JP2010182642A - Imaging device - Google Patents

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Yoshiyuki Okuda
義行 奥田
Masakazu Nanba
正和 難波
Norifumi Egami
典文 江上
Akira Kobayashi
昭 小林
Shigeo Ito
茂生 伊藤
Masateru Taniguchi
昌照 谷口
Hideyuki Suzuki
英之 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device which can effectively remove residual electric charge on a photoelectric conversion film and has high image quality, high performance, and high reliability. <P>SOLUTION: The imaging device has a discharged electron beam expansion means for extending electron beams discharged from an electron discharge source array. A controller for performing point progress scanning control makes the electron discharge source array discharge electron beams during a blanking period excluding an output period of an image signal, and extends the electron beam discharged from the electron discharge source array by controlling the discharged electron beam expansion means. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子放出源が配列された電子放出源アレイと光電変換膜とを有する撮像素子、及び当該電子放出源アレイを走査駆動する走査駆動回路からなる撮像装置に関する。   The present invention relates to an image pickup device including an image pickup element having an electron emission source array in which electron emission sources are arranged and a photoelectric conversion film, and a scanning drive circuit for scanning and driving the electron emission source array.

電界を印加することによって電子を引き出す電子放出源をマトリクス状に配置した電子放出源アレイと、光電変換膜とを備えた撮像装置が提案されている。例えば、電子放出源(冷陰極電子源)としてHEED(high-efficiency electron emission device)(例えば、非特許文献1)やスピント(Spindt)型の冷陰極アレイが提案されている(例えば、特許文献1)。例えば、HEEDは、低電圧駆動が可能であり、構造がシンプルであるという特長を有し、撮像デバイスへの応用研究が進められている。また、光電変換膜としては、例えば、HARP(High-gain Avalanche Rushing amorphous Photoconductor) 光電変換膜がある。   There has been proposed an imaging apparatus including an electron emission source array in which electron emission sources for extracting electrons by applying an electric field are arranged in a matrix, and a photoelectric conversion film. For example, as an electron emission source (cold cathode electron source), a high-efficiency electron emission device (HEED) (for example, Non-Patent Document 1) or a Spindt type cold cathode array has been proposed (for example, Patent Document 1). ). For example, HEED has a feature that it can be driven at a low voltage and has a simple structure, and application research to an imaging device is underway. Moreover, as a photoelectric converting film, there exists a HARP (High-gain Avalanche Rushing amorphous Photoconductor) photoelectric converting film, for example.

しかしながら、高輝度な画像が入射された場合(すなわち、入射光量が多い場合)、光電変換膜の1画素エリアに蓄積された正孔電荷が多すぎて、画像情報読み出しの際の放出電子量では蓄積された正孔を中和するのに不足し、蓄積された正孔が残留する問題があった。   However, when a high-luminance image is incident (that is, when the amount of incident light is large), there is too much hole charge accumulated in one pixel area of the photoelectric conversion film, and the amount of emitted electrons at the time of image information readout is There is a problem that the accumulated holes are insufficient to neutralize the accumulated holes and the accumulated holes remain.

また、冷陰極アレイ中の欠陥画素に起因する問題、例えば、電子放出の無い(放出電子量が殆どゼロ)あるいは放出電子量が不足する画素(電子放出源)に起因して、光電変換膜の画素エリアに正孔が残留する問題があった。このような場合、たとえ、残留正孔を中和するための追加電子放出駆動を行っても残留正孔を解消できない。また、光電変換膜を過剰正孔状態のまま放置すると絶縁破壊などの問題が生じる場合があった。   In addition, problems caused by defective pixels in the cold cathode array, for example, pixels that do not emit electrons (the amount of emitted electrons is almost zero) or pixels that emit an insufficient amount of electrons (electron emission source), There was a problem that holes remained in the pixel area. In such a case, even if additional electron emission driving for neutralizing the residual holes is performed, the residual holes cannot be eliminated. Further, if the photoelectric conversion film is left in an excessive hole state, problems such as dielectric breakdown may occur.

パイオニアR&D誌、Vol.17, No.2, 2007,pp.61-69Pioneer R & D magazine, Vol.17, No.2, 2007, pp.61-69

特開平7−94075号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-94075

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光電変換膜の残留電荷を効果的に除去することが可能な、高画質、高性能、高信頼性の撮像装置を提供することが一例として挙げられる。   The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to achieve high image quality, high performance, and high reliability capable of effectively removing the residual charge of the photoelectric conversion film. One example is to provide an imaging apparatus.

本発明の撮像装置は、複数の電子放出源がマトリクス状に配置された電子放出源アレイと、電子放出源アレイに対向して配置された光電変換膜と、電子放出源アレイを駆動する走査ドライバと、走査ドライバを制御して電子放出源アレイの走査ラインごとに点順次走査をなすコントローラと、を備え、電子放出源アレイから光電変換膜に向けて放出された電子の一部が光入射によって光電変換膜に生成された正孔と結合することによって流れる光電変換膜電流を画像信号の出力として得る撮像装置であって、電子放出源アレイから放出される電子ビームを拡げる放出電子ビーム拡大手段を有している。コントローラは、画像信号の出力期間以外のブランキング期間において、電子放出源アレイから電子ビームを放出させるとともに、放出電子ビーム拡大手段を制御して電子放出源アレイから放出される電子ビームを拡げる。   An image pickup apparatus according to the present invention includes an electron emission source array in which a plurality of electron emission sources are arranged in a matrix, a photoelectric conversion film arranged to face the electron emission source array, and a scanning driver for driving the electron emission source array. And a controller that controls the scanning driver to perform dot-sequential scanning for each scanning line of the electron emission source array, and a part of the electrons emitted from the electron emission source array toward the photoelectric conversion film is incident upon light incidence. An imaging device for obtaining a photoelectric conversion film current flowing by combining with holes generated in a photoelectric conversion film as an output of an image signal, and an emission electron beam expansion means for expanding an electron beam emitted from an electron emission source array Have. The controller emits an electron beam from the electron emission source array in a blanking period other than the output period of the image signal, and controls the emitted electron beam expanding means to expand the electron beam emitted from the electron emission source array.

上記放出電子ビーム拡大手段は、電子放出源アレイと光電変換膜の中間に設けられた中間電極と、中間電極に電圧を印加する中間電極電圧生成器と、電子ビームを集束させる磁石と、を含み、コントローラは、中間電極への印加電圧を調整して電子ビームを拡げるようにすることができる。   The emitted electron beam expanding means includes an intermediate electrode provided between the electron emission source array and the photoelectric conversion film, an intermediate electrode voltage generator for applying a voltage to the intermediate electrode, and a magnet for focusing the electron beam. The controller can adjust the voltage applied to the intermediate electrode to expand the electron beam.

また、上記放出電子ビーム拡大手段は、電子放出源アレイから放出される電子ビームを集束させる集束用電極を含み、コントローラは、集束用電極への印加電圧を調整して前記電子ビームを拡げるようにすることができる。   The emitted electron beam expanding means includes a focusing electrode for focusing the electron beam emitted from the electron emission source array, and the controller adjusts a voltage applied to the focusing electrode so as to expand the electron beam. can do.

