WO2006087952A1

WO2006087952A1 - 信号検出方法および装置並びに放射線画像信号検出方法およびシステム

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Publication number: WO2006087952A1
Application number: PCT/JP2006/302145
Authority: WO
Inventors: Akira Yamaguchi
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Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2006-08-24
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Abstract

　相関２重サンプリング処理を行う信号検出方法において、検出信号のＳ/Ｎを向上させるとともに、信号検出の高速化を図る。　第１の保持回路３２においてベースライン信号を蓄積する際には、スイッチＳ２、スイッチＳ４をオン状態とすることによって、抵抗素子Ｒ１と、スイッチＳ２およびスイッチＳ４のオン抵抗と、コンデンサＣ１とからなる第１のローパスフィルタによりローパスフィルタ処理を施し、第２の保持回路３３において信号成分を蓄積する際には、スイッチＳ３をオフ状態にするとともにスイッチＳ５をオン状態とすることによって、抵抗素子Ｒ２と、スイッチＳ５のオン抵抗と、コンデンサＣ２とからなる第２のローパスフィルタによりローパスフィルタ処理を施すようにし、上記第１のローパスフィルタの時定数τ１と上記第２のローパスフィルタの時定数τ２がτ１＜τ２となるように設定する。

Description

明細書

信号検出方法および装置並びに放射線画像信号検出方法およびシステム

技術分野

[0001] 本発明は、相関 2重サンプリング処理を行う信号検出方法および装置並びに放射線画像信号検出方法およびシステムに関するものである。

背景技術

[0002] 従来、 CCD (電荷結合素子)やフォトマルチプライヤーなどと!/、つた光電変換素子や、放射線の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積するとともに、該蓄積された電荷に応じた電荷信号を出力する放射線画像記録装置など、光または放射線を電荷信号に変換して出力する装置が様々な分野で利用されている。

[0003] そして、上記のような光電変換素子や放射線画像記録装置から出力された電荷信号を検出するものとして、 IC化が可能で比較的ノイズが小さい積分アンプが一般的に用いられている。積分アンプは、積分モードに切り替えられることにより上記電荷信号の積分を開始し、その積分された電荷量に応じた電気信号を出力し、リセットモードに切り替えられることにより積分された電荷信号を放電して初期状態に戻すものである。

[0004] ここで、上記積分アンプにおける積分モードへの切り替えは、積分アンプにおけるリセットスィッチをオン状態力オフ状態に切り替えることにより行われる力このリセットスィッチの切替えによりリセットスィッチの有する kTCノイズが発生し、このノイズが信号成分の電気信号に含まれてしまう。そこで、この kTCノイズの影響を回避するために相関 2重サンプリング処理が施される（たとえば、 R丄. Weisfield and N.R.Bennett,"E lectronic noise analysis of a 127— micron pixel TV Γ/ photodiodearray ,Proc.SPIE,vol. 4320, 2001, pp.209-218参照）。相関 2重サンプリング処理とは、積分アンプが積分モードに切り替わった後所定のベースラインサンプリング時間経過した時に出力される電気信号とリセットモードに切り替わる直前に出力される電気信号との差をとり、その差を信号成分とすることにより、上記 kTCノイズの影響を回避することができる処理である。

[0005] また、上記のような積分アンプを利用した信号検出回路においては、積分アンプの入力端子に接続される信号線において発生する熱雑音によるノイズを低減するため、積分アンプの後段にローパスフィルタが設けられており、積分アンプから出力された電気信号はこのローノスフィルタを通過して出力される。

[0006] ここで、たとえば、積分アンプに接続される信号線の線抵抗が大きぐたとえば、数 1 OOk Ωである場合には、信号線において発生する熱雑音によるノイズはその信号線の線抵抗の大きさに応じて大きくなるため、信号線に流れる電荷信号に対して非常に大きなものとなってしまう。したがって、上記のようなノイズを十分に低減させるためには、そのノイズの大きさに応じてローノスフィルタの時定数を大きくする必要がある発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] し力しながら、上記のような相関 2重サンプリング処理におけるベースラインサンプリング (ベースラインサンプリング時間経過時における電気信号の取得）は、上記のように積分アンプの kTCノイズをサンプリングするためのものであり、上記のような信号線にお、て発生するノイズを低減させる必要はな、ので、このベースラインサンプリングの際にまでローパスフィルタの時定数を長くする必要はない。

