JPS5999300A - 像撮影装置 - 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、平面状に広がっていて光を透過しやすぐ直流
′市川を印！用される２つの電極の間１゛、でこれらと
直接に接触する２つの固体層があり、これらの固体層の
自由面が電荷蓄積層に接していて、しかも第１の固体層
は像ビームを照射される光導電層であり、第２固体層は
走査ラスク内で移動される光線により照射される光導電
層であるよう々像撮影装置に関する。

この種の装置は例えば”　Ｊｏｕｒｎａ］、　ｏｆ　Ａ
ｐｐｌｉｅｄＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｊｃ　　　ｅｎｇｊ
ｎｅｅｒｊｒ＋ｇ　’　　Ｖｏｗ、、　　　’Ｉ　　、
　　　Ａ４　　。

１９７８の第１７８〜１８２頁に記載されている。

上述の像撮影装置の試験では、セレンの電気的に絶縁さ
れた層からなる二重層が使用をれる。内層は基本電極と
カバー電極との間にあり、カバー電極は透明である。セ
レン層はどんな場合でも同時に２つの課朗を満足しなけ
ればならない。Ｘ線吸収のためには、すなわちＸ線像を
撮影するためには、セレノ層はできるだけ厚くなければ
ならない。しかし、信号読出時における光線による点状
走査において損失のな贋キャリア移送のためには、セレ
ン層はできるだけ薄くすべきである。得られる信号喰お
よび信号発生に要する読出時間、げ、このセレン層の２
重使用の場合、層埋をそれぞれ最適に調整できたとした
場合よりも明らかに悪い結果表なるはずである。

この撮影原理を医療分野のＸ線診断に適用する場合には
Ｘ線量が患者の保護のために制限されている。しかし、
セレンからなる層はこのようにＷａｌｌ限されたＸ線量
による撮影では約１（）係しか放電しない。したがって
、上述の読出原理はさらに次の欠点を有する。読出時に
光により完全に放電するので、先行のＸ線照射は充電に
よって存在する大きな信号背景゛に対して小さな差信号
としてしか現われない。

米量特許３　（ｌ　６９５５１号明細ｌｔにより多数の
て−よＸ線にも光にも感旧する光導電層が使用され、こ
れは電匍蓄積能力を有するモザイク層と接している。し
かし、この種の装置は、かかるモザイク層を例えばＸ線
診断の撮影媒体にとって心安であるように均質に製造す
る方法が今日まで全く知られていないという欠点がある
。

上記の米国特許明細書などから仰られている装置にお層
で、改善された信号／ノイズ比を有する大きな像信号を
得るために、先頭である西独特許用、！Ｉ’ｔ３１ｆ’
１ｌ１５　５　、／Ｉ（特許１昭　５７−２２　５７７
４号）によれば、Ｘ＆！に感応する光導電層と光に感応
する光導電層との間に市気的絶縁層をモザイク層の代り
に挿入することが提案されている。

この装置の場合には模写されるべきＸ線によって生ぜし
められキャリアがしつかり保持されなければならな−。

しかしながら、同一特性の境界面状態の再現性ある製造
は技術的に困難である。

読出時に光導電層からのキャリアが像（（対応しツブに
おいて中和することができない。なぜなら（ｄ゛、絶５
縁層が中間にあってその定義どおりにキャリアを全く通
さないからである。次の■影の際に寸日゛ろしが生じる
のを防ぐためには、各囁影後に効果的な消ソモ方式が実
行されなければならない。

本発明の目的１寸、冒頭に述べた如き像撮影装置におい
て、改善された信号／ノイズ比を有する大きな像信号の
４’ｌかに、蓄積する拘留個所の再現可能性と蓄積され
たキャリアの簡単な消去法を得ることりこある。

