電界放出型電子源撮像装置
【課題】電界放出型電子源アレイ部を備えた電界放出型電子源撮像装置を高精細化する。
【解決手段】複数の電子源セルが配置された電界放出型電子源アレイ部１５に対向して、入射光を電気信号に変換する光電変換膜３を含むターゲット部１４が配置されている。電子源セルから放出された電子ビームがターゲット部に入射してターゲット部に蓄積された電荷に応じた電気信号が映像信号として取り出される。ターゲット部から取り出される映像信号の実質的な映像周波数が高められるように、電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させる。
【解決手段】複数の電子源セルが配置された電界放出型電子源アレイ部１５に対向して、入射光を電気信号に変換する光電変換膜３を含むターゲット部１４が配置されている。電子源セルから放出された電子ビームがターゲット部に入射してターゲット部に蓄積された電荷に応じた電気信号が映像信号として取り出される。ターゲット部から取り出される映像信号の実質的な映像周波数が高められるように、電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電界放出型電子源を用いた電界放出型電子源撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体微細加工技術の進展により、半導体などの基板にミクロンオーダーの微細な冷陰極構造を多数集積化する真空マイクロエレクトロニクス技術が注目を集めている。これらの技術によって得られる微小冷陰極構造を備えた電界放出型電子源は、平面型の電子放出特性や高い電流密度が期待できること、熱陰極とは異なりヒーター等の熱源を必要としないこと等から、低消費電力型の次世代フラットディスプレイ用電子源、センサ、平面型撮像装置用電子源として期待が集まっている。
【０００３】
このような電界放出型電子源が多数配置された電界放出型電子源アレイ部を用いた電界放出型電子源撮像装置の一例を図１５を用いて説明する（特許文献１参照）。この電界放出型電子源撮像装置は、前面パネル１１５と、背面パネル１１７と、側面外周器１１６とがフリットガラス又はインジウム等の封着材料１１９，１３３により固着固定され、その内部が真空に保持された真空容器１１８を備える。
【０００４】
前面パネル１１５の内面には、例えば外部からの入射光１１１を透過する透光性導電膜１１３と、透光性導電膜１１３の表面に形成された、外部からの入射光１１１に応じて電荷を生成する例えばアモルファスセレンを主体とする光電変換膜１１２とからなるターゲット部１１４が形成されている。
【０００５】
背面パネル１１７の内面には、エミッタ電極１２５と、エミッタ電極１２５上に形成された複数の冷陰極素子（エミッタ）１２４と、各冷陰極素子１２４の周辺に形成された絶縁層１２６と、冷陰極素子１２４から電子を取り出す為の電圧を印加するゲート電極１２８とが集積一体化された電界放出型電子源アレイ部１２９が形成されている。冷陰極素子１２４から放出された電子ビームをメッシュ電極１２０の貫通孔を通過させてターゲット部１１４にランディング（入射）させることにより、ターゲット部１１４の光電変換膜１１２上に結像した入射光１１１による画像を読み取ることが可能となる。
【０００６】
電界放出型電子源としては、一般的に、半導体基板やガラスの表面上に、先端が先鋭な冷陰極素子を形成し、その周りに絶縁層及びこの絶縁層上にゲート電極を形成して、冷陰極素子とゲート電極との間に電圧を印加して冷陰極素子の先端から電子放出を行なうスピント（Spindt）型を代表例として挙げることができる。その他には、カソード電極とゲート電極との間に絶縁層を形成し、絶縁層に電圧を印加してトンネル効果により電子放出を行なうＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型、カソード電極とエミッタ電極との間に微小ギャップを設け、これら電極間に電圧を印加して微小ギャップから電子放出を行なうＳＣＥ（Surface Conduction Electron Source）型、あるいは電子源にＤＬＣ（Diamond Like Carbon）やＣＮＴ（Carbon Nanotube）等の炭素系材料を用いた電界放出型電子源を例として挙げることができる。
【０００７】
このような電界放出型電子源を含む電界放出型電子源アレイ部では、個々の電子源からの電子放出量が微量であることから、撮像装置として使用する場合には、複数の電子源を一単位とする電子源セル（以下、単に「セル」という）を形成し、各セルに含まれる複数の電子源から電子ビームを放出させることにより、所定の動作を行うのに必要な電流量を確保している。
【０００８】
このセルは平面上に、例えばマトリクス状に配置される。詳細には、縦方向に延びたストライプ状の複数のエミッタ電極が横方向に等ピッチで配置され、横方向に延びたストライプ状の複数のゲート電極が縦方向に等ピッチで配置され、これら複数のエミッタ電極と複数のゲート電極とが交差する各位置にセルが配置される。電界放出型電子源装置の駆動時には、エミッタ電極及びゲート電極を順次選択して所定の電圧を印加することにより、選択されたエミッタ電極とゲート電極とが交差する位置のセルから電子ビームが順次放出される。各セルから放出された電子ビームがターゲット部を走査することで、入射光による画像を電気的に読み出すことができる。
【特許文献１】特開２０００−４８７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような電界放出型電子源撮像装置では、読み出される画像の解像度は、電界放出型電子源アレイ部に含まれるセルの数で決定されてしまう。例えば、横方向に６４０セル、縦方向に４８０セルが配置されたＶＧＡ画素を有する電界放出型電子源アレイ部を用いた電界放出型電子源撮像装置であれば、６４０×４８０のＶＧＡ相当の解像度の映像信号しか得ることができない。
【００１０】
更に解像度を上げてより良好な画像を読み出す場合には、各画素のサイズを小さくして画素数を増やす必要がある。画素サイズを小さくするためには、画素に一対一に対応するセルのサイズを小さくする必要がある。この結果、例えばスピント型の電界放出型電子源であれば、セルに含まれる冷陰極素子の数が減少する。また、ＭＩＭやＣＮＴのような電子放出が面で行われる電界放出型電子源であれば、セルの面積が小さくなり、その電子放出能力が低下する。
【００１１】
しかも、電界放出型電子源アレイ部は、セルだけでは無く、セルを駆動する為の電圧供給用の配線パターンや、場合によっては駆動の為の回路等を含んでいる。従って、これらが必要とする面積も、画素数を増加させるに従い増加する。
【００１２】
その為、画素数を増やすに従いセルの大きさは加速度的に小さくなり、その結果、１つのセルから放出される電子ビームの電流量も加速度的に減少していく。
【００１３】
従って、ある値以上の画素数を有する電界放出型電子源撮像装置では、入射光に応じてターゲット部に発生し蓄積された電荷を読み出すのに必要な電子ビーム電流量を確保することが不可能になり、撮像装置として機能しなくなってしまう。
【００１４】
本発明は、上記の問題を解決し、電界放出型電子源アレイ部を備えた電界放出型電子源撮像装置を高精細化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の電界放出型電子源撮像装置は、複数の電子源セルが配置された電界放出型電子源アレイ部と、前記電界放出型電子源アレイ部に対向して配置され、入射光を電気信号に変換する光電変換膜を含むターゲット部とを備え、前記電子源セルから放出された電子ビームが前記ターゲット部に入射して前記ターゲット部に蓄積された電荷に応じた電気信号が映像信号として取り出される電界放出型電子源撮像装置であって、前記ターゲット部から取り出される前記映像信号の実質的な映像周波数が高められるように、前記電子ビームの前記ターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電界放出型電子源アレイ部が有するセルの数以上に実質的な画素数が増加された高精細な画像を撮影できる電界放出型電子源撮像装置を提供することができる。
【００１７】
従来は、１つのセルから放出された電子ビームのターゲット部に対する入射位置は不変であり、この入射位置に蓄積された電荷を画素情報として読み出していた。従って、１つのセルに対して１つの画素が対応し、１つの画素情報を得ていた。
【００１８】
これに対して、本発明では、１つのセルから放出された電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させる。従って、入射位置が変化する過程で、各入射位置に蓄積された電荷を順次読み出せば、１つのセルに対して複数の画素が対応することになり、複数の画素情報を得ることができる。電子ビームを放出するセルを順に切り替えて、各セルごとに同様に電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させる。この結果、実在するセルの数以上に実質的な画素数が飛躍的に増大し、ターゲット部から取り出される映像信号の実質的な映像周波数が高まる。かくして、撮影画像の解像度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
上記の本発明の電界放出型電子源撮像装置が、更に、前記電界放出型電子源アレイ部と前記ターゲット部との間に、前記電子源セルから放出された前記電子ビームを偏向させ且つ加速する機能を有する偏向加速電極を備えることが好ましい。
【００２０】
これにより、電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに容易に変化させることができる。
【００２１】
１つのセルから放出された電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させるためには、電子ビームを偏向させる必要があり、これは電界又は磁界を用いることで実現できる。
【００２２】
磁界により電子ビームを偏向させる場合、電界放出型電子源撮像装置の外に磁界を発生する大きな偏向ユニットを設置しなければならなくなり、撮像装置が大型化し、且つその重量が増大する。また偏向ユニットから磁界が外界に洩れるのを防止するための磁気シールドが必要となるので、撮像装置は更に大型化し、且つその重量は増大する。
【００２３】
これに対して、電界放出型電子源アレイ部とターゲット部との間に、電子ビームを偏向させる電界を発生する偏向加速電極を設置する場合、撮像装置の外に更なる部材の取り付けが不要である。従って、撮像装置が大型化するのを防止できる。また、電極は、磁界を発生する偏向ユニットに比べて小型軽量である。
【００２４】
従って、電子ビームの偏向を偏向加速電極を用いて行うことにより、磁界を発生する偏向ユニットを用いて行う場合に比べて、小型且つ軽量の撮像装置を実現することができる。
【００２５】
上記の本発明の電界放出型電子源撮像装置において、前記電界放出型電子源アレイ部が、同一平面上に並べて配置された複数の電界放出型電子源アレイ基板からなることが好ましい。
【００２６】
これによりＸ線撮影などに必要な大画面化に対応した大型の電界放出型電子源撮像装置を低コストで提供することができる。
【００２７】
即ち、大画面化のために大型の電界放出型電子源アレイ基板を用いる場合、このような大型の電界放出型電子源アレイ基板は製造設備が高価であり且つ歩留まりが悪いので、撮像装置が高コストになってしまう。
【００２８】
これに対して、個別に作成された比較的小型の複数の電界放出型電子源アレイ基板を同一平面上に並べて配置する場合、小型の電界放出型電子源アレイ基板は歩留まり良く低コストで製造できるので、撮像装置のコスト上昇を抑えることができる。
【００２９】
なお、複数の電界放出型電子源アレイ基板を並べて配置した場合、隣り合う電界放出型電子源アレイ基板間の境界に対応する位置の画素が欠落し、画像に切れ目が入ってしまう問題がある。ところが、境界付近のセルから放出された電子ビームを境界側に偏向させることにより、画素の欠落（画像の切れ目）が実質的に目立たない画像を撮影することが可能になる。
【００３０】
以下、本発明を具体的な実施の形態を示しながら詳細に説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置は、光透過性のガラスからなる前面パネル１と、背面パネル５と、側面外周器４とで形成された真空容器を備える。前面パネル１と側面外周器４、及び、背面パネル５と側面外周器４は、例えば高温焼成用のフリットガラスや、低温封着用のインジウムなどの真空封着材７により固着され封着されて、真空容器内は真空に保たれている。以下の説明の便宜のために、前面パネル１及び背面パネル５の法線方向と平行な軸をＺ軸とする。Ｚ軸と垂直な平面に含まれる、互いに直交する２軸をＸ軸及びＹ軸とする。
【００３３】
