CN212696098U - 图像传感器及电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种图像传感器及电子设备。所述图像传感器包括：像素阵列，由若干像素点构成，相邻像素点之间设置有透光部；保护层，覆盖所述像素点的部分表面；转换层，适于将X射线转换为可见光；X射线入射至所述保护层后，经所述像素点之间的透光部，入射至所述转换层，经所述转换层转换为可见光被所述像素点接收。采用上述方案，可以在保护像素点免受X射线高能量光子损害的同时，保证X射线图像的分辨率。

Description

图像传感器及电子设备
技术领域
本实用新型涉及光学器件技术领域，具体地涉及一种图像传感器及电子设备。
背景技术
X射线(X-ray)成像是一种射线照相技术，可以用于揭示非均匀组成的以及不透明的物体(例如人体)的内部结构，不仅可以应用于医疗领域，还可以应用于其它可以利用X射线探伤或测伤的领域。
一般的图像传感器中，需要把X射线的高能量光子，用荧光材料转化为可见光，然后利用能够吸收可见光的传感器来采样，获得相应的电信号，最终形成X射线图像。
通常情况下，荧光材料无法完全吸收X射线的高能量光子，残留的高能量光子会直接作用在传感器上，导致传感器性能衰弱。
为了保护传感器，荧光材料的厚度会很厚，而较厚的荧光材料，会影响最终得到的X射线图像的分辨率。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是：在保护像素点免受X射线高能量光子损害的同时，保证X射线图像的分辨率。
为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种图像传感器，所述图像传感器包括：
像素阵列，由若干像素点构成，相邻像素点之间设置有透光部；
保护层，覆盖所述像素点的部分表面；
转换层，适于将X射线转换为可见光；
X射线入射至所述保护层后，经所述像素点之间的透光部，入射至所述转换层，经所述转换层转换为可见光被所述像素点接收。
可选地，所述保护层仅覆盖所述像素阵列中的各个像素点的顶表面；或者所述保护层覆盖所述像素阵列中的各个像素点的顶表面及侧壁。
可选地，入射至所述转换层的X射线被转换为可见光后被所述像素点的下表面所接收。
可选地，所述保护层为能够阻挡X射线的材料。
可选地，所述转换层位于所述保护层及所述像素阵列的远离所述X射线入射方向的一侧。
可选地，还包括：衬底，所述衬底位于所述保护层上，适于接收X射线。
可选地，所述转换层的材料为荧光材料。
可选地，所述衬底的材料为能够透射X射线的材料。
可选地，所述衬底的材料为玻璃或软性材料。
可选地，所述图像传感器还包括：位于所述转换层下方的反射层。
本实用新型还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述任一种所述的图像传感器。
与现有技术相比，本实用新型实施例的技术方案具有以下有益效果：
采用上述方案，通过在图像传感器中设置保护层，X射线入射至所述衬底后，由于所述保护层覆盖像素点面向X射线入射方向一侧的表面，故可以保护像素点，以减小X射线对像素点的损坏，无需通过在像素点上设置增厚的转换层来保护像素点；另一方面，像素阵列的感光面背向X射线的入射方向设置，且所述转换层靠近所述像素阵列的感光面设置，故像素点的位置(即所述转换层的靠近所述像素阵列的感光面一侧)感测到的可见光强度最大，由此使得可见光吸收率增高，最终形成的X射线图像分辨率也就更高。
附图说明
图1是现有技术一种图像传感器的结构示意图；
图2是本实用新型实施例一种图像传感器的结构示意图；
图3是本实用新型实施例另一种图像传感器的结构示意图；
图4是图1示出的图像传感器中像素点吸收光线的能量及X射线的能量，随荧光层厚度增加的变化曲线；
图5是本实用新型图像传感器中像素点吸收光线的能量，随转换厚度增加的变化曲线；
图6是本发明实施例中又一种图像传感器的结构示意图。
具体实施方式
图1为现有一种图像传感器的结构示意图。参照图1，所述图像传感器10可以包括：衬底11，位于衬底11上的像素阵列12，以及位于像素阵列12上的荧光层13。像素阵列12中分布多个像素点121。
X射线入射至所述荧光层13后，被所述荧光层13转换为可见光，所述可见光被像素阵列12中的像素点121吸收，转换为相应的电信号。基于所述电信号可以获得X射线图像。
但是，荧光层13无法完全吸收X射线的高能量光子，残留的高能量光子会直接作用在像素点121上，导致像素点121性能衰弱。
为了尽量减小像素点121所受的X射线的损坏，荧光层13的厚度会很厚，而较厚的荧光层13，会影响最终得到的X射线图像的分辨率。
