特許 6178263 性能を調節したイメージインテンシファイアの電源供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6178263

(24)【登録日】2017年7月21日

(45)【発行日】2017年8月9日

(54)【発明の名称】性能を調節したイメージインテンシファイアの電源供給装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 31/50 20060101AFI20170731BHJP

【ＦＩ】

   H01J31/50 Z

   H01J31/50 D

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-42384(P2014-42384)

(22)【出願日】2014年3月5日

(65)【公開番号】特開2014-197539(P2014-197539A)

(43)【公開日】2014年10月16日

【審査請求日】2017年3月3日

(31)【優先権主張番号】13/786,878

(32)【優先日】2013年3月6日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】512067159

【氏名又は名称】エクセリス インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100190632

【弁理士】

【氏名又は名称】山▲崎▼ 誠也

(72)【発明者】

【氏名】ジェイムズ ホーグ ボウエン

(72)【発明者】

【氏名】ランソム ハル キャッスルベリー

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム エリック ギャリス

【審査官】 杉田 翠

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００７２７４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−３１９６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１０８１８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４８８２４８１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２８９０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０７２０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４０−０２３６１８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭６４−０１７３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０５２９１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ２９／３６−２９／４５

２９／９８

３１／０８

３１／２６−３３／０４

４０／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の電圧源と、
前記第１の電圧源に直列に接続された第２の電圧源と、
前記第１の電圧源の負極とイメージインテンシファイアの光電陰極の間に接続された第１のスイッチと、前記光電陰極と前記第２の電圧源の負極の間に接続された第２のスイッチと、を備えるスイッチング機構と、
前記光電陰極と前記第１のスイッチの間に接続された光源保護（ＢＳＰ）抵抗と、
前記ＢＳＰ抵抗と前記光電陰極の間に直列に接続された定電流シンクと、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチに接続された制御回路であって、前記イメージインテンシファイアのデューティファクタを調整するために、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを制御する制御回路と、
を含むことを特徴とする電源供給装置。

【請求項2】

前記第１の電圧源、前記第１のスイッチ、及び前記ＢＳＰ抵抗に並列に、前記光電陰極と前記第１の電圧源の正極との間に接続されたダイオードクランプをさらに含む、請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項3】

前記定電流シンクは、デプレッション型金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である、請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項4】

前記定電流シンク及び前記ＢＳＰ抵抗に並列に接続された電圧クランプ回路をさらに含む、請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項5】

前記光電陰極に接続された負極を有する第４の電圧源と、
前記第１の電圧源の正極と前記第４の電圧源の正極の間に接続された第３のスイッチと、
をさらに含む、請求項１に記載の電源供給装置。

【請求項6】

光電陰極、マイクロチャンネルプレート、及び蛍光スクリーンを有するイメージインテンシファイアの性能を調節する電源供給装置であって、
負極及び正極を有する第４の電圧源であって、前記第４の電圧源の前記負極は、前記光電陰極に接続された第４の電圧源と、
前記第４の電圧源の正極と第１の電圧源の正極の間に接続された第３のスイッチと、
前記第３のスイッチと前記光電陰極の間に接続されたダイオードと、
負極及び正極を有する第２の電圧源であって、前記第２の電圧源の前記負極は、前記第１の電圧源の前記正極に接続された第２の電圧源と、
負極及び正極を有する第３の電圧源であって、前記第３の電圧源の前記負極は、前記第２の電圧源の正極に連結し、前記第３の電圧源の前記正極は、前記蛍光スクリーンに接続された第３の電圧源と、
前記第１の電圧源の負極と前記光電陰極の間に接続された第１のスイッチであって、閉じたときに光電陰極を充電するために、前記第１の電圧源を前記光電陰極に連結し、開いたときに前記光電陰極から前記第１の電圧源の接続を切る第１のスイッチと、
前記第２の電圧源の前記負極と前記光電陰極の間に接続された第２のスイッチであって、閉じたときに前記光電陰極を放電するために前記光電陰極を前記第２の電圧源に連結し、開いたときに前記第２の電圧源から前記光電陰極の接続を切る第２のスイッチと、
前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチに接続された制御回路であって、前記イメージインテンシファイアのデューティファクタを調節するために、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを制御する制御回路と、
を含むことを特徴とする電源供給装置。

