JPH06103939A - イメージ管装置 - Google Patents

イメージ管装置

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JPH06103939A
JPH06103939A JP25463792A JP25463792A JPH06103939A JP H06103939 A JPH06103939 A JP H06103939A JP 25463792 A JP25463792 A JP 25463792A JP 25463792 A JP25463792 A JP 25463792A JP H06103939 A JPH06103939 A JP H06103939A
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英治 犬塚
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繁夫 高橋
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    • H01J29/10Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
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    • H01J29/34Luminescent screens provided with permanent marks or references
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J29/006Arrangements for eliminating unwanted temperature effects

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、イメージ管の光電面を効果
的に冷却してS/N比の向上を図ると共に、結露の発生
を防止することのできるイメージ管装置を提供すること
にある。 【構成】 本発明によるイメージ管装置は、イメージ管
(10)を一定の間隔をおいて囲繞するハウジング(1
4)と、イメージ管の光電面(12)を冷却するペルチ
ェ素子(21)を備えている。ペルチェ素子は、その吸
熱部(21b)がイメージ管の光電面近傍に固定され、
放熱部(21a)がハウジング入射窓(17)の隣接の
端板(16)に固定される。ハウジング内は真空とさ
れ、従って、光電面は外部からの熱的影響を受けること
なく、ペルチェ素子により効率良く冷却される。また、
ペルチェ素子の放熱部からの熱によりハウジングが熱せ
られ、結露が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入射窓で受けた光学像
を光電面により光電子像に変換した後、出射窓にて光学
像として再生するイメージ管に関し、特に、イメージ管
の光電面を冷却するための手段を備えたイメージ管装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】イメージ管は、入射窓の内側に光電面が
形成されており、入射窓に入射した光学像が光電面の外
部光電効果により光電子像に変換されるようになってい
る。光電子像は電子レンズ系で加速、結像された後、電
子増倍部で増倍され、出射窓の内側に形成された蛍光面
に入射して、光学像として再生される。
【0003】このようなイメージ管において、光電面は
光の入射がなくても、熱により熱電子を放出する。この
熱電子は熱的雑音となり、イメージ管のS/N比を劣化
させる原因となるものである。かかる熱電子の放出を抑
制するための方法としては、イメージ管、特に光電面を
冷却する手段がある。
【0004】図7は従来一般の冷却手段を示している。
この冷却手段は、イメージ管1全体を円筒形のハウジン
グ2により被包して、両者間の空間を真空とすると共
に、複数個のペルチェ素子3を、その吸熱部がイメージ
管1側、放熱部がハウジング2側となるように、イメー
ジ管1の側壁外面とハウジング2の側壁内面との間に配
置したものである。このような構成において、ペルチェ
素子3に電圧を加えると、その吸熱部が低温となり、イ
メージ管1の側壁部が冷却され、その結果として入射窓
4の内側の光電面(図示しない)が冷却される。
【0005】また、従来の光電面冷却手段としては、図
8に示すような装置が知られている(特開昭62−18
0930号)。この光電面冷却装置5は、中央開口部に
透光性の窓5a,5bが取り付けられた2枚の環状金属
板5c,5dと、これらの金属板5c,5dの間に配置
された複数個のペルチェ素子5eとを備え、一方の金属
板5dにペルチェ素子5eの吸熱部が当接されている。
ペルチェ素子5eに電圧を印加した場合、金属板5dの
窓5bは低温となるので、この窓5bをイメージ管1の
入射窓4に接触させた状態で取り付けることで、入射窓
4の内側の光電面6が冷却される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記2つの従来技術は
共に、光電面6を冷却することができるが、前者、即ち
イメージ管1全体をハウジング2で囲む手段では、イメ
ージ管1全体を冷却することとなるため、効率が悪いと
いう問題点があった。
【0007】一方、図8に示す光電面冷却装置5では、
低温の窓5bがイメージ管1の入射窓4に接しているた
め、イメージ管1の側壁部を経て出射窓7まで冷却さ
れ、出射窓7の表面に結露を生ずることがある。また、
イメージ管1の大部分が大気中に露出しているため、外
部の熱により光電面6が十分に冷却されないという問題
点もあった。
【0008】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、イメージ管の光電面を効果的に冷却してS/N比
