(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光検出装置において、
光の入射に応じて光電子を放出する光電面、前記光電子が入射可能な電子入射面を有する半導体検出素子、および、内部の一の面に前記光電面が配置されると共に前記一の面と対向する内部の他の面に前記半導体検出素子が配置された真空容器を有する光検出部と、
熱を吸収する吸収部及び熱を発生する発熱部を有し、前記吸熱部が前記真空容器の前記半導体検出素子側に配置された冷却手段と、
前記光電面に入射させる前記光が透過可能な光透過部、及び、前記光電面と前記電子入射面との間に印加される電圧を前記光検出部に供給可能な電圧導入端子を有すると共に、前記真空容器を内部に収容するハウジングと、前記ハウジングに取り付けられたベース部とから構成され、内部が真空状態又は内部に乾燥した不活性ガスが封入された気密容器と、
を備え、
前記冷却手段の前記発熱部から発せられた熱は、前記ベース部によって前記ハウジング外部へ放出される共に、前記ハウジングを介して前記光透過部に伝達される、
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記ハウジングは、その内部を真空状態にするための真空ポートを更に備えることを特徴とする請求項１記載の光検出装置。
【請求項３】
前記ハウジングは、その内部に大気圧よりも低い圧力の乾燥した不活性ガスを導入および封入するガス導入部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光検出装置。
【請求項４】
前記ベース部は、前記ベ−ス部から垂下した放熱フィンを備える放熱器を構成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の光検出装置。
【請求項５】
前記真空容器は、
前記光を透過するとともに一方の面に前記光電面が配置される入射面板と、
前記入射面板と対向するとともに前記半導体検出素子が配置される検出素子固定板と、
前記入射面板および前記検出素子固定板とともに真空空間を形成する側管と、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の光検出素子。
【請求項６】
前記側管および前記検出素子固定板は、セラミック材料から形成されていることを特徴とする請求項５記載の光検出素子。
【請求項７】
前記冷却手段は、ペルチェ素子であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の光検出素子。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項記載の光検出素子を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光を光電子に変換する光電面と当該光電面から放出された光電子を検出する半導体検出素子とを有する光検出部を備える光検出装置およびこれを用いた撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光が入射されると光電子を放出する光電面と、この光電面から放出された光電子を信号電圧に変換する電子入射型の半導体検出素子と、を備えた光検出部を有する真空管タイプの光検出装置が知られている。このタイプの光検出装置の例として、例えば、特開平６−２４３７９５号公報に記載された電子管がある。この公報に記載された電子管は、光電面と当該光電面に対向配置された裏面照射型のＣＣＤとを備えている。この電子管によれば、光電面を備えず、光をＣＣＤ等の半導体検出素子に直接入射するタイプのカメラでは検出できない微弱光や紫外線の検出が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、上記特開平６−２４３７９５号公報に掲載された電子管をはじめとする、光電面と電子入射型の半導体検出素子とを備えた光検出部を有する光検出装置に、光検出効率のさらなる向上が望まれている。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、光検出効率が向上した光検出装置およびこれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、この目的達成のため、光電面およびＣＣＤ等の半導体検出素子に流れる暗電流を低減することに着目し、本発明を完成させた。