[0008] そして、ベースラインサンプリングにおいて kTCノイズを十分な大きさで取得するためには、ローパスフィルタは過渡応答を示すため、ベースラインサンプリング時間を口一パスフィルタの時定数に対して十分長くする必要がある力上記のようにベースラインサンプリングの際にまでローパスフィルタの時定数を長くしてしまってはその分べースラインサンプリング時間も長くする必要があり、信号検出時間を無駄に長くすることになる。

[0009] そして、上記のように信号検出時間が長くなつてしまっては、たとえば、セミ動画の信号検出などといった高速な信号検出を行うことができない。

[0010] 本発明は、上記事情に鑑み、相関 2重サンプリング処理を行う信号検出方法および装置並びに放射線画像信号検出方法およびシステムにお、て、上記のような線抵抗によるノイズを適切に低減させるとともに、信号検出の高速ィ匕を図ることができる信号検出方法および装置並びに放射線画像信号検出方法およびシステムを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明の信号検出方法は、積分アンプにより電荷信号の積分を開始し、その積分の開始力所定のベースラインサンプリング時間経過する時点までに積分アンプにより積分され第 1のローパスフィルタを通過した第 1の電気信号を保持し、上記積分の開始から上記第 1の電気信号の取得後積分アンプをリセットする前の所定の時点までに積分アンプにより積分され第 2のローパスフィルタを通過した第 2の電気信号と上記第 1の電気信号との差を求めて信号検出する信号検出方法において、第 1のローパスフィルタの時定数 τ 1および第 2のローパスフィルタの時定数 τ 2を、 τ 1 < τ 2 を満たすような値に設定することを特徴とする。

[0012] また、上記信号検出方法においては、積分の開始力も所定のベースラインサンプリング時間経過する時点までは時定数 τ 2を時定数 τ 1と同じ大きさに設定するようにすることができる。

[0013] 本発明の信号検出装置は、電荷信号を積分する積分アンプと、積分アンプによる積分の開始力所定のベースラインサンプリング時間経過する時点までに積分アンプにより積分された信号が入力される第 1のローパスフィルタと、第 1のローパスフィルタを通過した第 1の電気信号を保持する第 1の保持回路と、積分アンプによる積分の開始力も前記第 1の電気信号の取得後積分アンプをリセットする前の所定の時点までに積分アンプにより積分された信号が入力される第 2のローパスフィルタと、第 2のローパスフィルタを通過した第 2の電気信号を保持する第 2の保持回路と、第 2の電気信号と第 1の電気信号との差を求めて信号検出する差分回路とを備えた信号検出装置において、第 1のローパスフィルタの時定数 τ 1および第 2のローパスフィルタの時定数て 2が、 τ 1 < τ 2を満たすような値に設定されていることを特徴とする。

[0014] また、上記信号検出装置においては、第 2のローパスフィルタの時定数て 2を、積分の開始力所定のベースラインサンプリング時間経過する時点までは時定数 τ 1と同じ大きさに設定するようにすることができる。 [0015] 本発明の放射線画像信号検出方法は、放射線の照射を受けて電荷を蓄積するとともに、その蓄積された電荷に応じた電荷信号を出力する放射線画像記録装置から出力された電荷信号を、上記信号検出方法を用いて検出することを特徴とする。

[0016] 本発明の放射線画像信号検出システムは、上記信号検出装置と、放射線の照射を受けて電荷を蓄積するとともに、その蓄積された電荷に応じた電荷信号を上記信号検出装置に出力する放射線画像記録装置とを備えたことを特徴とする。

[0017] ここで、上記「第 1のローパスフィルタ」および上記「第 2のローパスフィルタ」としては、一部共通のものを利用するようにしてもよいし、別々に設けるようにしてもよい。

[0018] また、上記「第 1のローパスフィルタ」および上記「第 2のローパスフィルタ」としては、たとえば、 1次フィルタを利用することができる。

[0019] また、上記「第 1の保持回路」および上記「第 2の保持回路」としては、共通のものを利用するようにしてもよいし、別々に設けるようにしてもよい。

発明の効果

[0020] 本発明の信号検出方法および装置並びに放射線画像信号検出方法およびシステムによれば、ベースラインサンプリングの際におけるローパスフィルタ処理の時定数 τ 1および積分信号のサンプリングの際のローパスフィルタ処理の時定数 τ 2を、 τ 1 < て 2を満たすような値に設定するようにしたので、て 1を短くすることにより信号検出の高速ィ匕を図ることができるとともに、 τ 2の時定数を適切な長さに設定することにより信号成分におけるノイズを十分に低減することができる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明の信号検出装置の一実施形態を用いた放射線画像信号検出システムの概略構成図

