ソニーは2021年9月6日、車載LiDAR(Light Detection and Ranging)向けの受光素子であるSPAD(Single Photon Avalanche Diode:単一光子アバランシェダイオード)距離センサー「IMX459」を製品化すると発表した。2022年3月からサンプル出荷する(図1)。同製品は10μm角のSPAD画素と測距処理回路を1チップ化しており、1/2.9型(対角6.25mm)という小型なイメージサイズに収めた。サンプル価格は1万5000円(税込み)である。

図1 SPAD距離センサー「IMX459」
図1 SPAD距離センサー「IMX459」
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 SPADは、入射した1つの光子(フォトン)から、雪崩のように電子を増幅させる「アバランシェ増倍」を利用する画素構造を持つ。弱い光の検出も可能になる点が特徴だ。高感度なSPADセンサーを受光素子に用いることで、自動車用に用いられる直接Time of Flight(dToF)方式によるLiDARの測距を長距離化できる。ソニーによると、今回のSPADセンサーを用いることで、15cm間隔で最大300m先まで高速に測定可能で、車載LiDARの検知・認識精度を高められるという。

* 光源から光を照射し、対象物に反射した反射光を受光素子が検知するまでの時間差から、対象物までの距離を測る方式。特に自動車の長距離測定向けLiDARは直接ToF方式が多く利用される。

 ソニーは同製品の開発において、CMOSイメージセンサーで培ってきたノウハウを活用し、SPAD画素と測距処理回路を1チップ化した。具体的にはチップ上部の画素部と下部のロジック部を積層する際、Cu(銅)接続端子で物理的・電気的な接続する「Cu-Cu(カッパー・カッパー)接続」を利用して、設計の自由度や小型化を可能にしたという。

 画素部の下に回路部を配置することで、開口率を高め、画素に入る光の量も増やした。光の入射面に凹凸を設け、入射光が回折するように工夫している。これらによって車載LiDARのレーザー光源として利用されている905nmの波長に対し、24%という光子検出効率を実現したという(図2)。

図2 センサーの主な仕様
図2 センサーの主な仕様
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 ソニーは同製品を利用したメカニカルスキャン方式のLiDARをリファレンスデザイン向けに開発しており、パートナー企業に向けて提供開始するという(図3)。製品開発時の工数削減やデバイス選定などの開発支援につなげる考えだ。

図3 ソニーが提供するメカニカルスキャン方式LiDARのリファレンスデザイン
図3 ソニーが提供するメカニカルスキャン方式LiDARのリファレンスデザイン
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