JPH08228313A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
- Publication number
- JPH08228313A JPH08228313A JP7032577A JP3257795A JPH08228313A JP H08228313 A JPH08228313 A JP H08228313A JP 7032577 A JP7032577 A JP 7032577A JP 3257795 A JP3257795 A JP 3257795A JP H08228313 A JPH08228313 A JP H08228313A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- image pickup
- light
- charge
- charge storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 分解能を高くする。
【構成】 互いに電気的に独立な複数の電荷蓄積部1c
を有する電荷蓄積層1gと、電荷蓄積層1gの両面に配
置された2つの光導電体層1b、1eと、2つの光導電
体層1b、1eの電荷蓄積層1gが配置されていないそ
れぞれの面に配置される電荷読み出し側電極1fと、光
学像受光側電極1aと、を有する撮像板1と、光学像受
光側電極1aと電気的に接続される第1のバイアス電圧
印加手段7と、電荷読み出し側電極1fと電気的に接続
される第2のバイアス電圧印加手段8と、電荷読み出し
側電極1fと電気的に接続される電流測定手段6と、電
荷読み出し側電極1fに読み出し光を照射する読み出し
光源4と、からなる。
を有する電荷蓄積層1gと、電荷蓄積層1gの両面に配
置された2つの光導電体層1b、1eと、2つの光導電
体層1b、1eの電荷蓄積層1gが配置されていないそ
れぞれの面に配置される電荷読み出し側電極1fと、光
学像受光側電極1aと、を有する撮像板1と、光学像受
光側電極1aと電気的に接続される第1のバイアス電圧
印加手段7と、電荷読み出し側電極1fと電気的に接続
される第2のバイアス電圧印加手段8と、電荷読み出し
側電極1fと電気的に接続される電流測定手段6と、電
荷読み出し側電極1fに読み出し光を照射する読み出し
光源4と、からなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、X線顕微鏡等の高空間
分解能が得られる光学分析装置に好適な撮像装置に関す
るものである。
分解能が得られる光学分析装置に好適な撮像装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】近年、試料からの光学像を撮像するため
に撮像装置が用いられている。特に、高分解能な測定を
行う場合には、通常の可視光よりも分解能が高い撮像方
法としてX線を用いる方法がある。例えば、波長が2〜
5nmの軟X線を用いるX線顕微鏡は、可視光(波長が
400〜800nm)を用いるよりも分解能が高く、ま
た生物試料を水中で生きたまま観察できるため医学や生
物光学の分野で有用である。
に撮像装置が用いられている。特に、高分解能な測定を
行う場合には、通常の可視光よりも分解能が高い撮像方
法としてX線を用いる方法がある。例えば、波長が2〜
5nmの軟X線を用いるX線顕微鏡は、可視光(波長が
400〜800nm)を用いるよりも分解能が高く、ま
た生物試料を水中で生きたまま観察できるため医学や生
物光学の分野で有用である。
【0003】このようなX線顕微鏡の撮像装置として
は、MCP(マルチチャンネルプレート)に蛍光板を組
み合わせたものやCCD等が用いられている。
は、MCP(マルチチャンネルプレート)に蛍光板を組
み合わせたものやCCD等が用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、X線の分解
能に対応した光学分析装置(例えばX線顕微鏡)を得る
ためには、この装置の光学系(結像系)または、撮像装
置(受光手段)の少なくとも一方の分解能を高める必要
がある。しかし、従来、撮像装置として使用していたC
CDの1画素のサイズは約10μmであり、その撮像装
置としての分解能はX線の波長によって得られる分解能
よりも低い。同様に、MCPと蛍光板とを組み合わせた
場合も撮像装置としての分解能はX線の波長によって得
られる分解能よりも低く、前記分析装置の分解能は撮像
装置の分解能に制約されてしまう。そこで、光学系の倍
率を高くすることが考えられるが、ウォルター鏡及びシ
ュワルツシルド鏡等のX線光学素子は、加工精度上の問
題により倍率を大きくすることが困難である。従って、
これらの撮像装置では分解能の高い撮像を行うことがで
きないという問題点があった。
能に対応した光学分析装置(例えばX線顕微鏡)を得る
ためには、この装置の光学系(結像系)または、撮像装
置(受光手段)の少なくとも一方の分解能を高める必要
