JPH0762987B2 - 管内に像切出し装置を有するストリ−ク管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超高速測光,2次元超高速測光等に利用される
ストリーク管に関する。

（従来の技術） 平面的に広がっている被測定像源全体が同一の変化をす
るとは限らないのでその像を部分的に測定したいと言う
要請がある。

前記要請を満たすために、従来のストリーク管を用いた
第７図のような構成が考えられる。

物体１から出力された光を結合光学系202を用いてスリ
ット203上に結像させ、ここでスリットでスリット状に
像を切り出す。

さらにリレーレンズ204を通じて従来タイプのストリー
ク管200に入力させる。

すでにスリット状になった光学像が、光電面211で光電
変換され、メッシュ電極212により加速され、集束電極2
13により集束されて、アパーチャ214を通り、偏光電極2
15の間を通り、螢光面216に当たる。

その線状の電子像が偏光電極215を通過するとき、前記
偏光電極215にランプ電圧を加える。この電圧によって
発生する電界でスリット状電子像をストリークして、螢
光面216にストリーク像を得る。

このストリーク像をレンズ207を介してテレビカメラ208
で撮像する。

この一連のストリーク像を得る動作ののち、スリット20
3をスリット移動手段205により上下させて、次のスリッ
ト位置に進めて、前記動作を行う。

この動作を物体の発光に同期させて繰り返すことによ
り、面積を持つ像源のストリーク像を順次得ることがで
きる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記構成では前記機械的なスリットを用
いこれを移動させて、像の一部を切り出すので、その都
度スリットを移動させなくてはならないので、像全体の
ストリーク像を得るのに時間がかかる。

本発明の目的は、前記像の切出しを電気的に行うことが
できる管内に像切出し装置を有するストリーク管を提供
することにある。

（問題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明による管内に像切出
し装置を有するストリーク管は、 真空気密容器内に光電面，加速用のメッシュ電極，集束
フォーカス系電極，偏向電極，蛍光面を備えるストリー
ク管において、 前記集束フォーカス系電極の一部で前記ストリーク管の
メッシュ電極の次に配置された前段集束フォーカス系電
極と、 前記前段集束フォーカス系電極を通過した電子を前記偏
向電極の偏向方向に平行にシフトさせるシフト電極と、 前記シフト電極でシフトされた電子の軌道を管軸に平行
にするコリメータ電極と、 前記コリメータ電極を通過した電子の一部を前記偏向方
向に直角方向の線状に切り出すスリットとを設け、 前記スリットを透過した電子を前記集束フォーカス系電
極の後段集束フォーカス系電極で集束して前記偏向電極
で偏向するように構成されている。

（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明す
る。

第１図は本発明によるストリーク管の実施例を示すスト
リーク管の断面図である。

第２図は前記ストリーク管の電極等を取り出して示した
展開的斜視図である。

ストリーク管３の真空気密容器300の前面の入射窓301の
内面には光電面302が形成されている。

この光電面302から放出された光電子はメッシュ電極303
により加速されて、前段フォーカス電極304に到達し
て、フォーカシングされ、前段アパーチャ305を介して
シフト電極306の空間に送られる。

シフト電極306は、シフト電圧発生器８から後述するシ
フト電圧が印加されており、前段フォーカス電極304に
到達して、フォーカシングされ、前段アパーチャ305を
通過した電子像を上または下方向に移動させる。

移動させられた電子像はコリメータ電極307により管軸
に平行方向に向かうように移動させられてスリット308
に入射させられる。

スリット308の開口方向は後述する偏光電極の偏光方向
に直角方向である。

このスリット308の開口に対応する電子像のみが切り出
されストリークフォーカス電極309に入射させられフォ
ーカシングされ、ストリークアパーチャ310を介して偏
向電極311の形成する偏向または掃引空間に入射させら
れる。

