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2021年9月9日

業界最小※14.86μm角画素を実現した
被写体の変化のみを検出する積層型イベントベースビジョンセンサー 2タイプを商品化
~高速、高精度なデータ取得により、産業機器業界の生産性向上に貢献~

ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社

ソニーは、産業機器向けに、業界最小※14.86μm角画素を実現し、被写体の変化のみを検出することができる積層型イベントベースビジョンセンサー 2タイプを商品化します。
イベントベースビジョンセンサーは、各画素の輝度変化を非同期で検出し、変化したデータのみを画素の位置(xy座標)および時間の情報と組み合わせて出力するため、高速、低遅延なデータ出力が可能なセンサーです。
本製品は、ソニーが保有する独自のCu-Cu(カッパー・カッパー)接続※2を用いた積層技術により、業界最小となる画素サイズ4.86μm角を実現します。高速・低遅延で高時間分解能を持つデータ出力と低消費電力を両立することに加え、小型ながら高解像度を実現することで、さまざまな環境、状況下での素早い動体検出などが可能です。
本製品は、ソニーとProphesee社(プロフェシー)による協業を通じ、ソニーの培ってきたCMOSイメージセンサーの技術と、Prophesee社が保有するイベントベース方式のビジョンセンシング技術を組み合わせることで実現しました。これにより、高速、高精度なデータ取得が可能になり、産業機器業界の生産性向上に貢献します。

※1:積層型イベントベースビジョンセンサーにおいて。ソニー調べ。(2021年9月9日広報発表時)

※2:画素チップ(上部)とロジックチップ(下部)を積層する際に、Cu(銅)のパッド同士を接続することで電気的導通を図る技術。画素領域の外周の貫通電極により上下のチップを接続するTSV(シリコン貫通電極)に比べて、設計自由度や生産性の向上、小型化、高性能化などが可能。

積層型イベントベースビジョンセンサー
『IMX636』(左)  『IMX637』(右)

型名 サンプル出荷時期(予定)
1/2.5型(対角7.137mm)有効約92万画素※3
積層型イベントベースビジョンセンサー『IMX636』
2021年10月
1/4.5型(対角3.983mm)有効約33万画素※3
積層型イベントベースビジョンセンサー『IMX637』
2021年10月

※3:イメージセンサーの有効画素規定方法に基づく。

産業機器業界におけるニーズの高度化・多様化に伴い、カメラで取得した画像から必要な情報を抽出するセンシングの活用が拡大し、より高効率なデータ取得が求められています。
一般的に利用されているフレームベース方式では、フレームレートに応じて一定の間隔で全体の画像を出力しますが、本製品は、画素の輝度変化を非同期で検出し、画素の位置(xy座標)および時間の情報と組み合わせてデータ出力することができるイベントベース方式のセンサーです。センサーの画素部と、輝度変化を検出する信号処理回路を組み込んだロジック部を、一画素ごとにCu-Cu接続で導通する独自の積層構造を採用しています。これにより、対象物の輝度変化を検出した画素のみがデータ出力することで、低消費電力ながら高速・低遅延で高時間分解能を持つ輝度変化の検出を可能にします。さらに、業界最小※1の4.86μm角の画素サイズによるセンサーの小型化かつ高解像度も実現しています。
本製品により、微小な振動の変化を捉えることによる、装置の予知保全につながる異常検知や、溶接・金属切削時に発生する火花の変化を捉えることによる、治工具の最適な交換など、フレームベース方式のイメージセンサーでは認識が困難な用途や、人の経験に頼っていた作業工程など、さまざまな場面において生産性を向上させます。

撮像例1 振動検知(左:フレームベース画像、右:イベントベース画像)

撮像例2 金属切削時の火花の検知(左:フレームベース画像、右:イベントベース画像)

