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JPH0832053B2 - Color imaging device - Google Patents

Color imaging device

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Publication number
JPH0832053B2
JPH0832053B2 JP1251133A JP25113389A JPH0832053B2 JP H0832053 B2 JPH0832053 B2 JP H0832053B2 JP 1251133 A JP1251133 A JP 1251133A JP 25113389 A JP25113389 A JP 25113389A JP H0832053 B2 JPH0832053 B2 JP H0832053B2
Authority
JP
Japan
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image pickup
color
photocathode
phosphor
fiber plate
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JP1251133A
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Japanese (ja)
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JPH03113981A (en
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輝夫 晝馬
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はビジコンやCCD(電荷結合素子)などの撮像
素子を用いて、高感度のカラー撮像を可能にしたカラー
撮像装置に関するものである。
The present invention relates to a color imaging device capable of highly sensitive color imaging using an imaging device such as a vidicon or CCD (charge coupled device).

「従来の技術」 従来より、カラー撮像するための撮像デバイスとし
て、各種カラーフィルタと、ビジコンまたはCCDカメラ
とを組合せたものが知られている。第4図はビジコン
(1)にストライプフィルタ(2)を組合せたカラーカ
メラの例を示している。ストライプフィルタ(2)は、
黄(B(青)反射、G(緑)とR(赤)透過)部分と透
明部分のある黄色ストライプフィルタ(3)と、シアン
(R反射、BとG透過)部分と透明部分のあるシアンス
トライプフィルタ(4)とを互いに空間周波数を異なら
せてなり、これをビジコン(1)のターゲット(5)の
前面に重ねたものである。
“Prior Art” Conventionally, as an imaging device for color imaging, a combination of various color filters and a vidicon or CCD camera is known. FIG. 4 shows an example of a color camera in which the vidicon (1) and the stripe filter (2) are combined. Stripe filter (2)
Yellow stripe filter (3) with yellow (B (blue) reflection, G (green) and R (red) transmission) and transparent portions, and cyan (R reflection, B and G transmission) and cyan with transparent portions The stripe filter (4) and the stripe filter (4) are different from each other in spatial frequency, and they are superposed on the front surface of the target (5) of the vidicon (1).

このような構成において、ガラス面板(6)への入射
光像は前記ストライプフィルタ(2)の空間周波数で変
調され、それが重なってターゲット(5)に達する。こ
のターゲット(5)で光電変換された後、偏向ヨーク
(7)で制御された電子銃(8)からの電子ビームで走
査することにより、時系列の電気信号となる。このビジ
コン(1)からの電気的な出力信号は、第6図に示すよ
うなRのBPF(バンドパスフィルタ)(9)、LPF(ロー
パスフィルタ)(10)、BのBPF(11)、復調回路(1
2)(13)、増幅回路(14)(15)、加算回路(16)か
らなる分離回路にて周波数別に分離され、R,G,Bの各信
号がそれぞれ独立して得られる。なお、第4図におい
て、(17)はアライメントコイル、(18)はカソード、
(19)(20)(21)はグリッドである。
In such a configuration, the light image incident on the glass face plate (6) is modulated at the spatial frequency of the stripe filter (2) and overlaps it to reach the target (5). After being photoelectrically converted by the target (5), scanning is performed with the electron beam from the electron gun (8) controlled by the deflection yoke (7) to form a time-series electric signal. The electrical output signal from this vidicon (1) is an R BPF (band pass filter) (9), an LPF (low pass filter) (10), a B BPF (11), a demodulator as shown in FIG. Circuit (1
2) (13), amplifier circuits (14), (15), and an adder circuit (16) separate the signals by frequency, and each R, G, B signal is obtained independently. In FIG. 4, (17) is an alignment coil, (18) is a cathode,
(19) (20) (21) are grids.

「発明が解決しようとする課題」 第4図に示したビジコン、CCDなどを用いた撮像素子
は入力感度が高くないので、夜間その他暗い場所での撮
影は困難であるという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the image sensor using a vidicon, CCD, etc. shown in FIG. 4 does not have high input sensitivity, there is a problem that it is difficult to photograph at night or in a dark place.

