CN111261649B - 一种图像探测器 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种图像探测器，包括复数个光敏像素所组成的像素阵列。光敏像素包括光电转换层及遮光层，光电转换层用于将入射光转换为光生电荷光电转换层；遮光层设置在光电转换层靠近入光面的一侧，并且包括遮光部及复数个通孔，通孔的中心线垂直于光电转换层，用于选择部分入射光通过并传输至光电转换层。其中，遮光层的复数个通孔中，通孔的大小与通孔的中心到光敏像素的边缘的最近距离相关，最近距离越小通孔就越小。本申请实施例提供的图像探测器可以减少相邻的光敏像素位置的入射光到达本光敏像素的概率，降低串扰；另外，靠近中心位置的通孔较大可以在不增加串扰风险的情况下提升中心位置获取的光量从而提高信噪比。

Description

一种图像探测器
【技术领域】
本申请涉及图像探测技术领域，具体涉及一种图像探测器。
【背景技术】
图像探测器是通过来自物体的能量辐射来探测物体的形状或内部结构，这种辐射或者来自物体本身，或者来自外界辐射的反射。由于物体的表面形状和内部结构会对辐射信号的空间分布发生调制作用，因此来自物体的辐射的空间分布就自然会携带着物体的表面或体内结构的图像信息，通过将该图像的辐射分布转换为电信号，从而获取被探测物体的形状或内部结构。
例如，平板式放射线图像探测器就是图像探测器的一种，已经被广泛应用于数字化医疗诊断和放射线治疗的实时监控。平板式放射线图像探测器根据探测原理和结构，大致可以分为两类：直接变换式和间接变换式。其中，间接变换式探测器主要包括放射线转换层和光学图像探测器，放射线转换层能够将放射线转换成可见光，光学图像探测器包括多个光电转换器件。可见光被光电转换器件接收后产生电子空穴对，电子空穴对在电场的作用下分离后，分别向着光电转换器件的阳极和阴极移动后被收集，然后产生电信号并且输出给外部电路，最终实现图像的探测。
在目前的间接变换式探测器中，经放射线转换层的作用从放射线转换成可见光的光子，会向着360度的各个方向辐射。也就是说一个入射放射线的光子产生的上百个可见光的光子会以发散的角度辐射到各个方向。大角度辐射出来的可见光的光子很可能将一个放射线的点源扩散成一个模糊的可见光的有一定半径的圆斑，从而在光电转换器件上无法还原原始的图像而是一个模糊的图像。这种大角度的光线还可能在长路径的传播过程中被介质吸收，不仅不能对图像信号产生贡献，而且会导致图像的空间解析度或图像的对比度的降低，严重影响图像质量。
在其他形式的图像探测器，例如可见光的指纹图像传感器，也存在着类似的问题。照明指纹的光源通常是朗伯辐射体或者朗伯辐射面，向着空间各个角度发射相等亮度的光线。从指纹和基板接触面反射回来的光线也会是向着各个方向辐射。所以从一个指纹点发射出来的光线可能会到达复数个不同距离的指纹图像传感器的像素，造成图像的串扰和降低图像的分辨率。
【申请内容】
有鉴于此，本申请实施例提供了一种图像探测器，以解决以上问题。
本申请实施例提供一种图像探测器，包括复数个光敏像素所组成的像素阵列，所述光敏像素包括：
光电转换层，用于将入射光转换为光生电荷；
遮光层，设置在光电转换层靠近入光面的一侧，遮光层包括遮光部及复数个通孔，通孔的中心线垂直于光电转换层，用于选择部分入射光通过并传输至光电转换层；
其中，遮光层的复数个通孔中，通孔的大小与通孔的中心到光敏像素的边缘的最近距离相关，所述最近距离越短通孔就越小。
