JP2737017B2 - 光検知装置及び光検知方法 - Google Patents
光検知装置及び光検知方法Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光検知装置及び光検知方法に関し、とりわ
け光子計数や光強度分布の測定或はカラー撮像素子など
に適用し得る光検知装置及び光検知方法に関する。
け光子計数や光強度分布の測定或はカラー撮像素子など
に適用し得る光検知装置及び光検知方法に関する。
［従来の技術］ 金属、絶縁体−金属（MIN）接合で見られる電位障壁
を電子がトンネル効果で通過する時間は10-16秒位で非
常に高速であるため、この形の接合を用いて低周波から
可視光までの広帯域に渡り超高速検波を行うことができ
る。しかし従来、遠赤外及び赤外領域での検波・周波数
混合に用いられている金属−金属点接触ダイオードでは
点接触形であるため、機械的、電気的ショックに弱く、
また、寿命も短い（伊地智幸一、岡村総吾：電子通信学
会マイクロ波研資,MW73−27（1973−06））。
を電子がトンネル効果で通過する時間は10-16秒位で非
常に高速であるため、この形の接合を用いて低周波から
可視光までの広帯域に渡り超高速検波を行うことができ
る。しかし従来、遠赤外及び赤外領域での検波・周波数
混合に用いられている金属−金属点接触ダイオードでは
点接触形であるため、機械的、電気的ショックに弱く、
また、寿命も短い（伊地智幸一、岡村総吾：電子通信学
会マイクロ波研資,MW73−27（1973−06））。
そのため実用的な検波器としては機械的に堅固な構造
のMIM接合を作ることが必要であるが、RC時定数から考
えると赤外線に応答するような薄い絶縁膜におけるトン
ネル電流の抵抗は非常に小さいため、蒸着で作り得る最
小の面積のMIM接合でも、インピーダンスが低すぎて、
検波された信号を有効に取り出すことができない。
のMIM接合を作ることが必要であるが、RC時定数から考
えると赤外線に応答するような薄い絶縁膜におけるトン
ネル電流の抵抗は非常に小さいため、蒸着で作り得る最
小の面積のMIM接合でも、インピーダンスが低すぎて、
検波された信号を有効に取り出すことができない。
一方、微小な面積の接合を実現する方法として、蒸着
により作られた島状の構造を持つ金属超薄膜を利用する
ことが考えられる（T.E.Hartman:J.Appl.Phys.,34,943
（1963））。
により作られた島状の構造を持つ金属超薄膜を利用する
ことが考えられる（T.E.Hartman:J.Appl.Phys.,34,943
（1963））。
この超薄膜では、島と島とにより作られたMIM接合が
面全体に直列並列に無数に接続された構造となる。この
超薄膜に赤外線を照射した場合、個々のMIM接合で検波
された信号は面全体で加え合わされて外部に取り出さ
れ、超高速の検波器となる。しかし、島状構造の金属超
薄膜を安定に再現性良く作成することは難しく、検波特
性が一定した素子を作ることが困難である。更に、電気
的ショックにも弱く寿命が短いため必ずしも実用的な素
子となってはいない。
面全体に直列並列に無数に接続された構造となる。この
超薄膜に赤外線を照射した場合、個々のMIM接合で検波
された信号は面全体で加え合わされて外部に取り出さ
れ、超高速の検波器となる。しかし、島状構造の金属超
薄膜を安定に再現性良く作成することは難しく、検波特
性が一定した素子を作ることが困難である。更に、電気
的ショックにも弱く寿命が短いため必ずしも実用的な素
子となってはいない。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上述した問題を解決し、電気的ショックに
も強く安定で再現性の優れた点接触構造を有する光検知
装置及び光検知方法を提供することを目的とする。
も強く安定で再現性の優れた点接触構造を有する光検知
装置及び光検知方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段及び作用］ 本発明の第１は、少なくとも１つのプローブ電極と、
前記プローブ電極に対向する位置に設けた光吸収電極
と、前記プローブ電極と前記光吸収電極の間に電圧を印
加する手段と、前記光吸収電極に対して間欠的に光を照
射する手段と、電圧の印加によって前記プローブ電極と
前記光吸収電極との間に流れるプローブ電流が、前記光
吸収電極に光が照射されていない時に所定の一定量とな
るよう、前記プローブ電極と前記光吸収電極との距離を
調整するサーボ制御手段と、前記光吸収電極への光の照
射に伴う前記プローブ電流の変化を計測する手段とを有
することを特徴とする光検知装置である。
前記プローブ電極に対向する位置に設けた光吸収電極
と、前記プローブ電極と前記光吸収電極の間に電圧を印
加する手段と、前記光吸収電極に対して間欠的に光を照
射する手段と、電圧の印加によって前記プローブ電極と
前記光吸収電極との間に流れるプローブ電流が、前記光
吸収電極に光が照射されていない時に所定の一定量とな
るよう、前記プローブ電極と前記光吸収電極との距離を
