CN108428706A - 一种图像传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：阵列结构，所述阵列结构包括基板，及位于所述基板上方的图像传感器阵列；位于所述阵列结构上方的闪烁体；包围所述阵列结构的反光层，其中，所述反光层设有至少一个暴露所述阵列结构的开口；位于所述开口处的曝光探测结构；以及位于所述反光层下方的消背散射层。通过本发明提供的图像传感器，解决了现有图像传感器易受被测物体遮挡，探测能力不稳定，及图像传感器光电二极管阵列区域背散射不均匀，影响图像质量的问题。

Description

一种图像传感器
技术领域
本发明涉及曝光探测领域，特别是涉及一种图像传感器。
背景技术
以非晶硅X光探测器为代表的间接检测型探测器都需要在光电二极管阵列等感光元件前覆有一层闪烁体将X光转变为可见光，再由感光元件进行光信号获取。为了减少被拍摄体吸收X光的剂量，设计者都会使用转化效率较高的材料制作闪烁体以提高灵敏度。另一方面，由于闪烁体不能完全吸收所有X光，则残余X光透过闪烁体和图像传感器阵列后，在探测器的支撑结构、电路板等物体表面发生散射，部分散射光再次返回到闪烁体上促使闪烁体发光，由于这些散射光与发生散射物体的材质、界面形态等有关，因此会形成不均匀的背景影像，叠加在正常图像上，会劣化图像质量。因此，一般探测器会在图像传感器阵列后设置一层均匀、高X光吸收率的物质，如铅、铅合金、钨合金等，作为消背散射层。
图1为现有的一种实现X光曝光探测的图像传感器，闪烁体2将X光转化成可见光，这些可见光大部分被图像传感器阵列吸收后，少部分残余光线通过图像传感器阵列下方的透明基板传递到后方，高灵敏的曝光传感器通过捕获这些残余可见光获得曝光信号。若曝光传感器直接放置在图像传感器阵列后，则在曝光传感器界面上发生的背散射会劣化图像，因此曝光传感器必须放置在消背散射层3之后。由于可见光无法穿透消背散射层3，因此需要在消背散射层3上开孔，但是消背散射,3开孔也会引起背散射不均匀，因此，尽可能将开孔做小，并以牺牲局部图像质量为代价。
图2为现有的另一种实现X光曝光探测的图像传感器，在消背散射层3后放置一个高灵敏度曝光传感器，利用穿透消背散射层3的残余X光，在曝光传感器表面再覆一层闪烁体2，将残余X光再次变为可见光，再通过曝光传感器捕获信号。这种方式能够避免在消背散射层3上开孔的问题，但是由于X光透过拍摄物体后经过图像传感器阵列前的闪烁体(对X光有高吸收率)和消背散射层3之后，残余X光非常微弱，因此要求曝光传感器具有极高的灵敏度，这使得该方式的抗干扰能力较差。另一方面，X光的穿透能力与其波长相关，当拍摄条件使用较低管电压时，射出的X光波长较长，穿透能力较弱，使得残余X光强度急剧减少，因此这种方式仅局限于X光波长较短或者强度较大的场合。
而且现有的两种方案都是对局部残余光线(可见光或X光)探测，一旦被测物体高X光吸收部分将遮挡，可能导致无法准确判断曝光信息。
鉴于此，有必要设计一种新的图像传感器用以解决上述技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种图像传感器，用于解决现有图像传感器易受被测物体遮挡，探测能力不稳定，及图像传感器光电二极管阵列区域背散射不均匀，影响图像质量的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：
阵列结构，所述阵列结构包括基板，及位于所述基板上方的图像传感器阵列；
位于所述阵列结构上方的闪烁体；
包围所述阵列结构的反光层，其中，所述反光层设有至少一个暴露所述阵列结构的开口；
位于所述开口处的曝光探测结构；以及
位于所述反光层下方的消背散射层。
优选地，所述曝光探测结构包括与所述开口相对的曝光传感器，以及位于所述开口及曝光传感器之间的光学胶层，其中，所述光学胶层的折射率与所述基板的折射率相近。
优选地，所述光学胶层的折射率与所述基板的折射率相等。
优选地，所述曝光探测结构包括与所述阵列结构连接的光电二极管。
