JPS594286A

JPS594286A - 二次元微弱画像計測装置

Info

Publication number: JPS594286A
Application number: JP11209582A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Kurono; 剛弘黒野; Yutaka Tsuchiya; 裕土屋; Eiji Inuzuka; 犬塚　英治; Teruo Hiruma; 輝夫晝馬
Original assignee: Hamamatsu TV Co Ltd
Current assignee: Hamamatsu TV Co Ltd
Priority date: 1982-06-29
Filing date: 1982-06-29
Publication date: 1984-01-11
Anticipated expiration: 2002-06-29
Also published as: JPH0230447B2

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、画像構成の基礎となる単一光子の入力が二次
元分解単位内で、時間分解可能な程度以下の二次元微弱
画像を計測するための二次元微弱画像計測装置に関する
。

従来、挙弱な光学像を検出する装置として、超高感度の
撮像管を用いたテレビジョン撮像装置が知られている。

前記装置の撮像管として光電面と、前記光電面に対向し
て設けたシリコン半導体ターゲット、前記シリコン半導
体ターゲットを電子ビームで走査する電子銃をもつシリ
コン増倍型ビジコン、さらに前記光電面の前に像増強管
を配置したシリコン増倍型ビジコンが用いられている。

前述のテレビジョン撮像装置の撮像できる下の限界照度
は、数ミリルクス〜数分の１ミリルクスである。この照
度を光電面に入射する光子の数で表せば１０９〜ｌＯ８
個／（ｃｍ２秒）に相当する。

この種の装置において光学像を入射した状態で読み取り
動作を中断すると入射光像に対応する信号をターゲット
に蓄積できるので、感度を増すことができる。しかし光
電面およびターゲットにおいて発生する熱電子が蓄積さ
れるとか、ターゲットに蓄積した電荷がリークする等の
不都合もある。

その結果、感度を向上させても、コントラストが悪くな
り画質を損なうという問題が残される。また前記ターゲ
ットを使用する撮像管は、本質的にダイナミックレンジ
が小さく、ダイナミックレンジが比較的大きいものでも
、１０３を越えるものはない。

本件発明者等は、前述した装置では撮像できないより低
い照度の画像を満足できるコントラストを保って計測す
るために、光子の入射場所を光電面から発生する単一光
電子単位で、その光電子の発生位置を特定し、各発生位
置からの光電子の発生頻度を計数することにより微弱な
二次元像を計測することができることに着目した。前記
着想を後述する光電面、マイクロチャンネルプレートお
よび半導体装置検出装置を有するイメージ管を用いて実
現しようとするときに、解決されなければならない基本
的な問題が二つあった。

その第１の問題はマイクロチャンネルプレートにより増
倍され、半導体装置検出器により位置が特定された単一
光子に原因する信号と、マイクロチャンネルプレート、
半導体装置検出器等自身に原因する熱雑音等とを区別す
ることである。

その第２の問題は、前記イメージ管の光電面の全面から
発生する単一光電子の発生間隔の平均値が十分に時間分
解可能であっても、一部時間分解不能になることが起り
えることである。

半導体装置検出装置は、２個以上の単一光電子に原因す
る入力が分離不能な一定時間内にあるときは、それぞれ
の入射位置のいづれでもない平均的な位置の情報を出力
する。したがって単一光電子の発生間隔が半導体装置検
出装置で時間分解不能なときは、半導体装置検出装置は
入力信号が光電子に原因するものであるが結果として画
像には無関係な雑音を出力することになる。第２の問題
を信号固有の雑音の問題と言うことにする。

この信号固有の雑音の問題は、前記第１の装置固有の雑
音の問題よりは基本的ではなく、時間分解不能になる確
率が極めて低い、ある場合においては容認できる問題で
ある。

本件発明者等は、前記装置固有の雑音の問題を次のよう
にして解決した。

マイクロチャンネルプレートが、単一光子にヨル光電子
を前記装置固有の雑音のレベルより大きく十分に区別で
きるように増幅するように、マイクロチャンネルプレー
トの増倍率を選定し、その増倍率の変動が極めて小さく
なるようにした。そして単一光子に原因する信号と前記
装置固有の雑音の間にあるしきい値を有するパルス波高
選別器で分離する。

前記信号固有の雑音の問題も次のようにして解決される
。２個以上の光電子に原因するマイクロチャンネルプレ
ートの出力が半導体装置検出装置に同時または時間分解
不能な間隔で入射したときは、半導体装置検出装置の出
力は、単一光電子の場合のそれよりも大きくなる。した
がって、単一光子に原因する信号と信号固有の雑音の間
にあるしきい値を有するパルス波高選別器で分離できる
。