本申请实施例提供的图像探测器，具有如下技术效果：入射光首先经过遮光层后再到达光电转换层，而与遮光层的通孔中心存在较大角度的光线会被遮光层的遮光部遮挡不能到达光电转换层。因此，遮光层能够实现对大角度光线的遮挡，减少本来应该属于周边其它像素的光线进入光敏像素的光电转换层的概率，从而能够降低串扰，提高图像分辨率，提升图像质量。另外，越靠近光敏像素边缘的通孔越小，也就是说一个光敏像素中，由中心到边缘，通孔越来越小，由于越靠近光敏像素边缘的位置接收到相邻光敏像素所在位置的大角度的入射光的概率就越大，因此根据通孔到光敏像素边缘的远近设计通孔的大小，靠近边缘位置的通孔较小可以有效的降低串扰，同时靠近中心位置的通孔较大则使得中心区域获取更多的光量，从而提高图像的信噪比。
【附图说明】
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，本领域技术人员，可以从本发明实施例所揭示的原理和概念做引申和变形从而构思出其它类似的结构，勿容置疑，这些基于本发明实施例所揭示的原理和概念而拓展得来的结构也应当属于本发明的保护范畴。
图1为相关技术中放射线图像探测器的截面示意图；
图2为相关技术中指纹识别图像探测器的截面示意图；
图3为本申请一个实施例中提供的图像探测器示意图；
图4为本申请一个实施例中提供的图像探测器示意图；
图5为图3或图4中沿AB方向的图像探测器的截面图；
图6为本申请一个实施例中提供的图像探测器的截面图；
图7为本申请一个实施例中提供的图像探测器的截面图；
图8为本申请一个实施例中提供的一个光敏像素中遮光层的示意图；
图9为本申请一个实施例中提供的图像探测器的示意图；
图10为本申请一个实施例中提供的图像探测器的示意图；
图11为本申请一个实施例中确定通孔孔径的原理图；
图12为本申请实施例提供的放射线图像探测器的放大电路的示意图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员可以从本申请的实施例中所揭示的原理和概念做引申和改变从而构思或得到其他类似的实施例，勿容置疑，这些基于本发明实施例所揭示的原理和概念而拓展得来的实施例也应当属于本发明的保护范畴。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本申请权利要求及实施例所描述的“基本上”、“近似”、“大约”、“约”、“大致”“大体上”等词语，是指在合理的工艺操作范围内或者公差范围内，可以大体上认同的测量范围，而不是一个精确值。
本案申请人首先通过对现有技术的细致深入研究，找到了影响图像质量的物理原因。
图1为相关技术中放射线图像探测器的截面示意图。如图1中示意出了两个光敏像素P1和P2、放射线转换层C和反射膜R。入射的放射线(X-ray)进入放射线转换层C，经放射线转换层C作用产生的复数个可见光光子Q，其辐射是向各个方向等概率发射的。向上辐射的光线在经顶部反射膜R的反射后折返回来和原来向下发射的光子一样有机会最终会进入光敏像素P1中，产生光生电子或空穴的电信号。然而，从发光点(产生可见光光子Q的位置)以大角度辐射的光子，不会到达其正下方光敏像素P1内，而是进入到周边的光敏像素P2内，造成串扰现象。而辐射角度(即辐射方向与垂直于图像探测器平面方向之间的夹角)越大的光子就有可能到达越远的光敏像素，对于图像细节的模糊作用就越大。以接近和放射线转换层C平行的大角度辐射的光子在远距离的传输过程中可能会发生多重散射，增加传播的曲折路径，逐渐被放射线转换层C中的闪烁体所吸收而消失。
