ソニーの曲面CMOSセンサーは早期の実用化を視野に入れた技術

日本経済新聞に、ソニーの曲面形状のCMOSセンサーに関する記事が掲載されています。

生物模倣で大進化、デジカメの「目」 ソニーの挑戦

  • ソニーは生物の目の構造をまねた曲面形状のイメージセンサーを開発した。暗い場所でも明るくノイズの少ない画像を撮影でき、レンズの小型・軽量化や低コスト化も可能になるという。
  • 曲面CMOSセンサーは、レンズからの距離がセンサー中央部と周辺部でほぼ等しくなる。像面湾曲収差が抑えられ、より明るいレンズを使えるようになる。これは、レンズを含むカメラシステム全体の感度が、センサー中央部で従来比1.4倍、周辺部で2倍に高まったことに相当する。
  • 硬いシリコンを曲面状に曲げると、シリコンの電気特性が変化し、ノイズの原因となる暗電流を従来比5分の1に低減することができた。
  • 曲面CMOSセンサーではセンサー全面で光が垂直に入射するため、周辺減光の問題を解決できる。
  • ソニーはフルサイズ一眼レフ用からスマートフォン用まで、さまざまな寸法の曲面CMOSセンサーを試作済みだ。フルサイズ品の解像度は2400万画素と市販品と変わらない。「信頼性の評価も行っている」ことから、早期の実用化を視野に入れた技術とみられる。曲面CMOSセンサーを生産する基本的な技術も確立済み。
  • 曲面CMOSセンサーの課題は、専用レンズが必要になることと、高倍率のズームレンズを設計しにくいこと。

 

最近よく話題になっているソニーの湾曲センサーですが、かなり実用化に近付いているようですね。このセンサーには、レンズの小型軽量化や、高感度ノイズの改善など、様々な利点があり、また生産の技術も確立済みということなので、そう遠くないうちに市場に製品が投入されそうです。

レンズ交換式に関しては、全てのレンズが造り直しになってしまうので、このセンサーは、まずはレンズ固定式のコンパクトカメラやスマートフォンから実戦投入される可能性が高そうですね。

2014年7月 3日 | コメント(44)

コメント(44)

今まで、なんで曲面センサーを使うとセンサー中央部の感度が1/2段上がるのか不思議でしたが、明るいレンズを設計できること込みなんですね。なる程!

このセンサーをRX1の後継モデルに搭載して欲しいです。
中判でね(笑)

これは夢が広がる楽しみな情報ですね。
これまでのレンズが使えないというのが悩みどころですが早くその性能を見てみたいです。

高倍率じゃなければズームを作るのも難しくないんですね・・
現行のマウントでは従来のシステムを考えても使いにくい技術なので、どこか新規にマウントを作るメーカーが使うと面白いのですが・・
レンズの小型化も出来るということでペンタとか・・

こういうセンサーが出たら今度は目ん玉みたいな丸っこいレンズが出るのでしょうか。

コンシューマー向けはXpeliaからかな?
趣味のカメラよりも、スマホ、防犯カメラ、産業用カメラのほうで劇的に進化しそうな予感

やっはり既存のレンズは使えないんですね。ちょっとがっかりです。オールドレンズ用に湾曲センサー対応アダプター出していただけると、とても喜びます。

高倍率ズームは樽型から糸巻き型に大きく変化しますからね。
どちらか一方で有れば影響少なく作れるでしょうね。

やはりズームレンズとの組み合わせは難しいのですね
でもレンズを含めたシステムの小型化が可能になるのは画期的
記事の内容だと量産寸前の様ですし年内にはなにか形になったものを拝むことができそうな。

曲面センサーの曲率変える特許っていくつか出てませんでしたっけ?
そっちの実用化はまだ先になりそうですけど、モノになればレンズ交換式でもいけそうですね。超期待。

課題はセンサーの製造コストでしょうね。
記事でもそこには触れられていない

ようするに歪みシリコンでゲルマニウム等を使って格子サイズを変えていた部分を物理的に曲げることで実現したということかな

まずはレンズ固定式なのは当然として、次はシネマ用でしょうか
シネレンズなら前玉から撮像面までの距離が一定で、曲面センサーの曲率も一つですみそうですし
実際問題として、既存レンズも平面に合わせて光学的に補正しているので、レンズ交換式についても、とりあえず曲げとけば補正量を抑えることができるはずで、曲率変更のような仕組みを入れるよりは標準より若干広角寄りのレンズを基準にした一定の曲率にした方がシステム全体としてのサスティナビリティは良好かと思われます
そうなるとフラッグシップはRX1で曲率も含めたレンズとセンサーのベストマッチ、(自分にとっても含む)オプション的な画角や'(低倍)ズームをレンズ交換式で、高倍率ズームが必要なら旧機種となるんでしょうか
なにやらどこぞの会津製と似た展開ですね