さらに、コントローラは、ブランキング期間において、画像信号の出力がなされた走査ラインよりも以前に走査された少なくとも1の走査ラインに対応する電子放出源から電子ビームを放出させる。   Further, the controller causes the electron beam to be emitted from the electron emission source corresponding to at least one scan line scanned before the scan line from which the image signal is output in the blanking period.

HEED冷陰極HARP撮像素子の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of a HEED cold cathode HARP image sensor. HEED冷陰極アレイ、HEED冷陰極アレイを駆動するY走査ドライバ及びX走査ドライバ、装置全体を制御するコントローラの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a HEED cold cathode array, a Y scan driver and an X scan driver that drive the HEED cold cathode array, and a controller that controls the entire apparatus. アクティブ駆動型HEED冷陰極アレイの構造を説明する図であって、画素部分を模式的に示す部分断面図である。It is a figure explaining the structure of an active drive type HEED cold cathode array, Comprising: It is a fragmentary sectional view which shows a pixel part typically. 実施例1の撮像装置の構成を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の撮像動作及び残留電荷除去動作を行う制御手順を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a control procedure for performing an imaging operation and a residual charge removal operation according to the first exemplary embodiment. 走査ラインYjにおいて、X方向(水平方向)の走査駆動によって当該走査ラインの電子放出素子を点順次走査する場合の動作及び追加電子放出動作のタイミングを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the operation | movement in the case of scanning the electron emission element of the said scanning line dot-sequentially by the scanning drive of the X direction (horizontal direction) in the scanning line Yj, and the timing of an additional electron emission operation. 走査ラインの画素を複数のブロックB1,B2,・・・,Bjに分けて、追加電子放出駆動する場合のタイミングを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the timing in the case of dividing a pixel of a scanning line into a plurality of blocks B1, B2,. 実施例2の撮像装置の構成を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a configuration of an imaging apparatus according to a second embodiment. 実施例2の撮像動作及び残留電荷除去動作を行う制御手順を示すフローチャートである。7 is a flowchart illustrating a control procedure for performing an imaging operation and a residual charge removal operation of Example 2. 集束用電極の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the electrode for focusing. 集束用電極の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the electrode for focusing. 実施例2の改変例である撮像装置の構成を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a configuration of an imaging apparatus that is a modification of the second embodiment.

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。以下に説明する図において、実質的に同一又は等価な構成要素あるいは部分には同一の参照符を付している。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings described below, substantially the same or equivalent components or parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、HEED冷陰極HARP撮像素子10の構成を模式的に示す断面図である。HEED冷陰極HARP撮像素子(以下、冷陰極撮像素子ともいう。)10は、アクティブ駆動型HEED(High-efficiency Electron Emission Device)冷陰極アレイとHARP(High-gain Avalanche Rushing amorphous Photoconductor) 光電変換膜とを組み合わせた撮像素子である。より詳細には、冷陰極撮像素子10は、HARP光電変換膜11と、HEED冷陰極アレイチップ24と、HARP光電変換膜11及びHEED冷陰極アレイ20間に配されたメッシュ電極(中間電極)15を有している。後述するように、HEED冷陰極アレイチップ24には、アクティブ駆動型HEED冷陰極アレイ(以下、単に、HEED冷陰極アレイという。)20と、Y走査ドライバ22及びX走査ドライバ23(図示しない)とが一体に形成されている。なお、光電変換膜としてHARP構造の光電変換膜を用い、また、冷陰極アレイとしてHEED構造の冷陰極アレイを用いた場合について説明するが、これらは例示に過ぎず、他の構成の光電変換膜及びスピント型の冷陰極アレイなどを用いた場合にも適用することができる。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a HEED cold cathode HARP image sensor 10. A HEED cold cathode HARP imaging device (hereinafter also referred to as a cold cathode imaging device) 10 includes an active drive HEED (High-efficiency Electron Emission Device) cold cathode array, a HARP (High-gain Avalanche Rushing amorphous Photoconductor) photoelectric conversion film, It is an image sensor combining the above. More specifically, the cold cathode imaging device 10 includes a HARP photoelectric conversion film 11, a HEED cold cathode array chip 24, and a mesh electrode (intermediate electrode) 15 disposed between the HARP photoelectric conversion film 11 and the HEED cold cathode array 20. have. As will be described later, the HEED cold cathode array chip 24 includes an active drive type HEED cold cathode array (hereinafter simply referred to as a HEED cold cathode array) 20, a Y scan driver 22 and an X scan driver 23 (not shown). Are integrally formed. In addition, although the case where a photoelectric conversion film having a HARP structure is used as the photoelectric conversion film and a cold cathode array having a HEED structure is used as the cold cathode array will be described, these are merely examples, and photoelectric conversion films having other configurations The present invention can also be applied to the case where a Spindt-type cold cathode array or the like is used.

図1に示すように、HARP光電変換膜11は透光性導電膜12上に形成され、透光性導電膜12は透光性基板13上に形成されている。HARP光電変換膜11は、アモルファス・セレン(Se)を主成分として構成されているが、他の材料、例えば、シリコン(Si)や、酸化鉛(PbO)、セレン化カドミウム(CdSe)、砒化ガリウム(GaAs)等の化合物半導体などを用いることもできる。透光性導電膜12は、酸化スズ(SnO2)膜、ITO(酸化インジウムスズ)膜などで形成することができる。透光性導電膜12には、後述するように、ガラスハウジング10Aに設けられた接続端子(入出力端子)T1を介して所定の正電圧(以下、HARP電位又はHARP電圧ともいう。)が印加される。 As shown in FIG. 1, the HARP photoelectric conversion film 11 is formed on a translucent conductive film 12, and the translucent conductive film 12 is formed on a translucent substrate 13. The HARP photoelectric conversion film 11 is composed mainly of amorphous selenium (Se), but other materials such as silicon (Si), lead oxide (PbO), cadmium selenide (CdSe), gallium arsenide. A compound semiconductor such as (GaAs) can also be used. The translucent conductive film 12 can be formed of a tin oxide (SnO 2 ) film, an ITO (indium tin oxide) film, or the like. As will be described later, a predetermined positive voltage (hereinafter also referred to as a HARP potential or a HARP voltage) is applied to the translucent conductive film 12 via a connection terminal (input / output terminal) T1 provided in the glass housing 10A. Is done.

透光性基板13は、冷陰極撮像素子10が撮像する波長の光を透過する材料で形成されていればよい。例えば、可視光による撮像を行う場合には可視光を透過するガラス等の材料で形成され、紫外光による撮像の場合には紫外光を透過するサファイア、石英ガラス等の材料で形成されている。また、X線による撮像の場合には、X線を透過する材料、例えば、ベリリウム(Be)、シリコン(Si)、窒化ホウ素(BN)、酸化アルミニウム(Al23)等で形成されていればよい。 The translucent board | substrate 13 should just be formed with the material which permeate | transmits the light of the wavelength which the cold cathode image pick-up element 10 images. For example, in the case of imaging with visible light, it is made of a material such as glass that transmits visible light, and in the case of imaging with ultraviolet light, it is formed of a material such as sapphire or quartz glass that transmits ultraviolet light. In the case of imaging with X-rays, it may be made of a material that transmits X-rays, such as beryllium (Be), silicon (Si), boron nitride (BN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), or the like. That's fine.