【０００６】
本発明に係る光検出装置は、光検出装置において、光の入射に応じて光電子を放出する光電面、前記光電子が入射可能な電子入射面を有する半導体検出素子、および、内部の一の面に前記光電面が配置されると共に前記一の面と対向する内部の他の面に前記半導体検出素子が配置された真空容器を有する光検出部と、熱を吸収する吸収部及び熱を発生する発熱部を有し、前記吸熱部が前記真空容器の前記半導体検出素子側に配置された冷却手段と、前記光電面に入射させる前記光が透過可能な光透過部、及び、前記光電面と前記電子入射面との間に印加される電圧を前記光検出部に供給可能な電圧導入端子を有すると共に、前記真空容器を内部に収容するハウジングと、前記ハウジングに取り付けられたベース部とから構成され、内部が真空状態又は内部に乾燥した不活性ガスが封入された気密容器と、を備え、前記冷却手段の前記発熱部から発せられた熱は、前記ベース部によって前記ハウジング外部へ放出される共に、前記ハウジングを介して前記光透過部に伝達される、ことを特徴とする。
なお、発熱部の熱は、ハウジングを介して光透過部に伝達されるので、これにより、光透過部の結露が防止され、測定光の光電面への入射率を向上することができる。
【０００７】
本発明の光検出装置では、光電面に測定光が入射すると光電子が放出され、この光電子が半導体検出素子の電子入射面に入射することで、入射光の検出が行われる。また、本発明では、真空容器の半導体検出素子側が冷却されており、半導体検出素子における暗電流の発生が抑制される。さらに、半導体検出素子および光電面が配置されている真空容器を介して、半導体検出素子のみならず光電面も冷却される。これにより、光電面における暗電流の発生も抑制され、光検出効率が向上する。
【０００８】
また、本発明の光検出装置において、前記冷却手段は、熱を吸収する吸収部と熱を発生する発熱部とを有し、前記吸熱部が前記真空容器の前記半導体検出素子側に配置されていることが望ましい。さらに、このような冷却手段として、ペルチェ素子を用いることが好適である。
【０００９】
このような構成を採用した場合、例えば、ペルチェ素子等の冷却手段の吸収部によって、半導体検出素子の熱が吸収される。これにより、半導体検出素子は冷却され、暗電流の発生が抑制される。また、冷却手段の吸収部によって、真空容器を介して、半導体検出素子のみならず光電面の熱も吸収される。これにより、光電面は冷却され、光電面における暗電流の発生が抑制される。
【００１０】
また、前記光電面に入射させる前記光が透過可能な光透過部と、前記光電面と前記電子入射面との間に印加される電圧を前記光検出部に供給可能な電圧導入端子と、を有するとともに前記真空容器の少なくとも一部を収容するハウジングを更に備え、前記冷却手段の前記発熱部は、前記ハウジングの内面の所定位置に固定されていることが望ましい。
【００１１】
このような構成を採用した場合、例えばガラス等の光透過部を透過した入射光が光電面に到達し、光電面において光電子が発生する。そして、ハウジング外部の電圧供給源から電圧導入端子を介して光電面と電子入射面との間に電圧が印加されることで、光電面で発生した光電子が電子入射面に引き付けられ、これにより入射光の検出が行われる。また、冷却手段の発熱部がハウジングの内面の所定位置に固定されているため、冷却手段の発熱部から発せられた熱はハウジングを介して上記光透過部に伝達される。これにより、光透過部が過度に冷却されることはなく、光透過部の結露が防止される。このため、測定光の光電面への到達率、さらには、光検出装置の光検出効率が向上する。
【００１２】
また、上記の光透過部と電圧導入端子とを有するハウジングを備える構成を採用した場合において、前記ハウジングが、その内部を真空状態にするための真空ポートを更に備えることが望ましい。
【００１３】
