JPS595773A - 像検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は像検出装置、とりわけ被検体を像露光し検出プ
レートに潜像を形成し、検出プレートをビーム走査する
ことによって時系列的に像検出する装置であって、煩雑
なプロセスを要せず検出時間を短縮した装置に関する。

一般に照射源からの露光により被写体像を形成せんとす
るとき、被写体からの反射光又は透過光を像面に伝送す
るものであるが、被写体への照射量が少ない方が種々の
点で常置が少ない。

特に医療用Ｘ線撮影においては、人体にＸＭを照射しこ
れを透過したＸ線を検出するものであり、被爆線量が多
いと白血病や感性腫瘍等が生ずる。

そこで従来、医療用Ｘ線撮影において、被検者の被爆線
量を減らすだめ、及び各種画像処理を施して診断能を向
上させるため、Ｘ線照射により光導電体に作られた潜像
を電気信号として取り出すことが考えられている。この
幕本プロセスは特開昭５４−３１２１９号公報等に知ら
れ、検出プレートは両端の導電体層を除いて、絶縁　　
゛体層、光導電体層の２層を有する。

この方法は他の周知の撮影法であるイメージインテンシ
ファイア及びＴＶ撮像管による間接方法と、ゼロラジオ
グラフィ方法（電子Ｘ線写真法）と比較して、前者に対
しては解像度の点で、また後者に対しては撮影に要する
Ｘ線線量の少ない点で優れている。

しかし上記方法は順次１次帯電、電荷分配。

像露光、ビーム走査という煩雑なプロセスを要し像検出
に時間を要し、リアルタイムで連続透視を行なう場合や
、血管造影撮影での連続パルス撮影に適していない。

また上記方法では、走査ビームの波長が光導電物質の制
約を受け、Ｈｅ−Ｃｄレーザ等の特定のものしか使用で
きない。

本発明は如上の点に鑑み、煩雑なプロセスを要すること
なく、検出時間を短縮し、また走査ビームの許容波長域
を拡大して、）ｌｅ　−Ｎｅレーザ等の使用を可能なら
しめ、装置の小形化、低コスト化を可能にした新規な像
検出装置を提供することを目的とする。

本発明の特徴とするところは検出プレートが両端の導電
体層を除いて、第１光導電体層、第２光導電体層の２層
を有し、第２光導電体層を走査ビームによる光スィッチ
として作用させ、第１光導電体層を像露光中の電荷放電
回路（光スィッチがオフの場合）として、且つ、電荷充
電回路（光スィッチがオンの場合）として作用させるこ
とにある。

これによって像露光量に応じて、一定時間経過後（例え
ば２次元走査における１フレ一ム時間後）の電荷量変化
分を、充電時の電流出力として信号検出するものである
。

本発明によればビーム走査によって像検出と充電が自動
的に連続して行なわれ１次帯電及びこれに付随するプロ
セスが不要となり、また第２の光導電体層がアモルファ
スシリコンである場合、走査ビーム源として一般に普及
し信頼性が高く、低価格のＨｅ　−Ｎｅレーザ等が用い
られ得る。

以下、本発明の詳細な説明すパる。

先ず、理解を容易にするため本発明に係わる像検出の原
理を第１図乃至第３図にて説明する。

第１図は１画素に和尚する部分の第１．第２光導体層の
各小領域の簡略された等価回路図を示す。

ここで簡略さねたとけ、第２光導電体層は本来完全な光
スィッチとしてでなく、コンデンサ。

抵抗を成分として有する（これＫついては後述）か、理
解を容易にするため完全な光スィッチとしてだけ機能す
ることを意味する。なおこの簡略された等価回路はＴＶ
撮像管であるビジコン管がその光電面に結像された光の
像を蓄積し、その潜像を雷、子ビーム走査によって読み
出す場合と同様である。

なお前述の各小領域とは時々刻々移動する走査レーザビ
ームのスポット領域をいう○第１図中ｔｌは第１光導電
体層、ｔ、は第２光導電体層であり、ｔ＋は像露光のだ
めの光（ここではＸ線）のみに、またｔ、は像読、出し
のだめの光（ここではレーザビーム）のみに感光するＯ
ｔ、には一定電荷量Ｑ０を充電するコンデンサと。

Ｘ線線景に応じて可変の抵抗値を示す可変抵抗Ｒとが並
列配列される。この抵抗はＸ線照射によって電子−ホー
ルの対が生ずることに依存し露光量が少なければ大きな
抵抗値を示す。

