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JP4122787B2 - Electronic image converter - Google Patents
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JP4122787B2 - Electronic image converter - Google Patents

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JP4122787B2
JP4122787B2 JP2002022139A JP2002022139A JP4122787B2 JP 4122787 B2 JP4122787 B2 JP 4122787B2 JP 2002022139 A JP2002022139 A JP 2002022139A JP 2002022139 A JP2002022139 A JP 2002022139A JP 4122787 B2 JP4122787 B2 JP 4122787B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光面における表示を固体撮像素子によって電気情報に変換する電子画像変換装置に関し、特に、高輝度観測時においても、電気的波形の計測が好適に行える電子画像変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電気的波形を計測するために、蛍光面の表示を固体撮像素子によって電気信号に変換する電子画像変換装置が開発されており、例えば、特開平2−156162号公報に、その具体的な電子画像変換装置が開示されている。この電子画像変換装置の構成について、図4を参照して説明する。
【0003】
その電子画像変換装置では、内部が真空に保たれている筐体1内に、電子ビームBを発生する電子銃部2と偏向部3を有し、そして、筐体1の端部において電子ビームBの受光変換部4を備えている。電子銃部2には、陰極5、制御グリッド6、加速電極7、集束電極8及びアスティグ電極9が電子ビーム軸に一致させて配置され、また、偏向部3には、垂直偏向板10及び水平偏向板11が配置されている。
【0004】
さらに、筐体1の後端部に備えられた受光変換部4において、電子ビームBの下流側には、後段加速電極12と、該電極の背面側に蛍光面13が設けられている。蛍光面13の電子銃部2から見た反対側には、透明導電膜17が出力端面に密着形成された光ファイバー・プレート15が、筐体1の端部に形成されたガラスプレート部14に、フリット(粉末ガラス)16を介して支持されている。
【0005】
そして、固体撮像素子18が、光ファイバー・プレート15の出力端面に密着形成された透明導電膜17に、透明樹脂19を介して近接配置され、あるいは密着される。さらに、透明導電膜17は導電線を介して接地されている。図中の符号20は、固体撮像素子18のパッケージを示している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この電子画像変換装置においては、電子銃部2から放射された電子ビームBは、偏向部3で偏向され、後投加速電極12に印加した高電圧よって加速される。そして、その電子ビームBが蛍光面13に投射されて蛍光を生成し、電気的信号を表示する。この表示情報は、光伝送損失の少ない光ファイバー・プレート15を介して固体撮像素子18に伝送され、ここで、電気的信号に変換され、さらには、変換された電気的信号が記録される。
【0007】
ところが、近年において、撮像面上にマイクロレンズを備えた固体撮像素子を用いる場合がある。この様な電子画像変換装置で電気的信号波形を高輝度で観測したとき、観測した信号波形周辺部が明るくなってしまい、観測した本来の信号波形が不明瞭となることがある。これは、高輝度時の測定に大きな障害となっていた。この高輝度の測定時に見られるような、本来の信号波形が不明瞭となる現象は、以下の原因で起きるものと考えられる。
【0008】
そこで、近年に用いられている撮像面上にマイクロレンズを備えた固体撮像素子の具体例を図5に示した。図5は、従来の電子画像変換装置における光ファイバー・プレート15の出力部の部分拡大図を示している。図4に示したものと共通している部分には、同一符号を付してあり、その説明は省略する。
【0009】
従来の電子画像変換装置を用いて、電気的信号を高輝度で観測しようとした場合、電子ビームBの量を増加させて、蛍光面13を高輝度で発光させることになる。この蛍光面13からの発光は、光ファイバー・プレート15に入射し、光路L乃至Lに従って、固体撮像素子18のマイクロレンズ21に入射される。このマイクロレンズ21の複数のレンズ部に対応したそれぞれの位置に、固体撮像素子18として複数の受光素子23が配列されている。さらに、マイクロレンズ21の背面には、複数の受光素子23の位置に開口を有する金属遮光板22が配置されている。
【0010】
光路Lの光は、マイクロレンズ21の頭頂部に入射している為、そのまま直進し、受光素子23に到達する。一方、光路Lの光は、受光素子23に向かわず、金属遮光部22に到達してしまう。本来ならば光路Lの光は、光路Lと同様に、マイクロレンズ21で屈折を受け、光路L11に従って受光素子23に到達するはずである。
【0011】
これは、次の理由による。従来の電子画像変換装置では、固体撮像素子18のマイクロレンズ21と、出力端面に透明導電膜17を密着形成された光ファイバー・プレート15との間には、1より大きな屈折率を有する透明樹脂19が備えられている。この透明樹脂19の屈折率nは、1.4〜1.6であることが一般的である。一方、固体撮像素子18のマイクロレンズ21も、例えば、レジスト等の樹脂で形成されていることが多く、その屈折率nは1.4〜1.6であることが知られている。
【0012】
従って、透明樹脂膜19とマイクロレンズ21との間で、屈折率差を大きく取れないため、例えば、光路Lに沿って入射された光は、固体撮像素子18のマイクロレンズ21で殆ど屈折を受けずに、本来であれば、光路L11に沿って進むべきところ、光路L12に沿って直進してしまう。そのため、光路Lの光は、受光素子23には到達せず、金属遮光部22に到達してしまうことになる。