【請求項7】

前記制御回路は、デューティサイクルを調節することによって、前記イメージインテンシファイアに対する性能指数（ＦＯＭ）を設定する、請求項６に記載の電源供給装置。

【請求項8】

前記第１の電圧源の前記正極及び前記第４の電圧源の前記正極の間に接続された第３のスイッチを含み、
前記制御回路は、前記第３のスイッチにさらに連結し、前記第１のスイッチ及び前記第３のスイッチを同時に作動させるように構成される、請求項６に記載の電源供給装置。

【請求項9】

光電陰極を有するイメージインテンシファイアの性能を調節する方法であって、
第１の期間、前記光電陰極を充電するステップと、
第２の期間、前記光電陰極を放電するステップと、
前記イメージインテンシファイアのデューティファクタを調節するために、前記第１の期間及び前記第２の期間を制御するステップと、
前記イメージインテンシファイアが高光源レベル状態で動作するとき、前記光電陰極のピーク負電圧を減少するステップと、
定電流シンクを通して前記光電陰極を再充電するステップと、
を含む方法。

【請求項10】

前記制御するステップは、前記デューティファクタを調節することにより、前記イメージインテンシファイアの性能指数（ＦＯＭ）を設定することを含む、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イメージインテンシファイア（ｉｍａｇｅ ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒｓ）、特に、イメージインテンシファイアの電源を制御して、性能（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を調節するための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

イメージインテンシファイアは、夜間の視力を向上できることでよく知られている。イメージインテンシファイアは、観察者の目によって検出するために十分な明るさの信号を生成するために、受け取った入射光（ｉｎｃｉｄｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）を増幅する。これらの装置は、暗領域（ｄａｒｋ ｒｅｇｉｏｎ）からのイメージを提供するために、特に、有用であり、産業上の利用も軍事的利用もできる。米軍は、目に見えないターゲットを見て、ターゲットに照準を定める夜間の作戦行動中にイメージインテンシファイアを使用する。低輝度可視スペクトル放射（ｌｏｗ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｖｉｓｉｂｌｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）及び近赤外放射（ｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）は、ターゲットから反射され、反射エネルギーは、イメージインテンシファイアによって増幅される。結果として、ターゲットは、付加的な光源を用いなくても、目に見えるようになる。他の例は、パイロットの暗視視力を向上させるイメージインテンシファイアを用いることと、網膜色素変性症（ｒｅｔｉｎｉｔｉｓ ｐｉｇｍｅｎｔｏｓａ）（夜盲症（ｎｉｇｈｔ ｂｌｉｎｄｎｅｓｓ））の患者に暗視視力（ｎｉｇｈｔ ｖｉｓｉｏｎ）を提供することと、天体を撮影することとを含む。

【0003】

図１は、典型的なイメージインテンシファイア１０を図示する。イメージインテンシファイア１０は、光電陰極１４上の遠くのもの（ｄｉｓｔａｎｔ ｏｂｊｅｃｔ）からの可視光放射及び赤外線放射（ｖｉｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）（まとめてここでは光源（ｌｉｇｈｔ）と呼ぶ）の焦点を合わせる対物レンズ１２を含む。光電陰極（ｐｈｏｔｏｃａｔｈｏｄｅ）１４、例えば、５８０〜９００ナノメートルスペクトル領域の光源の低放射線レベルに実に敏感な光電子放出半導体ヘテロ構造（ｐｈｏｔｏｅｍｉｓｓｉｖｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）は、電磁放射線（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）に反応して、電子の空間的なコヒーレント放射（ｓｐａｔｉａｌｌｙ ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を提供する。光電陰極１４から発せされた電子は、マイクロチャンネルプレート（ｍｉｃｒｏ−ｃｈａｎｎｅｌ ｐｌａｔｅ）（ＭＣＰ）２０の入力面（ｉｎｐｕｔ ｐｌａｎｅ）へ加速される。ＭＣＰ２０は、空間的にコヒーレントな方法で入射電子を増幅する。ＭＣＰ２０の出力面（ｏｕｔｐｕｔ ｐｌａｎｅ）から噴出する電子は、蛍光スクリーン（ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｓｃｒｅｅｎ）１６（陽極（ａｎｏｄｅ））へ加速される。蛍光スクリーン１６は、ＭＣＰ２０の出力よりも高い正電位の状態を保つ。蛍光スクリーン１６は、発した電子を可視光に変換する。オペレーターは、接眼レンズ１８を通して蛍光スクリーンによって提供された可視光イメージをみてもよい。

