JPH0670648B2 - 電子画像変換装置 - Google Patents

電子画像変換装置

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JPH0670648B2
JPH0670648B2 JP31107088A JP31107088A JPH0670648B2 JP H0670648 B2 JPH0670648 B2 JP H0670648B2 JP 31107088 A JP31107088 A JP 31107088A JP 31107088 A JP31107088 A JP 31107088A JP H0670648 B2 JPH0670648 B2 JP H0670648B2
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耕至 高野
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、蛍光面にける表示を固体撮像素子によって電
気情報に変換するための電子画像変換装置に関し、特に
電気的波形の計測に好適な装置に関するものである。
[従来の技術及び発明が解決しようとする課題] CRT(陰極線管)と光ファイバー・プレートとを組み合
せた記録装置として第2図に示すものが知られている。
この記録装置のCRT部分は、真空外壁1内に、陰極2と
制御グリッド3と加速電極4と集束電極5とアスティグ
電極6とから成る電子銃7を配置すると共に、垂直偏向
板8と水平偏向板9とから成る偏向手段10を配置し、更
に、後段加速電極11と蛍光面(スクリーン)12とを設け
ることによって構成されている。光ファイバー・プレー
ト13は蛍光面12に密着されている。
この装置を使用する時には、光ファイバー・プレート13
の出力端面上に感光フィルム(図示せず)を密着させ、
電気的波形等の情報を蛍光面12に表示し、この表示情報
を光伝送損失の少ない光ファイバー・プレート13を用い
て伝送し、感光フィルムに記録する。しかし、電気的波
形等の情報の測定及び解析は、この感光フィルム上に転
写されたものから行わなければならず、その作業は煩雑
で正確さに欠けるという欠点があった。
蛍光面の表示情報を記録又は電気信号に変換するための
別の装置として、第3図に示す如く、CRTの蛍光面12の
前方に光学レンズ系14を介してCCD又はホトダイオード
等の固体撮像素子15を配置したものがある。このように
構成すれば、CRTの蛍光面12上の電気的波形等の情報を
固体撮像素子15の受光面上に結像させ、記録又は電気信
号に変換することができる。しかし、伝送系として光学
レンズ系14を用いているため、蛍光面12より光学レンズ
系14へ入射する光量は、概算的には、蛍光面12の大き
さ、光学レンズ系14の口径及び蛍光面12と光学レンズ系
14との間の距離で決まる立体角16内に限られ、伝送損失
が大きい。また、パターン歪みが生じ、蛍光面12上に表
示された電気的波形等の情報を忠実に固体撮像素子15の
受光面上へ結像することが困難であった。
画像を記録又は電気信号に変換するための更に別な装置
として、第4図に示すように、真空外壁18の中に入射側
光ファイバー・プレート18と、フォトカソード19と、マ
イクロチャンネルプレート20と、蛍光面22と、陽極21
と、出射側光ファイバー・プレート23とを配置し、出射
側光ファイバー・プレート23に固体撮像素子25を結合さ
せたイメージインテンシファイヤーが知られている。こ
のイメージインテンシファイヤーでは、入射側光ファイ
バー・プレート18に与えられた光情報がフォトカソード
19で光電変換されて電子ビームとなり、マイクロチャン
ネルプレート20内で増倍され、蛍光面22上に表示され、
この表示情報が出射側光ファイバー・プレート23によっ
て固体撮像素子24に伝送され、記録又は電気信号に変換
される。
ところが、この分野では一般的に良く知られているよう
に、蛍光面22の発光輝度を上昇させるため、陽極21に約
+10kV以上を印加して固体撮像素子24に画像その他の情
報を記録させると“星空現象”が発生する。これは、本
来、固体撮像素子24に入力すべき画像その他の情報以外
にあたかも、星空のような点状の輝点が固体撮像素子に
観測される現象であり、本来の画像またはその他の情報
の品質を著しく劣化させ、時には、固体撮像素子24の動
作を不能に至らしめるため、陽極21には、高々数kVしか
印加できず、高価なマイクロチャンネルプレート20を用
いて発光輝度を上昇させるのが現状であった。この“星
空現象”が発生するのは、一般に次のような原因だと考
えられている。この分野で用いられている光ファイバー
・プレートはガラスより生成されるが、その製作上の問
題により、局所的に電気絶縁抵抗が低い箇所が生成され
る。固体撮像素子24には動作上±数十Vが印加されてい
る。従って、陽極21に数kV以上の高正電圧が印加される
と、出力側光ファイバー・プレート23内の局所的に電気
絶縁抵抗が低い箇所を通して出射側光ファイバー・プレ
ート23の入力端面から出力端面へリーク電流が生じ、出
射側光ファイバー・プレート23の出力端面が局所的に帯
電する。この帯電した電荷が放電し、出射側光ファイバ
