JP2010245677A - Holding device of image intensifier - Google Patents

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Mamoru Ogasawara
護 小笠原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a holding device of an image intensifier, which prevents damage on a housing even if an impact or vibration is applied to a lens barrel and stably holds the image intensifier while preventing misalignment between a photoelectric surface of the image intensifier and an image formation surface of an optical system, when connecting the image intensifier having the housing made of ceramic to a rear end of the lens barrel housing the optical system. <P>SOLUTION: A holding cylinder 7 is fixed to a coupling ring 6 fixed to the rear end of the lens barrel 3. The inner diameter of the holding cylinder 7 is made larger than the outer diameter of the housing 8a of the image intensifier 8. The holding cylinder 7 is provided with a plurality of through-holes 7b reaching the inner circumferential surface from the outer circumferential surface of the holding cylinder 7. A silicone resin 15 is filled through each of the through-holes 7b to fill a gap between the inner circumferential surface of the holding cylinder 7 and the outer circumferential surface of the housing 8a. The silicone resin 15 adheres the inner circumferential surface of the holding cylinder 7 to the outer circumferential surface of the housing 8a, and also functions as an elastic body for absorbing a mechanical impact between both surfaces. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明はイメージインテンシファイアを光学系の鏡筒に連結して保持する保持装置に関するもので、詳しくは人工衛星や宇宙探査機などの宇宙航行体に光学系とともに搭載されるイメージインテンシファイアの保持装置に関するものである。   The present invention relates to a holding device that holds an image intensifier connected to a lens barrel of an optical system. More specifically, the present invention relates to an image intensifier mounted on a spacecraft such as an artificial satellite or a space probe together with an optical system. The present invention relates to a holding device.

光電子増倍管は、光入射によって光電面から放出された光電子を二次電子放出面に加速して衝突させ、この二次電子放出面から放出された二次電子をさらに次段の二次電子放出面に入射させることによって次々と電子数を増大させる作用をもつ。そして、二次電子放出面の段数によっては初段の光電子による信号レベルを数十万倍以上に増大させることも可能で、極めて微弱な光入射であっても高いSN比で検出することができる。   The photomultiplier tube accelerates and collides the photoelectrons emitted from the photocathode by the incidence of light onto the secondary electron emission surface, and the secondary electrons emitted from the secondary electron emission surface are further brought into the secondary electrons of the next stage. By making it incident on the emission surface, it has the effect of increasing the number of electrons one after another. Depending on the number of steps of the secondary electron emission surface, the signal level of the first-stage photoelectron can be increased several hundred thousand times or more, and even a very weak incident light can be detected with a high SN ratio.

マイクロチャンネルプレート(以下、MCP)は、原理的には微細化した上記光電子増倍管の多数を束ねてプレート状にし、個々の光電子増倍管がそれぞれ一画素に相当する光センサとして機能するようにしたもので、暗くて低コントラストの画像を明るい高コントラストの画像に変換するイメージインテンシファイアに用いられている。MCPを多段に連結してさらに高レベルの信号出力を得るようにし、また初段の光電面の分光感度を変えて赤外線画像やX線画像を明瞭に可視化できるようにする工夫もなされ、イメージインテンシファイアは様々な分野で利用されている。   In principle, a microchannel plate (hereinafter referred to as “MCP”) is a plate formed by bundling a large number of miniaturized photomultiplier tubes so that each photomultiplier tube functions as a photosensor corresponding to one pixel. It is used for an image intensifier that converts a dark, low-contrast image into a bright, high-contrast image. MCPs are connected in multiple stages to obtain a higher level of signal output, and the spectral sensitivity of the first stage photocathode is changed so that infrared images and X-ray images can be clearly visualized. Fire is used in various fields.

このようなイメージインテンシファイアは、星野観察や様々な天体観測の目的で、光学系と組み合わせた形で人工衛星や宇宙探査機などの宇宙航行体にも利用されている。よく知られるように、宇宙航行体は太陽光が照射されるか否かによって環境温度が大きく変化し、人工衛星の場合ではその内部でも−30°C〜80°C程度の寒暖の差が生じる。こうした温度変化は衛星内部の光学系にも結像性能の劣化などの悪影響を及ぼすことから、例えば特許文献1〜3で知られるように光学系の保持手法や温度制御手法、また保持部品の素材などについて工夫されている。   Such image intensifiers are also used in space navigation objects such as artificial satellites and space probes in combination with optical systems for the purpose of observing hoshino and various astronomical objects. As is well known, the environmental temperature of a spacecraft greatly changes depending on whether or not sunlight is irradiated. In the case of an artificial satellite, a difference in temperature between about −30 ° C. and 80 ° C. occurs even inside the spacecraft. . Such a temperature change also has an adverse effect on the optical system inside the satellite, such as deterioration of imaging performance. For example, as known in Patent Documents 1 to 3, the optical system holding method, temperature control method, and holding part material Etc. are devised.

