共創企画 代表 中條博則
登場から10年も経ずしてSmartphoneは世界中に浸透しました。そして、それが作り出したCloud Computing環境は自動車市場に広がり、「Connected Car」の本格化が進んでいます。さらに、「ぶつからない車」のインパクトにより自動車の安全性を高めるADASが急激に普及し始めました。これらに加え、高度なAI技術「Deep Learning」の自動車への搭載も始まりました。その結果、自動運転の公道走行がいよいよ始まります。そして、それら技術の集大成は全ての「もの」に展開し、Ubiquitous Networkingが現実のものとなり、IoT社会の実現は間近です。
このような市場のドラスティックな変化の中、撮像機能、画像データによるインフラ造り、センシング用など、カメラモジュールの果たす役割はますます高まっています。
主要市場のSmartphone用では、小型化や超低背化はもちろんのこと、オートフォーカスや光学ズーム、手ブレ補正など、Compact DSCの代替品として、高画質化とカメラ機能の高性能化などが求められています。このため、Image Sensorやカメラモジュールの設計・製造は、ますます高度なものとなっています。
また、車載カメラは「ぶつからない車」実現のための最重要部品として認知され、全周囲の画像情報取得、死角部のセンシングなどに活用されており、さらに今後はドアミラーを置き換える検討が始まっています。また、大きな明暗に対応したHDR機能、超高感度化など車載用として以前から必要とされていた機能の高度化に加え、昼夜利用できるRGB + IRセンサや暗闇でも人・動物を確認できるFIRなど「赤外線」を有効活用する事例も増えています。
Ubiquitous Networking確立に向けて動き出した市場では、すべてのものに「眼」の機能が搭載されることが重要です。一部のカメラモジュールでは、その製品の仕様に適用したカスタマイズ品である必要がありますが、大多数は低コスト、高生産性、入手・取り扱いの容易さ、が要求されます。それを効率よく実現できるのがWLOリフローカメラモジュールです。すべてのものに付加される「眼」の機能がAIの急激な進化を促し、カンブリア紀に起こった「生物の爆発的な多様化」に匹敵する「製品・技術の爆発的な多様化」がIoT社会でも起こるかもしれません。
今、カメラモジュールを取り巻く製品市場ではどのような変化が起きているのか、WLOが激変する製品市場にどのように応用され恩恵を与えられるのか、WLOに適した光学材料、設計技術、製造技術、コストダウン戦略などについて、徹底解説しました。
2017年 9月 9日 著者 共創企画 代表 中條博則
◆ 発刊にあたって
◆ 【第 一 章】市場動向
[ 1 ] IT企業が加速した自動運転実現への道 --- 1～38
[ 1 ] - 1 :「革新的AI技術」採用により公道自動運転間近 --- 1
[ 1 ] - 2 : Smartphoneの源流と事業を成功に導いた3つのKey Word --- 2
[ 1 ] - 2 - 1 : iPhoneの源流「Apple Newton」 --- 3
[ 1 ] - 2 - 2 : 事業成功の1つ目のKey Word『独自インフラ構築』 --- 5
[ 1 ] - 2 - 3 : 事業成功の2つ目のKey Word『Localize Freeの実現』 --- 6
[ 1 ] - 2 - 4 : 事業成功の3つ目のKey Word『User InteractionとDesignの融合』 --- 7
[ 1 ] - 2 - 4 - 1 :「3次元Interaction」の本命に躍り出たAmazon「Alexa」 --- 9
[ 1 ] - 3 : Appleが構築した独自Cloud Computing環境に倣った競合 --- 11
[ 1 ] - 4 : 巨大Serverを背景にInfotainment市場に突如参入したIT企業 --- 13
[ 1 ] - 4 - 1 : 車載器を経由してハッキングされたFCA「Cherokee」 --- 16
[ 1 ] - 4 - 2 :『邪悪』に反発、独自の仕組みを推進する自動車業界 --- 17