また、暗い被写体でも撮像を可能とした高感度の撮像
デバイスとして、撮像素子の感光面の前に、イメージイ
ンテンシファイヤ(II)管を配置した例があり、このII
管によって輝度増強して撮像デバイスの入力像とするこ
とで高感度化を図ったものである。ところが、このII管
は単色であるためカラー撮像は不可能であるという問題
があった。
In addition, there is an example in which an image intensifier (II) tube is placed in front of the photosensitive surface of the image sensor as a high-sensitivity image capturing device capable of capturing an image even in a dark subject.
The sensitivity is increased by increasing the brightness with a tube and using it as an input image of the imaging device. However, there is a problem that color imaging is impossible because the II tube is monochromatic.

本発明は、夜間等でも撮影可能な高感度カラー撮像装
置を得ることを目的とするものである。
An object of the present invention is to obtain a high-sensitivity color image pickup device capable of taking a picture even at night.

「課題を解決するための手段」 本発明は、真空容器の入射面をファイバープレートで
形成し、このファイバープレートの入射光側外面にカラ
ーフィルタを形成し、ファイバープレートの真空側内面
に光電面を形成し、真空容器の出射側内面に、光電面か
ら放出された光電子の衝突により蛍光を発する蛍光体を
形成し、真空容器の出射側外面に蛍光体の蛍光を撮像す
る撮像素子を設けてなるものである。
"Means for Solving the Problems" The present invention forms an incident surface of a vacuum container with a fiber plate, forms a color filter on the incident light side outer surface of the fiber plate, and forms a photoelectric surface on the vacuum side inner surface of the fiber plate. A fluorescent substance that emits fluorescence due to collision of photoelectrons emitted from the photocathode is formed on the emission side inner surface of the vacuum container, and an image pickup device for imaging the fluorescence of the fluorescent substance is provided on the emission side outer surface of the vacuum container. It is a thing.

「作用」 入射光はカラーフィルタを構成する2枚のストライプ
フィルタの空間周波数で変調され、それが重なって光電
面に達する。この光電面からは光量に対応した光電子像
が放出され、必要に応じて増倍部で増倍し、増倍された
出力電子の衝突によりその電子数に応じた明るさで蛍光
体は蛍光を発する。この蛍光体の蛍光を撮像素子に送
り、ターゲットで光電変換した後、電子銃からの電子ビ
ームで走査することにより時系列の信号電流になって出
力する。この電気的信号は周波数分離回路を介してR,G,
B信号に分離されて出力してこれによりカラー画像を得
る。
"Action" The incident light is modulated by the spatial frequency of the two stripe filters constituting the color filter, and they are overlapped and reach the photocathode. From this photocathode, a photoelectron image corresponding to the amount of light is emitted, and if necessary, it is multiplied by the multiplication section, and due to the collision of the output electrons thus multiplied, the phosphor emits fluorescence with the brightness corresponding to the number of electrons. Emit. The fluorescence of this fluorescent substance is sent to the image pickup device, photoelectrically converted by the target, and then scanned by the electron beam from the electron gun to form a time-series signal current, which is output. This electrical signal goes through the frequency separation circuit to R, G,
It is separated into B signals and output to obtain a color image.

また、カラーフィルタは、真空容器の入射面を形成す
るファイバープレートの入射光側外面に形成されている
ので、真空容器の入射面を形成するガラス面板の真空側
内面に形成されていた従来例より製作が容易になる。
Further, since the color filter is formed on the incident light side outer surface of the fiber plate forming the incident surface of the vacuum container, compared with the conventional example formed on the vacuum side inner surface of the glass face plate forming the incident surface of the vacuum container. Easy to make.

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基き説明する。第1
図において、(1)は撮像素子としてのビジコンで、こ
のビジコン(1)の入射光側には真空容器(28)が設け
られ、この真空容器(28)の入射面と出射面はファイバ
ープレート(30)と(24)で形成されている。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. First
In the figure, (1) is a vidicon as an image pickup element, a vacuum container (28) is provided on the incident light side of the vidicon (1), and an entrance surface and an exit surface of this vacuum container (28) are provided with a fiber plate ( 30) and (24).

前記真空容器(28)の入射面を形成するファイバープ
レート(30)の入射光側外面には、黄色とシアンの2色
のストライプフィルタ(2)が形成され、前記ファイバ
ープレート(30)の真空側内面には光電面(22)が形成
されている。
A stripe filter (2) of two colors, yellow and cyan, is formed on the incident light side outer surface of the fiber plate (30) forming the incident surface of the vacuum container (28), and the vacuum side of the fiber plate (30) is formed. A photocathode (22) is formed on the inner surface.