图2为相关技术中指纹识别图像探测器的截面示意图。如图2中同样示意出了两个光敏像素P1和P2、探测光源D和透明基板B。探测光源D通常是朗伯发射体或者朗伯发射面，向着各个方向等亮度地发射光线。发射的光线会以各种角度照明手指的指纹。由于指纹存在山脊和山谷，当手指按压在透明基板B上时，山脊和基板B紧密接触，山谷和基板B有一定的空气间隙。空气和透明基板，比如玻璃基板，的折射率相差很大，从而使得光线在有空气间隙的山谷位置的反射率很高，反射光较强。而在指纹的山脊和玻璃基板相接触的界面，玻璃基板和皮肤的折射率相差不大，反射率较低，部分光线进入手指皮肤。因此反射光的图像在山谷处呈现亮条纹，在山脊处呈现暗条纹。亮条纹和暗条纹的交替就构成了指纹的图像。
但是现有技术中，经过手指和玻璃基板表面的反射后，各个角度的反射光都有，如图2中示意地，左侧光敏像素P1所在位置的正上方的指纹反射光可能进入到周边的光敏像素P2以及更远的光敏像素内，造成图像的串扰现象。同样地，从周边的光敏像素P2所在位置的正上方的指纹反射的光线也会进入光敏像素P1。
经上述分析可以知道，无论是放射线图像探测器还是指纹识别图像探测器，或者通过探测光信号来获取图像的其他形式的探测器，大角度辐射出的光线会偏离了本来应该到达的正下方的像素位置，而到达附近其他像素，这部分可见光产生的图像信号会叠加在附近其他像素的原有图像信号之上，就造成了图像的串扰或者模糊，降低了图像的空间调制传递函数MTF(Modulation Transfer Function)。
基于以上分析所揭示的相关技术问题，本发明实施例提供一种图像探测器，能够降低串扰，提高图像MTF。
图3为本申请一个实施例中提供的图像探测器示意图，图4为本申请一个实施例中提供的图像探测器示意图，图5为图3或图4中沿AB方向的图像探测器的截面图。
如图3和图4所示，本申请实施例提供的图像探测器包括复数个光敏像素P所组成的像素阵列。其中，复数个理解为多个，也即像素阵列中包括多个光敏像素P。并且，相邻的光敏像素P通过刻蚀或者绝缘膜等方式隔离，防止不同的光敏像素P之间的信号串扰和驱动脉冲的干涉噪声。
请参考图5，光敏像素P包括光电转换层01以及遮光层02。
光电转换层01用于将入射光转换为光生电荷。具体地，光电转换层01可以包括光电二极管10，光电二极管包括依次堆叠的第一电极、第一掺杂层、光电转换层、第二掺杂层和第二电极。当第一电极为阳极时，第一掺杂层为p型掺杂层，则第二电极为阴极，第二掺杂成为n型掺杂层。当第一电极为阴极时，第一掺杂层为n型掺杂层，则第二电极为阳极，相应的第二掺杂成为p型掺杂层。
遮光层02设置在光电转换层01靠近入光面的一侧，其中，入光面为入射光射入图像探测器时所有入射光均经过且首先经过的图像探测器的表面。并且遮光层02包括遮光部21及复数个通孔22，通孔22的中心线S1和S2垂直于光电转换层01，用于选择部分入射光通过并传输至光电转换层01。如图5所示，靠近中心线S1的入射光L1和L2可以通过通孔22a到达对应的光电转换层01，靠近中心线S2的入射光L3和L4可以通过通孔22b到达对应的光电转换层01；而远离中心线S1的入射光被遮光部21遮挡无法通过通孔22a到达光电转换层01，远离中心线S2的入射光被遮光部21遮挡无法经过通孔22b到达光电转换层01。也就是说，遮光层02中的遮光部21与通孔22配合能够选择与中心线S1和S2之间的角度较小的光线通过，而与中心线S1和S2之间的角度较大的光线无法通过。总而言之，遮光层02的通孔22能够只让和通孔中心线的夹角在一定角度以内的入射光通过。
