JPS5864742A - 空間変調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気光学結晶板を用いた空間変調装置に関す
る。

記録媒体として用いるマイクロチャンネルプレートを用
いた空間光変調装置（以下Ｍ　８　Ｌ　Ｍという）は１
９７６年のＳＰＩｇ　１７７巻６７−７０頁のワード等
の論文に示されている。　まずこのＭ８ＬＭについて原
理と動作を略述する。

第１図は前記ＭＳＬＭの構成を示す略図である。

この装置の光電面２２、マイクロチャンネルプレート（
ＭＣＰ　）２４、および電気光学結晶板２８を基本的に
備えており、それ等は入射窓２および出射窓田を有する
真空容器内に封入されている。　２３．２５はそれぞれ
ＭＣＰの人、出力電極である。　電気光学結晶板２８の
前面は誘電体境面２７を形成しておシ、後面には透明電
極四が設けられている。　電気光学結晶板２８の前記誘
電体境面２７は、面に溢ってきわめて高い抵抗を持って
いる。

書込光ａが光電面ｎに入射して、電子像が形成されると
、その電子像はＭＣＰ２４により増幅される。　そして
増幅された電子像は誘電体鏡面２７に入射させられる。

　その結果の表面の電荷分布が電気光学結晶板邸内に屈
折率の空間的な変化を生ぜしめる。　左下方から投射さ
れた書込光は半透明鏡３１により反射され電気光学結晶
に達し、誘電体境面２７で反射されて戻される。

電気光学結晶板２８の屈折率は、表面電荷像に依存する
ので、反射光ｄは位相または強度の変調を受けることに
なる。

前記構成に係るＭ＃８ＬＭは、電荷像を長時間記憶して
おくのには適しているが、再利用のために、電荷像を消
去するのには、若干の問題があるように思われる。

本発明の主目的は多くの使用モードを選択可能であシ、
書込まれた電荷像を消去し、あるいは一定な均一な電荷
分布状態を形成して、再誉込みを可能にする空間変調装
置を提供することにある。

前記主目的を達成するために本発明による空間変調装置
は、電子像発生手段と電気光学結晶板を含み、前記心気
光学結晶板の鏡面に前記電子像発生源からの電子により
電荷像を形成し、前記電荷像と他面に設けられている透
明電極間の電界により結晶板内の屈折率の２次元分布を
変化させる放射線像変換管を用いた空間変調装置におい
て、前記結晶板と電子像発生手段との間に境面への電荷
像形成を妨げないように配置され、前記焼面で発生した
２次電子を捕集するだめの２次電子捕集電極と、前記捕
集電極に捕集電圧を供給する捕集電極電源と、前記透明
電極に鏡面の２次電子放出比を１よりも大きくするだめ
の第１の電圧、前記放出比を実質的に１とするだめの第
２の電圧を切換接続可能な結晶板電極電源または前記第
２の電圧と前記放出比を１より小とするための第３の電
圧を切換接続可能な結晶板電極電源とを設けて構成され
ている。

以下図面等を参照して、本発明による空間変調装置をさ
らに詳しく説明する。

第２図は本発明による空間変調装置の実施例を示す図で
ある。　図において１は被写体、２は対物レンズ、３は
対物レンズＺにより形成された被写体の光学像である。

　４はガラス気密容器および容器に内蔵される構成を含
めて光像変換管全体を相称する。　前記容器内には光電
面５、集束電極６、マイクロチャンネルプレート（以下
ＭＣＰという）７．２次電子捕集電極８、電気光学結晶
板９がこの順に配列されている。

前記捕集電極８は銅メツシユで、３０本／關の格子間隔
をもち開口比は６０４である。

そしてこの捕集電極８は電気光学結晶板９と平行に間隔
０．５Ｍを保たされている。

容器の後端面は情報取出窓となっている。

ＭＣＰ　７の前面にはＭＣＰの電子入射側の電極である
入力電極７１、後面には電子出射側の電極である出力電
極ｎが設けられている。　電気光学結晶板９として例え
ばＬ　ｔ　ＮｂＯ５の結晶またはＬｉＴａ０ａの結晶等
を利用することができる。−この結晶９の前面は鏡面に
仕上げられ以下鏡面９２ということにする。　また結晶
板９の後面にＦｉＳ透明な結晶板電極９１が設けられて
いる。

