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            hagiwara-yoshiaki@aiplab.com


                 2018.08.19

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毎朝6時前から1時間、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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「賢い電子の目」が、その発明者である、もとSONYの萩原良昭を見ています。










 

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        70歳のじじいのつぶやきです(笑顔).

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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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    SONY original HAD sensor にまつわる特許戦争のお話です。

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(1) Hagiwara 1975年発明の Hagiwara Diode(自称)は、

     SONY original HAD sensor のことであり、また、

    世界一般に pinned photo diode と呼ばれるものは同じものです。

    ほかにも、 buried photo diode とも呼ばれる事態を複雑にしています(大涙)。


(2) Hagiwara 1975年発明の Hagiwara Diode(自称)は、構造特許として権利化

    されています。その期待されるいろいろな動作modeに関してはその特許の

    有効性(Know How) と考えられます。また、その半導体素子の構造を明確に

    定義されれば、その半導体素子の動作は、半導体物理の教科書は技術資料に

    詳細に記述されているので周知情報として特許の説明文に記載する必要は

    ありません。その構造を使うこと自体が特許の対象になるわけで、どう使うに

    関しては特許の請求範囲外となります。使い方はどうでもいいわけです。その

    半導体素子の構造が重要な特許となります。


(3)Hagiwara 1975年発明の Hagiwara Diode(自称)は、単純に P+NPNsub接合

   すなわち サイリスタ―構造の半導体受光素子としています。そして、その信号電荷

   が蓄積された受光領域(N層)から隣接する電荷転送素子(CTD)に信号電荷を

   転送することを特徴とする固体撮像装置です。。そして、その有効性を示す特許詳細

   説明用の実施例の図6に、このサイリスタ―構造は 縦型の overflow drain 機能、

   すなわち、VOD機能を持ち、また、CCD動作と同様に、完全空乏化電荷転送が可能

   である、大変有望な構造であることを示唆しています。具体的には、その信号電荷

   が蓄積されていた受光領域(N層)が完全空乏化電荷転送の結果、信号電荷のない、

   空の状態になっていることを、特許の図6Bに the empty potential well の電位曲線

   として描いています。


(4) このHagiwara 1975年発明の Hagiwara Diode(自称)は1978年には FT CCDに

    採用され、SONYは岩間社長が東京で、盛田会長がNew Yorkで記者会見し、

    超感度高性能の家庭用小型ビデオカメラの幕開けであることを宣言しました。

    当時はまだ SONY original HAD sensor という商標も、pinned photo diodeという

    名前は存在しませんでした。しかし、1975年発明の Hagiwara Diode(自称)は、

    今も裏面照射型の超感度CMOS image sensor にも採用され続けています。




(5) 1982年になると、NECの寺西さんが IEDM1982に世界で初めて、このHagiwara

   1975年発明の Hagiwara Diode(自称)を採用した ILT CCDの原理試作を

   国際学会で発表しました。しかしこれはあくまで原理試作です。SONYはすでに

   このHagiwara 1975年発明の Hagiwara Diode(自称)の原理試作は1978年に

   実現しています。 SONYは 1984年遅れること2年で、Hagiwara 1975年発明の 

   Hagiwara Diode(自称)搭載の ILT CCDの量産技術を確立し、また、SONYは

   SONY original HAD sensor として商標登録して市場を独占しました。水面下で、

   NECとSONYは長年に渡り、この1975年SONY萩原発明の Hagiwara Diodeと

   NEC 寺西1982年特許( buired photo diode ) の間で特許戦争がありましたが、

   最終的にSONYの勝利となり、敗れたNECはビデオカメラ市場から撤退することに

   なりました。自社特許がいかに重要であることを物語るものでした。


 (6) SONYが今では 世界の image sensor の市場の6割以上を独占する勢いとなり、

     その image sensor単体のみの売上売り上げだけでも1兆円以上規模になりました。

     最高の性能は自社の特許だけではカバーできません。多くの他の企業や研究機関の

     技術者との連携と彼らの知恵(特許)も最高の製品の追求には不可欠です。しかし、

     それも自社で一番強力な特許があってのビジネスの世界の話です。それが萩原が

     1975年発明した自称 Hagiwara Diode 特許です。SONYは長年、このHagiwara Diode

     に関する特許戦争で苦労をしてきました。まず、1991年から2000年に渡る米国 Fairchild社

     との特許戦争がありました。





この米国 Fairchild社とSONYの、埋め込み overflow drain 構造に関する特許戦争での最大の問題は、

Fairchild社の特許 (Early Patent)が1975年7月22日出願で、一方、SONYの特許( Hagiwara Patent)は

1975年11月10日出願で、数か月先行しており、Fairchild社が先願特許と位置付けられたことでした。


その為、この2つの特許の構造の違いと、その特徴の違いを詳細に、特にそのVOD構造の違いを技術的に

半導体物理や半導体素子の動作原理を理解していない裁判の陪審員や審査官にどう説明できるかが最大の

問題でした。SONY側の技術擁護弁論者として、当時 UC Davis の教授の Prof. Bob Bowerに高額の

依頼費をSONYは出していました。偶然にも Prof. Bob Bowerが Caltechの卒業生で、萩原の先輩である

ことが判明し、初めて、Prof. Bob Bowerからの連絡で、米国 Fairchildと SONYの特許戦争の話を非公式に

萩原は知りました。萩原はすでにSONYでは image sensorの仕事はしていませんでしたので、SONY内部

としては極秘事項なのでその裁判の詳細を知る余地はありませんでした。しかし、その特許戦争の対象となる

のは萩原が1975年に出願した萩原特許( Hagiwara Diode ) と Early Patent の本質の違いを明らかにする

ことでした。当時、萩原は ISSCCなど国際学会出席のついでに、UC Davis 勤務のProf. Bob Bowerの自宅

を訪問し、いろいろ非公式に、日本語で書かれた萩原特許( Hagiwara Diode ) について Prof. Bob Bowerに

その詳細と背景について説明しました。









萩原はその裁判の外の人間でした。SONYは、萩原の存在自体を裁判の流れにどう影響するか不安でした。


最悪の場合、感情論となり、「萩原はもと米国の留学生で米国から知識を米国から持って帰った、いや盗んだ

悪人だ。」と陪審員が感じ取る危険性もあったわけです。でもいずれ、SONY保有特許が萩原の発明で、

萩原が誰なのかは隠していてもいずれは暴露されることは明白でした。SONYは裁判で最後の最後まで

萩原の名前を出しませんでしたが、最後にFairchild側からの質問で、その日本語特許の出願者がかつて、

米国留学生でCalTechの卒業生であることを、Prof. Bob Bower は明らかにしました。



それも Faichild社創設者の Dr. Gordon Moore の母校のCalTechの後輩で、Dr. Gordon Moore が、

Fairchildを去った後、新たに設立した Intel社とも、密接な産学共同プロジェクトで、萩原が深く関係して

いることを知り、その偶然に裁判関係者は驚きの顔を隠せませんでした。



しかし、その結果は、どうしたことか、陪審員はFaichild社の主張を認めた判定を下しました。

その結果は、SONY側からの人間から見ると、誰が見ても意外で、論理性がない、感情論といって

いいものだったと記憶します。やはり、萩原が米国留学生だったことが最大の問題だったのか?



しかし、萩原はそれではあきらめられませんでした。萩原が出願した特許は、米国で学んだことで

出願したものではない。萩原が1971年と1973年にSONY厚木工場で、 Bipolar Transistorの

製造ラインで、宇野さんや小笠原さんや中野くんたちから教えてもらった、カラーテレビ用の

Bipolar Transistor集積回路の信頼性の問題、すなわち、サイリスタ―動作の punch-thru の

問題をヒントに、考案したのが1975年の萩原特許( Hagiwara Diode ) である。


1975年2月20日の途中入社扱いで萩原が、SONY中央研究所に配属された時、開発部隊の

先輩だった山崎さん、山中さん、名雲さん、西村さん、中田さんから、CCD image sensorを

使ったカメラシステムの特性をいろいろ教えてもらった時に、CCDでは色再現が悪く、致命的で、

当時残像はCCDはなかったが、残像が問題のMOS image sensorの方が色再現がいいと

教えてもらった。CCDは受光部には適さないと教えてもらった。それで、受光部にはやはり当時の

MOS image sensor と同じく、 N+P 接合型がいいと萩原は理解した。しかし、するとCCDの良さ、

完全空乏層電荷転送による残像なしの特徴が実現できなくなる。それをどう解決するか、その

ためには、埋め込みチャネルCCD型と同じく、N-P 接合型の受光構造がいい、しかし、埋め込み

チャネル型は trap 雑音は回避できたが、酸化膜界面の電界がかかるので表面結合電流が増加し

受光時間に暗電流が発生し、これが暗電流雑音となる。この、N-P 接合型の受光構造でも不完全で

ある。そこで、萩原は思い出した。萩原が1971年と1973年にSONY厚木工場で、 Bipolar Transistor

の製造ラインで、宇野さんや小笠原さんや中野くんたちから教えてもらった、カラーテレビ用の

Bipolar Transistor集積回路の信頼性の問題、すなわち、サイリスタ―動作の punch-thru の

問題を思い出した。それをヒントに、考案したのが1975年の萩原特許( Hagiwara Diode ) である。





CCD型受光部の最大の問題点、金属性電極による光感度の問題を解決するために考案したのが、

サイリスタ型の、P+NPNsub 接合型受光素子構造( Hagiwara Diode ) の発明だった。米国で萩原が

学んだ知識だけはないと萩原は自信をもって言えた。


実は1972年に CalTechで Prof. C.A. Meadの指導のもと、Computerの検索エンジンに不可欠な

集積回路 silicon chip として、128 bit のdata stream を高速並列処理比較回路 ( 128 bit data

comparator silicon chip ) の集積回路を 当時の Intel の標準プロセス製造ラインで試作し、

大学(CalTech)に持ち帰り、評価し動作確認し、Intel社の技術者(Caltechの萩原の先輩)と連名で、

IEEE Journal of Solid State Circuits (1976年)に産学協同論文として投稿していました。


萩原はいろいろな国際会議の論文委員として奉仕していたことが幸いし、多くの他社の技術者との

交流も深く、連絡を取り合い、いろいろ意見を聞き、アドバイスをもらい、それを Prof. Bob Bpwerに

feedback して、SONY側の技術養護弁論をProf. Bob Bpwerに託していました。





この米国 Fairchild社とSONYの特許戦争でやっとSONYは勝利し、萩原は、大賀会長、出井社長ほか、

当時のSONYのTOPの方々から労いの言葉をいただいています。萩原はただ自分の誇りを守るために

努力したのみです。自分がこの特許の発明者であることを証明するために努力しただけで、SONYからも

誰からもお金は全くもらっていません。





(7)この米国Fairchikd社とSONYの特許紛争ではSONYは勝利しましたが、当然、SONY一社の技術者の

  特許だけでは到底最高の商品を自社開発することは不可能です。多くの他の企業の技術者との連携や

  彼らの知恵(特許)も使って初めて最高の商品が顧客に提供することができます。小さな特許では付属

  特許として、派生特許としてどこの企業でも他社に特許料を支払うことはあります。SONYも同様です。


  しかし、主力商品の重要特許に関してはやはり自社で特許を保有していないと、なかなか大きく事業

  展開は難しいです。 SONYは今では 世界の image sensor の市場の6割以上を独占する勢いとなり、

  その image sensor単体のみの売上売り上げだけでも1兆円以上規模になりました。最高の性能は

  自社の特許だけではカバーできません。多くの他の企業や研究機関の技術者との連携と彼らの

  知恵(特許)も最高の製品の追求には不可欠です。しかし、それも自社で一番強力な特許があっての

  ビジネスの世界の話です。それが萩原が1975年発明した自称 Hagiwara Diode 特許です。


  SONYは長年、このHagiwara Diode に関する特許戦争で苦労をしてきました。まず、1991年から

  2000年に渡る米国 Fairchild社との特許戦争がありました。またNECとSONYの間では水面下で、

  同じHagiwara Diode に関する特許戦争がありました。この2つの大きな特許戦争の勝利を得て、

  萩原もやっと1975年発明の自称 Hagiwara Diode 、 SONY original HAD sensorの生みの親で

  あることがSONY社内でも公式に認められました。それまでは特許戦争の行方が不透明で社内でも、

  1975年の萩原特許の存在は社内でもあまり公表されず、 image sensorの開発技術者の間でも、

  萩原1975年特許の存在は知られていませんでした。また社内で特許褒賞を受賞しても特許番号だけで、

  その特許の詳細内容は社内でも公開されておらず、社内のほんの数人の特許関係者以外は、この

  萩原特許の詳細を理解している社内技術者は、ほとんど皆無でした。その理由は、もう1975年特許

  と古く時効で、特許効力・市場価値がない「終わった人の特許」と見なされていたからでした。



  しかし、それでも、SONY社内で初めて公式に、SONY original HAD sensor が 萩原の1975年の発明

  であると認められた瞬間でした。


  この意外な事実を初めて知った、社内の image sensorの開発技術者は、驚いた様子でした。


  重要な技術情報が社内で詳細に共有されていなかったことに疑問を感じた若い技術者もいました。

  やはり、特許が公開されたものに関しては、社内社外の特許に関わらず、担当の開発技術者が

  全員情報共有する必要があると萩原は実感しました。お互いに、先人が出した特許を学習し、

  さらにそれを超える特許を出す勉強会などをもっと奨励することの大切さを感じた若者もいました。

  
  それまでの秘密主義の image sensorの 技術管理TOPの態度に疑問を持つものもいました。

  
  一般論ですが、技術管理者(課長や部長職)は部下の特許を把握し、それをヒントに部下に内緒で

  自分の部下のアイデアを盗み、ヒントにして、勝手に課長や部長が特許を出願し、その部下が生意気で

  邪魔になると、その部下を首にして職場を移動させることも可能です。 特許は 2~5年の間公開される

  までは極秘扱いであることをいいことにして、その間にいろいろ派生特許も出せる立場にあります。会社

  としては誰が発明しようがまったく関与せず、会社の所有であることには違いないので、それ以上は深く

  事実関係を追求しません。特許が 2~5年後、公開される頃には、もうその部下も職場におらず、その

  課長や部長が出願した特許の存在を知る余地はありません。そういう悲しい状況が生まれる危険が、

  情報シェアされない職場にはあると萩原は当時実感しました。

  







  しかし、その後、SONYの多くの技術者開発者の努力が報われ、現在 SONYは世界のimage sensor の市場の

  6割以上を独占する勢いとなり、これからもさらなる発展が期待されています。


 

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      Please judge yourself if the story is a truth or a fiction ?.

