(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された記録用の電磁波の量に応じた量の電荷を蓄積する蓄電部を有し、画像情報を前記蓄電部に静電潜像として記録する画像検出器において、
多数の線状電極から成る第１ストライプ電極を備えた第１電極層、前記記録用の電磁波および／または該電磁波の励起により発せられた該電磁波の波長と異なる波長の光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層、前記蓄電部、整流層、および前記第１ストライプ電極の線状電極に対して交差するように形成された多数の線状電極から成る第２ストライプ電極を備えた第２電極層を、この順に有して成るものであることを特徴とする画像検出器。
【請求項２】
前記整流層が、Ｎ型半導体、絶縁体、およびＰ型半導体がこの順に配されて成るものであり、該Ｎ型半導体およびＰ型半導体のうちの前記蓄電部側に配される方のものが第１ストライプ電極および第２ストライプ電極によって画定される画素位置に対応するように画素分割されており、前記Ｎ型半導体およびＰ型半導体のうちの前記第２電極層側に配される方のものが前記第２ストライプ電極に対応するようにストライプ状に分割されているまたは前記画素位置に対応するように画素分割されてい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】
前記蓄電部が、前記画素位置ごとに各別に設けられ且つそれぞれが電気的に非接続状態とされ前記電荷を同電位化せしめる導電部材によって形成されてい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。
【請求項４】
前記第１電極層の外側に、前記記録用の電磁波の励起により該電磁波の波長と異なる波長の光を発する蛍光体が設けられていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の画像検出器。
【請求項５】
前記整流層が、前記記録用の電磁波または該記録用の電磁波の励起により発せられる該電磁波の波長と異なる波長の光に対して透過性を有するものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の画像検出器。
【請求項６】
前記整流層が、前記記録用の電磁波または該記録用の電磁波の励起により発せられる該電磁波の波長と異なる波長の光に対して透過性を有する物質で形成されて成るものであることを特徴とする請求項５記載の画像検出器。
【請求項７】
前記整流層が、それぞれのサイズが解像可能な最小の画素サイズの２／３以下となるように形成された多数の整流素子から成り、
該各整流素子の間が前記記録用の電磁波または該記録用の電磁波の励起により発せられる該電磁波の波長と異なる波長の光に対して透過性を有する物質で形成されて成るものであることを特徴とする請求項５記載の画像検出器。
【請求項８】
前記第２電極層の外側に、前記記録用の電磁波の励起により該電磁波の波長と異なる波長の光を発する蛍光体が設けられていることを特徴とする請求項５から７いずれか１項記載の画像検出器。
【請求項９】
請求項２記載の画像検出器の製造方法であって、前記第２電極層を形成し、該第２電極層の上に前記Ｎ型半導体およびＰ型半導体のうちのいずれか一方を成膜した後前記第２ストライプ電極に対向して配されるようにエッチングを施し、該エッチングが施された後の前記一方の上に前記絶縁体を成膜し、該絶縁体の上に前記Ｎ型半導体およびＰ型半導体のうちの他方を成膜した後前記第２ストライプ電極に対向し且つ該第２ストライプ電極の長手方向には所望とする画素ピッチおよび画素幅となるようにエッチングを施し、該エッチングが施された後の前記他方の上に前記蓄電部および前記光導電層をこの順に形成し、該光導電層の上に前記第１電極層をなす電極部材を成膜した後前記エッチングが施された後の前記他方の配設位置に対向して前記第１ストライプ電極が配されるようにストライプ状にエッチングを施すことを特徴とする製造方法。
【請求項１０】
前記Ｎ型半導体およびＰ型半導体のうちの前記一方を、前記第２ストライプ電極の長手方向については所望とする画素ピッチおよび画素幅となるようにエッチングを施すことを特徴とする請求項９記載の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から８いずれか１項記載の画像検出器に記録用の電磁波を照射して、該電磁波の量に応じた量の電荷を前記蓄電部に蓄積させることにより、画像情報を前記蓄電部に静電潜像として記録する画像記録方法において、
前記第１ストライプ電極と前記第２ストライプ電極との間に所定の電圧を印加することにより、前記蓄電部に略一様の電荷を蓄積させ、
前記電圧の印加を停止して、前記記録用の電磁波を前記画像検出器に照射することにより前記記録を行うことを特徴とする画像記録方法。
【請求項１２】
前記第１電極層および前記第２電極層のいずれか一方に面して前記記録用の電磁波の励起により該電磁波の波長と異なる波長の光を発する蛍光体を配設し、
前記蛍光体が配設されていない方の前記電極層に前記記録用の電磁波を照射することを特徴とする請求項１１記載の画像記録方法。
【請求項１３】
前記画像検出器として請求項４または８記載のものであって、且つ前記第１電極層および第２電極層の内のいずれか一方の外側にのみ前記蛍光体が配設されてなるものを使用する場合の方法であって、前記蛍光体が配設されていない方の前記電極層に前記記録用の電磁波を照射することを特徴とする請求項１２記載の画像記録方法。
【請求項１４】
画像情報が静電潜像として記録された請求項１から８いずれか１項記載の画像検出器から前記画像情報を読み取る画像読取方法において、
前記第１ストライプ電極の線状電極の１つずつと、前記第２ストライプ電極の各線状電極との間に、所定の電圧を印加して、この電圧の印加によって前記画像検出器に流れ込む充電電流を検出することにより、前記蓄電部に蓄積された電荷の量に応じたレベルの電気信号を得ることを特徴とする画像読取方法。
【請求項１５】
請求項１から８いずれか１項記載の画像検出器に記録用の電磁波を照射して、該電磁波の線量に応じた量の電荷を前記蓄電部に蓄積させることにより、画像情報を前記蓄電部に静電潜像として記録する画像記録装置において、
前記第１ストライプ電極と前記第２ストライプ電極との間に所定の電圧を印加することにより前記蓄電部に略一様の電荷を蓄積させる記録用電圧印加手段と、
前記所定の電圧の印加を停止させた後に、前記記録用の電磁波を前記画像検出器に照射させるように、前記記録用電圧印加手段および前記電磁波の照射を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像記録装置。
【請求項１６】
画像情報が静電潜像として記録された請求項１から８いずれか１項記載の画像検出器から前記画像情報を読み取る画像読取装置において、
前記第１ストライプ電極の線状電極の１つずつと前記第２ストライプ電極の各線状電極との間に所定の電圧を印加する読取用電圧印加手段と、
この電圧の印加によって前記画像検出器に流れ込む充電電流を検出することにより、前記蓄電部に蓄積された電荷の量に応じたレベルの電気信号を取得する画像信号取得手段とを備えたことを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照射された放射線の線量に応じた量の電荷を蓄積する蓄電部を有する放射線固体検出器、並びに該検出器を使用して放射線画像情報を前記蓄電部に静電潜像として記録したり、記録された静電潜像を読み取る方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、画像検出器を用いた装置、例えばファクシミリ、複写機或いは放射線撮像装置などが知られている。
【０００３】
例えば、医療用放射線撮像装置などにおいては、被験者の受ける被爆線量の減少、診断性能の向上などのために、Ｘ線などの放射線に感応するセレン板などの光導電体（層）を有する放射線固体検出器（静電記録体）を画像検出器として用い、該放射線固体検出器にＸ線を照射し、照射された放射線の線量に応じた量の電荷を放射線固体検出器内の蓄電部に潜像電荷として蓄積させることにより、放射線画像情報を蓄電部に静電潜像として記録すると共に、レーザビーム或いはライン光源で放射線画像情報が記録された放射線固体検出器を走査することにより、該放射線固体検出器から放射線画像情報を読み取る方法が知られている（例えば、特開平６−２１７３２２号、米国特許第４８５７７２３号、特開平９−５９０６号など）。
【０００４】
上記特開平６−２１７３２２号に記載の方法は、導電体層、Ｘ線光導電層、誘電体層、および画素に対応する多数のマイクロプレートを具備する電極層が積層され、各マイクロプレートに電荷読出用のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が接続されて成る放射線固体検出器を画像検出器として使用し、この放射線固体検出器に被写体を透過したＸ線を照射して各マイクロプレートと導電層との間で形成される蓄電部に潜像電荷を蓄積させることによって放射線画像情報を放射線固体検出器に記録した後、ＴＦＴを走査駆動して、蓄電部に蓄積された潜像電荷を放射線固体検出器の外部に読み出すことによって、放射線画像情報を読み取るものである。
