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極めて高い時間分解能と振幅分解能を有する撮像デバイスに関する研究

Research Project

Project/Area Number 12F02365
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

川人 祥二  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (40204763)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SEO Min-Woong  静岡大学, 電子工学研究所, 外国人特別研究員
SEO Min-woong  静岡大学, 電子工学研究所, 外国人研究者
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2014: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywords時間分解能 / 振幅分解能 / CMOSイメージセンサ / マルチタップ光電荷変調素子 / CMOSイメージセンサ
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、生きた細胞のイメージング法として注目されている蛍光イメージングの新しい手法を提案し、プロトタイプ試作によりその有効性を明らかにするもので、従来の光電子増倍管を用いた大がかりなシステムではなく、成功すれば半導体チップ上で直接試料の蛍光相関分光や蛍光寿命イメージングが行え、将来は内視鏡やカテーテルに本機能を組み込んでin vivoでのイメージングが可能になる等画期的な成果となる。その実現に向け、平成26年度には試作されたマルチタップ光電荷変調素子を用いて、蛍光基質を組み込んだ細胞サンプル及び、その予備実験として蛍光アクリル板に対する蛍光寿命の計測を試みた。試作したイメージセンサの評価を行った結果、素子の応答特性による寿命(Intrinsic response)が約200psであり、短い寿命を用いた測定対象でも小さい誤差で計測することが可能になった。更には素子の応答特性をデコンボリューションし、素子応答寿命の影響を除いて寿命を計測することで、いずれも寿命の測定誤差は400ps以下にできた。またDAPI(核)や量子ドットを用いたCHO細胞に対する測定を行い、蛍光寿命のカラーイメージング化に成功した。
続いて、開発したセンサのマルチタップを用いた評価を行った。寿命計測の時、マルチタップを利用することで、従来の計測方式(シングルの時間窓を用いて計測する方法)より時間窓のスキャニングが必要なくなったため、測定時間をはるかに短縮することができ、リアルタイム蛍光イメージングの実現可能性を確認した。最後に、本研究を通して、電荷変調素子構造として2点及び4点まで動作確認ができており、その原理を用いた半導体蛍光寿命イメージング素子による新機能内視鏡や、マルチタップ化に基づく蛍光相関分光の多点同時計測素子の実現の基礎が築かれたことは、学術的にも、医療・健康産業の発展においても大きな意義がある。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (62 results)

All 2015 2014 2013 2012

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (55 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Demonstration of noise reduction effect of native MOSFET used for CMOS image sensors2015

    • Author(s)
      M.W. Seo, S. Kawahito
    • Journal Title

      Sensor Letters

      Volume: Vol. 13, No. 8 Pages: 641-645

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Low Dark Leakage Current High-Sensitivity CMOS Image Sensor with STI-less Shared Pixel Design2014

    • Author(s)
      M.W. Seo, S. Kawahito, K. Yasutomi, K. Kagawa, N. Teranishi
    • Journal Title

      IEEE Transaction on Electron Devices

      Volume: Vol.61, No.6 Issue: 6 Pages: 2091-2097

    • DOI

      10.1109/ted.2014.2318522

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Low Noise Wide Dynamic Range CMOS Image Sensor with Low-Noise Transistors and 17b Column-Parallel ADCs2013

    • Author(s)
      M. W. Seo, T. Sawamoto, T. Akahori, T. Iida, T. Takasawa, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Journal Title

      IEEE Sensors Journal

      Volume: Vol.13, No. 8 Issue: 8 Pages: 2922-2929

    • DOI

      10.1109/jsen.2013.2264483

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RTS noise reduction of CMOS image sensors using amplifier-selection pixels2013

    • Author(s)
      M. A. Mustafa, M. W. Seo, S. Kawahito. K. Yasutomi. K. Kagawa
    • Journal Title

      IEICE Electronics Express

      Volume: 10 Issue: 15 Pages: 20130299-20130299

    • DOI

      10.1587/elex.10.20130299

    • NAID

      130003364921

    • ISSN
      1349-2543
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RTS noise and dark current white defects reduction using selective averaging based on multi-aperture system2013

