JPH03505388A - 電子スチル撮像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 し八街 （技術分野） 本発明は、主としてスチル写真において使用されまた高解像度映画において使用 される電子を最像管に関し、特に光強度パターンを一時的に表わす電荷パターン をセルアレイに一時的に記憶し、その後この電荷パターンを読出すことを利用し た撮像管に関する。読出し中にアレイ中のセルがアドレス指定され、各セルにお ける電荷が読出し電流を制御する。

（発明の背景） 消費市場において実用的な電子カメラを提供することが最近の研究目的である。

このようなカメラは、コストが比較的安（かつサイズが小さく、しかも許容し得 る感度のレベルおよび解像度を持つものでなければならない。更に、電子カメラ は即座にあるいは後で読出すように画像を記憶しなければならない。

このようなカメラは、従来のフィルムの不便さおよび経費を不要のものにする。

はとんどの従来技術の電子カメラは、テレビジョンあるいはビデオ用途のために 設計されてきた。このようなカメラは、フレーム当たり約５００ビクセルの解像 度を持ち、これはスチル写真において期待される解像度より低い。更に、これら のカメラは非常にノイズが多い。このノイズは、映画の場合におけるようにいく つかのフレームにわたり平均化される時は、受は入れ得る。しかし、ノイズ・レ ベルは１つのフレームである場合には受は入れ難い。最近の電子スチル・カメラ は解像度が低いか、価格が高いか、あるいはその両方である。

本発明の目的は、新しい電子撮像管の提供にある。

本発明の別の目的は、光強度パターンを表わす電荷パターンを記憶するためのセ ル・アレイと、各セルと関連する読出しデバイスとを含む電子撮像管の提供にあ る。

本発明の更に別の目的は、光強度パターンを表わす電荷パターンを記憶するセル ・アレイと、読出し電流が関連するセルにおける電荷により制御される各セルと 関連する読出しデバイスとを含む電子撮像管の提供にある。

本発明の他の目的は、光強度パターンを表わす電荷パターンを記憶するためのセ ル・アレイを含み、各セルが電荷を蓄える二次電子の生成および変位に依存する 撮像管の提供にある。

本発明の更に他の目的は、電荷パターンがセル・アレイに対して直角に読出され る光強度パターンを表わす電荷パターンを記憶するセル・アレイを含む電子撮像 管の提供にある。

本発明の他の目的は、光強度パターンを表わす電荷パターンを記憶するセル・ア レイと、読出し電極に向けて真空の空胴を介してセル電荷を表わす読出し電子を 注入するため各セルとを関連するトンネル・デバイスとを含む電子撮像管の提供 にある。

本発明の更に他の目的は、高い感度および高い作動速度を存する電子撮像管の提 供にある。

本発明の他の目的は、大きさが比較的小さな電子撮像管の提供にある。

本発明の他の目的は、制御電極に加えられた電圧が真空の空胴に対する電子の注 入を制御するトンネル・デバイスの提供にある。

（発明の概要） 本発明によれば、上記および他の利点は下記の構成の撮像管において達成される 。その構成は、真空の空胴を囲繞する透明即ち画像を透過する外被を含み、該外 被は、第１および第２の平行な密な間隔をおいた内面内に、該第１の内面上に配 置され予め定めた波長範囲内の光に露光された時に入射光強度パターンを表わす 空間的変化を有する電子を放射することができる光電陰極層と、該第２の内面上 に配置され各々が二次電子を放射することにより光強度パターンへの露光中にセ ルと反対側の光電陰極層の一部により放射された電子に応答して電荷を蓄えるセ ル・アレイと、露光中にセル・アレイに対して負の電位に光電陰極層をバイアス する第１の手段と、露光後の読出し段階においてアレイ中の各セルにおける電荷 を感知して入射光強度パターンの電子的表現を生じる手段とを有する。

望ましくは、前記感知手段は、第１の導電層と、この第１の導電層に重なる第１ の絶縁層と、この第１の絶縁層と重なる第２の導電層と、この第２の導電層に重 なる第２の絶縁層と、この第２の絶縁層に重なり関連するセルと接続される第３ の導電層とを含む各セルと関連するトンネル・デバイスと、読出しのため各セル と関連するトンネル・デバイスをアドレス指定する手段と、第１の導電層から第 １の絶縁層を介して第２の導電層に読出し電子を注入して読出し電子が第２の絶 縁層を通り抜は第３の導電層を介して真空の空胴へ注入されるようになし、真空 の空胴へ注入された電子数が第３の導電層と接続されたセルにおける電荷により 制御される手段と、真空の空胴へ注入された読出し電子を受取る電極手段とを含 むことが望ましい。読出し電子を受取るためのこの電極手段は、光電陰極層と、 読出し段階においてアドレス指定されたトンネル・デバイスに対する正の電位に 光電陰極層をバイアスする手段とを含む。読出し電子を受取る電極手段は、セル ・アレイと整合状態に第１の内面上に真空の空胴において配置された複数の導電 ストリップを含むことが望ましい。

アレーの各セルは、少なくとも１つの絶縁層により二次電子コレクタ電極と分離 された薄い金属の上部電極層を有し、この二次電子コレクタはバイアス電圧手段 と接続されることが望ましい。アドレス指定手段は、第２の導電層が第１の導電 層に対し負であるように各アドレスされないトンネル・デバイスをバイアスする 手段と、第２の導電層が第１の導電層に対し正であるように各アドレスされたト ンネル・デバイスをバイアスする手段とを含む。前記トンネル・デバイスは、一 時に１つずつアドレス指定できる。あるいはまた、デバイスの行または列は同時 にアドレス指定することができる。

本発明の別の特質によれば、真空の空胴を画成する外被と、各々が電荷を一時的 に記憶することができ、真空の空胴内の選択的アドレス指定可能なセルのアレイ と、露光相においてセル・アレイに形成される光強度パターンを表わす電荷パタ ーンを生じる手段と、真空の空胴を介して前記セル・アレイに対して略々直角に 読出し信号を刺激して感知することにより露光後の読出し段階においてアレイ中 の各セルの電荷を感知して光強度パターンの電子的表現を生じる手段とを含む撮 像管が提供される。

本発明の別の特質によれば、真空の空胴を画成する外被と、各々が電荷を一時的 に記憶することができ真空の空胴内の選択的にアドレス指定可能なセルのアレイ と、記憶段階においてセル・アレイに電荷パターンを形成させる手段と、真空の 空胴を介してセル・アレイに対して略々直角に読出し信号を刺激して感知するこ とにより、充電後の読出し段階においてアレイ中の各セルの電荷を感知して電荷 パターンの電子的表現を生じる手段とを含む電荷パターン記憶および読出しデバ イスが提供される。

本発明の更に別の特質によれば、高速度の電子デバイスが提供され、その構成は 、真空の空胴を画成する外被と、この真空の空胴内にあって、第１の導電層とこ の第１の導電層に重なる第１の絶縁層とこの第１の絶縁層と重なる第２の導を層 とこの第２の導電層と重なる第２の絶縁層とこの第２の絶縁層と重なる第３の導 電層とを含むトンネル・デバイスと、前記第３の導電層に対して制御電圧を加え る手段と、作動中梁１の導電層に対して正の電位に第２の導電層をバイアスする 手段と、真空の空胴内に流れる電子を受取る電極手段とを有する。第１の導電層 を照射する光源により生成される光電子あるいは第１の導電層の熱電子は第１の 絶縁層を介して第２の導電層へ通り抜ける。

第１の導電層における電子は、第２の絶縁層を通り抜け、第３の導電層を経て電 極手段により集められる真空の空胴へと通過する制御電圧により制御される確率 を有する。出力信号は、前記電極手段あるいは第２の導電層、あるいはその両方 から取出すことができる。

本発明の更に他の特質によれば、予め定めた波長範囲の光に露光された時、入射 光強度パターンを表わす空間的変化を有する電子を放射する手段と、各々がこの 電子放射手段からの電子に応答して電荷を記憶することができる記憶電極アレイ と、露光中前記電子放射手段から記憶電極アレイに向けて電子を加速する手段と 、前記電子放射手段と記憶電極アレイを包囲する封止され抜気された外被と、露 光後の読出し段階において前記電極列中の各記憶電極における電荷を感知する読 出し手段とを有する撮像管が提供される。この読出し手段は、アレイ中の各記前 記記憶電極と隣接する真空領域に読出し電流を生じる手段と、読出し電流を集め て読出し信号を生じる手段とを含む。各続出し電流は、隣接した記憶電極におけ る電荷の関数である大きさを有し、読出し信号が集まって電荷パターンを表わす ようにする。

前記電子放射手段は、撮影される対象物からの入射光パターンに応答して電子を 放射する光電陰極層を含み、アレイ中の記憶電極は各々、前記光電陰極層からの エネルギを有する電子により衝突された時、二次電子を放射してより多（の正の 電位を呈する薄い金属層を含むことが望ましい。記憶電極は、光強度パターンを 総合的に表わす電荷を記憶するピクセルとして働く。

望ましくは、記憶電極アレイは、行および列の矩形状アレイであり、４　、００ ０行および４，０００列を含み得る。

読出し電流を生じる前記手段は、各々が記憶電極行の１つと整合する行電極と、 この行導体に紫外線を当てる紫外線源手段とを含む。望ましい１つの読出し手法 においては、この紫外線源手段は、読出し中アレイ全体を照射する手段を含み、 撮像管は更に、逐次の読出しのため読出しデバイスを選択的にアドレス指定する ための手段を含む。別の望ましい読出し手法においては、紫外線源手段は、選択 された行を光線で照射する手段と、行電極上に光線を逐次走査する手段とを含み 、撮像管は更に、選択された行電極と関連する読出しデバイスを選択的にアドレ ス指定する手段を含む。更に別の望ましい読出し手法においては、紫外線源手段 は、選択された行電極と関連する読出しデバイスの並行的な読出しのため、選択 された行電極を光源で照射する手段と、行電極上に光線を逐次走査する手段とを 含む。更に他の望ましい読出し手法においては、この紫外線源手段は、選択され た読出しデバイスを点光線で照射する手段と、アレイにおける読出しデバイス上 に点光線を逐次走査する手段とを含む。

望ましい一実施態様によれば、読出し電流を集める前記手段は列電極を含み、そ の各々は記憶電極の列の１つと整合されている。この列電極は、行電極と直角を なし、典型的にはアレイにおける記憶電極と同一面を呈する。別の望ましい実施 態様においては、読出し電流を集める前記手段は、記憶電極のアレイとは外被の 反対側に読出し電極手段を含む。

上記実施態様の全てにおいて、読出し電流は関連する記憶電極と隣接する真空領 域を通る。露光中に記憶電極に蓄えられた電荷は、読出し電流の大きさに影響を 及ぼす。その結果、読出し電流は、ピクセルにおける入射光強度の関数であり、 アレイからの読出し信号は光強度パターンを総合的に表わす。

