JPH07181300A - Image pickup device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide an image pickup device which can obtain image informa tion of high resolution which can be realized by X rays in the real time. CONSTITUTION:This device comprises an image pickup board 1 where photodetectors, each of which includes a photoconductor layer 1b and an electrode layer 1c, are separately arranged on a conductor film 1a; a probe 3 which can be arranged oppose to the photodetectors on the image pickup board 1 and which is used to detect electric information on it; a scanning means 8 to move the probe 3 and the image pickup board 1 relatively and an output means 11 to output the electric information detected by the probe 3 according to the scanning by the scanning means 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置に関し、特に
それぞれ光導電体層および電極層を含む複数の受光素子
を導電体膜上に配置した構成からなる撮像板を探針で走
査することによって撮像装置の分解能を高め、それによ
りＸ線顕微鏡等の撮像装置を使用する光学分析装置の空
間分解能を高める技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device, and more particularly to scanning with a probe an image pickup plate having a structure in which a plurality of light receiving elements each including a photoconductor layer and an electrode layer are arranged on a conductor film. The present invention relates to a technique for increasing the resolution of an image pickup device, thereby increasing the spatial resolution of an optical analyzer that uses an image pickup device such as an X-ray microscope.

【０００２】[0002]

【従来の技術】医学や生物研究などの分野で使用される
Ｘ線顕微鏡は、Ｘ線を試料に照射してその透過光による
光学像を拡大して観察するための装置である。たとえ
ば、波長が２〜５ｎｍの軟Ｘ線を試料に照射するＸ線顕
微鏡では、照射光の波長が可視光（波長が約４００〜８
００ｎｍ）より短いため、一般の光学顕微鏡よりも高い
分解能を得ることが可能である。また、生物試料を水中
で生きたまま観察できるという利点もある。しかし、こ
のＸ線顕微鏡は可視光による顕微鏡とは異なり、試料を
透過した光学像を通常のレンズなどの光学装置によって
拡大することが困難であり、またＸ線像は目で直接観察
することができない。このため、試料からのＸ線像をい
ったん可視光像に変換してから、その画像を拡大するこ
とが行われる。このＸ線像を可視光像に変換するための
装置として光信号を電気信号に変換する撮像装置が利用
される。2. Description of the Related Art An X-ray microscope used in fields such as medical and biological research is a device for irradiating a sample with X-rays and enlarging and observing an optical image of the transmitted light. For example, in an X-ray microscope that irradiates a sample with soft X-rays having a wavelength of 2 to 5 nm, the wavelength of the irradiation light is visible light (wavelength is approximately 400 to 8
Since it is shorter than (00 nm), it is possible to obtain higher resolution than a general optical microscope. It also has the advantage that biological samples can be observed alive in water. However, this X-ray microscope is different from a microscope using visible light, and it is difficult to magnify an optical image transmitted through a sample by an optical device such as a normal lens, and the X-ray image can be directly observed with eyes. Can not. Therefore, the X-ray image from the sample is once converted into a visible light image, and then the image is enlarged. An imaging device that converts an optical signal into an electric signal is used as a device for converting this X-ray image into a visible light image.

【０００３】撮像装置としては、たとえば、写真、レジ
スト、ＭＣＰ（マイクロチャネルプレート）に蛍光板を
組み合わせたものなどがあり、これらはＸ線像を印画紙
等に露光することにより可視光画像として表すものであ
る。ここで得られた可視光画像は、通常の光学的な手段
で拡大することができる。また、ＣＣＤ等の電子的な撮
像素子により、Ｘ線像をドットの電気信号として検出
し、電子的に画像処理をして拡大する方法もある。Imaging devices include, for example, photographs, resists, and MCPs (microchannel plates) combined with a fluorescent plate. These are represented as visible light images by exposing X-ray images on photographic paper or the like. Is. The visible light image obtained here can be magnified by ordinary optical means. There is also a method of detecting an X-ray image as an electric signal of a dot by an electronic image pickup device such as a CCD and electronically performing image processing to enlarge the image.

【０００４】また更に、光学像の光信号を電気信号に変
換するための撮像装置の１つとして、光電変換を利用し
た光導電型撮像管（ビジコン型撮像管）が知られてい
る。この光導電型撮像管の撮像板（ターゲット）は、透
明電極上に光導電体膜が形成されている。光導電体膜
は、光が照射されないとほとんど導電性を示さない（抵
抗率が１０^１２Ωｃｍ以上）が、光が照射されると抵抗
率が下がって導電性を示す。したがって、透明電極を電
子銃のフィラメントに対して正電位にしておき、ターゲ
ットに被写体から光を照射すると、照射された光の強度
に応じて光導電体膜が導電性に変化して正電荷が誘起さ
れる。この光導電体膜上を電子銃によって電子ビームで
照射すると、電子ビームの電子がその正電荷を中和する
形で光導電体膜に流入する。この流入した電流の値を信
号として検出し、電子ビームの走査位置に対応させて出
力することによって、ターゲットに照射された被写体の
光学像の光強度分布に対応する画像信号が得られる。Further, as one of image pickup devices for converting an optical signal of an optical image into an electric signal, a photoconductive type image pickup tube (vidicon type image pickup tube) utilizing photoelectric conversion is known. The image pickup plate (target) of this photoconductive type image pickup tube has a photoconductive film formed on a transparent electrode. The photoconductor film shows almost no conductivity unless it is irradiated with light (resistivity is 10 ¹² Ωcm or more), but when it is irradiated with light, the resistivity is decreased and it shows conductivity. Therefore, when the transparent electrode is set to a positive potential with respect to the filament of the electron gun and the target is irradiated with light from the subject, the photoconductor film changes into conductivity according to the intensity of the irradiated light, and a positive charge is generated. Induced. When the photoconductor film is irradiated with an electron beam by an electron gun, the electrons of the electron beam flow into the photoconductor film in such a manner as to neutralize the positive charges. By detecting the value of the inflowing current as a signal and outputting it in correspondence with the scanning position of the electron beam, an image signal corresponding to the light intensity distribution of the optical image of the subject irradiated on the target can be obtained.

【０００５】このような光導電体膜としては、光の波長
に応じて種々の異なる材料が用いられ、例えば、三硫化
アンチモン、セレン化カドミウム、珪素、無定形セレ
ン、酸化鉛等の材料を使用することができる。As such a photoconductive film, various different materials are used depending on the wavelength of light, and for example, materials such as antimony trisulfide, cadmium selenide, silicon, amorphous selenium and lead oxide are used. can do.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のＸ線顕微鏡などに使用される撮像装置には、
次のような不都合な点があった。たとえば、撮像装置と
して写真やレジストを用いる場合、分解能はある程度高
めることができるが、照射光に対する撮像面の感度が低
いため長時間の露光が必要であり、また撮像する度に真
空容器から取り出して現像するために作業が繁雑で、拡
大された試料像を得るために要する時間が長かった。However, the image pickup apparatus used in such a conventional X-ray microscope has the following problems.
There were the following inconveniences. For example, when a photograph or a resist is used as the image pickup device, the resolution can be increased to some extent, but since the sensitivity of the image pickup surface to the irradiation light is low, long-time exposure is required, and each time the image is taken, it is taken out from the vacuum container. The work is complicated for development, and it takes a long time to obtain a magnified sample image.

【０００７】また、ＣＣＤを撮像装置として使用する場
合、ＣＣＤの１画素のサイズが約１０μｍあるために、
撮像装置として得られる分解能は、理論的にＸ線の波長
によって実現可能な分解能よりも低くなってしまう。同
様に、ＭＣＰと蛍光板を組み合わせた場合も撮像装置と
しての分解能はＸ線で実現可能な分解能よりも低くなっ
てしまっていた。したがって、このようにＸ線顕微鏡の
分解能が撮像装置の分解能に制約されるという問題があ
った。When the CCD is used as an image pickup device, since the size of one pixel of the CCD is about 10 μm,
The resolution that can be obtained as an imaging device is theoretically lower than the resolution that can be realized by the wavelength of X-rays. Similarly, when the MCP and the fluorescent plate are combined, the resolution of the image pickup device is lower than the resolution that can be realized by X-rays. Therefore, there is a problem in that the resolution of the X-ray microscope is thus limited by the resolution of the imaging device.

