ソニーは2021年9月6日、車載LiDAR向け積層型直接Time of Flight(dToF)方式のSPAD距離センサ「IMX459」を製品化することを発表した。同製品は、10μm角の微細なSPAD(Single Photon Avalanche Diode)画素と、測距処理回路を1チップ化し、1/2.9型(対角6.25mm)と小型ながら高精度かつ高速な測距を実現する(有効画素数10万画素)。2022年3月からサンプル出荷を開始する。サンプル価格は1万5,000円。
SPAD画素は、LiDARの測距方式のうち、光源から対象物に反射して戻ってくるまでの光の飛行時間(時間差)を検出することで距離を測定するdToF方式。


今回の製品は、裏面照射型のSPAD画素を用いた画素チップ(上部)と、測距処理回路などを搭載したロジックチップ(下部)を、Cu-Cu接続を用いて積層し、一画素ごとに導通している。画素部の下に回路部を配置することで、10μm角の微細な画素サイズながら開口率を維持でき、光の入射面に凹凸を設けることで入射光を回折させて吸収率を高めている。これにより、車載LiDARのレーザー光源として広く普及している905nmの波長に対して、24%の高い光子検出効率を実現している。また、画素ごとにCu-Cu接続した回路部に、アクティブ・リチャージ回路を搭載し、一光子あたりの応答速度を通常時約6nsに高めている。この独自の積層構造により、遠距離から近距離までを、15cm間隔で高精度かつ高速に測距することが可能になっている。