背面パネル５の内面上には、電界放出型電子源アレイ９が形成された半導体基板（電界放出型電子源アレイ基板）６からなる電界放出型電子源アレイ部１５が設置されている。半導体基板６上には、スペーサー部８ｂを一体に備える偏向加速電極８が設置固定されている。前面パネル１の偏向加速電極８と対向する内面上には、前面パネル１側から、透光性の陽極電極２と光電変換膜３とがこの順に積層されてなるターゲット部１４が設けられている。電極４３が前面パネル１を貫通し、その一端が陽極電極２に接続されている。光電変換膜３は、真空容器外から前面パネル１及び陽極電極２を通過した入射光に応じて電荷を発生し蓄積する。ターゲット部１４は、電界放出型電子源アレイ部１５から放出された電子ビームにより走査されることにより、蓄積された電荷に応じた電気信号を時系列映像信号として陽極電極２及び電極４３を通じて真空容器外に出力する。
【００３４】
前面パネル１、背面パネル５、側面外周器４からなる真空容器内には、余分なガスを吸着除去することにより、内部を高真空に保持する為のゲッターポンプ（図示せず）が設置されている。
【００３５】
図２は、本実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置の分解斜視図である。図２を用いて、電界放出型電子源撮像装置の組み立て方法の一例を簡単に説明する。
【００３６】
背面パネル５上にフリットガラス７ａを付与し、この上に環状の側面外周器４を載置して、約４００℃程度の高温で焼成して、背面パネル５と側面外周器４とをフリットガラス７ａを介して接合する。
【００３７】
偏向加速電極８のスペーサー部８ｂと半導体基板６とを例えば陽極接合や共晶接合などの接合方法により接合する。背面パネル５上の側面外周器４で囲まれた部分に、偏向加速電極８が搭載された半導体基板６を、ダイボンディングして設置固定する。
【００３８】
偏向加速電極８への給電は、半導体基板６から、偏向加速電極８のスペーサー部８ｂと半導体基板６との接合部及びスペーサー部８ｂを介して行われる。偏向加速電極８へ給電するための半導体基板６上の配線パターンは、背面パネル５上に形成された配線パターンとワイヤーボンディング（図示せず）により接続される。これにより、偏向加速電極８への給電は、真空容器の外側より行なうことができる。
【００３９】
半導体基板６上には、複数のセル（電子源セル）をマトリクス状に並べた電界放出型電子源アレイ９が形成されている。各セルは、複数（一実施例では１００個）の冷陰極素子（エミッタ）を含む。
【００４０】
半導体基板６上の電界放出型電子源アレイ９の複数のセルと、偏向加速電極８に設けられた複数の電子ビーム通過孔（貫通孔）８０とは一対一に対応している。各セルの中心を通るＺ軸と平行な軸が、このセルと対応する偏向加速電極８の電子ビーム通過孔８０のほぼ中心を通るように（一実施例では、セルの中心を通るＺ軸と平行な軸に対する電子ビーム通過孔８０の中心の位置ずれ量が３μｍ程度以下となるように）、半導体基板６と偏向加速電極８とは高精度に位置合わせされる。
【００４１】
このようにして組み立てられた背面パネル５、側面外周器４、偏向加速電極８、及び半導体基板６からなる背面パネル構造体は、真空装置内で例えば約１２０℃〜３５０℃程度の温度でガス出しの為の空焼きされる。
【００４２】
空焼きが済んだ背面パネル構造体は、真空内にて、前面パネル１と、インジウムを付着させた金属リング７ｂにより接合一体化されて、内部が真空に封着された真空容器となる。
【００４３】
半導体基板６上に形成される電界放出型電子源アレイ９は、図３に示される様に、エミッタ電極１８と、エミッタ電極１８上に形成され、先端が先鋭化された冷陰極素子（エミッタ）１９と、冷陰極素子１９の周辺に形成された絶縁層１７と、絶縁層１７上に設けられ、冷陰極素子１９を取り囲む開口が形成されたゲート電極１６等からなる多数の電界放出型電子源が集積されてなる。
【００４４】
エミッタ電極１８は、Ｙ軸と平行なストライプ状に、Ｘ軸方向に等ピッチで複数本配置されている。ゲート電極１６は、Ｘ軸と平行なストライプ状に、Ｙ軸方向に等ピッチで複数本配置されている。Ｚ軸と平行な方向から見て、複数のエミッタ電極１８と複数のゲート電極１６とが交差する複数の交点位置に複数のセルがマトリクス状に配置される。一実施例では、セルがＸ軸方向に６４０セル、Ｙ軸方向に４８０セル、即ちＶＧＡ画素相当で配置されている。各セルは一辺が２０μｍ程度の正方形であり、この中の一辺が１０μｍ程度の正方形の領域内に複数の冷陰極素子１９が均一に配置されている。
【００４５】
一実施例では、同一セル内の複数の冷陰極素子１９にはエミッタ電極１８を介して３０Ｖの基準電位から０Ｖに低下するパルス状のエミッタ電位が印加され、冷陰極素子１９を取り囲む絶縁層１７上に形成されたゲート電極１６には例えば３０Ｖの基準電位から中位の６０Ｖに上昇するパルス状のゲート電位が印加される。冷陰極素子１９とゲート電極１６との間に形成される電位差により、冷陰極素子１９の先端から電子１０が放出される。
【００４６】
エミッタ電極１８及びゲート電極１６は、背面パネル５上に、真空容器の内外を繋ぐように形成された配線パターンと接続されている。冷陰極素子１９に与えられるエミッタ電位及びゲート電極１６に与えられるゲート電位は、真空容器の外側からこの配線パターンを介して供給される。
【００４７】
図４は偏向加速電極８の電界放出型電子源アレイ部１５に対向する側から見た斜視図である。偏向加速電極８は、複数の電子ビーム通過孔８０（図４では図示を省略）がマトリクス状に配置された電極部８ａと、電極部８ａを取り囲むようにその周囲に配置された枠状のスペーサー部８ｂとを備える。
【００４８】
電極部８ａは、ゲート電極１６に比べて相対的に高電位が印加されることにより電界放出型電子源アレイ部１５のセルから放出された電子ビームを加速する機能と、時間の経過とともに変化する電位が印加されることにより電子ビームをＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向させてターゲット部１４に対する入射位置を変化させる機能とを有している。
【００４９】
スペーサー部８ｂは、電極部８ａよりもＺ軸方向寸法（厚さ）が大きく、偏向加速電極８の単体での機械的強度を向上させる機能と、電界放出型電子源アレイ９と電極部８ａとを離間させ（一実施例ではその距離は１００μｍ程度である）、且つ両者間の距離を高精度に維持する機能とを有している。
【００５０】
図５は、電極部８ａの一例の分解斜視図である。図示したように、第１電極板８ａ1及び第２電極板８ａ2には複数の電子ビーム通過孔８０がマトリクス状に配置されている。第１電極板８ａ1の一方の面には、絶縁層上に、櫛状の第１水平偏向加速電極１１ａと櫛状の第２水平偏向加速電極１１ｂとが、個々の電子ビーム通過孔８０をＸ軸方向に挟むように配置されている。第２電極板８ａ2の一方の面には、絶縁層上に、櫛状の第１垂直偏向加速電極１２ａと櫛状の第２垂直偏向加速電極１２ｂとが、個々の電子ビーム通過孔８０をＹ軸方向に挟むように配置されている。このような第１電極板８ａ1と第２電極板８ａ2とがＺ軸方向に積層されて電極部８ａが構成される。
【００５１】
図６Ａ及び図６Ｂは、電極部８ａの別の例を示しており、図６Ａは電極部８ａの第１面（例えばターゲット部１４に対向する面）の斜視図であり、図６Ｂは電極部８ａの第２面（例えば電界放出型電子源アレイ部１５に対向する面）の斜視図である。図６Ａに示すように、電極部８ａの第１面には、絶縁層上に、櫛状の第１水平偏向加速電極１１ａと櫛状の第２水平偏向加速電極１１ｂとが、個々の電子ビーム通過孔８０をＸ軸方向に挟むように配置されている。図６Ｂに示すように、電極部８ａの第２面には、絶縁層上に、櫛状の第１垂直偏向加速電極１２ａと櫛状の第２垂直偏向加速電極１２ｂとが、個々の電子ビーム通過孔８０をＹ軸方向に挟むように配置されている。
【００５２】
第１水平偏向加速電極１１ａ及び第２水平偏向加速電極１１ｂ、第１垂直偏向加速電極１２ａ及び第２垂直偏向加速電極１２ｂに印加する電圧を、電界放出型電子源アレイ９のエミッタ電極１８及びゲート電極１６に印加する電圧に同期して変化させることにより、同一のセルから放出された電子ビームのターゲット部１４に対する入射位置を時間的に変化させることができる。以下にこれを説明する。
【００５３】
図７は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において偏向加速電極８の作用を説明する図であり、（Ａ）はターゲット部１４に対する電子ビーム１０の衝突位置と偏向加速電極８とを示した平面図、（Ｂ）は電子ビーム１０の軌道をＹ軸と平行な方向に沿って見た側面図、（Ｃ）は電子ビーム１０の軌道をＸ軸と平行な方向に沿って見た側面図である。ここでは、偏向加速電極８として、図６Ａ及び図６Ｂに示したように、電極部８ａのターゲット部１４に対向する面に第１水平偏向加速電極１１ａ及び第２水平偏向加速電極１１ｂが配置され、電界放出型電子源アレイ部１５に対向する面に第１垂直偏向加速電極１２ａ及び第２垂直偏向加速電極１２ｂが配置された偏向加速電極を用いる場合を説明する。図７（Ｂ）では、第１水平偏向加速電極１１ａを「Ｘ１」、第２水平偏向加速電極１１ｂを「Ｘ２」と表示し、図７（Ｃ）では、第１垂直偏向加速電極１２ａを「Ｙ１」、第２垂直偏向加速電極１２ｂを「Ｙ２」と表示している。図７（Ｂ）において、「Ｅ１」、「Ｅ２」は、Ｙ軸と平行なストライプ状の複数のエミッタ電極１８のうちの互いに隣り合う２つのエミッタ電極を示す。図７（Ｃ）において、「Ｇ１」、「Ｇ２」は、Ｘ軸と平行なストライプ状の複数のゲート電極１６のうちの互いに隣り合う２つのゲート電極を示す。
【００５４】
図８Ａ，図８Ｂ，図８Ｃは、ある期間において各電極へ印加される電位波形を示したタイミングチャートである。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、Ｇ１，Ｅ１，Ｅ２，Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２は、それぞれ同じ符号が付された図７に示した電極への電位波形を示している。ここでは、複数のゲート電極１６のうちゲート電極Ｇ１が選択されて、このゲート電極Ｇ１の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）よりも高い中位（例えば６０Ｖ）に維持される場合を説明する。横軸は時間軸であり、時間が経過するにしたがって各電極に印加される電位波形は図示したように変化する。
【００５５】
図８Ａでは、ゲート電極Ｇ１に中位の電位が印加され、且つ、第１垂直偏向加速電極Ｙ１に第２垂直偏向加速電極Ｙ２よりも相対的に高電位が印加されている。この状態において、時刻ＴA1にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）すると、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ１との交点に位置するセルから電子ビーム１０が放出される。第１垂直偏向加速電極Ｙ１には第２垂直偏向加速電極Ｙ２よりも相対的に高電位が印加されているので、図７（Ｃ）に示すように、Ｙ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＹ軸の正の方向に偏向されて、軌道ＬAに沿って進む。この状態において、時刻ＴA1，ＴA2，ＴA3へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道は軌道Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3へと変化する。
【００５６】
次に、ゲート電極Ｇ１、第１垂直偏向加速電極Ｙ１、第２垂直偏向加速電極Ｙ２の電位が上記のままで、時刻ＴA4にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位へ戻り、エミッタ電極Ｅ２の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）する。この結果、電子ビーム１０が放出されるセルは、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ２との交点に位置するセルへ変化する。この状態において、時刻ＴA4，ＴA5，ＴA6へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道はＬ4，Ｌ5，Ｌ6へと変化する。
【００５７】
以上の結果、図８Ａの時刻ＴA1からＴA6へと時間が経過するにしたがって、電子ビーム１０がターゲット部１４上に形成するスポットの位置は、Ｘ軸方向に図７（Ａ）に示すＰA1からＰA6へと移動する。このようにして、相対的に低電位を印加するエミッタ電極を順に切り替えて同様の動作を行うことで、ターゲット部１４上で電子ビーム１０のスポットを、Ｙ軸方向位置を一定にしたまま、Ｘ軸方向にターゲット部１４の一端から他端まで移動させることができる。かくして、Ｘ軸方向に沿った１ラインの走査が完了する。
