(57)【要約】【課題】分解能を低減することなく入射部を自由に設計できるとともに、形成される像の周辺部でも分解能が低減しない光電撮像装置及びそれに用いられる電子−光変換素子を提供する。【解決手段】入射部１１に入射された光は電子８に変換される。その後、電子８は、電極２〜６によって構成された電子レンズ系によって収束され、電子−光変換素子７の曲面に入射される。電子−光変換素子７の曲面に入射された電子８は、電子−光変換素子７の曲面に塗布された蛍光体によって光に変換され、電子−光変換素子７の平面に像が形成される。【選択図】        図１
2005011568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射される入射面を有し、入射された光を電子に変換する光―電子変換手段と、
その光−電子変換手段によって変換された電子を収束する静電収束手段と、
その静電収束手段によって収束された電子が入射される曲面を有し、入射された電子を光に変換して平面に像を形成する電子−光変換及び像形成手段とを具えることを特徴とする光電撮像装置。
【請求項２】
前記入射面を部分球面としたことを特徴とする請求項１記載の光電撮像装置。
【請求項３】
前記入射面を平面としたことを特徴とする請求項１記載の光電撮像装置。
【請求項４】
前記静電収束手段が電子レンズ系を有することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の光電撮像装置。
【請求項５】
前記電子−光変換及び像形成手段が、
前記電子が入射される曲面及び前記像を形成する平面を有するファイバーオプティクプレートと、
前記曲面に設けられた電子−光変換材料とを有することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の光電撮像装置。
【請求項６】
前記電子−光変換材料上に導電材料を設けたことを特徴とする請求項５記載の光電撮像装置。
【請求項７】
電子が入射される曲面及び入射された電子に対応する像を形成する平面を有するファイバーオプティクプレートと、
前記曲面に設けられた電子−光変換材料とを有することを特徴とする光電撮像装置用の電子−光変換素子。
【請求項８】
前記電子−光変換材料上に導電材料を設けたことを特徴とする請求項７記載の光電撮像装置用の電子−光変換素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高解像度医療用Ｘ線診断装置、非破壊検査装置、暗視カメラ、広視野モニタ、広視野反射型望遠鏡等に利用される光電撮像装置及びそれに用いられる電子−光変換素子に関する。本明細書中、「光」とは、可視光、Ｘ線等の任意の波長範囲にある電磁波を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
このような光電撮像装置は、入射された光を電子に変換する入射部と、変換された電子を収束する静電収束系（例えば、電子レンズ系）と、静電収束系によって収束された電子が入射される平面を有するとともに入射された電子を光に変換して像を形成する出力部とを具え、例えばＸ線イメージインテンシファイアとして実現されている（例えば、非特許文献１参照）。光電撮像装置の最も重要な性能の一つとして、解像度を挙げることができる。その解像度を決定する主な要因は、電子レンズ系のような静電収束系における非点収差である。
【０００３】
【非特許文献１】
“Ｘ線イメージインテンシファイア”、  ［ｏｎｌｉｎｅ］、２００３年５月２２日、浜松ホトニクス株式会社、［２００３年５月２８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ  ：  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｐｋ．ｃｏ．ｊｐ／Ｊｐｎ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ＥＴＤ／ｐｄｆ／Ｘ−ＩＩ％２０ｔｅｃｈｉｎｆｏｊ．ｐｄｆ＞
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる非点収差を十分に低減するためには、静電収束系を調整する（電子レンズ系の場合には、電子レンズ系を構成する電極の位置を調整し、及び／又は、その電極に印加される電圧を調整する。）のに加えて、入射部の形状を所定の形状にする必要があるため、入射部の形状を自由に設計するのがほとんど困難である。また、非点収差を十分に低減するために入射部を最適な形状に設計しても、像の周辺部では非点収差を十分に低減することができず、形成される像の周辺部においては分解能が低下する。
【０００５】
本発明の目的は、分解能を低減することなく入射部を自由に設計できるとともに、形成される像の周辺部でも分解能が低減しない光電撮像装置及びそれに用いられる電子−光変換素子を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による光電撮像装置は、
光が入射される入射面を有し、入射された光を電子に変換する光―電子変換手段と、
その光−電子変換手段によって変換された電子を収束する静電収束手段と、
その静電収束手段によって収束された電子が入射される曲面を有し、入射された電子を光に変換して平面に像を形成する電子−光変換及び像形成手段とを具えることを特徴とする光電撮像装置。
【０００７】
本発明によれば、電子が入射される面を、従来のように平面ではなく曲面とし、入射された電子を光に変換して平面に像を形成する。したがって、非点収差を十分に低減するために、従来のように光が入射される面を適切な形状に設定するのではなく、電子が入射される面を曲面とすることによって、非点収差を十分に低減することができる。その結果、分解能を低減することなく入射部を自由に設計できる。また、電子が入射される面を曲面とすることによって非点収差を低減すると、形成される像の周辺部における分解能の低下が生じない。
【０００８】
本発明の光電撮像装置では、光の入射面の形状を自由に設計することができるので、光の入射面を、部分球面、平面等にすることができる。光の入射面を部分球面とした場合、球面以外の曲面の加工が困難なガラスなどを入射部が有する光電撮像装置の大口径化を非常に容易に行うことができ、かつ、光の入射面を廉価に構成することができる。また、光の入射面を平面とした場合、一般的には平面であることが多い結像面に光電面を配置することが可能となる。なお、前記静電収束手段は、例えば電子レンズ系を有する。