本発明の主たる目的は、単一光電子の入力が二次元分解
単位内で時間分解可能な程度に微弱である二次元像、例
えば前述したテレビジョン撮像装置の撮像できる下の限
界照度の１／１０３〜ｌ／１０日の照度の二次元微弱画
像、を良好なコントラストを保って計測することができ
る二次元微弱画像計測装置を提供することにある。

本発明の他の目的は前記装置固有の雑音の問題と信号固
有の雑音の問題を解決した二次元微弱画像計測装置を提
供することにある。

本発明のさらに他の目的は前記二次元微弱画像計測の結
果のデータまたは、前記計測の過程の計測画像をリアル
タイムで出力することができる出力装置を備える二次元
微弱画像計測装置を提供することにある。

前記上たる目的を達成するために、本発明による二次元
微弱画像計測装置は、被測定像からの入射光により発生
する光電子が時間分解可能な程度に微弱である二次元像
を計測するための二次元微弱画像計測装置であって、光
電面、前記光電面からの光電子を単−光電子毎に略一定
の電子数に増倍可能なマイクロチャンネルプレート、前
記マイクロチャンネルプレートの出射面に対向して設け
た二次元半導体装置検出器からなるイメージ管と、前記
二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極からの出力
信号を演算して電子が前記二次元半導体装置検出器へ入
射した位置信号を出力する入射位置演算回路と、前記二
次元半導体装置検出器の位置信号出力電極からの出力信
号を加算して前記二次元半導体装置検出器への電子の入
射量を出力する入射量演算回路と、前記入射量演算回路
の出力からその出力が単一光子レベルに対応するか否か
を判別して判別出力を発生する判別回路と、前記判別回
路により単一光子レベルに対応すると判別されたとき、
前記入射位置演算回路の出力信号によって指定されたア
ドレスのカウンタに単位信号を加算する２次元カウンタ
とから構成されている。

前記構成によれば、超微弱光の像を高いダイナミックレ
ンジで検出できる。

また前述した従来の映撮像管で撮像できる程度の強度の
像を一旦減衰させた後に計測再構成すれば、従来装置で
撮像した像よりは、大きなダイナミックレンジを有する
良質な像として検出再構成することもできる。

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図は本発明による二次元微弱画像計測装置の実施例
を示すブロック図である。

被写体１の像は光学系２により、イメージ管３の光電面
上に形成される。

この被写体１によりイメージ管３の光電面上に形成され
る像の照度は、イメージ管の光電面から毎秒１０４個以
下の光電子を発生する程度の低い照度である。量子効率
と光電面の面積を考慮すると前述した従来の撮像装置で
撮像できる下の限界照度の１／１０３〜ｌ／１０日であ
る。

なお被写体がより高輝度であれば透過率の低い濃度フィ
ルタによって前記の照度程度になるように入射光子数を
少なくする必要がある。

本発明による装置で用いる前記イメージ管３の構成を第
２図を参照して説明する。

光電面３１は光電面に形成された被写体像、正確には光
電面に入射した光子の像に対応して電子を放出する光電
子源を形成している。

この実施例ではアルカリ金属とアンチモンからなる光電
面を使用している。光電面３１は気密容器３の一部を構
成する入射窓３０の内壁面に形成されている。光電面３
１より放出された光電子像は、集束電極３２でマイクロ
チャンネルプレート３３の入射面に結像される。マイク
ロチャンネルプレート３３は入射面から出射面につなが
る多数の貫通孔（チャンネル）を有し、前記貫通孔の内
壁には２次電子放出面が形成されている。マイクロチャ
ンネルプレート３３の入射面に入射した電子はその入射
した位置の情報を保ったまま増倍されてマイクロチャン
ネルプレート３３の出射面より放出される。マイクロチ
ャンネルプレート３３のチャンネルは一つの入射光電子
を増倍する増倍率をなるべく一定値に近付けるために、
チャンネルを湾曲さセ、チャンネルの口径に対して１０
０倍以上のチャンネル長を与えである。

そしてチャンネルの内面に形成されるダイノード壁の抵
抗を高くしである。

この構成により単一光電子の増倍率は略一定値となり、
総ての単一光電子に原因するマイクロチャンネルプレー
ト３３からのそれぞれと、熱に起因してチャンネルの内
面から発生する雑音と区別可能となる。

