JP2002231926A - ラインセンサおよびそれを用いた放射線画像情報読取装置 - Google Patents

ラインセンサおよびそれを用いた放射線画像情報読取装置

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JP2002231926A JP2001025239A JP2001025239A JP2002231926A JP 2002231926 A JP2002231926 A JP 2002231926A JP 2001025239 A JP2001025239 A JP 2001025239A JP 2001025239 A JP2001025239 A JP 2001025239A JP 2002231926 A JP2002231926 A JP 2002231926A
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Tatsuya Hagiwara
達也 萩原
Takashi Murayama
任 村山
Tetsuo Yamada
哲生 山田
Satoru Arakawa
哲 荒川
Hiroaki Yasuda
裕昭 安田
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Fujifilm Microdevices Co Ltd
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Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型フォトダイオードを用いたラインセンサ
において、電荷読出効率を向上させる。 【解決手段】 複数の領域２２ａ、２２ｂ、２２ｃに区
分され、読出ゲート２３に近い領域ほどそのポテンシャ
ル井戸が深くなるポテンシャル傾斜構造を有するフォト
ダイオード２２を用いた光電変換素子２１により構成さ
れたラインセンサ２０。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はラインセンサおよび
放射線情報読取装置に関し、より詳細にはフォトダイオ
ードを光電変換部とするラインセンサおよび放射線画像
情報読取装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、フォトダイオードを光電変換
素子として所定の間隔を置いて一列に配列してラインセ
ンサの受光部を構成することが知られている。これらの
ラインセンサは、図1（ａ）に示すラインセンサの側面
図に示すように、各フォトダイオード１の受光面（図示
陰影部分）により、受光した光のエネルギー量に応じた
量の電荷を発生させ、これらの電荷を読出ゲート２を通
してＣＣＤなどの電荷転送部３のある方向（矢印Ｙ方
向）に読み出し、電荷転送部３により外部に転送するこ
とによって、光検出を行う装置として広い分野で応用さ
れている。例えば、蓄積性蛍光体シートに蓄積された放
射線画像情報の読取装置にも放射線検出用のラインセン
サが組込まれているものがある。
【０００３】蓄積性蛍光体シートとは、放射線を照射す
ると、この放射線エネルギーの一部が蓄積され、その
後、可視光や、レーザ光などの励起光を照射すると、蓄
積された放射線エネルギーに応じて輝尽発光を示す蓄積
性蛍光体（輝尽性蛍光体）のことであり、この蓄積性蛍
光体を利用して、支持体上に蓄積性蛍光体を積層してな
るシート状の蓄積性蛍光体シートに人体などの被写体の
放射線画像情報を一旦蓄積記録したものに、レーザ光な
どの励起光を偏向走査して輝尽発光光を生じさせ、この
輝尽発光光を光電読取手段により光電的に順次読み取っ
て画像信号を得、一方この画像信号を読み取った後の蓄
積性蛍光体シートに消去光を照射して、このシートに残
留する放射線エネルギーを放出させる放射線画像記録再
生システムが広く実用に供されている（たとえば特開昭
55-12429号、同55-116340号、同56-104645号など）。
【０００４】ここで、上述した放射線画像記録再生シス
テムに用いられる放射線画像情報読取装置においては、
励起光源として、シートに対して線状に励起光を照射す
るライン光源を使用し、光電読取手段としては、ライン
光源により励起光が照射されたシートの線状の部分の長
さ方向（以下、主走査方向とする）に沿って多数のフォ
トダイオードが配列されたラインセンサを使用するとと
もに、上記ライン光源および前記ラインセンサと上記蛍
光体シートの一方を他方に対して相対的に、上記線状の
部分の長さ方向に略直交する方向（以下、副走査方向と
する）に移動する走査手段を備え、輝尽発光光の読取時
間の短縮や、装置のコンパクト化およびコストの低減を
図る構成が提案されている（特開昭60-111568号、特開
昭60-236354、特開平1-101540号など）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のライ
