JPH0522867Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は表面電位分布の検出装置に関する。

（従来の技術） 近年になつて高画質・高解像度の再生画像に対
する要望が高まるのに応じて、テレビジヨン方式
についても、いわゆるEDTV、HDTVなどの新
しい諸方式が提案されて来ていることも周知のと
おりであるが、高画質・高解像度の再生画像が得
られるようにするためには、高画質・高解像度の
再生画像を再生させうるような映像信号を発生さ
せることのできる撮像装置が必要とされるが、撮
像素子として撮像管が使用されている撮像装置に
おいては、撮像管における電子ビーム径の微小化
に限界があるために、電子ビーム径の微小化によ
る高解像度化が望めないこと、及び、撮像管のタ
ーゲツト容量はターゲツト面積と対応して増大す
るものであるために、ターゲツト面積の増大によ
る高解像度化も実現することができないこと、ま
た、例えば動画の撮像装置の場合には高解像度化
に伴つて映像信号の周波数帯域が数＋ＭHz〜数百
ＭHz以上にもなるためにＳ／Ｎの点で問題にな
る、等の理由によつて、撮像装置により高画質・
高解像度の再生画像を再生させうるような映像信
号を発生させることは困難である。

このように、従来の撮像装置はそれの構成のた
めに不可欠な撮像素子の存在によつて、高画質・
高解像度の再生画像を再生させうるような映像信
号を良好に発生させることはできなかつたが、前
記の点を解決するために、本出願人会社では先
に、光−光変換素子を用いた撮像装置によつて高
解像度の光学像を得るとともに、その光学像を光
−電荷変換素子を用いて電荷蓄積層を有する記録
媒体に高解像度を有する電荷像として記録させる
ようにした撮像方式ならびに記録方式についての
提案を行つた。

ところで、前記した光−光変換素子を用いた撮
像装置によつて高解像度の光学像を得るととも
に、その光学像を光−電荷変換素子を用いて電荷
蓄積層を有する記録媒体に高解像度を有する電荷
像として記録させるようにした本出願人会社によ
る撮像方式ならびに記録方式の実施に際しては、
記録媒体に記録された電荷像を電気信号として読
出すことが必要とされるが、従来、記録媒体の電
荷像の読取りを光学的に行うようにする場合に
は、第２図示のように例えば透明電極Etrと光変
調材層部材｛印加された電圧によつて光の状態を
変化させうるような特性を示す光変調材層部材
（例えば、電気光学効果を有するニオブ酸リチユ
ウム単結晶、あるいは電界散乱効果を示すネマチ
ツク液晶の層のような光変調用の材料層などが用
いられてよい）｝PMLと誘電体ミラーDMLとを
積層して構成した検出ヘツドRHが使用されてい
た。第２図においてCMLは絶縁物質製の記録媒
体、Ｅは電極である。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、前記したように透明電極Etrと光変
調材層部材｛印加された電圧によつて光の状態を
変化させうるような特性を示す光変調材層部材
（例えば、電気光学効果を有するニオブ酸リチユ
ウム単結晶、あるいは電界散乱効果を示すネマチ
ツク液晶の層のような光変調用の材料層などが用
いられてよい）｝PMLと誘電体ミラーDMLとの
積層構造からなる検出ヘツドRHにおいて使用さ
れていた誘電体ミラーDMLは、従来、第４図に
示されているように屈折率がnsの基板上に、低い
屈折率nlの物質により光の波長の1/4の厚さに構
成した層と、高い屈折率nhの物質により光の波
長の1/4の厚さに構成した層とを順次交互にＭ層
だけ積層したり、あるいは、第５図に示されてい
るように屈折率がnsの基板上に、低い屈折率nlの
物質により光の波長の1/4の厚さに構成した層と、
高い屈折率nhの物質により光の波長の1/4の厚さ
に構成した層とを順次交互にＭ層だけ積層したも
のの最外層上に、低い屈折率nlの物質により光の
波長の1/4の厚さに構成した層を付加したような
構成のものとされていた。

