JPH07250271A - Image pickup device and its operating method - Google Patents

Image pickup device and its operating method

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JPH07250271A
JPH07250271A JP6040800A JP4080094A JPH07250271A JP H07250271 A JPH07250271 A JP H07250271A JP 6040800 A JP6040800 A JP 6040800A JP 4080094 A JP4080094 A JP 4080094A JP H07250271 A JPH07250271 A JP H07250271A
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JP
Japan
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image pickup
electron beam
target
target electrode
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP6040800A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Makishima
達男 牧島
Kazutaka Tsuji
和隆 辻
Tetsuya Oshima
徹也 大島
Tadaaki Hirai
忠明 平井
Yoshiro Takiguchi
吉郎 瀧口
Junichi Yamazaki
順一 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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Publication date
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  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Abstract

PURPOSE:To photograph a picture over a wide dynamic range by providing a means for stepwise and monotonously increasing the impressed voltage of a target electrode at a target power source part. CONSTITUTION:This device is provided with an image pickup tube 1, target electrode 2 and light transmissive glass substrate 3, and an electrode pin 4 is connected through the substrate 3 to the target electrode 2 inside the image pickup tube 1. Further, the device is provided with a photoconductive film 5, deflection converging part 6, scanning electronic beam 7, cathode 8, load resistor 9, pre-amplifier 10, A/D and D/A converting device 11, frame memory device 12, arithmetic processor 13, target power source part 14, synchronizing signal generator 15, electronic beam control circuit 16 and television monitor 17. Then, the target power source part 14 is provided with the means for stepwise and monotonously increasing the impressed voltage of the target electrode synchronously with a field term so that stored signal charged can be divided and read by plural times of electronic beam scanning.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、広いダイナミックレン
ジを有する撮像管を用いた撮像装置とその動作方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus using an image pickup tube having a wide dynamic range and a method of operating the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】撮像装置は、一般に紫外線、X線、可視
光、赤外線等の画像情報を電気的な映像信号に変換し、
またはこれを記録するための装置である。受像部には従
来から撮像管、特にすぐれた解像度感度特性を有する光
導電型の撮像管が、一般に広く用いられている。
2. Description of the Related Art Generally, an image pickup device converts image information such as ultraviolet rays, X-rays, visible light and infrared rays into electric video signals,
Or a device for recording this. 2. Description of the Related Art Conventionally, an image pickup tube, particularly a photoconductive type image pickup tube having excellent resolution sensitivity characteristics, has been widely used for the image receiving unit.

【0003】上記光導電型撮像管は、入射した光(紫外
線、X線、可視光、赤外線等)を電荷パターンに変換し
てこれらを蓄積するためのターゲット部と、蓄積された
電荷パターンを信号電流として読み取るための走査電子
ビーム部とからなる。さらにターゲット部は、基本的に
透光性基板上に順次形成したターゲット電極と光導電膜
とを備えている。また走査電子ビーム部は、電子ビーム
を放出するためのカソードと、上記電子ビームを走査す
るための偏向集束部からなる。
The above photoconductive type image pickup tube converts the incident light (ultraviolet rays, X-rays, visible light, infrared rays, etc.) into a charge pattern and stores the charge pattern, and the accumulated charge pattern as a signal. And a scanning electron beam unit for reading as a current. Further, the target portion basically includes a target electrode and a photoconductive film which are sequentially formed on a transparent substrate. The scanning electron beam unit includes a cathode for emitting an electron beam and a deflection focusing unit for scanning the electron beam.

【0004】上記撮像管は、通常、カソードに対して数
Vから数百Vの一定の正電圧を、ターゲット電極に常時
印加して使用する。このとき、上記光導電膜の電子ビー
ム走査側表面は、各フィールド期間(光導電膜の走査側
表面を1回走査する期間)ごとに、順次電子ビームで走
査されて電子の付着を受けるため、走査直後はカソード
電位にほぼ平衡し、走査時の余剰電子はカソード側に戻
る。光が入射するると、光導電膜内には入射光量に応じ
た信号電荷を生じ、上記膜表面に正の信号電荷パターン
として蓄積される。その結果、光導電膜の表面は、1フ
ィールド期間内に生成された電荷量を光導電膜の静電容
量で除した電圧分だけ、カソードよりも上昇する。上記
電圧上昇分は、通常動作においては高くても数Vから十
数V程度である。つぎの電子ビーム走査時に、この信号
電荷パターンが信号出力として読み出され、膜の表面電
位は走査直後に、再びほぼカソード電位に戻る。また近
年、ターゲット電極に高い電圧を印加して、光導電膜内
で電荷のアバランシェ増倍を起させて、高い感度を実現
するアバランシェ増倍型撮像管も知られている。上記撮
像管については、例えば、二宮他:撮像光学、コロナ社
(昭和50年)109頁から116頁、また、アイ・イ
ー・イー・イー・エレクトロン・デバイス・レタース、
イー・ディ・エル−8、ナンバー9(1987年)39
2頁から394頁(IEEE Electron Device Letters,EDL
-8,No.9(1987)pp392-394)に記載されている。
The image pickup tube is usually used by constantly applying a constant positive voltage of several V to several hundred V to the cathode to the target electrode. At this time, the surface of the photoconductive film on the electron beam scanning side is sequentially scanned by the electron beam for each field period (a period in which the surface of the photoconductive film on the scanning side is scanned once) to be attached with electrons. Immediately after scanning, the potential of the cathode is almost equilibrium, and surplus electrons during scanning return to the cathode side. When light is incident, signal charges corresponding to the amount of incident light are generated in the photoconductive film, and are accumulated as a positive signal charge pattern on the film surface. As a result, the surface of the photoconductive film rises above the cathode by a voltage obtained by dividing the amount of charge generated in one field period by the capacitance of the photoconductive film. The above-mentioned voltage increase amount is about several V to ten and several V at most in normal operation. During the next electron beam scanning, this signal charge pattern is read out as a signal output, and the surface potential of the film returns to almost the cathode potential immediately after scanning. Further, in recent years, an avalanche multiplication type image pickup tube has been known in which a high voltage is applied to a target electrode to cause avalanche multiplication of charges in a photoconductive film to realize high sensitivity. Regarding the above-mentioned image pickup tube, for example, Ninomiya et al .: Image pickup optics, Corona Publishing Co., Ltd. (1975), pp. 109-116, IEE Electron Device Letters,
EDL-8, Number 9 (1987) 39
Pages 2 to 394 (IEEE Electron Device Letters, EDL
-8, No. 9 (1987) pp392-394).

