JP2010103114A

JP2010103114A - 画像増強装置および光学装置

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Publication number: JP2010103114A
Application number: JP2009243734A
Authority: JP
Inventors: William Eric Garris; エリックガリスウィリアム; Nils I Thomas; イアントーマスニルス; Benjamin Ryan Brown; ライアンブラウンベンジャミン; David Anthony Richards; アンソニーリチャードデイビッド
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2010-05-06
Also published as: US20100102209A1; CN101728197A; EP2180498A1; US8071932B2

Abstract

【課題】画像増強装置等の光学装置のための封止構造に関する。
【解決手段】光学装置は、真空ハウジングおよび真空ハウジング内に設置された陽極を含む。内封止部材が陽極から延在する。外封止部材が画像増強装置の一構成要素から延在し、外封止部材は、内外封止部材間に間隙を形成するように内封止部材に実質的平行に隣接して延在する。シールカップは、真空ハウジング内で真空状態を実質的に維持するために内外両封止部材と封止係合するように設置される。
【選択図】図１

Description

画像増強装置は、暗環境から観察者による感知可能な明環境へ転換するために暗視装置に使用される。暗視装置は、工業、商業、軍事産業用途を有する。画像増強装置は、暗環境で、暗環境には存在するが人間の目に感知できないような赤外光スペクトルの低部を含む、少量の光を集める。画像増強装置は、人間の目が画像を感知できるように光を増幅する。画像増強装置からの光出力は、カメラ、外部モニタ、または観察者の目に直接的に供給され得る。

画像増強装置は、概ね、真空ハウジング内に設置した三つの基本構成要素、即ち、光電陰極（通常、陰極（cathode)と呼ばれる)、マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）、および陽極（anode)を含む。光電陰極は、光に照射されるときに電子を解放できる感光プレートである。ＭＣＰは、ガラス板の一側(入力)と他側(出力)との間に延在する一連のチャンネルを有する薄いガラス板である。ＭＣＰは光電陰極と陽極との間に位置決めされる。

ＭＣＰの外面は、光電陰極イオンバリアフィルムで被覆されてよい。薄いフィルムによるＭＣＰの外面の被覆は、フィルムを伴わないＭＣＰと比較して、画像増強管の性能および寿命を評価できる程に改善する。フィルム付きＭＣＰを画像増強管に組み込むことは、新規セットの挑戦を生む。かかる挑戦に適した解決策がここで説明される。

作用として、光電陰極から到来する電子は、ＭＣＰの入力側へ侵入し、かつチャンネル壁に衝突する。電圧がＭＣＰに加わるときに、到来または初期電子は増幅され、第二電子を生成する。ＭＣＰチャンネルを退出する第二電子は負に電荷し、かつ従って、正電荷陽極に引き付けられる。陽極は、蛍光スクリーン、または例えば、相補型金属酸化半導体（CMOS)または電荷結合素子(CCD)等のシリコン撮像装置であってよい。

画像増強装置の三つの基本構成要素は、真空ハウジングまたは真空封筒内に位置決めされる。真空は、光電陰極からＭＣＰを介して陽極への電子の流れを促進する。非蒸発性ゲッターが、気体分子を集めることにより真空状態を維持するために真空ハウジング内に設けられる。非蒸発性ゲッター装置は当分野で周知であり、真空電子管から望ましくないガスを排出するために使用される。ゲッター物質の使用は、当分野で周知のように、吸着、吸引、または閉塞により自由ガスを収集するために一定の固定の能力に基づいている。画像増強装置のハウジング内の真空を増進かつ維持することは、画像増強装置製造業者の目標である。この目標を基に、ここに記載の画像増強装置はゲッター物質の使用を最高にしかつハウジング内の真空状態を維持する関係で封止構造を採用する。

画像増強装置の構成要素の一層の開発および改良、ならびに性能、信頼性、製造可能性、組立コストおよび容易性との関係で画像増強装置を組立てる方法の開発および改良に対する引き続くニーズが存在する。

次の米国特許は、その全体がここに参考として組み込まれる。Wheeler他によるＵＳＰ５４９３１１１、Suyama他によるＵＳＰ６５８６８７７、Vrescak他によるＵＳＰ６７４７２５８、Benz他によるＵＳＰ６７４７２５８、IsoueによるＵＳＰ６３３１７５３、WimmerによるＵＳＰ４０３９８７７、Wodecki他によるＵＳＰ５５１０６７３、IosueによるＵＳＰ６４８３２３１、ThomasによるＵＳＰ５９９４８２４、IosueによるＵＳＰ６８４７０２７、およびThomasによるＵＳＰ５９９４８２４。次の米国特許出願はその全体がここに参考として組み込まれる。Costelloによる出願番号第１１／１９３０６５号、Thomasによる出願番号第１１／１９４８６５号、Yamauchi他による出願番号第１０／４８２７６７号、およびShimoi他による出願番号第１０／９７３３３６号。

ＵＳＰ５４９３１１１ＵＳＰ６５８６８７７ＵＳＰ６７４７２５８ＵＳＰ６７４７２５８ＵＳＰ６３３１７５３ＵＳＰ４０３９８７７ＵＳＰ５５１０６７３ＵＳＰ６４８３２３１ＵＳＰ５９９４８２４ＵＳＰ６８４７０２７ＵＳＰ５９９４８２４ＵＳ特許出願番号第１１／１９３０６５号ＵＳ特許出願番号第１１／１９４８６５号ＵＳ特許出願番号第１０／４８２７６７号ＵＳ特許出願番号第１０／９７３３３６号。