【００５８】
次いで、図８Ｂに示すように、ゲート電極Ｇ１の電位を上記のままで、第１垂直偏向加速電極Ｙ１及び第２垂直偏向加速電極Ｙ２に同電位が印加される。
【００５９】
この状態において、時刻ＴB1にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）すると、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ１との交点に位置するセルから電子ビーム１０が放出される。第１垂直偏向加速電極Ｙ１及び第２垂直偏向加速電極Ｙ２には同電位が印加されているので、図７（Ｃ）に示すように、Ｙ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍において偏向されることなく、軌道ＬBに沿って進む。この状態において、時刻ＴB1，ＴB2，ＴB3へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道は軌道Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3へと変化する。
【００６０】
次に、ゲート電極Ｇ１、第１垂直偏向加速電極Ｙ１、第２垂直偏向加速電極Ｙ２の電位が上記のままで、時刻ＴB4にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位へ戻り、エミッタ電極Ｅ２の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）する。この結果、電子ビーム１０が放出されるセルは、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ２との交点に位置するセルへ変化する。この状態において、時刻ＴB4，ＴB5，ＴB6へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道はＬ4，Ｌ5，Ｌ6へと変化する。
【００６１】
以上の結果、図８Ｂの時刻ＴB1からＴB6へと時間が経過するにしたがって、電子ビーム１０がターゲット部１４上に形成するスポットの位置は、Ｘ軸方向に移動する。このようにして、相対的に低電位を印加するエミッタ電極を順に切り替えて同様の動作を行うことで、ターゲット部１４上で電子ビーム１０のスポットを、Ｙ軸方向位置を一定にしたまま、Ｘ軸方向にターゲット部１４の一端から他端まで移動させることができる。かくして、Ｘ軸方向に沿った１ラインの走査が完了する。
【００６２】
次いで、図８Ｃに示すように、ゲート電極Ｇ１の電位を上記のままで、第１垂直偏向加速電極Ｙ１に第２垂直偏向加速電極Ｙ２よりも相対的に低電位が印加される。
【００６３】
この状態において、時刻ＴC1にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）すると、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ１との交点に位置するセルから電子ビーム１０が放出される。第１垂直偏向加速電極Ｙ１には第２垂直偏向加速電極Ｙ２よりも相対的に低電位が印加されているので、図７（Ｃ）に示すように、Ｙ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＹ軸の負の方向に偏向されて、軌道ＬCに沿って進む。この状態において、時刻ＴC1，ＴC2，ＴC3へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道は軌道Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3へと変化する。
【００６４】
次に、ゲート電極Ｇ１、第１垂直偏向加速電極Ｙ１、第２垂直偏向加速電極Ｙ２の電位が上記のままで、時刻ＴC4にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位へ戻り、エミッタ電極Ｅ２の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）する。この結果、電子ビーム１０が放出されるセルは、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ２との交点に位置するセルへ変化する。この状態において、時刻ＴC4，ＴC5，ＴC6へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道はＬ4，Ｌ5，Ｌ6へと変化する。
【００６５】
以上の結果、図８Ｃの時刻ＴC1からＴC6へと時間が経過するにしたがって、電子ビーム１０がターゲット部１４上に形成するスポットの位置は、Ｘ軸方向に移動する。このようにして、相対的に低電位を印加するエミッタ電極を順に切り替えて同様の動作を行うことで、ターゲット部１４上で電子ビーム１０のスポットを、Ｙ軸方向位置を一定にしたまま、Ｘ軸方向にターゲット部１４の一端から他端まで移動させることができる。かくして、Ｘ軸方向に沿った１ラインの走査が完了する。
【００６６】
以上のようにしてゲート電極Ｇ１を選択した場合の走査が終了する。その後、ゲート電極Ｇ１とＹ軸方向に隣り合うゲート電極Ｇ２を選択して、上記と同様の走査を行う。これを、全てのゲート電極１８についてＹ軸方向に順に行うことで１フィールドの走査が完了する。
【００６７】
このように、本実施の形態では、１つのセルから放出された電子ビーム１０を偏向加速電極８を用いてＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向することにより、電界放出型電子源アレイ部１５の実際のセルの配置よりも高密度にターゲット部１４を電子ビーム１０で走査することができる。
【００６８】
例えば、図８Ａにおいてゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ１との交点に位置するセルから電子ビームが放出されている場合において、時刻ＴA1，ＴA2，ＴA3において陽極電極２から出力される電気信号をサンプリングする。即ち、時間が経過するにしたがって電子ビーム１０のターゲット部１４に対する入射位置をＸ軸方向に移動させながら、１つのセルに対してＸ軸方向に異なる３地点で蓄積電荷を検出する。したがって、１つのセルに対してＸ軸方向に１地点で蓄積電荷を検出していた従来の撮像装置に比べて、本実施の形態によればＸ軸方向の解像度を３倍に向上させることができる。なお、１つのセルに対してサンプリングを行う回数は３回に限定されない。サンプリングのタイミングを変えることにより、２回にしても良いし、４回以上にしても良い。
【００６９】
また、例えば、ゲート電極Ｇ１上に位置するセルから電子ビームが放出されている場合において、第１垂直偏向加速電極Ｙ１及び第２垂直偏向加速電極Ｙ２に印加する電位を図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃのように３通りに変化させる。即ち、電子ビーム１０のターゲット部１４に対する入射位置をＹ軸方向に移動させて、１つのゲート電極１６に対してＹ軸方向位置が異なる３ラインでターゲット部１４を走査する。したがって、１つのゲート電極１６に対して１ラインの走査を行っていた従来の撮像装置に比べて、本実施の形態によればＹ軸方向の解像度を３倍に向上させることができる。なお、１つのゲート電極１６に対して走査を行うライン数は３に限定されない。第１垂直偏向加速電極Ｙ１及び第２垂直偏向加速電極Ｙ２に印加する電位の組み合わせを変えることにより、２にしても良いし、４以上にしても良い。
【００７０】
以上の結果、本実施の形態によれば、電界放出型電子源アレイ部１５の実際のセルの数以上に実質的な画素数を増加させることができる。従って、ターゲット部１４から取り出される映像信号の実質的な映像周波数が高められるので、高解像度の画像を撮影することができる。また、同じ電界放出型電子源アレイ部１５を用いながら、サンプリング周波数や偏向加速電極８に印加する電圧を変えることで、得られる画像の解像度を自由に設定することが可能である。
【００７１】
更に、高解像度画像を得るために個々のセルを小さくする必要がないので、高解像度化してもターゲット部１４に蓄積された電荷を読み出すのに必要な電子ビーム電流量を確保することができる。
【００７２】
上記の説明では、電子ビーム１０を偏向させるために真空容器内の電界放出型電子源アレイ部１５とターゲット部１４との間に偏向加速電極８を配置したが、電子ビーム１０を偏向させるための手段はこれに限定されない。例えば、図９に示すように真空容器外に配置した偏向磁界を発生させる偏向装置２３を用いることができる。図９において、２４は、ゲート電極１６に比べて相対的に高電位が印加されることにより電界放出型電子源アレイ部１５のセルから放出された電子ビームを加速する機能を有する加速電極である。加速電極２４には、偏向加速電極８と同様に電子ビームが通過する複数の電子ビーム通過孔がマトリクス状に配置されている。
【００７３】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、大画面化への適用例を説明する。
【００７４】
電界放出型電子源撮像装置の大画面化は、例えば入射光としてＸ線を用いる場合に必要となる。Ｘ線は光学レンズを用いて集束して光電変換膜上に結像させることができない。従って、例えばレントゲンに代表される医療用のＸ線による画像を電界放出型電子源撮像装置を用いて撮影する場合には、被写体（例えば人体）と同等の大きさの光電変換膜が必要である。その結果、光電変換膜に入射する電子ビームを放出する電界放出型電子源アレイもこれと同等の大きさが必要となる。
【００７５】
しかしながら、殆どの電界放出型電子源アレイは半導体製造工程を用いて半導体基板（またはガラス基板）上に作られることが多い。従って、単一の半導体基板上に大面積の電界放出型電子源アレイを形成することは、設備の大型化と、これに伴う設備償却費の増大とを招き、コスト面において不利である。
【００７６】
また、半導体基板上での単位面積あたりの欠陥発生率が一定であると仮定すれば、電界放出型電子源アレイを大画面化するために半導体基板を大きくすればするほど、１枚の半導体基板に発生する欠陥数は増大するので、電界放出型電子源アレイの良品率は加速度的に減少する。そのため、不良品の破棄による生産歩留まりの低下を招き、良品のコストが増大する。
【００７７】
本実施の形態２はこのような問題を解決する。
【００７８】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。図１１は本実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置の分解斜視図である。これらの図において、実施の形態１と同じ構成及び作用を有する部材には同一の符号を付してそれらについて説明を省略する。
【００７９】
本実施の形態２では、背面パネル５の内面上に、電界放出型電子源アレイ（図示を省略）がそれぞれ形成された４枚の半導体基板６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖが並んで設置されており、４枚の半導体基板６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖ上に、スペーサー部を一体に備える４つの偏向加速電極８ｓ，８ｔ，８ｕ，８ｖがそれぞれ設置固定されている。即ち、本実施の形態２では、電界放出型電子源アレイがそれぞれ個別に作成された４枚の半導体基板６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖを繋ぎ合わせて大面積の電界放出型電子源アレイ部１５を構成している。図１１では、４つの偏向加速電極８ｓ，８ｔ，８ｕ，８ｖ、背面パネル５と側面外周器４とを接合するフリットガラス７ａ、側面外周器４と前面パネル１とを接合するインジウム等からなる金属リング７ｂの図示を省略している。また、図１０では半導体基板６ｕ，６ｖ及び偏向加速電極８ｕ，８ｖの図示を省略している。
【００８０】
一般に、電界放出型電子源アレイが形成された半導体基板を隣り合わせて配置すると、その境界においてセルが欠落してしまう。従って、該境界に対応する位置の画素が欠落した画像が撮影されてしまう。
【００８１】
図１２は、本実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置において、Ｘ軸方向に隣り合う半導体基板６ｓ，６ｔ間の境界近傍での電子ビーム１０の軌道を示した部分拡大側面断面図である。本実施の形態２では、ターゲット部１４を電子ビーム１０でＸ軸方向に走査する場合、隣り合う半導体基板６ｓ，６ｔの境界近傍において、偏向加速電極８ｓは軌道１０ｓで示すように電子ビームをＸ軸方向に境界の側（Ｘ軸の正の側）に偏向させ、偏向加速電極８ｔは軌道１０ｔで示すように電子ビームをＸ軸方向に境界の側（Ｘ軸の負の側）に偏向させる。これと同様に、Ｙ軸方向に隣り合う半導体基板の境界近傍でも、それぞれに対応する偏向加速電極は電子ビームをＹ軸方向に境界の側に偏向させる。