前記真空容器(28)の出射面を形成するファイバープ
レート(24)の真空側内面には、前記光電面(22)から
放出された光電子の衝突により蛍光を発する蛍光体(2
5)が形成されている。前記真空容器(28)内には、前
記光電面(22)と蛍光体(25)の間に位置して、前記光
電面(22)から放出された光電子を増倍するマイクロチ
ャンネルプレート(以下MCPという)(23)が配置され
ている。
On the vacuum side inner surface of the fiber plate (24) forming the emission surface of the vacuum container (28), a phosphor (2) that emits fluorescence due to collision of photoelectrons emitted from the photocathode (22).
5) has been formed. A microchannel plate (hereinafter referred to as MCP) located in the vacuum container (28) between the photocathode (22) and the phosphor (25) for multiplying photoelectrons emitted from the photocathode (22). (23) is located.

前記2色のストライプフィルタ(2)はCeO2とMgF2
らなる干渉フィルタで、第5図に示すように、黄色スト
ライプフィルタ(3)とシアンストライプフィルタ
(4)とを空間周波数、すなわち、ストライプのピッチ
を例えば50μmと60μmに異ならせてなるものである。
The two-color stripe filter (2) is an interference filter composed of CeO 2 and MgF 2 , and as shown in FIG. 5, the yellow stripe filter (3) and the cyan stripe filter (4) are separated by spatial frequency, that is, stripes. The pitch is different from 50 μm to 60 μm, for example.

前記光電面(22)はマルチアルカリ光電面などの可視
光領域に高い感度を有するものが用いられている。
As the photocathode (22), one having high sensitivity in the visible light region such as a multi-alkali photocathode is used.

前記蛍光体(25)は撮像素子であるビジコン(1)の
入力感度領域内で発光するものが用いられ、例えば(Z
n、Cd)S:Ag(P-25)が用いられる。
As the phosphor (25), one that emits light within the input sensitivity region of the vidicon (1) that is an image sensor is used.
n, Cd) S: Ag (P-25) is used.

なお、ビジコン(1)には第4図と同様内部にグリッ
ド(19)(20)(21)、カソード(18)が配置され、外
部に、アライメントコイル(17)、偏向ヨーク(7)が
配置されることによって電子銃(8)が構成されてい
る。
In addition, the grid (19) (20) (21) and the cathode (18) are arranged inside the vidicon (1) as in FIG. 4, and the alignment coil (17) and the deflection yoke (7) are arranged outside. By doing so, the electron gun (8) is configured.

以上のような構成において、ファイバープレート(3
0)への入射光像は、その前段のストライプフィルタ
(2)の空間周波数で変調され、それが重なって、ファ
イバープレート(30)を通って光電面(22)に達する。
ここで、光電面(22)は可視光領域に高い感度を有する
ものを用いているので、ストライプフィルタ(2)を透
過した第5図に示すような透過光は光電面(22)に達す
ることで、この光量に対応した光電子像が放出される。
With the above configuration, the fiber plate (3
The incident light image on (0) is modulated by the spatial frequency of the stripe filter (2) in the preceding stage, and it is superimposed and reaches the photocathode (22) through the fiber plate (30).
Since the photocathode (22) has a high sensitivity in the visible light region, the transmitted light as shown in FIG. 5 which has passed through the stripe filter (2) should reach the photocathode (22). Then, a photoelectron image corresponding to this amount of light is emitted.

放出されたこの光電子像がMCP(23)に達すると、こ
のMCP(23)によって、数千倍から一万倍に増倍され、
後段の蛍光体(25)はMCP(23)の出力電子数(電流)
に応じた明るさで光る。この蛍光体(25)での2次元の
光分布はファイバープレート(24)を通りターゲット
(5)に達する。
When the emitted photoelectron image reaches the MCP (23), the MCP (23) multiplies it by several thousand times to 10,000 times.
The latter phosphor (25) is the number of output electrons (current) of MCP (23).
It shines according to the brightness. The two-dimensional light distribution in the phosphor (25) reaches the target (5) through the fiber plate (24).