特開2007−188010号公報JP 2007-188010 A 特開平11−249039号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-249039 特開2002−202187号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-202187

ところで、一般にイメージインテンシファイアはその駆動時に数百ボルト以上の電圧を要するため、外装となる筐体には高い絶縁性をもつセラミック材が使用されている。そして、これまではこのセラミック製の筐体が、光学系を内部に収容した鏡筒の後端部に強固にボルト止めされ、イメージインテンシファイアの光電面が光学系の結像面と一致するように位置決めされている。したがって、上記特許文献記載の手法などにより光学系の結像面を安定に保つことによって、温度の変化によらず鮮明な画像を得ることが可能となる。   By the way, since an image intensifier generally requires a voltage of several hundred volts or more when driven, a ceramic material having a high insulating property is used for a casing serving as an exterior. Until now, this ceramic case has been firmly bolted to the rear end of the lens barrel that houses the optical system, and the photoelectric surface of the image intensifier matches the image plane of the optical system. So that it is positioned. Therefore, by keeping the imaging surface of the optical system stable by the method described in the above-mentioned patent document, it becomes possible to obtain a clear image regardless of the temperature change.

ところが宇宙航行体にはその打ち上げ時に過大な衝撃が加わり、内部に搭載された様々な観測機器にもその衝撃が及ぶことが避けられない。イメージインテンシファイアの筐体に用いられているセラミックは高硬度ではあるが脆性破壊しやすい材料であるため、打ち上げ時の衝撃や振動が鏡筒後端部とイメージインテンシファイアとの連結部に加わったときに、セラミック製の筐体にクラックやカケが発生するおそれがある。   However, it is inevitable that the spacecraft will be subjected to an excessive impact at the time of launch, and that the impact will also be exerted on various observation devices installed inside. The ceramic used in the image intensifier case is a material that is highly hard but easily brittle and breaks, so impact and vibration during launch are applied to the connection between the rear end of the lens barrel and the image intensifier. When added, there is a risk of cracks and chipping in the ceramic housing.

また、機械的に強固に固定する代わりにバネ片などを併用して筐体を光学系鏡筒の後端部に弾性的に圧着させる構造にすると、衝撃や振動でバネ片と筐体とが擦れ合うとセラミックの粉が発生して光学系やイメージインテンシファイアに悪影響を与えることが懸念される。さらに、筐体の固定に用いられているボルトやバネ片などの金属部品は温度変化に伴って膨張・収縮を繰り返すことになるから、筐体への締め付け荷重が間断なく変化して脆性破壊が助長され、あるいは筐体との接触部分では擦れ合いが繰り返され粉をより発生させる原因になる。 If the housing is elastically pressure-bonded to the rear end of the optical lens barrel by using a spring piece together instead of being firmly fixed mechanically, the spring piece and the case are When they are rubbed, there is a concern that ceramic powder is generated, which adversely affects the optical system and the image intensifier. In addition, metal parts such as bolts and spring pieces used to fix the housing will repeatedly expand and contract with changes in temperature, so the tightening load on the housing will change without interruption and brittle fracture will occur. It is promoted or the rubbing is repeated at the contact portion with the casing, which causes more powder generation.

本発明は上記背景を考慮してなされたもので、光学系の鏡筒にイメージインテンシファイアの筐体を連結するにあたり、環境温度が大幅に変化しても光学系の結像面からイメージインテンシファイアの光電面がずれないように安定に維持し、さらに宇宙航行体の打ち上げ時の過大な衝撃や振動に対しても筐体にクラックやカケが生じないようにしたイメージインテンシファイアの固定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned background. When the image intensifier casing is connected to the lens barrel of the optical system, the image input from the imaging plane of the optical system can be performed even if the environmental temperature changes greatly. The image intensifier is fixed so that the photocathode of the tensiifier is stable so that it does not shift, and the casing is not cracked or chipped against excessive shock or vibration when launching the spacecraft. It aims to provide a method.

本発明装置は、光学系を収納した鏡筒の後端部に、セラミック製の円筒形の筐体と前記筐体の中空部に収容された光電子増倍部とからなるイメージインテンシファイアを連結して保持するにあたり、前記鏡筒の後端部に前記光学系の光軸方向に位置調節して固定され、中央部に撮影開口が形成された連結リングと、前記筐体の外径よりも大きな内径の中空部をもち、この中空部内に前記イメージインテンシファイアを収容するとともに前記鏡筒の内部に収まるように前記連結リングの前面に固定され、外周面から前記中空部に達する複数の貫通穴が形成された保持筒と、前記保持筒の前面に固定され、前記筐体の前面を規制するとともに前記光電子増倍部の前面を露呈させる開口が形成された規制リングと、前記複数の貫通孔を通して注入され、前記保持筒の内周面と前記筐体の外周面との間の隙間を貫通穴の位置ごとに離散的に埋める弾性充填剤とから構成される。   The device of the present invention connects an image intensifier comprising a cylindrical casing made of ceramic and a photomultiplier housed in a hollow portion of the casing to the rear end of the lens barrel containing the optical system. And holding a connecting ring in which the position of the optical system is adjusted and fixed in the optical axis direction of the optical system at the rear end of the lens barrel, and a photographing opening is formed in the center, than the outer diameter of the casing. A hollow portion having a large inner diameter, and the image intensifier is accommodated in the hollow portion and fixed to the front surface of the connection ring so as to be accommodated in the lens barrel, and a plurality of penetrations reaching the hollow portion from the outer peripheral surface A holding cylinder in which a hole is formed, a regulating ring fixed to the front surface of the holding cylinder, regulating the front surface of the housing and exposing the front surface of the photomultiplier, and the plurality of through holes Injected through the hole , Composed of an elastic filler filling discretely for each position of the through-hole gap between the outer peripheral surface of the housing and the inner peripheral surface of the holding cylinder.

