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index004_Hagiwara_invented_Pinned_Photo_Diode.html

　　　　　　　　　　　 hagiwara-yoshiaki@aiplab.com

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　　　　　　　Story of Pinned Photo Diode

Hagiwara at SONY is the true inventor of Pinned Photo Diode

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毎朝６時前から１時間ほど、お天気がいい日は、

　自宅のそばの小川沿いや野道を Walking。

　毎朝、健康のために、妻と萩原は歩いています。

　その時に萩原が撮った写真と妻の絵手紙です。

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　　●荻野中学校の10月の絵手紙はこちらをclick してください。

　

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賢い電子の目　( pinned photo diode )　が、その発明者である、もとＳＯＮＹの萩原良昭

を見ています。光を電気信号に変換する、人間の目の網膜細胞に相当する発明のお話です。

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　　　　　　70歳のじじいのつぶやきです（笑顔）。

　　　　　　　Story of Pinned Photo Diode

　　　 Pinned Photo Diode Patent by Hagiwara in 1975

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(1) 萩原良昭の自己紹介です。

(2) Pinned Photo Diode とは？

(3) デジカメは何でできているのか？

(4) Pinned Photo Diode はもとSONYが萩原が1975年に発明しました。

Pinned Photo Diodeは萩原がＳＯＮＹ時代に1975年に発明した高性能半導体受光素子構造です。

萩原がＳＯＮＹ時代、１９７５年に出願した次の２つの発明特許で定義されたもので、

人間の目で言えば、網膜細胞に相当する、「超高感度の賢い電子の目」のことです。

半導体という物質で出来た電気部品です。ロボットの超感度の目になります。

まず、下の図に示した、「Pinned Photo Diode　とは何か ? 」をこれからゆっくり細かく紹介説明します。

Pinned Photo Diodeは萩原がＳＯＮＹ時代に1975年に発明した高性能半導体受光素子構造です。

萩原１９７５年出願の次の２つの発明特許で定義された人間の目の網膜細胞に相当する超高感度

の賢い電子の目を提供する電気部品の発明です。

その萩原1975年発明特許の１つが下の図に示したものです。

●まず、日本国特許庁のと特許閲覧サイトに入ってください。

https://www4.j-platpat.inpit.go.jp/eng/tokujitsu/tkbs_en/TKBS_EN_GM101_Top.action

検索　window の　document number　入力欄に 1975-134985 と入力してください。

この萩原1975年考案の発明特許の、詳細文書（まず公式特許請求範囲を

定義した文書とその詳細ないろいろ事例を含む説明文）と、

詳細実施図（特許の実施した例を示す具体的な図）が入手できます。

詳細な説明文と詳細な実施図はあくまで例であり、簡潔に記述された

この特許の公式な請求範囲を制限するものではありません。

萩原1975年発明特許のもう１つは下の図に示したものです。

●まず、日本国特許庁のと特許閲覧サイトに入ってください。

https://www4.j-platpat.inpit.go.jp/eng/tokujitsu/tkbs_en/TKBS_EN_GM101_Top.action