そして光電変換された後、時系列の信号電流となって
出力する。これを、例えば第6図に示すような公知の分
離回路で電気的に周波数分離することによって、R,G,B
の各信号が得られる。
Then, after photoelectric conversion, a time-series signal current is output. By electrically frequency-separating this with a known separation circuit as shown in FIG. 6, for example, R, G, B
Each signal of is obtained.

第1図に示した実施例では撮像素子としてビジコン
(1)を用いたが、これに限られるものではなく、第2
図に示すように、CCDカメラ(26)を用いることもでき
る。この場合において、真空容器(28)の入射面と出射
面を形成するファイバープレート(30)と(24)の間
に、光電面(22)、MCP(23)及び蛍光体(25)を設け
ているのは第1図と同一であるが、カラーフィルタ
(2)だけは第3図に示すように、ピッチ25μm程度の
市松模様とし、R,G,Bの各絵素部分に光が入射すると、
それぞれ赤色、緑色、青色だけが通過するものである。
Although the vidicon (1) is used as the image sensor in the embodiment shown in FIG. 1, the invention is not limited to this, and
A CCD camera (26) can also be used, as shown. In this case, the photocathode (22), the MCP (23) and the phosphor (25) are provided between the fiber plates (30) and (24) that form the entrance surface and the exit surface of the vacuum container (28). It is the same as in Fig. 1, but only the color filter (2) has a checkered pattern with a pitch of about 25 µm as shown in Fig. 3, and when light enters each of the R, G, B picture elements. ,
Only red, green and blue pass through, respectively.

カラーフィルタ(2)は以上2種類を例示したが、こ
れらに限定されるものではなく、その他のカラーフィル
タも採用できる。
Two types of color filters (2) have been exemplified above, but the color filters (2) are not limited to these, and other color filters can be adopted.

前記実施例では撮像素子としてビジコン、CCDを例示
したが、ビジコン以外にカルニコン、サチコンその他の
単管撮像素子を用いることもできる。
Although the vidicon and the CCD are exemplified as the image pickup device in the above-mentioned embodiment, a single tube image pickup device such as carnicone, saticon or the like can be used in addition to the vidicon.

前記実施例では増倍部であるMCP(23)で数千倍〜一
万倍に増倍しているが、この光増倍が10〜100程度でよ
ければMCP(23)を省略して、光電面(22)からの電子
を加速して蛍光体(25)に直接ぶつけるようにしてもよ
い。
In the above-mentioned embodiment, the MCP (23) which is the multiplication unit is multiplied by several thousand times to 10,000 times, but if this light multiplication is about 10 to 100, the MCP (23) is omitted, Alternatively, the electrons from the photocathode (22) may be accelerated to directly hit the phosphor (25).

前記実施例では蛍光体(25)と撮像素子(1)とをフ
ァイバープレート(24)で結合しているが、増倍部(2
3)と撮像素子(1)とを構造上は分離して光学レンズ
で光学的に結合してもよい。
Although the phosphor (25) and the image pickup device (1) are connected by the fiber plate (24) in the above embodiment, the multiplication unit (2
3) and the image sensor (1) may be structurally separated and optically coupled by an optical lens.

「発明の効果」 本発明は、真空容器の入射面をファイバープレートで
形成し、このファイバープレートの入射光側外面にカラ
ーフィルタを形成し、ファイバープレートの真空側内面
に光電面を形成し、真空容器の出射側内面に、光電面か
ら放出された光電子の衝突により蛍光を発する蛍光体を
形成し、真空容器の出射側外面に蛍光体の蛍光を撮像す
る撮像素子を設けるようにしたので、簡単な構成であり
ながら、小型で高感度のカラーカメラを提供できる。
"Effect of the Invention" The present invention forms the incident surface of a vacuum container with a fiber plate, forms a color filter on the incident light side outer surface of the fiber plate, forms a photoelectric surface on the vacuum side inner surface of the fiber plate, and Since the phosphor that emits fluorescence due to the collision of photoelectrons emitted from the photocathode is formed on the emission side inner surface of the container, and the image pickup device that captures the fluorescence of the phosphor is provided on the emission side outer surface of the vacuum container, it is easy. It is possible to provide a small and highly sensitive color camera with such a structure.