ー・プレート23の出力端面上に密着あるいは近接した固
体撮像素子24に流入する。または、この出射側光ファイ
バー・プレート23の出力端面上に局所的に帯電した電荷
が、出射側光ファイバー・プレート23の出力端面上に密
着あるいは近接した固体撮像素子24の受光面上に局所的
に電荷を誘起させるものと考えられている。さらに、固
体撮像素子24が出射側光ファイバー・プレート23の出力
端面に近接されている場合、一般に良く知られているよ
うに、出射側光ファイバー・プレート23の出力端面及び
固体撮像素子24の受光面上でフレネル反射が生じ、伝送
効率を低下させている。これは、出射側光ファイバー・
プレート23の出力端面と固体撮像素子24の受光面との間
に存在する媒体が通常気体でその屈折率は約1.0であ
り、出射側光ファイバー・プレート23(屈折率約1.6〜
1.8)及び固体撮像素子24の受光面(屈折率約2.0)の屈
折率との差が大きいためである。固体撮像素子24が出射
側光ファイバー・プレート23の出力端面に密着されてい
る場合についても、出射側光ファイバー・プレート23の
出力端面及び固体撮像素子24の受光面の平坦性を完全に
することが不可能であるため、同様な問題が生じる。
そこで、本発明の目的は、“星空現象”の低減及びフレ
ネル反射による光伝送損失及び干渉縞の発生の低減を図
ることができる電子画像変換装置を提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するための発明は、電子ビームを発生す
る手段と、前記電子ビームが投射される蛍光面と、前記
蛍光面に密着された光ファイバー・プレートと、前記光
ファイバー・プレートに密着又は近接された固体撮像素
子と、前記光ファイバー・プレートの出力端面と前記固
体撮像素子の受光面との間に配置され、前記光ファイバ
ー・プレートを透過し得る波長の光を透過し得る光透過
性を有し、前記光ファイバー・プレートの出力端面の屈
折率をn1、前記固体撮像素子の受光面の屈折率をn1とし
た場合に、 を満足する屈折率nを有し、空気よりも大きな絶縁耐力
を有している光透過性媒体とを備えた電子画像変換装置
に係わるものである。
[作用] 本発明の光透過性媒体は(透明媒体)は絶縁耐力が大き
いために、光ファイバー・プレートのリーク電流を阻止
し、リーク電流に基づく、“星空現象”を防止する。ま
た、光透過性媒体は、特許請求の範囲に示す式を満足す
る屈折率nを有するので、フレネル反射による光伝送損
失及び干渉縞の発生を低減する。また、固体撮像素子は
光ファイバー・プレートに密着又は近接配置されるの
で、伝送効率の低下が少なくなる。
[実施例] 次に、第1図を参照して本発明の実施例に係わる電子画
像変換装置を説明する。但し、第1図において第2図と
共通している部分には同一の符号を付けてその説明を省
略する。
この実施例では、CRTの蛍光面12に厚さ約6mm、屈折率n1
=1.8の光ファイバー・プレート13が密着され、この出
力端面に密着形成された厚さ20μm、屈折率n=1.5、
絶縁耐圧250kV/mmの透明エポキシ樹脂から成る透明媒体
25を介して固体撮像素子26が光ファイバー・プレート13
に結合されている。なお、透明媒体25はディップ法で光
ファイバー・プレート13の出力端面に形成されたもので
あり、光ファイバー・プレート13を透過し得る波長の光
を透過し得るものである。
固体撮像素子26は光電変換素子とCCDから成る二次元セ
ンサを含むものであり、その受光面が透明媒体25に密着
又は近接するように配置されている。
この装置では、電子銃7から放射された電子ビームが偏
向手段10で偏向されて蛍光面12に投射され、蛍光面12に
波形等の情報が表示される。この情報は光ファイバー・
プレート13によって固体撮像素子26に伝送され、電気信
号に変換され、メモリに書き込まれる。
ところで、蛍光面12の発光輝度を上昇させるために、後
段加速電極11に比較的高い+15.4kVの電圧を印加し、固
体撮像素子26の動作電圧は−5〜+25Vとして画像変換
を行ったところ、固体撮像素子26の出力に基づく画像の
“星空現象”は透明媒体25を設けないものに比べて大幅
に低減し、画質が著しく向上した。また透明媒体25を設
けても固体撮像素子26が動作不能になることはなかっ
た。
このような効果が得られるのは、次のような理由だと考
えられる。本実施例によれば、光ファイバー・プレート
13の出力端面に、高絶縁耐圧の透明媒体25が密着形成さ
れているため、光ファイバー・プレート13内の局所的に
電気絶縁抵抗が低い箇所を通して、光ファイバー・プレ
ート13の入力端面から出力端面へ流れるリーク電流が大
幅に減少する。従って、光ファイバー・プレート13の出
力端面上に密着あるいは近接された固体撮像素子26に、
電荷が放電流入したり、あるいは、固体撮像素子26の受
光面上に局所的な電荷の誘起が生じないと考えられる。
また、透明媒体25は、波長0.45〜1.5μmの光に対し、
透過率90%以上を有するので、光ファイバー・プレート
13内を透過する光を十分に透過させることが可能であ
る。また、蛍光面12上に表示された電気的波形等の情報
を固体撮像素子26へ伝送する際、伝送系として光ファイ
