JPS594286A - Measuring device of two-dimensional weak picture - Google Patents
Measuring device of two-dimensional weak pictureInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、画像構成の基礎となる単一光子の入力が二次
元分解単位内で、時間分解可能な程度以下の二次元微弱
画像を計測するための二次元微弱画像計測装置に関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a two-dimensional weak image for measuring a two-dimensional weak image in which the input of single photons, which is the basis of image composition, is within a two-dimensional resolution unit and is below the level that can be time-resolved. Regarding measuring devices.
従来、挙弱な光学像を検出する装置として、超高感度の
撮像管を用いたテレビジョン撮像装置が知られている。Conventionally, a television imaging device using an ultra-high sensitivity image pickup tube is known as a device for detecting a weak optical image.
前記装置の撮像管として光電面と、前記光電面に対向し
て設けたシリコン半導体ターゲット、前記シリコン半導
体ターゲットを電子ビームで走査する電子銃をもつシリ
コン増倍型ビジコン、さらに前記光電面の前に像増強管
を配置したシリコン増倍型ビジコンが用いられている。The apparatus includes a photocathode as an image pickup tube, a silicon semiconductor target provided opposite to the photocathode, a silicon multiplier vidicon having an electron gun for scanning the silicon semiconductor target with an electron beam, and further in front of the photocathode. A silicon intensifying vidicon equipped with an image intensifier tube is used.
前述のテレビジョン撮像装置の撮像できる下の限界照度
は、数ミリルクス〜数分の１ミリルクスである。この照
度を光電面に入射する光子の数で表せば１０９〜ｌＯ８
個／（ｃｍ２秒）に相当する。The lower limit illuminance at which the above-mentioned television imaging device can capture an image is from several millilux to a fraction of a millilux. If this illuminance is expressed as the number of photons incident on the photocathode, it is 109~1O8
/(cm2 seconds).
この種の装置において光学像を入射した状態で読み取り
動作を中断すると入射光像に対応する信号をターゲット
に蓄積できるので、感度を増すことができる。しかし光
電面およびターゲットにおいて発生する熱電子が蓄積さ
れるとか、ターゲットに蓄積した電荷がリークする等の
不都合もある。In this type of device, if the reading operation is interrupted while an optical image is incident, a signal corresponding to the incident optical image can be accumulated on the target, so sensitivity can be increased. However, there are disadvantages such as the accumulation of thermal electrons generated in the photocathode and the target, and the leakage of charges accumulated in the target.
その結果、感度を向上させても、コントラストが悪くな
り画質を損なうという問題が残される。また前記ターゲ
ットを使用する撮像管は、本質的にダイナミックレンジ
が小さく、ダイナミックレンジが比較的大きいものでも
、１０３を越えるものはない。As a result, even if the sensitivity is improved, the problem of poor contrast and image quality remains. Further, an image pickup tube using the target essentially has a small dynamic range, and even those having a relatively large dynamic range do not exceed 103.
本件発明者等は、前述した装置では撮像できないより低
い照度の画像を満足できるコントラストを保って計測す
るために、光子の入射場所を光電面から発生する単一光
電子単位で、その光電子の発生位置を特定し、各発生位
置からの光電子の発生頻度を計数することにより微弱な
二次元像を計測することができることに着目した。前記
着想を後述する光電面、マイクロチャンネルプレートお
よび半導体装置検出装置を有するイメージ管を用いて実
現しようとするときに、解決されなければならない基本
的な問題が二つあった。In order to measure images with a lower illuminance that cannot be captured with the above-mentioned device while maintaining a satisfactory contrast, the inventors of the present invention determined that the photon incident location is a single photoelectron unit generated from the photocathode. We focused on the fact that it is possible to measure a weak two-dimensional image by identifying the number of photoelectrons and counting the frequency at which photoelectrons are generated from each generation position. When trying to realize the above idea using an image tube having a photocathode, a microchannel plate, and a semiconductor device detection device, which will be described later, there were two basic problems that had to be solved.
その第１の問題はマイクロチャンネルプレートにより増
倍され、半導体装置検出器により位置が特定された単一
光子に原因する信号と、マイクロチャンネルプレート、
半導体装置検出器等自身に原因する熱雑音等とを区別す
ることである。The first problem is that the signal due to a single photon multiplied by the microchannel plate and localized by the semiconductor device detector;
This is to distinguish thermal noise caused by the semiconductor device detector itself.
その第２の問題は、前記イメージ管の光電面の全面から
発生する単一光電子の発生間隔の平均値が十分に時間分
解可能であっても、一部時間分解不能になることが起り
えることである。The second problem is that even if the average value of the generation interval of single photoelectrons generated from the entire surface of the photocathode of the image tube is sufficiently time-resolvable, it may become impossible to time-resolve some parts. It is.
半導体装置検出装置は、２個以上の単一光電子に原因す
る入力が分離不能な一定時間内にあるときは、それぞれ
の入射位置のいづれでもない平均的な位置の情報を出力
する。したがって単一光電子の発生間隔が半導体装置検
出装置で時間分解不能なときは、半導体装置検出装置は
入力信号が光電子に原因するものであるが結果として画
像には無関係な雑音を出力することになる。第２の問題
を信号固有の雑音の問題と言うことにする。When inputs caused by two or more single photoelectrons occur within a fixed period of time that cannot be separated, the semiconductor device detection device outputs information on an average position, not any of the respective incident positions. Therefore, if the generation interval of a single photoelectron cannot be resolved in time by a semiconductor device detection device, the semiconductor device detection device will output noise that is unrelated to the image even though the input signal is caused by the photoelectron. . The second problem will be referred to as the problem of signal-specific noise.
この信号固有の雑音の問題は、前記第１の装置固有の雑
音の問題よりは基本的ではなく、時間分解不能になる確
率が極めて低い、ある場合においては容認できる問題で
ある。This signal-specific noise problem is less fundamental than the first device-specific noise problem, and is an acceptable problem in some cases where the probability of time-resolved failure is extremely low.
本件発明者等は、前記装置固有の雑音の問題を次のよう
にして解決した。The inventors of the present invention solved the problem of noise inherent in the device as follows.
マイクロチャンネルプレートが、単一光子にヨル光電子
を前記装置固有の雑音のレベルより大きく十分に区別で
きるように増幅するように、マイクロチャンネルプレー
トの増倍率を選定し、その増倍率の変動が極めて小さく
なるようにした。そして単一光子に原因する信号と前記
装置固有の雑音の間にあるしきい値を有するパルス波高
選別器で分離する。The multiplication factor of the microchannel plate is selected such that the microchannel plate amplifies photoelectrons from single photons to a level greater than the noise inherent in the device, and the variation in the multiplication factor is extremely small. I made it so. The signals are then separated by a pulse height selector having a threshold between the signal caused by a single photon and the noise inherent in the device.
前記信号固有の雑音の問題も次のようにして解決される
。２個以上の光電子に原因するマイクロチャンネルプレ
ートの出力が半導体装置検出装置に同時または時間分解
不能な間隔で入射したときは、半導体装置検出装置の出
力は、単一光電子の場合のそれよりも大きくなる。した
がって、単一光子に原因する信号と信号固有の雑音の間
にあるしきい値を有するパルス波高選別器で分離できる
。The problem of noise inherent in the signal is also solved as follows. When the output of the microchannel plate due to two or more photoelectrons is incident on the semiconductor device detection device simultaneously or at an interval that cannot be resolved in time, the output of the semiconductor device detection device is larger than that in the case of a single photoelectron. Become. Therefore, it can be separated by a pulse height selector with a threshold between the signal due to single photons and the noise inherent in the signal.
本発明の主たる目的は、単一光電子の入力が二次元分解
単位内で時間分解可能な程度に微弱である二次元像、例
えば前述したテレビジョン撮像装置の撮像できる下の限
界照度の１／１０３〜ｌ／１０日の照度の二次元微弱画
像、を良好なコントラストを保って計測することができ
る二次元微弱画像計測装置を提供することにある。The main object of the present invention is to obtain a two-dimensional image in which the input of a single photoelectron is so weak that it can be time-resolved within a two-dimensional resolution unit, for example, 1/103 of the lower limit illuminance that can be captured by the above-mentioned television imaging device. An object of the present invention is to provide a two-dimensional weak image measuring device that can measure a two-dimensional weak image with an illuminance of ~1/10 days while maintaining good contrast.