【０００８】また、光導電体膜を利用した撮像装置とし
ては、たとえば、特開平２−１２３７００および特開平
５−５２７８０で開示されたものがある。この中で、光
導電体膜からなる撮像板に試料を透過したＸ線像を照射
し、照射されたＸ線像の光強度に応じて変化する光導電
体膜上の電荷量や電圧等の電気情報を検出し、この電気
情報に基づいて試料の画像を得るものが開示されてい
る。この中では、光導電体膜上の電気情報を検出するた
めに、探針の先端を撮像板表面のごく近傍に配置して２
次元的に走査させて、撮像板表面近傍に現われる電気情
報を検出している。しかし、探針の先端と撮像板表面と
の距離はわずかな距離を維持して走査させなければなら
ないが、光導電体膜表面の状況などによってこの距離は
変動する。検出される電流や電圧等の電気情報の値は探
針と撮像板表面との距離に依存するため、検出される電
気情報の値がＸ線照射量の分布によるものか、探針と撮
像板表面との距離の変動によるものかを分離することが
できない。したがって、探針と撮像板表面との距離の変
動により、画像信号の測定に誤差を生じ、結果的に撮像
装置の分解能を低くしていた。Further, as an image pickup device using a photoconductor film, for example, there are those disclosed in JP-A-2-123700 and JP-A-5-52780. Among these, an image pickup plate made of a photoconductor film is irradiated with an X-ray image that has passed through a sample, and the amount of electric charge and voltage on the photoconductor film that changes according to the light intensity of the irradiated X-ray image. It is disclosed that electrical information is detected and an image of a sample is obtained based on this electrical information. In this, in order to detect the electric information on the photoconductor film, the tip of the probe is placed very close to the surface of the image pickup plate.
The electrical information appearing in the vicinity of the surface of the image pickup plate is detected by performing a dimensional scan. However, the distance between the tip of the probe and the surface of the image pickup plate must be kept small for scanning, but this distance varies depending on the condition of the surface of the photoconductor film. Since the value of the detected electric information such as current and voltage depends on the distance between the probe and the surface of the image pickup plate, whether the value of the detected electric information depends on the distribution of the X-ray irradiation dose, or the probe and the image pickup plate. It cannot be separated whether it is due to a change in the distance from the surface. Therefore, the variation in the distance between the probe and the surface of the image pickup plate causes an error in the measurement of the image signal, resulting in a low resolution of the image pickup apparatus.

【０００９】したがって、本発明の目的は、Ｘ線顕微鏡
等に使用する撮像装置の分解能を高めることである。Therefore, an object of the present invention is to improve the resolution of an image pickup device used for an X-ray microscope or the like.

【００１０】また、本発明の他の目的は、撮像装置によ
り得られる画像信号の誤差を少なくし、安定した分解能
が実時間で得られる撮像装置を提供することである。Another object of the present invention is to provide an image pickup apparatus which can reduce the error of the image signal obtained by the image pickup apparatus and can obtain a stable resolution in real time.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】上記問題点の解決のた
め、本発明の撮像装置では、それぞれ光導電体層および
電極層を含む複数の受光素子が導電体膜上に分離して、
たとえば２次元的に配置された撮像板と、該撮像板の前
記受光素子に対向させて配置可能であり、該撮像板上の
電気情報を検出するための探針と、該探針と前記撮像板
とを相対的に移動させるための走査手段と、前記走査手
段による走査に対応して前記探針により検出された電気
情報を出力する出力手段とを設けるIn order to solve the above problems, in an image pickup device of the present invention, a plurality of light receiving elements each including a photoconductor layer and an electrode layer are separated on a conductor film,
For example, an imaging plate arranged two-dimensionally, a probe that can be arranged so as to face the light receiving element of the imaging plate, and a probe for detecting electrical information on the imaging plate, the probe and the imaging Scanning means for relatively moving the plate, and output means for outputting electrical information detected by the probe corresponding to scanning by the scanning means are provided.

【００１２】また、前記探針を前記撮像板に所定の接触
圧で接触させるための付勢手段を設けることもできる。It is also possible to provide a biasing means for bringing the probe into contact with the image pickup plate at a predetermined contact pressure.

【００１３】また、前記受光素子は、前記導電体膜上の
微小領域に形成された光導電体層と該光導電体層上に形
成された微小電極とからなり、前記受光素子の各々の間
が絶縁性部材で埋められていると好ましい。Further, the light receiving element comprises a photoconductor layer formed in a minute region on the conductor film and a minute electrode formed on the photoconductor layer, and a space between each of the light receiving elements. Is preferably filled with an insulating member.

【００１４】また、それぞれ光導電体層および電極層を
含む複数の受光素子が導電体膜上に分離して配置形成さ
れた撮像板と、前記撮像板上の電気情報を検出する探針
を、前記電極層に所定の接触圧で接触させるための付勢
手段と、前記探針を前記電極層に接触させることにより
該電極層と前記導電体膜との間にバイアス電圧を印加し
て該電極層に所定量の電荷を蓄積し、次に前記撮像板に
光を照射した後で再び前記探針を前記電極層に接触させ
て前記バイアス電圧を印加し、該電極層の蓄積電荷を所
定量に戻すためのバイアス電圧印加手段と、前記探針と
前記撮像板とを相対的に移動させるための走査手段と、
前記電極層の蓄積電荷を所定量に戻す際に、前記探針お
よび撮像板を通じて流れる電流を測定する電流測定手段
と、前記走査手段の走査に対応して、前記測定手段で得
た電流値に基づく信号を出力する出力手段とを備えるこ
ともできる。Further, an image pickup plate in which a plurality of light receiving elements each including a photoconductor layer and an electrode layer are separately arranged and formed on a conductor film, and a probe for detecting electrical information on the image pickup plate, A biasing means for contacting the electrode layer with a predetermined contact pressure, and a bias voltage is applied between the electrode layer and the conductor film by bringing the probe into contact with the electrode layer. After accumulating a predetermined amount of electric charge in the layer and then irradiating the image pickup plate with light, the probe is brought into contact with the electrode layer again to apply the bias voltage, and the electric charge accumulated in the electrode layer is predetermined amount. A bias voltage applying unit for returning the probe and a scanning unit for relatively moving the probe and the imaging plate,
When returning the accumulated charge in the electrode layer to a predetermined amount, a current measuring means for measuring a current flowing through the probe and the image pickup plate, and a current value obtained by the measuring means corresponding to the scanning of the scanning means. Output means for outputting a signal based on the above.

