多様な環境下で鮮明な画像を撮影できる監視カメラが必要とされています。ソニーのイメージセンサーは、夜間の撮影にも適した高感度の動作により、そうした需要に応えます。
STARVISは、監視カメラ用途CMOSイメージセンサー用 裏面照射型画素技術です。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ました。
以下の場合に限り、ソニーの承諾を得ることで、お客様がSTARVISのロゴをご使用頂くことができます。ロゴデータのご提供にあたっては、ロゴ使用同意書の取り交わしを実施させて頂きます。
詳しくは、当社へ直接お問い合わせください。
対象製品: STARVIS技術搭載のソニー製 CMOS image sensorを採用したお客様の製品
対象媒体: 対象製品の外箱、カタログ、ポスター、商品紹介Web等の販促用資料、または、展示会での造作物（パネルなど）
裏面照射構造に加えて、セキュリティカメラ用途に必要な夜間での撮影にも対応した感度性能を可視光領域から近赤外領域にまで拡大しています。 暗い環境下においても明るく撮影できることに加え、近赤外光を効率的に取り込むことで夜間でも鮮明な撮影を可能にします。
表面照射型のイメージセンサーに対して、配線や回路などの障害物のない裏側から映像を取り込むため、より広範囲の光をフォトダイオードに集められるため、高感度を実現しました。 さらに、裏面照射型構造では初めてセキュリティカメラ向けとして専用開発した画素を採用しています。
ソニーは、セキュリティカメラにおけるCMOSイメージセンサーの低照度画質の定量評価ためのひとつの指標として、SNR1sを導入します。SNR1sは、セキュリティカメラ用途のCMOSイメージセンサーに限定した、ソニーが独自に提唱する指標です。その値が小さいほど、低照度での画質が優れていることを示しています。 SNR1s のSNRは、"Signal to Noise Ratio"を、1は、"ノイズを1とした時の信号量が1"であることを、また、sは、"for Security"であることを表しています。
| SNR1s [lx] Prescribed Conditions | |
|---|---|
| Application | Security Camera |
| Light Source | 3200 [K] |
| Target Object | 18% Grey |
| F number | 1.4 |
| Exposure time | 1/60 [s] |
| Linear Matrix | without |
| Signal | G [e-] (Sensor Raw Output) |
| Noise | √Shot Noise[e-] 2 + Dark Noise[e-] 2 |
| Signal : Noise | 1 : 1 |
SNR1sの測定の概略図を図1に示します。
2方向から3200 [K]の光源を照射し100 [lx]に調光した18 %グレーチャートから、イメージセンサーの撮像面まで1mの距離にカメラを設置し、感度[e-]、および、暗時ノイズ[e-]を測定し、関係式(1)にて、SNR1s [lx]を算出します。 式(1)が１に等しいときの輝度は、SNR1s [lx］です。 詳しくは、当社もしくは当社の特約店へお問い合わせください。
| Resolution | Image size | Products | SNR1s value |
|---|---|---|---|
| From 8M | 4/3 | IMX294 |
0.14 lx |
| 1/2 | IMX226 |
0.95 lx | |
| IMX172 |
1.33 lx | ||
| IMX334 |
0.59 lx | ||
| 5M to 6M | 1/2 | IMX178 |
0.46 lx |
| 1/3 | IMX335 |
0.59 lx | |
| 3M | 1/3 | IMX123 |
0.45 lx |
| 2M to 2.4M | 1/2 | IMX385 | 0.13 lx |
| 1/2 | IMX327 |
0.18 lx | |
| IMX307 |
0.24 lx | ||
| IMX290 |
0.23 lx | ||
| IMX323 | 0.60 lx | ||
| 1M to 1.3M | 1/3 | IMX224 | 0.13 lx |