望ましい一実施態様においては、列電極および記憶電極アレイは同一面内にあり 、１つの基板により支持されている。この基板は、記憶電極行の下方に平行な間 隔をおいたチャンネルを含み、行電極がこのチャンネルに配置されている。この チャンネルは、その間に記憶電極と列電極を支持する突条を画成している。

本発明およびその他の目的、利点および能力をよりよく理解するため、参照のた め添付された図面を照合する。

（図面の簡単な説明） 第１図は、本発明と関連する撮像管の拡大断面図、第２図は電荷パターンを記憶 するためのセル−アレイの部分拡大平面図、 第３図は１つのセルおよび１つの読出しデバイスの拡大断面図、 第４図は露光段階における撮像管の作動のブロック図、第５図は光電子が読出し のため使用される撮像管の読出し動作のブロック図、 第６図は読出しのため光電子を用い、低い仕事関数を第３の電極の外面上を有す るアドレス指定されたトンネル・デバイスのエネルギ図、 第７図はアドレス指定されないトンネル・デバイスのエネルギ図、 第８図は、読出しのため熱電子を用い、低い仕事関数を第３の電極の外面上を有 するエネルギ図、 第９図は、第３の電極の外面上の仕事関数の低下に依存しないトンネル・デバイ スのエネルギ図、 第１０図はトンネル・デバイスの概略図、第１１図は別の実施例によるセル・ア レイの部分拡大平面図、第１２図は第１１図の線１２−１２に関するセル・アレ イの部分拡大断面図、 第１３図は第１１図の線１３−１３に関するセル・アレイの部分拡大断面図、 第１４図は第１１図の線１４−１４に関するセル・アレイの部分拡大断面図、 第１５図は露光段階におけるセル・アレイの部分拡大断面概略図、 第１６Ａ図および第１６Ｂ図は、セル・アレイ全体を照射する紫外線源による読 出しを説明するセル・アレイの部分拡大断面概略図、 第１７図は走査用の紫外線スポット光線による読出しを説明するセル・アレイの 部分拡大断面概略図、第１８Ａ図および第１８Ｂ図は、光電陰極上の読出し電極 からの読出しを示すセル−アレイの部分拡大断面概略図、第１９図は、走査用の 紫外線スポット光線を用いて光電陰極上の読出し電極からの読出しを説明するセ ル・アレイの部分拡大断面概略図、 第２０図は、紫外線を用いて光電陰極上のストリップ読出し電極からの読出しを 説明するセル・アレイの部分拡大断面概略図、第２１図はリセット段階を示すセ ル・アレイの部分拡大断面概略図、 第２２図はＡ電極に対して紫外線を送る光チャンネルを使用を示すセル・アレイ の部分拡大断面概略図、第２３図乃至第２６図はセル・アレイを組立てるプロセ スを示す図、および 第２７図は別のセル構造の拡大断面図である。

２ｊし１詳１０わ匠朋一 本発明による電子盪像管を簡単な形式で第１図に示す。透明外被１０は真空空胴 １２を覆い、内圧は電子の平均自由経路が両面１０ａ、　１０ｂ間の経路よりも 著しく大きくする。外被１０の内面１０ａ。

１０ｂは互いに平行であり、相互間距離は１０−１００μＩ程度とする。

光電陰極層１４、例えば形式５−２０又は多アルカリ光電陰極材料を外被１０の 内面１０ａに接着する。光電陰極層１４が所定波長範囲の光に露光すれば、入射 光強度パターンを表す空間変化を有する電子を放射する。対向内面１０ｂに、セ ル１６のアレー（行列に配列されるのがよい）を配置する。外被１０を通る光電 陰極層１４とセル１６のアレーとの接続を通常の真空フィールドスルー（ｖａｃ ｕｕｍ　ｆｅｅｄｔｈｒｏｕｇｈ）によって行う。複数の読出電極１５を光電陰 極層１４の内面に位置決めする。好適な例で、続出電極１５はセルアレーの行又 は列に平行の導体ストリップとし、セルの行又は列の数に等しい。１つの導体ス トリップはセルアレーの各列又は各行に平行である。

基本作動において、光強度パターン２０は図示しない所要のレンズシステムから 透明外被１０を経て光電陰極層１４に導入されて電子２２の放射を生ずる。真空 空胴１２を経てセルアレー１６へ約１０００νの印加バイアス電圧によって電子 ２２は加速される。電子２２は光強度パターン２０を表す電荷パターンを生じセ ル１６に記憶される。電荷パターンを後述する通りにセル１６から読出し、入射 光強度パターンの電子的表現を得る。

第２図はセルアレーの一部としてセル１６．、．１６□＋１６＋＋を示す。

列導体２６＋、２６□、２６．と行導体２８．．２８．とは離間してグリッドを 画成する。セル１１＋３．１６＋□、　１６１３は導体２６．２８間のスペース に位置決めされる。列導体２６と行導体２８の間の交差部には続出デバイス３０ を配置する。列導体２６．と行導体２８１との間の交差部に続出デバイス３０１ ．が、列導体２６．と行導体２８．との間には続出デバイス３０．２が、列導体 ２６．と行導体２８．との間には続出デバイス３０゜がある。セル１６．　、　 、１６□、１６１ｓは夫々読出デバイス３０＋＋、３０＋ｚ。

３０゜に導体ストリップ３１によって接続される。上述の構造を含むアレーは所 要数の素子によって二次元に延長する。好適な例で、セル１６は一部５μ園程度 とし、導体２６．２８は約０．５−１．０μ曽巾とする。アレーは通常５０００ 　Ｘ　５０００の素子即ちピクルスを含む。

セル１６、続出デバイス３０及び関連の行、列導体２８．２６はピクセルを構成 する。

第３図は好適なセル１６と続出デバイス３０の断面図を示す。セル１６は上部電 極３６、中間電極３８、下部電極４０を含む。上部電極３６と中間電極３８は絶 縁層４２によって絶縁され、中間電極３８と下部電極４０は絶縁層４４によって 絶縁される。電極３６．３８は好適な例でアルミニウム層とし、夫々の層の厚さ は１００人程度とし、下部電極４０は好適な例でアルミニウムとし厚さ１０００ Å以上とする。絶縁層４２．４４は好適な例で酸化アルミニウムとし、厚さは夫 々３０−６０人とする。第３図の例は３層の電極を絶縁層で絶縁したが、２−２ ０電極を使用でき、夫々の電極の対を絶縁層によって絶縁する。

光電陰極層１４からの付勢電子２２が上部電極３６に入射すれば、付勢二次電子 を生じ、該二次電子は絶縁層４２に向う一次速度分力を有する。二次電子の一部 は絶縁層４２を通って中間電極３８に駆動され、そこに別の二次電子を生ずる。

この二次電子の一部は中間電極３８から絶縁層４４を通って下部電極４０に駆動 される。

二次電子変位の結果、上部電極３６は初期電荷に対して正に電荷される。上部電 極３６に集積した電荷は入射−次電子２２の数を表し、咳数は光電陰極層１４に 入射する光強度パターン２０を表す。

かくして、セルアレー１６に記憶された電荷パターンは光強度パターンを表す。

続出デバイス３０は１個の行導体２８のセグメントを有する第１の導電層４６と １個の列導体２６のセグメントを有する第２の導電層４８とを含む。導体２６． ２８の交叉部での重なり面積は続出デバイス３０の面積を定める。第３図に示す 続出デバイス３０の断面図は列導体２６の方向に見た図である。続出デバイス３ ０の第１、第２の層４６．４８は第１の絶縁酸化物Ｎ５０によって分離される。

セル１６の上部電極３６は導電ストリップ３１によって第２図に示す通り導体２ ６．２８の交叉部に接続され、続出デバイス３０の第３の導電層５４を形成する 。第３の導電層５４は第２の絶縁酸化物層５６によって第２の導電層４８から絶 縁される。好適な例で、続出デバイス３０の導電層４６．４８．５４はアルミニ ウムとし、夫々の厚さ３０人程度とし、酸化物層５０．５６は酸化アルミニウム とし、夫々の厚さは１０人程度とする。

続出デバイス３０はトンネル原理で作動するが、既知のトンネルデバイスとは異 なる。アレー内の選択した続出デバイス３０は所要のバイアス電圧の相当する列 導体２６、行導体２８への印加によってアドレスされる。所要のバイアス電圧は 後述する。第１の導電層４６に外部光源からの光が作用すれば、付勢光電子が発 生される。トンネル電子発生源として導電層４６内の熱電子又は自由電子を利用 し得る。電子は酸化物層５０を通って第２の導電層４８に達するトンネルの確率 を有し、次に第２の導電層４８から酸化物層５６を通って第３の導電層５４に達 する確率を有する。導電層４８．５４間の電位バリアの値とこれにより該バリア を通る電子の可能性を導電層５４の電圧によって制御する。前述した通り、導電 層５４はアレー内のセルの上部電極３６に接続され、セルに対向する光電陰極層 １４の一部に入射する光を表す電荷を記憶する。

導電Ｎ５４の上面に低い仕事関係の材料を蒸着し、又は導電層４６．４８．５４ の適宜のバイアスによって、酸化物層５６を通ってトンネルする電子は導電層５ ４を直接通り、電子ビーム６０として真空キャビティー１２内に注入される。電 子ビーム６０の電流レベルは、入射光強度パターンに応答してセル１６内に以前 に記憶された電荷を表す。

カメラ管の作動は第４図に示す露出段階と第５図に示す続出段階とを含む。露出 段階の間に、写すべき目的物６４又は景色はレンズシステム６６によって光電陰 極層１４上に所定時間収束される。セルアレー１６は直流電圧′ａ６８によって 露出段階の間、光電陰極層１４に対して約１０００Ｖにバイアスされる。物体６ ４から受けた光強度パターンは光電陰極層１４に電子２２を放射させる。光電陰 極層１４から放射された電子の空間電流変化は入射光強度パターンに対応する。

電子２２は電圧源６８によって加速され、アレー内のセル１６に入射する。前述 した通り、付勢電子２２は各セル１６の上部電極３６から二次電子の放射を生じ 、上部電極３６を更に正に電荷する。各セル１６はセルに対向した光電陰極層１ ４の一部から受けた電子２２の数に比例して荷電される。荷電パターンはセルア レー１６に記憶され、物体６４から受けた光強度パターンを表す。露出段階の最 後に荷電パターンはセルアレー１６に記憶される。

露出段階の次の続出段階はセルアレー１６に記憶されたパターンを記憶ユニット に転送して後の使用とし、描像管は次の露光に使用し得る。第５図に示す通り、 一実施例で光源７０からの光はカメラ管の光強度パターンを受ける側と対向する 後面に向けられる。光源７０からの光は各続出デバイス３０の第３図に示す第１ の導電層４６に入射し、導電層４６内に光電子を発生させる。走査回路７２を行 導体２８と列導体２６に結合して各セルアレーに組合せた続出デバイス３０を順 次にアドレスする。走査回路７２は同時に１個のセルをアドレスできる。他の例 として、走査回路７２は１つの列又は行のデバイスを同時にアドレスする構成と する。

