科目名 画像デバイス(Image Devices)
担当教員 廣瀬 洋一
単位数 2
授業区分 学部_選択(専門教育) 講義
年次配当 2
開講年度学期 2017年度 前期
授業概要・学習成果との関連 【授業の目的】画像デバイスの動作原理と特性を講義する。
【授業概要】我々の身の回りには携帯電話、スマートフォン、ディジタルカメラ、テレビなど画像を取り込み、また、映し出す電子機器が多くある。画像デバイスとは像(被写体)からの光を電気信号に変換する部分(画像入力デバイス)と電気信号を再び、画像に戻す部分(画像出力デバイス)に大別される。本講義では、現在、最も使用されている画像入力デバイスであるCCD、CMOSイメージデバイスの構造、動作原理、特性を理解することを重点に置いている。そのため、同デバイスの理解に必要な物性論(電子、原子、固体)や半導体の基礎から詳細に説明し、その応用としての画像イメージセンサ(CCD、CMOS)の動作原理と特性について講義を深める。また、画像出力デバイスである液晶、LED、ELについても、その概要を講義する。

<学習成果との関連>
下のリンクから、この科目についての「ディプロマポリシーにもとづく学習成果との関連」を見て、どのような力が身に付けられるかを確認してください。
{http://www.t-kougei.ac.jp/student/kyoumu/curriculum/cm_11A.pdf}
到達目標 画像デバイス(特に、画像イメージセンサの構造、動作原理、特性、特徴)の知識を習得し、これを用いたカメラなどの性能と特徴を理解し、活用できる。
授業計画 1.ガイダンスおよび物性論の基礎(電子の性質)
2.物性論の基礎(原子の構造、電子の軌道、光の発生と吸収)
3.固体の構造と結合(単結晶、多結晶、結晶構造、共有結合)
4.固体の性質(金属、半導体、絶縁体)、エネルギー帯の形成
5.共有結合と電気伝導、正孔の役割
6.p型およびn型半導体の作り方とエネルギー準位
7.真性半導体、p型半導体およびn型半導体のフェルミ準位
8.中間のまとめ(含む 試験)
9.pn接合ダイオードのエネルギー帯、光起電力効果
10.CCDイメージセンサの基本構造と動作原理
11.CCDイメージセンサの全体構造と特性
12.CMOSイメージセンサの基本構造と動作原理
13.CMOSイメージセンサの全体構造と特性
14.CCDとCMOSの特徴および将来の画像技術について
15.まとめ (含む 試験)
履修上の注意 第1回の授業で講義全体の解説、履修上の注意点、約束事について詳細に説明するので、本講義を履修予定の学生諸君は必ず出席し、また、教科書を準備しておくこと。第1回から第8回までの物性論の基礎、固体および半導体の授業では、下記の教科書を中心に進める。第9回目以降の画像イメージセンサ技術の授業では教科書に説明されていない箇所もあるので、適宜、講義資料を配布する。さらに、推奨図書を精読することも希望する。
準備学習(予習,復習について) 講義ノートを作成すること。事前に教科書の該当個所を予習すること。また、推奨書籍の該当項目を予習するのが望ましい。授業後、なるべく早い時間に3回以上復習することが効率の良い理解につながる。講義ノートを整理し、配布資料との関連を把握し、まとめること。

*各回の準備学習の具体的な内容は、「ルーブリックへのリンク」からルーブリックを参照してください。準備学習は1項目あたり15〜30分の学習内容になっていますので、目安にしてください。
成績評価方法,試験方法及び課題(試験やレポート等)に対するフィードバックについて 1回〜7回の講義の内容の理解度を確認するために中間試験として8回目に行う。期末試験は後半9回以降の授業内容から出題する。成績は、中間試験50点、期末試験50点とし、合計を100点として評価する。なお、出席が2/3に満たない場合は、成績評価は行わない。

【課題に対するフィードバック】
課題に対するフィードバックは後続の授業中で適宜に行う。
教科書等 教科書:
下村武 著 「電子物性の基礎とその応用」 コロナ社 2850円
推奨図書:
①中澤達夫、藤原勝幸 共著 「電子工学基礎」 コロナ社 2200円
②米本和也 著 「CCD/CMOSイメージ・センサの基礎と応用」
CQ 出版社 2730円
③テレビジョン学会編 「固体撮像デバイス」 昭晃堂 4400円
配布資料:あり
ルーブリックへのリンク http://www.t-kougei.ac.jp/student/kyoumu/rubric/2017/11218.pdf