JPS6048860B2

JPS6048860B2 - 撮像管

Info

Publication number: JPS6048860B2
Application number: JP7737179A
Authority: JP
Inventors: 弘一郎大庭; 利和松井
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1979-06-18
Filing date: 1979-06-18
Publication date: 1985-10-29
Also published as: JPS561449A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、赤外線像、あるいは熱線像を撮像するための
撮像管に関する。

（従来の技術）赤外線像を撮像する撮像管として数多くの提案がされて
いる。

代表的なものとして、光導電形の光電面を用いた赤外線
ビジコンや、焦電効果素子をターゲットに用いたビジコ
ンが知られている。

熱による温度変化に対応した電荷が結晶に現れることを
焦電効果という。（発明が解決しようとする問題点）前記光導電形の光電面を用いた赤外線ビジコンは近赤外
領域では極めて有効であるが、より長い波長により形成
される像の測定には適さないとか、場合によつては冷却
が必要になる等の問題がある。

また焦電効果素子をターゲットに用いたビジコンは、入
射する赤外線をチョッパ等によつてｊ断続する必要があ
るとか、撮像光学系が複雑になるという問題がある。本
発明の目的はすでに提案されている赤外線または熱線像
の撮像装置とは全く異なる動作原理により、極めて簡単
な構成で赤外線像、あるいは熱・線像を撮像するための
撮像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撮像管は、入射
窓を有する真空気密容器と、前記入射窓の内面に設けら
れ、赤外線を透過させかつ電子を受けいれる面状の電極
と、多数のガラス管を結束した形状で、各チャンネルの
内壁の表面に二次電子放出特性をもちその部分の温度が
上昇すると抵抗値が小さくなる層が形成されており、前
記各チャンネル内壁の一方端に第１の面が、前記各チャ
ンネル内壁の他方端に前記第１の面と平行な第２の面が
設けられており、前記第１の面を前記面状Ｊ電極に近接
させて前記真空容器内に配置されている変調器と、前記
変調器の第２の面に向けて配置された電子銃と、前記電
子銃からの電子流を前記変調器の第２の面を掃引するよ
うに走査する走査手段とから構成されている。

（実施例）以下、面図等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。

第１図は、本発明の撮像管の縦断面に偏向コイルと出力
回路の一部を加えた図である。

ガラス製の円筒状気密容器１の入射窓２を形成する面に
は、赤外線を散乱することなく透過するために弗化カル
シウムの平板からなる窓に設けられている。

前記真空容器の窓２に対向する面には、後述す−る各電
極に動作の電圧を与えるための導入線１１・・・・・・
１１が植設されている。

平面状電極３は、前記入射窓２に平行に配置されており
、入射光を実質的に遮らず、かつ、後述する変調器４か
ら放出される信号電子を充分に捕．獲する程度の開孔率
をもつメッシュ状電極により形成されている。

変調器４は、その第１の面が前記平面状電極３に平行に
なるように真空容器１内に配置されている。

第２図は変調器の拡大端面図てある。図中左こ側が前記
平面状電極に対向する面、右側が後述する電子銃側であ
る。この変調器４の基本的な構成は２次元電子増倍装置
として知られているマイクロチャンネルプレートの構成
と基本的には異ならない。

第１図では第１の面および第２の面に動作電圧を供給す
る手段を省略している。

マイクロチャンネルプレートは１９６師項に発明（特公
昭３９−３８７１，ＵＳＰ３１２８４０８等）され、実
用に供されている。

従来のマイクロチャンネルプレートは光電面の発生した
電子をその発生位置を保つて増幅する用途等に広く用い
られている。

マイクロチャンネルプレートは薄板に多数の近接した一
様な密度のチャンネルが設けられた特殊ガラスで形成さ
れており、チャンネルの内面は２次電子面として活性化
され、各チャンネルがそれぞれ独立した連続ダイノード
としての働きをする。

また前記各チャンネルの内壁は、わずかな導電性が与え
られている。この実施例による変調器４はチャンネル（
細い孔）の内壁の表面に酸化鉛の層を形成した内径２０
μｍ程度のチャンネルを６０万本程度有する円板状の形
状で、両端面は平行な平面となつている。