直流電圧源７４を続出段階の間に続出デバイス３０と続出電極１５との間に結合 して続出電極１５を続出デバイス３０に対して約２０Ｖの正の電位にバイアスす る。アドレスされた続出デバイス３０は電子ビーム６０を放射し、該ビームは真 空空胴１２内で加速され読出電極１５によって収集される。電子は続出電極１５ ０１つに電流を誘起して感知回路７６に供給する。

感知回路７６は通常は増幅器と、サンプルアンドホールド回路と、感知したアナ ログ値をディジタル値に変換するアナログ／ディジタル変換器とを含む。各セル １６のディジタル値をランダムアクセスメモリー又は大容量記憶メモ−等の記憶 ユニット７８に記憶させる。記憶ユニット７８はセル１６の電荷パターンを表す 値即ち物体６４からの光強度パターンを表す値を記憶する。記憶した値は次に使 用して物体６４のイメージをビデオ表示ユニットに再生し又はフィルム上に永久 イメージを生じさせる。

セルの全部の列又は行を同時にアドレスする時は、平行恩知計画又は走査感知計 画を使用する。例えば、続出電極１５の導体が列導体２６に平行である時は、同 時に１列のセルをアドレスする。アドレスされた列の各続出デバイス３０からの 電子ビーム６０が読出電極１５の隣接導体によって遮断されて列毎の平行続出が 行なわれる。

続出デバイスがアドレスされる時に、光源７０は全部のセルアレー１６を照射し 、又はアドレスに追随できる。しかし、光源７０はアドレスされた読出デバイス ３０よりも大きな面積を覆い得るスボ・７トとすることもできる。走査回路７２ によるアドレスは光源７０からの光でなく走査パターンを定める。

他の走査技法として、選択された行導体２８を全ての列導体２６に対して負にバ イアスし、選択された行の全ての続出デバイス３０を電気的にアドレスする。か くして続出デバイス３００選択された行は光源７０からの光ビームにより走査さ れる。かくして、走査は行毎に電気的に、列毎に光学的に行なわれる。

アドレスされた続出デバイス３０のエネルギレベル線図を第６図に示し、アドレ スされない続出デバイス３０のエネルギレベル線図を第７図に示す。第６．７図 において、デバイスの各層を第３図の相当する符号によって示す。増加電位は矢 印８０の方向とする。第６図に示すように、アドレスされた続出デバイス３０に 対して、対応する列導体２６（導体層４８）に対応する行導体２８（導体層４６ ）に対して約４ｖ正にバイアスされる。光源７０により発生した光電子はエネル ギレベル８２を有し、（続出デバイス３０の設計に応じて）導体層４６から酸化 物層５０を通って導体層４８にトンネルする既知の可能性を持つ。導体層５４の 電圧は対応するセル１６の電荷によって定まる。かくして、導体層４８と導体層 ５４との間のバリアは関連のセル１６の電荷によって定まる。酸化物層５６のバ リアは導体層５４の電圧が正の値へ増加すれば減少する。導体層４８からの電子 の一部はバリアの高さに応じて酸化物層５６を通ってトンネルして導体層５４に 達する。

導体層５４の面の仕事関数はセシウム層を面に施すことによって減少し、面エネ ルギ８４を電子エネルギ８２以下とする。他の例として、約５−１０人の金をま ず蒸着し、次にセシウムの層を蒸着して各２個の金′原子に対して約１個のセシ ウム原子とする。

この結果、酸化物層５６を通ってトンネルする電子は導体層５４を通り、真空キ ャビティー１２内に電子ビーム６０として入る。導体層５４の面へのセシウム層 又は金とセシウム層の添加の目的は面仕事間数を低下させ、光電子が導体層５４ にトラップされるのを防ぐ。トラップされた電子は導体層５４を更に負として続 出デバイスを完全にオフとする傾向を生ずる。

第７図に示すアドレスされない読出デバイス３０について、行導体２８（導体層 ４６）は列導体２６（導体層４８）に対して約１ｖ正にバイアスされる。このバ イアス条件は光源７０によってエネルギレベル８２で第１の導体層４６内に生じ た電子及び熱電子が酸化物層５０を通って導体層４８にトンネルするのを防ぐ。

この結果、酸化物層５６を通ってトンネルする電子の供給は遮断される。アドレ スされないセルに対する逆バイアスを充分に大きくし、アドレスされたデバイス と同じ列、行の半アドレスされた続出デバイスでのトンネルを防ぐ必要がある。

第６図において、導体層４６を照射する光源７０からの光は光子が金属の約０． ８−０．９の仕事関数エネルギを有するような波長を持つ。この例でアルミニウ ムの仕事関数は約４電子Ｖであり、光子は約３．２電子Ｖを必要とする。これは 波長約０．３５μＩに相当する。酸化物層５０の厚さを選択して、光子が導体層 ４８ヘトンネルする確率を約０．１−０．０１とする。導体層５４が充分に正で あれば、光電子は酸化物層５６に達し導体層５４を通り電圧源７４によって加速 されて真空空胴１２を通り読出電極１５に達するとき自由電子である。導体層５ ４が充分に負であれば、光電子が導体層５４に達する確率は減る。導体層５４が 更に負になればこの確率は減少する。この結果、導体層５４の電位が真空空胴１ ２内に注入される電子の数を変調する。

熱電子は反対方向に導体層５４から導体層４８にトンネル可能であり導体層５４ を次第に放電する。この放電を防ぐために、低エネルギ電子のトンネルの確率を 充分小さくする必要がある。熱電子は約１０”／　ｓｅｃ／　ｃｉであり、導体 層４８を通ってトンネルする可能性がある。セルアレー１６の続出は約０．０１ ｓｅｃで完了する。

導体層５４の１ｄ当りの全キャパシタンスは１０−８ファラッド程度である。続 出期間に導体層５４の電圧を０．１Ｖ以内に一定に保持するために、全電荷転位 を０．０１ｓｅｃ内に約１０ｑの電子に限定する必要がある。続出デバイスの全 交叉面積は０．０１ｄ程度である。かくして電流密度は１０”電子／ｓｅｃ／ｃ ｉｆｉ以下とし、導体層５４から導体層４８にトンネルする熱電子の確率は１０ −　’　３程度でなければならない。導体層４６から導体層４８への希望しない トンネルは大きな問題ではなく、これは、これらの電極が外部印加電圧を有する からである。しかし不要の電流は過熱を防ぐために充分低くする必要がある。

光源７０の波長を選択し、仕事関数の０．８−０．９倍の電圧の光電子を続出期 間に生成し、光電子に対してトンネルの確率を０．１−０．０１とし熱電子に対 するトンネルの確率を１０−目より小さくする。

露出、続出段階を含むサイクルの完了後に、全てのセル１６を比較的負の電位と して新しい露光サイクルを準備する。光電陰極層１４は光に露光し、セルアレー １６は光電陰極層１４に対して比較的低い正電圧にバイアスする。光電陰極層１ ４から発生する電子は比較的低いエネルギを有し、二次電子の発生を制限する。

この結果、全てのセル１６は列導体２６、行導体２８に対して負の電位に駆動さ れる。

各セル１６の下部電極４０は関連する続出デバイス３０の導電層４８に接続され て上部電極３６と導電層４８との間にバイアス電圧を生ずる。他の例として、各 下部電極４０を近接の行又は列の続出デバイス３０の導電層４８に接続する。ビ クセルがアドレスされた時は、近接したアドレスされない行又は列の行導体２日 、列導体２６を制御して上部導体３６のバイアス電圧を制御することができる。

このバイアス電圧の変更は記憶される光パターンの輝度を変化させる効果を持つ 。

他の読出方法のエネルギ線図を第８図に示す。アドレスされた読出デバイス３０ が示されている。比較的低エネルギの自由電子又は熱電子を光源７０からの光付 勢された電子に代えて続出期間に使用する。この実施例では、光源７０は省略で きる。比較的低エネルギ８６の自由電子又は熱電子は酸化物層５０をトンネルし て導電層４８に達する確率がある。導電層４６から酸化物層５０を通って導電層 ４８に達する電子流は導電層５４の電圧に比較的無関係である。しかし、導電層 ５４の電圧は酸化物層５６及び導電層５４を通って真空空胴１２を経て続出電極 １５に流れるトンネル電流の値、及び導電層４８に残る電子の数を定める。

アドレスされた続出デバイス３０のみにおいて導電層４８は導電層４６に対して 充分に正であり、相当の電流を可能にする。各アドレスされた続出デバイス３０ は最大写真露光に対して１０２ないし１０’の電子流を持つのが望ましい。代表 的な続出時間間隔は０．０１ｓｅｃであり、セルの数は１０７程度であり１個の セルの続出時間は１０−”ｓｅｃである。１０−　’ｓｅｃで１０３の電子を発 生させるには１０１２電子／ｓｅｃの電流を必要とする。約１０”／Ｃ１ｆ／ｓ ｅｃのオーダーの電子がバリアに達し、即ち毎秒１０１ａの電子が１μ平方の交 叉部に存在するので、トンネルの確率は約１０−６とする必要がある。

このトンネルの確率は酸化物の厚さを調節して得られる。微細調節のためには導 体Ｎ４６．４８間のバイアス電圧を調節す乞。

別の続出技法によるエネルギ線図を第９図に示す。アドレスされた続出デバイス ３０を示す。この場合、比較的低エネルギ８６を有する自由電子又熱電子を上述 と同様に使用する。導体層４８を導体層４６に対してバイアスし、導体層４８の 面上の点８８のエネルギを熱電子エネルギ８６よりも僅かに上とする。この構成 において、導体層５４による電子の集積を防ぐために導体層５４の上面の仕事関 数を減少する必要はない。この実施例では、アドレスされた時に導体層４８は正 電位的３．８Ｖ　（仕事関数よりも約０．２ｖ少ない）の導体層４６に対して正 にバイアスされる。

トンネル原理による続出デバイス３０は図示の撮像管以外に一般的用途がある。

１個のトンネルデバイス９０を第１０図に簡単な形式で示す。外被９２は真空空 胴９４を覆う。トンネルデバイス９０は第１の導電層９６と第２の導ｉ！Ｎ９８ を含み、これらを酸化物絶縁１０２によって分離する。第３の導電層１０４は制 御電極として作用し、第２の酸化物絶縁層１０６によって第２の導電層９８から 分離される。トンネルデバイス９０は続出デバイス３０に関しては前述したと同 様の構成とし得る。導電層９６に対して導電層９８に正電圧を印加してデバイス ９０は能動化され、入力光ビーム１１０が導電層９６に光電子を生ずる。光電子 は続出デバイス３０について前述した通り、酸化物層１０２．１０６をトンネル する確率を有する。

酸化物層１０６を通ったトンネル電流は導電層１０４上の電圧によって変調され る。出力電子ビーム１１２は真空空胴９４を通って出力電極１１４に達して出力 信号１２０を生ずる。導体層９８を導体層９６に対して負の電位とすることによ ってデバイス９０をオフにバイアスする。