ンセンサでは、フォトダイオード１内部のポテンシャル
井戸が読出ゲート２下部のポテンシャル井戸より浅いこ
とによって、電荷の読出しが実現されているが、フォト
ダイオード１の内部では、ポテンシャルが一様である。
図１（ｂ）は、図1（ａ）に示すラインセンサのＡ−Ｂ
断面のポテンシャル構造を示している。光検出の効率を
高めるために、フォトダイオードを大型のもの、換言す
れば図１（ａ）の陰影部分のＹ方向における幅の大きい
ものを用いた場合、フォトダイオード１内部において、
読出ゲート２から離れた部分に発生した電荷は、読出ゲ
ート２に辿り着くまで時間がかかり、完全な読出しが困
難であるため、電荷読出効率が良くない。そのため、完
全な電荷読出しのために、読出電圧および読出時間の増
加が避けられないという問題がある。
【０００６】この問題は、上述の放射線画像情報読取装
置においても顕著である。蓄積性蛍光体シートから発生
する輝尽発光光は微弱なので、発生した輝尽発光光から
より多くの光量を受光することが望まれており、そのた
め、受光部の受光面積を増大し、換言すれば、各フォト
ダイオードの並ぶ列の延びる方向と直交する方向（図1
（ａ）の矢印Ｙ方向）における各フォトダイオードの寸
法を大きくする必要があるからである。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、フォトダイオード、特に大型のフォトダイオード
を用いても、電荷読出効率の良いラインセンサおよびこ
のラインセンサを用いた放射線画像情報読取装置を提供
することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるラインセン
サは、所定の間隔をおいて一列に配列された複数のフォ
トダイオードからなる光電変換部と、前記光電変換部の
各前記フォトダイオードから電荷を受け取って転送する
電荷転送部と、前記光電変換部と前記電荷転送部との間
に設けられた読出ゲートとを備えたラインセンサであっ
て、前記フォトダイオードが、前記読出ゲートに近いほ
どポテンシャル井戸が深くなるポテンシャル傾斜構造を
有することを特徴とするものである。
【０００９】また、前記ポテンシャル傾斜構造は、前記
フォトダイオードにＰ型および／またはＮ型のイオンを
注入することにより形成されている。
【００１０】すなわち、従来のラインセンサにおけるフ
ォトダイオードがその内部ポテンシャルがフォトダイオ
ード全体に亘って一様であることに対して、本発明のラ
インセンサにおけるフォトダイオードは、ポテンシャル
傾斜構造を有し、前記読出ゲートに向うラインで見た時
に、前記読出ゲートに近いほどポテンシャル井戸が深く
なることを特徴とする。
【００１１】ここで、「前記読出ゲートに近いほどポテ
ンシャル井戸が深くなる」とは、例えば、図１（ａ）の
例示のように、矢印Ｙ方向に従ってポテンシャル井戸が
深くなることは勿論のこと、図１（ｃ）に示すように、
読出ゲート２'の図示矢印Ｘ方向における幅が、フォト
ダイオード１'の同方向における幅より小さい場合にお
いて、矢印Ｙ方向と略垂直の方向において、前記読出ゲ
ートの中心部分に向ってポテンシャル井戸が深くなるこ
とも含む。
【００１２】また、前記ポテンシャル傾斜構造は、前記
フォトダイオードの内部ポテンシャルが、前記読出ゲー
トに近い位置ほどポテンシャル井戸が深くなる構造であ
れば、いかなる構造であってもよい。例えば、前記読出
ゲートから最も離れた位置から前記読出ゲートに最も近
い位置まで、前記フォトダイオードのポテンシャル井戸
が、一様な勾配で連続的に深くなる構造であっても勿論
よいし、前記フォトダイオードが複数の領域に区分さ
れ、前記ポテンシャル傾斜構造が、前記読出ゲートに近
い前記領域ほどそのポテンシャル井戸が深くなる段階的
傾斜構造であってもよい。但し、加工および製造の簡単
さの視点から、前記ポテンシャル傾斜構造は、上述の段
階的な傾斜構造であることが好ましい。
【００１３】また、前記段階的な傾斜構造の場合におい
て、隣接する２つの前記領域の境界は、前記読出ゲート
から離れるに従って幅狭になる先細形を有する形状であ
ることがより好ましい。
【００１４】さらに、前記段階的な傾斜構造の場合にお
いて、隣接する２つの前記領域の境界は、前記読出ゲー
トから離れるに従って幅狭になる先細形を複数並べたジ
グザグ形を有する形状であることが一層好ましい。
【００１５】なお、上述のラインセンサにおいて、電荷
転送部としてＣＣＤを適用することができる。
【００１６】本発明の放射線画像情報読取装置は、放射
線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シートの一部
に励起光を線状に照射するライン光源と、前記蛍光体シ
ートの線状に照射された部分から発光された輝尽発光光
を受光して光電変換を行うラインセンサと、前記ライン
光源および前記ラインセンサと前記蛍光体シートの一方
を他方に対して相対的に、前記照射された部分の長さ方
向と異なる方向に移動させる走査手段と、前記ラインセ
