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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。

  1. 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。

  2. 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。

  1. CCDイメージセンサー
  2. 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。

  1. 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。)

  2. 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。

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。


●「光・画像を検出」の関連ページです。


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