[ 1 ] - 4 - 3 : 車載市場に参入したIT企業、その真の狙いとは --- 20
[ 1 ] - 5 : 自動運転技術開発を加速する欧州勢 --- 22
[ 1 ] - 5 - 1 : SAE方式に統一、自動運転の分類と関連国際法の動向 --- 22
[ 1 ] - 5 - 2 :『走るSmartphone』を具現するTesla --- 24
[ 1 ] - 5 - 2 - 1 : Mobileyeと決別、新ステージに突入したTesla --- 26
[ 1 ] - 5 - 2 - 2 : Teslaが構築した進化し続ける「Fleet Learning」 --- 27
[ 1 ] - 5 - 2 - 3 : Mobileyeを買収するIntelの狙いは --- 29
[ 1 ] - 5 - 3 : 激化する「Over Level 3」自動運転システム覇権争い --- 29
[ 1 ] - 5 - 4 : 自動運転整合性が高いPHEV/ EVに大きく舵を切った欧州勢 --- 30
[ 1 ] - 5 - 4 - 1 : 消費者不在、RISC抑制で普及するのか、CHAdeMO --- 32
[ 1 ] - 5 - 4 - 2 : 疲弊するガソリンスタンドを放置して良いのか --- 34
[ 1 ] - 5 - 5 : 2017年は自動運転「元年」、ただしそれは「諦めが早い」もの --- 35
[ 1 ] - 5 - 5 - 1 : SAE Level 3運転に必要と思われる運転技能認証制度 --- 36
[ 1 ] - 6 :全ての「もの」はCloudにつながるIoT社会の到来 --- 36
[ 1 ] - 6 - 1 : IoTは視覚センサとAIが生み出す「技術のカンブリア爆発」である --- 37
[ 2 ] Smartphoneの市場動向 --- 39～68
[ 2 ] - 1 : カメラ機能はより高度に、Dual Camera搭載急増 --- 39
[ 2 ] - 1 - 1 : なぜ、SmartphoneはCompact DSCを駆逐できたのか --- 41
[ 2 ] - 1 - 2 : 高度な画像後処理が可能なDual Camera搭載機急増 --- 42
[ 2 ] - 2 : 益々勢力を拡大する中国Smartphone Vender --- 45
[ 2 ] - 2 - 1 : 2014年、Samsung中国市場で失速 --- 46
[ 2 ] - 2 - 2 : Smartphoneが2か月で量産できるReference Programの威力 --- 47
[ 2 ] - 3 : Smartphone用カメラ画素数に影響するDisplayの動向 --- 49
[ 2 ] - 3 - 1 : カメラ画素数に影響を与えたDisplay画素数増加Trend --- 52
[ 2 ] - 3 - 2 : Display解像度の適正・過剰を判定する「視力」の基礎知識 --- 55
[ 2 ] - 3 - 3 : 視認距離により異なる適正解像度 --- 56
[ 2 ] - 3 - 4 : AMOLED普及拡大に向けた萌芽を見落とした日本のLCDメーカー --- 59
[ 2 ] - 3 - 5 : AMOLEDの市場動向、Keyとなる製造装置 --- 61
[ 2 ] - 4 : 薄型化がさらに進むSmartphone --- 62
[ 2 ] - 4 - 1 : iPhone 5から採用されたTouch Panelの薄型化技術 --- 63
[ 2 ] - 4 - 2 : iPhone 5sから採用された薄型GorillaR Glass --- 64
[ 2 ] - 4 - 2 - 1 : 平田機工のGorillaR Glass切断用Laser Dicer --- 66
[ 2 ] - 5 : AMOLED採用はiPhone 7企画時に決まっていたのか --- 67
◆ 【 第 二 章 】WLO待望の背景
[ 1 ] 各種製品用カメラモジュールの動向 --- 69～108
[ 1 ] - 1 : カメラ機能が重要な役割をはたす製品の数々 --- 69