がある。しかし、従来、撮像装置として使用していたC
CDの1画素のサイズは約10μmであり、その撮像装
置としての分解能はX線の波長によって得られる分解能
よりも低い。同様に、MCPと蛍光板とを組み合わせた
場合も撮像装置としての分解能はX線の波長によって得
られる分解能よりも低く、前記分析装置の分解能は撮像
装置の分解能に制約されてしまう。そこで、光学系の倍
率を高くすることが考えられるが、ウォルター鏡及びシ
ュワルツシルド鏡等のX線光学素子は、加工精度上の問
題により倍率を大きくすることが困難である。従って、
これらの撮像装置では分解能の高い撮像を行うことがで
きないという問題点があった。
【0005】本発明は、上記問題点を鑑みて成されたも
のであり、分解能の高い撮像装置を提供することを目的
とする。
のであり、分解能の高い撮像装置を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、互い
に電気的に独立な複数の電荷蓄積部を有する電荷蓄積層
と、電荷蓄積層の両面に配置された2つの光導電体層
と、2つの光導電体層の電荷蓄積層が配置されていない
それぞれの面に配置される電荷読み出し側電極と、光学
像受光側電極と、を有する撮像板と、光学像受光側電極
と電気的に接続される第1のバイアス電圧印加手段と、
電荷読み出し側電極と電気的に接続される第2のバイ
アス電圧印加手段と、電荷読み出し側電極と電気的に接
続される電流測定手段と、電荷読み出し側電極に読み出
し光を照射する読み出し光源と、を有することを特徴と
する撮像装置を提供する。
に電気的に独立な複数の電荷蓄積部を有する電荷蓄積層
と、電荷蓄積層の両面に配置された2つの光導電体層
と、2つの光導電体層の電荷蓄積層が配置されていない
それぞれの面に配置される電荷読み出し側電極と、光学
像受光側電極と、を有する撮像板と、光学像受光側電極
と電気的に接続される第1のバイアス電圧印加手段と、
電荷読み出し側電極と電気的に接続される第2のバイ
アス電圧印加手段と、電荷読み出し側電極と電気的に接
続される電流測定手段と、電荷読み出し側電極に読み出
し光を照射する読み出し光源と、を有することを特徴と
する撮像装置を提供する。
【0007】また、電荷読み出し側電極は電荷読み出し
側電極に照射される光に対して透明な透明電極であり、
透明電極は透明電極の一部に読み出し側電極に照射され
る光に対して不透明な遮光部分を設けることが好まし
い。また、読み出し光源と電荷読み出し側電極との間に
配置され、読み出し光源からの光を入射し、電荷読み出
し側電極に光を照射する光ファイバーと、光ファイバと
前記撮像板とを相対的に走査する走査手段と、を更に設
けることは好ましい。
側電極に照射される光に対して透明な透明電極であり、
透明電極は透明電極の一部に読み出し側電極に照射され
る光に対して不透明な遮光部分を設けることが好まし
い。また、読み出し光源と電荷読み出し側電極との間に
配置され、読み出し光源からの光を入射し、電荷読み出
し側電極に光を照射する光ファイバーと、光ファイバと
前記撮像板とを相対的に走査する走査手段と、を更に設
けることは好ましい。
【0008】また、光ファイバの撮像板側に配置される
開口部を前記光ファイバを伝播する光の波長に対して十
分小さい開口とすることは好ましい。また、2つの光導
電体層のうち、光学像受光側電極側に配置される光導電
体層のバンドギャップを読み出し光源から射出される光
のエネルギーよりも大きくすることは好ましい。
開口部を前記光ファイバを伝播する光の波長に対して十
分小さい開口とすることは好ましい。また、2つの光導
電体層のうち、光学像受光側電極側に配置される光導電
体層のバンドギャップを読み出し光源から射出される光
のエネルギーよりも大きくすることは好ましい。
【0009】
【作用】以下、本発明の一例である図4の撮像装置を用
いて本発明の撮像装置の撮像原理を説明する。図4の撮
像装置では、2つの光導電体22、25が用いられてい
る。光導電体(光導電膜)は、光を照射しないと導電性
がなく、光を照射すると内部光電効果によって光が照射
された領域だけが導電性を示すものである。光導電体
(光導電膜)には、赤外光からX線までの光の波長に応
じて様々な材料が用いられている。例えば、光導電体
(光導電膜)の材料としては、三硫化アンチモン、セレ
ン化カドミウム、珪素、無定化セレン、酸化鉛等が見い
だされている。
いて本発明の撮像装置の撮像原理を説明する。図4の撮
像装置では、2つの光導電体22、25が用いられてい
る。光導電体(光導電膜)は、光を照射しないと導電性
がなく、光を照射すると内部光電効果によって光が照射
された領域だけが導電性を示すものである。光導電体
(光導電膜)には、赤外光からX線までの光の波長に応
じて様々な材料が用いられている。例えば、光導電体
(光導電膜)の材料としては、三硫化アンチモン、セレ
ン化カドミウム、珪素、無定化セレン、酸化鉛等が見い
だされている。
【0010】図4の撮像板20に光学像受光側電極21
