Imager マニア

http://dc.watch.impress.co.jp/docs/news/interview/20120330_520098.html

　特に搭載センサの技術面としての面白いコメントは少ないのですが、以下あたりでしょうか。
・基本的な技術はEOS用センサと同じ
・(レンズ一体型のため)オンチップマイクロレンズの最適化で、画面周辺の光量落ちが少なくなるよう工夫 


　また、その他カメラスペックを決めるためのセンサ回りのスペックコメントとして・・・
・フルHD動画用に高速に読み出したかったので従来機のCCDからCMOSセンサ採用
・1.5型のセンサに決めたのは以下の思考順で
　1)(画質を高めるために)　4.3umの画素ピッチを決定
　2)　上記画素ピッチでの画素数とチップサイズのバランスの良いところ　←チップサイズ大≒光学系及び筐体サイズ大と画素数のトレードオフの両立
　　ちなみに、アスペクト比を4:3にしたのは、3:2に対してレンズのイメージサークルの効率が良いので、光学系ひいては筐体サイズの小型化に貢献するから


　私には上記の様に読み取れました。

その他気になるのは以下の様なところでしょうか。
・センササイズはG12のもの(1/1.7型)と比較して、約6.3倍の大きさ
・1画素の受光面積はG12のもの(1/1.7型)と比較して、約4.5倍の大きさ
・ダイナミックレンジが(センサ画素ピッチが大きくなったことによって)広くなり、低ISO画質も良くなっている


APS-Cに近いサイズのセンサを搭載したコンパクト&ズーム4倍カメラは、今までにないコンセプトですので、この商品自体の市場受けがどうなるか要注目ではないでしょうか。

[0回]

私はiphoneは未だかつて一台も持ったことはありませんが、iphoneに積まれる部品・・・特に半導体部品には大変興味があります。
出る数が半端ではないので、採用部品メーカーに与える影響が大きいことと、appleが選んだサプライヤーということで、他の端末製品メーカーの見る目が更に好印象になって採用が更に加速される効果があると思うからです。逆に争って負けて採用されなかったメーカーは・・・

　さて、一応イメージャーマニアとしては撮像素子(イメージセンサー/CMOSセンサ/イメージャー)の方を。
前回4Sの時からオムニビジョンに取って代わってソニー製でした。
5も早速chipworksがレポートしています。結果・・・




















ソニー製でした。　上記は赤外線カメラで透過させてチップ上の刻印を直接撮影した図。














　また、画素ピッチは1.4um□。
上記写真を見ると普通のベイヤ配列の様ですね。
オリジナル記事では、「このセンサは4Sと変わらないように見えるが、5のはuniqueな特徴を持っている」＝新規センサだ　と判断している様です。
その根拠となるであろう解析結果は有料ですので相変わらず手に入れられませんが(^^;)。


　その他おもしろいこととしては、前面センサもソニー製かと思いきや、こちらはオムニビジョン製の様です。




















上記写真は同様に、ダイの刻印写真。
これはどういうことなのか。
　・(リスク面から)供給は二社購買が基本
　・前面カメラ用には十分なスペックで供給価格がより安かった
　・部品メーカーにより競争を促すためはっぱをかけるため
　本当のところはappleさんに聞いてみるしかわかりませんが、上記の内いずれかもしくは全てみたいな感じでしょうか。


　その他、撮像素子ではありませんが、興味深いところでは、
プロセッサA6は今回もサムスン製だった。
appleとサムスンはしばらく前からスマホで係争していますから、「終にiphone5でサムスンとは縁を切るのでは？」という噂が絶えませんでしたが、その蜜月関係・・・もしくは「現状サムスンを超える信頼性と供給能力を持ったサプライヤーは残念ながら存在しない」とappleが妥協(？)したのか。


　また、半導体ではなくなってしまいますが、今回iphone下部のコネクタが30pinのものからリバーシブル接続可能な8pinコネクタに5で変更されている件に関して
　リバーシブルコネクタには実は裏表があった
これはおもしろい記事でした。
リバーシブルに挿せるというのは(USBとかと違って)大変ユーザーフレンドリーで画期的な、如何にもappleらしい施策だなと感心したのですが、iphone側の端子の受け側には片側にしか電子接点が存在せず、かつ挿す側の電子接点には裏表が存在して・・・
　いったいどうやってリバーシブルの確保を？
　そんな面倒なことをするメリットは？
と疑問に思いましたが、
　前者は、機器側で裏表の検知を行い、後者は(詳しい技術者の予想では)端子内部で信号をクロスさせることでの信号品質が担保できなくなってしまうことを恐れてやむを得ず　
　という上記記事の見解でした。

　いや～やっぱ分解記事って言うのは色々とおもしろいですね(^^)

[1回]

↑　NAB2012　RED(レッドデジタルシネマカンパニー)社のブースに展示してあったDragonセンサ概観　(表)














