対角21.63 mm (4/3型) 有効約1071万画素カラー用CMOSイメージセンサ

IMX294CJK

セキュリティカメラ、産業機器向け4/3型高感度4K対応CMOSイメージセンサ

拡大を続けるセキュリティカメラ市場に向けて、ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社は4/3型、有効約1071万画素の裏面照射型CMOSイメージセンサ「IMX294CJK」を商品化しました。
IMX294CJKは当社のセキュリティカメラ向けセンサとして初めて4/3型を採用し、4Kの画素数で120 frame/sの出力を実現しています(ADC10 bit出力時)。また、大型画素を採用することでSNR1s:0.14 lx※1を達成するとともに、画素にQuad Bayer構造(図-1参照)を採用することで時間差のないHDR (High Dynamic Range) 機能を実現し、広ダイナミックレンジでの動画撮影を可能としています。

※1:ソニーが提唱する産業機器向けイメージセンサの低照度性能指標
URL: https://www.sony-semicon.co.jp/products_en/IS/sensor0/technology/snr1s.html

  • 大型光学フォーマット (4/3型)
  • 4K 120 frame/s対応
  • 高感度 (SNR1s = 0.14 lx)
  • 高速I/F (CSI-2/SLVS-EC※2)
  • Quad Bayer Coding HDR対応

※2:Scalable Low Voltage Signaling Embedded Clock

Exmor R

* Exmor Rは,ソニー (株) の商標です。列並列A/D変換方式を採用したExmor™の画素の基本構造を裏面照射型にすることで,感度や低ノイズなどの撮像特性を大幅に向上させたCMOSイメージセンサです。

STARVIS

* STARVISは,ソニー (株) の商標です。STARVIS (スタービス) は,1µm2あたり,2000mV以上 (カラー品,706cd/m2光源撮像時,F5.6,1s蓄積換算) の感度を有し,可視光領域に加え近赤外領域までの高画質を実現した,監視カメラ用途CMOSイメージセンサ用 裏面照射型画素技術です。

4/3型4K出力対応

IMX294CJKは光学サイズとして4/3型を採用しました。また画角としてアスペクト比4:3の10M (3704 × 2778)、16:9のUHD (3840 × 2160)、17:9 (4096 × 2160)と、多彩な出力フォーマットに対応しています。また、AD変換器は、10 bit、12 bit、14 bitと、用途に応じて選択することができます (表-3)。

圧倒的な低照度性能

大型光学系を生かし、1画素あたりの面積を4.63 µmまで拡大することでSNR1s:0.14 lxという圧倒的な低照度性能を実現しました。低照度性能を要求されるセキュリティカメラ市場のアプリケーションに最適です (写真-2)。

高速動画撮像

本製品は4Kの画角で120 frame/sの高フレームレートでの高速動画撮像を実現でき、HDR駆動時においても60 frame/sの高速撮像を可能としています。
また高速撮像に合わせて、インタフェースとして当社独自の高速シリアルインタフェースであるSLVS-ECを用いることで少ない本数での画像転送が可能です。また汎用インタフェースであるMIPI (CSI-2) インタフェースも搭載しており、汎用ISP (Image Signal Processor) との接続にも対応しています。

Quad Bayer Coding HDR

IMX294CJKはQuad Bayer 構造を採用しており、通常モード時は2 × 2の画素単位で加算したデータを出力していますが、HDRモード時にはQuad配列の中の2画素ごとに長時間蓄積と短時間蓄積に分けて蓄積を行うことができます (図-1)。この場合短時間蓄積と長時間蓄積に時間差がないため、動被写体の撮影での合成ずれが少ないHDRを実現できます (写真-3)。

※画像上でマウスカーソルが変化するものは、クリックして頂くと、新しいWindowが開き拡大画像が表示されます

図-1 CFA構造

図-1

写真-1 通常画像

条件: 500 lx F2.0 (露光時間33.3 ms, 内部ゲイン0 dB)

写真-1

写真-2 低照度画像

条件: 0.2 lx F2.0 (露光時間 33.3 ms, 内部ゲイン45 dB (HCG))

写真-2

写真-3 HDR画像例

条件: 露光時間 (3.2 ms/0.2 ms) の合成画像

写真-3-1

複数回露光HDR

写真-3-2

Quad Bayer Coding HDR

表-1 素子構造
項目 IMX294CJK
出力イメージサイズ 対角 21.63 mm (4 / 3 型) アスペクト比17:9 & 4:3
有効画素数 4168 (H) × 2176 (V) 約893万画素 (アスペクト比17:9)
3792 (H) × 2824 (V) 約1071万画素 (アスペクト比4:3)
ユニットセルサイズ 4.63 µm (H) × 4.63 µm (V)
オプティカル
ブラック
水平方向 前0画素、後0画素
垂直方向 前16画素、後0画素
入力駆動周波数 SLVS-EC使用時 72 MHz
MIPI CSI-2使用時 6 ~ 27 MHz
出力インタフェース SLVS-EC (2.304 Gbps / Lane) 最大8lane
MIPI CSI-2 (1.728 Gbps / Lane) 最大4lane
パッケージ 248-pin LGA
電源電圧 VDD (標準値) 2.8 V / 1.8 V / 1.2 V
表-2 撮像特性
項目 備考
感度 (F5.6) 標準値 1900 mV 1/30s 蓄積: HCG時
飽和信号量 最小値 970 mV Tj = 60 °C: LCG時
表-3 基本駆動モード
駆動モード 推奨記録画素数 フレームレート
[frame/s]
ADC
[bit]
全画素読み出し (アスペクト比4:3) 3704 (H) × 2778 (V) 24 14
全画素読み出し(アスペクト比17:9) 4096 (H) × 2160 (V) 60 (SLVS-EC)
30 (CSI-2)
12
全画素読み出し (アスペクト比16:9) 3840 (H) × 2160 (V) 60 (CSI-2) 12
全画素読み出し (アスペクト比4:3) 3704 (H) × 2778 (V) 60 (SLVS-EC)
30 (CSI-2)
12
全画素読み出し (アスペクト比17:9)
水平垂直2/2ライン加算
2048 (H) × 1080 (V) 120 (SLVS-EC)
60 (CSI-2)
12
全画素読み出し (アスペクト比17:9) 4096 (H) × 2160 (V) 120 (SLVS-EC)
60 (CSI-2)
10
HDR-1 (アスペクト比17:9) 4096 (H) × 2160 (V) 60 (SLVS-EC)
30 (CSI-2)
10
HDR-2 (アスペクト比4:3) 3704 (H) × 2778 (V) 30 (SLVS-EC)
15 (CSI-2)
10
HDR-3 (アスペクト比17:9)
水平垂直2/2ライン加算
2048 (H) × 1080 (V) 60 10

※ 本資料に記載されております規格等は、改良のため予告なく変更することがありますので、ご了承ください。

VOICE

設計者集合写真

設計者 (左から) 磯尾 洋介 鷹本 勝

大型光学系を採用したIMX294CJKは従来のラインアップとは異なる製品で今後のハイエンドセキュリティカメラの指針となるべく開発を行いました。圧倒的な低照度性能と動被写体に強いHDR機能を搭載しており、フラグシップにふさわしいセンサとなっています。
是非、4/3型高画質CMOSイメージセンサIMX294CJKをご検討ください。