另外从图3，图4和图5都可以看出，在一个光敏像素P对应的遮光层02的复数个通孔22中，通孔22的大小与通孔22的中心到光敏像素P的边缘的最近距离相关，并且最近距离越小则通孔22的就越小。如图5中所示意的，在一个光敏像素P对应的通孔22中，通孔22b的中心到光敏像素P的边缘的距离小于通孔22a的中心到光敏像素P的边缘的距离，则相应地，通孔22b的大小明显小于通孔22a的大小。由图5还可以看出，通过较小的通孔22b的入射光的最大入射角小于通过较大的通孔22a的入射光的最大入射角。如果用一个圆锥形通光立体角来表述的话，如图5所示，通孔22a的通光立体角θ1大于通孔22b的通光立体角θ2。
在一个光敏像素P中，光敏像素P边缘的位置相较于光敏像素P中心的位置会接收到更多来自周边其他光敏像素之上的大角度的入射光，因此，将靠近光敏像素P边缘的通孔22做的较小，就能够遮挡更多来自其他光敏像素之上的大角度入射光，从而减少信号串扰。另一方面，靠近光敏像素P中心的通孔22做的较大，能够在遮挡大角度的入射光的同时提高通过通孔22的光量，以此提高图像的信噪比。
需要说明的是，另外，通孔的大小的测度可以为孔径或者面积或者最大尺寸等。通孔的形状通常如图3和图4所示为圆形，但是本发申请的发明构思也包括不同形状的通孔，比如椭圆形，正方形或矩形，或者环形等。如果不是环形孔则以物体形状各个方向的几何尺寸中最大的那个为准，来判断通孔的大小；如果是环形的孔，以环形孔的最大宽度为准，来判断通孔的大小。
请继续参照图3，在纵向方向上，通孔22b较通孔22a距离光敏像素P的上边缘距离小，则通孔22b的孔径小于通孔22a的孔径；在横向方向上，通孔22e较通孔22b距离光敏像素P的左边缘距离小，则通孔22e的孔径小于通孔22b的孔径。请继续参考图4，在纵向方向上，通孔22b较通孔22a距离光敏像素P的上边缘距离小，则通孔22b的孔径小于通孔22a的孔径；在横向方向上，通孔22c较通孔22a距离光敏像素P的左边缘距离小，则通孔22c的孔径小于通孔22a的孔径；需要说明的是，虽然通孔22b与通孔22c均与位于光敏像素P的中心的通孔22a相邻，但是通孔22b距离光敏像素P的边缘(上边缘)的距离明显小于通孔22c距离光敏像素P的边缘(左边缘)的距离，因此通孔22b的孔径小于通孔22c的孔径。
在一些可选的实施方式中，遮光层02包括不透光的金属层，金属层包括金属铬层或者表面覆盖氧化铬的金属铬层，氧化铬还具有吸光性能，避免射向遮光层的大角度光线被反射。
图6为本申请一个实施例中提供的图像探测器的截面图。如图6所示，光敏像素P还包括复数个凸透镜30组成的透镜阵列，设置在遮光层02靠近入光面一侧。其中，凸透镜30的光轴垂直于光电转换层01，同时也垂直于遮光层02，并与通孔22一一对应地设置，用于将部分入射光汇聚到通孔22处。即，入射光先经过凸透镜30的汇聚作用后再经过遮光层02，如图6所示，在一个圆锥形的立体角θ1’内的入射光通过通孔22a对应的凸透镜30的汇聚作用后变为在一个圆锥形的立体角θ1内的入射光继而到达光电转换层01，其中，θ1’＞θ1；在一个圆锥形的立体角θ2’内的入射光通过通孔22b对应的凸透镜30的汇聚作用后变为在一个圆锥形的立体角θ2内的入射光继而到达光电转换层01，其中，θ2’＞θ2。也就是说，当通孔22a允许通过的入射光的最大入射角度角度为θ1/2时，经过凸透镜的汇聚作用实际通过通孔22a的入射光L1/L2的最大入射角增大为θ1’/2，同样地，实际通过通孔22b的入射光L3/L4的最大入射角增大为θ2’/2。因此，在通孔22孔径一定的情况下，可以通过设置凸透镜30来增加入射至光电转换层01的入射光的光量。