【0004】

従来のＭＣＰ２０は、光電陰極１４からの電子放射の密度を増加させるために用いられる、多数の（ａ ａｒｒａｙ ｏｆ）貫通する微細な穴（ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｈｏｌｅｓ）を有する薄いガラス板を含む。ＭＣＰ２０を貫通する穴の内側に衝突する電子は、多数の二次的電子の放射という結果になり、より多くの二次的な電子の放射を同様に引き起こす結果となる。このように、それぞれの微細な穴は、例えば、最高１０，０００まで増加する（ａ ｇａｉｎ ｏｆ）チャンネル型二次的電子放射増倍管（ｃｈａｎｎｅｌ−ｔｙｐｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）のような機能を果たす。ＭＣＰ２０の電子ゲイン（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｇａｉｎ）は、その入力面と出力面との間の電位差によって主に制御される。電源２２は、電力を光電陰極１４、ＭＣＰ２０、及び蛍光スクリーン１６に印加する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

暗視装置に用いられるイメージインテンシファイアは、画質に対する性能指数（Ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ Ｍｅｒｉｔ）（ＦＯＭ）と呼ばれる測定を使用する。ＦＯＭは、１ミリメートル当たりの線対（ｌｉｎｅ ｐａｉｒｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ）（ｌｐ／ｍｍ）と、信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）（ＳＮＲ）とで測定され、解像度（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）の算術積（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔ）である。それは、無次元数（ｕｎｉｔｌｅｓｓ）である。解像度は、５０〜７２ｌｐ／ｍｍの範囲で、一般的に変化する。ＳＮＲは、２０〜２５の範囲で、一般的に変化する。ＦＯＭは、全体的に優れた画質に一般的に相当する、より高いＦＯＭとともに、１０００〜１８００の範囲で、一般的に変化する。ＦＯＭは、米国政府が所定の閾値以下のＦＯＭを有する輸出アイテム（ｅｘｐｏｒｔｅｄ ｉｔｅｍｓ）を要求することによって、暗視システムの輸出を制限するから、いくつかの状況において（ｉｎ ｓｏｍｅ ｃｏｎｔｅｘｔｓ）、重要である可能性がある。結果的に、イメージインテンシファイアのＦＯＭを調節する方法及び装置は、有用である。

【0006】

本発明の実施態様は、イメージインテンシファイアの性能を調節する方法及び装置で具体化される。性能は、とりわけ、イメージインテンシファイアのデューティファクタ（ｄｕｔｙ ｆａｃｔｏｒ）を制御することによって調節される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

発明は、同一の参照番号を有する、同様な構成要素を備える、添付図面に関連して参照すると、以下の詳細な説明から理解できる。これは、一般的な方法によると、図面の様々な特徴は、縮尺通りに図示されていないことを強調（ｅｍｐｈａｓｉｚｅ）する。一方、様々な特徴の寸法は、任意に拡張又は明確さのために縮小される。添付した図面は、以下の図面である。

【図1】従来技術に従ったイメージインテンシファイアを示す。

【図2】本発明の態様に従ったイメージインテンシファイアに用いる電源供給装置を示す。

【図3】本発明の態様に従ったイメージインテンシファイアに用いる別の電源供給装置を示す。

【図4】本発明の態様に従ったイメージインテンシファイアに用いる別の電源供給装置を示す。

【図5】本発明の態様に従ったイメージインテンシファイアに用いる別の電源供給装置を示す。

【図6】本発明の態様に従ったイメージインテンシファイアに用いる別の電源供給装置を示す。

【図7】本発明の態様に従って性能を調節するためのイメージインテンシファイアを制御するためのステップのフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図２は、本発明の態様に従って、図１に示されるように、イメージインテンシファイア１０に用いる電源供給装置（ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ）１００ａを示す。電源供給装置１００ａは、直列に連結した、第一の電圧源、第二の電圧源、及び第三の電圧源（Ｖ１、Ｖ２、及びＶ３）と呼ばれる、主要な三つの電源電圧を含む。第三の電圧源Ｖ３の正極は、蛍光スクリーン１６に連結し、例えば、約＋４０００〜＋６０００ボルトの直流の正電圧を蛍光スクリーン１６に印加する。第二の電圧源Ｖ２の正極は、ＭＣＰ２０の出力面（ｏｕｔｐｕｔ ｐｌａｎｅ）に連結し、第二の電圧源Ｖ２の負極は、ＭＣＰ２０の入力面（ｉｎｐｕｔ ｐｌａｎｅ）に連結する。ＭＣＰ２０にわたって、第二の電圧源によって印加される電圧は、約−８００〜−１１００ボルトの直流であってもよい。第一の電圧源Ｖ１の負極は、光電陰極１４に連結し、第二の電圧源Ｖ２に対して負であり、第二の電圧源Ｖ２に対して約６００ボルトの直流であってもよい。主要な電圧源に対して提供された値は、一例であり、異なる実施態様では変化してもよいと理解できる。