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Story of Sony original HAD sensor (1)

 More Story (1) , Story(2), Story(3)

Story of Sony original HAD sensor (2)    
Story of Sony original HAD sensor (3)


Story of Sony original HAD sensor (4)

Story of Sony original HAD sensor (5)
      
Story of Sony original HAD sensor (6)

Story of Sony original HAD sensor(7)

Story of Sony original HAD sensor(8)


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毎朝6時前から1時間、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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   ●荻野中学校の今月の絵手紙はこちらをclick してください。


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  これは SONY original HAD sensor ( pinned photo diode ) の発明者のお話です。

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まずは、SONYの商標、 SONY original HAD sensor について紹介します。


https://en.wikipedia.org/wiki/HAD_CCD

https://www.ptgrey.com/exview-had-ccd-ii-sensor-technology

https://en.wikipedia.org/wiki/Hole_accumulation_diode

https://www.sony.net/SonyInfo/News/Press_Archive/200002/00-007/


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   SONY original HAD sensor  は、世界では一般には別名で、

   pinned photo diode とも呼ばれる半導体受光素子のことです。

もとSONYの萩原良昭が1975年特許発明したHagiwara Diodeのことです。

1969年に発明されたCCD image sensor は世界で初めて完全電荷転送を

可能にし、残像のない映像を初めて可能にしました。それまでの MOS

imager も BBD 型の image sensor も電荷蓄積部が濃度の高い N+の

拡散層を採用しておりその拡散層を低電圧で完全空乏化電荷転送を実現

することは不可能でした。しかし、CCDの発明は、完全空乏化電荷転送を

可能にしました。実際は 99.999%の精度での完全電荷転送で、今では

それでも充分でないことがわかりましたが、1970年当時としては最高の

すばらしい数値でした。それが評価され、CCDの発明者( 米国ベル研の

Boyle と Smith )はノーベル賞を受賞しました。



表面型CCDは改良され、埋め込み型CCDも完全空乏化電荷転送が可能と

なりました。その理由は、埋め込み層の濃度(N)を薄くし、完全空乏化電荷

転送を可能にしたからです。


1975年、当時SONY勤務だった萩原はその薄くした埋め込み層の濃度(N)

に着目し、世界で初めて、CCDでなくても従来のMOS型のimage sensorでも

電荷蓄積部の濃度を、埋め込み型CCDの埋め込み層と同じ濃度にすること

により完全空乏化電荷転送が可能であることに注目し、萩原1975年特許で

Hagiwara Diode 1975を 発明し、その特許の実施例、その1つの応用例の

図の中に the empty potential well の電位図に世界で初めて描きました。





1975年には既にCCDの the empty potential well の電位図の物理的は意味

は周知でした。すなわち、CCDの the empty potential well の電位図は、

完全空乏化電荷転送の結果で、残像なしの映像をCCDが提供するという

すばらしい特徴をCCDが持っていることは周知でした。


See Fig.53 in p.425 of Physics of Semiconductor devices

by Prof.S.M.Sze, 2nd Edition ISBN 0-471-05661-8

for the detailes of (a)BCCD (b)Enerygy band for an empty

potential well and (c) Energy band when a signal packet

is present. See also D.C.Burt, " Basic Operation of Charge

Coupled Devices," Int. Conf. Technol. Appl. CCD,

University of Edingburgh, 1974, p.1 .


萩原は1975年発明の特許の Hagiwara Diode ,すなわち、

現在世界で pinned photo diodeの受光構造でも、CCD型の

受光構造だけでなく、the empty potential well が実現可能で

あることを世界で初めて1975年に特許の中で明らかにしました。


NECとSONYの特許戦争でもこのthe empty potential well の論点が最大の課題

となりました。萩原が動作に関する記述はKnowHow に所属するのでできるだけ

記述説明を除外せよとの当時のCCD開発TOPやそれに従る特許部のStaffの

アドバイスにも抵抗して萩原が「これだけは重要だ」と主張した、この完全空乏化

電荷転送の電位ポテンシャル図の存在のお蔭で、SONYとNECの特許戦争で、

SONYが勝利できた。これは 萩原が1975年に発明した Hagiwara Diode が、

先行特許構造であることの証拠となった。逆にNECの寺西特許は萩原が1975年に

発明した Hagiwara Diodeのコピーであることを証明したことになった。すなわち、

萩原が pinned photo diodeの本当の発明者であることの証拠でもある。 



Hagiwara Diodeの特許1975の図6に萩原が描いたthe empty potential well は、

完全空乏化電荷転送の結果、電荷蓄積部が完全に空になっていることを意味し、

それは action picture など高速撮像に不可欠な残像なしの映像を可能にします。

萩原は1975年にすでに Hagiwara Diode ,すなわち、現在世界で pinned photo diode

と呼ばれる受光構造でも、「残像なし」というすばらしい特徴を持っていることを示唆した

明らかな証拠です。この事実は理解するには、半導体物理と半導体素子の動作原理を

しっかり学習し理解する必要があります。たいへん難しい概念ですが、バケツに入って

いる水をすべて吐き出せば、バケツの形状だけが見えることのたとえで、半導体物理

原理により、半導体の受光部のバケツの形状がこの the empty potential well  の

形状となることを萩原は1975年の特許の図6に世界で初めて描き明らかにしました。



この萩原が世界で初めて1975年に萩原特許の実施例図6に描いた、

pinned photo diode ( P+NPsub junction sensor ) の

the empty potential well の電位図が、もと1975年SONYの萩原が

the pinned photo diode の本当の発明者であることの証拠であります。





萩原1975年の発明はCCDだけでなく、Hagiwara Diode のちに世界一般に 

pinned photo diodeも 完全空乏化電荷転送の結果で、残像なしの映像を

可能にすることを、 もとSONYの萩原は1975年の日本語特許の図6に

世界で初めて示唆しました。 従って、pinned photo diodeは SONYの

固有の発明で、発明者は当時26歳のもとSONYの萩原良昭です。














萩原1975年の特許の実施図の第5図には、 1 bit の絵素ごとに金属コンタクトがあり、

これが製造上非現実的であると、SONY社内でも非難を受け、採用されることはあり

ませんでした。しかし、萩原1975年の特許の請求範囲はもっと普遍的な文章記述で

Hagiwara Diodeの受光構造を以下の様に定義しています。




この1975年の萩原特許で定義された Hagiwara Diode は、CCD型とMOS型の両方の

image sensor 方式にも適応可能で、実施例図2に提示されている様に、 ILT方式の 

CCD image sensor にも応用が可能としている、萩原1975年特許のHagiwara Diode

そのものをNECの寺西は IEDM1982 で ILT CCD image sensor に応用し発表した。


これを世界は最初の pinned photo diode の発明と誤解した。しかし、NECの寺西が、

IEDM1982 で発表した、 ILT CCD image sensor に採用した buried photo diode は、

その論文に提示された受光構造を見ると、明らかに萩原が1975年に発明した受光構造

と全くの同一構造のものである。 萩原1975年発明のHagiwara Diodeそのものである。




1975年にSONYの萩原が発明した Hagiwara Diode(HAD)は、デジカメ、すなわち、 

digital CCD image sensor やdigital CMOS image sensorにも不可欠な受光素子です。

このHagiwara Diodeが超高感度・低雑音・残像のないデジカメを可能にしました。

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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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このHagiwara Diode、別名 pinned photo diode、Sony では Sony original

HAD と呼ばれるものです。この超高感度・残像なしを実現した受光素子を、

萩原は1975年に特許発明しました。しかし、競合他社とのその特許権利の

問題で長い間、特許戦争が生じ、要約SONYの勝利が確定した2001年に

なってやっとその功績が社内で認められました。その評価が 26年もの歳月

がかかった背景には深い理由がありました。これはそのお話です。

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米国Fairchild社と Sony original HAD sensor ( Hagiwara Diode 1975 ) との

10年間にもわたる長い苦しかった特許戦争(1991~2000)の終結でした。






この特許戦争での陰の最大の功労者で、SONY側所属特許の発明者の萩原は、

大賀会長、出井社長をはじめ多くの当時のSONY幹部から慰労の言葉をもらった。




Sony original HAD sensor ( Hagiwara Diode 1975 ) は、こうしてその誇りある

SONY original Brand を守ってきました。Sony HAD sensorがSONY独自の創意

工夫で実現した、SONYの固有発明であることは、SONY社員全員が断言します。


SONYの創意工夫努力は萩原だけでない。過去には地道な MCZ waferの開発

から始まり、苦労を共にし助けてくれた多くの技術者、川名・加藤・安藤・岡田・

狩野・阿部・松本・神戸・鈴木とも・上田を中心としたプロセス開発部隊や、萩原の

上司・先輩・同僚の、越智・山崎・粂沢・橋本・岡沢・山中・西村・名雲の皆さんや、

竹下・奈良部・浜崎・石川・米本・角ほか多くの、萩原設計・評価技術を継承して、

さらに発展してくれた後輩SONY社員の努力と創意工夫により実現したものである。


その中でも、初期のパイオニア開発者として、また、この最大の特許戦争での

功労者として、その発明者の萩原はSONYでやっと、1975年発明の萩原自称の、

Hagiwara Diode 、すなわち世界一般では、pinned photo diode と呼ばれ、また、

SONYでは SONY original HAD sensor と呼ばれる、高性能超感度の半導体

受光素子構造の基本特許出願の発明者として、萩原は2001年4月、やっと、

2001年1月に特許戦争が米国最高裁判所の判決でSONYの勝利が確定して、

SONYで特許褒賞を受けることができた。たいへん長い闘いだった。その苦労

を知るSONY社内の技術者はほとんど存在しない。多くの社員は黙々とその

生産と商品展開に努力工夫し励んでいた。彼らのお蔭でものができ世に出せた。











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 The AIPS ( Artificial Intelligent Partner System ) Home Page 02

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 Hagiwara at Sony is the true inventor of Pinned Photo Diode.


この話は、1975年26歳の時でSONY中央研究所に勤務していた時に萩原が発明した、

超高感度、低雑音、低暗電流で残像なしの高性能半導体受光素子構造の話である。

具体的には、P+NPNsub 接合構造を持つ thyristor 型の高性能受光素子の話である。




 萩原1975年発明(Hagiwara Diode)は、サイリスタ―型 (P+NPNsub接合)の受光

構造なので、いろいろなサイリスタ―の動作(周知情報)が期待できる。組み込み型の

VOFの実現が可能なことも容易に推察される。 その周知の動作原理に関しては、

構造特許としているので、その詳細な動作原理の説明は省略している。


あくまで構造特許として重要である。


上図からも明らかな様に、サイリスタ―は2つのトランジスタの複合構造であり、

また、トランジスタ―は2つのダイオードの複合構造体である。


このP+NPNsub接合構造のサイリスタ―型の受光構造( Hagiwara Diode )特許、

萩原の1975年発明は、pinned photo diodeをも含む、強力な半導体受光素子

構造に関する特許である。また、この萩原が1975年に発明した、このP+NPNsub

接合構造のサイリスタ―型の受光構造は、SONYでは、 SONY original HAD

image sensor 商標名で登録され、世界中に事業展開され市場を独占した。


萩原1975年特許の特許請求範囲を記述した文章が定義した構造図を示す。




  

 萩原1975特許( Hagiwara Diodeの発明 ) の派生構造の具体的な応用例として、

 下の図に3つの例を示している。この3つの例は、あくまで例であり、萩原1975年

 発明の特許の特許請求範囲を制約するものではない。特許請求範囲に示された

 内容はいろいろな派生構造、たとえば隣接するCTD(電荷転送素子)に関しては、

 CCDだけでなく、過去の classis MOS image sensor をも含み、また、現在市場を

 独占している、 超高感度で、高性能な digital CMOS image sensor をも可能に

 した、強力な基本特許である。


 現在市場を独占している、 超高感度で、高性能な digital CMOS image sensor

 の実現を可能にしたのも、萩原1975年発明の特許( Hagiwara Diode )である。今、

 この萩原1975年発明の特許( Hagiwara Diode )は、世界では pinned photo diode

 と呼ばれ、 SONYでは SONY original HAD sensor 搭載の digital CMOS image

 sensor と呼ばれる。 














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萩原1975特許 ( P+NPNsub 接合型受光素子 Hagiwara Diode ) の

具体的な応用例(実施図)として、下の図に 3つの例を示している。





 萩原1975特許( Hagiwara Diodeの発明 ) の派生構造、すなわち具体的な応用例を

 上の図の3つの実施例を含めて、以下にその詳細について説明する。



●実施例(1) 萩原1975年特許(Hagiwara Diode) の実施例の図5に記載されたもの。




  
 受光部に、金属コンタクト(文字通りのピン留めされたP+端子)をつけたもので、 

 pinned photo diode 構造として垂直OFD機能を持たせた実施例(1975)である。


 ピン留めさらた photo diode を文字通り英語で、pinned photo diodeという。


従って、この萩原の1975年特許の実施例(具体的な応用例の1つ)が、pinned

photo diode の発明の原点( origin ) である。ピン留めされているということは

その表面のP層が浮遊( floating )状態ではなく、外部電圧で制御されて固定

されているいることを意味する。その電圧の値は自由に固定値に設定が可能

ということである。従って、基板(Psub) の電圧 (GND 電圧)でもいいことになる。



この場合は、表面のP層と基板(Psub) させてもいいことになる。この場合は、

1975年発明の萩原特許( Hagiwara Diode )の特殊な実施例、すなわち、具体

的な例の1つである。従って、1975年の萩原特許( Hagiwara Diode )の発明

の中に含まれる。この場合は、金属コンタクトが不要であることも自明である。


上の図の1975年発明の受光構造( Hagiwara Diode )の特殊実施例(2)は、

1978年にSONYが FT 型 CCD image sensorに搭載された 受光素子構造

である。これを、萩原1975年発明の受光構造( Hagiwara Diode )を現在では、

世界一般では pinned photo diode 、 SONYでは Sony original HAD と呼ぶ。



この受光構造は今でも 裏面照射型、超感度、低雑音、低暗電流で、残像なしの

SONY original HAD 搭載、digital CMOS image sensor として採用されている。


SONY内部でも萩原1975年特許の主旨(正確な公式の特許請求文)を理解して

いないCCD開発担当の管理職も、上図の実施例(1)が萩原特許そのものと

勘違いしていた。この萩原特許そのものを、使いものにならないとけなした。

その将来性を見抜くことができなかった。


Fossum の2014年の fake 論文の中でも、同じ間違った主張を繰り返している。

明らかに、Fossum は 萩原発明の1975年特許の日本語の正確な特許請求文

を読んでいない。少なくとも、理解していない。

 

