業界最高速度※1の撮像と低ノイズ性能を両立する X線CMOSイメージセンサーを検査・計測機器向けに商品化
～高精度なエネルギー測定と光子単位のデータ取得を1チップで実現～
厚木市、日本、2026年6月9日 /PRNewswire/ -- ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社（以下、「ソニー」）は、直接変換積分型X線CMOSイメージセンサー『IMX711』を商品化し、量産出荷を開始します。
本製品は、X線を直接受光し、そのエネルギー量に比例した信号を出力する検査・計測機器向けX線イメージセンサーです。独自の回路技術などにより実現した、業界最速※1となる最大毎秒26,100フレームでの高速撮像により、電荷の飽和を抑えた正確な測定が可能です。さらに、ノイズ発生を大幅に低減することで、低照度下での信号検出精度が向上し、微小な光子エネルギーの差をとらえることができます。従来のセンサーでは両立が困難だった、広いダイナミックレンジでの高精度なX線の総エネルギー量の測定と光子単位でのエネルギー情報の取得を、一つのセンサーで実現することで、X線検査・計測技術の高度化と多様化に貢献します。
※1: 積分型X線CMOSイメージセンサーとして。ソニー調べ（2026年6月9日広報発表時）。 |
直接変換積分型X線CMOSイメージセンサー『IMX711』
型名 | 量産出荷時期 |
3.73型(高さ27.88mm×幅52.85mm) 有効※2約28万画素 直接変換積分型X線CMOSイメージセンサー『IMX711』 | 2026年度 第1四半期 |
※2イメージセンサーの有効画素規定方法に基づく。 |
X線を用いた検査・計測は、電池や半導体などの先端デバイスの検査、および材料開発や生命科学研究における科学計測まで、幅広い分野において普及しています。AIを含むデータ解析技術の進化に伴い検査・計測手法も高度化する中、X線センサーにおいても、効率的に信頼性の高いデータを取得できる性能が求められています。一方で、従来のセンサー※3では、高照度下での光子の数え落としや低照度下でのノイズの影響などが、測定精度の改善や多様化する後段解析への対応において課題となっていました。
本製品は、業界最速※1となる最大26,100fpsの高速フレームレートと、34e-rms※4 (一画素あたりのランダムノイズの発生が電子34個程度）の低ノイズ性能を両立することで、これらの技術課題にアプローチしています。X線の総エネルギー量と光子のエネルギー値の両データを出力できる積分型センサーの特性に加え、従来よりも広いダイナミックレンジでの正確な信号検出と、高い分解能での光子エネルギーの弁別も両立します。本製品が提供する信頼性が高いデータは、以下のように、X線検査・計測装置の性能向上にとどまらず、エネルギー情報を活用した新たな解析手法の実現にも貢献します。
※3: 従来センサーには、「光子計数型」と「積分型」の二つの方式がある。「光子計数型」は、X線の信号量を閾値に応じて0/1で処理する方式で、閾値以下のノイズが出力されないため低照度での測定精度が高いが、照度が上がると光子の数え落としが発生するなどの課題がある。一方、「積分型」は、光子エネルギーを積分したエネルギー量を信号出力するが、ノイズの影響により、特に低照度下での測定精度の低下が課題となっている。 ※4: 評価数値。センサー内部の動作温度が20℃の環境下における、センサー有効領域内の画素の平均値より算出。性能保証値は60e-rms。 |
＜本製品の応用が想定される検査・計測手法の例＞
- 電池・半導体などの高速動体検査における定量精度やスループットの向上
- 光子エネルギーの違いと二次元分布を可視化する元素マッピング
- 光子エネルギー情報と空間情報の活用による結晶構造解析と元素分析の同時測定
元素マッピングのイメージ画像（出典：理化学研究所） 対象物の構成元素をエネルギー値から推定し、色分けして可視化される
＜主な特長＞
- 業界最高速度※1と低ノイズを両立した撮像により、広いダイナミックレンジで高精度測定を実現
本製品は、ソニー独自の回路技術などにより、最大26,100fpsとなる業界最速※1のフレームレートを達成しています。1フレーム当たりの電荷の蓄積量を低減することで、従来よりも高い飽和特性を実現しています。同時に、積分型センサーの課題であるランダムノイズの発生を34e-rms※4まで低減しています。これにより、微弱なX線信号もノイズに埋もれず検出でき、X線光子単位でのエネルギー測定を実現します。これらの特性により、全ての画素で低照度から高照度までX線の総エネルギー量を正確に測定できるため、照度差が大きくなる検査・計測にも単一のセンサーで対応し、装置のスループット向上やダイナミックレンジ拡大に寄与します。
- 高いエネルギー分解能により、光子エネルギー値を活用した検査・計測への応用が可能
本製品は、積分型方式を採用しているため、事前の閾値設定を必要とせずに、光子のエネルギー情報を取得できます。さらに、ノイズや信号のばらつきを抑えた読み出しにより、高いエネルギー分解能を実現し、光子エネルギー値の違いを明確に捉えることができます。高エネルギー分解能で信頼性の高いデータ取得を可能にすることで、元素レベルでの構成要素の違いや僅かな状態変化を定量評価する構造解析や材料分析など、従来は複数回の測定を要していたような高度な検査・計測の精度向上や効率化に寄与します。さらに、全画素の測定データを収集し、空間情報と組み合わせたり、特定のエネルギーデータを抽出したり、様々な条件で後段処理することで、検査・計測の多機能化にも貢献します。
＜関連リンク＞
『IMX711』製品ページ： https://www.sony-semicon.com/ja/products/is/scientific/x-ray.html
＜主な製品仕様＞
型名 | IMX711-AABY |
イメージサイズ | 対角 59.8 mm (3.73型) |
有効画素数 | 384 (H) × 728 (V) – 16※5 |
ユニットセルサイズ | 72.6 μm (H) × 72.6 μm (V) |
センサー材質 | シリコン (Si) |
センサー厚 | 650 μm |
フレームレート | 26.1 k fps (Mode-A) |
ノイズ | Typ 34 e-rms※6 |
飽和計数率（12keV） | 0.94 Mcps/pixel (Mode-A) 33 Mcps/pixel (Mode-C Cont) 600 Mcps/pixel (Mode-C HDR) |
出力インターフェース | SLVS-EC |
パッケージ | Chip Size Package (CSP) : 30.36 mm (H) x 69.74 mm (V) |
※5: Black pixels ※6: 評価数値。センサー内部の動作温度が20℃の環境下における、センサー有効領域内の画素の実測の平均値。 |
本製品の開発は、ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社と理化学研究所が共同で行いました。理化学研究所の初井宇記博士により発案された画素構造をもとに、実用的なX線イメージセンサーとして成立させるために必要な、高感度化および高いX線照射耐性と高電圧耐性の実現などの技術開発に共同で取り組みました。また、当社は、回路技術のほか、製造プロセスやパッケージング技術を開発することで、本製品の量産を実現しました。