【0009】

図示された電源供給装置１００ａは、ＶｐｂａとＶｐｂｂと呼ばれる、二つの二次的な電圧源をさらに含む。ＶｐｂａとＶｐｂｂ、二次的な電圧源のうちのいずれか一つは、光電陰極が、（下記のように）Ｓ２と呼ばれる第二のスイッチが閉じている間にオフにされるように、正バイアス（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｂｉａｓ）を提供するために任意に用いられてもよい。実施態様によっては、これらの二次的電圧源のうちの一つ又は両方は、例えば、省略及び直接接続で置き換えてもよい。

【0010】

電源供給装置１００ａの第一の電圧源Ｖ１は、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）の入力面に対して、光電陰極に対する負電圧から生じる。Ｓ１と呼ばれる第一のスイッチは、Ｒ１と呼ばれる第一の抵抗及びＣ１と呼ばれる第一のコンデンサを経由して陰極にこの電圧を供給するために、閉じられる。第一のコンデンサは、第一の抵抗Ｒ１と並列に連結する。使用するときに、第一のスイッチＳ１は、光電陰極を充電するために、第一の期間、閉じられる。それから、第一のスイッチＳ１は開き、Ｓ２と呼ばれる第二のスイッチは、第一のスイッチＳ１が閉じた後のある時点で光電陰極からの負電荷を取り除くために第二の期間、閉じられる。それから第二のスイッチＳ２は、第一のスイッチＳ１が次に閉じる前に、再度、開く。

【0011】

第一のスイッチＳ１と第二のスイッチＳ２のタイミングは、ＴＤＣ１０２と呼ばれる、タイマー／駆動回路（ｔｉｍｅｒ／ｄｒｉｖｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ）によって制御される。ＴＤＣ１０２は、必要なタイミング信号を生成するために用いられるマイクロコントローラ等の駆動回路若しくはプログラム可能な集積回路と、タイマーと構成される集積回路等の様々な従来の電子的手段によって実装できる。

【0012】

第一の期間及び第二の期間をＴＤＣ１０２と制御することによって、電源供給装置のデューティファクタ（ｄｕｔｙ ｆａｃｔｏｒ）を調節できる。これにより、イメージインテンシファイアの性能指数（ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｍｅｒｉｔ）（ＦＯＭ）を設定する。一実施形態では、ＴＤＣは、イメージインテンシファイアのデューティファクタを、信号対雑音比（ＳＮＲ）及びインテンシファイアの性能指数（ＦＯＭ）の調節を許可するための工場で調整可能な上限に制限するスイッチＳ１及びスイッチＳ２を作動させる。イメージインテンシファイアの実効光感応（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏｒｅｓｐｏｎｓｅ）は、オリジナル光感応 × デューティファクタ（ｏｒｉｇｉｎａｌ ｐｈｏｔｏｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅｓ ｔｈｅ ｄｕｔｙ ｆａｃｔｏｒ）になる。ここで、デューティファクタは、光電陰極がスイッチの周期の合計時間に対して、ネガティブ（光電陰極がオン（ｐｈｏｔｏｃａｔｈｏｄｅ ｏｎ）、光電流放出（ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ））である時間の比率として表現される。同様に、ＳＮＲ及びＦＯＭは、実効光感応（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏｒｅｓｐｏｎｓｅ）の平方根にほぼ比例する。このように、デューティファクタを減少するタイミングを調節することにより、ＳＮＲ及びＦＯＭは、所望の目標値を達成するために下方修正できる。一実施形態では、ＴＤＣ１０２は、全ての光源レベルで固定された状態を保ち、工場出荷時の設定期間で動作する。他の実施形態では、期間は、例えば、陰極の電流（ｃａｔｈｏｄｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）に応えて変化しても、入力照度（ｉｎｐｕｔ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）の変化の結果として以下に説明されるＡＢＣ回路に応えて変化してもよい。期間が変化する場合、この動作は、オートゲーティング（ａｕｔｏｇａｔｉｎｇ）という。オートゲーティングの場合、ＦＯＭは、デューティファクタの最大値を工場出荷時の設定値に限定することにより、工場でまだ調整可能である。