この場合、真空ポンプなどを用いて真空ポートからハウジング内のガスを排出させることで、ハウジング内が真空状態にされる。ハウジング内が真空状態になると、光電面および半導体検出素子の冷却効率が向上すると共に、電圧導入端子とハウジングとの間での放電が防止される。
【００１４】
また、上記の光透過部と電圧導入端子とを有するハウジングを備える構成を採用した場合において、前記ハウジングが、その内部に大気圧よりも低い圧力の乾燥した不活性ガスを導入および封入するガス導入部を更に備えることも望ましい。
【００１５】
この場合、ハウジング内に封止されるガスが乾燥したガスであるため、ハウジング内での結露が防止される。これにより、入射光の光電面への到達効率が結露によって低減されるという事態が防止される。また、上記ガスは大気圧よりも圧力が低い不活性ガスであるため、電圧導入端子とハウジングとの間での放電が防止される。
【００１６】
さらに、前記ハウジングは、前記冷却手段の前記発熱部が固定される前記所定位置に、熱を放出する放熱手段を更に備えることが望ましい。
【００１７】
この構成を採用した場合、冷却手段の発熱部から発せられた熱は、放熱手段によってハウジング外部へ放出される。これにより、冷却手段の冷却効率が向上し、光電面および半導体検出素子に流れる暗電流が一層低減される。
【００１８】
さらに、前記真空容器は、前記光を透過するとともに一方の面に前記光電面が配置される入射面板と、前記入射面板と対向するとともに前記半導体検出素子が配置される検出素子固定板と、前記入射面板および前記検出素子固定板とともに真空空間を形成する側管と、を備えてもよい。
【００１９】
この構成を採用した場合、冷却手段によって、検出素子固定板を介して半導体検出素子が冷却される。さらに、光電面が配置される入射面板は側管を介して検出素子固定板に接続されているため、熱伝導によって、半導体検出素子のみならず光電面も冷却される。
【００２０】
特に、前記側管および前記検出素子固定板を熱伝導性の良いセラミック材料で形成すれば、熱伝導率が向上し、半導体検出素子の冷却に伴って、光電面も冷却され易くなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る光検出装置の好適な実施形態を詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する記載は省略する。
［第１実施形態］
【００２２】
まず、図１および図２を用いて、本発明に係る光検出装置の第１実施形態の構成を説明する。図１は、光検出装置１０１の全体断面図である。また、図２は、図１に示す光検出装置１０１のII-II方向の断面図である。この光検出装置１０１は、主に、ステンレス製のハウジング７および放熱器８からなる気密容器１０と、当該気密容器１０に収容される光検出部１と、同じく気密容器１０内に設置された冷却手段であるペルチェ素子９と、から構成されている。
【００２３】
ハウジング７の上面、すなわち測定光の入射側には、ガラス製の光透過部材（光透過部）４が接着剤でハウジング７に隙間なく固着されている。また、ハウジング７の側面には、光検出部１に高電圧を供給するためのコバール製の高電圧導入端子５が、端子の一方を気密容器１０の外部に突出させ、他方を気密容器１０内に収納する状態で、ガラス製の絶縁体１６を介してハウジング７との隙間なく固定されている。なお、絶縁体１６のガラスは、破損防止のために、高電圧導入端子５を形成するコバールと熱膨張率がほぼ等しいものを用いている。そして、高電圧導入端子５の気密容器１０内に位置する一端は、導線１７を介して光検出部１の光電面２と電気的に接続されている。
【００２４】
さらに、ハウジング７の側面には、気密容器１０内に乾燥した不活性ガスを導入するための銅製のガス導入ポート６が、ハウジング７との隙間がない状態で嵌挿されている。また、ハウジング７はＯリング等の真空シール部材によりベース部材としても機能する放熱器８に取り付けられ、気密容器１０を形成している。この放熱器８は、熱伝導性の良好な材料（例えばアルミニウム）から形成されると共に、図２に示すようにベ−ス部８ａから放熱フィン８ｂを垂下させて構成されている。そして、この放熱器８の外部には放熱器８を空冷する空冷ファン１２等が備えられ、ベ−ス部８ａの側方にはペルチェ電源用コネクタ１３が密着して備えられている。