【００８２】
この結果、電界放出型電子源アレイがそれぞれ形成された複数の半導体基板を同一平面上に並べて配置することにより、隣り合う半導体基板間の境界にセルが存在しない領域が発生しても、電子ビームをこの境界側に偏向させることで、画素の欠落（画像の切れ目）が実質的に目立たない画像を撮影することが可能になる。
【００８３】
また、大画面化する場合には、背面パネル５上に搭載する半導体基板の数を増やせば足り、個々の半導体基板を大型化する必要はない。従って、歩留まりの良い低コストの半導体基板を用いることができる。よって、Ｘ線撮影などを行う場合に必要な大画面化と低コスト化とを実現できる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態２によれば、撮影画像の劣化を招くことなく、大画面化と低コスト化とを両立させることができる。
【００８５】
図１０及び図１１では、４枚の半導体基板６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されず、使用する半導体基板の数は必要なターゲット部１４の大きさ等を考慮して適宜変更することができる。
【００８６】
上記のように電界放出型電子源アレイがそれぞれ形成された複数の半導体基板を用いて電界放出型電子源撮像装置を大画面化する場合、出力される映像信号の雑音特性を良好にする等の目的で、ターゲット部も複数に分割することが好ましい場合がある。
【００８７】
この場合、複数の半導体基板の配置及び分割された複数のターゲット領域の配置によってはアセンブリー誤差などの問題が生じる可能性がある。
【００８８】
この問題を解消するためには、映像信号の読み出しを以下のように行うことが好ましい。
【００８９】
例えば、図１３に示すように、２枚の半導体基板６ａ，６ｂをＹ軸方向に並べ、ターゲット部１４としてＹ軸方向に３分割された３つのターゲット領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃを形成する。
【００９０】
そして、半導体基板６ａ，６ｂ上のセルから放出された電子ビームでターゲット領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃを図１３の紙面の上から下に、Ｘ軸に平行なラインＬa1，Ｌa2，Ｌa3，Ｌa4，Ｌb1，Ｌb2，Ｌb3，Ｌb4に沿って順次走査する。ここで、ラインＬa1，Ｌa2，Ｌa3，Ｌa4を走査する電子ビームは半導体基板６ａ上のセルから放出され、ラインＬb1，Ｌb2，Ｌb3，Ｌb4を走査する電子ビームは半導体基板６ｂ上のセルから放出される。この走査では、電子ビームを上述した手法により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に偏向させる。
【００９１】
ターゲット領域１４ａの上端近傍をラインＬa1に沿って走査する場合、及び、ターゲット領域１４ａのＹ軸方向の中央近傍をラインＬa2に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ａから映像信号を得る。
【００９２】
ターゲット領域１４ａとターゲット領域１４ｂとの境界近傍をラインＬa3に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ａ及びターゲット領域１４ｂから映像信号を得る。
【００９３】
ターゲット領域１４ｂのＹ軸方向の中央近傍をラインＬa4，Ｌb1に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ｂから映像信号を得る。
【００９４】
ターゲット領域１４ｂとターゲット領域１４ｃとの境界近傍をラインＬb2に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ｂ及びターゲット領域１４ｃから映像信号を得る。
【００９５】
ターゲット領域１４ｃのＹ軸方向の中央近傍をラインＬb3に沿って走査する場合、及び、ターゲット領域１４ｃの下端近傍をラインＬb4に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ｃから映像信号を得る。
【００９６】
このように、走査するラインの位置に応じて映像信号の読み出しを行うターゲット領域を変え、隣り合うターゲット領域間の境界近傍に沿って走査する場合には、この隣り合うターゲット領域の両方から映像信号を得ることにより、複数の半導体基板と複数のターゲット領域とのＸＹ面内でのアセンブリー誤差（特にＺ軸回りの回転誤差）がたとえ生じても、映像信号の読み出しを何らの問題なく行うことが出来る。
【００９７】
上述した実施の形態１，２では、先端が先鋭な冷陰極素子が形成され、その周りに絶縁層及びこの絶縁層上にゲート電極が形成され、冷陰極素子とゲート電極との間に電圧を印加して冷陰極素子の先端から電子放出を行なうスピント（Spindt）型の電界放出型電子源を備えた電界放出型電子源撮像装置を説明したが、本発明の電界放出型電子源撮像装置はこれに限定されない。例えば、カソード電極とゲート電極との間に絶縁層を形成し、絶縁層に電圧を印加してトンネル効果により電子放出を行なうＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型、カソード電極とエミッタ電極との間に微小ギャップを設け、これら電極間に電圧を印加して微小ギャップから電子放出を行なうＳＣＥ（Surface Conduction Electron Source）型、あるいは電子源にＤＬＣ（Diamond Like Carbon）やＣＮＴ（Carbon Nanotube）等の炭素系材料を用いた電界放出型電子源を備えた電界放出型電子源撮像装置であっても良い。
【００９８】
ＣＮＴ等の炭素系材料を用いた電界放出型電子源の一例を図１４に示す。
【００９９】
基板上に、無数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）からなるＣＮＴ層５９が形成されている。ＣＮＴ層５９を取り囲むように、集束電極６０が形成されている。ＣＮＴ層５９の上方にはＣＮＴ層５９から電子を引き出すためのゲート電極６１が形成されている。ゲート電極６１には、無数の電子ビーム通過孔が形成されている。カーボンナノチューブからなるセルの平面視形状は四角形である。複数のセルがＸ軸方向及びＹ軸方向にマトリックス状に配置されている。Ｙ軸方向に並んだ複数のセルは互いに電気的に接続されてエミッタラインを形成する。ゲート電極６１は、Ｘ軸方向に並んだ複数のセル上に配置されてゲートラインを形成する。複数のエミッタラインのうちの１つと、複数のゲートラインのうちの１つを選択することにより、選択されたエミッタラインとゲートラインとの交点に位置するセルから電子ビーム１０が放出される。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明によれば、電界放出型電子源を用いた電界放出型電子源撮像装置の高精細化及び大面積化を達成することができるので、その工業的意味は大きく、広範囲に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置の分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置に搭載される電界放出型電子源アレイの側面断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置に搭載される偏向加速電極の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る偏向加速電極の電極部の一例の分解斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態１に係る偏向加速電極の電極部の別の例の第１面の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態１に係る偏向加速電極の電極部の別の例の第２面の斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において偏向加速電極の作用を説明する図であり、（Ａ）はターゲット部に対する電子ビームの衝突位置と偏向加速電極とを示した平面図、（Ｂ）は電子ビーム軌道をＹ軸と平行な方向に沿って見た側面図、（Ｃ）は電子ビーム軌道をＸ軸と平行な方向に沿って見た側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において、偏向加速電極によって電子ビームをＹ軸の正の方向に偏向させる場合の各電極へ印加される電位波形を示したタイミングチャートである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において、偏向加速電極によって電子ビームをＹ軸方向に偏向させない場合の各電極へ印加される電位波形を示したタイミングチャートである。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において、偏向加速電極によって電子ビームをＹ軸の負の方向に偏向させる場合の各電極へ印加される電位波形を示したタイミングチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１に係る別の電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置の分解斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置において、隣り合う半導体基板間の境界近傍での電子ビーム軌道を示した部分拡大側面断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置において、複数の半導体基板及び複数のターゲット領域の配置の一例を示した平面図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る電界放出型電子源撮像装置に搭載される別の電界放出型電子源アレイの側面断面図である。
【図１５】図１５は、従来の電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 前面パネル
２ 陽極電極
３ 光電変換膜
４ 側面外周器
５ 背面パネル
６，６ａ，６ｂ，６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖ 半導体基板（電界放出型電子源アレイ基板）
７ 真空封着材
７ａ フリットガラス
７ｂ 金属リング
８，８ｓ，８ｔ，８ｕ，８ｖ 偏向加速電極
８ａ 電極部
８ａ1 第１電極板
８ａ2 第２電極板
８ｂ スペーサ部
９ 電界放出型電子源アレイ
１０ 電子ビーム
１１ａ 第１水平偏向加速電極
１１ｂ 第２水平偏向加速電極
１２ａ 第１垂直偏向加速電極
１２ｂ 第２垂直偏向加速電極
１４ ターゲット部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ ターゲット領域
１５ 電界放出型電子源アレイ部
１６ ゲート電極
１７ 絶縁層
１８ エミッタ電極
１９ 冷陰極素子
２３ 偏向装置
２４ 加速電極
４３ 電極
５９ ＣＮＴ層
６０ 集束電極
６１ ゲート電極
８０ 電子ビーム通過孔
１１１ 入射光
１１２ 光電変換膜
１１３ 透光性導電膜
１１４ ターゲット部
１１５ 前面パネル
１１６ 側面外周器
１１７ 背面パネル
１１８ 真空容器
１１９，１３３ 封着材料
１２０ メッシュ電極
１２４ 冷陰極素子
１２５ エミッタ電極
１２６ 絶縁層
１２８ ゲート電極
１２９ 電界放出型電子源アレイ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は電界放出型電子源を用いた電界放出型電子源撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体微細加工技術の進展により、半導体などの基板にミクロンオーダーの微細な冷陰極構造を多数集積化する真空マイクロエレクトロニクス技術が注目を集めている。これらの技術によって得られる微小冷陰極構造を備えた電界放出型電子源は、平面型の電子放出特性や高い電流密度が期待できること、熱陰極とは異なりヒーター等の熱源を必要としないこと等から、低消費電力型の次世代フラットディスプレイ用電子源、センサ、平面型撮像装置用電子源として期待が集まっている。
【０００３】
このような電界放出型電子源が多数配置された電界放出型電子源アレイ部を用いた電界放出型電子源撮像装置の一例を図１５を用いて説明する（特許文献１参照）。この電界放出型電子源撮像装置は、前面パネル１１５と、背面パネル１１７と、側面外周器１１６とがフリットガラス又はインジウム等の封着材料１１９，１３３により固着固定され、その内部が真空に保持された真空容器１１８を備える。