[図 2]図 1に示す放射線画像信号検出システムにおける放射線画像記録装置の概略構成図

[図 3Α]図 1に示す放射線画像信号検出システムの放射線画像記録装置への放射線画像の記録の作用を説明するための図

[図 3Β]図 1に示す放射線画像信号検出システムの放射線画像記録装置からの放射線画像の読取りの作用を説明するための図圆 4]図 1に示す放射線画像信号検出システムにおける信号検出装置の動作タイミングを説明するためのタイミングチャート

[図 5]図 1に示す放射線画像信号検出システムにおける信号検出装置のその他の実施形態を示す図

圆 6A]図 1に示す信号検出装置の積分アンプの入力換算ノイズ電子数 ENCとべ一スラインサンプリング時間との関係を示す図

圆 6B]図 1に示す信号検出装置の積分アンプの入力換算ノイズ電子数 ENCとべ一スラインサンプリング時間との関係を示す図

圆 7A]図 1に示す信号検出装置の積分アンプの入力換算ノイズ電子数 ENCとべ一スラインサンプリング時間との関係を示す図

圆 7B]図 1に示す信号検出装置の積分アンプの入力換算ノイズ電子数 ENCとべ一スラインサンプリング時間との関係を示す図

圆 8]ENCの評価を行う際に積分アンプの入力端に接続される負荷を示す図圆 9]ENCの評価を行う際に積分アンプの入力端に接続される負荷を示す図符号の説明

10 放射線画像記録装置

11 第 1の電極層

12 記録用光導電層

13 電荷輸送層

14 読取用光導電層

15 第 2の電極層

16 畜电 p:[5

20 読取光源部

30 信号検出装置

31 積分アンプ

32 第 1の保持回路

33 第 2の保持回路

34 差分アンプ 35 AZD変

38 制御回路

40 被写体

発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下、図面を参照して本発明の信号検出方法を実施する信号検出装置の一実施形態を利用した放射線画像信号検出システムについて説明する。図 1に、上記放射線画像信号検出システムの概略構成図を示す。

[0024] 図 1に示すように、上記放射線画像信号検出システムは、図示省略した放射線源と、放射線源から射出されて被写体を通過した放射線の照射を受けて放射線画像を記録し、その放射線画像に応じた電荷信号を出力する放射線画像記録装置 10と、放射線画像記録装置 10を線状の読取光で走査する読取光源部 20と、読取光源部 20による読取光の走査により放射線画像記録装置 10から出力された電荷信号に基づいて上記放射線画像に応じたデジタル画像信号を出力する信号検出装置 30とを備えている。

[0025] 信号検出装置 30は、放射線画像記録装置 10から出力された電荷信号を積分する積分アンプ 31、積分アンプ 31により積分された電気信号を保持する第 1および第 2 の保持回路 32, 33、第 1および第 2の保持回路 32, 33にそれぞれ保持された第 1の電気信号および第 2の電気信号の差分を出力する差分アンプ 34、および差分アンプ 34から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する AZD変翻35を備えており、放射線画像記録装置 10から出力された電荷信号に基づいて相関 2重サンプリング処理を行うものである。

[0026] 積分アンプ 31は、放射線画像記録装置 10から出力された電荷信号を蓄積するコンデンサ 31aとコンデンサ 31aに蓄積された電荷信号を放電させるためのリセットスィツチ S1とを備えている。

[0027] 第 1の保持回路 32は、抵抗素子 R1と、抵抗素子 R1に並列に接続されたスィッチ S 2と、抵抗素子 R1に直列に接続されたスィッチ S4およびコンデンサ C1を備え、積分アンプ 31から出力された電気信号をコンデンサ C 1に保持するものである。

[0028] 第 2の保持回路 33は、抵抗素子 R2と、抵抗素子 R2に並列に接続されたスィッチ S 3、抵抗素子 R2に直列に接続されたスィッチ S5およびコンデンサ C2とを備え、積分アンプ 31から出力された電気信号をコンデンサ C2に保持するものである。

[0029] また、第 1および第 2の保持回路 32, 33は、上記のように積分アンプ 31から出力された電気信号をそれぞれ異なるタイミングで保持するものであるとともに、積分アンプ 31から出力された電気信号にローパスフィルタ処理を施すものでもある。

