2026年までに超低照度撮影を変革する日本のカメラセンサーイノベーション：次世代日本製カメラセンサーの未来

SDKI によって発行されました : Jan 2026

日本のカメラセンサー業界は、2026年に発表される予定の画期的な技術によって、これからの画像処理の未来を再定義する準備ができています。精密光学、半導体製造、そしてコンピュテーショナルフォトグラフィーの分野で長年リーダーシップを発揮してきた日本は、現在、超低照度画像処理のこれまでの限界を押し広げることに注力しています。

ほとんどの企業が監視、自動車、産業用ロボット、AR/VRに取り組んでいるため、この成長市場を獲得するために、より高い感度、より高速な読み取り、そしてAIを活用した機能に注力しています。12月のレポートによると、 JEITA（電子情報技術産業協会）によると、2023年の電子部品・デバイス輸出総額は9,755,277百万円に達しました。また、特に先進センサー技術の研究開発は‑国内外で活発化しており、積層CMOSやマルチウェーハ構造の技術が活用されています。

2026年までに、これらのブレークスルーにより、これまでは高価なマルチセンサーアレイを必要としていた0.01ルクス未満の照度環境でもカメラが効果的に動作できるようになると予想されています。2024年初頭のレポートによると、スマートフォン所有者の割合は97%に増加しました。この高いスマートフォン普及率は、最新の画像処理デバイスが日本の消費者家庭にどれほど広く普及しているかを示しており、‑将来の消費者向け製品における超低照度画像センサーの豊かな基盤を形成しています。

1. 超高感度裏面照射型CMOS

裏面照射型（BSI）CMOSセンサーは、フォトダイオード下の配線層を再配置することで光子捕捉効率を大幅に向上させるため、高感度イメージングにおいて常に中心的な役割を果たしてきました。BSIセンサーに関する最近の研究では、これらのセンサーは高い量子効率を有することが実証されています。市販のBSI CMOSイメージセンサーに表面ナノエンジニアリングを適用した研究では、300－700nmの可視光領域全体で90%を超える量子効率が達成されました。これらの結果は、BSI技術が高忠実度・低ノイズイメージングにおける強力な選択肢であり続けていることを示しています。

2. AI強化ピクセルアレイ

日本の研究所では、AIをピクセルレベルで直接統合し、リアルタイムのノイズ低減と動的な露出制御を可能にしています。さらに、SamsungやOmniVisionなどの企業によってセンサーの解像度は向上しており、50MPから64MP、108MP、そして現在200MPへと進化しています。これは、自律ロボットや遠隔監視といったアプリケーションにおいて、低照度下でも鮮明な画像を得るために、メガピクセル数をさらに高めることを目指した取り組みです。

3. 積層型および3D CMOSアーキテクチャ

フォトダイオード層と読み出し回路を分離した積層型センサーアーキテクチャも、もう一つの画期的な進歩です。例えば、AppleのiPhoneは従来、画素数が大きく解像度が低いというアプローチを採用しており、何世代にもわたり12MPセンサーに依存してきましたが、最近になってiPhone 14シリーズでようやく48MPに移行しました。これは、画素数よりも画素品質を重視する必要性を反映しており、業界が高度な積層型センサーアーキテクチャへと移行していることと合致しています。これにより、フレームレートとリアルタイムの計算画像処理の両方が向上し、産業用途や自動車用途に不可欠な要素となります。

4. 量子ドット強化フォトダイオード

量子ドットは、分光感度を拡張し、光子吸収を高めるためにフォトダイオードに組み込まれています。当社の調査によると、量子ドットフォトダイオードは従来のシリコンフォトダイオードと比較して、低光量感度を約70%向上させました。これは、AR/VRヘッドセットカメラやほぼ完全な暗闇での監視カメラなどのアプリケーションを実現することに注力する必要があることを示しています。