偏向電極311には被測定光の入射に同期する偏向電圧が
同期走査回路７から接続されており電子ビームは上から
下方向に走査させられる。

なおストリーク管３の各部には電源21の電圧を分圧器20
により分圧し動作電圧が供給されている。

被測定像源１は光源101からのパルス光により励起さ
れ、螢光発光する。

光源101のパルス発光は制御回路100からの駆動パルスに
同期して行われる。

前記ストリーク管３のシフト電圧発生器８および掃引の
ための偏向電圧は前記パルス発光に同期して行われる。

前記ストリーク管の基本的な動作を第３図を参照して説
明する。

制御回路100からの第３図（Ａ）に示す駆動パルスによ
り光源101が駆動され被測定像源１を励起すると被測定
像源１は同図（Ｂ）に示すように励起されるごとに発光
する。

この像源１の全体の発光像はレンズ２により前記ストリ
ーク管３の光電面302に入射し、光電子像に変換され
る。

前記駆動パルスに同期してシフト電圧発生器８は第３図
（Ｃ）に示すシフト電圧を前記ストリーク管３のシフト
電極306に印加する。

また偏向電極311にも第３図（Ｄ）に示す電圧が印加さ
れる。

第１の駆動パルス（１）により励起された像の内、第３
図（Ｅ）の（１）に示す領域に対応する電子像が前記第
３図（Ｃ）に示す最初のシフト電圧レベルによりシフト
され、スリット310により切り出され、偏向電圧により
偏向されてその部分のストリーク像が螢光面313に現れ
る。

なお前記シフト電圧は第３図（Ｃ）に示すように、通常
スキャニングのため階段上になり、この時間間隔は全系
のドライブパルスまたは物体の発光に合わせて段階的に
変化させられる。

同様にして第２の駆動パルス（２）により励起された像
の内、第３図（Ｅ）の（２）に示す領域に対応する電子
像が前記第３図（Ｃ）に示す次のシフト電圧レベルによ
りシフトされ、スリット310により切り出され、偏向電
圧により偏向されてその部分のストリーク像が螢光面31
3に現れる。

これらのストリーク像を順次撮像することにより拡がり
を持つ像源１の各部のストリーク像を順次記録すること
ができる。

第４図は本発明による前記ストリーク管の他の使用例を
示すブロック図である。

この使用例は、ストリーク管３の掃引信号電圧発生器７
をシンクロスキャン方式を用いて、像源１をモードロッ
クレーザ10で照射し、その螢光を２次元的に計測するも
のである。

まず、モードロックレーザ10から発せられたレーザ光で
像源１を照射する。

また、この一部はピンホトダイオード11に入力され、増
幅器12を通して、シンクロスキャン掃引部７および1/N
分周器９を通じてシフト電圧発生器８に入力される。

例えばＮ＝100の時には、シフト電圧発生器８のシフト
電圧は、モードロックレーザ10のレーザパルス100個分
が入力される間変化せず、その間像源１からの螢光の一
部のスリット像は、螢光面に積算されながら出力され
る。

この1/N分周器９のＮの値はデータ処理装置13により出
力像を観測しながら設定できる。

像源１から発生した螢光は光学系２を通じて前記ストリ
ーク管３の光電面上に結像される。

光電面が発生する電子像は前述したと同様にシフト電圧
発生器８のシフト電圧を変化させることにより順次切り
出される。

その切り出された電子像により形成されるストリーク像
はテレビカメラ５によりテレビジョン信号に変換され、
A/D変換器６によりディジタル信号に変換され、データ
処理装置13のメモリに順次蓄えられる。

そして出力装置であるテレビジョンモニタ14上に２次元
画像の時間変位が表示される。

データ処理装置のデータメモリに２次元空間の大きさが
512×512画素であるので、１回のストリーク像の解析
は、入力した画像を512等分した１スリット分のデータ
を解析する。この操作を順次全画面に対して行うとする
と１ストリークデータ解析時間が1/30secであるので、1
/30sec×512（ライン）≒17sec必要とする。なお、この
時間制約は、現在のデータ処理装置13の限界であり、本
装置によるものではない。

第５図は本発明によるストリーク管のさらに他の使用例
を示すブロック図である。

この使用例は、光の反射波の波面の遅れ情報より、立体
等の３次元計測を実現するものである。

超短パルスレーザ光源である色素レーザ56からのパルス
光を特殊な光学系53,54で球面波に変換し被測定物体1A
（理解を容易にするために円錐状の物体を例に示してあ
る）に投射する。