不安を抱かせる暗闇。その暗闇の中でも鮮明な画像をとらえ、安心を与えるには近赤外光を効率良くとらえることが必要です。ソニーでは、Photo Detectorを近赤外光をとらえるのに最適な構造とすることで、暗闇の中でも鮮明な画像を提供します。
セキュリティカメラの映像では暗い部分と明るい部分が共存する映像が多々あり、そのどちらも鮮明にとらえる必要があります。そのニーズに応えるために明暗それぞれに適した画像を撮影します。この技術により、明暗両方の部分を鮮明にとらえ、セキュリティカメラの視認性向上を実現します。
撮影時に同一画面内で 2 種類の露出条件を設定、そこで得た画像に適切な信号処理をすることで、ダイナミックレンジの広い画像を生成し、逆光でも色鮮やかに撮影できます。
ソニーのイメージセンサーは、裏面照射型CMOS イメージセンサーの支持基盤の代わりに信号処理回路が形成されたチップを用い、その上に裏面照射型画素が形成された画素部分を重ね合わせた、独自の「積層型構造」を採用しています。
従来のCMOSイメージセンサーでは、同一チップ上に画素部分とアナログ・ロジック回路を搭載するため、回路規模とチップサイズ、画素部分と回路部分の配置によるノイズ対策、画素特性と回路トランジスタ特性の最適化など、数々の制約があり、大規模な回路を搭載する上での課題となっていました。
当社は、従来の裏面照射型CMOSイメージセンサーの支持基板の代わりに信号処理回路が形成されたチップを用い、その上に裏面照射型画素が形成された画素部分を重ね合わせるという、積層構造の確立に成功しました。この積層構造により、小さなチップサイズで大規模な回路の搭載が可能となります。また、画素部分と回路部分をそれぞれ独立したチップとして形成するので、画素部分は高画質化に特化し、回路部分は高機能化に特化した製造プロセスを採用できるため、高画質化・高機能化・小型化を同時に実現できます。さらに、回路が形成されたチップに先端プロセスを採用することで、信号処理の高速化・低消費電力化も図れます。
![Condition:1 lx F1.4 (QXGA image 60 frame/s) Existing [Internal gain 42 dB/ADC 10bit mode] BI [Internal gain 51 dB/ADC 12bit mode]](assets/images/products_security_technology12.jpg)
ソニーは、CMOS イメージセンサーの持つ低消費電力や高速性といったメリットを活かしつつ、画素の基本構造を表面型から裏面照射型に根本的に変えることで、高画質化への重要な要素である感度向上やノイズ提言を実現した裏面照射型CMOS イメージセンサーを開発しました。
従来の表面照射型では、受光部（フォトダイオード）を形成した基板表面側の上の配線やトランジスタがオンチップレンズで集光した入射光の妨げになり、画素の小型化や光の入射角変化における課題となっていました。
裏面照射型では、シリコン基板を反転させた面（裏面側）から光を照射させることで、配線やトランジスタの影響を受けることなく単位画素に入る光の量を増大させるとともに、光の入射角変化に対する感度低下を抑えることが可能です。しかしながら、裏面照射型では通常の表面照射型と比較して、その構造や工程に起因したノイズ、暗電流、欠陥画素、混色など、イメージセンサーの画質低下につながる課題が発生し、SN比を低下させてしまいます。
そのため、ソニーでは、裏面照射型に最適化した独自のフォトダイオード構造とオンチップレンズを新たに開発し、その結果、従来型と比較して、感度の改善およびノイズ、暗電流、欠陥画素を低減し、暗時ランダムノイズの改善を実現しました。また、高精度アライメント技術により、混色の課題も克服しました。
ソニーのCMOSイメージセンサーの高速化の鍵は並列信号処理です。CMOS イメージセンサーはアナログ信号である画素の信号をデジタル信号に変換するA/D 変換回路を持っています。このA/D 変換回路を水平方向に数千個並べ、同時に動作させることで高速化を実現しています。 またソニーのCMOS イメージセンサーは、このA/D 変換回路に大きな特徴があります。ノイズを発生するアナログ回路の規模を削減することと、発生するノイズを自動的に抑圧するような回路構成を取ることで、高速化と低ノイズ化を両立させているのです。
注：SNR1sは、セキュリティ用途のCMOSイメージセンサーに限定したソニー独自の低照度画質の指標です。