WO2020079922A1 - 増幅回路用真空管及びそれを用いた増幅回路 - Google Patents

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vacuum tube
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anode
substrate
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博茂 森
恭輝 前川
雅之 佐藤
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浜松ホトニクス株式会社
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Definitions

  • One aspect of the present invention relates to an amplifier circuit vacuum tube and an amplifier circuit using the same.
  • a vacuum tube for an amplifier circuit used in an amplifier circuit of an audio device or the like is known (for example, see Patent Document 1).
  • a filament is adopted as an electron source.
  • the vacuum tube for an amplification circuit in which a filament, which is a thermoelectron source, is adopted as an electron source, may easily generate heat, which may adversely affect surrounding circuit elements and the like. Difficult to turn into.
  • One aspect of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vacuum tube for an amplification circuit, which can suppress heat generation and realize miniaturization of the amplification circuit.
  • An amplifier circuit vacuum tube includes an incident window portion that transmits signal light, a photoelectric conversion portion that converts signal light that has passed through the incident window portion into photoelectrons, and an anode on which photoelectrons are incident.
  • An output unit that outputs a signal according to the incident photoelectrons, and a grid electrode that is disposed in the photoelectron path from the photoelectric conversion unit to the anode and that controls the amount of photoelectrons incident on the anode.
  • signal light is converted into photoelectrons in the photoelectric conversion unit, and a signal corresponding to the photoelectrons is output in the output unit.
  • the grid electrode controls the amount of photoelectrons incident on the anode of the output section.
  • the signal output from the output unit can be obtained by controlling the photoelectrons from the photoelectric conversion unit in the grid electrode.
  • the distance between the photoelectric surface of the photoelectric conversion unit and the grid electrode may be shorter than the distance between the grid electrode and the anode. In this way, the distance between the photocathode and the grid electrode is shortened, so that the grid electrode can control photoelectrons at a stage of small acceleration. As a result, the control range of the output signal by the grid electrode can be increased, and a circuit with a large amplification range can be obtained.
  • the photoelectric conversion unit may have a transmissive photoelectric surface.
  • the photoelectric conversion unit may have a reflective photoelectric surface. With such a configuration, it is possible to obtain a photocathode having high photoelectric conversion efficiency, and thus a circuit with a large amplification range can be obtained.
  • the vacuum tube for an amplifier circuit is provided between a housing part made of a conductive material for fixing the entrance window part and the entrance window part and the photoelectric conversion part, and a translucent electrode electrically connected to the housing part.
  • the anode may include a housing portion and a translucent electrode. According to such a configuration, photoelectrons can be captured more effectively by the housing portion and the translucent electrode.
  • the translucent electrode may be provided on the entrance window. With such a configuration, the photoelectrons heading for the entrance window can be captured more effectively.
  • the translucent electrode may include a translucent conductive film. According to such a configuration, the light incident area of the entrance window can be covered with the electrode without a gap, so that the photoelectrons traveling toward the entrance window can be captured more effectively.
  • the translucent electrode may be provided so as to project from the inner wall of the housing, and may have an aperture through which the signal light passes. With such a configuration, the photoelectrons heading for the entrance window can be captured more effectively.
  • the vacuum tube for the amplification circuit may further include a translucent electrode provided between the incident window section and the photoelectric conversion section, and the anode may include the translucent electrode.
  • the vacuum tube for an amplifier circuit further includes a housing portion having an entrance window portion, and a translucent electrode provided on the housing portion including the entrance window portion, and the anode is composed of the translucent electrode. May be. With such a configuration, the photoelectrons heading for the entrance window can be captured more effectively.
  • the vacuum tube for the amplification circuit further includes a first substrate having an entrance window portion and a second substrate facing the first substrate, and the photoelectric conversion portion is provided on the first substrate or the second substrate.
  • the anode and the grid electrode may be provided so as to stand between the first substrate and the second substrate.
  • the photoelectric conversion unit has a pedestal portion provided on the second substrate so as to face the incident window portion, and a reflective photoelectric surface provided on the pedestal portion, and on the incident window portion, A counter electrode having the same potential as the photocathode may be provided.
  • a drive power supply section for driving the amplifier circuit vacuum tube a control signal output section for outputting a control signal for controlling the amount of photoelectrons to the grid electrode, and an entrance window.
  • It may be an amplifier circuit including a signal light generation unit that generates signal light toward the unit. With such a configuration, heat generation can be suppressed and a miniaturized amplifier circuit can be realized.
  • the signal light generator may include a semiconductor light emitting element. With such a configuration, it is possible to realize a more compact amplifier circuit.
  • the signal light generation unit may include a monitor unit that monitors the light amount of the semiconductor light emitting element, and the light amount of the semiconductor light emitting element may be controlled to be constant based on the signal from the monitor unit. According to such a configuration, the light quantity of the signal light can be kept constant with high accuracy, and thus more accurate amplification can be performed.
  • a plurality of sets of amplifier circuit vacuum tubes and signal light generators may be provided, and light may be shielded between adjacent sets of amplifier circuit vacuum tubes and signal light generators. With such a configuration, it is possible to perform more accurate amplification without being affected by the light from the adjacent signal light generators.
  • a vacuum tube for an amplification circuit which can suppress heat generation and can realize miniaturization of the amplification circuit.
  • FIG.6 (a) is a top view and FIG.6 (b) has shown sectional drawing.
  • FIG.7 (a) is a top view and FIG.7 (b) has shown sectional drawing.
  • FIG. 1 is a sectional view schematically showing an amplifier circuit vacuum tube 1 according to the first embodiment.
  • the amplifier circuit vacuum tube 1 is, for example, a vacuum tube for an audio (audio) amplifier circuit or a musical instrument (guitar) amplifier circuit.
  • the vacuum tube 1 for the amplification circuit may be a vacuum tube related to an amplification circuit other than the above-described acoustic amplification circuit.
  • the vacuum tube 1 for the amplifier circuit uses the technology of a photomultiplier tube.
  • the vacuum tube 1 for an amplifier circuit includes a valve 10 (vacuum casing), a photoelectric conversion unit 20, an output unit 30, and a grid electrode 40.
  • the valve 10 is a cylindrical member.
  • the bulb 10 has a stem 11, a side tube 12, and a light incident window 13 (incident window portion).
  • the stem 11 is a disk-shaped member made of an insulating material such as glass (Kovar glass) or ceramic, and is made of ceramic here.
  • the light incident window 13 is a disk-shaped member made of a translucent material such as glass (Kovar glass), and is arranged so as to face the stem 11.
  • the light incident window 13 functions as a window portion into which light (signal light) from the LED 80 (semiconductor light emitting element, see FIG. 2) which is a light source enters.
  • the LED 80 emits a certain amount of light.
  • the side tube 12 is a member made of a conductive material such as Kovar metal or an insulating material such as Kovar glass.
  • the side tube 12 is made of Kovar metal and is provided along the circumference of the stem 11. It is erected so as to be connected to the entrance window 13.
  • the direction from the stem 11 to the light incident window 13 may be referred to as “upper”, and the direction from the light incident window 13 to the stem 11 may be referred to as “lower”.
  • the bulb 10 is a vacuum housing that maintains vacuum tightness in a state of accommodating the photoelectric conversion unit 20, the anode 31 of the output unit 30, and the grid electrode 40.
  • the photoelectric conversion unit 20 converts light transmitted through the light incident window 13 into photoelectrons.
  • the photoelectric conversion unit 20 has a transmissive photoelectric surface 21 that emits the converted photoelectrons in the transmission direction.
  • the photocathode 21 is made of, for example, multi-alkali, NaK, CsTe, GaN, etc., but is not limited to this. From the viewpoint of eliminating noise light from the outside on the photocathode 21, a solar blind photocathode (photocathode composed of CsTe, GaN, etc.) that is not sensitive to visible light may be used.
  • the photoelectrons emitted from the photocathode 21 move downward (toward the anode 31).
  • the photocathode 21 is formed on the inner side surface of the light incident window 13, and is electrically connected to the power supply stem pin 22 to be supplied with a desired potential.
  • the stem pin 22 is electrically connected to the photocathode 21 and extends downward so as to penetrate the stem 11.
  • the stem pin 22 may be electrically connected to the side tube 12 as long as the photocathode 21 and the side tube 12 are electrically connected.
  • the desired potential may be supplied to the photocathode 21 via the side tube 12.
  • the output unit 30 has an anode 31 and a stem pin 33 on which photoelectrons are incident, and outputs a signal according to the incident photoelectrons.
  • the anode 31 is a plate material made of a metal material such as nickel or stainless steel.
  • the anode 31 is connected to the upper end of the stem pin 33 and is arranged near the upper surface of the stem 11.
  • the anode 31 is arranged at a position separated from the upper surface of the stem 11 by a power supply stem pin 33.
  • the stem pin 33 is connected to the anode 31 and extends downward so as to penetrate the stem 11.
  • the amplification element 32 (see FIG. 2) is connected to the subsequent stage of the output section 30.
  • the amplifying element 32 converts the current signal output from the anode 31 via the stem pin 33 into a voltage signal and outputs it as an output signal (amplified signal).
  • the output destination of the output signal differs depending on the use of the amplifier circuit vacuum tube 1, but in the case of acoustic use, it is, for example, a headphone or a speaker.
  • the grid electrode 40 is arranged in the photoelectron path from the photocathode 21 of the photoelectric conversion unit 20 toward the anode 31, and controls the amount of photoelectrons incident on the anode 31.
  • the amount of photoelectrons is controlled according to the grid voltage that reflects the control signal input to the grid electrode 40.
  • the control signal (grid voltage) is output from the control signal output unit 400, which will be described later, based on a signal input from, for example, a sound source.
  • the amount of photoelectrons is controlled to decrease (suppress the passage of photoelectrons) as the grid voltage increases (the voltage difference between the photocathode 21 and the grid electrode 40 increases). Therefore, the relationship between the grid voltage and the output current (output current from the anode 31) has an inversely proportional relationship as shown in FIG.
  • the grid electrode 40 is a plate-shaped member having a mesh-shaped portion, a lattice-shaped portion, or a mesh portion in which through holes for passing photoelectrons are formed, and is made of, for example, a metal material such as nickel or stainless steel. .
  • the grid electrode 40 is connected to the upper end of the stem pin 41, and is arranged in the region between the photocathode 21 and the anode 31.
  • the stem pin 41 is connected to the grid electrode 40 and extends downward so as to penetrate the stem 11.
  • the grid electrode 40 is arranged such that the distance GD from the photocathode 21 is shorter than the distance gd from the anode 31. That is, the grid electrode 40 is arranged in the region near the photocathode 21 in the bulb 10. As shown in FIG. 4, it is considered that the grid electrode 40 is arranged in a region near the photocathode 21 in the bulb 10 and in a region near the anode 31 in the bulb 10. Here, the potential difference from the photocathode 21 is smaller in the region closer to the photocathode 21. However, since the photoelectron has a smaller accelerating force (energy) in the region where the potential difference from the photocathode 21 is smaller, control is possible with a smaller grid voltage. Become.