    • Author(s)
      B. Zhang, K. Kagawa, T. Takasawa, M. W. Sep, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: Vol.14, No. 1 Issue: 1 Pages: 1528-1543

    • DOI

      10.3390/s140101528

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      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-beam confocal microscopy based on a custom image sensor with focal-plane pinhole array effect2013

    • Author(s)
      K. Kagawa, M.-W. Seo, K. Yasutomi, S. Terakawa, S. Kawahito
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 21 Issue: 2 Pages: 1417-1429

    • DOI

      10.1364/oe.21.001417

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] A Low-Noise High-Dynamic-Range 17-b 1.3-Megapixel 30-fps CMOS Image Selisor with Column-Parallel Two-Stage Folding-integration/Cyclic ADC2012

    • Author(s)
      M.-W. Seo, T. Sawamoto, T. Akahori, Z. Liu, T. Iida, T. Takasawa, T. Kosugi, T. Watanabe, K. Isobe, S. Kawahito
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Electron Devices

      Volume: 59 Issue: 12 Pages: 3396-3400

    • DOI

      10.1109/ted.2012.2215871

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      2012 Annual Research Report
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  • [Presentation] A High Time-Resolution CMOS Image Sensor with 2-Tap Lock-In Pixels Used for Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy2015

    • Author(s)
      M.W. Seo, K. Kagawa, K. Yasutomi, Y. Kawata, N. Teranish, Z. Li, S. Kawahito
    • Organizer
      映像情報メディア学会情報センシング研究会(IST)
    • Place of Presentation
      機械振興会館(東京)
    • Year and Date
      2015-03-27
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] A high-sensitivity 2x2 multi-aperture color camera based on selective averaging2015

    • Author(s)
      B. Zhang, K. Kagawa, T. Takasawa, M.W. Seo, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      映像情報メディア学会情報センシング研究会(IST)
    • Place of Presentation
      機械振興会館(東京)
    • Year and Date
      2015-03-27
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      2014 Annual Research Report
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    • Author(s)
      望月 風太, 香川 景一郎, 沖原 伸一朗, 徐 珉雄, 張 博, 高澤 大志, 安富 啓太, 川人 祥二
    • Organizer
      映像情報メディア学会情報センシング研究会(IST)
    • Place of Presentation
      機械振興会館(東京)
    • Year and Date
      2015-03-27
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] A 10.8ps Time-Resolution 256x512 Image Sensor with Two-Tap True-CDS Lock-in Pixels for Fluorescence Lifetime Imaging2015

    • Author(s)
      M.W. Seo, K. Kagawa, K. Yasutomi, T. Takasawa, Y. Kawata, N. Teranishi, Z. Li, I.A. Halin, S. Kawahito
    • Organizer
      International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)
    • Place of Presentation
      San Francisco Marriott Marquis(San Francisco, USA)
    • Year and Date
      2015-02-22 – 2015-02-26
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-shot 200Mfps 5x3-aperture compressive CMOS imager2015

    • Author(s)
      F. Mochizuki, K. Kagawa, S. Okihara, M.W. Seo, B. Zhang, T. Takasawa, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)
    • Place of Presentation
      San Francisco Marriott Marquis(San Francisco, USA)
    • Year and Date
      2015-02-22 – 2015-02-26
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] CMOS image sensor for multi-beam multi-functional confocal microscopy2015

    • Author(s)
      K. Kagawa, H. Nieda, Y. Nishioka, T. Takasawa, M.W. Seo, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      Photonics West 2015 (SPIE proceeding)
    • Place of Presentation
      The Moscone Center(San Francisco, USA)
    • Year and Date
      2015-02-10 – 2015-02-12
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] A high-sensitivity 2x2 multi-aperture color camera based on selective averaging2015

    • Author(s)
      B. Zhang, K. Kagawa, T. Takasawa, M.W. Seo, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      Electronic Imaging 2015 (SPIE proceeding)
    • Place of Presentation
      Hillton San Francisco(San Francisco, USA)
    • Year and Date
      2015-02-08 – 2015-02-12
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 機能集積イメージセンサの開発動向と今後の展開2015

