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JP7213951B2 - イメージセンサ、イメージセンサ装置、及び、これらを含むコンピュータ断層撮影装置 - Google Patents
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イメージセンサ、イメージセンサ装置、及び、これらを含むコンピュータ断層撮影装置 Download PDF

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Description

本開示はイメージセンサに関する。具体的には、本開示は、半導体基板、フォトダイオード、アナログ-デジタル変換器、及び電気接続部を含むイメージセンサに関する。また、本開示は、基板上の複数のイメージセンサの配列、及び、イメージセンサの配列を含むコンピュータ断層撮影装置にも関する。
イメージセンサは、コンピュータ断層撮影(CT)装置において、X線放射線に応答して人間、動物、又は物体の画像を記録するために使用され得る。イメージセンサは、CT装置の性能に関する重要な部分であり、コストにおける大きな要因である。
CT用の慣用的なイメージセンサは、接合された2枚の半導体基板から構成されることができ、基板の一方にフォトダイオードを有し、他方の基板にアナログ-デジタル変換器(ADC)を有し得る。このプロセスは、2枚の半導体ウェハを前処理及び接合し、そして、ウェハサンドイッチの一方の側のフォトダイオードをサンドイッチの他方の側のADCに接続するためにスルーシリコンビア(TSV)を形成することを必要とする。2枚のウェハ及びTSVの使用が、複雑でコスト高なプロセスである。
CT用の別の慣用的なイメージセンサは、半導体基板の一方の側に、隣り合うフォトダイオードとADCとを含み、TSVが、基板の別の側にて外部端子への接続を提供している。このプロセスもまた、かなり高価であり、基板の前側におけるADCのための領域がセンサの解像度を低減させる。
上述の欠点を回避する、CTで使用するためのイメージセンサが必要である。具体的には、低価格のCT用のイメージセンサが、良好な画像解像度を有し、尚且つ、期待されるコストに応じるように複雑性の低い製造プロセスであるべきである。
本開示の目的は、高い画像解像度を有し、且つ標準的なCMOS製造プロセスで製造され得るイメージセンサを提供することである。
本開示の別の目的は、コンピュータ断層撮影に使用されるイメージセンサの配列を提供することである。
本開示のさらに別の目的は、このようなイメージセンサの配列を含むコンピュータ断層撮影装置を提供することである。
本発明の実施形態によれば、上述の目的の1以上が、本発明の請求項1の特徴を有するイメージセンサにより達成される。
本開示によるイメージセンサは、第1部分及び第2部分を有する半導体基板を備えている。当該半導体基板は、相補的金属酸化物半導体(CMOS)製造プロセスで使用される、n-ドープされた又はp-ドープされたシリコンウェハであり得る。
受信した電磁放射線、例えば可視光を電気信号に変換するように構成された多数のフォトダイオードが、前記半導体基板の前記第1部分に配置されている。当該フォトダイオードはX線環境下で使用されるため、X線耐性を示すべきである。前記フォトダイオードは、X線放射線が前記フォトダイオードに直接当たらないように保護層で覆われてよいが、X線放射線の少なくとも一部が前記保護機構を透過し得るため、前記フォトダイオードはX線耐性であるべきである。前記フォトダイオードは、X線放射線を受けてもその性能が低下しない構造であるべきである。X線耐性を有する半導体層の構成のための様々な
可能性が当業者に知られている。本開示に有用な特定のX線耐性フォトダイオード構造を以下に記載する。
アナログ-デジタル変換器(ADC)が、前記フォトダイオードにより生成された電気アナログ信号をデジタル信号に変換してさらなるデジタル処理を可能にするために設けられている。当該ADCは、前記半導体基板の前記第2部分に配置されている。前記ADCの各々が、前記フォトダイオードのうちの1つに、前記フォトダイオードと前記ADCとの間に1対1の関係が存在するように関連付けられ、これにより、デッドタイムのない信号の高速処理を保証する。被検者が不要な過剰の放射線を浴びないように、ほぼ全ての放射線が画像情報に変換される。
電気接続部、例えば接続ビアが、前記フォトダイオードの各々を前記ADCのうちの関連する1つに接続するために設けられる。前記電気接続部は、前記半導体基板内に埋設され得て、これにより、より多くの活性表面が前記フォトダイオードのために利用可能である。或いは、前記電気接続部が前記半導体基板上の1以上の誘電体層内に配置されてもよく、これは、表面積の使用が許容範囲であり、また、標準的で費用対効果が高いCMOS製造プロセスを用いて作製される。
一実施形態によれば、X線耐性フォトダイオードが、第1導電型の半導体基板と、前記半導体基板内に配置された、前記第1導電型とは反対の第2導電型のドープされたウェル領域と、を含む。前記ドープされたウェルは、放射線、例えば紫外線、可視光又は赤外光を受けるために前記半導体基板の表面に面している。一実施形態において、前記フォトダイオードは、可視光を受信してアナログ電気信号に変換するように構成されている。前記第1導電型の比較的浅いドープされた表面領域(X線耐性を達成するために、前記半導体基板のドーピング濃度よりも高いドーピング濃度を有する)が、前記半導体基板の上部に配置されている。前記ドープされた表面領域は、前記ドープされたウェル領域を取り囲んでいる。前記ドープされた表面領域は、X線放射線などの高エネルギー放射線の受信により発生するリーク電荷を低減する。前記ドープされた表面領域は、浅い注入により達成されることができ、これが、対象のスペクトル範囲のための表面パッシベーションを、前記フォトダイオードのキャパシタンスに悪影響を与えずに生成する。前記フォトダイオードは高感度であり、X線照射後にほとんど増大しない低暗電流を達成する。一実施形態において、前記第1導電型はp-ドーパントにより生成され、前記第2導電型はn-ドーパントにより生成され得る。
一実施形態によれば、前記ドープされたウェル領域は、別のドープされたウェル領域(前記第1導電型、例えばp-ドープ型)により囲まれ得る。前記他方のドープされたウェル領域は、前記ドープされたウェル領域及び前記ドープされた表面領域に接触され得る。これは、前記ドープされた表面領域(例えばp-型)が、前記ドープされたウェル領域(例えばn-型)に良好に接触することを保証するためである。
一実施形態によれば、前記フォトダイオードの各々が、多数のドープされたウェル領域を含み、これらの領域は、誘電体層の基板の上に配置された電気ワイヤを介して互いに相互接続され得る。従って、1つのフォトダイオードが、多数の(例えばn-ウェル型の)島を含み、これが、n-ドープされた領域とp-ドープされた領域との比較的大きい接触面を前記半導体表面に生成させるように、前記フォトダイオードの光活性領域に寄与する。フォトダイオードのための上述の層構成が、欧州特許出願公開第3331034号にさらに詳細に記載されており、この出願を参照により本明細書に組み込む。X線耐性又は耐X線放射線フォトダイオード構造も、その他の先行技術文献に開示されており、これらもまた、本開示によるイメージセンサの実現に有用であり得る。