在本申请的一个实施例中，如图6所示，凸透镜30的光轴与对应的通孔22的中心线重合，如图6所示意地，通孔22a对应的凸透镜30的光轴Z1与通孔22a的中心线S1重合，通孔22b对应的凸透镜30的光轴Z2与通孔22a的中心线S2重合。
继续参考图6，图像探测器还包括基底层31，基底层31不仅能够作为承载凸透镜30的基底，而且还能够对下方的遮光层02的表面起到平坦化的作用。基底层31的制作材料可与凸透镜30的制作材料相同，或者也可以采用折射率基本相同的材料制作，以减少可见光穿透膜层界面时的反射。基底层31的制作材料包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸树脂中的任意一种。
凸透镜30的一种制作过程中，可以首先在遮光层02之上制作一层含有溶剂的有机膜，然后采用加热烘烤或者UV固化的方式将有机膜内的溶剂挥发掉，以形成基底层31。然后再在基底层31之上制作凸透镜30。其中，凸透镜30可以采用刻蚀工艺制作，首先制作有机薄膜，在凸透镜30对应的位置将有机薄膜刻蚀出台阶状结构，然后高温烘烤，台阶状结构的边缘依靠有机材料膜的软化流动性形成半球形状，从而形成凸透镜结构。在该制作过程中，基底层31和凸透镜30分别制作。在另一种制作过程中，凸透镜30和基底层31可以通过半灰阶光罩，在一次工艺制程中制作。
需要说明的是，凸透镜30的形状可以如图6所示为半球形，也可以为其他形状以提高可见光的采集量，例如其底面为四方形，六角形等多边形，使用底面为六角形的凸透镜30可以构筑类似于蜂巢结构的透镜阵列，减少透镜衔接处的光损失。
图7为本申请一个实施例中提供的图像探测器的截面图。如图7所示，部分通孔22的中心线相对于对应的凸透镜30的光轴向光敏像素P的边缘方向偏移。例如，如图7示意地，位于光敏像素P中心的通孔22a的中心线S1与对应的凸透镜30a的光轴Z1重合，即两者之间无偏移；而与通孔22a相邻的且相较于通孔22a更靠近光敏像素P左侧边缘的通孔22b的中心线S2相对于对应的凸透镜30b的光轴Z2向光敏像素P的左侧边缘方向偏移，且偏移的距离为d2；而与通孔22b相邻的且相较于通孔22b更靠近光敏像素P的左侧边缘的通孔22f的中心线S3相对于对应的凸透镜30f的光轴Z3向光敏像素P的左侧边缘方向偏移，且偏移的距离为d3。其中，d2＜d3，就是说通孔22的中心线相对于对应的凸透镜30的光轴向光敏像素P的边缘方向偏移的距离与通孔22到光敏像素P的边缘的最近距离有关，其中，最近距离越短，偏移的距离就越大。
由图7可以看出，以同样入射角度θ4入射到通孔22f的入射线L7和L9，由于通孔22f的中心线S3相对于对应的凸透镜30f的光轴Z3向光敏像素P的左侧边缘偏移，则光轴Z3左侧入射的入射线L7被遮光层02遮挡，而光轴Z3右侧入射的入射线L9可以通过遮光层02的通孔22f。此外，以同样入射角度θ4入射到通孔22f和22b的平行入射线L7和L8，由于通孔22f的中心线S3相对于对应的凸透镜30f的光轴Z3偏移的距离大于通孔22b的中心线S2相对于对应的凸透镜30b的光轴Z2偏移的距离，则入射线L7被遮光层02遮挡，而入射线L8可以通过遮光层02的通孔22b。