【0013】

スイッチＳ２は、非線形の電流シンクとして振る舞う。第一のスイッチＳ１及び第二のスイッチＳ２は、ＭＯＳＦＥＴｓ、バイポーラトランジスタ、ＳＣＲｓ、トライアック（Ｔｒｉａｃｓ）、又は光遮断器（ｏｐｔｏｉｓｏｌａｔｏｒ）等の様々な切り替え可能な構成要素であり得る。第一のスイッチＳ１及び第２のスイッチＳ２は以下の図６の電源供給装置１００ｅに図示されるように、イメージインテンシファイアの光電陰極に直接的に接続できる。

【0014】

図２において、第一の抵抗Ｒ１は、光源保護（ｂｒｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）（ＢＳＰ）抵抗の機能を果たす。抵抗Ｒ１は、比較的高い値を有する（例えば、２〜１０ギガオーム（ｇｉｇａｏｈｍｓ）等の約数ギガオーム）。抵抗Ｒ１を通して流れる光電陰極の電流によって引き起こされる電圧低下は、光電陰極に印加される電圧を低下させる。これにより、光電陰極１４及びＭＣＰ２０間の加速電位（ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を減少させる。光電陰極１４にぶつかる光が増加するにつれて、光源レベルにほぼ比例する陰極電流（ｃａｔｈｏｄｅ ｃｕｒｒｅｎｔ）が増加し、増加した陰極電流が抵抗Ｒ１に流れる。これにより、抵抗Ｒ１の抵抗性電圧低下（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ）に起因して、ＭＣＰ入力面に対して実効光電陰極電圧（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏｃａｔｈｏｄｅ ｖｏｌｔａｇｅ）が減少する。

【0015】

さらに、電源電圧１００ａは、第一のダイオード（Ｄ１という）及び第二のダイオード（Ｄ２という）を含む。第一のダイオードＤ１及び第二のダイオードＤ２は、光電陰極及び第一の電圧源Ｖ１の正極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ）の間に直列に連結する。光電陰極、イメージインテンシファイアに印加されるピーク負電圧を減少させるための第一のコンデンサＣ１、第一の抵抗Ｒ１、第一のダイオード、及び第二のダイオードＤ２の機能は、高光源状態（ｈｉｇｈ ｌｉｇｈｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）で動作する。電圧低下は、光源保護（ｂｒｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）をチューブに提供し、輸出のために政府が課す性能制限（Ｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔ−ｉｍｐｏｓｅｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）に従うために必要な高光源解像度（ｈｉｇｈ ｌｉｇｈｔ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を下げてもよい。高光源の比較的大きい光電陰極電流は、光電陰極のピーク負電圧を下げるために、Ｒ１にわたって電圧低下を引き起こす。コンデンサＣ１は、スイッチから光電陰極への電圧偏位（ｖｏｌｔａｇｅ ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）に連結する。スイッチＳ１及びスイッチＳ２から光電陰極への最大振幅電圧（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ ｖｏｌｔａｇｅ）のほとんどに連結するために、Ｃ１の値は、光電陰極からイメージインテンシファイア内のＭＣＰの入力への静電容量よりも少なくとも数倍が選択されてもよい。光電陰極からイメージインテンシファイア内のＭＣＰの入力への静電容量は、Ｃ１を一般的に数１００ピコファラッド（ｐｉｃｏｆａｒａｄ）にするために、約２０〜５０ピコファラッドであることが一般的である。第一の抵抗Ｒ１及び第一のコンデンサＣ１の時定数（ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）は、第一のスイッチＳ１及び第二のスイッチＳ２のスイッチング期間に比べて長くてもよい。Ｒ１−Ｃ１の時定数は、約二以上であってもよい。一方、スイッチ周期期間は、一般的に数１０ミリ秒未満（例えば、可視のちらつき（ｖｉｓｉｂｌｅ ｆｌｉｃｋｅｒ）及び別の望ましくないストロボ効果を避けるため）である。しかしながら、Ｒ１−Ｃ１の時定数は、スイッチングする際に過度の電力消費を引き起こす、又は、オートゲーティングを適応しない（ｎｏｎ−ａｕｔｏｇａｔｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）イメージを不鮮明（ｗａｓｈ ｏｕｔ）にする過度の平均光電流を生じるように、短くない。周期時間と対称的に、Ｓ１及びＳ２のスイッチの閉じる時間は、比較的短くできる。スイッチは、スイッチ出力電圧をスイッチ入力電圧に近づけるためにだけ十分長く閉じた状態を保つ。あるスイッチは、これをマイクロ秒未満で達成できる。しかしながら、それは、放射妨害波（ｒａｄｉａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を最小化するための光電陰極でスイッチングエッジレート（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｅｄｇｅ ｒａｔｅ）を故意に減少させることが好ましい。光電陰極で、０．０１〜２０フートキャンドル（ｆｏｏｔｃａｎｄｌｅ）等の比較的高光源状態において、光電陰極の電圧は、パルスを発し続けるものの、第一の抵抗Ｒ１にわたる電圧低下に起因して、一般的にほぼ負にならない（ほぼ正になる）。