上記ニーズに対処することを課題とする。

本発明による画像増強装置は、マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）、前記マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）に隣接して設置された陽極、前記マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）に対面するように位置決めされた上面、および前記陽極に対面するように位置決めされた下面を含む第一スペーサ、上面、および第一スペーサの上面に対面するように位置決めされた下面を有する第二スペーサ、ならびに第二スペーサの上面上に位置決めされた電気端子を含み、前記電気端子は前記マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）に電気的バイアスを付与するために前記マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）と接触するように位置決めされている、ことを特徴とする。

好適形態によれば、前記電気端子は、第二スペーサの第二面に対面するように位置決めされた導電性コンタクトリング、および前記導電性コンタクトリングおよび前記ＭＣＰと導電性により係合するように位置決めされた導電性スナップリングを含む。

好適形態によれば、第二スペーサは、少なくとも一部が第二スペーサの上面と下面間で第二少スペーサの上面に対して所定角度で延在する傾斜面を含む。

好適形態によれば、前記傾斜面の所定角度は約３０°から約６０°の範囲内である。

好適形態によれば、前記傾斜面は、第二スペーサの上面から延在し、かつ第二スペーサの上面と下面間に形成された中間面と交差し、第二スペーサの中間面、上面および下面は相互に対して実質的平行である。

好適形態によれば、第二スペーサの中間面と下面間での測定による第二スペーサの厚みは、前記ＭＣＰの厚みと実質的同一である。

好適形態によれば、前記電気端子は、第二スペーサの上面に対面するように位置決めされた導電性コンタクトリング、および前記導電性コンタクトリング、第二スペーサの中間面、および前記ＭＣＰと係合するように位置決めされた導電性スナップリングを含む。

好適形態によれば、第二スペーサは、セラミック材により形成されている。

好適形態によれば、第一スペーサは、前記ＭＣＰを接地電位に接続するための導電性領域を含む。

本発明は、更に、光学装置を提供する。本発明による光学装置は、真空ハウジング、前記真空ハウジング内に設置された陽極、前記陽極から延在する内封止部材、光学装置の構成要素から延在する外封止部材、および前記ハウジング内で真空状態を実質的に維持するために前記内封止部材および前記外封止部材に封止係合するシールカップを含み、前記外封止部材は、前記内外封止部材間に間隙が形成されるように前記内封止部材に隣接して延在することを特徴とする。

光学装置の好適形態において、前記真空ハウジングは、実質的筒状である。

光学装置の好適形態において、前記内外封止部材および前記シールカップは、前記真空ハウジングの周辺に環状シールを形成するために実質的筒状である。

光学装置の好適形態において、前記シールカップは、前記内封止部材と封止係合するための内面、および前記外封止部材と封止係合するための外面を形成している。

光学装置の好適形態において、前記外封止部材は、光学装置の陰極から間接的または直接的に延在している。

光学装置の好適形態において、前記内外封止部材および前記シールカップの周りに分配されたべ埋め込み材を更に含む。

光学装置の好適形態において、前記真空ハウジングは、前記埋め込み材を実質的に封入するように設置されている。

光学装置の好適形態において、前記埋め込み材が内部に設置される溝が前記外封止部材内に形成されている。

光学装置の好適形態において、前記陽極は、ヘッダー、相補型金属酸化半導体（ＣＭＯＳ）または前記ヘッダー上に取り付けられた電荷結合装置（ＣＣＤ）を含む組立体である。

光学装置の好適形態において、前記内封止部材は前記ヘッダーの一面にロウ付けされている。

要約すれば、本発明の一形態によれば、光学装置のための封止構造が提供される。この光学装置は、真空ハウジングおよび真空ハウジング内に設置された陽極を含む。内封止部材は陽極から伸長する。外封止部材は光学装置の構成要素から伸長し、外封止部材は内封止部材に隣接しかつ実質的平行に延在するように位置決めされて、封止部材間に間隙を形成する。封止カップは、光学装置のハウジング内の真空状態を実質的に維持するために、内封止部材および外封止部材と係合封止するように位置決めされる。

本発明の他の形態によれば、画像増強装置が提供される。画像増強装置は、マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）、マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）に隣接設置された陽極、第一スペーサおよび第二スペーサを含む。第一スペーサはＭＣＰに対面するように位置決めされた上面、および陽極に対面するように位置決めされた底面を含む。第二スペーサは第一スペーサの上面に対面するように位置決めされた底面、即ち、下面を含む。ＭＣＰと接触してＭＣＰに電気的バイアスを付与するために電気端子が第二スペーサの上面上に設置されている。

本発明の実施形態による画像増強管の側断面図を示す。図１の管の一部分解小組立体の側断面図を示す。図１の管の上面図であり、光電陰極が省略されかつマイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）の一部が切断されてＣＭＯＳ撮像装置が示されている。図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線に沿った部分的画像増強管の側断面図である。図１の管の小組立体の上側からの斜視図であって、ＣＭＯＳヘッダー、ＭＣＰスペーサおよび内封止部材を含む。図４Ａの小組立体の上面図である。図１の画像増強管の下封止構造の詳細説明図を示す。図１の画像増強管の詳細説明図を示す。

