カメラモジュールとは
カメラモジュールとは民生機器である一眼レフカメラと同様の構造を持つ、産業用機器です。カメラモジュールはレンズとカメラに分けることができます。レンズとカメラを接続するマウントと呼ばれるパーツがあり、マウントの規格が同一であればレンズを交換することが可能です。カメラの撮影素子にはCMOSとCCDの二種類があります。また画像の切り出し方法にはグローバルシャッターとローリングシャッターの二種類があります。
カメラモジュールの使用用途
カメラモジュールは小型のものではスマートフォンやパソコンのカメラとして利用されます。ATMまた自販機や券売機の顔認証用として利用される場合もあります。比較的大型のものでは防犯カメラとしての利用や、車載用カメラ、検査・測定目的での産業用機器に搭載しての利用などがなされています。
カメラモジュールの原理
カメラモジュールではレンズから入行してきた光を撮影素子上で結像させ、電気信号に変化することで画像を取得します。
撮影素子はCMOSとCCDの2種類に大別されます。CMOSは低電力で作動することが可能であり、一方CCDは後述するグローバルシャッターを搭載しています。どちらのセンサーもフォトダイオードに入行した光を電気信号に変換し、フォトダイオード後方に設置されたCDS・AGC・ADSなどによりノイズを抑え、安定したデジタル信号に変換します。デジタル信号は画像処理エンジンにより画像データとして出力されます。
グローバルシャッターとローリングシャッターの違いについて説明します。グローバルシャッターでは無数のフォトダイオードに入行した光を同じタイミングで電気信号に変換することができます。ローリングシャッターでは渦巻き状に順々に電気信号に変換します。ローリングシャッターは原理上、素早く横切る被写体を撮影すると被写体が斜めに傾いて歪んで撮影されます。カメラモジュールで取得できる画像はカラーとモノクロのものがあります。カラーセンサーでは青・赤・緑の三色のうち単一色を判別できるフォトダイオードがベイヤーセンサーと呼ばれる入れ子状配列に並んでいます。単一のフォトダイオードでは単一色の色情報しか入手できませんが、周辺の他の色を担当するフォトダイオードからの情報を入手することで疑似的に一つのフォトダイオードで三色の情報を得ています。
カメラモジュールの市場
2020年時点での世界カメラモジュール市場は好調で、今後も高い成長率が見込まれています。
スマートフォンなどのモバイル端末のカメラは、2015年頃からマルチカメラ化が始まり、シングルからデュアル、トリプル、クアッドと進化を遂げています。
高画質化に加えて、AF、ズームや広角機能に加えて、ToFやLiDARなどのセンサーカメラモジュールの搭載により、暗所でのAF性能向上や顔認証精度向上、仮想現実（VR)、拡張現実（AR）機能への活用など更なる拡大が見込まれています。
自動車市場においても、先進運転支援システム（ADAS）として車一台当たりのカメラ搭載台数が増加傾向にあります。
家電分野や産業分野においても、省人化、セキュリティ、リモート化のニーズからスマート製品や、アシスタントロボットやドローンへの搭載需要が拡大していくと予想されています。
カメラモジュールを構成するレンズの進化や新素材の活用、MEMS（微小電気機械システム）などの技術の発展が、カメラモジュールの価値を高めています。
車載用カメラモジュール
車載用カメラモジュールの需要は、従来のミラーに変わる周辺死角のモニタリング用途中心から、先進安全支援システム（ADAS）や自動運転の需要が拡大して、センシングを用途とするものに急速に変化してきています。
高度な光学、画像処理、通信技術と合わせて「安全、安心」な車社会の実現に向けて大きな役割を果たしています。
車載用カメラモジュールは次のように様々なものがあります。
- 前方監視カメラモジュール
車の進行方向の状況をモニタリングし、安全運転の支援を行います。 - ドライブレコーダー用カメラモジュール
走行中や停車中の前方や車内の状況を常時動画として記録するために用いられます。 - ドライバーモニタリングカメラモジュール
運転中のドライバーを監視し、よそ見や居眠りなどの危険予知システムに用いられます。 - サラウンドビューカメラモジュール
360度車の周辺死角をなくし安全確保のために配置されます。
参考文献
https://www.shikino.co.jp/products/embedded-cameras-for-industrial-use.php
https://jp.sharp/products/device/about/ic/ccd_cmos/imagesensor/index.html
http://optronics-media.com/news/20140930/26791/
https://www.kyocera.co.jp/prdct/camera/index.html