[0030] 具体的には、たとえば、第 1の保持回路 32において、コンデンサ C1に電気信号を蓄積する際には、後述するようにスィッチ S2とスィッチ 4がオン状態なる。したがって、抵抗素子 R 1とスィッチ S 2のオン抵抗とスィッチ S4のオン抵抗とコンデンサ C 1により 1次の第 1のローパスフィルタが構成され、この第 1のローパスフィルタによりフィルタ処理の施されたフィルタ処理済電気信号がコンデンサ C 1に保持される。

[0031] 一方、第 2の保持回路 33において、コンデンサ C2に電気信号を蓄積する際には、後述するようにスィッチ S3がオフ状態となり、スィッチ S5とがオン状態となる。したがつて、抵抗素子 R2とスィッチ S5のオン抵抗とコンデンサ C2とにより 1次の第 2のローパスフィルタが構成され、この第 2のローパスフィルタによりフィルタ処理の施されたフィルタ処理済電気信号がコンデンサ C2に保持される。

[0032] ここで、本実施形態の信号検出装置においては、上記第 1のローパスフィルタ回路の時定数て 1と上記第 2のローパスフィルタ回路の時定数て 2とが、 τ 1 < τ 2を満たすよう値に設定される。なお、第 2のローパスフィルタ回路の時定数 τ 2は、後述するようにベースラインサンプリングの間と、ベースラインサンプリング後から信号保持までの間とで切換えられるものである力ここではベースラインサンプリング後から信号保持までの間の時定数について説明する。

[0033] 抵抗素子 R1の抵抗値を rl、スィッチ S2のオン抵抗の抵抗値を R 、スィッチ S4の

ON2

オン抵抗の抵抗値を R 、コンデンサ C1の容量値を clすると上記第 1のローパスフ

ON4

ィルタの時定数 τ 1は下式（1)により算出される。

[0034] τ 1 = (R X rl/ (R +rl) + R ) X cl - - - (1)

ON2 ON2 ON4

したがって、 R 《rlとすれば

ON2

τ 1 = (R +R ) X cl

ON2 ON4

となる。 [0035] また、抵抗素子 R2の抵抗値を r2、スィッチ S5のオン抵抗の抵抗値を R 、コンデ

ON5 ンサ C2の容量値を c2とすると上記第 2のローパスフィルタの時定数 τ 2は下式（2)により算出される。

[0036] τ 2= (r2 + R ) X c2 - - - (2)

ON5

したがって、 R 《r2とすれば、

ON5

τ 2=r2 X c2

となる。

[0037] そして、 R および R は数 Ω〜数 100 Ωであるので、 rlおよび r2として、数 100

ON2 ON5

〜数 10Μ Ωの値を設定するようにすれば、上記のように τ 1 < τ 2となるように設定することができる。そして、たとえば、信号線である後述する線状電極 15aの線抵抗が数 100k Ω程度である場合には、第 2のローパスフィルタの時定数 τ 2を数 100 s にすることが望ましい。したがって、上記のような rlおよび r2の抵抗値に対して、 clおよび c2は数 10pF〜数 lOOOpFの値に設定される。たとえば、 rl =r2= 10M Q , cl = c2= 10pFとすればよい。上記のように設定すれば、時定数 τ 2として十分な長さを確保することができるとともに、時定数て 1を短くすることができる。なお、高速化と低ノイズィ匕を両立するには、て 1 = 1〜10 5、 τ 2= 10〜： L00 sに設定すること力 S 望ましい。

[0038] また、信号検出装置 30は、第 1および第 2の保持回路 32, 33から出力されたフィルタ処理済電気信号を差分アンプ 34に出力するバッファアンプ 36, 37と、積分アンプ 31のリセットスィッチ Sl、第 1および第 2の保持回路 32, 33のスィッチ S2, S3, S4, S5および AZD変換器 35などの動作タイミングなどを制御する制御回路 38とを備えている。

[0039] 放射線画像記録装置 10は、詳細には、図 2に示すように、放射線画像を担持した放射線を透過する第 1の電極層 11、第 1の電極層 11を透過した放射線の照射を受けることにより電荷を発生する記録用光導電層 12、記録用光導電層 12におヽて発生した電荷に対しては絶縁体として作用し、且つその電荷と逆極性の輸送電荷に対しては導電体として作用する電荷輸送層 13、読取光の照射を受けることにより電荷を発生する読取用光導電層 14、および読取光を透過する線状に延びる線状電極 15a が平行に配列された第 2の電極層 15をこの順に積層してなるものである。そして、記録用光導電層 12と電荷輸送層 13との界面には放射線の照射量に応じて発生した電荷が蓄積される蓄電部 16が形成される。

