(57)【要約】【課題】画像を担持した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生することにより画像を検出する画像検出器において、高速読取を可能とし、画質の向上を図る。【解決手段】画像を担持した記録用の電磁波を透過する電極層１２と電極層１２を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層１４とが積層された画像検出部と、画像検出部に向かって電子ビームを放出する、２次元上に配列された多数の電子放出源１７ａと光導電層１４において記録用の電磁波の照射により発生した電荷に応じた誘導電荷が発生する誘導電荷検出電極１８とを有する画像読取部１６とから構成し、画像検出部を電子放出源１７ａから放出された電子ビームで走査することによって画像検出部で発生した電荷を読み出す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を担持した記録用の電磁波を透過する電極層と該電極層を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層とが積層された画像検出部と、
該画像検出部に向かって電子ビームを放出する、２次元上に配列された多数の電子放出源と前記光導電層において前記記録用の電磁波の照射により発生した電荷に応じた誘導電荷が発生する誘導電荷検出電極とを有する画像読取部とを備えたことを特徴とする画像検出器。
【請求項２】
前記画像検出部が、前記光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層を有するものであることを特徴とする請求項１記載の画像検出器。
【請求項３】
前記誘導電荷検出電極が、多数の線状電極からなるものであることを特徴とする請求項１または２記載の画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を担持した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生することにより画像を検出する画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した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ことにより被写体に関する放射線画像を記録する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。
【０００３】
そして、上記のような放射線画像検出器としては、たとえば、特許文献１には、放射線を透過する第１の電極層、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、一方の極性の電荷に対しては絶縁体として作用し、かつ他方の極性の電荷に対しては導電体として作用する電荷蓄積層、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、および読取光を透過する線状に延びる透明線状電極と読取光を遮光する線状に延びる遮光線状電極とが平行に交互に配列された第２の電極層をこの順に積層してなる放射線画像検出器が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８４０５６号公報
【特許文献２】特開平６−１７６７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に記載の放射線画像検出器から放射線画像を読み取る際には、第２の電極層が線状の読取光によって走査されるが、線状光源をメカ走査する必要があるため、高速動作が困難である。
【０００６】
また、特許文献１に記載の放射線画像検出器は透明線状電極を使わざるを得ないため、信号線の低抵抗化が難しく、高速読取および熱ノイズの低下を図ることが困難である。また、透明線状電極と遮光線状電極のエッジで電界が集中するため画像欠陥を生じやすい。また、読取用光導電層に電荷がトラップされ、残像として現れてしまう。
【０００７】
一方、たとえば、特許文献２には、光の照射によって電荷を発生する光導電膜と、複数の電子放出源を備え、光の照射によって光導電膜中で発生、蓄積された信号電荷を電子ビームによって読み出す画像検出器が提案されている。
【０００８】
そして、特許文献２においては、電子放出源によってポイントスキャンすることにより信号電荷を読み出す方法と、光導電膜の光入射側の電極をストライプ電極にしてラインスキャンすることにより信号電荷を読み出す方法とが示されている。
【０００９】
しかしながら、上記のようにポイントスキャンを行ったでは、高速読取ができず、また、上記のようにストライプ電極を形成してラインスキャンを行ったのでは、ストライプ電極のエッジにおいて電界集中が生じ、そこから大量の電荷が光導電膜に流入することによって画像欠陥が形成されやすくなる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、高速読取を可能とし、画質の向上を図ることができる画像検出器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】
