JP3908681B2 - Weak light two-dimensional position detection system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次元的に放射される微弱な電磁波や粒子を検出する微弱光二次元位置検出システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、検体中のDNAがDNAチップのどのセルとハイブリッドを形成したかを検知したり、あるいは、宇宙線などの観測を行う宇宙望遠鏡などに用いることができる微弱光二次元位置検出システムが提案されている。
【0003】
図8は、従来の微弱光二次元位置検出システムの概略ブロック図である。この図8において、従来の微弱光二次元位置検出システム100は、微弱な光を取り入れて電気信号を変換する検出ユニット102と、この検出ユニット102の出力信号に基づいて微弱な光の位置などを求める信号処理ユニット104とを備えている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
前記検出ユニット102は、微弱な光を検出および増幅する複数のマイクロキャピラリーを備えた検出部102aと、この検出部102aを作動させる動作制御部102bとからなっている。
【0005】
また、信号処理ユニット104は、前記検出ユニット102の出力信号を読み込み前処理する前処理回路104aと、前処理回路104aの出力側に接続されデータを収集するデータ収集回路104bと、前記データ収集回路104bからのデータ及び前記動作制御部102bからの制御信号を取込み、これらの信号を基に微弱な光の位置などを解析するデータ解析回路104cとから構成されている。なお、データ解析回路104cの出力側には、表示装置やプリンタなどの出力装置106、及び、外部記憶装置108などが接続されている。
【0006】
前記検出ユニット102の検出部102aは、外来光を遮蔽する遮光容器が設けてあって、この遮光容器の前端面にレンズが取り付けてある。さらに、前記遮光容器内には、レンズの後方に光学フィルタ、二次元受光器の順に配置されている。この光学フィルタは、微弱光の不要な周波数帯域を遮断するとともに、蛍光に対応した周波数帯域の光を選択的に透過して二次元受光器に入射させるようになっている。
【0007】
図9は、上記従来の微弱光二次元位置検出システムにおける二次元受光器を一部断面で示す図である。この図9において、二次元受光器110は、真空容器112を有していて、真空容器112の前面に蒸着などによって形成した光電変換部114が設けてある。また二次元受光器110は、真空容器112の内部に、光電変換部114の次に、マイクロチャンネルプレート116と、検出モジュール118をこの順に配設したものである。また、二次元受光器110は、光電変換部114とマイクロチャンネルプレート116と検出モジュール118とが相互に近接配置してある。
【0008】
光電変換部114は、光子の入射によって電子を放出する。マイクロチャンネルプレート116は、光電変換部114が放出した電子を増幅するもので、光電変換部114に対向してマトリックス状に配置された電子増幅部が複数設けられている。また、検出モジュール118は、マイクロチャンネルプレート116を構成している前記各電子増幅部に対応して設けられ検出電極122、122、…とスイッチング用集積回路120とからなっている。
【0009】
このような微弱光二次元位置検出システム100は、微弱な光が検出ユニット102の検出部102aを構成している二次元受光器110に入射すると、光電変換部114によって微弱光が電子(光電子)に変換される。この電子は、マイクロチャンネルプレート116において増幅され、検出モジュール118の検出電極122に入射する。検出モジュール118は、検出電極122に入射した電子の量に応じた電流を出力する。この電流信号は、検出ユニット102の出力信号として信号処理ユニット104の前処理回路104aに入力される。前処理回路104aは、電流信号から電圧信号に変換し、さらに増幅する。前処理回路104aの出力信号は、データ収集回路104bに供給されて、データ収集回路104bでデータを収集する。このデータ収集回路104bからのデータと、前記動作制御部102bからの制御信号とは、データ解析回路104cに入力される。データ解析回路104cは、その取り込んだ二つのデータを基に微弱な光の位置などを解析する。
【0010】
このような微弱光二次元位置検出システムにおける二次元受光器110は、真空容器112の内部に、マイクロチャンネルプレート116と、検出モジュール118とを組み付け、当該真空容器112を真空雰囲気内に配置して内部を真空にし、真空中において封止することにより製造される。そして、上述した従来の二次元受光器110では、真空容器112の内部の真空度を上げるために、真空容器112の壁面や素子表面に付着している気体分子を剥ぎ取る必要があり、真空容器112を真空封止する段階で、真空容器112の全体を例えば数百〔℃〕で加熱することが通常行われている。
