JPH03171992A - テレビジヨンカメラ用の光電変換器 - 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】 産業上の利用分野． 本発明は、近焦点画像増ＩＩＩＩ器が２次元の半導体セ
ンサと結合されている形式の、テレビジョンカメラ用の
光電変換器に関する． 従来技術 半導体センサを有するテレビジ譚ンカメラ用の光感度を
向上させるために、半導体センサに近焦点画像増輻器を
前置接統し、この近焦点画像増幅器の平らなフォトカソ
ードの直前にカラ−符号器フィルタを設ける構成は公知
である（ドイツ連邦共和国特許第３６１８６４６ＡＩ号
公報）。この場合、カラー符号器フィルタは２次元の半
導体センサの場合はモザイクフィルタである．この装置
は別の公知の装置（ドイツ連邦共和国特許第３６１８６
４７Ａ１号公報）に比較して、半導体センサが１つしか
必要とされない利点を有する． しかしそれぞれ１つの画像エレメントに配属されている
、半導体センサの光惑面の寸法が小さいため、およびそ
れに応じて小さい、モザイクフィルタの個々の面のため
、半導体センサを有するモザイクフィルタの正確な位置
合わせは著しく困難である．しかしこの正確な記録は申
し分のないカラー再生を得るために必要とされる． さらに英国特許第２１０７１５０号に示されている光電
変換器においては、カラーストライプフィルタが々イク
ロチャンネル画像増幅器の７アイバーガラス入力窓の外
側面の上へ取っ付けられている。これにより種々の色が
取り出されるように濾光された光は、この公知の変換器
の場合はまず最初にファイバーガラスディスクを通って
フ才トカソードへ導びかれる。この場合、障害として認
められることは、個々のガラスファイバーが一方では任
意に薄くされないこと、および他方では正確には互いに
平行に設けられないことである．ガラスファイバーのこ
の非平行性により５０〜１００Ｐ１１の障害（歪み）が
生ずる．そのためカラーストライプはフォトカンード上
へ不十分な幾何的精度でしか結像されない．さらにマイ
クロチャンネル増幅器によるエラーがマイクロチャンネ
ルプレートから出てゆく電子の大きい放射距離によるエ
ラーとして、およびスクリーンから半導体センサへの画
像の光学的伝送によるエラーがっけ加わる。

後者のエラーはスクリーンと半導体センサとの間のファ
イバーガラスディスクの不整合性により生ずる．このこ
とは、カラーストライプフィルタと７オトカンードとの
間の前述のエラーと同様に生ずるものであり、さらに２
つのファイバーガラスディスクの結合の際にファイバー
とファイバーとの間の一致整合性の欠如より、生ずる。

前述の結像エラーにより生ずることは、カラーストライ
プにより濾光され増幅された光が半導体センサの所属の
スリットだけでなく、他のカラーコンポーネントの光電
変換のために設けられている隣り合うスリットへも入射
することである。そのためカラー品質低下が生ずる。

発明の解決すべき問題点 本発明の課題は、正確な位置合わせとカラークロストー
クの低減化が可能にされ、さらにできるだけわずかな技
術費用で製造されるようにした、テレビジョンカメラ用
の半導体センサを有する光電変換器を提供することであ
る。

問題点を解決するための手段 この課題は本発明による次の構成を有する光電変換器に
より解決されている．即ち冒頭に述べたテレビジョンカ
メラ用の光電変換器においで、 一画像増幅器が設けられており、該画像増幅器は近焦点
画像増幅器ダイオードとして構威されておりさらに７オ
トカソードを含んでおり、一該画像増幅器に結合された
、インターライン形の半導体センサが設けられており、
この半導体センサに複数個の光感エレメントが行一およ
び列の形式で設けられており、この場合、隣り合う列の
光感エレメントの間に光不感面が設けられており、さら
に ーカラーストライプ７イルタが設けられており、該カラ
ーストライプフィルタは７才トカソードの前方に配置さ
れていて、この場合、カラーストライプフィルタのそれ
ぞれ１つのカラーストライプが、半導体センサの光感エ
レメントのそれぞれ１つの列に配属されている構戊によ
り、解決されている。