【0016】

ダイオードＤ２は、ツェナーダイオード（Ｚｅｎｅｒ ｄｉｏｄｅ）であってもよく、ダイオードＤ１は、従来のダイオードであってもよい。ダイオードＤ１と連動してツェナーダイオードＤ２は、チューブをアクティブにすることと、有用なイメージを生成することとを続けるための高光源の光子放出を提供するために、負の偏位（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）がＭＣＰ入力面に対して負であることを保証する上限に、光電陰極のピーク正電圧偏位（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｐｅａｋ ｖｏｌｔａｇｅ ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）をクランプ（ｃｌａｍｐ）するために働く。光入力が効果的に高いときに、光電流は、第二のスイッチＳ２が閉じる前に、光電陰極に負電圧を完全に放電するために十分大きくなる。この場合、実効デューティサイクル（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）は、ＭＣＰへの過度の光電流に起因して、イメージウォッシュアウト（ｉｍａｇｅ ｗａｓｈｏｕｔ）が発生することを防ぐことと同様に、光電陰極及びＭＣＰの入力面を保護するために、さらに減少する。このように、電源供給装置は、電源供給装置がオートゲーティング（ａｕｔｏｇａｔｅｄ）でないとしても、有用なイメージ及び高光源状態で光電陰極保護を提供できる。

【0017】

第二の電圧源Ｖ２及び第三の電圧源Ｖ３は、それぞれＭＣＰ及び蛍光スクリーンに対する電源であり、イメージインテンシファイアに対する電源供給装置として通常用いられている。ＡＢＣと呼ばれる自動輝度調節（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いてもよい。自動輝度調節ＡＢＣは、蛍光スクリーン電流を監視するために用いられてもよく、第二の電圧源Ｖ２の電圧レベルを減少すると、蛍光スクリーン電流は、所定値を越え始める。第二電圧源Ｖ２によって供給された電圧の減少は、適度な高光源状態の蛍光スクリーンからの過度の出力輝度（ｏｕｔｐｕｔ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）を避けるためＭＣＰにおいて低い電子ゲイン（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｇａｉｎ）の原因となる。

【0018】

図３は、電源供給装置１００ａと同様な別の電源供給装置１００ｂを図示する。電源供給装置１００ｂにおいて、電源供給装置１００ａの光源保護抵抗Ｒ１は、電源供給装置１００ａの抵抗Ｒ１よりも低い抵抗を有する、Ｒ１’と呼ばれる、比較的低い抵抗の抵抗に直列で、Ｑ１と呼ばれる、デプレッション型ＭＯＳＦＥＴ（ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ−ｍｏｄｅ ＭＯＳＦＥＴ）を含む定電流シンクに置き換えられる。Ｒ１’の値は、ＭＯＳＦＥＴを通して所望の電流を生成するために設定されてもよく、Ｒ１’の値は、一般的に約１０メガオームである。電源供給装置１００ｂは、イメージインテンシファイア２２が図１の第一の抵抗Ｒ１によって提供される漸近（ａｓｙｍｐｔｏｔｉｃ）の再充電によって提供されるよりも早く高いゲイン（ｈｉｇｈ ｇａｉｎ）に戻れるように、光電陰極の負のピーク電位を高い光源から低い光源へ遷移（ｔｒａｎｓｉｓｉｏｎ）する光電陰極の再充電のより早い手段を提供する。第一の抵抗Ｒ１を通して光電陰極を充電する電源供給装置１００ａは、抵抗Ｒ１’及びデプレッション型ＭＯＳＦＥＴ Ｑ１を通して光電陰極を充電する電源供給装置１００ｂよりも光電陰極を完全に充電するための期間（終止電圧の９９パーセントに到達するための三つの時定数（ｔｈｒｅｅ ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔｓ））をより長く必要である。それは、同一の初期電流で設定される場合三分の一の時間で直線ランプ（ｌｉｎｅａｒ ｒａｍｐ）の光電陰極を充電する。