【0005】撮像管はすぐれた解像度・感度特性を有し
ていることから、一般にテレビジョンカメラを初めとし
て、光学顕微鏡や電子顕微鏡像等の撮像装置、X線非破
壊検査やX線診断用の撮像装置などに広く使用されてい
る。これらに関しては、例えば、二宮他:撮像工学、コ
ロナ社(昭和50年)323頁から326頁、または日
立レビュー、41巻(1992年)4号、187頁から
192頁(Hitachi Review,Vol.41(1992),No.4)に記
載されている。
Since an image pickup tube has excellent resolution and sensitivity characteristics, it is generally used for television cameras, image pickup devices such as optical microscopes and electron microscope images, X-ray nondestructive inspections and X-ray diagnostics. Widely used in imaging devices and the like. Regarding these, for example, Ninomiya et al .: Imaging Engineering, pages 323 to 326 of Corona Publishing Co., Ltd. (1975), or Hitachi Review, Vol. 41 (1992) No. 4, pages 187 to 192 (Hitachi Review, Vol. 41). (1992), No. 4).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】撮像管を用いた上記従
来技術の撮像装置では、上記撮像管の走査電子ビーム電
流が高々数マイクロアンペアであるため、撮像管の光導
電膜が有する最大蓄積電荷量に対応する入射光量より、
はるかに低いレベルまでしか追従できない。すなわち、
従来技術による上記撮像装置では、光導電膜の限界蓄積
電荷量の高々数%〜10数%程度に相当する光量レベル
までしか対応できず、それ以上の光量の入射光に対して
は映像信号が飽和してしまうとう欠点があった。したが
って、明るい被写体に対してはニュートラルフィルタや
レンズ絞りで入射光量を減らさざるを得ず、撮像管の入
射光量を増して画像信号をさらに高S/N化することが
できなかった。上記欠点を改良するために、カソードに
対策して走査電子ビーム電流を増したとしても、走査電
子ビームのフォーカスが悪くなって解像度特性が劣化し
たり、撮像管内で発生する2次電子や散乱電子が増加し
て画像が劣化する等の問題があった。
In the above-mentioned prior art image pickup device using the image pickup tube, since the scanning electron beam current of the image pickup tube is at most several microamperes, the maximum accumulated charge that the photoconductive film of the image pickup tube has. From the incident light amount corresponding to the amount,
You can only follow much lower levels. That is,
The above-described image pickup device according to the conventional technique can handle only a light amount level corresponding to at most several to ten and several% of the limit accumulated charge amount of the photoconductive film, and the video signal is not provided for incident light having a light amount higher than that. There was a drawback that it was saturated. Therefore, for a bright subject, the amount of incident light must be reduced by a neutral filter or a lens diaphragm, and the amount of incident light on the image pickup tube cannot be increased to further increase the S / N ratio of the image signal. In order to improve the above-mentioned drawback, even if the scanning electron beam current is increased by taking measures against the cathode, the focus of the scanning electron beam is deteriorated and the resolution characteristics are deteriorated, and secondary electrons and scattered electrons generated in the image pickup tube are also generated. However, there is a problem that the image quality is deteriorated.

【0007】一方、入射光が微弱な被写体領域では、撮
像装置の増幅器雑音が目立つようになるため、必然的に
再生画像のSN比は劣化してしまう。そのため、暗い被
写体部分から明るい被写体部分まで広範囲にわたって混
在するダイナミックレンジの広い画像を撮像記録する場
合は、レンズ絞りを開いて低照度部のSN比を高めよう
とすると高照度部が飽和してしまい、逆にレンズ絞りを
絞って高照度部の画像情報を得ようとすると低照度部の
SN比が低下してしまうため、ダイナミックレンジの広
い画像を忠実に再現することができなかった。上記のよ
うに撮像管の感度を改善しても、暗い被写体に対しては
確かにSN比を高めることができるが、逆に明るい被写
体部分に対する余裕度がなくなるため、結果としてダイ
ナミックレンジを広げることにはならなかった。
On the other hand, in the subject region where the incident light is weak, the amplifier noise of the image pickup device becomes conspicuous, so that the SN ratio of the reproduced image is inevitably deteriorated. Therefore, when capturing and recording an image with a wide dynamic range that is mixed over a wide range from a dark subject portion to a bright subject portion, the high illuminance portion will be saturated if the SN ratio of the low illuminance portion is increased by opening the lens diaphragm. On the contrary, when trying to obtain the image information of the high illuminance portion by narrowing down the lens diaphragm, the SN ratio of the low illuminance portion decreases, so that it is impossible to faithfully reproduce an image having a wide dynamic range. Even if the sensitivity of the image pickup tube is improved as described above, the SN ratio can be surely increased for a dark subject, but conversely there is no margin for a bright subject part, so that the dynamic range is widened. Did not become.

【0008】また、全体的に明るい被写体を撮像する場
合には、上記のようにレンズを絞って撮像管への入射光
量を減らさざるを得ないために、被写体の光量を一般に
生かしてSN比をさらに高めることができなかった。
Further, in the case of picking up an image of a bright object as a whole, in order to reduce the amount of light incident on the image pickup tube by narrowing down the lens as described above, the amount of light of the object is generally used to reduce the SN ratio. I could not raise it further.

【0009】本発明の目的は、上記のような種々の問題
点を抑止して、ダイナミックレンジが広い画像を実現す
るための撮像装置およびその動作方法を得ることにあ
る。
An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus and an operating method thereof for suppressing the above various problems and realizing an image having a wide dynamic range.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的は、ターゲット
電極と、入射光を信号電荷に変換して蓄積するための光
導電膜と、上記蓄積された信号電荷を読み取る電子ビー
ムを発射するカソードと、上記電子ビームを走査するた
めの偏向集束部とを備えた撮像管と、上記ターゲット電
極にカソードに対する正の電荷を印加するためのターゲ
ット電源部とを少なくとも有し、かつ、上記ターゲット
電源部が、上記蓄積された信号電荷を複数回の電子ビー
ム走査により分割して読み取るために、フィールド期間
に同期して、上記ターゲット電極の印加電圧をステップ
状に単調増加させる手段を有することにより達成され
る。
The above object is to provide a target electrode, a photoconductive film for converting incident light into a signal charge and storing the same, and a cathode for emitting an electron beam for reading the stored signal charge. An image pickup tube having a deflection focusing unit for scanning the electron beam, and a target power supply unit for applying a positive charge to the cathode to the target electrode, and the target power supply unit is In order to read the accumulated signal charges by dividing the accumulated signal charges by a plurality of electron beam scans, a means for monotonically increasing the voltage applied to the target electrode stepwise in synchronization with a field period is achieved. .