なお、この実施例では光電面を用いるようにしであるが
、Ｘ線のように直接ＭＣＰ　７を励起できるような像源
の場合には、光電面は不可欠な構成でなくなる。　ＭＣ
Ｐ以前の構成が電子偉発生手段の実施例であると理解さ
れたい。

Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｂ−Ｆ−Ｇはそれぞれ電源であって、
電源Ａは光電面５と集束電極６間のバイヤス電圧を提供
し、電源Ｂは集束電極６とＭＣＰの入射側電極７１間に
電圧を提供し、電源ＣはＭＣＰ　７のバイヤス電圧を提
供する。

この実施例装置では、これ等の電源により、光電面６は
基準電位であるＭＣＰの出射側の電極の電位（Ｏｖ）に
対して−４，０ＫＶに保たれている。　同様に集束電極
は−３，７ＫＶにＭＣＰの入射例の電極７１は−ＬＯＫ
Ｖに保たれている。

電源りは２次電子捕集電極８の電源を構成し２次電子捕
集電極８は４．ＯＫＶに保たれている。

電源Ｅ−Ｆ−Ｇはそれぞれ電気光学結晶板９の電極９１
の電位を決定するための電源で結晶板電極電源の豐素で
ある。　スイッチ１５の切換えにより、前記電極９１に
接続され、１５ａに接続されたときは０．ＩＫＶ、１５
ｂに接続されたときは４ＫＶ、　１５　ｃ　Ｋ接続され
たときは８ＫＶの電圧が電極９１に供給される。

半透明鏡１０、単色フィルタ１１、コリメータレンズ１
２、点光源１３、および写真フィルム１４は読出しのた
めの装置である。

光源１３としてレーザ光源を用いれば、可干渉光による
光学像が得られる。　この光学像は画像演算に用いるこ
とができる。

第３図は電気光学結晶板９の鏡面乾の２次電子放出比δ
を入射電子の加速電圧を横軸にとって示したグラフであ
る。

加速電圧はこの実施例ではＭＣＰ７の出力電極と鏡面９
２間の電位差によって与えられ、鏡面９２の電位は表面
に電荷が存在しないときは、透明電極９１の電位と略等
しい。

第３図に示すように加速電圧が０．ＩＫＶより低いＥｌ
以下ではδ〈１であシ、ＥｌからＥ２（＝’４ＫＶ）の
間ではδ＞１、Ｅ、を超えるとδ〈１となる。

本発明ではこのＥ２の前後でδの符号が変化することを
利用して、電荷像の形成および消去または均一な電荷分
布状態を形成するようにしたものである。

本発明による装置の動作モードは次のＩ、Ｉ、１１Ｎに
大別できる。　第４図に前記１％　　Ｎの動作モードを
第３図に示した２次電子放出比と対比して示しである。

　第５図には同様な第■、第■の動作モードを示しであ
る。　各図において、縦軸は鏡面９２の電位を示し、ｅ
（ｏ）、　　！（（１））ｅ←）はそれぞれ、電荷の存
在しないこと、正の電荷が存在していること、および負
の電荷が存在していることを示す。　またＷｒは書込、
Ｅｒは消去、Ｐｒは準備を意味する。

また１各図において書込まれた像はそれぞれ特殊な形状
を想定し２次元像の１次元方向のみを横軸にと９略図示
したものである。

（Ｉ）　　まず第１の動作モードから説明する（第４図
■参照）。

このモードでは書込Ｗｒ時にスイッチ１５を接点１５ｍ
に接続し電気光学結晶板９の透明電極９１の電圧を０．
　Ｉ　ＫＶとする。　被写体１からの書込み光によシ光
電画５に被写体１の像が形成される。　光電変換された
電子像はＭＣＰ７で増倍され、電気光学結晶板９に増倍
電子が入射させられる。　その結果電気光学結晶板９の
鏡面９２上に正電荷像ｅ（＋）が形成される。

電気光学結晶板９の鏡面９２には当初電荷が存在しない
ので、透明電極９１と略同電位で０．１ＫＶに保たれて
いる。　すなわち鏡面９２の電位はＭＣＰ７の出力電−
７２よシ０．ＩＫＶ高いので、第４図左側に示すように
２次電子放出比δはδ〉１である。　　したがってこの
面への１次電子の入射量に応じて正に帯電される。