側より試料からの光学像を照射すると、光学像受光側電
極21と二次元に配置された電荷蓄積部23との間の光
導電体22中に、内部光電効果によりホールと電子のペ
アが生じる。このとき、光学像受光側電極21に例えば
バイアス電圧+V1を印加しておくと、光の照射量に応
じて生じるホールと電子のペアの数に相当する分の電流
が光学像受光側電極21と電荷蓄積部23の間に流れ、
照射された光の量に相当する量の電荷がそれぞれの電荷
蓄積部23に蓄えられる。ここで、二次元に複数設けら
れている電荷蓄積部23は絶縁体24により互いに絶縁
されている。
側より試料からの光学像を照射すると、光学像受光側電
極21と二次元に配置された電荷蓄積部23との間の光
導電体22中に、内部光電効果によりホールと電子のペ
アが生じる。このとき、光学像受光側電極21に例えば
バイアス電圧+V1を印加しておくと、光の照射量に応
じて生じるホールと電子のペアの数に相当する分の電流
が光学像受光側電極21と電荷蓄積部23の間に流れ、
照射された光の量に相当する量の電荷がそれぞれの電荷
蓄積部23に蓄えられる。ここで、二次元に複数設けら
れている電荷蓄積部23は絶縁体24により互いに絶縁
されている。
【0011】また、光学像受光側電極21側から撮像板
20に照射された光の一部は電荷読み出し側電極26と
電荷蓄積部23との間の光導電体25においても電子と
ホールのペアが生じる。このとき電荷読み出し側電極2
6と電荷蓄積部23との間に流れる電流が、電荷蓄積部
23に蓄積される電荷を増加させる方向で働くようにす
るために、電荷読み出し側電極26には光学像受光側電
極21と同じ電位のバイアス電圧+V1を印加してお
く。
20に照射された光の一部は電荷読み出し側電極26と
電荷蓄積部23との間の光導電体25においても電子と
ホールのペアが生じる。このとき電荷読み出し側電極2
6と電荷蓄積部23との間に流れる電流が、電荷蓄積部
23に蓄積される電荷を増加させる方向で働くようにす
るために、電荷読み出し側電極26には光学像受光側電
極21と同じ電位のバイアス電圧+V1を印加してお
く。
【0012】また、内部光電効果により生じたホールと
電子のペアにより効率よく電流が流れるようにするため
には、電荷蓄積部23には、二つの電極に印加するバイ
アス電圧と異符号の電荷をあらかじめ蓄積させておくこ
とが好ましい。この異符号の電荷は、電荷読み出し側電
極26に印加するバイアス電圧を試料の光学像照射時の
+V1とは異符号の−V2とし、電荷読み出し側電極2
6側から光を照射し、電荷読み出し側電極26と電荷蓄
積部23の間の光導電体25に導通を持たせることによ
り蓄積するが、この過程は試料からの光学像により蓄え
られる電荷の読み出しの過程と同様である。
電子のペアにより効率よく電流が流れるようにするため
には、電荷蓄積部23には、二つの電極に印加するバイ
アス電圧と異符号の電荷をあらかじめ蓄積させておくこ
とが好ましい。この異符号の電荷は、電荷読み出し側電
極26に印加するバイアス電圧を試料の光学像照射時の
+V1とは異符号の−V2とし、電荷読み出し側電極2
6側から光を照射し、電荷読み出し側電極26と電荷蓄
積部23の間の光導電体25に導通を持たせることによ
り蓄積するが、この過程は試料からの光学像により蓄え
られる電荷の読み出しの過程と同様である。
【0013】すなわち、二つの電極21、26にバイア
ス電圧+V1を加えて、試料の光学像を撮像板に照射し
た後、再び電荷読み出し側電極26に加えるバイアス電
圧を−V2として電荷読み出し側電極26側から光を照
射し、各々の電荷蓄積部23と電荷読み出し側電極26
間に導通を持たせ、電流測定手段27に流れる電流を測
定することにより、試料の光学像に対応してそれぞれの
電荷蓄積部23に蓄えられた電荷量の情報を得ることが
できる。
ス電圧+V1を加えて、試料の光学像を撮像板に照射し
た後、再び電荷読み出し側電極26に加えるバイアス電
圧を−V2として電荷読み出し側電極26側から光を照
射し、各々の電荷蓄積部23と電荷読み出し側電極26
間に導通を持たせ、電流測定手段27に流れる電流を測
定することにより、試料の光学像に対応してそれぞれの
電荷蓄積部23に蓄えられた電荷量の情報を得ることが
できる。
【0014】上記のように、本発明では、電荷蓄積部2
3が二次元に配列されているため、各電荷蓄積部23は
CCD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ライン
を形成しておらず、受光部分のみを二次元的に形成して
いる点である。そのため、本発明では微小な画素(電荷
蓄積部23)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。
3が二次元に配列されているため、各電荷蓄積部23は
CCD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ライン
を形成しておらず、受光部分のみを二次元的に形成して
