対角6.46mm (1/2.8型) 有効約321万画素カラーCMOSイメージセンサ

IMX124LQT

産業機器向け新規開発画素搭載、裏面照射型CMOSイメージセンサ

ソニーでは、産業機器向けに低照度性能を向上させた、フルHD出力対応、約321万画素の裏面照射型CMOSイメージセンサ「IMX124LQT」を開発しました。
今回、産業機器向けとして、新規に裏面照射型構造の2.5µm角単位画素を開発し、低照度性能を大幅に向上させました。従来の表面照射型構造2.5µm角単位画素で構成されるIMX036LQRと比較して約2.7倍の感度向上を実現しています。

  • 裏面照射型構造2.5µm角単位画素
  • 高感度 (2.7倍:従来構造品比)
  • フルHD1080p対応
  • 0.1dBステップ設定の12bit ADC搭載
  • 複数フレームセット出力対応

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。

新規開発の高感度画素

産業機器カメラに最も求められる要素として高感度特性があります。今回、裏面照射型構造では初めて産業機器向けとして開発した2.5µm角単位画素により、当社従来構造品と比較して大幅に感度が向上しました (写真1)。同時に表面照射型構造の近赤外感度を向上させた2.8µm角単位画素で構成されるIMX236LQJ※1と比較しても、可視領域および近赤外領域の双方で感度向上を実現しています。

※1 2013年8月 製品情報参照

低照度性能

裏面照射型構造の特長として、オンチップレンズとフォトダイオードの間に配線層がなく、集めた光を無駄にしないため、感度が上がることが挙げられます。
セキュリティカメラのような用途では、暗い場面においてF値開放で使用される事が多くなります。その場合、センサに対する光の入射角度が急になり、オンチップレンズとフォトダイオード間の配線層の有無が、フォトダイオードに届く光の量に大幅な差を生じさせます。
裏面照射型構造を採用したIMX124LQTは、感度値F5.6を基準にF1.2まで絞りを開くことで、従来構造品であるIMX036LQRと比べて約1.7倍の光を集め、光を無駄にしていない事がわかります(グラフ1)。
このことは低照度で使用するカメラにおいては重要な要素になります。

使いやすいセンサ

インタフェースは、IMX236LQJ、IMX178LQJ※2等で採用している、低電圧版LVDSシリアルを採用し、その他にI2C、4線シリアル、マスター駆動、スレーブ駆動といった従来の産業機器向けCMOSイメージセンサと同じ制御機能を搭載しているため、接続が容易にできます。
また、IMX124LQTに内蔵されているアンプは、0.1dBステップでのゲイン設定が最大51dBまで可能で、細かいゲインコントロールをセンサの設定で実現できます。
このほか、複数フレーム出力をする際には、組み合わせるフレームの露光時間とゲインの個別設定を一括で設定することが可能です。本機能と後段の信号処理を組み合わせることで、ダイナミックレンジを広げた画像を作ることも可能です。

※2 2013年8月 製品情報参照

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写真-1 当社従来品との比較

条件1:2000lx F5.6 (QXGA画像 60frame/s)

写真-1-1

IMX036LQR (従来3メガ品)
内部ゲイン0dB/ADC10bitモード

写真-1-2

IMX124LQT (新製品)
内部ゲイン0dB/ADC12bitモード

条件2:1lx F1.4 (QXGA画像 60frame/s)

写真-1-3

IMX036LQR (従来3メガ品)
内部ゲイン42dB/ADC10bitモード

写真-1-4

IMX124LQT (新製品)
内部ゲイン51dB/ADC12bitモード

グラフ-1 F値感度依存データ

F値感度依存性データ
グラフ-1

※F5.6時の出力値を1として、絞りに応じた理想出力値に対する相対感度で示したグラフです。

表-1 素子構造
項目 IMX124LQT
イメージサイズ 対角 6.46 mm (1/2.8型) (QXGA mode)
対角 5.56 mm (1/3.2型) (Full HD mode)
有効画素数 2065 (H) × 1553 (V) 約321万画素
ユニットセルサイズ 2.50 µm (H) × 2.50 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 12画素、 後 0画素
入力駆動周波数 54 MHz/27 MHz/
37.125 MHz/74.25 MHz
パッケージ 98-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
G感度 (F5.6) 標準値 540 mV 1/30s蓄積
飽和信号量 最小値 812 mV Tj = 60°C
表-3 基本駆動モード
モード インタフェース ADC フレームレート (Max.) ビットレート (Max.)
QXGA 低電圧版LVDS
シリアル4ch
12bit 60 frame/s 648M bps/ch
低電圧版LVDS
シリアル2ch
12bit 30 frame/s 648M bps/ch
Full HD 低電圧版LVDS
シリアル4ch
12bit 60 frame/s 594M bps/ch
低電圧版LVDS
シリアル2ch
12bit 30 frame/s 594M bps/ch

※ 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 (本橋、鷹本、林田、土屋、矢野)

IMX124LQTはソニーが持っている裏面照射型構造を産機専用画素として、特に低照度画質にこだわって設計したセンサです。産業機器向けのセンサを何世代もやってきたメンバーだからこそ、自信を持ってお薦めできる画質となっています。ぜひ、IMX124LQTを使用した低照度画質を体感してください。