[ 1 ] - 1 - 1 : 各種製品用Image Sensor市場動向(数量&金額) --- 69
[ 1 ] - 2 : Cloud Computing環境内のPC用カメラモジュール --- 73
[ 1 ] - 3 : 自動運転に向け搭載率が高まる車載カメラ --- 75
[ 1 ] - 3 - 1 : 国際的な交通安全目標の策定 --- 75
[ 1 ] - 3 - 2 : 日本の交通事故低減への取組み --- 76
[ 1 ] - 3 - 3 : Telematics 1st Generationで最も進んでいた日本の取組み --- 79
[ 1 ] - 3 - 4 : 欧米の法制化推進により標準搭載が進む車載カメラ --- 80
[ 1 ] - 3 - 5 : 進化するADAS ~ 自動運転で車載カメラが果たす役割 --- 83
[ 1 ] - 3 - 5 - 1 : Sensor Fusionが進むADAS、Frugal Innovationが重要 --- 84
[ 1 ] - 3 - 5 - 2 : 自動車安全立法、ADAS普遍化により急拡大する車載カメラ市場 --- 85
[ 1 ] - 3 - 6 : 車載カメラの製品分類・市場動向 (e-mirror解禁) --- 86
[ 1 ] - 3 - 6 - 1 : 主な車載カメラの搭載箇所と課題 --- 89
[ 1 ] - 3 - 6 - 2 : Viewingカメラの市場動向とSupply Chain --- 90
[ 1 ] - 3 - 6 - 3 : Sensingカメラの市場動向とSupply Chain --- 91
[ 1 ] - 3 - 7 : 小型化、数量削減に最適なWLOリフローカメラの車載への展開 --- 93
[ 1 ] - 3 - 7 - 1 : 複数のリフローカメラモジュールで広角カメラシステム実現 --- 94
[ 1 ] - 3 - 7 - 2 : 複数のリフローカメラモジュールで多機能モジュール実現 --- 95
[ 1 ] - 3 - 7 - 3 : ZDを目指すBackup機能付きe-mirrorシステムのアイデア --- 95
[ 1 ] - 3 - 7 - 4 : 量産中のWLOリフローカメラモジュールの実例 --- 96
[ 1 ] - 3 - 8 : 設置個所により異なる車載カメラへの要求特性 --- 97
[ 1 ] - 3 - 8 - 1 : 車載カメラLensに要求される特性 --- 98
[ 1 ] - 3 - 9 : FIR(遠赤外線)カメラの概要およびコストダウン技術 --- 100
[ 1 ] - 3 - 9 - 1 : FIRカメラの市場動向 --- 100
[ 1 ] - 3 - 9 - 2 : FIRカメラ用Lensの種類と特徴 --- 101
[ 1 ] - 3 - 9 - 3 : Si-WLOを採用、FIRカメラのコストダウン手法 --- 102
[ 1 ] - 3 - 10 : 医療用に最適、超々小型WLOリフローカメラモジュール --- 107
[ 2 ] Smartphone用カメラの技術動向 --- 109～136
[ 2 ] - 1 : カメラモジュールメーカーの競合状況 --- 109
[ 2 ] - 2 : 多機能化が進むRear Camera --- 111
[ 2 ] - 2 - 1 : AFは必須、OIS搭載率が急激に高まるRear Camera --- 112
[ 2 ] - 2 - 2 : AFの高速化技術採用が進むRear Camera --- 114
[ 2 ] - 2 - 3 : 一眼レフ並の「ボケ味」も可能、Dual Camera搭載機の急増 --- 117
[ 2 ] - 2 - 4 : Front Cameraにも展開するDual Camera、究極の4 Camera登場 --- 118
[ 2 ] - 3 : 低背化が定着したRear Camera --- 120
[ 2 ] - 3 - 1 : 薄型Smartphoneの構造設計ReferenceとなったiPhone 4 --- 120
[ 2 ] - 3 - 2 : Full Flat Smartphoneの薄型設計事例 --- 122