去年末の雑誌等に載ってた2014中に実用化を目指すソニーの新技術のセンサーってこれの事? だったら肩透かしかな。

副産物的な物なのかもしれませんが、ノイズが減るというのが楽しみです
高感度にも強くなるという事ですかね
お値段はとんでもない事になりそうですが色々楽しみな技術でワクワクします

色々と調べてみたのですが、曲面センサーの集光率について
詳しく解説されているサイトが無くて挫折しました。

ソニーが解説サイトを作ってくれたら嬉しいです。

>soneさん

湾曲率を変化させる特許出てるみたいですね。
公開されてるだけで、登録はまだのようですが。

>obさん

具体的な解説ではないのですが、
概念みたいなのは以下のサイトに載っていました。
http://spectrum.ieee.org/tech-talk/semiconductors/devices/sony-creates-curved-cmos-sensors-that-mimic-the-eye
実際の湾曲センサの写真も載っていますが、すごい湾曲率ですね。

このセンサで電子歪曲補正一切無しの21世紀版 Hologon Super Wide 造って欲しいです。

既存のEマウントレンズが使えないとなると残念ですが明るさが従来比の1.4〜2倍になってノイズも低減、レンズも小型化されるなら否応無しに導入することになりそうです。
最初はアクションカムやレンズ一体型ハンディカム等で導入でしょうか?
超々広角レンズも手頃な値段で実現?
実用化が待ち遠しいですね。

超ワイド系レンズ一体のコンパクトフルサイズとかが、登場するのでしょうかね?

裏面照射CMOSでも革命を起こしましたが
更に革命的ですね

逆に湾曲させるマウントアダプターなんか出たりして
旧レンズユーザーを救済するのかな

新マウントも楽しみです

このセンサーがレンズ交換式に採用された場合、マウントから仕切り直しになる気がしてならないです。

フイルム時代にコニカから超広角レンズ用にフイルム面を曲面にしたカメラがありましたね。曲面センサーとのことで思い出しました。

新規マウントでもいいですからこのセンサーを使える一眼がほしいですね
できればオリやペンタなども取り込んだFT陣営に対抗できるようなものだといいのですが

既存のレンズが使えないということですが、アダプターみたいなものが出ませんかね?(笑)

Eマウントよりフランジバック短い新規マウントなら、完全互換のマウントアダプターが作れる……だったらいいなあ、とか妄想。

レンズの構成枚数を減らせるのも素敵ですね。
安い単焦点レンズでも、従来の高級品と同等の収差を実現となれば革命的です。

スマホとかコンデジならメリットは大きい。

だが、レンズ交換式のカメラ搭載となるとユーザーに取ってデメリットが大きすぎる。

専用のレンズとなると、仮にソニーがこの湾曲センサーの搭載を次のモデルで止めた場合、レンズは全くの用なし。

カメラシステムで一番進化し続けているのはセンサー。
より優れたセンサーはいつでも登場する可能性は高い。
ただでさえE,Aマウント、しかもフルサイズとAPS-cとレンズの種類が多い。
用なしとなりうる新たなレンズ群を登場させてそれを維持させる、今のソニーにそのリスクを取る余裕はないとおもうが。

これで広角の画質の向上とレンズの小型化がかなり期待出来ますね。製品化は高級広角コンパクトとiPhoneとかから始まるんでしょうか。

汎用性はどうかな、どんな風に展開するのかな、交換用レンズなら、強いて言えば、アダプターを介して使う、既存のモデルにも使えるように、レンズ側ですべての調整をし、イメージセンサーをいじらずに済むのは理想ですけど。

球面なのか、曲面なのか、どうしても神経がそこに行ってしまいますが、「今回のセンサーは中央部がくぼんだ半球状。」と明言してますね。こ、こ、これは球面ですね!!広角大口径単焦点付きのカメラ、出してください!

