BackNumber
Tohoku University, Sugawara Naritoshi 교수
과학을 바꾸는 데 1 천만 번째
1/10 만 번째. 아무도 전에 쉽게 볼 수 없었던 것은 유용한 세상입니다.
Shimadzu Seisakusho와 Tohoku University가 공동으로 개발 한 초고속 비디오 카메라 "Hyper Vision HPV-X"
이 순간을 캡처하고 시각화함으로써 재료 과학, 나노 기술 및 생명 과학과 같은 분야의 기술 혁신에 기여할 것으로 예상됩니다.
우리는 Tohoku University 대학원의 Sugawa 교수에게 핵심 CMOS 이미지 바카라 게임를 개발하여 출생의 무대 뒤에서 요청했습니다.
아직보고 싶은 것을 볼 수 없습니다
"우리가 역사를 되돌아 보면 과학은 우리가 전에 볼 수 없었던 것을 볼 수있을 때 큰 진전을 보였습니다. 그들은 현미경과 망원경입니다.이 카메라는 또한 큰 혁신을 생성 할 수 있습니다."
Tohoku University의 공학 대학원 교수 인 Sugawara Naritoshi 교수는 감정을 말합니다.
Sugawa 교수는 Shimadzu Corporation이 2012 년 9 월에 상업화 한 1/10 백만의 세계에 대한 비디오 캡처를 가지고 있습니다초고속 속도 비디오 카메라 "하이퍼 비전 HPV-X"(이하 HPV-X라고 함). 교수는 공동 개발자이며 가장 중요한 부분 인 CMOS 이미지 바카라 게임의 설계 및 개발자입니다.
충격파, 파손, 가벼운 방출 및 배출과 같이 순간적으로 발생하는 물리적 현상을 포착하는 고속 비디오 카메라. 즉시 발생하는 물리적 현상을 명확하게 기록하고 재생합니다. Shimadzu Corporation은 당시 세계에서 가장 높은 수준 인 백만 분의 1 초를 포착하는 고속 비디오 카메라를 상용화하고 큰 반응을 받았습니다. 그러나 고객들은 "내가보고 싶은 것을 볼 수 없다. 그것에 대해 뭔가를 할 수 있습니까?"라고 말했습니다.
Shimazu는 처음에 1 세대 고속 비디오 카메라에 사용 된 CCD 이미지 바카라 게임의 성능 향상을 고려했습니다. 그러나 촬영 속도를 높이려고하면 많은 양의 열이 생성되고 바카라 게임가 파손되는 현상이 발생합니다.
CCD를 작동하려면 고전압이 필요합니다. 또한, CCD는 실리콘 기판의 보드 전체에 보드 전체에 "저장하는 버킷"과 같습니다. 각 촬영 프레임마다 충전은 버킷 릴레이 스타일로 다음 버킷으로 전송됩니다. 따라서 각 싹 프레임에 대해 모든 버킷을 넘겨야하므로 높은 열이 발생했습니다. Shimazu 's Kondo Yasushi (새로운 비즈니스 개발 프로모션 그룹, 분석 측정 부서, 분석 측정 부서) 및 Tominaga Hideki (기본 기술 연구소의 수석)를 방문했습니다.
CMOS 이미지 바카라 게임를 육성하고 있었던 Shimadzu Seisakusho의 Tominaga Hideki (오른쪽), Tohoku University 대학원의 Sugawa Naritoshi 교수, 1 년 동안 Sugawa Laboratory에서 공동 개발을 담당 한 Shimadzu Seisakusho의 Tominaga Hideki 최고 검사관.
CMOS 포스터 부모
과거에 CMO는 표준 반도체 프로세스를 사용하여 CCD보다 저렴하게 제조 할 수 있지만, 많은 소음과 이미지 품질이 좋지 않다는 인상을 받았습니다. 그것을 닦은 것은 스가와 교수였습니다. 교수는 카메라 제조업체에서 오랫동안 근무했으며 CMOS 이미지 바카라 게임 개발에 참여해 왔으며 2000 년에 CMOS 바카라 게임가 장착 된 세계 최초의 SLR 카메라를 출시했습니다. 2004 년 CMOS는 CCD보다 훨씬 더 많은 양으로 배송되었습니다. 스가와 교수의 업적은 훌륭했습니다.
Shimazu는 교수를 방문했고 요청은 다양했습니다.
최대 1/10 만 분의 최대 작동 속도로 비디오를 촬영할 때도 소음을 피하고 비디오 녹화가 줄어들지 않습니다. 열이 1 분 이상 최대 작동 속도로 작동하더라도 발생하는 것을 방지하고 싶습니다. 나는 CCD가 잘하지 않는 푸른 빛의 사진을 찍을 수 있기를 원합니다.
"어쨌든, 우리는 카메라가 이전 고속 CCD 비디오 카메라보다 10 배 빠른 속도를 달성 할 수 있기를 원합니다. 꽤 힘든 고객 (LOL)"(Sugawa 교수)
가장 큰 도전은 새는 빛입니다. 매우 짧은 시간에 1/10 만 분의 1 초 만에 노출 되려면 매우 강한 광원이 필요하며 픽셀은 지속적으로 강한 빛에 노출됩니다. 결과적으로, 픽셀의 빛과 전하가 주변 메모리 요소에 혼합되어 이미지 품질이 악화됩니다. 이것은 픽셀과 메모리 요소가 인접하게 배열되는 CCD에 의해 탈출 할 수없는 운명이지만, CMOS에서도 동일한 배열이 채택되면이를 방지 할 수 없습니다.
