JP4433503B2 - コントラストを向上させた像検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光性部品のマトリクスが追加光源と連携するタイプの像検出器に関する。本発明は、放射線像の検出に特に有望に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
現在、特に薄膜付着技術で半導体材料から製造した感光性ドットのマトリクスを使用した大型の像検出パネルは普通に見られる。アモルファス・シリコンからなる感光性ドットが最も一般的である。各感光性ドットは、感光性部品（例えばフォトダイオード）、およびこれと連携した、トランジスタまたはいわゆるスイッチング・ダイオードによって構成されたスイッチ部品を含む。
【０００３】
感光性ドットは、行と列のアレイを形成する。各スイッチ部品を行単位で活性化することにより、測定光信号、すなわち検出すべき像に対応した信号でフォトダイオードを露光する際に対応するフォトダイオードで生じた電荷を列に伝送することができる。次いで、外部のマルチプレクサ回路を使用して、異なる感光性ドットの電荷を読み出す。
【０００４】
上に述べた種類の感光性マトリクス、およびその動作モード、製造方法がフランス特許出願第８６．１４．０５８号（公告第２．６０５．１６６号）に特に記載されている。
【０００５】
放射線像を検出するためには、フォトダイオードが感知可能な可視光または近可視光にＸ線を変換するシンチレータを、感光性マトリクスとそのＸ線の間に挿入するだけでよい。この目的のために、タリウムをドープしたヨウ化セシウムなどの放射線で発光する物質の層で感光性部品のマトリクスをおおうことが従来から実施されている。
【０００６】
感光性マトリクスの動作を制御する方法には各種ある。これらの方法は、目指す具体的な目標、すなわち全般的なマトリクスの編成および感光性ドットの構成に依存する。
【０００７】
これらの制御方法の中に、追加光源で感光性ドットを追加照明するものがある。この追加光源は、検出すべき像に対応する測定光信号とは無関係な追加光ビーム（以下追加放射と呼ぶ）を生じる。この事例はかなり多く、特に、スイッチング・ダイオードに直列に接続されたフォトダイオードによって各感光性ドットが構成されるものが多い。事実この場合、感光性ドットを追加放射で露光するのは、各感光性ドットのフォトダイオードとスイッチング・ダイオードの接続点の電圧値に作用する比較的簡単な手段である。
【０００８】
この追加放射での感光性ドットの露光によって、いわゆる光学的リセット動作または光学的レベル・リセット動作と呼ばれる動作を実施することができる。これは一般に、この方法の有効測定信号露光段の前段で実施される。この種の光学的リセット動作は、前記特許出願第８６．１４．０５８号に説明されている。
【０００９】
各感光性ドット中にいわゆる励振電荷を生み出すために感光性マトリクスの追加照明を実施する他の動作法が知られている。この種の動作法は、第２．６３６．８００号として公告されたフランス特許出願第８８．１２１２６号に説明されている。この動作では、計測光信号によって生じた「信号」電荷にこの励振電荷を加えて、値の低い信号の「信号」電荷の伝送効率を向上させる。
【００１０】
感光性マトリクスを追加放射で露光する理由の如何に関わらず、追加放射を発生させる追加光源は一般に、感光性マトリクスの支持体の背面、すなわち支持体のマトリクスが形成される面とは反対の面に配置される。この種の配置は、通常ガラス製である支持体が透明であることにより可能となる。支持体の透明度が高いほど、追加放射の放射の程度も高くなり、したがって追加放射源の大きさおよびコストを低く抑えることができるため、支持体の透明度は非常に重要である。
【００１１】
