キヤノンが暗闇でも歩行者を認識する「SPADイメージセンサー」を発表！ 米国規制強化にも対応か 2031年に量産目指す

■月明かりでも120m先の歩行者を認識するSPADセンサー、車載分野でも活用可能

　月明かりの下でも120m先の歩行者を認識できる高ダイナミックレンジを実現した「SPAD（Single Photon Avalanche Diode）」イメージセンサーを、キヤノン株式会社が開発しました。

　同社はこの新技術を2025年6月8日から12日に京都で開催された半導体デバイス回路技術の国際学会「2025 Symposium on VLSI Technology and Circuits」で発表しましました。

　現在イメージセンター市場の全体としては2023年で3兆円規模となっています。

　これが2029年になると約4兆円規模になると予測されており、中でも注目されているのが車載向けのイメージセンサーで、2025年でも4400億円規模となっています。

　そうしたなかで、キヤノンが開発した新しいSPADセンサーは、従来型のイメージセンサーが苦手としていた「暗所での撮影」と「明暗差の大きい被写体の同時撮影」を克服したものです。

　特に注目されるのは、月明かり程度の低照度環境（0.1ルクス）でも120m先の歩行者を認識できる能力です。

　この技術の応用分野としては、監視・車載・デジタルカメラ等、多岐に渡ります。

　そのため車載に特化して開発したものではなく応用分野のひとつですが、前述の学会発表では、技術の特徴をわかりやすく示すことができる車載分野に着目して行われました。

　ひとつの例として、米国市場では衝突被害軽減ブレーキ（通称：自動ブレーキ）の規制強化が話題になっているといい、キヤノン株式会社のデバイス開発本部 デバイス開発統括部門 半導体デバイス第一開発センター 所長の松野靖司氏は次のように話しています。

「米国運輸省道路交通安全局（NHTSA）が2029年9月以後発売の全自動車に対して自動緊急ブレーキ（AEB）搭載を義務付けることを発表しています。

　その規制では、0.2ルクス（月明かり）の環境で時速73km走行中に100m先で車道を横切る歩行者を検知してブレーキをかけるという厳しい条件を設けるとされていました。

　それに対し、米国の自動車メーカーが参画する米自動車イノベーション協会が『利用可能な技術では実質的に不可能』として見直しを求めましたが、NHTSAはこの要請を退けているというのが現状です」

　こうした世の中の動向において、今回のキヤノンのイメージセンサーは、この難しい条件をクリアできる可能性を示しています。

■キヤノンのSPADイメージセンサーの仕組みとは

　今回発表されたSPADイメージセンサーの核心技術は「重み付けカウント方式」です。

　従来のSPADイメージセンサーが1つのフォトン（光の粒子）ごとにカウントする方式だったのに対し、新方式では光の入射タイミングに応じて重み付けカウントを行います。

「1フレームの中をさらにサブフレームにいくつか分割します。

　明るいシーンでは、フォトンが入ってくる頻度が非常に高いので早く来るだろうという予測のもと、早く来たら『いっぱい来るはずだ』ということで数を増やしていきます。

　逆に暗いシーンでは、たまにしか来ないので、1つだけカウントします」（松野氏）

　この方式により、156dBという広いダイナミックレンジを実現。

　また、LEDの信号機などが点滅して消えるタイミングを撮影してしまう「LEDフリッカー」も抑制できます。

　松野氏は「日本の信号機であれば1フレーム内で4回消えますが、新センサーでは重み付けカウント方式によって情報はずっと取り続けているため、半分消えていても半分はついているという状態をしっかり識別して出力できます」と説明しました。

　さらに、「アバランシェ増倍（雪崩現象のように電子が増幅される現象）」の回数も抑制されるため、従来比で半分程度の低消費電力化も実現しています。

　今回の説明会では、開発したSPADイメージセンサーを搭載した試作機によるリアルタイムデモも行われました。

　明るいトンネルと暗いトンネルを模した環境を用意し、明るい方のトンネルの先には夕日を模した光源を設置。また、LEDで点滅する信号機も再現されていました。

　デモを担当した説明者は「従来のカメラでは、LEDフリッカーに関して、明るいところを撮ろうとすると短い露光時間で撮影するため、ちょうど信号機が消えているタイミングで撮ると暗く写ってしまいます。しかし、我々が開発した重み付けカウント方式では、明るいところから暗いところまでを長い露光時間で撮ることができるので、点滅せずに赤信号をしっかり認識できる画像が取れます」と説明しました。

　デモでは、明るい領域と暗い領域の光量差が約1400万倍という極端な条件下でも、両方の領域をクリアに撮影できることが示されました。

　特に、逆光でもナンバープレートが判読できる点や、肉眼では車体を認識できないほどの暗所でも車体の細部が認識できる点が印象的でした。

※　※　※

　今回開発されたSPADイメージセンサーは、単に車載用途だけでなく、監視カメラ、デジタルカメラ、モバイルデバイス、XR（拡張現実）など、多岐にわたる応用が見込まれています。

　今後の展開について、キヤノン株式会社 執行役員・デバイス開発本部デバイス開発統括部門統括部門長の櫻井克仁氏は「量産の開始として2031年をターゲットと考えております」と述べました。

※　※　※

　キヤノンが開発した新型SPADイメージセンサーは、「重み付けカウント方式」という独自技術により、従来は両立が難しかった「暗所での高感度撮影」と「明暗差の大きい被写体の同時撮影」を実現しました。

　この技術は、安全運転支援システムの高度化や監視カメラの性能向上など、社会的ニーズの高い分野での応用が期待されています。

　特に、米国の新たな自動車安全規制への対応が難しいとされる中、その技術的障壁を乗り越える可能性を示した点は大きな意義があります。

　フォトンを一つずつ数えるという基本原理に、巧みな信号処理技術を組み合わせることで、イメージセンサーの新たな可能性を切り開いたキヤノンの技術力に、今後も注目が集まりそうです。（くるまのニュース編集部）