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- よりとし よしなが
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1 イメージセンサ 1 CCDイメージセンサ 構造 動作原理 特性 使い方 新たな取り組み 2 NMOSリニアイメージセンサ 6 アンプ付フォトダイオードアレイ 特長 構造 動作原理 特性 使い方 7 InGaAsリニアイメージセンサ 特長 構造 動作原理 特性 使い方 新たな取り組み イメージセンサ 特長 構造 動作原理 特性 使い方 5章 章 第 3 CMOSリニアイメージセンサ 特長 動作原理 特性 新たな取り組み 8 InGaAsエリアイメージセンサ 特長 構成 特性 新たな取り組み 4 CMOSエリアイメージセンサ 特長 動作原理 特性 新たな取り組み 5 測距イメージセンサ 特長 構成 動作原理 特性 使い方 9 応用例 DNAシーケンサ ICP AES装置 発光分光分析装置 分光測光装置 穀物選別機 光チャンネルモニタ SD-OCT (Spectral Domain-Optical Coherence Tomography) 9-8 セキュリティ 入退出管理 障害物検知 形状認識 9-9 すばる望遠鏡の主焦点カメラ用検出器 9-10 小惑星探査機 はやぶさ 99
2 100
3 KMPDC0105JH KMPDC0106JC 101
4 P1 P2 P3 (Metal) (Oxide film) (Semiconductor) KMPDC0036JB KMPDC0037JA 102
5 103 KMPDC0038JA KMPDC0039JA KMPDC0040JA
6 KMPDC0042JB KMPDC0280JA RD RG MOS1 OD P1 SG OG MOS2 OS FD KMPDC0043JB 104
7 KMPDC0045JB KMPDC0044JA Qinj = Iinj t (1) Qinj : [C] Iinj : [A] t : [s] 105
8 KMPDC0137JA KMPDC0136JB KMPDC0179JB KMPDC0180JB 106
9 KMPDC0138JB KMPDC0281JA KMPDC0282JA KMPDC0016JE KMPDC0456JA 107
10 108 KMPDB0295JC KMPDC0140JA KMPDB0180JA
11 KMPDC0139JA KMPDC0266JB v = f d (2) v : f : d : KMPDC0267JA 109
12 KMPDC0320JA KMPDC0321JB KMPDC0461JA
13 ΔVout = Av Q / Cfd (3) Av : MOSFET Q : [C] Cfd : [F] Sv = q ΔVout / Q [V/e-] (4) q: 1 S7030/S7031: Sv=2.2 μv/e- S11071 : Sv=8.0 μv/e- Cfd = q Av / Sv [F] (5) S7030/S7031: Cfd=48 ff S11071 : Cfd=12 ff KMPDB0280JB KMPDB0205JC KMPDB0383JA 111
14 KMPDB0385JA KMPDB0110JA 112
15 PRNU = 100 [%] (6) Vsat = FW Sv (7) FW : Sv : LR = ( 1 - ) 100 [%] (8) Sm : Tm : S : T : KMPDB0210JA KMPDB0211JA 113
16 = n CTI (9) n: CTI (Charge Transfer Inefficiency: ) = 1 - CTE KMPDC0046JA KMPDB0152JB 114 KMPDC0047JB
17 KMPDB0055JB Ns = S (10) S: [e - ] KMPDB0212JA Nt = Nf 2 + Ns 2 + Nd 2 + Nr 2 (11) 115
18 KMPDB0057JB MTF = sinc {(π f)/(2 fn)} (14) = (12) ( ) = 20 log [db] (13) f : fn : KMPDB0206JA 116
19 2 Xdep 2 k T σd = (15) Vbb q Xdep: k : T : Vbb : q : 1 KMPDC0048JA KMPDB0207JA KMPDB0281JB 117
20 118 KMPDB0208JA KMPDC0285JA KMPDC0286JA
21 119 KMPDB0282JA KMPDC0287JA KMPDB0283JA KMPDB0284JB
22 KMPDC0412JA 120
23 1-3 KMPDC0413JA 121
24 ( ) ( ) ( ) Tpwv P1V Tovr P2V, TG P1H Tpwh,Tpws P2H SG RG Tpwr OS KMPDC0050JB ( ) ( ) Tpwv P1V P2V, TG P1H P2H SG RG OS Tovr P2V, TG P1H Tpwh, Tpws P2H SG RG OS Tpwr KMPDC0049JB 122
25 ( ) ( ) Tpwv P1V P2V, TG P1H P2H SG RG OS Tovr P2V, TG P1H Tpwh, Tpws P2H SG RG OS Tpwr KMPDC00145JA ( ) ( ) Tpwv P1V P2V, TG P1H P2H SG RG OS Tovr P2V, TG Tpwh, Tpws P1H P2H SG RG Tpwr OS KMPDC0051JB 123