  • the output signal can be controlled more efficiently according to the grid voltage (even in the same grid voltage range, the output adjustment range can be made wider).
  • Increasing the output adjustment range means increasing the amount of change in the output current from the anode 31 with respect to the amount of change in the grid voltage.
  • FIG. 3 shows a case where the change amount of the output current is a change amount C and a change amount B is larger than the change amount C with respect to the same change amount A of the grid voltage. . In this case, when the change amount of the output current is the change amount B, the output adjustment range can be made wider, and the performance as the amplifier circuit is higher.
  • the photocathode 21 is at a ground potential (ground potential)
  • the anode 31 is +5 to + 100V (for example, + 12V)
  • the potential difference between the photocathode 21 and the anode 31 is 5 to 100V (for example, It is conceivable to set the grid voltage to about 0 to + 6V as well as to 12V).
  • the amount of light output from the LED 80 is constant (that is, the amount of photoelectrons emitted from the photocathode (photocathode current) is constant) and the photocathode is
  • the potential difference between 21 and the anode 31 is also constant, and only the grid voltage is a variable.
  • FIG. 2 shows, as an example, an amplifier circuit for audio (audio), which uses a pair of left and right vacuum tube 1 for an amplifier circuit so as to correspond to a stereo output (a right amplifier circuit 100R, a left amplifier circuit 100L). ) Is shown in the circuit diagram.
  • audio audio
  • FIG. 2 shows, as an example, an amplifier circuit for audio (audio), which uses a pair of left and right vacuum tube 1 for an amplifier circuit so as to correspond to a stereo output (a right amplifier circuit 100R, a left amplifier circuit 100L). ) Is shown in the circuit diagram.
  • each of the right amplifying circuit 100R and the left amplifying circuit 100L has a configuration in which a certain signal light is incident on the photocathode 21 through the light incident window 13 so as to generate the signal light including the LED 80.
  • the section 800 (the right signal light generation section 800R and the left signal light generation section 800L) is provided so as to face each of the amplifier circuit vacuum tubes 1.
  • the LED 80 emits light having a wavelength shorter than 450 nm, for example, light in the ultraviolet light region, as signal light.
  • the photocathode 21 is connected to the ground potential
  • the anode 31 is connected to the drive power supply unit 300, and the drive voltage V is supplied.
  • a grid electrode 40 is disposed between the photocathode 21 and the anode 31, and the grid electrode 40 receives a control signal from the control signal output unit 400 based on input signals from the sound source and the like.
  • the corresponding grid voltage is input.
  • the amount of photoelectrons incident on the anode 31 is controlled according to the grid voltage.
  • a current signal is output from the anode 31 in accordance with the amount of photoelectrons, the current signal is converted into a voltage signal in the amplifying element 32, and the voltage signal is output as an output signal to a headphone, a speaker, or the like.
  • the right amplifier circuit 100R and the left amplifier circuit 100L may be used as the former amplifier circuit, and the output signal of the voltage signal may be used as the input signal to the latter amplifier circuit.
  • the signal light generator 800 When a certain amount of signal light is incident on the photocathode 21 through the light incident window 13, the signal light generator 800 is not divided into the right signal light generator 800R and the left signal light generator 800L. A single signal light generator 800 may be used. However, in order to obtain a higher amplification effect, more photoelectrons are required. Therefore, in order to obtain a sufficient amount of signal light, the left and right signal light generation units 800 may be provided separately.
  • the light amount of the signal light is also changed and controlled, a set of the right signal light generating section 800R and the amplifier circuit vacuum tube 1 facing it, the left signal light generating section 800L and the amplifier circuit vacuum tube 1 facing it. You may provide the light-shielding part (not shown) which light-shields between the pair of.
  • the light amount of the signal light is constant, even if a part of the light of the right signal light generation unit 800R is incident on the amplifier circuit vacuum tube 1 of the left signal light generation unit 800L, the incident light amount is Since there is no problem if it is always constant, basically it is possible to operate without light shielding.
  • the amplifier vacuum tube 1 includes the light incident window 13 that transmits the signal light, the photoelectric conversion unit 20 that converts the signal light that has passed through the light incident window 13 into photoelectrons, and the anode 31 on which the photoelectrons are incident. And a grid electrode that is disposed in a photoelectron path from the photoelectric conversion unit 20 toward the anode 31 and that controls the amount of photoelectrons incident on the anode 31. And 40.
  • the photoelectric conversion unit 20 converts the signal light into photoelectrons
  • the output unit 30 outputs a signal corresponding to the photoelectrons.
  • the amount of photoelectrons incident on the anode 31 of the output section 30 is controlled by the grid electrode 40. Accordingly, the signal output from the output unit 30 can be controlled by the grid electrode 40 (specifically, according to the grid voltage). With such a configuration, the output signal can be appropriately controlled without employing a thermoelectron source such as a filament as an electron source, so that heat generation can be suppressed and the amplification circuit 100 can be downsized. .
  • the photoelectric conversion unit 20 has a transmissive photoelectric surface 21 that emits the converted photoelectrons in the transmission direction. With such a configuration, the structure and arrangement of the grid electrode 40 and the anode 31 are simplified, and the amplifier circuit vacuum tube 1 can be downsized. In addition, when it is desired to provide the photocathode 21 near the photoelectric conversion unit 20, the photocathode 21 can be appropriately arranged.
  • the distance between the photocathode 21 and the grid electrode 40 is shorter than the distance between the grid electrode 40 and the anode 31. As described above, the distance between the photocathode 21 and the grid electrode 40 is shortened, so that it becomes possible to control the photoelectrons at a stage of small acceleration (a stage of small potential difference from the photocathode 21). As a result, the control range of the output signal by the grid electrode 40 can be increased, and a circuit with a large amplification range can be obtained.
  • the amplifier circuit 100 includes a drive power supply unit 300 for driving the vacuum tube 1 for the amplifier circuit, a control signal output unit 400 for outputting a control signal for controlling the amount of photoelectrons to the grid electrode 40, and a light incident window 13. And a signal light generation unit 800 that generates signal light toward. With such a configuration, heat generation can be suppressed and a miniaturized amplifier circuit can be realized.
  • the signal light generator 800 may include the LED 80. With such a configuration, it is possible to realize a more compact amplifier circuit. Further, since it is easy to change the amount of light by controlling the power to be supplied, it is necessary to perform finer adjustment of the output signal by changing the amount of signal light in addition to the control by the grid electrode 40. You can also For example, by making the output waveform variable, it can be used for an effector that gives a sound effect to the sound converted into an electric signal.
  • the amplifier circuit vacuum tube 1 and the signal light generation unit 800 are provided in a plurality of sets (right signal light generation unit 800R and left signal light generation unit 800L), and the adjacent amplification circuit vacuum tube 1 and signal light generation unit 800 (right signal light Light may be shielded between the combination with the generation unit 800R or the left signal light generation unit 800L). According to such a configuration, particularly when changing the amount of signal light, the light from the adjacent signal light generators (the right signal light generator 800R and the left signal light generator 800L) is not affected. Therefore, more accurate amplification can be performed.
  • FIG. 5 is a sectional view schematically showing an amplifier circuit vacuum tube 1B according to the second embodiment.
  • the vacuum tube for amplification circuit 1B includes a valve 10B, a photoelectric conversion unit 20B, an output unit 30B, and a grid electrode 40.
  • the grid electrode 40 is the same as that in the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted.
  • the bulb 10B is a bulb made of a translucent insulating material in which the entire housing (the entire body including the stem, the side tube, and the light incident window 13B) that is kept in a vacuum airtight state is integrated, and is made of, for example, glass (Kovar glass). Has been done.
  • the photoelectric conversion unit 20B has a photocathode 21B and a cathode 23B, and is a reflective photocathode that emits photoelectrons so as to be reflected in the incident direction of signal light.
  • the photocathode 21B is provided on the cathode 23B.
  • the photocathode 21B and the cathode 23B are arranged apart from the upper surface of the stem of the bulb 10B.
  • the photocathode 21B is made of, for example, multi-alkali, NaK, CsTe, or the like, but is not limited to this.
  • the cathode 23B is a plate material made of a metal material such as nickel or stainless steel, and is connected to the upper end of the power supply stem pin 22B.
  • the stem pin 22B is connected to the cathode 23B and extends downward so as to penetrate the stem of the bulb 10B.
  • the reflection-type photoelectric conversion unit 20B is arranged on the stem side of the valve 10B, so that heat generated when the valve 10B is vacuum-sealed on the stem side is generated by the photoelectric conversion unit 20B ( There is a risk of affecting the surface state of the photocathode 21B itself or the cathode 23B, which is the photocathode forming part.
  • the photoelectric conversion unit 20B may be separated from the stem of the bulb 10B, and for example, the separation distance PD between the photoelectric conversion unit 20B and the stem is between the photoelectric conversion unit 20B and the grid electrode 40.
  • the photoelectric conversion unit 20B and the stem may be separated from each other to such an extent that the distance is at least the separation distance (pd).
  • the output unit 30B has an anode 31B to which photoelectrons are input and a stem pin 33B.
  • the anode 31B is a cylindrical member made of, for example, a metal material such as nickel or stainless steel, and having a through hole that communicates vertically so that the signal light passes therethrough.
  • the anode 31B is connected to the upper end of the stem pin 33B and is arranged near (immediately below) the light incident window of the bulb 10B.
  • the stem pin 33B is connected to the anode 31B and extends downward so as to penetrate the stem of the valve 10B.
  • the signal light incident from the light incident window 13B of the bulb 10B passes through the through hole of the anode 31B and the grid electrode 40 and is incident on the photoelectric conversion unit 20B, and at the photoelectric surface 21B.
  • the photoelectrons are converted into photoelectrons, emitted in the reflection direction, and incident on the cylindrical anode 31B via the grid electrode 40.
  • a current signal is output from the anode 31B via the stem pin 33B, and the current signal is converted into a voltage signal in the amplification element in the subsequent stage, and the voltage signal is output as an output signal to, for example, headphones or a speaker, or further amplified. It is output as an input signal to the circuit.
  • the photoelectric conversion unit 20B has the reflection-type photoelectric surface 21B that emits the converted photoelectrons in the reflection direction. According to such a configuration, the current can be favorably supplied from the cathode 23B to the photocathode 21B, so that the photocathode having high photoelectric conversion efficiency can be obtained, and thus a circuit having a large amplification range can be obtained. it can.
  • the reflective photocathode 21B is provided on the cathode 23B, a substantially uniform voltage can be applied to the entire photocathode 21B.
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams schematically showing an amplifier circuit vacuum tube 1C according to the third embodiment.
  • FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a sectional view.
  • the amplifier circuit vacuum tube 1C is a vacuum tube manufactured using a semiconductor manufacturing technique. Such a vacuum tube is advantageous in terms of downsizing and mass production.