またｔ、には走査レーザビームによる光スィッチＳがｔ
ｌと直列配列される。なお一定電圧Ｅは光スィッチＳが
オンとなることにより印加される０ 第１図囚ＣＢ）　（Ｃ）　（Ｉ））は走査レーザビーム
が該小領域をよぎった瞬間１＝０から再び走査レーザビ
ームが該小領域をよぎる瞬間ｔ＝Ｔまでの電荷状態を示
す。厳密に言えば該小領域をビームが照射し始めてから
し終る迄の微かな時間Δｔがあって、このＬｔの間にＱ
。の充電が行なわれる。

すなわちｔ＝０　、　　ｔ＝Ｔは共に完全にＱ。が充電
された瞬間を意味するが理解を容易にするため、ここで
はレーザビームがよぎった瞬間を１＝０とする。

まず第１図（４）において１＝０のとき、光スィッチＳ
けオンとなり、ｔ、のコンデンサに一定電荷量Ｑ０が充
電される。

その後、走査ビームが該小領域を離れると光スィッチＳ
はオフとなり（第１図＠）、コンデンサに充電された電
荷は像露光によシ抵抗Ｒを介して閉じたループ内で自己
放電し始める。電荷減少と経過時間の相関関係は第２図
に示されるがＲの抵抗値が小さければ、すなわち明部の
場合、放電量が大きく、電荷減少量は大きく、一方、Ｒ
の抵抗値が大きければ、すなわち暗部の場合、放電量が
小さく、電荷減少量は小さい。

一般にコンデンサと抵抗の並列回路での放電では電荷量
は時間とともにエクスポネンシャルに減少することとな
る。

第１図（Ｃ）は再びレーザビームが該小領域に達する寸
前の状況を示す。コンデンサに残る電荷量は、第２図に
おいて抵抗値が小さい場合（明部）　、　Ｑｏ−ΔＱ１
となり、抵抗値が大きい場倣暗部）、Ｑｏ−△Ｑ、とな
る。

第１図０は再びレーザビームが該小領域に達丁 した瞬間ｔ＝％を示す。このとき再び光スイツチ下 Ｓはオンとなり１＝０からｔ＝％までの電荷減少量ΔＱ
をコンデンサに充電することとなる。すなわち前述の明
部では△ＱＩ＋暗部では△Ｑ！たけ外部よねコンデンサ
に充電される。

第１図Ｃ）では電荷減少量−△Ｑを外部検出できないが
、第１図０では電荷減少量−△Ｑと絶対値の等しい充電
電荷量＋ΔＱが外部検出され、これが信号出力となる。

第３図は２つの光導電体層Ｌ＋　　ｔ　Ｌｔ　　の全体
的な等価回路図である。すなわち第１図に示した各小領
域におけるｔｌｌ　Ａｔが複数個並列配列されるものと
等価となる。

さて次に本発明の像検出装置の全体的説明を第４図にて
行なう。５１はＸ線発生源であシ、５２は被写体である
。ここでＸ線は連続して照射されている。被写体を通過
しない部分のＸ線５４はわずかの減衰で検出プレート３
１の導電体層１を通過し、第１の光導電体層２に吸収さ
れる。被写体５２を通過したＸ線は大きな減衰を生じわ
ずかな線量が導電体１を通過して第１の光導電体層２に
吸収され、光導電効果を生じさせる。５５は暗箱であり
、レーザー光走査機構５３からのレーザービーム５６が
検出プレート３１の透明導電体層４を走査する。レーザ
ーの走査はＴＶカメラと同様にＸ、Ｙの２次元走査と考
えてよい。レーザービーム５６は透明導電体層４を透過
し、第２の光導電体３を照射しながら第５図の如く、２
次元移動する。なおレーザが１次元に走査され、検出プ
レートが走査方向に直交して移動することによっても結
果として２次元走査が可能である。第５図においてレー
ザービームが同じ小領域を再びよぎるまでの時間Ｔは１
フレ一ム分に相当する。すなわち第５図に示されるよう
に任意点Ｐに対し、該点に走査ビームが達してから、再
び該点に達するまでのＰＱ　＋　ＲＰだけ走査ビームが
進むのに要する時間は一定時間Ｔである。換言すれば検
出プレートの任意点を走査ビームが一定周期でよぎるこ
ととなる。