の向上を図ると共に、結露の発生を防止することのでき
るイメージ管装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、入射窓の内側に光電面を
有しているイメージ管と、このイメージ管を一定の間隔
をおいて囲繞すると共に、イメージ管の入射窓に対向す
る位置にハウジング入射窓が配置されるハウジングと、
イメージ管の光電面を冷却するペルチェ素子とを備える
イメージ管装置において、ハウジング入射窓に隣接する
ハウジングの所定部分にペルチェ素子の放熱部を固定す
ると共に、イメージ管の光電面の近傍にペルチェ素子の
吸熱部を固定することによって、ハウジングに対してイ
メージ管を支持し、かつ、ハウジング内を真空としたこ
とを特徴としている。
【0010】また、請求項2に記載の発明によるイメー
ジ管装置は、更に、イメージ管の光電面の温度を検出す
る温度検出手段を備え、この温度検出手段により検出さ
れた光電面の温度に応じてペルチェ素子の制御を行うこ
とを特徴とする。
【0011】
【作用】上述したように、ペルチェ素子の吸熱部を光電
面の近傍に固定しているので、光電面を効率良く冷却す
ることができる。また、イメージ管は、ハウジング内の
真空中でペルチェ素子のみで支持されるので、外部から
の熱的影響を受けず、ペルチェ素子による冷却効果が低
下しない。
【0012】更に、ペルチェ素子の放熱部はハウジング
に固定されるため、ハウジング表面の温度が高められ、
その結果としてハウジング入射窓及び出射窓の結露が防
止される。
【0013】また、光電面の温度を検出して、その検出
値に基づいてペルチェ素子を制御することとした場合、
光電面の温度を一定に維持することができ、それにより
分光感度特性が安定化する。
【0014】
【実施例】以下、図面と共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。
【0015】図1は本発明によるイメージ管装置を示
し、図中、符号10はイメージ管を表している。イメー
ジ管10は従来から知られた型式のもので、略円筒形を
なしている。イメージ管10の一方の端部(図1におい
て左側の端部)は光学像の入射窓11となり、その内側
には光電面12が形成されている。また、イメージ管1
0の他方の端部は出射窓13となり、その内側には図示
しないが蛍光面が形成されている。
【0016】このイメージ管10は円筒形のハウジング
14内に一定の間隔を置いて同軸に収容される。ハウジ
ング14は、ガラス製のカップ状本体15と、このカッ
プ状本体15の開放端部に取り付けられた金属製、好ま
しくは熱伝導率の高い銅製の環状の端板16とから構成
されている。端板16の中央開口部にはガラス製のハウ
ジング入射窓17が取り付けられ、イメージ管10の入
射窓11に対向して配置されている。端板16の外側面
には、空冷又は水冷式の放熱板18が取り付けられる。
【0017】端板16とカップ状本体15との間、及
び、端板16とハウジング入射窓17との間は気密に結
合され、ハウジング14は密閉構造をなす。しかし、ガ
ラスと銅を直接結合させることは困難であるため、端板
16と、カップ状本体15又はハウジング入射窓17と
の間には、図3及び図4に明示するように、クロム(C
r)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)及びインジウム
(In)等の複数の金属を介在させるのが望ましい。
【0018】入射窓11に隣接するイメージ管10の外
周部分には銅製の外向きフランジ19が設けられてお
り、このフランジ19には環状の銅板20が固着されて
いる。イメージ管10をハウジング14内の所定位置に
配置した場合、この環状銅板20はハウジング14の端
板16に対向配置される。ハウジング14の端板16と
環状銅板20との間には、図2に示すように複数個(こ
の実施例では8個)のペルチェ素子21が周方向に等間
隔に配設されている。各ペルチェ素子21の放熱部21
aはハウジング14の端板16に固定され、吸熱部21
bは環状銅板20に固定される。従って、イメージ管1
0はペルチェ素子21によってハウジング14に対して
支持される。
【0019】ペルチェ素子21は、カップ状本体15を
貫通して設置された電極22に熱伝導率の低いリード線
23を介して接続されている。このペルチェ素子電極2
2にはハウジング14の外部の温度コントローラ24が
接続されている。また、環状銅板20には白金温度セン
サ等の温度検出器25が取り付けられている。この温度
検出器25は環状銅板20の温度を検出するものである
が、その検出値から光電面12の温度を算出することが
できる。温度検出器25の検出値は、低熱伝導率のリー
ド線26及び電極27を介して温度コントローラ24に
入力される。温度コントローラ24は、この検出値に応
じてペルチェ素子21に印加する電圧を制御し、その吸
熱部21bの温度を制御できるようになっている。
【0020】符号28はチップ管であり、イメージ管1
0をハウジング14内に収容して端板16を取り付けた
後に、ハウジング14内の空気を抜いて真空とするため
のものである。ハウジング14内の圧力が所望値まで減
圧されたならば、このチップ管28はバーナ等を用いて
閉鎖される。なお、符号29はゲッタであり、ハウジン
グ14内を真空とした後に残留気体を吸収して真空度を
維持するためのものである。
【0021】また、符号30は、カップ状本体15を貫
通して取り付けられた電極であり、イメージ管10に電
圧を印加するため、或いは、イメージ管10からの信号
を取り出すための電極である。これらの電極30は熱伝
導率の低いリード線31によりイメージ管10に接続さ
れる。
【0022】以上のような構成において、ハウジング入
射窓17を通して光学像がイメージ管10の入射窓11
に入射すると、入射窓11の内側の光電面12により光
電子像に変換され、その光電子像はイメージ管10内で
