JP2010103117A - 画像増強装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像増強装置およびこの画像増強装置を製造するための方法を開示する。
【解決手段】この画像増強装置は、その一面に貼付された薄膜を有するマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）を含む。ヘッダーにマウントされた画像センサを含む陽極アッセンブリが、ＭＣＰに近接して位置する。マウント面を定義するスペーサを、陽極アッセンブリのヘッダーのマウント面に向けて位置させて、ＭＣＰを陽極アッセンブリから分離する。ヘッダーとスペーサとの間の界面において、ヘッダーまたはスペーサのいずれかにに窪みを定義する。この窪みは、前記スペーサと前記ヘッダーとの間に定義され、有機ガスを排出するための通路を形成する。
【選択図】図１

Description

画像増強装置は、暗環境をビューワー（視聴者）が知覚できる明環境に変換するために、暗視システムにおいて使用される。暗視システムは、工業的、商業的かつ軍事的有用性を有している。画像増強装置は、暗環境において微量の光を収集する。この光には、環境には存在するが人間の目には知覚することができない、赤外光スペクトルのより低い部分が含まれる。この装置は、人間の目が画像を知覚できるように、光を増幅する。画像増幅装置の光出力は、カメラ、外部モニタあるいは視聴者の目に直接供給することが出来る。

画像増強装置は、通常、排気された容器内にマウントされた３個の基本部品、即ち、光電陰極（一般に、陰極と呼ぶ）、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）および陽極を含んでいる。光電陰極は、光の照射を受けた場合、電子を放出する光電性のプレートである。ＭＣＰは、ガラスプレートの一面（入力）と他面（出力）間に延びるチャネルアレイを有する、薄いガラスプレートである。ＭＣＰは、光電陰極と陽極間に位置されている。

ＭＣＰの外面は鉄のバリアフィルムによって被覆されている。ＭＣＰの外面を薄膜で被覆することによって、フィルムレスのＭＣＰの場合に比べて、画像増強管の性能および寿命が相当改善される。画像増強管にフィルムを有するＭＣＰを組み込むことによって、新たなチャレンジが形成される。このようなチャレンジにかなうソルーションについて記載する。

動作時において、光電陰極から来る電子はＭＣＰの入力面に入り、チャネル壁に衝突する。ＭＣＰを横切って電圧を印加すると、入射電子、即ち一次電子が増幅されて二次電子を発生する。この二次電子はＭＣＰの出力面においてチャネルを出る。ＭＣＰチャネルを出た二次電子は負に帯電されており、従って正に帯電された陽極に引き付けられる。陽極は、蛍光スクリーンあるいは、例えば相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）または電荷結合素子（ＣＣＤ）のようなシリコン撮像装置であっても良い。

画像増強装置の３個の基本部品は、排気された容器即ち真空容器内に位置する。真空によって、光電陰極からＭＣＰを通って陽極に向かう電子の流れが促進される。排気された容器内には、ガス分子を収集することによって真空状態を維持するために、非蒸発性のゲッターが配置されている。排出された電子管から望ましくないガスを排気するために、この分野では周知の非蒸発性ゲッターが使用される。ゲッター材料の使用は、この分野で周知のように、ある種の固体の、吸着、吸収あるいは閉塞によって遊離ガスを収集する能力に基づいている。画像増強装置容器内の真空を促進し維持することは、画像増強装置製造業者の目標である。この目標を胸に、本明細書に記載する画像増強装置は、ゲッター材料の使用を極限まで高め、且つ、容器内の真空状態を維持するために、封止構造を組み入れている。

性能、信頼性、製造可能性、コストおよび組み立ての容易性のために、画像増強装置の部品および画像増強装置の組み立て方法をさらに開発し、改良する、継続した必要性が存在する。

以下の米国特許がその全体において参照により本出願に組み込まれる。即ち、Ｗｈｅｅｌｅｒ等へのＵＳ特許第５，４９３，１１１号、Ｓｕｙａｍａ等へのＵＳ特許第６，５８６，８７７号、Ｖｒｅｓｃａｋ等へのＵＳ特許第６，０４０，６５７号、Ｂｅｎｚ等へのＵＳ特許第６，７４７，２５８号、ＩｏｓｕｅへのＵＳ特許第６，３３１，７５３号、ＷｉｍｍｅｒへのＵＳ特許第４，０３９，８７７号、Ｗｏｄｅｃｋｉ等へのＵＳ特許第５，５１０，６７３号、ＩｏｓｕｅへのＵＳ特許第６，４８３，２３１号、ＴｈｏｍａｓへのＵＳ特許第５，９９４，８２４号、ＩｏｓｕｅへのＵＳ特許第６，８４７，０２７号、およびＴｈｏｍａｓへのＵＳ特許第５，９９４，８２４号。以下の米国特許出願がその全体において参照により本出願に組み込まれる。即ち、Ｃｏｓｔｅｌｌｏの出願番号第１１／１９３，０６５、Ｔｈｏｍａｓの出願番号第１１／１９４，８６５、Ｙａｍａｕｃｈｉの出願番号第１０／４８２，７６７およびＳｈｉｍｏｉ等の出願番号第１０／４８２，７６７号。