【0011】
【特許文献1】
特開2003−004636号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の二次元受光器110では、検出モジュール118のスイッチング用集積回路120が真空容器112の内部に配置してある。このため、真空容器112を真空封止するために高温に加熱すると、熱によって集積回路120が故障してしまうことから、スイッチング用集積回路120を保護するため、加熱を充分に行うことができなかった。そのため、真空度が上がらず、光電面の劣化や電子倍増時の障害になるなどの問題があった。このため、高温加熱を行える製造法が要求されていた。
【0013】
本発明は、前記従来の欠点を解消するためになされたもので、高温加熱を行うことが可能で、真空容器内を高真空度にできるようにすることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る微弱光二次元位置検出システムは、光の入射によって電子を放出する光電変換部、当該光電変換部に対面配置されて光電変換部が放出した電子を増幅する電子増幅部の複数がマトリックス状に設けられたマイクロチャンネルプレート、当該マイクロチャンネルプレートを構成している前記各電子増幅部の行または列に対応して設けられ、前記電子増幅部からの電子が入射する帯状の電子収集電極、または複数の電極片を直線的に直列接続した電子収集電極を有する電子検出体からなる受光器を備えた検出部を二つ設け、独立して駆動可能な複数のミラー素子からなる光配分手段と、前記二つの検出部からの出力信号をそれぞれ前処理する前処理回路と、前記各前処理回路からの出力信号を収集し、それら出力信号に基づいて前記光配分手段に入射した前記光の位置を求める信号処理ユニットとを備え、前記各検出部は、前記光配分手段を中心に異なった方向に配置されるとともに、前記各検出部の前記帯状の電子収集電極または前記電極片を直列接続した電子収集電極の配置方向を交差させてあり、前記光配分手段は、相互に隣接する前記ミラー素子がそれぞれ交互に異なる方向に傾斜し、入射した光を前記二つの検出部に向けて交互に反射する、ことを特徴としている。
【0015】
微弱な光は、光配分手段で二つの検出部に供給される。各検出部は、光配分手段を中心に異なった方向に配置されるとともに、前記電子検出体を構成している帯状の複数の電子収集電極、または複数の電極片を直線的に直列接続した複数の電子収集電極が交差、例えば直交して(X軸及びY軸に)配置されてなるので、X座標位置とY座標位置との検出信号となる。X軸側の受光部からの検出信号は、X軸データとしてX軸用前処理回路で前処理される。Y軸側の受光部からの検出信号は、Y軸データとしてY軸用前処理回路で前処理される。前記各前処理回路からの前処理されたX軸出力信号及びY軸出力信号は信号処理ユニットに供給される。信号処理ユニットでは、前記X軸出力信号及びY軸出力信号データを基に微弱な光の光配分手段に入射した位置などを解析する。
【0016】
これにより、受光部にスイッチング用の集積回路などを設ける必要がない。したがって、受光部の真空容器を高温に加熱処理することが可能で、真空容器の内部を高真空度にすることができ、検出精度の向上を図ることができる。各受光部がX座標信号とY座標信号とを出力するため、複雑な切替え回路や読出し回路を必要とせず、制御も簡素にすることができる。なお、前記光配分手段は、傾斜方向を切替え可能な鏡またはビーム分割器で構成することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
【0018】
図1ないし図6は本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態を説明するための図である。
ここに、図1は、本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態を示す概略構成図である。
【0019】
この図1において、本発明に係る微弱光二次元位置検出システムは、大別すると、検出部2X、2Yと、信号処理ユニット4と、光配分手段6と、前処理回路8X、8Yとからなる。
前記検出部2Xは、詳細は後述するが、微弱光を検出して電気信号に変換し、X座標の信号を出力する検出器である。前記検出部2Yは、詳細は後述するが、微弱光を検出して電気信号に変換し、Y座標の信号を出力する検出器である。前記光配分手段6は、これら検出部2X、2Yに対して所定の位置関係を保ち、かつ、前記二つの検出部2X、2Yに入射した微弱な光(入射光)を配分する手段である。また、前記前処理回路8X、8Yは、前記二つの検出部2X、2Yからの出力信号をそれぞれ前処理する回路である。
