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JP2012060511A - Electric charge detection circuit, and inspection method thereof - Google Patents

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JP2012060511A
JP2012060511A JP2010203186A JP2010203186A JP2012060511A JP 2012060511 A JP2012060511 A JP 2012060511A JP 2010203186 A JP2010203186 A JP 2010203186A JP 2010203186 A JP2010203186 A JP 2010203186A JP 2012060511 A JP2012060511 A JP 2012060511A
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charge
input terminal
circuit
capacitor
operational amplifier
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JP2010203186A
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Hideaki Yamada
英昭 山田
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Toshiba Corp
Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
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Toshiba Corp
Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
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Abstract

【課題】静電気等に対する耐久性を向上するとともに、検査精度を向上し、かつ、検査時間を短縮した積分アンプを提供する。
【解決手段】演算増幅器OP、および、演算増幅器OPの反転入力端子と出力端子との間に接続したサンプリングキャパシタCfを備えた積分回路41を有する。入力端子部INと演算増幅器OPの反転入力端子との電気的接続の開閉を切り換え可能なモードスイッチSWtestを有する。移送キャパシタCT、および、移送キャパシタCTを充放電させるスイッチSW1〜SW4を備えた検査用回路42を有する。検査用回路42は、移送キャパシタCTの放電により、充電した電荷の一部をサンプリングキャパシタCfに送り込む。スイッチSW1〜SW4により移送キャパシタCTを充電させている状態でサンプリングキャパシタCfを放電させる放電スイッチSWinitを有する。
【選択図】図1
Provided is an integrating amplifier that improves durability against static electricity and the like, improves inspection accuracy, and shortens inspection time.
An operational amplifier OP and an integration circuit 41 including a sampling capacitor Cf connected between an inverting input terminal and an output terminal of the operational amplifier OP are provided. A mode switch SWtest that can switch between opening and closing of the electrical connection between the input terminal IN and the inverting input terminal of the operational amplifier OP is provided. The inspection circuit 42 includes a transfer capacitor CT and switches SW1 to SW4 for charging and discharging the transfer capacitor CT. The inspection circuit 42 sends a part of the charged charge to the sampling capacitor Cf by discharging the transfer capacitor CT. There is a discharge switch SWinit that discharges the sampling capacitor Cf while the transfer capacitor CT is charged by the switches SW1 to SW4.
[Selection] Figure 1

Description

本発明の実施形態は、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有する演算増幅器、および、この演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された帰還容量を備えた積分回路を有する電荷検出回路およびその検査方法に関する。   An embodiment of the present invention includes an operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, and an integrating circuit including a feedback capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier. The present invention relates to a charge detection circuit having the same and an inspection method thereof.

新世代のX線診断用検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面型のX線検出器が開発されている。この平面型のX線検出器において、照射されたX線を検出することにより、X線撮影像、あるいはリアルタイムのX線画像が電気信号として出力される。   A planar X-ray detector using an active matrix has been developed as a new generation X-ray diagnostic detector. In this flat X-ray detector, by detecting the irradiated X-rays, an X-ray image or a real-time X-ray image is output as an electrical signal.

このX線検出器では、X線をシンチレータ層により可視光すなわち蛍光に変換し、この蛍光をアモルファスシリコン(a−Si)フォトダイオード、あるいはCCD(Charge Coupled Device)等の光電変換素子で信号電荷に変換する。または、X線を電荷発生層により電荷に変換し、この電荷を信号電荷として読み出す。   In this X-ray detector, X-rays are converted into visible light, that is, fluorescence by a scintillator layer, and this fluorescence is converted into signal charges by a photoelectric conversion element such as an amorphous silicon (a-Si) photodiode or a CCD (Charge Coupled Device). Convert. Alternatively, X-rays are converted into charges by the charge generation layer, and the charges are read as signal charges.

このとき、信号電荷は極めて微小であるため、積分アンプすなわち電荷検出回路である電荷増幅回路(Charge Sensitive Amplifier、以下CSAという)により増幅して出力し、A/D変換器によりデジタル信号へと順次変換することで、これらデジタル値となった電荷信号を画素の行と列とに従って順次整理して画像を取得している。   At this time, since the signal charge is extremely small, it is amplified and output by an integration amplifier, that is, a charge amplifying circuit (hereinafter referred to as CSA) which is a charge detection circuit, and sequentially converted into a digital signal by an A / D converter. By converting, the charge signals having these digital values are sequentially arranged according to the row and column of pixels to obtain an image.

特開2003−133537号公報JP 2003-133537 A

CSAにおいては、外部に接続された検査用のシステムから電荷信号を読み込んでその動作をテストする。そして、CSAにおいては、微小な電荷信号を読み出さなければならない。しかしながら、通常入力回路に接続される静電保護回路等は、電荷信号の読み出しの際のリーク電流等につながり、読み出した電荷信号のデータ誤差を生じるおそれがあるため、静電保護回路を極力小さくすることが好ましい。このため、この静電保護回路は、一般的な静電保護回路よりも静電耐圧が低下している。したがって、検査用のシステムを接続する際の静電気破壊等が生じないようにすることが望まれている。また、検査のための微小電荷を正確に適切な入力量として、検査時間を抑制することが望まれている。   In the CSA, a charge signal is read from an inspection system connected to the outside, and its operation is tested. In CSA, a minute charge signal must be read out. However, an electrostatic protection circuit or the like normally connected to an input circuit leads to a leakage current at the time of reading a charge signal and may cause a data error of the read charge signal. It is preferable to do. For this reason, this electrostatic protection circuit has a lower electrostatic withstand voltage than a general electrostatic protection circuit. Therefore, it is desired to prevent electrostatic breakdown or the like when connecting a test system. In addition, it is desired to suppress the inspection time by using a minute charge for inspection as an appropriate input amount accurately.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、検査時の静電気等に対する耐久性を向上するとともに、検査精度を向上し、かつ、検査時間を短縮した電荷検出回路およびその検査方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a charge detection circuit and an inspection method thereof that improve durability against static electricity during inspection, improve inspection accuracy, and shorten inspection time. The purpose is to do.