【００２５】
放熱器８の上面、すなわち気密容器１０の内部には、冷却素子であるペルチェ素子９が多段に積層して配置されている。このペルチェ素子９は、図１における下方、すなわち放熱器８側が発熱部９ａとなり、反対の上方が吸熱部９ｂとなっている。そして、発熱部９ａ側が、上述したペルチェ電源用コネクタ１３と接続されている。吸熱部９ｂの上面には、熱伝導率の高いアルミニウム部材１１を介して、上記光検出部１が設置されている。なお、アルミニウム部材１１は、必ずしも設ける必要はない。
【００２６】
光検出部１は、円盤状のステム１ｂ、円筒状のバルブ １ｃ、およびガラス製の入射面板１ａにより、内部に真空空間が形成された容器となっている。なお、ステム１ｂおよびバルブ１ｃは、熱伝導性及び電気絶縁性の良好なセラミックスによって形成されている。すなわち、上記真空容器は、光を透過するとともに一方の面に光電面が配置される入射面板１ａと、入射面板１ａと対向するとともに半導体検出素子（ＣＣＤ３）が配置される検出素子固定板（ステム１ｂ）と、入射面板１ａおよび検出素子固定板とともに真空空間を形成する側管（バルブ１ｃ）とを備えている。
【００２７】
また、光検出部１の入射面板１ａの下面には、光透過部材４を透過した測定光が入射することにより光電子を放出する上述の光電面２が配置されている。さらに、ステム１ｂの上面には、光電面２から放出された光電子を信号電圧に変換する裏面照射型のＣＣＤ３が載置されている。ＣＣＤ３には、電子が入射する電子入射面３ａが備えられており、この電子入射面３ａは、光電面３と対向している。また、ＣＣＤ３には、ＣＣＤ３の信号を処理する回路基板１４が接続され、この回路基板１４には、図２に示す信号用コネクタ１５が接続されている。さらに、ＣＣＤ３の電子入射面３ａは、アース電位にされている。
【００２８】
本実施形態の光検出装置１０１は、上述の気密容器１０に、乾燥した不活性ガスを導入および封入することで完成する。気密容器１０内へのガスの導入および封入は次のように行う。まず、気密容器１０内の空気をガス導入ポート６からターボポンプ等により排気することで気密容器１０内を高真空状態にした後、ガス導入ポート６より図示しない乾燥した不活性ガスを気密容器１０内へ導入する。その後、ガス導入ポート６は、図１に示されているようにピンチオフによって気密を維持すべく切断部分が平らになるよう切断されるか、図示しないバルブ等により閉じられ、気密容器１０は封止される。
【００２９】
尚、上述のように、光検出部１に高電圧が印加されるため、導線１７とハウジング７との間で放電が起こり、光電面２において暗電流が発生するおそれがある。しかし、封入されるガスの圧力を導線１７とハウジング７の間で放電が起こらない程度にすることによって、光電面２での暗電流の発生を防ぐことが可能となる。
【００３０】
なお、気密容器１０内に封入された上記ガスの圧力は、１００Ｔｏｒｒ以上で大気圧以下の範囲内であることが望ましい。
【００３１】
ガス圧を上述の範囲の下限よりも低くし過ぎた場合には、気密容器１０内の導線１７とハウジング７の間で放電が起こり易いという問題が生じる。理由は以下の通りである。
【００３２】
図３のパッシェンの曲線に示されているように、ガスの圧力をｐ［Ｔｏｒｒ］、高電圧導入端子５の導線１７とハウジング７との最近接距離をｌ［ｃｍ］とした場合、フラッシオーバ電圧Ｖｓ［Ｖ］はｐｌ［Ｔｏｒｒ・ｃｍ］の関数となり略Ｖ状の曲線を示す。ｐｌの値が約１［Ｔｏｒｒ・ｃｍ］のときにフラッシオーバ電圧Ｖｓ［Ｖ］は最小になり、この最小点を境にグラフの傾向が変化するが、本実施形態では、距離ｌは約０．７ｃｍであるため、ｐｌの値が１［Ｔｏｒｒ・ｃｍ］よりも大きい方を考慮すればよい。この部分を見ると、ｐｌの値が小さくなるにつれて、すなわち、ガス圧が小さくなるにつれてフラッシオーバ電圧Ｖｓ［Ｖ］も小さくなり放電し易くなることが分かる。ガス圧を下げると封入ガスの分子密度が小さくなるため、電子の平均自由行程が長くなり、電界中の電子が加速され速度が大きくなる。そのため衝突電離が盛んになり、放電し易くなるのである。