この構造例はあくまで実施例であり、特許の請求範囲には、「金属コンタクトを

各絵素構造に 1 つ個ずつ装備することを特徴とする。」 とは萩原は一言も

書いていない。

   
この構造が、製造可能かどうかは別の話として、構造特許の有効性の説明

には使える。これは Hagiwara Diodeが built-in OFD 機能を持つことを

示唆した実施例(1)である。


実際には もともと サイリスタ―型 (P+NPNsub接合)の受光構造なので、

他にもいろいろなサイリスタ―の動作原理を応用して組み込み型のVOF

の実現が可能なことは容易に推察されるが、動作原理に関しては構造特許

としているので、その詳細な動作原理には触れていないが、あくまで構造

特許として重要である。

 
このサイリスタ―型 (P+NPNsub接合)の受光構造が、pinned photo diode

をも含んだ、強力な構造特許であることは、その特許請求文が簡潔で明解

であることからも理解できる。サイリスタ―は2つのトランジスタの複合構造

であり、また、トランジスタ―が2つのダイオードの複合構造体であることは

自明である。


従って、 pinned photo diodeも、この萩原1975特許の発明に含まれる。


萩原1975特許は、pinned photo diode 意外にもいろいろな機能を装備した

強力な基本特許でいろいろな応用実施例にその特許請求権利が及ぶもの

である。



昔の Sony original HAD sensor 搭載の digital CCD image sensor の場合

だけでなく、現在、市場を独占している、 modern digital CMOS image sensor

においても、1975年萩原が26歳の時にSONYで発明した半導体受光素子構造

(Hagiwara Diode)は、Sony では Sony original HAD sensor と呼ばれ、他社

では、 pinned photo diodeと呼ばれ、名称は各社マチマチだが、同じもので、

超感度で、低雑音、低暗電流、さらに残像のない Hagiwara Diode は、世界中

の固体撮像素子の受光部として今も生きている。

 














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●実施例(2) 1978年原理試作した P+N-Psub 型のHagiwara Diodeの実施図。
 

    Frame Transfer型CCDの受光部として採用された P+NP junction 型で、

    表面のP+と基板のPsubが導通した pinned photo diode構造(1978)。

    超感度を実現できたのは、酸化膜で保護され、光が透過することが

    できる受光構造であるからである。CCD自体は光感度は良くない。



    感度向上のために、Hagiwara Diodeは不可欠である。さらに裏面照射型に

    してさらなる感度向上の努力が超高感度 CMOS image sensorを可能にした。


 



裏面照射型のCCD image sensorの開発歴史は古いが、CCDは本質的にsmear が

ひどく不完全だった。萩原も中研時代、裏面照射型のCCD image sensorについて

の米国の技術文献を参考にして、裏面照射型のHagiwara Diode搭載のFT型CCD

のOne chip カラーカメラの為のCCD構造の検討 ( SONY中研 R-76206 )をした

が、CCDは smear が多くで、失敗に終わっている。しかし、現在、SONYの若い

技術者は、裏面照射技術をあきらめることなく、CMOS image sensorに応用して、

今までにない、 超高感度 CMOS image sensor を実現することに成功している。



このSONYの超高感度 CMOS image sensor  中にも、1978年に初めて萩原が

原理試作動作を確認した Hagiwara Diode 、 今のSONY original HAD sensor

であり、かつ世界では pinned photo diode と呼ばれる 高性能高感度の半導体

受光素子構造は採用されて活躍している。 






    この後、1978年のHagiwara Diode 搭載の FT image sensorの原理試作

    動作の確認後、透明電極を使うものと比べれば比較的簡単であるので、

     萩原は 萩原1975年の実施例にも記載されている様に、

     Interline 方式のCCDで 表面のP+と基板のPsubが導通した 

     pinned photo diode構造の受光部を採用することを提案した。

     透明電極を使うと熱工程がその後入らず、欠陥が熱補正できなくなり、

     無傷の完全な CCDを量産することは難しいと萩原は否定的だった。

     しかし、SONY 開発部隊のTOPには理解されず、簡単に却下され、

     もうこれ以上寄り道はできないと部隊の全力を1つに投入すべきとなり、

     萩原1人で頑固に検討を始めようとしたが、チームワークを乱すものと

     として、最終的に首になった。その代わりは萩原は別のすばらしい仕事

     の機会をもらった。デジカメの実現に不可欠な高速 Cache SRAM chip

     の開発プロジェクトが発足し、そのリーダーとして萩原は担当することに

     なり、CCD開発部隊からは事実上、首になりCCD開発から完全に抜けた。

 
    ライバルの日立やNECは、大門(萩原の旧姓)が抜けたと喜んだ。

     「これでSONYに勝った!」と喜びの声がライバル他社から萩原にも

     聞こえてきた時は、萩原はたいへん悲しかった。不幸の始まりだった。






●実施例(3)  Hagiwara Diode を採用したもう1つのFT 型CCD構造図



1979年に Hynecekが発明した Virtual Phase CCD 構造の受光部に採用された 

 pinned photo diode 構造である。Hynecekは表面のP+層の濃度をさらにあげて、

 電位バリアの方向性を設け、信号電荷が、CCD型転送部に完全空乏化電荷

 転送することを実現していたもので、Hynecekの発明である。萩原1975年特許

 構造を採用して、さらに発展させた派生構造の、Hynecekの新しい発明である。


 ここで、萩原は 「Virtual Phase CCD を萩原の発明だ。」とは言っていない。 


 Fossum 2014年の大ウソつきの fake 論文は、ここでも、 うそを書いている。

 Fossum 2014年 fake 論文は、いろいろとある事ない事を非常にバイアスした

 記述で、嘘を混ぜて、SONYと萩原を侮辱している。




●実施例(4)  P+N-Psub 型の Hagiwara Diode を採用した ITL型CCD構造図


 NECの寺西の IEDM1982での発表は、萩原の発明の(1)と(2)を組み合わせた

 形である、P+NP junction 型で、表面のP+と基板のPsubが導通した pinned

 photo diode 構造を採用した Interline 型CCD imager を発表した。

 
 従来の ITL型 CCDにもHagiwara Diodeが適応できることは、すでに1975年の

 萩原特許での実施例図2でも描いており、1982年では周知の情報である。

   
このNECの寺西の IEDM1982の発表は、完全な萩原1975年特許の copy である。 



   その受光構造の pinned photo diode は、その部分だけを見ると、1978年に

   萩原が原理試作に成功した、Frame Transfer型CCDの受光部として採用された 

   P+NP junction 型で、 表面のP+と基板のPsubが導通した pinned photo

   diode構造(1978) と全く同じ構造をしたものである。従って、NECの寺西の 

   IEDM1982での発表のは、萩原の1975年発明の pinned photo diode構造

   の copy であると言える。下図参照。まったく同じ構造図である。萩原1975年

   特許はすでに 1978年には公開特許となり、SONYのライバルだったNECの

   技術者も見ているはずである。






そして、1978年には同時に FT 型CCD image sensor での pinned photo

diode型の受光部を採用した、超感度 CCD image sensor を、SONYの岩間

社長が東京で、盛田会長がNew Yorkで同時記者会見して、大きく、次世代の

ビデオカメラ市場の幕開けを宣言した。これが Hagiwara Diode ( pinned

photo diode )を搭載した、低雑音、低暗電流、超感度、残像なしの digital

CCD image sensor の幕開けであり、さらに現在も Hagiwara Diode ( pinned

photo diode )を搭載した、さらに高性能な、低雑音、低暗電流、超感度、

残像なしの digital CMOS image sensor を実現している。







ここでも、Fossum 2014年 fake 論文 は、 「もと NECの寺西が IEDM 1982で

発明したものが、pinne photo diodeの最初の発明だ。」と、虚論を述べている。


Fossum 2014年の大ウソつきの fake 論文は、 ここでも、うそを書いている。

1975年の萩原特許の詳細をまったく知らない人たちをだましている。


萩原1975年特許の存在とその詳細明解な特許請求文を理解すれば、

Fossum 2014年論文が 虚論( fake ) であることが即理由が理解できる。


Fossum 2014年 fake 論文は、いろいろと、ある事ない事を非常に偏見

を持った、バイアスした記述で、嘘を混ぜて、SONYと萩原を侮辱している。

 

これら4つの実施例は、萩原が 1975年に発明した Hagiwara Diode 、

すなわち、のちに pinned photo diode と呼ばれるものを採用した

実施例(派生copy) である。あくまで、pinned photo diodeの発明は、

1975年の萩原特許によるものである。














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   いずれにせよ、 SONYの萩原が pinned photo diodeの本当の発明者である。 








NEC Teranish IEDM1982 application was just a copy of Hagiwara 1975 patent.








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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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      2008年に発足設立し、過去10年間、
 このAIP異業種学習同好会を支援していただいておりました
    神奈川県厚木市在住のNPO法人、
  「特定非営利活動法人AIPSコンソーシアム」
 は平成29年12月8日の社員総会にて、社員の老齢化を理由に、
  解散決議しました。しかし、非法人組織として個人グループ活動は
老人仲間(70歳~85歳)で、ほそぼそとボケ防止にやっています。
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なお、このAIP異業種学習同好会(aiplab.com)のHOME PAGE は、
これからも、私的ボランティア活動として、ボケ防止活動として、
70歳~85歳の、まだ青春時代を楽しんでいる、自由で元気な老人
仲間で継続します。今後とも、ご支援の程よろしくおねがい申し上げます。
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            代表  萩原良昭    

       hagihara-yoshiaki@aiplab.com

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 未来の日本、世界はバラ色です。
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AIPS  image sensor の原理と 太陽電池の原理は同じです。

ともに、光を電気エネルギーに 変換する photo diode を使います。

もっとも光変換効率のいいのが 萩原が1975年発明のHAD sensor です。

将来は、HAD 技術搭載の光変換効率の良い、光感度にいい太陽電池が生まれるでしょう。

そして、日本の世界のエネルギー源となるでしょう。

日本は今石油と食料を大量に輸入していますが、石油ももうすぐ底をつきます。

その時は自然エネルギー(太陽電池がスーパースター)にかわるでしょう。

もし、政府が太陽電池の量産技術に補助金をもっと奮発すれば、

野菜やお米、麦、大豆などを、各企業の地下で栽培できれば、

水と電気からの光で清潔な野菜、くだもの、お米、麦、大豆が豊富につくれれば、

日本の国は、エネルギーと食料を自給できる、

世界の模範的な自然にやさしい近代国家に変貌することでしょう。

その為には AIPS image sensor 技術は不可欠です。


それに、人工知能を支えるデジタル回路が AIPS image sensor に搭載されれば、

もう怖いものなしで、未来の日本、世界はバラ色です。

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  この 賢い AIPS sensor は、 萩原が ソニー時代に育てた

     (1)   Sony original HAD sensor   


  https://ja.wikipedia.org/wiki/Super_HAD_CCD  と



    (2)    Play Station Processor 

 https://ja.wikipedia.org/wiki/Cell_Broadband_Engine

     
        の 融合技術から生まれます。


 
        APSCIT2018 でのお話は

  2008年の学会でしゃべった内容の続きのお話です。

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AIPS  image sensor の原理と 太陽電池の原理は同じです。
それが理解できない方は 萩原の著書を買って読んでください(笑顔)
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もっと技術内容に興味あるかたは、会社や大学の図書館にぜひ

購入依頼をお願いして、一冊会社や大学で買ってもらってください。

そして、時間がある時に貸し出してゆっくり読んでください。

中学程度の数学の知識があれば、それを土台に話を展開している

ので、文系の方でも興味にお持ちに方なら、読破可能です。

         挑戦して見てください。



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     人工知能パートナー(AIPS)を支える   

      デジタル回路の世界

        補足資料(Appendix)

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ISBN 978-4-88359-339-2 C3055

本体 9000円+税 

B5サイズ 上製 475ページ (ハードカバー)

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  書籍の出版社の紹介  

 TEL: 042-765-6460(代)   青山社

https://www.seizansha.co.jp/ISBN/ISBN978-4-88359-339-2.html

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                 萩原良昭    紹介
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●工博 Ph.D. 1975 米国カリフォルニア工科大学 (CalTech)

        CalTech = California Institute of Technology, Pasadena California, USA

        Major in Electrical Engineering(電子工学) and Minor in Physics(物理学)

● IEEE Life Fellow

●神奈川県 NPO 法人 AIPS コンソーシアム  代表 理事長 (2008~2017)

●崇城大学 情報学科 教授 (2008~2017)

●ソニー株式会社勤務(1975~2008)

●群馬大学 電子情報学科 客員教授(2004~2008)

●カリフォルニア工科大学(CalTech)

  電子情報工学科&応用物理学科 客員教授(1998~1999)


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  研究テーマ:人工知能パートナーシステム(AIPS)に関する研究

      AIPS = Articial Intelligent Partner System




具体的には、これは身体障碍者や高齢者の介護に役立つ、人間に、自然にやさしい
総合人工知能処理用コンピュータとロボット支援システム実用化のための研究です。

介護を必要とする人が、介護施設や老人ホームに入ることなく、自宅で、自立した
人生が、他の人にご迷惑をかけることなく、最期まで送れる支援システムです。

特にAIPSの心臓部(CoreEngine)となる real timeで、かつ、高速並列処理を、
real timeで実行する AIPS Processor 開発研究と、それをサポートするC言語に
似たもので、ソフトウエア技術者が簡単にcoding可能な処理言語を開発研究します。

 そのために人間との会話システムの構築もたいへん重要なテーマです。


      AIPS会話システムの構築に関しての解説資料


      AIPS会話システムのC言語 source program の例 (試作品)


  入出力 data base file ( AIPS001DB.txt ) と Link 情報 data file ( AIPS001LK.txt )










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  感情を持ったロボットは開発可能でしょうか?
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人間には大脳(右脳と左脳の2つの人格を持つ脳)・小脳・
間脳・自立神経などいろいろ、思考と行動(知能)をつかさ
どる器官がありますが、人間の感覚とはある意味ではこれら
の器官の高度な「興奮状態」を意味しますね。これらの人間
の器官をまねして、いろいろな機能(感情表現を含む機能)
を持つ電子部品を装備したり、その数学モデルを抽出して、
ソフトウエアでシミュレーションすることは今でも、大型の
スパコンを使えばある程度実現可能でしょう。ロボットがあ
たかも感情をもったように表面上ふるまいをするようにプロ
グラムで動作させるロボットはすでにある程度は実現可能だ
と思います。しかし、こころは知性(論理性、知能)と感情
を持ったものとすると、ロボットにもこころを植え付けるこ
となりますね。人間ほど高度な感情、いろいろな微妙な感情
表現までは到達していなくても、ネズミや猫、犬の知能レベ
ルの動物にも感情があるかと感じるときがあるように、将来
ロボットにも感情が植え付けられたと感じることになるでし
ょう。そういう意味では、感情を持ったロボットは開発可能
だと思います。しかしわれわれは、自分の存在を意識し実感
する「こころ」=自己意識というものがあるますね。ロボッ
トに自分の存在を意識し実感する「こころ」を持たせ、その
「こころ」の状態のひとつを表す「こころの感情」を持たせ
ることはどうでしょうか?たいへんむずかしいですね。近い
将来では無理かも知れませんが、「やさしいこころの感情」
すなわち私はそれをAIPSを呼びたいのですが、そのAIPS搭載
の未来ロボットを実現してみたいですね。