低減されたカラークロストークのほかに高い光感度の場
合に、本発明による光電変換器は、近焦点画像増幅器の
作動電圧の短時間の接続により、迅速に運動する被写体
のカラー撮影を可能になる利点を有する。

本発明による光電変換器により、市販の安価な半導体セ
ンナのおよびひずみのない高い解像度の画像増幅器の使
用の下に、わずかな輝度増幅の場合にカラーテレビジ塵
ン撮影が可能になる。この場合、輝度と色度の解像度は
通常の規格による現在放送されているテレビジ曽ン画像
の場合よりも改善されている．この場合、ｌ走査線あた
り７５６個の画像エレメントは約７ＭＨｚの帯域幅に相
応する。

カラークロストークに関連して特に有利なのは本発明の
次の構或である、即ち画像増幅器の入力窓として透明ガ
ラスディスクが設けられており、該透明ガラスは画像増
幅器の内側面の上にスト２イグ７イルタを支持して８り
、該ストライプ７イルタの上に７ォトカソードが被着さ
れている。

本発明の構成によれば、カラーストライプフィルタがガ
ラスディスクの上に取り付けられており、該ガラスディ
スクが、近焦点画像増幅器の直径よりも小さい直径を有
している。この構成により、カラーストライプフィルタ
の精密なかつコスト的に有利な製造が公知の方法と装置
により可能となる． 本発明の構成によれば、ガラスディスクが例えば同じく
ガラスから形成されている支持リングの中へはめ込まれ
ており、この場合、近焦点画像増幅器の内側へ向いてい
る、ガラスディスクの表面と支持リングの表面とを１つ
の平面内に設けたのである．この構成により、近焦点画
像増幅器の内部において、電子の電界放出を生ぜさせる
おそれのある電気力線分布の非一様性が阻止される。

正確なはめ込みは本発明により次の構虞により可能とな
る．即ち支持リングが内側へ円錐状に先細りになる収容
開口を有しており、さらにガラスディスクが相応に円錐
状に走行する縁を有することにより、可能となる． 個々の場合に半導体センサの個々の画像エレメントの間
隔がカラーの十分な分離に対して十分でない時は、カラ
ーストライプの間に非透光性のストライプが設けられて
おり、さらに非透光性のストライプがクロムの蒸着によ
り製造されている。

さらに本発明によれば、カラーストライプフィルタがガ
ラスディスクの上に取り付けられており、該ガラスディ
スク、７才トカソードを支持するファイバガラスディス
クの外側（こ被着されている． この構戊により、画像増幅器と半導体センサとが既に結
合された後に、カラーストライプフィルタを取り付けて
調整することができるようになる． 高い増幅度を得るために必要とされる高い加速電圧の場
合、フォトカソードとスクリーンとの間により大きい間
隔が必要とされる。しかしこの場合は解像度が低下する
、何故ならば、光軸へ垂立な方向への電子の到達距離が
増加するからである。これにより、それぞれ１つのカラ
二に配属されているフォトカソードの個所から送出され
る電子が隣り合う画像エレメントへ侵入することがある
。この現象に対処するために本発明によれば、ファイバ
ガラスディスクが、フォトカソードを支持する内側面の
上に、それぞれコアガラスの領域において、外被ガラス
に対向する凹欠部を有している． 実施例の説明 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する第１図に示
されている変換器は、近焦点画像増幅器ｌおよびインタ
ーラインＭＣＣＤセンサ２から構威されている．近焦点
画像増幅器は刊行物、例えば精密制作技術および測定技
術において年報１９８２、第２巻、Ｆ　ｒａｎｋ：“Ｎ
　ａｈｆｏｋｕｓ−　Ｂ　ｉｌｄｖａｎｄｌｅｒ　ｕｎ
ｄ　−　Ｂｉｌｄｖｅｒｓｔａｅｒｋｅｒ”第５９頁〜
第６ｌ頁、に示されている．そのため次に、この近焦点
画像増幅器ｌの、本発明の理解に必要な部分だけを簡単
に説明する。