【００３３】
一方、ガス圧を上述の範囲の上限よりも高くし過ぎた場合には、気密容器１０内で熱の対流が生じ、ＣＣＤ３及び光電面２の冷却効果が低下し、光検出部１の光検出効率が低減してしまう。また、封入ガスがガラス製の光透過部材４を圧迫するという問題も生じる。
【００３４】
従って、封入されるガスの圧力を１００Ｔｏｒｒ以上大気圧以下の範囲にすることにより、冷却効率を低下させず、かつ、より確実に放電を防止できるという効果が得られる。但し、光検出部１へ印加される電圧の大きさ等により、放電の生じ易さが異なるため、印加電圧等に応じて封入するガスの圧力を決定する必要がある。
【００３５】
続いて、本実施形態の光検出装置の作用を光検出部の冷却過程と光検出過程に分けて説明する。
【００３６】
まず、図１を参照しながら、光検出部１の冷却過程について説明する。
【００３７】
ペルチェ素子９にペルチェ電源用コネクタ１３から電流が流れ込むと、ペルチェ素子９は吸熱側で熱伝導率の良いアルミニウム部材１１を介してＣＣＤ３の熱を吸熱し、ＣＣＤ３を冷却することになる。そのためＣＣＤ３の転送部等に流れる暗電流が減少し、ＣＣＤ３の感度が向上する。また、光検出部１には高電圧が印加されるため、ペルチェ素子９が設けられていないと、光電面２の温度が上昇し、これにより光電面２から不要な熱電子が放出されて暗電流が増加する可能性がある。しかし、本実施形態では、ペルチェ素子９が設けられ、しかも、ペルチェ素子９によってＣＣＤ３が冷却されるだけでなく、熱伝導性の良好なセラミックスから形成されているステム１ｂおよびバルブ１ｃを介して光電面２も冷却されるため、熱電子の放出を低減し光電面２の感度を向上することができる。この際、入射面板１ａ近傍が冷却されるため、入射面板１ａが結露することも考えられるが、気密容器内１０に封入したガスは乾燥したガスであるため、入射面板１ａが結露することはない。そのため、光透過部材４を透過した測定光の光電面２への入射率の低下を防止することができる。
【００３８】
一方、ペルチェ素子９の発熱部９ａの熱は、放熱器８により光検出装置１０１の外部に放熱される。なお、この放熱器８の近傍には空冷ファン１２が備えられ、放熱器の冷却効果、ひいてはＣＣＤ３及び光電面２の冷却効果を一層高め、光検出効果を助長している。また、ペルチェ素子９の発熱部９ａの熱は、ステンレス製のハウジング７を介して光透過部材４に伝達され、これにより、光透過部材４の結露が防止され、測定光の光電面２への入射率を向上することができる。
【００３９】
また、冷却時に気密容器１０の内部を常に高真空に維持する必要がないため、真空ポンプ等を設ける必要がない。このため、装置全体を小型化することができ、取り扱いが容易になるとともに製造コストも低減できる。
【００４０】
なお、気密容器１０内に封入されるガスは乾燥した窒素ガスであるが、この他、アルゴンガスやキセノンガスを封入してもよい。アルゴンガスやキセノンガスを用いる場合は、これらのガスは窒素より熱伝導率が小さいため、気密容器１０外部からの対流による熱の流入が少なくなり、光検出部１の冷却効率が向上するという効果がある。
【００４１】
図４は、本実施形態とは別に気密容器内にペルチェ素子を収容した実験用装置を作製し、ペルチェ素子に０．８Ａの電流を流した時のペルチェ素子の吸熱部の温度を、窒素ガス、アルゴンガス、キセノンガスの３種類について測定した実験結果である。このグラフを見ると、熱伝導率の一番小さいキセノンを用いたときに、冷却効果が最も高くなることが明らかである。
【００４２】
図５は、気密容器内にキセノンガスを封入した場合の時間経過に伴うペルチェ素子の吸熱部の温度変化を測定した実験結果である。このグラフを見れば、時間が経過しても冷却効果が殆ど低下しないことが分かる。従って、キセノンガスを本実施形態の気密容器１０内に封入すれば、光検出部１の冷却効果を長時間にわたって維持できることになる。このように、キセノンガスを用いれば、ペルチェ素子９の冷却効果を向上できるとともに冷却効果を長時間維持できる。ただし、コスト削減を優先する場合は、キセノンガスよりも窒素ガスを用いることが好ましい。