続出デバイス３０に関して述べた代りの続出技法はトンネルデバイス９０に適す ることができる。つまり、続出用の光１１０は省略でき、デバイス９０を熱電子 を導電ｌ１９６から酸化物層１０２を経て導電層９８にトンネルさせる構成とす ることができる。熱電子流は導電層１０４に作用した制御電圧の関数として酸化 物層１０６を経て導電層１０４にトンネルし、導電層１０４を経て電子ビーム１ １２となる。

光電子又は熱電子続出の場合に、酸化物層１０６をトンネルしない電子は導電層 ９８内に残る。導電層９８内の電子はデバイス９０からの別の又は追加の出力信 号１２２として感知できる。導電層９８に接続された導体によって出力信号１２ ２は感知され、出力信号１２０は電子ビーム１１２と出力電極１１４によって感 知される。出力信号１２２は出力信号１２０の逆数であり、これは、これらの電 子は酸化物層１０６をトンネルすることなく電子ビーム１１２となり導電層９８ に残り、出力信号１２２となるからである。かくして、導電層１０４上の制御電 圧が電位バリアを比較的高くする場合に、酸化物層１０６を通る電子は少なくな る。これによって出力信号１２０は比較的小さく、出力信号１２２は比較的大き くなる。反対に、電位バリアが比較的低い時は、酸化物層１０６を通る電子は多 くなり、出力信号１２０は比較的大きく、出力信号１２２は比較的小さくなる。

第１１−２６図を参照して、本発明の別の好適な実施例を説明する。撮像管はほ ぼ第１図の上述の構成とする。第１図に示すセル１６に代えて第１１−１４図に 示すセルアレーを用いる。光電陰極層１４からの電子２２は１０００−１０００ ０Ｖの範囲の正電圧によって真空空胴１２を横切って加速される。

本発明によるセルアレー２０２を第１１−１４図を参照して説明する。セルアレ ー２０２は複数の記憶電極Ｂｚ＋Ｂ＋ｚ＋Ｂ＋ｚ＋Ｂｚ＋−を含み、これらは列 と行の平面アレー内に配置されてグリッド構造を形成する。代表的なアレーは各 列に４０００のＢ電極を含み、４０００行とする。Ｂ電極はビクセルと見做し、 全体として光パターンのイメージを記憶する（後述）。Ｂ電極は典型的にはガラ スの基板２０４の上面に形成する。好適な例で、Ｂ電極は夫々０．１−０．５μ −程度の厚さのアルミニウム等の薄い金属層を含み、形状は典型的には正方形又 は長方形とし、−辺の寸法は１ないし数μ−である。Ｂ電極は互いに離間し、電 気的に絶縁される。

Ｂ電極の隣接する列の間に電極Ｃ，，Ｃ，等があり、セルアレイにおける列導体 として作用する。Ｃ電極も基板２０４の上面に位置し、相互に対して平行でＢ電 極と共平面関係であることが好ましい。

Ｃ電極はアルミニウムのような金属としうる。

基板２０４は、第１４図から最もよく判るように、Ｂ電極の各行の下方にチャン ネル２０６，２０８，２１０．２１２を備えている。チャンネル２０６．２０８ ，２１０，２１２はそれらの間でリッジ２１４，２１６，２１８，２２０を画成 する。Ｂ電極はチャンネルをまたがり、隣接するリッジにより支持されている。

例えば、第１４図を参照すれば、電極Ｂｔｌはリッジ２１４および２１６により 支持され、チャンネル２０８をまたいでいる。電極Ｂ３２は、リッジ２１６およ び２１８により支持され、チャンネル２１０をまたいでいる。第１３図に示すよ うに、Ｃ電極はチャンネル２０６．２０８，２１０．２１２をまたぎ、それぞれ リッジ２１４，２１６，２１８゜２２０により支持されている。チャンネル２０ ６，２０８，２１０．２１２は典型的に１マイクロメータから数マイクロメータ 程度の深さと、Ｂ電極を支持するに通した幅とを有する。

各チャンネル２０６．２０８．２１０．２１２の底部には電極へ１．　Ａｔ、　 Ａ３゜Ａ４が位置している。Ａ電極はアルミニウムのような薄い金属層から形成 され、各チャンネルの長さにわたり延び、セルアレイの行導体を形成する。前述 のようにセルアレイ２０２は真空外被１０内に位置している。このように、チャ ンネル２０６．２０８．２１０゜２１２は真空とされ、Ａ電極がＢ電極並びにＣ 電極から真空領域により分離されている。各＾電極（Ａｎ）と各電極（Ｃｎ）と の交差部は、以下説明するようにアドレス可能のセＡｚＡｎ　Ｃｎを画成する。

セルアレイ２０２を採用したカメラ管の作動について、判り易くするために基板 ２０４は省略し、第１２図と同じ方向で見たアレイ中のいくつかのセルを概略図 示する第１５図−第２１図を参照して以下説明する。露出段階を第１５図に示す 。露出の間、被写体６４（第４図）の像は所定時間、光電陰極層１４上にレンズ 系６６により集束される。セル２０２のアレイは露出段階の間、光電陰極層に対 して１０００から１０，０００ボルトの正の電圧においてＤＣ電圧源６８により バイアスされる。被写体６４からの光強度パターンにより、光電陰極層１４はそ の裏面から電子２２を放射する。電子は入射光強度パターンに対応した空間電流 変化を有する。電子２２は電圧源６８により加速され、第１５図に示すようにセ ルアレイ２０２に入射する。

露出に先立って、Ｂ電極は、Ａ電極に対して負の電圧にバイアスされる。例えば 、Ｂ電極はＡ電極に対して約−２ボルトにバイアスされ、Ａ電極は０ボルトにバ イアスされる。電子２２が電極Ｂ＋、Ｂ３□、Ｂ３．に入射すると、二次電子２ ３０がＢ電極から放射され、Ｂ電極は更らに正の電位にされる。Ａ電極はＢ電極 に対して正にバイアスされるので、Ｂ電極により放射される二次電子２３０を集 める。Ｂ電極の各々における電位の増加は光電陰極層１４から受は取られ゛る電 子電流に応答するものであり、そのため、撮影すべき被写体から受は取る光線強 度を表わす。集約的に、露出後のＢｉｉ極上の電位は被写体６４から受は取られ た光強度パターンを表わす。本例について、Ｂ電極に対する通常の電圧範囲は一 ２ボルトと一１ボルトの間と仮定する。このように、比較的高い光強度によりＢ 電極の電位をＡ電極に対して一２ボルトから−１ボルトまで増加させる。電極の バイアス電圧は任意のものであり、露出の間、Ａ電極がＢ電極に対して正であれ ば、その他の値を用いることができる。露出段階の間、Ｃ電極の電圧は、Ｃ電極 の電圧が負となって二次電子がＢ電極から出ないようにさせることを除いて、重 要ではない。

露出段階の間、Ｂｔ極はＣおよび／またはへ電極に対して負の電位にある必要が あるので、電子の正味の流れはＢ電極から出る。このことは、各Ａ電極と各Ｃ電 極との間の電圧を（例えば１ボルトへ）低下させるか、あるいは各Ｃ電極を各Ａ 電極に対して正にすることにより、各＾電極と光電陰極層１４の間の電圧を（例 えば２００ボルトへ）増加させることにより達成できる。Ｂ電極は付勢−次電子 ２２が光電陰極層１４から供給される結果、二次電子を喪失する。従って、Ｂ電 極は露出段階の前の初期電荷に対して正味の電荷を有するままとされる。

露出段階の後に、電荷パターンがＢ電極のセルアレイに記憶される。電荷パター ンは露出段階の間にカメラ管に供給された光強度パターンを表わす。露出段階に 続いて、読出し段階を用いて、Ｂ　を極に貯えられた電荷パターンを電荷パター ンを表わす一連の電子信号に変換する。

露出段階が完了した後に光電陰極層１４とセルアレイとの間の高電圧は除去され るのが好ましい。電荷パターンを読み出す技術は、三極真空管と若干類似の構造 を各セルにおいて用いる。

各Ａ電極からの電子の放射は紫外線放射を印加することにより誘発される。各Ｃ 電極は関連のＡ電極により放射された電子を集めるようバイアスされる。各セル のＡおよびＣ電極の間を流れる電子は該セル用の読出し電流を規定する。電極電 圧はＢ電極による読出し電流の収集を阻止するよう調整される。しかしながら、 三極管と同様に、Ｃ電極に隣接したＢ電極の電荷はＣ電極に到達する読出し電流 の大きさに影響を与える。前述のように、Ａ電極とＣ電極との間の空間は真空で ある。代替的な読出し技術においては、Ｃ電極はへ電極からの読出し電流を集め ないようバイアスされ、読出し信号は光電陰極層１４に隣接した真空外被１０の 反対側に位置した読出し電極から得られる。

使用した読出し技術と無関係に、Ｂ電極は、読出し電流を構成する電子を放射し 収集する電極から電気的に絶縁されている。

しかしながら、Ｂ電極上の電荷はこれら電極の間の真空空間を通る電子の流れに 影響を与える。この構成の利点は、Ｂ電極の電荷の比較的小さい変化でも読出し 電流に比較的大きい変化をもたらすことである。この増幅は三極管において発生 する増幅と類似である。

アレイの光パターン検出要素を形成するＢ電極上の電圧はそれらの電荷と、Ｂ電 極とＣ電極との間の容量結合と、Ｂ電極とＡ電極との間の容量結合と、Ｂ電極と 光電陰極層１４との間の容量結合とにより決定される。電荷レベルと容量結合と がＢ電極間のＢ電極電圧を設定する。その理由は、Ｂ電極がカメラ管のその他の 全ての導体から電気的に絶縁されているからである。

Ｂ電極が電気的に絶縁されているので、その電圧は直接制御できない。代りに、 Ｂ電極の電圧は、電気的に絶縁されていない電極（Ａ電極、Ｃ電極および光電陰 極層１４）の電圧を制御し、Ｂ電極への一次電子の流れを生じさせ、あるいはＢ 電極からの二次電子の流れを生じさせることによってＢ電極の電荷を変えること により、制御されなければならない。

カメラ管が検出する像の全体的な明暗は読出しの間に光電陰極層１４の電圧を制 御することにより変えることができる。光電陰極層１４は容量的にＢ電極に結合 されているので、光電陰極層変化を発生させる。従って、光強度パターンの有効 な輝度レベルが変わる。そのような輝度制御は、変動する周囲の光線状態を補正 する上で有用である。制御は手動でも自動でもよい。

読出し段階の間、Ｂ電極は電子源に対して負の電位にあるべきである。もしＢ電 極が電子源に対して正であるとすれば、電子の流れを制御する代りに電子を集め ることになる。さらに、Ｂ電極は露出段階の間に受は取られた光線の量に応じて 、多少の差はあれ負である。露出段階の間、Ｂ電極は前述のように電子を放射し て更らに正となりうる。代替的に、Ｂ電極はＣ電極あるいはその他の何れかの供 給源から露出の間に電子を集めて更らに負となりうる。