実施形態の電荷検出回路は、反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有し出力端子部に出力端子が電気的に接続された演算増幅器、および、この演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された帰還容量を備えた積分回路を有している。また、電荷検出回路は、入力端子部と演算増幅器の反転入力端子との電気的接続の開閉を切り換え可能なモード切換手段を有している。さらに、電荷検出回路は、電荷移送容量、および、モード切換手段により入力端子部と演算増幅器の反転入力端子との電気的接続を遮断した状態で電荷移送容量を充放電させる充放電切換手段を備え、電荷移送容量の放電によりこの電荷移送容量に充電した電荷の一部を積分回路の帰還容量に送り込む検査用回路を有している。そして、電荷検出回路は、充放電切換手段により電荷移送容量を充電させている状態で帰還容量を放電させる放電手段を有している。   The charge detection circuit of the embodiment includes an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, an operational amplifier having an output terminal electrically connected to the output terminal unit, and the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier And an integrating circuit having a feedback capacitor connected between them. The charge detection circuit also has mode switching means capable of switching between opening and closing of the electrical connection between the input terminal portion and the inverting input terminal of the operational amplifier. The charge detection circuit further includes a charge transfer capacity and charge / discharge switching means for charging / discharging the charge transfer capacity in a state where the electrical connection between the input terminal unit and the inverting input terminal of the operational amplifier is interrupted by the mode switching means. And an inspection circuit for sending a part of the charge charged in the charge transfer capacitor to the feedback capacitor of the integration circuit by discharging the charge transfer capacitor. The charge detection circuit has discharge means for discharging the feedback capacity in a state where the charge transfer capacity is charged by the charge / discharge switching means.

また、実施形態の電荷検出回路の検査方法では、モード切換手段により入力端子部と演算増幅器の反転入力端子との電気的接続を遮断する。さらに、電荷検出回路の検査方法では、充放電切換手段により電荷移送容量を充電させるとともに放電手段により帰還容量を放電させる。そして、電荷検出回路の検査方法では、充放電切換手段により電荷移送容量を放電させることでこの電荷移送容量に充電した電荷の一部を帰還容量に送り込む。   In the charge detection circuit inspection method of the embodiment, the electrical connection between the input terminal unit and the inverting input terminal of the operational amplifier is cut off by the mode switching means. Further, in the inspection method of the charge detection circuit, the charge transfer capacity is charged by the charge / discharge switching means and the feedback capacity is discharged by the discharge means. In the inspection method for the charge detection circuit, the charge transfer capacity is discharged by the charge / discharge switching means, and a part of the charge charged in the charge transfer capacity is sent to the feedback capacity.

一実施形態の電荷検出回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric charge detection circuit of one Embodiment. 同上電荷検出回路の通常動作モード状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the normal operation mode state of a charge detection circuit same as the above. 同上電荷検出回路の検査モードでの初期状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the initial state in the test | inspection mode of a charge detection circuit same as the above. 同上電荷検出回路の検査モードでのキャパシタの充電状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the charge state of the capacitor in the test | inspection mode of a charge detection circuit same as the above. 同上電荷検出回路の検査モードでのキャパシタの放電状態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the discharge state of the capacitor in the test | inspection mode of a charge detection circuit same as the above. 同上電荷検出回路の各切換手段の動作タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the operation timing of each switching means of a charge detection circuit same as the above. 同上電荷検出回路を備えた放射線検出器としてのX線検出器の構成図である。It is a block diagram of the X-ray detector as a radiation detector provided with the charge detection circuit same as the above. 同上X線検出器の分解状態の斜視図である。It is a perspective view of the decomposition | disassembly state of a X-ray detector same as the above. 同上X線検出器を模式的に示す正面図である。It is a front view showing an X-ray detector typically.

以下、一実施形態の構成を図1ないし図9を参照して説明する。   Hereinafter, the configuration of an embodiment will be described with reference to FIGS.

図8において、10は放射線検出器としてのX線検出器で、このX線検出器10は、間接形のX線画像検出器であって、放射線検出器本体としてのX線検出器本体11を備え、このX線検出器本体11が、マトリクス状に配列された複数の画素12を有する光電変換基板13、およびこの光電変換基板13の表面に積層形成された入力面である蛍光体としての蛍光変換膜14によって構成されている。   In FIG. 8, reference numeral 10 denotes an X-ray detector as a radiation detector. The X-ray detector 10 is an indirect X-ray image detector, and includes an X-ray detector main body 11 as a radiation detector main body. The X-ray detector main body 11 includes a photoelectric conversion substrate 13 having a plurality of pixels 12 arranged in a matrix, and fluorescence as a phosphor that is an input surface stacked on the surface of the photoelectric conversion substrate 13 The conversion film 14 is used.