メッシュ電極15には、複数の開口が設けられており、公知の金属材料、合金、半導体材料等で形成されている。メッシュ電極15には接続端子T5を介して所定の正電圧(以下、メッシュ電圧又はメッシュ電位ともいう。)が印加される。メッシュ電極は、電子加速及び余剰電子回収のために設けられる中間電極である。   The mesh electrode 15 is provided with a plurality of openings and is made of a known metal material, alloy, semiconductor material, or the like. A predetermined positive voltage (hereinafter also referred to as mesh voltage or mesh potential) is applied to the mesh electrode 15 via the connection terminal T5. The mesh electrode is an intermediate electrode provided for electron acceleration and surplus electron recovery.

HEED冷陰極アレイ20については、後に詳述するが、HEEDを駆動するMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタのゲート電極はX走査ドライバ23(水平走査回路)に接続され、ソース電極(S)はY走査ドライバ22(垂直走査回路)に接続され、点順次走査がなされる。Y走査ドライバ22及びX走査ドライバ23はHEED冷陰極アレイチップ24上にHEED冷陰極アレイ20と一体に、1チップとして構成され、ガラスハウジング10A内に設けられている(図示しない)。HEED冷陰極アレイチップ24の駆動に必要な信号や電圧などはガラスハウジング10Aに設けられた接続端子(入出力端子)T2,T3,T4を介して供給される。   Although the HEED cold cathode array 20 will be described in detail later, the gate electrode of a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor that drives the HEED is connected to an X scan driver 23 (horizontal scan circuit), and the source electrode (S) is Y scanned. Connected to a driver 22 (vertical scanning circuit), dot sequential scanning is performed. The Y scan driver 22 and the X scan driver 23 are configured as one chip integrally with the HEED cold cathode array 20 on the HEED cold cathode array chip 24, and are provided in the glass housing 10A (not shown). Signals, voltages, and the like necessary for driving the HEED cold cathode array chip 24 are supplied through connection terminals (input / output terminals) T2, T3, and T4 provided in the glass housing 10A.

これらの全ての構成要素はフリットガラスまたはインジウムメタルによってシールされたガラスハウジング10A内に真空封入されている。   All these components are vacuum sealed in a glass housing 10A sealed with frit glass or indium metal.

なお、冷陰極アレイ20から放出される電子ビームをHARP光電変換膜11の表面上に集束させる方法としては、例えば、永久磁石などを冷陰極撮像素子10の周囲に配した磁界集束を用いる方法(磁界集束方式)がある。また、冷陰極撮像素子10の電子放出部(エミッションサイト)の周囲に集束用電極を設け、当該集束用電極への印加電圧調整により電子ビームを集束させる方法(電界集束方式)がある。   In addition, as a method of focusing the electron beam emitted from the cold cathode array 20 on the surface of the HARP photoelectric conversion film 11, for example, a method using magnetic field focusing in which a permanent magnet or the like is arranged around the cold cathode imaging device 10 ( Magnetic field focusing method). In addition, there is a method (electric field focusing method) in which a focusing electrode is provided around an electron emission portion (emission site) of the cold cathode imaging device 10 and an electron beam is focused by adjusting an applied voltage to the focusing electrode.

図2は、HEED冷陰極アレイ20及びHEED冷陰極アレイ20を駆動するY走査ドライバ22、X走査ドライバ23、装置全体を制御するコントローラ25の構成を示すブロック図である。Y走査ドライバ22及びX走査ドライバ23はHEED冷陰極アレイチップ24として1チップとして構成されている。なお、コントローラ25や、後述するその他の回路が当該チップ上に設けられていてもよい。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the HEED cold cathode array 20, the Y scan driver 22 that drives the HEED cold cathode array 20, the X scan driver 23, and the controller 25 that controls the entire apparatus. The Y scan driver 22 and the X scan driver 23 are configured as one chip as the HEED cold cathode array chip 24. The controller 25 and other circuits described later may be provided on the chip.

HEED冷陰極アレイ20は、図2に模式的に示すように,Siウェハ上に形成した駆動回路LSI上に、冷陰極電子放出素子(以下、画素ともいう。)が配列されたHEED冷陰極アレイを直接積層して一体化したアクティブ駆動型電界放出アレイ(FEA:Field Emitter Array)として構成され、点順次スキャンがなされる撮像動作の高速駆動(例えば、1画素の駆動パルス幅が数10ns)に対応することができる。HEED冷陰極アレイ20は、Y方向(垂直方向)及びX方向(水平方向)にそれぞれnライン及びmラインの走査駆動線(以下、単に、走査ラインという。)に接続されたn行及びm列(画素数はn×m)からなるマトリクス配列の複数の画素(電子放出素子)30から構成されている。例えば、640×480画素(VGA規格)の高精細HEED冷陰極アレイとして構成されている。   As schematically shown in FIG. 2, the HEED cold cathode array 20 is a HEED cold cathode array in which cold cathode electron-emitting devices (hereinafter also referred to as pixels) are arranged on a drive circuit LSI formed on a Si wafer. Is configured as an active drive type field emission array (FEA) that is directly stacked and integrated, and is capable of high-speed driving of an imaging operation in which dot sequential scanning is performed (for example, the drive pulse width of one pixel is several tens of ns). Can respond. The HEED cold cathode array 20 has n rows and m columns connected to scanning drive lines (hereinafter simply referred to as scanning lines) of n lines and m lines in the Y direction (vertical direction) and the X direction (horizontal direction), respectively. It is composed of a plurality of pixels (electron-emitting devices) 30 in a matrix arrangement (number of pixels is n × m). For example, it is configured as a high-definition HEED cold cathode array having 640 × 480 pixels (VGA standard).

Y走査ドライバ22及びX走査ドライバ23はコントローラ25からの垂直同期信号(V-Sync)、水平同期信号(H-Sync)、クロック信号(CLK)等の制御信号に基づいて点順次走査及び画素(電子放出素子)30の駆動を行う。すなわち、Y方向に走査ライン(Yj,j=1,2,..,n)を順次走査し、ある1つの走査ライン(Ykとする)の選択時にX方向に走査ライン(Xi,i=1,2,..,m)を順次走査して当該走査ライン(Yk)上の各画素を選択駆動することによって点順次走査を実行する。   The Y scanning driver 22 and the X scanning driver 23 perform dot sequential scanning and pixel (based on control signals such as a vertical synchronization signal (V-Sync), a horizontal synchronization signal (H-Sync), a clock signal (CLK), etc.) from the controller 25. The electron-emitting device 30 is driven. That is, scanning lines (Yj, j = 1, 2,..., N) are sequentially scanned in the Y direction, and scanning lines (Xi, i = 1) are selected in the X direction when a certain scanning line (Yk) is selected. , 2,..., M) are sequentially scanned and each pixel on the scanning line (Yk) is selectively driven to execute dot sequential scanning.