本発明の一観点によれば、画像増強装置が開示される。本画像増強装置は、その表面に薄膜が貼付されたマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）を含む。ＭＣＰに隣接して、ヘッダーにマウントされた画像センサを含む陽極アッセンブリが配置されている。マウント面を定義するスペーサが、ＭＣＰを陽極アッセンブリから分離するために、陽極アッセンブリのヘッダーのマウント面に向かって位置する。ヘッダーとスペーサ間の界面において、ヘッダーまたはスペーサ中に窪みが定義される。この窪みは、スペーサとヘッダー間に定義された通路を形成し、この通路を介して有機ガスを通過させる。

本発明の他の観点によれば、画像増強器は排気された容器を含み、有機ガスを吸収して排気された容器内の真空状態を維持するために、ゲッター材料が窪み上に位置する。

本発明のさらに他の観点によれば、画像増強装置の製造方法が開示される。この方法は、陽極アッセンブリのヘッダー上に画像増強器をマウントするステップを含む。スペーサのマウント面は、陽極アッセンブリのヘッダーのマウント面上に、スペーサとヘッダー間の界面において通路が定義されるように、マウントされる。スペーサがフィルム貼付のＭＣＰと画像センサ間に配置され、空間がフィルム貼付のＭＣＰと画像センサ間に定義されるように、フィルム貼付のＭＣＰが、スペーサの他の面上にマウントされる。フィルム貼付のＭＣＰと画像センサ間の空間から、スペーサとヘッダー間の界面に定義された通路を介して有機ガスを取り出すために、真空化が行われる。

本発明は、以下の詳細な説明を、添付の図面を参照して読むことによって、よく理解される。

本発明の一実施形態にかかる画像増強管の側断面図を示す。 図１の増強管の部分的に分解したサブアッセンブリの側断面図を示す。 図１の画像増強管の上面図を示し、ＣＭＯＳ撮像器を明らかにするために光電陰極を省略し、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）の一部を切り取って示している。 図３Ａの画像増強管の、３Ｂ−３Ｂ線に沿った側断面図を示す。 ＣＭＯＳヘッダー、ＭＣＰスペーサおよび内部封止部材を含む、図１の画像増強管のサブアッセンブリを斜め上方から見た概観図である。 図４Ａのサブアッセンブリの上面図である。 図１の画像増強管の下部封止構造の詳細図である。 図１の画像増強管の詳細図である。

以下の記載を、添付の図面を参照して読むことによって、本発明を最もよく理解することが出来る。これらの図面は、説明の目的だけに選択された、本発明の一実施形態を示す。これらの図面は、限定のためではなく寧ろ説明のためであって、本発明の説明を容易にするためにここに含まれている。本発明は、図示の詳細に限定されることを意図するものではない。特定の実施形態を参照してここに本発明を説明し且つ記載しているが、特許請求の範囲内およびその等価の範囲内で、且つ本発明を離れることなく、種々の変更がその詳細部分において可能である。

図１は、本発明の一実施形態にかかる画像増強管１０（以降、チューブ１０）の断面図を示す。チューブ１０は、裏面カバー１３に嵌め込まれた前面カバー１１を含む、排気された容器１２を含む。容器１２内に、光電陰極１４、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）１６および陽極２０（あるいは、画像センサ２０として言及される）が配置されている。

光電陰極１４は、フェースプレート１５に取り付けられている。この表面プレート１５は、傾斜部分１５Ａと、真空容器１２の一端の導電性サポートリング２２上にある平坦部分２４とを有している。一般にクロムで構成される金属化層２５が平坦部分２４上に堆積されて、サポートリング２２と導電的に係合する。金属化層２５は、光電陰極１４とフェースプレート１５の両者に導電的に係合するように、傾斜部分１５Ａに沿って連続して延びている。サポートリング２２に対する光電陰極フェースプレート１５の取付け部は、真空容器１２の一端を閉鎖するためのシールを形成する。サポートリング２２は、光電陰極１４のフェースプレート上で金属化層２５に接触する。金属化層２５は、光応答層２６と接続されている。そのため、真空容器１２の外部でサポートリング２２に対して電気バイアスを印加することによって、排気された環境内で光電陰極１４の光応答層２６に電気バイアスを印加することが出来る。

サポートリング２２の下側に、第１の環状セラミックスペーサ２８が配置されている。第１の銅ロウ付けリング（図示せず）によって、第１のセラミックスペーサ２８がサポートリング２２に結合されている。この銅ロウ付けリングは、ロウ付け作業によって、第１のセラミックスペーサ２８とサポートリング２２の両者に結合される。銅ロウ付け作業は、サポートリング２２と第１のセラミックスペーサ２８間に空気不浸透性のシールを形成する。金属の接触リングの形状で提供される上部ＭＣＰ端子３２が、サポートリング２２の反対側で第１のセラミックスペーサ２８と結合される。上部ＭＣＰ端子３２と第１のセラミックスペーサ２８間に、第２のロウ付けリング（図示せず）を介在させる。上部ＭＣＰ端子３２はロウ付け作業によって第１のセラミックスペーサ２８に結合される。上部ＭＣＰ端子３２は真空容器１２内に延びており、そこで金属スナップリング３８に導電的に係合する。金属スナップリング３８はＭＣＰ１６の導電性上部表面４２に係合する。金属スナップリング３８とＭＣＰ１６間の係合は、図５Ａを参照してより詳細に記載されている。真空容器１２の外部で上部ＭＣＰ端子３２に電気バイアスを印加することによって、ＭＣＰ１６の導電性上部表面４２に電気バイアスが印加される。

