概要

イメージセンサーは、レンズから入った光を電気信号に変換する「電子の眼」として、私たちの日々の生活や社会のいたるところで活用されています。デジタルカメラなどの、人間の眼で見える光景を画像データ化するイメージング用途に加え、近年は製造現場で使われる特殊なカメラ(UV:紫外線、IR:赤外線、偏光など)のような、人間の眼には見えないさまざまな情報を取得・認識するセンシング用途にまで活躍の場を拡げつつあります。

フィルムカメラでいえばフィルム、人間の眼でいえば網膜に相当するイメージセンサーの性能は、撮影した写真の画質や、センシングの精度を大きく左右します。

技術解説

イメージセンサーの種類:CCDイメージセンサーとCMOSイメージセンサー

イメージセンサーの構造は一般的に 「CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)」と「CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補性金属酸化膜半導体)」の2方式に分類できます。CMOSイメージセンサーは、CCDイメージセンサーに比べて高速で低消費電力というメリットがあるため、現在ではスマートフォンやデジタルカメラなど、多くの分野でCMOSイメージセンサーが主流となっています。

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、2004年に当時トップシェアを獲得していたCCDイメージセンサーから、後発のCMOSイメージセンサーに注力することに大きく方針を転換。長年のCCDイメージセンサー開発で得たノウハウを生かしながらCMOSイメージセンサーの開発・生産にリソースを集中したことで、CMOSイメージセンサー市場におけるトップシェアを獲得するに至っています。

CCDイメージセンサーとCMOSイメージセンサーの構造比較

CCDの画像
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光を電気(電荷)に変換した後、一画素ずつバケツリレーのように転送し、センサーの出口のアンプで増幅させて信号化します

CMOSセンサーの画像
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それぞれのフォトダイオードにアンプがあるので、電気をその場で増幅させて信号化し、一気に伝送します

CCDの画像

光を電気(電荷)に変換した後、一画素ずつバケツリレーのように転送し、
センサーの出口のアンプで増幅させて信号化します

CMOSセンサーの画像

それぞれのフォトダイオードにアンプがあるので、
電気をその場で増幅させて信号化し、一気に伝送します

CMOSイメージセンサーの特長

CCDイメージセンサーと比べてCMOSイメージセンサーの特長には、高速性、低消費電力性に加えて、アナログ回路・デジタル回路を同チップ上に集積化できるシステムインテグレーション適応性が挙げられます。
初期段階のCMOSイメージセンサーは、CCDイメージセンサーよりもノイズが多く感度が低いというデメリットがあり、画質の面で劣っていましたが、その後技術革新によってCCDイメージセンサーを凌駕する高画質な動画や静止画を撮影できるようになりました。高速、低消費電力の特長を持つCMOSイメージセンサーの高画質化が、さまざまなカメラの進化を支えてきました。

SSSのCMOSイメージセンサーの特長

SSSは、2007年に高速、低ノイズを実現した独自のカラムA/D変換回路搭載のCMOSイメージセンサーを、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商品化し、その性能はCCDイメージセンサーを超えるまでになりました。さらに2012年には画素部分と信号処理部分の積層構造により、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、2015年には小型、高性能、生産性向上を実現したCu-Cu(カッパー・カッパー)接続を世界に先駆けて実用化するなど、技術革新を重ね、常に業界をリードしています。

イメージセンサー キーテクノロジーの進化

カラムA/D変換回路搭載CMOSイメージセンサーはカラムA/D変換回路により、高速、低ノイズを実現 周辺回路技術の進化。裏面照射型CMOSイメージセンサーは裏面照射型構造により、高感度を実現 画素技術の進化。積層型CMOSイメージセンサーは積層構造により、高画質、多機能、小型を実現 積層技術の進化。Cu-Cu接続採用の積層型CMOSイメージセンサーはCu端子での直接接続により、小型、高性能、生産性向上を実現 チップ間接続技術の進化。
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イメージセンサー キーテクノロジーの進化

カラムA/D変換回路搭載CMOSイメージセンサーはカラムA/D変換回路により、高速、低ノイズを実現 周辺回路技術の進化。裏面照射型CMOSイメージセンサーは裏面照射型構造により、高感度を実現 画素技術の進化。積層型CMOSイメージセンサーは積層構造により、高画質、多機能、小型を実現 積層技術の進化。Cu-Cu接続採用の積層型CMOSイメージセンサーはCu端子での直接接続により、小型、高性能、生産性向上を実現 チップ間接続技術の進化。

活用事例

CMOSイメージセンサーの活用事例

モビリティやモバイル、産業用ロボットなど、さまざまな分野で活用されているCMOSイメージセンサー。分野ごとの活用事例をご紹介しています。

関連技術

カラムA/D変換回路

SSSのイメージセンサーに搭載されているカラムA/D変換回路の技術情報はこちらです。

裏面照射構造

SSSのイメージセンサーに搭載されている裏面照射構造の技術情報はこちらです。

積層構造

SSSのイメージセンサーに搭載されている積層構造の技術情報はこちらです。

Cu-Cu接続

SSSのイメージセンサーに搭載されているCu-Cu接続の技術情報はこちらです。

ToF(Time of Flight)

SSSのイメージセンサーに搭載されているToF(Time of Flight)の技術情報はこちらです。

高速インターフェース規格 SLVS-EC

SSSのイメージセンサーに搭載されている高速インターフェース規格 SLVS-ECの技術情報はこちらです。

関連製品&ソリューション

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