【0013】
一般に、金属遮光部22の金属材質はアルミニウムである。よって、金属遮光部22に到達した光の殆どが吸収を受けずに乱反射されることになる。この乱反射光Lは、光ファイバー・プレート15を通って蛍光面13側に戻る。ところが、後段加速電極12は、一般的にアルミニウム膜で形成されていることから、今度は、乱反射光Lは、後段加速電極12で再び乱反射される。
【0014】
その再乱反射光Lは、光路L乃至Lに沿って進んだ光と同様な光路で固体撮像素子18側に戻り、受光素子23、及び金属遮光部22に到達する。これは、乱反射光Lが減衰するまで、この多重乱反射が繰り返されることになる。そのため、観測した電気的信号に対応して蛍光面13で生成された光が、周辺に位置する受光素子23に拡散していくことになる。
【0015】
それ故、撮像面上にマイクロレンズを備えた固体撮像素子を有する従来の電子画像変換装置によって、電気的信号波形を高輝度で観測した場合には、以上に説明した多重乱反射現象が起きることにより、観測した信号波形の周辺部までが明るくなってしまい、観測した本来の信号波形が不明瞭となっていた。
【0016】
よって、本発明の目的は、入射する光の多重乱反射を抑制し、電気的信号を高輝度で観測した場合においても、観測した信号波形の周辺部が明るくなることを防止し、本来の信号波形のみを明瞭化して観測できる電子画像変換装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の電子画像変換装置では、電子ビームを発生する手段と、前記電子ビームが投射されて光を発光する蛍光面と、前記蛍光面の光発光側全面に密着された透明導電膜と、前記透明導電膜に密着され、前記光が入射される光ファイバー・プレートと、前記光ファイバー・プレートの出力端面側に配置されマイクロレンズを有する固体撮像素子と、を備え、前記透明導電膜に高電圧を印加するようにした。
【0018】
そして、前記固体撮像素子には、複数の受光素子が含まれ、該受光素子のための開口を有する金属遮光部を配置している。
【0019】
さらに、前記マイクロレンズは、前記受光素子に対応した複数のレンズが一体的に形成され、前記光ファイバー・プレートの出力端面と前記マイクロレンズとの間に形成された間隙に気体を密封するようにし、前記気体を、乾燥空気又は乾燥不活性ガスとした。
【0020】
また、前記受光素子に対応して配列されている前記レンズ間に、前記光を吸収する遮光膜を形成した。
【0021】
さらに、前記固体撮像素子が、複数の受光素子を有しており、該受光素子のための開口を有する金属遮光部が配置されており、前記固体撮像素子を収納するパッケージは、前記光ファイバー・プレートの側壁に支持板を介して保持され、前記固体撮像素子が前記光ファイバー・プレートの出力端面に対向配置されるようにした。
【0022】
前記光ファイバー・プレートの出力端面には、透明導電膜が密着形成され、該透明導電膜を接地することとした。
【0023】
【作用】
本発明における、透明樹脂を介さずに、光ファイバー・プレートと撮像面上にマイクロレンズを備えた固体撮像素子を密着する構成は、マイクロレンズのレンズ作用を有効にし、固体撮像素子金属遮光部での乱反射を防止する機能を有し、また、光ファイバー・プレート入力端面に形成した透明導電膜は、蛍光面が十分に発光できるに足りる電位を与える後段加速電極としての機能を有すると共に、固体撮像素子からの乱反射光の再乱反射を防止する機能を有し、高輝度時の電気的信号測定においても、本来の信号波形のみを明瞭に観測することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による電子画像変換装置の実施形態について、図を参照して詳細に説明する。
【0025】
図1は、本実施形態の電子画像変換装置の一例に関する構成を示している。
【0026】
本実施形態では、電子銃部2から放射された電子ビームBを偏向部3で偏向し、光ファイバー・プレ―ト入力端面に形成した透明導電膜24に印加した高電圧よって、電子に高速を与え蛍光面13に投射し電気的信号を表示する。この表示情報を光伝送損失の少ない光ファイバー・プレート15を用いて、撮像面上にマイクロレンズを備えた固体撮像素子18に伝送し、記録または電気的信号に変換する。尚、撮像面上にマイクロレンズを備えた固体撮像素子18は、出力端面に透明導電膜17が形成されたファイバー・プレート15に密着され保持される。固体撮像素子18は、固体撮像素子パッケージ20内に収納されており、この密着状態は、固体撮像素子パッケージ20とファイバー・プレート15の側壁とを支持板25を介して接着することによって保持されている。
【0027】
光ファイバー・プレート入力端面に形成した透明導電膜24、及び出力端面に形成した透明導電膜17は、例えば、厚さ約1[μm]、シート抵抗約100[Ω/sq.]のスパッター法等で形成されたITO膜からなり、出力端面に形成した透明導電膜17は導電線を介して接地されている。また、支持板25を介しての固体撮像素子パッケージ20とファイバー・プレート15の側壁との接着はエポキシ系接着剤を用い、乾燥空気による雰囲気内で硬化させたものである。
【0028】
この様に、本実施形態による構成とすることにより、電気的信号を高輝度で観測した場合、観測した信号波形の周辺部が明るくなることを防止でき、本来の信号波形のみが明瞭に観測できるのは、以下の理由からである。
【0029】
図2は、本実施形態の電子画像変換装置における受光変換部4の部分拡大図である。図1と共通している部分には、同一符号を付けて説明は省略する。
【0030】
本実施形態の電子画像変換装置を用いて、電気的信号を高輝度で観測しようとした場合には、電子ビームBの量を増加させて、蛍光面13を高輝度で発光させることになる。この蛍光面13からの発光は、入射側の透明導電膜24を通過後、光ファイバー・プレート15に入射し、光路L乃至Lのいずれか一つの光路に従って、固体撮像素子18のマイクロレンズ21に入射される。光が光路Lをとるときには、マイクロレンズ21の頭預部に入射しているため、その光は、そのまま直進し、受光素子23に到達する。光路Lに沿って入射する場合も、光路Lの場合と同様に、受光素子23に到達し、金属遮光部22に到達することはない。
