2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of 10Gfps ultra-high speed silicon image sensor
| Project/Area Number |
16H04358
|
|---|
| Research Institution | Ritsumeikan University |
|---|
Principal Investigator |
下ノ村 和弘 立命館大学, 理工学部, 教授 (80397679)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 妙子 立命館大学, 理工学部, 准教授 (70335074)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 超高速撮像 / 撮像素子 / マルチ電荷収集ゲート構造 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
超高速撮像のための“裏面照射型マルチ電荷収集ゲート構造(BSI-MCG)”を提案し，これに基づいた撮像素子開発を進めた．本年度の主な実績は以下のとおりである．
(1)昨年度に製作したテストカメラを用いて，光が飛翔する様子を撮影する実験を実施した．使用したカメラには，1億枚/秒（100Mfps）の超高速撮影が可能な撮像素子を用い，その画素数は512×576×2画素（約60万画素）である．各画素は5つの電荷収集ゲートをもつ．画素アレイの奇数行と偶数行をそれぞれ別のフレームの撮像に用いて画素数を半分（約30万画素）にすることで，10枚の連続画像を撮影した．光は１フレーム間（10ns）におよそ3m進む．そこで，実験では，2枚の鏡をおよそ7m離して向かい合わせに設置し，照射した単パルスのレーザー光が鏡の間を反射しながら進む様子を撮影した．光が進む様子が10枚の連続画像として可視化でき，単板シリコン撮像素子としては初めて光の飛翔の撮影に成功した．
(2)撮影速度を向上させるためのセンサ構造の検討を行った．これまでに，信号電荷の水平方向への移動を抑制することが時間分解能の向上につながることが明らかになっている．このための構造として，昨年度はDeep Trench Insulator（DTI）を用いる方法を考案した．しかしながらこの構造が開口率を向上できない．そこで今年度は，時間分解能と開口率の両立が可能な凸型シリコンピラミッドアレイ構造を提案した．シミュレーションにより，時間分解能はおよそ90psと見積もられた．
(3)凸型シリコンピラミッドアレイをMEMSプロセスにより試作した．使用したプロセスの制約によりサイズは想定する画素よりも大きいが，提案構造が技術的に実現可能であることを示した．
|
| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
-
-
[Journal Article] An image signal accumulation multi-collection-gate image sensor operating at 25 Mfps with 32x32 pixels and 1,220 in-pixel frame memory2018
Author(s)
Vu Truon Son Dao, Nguyen Ngo, Anh Quang Nguyen, Kazuhiro Morimoto, Kazuhiro Shimonomura, Paul Goetschalckx, Luc Haspeslagh, Piet De Moor, Kohsei Takehara, Takeharu Goji Etoh
-
Journal Title
Sensors
Volume: 18
Pages: 1-11
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
