サムスン半導体のイメージセンサが人の目に進化する！？ 「デュアルピクセルプロ」技術で革新を起こす

サムスン電子はこのほど、プロレベルのスマートフォンのカメラを実現するもう一つの革新、イメージセンサ「ISOCELL GN2」をリリースしました。 「ISOCELL GN2」は、業界初の、ピクセルを斜めに分割した「デュアルピクセルプロ(Dual Pixel Pro)」を採用し、オートフォーカス機能を一層強化した製品です。 人の目にさらに近づいたイメージセンサの技術ストーリーを詳しくお伝えします。

イメージセンサに散在する特殊な画素でフォーカスを合わせる「PDAF方式」

「デュアルピクセルプロ」技術を紹介する前に、まずはオートフォーカス方式の一つであるPDAF(Phase Detection Auto Focus、位相差オートフォーカス)について見てみましょう。 人は両目を使ってフォーカスを合わせます。 PDAFは二つの地点で認識された位相差を比較して、二つの位相が一致する位置にレンズを移してフォーカスを合わせます。

従来のPDAF方式はイメージセンサに散在する特殊な画素を利用していました。左か右半分が遮られたオートフォーカス向け画素が左右の位相差を比較し、フォーカスを合わせていたわけです。しかしこの場合、オートフォーカス向け画素は色情報を取得できないので、画素を増やしてフォーカスの速度を上げても、画質を落としてしまいます。

では、画質を保ちつつ、速く正確にフォーカスを合わせることはできないのでしょうか？画素をオートフォーカスに利用し、同時に色情報も取得する方法はないのでしょうか？そんな疑問から始まり、PDAFの短所を補完した技術がこの「デュアルピクセル」です。

より正確なオートフォーカス機能を実現した「デュアルピクセル(Dual Pixel)」

「デュアルピクセル」は、センサーを構成するすべての画素がそれぞれ二つのフォトダイオードを持っており、それらが光信号を受けて左右の位相差を比較し、フォーカスを合わせます。センサーのすべての画素がフォーカスを合わせられ、同時に色情報も取得できるため、画質を損なうことなく、素早く正確なオートフォーカス機能を実現できます。

画素分割方式に革新をもたらした独自技術「デュアルピクセルプロ(Dual Pixel Pro)」

では、デュアルピクセルと今回の「ISOCELL GN2」に採用された「デュアルピクセルプロ」の違いは何でしょうか？

従来の「デュアルピクセル」技術では、すべての画素が左向きか右向きにのみ分割されていました。「デュアルピクセルプロ」は、緑色の画素が斜め方向に分割されているのがポイントです。

このように画素を斜めに分割するメリットは明確です。これまでと同様に左右の位相差の測定には左右のフォトダイオードの組み合わせを利用し、上下のフォトダイオードを組み合わせれば上下の位相差も同時に比較できます。これにより、左右位相差だけではフォーカスを合わせにくい状況でも、上下位相差を活用してフォーカスを合わせることができるようになり、より速く正確なオートフォーカスが可能になりました。