Sony 第4世代「Pregius S」:イメージセンサーの次なる進化か?
小型ピクセルと裏面照射(BSI)技術の採用により、Sonyは第4世代Pregius「Pregius S」で、画質を維持したままコンパクトなセンサーサイズで高解像度化を実現しました。では最新世代があれば従来世代は不要なのでしょうか。各世代の強みを掘り下げてご紹介します。
はじまり
2013年、Sonyは初代Pregius™ CMOSセンサー「2.3MP IMX174」を発表しました。登場以前は、CCDが高解像度と高画質、グローバルシャッターで市場をリードしていました。CMOSは価格とフレームレートに優れる一方、画質が劣りローリングシャッターのみでした。IMX174の登場が状況を一変させます。IMX174は量子効率の向上、広いダイナミックレンジ、低い読み出しノイズにより画質を高め、さらにグローバルシャッターと当時の同等CCDを上回る高フレームレートを実現しました。以降、グローバルシャッターPregiusは4世代へ拡大し、用途に応じた幅広い選択肢が揃っています。
Sony Pregius CMOSは現在4世代まで展開され、第4世代は「Pregius S」としてブランド化されています。各世代は前世代から改良を重ねていますが、用途によっては旧世代の特長が有利に働く場合もあります。必要とする解像度、フレームレート、画質特性、センサーフィーチャーに応じて、最適な世代は変わります。
第4世代 Pregius S センサー搭載 Triton モデル:
Models | MP | Resolution | Fake FPS | FPS | Sensor | Format | Pixel Size | Shutter | Lens Mount | Chroma | Interface |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
TRI245S | 24.5 MP | 5320 x 4600 px | 1 | 4.9 fps | Sony IMX540 CMOS | 4/3" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | M12 GigE Vision |
TRI204S | 20.4 MP | 4510 x 4510 px | 2 | 6 fps | Sony IMX541 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | M12 GigE Vision |
TRI162S | 16.2 MP | 5320 x 3040 px | 4 | 7.5 fps | Sony IMX542 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | M12 GigE Vision |
TRI124S | 12.3MP | 4096 x 3000 px | 5 | 9.5 fps | Sony IMX545 CMOS | 1/1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | M12 GigE Vision |
TRI081S | 8.1 MP | 2840 x 2840 px | 6 | 14.8 fps | Sony IMX546 CMOS | 2/3″ | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | M12 GigE Vision |
TRI051S | 5.0 MP | 2448 x 2048 px | 7 | 24 fps | Sony IMX547 CMOS | 1/1.8″ | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | M12 GigE Vision |
第4世代 Pregius S センサー搭載 Triton2 2.5GigE モデル:
Model | MP | Resolution | FPS | Sensor | Format | Pixel Size | Shutter | Lens Mount | Chroma | Interface |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
TRT245S | 24.5 MP | 5320 x 4600 px | 11.3 fps | Sony IMX540 CMOS | 1.2" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 2.5GigE M12 |
TRT204S | 20.4 MP | 4504 x 4504 px | 13.5 fps | Sony IMX541 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 2.5GigE M12 |
TRT162S | 16.2 MP | 5320 x 3040 px | 17.5 fps | Sony IMX542 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 2.5GigE M12 |
TRT124S | 12.3 MP | 4096 x 3000 px | 21.7 fps | Sony IMX545 CMOS | 1/1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 2.5GigE M12 |
TRT081S | 8.1 MP | 2840 x 2840 px | 31.8 fps | Sony IMX546 CMOS | 2/3″ | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 2.5GigE M12 |
TRT051S | 5.0 MP | 2448 x 2048 px | 49.2 fps | Sony IMX547 CMOS | 1/1.8″ | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 2.5GigE M12 |