次に、本発明の理解のために添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。

添付図面は本発明の実施形態を図解目的で示す。従って、図面は本発明を限定するのではなく理解を容易にするために解説を目的として示されている。本発明は図示された詳細に限定されない。本発明は特定実施形態を参照して解説されるが、種々の変更が特許請求の範囲に記載の本発明と均等の範囲内で本発明から逸脱することなく可能である。

図１は、本発明の一例示実施形態による画像増強管１０（以下、管１０と言う）の断面図である。管１０は後カバー１３に取り付けられた前カバー１１を含む真空ハウジング１２を含む。ハウジング１２内には、光電陰極１４、マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）１６および陽極２０（もしくは画像センサー２０と言う）が設置されている。

光電陰極１４は、傾斜部１５Ａおよび真空ハウジング１２の一端で導電性支持リング２２上に当接するフラット部２４を有する。フェイスプレート１５に取り付けられる。金属化層２５は、概ねクロムで構成され、導電性支持リング２２と導電性により係合するために堆積される。金属化層２５は、光電陰極１４およびフェイスプレート１５の両者に導電性に係合するために傾斜部１５Ａに沿って連続的に延在する。光電陰極フェイスプレート１５の支持リング２２に対する当接は真空ハウジング１２の一端を閉鎖するシール（seal)を形成する。支持リング２２は、光電陰極１４のフェイスプレート上の金属化層２５と接触する。金属化層２５は、光応答性層２６に連結される。そのようにして、電気的バイアスは、真空ハウジング１２の外部上で支持リング２２に電気的バイアスを付与することにより真空環境内で光電陰極１４の光応答性層２６に付与されてよい。

第一環状セラミックスペーサ２８が支持リング２２の下方に位置決めされる。第一セラミックスペーサ２８は、第一銅ロウ付けリング（図示せず）により支持リング２２に連結され、第一銅ロウ付けリングは第一セラミックスペーサ２８および支持リング２２の両方にロウ付け時に結合される。ロウ付け作業は、支持リング２２と第一セラミックスペーサ２８間の空気不透過性シールを形成する。上ＭＣＰ端子３２は、金属コンタクトリングの形態で提供され支持リング２２と反対の、第一セラミックスペーサ２８に結合される。第二ロウ付けリング（図示せず）は、上ＭＣＰ端子３２と第一セラミックスペーサ２８との間に介在する。上ＭＣＰ端子３２は、ロウ付け作業時に第一セラミックスペーサ２８に結合される。上ＭＣＰ端子３２は、真空ハウジング１２へ伸長し、金属スナップリング３８と導電性により係合する。金属スナップリング３８は、ＭＣＰ１６の導電性上面４２と係合する。上ＭＣＰ端子３２と金属スナップリング３８との組合わせはここでは電気端子として説明される。金属スナップリング３８とＭＣＰ１６との係合は、図５Ａを参照して更に詳細に説明される。電気的バイアスは、真空ハウジング１２の外部で上ＭＣＰ端子３２に電気的バイアスを付与することによりＭＣＰ１６の導電性上面４２に付与できる。

第二セラミックスペーサ４６は、上ＭＣＰ端子３２の下方に位置決めされ、上ＭＣＰ端子３２を下ＭＣＰ端子４８から隔離する。第二セラミックスペーサ４６は、上ＭＣＰ端子３２および下ＭＣＰ端子４８の両方にロウ付けされ、そのようにして第三ロウ付けリング（図示せず）が上ＭＣＰ端子３２と第二セラミックスペーサ４６との間に介在し、かつ第四ロウ付けリング（図示せず）は第二セラミックスペーサ４６と下ＭＣＰ端子４８との間に介在する。下ＭＣＰ端子４８は、真空ハウジング１２へ伸長してＭＣＰ１６の導電性下面４４と係合する。そのようして、ＭＣＰ１６の導電性下面４４は下ＭＣＰ端子４８を真空ハウジング１２の外部の接地電位に連結することにより接地に接続される。

第三セラミックスペーサ５６は、ゲッターサポート５８から下ＭＣＰ端子４８を分離する。第三セラミックスペーサ５６は下ＭＣＰ端子４８およびゲッターサポート５８にロウ付けされる。そのようにして、第五ロウ付けリング（図示せず）が下ＭＣＰ端子４８と第三セラミックスペーサ５６との間に介在する。同様に、第六ロウ付けリング（図示せず）が第三セラミックスペーサ５６とゲッターサポート５８との間に介在する。外封止部材６４がゲッターシールド５８の下方に設置される。外封止部材６４はゲッターシールド５８にロウ付けされる。そのようにして、第七ロウ付けリング（図示せず）が外封止部材６４上方に設置される。