図3は、アクティブ駆動型HEED冷陰極アレイ20の構造を説明する図であって、画素部分を拡大して模式的に示す部分断面図である。HEED冷陰極アレイ20は、MOSトランジスタアレイからなる駆動回路40と、駆動回路40を駆動制御するY走査ドライバ22及びX走査ドライバ23とを形成した後、駆動回路40の上部にHEED部31が形成されている。   FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of the active drive type HEED cold cathode array 20, and is a partial sectional view schematically showing an enlarged pixel portion. In the HEED cold cathode array 20, a drive circuit 40 composed of a MOS transistor array and a Y scan driver 22 and an X scan driver 23 that drive and control the drive circuit 40 are formed, and then a HEED portion 31 is formed above the drive circuit 40. Has been.

図3に示すように、HEED部31は、下部電極33、シリコン(Si)層34、酸化シリコン(SiOx)層35、例えばタングステン(W)からなる上部電極36、炭素(C)層37の積層構造からなるMIS(Metal Insulator Semiconductor) 型の冷陰極電子放出源である。HEED冷陰極アレイ20の上部電極36は全電子放出素子30に共通になっており、下部電極33およびSi層34を分割して各電子放出素子30を電気的に分離している。   As shown in FIG. 3, the HEED portion 31 includes a lower electrode 33, a silicon (Si) layer 34, a silicon oxide (SiOx) layer 35, for example, an upper electrode 36 made of tungsten (W), and a carbon (C) layer 37. This is a MIS (Metal Insulator Semiconductor) type cold cathode electron emission source having a structure. The upper electrode 36 of the HEED cold cathode array 20 is common to all the electron-emitting devices 30, and the lower electrode 33 and the Si layer 34 are divided to electrically separate the electron-emitting devices 30.

HEED部31の下部電極33は、駆動回路40のMOSトランジスタ21のドレイン電極Dにビアホールを介して接続されている。また、前述のように、MOSトランジスタのゲート電極Gとソース電極SはX走査ドライバ23及びY走査ドライバ22に接続されている。そして、画素(電子放出素子)30のスイッチングはMOSトランジスタのドレイン電位、すなわち、HEED部31の各電子放出素子30の下部電極33の電位を制御することによって行われる。   The lower electrode 33 of the HEED portion 31 is connected to the drain electrode D of the MOS transistor 21 of the drive circuit 40 via a via hole. Further, as described above, the gate electrode G and the source electrode S of the MOS transistor are connected to the X scan driver 23 and the Y scan driver 22. Switching of the pixel (electron-emitting device) 30 is performed by controlling the drain potential of the MOS transistor, that is, the potential of the lower electrode 33 of each electron-emitting device 30 in the HEED portion 31.

また、HEED冷陰極アレイ20の画素数は、例えば、640×480 画素(VGA)であり、1画素のサイズは20×20μm2である。電子放出素子30の表面部には、電子放出のための開口部であるエミッションサイトESが設けられている。例えば、図2においては、1つの電子放出素子30が8×8μm2からなる領域に、直径DEが約1μmであるエミッションサイトES(1μmφ)が3×3 個形成されている場合が示されている。1つのエミッションサイトESからは、例えば、数マイクロアンペア(μA)の電子流が放出される(放出電流密度は、約4A/cm2)。なお、本実施例において示す数値は単なる例示に過ぎず、撮像素子が用いられる装置、撮像素子の解像度、感度等に応じて、適宜変更して適用することが可能である。 The number of pixels of the HEED cold cathode array 20 is, for example, 640 × 480 pixels (VGA), and the size of one pixel is 20 × 20 μm 2 . An emission site ES that is an opening for electron emission is provided on the surface of the electron emitter 30. For example, FIG. 2 shows a case where 3 × 3 emission sites ES (1 μmφ) having a diameter DE of about 1 μm are formed in a region where one electron-emitting device 30 is 8 × 8 μm 2. Yes. For example, an electron current of several microamperes (μA) is emitted from one emission site ES (emission current density is about 4 A / cm 2 ). Note that the numerical values shown in this embodiment are merely examples, and can be appropriately changed and applied according to the apparatus in which the image sensor is used, the resolution, sensitivity, and the like of the image sensor.

[撮像装置の構成及び動作]
図4は、本実施例の撮像装置50の構成を模式的に示す図である。なお、本実施例においては、磁界集束方式により冷陰極アレイ20からの放出電子ビームを集束させる場合について説明する。すなわち、冷陰極撮像素子10の周囲に配された磁石20Aによる磁界H(破線矢印で示している。)が冷陰極撮像素子10に印加され、放出電子ビームの集束がなされる。
[Configuration and operation of imaging apparatus]
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the configuration of the imaging apparatus 50 according to the present embodiment. In this embodiment, the case where the emitted electron beam from the cold cathode array 20 is focused by the magnetic field focusing method will be described. That is, a magnetic field H (indicated by a broken line arrow) by a magnet 20A arranged around the cold cathode image pickup device 10 is applied to the cold cathode image pickup device 10, and the emitted electron beam is focused.

撮像装置50には、画像信号検出器51と、Y走査ドライバ22、X走査ドライバ23、画像信号検出器51及びメッシュ電圧生成器52を制御するコントローラ25とが設けられている。   The imaging device 50 includes an image signal detector 51 and a controller 25 that controls the Y scan driver 22, the X scan driver 23, the image signal detector 51, and the mesh voltage generator 52.

また、図4に示すように、透光性導電膜12には外部電源回路が接続され、所定の正電圧(HARP電圧)VharpがHARP光電変換膜11に印加されるとともに、キャパシタC1を介してHARP信号が画像信号検出器51に供給されるように構成されている。また、メッシュ電極15には、メッシュ電圧生成器52からメッシュ電圧(MESH電圧)Vmeshが印加されるように構成されている。また、HEED部31の上部電極36には所定の正電圧(HEED駆動電圧)Vdが印加されるように構成されている。すなわち、当該上部電極36に印加される所定の正電圧Vdは、電子放出素子30(電子放出源)から電子を引き出すための引き出し電圧である。そして、メッシュ電圧Vmeshは、当該電子放出源の引き出し電圧Vdに対して正の電圧である。なお、これらの電圧値を例示すると、Vharp=1.5kV、Vmesh=470V、Vd=23Vであるが、これらの値に限定されるものではない。   As shown in FIG. 4, an external power supply circuit is connected to the translucent conductive film 12, and a predetermined positive voltage (HARP voltage) Vharp is applied to the HARP photoelectric conversion film 11, and through the capacitor C1. The HARP signal is configured to be supplied to the image signal detector 51. Further, a mesh voltage (MESH voltage) Vmesh is applied to the mesh electrode 15 from the mesh voltage generator 52. Further, a predetermined positive voltage (HEED drive voltage) Vd is applied to the upper electrode 36 of the HEED portion 31. That is, the predetermined positive voltage Vd applied to the upper electrode 36 is an extraction voltage for extracting electrons from the electron-emitting device 30 (electron emission source). The mesh voltage Vmesh is a positive voltage with respect to the extraction voltage Vd of the electron emission source. Examples of these voltage values are Vharp = 1.5 kV, Vmesh = 470 V, and Vd = 23 V, but are not limited to these values.

