| 研究課題/領域番号 |
19K12025
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分61010:知覚情報処理関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
浜本 隆之 東京理科大学, 工学部電気工学科, 教授 (10297624)
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| 研究分担者 |
杉村 大輔 津田塾大学, 学芸学部, 准教授 (10712052)
亀田 裕介 東京理科大学, 工学部電気工学科, 講師 (50711553)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | イメージセンサ / 単一光子検出 / 再構成処理 / SPAD / 動きボケ抑制 / 広ダイナミックレンジ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微少時間内に光子が入力したかどうかを検出し、その情報を基にイメージセンサ上で画像再構成を行い、高SNR、高ダイナミックレンジ(DR)、高速な画像を取得する技術の検討を行う。センサ上に画素毎・ブロック毎に処理回路を実装し再構成処理を行うイメージセンサについて検討する。その際に、高速（動きボケ抑制）、高DR化を図るための回路を加えたり、目的に応じた柔軟な画像を再構成できる処理方式について提案する。実際に、このような機能を有するイメージセンサを設計し、FPGA等と共に画像入力システムを構築する。
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| 研究成果の概要 |
単一光子検出型イメージセンサは、高感度なフォトダイオード(PD)を用いて入力された光子の有無を判定する。これは、受光した信号をPDアレイの外に読み出す前に1ビットの情報としてA/D変換することに相当するが、時間解像度が高く、取得する情報量が多くなる。また、光子情報の揺らぎの影響を受けるため、単純な画像再構成では画質が劣化する。
本研究では、撮像時間内の入力光子の検出閾値を調整し画像を再構成する方式と、被写体の動き量を用いて画像を再構成する方式について検討し、その有効性を明らかにする。また、その再構成処理に相応しい機能を有するイメージセンサの構成を検討し、プロトタイプチップを試作した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、SPADを用いた単一光子検出型イメージセンサによる新たな撮像方式と、それに即した画像再構成処理の検討を行ったものである。イメージセンサの画素内のカウント回路の2段構成、計数途中の情報の閾値処理といった機能の導入を検討する。これらの情報をうまく活用し、高速撮像による動きボケ抑制、高DR化等による高画質化を図る。これらの技術を組み合わせることで、従来のイメージセンサでは取得できない高品質画像の取得が可能となり、撮像性能を飛躍的に向上させることができる。
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