优选地，所述反光层包括高反膜。
优选地，所述高反膜包括铝膜或银膜。
优选地，所述反光层的厚度为10um～0.2mm。
优选地，所述图像传感器还包括包围所述闪烁体的封装层。
如上所述，本发明的图像传感器，具有以下有益效果：
1.本发明所述图像传感器利用闪烁体和反光层将所述阵列结构构建成具有较好导光性的光导板，可实现将任意位置X光曝光产生的可见光引导至反光层的开口处，大大减小了所述图像传感器受拍摄物体遮挡的影响。
2.本发明所述图像传感器通过反光层及曝光探测结构的设置，避开了图像传感器阵列的敏感区域，在不需要对敏感区域的消背散射层进行破坏的情况下，保证了图像质量；同时，曝光探测结构捕获可见光的面积因不受消背散射层开孔大小的影响，从而增大探测面积，提高灵敏度。
3.本发明所述图像传感器通过将所述曝光探测结构直接与所述阵列结构连接，可大大提高光线利用率。
附图说明
图1显示为现有技术中的一种图像传感器结构示意图。
图2显示为现有技术中的另一种图像传感器结构示意图。
图3显示为本发明实施例一所述的图像传感器结构示意图。
图4显示为本发明实施例二所述的图像传感器结构示意图。
图5显示为本发明实施例三所述的图像传感器结构示意图。
元件标号说明
1 阵列结构
2 闪烁体
3 消背散射层
4 曝光探测结构
41 曝光探测器
42 光学胶层
5 反光层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图3至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图3所示，本实施例提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：
阵列结构1，所述阵列结构1包括基板，及位于所述基板上方的图像传感器阵列；
位于所述阵列结构1上方的闪烁体2；
包围所述阵列结构1的反光层5，其中，所述反光层5设有至少一个暴露所述阵列结构1的开口；
位于所述开口处的曝光探测结构4；以及
位于所述反光层5下方的消背散射层3。
具体的，所述基板为均匀透明基板，包括蓝宝石、或熔融石英中的一种。
具体的，所述闪烁体2由具有较高反射率的材料形成；优选地，在本实施例中，所述闪烁体2包括硫氧化钆(GOS)或碘化铯(CsI)；当然，在其它实施例中，所述闪烁体2还包括其它具有较高反射率的材料。
优选地，所述图像传感器还包括包围所述闪烁体2的封装层。
需要说明的是，所述封装层具有较高反射率，从而实现提高闪烁体2发出可见光的利用率。
具体的，所述消背散射层3为一层均匀、具有高X光吸收率的膜层；优选地，所述消背散射层3包括铅、铅合金、或钨合金。
具体的，所述反光层5包括高反膜；优选地，所述高反膜包括铝膜或银膜。
具体的，所述反光层5的厚度为10um～0.2mm；优选地，在本实施例中，所述反光层5的厚度为90um；当然，在其它实施例中，所述反光层5的厚度还可以为10um、30um、50um、70um、100um或0.2mm等。
由于均匀透明基板具有较好的可见光透过率，通过在所述阵列结构1的上下表面设置闪烁体2和反光层5，并利用闪烁体2和反光层5的高反射率，使得闪烁体将X光转变为可见光后，除了被图像传感器阵列吸收外，还有部分可见光在阵列结构1的上下表面发生反射，并传递到反光层5的开口处，进而被曝光探测结构4探测。
优选地，在本实施例中，所述反光层5上设有一个开口，所述开口位于所述阵列结构1的左侧；当然，在其它实施例中，所述开口还可以位于所述反光层5的其它位置，以及所述反光层5上还可设置多个开口，其中，多个开口可以对称设置，也可以非对称设置。
优选地，在本实施例中，所述曝光探测结构4包括与所述开口相对的曝光传感器41，以及位于所述开口及曝光传感器41之间的光学胶层42，其中，所述光学胶层42的折射率与所述基板的折射率相近；当然，在其它实施例中，所述曝光探测结构4还可以为与所述阵列结构1连接的光电二极管，通过光电二极管将阵列结构1中反射的可见光转换为电信号，实现图像传感器的曝光探测。