なお第４図中、像露光光（Ｘ線）と像検出光（レーザー
ビーム）は互いに反対方向より照射されているが、これ
を同一方向とすることもできる。すなわち、Ｘ線源をレ
ーザ光源側に設定し、Ｘ線が第２の光導電体層３に吸収
されることなく通過し、第１の光導電体層２に吸収する
ものであれば良い。

いずれにしても走査ビームが照射される側の導電体層は
、走査ビームに対し透明であり、金属薄膜例えば第２の
光導電体層が非結晶シリコンの場合には可視に透明なネ
サガラスＳｎＯ，、Ａｕの薄膜等が選ばれる。

ところで前述の第１図の等価回路図では理解を容易にす
るだめ、第２の光導電体層に対して素に相当する各小領
域は第６図に示されるように光スィッチ２４と直列に導
通抵抗２５が、またこれらと並列にコンデンサ２３．暗
抵抗２６が配置される回路となる。ここで暗抵抗２６と
はレーザ光が第２の光導電体に照射されない場合の抵抗
をいう。なお２７１２８は電極、３３は増幅器３２の出
力端子、３４はアースである。

ところで導通抵抗２５は充分なビーム光量によって充分
低くなることが要求される。

この第１の理由は、Ｘ線量の変化によって抵抗２２は変
化するが、この程度の変化で静電容量２１の充電、電圧
が大巾に変化するのを避けるためである。これは静電容
量２１の充電完了時の電圧は抵抗２２と導通抵抗２６と
の分圧によって与えられるからである。第２の理由は導
　　　゛通抵抗２５と静電容量２１及び２３との時定数
を小さくするためである。これは走査ビームがこの１画
素を走査する時間内に、できるだけ完全に静電容量２１
の充電と静電容［２３の放電を完了させるだめである。

この非件は本方式の走査速度、及び残像に関して重要で
ある。静電容量２１の他の側は電極２７を通じて増巾器
３２の入力に接続されている。従ってｓ？Ｉｘ容量２１
の充１！電流は増ｄＪ器３２の入力に流れ込む。増巾器
３２の入力インピーダンスは充分低いことが望ましい。

これは導通抵抗２５と直列であり、前記における導通抵
抗２５が低いことを要求されることと同じ理由である。

走査ビームがとの画紫の個所を離れると光スィッチ２５
はＯＦＦされる。第１の光導電体層にはＸ線が照射され
ておシＸ線にする光導電効果によって低下した抵抗２２
は充電された静電容量２１を放電させ始める。又同時に
静電容量２３を充電させ始める。もしＸ線の照射が次の
ビームの走査迄持続すればその間静電容−ｉ：２１は放
電を続ける。もしＸ線の照射が次のビームの走査が行わ
れる迄に中止された場合は、その時点で放電が停止され
る。それは抵抗２２が暗抵抗として非常に大きくなった
ことを意味している。

静電容量２１の表面電位はその電荷が放電されればそれ
に比例して低下する。もしＸ線照射線量がビームの１フ
レーム走査期間で時間的に変化なく一定であれば、この
表面電位は時間と共にエクスポネンシャルに低下するこ
とになる。

内部電荷も同様に減少する。そしてこの放電された電荷
量は次のビームが走査されたとき、再びそれと同量補充
される。すなわち放電電荷の総量は次の走査時の充電電
荷の総量と等しい。

この充電電流は増巾器３２に入力電流として走査毎に流
れ、その出力に電圧として取出される。

第７図は透明導電層をアースした別の実施例である。第
１の光導電層の静電容量はビーム走査時に光スィッチ２
４によって充電されるがこの充電電流は増巾器入力から
供給される。この供給電流が信号電流となるので、前記
の動作と原理的には全く同じである。但し、信号電流の
向きは逆になる。

第８図は第１の光導電体層２と第２の光導電体層３の間
にブロッキングコンタクト５を設けた場合の実施例であ
る。ブロッキングコンタクトはＰ−Ｎ接合等のバリテで
あって障壁電位を有している。

第９図はこの場合の等価回路である。ブロッキングコン
タクトはＰ−Ｎ接合としてのダイオード３０と障壁電位
としての電池２９として表される。この電池２９で示さ
れる障壁電位は第１の光導電体層に感度がある放射線又
は光に対するものであり、第２の光導電体層に感度があ
る光ビームに対しては障壁電位が無視できる程に小さい
ので、第２の光導電体層を通過する若干の光ビームによ
って、その照射時にＯＮとなる光スィッチ２４に直列で
あるダイオード３０のみとして示される。