第4世代 Pregius S センサー搭載 Triton10 10GigE モデル:
Model | MP | Resolution | FPS | Sensor | Format | Pixel Size | Shutter | Lens Mount | Chroma | Interface |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
TRX245S | 24.5 MP | 5320 x 4600 px | 35.5 fps | Sony IMX530 CMOS | 1.2" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
TRX246S | 24.5 MP | 5320 x 4600 px | 28.6 fps | Sony IMX540 CMOS | 1.2" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
TRX204S | 20.4 MP | 4504 x 4504 px | 42.8 fps | Sony IMX531 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
TRX205S | 20.4 MP | 4504 x 4504 px | 33.9 fps | Sony IMX541 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
TRX162S | 16.2 MP | 5320 x 3040 px | 53.0 fps | Sony IMX532 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
TRX163S | 16.2 MP | 5320 x 3040 px | 42.8 fps | Sony IMX542 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
TRX124S | 12.3 MP | 4096 x 3000 px | 89.7 fps | Sony IMX535 CMOS | 1/1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
TRX125S | 12.3 MP | 4096 x 3000 px | 54.9 fps | Sony IMX545 CMOS | 1/1.1" | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
TRX081S | 8.1 MP | 2840 x 2840 px | 129.8 fps | Sony IMX536 CMOS | 2/3″ | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
TRX051S | 5.0 MP | 2448 x 2048 px | 208.6 fps | Sony IMX537 CMOS | 1/1.8″ | 2.74 µm | Global | C | Mono / Color | 10GigE M12 |
第4世代 Pregius S センサー搭載 Atlas IP67 5GigE モデル:
Models | MP | Resolution | Fake FPS | FPS | Sensor | Format | Pixel Size | Shutter | Lens Mount | Chroma | GigE Vision Interface |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ATP245S | 24.5 MP | 5320 x 4600 px | 1 | 22.7 fps | Sony IMX540 CMOS | 4/3" | 2.74 µm | Global | C-mount | Mono / Color | 5GBASE-T, M12 |
ATP204S | 20.4 MP | 4504 x 4504 px | 2 | 27.3 fps | Sony IMX541 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C-mount | Mono / Color | 5GBASE-T, M12 |
ATP162S | 16.2 MP | 5320 x 3032 px | 4 | 34.4 fps | Sony IMX542 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C-mount | Mono / Color | 5GBASE-T, M12 |
ATP124S | 12.3 MP | 4096 x 3000 px | 5 | 42.5 fps | Sony IMX545 CMOS | 1/1.1" | 2.74 µm | Global | C-mount | Mono / Color | 5GBASE-T, M12 |
ATP081S | 8.1 MP | 2840 x 2840 px | 8 | 68.8 fps | Sony IMX546 CMOS | 2/3″ | 2.74 µm | Global | C-mount | Mono / Color | 5GBASE-T, M12 |
ATP051S | 5.0 MP | 2448 x 2048 px | 10 | 110 fps | Sony IMX547 CMOS | 1/1.8″ | 2.74 µm | Global | C-mount | Mono / Color | 5GBASE-T, M12 |
第4世代 Pregius S センサー搭載 Atlas10 10GigE モデル:
Model | MP | Resolution | FPS | Sensor | Format | Pixel Size | Shutter | Lens Mount | Chroma | Interface |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ATX245S | 24.5 MP | 5320 x 4600 px | 45.4 fps | Sony IMX530 CMOS | 1.2" | 2.74 µm | Global | TFL / C-Mount | Mono / Color | 10GBASE-T, M12 |
ATX204S | 20.4 MP | 4504 x 4504 px | 54.1 fps | Sony IMX531 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C-Mount | Mono / Color | 10GBASE-T, M12 |
ATX162S | 16.2 MP | 5320 x 3032 px | 76.1 fps | Sony IMX532 CMOS | 1.1" | 2.74 µm | Global | C-Mount | Mono / Color | 10GBASE-T, M12 |
ATX124S | 12.3 MP | 4096 x 3000 px | 89.7 fps | Sony IMX535 CMOS | 1/1.1″ | 2.74 µm | Global | C-Mount | Mono / Color | 10GBASE-T, M12 |
ATX081S | 8.1 MP | 2840 x 2840 px | 136.7 fps | Sony IMX536 CMOS | 2/3″ | 2.74 µm | Global | C-Mount | Mono / Color | 10GBASE-T, M12 |
ATX051S | 5.0 MP | 2448 x 2048 px | 205 fps | Sony IMX537 CMOS | 1/1.8 | 2.74 µm | Global | C-Mount | Mono / Color | 10GBASE-T, M12 |
Sony 第4世代Pregius S:裏面照射(BSI)
入射角の許容拡大=感度の向上
ピクセルが小さくても、第4世代Pregius Sは入射角特性の改善により同等の感度を維持します。例えば±20°では、第2世代は到来光の10%しか受光しませんが、第4世代は40%を受光します。これは第4世代でマイクロレンズとフォトダイオード表面の距離が大幅に短縮されたためです。
解像度:High Speed と Standard Speed
初代は1種類の解像度(1936 × 1216、2.3MP)のみで、High SpeedとStandard Speedの2バリエーションがありました。High SpeedのIMX174は最大166 FPS、Standard SpeedのIMX249は41 FPSです。Standardは価格を抑える代わりに最大フレームレートやADC、ビニング、ROIが制限されますが、画質はHighと同等です。この方針は以降の世代・機種でも継続されています。
以下の一覧とプロットは、各世代の有効画素数と最大フレームレートの関係を俯瞰したものです。同一解像度・速度帯で世代間の重なりが見られる場合もありますが、ピクセル技術の違いを理解することで選定理由が明確になります。
第1世代
High Speed | Standard Speed |
---|---|
IMX174 (2.3MP @ 166 FPS) | IMX249 (2.3MP @ 41 FPS) |
* 注:本チャートの最大フレームレートはSonyのセンサー仕様に基づきます。多くのHigh Speedは8ビット時の最大値、Standardは10/12ビット時の最大値です。実際の値はビット深度、カメラメーカー、インターフェース帯域、接続台数により変動します。
第2世代
High Speed | Standard Speed |
---|---|
IMX342 (31.4MP @ 35 FPS) | |
IMX367 (19.6MP @ 43 FPS) | |
IMX387 (16.9MP @ 61 FPS) | |
IMX253 (12.3MP @ 68 FPS) | IMX304 (12.3MP @ 23 FPS) |
IMX255 (8.9MP @ 94 FPS) | IMX267 (8.9MP @ 32 FPS) |
IMX250 (5.0MP @ 163 FPS) | IMX264 (5.0MP @ 36 FPS) |
IMX252 (3.2MP @ 216 FPS) | IMX265 (3.2MP @ 56 FPS) |
IMX392 (2.3MP @ 200 FPS) | |
IMX273 (1.6MP @ 276 FPS) | IMX296 (1.6MP @ 60 FPS) |
IMX287 (0.4MP @ 523 FPS) | IMX297 (0.4MP @ 121 FPS) |
第3世代
High Speed | Standard Speed |
---|---|
IMX420 (7.1MP @ 207 FPS) | IMX428 (7.1MP @ 35 FPS) |
IMX421 (2.8MP @ 409 FPS) | IMX429 (2.8MP @ 43 FPS) |
IMX422 (2.0MP @ 477 FPS) | IMX430 (2.0MP @ 132 FPS) |
IMX425 (1.7MP @ 662 FPS) | IMX432 (1.7MP @ 98 FPS) |
第4世代
High Speed | Standard Speed |
---|---|
IMX530 (24.5MP @ 106 FPS) | IMX540 (24.5MP @ 35 FPS) |
IMX531 (20.4MP @ 109 FPS) | IMX541 (20.4MP @ 42 FPS) |