近焦点ｌｉ像増幅器ｌは入力窓３を有する排気された管
から構虞される。この入力窓は、公知の近焦点画像増幅
器の場合は、フォトヵソード４を支持するディスクとし
て構威されている．出力窓は、ファイバーガラス体５と
これにろう付けされた金属７ランジ６から構戊されてい
る．７アイバーガラス体５は内側でスクリーン７を支持
しており、外側ではインターライン形ＣＣＤセンサと結
合されている。フォトヵソード４とスクリーン７との間
の間隔がわずかであることによりこの近焦点画像増幅器
の場合、集束用の別の電子的光学的補助手段を必要とす
ることなく、高い解像度が得られる。

本発明によ光電変換器の場合、入射光は、これが７オト
カソード４へ入る前に、カラーストライプフィルタ９を
通過する。第２図を用いて後述する様に、インターライ
ン形ＣＣＤセンサの個々の光感エレメント１０一以後は
画像エレメントと称する一を有するカラーストライプは
それぞれ１つのカラーストライプがインターライン形Ｃ
ＣＤセンサ２の画像エレメントのｌづの列の上に結像さ
れるように、配列されている。

できるだけ高い解像度を得るために、ＣＣＤセンサにお
いて、できるだけ多数の画像エレメントが設けられる。

それに応じてカラーストライプの本数も多く選定される
。画像面全体にわたり、画像エレメントとカラーストラ
イプによる十分な記録作用が得られるようにするために
、カラーストライプの高い精度が必要とされる。そのた
めカラーストライプの形戊のために、ＣＣＤセンサの製
造の場合と類似の工程が用いられる．カラーストライプ
７イルタの正確なかつコスト的に最も有利な製造は、例
えばいわゆるステップ・アンド・リピート法（　Ｓ　Ｌ
ａｐ　−　ａｎｄ−　Ｒ　ｅｐｅａｔ法）により可能と
なる．この場合、複数個のカラーストライプフィルタが
同時に製造される。フィルタの大きさは、ＣＣＤセンサ
の光感面に対して必要とされる基準へ実質的にｆｍ＠さ
れる． そのため第ｌ図に示されている実施例の場合カラースト
ライプフィルタ９は丸いガラスディスク１１の上に取り
付けられている。このガラスディスクの直径は近焦点画
像増幅器ｌの直径よりも著しく小さい。ガラスディスク
１１は支持リングとして用いられる入力窓３の中に次の
ようにはめこまれる。即ち支持リング３とガラスディス
ク１１の、内側を向いた表面とが１つの平面を形戒する
ように、はめこまれる。これにより、ガラス板１１と支
持リング３との間の移行領域における電気力線分布にお
ける不安定性が回避される。

ガラスディスク１１の特に有利な支持構戊はガラスディ
スク１１のための開口１２をならびにガラスディスク１
１の縁の形を、円錐形に形成することにより得られる。

この場合、良好な寸法安定性は縁の研磨により得られる
。一層の密閉のために適切なガラスろうｌ３が用いられ
る。

さらに支持リング３と金属７ランジ６とは、同じくガラ
スから形成されるスペーサリングｌ４により互いに結合
される。

スペーサリングｌ４と金属７ランジ６との結合は、ガラ
スと金属との結合のために適している公知のろうにより
行なわれる。スペーサリングｌ４と支持リング３との間
の安定なかつ気密な結合は、鋼鉄リングｌ６により外側
を囲まれているインジウムリングｌ５を用いて公知の様
に行なわれる。この場合、スペーサリングｌ４の端面ｌ
７は次のように傾斜されている．即ち外側領域において
インジウムリングｌ５のための十分な場所が残るように
、さらに端面ｌ７の内縁ｌ８が支持リング３の内側面へ
できるだけわずかな間隔しか有しないように、傾斜され
る第２図は６つのストライプ２１〜２６を有する、カラ
ーストライプフィルタ９（第１図）の切欠断面図ならび
に、この図示された切欠断面に対向する、画像エレメン
ト３ｌを有するＣＣＤセンサの切欠断面図を示す。これ
らのストライプはスペクトル領域一黄，緑シアンにおい
て、順番に経過されている。同様にスペクトル領域一赤
，緑，青を有するストライプも用いることができる。矢
印により、ストライプ２１〜２６と複数個の画像エレメ
ント３ｌとの間の配属関係が示されている．第２図にお
いて水乎に相並らぶ画像エレメントは、それぞれテレビ
ジョンの１走査線３３のために設けられている。