【００４３】
続いて、図１を参照しながら、上記の冷却過程を経ることにより光の検出効率の向上した光検出装置１０１の光検出過程について説明する。
【００４４】
被測定光が光透過面板４および光検出部１の入射面板１ａを透過して光電面２に入射すると、光電面２の電子が光子エネルギー［ｈν］を吸収して励起され、光電子として真空中に放出される。そして、外部の高電圧電源から高電圧導入端子５を介して光電面２に約８ＫＶのマイナスの高電圧を印加すると、ＣＣＤ３の電子入射面３ａは接地されているため、光電面２から放出された光電子はＣＣＤ３側に引き寄せられる。そして、ＣＣＤ３側に引き寄せられた光電子は、ＣＣＤ３に到達すると信号電荷に変換され、その後、ＣＣＤ３の出力部で信号電圧に変換される。そして、回路基板１４で信号処理され、信号用コネクタ１５を通じて出力される。
【００４５】
なお、光電面２及びＣＣＤ３がペルチェ素子９のペルチェ効果により冷却されて感度が向上しているため、従来の冷却装置を装備しないタイプの光電面と電子入射型の半導体素子を有する光検出装置では検出不可能であった微弱光や紫外線も検出できるようになる。また、光検出部１に高電圧が印加されても、上述したように、大気圧よりも低い圧力、より具体的には、放電が起こらない程度の圧力の不活性ガスが気密容器１０内に封入されているため、放電の影響で光電面２内に暗電流が発生することはない。このため、ペルチェ素子９の冷却作用による光検出部１の高感度状態が損なわれることは殆どない。
［比較例］
【００４６】
次に、図６を参照して、本発明に係る光検出装置の比較例を説明する。本実施形態の光検出装置１０２が第１実施形態の光検出装置１０１と異なるのは、光検出部１の入射面板１ａが大気に触れている点、光電面２へ電圧を印加する機構として、高電圧導入端子５および導線１７の代わりに気密容器１０外に突出した高電圧ケーブル２５が設けられている点、そして、ガス導入ポート６の代わりに気密容器１０内を真空状態にするための真空ポート２６が設けられている点である。光検出装置１０２の作動中は、図示しない真空ポンプ等によって気密容器１０内の空気が真空ポート２６より排出され、気密容器１０内が真空状態となる。
【００４７】
本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、ペルチェ素子９の作用によってＣＣＤ３および光電面２が冷却され、光検出効率を向上することができる。また、光電面２へ電圧を印加するための高電圧ケーブル２５が大気中に突出して設けられているため、気密容器１０内で放電が生じることはない。さらに、真空度を高くすることができるため、冷却効率の向上を図ることができる。
【００４８】
なお、光検出部１の入射面板１ａが冷却されることに起因して入射面板１ａの大気側の面が結露する可能性がある点、および、真空ポンプを常備することに起因して装置全体が大型化する点を考慮すると、本実施形態よりも第１実施形態の方が実用的である。
［別の実施形態］
【００４９】
次に、図７を参照して、本発明に係る光検出装置の別の実施形態を説明する。本実施形態の光検出装置１０３が第１実施形態の光検出装置１０１と異なるのは、ガス導入ポート６の代わりに、気密容器１０内を真空状態にするための真空ポート２６が設けられている点である。光検出装置１０３の作動中は、図示しない真空ポンプ等によって気密容器１０内の空気が真空ポート２６より排出され、気密容器１０内が真空状態となる。
【００５０】
本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、ペルチェ素子９の作用によってＣＣＤ３および光電面２が冷却され、光検出効率を向上することができる。また、真空度を高くすることができるため、冷却効率の向上を図ることができる。
【００５１】
入射面板１ａの上面、すなわち、光電面２が備えられていない側の面が結露しないことを考慮すると、比較例よりも本実施形態の方が実用的であるといえる。但し、真空ポンプを常備することに起因して装置全体が大型化する点を考慮すると、本実施形態よりも第１実施形態の方が実用的である。
［撮像装置］