前記規制リングに、その前面から背面に貫通して、前記筐体の上部に形成することで前記筐体を部分的に露呈させる小穴が形成され、この小穴を通して前記規制リングと前記筐体との間を小穴の位置ごとに離散的に埋める前記弾性充填剤を充填しておくことも有効である。
これらの場合には前記貫通穴と前記小穴とがイメージインテンシファイアの円周方向に関してずらした位置にそれぞれ設けられている方が望ましい。さらに前記連結リングの背面に、前記光電子増倍部の後端面に形成された画像を撮影するカメラを組み込んだ撮影鏡筒を固定することも有効である。また、前記弾性充填剤にはシリコン樹脂を効果的に用いることができる。
A small hole is formed in the restriction ring so as to penetrate from the front surface to the back surface and partially expose the case by forming in the upper part of the case. Through the small hole, the restriction ring and the case are formed. It is also effective to fill the elastic filler that fills the gaps for each small hole position.
In these cases, it is desirable that the through hole and the small hole are respectively provided at positions shifted with respect to the circumferential direction of the image intensifier. Furthermore, it is also effective to fix a photographing lens barrel incorporating a camera for photographing an image formed on the rear end surface of the photomultiplier on the back surface of the coupling ring. Moreover, a silicone resin can be effectively used for the elastic filler.

本発明によれば、イメージインテンシファイアのセラミック製の筐体が光学系を収納した鏡筒に直接機械的に固定されていないから、これらの連結部に過大な衝撃や振動が及んだとしても筐体にクラックやカケが生じることがない。そして、環境温度が大幅に変化するようなことがあっても、光学系の結像面とイメージインテンシファイアの光電面とがずれることはなく、しかも筐体に対する締め付け荷重が変化したり筐体と機械部品とが擦れ合ったりすることもないので、セラミック製の筐体に悪影響を及ぼすこともない。   According to the present invention, since the ceramic case of the image intensifier is not directly mechanically fixed to the lens barrel containing the optical system, it is assumed that excessive shock and vibration are applied to these connecting portions. There is no crack or chipping in the case. Even if the ambient temperature changes significantly, the image plane of the optical system and the photocathode of the image intensifier do not shift, and the tightening load on the case changes or the case changes. And the machine parts do not rub against each other, and the ceramic housing is not adversely affected.

鏡筒にイメージインテンシファイアを接続した状態の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the state which connected the image intensifier to the lens-barrel. イメージインテンシファイアの保持装置の概略を示す第1実施形態の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of 1st Embodiment which shows the outline of the holding | maintenance apparatus of an image intensifier. イメージインテンシファイアの保持装置の第1実施形態の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of 1st Embodiment of the holding device of an image intensifier. イメージインテンシファイアの保持装置の第1実施形態の正面図である。It is a front view of 1st Embodiment of the holding device of an image intensifier. イメージインテンシファイアの保持装置の第2実施形態の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of 2nd Embodiment of the holding device of an image intensifier. イメージインテンシファイアの保持装置の第2実施形態の正面図である。It is a front view of 2nd Embodiment of the holding device of an image intensifier.

〔第1実施形態〕
人工衛星に搭載される撮影装置に本発明を用いた第1実施形態を図1に示す。この撮影装置は、光学系として望遠レンズ2を収容した鏡筒3と、この鏡筒3に連結されたカメラモジュール5とからなる。なお、光学系には星野撮影用の広角レンズなど、その用途に応じて適宜のものを用いることができる。鏡筒3には据え付け用のフランジ4が一体に設けられ、フランジ4をボルト止めすることにより、この撮影装置は人工衛星内の所要部に固定される。人工衛星の内部では温度環境が大きく変化するが、望遠レンズ2及び鏡筒3は公知の手法で結像性能がほとんど変化しないように工夫されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a first embodiment in which the present invention is applied to an imaging device mounted on an artificial satellite. This photographing apparatus includes a lens barrel 3 that houses a telephoto lens 2 as an optical system, and a camera module 5 connected to the lens barrel 3. An optical system such as a wide-angle lens for photographing Hoshino can be used depending on the application. The lens barrel 3 is integrally provided with a flange 4 for installation. By fixing the flange 4 with a bolt, the photographing apparatus is fixed to a required portion in the artificial satellite. Although the temperature environment changes greatly inside the artificial satellite, the telephoto lens 2 and the lens barrel 3 are devised so that the imaging performance hardly changes by a known method.

鏡筒3の後端部の内周面にネジ条3aが形成され、中央部に撮影開口6a(図2)が形成され外周面にネジ条が形成された連結リング6が螺合して固定されている。連結リング6の前面側には保持筒7を介してイメージインテンシファイア8が取り付けられている。イメージインテンシファイア8は、円筒形状をしたセラミック製の筐体8aと、筐体8aの中空部内に区画された真空室内に設けられた光電子増倍部8bとからなり、全体として円柱形状となっている。   A screw ring 3a is formed on the inner peripheral surface of the rear end portion of the lens barrel 3, and a connecting ring 6 in which a photographing opening 6a (FIG. 2) is formed in the central portion and a screw thread is formed on the outer peripheral surface is screwed and fixed. Has been. An image intensifier 8 is attached to the front side of the connecting ring 6 via a holding cylinder 7. The image intensifier 8 includes a cylindrical ceramic casing 8a and a photomultiplier 8b provided in a vacuum chamber defined in a hollow portion of the casing 8a, and has a cylindrical shape as a whole. ing.

