ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社（以下、「SSS」）は、産業機器向けに、業界最多※1となる有効約532万画素のSWIR（Short-Wavelength Infrared/短波長赤外）イメージセンサー『IMX992』を商品化します。
本製品は、独自のCu-Cu接続を用いることで、SWIRイメージセンサーとして業界最小※1となる3.45μmの画素サイズを実現しました。同時に、効率的に光を取り込むために画素構造を最適化したことで、可視光から非可視光である短波長赤外までの広帯域（波長：0.4μm〜1.7μm）において、高精細な撮像を可能にしました。さらに、新たに搭載した撮影モードが、暗い環境においても、ノイズを従来比で大幅に抑えた高画質な撮影を実現します。
本製品に加え、画素サイズ3.45μmで有効約321万画素となる『IMX993』も商品化し、SWIRイメージセンサーの製品ラインアップを拡充します。さまざまな産業用途に向けて、多画素・高感度を両立する新たなSWIRイメージセンサーを提案し、多様な産業機器の進化に貢献します。
※1 InGaAs(インジウム・ガリウム・ヒ素)を用いたSWIRイメージセンサーにおいて。ソニー調べ。(2023年11月29日広報発表時)
SWIRイメージセンサー『IMX992』
左：電子冷却素子内蔵セラミックPGAパッケージ 右：セラミックLGAパッケージ
| 型名 |
サンプル出荷時期 | |
|---|---|---|
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1/1.4型(対角11.4mm)有効532万画素 |
電子冷却素子内蔵 |
2024年2月 |
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セラミックLGAパッケージ |
2024年2月 | |
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1/1.8型(対角8.9mm)有効約321万画素 |
電子冷却素子内蔵 セラミックPGAパッケージ |
2024年2月 |
| セラミックLGAパッケージ | 2024年2月 | |
昨今、産業機器分野において生産性向上や不良品流出防止が求められる中、従来の可視光によるセンシングに加え、非可視光帯域でのセンシングが注目されています。1台のカメラで、可視光から非可視光である短波長赤外までの広帯域をシームレスに撮影することができるSSSのSWIRイメージセンサーは、半導体製造におけるシリコンウェーハの貼り合わせ工程や欠陥検査工程、食品の生産における材料検査や異物検査などで、すでに活用が進んでいます。
本製品は、画素の微細化による多画素化で、より高解像度の撮像を可能にすると同時に、低照度環境における撮像性能を高めることで、少ない光量での検査やモニタリング用途などにおいても高画質な撮影を実現します。今後、光の反射・吸収特性が可視光とは異なる短波長赤外光の性質を生かした検査・識別・計測においてさらに活用用途を広げることで、産業の生産性向上に貢献していきます。
＜主な特長＞
■業界最小※1 3.45μm画素による多画素化で、高解像度での撮像を実現
受光部のフォトダイオードを形成するInGaAs（インジウム・ガリウム・ヒ素）層と、読み出し回路を形成するSi（シリコン）層をCu-Cu接続で接合することで、画素ピッチを縮小し、業界最小※1となる3.45μm角の画素サイズを実現しました。これにより、小型でありながら、IMX992では業界最多※1の有効約532万画素、IMX993は有効約321万画素を実現しています。多画素化は、微細な対象物の検出や広範囲の撮影を可能にし、短波長赤外光を使った各種検査における識別や計測精度の大幅な向上に貢献します。
解像度の違いによるSWIR撮影画像の比較：照明波長1550nm
（左：当社の他製品・有効134万画素 右：IMX992）
■撮影モードの切替で、暗所でも低ノイズでの撮像を実現
新たに搭載された撮影モードにより、環境の明暗に左右されず低ノイズでの撮像が可能になりました。光量が限られる暗い環境においては、『High Conversion Gain（HCG）モード』により、光が電気信号に変換された直後のまだノイズが少ない状態で信号を増幅させることで、その後に載るノイズを相対的に小さくすることができます。これにより、暗所におけるノイズの影響を抑えることができ、カメラの認識精度の向上につながります。一方、十分な光量が確保できる明るい環境においては、『Low Conversion Gain(LCG)モード』により、ダイナミックレンジを重視した撮像ができます。
さらに、『Dual Read Rolling Shutter（DRRS）』※2を有効にすることで，イメージセンサーから特殊な2種類の画像が出力されます。これらの画像をカメラ側で合成することによって、ノイズ成分を大幅に除去した画像を取得することも可能です。
※2 DRRSを使用するには、画像演算をするために後段システムにフレームメモリーを設ける必要があります。
暗所における画質とノイズの比較：照明波長1450nm
（左：当社の他製品・有効134万画素 中央：IMX992/HCGモード選択時 右： IMX992/HCGモード選択・DRRS有効時）
■画素構造の最適化により、広帯域で高感度撮像を実現
SSSのSWIRイメージセンサーでは、可視光を吸収してしまう表面のInP（インジウム・リン）層を薄膜化することで、その下のInGaAs（インジウム・ガリウム・ヒ素）層まで可視光を透過させることができ、可視帯域においても高い量子効率を実現しています。本製品では画素構造の最適化により、従来比で可視光帯域の量子効率が向上しました。これにより、0.4μmから1.7μmまでの広い波長帯域において、より均質な感度特性を実現しています。波長ごとの画質差を最小限に抑えることで、多様な産業用途への対応や検査・識別・計測の信頼性の向上に貢献します。
＜関連リンク＞
・当社の短波長赤外イメージセンサー技術SenSWIR™について
https://www.sony-semicon.com/ja/technology/industry/senswir.html
https://www.sony-semicon.com/ja/products/is/industry/swir/imx992-993.html
| 型名 | IMX992 | IMX993 | |
|---|---|---|---|
| 有効画素数 |
2592（H）× 2056（V） |
2080（H）× 1544（V） |
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| イメージサイズ | 対11.4mm(1/1.4型) | 対角8.9mm(1/1.8型) | |
| ユニットセルサイズ | 3.45μm(H)×3.45μm(V) | 3.45μm(H)×3.45μm(V) | |
| フレームレート | 全画素 |
8bit: 130fps |
8bit: 170fps |
| 電源電圧 |
1.2V、1.8V、2.2V、3.3V |
1.2V、1.8V、2.2V、3.3V |
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| 主な機能 |
グローバルシャッター※3、 |
グローバルシャッター※3、 |
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| 出力 |
SLVS(2ch/4ch/8ch)、 |
SLVS(2ch/4ch/8ch)、 |
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| パッケージ |
電子冷却素子内蔵セラミックPGA |
電子冷却素子内蔵セラミックPGA |
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※3 DRRS有効時はローリングシャッター。