前記した従来構成の誘電体ミラーDMLにおい
て、媒質が空気（屈折率no＝１）の場合には、
最外層として屈折率の高い物質（例えばTiO2）
の層で構成すると高い反射率が得られるが、屈折
率の高い物質で電気抵抗率が低い場合には、例え
ば第２図に示されているように絶縁体製の記録媒
体CMLの表面に形成されている電荷像を読取る
ために、読取りヘツドRHにおける誘電体ミラー
DMLを前記した絶縁体製の記録媒体CMLの表面
に接触させた状態で読取り動作が行われるように
されるときは、絶縁体製の記録媒体CMLの表面
に形成されている電荷像が電気抵抗率の低い誘電
体ミラーDMLの最外層によつて消去されてしま
うということが起こる。

前記のように、絶縁体製の記録媒体CMLの表
面に形成されている電荷像を読取るために、読取
りヘツドRHにおける誘電体ミラーDMLを前記
した絶縁体製の記録媒体CMLの表面に接触させ
た状態で読取り動作を行つても、絶縁体製の記録
媒体CMLの表面に形成されている電荷像が消去
されないように、誘電体ミラーDMLの最外層に
電気抵抗率の高い物質（例えば、SiO2，Al2O3）
の層を設けた場合には低い反射率になつてしま
う。

第６図は前記の点を示す図表であつて、第６図
中の実線図示の曲線は第４図に示されている構成
態様の誘電体ミラーの反射率特性（後述されてい
る第１図示の構成態様の誘電体ミラーの反射率特
性も同様）を示しており、また、第６図中の点線
図示の曲線は第５図に示されている構成態様の誘
電体ミラーの反射率特性を示している。

なお、第６図に示されている曲線は、基板の屈
折率ns＝2.2（LiNbO3が基板の物質の場合）、媒質
の屈折率no＝1.0（空気）、nl＝1.46（SiO2の場合
で、電気抵抗率は１×10¹⁵Ωcm）、nh＝2.3（TiO2
の場合）、光の波長が633nmのときに得られたも
のである。

それで、最外層が高い電気抵抗率を示すととも
に、高い反射率を示すような誘電体ミラーを有す
る検出ヘツドを備えている表面電位分布の検出装
置の出現が望まれた。

（問題点を解決するための手段） 本考案は透明電極と、印加された電界の強度分
布に応じて光の状態を変化させる光学部材と、誘
電体ミラーとの積層構造からなる検出ヘツドを前
記した誘電体ミラー側が検出の対象にされている
表面電位分布を有する被検出体に近接している態
様で配置して、前記した検出ヘツドにおける透明
電極側からレーザ光を入射させるようにした表面
電位分布の検出装置において、入射されるレーザ
光の波長の1/4の膜厚で屈折率の高い物質層と入
射されるレーザ光の波長の1/4の膜厚で屈折率の
低い物質層とを順次交互に積層して構成されてい
る誘電体ミラーの最外層上に、入射されるレーザ
光の波長の1/2の整数倍の膜厚で電気抵抗率が高
い物質層を設けた構成の誘電体ミラーを備えてい
る検出ヘツドを使用してなる表面電位分布の検出
装置を提供するものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照しながら本考案の表面電
位分布の検出装置の具体的な内容について詳細に
説明する。第１図は本考案の表面電位分布の検出
装置に使用される検出ヘツドにおける誘電体ミラ
ーの構成例を示す側面図、第２図は本考案の表面
電位分布の検出装置の応用例の説明に使用される
記録媒体と、前記の記録媒体から情報を読取る際
に使用される検出ヘツドとを説明するための斜視
図、第３図は本考案の表面電位分布の検出装置の
応用例として示す表示装置の斜視図である。