調整するサーボ制御手段と、前記光吸収電極への光の照
射に伴う前記プローブ電流の変化を計測する手段とを有
することを特徴とする光検知装置である。
本発明の第２は、少なくとも１つのプローブ電極と、
前記プローブ電極に対向する位置に設けた有機色素を導
電性媒体上に堆積してなる光吸収電極と、前記プローブ
電極と前記光吸収電極の間に電圧を印加する手段と、前
記光吸収電極に対して間欠的に光を照射する手段と、電
圧の印加によって前記プローブ電極と前記光吸収電極と
の間に流れるプローブ電流が、前記光吸収電極に光が照
射されていない時に所定の一定量となるよう、前記プロ
ーブ電極と前記光吸収電極との距離を調整する手段と、
前記光吸収電極への光の照射に伴う前記プローブ電流の
変化を計測する手段とを有することを特徴とする光検知
装置である。
前記プローブ電極に対向する位置に設けた有機色素を導
電性媒体上に堆積してなる光吸収電極と、前記プローブ
電極と前記光吸収電極の間に電圧を印加する手段と、前
記光吸収電極に対して間欠的に光を照射する手段と、電
圧の印加によって前記プローブ電極と前記光吸収電極と
の間に流れるプローブ電流が、前記光吸収電極に光が照
射されていない時に所定の一定量となるよう、前記プロ
ーブ電極と前記光吸収電極との距離を調整する手段と、
前記光吸収電極への光の照射に伴う前記プローブ電流の
変化を計測する手段とを有することを特徴とする光検知
装置である。
本発明の第３は、少なくとも１つのプローブ電極と、
前記プローブ電極に対向する位置に設けた光吸収電極と
の間に電圧を印加してプローブ電流を発生させる工程
と、 前記光吸収電極に間欠的に光を照射する工程と、 光吸収電極に光が照射された時のプローブ電流である
明電流と、光吸収電極に光が照射されていない時のプロ
ーブ電流である暗電流との差を増幅する工程と、 暗電流が所定の一定量になるようにサーボ制御手段に
より前記プローブ電極と前記光吸収電極との距離を調整
する工程とを含むことを特徴とする光検知方法である。
前記プローブ電極に対向する位置に設けた光吸収電極と
の間に電圧を印加してプローブ電流を発生させる工程
と、 前記光吸収電極に間欠的に光を照射する工程と、 光吸収電極に光が照射された時のプローブ電流である
明電流と、光吸収電極に光が照射されていない時のプロ
ーブ電流である暗電流との差を増幅する工程と、 暗電流が所定の一定量になるようにサーボ制御手段に
より前記プローブ電極と前記光吸収電極との距離を調整
する工程とを含むことを特徴とする光検知方法である。
本発明の第４は、少なくとも１つのプローブ電極と、
前記プローブ電極に対向する位置に設けた有機色素を導
電性媒体上に堆積してなる光吸収電極との間に電圧を印
加してプローブ電流を発生させる工程と、 前記光吸収電極に間欠的に光を照射する工程と、 光吸収電極に光が照射された時のプローブ電流である
明電流と、光吸収電極に光が照射されていない時のプロ
ーブ電流である暗電流との差を増幅する工程と、 暗電流が所定の一定量になるように前記プローブ電極
と前記光吸収電極との距離を調整する工程とを含むこと
を特徴とする光検知方法である。
前記プローブ電極に対向する位置に設けた有機色素を導
電性媒体上に堆積してなる光吸収電極との間に電圧を印
加してプローブ電流を発生させる工程と、 前記光吸収電極に間欠的に光を照射する工程と、 光吸収電極に光が照射された時のプローブ電流である
明電流と、光吸収電極に光が照射されていない時のプロ
ーブ電流である暗電流との差を増幅する工程と、 暗電流が所定の一定量になるように前記プローブ電極
と前記光吸収電極との距離を調整する工程とを含むこと
を特徴とする光検知方法である。
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の光検知装置に用いる光検知素子のブ
ロック構成図である。光・電磁気シールドボックス７の
中に、プローブ電極２と該プローブ電極に対向する位置
にあり、透明基板３上に設けられた光吸収電極１を有し
ている。
ロック構成図である。光・電磁気シールドボックス７の
中に、プローブ電極２と該プローブ電極に対向する位置
にあり、透明基板３上に設けられた光吸収電極１を有し
ている。
プローブ電極２と光吸収電極１の間に一定電圧を印加
して流れるプローブ電流を電流プレアンプ６で増幅し、
プローブ電流が一定になるように、即ち光吸収電極１と
プローブ電極２間の距離を調整する圧電素子を用いた微
動制御機構４を有している。粗動制御機構５は微動制御
可能な範囲までプローブ電極を予め移動しておくための
機構である。
して流れるプローブ電流を電流プレアンプ６で増幅し、
プローブ電流が一定になるように、即ち光吸収電極１と
プローブ電極２間の距離を調整する圧電素子を用いた微
動制御機構４を有している。粗動制御機構５は微動制御
可能な範囲までプローブ電極を予め移動しておくための
機構である。
本発明ではプローブ電極２としてPt等の貴金属のワイ
ヤー（1mmφ）の先端を90°のコーンになるように機械
的に研磨し超高真空中で電界をかけ表面原子を蒸発させ
