グローバル・シャッター機能を搭載した高速イメージ・センサを発表 動く被写体でも歪みにくい STマイクロエレクトロニクス

多種多様な電子機器に半導体を提供するSTマイクロエレクトロニクス(以下、ST)は、動く被写体でも画像が歪みにくい「グローバル・シャッター」機能を搭載した高速イメージ・センサ「VD55G0」(640×600ピクセル)と「VD56G3」(1124×1364ピクセル)を発表した。

VD55G0およびVD56G3は、マルチ・フレームでの照明制御を含むプログラマブル・シーケンス制御に対応。また、温度センサや、I2C Fast Mode Plus制御、欠陥補正、ウィンドウ処理、ビニング、MIPI CSI-2データ・インタフェースなどの機能も搭載している。イメージ・センサのサイズは「VD55G0」が2.6×2.5mm、「VD56G3」が3.6×4.3mm。いずれも同等の解像度を持つ製品としては最小クラス。

グローバル・シャッター機能により、被写体が動いている場合や近赤外照明下において歪みのない画像を撮影することができ、次世代のスマート・コンピュータ・ビジョンを実現するとしている。


グローバル・シャッターとは

イメージ・センサには大別すると「グローバル・シャッター」と「ローリング・シャッター」がある。ローリング・シャッターは、ピクセル・データを1ラインずつ順次保存していく方式。動いている被写体を撮った場合、最初に撮影したライン(行)と最後に撮影したラインに時差が発生するため、画像が歪んで撮影されるという欠点がある。

一般的な歪みのサンプル例。左が順次方式(上の行から一列ごとに画像を記録していくので歪んでしまう)。右が全画素同時読み出し方式(一般例)。画像提供:富士フイルム。書籍「体系的に学ぶデジタルカメラのしくみ」より

「グローバル・シャッター」はローリング・シャッター式のセンサとは異なり、フレームごとにすべてのピクセル・データを同時に保存するため、被写体が動いている場合でも歪みのない画像を撮影することができ、追加の補正処理も不要となる。

STは、DTI(Deep Trench Isolation)構造をはじめとする独自の先進的なピクセル技術により、超小型ピクセル(2.61×2.61μm)を実現。この超小型ピクセルは、低寄生光感度(PLS)、高量子効率(QE)、および低クロストークを1つのダイ層で同時に実現しており、これは他のピクセル技術ではきわめて難しいものとする。

裏面照射型(BSI)のダイ上に小型のピクセルを形成することにより、底部ダイ上に光学センサと関連する信号処理回路を垂直に積層することができるため、大幅な小型化や、完全に自律して動作するオプティカル・フロー・ブロックといったさまざまな機能を実現することができる。

底部ダイは、STの40nmプロセスで製造され、デジタル回路とアナログ回路が集積されている。高密度かつ低消費電力のデジタル回路は、最大336分割のデータによる露出アルゴリズム、自動欠陥補正、自動ダーク補正などのハードウェア機能を実現。完全に自律動作する低消費電力のオプティカルフロー・ブロックは、2000個の移動ベクトルを60fpsで計算することができる。また、ベクトル生成機能により、SLAMや6自由度(6DoF)のユース・ケースに対応できるため、特にホスト・システムの処理性能が制約されたAR/VRやロボットに最適としている。

VD55G0およびVD56G3は、マルチ・フレームでの照明制御を含むプログラマブル・シーケンス制御に対応。また、温度センサや、I2C Fast Mode Plus制御、欠陥補正、ウィンドウ処理、ビニング、MIPI CSI-2データ・インタフェースなどの機能も搭載している。また、VD56G3はオプティカル・フロー処理機能を搭載しているため、ホスト・コンピュータによる移動ベクトルの計算処理が不要。両製品とも、拡張・仮想現実(AR/VR)、SLAM(Simultaneous Localization and MappingO、3Dスキャニングなど、幅広いアプリケーションに活用できる。

STのアナログ・MEMS・センサ製品グループ エグゼクティブ・バイスプレジデント 兼 イメージング・サブグループ・ジェネラル・マネージャであるEric Aussedat氏は次のようにコメントしている。

Eric Aussedat氏
「STの先進的な第3世代ピクセル技術をベースとするVD55G0およびVD56G3は、優れた性能や小型化を実現するとともに、システム統合に大きく貢献します。両製品は、コンピュータ・ビジョンに新たな進歩をもたらし、スマートで自律した次世代の産業・コンスーマ機器の開発に貢献します。」

VD55G0およびVD56G3は現在、サンプルを出荷中。価格およびサンプル提供については、STのセールス・オフィスまたは販売代理店にお問い合わせ、詳細については、ウェブサイトで確認できる。

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ロボスタ編集部
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