【０００５】
また、上記米国特許第４８５７７２３号に記載の方法は、光導電層の両側を絶縁層で挟み、さらにその外側を互いに直交する線状電極を多数有するストライプ電極で挟んだ構造の放射線固体検出器を画像検出器として使用し、この放射線固体検出器に被写体を透過したＸ線を照射して両ストライプ電極の交差する位置であって、光導電層と絶縁層との界面に形成される２つの蓄電部に互いに異なる極性の潜像電荷を蓄積させることによって放射線画像情報を放射線固体検出器に記録した後、読取光としてのレーザ光で該放射線固体検出器を走査して、蓄電部に蓄積された潜像電荷を放射線固体検出器の外部に読み出すことによって、放射線画像情報を読み取るものである。
【０００６】
また、上記特開平９−５９０６号に記載の方法は、第１電極層／記録用光導電層／蓄電部としてのトラップ層／読取用光導電層／第２電極層をこの順に積層してなる放射線固体検出器を画像検出器として使用し、予め両側に配された電極間に高圧を印加した状態で一様露光光を照射して、１次帯電を検出器の蓄電部に形成し、その後、両電極間をショートして、または高圧を印加して、或いはオープンとして、記録用光導電層に電界を生じさせた状態で被写体を透過したＸ線を照射して蓄電部に潜像電荷を蓄積させることによって放射線画像情報を該放射線固体検出器に記録した後、両電極をショートして、読取光としてのレーザ光で該放射線固体検出器を走査して、蓄電部に蓄積された潜像電荷を放射線固体検出器の外部に読み出すことによって、放射線画像情報を読み取るものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平６−２１７３２２号に記載の方法は、マイクロプレートを具備する電極層内に、電荷読出用のＴＦＴを設ける必要があり、画像検出器の構造が複雑で、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
また上記米国特許第４８５７７２３号に記載の方法は、放射線固体検出器の構造は簡易で製造コストも安い方法ではあるが、検出器内に蓄積した潜像電荷を読み出すための、構造が複雑で高価なレーザ走査系を必要とするため、読取装置の構造が複雑となり、記録から読取りまでのシステム全体のコストが高くなるという問題がある。
【０００９】
さらに、上記特開平９−５９０６号に記載の方法は、上記米国特許第４８５７７２３号に記載の方法が有する問題に加えて、１次帯電を検出器の蓄電部に形成するための１次帯電用の光源を必要とするため、さらに大がかりな装置となり、システムコストが一層高くなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、ＴＦＴを使用せず画像検出器の構造を簡易なものとし製造コストを高めることがないようにすると共に、１次帯電や読取用の光源を使用することなく、簡易な読取りを可能ならしめる画像検出器、この画像検出器に放射線画像情報を記録する方法および装置、並びに放射線画像情報が記録された画像検出器から放射線画像情報を読み取る方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による画像検出器は、照射された記録用の電磁波の量に応じた量の潜像電荷を蓄積する蓄電部を有し、画像情報を前記蓄電部に静電潜像として記録する画像検出器であって、多数の線状電極から成る第１ストライプ電極を備えた第１電極層、記録用の電磁波および／または該電磁波の励起により発せられた該電磁波の波長と異なる波長の光の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層、蓄電部、整流層、および第１ストライプ電極の線状電極に対して交差するように形成された多数の線状電極から成る第２ストライプ電極を備えた第２電極層を、この順に有して成るものであることを特徴とするものである。
【００１２】
上記において「記録用の電磁波」とは、検出器に入射する電磁波であって、画像情報を担持する電磁波であればよく、例えばＸ線などの放射線や光（可視光に限らない）などを用いることができる。また、電磁波源から発せられた１次電磁波（放射線、光）の励起により発せられた該１次電磁波の波長と異なる波長の光であってもよい。
【００１３】
「線状電極」とは、全体として細長い形状の電極を意味し、細長い形状を有している限り、円柱状のものや角柱状のもの等どのようなものであってもよいが、特に、平板電極とするのが好ましい。なお、第１ストライプ電極の線状電極を第２ストライプ電極の線状電極に対して交差するように配設するに際しては、互いに略直交するように配設するのが好ましい。
【００１４】
「整流層」とは、一方向には電流を妨げずに流し得るが、他方向には電流を殆ど流さない層を意味する。
【００１５】
この整流層は、通常、Ｎ型半導体、絶縁体、およびＰ型半導体からなるものとするが、これらをなす部材（例えばａ−Ｓｉなど）によっては比抵抗が小さくＰ型あるいはＮ型半導体の内部で電荷移動を生じ画像形成に支障を来す虞れが生じ得る。したがって、この電荷移動を許容できない場合には、本発明の検出器を構成する前記整流層を、Ｎ型半導体、絶縁体、およびＰ型半導体がこの順に配されて成るものであり、該Ｎ型半導体およびＰ型半導体のうちの前記蓄電部側に配される方のものが第１ストライプ電極および第２ストライプ電極によって画定される画素位置に対応するように２次元状に画素分割されており、前記Ｎ型半導体およびＰ型半導体のうちの前記第２電極層側に配される方のものが前記第２ストライプ電極に対応するようにストライプ状に（１次元状に）分割されている、または前記画素位置に対応するように２次元状に画素分割されているものすなわち両ストライプ電極の各配列方向のいずれにも画素分割されているものとすることが望ましい。
【００１６】
第１ストライプ電極および第２ストライプ電極によって画定される画素位置とは、両ストライプ電極が立体的に交差することによって画定される両ストライプ電極の間の空間的な位置である。この空間的な位置は、前記交差の位置と厳密に一致するものではなく、蓄電部の形成方法によって多少移動することがある。例えば後述する導電部材によって蓄電部を形成したときには、画素位置はこの導電部材の配設位置の影響を受けるようになる。
【００１７】
なお、このようにＰ型半導体やＮ型半導体を分割するにはエッチングを利用するとよい。以下、この形態の画像検出器を、整流層が画素分割された画像検出器という。
【００１８】
なお、Ｎ型半導体とＰ型半導体との間に配される絶縁体についても、第１もしくは第２ストライプ電極に対応するようにストライプ状（１次元状）に分割されているもの、あるいは前記画素位置に対応するように２次元状に画素分割されているものとしてもよい。
【００１９】
本発明による画像検出器においては、光導電層の内側若しくは内側近傍に潜像電荷を蓄積する蓄電部が形成されたものであればよいが、この蓄電部は、特に画素位置ごとに各別に設けられ且つそれぞれが電気的に非接続（フローティング）状態とされ前記潜像電荷を同電位化せしめる導電部材（マイクロプレート）によって形成されていることが望ましい。
【００２０】
本発明による画像検出器においては、第１電極層の外側に、記録用の電磁波の励起により該電磁波の波長と異なる波長の光を発する蛍光体が設けられているものとするのが好ましい。
【００２１】
本発明による画像検出器における整流層は、記録用の電磁波または該記録用の電磁波の励起により発せられる該電磁波の波長と異なる波長の光に対して透過性を有するものであることが望ましい。
【００２２】
このように透過性を有する整流層とするには、整流層を、記録用の電磁波または該記録用の電磁波の励起により発せられる該電磁波の波長と異なる波長の光に対して透過性を有する物質で形成されて成るものとするとよい。
【００２３】
或いは整流層を、それぞれのサイズが解像可能な最小の画素サイズの２／３以下となるようにエッチングなどにより形成された多数の整流素子から成り、且つ各整流素子の間が記録用の電磁波または該記録用の電磁波の励起により発せられる該電磁波の波長と異なる波長の光に対して透過性を有する物質で形成されて成るものとしてもよい。
【００２４】
なお、上述したように、Ｎ型半導体とＰ型半導体との間に配される絶縁体についても、第１もしくは第２ストライプ電極に対応するようにストライプ状（１次元状）に分割されているもの、あるいは前記画素位置に対応するように２次元状に画素分割されているものとした場合には、整流層全体がストライプ電極もしくは前記画素位置に対応するように分割され、この分割された部材の間を光が透過し得るようになるので、この形態の検出器とした場合には、整流層は、事実上、記録用の電磁波または該記録用の電磁波の励起により発せられる該電磁波の波長と異なる波長の光に対して透過性を有するものとなる。
【００２５】
本発明による画像検出器においては、第２電極層の外側に、記録用の電磁波の励起により該電磁波の波長と異なる波長の光を発する蛍光体が設けられているものとすると一層好ましい。
【００２６】