増倍されて蛍光面で光学像として再生される。この再生
された像は、イメージ管10の出射窓13、及び、これ
に対向するハウジング出射窓32を経て出力される。
【0023】ペルチェ素子21は温度コントローラ24
の制御下、光電面12の熱を吸収する。即ち、ペルチェ
素子21の吸熱部21bが、入射窓11、フランジ19
及び環状銅板20を通して光電面12の熱を吸収し、そ
の熱を放熱部21aから端板16に取り付けられた放熱
板18に放出する。イメージ管10はハウジング14内
の真空中でペルチェ素子21のみにより支持されている
ため、外部の熱の影響を受けず、光電面12は効率良く
冷却される。その結果、外気温が20℃で、水冷式放熱
板温度を20℃一定とした場合、光電面12の温度は−
40℃まで下げることができた。図8に示す従来構成で
は、同じ条件下で−20℃までしか下げることができな
かった。勿論、この冷却温度は、ペルチェ素子21、放
熱板18、ハウジング14等の熱容量に応じて変動する
ものである。
【0024】図5は光電面12の温度と暗中での熱電子
数(ダークカウント)の関係を示すグラフである。この
図から、光電面12が低温であるほど熱電子の発生が減
少することが判る。熱電子の発生が抑制されると、熱的
雑音が減少し、S/N比が向上する。
【0025】光電面12から吸収した熱は、ペルチェ素
子21の放熱部21aから端板16を経て放熱板にて放
出されるが、その熱の一部はハウジングのガラス状本体
15に伝えられ、ハウジング出射窓32の温度は外気温
以上とすることが可能である。従って、ハウジング出射
窓32の表面に結露が発生することはない。ペルチェ素
子21からの熱はハウジング入射窓17にも伝えられる
ため、ハウジング入射窓17の結露も防止される。尚、
上記条件下では、ハウジング入射窓17の温度は23
℃、ハウジング出射窓32の温度は20℃となった。
【0026】また、温度コントローラ24は、温度検出
器25からの検出値に基づいてペルチェ素子21に印加
する電圧を制御することができるので、光電面12の温
度を一定に維持することができる。図6はイメージ管1
0の分光感度特性を示すグラフであり、光電面12の温
度が−25℃の場合と+25℃の場合を示している。こ
の図から、光電面12の温度が変化した場合には分光感
度特性も変化することが判るが、温度コントローラ24
により光電面12の温度を一定に保つことで、分光感度
特性を安定化することが可能となる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、イメー
ジ管の光電面の温度を十分に下げ、光電面からの熱電子
の発生を抑制することができるので、熱的雑音が減少
し、イメージ管のS/N比の向上を図ることができる。
【0028】また、光電面の近傍にペルチェ素子の吸熱
部を固定し、ハウジングによる真空断熱構造内にイメー
ジ管を配置したため、その冷却効率は極めて高く、消費
エネルギーを低減することも可能となる。
【0029】一方、本発明によれば、ペルチェ素子から
の放熱の一部をハウジング出射窓及び入射窓の温度を高
めるために用いているので、これらの窓表面に結露が発
生するのを防止することができる。
【0030】更に、ペルチェ素子の制御を行って光電面
の温度を一定とすることができるので、イメージ管の分
光感度特性が安定し、イメージ管の性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるイメージ管装置の一実施例を示す
断面図である。
【図2】図1のII−II線に沿っての断面図である。
【図3】図1のA部の拡大図である。
【図4】図1のB部の拡大図である。
【図5】光電面の温度と暗中での熱電子数との関係を示
すグラフである。
【図6】光電面の温度が相違する場合のイメージ管の分
光感度特性を示すグラフである。
【図7】イメージ管の光電面を冷却するための従来構造
を示す断面図である。
【図8】イメージ管の光電面を冷却するための別の従来
構造を示す断面図である。
【符号の説明】
10…イメージ管、11…入射窓、12…光電面、13
…出射窓、14…ハウジング、15…カップ状本体、1
6…端板、17…ハウジング入射窓、18…放熱板、1
9…フランジ、20…環状銅板、21…ペルチェ素子、
21a…放熱部、21b…吸熱部、24…温度コントロ
ーラ、25…温度検出器、32…ハウジング出射窓。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 英樹 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松ホ トニクス株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入射窓の内側に光電面を有しているイメ
    ージ管と、前記イメージ管を一定の間隔をおいて囲繞す
    ると共に、前記イメージ管の前記入射窓に対向する位置
    にハウジング入射窓が配置されるハウジングと、前記イ
    メージ管の前記光電面を冷却するペルチェ素子とを備え
    るイメージ管装置において、前記ハウジング入射窓に隣
    接する前記ハウジングの所定部分に前記ペルチェ素子の
    放熱部を固定すると共に、前記イメージ管の前記入射窓
    の近傍に前記ペルチェ素子の吸熱部を固定することによ
    って、前記ハウジングに対して前記イメージ管を支持
    し、かつ、前記ハウジング内を真空としたことを特徴と
    するイメージ管装置。
  2. 【請求項2】 前記イメージ管の前記光電面の温度を検
    出する温度検出手段を備え、前記温度検出手段により検
    出された前記光電面の温度に応じて前記ペルチェ素子の
    制御を行うことを特徴とする請求項1記載のイメージ管
    装置。
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