【００１５】[0015]

【作用】このような構成により、まず、それぞれ光導電
体層および電極層を含む複数の受光素子がたとえば２次
元的に導電体膜上に配置された撮像板に、試料からの光
学像を照射すると、内部光電効果が生じ、照射された光
の強度分布に応じて光導電体層内に光電子とホールの対
が生じて、それぞれの光導電体層の導電率が変化する。
この光導電体層の導電率の変化は、この光導電体層を挟
む電極層と導電体膜との間の抵抗率の変化となって現わ
れる。したがって、たとえば光を照射する前に電極層と
導電体膜とに所定量の電荷を蓄積させておくと、光導電
体層の光の照射量に応じた抵抗率の変化によって電極層
と導電体膜との間が導通し、蓄積されている電荷が放電
する。このとき電極層から放電する電荷の量は、この電
極層を対応する光導電体層に所定時間内に照射された光
の積算量に対応し、試料の光学像の光強度と対応した電
気情報となる。With such a structure, first, an optical image from a sample is irradiated onto an image pickup plate in which a plurality of light receiving elements each including a photoconductor layer and an electrode layer are two-dimensionally arranged on a conductor film. Then, an internal photoelectric effect occurs, a pair of photoelectrons and holes is generated in the photoconductor layer according to the intensity distribution of the irradiated light, and the conductivity of each photoconductor layer changes.
The change in conductivity of the photoconductor layer appears as a change in resistivity between the electrode layer and the conductor film that sandwich the photoconductor layer. Therefore, for example, if a predetermined amount of electric charge is accumulated in the electrode layer and the conductor film before light irradiation, the electrode layer and the conductor layer change due to the change in resistivity according to the light irradiation amount of the photoconductor layer. Conduction is established between the film and the film, and the accumulated charge is discharged. At this time, the amount of electric charge discharged from the electrode layer corresponds to the integrated amount of light irradiated to the corresponding photoconductor layer in the electrode layer within a predetermined time, and the electrical information corresponding to the light intensity of the optical image of the sample. Becomes

【００１６】この電極層の電気情報は、撮像板の電極層
に探針の先端を対向させて配置し、たとえば探針から電
極層に流れる電荷の量を電流の値として測定することに
よって抽出することができる。さらに走査手段によっ
て、探針を撮像板に対して相対的に走査させることによ
って、撮像板に配置されたそれぞれの受光素子ついての
電気情報が得ることができる。また出力手段によって、
それぞれの受光素子から抽出した電気情報を探針の走査
位置に対応させて出力することにより、撮像板に照射さ
れた光学像の光強度分布を２次元的な画像信号として出
力することができる。The electrical information of this electrode layer is extracted by arranging the tip of the probe so as to face the electrode layer of the image pickup plate, and measuring the amount of electric charge flowing from the probe to the electrode layer as a value of current, for example. be able to. Further, by scanning the probe with respect to the image pickup plate by the scanning means, it is possible to obtain electrical information about each light receiving element arranged on the image pickup plate. Also, by the output means,
By outputting the electrical information extracted from each light receiving element in association with the scanning position of the probe, the light intensity distribution of the optical image irradiated on the imaging plate can be output as a two-dimensional image signal.

【００１７】このように、それぞれ光導電体層および電
極層を含む複数の受光素子を導電体膜上に設けることに
よって、光電効果により光導電体層内に生じた電子また
はホールが撮像板の横方向へ拡散することなく電極層に
蓄積されて、撮像板に結像した光学像に対応した位置で
受光素子から電気情報として抽出することができるの
で、撮像装置の分解能を高めることができる。As described above, by providing a plurality of light receiving elements each including a photoconductor layer and an electrode layer on the conductor film, electrons or holes generated in the photoconductor layer by the photoelectric effect are lateral to the image pickup plate. Since it is accumulated in the electrode layer without being diffused in the direction and can be extracted as electrical information from the light receiving element at a position corresponding to the optical image formed on the image pickup plate, the resolution of the image pickup apparatus can be improved.

【００１８】また、本発明の撮像板の各受光素子はＣＣ
Ｄの画素に相当する。しかしＣＣＤと異なる点は、光信
号を電気信号に変換するための受光部分に生じた電気信
号を撮像板の外部に出力するための転送部分を撮像板内
に形成しておらず、受光部分である受光素子だけを撮像
板内に形成している点である。本発明の撮像装置におい
て、ＣＣＤの転送部分に対応する受光素子からの信号抽
出は、撮像板の外部に設けた探針で撮像板表面を走査す
ることによって行う。したがって、撮像板内部に転送部
分を形成する必要がないため画素の構造が極めて単純で
あり、微小な画素を形成して画素密度を高めることが容
易にでき、より高い空間分解能を有する撮像装置を実現
することができる。Further, each light receiving element of the image pickup plate of the present invention is CC
This corresponds to the D pixel. However, unlike the CCD, the transfer portion for outputting the electric signal generated in the light receiving portion for converting the optical signal to the electric signal to the outside of the image pickup plate is not formed in the image pickup plate, and the light receiving portion is different. The point is that only a certain light receiving element is formed in the imaging plate. In the image pickup apparatus of the present invention, signal extraction from the light receiving element corresponding to the transfer portion of the CCD is performed by scanning the surface of the image pickup plate with a probe provided outside the image pickup plate. Therefore, since it is not necessary to form a transfer portion inside the image pickup plate, the pixel structure is extremely simple, and it is easy to form minute pixels to increase the pixel density, and an image pickup device having higher spatial resolution can be provided. Can be realized.

【００１９】また、各受光素子から電気情報を抽出する
際に前記探針を撮像板に接触させることにより、電極層
に蓄積された電荷等の電気情報を直接抽出することがで
きる。したがって、探針の先端を撮像板表面から微小距
離だけ離して走査する場合と比べて、探針と撮像板表面
との距離の変動による測定誤差が低減されるので、撮像
板に現われた電気情報を確実に検出することができる。
よって、高分解能で安定した画像信号を得ることができ
る。Further, when the electric information is extracted from each light receiving element, by bringing the probe into contact with the image pickup plate, the electric information such as electric charges accumulated in the electrode layer can be directly extracted. Therefore, the measurement error due to the variation in the distance between the probe and the surface of the image pickup plate is reduced as compared with the case where the tip of the probe is scanned with a minute distance from the surface of the image pickup plate, so that the electrical information displayed on the image pickup plate is reduced. Can be reliably detected.
Therefore, a stable image signal with high resolution can be obtained.

【００２０】また更に、それぞれ光導電体層および電極
層を含む受光素子の間を絶縁性部材で埋めることによっ
て、隣接する受光素子の光導電体層および電極層を電気
的に絶縁することができかつ撮像板の電気情報検出面を
平坦化することができる。したがって、それぞれの受光
素子の電気情報をより確実に分離して隣接する受光素子
の間のクロストークを低減することができるので、分解
能を更に高めることができる。また、探針を撮像板表面
に接触させて走査する場合でも各受光素子間を安定して
移動させることができるので、安定した画像信号を得る
ことができる。Furthermore, by filling the space between the light receiving elements including the photoconductive layer and the electrode layer with an insulating member, the photoconductive layer and the electrode layer of the adjacent light receiving elements can be electrically insulated. In addition, the electric information detection surface of the image pickup plate can be flattened. Therefore, the electric information of each light receiving element can be more surely separated to reduce the crosstalk between the adjacent light receiving elements, so that the resolution can be further improved. Further, even when the probe is brought into contact with the surface of the image pickup plate for scanning, the light receiving elements can be moved stably, so that a stable image signal can be obtained.

【００２１】また更に、本発明の撮像装置から画像信号
を得る方法として、まず、それぞれの受光素子から電気
情報を検出するために、導電体膜に対して負のバイアス
電位に設定した探針を受光素子の電極層に接触させて走
査手段により走査し、各電極層と導電体膜との間にバイ
アス電圧を印加する。これにより、各電極層にはバイア
ス電圧に応じた所定量の負の電荷が蓄積される。その
後、探針を電極層から離した状態で撮像板に光を照射す
る。このとき、各電極層に蓄積された負の電荷の量は、
前に説明したような内部光電効果によって生じたホール
と中和され、照射された光の量に応じて減少する。そし
て光照射の後に、再び探針を走査して各電極層に探針を
接触させると、各電極にバイアス電圧が印加され、各電
極層に再び負の電荷が注入されて蓄積電荷の量が元の量
に戻る。このとき探針から電極層に流れる電荷の量は電
流の値という形で電流測定手段で測定される。この電流
の値は、その電極層と同じ光導電体層に所定時間内に照
射された光の量と対応している。Furthermore, as a method of obtaining an image signal from the image pickup device of the present invention, first, in order to detect electrical information from each light receiving element, a probe set to a negative bias potential with respect to the conductor film is used. The electrode layer of the light receiving element is brought into contact with the electrode layer and scanning is performed by the scanning means, and a bias voltage is applied between each electrode layer and the conductor film. As a result, a predetermined amount of negative charge according to the bias voltage is accumulated in each electrode layer. Then, the imaging plate is irradiated with light in a state where the probe is separated from the electrode layer. At this time, the amount of negative charges accumulated in each electrode layer is
It is neutralized with the holes generated by the internal photoelectric effect as described above, and decreases according to the amount of the irradiated light. Then, after the light irradiation, when the probe is scanned again to bring the probe into contact with each electrode layer, a bias voltage is applied to each electrode, negative charges are injected again into each electrode layer, and the amount of accumulated charge is reduced. Return to the original amount. At this time, the amount of charge flowing from the probe to the electrode layer is measured by the current measuring means in the form of a current value. The value of this current corresponds to the amount of light applied to the same photoconductor layer as the electrode layer within a predetermined time.