本発明による画像検出器の製造方法は整流層が画素分割された画像検出器の製造方法であって、第２電極層を形成し、該第２電極層の上にＮ型半導体およびＰ型半導体のうちのいずれか一方を成膜した後第２ストライプ電極に対向して配されるようにエッチングを施し、該エッチングが施された後の前記一方の上に絶縁体を成膜し、該絶縁体の上にＮ型半導体およびＰ型半導体のうちの他方を成膜した後第２ストライプ電極に対向し且つ該第２ストライプ電極の長手方向には所望とする画素ピッチおよび画素幅となるようにエッチングを施し、該エッチングが施された後の前記他方の上に蓄電部および光導電層をこの順に形成し、該光導電層の上に第１電極層をなす電極部材を成膜した後エッチングが施された後の前記他方の配設位置に対向して第１ストライプ電極が配されるようにストライプ状にエッチングを施すことを特徴とするものである。なお、第２電極層は、ガラス基板などの光透過性の支持体上に形成するとよい。
【００２７】
この製造方法においては、Ｎ型半導体およびＰ型半導体のうちの前記一方を、第２ストライプ電極の長手方向については所望とする画素ピッチおよび画素幅となるようにエッチングを施すようにしてもよい。つまり、第２ストライプ電極の配列方向および第１ストライプ電極の配列方向（第２ストライプ電極の長手方向）のいずれにも画素分割するということである。
【００２８】
本発明による画像記録方法は、上記の画像検出器に記録用の電磁波を照射して、該電磁波の量に応じた量の電荷を蓄電部に蓄積させることにより、画像情報を蓄電部に静電潜像として記録する画像記録方法であって、
第１ストライプ電極と第２ストライプ電極との間に所定の電圧を印加することにより、蓄電部に略一様の電荷を蓄積させ、
電圧の印加を停止して、記録用の電磁波を画像検出器に照射することにより記録を行うことを特徴とするものである。
【００２９】
「記録用の電磁波を照射して」とは、例えば被写体を透過した放射線などの記録用の電磁波を検出器に直接に照射することに限らず、例えば記録用の放射線をシンチレータ（蛍光体）に照射することにより、シンチレータ内で発せられる蛍光等、記録用の電磁波の励起により発せられる光を検出器に照射する間接的な照射も含むものとする。
【００３０】
また、画像検出器として、蛍光体が積層されていない検出器を使用する場合の記録方法にあっては、第１電極層および／または第２電極層に面して、記録用の電磁波の励起により該電磁波の波長と異なる波長の光を発する蛍光体を配設し、該蛍光体から発せられた光を検出器に照射するようにしてもよい。これにより、蛍光体が積層された検出器を使用すること、実質的に等価となる。
【００３１】
なお、この場合には、第１電極層および第２電極層のいずれか一方に面して記録用の電磁波の励起により該電磁波の波長と異なる波長の光を発する蛍光体を配設し、蛍光体が配設されていない方の電極層に記録用の電磁波を照射する方が、放射線を無駄なく利用することができ、電荷発生効率が向上するので好ましい。
【００３２】
同様に、画像検出器として、第１電極層および第２電極層の内のいずれか一方の外側にのみ蛍光体が配設されてなるものを使用する場合の記録方法にあっては、蛍光体が配設されていない方の電極層に記録用の電磁波を照射する方が、放射線を無駄なく利用することができ、電荷発生効率が向上するので好ましい。
【００３３】
本発明による画像読取方法は、画像情報が静電潜像として記録された上記画像検出器から画像情報を読み取る画像読取方法であって、第１ストライプ電極の線状電極の１つずつと、第２ストライプ電極の各線状電極との間に、所定の電圧を印加して、この電圧の印加によって画像検出器に流れ込む充電電流を検出することにより、蓄電部に蓄積された電荷の量に応じたレベルの電気信号を得ることを特徴とするものである。
【００３４】
本発明による画像記録装置は、上記画像記録方法を実現する装置、即ち上記画像検出器に記録用の電磁波を照射して、該電磁波の線量に応じた量の電荷を蓄電部に蓄積させることにより、画像情報を蓄電部に静電潜像として記録する画像記録装置であって、
第１ストライプ電極と第２ストライプ電極との間に所定の電圧を印加することにより蓄電部に略一様の電荷を蓄積させる記録用電圧印加手段と、
所定の電圧の印加を停止させた後に、記録用の電磁波を画像検出器に照射させるように、記録用電圧印加手段および電磁波の照射を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３５】
本発明による画像読取装置は、上記画像読取方法を実現する装置、即ち画像情報が静電潜像として記録された上記画像検出器から画像情報を読み取る画像読取装置であって、
第１ストライプ電極の線状電極の１つずつと第２ストライプ電極の各線状電極との間に所定の電圧を印加する読取用電圧印加手段と、
この電圧の印加によって画像検出器に流れ込む充電電流を検出することにより、蓄電部に蓄積された電荷の量に応じたレベルの電気信号を取得する画像信号取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００３６】
第１ストライプ電極の線状電極の１つずつと第２ストライプ電極の各線状電極との間に、所定の電圧を印加するに際しては、第１ストライプ電極の線状電極の長手方向に、一方の端から他方の端に向けて、順次切換えて、電圧を印加するのが好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明による画像記録方法および装置によれば、第１ストライプ電極の線状電極が、第２ストライプ電極の線状電極に対して交差するように配設されて成る画像検出器を使用し、第１ストライプ電極の線状電極の１つずつと第２ストライプ電極の各線状電極との間に所定の電圧を印加して、この電圧の印加によって検出器に流れ込む充電電流を検出することにより、蓄電部に蓄積された潜像電荷の量に応じたレベルの電気信号を得るようにしたので、第１ストライプ電極の線状電極の１つずつを第２ストライプ電極と接続する接続手段として、ＭＯＳ−ＦＥＴ等簡易なスイッチを使用することができるようになり、読取装置を簡易且つ安価に構成することができる。
【００３８】
また、本発明による画像記録方法および装置によれば、検出器に電圧を印加して一様電荷を蓄電部に蓄積せしめた後に、記録光を照射して、画像情報を担持する潜像電荷を蓄電部に蓄積せしめるようにしたので、一様電荷を蓄電部に蓄積させる手段として光源を必要としないので、記録装置も簡易且つ安価に構成することができる。
【００３９】
また、これら記録および読取方法／装置に使用する画像検出器としても、ＴＦＴを使用せず、各層を積層した簡易な構造としたので、製造コストを低くすることができる。
【００４０】
さらに、蛍光体を積層した検出器とすることもできるので、記録光を検出器のどちらの面から照射するのか、或いは照射線量の大小等の撮影条件等に合わせて、好ましい検出器を使用することが可能となり便利である。
【００４１】
例えば、整流層や蓄電部を記録用の電磁波や蛍光に対して透明性を持たせるようにすれば、表裏からの放射線や蛍光を検出できるようになり、感度をよくすることができる。また、蛍光体を積層した検出器とすれば、記録用の放射線を一旦蛍光に変換せしめ、この蛍光を光導電層に照射することができるので、電荷発生効率が向上し、画像のＳ／Ｎを向上させることができると共に、線量を少なくして被写体に対する被爆線量を少なくすることもできる。
【００４２】
また、多数の導電部材を画素毎に各別に設けることによって蓄電部が形成された検出器とすれば、記録時の鮮鋭度を向上させることもできる。
【００４３】
また、画素位置ごとに各別に設けられ且つそれぞれが電気的に非接続状態とされ前記潜像電荷を同電位化せしめる導電部材（マイクロプレート）によって蓄電部を形成すれば、該導電部材上に蓄積された各画素ごとの潜像電荷を同電位化させることが可能となり、導電部材がない場合に較べて、該蓄電部を良好に形成することができるとともに読出効率を改善することができる。これは、導電部材の範囲内では潜像電荷の電位が一定に保たれるため、一般に読み出しにくい画素周辺部の潜像電荷を、導電部材内である限り読出しの進行に応じて、導電部材中央部すなわち画素中央部に移動せしめることができ、潜像電荷をより十分に放電させることができるからである。
【００４４】
また、整流層をなすＮ型半導体およびＰ型半導体を（さらに好ましくは絶縁体も）を、上述のようにエッチングを施して分割すれば、半導体層内での電荷移動を分割された範囲内に留めることができるから、結果として、潜像電荷を画素位置に確実に蓄積させつつ読み取ることができ、画像を良好に再生することのできる画像検出器を比較的簡単に製造することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００４６】
図１は本発明による画像検出器（以下単に検出器ともいう）の第１の実施の形態の概略構成を示す図であり、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）はＰ矢指部のＸＹ断面図、図１（Ｃ）はＱ矢指部のＸＺ断面図である。
【００４７】