読出し段階において、もしＡ電極により電子が発生し、Ｃ電極により集められる とすれば、Ｃ電極はＡ電極に対して（例えば１あるいは２ボルトだけ）正となら ざるを得ない、Ｂ電極の電圧は、Ａ電極に対して光電陰極層１４をより負あるい はより正とすることにより調整することができる。露出の間にＢ電極が何ら光線 を受は取らないとすれば、Ｂ電極はＡ電極からＣ電極までの電子の流れを低減さ せるに十分負とされる。もしＢ電極が光線を受は取り一層正となったとすれば、 Ｂ電極は電子が八およびＣ電極の間で流れることができるようにする。読出し期 間のＡ電極に対する光電陰極層１４の適正なバイアスは、実験的に極めて容易に 決められる。読出される像が許容される輝度レベルを有するよう、バイアスが調 整される。読出しの間に光電陰極層】４に供給される電圧は、周囲の光線状態に 応じて光検出計により手動あるいは自動で制御できる。

セルアレイは多数のＢ電極を含むので、一時に１個のセル、あるいは一時に１列 分のセルの割合いで順次読出しを実行することが必要である。順次の読出しは、 アドレスされたセルからの続出しと干渉しないディスエーブル状態にアレイのア ドレスされていないセルを保証するとともに個々のセルあるいはセルの列をアド レスすることにより達成される。

好適な読出し技術によれば、各Ａ電極は光電子を放射させる紫外線放射により裏 面を照射される。第１６Ａ図、および第１６Ｂ図において、紫外線放射２３６は 電荷強度パターンが受は取られた方向とは反対の方向からセルアレイ全体を照射 する。紫外線放射２３６は各Ａ電極を照射して電子を放出させる。紫外線放射が 選ばれた理由は、アルミニウムから光電子を開放させるに要するエネルギ（約４ 電子ボルト）を提供するからである。基板２０４を介して電極の裏面に紫外線放 射２３６が供給されるので、基板２０４は例えばショット（ｓｈｏｔｔ）社から 市販されているに−５のような紫外線透過ガラスである必要がある。紫外線放射 ２３６を用いてセルアレイ全体を洪水照射する場合、セルは読出しのために電気 的に選択されなければならない。

選択即ちアドレス指定は、適当なバイアス電圧をＣ電極およびＡ電極に供給する ことにより実行される。前述のように、露出後のＢ電極は、入射光の強度に応じ てＡ電極に対して一１ボルトから一２ボルトの範囲の電位を有する。第１６Ａ図 において、電極Ｃ０と電極すの交差により画定されるセルＡ、Ｃ，は読出しのた めにアドレスされ灸。電極Ａ３は０ボルトに保たれ、電極Ｃ１は、Ｂ電極上で予 測される最も大きい正の電位よりも更に正である電極へ、に対して＋０．５ボル トにバイアスされる。紫外線放射２３６により、電極Ａ３から光電子を放出させ る。電極Ｃ２は電極Ａ、より正であるので、解放された光電子は電極Ｃ３に向か って引寄せられて読出し電流２３８を形成する。

隣り合う電極Ｂ３１およびＢ３□の電位は電極Ａ、よりも一層負の値であり、・ 読出し電流２３８はＢ電極へ引かれてはいない。しかし、隣り合う電極Ｌ＋およ びＢ３□の電荷は読出し電流２３８に影響を与える電場を生ずる。従って、電極 Ｃ＋に達する電流２３８の量は隣り合う電極Ｂ３１及びＢ３２の電荷の関数であ る。低い入射光強度パターンに対応するＢ電極の更に大きい負の電圧は、読出し 電流を減する傾向がある。入射光強度が大きくなるにつれてＢ電極の電圧は増大 すると、読出し電流２３８は増大する。読出し電流２３８は電極ＣＩによって集 められ、電極８３＋と１３ｓｚとの電荷を表す読出し信号となる。

第１６回部を参照すると、電極Ｃ２と電極Ａ、の交叉によって決まるセルＡ３Ｃ ２は、電極Ａ３に対して一１ボルトとなっているバイアス電圧を電極Ｃ２に印加 することによってバイアスオフされる。

電極Ａ、から放射された光電子は電極Ｃ２に向っては引かれない。

アドレスされなかったセルを更に第１６図Ｂに図示しである。アドレスされない 電極Ａ２は電極部、に対して＋１．０ボルトにバイアスされ、従って、アドレス された電極Ｃ＋　（＋〇、５Ｖ）ならびに非アドレス電極Ｃ２（−１ν）よりも 正である。その結果、電極Ａ。

からされた光電子はＣ電極の何れの電極に向っても引かれない。

このように第１６Ａ図、１６Ｂ図は起り得る条件、即ち　１）セルＡ３Ｃ，が読 出しのために完全にアドレスされている、２）セルＡ３Ｃ，とＡ２Ｃ，とは半ア ドレスされていて読出しを与えない、３）セルＡＺＣ２は全くアドレスされてい す読出しを与えない、を示している。

もう１つの好適読出し方法によれば、フラッド紫外線照射光が、一時に１個のＡ 電極のみを照射する紫外線ラインビームと置換される。このラインビームは１個 のＡ電極に大体等しい断面寸法をもち、セルアレー内のＡ電極の各１個を順次照 射するように走査される。Ａ　ｉ極のそれぞれに関連するセルの読出しは直列で も並列でも可能である。直列読出しの場合、第１６Ａ図に示すように単一のセル が電気的にアドレスされる。照射された行における個々のセルを順次アドレスす るために充分な時間、夫々のＡ電極に対してラインビームが残留する。並列読出 しの場合は、各Ｃ電極は電気的にアドレスされ、ラインビームにより各Ａ電極が 照射されると、対応する読出し信号がＣ電極上に並列に現われる。並列読出し信 号は続く処理のために複数個の記憶素子内に一時的に記憶される。並列読出し技 法は、列内のセル全部が同時に読出されるので、直列技法よりも迅速である。

更にもう１つ別の読出し技法によれば、セルアレーは、単一のセルと釣合った寸 法をもつスポットビームに収束され紫外線照射を受ける。第１７図に示すように 、紫外線スポットビーム２４０はセルＡ３Ｃｌの領域におけるＡ３電極部分を照 射する。このように、光電子はセ）ＩｉＡ、Ｃ，内においてのみ発出され、読出 し電流２４２を形成する。スポットビーム２４０が読出しに使われると、照射さ れたセルにおいてのみ光電子放出が刺激され、アレー内のその他のセルは読出し 電流を持たない。アドレス指定は光学的に実施されるので、電流２４２を集める ために、照射されたセルは電気的にバイアスされることのみが必要である。アド レスされないセルは何れかの好適方法によってバイアスされる。これはこれらの セルには放出される光電子がないからである。好ましくは、アレー内の全てのセ ルは、セルＡｚＣ＋と同じバイアス電圧をもって読出ずために同時にバイアスさ れるのがよい。全てのＣ電極は、Ａ電極に対して正電位にバイアスされ、Ｃ電極 とＡ電極とはＢ電極に期待される最も高い正電位に対して正の電位にバイアスさ れる。セルアレー電荷パターンの完全な読出しを提供するために、スポットビー ム２４０がアレー内の全てのセルに対して順次走査される。一般に、走査は行か ら行へ、あるいは列から列へ実施される。

もう１つ別の好適な読出し技法によれば、読出し電流は、真空空胴１２（第１図 ）の対向する側面に配置された１個以上の電極によってセルアレー２０２から集 められる。第１８Ａ図に示すように、読出し電極２４６はＢ電極及びＣ電極から 約５０マイクロメータだけ距離を置いている。典型的には、読出し電極２４６は 光電陰極層１４と透明外被１０との間に配置されている。読出し電極は平行なス トリップまたは連続な層に形成される。連続層を用いた場合は、撮影される対象 物から光電陰極層１４へ光を伝達するために、この連続層は充分薄くなければな らない。これに加えて、充電陰極層１４は、読出し電流を読出し電極２４６に移 送するために充分薄くなければならない。

第１８Ａ図の実施例においては、セルアレー全体が紫外線照射光２４８を浴びせ られているので、Ｃ電極とＡ電極とを適当にバイアスすることにより単一のセル が電気的にアドレスされる必要がある。セルＡ４Ｃ１は、電極ＣＩに、電極Ａ、 に対して一〇、１ｖの電圧を印加することによってアドレスされる。前述の実施 例同様、露光後のＢ電極は、入射光強度に依存して、−２Ｖから一１ｖの範囲で 電極Ａ、に対する電圧をもっている。この電圧は、読出し電極２４６と電極Ａ、 との間に加速電圧を印加した後に望まれる電圧である。従って、加速電圧が印加 される前の電極Ａ３に対するＢ電極の電圧は、加速電圧が印加される場合にＢ電 極がフロートアップする量だけ、所望の最終電圧より負になっていなければなら ない。紫外線照射光２４８に応答して、電極Ａ、ｌは読出し電流２５０となる光 電子を放出する。読出し電極２４６は、Ａ電極に対して比較的高い正の加速電圧 （典型的には５０ボルト）にバイアスされる。電極Ｃ８は電極Ａ、よりも負であ るから、読出し電流２５０は電極ＣＩによっては集められない。読出し電流２５ ０は、電極Ｃ８と隣り合う電極Ｂ３＋、Ｂｚ□との間を通り、読出し電極２４６ に引かれる。読出し電極２４６に到達する読出し電流２５０は、隣り合うＢ電極 Ｂ３１．　Ｂａｔの電荷の影響を受け、これら電荷の関数である。

電極Ｃ２は、−３Ｖの電位にバイアスされるので、アドレスされないセルＡｓＣ ｚの読出し電流は阻止されて読出し電極２４６に到達しない。アドレスされない セルが更に第１８Ｂ図に示しである。

電極Ａｔは＋２ｖの電圧の印加によりアドレスされない。このように、アドレス された電極Ｃ１とアドレスされない電極Ｃｔとは電極Ａ２に対して実質上負の電 位を有し、読出し電流はこれらの電極により抑圧される。

総括して述べると、以下のアドレス指定条件が第１８Ａ図及び第１８Ｂ図に図示 しである： ｌ）　セルＡ３Ｃ，は完全にアドレスされ、その結果、読出し電流２５０は電極 ２４６に達し、隣り合う電極Ｂｆｆｌ、ｔｌｓｚの電圧の関数である。

２）　セルＡ、Ｃ，、Ａ、Ｃ，は半アドレスされ、夫々の読出し電流は阻止され る。

３）　セルａｚｃｚは全くアドレスされず、読出し電流は阻止される。

第１８Ａ図及び第１８Ｂ図に示す態様は、セルアレー全体を照射する紫外線照射 ２４８に関連してすでに説明しである。紫外線ラインビームは一時に１個の電極 を完全に照射するために用いることができる。