本発明の画像検出器は、画像を担持した記録用の電磁波を透過する電極層と電極層を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層とが積層された画像検出部と、画像検出部に向かって電子ビームを放出する、２次元上に配列された多数の電子放出源と光導電層において記録用の電磁波の照射により発生した電荷に応じた誘導電荷が発生する誘導電荷検出電極とを有する画像読取部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、上記本発明の画像検出器においては、画像検出部を、光導電層において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層を有するものとすることができる。
【００１３】
また、誘導電荷検出電極を、多数の線状電極からなるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の画像検出器によれば、画像を担持した記録用の電磁波を透過する電極層と電極層を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層とが積層された画像検出部と、画像検出部に向かって電子ビームを放出する、２次元上に配列された多数の電子放出源と光導電層において記録用の電磁波の照射により発生した電荷に応じた誘導電荷が発生する誘導電荷検出電極とを有する画像読取部とを備えたものとし、画像検出部を電子ビームで走査することによって画像検出部で発生した電荷を読み出すようにしたので、特許文献１に記載の放射線画像検出器のように読取光をメカ走査する必要がなく、高速読取が可能である。
【００１５】
また、透明線状電極を使用する必要もなく低抵抗な金属線により信号を読み出すことができるので、読取の高速化および熱ノイズの低下を図ることができる。
【００１６】
また、特許文献１に記載の放射線画像検出器のように読取用光導電層を用いていないので、上述したような残像を生じることもない。
【００１７】
また、誘導電荷検出電極を線状電極として信号を読み出すようにした場合には、ラインスキャンが可能であり、特許文献２に記載の画像検出器のポイントスキャンと比べて高速読取が可能である。
【００１８】
また、特許文献２に記載の画像検出器のように、光導電膜上の電極をストライプ電極にする必要がないので、上述したような画像欠陥を生じることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の画像検出器の第１の実施形態を利用した放射線画像検出器について説明する。図１は、放射線画像検出器の斜視図、図２は図１に示す放射線画像検出器の２−２線断面図である。
【００２０】
放射線画像検出器１０は、図１に示すように、ガラス基板１１、ガラス基板１１上に形成されたアノード電極１２、アノード電極１２上に形成され、アノード電極１２から後述する光導電層への電荷の注入を阻止する電荷注入阻止層１３、放射線の照射を受けることにより電荷を発生する光導電層１４、および光導電層１４において発生した電荷を蓄積する電荷蓄積層１５をこの順に積層してなる放射線画像検出部と、放射線画像検出部において蓄積記録された放射線画像を読み取る放射線画像読取部１６とを備えている。
【００２１】
アノード電極１２は平面電極であり、たとえば、５００ｎｍ以下の厚さのＩＴＯ、ＩＺＯや１００ｎｍ程度の薄いＡｕ、Ａｌ、Ｃｒから形成されている。
【００２２】
電荷注入阻止層１３は、たとえば、ＣｅＯ２やＧｅＯ２により形成されている。また、電荷注入阻止層１３は、異なる材料から形成される層（たとえば、ＣｅＯ２層とＧｅＯ２層）を複数重ね合わせて形成するようにしてもよい。
【００２３】
光導電層１４は、面内均質性の高い非晶質半導体から形成され、たとえば、暗伝導度が低く、光伝導特性の良いａ−Ｓｅを用いることが望ましい。また、ａ−Ｓｉ：Ｈにより形成するようにしてもよい。また、光導電層１４は、たとえば、５０〜２０００μｍの厚さで形成するようにすればよい。望ましくは、１５０μ〜２０００μｍである。また、特にマンモグラフィ用の放射線画像検出器を形成する場合には、５０〜３００μｍの厚さで形成することが望ましい。また、ａ−Ｓｅに０．０１〜２０ｐｐｍの範囲でアルカリ金属元素をドープすることが望ましい。上記のようにアルカリ金属元素をドープすることにより電荷の移動度を向上させることができる。また、光導電層１４は、平均原子番号×膜厚（μｍ）が５０００以上５００００以下を満たすように形成することが望ましい。
【００２４】
電荷蓄積層１５は、たとえば、多孔質Ｓｂ２Ｓ３により形成するようにすればよい。
【００２５】
放射線画像読取部１６は、図２に示すように、放射線画像検出部に向かって電子ビームを放出する電子放出源１７ａと電子放出源１７ａを駆動する電子放出源駆動電極１７と誘導電荷検出電極１８とを備えている。誘導電荷検出電極１８は、光導電層１４において発生した電荷に応じた誘導電荷が発生する電極であり、たとえば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ，Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｂから形成されている。
【００２６】