半導体装置検出器３４はその入射面に電子が入射したと
きにその入射位置に対応する電流信号を出力する二次元
位置検出器である。

集束電極３２と光電面３１の間に電源Ｅ１が光電面３１
とマイクロチャンネルプレート３３の入射面の間に電源
Ｅ２が、マイクロチャンネルプレート３３の入射面と出
射面の間に電源Ｅ３がマイクロチャンネルプレート３３
の出射面と半導体装置検出器３４の間に電源Ｅ４が接続
されている。

半導体装置検出器３４の構造と動作は入射位置演算回路
４（第１図）の構造と動作の説明と併せて後述する。

入射位置演算回路４は、イメージ管３の出力信号を処理
して、イメージ管３の光電面３１に入射した光の位置を
、光電面の中心に対応する半導体装置検出器３４の中心
点を原点とする直交座標で表した位置信号（以下Ｘ、Ｙ
で表す）および半導体装置検出器３４へ入射した電子の
量に関する信号（以下Ｚで表す）を演算して出力する演
算回路である。

パルス波高選別器５は入射位置演算回路４の単一光電子
に原因するＺ出力信号の中心と、マイクロチャンネルプ
レート等の熱雑音による出力の間に設定された第１のし
きい値と、前述した信号固有の雑音による出力との間に
設定された第２のしきい値を持つウィンドコンパレータ
である。

もっとも、ある場合は前記第２のしきい値を省略して第
１のしきい値より大きい信号を総て取り出すようにする
こともできる。

第１アドレス信号発生器６はアナログデジタル変換器か
ら構成される装置演算回路４のＸ、Ｙ信号から、２次元
的に配列したカウンタ１１の各カウンタアドレスを指定
する信号を出力する。

計数器７はクロックパルス発生器１０の出力パルスを計
数し、同期信号発生器１７の垂直および水平同期信号に
よってリセットされる。垂直同期信号によってリセット
された計数値はＹ座標を、水平同期信号によってリセッ
トされた計数値はＸ座標を表す。

第２アドレス信号発生器８は、計数器７の出力信号を、
２次元カウンタ１１のアドレスを指定する信号に、変換
する。第１選択ゲート回路２０は、第１アドレス信号発
生器６の出力信号（書込みアドレス信号）と外部からの
アドレス信号（読み出しアドレス信号）のいずれかを第
２選択ゲート回路９に通す。

第２選択ゲート回路９は、第１選択ゲート回路２０の出
力信号と第２アドレス信号発生器８の出力信号のいずれ
かを１／８カウンタ１８の出力信号で選択して２次元カ
ウンタ１１に通す。

２次元カウンタ１１の２次元メモリ１１１は、多数のカ
ウンタを２次元の画素に対応させて形成したものである
。

２次元カウンタ１１の詳細な構成を第６図を参照して説
明する。２次元カウンタ１１には、２次元メモリ１１１
と２次元メモリ１１１のデータ出力端に接続したバッフ
ァメモリ１１２、このバッファメモリ１１２の出力を外
部からの指令によって、インクリメンタ１１５あるいは
、外部へ選択的に信号を送出する第３選択ゲート回路１
１４、入力信号に１を加えて送出するインクリメンタ１
１５、このインクリメンタ１１５と、２次元メモリ１１
１のデータ入口端に接続された入カバソファメモリ１１
６．２次元メモリ１１１を読み出しまたは書込みのいず
れかが可能な状態にするリード・ライト制御回路１２１
が含まれている。

この２次元カウンタ１１は、パルス波高選別器５の出力
信号がリード・ライト制御回路１２１の第１入力端子１
２２へ入力したとき、第１アドレス信号発生器の出力信
号によって指定されたアドレスのカウンタの内容に１　
（単位信号）を加える。

この動作を計数と言うことにする。また、第２アドレス
信号発生器８によって指定されたアドレスのカウンタの
内容を読み出し、後述するテレビモニタによる読み出し
に利用する。２次元カウンタ１１の内容は読み出しによ
って計数値がリセットされない。

計数と読み出しの詳しい動作は後述する。

１２．１２’はバッファメモリ、１３は位取制御器であ
る。へソファメモリ１２の出方信号（これは複数ビット
からなるパラレル信号である）の桁を何桁シフトするか
は、最高位検出器１４の出力による。最高位検出器１４
はバッファメモリ１２のバイナリ信号形式をとる出力信
号のうち“ｌ”である最高位を検出する。そして、バッ
ファメモリ１２の出力信号のうち“ｌ”である最高位が
、既に検出した位より高くなければ、最高位検出器１４
の出力は保持される。位取制御器１３は最高位検出器１
４の出力信号によって示される位が位取制御器１３の出
力の最上位となるよう桁シフトしてデータを出力する。