  • the amplifier circuit vacuum tube 1C includes substrates 110 and 210 (first substrate and second substrate), a photoelectric conversion unit 120, an output unit 130, and The grid electrode 140 and the side tube 150 are provided.
  • the anode 131 of the output section 130, the grid electrode 140, and the side tube 150 are created by etching the silicon substrate, and these are sandwiched so as to stand between the substrates 110 and 210. It is manufactured by sealing with.
  • the substrate 210 is not shown in FIG. 6A, which is a plan view.
  • the substrate 110 is a rectangular substrate made of a translucent insulating material such as glass (Kovar glass or borosilicate glass), and has a light incident window 111 (incident window portion).
  • the substrate 210 is a rectangular substrate made of an insulating material such as glass (Kovar glass or borosilicate glass), and is arranged to face the substrate 110. As described above, the substrate 110 and the substrate 210 are provided so as to sandwich the anode 131, the grid electrode 140, and the side tube 150.
  • the direction from the substrate 110 to the substrate 210 may be referred to as “up” and the direction from the substrate 210 to the substrate 110 may be referred to as “down”.
  • the photoelectric conversion unit 120 converts light transmitted through the light incident window 111 into photoelectrons.
  • the photoelectric conversion unit 120 has a transmissive photoelectric surface 121 that emits the converted photoelectrons in the transmission direction.
  • the photocathode 121 is arranged (placed) on the substrate 110 so as to cover a transparent conductive material film (not shown). Alternatively, it may be provided so as to cover the frame-shaped conductive material film.
  • the conductive material film is formed by vapor-depositing a metal material such as aluminum with a film thickness having a light-transmitting property. As shown in FIG. 6A, the photocathode 121 is arranged in a substantially central portion of the substrate 110.
  • the photocathode 121 is made of, for example, multialkali, NaK, CsTe, or the like, but is not limited to this.
  • the photocathode 121 is connected to the power supply energizing terminal 122 on the substrate 110.
  • the current-carrying terminal 122 is made of, for example, Kovar metal or tungsten.
  • the photoelectrons emitted from the photocathode 121 move toward the outer end of the substrate 110 toward the anode 131, as indicated by the arrow in FIG.
  • the output unit 130 has an anode 131 to which photoelectrons are input and an energization terminal 133, and outputs a signal according to the input photoelectrons.
  • the anode 131 is erected so as to be sandwiched between the substrates 110 and 210 (see FIG. 6B), and when viewed in plan, the center of the substrate 110 is centered in a region outside the photocathode 121 with respect to the photocathode 121. Are arranged in a substantially rectangular shape (see FIG. 6A).
  • the anode 131 is connected to the power supply and output energization terminals 133 on the substrate 110.
  • the energizing terminal 133 is made of, for example, Kovar metal, tungsten, or the like.
  • the grid electrode 140 is arranged in the photoelectron path from the photocathode 121 to the anode 131, and controls the amount of photoelectrons input to the anode 131.
  • the grid electrode 140 is a grid-shaped member in which columnar structures are arranged in a wall shape.
  • the grid electrode 140 is erected so as to be sandwiched between the substrates 110 and 210 (see FIG. 6B), and in plan view, the photocathode 121 side in the region between the photocathode 121 and the anode 131 on the substrate 110. At a position closer to each other, they are arranged in a substantially rectangular shape centered on the center of the substrate 110 (see FIG. 6A).
  • the grid electrode 140 is connected to the power supply energizing terminal 141 on the substrate 110.
  • the energizing terminal 141 is made of, for example, Kovar metal, tungsten, or the like.
  • the side tube 150 is erected so as to be sandwiched between the outer edge regions of the substrates 110 and 210 (see FIG. 6B), and is vacuum-tight by the side tube 150, the substrates 110 and 210, and the energizing terminals 122, 133 and 141. Is maintained.
  • the side tube 150 is arranged in a substantially rectangular shape centered on the center of the substrate 110 in a region outside the anode 131 of the substrate 110 (see FIG. 6A).
  • the substrate 110 has been described as having the light incident window 111, the present invention is not limited to this, and the substrate 210 may have the light incident window (incident window portion).
  • the photoelectric conversion unit 120 has a reflective photoelectric surface that emits photoelectrons in the reflection direction.
  • the reflective photocathode is formed on the conductive material film on the substrate 110.
  • the substrate 110 itself may be made of a conductive material such as a metal material to insulate the grid electrode 140, the side tube 150, and the energization terminals 133 and 141 from each other. In this case, the energizing terminal 122 is unnecessary.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams schematically showing an amplifier circuit vacuum tube 1D according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7A is a plan view and FIG. 7B is a sectional view.
  • the amplifier circuit vacuum tube 1D is a vacuum tube manufactured by using a semiconductor manufacturing technology, and is, for example, an audio (audio) amplifier circuit as shown in FIG. 2 and is used for a circuit corresponding to stereo output.
  • the amplifier tube is a vacuum tube for an amplifier circuit that does not use a pair of left and right tube for amplifier circuit 1, that is, two vacuum tubes for an amplifier circuit. As shown in FIGS.
  • the amplifier circuit vacuum tube 1D includes substrates 310 and 410 (first substrate and second substrate), a pair of photoelectric conversion units 320, and a pair of outputs.
  • the section 330, a pair of grid electrodes 340 and 340, and a side tube 350 are provided.
  • the amplifier circuit vacuum tube 1D is formed by etching the silicon substrate to form the anode 331 of the output section 330, the grid electrode 340, and the side tube 350, and sandwiches these so as to stand between the substrates 310 and 410. It is manufactured by sealing with. Note that the substrate 310 is not shown in FIG. 7A, which is a plan view.
  • the substrate 310 is a rectangular substrate made of a translucent insulating material such as glass (Kovar glass or borosilicate glass), and has a light incident window 311 (incident window portion).
  • the substrate 410 is a rectangular substrate made of an insulating material such as glass (Kovar glass or borosilicate glass), and is arranged so as to face the substrate 310.
  • the direction from the substrate 310 to the substrate 410 may be described as “down”, and the direction from the substrate 410 to the substrate 310 may be described as “up”.
  • the photoelectric conversion unit 320 converts light that has passed through the light incident window 311 into photoelectrons.
  • the photoelectric conversion unit 320 has a pair of transmissive photoelectric surfaces 321 and 321 that emit the converted photoelectrons in the transmission direction.
  • the photocathodes 321 and 321 are arranged on the inner surface of the substrate 310, and more specifically, they are arranged at both ends in the longitudinal direction of the substrate 310 along the lateral direction of the substrate 310.
  • the photocathodes 321 and 321 are connected to the conductive film 324 disposed on the substrate 410 via the power feeding member 323.
  • the conductive film 324 is electrically connected to the power supply energizing terminal 322 on the substrate 410.
  • the photoelectrons emitted from the photocathodes 321 and 321 in the transmission direction of the signal light pass through the grid electrodes 340 and 340 toward the anodes 331 and 331 of the substrate 410 as shown by the arrows in FIG. 7B. Move to the center.
  • the output section 330 has a pair of anodes 331 and 331 to which photoelectrons are input and energization terminals 333 and 333, and outputs a signal according to the incident photoelectrons.
  • the anodes 331 and 331 are erected so as to be sandwiched between the substrates 310 and 410 (see FIG. 7B), and in a plan view, in a region closer to the center of the substrate 410 than the photocathode 321, the substrate 410 of the substrate 410 is provided. It is arranged along the lateral direction (see FIG. 7A).
  • the anodes 331 and 331 are connected to the power supply and output energization terminals 333 on the substrate 410.
  • the grid electrodes 340, 340 are arranged in the photoelectron path from the photocathode 321 to the anode 331, and control the amount of photoelectrons input to the anode 331.
  • the grid electrodes 340, 340 are grid-shaped members in which columnar structures are arranged in a wall shape.
  • the grid electrodes 340 and 340 are erected so as to be sandwiched between the substrates 310 and 410 (see FIG. 7B), and in plan view, the photocathode in a region between the photocathode 321 and the anode 331 on the substrate 410. It is arranged along the lateral direction of the substrate 410 at a position closer to the 321 side (see FIG. 7A).
  • the grid electrodes 340, 340 are connected to the power supply energizing terminals 341 on the substrate 410.
  • the side tube 350 is erected so as to be sandwiched between the outer edge regions of the substrates 310 and 410 (see FIG. 7B), and the side tube 350, the substrates 310 and 410, the energizing terminals 322, 322, 333, 333. Vacuum tightness is maintained by 341 and 341.
  • the side tube 350 is arranged in a substantially rectangular shape centered on the center of the substrate 410 in a region outside the photocathodes 321 and 321 when seen in a plan view (see FIG. 7A).
  • the vacuum tube for the amplification circuit may further include a monitor unit 500 that monitors the light amount of the signal light output from the LED 80.
  • the monitor unit 500 is, for example, a photodiode. By inputting the drive voltage to the LED 80, the light amount of the LED 80 is determined. Then, the light amount output from the LED 80 is monitored in the monitor unit 500, and the light amount of the LED 80 is controlled to be constant based on the signal from the monitor unit 500.
  • the variation of the light amount of the signal light can be corrected.
  • the light quantity of the signal light can be kept constant with high accuracy, and thus more accurate amplification can be performed.
  • the technique of the present invention is used for a vacuum tube for an amplifier circuit for sound, it is determined whether or not the amount of light output from the LED 80 is stable, without depending on the actual sound (human ear), and necessary. Accordingly, the amount of light can be stabilized.
  • the voltage applied to each part such as the anode may be changed according to the monitoring result by the monitor 500.
  • An amplifier circuit vacuum tube 1E shown in FIG. 9 includes a housing 10E that fixes the light incident window 13E, a photoelectric conversion unit 20B, a grid electrode 40, and a translucent electrode 90.
  • the photoelectric conversion unit 20B and the grid electrode 40 are the same as those in the above-described second embodiment, so description thereof will be omitted.
  • the housing 10E is a housing made of a conductive material, for example, a metal such as Kovar metal, and a light incident window 13E is fixed to an opening provided at one end of the housing 10E.
  • the housing 10E itself functions as an anode.
  • the potential of the housing 10E is set to the ground potential.
  • the housing 10E collects photoelectrons that diffuse laterally among the photoelectrons that have passed through the grid electrode 40. Since the housing 10E is made of metal, the stem pin 22B and the stem pin 41 are fixed to the housing 10E and insulated by the fixing member 550 made of an insulating material (for example, hermetic glass).
  • the transparent electrode 90 is a transparent electrode formed on the vacuum side surface of the light incident window 13E in the housing 10E.
  • the translucent electrode 90 is formed of a light transmissive conductive film made of, for example, ITO, Cr, Al or the like, or a mesh member.
  • the translucent electrode 90 collects the photoelectrons that travel in the direction of the light incident window 13E among the photoelectrons that have passed through the grid electrode 40.