需要说明的是，基板的折射率一般高于空气，因此，当X光传到基板边缘时，部分X光可能在基板边缘界面上产生全反射，返回到基板内部；为了提高入射到曝光传感器41中的光通量，在所述开口与曝光传感器41之间设置一折射率与基板相近的光学胶层42，破坏基板边缘的全反射形成条件，使得传到基板边缘的X光能沿着光学胶层42入射到曝光传感器41表面。
进一步需要说明的是，所述光学胶层42的折射率可以略大于基板的折射率，略小于基板的折射率，或等于基板的折射率；优选地，在本实施例中，所述光学胶层42的折射率与所述基板的折射率相等。
优选地，在本实施例中，可见光在所述阵列结构1中的反射路径如图3所示，具体为可见光经多次反射后通过光学胶层42后被曝光探测结构41探测，由此实现图像传感器的曝光探测。
实施例二
如图4所示，本实施例的图像传感器与实施例一所述图像传感器的区别在于反光层5上的开口位置及曝光探测结构4的位置不同；可见光在本实施例所述阵列结构1中的反射路径如图4所示，具体为可见光经多次反射后通过光学胶层42被所述曝光传感器捕获，由此实现图像传感器的曝光探测。
实施例三
如图5所示，本实施例的图像传感器与实施例一、二所述的图像传感器的区别在于反光层5上的开口位置及曝光探测结构4的位置不同；可见光在本实施例所述阵列结构1中的反射路径如图5所示，具体为可见光经多次反射后通过光学胶层42被所述曝光传感器捕获，由此实现图像传感器的曝光探测。
综上所述，本发明的图像传感器，具有以下有益效果：
1.本发明所述图像传感器利用闪烁体和反光层将所述阵列结构构建成具有较好导光性的光导板，可实现将任意位置X光曝光产生的可见光引导至反光层的开口处，大大减小了所述图像传感器受拍摄物体遮挡的影响。
2.本发明所述图像传感器通过反光层及曝光探测结构的设置，避开了图像传感器阵列的敏感区域，在不需要对敏感区域的消背散射层进行破坏的情况下，保证了图像质量；同时，曝光探测结构捕获可见光的面积因不受消背散射层开孔大小的影响，从而增大探测面积，提高灵敏度。
3.本发明所述图像传感器通过将所述曝光探测结构直接与所述阵列结构连接，可大大提高光线利用率。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种图像传感器，其特征在于，所述图像传感器包括：
阵列结构，所述阵列结构包括基板，及位于所述基板上方的图像传感器阵列；
位于所述阵列结构上方的闪烁体；
包围所述阵列结构的反光层，其中，所述反光层设有至少一个暴露所述阵列结构的开口；
位于所述开口处的曝光探测结构；以及
位于所述反光层下方的消背散射层。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述曝光探测结构包括与所述开口相对的曝光传感器，以及位于所述开口及曝光传感器之间的光学胶层，其中，所述光学胶层的折射率与所述基板的折射率相近。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，所述光学胶层的折射率与所述基板的折射率相等。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述曝光探测结构包括与所述阵列结构连接的光电二极管。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述反光层包括高反膜。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其特征在于，所述高反膜包括铝膜或银膜。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述反光层的厚度为10um～0.2mm。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述图像传感器还包括包围所述闪烁体的封装层。
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