光電変換基板13は、主にガラスで構成される基板としての平面基板15上に回路層16が形成された回路基板17を有し、この回路基板17上に光電変換素子としてのフォトダイオード18が画素12毎に形成されている。   The photoelectric conversion substrate 13 has a circuit substrate 17 in which a circuit layer 16 is formed on a flat substrate 15 as a substrate mainly composed of glass, and a photodiode 18 as a photoelectric conversion element is formed on the circuit substrate 17. Each pixel 12 is formed.

そして、蛍光変換膜14中に放射線としてのX線19が入射すると、蛍光変換膜14にてX線19の二次元分布に対応する可視光が発生し、発生した可視光がフォトダイオード18に入射して電荷に変換され、画像情報が得られる。   When X-rays 19 as radiation enter the fluorescence conversion film 14, visible light corresponding to the two-dimensional distribution of the X-rays 19 is generated in the fluorescence conversion film 14, and the generated visible light enters the photodiode 18. Then, it is converted into electric charge, and image information is obtained.

次に、図9にX線検出器10を模式的に示す正面図を示す。   Next, a front view schematically showing the X-ray detector 10 is shown in FIG.

スイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)21と容量としてのキャパシタ22とフォトダイオード18とがそれぞれを組として格子状に配置され、それぞれの組がX線画像の画素12に対応する。平面基板15上には、各薄膜トランジスタ21のゲート電極を接続する複数の選択線(または信号線、あるいはゲート線)23が行方向に配列され、各薄膜トランジスタ21のドレインを接続する複数の信号線24が列方向に配列されている。   A thin film transistor (TFT) 21 serving as a switching element, a capacitor 22 serving as a capacitor, and a photodiode 18 are arranged in a lattice pattern as a set, and each set corresponds to a pixel 12 of an X-ray image. On the planar substrate 15, a plurality of selection lines (or signal lines or gate lines) 23 connecting the gate electrodes of the respective thin film transistors 21 are arranged in the row direction, and a plurality of signal lines 24 connecting the drains of the respective thin film transistors 21 are arranged. Are arranged in the column direction.

次に、図7にX線検出器10の構成図を示す。   Next, FIG. 7 shows a configuration diagram of the X-ray detector 10.

X線検出器本体11の各選択線23には駆動回路31がそれぞれ接続され、各信号線24には出力回路32がそれぞれ接続されている。   A drive circuit 31 is connected to each selection line 23 of the X-ray detector main body 11, and an output circuit 32 is connected to each signal line 24.

駆動回路31は、X線検出器本体11の各選択線23に接続される複数のゲートドライバ33、およびこれらゲートドライバ33に接続される行選択回路34を備えている。ゲートドライバ33は、行選択回路34からの信号を受信すると、選択線23の電圧を順番に変更していく機能を有している。行選択回路34は、X線画像の走査方向に従って対応するゲートドライバ33へ信号を送る機能を有している。   The drive circuit 31 includes a plurality of gate drivers 33 connected to the selection lines 23 of the X-ray detector main body 11 and a row selection circuit 34 connected to the gate drivers 33. The gate driver 33 has a function of sequentially changing the voltage of the selection line 23 when receiving a signal from the row selection circuit 34. The row selection circuit 34 has a function of sending a signal to the corresponding gate driver 33 in accordance with the scanning direction of the X-ray image.

出力回路32は、X線検出器本体11の各信号線24に接続された複数の電荷検出回路としての電荷増幅回路である積分アンプ(CSA)35を備えている。これら積分アンプ35には、A/D変換器36が接続され、これらA/D変換器36には、画像合成回路37が接続されている。   The output circuit 32 includes an integration amplifier (CSA) 35 that is a charge amplification circuit as a plurality of charge detection circuits connected to each signal line 24 of the X-ray detector main body 11. An A / D converter 36 is connected to these integrating amplifiers 35, and an image synthesis circuit 37 is connected to these A / D converters 36.

積分アンプ35は、信号線24に電気的に接続された入力端子部INとA/D変換器36に電気的に接続された出力端子部OUTとの間に、増幅部である積分回路41と、この積分回路41の反転入力端子に電気的に接続される検査(テスト)用回路42とを備え、この検査用回路42と入力端子部INとの間に、通常動作モードと検査モードとを切り換えるためのモード切換手段としてのモードスイッチSWtestが電気的に接続されている。また、積分アンプ35には、図示していないが、静電保護回路が入力端子部INとモードスイッチSWtestとの間に電気的に接続されている。そして、この積分アンプ35は、X線検出器10から出力される極めて微小な電荷信号を増幅して出力する機能を有する。さらに、この積分アンプ35は、積分回路41と検査用回路42とが1チップ上に形成されている。   The integrating amplifier 35 includes an integrating circuit 41 that is an amplifying unit between an input terminal unit IN electrically connected to the signal line 24 and an output terminal unit OUT electrically connected to the A / D converter 36. A test circuit 42 electrically connected to the inverting input terminal of the integration circuit 41, and a normal operation mode and a test mode are provided between the test circuit 42 and the input terminal section IN. A mode switch SWtest as a mode switching means for switching is electrically connected. Further, although not shown in the figure, an electrostatic protection circuit is electrically connected to the integrating amplifier 35 between the input terminal IN and the mode switch SWtest. The integrating amplifier 35 has a function of amplifying and outputting an extremely small charge signal output from the X-ray detector 10. Further, in the integrating amplifier 35, an integrating circuit 41 and an inspection circuit 42 are formed on one chip.