第１図に示されている誘電体ミラーDMLにお
いて、nsは屈折率がnsの基板であり、この基板は
透明電極Etrと光変調材層部材｛印加された電圧
によつて光の状態を変化させうるような特性を示
す光変調材層部材（例えば、電気光学効果を有す
るニオブ酸リチユウム単結晶、あるいは電界散乱
効果を示すネマチツク液晶の層のような光変調用
の材料層などが用いられてよい）｝PMLと誘電体
ミラーDMLとを積層して構成した検出ヘツド
RHにおける光変調材層部材（例えば、電気光学
効果を有するニオブ酸リチユウム単結晶が用いら
れた場合の基板の屈折率ns＝2.2）に対応してい
る。

第１図に示されている誘電体ミラーDMLは、
基板ns上に低い屈折率nlの物質により光の波長の
１／４の厚さに構成した層と、高い屈折率nhの物質
により光の波長の1/4の厚さに構成した層とを順
次交互にＭ層だけ積層したものの最外層上に、低
い屈折率nlの物質（高い電気抵抗率を示す物質）
により光の波長の1/2の厚さに構成した層を付加
した構成のものである。

この第１図に示されているような構成の誘電体
ミラーDMLは、それの最外層に低い屈折率nlの
物質（高い電気抵抗率を示す物質）により光の波
長の1/2の厚さに構成した層が付加されているた
めに、誘電体ミラーの最外層として高い光の反射
率と高い電気抵抗率とを示すものとすることがで
きたのであり、第１図に示されている構成の誘電
体ミラーでは、それの最外層の構成物質が屈折率
の低いnlものであつても、反射率は第６図中の実
線図示の曲線で示されているものになる。

第７図は第１図に示されている構成の誘電体ミ
ラーが、それの最外層の構成物質が屈折率の低い
nlものであつても、その最外層の厚さが光の波長
の1/2の整数倍にされていることによつて、反射
率が高くなることを説明するためのものであつ
て、この第７図は基板の屈折率nsが1.5、媒質の
屈折率が1.0、基板上に屈折率がn1で厚さがd1の
単層誘電膜を設けた場合における光学的膜厚
n1・d1（横軸）と反射率（縦軸）との関係を示し
ている図である。

この第７図をみると、単層誘電膜の光学的膜厚
n1・d1が光の波長の1/4の整数倍において極値を
とり、また、n1＝nsのときには反射率の変化は
生じないし、さらに、no＜n1＜nsの場合には、
単層誘電膜の光学的膜厚n1・d1が光の波長の1/
４，3/4……において反射率が最小となり、単層誘
電膜の光学的膜厚n1・d1が光の波長の1/2，１…
…において反射率が最大となり、さらにまた、ns
＜n1の場合には、単層誘電膜の光学的膜厚n1・
d1が光の波長の1/4，3/4……において反射率が
最大となり、単層誘電膜の光学的膜厚n1・d1が
光の波長の1/2，１……において反射率が最小と
なることが判かる。

この第７図示の反射特性の曲線をみると、前記
した第１図示のように構成した場合の誘電体ミラ
ーでは、no＜n1＜nsの場合に対応するから、最
外層の光学的膜厚n1・d1を光の波長の1/2の整数
倍に選定することによつて反射率を高くできるこ
とが判かる。

第３図は前記のように構成された検出ヘツド
RHを用いて電荷像の形態で記録媒体CMLに記録
されている情報を本考案の表面電位分布の検出装
置で読出して可視像として表示させるようにした
表示装置、すなわち、本考案の表面電位分布の検
出装置の応用例の斜視図であり、第３図におい
て、１はレーザ光源１（またはハロゲンランプを
用いた光源１）、２は偏光子、３はビームエクス
パンダ、４はビームスプリツタ、５は波長板、６
は検光子、Ｓはスクリーン、CMLは記録の対象
にされている情報を電荷像の形態として記録でき
る記録媒体、RHは電荷像を読取るために用いら
れている検出ヘツドである。

第２図を参照して電荷像の読取りの原理を説明
すると次のとおりである。第２図においてＥは記
録媒体CMLにおける電荷像が形成されている面
とは反対側の面に接触している電極であり、ま
た、前記した記録媒体CMLを挟んで前記した電
極Ｅと対向する位置には電荷像を読取るために用
いられている検出ヘツドRHにおける誘電体ミラ
ーDMLが位置されている。第２図示の記録媒体
CMLはそれの表面に付着形成された電荷像が長
期間にわたりそのままのパターンで残留しうるよ
うな高い絶縁抵抗値を有する材料（例えば、シリ
コン樹脂）で作られたものが使用される。