前記フォトダイオードがカバーしている前記半導体基板の面積は、コンピュータ断層撮影とは異なる他の分野での使用のために設計されたフォトダイオードに比べて比較的大きい。カメラ用には、可能な限り高い画像解像度を達成するためにマイクロメートル以下の範囲のフォトダイオードを使用し得るが、CT用の前記フォトダイオードの面積は、ミリメートルの範囲である。実施形態によれば、前記フォトダイオードは、0.5mm×0.5mmから2.0mm×2.0mmの範囲の面積を占め得る。実用的な範囲は1.0mm×1.0mmであろう。予測可能な将来の開発は、最小で0.1mm×0.1mmから、最大で2.5mm×2.5mmまでの範囲を達成するであろう。これらの範囲は、一方では、適切なダイナミックレンジの電気信号を生成するのに十分な量の放射線を受信することを可能にし、また一方で、検査される人間、動物、又は物体の記録画像の十分な解像度も実現し得る。
一実施形態によれば、前記イメージセンサは波長変換層で覆われることができ、この波長変換層が、受信したX線放射線を、紫外線、可視光、又は赤外光などの、より長い波長の電磁放射線に変換する。詳細には、前記波長変換層は、X線放射線を、前記フォトダイオードにより検出可能な人間の可視光放射線に変換する。前記波長変換層は、X線を可視光に変換するシンチレータであり得る。前記波長変換層又は前記シンチレータは、前記フォトダイオードのアレイを連続的に覆う前記イメージセンサの前記表面に連続的に配置され得る。別の実施形態によれば、前記波長変換層又はシンチレータは、前記フォトダイオードの各々の上に個々に配置され得る。画素単位のシンチレータ層は良好な変換品質を示し、一方、連続的な層は、より容易に作製され得るが、フォトダイオード間のクロストークを考慮する必要がある。
一実施形態によれば、前記アナログ-デジタル変換器もまた、波長変換層又はシンチレータで覆われ得る。或いは、X線放射線シールド(例えば、X線保護のために前記ADC上に配置された金属層、例えばタングステン層)を使用することも可能である。また、類似の波長変換層又はX線放射線シールドを、半導体基板の前記第2部分に配置されたその他の電子素子上に配置してもよい。
一実施形態によれば、前記半導体基板は、矩形又は正方形の形状を有し得、この矩形又は正方形は、前記半導体基板の対向する端部に配置された第1エッジ及び第2エッジを有する。前記フォトダイオード又は前記ADCのいずれかを含む前記第1部分及び前記第2部分は、一方が他方に隣接して配置された連続した領域である。前記第1部分が、前記第1エッジ及び前記第2エッジの一方を含み、前記第2部分が、前記第1エッジ及び前記第2エッジの他方を含む。
一実施形態によれば、前記基板の前記第2部分に、パラレルポート及びシリアルポートを含むパラレル/シリアルインターフェースが設けられて、前記パラレルポートに接続されたADCから受信した信号を、前記シリアルポートにてシリアルビットストリームに変換する。前記シリアルポートにおける出力端子が、前記画像情報の前記シリアルビットストリームを、前記イメージセンサの外部の回路に転送する。前記シリアルビットストリームは、前記CT装置内のコンピューティングデバイス上で実行される画像処理アルゴリズムに供給され得る。実際、1つのイメージセンサが、差動信号を提供する2線式ポートとして構成され得る1つのシリアル出力ポートを含む。前記シリアルポートは、シリアル高速データ伝送専用の標準化された物理インターフェースである低電圧差動信号インターフェース(LVDS)として構成されてもよい。
一実施形態によれば、前記フォトダイオードのアレイをより詳細に見ると、前記フォトダイオードは行に配置され得る。前記フォトダイオードのサブセットが、対応する行に配置されることができ、1つの行が別の行に隣接して配置される。前記行の1つの前記フォトダイオードに関連付けられたADCが、その行に対向して(すなわち、前記行の端部を形成しているフォトダイオードに対向して)配置される。電子回路に隣接する行の前記端部のフォトダイオードと、前記フォトダイオードからの信号を受信する前記電子回路(例えば前記ADC)との間に、所定の距離を維持することが有用である。この距離は、前記ADCのデジタル動作により発生する熱が前記フォトダイオードにカップリングしないように、フォトダイオードとADCとの間の熱デカップリングを確実にするのに十分な距離であるべきである。前記行の端部の前記フォトダイオードと前記ADCとの間の適切な距離を使用することにより、前記フォトダイオードの均一な感度が前記アレイ全体にわたって保証される。さらに、前記フォトダイオード上のシンチレータ及び/又はX線放射線シールドと前記ADCとの間にそれぞれギャップがある場合、前記フォトダイオードと前記ADCの間の距離が、前記材料が不連続であってもX線放射線が前記フォトダイオード/ADCに到達しないことを保証する。前記距離の有用な長さは、少なくとも100μmである。実際、前記距離は100μm~200μmの範囲であり得る。前記フォトダイオードと前記ADCをX線放射線から保護するために使用される材料に応じて、有用な距離は200μmより長くもなり得る。
一実施形態によれば、前記イメージセンサの構造のより詳細な図が、多数のフォトダイオードの行及び列を含む行列構成を示す。前記行のうちの1つの前記フォトダイオードに関連する前記アナログ-デジタル変換器が、対応する行に空間的に近接して配置されている。これは、前記行のうちの1つのフォトダイオードに関連付けられた前記アナログ-デジタル変換器が、上述したように、前記対応する行の傍らに配置されていることを意味する。前記フォトダイオードの行のピッチは、対応するフォトダイオードの行に関連付けられたADCのピッチに関係している。前記半導体基板が矩形の形状を有する場合、前記フォトダイオードは、前記矩形のエッジのうちの1つに近接して配置され、且つ、前記エッジのうちの別の1つから離れて配置される。前記ADCは、前記エッジの他方に近接して配置され、前記エッジのうちの前記1つから遠ざけられている。前記半導体基板上の1以上の誘電体層内に、前記フォトダイオードと関連する前記ADCとの前記電気接続部を、前記接続ワイヤが2つの隣り合う行間に位置するように作製することが有用である。前記ワイヤに必要なスペースは、光活性領域の損失が許容可能とみなされる程度に、比較的小さい。
実施形態によれば、先に述べた目的のうちの1以上が、本発明の請求項11の特徴を有するイメージセンサの配列により達成される。