上部ＭＣＰ端子３２の下側に第２のセラミックスペーサ４６が配置され、上部ＭＣＰ端子３２を下部ＭＣＰ端子４８から絶縁する。第２のセラミックスペーサ４６は上部ＭＣＰ端子３２及び下部ＭＣＰ端子４８の両者にロウ付けされ、それによって上部ＭＣＰ端子３２と第２のセラミックスペーサ４６の間に第３のロウ付けリング（図示せず）が介在し、第２のセラミックスペーサ４６と下部ＭＣＰ端子４８との間に第４のロウ付けリング（図示せず）が介在するようになる。下部ＭＣＰ端子４８は真空容器１２中に延び、さらにＭＣＰ１６の下部導電性表面４４に係合する。その結果、下部ＭＣＰ端子４８を真空容器１２の外部で接地電位に接続することによって、ＭＣＰ１６の下部導電性表面４４は接地される。

第３のセラミックスペーサ５６は、下部ＭＣＰ端子４８をゲッターサポート５８から分離する。第３のセラミックスペーサ５６は、下部ＭＣＰ端子４８とゲッターサポート５８の両者にロウ付けされる。そのため、第５のロウ付けリング（図示せず）が、下部ＭＣＰ端子４８と第３のセラミックスペーサ５６間に介在するようになる。同様に、第６のロウ付けリング（図示せず）が、第３のセラミックスペーサ５６とゲッターサポート５８間に介在する。外部シール部材６４がゲッターシールド５８の下側に位置する。外部シール部材６４はゲッターシード５８にロウ付けされる。そのため、第７のロウ付けリング（図示せず）が、外部シール部材６４の上部に位置するようになる。

下部ＭＣＰ端子４８のセグメント６９が、ＭＣＰ１６とセラミックヘッダー６８との間に存在する。ＣＭＯＳ撮像ダイ４３の形状をした陽極２０が、ヘッダー６８の一表面にマウントされている。ＣＭＯＳ撮像素子の動作は当業者にとって理解しうるものである。あるいは、陽極２０は蛍光スクリーンであり、あるいは、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）のようなシリコン撮像素子であっても良い。セラミックヘッダー６８上へのＣＭＯＳダイ４３のマウントは、図２Ａおよび２Ｂを参照して詳細に記載されている。下部ＭＣＰ端子４８のセグメント６９は、ＭＣＰ１６の下部導電性表面４４を、予め決定した精細な距離だけ、ＣＭＳダイ４３の表面から分離する。

内部封止部材６６はセラミックヘッダー６８の下方に配置されている。内部封止部材６６はセラミックヘッダー６８にロウ付けされている。それによって、セラミックヘッダー６８と内部封止部材６６間にロウ付けリング（図示せず）が介在するようになる。真空容器１２の下端は、外部封止部材６４と内部封止部材６６の存在によって、真空封止されている。封止部材６４および６６の両者は、封止カップ７０に対して封止する。封止部材６４、６６および封止カップ７０間の封止係合は、図５を参照して詳細に記載されている。前述したロウ付けによる界面、埋め込み用材料６３および封止の組み合わせによって、真空容器１２によって定義される気密エンベロープが形成される。

ＣＭＯＳダイ４３から延びる電気リード（図示せず）と導電性接続を取るために、セラミックヘッダー６８の本体全体にわたって、複数の電気ピン４５が配置されている。ピン４５を通して、電力、接地および／または信号が分配される。裏面カバー１３はピン４５を収容する開口４７を含み、それによって、嵌め合せコネクタ（図示せず）がピン４５に接続し、ＣＭＯＳダイ４３に電力を供給しおよび／またはＣＭＯＳダイ４３から信号を受信する。

チューブ１０の組立てプロセスに関して、画像増強管の組立てにおける重要なステップは、チューブを真空封止するに先立ってチューブの内部領域から有害な有機ガスを取り除くことである。この有機ガスは、チューブの陽極および／またはその他の部品から放出される。チューブを真空封止するに先立って有機ガスを取り除くことにより、画像増強管の性能と製品寿命が改善される。フィルムレスＭＣＰを有する画像増強管に対して、フィルムレスＭＣＰ内に定義される微小なチャンネルを通して、この有機ガスが真空に引かれ、部分的に組み立てられたチューブの上端を介して排気される。その後、光電陰極がマウントされチューブの上端に真空封止される。