この検出器１０は、多数の平板状のエレメント（線状電極）１２ａをストライプ状に配列して成る第１ストライプ電極１２が形成された第１電極層１１、被写体の画像情報を担持する記録用の光（以下記録光という）L2の照射を受けることにより導電性を呈する光導電層１３、整流層１４、多数の平板状のエレメント１６ａをストライプ状に配列して成る第２ストライプ電極１６が形成された第２電極層１５を、この順に積層してなるものである。そして、第２電極層１５側がガラス基板２０の上面２０ａと接するように基板２０上に各層が配設される。なお、光導電層１３と整流層１４との間に潜像電荷を蓄積する蓄電部１９が形成される。
【００４８】
第１ストライプ電極１２の各エレメント１２ａは、第２ストライプ電極１６の各エレメント１６ａに対して略直交するように配設されている。何れも、並び方向の画素数と同じ数のエレメントが設けられる。エレメントの配列ピッチが画素ピッチを規定し、第１ストライプ電極１２の各エレメントの幅は広ければ広い程、Ｓ／Ｎが向上するので好ましい。例えば、ピッチを１００μｍ、幅を９０μｍとする。各エレメント１２ａの隙間１１ａおよび各エレメント１６ａの隙間１５ａには、記録光L2に対して透過性を有する絶縁物質が充填されている。ストライプ電極１２，１６は、導電性を有するものであればよく、各エレメント１２ａ，１６ａは、金、銀、アルミ、白金などの単一金属や、酸化インジウムなどの合金から作ることができる。
【００４９】
光導電層１３の物質としては、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）を主成分とする光導電性物質が適当である。この光導電層１３の厚さは、記録光L2を十分に吸収できるような厚さであるのが好ましいが、整流層１４の厚さに比べて厚すぎると、取り出し得る信号電流が小さくなるので、整流層１４の厚さに応じて、その厚さが設定される。
【００５０】
光導電層１３と整流層１４との界面、すなわち蓄電部１９であって、エレメント１２ａとエレメント１６ａとが交差する位置に対応する各画素位置には、マイクロプレート（導電部材）１８が、隣接したマイクロプレート１８間に間隔を置いて離散した状態、つまりそれぞれが何処にも接続されないフローティング状態で配設されている。
【００５１】
このマイクロプレート１８の各々は、画素サイズと略同一サイズの範囲を占める寸法とするとよい。なお、この寸法は、必ずしも画素サイズと略同一の範囲を占めるものに限られるものではなく、画素サイズよりも大きくても小さくてもよい。なお、解像可能な最小の画素サイズは、このマイクロプレート１８の寸法と、両エレメント１２ａ，１６ａの交差面積のいずれか大きい方に対応したものとなる。
【００５２】
マイクロプレート１８は、例えば、真空蒸着または化学的堆積を用いて光導電層１３と整流層１４との間に堆積され、金、銀、アルミニウム、銅、クロム、チタン、白金などの単一金属や酸化インジウムなどの合金で、極めて薄い膜（例えば１００Å程度）から作ることができる。
【００５３】
整流層１４は、ガラス基板２０側から、Ｐ型半導体およびＮ型半導体がこの順に配されたものとする。本実施形態においては、Ｐ型半導体およびＮ型半導体としてａ−Ｓｉを主成分とした部材を用いるが、この場合は、整流性をよくするために、Ｐ型半導体とＮ型半導体との間に絶縁体を配する必要がある。すなわち、本実施形態の整流層１４は、ガラス基板２０側から、Ｐ型半導体としてのＰ型ａ−Ｓｉ層１４ａ、絶縁体としてのｉ（intrinsic ；中性）ａ−Ｓｉ層１４ｂ、およびＮ型半導体としてのＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃが順に配されてなるものとする。これにより、Ｐ型ａ−Ｓｉ層１４ａがアノードで、Ｎ型ａ−Ｓｉ層１４ｃがカソードとなるダイオード（整流素子）１４ｄが構成される。一般的には、ガラス基板２０側から順次各層を積層して検出器１０を形成するので、この場合にはエレメント１６ａをガラス基板２０上に蒸着した後Ｐ型ａ−Ｓｉ層１４ａを積層するようになり、第２電極層１５内のエレメント１６ａの間１５ａにもＰ型ａ−Ｓｉが充填されるようになる。
【００５４】
なお、図面は模式図であって、各層の厚さ、画素ピッチ、あるいは画素幅の関係を正しく反映しているものではない。すなわち図面上は、整流層１４の厚さの方がエレメント１２ａの幅よりも大きく示しているが、整流層１４の厚さは画素ピッチ（前例では１００μｍ）よりも十分小さく設定され、通常およそ０．５μｍ程度とされる。
【００５５】
アノードとしてのＰ型ａ−Ｓｉ層１４ａは第１ストライプ電極１２の各エレメント１２ａにも積層されており、各エレメント１２ａがアノード端子として機能する。一方、カソードとしてのＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃにはマイクロプレート１８が積層されており、各マイクロプレート１８がカソード端子として機能する。つまり、実質的には、各エレメント１２ａと各マイクロプレート１８との間に個別（各別）のダイオード１４ｄが接続された構成となる。
【００５６】
なお、本実施形態のように、Ｐ型半導体、絶縁体、およびＮ型半導体として、ａ−Ｓｉを主成分とする部材を用いると、Ｐ型半導体およびＮ型半導体の比抵抗が小さくなり半導体内部で電荷移動を生じ画像形成に支障を来すことがある。そこで、この電荷移動を防止するために、本実施形態の画像検出器１０としては、、蓄電部１９側（具体的にはマイクロプレート１８と接する側）に配されたＮ型半導体としてのＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃが両エレメント１２ａ，１６ａの交差位置である画素位置に対応するように画素分割され、第２ストライプ電極１６のエレメント１６ａ側に配されたＰ型半導体としてのＰ型ａ−Ｓｉ層１４ａがエレメント１６ａに対応するようにストライプ状に分割されたものとする。
【００５７】
なお、Ｐ型ａ−Ｓｉ層１４ａは、エレメント１６ａの長手方向についても、画素ピッチ（すなわちエレメント１２ａの配列ピッチ）および画素幅となるように分割されたものとしてもよい。この場合、Ｐ型ａ−Ｓｉ層１４ａは、Ｎ型ａ−Ｓｉ層１４ｃと対向する位置、すなわち両エレメント１２ａ，１６ａの交差位置である画素位置に対応するように画素分割されたものとなる。
【００５８】
また、Ｐ型ａ−Ｓｉ層１４ａとＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃとの間に配される絶縁体としてのｉａ−Ｓｉ層１４ｂについても、エレメント１２ａ，１６ａのいずれか一方に対応するようにストライプ状に分割されているものとしてもよいし、あるいは前記画素位置に対応するように画素分割されている、すなわち両エレメント１２ａ，１６ａの各配列方向それぞれにおいて所望の画素ピッチおよび画素幅で分割されたものとしてもよい。
【００５９】
図２に、Ｐ型ａ−Ｓｉ層１４ａ、ｉａ−Ｓｉ層１４ｂ、およびＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃのいずれもが前記画素位置に対応するように画素分割された形態の検出器の概略構成を図１と同様の図法によって示す。また、Ｐ型ａ−Ｓｉ層１４ａとＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃの２つを前記画素位置に対応するように画素分割した検出器のＸＹ断面における整流素子周辺の拡大図を（Ｄ）に示す。
【００６０】
この図２に示す検出器１０を製造する際には、以下のような製法を採ることが好ましい。
【００６１】
最初に、ガラス基板２０上に第２ストライプ電極１６をなす電極部材を成膜した後、所望の画素ピッチおよび画素幅となるようにストライプ状にエッチングしてエレメント１６ａを形成する。次に、エッチングによって形成されたエレメント１６ａ上にＰ型ａ−Ｓｉを成膜した後、エレメント１６ａと対向するようにすなわち画素位置に対応するようにエッチングを施して画素分割されたＰ型ａ−Ｓｉ層１４ａを形成する。次に画素分割されたＰ型ａ−Ｓｉ層１４ａ上に絶縁体としてのａ−Ｓｉを成膜した後、エレメント１６ａに対向し且つ該エレメント１６ａの長手方向には所望とする画素ピッチおよび画素幅となるようにすなわち画素位置に対応するようにエッチングを施して画素分割されたｉａ−Ｓｉ層１４ｂを形成する。次に画素分割されたｉａ−Ｓｉ層１４ｂ上にＮ型ａ−Ｓｉを成膜した後、エレメント１６ａに対向し且つ該エレメント１６ａの長手方向には所望とする画素ピッチおよび画素幅となるようにすなわち画素位置に対応するようにエッチングを施して画素分割されたＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃを形成する。次に、画素分割されたＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃ上にマイクロプレート１８をなす電極部材を成膜した後、画素分割されたＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃに対応するようにエッチングを施してマイクロプレート１８を画素ごとに分割して、各マイクロプレート１８をフローティング状態とする。
【００６２】