下ＭＣＰ端子４８のセグメント６９は、ＭＣＰ１６とセラミックヘッダー６８間に設置される。ＣＭＯＳ撮像装置ダイ４３の形態の陽極２０は、ヘッダー６８の一面に取り付けられる。ＣＭＯＳ撮像装置の動作は当業者に理解されている。選択的に、陽極２０は蛍光スクリーンまたは電荷結合装置（ＣＣＤ）等の他のタイプのシリコン撮像装置であってよい。セラミックヘッダー６８上へのＣＭＯＳダイ４３の取り付けは図２Ａおよび２Ｂを参照して更に詳細に説明する。下ＭＣＰ端子４８のセグメント６９は、ＭＣＰ１６の導電性下面４４を所定の精確な距離によりＣＭＯＳダイ４３の上面から分離する。

内封止部材６６は、セラミックヘッダー68の下方に設置される。内封止部材６６はセラミックヘッダー６８にロウ付けされる。そのようにして、八個のロウ付けリング（図示せず）がセラミックヘッダー６８と内封止部材６６間に介在する。真空ハウジング１２の下端は、外封止部材６４と内封止部材６６の存在により真空封鎖される。封止部材６４および６６は、シールカップ７０に対して封止される。封止部材６４および６６とシールカップ７０との間の封止係合は図５を参照して更に詳細に説明される。上述のロウ付け界面、埋め込み材料６３およびシールの組み合わせは真空ハウジング１２により形成される気密封筒（包装材料）を形成する。

複数の電気ピン４５が、ＣＭＯＳダイ４３から伸長する電線（図示せず）と導電性による電気的接触のためにセラミックヘッダー６８の本体へ設置される。動力、接地および／または信号はピン４５を介して分配される。後カバー１３はピン４５を収容するための孔４７を含み、そのようにして嵌合コネクタ（図示せず）がピン４５に連結されてＣＭＯＳダイ４３に動力を提供しかつ／またはＣＭＯＳダイ４３から信号を受信する。

画像増強管１０を組立てる方法を説明すると、画像増強管の組立における重要な工程は、管を真空封止する前に画像増強管の内領域から破壊性有機ガスを除去することである。有機ガスは陽極および／または画像増強管の他の構成要素から発生する。画像増強管の真空封止前の有機ガスの除去は、画像増強管の性能および寿命を改良する。フィルム無しＭＣＰを有する画像増強管のために、有機ガスはフィルム無しＭＣＰ内に形成される小さいチャンネルから真空吸引されて部分的に組み立てた管の上端から排出される。その後に、光電陰極が画像増強管の上端に取り付けられかつ真空封止される。

伝統的画像増強管と異なり、画像増強管１０のＭＣＰ１６の表面はイオンバリアフィルムで被覆される。イオンバリアフィルムは、フィルム無しのＭＣＰを組み込んだ伝統的画像増強管との比較で、画像増強管１０の性能および寿命を改善するために使用される。フィルム付きＭＣＰは、種々の性能利益を提供し、かつ後述のごとく画像増強装置を組立てる上で種々の挑戦を可能にする。ＣＭＯＳダイ（または管の他の構成要素）から発生する有機ガスは、ＭＣＰに適用されるイオンバリアフィルムの結果として、フィルム付きＭＣＰへの通過が制限される。有機ガスはＭＣＰとＣＭＯＳダイ間の空間に捕獲される。有機ガスがＭＣＰとＣＭＯＳダイ間の空間に捕獲されることにより、管の性能および寿命が潜在的に縮小するので、そのようなガスは排気（即ち、除去）することが望ましい。

図２は、図１の部分的に組立てた管の側断面図を示す。図２は、管組立てコースにおける特別の組立工程を示す。図２に示された組立て工程は、小組立体７７を組立てた直後であって構成要素１４および環状シールカップ７０を小組立体７７に組立てる直前に行われる。

本発明の例示実施形態によれば、管１０は、図２に矢印により示されたように、ＣＭＯＳダイ４３（および／または管１０の他の構成要素）から管１０の下端を介して発生する有機ガスの除去のために設けられる。図２に示された組立方法において、光電陰極１４は小組立体７７の上端から分離され、かつ環状シールカップ７０は小組立体７７の下端から分離される。

真空源（図示せず）は、図２に矢印で示されたように、光電陰極１４と小組立体７７の上端間の間隙Ｈへ真空を引き、ＭＣＰ１６上方に捕獲された有機ガスを排気する。その後に、光電陰極１４は小組立体７７の上端にロウ付けまたは取り付けられて、管１０の上端を封止する。真空源（図示せず）は、更に、環状シールカップ７０と小組立体７７の下端間の間隙Ｇへ真空を引く。ＣＭＯＳダイ４３から発生する有機ガスは、ヘッダー68とＭＣＰスペーサ１６間の通路８０へ吸引され、それによりＭＣＰスペーサ１６とＣＭＯＳダイ４３間の空間に捕らわれた有機ガスを除去する。その後に、環状シールカップ７０は、小組立体７７の下端に取り付けられて管１０の下端を封止する。ヘッダー68とＭＣＰスペーサ１６間に形成された通路８０への有機ガスの除去は、フィルム付きＭＣＰ（例えば、ＭＣＰ１６のような）を有する画像増強管（管１０のような）画像増強管にとってユニークである。フィルム無しＭＣＰを利用する画像増強管は、有機ガスがフィルム無しＭＣＰ内に形成された小さいチャンネルへ逃げるので、シリコン撮像装置ヘッダーとＭＣＰスペーサ間に必ずしも通路の形成を必要としない。