１５はディジタルアナログ変換器である。１９は同期混
合器でありディジタルアナログ変換器１５の出力を標準
テレビジョン映像信号に合成する。１６はテレビジョン
モニタである。映像信号をブラウン管に表示する。この
動作をテレビジョン読出しと呼ぶことにする。

このように最高位から一定の位だけをテレビモニタに表
示するのは、テレビモニタの少ないダイナミックレンジ
による画像の見にくさを除去するのである。

第３図に半導体装置検出器３４と前記半導体装置検出器
３４の出力信号を演算する位置演算回路４のブロック構
成図を示す。半導体装置検出器３４はシリコン半導体の
面に平行なｐ−ｎ接合面と、矩形の四辺に相当する部分
に電気的に分離した４つの電極３５，３６，３７．３８
が形成されている。ここで電極３５と３６が対向し、電
極３７と３８とが対向しているものとする。４つの電極
３５．３６．３７．３８に囲まれる面上と任意の点３９
と前記各電極の間の電気抵抗はその間の距離に比例する
。従って、前記点３９に電子が入射すると、各電極から
点３９との距離に反比例する電流が送出される。なおこ
のとき、入射した電子のエネルギに対応してシリコン半
導体内で電子増倍が生じる。４１，４２，４３．４４は
パルス増幅器である。４５．４６，４７．４８は積分器
である。タイミング信号発生器５６はパルス増幅器４３
および４４の出力を加算してこれをトリガ信号とし、タ
イミング信号を発生する。このタイミング信号によって
積分器４５．４６．４７．４８の積分を開始するタイミ
ングおよびその積分時間を限定する。この積分時間は例
えば６マイクロ秒である。この時間は、半導体装置検出
器３４の出力信号の時定数の大きさに対応して決められ
る。またこの時間は、後述する２次元カウンタの動作の
サイクルより十分長い。

なお第３図に示す回路でタイミング発生に遅延時間があ
るときには積分開始時刻が入力信号に対して遅れること
になり、積分精度が劣化する虞れがある。そのようなと
きは、前記パルス増幅器４１゜４２．４３．４４と、そ
れぞれに対応する積分器４５．４６，４７．４８の間に
遅延回路を挿入する必要がある。

第３図において、電極３５から送出される電流をパルス
増幅器４１で増幅し、積分器４５で積分して得られた信
号電流を１３５、電極３６から送出される電流ををパル
ス増幅器４２で増幅し、積分器４６で積分して得られた
信号電流をＩ３６、電極３７から送出される電流をパル
ス増幅器４３で増幅し、積分器４７で積分して得られた
信号電流を■３７、電極３８から送出される電流パルス
増幅器４４で増幅し、積分器４８で積分して得られた信
号電流を１３８とする。

加算器５０は前記積分器４５．４６の出力Ｉ３５と１３
６を加算して（１３５＋　１３６）を出力する。

加算器５２は前記積分器４７．４８の出力１３７と１３
８を加算して（１３７＋　１３８）を出力する。

加算器５５前記加算器５０．５２の出力を加算して（１
３５＋　Ｉ　３６＋　１３７＋　１３８）を出力する。

同様にして減算器４９は（１３５−１３６）、減算器５
１は（Ｉ　３７−　Ｉ　３８）を出力する。

５３と５４は割算器であって、割算器５３の出力信号Ｘ
は次式で与えられる。

Ｘ−（Ｉ３５−１３６）／　　１３５＋１３６）　　・
　・　（１）割算器５４の出力信号Ｙは次の式で与えら
れる。

Ｙ＝　（１３７−１３８）　／　（１３７＋　＋　３８
）　　・・　（２）加算器５５の出力信号Ｚは前述のと
おり次式で与えられる。

Ｚ　＝　（１３５＋　１３６＋　１３７＋　１３８）　
　・・　・・　（３）４つの電極３５，３６．３７．３
８に囲まれた正方形の中心を原点とし、原点から各電極
の距離を１とし、電極３６から３５への方向をＸ方向電
極３８から３７への方向をＹ方向と定義することにより
　（１）、（２）、（３）式はそれぞれ次の意味を持つ
ことになる。

（１）弐　電子の入射点３９のχ座標（Ｘ）（２）式　
電子の入射点３９のＹ座標（Ｙ）（３）式　電子の入射
量（Ｚ）次に前記実施例装置の動作を詳部の構成とともに説明す
る。