本発明の他の目的は前記装置固有の雑音の問題と信号固
有の雑音の問題を解決した二次元微弱画像計測装置を提
供することにある。Another object of the present invention is to provide a two-dimensional weak image measuring device that solves the problems of noise inherent in the device and noise inherent in the signal.
本発明のさらに他の目的は前記二次元微弱画像計測の結
果のデータまたは、前記計測の過程の計測画像をリアル
タイムで出力することができる出力装置を備える二次元
微弱画像計測装置を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a two-dimensional weak image measuring device equipped with an output device capable of outputting data of the results of the two-dimensional weak image measurement or measurement images of the measurement process in real time. be.
前記上たる目的を達成するために、本発明による二次元
微弱画像計測装置は、被測定像からの入射光により発生
する光電子が時間分解可能な程度に微弱である二次元像
を計測するための二次元微弱画像計測装置であって、光
電面、前記光電面からの光電子を単−光電子毎に略一定
の電子数に増倍可能なマイクロチャンネルプレート、前
記マイクロチャンネルプレートの出射面に対向して設け
た二次元半導体装置検出器からなるイメージ管と、前記
二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極からの出力
信号を演算して電子が前記二次元半導体装置検出器へ入
射した位置信号を出力する入射位置演算回路と、前記二
次元半導体装置検出器の位置信号出力電極からの出力信
号を加算して前記二次元半導体装置検出器への電子の入
射量を出力する入射量演算回路と、前記入射量演算回路
の出力からその出力が単一光子レベルに対応するか否か
を判別して判別出力を発生する判別回路と、前記判別回
路により単一光子レベルに対応すると判別されたとき、
前記入射位置演算回路の出力信号によって指定されたア
ドレスのカウンタに単位信号を加算する２次元カウンタ
とから構成されている。In order to achieve the above object, the two-dimensional weak image measuring device according to the present invention measures a two-dimensional image in which photoelectrons generated by incident light from an image to be measured are so weak that they can be resolved in time. A two-dimensional weak image measuring device comprising a photocathode, a microchannel plate capable of multiplying photoelectrons from the photocathode to a substantially constant number of electrons for each photoelectron, and facing an exit surface of the microchannel plate. An image tube consisting of a two-dimensional semiconductor device detector provided therein and output signals from a position signal output electrode of the two-dimensional semiconductor device detector are calculated to output a position signal of the electron incident on the two-dimensional semiconductor device detector. an incident position calculation circuit that adds output signals from the position signal output electrodes of the two-dimensional semiconductor device detector to output the amount of electrons incident on the two-dimensional semiconductor device detector; a determination circuit that determines from the output of the incident amount calculation circuit whether or not the output corresponds to a single photon level and generates a determined output; and when the determination circuit determines that the output corresponds to the single photon level;
and a two-dimensional counter that adds a unit signal to a counter at an address specified by the output signal of the injection position calculation circuit.
前記構成によれば、超微弱光の像を高いダイナミックレ
ンジで検出できる。According to the configuration, an image of ultra-weak light can be detected with a high dynamic range.
また前述した従来の映撮像管で撮像できる程度の強度の
像を一旦減衰させた後に計測再構成すれば、従来装置で
撮像した像よりは、大きなダイナミックレンジを有する
良質な像として検出再構成することもできる。Furthermore, if an image with an intensity that can be captured by the conventional video camera tube described above is once attenuated and then measured and reconstructed, it can be detected and reconstructed as a high-quality image with a larger dynamic range than an image captured by a conventional device. You can also do that.
以下図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する。The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings and the like.
第１図は本発明による二次元微弱画像計測装置の実施例
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a two-dimensional weak image measuring device according to the present invention.
被写体１の像は光学系２により、イメージ管３の光電面
上に形成される。An image of a subject 1 is formed on a photocathode of an image tube 3 by an optical system 2.
この被写体１によりイメージ管３の光電面上に形成され
る像の照度は、イメージ管の光電面から毎秒１０４個以
下の光電子を発生する程度の低い照度である。量子効率
と光電面の面積を考慮すると前述した従来の撮像装置で
撮像できる下の限界照度の１／１０３〜ｌ／１０日であ
る。The illuminance of the image formed by the subject 1 on the photocathode of the image tube 3 is low enough to generate 104 photoelectrons or less per second from the photocathode of the image tube. Considering the quantum efficiency and the area of the photocathode, this is 1/103 to 1/10 days of the lower limit illuminance that can be captured by the conventional imaging device described above.
なお被写体がより高輝度であれば透過率の低い濃度フィ
ルタによって前記の照度程度になるように入射光子数を
少なくする必要がある。Note that if the subject has higher brightness, it is necessary to reduce the number of incident photons using a density filter with low transmittance so that the illuminance is about the same level as described above.
本発明による装置で用いる前記イメージ管３の構成を第
２図を参照して説明する。The structure of the image tube 3 used in the apparatus according to the present invention will be explained with reference to FIG.
光電面３１は光電面に形成された被写体像、正確には光
電面に入射した光子の像に対応して電子を放出する光電
子源を形成している。The photocathode 31 forms a photoelectron source that emits electrons in response to a subject image formed on the photocathode, more precisely, an image of photons incident on the photocathode.
この実施例ではアルカリ金属とアンチモンからなる光電
面を使用している。光電面３１は気密容器３の一部を構
成する入射窓３０の内壁面に形成されている。光電面３
１より放出された光電子像は、集束電極３２でマイクロ
チャンネルプレート３３の入射面に結像される。マイク
ロチャンネルプレート３３は入射面から出射面につなが
る多数の貫通孔（チャンネル）を有し、前記貫通孔の内
壁には２次電子放出面が形成されている。マイクロチャ
ンネルプレート３３の入射面に入射した電子はその入射
した位置の情報を保ったまま増倍されてマイクロチャン
ネルプレート３３の出射面より放出される。マイクロチ
ャンネルプレート３３のチャンネルは一つの入射光電子
を増倍する増倍率をなるべく一定値に近付けるために、
チャンネルを湾曲さセ、チャンネルの口径に対して１０
０倍以上のチャンネル長を与えである。This embodiment uses a photocathode made of alkali metal and antimony. The photocathode 31 is formed on the inner wall surface of an entrance window 30 that constitutes a part of the airtight container 3 . Photocathode 3
A photoelectron image emitted from the microchannel plate 33 is focused by the focusing electrode 32 onto the incident surface of the microchannel plate 33 . The microchannel plate 33 has a large number of through holes (channels) that connect from the incident surface to the exit surface, and a secondary electron emission surface is formed on the inner wall of the through hole. Electrons that have entered the incident surface of the microchannel plate 33 are multiplied while retaining the information of the incident position and are emitted from the exit surface of the microchannel plate 33. In order to make the multiplication factor for multiplying one incident photoelectron as close to a constant value as possible, the channels of the microchannel plate 33 are
Curve the channel, 10 for the diameter of the channel
Given a channel length of 0 times or more.
そしてチャンネルの内面に形成されるダイノード壁の抵
抗を高くしである。This also increases the resistance of the dynode wall formed on the inner surface of the channel.
この構成により単一光電子の増倍率は略一定値となり、
総ての単一光電子に原因するマイクロチャンネルプレー
ト３３からのそれぞれと、熱に起因してチャンネルの内
面から発生する雑音と区別可能となる。With this configuration, the multiplication factor of a single photoelectron is approximately constant,
It becomes possible to distinguish between each from the microchannel plate 33 due to every single photoelectron and the noise generated from the inner surface of the channel due to heat.
半導体装置検出器３４はその入射面に電子が入射したと
きにその入射位置に対応する電流信号を出力する二次元
位置検出器である。The semiconductor device detector 34 is a two-dimensional position detector that outputs a current signal corresponding to the incident position when electrons are incident on its incident surface.
集束電極３２と光電面３１の間に電源Ｅ１が光電面３１
とマイクロチャンネルプレート３３の入射面の間に電源
Ｅ２が、マイクロチャンネルプレート３３の入射面と出
射面の間に電源Ｅ３がマイクロチャンネルプレート３３
の出射面と半導体装置検出器３４の間に電源Ｅ４が接続
されている。A power source E1 is connected to the photocathode 31 between the focusing electrode 32 and the photocathode 31.
A power source E2 is connected between the input surface of the microchannel plate 33 and an input surface of the microchannel plate 33, and a power source E3 is connected between the input surface and the output surface of the microchannel plate 33.
A power source E4 is connected between the emission surface of the semiconductor device detector 34 and the semiconductor device detector 34.