【0011】さらにまた、上記撮像装置における撮像管
の光導電膜内で電荷のアバランシェ増倍現象を生じる電
圧を上記ターゲット電極に印加して用い、上記撮像装置
をリセットするためのステップ1と、入射光による信号
電荷を撮像管の光導電膜に蓄積するためのステップ2
と、上記蓄積信号電荷を複数回に分割して読み取るため
のステップ3からなる3段階で動作させ、かつ、ステッ
プ1では入射光OFF走査電子ビームONの状態で、タ
ーゲット電極に所定の電圧V1を供給し、ステップ2で
は入射光をON走査電子ビームOFFの状態で、ターゲ
ット電極電圧をV1とし、ステップ3では入射光をOF
F走査電子ビームONの状態で、ターゲット電極電圧を
各読み取り期間に同期させて、V1−V2(V1≧V
2)からV1までステップ状に単調に増加させるように
動作させることで達成される。
Furthermore, a voltage that causes an avalanche multiplication phenomenon of electric charges in the photoconductive film of the image pickup tube in the image pickup device is applied to the target electrode and is used, and step 1 for resetting the image pickup device is input. Step 2 for accumulating signal charges due to light in the photoconductive film of the image pickup tube
And a predetermined voltage V1 is applied to the target electrode in the state where the incident light is OFF and the scanning electron beam is ON in step 1, and the operation is performed in three stages including step 3 for reading the accumulated signal charge by dividing it into plural times. In step 2, the incident light is turned on, the scanning electron beam is turned off, the target electrode voltage is set to V1, and in step 3, the incident light is turned off.
While the F-scanning electron beam is ON, the target electrode voltage is synchronized with each reading period, and V1-V2 (V1 ≧ V
This is achieved by operating in such a manner as to monotonically increase in steps from 2) to V1.

【0012】[0012]

【作用】発明者らは、入射光量を高めて蓄積信号電荷量
を増し、蓄積された信号電荷を電子ビーム走査により複
数回に分割して読み出す場合について検討したが、ただ
単に複数フィールドにわたり蓄積電荷を読み出してみて
も、著しい画像の歪や偽信号が発生するなどの問題を伴
うことを確認した。これらの原因を調査した結果、蓄積
信号電荷量に応じて変化する光導電膜表面の大幅な電位
上昇により、走査電子ビームがランディング異常を起す
ためであることが明らかになった。また、光量を増して
光導電膜に光の強弱に応じて蓄積した多量の電荷を走査
電子ビームで読み出す場合は、上記走査電子ビームがよ
り高速で光導電膜に突入するため、2次電子の発生が活
発になり、結果として走査電子の実効ビーム電流が減少
し、蓄積電荷の読み出し効率が大幅に低下することを明
らかにした。したがって、蓄積された信号電荷を、ただ
単に複数回に分割して読み出そうとしても、読み出し回
数が大幅に増えるばかりか、画像歪や偽信号を除去でき
ないことが判った。これらを回避する手段について種々
の検討を行い、蓄積された信号電荷を複数回に分割して
読み取る際に、ターゲット電極電圧をフィールド期間に
同期させステップ状に信号電荷蓄積時の電圧に単調に戻
しながら、上記蓄積信号電荷を複数回に分割して読み出
せばよいことを見出した。
The inventors examined the case where the amount of incident light is increased to increase the amount of accumulated signal charges, and the accumulated signal charges are read out by dividing the accumulated signal charges into a plurality of times by electron beam scanning. It was confirmed that even with the reading, there were problems such as remarkable image distortion and generation of false signals. As a result of investigating these causes, it was clarified that the scanning electron beam causes a landing abnormality due to a large potential rise on the surface of the photoconductive film which changes according to the amount of accumulated signal charges. Further, when the amount of light is increased and a large amount of charges accumulated in the photoconductive film according to the intensity of light is read out by the scanning electron beam, the scanning electron beam rushes into the photoconductive film at a higher speed, so that secondary electrons of It was clarified that the generation of electrons became active, and as a result, the effective beam current of scanning electrons decreased, and the efficiency of reading accumulated charge was significantly reduced. Therefore, it has been found that even if the accumulated signal charges are simply divided into a plurality of times and read out, not only the number of times of reading increases significantly but also image distortion and spurious signals cannot be removed. Various means have been studied to avoid these problems, and the target electrode voltage is synchronized with the field period when reading the accumulated signal charge in multiple steps, and the voltage is restored monotonically to the voltage during signal charge accumulation in steps. However, it has been found that the accumulated signal charge may be divided into a plurality of times and read.

【0013】つぎに、図面を用いて本発明を詳細に説明
する。図1は本発明による撮像装置の基本的な構成を示
す図である。1は撮像管、2はターゲット電極、3は透
光性ガラス基板、4は電極ピンで基板3を貫通して上記
ターゲット電極2に撮像管1内で接続されている。5は
光導電膜、6は偏向集束部、7は走査電子ビーム、8は
カソード、9は負荷抵抗、10はプリアンプ、11はA
/D、D/A変換装置、12はフレームメモリー装置、
13は演算処理装置、14はターゲット電源部、15は
同期信号発生器、16は電子ビーム制御回路、17はテ
レビジョンモニタである。上記本発明装置の概略につい
てその作用を以下に説明する。
Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an image pickup apparatus according to the present invention. Reference numeral 1 is an image pickup tube, 2 is a target electrode, 3 is a translucent glass substrate, 4 is an electrode pin which penetrates the substrate 3 and is connected to the target electrode 2 inside the image pickup tube 1. 5 is a photoconductive film, 6 is a deflection focusing unit, 7 is a scanning electron beam, 8 is a cathode, 9 is a load resistor, 10 is a preamplifier, and 11 is A.
/ D, D / A converter, 12 is a frame memory device,
Reference numeral 13 is an arithmetic processing unit, 14 is a target power supply unit, 15 is a synchronizing signal generator, 16 is an electron beam control circuit, and 17 is a television monitor. The operation of the apparatus of the present invention will be described below.