操作の開始にあたって、第１選択ゲート回路２０は第１
アドレス信号発生器６と第２選択ゲート回路９の間を接
続し、第３選択ゲート回路１１４は出カバソファ１１２
とインクリメンタ１１５の間を接続する。

被写体１よりイメージ管３に光子が入射すると一定の確
率、例えば２０％で光電面３１から光電子が放出してマ
イクロチャンネルプレート３３に入射する。このとき光
電面３１上の光電子位置はマイクロチャンネルプレート
３３の入射面上の位置として保たれる。マイクロチャン
ネルプレート３３によって入射電子は増倍されて出射面
に達する。

出射面から放出した増倍電子は、半導体装置検出器３４
に入射する。この間も光電面３１上の光の入射点の位置
が保たれている。

ここで第４図を参照して、Ｚ信号と波高選別器５のしき
い値の関係を説明する。

第４図は、Ｚ信号パルス高を横軸にとり、各出力値の頻
度を縦軸にして示したヒストグラムである。

Ｚ信号パルスは光電面で単一光電子が発生ずるごとに現
れ、すべての単一光電子について同一のバルス高の出力
のみが現れるはずであるが、現実には第４図りに示すよ
うに２つのビークｐ、ｑを持つ分布となって現れる。こ
の曲線りは、熱雑音に原因する出力回数分布Ｂ、単一光
電子に原因する出力分布Ａ２分離不能な程度に光電子の
発生が連続したときの出力分布Ｃの和として与えられた
ものと推定できる。

そこで、本発明では波高選別器５のしきい値を図のしお
よびＨの２点に設定し、その間のＺ出力のみを測定する
ようにしである。

入射位置演算回路４からのＸ位置信号とＹ位置信号は、
第１アドレス信号発生器６によって２次元カウンタ１１
のアドレス信号に変換され、選択ゲート回路９を介して
２次元カウンタ１１のアドレスを指定する。入射位置演
算回路４の出力の最大繰返し周期は２次元カウンタ１１
の動作のサイクルより長いので２次元カウンタ１１は入
射位置演算回路４の出力が発生したとき、入力すればよ
い。

２次元カウンタ１１は５１２ｘ５１２＝２６２１４４個
のカウンタ、言い換れば２次元メモリ１１１は２６２１
１４４個の記憶場所を有するものとする。入射位置演算
回路４のｚ信号は波高選別器５に入力する。波高選別器
５は、Ｚ信号が任意に設定した下限および上限の間にあ
るとき、トリガ信号パルスを送出し、２次元カウンタ１
１は上記パルスを受けたとき指定されたアドレスのカウ
ンタの内容に１をくわえる。このようにして２次元カウ
ンタ１１には、熱雑音および２光電″子に対応するパル
スを除外して、１光電子に対応する信号のみを加えるこ
とができる。

クロックパルスの周波数は１クロツクパルスが２次元カ
ウンタ１１の各アドレスに対応するようにさらにテレビ
ジョン走査の帰線期間を考慮して選ばれている。前述の
ようにＸ方向のアドレスはクロックパルスの周波数を計
数器７が水平周期信号によってリセットした後に計数し
た値によって特定できる。

Ｙ方向のアドレスはクロックパルスを計数しなくても、
垂直同期信号によってリセットした後、水平同期信号の
数を計数すれば足りる。入射位置演算回路４の出力は画
面の中心を原点とするものであったのに対し、計数器７
から出力される計数値は画面の左上端を原点とする上に
読み取りの順序は飛越走査方式に適合させるために適当
な補正を加えなければならない。第２アドレス信号発生
器８は計数器７から出力される計数値を補正して２次元
カウンタ１１のアドレス信号に変換する。前記補正は例
えばＸ方向の計数値について５１２／２＝２５６だけ減
することであり、Ｙ方向についてはｌ水平走査の計数を
２倍すると共に第１フールドでは２４５を減じ第２フー
ルドでは２４４を減じる。

第２選択ゲート回路９はクロックパルス発生器１０の出
力を１／８カウンタ１８で分周したパルスで制御される
。第５図に１／８カウンタ１８から送出される波形を示
す。これは２次元メモリ１１１の基本タイミング（基本
サイクル）を制御するもので、第５図に示すように前半
と後半に別けらている。１周期の前半の２分の１が“１
”　（高い状Ｌｉ）で後半の２分の１が“０”　（低い
状態）である。このパルスによって第２選択ゲート回路
９は、■サイクルの前半で第１アドレス信号発生器の出
力したアドレス信号または外部アドレス信号を通して計
数または内容の外部への読み出しに利用し、後半で第２
アドレス信号発生器の出力したアドレス信号を通して２
次元カウンタの内容をテレビ方式で読み出すのに利用す
る。