しかし、追加照明に有用な支持体の透明度が大きな欠点となることもある。この欠点を、図１に参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、上に定義した種類の標準的な像検出パネル１の構造の（例えば感光性ドットの行と平行にとった）断面図である。この像検出器は、スイッチング・ダイオードＤｃおよびこれと連携したフォトダイオードＤｐからそれぞれ形成された感光性ドットｐ１、ｐ２、ｐ３のマトリクス２を有する。感光性マトリクス２は、例えばガラス製の透明支持体すなわち基板４の第１の表面３の上に作られる。像検出器１はさらに、感光性マトリクス２の反対側の支持体４の第２の表面、すなわち背面７に配置された追加光源６を有する。追加光源６は、（例えば、図示しない発光ダイオードを使用して）例えば光学的リセット動作を得るように設計された前述の追加放射を構成する放射を生み出す。
【００１３】
感光性マトリクス２は、光線Ｒｉで示されたいわゆる入射放射によって照明される。この放射が、測定光信号である。一般には、検出すべき入射光が、感光性ドットｐ１、ｐ２、ｐ３によって完全に吸収されるわけではない。実際、入射放射Ｒｉの一部がわずかながら、これらの感光性ドットの活性物質（フォトダイオードＤｐのアモルファス・シリコン）に吸収されずにこれを通過する。他の一部は、フォトダイオードの間を、接続（図示せず）の間の自由空間を通って検出パネル１を通過する。
【００１４】
ガラス基板４を通過した後、図１の経路Ｔｒ１、Ｔｒ２、．．．、Ｔｒｎで示すように、吸収されず、したがって検出されなかった入射光の部分は、制御できないほどに反射すなわち散乱する。この光の部分は寄生光となる。この寄生光は、その近くを通過した、またはその中を通過したドットとは違う感光性ドット、より具体的にはそれから遠く離れたドットによって最終的に検出される可能性がある。この図では、追加光源６は基板４に取り付けられている。しかし、追加光源６と基板４を自由空間で隔てた実施形態を考えることもできる。この空間の厚さは、１ミリメートル以上にすることができ、１センチメートル以上とすることもできる。この空間は、基板とともに基板−空気ジオプタを形成する。光は、この空間を伝搬することができる。
【００１５】
全体的な結果は、低い空間周波数で特に顕著なコントラストの低下である。
【００１６】
イメージ増強管分野で使用される技術から発想される、この寄生光のレベルを低減することを目的とする１つの解決策は、透過率Ｔを有する透明度の低い支持体の使用から成る。この場合、検出されなかった光が感光性ドットに捕捉されるためにはこの光は支持体を２度通過しなければならず、したがってこの光はＴ² 倍に減衰される。よってこの寄生光は無視できる。この方法の欠点は、特に追加放射がその機能を果たすためには、追加放射が１／Ｔ倍強力でなければならないということである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、追加放射の放射パワーを変更しなければならないような方法によらずに、前述のコントラストの低下を抑えることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づいて、感光性ドットのマトリクスと、感光性マトリクスが作られる支持体と、追加光源として知られる追加放射を生じる光源と、追加光源と感光性マトリクスの間の追加放射の透過を、検出されなかった入射放射の部分よりも促進する手段とを有し、追加光源が、支持体の、感光性マトリクスを有する面と反対側の面に対応する側面に配置され、感光性マトリクスが入射放射として知られる放射で露光され、入射放射の一部が感光性マトリクスによって検出されない像検出器を提案する。
【００１９】
添付図面に参照し、非限定的な方法でなされたこれらの実施形態の以下の説明から、本発明はより明白に理解され、その他の利点も明らかになるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図２に、本発明に基づいた像検出器１０の構造を図１の検出器と同様の断面で示す。検出器１０は、図１に示したマトリクス２と同じ型の感光性ドットｐ１、ｐ２、ｐ３のマトリクス２０を有する。図１の場合と同様、マトリクス２０は支持体４０の表面３の上に作られる。検出器１０は、その背面７に対応する側に追加光源６を有する。この追加光源は例えば図１と同じ型のものでよい。追加光源６から基板４０を自由空間で分離することもできる。光学的リセット動作を実施するため追加光源６は追加放射Ｒｄ（図２には図示せず）を生成するように設計される。
【００２１】
