Sony ExmorとSTARVISセンサーの詳細な比較

近年、センサー技術は非常に進歩しており、カメラメーカーは新時代の組み込みビジョン・アプリケーションを強化する最先端のカメラソリューションを構築することができるようになりました。Sonyは、産業、小売、農業、スマートシティ、医療などの市場全体のさまざまなアプリケーションに対応する幅広いセンサーを提供しセンサー市場で強力なプレーヤーであり続けています。

Sonyが提供するさまざまなタイプのセンサーの中で、Exmor、Exmor R、STARVIS、およびExmor RSは代表的な4つのシリーズです。今回の「毎週木曜日更新」では、4つのテクノロジーをアーキテクチャ、主要な機能、アプリケーションとともに詳細に比較することを目的としています。

Sony Exmor、Exmor R、STARVIS、およびExmor RSセンサーとは何ですか？

Exmorは、ノイズの低減と画質の向上を目的としてSonyが導入した新しいセンサー技術です。Sonyの前世代センサーと大きく異なる点は、は、前者が画像データ転送の初期段階でピクセルデータのデジタル化に焦点を合わせていることでした。これはCMOSイメージセンサーの各列でオンチップのアナログ/デジタル信号変換と2段階のノイズ低減を並列に行うフロントライト構造を採用しています。

Exmorは世代交代を繰り返しながら進化してきましたが、感度を大幅に向上させ、センサー技術に革新をもたらしたのがExmor Rシリーズ（Exmorの第5世代）です。この特徴は、FSI（フロントサイドイルミネーション）テクノロジーからBSI（バックサイドイルミネーション）テクノロジーへの変更にあります。一般的に、BSIセンサーは、通常の裏面照射型イメージセンサーの約2倍の感度があります。

STARVISは、Exmor Rシリーズの中で、2000mV/μm2以上の感度を持つセンサーシリーズです。また、可視光およびNIR（近赤外線）光領域で高品質を得られるように設計されたCMOSイメージセンサー用に開発された裏面照射型ピクセルテクノロジーです。

Exmor Rシリーズのセンサーは、感度が高く、ノイズが少ないものの、NIRスペクトルでのパフォーマンスは、前世代のセンサーに及びませんでした。Exmor RSシリーズでは、ピクセルウェルの深さを増やすことでこの課題を克服しました。この変更に加えて、SonyはExmor RSにスタックイメージセンサーアーキテクチャと呼ばれる新しいアーキテクチャを導入しました。この新しい設計では、各ピクセルのセンサー回路は、シリコン基板の横ではなく下に配置されています。これは、NIR領域でより多くの光を集めることができ、それによってそのスペクトルのQE（量子効率）が向上しました。See3CAM_160、e-conSystems™の16MPオートフォーカスUSBカメラは、SonyのExmor RSセンサーの1つであるIMX298をベースにしたカメラの例です。

Sony Exmor、Exmor R、STARVIS、Exmor RSセンサーの構造とアーキテクチャー

ExmorセンサーとExmor Rセンサーのアーキテクチャの違いは、前者がFSI構造を持っているのに対し、後者はBSIアーキテクチャに基づいて構造されていることは前述のとおりです。BSIセンサー高感度である理由は、光が受信面に直接当たるという事実と、途中の障害物を排除するフォトダイオードです。また、これにより、センサーへの光の斜め入射による画像データの損失を防ぎます。

2つのアーキテクチャーの違いを理解するには、以下の画像をご覧ください。

Sonyのホームページでも紹介されていますが、SonyのExmorセンサーはこのように層状になっています。

• オンチップマイクロレンズ
• カラーフィルター
• 金属配線
• 光の受け面
• フォトダイオード

Exmor Rセンサーは同じレイヤーのセットがありますが、以下に示すように順序が異なります。

• オンチップマイクロレンズ
• カラーフィルター
• 光の受け面
• フォトダイオード
• 金属配線

Sony STARVISセンサーは、Exmor Rセンサーと同じ構造を持ち、NIR感度を向上させることで、極低照度下での画質を向上させたセンサーです。

前に説明したように、Exmor RSシリーズには、スタックセンサーアーキテクチャーが付属しています。次の図は、従来のピクセルアーキテクチャーとスタックアーキテクチャーの違いを示しています。