そして、前記した電荷像を読取る検出ヘツド
RHにおける前記した誘電体ミラーDMLの側に
電荷パターンを与え、また、光変調材層部材
PMLにおける他方の面から光を入射させると、
その入射光が光変調材層部材PMLを通過して誘
電体ミラーDMLにより反射し、その反射光が再
び光変調材層部材PMLを通過して、その光は入
射した側の光変調材層部材PMLの面から出射す
るが、その出射光の光の状態（前記の例の場合に
は偏光面の角度）は入射光の光の状態（前記の例
の場合に偏光面の角度）とは、前記した電荷像に
おける電荷量と対応して変化したものになされる
のである。

第３図において、レーザ光源１（またはハロゲ
ンランプを用いた光源１）から放射された光は偏
光子２を通過して直線偏光の光束となされ（前記
の光源１がレーザ光源の場合には偏光子２は使用
しなくてもよい）てからビームエクスパンダ３に
入射する。

前記のビームエクスパンダ３では、それに入射
された光束を広げ、前記のビームエクスパンダ３
から出射された光束は、ビームスプリツタ４に入
射される。

ビームスプリツタ４に入射した光束は電荷像を
読取る検出ヘツドRHに入射される。前記した検
出ヘツドRHは既述のように記録情報が電荷像の
形態で記録されている記録媒体CMLにおける電
荷像を前記の電荷像に対応している光学情報に変
換する機能を備えるものとして構成されている
が、検出ヘツドRHにおける誘電体ミラーDML
側には、記録情報を電荷像の形で記憶している記
録媒体CMLにおける電荷像の形成面が体面して
いるから、検出ヘツドRHにおける光変調材層部
材PMLには前記した誘電体ミラーDMLを介して
記録媒体CMLにおける電荷像による電界が与え
られる。

それで、検出ヘツドRHにおける透明電極Etr
側から光が入射すると、その入射光は光変調材層
部材PMLを通過して誘電体ミラーDMLにより反
射して再び光変調材層部材PMLを通過し、その
光が透明電極Etrの面から出射するが、前記の検
出ヘツドRHからの出射光の光の状態（前記の例
の場合には偏光面の角度）は入射光の光の状態
（前記の例の場合には偏光面の角度）とは、前記
した記録媒体CMLにおける電荷像の電荷量と対
応して変化しているものになつている。

前記のように検出ヘツドRHからの出射光は、
検出ヘツドRHへの入射光が記録情報を電荷像の
形で記憶している記録媒体CMLにおける電荷像
の電荷量に応じて偏光面の回転量が変化している
状態のものになつている。

それで、検出ヘツドRHからの前記した出射光
を光ビームスプリツタ４と光量調節用の波長板５
とを通過させてから検光子６に入射させ、検光子
６によつて電荷像の電荷量と対応している光量の
光として投影レンズ７に入射させると、前記の投
影レンズ７で投影された光束はスクリーンＳに投
影される。

それにより、スクリーンＳ上には記録媒体
CMLに記録されていた電荷像による高い精細度
を有する画像が表示されることになる。

第３図示の実施例においては、レーザ光源１か
ら放射されてレーザ光束をビームエクスパンダ３
によつて広げて、記録媒体CMLからの電荷像の
読取りを二次元的に、かつ、同時的に行つている
が、第３図中のビームエクスパンダ３を縦横の双
方向に偏向することのできる光偏向器に替えれ
ば、記録媒体CMLからの電荷像の読取りが二次
元的、かつ、順次的に行われるようにすることが
できる。

なお、前記した記録の対象にされる情報を電荷
像として記録媒体に記録するのには、例えば、透
明電極と光導電体層部材との積層構造の記録ヘツ
ドを使用し、前記した記録ヘツドにおけるは光導
電体層部材側を記録媒体の一方の面に対面させ、
また、記録媒体における他方の面に設けた電極
と、前記した記録ヘツドにおける透明電極との間
に電圧を与えた状態にして、記録ヘツドにおける
透明電極側から撮像の対象にされるべき光情報を
入射させればよい。