【００２２】また、バイアス電圧印加手段で、探針を電
極層に接触させてバイアス電圧を印加して探針から撮像
板の電極層に流れる電流値を電流測定手段で測定する際
に、電極層に電荷が注入されて蓄積電荷の量が所定量に
戻されるので、自動的に次の撮像の準備が行われる。Further, when the bias voltage applying means brings the probe into contact with the electrode layer to apply a bias voltage and the current value flowing from the probe to the electrode layer of the imaging plate is measured by the current measuring means, the electrode layer Since the electric charge is injected into and the amount of the accumulated electric charge is returned to the predetermined amount, the preparation for the next imaging is automatically performed.

【００２３】このようにして、電流測定手段で得た電流
値に基づく信号を、走査手段の走査に対応して出力手段
から出力することにより、撮像板に照射された光学像の
画像信号を得ることができる。In this manner, the signal based on the current value obtained by the current measuring means is output from the output means in response to the scanning of the scanning means, thereby obtaining the image signal of the optical image irradiated on the image pickup plate. be able to.

【００２４】[0024]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につき
説明する。まず、本発明の撮像装置の全体的な構成を説
明する前に、本発明の撮像装置の原理を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, before explaining the overall configuration of the image pickup apparatus of the present invention, the principle of the image pickup apparatus of the present invention will be described.

【００２５】図３は、本発明の撮像装置の撮像板を構成
する受光素子から、電気情報を検出するための構成を概
略的に示したものである。撮像板２０は光導電性材料か
らなる光導電体層２２を挟んで一方に電極２１が形成さ
れ、また他方には導電性で光透過率の高い材料からなる
電極２３が形成されている。被写体からの光は電極２３
の方向から照射される。電極２１上には導電性の探針３
およびカンチレバー４が配置されており、カンチレバー
４の駆動によって探針３の先端を電極２１の表面に接触
したり離したりできるようになっている。カンチレバー
４は電流測定手段５を介してバイアス電源６の出力端子
に電気的に接続されており、探針３はカンチレバー４を
通じてバイアス電位に設定されている。バイアス電源６
のもう一方の出力端子は電極２３に接続されている。FIG. 3 schematically shows a structure for detecting electrical information from a light receiving element forming the image pickup plate of the image pickup apparatus of the present invention. An electrode 21 is formed on one side of the image pickup plate 20 with a photoconductor layer 22 made of a photoconductive material sandwiched therebetween, and an electrode 23 made of a conductive material having a high light transmittance is formed on the other side. The light from the subject is the electrode 23
It is irradiated from the direction. A conductive probe 3 is provided on the electrode 21.
Further, a cantilever 4 is arranged, and the tip of the probe 3 can be brought into contact with or separated from the surface of the electrode 21 by driving the cantilever 4. The cantilever 4 is electrically connected to the output terminal of the bias power source 6 via the current measuring means 5, and the probe 3 is set to the bias potential through the cantilever 4. Bias power supply 6
The other output terminal of is connected to the electrode 23.

【００２６】このような構成において、撮像板２０に光
が照射されていないとき、光導電体層２２は導電性が極
めて低いため、光導電体層２２とこれを挟む電極２１と
電極２３とによってコンデンサが形成されている。ま
ず、撮像の準備として、バイアス電源６で探針３と電極
２３との間に電圧Ｖ_１をかけた状態で、探針３を電極２
１に接触させる。これにより、光導電体層２２を挟む電
極２１と電極２３には、バイアス電源６の電圧Ｖ_１に応
じた量の電荷が蓄積される。In such a structure, when the image pickup plate 20 is not irradiated with light, the photoconductor layer 22 has extremely low conductivity, so that the photoconductor layer 22 and the electrodes 21 and 23 sandwiching the photoconductor layer 22 sandwich the photoconductor layer 22. A capacitor is formed. First, as a preparation for imaging, with the bias power source 6 applying a voltage V ₁ between the probe 3 and the electrode 23, the probe 3 is connected to the electrode 2
Contact 1. As a result, in the electrodes 21 and 23 sandwiching the photoconductor layer 22, an amount of electric charge according to the voltage V ₁ of the bias power supply 6 is accumulated.

【００２７】次に、探針３を電極２１から離し、電極２
１、２３に電荷を蓄積した状態で、撮像板２０に光を照
射する。この光は電極２３を透過して光導電体層２２に
到達し、光導電体層２２には内部光電効果が生じて照射
された光の量に応じた量の電子とホールの対が生成す
る。この電子とホールは、電極２１と電極２３の蓄積電
荷の極性に応じてそれそれの電極に吸い寄せられて移動
するために、光導電体層２２は見掛上導電率が下がる。
したがって、電極２１および電極２３にバイアス電圧に
応じて蓄積された電荷は、照射光の量に応じて光導電体
層２２を通じて放電するので、電極２１と電極２３の蓄
積電荷の量が減少する。Next, the probe 3 is separated from the electrode 21, and the electrode 2
The image pickup plate 20 is irradiated with light in a state where electric charges are accumulated in the first and the second images. This light passes through the electrode 23 and reaches the photoconductor layer 22, and an internal photoelectric effect occurs in the photoconductor layer 22 to generate an electron-hole pair in an amount corresponding to the amount of the irradiated light. . The electrons and holes are attracted to and moved by the electrodes corresponding to the polarities of the charges accumulated in the electrodes 21 and 23, so that the photoconductive layer 22 apparently has a reduced conductivity.
Therefore, the charges accumulated in the electrodes 21 and 23 according to the bias voltage are discharged through the photoconductor layer 22 according to the amount of irradiation light, so that the amounts of charges accumulated in the electrodes 21 and 23 are reduced.

【００２８】次に、探針３と電極２３との間に電圧Ｖ_１
をかけた状態で、再び探針３を電極２１に接触させる
と、前の光照射によって放電した電荷量に相当する量の
電荷がこの電極２１と電極２３に流れ込む。このとき流
れ込む電荷の量を、電流の値として電流測定手段５で測
定する。光の照射により電極２１から放電した電荷の量
は、所定時間に照射された光の量に対応するため、この
電流測定手段５により測定された電流値は照射された光
の強度を示すことになる。このようにして、光学像の光
信号を電気信号に変換することができる。Next, a voltage V ₁ is applied between the probe 3 and the electrode 23.
When the probe 3 is brought into contact with the electrode 21 again in the state of being charged, an amount of electric charge corresponding to the amount of electric charge discharged by the previous light irradiation flows into the electrode 21 and the electrode 23. At this time, the amount of electric charge flowing in is measured by the current measuring means 5 as a current value. Since the amount of electric charge discharged from the electrode 21 by the irradiation of light corresponds to the amount of light irradiated for a predetermined time, the current value measured by the current measuring means 5 indicates the intensity of the irradiated light. Become. In this way, the optical signal of the optical image can be converted into an electrical signal.

【００２９】次に、本発明の一実施例に係る撮像装置に
ついて説明する。図１は、本発明の撮像装置を使用した
Ｘ線顕微鏡の構成を概略的に示したブロック図である。Next, an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an X-ray microscope using the image pickup apparatus of the present invention.

