(57)【要約】【課題】光導電型の撮像管における光電変換効率を所望のレベルまで向上させる上において、より簡易な構成でかつ低製造コストで製造することが可能な撮像管を提供する。【解決手段】電子ビームが走査され、入射した光の像を内部光電効果に基づいて電気信号に変換し電荷パターンとして蓄積するための光導電膜１２の光入射側に、直径５０ｎｍ以下のナノ微粒子２１を含む基板１３を配設することにより、そのナノ微粒子２１に光を吸収させ、この吸収させた光に基づいて近接場光を少なくとも光導電膜１２へ滲出させ、この滲出させた近接場光による近接場光相互作用に基づいて光導電膜１２における内部光電効果の効率を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを出射する電子銃と、
上記電子ビームが走査され、入射した光の像を内部光電効果に基づいて電気信号に変換し電荷パターンとして蓄積するための光導電膜と、
上記光導電膜の光入射側に形成された、直径５０ｎｍ以下のナノ微粒子を含む基板とを備え、
上記ナノ微粒子は、上記光導電膜に対してその直径以下の位置に配置されていること
を特徴とする撮像管。
【請求項２】
上記ナノ微粒子は、上記入射される光を吸収し、この吸収した入射光に基づいて近接場光を少なくとも上記光導電膜へ滲出させ、この滲出させた近接場光による近接場光相互作用に基づいて上記光導電膜における内部光電効果の効率を向上させること
を特徴とする請求項１記載の撮像管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビジョンカメラ等に適用される撮像管に関し、特に感度を向上させる上で好適な撮像管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビジョンカメラの撮像部には、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の固体撮像素子が使用されることが多くなっているが、高感度を要求されるカメラ等の用途に対しては、光導電型撮像管が用いられる場合もある。
【０００３】
光導電型撮像管は、透光性のターゲット電極と、入射した光の像を電気信号に変換し、これを電荷パターンとして蓄積するための光導電膜とから成るターゲット部と、蓄積された電荷パターンを信号電流として読み取るための走査電子ビーム発生部とを備えており、通常動作ではターゲット部が電子ビームの走査を受けた時に電子ビーム走査側の表面からの２次電子放出比が１以下になるような工夫がなされている。例えば特許文献１に開示されているように、ターゲット電極に光導電膜内でアバランシェ増倍が生じ得る程の高い電圧を印加して使用しても、光導電膜内にクラックが生じることなく高感度かつ高画質の再生画像を実現することのできる撮像管が従来において提案されている。
【特許文献１】特開平０７−０２９５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１の開示技術では、所望の感度まで増強するためには部品点数が必要以上に多くなり、製造労力の負担が過大になり、製造コストの増大が免れないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、光導電型の撮像管における光電変換効率を所望のレベルまで向上させる上において、より簡易な構成でかつ低製造コストで製造することが可能な撮像管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上述した課題を解決するために、電子ビームが走査され、入射した光の像を内部光電効果に基づいて電気信号に変換し電荷パターンとして蓄積するための光導電膜の光入射側に、直径５０ｎｍ以下のナノ微粒子を含む基板を配設することにより、そのナノ微粒子に光を吸収させ、この吸収させた光に基づいて近接場光を少なくとも光導電膜へ滲出させ、この滲出させた近接場光による近接場光相互作用に基づいて光導電膜における内部光電効果の効率を向上させる撮像管を発明した。
【０００７】
即ち、本願請求項１に記載の発明では、電子ビームを出射する電子銃と、電子ビームが走査され、入射した光の像を内部光電効果に基づいて電気信号に変換し電荷パターンとして蓄積するための光導電膜と、光導電膜の光入射側に形成された、直径５０ｎｍ以下のナノ微粒子を含む基板とを備え、ナノ微粒子は、上記光導電膜に対してその直径以下の位置に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本願請求項２に記載の発明では、請求項１記載の発明において、ナノ微粒子は、入射される光を吸収し、この吸収した入射光に基づいて近接場光を少なくとも光導電膜へ滲出させ、この滲出させた近接場光による近接場光相互作用に基づいて光導電膜における内部光電効果の効率を向上させる。
【発明の効果】
【０００９】
上述した構成からなる本発明では、ナノ微粒子から滲出する近接場光が、回折限界以下の距離をおいて位置する光導電膜に到達し、近接場光相互作用に基づいて光導電膜における内部光電効果の効率を向上させることが可能となる。特に本発明では、ナノ微粒子を含ませた基板を光導電膜に貼着するのみで上述した機能を発揮させることが可能となることから、部品点数が必要以上に多くなることも無くなり、製造労力の負担を減らし、製造コストの低下をも図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、テレビジョンカメラ等に適用される撮像管に関し、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