【0031】
これは、次の理由による。本実施形態では、固体撮像素子18のマイクロレンズ21と、出力端面に透明導電膜17を密着形成された光ファイバー・プレート15との間には間隙26が存在し、この間隙26には乾燥空気が密封されている。この乾燥空気の屈折率nは1.0である。従って、固体撮像素子のマイクロレンズ21の屈折率nは1.4〜1.6であることから、光路Lの光は、固体撮像素子のマイクロレンズ21で屈折させられ、光路Lと同様に、受光素子23に到達し、金属遮光部22による乱反射を大幅に抑制することができる。
【0032】
また、さらに、本実施形態では、蛍光面13が十分に発光できるに足りる電位を与える後段加速電極として、光ファイバー・プレート15の入力端面に形成した透明導電膜24を利用しているので、従来のアルミニウム膜のような高反射率を有していない。そこで、光路L乃至Lのうちで、例えば、光路Lで入射した光は、固体撮像素子18のマイクロレンズ21のレンズ作用無効部分に入射されるが、その光は、金属遮光部22で乱反射される。
【0033】
しかし、その乱反射光は、光ファイバー・プレート15を通って蛍光面13側に戻っていくが、透明導電膜24が従来のアルミニウム膜のような高反射率を有していないことにより、再び乱反射されることがなくなるので、再乱反射をも大幅に抑制することができる。
【0034】
一方、蛍光面13で生成された光が、例えば、光路Lに入射された場合にあっては、固体撮像素子18のマイクロレンズ21と間隙26との屈折率の大きな差異によるレンズ作用で、光路Lに入射された光は、屈折され、光路L21に沿って進み、受光素子23に到達する。そのため、電子ビームBの量を増加した高輝度観測時においても、信号波形の明瞭化を図ることができる。
【0035】
従って、電気的信号を高輝度で観測した場合においても、多重乱反射が抑制され、撮像面上にマイクロレンズを備えた固体撮像素子の受光素子に、本来観測した電気的信号に対応する光のみを到達させ、多重乱反射による観測した信号波形周辺部が明るくなるのを防止し、本来の信号波形のみを明瞭に観測することができる。
【0036】
次に、本発明の第2実施形態による電子画像変換装置について説明する。
【0037】
図3は、図2に示した場合と同様に、本第2実施形態による電子画像変換装置の受光変換部3の部分拡大図である。図2と共通している部分には、同一符号を付けてあり、その説明は省略する。
【0038】
第2実施形態が第1実施形態と相違することは、固体撮像素子18のマイクロレンズ21におけるレンズ部分との間の凹部に、遮光性を有する物質による遮光膜27が形成されている点である。この遮光膜27には、遮光性物質として、一般に湿式製版機等で用いられるようなトナーが使用される。そして、例えば、3000[rpm]、30[s]の条件によるスピンコート法で形成される。
【0039】
このスピンコート法によると、マイクロレンズ21表面において、レンズ部以外の部分に遮光膜27を形成できる。そして、遮光膜27は、塗布膜を50[℃]、1[h]で乾燥され定着されたものである。この遮光膜27を形成するプロセスは、図1の支持板25を介しての固体撮像素子パッケージ20とファイバー・プレート15の側壁とが接着される前に行われる。
【0040】
本第2実施形態によれば、電気的信号を高輝度で観測した場合、観測した信号波形の周辺部が明るくなることを第1実施形態の場合よりさらに防止でき、本来の信号波形のみをさらに明瞭化して観測できる。
【0041】
第1実施形態では、光路L乃至Lのうちで、例えば、光路Lに沿って、固体撮像素子18のマイクロレンズ21のレンズ作用無効部分に入射された光は、金属遮光部22で乱反射され、光ファイバー・プレート15を通って蛍光面13側に戻っていたが、第2実施形態では、マイクロレンズ21のレンズ部間の凹部表面に、遮光膜27が形成されているため、光路Lに沿って固体撮像素子のマイクロレンズ21のレンズ作用無効部分に入射された光は、遮光膜27に吸収されてしまう。よって、光路Lに沿って入射された光は、金属遮光部22に到達しない。しかも、その光が、金属遮光部22で乱反射されることもない。
【0042】
一方、蛍光面13で生成された光が、光路L乃至Lに沿って入射された場合には、マイクロレンズ21のレンズ部は遮光膜27で覆われていないので、そのレンズ部は、レンズ作用を有するため、受光素子23に入射される。
【0043】
従って、電気的信号を高輝度で観測した場合に於いても、多重乱反射がさらに抑制され、撮像面上にマイクロレンズを備えた固体撮像素子の受光部に、本来観測した電気的信号に対応する光のみを到達させ、多重乱反射による観測した信号波形周辺部が明るくなるのを防止し、本来の信号波形のみをさらに明瞭に観測することができる。
【0044】
なお、第1及び第2実施形態に用いられる透明導電膜は、ITO膜に限られるものではなく、一般に良く知られている、Sn0膜、Au膜、Ti0膜等でも同様な効果が得られる。
【0045】
さらに、支持板25を介しての固体撮像素子パッケージ20と光ファイバー・プレート15の側壁とのエポキシ系接着剤等を用いた接着にあたっては、乾燥空気の雰囲気内での硬化のみに限られるものではなく、間隙26内の屈折率を約1.0に保たれるものであれば、どのようなものでも良く、例えば、乾燥N等の不活性ガスの雰囲気内で硬化させても良い。
【0046】