これにより、整流層１４をなすＰ型ａ−Ｓｉ層１４ａ、ｉａ−Ｓｉ層１４ｂ、およびＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃの全てが、画素位置に対応するように画素分割され、エレメント１６ａ間で電荷移動を生じるということがなくなるし、マイクロプレート１８間でも電荷移動を生じるということがなくなる。
【００６３】
次に、光導電層１３をなす光導電性物質であるａ−Ｓｉをマイクロプレート１８上に成膜し、このａ−Ｓｉ上に第１ストライプ電極１２をなす電極部材を成膜する。そして最後に、エッチングが施された後のＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃの配設位置に対向してエレメント１２ａが配されるようにすなわち画素分割されたＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃに対応するようにストライプ状にエッチングを施してエレメント１２ａを形成する。
【００６４】
図３および図４は、画像情報記録（撮影）装置と画像情報読取装置を一体にした、上記検出器１０を用いた記録読取装置１の概略構成図を示すものであり、図３は検出器１０の斜視図と共に示した図、図４は検出器１０を等価回路で示した記録読取装置１の概略回路図である。なお、ガラス基板２０は省略して示す。図４において、コンデンサＣａは、マイクロプレート１８とエレメント１２ａとの間に形成されるものである。なお、この記録読取装置１は、例えば、例えば、フィルムデジタイザ用センサとして利用することができる。
【００６５】
電流検出回路７０には、検出器１０に流れ込む充電電流を検出する画像信号取得手段としての電流検出アンプ部７１、電源７２、第１ストライプ電極１２のエレメント１２ａの１つずつと各別に接続されたスイッチング素子７５ａを多数有するスイッチ部７５、および制御手段７６が設けられている。スイッチング素子７５ａとしては、オフ抵抗が十分大きいことが好ましく、例えばＭＯＳ−ＦＥＴを使用する。
【００６６】
電流検出アンプ部７１は、該電流検出アンプ７１の主要部を構成するオペアンプ７１ａを多数有している。各オペアンプ７１ａの非反転入力端子（＋）が電源７２の正極と接続され、反転入力端子（−）がエレメント１６ａ毎に夫々１つずつ個別に接続されている。電源７２の負極は、スイッチング素子７５ａの一方の端子に共通に接続されている。
【００６７】
電源７２とスイッチ部７５とは、本発明による、第１ストライプ電極１２と第２ストライプ電極１６との間に所定の電圧を印加することにより蓄電部１９に略一様の電荷を蓄積させる記録用電圧印加手段を構成する。
【００６８】
また、スイッチ部７５は、読取時には、第１ストライプ電極１２のエレメント１２ａの１つずつを、エレメント１６ａの長手方向に順次切り換えながら、切り換えられたエレメント１２ａが電源７２およびオペアンプ７１ａのイマジナリショートを介して、第２ストライプ電極１６の各エレメント１６ａと接続されるように構成されている。スイッチ部７５によるエレメント１６ａの長手方向への順次切換えは副走査に対応し、このスイッチ部７５による切換接続によって検出器１０に流れ込む充電電流が、第１ストライプ電極１２のエレメント１２ａ夫々について、各電流検出アンプにより同時（並列的）に検出されることにより、蓄電部１９に蓄積された電荷の量に応じたレベルの電気信号が取得される。つまり、電源７２とスイッチ部７５とは、第１ストライプ電極１２のエレメント１２ａの１つずつと第２ストライプ電極１６の各エレメント１６ａとの間に所定の電圧を印加する読取用電圧印加手段を構成するものでもある。
【００６９】
電流検出回路７０の出力信号Ｓはデータ処理部３に入力され、記憶装置４に一旦格納された後、所定の画像処理が施され、この処理後のデータＤが画像表示手段５に入力され、画像表示手段５上に画像情報を表す可視画像が表示されるように構成される。
【００７０】
以下、上記構成の記録読取装置１において、検出器１０の蓄電部１９に一様の電荷を蓄積し、その後、画像情報を静電潜像として記録し、さらに記録された静電潜像を読み出す方法について説明する。
【００７１】
最初に、蓄電部１９に一様の電荷を蓄積する一様電荷蓄積過程について、図５（Ａ）に示す電荷モデルを参照して説明する。なお、光導電層１４内に生成される負電荷（−）および正電荷（＋）を、図面上では−または＋を○で囲んで表すものとする。図５（Ｂ）は、等価回路で示した図である。いずれもガラス基板２０、および整流層１４内の層構成は省略して示す。
【００７２】
検出器１０の蓄電部１９に一様の電荷を蓄積する際には、先ずスイッチ部７５の各スイッチング素子７５ａを全てオンにし、第１ストライプ電極１２と第２ストライプ電極１６との間に、第２ストライプ電極１６側が正極となるように電源７２からオペアンプ７１ａを介して直流電圧を印加する。
【００７３】
これにより、エレメント１２ａとエレメント１６ａとの間には所定の電界分布が生じ、該電界が、エレメント１２ａとマイクロプレート１８との間に形成されたコンデンサＣａと、エレメント１２ａとマイクロプレート１８との間に形成されたダイオード１４ｄとに印加される。このとき、第２ストライプ電極１６側が正で、エレメント１２ａ側が負となるように電圧が印加されているので、ダイオード１４ｄは順バイアスされてオンし、エレメント１６ａの正電荷がダイオード１４ｄを通過しマイクロプレート１８まで移動する。したがって、第１ストライプ電極１２の全エレメント１２ａが負に帯電し、マイクロプレート１８が正に帯電して、マイクロプレート１８とエレメント１２ａとの間には、電源７２による印加電圧と同じ大きさの電圧が発生する（図５（Ａ））。
【００７４】
このように、本発明による画像検出器を適用した場合には、蓄電部に一様電荷を蓄積させる１次帯電用の手段として光源を必要としないので、簡易な記録装置を構成することができる。
【００７５】
次に、画像情報を静電潜像として記録する静電潜像記録過程について、図６に示す電荷モデルを参照して説明する。なお、一様電荷蓄積過程と同様に、記録光L2によって光導電層１３内に生成される負電荷（−）および正電荷（＋）を、図面上では−または＋を○で囲んで表すものとする。なお、ガラス基板２０、および整流層１４内の層構成は省略して示す。
【００７６】
検出器１０に静電潜像を記録する際には、先ずスイッチ部７５の全スイッチング素子７５ａをオフにして、検出器１０への電源７２からの電圧印加を停止させる（図６（Ａ））。
【００７７】
次に可視光L1を被写体の画像情報が記録されたフィルム９に照射し、その透過部９ａを透過した被写体の画像情報を担持する記録光L2を検出器１０の第１電極層１１側に照射する。なお、記録光L2を第１電極層１１側から照射する場合には、第１ストライプ電極１２側を記録光L2に対して透過性のあるものとする。
【００７８】
記録光L2は、検出器１０の第１電極層１１を透過し、光導電層１３内で記録光L2の線量に応じた量の正負の電荷対を発生せしめる（図６（Ｂ））。第１ストライプ電極１２と蓄電部１９との間には、各エレメント１２ａに帯電している負電荷と、マイクロプレート１８に捕捉され該マイクロプレート１８に帯電した一様な正電荷との間で所定の電界分布が生じている。したがって、この電界分布に応じて、発生した電荷対のうち、正電荷が第１電極層１１側に移動し、ストライプ電極１２のエレメント１２ａに帯電している負電荷と電荷再結合して消滅する。また、負電荷が蓄電部１９側に移動し、マイクロプレート１８に帯電している正電荷と電荷再結合して消滅する（図６（Ｃ）の右側部）。
【００７９】
一方、フィルム９の非透過部９ｂに照射された可視光L1は、該非透過部９ｂを透過することがないので、その部分に対応する光導電層１３内では電荷対が発生せず、第１ストライプ電極１２のエレメント１２ａには負電荷が帯電したまま残り、またダイオード１４ｄはカソードからアノードへは電流を流さないので、マイクロプレート１８には正電荷が帯電したまま残る（図６（Ｃ）の左側部）。
【００８０】
ところで、上述した説明では、エレメント１２ａや蓄電部１９のマイクロプレート１８に帯電している電荷を全て消滅させる分の電荷対が光導電層１３内で発生するものとして説明したものであるが、実際に発生する電荷対の量は、検出器１０に入射する記録光L2の強度や線量に応じたものとなる。電圧印加によって検出器内に一様に帯電させた電荷を全て消滅させることができるだけの電荷対を発生させられるとは限らない。
【００８１】
つまり、フィルム９の透過部９ａを透過し検出器１０に入射した記録光L2の強度や光量に発生電荷量が略比例することとなるので、検出器１０に蓄積されたまま残る電荷の量は、電圧印加によって蓄電部１９に蓄積せしめた一様電荷量から、この発生電荷量を差し引いたものとなる。したがって、記録光L2の強度や線量に応じて蓄電部１９の正電荷量が変わることとなり、検出器１０に静電潜像が記録されたこととなる。なお、潜像電荷はマイクロプレート１８に集中して蓄積されるので、記録時の鮮鋭度を向上させることができる。
【００８２】
次に、検出器に記録された静電潜像を読み出す静電潜像読取過程について、図７に示す電荷モデルを参照して説明する。なお、一様電荷蓄積過程および記録過程と同様に、光導電層１３内に生成された負電荷（−）および正電荷（＋）を、図面上では−または＋を○で囲んで表すものとする。なお、ガラス基板２０、および整流層１４内の層構成は省略して示す。