[ 2 ] - 3 - 3 : Full Flat設計でも5mm以下のSmartphoneは可能 --- 123
[ 2 ] - 3 - 4 : カメラモジュールの低背化度合いを表す「指標」の考案 --- 125
[ 2 ] - 3 - 4 - 1 : 光学サイズの定義 --- 125
[ 2 ] - 3 - 4 - 2 : 光学サイズと光路長の関係から低背レベルを表すHeight Rate --- 128
[ 2 ] - 4 : カメラモジュールの超低背設計手法 --- 130
[ 2 ] - 4 - 1 : AFカメラモジュールの超低背化設計手法 --- 131
[ 2 ] - 4 - 2 : FFカメラモジュールの超低背・超小型設計手法 --- 135
[ 3 ] Image Sensorの技術動向 --- 137～172
[ 3 ] - 1 : CCD Image SensorとCMOS Image Sensorの差異 --- 138
[ 3 ] - 2 : Image Sensorの市場動向 --- 142
[ 3 ] - 2 - 1 : Smartphone用CMOS Image Sensorの市場動向 --- 142
[ 3 ] - 2 - 2 : 車載用Image Sensorの市場動向 --- 145
[ 3 ] - 3 : 車載用/ IoTにも展開可能、高CRA Lens対応Image Sensor技術 --- 147
[ 3 ] - 3 - 1 :「色シェーディング」を抑制する高CRA対応IRCF --- 149
[ 3 ] - 3 - 2 : 車載用/ IoTでも感度向上に有効なBSI Image Sensor --- 151
[ 3 ] - 3 - 3 : 車載用/ IoTでさらなる感度向上に寄与する素子分離型Image Sensor --- 153
[ 3 ] - 4 : カメラモジュールの低背化実現に貢献するImage Sensor技術 --- 154
[ 3 ] - 5 : Smartphone用CMOS Image SensorのCell Size微細化Trend --- 155
[ 3 ] - 5 - 1 :『Big Cell』への回帰、D-PDAF Smartphoneでも採用 --- 156
[ 3 ] - 5 - 2 : 車載カメラにも効用があるCell微細化 --- 158
[ 3 ] - 6 : 車載カメラに必要なImage Sensor機能 --- 158
[ 3 ] - 6 - 1 : Image SensorのHDR(High Dynamic Range)機能 --- 159
[ 3 ] - 6 - 1 - 1 : 光学系のDR拡大に必須、不要反射光低減の工夫 --- 160
[ 3 ] - 6 - 2 : Global Shutter --- 161
[ 3 ] - 6 - 3 : LEDフリッカ抑制 --- 161
[ 3 ] - 6 - 4 : 夜間歩行者検出用「超高感度」、「RGB + NIR」Image Sensor --- 162
[ 3 ] - 6 - 4 - 1 : 夜間補講者検出精度をより高めるFIRカメラとのFusion --- 165
[ 3 ] - 7 : FIR(遠赤外線) Image Sensor --- 166
[ 3 ] - 8 : 特殊構造のImage Sensor --- 168
[ 3 ] - 8 - 1 : PD多層配置、垂直色分離型Image Sensor --- 168
[ 3 ] - 8 - 2 : 研究・開発は進んでいる有機CMOS Image Sensor --- 170
[ 3 ] - 8 - 3 : 究極の超小型Lens-less Image Sensorの概要 --- 171
◆ 【 第 三 章 】WLO関連技術
[ 1 ] Lens設計・製造の基礎知識 --- 173～200
[ 1 ] - 1 : Lens性能を決める収差の種類と、今も生きる「基本設計」 --- 174
[ 1 ] - 2 : さまざまなLens材料とその特徴 --- 176
[ 1 ] - 3 : 熱可塑性樹脂Lens設計上の注意 --- 177
