JPH08292090A - 超高速ゲート作動の画像増強管 - Google Patents

超高速ゲート作動の画像増強管

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JPH08292090A
JPH08292090A JP9640895A JP9640895A JPH08292090A JP H08292090 A JPH08292090 A JP H08292090A JP 9640895 A JP9640895 A JP 9640895A JP 9640895 A JP9640895 A JP 9640895A JP H08292090 A JPH08292090 A JP H08292090A
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JP
Japan
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gate
image
time
time difference
image intensifier
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Pending
Application number
JP9640895A
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English (en)
Inventor
Toshitaka Saitou
利貴 斉藤
Yoichi Kenmochi
庸一 剣持
Yoshiaki Takahashi
義明 高橋
Harukazu Asazuma
春和 朝妻
Isatsuki Machida
生五月 町田
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.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の比較的長いパルス信号(例えば3〜5
ns以上)を用いて従来以上の高速シャッター(例えば
1ns以下)を構成できる超高速ゲート作動の画像増強
管を提供する。 【構成】 直列に配置され画像を増強する第1及び第2
のマイクロチャンネルプレートと、各マイクロチャンネ
ルプレートにそれぞれ電圧を印加する一対の電源部と、
各電源部をゲート信号の入力時のみ作動させる第1及び
第2のゲート駆動回路と、駆動パルス信号を受けて第1
及び第2のゲート駆動回路に時間差Δtをもった2つの
ゲート信号をそれぞれ入力する遅延回路と、からなる。
2つのゲート信号の時間差Δtは先行するゲート信号よ
り作動時間t(3ns以下)だけ短く設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速現象の静止画像を
得るための超高速シャッタカメラに係わり、更に詳しく
は、超高速ゲート作動の画像増強管(イメージインテン
シファイア)に関する。
【0002】
【従来の技術】微弱な生物発光、蛍光、化学発光、燃
焼、放電などの高速現象の静止画像を得るためには、撮
像デバイスの性能として、高速現象より十分に速いシャ
ッタ速度と、高速シャッタ動作により入射光量が必然的
に減少するために非常に高い感度とが必要になる。
【0003】この2つの問題を同時に解決する手段とし
て、従来からイメージインテンシファイア(画像増強
管)を電子的にスイッチングして必要な時間だけ画像増
強管を動作させ、時間的に変化している現象の瞬間画像
を増強して読みだすことが行われている。例えば、本願
出願人による特開平6−121200号公報、特開平6
−261231号公報には、かかる画像増強管を用いて
濁水中で対象物を視認する水中視認装置が開示されてい
る。
【0004】図4はイメージインテンシファイア(画像
増強管)の構造図、図5は画像増強管を構成するマイク
ロチャンネルプレート(以下、MCPという)の模式
図、図6はMCPの増倍原理図である。図4に示すよう
に、画像増強管には、光を電子に変換する光電面、電子
を増倍するMCP、及び電子を光に変換する蛍光面がそ
れぞれ近接して組み込まれている。図5に示すように、
MCPは薄い板(例えば直径約20mm、厚さ約0.5
mm)であり、チャンネルと呼ぶ細い穴(例えば約10
μmφ)が無数に開いており、図6に示すように、チャ
ンネル内に電子が入射すると、印加されている電圧によ
る電位勾配に引かれて電子は内壁に衝突しながら反対側
に出てくるようになっている。
【0005】MCPのチャンネル内壁での衝突の際に壁
面は2次電子を放出するため、入射電子に対して出力電
子は数千倍以上に増幅される。また、MCPは全体で1
00万個以上のチャンネルからなり、各チャンネルが画
素に相当し、各画素が同時に増幅される。従って、レン
ズを通してイメージインテンシファイアの光電面上に像
を結ばせると、像の明るさに応じた量の光電子が飛び出
し、この電子像は平行電界によってMCP入力面に入射
され、MCP内部を通過する時にMCP1枚当たり数千
倍に増幅されて蛍光面へ衝突し再び光学像となる。
【0006】また、通常の画像増強管は、MCPのチャ
ンネルに電位勾配を負荷する電源部と、この電位勾配を
ゲート信号の入力時のみONするゲート駆動回路を有し
ており、ゲート信号としてパルス信号を印加することに
より、そのパルス信号の幅に相当する短時間だけ画像増
強管を作動させて、高速シャッタとすることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】特開平6−26123
1号に開示したように、上述した画像増強管を用いて濁
水中の対象物を視認する場合には、できるだけ短いパル
ス信号を用いて高速シャッタを構成することが望まし
い。しかし、従来の画像増強管のシャッター機能は、3