  • the translucent electrode 90 is electrically connected to the housing 10E by an electrical connection portion 160 (for example, wire bonding).
  • the translucent electrode 90 is made of a light transmissive conductive film and the thickness thereof is sufficiently thick, the translucent electrode 90 is continuously provided from the light incident window 13E to a part of the housing 10E.
  • the translucent electrode 90 itself can be electrically connected to the housing 10E (that is, the translucent electrode also includes an electrical connection portion), so that the electrical connection such as the wire bonding described above is performed.
  • the connecting part 160 is not necessary. Even when the translucent electrode 90 is made of a mesh member, the electrical connection section 160 can be similarly eliminated by directly contacting the mesh member with the housing 10E.
  • the light-transmissive electrode 90 may have a light-shielding property in the peripheral region, for example, if only the central region, which is the path (optical path) of the signal light, is light-transmissive. By thus making the peripheral region light-shielding, noise light can be reduced.
  • the photoelectrons that have passed through the grid electrode 40 the photoelectrons that diffuse laterally are collected by the housing 10E that functions as an anode, and the photoelectrons that proceed in the light incident window 13E direction are:
  • the transparent electrode 90 collects. That is, in the amplifier circuit vacuum tube 1E, the anode signal is output as the sum of the signal based on the incidence on the side tube (collected by the housing 10E) and the signal based on the incidence on the translucent electrode 90.
  • the translucent electrode 90 is formed of a light transmissive conductive film
  • the light incident area of the light incident window 13E can be covered with an electrode without a gap, so that the photoelectrons traveling to the light incident window 13E can be captured more effectively. can do.
  • the configuration shown in FIG. 10 may be adopted as a modified example of the mode in which the photoelectric conversion unit 20B having a reflective photoelectric surface is used.
  • the vacuum tube 1F for an amplifier circuit shown in FIG. 10 has substantially the same configuration as the vacuum tube 1E for an amplifier circuit shown in FIG. 9, but in addition to the configuration of the vacuum tube 1E for an amplifier circuit, an aperture section 170A through which signal light passes.
  • the counter electrode 170 is a translucent electrode having
  • the counter electrode 170 projects from the inner wall of the housing 10E so as to face the photoelectric surface 21B between the photoelectric surface 21B of the photoelectric conversion unit 20B and the light incident window 13E (specifically, the translucent electrode 90). Is provided.
  • the counter electrode 170 is formed of a plate-shaped conductive material such as nickel or Kovar metal.
  • the counter electrode 170 collects photoelectrons traveling in the direction of the light incident window 13E.
  • an aperture section 170A is formed at least in a part (on the signal light path) of a portion facing the photocathode 21B so as not to interfere with the signal light.
  • the photoelectrons passing through the aperture section 170A cannot be collected by the counter electrode 170, but can be collected by the translucent electrode 90.
  • the counter electrode 170 Since the counter electrode 170 is provided, the area other than the aperture section 170A is shielded and the incident path of light to the photocathode 21B is limited, so that noise light other than the signal light is suppressed from entering.
  • the translucent electrode 90 may not be provided. That is, the counter electrode 170 may be used together with the translucent electrode 90, or may be used instead of the translucent electrode.
  • the counter electrode 170 may have a mesh shape as a whole, or may have a structure in which only the aperture section 170A has a mesh shape so as to easily collect photoelectrons.
  • the vacuum tube 1G for an amplification circuit shown in FIG. 11 has substantially the same configuration as the vacuum tube 1B for an amplification circuit shown in FIG. 5, except that in addition to the configuration of the vacuum tube 1B for an amplification circuit, a translucent light having an aperture section 180A is provided.
  • the electrode 180 which is a sex electrode is provided.
  • the electrode 180 is a lid-shaped electrode provided on the end surface of the opening of the cylindrical anode 31B facing the light incident window 13B, and constitutes a part of the anode 31B. As shown in FIG. 11, the electrode 180 has an aperture section 180A formed on the signal light path so as not to interfere with the signal light.
  • the electrode 180 may have a mesh shape as a whole, or only the aperture section 180A may have a mesh shape. According to such a configuration, the photoelectrons that have passed through the grid electrode 40 and proceed in the direction of the light incident window 13B (photoelectrons that cannot be properly collected by the anode 31B) can be effectively collected by the electrode 180.
  • the vacuum tube 1H for an amplification circuit shown in FIG. 12 has substantially the same configuration as the vacuum tube 1B for an amplification circuit shown in FIG. 5, except that the anode 31B (see FIG. 5) in the vacuum tube for an amplification circuit 1B (see FIG. 5) is transparent.
  • a sex electrode 190 is provided.
  • the light-transmissive electrode 190 is a light-transmissive electrode formed on the inner surface of the bulb 10B having the light incident window 13B.