バー・プレート13を用いているので、光伝送効率は従来
の光学レンズを用いる場合に比べて、数十倍高く、パタ
ーン歪みも生じることがない。さらに、蛍光面12上に表
示された電気的波形等の情報の記録媒体として、固体撮
像素子26を用いているので、測定及び解析は、容易で正
確に行うことが可能である。さらに、本実施例の高絶縁
耐圧の透明エポキシ樹脂から成る透明媒体25の屈折率n
は、光ファイバー・プレート13の屈折率n1及び固体撮像
素子26の受光面の屈折率n2に対して次の式を満足する値
を有する。
従って、光ファイバー・プレート13の出力端面及び固体
撮像素子26の受光面で生じるフレネル反射による光の伝
送損失及び干渉縞の発生を軽減させることが可能であ
る。即ち、光学分野においては良く知られているよう
に、上記式の左辺は、光ファイバー・プレート13内を通
過する(正し、垂直入射)光の強度を1とした場合で、
本実施例における固体撮像素子26の受光面を透過する光
量を表し、右辺は、従来のように透明媒体25が気体(屈
折率約1.0)であるときの固体撮像素子26の受光面を透
過する光量を表している。従って、上記式を満足し、固
体撮像素子26の受光面やその他の構成要素に変質等の悪
影響を及ぼさないもの(例えば、透明エポキシ樹脂、シ
リコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂等)であれば、本実
施例の透明媒体25を用いることが可能であり、フレネル
反射による光の伝送損失及び干渉縞の発生を軽減させる
ことが可能である。さらに、光学分野において、良く知
られているスネルの法則から容易に類推できるように本
実施例における透明媒体25の屈折率nは、従来のように
透明媒体25が気体(屈折率約1.0)であるものに比べて
大きいため、光ファイバー・プレート13の出力端から出
射される光の拡がりを小さくすることが可能であり、蛍
光面12上に表示された電気的波形等の情報を解像度を低
下させずに固体撮像素子26へ伝送することも可能であ
る。
[変形例] 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、変形が
可能なものである。例えば、CRT部分の構成は第1図の
構成に限定されるものでなく、種々変形可能であり、例
えば四極レンズの追加、偏向拡大レンズの追加、又は第
4図に示すような構成にすることも可能である。また、
固体撮像素子26はCCDセンサに限ることなく、ホトダイ
オードとBBDとの組み合せ等で構成することができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、光ファイバー・
プレートに固体撮像素子を密着又は近接させ且つ屈折率
nの光透過性媒体を配したので、高い伝送効率で情報を
伝送することができる。また、高速書き込みを行うため
に、電子ビーム発生手段側の電圧を高めても、絶縁耐圧
の高い光透過性媒体の作用で“星空現象”が大幅に低減
し、伝送品質が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の電子画像変換装置を原理的に
示す断面図、 第2図は従来のCRTと光ファイバー・プレートとの組み
合せ装置を示す断面図、 第3図は従来の別のCRTと固体撮像素子との組み合せ装
置の一部を示す断面図、 第4図は従来のイメージインテンシファイヤーを示す断
面図である。 7……電子銃、10……偏向手段、11……後段加速電極、
12……蛍光面、13……光ファイバー・プレート、25……
透明媒体、26……固体撮像素子。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−68674(JP,A) 特開 昭56−69758(JP,A) 特開 昭57−10584(JP,A) 特開 昭56−41656(JP,A) 特開 昭59−114737(JP,A) 特開 昭62−252043(JP,A) 実開 昭57−203450(JP,U) 特公 昭50−22873(JP,B1) 実公 昭53−1020(JP,Y1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子ビームを発生する手段と、 前記電子ビームが投射される蛍光面と、 前記蛍光面に密着された光ファイバー・プレートと、 前記光ファイバー・プレートに密着又は近接された固体
    撮像素子と、 前記光ファイバー・プレートの出力端面と前記固体撮像
    素子の受光面との間に配置され、前記光ファイバー・プ
    レートを透過し得る波長の光を透過し得る光透過性を有
    し、前記光ファイバー・プレートの出力端面の屈折率を
    n1、前記固体撮像素子の受光面の屈折率をn2とした場合
    に、 を満足する屈折率nを有し、空気よりも大きな絶縁耐力
    を有している光透過性媒体と を備えた電子画像変換装置。
JP31107088A 1988-12-07 1988-12-09 電子画像変換装置 Expired - Fee Related JPH0670648B2 (ja)

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