たものを用いていたが、プローブ電極は導電率が10-6以
上の導電性媒体であれば、例えば、Ｗを電解研磨したプ
ローブでもよく、特にその形状や材質、処理方法は何ら
これに限定するものではない。
ヤー（1mmφ）の先端を90°のコーンになるように機械
的に研磨し超高真空中で電界をかけ表面原子を蒸発させ
たものを用いていたが、プローブ電極は導電率が10-6以
上の導電性媒体であれば、例えば、Ｗを電解研磨したプ
ローブでもよく、特にその形状や材質、処理方法は何ら
これに限定するものではない。
一方、光吸収電極１も高い導電性を有する電極材料の
光吸収特性を直接に利用することができる。その場合、
用いられる電極材料は、例えば、Au,Pt,Rh,Ag,Pd,Al,I
n,Sn,Wなどの金属やこれらの合金、さらにはグラファイ
トやシリサイド、またさらにはITOなどの導電性酸化
物、或は導電性有機物を始めとして数多くの材料が挙げ
られ、これらの本発明への適用が考えられる。係る材料
を用いた電極作成法としても従来公知の薄膜技術で十分
である。これらの電極を支持するための基板３はガラ
ス、セラミックス、プラスチック材料等いずれの材料で
もよいが、第１図に示した様にプローブ電極と反対側か
ら光を入射する場合は半透明或は透明基板を用いなけれ
ばならない。また基板は任意の形状でよく平板状である
のが好ましいが、平板に何ら限定されない。
光吸収特性を直接に利用することができる。その場合、
用いられる電極材料は、例えば、Au,Pt,Rh,Ag,Pd,Al,I
n,Sn,Wなどの金属やこれらの合金、さらにはグラファイ
トやシリサイド、またさらにはITOなどの導電性酸化
物、或は導電性有機物を始めとして数多くの材料が挙げ
られ、これらの本発明への適用が考えられる。係る材料
を用いた電極作成法としても従来公知の薄膜技術で十分
である。これらの電極を支持するための基板３はガラ
ス、セラミックス、プラスチック材料等いずれの材料で
もよいが、第１図に示した様にプローブ電極と反対側か
ら光を入射する場合は半透明或は透明基板を用いなけれ
ばならない。また基板は任意の形状でよく平板状である
のが好ましいが、平板に何ら限定されない。
特定の波長の光に対して感度を有する光検知素子を作
成する場合、光吸収媒体として有機色素を用いることが
好ましい。有機色素は一般に絶縁性であり、直接電極材
料として用いることはできないが、導電性媒体上に十分
薄く堆積すれば、本発明に用いることができる。導電性
媒体としては前記した高い導電性材料を用いることがで
きるが、第２図に示す透過型の光学系では透明な或は半
透明となる電極材料及び作成方法が必要である。係る材
料を用いた電極形成法としても従来公知の成膜技術で十
分である。但し、電極材料は表面が有機色素膜形成の
際、絶縁性の酸化膜を作らない導電材料、例えば貴金属
やITOなどの酸化物導電体を用いることが好ましい。
成する場合、光吸収媒体として有機色素を用いることが
好ましい。有機色素は一般に絶縁性であり、直接電極材
料として用いることはできないが、導電性媒体上に十分
薄く堆積すれば、本発明に用いることができる。導電性
媒体としては前記した高い導電性材料を用いることがで
きるが、第２図に示す透過型の光学系では透明な或は半
透明となる電極材料及び作成方法が必要である。係る材
料を用いた電極形成法としても従来公知の成膜技術で十
分である。但し、電極材料は表面が有機色素膜形成の
際、絶縁性の酸化膜を作らない導電材料、例えば貴金属
やITOなどの酸化物導電体を用いることが好ましい。
また、係る有機色素の堆積法としては従来公知の薄膜
技術で十分である。特に分子オーダーで膜厚制御が可能
なLB法が好適であり、本発明における光吸収層としては
数nm〜50nmの範囲の膜厚のものが良く、最も好ましくは
1nm以上、20nm以下に制御したものが良い。
技術で十分である。特に分子オーダーで膜厚制御が可能
なLB法が好適であり、本発明における光吸収層としては
数nm〜50nmの範囲の膜厚のものが良く、最も好ましくは
1nm以上、20nm以下に制御したものが良い。
第２図は第１図で示した光検知素子を備えた本発明の
光検知装置のブロック構成図である。
光検知装置のブロック構成図である。
サーボ回路11は微動制御機構４を制御するための回路
であり、粗動駆動回路12は粗動制御機構５を駆動させる
回路である。
であり、粗動駆動回路12は粗動制御機構５を駆動させる
回路である。
基本的には光入射時のプローブ電流或はサーボ回路の
出力電圧をモニターする事により、入射光量の検知を行
なうことができる。第２図においては更に感度を向上さ
せるために入射光をチョッパー９を用いて間欠的に照射
し、それに同期してプローブ電流を増幅する同期増幅回
路10を設けている。同期増幅回路10は明電流及び暗電流
の差を交流増幅すると同時に光入射の同期信号を検知
し、HOLD回路を作動することにより暗電流信号のみがサ
ーボ信号としてサーボ回路に送られるようになってい
る。即ち暗電流を一定に保つことによりプローブ電極２
と光吸収電極１との距離を一定に保つように微動機構を
