ものづくり・製造

イメージセンサとは？光を電気に変える仕組みとソニーが強い理由

2026/6/26 （更新: 2026/10/11）

🤖 AIを使用して執筆

イメージセンサは「光を数える」装置

中身は、微小な光センサ（画素）を数千万個敷き詰めたものだ。

ひとつの画素には、光を電気に変える「フォトダイオード」という素子がある。 光（光子）が当たると電子がはじき出され、当たった光の量に比例して電気が溜まる。その電気を数値に変換すれば、「この点はどれくらい明るかったか」が分かる。 これを数千万点ぶん一斉にやれば、一枚の画像になる。つまりカメラのセンサとは、何千万個の“光の計量カップ”が並んだ盤なのだ。

問題は、画素を小さくするほど、そこに届く光が減って暗く・ノイジーになること。 この戦いの歴史が、そのままソニーの技術の歴史になっている。

世界の約半分がソニー製

世界のイメージセンサの4割台半ば〜5割強（売上ベース）、さらにスマホ向けに限れば5割超が、ソニー製だ¹。独立系の集計とソニー自身の公表値では、数字が8ポイントほど違う。 とりわけiPhoneは長くソニーに頼ってきた。アップルのティム・クックCEOは2022年12月、「10年以上にわたってソニーのイメージセンサを使ってきた」と述べている²。クックが言ったのは採用の長さであって独占供給ではないが、事実上続いてきたソニーへの依存を、2025年の報道も「exclusive reliance on Sony」と表現している²。

ソニーの一手：「窓の前の配線」をどかす（裏面照射）

画素には、信号を運ぶ金属配線が必要だ。昔の作り方（表面照射）では、その配線を光の入り口の“前”に置いていた。入ってきた光の一部を配線がさえぎり、その分は画素に届かない。

そこでソニーが取り組んだのは、チップを裏返す構造を実用にすることだった。 配線を画素の裏側に回し、光がフォトダイオードに直接当たるようにした。これが「裏面照射（BSI）」だ。ただ、裏返す構造は一般に雑音や暗電流、欠陥画素、混色が増えやすく、ソニーは裏面照射向けに作った独自のフォトダイオード構造とオンチップレンズでそれを抑えたと説明している³。同じ光でも、ずっと多くを拾えるようになった（同じ画素サイズの表面照射品と比べ、ソニーの測定でほぼ2倍の感度）³。ソニー自身の沿革は、民生向けの製品化を2009年としている³。ただし、これを世界初の量産とは言い切れない。OmniVision も2008年9月に裏面照射のセンサを発表し、2009年第1四半期の量産開始を見込んでいた³。

その先も、ソニーは積み重ねた。

• 積層型（2012年）：画素の層の“下”に、信号処理の回路チップを重ねて貼り合わせる。小さくしながら、賢くできる⁴。
• 2層トランジスタ画素（2021年発表）：これまで画素の中で横並びだった部品を上下2階建てにして、一つの画素が溜められる電気の上限（飽和信号量）を1平方µm換算でおよそ2倍にした⁵。

「これ以上小さく」の壁から“賢さ”へ

画素はどんどん小さくなり、いまでは1辺が約0.5マイクロメートルの画素まで発表されている。2022年に0.56µmを発表したのは競合のOmniVision、2025年に0.5µmを「世界初」として発表したのはサムスンだ⁶。最小画素の一番手は、ソニーではない。 0.5マイクロメートル＝500ナノメートルは、可視光の波長そのものと同じ桁だ。ただし「波長より小さい画素は作れない」わけではない。OmniVisionは、赤色光の波長より小さい0.56µm画素の発表で「画素の微細化はもはや光の波長には制限されない」と述べ、可視光域では0.61µm品と同等の量子効率を実証したと主張している（同社の自己申告）⁶。OmniVisionの主張どおりなら、壁は物理の禁止というより、微細化を続けて割に合うかという設計と採算の問題になる。

だから競争の軸は、「小さく」だけでなく「賢く」へ広がる。何枚も重ねて回路を載せ、画素同士を束ね(ビニング)、計算で暗所やダイナミックレンジを稼ぐ。半導体の微細加工とアナログ回路の設計と光学が一体で要求される。この三つをまとめて扱えることが、ソニーの強みの土台だと本稿は見る。

なぜ簡単に真似できないのか

ソニーは、設計から製造までを自社で抱える垂直統合（IDM）で、2021年からの3年間に半導体分野へ約9300億円を投じたと自社で公表している⁷。熊本・長崎をはじめ国内6県に製造拠点を持つ⁷。 裏面照射・積層・サブ波長画素といった工程は、画素を深い溝で隔てるなど、ナノの作り込みの塊だ。化学（材料）・微細加工・アナログ設計・光学を一体で扱い、歩留まり良く量産できることが強さになる。

ただし、イメージセンサ市場はスマホ向けが6割超を占め（Yole）、その波を大きく受ける⁸。ソニーは2025年に世界シェア6割を達成するとしていたが、2025年6月の報道によれば、その達成時期を先送りした。同じ報道は背景に、顧客側の減速と中国勢との競争を挙げている⁸。アップルが次世代センサの製造でサムスンと組み、ソニーへの独占的依存から転換するとの報道もある²。世界一は、ここでも固定された地位ではない。

この記事はAIを使用して執筆されました。内容には誤りが含まれる可能性があります。事実や数字の出典は脚注から確かめられます。