図示の例では、検出器１０は、放射線像の検出用に設計されているため、図１の検出器１に比べると検出器１０は、マトリクス２０、したがって感光性ドットｐ１、ｐ２、ｐ３をおおう層５から構成されたシンチレータをさらに有する。シンチレータ５は、例中の一次放射Ｒｐ、すなわちＸ線放射を受け取り、これを、フォトダイオードＤｐが感知可能な波長帯に対応し、感光性マトリクス２０を照明する入射放射Ｒｉに変換する。
【００２２】
本発明の一特徴に従うと、シンチレータ５の放射線発光物質および／または追加光源６は、シンチレータ５による入射放射Ｒｉの放射と、追加光源６による追加放射Ｒｄの放射が異なる波長で実施され、より具体的にはこれらが異なる波長帯に対応するように選択される。
【００２３】
本発明の他の特徴に基づくと、この波長帯の違いが、波長選択性部品と結合され、感光性マトリクス２０によって検出されなかった入射光Ｒｉの部分（図２には図示せず）の透過よりも追加放射Ｒｄの透過を促進させる。
【００２４】
よって、本発明のこの第１の方式では例えば、第１に、タリウムをドープしたヨウ化セシウムで作られたシンチレータ５で、Ｘ線放射すなわち一次放射Ｒｐが、５５０ナノメートルを中心波長とする主に緑色領域の可視光に変換され、第２に、光学的リセットが、赤色光で有利に実施でき、したがって追加放射Ｒｄの中心波長が約６５０ナノメートルとされる。実際、アモルファス・シリコンは、これらの波長を感知可能で、より透明であり、その厚さ全体にわたって効率的なリセット動作を可能にする。さらに、効率的で低コストの赤色発光ダイオードが存在する。
【００２５】
波長選択性透過部品に関しては様々な方法で構成することができる。以下にそのいくつかを説明する。
【００２６】
支持体４０自体によって波長選択性透過部品を構成することができる。実際、例えば支持体４０の構成ガラスを赤く着色するだけで、支持体４０を、例えば緑色スペクトル領域で吸収性、赤色領域で高透過性とすることができる。この場合、入射放射Ｒｉの検出されなかった部分は支持体４０によって吸収され、したがって他の感光性ドットに到達することがない。
【００２７】
支持体４０を、追加放射の中心波長に実質的に合致させて着色すれば、異なる波長を有する入射放射Ｒｉおよび追加放射Ｒｄに対してこの種の結果が同様に得られることに留意されたい。例えば、中心波長約６５０ｎｍの入射放射Ｒｉ（第１の例とは異なる）および中心波長５５０ｎｍの追加放射Ｒｄに対しては、媒質４０を緑に着色しなければならない。
【００２８】
他の実施形態では、波長選択性透過部品が、例えば複数誘電体(multidielectric) 型の二色性(dichroic)層８によって構成され、第１に、追加放射Ｒｄに対応する波長を透過させ、第２に、入射放射Ｒｉの検出されなかった部分を反射する。これは、前述の第１の例の場合で言うと、二色性層８が６５０ｎｍで透過性、５５０ｎｍで反射性であることを意味する。二色性層８は、マトリクス２０と支持体４０の間に配置され、マトリクス２０より先に付着される。
【００２９】
上に示した方法は、製造段階ではむしろ高価かもしれないが、フォトダイオードＤｐの検出効率を向上させる利点を有することに留意されたい。
【００３０】
工業規模の応用に有利な最後の実施形態では、波長選択性透過部品は、支持体４０と追加光源６の間に配置された着色された層９である。
【００３１】
着色層９は、入射放射Ｒｉの検出されなかった部分を（支持体４０を通過した後）吸収し、追加光源６によって生み出された追加放射Ｒｄを透過させる機能を有する。この目的のため、前記第１の例の場合では、着色層９は、約５５０ｎｍで吸収性で、約６５０ｎｍ（赤に着色）で透過性である。
【００３２】
着色層９の材料は、屈折率が、支持体４０の屈折率にできるだけ近いものでなければならない。この目的のために、この層９を例えば、支持体４０の背面７上に接着またはラミネートしたうわぐすり、あるいはポリマー・シートとすることができる。層９を、着色ガラスの板で構成してもよい。接着剤も、例えばガラス製で、屈折率が、支持体４０の屈折率に近いか、または、支持体４０の示す屈折率と着色層を形成する材料の示す屈折率の間の値のものを選択しなければならない。
【００３３】