放出された２次電子は鏡面９２より高い電位烏＝４ＫＶ
の２次電子捕集電極８に捕集される。

読取（Ｗｒ）時にもスイッチ１５は接点１５ａに接続さ
れている。　点光源１３からの光はコリメータレンス１
２で平行光化される。

そしてフィルタ１１で単色化される。　　この単色化平
行光は電気光学結晶板９で変調される。　すなわち前記
単色化平行光は、電気光学結晶板９がその鏡面９２上の
正電荷像にょシ結晶中の光路長が変化しているので干渉
により強められる部分と、弱められる部分が生じ光学像
に対応する変調が行なわれる。

変調された光は半透明鏡１０で反射され写真フィルム１
４上に記録されろう 消去（Ｆ’ｒ　）時にはスイッチ１５を１５ｂに接続Ｌ
　、電極９１を４ＫＶにする。　図示しない消去用の光
源を用いて、光’を面５全面に一様な強さの光を照射す
る。　光電変換により得られた均一な分布の電子はＭＣ
Ｐ７で増倍され電気光学結晶板９に入射し、鏡面ψ上の
電荷を０にして消去を終了する。

前述したように電気光学結晶板９の鏡面は、透明電極の
電位は４ＫＶに正の帯電による電位上昇分が部分的に加
わった電位となっている。　そのため、鏡面９２の電位
は第４図左側に示すようにＥ２（＝４ＫＶ）より高いの
で鏡面９２のδはδく１となる。　したがって、Ｅ２に
なるまでは負電荷が加えられる傾向にあ’）、Ｅ２に達
するとδ＝１となり帯電は０となシ鏡面９２の電位は４
ＫＶとなる。

（旬　次に第２の動作モードについて説明する（第４図
■参照）。

このモードは、準備、書込、消去の順に実行され、準備
の工程では、スイッチ１５は接点１５ａに接続され電気
光学結晶板の電極９１は０．ＩＫＶに保たれる。　書込
工程ではスイッチ１５は１５ｂに接続され、電気光学結
晶板の電極９１は４．ＯＫＶに保たれる。　また消去の
工程ではスイッチ１５は接点１５ａに接続され、電極９
１は０．ＩＫＶに保たれる。

準備Ｐｒの際に、光電面５の全面に一様な強さの光を照
射する。　光電変換により得られた電子像はＭＣＰ７に
より増倍され、増倍された電子像は電気光学結晶板９に
入射させられる。　鏡面９２の電荷を正（ｅ（＋−））
にする。

前述したように電気光学結晶板９の鏡面９２の電位は当
初０．１ＫＶにある。

このとき、鏡面９２の２次電子放出比δはδ〉１である
から、結晶板の鏡面９２は一様に正に帯電される。　そ
の結果鏡面９２の電位はＥ２（−４ＫＶ）に近づいて均
一な正電位分布となる。

書込（Ｗｒ）時には、光電面５に被写体１の像３を投影
する。　光電変換により得られた電子像は、ＭＣＰ７で
増倍され電気光学結晶板９に投射される。

そして鏡面９２上に正電荷中に反転像を形成する。　す
なわち、書込は前述した準備の工程で電気光学結晶板９
の鏡面郭はあらかじめ一様に正に帯電されているところ
から開始する。

電気光学結晶板９の鏡面９２は書込当初電極９１によっ
て与えられた電位（＝４ＫＶ）Ｋ上記正電荷ｅ（＋）に
よる電位上昇（Ｅｚ＝４ＫＶに近い）を加えてほぼ４　
Ｋ　Ｖ　＋　Ｅ２＝　８　ＫＶである。

ここでは第４図左側に示すようにδはδ〈１であるから
、光学像に対応する境面９２への１次電子の入射量に応
じて負の電荷がたまる傾向にある。　すなわち、一様な
正の電荷ｅ（（１）に像に対応する分布の負の電荷が重
なるので正電荷中に反転像が形成されるのである。

読取（Ｗｒ　）は前述した第１の動作モードと変らない
。

消去（Ｅｒ）はこのモードの準備（Ｐ、）と同じである
。　電気光学結晶板９の境面９２は、０、ＩＫＶ−Ｅ２
（＝４ＫＶ）Ｏ間にある（像の形成されていない部分は
Ｅｘ）。