制御している。尚、これらの動作過程でプローブ電流出
力及びサーボ回路出力、粗動制御出力は表示装置14によ
りモニターされる。
出力電圧をモニターする事により、入射光量の検知を行
なうことができる。第２図においては更に感度を向上さ
せるために入射光をチョッパー９を用いて間欠的に照射
し、それに同期してプローブ電流を増幅する同期増幅回
路10を設けている。同期増幅回路10は明電流及び暗電流
の差を交流増幅すると同時に光入射の同期信号を検知
し、HOLD回路を作動することにより暗電流信号のみがサ
ーボ信号としてサーボ回路に送られるようになってい
る。即ち暗電流を一定に保つことによりプローブ電極２
と光吸収電極１との距離を一定に保つように微動機構を
制御している。尚、これらの動作過程でプローブ電流出
力及びサーボ回路出力、粗動制御出力は表示装置14によ
りモニターされる。
８は光吸収電極上に入射光を集光させるためのレンズ
であり、高感度化のために必要となるが本質的に必要な
ものではない。また、光学系の配置も本発明に開示した
ものに限られる訳ではなく、種々の方法が可能である。
例えば、プローブ電極側から光を入射するのはその１つ
の方法である。さらに、チョッパー９も光検知素子とし
ては本質的に必要なものではない。
であり、高感度化のために必要となるが本質的に必要な
ものではない。また、光学系の配置も本発明に開示した
ものに限られる訳ではなく、種々の方法が可能である。
例えば、プローブ電極側から光を入射するのはその１つ
の方法である。さらに、チョッパー９も光検知素子とし
ては本質的に必要なものではない。
本発明によればプローブ電極と光吸収媒体との距離を
制御し、流れるトンネル電流の光照射に伴う変化を測定
するため測定値の安定性及び再現性に優れている。ま
た、光吸収媒体の吸収波長領域を自由に制御する事がで
きるので、任意の波長領域の光を検知する事ができる等
の大きな特徴を有する。また更に、走査型トンネル顕微
鏡と同様に分子オーダーでの光吸収媒体の状態変化を検
知できるため、非常に高感度で光子計数法に適した光検
知装置及び光検知方法を提供することができる。
制御し、流れるトンネル電流の光照射に伴う変化を測定
するため測定値の安定性及び再現性に優れている。ま
た、光吸収媒体の吸収波長領域を自由に制御する事がで
きるので、任意の波長領域の光を検知する事ができる等
の大きな特徴を有する。また更に、走査型トンネル顕微
鏡と同様に分子オーダーでの光吸収媒体の状態変化を検
知できるため、非常に高感度で光子計数法に適した光検
知装置及び光検知方法を提供することができる。
［実施例］ 以下、本発明の具体的な実施例について述べる。
実施例１ 注意深く十分に洗浄した溶融石英基板上にタングステ
ンフィラメント抵抗加熱を用いた真空蒸着法により膜厚
30nmのAu電極を形成して光吸収電極とし第１図に示す光
検知素子を作製した。プローブ電極と該光吸収電極との
間にプローブ電極を正極として100mVの電圧を印加し、
暗電流が10pAに一定に保たれるように粗動機構及び微動
機構を制御した。分光した400nmの単色光（237Hz）を入
射してプローブ電流出力と入射光エネルギーとの関係を
調べたところ第３図に示す結果を得た。数10pWの入射光
エネルギーにも十分のS/N比を示す高感度な光検知素子
が実現できた。尚、入射光エネルギーはユナイテッド
ディテクター テクノロジー社製ラディオメーターモデ
ル360を用いて構成している。
ンフィラメント抵抗加熱を用いた真空蒸着法により膜厚
30nmのAu電極を形成して光吸収電極とし第１図に示す光
検知素子を作製した。プローブ電極と該光吸収電極との
間にプローブ電極を正極として100mVの電圧を印加し、
暗電流が10pAに一定に保たれるように粗動機構及び微動
機構を制御した。分光した400nmの単色光（237Hz）を入
射してプローブ電流出力と入射光エネルギーとの関係を
調べたところ第３図に示す結果を得た。数10pWの入射光
エネルギーにも十分のS/N比を示す高感度な光検知素子
が実現できた。尚、入射光エネルギーはユナイテッド
ディテクター テクノロジー社製ラディオメーターモデ
ル360を用いて構成している。
実施例２ 実施例１と同様にして作成したAu電極上にスクアリリ
ュウム−ビス−６−オクチルアズレン（以下S0AZと略
す）のLB膜（８層）を形成して光吸収電極とした。750n
mの単色光（237Hz）を入射して測定したところ10pWのエ
ネルギーでも十分のS/N比をもつプローブ電流シグナル
を得た。
ュウム−ビス−６−オクチルアズレン（以下S0AZと略
す）のLB膜（８層）を形成して光吸収電極とした。750n
mの単色光（237Hz）を入射して測定したところ10pWのエ
ネルギーでも十分のS/N比をもつプローブ電流シグナル
を得た。
実施例３ ITO電極上にSOAZ−LB膜を８層累積して光吸収電極と
して、プローブ電流出力の分光特性を測定した。入射光
エネルギーは約100pWでほぼ一定であった。第４図にそ
の結果を示したが、その分光特性は光吸収特性とほぼ一
致している。
して、プローブ電流出力の分光特性を測定した。入射光