また、これまで説明してきた第2実施形態では、光ファイバー・プレートと固体撮像素子のマイクロレンズとの間に間隙を設けて、その間隙に乾燥空気等の気体を密封した場合の例を示したが、この空隙に透明樹脂を密封した場合に、第2実施形態による遮光膜を適用しても、多重乱反射による観測した信号波形周辺部が明るくなるのを防止することができる。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、透明樹脂を介さずに、光ファイバー・プレートと撮像面上にマイクロレンズを備えた固体撮像素子を密着する構成は、マイクロレンズのレンズ作用を有効にし、固体撮像素子の金属遮光部での乱反射を防止する機能を有し、さらに、マイクロレンズ間の凹部表面に、遮光膜を形成した構成は、固体撮像素子の金属遮光部への光の入射自体を防止し、また、光ファイバー・プレートの入力端面に形成した透明導電膜は、蛍光面が十分に発光できるに足りる電位を与える電極としての機能を有すると共に、金属遮光部からの乱反射光の再乱反射を防止する機能を有し、高輝度時の電気的信号測定においても、本来の信号波形のみを明瞭化して観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電子画像変換装置の構成図である。
【図2】本発明による第1実施形態に係る電子画像変換装置の部分拡大構成図である。
【図3】本発明による第2実施形態に係る電子画像変換装置の部分拡大構成図である。
【図4】従来の電子画像変換装置の構成図である。
【図5】従来の電子画像変換装置の部分拡大構成図である。
【符号の説明】
1…筐体
2…電子銃部
3…偏向部
4…受光変換部
5…陰極
6…制御グリッド
7…加速電極
8…収束電極
9…アスティグ電極
10…垂直偏向板
11…水平偏向板
12…後段加速電極
13…蛍光面
14…ガラスプレート部
15…光ファイバー・プレート
16…フリット
17、24…透明導電膜
18…固体撮像素子
19…透明樹脂
20…固体撮像素子パッケージ
21…マイクロレンズ
22…金属遮光部
23…受光素子
25…支持板
26…間隙
27…遮光物質
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic image conversion apparatus that converts a display on a fluorescent screen into electrical information using a solid-state imaging device, and more particularly to an electronic image conversion apparatus that can suitably measure an electrical waveform even during high-intensity observation. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to measure an electrical waveform, an electronic image conversion device that converts a display on a phosphor screen into an electrical signal by a solid-state imaging device has been developed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-156162 describes a specific example thereof. An electronic image conversion device is disclosed. The configuration of this electronic image conversion apparatus will be described with reference to FIG.
[0003]
The electronic image conversion apparatus includes an electron gun unit 2 that generates an electron beam B and a deflecting unit 3 in a housing 1 that is kept in a vacuum inside. A B light receiving conversion unit 4 is provided. In the electron gun section 2, a cathode 5, a control grid 6, an acceleration electrode 7, a focusing electrode 8 and an astig electrode 9 are arranged so as to coincide with the electron beam axis, and the deflection section 3 has a vertical deflection plate 10 and a horizontal plate. A deflection plate 11 is disposed.
[0004]
Further, in the light receiving conversion unit 4 provided at the rear end of the housing 1, a downstream acceleration electrode 12 is provided downstream of the electron beam B, and a fluorescent screen 13 is provided on the back side of the electrode. On the opposite side of the phosphor screen 13 as viewed from the electron gun section 2, an optical fiber plate 15 having a transparent conductive film 17 in close contact with the output end face is attached to the glass plate section 14 formed at the end of the housing 1. It is supported through a frit (powder glass) 16.