【0019】

図４は、電源供給装置１００ｂと同様な別の電源供給装置１００ｃを図示する。電源供給装置１００ｃにおいて、Ｄ３と呼ばれる、ツェナーダイオード（Ｚｅｎｅｒ Ｄｉｏｄｅ）は、電源供給装置１００ｂのダイオードＤ１及びＤ２よりも光電陰極の電圧をクランプするために提供される。ツェナーダイオードＤ３は、抵抗Ｒ１’及びトランジスタＱ１にわたって直列に接続される。この実施形態では、抵抗Ｒ１’及びトランジスタＱ１は、光源保護回路を形成する。しかしながら、抵抗Ｒ１（図２）は、これらの構成要素と交換できることが理解される。ツェナーダイオードＤ３は、光電陰極の波形の負の偏位（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ）がイメージインテンシファイアをアクティブにすることと、高光源状態で有用なイメージを生成することとを続けるために、ＭＣＰ入力面に対して負の状態を保つように、定電流源にわたって、最大電圧低下を制限する。ツェナーダイオードの電圧クランプ（ｖｏｌｔａｇｅ ｃｌａｍｐ）が示されている間、他の電圧クランプ回路が代用できることも理解される。

【0020】

図５は、電源供給装置１００ｄの別の実施形態を図示する。電源供給装置１００ａ〜ｃにおいて、高光源の光電陰極のピーク負電圧は、低い光源（ｌｏｗ ｌｉｇｈｔ）の光電陰極のピーク負電圧によって判定され、クランプ電圧（ｃｌａｍｐｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ）よりも少ない。図５の電源供給装置１００ｄにおいて、高光源のピーク負電圧は、所望であれば、二つが独立に調節できるように、低い光源のピーク負電圧から独立している。高光源のピーク負電圧は、ＢＴ１と呼ばれる第四の電圧源の値によって判定され、ダイオードＤ４に直列に連結する、Ｄ４と呼ばれるダイオードにわたって小さい順電圧低下（ｓｍａｌｌ ｆｏｒｗａｒｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ）より少ない。第四の電圧源ＢＴ１及びダイオードＤ４は、Ｓ３と呼ばれる第三のスイッチによって、第一の電圧源Ｖ１の正極に連結する。第三のスイッチＳ３は、ＴＤＣ１０２によって制御されてもよい。

【0021】

使用中に、負電圧は、第一のスイッチＳ１及び第三のスイッチＳ３を閉じることによって印加されてもよい。光電陰極のピーク負電圧は、第三のスイッチＳ３を使用する際に切り替わる第四の電圧源ＢＴ１及び第一のスイッチＳ１を使用する際に切り替わる第一の電圧源Ｖ１の組み合わせ（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）より大きく、コンデンサＣ１にわたる電圧低下よりも小さい。一実施形態では、第一のスイッチＳ１及び第三のスイッチＳ３は、完全な同時性が適切な稼働に必要ないものの、負パルスを生成するために、少なくとも実質的に同時に、閉じたり開いたりする。ダイオードＤ４、第四の電圧源ＢＴ１、及び第三のスイッチＳ３は直列に接続しているため、それらは、任意の順に配置できる。一連の連結の一端は、ＭＣＰ入力面につながりがある（ｔｉｅｄ ｔｏ）ことを示す。しかしながら、この一端は、例えば、スイッチ制御機能及び駆動機能を実装するために、Ｖｐｂａ又はＶｐｂｂのポシティブエンド（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｎｄ）にもつながる。この場合、第四の電圧源ＢＴ１は、光電陰極上の正味のピーク負電圧を保証するためのＶｐｂａ又はＶｐｂｂのうちのいずれかよりも多い電圧を実質的に有する。

【0022】

図６は、電源供給装置１００ｅの別の実施形態を図示する。図２〜５に図示された光源保護構成要素を使用することに代えて、光源保護は、自動輝度制御ＡＢＣの制御下で第一の電圧源Ｖ１及び第二の電圧源Ｖ２の振幅を能動的に制御することによって、電源供給装置１００ｅで提供される。第一の電圧源Ｖ１の電圧振幅は、直接制御でき、又は、第一の電圧源は、固定された状態を保つことができ、電圧レベルは、ポストレギュレーター（ｐｏｓｔ−ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）（図示せず）によって変化してもよい。