エネルギーは約100pWでほぼ一定であった。第４図にそ
の結果を示したが、その分光特性は光吸収特性とほぼ一
致している。
実施例４ SOAZの代わりにバクテリオロドプシン１層をLB法によ
り累積した以外は実施例３と同様にして光検知素子を作
製したところ、目の可視感度に類似した特性を示し高感
度であった。その分光特性を同じく第５図に示した。
り累積した以外は実施例３と同様にして光検知素子を作
製したところ、目の可視感度に類似した特性を示し高感
度であった。その分光特性を同じく第５図に示した。
実施例５ ITO上にグローディスチャージ法を用いてアモルファ
スシリコンを10nmの膜厚に堆積した物を光吸収電極とし
て600nmの光に対する感度を測定したところ、10pWでも
十分のS/N比を持つシグナルを得た。
スシリコンを10nmの膜厚に堆積した物を光吸収電極とし
て600nmの光に対する感度を測定したところ、10pWでも
十分のS/N比を持つシグナルを得た。
以上、実施例１〜５に於て、単プローブを用いた素子
について述べてきたが、本発明は単プローブ電極に限定
されるものではない。プローブ電極をマルチ化し、２次
元平面内の光強度分布を測定することが出来る。更に、
カラーフィルター等と組み合わせてカラー撮像素子とし
ても用いることが出来る。
について述べてきたが、本発明は単プローブ電極に限定
されるものではない。プローブ電極をマルチ化し、２次
元平面内の光強度分布を測定することが出来る。更に、
カラーフィルター等と組み合わせてカラー撮像素子とし
ても用いることが出来る。
以下、実施例６に於て４プローブを用いた光検知装置
についてのべる。
についてのべる。
実施例６ 第６図はマルチプローブを用いた光検知装置のブロッ
ク構成図である。図に示すように４本のプローブ電極２
と該プローブ電極に対抗する位置にある光吸収電極１を
有している。該プローブ電極２と該光吸収電極１の間に
一定電圧を印加して流れるプローブ電流を増幅し、該プ
ローブ電流が一定になる様に、即ち光吸収電極１とプロ
ーブ電極２間の距離を制御する圧電素子を用いた微動制
御機構４をサーボ回路により制御している原理は第２図
に示したものと全く同様である。
ク構成図である。図に示すように４本のプローブ電極２
と該プローブ電極に対抗する位置にある光吸収電極１を
有している。該プローブ電極２と該光吸収電極１の間に
一定電圧を印加して流れるプローブ電流を増幅し、該プ
ローブ電流が一定になる様に、即ち光吸収電極１とプロ
ーブ電極２間の距離を制御する圧電素子を用いた微動制
御機構４をサーボ回路により制御している原理は第２図
に示したものと全く同様である。
先ず、基準とするプローブ電極を一つ選び、第２図で
述べた方法に従って、基準プローブ電極位置での光入射
強度を検知すると同時にサーボ回路11により微動制御機
構を制御してプローブ電流が一定となる様に、光吸収電
極１とプローブ電極２との距離を調整している。そして
該基準プローブ電極に流れるプローブ電流と他のプロー
ブ電極に流れるプローブ電流の差をプローブ電流増幅回
路17で増幅し、該増幅プローブ電流が０となるように微
動制御機構４をサーボ回路18により制御している。該サ
ーボ回路18の出力から各プローブ位置での相対的な光入
射強度の差を読み取ることが出来る。そして暗電流補正
回路19は各プローブ電流の光入射のない時の暗電流値の
違いを補正するための回路である。
述べた方法に従って、基準プローブ電極位置での光入射
強度を検知すると同時にサーボ回路11により微動制御機
構を制御してプローブ電流が一定となる様に、光吸収電
極１とプローブ電極２との距離を調整している。そして
該基準プローブ電極に流れるプローブ電流と他のプロー
ブ電極に流れるプローブ電流の差をプローブ電流増幅回
路17で増幅し、該増幅プローブ電流が０となるように微
動制御機構４をサーボ回路18により制御している。該サ
ーボ回路18の出力から各プローブ位置での相対的な光入
射強度の差を読み取ることが出来る。そして暗電流補正
回路19は各プローブ電流の光入射のない時の暗電流値の
違いを補正するための回路である。
該プローブ電流はコンピュータからの指令で座標切り
換えユニット16を通して増幅出力される。該座標切り換
えユニット16は光・電磁気シールドボックス内に納める
こともできる。
換えユニット16を通して増幅出力される。該座標切り換
えユニット16は光・電磁気シールドボックス内に納める
こともできる。
尚、これらの動作過程でプローブ電流出力、サーボ回
路出力、粗動制御出力及び暗電流補正回路出力はコンピ
ュータに取り込まれた後、表示装置によりモニターされ
る。
路出力、粗動制御出力及び暗電流補正回路出力はコンピ
ュータに取り込まれた後、表示装置によりモニターされ
る。
また第２図と同様に、８は光吸収電極上に入射光を集
光させるためのレンズであり、高感度化のために必要と
なるが本質的に必要なものではない。光学系の配置も本
実施例に開示したものに限るものではない。更に、チョ
ッパー９も光検知装置としては本質的に必要なものでは
ない。
