イメージセンサ

以下を参照させていただいています。

❶ <https://www.sony-semicon.co.jp/products_ja/IS/cmos_tech/index.html>

◎ イメージセンサ

☆イメージセンサとは、光を電気信号に変換する半導体素子の総称。フォトダイオード(受光素子)を二次元配列に並べたものことです。
イメージセンサはCCDの開発から始まりました。1970年にベル電話機研究所でメモリの一環として開発されました。
一方、MOSは1963年に、ハネウエル社からフォトスキャナのデバイスとして開発されました。
カメラのイメージセンサとしての開発は、CCDが先行しました。1980年代前半に、ソニーによって開発されました。

◎ １画像の構成

◎ イメージセンサの構造

◎ CCDイメージセンサの構造

☆CCDイメージセンサはcharge coupled deviceの略で、CMOSに比べ、高画質でノイズが少ないですが、消費電力が大きいため、バッテリーの消費が早いです。

①画素内のフォトダイオードをで光を受光して、電荷に変換し蓄積します。

②全てのフォトダイオードで蓄積した電荷は同時に垂直伝送路に転送されます。

③垂直伝送路から転送された電荷は、水平伝送路に転送されます。

④水平伝送路から転送されてきた電荷は、増幅器で電荷から電圧に変換と増幅されてカメラの信号処理に移ります。

◎ CMOSイメージセンサの構造

☆CMOSイメージセンサとは、Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensorの略でCCDに比べ、処理が高速で消費電力が小さく、安価です。しかし、出力部が各画素にあるため、ノイズが多く対策が必要です。

①画素内のフォトダイオードをで光を受光して、電荷に変換し蓄積します。

②全てのフォトダイオードで蓄積した電荷は、画素内にある増幅器によって電圧に変換と増幅がされます。

③増幅器を通った電圧は、画素選択のスイッチのON/OFFにより、ラインごとに垂直信号線に転送されます。

④垂直信号線ごとに配置されている、列回路により画素間にバラツキのあるノイズを除去し、一時的に保管します。

⑤保管された電圧は、列選択スイッチのON/OFFにより、水平信号に送られます。

◎ 裏面照射型のCMOSイメージセンサ

☆裏面照射型のCMOSイメージセンサーとは、表面照射型のCOMSイメージセンサーに比べると、フォトダイオードがカラーフィルターの直下にあり、入射光が配線に邪魔されないため、より多くの光を取り込むことができます。

◎ RYYBイメージセンサ

◎ 1億画素イメージセンサ

◎

◎ イメージセンサの種類

○ フォビオンセンサ

☆フォビオンセンサーとは、受光素子が、三層(RGB)の縦配列に並んでいるイメージセンサーのことです。
撮影した画像をカラーにする一般的な手法は、ベイヤーフォーマットを用いた単板素子で、デモザイクをします。
フォビオンセンサーの場合、デモザイクの必要はありません。そのため、偽色も発生しません。
RGBそれぞれの生のデータを取得しているのです。
2002年に、フォビオンという会社で開発され、日本のSIGMAというメーカーのカメラに搭載されています。

◯ CCD・CMOSセンサ

☆イメージセンサは主に

• CCD（Charge Coupled Device：電荷結合素子）センサ
• CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体)センサ

があり、その技術的構造に主な違いがあります。

◯ CCD

☆CCDとは、各画素に対応した信号電荷を半導体内に蓄積して順次転送する(１次元の時系列信号)。
　フレームトランスファCCD(FT-CCD)
　　垂直転送CCD。蓄積部を持つ。
　インターライントランスファCCD(IT-CCD)
　　各フォトダイオードに対応する垂直CCDを持つ。蓄積部を持たない。
　フレームインターイントラトランスファ(FIT-CCD)
　　FT-CCDとIT-CCDの合体版CCD

◯ CMOS

☆
　COMS-APSセンサ
　　画素ごとに独立した増幅回路を持つ。

◎ イメージセンサのサイズ

○ フルサイズ

☆フルサイズとは、一眼レフやミラーレス一眼で採用されているセンサーサイズです。大きさの基準は電子菅時代のものを世襲しています。
そのため、1インチ=2.54(cm)ではありません。ご注意を！

○ APS-C

☆APS-Cとは、一眼レフやミラーレス一眼で採用されているセンサーサイズです。
APS(Advanced Photo System)という富士フイルム、イーストマンコダック、キヤノン、ミノルタ、ニコンによって共同で開発された「世界標準規格の新しい写真システム」
画面の露光面積は16.7×30.2mmで縦横比が従来の各種フィルムと比べて横長 (9:16) なのが特徴。その基本サイズの左右または上下をプリント時にトリミングすることで、35mm判の通常サイズ (2:3) とパノラマサイズ (1:3) に対応するプリントが可能となっています。

Hサイズ（ハイビジョン / 9:16）

基本となる画面サイズで、撮影設定に関わらずフィルム面にはこのサイズで写ります。プリント時には従来のL判と縦は同じで横幅が広くなります。

Cサイズ（クラシック / 2:3）

Hサイズの左右をトリミングしたサイズ。従来の35mmフィルムと同じ画面比率で、プリントも同じL判のサイズ。

Pサイズ（パノラマ / 1:3）

Hサイズの上下をトリミングしたサイズで、従来の35mmパノラマ判と同じです。
場合によってトリミングしたり、フィルム感度をカメラが自動読み取りしたり、インデックスプリントができるなどさまざまな利点がありましたが、35mmフィルムを駆逐するほどは普及しなかった。

インデックスプリント

複数の写真を並べて印刷する機能のことです。

○ フォーサーズ

☆フォーサイズとは、一眼レフやミラーレス一眼で採用されているセンサーサイズです。

○ 1型

☆1型とは高級コンパクトデジタルカメラで採用されているセンサーサイズです。

○ 1/2.5型

☆1/2.5型とは、iPhoneXRで採用されているセンサーサイズです。

◎ フォトダイオード

フォトダイオードとは、光検出器として働く半導体のダイオードのことです。
フォトダイオードにはデバイスの検出部に光を取り込むための窓や光ファイバーの接続部が存在しています。