【0014】図2は本撮像装置の作用に関する基本的実
施形態の一例を示す図である。本発明の撮像装置は基本
的に、装置をリセットするためのステップ1、信号電荷
を蓄積するためのステップ2、信号電荷を読み取るため
のステップ3からなる。上記ステップ1では入射光OF
F、走査電子ビームON、ターゲット電圧V1において
装置をリセットし、光導電膜5の表面電位をカソード電
位に平衡させる。ステップ2では走査電子ビームをOF
Fの状態で、入射光をONにして信号電荷を上記光導電
膜5の表面に蓄積する。このとき、表面電位は入射光に
応じて上昇し、最大は蓄積時のターゲット電圧まで上昇
可能になる。またステップ3では、入射光をOFFにし
てターゲット電圧をV2だけ下げ、電子ビームをONに
する。つぎに走査電子ビームと同期してフィールド期間
ごとに、蓄積時のターゲット電圧まで単調増加するステ
ップ状のターゲット電圧を印加して、信号電荷の読み出
しを行う。上記走査電子ビームのON、OFFはフィー
ルド期間と同期させる必要があるため、外部同期可能な
電子ビーム制御回路16によって行われる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a basic embodiment relating to the operation of the image pickup apparatus. The imaging device of the present invention basically comprises step 1 for resetting the device, step 2 for accumulating signal charges, and step 3 for reading signal charges. In step 1 above, the incident light OF
The device is reset at F, scanning electron beam ON, and target voltage V1 to equilibrate the surface potential of the photoconductive film 5 to the cathode potential. In step 2, the scanning electron beam is OF
In the state of F, the incident light is turned on and the signal charges are accumulated on the surface of the photoconductive film 5. At this time, the surface potential rises according to the incident light, and the maximum potential can rise to the target voltage during storage. In step 3, the incident light is turned off, the target voltage is lowered by V2, and the electron beam is turned on. Next, in synchronization with the scanning electron beam, a step-like target voltage that monotonically increases to the target voltage at the time of storage is applied for each field period to read out the signal charges. Since the scanning electron beam is turned on and off in synchronization with the field period, it is performed by the electron beam control circuit 16 capable of external synchronization.

【0015】フィールドごとに時系列的に読み取られる
信号は、負荷抵抗9を介してプリアンプ10に出力さ
れ、増幅、整形される。A/D、D/A変換装置11な
らびにフレームメモリー装置12は、上記プリアンプ出
力信号を各画素ごとにデジタル信号に変換して記憶す
る。演算処理装置13は上記フレームメモリー装置12
に記憶された映像信号を、逐次画素ごとに演算し、再び
フレームメモリー装置12に転送し次フィールドの映像
信号と積算する。このように時系列的に進行する積算に
よって、3フィールド分の映像信号は合成される。ステ
ップ1、ステップ2、ステップ3の1周期が終了する
と、合成された映像信号はA/D、D/A変換装置11
でアナログ信号に変換され、テレビモニタ17に出力さ
れる。ここで同期信号発生器15は、ターゲット電源部
14とA/D、D/A変換装置11および電子ビーム制
御回路16に、フィールド期間とタイミングを合わせる
同期信号をそれぞれ与えるためのものである。
The signals read in time series for each field are output to the preamplifier 10 via the load resistor 9, amplified, and shaped. The A / D and D / A conversion device 11 and the frame memory device 12 convert the preamplifier output signal into a digital signal for each pixel and store the digital signal. The arithmetic processing unit 13 is the frame memory unit 12 described above.
The video signal stored in 1 is sequentially calculated for each pixel, transferred to the frame memory device 12 again, and integrated with the video signal of the next field. In this way, the video signals for three fields are synthesized by the time-sequential integration. When one cycle of step 1, step 2 and step 3 is completed, the combined video signal is A / D, D / A conversion device 11
Is converted into an analog signal and output to the television monitor 17. Here, the synchronizing signal generator 15 is for supplying the target power supply unit 14, the A / D, D / A converter 11, and the electron beam control circuit 16 with synchronizing signals for matching the field period and the timing.

【0016】本撮像装置の作用の概略は上記のとおりで
あるが、さらに詳細な説明を図3により行う。図3は入
射光によって生じた光導電膜5の表面電位分布の様子
と、各フィールドごとに得られる出力信号電流の様子を
示す図である。図示のように、電荷蓄積時にターゲット
電圧(V1)近くまで上昇した表面電位は、第1フィー
ルドでA部が、第2フィールドでB部が、そして第3フ
ィールドでC部が、信号電流としてそれぞれ読み取られ
る。上記のように分割して読み取られた信号は、最終的
には演算処理装置13で合成されて元信号に復調され
る。大切なことは、第1フィールド、第2フィールド、
第3フィールドと、フィールドごとに単調に増加するタ
ーゲット電圧を印加しながら読み取ることである。その
結果、各フィールドではカソードと光導電膜表面との電
位差を小さくできるため、前記したような走査電子ビー
ムのランディング異常に伴う画像異常現象を防止するこ
とができ、どのようにハイコントラストな入射像に対し
ても、忠実な映像再現が可能になる。
The outline of the operation of the image pickup apparatus is as described above, and a more detailed description will be given with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the state of the surface potential distribution of the photoconductive film 5 caused by the incident light and the state of the output signal current obtained for each field. As shown in the figure, the surface potential increased to near the target voltage (V1) at the time of charge accumulation is as a signal current in the A part in the first field, the B part in the second field, and the C part in the third field. Read. The signals divided and read as described above are finally combined in the arithmetic processing unit 13 and demodulated to the original signal. The important thing is the first field, the second field,
It is to read while applying a third field and a target voltage that monotonically increases in each field. As a result, the potential difference between the cathode and the surface of the photoconductive film can be reduced in each field, so that it is possible to prevent the image abnormal phenomenon due to the abnormal landing of the scanning electron beam as described above. Even with respect to, faithful image reproduction is possible.