本開示の一実施形態によれば、多数のイメージセンサの配列が、キャリア基板上に配置されたイメージセンサを含む。前記キャリア基板は、ワイヤを含む剛性の基板、例えばセラミック基板であり、前記ワイヤが、電力を供給し、電気信号を受信し、そして、個々のイメージセンサの動作中に発生する熱を個々のイメージセンサから放散させる。前記イメージセンサは、前記キャリア基板上に、第1行及び第2行において取り付けられており、各行が1以上のイメージセンサを含む。前記イメージセンサの向きは、前記第1行及び前記第2行の前記イメージセンサの前記半導体基板の、前記フォトダイオードを含む前記第1部分が互いに隣接して配置されるような向きである。従って、第1行の前記イメージセンサの前記第1部分の全てが、前記第2行の前記イメージセンサの前記第1部分に面している。隣り合うイメージセンサのフォトダイオードのアレイが互いに連結されて、フォトダイオードの連続的に延在する領域が得られる。一実施形態において、前記配列は、2行に配置された多数の2×N個のイメージセンサを含み、各行がN個のイメージセンサを含む。前記フォトダイオードの行が、例えば8個の前記フォトダイオードを含む場合、第1行及び第2行の突き合わせられた前記イメージセンサが、16個のフォトダイオードから成る幅のアレイを形成し、すなわち、いわゆる16個のフォトダイオードのスライスが、CT装置のX線検出器内に配置される。現在の開発は、16個又は32個のフォトダイオードを有する行を有するイメージセンサに向けられており、従って、前記センサ装置の幅は、32個又は64個のフォトダイオード又はスライスを含む。前記イメージセンサ装置の前記幅は、人間、動物又は物体の、適切な複雑性及びコストでの良好なCT表示に適した実質的なサイズ及び解像度の画像を提供するのに十分である。前記ADCが、突き合わされた前記イメージセンサの前記半導体基板の、互いに離れた第2領域内に配置されており、前記フォトダイオードアレイが前記ADCの間に配置された領域を覆っていることに留意されたい。
一実施形態によれば、波長変換層が、前記第1行及び第2行の各々の前記イメージセンサの前記第1部分に配置され得る。さらに、波長変換層又はX線放射線シールドのいずれかが、前記第1行及び第2行の前記イメージセンサの前記第2部分上に、X線放射線から前記ADC内の電子機器を保護するために配置され得る。
一実施形態によれば、ボンドワイヤが、前記半導体基板上のパッドを、前記キャリア基板上に配置されたパッドに接続するために設けられ得る。前記パッドは、電源電位VDD及び接地電位VSSなどの電源を供給し、差動電気出力信号(前記フォトダイオードにより記録されて前記ADCによりデジタルドメインに変換された画像情報を含む)を受信する。
前記イメージセンサ上の前記電子回路(例えば前記ADC)にて発生した熱を放散させるために、ヒートシンク又は放熱器が前記キャリア基板に取り付けられ、これが、前記電子回路にて発生した熱を放散させて、前記フォトダイオードのアレイから遠ざける。前記ヒートシンクは、前記ADCを含む前記半導体基板の前記第2部分の近傍に取り付けられ得る。この構成は、ADCから発生した熱を、熱がフォトダイオードから除去されるように前記ヒートシンクに直接流すことを可能にして、前記イメージセンサの配列全体にわたる前記フォトダイオードの均一な感度を達成する。前記フォトダイオードのリーク電流が温度に大きく依存することに留意されたい。
一実施形態によれば、先に述べた目的の1以上が、本発明の請求項15の特徴を有するコンピュータ断層撮影装置により達成される。
一実施形態によれば、コンピュータ断層撮影(CT)装置が、連続的なX線放射線を発生し得るX線管を備えている。X線検出器が、前記X線管により放出された放射線が前記X線検出器で受信されるように、前記X線管に対向して配置されている。前記X線検出器は、互いに隣接して配置された、上述の多数のイメージセンサ装置を含む。前記X線検出器は、円筒面形状を有し得る。前記X線検出器の幅は、前記イメージセンサのための利用可能な予算に応じて、16個のフォトダイオード/スライス又はその倍数であり得る。前記X線管及びX線検出器は、検査対象物又は物体を受けるように構成された空間の周囲を、当該検査対象物/物体を通過したX線放射線が前記X線検出器に記録されるように回転し得る。コンピュータが、前記センサ装置から画像情報を受信するために前記X線検出器に接続されることができ、ソフトウェアが前記コンピュータに、受信した画像情報から2次元又は3次元の表示を計算するような構成でインストールされる。
本開示によるCT装置は、リーズナブルな複雑性及びコストで高解像度の画像を提供し、前記X線検出器が、複数のイメージセンサから構成された多数のイメージセンサ装置を含み、これらのイメージセンサが、16個又はその倍数のフォトダイオード/スライスの幅の連続領域を形成している。
上述の概略的な説明及び以下の詳細な説明が、いずれも例示的なものに過ぎず、特許請求の範囲に記載の特性及び特徴を理解するための概要又はフレームワークの提供を意図していることが理解されよう。さらなる理解を提供するために、添付図面が含まれ、上記の説明に組み込まれ、その一部を構成している。図面は1以上の実施形態を例示しており、上記の説明と共に様々な実施形態の原理及び動作を説明するのに役立つ。図面の異なる図における同一の要素は、同一参照符号により示す。
イメージセンサの上面図である。 フォトダイオードの一部の断面図である。 フォトダイオードの一部の別の断面図である。 複数のイメージセンサを含むイメージセンサの構成の上面図である。 図4のイメージセンサ構成の一部を示す断面図である。 図4に示した原理に従う複数のイメージセンサ装置を含むCT装置の原理ブロック図である。
ここで本開示を、本開示の実施形態を示す添付図面を参照して、以下に、より詳細に説明する。しかし、本開示は、多くの異なる形態で具現化されることができ、本明細書に記載する実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。
むしろ、これらの実施形態は、本開示が本開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。図面は必ずしも一定の縮尺で描かれておらず、本開示を明確に例示するように構成されている。
図1は、本開示によるイメージセンサの上面図である。イメージセンサ100は半導体基板101の集積回路として実現されている。半導体基板は、矩形又は正方形の形状を有する。半導体基板の矩形は4つのエッジを含み、そのうちのエッジ102とエッジ103とが、半導体基板101の対向する端部に配置されている。半導体基板101は、2つの部分110,120を含み、これらの部分はそれぞれ、異なる機能の構成要素を含む。部分110,120は、連続した、重なり合っていない矩形の部分であり、部分110はエッジ102を含み、部分120はエッジ103を含む。
半導体基板101の第1部分110は、行(row)及び列(column)で構成されたフォトダイオードのアレイを含む。フォトダイオードのアレイは、8つの行及び8つの列に配置された8×8個のフォトダイオードを含む。例えば、行114と行115とは互いに隣接して配置され、行の各々が、8つのフォトダイオード(例えば、行114に配置されたフォトダイオード112a,112b,112h)から成るサブセットを含む。行114,115は図1において鉛直方向に延在し、列116は水平方向に延在している。フォトダイオードの配置は、フォトダイオードが行と列との交点に配置された正則な行列である。