【０００４】
前面パネル１１５の内面には、例えば外部からの入射光１１１を透過する透光性導電膜１１３と、透光性導電膜１１３の表面に形成された、外部からの入射光１１１に応じて電荷を生成する例えばアモルファスセレンを主体とする光電変換膜１１２とからなるターゲット部１１４が形成されている。
【０００５】
背面パネル１１７の内面には、エミッタ電極１２５と、エミッタ電極１２５上に形成された複数の冷陰極素子（エミッタ）１２４と、各冷陰極素子１２４の周辺に形成された絶縁層１２６と、冷陰極素子１２４から電子を取り出す為の電圧を印加するゲート電極１２８とが集積一体化された電界放出型電子源アレイ部１２９が形成されている。冷陰極素子１２４から放出された電子ビームをメッシュ電極１２０の貫通孔を通過させてターゲット部１１４にランディング（入射）させることにより、ターゲット部１１４の光電変換膜１１２上に結像した入射光１１１による画像を読み取ることが可能となる。
【０００６】
電界放出型電子源としては、一般的に、半導体基板やガラスの表面上に、先端が先鋭な冷陰極素子を形成し、その周りに絶縁層及びこの絶縁層上にゲート電極を形成して、冷陰極素子とゲート電極との間に電圧を印加して冷陰極素子の先端から電子放出を行なうスピント（Spindt）型を代表例として挙げることができる。その他には、カソード電極とゲート電極との間に絶縁層を形成し、絶縁層に電圧を印加してトンネル効果により電子放出を行なうＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型、カソード電極とエミッタ電極との間に微小ギャップを設け、これら電極間に電圧を印加して微小ギャップから電子放出を行なうＳＣＥ（Surface Conduction Electron Source）型、あるいは電子源にＤＬＣ（Diamond Like Carbon）やＣＮＴ（Carbon Nanotube）等の炭素系材料を用いた電界放出型電子源を例として挙げることができる。
【０００７】
このような電界放出型電子源を含む電界放出型電子源アレイ部では、個々の電子源からの電子放出量が微量であることから、撮像装置として使用する場合には、複数の電子源を一単位とする電子源セル（以下、単に「セル」という）を形成し、各セルに含まれる複数の電子源から電子ビームを放出させることにより、所定の動作を行うのに必要な電流量を確保している。
【０００８】
このセルは平面上に、例えばマトリクス状に配置される。詳細には、縦方向に延びたストライプ状の複数のエミッタ電極が横方向に等ピッチで配置され、横方向に延びたストライプ状の複数のゲート電極が縦方向に等ピッチで配置され、これら複数のエミッタ電極と複数のゲート電極とが交差する各位置にセルが配置される。電界放出型電子源装置の駆動時には、エミッタ電極及びゲート電極を順次選択して所定の電圧を印加することにより、選択されたエミッタ電極とゲート電極とが交差する位置のセルから電子ビームが順次放出される。各セルから放出された電子ビームがターゲット部を走査することで、入射光による画像を電気的に読み出すことができる。
【特許文献１】特開２０００−４８７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような電界放出型電子源撮像装置では、読み出される画像の解像度は、電界放出型電子源アレイ部に含まれるセルの数で決定されてしまう。例えば、横方向に６４０セル、縦方向に４８０セルが配置されたＶＧＡ画素を有する電界放出型電子源アレイ部を用いた電界放出型電子源撮像装置であれば、６４０×４８０のＶＧＡ相当の解像度の映像信号しか得ることができない。
【００１０】
更に解像度を上げてより良好な画像を読み出す場合には、各画素のサイズを小さくして画素数を増やす必要がある。画素サイズを小さくするためには、画素に一対一に対応するセルのサイズを小さくする必要がある。この結果、例えばスピント型の電界放出型電子源であれば、セルに含まれる冷陰極素子の数が減少する。また、ＭＩＭやＣＮＴのような電子放出が面で行われる電界放出型電子源であれば、セルの面積が小さくなり、その電子放出能力が低下する。
【００１１】
しかも、電界放出型電子源アレイ部は、セルだけでは無く、セルを駆動する為の電圧供給用の配線パターンや、場合によっては駆動の為の回路等を含んでいる。従って、これらが必要とする面積も、画素数を増加させるに従い増加する。
【００１２】
その為、画素数を増やすに従いセルの大きさは加速度的に小さくなり、その結果、１つのセルから放出される電子ビームの電流量も加速度的に減少していく。
【００１３】
従って、ある値以上の画素数を有する電界放出型電子源撮像装置では、入射光に応じてターゲット部に発生し蓄積された電荷を読み出すのに必要な電子ビーム電流量を確保することが不可能になり、撮像装置として機能しなくなってしまう。
【００１４】
本発明は、上記の問題を解決し、電界放出型電子源アレイ部を備えた電界放出型電子源撮像装置を高精細化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の電界放出型電子源撮像装置は、複数の電子源セルが配置された電界放出型電子源アレイ部と、前記電界放出型電子源アレイ部に対向して配置され、入射光を電気信号に変換する光電変換膜を含むターゲット部とを備え、前記電子源セルから放出された電子ビームが前記ターゲット部に入射して前記ターゲット部に蓄積された電荷に応じた電気信号が映像信号として取り出される電界放出型電子源撮像装置であって、前記ターゲット部から取り出される前記映像信号の実質的な映像周波数が高められるように、前記電子ビームの前記ターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電界放出型電子源アレイ部が有するセルの数以上に実質的な画素数が増加された高精細な画像を撮影できる電界放出型電子源撮像装置を提供することができる。
【００１７】
従来は、１つのセルから放出された電子ビームのターゲット部に対する入射位置は不変であり、この入射位置に蓄積された電荷を画素情報として読み出していた。従って、１つのセルに対して１つの画素が対応し、１つの画素情報を得ていた。
【００１８】
これに対して、本発明では、１つのセルから放出された電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させる。従って、入射位置が変化する過程で、各入射位置に蓄積された電荷を順次読み出せば、１つのセルに対して複数の画素が対応することになり、複数の画素情報を得ることができる。電子ビームを放出するセルを順に切り替えて、各セルごとに同様に電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させる。この結果、実在するセルの数以上に実質的な画素数が飛躍的に増大し、ターゲット部から取り出される映像信号の実質的な映像周波数が高まる。かくして、撮影画像の解像度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
上記の本発明の電界放出型電子源撮像装置が、更に、前記電界放出型電子源アレイ部と前記ターゲット部との間に、前記電子源セルから放出された前記電子ビームを偏向させ且つ加速する機能を有する偏向加速電極を備えることが好ましい。
【００２０】
これにより、電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに容易に変化させることができる。
【００２１】
１つのセルから放出された電子ビームのターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させるためには、電子ビームを偏向させる必要があり、これは電界又は磁界を用いることで実現できる。
【００２２】
磁界により電子ビームを偏向させる場合、電界放出型電子源撮像装置の外に磁界を発生する大きな偏向ユニットを設置しなければならなくなり、撮像装置が大型化し、且つその重量が増大する。また偏向ユニットから磁界が外界に洩れるのを防止するための磁気シールドが必要となるので、撮像装置は更に大型化し、且つその重量は増大する。
【００２３】
これに対して、電界放出型電子源アレイ部とターゲット部との間に、電子ビームを偏向させる電界を発生する偏向加速電極を設置する場合、撮像装置の外に更なる部材の取り付けが不要である。従って、撮像装置が大型化するのを防止できる。また、電極は、磁界を発生する偏向ユニットに比べて小型軽量である。
【００２４】
従って、電子ビームの偏向を偏向加速電極を用いて行うことにより、磁界を発生する偏向ユニットを用いて行う場合に比べて、小型且つ軽量の撮像装置を実現することができる。
【００２５】
上記の本発明の電界放出型電子源撮像装置において、前記電界放出型電子源アレイ部が、同一平面上に並べて配置された複数の電界放出型電子源アレイ基板からなることが好ましい。
【００２６】
これによりＸ線撮影などに必要な大画面化に対応した大型の電界放出型電子源撮像装置を低コストで提供することができる。
【００２７】
即ち、大画面化のために大型の電界放出型電子源アレイ基板を用いる場合、このような大型の電界放出型電子源アレイ基板は製造設備が高価であり且つ歩留まりが悪いので、撮像装置が高コストになってしまう。
【００２８】
これに対して、個別に作成された比較的小型の複数の電界放出型電子源アレイ基板を同一平面上に並べて配置する場合、小型の電界放出型電子源アレイ基板は歩留まり良く低コストで製造できるので、撮像装置のコスト上昇を抑えることができる。
【００２９】
なお、複数の電界放出型電子源アレイ基板を並べて配置した場合、隣り合う電界放出型電子源アレイ基板間の境界に対応する位置の画素が欠落し、画像に切れ目が入ってしまう問題がある。ところが、境界付近のセルから放出された電子ビームを境界側に偏向させることにより、画素の欠落（画像の切れ目）が実質的に目立たない画像を撮影することが可能になる。
【００３０】
以下、本発明を具体的な実施の形態を示しながら詳細に説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置は、光透過性のガラスからなる前面パネル１と、背面パネル５と、側面外周器４とで形成された真空容器を備える。前面パネル１と側面外周器４、及び、背面パネル５と側面外周器４は、例えば高温焼成用のフリットガラスや、低温封着用のインジウムなどの真空封着材７により固着され封着されて、真空容器内は真空に保たれている。以下の説明の便宜のために、前面パネル１及び背面パネル５の法線方向と平行な軸をＺ軸とする。Ｚ軸と垂直な平面に含まれる、互いに直交する２軸をＸ軸及びＹ軸とする。
【００３３】
背面パネル５の内面上には、電界放出型電子源アレイ９が形成された半導体基板（電界放出型電子源アレイ基板）６からなる電界放出型電子源アレイ部１５が設置されている。半導体基板６上には、スペーサー部８ｂを一体に備える偏向加速電極８が設置固定されている。前面パネル１の偏向加速電極８と対向する内面上には、前面パネル１側から、透光性の陽極電極２と光電変換膜３とがこの順に積層されてなるターゲット部１４が設けられている。電極４３が前面パネル１を貫通し、その一端が陽極電極２に接続されている。光電変換膜３は、真空容器外から前面パネル１及び陽極電極２を通過した入射光に応じて電荷を発生し蓄積する。ターゲット部１４は、電界放出型電子源アレイ部１５から放出された電子ビームにより走査されることにより、蓄積された電荷に応じた電気信号を時系列映像信号として陽極電極２及び電極４３を通じて真空容器外に出力する。
【００３４】
前面パネル１、背面パネル５、側面外周器４からなる真空容器内には、余分なガスを吸着除去することにより、内部を高真空に保持する為のゲッターポンプ（図示せず）が設置されている。
【００３５】
図２は、本実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置の分解斜視図である。図２を用いて、電界放出型電子源撮像装置の組み立て方法の一例を簡単に説明する。
【００３６】
背面パネル５上にフリットガラス７ａを付与し、この上に環状の側面外周器４を載置して、約４００℃程度の高温で焼成して、背面パネル５と側面外周器４とをフリットガラス７ａを介して接合する。
【００３７】
偏向加速電極８のスペーサー部８ｂと半導体基板６とを例えば陽極接合や共晶接合などの接合方法により接合する。背面パネル５上の側面外周器４で囲まれた部分に、偏向加速電極８が搭載された半導体基板６を、ダイボンディングして設置固定する。
【００３８】
偏向加速電極８への給電は、半導体基板６から、偏向加速電極８のスペーサー部８ｂと半導体基板６との接合部及びスペーサー部８ｂを介して行われる。偏向加速電極８へ給電するための半導体基板６上の配線パターンは、背面パネル５上に形成された配線パターンとワイヤーボンディング（図示せず）により接続される。これにより、偏向加速電極８への給電は、真空容器の外側より行なうことができる。