〜5ns(1ns=10-9sec)程度が限界であり、
これ以上の超高速ゲート作動の画像増強管(イメージイ
ンテンシファイア)はできなかった。
【0008】すなわち、上述したゲート駆動回路に印加
するパルス信号を発生させる駆動用高圧パルス発生器
は、パルス波形の歪等により、3ns以下の短いパルス
信号を発生させることができず、このため、高速シャッ
ターは、3ns以上に制限されていた。そのため、特に
超高速で変化する現象や濁水中の対象物の視認では、十
分な静止画像が得られない問題点があった。
【0009】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、従来
の比較的長いパルス信号(例えば3〜5ns以上)を用
いて従来以上の高速シャッター(例えば1ns以下)を
構成できる超高速ゲート作動の画像増強管を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、直列に
配置され画像を増強する第1及び第2のマイクロチャン
ネルプレートと、各マイクロチャンネルプレートにそれ
ぞれ電圧を印加する一対の電源部と、各電源部をゲート
信号の入力時のみ作動させる第1及び第2のゲート駆動
回路と、駆動パルス信号を受けて第1及び第2のゲート
駆動回路に時間差Δtをもった2つのゲート信号をそれ
ぞれ入力する遅延回路と、からなり、前記2つのゲート
信号の時間差Δtは先行するゲート信号より作動時間t
だけ短く設定されている、ことを特徴とする超高速ゲー
ト作動の画像増強管が提供される。
【0011】本発明の好ましい実施例によれば、先行す
るゲート信号の時間幅と前記時間差Δtとの差が3ns
以下である。
【0012】
【作用】上述した本発明の構成によれば、マイクロチャ
ンネルプレートに電圧を印加する電源部をゲート信号の
入力時のみ作動させる2つのゲート駆動回路に、遅延回
路により時間差Δtをもった2つのゲート信号をそれぞ
れ入力するので、2つのゲート信号により2つのマイク
ロチャンネルプレートをそれぞれ別個に時間差Δtをも
って作動させることができる。
【0013】また、画像を増強する2つのマイクロチャ
ンネルプレートは直列に配置されており、2つのゲート
信号の時間差Δtは先行するゲート信号より作動時間t
だけ短く設定されているので、2つのゲート信号は作動
時間tだけ同時にそれぞれのマイクロチャンネルプレー
トに入力される。従ってこの同時作動時間tだけ2つの
マイクロチャンネルプレートが同時に画像を増幅し、全
体として作動時間tの高速シャッター(例えば1ns以
下)として瞬間画像を増強することができ、超高速で変
化する現象や濁水中の対象物の視認等で、十分な静止画
像を得ることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において共通する部分には同
一の符号を付して使用する。図1は、本発明による超高
速ゲート作動の画像増強管の全体構成図である。この図
において、本発明の超高速ゲート作動の画像増強管10
は、入ってくる光4(例えば反射光)に対して直列に配
置され画像を増強する第1及び第2のマイクロチャンネ
ルプレート12,13と、各マイクロチャンネルプレー
トにそれぞれ電圧を印加する一対の電源部14,15
と、各電源部をゲート信号の入力時のみ作動させる第1
及び第2のゲート駆動回路16,17と、駆動パルス信
号18aを受けて第1及び第2のゲート駆動回路に時間
差Δtをもった2つのゲート信号18b,18cをそれ
ぞれ入力する遅延回路18と、からなる。
【0015】図1において、第1マイクロチャンネルプ
レート12、電源部14、及び第1ゲート駆動回路16
は、第1のイメージインテンシファイア19を構成し、
第2マイクロチャンネルプレート13、電源部15、及
び第2ゲート駆動回路17は、第2のイメージインテン
シファイア22を構成している。なお、この図と相違
し、2つのマイクロチャンネルプレート12,13、2
つの電源部14,15、及び2つのゲート駆動回路1
6,17により、単一のイメージインテンシファイアを
構成してもよく、或いは2つのマイクロチャンネルプレ
ート12,13を持った単一のイメージインテンシファ
イアを用いてもよい。なお、各マイクロチャンネルプレ
ート12,13、電源部14,15、ゲート駆動回路1
6,17は、図4〜図6において説明した従来のイメー
ジインテンシファイアと同様である。
【0016】図2は、遅延回路18の作動図である。こ
の図に示すように、遅延回路18は、駆動パルス信号1
8aを受けて第1及び第2のゲート駆動回路16,17
に時間差Δtをもった2つのゲート信号18b,18c
をそれぞれ入力するようになっている。駆動パルス信号
18a及びゲート信号18b,18cの時間幅は、従来
のパルス発生器で安定して発生できる長さ、すなわち3
ns〜10ns程度に設定するのがよく、或いはこれ以
上の長さでもよい。
【0017】また、2つのゲート信号18b,18cの
時間差Δtは、先行するゲート信号18bより作動時間
tだけ短く設定する。この作動時間t、すなわち、ゲー
ト信号18bの時間幅と前記時間差Δtとの差は、高速
シャッターとして必要な時間に設定するのがよく、好ま
しくは3ns以下であり、更に好ましくは1ns以下に
するのがよい。
【0018】上述した構成により、マイクロチャンネル
プレート12,13に電圧を印加する電源部14,15
をゲート信号の入力時のみ作動させる2つのゲート駆動
回路16,17に、遅延回路18により時間差Δtをも
った2つのゲート信号18b,18cをそれぞれ入力す
るので、図2(a)〜(c)に示すように、2つのゲー
ト信号18b,18cにより2つのマイクロチャンネル
プレート12,13をそれぞれ別個に時間差Δtをもっ
て作動させることができる。
【0019】また、画像を増強する2つのマイクロチャ