従来の画像増強管とは異なって、チューブ１０のＭＣＰ１６の表面は、イオンバリアフィルムによって被覆されている。このイオンバリアフィルムは画像増強管１０の性能と製品寿命を、フィルムレスＭＣＰを組み込んだ従来の画像増強管に比べて、より向上させるために使用される。フィルムが被覆されたＭＣＰは多くの性能上の利点を提供するが、以降に記載するように、フィルムが被覆されたＭＣＰは画像増強装置を組み立てる上で種々の課題を提供する。ＣＭＯＳダイ（あるいはチューブのその他の部品）から放出される有機ガスは、ＭＣＰに貼付されたイオンバリアフィルムの結果として、フィルムが被覆されたＭＣＰを通過することを制限される。この有機ガスは、ＭＣＰとＣＭＯＳダイ間の空間内にトラップされるようになる。ＭＣＰとＣＭＯＳダイ間の空間内にトラップされた有機ガスは、潜在的にチューブの性能および製品寿命を低下させるので、これらのガスを排気する（即ち、取り除く）ことが望まれる。

図２は、図１の部分的に組み立てられたチューブ１０の側断面図である。図２は、チューブ１０を組み立てる途上の、ある特定の組立てステップを図示することを意図している。図２に示された組立てステップは、サブ−アッセンブリ７７の組立ての直後で、かつ光電陰極１４と管状封止カップ７０のサブ−アッセンブリ７７上への組立ての直前に、存在する。

本発明の一実施形態によれば、チューブ１０は、図２に矢印で示すように、ＣＭＯＳダイ４３（および／またはチューブ１０のその他の部品）からチューブ１０の下端を通って放出される有機ガスの除去手段を含んでいる。図２に示す組立てプロセスにおいて、光電陰極１４はサブ−アッセンブリ７７の上端から分離され、管状封止カップ７０はサブ−アッセンブリ７７の下端から分離されている。

図２に矢印で示すように、真空源（図示せず）は、光電陰極１４とサブ−アッセンブリ７７間に設けられたギャップ“Ｈ”を通して真空引きし、ＭＣＰ１６上にトラップされた有機ガスを排出する。その後、光電陰極１４は、サブ−アッセンブリ７７の上端にロウ付けされ、あるいはマウントされて、チューブ１０の上端を封止する。真空源（図示せず）はさらに、管状封止カップ７０とサブ−アッセンブリ７７の下端間に提供されたギャップ“Ｇ”を介して真空引きする。ＣＭＯＳダイ４３から放出される有機ガスは、ヘッダー６８とＭＣＰスペーサ１６間に定義される通路８０を通って引かれ、その結果ＭＣＰ１６とＣＭＯＳダイ４３間の空間内にトラップされた有機ガスを除去する。その後、チューブ１０の下端を封止するために管状封止カップ７０をサブ−アッセンブリ７７の下端に取付ける。ヘッダー６８とＭＣＰスペーサ１６間に定義される通路８０を通して有機ガスを除去することは、フィルム被覆されたＭＣＰ（例えばＭＣＰ１６）を有する画像増強管（例えばチューブ１０）に対して独特である。フィルムレスＭＣＰにおいて定義される小さなチャンネルを通って有機ガスが逃げるので、フィルムレスＭＣＰを使用する画像増強管では、シリコン画像装置ヘッダーとＭＣＰスペーサ間に定義される通路を必ずしも必要としない。

図３Ａは図１の画像増強管の上面図を示す。この上面図では、ＣＭＯＳ画像装置を明らかにするために光電陰極を省略し、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）の一部を切り取ってある。図３Ｂは、図３Ａの画像増強管の一部分のライン３Ｂ−３Ｂに沿った側断面図である。図３Ａと３Ｂは、ヘッダー６８とＭＣＰスペーサ４８間に定義される通路８０を示している。通路８０は、ヘッダー６８とＭＣＰスペーサ４８の管状の交点において、ヘッダー６８とＭＣＰスペーサ４８の一方あるいは両者に形成される窪みによって定義される。

図３Ａ−３Ｂに示される一実施形態によれば、ＭＣＰスペーサ４８の下側表面７３は、ヘッダー６８の表面７５に面するように配置されている。ロウ付けリング（図示せず）が、ＭＣＰスペーサ４８をヘッダー６８にマウントするために、ＭＣＰスペーサ４８とヘッダー６８間に挟まれている。ヘッダー６８に形成され、ヘッダー６８の周囲に沿って配置された階段状の一連の表面８２によって定義された窪みによって、通路８０が形成されている。階段状の表面８２は、ヘッダー６８の上部表面７５からヘッダー６８の下部表面８４まで延びている。図４Ｂに尤も良く示されているように、ヘッダー６８は８個の階段状表面８２を含んでおり、これらの表面はヘッダー６８の周囲に沿って互いに間隔を置いて離れている。階段状の各表面８２のサイズ、形状および数は、図示し説明したものとは異なる場合がある。

ヘッダー６８の階段状表面８２上にゲッター材料が位置する。背景技術の項で記載したように、ゲッター材料は、チューブ１０の操作および組立ての間に生成された有害な有機ガスを吸収する。チューブ１０の容器内の真空状態を維持するためには、チューブ１０内のゲッター材料の量を最大にすることが有益である。この理由のために、交互に直交した表面はゲッター材料を配置するために利用可能な表面領域を最大にするので、階段は他の幾何学的形状よりも好ましい。従って、一連の階段状表面８２は、その上にゲッター材料を配置するための通路８０の表面領域を最大にするために、好ましい。