26 Tpwv P1V P2V, TG P1H P2H SG RG OS Tovr P2V, TG Tpwh, Tpws P1H P2H SG RG Tpwr OS KMPDC0146JA 124
27 ) 1-55 (a) P1V P2V TG KMPDC0147JA ) 1-56 (a) P1V P2V TG KMPDC0148JA 125
28 VDD +Vcc P1V P2V Rd Rd 10 μf μf 3 VEE EL k 2.2 k 100 p 100 p 2.2 k 2.2 k Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 74HCT A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 G1 G μf P1V_in P2V_in VDD: High VEE: Low Rd: ( ΩΩ) KMPDC0052JB 126 KMPDC0183JA
29 KMPDC0303JB KMPDC0304JA 127
30 KMPDC0305JA KMPDC0306JA KMPDC0053JC 128
31 KMPDC0457JA KMPDC0382JB 129
32 KMPDB0328JA KMPDC0381EA Nt(x, y, t, T) = Nd(x, y, T) t + Nb(x, y, T) (16) x : y : t : T : CCD Nd(x, y, T): [e - /pixel/s] Nb(x, y, T): I(x, y) = Nt(x, y, t, T) + i(x, y) r(x, y) (17) i (x, y): r(x, y): 130 KMPDC0382JA
33 KMPDB0243JA KMPDC0206JA KMPDB0179JA 131
34 KMPDB0384JA KMIRC0023JA 132
35 1-4 KMPDC0458JA KMPDC0459JA 133
36 KMPDC0020JA
37 2-4 KMPDB0161JA PRNU = (ΔX/Xave) 100 [%] (1) Xave: ΔX : KMPDB0042JB 135
38 2-5 KACCC0149JA KMPDC0024JA Vout = Qout/Cf (2) 136
39 KMPDC0150JC 137
40 138 KMPDC0312JA KMPDC0462JA
41 139 KMPDC0407JA KMPDC0408JA KMPDC0293JA KMPDC0463JA
42 KMPDC0292JA 140 VWO - VBO CTF = (1) VW - VB VWO : VBO : VW : VB : KMPDC0226EA
43 141 KMPDC0070JA KMPDB0291JA KMPDC0464JA KMPDC0465JA KMPDC0466JA
44 142 KMPDC0467JA KMPDB0308JB KMPDC0232JC KMPDC0279JB
45 3-3 KMPDC0233JC KMPDB0250JE 143
46
47 KMPDC0468JA 4-3 KMPDC0197JA 145
48 KMPDC0469JA 146
49 Td = {V2/(V1 + V2)} T0 (3) L = 1/2 c Td = 1/2 c {V2/(V1 + V2)} T0 (4) c: ( m/s) KMPDC0430JA KMPDC0470JA KMPDC0443JA 5-3 V1 = Q1/Cfd1 = N Iph {(T0 - Td)/Cfd1} (1) V2 = Q2/Cfd2 = N Iph (Td/Cfd2) (2) Cfd1, Cfd2 : N : Iph : T0 : Td : 147
50 5-4 KMPDC0471EA KMPDB0389JA KMPDC0472EA 5-5 KMPDB0390JA 148
51 KMPDC0473JA KMPDB0391JA KMPDB0392JA KMPDB0393JA 149
52 6. KMPDC0186JA
53 KMPDC0153JA 6-4 KMPDB0220JA 6-5 KMPDC0294JB 151
54
55 7-3 KMIRC0033JC KMIRC0034JA KMIRC0039JA
56 KMIRC0019JB y = ax γ + b... (1) KMIRB0081JA y: a: () x: γ: b: (=0 ) KMIRB0082JA 1.24 λc = [ m]... (2) Eg Eg: [ev] 154
57 PRNU = (ΔX/X) 100 [%]... (3) X : ΔX: X KMIRB0068JB KMIRB0026JC KMIRB0065JB 155
58 KMIRB0027JC KMIRB0028JA Vd = ID (Ts/Cf) + Voff... (4) Vd : [V] ID : [pa] Ts : [s] Cf : [pf] Voff : ROIC [V] Tsmax = Cf Vsat/ID... (5) IDT = IDT1 β (T - T1) [A]... (6) N = Nd 2 + Ns 2 + NR 2... (7) 156