積分回路41は、増幅部本体としての演算増幅器OPと、この演算増幅器OPの反転入力端子と出力端子との間に電気的に接続され入力信号をサンプリングするための帰還(フィードバック)容量としてのサンプリングキャパシタCfとを有し、負帰還回路を構成している。また、このサンプリングキャパシタCfと並列に、入力信号と出力信号を短絡する放電(リセット)用の放電手段としての放電スイッチSWinitが電気的に接続されている。   The integration circuit 41 is a sampling as a feedback (feedback) capacitor for sampling an input signal that is electrically connected between an inverting input terminal and an output terminal of the operational amplifier OP as an amplifier main body, and the inverting input terminal of the operational amplifier OP. And a capacitor Cf to form a negative feedback circuit. In parallel with the sampling capacitor Cf, a discharge switch SWinit is electrically connected as a discharge (reset) discharge means for short-circuiting the input signal and the output signal.

演算増幅器OPは、非反転入力端子が参照電位Vrefと電気的に接続されており、出力端子が出力端子部OUTに電気的に接続されている。また、この演算増幅器OPの反転入力端子は、モードスイッチSWtestを介して入力端子部INと電気的に接続可能となっている。   The operational amplifier OP has a non-inverting input terminal electrically connected to the reference potential Vref, and an output terminal electrically connected to the output terminal portion OUT. Further, the inverting input terminal of the operational amplifier OP can be electrically connected to the input terminal portion IN via the mode switch SWtest.

一方、検査用回路42は、電荷を送り込む(移送する)ための電荷移送容量としての移送キャパシタCTと、充放電切換手段としての充電切換スイッチであるスイッチSW1,SW2と、充放電切換手段としての放電切換スイッチであるスイッチSW3,SW4とを有し、スイッチドキャパシタ回路を構成している。そして、このスイッチドキャパシタ回路は、スイッチSW1〜SW4をスイッチングする図示しない制御手段により制御される。   On the other hand, the inspection circuit 42 includes a transfer capacitor CT as a charge transfer capacity for sending (transfer) charges, switches SW1 and SW2 which are charge changeover switches as charge / discharge changeover means, and charge / discharge changeover means as charge / discharge changeover means. It has switches SW3 and SW4 which are discharge changeover switches, and constitutes a switched capacitor circuit. The switched capacitor circuit is controlled by control means (not shown) that switches the switches SW1 to SW4.

移送キャパシタCTは、任意の容量とすることができるが、例えばサンプリングキャパシタCfと同じ容量値とすることが好ましい。   The transfer capacitor CT can have an arbitrary capacity, but preferably has the same capacitance value as the sampling capacitor Cf, for example.

また、スイッチSW1は、移送キャパシタCTの一端と検査用の基準電位Vtestとの間に電気的に接続されている。さらに、スイッチSW2は、移送キャパシタCTの他端と共通電位Vcomとの間に電気的に接続されている。そして、これらスイッチSW1,SW2は、制御手段による所定の入力クロックにより開閉(オンオフ)が切り換えられ、これらスイッチSW1,SW2が閉成(オン)されることにより移送キャパシタCTを基準電位Vtestと共通電位Vcomとの電圧差で充電するように構成されている。   The switch SW1 is electrically connected between one end of the transfer capacitor CT and the reference potential Vtest for inspection. Further, the switch SW2 is electrically connected between the other end of the transfer capacitor CT and the common potential Vcom. The switches SW1 and SW2 are switched on and off (on / off) by a predetermined input clock by the control means, and the switches SW1 and SW2 are closed (on) so that the transfer capacitor CT is connected to the reference potential Vtest and the common potential. It is configured to charge with a voltage difference from Vcom.

また、スイッチSW3は、移送キャパシタCTの一端と共通電位Vcomとの間に電気的に接続されている。また、スイッチSW4は、移送キャパシタCTの他端と演算増幅器OPの反転入力端子との間に電気的に接続されている。そして、これらスイッチSW3,SW4は、制御手段による所定の出力クロックにより開閉(オンオフ)が切り換えられ、これらスイッチSW3,SW4が閉成(オン)されることにより移送キャパシタCTに充電された電荷をサンプリングキャパシタCfへと送り込む(移動させる)ように構成されている。   The switch SW3 is electrically connected between one end of the transfer capacitor CT and the common potential Vcom. The switch SW4 is electrically connected between the other end of the transfer capacitor CT and the inverting input terminal of the operational amplifier OP. These switches SW3 and SW4 are opened and closed (on / off) by a predetermined output clock by the control means, and when the switches SW3 and SW4 are closed (on), the charge charged in the transfer capacitor CT is sampled. It is configured to be sent (moved) to the capacitor Cf.

なお、基準電位Vtestは、例えば予め設定された所定の電圧値となっており、共通電位Vcomは、例えばグランド電位に設定されている。   The reference potential Vtest has a predetermined voltage value set in advance, for example, and the common potential Vcom is set to a ground potential, for example.

また、制御手段は、積分回路41および検査用回路42とともに、1チップ上に形成されている。   The control means is formed on one chip together with the integration circuit 41 and the inspection circuit.

そして、静電保護回路は、静電気破壊を防止するための保護回路であり、積分アンプ35での電荷信号の読み出しの際のリーク電流を低減するように、小型に製造されている。この静電保護回路は、上記X線検出器10の場合、必須の構成ではない。換言すれば、X線検出器10の場合、微小な電荷信号を取り扱うため、その検出精度に対する静電保護回路でのリーク電流などの影響を考慮すると、静電保護回路を形成できない場合もある。   The electrostatic protection circuit is a protection circuit for preventing electrostatic breakdown, and is manufactured in a small size so as to reduce the leakage current when the integration amplifier 35 reads the charge signal. In the case of the X-ray detector 10, the electrostatic protection circuit is not an essential configuration. In other words, since the X-ray detector 10 handles a minute charge signal, there are cases where the electrostatic protection circuit cannot be formed in consideration of the influence of the leakage current in the electrostatic protection circuit on the detection accuracy.