    • Author(s)
      川人 祥二, 香川 景一郎, 安富 啓太, 徐 珉雄, 李 卓, 寺西 信一
    • Organizer
      電子情報通信学会 SNT研究会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
    • Year and Date
      2015-02-05
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Present Status and Future Prospects of Silicon Imaging Devices2015

    • Author(s)
      S. Kawahito, K. Kagawa, K. Yasutomi, M.W. Seo, Z. Li, M. kamel, H.J. Yoon, T. Takasawa, N. Teranishi
    • Organizer
      2015 International Symposium toward the Future of Advance Researches in Shizuoka University
    • Place of Presentation
      静岡大学(Hamamatsu, Japan)
    • Year and Date
      2015-01-27
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      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] A High-Sensitivity 2x2 Multi-Aperture Color Camera Based on Selective Averaging2015

    • Author(s)
      B. Zhang, K. Kagawa, T. Takasawa, M.W. Seo, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      2015 International Symposium toward the Future of Advance Researches in Shizuoka University
    • Place of Presentation
      静岡大学(Hamamatsu, Japan)
    • Year and Date
      2015-01-27
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Measurement of 3-Tap 1MS/s CMOS Image Sensor for Multi-Point Fluorescence Correlation Spectroscopy2015

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      P.S. Sivakumar, K. Kagawa, M.W. Seo, B. Zhang, T. Takasawa, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      2015 International Symposium toward the Future of Advance Researches in Shizuoka University
    • Place of Presentation
      静岡大学(Hamamatsu, Japan)
    • Year and Date
      2015-01-27
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 高時間分解ロックインピクセルイメージセンサと応用2014

    • Author(s)
      川人 祥二, 安富 啓太, 徐 珉雄, 香川 景一郎
    • Organizer
      第54回光波センシング技術研究会講演会
    • Place of Presentation
      東京理科大学(東京)
    • Year and Date
      2014-12-10
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  • [Presentation] A 4T-PWM CMOS image sensor for low power2014

    • Author(s)
      H. Suzuki, K. Kagawa, B. Zhang, M.W. Seo, T. Takasawa, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      2nd Asian Image Sensors and Imaging Systems Symposium
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京)
    • Year and Date
      2014-12-01
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  • [Presentation] Designing CMOS Image Sensors As a Key Building Block of New Camera Systems2014

    • Author(s)
      K. Kagawa, T. Takasawa, M.W. Seo, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      The 16th Kenjiro Memorial Symposium
    • Place of Presentation
      静岡大学(Hamamatsu, Japan)
    • Year and Date
      2014-11-12
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ヘモグロビン吸収を考慮した自家蛍光腫瘍イメージング法の提案と基礎検討2014

    • Author(s)
      尾崎 聖史, 有本 英伸, 香川 景一郎, 徐 珉雄, 高澤 大志, 小南 陽子, 吉田 成人, 田中 信治, 安富 啓太, 川人祥二
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2014
    • Place of Presentation
      筑波大学東京キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2014-11-06
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  • [Presentation] A low-noise high-sensitivity CMOS image sensor for scientific and industrial application2014

    • Author(s)
      M.W. Seo, T. Takasawa, K. Yasutomi, K. Kagawa, S. Kawahito
    • Organizer
      IEEE Sensors 2014
    • Place of Presentation
      Valencia Conference Centre(Valencia, Spain)
    • Year and Date
      2014-11-05
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  • [Presentation] 多点蛍光相関分光CMOSイメージセンサの特性評価2014

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      香川 景一郎, Sivakumar Panneer Selvam, 高澤 大志, 張 博, 徐 珉雄, 山本 条太郎, 金城 政孝, 安富 啓太, 川人 祥二
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2014
    • Place of Presentation
      筑波大学東京キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2014-11-05
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      望月 風太, 高澤 大志, 香川 景一郎, 徐 珉雄, 安富 啓太, 川人 祥二
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2014
    • Place of Presentation
      筑波大学東京キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2014-11-05
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  • [Presentation] マルチビーム方式共焦点顕微鏡向け多機能CMOSイメージセンサの特性評価2014