いる点である。そのため、本発明では微小な画素(電荷
蓄積部23)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。
【0015】
【実施例】以下に、本発明の実施例としてX線用の撮像
装置の例を示すが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。図1は、本発明の撮像装置の構成の1例を示す概
略ブロック図である。本発明の撮像装置は、X線透過率
の高い金属電極(光学像受光側電極)1aと、光導電体
1bと、二次元に配列された電荷蓄積部1cと絶縁体1
dとからなる電荷蓄積層1gと、光導電体1eと、透明
電極(電荷読み出し側電極)1fと、からなる撮像板1
と、光照射部2aと、カンチレバー部2bとを有する光
ファイバー2と、光ファイバーを支持する支持体3と、
光ファイバー2に読み出し光を入射する読み出し光源4
と、光ファイバ2を撮像板1に対して走査する三次元ア
クチュエータ5と、電流測定手段6と、第一のバイアス
電源7と、第2のバイアス電源8と、コンピュータ9
と、駆動制御手段10と、半導体レーザー12と、撓み
検出手段13と、CRT14と、を有している。また、
試料の透過像を有するX線11は金属電極1a側より撮
像板1に照射される。
装置の例を示すが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。図1は、本発明の撮像装置の構成の1例を示す概
略ブロック図である。本発明の撮像装置は、X線透過率
の高い金属電極(光学像受光側電極)1aと、光導電体
1bと、二次元に配列された電荷蓄積部1cと絶縁体1
dとからなる電荷蓄積層1gと、光導電体1eと、透明
電極(電荷読み出し側電極)1fと、からなる撮像板1
と、光照射部2aと、カンチレバー部2bとを有する光
ファイバー2と、光ファイバーを支持する支持体3と、
光ファイバー2に読み出し光を入射する読み出し光源4
と、光ファイバ2を撮像板1に対して走査する三次元ア
クチュエータ5と、電流測定手段6と、第一のバイアス
電源7と、第2のバイアス電源8と、コンピュータ9
と、駆動制御手段10と、半導体レーザー12と、撓み
検出手段13と、CRT14と、を有している。また、
試料の透過像を有するX線11は金属電極1a側より撮
像板1に照射される。
【0016】本実施例で用いた撮像板1において、光導
電体1bおよび光導電体1eは光が照射されない状態で
は導電率がきわめて低く、各電荷蓄積部1cと金属電極
1aならびに透明電極1fとの間は電気的に絶縁された
状態になっている。また、この撮像板1の電荷蓄積層1
gに二次元配列されている電荷蓄積部1cは、図2にの
ように配列されている。図2に示されるように、電荷蓄
積部1cは直径0.5μmの円形であり、そのピッチは
1μmである。本実施例の二次元に配列される電荷蓄積
部1cは、500×500で碁盤目状に形成されてい
る。尚、電荷蓄積部1cの形状、個数及び配列は任意に
選択することができる。
電体1bおよび光導電体1eは光が照射されない状態で
は導電率がきわめて低く、各電荷蓄積部1cと金属電極
1aならびに透明電極1fとの間は電気的に絶縁された
状態になっている。また、この撮像板1の電荷蓄積層1
gに二次元配列されている電荷蓄積部1cは、図2にの
ように配列されている。図2に示されるように、電荷蓄
積部1cは直径0.5μmの円形であり、そのピッチは
1μmである。本実施例の二次元に配列される電荷蓄積
部1cは、500×500で碁盤目状に形成されてい
る。尚、電荷蓄積部1cの形状、個数及び配列は任意に
選択することができる。
【0017】撮像板1の透明電極1f側に対向して光フ
ァイバー2が配置されている。光ファイバー2は先端部
付近で90度曲げられており、先端の光照射部2aは撮
像板1の面に対して垂直に光が射出されるように配置さ
れている。本実施例の光ファイバー2は直径が1mmの
ものを用いているが、加熱した状態にして引き延ばすこ
とにより、先端付近の径はこれよりもずっと小さくなっ
ており、光照射部2aから出射される光の径は1μm程
度まで小さくなっている。また光ファイバー2のカンチ
レバー部2bは、原子間力顕微鏡のカンチレバーと同様
にして働かせ、その撓みを光てこ法により検出するため
に、光てこ法の光の反射面を平に研磨してある。
ァイバー2が配置されている。光ファイバー2は先端部
付近で90度曲げられており、先端の光照射部2aは撮
像板1の面に対して垂直に光が射出されるように配置さ
れている。本実施例の光ファイバー2は直径が1mmの
ものを用いているが、加熱した状態にして引き延ばすこ
とにより、先端付近の径はこれよりもずっと小さくなっ
ており、光照射部2aから出射される光の径は1μm程
度まで小さくなっている。また光ファイバー2のカンチ
レバー部2bは、原子間力顕微鏡のカンチレバーと同様
にして働かせ、その撓みを光てこ法により検出するため
に、光てこ法の光の反射面を平に研磨してある。