ンサの出力を前記移動に応じて順次読み取る読取手段と
を備えてなる放射線画像情報読取装置であって、前記ラ
インセンサは、上述したポテンシャル傾斜構造を有する
フォトダイオードからなる光電変換部を有することを特
徴とするものである。
【００１７】ここで、ライン光源としては、蛍光灯、冷
陰極蛍光灯、ＬＥＤアレイ等を適用することができる。
またライン光源は、上述した蛍光灯等のように光源自体
がライン状であるものだけではなく、出射された励起光
がライン状とされるものであってもよく、ブロードエリ
アレーザなども含まれる。ライン光源から出射される励
起光は、連続的に出射されるものであってもよいし、出
射と停止を繰り返すパルス状に出射されるパルス光であ
ってもよいが、ノイズ低減の観点から、高出力のパルス
光であることが望ましい。
【００１８】また、前記走査手段による、ライン光源お
よびラインセンサを蓄積性蛍光体シートに対して相対的
に移動させる方向（これらの長さ方向とは異なる方向）
とは、これらの長さ方向に略直交する方向、すなわち短
軸方向であることが望ましいが、この方向に限るもので
はなく、例えば、シートの略全面に亘って均一に励起光
を照射することができる範囲内で、ライン光源およびラ
インセンサの長さ方向に略直交する方向から外れた斜め
方向に移動させるものであってもよいし、例えばジグザ
グ状に移動方向を変化させて移動させるものであっても
よい。
【００１９】なお、ライン光源とラインセンサとは、シ
ートの同一面側に配置される構成であってもよいし、互
いに反対の面側に別個に配置される構成であってもよ
い。ただし、別個に配置される構成を採用する場合は、
シートの、励起光が入射した面とは反対の面側に輝尽発
光光が透過するように、シートの支持体等を、輝尽発光
光透過性のものとすることが必要である。
【００２０】前記放射線画像情報を蓄積記録する蓄積性
蛍光体シートとしては、放射線を吸収する蛍光体および
放射線エネルギー、すなわち、放射線画像情報を蓄積す
る蛍光体両方を兼任する通常の蓄積性蛍光体シートであ
っても勿論よいが、特願平11-372978号に提案されてい
るように、従来の輝尽性蛍光体における放射線吸収機能
とエネルギー蓄積機能を分離して、放射線吸収の優れた
蛍光体と輝尽発光の応答性の優れた蛍光体を夫々放射線
吸収と放射線画像情報蓄積に使い分けし、放射線吸収の
優れた蛍光体を用いて（放射線吸収用蛍光体）、放射線
を吸収して、紫外乃至可視領域に発光させ、この発光光
を前述の輝尽発光の応答性の優れた蛍光体（蓄積専用蛍
光体）を用いて吸収してそのエネルギーを蓄積し、可視
乃至赤外領域の光で励起して該エネルギーを輝尽発光光
として放出させ、この輝尽発光光を光電読取手段により
光電的に順次読み取って画像信号を得るシステムを用い
れば、放射線画像形成の検出量子効率、すなわち放射線
吸収率、輝尽発光効率および輝尽発光光の取出し効率な
どをトータル的に高めることができるため、本発明の放
射線画像情報読取装置が対象とする蓄積性蛍光体シート
は、前記蓄積専用蛍光体を含有するものであることが好
ましい。
【００２１】ここで、前記蓄積専用蛍光体は前記放射線
吸収用蛍光体からの紫外乃至可視領域の発光光を吸収し
てそのエネルギーを蓄積して画像情報とするが、該紫外
乃至可視領域の発光光は、前記放射線吸収用蛍光体が放
射線を吸収して発光したものであるため、前記蓄積専用
蛍光体に蓄積され画像情報も放射線画像情報とする。
【００２２】また、蛍光体シートの各部分から発光され
た輝尽発光光のラインセンサにおける集光度を高めるた
めに、前記蛍光体シートと前記ラインセンサとの間に、
前記輝尽発光光を前記ラインセンサの受光面に集光する
ための集光光学系が設けられ、該集光光学系が等倍また
は拡大光学系であることが好ましい。
【００２３】さらに、前記蛍光体シートと前記ラインセ
ンサとの間に、輝尽発光光を透過させるが励起光を透過
させない励起光カットフィルタ（シャープカットフィル
タ、バンドパスフィルタ）を設けて、ラインセンサに励
起光が入射するのを防止するのが好ましい。
【００２４】
【発明の効果】本発明のラインセンサによれば、光電変
換部を構成する各フォトダイオードが、読出ゲートに近
いほどポテンシャル井戸が深くなるポテンシャル傾斜構
造になっているので、フォトダイオード内部に発生した
電荷を読み出しやすくなり、大型のフォトダイオードの
場合においても、読出電圧および読出時間の増加をせず
に完全に電荷を読出すことが可能となり、電荷読出効率
を高めることができる。
【００２５】また、フォトダイオードを複数の領域に分
け、ポテンシャル傾斜構造が、読出ゲートに近い領域ほ
どそのポテンシャル井戸が深くなる段階的な傾斜構造で
あるようにすれば、製造が簡単である。
【００２６】さらに、これらの複数の領域のうち、隣接
する２つの領域の境界が、読出ゲートから離れるに従っ
て幅狭になる先細形を有する形状にすれば、ある段階の
ポテンシャルを有する領域から、隣接する領域への電荷