光電子増倍部8bは、前面側から順に、光電面が形成された透明な入射窓、公知のマイクロチャンネルプレート(MCP)、前面に蛍光面が形成されたファイバープレートを配列して構成され、さらに光電面から放出された光電子を加速してMCPに入射させる加速電極、MCPに電圧勾配を与える電極、MCPから出射する二次電子をファイバープレートの蛍光面に衝突させる加速電極などが設けられている。電極のそれぞれに電圧信号を印加するために筐体8aからはコードが引き出されているが、その図示は省略してある。   The photomultiplier 8b is composed of, in order from the front side, a transparent incident window having a photocathode formed thereon, a known microchannel plate (MCP), and a fiber plate having a phosphor screen formed on the front surface. An acceleration electrode that accelerates photoelectrons emitted from the photocathode to enter the MCP, an electrode that applies a voltage gradient to the MCP, an acceleration electrode that collides secondary electrons emitted from the MCP with the phosphor screen of the fiber plate, and the like are provided. . A cord is drawn from the housing 8a to apply a voltage signal to each of the electrodes, but the illustration thereof is omitted.

保持筒7の前面には規制リング9が固定されている。この規制リング9は、後端が連結リング6の前面で規制された筐体8aの前面に位置し、イメージインテンシファイア8が前方に移動しないように規制するとともに、その中央に形成された開口9aを通して光電子増倍部8bの前面を露呈させる。入射光量に応じた数の光電子を放出する光電面10は、光電子増倍部8bの透明な入射窓の背面側に形成されているが、便宜上、ここでは光電子増倍部8bの前面に一致させて図示してある。   A regulating ring 9 is fixed to the front surface of the holding cylinder 7. The restriction ring 9 is positioned at the front surface of the housing 8a whose rear end is restricted by the front surface of the connecting ring 6, and restricts the image intensifier 8 from moving forward, and an opening formed at the center thereof. The front surface of the photomultiplier 8b is exposed through 9a. The photocathode 10 that emits the number of photoelectrons corresponding to the amount of incident light is formed on the back side of the transparent entrance window of the photomultiplier 8b. However, for convenience, here it is made to coincide with the front of the photomultiplier 8b. It is illustrated.

カメラモジュール5を示す図2及び図3において、連結リング6の前面に形成されたネジ穴6bに六角穴付きのボルト12を締めることによって保持筒7が連結リング6の前面に強固にボルト止めされる。ボルト12は、規制リング9、保持筒7のそれぞれの挿通穴9b,7aを通してネジ穴6bに締め付けられ、イメージインテンシファイア8にはボルト12による機械的な締め付け力が直接的に及ぶことがないようにしてある。   2 and 3 showing the camera module 5, the holding cylinder 7 is firmly bolted to the front surface of the connection ring 6 by tightening the hexagonal bolt 12 in the screw hole 6 b formed on the front surface of the connection ring 6. The The bolt 12 is fastened to the screw hole 6b through the insertion holes 9b and 7a of the restriction ring 9 and the holding cylinder 7, and the mechanical tightening force by the bolt 12 is not directly applied to the image intensifier 8. It is like that.

保持筒7の内径は筐体8aの外径よりもわずかに大きく(例えば0.5mm〜1mm程度)、保持筒7の内周面と筐体8aの外周面との間にはクリアランスがある。したがって、イメージインテンシファイア8には機械的な拘束力が及ばず、イメージインテンシファイア8は保持筒7の内部で望遠レンズ2の光軸2a方向に移動し、また光軸2a回りに回転することにもなるが、その固定のために弾性充填剤が用いられる。   The inner diameter of the holding cylinder 7 is slightly larger than the outer diameter of the housing 8a (for example, about 0.5 mm to 1 mm), and there is a clearance between the inner peripheral surface of the holding cylinder 7 and the outer peripheral surface of the housing 8a. Therefore, the mechanical force is not exerted on the image intensifier 8, and the image intensifier 8 moves in the direction of the optical axis 2a of the telephoto lens 2 inside the holding cylinder 7 and rotates around the optical axis 2a. In some cases, an elastic filler is used for the fixing.

弾性充填剤でイメージインテンシファイア8を保持筒7に保持するために、保持筒7にはその外周面から内周面に達する貫通穴7bが形成されている。これらの貫通穴7bは、保持筒7の外周を等分する3個所に、また、光軸方向に関しては略中間となる位置に設けられている。連結リング6にイメージインテンシファイア8を組み付ける際には、保持筒7の中空部内にイメージインテンシファイア8aを収め、さらに規制リング9を前面に被せてからボルト12を締め付ける。そして、保持筒7の貫通穴7bから弾性充填剤として好適なシリコン樹脂15を注入する。   In order to hold the image intensifier 8 on the holding cylinder 7 with an elastic filler, the holding cylinder 7 is formed with a through hole 7b reaching from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface. These through-holes 7b are provided at three positions equally dividing the outer periphery of the holding cylinder 7 and at a position approximately in the middle in the optical axis direction. When assembling the image intensifier 8 to the connecting ring 6, the image intensifier 8 a is placed in the hollow portion of the holding cylinder 7, and the bolt 12 is tightened after the regulating ring 9 is put on the front surface. Then, a silicon resin 15 suitable as an elastic filler is injected from the through hole 7 b of the holding cylinder 7.