検索　window の　document number　入力欄に 1975-126747 と入力してください。

次の裏面照射型の現在のＣＭＯＳ　image sensor の原点となる

萩原1975年考案の発明特許の、詳細文書（まず公式特許請求範囲を

定義した文書とその詳細ないろいろ事例を含む説明文）と、

詳細実施図（特許の実施した例を示す具体的な図）が入手できます。

詳細な説明文と詳細な実施図はあくまで例であり、簡潔に記述された

この特許の公式な請求範囲を制限するものではありません。

197５年の萩原発明のこの超感度の「電子の目」、すなわち、　Pinned Photo Diode を搭載した、

ビデオカメラの製造に成功し、ＳＯＮＹは1978年にまず岩間社長のTokyo で、続いてすぐ様、

盛田会長がNew Yorkで、お二人が同日に、少し時差がありますが、世界の新聞記者を相手に、

多くく、ＳＯＮＹの将来をかけた意気込みで、２つのPress Conference を、同時に、二人して開催

しました。その時、、下の図に示す様に、超高感度の萩原良昭が1975年に発明した「電子の目」、　

すなわち、　Pinned Photo Diode を搭載した、一体型ビデオムービーを試作モデル発表し、

広く世界に、超感度低雑音で、残像なしで、高速アクション映像も可能にした、家庭用の小型の

ビデオカメラの時代の幕開けを宣言しました。その超感度を可能にしたのは萩原1975年発明の、

ＰＮＰ接合型のPinned Photo Diode 、すなわち、鉄腕アトムの　「賢い電子の目」の実現でした。

1975年萩原発明の超感度の「電子の目」は現在でも　ＳＯＮＹの　CMOS Digital Image Sensor でも

採用され活躍しています。上の写真は　ＳＯＮＹ　original ＨＡＤ, すなわち、萩原1975年発明の、

超感度の「電子の目」が搭載された、　ＳＯＮＹの　CMOS Digital Image Sensor で撮影した写真です。

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　　　　　萩原1975年特許 ( pinned photo diode Patent 1975) の解説　　

　　　　　萩原1975年特許 ( pinned photo diode Patent 1975) の原文

　　　　　萩原1975年特許( pinned photo diode Patnet 1975 )の画像

　　　　　　 https://patents.justia.com/inventor/yoshiaki-hagiwara

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ご参考：　　日本国特許の検索サイト　に、萩原良昭と入力すると、萩原のＳＯＮＹ時代の

　　　特許リストとその内容が閲覧できます。　「７１件ヒット」　と掲示されます。

　　　そこをクリックして　71件のリストの中から、

　　　66番　50-134985 (P+NPNsub接合型のPinned Photo Diode の発明特許）　と、

　　　67番　50-127647　(NPNN+ 接合型のPinned Photo Diode の発明特許)　を見てください。

また、海外版の日本国特許検索サイト　では、　Japanese Patent Number の欄に　

Document Number を　1975-134985 と入力しますと、　萩原がＳＯＮＹ時代に申請した、

　　　P+NPNsub接合型のPinned Photo Diodeの発明特許の詳細が閲覧できます。

この２つの特許が原点でＳＯＮＹは1978年に東京（岩間社長）とＮｅｗＹｏｒk（盛田会長）で大きく
Press Confernce を開催し、世界があきらめかけていたＣＣＤ image sensor　を世界で
ＳＯＮＹ一社だけが頑張っていると　New York Times や英国の新聞で称賛されました。

1978年のＳＯＮＹの発表では超感度ＣＣＤ　image sensor と説明されましたが、
実は超感度なのはＣＣＤではなく、萩原1975年発明の　PNP接合( transistor構造）型の
pinned photo diode でした。