この場合、ラインビームは、それぞれのＡ電極に対して順次全体を走査し、照射 された各Ａ電極のセルは順次アドレスされる。この状態が第１８Ａ図に図示して あり、この図では電極Ａ、が紫外線ラインビームで照射されると仮定する。電極 ＣＩはバイアスされて読出し電流２５０を読出し電極２４６に到達させ、残りの Ｃ電極は続出し電流を阻止するためにバイアスされる。電極Ａ、に沿うセルは順 次アドレスされる。次に、紫外線ラインビームはアレー内の次のＡ電極へ動かさ れ、Ｃ電極の連続走査が繰り返される。フラッド（ｆｌｏｏｄ）照射ならびにラ イン照射の何れの照射方法に対しても、読出し電極２４６に受取られる読出し電 流はセルアレーに記憶された電荷パターンの連続的表現である。並列読出しは、 単一の跣出し電極２４６だけが提供されるにすぎないので第１８Ａ図の態様では 用いられない。

読出し電極２４６は、第１９図に図示するように、走査された紫外線スポットビ ームと関連して用いることができる。１本の紫外線スポットビーム２６０はセル Ａ３Ｃ，を照射し、アレー内の他のセルは照射されない。光電子はセルＡ、Ｃ， だけのセルＡ、によって放射されて読取り電流２６２を形成し、そして光電子は 、アレーのその他のセルにおいては放射されない。従って、セル八３ＣＩは読出 しのために電気的にバイアスされることだけが必要である。

電極Ｃ３は電極八、に対して−０，１ｖの負電位にバイアスされ、その結果、読 出し電流２６２は電極Ｃ１によっては集められない。読出し電流２６２は、電極 Ｃ１と隣り合う電極Ｂ３１、Ｂ３２との間を通り、これに印加された正電圧によ り読出し電極２４６に引かれる。電極２４６に達する読出し電流２６２の大きさ は、隣り合う電極Ｂ３１、Ａ２の電荷の関数である。残りのセルにおいて生起さ れる読出し電流はないので、これらのセルは何らかの好都合な方法でバイアスさ れる。好ましくは、アレーの全てのセルはセルＡｆｆＣ，と同様な方法でバイア スされて読出され、その結果、バイアス電圧の切換えは必要でない。セルのアド レス指定は紫外線スポットビーム２６０を走査して光学的に実施される。

上述の読出し技法を更に変更したものを第２０図に示す。読出し電極２７０．２ ７２、−−−−は光電陰極層１４上に位置する一連の並列導電ストリップとして 形成されている。読出し電極２７０．２７２などのＡ電極に直角であり、Ｂ電極 の行に平行に整列されている。

この態様は紫外線スポットビームもしくは紫外線ラインビームの何れかによって 利用可能である。スポットビームが用いられる場合は、一時に１個のセルだけが 照射され、読出し電流はその１個のセルだけに発生される。読出し電流は隣り合 う読出し電極２７０．２７２などに達する。紫外線ラインビーム２７４が第２０ 図に示すように用いられると、読出し電流２７６．２７８などは、照射されたＡ 電極に沿う個々のセルに生起される。個々の読出し電流２７６．２７８などは、 それぞれの読出し電極２７０．２７２などによって並列に集められ、並列の読出 し信号は後の処理のために一時的に記憶される。紫外線ラインビーム２７４は次 いでアレーの次のＡ電極に対して走査され、そしてこの操作が繰り返される。

読出し段階が完了した後、Ｂ電極は別の露光の準備のために所定の初期電圧に放 電もしくはリセットされねばならない。リセット法の１つを第２１図に示す。ア レーは均一で比較的高強度な光ビームを用いて全面照射され、Ｂ電極全体を流れ る均一な電流２８０は光電陰極層１４から放出させ、これらＢ電極に負の電荷を 設定させる。光電陰極層１４の電圧はＡ電極、Ｃ電極に対して５ボルトだけ負で あり、その結果、二次電子放射が最小化される。

Ｂ電極が約−２ｖに達すると、光電陰極層１４からの電子はＣ電極へ行くので、 更に負の荷電は起こらない。この点において、全アレーは均一な小さな負電圧の 状態にある。かくして、電流２８０は終り、Ａ、　Ｃの両電極段階に必要な電圧 に切換えられる。

その代りのリセット技法の１つについてここで説明する。もし、読出し段階の間 にＢ電極へ、又はＢ電極からの電子の実質上の流れがなく、また、露出段階の間 にＢ電極から出る二次電子の流れがあるならば、リセット段階の間にはＢ電極に 向う電子の流れがなければならない。リセット段階の間、大量の一次電子が光電 陰極層１４の照射によって発生し、電子流が撮像管を横切ってＢ電極へ加速され る。電子を加速するには光電陰極層１４をＢならびにＣ電極に対して典型的には 約１００ボルトであって負電位でなければならない。制御のために利用できる全 てのものはＣならびにへの電極である。Ｂ電極が電荷を持たない場合は、各Ｂ電 極がもつ電圧は（１）隣接するＡ電極と光電陰極層１４と（２）それぞれの電極 の間の間隔とによって決定される。かくして、もしＡ電極が光電陰極層１４から １００マイクロメータ離れていれば、Ｂ電極はＡ電極から１マイクロメータだけ 離れており、Ａ′ｒ！Ｘ極と光電陰極層１４との間には１００ボルトが印加され 、そのためＢ電極の電圧はＡ電極の電圧よりも約１ｖ低くなる。Ｃ電極は、容量 結合が一層小さいので、Ｂ電極の電圧に与える効果は小さい。

ここで、Ｃ１極における電圧がＡ電極における電圧よりも２ｖだけ更に負である と仮定する。もしＢ電極の電圧が、前回の露光段階の期間に正味電荷を得たので Ｃ電極電圧よりも更に正であるとするならば、光電陰極層１４からの大量の一次 電子の下で、Ｂｉ極により放射された二次電子は、Ａ電極もしくはＣ電極に流れ ることができない、Ｃ電極により放射された二次電子はＡｔ極及びＢ電極へ流れ られる。Ｂ電極への電子の正味の流れが存在し、Ｂ平衡電圧となり、Ｂ電極に到 るＣ′に極からの電子流はＢ電極からＡ電極に到る電子流と平衡する。かくして 、Ｂ電極の電圧はＣ電極とＡ電極との間の電圧になる。Ｃ電極の電圧を一層負に するほど、Ｂ電極に更に負の最終的な正味電荷を生ずる。典型的に、Ｃ電極電圧 はリセット段階の間、Ａ電極電圧よりも更に５ｖはど負である。

読出し中に走査する紫外線ラインビームを実施する上で有益であるアレー構造の 変形が第２２図に示される。第１４図に対応する部分的横断面図は電極Ｂ４□、 Ｂｆｆｔ、　ｔｈ□、Ｂ１１及び電極れ、Ａ８、Ａ２、Ａ、を示している。光チ ャンネル２８６は基板２０４の八重極の各々の下に配置されている。光チャンネ ル２８６はＡ電極に平行に走り、周囲の基板２０４よりも大きい屈折率を持って いる。その結果、各Ａ電極を照射する紫外線放射は個々の光チャンネル２８６の 端部を介して供給できる。光チヤンネル２８６用の好適なガラスはショット社か ら入手されるタイプＵＢＫ−７である。紫外線外線放射は晃チャンネル２８６に 沿って導かれ、徐々に光チャンネルの上方表面を介して夫々の＾電極と結合され る。ラインビーム走査は光チャンネル２８６の端部の連続的な照射によって達成 可能であり、ラインビームを正確に形成する必要性はなくなる。

セルアレー２０２を製作する方法を第２３〜２６図を参照して説明する。第２３ 図に示すように、出発基板３０２はガラス製であり、典型的には、１ミリメータ のオーダーの厚さを持つ。基板３０２のバルク領域は非腐食性材料でできている 。腐食性材料の細長い平行に間隔を置かれたストリップ３０６が基板３０２の上 部に配設されている。平行なストリップ３０６は第１１〜１４図に示され上で説 明したチャンネル２０６．２０８．２１０．２１２に対応している。平行なスト リップ３０６は典型的には奥行が２マイクロメータのオーダーであり、幅３マイ クロメータのオーダーであって、バルク領域３０４の非腐食性部におけるリッジ ２１４．２１６．２１８．２２０の間に画成されている。平行なストリップ３０ ６は典型的にはその断面が正方形もしくは長方形である。非腐食性材料の薄い層 ３０７が夫々のストリップ３０６を被覆している。層３０７は典型的にはその厚 さは約０．５マイクロメータである。

リッジ２１４．２１６．２１８．２２０の上部には、腐食性材料の平行なストリ ップ３０８が形成される。ストリップ３０８は互いに平行であり、ストリップ３ ０６に平行である。ストリップ３０８は、夫々２１４．２１６．２１８．２２０ の中に含まれている限り、任意の好都合な寸法を持つ。ストリップ３０８の断面 形状はその底部の方が基板３０２の上面よりも広い。この断面形状は、第２３図 に示すように、底部において段階状に広くするか、または、図示してない底部の 方が広いようにテーパー付けすることができる。このような形状の目的は、以後 に説明するように、莫着金属層の連続性を破るアンダーカット領域を提供するた めである。

非腐食性のバルク領域３０４と層３０７とは５％以下の８２０３と１５％以下の その他の酸化物を含有するＳｉＯ□であることが望ましい。

このような非腐食性ガラスの一例としては、ショット社から入手できるタイプに −５がある。腐食性の平行なストリップ３０６と腐食性の平行なストリップ３０ ８とは、２０％以上の８２０．を含有するＳｉＯ□であることが好ましい。この ような腐食加工性ガラスの一例はショット社から入手できるタイプＬＡＫ−３で ある。

基板３０２の断面は一方向において均一である（平行なストリップ３０６及び３ ０８の長手寸法）から、基板３０２は、最終的な基板３０２よりもずっと大きい 寸法を持つ基板素材のガラス引出しで形成されるのが好ましい。この基板素材は 底部バルク領域、腐食性ストリップ３０６、リッジ２１４．２１６．２１８．２ ２０に個々に対応する個々の構成部品によって形成される。構成部品は、第２３ 図に示すような所望の形状に一体に組立て、これを互いに熔融するように加熱し て一体構造の基板素材を形成する。ある場合には、構成を容易化するために、こ れら構成部品を再分割する必要がある。例えば、リッジ２１４．２１６．２１８ は腐食性ストリップ３０８の製作容易化のために２つの対称な半分割体に形成で きる。

そこで、この基板素材は軟化する程度の温度にまで加熱され、その長さを伸ばし 、断面積を縮少するように引き伸ばされる。

所望の寸法が得られたならば、この細長い基板素材は冷却されて適当な長さに裁 断され、基板３０２に作られる。

ここで第２４図を参照すると、フォトレジスト層が基板３０２の上面に形成され 、パターン形成の後、公知の写真平版法を用いて腐食処理を施し、フォトレジス ト・ストリップ３１０を形成する。ストリップ３１０はストリップ３０６．３０ ８に直角であり、第１１図に示すＣ電極がその後に形成される基板３０２の領域 を被覆する。