IMX532 (16.2MP @ 159 FPS) | IMX542 (16.2MP @ 52 FPS) |
IMX535 (12.4MP @ 184 FPS) | IMX545 (12.4MP @ 68 FPS) |
IMX536 (8.1MP @ 194 FPS) | IMX546 (8.1MP @ 91 FPS) |
IMX537 (5.1MP @ 259 FPS) | IMX547 (5.1MP @ 122 FPS) |
Sony Pregius 各世代:メガピクセル vs 最大フレームレート プロット
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最適化の要点:ピクセルサイズと画質
世代差の多くはピクセルサイズとピクセル技術に起因します。各世代のピクセルピッチは、1世代目5.86µm、2世代目3.45µm、3世代目4.5µm、4世代目2.74µmです。ピクセルピッチは同サイズのセンサーに収まる画素数を左右し、同時に画質特性も変化します。各世代はフルウェル容量、読み出しノイズ、ダイナミックレンジ、量子効率(QE)のプロファイルが異なります。一般にピクセルが大きいほどフルウェル容量は増え、ダークノイズも増えます。例として、1世代目は平均フルウェル容量33000e−と最も大きい一方、平均ダークノイズは7e−で最大です。最小ピクセルの4世代目は平均フルウェル容量9500e−、平均ダークノイズ2.1e−です。フルウェルとノイズの比例関係により、ピクセルサイズが異なっても各世代のダイナミックレンジは概ね70 dBを維持します。

EMVA1288平均値とピクセルサイズの比較
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Pregius 世代 ピクセルサイズ |
平均 フルウェル容量 |
フルウェル容量 (e-/µm^2) |
平均 読み出しノイズ |
平均 ダイナミックレンジ |
---|---|---|---|---|
1st Gen: 5.86µm | 33000 e- | 961 | 7 e- | 70 dB |
2nd Gen: 3.45µm | 10500 e- | 882 | 2.3 e- | 71 dB |
3rd Gen: 4.5µm | 25000 e- | 1235 | 5.5 e- | 72 dB |
4th Gen: 2.74µm | 9500 e- | 1265 | 2.1 e- | 71 dB |
4世代のQE(量子効率)平均を比較すると顕著な差が見られます。1世代目は480〜540nmで高いピークQEを示します。2世代目はピークが低下する一方、600nm以降の効率が改善。3世代目は全域で効率が向上し、近赤外(700〜900nm)で最良の特性を示します。4世代目はピークQEが1世代目に近く、その他の波長域では1世代目と3世代目の中間的な性能です。QEグラフから、世代が新しいほど必ずしも一律に性能が向上するわけではないことが分かります。

各世代の平均量子効率(QE)
詳細表示や曲線のオン/オフは凡例で切替
注:QE比較グラフの結果は、カバーガラス付き産業用カメラを対象としたEMVA 1288試験に基づきます。
センサーサイズとアスペクト比
小型ピクセルの利点は、同一センサーサイズでより多くの画素を提供できる点です。これによりカメラはコンパクトなまま、CマウントやNF、Sマウントなど小型光学系を活用できます。例えばType 1.1″における最大画素数は、ピクセルが小さくなるほど増加します。3世代目(4.5µm)は7.1MP、2世代目(3.45µm)は12.3MP、4世代目(2.74µm)は20MPです。用途によっては同じセンサーサイズ内で高解像度機に置き換えても、光学系を流用できる場合があります。別サイズへ変更する場合は、光学ハードウェアの再設計が必要になることがあります。
以下のチャートは、各Pregiusモデルのメガピクセルとセンサーサイズの関係を示します。第4世代は多くのサイズで解像度を引き上げています。

Pregius:センサーサイズ vs メガピクセル
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Gen 1 | Gen 2 | Gen 3 | Gen 4 |
---|
Pregiusのアスペクト比は世代ごとに大きく異なり、各世代で複数の比率が用意されています。最も一般的なのは4:3で、横幅が常に高さより33%広い標準的なランドスケープです。第4世代は1:1、5:4、4:3、16:9と2番目に多い構成、最も多いのは第2世代で1:1、5:4、4:3、16:10、16:9、17:9を提供します。合計7種類の比率が揃い、スクエアからワイドまで幅広いアプリケーションに対応します。
Square 1:1 |
5:4 | 4:3 | 16:11 | 16:10 | 16:9 | Widescreen 17:9 |
---|---|---|---|---|---|---|
20.4 MP IMX531 | 5.0 MP IMX250 | 31.4 MP IMX342 | 7.1 MP IMX420 | 2.3 MP IMX392 | 16.8 MP IMX387 | 8.9MP IMX255 |
20.4 MP IMX541 | 5.0 MP IMX264 | 24.5 MP IMX530 | 7.1 MP IMX428 | 2.3 MP IMX174 | 16.2 MP IMX532 | 8.9MP IMX267 |
19.6 MP IMX367 | 5.1 MP IMX537 | 24.5 MP IMX540 | 1.7 MP IMX425 | 2.3 MP IMX249 | 16.2 MP IMX542 | |
8.1 MP IMX536 | 5.1 MP IMX547 | 12.4 MP IMX535 | 1.7 MP IMX432 | |||
8.1 MP IMX546 | 2.8 MP IMX421 | 12.4 MP IMX545 | ||||
2.8 MP IMX429 | 12.3 MP IMX253 | |||||