第2部分120は、アナログ-デジタル変換器を含み、1つのADCがフォトダイオードの1つに関連付けられている。行114のフォトダイオードに関連付けられたADCは、行114の端部を形成しているフォトダイオード112hに対向して配置された領域121内に、互いに隣り合って配列されている。ADC121aはフォトダイオード112aに関連付けられ、ADC121bはフォトダイオード112bに関連付けられ、ADC121hはフォトダイオード112hに関連付けられている。フォトダイオードにより生成された電気信号が、関連付けられたADCに、ワイヤを介して供給される。このワイヤは、例えば、フォトダイオード112aをADC121aに接続するワイヤ113a、及び、フォトダイオード112bをADC121bに接続するワイヤ113bである。ADC121a,121b、121hは、行114により画成されたピッチに収まるように配列されている。イメージセンサ100のその他の8つの行の全てが、対応する構造を有する。
イメージセンサ100は、コンピュータ断層撮影装置専用であり、複数の要件を満たす。イメージセンサは、放射線の連続流を受け、被検者への不必要な放射線を避けるためにデッドタイムを有さない。画像の全てのフォトダイオード又は画素が同時に測定される。フォトダイオードは、可能な限り多くの画像情報を提供するように、フォトダイオードをADCに接続する電気ワイヤ以外、半導体チップの可能な限り多くの面積をカバーしている。フォトダイオードのサイズは、カメラ用のフォトダイオードのサイズと比較すると、かなり大きい。一実施形態において、フォトダイオードの縦サイズ142は約1mm(ミリメートル)であり、横サイズは約1mmである。プロセス技術に応じて、サイズは約2.5mm×約2.5mmまで変化し得る。プロセス技術の進歩により、フォトダイオードのサイズを約0.1mm×0.1mmまで縮小することが有用であり得る。多くの実施形態において、このサイズは、0.5mm×0.5mmから2.0mm×2.0mmの範囲になる。
基板の第2部分120のADCにより生成されたデジタル信号は、パラレル/シリアルインターフェース130に接続され、シリアルインターフェースを介してイメージセンサチップから出力され得る。一実施形態において、シリアルインターフェースポート132は、標準化された低電圧差動信号伝達インターフェース(LVDS)であってよく、2つの差動信号Q1,Q2を、半導体チップ101の対応する端子パッド135,136にて提供する。ADCは、パラレルインターフェースポート131に接続されている。インターフェース130は、イメージセンサの外部配線の量が少なくなるように、ADCからパラレル供給されたデジタル情報の、高速シリアル出力131への多重化を行う。また、チップ101は、チップ101上の回路に電力(例えば、正の供給電位VDD及び接地電位VSS)を供給するためのパッド133,134も含む。
イメージセンサ100は、8×8画素のアレイと、ADCなどの回路素子と、パラレル/シリアルインターフェースとを含み、これらの構成要素は、標準的なCMOSプロセスを用いて半導体基板の片側から製造され得る。これにより、シリコン(例えばスルーシリコンビア)を介した接触の必要性がなくなる。この製造方法は、イメージセンサを効率的且つ低コストで製造でき、尚且つ十分な画像情報及び解像度を提供できるため、費用対効果の高いコンピュータ断層撮影装置に適している。プロセス技術に応じて、より大きい(例えば16×16個又は32×32個の)フォトダイオードのアレイを単一のチップに含めることが可能である。
フォトダイオードのアレイは、半導体基板のエッジ102に近く、且つ、基板の対向エッジ103から遠い位置に配置されている。ADCは、エッジ103に近く、且つ、エッジ102から遠い位置に配置されている。これにより、基板部分101が放射線を受けることができ、且つ、部分120のADCはこの放射線から保護されることができる。フォトダイオードとADCとの間、すなわち、基板の第1部分110と第2部分120との間に十分に大きなギャップ又は距離190が存在し、これにより、ADCの良好なX線保護を、フォトダイオードにおける放射線の受信に影響を与えずに提供できる。一方、距離190は、ADCの動作により発生される電力散逸及び対応する熱が、ADCに対向するフォトダイオード(例えば行114の端部のフォトダイオード112h)から実質的に切り離される(デカップルされる)ような距離であるべきである。フォトダイオードの温度が上昇すると、フォトダイオードのリーク電流が増大するため、熱デカップリングギャップ190は、アレイ全体におけるフォトダイオードの均一な特性を保証する。実際に、ギャップ120は少なくとも100μmであるべきである。より現実的には、ギャップ190は200μmよりも大きくてもよい。
フォトダイオードアレイは、X線放射線をより長い波長の放射線、例えば可視光に変換するシンチレータ(図1に図示せず)で覆われている。その他のシンチレータがX線放射線を、フォトダイオードの受光能力に応じて紫外光又は赤外光に変換してもよい。シンチレータは、X線放射線を、フォトダイオードにより評価され得る光に変換する。光の大部分は、フォトダイオードにより使用され得る光に変換されるが、X線放射線の幾らかの部分がシンチレータ層を通過することが可能であり、従って、フォトダイオードはX線耐性を示さなければならない。
シンチレータは、フォトダイオードアレイ上の1つの連続した層として、又は、フォトダイオード領域を、フォトダイオード間のギャップを残して覆う断続的な層として配置され得る。フォトダイオード上の個々のシンチレータ素子が、高レベルの光学的絶縁性を、隣り合うフォトダイオード間に提供し、それにより、隣り合うフォトダイオード間の光学的クロストークがほぼ回避される。
ここで図2を参照すると、フォトダイオードの一部の断面図が示されている。基板201が、バルクp-基板211と、その上に配置されたp-エピタキシャル層212とから構成されている。エピタキシャル層212は、n-ドープされた多数のウェル(井戸)領域203を含む。全ての領域が、誘電体層209内に配置された配線層204を介して接続されて、フォトダイオードのカソードを形成している。n-ウェル領域203は、配線層204との接触を可能にするために高度にドープされたn+領域213を含む。X線耐性のために、p-ドープされた表面層202がn-ウェル領域203の間に設けられている。p-ドーピング領域202はn-ウェル領域203に接触して、X線放射線の受信により発生し得るリーク電流を低減する。p-表面ドーピング領域203は、表面210から半導体基板201のエピタキシャル層212に注入され得る。表面領域202のp-ドーピング濃度は、基板層212のp-ドーピング濃度よりも高い。追加のワイヤ205が、表面ドーピング層202に多数の接触部を提供してカソード端子を形成している。
図3は、改良された層構造を有するフォトダイオードの一部を示す別の断面図である。図3は、n-ウェル領域203をリング状の形態で取り囲む追加のp-ドーピング領域219を含む。p-ドーピング領域219は、表面ドーピング領域202とn-ウェル領域203とを、表面ドーピング領域202とnウェル領域203との良好な接触を確保するように接触させ、それにより、X線放射線からの漏れ電流を回避する。図2及び図3に示されているダイオード構造は、図1のイメージセンサのフォトダイオードを形成するのに特に有用である。当業者には明らかなその他のX線耐性フォトダイオード構造も有用であろう。
