2種類の光電変換膜を用いた低照度対応型・広ダイナミックレンジイメージセンサの研究

使用两种光电转换膜的低光兼容宽动态范围图像传感器的研究

• 批准号: 17760287
• 负责人: 秋山 正弘
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Nagano National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760287/
• 关键词: イメージセンサ; 広ダイナミックレンジ; アバランシェフォトダイオード; アモルファスシリコン; 低照度; 電子デバイス・機器; 広ダイナミックレンジ化

低照度・高照度に対応した広ダイナミックレンジ化は、「2種類の光電変換膜の製作(高照度用光電変換膜の製作、低照度用光電変換膜の製作)」、「広ダイナミックレンジ化対応型読み出し回路の設計・製作」を行う必要がある。「2種類の光電変換膜の製作」では、低照度用光電変換膜として、光電変換膜にアモルファスシリコン系アバランシェフォトダイオード(a-Si : H APD)を応用することを提案し、イメージセンサへ利用できる低電圧動作型a-Si : H APDの研究を行った。その結果、低電圧(10V以下)で動作可能なa-Si : H APDの製作を実現できた。この成果は、1件の国際学会、2件の国内学会での発表を行っている。「広ダイナミックレンジ化対応型読み出し回路の設計・製作」では、低照度への広ダイナミックレンジ化に必要なAPDを読み出し回路に応用した特徴のある回路を提案、設計した。この回路の動作シミュレーション結果、また等価的な試作回路の測定結果から、低照度への広ダイナミックレンジ化が可能となることが確認できた。これらの成果は、1件の国際学会、1件の国内学会での発表を行っている。また、3件の特許を出願することができた。また、設計した回路には基本的なイメージング動作が確認できるように、16画素のイメージセンサも合わせて設計した。これらの集積回路の製作は、東京大学大規模集積システム設計教育研究センター(VDEC)を通して行われている。このように、「2種類の光電変換膜を用いた低照度対応型・広ダイナミックレンジイメージセンサの研究」の研究テーマに対して、合計で2件の国際学会、3件の国内学会での発表、そして3件の特許を出願する成果が得られた。

通过生产两种类型的光电转换膜（高照度用光电转换膜和低照度用光电转换膜），实现了兼容低照度和高照度的宽动态范围，以及需要设计和制造与低照度兼容的宽动态范围。在“两种类型的光电转换膜的制作”中，我们提出了将非晶硅基雪崩光电二极管（a-Si：H APD）作为低照度光电转换膜的应用，并在图像传感器中进行了研究。低压工作类型 a-Si:H APD。因此，我们能够制造出可以在低电压（10V 或更低）下工作的 a-Si:H APD。成果在1次国际会议和2次国内会议上发表。在“与宽动态范围兼容的读出电路的设计和生产”中，我们提出并设计了一种独特的电路，该电路将弱光条件下宽动态范围所需的APD应用于读出电路。该电路的运行仿真结果和等效原型电路的测量结果证实，低照度下的宽动态范围是可能的。这些成果在一场国际会议和一场国内会议上发表。此外，我们还申请了三项专利。此外，在设计电路中还设计了16像素图像传感器，以便可以确认基本的成像操作。这些集成电路的制造是通过东京大学大规模集成系统设计教育和研究中心（VDEC）进行的。至此，以“两种光电转换膜的低光兼容宽动态范围图像传感器的研究”为研究主题，共提交了2个国际会议和3个国内会议，并获得了3个备案。专利申请。

项目成果

Fabrication of Avalanche Multiplication type a-Si : H Photodiode Films with Low Operation Voltage

低工作电压雪崩倍增型a-Si:H光电二极管薄膜的制备

• 发表时间: 2005
• 期刊: Extended Abstracts of the 2005 IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors
• 作者: Masaru Sakai;Masaru Sakai;Masahiro Akiyama;秋山正弘;Masahiro Akiyama
• 通讯作者: Masahiro Akiyama

Fabrication of Avalanche Multiplication type a-Si:H Photodiode Films with Low Operation Voltage.

低工作电压雪崩倍增型a-Si:H光电二极管薄膜的制造。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Extended Abstracts of the 2005 IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors
• 作者: Masaru Sakai;Masaru Sakai;Masahiro Akiyama;秋山正弘;Masahiro Akiyama;秋山正弘;山内 仁;Masahiro Akiyama
• 通讯作者: Masahiro Akiyama

低電圧動作可能なアバランシェ増倍型光電変換膜の製作

可低电压工作的雪崩倍增型光电转换薄膜的制备

• 发表时间: 2005
• 期刊: 映像情報メディア学会年次大会資料 23-8
• 作者: Masaru Sakai;Masaru Sakai;Masahiro Akiyama;秋山正弘;Masahiro Akiyama;秋山正弘;山内 仁
• 通讯作者: 山内 仁

アバランシェ増倍型光電変換膜のイメージセンサへの応用

雪崩倍增光电转换薄膜在图像传感器中的应用

• 发表时间: 2005
• 期刊: 産学交流ネットワーク"共同研究の技術シーズを探る"
• 作者: Masaru Sakai;Masaru Sakai;Masahiro Akiyama;秋山正弘;Masahiro Akiyama;秋山正弘;山内 仁;Masahiro Akiyama;山内仁;秋山正弘;秋山正弘
• 通讯作者: 秋山正弘

A Design of Wide Dynamic Range Image Sensor Circuit with Avalanche Photodiode

雪崩光电二极管宽动态范围图像传感器电路设计

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of the Fifth Symposium on Intelligent Human Sensing
• 作者: Masaru Sakai;Masaru Sakai;Masahiro Akiyama
• 通讯作者: Masahiro Akiyama