【００８３】
検出器１０から静電潜像を読み取る際には、スイッチ部７５のスイッチング素子７５ａがオンしたときに、オペアンプ７１ａのイマジナリショートを介して、エレメント１２ａとエレメント１６ａとの間に、記録光L2を照射する直前に検出器１０に印加されていた電圧と同じ極性および大きさの電圧、つまり電源７２から直流電圧が印加されるようにする（図７（Ａ））。
【００８４】
次いで、スイッチ部７５のスイッチング素子７５ａを、エレメント１６ａの長手方向に、一方の端から他方の端に向けて順次切り換えて１つずつオンさせて、オンしたスイッチング素子７５ａと接続されたエレメント１２ａと第２ストライプ電極１６の各エレメント１６ａとの間に電源７２から電圧を印加する（図７（Ｂ））。
【００８５】
この順次切り換えによる検出器１０への電圧印加によって、マイクロプレート１８に正電荷が蓄積されていない部分を挟むエレメント１２ａおよび該マイクロプレート１８においては、一様電荷蓄積過程と同様に、エレメント１２ａが負に帯電し、マイクロプレート１８が正に帯電する。一方、マイクロプレート１８に正電荷が帯電している部分では、マイクロプレート１８とマイクロプレート１８との間に印加電圧と略同じ大きさの電圧が生じているので、ダイオード１４ｄがオンすることなく、電荷移動はない。
【００８６】
例えば、図７（Ｃ）において、エレメント番号ｅ１に対応するマイクロプレート１８に４個の正電荷が蓄積されている部分では電荷移動がない。一方、エレメント番号ｅ２，ｅ３に対応するマイクロプレート１８に正電荷が蓄積されていない部分を挟むエレメント１２ａには４個の負電荷が帯電され、マイクロプレート１８には４個の正電荷が帯電されるようになる。図８（Ａ）は、このエレメント番号ｅ２についての、帯電の様子を等価回路で示した図であり、図８（Ｂ）は、この帯電に伴う充電電流Icの変化を表す図である。
【００８７】
電流検出アンプ部７１の電流検出アンプ７１ｄは、この電荷の帯電に伴う電荷の移動によって検出器１０に流れ込む充電電流を各エレメント１６ａ毎に同時に検出し、スイッチ部７５の順次切換えによって、次々と画素毎の潜像電荷に対応して電流検出アンプ７１ｄの出力部に観測される電圧変化を検出することによって静電潜像を表す画像信号を得る、つまり画像情報を読み取る。
【００８８】
このように、本発明による画像検出器を適用した場合、潜像電荷を読み取る手段として光源を必要としないので、簡易な読取装置を構成することができる。
【００８９】
上述の説明は、エレメント１２ａとエレメント１６ａとの間に、記録光L2を照射する直前に検出器１０に印加されていた電圧と同じ極性および大きさの電圧が印加されるようにしたものであるが、両エレメント間に印加する電圧は、必ずしも、このようなものでなくてもよい。例えば、自然放電による検出器１０の電圧低下を考慮して、電源７２の電圧よりも少し低い電圧を印加するようにしてもよい。なお、これが印加電圧の、最も望ましいものである。また、電源７２の電圧よりも大きな電圧を印加して、検出電流にオフセットを持たせるようにしてもよい。
【００９０】
なお、ダイオード１４ｄは容量を持つため、エレメント１２ａとエレメント１６ａ夫々が同電位になるように電荷の再分配が起きる。取り出し得る信号電流、即ち、画像信号に寄与する充電電流は光導電層１３への再充電電流であるため、ダイオード１４ｄへ分配された電荷だけ変化してしまう。したがって、画像信号に寄与する充電電流を大きくするには、ダイオード１４ｄの容量Ｃ１と光導電層１３の容量Ｃ２との比Ｃ１／Ｃ２を小さくした方がよい。このためには、エレメント１６ａを細く、ダイオード１４ｄの面積を小さくして容量比を下げる、或いは、光導電層１３を光吸収が十分である厚さで、できるだけ薄くするといったことが有効である。
【００９１】
図９は本発明を適用した第２の実施の形態による画像検出器の一態様としての放射線固体検出器（以下単に検出器ともいう）の概略構成を示す図であり、図９（Ａ）は斜視図、図９（Ｂ）はＰ矢指部のＸＹ断面図、図９（Ｃ）はＱ矢指部のＸＺ断面図である。
【００９２】
この第２実施形態の検出器１０としては、上記第１実施形態の検出器１０と同様に整流層１４をａ−Ｓｉを主成分とするもので構成するとともに、図示するように、整流層１４をなすＰ型ａ−Ｓｉ層１４ａ、ｉａ−Ｓｉ層１４ｂ、およびＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃの全てを、画素位置に対応するように画素分割した構成とする。
【００９３】
図１０は、第２の実施の形態による放射線固体検出器を用いた記録読取装置１の全体構成を示す図である。第１の実施の形態においては、被写体の画像情報が予め記録されたフィルム９を可視光L1の照射対象としていたが、第２の実施の形態においては、放射線源９０から放射線L1を被写体９そのものに爆射し、被写体９の透過部９ａを通過した被写体９の放射線画像情報を担持する記録光L2を検出器１０に照射する構成となっている。検出器１０および電流検出回路７０は、遮光ケース２内に収容されている。電流検出回路７０の出力信号Ｓはデータ処理部３に入力され、記憶装置４に一旦格納された後、所定の画像処理が施され、この処理後のデータＤが画像表示手段５に入力され、画像表示手段５上に放射線画像情報を表す可視画像が表示されるように構成されている。
【００９４】
この第２の実施の形態による検出器１０においては、上記第１の実施の形態による検出器１０の第１電極層１１の外側に、記録光L2の励起により該記録光L2の波長と異なる波長の蛍光L4を発する波長変換層としての蛍光体（シンチレータ）１７ａを積層すると共に、第１電極層を蛍光L4に対して透過性を有するものとし、光導電層１３を蛍光体１７ａから発せられる蛍光L4の照射を受けることにより導電性を呈するものとしている。
【００９５】
蛍光体１７ａとしては、記録光L2に対する波長変換効率が高い蛍光体を用いるのが好適である。例えば、光導電層１３の物質としてａ−Ｓｉを主成分とする光導電性物質を使用する場合には、光導電層１３は緑色光に対して極めて効率よく導電性を呈するようになるので、蛍光体１７ａからこの緑色光が発せられるように、ＧＯＳ、ＣｓＩ：Ｔｌなどを主成分とする蛍光体を用いるのが好適である。
【００９６】
また、光導電層１３の物質としてａ−Ｓｅを主成分とする光導電性物質を使用する場合には、光導電層１３は青色光（波長４００〜４３０nm程度；以下同様）に対して極めて効率よく導電性を呈するようになるので、蛍光体１７ａからこの青色光が発せられるように、ＹＴａＯ4 ：Ｎｂ、ＬａＯＢｒ：Ｔｂ、ＣｓＩ：Ｎａなどを主成分とする蛍光体を用いるのが好適である。
【００９７】
この第２の実施の形態による検出器１０を使用する場合の静電潜像記録過程について、図１１および図１２に示す電荷モデルを参照して説明する。ここでも、第１の実施の形態による検出器１０を使用した場合と同様に、記録光L2によって励起・発光された蛍光L4によって光導電層１３内に生成される負電荷（−）および正電荷（＋）を、図面上では−または＋を○で囲んで表すものとする。なお、電圧を印加して一様電荷を帯電させる一様電荷帯電過程および静電潜像読取過程については、上記第１の実施の形態による検出器１０を使用する場合と同様であるので、説明を省略する。なお、ガラス基板２０、および整流層１４内の層構成は省略して示す。
【００９８】
最初に、記録光L2を第１電極層１１側、すなわち蛍光体１７ａ側から照射する場合における静電潜像記録過程について、図１１を参照して説明する。
【００９９】
図１１（Ａ）に示す一様電荷蓄電状態で、検出器１０への電圧の印加を停止させた後、放射線L1を被写体９に爆射し、被写体９の透過部９ａを通過した被写体の放射線画像情報を担持する記録光L2を、検出器１０の蛍光体１７ａ側に照射する。これにより、蛍光体１７ａから、記録光L2の励起により、記録光L2の線量に応じた光量の蛍光L4が発せられる（図１１（Ｂ））。蛍光体１７ａから発せられた蛍光L4は、第１電極層１１を透過し、光導電層１３内で蛍光L4の光量に応じた量の正負の電荷対を発生せしめる（図１１（Ｃ））。
【０１００】
第１の実施の形態による検出器１０を用いた場合と同様に、発生した電荷対のうち、負電荷が第１電極層１１側に移動し、ストライプ電極１２のエレメント１２ａに帯電している正電荷と電荷再結合して消滅する。また、正電荷が蓄電部１９側に移動し、マイクロプレート１８に帯電している負電荷と電荷再結合して消滅する（図１１（Ｄ）の検出器１０の右側部）。
【０１０１】
一方、被写体９の非透過部９ｂに照射された放射線は、被写体を透過することがないので、その部分に対応する蛍光体１７ａからは蛍光L4が発せられることはなく、第１ストライプ電極１２のエレメント１２ａには正電荷が帯電し、マイクロプレート１８には負電荷が帯電したまま残る（図１１（Ｃ）の検出器１０の左側部）。
【０１０２】
つまり、第１の実施の形態による検出器１０においては、記録光L2の照射を直接受けて光導電層１３内で電荷対が発生するのに対して、第２の実施の形態による検出器１０においては、蛍光L4の照射を受けて光導電層１３内で電荷対が発生するという点が異なるのみであり、換言すれば、記録光L2と蛍光L4の違いを除いて、検出器１０に静電潜像を記録する過程には大きな違いがない。