シュミットカメラが復活しそう。

フルサイズ程度のスクエア曲面素子マウントとか出れば面白いですね。
デジタルでフルサイズやってないメーカーとか新マウントで製品化しませんかね。オリンパス、パナソニック、ペンタックス、富士あたりで。

「目+望遠鏡」のイメージで、
なんか高倍率ズームも既存レンズのアダプタも
作れそうな気がするのは、
素人考えですかね。

既存の平面センサ部が
「目(=曲面センサ+対応レンズ)」部品
に置き換わる。
そんな妄想です。

明るさ云々のメリットはなくなって
しまいますが。
久しぶりに楽しみな技術がやって来ました。

Robinさん、
私の場合は、最初の情報の時に、

レンズを含めた、感度向上の話と思います。

と、書いているので予想通りです。

 それより、歪シリコン効果で、暗部のノイズが減るというのが興味深いですね。もし、インテルのCPUと同じようにゲルマニウムを使って歪シリコンのセンサーを作れば、平面のままで低ノイズ化出来るとしたら、実現してほしいですね。その方が、(既存カメラの性能の向上に結び付いて)画期的だと思います。

 一眼レフの世界では、(50mmで)F1.0クラスの大口径レンズが既に存在するから、それ以上の大口径化は無理ですし。
 

>硬いシリコンを曲面状に曲げると、シリコンの電気特性が変化し、ノイズの原因となる暗電流を従来比5分の1に低減することができた。

う~ん、これは凄い!
高倍率ズームレンズには不適合なので、GXRの様なユニット交換型にするか、QXの様なデジカメが向いていると思う。

ソニーは撮像素子メーカーでもあり、他社にも積極的に外販して
実質的に高画質タイプではトップの位置に居ます。

交換カメラを企画するなら、他社を巻き込んだ専用新マウント規格として
立ち上げるでしょう。

しばらくはコンデジやレンズ固定式で手探りってところでしょうか。

ヴィネット(周辺減光)はすでに各社が普通に増光処理でデジタル対処してますので、この技術が登場しても劇的な変化は容易には望めないでしょう。マウントもレンズも変更する必要があるわけですから、レンズ交換式に関してはフットワークの軽いメーカーしか協賛できないのが難しいところ。

あと一眼であればセンサークリーニングをどうするのか。素人でも出来てるのはセンサーが平面だからだと思います。それが局面になれば、難易度上昇しますよね。どのくらい「曲がる」のかでも変わってきますけど。

オリンパスはあれだけ素子にまっすぐに光を入れることに
こだわって4/3企画作ったので今更フルサイズはやりにくそうだけど、これなら大型素子の新マウント作っても言い訳立ちそう。
SSWFっていう素子から独立したごみ取り機構もあるしね。

実用化するとしたらスマートホンからでしょうか。
リコーGRDシリーズみたいな単焦点レンズ+小型センサー搭載のデジカメはもう出ないかもしれない?

ソニー様お得意の囲い込み戦法で、
かつてのベータのような顛末にならないことを願いますね

GRデジタルの後継にこれを載せてもらってさらに小型化してくれたら買います!!

この技術は、最初はRX1のような大口径単焦点レンズ付きのコンデジに使われると思いますが、ズームレンズでも効果は出せると思います。
現在、平面に合わせて設計している設計を一定曲率の球面に合わせるように設計すれば良いのです。
この場合、球面収差の補正は平面センサーに比べて楽になると思われます。RX10,RX100の後継機に使われるかもしれません。

ソニーはその先にセンサー一体型レンズでこの技術を展開してくると思います。
もしかするとAマウントやEマウントを持った新QXシリーズが出る可能性が有ります。
この場合、ボディはデータ処理と保存、表示や電源供給を担当するだけですが、従来のボディがそのまま使えるかも知れませんね。(ファームの変更は有るかもしれません)

この技術を使ったプラナー50mmF1.0ZAなんて言うレンズが、50mmF1.4のサイズで出たら買ってしまいそうです。

???

単に像麺湾曲収差が残存したレンズ系が使えるだけの素子のような気がします。
フィルムカメラでは使い切りカメラや安価なコンパクトカメラが、レンズコストをさげて(樹脂レンズで1~2枚)、像面湾曲が発生する分をフィルムガイドを長手方向にまるめた緩い円筒にしていたのを思い出します。

今回の場合は明るさ優先でレンズを設計して、バーターとして像面湾曲が発生してしまうのを曲面撮像素子でカバーするのと、撮像素子周辺への入射光が垂直に近くなり、S/N改善に寄与する、という事と思われます。

懐かしのペッツバールレンズ(中心部を明るく設計しやすいけど像面湾曲が消せないので周辺画像はぐーるぐる、なのがポートレート用に好まれたレンズ)でF1.0切るようなコンデジを登場させてきたりして。

とりあえずユーザーとしては新規マウントとか旧レンズの心配などやめて、
RXシリーズの延長に乗るセンサーと考えれば夢が広がりまくりですね。


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このページは、2014年7月 3日 に公開されたブログ記事です。

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