イメージセンサー技術：マシンビジョンの拡張により採用が加速

2021年6月17日 Dr Matthew Dyson

イメージセンサーは、ウェブカメラやスマートフォンのカメラから自動運転車、工業検査に至るまで、様々な用途で利用されています。IDTechExは6月に先進イメージセンサー技術に関する新しい調査レポートを発行しました。このレポートでは、薄膜フレキシブル光検出器からイベントベースビジョンまで、幅広く取り上げています。

新たなイメージセンサー技術への原動力

従来の可視光用CMOS検出技術は既に確立されており、ある程度商品化が進んでいますが、少なくとも低価値用途については、単に赤、緑、青（RGB）の強度値をピクセルごとに取得する以上の機能を提供するより複雑な画像検出用ハードウェア向けに大きな機会があります。この背景にあるのは、主に、画像解析が計算アルゴリズムによって実行される、マシンビジョンの採用の増加です。機械学習は、物体の識別と分類を手助けする相関関係を確立するためになるべく多くの入力データを必要とします。そのため、様々な波長帯の光学情報や、スペクトル分解された光学情報を取得できることは相当に有利なのです。

もちろん、新しいイメージセンサー技術は他にも多くの利点を提供します。例えば、様々な波長帯にわたる光学情報や、スペクトル分解された光学情報を取得する機能が含まれる可能性があります。大幅なコスト削減、ダイナミックレンジの拡大、時間分解能の向上、空間的に変化する感度、高解像度でのグローバルシャッター、散乱の低減、データ処理の効率化、柔軟性やコンフォーマル性などのメリットが新たに付加されます。

IDTechExの新しい調査レポート「先進イメージセンサー技術 2021-2031年: 用途および市場」は、様々な新しい技術をカバーしています。

主な技術：

シリコンの上に量子ドットを重ねたハイブリッドイメージセンサー
シリコンの上に有機光検出器を重ねたハイブリッドイメージセンサー
拡張領域シリコンなどの新しいSWIRイメージセンサー技術
有機フォトダイオード（OPD）およびペロブスカイトフォトダイオード（PPD）
イベントベースビジョン
ハイパースペクトルイメージング
フレキシブルなX線イメージセンサー
波面イメージング

IDTechEx 調査レポートで取り上げている技術　出展：「先進イメージセンサー技術 2021-2031年: 用途および市場」

先進イメージセンサー技術

調査対象技術：

ハイブリッドイメージセンサー - CMOS読み出し回路の上に光吸収層をさらに追加するというのは、有機半導体か量子ドットのいずれかを利用してスペクトル感度をSWIR領域にまで高めるハイブリッドなアプローチです。現在は高価なInGaAsセンサーが主流となっていますが、この新技術は大幅な価格引き下げを約束するものであるため、自動運転車などの新しい用途にはSWIRイメージングが採用されています。

拡張領域シリコン - InGaAsセンサーが非常に高額であることを考えると、SWIRスペクトル領域の下限の光を検出できる低コストの代替品を開発しようという動機付けは十分にあります。そのためこのようなSWIRセンサーは、散乱を抑えて霧や粉塵の中の視界を確保する目的で自動車に採用される可能性があります。

薄膜フレキシブル光検出器 - 単一の小さな検出器を用いるのではなく、大きな面積で光を検出する方法は、生体認証データを取得するのに適しています。また、柔軟性があれば、皮下組織の撮像にも適します。溶液処理可能な半導体を利用する新しいアプローチは、ディスプレイ内指紋検出などの用途向けに大面積のコンフォーマル光検出器を製造するための有力な方法です。

イベントベースビジョン - 自動運転車や、ドローン、高速の産業用途には、時間分解能の高いイメージセンシングが必要です。しかしながら、従来のフレームベースのイメージングでは、時間分解能が高いと膨大な量のデータが生成されるため、大量の計算を伴う処理が必要です。イベントベースビジョンは、光学情報を取得する新しい方法であり、急速に変化する画像領域における時間分解能の向上と、データ転送とその後の処理量の大幅な削減をもたらします。