[0040] なお、図 1においては、放射線画像記録装置 10の 1本の線状電極 15aに接続される信号検出装置 30のみを示しており、その他の線状電極 15aに接続される信号検出装置 30は図示省略してある。

[0041] また、 A/D変 35は、各線状電極 15aについてそれぞれ設けるようにしてもよいし、マルチプレクサを設けて差分アンプ 34から出力されたアナログ信号を各線状電極毎に切り替えて 1つの AZD変換器 35に入力するようにしてもょ、。

[0042] また、放射線画像記録装置 10および読取光源部 20は、上記読取光源部 20の読取光源の長さ方向と放射線画像記録装置 10の線状電極 15aの長さ方向とが略直交するように設置されている。そして、読取光源部 20は、線状電極 15aの長さ方向に線状の読取光源を移動させて読取光を走査するものである力読取光源を移動させる移動機構などについては図示省略してある。

[0043] 次に、上記放射線画像信号検出システムの作用について説明する。

[0044] まず、放射線画像記録装置 10の第 1の電極層 11が負に帯電し、第 2の電極層 15 が正に帯電するように電圧印加された状態において、放射線源力も被写体 40に向けて放射線 L1が照射される。放射線源から射出された放射線 L1は、図 3Aに示すように、被写体 40全体に照射され、被写体 40において放射線を透過する透過部 40a を透過した放射線が放射線画像記録装置 10の第 1の電極層 11側から照射される。なお、被写体 40におヽて放射線を透過しな!、遮断部 40bに照射された放射線は放射線画像記録装置 10には照射されない。

[0045] そして、放射線画像記録装置 10に照射された放射線 L1は、第 1の電極層 11を透過し、記録用光導電層 12に照射される。そして、記録用光導電層 12において放射線の照射により電荷対が発生し、そのうち正の電荷は第 1の電極層 11に帯電した負の電荷と結合して消滅し、負の電荷は潜像電荷として記録用光導電層 12と電荷輸送層 13との界面に形成される蓄電部 16に蓄積されて放射線画像が記録される。

[0046] そして、次に、図 3Bに示すように、第 1の電極層 11が接地された状態において、第 2の電極層 15側力も読取光 L2が照射され、読取光 L2は線状電極 15aを透過して読取用光導電層 14に照射される。読取光 L2の照射により読取用光導電層 14にお、て発生した正の電荷が蓄電部 16における潜像電荷と結合するとともに、負の電荷が第 2の電極層 15の線状電極 15aに帯電した正の電荷と結合する。

[0047] 一方、信号検出装置 30における積分アンプ 31のリセットスィッチ S1は、上記放射線画像記録装置 10への読取光の照射の前にはオン状態にされている。その後、リセットスィッチ S1がオフ状態にされ、ベースラインサンプリングが終了して力読取光の照射が開始される。そして、上記のようにして放射線画像記録装置 10の読取用光導電層 14にお、て発生した負の電荷が第 2の電極層 15の線状電極 15aに帯電した正の電荷と結合することにより、その結合した電荷量に応じた大きさの電荷信号が積分アンプ 31のコンデンサ 31aに蓄積されて積分される。

[0048] ここで、上記積分開始からの作用について、図 4に示すフローチャートを用いて説明する。図 4には、スィッチ SI, S2, S3, S4, S5の才ン、才フ帘 U御のタイミングと、図 1の V1,V2, V3おける電圧波形の模式図を示している。

[0049] まず、積分アンプ 31のリセットスィッチ S1がオフ状態となる図 4に示す時点 tlから、積分アンプ 31にお、て電荷信号の積分が開始される。

[0050] また、積分アンプ 31における積分開始時 tlにおいては、第 1の保持回路 32のスィツチ S2, S4および第 2の保持回路 33のスィッチ S3, S5iま、図 4に示すように、才ン状態となっており、積分アンプ 31より積分され第 1のローパスフィルタによりローノスフィルタ処理の施されたフィルタ処理済電気信号が第 1の保持回路 32のコンデンサ C1に蓄積される。また、第 2の保持回路 32においては、抵抗素子 R2とスィッチ S3のオン抵抗とスィッチ S5のオン抵抗とコンデンサ C2により第 2のローパスフィルタ回路が構成され、積分アンプ 31より積分され上記第 2のローパスフィルタ回路によりローパスフィルタ処理の施されたフィルタ処理済電気信号が第 2の保持回路 33のコンデンサ C2に蓄積される。ここでは、上記第 2のローノスフィルタの時定数て 2と第 1の口一パスフィルタの時定数 τ 1とは同じ大きさに設定されている。このためベースラインサンプリング期間中（tl〜t2)は V1 =V2であり、 V3 = 0となる。すなわち、ベースラインサンプリングの期間では時定数て 1 =時定数て 2にすることが相関 2重サンプリングにとつて望ましい。