図示されてはいないが、別の実施形態では、スペーサ４８内に形成された一連の階段状表面によって定義される窪みによって、通路８０が形成される。さらに他の代替的実施形態では、ヘッダー６８とスペーサ４８の両者に階段を形成してその間に通路８０を形成する。さらに、階段形状の交互に直交する表面が望ましいために、表面８２は図示するものとは異なる場合がある。本発明の一形態では、表面８２は、ヘッダー６８の取り付け表面７５に対して予め決められた全ての角度で、延びていても良い。

本発明の一形態によれば、例えばチューブ１０である、画像増強装置の製造方法が提供される。この製造方法は、例えばＣＭＯＳダイ４３である画像センサを陽極構造体のヘッダー６８上にマウントするステップを含んでいる。ＭＣＰスペーサ４８の表面７３は、陽極構造体のヘッダー６８の表面上に、通路８０がＭＣＰスペーサ４８とヘッダー６８間に定義されるように位置する。スペーサ４８がフィルム被覆されたＭＣＰ１６とＣＭＯＳダイ４３間に配置され、スペース“Ｓ”が、フィルム被覆されたＭＣＰ１６とＣＭＯＳダイ４３間に定義されるように、フィルム被覆されたＭＣＰ１６がＭＣＰスペーサ４８の上表面上に位置する。フィルム被覆されたＭＣＰ１６とＣＭＯＳダイ４３間のスペース“Ｓ”からスペーサ４８とヘッダー６８との間の界面において定義される通路８０を介して有機ガスを引くために、真空が印加される。有機ガスを吸収するために、通路８０の表面上にゲッター材料が位置する。

図４Ａおよび４Ｂはそれぞれ、図１の画像増強管１０のサブ−アッセンブリの外観図および上面図である。ここで、画像増強管１０はＣＭＯＳヘッダー６８、ＭＣＰスペーサ４８および内部封止部材６６を備える。これらの部品の更なる詳細を以下に記載する。ＭＣＰスペーサ４８の下側表面７３（図３Ｂ参照）は、ヘッダー６８の表面７５上に面するように位置する。ＭＣＰスペーサ４８とヘッダー６８間に、これらの部品を一体に封止するためにロウ付けリング（図示せず）が挟み込まれている。ＣＭＯＳヘッダー６８と内部封止部材６６間に、これらの部品を一体に封止するために別のロウ付けリングが挟み込まれている。

上述したように、ＣＭＯＳダイ４３（図１−３Ｂ参照）はヘッダー６８の表面にマウントされる。ヘッダー６８は、ＣＭＯＳダイ４３の長方形の本体を収容するための、長方形の形状をした窪み面９０を含んでいる。ＣＭＯＳダイ４３および窪み面９０の形状が図示のものと変わりうることを、当業者は容易に理解することができる。ＣＭＯＳダイ４３は、例えばエポキシのような接着剤によって窪み面９０内にマウントされる。一連のチャンネル９４が、ＣＭＯＳダイ４３の下側表面に貼付された過剰な接着剤を集めるために、窪み面９０の縁に設けられている。ＭＣＰスペーサ４８は各チャンネル９４に対応する窪み９５を含んでいる。各チャンネル９４は、窪み面９０の高さよりも低い高さまで延びており、それによってチャンネル９４が窪み面９０よりも深くなるようにされている。言い換えると、表面７５とチャンネル９４を分離する距離は、表面７５と窪み面９０を分離する距離よりも大きい。組立てにおいて、ＣＭＯＳダイ４３の下側に貼付された過剰な接着剤は、チャンネル９４中に流れ込む。

ＣＭＯＳダイ４３（図示せず）から延びるリードを接続するために、一連の表面マウントパッド９８がヘッダーの表面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の本体を通るように経由された内部トレース（図示せず）によって、シリコン画像装置構造体のピン４５（図１参照）に接続されている。

図１、４Ａおよび４Ｂを参照すると、画像増強管の他の部品、例えば、ＭＣＰ、光電陰極またはチューブ容器、に対するシリコン画像素子の位置合わせは、チューブの適切な機能を確保するものであることが望ましい。シリコン画像素子の位置合わせは、困難で時間の係るプロセスである。標準の画像増強チューブ組立て方法では、シリコン画像素子はセラミックヘッダーの表面にマウントされている。例えば、ＭＣＰ、光電陰極あるいはチューブ容器などのその他のチューブ部品は、シリコン画像素子に対して位置合わせされる。画像増強チューブの適切な機能を確保するように、シリコン画像素子の位置に対してチューブのその他の部品を空間的に整列させるために、組立て作業員は特別の注意を払う必要がある。速やかにかつ正確な組立てを促進するために、画像増強装置に、整列機能を組み込むことが望ましい。

チューブ１０は、シリコン画像素子２０と、例えば容器１０、ＭＣＰ１６および光電陰極１４のようなチューブ１０のその他の部品間との速やかで正確な空間整列を促進するために、独特の整列機能を組み込んでいる。さらに詳しくは、本発明の一形態に従い、かつ図１に尤も良く示すように、チューブ１０は、ヘッダー６８に対して画像センサ２０を整列させるための手段１００を含んでいる。この一実施形態によれば、画像センサ整列手段１００は、ヘッダー６８の窪み面９０の形状で提供される。この窪み面９０は、画像センサ２０が少なくとも部分的に窪み面９０内に保持されるように、画像センサ２０のフレームを収容する大きさとされている。ヘッダー６８の位置に対する画像センサ２０の位置が正確にわかるように、画像センサ２０と窪み面９０との界面の間の僅かなギャップは比較的小さな許容度に維持される。これによって、画像センサ２０のヘッダー６８に対する位置が予め決定される、即ち、既知となる。画像センサ２０は窪み面９０内での横方向の移動および回転が限定されている。