12.3 MP IMX304 | ||||||
3.2 MP IMX252 | ||||||
3.2 MP IMX265 | ||||||
2.0 MP IMX422 | ||||||
2.0 MP IMX430 | ||||||
1.6 MP IMX273 | ||||||
0.4 MP IMX287 |
センサーフィーチャー:進化し続ける機能
初代以降、Sonyは多彩なオンセンサー機能を継続的に拡充してきました。第4世代では、デュアルADCのオンセンサー合成によるHDR、2µsec間隔の連続シャッター、露光時間モニタリングなどが新機能です。新規機能は新しい撮像モードを提供し、既存機能は効率や実用性が強化されています。例えば第3世代のSelf Triggerは、指定したROIの変化検出でカメラをトリガでき、従来は外部デバイスや専用ソフトが必要でした。デュアルADCも第3世代で導入済みでしたが、HDR合成はISPやホストPC側で処理する必要がありました。第4世代では合成をセンサー上で完結させ、リソースを節約しワークフローを簡素化します。
以下の機能はカメラメーカーによる実装任意のため、ユーザーが利用できない場合があります。LUCIDは今後、オンカメラのファームウェア更新により、これら有用な機能のサポートを順次拡大します。
Sensor Feature | 1st Gen | 2nd Gen | 3rd Gen | 4th Gen | Comments |
Multi frame set |
2f |
2, 4f |
2, 4f |
2, 4f |
#f = Set frame number |
---|---|---|---|---|---|
Multi exposure trigger | |||||
Low power consumption | Updated for 4th Gen | ||||
ROI mode |
(4x4) |
(8x8) |
w/ overlap, (8x8) |
w/ overlap, (8x8) |
(#x#) = High speed version |
Multi frame ROI mode | |||||
Thermometer | |||||
Gradation compression | = High speed only | ||||
Short exposure mode | |||||
Self trigger | = High speed only | ||||
Dual trigger | = High speed only | ||||
On-sensor conversion gain | |||||
Dual ADC | = High speed only | ||||
Dual ADC with on-sensor combination NEW | = High speed only | ||||
Short shutter interval NEW | |||||
Exposure time monitoring NEW | |||||
I2C slave address | 3 | 3 | 3 | 9 | # = I2C slave address number |
Pregius性能を最大化するために
カメラメーカーの設計・製造判断は、最終的な画質とセンサー性能に大きく影響します。ここでは、ユーザーがセンサー性能を最大限に引き出すための重要ポイントを紹介します。
アクティブセンサーアライメントと品質検査
第4世代ではセンサーサイズの拡大とピクセルの微細化により、筐体内でのセンサー位置公差の影響が大きくなります。レンズバレルに対するBFD、回転、チルトのずれは画質を低下させます。大型センサーでチルトが大きいと周辺解像が低下し、小型センサーで中心がずれると実装位置に影響します。LUCIDは実装時にアクティブアライメントを採用し、装着中にセンサー位置をリアルタイム測定して最適化します。6自由度クランプでセンサー上に構造光パターンを重畳し、最大シャープネスとなるよう位置決めします。加えて、全カメラでホットピクセル、ダーク/欠陥ピクセル、センサーおよびカバーガラス上の微粒子を検査します。アクティブアライメントと画素・ダスト検査により、安定した高画質を実現します。


左:センサー上に光パターンを投影し、チルト・回転・奥行きのずれによる歪みを検出。右:6DoFシステムでセンサーを補正し、リアルタイムで最適位置に合わせます。LUCIDのアクティブセンサーアライメントの詳細はこちら。
フレームレートとインターフェース帯域
採用インターフェースにより到達可能な最大フレームレートは異なります。Pregius Sの高速読み出しに対応するため、LUCIDのAtlas10は10 Gigabitインターフェースを搭載し、NBASE-Tで5/2.5/1 GigEへフォールバック可能です。Atlas10はSony Pregius Sの24.5MP、20.4MP、16.2MP High Speedセンサーをラインアップしています。
Atlas10カメラは、10 GigabitとPoEを組み合わせ、Sony Pregius Sと最適なペアリングを実現します。

10 GigEはツイストペア銅線で高帯域を提供する、コスト効率に優れたインターフェースです。
用途別に選べるラインアップ
Pregiusファミリーは多様な撮像要件に応える幅広いセンサーを提供します。産業用途向けに設計されたセンサーは全4世代で合計38種類。フレームレートはHighとStandardの2系統、ピクセルピッチは4種類、センサーサイズは12種類、アスペクト比は7種類、解像度は0.4MPから31.4MPまでをカバーします。高感度を重視する用途には、ピクセルが大きい1世代目と3世代目が高いフルウェル容量で有利です。2世代目は解像度とアスペクト比の選択肢が最も豊富です。4世代目は2.74µmのBSIピクセルにより、コンパクトなサイズで高解像度と感度の両立を図ります。どのセンサーでも、光学系や照明の品質、アクティブアライメントや品質検査などの製造プロセスが、最終画質を大きく左右します。