電気光学結晶板９の鏡面９２のδはδ〉１であるから結
晶板の鏡面９２は正に帯電される傾向にある。　その結
果、鏡面９２の電位がＥ２になるまでは正電荷が増加し
てＥ２に達するとδ＝１となり、一様に正に帯電させら
れて反転像が消去されたことになる。

消去終了によシ、次の書込が可能となる。

（１）　　次に第３の動作モードについて説明する（第
５図■参照）。

この動作モードでは、書込時、スィッチ１５ハ接点１５
ｃに接続され電気光学結晶板９の透明電極９１は８．Ｏ
ＫＶに保たれる。　消去のさいはスイッチ１５は接点１
５ｃに接続され透明電極９１は４．０ＫＶＫ保たれる。

書込（Ｗｒ）時に光電面５に被写体１の像を投影すると
、光電変換によシ像に対応する電子像が形成される。　
この像はＭＣＰ７で増倍される。　増倍された電子像は
電気光学結晶板９に入射させられる。　その結果、電気
光学結晶板９の鏡面９２上に負電荷像ｅ（−）が形成さ
れる。

この負電荷像形成の原理は次のとおシテある。

電気光学結晶の鏡面９２は当初前述したように８・ＯＫ
Ｖである。　ここでは第５４図左側に示すように２次電
子放出比δはδく１である。

そのため鏡面９２への１次電子の入射量に応じて鏡面は
負に帯電される。

読取（Ｗｒ）は先に第１のモードで説明したところと変
らない。

消去（Ｅｒ　）は光電面全体に一様な強さの光を照射す
ることにより行なわれる。

光電変換により得られた一様な電子流はＭＣＰ７で増倍
される。

増倍された電子は、電気光学結晶板９の境面値に入射さ
せられ”（０）となる。　その結果、鏡面９２の電荷は
消去される。　消去前に電気光学結晶板９の鏡面ψは、
４ＫＶに負の帯電ｅ（→による電位下降分が重畳された
状態にある。　負電荷ｅ　（−）の存在する部分の表面
電位はＥ２よりも低いので、鏡面９２の２次電子放出比
δはδ〉１である。　このためＥ２になるまでは正電荷
が加わる。　Ｅ２に達すると、δ＝１となシ帯電は均一
に消去されｅ＜ｏ＞となＺつ頭　次に第４の動作モード
について説明する（第５図■参照）。

このモードにおいて、スイッチ１５は準備のさい１５ｃ
に接続され結晶板の電極９１は８　ＫＶに保たれている
。　書込のさいはスイッチ１５は１５ｂに接続され結晶
の電極９１は４　ＫＶに保たれる。　消去のさいはスイ
ッチ１５は１５ｃに接続され結晶板の電極９１は５ＫＶ
Ｋ保たれている。

準備（Ｐｒ）は光電面５全面に一様な強さの光を照射す
ることによシ開始される。

光電変換により得られた一様な電子はＭＣＰ７により増
倍され、結晶板９に入射させられる。　電気光学結晶板
９の鏡面９２は当初８．ＯＫＶ近辺であるから、２次電
子放出比δはδく１したがって鏡面には負電荷ｅ　（−
）が一様に付着する。

