今日の組み込みの世界では、イメージ センサーはカメラの全体的なパフォーマンスを決定する上で欠かせない存在です。さらに、センサー技術は、業界に革命を起こすために絶えず進化しています。その結果、コンパクトさ、高フレーム レート、低照度性能、高速読み出し時間、広いダイナミック レンジ、および高解像度の組み合わせを記録するイメージ センサーが常に求められています。例えば、1/2.8 インチ センサーは、コンパクトで大多数の組み込みシステムのフォーム ファクターに適合するため、スマート監視、産業用、およびファクトリー オートメーション (FA) 市場で高い需要があります。
この記事では、Sonyセミコンダクタ ソリューション (SSS) コーポレーションが開発した 2 つの 1/2.8 インチ CMOS イメージ センサー、IMX415 および IMX335 について説明し、これらのセンサーを互いに比較した場合の比較について説明します。
IMX415 & IMX335 センサーとは?
IMX415センサーとIMX335センサーを比較する前に、それらが何であるかを理解しましょう。
IMX415 is a 1/2.8-type 4K-resolution stacked CMOS image sensor developed by SONY. This sensor has a 6.43mm diagonal providing a resolution of 8.4 MP with 3864(H) × 2192(V) effective number of pixels and a high-speed frame rate of 90 fps at 10-bit. It is also considered the smallest sensor among 4K-resolution CMOS image sensors as it miniaturizes the pixel size to 1.45 square μm.
一方、IMX335はソニーが開発した1/2.8型HDR裏面照射型CMOSイメージセンサーです。このセンサーのサイズは対角 6.52 mm で、2592 (H) x 1944 (V) のピクセル数で 5 MP の解像度と、10 ビットで 60 fps の高速フレーム レートを提供します。
IMX415 および IMX335 センサーの主な仕様は?
それでは、IMX415 および IMX335 センサーの技術的な詳細を詳しく見ていきましょう。
| モデル名 | IMX335 | IMX415 | |
| 有効画素数 | 2592 (H) x 1944 (V) | 3864(H) × 2192(V) | |
| 解像度 | 5.14 MP | 8.4 MP | |
| 画像サイズ | Diagonal: 6.52mm (type 1/2.8) | Diagonal: 6.43mm (type 1/2.8) | |
| ユニットセルサイズ | 2μm (H) × 2μm (V) | 1.45μm (H) × 1.45μm (V) | |
| フレームレート | 10bit/12bit 60fps | 10bit 90fps, 12bit 60fps | |
| 感度 (F5.6)(F5.6) | 2200 digits | 2048 digits | |
| 電圧 | アナログ | 2.9V | 2.9V |
| デジタル | 1.2V | 1.1V | |
| インターフェース | 1.8V | 1.8V | |
| モジュールインターフェース | MIPI CSI-2 (2/4 レーン) | MIPI D-PHY 2/4 レーン | |
| クロマティクス | カラー / モノ | カラー / モノ | |
| シャッタータイプ | 電子ローリングシャッター | 電子ローリングシャッター | |
| センサー技術 | CMOS | CMOS | |
| フォーカスタイプ | 固定フォーカス、オートフォーカス | 固定フォーカス、オートフォーカス | |
| HDR機能 | デジタルオーバーラップ (DOL) HDR | デジタルオーバーラップ (DOL) HDR | |
| パッケージ | 88 ピン CSP BGA | 114 ピン LGA | |
IMX415 および IMX335 センサーのアーキテクチャの詳細
IMX415 および IMX335 センサーは、STARVIS テクノロジーを使用して開発されました。この技術は、裏面照射型 (BSI) ピクセル構造を適用し、より多くの光を集めることで、可視光領域と近赤外光領域で高感度と高画質を実現しています。STARVIS テクノロジーは、セキュリティ、監視、産業オートメーションなどの組み込みアプリケーションに優れた低照度性能を提供します。これは、Prior Low Noise Circuit (PLNC)、HDR 機能、および DOL、ビニング モード、ウィンドウ クロッピング モード機能の組み合わせにより拡張されます。
SONY は、スタック型 CMOS 構造を導入して、フォーカス速度、精度、被写体認識を向上させ、BSI CMOS センサーの性能を上回りました。
すでに説明したように、IMX415 は、困難な光条件に対処するスタック型 CMOS イメージ センサーです。 BSI CMOS センサーとスタック型 CMOS センサーの構造上の違いを見てみましょう。
図 1: BSI CMOS センサーとスタック型 CMOS センサーのアーキテクチャの違い (出典: SONY)
積層型 CMOS センサーは、信号処理回路を含むチップの上に裏面照射型構造のピクセル セクションを重ねる、最近の世代の BSI CMOS イメージ センサーです。この積層構造により、画素部と回路部を独立したチップとして形成することで、高画質化、信号処理の高速化、低消費電力化を実現しています。
IMX415 対 IMX335: 詳細かつ正確な比較
以下のパラメーターに沿って、IMX415 センサーと IMX335 センサーの類似点と相違点を見てみましょう。
コンパクトなチップサイズ