↑　同じく、センサの子基板裏面














　↑　同じくNAB2012　RED社ブースのDragon(ドラゴン)センサアピール垂れ幕


　以前のBlog記事で紹介しましたが、NAB(←全米放送事業者協会主催の世界最大の放送機器展)に
米国はラスベガスまで、この四月に行ってきました。
その時に、RED社が新たなセンサの発表を行いました。
その名も”Dragon”センサ。
同社はいつも自社センサにネーミングをします。ちなみに現行RED ONEやEPIC、scarletに搭載されているセンサ名称は”Mysterium-X”です。

　冒頭二枚はそのセンサ(撮像素子/CMOSセンサ/CMOSイメージャー)の概観写真です。
RED社からは本センサを搭載したcinemaカメラの発表はなく、かわりに(？)現行EPICとScarletユーザーに対して、センサの載せ変えサービス(←当然有料)を「今秋始める」と発表していました。
RED ONEのユーザーは置き去りですね。「RED Oneユーザーは買い換えてください」ということなのでしょう(^^;)。
もしかしたら、センサだけ載せ変えてもRED ONEでは使用できない技術的な問題かもしれませんが・・・。


　冒頭二枚の写真は、厳密にはセンサ単体ではなく、センサ基板に実装された状態での展示になっています。
恐らく、このセンサ基板ごと、現行機種に入っているセンサと交換する形とするのでしょう。
同じ大判撮像素子が搭載されているデジタル一眼レフ機の基板と比べると随分とゴツイ・・・と言いますか、センサ評価用冶具に使う様な試作基板の様に見えてしまいました。基板上に載っているコンデンサ等の素子のサイズも大きめですし。
ま、デジタル一眼レフなどよりもREDのcinemaカメラの筐体サイズは大きいですし、このくらいセンサにスペースを取っても問題ないと言うことなのでしょう。でなければ元々センサ載せ変えサービス自体現実的ではないかもしれませんし。

　気になるお値段の方は、Epicで$6000、Scarletの方は$TBD(未定)となっていました。
カメラの販売価格が￥300万程度のEpicの場合「じゃあ載せ変えるか」とオーナーがなってもおかしくない価格かと思いますが、scarletの方は本体価格がざっくり￥100万前後。もし同じく$6000で設定してしまうとオーナーは載せ変えにはかなり及び腰にならざるを得ません。かと言ってよりお安く設定すると、Epicユーザーから「なんで同じセンサなのにEpicの方が高いんだ！！」とお怒りの言葉がくることが予想され。
さりとて双方ともお安く設定してしまうと、折角の新規開発センサの儲けがふっとんでしまい・・・
RED社としても非常に難しいところなのではないでしょうか(^^;)


　さて、順番が逆になってしまいましたが、垂れ幕を見ると、今回のDragonセンサの主要スペックは以下の様になっています。

■解像度：6K　←恐らくざっくり6K×3K
　いずれもカタログスペックで見る限り、私が知る中では最高です。
まあ最高になる箇所だけ抜き出して垂れ幕でアピールしているという見方も出来ますが、いずれもセンサとしては主要な特性項目であるため、すばらしい数字であると思います。

　特にフレームレートは素晴らしいです。いったいどんな技術を使っているのでしょうか？
Dレンジに関しては、センサ単体だけでは決まらない要素でありますし、解像度に関してだけ見れば例えば一眼レフのニコンD800などは既に3600万画素ですので6K×3Kを越えています。
　しかしながらフレームレートに関して言うと、画素数を勘案するとこの価格帯で仕入れられるセンサの中では間違いなく最強です。
唯一価格を無視して考えた場合、ソニーF65搭載センサが、G画素は配列8Kで記録は4K×2K&16bit分解能ということでtotalで見ると若干上をいっている感はありますが、あれは￥600万のカメラに載っているもので、こちらは￥60万で載せかえられるセンサなので、同じ土俵にのせるものでもないでしょう。


　さて、最後に写真を二枚。
↓　同じくRED社のブースで行われていた、4K&3Dのムービー上映　尺は長めで20分くらい


↓　3D上映なので、その際に配られた3D鑑賞用のメガネ

RED総帥　ジム・ジャナードが、以前はサングラスメーカーのオークリー社長であったのは有名な話。
ここはぬかりなくメガネはオークリー製のものでした(^^;)

[0回]

　随分と時間が経ってしまいましたが、去る5/27、NHK技研公開に行って来ました。
(NHK技研公開とは、毎年年一回この時期にNHK技術研究所が一般向けに研究成果を公開する場です。
NHK技研にて行われます。ちなみにNHK技研は用賀のあたりにあります。詳しくは以下
http://www.nhk.or.jp/strl/open2012/html/tenji/index.html)
ネットで随所に8K4K用センサの話は載っていると思いますので、イメージャーマニアとしては、その更に次世代用として気になる技術についてblogに残しておこうと思います。