屈折率を突き合わせるのは、着色層９と支持体４０の間の界面９−４０に形成されるジオプタ上での反射を回避するためである。しかし、この突き合わせは絶対的なものではない。屈折率が０．１違っても（例えば１．４と１．５）、垂直入射の場合、反射係数は０．００１にしかならない。
【００３４】
着色層９を使用する本発明の実施形態は、特に熱的、化学的な腐食処理が必要な検出パネル１０の製造を妨げることがなく、工業規模の製造に有益である。これは比較的安価であり、大量生産に非常に有効である。
【００３５】
当然のことながら、波長選択性透過部品の異なる実施形態４０、８、９を同時に用いることもできる。この選択性透過部品４０、８、９は実際、波長選択性のフィルタであると言え、第１に、３ケース全てについて、減衰をできる限り小さくして追加放射Ｒｄを透過させなければならず、第２に、入射放射を反射させる透過部品８（二色性層）の方式を除いて入射放射Ｒｉを最大限吸収しなければならない。したがって、この３つの波長選択性透過部品間には相反性がない。
【００３６】
前記の説明は、入射放射Ｒｉと追加放射Ｒｄの波長が異なり、これらが相互に比較的離れた波長帯に含まれる場合に関する。
【００３７】
しかし、本発明を別の構成に応用することができる。入射放射Ｒｉの波長帯と追加放射Ｒｄの波長帯の中心波長が同じ場合であっても、追加放射の波長帯が入射放射Ｒｉの波長帯よりも狭ければ、本発明を有利に適用することができる。
【００３８】
このような場合、波長選択性透過部品４０、８、９を透過することのできる入射放射Ｒｉの部分は、検出されなかった入射放射Ｒｉの部分のわずかな部分を構成するにすぎない。この場合、追加光源６を、非常に狭い波長帯の追加放射Ｒｄを生み出すことのできるそれ自体が標準的な部品を含む種類とすることができるので、このわずかの部分はさらに小さくなる。したがって、それ自体が非常に狭い波長帯の透過を促進する波長選択性透過部品を使用することができる。例えば二色性層８の型の選択性透過部品を使用して、この透過を特に狭い波長帯に制限することが可能である。
【００３９】
図２に示す非限定的な例では、像検出器１０は、感光性マトリクス２０の感度に合わせた入射放射Ｒｉを形成する光放射に一次放射Ｒｐを変換することができるシンチレータ５を有する（前に指摘したように一次放射ＲｐはＸ線放射である）。第１に、シンチレータ５は、別の種類（ヨウ化セシウム、酸化ガドリニウムなど）でもよいこと、第２に、一次放射Ｒｐも、例えばガンマ放射、中性子放射などの別の種類でもよいことに留意されたい。
【００４０】
さらに、一次放射が、マトリクス２０が感知可能な波長帯の波長を有するものであってもよいことにも留意されたい。この場合、一次放射が直接に入射放射Ｒｉを構成し、シンチレータ５は必要なくなる。
【００４１】
本発明は、一次放射が直接に入射放射Ｒｉを形成するとき、すなわち、シンチレータ５がない場合にも有利に適用することができる。このような場合に、感光性マトリクス２０が照明される入射放射Ｒｉ、Ｒｐが可視光に対応する波長帯で生じるとすると、光学的リセット動作に使用する追加放射Ｒｄを可視光帯に含まれる波長によって構成することができるが、この可視光帯よりはるかに狭い波長帯で構成する。これらの条件の下で、波長選択性透過部品４０、８、９は、その機能に基づいて、追加放射Ｒｄ、および（感光性マトリクス２０によって）検出されなかった入射放射Ｒｉの部分のわずかな部分に対応する光を透過させる。選択性部品４０、８、９の透過帯は狭く、入射放射Ｒｉの波長帯は広いので、この部分はさらに小さくなる。
【００４２】
当然のことながら、一次放射Ｒｐが直接に入射放射Ｒｉを構成するこの構成では、追加放射Ｒｄの波長が入射放射Ｒｉの波長と一致しないか、または少ししか一致しない場合に、本発明を、シンチレータを使用する方式と同様に有利に適用することができる。例えば、追加放射Ｒｄの波長帯を、半導体材料、例えばアモルファス・シリコンでできた感光性ドットｐ１、ｐ２、ｐ３が感知可能な近赤外線領域に置くことができる。また、追加放射Ｒｄの波長帯を、このスペクトルの反対側の端、すなわち紫外線領域中に置くこともできることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】標準的な像検出器の構造を示す図である。
