製品紹介

2022年4月18日
弊社では世界初であるフルHD(1920X1200)の解像度で12umピッチの非冷却型遠赤外線センサー(TWV1912)とそれと同じセルを用いたVGAセンサー(TWV640)を量産し販売しています。フルHDの製品はITAR製品となりますがVGAはITAR対象外となっています。VGAは量産から4年を経ており品質も安定しています。今回、これらの製品を紹介します。

図1はTWV1912、60Hzで撮影したものですが、手前のラスベガスのビル群及び遠くの山々の山肌が見えるほど鮮明に写っています。これが7.5um-13.5umの遠赤外線をセンシングしたものとは思えない出来ばえです。

残念ながら、TWV1912はITAR製品なので日本での販売は制限がついています。従って、今回はおもにTWV640VGA製品とその応用について述べます。ナイトビジョンとして夜間の歩行者や動物の検知に応用されてきた遠赤外線センサーですが夜間以外でもCMOSセンサーの不得意領域で極めて有効に機能することを説明します。
弊社では世界初であるフルHD(1920X1200)の解像度で12umピッチの非冷却型遠赤外線センサー(TWV1912)とそれと同じセルを用いたVGAセンサー(TWV640)を量産し販売しています。フルHDの製品はITAR製品となりま図2は夜間歩行者を遠赤とCMOSで撮影したものです。条件は遠赤がTWV
640にF1.2のレンズを装着して60Hzで撮影、CMOSはフルHDのアクションカメラを使用した。TWV640では約300m手前でセンシングできた。CMOSとヘッドライトの組み合わせでは20m手前が限界でした。
次に昼間の歩行者検知ですが図3で示すように人の温度帯である10umの波長をセンシングするのは昼夜問わず得意であるので早期認識に適しています。
図4は逆光の時の撮影ですが、太陽があってもハレーションを起こさず、歩行者を捉えることが可能です。
さらにトンネルでの撮影ですがトンネルの出たところのカーブミラーTWV640では確認できます。カーブミラーが設置されていれば交差する道路があります。早期認識は安全のために非常に重要です。
結果は一目瞭然でTWV640は多少ノイズが増えたが、無効の人物が見えたがCMOSでは真っ白になってしまいました。原因は波長の長さの違いによるものと思われます。遠赤は7.5-13.5umの波長をセンシングしています。その波長は可視光の10-20倍あり回折を可能にしている。また、雨や雪の時もノイズは増えるがセンシングが可能でした。以上、遠赤のTWV640はCMOSの弱点となる夜間、逆光、トンネル、霧等で補完できることを確認しました。
また、周囲温度が人間より高い場合でもVGAレベルの解像度とNETD(感度)が0.05度があれば検知が可能です。弊社では遠赤外線センサーの性能比較を実施しました。結果は図7のとおりです。
TWV640は12umピッチですが、他社ではまだサンプルもない状況ですのでセル面積が約2倍である17umのものを使用しました。通常、セル面積は性能に寄与するが、TWV640は他社を圧倒しました。弊社は他2社と同様VOX(酸化バナジウム)のマイクロボロメターで他1社はアモルファスシリコンを使用している。性能指標の1つとなるNETD(感度)をレンズF1.0を用い、TemporalフィルターをON/OFF(オプションがある場合)で測定しました。OFFの状態では弊社とA社がそれぞれ35mK,40mK(オプションなし)となった。B社、C社はスペック外となった。ONにした場合、弊社を含む3社が50mK以下でスペックないとなり、C社は外でした。また、Time Constant(熱時定数)はTWV640が最小 で60Hz動作に対して、十分に余裕があ った。A者の場合、15msと大きく、動作ボケが出ました。ノイズに関しては、T WV640が非常に低く、特に、Spat ial Noiseが低い。さらに、クロス トークや焼きつきについても起こりにく く、高い性能を示した。TWV640は1 2umでありながら17umの他社を圧倒 した。TWV640はカメラのコンパクト 化や将来のコストダウン化を可能にする。
この結果は弊社の数々の基本特許と技術革新によると思われる。図8では弊社と他社のセルの画像を比較している。ご覧のとおり弊社のセルは一層MEMS構造で高いFill Factor、熱分離、製造のし易さ、均一性、スケーラブルであるこことが分かります。

以上、TWV640は遠赤外線センサーの中での優位性は確認できました。今後、自動車の自動運転や安全確保、フォークリフト、建機や農機への24H稼動サポート、監視カメラ、ロボットへの応用と幅広く活用して頂きたいとおもいます。また、フルHDのTWV1912のITAR制限をはずしてもらうよう努力し行く所存です。