【0020】
前記信号処理ユニット4は、前記前処理回路8X、8Yからの出力信号を収集し、その収集した出力信号に基づいて、前記二つの検出部2X、2Yの光電変換部にそれぞれ入射した前記光(光子)の位置を求めるユニットである。
前記光配分手段6は、高速可動する鏡で構成し、微弱光を等分に二つの検出部2X、2Yに反射して入射させるものである。
【0021】
また、前記信号処理ユニット4は、前記前処理回路8X、8Yからの検出信号を収集するデータ収集回路4aと、前記データ収集回路4aからの収集データ(X軸検出信号、Y軸検出信号)に基づいて、前記二つの検出部2X、2Yの光電変換部にそれぞれ入射した前記光子の位置を演算するものである。
【0022】
図2は、本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態における検出部を示す概略構成図である。
前記検出部2Xと検出部2Yとは、まったく同一の構造に形成してあるので、検出部2Xの構造を説明し、検出部2Yの構造の説明を省略する。検出部2Xは、大別して、受光器10と、遮光容器20と、レンズ22と、光学フィルタ24とからなる。遮光容器20は、外来光を遮蔽する容器であって、この遮光容器20の前端面にレンズ22が取り付けてある。さらに、前記遮光容器20の内部には、レンズ22の後方に光学フィルタ24と、受光器10との順に配置されている。この光学フィルタ24は、微弱光の不要な周波数帯域を遮断するとともに、蛍光に対応した周波数帯域の光を選択的に透過して受光器10に入射させるようになっている。
【0023】
図3は、本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態における検出部の受光器を示す概略構成図である。図4は、本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態における検出部の受光器の電子検出体を示す概略構成図である。
【0024】
この図3において、受光器10は、真空容器12を有していて、真空容器12の前面に光電変換部14が設けてある。また受光器10は、真空容器12の内部に、光電変換部14の次に、マイクロチャンネルプレート16と、電子検出体18とがこの順に配設してある。
【0025】
さらに説明すると、前記光電変換部14は、蒸着などによって薄膜として形成され、光子の入射によって電子を放出する。また、マイクロチャンネルプレート16は、当該光電変換部14に対面配置されていて、光電変換部14が放出した電子を増幅する電子増幅部の複数をマトリックス状に配置して構成してある。各電子増幅部は、マイクロキャピラリーと称する光電子増倍管によって構成してある。
【0026】
電子検出体18は、図4に示すように、セラミック材板18aの表面に設けた複数の電子収集電極18b、18b、…を有する。これらの電子収集電極18b、18b、…は、金属薄膜によって形成した電極片18d、18d、…を直線的に電気的に直列接続して形成してある。電極片18d、18d、………は、実施形態の場合、マイクロチャンネルプレート16を構成しているマイクロキャピラリー(電子増幅部)に対応してn個×n個設けてある。そして、各電子収集電極18b、18b、…は、前記マイクロチャンネルプレート16の各電子増幅部の行または列に対応して複数設けられており、図4に示すように接続端子18c、18c、…に接続されている。これらの接続端子18c、18c、…は、真空容器12の外部に設けた対応する外部端子(図示せず)に電気的に接続してある。なお、電極片18dは、マイクロキャピラリーと1対1に対応させる必要はなく、適宜の大きさに形成することができる。
【0027】
図5は、本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態における検出部を構成している受光器に設けた電子検出体の配置状態を示す概略説明図である。なお、この図5では、検出部2X、2Yの配置ではなく、受光器10X、10Yに内蔵した電子検出体18X、18Yの配置のみを表示している。
【0028】
この図5において、前記各検出部2X、2Yの電子検出体18X、18Yは、図5に示すように、光配分手段6を中心に所定の角度を持って2つの方向に配置される。また、各電子検出体18X、18Yは、電極片18dを直列に接続した電子収集電極18bX、18bX、…、電子収集電極18bY、18bY、…の直列接続方向(配置方向)が、それぞれ交差するように配置してある。実施形態の場合、各電子収集電極18bX、18bYの配置方向を相互に直交させて(X軸とY軸とに)配置している。 微弱な入射光は、図5に示すように、図示しないレンズ系を介して、高速可動する鏡から構成された光配分手段6に入射する。
【0029】