[0005]
Then, the solid-state imaging device 18 is disposed in close proximity to or in close contact with the transparent conductive film 17 formed in close contact with the output end face of the optical fiber plate 15 via a transparent resin 19. Further, the transparent conductive film 17 is grounded through a conductive wire. Reference numeral 20 in the figure indicates a package of the solid-state imaging device 18.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In this electronic image conversion apparatus, the electron beam B emitted from the electron gun unit 2 is deflected by the deflecting unit 3 and accelerated by a high voltage applied to the post-projection acceleration electrode 12. The electron beam B is projected onto the fluorescent screen 13 to generate fluorescence and display an electrical signal. This display information is transmitted to the solid-state imaging device 18 through the optical fiber plate 15 with a small optical transmission loss, where it is converted into an electrical signal, and further, the converted electrical signal is recorded.
[0007]
However, in recent years, a solid-state imaging device having a microlens on the imaging surface may be used. When an electric signal waveform is observed with high luminance by using such an electronic image conversion apparatus, the observed signal waveform periphery becomes bright, and the observed original signal waveform may become unclear. This has been a major obstacle to measurement at high brightness. The phenomenon that the original signal waveform is obscured as seen during the measurement of high luminance is considered to occur due to the following reasons.
[0008]
Therefore, FIG. 5 shows a specific example of a solid-state imaging device provided with a microlens on the imaging surface used in recent years. FIG. 5 shows a partially enlarged view of the output portion of the optical fiber plate 15 in the conventional electronic image conversion apparatus. Portions common to those shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0009]
When an electrical signal is to be observed with high brightness using a conventional electronic image conversion device, the amount of the electron beam B is increased, and the phosphor screen 13 emits light with high brightness. The light emitted from the fluorescent screen 13 enters the optical fiber plate 15 and enters the microlens 21 of the solid-state imaging device 18 according to the optical paths L 1 to L 3 . A plurality of light receiving elements 23 are arranged as solid-state imaging elements 18 at positions corresponding to the plurality of lens portions of the microlens 21. Further, a metal light shielding plate 22 having openings at the positions of the plurality of light receiving elements 23 is disposed on the back surface of the microlens 21.
[0010]
Since the light in the optical path L 2 is incident on the top of the microlens 21, the light travels straight and reaches the light receiving element 23. On the other hand, the light in the optical path L 1 does not go to the light receiving element 23 but reaches the metal light shielding portion 22. Originally, the light in the optical path L 1 should be refracted by the microlens 21 and reach the light receiving element 23 according to the optical path L 11 , similarly to the optical path L 2 .
[0011]
This is due to the following reason. In the conventional electronic image conversion apparatus, a transparent resin 19 having a refractive index greater than 1 is provided between the microlens 21 of the solid-state imaging device 18 and the optical fiber plate 15 in which the transparent conductive film 17 is formed in close contact with the output end face. Is provided. The refractive index n of the transparent resin 19 is generally 1.4 to 1.6. On the other hand, the microlenses 21 of the solid-state imaging device 18 also, for example, often are made of a resin such as a resist, a refractive index n 0 is known to be 1.4 to 1.6.
[0012]
Thus, between the transparent resin film 19 and the microlens 21, since not take a large refractive index difference, for example, light incident along the optical path L 1 is most refracted by the microlens 21 of the solid-state imaging device 18 without being, if originally place to go along the optical path L 11, resulting in straight along the optical path L 12. For this reason, the light in the optical path L 1 does not reach the light receiving element 23 but reaches the metal light shielding portion 22.
[0013]
Generally, the metal material of the metal light-shielding part 22 is aluminum. Therefore, most of the light reaching the metal light-shielding portion 22 is diffusely reflected without being absorbed. The irregularly reflected light L D is returned to the phosphor screen 13 side through the fiber optic plate 15. However, post acceleration electrode 12, since it is generally formed of an aluminum film, in turn, irregularly reflected light L D is diffusely reflected again by the post-acceleration electrode 12.
[0014]
Its re irregularly reflected light L R is returned to the solid-state imaging device 18 side in the same optical path as light traveling along the optical path L 1 to L 3, and reaches the light receiving element 23 and the metal light-shielding portion 22,. This means that this multiple irregular reflection is repeated until the irregular reflection light LR is attenuated. Therefore, the light generated on the fluorescent screen 13 corresponding to the observed electrical signal is diffused to the light receiving element 23 located in the periphery.
[0015]
Therefore, when the electrical signal waveform is observed with high luminance by a conventional electronic image conversion device having a solid-state image sensor having a microlens on the imaging surface, the multiple diffuse reflection phenomenon described above occurs. As a result, the periphery of the observed signal waveform became bright, and the observed original signal waveform was unclear.