の移動距離は短くなるため、転送効率をより高めること
ができる。
【００２７】さらに、これらの複数の領域のうち、隣接
する２つの領域の境界が、読出ゲートから離れることに
従って幅狭にある先細形を複数並べたジグザグ形を有す
る形状にすれば、領域の形が幅狭いパターンとなり、狭
チャネル効果のため、電荷読出しの効率をより高めるこ
とができる。
【００２８】また、本発明のラインセンサを、蓄積性蛍
光体シートに蓄積された放射線画像情報の読取装置に応
用すれば、受光部を構成する各フォトダイオードが大型
のものであっても、電荷転送を効率良く行うことができ
るので、前述したように、蓄積性蛍光体シートに蓄積さ
れた放射線画像情報を読み取る際に、ラインセンサの受
光部の受光面積を大きくして、輝尽発光光の読取効率向
上を図ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
よるラインセンサおよびそれを用いた放射線画像情報読
取装置の実施形態について説明する。
【００３０】図２は本発明のラインセンサの第１の実施
形態を用いた放射線画像情報読取装置を示す斜視図、図
３は図２に示した放射線画像情報読取装置のＩ−Ｉ線断
面を示す断面図、図４は図２と図３に示した読取装置の
ラインセンサ２０の詳細構成を示す図、図５は図４に示
すラインセンサ２０を構成する各光電変換素子２１の詳
細構造を示す拡大図である。
【００３１】図２に示す放射線画像情報読取装置は、放
射線画像情報が蓄積記録された蓄積性蛍光体シート（以
下、シートという）５０を載置して矢印Ｙ方向に搬送す
る走査ベルト４０、線幅略 １００μｍの線状の２次励
起光（以下、単に励起光という）Ｌをシート５０表面に
略平行に発するブロードエリアレーザ（以下、ＢＬＤと
いう）１１、ＢＬＤ１１から出射された線状の励起光Ｌ
を集光するコリメータレンズおよび一方向にのみビーム
を拡げるトーリックレンズの組合せからなる光学系１
２、シート５０表面に対して４５度の角度傾けて配され
た、励起光Ｌを反射し後述する輝尽発光光Ｍを透過する
ように設定されたダイクロイックミラー１４、ダイクロ
イックミラー１４により反射された線状の励起光Ｌを、
シート５０上に矢印Ｘ方向に沿って延びる線状（線幅略
１００μｍ）に集光するとともに、線状の励起光Ｌが集
光されてシート５０から発せられる、蓄積記録された放
射線画像情報に応じた輝尽発光光Ｍを平行光束とする屈
折率分布形レンズアレイ（多数の屈折率分布形レンズが
配列されてなるレンズであり、以下、第１のセルフォッ
クレンズアレイという）１５、およびこの第１のセルフ
ォックレンズアレイ１５により平行光束とされ、ダイク
ロイックミラー１４を透過した輝尽発光光Ｍを、後述す
るラインセンサ２０の各光電変換素子２１の受光部を構
成するフォトダイオード部２２に集光させる第２のセル
フォックレンズアレイ１６、第２のセルフォックレンズ
アレイ１６を透過した輝尽発光光Ｍに僅かに混在する、
シート５０表面で反射した励起光Ｌをカットし輝尽発光
光Ｍを透過される励起光カットフィルタ１７、励起光カ
ットフィルタ１７を透過した輝尽発光光Ｍを受光して光
電変換するラインセンサ２０、およびラインセンサ２０
を構成する各光電変換素子２１ａからの出力をシートの
部位毎に対応させて演算し、その結果を画像信号として
出力する画像情報読取手段３０を備えた構成である。
【００３２】第１のセルフォックレンズアレイ１５は、
ダイクロイックミラー１４上において、シート５０上の
輝尽発光光Ｍの発光域を１対１の大きさで結像する像面
とする作用をなし、第２のセルフォックレンズアレイ１
６は、光電変換素子２１の受光面において、ダイクロイ
ックミラー１４上における輝尽発光光Ｍの像を１対１の
大きさで結像する像面とする作用をなす。
【００３３】また、コリメータレンズとトーリックレン
ズからなる光学系１２は、ＢＬＤ１１からの励起光Ｌを
ダイクロイックイックミラー１４上に所望の照射域に拡
大する。
【００３４】ラインセンサ２０は詳しくは、図４に示す
ように、多数の光電変換素子２１を副走査方向（矢印Ｘ
方向）に並べてなる構成である。また、図５（ａ）に示
すように、光電変換素子２１は、蛍光体シート５０から
発される輝尽発光光Ｍを受光し、受光した輝尽発光光Ｍ
をその光量に応じた量の電荷に変換するフォトダイオー
ド部（受光部）２２と、読出ゲート２３を介してフォト
ダイオード２２からの電荷を読み出し、読取手段３０に
転送するＣＣＤ２３により構成される。
【００３５】また、図５（ａ）に示すように、本実施形
態において、フォトダイオード２２は、３つの領域２２
ａ、２２ｂ、２２ｃにより構成され、夫々の領域には、
量が異なるイオン粒子が注入されており、フォトダイオ
ード２２全体としては図５（ｂ）に示すポテンシャル構
造となっている。すなわち、フォトダイオード２２は、
領域毎に異なる量のイオン粒子を注入することにより、
読出ゲート２３に近いほどポテンシャル井戸が深くなる
構造となっている。
【００３６】また、注入されるイオン粒子としては、上