第８．９図の検出プレートは検出プレートの７図と第９
図を用いて説明する。

第２の光導電体層に光ビームが照射されると２個の光ス
イッチ２４．２４’はＯＮと々す、静電界４１２３は放
電され、第１の静電容量２１にはダイオード３０′を通
じて電圧が加えられ容量２１は充電される。光ビーム照
射が終るとＸ線照射の効果により第１の光導電体の導電
率が増加し等側内部抵抗２２を通じて容量２１の電荷は
放電を始め、第１の光導電体の表面電位は低下を始める
。もしこの電圧の低下分が電池２９で示される障壁電位
を超えるとダイオード３０は導通することになる。しか
しこの表面電位の低下が障壁電位より小さい範囲であれ
ば、第１の光導電体層の内部抵抗はこの容量２１の放電
では前述のように静電界ｔ２３の充電電流、暗抵抗２６
の電流も第１の光導電体層の内部抵抗を通じ流れるが、
もしこの値が大聞いと、大きいエネルギー損失となり、
光電変換効率の低下となる。すなわち第２の光導電体層
の容量に次の走査迄に充電された電荷は、次走査時放電
され、熱として失われるものであり、これは第゛１の光
導電体が受けた放射エネルギーの１部と考えることがで
きる。

従ってこのブロッキングコンタクトを設け、障壁電位を
越えないように作動させればこの損失が生じないので信
号電流の増大すなわちシへ比、感度が向上できる。洩れ
電流が減少することにより、少くとも１走査期間中の電
荷の保持が容易に可能となるので、１画面を読み出す場
合にはシエーデングや出力信号の変動が減少し、精度が
向上する。さらに又静電界ｔ２３には充電々流が流れ込
まないため、ビーム照射の際の放電々流はわずかになり
、従って１画素内の走査時間を短縮できる、すなわち読
取ビームの高速走査を可能にする効果がある０ 尚、このブロッキングコンタクトは第２の光導電体層と
透明導電体層の間に設けても同様な効果を得ることがで
きる。

第１０図は検出プレートの第２の光導電体層に固着され
た透明導電体層４の外側に反射防止膜６をコーティング
その他の手段によって設けたものを示している。

第１１図は第１θ図の部分的拡大図であυ、レーザーか
らのビームは透明導電体層４の表面で反射される損失を
防ぎ、透過率を高め、レーザー光の出力効率を向上でき
る。又第２の光導電体層３の表面に達したビームが反射
されても、透明導電体層表面の反射防止膜を透過する効
率が良いので、この部分での再反射が少く等制約にビー
ムスポット径を小さくシ、解像度を向上させる効果があ
る。

第１２図は像投影側の導電体層１を透明導電体層に置き
換えた場合の実施例である。もし投影像が可視光である
場合には導電体層１を透明導電体層１例えばネサ膜に置
き換えるだけで良いが、Ｘ線その他の放射線である場合
にはこの放射線を受けてケイ光を発するケイ元板７を貼
付けることによって第１の光導電体２に作用させること
ができる。当然この場合、第１の光導電体がケイ光の波
長に感度を有する場合に効果が有るのであって、投影像
の放射線に感度を持たない場合も成立つ。もし放射線に
も感度を有する場合には増感作用と１〜で用いられるこ
とになる。

第１３図は第１２図の部分拡大図で大矢５６はケイ光で
あることを示している。

ところで前記実施例では連続読取りの方式について述べ
たが第１の光電導体と第２の光導電体に１次帯電してお
き、像賞光、読取りを行うことも可能である。この場合
、第２の光導電体層は単に絶縁体と働かせることもで＾
、又、第１の光導電体だけに帯電を行う場合には光照射
して光スィッチとして働かせることもできる。