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   AIPS搭載の自動運転車と自動運転車いすの実現について
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2013年3月24日 16:05~17:25 放映の全国ネット(フジテレビ)バラエティー番組
 
       「100人の学者が教えます!これが正解アカデミー」

    全自動運転の車が20年以内に販売されるか

  に出演(ほんの数秒!)の際、事前質問アンケート調査に返答した内容です。

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AIPS搭載の未来ロボットは 非常に大きな DOF ( Degree of
Freedom ) が必要となります。しかし、自動運転車や自動運
転の車いすとなると、その DOF は 平面(2次元空間)程度
にしぼられます。そのぶん、AIPS 搭載の未来ロボットより、
AIPS 搭載の自動運転車や、自動運転の車いすの実現ははやく
到来すると期待します。人間が運転するよりはるかに安全で、
軽快な AIPS 搭載の自動運転車や、自動運転の車いすの実現
ははやく到来すると期待します。その為には企業や政府が必
要性を感じて、もっとお金と時間を投資することで実現をさ
らに加速することになると期待しています。燃費や総合効率
性にもつながり、エコ・カーの実現をさらに加速することに
もなります。次の国の産業の活性化にもつながります。車い
すに乗っている身体障害者や病人のアシスト、居眠り運転や
飲酒運転の防止策として自動運転車や車いすが開発市販され
ると私は期待しています。まずは人間アシスト型から、完全
自動でなくても、危険を瞬時に感知し、それを防ぐシステム
の実用化に注力し、それを同時に高速道路を走る自動運転走
行用の車線の整備や病院や老人ホーム内で実用化を!高速・
Real Time 生をもった人工知能(画像認識・音声認識・圧
力センサー・加速度センサー)システムを駆使して、人間が
運転するより、はるかに安全な制御システム( AIPS と私は
個人的に呼びたいですが)を装備して自動運転システムの開
発実現が可能だと思います。

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  人工知能パートナーシステム(AIPS)を支える基礎知識

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(1)基礎情報数学

(2)応用情報数学

(3) 数値計算法

(4) デジタル回路

(5)半導体 LSI 特論

(6) ロボット工学基礎 

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              萩原良昭      活動紹介
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 この4月から、神奈川工科大学 情報学部 情報工学専攻において、

「IoT と知識情報処理技術特論」と題して、特別講義シリーズ(15回)が実施されます。

その中で、第3講義(4/23),第4講義(4/30),第5講義(5/14)を担当することになりました。



講義テーマは 「人工知能パートナーシステムを支えるハードウエア技術」についてです。



   ●第3講義(4/23)の解説メモ

      人工知能パートナーシステムを支えるハードウエア技術(I)

   ●第4講義(4/30)の解説メモ

      人工知能パートナーシステムを支えるハードウエア技術(II)


   ●第5講義(5/14)の解説メモ

      人工知能パートナーシステムを支えるハードウエア技術(III)





   ●人工知能パートナーシステムを支えるハードウエア技術の代表として、「イメージセンサー」技術があります:


      イメージセンサー(賢い電子の目)についての補足解説メモ

          
    
  いろいろな 研究分野の学部生・大学院生のみなさまに分かりやすく説明・解説したいです。





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      ●ここでさらに理解を深める上で、大変参考になる文献を紹介します。

       慶應義塾大学理工学部の黒田忠広教授による特別講演資料です。

          「新しい集積回路で左脳と右脳を創る」

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   一般社団法人 半導体産業人協会での活動紹介


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     また、現在、一般社団法人 半導体産業人協会  http://www.ssis.or.jp/ 

      の教育委員として奉仕しています。  来る 5月28日~29日には、

     協会主催の教育セミナー ( http://www.ssis.or.jp/pdf/kouza/kouza180529_detail.pdf ) にて、


     人工知能搭載、すなわち「賢いイメージセンサー」 と題して講義を担当します。


 
    その講義の補足解説メモをここに掲載します。



      イメージセンサー(賢い電子の目)についての補足解説メモ



     聴講された方は、講義のテキストスライド(32枚)の図を参照しながら、

           この補足解説メモを読んで復習してください。、


 このテーマに関係して平成30年度文部科学大臣表彰 (科学技術部門)受賞ニュースを紹介します。



           
「積層型多機能CMOSイメージセンサー構造」


           の開発で ソニーの3人の献身的な技術者が受賞したニュースです。


              https://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/201804/18-029/index.html


    この技術のブレークスルーは未来の「かしこい電子の目」の実現と密接に関連があります。      


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  また長年、IEEE主催の半導体集積回路に関する国際会議
   
              http://isscc.org/

  の論文委員・論文委員長・運営委員会メンバーとしても奉仕しました。
  


   一般社団法人 半導体産業人協会発行のニュースレター には、

   当時のISSCCのアジア論文委員長としての活動を報告しています。

            ENCORE N0.48 (2006年10月号)

      http://www.ssis.or.jp/ssis/pdf/ENCORE48.pdf


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   ここで、IEEE Computer Society 主催で、毎年4月に横浜で開催される

   超高速低消費電力の大型集積回路・プロセッサーの国際学会を紹介します。  


   coolchips という学会です。 ( http://www.coolchips.org/2018/ )


        その運営委員会メンバーとして長年奉仕しました。

      現在は、そのアドバイザー・メンバーとして奉仕しています。

   
    昨年2017年は 国際学会 coolchips の20周年記念でした。

       その記念パネルメンバーとして参加しました。

 
        http://www.coolchips.org/2017/?page_id=10



     今年も4月18日~20日に横浜で開催されます。


        http://www.coolchips.org/2018/?page_id=10


    将来の人工知能パートナーシステムをささえるハードウエア、

      すなわち、大型集積回路・プロセッサー実現の為に

   現在、世界第一線で活躍されている技術者を代表する方々です。




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Image Sensor に関連して、米国電子電気工業会(IEEE)主催の

半導体集積回路の世界的な国際会議(ISSCC2013)での

 Plenary Panel Talk の為に 準備したメモをもとに、

  IEEE Solid State Society 刊行 の Journal で、


Solid State Circuit Magazine, 2013 Summer Issue

    に記載した内容をまとめたものです。 


ISSCC2013 the 60th Birthday Anniversary Plenary Panel Talk  Memo

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  Hagiwara at Sony is the true inventor of Pinned Photo Diode.

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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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 Hagiwara at Sony is the true inventor of Pinned Photo Diode.

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  萩原は1975年にSONYに入社し、SONYの横浜中央研究所に配属され、

  家庭用小型ビデオカメラ用の固体撮像素子の研究開発に従事しました。

  残像がなく低雑音のCCD( 電荷結合素子 ) は脚光を浴びていました。

  CCDは、電子のかたまり(電荷)を取り残しなく転送できる固体素子として、

  すなわち、電荷転送装置(CTD) としては優れた特徴がありました。

  埋め込みチャネル型CCDの転送効率は、99.999%近い値でした。


  しかし、CCD は本来MOS容量構造なので光を透過することができません。

  固体撮像装置の受光構造には不向きで利用することは不可能でした。


  そこで萩原はSONYに入社してすぐ1975年、CCDの受光素子に代わる、 

  優れた特徴を持つ受光素子( Hagiwara Diode )を発明し特許申請しました。

  CCDが持つ、低雑音で残像なしの特徴をも兼ね備え、さらに超感度な、

  P+NPNsub junction capacitor 構造の受光素子が Hagiwara Diodeです。

  表面が光と通過するガラス質の SiO2 酸化膜で保護された受光素子です。

 

3年後、1978年萩原は、この超感度のHagiwara Diodeを受光構造として採用し、

CCD型CTDを電荷転送構造とした FT CCD image sensor の原理試作に成功し、

SONYの 8 mm ビデオムービー試作に、FT CCD image sensor は採用されました。

そして、1978年、東京では岩間社長が、一方、New Yorkでは盛田会長が、同時に、

記者会見を開き、その超感度で低雑音でかつ残像なしの特徴をアピールしました。


しかし、ここで世界は誤解しました。CCDが超感度だと誤解しました。


本当は、萩原が 1975年に発明した Hagiwara Diodeが、実は超感度であり、

かつ、CCDと同様に、低雑音で残像なしの特徴を備えていたから実現しました。


この Hagiwara Diode を SONYは、SONY original HAD と呼び商品展開しました。

萩原特許がSONY固有特許であり、過去に米国 Fairchild社との特許戦争や、

NECとの水面下での特許戦争を乗り越え、SONYが勝利し、正々堂々と、SONY

Original Brand の HAD sensor を商標として事業展開し市場を独占しました。



  CCD は 長い間、CCD型の電荷転送装置 (CTD) として活躍しましたが、

  現在ではCMOS型の電荷転送装置 (CTD) が主流となっています。



その理由は (1)CCDは大きな容量の充放電による消費電力が大きく、かつ、

  (2)転送効率が 99.9999% では 絵素数の多い high vision 画像では

  画像信号電荷の取り残しが問題になってきて混色の原因になるからです。

  それで、現在では、 digital CMOS image sensor が主流となっています。



MOS image sensor の開発は日本では 1970年代に日立の研究者を中心に

実用化されましたが、Hagiwara diode搭載の CCD imager が超感度であり、

かつ低雑音で残像なしの優れた特徴があり、その優れたSONYのビデオカメラ

の性能に負けて、日立のMOS image sensor は、市場から消えていきました。


当時は日立も、超感度低雑音で残像のない、Hagiwara Diode ( SONY 固有

特許構造 ) を MOS image sensorに採用ことは思い浮かびませんでした。


もともとは CCD image sensor 用に考案された corelated double sampling 法

が MOS image sensor に適応され、clock noise が格段に低減されました。また、

CCDの出力段の source follower 回路を各絵素構造に組み込むことも容易に

周知でしたが、なかなかそこまで各絵素の受光用有効面積を犠牲して組み込む

ことは不可能でした。それを可能にしたのは、MOS transistorの微細技術でした。



また、さらにMOS 技術はCMOS 技術として発展し、高速CMOS Cache memory

chip が生産技術も確立し、digital CMOS image sensor が誕生しました。



SONYが代表する小型の digital CMOS image sensor の実用化を可能にした

技術には、image sensor 本体や 一時画像情報保存用の CMOS cache

memory chip だけでなく、現在 USB メモリーで代表される小型の不揮発性

メモリ( NVRAM )の発明( Prof.Szeの発明)の貢献が大きいです。
 


そしてSONY original HAD sensor 搭載 digital CMOS image sensor となり

今に至ります。


SONY original HAD sensor はSONY固有の商標ですので、萩原が1975年に

発明した  Hagiwara Diodeを、世界では、別名の pinned photo diode と

呼ぶようになりました。



Sony original HAD も pinned photo diode も Hagiwara Diodeも同じものです。


この超感度低雑音残像なしの固体撮像装置の受光構造として、萩原が1975年に

発明した Hagiwara Diode は 今でも 活躍しています。現在では、世界では 

pinned photo diode と別名で呼ばれ活躍しています。













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     Hagiwara at Sony is the true inventor of Pinned Photo Diode.




        The world does not know the empty potential well

          that Hagiwara drew for the first time in the world

    in the PNP junction type photo sensor structure (Hagiwara Diode)

         that is now also known as pinned photo diode.

 The empty potential well is shown below in Fig.6B of Hagiwara 1975 Patent.


          

            
The empty potential well is the result of

       the complete charge transfer of the photo electrons

  to the adjacent CTD , which implies no image lag high quality pictures.

   CTD ( charge transfer device ) described in Hagiwara 1975 patent

       can be a CCD type CTD and also a CMOS type CTD.

     Hence Hagiwara is the true inventor of the pinned photo diode

which can be applied for both CCD image sensors and CMOS image sensors.



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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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     Hagiwara at Sony is the true inventor of Pinned Photo Diode.

      1975年萩原発明の Hagiwara Diodeは単純な構造特許である。

      
その有効な動作(残像なし)に関しては実施例でいろいろな場合で説明している。

        
基体(substrate)に、単純に PNP 接合構造を設け、そのN層を受光部とする。
          そして、隣接する電荷転送素子(CTD)に信号電荷を転送する構造を特徴とする
          固体撮像装置、すなわち Hagiwara Photo Diode を特許請求範囲で定義している。

        下の図は、電荷転送素子(CTD)を、CCDではなく、 MOS 型のCTDを採用した例である。

          
         
          簡潔明解で、短い単純な特許請求文の中で Hagiwara Diode の構造を定義している。

          またこの特許の応用構造の一例として、特許に含まれた実施例6Bには、
          完全空乏化されたN層の電位図 ( empty potential well )が提示されている。
 

         この図6Bはあくまで特許の応用例の1つである。

          この特許構造 ( Hagiwara Diode ) にはいろいろな有効な動作機能をもつ。

          その1つの例として、縦型OFD機能が組み込まれていることを示唆したものである。


          他にもいろいろな有効な動作機能があることのヒントを示してる。

          構造を定義することにより、すべてのその構造による動作は、一般の半導体物理
          の教科書や技術者に、その詳細が、その構造のあらゆる動作が記述されている。

          構造からその動作は読み取れるものとして、公知文献が存在する場合周知情報となる。

          一般に、その動作は構造を見ることにより、容易に専門家の目で見抜く事が可能である。

          1975年発明の Hagiwara特許は基体(substrate)に PNP 接合構造を定義している。

          すなわち、実際の特許請求範囲では、単純な PNPNsub 接合、すなわち thyristor構造

           を受光部として隣接する電荷転送部(CTD)に電荷を転送する固体撮像装置と定義している。

          したがって、教科書や技術参考書に公知資料として記述されたthyristor動作、 punch-thru

          動作や、 emiiter-base 接合の順方向電流動作などが built-in VOD として機能することも

          容易に類推することが可能である。

        しかし、特許(発明)は構造特許のみを特許権請求範囲としている。しかし、その実施例に

       例として示された具体的な応用例はすべて、その特許の関連発明と見なすことが可能である。 



          その電位図 ( empty potential well )は、電荷転送動作が、CCD動作と同様に、
          完全空乏化転送であることを意味し、残像がない、高速 action pictureの撮像が
          可能であることを意味する。