  • the transparent electrode 190 is provided on the inner surfaces of the side wall and the upper wall of the bulb 10B on the light incident window 13B side of the grid electrode 40, and at least the grid electrode 40 is protected from the influence of photoelectrons that do not pass through the grid electrode 40. It is preferable that it is not provided on the wall surface of the bulb 10B closer to the photoelectric conversion unit 20B than 40.
  • the translucent electrode 190 is formed of a light transmissive conductive film made of ITO, Cr, Al, or the like, or a mesh member. A current signal is output from the transparent electrode 190 via the stem pin 33B.
  • the light-transmissive electrode 190 has a light-shielding property in a peripheral region (including a portion provided on the side wall of the bulb 10B) if, for example, only a central region serving as a path (optical path) of signal light is light-transmissive. Good.
  • the configuration shown in FIG. 13 may be adopted as a modified example of a mode in which a vacuum tube is manufactured using semiconductor manufacturing technology.
  • the amplifier circuit vacuum tube 1I shown in FIG. 13 has substantially the same configuration as the amplifier circuit vacuum tube 1D shown in FIG. 7, except that the photoelectric conversion unit 320I (see FIG. 7B) is replaced. (A photoelectric conversion unit having a reflective photoelectric surface 321I) is provided, and a window side electrode 380 is further provided.
  • the photoelectric conversion unit 320I converts light that has passed through the light incident window 311 into photoelectrons.
  • the photoelectric conversion unit 320I is provided on the substrate 410 so as to face the light incident window 311 and has a pair of pedestals 600 each having a triangular cross section having arc-shaped hypotenuses, and a pair of reflections for emitting converted photoelectrons.
  • a photocathode 321I of the mold is provided on the arc-shaped surface of the pedestal portion 600.
  • the photoelectrons emitted from the photocathode 321I pass through the grid electrode 340 and move toward the anode 331 toward the center of the substrate 410, as indicated by the arrow in FIG.
  • the window-side electrode 380 is a light-transmissive conductive film formed on the inner surface of the light incident window 311.
  • the window-side electrode 380 is formed of a light-transmissive conductive film made of, for example, ITO, Cr, Al or the like, or a mesh member.
  • the window-side electrode 380 is configured to prevent photoelectrons emitted from the photocathode 321I from entering the light incident window 311 and charging the light incident window 311.
  • the window-side electrode 380 has the same potential as the photocathode 321I by being physically connected to the photocathode 321I or by separately establishing an electrical connection or being supplied with power.
  • Vacuum tube for amplification circuit 10 10B ... Valve (vacuum housing), 13, 111, 311 ... Light incident window (incident window portion), 20 , 20B, 120, 320 ... Photoelectric conversion part, 21, 21B, 121, 321 ... Photoelectric surface, 23B ... Cathode, 30, 30B, 130, 330 ... Output part, 31, 31B, 131, 331 ... Anode, 40, 140 , 340 ... Grid electrodes, 110, 210, 310, 410 ... Substrate.

Landscapes

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Abstract

増幅回路用真空管は、信号光を透過する光入射窓と、光入射窓を透過した信号光を光電子に変換する光電変換部と、光電子が入射される陽極を有し、入射された光電子に応じた信号を出力する出力部と、光電変換部から陽極に向かう光電子の経路に配置され、陽極に入射される光電子の量を制御するグリッド電極と、を備える。

Description

増幅回路用真空管及びそれを用いた増幅回路
　本発明の一側面は、増幅回路用真空管及びそれを用いた増幅回路に関する。
　従来、オーディオ装置等の増幅回路に用いられる増幅回路用真空管が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された増幅回路用真空管では、フィラメントが電子源に採用されている。
特開２０１１－２２８７６０号公報
　ここで、熱電子源であるフィラメントが電子源に採用された増幅回路用真空管は、熱を発生しやすいため周囲の回路素子等に悪影響を及ぼす可能性があり、それを用いた増幅回路を小型化することが難しい。
　本発明の一側面は上記実情に鑑みてなされたものであり、発熱を抑制し、増幅回路の小型化を実現することができる増幅回路用真空管を提供すること目的とする。
　本発明の一態様に係る増幅回路用真空管は、信号光を透過する入射窓部と、入射窓部を透過した信号光を光電子に変換する光電変換部と、光電子が入射される陽極を有し、入射された光電子に応じた信号を出力する出力部と、光電変換部から陽極に向かう光電子の経路に配置され、陽極に入射される光電子の量を制御するグリッド電極と、を備える。
　本発明の一態様に係る増幅回路用真空管では、光電変換部において信号光が光電子に変換され、出力部において光電子に応じた信号が出力される。そして、本増幅回路用真空管では、出力部の陽極に入射される光電子の量がグリッド電極において制御される。これにより、出力部から出力される信号については、光電変換部からの光電子をグリッド電極において制御することで得ることが可能となる。このような構成では、熱電子源を電子源に採用することなく出力信号を得ることができるため、発熱を抑制し、増幅回路の小型化を実現することができる。
　光電変換部が有する光電面とグリッド電極との離間距離は、グリッド電極と陽極との離間距離よりも短くてもよい。このように、光電面とグリッド電極との離間距離が短くされることにより、グリッド電極は、加速が小さい段階の光電子に対して制御を行うことが可能になる。このことで、グリッド電極による出力信号の制御範囲を大きくすることが可能になり、増幅範囲の大きな回路を得ることができる。
　光電変換部は、透過型の光電面を有していてもよい。このような構成によれば、グリッド電極及び陽極の構造や配置が単純となり、増幅回路用真空管を小型化することができる。
　光電変換部は、反射型の光電面を有していてもよい。このような構成によれば、光電変換効率の高い光電面とすることが可能となるため、増幅範囲の大きな回路を得ることができる。
　増幅回路用真空管は、入射窓部を固定する導電性材料からなる筐体部と、入射窓部と光電変換部との間に設けられ、筐体部に電気的に接続された透光性電極とを更に備え、陽極は、筐体部と透光性電極とから構成されていてもよい。このような構成によれば、筐体部及び透光性電極によって、より効果的に光電子を捕捉することができる。
　透光性電極は、入射窓部上に設けられていてもよい。このような構成によれば、入射窓部に向かう光電子をより効果的に捕捉することができる。
　透光性電極は、光透過性の導電膜を含んでいてもよい。このような構成によれば、入射窓部の光入射領域を隙間なく電極で覆うことができるので、入射窓部に向かう光電子をより効果的に捕捉することができる。
　透光性電極は、筐体部の内壁から突出するように設けられ、信号光が通過するアパーチャー部を有していてもよい。このような構成によれば、入射窓部に向かう光電子をより効果的に捕捉することができる。
　増幅回路用真空管は、入射窓部と光電変換部との間に設けられた透光性電極を更に備え、陽極は、透光性電極を含んでいてもよい。このような構成によれば、入射窓部に向かう光電子をより効果的に捕捉することができる。
　増幅回路用真空管は、入射窓部を備えた筐体部と、入射窓部を含む筐体部上に設けられた透光性電極と、を更に備え、陽極は、透光性電極から構成されていてもよい。このような構成によれば、入射窓部に向かう光電子をより効果的に捕捉することができる。
　増幅回路用真空管は、入射窓部を有する第１の基板と、第１の基板に対向する第２の基板と、を更に備え、光電変換部は、第１の基板又は第２の基板上に設けられており、陽極及びグリッド電極は、第１の基板及び第２の基板の間に立設するように設けられていてもよい。このような構成によれば、厚さ方向に小型化された増幅回路用真空管を得ることができる。
　光電変換部は、入射窓部と対向するように第２の基板上に設けられた台座部と、台座部上に設けられた反射型の光電面とを有し、入射窓部上には、光電面と同電位である対向電極が設けられていてもよい。入射窓部上に対向電極が設けられていることによって、光電面から放出された光電子が入射窓部に入射して入射窓部が帯電してしまうことを効果的に抑制することができる。
　上述した増幅回路用真空管を用いて、該増幅回路用真空管を駆動するための駆動電源部と、グリッド電極に対して、光電子の量を制御する制御信号を出力する制御信号出力部と、入射窓部に向かって信号光を発生する信号光発生部と、を備えた増幅回路としてもよい。このような構成によれば、発熱を抑制し、小型化された増幅回路を実現することができる。
　信号光発生部は半導体発光素子を備えてもよい。このような構成によれば、より小型化された増幅回路を実現することができる。
　信号光発生部は、半導体発光素子の光量をモニターするモニター部を備え、モニター部からの信号に基づいて、半導体発光素子の光量を一定に制御してもよい。このような構成によれば、信号光の光量を精度よく一定に保つことができるので、より精度の高い増幅を行うことができる。
　増幅回路用真空管と信号光発生部とを複数組備え、隣り合う増幅回路用真空管と信号光発生部との組の間が遮光されていてもよい。このような構成によれば、隣り合う信号光発生部からの光の影響を受けることなく、より精度の高い増幅を行うことができる。