図３Ａは、図１の画像増強装置間の上面図を示し、光電陰極は省略され、かつマイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）の一部はＣＭＯＳ撮像装置を暴露するために切断されている。図３Ｂは３Ｂ−３Ｂ線に沿って切断した図３Ａの部分的画像増強装置間の側断面立面図である。図３Ａおよび３Ｂは、ヘッダー68とＭＣＰスペーサ４８間に形成された通路８０を示す。通路８０は、ヘッダー68とＭＣＰスペーサ４８の環状交差点でヘッダー68およびＭＣＰスペーサ４８の両方または一方に形成された凹部により形成される。

図３Ａ−３Ｂに図示された例示実施形態によれば、ＭＣＰスペーサ４８の下面７３はヘッダー68の表面７５に対面するように位置決めされる。ロウ付けリング（図示せず）は、ＭＣＰスペーサ４８をヘッダー68に取り付けるために、ＭＣＰスペーサ４８とヘッダー68間に挟まれる。通路８０は、ヘッダー68に形成された一連の階段面８２により形成されかつヘッダー68の周辺に沿って形成された凹部により形成される。各階段面８２は、ヘッダー68の上面７５からヘッダー68の下面８４まで伸長している。図４Ｂに最良に示されたように、ヘッダー68は八つの階段面を含み、ヘッダー68の周辺に沿って離隔している。各階段面８２の寸法、形状および数量は変更可能である。

ゲッター物質はヘッダー68の階段面８２上に堆積される。背景技術で説明したように、ゲッター物質は管１０の操作および組立て時に生じる破壊性有機ガスを吸収する。管１０内のゲッター物質の量を最大にすることは、管１０のハウジング２内の真空状態を維持するために有利である。その理由から、階段は他の幾何学形状を凌駕して好適であり、これは直交面を変更することがゲッター物質を堆積するための利用可能領域を最大にするからである。従って、一連の階段面８２はゲッター物質を堆積する通路８０の表面積を最大にする上で好適である。

図示されていないが、他の実施形態において、通路８０はスペーサ４８内に形成された一連の階段面により形成される凹部により形成される。他の実施形態において、階段はヘッダー68およびスペーサ４８間に通路８０を形成するように形成される。更に、階段の形態内の直交面を変形すると共に、階段面８２を図示された形態を変更してよい。本発明の一形態によれば、階段面８２はヘッダー68の取り付け面７５に対して任意所定角度で延在してよい。

本発明の一形態によれば、管１０のような画像増強装置を加工する方法が提供される。加工方法は、ＣＭＯＳダイ４３等の画像センサを陽極組立体のヘッダー68上に取り付ける工程を含む。ＭＣＰスペーサ４８の表面７３は、通路８０がＭＣＰスペーサ４８とヘッダー68間の界面に形成されるように、陽極組立体のヘッダー68の面７５上に設置される。フィルム付きＭＣＰ１６は、スペーサ４８がフィルム付きＭＣＰ１６とＣＭＯＳダイ４３との間に設置されるように、ＭＣＰスペーサ４８の上面上に設置され、そしてフィルム付きＭＣＰ１６とＣＭＯＳダイ４３との間に空間『Ｓ』が形成される。真空は、スペーサ４８とヘッダー68間の界面に形成される通路を介して、フィルム付きＭＣＰ１６とＣＭＯＳダイ４３間の空間『Ｓ』から有機ガスを引くために付与される。ゲッター物質は有機ガスを吸引するために通路８０の表面上に堆積される。

図４Ａおよび４Ｂは、ＣＭＯＳヘッダー68、ＭＣＰスペーサ４８および内封止部材６６を含む図１の画像増強管１０の小組立体の、それぞれ斜視図および上面図を示す。これらの構成要素の更に詳細な説明は後述される。ＭＣＰスペーサ４８の下面７３（図３Ｂ参照）はヘッダー68の面７５に対面するように位置決めされる。ロウ付けリング（図示せず）は、これらの構成要素を一緒に密封するためにＭＣＰスペーサ４８とヘッダー68との間に挟まれる。他のロウ付けリング（図示せず）がこれらの構成要素を一緒に密封するためにＣＭＯＳヘッダー68と内封止部材６６間に挟まれる。

上述のごとく、ＣＭＯＳダイ４３（図１−３Ｂ参照）はヘッダー68の表面上に取り付けられる。ヘッダー68はＣＭＯＳダイ４３の矩形体を収容するために矩形凹面９０を含む。当業者に理解されるように、ＣＭＯＳダイ４３の形状および凹面９０は図示形態から変更されてよい。ＣＭＯＳダイ４３は、例えば、エポキシ等の接着剤により凹面９０内に取り付けられてよい。一連のチャンネル９４が、ＣＭＯＳダイ４３の下面に付与される過剰接着剤を採集するために、凹面９０のコーナー内に形成される。ＭＣＰスペーサ４８は各チャンネル９４に対応する凹部９５を含む。各チャンネル９４は、凹面９０の立ち上がり部よりも低い上昇部へ伸長し、チャンネル９４が凹面９０よりも深くなっている。換言すれば、表面７５とチャンネル９４を分離する距離は、表面７５と凹面９０を分離する距離よりも大きい。組立て時に、ＣＭＯＳダイ４３の下側に塗布された過剰接着剤はチャンネル９４へ集められる。