           Fossum2014年の fake 論文にはこの事に関する引用が皆無である。

           Fossum is a liar と呼ばれて当然の行為で、Fossumは世界をだました。

          またこの特許の応用構造の一例として、特許に含まれた実施例の図5は、電荷転送
          素子(CTD)として 埋め込みチャネル型CCD を採用した場合の図を示している。



          そしてその実施例の図 では、埋め込みチャネル型CCD の埋め込み層のN層と、
          受光部となる Hagiwara Photo Diode の N 層が同一層で同じ濃度であることを
          示し、埋め込みチャネル型CCD の埋め込み層が完全空乏化動作をするのと同様に、
          Hagiwara Photo Diode の N 層も完全空乏化動作することを示唆している。

          特許に含まれた実施例の図6Bの電位図 ( empty potential well )は、世界で萩原が
          1975年萩原特許 で初めて描いものである。誰も他の者はこの図を描いていない。
          これがもとSONYの萩原がpinned photo diodeを1975年に既に発明していた証拠である。

          東北大学の鏡教授が指摘している様に、各社呼び名が違うが、SONYのHAD sensorも
          世界で後に広く呼ばれるようになった pinned photo diode sensorも同じものである。
          そして、SONYのHAD sensorの発明者は萩原であることは、SONY社内で第1級特許
          特別褒賞を萩原が受賞していることからも明らかである。













          
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要約(1) 1975 年 萩原は Hagiwawa Diode なるものを発明し、日本語特許を申請した。

    (2) 1978年 SONY は Hagiwara Diode 搭載の FT CCD image sensor の原理試作を、
       大々的に、東京では岩間社長が、New York では盛田会長が記者会見し、
       Hagiwawa Diode を採用することにより可能となった超感度ビデオカメラをアピールした。
 
    (3) 米国 Fairchild社とSony との特許戦争、1991年から2000年に渡る長期の特許戦争は、
      1975 年に萩原が発明した Hagiwawa Diode の日本語特許のおかげでSONYが勝利した。

    (4) この国 Fairchild社とSony との特許戦争で、1975 年に萩原が発明した Hagiwawa Diode の
      日本語特許の存在は大きく、当時の大賀会長、出井社長ほかSONY幹部から謝辞を萩原はもらった。

    (5)再び、NECとSONYの特許戦争 が起きた。NECの寺西特許 ( 55-138026 , 1980.10.02 ) と  
      Hagiwara 特許 ( 1975.11.10 )との特許権に関する攻防は、SONYの勝利に終わった。

    (6) SONYは、Hagiwara特許 (1975.11.10 )を武器に、Sony original HAD sensorの商標を登録した。
      SONYは image sensor の市場を独占できた。SONYとの特許戦争で負けた NECは市場から撤退した。

    (7) SONY original HAD sensor で商品展開し、多大な利益を得たSONY は、1975年のHagiwara Diodeの
      発明者である萩原に対して、SONY 社内で第1級特別特許表彰を与えた。


   以上の事実から、Hagiwara Diode 1975年特許の保有社である SONY は 当然自社の特許権を

   守る義務があり、他からの攻撃に対してはその弁護を怠ってはいけない。また、そのHagiwara Diode

   1975年特許の発明者であり、もとSONY社員の萩原良昭の名誉を弁護して守る義務を怠ってはいけない。

   また、Hagiwara Diode 1975年の発明者である萩原良昭自身も自分の名誉を守るため、真実を世界に

   訴える努力を怠ることはできない。真実はいつも1つである。世界は真実を知る権利がある。
           
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1975年の萩原特許で定義された Hagiwara Diode 以前の Phodo Sensorの開発歴史を

まとめると次の(1)から(4)になる。


 (1) Base端子を一時的に floating して、光の光量の値で、Base端子の電圧を微妙に変化させ、 

   Collector 電流の値を変化させる Photo Biplar transistor 型の 受光構造が存在した。

    https://www.radio-electronics.com/info/data/semicond/phototransistor/photo_transistor.php

 (2) CMOS image sensorの原理は 1960年代には知られていて、1969年発明のCCD の歴史より古い。

   1960年代に入ると、NMOS digital 回路のプロセスで製造が可能だったが、単純なNMOS transistor

   のDrain 端子を floating にして受光部としていた。 しかし、Drain 端子の拡散濃度(N+)が高かった。

   それで、Drain 端子の拡散の拡散領域を完全空乏化することは不可能だった。その為に、信号電荷の

   取り残しが起きて、映像には残像がつきものだった。NMOS image sensorはは必ず残像があった。

 
 
           https://ja.wikipedia.org/wiki/CMOSイメージセンサ


  その改良版の CMOS image sensor の実用化はまだまだ先の話で、2000年に入るまで待つこととなった。 


(3) 表面型CCDが1969年に米国ベル研で発明された。MOS容量型の受光部で、感度は今いちだったが、

  完全空乏化転送が可能になり、残像がなくなり、かつ熱雑音(CkT noise)がない良質の映像が実現したが、

  信号電荷の転送効率は、 99.9% であり、実用に耐えるものとは言えなかった。ビデオカメラの不可欠な

  5つの特徴の1つ、すなわち、(1) low CkT noise の特徴は実現した。


(4) 埋め込み型CCDが 1973 年に米国ベル研で発明された。あまり評価の対象になっていないのが 

   同じく Bell件の 研究者だった Robert Henry Walden による埋め込みチャネル型CCDである。


   https://patentimages.storage.googleapis.com/cc/94/f8/fa9cce020e683e/US3852799.pdf


   埋め込み構造にすることにより、界面の trap準位から信号電荷を守ることができた。
 
   その結果、完全空乏化転送が実現し、信号電荷の転送効率が 99.999 %近くまで可能となったこと。 


   しかし、あくまで、1969年の Boyle/Smithの発明の CCD の派生種として軽く評価された。

   本当は、このWalden の1973年の発明のお蔭で、CCD image sensor の実用化が加速した。


   この埋め込み型CCDの発明により、(1) low CkT noise (2) low trap noise (3) low image lag

   の3つの特徴がクリアできた。



   しかし、酸化膜界面が空乏化しており、表面の界面順位の存在により、受光部の界面結合電流、

   すなわち 暗電流 ( dark current ) が増加する、新たな欠点が生じた。


   この、埋め込みチャネル型 CCD image sensorには、次に優れた特徴があったが、

      (1) low CkT noise (2) low trap noise (3) low image lag

 
    実用に耐えるビデオカメラとしては、まだまだ不十分で、他に次の2つが必要だった。

     (4) good light sensitivity  and  (5) built-in VOD


    さらに、 (6) 受光部の low dark current (暗電流) の問題を抑圧する工夫が必要となった。



(5) CCD型受光部は、本来CCDには金属電極が存在し、それが悪さをして短波長(青色)の色再現が良くなかった。



  しかし、一方、従来の MOS image sensor の受光部は 表面がSiO2酸化膜(ガラス体)で保護された N+P 接合型の 

  photo diodeで、ガラス体は光を透過することができるので、MOS image sensor の光感度は良好だった。


  そこで、萩原は 1975年、SONYに入社してすぐ、表面がSiO2酸化膜(ガラス体)で保護された 接合型の photo diode

  に注目し、それを改善して、CCD image sensorの受光構造に出来ないかと、検討を始めた。今までの固体撮像装置の

  開発実績 (1)と(2)と(3)を参考にして、 この3つの特徴を維持しつつ、かつ、光感度が良く、(4) good light sensitivity と

  過剰な high beam 画像にも耐える、 (5) built-in VOD と、 さらに、 (6) 受光部の low dark current (暗電流) の

  問題を抑圧する受光構造を考案する必要があった。一番萩原にとってヒントになったのは、1971年と1973年にソニー入社
 
  以前に厚木工場での半導体 bipolar transitorの生産ラインでの夏季実習経験の時に学んだことだった。具体的には、

  表面がSiO2酸化膜(ガラス体)で保護された、 P+NPNsub 接合型( thysitror)を受光構造として、信号電荷蓄積層(N)から

  信号電荷を完全空乏化電荷転送を実現して、隣接する CTD(電荷転送装置)に転送する固体撮像装置の発明である。






そこで、萩原1975年特許の実施例の一つの例として、P+NPsub 接合型( bipolar transisotr )を受光構造とした

具体例を1つ考えた。そして、その例において、信号電荷蓄積層(N)から信号電荷が完全空乏化電荷転送されて

いることを示唆する実施例を図6Bに示した。


これは、dynamic modeで動作する P+NPsub 接合型( bipolar transisotr )の base 領域の完全空乏化電荷転送

の結果、base領域には信号電荷が完全に空になった状態であることを意味した。つまり、 信号電荷蓄積層(N) の中の、

完全空乏した信号電荷の電位曲線、すなわち、the empty potential well の電位曲線を、SONYの萩原が、世界で

初めて描いたものである。当時は、埋め込みチャネルCCDの埋め込み層(N) が完全空乏化転送により、the empty

potential well の曲線は周知だったが、P+NPsub 接合型( bipolar transisotr )の base 領域内の、the empty

potential well の曲線は、SONYの萩原が、世界で初めて描いたものである。





実際には、この1975年の萩原の発明, 下の図の(4)と(5)に対応する受光構造の時に、(3)の構造も萩原は考案していた。






実際には、この1975年の萩原の発明, 下の図の(4)と(5)に対応する受光構造の時に、(3)の構造も萩原は考案していた。


その発明は、萩原特許の図2から明確に読み取れる。受光部の拡散濃度(N)と 埋め込みチャネル型CCDの埋め込み層

の濃度(N)が同一濃度ので、同じ濃度(N)として図2に表記されている。この萩原1975年の発明以前の、当時のNMOS

image sensorでは、受光部の floating の拡散層の濃度(N+) とは違う表記となっている。

















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萩原1975特許( Hagiwara Diode ) の派生構造としての実施例を以下に4つ列記する。


 (1) 受光部に、金属コンタクト(文字通りのピン止めされたP+端子)をつけたもので、 

   pinned photo diode 構造として垂直OFD機能を持たせた実施例(1975)である。


 SONY内部でも萩原1975年特許の主旨(正確な公式の特許請求文)を理解して

 いないCCD開発担当の管理職もこれが萩原特許そのものと勘違いして、萩原

 特許は使いものにならないとけなし、その将来性を見抜くことができなかった。

 この構造例はあくまで実施例であり、特許の請求範囲には、「金属コンタクトを

 各絵素構造に 1 つ個ずつ装備することを特徴とする。」 とは一言も書いていない。

   
この構造が製造可能かどうかは別の話として構造特許の有効性の説明には使える。

これは Hagiwara Diodeが built-in OFD 機能を持つことを示唆した実施例である。


実際には もともと サイリスタ―型 (P+NPNsub接合)の受光構造なので、

他にもいろいろなサイリスタ―の動作原理を応用して組み込み型のVOFの実現が

可能なことは容易に推察されるが、動作原理に関しては構造特許としているので、

その詳細な動作原理には触れていないが、あくまで構造特許として重要である。

 

このサイリスタ―型 (P+NPNsub接合)の受光構造が、pinned photo diodeをも

含んだ、強力な構造特許であることは、その特許請求文が簡潔で明解であること

からも理解できる。サイリスタ―は2つのトランジスタの複合構造であり、また、

トランジスタ―が2つのダイオードの複合構造体であることは自明である。

    

(2) Frame Transfer型CCDの受光部として採用された P+NP junction 型で、

  表面のP+と基板のPsubが導通した pinned photo diode構造(1978)。

  超感度を実現できたのは、酸化膜で保護され、光が透過することが

  できる受光構造であるからである。CCD自体は光感度は良くない。

 

この後、萩原は 萩原1975年の実施例にも記載されている様に、

Interline 方式のCCDで 表面のP+と基板のPsubが導通した 

pinned photo diode構造の受光部を採用することを提案したが、

SONY 開発部隊のTOPには理解されず、却下され、萩原1人で検討

を始めたが、デジカメの実現に不可欠な 高速 Cache SRAM chip

の開発プロジェクトが発足し、そのリーダーとして萩原は担当することに

なり、CCD開発部隊からは事実上、首になりCCD開発から完全に抜けた。

ライバルの日立やNECは、大門(萩原の旧姓)が抜けたと喜び、「 これで

勝った!」と喜びの声がライバル他社から萩原にも聞こえてきた時は、

萩原はたいへん悲しかった。不幸の始まりだった。


(3) Hynecekが発明した Virtual Phase CCD 構造の受光部に採用された 

pinned photo diode 構造(1979)では、表面のP+層の濃度をさらに濃くして

電位バリアの方向性を設け、信号電荷が、CCD型転送部に完全空乏化

電荷転送することを実現していたHynecek発明である。萩原1975年特許

構造を採用して、さらに発展させた派生構造のHynecekの新しい発明である。


ここで、萩原は「Hynecekが発明した Virtual Phase CCD を萩原の発明だ。」

とは言っていない。 Fossum 2014年の大ウソつきの fake 論文はここでも、 

うそを書いている。Fossum 2014年 fake 論文は、いろいろとある事ない事を

非常にバイアスした記述で、嘘を混ぜて、SONYと萩原を侮辱している。

 

(4) NECの寺西の IEDM1982での発表は、萩原の発明の(1)と(2)を

組み合わせた形である、P+NP junction 型で、表面のP+と基板の

Psubが導通した pinned photo diode 構造を採用した Interline 型

CCD imager を発表した。



   その受光構造の pinned photo diode は、その部分だけを見ると、1978年に

   萩原が原理試作に成功した、Frame Transfer型CCDの受光部として採用された 

   P+NP junction 型で、 表面のP+と基板のPsubが導通した pinned photo

   diode構造(1978) と全く同じ構造をしたものである。従って、NECの寺西の 

   IEDM1982での発表のは、萩原の1975年発明の pinned photo diode構造

   の copy であると言える。下図参照。まったく同じ構造図である。萩原1975年

   特許はすでに 1978年には公開特許となり、SONYのライバルだったNECの

   技術者も見ているはずである。そして、1978年には同時に FT 型CCD image

   sensor での pinned photo diode型の受光部を採用した、超感度 CCD image

   sensor を、SONYの岩間社長が東京で、盛田会長がNew Yorkで同時記者会見

   して、大きく、次世代のビデオカメラ市場の幕開けを宣言した。


   


   ここでも、Fossum 2014年 fake 論文 は、 「もと NECの寺西が IEDM 1982で

   発明したものが、pinne photo diodeの最初の発明だ。」と、虚論を述べている。

   Fossum 2014年の大ウソつきの fake 論文は、 ここでも、うそを書いている。

   Fossum 2014年 fake 論文は、いろいろとある事ない事を非常にバイアスした

   記述で、嘘を混ぜて、SONYと萩原を侮辱している。

 