光配分手段6は、実施形態の場合、微小なミラー素子からなるマイクロミラーアレイによって構成してある。各ミラー素子は、マトリックス状に配置してあって、それぞれが同期して駆動される。そして、光配分手段6は、図示しない駆動制御部により、図5の実線と破線とによって示したように、図5の時計方向と反時計方向とに交互に所定の角度だけ傾斜させられ、入射光を所定の方向に反射する。光配分手段6により反射された反射光は、検出部2X、2Yの光電変換部14X、14Yに入射されるようになっている。光電変換部14X、14Yからの電子は、前記各検出部2X、2Yのマイクロチャンネルプレート16X、16Yで光増幅されて、電子収集電極18bX、18bX、…、電子収集電極18bY、18bY、…の電極片18dに供給されるようになっている。なお、光配分手段6は、通常の鏡によって構成してもよい。
【0030】
このような微弱光二次元位置検出システムの作用を説明する。
微弱な入射光は、図5に示すように、高速可動する鏡から構成された光配分手段6に入射する。光配分手段6は、図5の時計方向と反時計方向とにナノ秒程度の間隔で交互に傾斜して入射光を反射する。または、例えば、相互に隣り合ったミラー素子が交互に別方向(図5の時計方向と反時計方向)に、すなわちチェッカー模様状に交互に別方向に反射する。光配分手段6からの反射光は、検出部2X、2Yの光電変換部14X、14Yに入射される。光電変換部14X、14Yからの電子は、前記各検出部2X、2Yのマイクロチャンネルプレート16X、16Yで増幅されて、電子収集電極18bX、18bX、…、電子収集電極18bY、18bY、…を形成している電極片18dに供給される。
【0031】
検出部2Xの電子収集電極18bX、18bX、…は、電極片18dに電子が入射するとX座標の位置を示す出力信号(電流信号)を前処理回路8Xに入力する。同様に、検出部2Yは、電子収集電極18bY、18bY、…からY座標の位置信号が前処理回路8Yに入力される。
【0032】
ここで、前記電子検出体18X、18Yは、一列に直列に配置された電子収集電極18bX、18bX、…、電子収集電極18bY、18bY、…がそれぞれ直交して(X軸及びY軸に)配置されてなるので、X軸方向とY軸方向との検出信号となる。X軸側の受光器10Xからの検出信号は、X軸データとしてX軸用前処理回路8Xで前処理される。Y軸側の受光器10Yからの検出信号は、Y軸データとしてY軸用前処理回路8Yで前処理される。この前処理回路8X、8Yは、検出信号が電流であるので、電圧信号に変換し、かつ、一定のレベルまで増幅する。
【0033】
前記各前処理回路8X、8Yからの前処理されたX軸出力信号及びY軸出力信号は信号処理ユニット4に供給される。信号処理ユニット4では、前記X軸出力信号及びY軸出力信号データをデータ収集回路4aにより収集する。データ収集回路4aからのX軸出力信号及びY軸出力信号は、データ解析回路4bに入力する。データ解析回路4bは、電子検出体8X、8Yの出力信号に基づいて、マイクロチャンネルプレート16から電子が入射したそれぞれの電極片18dの位置を求める。さらにデータ解析回路4bは、求めた各電極片18dの位置から、入射光を反射したマイクロミラーアレイのミラー素子の位置を、予め与えられている式に基づいて演算して求める。これにより、光配分手段6に入射した微弱光の位置を求めることができる。
【0034】
本発明に係る微弱光二次元位置検出システムにおける受光器10によれば、真空容器12内に集積回路が設けられていないので、製造工程において真空容器12の全体を高温で加熱して真空引きをすることができ、真空容器12の内部を高真空度に保つことができる。
【0035】
図6は、本発明の第2の実施形態に係る検出部を構成する受光器の電子検出体の構造を示す平面図である。この図6において、本発明の第2実施形態における検出部の受光器10’は、第1の実施の形態とは異なる構造の電子検出体18’を備えている。ここで、電子検出体18’は、図6に示すように、セラミック材板18aの表面に金属薄膜により直線の帯状に形成した電子収集電極18b’、18b’、…を有する。これらの電子収集電極18b’、18b’、…は、前記マイクロチャンネルプレート16を構成している前記各電子増幅部の行または列に対応してn列設けられている。また、各電子収集電極18b’、18b’、…は、接続端子18c、18c、…に接続してある。このような構造の受光器10’の電子検出体18’によっても、光が入射するとX座標信号とY座標信号とが出力され、光配分手段6に入射板光の位置を検出することができる。そして、第2の実施の形態では、電子収集電極18b’、18b’、…が直線の帯状をしているので、製造が簡単になる。
【0036】
図7は、本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第3の実施形態における光配分手段と検出部2X、2Yの関係を示す配置図である。