【0017】なお、上記説明では3フィールドに分割し
て信号電荷を読み取る場合について記したが、入射光量
に応じて、すなわち蓄積電荷量に応じて、分割するフィ
ールド数は決めればよい。また、上記ステップ3におけ
る走査電子ビームは常時ONである必要はなく、フィー
ルドの変り目ではOFFしても構わない。さらにまた、
ステップ状ターゲット電圧は、必ずしも各フィールドで
一定である必要はない。必要なことは通常のテレビジョ
ンカメラと違って、信号電荷蓄積時には走査電子ビーム
OFF、信号電荷読み取り時には入射光OFFで、ター
ゲット電圧をステップ状に増加させることである。本撮
像装置の撮像管は、原理的には光導電型や衝撃導電型撮
像管(SIT:Silicon-Intensifier-Tube)等の種々の
ものが使用可能であるが、暗電流が少ないものが好まし
い。このような目的には、非晶質Se系半導体を用いた
光導電型撮像管が好適である。さらに、上記Se系光導
電型撮像管は、電荷のなだれ増倍が起るほどにターゲッ
ト電源電圧を高めて使用することも可能であるため、特
に微弱光撮影には最適である。さらにまた、ステップ1
からステップ3の周期を繰返し行えば、原理的には静止
画像から動画像まで幅広い映像の撮影が可能である。
In the above description, the case where the signal charges are read by dividing into 3 fields has been described, but the number of fields to be divided may be determined according to the incident light amount, that is, according to the accumulated charge amount. Further, the scanning electron beam in the above step 3 does not have to be always ON, and may be OFF at the transition of the field. Furthermore,
The stepped target voltage does not necessarily have to be constant in each field. What is required, unlike a normal television camera, is to increase the target voltage stepwise by turning off the scanning electron beam when accumulating signal charges and turning off the incident light when reading signal charges. As the image pickup tube of the present image pickup device, various types such as a photoconductive type and a shock conductive type image pickup tube (SIT: Silicon-Intensifier-Tube) can be used in principle, but a small dark current is preferable. For such a purpose, a photoconductive type image pickup tube using an amorphous Se-based semiconductor is suitable. Further, the Se-based photoconductive type image pickup tube can be used by increasing the target power supply voltage so that the avalanche multiplication of electric charges occurs, and therefore, it is particularly suitable for weak light imaging. Furthermore, step 1
By repeating the cycle from Step 3 to Step 3, it is possible in principle to shoot a wide range of images from still images to moving images.

【0018】上記のように本発明の撮像装置では、フィ
ールドごとに単調増加するステップ状のターゲット電源
電圧を印加して動作させるため、走査電子ビームのラン
ディング異常に伴う画像歪や偽信号の重畳なしに、ダイ
ナミックレンジの広い映像を得ることができる。
As described above, since the image pickup apparatus of the present invention is operated by applying the stepwise target power supply voltage that monotonically increases for each field, there is no image distortion due to the scanning electron beam landing abnormality or superimposition of a false signal. Moreover, an image with a wide dynamic range can be obtained.

【0019】[0019]

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図4は本発明による撮像装置の第1実施例を示す
図、図5は本発明による撮像装置の第2実施例を示す
図、図6は本発明による撮像装置の第3実施例を示す図
である。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. 4 is a diagram showing a first embodiment of the image pickup device according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the image pickup device according to the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the image pickup device according to the present invention. Is.

【0020】第1実施例 本発明の第1実施例を示す図4は、本発明の撮像装置を
一般のテレビジョンカメラに用いた場合の一実施形態を
示す図である。1は撮像管、2はターゲット電極、3は
透光性ガラス基板、4は電極ピンで、基板3を貫通して
ターゲット電極2に撮像管1の内部で接続されている。
5は光導電膜、6は偏向集束部、7は走査電子ビーム、
8はカソード、9は負荷抵抗、10はプリアンプ、11
はA/D、D/A変換装置、12はフレームメモリー装
置、13は演算処理装置、14はターゲット電源部、1
5は同期信号発生器、16は電子ビーム制御回路、17
はテレビジョンモニタ、18は第1のスイッチ回路、1
9は第2のスイッチ回路、20はシャッタ、21はシャ
ッタ制御回路である。撮像管1への入射光は、同期信号
発生器15が発生するトリガーで動作するシャッタ制御
回路21により、シャッタ20がON、OFFされるよ
うになっている。また、ターゲット電源部14は電池E
1、E2、E3、および第1のスイッチ回路18、第2
のスイッチ回路19からなり、同期信号発生器15のト
リガーでステップ状のターゲット電圧を出力するように
なっている。本実施例では電池E1に100V、電池E
2に50V、電池E3に50Vの電池をそれぞれ用い
た。また、第1のスイッチ回路18には電池E2を直結
もしくはスルーにするための2連スイッチを、第2のス
イッチ回路19には電池E3の電圧を抵抗で5分割して
10Vステップの電圧を発生できるように、5連スイッ
チを使用した。上記のようにターゲット電源部14を構
成することによって、100Vから150Vまで、10
Vステップで増加するターゲット電圧を得た。つぎに、
本撮像装置の動作につき各ステップごとに説明する。ス
テップ1ではシャッタ20をOFF、走査電子ビームを
ONにする。また、第1のスイッチ回路18により電池
E2を直結し、第2のスイッチ回路19により電池E3
の出力を0Vにして、ターゲット電圧(ターゲット電圧
=E1+E2+E3=100V+50V+0V=150
V)を撮像管1に印加し、撮像装置をリセットする。ス
テップ2ではシャッタ20をON、走査電子ビームをO
FF、ターゲット電圧は150Vのままにして、信号電
荷の蓄積を行う。ステップ3ではシャッタ20をOF
F、走査電子ビームをONにして、それぞれのターゲッ
ト電圧下における信号電荷を読み取る。第1フィールド
では、第1のスイッチ回路18で電池E2をスルーし、
第2のスイッチ回路19で電池E3の出力を0Vにし
て、第1フィールド目のターゲット電圧100V(E1
+E2+E3=100V+0V+0V=100V)を印
加する。また、走査電子ビームによって読み取られた第
1フィールド目の信号電荷は、プリアンプ10を通って
A/D、D/A変換装置11ならびにフレームメモリー
装置12により、デジタル信号に変換されて記憶され
る。第2フィールド目以降は、第2のスイッチ回路19
のみが働き、電池E3で5分割された10Vがフィール
ドごとに前フィールドのターゲット電圧に加算されて印
加される。したがって、各フィールドのターゲット電圧
は、第2フィールド目が110V、第3フィールド目が
120V、第4フィールド目が130V、第5フィール
ド目が140V、第6フィールド目が150Vになる。
それぞれのターゲット電圧下で読み取られた信号電荷
は、第1フィールド目の信号電荷と同様な経路でフレー
ムメモリー装置12に記憶され、演算処理装置13によ
って時系列的に、逐次各画素ごとに高速デジタル積算さ
れる。そのため、第6フィールド目の信号の読み取りお
よび積算が終了すると、第1フィールド目から第6フィ
ールド目までの信号が合成されたことになる。合成され
た信号は、A/D、D/A変換装置11でアナログ信号
に変換されて、テレビモニタ17へ出力される。
First Embodiment FIG. 4 showing a first embodiment of the present invention is a diagram showing an embodiment in which the image pickup apparatus of the present invention is used in a general television camera. Reference numeral 1 is an image pickup tube, 2 is a target electrode, 3 is a translucent glass substrate, 4 is an electrode pin, which penetrates the substrate 3 and is connected to the target electrode 2 inside the image pickup tube 1.
Reference numeral 5 is a photoconductive film, 6 is a deflection focusing unit, 7 is a scanning electron beam,
8 is a cathode, 9 is a load resistance, 10 is a preamplifier, 11
Is an A / D and D / A conversion device, 12 is a frame memory device, 13 is an arithmetic processing device, 14 is a target power supply unit, 1
5 is a synchronizing signal generator, 16 is an electron beam control circuit, 17
Is a television monitor, 18 is a first switch circuit, 1
Reference numeral 9 is a second switch circuit, 20 is a shutter, and 21 is a shutter control circuit. The shutter 20 is turned on and off by the shutter control circuit 21 operated by a trigger generated by the synchronization signal generator 15 for the incident light on the image pickup tube 1. Further, the target power supply unit 14 is a battery E
1, E2, E3, and the first switch circuit 18, the second
Of the switch circuit 19 and outputs a step-shaped target voltage when the synchronizing signal generator 15 is triggered. In this embodiment, the battery E1 is 100 V, and the battery E is
A battery of 50 V was used for 2 and a battery of 50 V was used for battery E3. Further, the first switch circuit 18 is provided with a double switch for connecting the battery E2 directly or through, and the second switch circuit 19 is provided with a resistor for dividing the voltage of the battery E3 into five to generate a voltage of 10V step. Five switches were used as possible. By configuring the target power supply unit 14 as described above, from 100V to 150V, 10
A target voltage increasing in V steps was obtained. Next,
The operation of the image pickup apparatus will be described step by step. In step 1, the shutter 20 is turned off and the scanning electron beam is turned on. Further, the battery E2 is directly connected by the first switch circuit 18, and the battery E3 is connected by the second switch circuit 19.
Of the target voltage (target voltage = E1 + E2 + E3 = 100V + 50V + 0V = 150
V) is applied to the image pickup tube 1 to reset the image pickup device. In step 2, the shutter 20 is turned on and the scanning electron beam is turned on.
The signal charges are accumulated while the FF and the target voltage are kept at 150V. In step 3, the shutter 20 is turned off.
F, the scanning electron beam is turned on, and the signal charge under each target voltage is read. In the first field, the first switch circuit 18 allows the battery E2 to pass through,
The output of the battery E3 is set to 0 V by the second switch circuit 19, and the target voltage of the first field is 100 V (E1
+ E2 + E3 = 100V + 0V + 0V = 100V) is applied. Further, the signal charge of the first field read by the scanning electron beam passes through the preamplifier 10 and is converted into a digital signal by the A / D and D / A converter 11 and the frame memory device 12 and stored. After the second field, the second switch circuit 19
10V divided into 5 by the battery E3 is added to the target voltage of the previous field for each field and applied. Therefore, the target voltage of each field is 110V in the second field, 120V in the third field, 130V in the fourth field, 140V in the fifth field, and 150V in the sixth field.
The signal charges read under each target voltage are stored in the frame memory device 12 in the same path as the signal charges in the first field, and are sequentially processed by the arithmetic processing device 13 in high-speed digital manner for each pixel. Accumulated. Therefore, when the reading and integration of the signal of the sixth field is completed, the signals of the first field to the sixth field are combined. The combined signal is converted into an analog signal by the A / D and D / A conversion device 11 and output to the television monitor 17.