  これら4つの実施例は、萩原が 1975年に発明した Hagiwara Diode 、すなわち、

  のちに pinned photo diode と呼ばれるものを採用した実施例(派生copy) である。

  あくまで、pinned photo diodeの発明は、1975年の萩原特許によるものである。


   いずれにせよ、 SONYの萩原が pinned photo diodeの本当の発明者である。












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 1975年にSONYの萩原が pinned photo diode ( Hagiwara Diode ) を発明しました。











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 実は、水面下で SONY1975年萩原特許と NEC1983年寺西特許の間で、長年、つまり、

 SONYとNECの間で、特許戦争が水面下でありました。しかし、SONYの勝利で終わりました。 

 SONYは pinned photo diode 関連特許で NEC に特許料を支払った事実はありません。


 NEC は 1983年の寺西特許が、世界最初の残像なしの受光構造だと主張しました。

 しかし、事実は 1975年萩原特許( hagiwara diode )が世界最初の残像なしの受光構造です。


    SONYとNECの特許戦争で、 SONY 側から NEC側に対して出した公式見解資料


 1975年の萩原特許( Hagiwara Diode ) は完全電荷転送動作で動作させることを特許の

 例図6B で示しています。これは残像なしの高品質 action picture を可能にすることを

 提示したものです。かつ、構造から 1975年の萩原特許( Hagiwara Diode ) が超高感度で

 低雑音であることは自明です。 その証拠となる 萩原1975年特許の例図6Bに描かれた 

 the empty potential well の曲線を下図に示します。CCDの動作原理を理解する技術者

 ならだれでも周知の一般常識です。Fossum 2014年論文はわざとこのことを隠して引用して

いません。たいへん卑怯でうそで固めた論文です。 この萩原特許( Hagiwara Diode ) の 

the empty potentioal curve , つまり、完全電荷転送を意味し、残像なしを意味する、一番

重要な the empty potentioal curve の記述を、Fossum 2014年論文はわざとこのことを

隠して引用していません。たいへん卑怯でうそで固めた fake 論文です。名誉棄損問題です。





     SONY入社して、すぐ 26歳だった萩原が、Hagiwara Diode を発明し、その受光部(N層)に、

         世界ではじめて描いた the empty potential well の曲線曲線です。

             CCD以外でも完全電荷転送が可能であると示唆しました。

        いや、CCDの受光構造よりも優れていることを世界で初めて示した図です。

     この Hagiwara Diode  ( PNP junction 構造)を搭載することにより、

        CCD image sensor も CMOS image sensor も超高感度になることができるのです。


   Hagiwara diode なしでは、 CCD image sensor も CMOS image sensorも 超高感度にはなりません。





SONYは NECとの pinned photo diode 特許戦争に勝利し、正々堂々と、 SONY original HAD sensorの商標で

世界で image sensor の市場を独占しました。超感度、低雑音で残像なしのSony original HAD sensor 搭載の 

CCD image sensor だけでなく、今でも、 萩原1975年特許のHagiwara Diode は、超感度、低雑音で残像なしの

Sony original HAD sensor 搭載の名前で、高性能 didgita CMOS image sensor として活躍しています。


高性能 didgita CMOS image sensor は、萩原を含むSONYの技術者全員の創意工夫と努力の結果得た産物です。





特許権を失ったNECは image sensor の事業から撤退する運命となりました。


特許創意工夫がどれだけ商品の事業展開に不可欠であるかを実感する結果です。



その事実を不満と思ったのか、 このままでは、SONYと萩原の勢いに押されてしまうと危機感を意識したのか、

Fossum は 不当な嘘の fake 論文をあたかも真実の様にでっちあげ、 2014年に発表しました。


そして、英国王室だけでなく、日本の皇室も含めて、世界の素人さんをだましました。



この Fossum の 不当な嘘の fake 論文は、一般人には理解できない、わかりにくい、あいまいな記述で、嘘の証言

を繰り返しています。 これは 中立な立場で記述された review paper ではなく、 fake paperです。 事実誤認で、

はなはだ不明瞭な表現方法で、世界をだましました。また、さらに、Fossum 2014 fake 論文の中で、「 pinned photo

diodeの発明者は もと NEC の寺西である。」 と全く根拠のない嘘の結論を出しています。


萩原1975年特許の存在とその詳細は、多くの世界の技術専門家は知りませんでした。そのまま、Fossumの嘘の虚述に

だまされてしまいました。Fossum 2014 論文が、嘘の証言であることは、萩原の1975年の萩原特許の特許請求範囲を

定義した日本語の文書を一読した方々なら容易に理解できます。Fossum 2014 論文では、萩原特許の特許請求範囲

の公式文章に記載された本当の萩原特許の内容は一切引用していません。たいへん不当な嘘で固めた論文です。





この Fossum の 不当な嘘の fake 論文には 一切、萩原1975年特許の特許範囲請求文の引用はありません。

萩原特許の例図の一部を持って、それが萩原特許のすべてであるようにFossum は 不当な嘘の fake 論文には

記述されています。たいへんバイアスされた、嘘の論文です。



あたかも自分がしっかり萩原の1975年の日本語特許を読み理解しているような態度で Fossum 2014 年 fake 論文

で、萩原特許をめちゃめちゃに攻撃しています。 自分にとって都合の悪い内容に関してはすべて隠しとおしています。


また、萩原の1975年の日本語特許にある例図に描かれた the empty potential well 曲線の引用もありません。


この曲線は、たいへん重要な曲線です。世界ではじめて萩原が描きました。


CCD固有の完全電荷転送動作がCCDだけでなく、萩原の1975年の日本語特許で定義される Hagiwara Diode

でも実現可能であることを示唆するものです。このHagiwara Diodeが、残像なしで低雑音でかつ超感度の半導体受光構造、

すなわち、未来の鉄腕アトムの電子の目の網膜細胞に相当する画期的な発明であることの証拠となります。このたいへん

重要な、萩原の1975年の日本語特許で定義される Hagiwara Diodeの受光部(N層)のthe empty potential well 曲線の

存在を、 Fossum の 不当な嘘の fake 論文は 完全に隠しています。たいへん不当( unfar, biased and fake )論文です。


これはたいへんけしからん話です。 このことをNECとSONYの特許戦争の時にSONYが主張していたことをNECもその論争の

対象となっていたのはNEC1983年の寺西特許です。寺西もSONYとNECの特許戦争でNECが負けたことを知っていたはずです。

なのに、ぬけぬけと自分が pinned photo diodeの発明者のふりをしていることは、たいへんけしからんことです。偽りの顔です。






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 (1)  Fossum はこのFossum Fake 論文で 次の様にうその記述している。


    "However, the 1975 application did not address complete charge transfer,

      lag or anti-blooming properties found in the NEC low-lag device,

      and does not seem to contain the built-in potential step and charge transfer device

      aspects of the virtual-phase CCD."


     この文章からも明らかな様に、 Fossum は、 萩原特許に含まれ例図6Bの存在を全く知らない無知な人間か、

     それとも、わざと自分の都合の悪いことを隠す極悪非道な詐欺師かどちらかである。


     嘘の虚述で、完全に萩原を侮辱している。


 (2) また、Fossum はこのFossum Fake 論文で 次の様にうその記述している。


   ”Hagiwara repeats these claims in a 2001 paper [26]  and shows a VOD structure

    that is not found in the 1975 patent application. ”


    [26] Y. Hagiwara, “Microelectronics for home entertainment,”

       in Proc. ESSCIRC, Sep. 2001, pp. 153–161.




  しかし、 1975年萩原発明の  Hagiwara DiodeのP+NPNsub junction 構造そのものが 

  VOD 機能を持つ構造であることは自明である。彼はまったく萩原特許を理解していないばかものである!




(3)また、Fossum は このFossum Fake 論文で 次の様にうその記述している。


   " Sony did not seem to pursue the HAD structure until well after the

     NEC paper was published. "


  しかし、1975年の萩原特許で Hagiwara Diode は発明され、 1978年には FT CCD imagerの

  試作に Hagiwara Diode ( P+NPsub junction 型 photo diode ) はその受光構造として採用されており、

  これが後になって Sony original HAD  sensor と商標名が登録されただけで、HAD sensorの

  開発は、萩原が 1975年に Hagiwara Diode を発明した時点から始まっている。


  SONY内の TOP(越智さん)の反対にもめげず、萩原はSONY内のプロセス担当者( 狩野さん、阿部さん、

  松本さん)の支援を受けて、自分でimage sensor を設計し、さらに自分でプロセスラインに入り試作している。



(4) また、Fossum は このFossum Fake 論文で 次の様に事実誤認の認識不足の記述をしている。

  " However, the “narrow-gate” CCD with an open p-type surface region

   for improved QE also disclosed in the 1975 application was reported in more detail

   by Hagiwara et al. at Sony in 1978 [27].


   [27] Y. Daimon-Hagiwara, M. Abe, and C. Okada,

   “A 380Hx488V CCD imager with narrow channel transfer gates,

    ” Japanese J. Appl. Phys., vol. 18, supplement 18–1, pp. 335–340, 1979.


  まさに、この論文に、Hagiwara Diode ( P+NPsub junction 型 photo diode ) を搭載したFT CCD imagerの

  試作結果を報告している。その性能は、単純に超感度だけでなく、残像のない、低雑音な受光構造であることを

  実証した論文である。SONYが東京とNYで大々的に記者会見した超感度で残像がない低雑音のimage sensorの

  世界最初の pinned photo diode ( Hagiwara Diode ) 搭載の新聞発表である。これが最初の、pinned photo

  diodeの原理試作であることは、多くの世界のCCD 開発の権威者も認めている。





  以上の例以外にも多くの虚述がこの Fossum 2014年論文には存在する。



(5) そして最後に、このうその論文は、次のように嘘論をはいた。



 "The PPD, as it is most commonly used today, bears the strongest resemblance

  to the Teranishi et al. ILT CCD device. Thus, these days Teranishi is considered

  as the primary inventor of the modern PPD . "


 と嘘の証言をしている。


この嘘の結論は、上記 (1),(2),(3),(4) の嘘の証言の上で出された嘘の結論である。

 

これを真実とは到底認めることは不可能であり、断固として、萩原とSONYはこれに抗議する。


 このままでは、 SONYの商標名、 brand name の SONY original HAD sensor は、

 もと NEC の寺西の pinned photo diode の発明によるものとなる。


 SONYの商品は NECのcopy品であるという、汚名を受けることになる。


 これは絶対に許されない。 萩原とSONYに対する大きな侮辱である。


  Fossum がこのFake 論文を書いた目的がはっきりした。


  SONYと萩原をけちょんけちょんにけなし攻撃する事により、

  Fossum 自身の業績が強調でき、Fossum自身が 

  modern didital CMOS image sensor の開発者であると主張することである。


 しかし、今世に見る modern didital CMOS image sensor は SONYの多くの技術者の

 努力の結晶により完成したもので、 Fossum 1人が開発したなどとは到底考えられない。


Fossum は、暗闇の中で、政治的に動き、技術的に素人である方々さんを多くだました結果である。 



  どうして嘘をならべて萩原とSONYを攻撃したかがこれで明らかである。


  萩原とSONYの存在が邪魔だったわけだ。。。










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  Fossum 2014年 論文は、 嘘の虚術を並べた、絶対に許されない詐欺行為である。




























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SONYと 米国 Fairchild の特許戦争 (1991~2000) は SONYの勝利で終わりました。

  萩原の1975年特許 (Hagiwara Diode = pinned photo diode )の存在が幸いしました。




SONYは、米国 Fairchild 社から次の2件の基本CCD特許で訴えられていた。



(1) Amelio USP 3931674 米国特許 ( 1976年1月13日 ) 2層polysilicon電極型 CCDの製造方法に関する特許

(2) Early USP 3896485 米穀特許 ( 1975年7月22日 ) CCD型受光部の埋め込み縦型OFD の構造特許


多くの日韓の大手半導体メーカを相手にした特許戦争である。その特許請求額はSONY一社で600億円にものぼった。


(1)のAmelio USP 3931674 米国特許 ( 1976年1月13日 )は、先行文献があり簡単に無効とされ却下された。


実は、Amelio USP 3931674 米国特許 ( 1976年1月13日 )に関しては、すでに 1973年12月に国際会議IEDM1973で米国 Hughes

 Aircraft社の D.M.Erb氏等による論文 "An Overlapped Electrode Buried Channel CCD", IEDM1973, Dec. 3-5 が先行しており、

SONYのCCDの製造方法は、Amelio USP 3931674特許の製造方法ではなく、この米国 Hughes Aircraft社の D.M.Erb氏等による

論文の手法を採用していたことが幸いした。発明時期が、米国 Hughes Aircraft社の論文が先行していることで、簡単に却下された。


しかし、(2) のEarly USP 3896485 米穀特許 ( 1975年7月22日 )に対して、たいへんてこずった。


その救いとなったのが、 1975年萩原が出願した、 SiO2_P+N-PNsub junction 構造の Hagiwara Diodeの発明だった。



Hagiwara Diode自身はもともと絵素構造に組み込み縦型OFD機能を持つ万能の高性能半導体受光素子として誕生した。



その後、 SONY original HAD sensor と呼ばれるものも、現在、 pinned photo diode と呼ばれるものも、この1975年の

萩原特許で定義された SiO2_P+N-PNsub junction 構造の Hagiwara Diodeと同一のものである。これが裁判を救った。






萩原の母校( CalTech ) の先輩で、当時 UC Davis校の教授をしていた Prof. Bob Bower がこのHagiwara Diodeの発明

について裁判の中で技術証言した時、その発明者の名を尋ねられて時、Prof. Bob Bower は裁判官に対して、発明者は

自分の母校( CalTech ) の後輩で、Prof.C.A.Meadの指導のもとで、CCD のPhD論文を書いた、Yoshiaki (Daimon) Hagiwara

であると証言した時、Fairchild側はびっくりした。それも当然である。 Fairchild社は,もともと、CalTechの卒業生であり、萩原と

Prof. Bob Bowerの先輩でもある Dr.Gordon Moore が創設した会社である。Dr.Gordon Mooreは Intel社の創設者でもある。