厚さは１７７１７７Ｅで、平行な２つの面にそれぞれア
ルミニウムの薄膜で形成した電極面が形成されている。
前記酸化鉛の層は２次電子放出能をもち、比較的小さい
導電性が与えられている。しかし、酸化鉛の層の温度が
上昇すると、その温度の上昇した部分の抵抗値が低くな
る。第２図には略４つのチャンネルが示されており、各
チャンネルの中心軸を含む平面で切断されている。

チャンネルの中心軸は前記入射窓の中心と後述する電子
銃を結ぷ線に対して傾けられている。

図中Ａ，ｂは赤外線の光路例、ｃは電子ビームの軌跡の
例を示している。電極５，６，７および８は、電子線を
加速する電極を形成している。熱電子源９と前記電極９
により電子銃が形成されている。真空容器１の外側には
、前記電子銃からの細いビーム径の電子を偏向して変調
器４の第２の面を掃引させるための偏向コイル１０が設
けられている。

破線て示す回路１２は、前述した平面状の電極に動作電
圧を供給し、変調器４で変調された信号の交流成分を取
出すための回路を形成している。図示されていない回路
および前記回路１２により前記撮像管の各部の電極に次
のような動作電圧を与える。

平面状電極（メッシュ状電極）３・・・１２６０Ｖ変
調器４の平面状電極に対向する面・・・１２５０Ｖ変
調器４の電子銃側の面・・・２５０Ｖ加速電極５およ
び６・・・２５０Ｖ加速電極７・・・２５０Ｖ電極８・・・−５０Ｖ熱電子源９・・・０Ｖ平面状電極（メッシュ状電極）３の電圧は、変調器４の
対向する面の電圧より大きく、増倍された電子は平面状
電極３に捕捉さる。

前記撮像管の前記状態で、図示してない駆動電源によつ
て偏向コイル１０を駆動することにより、電子銃の電子
線が変調器４の第２の面を掃引している状態で入射窓２
を通して変調器４の第１の面に図示しない光学手段で赤
外線像を投影する。

赤外線像を形成する赤外線はその強度に応じて、前述し
チャンネルの左側の部分を加熱する。その結果、チャン
ネルの左側の部分に、入射赤外線に対応する温度変化が
現れる。この温度の変化つまり、赤外線の入射量により
変調器４のチャンネルごとの増倍率が変えられる。

つまり赤外線像により増倍率が変調される。この動作機
構をさらに第３図、第４図を参照して説明する。第３図
は、前記変調器のチャンネル内の電位勾配を示すグラフ
である。

図において横軸は第２図に示したチャンネルの管軸方向
の位置に対応し、縦軸は当該位置に対応する電圧を示す
。

Ｘ軸の左端は変調器４の平面状電極３に対応する面に相
当し、この点での各チャンネルの電圧は前述したように
１２５０Ｖである。

Ｘ軸の右端は変調器４の電子銃側の面に相当ｊし、この
点での各チャンネルの電圧は前述したように２５０Ｖで
ある。

理解を容易にするために第２図に関連して次のような赤
外線像のモデルを設定する。

第２図に示すチャンネル４１に矢印ａで示す強度単位２
の赤外線が入射し、チャンネル４３に矢印ｂで示す強度
単位置の赤外線が入射し、チャンネル４２には赤外線が
入射しなかつたとする。

チャンネル内壁の赤外線に照射した部分、およびその近
辺の温度は入射した赤外線の量に応じてフ上昇する。
各チャンネルの内壁面は、前述のように酸化鉛層が形成
されており、酸化鉛はｎ形半導体であるため、温度の上
昇に伴つて電気抵抗が下る。

第３図に示す線Ｃは、赤外線が入射しなかつたチャンネ
ル４２にの電位勾配を示す。チャンネル４２に内の導電
率は均一であるから電位勾配は直線となる。第３図に示
す線Ｂは、強度単位置の赤外線が入射したチャンネル４
３の電位勾配を示す。

赤外線が入射した平面状電極３側の温度上昇のために、
抵抗値が減少し、図示のような曲線となる。同様にして
、チャンネル４１には、２強度単位の赤外線が入射する
ので、さらに抵抗値の低い領域が拡大される。第４図は
変調器の第２面側から均一な電子ビームて照射したとき
の赤外線の入射強度と電子増倍率の関係を示すグラフで
ある。