ストリーク管３は前記物体1Aからの反射像を、前記物体
1Aの1a、1b、1cの部分で切出してそのストリーク像を得
る。

第６図に前記物体1Aの1a、1b、1cの部分に対応するスト
リーク像を示す。

ストリーク像の曲率は円錐の当該部分の曲率に相当す
る。各部のストリーク像から物体1Aの立体像を再構成す
ることができる。

この使用例では、わずかな時間差を正確にストリーク像
に置換する必要があるからストリーク管３の時間分解能
が問題となる。

光電面の各部において光電変換された電子の電子走行時
間を同一にするために、光電面とメッシュ電極の距離を
光電面の中心部で最大とし、周辺部に向かって漸次狭く
なるように構成すると良い。これは、本願出願人がすで
特開昭57−147020号として提案している。

以上詳しく説明した実施例について本発明の範囲内で種
々の変形を施すことができる。

像の強度を増大する必要のあるときは、螢光面の前にマ
イクロチャンネルプレートを配置することもできる。

（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明によるストリーク管
は、前段集束フォーカス系電極と、前記前段集束フォー
カス系電極を通過した電子を前記偏向電極の偏向方向に
平行にシフトさせるシフト電極と、前記シフト電極でシ
フトされた電子の軌道を平行にするコリメータ電極と、
前記コリメータ電極を通過した電子の一部を前記偏向方
向に直角方向の線状に切り出すスリットとを設けること
によりストリーク管内で像の部分の切出しを可能にして
いる。

したがって像の部分の切出しが切出し電圧により任意に
可能である。

したがって面的な拡がりを持つ像を切り出して順次スト
リーク像を得ることができる。

また本発明によるストリーク管は立体像の測定にも利用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による管内に像切出し装置を有するス
トリーク管の実施例を示す断面図である。 第２図は前記ストリーク管の電極等を取り出して示した
斜視図である。 第３図は前記ストリーク管の動作を説明するための波形
図である。 第４図は本発明による管内に像切出し装置を有するスト
リーク管の第１の使用例を示すブロック図である。 第５図は本発明による管内に像切出し装置を有するスト
リーク管の第２の使用例を示すブロック図である。 第６図は前記第２の使用例で得られたストリーク像を示
すグラフである。 第７図は従来のストリーク管を用いた像切出し装置の例
を示す略図である。 １……被測定像源 1A……観察対象物体 ２……レンズ ３……管内に像切出し装置を有するストリーク管 301……入射窓 302……光電面 303……メッシュ電極 304……前段フォーカス電極 305……前段アパーチャ 306……シフト電極 307……コリメータ電極 308……スリット 309……ストリークフォーカス電極 310……ストリークアパーチャ 311……偏向電極 312……螢光面 ４……出力光学系 ５……ストリーク像読み出しテレビカメラ ６……A/D変換器 ７……掃引信号電圧発生器 ８……シフト電圧発生器 ９……1/N分周器 10……レーザ光源 11……ピンホトダイオード 12……増幅器 13……データ処理装置 14……出力装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空気密容器内に光電面，加速用のメッシ
   ュ電極，集束フォーカス系電極，偏向電極，蛍光面を備
   えるストリーク管において、 前記集束フォーカス系電極の一部で前記ストリーク管の
   メッシュ電極の次に配置された前段集束フォーカス系電
   極と、 前記前段集束フォーカス系電極を通過した電子を前記偏
   向電極の偏向方向に平行にシフトさせるシフト電極と、 前記シフト電極でシフトされた電子の軌道を管軸に平行
   にするコリメータ電極と、 前記コリメータ電極を通過した電子の一部を前記偏向方
   向に直角方向の線状に切り出すスリットとを設け、 前記スリットを透過した電子を前記集束フォーカス系電
   極の後段集束フォーカス系電極で集束して前記偏向電極
   で偏向するように構成したことを特徴とする管内に像切
   出し装置を有するストリーク管。
2. 【請求項２】前記前段集束フォーカス系に静電形フォー
   カス系あるいは電磁形フォーカス系を用いる特許請求の
   範囲第１項記載の管内に像切出し装置を有するストリー
   ク管。