図３に放射線画像読取部１６の上面図を示す。図３に示すように、誘導電荷検出電極１８と電子放出源駆動電極１７とは、ともにストライプ状に形成され、互いに直交する方向に延びるように形成されている。そして、電子放出源駆動電極１７の誘導電荷検出電極１８との交差部分上には電子放出源１７ａが設けられている。また、誘導電荷検出電極１８と電子放出源駆動電極１７との間には絶縁層１９が形成されている。
【００２７】
そして、誘導電荷検出電極１８の電子放出源駆動電極１７との交差部分には、電子放出源１７ａから放出された電子ビームが通過するように穴が設けられている。なお、絶縁層１７にも上記交差部分に対応する部分に穴が設けられている。なお、図２における放射線画像読取部１６は、図３における２−２線断面図を示している。
【００２８】
電子放出源１７ａとしては、たとえば、表面伝導電子エミッタの電子放出源、ホットエレクトロンエミッタの電子放出源、またはカーボンナノチューブエミッタの電子放出源を用いることができる。表面伝導電子エミッタを用いるようにした場合には、電子放出源を印刷技術で形成することができ、低コスト化、大面積化を容易に図ることができる。また、ホットエレクトロンエミッタを用いるようにした場合には、比較的、動作環境に敏感でなく低真空で動作する、すなわち真空封止が容易な電子放出源とすることができる。また、カーボンナノチューブエミッタを用いるようにした場合には、電界集中により大電流が放出可能、かつ印刷法で低コスト、大面積で製造可能な電子放出源とすることができる。なお、電子放出源の詳細については、たとえば、共立出版株式会社「発光型ディスプレイ１」やシーエムシー出版「フィールドエミッションディスプレイ技術」に記載されている。
【００２９】
また、図２および図３においては、誘導電荷検出電極１８の電子放出源駆動電極１７との１つの交差部分に１つの電子放出源１７ａしか記載していないが、多数の電子放出源１７ａを設けるようにしてもよい。上記のように各交差部分毎に多数の電子放出源１７ａを設けるようにすることにより電子放出源１７ａ毎のバラツキを小さくすることができる。
【００３０】
また、放射線画像検出部と放射線画像読取部１６とは、図２に示すように、筐体２０内に収容されており、筐体２０内は真空になっている。なお、図１においては筐体２０を図示省略してある。
【００３１】
また、放射線画像読取部１６の、各誘導電荷検出電極１８には、図３に示すように、電流検出アンプ２１がそれぞれ接続され、電流検出アンプ２１にはＡ／Ｄ変換回路２２が接続されている。また、電子放出源駆動電極１７には、電子放出源１７ａを制御する電子放出源制御回路２３が接続されている。
【００３２】
また、光導電層１４と電荷注入阻止層１３との間に、光導電層１４の結晶化を抑制するため結晶化抑制層を設けるようにしてもよい。結晶化抑制層の材料としては、たとえば、Ａｓを用いることができる。また、ハロゲン元素、アルカリ元素とハロゲン元素の化合物、アルカリ土類元素とハロゲン元素の化合物をドープするようにしてもよい。たとえば、Ｉ、Ｃｌ、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、またはＣａＦ２をドープするようにしてもよい。
【００３３】
次に、上記放射線画像検出器１０への放射線画像の記録および読取りの作用について説明する。
【００３４】
まず、図４（Ａ）に示すように、放射線画像検出器１０のアノード電極１２に正の電圧を印加した状態において、放射線源から被写体に向けて放射線が照射され、その被写体を透過して被写体の放射線画像を担持した放射線が放射線画像検出器１０のアノード電極１２側から照射される。なお、このときアノード電極１２に印加される電圧は、光導電層１４においてアバランシェ増倍現象を引き起こす程度の大きさであることが望ましく、たとえば、５０〜２００Ｖ／μｍ程度であることが望ましい。
【００３５】
そして、放射線画像検出器１０に照射された放射線は、アノード電極１２および電荷注入阻止層１３を透過し、光導電層１４に照射される。そして、その放射線の照射によって光導電層１４において電子−正孔対が発生し、そのうち電子はアノード電極１２に帯電した正の電荷と結合して消滅し、正孔は電荷蓄積層１５に蓄積される。そして、電荷蓄積層１５に正孔が蓄積されると、電荷蓄積層の電位が上がり、蓄積した正孔量に応じた誘導電荷が誘導電荷検出電極１８に発生する（図４（Ｂ）参照）。上記のようにして放射線画像の記録が行われる。
【００３６】
そして、次に、図５に示すように、電子放出源制御部２３により各電子放出源駆動電極１７に閾値電圧以上の電圧が順次切り替えて印加され、各電子放出源駆動電極１７上に設けられた電子放出源１７ａから順次電子が放出される。なお、このとき、電子放出源１７ａからは、電荷蓄積層１５に蓄積した正孔量（電位）に応じて電子が発生する。そして、電子放出源１７ａから放出された電子と電荷蓄積層１５に蓄積した正孔とが再結合し、これと同時に誘導電荷検出電極１８上の誘導電荷の量も変化し、その変化が各誘導電荷検出電極１８に接続された電流検出アンプ２１により検出される。そして、電流検出アンプ２１において検出された信号はＡ／Ｄ変換回路２２によりデジタル化され、デジタル画像信号として取得される。
【００３７】