また、A/D変換器36は、各積分アンプ35から出力される信号をデジタル信号へと順次変換するものである。   The A / D converter 36 sequentially converts signals output from the integrating amplifiers 35 into digital signals.

また、画像合成回路37は、A/D変換器36によりデジタル値となった電荷信号をX線検出器本体11に配置された画素12の行と列にしたがって順次整理して画像信号として外部へ出力するものである。   Further, the image composition circuit 37 sequentially arranges the charge signals converted into digital values by the A / D converter 36 according to the rows and columns of the pixels 12 arranged in the X-ray detector main body 11 and outputs them as image signals to the outside. Output.

また、X線検出器10は、図示していないが、X線検出器10を制御する制御回路や、X線検出器10に電源を供給する電源回路等を備えている。さらに、X線検出器本体11、駆動回路31および出力回路32並びに制御回路を含む回路等が図示しない筐体内に収容されている。   Although not shown, the X-ray detector 10 includes a control circuit that controls the X-ray detector 10, a power supply circuit that supplies power to the X-ray detector 10, and the like. Further, the X-ray detector main body 11, the drive circuit 31, the output circuit 32, a circuit including a control circuit, and the like are accommodated in a casing (not shown).

次に、このようなX線検出器10の動作を説明する。   Next, the operation of such an X-ray detector 10 will be described.

初期状態においては、キャパシタ22には電荷が蓄えられており、並列接続されているフォトダイオード18には逆バイアス状態の電圧が加えられている。このときの電圧は選択線23に加えられている電圧と同じである。フォトダイオード18はダイオードの一種なので、逆バイアスの電圧が加えられても電流はほとんど流れることはない。そのため、キャパシタ22に蓄えられた電荷は減少することなく保持されることになる。   In the initial state, charges are stored in the capacitor 22, and a reverse bias voltage is applied to the photodiodes 18 connected in parallel. The voltage at this time is the same as the voltage applied to the selection line 23. Since the photodiode 18 is a kind of diode, even if a reverse bias voltage is applied, almost no current flows. For this reason, the electric charge stored in the capacitor 22 is held without decreasing.

この状況にて、X線19が蛍光変換膜14に入射すると、蛍光変換膜14内部において高エネルギーのX線19が低エネルギーの多数の可視光である蛍光に変換される。蛍光変換膜14内部にて発生した蛍光の一部は光電変換基板13の表面に配置されているフォトダイオード18へと到達する。   In this situation, when X-rays 19 are incident on the fluorescence conversion film 14, the high-energy X-rays 19 are converted into a large amount of low-energy fluorescent light within the fluorescence conversion film 14. Part of the fluorescence generated inside the fluorescence conversion film 14 reaches the photodiode 18 disposed on the surface of the photoelectric conversion substrate 13.

フォトダイオード18に入射した蛍光はフォトダイオード18内部にて電子とホールからなる電荷に変換され、キャパシタ22にて印加されている電界方向に沿ってフォトダイオード18の持つ両端子へと到達することで、フォトダイオード18内部を流れる電流として観測される。   Fluorescence incident on the photodiode 18 is converted into charges consisting of electrons and holes inside the photodiode 18, and reaches both terminals of the photodiode 18 along the electric field direction applied by the capacitor 22. It is observed as a current flowing through the photodiode 18.

蛍光の入射により発生したフォトダイオード18内部を流れる電流は並列接続されているキャパシタ22へと流れ込み、キャパシタ22内部に蓄えられている電荷を打ち消す作用を及ぼす。その結果、キャパシタ22に蓄えられていた電荷は減少し、キャパシタ22の端子間に発生していた電位差も初期状態と比べて減少する。   The current flowing through the photodiode 18 generated by the incidence of fluorescence flows into the capacitor 22 connected in parallel, and acts to cancel the charge stored in the capacitor 22. As a result, the charge stored in the capacitor 22 decreases, and the potential difference generated between the terminals of the capacitor 22 also decreases compared to the initial state.

図9に示される選択線23は、図7にて示しているゲートドライバ33の特定の選択線23に接続される。ゲートドライバ33では多数の選択線23を順番に電位を変化させる機能を有する。ある特定の時間においてはゲートドライバ33において電位の変化している選択線23は1本のみであり、電位の変化した選択線23に並列接続されている薄膜トランジスタ21のソース、ドレイン間端子は絶縁状態から導通状態へと変化する。   The selection line 23 shown in FIG. 9 is connected to the specific selection line 23 of the gate driver 33 shown in FIG. The gate driver 33 has a function of changing the potential of a large number of selection lines 23 in order. At a specific time, the gate driver 33 has only one selection line 23 whose potential is changing, and the terminals between the source and drain of the thin film transistor 21 connected in parallel to the selection line 23 whose potential has changed are insulated. Changes from the current state to the conductive state.

各選択線23には特定の電圧がかけられており、電位の変換した選択線23に接続されている薄膜トランジスタ21のソース、ドレイン端子を通じて接続されているキャパシタ22に印加されることになる。   A specific voltage is applied to each selection line 23 and is applied to the capacitor 22 connected through the source and drain terminals of the thin film transistor 21 connected to the selection line 23 whose potential has been converted.