この図7において、各検出部2X、2Yは、光配分手段6’を中心に直角に配置してある。検出部2X、2Yの前記電子検出体は、図6に示したように、直線状に配置された電子収集電極をそれぞれ直交して(X軸とY軸とに)配置している。この光配分手段6’は、半透鏡(ハーフミラー)などのビーム分割器で構成されている。
【0037】
ビーム分割器で構成された光配分手段6’は、図7に示すように、微弱な入射光の一部を反射し、他を透過する。光配分手段6’からの反射光は、検出部2Xの光電変換部に、透過光は検出部2Yの光電変換部に、それぞれ入射するようになっている。光電変換部からの電子は、前記各検出部2X、2Yのマイクロチャンネルプレートで光増幅されて、電子収集電極に供給されるようになっている。
【0038】
この第3の実施の形態によれば、可動部がないため、安定して微弱光を等分に分割することができる利点がある。しかも、入射光のすべてを受光することができ、検出効率の向上、検出精度の向上を図ることができる。
【0039】
なお、従来、二次元受光器の検出モジュールには、光源の位置を検出するためにn個×n個の画素(電子収集電極)を必要とし、かつ、出力端子もn×n個必要となるが、本発明によれば、出力端子は2n個で構成すればよいので、後処理回路を大幅に簡略化することができ、入射光位置を迅速に求めることが可能となる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、帯状などの電子収集電極を設けた電子検出体を含む検出部を二つ設け、それぞれの電子収集電極の配置方向を交差させるとともに、光配分手段で微弱光を二つの検出部に与えるように構成したので、真空容器を高温で加熱して真空引きが可能となって、真空容器の内部を高真空度に保つことができる。
【0041】
また、本発明によれば、検出部を構成する電子検出体の出力を2n個に減らすことができるため、後処理回路を大幅に簡略化することができ、入射光位置を迅速に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態を示す概略構成図である。
【図2】本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態における検出部を示す概略構成図である。
【図3】本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態における検出部の受光器を示す概略構成図である。
【図4】本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態における検出部の受光器の電子検出体を示す概略構成図である。
【図5】本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第1の実施形態における検出部の受光器の電子検出体の配置状態を説明するための概略説明図である。
【図6】本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第2の実施形態における検出部の受光器の電子検出体の構造を示す平面図である。
【図7】本発明に係る微弱光二次元位置検出システムの第3の実施形態における光配分手段と検出部2X、2Yの関係を示す配置図である。
【図8】従来の微弱光二次元位置検出システムの概略ブロック図である。
【図9】上記従来の微弱光二次元位置検出システムにおける二次元受光器を一部断面で示す図である。
【符号の説明】
2X、2Y………検出部、4………信号処理ユニット、6、6’………光配分手段(鏡、ビーム分割器)、8X、8Y………前処理回路、10、10’………受光器、12………真空容器、14………光電変換部、16………マイクロチャンネルプレート、18………電子検出体、18a………セラミック材板、18b、18b’………電子収集電極、18d………電極片。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a weak light two-dimensional position detection system that detects weak electromagnetic waves and particles emitted two-dimensionally.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a weak light two-dimensional position detection system that can be used for a space telescope for detecting which cell of a DNA chip has formed a hybrid with DNA in a specimen or observing cosmic rays has been proposed. Yes.
