JPH09503589A - 光電子カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分光撮像器又は分光測光器型の光電子カメラは、光学系と、該光学系の焦点部位に配設された光検知ＣＣＤ素子集合体（３）と、該光検知ＣＣＤ素子集合体（３）の検知側（４）の前部に配設された例えばガラス製の透明の保護ウインドウ（５）と、カメラ前方の場面のスペクトル分析を可能にする分光分散器（１）とを備えている。保護ウインドウ（５）に向かい指向する面を備える前記光検知素子集合体（３）の検知側（４）は、反射防止性の単層又は多層被覆（９）で覆われ、該被覆（９）の厚さは、分散器の分散軸線（Ａ）に平行の方向で、検知側で受けられる光の波長に依存して連続的に変化する。

Description

【発明の詳細な説明】 光電子カメラ 本発明は、ファントムイメージを最小にする分光撮像器或は分光測光器型の光 電子カメラに関し、また、光電検知素子の集合体、該カメラの保護ウインドウ、 並びに該光電検知素子の集合体及び該保護ウインドウを製作するための方法に関 するものである。 光学系と、該光学系の焦点部位に配設されたＣＣＤ型の光電検知素子集合体と 、該光電検知素子集合体の前部に配設された透明の保護ウインドウとを備えた光 電子カメラは既に知られている。 この種のカメラは益々多用されてきており、ディジタル化した像を発生すると いう利点を有している。 更に、分光撮像器もしくは分光測定器型式のこの種のＣＣＤカメラによれば、 該カメラで観察している場面のスペクトル分析が可能である。この場合、該カメ ラは、例えば、光学系に導入された分散器（回折格子、プリズム等）を備えてい る。従って、撮像した場面のスペクトルは、例えば、マトリックス或は線形アレ イとして形成されている光電検知素子の集合体上に集束される。 しかし、この種の光電子カメラには、場面の像に付加して発生する当該技術分 野で謂わゆるファントムイメージが発生するという欠点がある。そのため、主像 には無視し得ない誤差が生じ、該像の分析に誤差が介入する。このような誤差の 介入は、特に高輝度の物体が存在する場合に一層顕著になる。 このようなファントムイメージは、多色入射光のＣＣＤ集合体の検知面からの 反射、保護ウインドウの両面からの反射並びに該保護ウインドウ及び上記光電検 知素子集合体に指向する光学系の最終光学面からの反射によって発生する。 このようなファントムイメージは、被観察像に対して空間的に位置がずれてい て、光電検知素子集合体上の他の箇所に集束される。 このようなファントムイメージを除去する試みとして、該ファントムイメージ を発生する面、即ち上記光電検知素子集合体の光電検知面、保護ウインドウの両 面並びに該保護ウインドウ及び上記光電検知素子集合体に面する既述の光学系の 最終段の面に反射防止被覆を付着する提案が既に行われている。 このような反射防止被覆は、例えば、それ自身公知の仕方で付着された、酸化 タングステン或はフッ化マグネシウムをベースとする生成物から形成されている 。 光電検知素子集合体によって分析されるスペクトルを拡張しようとする場合（ 例えば、４００乃至１０００ｎｍの範囲に拡張する場合）、広帯域の反射防止被 覆を生成することは容易ではない。更にまた、特に、光電検知素子集合体の面が シリコンから形成されている場合には、該光電検知素子集合体の検知面上に満足 すべき反射防止用多層膜被覆を得ることは非常に困難である。 本発明の目的は、検出器におけるスペクトルの空間的広がりを利して、上述の 欠点を克服することにある。 上の目的で、本発明によれば、光学系と、該光学系の焦点部位に配設されたＣ ＣＤ型の光電検知素子集合体と、該光電検知素子集合体の検知面の前部に配設さ れた透明の保護ウインドウと、被観察場面のスペクトル分析を可能にするスペク トル分散器とを備えた分光撮像器又は分光測光器型式の光電子カメラにおいて、 上記光電検知素子集合体の上記保護ウインドウに向かい指向された面に、反射防 止材料の単層又は多層被覆を施し、該被覆の厚さを、上記分散器の分散軸線に平 行に、上記検知面により受けられる光の波長の関数として連続的に変化させた光 電子カメラが提案される。 本発明は特別な利点をもたらすことは明らかであろう。実際、従来例では上記 単層を単一の波長において最適化することしか知られていないので、中心波長か らずれると４０％にも達する反射が生じ得る。加えて、多層被覆に関して述べる と、現在においては、低反射率及び広いスペクトル範囲を実現することは不可能 であり、この問題を克服したのが本発明である。 従来技術とは対照的に、本発明によれば、光電検知素子集合体の検知面に付着 される反射防止被覆の厚さが連続して可変であるので、上記検知面上の各箇所に 到達する光の波長に対して反射防止膜を整合することができ、しかも、この整合 は、上記検知面全体に亙り連続的に実現される。 