59 2ID Nd = TS [e - rms]... (8) q 2IS Ns = TS [e - rms]... (9) q Is: q : 1 Ts Nd = 2q ID [V rms]... (10) Cf Ts Ns = 2q IS [V rms]... (11) Cf 7-5 KMIRB0030JB KMIRC0013JA KMIRB0029JB 157
60 KMIRB0031JC KMIRC0035JA KMIRB0032JC 158
61 KMIRC0023JA tscan = (tc 14) + (tr N)... (12) = 1 [ s] [ s] 256 = 2062 [ s] KMIRC0024JA tc: CLK N: = 1/( + tscan)... (13) = 1/(6 [μs] [μs] = 1917 [lines/s] 159
62 KACCC0224JB KMIRC0050JC 160
63 tscan = (tc 12) + (tr N)... (14) = 0.2 [ s] [ s] 512 = [ s] tc: CLK N: = 1/( + tscan)... (15) = 1/(17.8 [μs] [μs] = 8156 [lines/s]
64 8. KMIRB0084JA
65 KMIRC0078JA 8-3 KMIRC0036JB KMIRC0079JA KMIRC0019JB y = ax + b (1) y : a : () x : : b : (=0) 163
66 PRNU = (ΔX/X) 100 [%] (2) X : ΔX: X Vd = ID (Ts/Cf) + Voff (3) Vd : [V] ID : [pa] Ts : [s] Cf : [pf] Voff : ROIC [V] IDT = IDT1 (T - T1) [A] (4) KMIRB0085JA KMIRB0086JA 164
67 N = Nd 2 + Ns 2 + Nr 2 + NR 2... (5) KMPDC0204JA KMPDC0205JA 165
68 KMIRC0037JA 9-5 KMIRC0038JA
69 9-8 KMPDC0460JA KMPDC0474JA 9-9 KMPDC0478JA KMPDC0475JA KMPDC0476JA 167
70 1) Masaharu Muramatsu, Hiroshi Akahori, Katsumi Shibayama, Syunsuke Nakamura and Koei Yamamoto, Hamamatsu Photonics K. K., Solid State Division: "Greater than 90% QE in Visible Spectrum Perceptible from UV to near IR Hamamatsu Thinned Back Illuminated CCDs", SPIE, Solid State Sensor Arrays: Developments and Applications,3019 (1997), P2 2) M. P. Lesser, Steward Observatory, University of Arizona: "Chemical/ Mechanical Thinning Results", SPIE, New Methods in Microscopy and Low Light Imaging, 1161 (1989),P98 3) James Janesic, Tom Elliott, Taher Daud, Jim McCarthy, Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology, Morley Blouke, Tektronix. Inc.,: "Backside charging of the CCD", SPIE, Solid State Imaging Arrays, 570 (1985), P46 4) Y. Sugiyama, et. al., "A High-Speed CMOS Image Sensor With Profile Data Acquiring Function", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.40, No.12, pp , (2005) 5),, 2005, P2-3, (2005) 6) Y. Sugiyama, et. al., A 3.2kHz, 14-Bit Optical Absolute Rotary Encoder with a CMOS Profile Sensor, IEEE Sensors Journal, Vol.8, No.8, pp , (2008) ),, 15, IS1-03, (2009) 8), CMOS, 16, IS1-17, (2010) 9) DNA (1998)12, P1 168
KMPDC0178JB 228
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1 6 6.1 (??) (P = ρ rad /3) ρ rad T 4 d(ρv ) + PdV = 0 (6.1) dρ rad ρ rad + 4 da a = 0 (6.2) dt T + da a = 0 T 1 a (6.3) ( ) n ρ m = n (m + 12 ) m v2 = n (m + 32 ) T, P = nt (6.4) (6.1) d [(nm + 32 ] )a
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