[0016]
Therefore, an object of the present invention is to suppress the multiple diffuse reflection of incident light and prevent the peripheral portion of the observed signal waveform from becoming bright even when the electrical signal is observed at a high luminance. It is an object of the present invention to provide an electronic image conversion apparatus that can clearly observe only the image.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, in the electronic image conversion apparatus of the present invention , a means for generating an electron beam, a phosphor screen that emits light when the electron beam is projected, and an entire light emitting side of the phosphor screen are in close contact with each other. A transparent conductive film, an optical fiber plate that is in close contact with the transparent conductive film , the light enters , and a solid-state imaging device that is disposed on the output end face side of the optical fiber plate and has a microlens , A high voltage was applied to the transparent conductive film.
[0018]
The solid-state imaging element includes a plurality of light receiving elements, and a metal light shielding portion having an opening for the light receiving elements is disposed.
[0019]
Further, the microlens is integrally formed with a plurality of lenses corresponding to the light receiving element, and seals gas in a gap formed between the output end face of the optical fiber plate and the microlens, The gas was dry air or dry inert gas.
[0020]
A light-shielding film that absorbs the light is formed between the lenses arranged corresponding to the light-receiving elements.
[0021]
Further, the solid-state imaging device has a plurality of light-receiving elements, a metal light-shielding portion having an opening for the light-receiving elements is arranged, and a package for housing the solid-state imaging device is the optical fiber plate The solid-state imaging device is arranged to be opposed to the output end face of the optical fiber plate.
[0022]
A transparent conductive film is formed in close contact with the output end face of the optical fiber plate, and the transparent conductive film is grounded.
[0023]
[Action]
In the present invention, the configuration in which the solid-state imaging device having the microlens on the imaging surface is in close contact with the optical fiber plate without using the transparent resin enables the lens action of the microlens to be effective. The transparent conductive film formed on the input end face of the optical fiber plate has a function as a post-acceleration electrode that gives a potential sufficient for the phosphor screen to emit light sufficiently, and has a function to prevent irregular reflection. It has a function of preventing re-diffuse reflection of irregularly reflected light, and it is possible to clearly observe only the original signal waveform even in electrical signal measurement at high luminance.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an electronic image conversion apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 shows a configuration relating to an example of an electronic image conversion apparatus of the present embodiment.
[0026]
In this embodiment, the electron beam B radiated from the electron gun unit 2 is deflected by the deflecting unit 3, and high speed is applied to the electrons by the high voltage applied to the transparent conductive film 24 formed on the optical fiber plate input end face. It projects on the phosphor screen 13 and displays an electrical signal. This display information is transmitted to a solid-state image sensor 18 having a microlens on the imaging surface using an optical fiber plate 15 with a small optical transmission loss, and is converted into a recording or an electrical signal. The solid-state image sensor 18 having a microlens on the imaging surface is held in close contact with the fiber plate 15 having the transparent conductive film 17 formed on the output end surface. The solid-state image sensor 18 is housed in a solid-state image sensor package 20, and this close contact state is maintained by bonding the solid-state image sensor package 20 and the side wall of the fiber plate 15 via a support plate 25. Yes.
[0027]
The transparent conductive film 24 formed on the input end face of the optical fiber plate and the transparent conductive film 17 formed on the output end face are formed by, for example, a sputtering method having a thickness of about 1 [μm] and a sheet resistance of about 100 [Ω / sq.]. The transparent conductive film 17 formed of the formed ITO film and formed on the output end face is grounded via a conductive line. The solid-state imaging device package 20 and the side wall of the fiber plate 15 are bonded to each other through the support plate 25 by using an epoxy adhesive and cured in an atmosphere of dry air.
[0028]
As described above, by adopting the configuration according to the present embodiment, when an electrical signal is observed with high luminance, it is possible to prevent the peripheral portion of the observed signal waveform from becoming bright, and only the original signal waveform can be clearly observed. The reason is as follows.
[0029]
FIG. 2 is a partially enlarged view of the light receiving conversion unit 4 in the electronic image conversion apparatus of the present embodiment. Portions common to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0030]
When an electronic signal is to be observed with high brightness using the electronic image conversion apparatus of the present embodiment, the amount of the electron beam B is increased to cause the phosphor screen 13 to emit light with high brightness. The light emitted from the fluorescent screen 13 passes through the transparent conductive film 24 on the incident side, enters the optical fiber plate 15, and follows the optical path of any one of the optical paths L 1 to L 4. Is incident on. When the light takes the optical path L 3 , the light is incident on the head portion of the microlens 21, so that the light travels straight and reaches the light receiving element 23. Also in the case of entering along the optical path L 4 , as in the case of the optical path L 3 , the light reaches the light receiving element 23 and does not reach the metal light shielding part 22.
[0031]
This is due to the following reason. In the present embodiment, there is a gap 26 between the microlens 21 of the solid-state image sensor 18 and the optical fiber plate 15 in which the transparent conductive film 17 is formed in close contact with the output end face. Sealed. The refractive index n 1 of this dry air is 1.0. Accordingly, since the refractive index n 0 of the microlens 21 of the solid-state image sensor is 1.4 to 1.6, the light in the optical path L 4 is refracted by the microlens 21 of the solid-state image sensor, and the optical path L 3 and Similarly, it can reach the light receiving element 23, and irregular reflection by the metal light shielding part 22 can be significantly suppressed.