【００３９】
半導体基板６上には、複数のセル（電子源セル）をマトリクス状に並べた電界放出型電子源アレイ９が形成されている。各セルは、複数（一実施例では１００個）の冷陰極素子（エミッタ）を含む。
【００４０】
半導体基板６上の電界放出型電子源アレイ９の複数のセルと、偏向加速電極８に設けられた複数の電子ビーム通過孔（貫通孔）８０とは一対一に対応している。各セルの中心を通るＺ軸と平行な軸が、このセルと対応する偏向加速電極８の電子ビーム通過孔８０のほぼ中心を通るように（一実施例では、セルの中心を通るＺ軸と平行な軸に対する電子ビーム通過孔８０の中心の位置ずれ量が３μｍ程度以下となるように）、半導体基板６と偏向加速電極８とは高精度に位置合わせされる。
【００４１】
このようにして組み立てられた背面パネル５、側面外周器４、偏向加速電極８、及び半導体基板６からなる背面パネル構造体は、真空装置内で例えば約１２０℃〜３５０℃程度の温度でガス出しの為の空焼きされる。
【００４２】
空焼きが済んだ背面パネル構造体は、真空内にて、前面パネル１と、インジウムを付着させた金属リング７ｂにより接合一体化されて、内部が真空に封着された真空容器となる。
【００４３】
半導体基板６上に形成される電界放出型電子源アレイ９は、図３に示される様に、エミッタ電極１８と、エミッタ電極１８上に形成され、先端が先鋭化された冷陰極素子（エミッタ）１９と、冷陰極素子１９の周辺に形成された絶縁層１７と、絶縁層１７上に設けられ、冷陰極素子１９を取り囲む開口が形成されたゲート電極１６等からなる多数の電界放出型電子源が集積されてなる。
【００４４】
エミッタ電極１８は、Ｙ軸と平行なストライプ状に、Ｘ軸方向に等ピッチで複数本配置されている。ゲート電極１６は、Ｘ軸と平行なストライプ状に、Ｙ軸方向に等ピッチで複数本配置されている。Ｚ軸と平行な方向から見て、複数のエミッタ電極１８と複数のゲート電極１６とが交差する複数の交点位置に複数のセルがマトリクス状に配置される。一実施例では、セルがＸ軸方向に６４０セル、Ｙ軸方向に４８０セル、即ちＶＧＡ画素相当で配置されている。各セルは一辺が２０μｍ程度の正方形であり、この中の一辺が１０μｍ程度の正方形の領域内に複数の冷陰極素子１９が均一に配置されている。
【００４５】
一実施例では、同一セル内の複数の冷陰極素子１９にはエミッタ電極１８を介して３０Ｖの基準電位から０Ｖに低下するパルス状のエミッタ電位が印加され、冷陰極素子１９を取り囲む絶縁層１７上に形成されたゲート電極１６には例えば３０Ｖの基準電位から中位の６０Ｖに上昇するパルス状のゲート電位が印加される。冷陰極素子１９とゲート電極１６との間に形成される電位差により、冷陰極素子１９の先端から電子１０が放出される。
【００４６】
エミッタ電極１８及びゲート電極１６は、背面パネル５上に、真空容器の内外を繋ぐように形成された配線パターンと接続されている。冷陰極素子１９に与えられるエミッタ電位及びゲート電極１６に与えられるゲート電位は、真空容器の外側からこの配線パターンを介して供給される。
【００４７】
図４は偏向加速電極８の電界放出型電子源アレイ部１５に対向する側から見た斜視図である。偏向加速電極８は、複数の電子ビーム通過孔８０（図４では図示を省略）がマトリクス状に配置された電極部８ａと、電極部８ａを取り囲むようにその周囲に配置された枠状のスペーサー部８ｂとを備える。
【００４８】
電極部８ａは、ゲート電極１６に比べて相対的に高電位が印加されることにより電界放出型電子源アレイ部１５のセルから放出された電子ビームを加速する機能と、時間の経過とともに変化する電位が印加されることにより電子ビームをＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向させてターゲット部１４に対する入射位置を変化させる機能とを有している。
【００４９】
スペーサー部８ｂは、電極部８ａよりもＺ軸方向寸法（厚さ）が大きく、偏向加速電極８の単体での機械的強度を向上させる機能と、電界放出型電子源アレイ９と電極部８ａとを離間させ（一実施例ではその距離は１００μｍ程度である）、且つ両者間の距離を高精度に維持する機能とを有している。
【００５０】
図５は、電極部８ａの一例の分解斜視図である。図示したように、第１電極板８ａ1及び第２電極板８ａ2には複数の電子ビーム通過孔８０がマトリクス状に配置されている。第１電極板８ａ1の一方の面には、絶縁層上に、櫛状の第１水平偏向加速電極１１ａと櫛状の第２水平偏向加速電極１１ｂとが、個々の電子ビーム通過孔８０をＸ軸方向に挟むように配置されている。第２電極板８ａ2の一方の面には、絶縁層上に、櫛状の第１垂直偏向加速電極１２ａと櫛状の第２垂直偏向加速電極１２ｂとが、個々の電子ビーム通過孔８０をＹ軸方向に挟むように配置されている。このような第１電極板８ａ1と第２電極板８ａ2とがＺ軸方向に積層されて電極部８ａが構成される。
【００５１】
図６Ａ及び図６Ｂは、電極部８ａの別の例を示しており、図６Ａは電極部８ａの第１面（例えばターゲット部１４に対向する面）の斜視図であり、図６Ｂは電極部８ａの第２面（例えば電界放出型電子源アレイ部１５に対向する面）の斜視図である。図６Ａに示すように、電極部８ａの第１面には、絶縁層上に、櫛状の第１水平偏向加速電極１１ａと櫛状の第２水平偏向加速電極１１ｂとが、個々の電子ビーム通過孔８０をＸ軸方向に挟むように配置されている。図６Ｂに示すように、電極部８ａの第２面には、絶縁層上に、櫛状の第１垂直偏向加速電極１２ａと櫛状の第２垂直偏向加速電極１２ｂとが、個々の電子ビーム通過孔８０をＹ軸方向に挟むように配置されている。
【００５２】
第１水平偏向加速電極１１ａ及び第２水平偏向加速電極１１ｂ、第１垂直偏向加速電極１２ａ及び第２垂直偏向加速電極１２ｂに印加する電圧を、電界放出型電子源アレイ９のエミッタ電極１８及びゲート電極１６に印加する電圧に同期して変化させることにより、同一のセルから放出された電子ビームのターゲット部１４に対する入射位置を時間的に変化させることができる。以下にこれを説明する。
【００５３】
図７は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において偏向加速電極８の作用を説明する図であり、（Ａ）はターゲット部１４に対する電子ビーム１０の衝突位置と偏向加速電極８とを示した平面図、（Ｂ）は電子ビーム１０の軌道をＹ軸と平行な方向に沿って見た側面図、（Ｃ）は電子ビーム１０の軌道をＸ軸と平行な方向に沿って見た側面図である。ここでは、偏向加速電極８として、図６Ａ及び図６Ｂに示したように、電極部８ａのターゲット部１４に対向する面に第１水平偏向加速電極１１ａ及び第２水平偏向加速電極１１ｂが配置され、電界放出型電子源アレイ部１５に対向する面に第１垂直偏向加速電極１２ａ及び第２垂直偏向加速電極１２ｂが配置された偏向加速電極を用いる場合を説明する。図７（Ｂ）では、第１水平偏向加速電極１１ａを「Ｘ１」、第２水平偏向加速電極１１ｂを「Ｘ２」と表示し、図７（Ｃ）では、第１垂直偏向加速電極１２ａを「Ｙ１」、第２垂直偏向加速電極１２ｂを「Ｙ２」と表示している。図７（Ｂ）において、「Ｅ１」、「Ｅ２」は、Ｙ軸と平行なストライプ状の複数のエミッタ電極１８のうちの互いに隣り合う２つのエミッタ電極を示す。図７（Ｃ）において、「Ｇ１」、「Ｇ２」は、Ｘ軸と平行なストライプ状の複数のゲート電極１６のうちの互いに隣り合う２つのゲート電極を示す。
【００５４】
図８Ａ，図８Ｂ，図８Ｃは、ある期間において各電極へ印加される電位波形を示したタイミングチャートである。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、Ｇ１，Ｅ１，Ｅ２，Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２は、それぞれ同じ符号が付された図７に示した電極への電位波形を示している。ここでは、複数のゲート電極１６のうちゲート電極Ｇ１が選択されて、このゲート電極Ｇ１の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）よりも高い中位（例えば６０Ｖ）に維持される場合を説明する。横軸は時間軸であり、時間が経過するにしたがって各電極に印加される電位波形は図示したように変化する。
【００５５】
図８Ａでは、ゲート電極Ｇ１に中位の電位が印加され、且つ、第１垂直偏向加速電極Ｙ１に第２垂直偏向加速電極Ｙ２よりも相対的に高電位が印加されている。この状態において、時刻ＴA1にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）すると、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ１との交点に位置するセルから電子ビーム１０が放出される。第１垂直偏向加速電極Ｙ１には第２垂直偏向加速電極Ｙ２よりも相対的に高電位が印加されているので、図７（Ｃ）に示すように、Ｙ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＹ軸の正の方向に偏向されて、軌道ＬAに沿って進む。この状態において、時刻ＴA1，ＴA2，ＴA3へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道は軌道Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3へと変化する。
【００５６】
次に、ゲート電極Ｇ１、第１垂直偏向加速電極Ｙ１、第２垂直偏向加速電極Ｙ２の電位が上記のままで、時刻ＴA4にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位へ戻り、エミッタ電極Ｅ２の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）する。この結果、電子ビーム１０が放出されるセルは、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ２との交点に位置するセルへ変化する。この状態において、時刻ＴA4，ＴA5，ＴA6へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道はＬ4，Ｌ5，Ｌ6へと変化する。
【００５７】
以上の結果、図８Ａの時刻ＴA1からＴA6へと時間が経過するにしたがって、電子ビーム１０がターゲット部１４上に形成するスポットの位置は、Ｘ軸方向に図７（Ａ）に示すＰA1からＰA6へと移動する。このようにして、相対的に低電位を印加するエミッタ電極を順に切り替えて同様の動作を行うことで、ターゲット部１４上で電子ビーム１０のスポットを、Ｙ軸方向位置を一定にしたまま、Ｘ軸方向にターゲット部１４の一端から他端まで移動させることができる。かくして、Ｘ軸方向に沿った１ラインの走査が完了する。
【００５８】
次いで、図８Ｂに示すように、ゲート電極Ｇ１の電位を上記のままで、第１垂直偏向加速電極Ｙ１及び第２垂直偏向加速電極Ｙ２に同電位が印加される。
【００５９】
この状態において、時刻ＴB1にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）すると、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ１との交点に位置するセルから電子ビーム１０が放出される。第１垂直偏向加速電極Ｙ１及び第２垂直偏向加速電極Ｙ２には同電位が印加されているので、図７（Ｃ）に示すように、Ｙ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍において偏向されることなく、軌道ＬBに沿って進む。この状態において、時刻ＴB1，ＴB2，ＴB3へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道は軌道Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3へと変化する。
【００６０】
次に、ゲート電極Ｇ１、第１垂直偏向加速電極Ｙ１、第２垂直偏向加速電極Ｙ２の電位が上記のままで、時刻ＴB4にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位へ戻り、エミッタ電極Ｅ２の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）する。この結果、電子ビーム１０が放出されるセルは、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ２との交点に位置するセルへ変化する。この状態において、時刻ＴB4，ＴB5，ＴB6へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道はＬ4，Ｌ5，Ｌ6へと変化する。
【００６１】
