内視鏡カメラを1mm角へ、ソニーが5mのデジタル伝送に対応するイメージセンサを商品化

この半導体ニュースのまとめ

・ソニーが医療用シングルユース内視鏡向けCMOSイメージセンサ「IMX742」を商品化
・1mm角に有効約51万画素とA/Dコンバータを搭載し、60fpsのデジタル出力に対応
・制御信号と映像信号を同一ケーブルで伝送し、最大5mの安定した映像伝送を実現

ソニーセミコンダクタソリューションズは10月22日、医療用シングルユース内視鏡向けCMOSイメージセンサ「IMX742」を商品化すると発表した。2026年11月からサンプル出荷を開始する予定としている。

IMX742は、医療用内視鏡向けCMOSイメージセンサとして、デジタル出力と5mのケーブルを用いたデータ伝送の双方に対応した製品で、チップサイズは1.00mm×1.00mm、イメージサイズは対角1.02mmの1/17.7型。有効画素数は720×720の約51万画素で、30fpsまたは60fpsでの映像出力に対応する。

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  ソニーセミコンダクタソリューションズが商品化した医療用シングルユース内視鏡向けCMOSイメージセンサ「IMX742」。チップサイズは1.00mm×1.00mmで、有効約51万画素を備える (提供:ソニーセミコンダクタソリューションズ)

1mm角で約51万画素とデジタル出力を両立

シングルユース内視鏡は、患者ごとに新品を使用する使い捨て型の内視鏡。感染対策に加え、使用後の洗浄や消毒、機器管理に伴う医療現場の負担を軽減できることから需要が高まっているという。

一方、気管支鏡や尿管鏡などでは患者への負担を抑えるため、体内へ挿入する部分を細くする必要がある。それに伴い、先端へ搭載するカメラにも、センサの小型化と高画質化、安定した信号伝送が求められる。

デジタル出力に対応するイメージセンサでは、光を電気信号へ変換する画素に加え、アナログ信号をデジタル化するA/Dコンバータをセンサ内へ搭載する必要があるため、小型化が難しいという課題があった。IMX742では、画素部の面積を確保しながら、A/Dコンバータを含む周辺回路を小型化することで、1mm角のチップサイズに有効約51万画素とデジタル出力を組み込んだという。

ユニットセルサイズは1.00μm×1.00μmで、画素構造には裏面照射型を採用。パッケージは6端子のウェハレベル・チップサイズ・パッケージ(WCSP)としている。

映像信号と制御信号を1本のケーブルで伝送

IMX742には独自の双方向通信技術を採用し、センサから出力する映像信号と、センサを制御するための信号を同じケーブルで伝送できるようにした。

映像信号と制御信号に個別の信号線を必要としないため、センサの端子数を6個に抑えられる。内視鏡の挿入部を通る配線数の削減や、カメラモジュールの小型化にもつなげられる。

5mの伝送距離は、直径約0.05mmのAWG44ケーブルを使用したソニーの評価環境で確認したものとなる。内視鏡の先端から映像処理装置まで長いケーブルが必要となるシステムでも、デジタル信号によって映像を安定して伝送でき、ケーブルや機器構成の自由度を高められるとしている。

暗い体内でもノイズを抑えた60fps映像を出力

細径内視鏡では、先端部分の小型化に伴って使用できるLED光源のサイズや明るさにも制約がある。このため、イメージセンサには暗い体内環境でも必要な情報を捉える性能が求められる。

IMX742は、撮像した映像信号をセンサ内でデジタル化してから出力する。アナログ信号のまま長いケーブルを通す場合と比べ、伝送中に重なるノイズの影響を抑えられるため、低照度環境でもざらつきや縦筋を低減した映像を取得できるという。

また、最大60fpsのフレームレートに対応し、診断や処置中に素早く動く器具や組織も滑らかな映像として表示することを可能とした。

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  従来のアナログ出力に相当する映像とIMX742によるデジタル出力映像の比較。IMX742では、ざらつきや縦筋を抑え、細部を判別しやすくした (提供:ソニーセミコンダクタソリューションズ)

シングルユース内視鏡へ事業領域を拡大

ソニーセミコンダクタソリューションズは、これまで繰り返し使用するリユース内視鏡向けにイメージセンサを提供してきた。今回、シングルユース内視鏡向けにも製品を展開し、感染対策と医療従事者の負担軽減を背景に拡大する市場の需要を取り込む。

主な用途として、気管支鏡や尿管鏡などの細径内視鏡を想定。センサとカメラの小型化による低侵襲性や操作性の向上に加え、視認性を高めることで、診断や処置を支援する内視鏡システムの実現に貢献するとしている。

なお、IMX742自体は医療機器ではなく、医療用途に関する評価や承認を取得した製品でもない。CMOSイメージセンサの部品として、医療機器メーカーが開発する内視鏡などへ組み込まれる製品となるという。