述のポテンシャル構造を可能にすることができれば、い
かなるものであってもよい。Ｐ型イオン粒子だけを注入
してもよいし、Ｎ型イオン粒子だけを注入してもよい。
さらに、Ｐ型とＮ型イオン粒子を部位別に分けて注入し
でもよい。
【００３７】ここの例では、フォトダイオード２２にＰ
型イオン粒子をその注入量が領域２２ａ＞領域２２ｂ＞
領域２２ｃとなるように注入することによって、図５
（ｂ）に示すポテンシャル傾斜構造を得ているが、フォ
トダイオード２２にＮ型イオン粒子をその注入量が領域
２２ａ＜領域２２ｂ＜領域２２ｃとなるように注入する
ようにしても、図５（ｂ）に示すポテンシャル傾斜構造
を得ることができる。
【００３８】なお、本実施形態において、製造のし易さ
から、フォトダイオード２２の各領域（２２ａ、２２
ｂ、２２ｃ）内において、ポテンシャルを一様にしてい
るが、読出ゲート２３に近い部位ほどポテンシャル井戸
が深くなる構造を守れば、各領域内の各部位において、
ポテンシャルが異なってもよい。さらに、製造が難しく
なるが、図５（ｂ）に示す段階的なポテンシャル傾斜構
造の代わりに、フォトダイオード２２全体が、読出ゲー
ト２３に近いほどポテンシャル井戸が連続的に深くなる
ポテンシャル傾斜構造を用いてもよい。
【００３９】次に本実施形態の放射線画像情報読取装置
の作用について説明する。
【００４０】まず、走査ベルト４０が矢印Ｙ方向に移動
することにより、この走査ベルト４０上に載置された、
放射線画像情報が蓄積記録されたシート５０を矢印Ｙ方
向に搬送する。このときのシート５０の搬送速度はベル
ト４０の移動速度に等しく、ベルト４０の移動速度は画
像読取手段３０に入力される。
【００４１】一方、ＢＬＤ１１が、線幅略 １００μｍ
の線状の励起光Ｌを、シート５０表面に対して略平行に
出射し、この励起光Ｌは、その光路上に設けられたコリ
メータレンズおよびトーリックレンズからなる光学系１
２により平行ビームとされ、ダイクロイックミラー１４
により反射されてシート５０表面に対して垂直に入射す
る方向に進行され、第１のセルフォックレンズ１５によ
り、シート５０上に矢印Ｘ方向に沿って延びる線状（線
幅ｄＬ 略 100μｍ）に集光される。
【００４２】シート５０に入射した線状の励起光Ｌの励
起により、シート５０の集光域およびその近傍から、蓄
積記録されている放射線画像情報に応じた強度の輝尽発
光光Ｍが発光される。この輝尽発光光Ｍは、第１のセル
フォックレンズ１５により平行光束とされ、ダイクロイ
ックミラー１４を透過し、第２のセルフォックレンズア
レイ１６により、ラインセンサ２０を構成する各光電変
換素子２１の受光部（フォトダイオード）２２の受光面
に集光される。この際、第２のセルフォックレンズアレ
イ１６を透過した輝尽発光光Ｍに僅かに混在する、シー
ト５０表面で反射した励起光Ｌが、励起光カットフィル
タ１７によりカットされる。
【００４３】一方、ラインセンサ２０を構成する各光電
変換素子２１の各々の光電変換フォトダイオード２２
は、受光された輝尽発光光Ｍを光電変換して、各領域
（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）において電荷を発生させ
る。これらの電荷は読出ゲート２３を介して電荷転送部
となるＣＣＤ２４に読み出され、ＣＣＤ２４は読み出し
た電荷信号を転送し、読取手段３０に入力する。読取手
段３０は、入力された電荷信号を、走査ベルト４０の移
動速度に基づいて、シート５０の各部位に対応して設け
られたメモリ領域に累積して記憶させ、後に画像情報と
して画像処理装置に出力する。
【００４４】本実施形態においては説明を簡単化するた
めに、シート５０とラインセンサ２０の間の光学系を
１：１結像系に設定したが、拡大縮小光学系を利用して
も勿論よい。ただし、集光効率を高める視点からは、等
倍または拡大光学系を用いることが好ましい。
【００４５】このように本実施形態のラインセンサを用
いた放射線画像情報読取装置によれば、ラインセンサ２
０の受光部となる各フォトダイオード２２は、イオン粒
子が注入されることにより、読出ゲート２３に近いほど
ポテンシャル井戸が深くなる段階的な傾斜構造となって
いるため、フォトダイオード２２内部に発生した電荷を
読出ゲート２３を介してＣＣＤ２４に読み出す際に、フ
ォトダイオード２２の矢印Ｙ方向における幅が大きくて
も、読出電圧および読出時間を増加せずに完全な読出し
を実現することが可能となる。また、フォトダイオード
２２を複数（ここの例では３つ）の領域に分け、ポテン
シャル傾斜構造が、読出ゲートに近い領域ほどそのポテ
ンシャル井戸が深くなる段階的な傾斜構造であるように
しているので、製造が簡単である。
【００４６】図６は、本発明における第２の実施形態の
ラインセンサの各光電変換素子２５の構造を示す図であ
る。図示の構造の光電変換素子２５を図４に示すように
多数配列して構成したラインセンサを本発明の第２の実
施形態として図２に示す放射線画像情報読取装置に適用
することができる。