次に、腐食性ストリップ３０８は腐食処理を施されて基板３０２にチャンネル３ １２を形成する。フォトレジスト・ストリップ３１０で覆われた領域中では、ス トリップ３０８は腐食されない。その結果、ストリップ３０Ｂは、Ｃ電極がこの 後に配設される基板３０２の部分に残留する。また、ストリップ３０６は非腐食 性材料の層３０７により、この工程期間は腐食から保護されている。腐食加工可 能なガラスについての上記の事例による腐食処理用としては、５％の酢酸と５％ のＨＣｌとを含有する溶液が好んで用いられる。さて、フォトレジスト・ストリ ップ３１０は従来のフォトレジスト溶剤を用いて除去され、長手方向に沿って間 隔をおいて中断されるチャンネル３１２が残る。

次いで、第２５図に示すように薄い導電層３１６を形成するために、基板３０２ の上面全体を覆うようにアルミニウムを蒸着させる。フォトレジスト膜が次いで このアルミニウム層の上に設けられ、パターン形成され、従来の写真・ＩＬ版法 を用いて、フォトレジストが基板３０２上にＣ電極とＢ電極の領域を残すように エツチングされる。フォトレジストに対するパターン形成後、Ｃ電極に対応する フォトレジスト・ストリップ３２０とＢ電極に対応するフォトレジスト・ストリ ップ３２２とが基板３０２上に残る。Ｂ電極に対応するフォトレジスト・ストリ ップ３２２は、隣り合うＢ電極間に必要とされる分離がチャンネル３１２により 達成されるので、不連続な正方形あるいは長１方形ではなく連続したストリップ としてパターン形成される。ストリップ３２０．３２２の間のストリップ３２４ はフォトレジストによって保護されないまま残される。ここで、ストリップ３２ ４におけるアルミニウムは腐食処理され、フォトレジスト・ストリップ３２０． ３２２とはフォトレジスト溶剤が除かれる。

フォトレジスト・ストリップ３２０．３２２とが除去された後、第２６図に示す ようにＢ電極とＣ電極とが画定される。隣り合うＢｔ極は、Ｂｔ極を形成するア ルミニウムの連続性を中断するチャンネル３１２によって互いに分離される。Ｃ 電極は、Ｃ電極の下にチャンネルが伸びていないので、連続である。次に、アル ミニウム層３１６で被覆されていないストリップ３２４の層３０７を除去するた めに、極めて短時間、弗化水素酸による腐食処理が行われる。典型的には、３％ のＩＦの溶液が約２０秒間適用される。次いで、平行なストリップ３０６は、Ｃ 電極とＢ電極とをアンダーカットするチャンネル２０６．２０８．２１０．２１ ２を画定するために腐食処理される。ストリップ３０６は５％酢酸ならびに２％ 塩酸を含有する溶液を用いて腐食処理される。Ｂ電極とＣ電極とは、それぞれの チャンネル２０６．２０８．２１０．２１２をまたいで設けられ、チャンネル間 のリッジ２１４．２１６．２１８．２２０により支持されている。

ストリップ３０６を除去した後、Ｂ電極及びＣ電極の下の層３０７の残部は、弗 化水素酸を用いる腐食によって好ましくは除去される。

典型的には３％肝溶液が約２０秒間通用される。

次に、Ｂ電極及びＣ電極の表面は保護のために軽く酸化され、Ａ電極は、基板３ ０２を揺動させながら、蒸着などの方向性沈着法を用いてアルミニウムを形成す る。この処理により、アルミニウムはＢ電極とＣ電極との間の空間を通って夫々 のチャンネル２０６．２０８．２１０．２１２に沈着し、電極Ａ１、Ａ２、Ａ１ 、Ａ４を形成する。

蒸着したアルミニウムはセルアレーの上面を被覆し、特に、無保護の面３３０上 のＢ電極とＣ電極との間に望ましくない導電性架橋を生ずる。面３３０は、Ｂ電 極又はＣ電極によって被覆されていないリッジ２１４．２１６．２１８．２２０ の一部である。面３３０上望ましくないアルミニウムの連結部は、電極Ａ１、Ａ ２、Ａ３を陰にして保護するようにイオンビームの方向に対して基板３０２を傾 けて、方向性イオンビーム腐食処理により好ましくは除去される。Ｂ電極とＣ電 極とは、それぞれの厚さが若干失われではいるものの、イオンビームの腐食処理 後はそのままの形を保つ。その結果のセルアレーは第１１図ないし第１４図に図 示し上述したセルアレーに対応する。

これまで述べて来た技法以外の読出し法を第１１図ないし第１４図に示し前述し たセルアレーに関連して利用することができる。

別の読出し技法によれば、電子は読取り段階で１つのＣ電極、例えば電極Ｃ３か ら、電極ＣＩに平行で且つ整列した線に沿って光電陰極層１４を照射することに よって発生される。電極Ｃ３から放出された二次電子は、電極Ｃ＋に対して１も しくは２ボルト正に電極Ｃ２をバイアスすることによって、また、電極Ｃ８に対 して何分の１ｖか負にＡ電極をバイアスすることによって、Ｃ２電極へ流れる。

この場合、電子は電極Ｃ１、Ｃ２の間を流れ、これら電極Ｃ０、Ｃ２の間のＢ電 極は電流を制御する。

更に別の読出し技法においては、Ｂ電極は光電陰極層１４の部分の照射によって 、露出段階の間に発生した電子を含む電子がＢ電極に入射するように走査される 。露出段階の間、大量の電子が入射光強度に依存してＢ電極からＣまたはＡｉｌ 極に向って流れる。読出し中に、同一処理工程が継続されるので、もしＢ電極が 過剰露出によって平衡状態にならなかった場合は、更に多い電子が、過剰露出が 生じた場合に流れる。このように、光電陰極層１４上の走査照射スポットは露出 中に刺激されなかった付加的電子流を生ずる。この技法は、露出中の電子流より は小さい（平衡に達するために必要な全二次電子流に対応する）一定値の読出し 電流を与える。従って、逆コントラスト読出しが提供される。この読出し法の１ つの欠点は、Ｂ電極電圧が読出し電流を制御する読出し技法に用いうる増幅を提 供しないということである。

読出し電流についてはこれまで、紫外線放射でＡ電極を照射することにより発生 されるように説明して来た。その他の技法も、読み出し電流を形成する電子を発 生するために利用することが可能である。例えば、続出し電流は、第１０図に関 連して上で説明したように、トンネルデバイスから得ることができる。

この場合、このトンネルデバイスは被制ｉｔ流デバイスではなく定電流電源とし て用いられる。従って、第１０図に示すデバイスの層１０４及び１０６は省略さ れ、トンネル電子は！９８から撮像管の真空部分に注入される。読出し電流は第 １Ｏ図の電流１１２に対応しており、隣り合うＢ電極の電圧により制御される。

トンネルデバイスはＡ電極の位置あるいはＣ電極の位置で利用できる。

代替的なアレー構造も本発明の範囲の中に包含される。３層構造の１個のセルの 断面が第２７９図に示しである。基板４０２は前述のとおりガラスでよいが、こ のものは、下方レベル４０４、中間レベル４０６及び上方レベル４０８から成る 段階構造となっている。Ａ電極４１０は下方レベル４０４上に形成され、Ｂ電極 ４１２は中間レベル４０６に、またＣ電極４１４．４１６は上方レベル４０８上 に形成される。Ｂ電極４１２はＡ電極４１０が形成されるチャンネルをまたぐ。

上述の実施例におけるように、Ｂ％ｉ極４１２は撮像管の画素であり、入射光強 度パターンを表わす電荷を蓄積するために行列の配列をもって並べられている。

露出、読出し及びリセットに関する上述の技法は一般的に、第２７図に示す構造 に適用することができる。

この発明の一般的特色は光電陰極層からの電子に応答して個々に電荷を蓄積する 能力をもつ記憶素子（Ｂ電極）の配列を包含するということは、上述の説明から 明らかであろう。この配列の素子上の電荷パターンは、光電陰極層に入射する光 の強度のパターンを表わしている。読出しは、それぞれのＢ電極に隣接する真空 空間を介して流れる電子流を含む読出し電流を発生することによって実施される のが好ましい。各読出し電流は隣り合うＢ電極の電荷により影響される。読出し 電流はＢ電極の電荷の関数であり、したがって、入射光強度の関数となっている 。

従って、配列の記憶素子からの読出し電流は、入射光強度パターンの表現を提供 する。

二の発明の好適実施例についてこれまで開示し説明をして来たが、添付の特許請 求の範囲によって定義したように、この発明の範囲から逸脱することなしに各種 の変更ならびに修正がなされ得ることは同業技術者にとって明らかなことであろ う。