一連の表面マウントパッド９８は、ＣＭＯＳダイ４３から伸長するリード（図示せず）に連結するためにヘッダーの表面７５上に設けられる。各表面マウントパッド９８は、ヘッダー68の本体へ送られる内部配線によりシリコン撮像装置組立体のピン４５（図１参照）に連結される。

図１、４Ａおよび４Ｂを参照すると、シリコン撮像装置のＭＣＰ、光電陰極または管ハウジング等の画像増強管の他の構成要素に対する整合は、管の適正機能を確実にするために望ましい。シリコン撮像装置の整合は、しばしば、労力を要しかつ時間の掛かる方法である。照準的画像増強管組立法において、シリコン撮像装置はセラミックヘッダーの表面に取り付けられる。ＭＣＰ、光電陰極または管ハウジング等の他の管構成要素はシリコン撮像装置に対して整合すべきである。画像増強管の適正機能を確実にするためにシリコン撮像装置の場所に対して管の他の構成要素を空間的に整合させるために組立作業員により特別の注意が払われる。望ましくは、迅速かつ精確な組立てを促進するために画像増強装置へ整合機構を採用することが望ましい。

管１０は、シリコン撮像装置２０と、例えばハウジング１０、ＭＣＰ１６および光電陰極１４等の管１０の他の構成要素との迅速かつ精確な空間的整合を促進するためにユニークな製造機構を採用する。更に具体的には、本発明の一特徴によれば、図１に最良に示されたように、管１０はヘッダー68に対して画像センサ２０を整合させる手段１００を含む。例示実施形態によれば、画像センサ整合手段１００は、画像センサ２０のフレームを収容できる寸法のヘッダー68の凹面９０の形態で提供され、そのようにして画像センサ２０は凹面９０内に少なくとも一部が保持される。画像センサ２０と凹面９０の境界間にほんの小さな間隙が比較的厳密許容差で維持され、ヘッダー68の位置に対する画像センサ２０の位置が精確に知られる。そのようにして、ヘッダー68に対する画像センサ２０の位置は予め決定される、即ち、知られる。理解されるように、画像センサ２０は凹面９０内で水平移動および回転が制限される。

図１を再度参照すると、管１０は、管１０のハウジング１２に対してヘッダー68を整合させる手段１０２を更に含む。例示実施形態によれば、ヘッダー整合手段１０２は、ハウジング１２の後カバー１３から伸長した突起５１を収容できる寸法のヘッダー68の表面上に形成された凹部４９の形態で提供される。突起５１は、例えば表面、ピン、ファスナの形態、または当業者に既知の他の整合機構で提供されてよい。突起５１と凹部４９の境界管の小さな間隙は、比較的厳密な許容差で維持され、ハウジング１２の位置に対するヘッダー68の位置が精確に知られる。このようにして、ハウジング１２の位置に対するヘッダー68の位置が予め決定される、即ち、知られる。理解されるように、ヘッダー68の凹部４９とハウジング１２の突起５１間の係合は、ハウジング１２に対するヘッダー68の水平移動および回転を制限する。

凹面９０と凹部４９間の距離が予め決定されるので、シリコン撮像装置２０とハウジング１２間の距離は、同様に、予め決定される。従って、手段１００と１０２を管１０の設計に採用することにより、管１０を組立てる煩雑さは、ハウジング１２に対するシリコン撮像装置２０の位置が予め決定されているので減少し、結果としてＭＣＰ１６および光電陰極１４等の管１０の他の構成要素に対するシリコン撮像装置２０の迅速かつ精確な位置決めができる。

ＭＣＰ１６および光電陰極１４は、ハウジング１２に間接的または直接的に取り付けられる。ＭＣＰ１６および光電陰極１４のハウジング１２に対する位置は、同様に、予め決定され得る。従って、ハウジング１２に対する画像センサ２０の位置は予め決定され、かつハウジング１２に対するＭＣＰ１６および光電陰極１４の位置は予め決定されるので、画像センサ２０に対するＭＣＰ１６および光電陰極１４の相対的位置は、同様に、予め決定される。

図４Ａに最良に示されたように、凹部４９および凹面９０は、共に、ヘッダー68の表面７５から伸長している。凹部４９および凹面９０をヘッダー68の同一面上に形成することにより、凹部４９と凹面９０間の相対的距離は、高い精度で維持でき、結果的に凹部４９および凹面９０をヘッダー68の異なる表面上に形成するよりも寸法許容差は低い。選択的に、図１に示されたように、凹部４９および凹面９０はヘッダー68の反対面上に形成されてよい。

画像センサ整合手段１００は、本発明の範囲および主旨から逸脱しない範囲内でここに図示、解説されたものと相違してよい。非制限例として、画像センサ手段１００は、ヘッダー68上に形成された突起を含み、画像センサ２０の表面はこの突起に対して位置決めされる。更に、ヘッダー整合手段１０２は、同様に、本発明の範囲および主旨から逸脱しない範囲内でここに図示、解説されたものと相違してよい。非制限例として、画像センサ手段１０２は、ヘッダー68から突出した突起を含み、この突起はハウジング１２上に形成された凹部内に位置決めできる寸法にされる。

