研究課題
基盤研究(A)
本研究では、光電子増倍を用いることなくシリコンデバイスによってフォトンカウンティングレベルの超高感度撮像を可能とする新発想のイメージング技術の実現を目指し、極低雑音信号読み出し技術として発案された適応量子化相関多重サンプリング方式に関して、理論的な解析と試作を通してその有効性を明らかにすることを目的として研究を行った。まず画素内アンプと信号読み出しに用いる容量比型高利得増幅器を含む回路系のノイズ解析を行い、支配的ノイズ成分であるフリーズノイズを2段構成のノイズキャンセルにより除去することで極めて低ノイズの読み出しが行えることを見出した。これを実証するための試作を行い、予測通り2段構成のノイズキャンセルによって特に高利得の領域で高いノイズ低減効果が得られることを実証した。この前置増幅器の出力に対して、多数回サンプリングし平均化した信号と、同じ処理を行った初期値レベルとの相関差分を求めることで、フリーズノイズをキャンセルと帯域制限効果によって読み出し回路系の雑音が従来に比べて大幅に減少することを理論的に解析した。特にイメージセンサの画素内アンプが発生する熱ノイズに関しては、極めて高いノイズ低減効果が得られ、プリアンプ利得32倍、多重サンプリング回数16回において、約0.2電子まで低減できることが見積もられた。これは試作によっても高い熱雑音低減効果が確認されている。さらに、画素内アンプが発生するRTS(Random Telegraph Noise)と呼ばれる異常に大きなノイズ成分に対して、ヒストグラムを用いたノイズ低減手法を提案し、試作されたイメージセンサに対して適用した結果、極めて効果的にRTSノイズを低減することができた。また、極低ノイズ読み出しと信号の広いダイナミックレンジが両立できる振幅抑圧多重サンプリング方式を考案するとともに、そのノイズ低減効果を解析した。
すべて 2007 2006 2005 2004
すべて 雑誌論文 (39件) 図書 (4件) 産業財産権 (1件)
IEEE Sensors Journal vol.7, no.1
ページ: 151-158
2007 IEEE ISSCC Forum Noise in Imaging Systems
ページ: 89-116
映像情報メディア学会技術報告 vol.31, no.3
ページ: 53-56
IEEE Journal of Solid-State Circuits vol.42,no.4
ページ: 766-774
Proc. Int. Image Sensors Workshop
ページ: 226-229
Proc. Custom Integrated Circuits Conf. (印刷中)
IEEE Sesors Journal vol.7, no.1
2007 IEEE ISSCC Forum Noise in Imagings Systems
ITE Tech. Report vol.31, no.3
IEEE Journal of Solid-State Circuits Vol.42, No.4
Proc. Int. Image Sensor Workshop
Proc. Custom Integrated Circuits Conf (in press)
IEEE Trans. Electron Devices vol.53, no.7
ページ: 1737-1739
IEEE Trans. Circuits and Systems II : Express Briefs vol.53, no.8
ページ: 642-646
Dig. Tech. Papers, 2006 Symp. on VLSI Circuits
ページ: 27-28
Proc. IEEE 2006 Custom Integrated Circuits Conf. 2006
ページ: 505-512
Proc. IFIP WG 10.5 Int. Conf. on VLSI-SoC 2006
ページ: 42-47
Proc. IEEE Sensors 2006
ページ: 400-403
ページ: 404-407
IEEE Trans. Circuits and Systems II: Express Briefs vol.53, no.8
IEEE J. Solid-State Circuits vol. 40, no. 5
ページ: 1147-1156
IEICE Trans. Electronics vol. E88-C, no. 4
ページ: 468-478
Proc. The 1^<st> Int. Symp. on Nanovision Science
ページ: 130-134
Proc. IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors
ページ: 27-30
Proc. ITC-CSCC
ページ: 189-190
IEICE Express Letters vol. 2, no. 13
ページ: 379-383
Proc. IEEE Sensors 2005
ページ: 141-144
Proc. 2005 Asian Solid-State Circuits Conf.
ページ: 85-88
IEEE J. Solid-State Circuits vol.40 no.12
ページ: 2787-2795
IEEE J. Solid-State Circuits vol.40, no.5
IEICE Trans. Electronics vol.E88-C, no.4
Proc. The 1st Int. Symp. on Nanovision Science
IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors
IEICE Express Lett. vol.2, no.13
Proc. IEEE Sensors 2005 A2L-A
Proc. 2005 Asian Solid-State Circuits Conf. A2L-3
IEEE Trans. Electron Devices vol.51, no.2
ページ: 185-194
IEICE Trans. Electronics vol. E87-C, no. 11
ページ: 1889-1896
IEICE Trans. Electronics vol.E87-C, no.11
