電子製品の目であるイメージセンサーは、さまざまなアプリケーションにマシンビジョンを提供します。もはや新しいデバイスではありませんが、関連技術は依然として進歩しており、より高い解像度、より優れた画質、より低い消費電力を実現するパフォーマンスを実現しています。この記事では、イメージセンサーの最新の開発動向を紹介します。
イメージセンサーの技術は長年にわたって発展してきました。初期の段階では、開発は主にさまざまなビデオカメラに適用されるCCD技術に重点が置かれていました。デジタル化の傾向とポータブルデバイスの使用時間への重点化に伴い、省電力や統合の容易さなどの機能を備えたCMOSテクノロジが徐々に主流となり、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話などの電子製品に広く採用されています。
これら2つの画像伝送技術によってもたらされる画質には、メリットもデメリットもありません。ただし、同じ条件下でCCDセンサーと比較すると、CMOSセンサーは必要なコンポーネント数が少なくなるため、消費電力が少なくなり、高いデータ スループットが実現されます。デジタルカメラのCMOSセンサーはメインボード回路に直接組み込むことができるため、信号伝送距離はCCDセンサーよりも短くなります。したがって、RC遅延と漂遊遅延を削減できます。さらに、製造コストが低いことも、現在の市場におけるCMOSテクノロジの優位性を促進します。
これまでのCMOSセンサーでは、ローリング シャッターの導入により、高速で移動する物体を撮影するときに望ましくないジェロ効果が発生していました。この現象は、カーテンを下ろすときのように、左から右、上から下にポイントツーポイントの画像記録のスタイルで光電子信号を記録するときに、CMOSセンサーがプログレッシブ スキャンを実行する必要があるために発生します。最初の行から最後の行までの信号を読み取るときに、必然的に時間差が生じます。動きの速いシーンを撮影する場合、時間差により画像が傾いたり変形したりして、結果としてよく知られているジェロ効果が発生します。
このゼリー効果をどう解決すればいいのでしょうか?この影響は、ポイントツーポイントまたはラインツーラインでデータを記録しないことで解決できますが、この方法はCMOSの高速性、高効率性、低電力性のパフォーマンスに影響を与えます。一方、プロセッサとメモリの技術の向上により、両者の統合はもはや夢ではなくなり、グローバルシャッターが誕生しました。
この段落では、Oculus Rift VRデバイス用のON SemiconductorのAR0134イメージセンサーを例に挙げます。 グローバルシャッターを備えたこの産業グレードの1/3インチMPセンサーは、バーコードスキャン、3Dスキャン、位置追跡、仮想現実 (VR)、拡張現実 (AR)、生体認証、マシンビジョンなどのアプリケーションに使用できます。ピクセルサイズは3.75µm、解像度は最大1.2Mp (1280x960) で、優れた低照度性能、リニア キャプチャ テクノロジを提供し、HDビデオ出力 (720p 60 fps)、ビデオ/シングル フレーム モデル、柔軟な行スキップ モード、パラレルおよびシリアル出力をサポートし、自動露出制御、自動黒レベル キャリブレーション、統計エンジンを備えています。この第3世代のグローバル シャッター テクノロジーは、最高のパフォーマンス、最大6.1V/lux-secの応答性、フル解像度で最大45 fpsのフレーム レートを備えたグローバル シャッター ピクセルを提供できます。また、720p 60 fpsビデオ アプリケーションもサポートしており、外部LEDまたはフラッシュと連携できます。一方、コンテキスト切り替えにより、さまざまなイメージング要件を持つアプリケーションをサポートし、単一のソースを通じて効率的に操作できます。
ON Semiconductorは、ピクセル パフォーマンスの大幅な向上に注力し、優れた画質とセンサーのパフォーマンスの基盤を築きます。AR0134センサーは、ON Semiconductorの高性能グローバルシャッター技術を統合し、高速で移動する画像をキャプチャして、1/3インチ光学フォーマットのHDデバイスに統合します。3.75µmグローバル シャッター ピクセルの優れた低照度性能により、動きを捉え、ローリング シャッター ピクセルによって通常生成されるジェロ効果の発生を防ぐことができます。
VRおよびARアプリケーションの普及により、イメージセンサー市場の発展のペースが加速しています。技術の進歩により、撮影品質、消費電力、イメージセンサーの性能が向上し、より鮮明で広範囲に適用される機械の目と急速に発展する市場が実現します。