[ 1 ] - 4 : 熱可塑性樹脂Lensの製造プロセス --- 181
[ 1 ] - 5 : 特定メーカーの強さが際立つSmartphone用Lens --- 185
[ 1 ] - 6 : Lens仕様要求上の注意点 --- 187
[ 1 ] - 7 : 微細Cell Image Sensor用Lens設計のあり方 --- 194
[ 1 ] - 7 - 1 : Image SensorとカメラモジュールのMTF --- 196
[ 1 ] - 8 : Lensが解像可能なCellの微細限界 --- 198
[ 2 ] 各種耐熱Lensの特徴 --- 201～220
[ 2 ] - 1 : 耐熱Lensの分類 --- 201
[ 2 ] - 2 : 各種耐熱Lensの製法と特徴 --- 203
[ 2 ] - 2 - 1 : 移動金型式GMOの製法と特徴 --- 203
[ 2 ] - 2 - 2 : Injection Mold方式熱硬化性樹脂Lensの製法と特徴 --- 205
[ 2 ] - 2 - 3 : Hybrid Lensの製法と特徴 --- 206
[ 2 ] - 2 - 4 :「超々薄型化」が可能なCasting WLOの製法と特徴 --- 210
[ 2 ] - 2 - 4 - 1 : Casting WLOの金型製法の特徴と他方式との比較 --- 212
[ 2 ] - 3 : Hybrid WLOとCasting WLOメーカーの導入装置 --- 215
[ 2 ] - 4 : WLOの非球面測定法 --- 217
[ 2 ] - 5 : 複屈折が解像度に与える影響と各種Lensの複屈折の実力 --- 218
[ 3 ] 各種Lens設備投資額・コスト比較 --- 221～228
[ 3 ] - 1 : 各種Lensの材料費比較 --- 221
[ 3 ] - 2 : 各種Lensの設備投資額比較 --- 224
[ 3 ] - 3 : 熱可塑性樹脂Lensコストを凌駕するCasting WLO --- 225
[ 3 ] - 4 : 各種LensのBench Marking --- 227
[ 4 ] Casting WLO用Monolithic樹脂の特徴 --- 229～236
[ 4 ] - 1 : Monolithic樹脂特性検証 --- 229
[ 4 ] - 1 - 1 : Monolithic樹脂の耐熱特性 --- 229
[ 4 ] - 1 - 2 : Monolithic樹脂の光学特性 --- 232
[ 4 ] - 2 : Monolithic樹脂採用Casing WLO、設計値との誤差 --- 235
[ 5 ] リフローカメラモジュールの動向 --- 237～248
[ 5 ] - 1 :リフロー実装技術の歴史 --- 238
[ 5 ] - 2 :リフロー化の難度を押し上げたRoHS指令 --- 239
[ 5 ] - 3 : リフローカメラモジュールの分類 --- 242
[ 5 ] - 3 - 1 : TSV技術により実現したCSP仕様Image Sensor --- 244
[ 5 ] - 3 - 2 : CSP仕様リフローカメラモジュールの製造フロー --- 246
[ 5 ] - 3 - 3 : 既存製法とリフロー仕様のカメラモジュール比較 --- 247
[ 6 ] S-WLCM製造設備 --- 249～256
[ 6 ] - 1 : Disk Master製造装置・Casting WLO成形装置 --- 249
[ 6 ] - 2 : WLO積層装置 --- 250
[ 6 ] - 3 : 超短Pulse Laser DicerによるWLO個片化技術 --- 251
[ 6 ] - 3 - 1 : Hybrid WLO個片化技術の問題点 --- 251
[ 6 ] - 3 - 2 : 非熱加工を可能にする超短Pulse Laser Dicer --- 253
[ 6 ] - 4 : S-WLCM組立装置 --- 256
◆ 【 著者 】
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