ここで図4を参照すると、図1に示したイメージセンサの複数個(例えば6個)が、基板430上に空間的に密接な関係で配置されている。具体的には、全てのセンサ411,412,413,421,422,423が基板430上に、水平方向に延在する2つの隣接する行410,420で取り付けられている。フォトダイオードの向きは、2つの行のフォトダイオード(例えば412と422と)が、一方が他方に隣接して配置され、尚且つフォトダイオードアレイが互いに向かい合わされた向きである。従って、イメージセンサ412,422のエッジ102が、互いに当接している。概して、N個のイメージセンサが、各行410,420内において、基板430上での配列が2×N個のイメージセンサを含むように互いに隣接して配列されている。各イメージセンサの第1部分110が別のイメージセンサの第1部分110に面しており、一方、ADC及びコンタクトパッドを含む第2部分120は互いに離れており、且つ、基板430の対向エッジ431,432に面している。イメージセンサ412に隣接する構成要素の配列は、水平方向452における隣接するイメージセンサ411,413と鉛直方向451におけるイメージセンサ422とが、フォトダイオードの連続したアレイを形成するような配列であり、これらのイメージセンサは、3面突合せ可能(3-sidebuttable)である。鉛直方向451において、16個のフォトダイオードが連続して配置され、これにより、CT装置のX線検出器は、水平方向452に延在する16個のフォトダイオードのスライスを含む。イメージセンサの大きさに応じて、32個のスライス又は64個のスライスも実現可能である。
イメージセンサの電気接触部が、キャリア基板430のエッジ431,432に隣接するイメージセンサの外側領域に配置されている。具体的には、ボンドワイヤ440が、イメージセンサチップの各々の上に配置されたパッド端子441と、基板430上に配置されたパッド端子442との間に電気接続を提供している。パッド端子は、動作電圧VDD,VSSなどの電力をイメージセンサに供給し、イメージセンサから画像信号を、差動シリアル信号Q1,Q2の形態で取り出す。
キャリア基板430は、イメージセンサがその上に接着剤で取り付けられた剛性の基板であり得る。基板は、電気信号及び電力を輸送するための1以上の配線層を含むセラミック材料から作られ得る。さらに、基板430は、熱放散のために、すなわち、イメージセンサのADCで発生した熱を、適切なヒートシンク又は放熱器を介して除去及び放熱するために使用される。これは、イメージセンサとヒートシンクとの間の良好な熱伝導性、及び、イメージセンサのADCとヒートシンクとの間の密接な空間的関係を必要とする。好ましくは、ヒートシンクは基板430に、イメージセンサのADCに密接な関係で取り付けられる。ヒートシンクは、基板430のエッジ431,432に取り付けられ得る。イメージセンサを基板430に取り付けるための接着剤材料は、十分な熱伝導性を示すべきである。
図5は、図4の構成の線460における断面図である。図5は半導体チップ100がその上に取り付けられるセラミックキャリア基板の部分510を示している。図示されている半導体チップ100の部分は、第1基板部分110に配置された3つのフォトダイオード541,542,543を含む。ADC561がフォトダイオード543に隣接して配置されている。パラレル/シリアルインターフェース570がADC561に隣接して配置されている。インターフェース570の出力が、チップ100の表面に配置されたボンディングパッド530に接続される。対応するボンディングパッド532が、キャリア基板510の表面に配置されている。ボンドワイヤ531が、パッド530とパッド532に接続している。ヒートシンク550が基板510の側壁に、かなりの熱を発生し得るADC561及びインターフェース570に隣接して取り付けられている。ADC561とヒートシンク550との間の密接な空間的関係が、ADC561からヒートシンク550への熱の直接的な流れを可能にし、これにより、隣接するフォトダイオード543から熱が除去される。
波長変換層520が、チップ100の第1部分110上に、すなわちフォトダイオード541,542,543上に配置されている。波長変換層520は、X線放射線を、フォトダイオードにより電気信号に変換され得る可視光に変換するシンチレータであり得る。シンチレータ層520は、ADC561及びインターフェース570を含むチップ100の第2部分120上に延在し得る(図示せず)。図5に示されている別の実施形態によれば、ADC561及びインターフェース570は、ADC561及びインターフェース570をいずれのX線放射線からも遮蔽するX線放散シールド層521により覆われている。シールド層521は、イメージセンサの第2部分120の全面にわたって延在して、チップ100の第2部分120内の電子回路を覆っている。X線放射線シールド層521は、X線放射線のいずれも拒絶するように、X線放射線非透過性の材料、例えばタングステンなどの金属層から作られ得る。その他のX線遮蔽金属材料も有用であり得る。ADC561に隣接したフォトダイオード543の間の距離は、シンチレータ520とX線放射線シールド521との電位ギャップをX線放射線が通過できず、それより、X線放射線が半導体チップの活性基板領域(例えばフォトダイオード543又はADC561)に当たらないように、十分に大きくなくてはならない。
図6は、上述したイメージセンサ及びイメージセンサの配列を含むコンピュータ断層撮影装置600の原理的な構成を示している。X線管610が、定められたアパーチャを有するX線放射線ビーム611を連続的に放射する。X線は、X線検出器620(図4に関して論じた原理による、多数の、例えば約30個のセンサ装置622から構成されている)により受信される。X線管610及びX線検出器620から成る装置が、検査対象の人、動物、又は物体を受け入れるように構成された内部空間630の周囲で連続的に回転する。X線検出器620は、円筒面形状の受信領域を有し、この領域は、16mmの範囲内の幅623、及び、約1000mmの長さ624を有し得る。実際の検出器620のフォトダイオード又は画素が1mm×1mmの正方形表面積を有すると仮定すると、16個のフォトダイオードが方向620に沿って配列され、且つ、約1000個のフォトダイオードが方向624に沿って配列される。センサ装置622の各々が、セラミック基板628上に取り付けられた2×4=8個のイメージセンサのセットを含む。また、セラミック基板628には、プリント回路板上に配置された電子回路629も取り付けられて、コンピュータ640とのインターフェース及び接続性を提供している。図示されているCT装置は、検出器620内に、方向623に沿って互いに隣接して配置された16個のフォトダイオードのスライスを含むが、より少数又はより多数のスライスも有用である。また、現在の製造技術によれば、32個又は64個のスライスも可能なように適切なサイズのイメージセンサを製造することもできる。