さらに図１を参照すると、チューブ１０はさらに、チューブ１０の容器１２に対してヘッダー６８を整列させる手段１０２を備えている。この一実施形態では、ヘッダー整列手段１０２はヘッダー６８の表面上に形成された窪み４９の形状で提供される。この窪み４９は容器１２の裏面カバー１３から延びる突出部５１を収容する大きさとされている。突出部５１は、例えば、表面、ピンまたは留め具、あるいは当業者に既知のその他の整列機構の形状で提供される。突出部５１の界面と窪み４９の界面間の僅かなギャップは、比較的小さな許容度に維持され、それによって容器１２の位置に対するヘッダー６８の位置が正確に分かるようにされる。従って、容器１２に対するヘッダー６８の位置が予め決定される、即ち、予め分かる。ヘッダー６８の窪み４９と容器１２の突出部５１間の係合によって、ヘッダー６８が容器１２に対して横方向に移動し回転することが制限される。

窪み面９０と窪み４９間の距離が予め決定されているので、シリコン画像素子２０と容器１２間の距離もまた予め決定される。従って、チューブ１０の設計中に手段１００と１０２を組み込むことによって、チューブ１００の組立ての複雑さが実質的に減少する。これは、容器１２に対するシリコン画像素子２０の位置が予め決定され、その結果、例えばＭＣＰ１６および光電陰極１４のようなチューブ１０の他の部品に対するシリコン画像素子２０の速やかで正確な配置が可能になるためである。

ＭＣＰ１６と光電陰極１４は、間接的にあるいは直接的に容器１２にマウントされている。容器１２に対するＭＣＰ１６および光電陰極１４の位置も同様に、予め決定することができる。従って、容器１２に対する画像センサ２０の位置が予め決定され、かつ容器１２に対するＭＣＰ１６と光電陰極１４の位置が予め決定されているので、画像センサ２０に対するＭＣＰ１６と光電陰極１４の相対位置もまた予め決定される。

図４Ａに最も良く示されるように、窪み４９と窪み面９０の両者は、ヘッダー６８の表面７５から延びている。ヘッダー６８の同じ面の上に窪み４９と窪み面９０の両者を形成することによって、窪み４９と窪み面９０間の相対距離をより精密に維持することができ、その結果、ヘッダー６８の異なる面の上に窪み４９と窪み面９０を形成する場合よりも低い寸法公差を達成することができる。あるいは、図１に示すように、窪み４９と窪み面９０を、ヘッダー６８の反対の面の上に定義することもできる。

画像センサ整列手段１００は、本発明の範囲および精神を離れることなく、図示し説明するものとは異なっている場合もある。非限定的な例として、画像センサ整列手段１００は、ヘッダー６８上に形成された突出部を含んでいても良く、その突出部に対して画像センサ２０の一表面が位置決めされる。さらに、ヘッダー整列手段１０２もまた、本発明の範囲および精神を離れることなく、図示し説明するものとは異なっていてもよい。非限定的な例として、ヘッダー整列手段１０２は、ヘッダー６８から延びる突出部を有していてもよく、この突出部は容器１２上に形成された窪み内に位置するべき大きさを有している。

整列手段１００および１０２は、画像増強装置に組み込むものとして限定されることはない。これは、例えば長波長あるいは短波長赤外センサ装置のようなセンサを組み込む、全ての電子装置に組み込むことが可能であるためである。さらに、このセンサは、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）または電荷結合素子（ＣＣＤ）のような画像センサあるいは、当業者に周知の全てのタイプのセンサであって良い。

本発明の一つの観点によれば、チューブ１０の容器１２に対して画像センサ２０を整列させる方法が提供される。この方法は、ヘッダー６８の窪み面９０上に画像センサ２０を位置決めステップを含む。ヘッダー６８は容器１２内に位置される。第２の整列要素、例えばヘッダー６８の窪み４９は、容器１２の表面によって定義されあるいは表面上に位置される突出部５１のような整列素子に、整列する。

図５は、図１のチューブ１０の管状封止部材６４および６６の詳細図である。真空容器１２の下端は、外部封止部材６４と内部封止部材６６の存在によって真空に封止されている。内部封止部材６６は、ロウ付けリング（図示せず）によってセラミックヘッダー６８の下側の表面に対してロウ付けされ、そこから下方に延びている。外部封止部材６４は、ロウ付けリング１１０によってゲッターシールド５８にロウ付けされ、そこから下方に延びている。外部封止部材６４は、内部封止部材６６に近接してかつ実質的に平行に延びるように配置され、それによって、封止部材６４と６６間にギャップＥが定義される。