半導体装置検出器３４の構造と動作は入射位置演算回路
４（第１図）の構造と動作の説明と併せて後述する。The structure and operation of the semiconductor device detector 34 will be described later together with the structure and operation of the incident position calculation circuit 4 (FIG. 1).
入射位置演算回路４は、イメージ管３の出力信号を処理
して、イメージ管３の光電面３１に入射した光の位置を
、光電面の中心に対応する半導体装置検出器３４の中心
点を原点とする直交座標で表した位置信号（以下Ｘ、Ｙ
で表す）および半導体装置検出器３４へ入射した電子の
量に関する信号（以下Ｚで表す）を演算して出力する演
算回路である。The incident position calculation circuit 4 processes the output signal of the image tube 3 and determines the position of the light incident on the photocathode 31 of the image tube 3 by setting the center point of the semiconductor device detector 34 corresponding to the center of the photocathode as the origin. A position signal expressed in orthogonal coordinates (hereinafter referred to as X, Y
This is an arithmetic circuit that calculates and outputs a signal (hereinafter expressed as Z) regarding the amount of electrons incident on the semiconductor device detector 34 (represented by Z) and the amount of electrons incident on the semiconductor device detector 34.
パルス波高選別器５は入射位置演算回路４の単一光電子
に原因するＺ出力信号の中心と、マイクロチャンネルプ
レート等の熱雑音による出力の間に設定された第１のし
きい値と、前述した信号固有の雑音による出力との間に
設定された第２のしきい値を持つウィンドコンパレータ
である。The pulse height selector 5 has a first threshold value set between the center of the Z output signal caused by a single photoelectron of the incident position calculation circuit 4 and the output due to thermal noise from a microchannel plate, etc. It is a window comparator with a second threshold set between the output due to signal-specific noise.
もっとも、ある場合は前記第２のしきい値を省略して第
１のしきい値より大きい信号を総て取り出すようにする
こともできる。However, in some cases, the second threshold may be omitted and all signals greater than the first threshold may be extracted.
第１アドレス信号発生器６はアナログデジタル変換器か
ら構成される装置演算回路４のＸ、Ｙ信号から、２次元
的に配列したカウンタ１１の各カウンタアドレスを指定
する信号を出力する。The first address signal generator 6 outputs a signal specifying each counter address of the two-dimensionally arranged counter 11 from the X and Y signals of the device arithmetic circuit 4 composed of an analog-to-digital converter.
計数器７はクロックパルス発生器１０の出力パルスを計
数し、同期信号発生器１７の垂直および水平同期信号に
よってリセットされる。垂直同期信号によってリセット
された計数値はＹ座標を、水平同期信号によってリセッ
トされた計数値はＸ座標を表す。The counter 7 counts the output pulses of the clock pulse generator 10 and is reset by the vertical and horizontal synchronization signals of the synchronization signal generator 17. The count value reset by the vertical synchronization signal represents the Y coordinate, and the count value reset by the horizontal synchronization signal represents the X coordinate.
第２アドレス信号発生器８は、計数器７の出力信号を、
２次元カウンタ１１のアドレスを指定する信号に、変換
する。第１選択ゲート回路２０は、第１アドレス信号発
生器６の出力信号（書込みアドレス信号）と外部からの
アドレス信号（読み出しアドレス信号）のいずれかを第
２選択ゲート回路９に通す。The second address signal generator 8 converts the output signal of the counter 7 into
It is converted into a signal specifying the address of the two-dimensional counter 11. The first selection gate circuit 20 passes either the output signal of the first address signal generator 6 (write address signal) or an external address signal (read address signal) to the second selection gate circuit 9.
第２選択ゲート回路９は、第１選択ゲート回路２０の出
力信号と第２アドレス信号発生器８の出力信号のいずれ
かを１／８カウンタ１８の出力信号で選択して２次元カ
ウンタ１１に通す。The second selection gate circuit 9 selects either the output signal of the first selection gate circuit 20 or the output signal of the second address signal generator 8 using the output signal of the ⅛ counter 18 and passes the selected signal to the two-dimensional counter 11. .
２次元カウンタ１１の２次元メモリ１１１は、多数のカ
ウンタを２次元の画素に対応させて形成したものである
。The two-dimensional memory 111 of the two-dimensional counter 11 is formed by associating a large number of counters with two-dimensional pixels.
２次元カウンタ１１の詳細な構成を第６図を参照して説
明する。２次元カウンタ１１には、２次元メモリ１１１
と２次元メモリ１１１のデータ出力端に接続したバッフ
ァメモリ１１２、このバッファメモリ１１２の出力を外
部からの指令によって、インクリメンタ１１５あるいは
、外部へ選択的に信号を送出する第３選択ゲート回路１
１４、入力信号に１を加えて送出するインクリメンタ１
１５、このインクリメンタ１１５と、２次元メモリ１１
１のデータ入口端に接続された入カバソファメモリ１１
６．２次元メモリ１１１を読み出しまたは書込みのいず
れかが可能な状態にするリード・ライト制御回路１２１
が含まれている。The detailed configuration of the two-dimensional counter 11 will be explained with reference to FIG. The two-dimensional counter 11 includes a two-dimensional memory 111.
and a buffer memory 112 connected to the data output terminal of the two-dimensional memory 111, and a third selection gate circuit 1 that selectively sends a signal to the incrementer 115 or to the outside according to an external command from the output of this buffer memory 112.
14. Incrementer 1 that adds 1 to the input signal and sends it out
15, this incrementer 115 and the two-dimensional memory 11
Input cover sofa memory 11 connected to the data entry end of 1
6. Read/write control circuit 121 that puts the two-dimensional memory 111 into a state where either reading or writing is possible
It is included.
この２次元カウンタ１１は、パルス波高選別器５の出力
信号がリード・ライト制御回路１２１の第１入力端子１
２２へ入力したとき、第１アドレス信号発生器の出力信
号によって指定されたアドレスのカウンタの内容に１
（単位信号）を加える。This two-dimensional counter 11 receives the output signal of the pulse height selector 5 from the first input terminal 1 of the read/write control circuit 121.
22, the contents of the counter at the address specified by the output signal of the first address signal generator are set to 1.
(unit signal) is added.
この動作を計数と言うことにする。また、第２アドレス
信号発生器８によって指定されたアドレスのカウンタの
内容を読み出し、後述するテレビモニタによる読み出し
に利用する。２次元カウンタ１１の内容は読み出しによ
って計数値がリセットされない。This operation will be called counting. Further, the contents of the counter at the address specified by the second address signal generator 8 are read out and used for reading by a television monitor, which will be described later. The count value of the contents of the two-dimensional counter 11 is not reset by reading.
計数と読み出しの詳しい動作は後述する。The detailed counting and reading operations will be described later.
１２．１２’はバッファメモリ、１３は位取制御器であ
る。へソファメモリ１２の出方信号（これは複数ビット
からなるパラレル信号である）の桁を何桁シフトするか
は、最高位検出器１４の出力による。最高位検出器１４
はバッファメモリ１２のバイナリ信号形式をとる出力信
号のうち“ｌ”である最高位を検出する。そして、バッ
ファメモリ１２の出力信号のうち“ｌ”である最高位が
、既に検出した位より高くなければ、最高位検出器１４
の出力は保持される。位取制御器１３は最高位検出器１
４の出力信号によって示される位が位取制御器１３の出
力の最上位となるよう桁シフトしてデータを出力する。12 and 12' are buffer memories, and 13 is a scale controller. The number of digits to shift the output signal of the sofa memory 12 (this is a parallel signal consisting of a plurality of bits) depends on the output of the highest order detector 14. Highest detector 14
detects the highest level of the output signal in the binary signal format of the buffer memory 12, which is "1". If the highest level of the output signal of the buffer memory 12, which is "l", is not higher than the already detected level, the highest level detector 14
The output of is retained. The position controller 13 is the highest position detector 1
The digit is shifted so that the digit indicated by the output signal 4 becomes the most significant output of the scale controller 13, and the data is output.
１５はディジタルアナログ変換器である。１９は同期混
合器でありディジタルアナログ変換器１５の出力を標準
テレビジョン映像信号に合成する。１６はテレビジョン
モニタである。映像信号をブラウン管に表示する。この
動作をテレビジョン読出しと呼ぶことにする。15 is a digital to analog converter. A synchronous mixer 19 synthesizes the output of the digital-to-analog converter 15 into a standard television video signal. 16 is a television monitor. Displays the video signal on a cathode ray tube. This operation will be referred to as television reading.