【0018】光ファイバー2は支持体3により支持され
ており、さらに光ファイバー2中には光源4より光が入
射されている。光源4はLEDであり、光のON・OF
Fの為のシャッターを有している。。支持体3は三次元
アクチュエータ5に接続されており、駆動制御手段10
による駆動により光ファイバー2の光照射部2aを撮像
板1に対してXY平面(撮像板平面)上に走査し、さら
にZ方向(撮像板平面に垂直な方向)に調整も行う。ま
た、駆動制御手段10はコンピュータ9により制御され
る。
ており、さらに光ファイバー2中には光源4より光が入
射されている。光源4はLEDであり、光のON・OF
Fの為のシャッターを有している。。支持体3は三次元
アクチュエータ5に接続されており、駆動制御手段10
による駆動により光ファイバー2の光照射部2aを撮像
板1に対してXY平面(撮像板平面)上に走査し、さら
にZ方向(撮像板平面に垂直な方向)に調整も行う。ま
た、駆動制御手段10はコンピュータ9により制御され
る。
【0019】光ファイバー2のカンチレバー部2bの撓
みは、半導体レーザー12からの光の反射光を二分割の
フォトダイオードからなる撓み検出手段13により受光
することで検出する。カンチレバー部2bの撓みの情報
は、光照射部2aと撮像板1の間の距離の調整に用い
る。尚、必要に応じて、カンチレバー部2bの半導体レ
ーザ12からの光が照射される領域に反射膜を設けても
よい。
みは、半導体レーザー12からの光の反射光を二分割の
フォトダイオードからなる撓み検出手段13により受光
することで検出する。カンチレバー部2bの撓みの情報
は、光照射部2aと撮像板1の間の距離の調整に用い
る。尚、必要に応じて、カンチレバー部2bの半導体レ
ーザ12からの光が照射される領域に反射膜を設けても
よい。
【0020】撮像板1の金属電極1aにはバイアス電圧
を印加する為の第一のバイアス電源7が接続されてい
る。また、透明電極1fには電流測定手段6ならびに第
二のバイアス電源8が接続されており、電流測定手段6
において測定された電流値はコンピュータ9に送られ、
光照射部2aのXY平面上での位置情報と対応させて二
次元の画像データとして記録される。
を印加する為の第一のバイアス電源7が接続されてい
る。また、透明電極1fには電流測定手段6ならびに第
二のバイアス電源8が接続されており、電流測定手段6
において測定された電流値はコンピュータ9に送られ、
光照射部2aのXY平面上での位置情報と対応させて二
次元の画像データとして記録される。
【0021】次に、本実施例で用いた撮像板の作成方法
について図3を用いて説明する。まず、(100)面方
位のp型シリコン基板30の表面に、熱酸化法により酸
化シリコン31を100nm成長させる〔図3
(a)〕。次に、縮小露光装置を用いて、酸化シリコン
31上にレジスト32をパターンニングした後、ドライ
エッチングにより酸化シリコン31を部分的に除去する
〔図3(b)〕。
について図3を用いて説明する。まず、(100)面方
位のp型シリコン基板30の表面に、熱酸化法により酸
化シリコン31を100nm成長させる〔図3
(a)〕。次に、縮小露光装置を用いて、酸化シリコン
31上にレジスト32をパターンニングした後、ドライ
エッチングにより酸化シリコン31を部分的に除去する
〔図3(b)〕。
【0022】次に、リフトオフ法により、電荷蓄積部
(アルミニウム)33の二次元配列を形成する〔図3
(c)〕。尚、アルミニウムの代わりに白金(Pt)、
タングステン(W)等を用いても良い。次に、アルミニ
ウムのパターン上にCVD法により、セレン化カドミウ
ム(CdS)を50nm成膜し光導電体膜34を形成す
る。さらに、その上にITO(透明電極)を成膜して透
明電極35を形成する〔図3(d)〕。
(アルミニウム)33の二次元配列を形成する〔図3
(c)〕。尚、アルミニウムの代わりに白金(Pt)、
タングステン(W)等を用いても良い。次に、アルミニ
ウムのパターン上にCVD法により、セレン化カドミウ
ム(CdS)を50nm成膜し光導電体膜34を形成す
る。さらに、その上にITO(透明電極)を成膜して透
明電極35を形成する〔図3(d)〕。
【0023】次に、p型シリコン基板30の裏面を異方
性エッチングにより一部取り除き、裏面に酸化鉛(Pb
O)を50nm蒸着し、光導電体膜36とする。さらに
ベリリウムを50nm蒸着する事により金属電極37を
形成する〔図3(e)〕。以上のようにして、本実施例
の撮像板を作成することができた。次に、図1により本
実施例の撮像装置を用いて試料の透過像(光学像)を撮
像する手順を説明する。
性エッチングにより一部取り除き、裏面に酸化鉛(Pb
O)を50nm蒸着し、光導電体膜36とする。さらに
ベリリウムを50nm蒸着する事により金属電極37を
形成する〔図3(e)〕。以上のようにして、本実施例
の撮像板を作成することができた。次に、図1により本
実施例の撮像装置を用いて試料の透過像(光学像)を撮
像する手順を説明する。