　本発明の一側面によれば、発熱を抑制し、増幅回路の小型化を実現することができる増幅回路用真空管を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る増幅回路用真空管を模式的に示す断面図である。 図１に示す増幅回路用真空管に係る回路図である。 グリッド電圧と出力電流との関係を示すグラフである。 光電面及びグリッド電極について離間距離と電位差との関係を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る増幅回路用真空管を模式的に示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る増幅回路用真空管を模式的に示す図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は断面図を示している。 本発明の第４実施形態に係る増幅回路用真空管を模式的に示す図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は断面図を示している。 変形例に係る増幅回路用真空管の回路図である。 変形例に係る増幅回路用真空管を模式的に示す断面図である。 変形例に係る増幅回路用真空管を模式的に示す断面図である。 変形例に係る増幅回路用真空管を模式的に示す断面図である。 変形例に係る増幅回路用真空管を模式的に示す断面図である。 変形例に係る増幅回路用真空管を模式的に示す断面図である。
［第１実施形態］
　以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、第１実施形態に係る増幅回路用真空管１を模式的に示す断面図である。増幅回路用真空管１は、例えば音響（オーディオ）用増幅回路又は楽器（ギター）用増幅回路用の真空管である。なお、増幅回路用真空管１は、上述した音響用増幅回路等以外の増幅回路に係る真空管であってもよい。増幅回路用真空管１は、光電子増倍管の技術を利用する。図１に示されるように、増幅回路用真空管１は、バルブ１０（真空筐体）と、光電変換部２０と、出力部３０と、グリッド電極４０と、を備えている。
　バルブ１０は、円筒形の部材である。バルブ１０は、ステム１１と、側管１２と、光入射窓１３（入射窓部）とを有している。ステム１１は、例えばガラス（コバールガラス）やセラミックといった絶縁性材料により構成された円盤状の部材であり、ここではセラミックからなる。光入射窓１３は、例えばガラス（コバールガラス）のような透光性材料により構成された円盤状の部材であり、ステム１１に対向するように配置されている。光入射窓１３は、光源であるＬＥＤ８０（半導体発光素子、図２参照）からの光（信号光）が入射する窓部として機能する。ＬＥＤ８０は、一定光量の光を出射する。側管１２は、例えばコバール金属といった導電性材料やコバールガラスといった絶縁性材料により構成された部材であり、ここではコバール金属からなるとともに、ステム１１の円周に沿って設けられ、ステム１１と光入射窓１３とを連結するように立設している。以下では、ステム１１から光入射窓１３に向かう方向を「上」、光入射窓１３からステム１１に向かう方向を「下」として説明する場合がある。バルブ１０は、光電変換部２０、出力部３０の陽極３１、及びグリッド電極４０を収容した状態で真空気密が保たれる真空筐体である。
　光電変換部２０は、光入射窓１３を透過した光を光電子に変換する。光電変換部２０は、変換した光電子を透過方向に放出する透過型の光電面２１を有している。光電面２１は、例えばマルチアルカリ、ＮａＫ、ＣｓＴｅ、ＧａＮ等により構成されているがこれに限定されない。なお、光電面２１において外部からのノイズ光を排除する観点から、可視光に感度のないソーラーブラインド光電面（ＣｓＴｅ、ＧａＮ等により構成された光電面）を用いてもよい。光電面２１から放出された光電子は下方に向かって（陽極３１に向かって）移動する。光電面２１は、光入射窓１３の内側面上に形成されており、給電用のステムピン２２に電気的に接続されることで所望の電位を供給されている。ステムピン２２は、光電面２１に電気的に接続されると共にステム１１を貫通するように下方に延びている。なお、側管１２が導電性材料からなる場合、光電面２１と側管１２とが電気的に接続されていれば、ステムピン２２を側管１２と電気的に接続してもよいし、ステムピン２２を廃し、側管１２を介して光電面２１に所望の電位を供給してもよい。
　出力部３０は、光電子が入射される陽極３１とステムピン３３とを有し、入射された光電子に応じた信号を出力する。陽極３１は、例えばニッケル又はステンレス等の金属材料により構成された板材である。陽極３１は、ステムピン３３の上端に接続されており、ステム１１の上面の近傍に配置されている。陽極３１は、給電用のステムピン３３によってステム１１の上面から離間した位置に配置されている。ステムピン３３は、陽極３１に接続されると共にステム１１を貫通するように下方に延びている。出力部３０の後段には増幅素子３２（図２参照）が接続されている。増幅素子３２は、陽極３１からステムピン３３を経て出力される電流信号を電圧信号に変換して、出力信号（増幅信号）として出力する。出力信号の出力先は、増幅回路用真空管１の用途によって異なるが、音響用途の場合、例えばヘッドフォン又はスピーカー等である。
　グリッド電極４０は、光電変換部２０の光電面２１から陽極３１に向かう光電子の経路に配置され、陽極３１に入射される光電子の量を制御する。光電子の量は、グリッド電極４０に入力される制御信号を反映したグリッド電圧に応じて制御される。制御信号（グリッド電圧）は、例えば音源等から入力される信号に基づいて、後述する制御信号出力部４００から出力される。光電子の量は、グリッド電圧が大きいほど（光電面２１とグリッド電極４０との間の電圧差が大きいほど）少なくなる（光電子の通過を抑制する）ように制御される。そのため、グリッド電圧と出力電流（陽極３１からの出力電流）との関係は図３に示されるように反比例の関係になる。
　グリッド電極４０は、光電子を通過させるための貫通孔が形成されたメッシュ状部、格子状部、または網状部を備えた板状部材であり、例えばニッケル又はステンレス等の金属材料により構成されている。グリッド電極４０は、ステムピン４１の上端に接続されており、光電面２１及び陽極３１の間の領域に配置されている。ステムピン４１は、グリッド電極４０に接続されると共にステム１１を貫通するように下方に延びている。
　グリッド電極４０は、光電面２１との離間距離ＧＤが、陽極３１との離間距離ｇｄよりも短くなるように配置されている。すなわち、グリッド電極４０は、バルブ１０内における光電面２１寄りの領域に配置されている。図４に示されるように、グリッド電極４０は、バルブ１０内における光電面２１寄りの領域に配置されることと、バルブ１０内における陽極３１寄りの領域に配置されることとが考えられる。ここで、光電面２１との電位差は光電面２１に近い領域ほど小さくなるところ、光電子は光電面２１との電位差が小さな領域ほど加速力（エネルギー）が小さいため、小さなグリッド電圧で制御が可能となる。このため、グリッド電極４０を光電面２１寄りの領域に配置することによって、グリッド電圧に応じてより効率的に（同じグリッド電圧範囲でも、より出力調整範囲を広くして）出力信号を制御することが可能になる。出力調整範囲を広くするとは、グリッド電圧の変化量に対する陽極３１からの出力電流の変化量を大きくすることを言う。図３には、同じグリッド電圧の変化量Ａに対して、出力電流の変化量が、変化量Ｃである場合と、該変化量Ｃよりも大きい変化量Ｂである場合とが示されている。この場合には、出力電流の変化量が変化量Ｂである場合のほうが、より出力調整範囲を広くすることができており、増幅回路としての性能が高い。
　なお、各構成における印加電圧の一例としては、光電面２１をグランド電位（接地電位）とし、陽極３１を＋５～＋１００Ｖ（例えば＋１２Ｖ）として光電面２１-陽極３１間の電位差を５～１００Ｖ（例えば１２Ｖ）とすると共に、グリッド電圧を０～＋６Ｖ程度とすることが考えられる。増幅回路用真空管１においては、ＬＥＤ８０（図２参照）から出力される光の量が一定（すなわち、光電面から放出される光電子の量（光電面電流）が一定）とされるとともに、光電面２１-陽極３１間の電位差も一定とされ、グリッド電圧のみが変数とされている。
　次に、図２を参照して、図１に示す増幅回路用真空管１に係る増幅回路の一例について説明する。なお、図２の増幅回路１００は説明の便宜上、増幅回路用真空管１に係る回路を簡素化して示すものである。図２は、一例として、音響（オーディオ）用の増幅回路であって、ステレオ出力に対応するよう、左右一対の増幅回路用真空管１を用いた増幅回路（右用増幅回路１００Ｒ、左用増幅回路１００Ｌ）を持った回路図を示している。
　図２に示されるように、右用増幅回路１００Ｒ及び左用増幅回路１００Ｌのそれぞれが、光入射窓１３を介して光電面２１に一定の信号光を入射させる構成として、ＬＥＤ８０を備えた信号光発生部８００（右用信号光発生部８００Ｒ及び左用信号光発生部８００Ｌ）がそれぞれの増幅回路用真空管１と対向して設けられている。ＬＥＤ８０は、例えば４５０ｎｍよりも短い波長の光、具体的には紫外光領域の光を信号光として出射する。光電面２１はグランド電位に接続され、陽極３１は駆動電源部３００に接続され、駆動電圧Ｖが供給されている。そして、光電面２１と陽極３１との間にはグリッド電極４０が配置されており、該グリッド電極４０には、左右それぞれ、音源等からの入力信号に基づいて制御信号出力部４００から制御信号に相当するグリッド電圧が入力される。当該グリッド電圧に応じて、陽極３１に入射される光電子の量が制御される。そして、光電子の量に応じて陽極３１から電流信号が出力され、増幅素子３２において、該電流信号が電圧信号に変換されて、該電圧信号が出力信号としてヘッドフォン又はスピーカー等に出力される。また、右用増幅回路１００Ｒ及び左用増幅回路１００Ｌを前段の増幅回路として、該電圧信号による出力信号を、後段の増幅回路に対する入力信号としてもよい。なお、光入射窓１３を介して光電面２１に一定の信号光を入射させる際には、信号光発生部８００は右用信号光発生部８００Ｒと左用信号光発生部８００Ｌとに分けることなく、単一の信号光発生部８００としてもよい。ただし、より高い増幅作用を得るには、より多くの光電子が必要なので、十分な信号光量を得る為には、左右で個別に信号光発生部８００を備えてもよい。また、信号光の光量も変化させて制御する場合には、右用信号光発生部８００Ｒとそれに対向する増幅回路用真空管１の組、左用信号光発生部８００Ｌとそれに対向する増幅回路用真空管１の組との間を遮光する遮光部（図示せず）を設けてもよい。なお、信号光の光量を一定にする場合には、例えば右用信号光発生部８００Ｒの光の一部が左用信号光発生部８００Ｌの増幅回路用真空管１に入射したとしても、その入射光量が常に一定であれば問題ないので、基本的には遮光を行うことなく動作させることが可能である。
　次に、第１実施形態に係る増幅回路用真空管１の作用効果について説明する。
　上述したように、増幅回路用真空管１は、信号光を透過する光入射窓１３と、光入射窓１３を透過した信号光を光電子に変換する光電変換部２０と、光電子が入射される陽極３１を有し、入射された光電子に応じた信号を出力する出力部３０と、光電変換部２０から陽極３１に向かう光電子の経路に配置され、陽極３１に入射される光電子の量を制御するグリッド電極４０と、を備える。第１実施形態に係る増幅回路用真空管１では、光電変換部２０において信号光が光電子に変換され、出力部３０において光電子に応じた信号が出力される。そして、増幅回路用真空管１では、出力部３０の陽極３１に入射される光電子の量がグリッド電極４０において制御される。これにより、出力部３０から出力される信号については、グリッド電極４０において（詳細には、グリッド電圧に応じて）制御することが可能となる。このような構成では、フィラメントのような熱電子源を電子源に採用することなく出力信号を適切に制御することができるため、発熱を抑制し、増幅回路１００の小型化を実現することができる。
　光電変換部２０は、変換した光電子を透過方向に放出する透過型の光電面２１を有している。このような構成によれば、グリッド電極４０及び陽極３１の構造や配置が単純となり、増幅回路用真空管１を小型化することができる。また、光電変換部２０の近くに光電面２１を設けたい場合等において光電面２１を適切に配置することができる。
　光電面２１とグリッド電極４０との離間距離は、グリッド電極４０と陽極３１との離間距離よりも短い。このように、光電面２１とグリッド電極４０との離間距離が短くされることにより、加速が小さい段階（光電面２１との電位差が小さい段階）の光電子に対して制御を行うことが可能になる。このことで、グリッド電極４０による出力信号の制御範囲を大きくすることが可能になり、増幅範囲の大きな回路を得ることができる。
　増幅回路１００は、増幅回路用真空管１を駆動するための駆動電源部３００と、グリッド電極４０に対して、光電子の量を制御する制御信号を出力する制御信号出力部４００と、光入射窓１３に向かって信号光を発生する信号光発生部８００と、を備えている。このような構成によれば、発熱を抑制し、小型化された増幅回路を実現することができる。
　信号光発生部８００はＬＥＤ８０を備えてもよい。このような構成によれば、より小型化された増幅回路を実現することができる。また、給電する電力を制御することで、光量を変化させるのが容易であるため、グリッド電極４０での制御に加え、信号光の光量変化も加えた、より細かな出力信号の調整を行うこともできる。例えば、出力波形を可変とすることで、電気信号に変換された音に対して音響効果を与えるエフェクターに用いることができる。