広いスペクトル範囲、例えば４００乃至１０５０ｎｍの範囲において大きくと も１％に等しい反射率を、上記の単層或は多層被覆を用いることによって実現で きる。 好適には、ファントムイメージを更に満足に除去するために、上記保護ウイン ドウの少なくとも１つの面そして好ましくは両方の面をも、厚さが分散器の分散 軸線に対して平行に上記検知面により受けられる光の波長の関数として連続的に 変化する単層又は多層の反射防止材料被覆で覆うのが有利である。 また、光電検知素子集合体の検知面に付着される被覆の厚さ並びに保護ウイン ドウの面に付着される被覆の厚さは、検知面の各箇所において、上記厚さに反射 防止材料の屈折率を乗じた積が、当該箇所に到達する光の波長の４分の１の奇数 倍に等しくなるようにするのが有利である。 更に、本発明はまた、光学系と、該光学系の焦点部位に配設されたＣＣＤ型の 光電検知素子集合体と、該光電検知素子集合体の前部に配設された透明の保護ウ インドウと、撮像した場面のスペクトル分析を可能にする分光分散器とを含む分 光撮像器又は分光測光器型型の光電子カメラにおいてファントムイメージの除去 を可能にする光電検知素子集合体にも関する。該光電検知素子集合体は、上記保 護ウインドウに向かって指向すべき面に、厚さが、分散器の分散軸線に平行に、 該面が受ける光の波長の関数として変化する単層又は多層の反射防止材料被覆を 被覆する点に特徴がある。本発明はまた、一方の面、特に双方の面が上記のよう な被覆で覆われた既述の保護ウインドウにも関する。 従って、上記検知面の各箇所において、反射防止被覆の厚さは、当該箇所に入 射する光の波長に正確に整合される。同じことが、保護ウインドウの面双方に対 しても言える。 上記単層又は多層反射防止被覆の製造は、適当な輪郭を有するセクタ形の切欠 きを備えた回転円板から構成されるマスクか、又は台形の切欠きが設けられて並 進運動が付与される板から構成されるマスクを用い、真空下で、上記光電検知素 子集合体の光電検知面に反射防止膜を陰極スパッタリングで蒸着することにより 実現される。この技術はまた、ウインドウに対する被覆にも適用可能である。 即ち、マスクの回転もしくは並進運動中、特に、光電検知素子集合体の光電検 知表面を、露出時間が上記マスクの中心からその周辺部に向かい漸進的に増加す るような仕方で露出する。 その結果、反射防止被覆の層厚はマスクの中心からその周辺に向かい連続的に 増加する。 添付図面の各図は、本発明を如何に具現するかを明瞭に示していよう。尚、図 面において同じ参照符号は類似の要素を指すものとする。 図１は、分光撮像器又は分光測光器型の公知の光電子カメラにおけるファント ムイメージの発生を図解する簡略図である。 図２は、図１に示した公知のカメラの光電検知面上の主像とファントムイメー ジとの位置関係を図解する図である。 図３は、検知面上に反射防止被覆が設けられた本発明による光電検知素子集合 体を側面図で概略的に示す図である。 図４は、回転マスクを使用する場合に本発明による素子の検知面上に上記反射 防止被覆を形成する方法を簡略に図解する図である。 図５は、図４に示した方法で用いられるマスク及び上記光電検知素子集合体の 相対的配列を示す図である。 図６は、本発明によるマスクの別の実施例を示す図である。 図１は、特に、分光撮像器又は分光測光器型の公知の光電子カメラを示す簡略 図である。 このカメラは、端面２及びＣＣＤマトリックス３を備えると共に上記端面２に 指向する検知面４を備えた光学系１を含む。 平行な面６及び７を有するガラス板からなる保護ウインドウ５が光学系１とＣ ＣＤマトリックス３との間に配設されている。 更に、分散軸Ａだけで代表的に示した分散器が光学系１内に組み込まれている 。 従って、光学系１から出射する単色入射ビーム８が検知面４に達すると、該検 知面は上記入射ビームの一部分を反射し、その結果、反射ビーム８’は部分的に 、光学系１の面２並びに保護ウインドウ５の面６及び７により検知面４に向かっ て反射される。このような種々な反射ビームは、８^''、８'''及び８''''で示さ れている。 この結果、ＣＣＤマトリックス３の検知面４上には、正常の像Ｉに加えてファ ントムイメージＩ''、Ｉ'''及びＩ''''が発生する（図２参照）。 本発明によれば、図３に略示してあるように、ファントムイメージＩ''、Ｉ'' '及びＩ''''を除去するために、ＣＣＤマトリックス３の検知面４は反射防止材 料の単層又は多層被覆９で覆われる。該被覆の厚さｅは、上記分散器の分散軸Ａ に対して平行に、光電検知面４が受ける光の波長及び上記材料の反屈折率の関数 として連続的に変化する。 既述のように、被覆９の各箇所において、反射防止材料の屈折率がｎに等しい 場合には、該被覆９の厚さｅは、積ｎ×ｅが、当該箇所で受けられる光の波長の ４分の１の奇数倍に等しくなるように選択される。 図３に示した被覆９を得るために、図４及び図５に略示した装置を用いること が可能である。 