【００４７】なお、本発明の第２の実施形態のラインセ
ンサを用いた放射線画像情報読取装置として、ラインセ
ンサを除いて他の部分の構造、作用は、前述の第１の実
施形態のラインセンサ２０を用いた放射線画像情報読取
装置のラインセンサ２０を除いた部分の構造、作用と同
様であるため、ここで説明を省略する。
【００４８】図６（ａ）に示すように、本発明の第２の
実施形態のラインセンサを構成する各光電変換素子２５
のフォトダイオード２６は、矢印Ｘ方向において、同方
向における読出ゲート２３の幅よりも大きい幅を有し、
領域毎に異なる量のイオン粒子の注入により、ポテンシ
ャルが異なる３つの領域（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ）に
分けられている。図６（ｂ）と図６（ｃ）は、夫々光電
変換素子２５のＡＯＢ断面ポテンシャル図とＣＯＢ断面
ポテンシャル図である。図６（ｂ）と図６（ｃ）に示す
ように、領域２６ａ、２６ｂ、２６ｃのポテンシャル深
さは領域２６ａ＜領域２６ｂ＜領域２６ｃの関係になっ
ており、矢印Ｙ方向に限らず、いかなる方向において
も、読出ゲート２３に向ったラインで見た時に、読出ゲ
ート２３に近い部位ほどポテンシャル井戸が深いポテン
シャル傾斜構造となっていると共に、領域２６ａと領域
２６ｂ、領域２６ｂと領域２６ｃの境界は、読出ゲート
２３から離れるに従って幅狭になる先細形状を有する。
【００４９】このような構造を有する多数の光電変換素
子２５により構成したラインセンサ、すなわち本発明の
第２の実施形態のラインセンサを用いた放射線画像情報
読取装置によれば、ラインセンサの受光部となる各フォ
トダイオード２６は、読出ゲート２３に近いほどポテン
シャル井戸が深くなる傾斜構造となっているため、前述
の第１の実施形態のラインセンサ２０を用いた放射線画
像情報読取装置と同様に、矢印Ｙ方向において大きい幅
を有するフォトダイオードを用いても、読出電圧および
読出時間の増加を防ぎつつ電荷の完全読出しを可能にす
ると共に、矢印Ｙ方向に限らずあらゆる方向において読
出ゲート２３に向うラインで見た時に、前述のポテンシ
ャル傾斜構造を成しているので、フォトダイオードの矢
印Ｘ方向における幅は、読出ゲートの同方向における幅
より大きい場合においても、電荷読出効率の向上を図る
ことができる。さらに、隣接する領域の境界線は、図６
（ａ）に示すように先細形状を有するため、ある領域に
発生した電荷が次の領域に移動する距離が短くなるた
め、電荷読出効率をより良くすることができる。
【００５０】図７は、本発明における第３の実施形態の
ラインセンサの各光電変換素子２７の構造を示す図であ
る。図示の構造の光電変換素子２７を図４に示すように
多数配列して構成したラインセンサを本発明の第３の実
施形態として図２に示す放射線画像情報読取装置に適用
することができる。
【００５１】なお、本発明の第３の実施形態のラインセ
ンサを用いた放射線画像情報読取装置として、ラインセ
ンサを除いて他の部分の構造、作用は、前述の第１およ
び第2の実施形態のラインセンサを用いた放射線画像情
報読取装置のラインセンサを除いた部分の構造、作用と
同様であるため、ここで説明を省略する。
【００５２】図７（ａ）に示すように、本発明の第３の
実施形態のラインセンサを構成する各光電変換素子２７
のフォトダイオード２８は、矢印Ｘ方向において、同方
向における読出ゲート２３の幅よりも大きい幅を有し、
領域毎に異なる量のイオン粒子の注入により、ポテンシ
ャルが異なる３つの領域（２８ａ、２８ｂ、２８ｃ）に
分けられている。図７（ｂ）と図７（ｃ）は、夫々光電
変換素子２７のＡＯＢ断面ポテンシャル図とＣＯＢ断面
ポテンシャル図である。図７（ｂ）と図７（ｃ）に示す
ように、領域２８ａ、２８ｂ、２８ｃのポテンシャル井
戸の深さは領域２８ａ＜領域２８ｂ＜領域２８ｃの関係
になっており、矢印Ｙ方向に限らず、いかなる方向にお
いても、読出ゲート２３に向ったラインで見た時に、読
出ゲート２３に近い部位ほどポテンシャル井戸が深くな
るポテンシャル傾斜構造となっていると共に、領域２８
ａと領域２８ｂ、領域２８ｂと領域２８ｃの境界は、読
出ゲート２３から離れるに従って幅狭になる先細形を複
数並べたジグザグ形を有する形状である。
【００５３】このような構造を有する多数の光電変換素
子２７により構成したラインセンサ、すなわち本発明の
第３の実施形態のラインセンサを用いた放射線画像情報
読取装置によれば、ラインセンサの受光部となる各フォ
トダイオード２８は、読出ゲート２３に近いほどポテン
シャル井戸が深くなる傾斜構造となっているため、前述
の第１の実施形態のラインセンサ２０を用いた放射線画
像情報読取装置と同様に、矢印Ｙ方向において大きい幅
を有するフォトダイオードを用いても、読出電圧および
読出時間の増加を防ぎつつ電荷の完全読出しを可能にす
ると共に、矢印Ｙ方向に限らずあらゆる方向において、
読出ゲートに向うラインで見た時に、前述のポテンシャ
ル傾斜構造を成しているので、前述の第２の実施形態の