このように最高位から一定の位だけをテレビモニタに表
示するのは、テレビモニタの少ないダイナミックレンジ
による画像の見にくさを除去するのである。Displaying only a certain number from the highest level on the TV monitor in this way eliminates the difficulty in viewing images due to the small dynamic range of the TV monitor.
第３図に半導体装置検出器３４と前記半導体装置検出器
３４の出力信号を演算する位置演算回路４のブロック構
成図を示す。半導体装置検出器３４はシリコン半導体の
面に平行なｐ−ｎ接合面と、矩形の四辺に相当する部分
に電気的に分離した４つの電極３５，３６，３７．３８
が形成されている。ここで電極３５と３６が対向し、電
極３７と３８とが対向しているものとする。４つの電極
３５．３６．３７．３８に囲まれる面上と任意の点３９
と前記各電極の間の電気抵抗はその間の距離に比例する
。従って、前記点３９に電子が入射すると、各電極から
点３９との距離に反比例する電流が送出される。なおこ
のとき、入射した電子のエネルギに対応してシリコン半
導体内で電子増倍が生じる。４１，４２，４３．４４は
パルス増幅器である。４５．４６，４７．４８は積分器
である。タイミング信号発生器５６はパルス増幅器４３
および４４の出力を加算してこれをトリガ信号とし、タ
イミング信号を発生する。このタイミング信号によって
積分器４５．４６．４７．４８の積分を開始するタイミ
ングおよびその積分時間を限定する。この積分時間は例
えば６マイクロ秒である。この時間は、半導体装置検出
器３４の出力信号の時定数の大きさに対応して決められ
る。またこの時間は、後述する２次元カウンタの動作の
サイクルより十分長い。FIG. 3 shows a block diagram of the semiconductor device detector 34 and the position calculation circuit 4 that calculates the output signal of the semiconductor device detector 34. The semiconductor device detector 34 has a p-n junction plane parallel to the surface of the silicon semiconductor, and four electrodes 35, 36, 37, 38 electrically separated into parts corresponding to the four sides of a rectangle.
is formed. Here, it is assumed that electrodes 35 and 36 are facing each other, and electrodes 37 and 38 are facing each other. On the surface surrounded by four electrodes 35, 36, 37, 38 and any point 39
The electrical resistance between and each of the electrodes is proportional to the distance therebetween. Therefore, when electrons are incident on the point 39, a current that is inversely proportional to the distance from each electrode to the point 39 is sent out. At this time, electron multiplication occurs within the silicon semiconductor in response to the energy of the incident electrons. 41, 42, 43, and 44 are pulse amplifiers. 45.46 and 47.48 are integrators. Timing signal generator 56 is pulse amplifier 43
The outputs of 44 and 44 are added together and used as a trigger signal to generate a timing signal. This timing signal limits the timing for starting the integration of the integrators 45, 46, 47, 48 and the integration time. This integration time is, for example, 6 microseconds. This time is determined in accordance with the magnitude of the time constant of the output signal of the semiconductor device detector 34. Further, this time is sufficiently longer than the operation cycle of a two-dimensional counter, which will be described later.
なお第３図に示す回路でタイミング発生に遅延時間があ
るときには積分開始時刻が入力信号に対して遅れること
になり、積分精度が劣化する虞れがある。そのようなと
きは、前記パルス増幅器４１゜４２．４３．４４と、そ
れぞれに対応する積分器４５．４６，４７．４８の間に
遅延回路を挿入する必要がある。Note that when there is a delay time in timing generation in the circuit shown in FIG. 3, the integration start time will be delayed with respect to the input signal, and there is a possibility that the integration accuracy will deteriorate. In such a case, it is necessary to insert a delay circuit between the pulse amplifiers 41, 42, 43, 44 and the corresponding integrators 45, 46, 47, 48, respectively.
第３図において、電極３５から送出される電流をパルス
増幅器４１で増幅し、積分器４５で積分して得られた信
号電流を１３５、電極３６から送出される電流ををパル
ス増幅器４２で増幅し、積分器４６で積分して得られた
信号電流をＩ３６、電極３７から送出される電流をパル
ス増幅器４３で増幅し、積分器４７で積分して得られた
信号電流を■３７、電極３８から送出される電流パルス
増幅器４４で増幅し、積分器４８で積分して得られた信
号電流を１３８とする。In FIG. 3, the current sent out from the electrode 35 is amplified by a pulse amplifier 41, the signal current obtained by integrating it by an integrator 45 is amplified by a pulse amplifier 42, and the current sent out from the electrode 36 is amplified by a pulse amplifier 42. , the signal current obtained by integrating the signal current by the integrator 46 is amplified by the pulse amplifier 43, the current sent from the electrode 37 is amplified by the pulse amplifier 43, and the signal current obtained by integrating by the integrator 47 is sent from the electrode 37 and the electrode 38. A signal current 138 is obtained by amplifying the current pulse sent out by the amplifier 44 and integrating it by the integrator 48 .
加算器５０は前記積分器４５．４６の出力Ｉ３５と１３
６を加算して（１３５＋ １３６）を出力する。An adder 50 receives the outputs I35 and 13 of the integrators 45 and 46.
Add 6 and output (135+136).
加算器５２は前記積分器４７．４８の出力１３７と１３
８を加算して（１３７＋ １３８）を出力する。The adder 52 receives the outputs 137 and 13 of the integrators 47 and 48.
Add 8 and output (137+138).
加算器５５前記加算器５０．５２の出力を加算して（１
３５＋ Ｉ ３６＋ １３７＋ １３８）を出力する。Adder 55 adds the outputs of the adders 50 and 52 to obtain (1
35+ I 36+ 137+ 138).
同様にして減算器４９は（１３５−１３６）、減算器５
１は（Ｉ ３７− Ｉ ３８）を出力する。Similarly, the subtracter 49 is (135-136), and the subtracter 5 is
1 outputs (I 37 - I 38).
５３と５４は割算器であって、割算器５３の出力信号Ｘ
は次式で与えられる。53 and 54 are dividers, and the output signal X of the divider 53
is given by the following equation.
Ｘ−（Ｉ３５−１３６）／ １３５＋１３６） ・
・ （１）割算器５４の出力信号Ｙは次の式で与えら
れる。X-(I35-136)/135+136) ・
- (1) The output signal Y of the divider 54 is given by the following formula.
Ｙ＝ （１３７−１３８） ／ （１３７＋ ＋ ３８
） ・・ （２）加算器５５の出力信号Ｚは前述のと
おり次式で与えられる。Y= (137-138) / (137+ + 38
)... (2) The output signal Z of the adder 55 is given by the following equation as described above.
Ｚ ＝ （１３５＋ １３６＋ １３７＋ １３８）
・・ ・・ （３）４つの電極３５，３６．３７．３
８に囲まれた正方形の中心を原点とし、原点から各電極
の距離を１とし、電極３６から３５への方向をＸ方向電
極３８から３７への方向をＹ方向と定義することにより
（１）、（２）、（３）式はそれぞれ次の意味を持つ
ことになる。Z = (135+ 136+ 137+ 138)
... (3) Four electrodes 35, 36.37.3
(1) By defining the center of the square surrounded by 8 as the origin, the distance of each electrode from the origin as 1, the direction from electrodes 36 to 35 as the , (2), and (3) have the following meanings, respectively.
（１）弐 電子の入射点３９のχ座標（Ｘ）（２）式
電子の入射点３９のＹ座標（Ｙ）（３）式 電子の入射
量（Ｚ）
次に前記実施例装置の動作を詳部の構成とともに説明す
る。(1) 2 χ coordinate (X) of electron incident point 39 (2) formula
Y coordinate of the electron incident point 39 (Y) (3) Equation (3) Incident amount of electrons (Z) Next, the operation of the device of the embodiment will be explained together with the detailed structure.
操作の開始にあたって、第１選択ゲート回路２０は第１
アドレス信号発生器６と第２選択ゲート回路９の間を接
続し、第３選択ゲート回路１１４は出カバソファ１１２
とインクリメンタ１１５の間を接続する。At the start of operation, the first selection gate circuit 20
The address signal generator 6 and the second selection gate circuit 9 are connected, and the third selection gate circuit 114 is connected to the output sofa 112.
and the incrementer 115.
