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2014 年度 実績報告書

1Gfpsを目指す撮像素子構造の実証

研究課題

研究課題/領域番号 25630155
研究機関立命館大学

研究代表者

江藤 剛治  立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (20088412)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード超高速 / イメージセンサ / 撮像素子
研究実績の概要

申請時の【研究目的(概要)】は以下の通り。これと対比して成果を説明する。
【学術的背景】―中略―シリコンデバイスで達成可能な撮影速度は10億枚/秒(1Gfps)と予想される。この撮影速度と1光子感度を持つ究極の高速撮像素子の開発を目指す。【研究期間内の成果】(1)シミュレーションレベルにおける1Gfpsを達成可能な素子構造の確定。(2)テストチップによる0.1Gfpsの達成。(3)1Gfpsビデオカメラシステムの開発方針。【学術的特色】新規半導体素子構造の開発。【予想される結果】(1)1Gfps撮像素子の実現可能性の実証。(2)1Gfpsのビデオカメラシステムを構築する上での課題のリスト及びそれらの解決方針。【意義】―中略―先端計測技術の飛躍的性能改善―後略―。
【成果】(1)素子構造:センサとドライバーチップそれぞれの新構造を提案し、設計した。(2)最高撮影速度(シミュレーションレベル):時間分解能160ps(6Gfps)が可能であることを示した。(3)最高撮影速度(試作チップ):ドライバーチップでは時間分解能1ns(1Gfps)を達成。センサチップは設計ミスがあり、現在、修正の上、再プロセス中。(4)開発上の課題のリストと解決方針:リストを作成。主要な課題について時間分解能100ps(10Gfps)を目指して主要制限要因を解明中。(5)超高速で1光子感度を持つ素子構造:アナログ画素単位メモリと同数以上のデジタル画素単位メモリを備える素子で実現可能であることを示した。 (6)先端計測技術への適用:トップレベルの研究者との研究が進行中。
(1)から(4)については研究論文として発表済み。修正チップについては現在IMECにおいてプロセス中。(1)、(5)については特許を申請済み。(6)については進行中。Dynamic SPSは本年度科研に採択、超高速赤外計測は不採択であったがA評価。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Simulation analysis of a backside-illuminated multi-collection-gate image sensor2014

    • 著者名/発表者名
      V. T. S. Dao, K. Shimonomura, Y. Kamakura, and T. G. Etoh
    • 雑誌名

      ITE Trans. on Media Technology and Applications

      巻: 2 ページ: 114-122

    • DOI

      10. 3169/mta. 2. 114

    • 査読あり
  • [学会発表] Toward 1Gfps: Evolution of Ultra-high-speed Image Sensors: ISIS, BSI, Multi-Collection Gates, and 3D-Stacking2014

    • 著者名/発表者名
      T. G. Etoh, V. T. S. Dao, K. Shimonomura, E. Charbon, C. Zhang, Y. Kamakura and T. Matsuoka
    • 学会等名
      IEDM2014
    • 発表場所
      San Francisco (U.S.A)
    • 年月日
      2014-12-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of temporal resolution in a backside-illuminated multi-collection-gate image sensor employing Monte Carlo method2014

    • 著者名/発表者名
      K.Shimonomura, K.Kitagawa, V.T.S.Dao, T.G.Etoh, Y.Kamakura
    • 学会等名
      2nd Asian Image Sensors and Imaging Systems Symposium
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都・港区)
    • 年月日
      2014-12-01
  • [学会発表] A simulation analysis of backside-illuminated multi-collection-gate image sensor employing Monte Carlo method2014

    • 著者名/発表者名
      K. Shimonomura, V. T. S. Dao, T. G. Etoh, and Y. Kamakura
    • 学会等名
      SISPAD2014
    • 発表場所
      メルパルク横浜(神奈川県・横浜)
    • 年月日
      2014-09-10
  • [学会発表] モンテカルロデバイスシミュレーション法を用いた高速撮像素子の解析2014

    • 著者名/発表者名
      鎌倉良成,下ノ村和弘,江藤剛治
    • 学会等名
      電子情報通信学会集積回路研究会(ICD)
    • 発表場所
      出雲大社文化プレイスうらら館(島根県・出雲市)
    • 年月日
      2014-07-03
  • [図書] マイクロビーム・アナリシス・ハンドブック (「可視光による計測」の部分)2014

    • 著者名/発表者名
      日本学術振興会マイクロビームアナリシス第141委員会編,
    • 総ページ数
      708頁( 執筆 pp. 118-123)
    • 出版者
      オーム社
  • [産業財産権] 撮像素子、撮影装置、及び計測装置2015

    • 発明者名
      江藤剛治、Edoardo Charbon
    • 権利者名
      江藤剛治、Edoardo Charbon
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2015/055473
    • 出願年月日
      2015-02-25
    • 外国
  • [産業財産権] 高感度高速固体撮像素子および装置2014

    • 発明者名
      江藤剛治、松岡俊匡
    • 権利者名
      江藤剛治、松岡俊匡
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-207578
    • 出願年月日
      2014-09-20

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公開日: 2016-06-01  

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