【0021】第2実施例 第2実施例を示す図5は、本発明の撮像装置をX線診断
装置に用いた場合を示す図である。22はX線源、23
は被検体、24はX線イメージインテンシファイア(X
線I.I)で入射したX線像を可視光像に映像増幅して
変換する。25はタンデムレンズである。X線源22か
らパルス的に射出されたX線は、被検体23を通過し上
記X線I.I24に導かれる。X線診断装置では様々な
強弱をもった映像をX線I.Iによって数百倍以上に増
幅するために、映像のコントラストは非常に大きくな
る。このように増幅された映像はタンデムレンズ25に
出力され、光学的な収束を受ける。一方、撮像管1には
光導電膜5にSe系非晶質半導体を用いた光導電型撮像
管を使用し、上記撮像管を上記タンデムレンズ25と結
合して、上記撮像管1からX線透過像の映像信号を得
た。なお、本実施例では使用する撮像管の動作電圧が5
0V程度であるため、ターゲット電源部14には同期信
号発生器15のトリガーでステップ電圧が発生可能なD
C電源を用いた。上記DC電源から得られるステップ電
圧幅を5Vに設定し、第1実施例と同様に、ステップ
1、ステップ2、ステップ3と動作させてX線像を撮影
した。
Second Embodiment FIG. 5 showing a second embodiment is a diagram showing a case where the image pickup apparatus of the present invention is used in an X-ray diagnostic apparatus. 22 is an X-ray source, 23
Is an object, 24 is an X-ray image intensifier (X
Line I. The X-ray image incident in I) is image-amplified and converted into a visible light image. 25 is a tandem lens. The X-rays emitted from the X-ray source 22 in a pulsed manner pass through the subject 23 and the X-ray I.D. You will be led to I24. With the X-ray diagnostic apparatus, images having various strengths and weaknesses are recorded by X-ray I.D. Since I is amplified several hundred times or more by I, the contrast of the image becomes very large. The image thus amplified is output to the tandem lens 25 and optically converged. On the other hand, as the image pickup tube 1, a photoconductive type image pickup tube using a Se-based amorphous semiconductor for the photoconductive film 5 is used, and the image pickup tube is coupled with the tandem lens 25 so that the image pickup tube 1 receives X-rays. A video signal of the transmission image was obtained. In this embodiment, the operating voltage of the image pickup tube used is 5
Since it is about 0V, a step voltage can be generated in the target power supply unit 14 by the trigger of the synchronization signal generator 15.
A C power supply was used. The step voltage width obtained from the DC power supply was set to 5 V, and the X-ray image was taken by operating step 1, step 2 and step 3 as in the first embodiment.

【0022】上記のようにして得られたX線診断像は、
非常にダイナミックレンジが広く従来に比し2桁向上
し、高解像度で高S/Nな映像が得られた。
The X-ray diagnostic image obtained as described above is
It has a very wide dynamic range, improved by two orders of magnitude, and high resolution and high S / N images were obtained.