光させるためのレンズであり、高感度化のために必要と
なるが本質的に必要なものではない。光学系の配置も本
実施例に開示したものに限るものではない。更に、チョ
ッパー９も光検知装置としては本質的に必要なものでは
ない。
更にまた、本実施例でも第２図の実施例で説明したプ
ローブ材料と光吸収電極材料を用いることが出来る。
ローブ材料と光吸収電極材料を用いることが出来る。
［発明の効果］ 本発明によればプローブ電極と光吸収媒体との距離を
制御し、流れるトンネル電流の光照射に伴う変化を測定
するため測定値の安定性及び再現性に優れている。又、
光吸収媒体の吸収波長領域を自由に制御する事ができる
ので、任意の波長領域の光を検知する事ができる等の大
きな特徴を有する。又更に、走査型トンネル顕微鏡と同
様に分子オーダーでの光吸収媒体の状態変化を検知でき
るため、非常に高感度で光子計数法に適した光検知装置
及び光検知方法を提供することができる。
制御し、流れるトンネル電流の光照射に伴う変化を測定
するため測定値の安定性及び再現性に優れている。又、
光吸収媒体の吸収波長領域を自由に制御する事ができる
ので、任意の波長領域の光を検知する事ができる等の大
きな特徴を有する。又更に、走査型トンネル顕微鏡と同
様に分子オーダーでの光吸収媒体の状態変化を検知でき
るため、非常に高感度で光子計数法に適した光検知装置
及び光検知方法を提供することができる。
又、複数プローブを用いた素子を使用することによっ
て、２次元平面内の光強度分布を測定したり、カラーフ
ィルター等を組合わせてカラー撮像素子として用いるこ
とができる。
て、２次元平面内の光強度分布を測定したり、カラーフ
ィルター等を組合わせてカラー撮像素子として用いるこ
とができる。
第１図は本発明の本発明の光検知装置に用いる光検知素
子の一例を示すブロック構成図である。第２図は本発明
の光検知装置の一例を示すブロック構成図である。第３
図は実施例１の光検知素子の感度曲線である。第４図は
実施例３の、第５図は実施例４の分光特性を示す図であ
る。第６図は、本発明の光検知装置の別の態様を示すブ
ロック構成図である。
子の一例を示すブロック構成図である。第２図は本発明
の光検知装置の一例を示すブロック構成図である。第３
図は実施例１の光検知素子の感度曲線である。第４図は
実施例３の、第５図は実施例４の分光特性を示す図であ
る。第６図は、本発明の光検知装置の別の態様を示すブ
ロック構成図である。
Claims (17)
- 【請求項１】少なくとも１つのプローブ電極と、前記プ
ローブ電極に対向する位置に設けた光吸収電極と、前記
プローブ電極と前記光吸収電極の間に電圧を印加する手
段と、前記光吸収電極に対して間欠的に光を照射する手
段と、電圧の印加によって前記プローブ電極と前記光吸
収電極との間に流れるプローブ電流が、前記光吸収電極
に光が照射されていない時に所定の一定量となるよう、
前記プローブ電極と前記光吸収電極との距離を調整する
サーボ制御手段と、前記光吸収電極への光の照射に伴う
前記プローブ電流の変化を計測する手段とを有すること
を特徴とする光検知装置。 - 【請求項２】前記光吸収電極上に光を収束させる手段を
有する請求項１に記載の光検知装置。 - 【請求項３】前記光が間欠的に光吸収電極に照射される
ようにするシャッターを設けた請求項１に記載の光検知
装置。 - 【請求項４】プローブ電極を複数有する請求項１に記載
の光検知装置。 - 【請求項５】前記プローブ電流を増幅するための手段を
有する請求項１に記載の光検知装置。 - 【請求項６】シャッターの動作に同期してプローブ電流
を増幅するための手段を設けた請求項３に記載の光検知
装置。 - 【請求項７】少なくとも１つのプローブ電極と、前記プ
ローブ電極に対向する位置に設けた有機色素を導電性媒
体上に堆積してなる光吸収電極と、前記プローブ電極と
前記光吸収電極の間に電圧を印加する手段と、前記光吸
収電極に対して間欠的に光を照射する手段と、電圧の印
加によって前記プローブ電極と前記光吸収電極との間に
流れるプローブ電流が、前記光吸収電極に光が照射され
ていない時に所定の一定量となるよう、前記プローブ電
極と前記光吸収電極との距離を調整する手段と、前記光
吸収電極への光の照射に伴う前記プローブ電流の変化を
計測する手段とを有することを特徴とする光検知装置。 - 【請求項８】前記導電性媒体がインジウムチンオキサイ
ドであり、有機色素がスクアリリウム−ビス−６−オク
チルアズレンである請求項７に記載の光検知装置。 - 【請求項９】前記導電性媒体が金であり、有機色素がス
クアリリウム−ビス−６−オクチルアズレンである請求
項７に記載の光検知装置。 - 【請求項１０】前記有機色素が、単分子膜あるいは単分
子累積膜である請求項７に記載の光検知装置。 - 【請求項１１】少なくとも１つのプローブ電極と、前記
プローブ電極に対向する位置に設けた光吸収電極との間
に電圧を印加してプローブ電流を発生させる工程と、 前記光吸収電極に間欠的に光を照射する工程と、 光吸収電極に光が照射された時のプローブ電流である明
電流と、光吸収電極に光が照射されていない時のプロー