図3及び図4に示すように、このとき、シリコン樹脂15として適度の粘性を有するものを用いて注入量を調節することによって、シリコン樹脂15は貫通穴7bの位置ごとに部分的に保持筒7の内周面と筐体8aの外周面との隙間を埋めるように充填され、しかも円周方向と光軸方向については周囲に空間を残したまま硬化する。シリコン樹脂15は硬化後であっても適度な弾力性を有しているから、イメージインテンシファイア8は、その外周の三箇所がシリコン樹脂15の弾力性を利用して保持筒7の内部に安定に支持されるようになる。なお、図4では、保持筒7の内部にシリコン樹脂15を充填した様子を表すために、保持筒7及び規制リング9を部分的に破断して示した。   As shown in FIGS. 3 and 4, at this time, the silicon resin 15 is partially held for each position of the through hole 7b by adjusting the injection amount using a silicone resin 15 having an appropriate viscosity. 7 is filled so as to fill a gap between the inner peripheral surface of the housing 7 and the outer peripheral surface of the housing 8a, and is hardened while leaving a space in the periphery in the circumferential direction and the optical axis direction. Since the silicon resin 15 has an appropriate elasticity even after being cured, the image intensifier 8 has three locations on the outer periphery thereof inside the holding cylinder 7 using the elasticity of the silicon resin 15. It will be supported stably. In FIG. 4, the holding cylinder 7 and the regulating ring 9 are partially broken to show the inside of the holding cylinder 7 filled with the silicon resin 15.

一方、イメージインテンシファイア8を光軸方向に関して高精度で保持することができるように、規制リング9には筐体8aを部分的に露呈させる小穴9cが形成されている。保持筒7の前端面の方が筐体8aの前面よりもわずかに前方に突出しているので、規制リング9と筐体8aの前面との間には隙間が生じているが、小穴9cを通してシリコン樹脂15を充填することによって、規制リング9と筐体8aの前面との間の隙間を部分的に埋めることができる。小穴9cは規制リング9の円周を三等分する位置にそれぞれ設けられているため、イメージインテンシファイア8は硬化後のシリコン樹脂15が持つ弾力性により後方へと付勢され、その後端が連結リング6の前面に押し当てられ、イメージインテンシファイア8は光軸2a方向に関しては連結リング6の前面に押し当てられ、イメージインテンシファイア8は光軸2a方向に関しては連結リング6の前面を基準に位置決めされるようになる。なお、小穴9cと貫通穴7bとは円周方向でずらしておくのがよく、バランス的には貫通穴7bと小穴9cとを光軸2aに関して互いに30°ずらした位置にしておくとよい。   On the other hand, a small hole 9c for partially exposing the housing 8a is formed in the restriction ring 9 so that the image intensifier 8 can be held with high accuracy in the optical axis direction. Since the front end surface of the holding cylinder 7 protrudes slightly forward from the front surface of the housing 8a, there is a gap between the regulating ring 9 and the front surface of the housing 8a. By filling the resin 15, the gap between the regulation ring 9 and the front surface of the housing 8 a can be partially filled. Since the small holes 9c are respectively provided at positions that divide the circumference of the regulating ring 9 into three equal parts, the image intensifier 8 is urged backward by the elasticity of the cured silicone resin 15, and the rear end thereof is The image intensifier 8 is pressed against the front surface of the connection ring 6 with respect to the optical axis 2a direction, and the image intensifier 8 is pressed against the front surface of the connection ring 6 with respect to the optical axis 2a direction. It will be positioned to the reference. The small hole 9c and the through hole 7b are preferably shifted in the circumferential direction, and in terms of balance, the through hole 7b and the small hole 9c are preferably shifted from each other by 30 ° with respect to the optical axis 2a.

図3に示すように、連結リング6は、イメージインテンシファイア8だけでなく撮影鏡筒を保持するために用いられている。撮影鏡筒17の後端には、CCD型あるいはCMOS型の固体撮像素子や、この固体撮像素子で撮像して得られた画像データを記録する記録装置を含む撮像ユニット18が組み付けられ、光電子増倍部8bの後端面20に伝達された画像は、連結リング6の撮影開口6aを通して結像レンズ22によって固体撮像素子の撮像面上に結像される。   As shown in FIG. 3, the connection ring 6 is used to hold not only the image intensifier 8 but also the imaging barrel. An imaging unit 18 including a CCD-type or CMOS-type solid-state imaging device and a recording device for recording image data obtained by imaging with the solid-state imaging device is assembled at the rear end of the imaging barrel 17 to increase the photoelectron gain. The image transmitted to the rear end surface 20 of the magnification unit 8 b is imaged on the imaging surface of the solid-state imaging device by the imaging lens 22 through the imaging aperture 6 a of the connecting ring 6.

この撮影鏡筒17は、前端のフランジ部をボルト止めすることによって連結リング6の背面に固定される。なお、図示は省略したが、撮像ユニット18及び結像レンズ22はピント合わせのためにそれぞれ光軸方向に移動調整した後に固定することができ、さらに撮像ユニット18については、撮像して得られる画像の上下が一定になるように光軸回りに回転調節してから固定できるようにしておくことが望ましい。 The photographing lens barrel 17 is fixed to the back surface of the connecting ring 6 by bolting the front end flange portion. Although not shown, the imaging unit 18 and the imaging lens 22 can be fixed after moving and adjusting in the optical axis direction for focusing, respectively, and the imaging unit 18 is an image obtained by imaging. It is desirable to be able to fix after adjusting the rotation around the optical axis so that the top and bottom of the lens are constant.