[0003]
FIG. 8 is a schematic block diagram of a conventional weak light two-dimensional position detection system. In FIG. 8, a conventional weak light two-dimensional
[0004]
The detection unit 102 includes a
[0005]
The signal processing unit 104 includes a
[0006]
The
[0007]
FIG. 9 is a partial cross-sectional view of the two-dimensional light receiver in the conventional weak light two-dimensional position detection system. In FIG. 9, the two-dimensional
[0008]
The
[0009]
In such a weak light two-dimensional
[0010]
The two-
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2003-004636 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional two-
[0013]
The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and an object of the present invention is to enable high-temperature heating and to make the inside of a vacuum vessel have a high degree of vacuum.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a weak light two-dimensional position detection system according to the present invention amplifies electrons emitted from a photoelectric conversion unit that is arranged facing the photoelectric conversion unit and emits electrons upon incidence of light. A plurality of electron amplifying units that are provided in a matrix form, corresponding to the row or column of each of the electron amplifying units constituting the microchannel plate, and electrons from the electron amplifying unit Provided with two detectors each including an electron detector having an incident band-shaped electron collecting electrode or an electron collecting electrode in which a plurality of electrode pieces are linearly connected in series, and can be driven independently a light distribution means comprising a mirror element, a preprocessing circuit for the output signal from the two detecting portions pretreated respectively, collect the output signals from the respective preprocessing circuits, their And a signal processing unit for determining the position of the light incident on the light distribution means based on an output signal, and the detection units are arranged in different directions around the light distribution means, and The arrangement direction of the band-shaped electron collecting electrode or the electron collecting electrode in which the electrode pieces are connected in series in the detection unit is crossed, and the light distribution unit is configured so that the mirror elements adjacent to each other are alternately inclined in different directions. The incident light is reflected alternately toward the two detection units .
[0015]
The weak light is supplied to the two detection units by the light distribution means. Multiple each detector, along with being located in different directions around the optical allocation unit, the plurality of electron collecting electrode strip constituting the electron detector or a plurality of electrode pieces, and linearly connected in series Since the electron collecting electrodes are arranged so as to intersect, for example, orthogonally (in the X axis and the Y axis), detection signals for the X coordinate position and the Y coordinate position are obtained. The detection signal from the light receiving unit on the X axis side is preprocessed as X axis data by the X axis preprocessing circuit. The detection signal from the light receiving unit on the Y axis side is preprocessed as Y axis data by the Y axis preprocessing circuit. The preprocessed X-axis output signal and Y-axis output signal from each preprocessing circuit are supplied to the signal processing unit. The signal processing unit analyzes the position of the weak light incident on the light distribution means based on the X-axis output signal and the Y-axis output signal data.
[0016]
This eliminates the need to provide a switching integrated circuit or the like in the light receiving unit. Therefore, the vacuum container of the light receiving unit can be heat-treated at a high temperature, the inside of the vacuum container can be made to have a high degree of vacuum, and detection accuracy can be improved. Since each light receiving unit outputs an X coordinate signal and a Y coordinate signal, a complicated switching circuit and readout circuit are not required, and the control can be simplified. The light distribution means can be constituted by a mirror or a beam splitter whose tilt direction can be switched.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of a weak light two-dimensional position detection system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0018]
1 to 6 are diagrams for explaining a first embodiment of a weak light two-dimensional position detection system according to the present invention.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the weak light two-dimensional position detection system according to the present invention.