本発明を適用した撮像管１は、例えば図１に示すように、真空管１０内に配設されてなるとともに電子ビームを出射する電子銃１１と、電子銃１１からの電子ビームが走査される内面１２ａ上に走査される光導電膜１２と、この光導電膜１２における外面１２ｂに貼着された基板１３と、基板１３上へ入射される被写体像を撮像面としての光導電膜１２上に結像させるためのレンズ１４と、光導電膜１２から電子銃１１に至るまで、順次接続されている抵抗１８、電源１９と、真空管１０の内面周囲に設けられた偏向コイル１６とを備えている。
【００１２】
電子銃１１は、図示しないヒータによりカソード３１を加熱して電子ビームを放出する。この電子銃１１から放出された電子は、偏向コイル１６による磁界により光導電膜１２における任意の位置に偏向集束されることになる。
【００１３】
光導電膜１２は、ＳｅやＳｉを主体とする非晶質半導体、或いはＰｂＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、Ｓｂ２Ｓ３等の光導電性の膜で構成される。この光導電膜１２は、いわゆる光の照射を受けて物質内部の伝導電子を増加させ、ひいては電気伝導率を増加させる内部光電効果を応用した光導電性の膜で構成されている。即ち、この光導電膜１２は、入射した光の像を内部光電効果に基づいて電気信号に変換し電荷パターンとして蓄積する。この光導電膜１２は、価電子帯や不純物準位等にある電子が、入射された光の光子エネルギーを吸収し、伝導帯へ励起され、伝導電子や正孔を増加させることによる導電性の向上を図ることが可能となる。即ち、この光導電膜１２は、光の当たらない箇所においては、絶縁体としての傾向を示し、また光の入射量に応じて抵抗が低くなる傾向を示す。
【００１４】
このような光導電膜１２に対して電子銃１１から電子ビームを走査することにより、電源１９、抵抗１８、光導電膜１２、電子ビームという回路が形成される。さらに、この光導電膜１２には、レンズ１４を介して被写体像が結像されることになる。このため、上述した内部光電効果による伝導電子や正孔の発生は、光導電膜１２上に写し出される被写体像に基づくものであり、また被写体像に応じてこの光導電膜１２の抵抗自体が変化することになる。
【００１５】
このため、上述した電源１９、抵抗１８、光導電膜１２、電子ビームという回路では、光導電膜１２上に結像される被写体像による光電変換に基づく電流が流れることになり、当該回路に流れる電流Ｉと、抵抗１８の抵抗値Ｒとの間で、Ｒ×Ｉの電圧降下が映像信号として取り出されることになる。
【００１６】
光導電膜１２の外面１２ｂに取り付けられた基板１３には、ナノ微粒子が含まれている。基板１３は、光透過性の材料で構成され、例えば、ガラスやサファイヤ等で構成されている。ちなみに、ガラスの場合には溶融状態の下でナノ微粒子が混合されることになる。図２は、光導電膜１２と、基板１３との間の界面近傍の拡大図を示している。基板１３内に含まれているナノ微粒子２１は、直径５０ｎｍ以下のナノオーダのサイズで構成されている。このナノ微粒子２１は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ等の金属、或いはＺｎＯ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ等の半導体で構成されている。ちなみに、このナノ微粒子２１の配置位置は、光導電膜１２における外面１２ｂからの距離をＸ１としたとき、このＸ１がナノ微粒子２１の直径以下にあることが必須となる。
【００１７】
このような構成からなる撮像管１において被写体像に基づく光が照射されると、先ず基板１３内を通過することになる。そして、この基板１３内に含まれているナノ微粒子２１に光が到達すると、このナノ微粒子２１によって吸収される。そして、ナノ微粒子２１に吸収された光に基づいて、当該ナノ微粒子２１から光導電膜１２に向けて近接場光が滲出することになる。
【００１８】
ナノ微粒子２１は、上述したように直径５０ｎｍ以下のナノオーダで構成されており、しかも光導電膜１２における外面１２ｂからの距離Ｘ１は、かかるナノ微粒子２１の直径５０ｎｍ以下である。このため、ナノ微粒子２１から光導電膜１２に至るまでの間隔は、ほぼ回折限界以下のサイズで構成されている。
【００１９】
このため、ナノ微粒子２１から滲出する近接場光は、この回折限界以下の距離をおいて位置する光導電膜１２に到達し、また光導電膜１２に接触することになる。その結果、この滲出させた近接場光による近接場光相互作用に基づいて光導電膜１２における内部光電効果の効率を向上させることが可能となる。
【００２０】
仮にナノ微粒子２１が存在していない場合には、被写体像からの光はこの基板１３をそのまま通過して光導電膜１２へと入射されることになるが、ナノ微粒子２１を基板１３に含めた本発明では、被写体像からの光を吸い上げて、これを近接場光として滲出させるプロセスを通じて、当該光をピコ秒〜ナノ秒のレベルであっても、ナノ微粒子２１に留まらせることが可能となる。その結果、光（近接場光）と光導電膜１２との間での近接場光相互作用の作用時間を増大させることが可能となる。そして、この近接場光相互作用の作用時間を増大させることができれば、光導電膜１２における光電変換効率を向上させ、所望の感度まで上げることが可能となる。
【００２１】
特に本発明では、ナノ微粒子２１を含ませた基板１３を光導電膜１２に貼着するのみで上述した機能を発揮させることが可能となることから、部品点数が必要以上に多くなることも無くなり、製造労力の負担を減らし、製造コストの低下をも図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用した撮像管の構成図である。
【図２】光導電膜と、基板との間の界面近傍の拡大図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  撮像管
１０  真空管
１１  電子銃
１２  光導電膜
１３  基板
１４  レンズ
１６  偏向コイル
１８  抵抗
１９  電源
２１  ナノ微粒子
３１  カソード
【図１】
2010003415.tif 000003
【図２】
2010003415.tif 000004