イメージセンサー
「イメージセンサー」について説明します。
「イメージセンサー」は、「光センサー」の一つです。
「画像センサー」とも呼ばれています。
画像の記録に使われています。
「イメージセンサー」とは、日本語では、「撮像素子」と言います。
「イメージセンサー(イメージセンサ)とは、対象物から発した光を、光学系を通して「イメージセンサー」の受光面に結像させ、その像の光による明暗を電荷の量に光電変換します。
それを読み出して電気信号に変換する撮像素子のことです。
簡単に言うと、「光（画像）を電気信号に変換する素子」です。
「イメージセンサー」には、半導体の「固体撮像素子」が多いです。
「イメージセンサー」は、人間の目によく似ています。
人間の「網膜」が瞳孔から取り込んが光を、電気信号に変換して脳で認識します。
同じように、カメラが、目の「瞳孔」だとすると、「イメージセンサー」が「網膜」になります。
その電気信号を解析して、画像を作成します。
１．構造上の分類
構造上の分類には、以下の２つの種類があります。
- 一次元イメージセンサー
基本は「リニアイメージセンサー」です。
「一次元イメージセンサー」とも言います。
基本的には、「フォトダイオード」を一列に並べたものです。
「フォトダイオード」は光を検出することによって光エネルギーを電気信号に変換します。
一列に並んだ「フォトダイオード」が映像を記録します。
一度に記録できるは「線」の部分だけですので、「一次元イメージセンサー」と呼ばれています。
用途としては、「コピー機」、「ファクシミリ」、「イメージスキャナ」などです。
「イメージスキャナ」は、「イメージセンサー」を移動して記録します。
「リニアイメージセンサー」は、センサー自体を移動させることによって画像全体を記録します。
- 二次元イメージセンサー
デジカメなどに使われます。
「二次元イメージセンサー」です。
基本の構造は、「フォトダイオード」を縦と横の面に配置したようになっています。
これにより、面で画像を受けることができます。
写真フィルムのような画像を記録することができます。
２．２次元イメージセンサーの光の受け取り方法と、データの転送方法
「２次元イメージセンサー」では、「光の受け取り方法」と、「データの転送方法」に以下の２種類があります。
- CCDイメージセンサー
- CMOSイメージセンサー
です。
「Si フォトダ イオード」の二次元アレイをベースとしていいます。
例えば、200 万画素のCCD とは 200万個の「フォトダイオード」の集合体を意味しています。
それぞれについて説明します。
- CCDイメージセンサー
1画素ごとにリレー式に信号を読みだして最後に増幅する方式です。
■長所
- 画質が良い です。
■短所
- 消費電力が大きい（高速化が困難です。）
- 製造プロセスが複雑です。（コストが高くなります。）
- CMOSイメージセンサー
1画素ごとに、個々に信号を読みだして増幅します。
■長所
- CMOSなので消費電力が小さいです。
- 高速化が容易です。
■短所
- 画素ごとの画質がばらつきます。
- 感度はCCDの1/5程度です。
- CMOSなので消費電力が小さいです。
初期の「イメージ・センサー」は「CCDはクリアな画像が撮れるが高価」、「CMOSは、ノイズが多い傾向だが、安価」と言われていました。
しかし、現在はまったく状況が変わっています。
「CMOSイメージセンサー」の製造技術は格段に進歩し、ハイエンドモデルの「一眼レフカメラ」や「ビデオカメラ」にも「CMOSイメージセンサー」が採用されています。
「CMOSイメージセンサー」は、どんどん高性能になって「CCDイメージセンサー」を超えるようになっています。
最近では、「CMOSイメージセンサ－」が使われることが多くなっています。
■用途としては、次のようなものがあります。
- デジタルカメラ
- スマートフォン
- 家庭用製品
- ドローン
などです。
「イメージセンサー」は、いろいろな製品に使用されています。
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