CT装置の動作原理によれば、X線管610及びX線検出器620から成る装置が空間630内の個人又は物体の周囲で回転している間に、画像情報Q1,Q2が連続的に受信される。空間630内の個人又は物体は、複数の回転X線画像が記録されるように方向623に沿って移動される。コンピュータ640が、空間630内の個人又は物体の1以上の2次元又は3次元表示を、画像情報Q1,Q2から、CT技術熟練者に知られた画像処理アルゴリズムに従って生成する。
本開示は、画像あたり1つのADCがフォトダイオードアレイに隣接して配置されたイメージセンサを記載している。フォトダイオードアレイ自体がフォトダイオードの配列(例えば8×8画像)を含み、これにより、フォトダイオードにより生成された光電流信号の同時測定が可能である。半導体基板チップを、フォトダイオード部分とADCを含む部分とに分割することにより、ワイヤボンド技術で基板上に実装され得る3面突合せ可能なイメージセンサを実現できる。センサ自体は、標準的なCMOSプロセス技術で製造され得る。
2つの行内に3面突合せ可能な複数のイメージセンサを配置することで、CT装置用の、例えば16個以上のスライスを有するX線検出器を実現できる。X線検出器はCT装置のコストの大部分を占め、標準的なCMOSプロセスにより効率的に製造できるため、費用重視のCT用途に特に有用である。
当業者には、添付の特許請求の範囲に記載する本開示の精神又は範囲から逸脱せずに、様々な改変及び変更が行われる得ることが明らかであろう。本開示の精神及び実質を組み込んだ開示された実施形態の修正、組合せ、部分組合せ及び変更は当業者が想起し得るため、本開示は、添付の特許請求の範囲内の全てを含むものと解釈されるべきである。
100 イメージセンサ
101 半導体基板
102 第1エッジ
103 第2エッジ
110 第1部分
112a フォトダイオード
113a 電気接続部
114 フォトダイオードのサブセット(行)
120 第2部分
121a アナログ-デジタル変換器
130 パラレル/シリアルインターフェース
201 半導体基板
202 ドープされた表面領域
203 ドープされたウェル領域
204 配線層
210 半導体基板の表面
213 ドープされたウェル領域
219 ドープされたウェル領域
411 イメージセンサ
430 キャリア基板
410 第1行
420 第2行
541 フォトダイオード
600 コンピュータ断層撮影装置
610 X線管
620 X線検出器
622 イメージセンサ装置

Claims (16)

  1. 互いに重なり合っていない第1連続部分(110)及び第2連続部分(120)を含む半導体基板(101)と、
    前記半導体基板の前記第1連続部分(110)に配置され、X線耐性を示す複数のフォトダイオード(112a,112b,112h;541,542,543)と、
    前記半導体基板の前記第2連続部分(120)に配置され、各々が前記複数のフォトダイオードのうちの一つに一対一の関係で関連付けられた複数のアナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)と、
    各々が前記複数のフォトダイオードの1つ(112a)及び前記複数のアナログ-デジタル変換器のうちの関連する一つ(121a)に接続された複数の電気接続部(113a,113b)と、
    を備える、イメージセンサ(100)。
  2. 前記複数のフォトダイオードの各々は、
    第1導電型を有する前記半導体基板(101)と、
    前記第1導電型とは反対の第2導電型を有すると共に、前記半導体基板の表面(210)に面し、且つ前記半導体基板内に配置されたドープされたウェル領域(203)と、
    前記第1導電型を有する前記半導体基板内に配置されたドープされた表面領域(202)と、
    を有し、
    当該ドープされた表面領域(202)は、前記半導体基板よりも高いドーピング濃度を有し、且つ前記ドープされたウェル領域(213)を取り囲んでいる、
    請求項1に記載のイメージセンサ(100)。
  3. 前記複数のフォトダイオードの各々は、前記第1導電型の別のドープされたウェル領域(219)をさらに有し、
    前記別のドープされたウェル領域(219)は、前記ドープされたウェル領域(213)を取り囲むと共に、前記ドープされたウェル領域(213)及び前記ドープされた表面領域(202)に接触している、
    請求項2に記載のイメージセンサ(100)。
  4. 前記複数のフォトダイオードの各々は、互いに相互に接続された(204)前記第2導電型のドープされた複数のウェル領域(203,213)を含む、
    請求項2又は3に記載のイメージセンサ(100)。
  5. 前記複数のフォトダイオード(112a,112b,112h)の各々は、前記半導体基板の0.1mm×0.1mmから2.5mm×2.5mmの範囲、若しくは、0.5mm×0.5mmから2.0mm×2.0mmの範囲、又は1.0mm×1.0mmの範囲の面積を占める、
    請求項1~4のうちいずれか一項に記載のイメージセンサ(100)。
  6. 前記複数のフォトダイオード(541,542,543)上に配置された波長変換層(520)と、
    前記アナログ-デジタル変換器上に配置された波長変換層及びX線放射線シールドのうちの1つと、
    をさらに備えている、
    請求項1~5のうちいずれか一項に記載のイメージセンサ(100)。
  7. 前記半導体基板は、矩形又は正方形の形状を有すると共に、前記半導体基板の対向する端部に配置された第1及び第2エッジ(102,103)を有し、
    前記第1連続部分及び第2連続部分(110,120)の各々は、連続しており、且つ前記第1及び第2エッジ(102,103)の一方を含む、
    請求項1~6のうちいずれか一項に記載のイメージセンサ(100)。
  8. パラレルポート(131)及びシリアルポート(132)を有するパラレル/シリアルインターフェース(130)を備え、
    前記アナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)は、前記パラレルポート(131)に接続され、
    少なくとも一つのシリアル出力端子(135,136)は、前記シリアルポート(132)に接続されている、
    請求項1~7のうちいずれか一項に記載のイメージセンサ(100)。
  9. 前記フォトダイオードのサブセットは、複数の行(114,115)に配列され、
    前記複数の行は、互いに隣接して配列され、
    前記複数の行の一つ(114)の前記複数のフォトダイオードに関連付けられた前記アナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)は、当該行(114)の端部を形成しているフォトダイオード(112h)に対向して配置され、
    前記行の端部を形成している前記フォトダイオード(112h)と、前記行の前記フォトダイオードに関連付けられた前記アナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)との間の距離(190)は、少なくとも100μm又は少なくとも200μmである、