１／８カウンタ１８から第２選択回路９へ出力したパル
スは、２次元カウンタ１１にも出力され、波高選別器５
が、リード・ライト制御器１２１の第１入力端１２２ヘ
トリガ信号パルスを送出したときのみ第５図Ｔ１に示す
基本サイクルの前半で指定された２次元メモリ１１１の
アドレス記憶内容を読み出し、インクリメンタ１１５で
１を加え、第５図Ｔ２に示す次の基本サイクルの前半で
、２次元メモリ１１１の同じアドレスへ書き込む。この
動作によって前述の計数が行なわれる。第５図Ｔ　３　
、Ｔ　４に示す各基本サイクルの後半では指定されたア
ドレスから連続した８個のアドレスの記憶内容を非破壊
で読み取る。この動作によって読み出された記憶内容は
前述のテレビジョン読み出しに使用される。

８個のカウンタの信号を一度に読み出す理由は次のとお
りである。もし、１サイクルに１のカウンタの信号を読
み出すとすれば水平および垂直の帰線期間を考慮して９
．７ＭＨ２の読み出し周期となる。

さらに１サイクルの後半２分の１の期間で読み出されな
ければならないから、１回の読み出しに与えられる時間
は５２ナノ秒である。これは現在利用できる装置では不
可能か、あるいは限界に近い時間である。８個のカウン
タを一度に読み出せば１回の読み出しに与えられる時間
は４１６ナノ秒となり、十分余裕がある。この読み取り
動作はテレビジョン同期信号発生器１７の送出する水平
および垂直同期信号に従っている。このような動作は並
列−直列変換といわれる。また前述したように２次元カ
ウンタ１１は５１２Ｘ５１２のカウンタをもつ、従って
５１２のカウンタを一水平走査線に対応させれば８個を
一度に読み取っても６４回の読み出しで一水平走査線を
処理できる。他方テレビジョンの走査線は５２５本であ
るが、その６．５％は垂直帰線期間に対応するので４８
８本のみ表示する。

２次元カウンタ１１から読み出された８個のカウンタの
出力信号は一旦第１バッファメモリ１２Ｂに蓄えられ、
１つのカウンタごとの出力信号を順次読み出す。第１バ
ツフアメモリ１２８からの読み出しは次の１サイクルす
なわち８１６ナノ秒が割り当てられる。第１バツフアメ
モリ１２８から読み出しが行なわれているサイクルの後
半は２次元カウンタ１１から第２バツフアメモリ１２９
に読み出しが行なわれる。従って２次元カウンタ１１の
出力端と第１ハソフアメモリ１２８および第２八ソフア
メモリ１２９の入力端の間に１サイクルごとに切り換え
られる選択ゲートが必要であるが自明のことなので、第
１図および本明細書での説明は省略する。第１パンフア
メモリ１２８または第２バツフアメモリ１２９から出力
された信号は位取制御器１３へ入力すると共に最高位検
出器１４へも入力する。最高位検出器１４はパンファの
出力信号のうち“Ｉ”である最高位が何桁目であるかを
検出する。

最高位検出器１４は全ての入力について最高位を検知す
るがそれまでの入力より大きな信号が入力しない限り、
出力信号は保持される。

位取制御器１３は最高位検出器１４の出力に応じて人力
信号をシフトする。すなわち最高位検出器１４の出力を
示す入力信号の桁が出力信号において常に同一の桁にな
るようにシフトする。

位取制御器１３の出力はデジタル・アナログ変換器１５
によってアナログ信号に変換された後に同期混合器によ
ってテレビジョン同期信号発生器１７の送出した水平お
よび垂直同期信号を混合して、テレビジョンモニタ１６
に映像信号として入力する。

ここで、観測者は、テレビジョンモニタ１６に表示され
た像が十分な光子数によって良好なものとなったことを
認めたとき、マニアル操作による外部アドレス選択信号
によって第１選択ゲート回路２０を作動させる第１選択
ゲート回路２０は、外部アドレス発生器（図示していな
い）と第２選択ゲート回路９の間のゲートを開く。同時
に２次元カウンタ１１では外部アトルス選択信号が第３
選択ゲート回路１１４およびリード・ライト制御回路１
２１の第２入力端子１２３へ入力する。このとき第５図
’ｒ、Ｔ２で示す基本サイクルの前半は宙に読み出しモ
ードとなる。出カバ・ノファ１１２と外部表示装置（図
示していない）の間のゲートが開き、出カバソファ１１
２とインクリメンタ１１５の間のゲートが閉じる。また
メモリ１１１は前記基本サイクルの前半部で読み出しモ
ードとなる。