[0051] そして、積分アンプ 31による積分が開始された後、所定のベースラインサンプリング時間 t が経過した時点 t2において、第 1の保持回路 32のスィッチ S4がオフ状態に base

され、コンデンサ C1において蓄積された第 1のフィルタ処理済電気信号が保持される。

[0052] そして、上記のように第 1のフィルタ処理済電気信号がコンデンサ C1により保持された直後の時点 t3において、第 1の保持回路 32のスィッチ S2および第 2の保持回路 33のスィッチ S3がオフ状態となる。つまり、この時点力も積分アンプ 31から出力された電気信号は、上記第 2のローパスフィルタ回路によりローパスフィルタ処理が施され、その第 2のフィルタ処理済電気信号が第 2の保持回路 33のコンデンサ C2に蓄積される。

[0053] そして、所定のサンプリング時間が経過した後積分アンプ 31をリセットする直前の時点 t4において、第 2の保持回路 33のスィッチ S5がオフ状態にされ、コンデンサ C2 に蓄積された第 2のフィルタ処理済電気信号が保持される。そして、上記時点 t4の直後積分アンプのスィッチ S1がオン状態とされ積分アンプ 31がリセットされるとともに、スィッチ S3, S3が再びオン状態とされる。

[0054] そして、上記のようにして第 1の保持回路 32のコンデンサ 32cに保持された第 1のフィルタ処理済電気信号および第 2の保持回路 33に保持された第 2のフィルタ処理済電気信号は、それぞれバッファアンプ 36, 37を介して差動アンプ 34に出力される。そして、差動アンプ 34において上記 2つのフィルタ処理済電気信号の差分が算出され、 AZD変翻35に出力される。 AZD変翻35は、図 4に示す期間 A/Dの間に、入力されたアナログ画像信号である差分信号をデジタル変換し、デジタル画像信号を出力する。

[0055] そして、上記のようにして A/D変換が終了した時点において、再び、第 1の保持回路 32のスィッチ S4および第 2の保持回路 33のスィッチ S5がオン状態され、その後の時点 t5にお、て積分アンプのスィッチ S 1がオフ状態とされ、積分アンプ 31における積分が再び開始される。

[0056] そして、読取光源部 20の 1ラインの照射毎に、上記のような積分開始力デジタル画像信号の出力までの処理が、各線状電極 15aに接続された信号検出回路 30毎に行われて 1ライン分のデジタル画像信号の検出が行われる。そして、読取光源部 20 により線状の読取光が、図 1の矢印 Y方向に走査されるのと同期して上記 1ライン分のデジタル画像信号がそれぞれ検出され、最終的には放射線画像記録装置 10の全面分のデジタル画像信号が検出される。

[0057] 上記放射線画像信号検出システムによれば、ベースラインサンプリングの際におけるローパスフィルタ処理の時定数 _τ 1および積分信号のサンプリングの際のローパスフィルタ処理の時定数 τ 2を、 τ 1 < τ 2を満たすような値に設定するようにしたので、 τ 1を短くすることにより信号検出の高速ィ匕を図ることができるとともに、 τ 2の時定数を適切な長さに設定することにより信号成分におけるノイズを十分に低減することができる。

[0058] なお、上記放射線画像信号検出システムにおいては、第 1の保持回路 32にスイツチ S2を設けるとともに第 2の保持回路 33にスィッチ S3を設け、これらのスィッチのォン、オフを切り替えることにより第 1のローパスフィルタと第 2のローパスフィルタを切り替えて時定数を切り替えるようにしたが、上記のような回路構成に限らず、ベースラインサンプリングの際の時定数 τ 1と、積分信号のサンプリングの際の時定数て 2とが、 τ 2 > τ 1となるようにするのであれば如何なる回路構成を採用するようにしてもよい。たとえば、図 5に示すように抵抗素子 R3とこの抵抗素子 R3に並列に接続されたスイッチ S6を設けた回路構成としてもよい。そして、ベースラインサンプリングの際には、スィッチ S6、スィッチ S4、およびスィッチ S5をオン状態にしてスィッチ S6のオン抵抗と抵抗素子 R3とスィッチ 4のオン抵抗とコンデンサ C1により第 1のローパスフィルタを構成するようにし、積分信号のサンプリングの際には、スィッチ S6とスィッチ S4をォフ状態にするとともにスィッチ S5をオン状態して抵抗素子 R3とスィッチ S5のオン抵抗とコンデンサ C2により第 2のローパスフィルタを構成するようにし、抵抗素子 R3の抵抗値 r3とスィッチ S6のオン抵抗値 R との関係を r3》R とすることにより、第 1