この目的１ｄ１本発明によれば、蓄積層（はキャリアを
拘留する個所を有する材茫Ｉからなり、第１の光導電層
と接触している電極は、蓄積層がそれらのために拘留開
所を有するところのキャリアと同に極Ｐ１：、を有する
ことによって達成される。

直流電圧を印加される２つの電極の間にある３層糸であ
って、第１および第２の光導電層間にある蓄積層がキャ
リアを拘留する個所を有する材料からなって贋て、第１
の光導電層に接触する電極が蓄積層に拘留個所のあるキ
ャリアの極性と等しい極性を有するような３層系が本発
明にしたがって使用されるならば、 （ａ）　　第１の光導電層からの像に対応して生ぜしめ
られた電荷が蓄積層の容積内に１．つかり保持される。

その容積における拘留開所の密変はほとＸ７ど材料の特
性で決寸り、したがって再現性をもって得ることができ
る。蓄積層の、！みも自由（て選択できるので、この層
に存在する拘留個所の全数をその都度の要求に合わせる
ことができる。

（ｂ）蓄積された像の読出時に（電極の上述の極性に対
応して）蓄積されたキャリアと反対に荷電されたキャリ
アが第２の光導電層から蓄積層へ移動してこれらの拘留
されているキャリアに達１−で当該場所で中和する。電
子を蓄積されている場合にはその中和は第２の光４市層
から蓄積層に移動する正孔によって行なわれる。これは
蓄積層か蓄積されたキャリアの中和化のだめのキャリア
の移動を許すからこそ可能なのである。

本発明による装置では、蓄積されている像の読出時にす
でに完全な消去が行なわれるので、それによりすでに１
ぼろしの発生が防止されている。

読出信号の高さに関して述べるに、第１の光導電層の光
導電体が１〔）０％の量子収率を有しくこれはセレン（
ＳＥ）の場合はぼ７Ａだされる。）、蓄積層が全体の像
電荷を損失なく蓄積するとの仮定のもとでは、読出時に
外部回路では、蓄積された電荷に比例するがしかし続出
層の埋み（すなわち２つの光電体の厚み）の３層系全体
の欅み（電子距離）に対する比に相当する係数を掛けら
れた信号電荷が移動する。

Ｘ線像撮影についての例を挙げると次のとおりである。

第１の光導電層の１９−みを３００ｔｉｍ、第２の光導
電層の１ｑみを１０μｍとするならば、蓄積層の厚みは
５／１ｍとする。蓄積される電荷をＱとなる。

光像撮影については両光導電層（−ｊ：改善された吸収
比のおかげで薄くすることができる。両光導電層は５μ
ｍの厚みしか持たないですむので、例えば０．５μｍの
蓄積層の厚みを無視すると、Ｑ８””　　　ＸＱ＝０．
ＦＩＸＱ ０ となる。これは信号／ノイズ比が問題あるときに考慮す
べ′きことである。なぜならば、両光導電層の厚みの比
の適当な選択によって信号の高さに直接に影響を及ぼす
ことができるからである。ノイズは暗電流によって決め
られ、これは非常に高抵抗のセレンおよび電極液おける
注入障壁を使用するならば小さく保つことができる。

本発明の実現の際に、蓄積層には電子のみが拘留され、
第２の光導電層から正孔が蓄積層へ移動　　　−するこ
とができるようにすることがとぐに好ましる正の電圧を
かけられる電極を、第１の光導電層側における負の電圧
をかけられる電極を必要とする。他方では高速の像再生
が行なわれるべきであることから、多くの点を短時間に
読み出せることが好ましい。しかし、このためには第２
の光導電層ｌておける正孔が非常に高い移動速度を持た
なければならない。これはとぐに光電層のための材料と
してセレンを使用する場合である。

撮影すべき像を第１０光電層に書込む際に１ｄ上述の極
性の場合電子が移動されなければならない。

セレンにおける電子の可動性は、比較的長い（約１秒の
）照射中にそれほど厚くはない光導電層を通過するのに
十分大きい。さらに３セレン化ヒ素（Ａｓ２５θ３）か
らなる蓄積層においては電子のための十分な拘留個所が
自由になる。

