JPH073436B2 - 電子画像変換装置 - Google Patents

電子画像変換装置

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JPH073436B2
JPH073436B2 JP63309630A JP30963088A JPH073436B2 JP H073436 B2 JPH073436 B2 JP H073436B2 JP 63309630 A JP63309630 A JP 63309630A JP 30963088 A JP30963088 A JP 30963088A JP H073436 B2 JPH073436 B2 JP H073436B2
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耕至 高野
一哉 須田
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Iwatsu Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、蛍光面にお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、本体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、出射側光ファイバー・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、電子ビームを発生する手段の
電圧の悪影響を阻止し、且つフレネル反射による光伝送
損失を軽減す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本発明は、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
過性を有している導電薄膜と、前記導電薄膜と前記固体
撮像素子の受光面との間に配設された光透過性媒体とを
具備し、前記光透過性媒体は、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物質から成り、
前記光透過性媒体の屈折率nは、前記導電薄膜の屈折率
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、 を満足する値であることを特徴とする電子画像変換装置
に係わるものである。
なお、請求項2に示すように、光透過性媒体を光ファイ
バー・プレートと導電薄膜との間に配置することができ
る。
[作用] 本発明の導電薄膜は、光ファイバー・プレートの出力端
面の不均一な帯電を阻止する。光透過性媒体は、フレネ
ル反射を防ぎ、光伝送損失を低減する。
[実施例] 次に、第1図を参照して本発明の実施例の電子画像交換
装置を説明する。但し、第1図において第2図と実質的
に同一の部分には同一の符号を付し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
された透明導電膜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。透明導電膜25は厚
さ約1μm、シート抵抗約100Ω/□のITO膜(酸化イン
ジウム膜)から成り、光ファイバー・プレート13の出力
端面にスパッタ法で密着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27を介して透明導電膜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〜+20V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”は透明導電膜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、透明導電膜
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、透明導電膜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リーク電流が生じたとしても、光
ファイバー・プレート13の出力端面が局所的に帯電する
ことはなく、光ファイバー・プレート13の出力端面に生
じた電荷は分散され、全域に渡って均一な電位に保たれ
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、ITO
膜から成る透明導電膜25は波長0.45〜1.5μmの光に対
し、透過率80%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。なお、本実施例に用いられ
る透明導電膜25は、ITO膜に限られるものではなく、少
なくとも、光ファイバー・プレート13内を透過し得る導
電薄膜であれば良く、一般に、透明導電膜として良く知
られているSnO2膜、TiO2膜、Au膜等を用いても同様な効
果が得られる。また、透明導電膜を形成する部位につい
ても、光ファイバー・プレート13の出力端面に限られる
ものではなく、固体撮像素子26の受光面上に密着形成す
ること、あるいは、透明フィルム等の透明媒体上に密着
形成し、光ファイバー・プレート13の出力端面と固体撮
像素子26の受光面の間に、エポキシ等の透明接着剤を用
いて密着挿入しても同様な効果が得られる。
この実施例では、透明導電膜25と固体撮像素子26との間
の数μm〜数十μmの間隙に透明媒体27が充填されてい
る。なお、28は固体撮像素子26を支持するセラミック構
体である。透明媒体27は、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と共に、次
の式を満足する屈折率nを有する。
ここで、n1は透明導電膜25を屈折率、n2は固体撮像素子
26の受光面の屈折率である。
本実施例によれば、その構成から容易に類推できるよう
に、透明導電膜25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、上記の式の左辺は、透明導電膜25内
を通過する(但し、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27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、透明媒体27と
しては、上記の式を満足し、且つ固体撮像素子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、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂及びポ
リイミド系樹脂)を用いることによって、フレネル反射
による光の伝送損失を軽減させることが可能である。な
お、本実施例の透明媒体27の充填部位は、固体撮像素子
26の受光面と透明導電膜25を密着形成させた光ファイバ
ー・プレート13の間の間隙に限られるわけではなく、透
明導電膜25を固体撮像素子26の受光面上に密着形成さ
せ、光ファイバー・プレート13の出力端面と透明導電膜
25を密着形成させた固体撮像素子26の受光面との間の間
隙に充填しても同様な効果が得られる。但し、この場合
は、上記式におけるn1は光ファイバー・プレート13の屈
折率を表し、n2は透明導電膜25の屈折率を表すことにな
る。
なお、透明導電膜25に導電線を接続し、これにグランド
又は後段加速電極11よりも低い電位を与えることができ
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、
透明導電膜25の光入力側と光出力側の両方に透明媒体27
を配置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、ホトダイオード等の種々の
半導体素子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、各請求項の発明によれば、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た
構造であるので、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導電薄膜の作用で“星空現
象”が大幅に低減する。
更に、フレネル反射を防ぎ、光伝送損失を低減する効果
が得られる。
【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ェイヤーを示す断
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……
透明導電膜、26……固体撮像素子、27……透明媒体。
───────────────────────────────────────────────────── 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59−114737(JP,A) 特開 昭62−252043(JP,A) 特開 昭56−41656(JP,A) 実開 昭57−203450(JP,U) 特公 昭50−22873(JP,B1) 実公 昭53−1020(JP,Y1)

Claims (2)

    【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
    している導電薄膜と、 前記導電薄膜と前記固体撮像素子の受光面との間に配設
    された光透過性媒体とを具備し、前記光透過性媒体は、
    前記光ファイバー・プレートを透過し得る波長の光を透
    過し得る物質から成り、前記光透過性媒体の屈折率n
    は、前記導電薄膜の屈折率を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、 を満足する値であることを特徴とする電子画像変換装
    置。
  2. 【請求項2】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
    している導電薄膜と、 前記光ファイバー・プレートと前記導電薄膜との間に配
    設された光透過性媒体と を具備し、前記光透過性媒体は前記光ファイバー・プレ
    ートを透過し得る波長の光を透過し得る物質から成り、
    前記光透過性媒体の屈折率nは、前記光ファイバー・プ
    レートの屈折率をn1、前記導電薄膜の屈折率をn2とした
    場合に、 を満足する値であることを特徴とする電子画像変換装
    置。
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NL8903002A NL192697C (nl) 1988-12-07 1989-12-06 Van beeldensensor voorziene kathodestraalbuis met een vezeloptische schermplaat.

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JPS5669758A (en) * 1979-11-09 1981-06-11 Matsushita Electronics Corp Image pick-up device
FR2513777A1 (fr) * 1981-09-28 1983-04-01 Labo Electronique Physique Dispositif de memorisation et de traitement de signaux analogiques en vue de l'affichage d'une image de type oscilloscopique et oscilloscope comprenant un tel dispositif de traitement

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