【0024】まず、光てこ法によりカンチレバー部2b
の撓みを検出し、カンチレバー部2bの撓みが一定にな
るように駆動電源10にフィードバックを掛けながら光
照射部2aを撮像板1に対してXY方向に走査させる。
以上の操作により撮像板1の三次元アクチュエータ5の
XY方向に対する傾きの情報が得られ、以下の撮像過程
に置いて光照射部2aを撮像板1に対して一定距離でX
Y走査するのに利用する。また、以上の過程は撮像装置
にドリフトがない場合には撮像前に1度行えば良い。
の撓みを検出し、カンチレバー部2bの撓みが一定にな
るように駆動電源10にフィードバックを掛けながら光
照射部2aを撮像板1に対してXY方向に走査させる。
以上の操作により撮像板1の三次元アクチュエータ5の
XY方向に対する傾きの情報が得られ、以下の撮像過程
に置いて光照射部2aを撮像板1に対して一定距離でX
Y走査するのに利用する。また、以上の過程は撮像装置
にドリフトがない場合には撮像前に1度行えば良い。
【0025】以下に、光学像を取得する過程について説
明するが、以下の過程を行う時には半導体レーザー12
から射出する光が撮像板1に照射されないようにしてお
くことが好ましい。第2のバイアス電源8により透明電
極1fに+5Vのバイアス電圧をかけた状態で、光照射
部2aをアクチュエータ5により先に測定された撮像板
1の傾きの情報を基に光照射部2aと撮像板1との距離
を50nm一定として走査する。このとき、光照射部2
aより照射される光により光導電体1eは導通を持ち、
二次元に配列された電荷蓄積部1cの各々には正の電荷
が蓄積される。以上により撮像の準備がなされる。
明するが、以下の過程を行う時には半導体レーザー12
から射出する光が撮像板1に照射されないようにしてお
くことが好ましい。第2のバイアス電源8により透明電
極1fに+5Vのバイアス電圧をかけた状態で、光照射
部2aをアクチュエータ5により先に測定された撮像板
1の傾きの情報を基に光照射部2aと撮像板1との距離
を50nm一定として走査する。このとき、光照射部2
aより照射される光により光導電体1eは導通を持ち、
二次元に配列された電荷蓄積部1cの各々には正の電荷
が蓄積される。以上により撮像の準備がなされる。
【0026】次に、第1のバイアス電源7ならびに第2
のバイアス電源8により、撮像板1の金属電極1aおよ
び透明電極1fにそれぞれ−5Vのバイアス電圧を印加
する。このとき光源4からの光は切った状態にしてお
く。また、光導電体1bと光導電体1eは光が照射され
ない状態では導電性を持たないため、電荷蓄積部1cに
蓄積されている正の電荷は保持される。この状態におい
て、試料の光学情報を有するX線11を撮像板1に金属
電極1a側から照射する。周知な様に、ベリリウムはX
線の透過率が高いため、X線11は光導電体1bに達す
る。光導電体1bとして用いられている酸化鉛(Pb
O)は、X線が照射されると電子と正孔を生じて導電性
を持つため、各々の電荷蓄積部1cに蓄積されている正
電荷は、X線が照射される量に応じて放電され、さらに
X線の照射量が多い場合には逆に負の電荷が電荷蓄積部
1cに蓄積される。
のバイアス電源8により、撮像板1の金属電極1aおよ
び透明電極1fにそれぞれ−5Vのバイアス電圧を印加
する。このとき光源4からの光は切った状態にしてお
く。また、光導電体1bと光導電体1eは光が照射され
ない状態では導電性を持たないため、電荷蓄積部1cに
蓄積されている正の電荷は保持される。この状態におい
て、試料の光学情報を有するX線11を撮像板1に金属
電極1a側から照射する。周知な様に、ベリリウムはX
線の透過率が高いため、X線11は光導電体1bに達す
る。光導電体1bとして用いられている酸化鉛(Pb
O)は、X線が照射されると電子と正孔を生じて導電性
を持つため、各々の電荷蓄積部1cに蓄積されている正
電荷は、X線が照射される量に応じて放電され、さらに
X線の照射量が多い場合には逆に負の電荷が電荷蓄積部
1cに蓄積される。
【0027】その後、第2のバイアス電源8により+5
Vのバイアス電圧を透明電極1fに印加する。そして、
読み出し光源4からの光を光ファイバ2を通して撮像板
1に照射しながら、三次元アクチュエータ5により光照
射部2aを撮像板1上でXY方向に走査する。このと
き、光照射部2aと撮像板1との距離は50nmで一定
になるようにする。この結果、読み出し光源4からの光
の照射により光導電体1eが導通を持つ。従って、X線
の照射により各電荷蓄積部1cに蓄積されている電荷量
を電流測定手段6により電流値として測定することによ
り、撮像板1の各画素(各電荷蓄積部1c)に照射され
たX線量の情報、すなわち試料の光学像を得ることが出
来る。この情報は、駆動電源10からのXY平面上の光
照射部2の位置情報と関連させてコンピュータ9に記憶
される。さらに、これらの情報は、コンピュータ9より
画像情報として、CRT14に送られ試料の像として画
面上に表示される。
Vのバイアス電圧を透明電極1fに印加する。そして、
