JPH0832053B2 - カラー撮像装置 - Google Patents

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。

「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。

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。

「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。

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。

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。

「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。

「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。

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。

「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。

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。

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。

前記２色のストライプフィルタ（２）はCeO₂とMgF₂か
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

「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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。