【0023】第3実施例 第3実施例を示す図6は、本発明の撮像装置を透過電子
顕微鏡(以下、TEMと記す)による電子線回折像の撮
影に用いた例を示す図である。図における26は電子
線、27はTEM本体、28はシンチレータ、29は石
英板、30は光学レンズ、31はカソード電源、32は
高圧DC電源を示し、その他の上記実施例と同一の符号
を付したものは、上記実施例と同様の機能を有するもの
である。TEM27の試料を透過した電子線26は、シ
ンチレータ28で可視光に変換され、石英ガラス板29
を通して光学レンズ30により撮像管1に導かれる。本
実施例では上記撮像管1に、動作時のターゲット電圧が
800Vのアバランシェ増倍型撮像管を使用したため、
ターゲット電源部14を第1実施例で記載したような電
池で構成するのは、高圧放電の危険性がありあまり好ま
しくない。また、第2実施例に記載したような方法で
は、高電圧のスイッチングノイズが混入し、画像のS/
Nを劣化させるため好ましくない。したがって、本実施
例ではターゲット電源部14に、800Vの電圧を常時
出力する高圧DC電源32と、これに直列で逆極性に接
続されたカソード電源31とを設けた。このようにした
ことにより、上記カソード電源31を比較的低電圧でス
イッチングさせることができ、スイッチングノイズの混
入を防止することができた。また、カソード電源31に
は、同期信号発生器15のトリガーでステップ電圧を発
生する高耐電圧のDC電源を用いた。ステップ電圧幅
は、入射像が微弱光と高輝度光とが混在した像であるこ
とや微弱光像を鮮明に撮影したいということから5Vに
設定し、ステップ数すなわち蓄積電荷読み取りに必要な
フィールド数を20に設定した。上記方法により700
Vから800Vまで、5Vステップで単調増加するスイ
ッチングノイズレスのターゲット電圧を、撮像管1に印
加することができる。上記のような構成により、第1実
施例ならびに第2実施例と同様に、ステップ1、ステッ
プ2、ステップ3と動作させ、電子線回折像を観察し
た。その結果、えらたれ電子線回折パタンは、従来より
3桁向上した非常に広いダイナミックレンジの映像であ
った。
Third Embodiment FIG. 6 showing a third embodiment is a diagram showing an example in which the image pickup apparatus of the present invention is used to photograph an electron beam diffraction image by a transmission electron microscope (hereinafter referred to as TEM). In the figure, 26 is an electron beam, 27 is a TEM body, 28 is a scintillator, 29 is a quartz plate, 30 is an optical lens, 31 is a cathode power supply, 32 is a high voltage DC power supply, and the same reference numerals as those of the other embodiments described above are attached. What has been done has the same function as the above-mentioned embodiment. The electron beam 26 transmitted through the sample of the TEM 27 is converted into visible light by the scintillator 28, and the quartz glass plate 29
Through the optical lens 30 to the image pickup tube 1. In this embodiment, since the avalanche multiplication type image pickup tube whose target voltage during operation is 800V is used as the image pickup tube 1,
It is not preferable to configure the target power supply unit 14 with the battery as described in the first embodiment because of the danger of high voltage discharge. Further, in the method as described in the second embodiment, high-voltage switching noise is mixed and the S /
N is deteriorated, which is not preferable. Therefore, in the present embodiment, the target power supply unit 14 is provided with the high-voltage DC power supply 32 that constantly outputs a voltage of 800 V and the cathode power supply 31 that is connected in series with this and has a reverse polarity. By doing so, the cathode power supply 31 can be switched at a relatively low voltage, and the mixing of switching noise can be prevented. As the cathode power supply 31, a high withstand voltage DC power supply that generates a step voltage by a trigger of the synchronization signal generator 15 was used. The step voltage width is set to 5 V because the incident image is an image in which weak light and high-intensity light are mixed and it is desired to capture a weak light image clearly, and the number of steps, that is, the number of fields required for reading accumulated charge is set. Was set to 20. 700 by the above method
A switching noiseless target voltage that monotonically increases in 5 V steps from V to 800 V can be applied to the image pickup tube 1. With the above-described structure, the electron beam diffraction image was observed by operating the steps 1, 2, and 3 as in the first and second examples. As a result, the picked-up electron beam diffraction pattern was an image with a very wide dynamic range, which was improved by three digits compared to the conventional one.

【0024】[0024]

【発明の効果】上記のように本発明による撮像装置とそ
の動作方法は、ターゲット電極と、入射光を信号電荷に
変換して蓄積するための光導電膜と、上記蓄積された信
号電荷を読み取る電子ビームを発射するカソードと、上
記電子ビームを走査するための偏向集束部とを備えた撮
像管と、上記ターゲット電極にカソードに対する正の電
荷を印加するためのターゲット電源部とを少なくとも有
し、かつ、上記ターゲット電源部が、上記蓄積された信
号電荷を複数回の電子ビーム走査により分割して読み取
るために、フィールド期間に同期して、上記ターゲット
電極の印加電圧をステップ状に単調増加させる手段を有
することにより、非常にダイナミックレンジが広い映像
の撮影が可能になり、そのため、本発明による撮像装置
とその動作方法を通常のテレビジョンカメラはもちろん
のこと、透過電子顕微鏡やX線診断装置に適用すれば、
コントラストが非常に大きな映像に対しても忠実な映像
再現が可能になる。また、入力像に忠実なコントラスト
比較ができるため、さらに正確な医療診断や新しい物性
評価を提供できるなどの効果がある。さらにまた、光導
電膜の走査側表面電位が大幅に上昇するのに起因して発
生する走査電子ビームのランディング異常を抑止できる
ため、画像歪や偽信号が重畳されない忠実な再生像を得
ることができる。
As described above, according to the image pickup device and the method of operating the same of the present invention, the target electrode, the photoconductive film for converting incident light into signal charges and storing them, and reading the accumulated signal charges. An imaging tube having a cathode for emitting an electron beam, a deflection focusing unit for scanning the electron beam, and a target power supply unit for applying a positive charge to the cathode to the target electrode, And means for monotonically increasing the voltage applied to the target electrode stepwise in synchronization with a field period so that the target power supply unit divides and reads the accumulated signal charges by electron beam scanning a plurality of times. Since it is possible to capture an image with a very wide dynamic range, it is possible to provide an image pickup apparatus according to the present invention and an operating method thereof. Normal television cameras, of course, be applied to a transmission electron microscope and X-ray diagnostic apparatus,
It enables faithful image reproduction even for images with extremely high contrast. In addition, since the contrast can be compared faithfully with the input image, it is possible to provide more accurate medical diagnosis and new physical property evaluation. Furthermore, since it is possible to suppress the landing abnormality of the scanning electron beam that occurs due to the surface potential of the photoconductive film on the scanning side significantly increasing, it is possible to obtain a faithful reproduced image in which image distortion and spurious signals are not superimposed. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による撮像装置の基本的な構成を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an image pickup apparatus according to the present invention.

【図2】本発明による撮像装置の作用を説明する図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of the image pickup apparatus according to the present invention.