画像エレメントの寸法は、インターライン形の公知のＣ
ＣＤセンサの場合は相応のラスクの大きさよりも小さい
．走査線方向に隣り合うそれぞれ２つの画像エレメント
の間に、例えば１つの光不感領域が設けられている。何
故ならばここに、電荷の一時記憶用の電荷メモリ３２が
設けられるからである。インターライン形ＣＣＤセンサ
に対する代表的な寸法が第２図に示されている。光不感
領域により次のことが可能となる。即ち回避できない許
容誤差、電子のばらつきおよびファイバガラスディスク
の写像エラーにもかかわらず、画像エレメント上へのカ
ラーストライプの結像が、カラーの間の実質的なクトス
トークが発生することなく、達戊される．情況に応じて
個々に、カラーストライプ２１〜２６の間のクトストー
クを回避するために、非透光性のストライプ２７が設け
られる。このストライプはクロムの蒸着により有利に製
造できる． 第１図の実施例においてカラーストライプフィルタは画
像増幅器の内部に存在する。そのためにこのカラースト
ライプフィルタの正確な位置は、画像増幅器が完全に取
り付けられた時に定められる．カラーストライプはビク
セルと精密に関連づける必要があるため、調整は、ガラ
スファイバ一体５の上で半導体センサ２を、テストパタ
ーンが正確に再生されるまで動かすことにより、実施で
きる。次いで半導体センサ２が適切な接着剤を用いて固
定される。

ガラス７アイバ一体５は、半導体センサ２の凹矢部へ入
るボスを有する．両者は直角の形状を有する．ボスの寸
法は、調整を可能にする目的で、凹欠部の寸法よりもわ
ずかに小さくされる。ボスの端部をカラー７イルタスト
ライプの方向に関して正確に心合わせをするために、ボ
スの端部は、画像増幅器管が完或された後に研磨される
。

第３図の実施例においては入力窓がファイバーガラスデ
ィスク４１から構戊されており、この上へ外側に、ガラ
スディスク４２により支持されるカラーストライプフィ
ルタが取り付けられる。ファイバーガラスディスク４ｌ
の内側面上に７才トカソード４が設けられている。スク
リーン７を支持するファイバーガラス体５は、これが、
半導体センサ２の相応の切欠の中へ突入するように、形
成されている。

第４図は、入力窓も出力窓もファイバーガラスディスク
から形威される形式の画像増幅器の一部を示す．この種
の画像増幅器は例えばｉ３図による実施例において用い
られる。電子の側面の散乱を一層わずかにするために、
即ちいわゆるカラークロストークを阻止するために、入
力窓のコアガラス５ｌにおいて、外被ガラス５４ ２に対向する凹欠部がそれぞれ設けられているこの目的
で、コアガラスへは作用するが外被ガラス５２は腐食さ
せないエッチング手段を用いる方法は周知である．これ
により、ガラスファイバーに対してそれぞれレンズとし
て作用する等ポテンシャル電気力線５５が形戒される。