図3に示すように組み立てられたカメラモジュール5は、連結リング6により鏡筒3の後端に一体に連結される。連結リング6の螺合量を調節することにより保持筒7とともにイメージインテンシファイア8を光軸2a方向に移動し、望遠レンズ2の結像面にイメージインテンシファイア8の光電面を一致させることができる。例えば、点光源からの光束をコリメータを通して望遠レンズ2に入射させ、固体撮像素子から得られる画像信号を確認しながら連結リング6の螺合量を調節すればよい。望遠レンズ2の結像面とイメージインテンシファイア8の光電面10とを合致させた後、連結リング6は接着剤あるいは固定用のネジなどを用いて鏡筒3に固着される。   The camera module 5 assembled as shown in FIG. 3 is integrally connected to the rear end of the lens barrel 3 by a connecting ring 6. The image intensifier 8 is moved together with the holding cylinder 7 in the direction of the optical axis 2a by adjusting the screwing amount of the connecting ring 6, and the photocathode of the image intensifier 8 is made to coincide with the imaging surface of the telephoto lens 2. Can do. For example, a light beam from a point light source may be incident on the telephoto lens 2 through a collimator, and the screwing amount of the connection ring 6 may be adjusted while confirming an image signal obtained from the solid-state imaging device. After matching the imaging surface of the telephoto lens 2 and the photocathode 10 of the image intensifier 8, the connecting ring 6 is fixed to the lens barrel 3 using an adhesive or a fixing screw.

光電子増倍部8bは、望遠レンズ2で結像された画像を増倍してその後端面20に伝達する作用を行うから、上記のように連結リング6の螺合量を調節してイメージインテンシファイア8が任意の回転位置で位置決めされたとしても、後端面20に伝達される画像の姿勢は何ら変わることはない。ただし、撮像ユニット18に組み込まれた固体撮像素子の方は画面に上下左右の方向性をもつから、連結リング6を固定した後に前述した回転位置調節を行えばよい。   The photomultiplier 8b multiplies the image formed by the telephoto lens 2 and transmits it to the rear end face 20. Therefore, the image intensity is adjusted by adjusting the screwing amount of the connecting ring 6 as described above. Even if the fire 8 is positioned at an arbitrary rotational position, the posture of the image transmitted to the rear end face 20 does not change at all. However, since the solid-state imaging device incorporated in the imaging unit 18 has the vertical and horizontal directions on the screen, the rotational position adjustment described above may be performed after the coupling ring 6 is fixed.

上記構成によれば、人工衛星の打ち上げに際して大きな衝撃が鏡筒3に加わり、その衝撃や振動がそのまま保持筒7に伝わってもシリコン樹脂15が緩衝剤として機能し、イメージインテンシファイア8への衝撃や振動は軽減される。そして、規制リング9と筐体8aとの間にシリコン樹脂15が充填されているので、イメージインテンシファイア8の位置を保ちながら、機械的に過大な力が直接及ぶことがないように保持されている。だから、筐体8aを含むイメージインテンシファイア8が損傷を受けることがない。   According to the above configuration, a large impact is applied to the lens barrel 3 when the artificial satellite is launched, and even if the impact or vibration is transmitted to the holding cylinder 7 as it is, the silicone resin 15 functions as a buffering agent, and the image intensifier 8 Shock and vibration are reduced. Since the silicon resin 15 is filled between the regulating ring 9 and the housing 8a, the position of the image intensifier 8 is maintained and the mechanical strength is not directly applied. ing. Therefore, the image intensifier 8 including the housing 8a is not damaged.

また、イメージインテンシファイア8は保持筒7の内周面にシリコン樹脂15により固定され、さらにイメージインテンシファイア8は、後端面が連結リング6の前面で、前端面が規制リング9の小穴9cから充填されたシリコン樹脂15を介して光軸2a方向に移動しないように規制されているから、イメージインテンシファイア8の光電面10が望遠レンズ2の結像面からずれることはない。なお、光軸2aに交差する方向から衝撃が加わり、イメージインテンシファイア8が光軸2aと直交する方向にシフトしたとしても、結像上の問題は何ら生じることはない。   The image intensifier 8 is fixed to the inner peripheral surface of the holding cylinder 7 with a silicon resin 15. Further, the image intensifier 8 has a rear end surface on the front surface of the connecting ring 6 and a front end surface on the small hole 9 c of the regulating ring 9. Therefore, the photocathode 10 of the image intensifier 8 is not deviated from the image plane of the telephoto lens 2. Even if an impact is applied from the direction crossing the optical axis 2a and the image intensifier 8 is shifted in a direction perpendicular to the optical axis 2a, no problem in image formation occurs.

〔第2実施形態〕
図5及び図6に示す実施形態では、前述した第1実施形態で用いられた規制リング9に変えて、内周側に向けてバネ片9dを突設した規制リング30が用いられている。バネ片9dは規制リング30の内周を等分する三箇所に形成され、その先端が筐体8aの前面に軽く接する程度に後方に折り曲げられている。バネ片9cのそれぞれには根元側に小穴9cが形成され、この小穴9cを通してシリコン樹脂15を注入し、バネ片9cと筐体8aの前面との隙間に充填することができるようにしてある。なお、図6では、図4と同様に保持筒7及び規制リング30を部分的に破断して示している。
[Second Embodiment]
In the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, instead of the restriction ring 9 used in the first embodiment described above, a restriction ring 30 having a spring piece 9d protruding toward the inner peripheral side is used. The spring pieces 9d are formed at three locations that equally divide the inner periphery of the regulating ring 30, and are bent rearward so that the tips of the spring pieces 9d are in light contact with the front surface of the housing 8a. A small hole 9c is formed on the base side of each spring piece 9c, and silicon resin 15 is injected through the small hole 9c so that the gap between the spring piece 9c and the front surface of the housing 8a can be filled. In FIG. 6, the holding cylinder 7 and the regulating ring 30 are partially broken as in FIG.