読み出し光源4からの光を光ファイバ2を通して撮像板
1に照射しながら、三次元アクチュエータ5により光照
射部2aを撮像板1上でXY方向に走査する。このと
き、光照射部2aと撮像板1との距離は50nmで一定
になるようにする。この結果、読み出し光源4からの光
の照射により光導電体1eが導通を持つ。従って、X線
の照射により各電荷蓄積部1cに蓄積されている電荷量
を電流測定手段6により電流値として測定することによ
り、撮像板1の各画素(各電荷蓄積部1c)に照射され
たX線量の情報、すなわち試料の光学像を得ることが出
来る。この情報は、駆動電源10からのXY平面上の光
照射部2の位置情報と関連させてコンピュータ9に記憶
される。さらに、これらの情報は、コンピュータ9より
画像情報として、CRT14に送られ試料の像として画
面上に表示される。
【0028】また、光学像を読み出す過程は、複数の電
荷蓄積部1cの各々に正の電荷を蓄積する工程も兼ねて
いる(次の撮像の準備を兼ねている)ため繰り返し画像
を測定することができる。本実施例においては、カンチ
レバーの撓み検出手段として光てこ法を用いたが、光を
使わない撓み検出法を用いることにより、カンチレバー
の撓みを検出しながら光ファイバー先端を撮像板に接触
させたまま走査させて光学像を読み出すことも可能であ
る。また、光ファイバーの先端部付近を遮光材で覆い、
先端に読み出し光の波長よりも微小な穴をあけることに
よりさらに空間分解能を高められる。また、必要以上の
範囲に光ファイバーからの光が照射されないようにする
ために撮像板中に遮光部分を作成することができる。さ
らに、光ファイバー以外の手段を用いて撮像板に光を照
射することも可能である。
荷蓄積部1cの各々に正の電荷を蓄積する工程も兼ねて
いる(次の撮像の準備を兼ねている)ため繰り返し画像
を測定することができる。本実施例においては、カンチ
レバーの撓み検出手段として光てこ法を用いたが、光を
使わない撓み検出法を用いることにより、カンチレバー
の撓みを検出しながら光ファイバー先端を撮像板に接触
させたまま走査させて光学像を読み出すことも可能であ
る。また、光ファイバーの先端部付近を遮光材で覆い、
先端に読み出し光の波長よりも微小な穴をあけることに
よりさらに空間分解能を高められる。また、必要以上の
範囲に光ファイバーからの光が照射されないようにする
ために撮像板中に遮光部分を作成することができる。さ
らに、光ファイバー以外の手段を用いて撮像板に光を照
射することも可能である。
【0029】このようにして、本実施例の撮像装置にお
いては、光学像情報の読み出しが、次の撮像の準備を兼
ねているため、連続的に光学像を取る場合に有効であ
る。また、本実施例の撮像装置は、光学像受光側電極1
aと電荷蓄積部1c間の光導電体1bとして読み出し光
のエネルギーよりもバンドギャップが大きなものを用い
ているため、読み出し光により光学像受光側電極1fと
電荷蓄積部1c間が導通するという問題は生じない。ま
た、本実施例の操作は全て真空中で行うことができるの
で、X線顕微鏡における試料観察の作業性の向上の効果
もある。
いては、光学像情報の読み出しが、次の撮像の準備を兼
ねているため、連続的に光学像を取る場合に有効であ
る。また、本実施例の撮像装置は、光学像受光側電極1
aと電荷蓄積部1c間の光導電体1bとして読み出し光
のエネルギーよりもバンドギャップが大きなものを用い
ているため、読み出し光により光学像受光側電極1fと
電荷蓄積部1c間が導通するという問題は生じない。ま
た、本実施例の操作は全て真空中で行うことができるの
で、X線顕微鏡における試料観察の作業性の向上の効果
もある。
【0030】尚、本実施例ではX線を用いた光学像を撮
像するための撮像装置について説明したが、可視光等の
他の波長の光を用いた光学像を撮像することにも有効で
ある。尚、本実施例では、光ファイバを高速で走査する
際に光ファイバの先端が磨耗することを防ぐために、光
ファイバの先端を撮像板から50nm離して走査した
が、この距離は任意にすることができ、また、場合によ
っては撮像板に接触させながら走査しても良い。
像するための撮像装置について説明したが、可視光等の
他の波長の光を用いた光学像を撮像することにも有効で
ある。尚、本実施例では、光ファイバを高速で走査する
際に光ファイバの先端が磨耗することを防ぐために、光
ファイバの先端を撮像板から50nm離して走査した
が、この距離は任意にすることができ、また、場合によ
っては撮像板に接触させながら走査しても良い。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、撮像板の
構造が簡単であるため、高い空間分解能での撮像が可能
となる。
構造が簡単であるため、高い空間分解能での撮像が可能
となる。
【図1】本発明の実施例による撮像装置の構成を示す概
略図である。
略図である。
【図2】本発明の実施例による撮像板の製作方法を説明
するための概略図(a〜d)である。