初期状態においてキャパシタ22は信号線24と同じ電位状態になっているため、キャパシタ22の電荷量が初期状態と変化していない場合、キャパシタ22には信号線24からの電荷の移動は発生しない。しかし、外部からのX線19より蛍光変換膜14内部にて発生した蛍光が入射したフォトダイオード18と並列接続しているキャパシタ22では、内部に蓄えられている電荷が減少しており、初期状態の電位とは変化している。そのため、導通状態となった薄膜トランジスタ21を通じて信号線24より電荷の移動が発生し、キャパシタ22内部に蓄えられた電荷量は初期状態に戻る。また、移動した電荷量は信号線24を流れる信号となり外部へと伝わっていく。   Since the capacitor 22 is in the same potential state as the signal line 24 in the initial state, if the amount of charge in the capacitor 22 is not changed from the initial state, no charge transfer from the signal line 24 occurs in the capacitor 22. However, in the capacitor 22 connected in parallel with the photodiode 18 in which the fluorescence generated inside the fluorescence conversion film 14 is incident from the X-ray 19 from the outside, the charge stored inside is reduced, and the initial state The electric potential of is changed. For this reason, charge transfer occurs from the signal line 24 through the thin film transistor 21 in the conductive state, and the amount of charge stored in the capacitor 22 returns to the initial state. In addition, the amount of electric charge that has moved becomes a signal that flows through the signal line 24 and is transmitted to the outside.

図9における信号線24は図7に示す積分アンプ35へと接続されている。信号線24はそれぞれに対応した積分アンプ35に1対1に接続されている。信号線24を流れる電流は対応する積分アンプ35へと図1に示す入力端子部INから入力される。積分アンプ35では、図2に示すように、モードスイッチSWtestのみが閉成(オン)され、他のスイッチSW1〜SW4,SWinitは開成(オフ)された状態となっている(通常動作モード)。そして、この積分アンプ35では、入力端子部INから入った伝家がそのまま演算増幅器OPの反転入力端子に電気的に接続されたサンプリングキャパシタCfに流れ込み、このサンプリングキャパシタCfに蓄積した電荷量に応じて、演算増幅器OPが電圧を出力端子部OUTへと出力する。すなわち、この積分アンプ35では、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を出力端子部OUTから外部へと出力する機能を有する。この動作を行うことで、ある一定時間内に信号線24を流れる電荷量を電圧値に変換することが可能となる。この結果、X線19にて蛍光変換膜14内部にて発生した蛍光の強弱分布に対応したフォトダイオード18内部にて発生する電荷信号は、積分アンプ35によって電位情報へと変換される。   The signal line 24 in FIG. 9 is connected to the integrating amplifier 35 shown in FIG. The signal lines 24 are connected one-to-one to the integrating amplifiers 35 corresponding thereto. The current flowing through the signal line 24 is input to the corresponding integrating amplifier 35 from the input terminal section IN shown in FIG. In the integrating amplifier 35, as shown in FIG. 2, only the mode switch SWtest is closed (ON), and the other switches SW1 to SW4 and SWinit are open (OFF) (normal operation mode). In this integrating amplifier 35, the conductor entered from the input terminal section IN flows into the sampling capacitor Cf electrically connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP as it is, and according to the amount of charge accumulated in the sampling capacitor Cf. The operational amplifier OP outputs a voltage to the output terminal section OUT. That is, the integration amplifier 35 has a function of integrating the current flowing within a predetermined time and outputting a voltage corresponding to the integration value from the output terminal portion OUT to the outside. By performing this operation, the amount of charge flowing through the signal line 24 within a certain time can be converted into a voltage value. As a result, the charge signal generated inside the photodiode 18 corresponding to the fluorescence intensity distribution generated inside the fluorescence conversion film 14 by the X-ray 19 is converted into potential information by the integrating amplifier 35.

積分アンプ35より発生した電位はA/D変換器36にて順次デジタル信号へと変換される。デジタル値となった信号は画像合成回路37内部にて画素12の行と列にしたがって順次整理され、画像信号として外部へと出力される。   The potential generated by the integrating amplifier 35 is sequentially converted into a digital signal by the A / D converter 36. The signals that have become digital values are sequentially arranged in accordance with the rows and columns of the pixels 12 inside the image composition circuit 37, and are output to the outside as image signals.

このような動作を連続して行うことにより、外部から入射したX線画像情報は電気信号による画像情報へと変換され、外部へと出力される。外部へと出力された電気信号による画像情報は通常のディスプレイ装置によって容易に画像化が可能であり、その画像のよりX線画像を可視光による画像として観察することが可能となる。   By continuously performing such an operation, the X-ray image information incident from the outside is converted into image information by an electric signal and output to the outside. Image information based on the electrical signal output to the outside can be easily imaged by a normal display device, and an X-ray image of the image can be observed as an image by visible light.

そして、各積分アンプ35の検査方法を説明する。   Then, an inspection method for each integrating amplifier 35 will be described.