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      仁枝 宏実, 西岡 優起, 徐 珉雄, 高澤 大志, 安富 啓太, 香川 景一郎, 川人 祥二
    • Organizer
      Optics and Photonics Japan 2014
    • Place of Presentation
      筑波大学東京キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2014-11-05
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  • [Presentation] Evaluation of colorectal tumour hypoxia by autofluorescence imaging with a high-performance CMOS imager2014

    • Author(s)
      Y. Kominami, S. Yoshida, R. Miyaki, Y. Sanomura, S. Oka, S. Tanaka, M.W. Seo, K. Kagawa, S.Kawahito, H. Arimoto, K. Yamada, K. Chayama
    • Organizer
      United European Gastroenterology (UEG) week 2014
    • Place of Presentation
      Austria Center Vienna(Vienna, Austria)
    • Year and Date
      2014-10-22
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  • [Presentation] 4T-PWMイメージセンサの低電圧・低消費電力化の検討2014

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      香川 景一郎, 鈴木 裕貴, 張 博, 徐 珉雄, 高澤 大志, 安富 啓太, 川人 祥二
    • Organizer
      映像情報メディア学会情報センシング研究会(IST)
    • Place of Presentation
      機械振興会館(東京)
    • Year and Date
      2014-09-29
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  • [Presentation] A high-sensitivity multi-aperture camera based on selective averaging2014

    • Author(s)
      張 博, 香川 景一郎, 徐 珉雄, 安富 啓太,川人 祥二
    • Organizer
      COI「精神的価値が成長する感性イノベーション拠点」2014夏の研究会
    • Place of Presentation
      自然科学研究機構生理学研究所(愛知)
    • Year and Date
      2014-09-04
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  • [Presentation] 高解像度CMOS時間分解型センサの開発及びその応用2014