<主な特長>

■業界最小※1画素サイズ4.86μm角による小型かつ高解像度の実現

センサーの画素部と、輝度変化を検出する信号処理回路を組み込んだロジック部を一画素ごとにCu-Cu接続で導通する独自の積層構造を採用しています。従来、画素部と信号処理回路を同一基板上に配置することが一般的であったのに対し、画素部の高い開口率※4を保ちつつも、画素サイズは業界最小※1となる4.86μm角を実現します。これにより、小型ながら高解像度による高精度な認識に繋がります。

※4: 1画素当たりの光入射面側からみた開口部分(遮光部以外)の割合。

■低消費電力ながら高速・低遅延で高時間分解能を持つイベントデータ出力が可能

独自の積層構造により、画素の輝度変化を非同期で検出し、画素の位置(xy座標)と時間の情報と組み合わせてデータ出力するイベントベース方式を実現しています。これにより、フレームベース方式と比べて、必要な情報のみを低消費電力ながらマイクロ秒レベルで高速・低遅延に読み出し、また高時間分解能を持つ出力が可能になります。

■効率的な情報取得を支援するイベントフィルター機能

さまざまな用途に対応するため、Prophesee社が開発した不要なイベントデータを除去する複数のフィルター機能を搭載しています。このフィルター機能を使用することで、LEDフリッカーなど特定の周期で発生する認識に必要のないイベントの除去(アンチフリッカー)、対象物である動被写体の輪郭に該当しない可能性の高いイベントの除去(イベントフィルター)、後段のシステムが処理できるイベントレート以下となるようなデータ量の調整(イベントレート制御)などが可能です。

イベントデータを30fpsの1フレームに相当する時間(約33ミリ秒)積算した画像
(左:イベントフィルターOFF、右:イベントフィルターON。ソフトウェアシミュレーションで左から約92%データ削減)

本製品におけるソニーとProphesee社の協業の一環として、センサーの性能に最適化されたイベント信号処理ソフトウェアMetavision® Intelligence Suite がProphesee社より提供されています。本ソフトウェアと組み合わせることにより、効率的なアプリケーション開発が可能となり、より様々なユースケースに向けたソリューションの提供に繋がります。

イベントベースビジョンセンサーの詳細については、以下のサイトをご覧ください。

製品ページ
https://www.sony-semicon.co.jp/products/IS/industry/product/evs.html

技術ページ
https://www.sony-semicon.co.jp/products/IS/industry/technology/evs.html

<主な仕様>
型名 IMX636 IMX637
有効画素数 約92万画素
(1280(H)×720(V))
約33万画素
(640(H)×512(V))
ユニットセルサイズ 4.86μm×4.86μm
イメージサイズ 対角7.137mm(1/2.5型) 対角3.983mm(1/4.5型)
カラーフィルタ 白黒
パッケージ セラミック LGA パッケージ
 (外形13㎜×13㎜)
電源電圧 アナログ 3.0V
デジタル 1.1V
インターフェース 1.8V
標準コントラスト閾値 (ln) 25%
レイテンシ ROI※5 100マイクロ秒未満@1Klux、 1000マイクロ秒未満@5lux
間引き読み出し※6 220マイクロ秒未満@1Klux、 1000マイクロ秒未満@5lux
最大発生イベントレート 1.06Geps(ギガイベント/秒)
ダイナミックレンジ 86 dB以上 (5-100,000lux)※7
バックグラウンドレート 0.1Hz@1Klux/10Hz@5lux
インターフェース 入力: I2C (400kHz/1Mhz)、
4線シリアル通信
出力:MIPI D-PHY(1.5Gbps/lane)2lane、
SLVS(800Mbps/lane) 4lane
イベント信号処理機能 アンチフリッカー/イベントフィルター/
イベントレート制御

※5:Region of Interest、9×9=81画素。

※6:間引き読み出し 1/5 (水平方向)。

※7:撮像特性を保証する最低照度条件の 5lux以下でも動作可能。最低動作照度(品質保証外)は
0.08lux(入射光コントラスト100%(Linear)で有効画素の50%でイベント発生)。

Metavision®はPROPHESEE S.A.の登録商標です。

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