【００３０】撮像板１は横断面図として描かれており、
ベリリウム（Ｂｅ）等のＸ線透過率の高い導電性材料か
らなる導電体膜１ａ上の複数の微小領域に、酸化鉛等か
らなる光導電体膜１ｂとその上に金属電極１ｃが積層さ
れて受光素子が構成されている。導電体膜１ａ上のこれ
らの光導電膜１ｂと金属電極１ｃが積層された領域以外
には、窒化シリコン等からなる絶縁体層１ｄが形成され
ている。試料の透過光であるＸ線２は、導電体膜１ａの
方向から照射される。The image pickup plate 1 is depicted as a cross sectional view,
A photoconductor film 1b made of lead oxide or the like and a metal electrode 1c laminated thereon are formed in a plurality of minute regions on the conductor film 1a made of a conductive material having a high X-ray transmittance such as beryllium (Be). A light receiving element is configured. An insulator layer 1d made of silicon nitride or the like is formed on a region other than the region where the photoconductive film 1b and the metal electrode 1c are laminated on the conductor film 1a. The X-ray 2 which is the transmitted light of the sample is irradiated from the direction of the conductor film 1a.

【００３１】この撮像板１における受光素子の平面的な
形状および配置を図２に示す。図２は撮像板の平面図で
あり、受光素子の金属電極３４が、直径０．５μｍの略
円形で、ピッチ１μｍの縦横５００×５００の碁盤目状
に配置されている。FIG. 2 shows the planar shape and arrangement of the light receiving elements in the image pickup plate 1. FIG. 2 is a plan view of the image pickup plate, in which the metal electrodes 34 of the light receiving element are arranged in a substantially circular shape having a diameter of 0.5 μm and a pitch of 1 μm in a 500 × 500 grid pattern.

【００３２】再び図１に戻ると、撮像板１の金属電極１
ｃを形成した面の上には、導電性の探針３およびカンチ
レバー４が設けられており、探針３の先端が撮像板１の
表面に対向するように配置されている。この探針３とカ
ンチレバー４は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に使用され
る極めて微細な構造を有するもので、シリコンナイトラ
イト（ＳｉＮ）等の芯体の表面にＮｉＣｒ合金膜を形成
し、更にＡｕを厚さ５０ｎｍに蒸着して積層した構造で
ある。カンチレバー４の長さは約３００μｍで、バネ定
数が約０．１Ｎ／ｍであり、探針３の先端半径は約０．
０１〜０．１μｍである。探針３の先端は、カンチレバ
ー４の動きによって撮像板１の表面に接触させたり離し
たりすることができるようになっている。Returning to FIG. 1 again, the metal electrode 1 of the image pickup plate 1
A conductive probe 3 and a cantilever 4 are provided on the surface where c is formed, and the tip of the probe 3 is arranged so as to face the surface of the imaging plate 1. The probe 3 and the cantilever 4 have an extremely fine structure used in an atomic force microscope (AFM). A NiCr alloy film is formed on the surface of a core body such as silicon nitrite (SiN). This is a structure in which Au is vapor-deposited to a thickness of 50 nm and laminated. The length of the cantilever 4 is about 300 μm, the spring constant is about 0.1 N / m, and the tip radius of the probe 3 is about 0.
It is 01 to 0.1 μm. The tip of the probe 3 can be brought into contact with or separated from the surface of the imaging plate 1 by the movement of the cantilever 4.

【００３３】カンチレバー４は、電流測定手段５を介し
てバイアス電源６に電気的に接続されており、また、機
械的にはカンチレバー取付け部７によってアクチュエー
タ８に固定されている。このアクチュエータ８は駆動制
御手段９によって駆動され、図中に示したＸＹＺ方向に
探針３を変位させる。ここで、Ｚ方向は撮像板１の表面
と垂直に交わる方向であり、ＸＹ方向は撮像板１の表面
と水平な方向である。またカンチレバー４には、このカ
ンチレバー４の撓みの量を検出するための撓み検出手段
１０が設けられており、アクチュエータ５はこの撓み検
出手段１０の結果に基づいて駆動制御手段９によって制
御され、その制御結果がコンピュータ１１に送られる。
コンピュータ１１は、この駆動制御手段９の出力と電流
測定手段５の出力とに基づく信号をＣＲＴ１２に送る。The cantilever 4 is electrically connected to the bias power source 6 via the current measuring means 5, and mechanically fixed to the actuator 8 by the cantilever mounting portion 7. The actuator 8 is driven by the drive control means 9 to displace the probe 3 in the XYZ directions shown in the drawing. Here, the Z direction is a direction perpendicular to the surface of the image pickup plate 1, and the XY direction is a direction horizontal to the surface of the image pickup plate 1. Further, the cantilever 4 is provided with a deflection detection means 10 for detecting the amount of deflection of the cantilever 4, and the actuator 5 is controlled by the drive control means 9 based on the result of the deflection detection means 10, and The control result is sent to the computer 11.
The computer 11 sends a signal based on the output of the drive control means 9 and the output of the current measuring means 5 to the CRT 12.

【００３４】以上のように構成した本実施例の撮像装置
の動作を説明する。まず、バイアス電源６によって導電
体膜１ａと探針３との間にバイアス電圧を印加する。バ
イアス電圧は、探針３が導電体膜１ａに対して＋５Ｖに
なるように設定される。そして、このバイアス電圧をか
けた探針３の先端を撮像板１表面に接触させ、アクチュ
エータ５を駆動させて、探針３が２次元的に配置された
金属電極１ｃの全部に接触するようにＸＹ方向に撮像板
１の表面を１回走査する。このときの探針３の先端が撮
像板１に接触する圧力は、撮像板１の表面を傷付けない
ように適切な接触圧に維持する必要がある。そのため、
探針３の先端が撮像板１にアクチュエータ５の駆動によ
って付勢されることにより生じるカンチレバー４の撓み
の量を、撓み検出手段１０で検出する。そしてその結果
を駆動制御手段９に送り、アクチュエータ５のＺ方向の
動きをフィードバック制御して、探針３の接触圧を制御
する。適切な接触圧は約１×１０^−８Ｎ（ニュートン）
程度である。The operation of the image pickup apparatus of this embodiment having the above configuration will be described. First, a bias voltage is applied between the conductor film 1 a and the probe 3 by the bias power supply 6. The bias voltage is set so that the probe 3 becomes + 5V with respect to the conductor film 1a. Then, the tip of the probe 3 to which this bias voltage is applied is brought into contact with the surface of the image pickup plate 1 and the actuator 5 is driven so that the probe 3 comes into contact with all of the two-dimensionally arranged metal electrodes 1c. The surface of the image pickup plate 1 is scanned once in the XY directions. At this time, the pressure at which the tip of the probe 3 contacts the image pickup plate 1 needs to be maintained at an appropriate contact pressure so as not to damage the surface of the image pickup plate 1. for that reason,
The deflection detecting means 10 detects the amount of deflection of the cantilever 4 caused by the tip of the probe 3 being urged by the image pickup plate 1 by driving the actuator 5. Then, the result is sent to the drive control means 9, and the movement of the actuator 5 in the Z direction is feedback-controlled to control the contact pressure of the probe 3. Appropriate contact pressure is about 1 × 10 ^-8 N (Newton)
It is a degree.

【００３５】この探針の１回目の走査によって、導電体
膜１ａと各金属電極１ｃとの間に次々とバイアス電圧が
印加される。光導電体層１ｂは光が照射されていない状
態では導電率が極めて低いので、光導電体層１ｂを挟む
金属電極１ｃと金属膜１ａはコンデンサとして作用す
る。したがって、金属電極１ｃの各々にはバイアス電圧
の値に応じた量の正の電荷が蓄積する。By the first scanning of the probe, a bias voltage is successively applied between the conductor film 1a and each metal electrode 1c. Since the photoconductor layer 1b has an extremely low conductivity in the state where it is not irradiated with light, the metal electrode 1c and the metal film 1a sandwiching the photoconductor layer 1b act as a capacitor. Therefore, a positive charge of an amount corresponding to the value of the bias voltage is accumulated in each of the metal electrodes 1c.