【００５２】
続いて、第１実施形態の光検出装置１０１を備えた撮像装置であるＣＣＤカメラ１１１について説明する。
【００５３】
図８は、ＣＣＤカメラ１１１のブロック図である。ＣＣＤカメラ１１１は、上記第１実施形態の光検出装置１０１を内蔵したカメラヘッド５０と、光検出装置１０１を制御するカメラコントローラ６０と、からなる。
【００５４】
カメラヘッド５０には、光検出装置１０１のほか、光検出装置１０１内のＣＣＤ３を駆動するＣＣＤドライバー５１と、ＣＣＤ３からの出力を増幅するプリアンプ５２と、光検出装置１０１内の光電面２に高電圧導入端子５を介して高電圧を印加する高電圧電源５３と、が収容されている。また、光検出装置１０１の入射側には、集光レンズ５４が配置されている。
【００５５】
一方、カメラコントローラ６０は、ＣＣＤドライバー５１を制御するタイミング信号を出力するタイミング発生回路６１と、タイミング発生回路６１を制御するＣＰＵ６２と、高電圧電源５３を制御する高電圧コントローラ６３と、光検出装置１０１内のペルチェ素子９の電流を制御するペルチェ電流コントローラ６４と、プリアンプ５２の出力を増幅するメインアンプ６５と、メインアンプ６５の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６６と、から構成されている。また、Ａ／Ｄ変換器６５は、外部の制御機能付きのディスプレイ装置７０に接続されている。
【００５６】
このような構成のもと、光検出装置１０１のＣＣＤ３から読み出された出力信号は、プリアンプ５２およびメインアンプ６５で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器６６に送られてデジタル信号に変換される。その後、当該信号は、外部の制御機能付きディスプレイ装置７０に送信されて、所定の信号処理が行われた後、ディスプレイ表示される。このようなＣＣＤカメラ１１１は、光検出効率の高い光検出装置１０１を内蔵しているため、その感度は極めて高くなっている。
【００５７】
なお、ここでは、第１実施形態の光検出装置１０１を備えた撮像装置について説明したが、このほか、比較例の光検出装置１０２や別の実施形態の光検出装置１０３も当然使用することができる。
【００５８】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ＣＣＤカメラ１１１の構成は、適宜変更することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光検出装置では、真空容器の半導体検出素子側が冷却されており、半導体検出素子における暗電流の発生が抑制される。さらに、半導体検出素子および光電面が配置されている真空容器を介して、半導体検出素子のみならず光電面も冷却される。これにより、光電面における暗電流の発生も抑制され、光検出効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施形態の光検出装置の断面図である。
【図２】  図１に示す光検出装置のII-II断面図である。
【図３】  ガス圧とフラッシオーバ電圧の関係を示すグラフである。
【図４】  ガスの種類と冷却温度の関係を示すグラフである。
【図５】  キセノンガスを封入した場合の経過時間と冷却温度の関係を示すグラフである。
【図６】  比較例の光検出装置の断面図である。
【図７】  別の実施形態の光検出装置の断面図である。
【図８】  撮像装置であるＣＣＤカメラの構成図である。
【符号の説明】
２・・・光電面、３ａ・・・電子入射面、３・・・半導体検出素子、１・・・光検出部、９・・・冷却手段。
【図１】
0003884616.tif 000002
【図２】
0003884616.tif 000003
【図３】
0003884616.tif 000004
【図４】
0003884616.tif 000005
【図５】
0003884616.tif 000006
【図６】
0003884616.tif 000007
【図７】
0003884616.tif 000008
【図８】
0003884616.tif 000009