したがって、第１の光導電層と電荷Ｑのだめの蓄積層と
第２の光導電層との３つの組合せについては、セレン−
Ａｓ２ＳＱ３−セレンという材料列が適している。

Ｘ＠像撮形装置の相応の構成は、例えば０．５Ｉｎ、ｚ
の厚みのアルミニウム板である導体基板上に次のような
層を設けることによって得られる。すなわち、Ｘ線に感
応する第１の光導電層としての約３００　ｔｉ　ｍの厚
みのアモルファスセレン層ト、　ｆｉ子拘留蓄積層七し
ての約５μｍの厚みのアモルファスＡｓ２５θ３層と、
光に感応する第２の光導電層としての約１０　ｔｉ　ｍ
の厚みのアモルファスセレン層と、約１　（Ｉｎｍの厚
みの透明な金電極とである。

３０　（１０Ｖの直流電源の負極に置かれている導体基
板と第１のセレン層との間ではセレン層へのキャリア注
入は行なわれない。その極性は電子がＸ線照射に応じて
拘留・蓄積層へ達するよう配慮している。Ａｓ２５θ３
における電子のための深い拘留個所の大きな密度はこの
薄い中間層における負の電荷モデルの正確な直積を可能
にする。

読出しのために、第２の光導電層、すなわち薄いセレン
層は、鋭く束ねられた光線束にてテレビジョン撮影、再
生技術などより知られているラスタ内で走査される。こ
のようにして１点Ｊ点電源正極にある電極から配憶電荷
像への導電接続が得られる。外部回路（でおける電流パ
ルス″！、たは読出回路に流れる全電荷はそれぞれＸ線
照射によって蓄積された局部電荷に比例する。

走査による読出し中、多層系にＦｉ、Ｘ線照射の場合と
同じ極性の電圧が、外部の印加電圧か又ｆ′ｉ（外部回
路短絡の場合）蓄、債電荷から出る電位によって加わっ
ている。それにより負の電荷モデルを中和すべく、光導
電セレン層における正孔が拘留層へ移動する。１．１Ｘ
　１０−’ｔｙｎ２／Ｖｓ　　（Ｖ：＝：ボルト、６２
秒）なるアモルファスセレンにおける大きな正孔可動性
によって、蓄積電荷の読出しは本発明１Ｃよる薄い光導
電層を通して実に像点当り僅かのｎ　ｓ　ｅ　ｃの以下
で可能である。

セレンおよび３セレン化ヒ素の使用によって均質な定ま
つ念電荷蓄積、高速読出しおよび小さな賠償ｆｉ（ノイ
ズ信号）という必要な条件が得られら知られているよう
な層の形で極めて均質に製造できるからであり、他方で
は半導体、すなわちセレンによって定められる暗電流が
極めて小さいからである。アモルファスセレンは今日知
られて因るすべてのアモルファス光導電体のうちの最も
大きい暗抵抗を有する。

上記の材料からなる層の形成は、大面積でも試験ずみで
低コストのやり方にて真空中での蒸着によって行なわれ
る。セレンからなる層および３セレン化ヒ素（Ａｓ２Ｓ
ｅ３　）からなる層はこのやり方で好都合ビ形成できる
。なぜならば、それらは互換性のある蒸着技術にて、す
なわち同一の設備にて分離できるからである。

インジウム−錫酸化物または薄い金層からなる電極を備
えた大面積の成層は販売されている蒸着設備により製造
できる。

セレンのアモルファス相の安定化のために気化材料、例
えば０．５重量パーセントのヒ素を混合す化ヒ素の化学
量論からのずれは有利な作用をもたらし得る。これによ
り拘留個所密度の増大がそれから形成される層の蓄積能
力を改善する。