図6に示すように、モードスイッチSWtestが開成(オフ)されて入力端子部INと内部回路(積分回路41および検査用回路42)とが切り離されて図3に示す検査モードの初期状態となった後、スイッチSW1,SW2および放電スイッチSWinitが同時に閉成(オン)されることで、図4に示す充電状態となる。すなわち、この状態で、移送キャパシタCTが電位差(Vtest−Vcom)で充電されて電荷CT・(Vtest−Vcom)が蓄えられるとともに、サンプリングキャパシタCfが放電される。ここで、CTは移送キャパシタCTの容量値を示し、Vtestは基準電位Vtestの電位を示し、Vcomは共通電位Vcomの電位を示すものとする。   As shown in FIG. 6, the mode switch SWtest is opened (turned off), and the input terminal IN and the internal circuit (integration circuit 41 and test circuit 42) are disconnected to enter the initial state of the test mode shown in FIG. Thereafter, the switches SW1 and SW2 and the discharge switch SWinit are simultaneously closed (turned on), whereby the charging state shown in FIG. 4 is achieved. That is, in this state, the transfer capacitor CT is charged with the potential difference (Vtest−Vcom) to store the charge CT · (Vtest−Vcom) and the sampling capacitor Cf is discharged. Here, CT represents the capacitance value of the transfer capacitor CT, Vtest represents the reference potential Vtest potential, and Vcom represents the common potential Vcom potential.

この後、図6に示すように、スイッチSW1,SW2および放電スイッチSWinitが同時に開成(オフ)された後、スイッチSW3,SW4が同時に閉成(オン)されることで、図5に示す放電状態となる。すなわち、充電された移送キャパシタCTから電荷の一部がスイッチング出力され、この電荷が検査用の微小電荷となり、サンプリングキャパシタCfへと送り込まれる。このため、サンプリングキャパシタCfの両端間電圧がCT/Cf・(Vtest−Vcom)となる。したがって、演算増幅器OPの出力側である出力端子部OUTの電圧は、CT/Cf・(Vtest−Vcom)+Vrefとなる。ここで、CfはサンプリングキャパシタCfの容量値を示し、Vrefは参照電位Vrefの電位を示すものとする。すなわち、積分回路41には、基準電位Vtestと共通電位Vcomとの電位差に比例した正確な電荷が入力され、出力端子部OUTには所望の電圧が出力される。   Thereafter, as shown in FIG. 6, after the switches SW1 and SW2 and the discharge switch SWinit are simultaneously opened (off), the switches SW3 and SW4 are simultaneously closed (on), so that the discharge state shown in FIG. It becomes. That is, a part of the electric charge is switched and output from the charged transfer capacitor CT, and this electric charge becomes a minute electric charge for inspection and is sent to the sampling capacitor Cf. Therefore, the voltage across the sampling capacitor Cf is CT / Cf · (Vtest−Vcom). Therefore, the voltage at the output terminal OUT, which is the output side of the operational amplifier OP, is CT / Cf · (Vtest−Vcom) + Vref. Here, Cf represents the capacitance value of the sampling capacitor Cf, and Vref represents the potential of the reference potential Vref. That is, an accurate charge proportional to the potential difference between the reference potential Vtest and the common potential Vcom is input to the integrating circuit 41, and a desired voltage is output to the output terminal portion OUT.

このように、以上説明した一実施形態によれば、入力端子部INを電気的に遮断した状態で、移送キャパシタCTに充電した電荷をサンプリングキャパシタCfへと送り込むため、電荷信号の読み出しの際のリーク電流等、すなわち読み出した電荷信号のデータ誤差を防止するために静電保護回路を小さくしたり、静電保護回路を形成できなかったりすることで静電保護効果が比較的低い入力端子部INに検査用の機器などを何ら接続することなく、積分アンプ35の検査を、外乱などの影響を受けにくい状態下で行うことが可能になる。そして、キャパシタCf,CTは製造上の誤差を例えば10%程度含んでいるものの、検査時に出力端子部OUTに得られる電圧はキャパシタCf,CTの容量比に比例するため、キャパシタCf,CTの製造上の誤差に拘らず高精度で、かつ、検査時の基準電位Vtestと共通電位Vcomとの電位差に比例した正確な微小電荷の入力により、短時間の検査が可能になる。すなわち、上記実施形態によれば、検査時の静電気等に対する耐久性を向上しつつ、検査精度を向上し、かつ、検査時間を短縮することが可能になる。   As described above, according to the embodiment described above, the charge charged in the transfer capacitor CT is sent to the sampling capacitor Cf in a state where the input terminal IN is electrically cut off. An input terminal IN that has a relatively low electrostatic protection effect by reducing the electrostatic protection circuit or preventing the formation of an electrostatic protection circuit in order to prevent leakage current or other data errors in the read charge signal. Thus, the integration amplifier 35 can be inspected without being affected by disturbance or the like without connecting any inspection equipment or the like. The capacitors Cf and CT include a manufacturing error of about 10%, for example. However, since the voltage obtained at the output terminal OUT during the inspection is proportional to the capacitance ratio of the capacitors Cf and CT, the capacitors Cf and CT are manufactured. Regardless of the above error, the inspection can be performed in a short period of time with high accuracy and accurate minute charge input proportional to the potential difference between the reference potential Vtest and the common potential Vcom at the time of inspection. That is, according to the above embodiment, it is possible to improve the inspection accuracy and shorten the inspection time while improving the durability against static electricity or the like during the inspection.

しかも、入力端子部INを電気的に遮断した状態で上記検査を行うため、例えばX線検出器10の通常運転時に異常が発生した場合に、その原因がX線検出器本体11側にあるのか、積分アンプ35(積分回路41)側にあるのかを、容易に、かつ、直ちに特定できる。   Moreover, since the above inspection is performed with the input terminal IN electrically disconnected, for example, if an abnormality occurs during normal operation of the X-ray detector 10, is the cause on the X-ray detector main body 11 side? It is possible to easily and immediately specify whether it is on the side of the integrating amplifier 35 (integrating circuit 41).

