パイオニア、撮像デバイス「ＨＥＥＤ冷陰極ＨＡＲＰ撮像板」の高解像度化を実現
小型で超高感度な「ＨＥＥＤ 冷陰極 ＨＡＲＰ 撮像板」の高解像度化を実現
～夜間でも照明なしに鮮明に撮影できる標準テレビ用「小型超高感度カメラ」の実現に向けて前進～
パイオニア株式会社はＮＨＫと共同で、昨年開発に成功した小型で超高感度な撮像デバイス「ＨＥＥＤ冷陰極ＨＡＲＰ撮像板」のさらなる高解像度化を実現しました。
これにより、夜間でも鮮明なカラー撮影ができる省電力の標準テレビ用「小型超高感度カメラ」の実用化に向けて大きく前進し、近い将来、民生用製品への応用が期待されます。
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。当社は２００５年に、ＬＳＩによる駆動回路との一体化を実現し高性能※４なアクティブ駆動型※５ＨＥＥＤ冷陰極アレーを開発しました。
パイオニアとＮＨＫは昨年、この「ＨＥＥＤ冷陰極ＨＡＲＰ撮像板」の共同開発を発表しましたが、今回、画素を小さくして画素数を約６倍に増やすことで、標準テレビ放送で使用できる撮像板の開発に成功しました。すなわち、デバイス全体のサイズを変えることなく画素数を約５万画素（２５６×１９２）から約３０万画素（６４０×４８０）へと増加させました。これは、画素サイズを従来の５０μｍ×５０μｍ（マイクロメートル）から２０μｍ×２０μｍへと微細化することで実現しました。
この画素サイズの小型化は、駆動電圧を上げずに約１０倍の電子放出密度を達成するなどＨＥＥＤの基本性能を向上させたことにより実現したものです。
また今回はＬＳＩも、内蔵する駆動トランジスタの小型化、高性能化を図るべく新規開発いたしました。
今回のこれらの特長を有する「ＨＥＥＤ冷陰極ＨＡＲＰ撮像板」の高解像度化により、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。
今後、それぞれの用途に応じた信頼性と生産性を確保し、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１Ａ／ｃｍ２以上
※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。
＜添付資料＞
図１ ＨＥＥＤ冷陰極ＨＡＲＰ撮像板の構造
図２ ＨＥＥＤ冷陰極ＨＡＲＰ撮像板の外観写真
表１ 仕様