電極の一方からキャリアが光導電層へ注入されるのを防
止するためには、その電極と光導電層との間に薄い阻止
層を設けることが望ましい。第２の光導電層の材料とし
てセレンを使用する場合には、そのために硫化亜鉛（ｚ
ｎｓ）ｔたは容易に付着できる有機絶縁物を用いればよ
い。その場合に、このｌ４ｌｌ止層には主として次のこ
とが要求される。

すなわち、撮影時に該当電極にある極性と同し：柚性を
有するキャリアの注入を十分に阻止することである。こ
の材料は均質に施されるべきである。

なぜならば局部的偏差が像背景として目立つからである
。また、この材料は時間的に安定でなければならない。

以下、図示の実施例を参照しながら本発明ををらに詳、
ｌ１ｌｌ　Ｋ説明する。

図には本発明（（シたがって構成されている像撮影装置
およびその周辺装置が示されている。

図には］にてＸ線源が示されており、このＸ線源から出
る線束２が患者３を透過する。このようにして生ぜしめ
られた透過像は本発明による撮影装置４に達する。この
装置４は２ｕの厚みのアルミニウム薄板からなる基板と
しての第１電極５と、これに施されたキャリア注入阻止
酸化膜５′と、この上にある第１の光導電層６と、この
上にある蓄積層７と、第２の光導電層８と、キャリア注
入を阻止する阻止層９′とこれに接する電極９とからな
る。

両電極５および９は、導１１ｉｌｌＩ　Ｏ，１０″と、
切換接点１１ａ、１１ｂＱ有するスイッチ１■とを介し
て、約ａｏｏｏｖの直流電源１２に接続されている。さ
らに、導線ｉｏ、ｉｏ’は抵抗１３、増幅器１４に接続
されている。増幅器はアナログ・デジタル変換器１５を
介して像信号処理装置１６に接続されている。像信号処
理装置１６は他方で走査装置１７にｇ続されていて、こ
の走査装置から微細な光源が出て撮影装置４の電極９を
通して光導電層８を走査する。

像信号処理装置１Ｇはマイクロプロセッサ１９を有し１
、これにアナログ・デジタル変換器１５の信号が渡され
る。マイクロプロセッサ１９によって制御信号が導ｌ１
ｉ１２０を介して走査装置１７に光線１８の走査運動を
制御するために導かれる。さらに信号が端子２Ｉを介し
てメモリ２２へ導かれ、このメモリから像信号が導線２
３を介してコンピュータ２／Ｉに導かれる。その信号は
導線２５を介ｔ、テテレビジョンモニタ２６に達し、こ
こで画面２７に可ａ　ｆＪ＆’として現われる。コンピ
ュータ２４からは像信号の遠Ｉ＃Ｊ伝送のための１４勝
２５′を出させることもできる。

線束２により患者３から第１の光導電層６へ生せしめら
れたＸ線像は電極５．９間のａｏｏｏｖの印）Ｊ１１電
圧のおかげで層ににおいてキャリアが自由になって、蓄
積層７の容積内に集められる。す生じる。線束２の層６
への作用終了後（すなわちＸ線源Ｉの遮断後）、スイッ
チ１１によシスイツチング位置ｉｔｂにて電極５．９へ
の印加電圧が短絡され、そしてレーザ走査装置１７によ
シレーザ光線１８が装置４に導かれこれを走査する。こ
のレーザ光線１８は、ｌＯｎｍの厚みの金製電極９およ
び２００ｎｍの厚みの硫化亜鉛（Ｚｎ５）からなる阻止
層９′を通って、約１０μｍの厚みのセレン（Ｓθ）か
らなる第２の光導電層８へ侵入する。

その際にレーザ光ｄ１８は、電荷像が層８からの反対極
性の電荷（正孔）によシ中和されるように作用する。８
によって供給される中和電流はこれに比例した電流を外
部回路にもたらし、それによって像信号例が導線ｌＯお
よび１０′を介して増幅器１４に達することができる。