【図２】本発明に基づいた像検出器の構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 従来技術の像検出パネル
２ 感光性マトリクス
３ 支持体の表面
４ 支持体
５ シンチレータ
６ 追加光源
７ 支持体の背面
８ 波長選択性透過部品（二色性層）
９ 波長選択性透過部品（着色層）
１０ 本発明の像検出器
２０ 感光性マトリクス
４０ 波長選択性透過部品（支持体）
Ｄｃ スイッチング・ダイオード
Ｄｐ フォトダイオード
ｐ１ 感光性ドット
ｐ２ 感光性ドット
ｐ３ 感光性ドット
Ｒｄ 追加放射
Ｒｉ 入射放射
Ｒｐ 一次放射
Ｔｒｎ 検出されなかった入射放射

Claims (17)

1. 入射放射で露光される感光性ドットのマトリクスと、感光性マトリクスが作られる支持体と、追加放射を生じる追加光源とを有する像検出器であって、
   入射放射と追加放射が異なる波長帯に対応し、
   追加光源は感光性マトリクスを支える面と反対側の支持体の面に対応する側に配置され、感光性マトリクスは入射放射で露光され、入射放射の一部は感光性マトリクスによって検出されず、
   入射放射の検出されなかった部分の透過よりも、追加光源と感光性マトリクスの間の追加放射の透過を促進する少なくとも１つの波長選択性透過部品をさらに有していることを特徴とする像検出器。
2. 入射放射および追加放射が、第１および第２の波長帯でそれぞれ放射され、前記２つの波長帯の中心波長が異なることを特徴とする、請求項１に記載の像検出器。
3. 入射放射および追加放射が、第１および第２の波長帯でそれぞれ放射され、前記第１の波長帯の中心波長が、前記第２の波長帯に含まれることを特徴とする、請求項１に記載の像検出器。
4. 追加放射が、入射放射の波長帯より狭い波長帯で放射されることを特徴とする、請求項１に記載の像検出器。
5. 波長選択性透過部品が、支持体の着色によって構成されることを特徴とする、請求項１に記載の像検出器。
6. 支持体の着色が、追加放射の中心波長に実質的に合致することを特徴とする、請求項５に記載の像検出器。
7. 波長選択性透過部品が、追加放射に対応する波長に対して透過性で、少なくとも入射放射に対応する波長に対して反射性の二色性（dichroic）層によって構成されることを特徴とする、請求項１に記載の像検出器。
8. 二色性層が多層誘電体型の層であることを特徴とする、請求項７に記載の像検出器。
9. 波長選択性透過部品が、感光性マトリクスと支持体の間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の像検出器。
10. 波長選択性透過部品が、支持体と追加光源の間に配置された着色層によって構成され、前記着色層の着色が、追加放射の中心波長に実質的に合致していることを特徴とする、請求項１に記載の像検出器。
11. 着色層が、うわぐすりによって構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の像検出器。
12. 着色層が、ポリマー・シートによって構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の像検出器。
13. 着色層が、ガラス板によって構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の像検出器。
14. 放射線用途の目的で、Ｘ線放射、ガンマ放射、中性子放射、またはその他の放射を、感光性ドットが感知可能な波長帯の入射放射に変換するシンチレータを含むことを特徴とする、請求項１に記載の像検出器。
15. シンチレータが、タリウムをドープしたヨウ化セシウムであり、追加放射が、中心波長が実質的に６５０ナノメートルである波長帯で生じることを特徴とする、請求項１４に記載の像検出器。
16. 感光性ドットが半導体材料から作られることを特徴とする、請求項１に記載の像検出器。
17. 半導体材料がアモルファス・シリコンであることを特徴とする、請求項１６に記載の像検出器。

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