| 講演抄録／キーワード |
| 講演名 |
2026-09-25 15:00
SNR 72dBと1000 fpsを両立した参照信号増幅方式グローバルシャッタCMOSイメージセンサ
○木場天翔・荻野晃汰・間脇武蔵・宮内 健・酒井勇志・黒田理人（東北大） |
| 抄録 |
（和） |
本稿では，微小光量差の検出が求められる吸光イメージング向けの高速グローバルシャッタCMOSイメージセンサの試作・実証結果を報告する．吸光イメージングでは非破壊・非侵襲での流体濃度分布の可視化および計測が可能である．しかし，FWCを増加させるためにFD容量を大きくするとCGが低下し，入力換算ノイズが増える．したがって高照度下における撮像時にフォトンショットノイズ律則となる高いSNRを実現するには課題が残存する．本稿では高いFWCを実現しながら入力換算ノイズを抑制するため，マルチサンプリングと参照信号増幅方式を採用した2段LOFIC型グローバルシャッタCISを提案する．試作した140×140画素のCISは1000 fpsで128dBのダイナミックレンジと72.8dBの最大SNRを達成した．さらに撮像実験により，半導体プロセスチャンバ内のNO2ガスのわずかな濃度変化まで鮮明に捉えられることを確認し，ガスモニタリングをはじめとする高速での吸光イメージング用途に適することを実証した． |
| （英） |
This work presents a high-speed global shutter CMOS image sensor (CIS) designed for absorption imaging applications requiring high signal-to-noise ratio (SNR) under high illumination for detection of small light amount differences. In general, large full well capacity (FWC) reduces conversion gain (CG) and increases input-referred noise. This work proposes a two-stage lateral overflow integration capacitor (LOFIC) global shutter CIS featuring near-saturation-referred signal amplification dual pixel reset voltage and an in-column programmable gain amplifier (PGA) and multi-sampling to suppress input-referred noise electron. The fabricated CIS achieved 128dB dynamic range (DR) and 72.8 dB maximum SNR at 1000 fps. Imaging experiments of semiconductor manufacturing tool demonstrated clear visualization of minute concentration variations of NO2 gas, indicating suitability for high-speed absorption applications. |
| キーワード |
（和） |
LOFIC / グローバルシャッタ / Dual VR / 吸光イメージング / / / / |
| （英） |
LOFIC / Global Shutter / Dual VR / Absorption imaging / / / / |
| 文献情報 |
映情学技報, vol. 50, no. 28, IST2026-42, pp. 15-18, 2026年9月. |
| 資料番号 |
IST2026-42 |
| 発行日 |
2026-09-18 (IST) |
| ISSN |
Online edition: ISSN 2424-1970 |
| PDFダウンロード |
|
| 研究会情報 |
| 研究会 |
IST |
| 開催期間 |
2026-09-25 - 2026-09-25 |
| 開催地（和） |
機械振興会館 |
| 開催地（英） |
Kikai-Shinko-Kaikan Bldg. |
| テーマ（和） |
イメージセンサおよび一般 |
| テーマ（英） |
|
| 講演論文情報の詳細 |
| 申込み研究会 |
IST |
| 会議コード |
2026-09-IST |
| 本文の言語 |
日本語 |
| タイトル（和） |
SNR 72dBと1000 fpsを両立した参照信号増幅方式グローバルシャッタCMOSイメージセンサ |
| サブタイトル（和） |
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| タイトル（英） |
A 72dB SNR 1000 fps Global Shutter CMOS Image Sensor with Potential Referred Singal Amplification |
| サブタイトル（英） |
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| キーワード(1)（和/英） |
LOFIC / LOFIC |
| キーワード(2)（和/英） |
グローバルシャッタ / Global Shutter |
| キーワード(3)（和/英） |
Dual VR / Dual VR |
| キーワード(4)（和/英） |
吸光イメージング / Absorption imaging |
| キーワード(5)（和/英） |
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| キーワード(6)（和/英） |
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| キーワード(7)（和/英） |
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| キーワード(8)（和/英） |
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| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） |
木場 天翔 / Rufuto Koba / コバ ルフト |
| 第1著者 所属（和/英） |
東北大学 (略称： 東北大)
Tohoku University (略称： Tohoku Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） |
荻野 晃汰 / Kota Ogino / オギノ コウタ |
| 第2著者 所属（和/英） |
東北大学 (略称： 東北大)
Tohoku University (略称： Tohoku Univ.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） |
間脇 武蔵 / Takezo Mawaki / マワキ タケゾウ |
| 第3著者 所属（和/英） |
東北大学 (略称： 東北大)
Tohoku University (略称： Tohoku Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） |
宮内 健 / Ken Miyauchi / ミヤウチ ケン |
| 第4著者 所属（和/英） |
東北大学 (略称： 東北大)
Tohoku University (略称： Tohoku Univ.) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） |
酒井 勇志 / Yushi Sakai / サカイ ユウシ |
| 第5著者 所属（和/英） |
東北大学 (略称： 東北大)
Tohoku University (略称： Tohoku Univ.) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） |
黒田 理人 / Rihito Kuroda / クロダ リヒト |
| 第6著者 所属（和/英） |
東北大学 (略称： 東北大)
Tohoku University (略称： Tohoku Univ.) |
| 第7著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 講演者 |
第1著者 |
| 発表日時 |
2026-09-25 15:00:00 |
| 発表時間 |
25分 |
| 申込先研究会 |
IST |
| 資料番号 |
IST2026-42 |
| 巻番号（vol） |
vol.50 |
| 号番号（no） |
no.28 |
| ページ範囲 |
pp.15-18 |
| ページ数 |
4 |
| 発行日 |
2026-09-18 (IST) |