以上の結果、図８Ｂの時刻ＴB1からＴB6へと時間が経過するにしたがって、電子ビーム１０がターゲット部１４上に形成するスポットの位置は、Ｘ軸方向に移動する。このようにして、相対的に低電位を印加するエミッタ電極を順に切り替えて同様の動作を行うことで、ターゲット部１４上で電子ビーム１０のスポットを、Ｙ軸方向位置を一定にしたまま、Ｘ軸方向にターゲット部１４の一端から他端まで移動させることができる。かくして、Ｘ軸方向に沿った１ラインの走査が完了する。
【００６２】
次いで、図８Ｃに示すように、ゲート電極Ｇ１の電位を上記のままで、第１垂直偏向加速電極Ｙ１に第２垂直偏向加速電極Ｙ２よりも相対的に低電位が印加される。
【００６３】
この状態において、時刻ＴC1にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）すると、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ１との交点に位置するセルから電子ビーム１０が放出される。第１垂直偏向加速電極Ｙ１には第２垂直偏向加速電極Ｙ２よりも相対的に低電位が印加されているので、図７（Ｃ）に示すように、Ｙ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＹ軸の負の方向に偏向されて、軌道ＬCに沿って進む。この状態において、時刻ＴC1，ＴC2，ＴC3へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道は軌道Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3へと変化する。
【００６４】
次に、ゲート電極Ｇ１、第１垂直偏向加速電極Ｙ１、第２垂直偏向加速電極Ｙ２の電位が上記のままで、時刻ＴC4にてエミッタ電極Ｅ１の電位が基準電位へ戻り、エミッタ電極Ｅ２の電位が基準電位（例えば３０Ｖ）から低下（例えば０Ｖ）する。この結果、電子ビーム１０が放出されるセルは、ゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ２との交点に位置するセルへ変化する。この状態において、時刻ＴC4，ＴC5，ＴC6へと時間が経過するにしたがって、第１水平偏向加速電極Ｘ１に印加される電位は徐々に上昇し、第２水平偏向加速電極Ｘ２に印加される電位は徐々に減少するので、図７（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向には、電子ビーム１０は、偏向加速電極８の近傍においてＸ軸の負の側から正の側へと時間が経過するにしたがって徐々に偏向されて、その軌道はＬ4，Ｌ5，Ｌ6へと変化する。
【００６５】
以上の結果、図８Ｃの時刻ＴC1からＴC6へと時間が経過するにしたがって、電子ビーム１０がターゲット部１４上に形成するスポットの位置は、Ｘ軸方向に移動する。このようにして、相対的に低電位を印加するエミッタ電極を順に切り替えて同様の動作を行うことで、ターゲット部１４上で電子ビーム１０のスポットを、Ｙ軸方向位置を一定にしたまま、Ｘ軸方向にターゲット部１４の一端から他端まで移動させることができる。かくして、Ｘ軸方向に沿った１ラインの走査が完了する。
【００６６】
以上のようにしてゲート電極Ｇ１を選択した場合の走査が終了する。その後、ゲート電極Ｇ１とＹ軸方向に隣り合うゲート電極Ｇ２を選択して、上記と同様の走査を行う。これを、全てのゲート電極１８についてＹ軸方向に順に行うことで１フィールドの走査が完了する。
【００６７】
このように、本実施の形態では、１つのセルから放出された電子ビーム１０を偏向加速電極８を用いてＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向することにより、電界放出型電子源アレイ部１５の実際のセルの配置よりも高密度にターゲット部１４を電子ビーム１０で走査することができる。
【００６８】
例えば、図８Ａにおいてゲート電極Ｇ１とエミッタ電極Ｅ１との交点に位置するセルから電子ビームが放出されている場合において、時刻ＴA1，ＴA2，ＴA3において陽極電極２から出力される電気信号をサンプリングする。即ち、時間が経過するにしたがって電子ビーム１０のターゲット部１４に対する入射位置をＸ軸方向に移動させながら、１つのセルに対してＸ軸方向に異なる３地点で蓄積電荷を検出する。したがって、１つのセルに対してＸ軸方向に１地点で蓄積電荷を検出していた従来の撮像装置に比べて、本実施の形態によればＸ軸方向の解像度を３倍に向上させることができる。なお、１つのセルに対してサンプリングを行う回数は３回に限定されない。サンプリングのタイミングを変えることにより、２回にしても良いし、４回以上にしても良い。
【００６９】
また、例えば、ゲート電極Ｇ１上に位置するセルから電子ビームが放出されている場合において、第１垂直偏向加速電極Ｙ１及び第２垂直偏向加速電極Ｙ２に印加する電位を図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃのように３通りに変化させる。即ち、電子ビーム１０のターゲット部１４に対する入射位置をＹ軸方向に移動させて、１つのゲート電極１６に対してＹ軸方向位置が異なる３ラインでターゲット部１４を走査する。したがって、１つのゲート電極１６に対して１ラインの走査を行っていた従来の撮像装置に比べて、本実施の形態によればＹ軸方向の解像度を３倍に向上させることができる。なお、１つのゲート電極１６に対して走査を行うライン数は３に限定されない。第１垂直偏向加速電極Ｙ１及び第２垂直偏向加速電極Ｙ２に印加する電位の組み合わせを変えることにより、２にしても良いし、４以上にしても良い。
【００７０】
以上の結果、本実施の形態によれば、電界放出型電子源アレイ部１５の実際のセルの数以上に実質的な画素数を増加させることができる。従って、ターゲット部１４から取り出される映像信号の実質的な映像周波数が高められるので、高解像度の画像を撮影することができる。また、同じ電界放出型電子源アレイ部１５を用いながら、サンプリング周波数や偏向加速電極８に印加する電圧を変えることで、得られる画像の解像度を自由に設定することが可能である。
【００７１】
更に、高解像度画像を得るために個々のセルを小さくする必要がないので、高解像度化してもターゲット部１４に蓄積された電荷を読み出すのに必要な電子ビーム電流量を確保することができる。
【００７２】
上記の説明では、電子ビーム１０を偏向させるために真空容器内の電界放出型電子源アレイ部１５とターゲット部１４との間に偏向加速電極８を配置したが、電子ビーム１０を偏向させるための手段はこれに限定されない。例えば、図９に示すように真空容器外に配置した偏向磁界を発生させる偏向装置２３を用いることができる。図９において、２４は、ゲート電極１６に比べて相対的に高電位が印加されることにより電界放出型電子源アレイ部１５のセルから放出された電子ビームを加速する機能を有する加速電極である。加速電極２４には、偏向加速電極８と同様に電子ビームが通過する複数の電子ビーム通過孔がマトリクス状に配置されている。
【００７３】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、大画面化への適用例を説明する。
【００７４】
電界放出型電子源撮像装置の大画面化は、例えば入射光としてＸ線を用いる場合に必要となる。Ｘ線は光学レンズを用いて集束して光電変換膜上に結像させることができない。従って、例えばレントゲンに代表される医療用のＸ線による画像を電界放出型電子源撮像装置を用いて撮影する場合には、被写体（例えば人体）と同等の大きさの光電変換膜が必要である。その結果、光電変換膜に入射する電子ビームを放出する電界放出型電子源アレイもこれと同等の大きさが必要となる。
【００７５】
しかしながら、殆どの電界放出型電子源アレイは半導体製造工程を用いて半導体基板（またはガラス基板）上に作られることが多い。従って、単一の半導体基板上に大面積の電界放出型電子源アレイを形成することは、設備の大型化と、これに伴う設備償却費の増大とを招き、コスト面において不利である。
【００７６】
また、半導体基板上での単位面積あたりの欠陥発生率が一定であると仮定すれば、電界放出型電子源アレイを大画面化するために半導体基板を大きくすればするほど、１枚の半導体基板に発生する欠陥数は増大するので、電界放出型電子源アレイの良品率は加速度的に減少する。そのため、不良品の破棄による生産歩留まりの低下を招き、良品のコストが増大する。
【００７７】
本実施の形態２はこのような問題を解決する。
【００７８】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。図１１は本実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置の分解斜視図である。これらの図において、実施の形態１と同じ構成及び作用を有する部材には同一の符号を付してそれらについて説明を省略する。
【００７９】
本実施の形態２では、背面パネル５の内面上に、電界放出型電子源アレイ（図示を省略）がそれぞれ形成された４枚の半導体基板６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖが並んで設置されており、４枚の半導体基板６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖ上に、スペーサー部を一体に備える４つの偏向加速電極８ｓ，８ｔ，８ｕ，８ｖがそれぞれ設置固定されている。即ち、本実施の形態２では、電界放出型電子源アレイがそれぞれ個別に作成された４枚の半導体基板６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖを繋ぎ合わせて大面積の電界放出型電子源アレイ部１５を構成している。図１１では、４つの偏向加速電極８ｓ，８ｔ，８ｕ，８ｖ、背面パネル５と側面外周器４とを接合するフリットガラス７ａ、側面外周器４と前面パネル１とを接合するインジウム等からなる金属リング７ｂの図示を省略している。また、図１０では半導体基板６ｕ，６ｖ及び偏向加速電極８ｕ，８ｖの図示を省略している。
【００８０】
一般に、電界放出型電子源アレイが形成された半導体基板を隣り合わせて配置すると、その境界においてセルが欠落してしまう。従って、該境界に対応する位置の画素が欠落した画像が撮影されてしまう。
【００８１】
図１２は、本実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置において、Ｘ軸方向に隣り合う半導体基板６ｓ，６ｔ間の境界近傍での電子ビーム１０の軌道を示した部分拡大側面断面図である。本実施の形態２では、ターゲット部１４を電子ビーム１０でＸ軸方向に走査する場合、隣り合う半導体基板６ｓ，６ｔの境界近傍において、偏向加速電極８ｓは軌道１０ｓで示すように電子ビームをＸ軸方向に境界の側（Ｘ軸の正の側）に偏向させ、偏向加速電極８ｔは軌道１０ｔで示すように電子ビームをＸ軸方向に境界の側（Ｘ軸の負の側）に偏向させる。これと同様に、Ｙ軸方向に隣り合う半導体基板の境界近傍でも、それぞれに対応する偏向加速電極は電子ビームをＹ軸方向に境界の側に偏向させる。
【００８２】
この結果、電界放出型電子源アレイがそれぞれ形成された複数の半導体基板を同一平面上に並べて配置することにより、隣り合う半導体基板間の境界にセルが存在しない領域が発生しても、電子ビームをこの境界側に偏向させることで、画素の欠落（画像の切れ目）が実質的に目立たない画像を撮影することが可能になる。
【００８３】
また、大画面化する場合には、背面パネル５上に搭載する半導体基板の数を増やせば足り、個々の半導体基板を大型化する必要はない。従って、歩留まりの良い低コストの半導体基板を用いることができる。よって、Ｘ線撮影などを行う場合に必要な大画面化と低コスト化とを実現できる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態２によれば、撮影画像の劣化を招くことなく、大画面化と低コスト化とを両立させることができる。
【００８５】
図１０及び図１１では、４枚の半導体基板６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖを用いる例を示したが、本発明はこれに限定されず、使用する半導体基板の数は必要なターゲット部１４の大きさ等を考慮して適宜変更することができる。
【００８６】
上記のように電界放出型電子源アレイがそれぞれ形成された複数の半導体基板を用いて電界放出型電子源撮像装置を大画面化する場合、出力される映像信号の雑音特性を良好にする等の目的で、ターゲット部も複数に分割することが好ましい場合がある。
【００８７】
この場合、複数の半導体基板の配置及び分割された複数のターゲット領域の配置によってはアセンブリー誤差などの問題が生じる可能性がある。
【００８８】
この問題を解消するためには、映像信号の読み出しを以下のように行うことが好ましい。
【００８９】