具体地，以荧光层13中某一点P为例，实际中荧光层13的厚度远大于0，由于残留的高能量光子的作用，会使得P点处的光线发生扩散，进而P点处的光线可能被多个像素点121吸收，造成读取位置混乱，进而影响P点读取的准确性，最终导致X射线图像的分辨率较低。
针对上述问题，本实用新型实施例提供了一种成像模组，所述成像模组中设置有保护层，由于所述保护层覆盖所述像素点，故所述保护层可以保护像素点，以减小X射线对像素点的损坏，故无须通过增厚荧光层来减小X射线对像素点的损坏，自然也就不会影响X射线图像的分辨率。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
参照图2，本实用新型实施例提供了一种图像传感器20，所述图像传感器20可以包括：像素阵列(未示出)、保护层23及转换层24。所述像素阵列由若干像素点221构成。其中：
所述像素阵列，由若干像素点221构成，相邻像素点221之间设置有透光部222；
所述保护层23，覆盖所述像素点221的部分表面；
转换层24，位于所述保护层23和所述像素阵列的下方，适于将所述X射线转换为可见光；
所述X射线入射至所述保护层23后，经所述像素点221之间的透光部222，照射至所述转换层24上，在所述转换层24中任一点P被转化为可见光后，被所述像素点221的下表面接收。由于可见光沿各个方向传播，像素点221距离转换层24近，能够在较大的立体角范围内接收可见光。
在具体实施中，可以采用多种方法，设置所述保护层，具体不作限制，只要所述保护层能够保护所述像素点221，以减小X射线对像素点221的损坏即可。
在一些实施例中，所述透光部222可以是透光的均匀介质材料(如SiO2)或塑料。
在本实用新型的一实施例中，如图2所示，所述保护层23可以覆盖所述像素阵列中的各个像素点221的顶表面及侧壁。如图3所示，所述保护层23也可以仅覆盖所述像素阵列中的各个像素点221的顶表面。
可以理解的是，当所述保护层23覆盖所述像素阵列中的各个像素点221的顶表面及侧壁时，X射线可以从保护层23之间的透光部入射至转换层24上，入射至所述转换层24的X射线被转换为可见光后被所述像素点221的下表面所接收。
在具体实施中，可以采用多种材料作为所述保护层23，只要能够阻挡X射线入射至所述像素点221。在本实用新型的一实施例中，所述保护层23可以为任意能够阻挡X射线的材料，比如溅射铅。
也就是说，在具体实施中，可以通过溅射工艺，将铅设置在像素点221的顶表面，或者同时设置在像素点221的顶表面及侧壁。
在本实用新型的一实施例中，所述转换层24可以位于所述保护层23及所述像素阵列的远离所述X射线入射方向的一侧。
在本实用新型的一实施例中，所述图像传感器20还可以包括：衬底21，所述衬底21位于所述保护层23上，适于接收X射线。
当X射线入射至所述衬底21后，可以经所述像素点221之间的透光部222，照射至转换层24上。所述透光部222的大小可以根据图像传感器的大小、像素点221的大小等因素进行设置。
在具体实施中，所述转换层24的位置存在多种可能，具体不作限制。
在本实用新型的一实施例中，可以将所述转换层24设置在所述保护层23及像素阵列的下方。在本实用新型的另一实施例中，也可以将所述保护层23及像素阵列，设置在所述转换层24内，且靠近所述转换层24的顶表面。
在具体实施中，所述转换层24的材料可以为多种，具体不作限制，只要能够将X射线转换为能被像素点接收的可见光即可。
在本实用新型的一实施例中，所述转换层24的材料可以为荧光材料。所述荧光材料可以为磷光体，所述磷光体可以掺杂碘化钠，厚度例如为1至2mm。
参照图1及图4，采用图1中示出的图像传感器10，X射线入射至所述荧光层13上，在入射方向上，荧光层13的表面最亮。结合图4，随着X射线在荧光层13内部的不断深入，X射线的能量I(x-ray)会发生衰减，最终被像素点121接收的光线，亮度已经不是最亮的。
以所述荧光层13内部的厚度为h为例，在入射方向上，从荧光层13上表面至第一位置处的厚度为h0，从荧光层13上表面至第二位置处的厚度为h1，h0小于h1。X射线在荧光层13内部第一位置处的能量，大于X射线在荧光层13内部第二位置处的能量。
如图4所示，对于像素点121接收的光线的能量I(photo)，随着荧光层13厚度增加，I(photo)的值会逐渐减小，并非最大值。
而采用本实用新型的方案，参照图2及图5，由于像素阵列的感光面背向X射线的入射方向设置，且所述转换层24设置于所述像素阵列远离所述X射线入射方向的一侧，故靠近像素点221的位置Q处感测到的可见光强度最大，由此使得光接收率最高，最终形成的图像分辨率也就更高。