ブ電流である暗電流との差を増幅する工程と、 暗電流が所定の一定量になるようにサーボ制御手段によ
り前記プローブ電極と前記光吸収電極との距離を調整す
る工程とを含むことを特徴とする光検知方法。 - 【請求項１２】シャッターを介して光が間欠的に光吸収
電極に照射され、プローブ電流がシャッター動作に同期
して増幅される請求項11に記載の光検知方法。 - 【請求項１３】複数のプローブ電極と光吸収電極との間
に一定電圧を印加する請求項11に記載の光検知方法。 - 【請求項１４】少なくとも１つのプローブ電極と、前記
プローブ電極に対向する位置に設けた有機色素を導電性
媒体上に堆積してなる光吸収電極との間に電圧を印加し
てプローブ電流を発生させる工程と、 前記光吸収電極に間欠的に光を照射する工程と、 光吸収電極に光が照射された時のプローブ電流である明
電流と、光吸収電極に光が照射されていない時のプロー
ブ電流である暗電流との差を増幅する工程と、 暗電流が所定の一定量になるように前記プローブ電極と
前記光吸収電極との距離を調整する工程とを含むことを
特徴とする光検知方法。 - 【請求項１５】前記導電性媒体がインジウムチンオキサ
イドであり、有機色素がスクアリリウム−ビス−６−オ
クチルアズレンである請求項14に記載の光検知方法。 - 【請求項１６】前記導電性媒体が金であり、有機色素が
スクアリリウム−ビス−６−オクチルアズレンである請
求項14に記載の光検知方法。 - 【請求項１７】前記有機色素が、単分子膜あるいは単分
子累積膜である請求項14に記載の光検知方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1304879A JP2737017B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-11-27 | 光検知装置及び光検知方法 |
| US07/464,381 US5032713A (en) | 1989-01-20 | 1990-01-12 | Photosensing device and photosensing apparatus using a probe electrode |
| AT90300495T ATE110845T1 (de) | 1989-01-20 | 1990-01-17 | Tunnel-effekt-photosensor. |
| DE69011899T DE69011899T2 (de) | 1989-01-20 | 1990-01-17 | Tunnel-Effekt-Photosensor. |
| EP90300495A EP0384564B1 (en) | 1989-01-20 | 1990-01-17 | Photosensing device based on tunnel effect |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-9921 | 1989-01-20 | ||
| JP992189 | 1989-01-20 | ||
| JP1304879A JP2737017B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-11-27 | 光検知装置及び光検知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02276925A JPH02276925A (ja) | 1990-11-13 |
| JP2737017B2 true JP2737017B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=26344733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1304879A Expired - Fee Related JP2737017B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-11-27 | 光検知装置及び光検知方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5032713A (ja) |
| EP (1) | EP0384564B1 (ja) |
| JP (1) | JP2737017B2 (ja) |
| AT (1) | ATE110845T1 (ja) |
| DE (1) | DE69011899T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3126409B2 (ja) * | 1991-06-05 | 2001-01-22 | キヤノン株式会社 | 情報記録再生方法 |
| JP3135753B2 (ja) * | 1993-08-26 | 2001-02-19 | キヤノン株式会社 | プローブを用いた記録再生方法および装置 |