実は、 Early USP 3896485 米穀特許 ( 1975年7月22日 )に対して、萩原が発明した Hagiwara Diode 特許の出願は、

1975年11月10日となっており、数か月であるが、Early USP 3896485より遅く、この2つの発明の相違を説明するのがたいへんだった。

半導体素子構造とその物理動作の理解が不可能な一般市民(陪審員)を含む裁判関係者に理解してもらうことは容易ではなかった。


単純に言えば、1975年の萩原特許(Hagiwara Diode)は、表面が酸化膜(SiO2)で保護された、SiO2_P+N-PNsub 構造となっている。

一方、Early USP 3896485 米国特許では、CCD型の受光構造そのものを採用していた。表面はCCD特有のMOS容量で構成されている。

表面が金属電極で覆われた表面型のCCD構造を採用しており、その下に埋め込みN+拡散層があり、OFDの機能を果たした。



Early USP 3896485 は、CCD型の受光素子を使ったMOS型のOFD構造であった。しかし、SONYのCCD製造方法では、thyrister 構造の

受光構造 ( Hagiwara Diode ) を採用していた。 すなわち、 SiO2_P+N-PNsub junction 構造 をとり、2つは、まったく構造が違っていた。 



SONYのCCD製造方法では、thyrister の動作 modeの1つである punch thru 効果( 周知の基本動作 mode )を採用した OFD 動作であり、

自動的に縦型のOFDが組み込まれた構造となっている。1975年萩原がこのHagiwara Diode特許の出願した時には、CCD動作はすでに、

完全電荷転送による残像なし効果と低雑音という優れた特徴を持っていた。1975年に萩原が出願した Hagiwara Diodeの発明特許は、この

CCD動作と同様に、完全電荷転送による残像なし効果と低雑音という優れた特徴を持ちつつ、さらに、thyrister 構造のSiO2_P+N-PNsub 

junction 構造を採用することにより、CCD型の受光構造にはない、超感度特性と組み込み縦型OFD機能を装備した受光構造を可能とした。



Early USP 3896485 米穀特許は、Metal_SiO2_P_N+ 構造となっており、一方、SONYのCCD製造方法は、thyrister 構造となっている。


この2つの構造が本質的に違い、別物であることは、、半導体技術専門家には容易に理解できることであったが、裁判関連担当者は、

一般人で、半導体素子の構造とその動作に関しては「素人さん」であり、その方々にご理解していただく事は、そう簡単な事ではなかった。



素人を相手にするのではなく、学会で知り合った技術者や、母校(CalTech)の先輩や教授恩師に話しかけ、根気強く時間をかけて、

萩原の意見を説明し、中立な立場で彼らの正直な見解を萩原は聞いてまわった。わらでもすがる思いだった。自分の1975年特許を

ただ一心に守りたかった。萩原は発明者としての誇りを一心に守りたかっただけである。最終的に技術者の世論となり、その声は、

裁判官にも届いた結果となった。 


Reference :  Y. Hagiwara, “High-density and high-quality frame transfer CCD imager

         with very low smear, low dark current and very high blue sensitivity,”

         IEEE Trans. Electron Devices, vol. 43, no. 12, pp. 2122?2130, Dec. 1996.


In this paper, Hagiwara, in 1996, revisited the 1975 invention of Hagiwara Diode ( pinned photo diode )

and claimed that the virtual phase CCD has a P+NP junction sructure ( Hagiwara Diode ) in common

Hagiwara Diode was also essentially the invention of the NEC low-lag structures, and as well as

the basis of the Sony so-called “Hole Accumulation Diode,” or HAD structure.













SONYと 米国 Fairchild社との特許戦争では、米国 Fairchild社は次の2つの特許料請求権を主張した。


(1) Amelio USP 3931674 米国特許 ( 1976年1月13日 ) 2層電極型 CCDの製造方法に関する特許がその1つである。

   この特許に関しては、先行周知技術資料の存在が判明し簡単に却下された。


 1973年12月のIEDMで、もと米国 Hughes Aircraft 社の技術者が発表した、2層電極型 CCDの構造とその製造技術

 に関する発表があった。SONYは幸いにもこの構造での製造方法に近いものだった。実は、この国際会議 IEDM1973

  に出席していた Fairchild社の Amelio は、Hughes Aircraft 社の発表をヒントにその3ヶ月後に派生特許を申請した。

  「Amelio はたいへんずるい奴だ。」と批判する技術者の話を萩原は国際学会でいつも会う友人たちから聞いた。



(2) Early USP 3896485 米国特許 ( 1975年7月22日 ) CCD型受光部の埋め込み縦型OFD の構造特許が2つ目である。


SONYのimagerの製造方法は、 1975年11月10日に萩原が出願 がした特許 ( JAP 50-134985, 1975 ) 構造であったが、

出願日が Early USP 3896485 米国特許 ( 1975年7月22日 ) の方が数か月早かった。これがたいへんな問題となった。

技術的にこの2つの受光構造がまったく異なる構造であることを、裁判関係者(半導体物理を理解しない一般人から選ばれた、

陪審員裁判での陪審員など)に説明し、理解していただくことは、容易な仕事ではなかった。当時、もう萩原はSONYのCCD

開発部隊から首になり、別の仕事に従事しており、この裁判は社内でも最高極秘事項で関係者以外にはまったく社内でも

その情報は知らされていなかったが、その裁判の有力なSONY側の武器はまったく見つからず、やっと特許担当者が社内

の特許リストから萩原1975年特許を見つけて萩原に連絡がきた。当然、当時SONYのCCD開発部隊のTOPの越智は

萩原1975年特許を知っているはずと思っていたが、完全に1990年になると、萩原1975年特許のことを忘れていた。

これにも萩原は寂しい思いだった。当時のSONY側の特許裁判のTOP責任者の越智がその存在を忘れており、特許担当

者がこっそりと私に連絡してきたことが、たいへん萩原には不自然に思えた。萩原と越智がCCDの開発方針で意見が合わず、

最終的に萩原が首になり、越智がTOPのCCD部隊から去っていたことは周知だった。後進の浜崎たちに萩原が技術継承

をしていた事実を越智は認めたくない心情であった。その後のCCD開発の部隊の仕事の中で萩原が残した遺産でCCD技術

が支えらていることは、萩原が育てた後輩たち、竹下、松井、奈良部、浜崎、石川たちは理解してくれていた。浜崎は内心、

越智のCCD開発部隊に疑問を感じ、結局SONYをやめた。浜崎はSONY退社前、ISSCCの論文委員をしており、その技術

内容に関してもいろいろ浜崎から組織を超えて相談を萩原は相談を受ける、中研時代からの古い友達だった。浜崎はSONY

退社を決心した時、ISSCCの論文委員の仕事を引き継いでほしいと萩原に頼んだ。



いろいろな面で越智は、萩原に助けてもらうことを良きとせず、彼の著書や社内技術書のはまったく萩原の貢献を示す記述は

ない。その後、特許裁判で勝利しても、越智の技術報告書や著書には、萩原の重要な貢献を引用した記述は全くない。しかし、

SONY社内ではいろいろと萩原の貢献を示す証拠が今でも残っている。萩原は今までそれを公開したことはなかったので、

萩原の貢献は完全にSONY社内からも忘れ去られることになってしまった。







この2000年度のSONY特許1級最優秀賞(特許134985) の前にも、別件で、1996年度にも、

萩原は、SONY特許1級最優秀賞(特許1654617) を受賞している。ともに本来は pinned

photo diode の超感度、低雑音、低暗電流の特徴を持つのは当然として、それ意外にも、

縦型 OFD の機能が自動的に装備された構造であることに萩原は注目していた。


萩原が受賞した2000年度のSONY特許1級最優秀賞(特許134985) では過剰信号電荷の吐き出し機能を特徴とした。


萩原はこれ以外にも1996年度のSONY特許1級最優秀賞(特許1654617) を受賞していた。外部制御電圧を使って、

過剰信号電荷の吐き出し制御を行い、ガンマ―補正機能付き受光構造を実現していた。これで CCD image sensor

の dynamic range を大幅に改善することができた。萩原がOFD機能を外部電圧制御するという基本動作をすでに

1975年の萩原特許の発明の時に考案していたが、その具体的な application の1つを、1977年に萩原が考案して

いるが、なぜかその筆頭がいつの間にか、越智、橋本、萩原として特許登録された。


1975年萩原発明の、 thyristor 構造を特徴とする SONY original HAD sensor は、すなわち VOD 機能付き 

pinned photo diode は、 さらに可変速電子シャッターとしても期待されるもので、有能な半導体受光素子構造だった。


しかし、萩原がその説明を特許の有効性を示す特許詳細説明文に追加することは許されなかった。


当時は、 computer の programing も、半導体集積回路の layout 図面でさえも know how と考えられ、

特許と認められることがない、技術者が保護されない悲しい時代だった。萩原もその悲しい技術者の一人だった。



後に萩原がCCD部隊から外れた後、CCD開発TOPの越智は、単独で、可変速電子シャッターを最初の考案者である

萩原と情報シェアすることなく、こっそり単独特許(特許第1522884号、特許1615692号)を申請した。そして、ずいぶん

後になるが、1996年に当時の半導体TOPの越智は、社団法人日本発明協会から全国発明表彰を越智単独で受賞した。


萩原発明の SONY HAD sensor は、もともと、 thyristor 型 埋め込みOFD機能付き半導体受光素子構造であり、

萩原の1975年の発明であり、そのOFDの動作を外部電圧で制御して、(1) 過剰電荷の掃き出し (2)ガンマ補正による 

dynamic rangeの増大 (3) 高速電子shutter 機能による、高速 action picture の撮像を可能にすることは、1975年

萩原がHagiwara Diodeを発明した時には、萩原は当然構造体の動作は Knowhowに所属し、簡単に専門家なら推測、

類推が可能であり、ことあるごとに萩原は、Hagiwara Diode の将来性を述べていたが、その内容を理解した技術者は

いなかった。次第、 1975年萩原が発明した Hagiwara Diodeそのものが、SONYのCCD開発技術者の中に覚えている

ものはいなかった。


当時、萩原は一人で、SONYの開発部隊が手がける CCD image sensorの設計を全機種、担当していたが、 当時のCCD

開発部隊が全力投球で試作をしていた透明電極で横型OFD搭載の ILT CCD は、プロセスが複雑で、欠陥のない 大口径の

image sensorの試作は難しい、本命になり得ない、ダメだと萩原は主張していたが、完全な一人の技術者の「つぶやき」程度に

とられ、当時のCCD開発部隊のTOPは聞く耳を持つものはいなかった。



そのことを萩原は中央研究所を訪問していた岩間社長に直接話したこともあった。


そのことが当時のCCD開発部隊TOPのは面白くない話だった。反対に、萩原が発明したthyristor型受光構造は難しすぎるとして、

その試作検討構造として採用することを、当時のCCD開発のTOPは拒否し、興味を持つこともなかった。


しかし、NECの寺西チームが 1982年に IEDMで buried photo diode搭載の ITL CCD  imager の原理試作を発表した時、

今まで、当時のCCD開発のTOPが本命とした、 透明電極で横型OFD搭載の ILT CCDは、断念し、萩原が発明したthyristor型

の受光構造の開発に全力投球をSONYのCCD部隊は初めて、しかし、SONYの技術者はその構造が萩原が1975年に発明した

ものであることはまったく理解されていなかった。萩原ももうすでにCCD開発部隊から離れ、他の仕事に没頭しており、自分の発明

であることを当時のCCD開発部隊の技術者に積極的に宣伝することはしなかった。




すべては、1975年の萩原特許でまったくその構造から期待されるいろいろな動作に関する記述がまったくないことによるものである。

当時は動作説明は knowhow に当たるとして、特許は、その構造から見えるヒントをできるだけわかりにくく記述することが重要と

されていた。萩原が当時の特許担当者とのやりとりで、唯一、主張し特許に組み込めたのが 信号電荷の蓄積部(N層)の完全空乏化

電荷転送の結果である、 the empty potential well の電位曲線図であった。今でもこれが一番重要な動作記述情報である。


当時の半導体TOPの指示では、「構造特許のみを請求範囲に入れることで充分で Know How にかかわるデバイス

構造体の動作は容易に専門家なら容易に類推できるものとして、あまり構造特許には詳細を記述するな。」という話だった。


しかし、NECの寺西が IEDM で 1975年の萩原発明のHagiwara Diodeを搭載した 1982年に ITL 方式の CCD 

image sensor を発表した。 NECは、1975年の萩原発明のHagiwara Diodeとは認めず、独自に、buired photo

diode と呼んだ。 1975年萩原発明の Hagiwara Diode は P+NPNsub 接合型の半導体受光素子であるが、

構造上、表面がP+層であり、受光信号電荷の蓄積部のN層が、表面になく、P+層の下にあり、文字通り、埋め込み

層の buried photo diode と呼んだ。後に、 世界一般では、さらに別名で、 上層部の P+ が floating ではなく

外部電圧で固定されているので、 すなわち、 pin 留めされているので、 pinned photo diodeと呼ぶ様になった。


これらはすべて実は萩原が 1975年に発明した Hagiwara Diode 、P+NPNsub 接合型の半導体受光素子である。


NECの寺西が IEDM で 1975年の萩原発明のHagiwara Diodeを搭載した 1982年に ITL 方式の CCD image s

ensor を発表した後、SONYではあわてて、後追いで、今まで、1975年の萩原発明のHagiwara Diodeを無視して、

その開発を反対していた、SONYのCCD開発TOPの越智の態度も180度変わらざるを得なかった。越智と仲間われして

萩原はすでにCCD部隊を去っていたが、中央研究所から優秀な技術者で萩原の友人だった浜崎が、入れ替わり、

越智のCCD部隊に入った。萩原の技術とKnowHowを、萩原は喜んで浜崎に継承した。浜崎が萩原の代わりに、

萩原の夢を、越智のCCD部隊で実現してくれるからである(笑顔)。さらに、後輩の米本も越智のCCD部隊に入り、

1975年に発明した Hagiwara Diode 、P+NPNsub 接合型の半導体受光素子は急速に今までのKnowHowの

蓄積もあり、すぐに原理試作が完成し、 HAD sensor として商標登録され事業化を展開し市場を独占した。


この際、NECから SONY HAD sensor は NECの寺西特許が先行すると主張され、SONYのCCD部隊は困った

状態になった。そのころには、CCD開発TOPの越智をはじめ、浜崎も米本も含め、SONYのCCD開発技術者の

間では、萩原が 1975年に発明した Hagiwara Diode 、P+NPNsub 接合型の半導体受光素子の発明特許の存在

は完全に忘れさられていた。萩原もそのころには、CCD開発から離れ、米国 Fairchild社との特許戦争や、NECとの

特許戦争に関しては、社内の友人からはうわさ話をして聞くことはあったが、公式には社内の事情の報告を受ける

立場ではなかった。あまり、萩原はその特許戦争の内容を教えてもらえなかったが、最後は特許担当者が萩原自身

に組織を超えてアドバイスを求めてきた、初めて萩原は事の深刻さに気が付いた。しかし、結局、萩原が 1975年に

発明した Hagiwara Diode 、P+NPNsub 接合型の半導体受光素子の発明特許の存在のお蔭て、米国 Fairchild

との戦争にも、NECとの特許戦争にも SONYは勝利した。



浜崎さんや米本さん、さらにCCDプロセスを担当した神戸さんをはじめ多くの勤勉な技術者の努力で完成した、 

SONY original HAD sensor であったが、その特許は、1987年出願特許(浜崎、鈴木智、賀川、石川他)として

申請されていたが、明らかに、NECの寺西の1983年のIEDMでの発表とその関連の寺西特許の方が先行していた、

あくまで、NECの寺西特許の pinned photo diodeの派生構造特許に過ぎず、NECから、猛烈な特許工業権利に

関する攻撃には、SONYの半導体開発陣は無能であった。唯一、SONYが武器にできたのは、最終的に、萩原が 

1975年に発明した Hagiwara Diode 、P+NPNsub 接合型の半導体受光素子だった。この萩原1975年特許の存在

のお蔭で、 SONYのHAD sensorは、 NECの copy の汚名を受けることはなかった。事実上、NECの寺西の

IEDM1982に発表した、 buried photo diode 搭載の ILT CCD imager が SONYの特許の copy となった。






その結果が、2000年度の萩原のSONY HAD sensorの基本特許の発明考案実施褒賞 第1級最優秀賞の受賞である。

これを萩原が受賞して、CCDの開発部隊の技術者はみなびっくりした。それまで HAD sesnorは、CCD開発TOPの

越智の部隊が、浜崎さんたちを中心に開発した HAD sensor は NECの copy だと特許請求権に関する論争(特許

戦争)となったからである。その戦争で、完全にSONYの負けが宣告される寸前で、1975年萩原特許はSONYを救い、

CCD開発部隊の勤勉な努力を無駄にすることにはならなかった。1980年から20年間、萩原はSONYで長い間、

冷たい目で見られていたが、この受賞を堺にして、萩原を見る社内の人間が目が変わった。





しかし、ここでも萩原にとって腹の立つことが起きていた。

















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   Hagiwara at Sony is the true inventor of Pinned Photo Diode.