次に、撮像装置50の動作について説明する。外部からの光が透光性導電膜12を経てHARP光電変換膜11に入射すると、透光性導電膜12近傍の膜内部に入射光量に応じた電子・正孔対が生成される。このうち正孔は透光性導電膜12を介してHARP光電変換膜11に印加された強い電界によって加速され、HARP光電変換膜11を構成する原子と次々衝突して新たな電子・正孔対を生み出す。このように、アバランシェ増倍された正孔がHARP光電変換膜11のHEED冷陰極アレイ20に対向する側(透光性導電膜12の反対側)に蓄積され、入射光像に対応した正孔パターンが形成される。その正孔パターンとHEED冷陰極アレイ20から放出された電子とが結合する際の電流が入射光像に応じたHARP電流信号(画像信号SV)として出力される。   Next, the operation of the imaging device 50 will be described. When light from the outside enters the HARP photoelectric conversion film 11 through the translucent conductive film 12, electron / hole pairs corresponding to the amount of incident light are generated inside the film near the translucent conductive film 12. Among these, holes are accelerated by a strong electric field applied to the HARP photoelectric conversion film 11 through the translucent conductive film 12 and collide with atoms constituting the HARP photoelectric conversion film 11 one after another to form new electron / hole pairs. Produce. In this way, the avalanche-multiplied holes are accumulated on the side of the HARP photoelectric conversion film 11 facing the HEED cold cathode array 20 (opposite side of the translucent conductive film 12), and the holes corresponding to the incident light image. A pattern is formed. A current when the hole pattern and the electrons emitted from the HEED cold cathode array 20 are combined is output as a HARP current signal (image signal SV) corresponding to the incident light image.

なお、Y走査ドライバ22、X走査ドライバ23、画像信号検出器51、メッシュ電圧生成器52及びコントローラ25を含む撮像装置50の各構成要素はクロック信号(CLK)に基づいて(同期して)動作し、ここで説明する各構成要素の制御、各種信号の検出、ドライバ駆動、信号処理等の種々の動作がなされる。   Note that each component of the imaging device 50 including the Y scan driver 22, the X scan driver 23, the image signal detector 51, the mesh voltage generator 52, and the controller 25 operates based on (synchronously) the clock signal (CLK). Then, various operations such as control of each component described here, detection of various signals, driver driving, and signal processing are performed.

図5は、コントローラ25の制御によって実行される撮像動作及び残留電荷除去動作を行う制御手順を示すフローチャートである。また、図6は、走査ラインYjにおいて、X方向(水平方向)の走査駆動によって当該走査ラインの電子放出素子30(1〜m、m=640の場合を示す。)を点順次走査する場合の動作及び追加電子放出動作のタイミングを模式的に示している。   FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure for performing an imaging operation and a residual charge removal operation which are executed under the control of the controller 25. FIG. 6 shows a case in which the electron-emitting devices 30 (1 to m, m = 640 are shown) of the scanning line are dot-sequentially scanned by scanning driving in the X direction (horizontal direction) on the scanning line Yj. The timing of the operation and the additional electron emission operation is schematically shown.

まず、走査ラインYj(映像フレームの開始時においては、j=1)について点順次走査を行い(ステップS11、図6の有効水平画像期間)、画像信号が出力される(画像信号出力期間)。コントローラ25が、有効水平画像期間が終了し、帰線消去期間(以下、ブランキング期間という。)であると判別した場合には(ステップS12)、メッシュ電圧Vmeshを当該有効水平画像期間における電圧値から変更する(ステップS13)。すなわち、HARP光電変換膜11面への電子ビームが拡がる(HARP光電変換膜11面上のビームスポットが拡大する)ようにメッシュ電圧Vmeshを変更する。つまり、メッシュ電圧Vmeshを電子ビームが最も集束する最適値から変更する(増加又は減少させる)ことによって、当然に電子ビームは拡大する。例えば、正のメッシュ電圧Vmeshを有効水平画像期間における電圧値から低減することで電子ビームを拡げることができる。すなわち、メッシュ電極15、メッシュ電圧生成器52及び磁界Hを生成する磁石20Aは放出電子ビーム拡大手段として機能する。   First, dot sequential scanning is performed for the scanning line Yj (j = 1 at the start of the video frame) (step S11, effective horizontal image period in FIG. 6), and an image signal is output (image signal output period). When the controller 25 determines that the effective horizontal image period is over and is a blanking period (hereinafter referred to as a blanking period) (step S12), the mesh voltage Vmesh is a voltage value in the effective horizontal image period. (Step S13). That is, the mesh voltage Vmesh is changed so that the electron beam to the surface of the HARP photoelectric conversion film 11 is expanded (the beam spot on the surface of the HARP photoelectric conversion film 11 is expanded). In other words, by changing (increasing or decreasing) the mesh voltage Vmesh from the optimum value at which the electron beam is most focused, the electron beam is naturally expanded. For example, the electron beam can be expanded by reducing the positive mesh voltage Vmesh from the voltage value in the effective horizontal image period. That is, the mesh electrode 15, the mesh voltage generator 52, and the magnet 20A that generates the magnetic field H function as an emitted electron beam expanding means.

コントローラ25は、当該走査ライン(Yj)の走査後のブランキング期間において、HEED冷陰極アレイ20の少なくとも1の走査ラインの電子放出素子30の追加電子放出を行う(ステップS14)。   The controller 25 performs additional electron emission of the electron-emitting devices 30 of at least one scan line of the HEED cold cathode array 20 in the blanking period after scanning the scan line (Yj) (step S14).

このように、メッシュ電圧Vmeshを通常の画像信号読み出し時の電圧値から変更し、電子放出素子30から放出される電子ビームが拡がる(ビームをデフォーカスする)ようにすることで、放出電子量が不足する、あるいは電子放出の無い欠陥画素の周囲の画素(冷陰極素子)30からの追加電子放出によって、当該欠陥画素に対応するHARP光電変換膜11の画素エリアに残留した正孔を除去することができる。すなわち、欠陥電子放出素子に起因して光電変換膜の画素エリアに正孔が残留する場合においては、その欠陥電子放出素子の追加電子放出駆動を行っても残留正孔を解消できないが、本実施例によれば、放出電子ビームスポットを拡大させ、周囲の電子放出素子からの放出電子を欠陥電子放出素子(画素)に対応する画素エリアに到達させることによって残留した正孔を除去することができる。   Thus, the amount of emitted electrons is reduced by changing the mesh voltage Vmesh from the voltage value at the time of normal image signal reading so that the electron beam emitted from the electron-emitting device 30 expands (defocuses the beam). Removal of holes remaining in the pixel area of the HARP photoelectric conversion film 11 corresponding to the defective pixel by additional electron emission from the pixel (cold cathode element) 30 around the defective pixel which is insufficient or has no electron emission. Can do. In other words, when holes remain in the pixel area of the photoelectric conversion film due to the defective electron-emitting device, the residual holes cannot be eliminated even if additional electron emission driving of the defective electron-emitting device is performed. According to the example, it is possible to remove the remaining holes by enlarging the emitted electron beam spot and causing the emitted electrons from the surrounding electron-emitting devices to reach the pixel area corresponding to the defective electron-emitting device (pixel). .