書込（Ｗｒ）は結晶板の電極９１の電圧を４．ＯＫＶに
してから行なわれ、境面９２の２次電子放出比δはδ〉
１であるから負電荷ｅ　（−）の中に反転像が形成され
る。

読取は第１のモードで説明したところと変らない。

消去（ｇｒ　）は電極９１の電圧を８．　ＯＫＶにして
鏡面９２をδく１の領域にもたらして前面に一様に負電
荷ｅ（→を付着させる〇 以上詳しく説明したように、本発明による装置では２次
電子捕集電極を設け、かつ電気光学結晶板の電極電源を
多様に切換可能にしたので、消去または準備が答易とな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＭＳＬＭの構成を示す略図、第２図は本
発明によるＭＳＬＭの実施例を示す図、第３図は電気光
学結晶の２次電子放出特性を示すグラフ、第４図は前記
実施例装置のｗ、１および第２の動作モードを説明する
ためのグラフ、第５図は前記実施例装置の第３および第
４の動作モードを説明するためのグラフである。 １・・・被写体　　　　　２・・・対物レンズ３・・・
光学像　　　　　４・・・光学像変換管５・・・光電面
　　　　　６・・・集束電極７・・・マイクロチャンネ
ルプｖ−）　（＝ＭＣＰ　）７１・・・ＭＣＰの電子入
射側の電極 ７２・・・Ｍ　ＣＰの電子出射側の電極８・・・２次電
子捕集電極 ９・・・電気光学結晶板 ９１・・・電気光学結晶板の電極 ９２・・・電気光学結晶板の鏡面 １０・・・半透明鏡　　　　１１・・・単色フィルタ１
２・・・コリメータレンズ 七・・点光源　　　　　１４・・・写真フィルム１５・
・・切換スイッチ　　２１・・・入射窓２２・・・光電
面　　　　　囚・・・！ｖｉｃＰ入力電極ス・・・ＭＣ
Ｐ　　　　　　２５・・・ＭＣＰ出力電極が・・・ギャ
ップ　　　　２７・・・誘電体鏡面悠・・・電気光学結
晶ＩＬ２９・・・透明電極器・・・出射窓　　　　　３
１・・・半透明鏡Ａ〜Ｇ・・・電源 才１図 ７２図 才３図 才５ （Ｉ［［） （Ｘ２Ｉ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　電子像発生手段と電気光学結晶板を含み、前
   記電気光学結晶板の鏡面に前記電子像発生源からの電子
   により、電荷像を形成し、前記電荷像と他面に設けられ
   ている透明電極間の電界によシ結晶板内の屈折率の２次
   元分布を変化させる放射線像変換管を用いた空間変調装
   置において、前記結晶板と電子像発生手段との間に鏡面
   への電荷像形成を妨げないように配置され、前記鏡面で
   発生した２次電子を捕集するだめの２次電子捕集電極と
   、前記捕集電極に捕集電圧を供給する捕集電極電源と、
   前記透明電極に鏡面の２次電子放出比を１よシも大きく
   するための第１の電圧、前記放出比を実質的に１とする
   だめの第２の電圧を切換接続可能な結晶板電極電源とを
   設けたことを特徴とする空間変調装置。
2. （２）　　前記結晶板電極電源によシ、第１の電圧を接
   続して正電荷像を形成して書込を行ない、第２の電圧を
   接続して一様な電子流で結晶板鏡面を照射して消去を行
   なうように構成した特許請求の範囲第１項記載の空間変
   調装置。
3. （３）前記結晶板電極電源により、第１の電圧を接続し
   て一様な電子流で結晶板鏡面を照射することによシ正電
   荷を一様に形成して準備を行ない、第２の電圧を接続し
   て正電荷中に反転像を形成する書込みを行ない、第１の
   電圧を接続して前記準備に相当する消去を行なうように
   構成した特許請求の範囲第１項記載の空間変調装置。
4. （４）電子像発生手段と電気光学結晶板を含み、前記電
   気光学結晶板の鏡面に前記電子像発生源からの電子によ
   り、電荷像を形成し、前記電荷像と他面に設けられてい
   る透明電極間の電界により結晶板内の屈折率の２次元分
   布を変化させる放射線像変換管を用いた空間変調装置に
   おいて、前記結晶板と電子像発生手段との間に鏡面への
   電荷像形成を妨げないように配置され、前記鏡面で発生
   した２次電子を捕集するための２次電子捕集電極と、前
   記捕集電極に捕集電圧を供給する捕集電極電源と、前記
   透明電極に鏡面の２次電子放出比を実質的に１とするだ
   めの第２の電圧、前記放出比を１よりも小とするための
   第３の電圧を切換接続可能な結晶板電極電源とを設けた
   ことを特徴とする空間変装置。
5. （５）前記結晶板電極電源により、第３の電圧を接続し
   て負電荷像を形成して書込みを行ない、第２の電圧を接
   続して前記負電荷像を消去するように構成した特許請求
   の範囲第４項記載の空間変調装置。
6. （６）前記結晶板電極電源により第３の電圧を接続して
   一様な電子流で結晶板上に一様な負電荷を形成して準備
   を行ない、第２０電圧を接続して前記一様な負電荷中に
   反転像を形成し、第３の電圧を接続して消去を行なうよ
   うに構成した特許請求の範囲第４項記載の空間変調装置
   。