【００３６】探針３の走査が終了したら、次に、撮像板
１にＸ線２を照射する。このＸ線２は、試料を透過した
光学像であり、撮像板１上で結像するように調整されて
いる。Ｘ線２は、Ｘ線透過率の高い材料からなる導電体
膜１ａを透過して光導電体層１ｂに達する。光導電体層
１ｂにＸ線２が照射されると、内部光電効果によって光
導電体層１ｂ内に照射されたＸ線２の量に応じた数量の
光電子とホールの対が生じる。ここで発生する光電子
は、正の電荷が蓄積された金属電極１ｃに吸い寄せられ
て、金属電極１ｃの正の電荷と中和するので、金属電極
１ｃに蓄積している正の電荷の量が変化する。一方、ホ
ールは電極層１ａに吸い寄せられて電極層１ａの負の電
荷を中和する。したがって、Ｘ線２の照射で光導電体層
１ｂの見掛上の導電率が変化することにより、バイアス
電圧の印加によって蓄積された電荷のうち、Ｘ線２の照
射量に応じた量の電荷が導電体膜１ａと金属電極１ｃか
ら放電されたことになる。この時の金属電極１ｃの蓄積
電荷量の変化は、その金属電極１ｃに対応する光導電体
膜１ｂに照射されたＸ線の所定時間内での積算値に対応
する。このようにして、撮像板１上に２次元的に配列さ
れたそれぞれの金属電極１ｃの蓄積電荷量の値は、撮像
板１に照射されたＸ線２の光学像の光強度分布に対応し
た値となって分布する。After the scanning of the probe 3 is completed, the image pickup plate 1 is irradiated with X-rays 2. The X-ray 2 is an optical image transmitted through the sample, and is adjusted so as to form an image on the image pickup plate 1. The X-rays 2 pass through the conductor film 1a made of a material having a high X-ray transmittance and reach the photoconductor layer 1b. When the photoconductor layer 1b is irradiated with X-rays 2, the number of photoelectron-hole pairs corresponding to the amount of X-rays 2 irradiated in the photoconductor layer 1b is generated by the internal photoelectric effect. The photoelectrons generated here are attracted to the metal electrode 1c in which the positive charge is accumulated and neutralized with the positive charge in the metal electrode 1c, so that the amount of the positive charge accumulated in the metal electrode 1c changes. To do. On the other hand, the holes are attracted to the electrode layer 1a and neutralize the negative charges of the electrode layer 1a. Therefore, the apparent conductivity of the photoconductor layer 1b is changed by the irradiation of the X-rays 2, so that the amount of charges corresponding to the irradiation amount of the X-rays 2 among the charges accumulated by the application of the bias voltage is changed. Is discharged from the conductor film 1a and the metal electrode 1c. The change in the accumulated charge amount of the metal electrode 1c at this time corresponds to the integrated value of the X-rays applied to the photoconductor film 1b corresponding to the metal electrode 1c within a predetermined time. In this way, the value of the accumulated charge amount of each metal electrode 1c two-dimensionally arranged on the image pickup plate 1 corresponds to the light intensity distribution of the optical image of the X-rays 2 irradiated on the image pickup plate 1. It is distributed as a value.

【００３７】次に、再び＋５Ｖのバイアス電圧がかかっ
た探針３を撮像板１に所定の接触圧で接触させてＸＹ方
向に走査し、導電体膜１ａと各金属電極１ｃとの間に再
びバイアス電圧を印加する。このとき、バイアス電圧に
対応した正の電荷が探針３からそれぞれの金属電極１ｃ
に注入されて、Ｘ線２の照射によって金属電極１ｃで中
和してなくなった電荷が補われるので、金属電極１ｃの
蓄積電荷量はバイアス電圧に対応した元の量に戻る。こ
のとき、探針３を通じて金属電極１ｃに流れた電流の値
が電流測定手段５で測定される。この電流測定手段５で
測定された電流値は、それぞれ光導電体層１ｂおよび金
属電極１ｃからなる受光素子に照射されたＸ線２の光強
度に関する電気情報となる。Next, the probe 3 to which a bias voltage of +5 V is applied again is brought into contact with the image pickup plate 1 at a predetermined contact pressure to scan in the XY directions, and again between the conductor film 1a and each metal electrode 1c. Apply a bias voltage. At this time, positive charges corresponding to the bias voltage are transferred from the probe 3 to the respective metal electrodes 1c.
Since the charges that have been injected into and are neutralized by the irradiation of the X-rays 2 at the metal electrode 1c and are lost are supplemented, the accumulated charge amount of the metal electrode 1c returns to the original amount corresponding to the bias voltage. At this time, the value of the current flowing through the metal electrode 1c through the probe 3 is measured by the current measuring means 5. The current value measured by the current measuring means 5 becomes electrical information regarding the light intensity of the X-rays 2 applied to the light receiving element composed of the photoconductor layer 1b and the metal electrode 1c.

【００３８】また、この探針３から金属電極１ｃに流れ
る電流の値を測定する際、金属電極１ｃの蓄積電荷量は
Ｘ線２が照射される前の量に戻るので、各受光素子では
次に撮像する準備が自動的に行われる。When measuring the value of the current flowing from the probe 3 to the metal electrode 1c, the accumulated charge amount of the metal electrode 1c returns to the amount before the irradiation of the X-ray 2, so that each light receiving element has The preparation for imaging is automatically performed.

【００３９】そして、電流測定手段５で測定されたそれ
ぞれの受光素子に関する電流値をコンピュータ１１に送
って、駆動制御手段９からの探針３の走査位置に関する
情報と対応させて出力することによって、２次元的な光
学像の強度分布に対応した画像信号を得ることができ
る。そして、このコンピュータ１１の出力をＣＲＴ１２
に送ることにより、試料のＸ線透過像を画像情報として
画面上に表示することができる。Then, the current value of each light receiving element measured by the current measuring means 5 is sent to the computer 11 and is output in association with the information on the scanning position of the probe 3 from the drive control means 9, An image signal corresponding to the intensity distribution of a two-dimensional optical image can be obtained. Then, the output of the computer 11 is sent to the CRT 12
By sending the X-ray transmission image to, the X-ray transmission image of the sample can be displayed on the screen as image information.

【００４０】以上の動作は、１回の撮像を行うための動
作であるが、以上の動作を繰り返すことにより、撮像を
何度でも実時間で繰り返すことができる。Although the above operation is an operation for performing one image pickup, the image pickup can be repeated any number of times in real time by repeating the above operation.

【００４１】このように、Ｘ線２の照射された光の強度
に対応する信号としての光導電体層１ｂの導電率の変化
を、それぞれ独立した受光素子の金属電極１ｃの蓄積電
荷量の変化として検出することができる。したがって、
光導電体層１ｂの内部光電効果によって生じた光電子等
の電気情報が撮像板１の横方向へ拡散することなく光が
照射された位置で確実に検出することができるので、撮
像装置の解像度を高めることができる。As described above, the change in the conductivity of the photoconductor layer 1b as a signal corresponding to the intensity of the light irradiated with the X-rays 2 is changed by the change in the accumulated charge amount of the metal electrode 1c of each independent light receiving element. Can be detected as Therefore,
Since the electric information such as photoelectrons generated by the internal photoelectric effect of the photoconductor layer 1b can be reliably detected at the position irradiated with light without being diffused in the lateral direction of the image pickup plate 1, the resolution of the image pickup apparatus can be improved. Can be increased.

【００４２】また、この蓄積電荷量の検出は、探針の走
査によって受光素子１つ１つに対応して行われるので更
に分解能を高めることができる。Further, since the detection of the accumulated charge amount is performed for each light receiving element by scanning the probe, the resolution can be further improved.