浄書（内容に変更なし） 浄書（内容に変更なし） 手続補工、ヵえ）　　同 １．事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８９１０１９５９ 平成　１年特許願第５０５９９５号 ２、発明の名称 電子スチル搬像管 ３、補正をする者 ６、補正の対象 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．真空の空洞を包む透明な外被であって、第１及び第２の平行で近接配置され た内面を持つ外被と、所定の波長領域の光に露光されたとき入力光強度パターン を表す空間的変化を有する電子を放射することができ、前記第１の内面に配置さ れた光電陰極層と、 前記第２の内面に配置されたセルアレーであって、それぞれが２次電子を放射す ると共に、露光期間に当該セルに対向する前記光電陰極層の部分から放射される 電子に応答して電荷を蓄積するセルアレーと、 露光期間に前記セルアレーに関して負の電位に前記光電陰極層をバイアスする第 １の手段と、 露光期間後の読み出し段階の期間に前記セルアレーにおけるそれぞれのセルでの 電荷を感知して、前記入力光強度パターンの電子的表現を与えるための手段と を具備する撮像管。 ２．前記の感知する手段が、 第１の導電層と、該第１の導電層の上に設けられた第１の絶縁層と、該第１の絶 縁層の上に設けられた第２の導電層と、該第２の導電層の上に設けられた第２の 絶縁層と、該第２の絶縁層の上に設けられ、その関連のセルと結合された第３の 導電層とを含み、前記のセルのそれぞれと関連するトンネル装置と、読み出しの ために、前記セルのそれぞれと関連するトンネル装置をアドレスする手段と、 読み出し電子が前記第２の絶縁層を突き抜けて前記真空の空洞へ注入され、前記 真空の空洞へ注入される電子の数が前記第３の導電層と結合したセルの電荷によ って制御されるように、読み出し電子を前記第１の導電層から前記第１の絶縁層 を介して前記第２の導電層へ注入するための手段と、前記真空の空洞へ注入され た前記読み出し電子を受け取るための電極手段と を備える請求項１記載の撮像管。 １８．真空の空洞を画定する外被と、 前記真空の空洞に設けられ、それぞれが電荷を一時的に蓄積することができる選 択的にアドレス可能なセルのアレーと、光強度パターンを表す電荷パターンを露 光段階の期間に前記セルのアレーに形成させるための手段と、前記セルのアレー に一般的に垂直な読み出し信号を前記真空の空洞を介して刺激し感知することに より、露光後の読み出し段階の期間に前記アレーのそれぞれの電荷を感知して、 光強度パターンの電子的表現を与えるための手段とを具備する撮像管。 １９．前記の感知する手段が、 第１の導電層と、該第１の導電層の上に設けられた第１の絶縁層と、該第１の絶 縁層の上に設けられた第２の導電層と、該第２の導電層の上に設けられた第２の 絶縁層と、該第２の絶縁層の上に設けられ、その関連のセルと結合された第３の 導電層とを含み、前記セルのそれそれと関連するトンネル装置と、読み出しのた めに、前記セルのそれぞれと関連するトンネル装置をアドレスするための手段と 、 読み出し電子が前記第２の絶縁層を突き抜けて前記真空の空洞へ注入され、前記 真空の空洞へ注入される電子の数が前記第３の導電層と結合したセルの電荷によ って制御されるように、読み出し電子を前記第１の導電層から前記第１の絶縁層 を介して前記第２の導電層へ注入するための手段と、前記真空の空洞へ注入され た前記読み出し電子を受け取るための電極手段と を備える請求項１８記載の撮像管。 ２７．所定の波長領域の光に露光されたとき入力光強度パターンを表す空間的変 化を有する電子を放射することができる光電陰極層と、 電荷を蓄積することができるセルのアレーと、前記光電陰極層と前記セルのアレ ーとを、近接して配置され且つ実質的に平行に取り付けるための手段と、前記光 電陰極層と前記セルのアレーとの間に真空の空洞を提供するための手段と、 前記入力光強度パターンを表す電荷パターンを形成するために、前記光電陰極層 から放射された電子を前記セルのアレーへ入射させるための手段と、 露光後の読み出し段階の期間に前記アレーのそれぞれのセルの電荷を感知して、 前記入力光強度パターンの電子的表現を与えるための手段と を具備する撮像管。 ２８．全の感知する手段が、 第１の導電層と、該第１の導電層の上に設けられた第１の絶縁層と、外第１の絶 縁層の上に設けられた第２の導電層と、該第２の導電層の上に設けられた第２の 絶縁層と、該第２の絶縁層の上に設けられ、その関連のセルと結合された第３の 導電層とを含み、前記セルのそれぞれと関連するトンネル装置と、読み出しのた めに、前記セルのそれぞれと関連するトンネル装置をアドレスするための手段と 、 読み出し電子が前記第２の絶縁層を突き抜けて前記真空の空洞へ注入され、前記 真空の空洞へ注入される電子の数が前記第３の導電層と結合したセルの電荷によ って制御されるように、読み出し電子を前記第１の導電層から前記第１の絶縁層 を介して前記第２の導電層へ注入するための手段と、前記真空の空洞へ注入され た前記読み出し電子を受け取るための電極手段と を備える請求項２７記載の撮像管。 ２９．前記の感知する手段が、 それぞれの前記セルと関連し、関連するセルの電荷レベルに応答して制御される 読み出し信号を提供するための読み出し手段と、 それぞれの前記セルと関連する前記読み出し手段を順次にアドレスするための手 段と、 それぞれの前記セルから読み出し信号を感知して、入力光強度パターンの電子的 表現を与えるための手段とを備える請求項２７記載の撮像管。 ３０．真空の空洞を画定する外被と、 前記真空の空洞に設けられ、それぞれが電荷を一時的に蓄積することができる選 択的にアドレス可能なセルのアレーと、蓄積段階の期間に電荷パターンを前記セ ルのアレーに形成させるための手段と、 前記セルのアレーに一般的に垂直な読み出し信号を前記真空の空洞を介して生起 し感知することにより、前記蓄積段階の後の読み出し段階の期間に前記アレーの それぞれのセルの電荷を感知して、前記電荷パターンの電子的表現を与えるため の手段と を具備する電荷パターン蓄積・読み出し装置。 ３１．前記の感知する手段が、 第１の導電層と、該第１の導電層の上に設けられた第１の絶縁層と、該第１の絶 縁層の上に設けられた第２の導電層と、該第２の導電層の上に設けられた第２の 絶縁層と、該第２の絶縁層の上に設けられ、その関連のセルと結合された第３の 導電層とを含み、前記セルのそれぞれと関連するトンネル装置と、読み出しのた めに、前記セルのそれぞれと関連するトンネル装置をアドレスするための手段と 、 読み出し電子が前記第２の絶縁層を突き抜けて前記真空の空洞へ注入され、前記 真空の空洞へ注入される電子の数が前記第３の導電層と結合したセルの電荷によ って制御されるように、読み出し電子を前記第１の導電層から前記第１の絶縁層 を介して前記第２の導電層へ注入するための手段と、前記真空の空洞へ注入され た前記読み出し電子を受け取るための電極手段と を備える請求項３０記載の電荷パターン蓄積・読み出し装置。 ３２．真空の空洞を画定する外被と、 第１の導電層と、該第１の導電層の上に設けられた第１の絶縁層と、該第１の絶 縁層の上に設けられた第２の導電層と、該第２の導電層の上に設けられた第２の 絶縁層と、該第２の絶縁層の上に設けられた第３の導電層とを含み、前記真空の 空洞に設けられたトンネル装置と、 動作期間に前記第１の導電層に関して正の電位に前記第２の導電層をバイアスす るための手段と、 制御電圧を前記第３の導電層に印加するための手段と、前記第１の導電層から前 記第１の絶縁層を介して前記第２の導電層へ電子を注入するための手段であって 、前記第２の導電層における前記電子が、前記第２の絶縁層を突き抜け前記第３ の導電層を通って前記真空の空洞へ入る際に前記制御電圧によって制御される確 率を持つ手段と、 前記真空の空洞に設けられ、前記真空の空洞へ入る電子を受け取るための電極手 段と を具備し、その出力が前記電極手段と前記第２の導電層との一方又は両方から取 り出される高速電子装置。 ３５．真空の空洞を画成する外被と、 第１の導電層と、該第１の導電層の上に設けられた第１の絶線層と、該第１の絶 縁層の上に設けられた第２の導電層と、該第２の導電層の上に設けられた第２の 絶縁層と、該第２の絶縁層の上に設けられた第３の導電属とを含み、前記真空の 空洞に設けられたトンネル装置と、 動作期間に前記第１の導電層に関して正の電位に前記第２の導電層をバイアスす るための手段と、 制御電圧を前記第３の導電層に印加するための手段と、前記トンネル装置が、熱 電子の所定の流れが前記第１の導電層から前記第１の絶縁層を介して前記第２の 導電層へ突き抜けるように構成され、前記第２の導電層における電子が、前記第 ２の絶縁層を突き抜け、前記第３の導電層を通過して前記真空の空洞に入る制御 電圧によって制御される確率を持つことと、前記真空の空洞に設けられ、前記真 空の空洞へ入る電子を受け取るための電極手段と を具備し、その出力が前記電極手段と前記第２の導電層との一方又は両方から取 り出される高速電子装置。 ３８．所定の波長領域の光に露光されたとき入力光強度パターンを表す空間的変 化を持つ電子を放射するための手段と、前記の電子放射手段からの前記電子に応 答して電荷を蓄積することができる蓄積電極の配列と、 露光期間に前記電子放射手段から前記蓄積電極の配列へ電子を加速するための手 段と、 前記電子放射手段と前記蓄積電極の配列とを取り囲む密封された真空の外被と、 露光後の読み出し段階の期間に前記配列のそれぞれの蓄積電極の電荷を感知する ための読み出し手段であって、前記蓄積電極の配列のそれぞれの蓄積電極と関連 し且つそれぞれが前記蓄積電極に隣接する真空の領域に読み出し電流を発生する ための手段を含む読み出し装置と、前記読み出し電流を収集して読み出し信号を 与えるための手段とを備え、読み出し電流が集合的に前記の電荷パターンを表す るように、隣接する蓄積電極の電荷の函数である大きさをそれぞれの読み出し電 流が持つ読み出し手段と を具備する撮像管。 ５３．所定の波長領域の光に露光されたとき入力光強度パターンを表す空間的変 化を持つ電子を放射することができる光電陰極層と、 電荷を蓄積することができ、行と列との配列された蓄積電極の配列と、 前記光電陰極層と前記蓄積電極の配列とを近接して配置され且つ実質的に平行に 取り付けるための手段と、前記光電陰極層と前記蓄積電極の配列とを取り囲む密 閉された真空の外被と、 前記光電陰極層によって放射された電子が前記蓄積電極の配列に入射してそこに 前記入力光強度パターンを表す電荷パターンを形成するように、露光期間に前記 蓄積電極の配列に関して前記光電陰極層をバイアスするための手段と、前記蓄積 電極の行とそれぞれ整列した行導体と、前記蓄積電極の列とそれぞれ整列した列 導体と、前記行導体と前記列導体とを前記蓄積電極の配列に垂直な方向に離れて 配置し、その交差領域において読み出し装置を画定することと、 露光後の読み出し段階の期間に前記読み出し装置を選択的にアドレスするための アドレス手段と、 それぞれのアドレスされた読み出し装置の行導体からの電子放射を刺激して読み 出し電流を形成するための手段とを具備し、前記読み出し電流が該読み出し装置 に隣接する蓄積電極の電荷によって影響され、読み出し電流が集合的に前記入力 光強度パターンの電子的表現を与える撮像管。 ６４．真空の空洞を画定する外被と、 一時的に電荷を蓄積することができ、前記真空の空洞に設けられた蓄積電極の配 列と、 蓄積段階の期間に前記蓄積電極の配列に電荷パターンを形成させるための手段と 、 前記蓄積段階の後の読み出し段階の期間に前記配列のそれぞれの蓄積電極での電 荷を感知するための読み出し手段であって、前記配列のそれぞれの蓄積電極と関 連する読み出し装置を備える読み出し手段と を具備し、 それぞれの読み出し装置が、 蓄積電極に隣接する真空の領域において読み出し電流を発生するための手段と、 前記読み出し電流を収集するための手段とを備え、前記読み出し電流が前記電荷 パターンの電子的表現を集合的に与えるように、隣接する蓄積電極での電荷の函 数である大きさを有する電荷パターン蓄積・読み出し装置。 ６５．所定の波長領域の光に露光されたとき入力光強度パターンを表す空間的変 化を持つ電子を放射するための手段と、前記の電子放射手段からの電子に応答し てそれぞれ電荷を蓄積することができる蓄積電極の配列と、露光期間に電子を前 記電子放射手段から前記蓄積電極の配列へ加速するための手段と、 前記電子放射手段と前記蓄積電極の配列とを取り囲む密閉された真空の外被と、 前記露光後の読み出し段階の期間に前記配列のそれぞれの蓄積電極での電荷を感 知するための読み出し手段であって、それぞれの前記蓄積電極と関連する一対の 読み出し電極と、前記読み出し電極の間の真空の領域において読み出し電流を発 生するための手段とを備える読み出し手段と を具備し、それぞれの対の前記読み出し電極が、関連する蓄積電極での電荷の函 数であるように読み出し電流が前記蓄積電極の１つに関して位置する撮像管。