    請求項1~8のうちいずれか一項に記載のイメージセンサ(100)。
  10. 前記複数のフォトダイオード(112a,112b,112h)は、複数の行(114,115)及び複数の列(116)を含む行列に配置され、
    前記複数の行のうちの一つ(114)の前記フォトダイオード(112a,112b,112h)に関連付けられた前記アナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)は、前記一の行(114)のうちの1つの空間的近傍に整列して配置されており、
    前記半導体基板は、平行に配置された少なくとも2つのエッジ(102,103)を有する矩形の形状を有し、
    前記フォトダイオードは、前記エッジの一方(102)に近接しつつ、前記エッジの他方(103)から離れて配置され、
    前記アナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)は、前記エッジの前記他方(103)に近接しつつ、前記エッジの前記一方(102)から離れて配置され、
    前記電気接続部(113a,113b)は、前記フォトダイオードの2つの隣接する行(114,115)間の空間内に延在している、
    請求項1~9のうちいずれか一項に記載のイメージセンサ。
  11. 前記複数のフォトダイオード(112a,112b,112h)は、複数の行(114,115)及び複数の列(116)を含む行列に配置され、
    前記複数の行が互いに隣接して配置され、
    前記複数の行のうちの一つ(114)の前記フォトダイオードに関連付けられた前記アナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)が、前記一つの行(114)の端部を形成している前記フォトダイオード(112h)に対向して配置されると共に、前記一の行(114)と整列しており、
    前記一の行の前記フォトダイオードに関連付けられた前記アナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)と、前記一の行の前記端部を形成していると共に、前記一の行の前記フォトダイオードに関連付けられた前記アナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)に隣接している前記フォトダイオード(112h)との間の距離(190)は、少なくとも100μm又は少なくとも200μmであり、
    前記半導体基板は、平行に配置された少なくとも2つのエッジ(102,103)を有する矩形の形状を有し、
    前記複数のフォトダイオードは、前記第1連続部分に配置され、
    前記第1連続部分は、前記エッジの一方(102)に近接すると共に、前記エッジの他方(103)から離れており、
    前記アナログ-デジタル変換器(121a,121b,121h)は、前記第2連続部分に配置され、
    前記第2連続部分は、前記第1連続部分と重なっておらず、前記エッジの他方(103)に近接しつつ、前記エッジの一方(102)から離れており、
    前記電気接続部(113a,113b)は、前記複数のフォトダイオードの隣接する2つの行(114,115)の間の空間に延在している、
    請求項1~8のうちいずれか一項に記載のイメージセンサ。
  12. キャリア基板(430)と、
    請求項1~11のうちいずれか一項に記載の複数のイメージセンサ(411,412,413,421,422,423)と、
    を備え、
    前記複数のイメージセンサは、第1行及び第2行(410,420)において前記キャリア基板(430)上に搭載され、
    前記第1行(410)の1以上のイメージセンサ(411,412,413)の前記半導体基板の前記第1連続部分(110)の各々は、前記第2行(420)の1以上のイメージセンサ(421,422,423)の前記半導体基板の前記第1連続部分(110)の一つに隣接して配置されている、
    イメージセンサ装置。
  13. 波長変換層(520)は、前記第1行及び第2行(410,420)の各々における前記イメージセンサの前記第1連続部分(110)上に配置され、
    波長変換層及びX線放射線シールド(521)のうちの一つは、前記第1行及び第2行(410,420)の前記イメージセンサの前記第2連続部分(120)上に配置されている、
    請求項12に記載のイメージセンサ装置。
  14. 前記複数のイメージセンサの前記半導体基板上に配置された複数のパッド端子(530)と、前記キャリア基板上に配置された複数のパッド端子(532)とに接続された複数のボンドワイヤ(440,531)をさらに備え、
    前記複数のボンドワイヤは、電力(VDD,VSS)を前記複数のイメージセンサに供給するか、又は、前記複数のイメージセンサから前記複数のフォトダイオードにより受信された画像情報を含む電気信号(Q1,Q2)を出力する、
    請求項13に記載のイメージセンサ装置。
  15. 前記複数のイメージセンサの複数の行(410,420)から成る前記半導体基板の前記第2連続部分(120)の付近において前記キャリア基板に搭載された少なくとも一つの放熱器(550)をさらに備え、
    前記少なくとも一つの放熱器(550)は、前記アナログ-デジタル変換器(121a)から発生した熱が前記少なくとも一つの放熱器(550)に直接流れることを可能にする、
    請求項1214のうちいずれか一項に記載のイメージセンサ。
  16. X線管(610)と、
    前記X線管(610)により放射された放射線を受信するように配置されたX線検出器(620)であって、互いに隣接して配置された請求項1215のうちいずれか一項に記載の複数のイメージセンサ装置(622)を備えたX線検出器(620)と、
    被検者又は対象物を受け入れるための空間(630)であって、前記X線管(610)及び前記X線検出器(620)が前記空間の周囲を回転するように構成されている空間(630)と、
    前記X線検出器(620)の前記複数のイメージセンサ装置(622)により受信された画像情報(Q1,Q2)を受信するように前記X線検出器(620)に接続されると共に、前記受信された画像情報(Q1、Q2)から少なくとも1つの2次元又は3次元表示を計算するように構成されたコンピュータ(640)と、
    を備えた、コンピュータ断層撮影装置(600)。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7171649B2 (ja) 2020-05-15 2022-11-15 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像システム