【０００９】
好適には、前記電子−光変換及び像形成手段が、前記電子が入射される曲面及び前記像を形成する平面を有するファイバーオプティクプレートと、前記曲面に設けられた電子−光変換材料とを有する。更に好適には、前記電子−光変換材料上に導電材料を設け、これによって、電子−光変換材料が設けられた曲面における電子のチャージアップが十分に抑制される。
【００１０】
本発明による光電撮像装置用の電子−光変換素子は、電子が入射される曲面及び入射された電子に対応する像を形成する平面を有するファイバーオプティクプレートと、前記曲面に設けられた電子−光変換材料とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、分解能を低減することなく入射部を自由に設計できるとともに、形成される像の周辺部でも分解能が低減しない光電撮像装置を構成することができる。好適には、前記電子−光変換材料上に導電材料を設け、これによって、電子−光変換材料が設けられた曲面における電子のチャージアップが十分に抑制される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による光電撮像装置及びそれに用いられる電子−光変換素子の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による光電撮像装置の実施の形態を示す図である。この光電撮像装置は、真空容器（ハウベ）１と、真空容器１内に配置された電極２〜７及び電子−光変換素子８とを具える。なお、図１において、電子−光変換素子８の断面を示す。
【００１３】
真空容器１は、部分球面の形状の入射面を有する入射部１１を有し、その入射面には、バイアルカリのような光電効果が生じる材料１２が蒸着されている（図２）。電極２〜６には所定の電圧が印加され、電子レンズ系が構成される。電子−光変換素子７は、一方の面に形成された曲面２１ａ及び他方の面に形成された平面２１ｂとしたファイバオプティックプレート（ＦＯＰ）２１と、曲面２１ａに塗布された蛍光体のような電子−光変換材料２２と、曲面２１ａを含むＦＯＰ２１の一方の面に蒸着されたアルミニウムやカーボンのような導電材料２３とを有する（図３）。曲面２１ａは、非点収差を十分に低減するように、例えば電子レンズ系の焦点が結像面とほぼ一致するように形成される。
【００１４】
本実施の形態の動作を説明する。入射部１１に入射された光は電子８に変換される。その後、電子８は、電極２〜６によって構成された電子レンズ系によって収束され、電子−光変換素子７の曲面２１ａに入射される。曲面２１ａに入射された電子８は、蛍光体２２によって光２４に変換され、平面２１ｂに像が形成される。なお、導電材料２３によって、電子−光変換材料２２における電子８のチャージアップが十分に抑制される。
【００１５】
図４Ａは、本発明による光電撮像装置の入射部１１における入射光の入力半径と解像度との関係を説明するための特性図であり、図４Ｂは、従来の光電撮像装置の入射部１１における入射光の入力半径と解像度の関係を説明するための特性図である。図４Ａにおいて、曲線ａは、電子ビームによる発光の６８。３％を含む幅を示し、曲線ｂは、電子ビームによる発光の８４．１％を含む幅を示す。図４Ｂにおいて、曲線ｃは、電子ビームによる発光の６８．３％を含む幅を示し、曲線ｄは、電子ビームによる発光の８４．１％を含む幅を示す。
【００１６】
本発明による光電撮像装置としては、図１に示す構成の構成のものを使用し、従来の光電撮像装置としては、電子−光変換素子７の曲面２１ａを平面にした点を除いて図１に示す構成と同一のものを使用した。図４Ａに示すように、曲線ａ，ｂのいずれの場合にも、入射光の入力半径が０〜２００ｍｍの間で変化しても解像度が一定である。すなわち、本発明による光電撮像装置によれば、形成される像の周辺部でも分解能が低減しないことを示す。それに対して、図４Ｂに示すように、曲線ｃ，ｄのいずれの場合にも、入射光の入力半径が１７５ｍｍを超えると解像度が著しく上昇する。すなわち、従来の光電撮像装置によれば、形成される像の周辺部において分解能が低減することを示す。
【００１７】
本実施の形態によれば、非点収差を十分に低減するために、従来のように光が入射される面を適切な形状に設定するのではなく、電子が入射される面を曲面とすることによって、非点収差を十分に低減することができる。その結果、分解能を低減することなく入射部を自由に設計できる。また、電子が入射される面を曲面とすることによって非点収差を低減すると、形成される像の周辺部における分解能の低下が生じない。また、光が入射される面を部分球面としているので、球面以外の曲面の加工が困難なガラスなどを入射部１１が有する光電撮像装置の大口径化を非常に容易に行うことができ、かつ、入射部１１を廉価に構成することができる。
【００１８】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、入射部の形状を、部分球面以外の他の形状、例えば図５に示すような平面にすることができ、この場合、一般的には平面であることが多い結像面に光電面を配置することが可能となる。また、静電収束系を電子レンズ系以外の系によって構成することもできる。さらに、電子−光変換素子の曲面の形状を図３に示した曲面以外の任意の曲面形状とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光電撮像装置の実施の形態を示す図である。
【図２】図１の入射部の拡大図である。
【図３】図３ａは、図１の電子−光変換素子の上面の拡大図であり、図３ｂは、図１の電子−光変換素子の断面の拡大図である。
【図４】本発明による光電撮像装置及び従来の光電撮像装置の解像度を説明するための図である。
【図５】図１の入力部の変形例の拡大図である。
【符号の説明】
１  真空容器（ハウベ）
電極
７  電子−光変換素子
８  電子
１１  入射部
１２  光電効果が生じる材料
２１  ファイバオプティックプレート（ＦＯＰ）
２１ａ  曲面
２１ｂ  平面
２２  電子−光変換材料
２３  導電材料
２４  光
【図１】
2005011568.tif 000003
【図２】
2005011568.tif 000004
【図３】
2005011568.tif 000005
【図４】
2005011568.tif 000006
【図５】
2005011568.tif 000007