整合手段１００および１０２は、画像増強装置に採用することが必須でなく、例えば、長波または短波赤外線センサ装置等のセンサを採用した任意電子装置に組み込まれてよい。更に、かかるセンサは相補金属酸化半導体（ＣＭＯＳ）または電荷結合装置（ＣＣＤ）、または任意他のタイプの既知センサ等の画像センサであってよい。

本発明の一形態によれば、画像センサ２０を管１０のハウジング１２に対して整合させる方法が提供される。この方法は、ヘッダー68の凹面９０上に画像センサ２０を設置する工程を含む。ヘッダー68はハウジング１２内に設置される。ヘッダー68の凹部４９等の第二整合要素が、ハウジング１２の表面上に形成または設置された突起５１等の整合要素と整合する。

図５は、図１の管１０の環状封止部材６４および６６の詳細図を示す。真空ハウジングの下端は外封止部材６４および内封止部材６６の存在により真空封止される。内封止部材６６は、ロウ付けリング（図示せず）によりセラミックヘッダー６８の下面にロウ付けされかつそこから下方へ伸長する。外封止部材６４は、ロウ付けリング１１０によりゲッターシールド５８にロウ付けされかつそこから下方へ伸長する。外封止部材６４は内封止部材６６に隣接しかつ実質的に平行に延在して、封止部材６４と６６間に間隙”Ｅ”を形成する。

外封止部材６４および内封止部材６６は、ハウジング１２内に真空状態を維持するために環状シールカップ７０と封止接触状態で設置される。封止部材６４および６６は、例えばＫｏｖａｒ（登録商標）、または当業者に既知の他の任意適宜材料から形成されてよい。第一シール７４は、外封止部材６４とシールカップ７０間の界面に形成される。第一シール７４は、外封止部材６４と側面１１２、かつ／またはシールカップ７０の中間面との間に形成される。第二シール７６が内封止部材６６とシールカップ７０の界面に形成される。第二シール７６は、内封止部材６６と中間面１１６かつ／またはシールカップ７０の中間面１１４との間に形成される。外封止部材６４と内封止部材６６との組み合わせはダブルダガー（double-dagger) 封止部材と呼ばれ、これは各封止部材６４および６６が短剣のような形状をすることによる。

ハウジング１２と内構成要素との間に形成された環状空間に埋め込み材６３が埋め込まれる。ハウジング２の前後カバー１１および１３は、埋め込み材６３を実質的に封入するように位置決めされる。溝１１８が外封止部材６４の外循環面に沿って形成され、埋め込み材６３はその中に設置される。溝１１８は、間１０の性能を最適にするために光電陰極１４の内スペーシングのセッティングを助ける。埋め込み材６３、シール７４、シール７６および図１を参照して説明したロウ付け界面の組み合わせは、真空ハウジングにより画定された気密封筒を形成する。

図５に示された構成要素の構成は、図示かつ解説されたものに限定されない。封止部材７４および７６は、管１０の任意構成要素から延在してよい。例えば、外封止部材６４は光電陰極１４から間接的または直接的に延在してよい。更に、封止部材７４および７６は、相互に対して異なる高さで、または異なる角度で延在してもよい。封止部材７４および７６の全体的形状は、直線、環状（図示されたように）、または管１０の形状に適合する他の任意形状であってよい。

図６は図１のＭＣＰ１６の詳細説明図である。上ＭＣＰ端子３２は金属コンタクトリングの形態で提供され、第一セラミックスペーサにロウ付けリングにより結合される。上ＭＣＰ端子３２は、真空ハウジング１２へ伸長し、金属スナップリング３８と導電性により係合する。金属スナップリング３８はＭＣＰ１６の導電性上面４２と係合する。電気的バイアスは、真空ハウジング１２の外部上の上ＭＣＰ端子３２に付与することにより、ＭＣＰ１６の導電性上面４２に付与できる。

スペーサ４６が、ＭＣＰ上端子３２の下方で上昇位置に設置され、ＭＣＰ上端子３２をＭＣＰ下端子４８から隔離する。スペーサ４６はセラミック等の絶縁材料により形成されてよい。スペーサ４６はＭＣＰ上端子３２およびＭＣＰ下端子４８の両方にロウ付けされる。ＭＣＰ下端子４８は真空ハウジング１２へ伸長し、ＭＣＰ１６の導電性下面４４と係合する。そのようにして、ＭＣＰ１６の導電性下面４４は、ＭＣＰ下端子４８を真空ハウジング１２の外部で接地電位に連結することにより接地に接続される。図示されていないが、ＭＣＰ下端子４８は、接地電位にＭＣＰ１６の導電性下面４４を接続するために、導電性領域を含む。ＭＣＰ下端子４８はＭＣＰスペーサとして次に説明される。

スペーサ４６は、ＭＣＰ下端子４８の上面に対面するように位置決めされた下面１１７を含む。スペーサ４６の上面１１９はＭＣＰ上端子３２の下面に対面するように位置決めされる。スペーサ４６の傾斜面１２０は、少なくとも一部で、スペーサ４６の上面１１９に対して所定角度でスペーサ４６の下面１１７と上面１１９との間に延在する。傾斜面１２０の角度は、スペーサ４６の構造的一体性に影響を与える。上面１１９に対する傾斜面１２０の角度は、例えば約３０°から６０°の範囲内であってよい。選択的に、上面１１９に対する傾斜面１２０の角度は約４５°であってよい。