ON6 ON6

のローパスフィルタの時定数て 1と第 2のローパスフィルタの時定数て 2との関係をて 2 > τ 1となるようにしてもよい。 r3の大きさとしては、たとえば、数 lOOk Q〜数 10M Ωのものを利用することができる。なお、図 5に示す回路を採用した場合には、図 4に示したタイミングチャートにおけるスィッチ S2, S3のオン、オフ制御のタイミングと同様にスィッチ S6のオン、オフを制御するようにし、その他のスィッチの制御については上記と同様に行うようにすればょ、。

[0059] また、上記実施形態の信号検出装置におけるベースラインサンプリングの際におけるローパスフィルタ処理の時定数 _τ 1とベースラインサンプリング時間 t とは、 t ≥

base base

10 X τ 1を満たすような値に設定することが望ましい。また、さらに望ましくは、 20 X τ l≥t ≥ 10 X τ 1である。上記のようにベースラインサンプリング時間 t として base base 十分な時間を確保することによりノイズ成分を十分な大きさでサンプリングすることができ、これにより相関 2重サンプリング後の信号の S/Nを向上させることができる。

[0060] ここで、 t ≥ 10 X τ 1とするのが適切なことを示すデータを以下に示す。

base

[0061] まず、図 1に示す信号検出装置 30の積分アンプ 31の入力端を開放した状態で、積分アンプ 31の入力換算ノイズ電子数 ENCを測定した結果を図 6Aに示す。図 6Aには、ローパスフィルタ処理の時定数て 1を 20 s、 70 sおよび 200 μ sとしたときのべースラインサンプリング時間と ENCとの関係を示したものである。なお、 ENCとは、入力換算電子数 Νの標準偏差であり、入力換算電子数 Νとは、以下の式から求められるものである。上記のように ENCを評価することにより、信号検出装置 30から出力される信号におけるノイズ成分の大きさを評価することができる。

[0062] N = C X V X x/q X G X 2ⁿ

f ad

ただし、 q :電荷素量（1. 6 Χ 10"¹⁹(Ο )

C：積分アンプ帰還容量

f

G :積分アンプ後のゲイン

V ： AZD変^ ^入力電圧レンジ

ad

n :AZD変換器ビット数

x :AZD変換器出力デジタルデータ

そして、図 6Aに示すように、 τ 1 = 20 sの場合には、ベースラインサンプリング時間がほぼ 200 μ s以上で ENCがほぼ最小になっており、 τ 1 = 70 sの場合には、ベースラインサンプリング時間がほぼ 700 μ s以上で ENCがほぼ最小になっており、 τ 1 = 200 sの場合〖こは、ベースラインサンプリング時間がほぼ 2000 s以上で Ε NCがほぼ最小になっており、ベースラインサンプリング時間が t ≥10 Χ τ 1のとき

base

に信号検出装置 30から出力されるデジタル画像信号のノイズ成分が最も小さくなることを示している。また、図 6Bは、図 6Aの測定データを時定数 τ 1および 10 X τ 1 の時の ENCで規格化したものである。図 6Bからも t ≥10 Χ τ 1のときに ENCが最

base

小になることが明らかである。

[0063] 次に、図 1に示す信号検出装置 30の積分アンプ 31の入力端に所定の負荷を付けた場合における積分アンプ 31の入力換算ノイズ電子数 ENCを測定した結果を図 7A に示す。なお、図 7Aにおいては、上記入力端が No load (開放状態)である場合と、上記入力端に図 8に示すように、コンデンサ C= 150pを付けた場合と、上記入力端に図 9に示すように、コンデンサ C= 150pおよび抵抗素子 R= 200k Qと付けた場合とで測定した結果を示している。なお、ローパスフィルタ処理の時定数 τ 1は 70 sに設定している。なお、上記のように負荷を付けるのは、信号検出装置 30に放射線画像記録装置 10の線状電極 15aなどを接続した場合を想定するためである。