[0032]
Furthermore, in the present embodiment, since the transparent conductive film 24 formed on the input end face of the optical fiber plate 15 is used as a post-acceleration electrode that provides a potential sufficient to allow the phosphor screen 13 to emit light sufficiently, It does not have a high reflectivity like an aluminum film. Therefore, among the optical paths L 1 to L 4 , for example, the light incident on the optical path L 1 is incident on the lens function invalid portion of the microlens 21 of the solid-state imaging device 18, but the light is the metal light shielding unit 22. Is irregularly reflected.
[0033]
However, the irregularly reflected light returns to the fluorescent screen 13 side through the optical fiber plate 15, but is irregularly reflected again because the transparent conductive film 24 does not have a high reflectance like the conventional aluminum film. Therefore, re-diffuse reflection can be greatly suppressed.
[0034]
On the other hand, the light generated by the phosphor screen 13, for example, in the case where it is incident on the optical path L 2 is a lens action due to the large difference in refractive index between the microlens 21 and the gap 26 of the solid-state imaging device 18, The light incident on the optical path L 2 is refracted, travels along the optical path L 21 , and reaches the light receiving element 23. Therefore, the signal waveform can be clarified even during high-intensity observation with the amount of electron beam B increased.
[0035]
Therefore, even when an electrical signal is observed at high luminance, multiple diffuse reflection is suppressed, and only light corresponding to the originally observed electrical signal is applied to the light-receiving element of the solid-state imaging device having a microlens on the imaging surface. Therefore, it is possible to prevent the periphery of the observed signal waveform from becoming bright due to multiple diffuse reflections, and to clearly observe only the original signal waveform.
[0036]
Next, an electronic image conversion apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
[0037]
FIG. 3 is a partially enlarged view of the light receiving conversion unit 3 of the electronic image conversion apparatus according to the second embodiment, as in the case shown in FIG. Portions common to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0038]
The second embodiment is different from the first embodiment in that a light-shielding film 27 made of a light-shielding substance is formed in a recess between the lens portion of the microlens 21 of the solid-state imaging device 18. . For the light shielding film 27, a toner generally used in a wet plate making machine or the like is used as a light shielding material. For example, it is formed by a spin coating method under conditions of 3000 [rpm] and 30 [s].
[0039]
According to this spin coating method, the light shielding film 27 can be formed on the surface of the microlens 21 in a portion other than the lens portion. The light shielding film 27 is obtained by drying and fixing the coating film at 50 [° C.] and 1 [h]. The process of forming the light shielding film 27 is performed before the solid-state imaging device package 20 and the side wall of the fiber plate 15 are bonded via the support plate 25 of FIG.
[0040]
According to the second embodiment, when an electrical signal is observed with high brightness, it is possible to further prevent the peripheral portion of the observed signal waveform from becoming brighter than in the first embodiment, and to further reduce only the original signal waveform. It is observable with clarity.
[0041]
In the first embodiment, among the optical paths L 1 to L 4 , for example, light incident on the lens action invalid portion of the microlens 21 of the solid-state imaging device 18 along the optical path L 1 is transmitted by the metal light shielding unit 22. Although it was irregularly reflected and returned to the fluorescent screen 13 side through the optical fiber plate 15, in the second embodiment, since the light shielding film 27 is formed on the concave surface between the lens portions of the microlens 21, the optical path L The light incident on the lens action invalid portion of the microlens 21 of the solid-state imaging device along 1 is absorbed by the light shielding film 27. Therefore, the light incident along the optical path L 1 does not reach the metal light shielding unit 22. In addition, the light is not irregularly reflected by the metal light shielding portion 22.
[0042]
On the other hand, when the light generated on the fluorescent screen 13 is incident along the optical paths L 2 to L 4 , the lens portion of the microlens 21 is not covered with the light-shielding film 27, so that the lens portion is Since it has a lens action, it is incident on the light receiving element 23.
[0043]
Therefore, even when an electrical signal is observed at a high luminance, multiple diffuse reflection is further suppressed, and the light receiving portion of the solid-state imaging device having a microlens on the imaging surface corresponds to the originally observed electrical signal. Only the light is allowed to reach and the peripheral portion of the observed signal waveform due to multiple diffuse reflection is prevented from becoming bright, and only the original signal waveform can be observed more clearly.
[0044]
The transparent conductive film used in the first and second embodiments are not limited to the ITO film, generally well known, Sn0 2 film, Au film, obtained similar effects with Ti0 2 film or the like It is done.
[0045]
Further, the bonding using the epoxy adhesive or the like between the solid-state imaging device package 20 and the side wall of the optical fiber plate 15 via the support plate 25 is not limited only to curing in an atmosphere of dry air. Any material can be used as long as the refractive index in the gap 26 is maintained at about 1.0. For example, the material may be cured in an atmosphere of an inert gas such as dry N 2 .