【図3】本発明による撮像装置の作用をさらに詳しく説
明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the image pickup apparatus according to the present invention in more detail.

【図4】本発明による撮像装置の第1実施例を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a first embodiment of an image pickup apparatus according to the present invention.

【図5】本発明による撮像装置の第2実施例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention.

【図6】本発明による撮像装置の第3実施例を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 撮像管 2 ターゲット電極 5 光導電膜 6 偏向集束部 7 走査電子ビーム 8 カソード 11 A/D、D/A変換装置 12 フレームメモリ装置 13 演算処理装置 14 ターゲット電源部 1 Imaging Tube 2 Target Electrode 5 Photoconductive Film 6 Deflection Focusing Unit 7 Scanning Electron Beam 8 Cathode 11 A / D, D / A Converter 12 Frame Memory Device 13 Arithmetic Processing Device 14 Target Power Supply Unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 徹也 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 平井 忠明 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 瀧口 吉郎 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 山崎 順一 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuya Oshima 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tadaaki Hirai 1-280, Higashi Koikeku, Kokubunji, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Yoshiro Takiguchi 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Inside the Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Technology Laboratory (72) Inventor Junichi Yamazaki 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Broadcasting Technology Institute

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ターゲット電極と、入射光を信号電荷に変
換して蓄積するための光導電膜と、上記蓄積された信号
電荷を読み取る電子ビームを発射するカソードと、上記
電子ビームを走査するための偏向集束部とを備えた撮像
管と、上記ターゲット電極にカソードに対する正の電荷
を印加するためのターゲット電源部とを少なくとも有
し、かつ、上記ターゲット電源部が、上記蓄積された信
号電荷を複数回の電子ビーム走査により分割して読み取
るために、フィールド期間に同期して、上記ターゲット
電極の印加電圧をステップ状に単調増加させる手段を有
する撮像装置。
1. A target electrode, a photoconductive film for converting incident light into a signal charge and storing the signal charge, a cathode for emitting an electron beam for reading the stored signal charge, and for scanning the electron beam. And a target power supply unit for applying a positive charge to the cathode to the target electrode, and the target power supply unit, the target power supply unit, the accumulated signal charge. An imaging apparatus having means for monotonically increasing the voltage applied to the target electrode stepwise in synchronization with a field period in order to read the data in a divided manner by scanning the electron beam a plurality of times.
【請求項2】上記撮像装置は、分割して読み取った各信
号出力を各画素ごとにデジタル信号に変換して記録する
ための、A/DおよびD/Aならびにフレームメモリ装
置を含むことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
2. The image pickup device includes an A / D and D / A and a frame memory device for converting each of the divided and read signal outputs into a digital signal for each pixel and recording the digital signal. The image pickup apparatus according to claim 1.
【請求項3】上記撮像装置は、各画素ごとに対応するデ
ジタル信号を、演算するための演算処理装置を含むこと
を特徴とする請求項1または2記載の撮像装置。
3. The image pickup device according to claim 1, wherein the image pickup device includes a calculation processing device for calculating a digital signal corresponding to each pixel.
【請求項4】上記撮像管の光導電膜は、セレンを主体と
する非晶質材料からなることを特徴とする請求項1記載
の撮像装置。
4. The image pickup device according to claim 1, wherein the photoconductive film of the image pickup tube is made of an amorphous material mainly containing selenium.
【請求項5】ターゲット電極と、入射光を信号電荷に変
換して蓄積するための光導電膜と、上記蓄積された信号
電荷を読み取る電子ビームを発射するカソードと、上記
電子ビームを走査するための偏向集束部とを備えた撮像
管と、上記ターゲット電極にカソードに対する正の電荷
を印加するためのターゲット電源部とを少なくとも有
し、かつ、上記ターゲット電源部が、上記蓄積された信
号電荷を複数回の電子ビーム走査により分割して読み取
るために、フィールド期間に同期して、上記ターゲット
電極の印加電圧をステップ状に単調増加させる手段を有
する撮像装置の動作方法において、上記撮像管の光導電
膜内で電荷のアバランシェ増倍現象を生じる電圧を、上
記ターゲット電極に印加して用いることを特徴とする撮
像装置の動作方法。
5. A target electrode, a photoconductive film for converting incident light into a signal charge and storing the signal charge, a cathode for emitting an electron beam for reading the stored signal charge, and for scanning the electron beam. And a target power supply unit for applying a positive charge to the cathode to the target electrode, and the target power supply unit, the target power supply unit, the accumulated signal charge. In a method of operating an image pickup apparatus having means for monotonically increasing a voltage applied to the target electrode stepwise in synchronization with a field period in order to divide and read by a plurality of electron beam scans, the photoconductivity of the image pickup tube is increased. A method of operating an imaging device, wherein a voltage that causes an avalanche multiplication phenomenon of charges in a film is applied to the target electrode and used.
【請求項6】上記ターゲット電極の印加電圧をステップ
状に単調増加させる手段は、上記撮像装置をリセットす
るためのステップ1と、入射光による信号電荷を撮像管
の光導電膜に蓄積するためのステップ2と、上記蓄積信
号電荷を複数回に分割して読み取るためのステップ3か
らなる3段階で動作させ、かつ、上記ステップ1では入
射光OFF、走査電子ビームONの状態で、上記ターゲ
ット電極に所定の電圧V1を供給し、上記ステップ2で
は入射光ON、走査電子ビームOFFの状態で、上記タ
ーゲット電極電圧をV1とし、上記ステップ3では入射
光をOFF、走査電子ビームONの状態で、上記ターゲ
ット電圧を各読み取り期間に同期させて、V1−V2
(V1≧V2)からV1までステップ状に単調増加させ
ることを特徴とする請求項5記載の撮像装置の動作方
法。
6. A means for monotonically increasing the voltage applied to the target electrode stepwise for resetting the image pickup device and for accumulating signal charges due to incident light in a photoconductive film of an image pickup tube. The target electrode is operated in three stages including step 2 and step 3 for reading the accumulated signal charge by dividing it into a plurality of times, and in step 1 with the incident light OFF and the scanning electron beam ON. When a predetermined voltage V1 is supplied, the target electrode voltage is set to V1 in the state where the incident light is ON and the scanning electron beam is OFF in the step 2, and the incident light is OFF and the scanning electron beam is in the state in the step 3 described above. The target voltage is synchronized with each reading period, and V1-V2
6. The method of operating an image pickup apparatus according to claim 5, wherein the operation amount is monotonically increased stepwise from (V1 ≧ V2) to V1.
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