バネ片9dの付勢力は弱くしてあるため、小穴9cを通してバネ片9dと筐体8aの前面との間の隙間を埋めるように粘性のあるシリコン樹脂15を充填していくと、バネ片9dの先端がシリコン樹脂15によって押し上げられ、筐体8aの前面から浮き上がる。そしてシリコン樹脂15が硬化した状態では、シリコン樹脂15の弾力性に加え、バネ片9dの付勢力もイメージインテンシファイア8を後端側に押し付ける付勢力となり、先の実施形態と同様に、イメージインテンシファイア8は連結リング6の前面を基準にして位置決めされるようになる。したがって、光軸2a方向に関して連結リング6を鏡筒3に対して正しく位置決めしておけば、衛星打ち上げ時の衝撃や振動にかかわらず、常にイメージインテンシファイア8の光電面を望遠レンズ2の結像面に一致させた状態にしておくことができる。   Since the urging force of the spring piece 9d is weakened, if the viscous silicone resin 15 is filled so as to fill the gap between the spring piece 9d and the front surface of the housing 8a through the small hole 9c, the spring piece 9d. Is pushed up by the silicon resin 15 and lifted from the front surface of the housing 8a. When the silicone resin 15 is cured, in addition to the elasticity of the silicone resin 15, the urging force of the spring piece 9 d also becomes the urging force that presses the image intensifier 8 toward the rear end side, as in the previous embodiment. The intensifier 8 is positioned with reference to the front surface of the connecting ring 6. Therefore, if the connecting ring 6 is correctly positioned with respect to the lens barrel 3 in the direction of the optical axis 2a, the photocathode of the image intensifier 8 is always connected to the telephoto lens 2 regardless of the impact or vibration when the satellite is launched. It can be in a state of being matched with the image plane.

望遠レンズ2の画像がイメージインテンシファイア8の光電面10に結像されると、光学像の二次元の明暗分布に対応した個数の光電子が光電面10から放出され、その各々は加速電極の加速作用により直進してMCPの入射面に達する。MCPの入射面には微細な光電子増倍管の入射端が稠密に配列され、その個々に入射した光電子は、それぞれの管壁に形成された二次電子放出面に次々と衝突しながら二次電子の放出個数を増大させる。そして、微細な光電子増倍管の出射端からは入射した光電子の数に比例した多数の二次電子が放出され、極細の光ファイバーを束ねたファイバープレート前面の蛍光面に衝突する。蛍光面は衝突した二次電子の個数に応じた明るさで発光し、ファイバープレートの後端面に伝達される。ファイバープレートの後端面が光電子増倍部8bの後端面となっているから、その画像が撮像ユニット18で撮像・記録される。   When the image of the telephoto lens 2 is formed on the photocathode 10 of the image intensifier 8, a number of photoelectrons corresponding to the two-dimensional light-dark distribution of the optical image are emitted from the photocathode 10, each of which is an acceleration electrode. It goes straight by the acceleration action and reaches the entrance surface of the MCP. The incident end of the fine photomultiplier tube is densely arranged on the incident surface of the MCP, and the individually incident photoelectrons collide with the secondary electron emission surface formed on the respective tube walls one after the other. Increase the number of electrons emitted. A large number of secondary electrons proportional to the number of incident photoelectrons are emitted from the exit end of the fine photomultiplier tube, and collide with the phosphor screen on the front surface of the fiber plate in which ultrafine optical fibers are bundled. The phosphor screen emits light with brightness corresponding to the number of secondary electrons that have collided, and is transmitted to the rear end surface of the fiber plate. Since the rear end face of the fiber plate is the rear end face of the photomultiplier 8b, the image is picked up and recorded by the image pickup unit 18.

人工衛星内の温度環境の変化に伴ってシリコン樹脂15がわずかながら膨張・収縮を繰り返したとしてもシリコン樹脂15は弾性充填剤の作用も備えているから、シリコン樹脂15は保持筒7の内周面と筐体8aとの隙間内で膨張収縮するだけでイメージインテンシファイア8を光軸2a方向に移動させることはない。したがって、望遠レンズ2の画像を常にイメージインテンシファイア8の光電面10上に結像させることができる。さらに、シリコン樹脂15は真空中で放出されるアウトガスも微量であるという特長をもつから、人工衛星内で使用してもその周囲を放出ガスで汚すことがなく、望遠レンズ2の光学面やイメージインテンシファイア8の透明窓の表面を曇らせたりするおそれもない。   Even if the silicon resin 15 repeatedly expands and contracts slightly with changes in the temperature environment in the artificial satellite, the silicon resin 15 also has an action of an elastic filler. The image intensifier 8 is not moved in the direction of the optical axis 2a only by expanding and contracting within the gap between the surface and the housing 8a. Therefore, the image of the telephoto lens 2 can always be formed on the photocathode 10 of the image intensifier 8. Further, since the silicon resin 15 has a feature that a small amount of outgas is released in a vacuum, even if it is used in an artificial satellite, its surroundings are not contaminated with the emitted gas, and the optical surface and image of the telephoto lens 2 are not affected. There is no risk of fogging the surface of the transparent window of the intensifier 8.