また、積分回路41と検査用回路42と(制御手段と)を1チップ上に形成することにより、これら積分回路41と検査用回路42と(制御手段と)を別個に構成する場合と比較して、小型化および構成の簡略化などが可能になるとともに、実装がより容易となり、製造性を向上できる。   Further, by forming the integration circuit 41, the inspection circuit 42, and the (control means) on one chip, the integration circuit 41, the inspection circuit 42, and the (control means) are configured separately. As a result, downsizing and simplification of the structure can be achieved, and mounting becomes easier and productivity can be improved.

なお、上記一実施形態において、X線検出器10は、上記構成に限定されるものではない。すなわち、光電変換基板13などは任意に構成できる。   In the above embodiment, the X-ray detector 10 is not limited to the above configuration. That is, the photoelectric conversion substrate 13 and the like can be arbitrarily configured.

また、上記積分アンプ35は、X線検出器10に用いるものだけでなく、例えば宇宙線を検出する回路など、微小信号を検出する任意の回路に適用可能である。   The integration amplifier 35 is applicable not only to the X-ray detector 10 but also to any circuit that detects minute signals, such as a circuit that detects cosmic rays.

35 電荷検出回路としての積分アンプ
41 積分回路
42 検査用回路
Cf 帰還容量としてのサンプリングキャパシタ
CT 電荷移送容量としての移送キャパシタ
IN 入力端子部
OP 演算増幅器
OUT 出力端子部
SW1〜SW4 充放電切換手段としてのスイッチ
SWinit 放電手段としての放電スイッチ
SWtest モード切換手段としてのモードスイッチ
35 Integration Amplifier as Charge Detection Circuit
41 Integration circuit
42 Inspection circuit
Cf Sampling capacitor as feedback capacitance
CT transfer capacitor as charge transfer capacity
IN input terminal
OP operational amplifier
OUT output terminal
SW1 to SW4 Switches as charge / discharge switching means
SWinit Discharge switch as discharge means
SWtest Mode switch as mode switching means

Claims (3)

入力端子部と、
出力端子部と、
反転入力端子、非反転入力端子および出力端子を有し前記出力端子部に前記出力端子が電気的に接続された演算増幅器、および、この演算増幅器の前記反転入力端子と前記出力端子との間に接続された帰還容量を備えた積分回路と、
前記入力端子部と前記演算増幅器の反転入力端子との電気的接続の開閉を切り換え可能なモード切換手段と、
電荷移送容量、および、前記モード切換手段により前記入力端子部と前記演算増幅器の反転入力端子との電気的接続を遮断した状態で前記電荷移送容量を充放電させる充放電切換手段を備え、前記電荷移送容量の放電によりこの電荷移送容量に充電した電荷の一部を前記積分回路の前記帰還容量に送り込む検査用回路と、
前記充放電切換手段により前記電荷移送容量を充電させている状態で前記帰還容量を放電させる放電手段と
を具備していることを特徴とする電荷検出回路。
Input terminal section,
An output terminal,
An operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, the output terminal being electrically connected to the output terminal portion, and between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier An integrator circuit with a connected feedback capacitor;
Mode switching means capable of switching opening and closing of the electrical connection between the input terminal portion and the inverting input terminal of the operational amplifier;
A charge transfer capacity; and charge / discharge switching means for charging / discharging the charge transfer capacity in a state where electrical connection between the input terminal portion and the inverting input terminal of the operational amplifier is interrupted by the mode switching means, A test circuit for sending a part of the charge charged in the charge transfer capacitor by discharging the transfer capacitor to the feedback capacitor of the integrating circuit;
Discharge means for discharging the feedback capacity in a state where the charge transfer capacity is charged by the charge / discharge switching means.
積分回路と検査用回路とは、1チップ上に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の電荷検出回路。
The charge detection circuit according to claim 1, wherein the integration circuit and the inspection circuit are formed on one chip.
入力端子部と、出力端子部と、この出力端子部に出力端子が電気的に接続された演算増幅器、および、この演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された帰還容量を備えた積分回路と、前記入力端子部と前記演算増幅器の反転入力端子との電気的接続の開閉を切り換え可能なモード切換手段と、電荷移送容量、および、この電荷移送容量を充放電可能な充放電切換手段を備えた検査用回路と、前記帰還容量を放電可能な放電手段とを具備している電荷検出回路の検査方法であって、
前記モード切換手段により前記入力端子部と前記演算増幅器の反転入力端子との電気的接続を遮断し、
前記充放電切換手段により前記電荷移送容量を充電させるとともに前記放電手段により前記帰還容量を放電させ、
前記充放電切換手段により前記電荷移送容量を放電させることでこの電荷移送容量に充電した電荷の一部を前記帰還容量に送り込む
ことを特徴とする電荷検出回路の検査方法。
An input terminal section, an output terminal section, an operational amplifier whose output terminal is electrically connected to the output terminal section, and a feedback capacitor connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier An integration circuit, mode switching means capable of switching opening and closing of the electrical connection between the input terminal section and the inverting input terminal of the operational amplifier, a charge transfer capacity, and a charge / discharge capable of charging / discharging the charge transfer capacity A test method for a charge detection circuit comprising a test circuit having a switching means and a discharge means capable of discharging the feedback capacitance,
The electrical connection between the input terminal unit and the inverting input terminal of the operational amplifier is cut off by the mode switching means,
The charge transfer capacity is charged by the charge / discharge switching means and the feedback capacity is discharged by the discharge means,
A method for inspecting a charge detection circuit, comprising: discharging a portion of the charge transfer capacitor by discharging the charge transfer capacitor using the charge / discharge switching means;
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