又潜像を完全消滅させる場合には開光してスイッチとし
て働かせることもできる。

第′１の光導電体層として非結晶セレン板の代りにＰＢ
Ｏ等を用いても良く、又、第２の光導電体として非結晶
シリコンの代りにＣｄＳｅやＣｄＴｅ等を用いても良い
。

以上、本発明によれば以下の効果が顕らかである。

１　連続的Ｘ線照射を行い、繰返し走査を行うととによ
ってＴＶ等のモニター表示が可能となり、透視と撮影の
機能を備えた装置が構成できる。

２　イメージインテンシファイアとＴＶ方式によるＸ線
透視装置では得られない被写範囲が大きく、高品位のＸ
線像が映像信号として得られる効果がある。

３、連続高速撮影での映像信号化が可能となり、画像処
理を併用して循環器診断法に於いても診断のし易いＸ線
像を提供できる効果がある。

４　銅塩フィルム以外の素材の複写装置にも画像信号を
供給できる。

ところで以上、像露光光はＸ線として説明しだがこれに
限らず、可視光、赤外光、紫外光その他電磁波一般に適
用できるものである。

また走査ビームもレーザービームに限られず本発明を逸
脱しない範囲で適宜選択可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の詳細な説明図で、第１図は
、検出プレートの各小領域の簡略化された等価回路図、 第２図は、蓄積電荷量の時間変化を示す図、第３図は、
検出プレート全体の等価回路図、第４図は、本発明に係
わる像検出器の全体説明図、 第５図は、レーザービームによる２次元走査読み出しの
説明図、 第６図は、検出グレートの各小領域の実際の等価回路図
、 第７図は、第６図における電気接続を変形した説明図、 第８図、第９図はブロッキングコンタクトを有する検出
プレートの構成図１等価回路図、第１０図、第１１図は
反射防止膜を設けた検出プレートの構成図、特性説明図
、 第１２図、第１３図は螢光膜を設けた検出プレートの構
成図９％性説明図、 図中 ｔ、　、　Ｌ、は第１の光導電体層。 ｔ２１　Ｌ！は第２の光導電体層。 １は導電体層、２け第１の光導電体層、３は第２の光導
電体層、４は透明導電体層、５はブロッキングコンタク
ト層、６は反射防止膜、７は螢光層、２１は第１の光導
電体の静電容量、２２は等側内部抵抗、２３は傘２の光
導電体の静電容量、２４は第２の光導電体の光スィッチ
、２５゛は第２の光導電体の光スィッチＯＮの場合の導
通抵抗、２６は第２の光導電体の暗抵抗、２７は導電体
の電極、２８は透明導電体の電極、２９けブロッキング
コンタクトの等価障壁電位、３゜はブロッキングコンタ
クトによるダイオード、３１は検出プレート、３２は電
流増巾器、３３は増巾器の出力端子、３４はアース、５
１はＸ線発生源、５２はＸ線被写体、５３はレーザー走
査機構、５４はＸ線、′５５は暗箱、５６はレーザービ
ームである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被検体を像露光し検出プレートに潜像を形成し１、
   ・ 該検出プレートをビーム走査することによって時系列的
   に像検出する装置において、検出プレートが第１の導電
   体層と、該導電体層の一方の面側に設けられ像露光によ
   り潜像を形成する第１の光導電体層と、該第１の光導電
   体層の他方の面側に設けられ走査ビームを受ける第２の
   光導電体層と、該第２の光導電体層の他方の面側に設け
   られる第２の導電体層とを有することを特徴とする像検
   出装置０ ２、像露光光がＸ線である特許請求の範囲第１項記載の
   像検出装置。 ３、像露光と走査ビームが異なる方向から照射される特
   許請求の範囲第１項記載の像検出装置。 ４、像露光と走査ビームが同じ方向から照射される特許
   請求の範囲第１項記載の像検出装置。 ５、　走査ビームが照射される側の導電体層が走査ビー
   ムに対して透明である特許請求の範囲”　第３項又は第
   ４項記載の像検出装置。 ６、透明導電体層の表面に反射防止膜を有する特許請求
   の範囲第５項記載の像検出装置。 ７、導電体層表面に螢光体層が設けられ、像露光光と異
   なる波長の光を第１の光導電体層が受ける特許請求の範
   囲第１項記載の像検出装置。 ８　第１の光導電体層と、第２の光導電体層との間に像
   露光後の潜像に対してのみブロッキングコンタクトとし
   て作用するブロッキングコンタクト層を有する特許請求
   の範囲第１項記載の像検出装置。 ９、第１の光導電体層が非結晶セレンの薄膜であり、第
   ２の光導電体層が非結晶シリコンの薄膜である特許請求
   の範囲第１項記載の像検出装置。 １０．　　検出プレートの任意点を走査ビームが一定周
   期でよぎる特許請求の範囲第１項記載の像検出装置。