以上、人工衛星に搭載される撮影装置に好適なイメージインテンシファイアの保持装置について説明してきたが、本発明は特に温度が大きく変動する環境下で使用される撮影装置、例えば日中と夜間で気温が大きく変動する場所で、イメージインテンシファイアを夜間の監視用途で利用する場合などにも効果的に用いることができる。また、保持筒の内周面とイメージインテンシファイアの筐体外周面との間を埋める作用をもつ弾性充填剤には、弾性を有する材料であれば別のものを利用することができる。   As described above, the image intensifier holding device suitable for the imaging device mounted on the artificial satellite has been described. However, the present invention is particularly suitable for an imaging device used in an environment where the temperature fluctuates greatly, such as daytime and nighttime. It can be effectively used when the image intensifier is used for monitoring at night in places where the temperature fluctuates greatly. Further, as the elastic filler having an effect of filling the space between the inner peripheral surface of the holding cylinder and the outer peripheral surface of the housing of the image intensifier, another material having elasticity can be used.

2 望遠レンズ
3 鏡筒
5 カメラモジュール
6 連結リング
7 保持筒
8 イメージインテンシファイア
8a 筐体
8b 光電子増倍部
9、30 規制リング
10 光電面
17 撮影鏡筒
18 撮像ユニット
2 telephoto lens 3 lens barrel 5 camera module 6 connecting ring 7 holding cylinder 8 image intensifier 8a housing 8b photomultiplier 9, 30 regulating ring 10 photocathode 17 photographing barrel 18 imaging unit

Claims (5)

光学系を収納した鏡筒の後端部に、セラミック製の円筒形の筐体と前記筐体の中空部に収容された光電子増倍部とからなるイメージインテンシファイアを連結して保持するイメージインテンシファイアの保持装置において、
前記鏡筒の後端部に前記光学系の光軸方向に位置調節して固定され、中央部に撮影開口が形成された連結リングと、
前記筐体の外径よりも大きな内径の中空部をもち、この中空部内に前記イメージインテンシファイアを収容するとともに前記鏡筒の内部に収まるように前記連結リングの前面に固定され、外周面から前記中空部に達する複数の貫通穴が形成された保持筒と、
前記保持筒の前面に固定され、前記筐体の前面を規制するとともに前記光電子増倍部の前面を露呈させる開口が形成された規制リングと、
前記複数の貫通孔を通して注入され、前記保持筒の内周面と前記筐体の外周面との間の隙間を貫通穴の位置ごとに離散的に埋める弾性充填剤と、
を備えたことを特徴とするイメージインテンシファイアの保持装置。
An image in which an image intensifier comprising a ceramic cylindrical housing and a photomultiplier housed in a hollow portion of the housing is connected to and held at the rear end of the lens barrel housing the optical system. In the intensifier holding device,
A connection ring that is fixed to the rear end portion of the lens barrel in the optical axis direction of the optical system, and has a photographing aperture at the center,
A hollow portion having an inner diameter larger than the outer diameter of the housing, and the image intensifier is accommodated in the hollow portion and fixed to the front surface of the coupling ring so as to be accommodated in the lens barrel, from the outer peripheral surface. A holding cylinder in which a plurality of through holes reaching the hollow portion are formed;
A regulating ring fixed to the front surface of the holding cylinder, which regulates the front surface of the housing and exposes the front surface of the photomultiplier, and
An elastic filler that is injected through the plurality of through holes and discretely fills the gap between the inner peripheral surface of the holding cylinder and the outer peripheral surface of the housing for each position of the through holes;
A device for holding an image intensifier, comprising:
前記規制リングに、前記筐体の前面を部分的に露呈させる小穴が形成され、この小穴を通して前記規制リングと前記筐体との間を小穴の位置ごとに部分的に埋める前記弾性充填剤を充填したことを特徴とする請求項1記載のイメージインテンシファイアの保持装置。   A small hole that partially exposes the front surface of the housing is formed in the restriction ring, and the elastic filler that partially fills the space between the restriction ring and the housing at each small hole position through the small hole is filled. The image intensifier holding device according to claim 1, wherein 前記貫通穴と前記小穴とがイメージインテンシファイアの円周方向に関してずらした位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載のイメージインテンシファイアの保持装置。   The image intensifier holding device according to claim 1, wherein the through hole and the small hole are formed at positions shifted with respect to a circumferential direction of the image intensifier. 前記連結リングの背面に撮影鏡筒が固定され、前記撮影鏡筒には前記光電子増倍部の後端面に形成された画像を撮影するカメラが組み込まれることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のイメージインテンシファイアの保持装置。   4. A camera barrel is fixed to a back surface of the coupling ring, and a camera for taking an image formed on a rear end surface of the photomultiplier is incorporated in the camera barrel. One of the image intensifier holding devices. 前記弾性充填剤がシリコン樹脂であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のイメージインテンシファイアの保持装置。   5. The image intensifier holding device according to claim 1, wherein the elastic filler is a silicon resin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017528773A (en) * 2014-07-08 2017-09-28 バール・テクノロジーズ・エルエルシーBurle Technologies,Llc Night-tube mounting system and night-tube mounting method

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