JP7743715B2 (ja) * 2021-05-26 2025-09-25 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008141610A (ja) 2006-12-04 2008-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及び撮像システム
JP2016039392A (ja) 2014-08-05 2016-03-22 ソニー株式会社 撮像装置及び画素信号読み出し方法
US20170187936A1 (en) 2015-12-23 2017-06-29 Stmicroelectronics (Research & Development) Limite Image sensor configuration
US20180035067A1 (en) 2015-07-01 2018-02-01 Brian M. Tyrrell Method and Apparatus for On-Chip Per-Pixel Pseudo-Random Time Coded Exposure

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7151287B1 (en) * 2005-03-25 2006-12-19 Cypress Semiconductor Corporation Minimizing the effect of directly converted x-rays in x-ray imagers
US7884438B2 (en) * 2005-07-29 2011-02-08 Varian Medical Systems, Inc. Megavoltage imaging with a photoconductor based sensor
US8101978B2 (en) * 2008-02-08 2012-01-24 Omnivision Technologies, Inc. Circuit and photo sensor overlap for backside illumination image sensor
FR2941064B1 (fr) * 2009-01-13 2010-12-31 Norbert Beyrard Dispositif d'imagerie x ou infrarouge comprenant un limiteur de dose a vitesse de translation controlee
WO2010100574A2 (en) * 2009-03-06 2010-09-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Advanced temperature compensation and control circuit for single photon counters
JP5407761B2 (ja) * 2009-10-30 2014-02-05 ソニー株式会社 固体撮像装置、電子機器
DE102010051774B4 (de) * 2010-11-18 2018-07-19 Yxlon International Gmbh Röntgenzeilendetektor
US8890081B2 (en) * 2011-04-14 2014-11-18 Los Alamos National Security, Llc. High-sensitivity, high-speed continuous imaging system
WO2012145038A1 (en) * 2011-04-19 2012-10-26 Teledyne Rad-Icon Imaging Corp. Method of direct silicon tiling of a tiled image sensor array
JP5554313B2 (ja) * 2011-11-30 2014-07-23 富士フイルム株式会社 放射線検出器、放射線画像撮影装置、及び放射線画像撮影システム
DE102013206404B3 (de) * 2013-04-11 2014-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Sensorchip, computertomographischer Detektor diesen aufweisend, sowie ein Herstellungsverfahren und ein Betriebsverfahren dafür
KR102318461B1 (ko) * 2013-11-06 2021-10-28 소니그룹주식회사 반도체 장치, 고체 촬상 소자 및 전자 기기
US9383336B2 (en) * 2014-04-04 2016-07-05 General Electric Company System and method for flat panel detector gel and blot imaging
EP2950345A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-02 ams AG Large-area image sensor module and method of producing a large-area image sensor
EP3365665B1 (en) 2015-10-21 2024-04-10 Rapiscan Systems, Inc. High dynamic range radiographic imaging system
CN109906388B (zh) * 2016-11-15 2023-03-03 深圳帧观德芯科技有限公司 图像传感器
EP3331034B1 (en) 2016-12-05 2022-02-02 ams International AG Radiation-hard high-speed photodiode device
JP6691101B2 (ja) 2017-01-19 2020-04-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008141610A (ja) 2006-12-04 2008-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及び撮像システム
JP2016039392A (ja) 2014-08-05 2016-03-22 ソニー株式会社 撮像装置及び画素信号読み出し方法
US20180035067A1 (en) 2015-07-01 2018-02-01 Brian M. Tyrrell Method and Apparatus for On-Chip Per-Pixel Pseudo-Random Time Coded Exposure
US20170187936A1 (en) 2015-12-23 2017-06-29 Stmicroelectronics (Research & Development) Limite Image sensor configuration

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