当該走査ラインの走査終了後、次の走査ラインに移行して(ステップS11)、上記した手順を繰り返す。撮像動作を終了する場合には(ステップS15)、本ルーチンを終了する。   After the scanning of the scanning line is completed, the process proceeds to the next scanning line (step S11), and the above procedure is repeated. When the imaging operation is finished (step S15), this routine is finished.

なお、追加電子放出を行う走査ライン(上記少なくとも1の走査ライン)は、任意の走査ラインでよいが、当該走査ライン(Yj)よりも以前に走査された少なくとも1の走査ラインであることが好ましい。画像信号の読み出しを行っていない光電変換膜の画素エリアに電子が先行して入射されることにより、読み出すべき正孔が欠損することを回避するためである。また、電子ビームの拡がりにより周囲の画素エリアの残留正孔を除去するので、複数の走査ラインに亘って、追加電子放出を行うことが好ましい。さらに、追加電子放出を行う走査ラインは、当該走査ライン(Yj)よりも少なくとも複数ライン以前の走査ライン(Y(j-k))(kは2以上の整数)であることが好ましい。   Note that the scanning line for performing additional electron emission (the at least one scanning line) may be an arbitrary scanning line, but is preferably at least one scanning line scanned before the scanning line (Yj). . This is to prevent the holes to be read out from being lost due to the electrons previously entering the pixel area of the photoelectric conversion film from which the image signal is not read out. Further, since residual holes in the surrounding pixel area are removed by the expansion of the electron beam, it is preferable to perform additional electron emission over a plurality of scanning lines. Furthermore, it is preferable that the scanning line for performing additional electron emission is a scanning line (Y (j−k)) (k is an integer of 2 or more) at least a plurality of lines before the scanning line (Yj).

上記においては、ブランキング期間において、少なくとも1の走査ラインの全画素(電子放出素子)を同時に追加電子放出する場合について説明したが、図7に示すように、当該走査ラインの画素を複数のブロックB1,B2,・・・,Bjに分け、ブランキング期間内において、ブロックごとに追加電子放出するように駆動してもよい。このように駆動することで、放出電子電流及び中和電流を低減することができるので、HEED冷陰極アレイ20やHARP電源(Vharp)などの負荷を低減することができる。   In the above description, the case where all the pixels (electron-emitting devices) of at least one scan line are simultaneously discharged with additional electrons in the blanking period has been described. However, as shown in FIG. It may be divided into B1, B2,..., Bj, and may be driven to emit additional electrons for each block within the blanking period. By driving in this way, the emission electron current and the neutralization current can be reduced, so that the load such as the HEED cold cathode array 20 and the HARP power supply (Vharp) can be reduced.

また、水平ブランキング期間において追加電子放出を行う場合を例に説明したが、垂直ブランキングを行う場合にも適用することができる。すなわち、当該垂直ブランキング期間において追加電子放出を行うように構成してもよい。   Further, the case of performing additional electron emission in the horizontal blanking period has been described as an example, but the present invention can also be applied to the case of performing vertical blanking. In other words, additional electrons may be emitted during the vertical blanking period.

図8は、実施例2の撮像装置50の構成を模式的に示す図である。本実施例においては、電界集束方式により電子ビームを集束させる構成が用いられている。すなわち、冷陰極アレイ20の集束用電極への印加電圧調整により電子ビームを集束させる方法が用いられている。   FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the configuration of the imaging device 50 according to the second embodiment. In this embodiment, a configuration for focusing an electron beam by an electric field focusing method is used. That is, a method of focusing the electron beam by adjusting the voltage applied to the focusing electrode of the cold cathode array 20 is used.

より詳細には、図8に示すように、冷陰極アレイ20の放出電子素子30の電子放出部(エミッションサイトES)の周囲に集束用電極38が設けられている。また、集束用電極38にはフォーカス電圧生成器53からフォーカス電圧Vfocusが供給されるように構成されている。また、フォーカス電圧生成器53は、コントローラ25の制御によって動作する。本実施例においては、集束用電極38及びフォーカス電圧生成器53によって残留電荷除去を行うが、図9に示すフローチャートを参照して以下に詳細に説明する。   More specifically, as shown in FIG. 8, a focusing electrode 38 is provided around the electron emission portion (emission site ES) of the emission electron device 30 of the cold cathode array 20. Further, the focusing voltage 38 is supplied from the focus voltage generator 53 to the focusing electrode 38. The focus voltage generator 53 operates under the control of the controller 25. In this embodiment, residual charges are removed by the focusing electrode 38 and the focus voltage generator 53, which will be described in detail below with reference to the flowchart shown in FIG.

なお、集束用電極38は、例えば、図10の冷陰極アレイ20の上面図に示すように、電子放出素子30の周囲に設けることができる。あるいは、図11に示すように、電子放出素子30のエミッションサイトESの各々の周囲に、エミッションサイトESを囲むように設けることができる。尚、形状、位置など、集束用電極38の構成はこれらに限定されず、放出電子を電界によって集束(及びデフォーカス)することができるように構成されていればよい。   The focusing electrode 38 can be provided around the electron-emitting device 30 as shown in the top view of the cold cathode array 20 in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 11, each of the emission sites ES of the electron-emitting device 30 can be provided so as to surround the emission site ES. Note that the configuration of the focusing electrode 38 such as shape and position is not limited to these, and it is only necessary that the emitted electrons can be focused (and defocused) by an electric field.

図9は、コントローラ25の制御によって実行される撮像動作及び残留電荷除去動作を行う制御手順を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart showing a control procedure for performing an imaging operation and a residual charge removal operation which are executed under the control of the controller 25.

