシタの二つに分割されることとなる。
　Ｇａｔｅがオフされると、画素トランジスタ３０２のゲート－ソース間の寄生容量が小さくなる。すると、ゲート－ソース間に蓄積されていた電荷の一部がコンデンサＣ４０２に移動する。これはサンプルホールド回路特有の現象であるチャージインジェクション（Charge Injection）である。結果として、チャージアンプ３０４の出力電圧が上昇する。通常、チャージインジェクションの影響を回避するために、画素トランジスタ３０２をオフしたら、所定時間だけ電圧が静定するまで待つ必要がある。これが図８中の時刻ｔ１２からｔ１３の間である。

　図８（ｅ）～（ｈ）は、本実施形態に係るシーケンサ３１３のタイムチャートと、第一オペアンプ４０１の出力端子の電圧を示すグラフである。
　（ｅ）は図４に示すＧａｔｅの信号であり、画素トランジスタ３０２のゲートに印加する制御信号を示す。
　（ｆ）は図４に示すＳＨＳの信号であり、第四スイッチ４１０の制御信号を示す。
　（ｇ）は図４に示すＬＰＦ＿Ｅの信号であり、第二スイッチ４０６の制御信号を示す。
　（ｈ）は図４に示す測定点Ｐ４１３の信号であり、チャージアンプ３０４の、ノイズ成分を除外した出力信号の波形を示す。
　本開示においては、ＳＨＳをオフしてサンプルホールド回路部３０７を有効にする時点（時刻ｔ１４）において、Ｇａｔｅはオン状態のままである。したがって、画素トランジスタ３０２をオフすることによって生じるチャージインジェクションが生じにくい。このため、チャージインジェクション対策のために設けていた整定時間（時刻ｔ１２からｔ１３の間）が不要になる。整定時間が不要になる、ということは、それだけ高速化が見込める、という利点に繋がる。

　以上説明した実施形態には、以下に記す応用例が可能である。
　（１）本実施形態の撮像部１０４は間接変換型と呼ばれる、シンチレータ２０２を用いる形態のセンサを採用している。Ｘ線をシンチレータ２０２で緑色の光に変換し、画素のフォトダイオード３０１で光電変換して、電荷を読み出す。これに対し、直接変換型と呼ばれる、シンチレータ２０２の代わりにアモルファスセレン等の、Ｘ線を直接電荷に変換する膜が画素上に載っている構造のものを用いても良い。この場合、画素はフォトダイオード３０１の代わりにキャパシタンスのみの構造となる。

　（２）図６の（ｇ）に示すＬＰＦ＿Ｅの立ち上がりタイミングは、（ｅ）のＧａｔｅ及び（ｆ）のＳＨＳと同じ時刻ｔ６から立ち上げてもよい。

　（３）ゲートセレクタ３０６は低温ポリシリコンＴＦＴを使用する場合、センサアレイ２０１に内蔵させることが可能である。
　図９は、センサアレイ２０１を備えた信号処理部１０５のブロック図である。
　図９の、図３との相違点は、センサアレイ９０１がゲートセレクタ３０６も含んでいる点である。

　（４）上述の実施形態では、Ａ／Ｄ変換の前に画素トランジスタとＬＰＦを有効にし、サンプルホールドを確定するべく、シーケンサが制御を行っていた。これに対し、Ａ／Ｄ変換後に画素トランジスタをＯＦＦさせる制御タイミングを採っても良い。

　（５）本開示は以下のような構成も取ることができる。
　＜１＞
　光を受光して光検出信号に変換する受光素子と、
　前記受光素子に接続されて前記受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタと、
　前記光検出信号に適用されるローパスフィルタと、
　前記ローパスフィルタの出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
　前記Ａ／Ｄ変換器を動作させて前記デジタルデータを出力するに先立ち、前記光検出信号に対して前記ローパスフィルタを有効に機能させた状態において、前記画素トランジスタをオン状態に制御させておき、前記受光素子と前記信号線を接続させるシーケンサと
　を備えた撮像装置。
　＜２＞
　前記ローパスフィルタはコンデンサを有し、
　前記ローパスフィルタと前記Ａ／Ｄ変換器との間に接続され、前記ローパスフィルタとの間で前記コンデンサを共用するサンプルホールド回路をさらに備えた
　＜１＞記載の撮像装置。
　＜３＞
　前記シーケンサは、前記画素トランジスタをオン状態に制御し、前記ローパスフィルタを作動させて所定時間が経過した後、前記画素トランジスタをオン状態に制御した状態を維持しつつ前記サンプルホールド回路をホールド動作させた後、前記Ａ／Ｄ変換器を動作させて前記デジタルデータを出力する
　＜２＞記載の撮像装置。
　＜４＞
　前記受光素子が出力する電荷を電圧に変換して前記ローパスフィルタに供給するチャージアンプをさらに備え、
　前記受光素子はフォトダイオードである
　＜３＞記載の撮像装置。
　＜５＞
　光を受光して光検出信号に変換する受光素子と、
　前記受光素子に接続されて前記受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタと、
　コンデンサを有し、前記光検出信号に適用されるローパスフィルタと、
　前記ローパスフィルタの出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
　前記ローパスフィルタと前記Ａ／Ｄ変換器との間に接続され、前記ローパスフィルタとの間で前記コンデンサを共用するサンプルホールド回路と、
　前記光検出信号に対して前記ローパスフィルタを有効に機能させた状態において、前記画素トランジスタをオン状態に制御させておき、所定時間が経過した後、前記画素トランジスタをオン状態に制御した状態を維持しつつ前記サンプルホールド回路をホールド動作させ、前記Ａ／Ｄ変換器を動作させて前記デジタルデータを出力した後に、前記画素トランジスタをオフ状態に制御するシーケンサと
　を備えた撮像装置。
　＜６＞
　光を受光して光検出信号に変換する受光素子に接続されて前記受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタをオン状態に制御し、
　前記光検出信号に対してローパスフィルタを作動させ、
　所定時間が経過した後に、前記画素トランジスタをオン状態に制御した状態を維持しつつ、前記ローパスフィルタに接続されるサンプルホールド回路をホールド動作させる
　撮像方法。