| JP2839133B2 (ja) * | 1994-03-31 | 1998-12-16 | キヤノン株式会社 | カラーフィルタの製造方法及び製造装置及び液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置を備えた装置の製造方法 |
| JP3034438B2 (ja) * | 1994-03-31 | 2000-04-17 | キヤノン株式会社 | カラーフィルタの製造装置 |
| JP2013186195A (ja) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Toshiba Tec Corp | 画像形成装置、レンズアレイ及びその形成方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3731095A (en) * | 1971-04-01 | 1973-05-01 | Hitachi Ltd | Electron gun device of field emission type |
| US4763002A (en) * | 1979-03-22 | 1988-08-09 | University Of Texas System | Photon detector |
| CH643397A5 (de) * | 1979-09-20 | 1984-05-30 | Ibm | Raster-tunnelmikroskop. |
| DE3242712A1 (de) * | 1982-11-19 | 1984-05-24 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Dotierte organische leiter |
| US4835587A (en) * | 1984-09-19 | 1989-05-30 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device for detecting radiation |
| US4786810A (en) * | 1985-04-23 | 1988-11-22 | Bioscan, Inc. | Solid state counting system for beta and gamma isotopes of all energies |
| US4829173A (en) * | 1987-03-02 | 1989-05-09 | Gte Laboratories Incorporated | Radiation detecting apparatus |
| US4794438A (en) * | 1987-03-16 | 1988-12-27 | Gte Laboratories Incorporated | Semiconductor radiation detecting device |
| DE3772563D1 (de) * | 1987-06-22 | 1991-10-02 | Ibm | Verfahren zur oberflaechenuntersuchung mit nanometer- und pikosekundenaufloesung sowie laserabgetastetes rastertunnelmikroskop zur durchfuehrung des verfahrens. |
-
1989
- 1989-11-27 JP JP1304879A patent/JP2737017B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-12 US US07/464,381 patent/US5032713A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-17 DE DE69011899T patent/DE69011899T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-01-17 AT AT90300495T patent/ATE110845T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-01-17 EP EP90300495A patent/EP0384564B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69011899D1 (de) | 1994-10-06 |
| EP0384564A1 (en) | 1990-08-29 |
| EP0384564B1 (en) | 1994-08-31 |
| ATE110845T1 (de) | 1994-09-15 |
| JPH02276925A (ja) | 1990-11-13 |
| US5032713A (en) | 1991-07-16 |
| DE69011899T2 (de) | 1995-01-12 |
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