するための概略図(a〜d)である。
【図3】本発明の実施例による撮像板の構造を説明する
ための概略図である。
ための概略図である。
【図4】本発明の原理を説明するための概略図である。
1、20・・・撮像板 1a・・・金属電極 1b・・・光導電体 1c・・・電荷蓄積部 1d・・・絶縁物質 1e・・・光導電体 1f・・・透明電極 1g・・・電荷蓄積層 2・・・光ファイバー 2a・・光照射部 2b・・カンチレバー部 3・・・支持体 4・・・光源 5・・・アクチュエータ 6、27・・・電流測定手段 7、28・・・第1のバイアス電源 8、29・・・第2のバイアス電源 9・・・コンピュータ 10・・・駆動制御手段 11・・・X線 12・・・半導体レーザー 13・・・撓み検出手段 14・・・CRT 21・・・光学像受光側電極 22・・・光導電体 23・・・電荷蓄積部 24・・・絶縁体 25・・・光導電体 26・・・電荷読み出し側電極 30・・・p型シリコン基板 31・・・酸化シリコン 32・・・レジスト 33・・・電荷蓄積部 34・・・光導電体膜(CdS) 35・・・透明電極(ITO) 36・・・光導電体膜(酸化鉛) 37・・・金属電極(ベリリウム)
Claims (5)
- 【請求項1】 互いに電気的に独立な複数の電荷蓄積部
を有する電荷蓄積層と、前記電荷蓄積層の両面に配置さ
れた2つの光導電体層と、前記2つの光導電体層の前記
電荷蓄積層が配置されていないそれぞれの面に配置され
る電荷読み出し側電極と、光学像受光側電極と、を有す
る撮像板と、 前記光学像受光側電極と電気的に接続される第1のバイ
アス電圧印加手段と、 前記電荷読み出し側電極と電気的に接続される第2のバ
イアス電圧印加手段と、 前記電荷読み出し側電極と電気的に接続される電流測定
手段と、 前記電荷読み出し側電極に読み出し光を照射する読み出
し光源と、 を有することを特徴とする撮像装置。 - 【請求項2】 前記電荷読み出し側電極は該電荷読み出
し側電極に照射される光に対して透明な透明電極であ
り、 前記透明電極は該透明電極の一部に前記読み出し側電極
に照射される光に対して不透明な遮光部分が設けられて
いることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 【請求項3】 前記読み出し光源と前記電荷読み出し側
電極との間に配置され前記読み出し光源からの光を入射
し、前記電荷読み出し側電極に光を照射する光ファイバ
ーと、 前記光ファイバと前記撮像板とを相対的に走査する走査
手段と、 を更に有することを特徴とする請求項1または2に記載
の撮像装置。 - 【請求項4】 前記光ファイバの前記撮像板側に配置さ
れる開口部は前記光ファイバを伝播する光の波長に対し
て十分小さい開口であることを特徴とする請求項3に記
載の撮像装置。 - 【請求項5】 前記2つの光導電体層のうち、前記光学
像受光側電極側に配置される光導電体層のバンドギャッ
プが前記読み出し光源から射出される光のエネルギーよ
りも大きいことを特徴とする請求項1または2または3
または4に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7032577A JPH08228313A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7032577A JPH08228313A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08228313A true JPH08228313A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=12362743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7032577A Pending JPH08228313A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08228313A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011203078A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Sanwa Packing Kogyo Co Ltd | 検査装置及び検査方法 |
-
1995
- 1995-02-21 JP JP7032577A patent/JPH08228313A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011203078A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Sanwa Packing Kogyo Co Ltd | 検査装置及び検査方法 |
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