[0064] 図 7Aに示すように、全ての負荷状態において、ベースラインサンプリング時間が 70 0 s以上で ENCが最小となっており、上記入力端に接続される負荷状態にかかわらず、 t ≥10 Χ τ 1のときに信号検出装置 30から出力されるデジタル画像信号の base

ノイズが最も小さくなることを示している。また、図 7Bは、図 7Aの測定データを時定数 τ 1 = 70 sおよび 10 X τ 1 = 700 sの時の ENCで規格化したものである。図 7B からも、負荷状態にかかわらず t ≥10 Χ τ 1のときに ENCが最小になることが明ら

base

かである。なお、上記データは、 τ 1 = 20 s、 70 s、 200 μ sの場合のものであるが、 τ 1 = 1〜10 5の場合にも、 ≥10 Χ τ 1が望ましいことは上記データか

base

ら明らかである。

[0065] また、上記実施形態においては、信号検出装置に入力される電荷信号を出力するものとして、いわゆる光読取方式の放射線画像検出器を用いたもの説明したが、これに限らず、たとえば、いわゆる TFT方式の放射線画像検出器を用いるようにしてもよいし、また、蓄積性蛍光体シートから発せられた輝尽発光光を光電変換素子により検出して電荷信号を出力する放射線画像検出器を用いるようにしてもよ!ヽ。

[0066] また、上記実施形態にお!ヽては、放射線源、放射線画像記録装置 10、読取光源部 20および信号検出装置 30から放射線画像信号検出システムを構成するようにしたが、放射線源を設けずに放射線画像記録装置 10、読取光源部 20および信号検出装置 30から放射線画像信号検出システムを構成するようにしてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 積分アンプにより電荷信号の積分を開始し、該積分の開始から所定のベースラインサンプリング時間経過する時点までに前記積分アンプにより積分され第 1のローパスフィルタを通過した第 1の電気信号を保持し、前記積分の開始から前記第 1の電気信号の取得後前記積分アンプをリセットする前の所定の時点までに前記積分アンプにより積分され第 2のローパスフィルタを通過した第 2の電気信号と前記第 1の電気信号との差を求めて信号検出する信号検出方法において、

前記第 1のローパスフィルタの時定数 τ 1および前記第 2のローノスフィルタの時定数 τ 2を、 τ 1 < τ 2を満たすような値に設定することを特徴とする信号検出方法。

[2] 前記積分の開始力も所定のベースラインサンプリング時間経過する時点までは前記時定数 τ 2を前記時定数 τ 1と同じ大きさに設定することを特徴とする請求項 1記載の信号検出方法。

[3] 電荷信号を積分する積分アンプと、該積分アンプによる積分の開始から所定のベースラインサンプリング時間経過する時点までに前記積分アンプにより積分された信号が入力される第 1のローパスフィルタと、該第 1のローパスフィルタを通過した第 1の電気信号を保持する第 1の保持回路と、前記積分アンプによる積分の開始から前記第 1の電気信号の取得後前記積分アンプをリセットする前の所定の時点までに前記積分アンプにより積分された信号が入力される第 2のローパスフィルタと、該第 2の口一パスフィルタを通過した第 2の電気信号を保持する第 2の保持回路と、前記第 2の電気信号と前記第 1の電気信号との差を求めて信号検出する差分回路とを備えた信号検出装置において、

前記第 1のローパスフィルタの時定数 τ 1および前記第 2のローノスフィルタの時定数て 2が、 τ 1 < τ 2を満たすような値に設定されていることを特徴とする信号検出装置。

[4] 前記第 2のローパスフィルタの時定数 τ 2が、前記積分の開始力も所定のベースラインサンプリング時間経過する時点までは前記時定数 τ 1と同じ大きさに設定されていること特徴とする請求項 3記載の信号検出装置。

[5] 放射線の照射を受けて電荷を蓄積するとともに、該蓄積された電荷に応じた電荷信号を出力する放射線画像記録装置力も出力された電荷信号を、請求項 1または 2 記載の信号検出方法を用いて検出することを特徴とする放射線画像信号検出方法。請求項 3または 4記載の信号検出装置と、

放射線の照射を受けて電荷を蓄積するとともに、該蓄積された電荷に応じた電荷信号を前記信号検出装置に出力する放射線画像記録装置とを備えたことを特徴とする放射線画像信号検出システム。