[0046]
In the second embodiment described so far, an example is shown in which a gap is provided between the optical fiber plate and the microlens of the solid-state imaging device, and a gas such as dry air is sealed in the gap. When the transparent resin is sealed in this gap, even if the light shielding film according to the second embodiment is applied, it is possible to prevent the observed peripheral portion of the signal waveform from becoming bright due to multiple irregular reflections.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, the configuration in which the optical fiber plate and the solid-state imaging device having the microlens on the imaging surface are brought into close contact with each other without using a transparent resin enables the lens action of the microlens to be effective, and the light shielding of the solid-state imaging device In addition, the structure in which the light-shielding film is formed on the concave surface between the microlenses prevents light from being incident on the metal light-shielding part of the solid-state imaging device, and the optical fiber. -The transparent conductive film formed on the input end face of the plate functions as an electrode that provides a potential sufficient for the phosphor screen to emit light sufficiently, and has the function of preventing re-diffuse reflection of irregularly reflected light from the metal light-shielding part. Even in electrical signal measurement at high brightness, only the original signal waveform can be clarified and observed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an electronic image conversion apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged configuration diagram of the electronic image conversion apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged configuration diagram of an electronic image conversion apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional electronic image conversion apparatus.
FIG. 5 is a partially enlarged configuration diagram of a conventional electronic image conversion apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing 2 ... Electron gun part 3 ... Deflection part 4 ... Light reception conversion part 5 ... Cathode 6 ... Control grid 7 ... Acceleration electrode 8 ... Convergence electrode 9 ... Astig electrode 10 ... Vertical deflection plate 11 ... Horizontal deflection plate 12 ... Later stage Accelerating electrode 13 ... Fluorescent screen 14 ... Glass plate part 15 ... Optical fiber plate 16 ... Frit 17 and 24 ... Transparent conductive film 18 ... Solid-state image sensor 19 ... Transparent resin 20 ... Solid-state image sensor package 21 ... Micro lens 22 ... Metal light shielding part 23 ... light receiving element 25 ... support plate 26 ... gap 27 ... light shielding material

Claims (8)

電子ビームを発生する手段と、
前記電子ビームが投射されて光を発光する蛍光面と、
前記蛍光面の光発光側全面に密着された透明導電膜と、
前記透明導電膜に密着され、前記光が入射される光ファイバー・プレートと、
前記光ファイバー・プレートの出力端面側に配置されマイクロレンズを有する固体撮像素子と、を備え、
前記透明導電膜に高電圧を印加したことを特徴とする電子画像変換装置。
Means for generating an electron beam;
A phosphor screen from which the electron beam is projected to emit light;
A transparent conductive film adhered to the entire light emitting side of the phosphor screen;
An optical fiber plate that is in close contact with the transparent conductive film and on which the light is incident;
A solid-state imaging device disposed on the output end face side of the optical fiber plate and having a microlens ,
An electronic image conversion apparatus, wherein a high voltage is applied to the transparent conductive film.
前記固体撮像素子が、複数の受光素子を有し、該受光素子のための開口を有する金属遮光部が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電子画像変換装置。  The electronic image conversion apparatus according to claim 1, wherein the solid-state imaging element includes a plurality of light receiving elements, and a metal light-shielding portion having an opening for the light receiving elements is disposed. 前記マイクロレンズは、前記受光素子に対応した複数のレンズが一体的に形成され、前記光ファイバー・プレートの出力端面と前記マイクロレンズとの間に間隙を形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の電子画像変換装置。The microlenses, the light receiving elements a plurality of lenses corresponding to is integrally formed, and characterized by forming a gap between the output end face of said fiber optic plate and the microlens according to claim 1 or 2 The electronic image conversion apparatus described in 1. 前記間隙に、乾燥空気又は乾燥不活性ガスを密封したことを特徴とする請求項3に記載の電子画像変換装置。  The electronic image conversion apparatus according to claim 3, wherein dry air or dry inert gas is sealed in the gap. 前記受光素子に対応して配列されている前記マイクロレンズ間に遮光膜を形成したことを特徴とする請求項3又は4に記載の電子画像変換装置。  5. The electronic image conversion apparatus according to claim 3, wherein a light shielding film is formed between the microlenses arranged corresponding to the light receiving elements. 前記遮光膜は、前記光を吸収して遮光する物質で形成されていることを特徴とする請求項5に記載の電子画像変換装置。  The electronic image conversion apparatus according to claim 5, wherein the light shielding film is formed of a material that absorbs the light and blocks the light. 前記固体撮像素子を収納するパッケージは、前記光ファイバー・プレートの側壁に支持板を介して保持され、前記固体撮像素子が前記光ファイバー・プレートの出力端面に対向配置されることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の電子画像変換装置。The package for housing the solid-state imaging device is held on a side wall of the optical fiber plate via a support plate, and the solid-state imaging device is disposed opposite to an output end face of the optical fiber plate. The electronic image conversion apparatus as described in any one of thru | or 6 . 前記光ファイバー・プレートの出力端面に透明導電膜が密着形成され、該透明導電膜を接地したことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の電子画像変換装置。The fiber optic plate transparent conductive film to the output end face of the adhesion formed, an electronic image conversion apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that grounded transparent conductive film.
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