2003 Fiscal Year Annual Research Report
変調光検波方式アイセーフ帯スマートイメージセンサの研究
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13450144
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
太田 淳 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (80304161)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
香川 景一郎 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (30335484)
徳田 崇 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (50314539)
布下 正宏 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (70304160)
杉下 正蔵 マイクロシグナル株式会社, けいはんな研究所, 主任研究員
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| Keywords | CMOSイメージセンサ / 変調光検波 / フォトゲート / ビジョンチップ / アイセーフ |
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| Research Abstract |
振り分け転送方式による変調光検波方式イメージセンサにおける画像特性を改善するため,画素回路やイメージセンサの試作・評価を行った.詳細な評価により出力特性劣化の原因を明らかにした.この結果から画素構造,動作タイミングを改良することで,画像特性を改善し良好な変調光成分撮像画像を得ることができた.今後の課題として,変調光撮像画像の画質の一層の改善があげられる.まず,固定パターンノイズの除去については通常のイメージセンサに導入されている相関2重サンプリング回路の導入が望まれる.また,現在の方式では背景光成分も2つの蓄積部に加算蓄積し2つの出力の差分をとることで変調光成分の検出を行っているが,変調光成分のみを加算蓄積していくことができれば,変調光検出の精度を大幅に改善することができると考えられる.またアイセーフ帯への適用を目指して0.8μm SiGe BiCMOSプロセスを用いたイメージセンサの試作を行った.イメージセンサ試作に先立ちPDとPhototransistorをSiGeとSiで作製し各々の受光素子の基本特性の評価を行った。Si受光素子との明確な差は得られなかった.これはGe組成比が0.1程度と低いことに起因すると考えられる.但しデバイスシミュレーションの結果とは異なる点もあり,歪みSiGe薄膜の吸収係数など今後の検討が必要である.
試作したイメージセンサは32×32画素を有しており,撮像面内を4分割し各々の受光素子としてSi-PD, Si-PT, SiGe-PD, SiGe-HPTを配置し,基本特性の比較を行った.SiGe BiCMOSプロセスを用いて撮像が可能であることを実験的に示した.
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[Publications] J.Ohta et al.: "Improvement of a saturation characteristics of a frequency-demodulation CMOS image sensor"Asia and South Pacific Design Automation Conference. 575-576 (2004)
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[Publications] J.Ohta et al.: "An image sensor with an in-pixel demodulation function for detecting the intensity of a modulated light signal"IEEE Trans.Electron Device. 50・1. 166-172 (2003)
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[Publications] 山本 幸司 他: "変調光検波方式イメージセンサにおける変調光撮像画質の改善"映像情報メディア学会誌. 57・9. 1108-1114 (2003)
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[Publications] K.Yamamoto et al.: "Demonstration of a Frequency-Demodulation CMOS Image Sensor"Proc.SPIE. 5017. 24-23 (2003)
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[Publications] K.Yamamoto et al.: "Application of a frequency-demodulation image sensor to motion capturing"Int'l Conf.Optics-photonics Design & Fabrication. 91-92 (2002)
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[Publications] K.Yamamoto et al.: "A vision chip with an in-pixel demodulation function for detecting a modulated light signal"Int'l Topical Meeting on Optics in Computing. 83-85 (2002)