被写体１よりイメージ管３に光子が入射すると一定の確
率、例えば２０％で光電面３１から光電子が放出してマ
イクロチャンネルプレート３３に入射する。このとき光
電面３１上の光電子位置はマイクロチャンネルプレート
３３の入射面上の位置として保たれる。マイクロチャン
ネルプレート３３によって入射電子は増倍されて出射面
に達する。When photons are incident on the image tube 3 from the subject 1, photoelectrons are emitted from the photocathode 31 and incident on the microchannel plate 33 with a certain probability, for example, 20%. At this time, the photoelectron position on the photocathode 31 is maintained as a position on the incident surface of the microchannel plate 33. The incident electrons are multiplied by the microchannel plate 33 and reach the exit surface.
出射面から放出した増倍電子は、半導体装置検出器３４
に入射する。この間も光電面３１上の光の入射点の位置
が保たれている。The multiplied electrons emitted from the emission surface are detected by a semiconductor device detector 34.
incident on . During this time as well, the position of the light incident point on the photocathode 31 is maintained.
ここで第４図を参照して、Ｚ信号と波高選別器５のしき
い値の関係を説明する。Here, the relationship between the Z signal and the threshold value of the pulse height selector 5 will be explained with reference to FIG.
第４図は、Ｚ信号パルス高を横軸にとり、各出力値の頻
度を縦軸にして示したヒストグラムである。FIG. 4 is a histogram showing the Z signal pulse height on the horizontal axis and the frequency of each output value on the vertical axis.
Ｚ信号パルスは光電面で単一光電子が発生ずるごとに現
れ、すべての単一光電子について同一のバルス高の出力
のみが現れるはずであるが、現実には第４図りに示すよ
うに２つのビークｐ、ｑを持つ分布となって現れる。こ
の曲線りは、熱雑音に原因する出力回数分布Ｂ、単一光
電子に原因する出力分布Ａ２分離不能な程度に光電子の
発生が連続したときの出力分布Ｃの和として与えられた
ものと推定できる。A Z signal pulse appears every time a single photoelectron is generated on the photocathode, and only an output with the same pulse height should appear for every single photoelectron, but in reality, two peaks appear as shown in Figure 4. It appears as a distribution with p and q. This curve can be estimated to be given as the sum of the output frequency distribution B caused by thermal noise, the output distribution A caused by a single photoelectron, and the output distribution C when photoelectrons are generated continuously to the extent that they cannot be separated. .
そこで、本発明では波高選別器５のしきい値を図のしお
よびＨの２点に設定し、その間のＺ出力のみを測定する
ようにしである。Therefore, in the present invention, the threshold values of the pulse height selector 5 are set at two points at the bottom and H in the figure, and only the Z output between them is measured.
入射位置演算回路４からのＸ位置信号とＹ位置信号は、
第１アドレス信号発生器６によって２次元カウンタ１１
のアドレス信号に変換され、選択ゲート回路９を介して
２次元カウンタ１１のアドレスを指定する。入射位置演
算回路４の出力の最大繰返し周期は２次元カウンタ１１
の動作のサイクルより長いので２次元カウンタ１１は入
射位置演算回路４の出力が発生したとき、入力すればよ
い。The X position signal and Y position signal from the incident position calculation circuit 4 are as follows.
The two-dimensional counter 11 is controlled by the first address signal generator 6.
is converted into an address signal, which specifies the address of the two-dimensional counter 11 via the selection gate circuit 9. The maximum repetition period of the output of the incident position calculation circuit 4 is determined by the two-dimensional counter 11.
Since this is longer than the operation cycle of , the two-dimensional counter 11 only needs to be inputted when the output of the incident position calculating circuit 4 is generated.
２次元カウンタ１１は５１２ｘ５１２＝２６２１４４個
のカウンタ、言い換れば２次元メモリ１１１は２６２１
１４４個の記憶場所を有するものとする。入射位置演算
回路４のｚ信号は波高選別器５に入力する。波高選別器
５は、Ｚ信号が任意に設定した下限および上限の間にあ
るとき、トリガ信号パルスを送出し、２次元カウンタ１
１は上記パルスを受けたとき指定されたアドレスのカウ
ンタの内容に１をくわえる。このようにして２次元カウ
ンタ１１には、熱雑音および２光電″子に対応するパル
スを除外して、１光電子に対応する信号のみを加えるこ
とができる。The two-dimensional counter 11 has 512x512=262144 counters, in other words, the two-dimensional memory 111 has 2621 counters.
Assume that it has 144 memory locations. The z signal from the incident position calculation circuit 4 is input to a wave height selector 5. The wave height selector 5 sends out a trigger signal pulse when the Z signal is between an arbitrarily set lower limit and an upper limit, and the two-dimensional counter 1
1 adds 1 to the contents of the counter at the specified address when the above pulse is received. In this way, only the signal corresponding to one photoelectron can be applied to the two-dimensional counter 11, excluding thermal noise and pulses corresponding to two photoelectrons.
クロックパルスの周波数は１クロツクパルスが２次元カ
ウンタ１１の各アドレスに対応するようにさらにテレビ
ジョン走査の帰線期間を考慮して選ばれている。前述の
ようにＸ方向のアドレスはクロックパルスの周波数を計
数器７が水平周期信号によってリセットした後に計数し
た値によって特定できる。The frequency of the clock pulse is selected so that one clock pulse corresponds to each address of the two-dimensional counter 11, taking into account the retrace period of television scanning. As described above, the address in the X direction can be specified by the value counted by the counter 7 after the frequency of the clock pulse is reset by the horizontal periodic signal.
Ｙ方向のアドレスはクロックパルスを計数しなくても、
垂直同期信号によってリセットした後、水平同期信号の
数を計数すれば足りる。入射位置演算回路４の出力は画
面の中心を原点とするものであったのに対し、計数器７
から出力される計数値は画面の左上端を原点とする上に
読み取りの順序は飛越走査方式に適合させるために適当
な補正を加えなければならない。第２アドレス信号発生
器８は計数器７から出力される計数値を補正して２次元
カウンタ１１のアドレス信号に変換する。前記補正は例
えばＸ方向の計数値について５１２／２＝２５６だけ減
することであり、Ｙ方向についてはｌ水平走査の計数を
２倍すると共に第１フールドでは２４５を減じ第２フー
ルドでは２４４を減じる。Addresses in the Y direction can be set without counting clock pulses.
It is sufficient to count the number of horizontal synchronization signals after resetting with the vertical synchronization signal. The output of the incident position calculation circuit 4 was based on the center of the screen as the origin, but the output of the counter 7
The count value output from the screen has its origin at the upper left corner of the screen, and appropriate corrections must be made to the reading order to adapt it to the interlaced scanning method. The second address signal generator 8 corrects the count value output from the counter 7 and converts it into an address signal for the two-dimensional counter 11. The correction is, for example, to reduce the count value in the X direction by 512/2=256, and in the Y direction, double the count of l horizontal scan, and reduce 245 in the first field and 244 in the second field. .
第２選択ゲート回路９はクロックパルス発生器１０の出
力を１／８カウンタ１８で分周したパルスで制御される
。第５図に１／８カウンタ１８から送出される波形を示
す。これは２次元メモリ１１１の基本タイミング（基本
サイクル）を制御するもので、第５図に示すように前半
と後半に別けらている。１周期の前半の２分の１が“１
” （高い状Ｌｉ）で後半の２分の１が“０” （低い
状態）である。このパルスによって第２選択ゲート回路
９は、■サイクルの前半で第１アドレス信号発生器の出
力したアドレス信号または外部アドレス信号を通して計
数または内容の外部への読み出しに利用し、後半で第２
アドレス信号発生器の出力したアドレス信号を通して２
次元カウンタの内容をテレビ方式で読み出すのに利用す
る。The second selection gate circuit 9 is controlled by a pulse obtained by dividing the output of the clock pulse generator 10 by a 1/8 counter 18. FIG. 5 shows the waveform sent out from the 1/8 counter 18. This controls the basic timing (basic cycle) of the two-dimensional memory 111, and is divided into a first half and a second half as shown in FIG. The first half of one cycle is “1”
” (high state Li), and the latter half is “0” (low state). This pulse causes the second selection gate circuit 9 to select the address outputted by the first address signal generator in the first half of the cycle. It is used for counting or reading the contents to the outside through a signal or an external address signal.
2 through the address signal output from the address signal generator.
Used to read the contents of the dimensional counter using the television method.