【0023】

環境光（ａｍｂｉｅｎｔ ｌｉｇｈｔ）が低い値から増加すると、自動輝度制御ＡＢＣは、よいイメージのための好ましいＳＮＲを維持する間、ゲイン（ｇａｉｎ）を減少させるために、第二の電圧源Ｖ２の振幅を減少させてもよい。環境光が高光源の領域に近づき、多数の信号が存在するとき、ＳＮＲが画質のファクター（ｆａｃｔｏｒ ｆｏｒ ｉｍａｇｅ ｑｕａｌｉｔｙ）をもはや限定しないように、自動輝度制御ＡＢＣは、第二の電圧源Ｖ２のさらなる減少に代えて又は加えて、第一の電圧源Ｖ１の振幅を減少させ始めてもよい。第一の電圧源Ｖ１の振幅がイメージインテンシファイア２２の必要な高光源解像度を維持するために判定される最低の値に達すると、自動輝度制御ＡＢＣは、第一の電圧源Ｖ１のさらなる減少を停止し、過度の出力輝度を避けるため、第二の電圧源Ｖ２の減少に戻る。代わりに、第一の電圧源Ｖ１は、光電陰極電流を感知する別個の制御回路によって制御できる。いずれにしても、環境光が十分に高くなるとき、平均の光電陰極電流は、第一のスイッチＳ１による光電陰極静電容量の周期的な再充電によって制限され、第一のスイッチＳ１は、前述したように、短い期間だけ閉じる。光電陰極電流の平均の最大値は、Ｖ × Ｃ × Ｆである。ここで、Ｖは光電陰極に印加されるピーク負電圧であり、Ｃは、光電陰極の静電容量 ＋ スイッチ及び連結部の浮遊容量（ｓｔｒａｙ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）であり、Ｆは、第一のスイッチＳ１の短時間の閉じる頻度である。

【0024】

図７は、本発明の態様に従ったイメージインテンシファイアを調節するための電源供給装置を制御するためのステップのフローチャート７００を図示する。フローチャート７００のステップは、図２〜６に図示される電源供給装置１００ａ〜ｅを参照して以下に説明する。フローチャート７００のステップを実装するための代替手段の電源供給装置は、この明細書から当業者によって理解されるだろう。さらに、一以上のフローチャート７００のステップは、省略されてもよく、及び／又は、ステップは、本発明の精神と範囲から離れない他のステップに対して、異なる順番で、又は、実質的に同時に実行されてもよい。

【0025】

ステップ７０２において、イメージインテンシファイアの光電陰極は、第一の期間、充電される。一実施形態では、第一のスイッチＳ１（及び任意に第三のスイッチＳ３）は、光電陰極を充電するために、第一の電圧源Ｖ１（及び任意に第四の電圧源ＢＴ１）を、イメージインテンシファイア２２の光電陰極に、第一の期間、連結するために閉じられる。スイッチＳ１（及び任意にスイッチＳ３）は、第一の期間後に開かれる。

【0026】

ステップ７０４において、イメージインテンシファイアの光電陰極は、第二の期間、放電される。一実施形態では、第二のスイッチＳ２は、イメージインテンシファイア２２の光電陰極を放電するために、第二の期間、閉じられる。スイッチＳ２は、第二の期間の後、開けられる。

【0027】

ステップ７０６において、第一の期間及び第二の期間は、イメージインテンシファイアのデューティサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）を調節するために、制御される。一実施形態では、ＴＤＣ１０２は、イメージインテンシファイア２２のデューティサイクルを調節するために、第一の期間及び第二の期間、それぞれに対して第一のスイッチＳ２及び第二のスイッチＳ２（及び任意に第三のスイッチ）を制御する。それは、イメージインテンシファイアに対する性能指数（ＦＯＭ）を設定する。

【0028】

ステップ７０８において、イメージインテンシファイアの光電陰極のピーク負電圧は、高光源レベル状態に減少される。一実施形態では、ピーク負電圧は、図２〜６で参照される上述した技術を用いることにより、減少されてもよい。ステップ７１０において、光電陰極のピーク正電圧は、上限にクランプされる（ｃｌａｍｐｅｄ ｔｏ ａｎ ｕｐｐｅｒ ｌｉｍｉｔ）。一実施形態では、ピーク正電圧は、図２で参照される上述した技術を用いることによりクランプされてもよい。

【0029】

発明は、特定の実施形態をここで参照して、図示及び説明したものの、発明を開示した詳細に限定する意図はない。むしろ、様々な修正が、発明から逸脱しないで、特許請求の範囲及び特許請求の範囲に均等の範囲内でなされてもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】