【０１０３】
次に、記録光L2を第２電極層１５側から照射する場合について、図１２を参照して説明する。なお、図１２（Ａ）は、図１１（Ａ）と同じ図である。なお、この場合、整流層１４およびマイクロプレート１８は、少なくとも記録光L2に対して透過性を有するものとする。
【０１０４】
図１２（Ａ）に示す蓄電状態で、検出器１０への電圧の印加を停止させた後、放射線を被写体９に爆射し、被写体９の透過部９ａを通過した記録光L2を検出器１０の第２電極層１５側に照射する。記録光L2は、第２電極層１１および整流層１４を透過し、光導電層１３内で記録光L2の線量に応じた量の正負の電荷対を発生せしめる（図１２（Ｂ））。
【０１０５】
しかしながら、光導電層１３の放射線吸収効率はさほど高くないので、記録光L2の中には光導電層１３を透過するものもある。この光導電層１３を透過した記録光L2’が、第１電極層１１を透過し蛍光体１７ａに入射する。これにより、蛍光体１７ａから、記録光L2’の励起により、記録光L2’の線量に応じた光量の蛍光L4が発せられる。蛍光体１７ａから発せられた蛍光L4は、第１電極層１１を透過し、光導電層１３内で蛍光L4の光量に応じた量の正負の電荷対を発生せしめる（図１２（Ｃ））。以下、上述した蛍光体１７ａ側から記録光L2を照射する場合と同様の作用をなし、エレメント１２ａや蓄電部１９の電荷が消滅する（図１２（Ｄ））。
【０１０６】
このように、蛍光体１７ａを積層した検出器１０を用いれば、記録光L2だけでなく波長変換された蛍光L4により極めて効率よく光導電層１３において正負の電荷対を発生せしめることができるようになるので、第１の実施の形態による検出器１０を用いたときには記録光L2の中には、潜像電荷の蓄積に寄与せず、光導電層１３を透過してしまうものも存在していたのに対して、電荷発生効率を向上させることができる。
【０１０７】
また、記録光L2を第２電極層１５側から照射する場合には、蛍光体１７ａ側から照射する場合よりも、蛍光体１７ａの放射線吸収量の大きい放射線入射側と光導電層１３が隣接するため、電荷発生効率が高くなる。つまり、放射線源９０、蛍光体１７ａ、光導電層１３という順序の配置よりも、放射線源９０、光導電層１３、蛍光体１７ａという順序の配置の方が電荷発生効率がよくなり、読取時のＳ／Ｎもよくなる。
【０１０８】
さらに、蛍光体として、特にヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を用いた場合には、放射線吸収率を高くすることができるので、記録光L2の照射量を少なくしても十分に多くの電荷を蓄積せしめることができるようになり、被写体９に対しての被爆線量を低く抑えることもできる。
【０１０９】
なお、上記第２の実施の形態による検出器１０は、第１電極層１１の外側に蛍光体１７ａを積層したものであるが、第２電極層１５の外側に蛍光体を積層した構造としてもよい。
【０１１０】
図１３は本発明を適用した第３の実施の形態による放射線固体検出器の概略構成を示す図であり、図１３（Ａ）は斜視図、図１３（Ｂ）はＰ矢指部のＸＹ断面図、図１３（Ｃ）はＱ矢指部のＸＺ断面図である。
【０１１１】
この第３の実施の形態による検出器１０においては、上述した第２の実施の形態による検出器１０の第２電極層１５の外側（本例ではガラス基板２０の外側）に光導電層１３を透過した記録光L2’の励起により該記録光L2’の波長と異なる波長の蛍光L5を発する蛍光体１７ｂをさらに積層すると共に、整流層１４および第２電極層１５を蛍光L5に対して透過性を有するものとし、光導電層１３を蛍光体１７ａから発せられる蛍光L4および蛍光体１７ｂから発せられる蛍光L5の照射を受けることにより導電性を呈するものとしている。
【０１１２】
整流層１４を蛍光L5に対して透過性を有するものとするには、整流層１４をなすＰ型ａ−Ｓｉ層１４ａ、ｉａ−Ｓｉ層１４ｂ、およびＮ型ａ−Ｓｉ層１４ｃを構成する物質として、炭素Ｃあるいは窒素Ｎをドープしたａ−ＳｉＣやａ−ＳｉＮなどを用いるとよい。ａ−Ｓｉに炭素Ｃや窒素Ｎをドープするとバンドギャップを大きくすることができ、これにより短波長側での吸収が大きく比較的長波長側の緑色の蛍光に対しては透過性を有するものとすることができるからである。短波長側での吸収が大きくなるように、バンドギャップを大きくするものであれば、炭素Ｃや窒素Ｎに限らず、公知のその他のドープ剤を用いてもよい。
【０１１３】
また、ａ−ＳｉＣやａ−ＳｉＮを、Ｐ型とするには硼素Ｂを微量ドープするとよく、Ｎ型とするには燐Ｐを微量ドープするとよい。
【０１１４】
また、図１４に示すように、整流層１４のダイオード１４ｄのサイズを、解像可能な最小の画素サイズの略２／３以下となるようにエッチングにより形成すると共に、各ダイオード１４ｄの間を蛍光体５７ｂで発せられる蛍光L5に対して透過性を有する物質で充填するようにしてもよい。
【０１１５】
なお、整流層１４を蛍光L5に対して透過性を有するものとする手法は、整流層１４を記録光L2に対して透過性を有するものとする手法としても使用することができる。
【０１１６】
マイクロプレート１８は、少なくとも蛍光体１７ｂで発せられる蛍光L5に対して透過性を有しているのが好ましく、ＩＴＯ膜などの周知の透明導電膜を使用するのが好適である。
【０１１７】
光導電層１３の物質としては、蛍光体１７ａ，１７ｂから発せられる緑色光に対して極めて効率よく導電性を呈するａ−Ｓｉを主成分とする光導電性物質が適当である。この光導電層１３の厚さは、蛍光L4，L5を十分に吸収できるような厚さにするのが好ましい。
【０１１８】
蛍光体１７ａ，１７ｂとしては、波長変換効率が高い蛍光体を用いるのが好ましく、上述のように、光導電層１３の物質としてａ−Ｓｉを主成分とする光導電性物質を使用する場合には、蛍光体１７ａ，１７ｂから緑色光が発せられるように、ＧＯＳ、ＣｓＩ：Ｔｌなどを主成分とする蛍光体を用いるのが好ましい。
【０１１９】
この第３の実施の形態による検出器１０を使用する場合の静電潜像記録過程について、図１５および図１６に示す電荷モデルを参照して説明する。ここでも、第１の実施の形態による検出器１０を使用した場合と同様に、記録光L2によって励起・発光された蛍光L4によって光導電層１３内に生成される負電荷（−）および正電荷（＋）を、図面上では−または＋を○で囲んで表すものとする。いずれも、ガラス基板２０、および整流層１４内の層構成は省略して示す。なお、電圧を印加して一様電荷を帯電させる一様電荷帯電過程および静電潜像読取過程については、上記第１の実施の形態による検出器１０を使用する場合と同様であるので、説明を省略する。
【０１２０】
図１５（Ａ）に示す一様電荷蓄電状態で、検出器１０への電圧の印加を停止させた後、放射線を被写体９に爆射し、被写体９の透過部９ａを通過した記録光L2を、検出器１０の蛍光体１７ａ側に照射する。
【０１２１】
これにより、記録光L2の線量に応じた光量の蛍光L4が蛍光体１７ａから発せられる（図１５（Ｂ））。蛍光L4は、第１電極層１１を透過し、光導電層１３内で蛍光L4の光量に応じた量の正負の電荷対を発生せしめる（図１５（Ｃ））。発生した電荷対のうち、負電荷が第１電極層１１側に移動し、エレメント１２ａに帯電している正電荷と電荷再結合して消滅し、また、正電荷が蓄電部１９側に移動し、マイクロプレート１８に帯電している負電荷と電荷再結合して消滅する（図１５（Ｄ）の検出器１０の右側部）。一方、被写体９の非透過部９ｂに対向する部分では、エレメント１２ａには正電荷が帯電し、マイクロプレート１８には負電荷が帯電したまま残る（図１５（Ｄ）の検出器１０の左側部）。つまり、ここまでは、第２の実施の形態による検出器１０において記録光L2を蛍光体１７側に照射して静電潜像を記録する過程と同じである。
【０１２２】
ところで、上述した説明においては、エレメント１２ａや蓄電部１９のマイクロプレート１８に帯電している電荷を全て消滅させる分の電荷対が光導電層１３内で発生するものとしていたが、実際に発生する電荷対の量は、検出器１０に入射する記録光L2の強度や線量に応じたものとなる。また、強度や線量が同じであっても、蛍光体１７ａの変換効率や光導電層１３の電荷発生効率に応じて電荷対の発生量が違ってくる。つまり、検出器１０内に一様に帯電させた電荷を全て消滅させることができるだけの電荷対を発生させられるとは限らないので、被写体９の透過部９ａに対応する部分においても、エレメント１２ａや蓄電部１９のマイクロプレート１８には、一部の電荷が帯電されたまま残る（図１６（Ａ））。
【０１２３】
また、記録光L2の中には、蛍光体１７ａ内で蛍光L4に変換されることなく、蛍光体１７ａを透過するものがある。この透過した記録光L2’は、第１電極層１１、光導電層１３、整流層１４、第２電極層１５を透過し蛍光体１７ｂを励起する。これにより、記録光L2’の線量に応じた光量の蛍光L5が蛍光体１７ｂから発せられる（図１６（Ｂ））。蛍光L5は、第２電極層１５および整流層１４を透過し、光導電層１３内で蛍光L5の光量に応じた量の正負の電荷対を発生せしめる（図１６（Ｃ））。以下、上述した蛍光L4による作用と同様の作用をなし、エレメント１２ａや蓄電部１９の電荷が消滅する（図１６（Ｄ））。
【０１２４】