すなわち、記録ヘツドの透明電極側に入射した
光束が透明電極を透過して光導電体層部材に入射
すると、光導電体層部材の電気抵抗値はそれに入
射した光束の光量に応じて変化するから、光電体
層部材の各部の電気抵抗値は被写体の各部の光量
と対応して変化している状態になるが、透明電極
と電極との間には既述のように所定の電圧が与え
られているから、前記した光電体層部材と対向す
るように設けられている記録媒体には、光電体層
部材における電気抵抗値の変化の状態と対応して
いる電荷が付着されることになり、記録媒体には
被写体の光学像と対応している電荷像が形成され
るのである。

（考案の効果） 以上、詳細に説明したところから明らかなよう
に、本考案の表面電位分布の検出装置は透明電極
と、印加された電界の強度分布に応じて光の状態
を変化させる光学部材と、誘電体ミラーとの積層
構造からなる検出ヘツドを前記した誘電体ミラー
側が検出の対象にされている表面電位分布を有す
る被検出体に近接している態様で配置して、前記
した検出ヘツドにおける透明電極側からレーザ光
を入射させるようにした表面電位分布の検出装置
において、入射されるレーザ光の波長の1/4の膜
厚で屈折率の高い物質層と入射されるレーザ光の
波長の1/4の膜厚で屈折率の低い物質層とを順次
交互に積層して構成されている誘電体ミラーの最
外層上に、入射されるレーザ光の波長の1/2の整
数倍の膜厚で電気抵抗率が高い物質層を設けた構
成の誘電体ミラーを備えている検出ヘツドを使用
してなる表面電位分布の検出装置であるから、こ
の本考案の表面電位分布の検出装置では、それの
最外層の構成物質が電気抵抗率の高い物質であつ
てそれの屈折率の低いnlものであつても、反射率
は第６図中の実線図示の曲線で示されているよう
に高いものになるのであり、本考案によれば既述
した従来の問題点は良好に解決できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の表面電位分布の検出装置に使
用される検出ヘツドにおける誘電体ミラーの構成
例を示す側面図、第２図は本考案の表面電位分布
の検出装置の応用例の説明に使用される記録媒体
と、前記の記録媒体から情報を読取る際に使用さ
れる検出ヘツドとを説明するための斜視図、第３
図は本考案の表面電位分布の検出装置の応用例と
して示す表示装置の斜視図、第４図及び第５図は
誘電体ミラーの従来構成を示す側面図、第６図及
び第７図は説明用の図表である。 DML……誘電体ミラー、ns……屈折率がnsの
基板、Etr……透明電極、PML……光変調材層部
材、RH……検出ヘツド、CML……記録媒体、１
……レーザ光源、２……偏光子、３……ビームエ
クスパンダ、４……ビームスプリツタ、５……波
長板、６……検光子、７……投影レンズ、Ｓ……
スクリーン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 透明電極と、印加された電界の強度分布に応じ
   て光の状態を変化させる光学部材と、誘電体ミラ
   ーとの積層構造からなる検出ヘツドを前記した誘
   電体ミラー側が検出の対象にされている表面電位
   分布を有する被検出体に近接している態様で配置
   して、前記した検出ヘツドにおける透明電極側か
   らレーザ光を入射させるようにした表面電位分布
   の検出装置において、入射されるレーザ光の波長
   の1/4の膜厚で屈折率の高い物質層と入射される
   レーザ光の波長の1/4の膜厚で屈折率の低い物質
   層とを順次交互に積層して構成されている誘電体
   ミラーの最外層上に、入射されるレーザ光の波長
   の1/2の整数倍の膜厚で電気抵抗率が高い物質層
   を設けた構成の誘電体ミラーを備えている検出ヘ
   ツドを使用してなる表面電位分布の検出装置。