１／８カウンタ１８から第２選択回路９へ出力したパル
スは、２次元カウンタ１１にも出力され、波高選別器５
が、リード・ライト制御器１２１の第１入力端１２２ヘ
トリガ信号パルスを送出したときのみ第５図Ｔ１に示す
基本サイクルの前半で指定された２次元メモリ１１１の
アドレス記憶内容を読み出し、インクリメンタ１１５で
１を加え、第５図Ｔ２に示す次の基本サイクルの前半で
、２次元メモリ１１１の同じアドレスへ書き込む。この
動作によって前述の計数が行なわれる。第５図Ｔ ３
、Ｔ ４に示す各基本サイクルの後半では指定されたア
ドレスから連続した８個のアドレスの記憶内容を非破壊
で読み取る。この動作によって読み出された記憶内容は
前述のテレビジョン読み出しに使用される。The pulse outputted from the 1/8 counter 18 to the second selection circuit 9 is also outputted to the two-dimensional counter 11, and the pulse height selector 5
reads out the address storage contents of the two-dimensional memory 111 specified in the first half of the basic cycle shown in FIG. 1 is added and written to the same address in the two-dimensional memory 111 in the first half of the next basic cycle shown in FIG. 5 T2. This operation performs the counting described above. Figure 5 T 3
, T4, the storage contents of eight consecutive addresses starting from the designated address are read non-destructively. The stored contents read out by this operation are used for the above-mentioned television reading.
８個のカウンタの信号を一度に読み出す理由は次のとお
りである。もし、１サイクルに１のカウンタの信号を読
み出すとすれば水平および垂直の帰線期間を考慮して９
．７ＭＨ２の読み出し周期となる。The reason for reading out the signals of eight counters at once is as follows. If one counter signal is to be read out in one cycle, it will be 9 times in consideration of the horizontal and vertical retrace periods.
．． The read cycle is 7MH2.
さらに１サイクルの後半２分の１の期間で読み出されな
ければならないから、１回の読み出しに与えられる時間
は５２ナノ秒である。これは現在利用できる装置では不
可能か、あるいは限界に近い時間である。８個のカウン
タを一度に読み出せば１回の読み出しに与えられる時間
は４１６ナノ秒となり、十分余裕がある。この読み取り
動作はテレビジョン同期信号発生器１７の送出する水平
および垂直同期信号に従っている。このような動作は並
列−直列変換といわれる。また前述したように２次元カ
ウンタ１１は５１２Ｘ５１２のカウンタをもつ、従って
５１２のカウンタを一水平走査線に対応させれば８個を
一度に読み取っても６４回の読み出しで一水平走査線を
処理できる。他方テレビジョンの走査線は５２５本であ
るが、その６．５％は垂直帰線期間に対応するので４８
８本のみ表示する。Furthermore, since the data must be read out in the latter half of one cycle, the time given for one readout is 52 nanoseconds. This is impossible or near the time limit with currently available equipment. If eight counters are read at once, the time given for one reading is 416 nanoseconds, which is ample time. This reading operation follows the horizontal and vertical synchronization signals sent by the television synchronization signal generator 17. Such an operation is called parallel-to-serial conversion. Also, as mentioned above, the two-dimensional counter 11 has 512 x 512 counters, so if 512 counters are made to correspond to one horizontal scanning line, one horizontal scanning line can be processed in 64 readings even if eight are read at once. . On the other hand, television has 525 scanning lines, of which 6.5% corresponds to the vertical blanking period, so 48
Only 8 lines are displayed.
２次元カウンタ１１から読み出された８個のカウンタの
出力信号は一旦第１バッファメモリ１２Ｂに蓄えられ、
１つのカウンタごとの出力信号を順次読み出す。第１バ
ツフアメモリ１２８からの読み出しは次の１サイクルす
なわち８１６ナノ秒が割り当てられる。第１バツフアメ
モリ１２８から読み出しが行なわれているサイクルの後
半は２次元カウンタ１１から第２バツフアメモリ１２９
に読み出しが行なわれる。従って２次元カウンタ１１の
出力端と第１ハソフアメモリ１２８および第２八ソフア
メモリ１２９の入力端の間に１サイクルごとに切り換え
られる選択ゲートが必要であるが自明のことなので、第
１図および本明細書での説明は省略する。第１パンフア
メモリ１２８または第２バツフアメモリ１２９から出力
された信号は位取制御器１３へ入力すると共に最高位検
出器１４へも入力する。最高位検出器１４はパンファの
出力信号のうち“Ｉ”である最高位が何桁目であるかを
検出する。The output signals of the eight counters read from the two-dimensional counter 11 are temporarily stored in the first buffer memory 12B,
The output signals of each counter are read out sequentially. Reading from the first buffer memory 128 is allotted the next one cycle, or 816 nanoseconds. In the second half of the cycle in which reading is being performed from the first buffer memory 128, the data is read from the two-dimensional counter 11 to the second buffer memory 129.
The reading is performed. Therefore, it is obvious that a selection gate that is switched every cycle is required between the output terminal of the two-dimensional counter 11 and the input terminals of the first software memory 128 and the second eighth software memory 129. The explanation will be omitted. The signal output from the first pamphlet memory 128 or the second buffer memory 129 is input to the scale controller 13 and also to the highest position detector 14. The highest order detector 14 detects which digit is the highest order "I" in the output signal of the amplifier.
最高位検出器１４は全ての入力について最高位を検知す
るがそれまでの入力より大きな信号が入力しない限り、
出力信号は保持される。The highest level detector 14 detects the highest level of all inputs, but unless a signal larger than the previous input is input,
The output signal is retained.
位取制御器１３は最高位検出器１４の出力に応じて人力
信号をシフトする。すなわち最高位検出器１４の出力を
示す入力信号の桁が出力信号において常に同一の桁にな
るようにシフトする。The position controller 13 shifts the manual signal according to the output of the highest position detector 14. That is, the digit of the input signal indicating the output of the highest detector 14 is shifted so that it always becomes the same digit in the output signal.
位取制御器１３の出力はデジタル・アナログ変換器１５
によってアナログ信号に変換された後に同期混合器によ
ってテレビジョン同期信号発生器１７の送出した水平お
よび垂直同期信号を混合して、テレビジョンモニタ１６
に映像信号として入力する。The output of the scale controller 13 is sent to the digital-to-analog converter 15.
The horizontal and vertical synchronization signals sent from the television synchronization signal generator 17 are mixed by a synchronization mixer after being converted into analog signals by the television monitor 16.
input as a video signal.
ここで、観測者は、テレビジョンモニタ１６に表示され
た像が十分な光子数によって良好なものとなったことを
認めたとき、マニアル操作による外部アドレス選択信号
によって第１選択ゲート回路２０を作動させる第１選択
ゲート回路２０は、外部アドレス発生器（図示していな
い）と第２選択ゲート回路９の間のゲートを開く。同時
に２次元カウンタ１１では外部アトルス選択信号が第３
選択ゲート回路１１４およびリード・ライト制御回路１
２１の第２入力端子１２３へ入力する。このとき第５図
’ｒ、Ｔ２で示す基本サイクルの前半は宙に読み出しモ
ードとなる。出カバ・ノファ１１２と外部表示装置（図
示していない）の間のゲートが開き、出カバソファ１１
２とインクリメンタ１１５の間のゲートが閉じる。また
メモリ１１１は前記基本サイクルの前半部で読み出しモ
ードとなる。Here, when the observer recognizes that the image displayed on the television monitor 16 is good due to a sufficient number of photons, the observer activates the first selection gate circuit 20 by an external address selection signal by manual operation. The first selection gate circuit 20 opens the gate between the external address generator (not shown) and the second selection gate circuit 9. At the same time, the two-dimensional counter 11 receives the third external atlus selection signal.
Selection gate circuit 114 and read/write control circuit 1
21 to the second input terminal 123. At this time, the first half of the basic cycle indicated by 'r and T2 in FIG. 5 is in the read mode. A gate between the exit cover sofa 112 and an external display device (not shown) opens, and the exit cover sofa 11
2 and incrementer 115 is closed. Furthermore, the memory 111 enters the read mode in the first half of the basic cycle.
同時に第１選択ゲート回路２０へ前記外部アドレス発生
器から任意のアドレス信号を送る。At the same time, an arbitrary address signal is sent to the first selection gate circuit 20 from the external address generator.