しかも、ファイバープレートの入射光側外面にカラー
フィルタを形成するようにしたので、真空容器の真空側
内面にカラーフィルタを形成していた従来例(第4図)
と比べて、製作を容易にすることができる。
Moreover, since the color filter is formed on the incident light side outer surface of the fiber plate, the conventional example in which the color filter is formed on the vacuum side inner surface of the vacuum container (FIG. 4)
It can be easier to manufacture compared to.

また、増倍部を配置すればより一層高感度化でき、さ
らに、撮像素子としてCCDカメラを用いればより小型化
が達成できる。
Further, the sensitivity can be further increased by arranging the multiplication section, and further downsizing can be achieved by using a CCD camera as the image pickup element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明によるカラー撮像装置の一実施例を示す
正面図、第2図は本発明の他の実施例を示す正面図、第
3図はカラーフィルタの説明図、第4図は従来のカラー
撮像装置の正面図、第5図はストライプフィルタの説明
図、第6図は2周波数方式信号処理回路のブロック図で
ある。 (1)……ビジコン、(2)……ストライプフィルタ、
(3)……黄色ストライプフィルタ、(4)……シアン
ストライプフィルタ、(5)……ターゲット、(6)…
…ガラス面板、(7)……偏向ヨーク、(8)……電子
銃、(9)……RのBPF、(10)……LPF、(11)……B
のBPF、(12)(13)……復調回路、(14)(15)……
増幅回路、(16)……加算回路、(17)……アライメン
トコイル、(18)……カソード、(19)(20)(21)…
…グリッド、(22)……光電面、(23)……マイクロチ
ャンネルプレート(MCP)、(24)(30)……ファイバ
プレート、(25)……蛍光体、(26)……CCDカメラ、
(28)……真空容器。
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a color image pickup apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a front view showing another embodiment of the present invention, FIG. 3 is an explanatory view of a color filter, and FIG. FIG. 5 is a front view of the color image pickup device of FIG. 5, FIG. 5 is an explanatory view of a stripe filter, and FIG. 6 is a block diagram of a two-frequency system signal processing circuit. (1) …… vidicon, (2) …… stripe filter,
(3) ... Yellow stripe filter, (4) ... Cyan stripe filter, (5) ... Target, (6) ...
… Glass face plate, (7) …… deflecting yoke, (8) …… electron gun, (9) …… R BPF, (10) …… LPF, (11) …… B
BPF, (12) (13) …… demodulation circuit, (14) (15) ……
Amplification circuit, (16) …… Adding circuit, (17) …… Alignment coil, (18) …… Cathode, (19) (20) (21)…
… Grid, (22) …… photocathode, (23) …… microchannel plate (MCP), (24) (30) …… fiber plate, (25) …… phosphor, (26) …… CCD camera,
(28) …… Vacuum container.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空容器の入射面をファイバープレートで
形成し、前記ファイバープレートの入射光側外面にカラ
ーフィルタを形成し、前記ファイバープレートの真空側
内面に光電面を形成し、前記真空容器の出射側内面に、
前記光電面から放出された光電子の衝突により蛍光を発
する蛍光体を形成し、前記真空容器の出射側外面に前記
蛍光体の蛍光を撮像する撮像素子を設けてなることを特
徴とするカラー撮像装置。
1. An incident surface of a vacuum container is formed of a fiber plate, a color filter is formed on an outer surface of the fiber plate on the incident light side, and a photoelectric surface is formed on an inner surface of the fiber plate on the vacuum side of the vacuum container. On the output side inner surface,
A color image pickup device, wherein a phosphor that emits fluorescence due to collision of photoelectrons emitted from the photocathode is formed, and an image pickup device that picks up the fluorescence of the phosphor is provided on the outer surface of the emission side of the vacuum container. .
【請求項2】撮像素子は撮像管または固体撮像素子から
なる請求項(1)記載のカラー撮像装置。
2. The color image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup element is an image pickup tube or a solid-state image pickup element.
【請求項3】光電面と蛍光体との間に増倍部としてのマ
イクロチャンネルプレートを介在してなる請求項(1)
または(2)記載のカラー撮像装置。
3. A microchannel plate as a multiplication part is interposed between the photocathode and the phosphor.
Alternatively, the color imaging device according to (2).
JP1251133A 1989-09-27 1989-09-27 Color imaging device Expired - Fee Related JPH0832053B2 (en)

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JPS58111576A (en) * 1981-12-25 1983-07-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Television camera device

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