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» 2020年02月21日 10時45分 公開

ソニーとPropheseeが共同で:積層型イベントベースビジョンセンサーを開発

ソニーとProphesee(プロフェシー)は、積層型イベントベースビジョンセンサーを共同開発した。画素サイズが4.86×4.86μmと極めて小さく、ダイナミックレンジは124dBを上回る。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

画素サイズ4.86×4.86μm、ダイナミックレンジ124dB以上

 ソニーとProphesee(プロフェシー)は2020年2月、積層型イベントベースビジョンセンサーを共同開発したと発表した。画素サイズが4.86×4.86μmと極めて小さく、ダイナミックレンジは124dBを上回るという。

 積層型イベントベースビジョンセンサーは、画素ごとに輝度変化を非同期で検出し、変化したデータだけ、座標と時間の情報と組み合わせて出力する。これによって効率よく、高速かつ低遅延でデータの出力が可能となる。

 開発したビジョンセンサーは、ソニーの積層型CMOSイメージセンサー技術と、プロフェシーが保有するMetavision(メタビジョン)の高時間分解能や高出力のデータ読み出しなど、イベントベース方式のビジョンセンシング技術を組み合わせた。これにより、「低消費電力」で「小型」「高解像度」「高速・高時間分解能」を実現した。

開発した画素チップとロジックチップの外観 出典:ソニー、Prophesee

 特に、ソニーの積層型CMOSイメージセンサーは、画素サイズが4.86×4.86μmの「画素チップ」と、非同期デルタ変調方式を用いた輝度変化を検出する信号処理回路を組み込み、40nmプロセスで製造した「ロジックチップ」を個別に用意し、これらを上下に積層した。チップ間は画素ごとにCu(銅)のパッド同士をつなぐCu-Cu接続を行い導通している。この接続技術により、一般的に用いられるTSV(シリコン貫通電極)方式と比べ、設計の自由度や生産性が向上し、小型・高性能化も可能だという。

従来品と開発品のチップイメージ 出典:ソニー、Prophesee

 開発したビジョンセンサーは、イメージサイズが1/2型で1280×720画素の解像度を実現した。画素チップは、裏面照射型画素と一部のn型MOSトランジスタのみを搭載することで開口率77%を達成。124dB以上という極めて高いダイナミックレンジを実現した。このため、40mlxという低照度でもイベント検出が可能だという。

 高時間分解能でイベントデータの読み出しも実現した。従来のフレームベース方式だと、フレームレートに応じて画像を出力する。これに対しイベントベース方式は、行方向調停回路を用い非同期で画素データを選択。輝度変化が生じた画素アドレスに対し、1マイクロ秒単位の精度で時間情報を付加し、データを読み出すことが可能である。イベントごとに輝度変化の両極性や時間、座標のデータ(x/y)を効率的に圧縮することで、毎秒1066Mイベントの出力を達成したという。

左はボールの軌道、中央はフレームベース方式のセンサー、右はイベントベース方式のセンサーによるデータの読み出しイメージ 出典:ソニー、Prophesee
上下とも左は従来カメラ、右は開発したイベントベースビジョンセンサーを用いて撮影した画像例 出典:ソニー、Prophesee

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