図４には、付着すべき反射防止材料を収容しているるつぼ１１が配設されてい る真空室１０が示してある。 ＣＣＤマトリックス３の検知面４がるつぼ１１に面するようにしてＣＣＤマト リックス３が固定されている支持部１２は、室１０の上部に配設される。更に、 セクタ形の切欠き１５及び軸１６を備えて、図示しない手段により回転可能に取 り付けられている回転円板１４が、るつぼ１１とＣＣＤマトリックス３との間に 設けられる。 このようにして、るつぼ１１が加熱されると、反射防止材料が蒸発し、ＣＣＤ マトリックス３の検知面に向かい飛散する。 ＣＣＤマトリックス３は、切欠き１５の前部に位置する部分を除いてマスク１ ４により覆われるような仕方で配設されているので、検知面４上の或る箇所にお ける飛散反射防止材料の凝縮厚さ（これは、切欠き１５によって決まる上記光電 検知箇所の露出時間の関数である）は、所望の値を有することができる。その結 果として、図３に例示してあるように、軸１６からマスク１４の周辺部１７に向 かって増加する厚さ分布が得られる。 図６は、板１７’に形成された台形状の切欠き１５’が設けられているマスク １４’の別の実施例であり、該マスクには、軸線１６’に沿う並進運動を与える ことができる。 先に述べたように、ファントムイメージＩ''、Ｉ'''及びＩ''''の除去を更に 改善するためには、ウインドウ５の両面６及び７のうちの少なくとも一方、好ま しくは該ウインドウの双方の面６及び７に、上記分散器の分散軸線Ａ’に対して 平行に、上記面によって受けられる光の波長の関数として連続的に変化する厚さ を有する単層又は多層被覆（図示せず）を設けるのが有利である。この種の被覆 は、光電検知素子３上の被覆９と関連して先に説明した仕方で実現することがで きる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 光学系（１）と、該光学系の焦点部位に配設されたＣＣＤ型の光電検知 素子集合体（３）と、該光電検知素子集合体（３）の検知面（４）の前部に配設 された透明の保護ウインドウ（５）と、被観察場面のスペクトル分析を可能にす る分光分散器（１）とを備えた分光撮像器又は分光測光器型の光電子カメラにお いて、前記光電検知素子集合体（３）の前記検知面（４）は、前記保護ウインド ウ（５）に向かい指向する面を備え、該面は、反射防止材料の単層又は多層被覆 （９）で覆われ、該被覆（９）の厚さは、前記分散器の分散軸線（Ａ）に平行に 、前記検知面により受けられる光の波長の関数として連続的に変化する光電子カ メラ。 ２． 前記保護ウインドウ（５）の面（６，７）のうちの少なくとも１つにも 、厚さが前記分散器の分散軸線（Ａ’）に平行に前記面によって受けられる光の 波長の関数として連続的に変化する反射防止材料の単層又は多層被覆で覆われて いる請求項１に記載の光電子カメラ。 ３． 前記保護ウインドウ（５）の双方の面（６，７）も、前記単層又は多層 の反射防止被覆で覆われている請求項２に記載の光電子カメラ。 ４． 光学系（１）と、該光学系の焦点部位に配設されたＣＣＤ型の光電検知 素子集合体（３）と、前記光電検知素子集合体の前部に配設された透明の保護ウ インドウ（５）と、被撮像場面のスペクトル分析を可能にする分光分散器（１） とを備え、前記保護ウインドウ（５）の方向に指向すべき前記光電検知素子集合 体の面（４）に、前記分散器の分散軸線（Ａ）に対して平行に、前記面により受 けられる光の波長の関数として変化する厚さ（ｅ）を有する単層又は多層の反射 防止材料の被覆で覆われる分光撮像器又は分光測光器型の光電子カメラ用の光電 検知素子集合体（３）。 ５． 光学系（１）と、該光学系の焦点部位に配設されたＣＣＤ型の光電検知 素子集合体（３）と、被撮像場面のスペクトル分析を可能にする分光分散器（１ ）と、前記光電検知素子集合体の前部に配設された保護ウインドウ（５）とを備 え、該保護ウインドウ（５）の２つの面（６，７）のうちの少なくとも１つの面 に、厚さが前記分散器の分散軸線（Ａ）に対して平行に、前記面により受けられ る光の波長の関数として連続的に変化する反射防止材料の単層又は多層被覆で覆 われている分光撮像器又は分光測光器型式の光電子カメラ用の透明な保護ウイン ドウ（５）。 ６． 前記保護ウインドウ（５）の両面（６、７）が、単層又は多層の反射防 止被覆で被覆されている請求項５に記載の保護ウインドウ。 ７． 請求項４に記載の光電検知素子集合体、或は請求項５又は６に記載の保 護ウインドウを製造する方法において、反射防止材料を真空蒸発して、マスクを 介し前記光電検知素子（３）の前記光電検知面（４）又は前記保護ウインドウ（ ５）の面（６，７）に投射することを含む方法。 ８． 前記マスクが、セクタ形の切欠き（１５）が設けられた回転円板（１４ ）から構成されている請求項７に記載の方法。 ９． 前記マスクが、台形状の切欠き（１５’）を設けられた板（１７’）か ら構成され、該板に並進運動が付与される（１６’）請求項７に記載の方法。