技術力イメージングからセンシングへ

イメージングからセンシングへ

CMOSイメージセンサーのキーテクノロジーの進化と
幅広いセンシング用途への展開

ソニーのCMOSイメージセンサーは、2007年に独自のカラムA/D変換回路を搭載したCMOSイメージセンサーを商品化し、2009年には従来比2倍の感度を実現した裏面照射型CMOSイメージセンサーを、さらに2012年には積層構造により、高画質、多機能、小型を実現した積層型CMOSイメージセンサーを商品化するなど差異化技術の積み上げによって、商品力を強化してきました。それらのキーテクノロジーと、イメージングからセンシングへ幅広い用途へ進化・展開する最新のテクノロジーを紹介します。

差異化技術の積上げにより、商品力を向上 積層型CMOSイメージセンサー、裏面照射型CMOSイメージセンサー、カラムA/D変換回路搭載CMOSイメージセンサー

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キーテクノロジーの進化

カラムA/D変換回路搭載CMOSイメージセンサー

A/D変換器を画素の垂直列毎に並列配置した独自のカラムA/D変換技術を採用。垂直信号線に読み出されたアナログ信号を最短で各列のA/D変換器に直接伝送することが可能で、アナログ伝送中に混入するノイズによる画質の劣化を抑えると同時に、高速での信号読み出しが可能。加えて、アナログ・デジタルの両回路で高精度なノイズキャンセルを行うデュアルノイズキャンセル方式により、低ノイズを実現。

従来型からカラムA/D変換回路搭載CMOSイメージセンサーへ

裏面照射型CMOSイメージセンサー

独自の裏面照射型構造を採用。従来の表面照射型CMOSイメージセンサーに比べて、約2倍の感度と低ノイズを実現。シリコン基板の裏側から光を照射することで、配線やトランジスタの影響を受けることなく単位画素に入る光の量を増大させるとともに、光の入射角変化に対する感度低下を抑えることが可能。夜景などの暗い場所でもなめらかで高画質な映像の撮影を実現。

表面照射型から裏面照射型CMOSイメージセンサーへ

積層型CMOSイメージセンサー

従来の裏面照射型CMOSイメージセンサーの支持基板の代わりに信号処理回路が形成されたチップを用い、その上に裏面照射型画素が形成された画素部分を重ね合わせた積層構造。小さなチップサイズで大規模な回路の搭載が可能。また、画素部分と回路部分をそれぞれ独立したチップとして形成するので、画素部分は高画質化に特化し、回路部分は高機能化に特化した製造プロセスを採用できるため、高画質化・高機能化・小型化を同時に実現。

裏面照射型から積層型CMOSイメージセンサーへ

3層積層型CMOSイメージセンサー

従来の裏面照射型画素部分と信号処理回路部分との2層構造の積層型CMOSイメージセンサーに、さらにDRAMを積層。高速読み出しを実現し、動きの速い被写体の撮影時にも、フォーカルプレーン歪みを抑えた静止画や、フルHD(1920×1080画素)サイズで毎秒最大1,000フレームのスーパースローモーション動画の撮影が可能。

世界初のDRAM搭載の3層構造

従来の積層型から3層積層型へ
11930万画素サイズで120分の1秒の高速読み出しにより
フォーカルプレーン歪みを抑えた静止画の撮影が可能

  • 30分の1秒の読み出し速度

  • 120分の1秒の読み出し速度
2フルHD(1920×1080画素)毎秒最大1,000フレームの
スーパースローモーション動画の撮影を実現
動画:64x Super Slow Motion動画

幅広いセンシング用途への展開

車載カメラ向けに求められるLEDフリッカー(LED標識や信号機などの撮影時に起こるLEDのちらつき)の抑制と、広いダイナミックレンジを同時に実現できるCMOSイメージセンサーを他社に先がけて商品化しました。また、前方センシングカメラ向けにおいて、業界最高解像度※を誇る積層型CMOSイメージセンサーも商品化しています。先進運転支援システム(ADAS)や、バックミラーの代わりとしてのカメラモニタリングシステム(CMS)用途で、今後多くの車への採用拡大が期待されます。
※2017年10月23日広報発表時点。

動画:LEDフリッカー抑制とHDR動画

偏光センサー

従来の偏光カメラでは別々の部品だった偏光素子を裏面照射型CMOSイメージセンサー内に内蔵した新しいCMOSイメージセンサーです。フォトダイオード上に偏光素子を配置しワンチップ化したことで、コンパクトな偏光カメラを実現できます。太陽光の反射で見えにくい被写体を撮影できたり、物体の表面の凹凸がより細かく撮影できることで、車関連の用途のほかさまざまな応用が期待されます。

動画:太陽光の反射で見えにくい被写体の比較
左が偏光センサーで右が従来センサー

高速ビジョンセンサー

毎秒1,000フレームの高速センシングで対象物の検出と追跡を実現する積層型CMOSイメージセンサーです。高速で対象物を捉えるため、ロボットへのリアルタイムなフィードバックが可能となり、工場の生産ラインのスピーディーな異常検出や、ロボットの自律的な動作やティーチング作業の効率化などへの貢献が期待されます。

動画:高速ビジョンセンサーの説明動画

距離画像センサー

光源から発した光が対象物で反射し、センサーに届くまでの光の飛行時間(時間差)を検出することで、対象物までの距離を測定するToF(Time of Flight)方式の距離画像センサーです。ソニーの裏面照射型の画素技術により従来比1.5倍の高精度な距離画像の取得を実現しています。AR/VR、自律的な動作が必要となるロボットやドローンなど、ジェスチャー認識や物体認識、障害物検知などの応用範囲が広がります。

  • イメージセンサー画像
  • 裏面照射型
    距離画像センサー(開発品)
  • 表面照射型
    距離画像センサー(従来品)
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