因此，当通孔22的中心线相对于对应的凸透镜30的光轴向光敏像素P的边缘方向偏移时，则通孔22与凸透镜30配合可以更有效地遮挡相邻光敏像素正上方的大角度光线，而较少地遮挡对应的光敏像素P正上方传输过来的光线。
在本申请的一个实施例中，光敏像素P的遮光层02包括的复数个通孔22呈阵列式排布，如图3所示的为3x3排布，如图4所示的为5x3排布。并且对应地，复数个凸透镜30也呈阵列式排布。
图8为本申请一个实施例中提供的一个光敏像素中遮光层的示意图。在本申请的一个实施例中，如图8所示，光敏像素P的遮光层02包括的复数个通孔22包括一个中心通孔22a’和至少一个环状通孔，图8示意出了两个环状通孔22b’和22c’，其中，环状通孔22b’和22c’环绕中心通孔22a’。对应地，光敏像素P包括的复数个凸透镜包括中心凸透镜和至少一个环状凸透镜，其中，环状凸透镜和环绕中心凸透镜。并且，中心凸透镜30a’与中心通孔22a’对应设置，环状凸透镜与环状通孔一一对应设置。
由于除中心通孔外，其他通孔均为环状通孔，且环状通孔的排布方向与光敏像素边缘到光敏像素中心之间的方向相同，而其他光敏像素入射到本光面像素的入射光的数量也是沿着光敏像素边缘到光敏像素中心之间的方向住家递减的，因此环状通孔的设计可以有效遮挡其他光敏像素的入射光，并且环状通孔的设计减少了光敏像素中通孔的总数量，增大了通过通孔进入光电转换层01的光量。对应地，也减少了凸透镜之间的衔接空白区域，减小了凸透镜之间的衔接区域的光线的反射损失，可以使光电转换层收集更多来自上方的小角度入射光。
另外，如图8所示，环状通孔的宽度和环状通孔的中心到光敏像素P的边缘的最近距离有关，并且最近距离越小，环状通孔的宽度就越小，也就是说，越靠近光敏像素边缘的环状通孔的宽度越小。如图8示意地，环状通孔22b’的中心到光敏像素P的边缘的距离为W1，环状通孔22c’的中心到光敏像素P的边缘的距离为W2，其中W1＞W2，则环状通孔22b’的宽度大于环状通孔22c’的宽度。需要说明的是，所谓环状通孔的中心为环状通孔中对应的中心线(图8中所示环状通孔中的虚线)上的任意一个点，所谓的环状通孔的宽度为环状通孔的内边缘与外边缘之间的最短距离。
此外，在本申请的一个实施例中，图8所示意的一个环状通孔的宽度是等宽的，也就是说图8所示的环状通孔的粗细均匀。但是，在本申请的另一个实施例中，一个环状通孔的宽度也可以是不等宽的，例如该环状通孔为四角环状通孔，则该环状通孔的四个角所在位置的宽度相对于其他位置可以较窄，而任意两个角之间宽度也可以遵循靠近中心位置的宽度大于靠近边缘位置的宽度。
图9为本申请一个实施例中提供的图像探测器的示意图，图10为本申请一个实施例中提供的图像探测器的示意图。如图9及图10所示，本申请实施例提供的图像探测器还包括一个有一定厚度的发光器件04，用以提供图像传感器的入射光L，其中，入射光L是指可以入射至遮光层02的可见光。需要说明的是，发光器件04提供图像传感器的入射光包括直接提供和间接提供两种。
如图9所示的发光器件04直接为图像传感器提供入射光的一种示意，即由发光器件04发出的光线可以直接作为入射光L到达遮光层02，其中至少部分入射光L通过遮光层02到达光电转换层01。具体地，发光器件04包括可将放射线转换为可见光的放射线变换层，其中，放射线变换层包括闪烁体薄膜或闪烁体晶体。放射线(X-ray)携带着图像信息入射至放射线转换层，激发放射线转换层中的闪烁体产生可见光光子，可见光到达遮光层02后经过遮光层02的选择后部分到达光电转换层01，光电转换层01将可见光信号转换为电信号，从而间接获取放射线携带的图像信息。其中，闪烁体薄膜或闪烁体晶体可以包括掺杂金属铊的碘化铯CsI(Tl)的薄膜或者晶体，或者是钨酸铬(CdWO4)或者GOS(Gd2O2S:Pr,硫氧化钆闪烁体)等能够将放射线转换成可见光的薄膜或晶体。