Sony ExmorとSTARVISセンサーの新時代の組み込みビジョン・アプリケーション

イメージセンサーは、マシンビジョンシステム、携帯電話、組み込みビジョンデバイスなど、さまざまなデバイスで使用されているため、一連のセンサーを使用できる可能性のあるアプリケーションの数は無限です。組み込みビジョンの範囲内でも、Sony ExmorおよびSTARVISセンサーはさまざまなアプリケーションに使用されます。これを踏まえて、ここでは、これらのセンサーが最も一般的に使用されている、新しい時代と革新的な組み込みビジョンアプリケーションのいくつかを見てみましょう。

スマート監視

スマート監視カメラは、人のカウント、群集の分析、車両のカウントなどのタスクを実行するように構築されています。暗い場所や夜間の状況で長時間動作する必要があるため、高感度が重要になります。ここで、Sony ExmorとSTARVISセンサーが役立ちます。

スマート交通システム

スマート交通カメラは、カメラが車両カウント、自動ナンバープレート認識、乗客の顔認識などに役立つスマート監視のサブセットと見なすことができます。特定の使用例に応じて、適切なSonyExmorまたはSTARVISセンサーを選択できます。

自動スポーツ放送

一部の自動スポーツ放送カメラには高感度とSNR（信号対雑音比）が必要であり、ExmorおよびSTARVISベースのカメラにはこれらの機能が備わっています。たとえば、e-con Systems™のSony STARVIS IMX415ベースの低照度カメラモジュールは、スポーツ放送アプリケーションに適したカメラです。

医療顕微鏡

医療用顕微鏡は、Sonyのカメラ、特に優れた低照度性能を提供するSTARVISセンサーを備えたカメラを使用できる医療分野の主要なアプリケーションの1つです。 See3CAM_CU27、e-con Systems™のSony STARVIS IMX462低照度USBカメラは、高いNIR感度と優れた低照度性能を提供するため、医療用顕微鏡に適したカメラの1つです。

ここで注意しなければならないのは、すべての組み込みビジョンアプリケーションに対して、すべてのExmorまたはSTARVISカメラを一般化して配置することはできないということです。アプリケーションの特定の要件に基づいて、適切なカメラを選択する必要があります。たとえば、スマート交通システムの大部分は、厳しい照明条件に対応するためにHDRカメラを必要とします。そのため、e-con Systems™などのイメージングパートナーの助けを借りて、カメラの選択、統合、大量生産のプロセスを支援し、製品に完全にフィットするカメラが埋め込まれていることを確認することを常にお勧めします。

e-con Systems™のSony ExmorとSTARVISセンサーベースのカメラについて

e-con Systems™は、IMX290、IMX298、IMX327、IMX412、IMX415、IMX462、IMX485などのセンサーに基づくSonyカメラの幅広いポートフォリオを提供します。 以下に、Sony ExmorとSTARVISセンサーに基づくe-conSystems™が提供するカメラモジュールの完全なリストを示します。

• e-CAM160A_CUMI298_MOD、16 MP Sony IMX298オートフォーカスカメラモジュール
• e-CAM120_CUMI412C_MOD、12 MP Sony STARVIS IMX412低照度カメラモジュール
• e-CAM84_CUMI485C_MOD、Sony STARVIS IMX485超低照度カメラモジュール
• e-CAM83_CUMI415_MOD、Sony STARVIS IMX4154K超低照度カメラモジュール
• e-CAM221_CUMI462_MOD、Sony STARVIS IMX462超低照度NIRカメラモジュール
• e-CAM220_CUMI327_MOD、Sony STARVIS IMX327カメラモジュール
• e-CAM21_CUMI290_MOD、Sony STARVIS IMX290低照度カメラモジュール

ExmorセンサーとSTARVISセンサーの主な特徴、構造、アプリケーションについてご理解いただけたでしょうか。もし、このトピックについて何かご質問があれば、コメントを残してください。

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