同時に第１選択ゲート回路２０へ前記外部アドレス発生
器から任意のアドレス信号を送る。

このような操作によって２次元カウンタ１１から、第３
選択ゲート回路１１４を通して、２次元カウンタ１１の
２次元メモリ１１１に記憶された画像信号をデジタル信
号のまま外部表示装置および外部記憶装置に読み出すこ
とができる。

このとき２次元メモリ１１１の内容は読み出しによって
変ることはない。

外部表示装置の例はプリンターであり、外部記憶装置の
例はマグネチックテープである。

この読み出しのアドレスは前述のテレビジョン表示のた
めの読み出しと同じ順序で良い。あるいは画像の特定な
部分のみでもよい。

読み出しの速度は例えば、９．７Ｍ１−１２のクロック
パルスの２周期を使用する。各読み出しごとに１つのカ
ウンタのみが読み出される。これらは前述した本実施例
の構成と動作から十分理解できる。

本発明は、以上のように構成され、動作するものである
から、以下のような効果がある。

単一の光電子を一定値に近い電子数に増倍するマイクロ
チャンネルプレートと２次元半導体装置検出器を有する
イメージ管と検出パルスの波高に下限を設けることによ
って、１光電子の発生により、光電面への光子の入射位
置を検出し、熱雑音による雑音成分を除去して２次元画
像を計測することができる。

さらに２次元カウンタによってこれをデジタル的に計数
するので、極めて微弱な光学像を大きなグイナミソクレ
ンジで観測できる。この実施例では２次元カウンタの各
アドレスを１６ビツトにすることにより、６Ｘ１０４の
グイナミノクレンジを得ている。

さらにＺ信号パルスの検出において、波高に上限を設け
ることによって誤った位置を示すこととなる。同時に入
射した２光電子による出力（信号固有の雑音）を除去し
、一層正確な光学像の検出を可能にする。

２次元カウンタの出力をテレビジョン表示することによ
って形成されつつある像をリアルタイムで観察し、最適
な時期における画像情報の読み出しのタイミングを知る
ことができる。

以上詳細に説明した実施例につき本発明の範囲内で種々
の変形を施すことができる。

可視光による微弱画像のみならず、赤外線、紫外線、Ｘ
線、ガンマ線による不可視光微弱画像の計測にも利用で
きる。したがって、本発明において光電面は電磁放射線
のエネルギーを電子に変換すると言うもっとも広い意味
に解釈されるべきである。これらの計測には前記実施例
装置の入射窓や、光電面の性質をそれぞれの電磁放射線
に適するものに変えることにより容易実施される。

赤外線による微弱画像の計測には、砒化ガリウムの光電
面が遺している。

紫外線による微弱画像の計測には、沃化ガリウムの光電
面、入射窓としては弗化リチウムの薄板が適している。

Ｘ線、ガンマ線による不可視光微弱画像の計測には光電
面として金の薄板、入射窓としてはへリリウムや、アル
ミニウムの薄板が適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による二次元微弱画像計測装置の実施例
を示すブロック図、第２図はイメージ管の構造を示す概
略図、第３図は半導体装置検出器と位置演算回路を詳細
に示したブロック図、第４図は入射位置演算回路のＺ出
力の分布を示すヒストグラム、第５図はクロックパルス
発生器から、１／８カウンタへ送出されるパルスを示す
波形図、第６図は、２次元カウンタの詳細な構成を示す
ブロック図である。 ■・・・被写体　　　　　２・・・光学系３・・・イメ
ージ管３１・・・光電面　　　　３２・・・集束電極３３・・
・マイクロチャンネルプレート３４・・・半導体装置検
出器４・・・入射位置演算回路４１．４２，４３．４４・・・パルス増倍器４５．４６
，４７．４８・・・積分器４９．５１・・・減算器５０．５２．５５・・・加算器５３．５４・・・除算器５・・・パルス波高選別器５６・・・タイミング信号発生器６・・・第１アドレス信号発生器７・・・計数器８・・・第２アドレス信号発生器９・・・第２選択ゲート回路ｌＯ・・・クロックパルス発生器１１・・・２次元カウンタ１１１・・・２次元メモリ１１２・・・ハブファメモリ１１４・・・選択ゲート回路１１５・・・インクリメンタ１１６・・・へソファメモリ１２８．１２９・・・ハソファメモリ１３・・・位取制御装置１４・・・最高位検出器１５・・・デジタルアナログ変換器１６・・・テレビジョンモニタＩ７・・・同期信号発生器１８・・・１／８カウンタ１９・・・同期混合器２０・・・第１選択ゲート回路２１・・・ゲート回路特許出願人　　　浜松テレビ株式会社代理人　弁理士　　井　ノ　ロ　　壽、ｑ−２図第５図鉋第４図２５　ｖり