このような操作によって２次元カウンタ１１から、第３
選択ゲート回路１１４を通して、２次元カウンタ１１の
２次元メモリ１１１に記憶された画像信号をデジタル信
号のまま外部表示装置および外部記憶装置に読み出すこ
とができる。Through such operations, the third
Through the selection gate circuit 114, the image signal stored in the two-dimensional memory 111 of the two-dimensional counter 11 can be read out as a digital signal to an external display device and an external storage device.
このとき２次元メモリ１１１の内容は読み出しによって
変ることはない。At this time, the contents of the two-dimensional memory 111 are not changed by reading.
外部表示装置の例はプリンターであり、外部記憶装置の
例はマグネチックテープである。An example of an external display device is a printer, and an example of an external storage device is magnetic tape.
この読み出しのアドレスは前述のテレビジョン表示のた
めの読み出しと同じ順序で良い。あるいは画像の特定な
部分のみでもよい。The addresses for this readout may be in the same order as the readout for television display described above. Alternatively, only a specific part of the image may be used.
読み出しの速度は例えば、９．７Ｍ１−１２のクロック
パルスの２周期を使用する。各読み出しごとに１つのカ
ウンタのみが読み出される。これらは前述した本実施例
の構成と動作から十分理解できる。For example, the reading speed uses two cycles of 9.7M1-12 clock pulses. Only one counter is read for each read. These can be fully understood from the configuration and operation of this embodiment described above.
本発明は、以上のように構成され、動作するものである
から、以下のような効果がある。Since the present invention is configured and operates as described above, it has the following effects.
単一の光電子を一定値に近い電子数に増倍するマイクロ
チャンネルプレートと２次元半導体装置検出器を有する
イメージ管と検出パルスの波高に下限を設けることによ
って、１光電子の発生により、光電面への光子の入射位
置を検出し、熱雑音による雑音成分を除去して２次元画
像を計測することができる。By using an image tube with a microchannel plate and a two-dimensional semiconductor device detector that multiplies a single photoelectron to a number of electrons close to a certain value, and by setting a lower limit on the wave height of the detection pulse, a single photoelectron is generated and transferred to the photocathode. It is possible to measure a two-dimensional image by detecting the incident position of the photon and removing noise components due to thermal noise.
さらに２次元カウンタによってこれをデジタル的に計数
するので、極めて微弱な光学像を大きなグイナミソクレ
ンジで観測できる。この実施例では２次元カウンタの各
アドレスを１６ビツトにすることにより、６Ｘ１０４の
グイナミノクレンジを得ている。Furthermore, since this is digitally counted using a two-dimensional counter, extremely weak optical images can be observed over a large range. In this embodiment, by making each address of the two-dimensional counter 16 bits, a 6×104 Guinami clean range is obtained.
さらにＺ信号パルスの検出において、波高に上限を設け
ることによって誤った位置を示すこととなる。同時に入
射した２光電子による出力（信号固有の雑音）を除去し
、一層正確な光学像の検出を可能にする。Furthermore, in detecting the Z signal pulse, setting an upper limit on the wave height may indicate an incorrect position. The output (signal-specific noise) caused by two simultaneously incident photoelectrons is removed, making it possible to detect an optical image more accurately.
２次元カウンタの出力をテレビジョン表示することによ
って形成されつつある像をリアルタイムで観察し、最適
な時期における画像情報の読み出しのタイミングを知る
ことができる。By displaying the output of the two-dimensional counter on a television, the image being formed can be observed in real time, and the optimal timing for reading image information can be determined.
以上詳細に説明した実施例につき本発明の範囲内で種々
の変形を施すことができる。Various modifications can be made to the embodiments described in detail above within the scope of the present invention.
可視光による微弱画像のみならず、赤外線、紫外線、Ｘ
線、ガンマ線による不可視光微弱画像の計測にも利用で
きる。したがって、本発明において光電面は電磁放射線
のエネルギーを電子に変換すると言うもっとも広い意味
に解釈されるべきである。これらの計測には前記実施例
装置の入射窓や、光電面の性質をそれぞれの電磁放射線
に適するものに変えることにより容易実施される。Not only weak images using visible light, but also infrared, ultraviolet, and
It can also be used to measure invisible light weak images using rays and gamma rays. Therefore, in the present invention, the photocathode should be interpreted in the broadest sense of converting the energy of electromagnetic radiation into electrons. These measurements can be easily carried out by changing the properties of the entrance window and photocathode of the above-mentioned embodiment device to be suitable for each electromagnetic radiation.
赤外線による微弱画像の計測には、砒化ガリウムの光電
面が遺している。Gallium arsenide photocathode has been used to measure weak images using infrared rays.
紫外線による微弱画像の計測には、沃化ガリウムの光電
面、入射窓としては弗化リチウムの薄板が適している。For the measurement of weak images using ultraviolet light, a thin plate of lithium fluoride is suitable for the gallium iodide photocathode and the entrance window.
Ｘ線、ガンマ線による不可視光微弱画像の計測には光電
面として金の薄板、入射窓としてはへリリウムや、アル
ミニウムの薄板が適している。For the measurement of invisible light weak images using X-rays and gamma rays, a thin gold plate is suitable for the photocathode, and a thin plate of helium or aluminum is suitable for the entrance window.
第１図は本発明による二次元微弱画像計測装置の実施例
を示すブロック図、第２図はイメージ管の構造を示す概
略図、第３図は半導体装置検出器と位置演算回路を詳細
に示したブロック図、第４図は入射位置演算回路のＺ出
力の分布を示すヒストグラム、第５図はクロックパルス
発生器から、１／８カウンタへ送出されるパルスを示す
波形図、第６図は、２次元カウンタの詳細な構成を示す
ブロック図である。
■・・・被写体 ２・・・光学系３・・・イメ
ージ管
３１・・・光電面 ３２・・・集束電極３３・・
・マイクロチャンネルプレート３４・・・半導体装置検
出器
４・・・入射位置演算回路
４１．４２，４３．４４・・・パルス増倍器４５．４６
，４７．４８・・・積分器
４９．５１・・・減算器
５０．５２．５５・・・加算器
５３．５４・・・除算器
５・・・パルス波高選別器
５６・・・タイミング信号発生器
６・・・第１アドレス信号発生器
７・・・計数器
８・・・第２アドレス信号発生器
９・・・第２選択ゲート回路
ｌＯ・・・クロックパルス発生器
１１・・・２次元カウンタ
１１１・・・２次元メモリ
１１２・・・ハブファメモリ
１１４・・・選択ゲート回路
１１５・・・インクリメンタ
１１６・・・へソファメモリ
１２８．１２９・・・ハソファメモリ
１３・・・位取制御装置
１４・・・最高位検出器
１５・・・デジタルアナログ変換器
１６・・・テレビジョンモニタ
Ｉ７・・・同期信号発生器
１８・・・１／８カウンタ
１９・・・同期混合器
２０・・・第１選択ゲート回路
２１・・・ゲート回路
特許出願人 浜松テレビ株式会社
代理人 弁理士 井 ノ ロ 壽
、ｑ−２図
第５図
鉋
第４図
２５ ｖりFig. 1 is a block diagram showing an embodiment of a two-dimensional weak image measuring device according to the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram showing the structure of an image tube, and Fig. 3 shows a semiconductor device detector and a position calculation circuit in detail. 4 is a histogram showing the distribution of the Z output of the incident position calculation circuit, FIG. 5 is a waveform diagram showing the pulses sent from the clock pulse generator to the 1/8 counter, and FIG. 6 is the following: FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a two-dimensional counter. ■...Subject 2...Optical system 3...Image tube 31...Photocathode 32...Focusing electrode 33...