外部封止部材６４と内部封止部材６６は、管状封止カップ７０と密閉的に接触し、容器１２内で真空状態を維持する。封止部材６４と６６は、例えばＫｏｖａｒ（トレードマーク）によって形成してもよく、あるいは当業者に周知の他の適当な材料で形成しても良い。第１の封止７４は、外部封止部材６４と封止カップ７０との間の界面に発生する。この第１の封止７４は、外部封止部材６４と封止カップ７０の側面１１２および／または中間にある表面１１４との間に形成される。第２の封止７６は、内部封止部材６６と封止カップ７０との間の界面に発生する。この第２の封止７６は、内部封止部材６６と、封止カップ７０の中間表面１１６および／または中間表面１１４との間に形成される。外部封止部材６４と内部封止部材６６との組み合わせは、二重ダガー封止部材として言及される場合もある。これは、各封止部材６４および６６がダガー様の形状に合体しているからである。

陶製材料６３が、容器１２とチューブ１０の内部の部品との間に定義される管状空間内に位置している。容器１２の前部カバー１１と背面カバー１３は、実質的に陶製材料６３を封入するように位置する。陶製材料６３がその中に配置されている外部封止部材６４の外部回転面に沿って、溝１１８が形成されている。この溝１１８は、チューブ１０を最適化する努力の一環として、光電陰極１４の内部空間を設定するための助けをする。陶製材料６３、封止７４、封止７６および図１を参照して説明したロウ付けされた界面の組み合わせは、真空容器１２として定義される気密エンベロープを形成する。

図５に示す部品の配列はここに示しかつ説明したものに限定されるものではない。封止部材７４と７６は、チューブ１０の如何なる部品から延びていても良い。例えば、外部封止部材６４は、光電陰極１４から直接あるいは間接的に延びていても良い。さらに、封止部材７４と７６は、互いに異なる高さに延びていても、あるいは異なる角度で配置されていても良い。封止部材７４および７６の全体の形状は、真っ直ぐでも、（図示するように）管状でも、あるいはチューブ１０の形状に合致するその他の如何なる形状でも良い。

図６は、図１のＭＣＰ１６の詳細図である。金属接触リングの形状で提供される上部ＭＣＰ端子３２は、ロウ付けリングによって第１のセラミックスペーサ２８に結合されている。上部ＭＣＰ端子３２は真空容器１２内に延びており、そこで金属スナップリング３８と導電的に係合する。金属スナップリング３８は、ＭＣＰ１６の導電性上部表面４２に係合する。電気バイアスを真空容器１２の外部上で上部ＭＣＰ端子３２に印加することによって、電気バイアスをＭＣＰ１６の上部導電性表面４２に印加することができる。

上部ＭＣＰ端子３２の下方にスペーサ４６が位置し、上部ＭＣＰ端子３２を下部ＭＣＰ端子４８から分離している。スペーサ４６は、例えばセラミックのような絶縁材料から形成される。スペーサ４６は上部ＭＣＰ端子３２および下部ＭＣＰ端子４８の両方にロウ付けされている。下部ＭＣＰ端子４８は真空容器１２内に延び、ＭＣＰ１６の下部導電性表面４４に係合している。その結果、下部ＭＣＰ端子４８を真空容器１２の外部の接地電位に接続することにより、ＭＣＰ１６の下部導電性表面４４は接地電位に接続される。明示されてはいないが、ＭＣＰ１６の下部導電性表面４４を接地電位に接続するために、下部ＭＣＰ端子４８は導電性領域を含む。下部ＭＣＰ端子４８は、以降、ＭＣＰスペーサとして言及されることもある。

スペーサ４６は、下部ＭＣＰ端子４８の上面に面する位置にある底面１１７を含んでいる。スペーサ４６の上面１１９は、上部ＭＣＰ端子３２の底面に面するように位置する。スペーサ４６の傾斜面１２０は、少なくとも部分的に、スペーサ４６の上面１１９に対して予め決められた角度で、スペーサ４６の上面１１９と底面１１７との間に延びている。表面１２０の角度は、スペーサ４６の構造上の完全性に影響を与える。上面１１９に対する表面１２０の角度は、例えば、約３０度と約６０度との間であっても良い。あるいは、上面１１９に対する表面１２０の角度は、約４５度であっても良い。

傾斜面１２０はスペーサ４６の上面１１９から延び、中間面１２２を横切っている。この中間面は、スペーサ４６の上面１１９と底面１１７との間の高さに定義されている。スペーサ４６の中間面１２２、上面１１９および底面１１７は実質的に平坦であり、かつ、互いに平行である。スペーサ４６の中間面１２２と底面１１７との間で測定されるスペーサ４６の厚み寸法は、図６Ａに最もよく示すように、ＭＣＰ１６の厚み寸法に実質的に等しい。言い換えると、ＭＣＰ１６の中間面１２２と上部導電性表面４２は実質的に同じ高さに配置されている。ＭＣＰ１６の中間面１２２と上部導電性表面４２とを同じ高さに保つことによって、金属スナップリング３８の下部表面は、一個の面に沿って、ＭＣＰ１６とスペーサ４６の両方の上面に係合するように位置する。

ここに記載した説明は、本発明を実施するための最も良い形態を述べており、請求の範囲に記載された要素の例を提示することによって、当業者が本発明を構成し利用できることが可能なように本発明を記載している。本発明の特許を受けうる範囲は請求の範囲に定義されており、当業者に対して発生するその他の例を含んでいる。