ラインセンサを用いた放射線画像情報読取装置と同様
に、フォトダイオードの矢印Ｘ方向における幅は、読出
ゲートの同方向における幅より大きい場合においても、
電荷読出効率の向上を図ることができる。さらに、隣接
する領域の境界線は、図７（ａ）に示すように読出ゲー
ト２３から離れるに従って幅狭になる先細形複数に並べ
たジグザグ形を有する形状であるので、ある領域に発生
した電荷が次の領域に移動する距離が短くなると共に、
狭チャンネル効果を利用することができるので、電荷の
読出効率を一層良くすることができる。
【００５４】なお、本発明のラインセンサを用いた放射
線画像情報読取装置は上述した実施形態に限るものでは
なく、光源、光源とシートとの間の集光光学系、シート
とラインセンサとの間の光学系などとして、公知の種々
の構成を採用することができる。また、画像情報読取手
段から出力された信号に対して種々の信号処理を施す画
像処理装置をさらに備えた構成や、励起が完了したシー
トになお残存する放射線エネルギを適切に放出せしめる
消去手段をさらに備えた構成を採用することもできる。
【００５５】また、上述した実施形態の放射線画像情報
読取装置は、励起光Ｌの光路と輝尽発光光Ｍの光路とが
一部において重複するような構成を採用して、装置の一
層のコンパクト化を図るものとしたが、このような構成
に限るものではなく、例えば励起光Ｌの光路と輝尽発光
光Ｍの光路とが全く重複しない構成などを適用すること
もできる。
【００５６】また、上記各実施形態の放射線画像情報読
取装置は、励起光の光源とラインセンサとをいずれもシ
ートの同一面側に配して、励起光が入射したシート面か
ら出射する輝尽発光光を受光するようにした反射光集光
型の構成を採用したが、本発明の放射線画像情報読取装
置はこのような構成のものに限るものではなく、支持体
が輝尽発光光透過性の材料により形成された蓄積性蛍光
体シートを用いることによって、励起光の光源とライン
センサとを互いにシートの異なる面側に配して、励起光
が入射したシート面の反対側の面から出射する輝尽発光
光を受光するようにした透過光集光型の構成を採用する
こともできる。
【００５７】また、上述した各実施形態の放射線画像情
報読取装置に使用されるシートとして、放射線を吸収す
る蛍光体および放射線エネルギー、すなわち、放射線画
像情報を蓄積する蛍光体両方を兼任する通常の蓄積性蛍
光体シートであっても勿論良いが、特願平11-372978号
に提案されているように、従来の輝尽性蛍光体における
放射線吸収機能とエネルギー蓄積機能を分離して、放射
線吸収の優れた蛍光体と輝尽発光の応答性の優れた蛍光
体を夫々放射線吸収と放射線画像情報蓄積に使い分け
し、放射線吸収の優れた蛍光体を用いて（放射線吸収用
蛍光体）、放射線を吸収して、紫外乃至可視領域に発光
させ、この発光光を前述の輝尽発光の応答性の優れた蛍
光体（蓄積専用蛍光体）を用いて吸収してそのエネルギ
ーを蓄積し、可視乃至赤外領域の光で励起して該エネル
ギーを輝尽発光光として放出させ、この輝尽発光光を光
電読取手段により光電的に順次読み取って画像信号を得
るシステムを用いれば、放射線画像形成の検出量子効
率、すなわち放射線吸収率、輝尽発光効率および輝尽発
光光の取出し効率などをトータル的に高めることができ
るため、本発明の放射線画像情報読取装置が対象とする
蓄積性蛍光体シートは、前述の蓄積専用蛍光体を含有す
るものを使用すれば、一層画像の品質を高めることがで
きる。
【００５８】さらに、上述した放射線画像情報読取装置
に使用されるシートとして、同一の被写体についての、
放射線エネルギ吸収特性が互いに異なる２つの画像情報
を蓄積記録してなり、各画像情報に応じた２つの輝尽発
光光をその表裏面から各別に発光し得る、放射線エネル
ギーサブトラクション用の蓄積性蛍光体シートを使用す
ると共に、ラインセンサを前記シートの両面側に夫々各
別に配設し、更にシートの両面から読み取られた画像情
報を、シートの表裏面の画素を対応させてサブトラクシ
ョン処理する読取手段を備えた装置とすることもできる
が、この場合においても、シートの両面側に夫々各別に
配設されるラインセンサとして、上述したフォトダイオ
ードの構造を有する光電変換素子により構成されたライ
ンセンサを使用することができる。
【００５９】また、放射線エネルギーサブトラクション
用の蓄積性蛍光体シートとしても、例えばシートの厚さ
方向に延びる励起光反射性隔壁部材により多数の微小房
に細分区画された構造を有するシート等の、いわゆる異
方化されたシートを用いることもできる。
【００６０】さらに、上述の各実施例として、本発明の
実施形態のラインセンサを用いた放射線画像情報読取装
置を用いたが、本発明のラインセンサは、放射線画像情
報読取装置に限らず、受光部の大きいラインセンサを必
要とするいかなる装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術を説明するための図
【図２】本発明のラインセンサを用いた放射線画像情報
