ON Semiconductorが見据える産業分野におけるイメージセンサの未来像

米ON Semiconductorは、12月4日より横浜で開催されている「国際画像機器展2019」に併せる形で記者説明会を開催。同社のイメージング製品関する戦略などの説明を行った(Photo01)。

Photo01:説明を行ったHerb Erhardt氏(VP&GM, Industrial Solutions Division, Intelligent Sensing Group)

同社はImaging Sensing Groupという組織でイメージセンサを扱っているが、同グループは大きく3つのディビジョンに分類されている。当初はImaging Sensing Groupと名乗っていたらしいが、センサの高性能化や多機能化などに伴い改称したという。しかもターゲット向けに明確に用途が異なるということで、さらに3つのディビジョンに分割されたそうだ。

もっともマシンビジョンといっても話は複雑である。コンサバティブなマシンビジョンは、Photo03でいう所の左上、検査装置やロボティクス向けを指すものであったが、昨今はその他の用途もやはりマシンビジョンとして捉えられている(少なくとも同社はマシンビジョンの分類に含めている)。

Photo02:Erhardt氏が掌握するのは中央のマシンビジョン向けである
Photo03:これらをマシンビジョンに分類する理由は、かつてはセンサの能力が低かったので、それぞれの用途にカスタマイズしたセンサが必要だったが、今はセンサの能力があがり、同一のセンサでこれらの用途を全部カバーできるようになったから、と言う事もあるそうだ

実際利用される用途別で言うとコンサバティブなマシンビジョンが依然として大きな売り上げにはなっているものの、その他の用途も順調に伸びていくという見通しが語られた(Photo04)。

Photo04:これはTAMベースの話で、同社の売り上げそのものではないので注意

ちなみに同社の顧客という意味では、北米、中央ヨーロッパ(主にドイツ)と並んでアジア(特に日本)も非常に大きなマーケットであるとしている(Photo05)。

Photo05:何というか明らかに太平洋の上にも丸がある様に見えなくもないが、それだけ多数の顧客が日本にいるということだろう

イメージセンサの用途拡大を支える最新技術

製品の技術的な面の話だが、マシンビジョンに求められる用途としてはPhoto06の上段にある様に、分量測定や位置測定、数量検出や異常検出、そして1D/2Dの読み取りであり、これに向けて

高解像度
高品位画像
高フレームレート
低価格・小型化

が求められるとしている。

Photo06:Image Qualityの下段は、ローリングシャッターを使うと回転物の撮影がうまく行かないが、グローバルシャッターを利用するときちんと撮影可能になる、という話である。Frame Rateは、同社の顧客の中にゴルフのスイングフォームを撮影して軌跡を取るような製品を開発している顧客があり、きちんとスイングフォームを追うためにはフレームレートが必要、という話

この話そのものは当然の事である。これに向けて同社は2005年からLUPA/VITA/PYTHON/XGSと機能を進化させながら、新しい製品群を投入してきた(Phoot07)。

Photo07:ノイズレートはノイズの数の逆数なので、要するにこれは数字が上がるほどノイズ頻度が下がるという意味である

グラフで青が解像度、緑がノイズレート、黄が帯域であるが、いずれの要素も同じように急速に数字を引き上げている。こうした進化を支えるのが、グラフの上に並べられたテクノロジードライバで、高速出力→グローバルシャッター→ピクセル内イメージ補正→プロセス微細化→背面照射型ときて、次は積層型となっている。

こうした結果として現状どのようなことが可能かというと、例えば液晶ディスプレイの検査機器向けで言えば、パネルの画素単位での検査が可能となる(Photo08)。

Photo08:昨今の液晶パネルは300dpiを軽く超えるものが少なくないことから、44.7MPixelのXGS45000クラスのカメラが必須になる、という話

これについては会場でもデモが行われていた(Photo09,10)。

Photo09:国際画像機器展のブース内にて。XGS 45000の評価モジュールを評価用基板に乗せて真上から液晶を撮影している図
Photo10:こちらが撮影の結果。ややピントが甘いようで、ちょっと結果がボケた感じになっているのはご愛敬というところか

ここで使われたXGS 45000は、最大8K(8192×5460pixel)という解像度をいかして、例えば基板の検査であってもより大きな面積、あるいはより細かい解像度での撮影が可能になる(Photo11)といったことや、監視カメラあるいは放送向けなどでも、より大きな解像度での撮影が可能になるとする(Photo12)。

Photo11:当然ながら、同時に撮影できる範囲が広いほど、高速に対象物(この場合なら基板)を流せることになる
Photo12:XGS 45000はフル解像度(8192×5460pixel)だと12bit出力で最大48fpsだが、8192×4320pixelにクロップすると12bit出力で60fpsが可能になる。いわゆる8K(8192×4320pixel)だとさらにゆとりがある訳だ