Claims

【特許請求の範囲】ｉｌｌ　　被測定像からの入射光を光電面に受けて、光
電面が発生する光電子が時間分解可能な程度に微弱であ
る二次元像を計測するための二次元微弱画像計測装置で
あって、光電面、前記光電面からの光電子を単−光電子
毎に略一定の電子数に増倍可能なマイクロチャンネルプ
レート、前記マイクロチャンネルプレートの出射面に対
向して設けた二次元半導体装置検出器からなるイメージ
管と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極
からの出力信号を演算して電子が前記二次元半導体装置
検出器へ入射した位置信号を出力する入射位置演算回路
と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極か
らの出力信号を加算して前記二次元半導体装置検出器へ
の電子の入射量を出力する入射量演算回路と、前記入射
量演算回路の出力からその出力が単一光電子レベルに対
応するか否かを判別して判別出力を発生するパルス波高
選別器と、前記パルス波高選別器により単一光電子レベ
ルに対応すると判別されたとき、前記入射位置演算回路
の出力信号によって指定されたアドレスのカウンタに単
位信号を加算する２次元カウンタとから構成した二次元
微弱画像計測装置。（２）前記波高選別器は低レベルの熱雑音出力を単一光
電子に原因する出力から分離するための第１のしきい値
を持つ特許請求の範囲第１項記載の二次元微弱画像計測
装置。（３）前記波高選別器は２以上の光電子の同時的発生に
原因する信号固有の雑音を単一光電子に原因する出力か
ら分離するための第２のしきい値をさらに備える特許請
求の範囲第２項記載の二次元微弱画像計測装置。（４）被測定像からの入射光を光電面に受けて、光電面
が発生する光電子が時間分解可能な程度に微弱である二
次元像を計測するための二次元微弱画像計測装置であっ
て、光電面、前記光電面からの光電子を単−光電子毎に
略一定の電子数に増倍可能なマイクロチャンネルプレー
ト、前記マイクロチャンネルプレートの出射面に対向し
て設けた二次元半導体装置検出器からなるイメージ管と
、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極から
の出力信号を演算して電子が前記二次元半導体装置検出
器へ入射した位置信号を出力する入射位置演算回路と、
前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極からの
出力信号を加算して前記二次元半導体装置検出器への電
子の入射量を出力する入射量演算回路と、前記入射量演
算回路の出力からその出力が単一光電子レベルに対応す
るか否かを判別して判別出力を発生するパルス波高選別
器と、前記パルス波高選別器により単一光電子レベルに
対応すると判別されたとき、前記入射位置演算回路の出
力信号によって指定されたアドレスのカウンタに単位信
号を加算する２次元カウンタと、前記２次元カウンタの
内容を出力する出力装置とから構成される装置を備える
二次元微弱画像計測装置。（５）前記波高選別器は低レベルの熱雑音出力を単一光
電子に原因する出力から分離するための第１のしきい値
を持つ特許請求の範囲第４項記載の二次元微弱画像計測
装置。（６）前記波高選別器は２以上の光電子の同時的発生に
原因する信号固有の雑音を単一光電子に原因する出力か
ら分離するための第２のしきい値をさらに備える特許請
求の範囲第５項記載の二次元微弱画像計測装置。（７）前記出力装置はテレビジョンモニタ装置であって
計測中の前記２次元カウンタの内容をリアルタイムに表
示するよう叫構成した特許請求の範囲第４項記載の二次
元微弱画像計測装置。（８）前記出力装置は前記２次元カウンタの内容を数値
データとして出力するプリンタ装置をさらに備える特許
請求の範囲第７項記載の二次元微弱画像計測装置。（９）前記出力装置は前記２次元カウンタの内容を外部
に記憶するマグネチックテープ装置である特許請求の範
囲第７項記載の二次元微弱画像計測装置。