例えば、図１３に示すように、２枚の半導体基板６ａ，６ｂをＹ軸方向に並べ、ターゲット部１４としてＹ軸方向に３分割された３つのターゲット領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃを形成する。
【００９０】
そして、半導体基板６ａ，６ｂ上のセルから放出された電子ビームでターゲット領域１４ａ，１４ｂ，１４ｃを図１３の紙面の上から下に、Ｘ軸に平行なラインＬa1，Ｌa2，Ｌa3，Ｌa4，Ｌb1，Ｌb2，Ｌb3，Ｌb4に沿って順次走査する。ここで、ラインＬa1，Ｌa2，Ｌa3，Ｌa4を走査する電子ビームは半導体基板６ａ上のセルから放出され、ラインＬb1，Ｌb2，Ｌb3，Ｌb4を走査する電子ビームは半導体基板６ｂ上のセルから放出される。この走査では、電子ビームを上述した手法により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に偏向させる。
【００９１】
ターゲット領域１４ａの上端近傍をラインＬa1に沿って走査する場合、及び、ターゲット領域１４ａのＹ軸方向の中央近傍をラインＬa2に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ａから映像信号を得る。
【００９２】
ターゲット領域１４ａとターゲット領域１４ｂとの境界近傍をラインＬa3に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ａ及びターゲット領域１４ｂから映像信号を得る。
【００９３】
ターゲット領域１４ｂのＹ軸方向の中央近傍をラインＬa4，Ｌb1に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ｂから映像信号を得る。
【００９４】
ターゲット領域１４ｂとターゲット領域１４ｃとの境界近傍をラインＬb2に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ｂ及びターゲット領域１４ｃから映像信号を得る。
【００９５】
ターゲット領域１４ｃのＹ軸方向の中央近傍をラインＬb3に沿って走査する場合、及び、ターゲット領域１４ｃの下端近傍をラインＬb4に沿って走査する場合には、ターゲット領域１４ｃから映像信号を得る。
【００９６】
このように、走査するラインの位置に応じて映像信号の読み出しを行うターゲット領域を変え、隣り合うターゲット領域間の境界近傍に沿って走査する場合には、この隣り合うターゲット領域の両方から映像信号を得ることにより、複数の半導体基板と複数のターゲット領域とのＸＹ面内でのアセンブリー誤差（特にＺ軸回りの回転誤差）がたとえ生じても、映像信号の読み出しを何らの問題なく行うことが出来る。
【００９７】
上述した実施の形態１，２では、先端が先鋭な冷陰極素子が形成され、その周りに絶縁層及びこの絶縁層上にゲート電極が形成され、冷陰極素子とゲート電極との間に電圧を印加して冷陰極素子の先端から電子放出を行なうスピント（Spindt）型の電界放出型電子源を備えた電界放出型電子源撮像装置を説明したが、本発明の電界放出型電子源撮像装置はこれに限定されない。例えば、カソード電極とゲート電極との間に絶縁層を形成し、絶縁層に電圧を印加してトンネル効果により電子放出を行なうＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型、カソード電極とエミッタ電極との間に微小ギャップを設け、これら電極間に電圧を印加して微小ギャップから電子放出を行なうＳＣＥ（Surface Conduction Electron Source）型、あるいは電子源にＤＬＣ（Diamond Like Carbon）やＣＮＴ（Carbon Nanotube）等の炭素系材料を用いた電界放出型電子源を備えた電界放出型電子源撮像装置であっても良い。
【００９８】
ＣＮＴ等の炭素系材料を用いた電界放出型電子源の一例を図１４に示す。
【００９９】
基板上に、無数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）からなるＣＮＴ層５９が形成されている。ＣＮＴ層５９を取り囲むように、集束電極６０が形成されている。ＣＮＴ層５９の上方にはＣＮＴ層５９から電子を引き出すためのゲート電極６１が形成されている。ゲート電極６１には、無数の電子ビーム通過孔が形成されている。カーボンナノチューブからなるセルの平面視形状は四角形である。複数のセルがＸ軸方向及びＹ軸方向にマトリックス状に配置されている。Ｙ軸方向に並んだ複数のセルは互いに電気的に接続されてエミッタラインを形成する。ゲート電極６１は、Ｘ軸方向に並んだ複数のセル上に配置されてゲートラインを形成する。複数のエミッタラインのうちの１つと、複数のゲートラインのうちの１つを選択することにより、選択されたエミッタラインとゲートラインとの交点に位置するセルから電子ビーム１０が放出される。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明によれば、電界放出型電子源を用いた電界放出型電子源撮像装置の高精細化及び大面積化を達成することができるので、その工業的意味は大きく、広範囲に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置の分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置に搭載される電界放出型電子源アレイの側面断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置に搭載される偏向加速電極の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る偏向加速電極の電極部の一例の分解斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態１に係る偏向加速電極の電極部の別の例の第１面の斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態１に係る偏向加速電極の電極部の別の例の第２面の斜視図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において偏向加速電極の作用を説明する図であり、（Ａ）はターゲット部に対する電子ビームの衝突位置と偏向加速電極とを示した平面図、（Ｂ）は電子ビーム軌道をＹ軸と平行な方向に沿って見た側面図、（Ｃ）は電子ビーム軌道をＸ軸と平行な方向に沿って見た側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において、偏向加速電極によって電子ビームをＹ軸の正の方向に偏向させる場合の各電極へ印加される電位波形を示したタイミングチャートである。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において、偏向加速電極によって電子ビームをＹ軸方向に偏向させない場合の各電極へ印加される電位波形を示したタイミングチャートである。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の実施の形態１に係る電界放出型電子源撮像装置において、偏向加速電極によって電子ビームをＹ軸の負の方向に偏向させる場合の各電極へ印加される電位波形を示したタイミングチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施の形態１に係る別の電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置の分解斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置において、隣り合う半導体基板間の境界近傍での電子ビーム軌道を示した部分拡大側面断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態２に係る電界放出型電子源撮像装置において、複数の半導体基板及び複数のターゲット領域の配置の一例を示した平面図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る電界放出型電子源撮像装置に搭載される別の電界放出型電子源アレイの側面断面図である。
【図１５】図１５は、従来の電界放出型電子源撮像装置の側面断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 前面パネル
２ 陽極電極
３ 光電変換膜
４ 側面外周器
５ 背面パネル
６，６ａ，６ｂ，６ｓ，６ｔ，６ｕ，６ｖ 半導体基板（電界放出型電子源アレイ基板）
７ 真空封着材
７ａ フリットガラス
７ｂ 金属リング
８，８ｓ，８ｔ，８ｕ，８ｖ 偏向加速電極
８ａ 電極部
８ａ1 第１電極板
８ａ2 第２電極板
８ｂ スペーサ部
９ 電界放出型電子源アレイ
１０ 電子ビーム
１１ａ 第１水平偏向加速電極
１１ｂ 第２水平偏向加速電極
１２ａ 第１垂直偏向加速電極
１２ｂ 第２垂直偏向加速電極
１４ ターゲット部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ ターゲット領域
１５ 電界放出型電子源アレイ部
１６ ゲート電極
１７ 絶縁層
１８ エミッタ電極
１９ 冷陰極素子
２３ 偏向装置
２４ 加速電極
４３ 電極
５９ ＣＮＴ層
６０ 集束電極
６１ ゲート電極
８０ 電子ビーム通過孔
１１１ 入射光
１１２ 光電変換膜
１１３ 透光性導電膜
１１４ ターゲット部
１１５ 前面パネル
１１６ 側面外周器
１１７ 背面パネル
１１８ 真空容器
１１９，１３３ 封着材料
１２０ メッシュ電極
１２４ 冷陰極素子
１２５ エミッタ電極
１２６ 絶縁層
１２８ ゲート電極
１２９ 電界放出型電子源アレイ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子源セルが配置された電界放出型電子源アレイ部と、前記電界放出型電子源アレイ部に対向して配置され、入射光を電気信号に変換する光電変換膜を含むターゲット部とを備え、前記電子源セルから放出された電子ビームが前記ターゲット部に入射して前記ターゲット部に蓄積された電荷に応じた電気信号が映像信号として取り出される電界放出型電子源撮像装置であって、
前記ターゲット部から取り出される前記映像信号の実質的な映像周波数が高められるように、前記電子ビームの前記ターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させることを特徴とする電界放出型電子源撮像装置。
【請求項２】
更に、前記電界放出型電子源アレイ部と前記ターゲット部との間に、前記電子源セルから放出された前記電子ビームを偏向させ且つ加速する機能を有する偏向加速電極を備える請求項１に記載の電界放出型電子源撮像装置。
【請求項３】
前記電界放出型電子源アレイ部が、同一平面上に並べて配置された複数の電界放出型電子源アレイ基板からなる請求項１に記載の電界放出型電子源撮像装置。
【請求項１】
複数の電子源セルが配置された電界放出型電子源アレイ部と、前記電界放出型電子源アレイ部に対向して配置され、入射光を電気信号に変換する光電変換膜を含むターゲット部とを備え、前記電子源セルから放出された電子ビームが前記ターゲット部に入射して前記ターゲット部に蓄積された電荷に応じた電気信号が映像信号として取り出される電界放出型電子源撮像装置であって、
前記ターゲット部から取り出される前記映像信号の実質的な映像周波数が高められるように、前記電子ビームの前記ターゲット部に対する入射位置を時間の経過とともに変化させることを特徴とする電界放出型電子源撮像装置。
【請求項２】
更に、前記電界放出型電子源アレイ部と前記ターゲット部との間に、前記電子源セルから放出された前記電子ビームを偏向させ且つ加速する機能を有する偏向加速電極を備える請求項１に記載の電界放出型電子源撮像装置。
【請求項３】
前記電界放出型電子源アレイ部が、同一平面上に並べて配置された複数の電界放出型電子源アレイ基板からなる請求項１に記載の電界放出型電子源撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２６２７８９（Ｐ２００８−２６２７８９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０４１７２（Ｐ２００７−１０４１７２）
【出願日】平成１９年４月１１日（２００７．４．１１）
【出願人】（５０３２１７７８３）ＭＴ映像ディスプレイ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１１日（２００７．４．１１）
【出願人】（５０３２１７７８３）ＭＴ映像ディスプレイ株式会社 (176)
【Ｆターム（参考）】
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