その結果、フォトカソード５３から送出される電子がそ
れぞれ第４図に示された室５４の中を運動するようにな
る。

発明の効果 本発明により、カラークロストークの低減化された光電
変換器が構成される．

【図面の簡単な説明】

′Ｍｌ図は本発明の第１実施例の長手方向断面図、第２
図は２次元の半導体センサの所属の部分を有するカラー
ストライプフィルタの切欠図面図、第３図は第２実施例
の長手力向断面図、第４図は解像度を改善するためのｔ
ＩＩ！戊を有する画像増幅器の部分切欠図を示す。同じ
部材には同じ記号を付す． ｌ・・・近焦点画像増幅器、２・・・インター・ライン
形ＣＣＤセンサ、３・・・入力窓、４・・・フォトカソ
ード、５・・・７アイパーガラス体、６・・・金属７ラ
ンジ、７・・・スクリーン、８・・・ファイバーガラス
ディスク、９・・・カラーストライプフィルタ、ｌｌ・
・・ガラスディスク、１２・・・開口、ｌ３・・・ガラ
スろう、１４・・・スベーサリング、１５・・・インジ
ウムリング、ｌ７・・・端面、ｌ８・・・内縁、２１〜
２６・・・ストライプ、３ｌ・・・画像エレメント、３
３・・・テレビジ譚ン走査線、４ｌ・・・ファイバーガ
ラスディスク、４２・・・ガラスディスク、５１・・・
コアガラス、５２・・・外被ガラス、５３・・・７才ト
カソード、５４・・・室、５５・・・等ポテンシャル電
気力線 Ｈ８ ｄε

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、テレビジョンカメラ用の光電変換器において、 −画像増幅器が設けられており、該画像増幅器は近焦点
   画像増幅器ダイオードとして構 成されておりさらにフォトカソードを含ん でおり、 −該画像増幅器に結合された、インターライン形の半導
   体センサが設けられており、こ の半導体センサに複数個の光感エレメント が行−および列の形式で設けられており、 この場合、隣り合う列の光感エレメントの 間に光不感面が設けられており、さらに −カラーストライプフィルタが設けられており、該カラ
   ーストライプフィルタはフォト カソードの前方に配置されていて、この場 合、カラーストライプフィルタのそれぞれ １つのカラーストライプが、半導体センサ の光感エレメントのそれぞれ１つの列に配 属されていることを特徴とする、カラーテ レビジョンカメラ用の光電変換器。 ２、画像増幅器の入力窓として透明ガラスディスクが設
   けられており、該透明ガラスディスクは画像増幅器の内
   側面の上にストライプフィルタを支持しており、該スト
   ライプフィルタの上にフォトカソードが被着されている
   請求項１記載の光電変換器。 ３、２つのファイバーガラスディスクの間に結合個所が
   設けられないようにした請求項１記載の光電変換器。 ４、ガラスディスク（１１）が例えば同じくガラスから
   形成されている支持リング（３）の中へはめ込まれてお
   り、この場合、近焦点画像増幅器（１）の内側へ向いて
   いる、ガラスディスク（１１）の表面と支持リング（３
   ）の表面とが実質的に１つの平面内にあるようにした請
   求項４記載の光電変換器。 ６、支持リング（３）が内側へ円錐状に先細りになる収
   容開口（１２）を有しており、さらにガラスディスク（
   １１）が相応に円錐状に走行する縁部を有している請求
   項５記載の光電変換器。 ７、カラーストライプ（２１〜２６）の間に非透光性の
   ストライプ（２７）が設けられている請求項１記載の光
   電変換器。 ８、光透光性のストライプ（２７）がクロムの蒸着によ
   り製造されている請求項７記載の光電変換器。 ９、カラーストライプフィルタ（９）がガラスディスク
   （４２）の上に取り付けられており、該ガラスディスク
   が、フォトカソード（４）を支持するファイバガラスデ
   ィスク（４１）の外側に被着されている請求項１記載の
   光電変換器。 １０、ファイバガラスディスク（４１）が、フォトカソ
   ード（４）を支持する内側面の上に、それぞれコアガラ
   ス（５１）の領域において、外被ガラスに対向する凹欠
   部を有している請求項１記載の光電変換器。 １１、１つのファイバガラス体だけが蛍光スクリーンと
   半導体センサとの間に設けられている請求項１記載の光
   電変換器。