アナログ・デジタル変換器１５を通過して、装置１６に
おける公知の処理を施された後にモニタ２６の画面２７
に患者３の透視像が現われる。装置１６に示されてい”
　Ｒｏｎｔｇｅｎｐｒａｘｉｓ　”　６　（１９８１）
第２３９〜２４６頁に記載されているように公知のよう
にして、Ｘ線像の輝度およびコントラストなどの付加的
変化を可能とするように、デジタルＸ線技術にて構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による像撮影装置の実施例を示す概略図であ
る。 １・・・Ｘ線源、２・・・線束、３・・・患者、４・・
・像撮影装置、５・・・電極、５′・・・キャリア注入
阻止酸化膜、６・・・第１の光導電層、７・・・蓄積層
、８・・・第２の光導電層、９′・・・キャリア注入用
＋ｈ層、９・・・電極、】６・・・像信号処理装置、１
７・・・走査装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■）薄板からなり光を透過しやすく直流電圧を加えられ
   る２つの電極の間にこれらと直接に接触する２つの固体
   層があり、これらの固体層の自由面が蓄積層に接してい
   て、しかも第１の固体層は像ビームを照射される光導電
   層であり、第２の固体層は走査ラスク内で移動される光
   線；、でより照射される光導電層であるような１＃撮杉
   装萱において、前記蓄積層はキャリアを拘留する個所を
   有する材料からなシ、第１の光導電層に接触している電
   極は前記蓄積層の拘留個所が拘留すべきキャリアと同じ
   ＠ヰを有することを特徴とする像撮影装置。 ２）キャリア拘留１同所を有する蓄積層は、例えばＡｓ
   ５４　、　　Ａｓ２Ｓ３　、　　Ａｓ２Ｓｅ３の如きヒ
   素と硫黄または／およびセレンとの化合物もしくは範囲
   第１項記載の像撮影装置。 ３）前記蓄積層は０．０１μｍ〜ｌＯｔｔｍ１好ましく
   は０．５μｍ〜１７ｚｍの厚みを有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の像撮影装置。 ４）第１の光導電層は１　（１０ａｍ　〜５００　ｎｍ
   の厚みを有し、Ｘ線の作用のもとて光導電特性を呈する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像撮影装
   置。 ５）第１の光導電層は０．５　ａ　ｍ　〜Ｉ　Ｏ（ｌ　
   ｔｔ　ｍ。 好ましくは５　Ｉｔ　ｍ〜］　Ｏｔｔ　ｍの厚みを有し
   、可視光線、紫外線または赤外線のもとて光導電特性を
   呈することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像
   撮影装置。 ６）少なくとも一方の光導電層はセレンからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の像帳影装置。 ７）セレンに０．１〜５％、とくに０．５％のヒ素の範
   １ノ１１第６項１１１１載の像撮影装置。 ８）少なくとも一方の光導電層は１〜３０原子バ一セン
   トノ水素ヲ含ムアモルファスシリコンからなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の像撮影装置。 ９）一方または双方の電極とそれぞれに接する光導電層
   との間に電極から光導電体へのキャリア注入を１１旧１
   −する付加的な透明な薄い層が配置されていることを特
   徴とする特￥ｆ請求の範囲第１項記載の像撮影装置。 １Ｃ））付加的な層は、例えばポリアミド、ポリイミド
   のような有機絶縁材料からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第９項記載の像撮影装置。 １１）付加的な層は、例えばＡｌ２Ｏ３、５ｊ−０２，
   ＺｎＳなどのような無機材料からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第９項記載の像撮影装置。 １２）付加的な層け１０１％　ｎｍ−１μｍ１好ましく
   は１１００ｎの厚みであることを特徴とする特許請求の
   範囲第９珀ｆｆＵ２載の像撮影装置。