【００４３】また、この光導電体層１ｂおよび金属電極
１ｃで構成される受光素子は、ＣＣＤの画素と比較する
と構造が極めて単純なため、大きさを小さくすることが
容易であり、撮像板１上に受光素子を高密度に形成する
ことにより極めて高い分解能の撮像装置を容易に作成す
ることができる。The light receiving element composed of the photoconductor layer 1b and the metal electrode 1c has an extremely simple structure as compared with the pixel of the CCD, and therefore, it is easy to reduce the size thereof, and the image pickup plate 1 is provided. By forming the light receiving elements at a high density on the top, it is possible to easily create an image pickup device having an extremely high resolution.

【００４４】次に、図４を参照して本実施例に係る撮像
板の製造方法を説明する。図４（ａ）〜（ｄ）のそれぞ
れは、図１に示した撮像装置に使用する撮像板を製造す
るための各工程にある撮像板の横断面図である。Next, a method of manufacturing the image pickup plate according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 4A to 4D are cross-sectional views of the image pickup plate in each step for manufacturing the image pickup plate used in the image pickup apparatus shown in FIG.

【００４５】まず（ａ）では、（１００）面方位のｐ型
シリコン基板３０の表面に、導電体膜３１としてベリリ
ウムを１００〜２００ｎｍの厚さに蒸着し、さらにこの
導電体膜３１上にスパッタ法もしくはＣＶＤ法（化学的
気相成長法）により窒化シリコン（ＳｉＮ）を成膜して
絶縁体層３２を形成する。First, in (a), beryllium is vapor-deposited as a conductor film 31 to a thickness of 100 to 200 nm on the surface of a p-type silicon substrate 30 having a (100) plane orientation, and further sputtered on the conductor film 31. Method or CVD method (chemical vapor deposition method) to form a silicon nitride (SiN) film to form the insulator layer 32.

【００４６】次に（ｂ）では、絶縁体層３２の上にレジ
スト３６を形成した後、縮小露光装置を用いてこのレジ
スト３６を、図２に示したような受光素子の配列パター
ンにパターニングし、ドライエッチングによって絶縁体
層３２に受光素子を形成するための開口部を形成する。Next, in (b), a resist 36 is formed on the insulator layer 32, and then the resist 36 is patterned into a light receiving element array pattern as shown in FIG. 2 using a reduction exposure apparatus. An opening for forming a light receiving element is formed in the insulator layer 32 by dry etching.

【００４７】次に（ｃ）では、レジスト３６のパターン
上に、光導電体層３３として酸化鉛と、金属電極３４と
してアルミニウム（Ａｌ）を積層形成する。その後、レ
ジスト３６と不要な酸化鉛およびアルミニウムを除去
し、絶縁体層３２の開口部内に光導電体層３３と金属電
極３４からなる受光素子を形成する。これにより、撮像
板１には受光素子が２次元的に配置形成される。金属電
極３４としては、アルミニウムの他に白金（Ｐｔ）、タ
ングステン（Ｗ）等を用いることもできる。Next, in (c), lead oxide as the photoconductor layer 33 and aluminum (Al) as the metal electrode 34 are laminated on the pattern of the resist 36. Then, the resist 36 and unnecessary lead oxide and aluminum are removed, and a light receiving element including the photoconductor layer 33 and the metal electrode 34 is formed in the opening of the insulator layer 32. As a result, the light receiving elements are two-dimensionally arranged and formed on the imaging plate 1. As the metal electrode 34, platinum (Pt), tungsten (W), or the like can be used instead of aluminum.

【００４８】最後に（ｄ）では、ｐ型シリコン層３０裏
面の光を受光する領域を異方性エッチングによって除去
して凹状にし、更にアルミニウムを２０ｎｍの厚さに蒸
着して電極３５を形成する。Finally, in (d), the light receiving region on the back surface of the p-type silicon layer 30 is removed by anisotropic etching to form a concave shape, and aluminum is further evaporated to a thickness of 20 nm to form an electrode 35. .

【００４９】なお、本実施例では、撮像装置に照射する
光としてＸ線を使用しているが、光導電体層に光電効果
を生じる光であれば他の波長の光でも適用可能であり、
赤外線からγ線まで様々な波長の光を使用することがで
きる。Although X-rays are used as the light for irradiating the image pickup device in this embodiment, light of other wavelengths can be applied as long as the light produces a photoelectric effect in the photoconductor layer.
Light of various wavelengths from infrared to gamma rays can be used.

【００５０】また、本実施例では、探針を撮像板表面に
接触させて撮像板から光学像に関する電気情報を検出し
ているが、探針を接触させずに電気情報を得ることも可
能である。Further, in the present embodiment, the probe is brought into contact with the surface of the image pickup plate to detect the electrical information regarding the optical image from the image pickup plate, but it is also possible to obtain the electrical information without bringing the probe into contact. is there.

【００５１】また、本実施例では、撮像板の受光素子を
２次元的に配置しているが、配列を直線的または立体的
にしてもよい。Further, although the light receiving elements of the image pickup plate are arranged two-dimensionally in this embodiment, the arrangement may be linear or three-dimensional.

【００５２】また、本実施例では、探針をアクチュエー
タによって変位させて走査させているが、撮像板をアク
チュエータ等により変位させて走査させてもよい。In this embodiment, the probe is displaced by the actuator for scanning, but the image pickup plate may be displaced by the actuator or the like for scanning.

【００５３】[0053]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、それぞ
れ光導電体層および電極層を含む複数の受光素子を撮像
板に各々分離させて形成して画素を構成しているので、
光照射により生じた電気情報が撮像板の横方向に拡散す
ることなく、確実に画素単位で蓄積される。また、先端
の極めて鋭利な探針を走査させて、それぞれの受光素子
に蓄積された電気情報を検出することによって、それぞ
れの受光素子１つ１つに対応した電気情報を抽出するこ
とができる。したがって、撮像板の受光素子のピッチに
確実に対応した画像信号が得られるので、撮像装置の分
解能を大幅に高めることができる。As described above, according to the present invention, a plurality of light receiving elements each including a photoconductor layer and an electrode layer are separately formed on an image pickup plate to form a pixel.
The electrical information generated by the light irradiation is reliably accumulated in pixel units without being diffused in the lateral direction of the image pickup plate. Further, by scanning an extremely sharp probe at the tip and detecting the electric information accumulated in each light receiving element, the electric information corresponding to each light receiving element can be extracted. Therefore, an image signal corresponding to the pitch of the light receiving elements of the image pickup plate can be reliably obtained, so that the resolution of the image pickup apparatus can be significantly increased.

【００５４】また、この光導電体層および電極層を含む
受光素子で構成された撮像板は ＣＣＤと比べて構造が
極めて単純なので、受光素子からなる画素を微小化する
ことが容易であり、画素ピッチを０．５μｍ以下に小さ
くすることもできる。したがって、撮像板の画素密度を
高め、更にそ画素１つ１つに対応した画像情報を抽出す
ることによって、撮像装置の分解能を更に高めることが
できる。Further, since the image pickup plate composed of the light receiving element including the photoconductor layer and the electrode layer has an extremely simple structure as compared with the CCD, it is easy to miniaturize the pixel including the light receiving element. The pitch can be reduced to 0.5 μm or less. Therefore, the resolution of the image pickup apparatus can be further increased by increasing the pixel density of the image pickup plate and further extracting the image information corresponding to each pixel.

【００５５】また更に、撮像板の金属電極に探針を接触
させて電気情報を抽出しているので、探針先端と撮像板
表面との距離の変動による測定誤差の発生が回避でき、
安定した画像情報を得ることができるので、信頼性が高
くまた高分解能の撮像装置を実現することができる。Furthermore, since the probe is brought into contact with the metal electrode of the image pickup plate to extract the electric information, it is possible to avoid the occurrence of a measurement error due to the variation of the distance between the tip of the probe and the surface of the image pickup plate.
Since stable image information can be obtained, a highly reliable and high-resolution imaging device can be realized.