[0019]
In FIG. 1, the weak light two-dimensional position detection system according to the present invention is roughly composed of
Although described in detail later, the
[0020]
The signal processing unit 4 collects output signals from the
The light distribution means 6 is composed of a mirror that can move at high speed, and reflects weak light equally to the two
[0021]
The signal processing unit 4 also includes a
[0022]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a detection unit in the first embodiment of the feeble light two-dimensional position detection system according to the present invention.
Since the
[0023]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the light receiver of the detection unit in the first embodiment of the feeble light two-dimensional position detection system according to the present invention. FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing the electron detector of the light receiver of the detection unit in the first embodiment of the weak light two-dimensional position detection system according to the present invention.
[0024]
In FIG. 3, the
[0025]
More specifically, the photoelectric conversion unit 14 is formed as a thin film by vapor deposition or the like, and emits electrons upon incidence of photons. Further, the
[0026]
As shown in FIG. 4, the
[0027]
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing an arrangement state of the electron detectors provided in the light receiver constituting the detection unit in the first embodiment of the weak light two-dimensional position detection system according to the present invention. In FIG. 5, only the arrangement of the
[0028]
In FIG. 5, the
[0029]
In the case of the embodiment, the light distribution means 6 is constituted by a micromirror array composed of minute mirror elements. The mirror elements are arranged in a matrix and are driven in synchronization with each other. The light distribution means 6 is inclined by a predetermined angle alternately in the clockwise direction and the counterclockwise direction in FIG. 5 as shown by the solid line and the broken line in FIG. Light is reflected in a predetermined direction. The reflected light reflected by the light distribution means 6 enters the photoelectric conversion units 14X and 14Y of the
[0030]
The operation of such a weak light two-dimensional position detection system will be described.
As shown in FIG. 5, the weak incident light is incident on the light distribution means 6 composed of a mirror that can move at high speed. The light distribution means 6 reflects the incident light while alternately tilting in the clockwise direction and the counterclockwise direction of FIG. 5 at intervals of about nanoseconds. Alternatively, for example, mirror elements adjacent to each other are alternately reflected in different directions (clockwise and counterclockwise in FIG. 5), that is, alternately in different directions in a checkered pattern. The reflected light from the
[0031]
The electron collecting electrodes 18bX, 18bX,... Of the
[0032]
Here, the
[0033]
The preprocessed X-axis output signal and Y-axis output signal from the
[0034]
According to the
[0035]
FIG. 6 is a plan view showing the structure of the electron detector of the light receiver constituting the detection unit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the
[0036]
FIG. 7 is a layout diagram showing the relationship between the light distribution means and the
In FIG. 7, the
[0037]
As shown in FIG. 7, the light distribution means 6 ′ constituted by the beam splitter reflects a part of the weak incident light and transmits the other part. The reflected light from the light distribution means 6 ′ is incident on the photoelectric conversion unit of the
[0038]
According to the third embodiment, since there is no movable part, there is an advantage that the weak light can be stably divided into equal parts. In addition, all of the incident light can be received, and detection efficiency can be improved and detection accuracy can be improved.
[0039]
Conventionally, a detection module of a two-dimensional light receiver requires n × n pixels (electron collecting electrodes) and n × n output terminals to detect the position of the light source. However, according to the present invention, since it is sufficient to configure 2n output terminals, the post-processing circuit can be greatly simplified, and the incident light position can be obtained quickly.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, two detection units including an electron detector provided with an electron collection electrode such as a belt-like shape are provided, the arrangement directions of the respective electron collection electrodes are crossed, and the light distribution means Since the weak light is applied to the two detection units, the vacuum vessel can be heated to a high temperature to be evacuated, and the inside of the vacuum vessel can be kept at a high degree of vacuum.