まず、走査ラインYj(映像フレームの開始時においては、j=1)について点順次走査を行い(ステップS21、図6の有効水平画像期間)、画像信号が出力される。コントローラ25が、有効水平画像期間が終了し、ブランキング期間であると判別した場合には(ステップS22)、フォーカス電圧Vfocusを当該有効水平画像期間における電圧値から変更する(ステップS23)。すなわち、HARP光電変換膜11面上への電子ビームが拡がる(ビームスポットが拡大する)ようにフォーカス電圧Vfocusを変更する。例えば、フォーカス電圧Vfocusは放出電子を反発させる負の電圧であって、当該負のフォーカス電圧Vfocusを有効水平画像期間における電圧値から増加(又は絶対値を低減)することで電子ビームを拡げることができる。なお、HARP光電変換膜11面上において電子ビームが最も集束する最適値からフォーカス電圧Vfocusを増加又は減少させることによって、当然に電子ビームスポットは拡大する。すなわち、集束用電極38及びフォーカス電圧生成器53は放出電子ビーム拡大手段として機能する。   First, dot sequential scanning is performed for the scanning line Yj (j = 1 at the start of the video frame) (step S21, effective horizontal image period in FIG. 6), and an image signal is output. When the controller 25 determines that the effective horizontal image period has ended and it is a blanking period (step S22), the focus voltage Vfocus is changed from the voltage value in the effective horizontal image period (step S23). That is, the focus voltage Vfocus is changed so that the electron beam on the surface of the HARP photoelectric conversion film 11 is expanded (a beam spot is expanded). For example, the focus voltage Vfocus is a negative voltage that repels emitted electrons, and the electron beam can be expanded by increasing the negative focus voltage Vfocus from the voltage value in the effective horizontal image period (or reducing the absolute value). it can. The electron beam spot is naturally enlarged by increasing or decreasing the focus voltage Vfocus from the optimum value at which the electron beam is most focused on the surface of the HARP photoelectric conversion film 11. That is, the focusing electrode 38 and the focus voltage generator 53 function as an emitted electron beam expanding means.

コントローラ25は、当該走査ライン(Yj)の走査後のブランキング期間において、HEED冷陰極アレイ20の少なくとも1の走査ラインの電子放出素子30の追加電子放出を行う(ステップS24)。   The controller 25 performs additional electron emission of the electron-emitting devices 30 of at least one scan line of the HEED cold cathode array 20 in the blanking period after scanning of the scan line (Yj) (step S24).

このように、フォーカス電圧Vfocusを通常の画像信号読み出し時の電圧値から変更し、電子放出素子30から放出される電子ビームが拡がる(デフォーカスする)ようにすることで、放出電子量が不足している欠陥画素の周囲の画素(冷陰極素子)30からの追加電子放出によって、当該欠陥画素に対応するHARP光電変換膜11の画素エリアに残留した正孔を除去することができる。すなわち、上記実施例1と同様に、本実施例によれば、放出電子ビームスポットを拡大させ、周囲の電子放出素子からの放出電子を欠陥電子放出素子(画素)に対応する画素エリアに到達させることによって残留した正孔を除去することができる。   Thus, the amount of emitted electrons is insufficient by changing the focus voltage Vfocus from the voltage value at the time of reading a normal image signal so that the electron beam emitted from the electron-emitting device 30 is expanded (defocused). By the additional electron emission from the pixels (cold cathode elements) 30 around the defective pixel, holes remaining in the pixel area of the HARP photoelectric conversion film 11 corresponding to the defective pixel can be removed. That is, as in the first embodiment, according to the present embodiment, the emitted electron beam spot is expanded, and the emitted electrons from the surrounding electron emitting devices reach the pixel area corresponding to the defective electron emitting device (pixel). Thus, the remaining holes can be removed.

当該走査ラインの走査終了後、次の走査ラインに移行して(ステップS21)、上記した手順を繰り返す。撮像動作を終了する場合には(ステップS25)、本ルーチンを終了する。   After the scanning of the scanning line is completed, the process proceeds to the next scanning line (step S21), and the above procedure is repeated. When the imaging operation is finished (step S25), this routine is finished.

なお、追加電子放出を行う走査ライン(上記少なくとも1の走査ライン)は、当該走査ライン(Yj)よりも以前に走査された少なくとも1の走査ラインであることが好ましい。また、電子ビームの拡がりにより周囲の画素エリアの残留正孔を除去するので、複数の走査ラインに亘って、追加電子放出を行うことが好ましい。さらに、追加電子放出を行う走査ラインは、当該走査ライン(Yj)よりも少なくとも複数ライン以前の走査ライン(Y(j-k))(kは2以上の整数)であることが好ましい。   In addition, it is preferable that the scanning line (at least one scanning line) that emits additional electrons is at least one scanning line scanned before the scanning line (Yj). Further, since residual holes in the surrounding pixel area are removed by the expansion of the electron beam, it is preferable to perform additional electron emission over a plurality of scanning lines. Furthermore, it is preferable that the scanning line for performing additional electron emission is a scanning line (Y (j−k)) (k is an integer of 2 or more) at least a plurality of lines before the scanning line (Yj).

上記においては、ブランキング期間において、少なくとも1の走査ラインの全画素(電子放出素子)を同時に追加電子放出する場合について説明したが、図7に示すように、当該走査ラインの画素を複数のブロックB1,B2,・・・,Bjに分けて、追加電子放出するように駆動してもよい。このように駆動することで、放出電子電流及び中和電流を低減することができるので、HEED冷陰極アレイ20やHARP電源(Vharp)などの負荷を低減することができる。   In the above description, the case where all the pixels (electron-emitting devices) of at least one scan line are simultaneously discharged with additional electrons in the blanking period has been described. However, as shown in FIG. It may be divided into B1, B2,..., Bj and driven to emit additional electrons. By driving in this way, the emission electron current and the neutralization current can be reduced, so that the load such as the HEED cold cathode array 20 and the HARP power supply (Vharp) can be reduced.

なお、上記した実施例は適宜組み合わせ、あるいは、改変して適用することができる。例えば、実施例2のように電界集束方式により電子ビームを集束させる構成を有する撮像装置において、メッシュ電圧Vmeshを変更して放出電子ビームを拡大するように構成することができる。   Note that the above-described embodiments can be applied in appropriate combination or modification. For example, an imaging apparatus having a configuration for focusing an electron beam by an electric field focusing method as in the second embodiment can be configured to change the mesh voltage Vmesh to expand the emitted electron beam.

すなわち、上記実施例2の改変例として、図12に示すように、メッシュ電圧Vmeshは可変電圧生成器からなるメッシュ電圧生成器55からメッシュ電極15に供給される。コントローラ25は、冷陰極アレイ20の集束用電極38への印加電圧を固定するとともに、電子放出素子30からの放出電子ビームを拡大するようにメッシュ電圧Vmeshを変更する制御を行う。   That is, as a modification of the second embodiment, as shown in FIG. 12, the mesh voltage Vmesh is supplied to the mesh electrode 15 from a mesh voltage generator 55 that is a variable voltage generator. The controller 25 controls to change the mesh voltage Vmesh so that the applied voltage to the focusing electrode 38 of the cold cathode array 20 is fixed and the emitted electron beam from the electron emitting device 30 is expanded.