如图10所示的为发光器件04间接为图像传感器提供入射光的一种示意，即发光器件04发出的探测光La照射到需要探测的物体上，经过物体的反射后，该探测光La变为携带着图像信息的反射光Lb，然后通过一定的途径到达遮光层02，其中至少部分反射光Lb通过遮光层02到达光电转换层01。
具体地，发光器件04可以包括可见光显示器，可见光显示器可以用于显示，同时可以发出探测光La用于照明平面或立体的被摄物。可见光显示器的光源通常是朗伯发射体或者朗伯发射面，向着各个方向等亮度发射光线。发射的光线会以各种角度照明手指的指纹。由于指纹存在山脊和山谷，当手指按压在透明基板B上时，山脊和基板B紧密接触，山谷和基板B有一定的空气间隙。空气和透明基板(比如玻璃基板)的折射率相差很大，从而在有空气间隙的地方反射率很高，反射光较强。而在指纹的山脊和玻璃基板相接触的界面，玻璃基板和皮肤的折射率相差不大，反射率较低，部分光线进入手指皮肤，从而反射光的图像在山谷处呈现亮条纹，在山脊处呈现暗条纹。亮条纹和暗条纹的交替就构成了指纹的图像。。
在本申请的一个实施例中，可见光显示器包括自发光显示器，如有机发光二极管阵列显示器或无机发光二极管阵列显示器等；此外，可见光显示器也可以包括非自发光显示器，如液晶显示器或投影显示器等。
以下对通孔30的特征直径进行介绍，图11为本申请一个实施例中确定通孔孔径的原理图，请参照图11，假设凸透镜30为一个理想的半球面透镜，其球心位于点O1处。从球心向外辐射的所有角度的光线在透镜的球面上呈现零入射角而没有折射，逆向光线亦是如此。其中Lm是这些光线中能够通过通孔22的最大角度的入射光，则通孔22的孔径DX可以由该束光的路径来确定。由图12可以看出根据相似三角形的概念，可以得出：
整理以上公式得：
其中，Z1为发光器件04远离凸透镜30的一侧到凸透镜30的最近距离，Z2为凸透镜30的曲率中心O与遮光层02远离凸透镜30的一侧的最短距离，Rm为凸透镜30的曲率半径，Xm为曲率中心O到光敏像素边缘P的最近距离。
凸透镜30的孔径或宽度DH与对应的通孔22的孔径DX满足关系式，0.8Dx<DH<1.5Dx。
在本申请的一个实施例中，光敏像素还包括放大电路，用于将光电转换层01产生的光生电荷信号放大并输出到外电路。图12为本申请实施例提供的放射线图像探测器的放大电路的示意图。如图12所示，放大电路至少包括放大晶体管M2、复位晶体管M1和像素选择晶体管或输出晶体管M3。其中，PD代表了本申请上述各种实施例中的光电转换层01，CPD表示光电转换层中的等效电容，VP表示光电转换层01上下两层电极之间的电压。放大晶体管M2的栅极连接到复位晶体管M1的源极，并直接或通过其它电极连接到光电转换层上，放大晶体管M2的漏极连接第一电压信号线VDD，放大晶体管M2将采集到的光生电荷转换为信号电压或信号电流并输出到外部电路；输出晶体管M3的栅极连接第i行扫描线SLi，开关晶体管M3的源极与放大晶体管M2的源极电连接，开关晶体管M3的漏极连接到第j条数据线DLj，当开关晶体管M3导通时，实现将放大晶体管M2采集到的光生电荷转换为信号电压或信号电流并输出到外部电路。复位晶体管M1的栅极连接第i+1行扫描线SLi+1，复位晶体管M1的第一极(可以是漏极)电连接放大晶体管M2的栅极，复位晶体管M1的第二极(可以是源极)电连接第一电压信号线VDD，复位晶体管M1对放大晶体管M2的栅极电位进行周期性复位。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种图像探测器，其特征在于，包括复数个光敏像素所组成的像素阵列，每个所述光敏像素均包括：