　増幅回路用真空管１と信号光発生部８００を複数組（右用信号光発生部８００Ｒ及び左用信号光発生部８００Ｌ）備え、隣り合う増幅回路用真空管１と信号光発生部８００（右用信号光発生部８００Ｒまたは左用信号光発生部８００Ｌ）との組の間が遮光されていてもよい。このような構成によれば、特に信号光の光量を変化させる場合において、隣り合う信号光発生部（右用信号光発生部８００Ｒ及び左用信号光発生部８００Ｌ）からの光の影響を受けることなく、より精度の高い増幅を行うことができる。
［第２実施形態］
　以下、本発明の第２実施形態について、図５を参照して説明する。なお、第２実施形態の説明においては、第１実施形態と重複する説明を省略する。
　図５は、第２実施形態に係る増幅回路用真空管１Ｂを模式的に示す断面図である。図５に示されるように、増幅回路用真空管１Ｂは、バルブ１０Ｂと、光電変換部２０Ｂと、出力部３０Ｂと、グリッド電極４０と、を備えている。グリッド電極４０については、上述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
　バルブ１０Ｂは、真空気密が保たれる筐体全体（ステム、側管、及び光入射窓１３Ｂを含む全体）が一体の透光性絶縁材料からなるバルブであり、例えばガラス（コバールガラス）により構成されている。
　光電変換部２０Ｂは、光電面２１Ｂと、陰極２３Ｂとを有しており、信号光の入射方向に対して反射するように光電子を放出する反射型光電面である。光電面２１Ｂは、陰極２３Ｂ上に設けられている。光電面２１Ｂ及び陰極２３Ｂは、バルブ１０Ｂにおけるステムの上面に対して離間して配置されている。光電面２１Ｂは、例えばマルチアルカリ、ＮａＫ、ＣｓＴｅ等により構成されているがこれに限定されない。陰極２３Ｂは、例えばニッケル又はステンレス等の金属材料により構成された板材であり、給電用のステムピン２２Ｂの上端に接続されている。ステムピン２２Ｂは、陰極２３Ｂに接続されると共にバルブ１０Ｂのステムを貫通するように下方に延びている。
　なお、増幅回路用真空管１Ｂでは、反射型の光電変換部２０Ｂがバルブ１０Ｂのステム側に配置される構成となるため、ステム側でバルブ１０Ｂを真空封止する際の熱が光電変換部２０Ｂ（光電面２１Ｂ自体又は光電面形成部である陰極２３Ｂ）の表面状態に影響を及ぼしてしまうおそれがある。このことを抑制するために、光電変換部２０Ｂはバルブ１０Ｂのステムから離間していてもよく、例えば、光電変換部２０Ｂとステムとの離間距離ＰＤが、光電変換部２０Ｂとグリッド電極４０との離間距離（ｐｄ）以上となる程度に、光電変換部２０Ｂとステムとが離間していてもよい。
　出力部３０Ｂは、光電子が入力される陽極３１Ｂとステムピン３３Ｂとを有している。陽極３１Ｂは、例えばニッケル又はステンレス等の金属材料により構成され、信号光が通過するように上下に連通する貫通孔を備えた円筒形の部材である。陽極３１Ｂは、ステムピン３３Ｂの上端に接続されており、バルブ１０Ｂにおける光入射窓の近傍（直下）に配置されている。ステムピン３３Ｂは、陽極３１Ｂに接続されると共にバルブ１０Ｂのステムを貫通するように下方に延びている。
　このような増幅回路用真空管１Ｂにおいては、バルブ１０Ｂの光入射窓１３Ｂから入射した信号光は、陽極３１Ｂの貫通孔及びグリッド電極４０を通過して光電変換部２０Ｂに入射し、光電面２１Ｂにおいて光電子に変換されると共に反射方向に放出され、グリッド電極４０を介して円筒形の陽極３１Ｂに入射する。そして、陽極３１Ｂからステムピン３３Ｂを経て電流信号が出力されると共に後段の増幅素子において該電流信号が電圧信号に変換され、該電圧信号が出力信号として例えばヘッドフォン又はスピーカー等に出力されたり、さらなる増幅回路に対する入力信号として出力される。
　上述したように、第２実施形態に係る増幅回路用真空管１Ｂでは、光電変換部２０Ｂが、変換した光電子を反射方向に放出する反射型の光電面２１Ｂを有している。このような構成によれば、陰極２３Ｂから光電面２１Ｂへの電流供給を良好に行えることから、光電変換効率の高い光電面とすることが可能となるため、増幅範囲の大きな回路を得ることができる。
　また、反射型の光電面２１Ｂが陰極２３Ｂ上に設けられていることにより、光電面２１Ｂの全域にわたって略均一な電圧を印加することができる。
［第３実施形態］
　以下、本発明の第３実施形態について、図６（ａ），（ｂ）参照して説明する。なお、第３実施形態の説明においては、第１～第２実施形態と重複する説明を省略する。
　図６は、第３実施形態に係る増幅回路用真空管１Ｃを模式的に示す図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は断面図を示している。増幅回路用真空管１Ｃは、半導体製造技術を用いて製造される真空管である。このような真空管は、小型化及び大量生産の観点で優位である。図６（ａ），（ｂ）に示されるように、増幅回路用真空管１Ｃは、基板１１０，２１０（第１の基板，第２の基板）と、光電変換部１２０と、出力部１３０と、グリッド電極１４０と、側管１５０と、を備えている。増幅回路用真空管１Ｃは、シリコン基板をエッチングすることで出力部１３０の陽極１３１、グリッド電極１４０、及び側管１５０が作成されると共に、これらを基板１１０，２１０の間で立設するように挟み込んで封止することにより製造される。なお、平面図である図６（ａ）においては、基板２１０を図示していない。
　基板１１０は、例えばガラス（コバールガラス又は硼珪酸ガラス）等の透光性絶縁性材料により構成された矩形の基板であり、光入射窓１１１（入射窓部）を有する。基板２１０は、例えばガラス（コバールガラス又は硼珪酸ガラス）等の絶縁性材料により構成された矩形の基板であり、基板１１０に対向して配置されている。上述したように、基板１１０及び基板２１０は、陽極１３１、グリッド電極１４０、及び側管１５０を挟み込むように設けられている。以下では、基板１１０から基板２１０に向かう方向を「上」、基板２１０から基板１１０に向かう方向を「下」として説明する場合がある。
　光電変換部１２０は、光入射窓１１１を透過した光を光電子に変換する。光電変換部１２０は、変換した光電子を透過方向に放出する透過型の光電面１２１を有している。光電面１２１は、基板１１０上において、透光性の導電性材料膜（不図示）を覆うように配置（載置）されている。または、枠状の導電性材料膜を覆うように設けられていてもよい。導電性材料膜は、例えばアルミなどの金属材料が透光性を備える程度の膜厚で蒸着されることにより構成されている。図６（ａ）に示されるように、光電面１２１は、基板１１０の略中央部分に配置されている。光電面１２１は、例えばマルチアルカリ、ＮａＫ、ＣｓＴｅ等により構成されているがこれに限定されない。光電面１２１は、基板１１０において給電用の通電端子１２２に接続されている。通電端子１２２は、例えばコバール金属又はタングステン等により構成されている。光電面１２１から放出された光電子は、図６（ｂ）の矢印で示されるように、陽極１３１に向かって基板１１０の外側端部方向に移動する。
　出力部１３０は、光電子が入力される陽極１３１と通電端子１３３とを有し、入力された光電子に応じた信号を出力する。陽極１３１は、基板１１０，２１０に挟まれるように立設しており（図６（ｂ）参照）、平面視すると、光電面１２１よりも基板１１０の外側の領域において、基板１１０の中心を中心とした略矩形状に配置されている（図６（ａ）参照）。陽極１３１は、基板１１０において給電用及び出力用の通電端子１３３に接続されている。通電端子１３３は、例えばコバール金属又はタングステン等により構成されている。
　グリッド電極１４０は、光電面１２１から陽極１３１に向かう光電子の経路に配置され、陽極１３１に入力される光電子の量を制御する。グリッド電極１４０は、柱状構造が壁状に配置された格子状部材である。グリッド電極１４０は、基板１１０，２１０に挟まれるように立設しており（図６（ｂ）参照）、平面視すると、基板１１０における光電面１２１と陽極１３１の間の領域における光電面１２１側寄りの位置において、基板１１０の中心を中心とした略矩形状に配置されている（図６（ａ）参照）。グリッド電極１４０は、基板１１０において給電用の通電端子１４１に接続されている。通電端子１４１は、例えばコバール金属又はタングステン等により構成されている。
　側管１５０は、基板１１０，２１０の外縁領域に挟まれるように立設しており（図６（ｂ）参照）、側管１５０、基板１１０，２１０、通電端子１２２，１３３，１４１によって真空気密が保たれている。側管１５０は、平面視すると、基板１１０における陽極１３１よりも外側の領域において、基板１１０の中心を中心とした略矩形状に配置されている（図６（ａ）参照）。
　なお、基板１１０が光入射窓１１１を有しているとして説明したがこれに限定されず、基板２１０が光入射窓（入射窓部）を有していてもよい。この場合には、光電変換部１２０は、光電子を反射方向に放出する反射型の光電面を有している。なお、反射型の光電面は、基板１１０上の導電性材料膜上に形成される。または、基板１１０自体を金属材料等の導電性材料によって構成し、グリッド電極１４０、側管１５０、及び通電端子１３３、１４１との間を絶縁してもよい。この場合、通電端子１２２は不要となる。
［第４実施形態］
　以下、本発明の第４実施形態について、図７（ａ），（ｂ）参照して説明する。なお、第４実施形態の説明においては、第１～第３実施形態と重複する説明を省略する。
　図７は、第４実施形態に係る増幅回路用真空管１Ｄを模式的に示す図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は断面図を示している。増幅回路用真空管１Ｄは、半導体製造技術を用いて製造される真空管であり、例えば図２で示したような音響（オーディオ）用の増幅回路であって、ステレオ出力に対応するような回路に用いる際、左右一対、つまり２つの増幅回路用真空管１を用いるのではなく、１つの増幅回路用真空管での対応を可能とするような増幅回路用真空管である。図７（ａ），（ｂ）に示されるように、増幅回路用真空管１Ｄは、基板３１０，４１０（第１の基板，第２の基板）と、一対の光電変換部３２０と、一対の出力部３３０と、一対のグリッド電極３４０，３４０と、側管３５０と、を備えている。増幅回路用真空管１Ｄは、シリコン基板をエッチングすることで出力部３３０の陽極３３１、グリッド電極３４０、及び側管３５０が作成されると共に、これらを基板３１０，４１０の間で立設するように挟み込んで封止することにより製造される。なお、平面図である図７（ａ）においては、基板３１０を図示していない。
　基板３１０は、例えばガラス（コバールガラス又は硼珪酸ガラス）等の透光性絶縁性材料により構成された矩形の基板であり、光入射窓３１１（入射窓部）を有する。基板４１０は、例えばガラス（コバールガラス又は硼珪酸ガラス）等の絶縁性材料により構成された矩形の基板であり、基板３１０に対向して配置されている。以下では、基板３１０から基板４１０に向かう方向を「下」、基板４１０から基板３１０に向かう方向を「上」として説明する場合がある。
　光電変換部３２０は、光入射窓３１１を透過した光を光電子に変換する。光電変換部３２０は、変換した光電子を透過方向に放出する、一対の透過型の光電面３２１，３２１を有している。光電面３２１，３２１は、基板３１０の内側面に配置されており、より詳細には、基板３１０の長手方向両端部において、基板３１０の短手方向に沿って配置されている。光電面３２１，３２１は、給電部材３２３を介して、基板４１０上に配置された導電膜３２４に接続されている。導電膜３２４は、基板４１０において給電用の通電端子３２２に電気的に接続されている。光電面３２１，３２１から信号光の透過方向に放出された光電子は、図７（ｂ）の矢印で示されるように、グリッド電極３４０，３４０を通過して陽極３３１，３３１に向かって基板４１０の中央方向に移動する。
　出力部３３０は、光電子が入力される一対の陽極３３１，３３１と通電端子３３３，３３３とを有し、入射された光電子に応じた信号を出力する。陽極３３１，３３１は、基板３１０，４１０に挟まれるように立設しており（図７（ｂ）参照）、平面視すると、光電面３２１よりも基板４１０の中央側の領域において、基板４１０の短手方向に沿って配置されている（図７（ａ）参照）。陽極３３１，３３１は、基板４１０において給電用及び出力用の通電端子３３３に接続されている。
　グリッド電極３４０，３４０は、光電面３２１から陽極３３１に向かう光電子の経路に配置され、陽極３３１に入力される光電子の量を制御する。グリッド電極３４０，３４０は、柱状構造が壁状に配置された格子状部材である。グリッド電極３４０，３４０は、基板３１０，４１０に挟まれるように立設しており（図７（ｂ）参照）、平面視すると、基板４１０における光電面３２１と陽極３３１の間の領域における光電面３２１側寄りの位置において、基板４１０の短手方向に沿って配置されている（図７（ａ）参照）。グリッド電極３４０，３４０は、基板４１０において給電用の通電端子３４１に接続されている。