さらに、この場合においても、ブランキング期間内において、画像信号の読み出しを行う走査ラインの周囲の電子放出素子からの放出電子を欠陥画素(電子放出素子)に対応する画素エリアに到達させることができる。また、この場合、少なくとも1の走査ラインの全画素(電子放出素子)を同時に追加電子放出してもよいし、当該走査ラインの画素を複数のブロックに分け、当該ブロックごとに追加電子放出するように構成してもよい。   Furthermore, even in this case, the emitted electrons from the electron-emitting devices around the scanning line for reading the image signal can reach the pixel area corresponding to the defective pixel (electron-emitting device) within the blanking period. . In this case, all the pixels (electron-emitting devices) of at least one scanning line may emit additional electrons simultaneously, or the pixels of the scanning line are divided into a plurality of blocks so that additional electrons are emitted for each block. You may comprise.

以上、詳細に説明したように、ブランキング期間において、電子放出素子30から放出される電子ビームを拡げるビーム拡大手段を用いることで、周囲の電子放出素子からの放出電子を、欠陥画素(電子放出素子)に対応する画素エリアに到達させることによって残留した正孔を除去することができる。   As described above in detail, by using the beam expanding means for expanding the electron beam emitted from the electron-emitting device 30 in the blanking period, the emitted electrons from the surrounding electron-emitting devices are converted into defective pixels (electron emission). The remaining holes can be removed by reaching the pixel area corresponding to the element.

これにより、冷陰極アレイの寿命向上、余剰電子の抑制等の効果が得られる。また、いわゆる、白つぶれや階調飽和の無い又は抑制された高画質、高性能な撮像装置を実現することができる。従って、画質及び解像度の向上、撮像装置の信頼性、寿命の向上を図ることができる。   Thereby, effects such as improvement of the lifetime of the cold cathode array and suppression of surplus electrons can be obtained. In addition, it is possible to realize a high-quality and high-performance imaging apparatus that is free from white shadow or gradation saturation or is suppressed. Accordingly, the image quality and resolution can be improved, and the reliability and lifetime of the imaging apparatus can be improved.

10 HEED冷陰極HARP撮像素子
11 光電変換膜
15 メッシュ電極
20 HEED冷陰極アレイ
22 Y走査ドライバ
23 X走査ドライバ
24 冷陰極アレイチップ
25 コントローラ
30 画素(電子放出素子)
38 集束用電極
31 HEED部
51 画像信号検出器
52 メッシュ電圧生成器
53 フォーカス電圧生成器
10 HEED Cold Cathode HARP Image Sensor 11 Photoelectric Conversion Film 15 Mesh Electrode 20 HEED Cold Cathode Array 22 Y Scan Driver 23 X Scan Driver 24 Cold Cathode Array Chip 25 Controller 30 Pixel (Electron Emitting Element)
38 Focusing electrode 31 HEED section 51 Image signal detector 52 Mesh voltage generator 53 Focus voltage generator

Claims (7)

複数の電子放出源がマトリクス状に配置された電子放出源アレイと、前記電子放出源アレイに対向して配置された光電変換膜と、前記電子放出源アレイを駆動する走査ドライバと、前記走査ドライバを制御して前記電子放出源アレイの走査ラインごとに点順次走査をなすコントローラと、を備え、前記電子放出源アレイから前記光電変換膜に向けて放出された電子の一部が光入射によって前記光電変換膜に生成された正孔と結合することによって流れる光電変換膜電流を画像信号の出力として得る撮像装置であって、
前記電子放出源アレイから放出される電子ビームを拡げる放出電子ビーム拡大手段を有し、
前記コントローラは、前記画像信号の出力期間以外のブランキング期間において、前記電子放出源アレイから電子ビームを放出させるとともに、前記放出電子ビーム拡大手段を制御して前記電子放出源アレイから放出される電子ビームを拡げることを特徴とする撮像装置。
An electron emission source array in which a plurality of electron emission sources are arranged in a matrix, a photoelectric conversion film arranged to face the electron emission source array, a scan driver for driving the electron emission source array, and the scan driver And a controller that performs point-sequential scanning for each scanning line of the electron emission source array, and a part of the electrons emitted from the electron emission source array toward the photoelectric conversion film is incident upon light incidence. An imaging device that obtains a photoelectric conversion film current that flows by combining with holes generated in a photoelectric conversion film as an output of an image signal,
An emission electron beam expanding means for expanding an electron beam emitted from the electron emission source array;
The controller emits an electron beam from the electron emission source array in a blanking period other than the output period of the image signal, and controls the emitted electron beam expanding means to emit electrons emitted from the electron emission source array. An imaging apparatus characterized by expanding a beam.
前記放出電子ビーム拡大手段は、前記電子放出源アレイと前記光電変換膜の中間に設けられた中間電極と、前記中間電極に電圧を印加する中間電極電圧生成器と、前記電子ビームを集束させる磁石と、を含み、
前記コントローラは、前記中間電極への印加電圧を調整して前記電子ビームを拡げることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The emitted electron beam expanding means includes an intermediate electrode provided between the electron emission source array and the photoelectric conversion film, an intermediate electrode voltage generator for applying a voltage to the intermediate electrode, and a magnet for focusing the electron beam. And including
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the controller expands the electron beam by adjusting a voltage applied to the intermediate electrode.
前記中間電極への印加電圧は前記電子放出源の引き出し電圧に対して正の電圧であって、前記コントローラは前記中間電極への前記印加電圧を低減することにより前記電子ビームを拡げることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。   The applied voltage to the intermediate electrode is a positive voltage with respect to the extraction voltage of the electron emission source, and the controller expands the electron beam by reducing the applied voltage to the intermediate electrode. The imaging device according to claim 2. 前記放出電子ビーム拡大手段は、前記電子放出源アレイから放出される電子ビームを集束させる集束用電極を含み、
前記コントローラは、前記集束用電極への印加電圧を調整して前記電子ビームを拡げることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The emitted electron beam expanding means includes a focusing electrode for focusing an electron beam emitted from the electron emission source array,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the controller expands the electron beam by adjusting a voltage applied to the focusing electrode.
前記集束用電極への印加電圧は前記電子放出源の引き出し電圧に対して負の電圧であって、前記コントローラは前記集束用電極への前記印加電圧を増加させることにより前記電子ビームを拡げることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。   The voltage applied to the focusing electrode is negative with respect to the extraction voltage of the electron emission source, and the controller expands the electron beam by increasing the voltage applied to the focusing electrode. The imaging apparatus according to claim 4, wherein the imaging apparatus is characterized. 前記コントローラは、前記ブランキング期間において、前記画像信号の出力がなされた走査ラインよりも以前に走査された少なくとも1の走査ラインに対応する電子放出源から電子ビームを放出させることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1に記載の撮像装置。   The controller emits an electron beam from an electron emission source corresponding to at least one scanning line scanned before the scanning line from which the image signal is output in the blanking period. Item 6. The imaging device according to any one of Items 1 to 5. 前記コントローラは、前記ブランキング期間において、前記走査ラインの画素を複数のブロックに区分し、前記ブロックごとに電子放出源から電子ビームを放出させることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1に記載の撮像装置。   7. The controller according to claim 1, wherein the controller divides the pixels of the scanning line into a plurality of blocks and emits an electron beam from an electron emission source for each of the blocks in the blanking period. The imaging device described in 1.
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