ンネルプレート12,13は直列に配置されており、2
つのゲート信号18b,18cの時間差Δtは先行する
ゲート信号18bより作動時間tだけ短く設定されてい
るので、2つのゲート信号18b,18cは作動時間t
だけ同時にそれぞれのマイクロチャンネルプレート1
2,13に入力される。従って、図2(d)に示すよう
に、この同時作動時間tだけ、2つのマイクロチャンネ
ルプレート12,13が同時に画像を増幅し、全体とし
て作動時間tの高速シャッター(例えば1ns以下)と
して瞬間画像を増強することができ、超高速で変化する
現象や濁水中の対象物の視認等で、十分な静止画像を得
ることができる。
【0020】図3は、本発明による超高速ゲート作動の
画像増強管10を用いた水中視認装置の全体構成図であ
る。この水中視認装置21は、光1を対象物2に出射す
る光源3と、対象物2からの反射光4を受けてこれを増
倍して画像を形成する本発明の画像増強管10(すなわ
ちイメージインテンシファイア)とを備えており、本発
明の画像増強管10により、対象物2からの反射光4
(瞬間画像)を高速シャッター(例えば1ns以下)を
用いて増強し、これをCCDカメラで撮影して画像処理
装置でCRT上に表示することにより、濁水中の対象物
の良好な静止画像を得ることができる。
【0021】なお、濁水中の対象物の視認のためには、
特開平6−261231号公報に開示したように、光1
を例えばパルスレーザ光とし、このパルスレーザ光が対
象物2で反射して戻る時間を予め予測し、その時だけ高
速シャッター(本発明の画像増強管10)を作動させる
ことにより、濁水中の散乱等の影響を最小限度に抑え高
品質の静止画像を得ることができる。
【0022】なお、本発明は上述した実施例に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できる
ことは勿論である。
【0023】
【発明の効果】上述したように、本発明の超高速ゲート
作動の画像増強管は、従来の比較的長いパルス信号(例
えば3〜5ns以上)を用いて従来以上の高速シャッタ
ー(例えば1ns以下)を構成できる優れた効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超高速ゲート作動の画像増強管の
全体構成図である。
【図2】遅延回路の作動図である。
【図3】本発明による超高速ゲート作動の画像増強管を
用いた水中視認装置の全体構成図である。
【図4】従来の画像増強管(イメージインテンシファイ
ア)の構造図である。
【図5】画像増強管を構成するマイクロチャンネルプレ
ート(MCP)の模式図である。
【図6】マイクロチャンネルプレートの増倍原理図であ
【符号の説明】
1 光(出射光) 2 対象物 3 光源 4 反射光 10 超高速ゲート作動の画像増強管 12 第1マイクロチャンネルプレート 13 第2マイクロチャンネルプレート 14,15 電源部 16 第1ゲート駆動回路 17 第2ゲート駆動回路 18 遅延回路 18a 駆動パルス信号 18b,18c ゲート信号 19 第1イメージインテンシファイア 20 第2イメージインテンシファイア 21 水中視認装置 t 作動時間 Δt 時間差(遅延時間)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 義明 東京都江東区豊洲2丁目1番1号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 朝妻 春和 東京都江東区豊洲2丁目1番1号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 町田 生五月 東京都江東区豊洲3丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直列に配置され画像を増強する第1及び
    第2のマイクロチャンネルプレートと、各マイクロチャ
    ンネルプレートにそれぞれ電圧を印加する一対の電源部
    と、各電源部をゲート信号の入力時のみ作動させる第1
    及び第2のゲート駆動回路と、駆動パルス信号を受けて
    第1及び第2のゲート駆動回路に時間差Δtをもった2
    つのゲート信号をそれぞれ入力する遅延回路と、からな
    り、 前記2つのゲート信号の時間差Δtは先行するゲート信
    号より作動時間tだけ短く設定されている、ことを特徴
    とする超高速ゲート作動の画像増強管。
  2. 【請求項2】 先行するゲート信号の時間幅と前記時間
    差Δtとの差が3ns以下である、ことを特徴とする請
    求項1に記載の超高速ゲート作動の画像増強管。
JP9640895A 1995-04-21 1995-04-21 超高速ゲート作動の画像増強管 Pending JPH08292090A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004113890A1 (ja) * 2003-06-25 2004-12-29 Hamamatsu Photonics K.K. 時間分解測定装置および位置検出型電子増倍管
CN114112038A (zh) * 2021-10-13 2022-03-01 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种高速、高灵敏度紫外成像组件

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WO2004113890A1 (ja) * 2003-06-25 2004-12-29 Hamamatsu Photonics K.K. 時間分解測定装置および位置検出型電子増倍管
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