IMX415センサーは、Sony独自の積層型イメージセンサー技術を採用し、4K解像度1/2 .8型センサーの中では小さい1.45平方μmに画素サイズを小型化しています。このように、ロジック回路部の上に画素部を作り込むことで、チップサイズを小さくすることができます。
一方、IMX335センサーのユニットセルサイズは2μm (H) × 2μm (V)、対角6.52mm (1/2.8インチ) で、中解像度を必要とするアプリケーションに適したコンパクトなセンサーでもあります。
感度
一般に、CMOSイメージセンサーのサイズが小さくなると、センサーの集光面積が小さくなる傾向があります。その結果、光感度が低下します。同時に、IMX415 および IMX335 センサーは、BSI CMOSとStacked CMOS のコンセプトで、シリコン基板を反転させることにより、高感度を実現します。この場合、チップの裏側から光が入射するため、画素部の集光面積を拡大することができます。
これらのセンサーを比較すると、IMX415 センサーの光感度は、IMX335 センサーよりも高くなります。これは、IMX415 センサーが SONY 独自の高感度および低ノイズ技術を活用しているためです。
解像度
シーン内の正確なオブジェクトの詳細は、高品質の画像からのみ表示できます。IMX415センサーは積層型CMOSイメージセンサー技術を採用しているため、チップ内の画素部は小型ながら高画質化に特化しています。また、このセンサーには大規模な信号処理回路が組み込まれており、IMX335 センサーと比較して、より高い画質と、より優れた機能を実現するために必要です。さらに、IMX415センサーの複数のHDRフィルターにより、画質がさらに向上します。
低照度性能
IMX415 センサーは、STARVIS テクノロジーと新しい先行低ノイズ回路 (PLNC) テクノロジーを組み合わせることで、低照度アプリケーションでの優れた視認性を実現します。これにより、SNR (信号対雑音比) が向上します。一方、IMX335 は、スマート トラフィック、産業オートメーション、駐車場管理などの低照度アプリケーション用のコンパクト センサーとしても使用されます。
つまり、低照度性能に関してはIMX415の方が優れています。しかしながら、非常に高い水準の低照度性能が要求されないようなアプリケーションでは、IMX335を使用することができます。
高速読み出し時間
フレームレートは、画素数と画素の読み出しレートに依存します。読み出し時間を短縮すると、フレーム レートが上がります。次の表に、IMX335 および IMX415 センサーの最大フレーム レートを示します。
| モデル名 | IMX335 | IMX415 | |
| ドライブモード | 全画素 | 全画素 | 水平/垂直 2/2 ライン ビニング |
| 推奨記録画素数 | 約2592(H)×1944(V) 5.04 MP | 約3840(H)×2160(V) 8.29 MP | 約1920(H)×1080(V) 2.07 MP |
| 最大フレームレート [フレーム数] | 60 | 90.9 | |
| 出力インターフェース | CSI-2 | CSI-2 | |
| ADC [ビット] | 10 | 10 | |
上記の表から、IMX415 は 8 MP の解像度で毎秒 90 フレームを撮影でき、IMX335 は 5 MP の解像度で毎秒 60 フレームを撮影が可能であることがわかります。その結果、IMX415 は、スタック センサー技術により超高速の読み出し時間を可能にし、ローリング シャッター効果を最小限に抑えます。IMX335 および IMX415 センサーは、次の読み取りモードをサポートしています。
- 全画素スキャンモード
- ウィンドウ クロッピング モード
- 水平/垂直 2/2 ライン ビニング モード
- 垂直/水平方向 – 通常/反転読み出しモード
超高速の読み取りと処理能力を備えたセンサーにより、より優れたオートフォーカス機能が実現します。
当社が開発したIMX415センサーベースのカメラ
当社は、さまざまなアプリケーションに対応する幅広い SONY センサーベースのカメラを提供しています。これらは、高フレーム レート、低照度性能、コンパクトさ、ローリング/グローバル シャッター、高解像度などの機能を備えています。
当社の IMX415 センサーベースのカメララインナップ：
- e‑CAM82_USB – SONY STARVIS IMX415 4K 超HD USB カメラ
- e-CAM83_CUMI415_MOD – SONY STARVIS IMX415 4K 超低照度カメラ モジュール
- e-CAM80_CUNX – NVIDIA Jetson Xavier NX/Nano 用 SONY 4K カメラ
- e-CAM80_CUOAGX – NVIDIA Jetson AGX Orin 用 SONY IMX415 ベースの 4K カメラ
- qSmartAI80_CUQ610 – Qualcomm Edge AI ビジョン カメラ
この記事が、IMX415 および IMX335 センサーの内容、理由、方法をよりよく理解するのにお役に立てれば幸いです。もし、このトピックについてさらにご質問がある場合は、コメントをお寄せください。すぐにお返事いたします。
お客様の製品に組込みカメラを導入することにご興味がある場合は、camerasolutions@e-consystems.com までご連絡ください。また、カメラセレクターで当社のカメラ製品のラインナップをご覧いただくこともできます。
Prabu Kumarは、e-con Systemsの最高技術責任者兼カメラ製品責任者であり、組み込みビジョン分野で15年以上の豊富な経験があります。彼は、USBカメラ、組み込みビジョンカメラ、ビジョンアルゴリズム、FPGAに関する深い知識をも有しています。医療、工業、農業、小売、生体認証などのさまざまなドメインにまたがる50以上のカメラソリューションを構築してきました。また、デバイスドライバー開発とBSP開発の専門家でもあります。現在は、新時代のAIベースのアプリケーションを強化するスマートカメラソリューションの構築に全力を注いでいます。