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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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    さらに、萩原良昭の自己紹介を続けます。

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        1975年、  CALTECH  ( カリフォルニア工科大学 ) を卒業し、

           社会人となってはじめて会社で出願した特許です。

          単純に構造のみに関する特許です。それも単純に、

         「PNP 構造をsensor 構造とする」 という単純特許です。

  構造から期待される動作やその効果については自明として詳細には言及していません。


        実際には、 光電変換されたキャリア(電子)を保護します。

         半導体界面の不完全結晶構造による、暗電流や欠陥から

        保護し、現在の低雑音・高感度センサーを実現しています。

      また、PNP構造の構造上の自由度から、過剰電子の除去も可能です。



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●  2つ目の特許は、現役を引退し、もっとも最近に、個人として出願したものです。

 離散フーリエ変換回路に類似する信号処理回路、画像・音声処理に関する特許です。


        すなわち、離散周波数成分変換回路の一種ですが、

       信号 sampling が等間隔ではなく、最初は間隔が狭く、
 
   時間が経つにつれ、sampling 間隔が広くなるという手法を提案しています。

 
JP 2016-14942:時間領域データを周波数領域データに変換する演算回路




        1975年、  CALTECH  ( カリフォルニア工科大学 ) を卒業し、

         社会人となって現在にいたりますが、一貫して人工知能に関心があり、

         人工知能を支えるハードウエア―としての「電子の目の研究」でした。

        1976年には、大学院時代のProf. C.A. Mead の指導のもと、研究室と

        Intel 社との産学共同のプロジェクトに参加し、当時の最先端の MOS

        LSI Fabrication 技術を使い、LSI chip の設計に挑戦しました。



 
     IEEE Journal of Solid State Circuits, VOL.SC11,No.4, October 1976


               128-bit Multicomparator

      
       a serial-in/serial-out fast 128 bit parallel data comparator chip

      fabricated by Intel corporation p-channel E/D MOS fabrication line






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     最後に、国際会議で講演したものを4つ紹介します。



● 一番最初は、1979年9月(31歳)当初の活動内容です。なかなかイメジャー素子が
   
   ものにならなく苦労していて、開発研究をあきらめる企業が目立った頃の話です。

   世の中は「ソニーだけが頑張っているなあ」という応援の目と、本当に実用化できる

   のかという静観の目でイメジャー素子の実用に関しては先がまだまだ見えない頃でした。


  英国ScotlandのEdingburgh大学で開催された国際会議 CCD'79 で発表したものです。


                ADVANCES IN CCD IMAGERS


● イメジャーの実用化の目途がたち、Video Cameraやデジカメとして販売実績が確実な

  ものになったころで、イメジャーの信号処理関連LSIから PlayStation2関連のLSIも

  広く開発商品化の段階に入りまだまだこれから大きく花開くと希望と夢がいっぱいの頃でした。

  オーストリアのVilachで開催された国際会議 ESSCIRC2001 で発表したものです。

          Microelectronics for Home Entertainments



●一番最後は、2008年9月(60歳)当時の活動内容で、会社定年前の最後の仕事となりました。

  英国ScotlandのEdingburghで開催された国際会議 ESSCIRC2008 で発表したものです。


           SOI Design in Cell Processor and Beyond


● 2013年はIEEEの国際学会 ISSCC の60周年記念の年で、その基調パネルのメンバーとして

   招待されました。 もう私は現役を退いて崇城大学情報学科で一人の教員として若い学生に授業を

   教える立場でしたが、長年、ISSCCの運営委員メンバーやアジア委員長としても奉仕してきた事も

   あり、ISSCCのOBメンバーとして、また、他の会社があきらめていた中、ソニーだけが(故岩間社長

   の力強いサポートのもと)イメジャーの開発当初から、開発と事業化の環境が維持され、その器の中で

   私もイメジャーの開発の1人の若手技術者としてを従事し、一人のイメージャーの開発者の目から見た

   「昔ばなし」のつもりで、基調パネルで話をしました。しかしかなり下準備をしたものの、よく話せたという
   
   自信は全くありませんでした(涙)。


   その時の下準備の内容と、パネル討論の様子、ISSCC の60周年記念の祝賀会の様子、その内容が

   IEEE Solid State Society の専門 Journal に記載された内容をまとめたものをここに掲載します。


  ISSCC2013 the 60th Birthday Anniversary Plenary Panel Talk  Memo


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イメージセンサーを開発していた萩原の現役時代の国内論文を2件紹介します。


      (i) ナローチャネルCCD単板カラーカメラ


      (ii) インターライン転送方式CCD撮像素子


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   そして、 英国ScotlandのEdingburgh大学で開催された

     国際会議 CCD'79 で萩原が発表したものがあります。

 
  この論文の中で、1975年萩原発明の、超感度、低雑音で、

       残像なしの のHagiwara Diode搭載をした 

    FT 型 CCD image sensorを初めて国際会議で紹介しています。


           ADVANCES IN CCD IMAGERS


  この学会で、 世界で初めて、 CCDが超感度でないことは

  自明として、 1975年に萩原が特許出願し、萩原が発明した、

   HAGIWARA DIODE 、すなわち、 pinned photo diode が

   超感度低雑音残像なしの特徴を持つことを説明しています。


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      萩原良昭の会社生活(1975~2008)の仕事内容に関連して紹介します。

           今となれば、なつかしい青春時代の思い出になります。

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  まず、SONYでの勤務時代(1975~2008)の萩原の仕事の紹介です。


  1975年SONYに入社してすぐ、CDT型(電荷転送装置のことで、CCDと

  MOS型の両方) の image sensor に搭載する、超高感度の受光部の

  構造特許を出願、発明しました。すなわち人間の目の網膜細胞に相当する

 「鉄腕アトムの電子の目」の網膜細胞の構造特許の出願から始まりました。



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 現在この萩原構造特許( Hagiwara Diode ) は pinned photo diode と呼ばれます。

   かつて脚光を浴びた超感度低雑音残像なしの digital CCD image sensor にも、

   現在の、さらに高解像で、超感度低雑音残像なしの digital CMOS image sensor にも

  搭載されています。その価値はますます見直されています。しかし、その特許の発明者が、

  もとSONYの萩原良昭であることはまったく世界に知られていません。その原因はその

  特許が日本国のみ1975年に出願され、日本語で記載され世界の技術者はその存在を

  知らなったためです。それで、もとNECの寺西さんが国際会議でIEDM1983で発表した

  buried photo diode 構造の ILT 方式の CCD image sensorが最初の発明だとされて

  います。 しかし、事実ではありません。誤解です。 真実はいつも 1 つです。


  萩原構造特許( Hagiwara Diode )は 1975年に SONYから日本語特許として出願されました。

  

また、その原理試作は 1978年に Hagiwara Diode 搭載の FT方式の CCD image sensor

  として 初めて世界に公開されました。SONYは 大々的に New York では 盛田会長が、

  東京では岩間社長が記者会見し、発表しました。



   Hagiwara Diode 搭載の FT方式の CCD image sensorが超高感度、低雑音で雑音ない、

  高品質の未来のビデオカメラとして、またビデオ記録器との一体型ビデオムービーとして発表

  しました。


  しかし、そこでは、まったく 1975年萩原発明のHagiwara Diode 搭載のことは一言も言及される

  ことはありませんでした。これが最終的に世界に大きな誤解を招きました。世界は CCD image

  sensor 自体が 超感度と誤解しました。


  しかし、本当は、CCD自体は本来金属性の電極を必要とするMOS構造であり、金属は光を透過

  することができないので、CCDは超感度には絶対になりえません。


  あたらしい、受光構造を必要とされていた時代でした。その必要性に答えたのが

  1975年に特許出願したもとSONYの萩原良昭が発明したHagiwara Diode でした。 








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  いろいろな CCD 方式を勢力的に検討していたSONYは、最終的に、1984年には SONY original

  HAD sensor と商標を登録し、Hagiwara Diode 搭載の CCD image sensor のお蔭で、世界の

  ビデオカメラの市場を独占することになりました。


Sony original HAD sensorは SONY固有の商標名ですので、後に世界では、これを後に、

pinned photo diode と、学会を中心に呼ばれるようになりました。 しかし、


  (1) 1975年に出願された萩原特許の受光構造特許( Hagiwara Diode ) も、


  (2) また、1984年に、SONY original HAD sensor と商標登録し、SONYが 世界のCCD image

    sensorの市場を独占したものも、

  (3) 1983年に、もとNECの寺西さんが国際会議IEDM1983で発表した buried photo diode 構造の

    ILT 方式のCCD image sensor も、 

  (4) 世界で現在、 pinned photo diode と学会を中心に、呼ばれるものも、


この上記の(1)から(4)のものは、皆、同じものです。


      しかし、この4つのものが同じものであることを、世界は理解していません。


      そして、(3)のもとNECの寺西さんの buried photo diode を、世界は簡単に、

      pinned photo diode と同一であることを判断しました。それで、現在は、もと

      NECの寺西さんが、世界最初に pinned photo diodeの発明者とされています。

  
      これはたいへん大きな誤解です。世界はその事実を知りません。



      上記の(1)から(4)はみな同じものであることを、世界はその事実を知りません。


   従って、pinned photo diode の本当の発明者は もとSONYの萩原良昭であることを、

 
   もとSONYの萩原良昭が、本当のpinned photo diodeの発明者である真実を、世界は

   全く知りません。世界は真実を知る権利があります。真実はいつも 1 つです。


   SONYにも萩原にもその真実を世界に知らしめる責任があります。


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

     萩原1975年特許 ( pinned photo diode 特許 ) 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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    SONY original HAD sensor にまつわる特許戦争のお話です。

 Please judge yourself if the story is a truth or a fiction ?.

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Story of Sony original HAD sensor (1)


     More Story (1) , Story(2), Story(3)

Story of Sony original HAD sensor (2)    
Story of Sony original HAD sensor (3)


Story of Sony original HAD sensor (4)

Story of Sony original HAD sensor (5)
      
Story of Sony original HAD sensor (6)

Story of Sony original HAD sensor(7)

Story of Sony original HAD sensor(8)


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 The AIPS ( Artificial Intelligent Partner System ) Home Page 24

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    以上の内容を理解する上で、基礎・参考となる内容を、下記の本にまとめています。

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  最後に、AIPSに関する技術解説書を1冊紹介します

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1975年から2008年まで ソニー(株)に勤務しました。 

その後、2009年より2017年まで、熊本市にある崇城大学の

情報学部の教授として勤務しました。本書は若手社員や学生を

対象に教育指導してきた技術内容の基礎をまとめ解説したものです。 

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書名  人工知能パートナー(AIPS)を支える   

    デジタル回路の世界

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ISBN 978-4-88359-339-2 C3055

本体 9000円+税 

B5サイズ 上製 475ページ (ハードカバー)

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  書籍の出版社の紹介

この本の購入に関しては、下記の出版社のホームページを参照の上、

    出版社に直接ご連絡いただき、ご購入ください。
       TEL: 042-765-6460(代)    青山社 
https://www.seizansha.co.jp/ISBN/ISBN978-4-88359-339-2.html


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   この本の概要説明です
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未来の人間の社会においては、いたるところで、人間にやさしい、
人工知能パートナーシステム( AIPS = Artificial Intelligent Partner
System)とも言える人間支援システムが出現すると期待しています。

たとえば、AIPS搭載の自動走行車や老人介護システム、人間型
歩行ロボット、ロボット・ハウス等です。

このAIPSを支えるのが、コンピュータとその通信技術です。
また、その基礎となるのが、基礎情報数学、数値計算法、
電子回路、知能ロボット工学などです。

そこにはさらに、 ハードとソフトの両面があります。

従って、ハードとソフトの技術が連携して、はじめて、AIPS搭載の
人間支援システムの実現が可能となります。

そこでAIPSを志す人は、宮本武蔵の様に、自己の腕(技術力)を
二刀流で磨いていただきたいところです。


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毎朝6時前から1時間、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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   ●荻野中学校の今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」が、その発明者である、もとSONYの萩原良昭を見ています。

 


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     人工知能パートナー(AIPS)を支える   

    デジタル回路の世界

    補足資料(Appendix)

  (おまけ) 高校生数学でわかる雑学相対性理論

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ISBN 978-4-88359-339-2 C3055

本体 9000円+税 

B5サイズ 上製 475ページ (ハードカバー)

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  書籍の出版社の紹介  

 TEL: 042-765-6460(代)   青山社

https://www.seizansha.co.jp/ISBN/ISBN978-4-88359-339-2.html


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