報道資料:パイオニアがNHKと共同で、小型で超高感度な撮像デバイス「HEED冷陰極HARP撮像板」を開発

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Pioneer
2005年 5月 19日
パイオニア株式会社

パイオニアがNHKと共同で、小型で超高感度な撮像デバイス
「HEED冷陰極HARP撮像板」を開発~ 夜間でも照明なしに撮影できる小型超高感度カメラの実用化に目処 ~

 パイオニア株式会社はNHKと共同で、小型で超高感度な撮像デバイス「HEED冷陰極HARP撮像板」の開発に成功しました。
 これは、夜間でも鮮明なカラー撮影ができる省電力「小型超高感度カメラ」の実用化に目処をつけるとともに、将来的には、民生用製品への応用も期待されます。

 NHKが中心となって開発したHARP(High-gain Avalanche Rushing amorphous Photoconductor)膜は、入射光を電荷に変換し、この電荷を膜の内部で増倍することで、高い感度が得られる光電変換膜です。NHKではこれまでに、このHARP膜と熱電子源とを組み合わせた超高感度なHARP撮像管※1、およびこれを適用したカメラを開発・実用化し、夜間の緊急報道やオーロラ撮影などの科学番組制作で活用してきました。

 一方、パイオニアが1997年に発明したHEED(High-efficiency Electron Emission Device)※2は、冷陰極型※3の平面状の電子源で、低い駆動電圧で安定的に電子を放出できるなど、優れた特長を有しています。この度当社では、新たに半導体プロセスを導入することで、画素の微細化やLSIによる駆動回路との一体化を実現した高性能※4なアクティブ駆動型※5HEED冷陰極アレーの開発に成功しました。

 今回、共同開発に至った「HEED冷陰極HARP撮像板」は、これら両デバイスの優れた特長を組み合わせたもので、HARP膜とアクティブ駆動型HEED冷陰極アレーとを、近接させて向かい合わせた構造の小型超高感度撮像デバイスです。従来の長尺な撮像管(長さ約10cm)に比べて奥行きが十分の一(厚さ約1cm)以下であり、合わせて駆動用回路を内蔵しているため、カメラの小型化が可能になります。また、HEED冷陰極アレーは低電圧で電子ビームを放出できるため、消費電力を小さくすることも可能です。
 これらの特長を有する「HEED冷陰極HARP撮像板」の開発により、報道現場などで求められている機動性の高い小型超高感度カメラの実用化に目処をつけるとともに、将来、ハンディカメラ、車載用暗視カメラ、防犯用監視カメラなど、民生用製品への応用が期待されます。

 「HEED冷陰極HARP撮像板」はさらに、可視光用小型超高感度撮像デバイスとしての応用以外にも、HARP膜がX線に対しても感度を有するという特長を生かし、X線像の超高感度撮影によるガンの早期発見や心筋梗塞の高度な診断を目的とした医療への応用をはじめ、バイオロジーやセンシング、など様々な分野での活用が期待されています。

 今回共同開発した「HEED冷陰極HARP撮像板」の画素サイズは50×50μm(マイクロメートル)、画素数は約5万画素(256×192)です。今後、画素の高精細化を図ることで、早期実用化を目指してまいります。

【技術用語注釈】

※1 アモルファスセレンを主成分とするHARP光電変換膜を用いた撮像管。付加ノイズのないアバランシェ増幅により、CCDの感度を大幅に上回る超高感度での撮像が可能。
※2 固体中に発生させた高エネルギーの電子を放出する方式の冷陰極としては驚異的な電子放出効率を有する、パイオニア独自の電子放出素子。
※3 電界により真空中に電子を放出させる素子。旧来のフィラメントからの熱電子放出に対して熱を必要としないので冷陰極と呼ばれる。高速応答、低消費電力が特長。
※4 放出電流密度約100mA/cm2
※5 画素ごとに駆動トランジスタを配し、素子の周辺に作り込んだ制御用回路からの信号により駆動する方式。素子内に駆動回路を含まず、縦横2方向に電極を配し、外部から電圧をかけることで交点の画素を選択駆動する単純マトリクス駆動と比べて、画素を高速で駆動するのに適する。また、微細で多画素な素子の実装において、配線が少数ですむという利点がある。
HEED冷陰極HARP撮像板の構造

図1 HEED冷陰極HARP撮像板の構造

HEED冷陰極HARP撮像板の外観写真 表1 仕様
有効撮像領域 12.8×9.6 mm
画素数 水平 256×垂直 192
画素サイズ 50×50 μm
感度 CCDの約20倍
駆動方式 冷陰極アレー内蔵アクティブ駆動方式
 図2 HEED冷陰極HARP撮像板の外観写真

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