그러나 수 가와 교수는이 질문도 해결합니다. 100,000 픽셀에서 25,000 개의 금속 배선이 이어지고 바카라 게임 주변의 밝은 차폐 영역에 배치 된 1,280 만 개의 메모리 요소에 연결됩니다. 각 촬영 프레임마다 전하를 전송하는 메커니즘을 통합합니다. 그것은 정원의 양동이에서 홈통을 당기고 처마 아래의 다른 양동이로 옮기는 것과 같습니다. 강한 빛은 처마의 바닥에 도달하지 않으므로 불필요한 빛과 충전은 기억에 쏟아지지 않습니다.
Sugawa 교수는이 메커니즘을 생각해내어 사양으로 편집하여 Shimazu에게 제안했습니다.
"나는 놀랐습니다. 초기 상담 직후 한 달이 지나서 선생님이 저에게 연락하여 저에게 만나달라고 요청했을 때 계획을 가졌을뿐만 아니라 자세한 사양이 이미 완료되었다고 들었을 때"(Tominaga)
Tohoku University와 Shimadzu는 초고속 비디오 카메라 개발을 신속하게 진행했습니다. 2009 년 프로토 타입 바카라 게임를 사용하여 원칙 데모를 완료 한 후, JST (Japan Science and Technology Agency)의 지원으로 제품 바카라 게임 개발 프로젝트가 시작되었습니다. Tominaga의 최고 검사관을 포함한 Shimazu 직원 2 명이 1 년 동안 Sugawa Laboratory에 등록했으며 Tohoku University와 협력하여 제품 용 바카라 게임를 설계했습니다. 프로토 타입 바카라 게임의 작동 검증을 완료 한 후 분석 측정 부서는 2011 년에 제품 카메라를 개발하기 시작했으며 1 년 만에 상용화하기 위해 완료되었습니다.
기자 발표가 2011 년 3 월에 발표되었을 때 완성 된 웨이퍼가 저장된 공장은 그레이트 동부 일본 지진의 영향을 받았습니다. 몇 명만이 문제를 피했습니다. 웨이퍼가 "구출 된"사고가 있었고 개발이 다시 수행되었지만 원래 계획 이후 5 년 만에 초고속 비디오 카메라를 상용화 할 수있었습니다.
"나는 이전에 고속 CMOS 이미지 바카라 게임에 가본 적이 없지만, 내가 재배 한 지식과 개발 환경을 사용하면 확실히 할 수 있다고 확신했습니다. 내 경험이 미지의 분야를 탐구하는 데 사용될 것이라고 생각하는 것은 훌륭한 연구원입니다."(Sugawa)
프레임 간격으로 비디오 녹화를 허용하는 CMOS 이미지 바카라 게임. 성능을 향상시키기위한 노력은 오늘날에도 여전히 수행되고 있습니다.
새로운 사실이 다시 발견되고 있습니다
교수는 어떤 종류의 세계가 "알 수없는 영역"이라고 말합니까?
예를 들어, 항공기 및 자동차 기관에 사용되는 CFRP (탄소 섬유 강화 플라스틱). 일반적으로, 힘이 금속 또는 수지 재료에 적용되면 점차 변형되고 파손되지만 힘이 임계 값을 초과하면 CFRP가 갑자기 파손됩니다. 붕괴는 너무 빨라서 아무도 그것을 볼 수 없었습니다. 그러나 초당 1 천만 프레임은 붕괴 과정을 정확하게 캡처했습니다. 또한 재료의 제조 방법, 접착제 및 성형 방법에 따라 붕괴 공정이 완전히 다르다는 것이 발견되어 더 강한 CFR의 개발에 필수적인 귀중한 데이터를 수집 할 수 있습니다.
또한, 우리는 또한 스마트 폰의 보호 유리를 통한 균열 과정과 잉크젯 드라이브 메커니즘이 고속으로 작동하는 방법을 자세히 캡처했습니다. 미래에는 의료 및 우주 개발에 새로운 가능성이 열릴 것으로 예상됩니다.
"이 공동 개발은 측정 기술을 개발하는 것이 얼마나 중요한지 다시 한 번 깨닫게되었습니다. Shimazu는이 분야를 계속 이끌고 혁신적인 기술과 제품을 창출하는 원동력이되기를 바랍니다."(Sugawa)
HPV-X 개발 후에도 Shimazu와 Sugawa 교수는 협력을 계속했습니다. 그들은 추가 혁신을 목표로 토론과 싸우고 있습니다.
균열 진행 (유리) 사격 속도 : 천만 프레임/초
Tohoku University 공학 대학원 기술 및 사회 시스템 교수
Sugawa Shigetoshi
1982 년 도쿄 기술 연구소에서 석사 학위를 수료했습니다 (물리학). 1996 년, 그는 Tohoku University 대학원 (Electronic Engineering)에서 박사 프로그램을 마쳤습니다. 그는 1982 년 Canon에 합류했으며 AF 바카라 게임의 개발에 참여했으며 1987 년에 AF 바카라 게임가 장착 된 SLR 카메라를 출시했습니다. 그는 같은 해부터 CMOS 이미지 바카라 게임 개발에 참여했으며 2000 년에는 CMOS 이미지 바카라 게임가 장착 된 디지털 SLR 카메라가 출시되었습니다. 1999 년부터 그는 Tohoku University로 이사했으며 반도체 프로세스, 장치 및 이미지 바카라 게임 개발에 참여했습니다.