上記第１の実施形態の放射線画像検出器１０によれば、誘導電荷検出電極１８をストライプ状に形成して信号検出するようにしたので、アノード電極１２を平面電極としてラインスキャンすることができ、高速読取が可能である。また、アノード電極１２と電荷注入阻止層１３との平滑が保て、電界集中による画像欠陥を防止することができる。また、アバランシェ増幅を起こすことも容易になる。
【００３８】
また、特許文献１に記載の放射線画像検出器のように読取光を使って読取りを行わないので、透明線状電極を使用する必要がなく、誘導電荷検出電極１８の材料として、低抵抗な金属を利用することができるので、高速読取り、熱ノイズの低下を図ることができる。また、特許文献１に記載の放射線画像検出器の読取用光導電層がないので、電荷がトラップされず残像特性を向上させることができる。
【００３９】
また、高速読取りが可能なので動画の撮影も可能である。
【００４０】
また、光導電層１４が正孔輸送型となるのでアバランシェ増幅を利用することができる。
【００４１】
次に、本発明の画像検出器の第２の実施形態を利用した放射線画像検出器について説明する。第２の実施形態を利用した放射線画像検出器３０は、第１の実施形態を利用した放射線画像検出器１０と放射線画像読取部２６の構成が異なる
放射線画像検出器３０の放射線画像読取部２６は、図６に示すように、ゲート電極２４を備えている。図７に放射線画像読取部２６の上面図を示す。図７に示すように、ゲート電極２４は、ストライプ状に形成されており、誘電荷検出電極１８間に平行に配置されている。そして、ゲート電極２４の電子放出源駆動電極１７との交差部分には、電子放出源１７ａから放出された電子ビームが通過するように穴が設けられている。なお、図６における放射線画像読取部２６は、図６における６−６線断面図を示している。
【００４２】
また、各ゲート電極２４に電圧を順次切り替えて印加するゲート電圧制御回路２５が設けられている。
【００４３】
放射線画像検出器３０への放射線画像の記録の作用については、第１の実施形態の放射線画像検出器１０と同様である。
【００４４】
放射線画像検出器３０から放射線画像の読取り行う際には、図８に示すように、各電子放出源駆動電極１７に電圧が順次切り替えて印加されるとともに、ゲート電圧制御回路２５により各ゲート電極２４に電圧が順次切り替えて印加される。そして、電子放出源駆動電極１７に印加された電圧とゲート電極２４に印加された電圧との和が閾値電圧を越えることで、電子放出源１７から電子ビームが放出される。その後の作用については、第１の実施形態の放射線画像検出器１０と同様である。
【００４５】
なお、各電子放出源１７ａの微細な形状の違いにより電子が放出される閾値電圧が異なる。図７に示すようにゲート電極２４と電子放出源駆動電極１８とを交差させて電圧印加することによって、個々の電子放出源１７ａに合わせた閾値電圧を設定することができる。
【００４６】
また、ゲート電極２４を接地するようにしてもよい。ゲート電極２４を接地することにより電子放出源１７ａから発生するノイズを遮断することができる。
【００４７】
また、上記実施形態は、放射線の照射を受けてその放射線を直接電荷に変換することにより放射線画像の記録を行う、いわゆる直接変換方式の放射斜線画像検出器に本発明を適用したものであるが、これに限らず、たとえば、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷に変換することにより放射線画像の記録を行う、いわゆる間接変換方式の放射線画像検出器に本発明を適用するようにしてもよい。具体的には、放射線を可視光に変換する蛍光体層をガラス基板１１上に設け、アノード電極１２および電荷注入阻止層１３を、上記可視光を透過する材料および厚さで形成するようにすればよい。蛍光体層の材料としては、たとえば、ＣｓＩを用いることができる。また、間接変換方式の放射線画像検出器を構成する場合には、光導電層１４の厚さは、２〜２０μｍが望ましい。
【００４８】
また、本発明の放射線画像検出器における放射線画像検出器の層構成は上記実施形態のような層構成に限らずその他の層を加えたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の画像検出器の第１の実施形態を利用した放射線画像検出器の斜視図
【図２】図１に示す放射線画像検出器の２−２線断面図
【図３】図１に示す放射線画像読取部の上面図
【図４】放射線画像検出器への放射線画像の記録の作用を説明するための図
【図５】放射線画像検出器からの放射線画像の読取りの作用を説明するための図
【図６】本発明の画像検出器の第２の実施形態を利用した放射線画像検出器の断面図
【図７】図６に示す放射線画像読取部の断面図
【図８】放射線画像検出器からの放射線画像の読取りの作用を説明するための図
【符号の説明】
【００５０】
１０，３０  放射線画像検出器
１１  ガラス基板
１２  アノード電極
１３  電荷注入阻止層
１４  光導電層
１５  電荷蓄積層
１６，２６  放射線画像読取部
１７  電子放出源駆動電極
１７ａ  電子放出源
１８  誘導電荷検出電極
１９  絶縁層
２０  筐体
２１  電流検出アンプ
２２  Ａ／Ｄ変換回路
２３  電子放出源駆動回路
２４  ゲート電極
２５  ゲート電圧制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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