光电转换层，用于将入射光转换为光生电荷；
遮光层，设置在所述光电转换层靠近入光面的一侧，所述遮光层包括遮光部及复数个通孔，所述通孔的中心线垂直于所述光电转换层，用于选择部分所述入射光通过并传输至所述光电转换层；
其中，所述遮光层的所述复数个通孔中，所述通孔的大小与所述通孔的中心到所述光敏像素的边缘的最近距离相关，所述最近距离越小所述通孔就越小。
2.根据权利要求1所述的图像探测器，其特征在于，所述光敏像素还包括：复数个凸透镜组成的透镜阵列，设置在所述遮光层靠近入光面一侧，
所述凸透镜的光轴垂直于所述光电转换层，并与所述通孔一一对应地设置，将部分所述入射光汇聚到所述通孔处。
3.根据权利要求2所述的图像探测器，其特征在于，
所述复数个通孔包括一个中心通孔和至少一个环状通孔，所述环状通孔环绕所述中心通孔；
所述复数个凸透镜包括中心凸透镜和至少一个环状凸透镜，所述环状凸透镜环绕所述中心凸透镜；
所述中心凸透镜与所述中心通孔对应设置，所述环状凸透镜与所述环状通孔一一对应设置。
4.根据权利要求3所述的图像探测器，其特征在于，
所述环状通孔的宽度和所述环状通孔的中心到所述光敏像素的边缘的最近距离有关，所述最近距离越小，所述环状通孔的宽度就越小。
5.根据权利要求2所述的图像探测器，其特征在于，
所述复数个通孔阵列式排布，所述复数个凸透镜阵列式排布。
6.根据权利要求2所述的图像探测器，其特征在于，
所述图像探测器还包括一个有一定厚度的发光器件，用以提供所述图像探测器的入射光。
7.根据权利要求6所述的图像探测器，其特征在于，
所述发光器件包括可见光显示器，用于照明平面或立体的被摄物。
8.根据权利要求7所述的图像探测器，其特征在于，
所述可见光显示器包括自发光显示器。
9.根据权利要求7所述的图像探测器，其特征在于，
所述可见光显示器包括非自发光显示器。
10.根据权利要求6所述的图像探测器，其特征在于，
所述发光器件包括可将放射线转换为可见光的放射线变换层。
11.根据权利要求10所述的图像探测器，其特征在于，
所述放射线变换层包括闪烁体薄膜或闪烁体晶体。
12.根据权利要求6所述的图像探测器，其特征在于，
所述凸透镜对应的所述通孔的孔径或宽度DH满足关系式，0.8DX<DH<1.5DX，其中DX为所述通孔的特征直径，
其中，Z1为所述发光器件远离所述凸透镜的一侧到所述凸透镜的最近距离，Z2为所述凸透镜的曲率中心与所述遮光层远离所述透镜的一侧的最短距离，Rm为所述凸透镜的曲率半径，Xm为所述曲率中心到所述光敏像素边缘的最近距离。
13.根据权利要求2所述的图像探测器，其特征在于，
部分所述通孔的中心线相对于对应的所述凸透镜的光轴向所述光敏像素的边缘方向偏移，所述偏移的距离与所述通孔到所述光敏像素的边缘的最近距离有关，所述最近距离越短，所述偏移的距离就越大。
14.根据权利要求1所述的图像探测器，其特征在于，
所述光敏像素还包括放大电路，可将所述光电转换层产生的光生电荷信号放大和输出到外电路；
所述放大电路至少包括放大晶体管、复位晶体管和像素选择晶体管或输出晶体管。
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