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      祖父江 啓太, 庭山 正嗣, 徐 珉雄, 香川 景一郎, 安富 啓太, 李 卓, 川人 祥二
    • Organizer
      COI「精神的価値が成長する感性イノベーション拠点」2014夏の研究会
    • Place of Presentation
      自然科学研究機構生理学研究所(愛知)
    • Year and Date
      2014-09-04
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      M.W. Seo, Z. Li, K. Yasutomi, K. Kagawa, S. Kawahito
    • Organizer
      情報メディア学会-2014年次大会
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      大阪大学(大阪)
    • Year and Date
      2014-09-02
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      望月 風太, 高澤 大志, 香川 景一郎, 徐 珉雄, 安富 啓太, 川人 祥二
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      第5回計算オプティクス研究会
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      大阪大学東京田町オフィス(東京)
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      2014-07-27
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      F. Mochiduki, T. Takasawa, K. Kagawa, M.W. Seo, K. Yasutomi,S. Kawahito
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      Imaging systems and applications IW1C.4 Imaging and Applied Optics
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      Sheraton Seattle Hotel(Seattle, USA)
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      2014-07-16
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      M.W. Seo, S. Kawahito
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      EXCO (Daegu, Korea)
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      2014-06-30
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      第39回工学シンポジウム
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      東京大学(東京)
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      2014-06-26
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      望月 風太, 高澤 大志, 香川 景一郎, 徐 珉雄, 安富 啓太, 川人 祥二
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      東京理科大学(東京)
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      2014-06-02
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      西岡 優起, 香川 景一郎, 徐 珉雄,安富 啓太,川人祥二
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      情報センシング研究会(IST)
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      東京理科大学(東京)
    • Year and Date
      2014-06-02
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      望月 風太, 高澤 大志, 香川 景一郎, 徐 珉雄, 安富 啓太, 川人 祥二
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      北九州国際会議場(福岡)
    • Year and Date
      2014-05-26
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      M. W. Seo, K. Yasutomi, K. Kaga wa, S. Kawahito
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      Electronic Imaging 2014
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
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    • Author(s)
      K. Yasutomi, S. Han, M. W. Seo, T. Takasawa, K. Kagawa, S. K awahito
    • Organizer
      Electronic Imaging 2014
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
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      K. Kagawa, T. Takasawa, B. Zh ang, M. W. Seo, K. Imai, J. Yam amoto, M. Kinjo, S. Terakawa, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      Photonics West 2014
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
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      望月風太, 高澤大志, 香川景一郎, 徐珉雄, 安富啓太, 川人祥二
    • Organizer
      映像情報メディア学会・情報センシング研究会
    • Place of Presentation
      Hamamatsu, Japan
    • Year and Date
      2013-11-15
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      M. W. Seo, K. Yasutomi, K. Kagawa, S. Kawahito
    • Organizer
      情報メディア学会-2013年次大会
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-08-28
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      徐 珉雄, 香川 景一郎, 川人 祥二, 瀧口 優, 高本 尚宜, 岡崎 茂俊, 井上 卓, 寺川 進
    • Organizer
      レーザ顕微鏡研究会
    • Place of Presentation
      Wako, Japan
    • Year and Date
      2013-07-31
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      M. W. Seo, T. Sawamoto, T. Akahori, Z. Liu, K. Yasutomi, K. Kagawa. S. Kawahito
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      2013 International Image Sensor Workshop
    • Place of Presentation
      Utah, USA
    • Year and Date
      2013-06-15
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      S. Kawahito, G. Baek, Z. Li, S. M. Han, M. W. Seo, K. Yasutomi, K. Kagawa
    • Organizer
      2013 International Image Sensor Workshop
    • Place of Presentation
      Utah, USA
    • Year and Date
      2013-06-15
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      F. Mochizuka, K. Kagawa, M. W. Seo, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      情報センシング研究会(IST)
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-05-31
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      K. Neya, K. Kagawa, M. W. Seo, S. M. Han, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      情報センシング研究会(IST)
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-05-31
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      安富啓太, 韓相萬, 徐眠雄, 香川景一郎, 川人祥二
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      バイオ・マイクロシステム研究会
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      University of Tokyo, Tokyo, Japan
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      2013-03-26
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      川人祥二, 見崎龍, 閨宏司, 徐岷雄, 今井快多, 安富啓太, 香川景一郎
    • Organizer
      バイオ・マイクロシステム研究会
    • Place of Presentation
      University of Tokyo, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-03-26
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      M.-W. Seo, K. Kagawa, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      情報センシング研究会(IST)
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      NHK放送技術研究所, Tokyo, Japan
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      2013-03-22
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      M.-W. Seo, K. Kagawa, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      Electronic Imaging 2013
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      Hyatt Regency San Francisco Airport Hotel, San Francisco, USA
    • Year and Date
      2013-02-03
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  • [Presentation] Multi-aperture high-speed CMOS imager2013

    • Author(s)
      F. Mochiduki, K. Kagawa, M. W. Seo. K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      13 th International conference on Quality in Research (QiR)
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      Yogyakarta, Indonesia
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      K. Kagawa, B. Zhang, M. W. Seo , S. Kawahito, Y. Kominami, K. Yamada, S. Yoshida, S. Tanaka
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      Osaka, Japan
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      M. W. Seo, K. Yasutomi, K. Kagawa, S. Kawahito
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      013 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
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      Fukuoka, Japan
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      15 ^<th> Takayanagi Kenjiro Memorial Symposium
    • Place of Presentation
      Hamamatsu, Japan
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      B. Zhang, K. Kagawa, M. W. Seo , K. Yasutomi, S. Kawahito
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      K. Kagawa, B. Zhang, M.・W. Seo, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
      情報センシング研究会(IST)
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      Shizuoka University, Hamamatsu, Japan
    • Year and Date
      2012-11-21
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      M.-W. Seo, T. Sawamoto, T. Akahori, Z. Liu, T. Takasawa, S. Kawahito
    • Organizer
      IEEE SENSORS 2012
    • Place of Presentation
      Taipei International Convention Center, Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2012-10-28
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      M.-W. Seo, K. Kagawa, K. Yasutomi, S. Kawahito
    • Organizer
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    • Place of Presentation
      Tower Hall Funabori, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2012-10-23
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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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