第４図に示すＡ，Ｂ，Ｃの各点は前述したチャンネル４
１，４３，４２の増倍率を示している。

この図から赤外線の入射量が大きいほど、増倍率が低下
していることが理解できる。これは、抵抗値の減少する
領域が大きくなると２次電子増倍を行う領域が短くなる
から増倍率が低下すると考えてよい。

走査コイル１０により順次変調器４の第２の面の異なる
位置にもたらされた電子ビームは対応するチャンネルで
増倍され、増倍された電子は変調器４の第１の面から平
面状電極３に到達する。

換言すれば、その電子に相当する電流が回路１２の電源
から供給される。この電流により電源と前記平面状電極
３を接続する抵抗に電圧降下が生じるので、この変動が
コンデンサを介して外部回路に取り出される。

理解を容易にするためにチャンネル単位の説明を行つた
が、隣接するチャンネルから同時に出力が得られても問
題は生じない。前記チャンネルの数は通常のテレビジョ
ン方式・の画素の数またはそれ以上に対応するものであ
る。

したがつて、電子銃と偏向コイル１０によつて、一定の
密度と径の電子線で変調器の面を走査すれば、平面状電
極３から赤外線像の映像信号を得ることができる。；（
発明の効果）以上詳しく説明したように、本発明による撮像管は、入
射窓を有する真空気密容器内にチャンネルの内壁が２次
電子放出特性をもち、その部分の温度が上昇すると抵抗
値が小さくなるマイクロチヤンネルプレート状の変調器
を内蔵し、電子ビームで前記チャンネルの増倍率の変化
を取り出すように構成してある。

したがつて、赤外線像の強度に対応する映像信号を電子
ビームの走査により取り出すことができる。構造は簡単
であるが、赤外線像を温度の変化に変換して撮像するも
のであるから、従来の光導電形の光電面を用いた赤外線
ビジコンのように赤外線の波長分布の影響を受けにくい
という特徴が得られる。

また前述した焦電形の装置に比較して撮像光学系が簡単
になるという特徴も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の撮像管の縦断面図および関連する回
路を示した図である。第２図は本発明て使用する変調器をその複数のチャンネ
ルの中心軸を含む平面て切断したときの部分拡大端面図
てある。第３図は、前記変調器のチャンネル内の電位勾
配を示すグラフである。第４図は、前記変調器の変調特
性を示すグラフである。１・・・円筒状気密容器、２
・・・気密容器の入射窓、３・・・平面状電極、４・・
・変調器、５，６，７，８・・・電子線を加速する電極
、９・・・熱電子源、８，９・・・電子銃、１０・・・
偏向コイル、１１・・・・・・・・・１１・・・導入線
、１２・・・平面状電極の動作電圧供給および信号取り
出し回路、４１，４２，４３・・・変調器のチャンネル
。

Claims

【特許請求の範囲】１入射窓を有する真空気密容器と、前記入射窓の内面
に設けられ、赤外線を透過させかつ電子を受けいれる面
状の電極と、多数のガラス管を結束した形状で、各チャ
ンネルの内壁の表面に二次電子放出動性をもちその部分
の温度が上昇すると抵抗値が小さくなる層が形成されて
おり、前記各チャンネル内壁の一方端に第１の面が、前
記チャンネル内壁の他方端に前記第１の面と平行な第２
の面が設けられており、前記第１の面を前記面状電極に
近接させて前記真空容器内に配置されている変調器と、
前記変調器の第２の面に向けて配置された電子銃と、前
記電子銃からの電子流を前記変調器の第２の面を掃引す
るように走査する走査手段とから構成した撮像管。２前記二次電子放出特性をもちその部分の温度が上昇
すると抵抗値が小さくなる層は酸化鉛である特許請求の
範囲第１項記載の撮像管。３前記面状電極はメッシュ電極である特許請求の範囲
第１項記載の撮像管。４前記変調器の各チャンネルの管軸は前記入射窓の中
心と前記電子銃を結ぶ線に対して傾けられている特許請
求の範囲第１項記載の撮像管。５前記走査手段は偏向コイルである特許請求の範囲第
１項記載の撮像管。６前記入射窓は弗化カルシウムの平板である特許請求
の範囲第１項記載の撮像管。