　技研公開には初めて行ったのですが、実機展示があるものと、次世代用研究成果報告としてポスター展示のみのものと二通りあるようです。
　今回写真にあげているのは実機展示のないポスター展示のものの方です。
実機がないのでちょっと地味で、かつupするのに解像度落としてしまったので文字が読みにくくすみません。

　タイトルは
”画素並列信号処理3次元構造撮像デバイス　～超高精細・高フレームレートカメラの実現に向けて”
　となっています。
しかし、今回の報告はぶっちゃけて言うとまだそんなデバイスは出来ておらず、その前前段階くらいの”3次元構造の信号処理回路用のトランジスタ単体の試作及び特性確認ができました”というものでした。

　少し話を戻して、NHK技研の言う”超高精細・高フレームレート”というのはどのくらいのもののことを言っているのかというと、展示員の方との話ではどうやら”8K4K以上/120fps以上”をイメージしているようでした。
　”8K4K/120fpsのイメージャーはなんとか試作できたものの、その更に先を見た場合にもう現行の”列並列読み出しは限界だ”
　というところから、このポスター展示の研究はスタートしているそうです。

　”列並列読み出し”が限界なら、どうするのかというと、”画素並列読み出し”しかない！　ということのようです。
　つまり、現行のCMOSイメージャー(=撮像素子/センサ)は、同じ列にある画素信号データを同じ読み出し回路を用いて時分割して読み出しているのが一般的ですが、それで画素数及びフレームレートを上げていくと、1画素の信号を読むために充てられる時間が1uSecとかそういうオーダーの時間しか割り振れなくなってしまいます。
それでは十分な信号の質(≒画質)を保ったまま読み出すには不十分な時間になってしまいます。
　だから”列で読み出し回路を共有させずに、画素ごとに読み出し回路を3次元方向＝センサの基板深さ方向に個別に作って全画素同時読み出しをしてしまおう！”
　　というところまでが、写真のパネルの左上”はじめに”で主張していることです。


　その心意気や良し！　しかしどうやって！？

従来シリコン表面上に作成していたトランジスタを、イメージ的には入力をシリコン表面から入れ、その出力をシリコン基板の裏面へ出せることが出来るようにして、
画素信号処理に必要な回路を形成可能なトランジスタ数を確保できる面積になるまでひたすらシリコン基板を縦方向に張り合わせていく・・・・・・

　なんて豪奢で男前な発想・・・脱帽です(^^;)

　画素ピッチは数um□のセンサをイメージしているみたいです。
そして、その画素面積の中に、信号処理用のADC(analog-digital converter)まで仕込む算段だそうです。
　聞く限り私の感覚では、上記回路規模を上記面積内に作りこもうとした場合、1回シリコンを張り合わせたくらいでは実現できそうにありません。

　ソニーを始め、既に裏面照射型のイメージセンサは複数の会社で実用化済みです。
彼らも同様にシリコン同士の貼りあわせ面で画素毎に最低一箇所は電気的導通を確保しなければならないので、もしかしたらその様な貼り合わせ技術は既に障壁はほとんどないのかもしれません。

　しかし上記裏面照射センサですら、恐らく歩留まり低下や製造工程数増のため表面照射型センサよりもコスト高が叫ばれています。
　その様な貼り合わせ作業を更に複数回繰り返してイメージセンサを製造する・・・
正に研究、正にＮＨＫ
民間企業にはなかなか出来ないコスト度外視、量産度外視の発想。でもこういう民間企業が手を出しにくい研究が出来るのも公共機関(？)の義務でもあるような気がするので、おおいにやってもらった方が良いのかもしれません。


　ちなみに話が個人的所感に逸れてしまいましたが、写真のパネルでの報告では、上記
”3次元構造トランジスタ単体の入出力特性が、従来表面型(？)のトランジスタ単体特性と等しいものが出せるところまでは試作をして確認できました”
　というものでした。

　最後に展示員の方に「いつ頃実用化とかそういう計画はあるのですか？」と質問したところ
「こういう研究ですから10年後にどうなっているか・・・」
(↑色んな意味で成功しているのか不成功なのかで全く動向が変化するので我々にも予測不能ですという様なニュアンスでした)

　個人的には面白いと思うので、是非とも実用化してもらいたいので「来年の報告を楽しみにしています。がんばってください」と、第三者の気楽さで返答してしまいました(^^;)。
　という訳で来年も見学させてもらおうかなと思っています。


ps　こんな硬い内容のレポートも多い中、何故かこのNHK技研公開という場には家族子供連れが多数見られます。
不思議

ps2　研究員が技研公開を案内してれるツアー(1時間程度)があるので参加してみました。
が、あたった研究員がハズレだったのか今ひとつ。次回以降は、このツアーには参加する必要はないなと思いました。←自分向けの備忘録として(^^;)

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