　側管３５０は、基板３１０，４１０の外縁領域に挟まれるように立設しており（図７（ｂ）参照）、側管３５０、基板３１０，４１０、通電端子３２２，３２２，３３３，３３３，３４１，３４１によって真空気密が保たれている。側管３５０は、平面視すると、光電面３２１，３２１よりも外側の領域において、基板４１０の中心を中心とした略矩形状に配置されている（図７（ａ）参照）。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図８の回路図に示されるように、増幅回路用真空管は、ＬＥＤ８０から出力される信号光の光量をモニターするモニター部５００を更に備えていてもよい。モニター部５００は、例えばフォトダイオードである。ＬＥＤ８０に駆動電圧を入力することにより、ＬＥＤ８０の光量が定まる。そして、モニター部５００においてＬＥＤ８０から出力される光量をモニターし、モニター部５００からの信号に基づいて、ＬＥＤ８０の光量を一定に制御する。より詳細には、モニター部５００からの信号が示す光量の変動（出力変動）に応じて、ＬＥＤ８０の駆動電圧を変化させることで、信号光の光量の変動（出力変動）を補正することができる。このような構成によれば、信号光の光量を精度よく一定に保つことができるので、より精度の高い増幅を行うことができる。例えば本発明の技術が音響用の増幅回路用真空管に用いられる場合において、ＬＥＤ８０から出力される光量が安定しているか否かを実際の音（人の耳）に頼らずに判定し、必要に応じて光量を安定化させることができる。なお、モニター部５００によるモニター結果に応じて、陽極等の各部への印加電圧を変化させてもよい。
　また、反射型光電面を有する光電変換部２０Ｂを用いる形態の変形例として、図９に示される構成を採用してもよい。図９に示される増幅回路用真空管１Ｅは、光入射窓１３Ｅを固定する筐体１０Ｅと、光電変換部２０Ｂと、グリッド電極４０と、透光性電極９０と、を備えている。光電変換部２０Ｂ及びグリッド電極４０については、上述した第２実施形態と同様であるため説明を省略する。
　筐体１０Ｅは、導電性材料、例えばコバール金属等の金属により構成された筐体であり、その一方側の端部に設けられた開口部には光入射窓１３Ｅが固定されている。筐体１０Ｅは、それ自体が陽極として機能する。筐体１０Ｅの電位は接地電位とされている。筐体１０Ｅは、グリッド電極４０を通過した光電子のうち側方に拡散する光電子を収集する。なお、筐体１０Ｅが金属製であるため、ステムピン２２Ｂ及びステムピン４１は、絶縁性材料（例えばハーメチックガラス）からなる固定部材５５０によって筐体１０Ｅに固定されると共に絶縁されている。
　透光性電極９０は、筐体１０Ｅにおける光入射窓１３Ｅの真空側面の上に形成された光透過性の電極である。透光性電極９０は、例えばＩＴＯ、Ｃｒ，Ａｌ等からなる光透過性の導電膜や、メッシュ部材により形成されている。透光性電極９０は、グリッド電極４０を通過した光電子のうち光入射窓１３Ｅ方向に進む光電子を収集する。透光性電極９０は、電気的接続部１６０（例えばワイヤボンディング）によって筐体１０Ｅに電気的に接続される。なお、透光性電極９０が光透過性の導電膜からなる場合、その厚さが十分に厚い場合においては、透光性電極９０を光入射窓１３Ｅから筐体１０Ｅの一部にかけて連続的に成膜することによって、透光性電極９０自体を筐体１０Ｅに電気的に接続することができる（つまり透光性電極が電気的接続部も含む）ので、上述したワイヤボンディングのような電気的接続部１６０が不要になる。また、透光性電極９０がメッシュ部材からなる場合にも、メッシュ部材を直接筐体１０Ｅに接触させることで、同様に電気的接続部１６０を不要とすることができる。透光性電極９０は、信号光の経路（光路）となる例えば中心領域のみが透光性とされれば、周辺領域が遮光性とされてもよい。このように周辺領域が遮光性とされることによって、ノイズ光を低減することができる。
　上述した増幅回路用真空管１Ｅにおいては、グリッド電極４０を通過した光電子のうち側方に拡散する光電子については、陽極として機能する筐体１０Ｅが収集し、光入射窓１３Ｅ方向に進む光電子については、透光性電極９０が収集する。すなわち、増幅回路用真空管１Ｅにおいては、陽極信号は、側管への入射（筐体１０Ｅが収集）に基づく信号と、透光性電極９０への入射に基づく信号との和として出力される。このような構成によれば、例えば陽極３１Ｂだけで光電子を収集する構成（図５）と比較して、より効果的に光電子を捕捉することができる。また、透光性電極９０が光透過性の導電膜からなる場合、光入射窓１３Ｅの光入射領域を隙間なく電極で覆うことができるので、光入射窓１３Ｅに向かう光電子をより効果的に捕捉することができる。
　また、反射型光電面を有する光電変換部２０Ｂを用いる形態の変形例として、図１０に示される構成を採用してもよい。図１０に示される増幅回路用真空管１Ｆは、概ね図９に示される増幅回路用真空管１Ｅと同様の構成であるが、増幅回路用真空管１Ｅの構成に加えて、信号光が通過するアパーチャー部１７０Ａを有した透光性電極である対向電極１７０を備えている。
　対向電極１７０は、光電変換部２０Ｂの光電面２１Ｂと光入射窓１３Ｅ（詳細には、透光性電極９０）との間において、光電面２１Ｂに対向するように筐体１０Ｅの内壁から突出するように設けられている。対向電極１７０は、ニッケル又はコバール金属等の板状の導電性材料により形成されている。対向電極１７０は、光入射窓１３Ｅ方向に進む光電子を収集する。対向電極１７０は、信号光を妨げないように、少なくとも光電面２１Ｂに対向する部位の一部（信号光路上）にアパーチャー部１７０Ａが形成されている。アパーチャー部１７０Ａを通過する光電子については、対向電極１７０によって収集することができないが、透光性電極９０によって収集することができる。対向電極１７０が設けられていることによって、アパーチャー部１７０Ａ以外の領域が遮光され、光電面２１Ｂに対する光の入射経路が限定されるため、信号光以外のノイズ光の入射が抑制される。なお、対向電極１７０を設ける構成においては、透光性電極９０を設けなくてもよい。すなわち、対向電極１７０は、透光性電極９０と共に用いられてもよいし、透光性電極に代えて用いられてもよい。対向電極１７０は、その全体がメッシュ状とされていてもよいし、アパーチャー部１７０Ａのみがメッシュ状とされて光電子を収集しやすい構成とされていてもよい。
　また、反射型光電面を有する光電変換部２０Ｂを用いる形態の変形例として、図１１に示される構成を採用してもよい。図１１に示される増幅回路用真空管１Ｇは、概ね図５に示される増幅回路用真空管１Ｂと同様の構成であるが、増幅回路用真空管１Ｂの構成に加えて、アパーチャー部１８０Ａを備えた透光性電極である電極１８０を備えている。
　電極１８０は、円筒形の陽極３１Ｂにおける、光入射窓１３Ｂとの対向側の開口部分の端面に設けられた蓋状の電極であり、陽極３１Ｂの一部を構成する。電極１８０は、図１１に示されるように、信号光を妨げないように信号光路上にアパーチャー部１８０Ａが形成されている。電極１８０は、その全体がメッシュ状とされてもよいし、アパーチャー部１８０Ａのみがメッシュ状とされてもよい。このような構成によれば、グリッド電極４０を通過した光電子であって光入射窓１３Ｂ方向に進む光電子（陽極３１Ｂによって適切に収集できない光電子）を、電極１８０によって効果的に収集することができる。
　また、反射型光電面を有する光電変換部２０Ｂを用いる形態の変形例として、図１２に示される構成を採用してもよい。図１２に示される増幅回路用真空管１Ｈは、概ね図５に示される増幅回路用真空管１Ｂと同様の構成であるが、増幅回路用真空管１Ｂにおける陽極３１Ｂ（図５参照）に代えて、透光性電極１９０を備えている。
　透光性電極１９０は、光入射窓１３Ｂを備えたバルブ１０Ｂの内面に形成された光透過性の電極である。透光性電極１９０は、グリッド電極４０よりも光入射窓１３Ｂ側におけるバルブ１０Ｂの側壁及び上壁の内面に設けられており、グリッド電極４０を通過しない光電子の影響を受けないよう、少なくともグリッド電極４０よりも光電変換部２０Ｂ側におけるバルブ１０Ｂの壁面には設けられないことが好ましい。透光性電極１９０は、例えばＩＴＯ、Ｃｒ，Ａｌ等からなる光透過性の導電膜や、メッシュ部材により形成されている。透光性電極１９０からステムピン３３Ｂを経て電流信号が出力される。透光性電極１９０は、信号光の経路（光路）となる例えば中心領域のみが透光性とされれば、周辺領域（バルブ１０Ｂの側壁に設けられた部分を含む）が遮光性とされてもよい。
　また、半導体製造技術を用いて真空管が製造される形態の変形例として、図１３に示される構成を採用してもよい。図１３に示される増幅回路用真空管１Ｉは、概ね図７に示される増幅回路用真空管１Ｄと同様の構成であるが、光電変換部３２０（図７（ｂ）参照）に代えて光電変換部３２０Ｉ（反射型の光電面３２１Ｉを有する光電変換部）を備えており、また、窓側電極３８０を更に備えている。
　光電変換部３２０Ｉは、光入射窓３１１を透過した光を光電子に変換する。光電変換部３２０Ｉは、光入射窓３１１と対向するように基板４１０上に設けられた、円弧状の斜辺を有する断面三角形状の一対の台座部６００と、変換した光電子を放出する、一対の反射型の光電面３２１Ｉとを有している。光電面３２１Ｉは、台座部６００の円弧上表面に設けられている。光電面３２１Ｉから放出された光電子は、図１３の矢印で示されるように、グリッド電極３４０を透過して陽極３３１に向かって基板４１０の中央方向に移動する。
　窓側電極３８０は、光入射窓３１１の内面に形成された光透過性の導電膜である。窓側電極３８０は、例えばＩＴＯ、Ｃｒ，Ａｌ等からなる光透過性の導電膜や、メッシュ部材により形成されている。窓側電極３８０は、光電面３２１Ｉから放出された光電子が光入射窓３１１に入射して光入射窓３１１が帯電してしまうことを抑制する構成である。窓側電極３８０は、光電面３２１Ｉと物理的に接続されることによって、或いは、別途電気的な接続を確立することや給電されることによって、光電面３２１Ｉと同電位とされている。
　１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ…増幅回路用真空管、１０，１０Ｂ…バルブ（真空筐体）、１３，１１１，３１１…光入射窓（入射窓部）、２０，２０Ｂ，１２０，３２０…光電変換部、２１，２１Ｂ，１２１，３２１…光電面、２３Ｂ…陰極、３０，３０Ｂ，１３０，３３０…出力部、３１，３１Ｂ，１３１，３３１…陽極、４０，１４０，３４０…グリッド電極、１１０，２１０，３１０，４１０…基板。

Claims (16)

  1. 　信号光を透過する入射窓部と、
    　前記入射窓部を透過した前記信号光を光電子に変換する光電変換部と、
    　前記光電子が入射される陽極を有し、入射された光電子に応じた信号を出力する出力部と、
    　前記光電変換部から前記陽極に向かう前記光電子の経路に配置され、前記陽極に入射される前記光電子の量を制御するグリッド電極と、を備える増幅回路用真空管。
  2. 　前記光電変換部が有する光電面と前記グリッド電極との離間距離は、前記グリッド電極と前記陽極との離間距離よりも短い、請求項１記載の増幅回路用真空管。
  3. 　前記光電変換部は、透過型の光電面を有する、請求項１又は２記載の増幅回路用真空管。
  4. 　前記光電変換部は、反射型の光電面を有する、請求項１又は２記載の増幅回路用真空管。
  5. 　前記入射窓部を固定する導電性材料からなる筐体部と、
    　前記入射窓部と前記光電変換部との間に設けられ、前記筐体部に電気的に接続された透光性電極とを更に備え、
    　前記陽極は、前記筐体部と前記透光性電極とからなる、請求項４記載の増幅回路用真空管。
  6. 　前記透光性電極は、前記入射窓部上に設けられる、請求項５記載の増幅回路用真空管。
  7. 　前記透光性電極は、光透過性の導電膜を含む、請求項６記載の増幅回路用真空管。
  8. 　前記透光性電極は、前記筐体部の内壁から突出するように設けられ、前記信号光が通過するアパーチャー部を有する、請求項５～７のいずれか一項記載の増幅回路用真空管。
  9. 　前記入射窓部と前記光電変換部との間に設けられた透光性電極を更に備え、
    　前記陽極は、前記透光性電極を含む、請求項４記載の増幅回路用真空管。
  10. 　前記入射窓部を備えた筐体部と、
    　前記入射窓部を含む筐体部上に設けられた透光性電極と、を更に備え、
    　前記陽極は、前記透光性電極からなる、請求項４記載の増幅回路用真空管。
  11. 　前記入射窓部を有する第１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、を更に備え、
    　前記光電変換部は、前記第１の基板又は前記第２の基板上に設けられており、
    　前記陽極及び前記グリッド電極は、前記第１の基板及び前記第２の基板の間に立設するように設けられている、請求項１～１０のいずれか一項記載の増幅回路用真空管。
  12. 　前記光電変換部は、前記入射窓部と対向するように前記第２の基板上に設けられた台座部と、前記台座部上に設けられた反射型の光電面とを有し、
    　前記入射窓部上には、前記光電面と同電位である対向電極が設けられている、請求項１１記載の増幅回路用真空管。
  13. 　請求項１～１２のいずれか一項記載の増幅回路用真空管と、
    　前記増幅回路用真空管を駆動するための駆動電源部と、
    　前記グリッド電極に対して、前記光電子の量を制御する制御信号を出力する制御信号出力部と、
    　前記入射窓部に向かって信号光を発生する信号光発生部と、を備えた増幅回路。
  14. 　前記信号光発生部は半導体発光素子を備える、請求項１３記載の増幅回路。
  15. 　前記信号光発生部は、前記半導体発光素子の光量をモニターするモニター部を備え、
    　前記モニター部からの信号に基づいて、前記半導体発光素子の光量を一定に制御する、請求項１４記載の増幅回路。
  16. 　前記増幅回路用真空管と前記信号光発生部とを複数組備え、
    　隣り合う前記増幅回路用真空管と前記信号光発生部との組の間が遮光された、請求項１３～１５のいずれか一項記載の増幅回路。
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