このように、蛍光体１７Ａ，１７ｂを検出器１０の両側に積層した場合には、検出器１０の一方の電極層の外側に積層された蛍光体を透過した記録光L2を、他方に積層された蛍光体により蛍光に変換して、この他方の蛍光体で発せられた蛍光によっても光導電層１３内で電荷対を発生させることが可能となり、上述した第２の実施の形態による検出器１０のように、いずれか一方の電極層の外側にのみ蛍光体を積層した場合よりも、光導電層１３内での電荷発生効率を高めて、信号として取り出し得る電流量を大きくすることができるようになり、読取時のＳ／Ｎをさらに向上させることができる。
【０１２５】
上述の説明は、記録光L2を蛍光体１７ａ側から照射する場合について説明したものであるが、蛍光体１７ｂ側から記録光L2を照射してもよい。この場合、マイクロプレート１８は、少なくとも蛍光体１７ｂで発せられる蛍光L5に対して透過性を有しているのが好ましく、ＩＴＯ膜などの周知の透明導電膜を使用するのが好適である。
【０１２６】
なお、上述した各実施形態の検出器１０は、読取速度が速く、読取時においてエレメント１２ａの１つずつとエレメント１６ａとの間に所定の電圧を印加することが蓄電部１９に一様電荷を蓄積するすなわち検出器１０を充電することとなり、このことは実質的には記録開始状態に戻すことになるので、いわゆるリアルタイム検出を行なうことが可能である。つまり、第２ストライプ電極１６を「読取充電後に電圧開放状態の記録状態にする」をエレメント１６ａを順に切り替えることで、リアルタイム検出を行なうことができる。
【０１２７】
ここで、高解像度であることが必要でないなど、大きな画素サイズの検出で十分な場合には、複数本のエレメント１６ａに同時に電圧を印加したりあるいは特開平 7-72258号に記載のように数画素分おきに間引き読みを行なうことにより読出し画素数を低減することができ、これによって検出器１０と接続された電流検出回路７０や該電流検出回路７０の後段に接続される信号処理回路の処理速度を落とすことができる。
【０１２８】
このようにリアルタイム検出を行なう用途としては、例えば特開平7-193751号に記載のように腹部や心臓などの透視撮影（動画撮影）を行なう装置あるいは特開平7-116154号に記載のようなコーンビームＣＴなどがある。
【０１２９】
また、リアルタイム検出としての透視撮影と静止画撮影とを切り替えて、好みの撮影モードを選択するようにすることもできる。透視撮影時に間引き読みを行なうとともに透視撮影と静止画撮影とを切り替えるようにした際のタイミングチャートの一例を図１７に示す。図示するように、間引き読みを行なうと、透視撮影時には、読取りを行なっているラインと読取りを行なっていないラインとで残存電荷量の応答波形に違いが生じるが、静止画撮影時には、最初に全ライン分の両エレメント１２ａ，１６ａ間に電源７２から電圧を印加して蓄電部１９に一様電荷を蓄積するので、何ら不都合を生じることがない。
【０１３０】
以上、本発明による画像検出器、該検出器に画像情報を記録する方法および装置、並びに画像情報が記録された検出器から画像情報を読み取る方法および装置の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない限りにおいて、種々変更することが可能である。
【０１３１】
例えば、上記説明においては、整流層１４には、Ｐ型ａ−Ｓｉ層１４ａがアノードで、Ｎ型ａ−Ｓｉ層１４ｃがカソードとなるダイオード（整流素子）１４ｄが構成されるものとして説明したものであるが、ダイオードの向きを逆にした構成としてもよい。この場合、電流検出回路７０を構成する電源７２などの接続態様を、ダイオードの向き変更に対応するように変更すればよい。
【０１３２】
また上記説明においては、蓄電部を良好に形成するために、光導電層と整流層との間に、マイクロプレートを設けたものについて説明したものであるが、本発明は、これに限らず、潜像電荷を蓄積する蓄電部を、光導電層の内側若しくは内側近傍に形成することができるものであれば、どのような構成を採ってもよい。例えば、静電潜像を表す潜像電荷を捕捉・蓄電する周知のトラップ層（例えば、米国特許第 4535468号参照）や、潜像電荷に対しては略絶縁体として作用し、且つ該潜像電荷と逆極性の電荷に対しては略導電体として作用する電荷輸送層（例えば、本願出願人による、特願平10−232824号や同10−271374号参照）を、光導電層と整流層との間に設けるようにしてもよい。トラップ層を設けた場合には、トラップ層内或いはトラップ層と光導電層との界面に潜像電荷が保持・蓄電される。一方、電荷輸送層を設けた場合には、電荷輸送層と光導電層との界面に潜像電荷が保持・蓄電される。また、トラップ層や電荷輸送層を設け、このトラップ層や電荷輸送層と光導電層との界面に、さらに、マイクロプレートなどの多数の微小導電部材を、画素毎に各別に設けるようにしてもよい。
【０１３３】
さらにまた、上述した第２および第３の実施の形態による検出器１０においては、何れも、蛍光体が検出器と一体となったものについて説明したものであるが、本発明は必ずしもこのようなものに限るものではなく、蛍光体と検出器とを別体のものとし、記録時には、例えば検出器１０の前面に蛍光体を配置して、記録光を照射するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像検出器の一態様である放射線固体検出器の第１の実施の形態の斜視図（Ａ）、Ｐ矢指部のＸＹ断面図（Ｂ）、Ｑ矢指部のＸＺ断面図（Ｃ）
【図２】整流層を画素分割した形態の検出器の概略構成を示す図であって、斜視図（Ａ）、Ｐ矢指部のＸＹ断面図（Ｂ）、Ｑ矢指部のＸＺ断面図（Ｃ）、整流素子周辺の拡大図（Ｄ）
【図３】上記放射線固体検出器を用いた記録読取装置の概略構成図であって、検出器の斜視図と共に示した図
【図４】上記放射線固体検出器を等価回路で示した記録読取装置の概略回路図
【図５】第１の実施の形態による放射線固体検出器を使用した場合の、一様電荷蓄積過程を示す電荷モデル（Ａ）、等価回路図（Ｂ）
【図６】第１の実施の形態による放射線固体検出器を使用した場合の、静電潜像記録過程を示す電荷モデル（Ａ）〜（Ｃ）、等価回路図（Ｄ）
【図７】第１の実施の形態による放射線固体検出器を使用した場合の、充電電流を検出する静電潜像読取過程を示す電荷モデル（Ａ）〜（Ｃ）
【図８】上記充電電流を検出する場合における、正電荷の再分配をコンデンサモデルで示した図（Ａ）、充電電流の変化を示す図（Ｂ）
【図９】本発明の第２の実施の形態による放射線固体検出器の斜視図（Ａ）、Ｐ矢指部のＸＹ断面図（Ｂ）、Ｑ矢指部のＸＺ断面図（Ｃ）
【図１０】記録読取装置の全体構成を示す図
【図１１】第２の実施の形態による放射線固体検出器を使用した場合の、記録光を蛍光体側から照射する静電潜像記録過程を示す電荷モデル（Ａ）〜（Ｄ）
【図１２】第２の実施の形態による放射線固体検出器を使用した場合の、記録光を第２電極層側から照射する静電潜像記録過程を示す電荷モデル（Ａ）〜（Ｄ）
【図１３】本発明の第３の実施の形態による放射線固体検出器の斜視図（Ａ）、Ｐ矢指部のＸＹ断面図（Ｂ）、Ｑ矢指部のＸＺ断面図（Ｃ）
【図１４】上記第３の実施の形態による放射線固体検出器の変更態様を示した図
【図１５】第３の実施の形態による放射線固体検出器を使用した場合の、静電潜像記録過程を示す電荷モデル（Ａ）〜（Ｄ）
【図１６】図１５に続く、静電潜像記録過程を示す電荷モデル（Ａ）〜（Ｄ）
【図１７】リアルタイム検出としての透視撮影と静止画撮影とを切り替えるようにした際のタイミングチャートの一例を示す図
【符号の説明】
１０    放射線固体検出器
１１    第１電極層
１２    第１ストライプ電極
１２ａ  エレメント（線状電極）
１３    光導電層
１４    整流層
１４ｄ  ダイオード（整流素子）
１５    第２電極層
１６    第２ストライプ電極
１６ａ  エレメント（線状電極）
１７ａ  蛍光体
１７ｂ  蛍光体
１８    マイクロプレート（導電部材）
１９    蓄電部
２０    ガラス基板
７０    電流検出回路
７１    電流検出アンプ部（画像信号取得手段）
７２    電源
７５    スイッチ部（接続手段）
７６    制御手段
９０    記録光照射手段
L2    記録用の放射線（記録光）
L4,L5    蛍光
【図１】
0003983963.tif 000002
【図２】
0003983963.tif 000003
【図３】
0003983963.tif 000004
【図４】
0003983963.tif 000005
【図５】
0003983963.tif 000006
【図６】
0003983963.tif 000007
【図７】
0003983963.tif 000008
【図８】
0003983963.tif 000009
【図９】
0003983963.tif 000010
【図１０】
0003983963.tif 000011
【図１１】
0003983963.tif 000012
【図１２】
0003983963.tif 000013
【図１３】
0003983963.tif 000014
【図１４】
0003983963.tif 000015
【図１５】
0003983963.tif 000016
【図１６】
0003983963.tif 000017
【図１７】
0003983963.tif 000018