在本实用新型的实施例中，所述衬底21设置在图像传感器20的保护层23上，用于接收X射线。其中，所述衬底21可以为能够透射X射线的材料，例如玻璃。
在本实用新型的一实施例中，为了便于应用，提高用户体验，所述衬底21的材料也可以为软性材料，比如PI(polymide)膜，由此可以使得图像传感器20易弯曲，比如，所述图像传感器20可以被弯曲成环形或球形，以设置在受限的空间内。例如所述图像传感器20可以用于牙科诊断，方便贴合被探测部位，提高探测效率和精度。
在本实用新型的另一实施例中，参照图6，所述图像传感器20还可以包括：位于所述转换层下方的反射层25。
参照图6，X射线经像素点221之间的透光部入射至转换层24内。转换层24可以将X射线转换为可见光，大部分的可见光入射至像素点221，未被所述像素点221接收的剩余部分可见光被反射层25反射至像素点221，由此可以提高像素点221的光接收率。另一方面，通过反射层25的设置，还可以增强对X射线的反射，其中未被转换为可见光的X射线被反射至所述转换层24内，转换为可见光，从而使得可见光光强提高。由于转换层24的厚度对X射线图像分辨率存在一定影响，故利用反射层25，可以压缩转换层24的厚度，提高可见光光强，减弱X射线光强，提高安全性，减少对人体损伤。
在一些实施例中，所述反射层25的材料可以为铝等金属，通过在所述转换层24表面镀金属膜形成所述反射层25，所述反射层25的厚度可以远小于所述转换层24的厚度，从而进一步减小所述图像传感器的厚度，实现器件轻薄化，尤其适用于手机、平板电脑等电子产品中。具体地，所述转换层24的厚度可以为毫米级，而所述反射层25的厚度可以为亚微米级。
由上述内容可知，本实用新型实施例中的图像传感器，通过设置保护层来覆盖像素点，由此可以减小像素点所受到的X射线损坏；并且像素阵列的感光面背向X射线的入射方向设置，且所述转换层靠近所述像素阵列的感光面设置，故像素点的位置(即所述转换层的靠近所述像素阵列的感光面一侧)感测到的可见光强度最大，由此使得可见光接收率增高，最终形成的X射线图像分辨率也就更高。
本实用新型实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述任一种所述的图像传感器20。
在具体实施中，所述电子设备可以为医疗设备，也可以为用于射线探伤等测试设备，还可以为高铁轨道测伤设备，具体不作限制。
虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种图像传感器，其特征在于，包括：
像素阵列，由若干像素点构成，相邻像素点之间设置有透光部；
保护层，覆盖所述像素点的部分表面；
转换层，适于将X射线转换为可见光；
X射线入射至所述保护层后，经所述像素点之间的透光部，入射至所述转换层，经所述转换层转换为可见光被所述像素点接收。
2.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述保护层仅覆盖所述像素阵列中的各个像素点的顶表面；或者所述保护层覆盖所述像素阵列中的各个像素点的顶表面及侧壁。
3.如权利要求2所述的图像传感器，其特征在于，入射至所述转换层的X射线被转换为可见光后被所述像素点的下表面所接收。
4.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述保护层为能够阻挡X射线的材料。
5.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述转换层位于所述保护层及所述像素阵列的远离所述X射线入射方向的一侧。
6.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，还包括：衬底，所述衬底位于所述保护层上，适于接收X射线。
7.如权利要求1所述的图像传感器，其特征在于，所述转换层的材料为荧光材料。
8.如权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述衬底的材料为能够透射X射线的材料。
9.如权利要求6所述的图像传感器，其特征在于，所述衬底的材料为玻璃或聚酰亚胺膜。
10.如权利要求1至9任一项所述的图像传感器，其特征在于，还包括：位于所述转换层下方的反射层。
11.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至10任一项所述的图像传感器。
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