ここでは、本発明の典型的な実施例を記載し説明しているが、このような例は単なる例示として提供されていることを理解することができる。当業者は、本発明の精神を離れることなく多くの修正、変更および置換を行うことが可能である。例えば、本発明の観点は、これらの観点をその他の光学あるいは電子装置に適用することが可能であるため、画像増強装置に限定されることはない。従って、添付の特許請求の範囲が、本発明の精神および範囲に入るこのような全ての変更をカバーしているものと意図される。

Claims (18)

1. 表面に貼付された薄膜を有するマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）と、
   ヘッダーにマウントされかつ前記ＭＣＰに隣接して位置する画像センサを含む陽極アッセンブリと、
   前記ＭＣＰを前記陽極アッセンブリから分離するために、前記陽極アッセンブリの前記ヘッダーのマウント面に向かって位置するマウント面を定義するスペーサと、さらに
   前記ヘッダーと前記スペーサとの間の界面において、前記ヘッダーまたはスペーサのいずれかの中に定義された窪みであって、前記スペーサと前記ヘッダーとの間に定義され、有機ガスを通過させるための通路を形成する窪みと、を備える、画像増強装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記画像センサは相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）あるいは電荷結合素子（ＣＣＤ）のいずれかである、画像増強装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、さらに、前記窪みの表面上に堆積したゲッター材料を含む、画像増強装置。
4. 請求項１に記載の装置であって、前記窪みは前記ヘッダーの表面に沿って定義され、さらに前記窪みは前記ヘッダーの前記マウント面に対して予め決定された角度を持って延びている、画像増強装置。
5. 請求項４に記載の装置であって、さらに、前記窪みの表面上に堆積されたゲッター材料を備える、画像増強装置。
6. 請求項４に記載の装置であって、前記窪みは、前記ヘッダーの前記マウント面に対して実質的に直交する平面に沿って延びている、画像増強装置。
7. 請求項４に記載の装置であって、前記窪みは、前記ヘッダー上に形成された少なくとも１個の階段を備える、画像増強装置。
8. 請求項１に記載の装置であって、前記窪みは、前記スペーサに沿って定義され、かつ、前記スペーサの前記マウント面に対して予め決定された角度を持って延びている、画像増強装置。
9. 請求項８に記載の装置であって、さらに、前記窪みの表面上に堆積されたゲッター材料を備える、画像増強装置。
10. 請求項８に記載の装置であって、前記窪みは、前記スペーサの前記マウント面に対して実質的に直交する平面に沿って延びている、画像増強装置。
11. 請求項８に記載の装置であって、前記窪みは、前記スペーサ上に形成された１個の階段を備える、画像増強装置。
12. 排気された容器と、
    前記容器内に位置し、その一表面に貼付された薄膜を有する、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）と、
    ヘッダーにマウントされ前記ＭＣＰに隣接して位置する画像センサを備える陽極アッセンブリと、
    前記ＭＣＰを前記陽極アッセンブリから分離するために、前記陽極アッセンブリの前記ヘッダーのマウント面に向かって位置するマウント面を定義するスペーサと、
    前記陽極アッセンブリの前記ヘッダー内に定義された少なくとも１個の窪みであって、前記窪みは前記ヘッダーの前記マウント面に対して予め決定された角度を持って延びており、前記窪みは、前記スペーサと前記陽極アッセンブリとの間に延び、かつ、有機ガスを通過させるための開放された通路を形成する、前記窪みと、さらに
    前記窪みの表面上に堆積され、有機ガスを吸収して前記排気された容器内の真空条件を維持するための、ゲッター材料と、を備える、画像増強装置。
13. 請求項１２に記載の装置であって、前記画像センサは、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）あるいは電荷結合素子（ＣＣＤ）のいずれかである、画像増強装置。
14. 請求項１２に記載の装置であって、前記窪みは、前記ヘッダーの前記マウント面に対して実質的に直交する平面に沿って延びている、画像増強装置。
15. 請求項１２に記載の装置であって、前記窪みは、前記ヘッダー上に形成された少なくとも１個の階段を備える、画像増強装置。
16. 請求項１５に記載の装置であって、前記窪みは、前記ヘッダー上に形成された複数の階段を備える、画像増強装置。
17. 陽極アッセンブリのヘッダー上に画像センサをマウントし、
    スペーサと前記ヘッダーとの間の界面に通路が形成されるように、前記スペーサのマウント面を前記陽極アッセンブリの前記ヘッダーのマウント面に向けて位置し、
    前記スペーサがフィルム貼付のＭＣＰと前記画像センサとの間に位置しかつ前記フィルム貼付のＭＣＰと前記画像センサとの間に空間が定義されるように、前記スペーサの別の表面上に前記フィルム貼付のＭＣＰを配置し、かつ
    前記フィルム貼付のＭＣＰと前記画像センサとの間の空間から、かつ、前記スペーサと前記ヘッダーとの間の界面に定義される通路を介して有機ガスを引くために、真空を適用する、各ステップを備える、画像増強装置を製造するための方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、さらに、有機ガスを吸収させるために、前記開放された通路の表面上にゲッター材料を堆積するステップを備える、画像増強装置を製造するための方法。

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