極端な明暗差を撮像できるイメージセンサ 2005/03/29(火) 12:09:23

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極端な明暗差を撮像できるイメージセンサ
【ＩＴ】発信：2005/03/29(火) 12:09:23

　　デジタルカメラから、白飛びや黒つぶれがなくなる。こんなイメージセンサの発明を静岡大学電子工学研究所の川人祥二教授が実現した。浜松テクノポリス推進機構知的クラスター本部が進める研究課題「広ダイナミックレンジＣＭＯＳイメージセンサ開発」の成果で、６ケタという明暗差までを瞬時に捕らえて、真夏の直射日光も撮像できる。自動化や安全が求められる車載用カメラをはじめ、防犯カメラ、工場での工程監視カメラなど様々なシーンでの適用が期待されるという。

　　イメージセンサはデジタルカメラの心臓部にあたる。光を受け取ると電流が発生するフォトダイオード（一つひとつが画素数になる）が二次元に並び、これまでＣＣＤと呼ばれる方式で高画素化が進んできた。その一方で川人教授らは、その方式をＣＭＯＳ方式に注目して研究を進めていた。これは一画素の中に数個のトランジスタを備えて電圧でスイッチを切り替えて光信号を読み出す仕組みで、回路の高機能化などで応用範囲の広さが注目されている。

　　川人教授らは今回、ＣＭＯＳのノイズの高さという技術課題を解決し、回路の工夫などで広い明暗範囲のイメージセンサの開発に成功した。具体的な工夫は、イメージセンサの半導体チップ上に、高速で１２ビットの高分解能をもつＡ／Ｄ変換器を６４０個集積したこと。これにより４種類の露光時間の信号を一画面を構成する時間の中で高速に読み出すことに成功し、従来に比べ１４００倍もの明暗範囲の撮像を可能にした。その速度も従来比の６倍を達成したという。

　　さらに、この明暗範囲を線形応答のまま取り出せることにも成功し、微妙な明暗差までを鮮やかに写しだした。４種類の露光時間の信号を一画面の中から高速に読み出す技術は感度を大幅に上げ、白飛びや黒つぶれがないような瞬時の切り換えまでも達成したとしている。

　　川人教授は、この技術をシーン適応型極端明暗撮像技術と称しており、様々な分野での応用が見込めると述べている

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