SONY ExmorおよびSTARVISセンサーシリーズ:基本情報とアーキテクチャ

2024年12月07日

ソニーは、世界的に認められたイメージセンサーサプライヤーとして、センサー市場の革新をリードし、産業、小売、農業、スマートシティ、医療など幅広い分野の特定のニーズを満たすために、さまざまなセンサー製品を提供しています。その中でも、ソニーのExmor、Exmor R、STARVIS、Exmor RSシリーズのセンサーは、その優れた性能と幅広い用途により、市場で人気があります。これらのセンサーは、技術的に進んでいるだけでなく、低照度環境や近赤外光領域での画像キャプチャ機能にも優れており、さまざまなハイエンドビジョンアプリケーションを強力にサポートします。SONYのセンサーについては、前の記事.

この記事では、これらのセンサーの主要な機能、アーキテクチャ、およびアプリケーション領域を詳しく見ていきます。これにより、ソニーのexmorセンサーとSTARVISセンサーの比較分析を提供します。

Sony Starvis、Exmor、Exmor R、Exmor RSセンサーの基本的な機能は何ですか?

Exmorセンサーは、ソニーが導入した革新的な技術で、その主な利点は、画像データ伝送の初期段階でピクセルデータをデジタル化することにより、ノイズを大幅に低減し、画質を向上させることです。Exmorセンサーは、CMOSイメージセンサーの各列でアナログ/デジタル信号変換と2段階のノイズリダクションを並行して行うFSI(Front-Illuminated Structure)を採用しています。削減については、こちらをご覧ください。画像ノイズの詳細.

Exmor Rシリーズ(Exmorの5代目)は、FSI(表面照射型)からBSI(裏面照射型)技術に移行することで感度の向上を実現しました。このシフトにより、BSIセンサーは通常の前面照射型イメージセンサーの約2倍の感度になり、暗い場所での性能が大幅に向上します。

Cameras with SONY sensors.jpg

Exmor Rシリーズの一員であるSTARVISセンサーは、可視光および近赤外光領域(NIR)での高感度で知られており、2000mV/μm²以上を提供します。この裏面照射型ピクセル技術は、CMOSイメージセンサー用に設計されており、極端な低照度条件で高画質を実現するために使用されます。

一方、Exmor RSシリーズは、ピクセルウェルの深さを増やすことで、Exmor RシリーズのNIRスペクトル性能の欠点に対処しています。また、ソニーのCMOSセンサーは、Exmor RSに積層型イメージセンサーアーキテクチャを導入し、各ピクセルのセンサー回路をシリコン基板の隣に配置するのではなく、シリコン基板の下に配置しました。この設計は、NIR領域でより多くの光を集めるのに役立ち、そのスペクトルの量子効率(QE)を向上させます。

Sony Exmor、Exmor R、STARVIS、Exmor RSセンサーのアーキテクチャはどのようなものですか?

Exmorセンサーは、ピクセルの前面でアナログ/デジタル信号変換を行うことができる設計であるFSI(Front Illuminated Structure)を使用していますが、これにより光の受信効率も制限されます。

ソニーのウェブサイトによると、Exmorセンサーの階層構造は次のもので構成されています。

チップ上のマイクロレンズ
カラーフィルター
金属配線
受光面
フォトダイオード

この構造は、高速な画像データを処理するときには優れた性能を発揮しますが、低照度下での感度には限界があります。近赤外線領域。

一方、Exmor Rシリーズセンサーは、受光面とフォトダイオードを直接光にさらすという大きな技術的ブレークスルーである裏面照射型構造(BSI)を採用しており、センサーの感度が飛躍的に向上しています。

Exmor R のレイヤー構造の順序は次のとおりです。

チップ上のマイクロレンズ
カラーフィルター
受光面
フォトダイオード
金属配線

このアーキテクチャにより、光の受信が最適化されるため、暗い場所でのセンサー性能が大幅に向上します。

Exmor Rシリーズの一部であるSTARVISセンサーは、BSIアーキテクチャの利点を継承し、特に低照度および近赤外光領域の画質を最適化します。

SONY Starlight night vision effect.jpg

Exmor RSシリーズセンサーは、スタックイメージセンサーアーキテクチャを採用することで、さらに革新的です。このアーキテクチャでは、センサー回路がシリコン基板の隣にではなく、シリコン基板の下に積み重ねられるため、光の受信効率が向上するだけでなく、近赤外光領域でのセンサーの量子効率も向上するように設計されています。極端な光条件下でのイメージングに最適です。

Sony ExmorおよびSTARVISセンサーの一般的なアプリケーション分野

医療用顕微鏡検査

医用画像の分野では、特に画質と感度が求められる顕微鏡アプリケーションにおいて、優れた低照度性能と高いNIR感度を持つソニー製カメラSTARVISセンサーは、鮮明な画像と正確な診断サポートを提供する医療用顕微鏡での使用に最適です。

インテリジェント監視システム

インテリジェントな監視カメラは、暗い場所や夜間の環境など、さまざまな照明条件で動作する必要があります。Sony Exmor RおよびSTARVISセンサの高感度および低ノイズ特性は、これらのアプリケーションに最適です。これらのセンサーは、鮮明な画像を提供し、人数カウント、群衆分析、車両カウントなどのサポート機能を提供します。