【００５６】また更に、撮像板上のそれぞれの受光素子
の間を絶縁体部材で埋めているため、それぞれの受光素
子に生じる電気情報が分離され、隣接する受光素子間の
電気情報のクロストークが減少する。よって、各受光素
子の電気情報の精度が高まるので、撮像装置の分解能を
更に高めることができる。Furthermore, since the light receiving elements on the image pickup plate are filled with the insulating member, the electric information generated in the respective light receiving elements is separated, and crosstalk of the electric information between the adjacent light receiving elements occurs. Decrease. Therefore, the accuracy of the electric information of each light receiving element is increased, and the resolution of the image pickup device can be further increased.

【００５７】したがって、このように分解能の極めて高
い撮像装置をＸ線顕微鏡等の光学分析装置に使用するこ
とによって、光学分析装置の空間分解能を、本来Ｘ線で
実現可能な分解能たとえばサブナノミクロンオーダーに
まで高めることができる。Therefore, by using such an extremely high-resolution image pickup device in an optical analysis device such as an X-ray microscope, the spatial resolution of the optical analysis device is set to a resolution that can be realized by X-rays, for example, sub-nanomicron order. Can be increased up to.

【００５８】また更に、撮像板から電気情報を抽出する
方法として、探針を各受光素子の電極に接触させてバイ
アス電圧を印加して各電極に所定量の電荷を蓄積させ、
光照射後に再び探針を電極に接触させてバイアス電圧を
印加してそのときに流れる電流の値を測定しているの
で、その測定と同時に電極に所定量の電荷が蓄積されて
次の撮像の準備が行われ、実時間で何度でも繰り返し撮
像を行うことができる。したがって、Ｘ線顕微鏡等に本
発明の撮像装置を使用することによって、時間的に変化
する試料像の画像情報も確実に得ることができる。Further, as a method of extracting electrical information from the image pickup plate, a probe is brought into contact with the electrodes of each light receiving element to apply a bias voltage to accumulate a predetermined amount of electric charge on each electrode,
After the light irradiation, the probe is brought into contact with the electrode again and a bias voltage is applied to measure the value of the current that flows at that time. Preparations are made, and it is possible to perform repeated imaging as many times as possible in real time. Therefore, by using the image pickup apparatus of the present invention for an X-ray microscope or the like, it is possible to reliably obtain image information of a sample image that changes with time.

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

【図１】本発明の一実施例に係る撮像装置を使用したＸ
線顕微鏡の概略的な構成を示すブロック図である。FIG. 1 illustrates an X using an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention.
It is a block diagram showing a schematic structure of a line microscope.

【図２】本発明の一実施例に係る撮像装置に使用する撮
像板の平面図である。FIG. 2 is a plan view of an image pickup plate used in the image pickup apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図３】本発明の撮像装置の原理を説明するための概略
的なブロック図である。FIG. 3 is a schematic block diagram for explaining the principle of the image pickup apparatus of the present invention.

【図４】本発明の一実施例に係る撮像装置に使用する撮
像板の製造工程を示し、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、製
造するための各工程にある撮像板の横断面図である。4A to 4D show manufacturing steps of an image pickup plate used in an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views of the image pickup plate in respective steps for manufacturing. is there.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 撮像板 １ａ 導電体膜 １ｂ 光導電体層 １ｃ 金属電極 １ｄ 絶縁体層 ２ Ｘ線 ３ 探針 ４ カンチレバー ５ 電流測定手段 ６ バイアス電源 ７ カンチレバー取付具 ８ アクチュエータ ９ 駆動制御手段 １０ 撓み検出手段 １１ コンピュータ １２ ＣＲＴ ２１、２３ 電極 ２２ 光導電層 ３０ Ｐ型シリコン ３１ 導電体膜 ３２ 光導電体層 ３３ 絶縁体層 ３４ 金属電極 ３５ 電極 ３６ レジスト 1 Imaging Plate 1a Conductor Film 1b Photoconductor Layer 1c Metal Electrode 1d Insulator Layer 2 X-ray 3 Probe 4 Cantilever 5 Current Measuring Means 6 Bias Power Supply 7 Cantilever Fixture 8 Actuator 9 Drive Control Means 10 Deflection Detecting Means 11 Computer 12 CRT 21, 23 electrode 22 photoconductive layer 30 P-type silicon 31 conductor film 32 photoconductor layer 33 insulator layer 34 metal electrode 35 electrode 36 resist

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 それぞれ光導電体層および電極層を含む
複数の受光素子が導電体膜上に分離して配置された撮像
板と、 該撮像板の前記受光素子に対向させて配置可能であり、
該撮像板上の電気情報を検出するための探針と、 該探針と前記撮像板とを相対的に移動させるための走査
手段と、 前記走査手段による走査に対応して前記探針により検出
された電気情報を出力する出力手段と、 を具備することを特徴とする撮像装置。1. An image pickup plate in which a plurality of light receiving elements each including a photoconductor layer and an electrode layer are separately arranged on a conductive film, and the image pickup plate can be arranged to face the light receiving elements of the image pickup plate. ,
A probe for detecting electrical information on the image pickup plate, a scanning unit for relatively moving the probe and the image pickup plate, and detection by the probe corresponding to scanning by the scanning unit An image pickup device comprising: an output unit that outputs the generated electrical information. 【請求項２】 前記複数の受光素子が、撮像板に２次元
的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の
撮像装置。2. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the plurality of light receiving elements are two-dimensionally arranged on an image pickup plate. 【請求項３】 前記探針を前記撮像板に所定の接触圧で
接触させるための付勢手段を具備することを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の撮像装置。3. The image pickup apparatus according to claim 1, further comprising an urging means for bringing the probe into contact with the image pickup plate at a predetermined contact pressure. 【請求項４】 前記受光素子は前記導電体膜上の微小領
域に形成された光導電体層と該光導電体層上に形成され
た微小電極とからなり、前記受光素子の各々の間は絶縁
性部材で埋められていることを特徴とする請求項１、請
求項２、または請求項３のいずれか１項に記載の撮像装
置。4. The light receiving element comprises a photoconductor layer formed in a minute region on the conductor film and a minute electrode formed on the photoconductor layer, and a space between each of the light receiving elements. The image pickup device according to claim 1, wherein the image pickup device is filled with an insulating member. 【請求項５】 それぞれ光導電体層および電極層を含む
複数の受光素子が導電体膜上に分離して配置形成された
撮像板と、 前記撮像板上の電気情報を検出する探針を、前記電極層
に所定の接触圧で接触させるための付勢手段と、 前記探針を前記電極層に接触させることにより該電極層
と前記導電体膜との間にバイアス電圧を印加して該電極
層に所定量の電荷を蓄積し、次に前記撮像板に光を照射
した後で再び前記探針を前記電極層に接触させて前記バ
イアス電圧を印加し、該電極層の蓄積電荷を所定量に戻
すためのバイアス電圧印加手段と、 前記探針と前記撮像板とを相対的に移動させるための走
査手段と、 前記電極層の蓄積電荷を所定量に戻す際に、前記探針お
よび撮像板を通じて流れる電流を測定する電流測定手段
と、 前記走査手段の走査に対応して、前記測定手段で得た電
流値に基づく信号を出力する出力手段と、 を具備することを特徴とする撮像装置。5. An image pickup plate in which a plurality of light receiving elements each including a photoconductor layer and an electrode layer are formed separately on a conductor film, and a probe for detecting electrical information on the image pickup plate, A biasing means for bringing the electrode layer into contact with the electrode layer at a predetermined contact pressure; and a bias voltage is applied between the electrode layer and the conductor film by bringing the probe into contact with the electrode layer. After accumulating a predetermined amount of electric charge in the layer and then irradiating the image pickup plate with light, the probe is brought into contact with the electrode layer again to apply the bias voltage, and the electric charge accumulated in the electrode layer is predetermined amount. Bias voltage applying means for returning the probe to the image pickup plate, scanning means for relatively moving the probe and the image pickup plate, and returning the accumulated charge of the electrode layer to a predetermined amount, the probe and the image pickup plate A current measuring means for measuring a current flowing through the scanning means, In response to 査 imaging apparatus characterized by comprising a, and output means for outputting a signal based on the current value obtained by the measurement means.