上図の左側に示した　1975年萩原考案の裏面照射型　Pinned Photo Diode の発明特許は、

は現在のＳＯＮＹの、いや、世界中の、超感度低雑音低暗電流かる残像なしの高性能で、

裏面照射型　Modern CMOS　digital CMOS image sensor （ＣＩＳ）の基本受光素子、

そのものです。裏面照射型　Pinned Photo Diode も萩原の発明となります。

また、おまけに、　Schottky Barrier Type の　image sensor も萩原の発明となります。

ＣＣＤは本来、シリコン結晶と酸化膜の間の主面（界面）に沿って電転送をする電荷転送装置

ですが、萩原は1975年、世界で初めてシリコン結晶界面に垂直な方向の結晶内での垂直

電荷転送を、さらに残像のない映像を提供する、垂直型の完全空乏化電荷転送を可能にした、

非常に高性能な「賢い電子の目」、人間の目でいうと、目の超感度網膜細胞を機能を果たす、

超高感度超高性能な半導体受光素子構造を考案に２つの発明特許にまとめました。

この萩原1975年発明の　Pinned Photo Diode を採用することにより、ＳＯＮＹは、

1978年に、超感度ＣＣＤ　image sensor を完成させ、世界に民生用ビデオカメラの

時代の到来を宣言。

New York と　東京で、　SONYの会長の盛田昭夫さんと社長の岩間和夫さんが、みずから、

自慢げに、ＳＯＮＹの家庭用ビデオ事業の将来について、大勢の記者の前で語りました。

上の写真は萩原が現在ＳＯＮＹで勤務する後輩からいただいたものです。

今ＳＯＮＹが広く市販しているＳＯＮＹ　original ＨＡＤ　sensor 搭載のビデオカメラで撮影した映像です。

左側の写真は表面照射型のＳＯＮＹ　original ＨＡＤ　sensorの　ＣＭＯＳ image sensor の写真です。

右側の写真は表面照射型のＳＯＮＹ　original ＨＡＤ　sensorの　ＣＭＯＳ image sensor の写真です。

この２つの写真を提供していただいた、ＳＯＮＹ（株）のご厚意に感謝いたします。

近年、裏面照射型の超感度高解像度のＣＭＯＳ　image sensorが、
多数のＳＯＮＹの勤勉な研究・開発・製造開発技術者の力により実現しています。

しかし、上の図に示したＳＯＮＹの超感度高解像度のＣＭＯＳ　image sensorの基本構造は
1975年に萩原が考案し出願した発明特許の中で定義した超感動低雑音の受光素子構造が原点です。

この日本語特許は、今でもだれでも　閲覧可能です。

是非、　海外版の日本国特許検索サイト　に入り、、　Japanese Patent Number の欄に　

　Document Number を　1975-127647 と入力してください。萩原がＳＯＮＹ時代に申請した、
　

この裏面照射型の　NPNN+ 接合型のPinned Photo Diodeの発明特許の詳細が閲覧できます。

Pinned Photo Diodeの受光部は電荷転送部（ＣＴＤ）とは独立したもので、転送部（ＣＴＤ）が
ＣＣＤ　image sensor 型転送部であろうが、ＣＭＯＳ　image sensor 型であろうが接続可能です。
Pinned Photo Diodeの受光部はどんな電荷転送部（ＣＴＤ）とも、下の図に示す様に、その間に、
電荷転送ゲート (　Charge　Trasfer Gate ) を介して電荷転送部（ＣＴＤ）に信号電荷が転送
されます。その転送モードは、当然完全空乏化電荷転送であり、その結果残像のない映像が
可能となります。高速アクション映像が可能となるわけです。

下の図に示す様に、感知部　Ｐ層に蓄積された　Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Charge の信号電荷　( hole ) が

シリコン基板の主面に対して垂直方向に電荷転送されている様子を示します。このＮＰＮ構造の

埋め込み層（Ｐ）により、ここで　萩原は世界で初めてＣＣＤではなく、ＰＮＰ接合構造で垂直

電荷転送が実現することを思考実験により、1975年（当時26歳）発見しました。この電荷転送が

完全空乏化電荷転送　( Compltete Charge Transfer Mode with Completely Majority

Carrier Holes Depleted from the P region ) であることは下の図７からも明確です。そのことは、

もう一方の同時に出願した特許（　ＰＮＰ型　pinn phto diode ）構造でさらに詳しく説明しています。

この出願特許が、「萩原が　Pinned Photo Diode の発明者である。」ことは明白です。

ＮＥＣの寺西特許（　USP4484210-A (EX.2001.11.20)　　）1980年出願特許を武器に

ＳＯＮＹに対して　SONY HAD sensor を攻撃してきました。水面下でのSONY-NEC 特許戦争でした。

現在では、SONY HAD Sensor と Pinned Photo Dｉode　同一構造体でまったく同じものであることは

周知の事実です。このSONY HAD Sensor、すなわち、Pinned Photo Dｉodeの1975年の特許特許は

1977年に公開になっていますす。この萩原の1977年公開特許を参考にしたのが、1980年の寺西特許

です。萩原1975年特許の完全なる派生特許です。

従って、ＮＥＣの寺西は絶対に　Pinned Photo Diode の発明者ではありえません。

●まず、日本国特許庁のと特許閲覧サイトに入ってください。

https://www4.j-platpat.inpit.go.jp/eng/tokujitsu/tkbs_en/TKBS_EN_GM101_Top.action

検索　window の　document number　入力欄に 1975-126747 と入力してください。

次の裏面照射型の現在のＣＭＯＳ　image sensor の原点となる

萩原1975年考案の発明特許の、詳細文書（まず公式特許請求範囲を

定義した文書とその詳細ないろいろ事例を含む説明文）と、

詳細実施図（特許の実施した例を示す具体的な図）が入手できます。

詳細な説明文と詳細な実施図はあくまで例であり、簡潔に記述された

この特許の公式な請求範囲を制限するものではありません。

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