・Micro channel plate 34...Semiconductor device detector 4...Incidence position calculation circuit 41.42, 43.44...Pulse multiplier 45.46
, 47.48... Integrator 49.51... Subtractor 50.52.55... Adder 53.54... Divider 5... Pulse height selector 56... Timing signal generation device 6...first address signal generator 7...counter 8...second address signal generator 9...second selection gate circuit lO...clock pulse generator 11...two-dimensional Counter 111... Two-dimensional memory 112... Hub buffer memory 114... Selection gate circuit 115... Incrementer 116... Sofa memory 128. 129... Hasopha memory 13... Scale Control device 14...Highest level detector 15...Digital-to-analog converter 16...Television monitor I7...Sync signal generator 18...1/8 counter 19...Sync mixer 20... ...First selection gate circuit 21...Gate circuit patent applicant Hamamatsu Television Co., Ltd. agent Patent attorney Hisashi Inoro, q-2 Figure 5 Figure 4 Figure 25 vri
Claims (1)
電面が発生する光電子が時間分解可能な程度に微弱であ
る二次元像を計測するための二次元微弱画像計測装置で
あって、光電面、前記光電面からの光電子を単−光電子
毎に略一定の電子数に増倍可能なマイクロチャンネルプ
レート、前記マイクロチャンネルプレートの出射面に対
向して設けた二次元半導体装置検出器からなるイメージ
管と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極
からの出力信号を演算して電子が前記二次元半導体装置
検出器へ入射した位置信号を出力する入射位置演算回路
と、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極か
らの出力信号を加算して前記二次元半導体装置検出器へ
の電子の入射量を出力する入射量演算回路と、前記入射
量演算回路の出力からその出力が単一光電子レベルに対
応するか否かを判別して判別出力を発生するパルス波高
選別器と、前記パルス波高選別器により単一光電子レベ
ルに対応すると判別されたとき、前記入射位置演算回路
の出力信号によって指定されたアドレスのカウンタに単
位信号を加算する２次元カウンタとから構成した二次元
微弱画像計測装置。 （２）前記波高選別器は低レベルの熱雑音出力を単一光
電子に原因する出力から分離するための第１のしきい値
を持つ特許請求の範囲第１項記載の二次元微弱画像計測
装置。 （３）前記波高選別器は２以上の光電子の同時的発生に
原因する信号固有の雑音を単一光電子に原因する出力か
ら分離するための第２のしきい値をさらに備える特許請
求の範囲第２項記載の二次元微弱画像計測装置。 （４）被測定像からの入射光を光電面に受けて、光電面
が発生する光電子が時間分解可能な程度に微弱である二
次元像を計測するための二次元微弱画像計測装置であっ
て、光電面、前記光電面からの光電子を単−光電子毎に
略一定の電子数に増倍可能なマイクロチャンネルプレー
ト、前記マイクロチャンネルプレートの出射面に対向し
て設けた二次元半導体装置検出器からなるイメージ管と
、前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極から
の出力信号を演算して電子が前記二次元半導体装置検出
器へ入射した位置信号を出力する入射位置演算回路と、
前記二次元半導体装置検出器の位置信号出力電極からの
出力信号を加算して前記二次元半導体装置検出器への電
子の入射量を出力する入射量演算回路と、前記入射量演
算回路の出力からその出力が単一光電子レベルに対応す
るか否かを判別して判別出力を発生するパルス波高選別
器と、前記パルス波高選別器により単一光電子レベルに
対応すると判別されたとき、前記入射位置演算回路の出
力信号によって指定されたアドレスのカウンタに単位信
号を加算する２次元カウンタと、前記２次元カウンタの
内容を出力する出力装置とから構成される装置を備える
二次元微弱画像計測装置。 （５）前記波高選別器は低レベルの熱雑音出力を単一光
電子に原因する出力から分離するための第１のしきい値
を持つ特許請求の範囲第４項記載の二次元微弱画像計測
装置。 （６）前記波高選別器は２以上の光電子の同時的発生に
原因する信号固有の雑音を単一光電子に原因する出力か
ら分離するための第２のしきい値をさらに備える特許請
求の範囲第５項記載の二次元微弱画像計測装置。 （７）前記出力装置はテレビジョンモニタ装置であって
計測中の前記２次元カウンタの内容をリアルタイムに表
示するよう叫構成した特許請求の範囲第４項記載の二次
元微弱画像計測装置。 （８）前記出力装置は前記２次元カウンタの内容を数値
データとして出力するプリンタ装置をさらに備える特許
請求の範囲第７項記載の二次元微弱画像計測装置。 （９）前記出力装置は前記２次元カウンタの内容を外部
に記憶するマグネチックテープ装置である特許請求の範
囲第７項記載の二次元微弱画像計測装置。[Scope of Claims] ill Two-dimensional weak image measurement for measuring a two-dimensional image in which photoelectrons generated by the photocathode are weak enough to be time-resolved by receiving incident light from an image to be measured on a photocathode. A device comprising a photocathode, a microchannel plate capable of multiplying photoelectrons from the photocathode to a substantially constant number of electrons for each photoelectron, and a two-dimensional semiconductor provided opposite to an exit surface of the microchannel plate. an image tube consisting of a device detector; and an incident position calculation circuit that calculates output signals from a position signal output electrode of the two-dimensional semiconductor device detector and outputs a position signal that electrons are incident on the two-dimensional semiconductor device detector. and an incident amount calculation circuit that adds output signals from the position signal output electrodes of the two-dimensional semiconductor device detector to output the amount of electrons incident on the two-dimensional semiconductor device detector; a pulse height selector that determines from the output whether the output corresponds to a single photoelectron level and generates a determined output; and when the pulse height selector determines that the output corresponds to a single photoelectron level, the input A two-dimensional weak image measuring device comprising a two-dimensional counter that adds a unit signal to a counter at an address specified by an output signal of a position calculation circuit. (2) The two-dimensional weak image measuring device according to claim 1, wherein the wave height selector has a first threshold for separating low-level thermal noise output from output caused by a single photoelectron. . (3) The pulse height selector further comprises a second threshold for separating signal-specific noise caused by simultaneous generation of two or more photoelectrons from output caused by a single photoelectron. The two-dimensional weak image measuring device according to item 2. (4) A two-dimensional weak image measuring device for measuring a two-dimensional image in which photoelectrons generated by the photocathode are weak enough to be time-resolved by receiving incident light from an image to be measured on a photocathode, , a photocathode, a microchannel plate capable of multiplying photoelectrons from the photocathode to a substantially constant number of electrons for each photoelectron, and a two-dimensional semiconductor device detector provided opposite to the exit surface of the microchannel plate. an image tube, and an incident position calculation circuit that calculates an output signal from a position signal output electrode of the two-dimensional semiconductor device detector and outputs a position signal that electrons are incident on the two-dimensional semiconductor device detector;
an incident amount calculation circuit that adds output signals from position signal output electrodes of the two-dimensional semiconductor device detector to output the amount of electrons incident on the two-dimensional semiconductor device detector; and an output of the incident amount calculation circuit. a pulse height selector that determines whether the output corresponds to a single photoelectron level and generates a determined output; and when the pulse height selector determines that the output corresponds to a single photoelectron level, the incident position calculation is performed. A two-dimensional weak image measuring device comprising a two-dimensional counter that adds a unit signal to a counter at an address specified by an output signal of a circuit, and an output device that outputs the contents of the two-dimensional counter. (5) The two-dimensional weak image measuring device according to claim 4, wherein the wave height selector has a first threshold for separating low-level thermal noise output from output caused by a single photoelectron. . (6) The pulse height selector further comprises a second threshold for separating signal-specific noise caused by simultaneous generation of two or more photoelectrons from output caused by a single photoelectron. The two-dimensional weak image measuring device according to item 5. (7) The two-dimensional weak image measuring device according to claim 4, wherein the output device is a television monitor device and is configured to display the contents of the two-dimensional counter during measurement in real time. (8) The two-dimensional weak image measuring device according to claim 7, wherein the output device further includes a printer device that outputs the contents of the two-dimensional counter as numerical data. (9) The two-dimensional weak image measuring device according to claim 7, wherein the output device is a magnetic tape device that externally stores the contents of the two-dimensional counter.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11209582A JPH0230447B2 (en) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | NIJIGENBIJAKUGAZOKEISOKUSOCHI |
| US06/506,401 US4602282A (en) | 1982-06-29 | 1983-06-21 | Measuring devices for two-dimensional photon-caused or corpuscular-ray-caused image signals |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP11209582A JPH0230447B2 (en) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | NIJIGENBIJAKUGAZOKEISOKUSOCHI |
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|---|---|---|---|
| JP11209582A Expired - Lifetime JPH0230447B2 (en) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | NIJIGENBIJAKUGAZOKEISOKUSOCHI |
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|---|---|
| JP (1) | JPH0230447B2 (en) |
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| WO2013187511A1 (en) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Optical signal detecting circuit, light volume detecting device, and charged particle beam device |
| CN104848944A (en) * | 2015-05-28 | 2015-08-19 | 上海理工大学 | Z scanning optical polarization measurement device and measurement method thereof |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0628091U (en) * | 1992-09-08 | 1994-04-15 | 戸田建設株式会社 | Curved fabric plate for frame scaffolding |
-
1982
- 1982-06-29 JP JP11209582A patent/JPH0230447B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0230447B2 (en) | 1990-07-06 |
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