[0041]
In addition, according to the present invention, the output of the electron detectors constituting the detector can be reduced to 2n, so that the post-processing circuit can be greatly simplified and the incident light position can be quickly obtained. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a weak light two-dimensional position detection system according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a detection unit in the first embodiment of the weak light two-dimensional position detection system according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a light receiver of a detection unit in the first embodiment of the weak light two-dimensional position detection system according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an electron detector of a light receiver of a detection unit in the first embodiment of the weak light two-dimensional position detection system according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram for explaining an arrangement state of electron detectors of a light receiver of a detection unit in the first embodiment of the weak light two-dimensional position detection system according to the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing the structure of the electron detector of the light receiver of the detection unit in the second embodiment of the weak light two-dimensional position detection system according to the present invention.
FIG. 7 is a layout diagram showing the relationship between light distribution means and
FIG. 8 is a schematic block diagram of a conventional weak light two-dimensional position detection system.
FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a two-dimensional light receiver in the conventional weak light two-dimensional position detection system.
[Explanation of symbols]
2X, 2Y ......... detection unit, 4 ......... signal processing unit, 6, 6 '......... light distribution means (mirror, beam splitter), 8X, 8Y ......... preprocessing circuit, 10, 10' ... …… Photoreceptor, 12 ………… Vacuum container, 14 …… Photoelectric conversion unit, 16 ………… Microchannel plate, 18 ………… Electron detector, 18 a …… Ceramic material plate, 18 b, 18 b ′ …… ... Electron collecting electrode, 18d ... ... Electrode piece.
Claims (2)
独立して駆動可能な複数のミラー素子からなる光配分手段と、
前記二つの検出部からの出力信号をそれぞれ前処理する前処理回路と、
前記各前処理回路からの出力信号を収集し、それら出力信号に基づいて前記光配分手段に入射した前記光の位置を求める信号処理ユニットとを備え、
前記各検出部は、前記光配分手段を中心に異なった方向に配置されるとともに、前記各検出部の前記帯状の電子収集電極または前記電極片を直列接続した電子収集電極の配置方向を交差させてあり、
前記光配分手段は、相互に隣接する前記ミラー素子がそれぞれ交互に異なる方向に傾斜し、入射した光を前記二つの検出部に向けて交互に反射する、
ことを特徴とする微弱光二次元位置検出システム。A photoelectric conversion unit that emits electrons upon incidence of light, a microchannel plate in which a plurality of electron amplification units that are arranged facing the photoelectric conversion unit and amplify electrons emitted from the photoelectric conversion unit are provided in a matrix, the microchannel A strip-shaped electron collecting electrode or a plurality of electrode pieces linearly connected in series is provided corresponding to the row or column of each of the electron amplifying units constituting the plate. Two detectors equipped with a light receiver made of an electron detector having an electron collecting electrode are provided,
A light distribution means comprising a plurality of mirror elements that can be driven independently ;
A preprocessing circuit for preprocessing output signals from the two detection units, respectively;
A signal processing unit that collects output signals from each of the preprocessing circuits and obtains the position of the light incident on the light distribution means based on the output signals; and
The detection units are arranged in different directions with the light distribution means as a center, and the arrangement directions of the band-like electron collection electrodes or the electron collection electrodes in which the electrode pieces of the detection units are connected in series are crossed. Yes Te,
The light distribution means is configured such that the mirror elements adjacent to each other are alternately inclined in different directions, and the incident light is alternately reflected toward the two detection units.
A weak light two-dimensional position detection system.
一方の前記検出部の前記電子収集電極と他方の前記検出部の前記電子収集電極とは、相互に直交している、
ことを特徴とする請求項1記載の微弱光二次元位置検出システム。 A plurality of the electron collection electrodes of the two detection units are provided,
The electron collecting electrode of one of the detection units and the electron collecting electrode of the other detection unit are orthogonal to each other,
The weak light two-dimensional position detection system according to claim 1.
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