　本実施形態では、放射線撮像装置１０１を開示した。
　画素を構成する画素トランジスタ３０２をオフするタイミングを、サンプルホールド回路部３０７を有効にする時点より後迄延長する。またその際、画素トランジスタ３０２がオン状態になっている期間中に、ＬＰＦを有効に機能させる。画素トランジスタ３０２及び配線から生じる熱雑音がＬＰＦで除去されるので、撮像部１０４及び信号処理部１０５の低ノイズ化を実現できる。このため、Ｓ／Ｎ比が向上し、放射線撮像装置１０１における撮影画像の画質の向上や低被曝化を実現できる。
　また、比較例に係る駆動方法と比較して、撮像部１０４から信号処理部１０５における撮影画像の読み出し時間を短くすることが可能になる。その結果、比較例に係る駆動方法より高フレームレート化が実現できる。

　以上、本開示の実施形態例について説明したが、本開示は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
　例えば、上記した実施形態例は本開示をわかりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、更にはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行するためのソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の揮発性或は不揮発性のストレージ、または、ＩＣカード、光ディスク等の記録媒体に保持することができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

　本出願は、日本国特許庁において２０１２年１０月４日に出願された日本特許出願番号２０１２－２２２３９３号、および日本国特許庁において２０１２年１１月２０日に出願された日本特許出願番号２０１２－２５４６７７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。

　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims

　光を受光して光検出信号に変換する受光素子と、
　前記受光素子に接続されて前記受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタと、
　前記光検出信号に適用されるローパスフィルタと、
　前記ローパスフィルタの出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
　前記Ａ／Ｄ変換器を動作させて前記デジタルデータを出力するに先立ち、前記光検出信号に対して前記ローパスフィルタを有効に機能させた状態において、前記画素トランジスタをオン状態に制御させておき、前記受光素子と前記信号線を接続させるシーケンサと
　を備えた撮像装置。
　前記ローパスフィルタはコンデンサを有し、
　前記ローパスフィルタと前記Ａ／Ｄ変換器との間に接続され、前記ローパスフィルタとの間で前記コンデンサを共用するサンプルホールド回路をさらに備えた
　請求項１記載の撮像装置。
　前記シーケンサは、前記画素トランジスタをオン状態に制御し、前記ローパスフィルタを作動させて所定時間が経過した後、前記画素トランジスタをオン状態に制御した状態を維持しつつ前記サンプルホールド回路をホールド動作させた後、前記Ａ／Ｄ変換器を動作させて前記デジタルデータを出力する
　請求項２記載の撮像装置。
　前記受光素子が出力する電荷を電圧に変換して前記ローパスフィルタに供給するチャージアンプをさらに備え、
　前記受光素子はフォトダイオードである
　請求項３記載の撮像装置。
　光を受光して光検出信号に変換する受光素子と、
　前記受光素子に接続されて前記受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタと、
　コンデンサを有し、前記光検出信号に適用されるローパスフィルタと、
　前記ローパスフィルタの出力信号をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器と、
　前記ローパスフィルタと前記Ａ／Ｄ変換器との間に接続され、前記ローパスフィルタとの間で前記コンデンサを共用するサンプルホールド回路と、
　前記光検出信号に対して前記ローパスフィルタを有効に機能させた状態において、前記画素トランジスタをオン状態に制御させておき、所定時間が経過した後、前記画素トランジスタをオン状態に制御した状態を維持しつつ前記サンプルホールド回路をホールド動作させ、前記Ａ／Ｄ変換器を動作させて前記デジタルデータを出力した後に、前記画素トランジスタをオフ状態に制御するシーケンサと
　を備えた撮像装置。
　光を受光して光検出信号に変換する受光素子に接続されて前記受光素子と信号線との接続を制御する画素トランジスタをオン状態に制御し、
　前記光検出信号に対してローパスフィルタを作動させ、
　所定時間が経過した後に、前記画素トランジスタをオン状態に制御した状態を維持しつつ、前記ローパスフィルタに接続されるサンプルホールド回路をホールド動作させる
　撮像方法。