傾斜面１２０はスペーサ４６の上面１１９から伸長し、かつスペーサ４６の上面１１９と下面１１７との間の上昇位置に形成された中間面１２２と交差する。スペーサ４６の中間面１２２、上面１１９および下面１１７は、実質的に平面でありかつ相互に対して平行である。スペーサ４６の中間面１２２と下面１１７間で測定されるスペーサ４６の厚みは、図６に示されたように、ＭＣＰ１６の厚み寸法に実質的に等しい。換言すると、中間面１２２とＭＣＰ１６の導電性上面４２は、実質的同一高さで位置決めされる。中間面１２２およびＭＣＰ１６の導電性上面４２を同一高さで維持することにより、金属スナップリング３８の下面は、単一平面に沿ってＭＣＰ１６およびスペーサ４６の両方の上面と係合するように位置決めされる。

上記説明は、本発明を実施するために最良形態に関し、かつ請求項の要素について例示することにより当業者に本発明の実施および使用を可能にするように説明されている。本発明の範囲は特許請求の範囲に記載され、かつ当業者に想起される他の実施例を含んでよい。

本発明の例示実施形態が図示かつ説明されているが、かかる実施形態は単に例示であることが理解されるであろう。種々変更、変化、代替が本発明の精神を逸脱することなく当業者には想起されるであろう。例えば、本発明の特徴は、画像増強装置に限定されず、他の光学または電子装置に応用できる。従って、各請求項は本発明の精神および範囲内でかかる変化形態を含むことが意図されている。

１０画像増強管
１２真空ハウジング
１４光電陰極
１６マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）
２０陽極
６４外封止部材
６６内封止部材

Claims

マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）、
前記マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）に隣接して設置された陽極、
前記マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）に対面するように位置決めされた上面、および前記陽極に対面するように位置決めされた下面を含む第一スペーサ、
上面、および第一スペーサの上面に対面するように位置決めされた下面を有する第二スペーサ、ならびに
第二スペーサの上面上に位置決めされた電気端子を含み、
前記電気端子は前記マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）に電気的バイアスを付与するために前記マイロクチャンネルプレート(ＭＣＰ）と接触するように位置決めされている、画像増強装置。
前記電気端子は、第二スペーサの第二面に対面するように位置決めされた導電性コンタクトリング、および前記導電性コンタクトリングおよび前記ＭＣＰと導電性により係合するように位置決めされた導電性スナップリングを含む、請求項１の画像増強装置。
第二スペーサは、少なくとも一部が第二スペーサの上面と下面間で第二少スペーサの上面に対して所定角度で延在する傾斜面を含む、請求項１の画像増強装置。
前記傾斜面の所定角度は約３０°から約６０°の範囲内である、請求項３の画像増強装置。
前記傾斜面は、第二スペーサの上面から延在し、かつ第二スペーサの上面と下面間に形成された中間面と交差し、第二スペーサの中間面、上面および下面は相互に対して実質的平行である、請求項３の画像増強装置。
第二スペーサの中間面と下面間での測定による第二スペーサの厚みは、前記ＭＣＰの厚みと実質的同一である、請求項５の画像増強装置。
前記電気端子は、第二スペーサの上面に対面するように位置決めされた導電性コンタクトリング、および前記導電性コンタクトリング、第二スペーサの中間面、および前記ＭＣＰと係合するように位置決めされた導電性スナップリングを含む、請求項５の画像増強装置。
第二スペーサは、セラミック材により形成されている、請求項１の画像増強装置。
第一スペーサは、前記ＭＣＰを接地電位に接続するための導電性領域を含む、請求項１の画像増強装置。
真空ハウジング、
前記真空ハウジング内に設置された陽極、
前記陽極から延在する内封止部材、
光学装置の構成要素から延在する外封止部材、および
前記ハウジング内で真空状態を実質的に維持するために前記内封止部材および前記外封止部材に封止係合するシールカップを含み、
前記外封止部材は、前記内外封止部材間に間隙が形成されるように前記内封止部材に隣接して延在する、光学装置。
前記真空ハウジングは、実質的筒状である、請求項１０の光学装置。
前記内外封止部材、および前記シールカップは、前記真空ハウジングの周辺に環状シールを形成するために実質的筒状である、請求項１１の光学装置。
前記シールカップは、前記内封止部材と封止係合するための内面、および前記外封止部材と封止係合するための外面を形成している、請求項１２の光学装置。
前記外封止部材は、光学装置の陰極から間接的または直接的に延在している、請求項１０の光学装置。
前記内外封止部材および前記シールカップの周りに分配されたべ埋め込み材を更に含む、請求項１０の光学装置。
前記真空ハウジングは、前記埋め込み材を実質的に封入するように設置されている、請求項１５の光学装置。
前記埋め込み材が内部に設置される溝が前記外封止部材内に形成されている、請求項１５の光学装置。
前記陽極は、ヘッダー、相補型金属酸化半導体（ＣＭＯＳ）または前記ヘッダー上に取り付けられた電荷結合装置（ＣＣＤ）を含む組立体である、請求項１０の光学装置。
前記内封止部材は前記ヘッダーの表面にロウ付けされている、請求項１８の光学装置。