読取装置の一実施形態を示す構成図
【図３】図２に示した放射線画像情報読取装置のＩ−Ｉ
線断面を示す断面図
【図４】図２と図３に示した放射線画像情報読取装置の
ラインセンサの詳細を示す図
【図５】本発明の第1の実施形態のラインセンサの各光
電変換素子の詳細を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態のラインセンサの各光
電変換素子の詳細を示す図
【図７】本発明の第３の実施形態のラインセンサの各光
電変換素子の詳細を示す図
【符号の説明】
１，１'，２２，２６，２８ フォトダイオード ２，２'，２３ 読出ゲートＴＧ ３，３'，２４ ＣＣＤ １１ ブロードエリアレーザ（ＢＬＤ） １２ コリメータレンズとトーリックレンズからなる
光学系 １４ ダイクロイックミラー １５，１６ セルフォックスレンズアレイ １７ 励起光カットフィルタ ２０ ラインセンサ ２１，２５，２７ 光電変換素子 ３０ 画像情報読取手段 ４０ 走査ベルト ５０ 蓄積性蛍光体シート Ｌ 励起光 Ｍ 輝尽発光光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/028 Ｈ０１Ｌ 31/10 Ａ ５Ｆ０４９ 1/04 Ｈ０４Ｎ 1/04 Ｅ 1/19 １０２ (72)発明者 村山 任 宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 (72)発明者 山田 哲生 宮城県黒川郡大和町松坂平１丁目６番地 富士フイルムマイクロデバイス株式会社内 (72)発明者 荒川 哲 神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地 富 士写真フイルム株式会社内 (72)発明者 安田 裕昭 神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地 富 士写真フイルム株式会社内 Ｆターム(参考） 2G083 AA03 BB04 CC10 DD20 EE03 2H013 AC05 4M118 AA03 AA10 AB01 BA10 CA03 CA18 CB11 DA23 DA24 EA01 FA08 GA10 5C051 AA01 BA02 DA03 DB01 DB07 DC07 5C072 AA01 BA05 EA05 FA02 UA12 VA01 5F049 MA01 NA01 NB05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の間隔をおいて一列に配列された複
    数のフォトダイオードからなる光電変換部と、前記光電
    変換部の各前記フォトダイオードから電荷を受け取って
    転送する電荷転送部と、前記光電変換部と前記電荷転送
    部との間に設けられた読出ゲートとを備えたラインセン
    サであって、 前記フォトダイオードが、前記読出ゲートに近いほどポ
    テンシャル井戸が深くなるポテンシャル傾斜構造を有す
    ることを特徴とするラインセンサ。
  2. 【請求項２】 前記ポテンシャル傾斜構造が、前記フォ
    トダイオードにＰ型および／またはＮ型のイオンを注入
    することにより形成されていることを特徴とする請求項
    １記載のラインセンサ。
  3. 【請求項３】 前記フォトダイオードが複数の領域に区
    分され、前記ポテンシャル傾斜構造が、前記読出ゲート
    に近い前記領域ほどそのポテンシャル井戸が深くなる段
    階的傾斜構造であることを特徴とする請求項１または２
    記載のラインセンサ。
  4. 【請求項４】 隣接する２つの前記領域の境界が、前記
    読出ゲートから離れるに従って幅狭になる先細形を有す
    る形状であることを特徴とする請求項３記載のラインセ
    ンサ。
  5. 【請求項５】 隣接する２つの前記領域の境界が、前記
    読出ゲートから離れるに従って幅狭になる先細形を複数
    並べたジグザグ形を有する形状であることを特徴とする
    請求項３記載のラインセンサ。
  6. 【請求項６】 放射線画像情報が蓄積記録された蓄積性
    蛍光体シートの一部に励起光を線状に照射するライン光
    源と、前記蛍光体シートの線状に照射された部分から発
    光された輝尽発光光を受光して光電変換を行うラインセ
    ンサと、前記ライン光源および前記ラインセンサと前記
    蛍光体シートの一方を他方に対して相対的に、前記照射
    された部分の長さ方向と異なる方向に移動させる走査手
    段と、前記ラインセンサの出力を前記移動に応じて順次
    読み取る読取手段とを備えてなる放射線画像情報読取装
    置であって、 前記ラインセンサが、請求項１、２、３、４、５記載の
    ラインセンサのうちの１つであることを特徴とする放射
    線画像情報読取装置。
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