5. 近赤外線（NIR）に最適化されたセンサー

日本は、近赤外線（NIR）波長に最適化されたセンサーの開発に注力しており、自動運転車のナビゲーション、セキュリティ、夜間監視などの分野を支援しています。2023年に静岡大学（浜松市）が発表した報告によると、金属格子と深溝分離構造を備えたシリコンベースのイメージセンサーを用いることで、近赤外線吸収率の向上を実現しました。この研究によれば、940nmの波長において、3μm厚のシリコン基板で約53%の吸収率を達成しており、これは標準的な平面シリコンに比べて大幅な改善です。

6. 超高速読み出しとグローバルシャッター技術

高速産業用および車載用イメージングには、グローバルシャッター機能を備えた超高速読み出しセンサーが必要です。東北大学の2024年の研究によると、新しいグローバルシャッターCMOSセンサーは、約1000fpsのフレームレートを達成しました。さらに、約69.7dbという高いS/N比も実現しています。これらの性能レベルにより、このセンサーは高精度な吸収イメージングに適しています。

7. マルチスペクトルおよびハイパースペクトルイメージングセンサー

マルチスペクトルセンサーとハイパースペクトルセンサーは、農業、製造業、セキュリティ分野で導入が進んでいます。可視光線と近赤外線（NIR）の波長帯をAIによる分析と組み合わせることで、日本企業は低照度環境下でも異常、欠陥、材料の検出が可能になります。農林水産省は2025年、ハイパースペクトルイメージングによって低照度温室における欠陥検出能力がほぼ半分に向上したと発表しました。

8. AR/VRおよびIoTデバイス向け超小型センサー

高度な低照度性能を備えた超小型センサーは、AR/VR、ドローン、IoTデバイス向けに開発されています。本研究では、2.2µmピクセルピッチ、3枚ウェーハ積層型、裏面照射型（BSI）グローバルシャッターCMOSイメージセンサーを開発しました。このセンサーは小型アプリケーション向けに特別に設計されています。さらに、センシング層、電荷蓄積層、ロジック層をそれぞれ異なるウェーハに分離することで、周辺回路面積を大幅に削減しています。

エンタープライズアプリケーション

企業はすでにこれらの画期的な技術を導入する準備を整えています。

• 自動運転車:夜間の認知機能と歩行者検知機能が強化されました。
• 産業オートメーション: 低照度下での欠陥検出、デジタルツイン、およびロボットによる監視
• AR/VR デバイス:薄暗い環境でも自然な光で臨場感あふれる体験を実現します。
• セキュリティと監視:公共スペースとプライベートスペースのほぼ完全な暗闇でも鮮明な画像を撮影します。
• IoT とスマート シティ:ドローン、街灯、監視システムに組み込まれたコンパクトな低照度センサー

アナリストの視点

日本のセンサー技術革新は、漸進的な進歩であると同時に、複数のセクターにわたる企業にとって戦略的なポジショニングを示すものでもあります。AI統合、3D積層アーキテクチャ、量子ドットフォトダイオードを組み合わせることで、超低照度イメージングが可能になり、産業オートメーション、自動車の安全性、そして没入型AR/VR体験をサポートします。さらに、日本のセンサー技術におけるリーダーシップは、半導体技術とAIソフトウェアを連携させながら、技術的な優位性とスケーラブルな商業モデルの両方を提供します。

よくある質問: 

質問 1: なぜ日本は超低照度イメージングセンサーでリードしているのですか?

回答：日本は、強力な半導体製造、精密光学の専門知識、そして CMOS アーキテクチャの広範な研究開発を兼ね備えています。

質問 2: 2026 年に日本が達成するセンサーのブレークスルーから最も恩恵を受ける産業はどれですか?

回答：主要分野には、自動車、産業用ロボット、監視、AR/VR、スマートシティなどがあります。

質問 3: スタックされた CMOS センサーはどのようにパフォーマンスを向上させるのですか?

回答：フォトダイオードを読み出し回路から分離することで、より高い感度、より高速なフレーム レート、および高度な計算イメージングが可能になります。

質問 4: これらの次世代センサーは民生用デバイスに適していますか?

回答：はい。日本ではスマートフォンの普及率が97%に達しており、超低照度センサーが急速に民生用電子機器に導入されると予想されています。