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CCDイメージセンサについて考えるサイト

CCDイメージセンサの概要


CCDイメージセンサ (Charge Coupled Device Image Sensor) は固体撮像素子のひとつで、ビデオカメラ、デジタルカメラなどに広く使用されている半導体素子である。単にCCDとも呼ばれることも多い。

画像を電気信号に変換する際に、受光素子が光から発生した電荷を読み出すために電荷結合素子 (CCD: Charge Coupled Device) と呼ばれる回路素子を用いて転送を行うことからこう呼ばれる。別な転送方式を使うCMOSイメージセンサとともに良く用いられる。長らくCCDイメージセンサのほうが多く利用されてきたが、低価格品や携帯電話ではCMOSセンサの普及が進んでおり、2004年後半には総出荷個数でCMOSセンサが上回った。 CCDは、他の撮像素子に比べて相対的に感度が高く、ノイズが少ないという特徴を持つ。しかし、CCDを動作させるためには入力電圧として、高いプラス電圧とマイナス電圧を含む複数の電圧(例えば、+15V、-7.5V、+5V)を必要とする。そのためCCDの消費電流は比較的高いものになる。また数種の電圧を生成するための電源LSIが必要になる。 この構造のためにCMOSセンサに比べてCCDの製造は難しく、製造のできる企業は限られている。また、CMOSセンサに比べてかなり高価な半導体となっている(詳細は後述)。

撮像デバイス(撮像管、固体撮像素子)の働きは、撮影対象物から発した光をレンズなどの光学系によって撮像素子の受光平面に結像させ、その像の光による明暗を電荷の量に光電変換し、それを順次読み出して電気信号に変換することである。 固体撮像素子においては、1枚のシリコン基板上に形成された多数の受光素子の並びで光電変換を行う。受光素子に光を照射すると光エネルギーによって電荷を発生する。この電荷をCCD素子によって外部に転送するのが主な動作である。なお、受光素子として独立したフォトダイオードを用いる場合と、転送用CCDそのものを受光素子として動作させる場合がある(後述)。

CCDはMOS構造半導体素子の一種で、シリコン基板表面の酸化膜上に多数の電極を設け、各電極に隣同士で異なる電圧を与えることによりポテンシャルウェルを作り出し、これを利用して電荷を保持できるようにしたものである。各電極に加える電圧を適切に制御することにより各素子の電荷が隣の素子にいっせいに転送される。これにより各素子が保持する画素ごとの電荷をバケツリレー式に順次外部に取り出すことができる。ちょうどデジタル回路のパラレル=シリアルシフトレジスタと同じ動作であり、アナログ量を扱えるシフトレジスタとも言われる。この性質を利用して一列の端から入力した電荷を素子数分の転送回数に相当 する遅延を持たせて反対側の端から取り出せば、遅延線(ディレイライン)として動作させることができる。

リニアイメージセンサともいい、フォトダイオードを一列に並べ、これに並列にCCDを配置している。1回の露光でフォトダイオードが光電変換した電荷を各画素に対応するCCD素子にいっせいに転送し、続いてCCDに転送パルスを与え電荷を順次読み出す。全画素の電荷を出力し終わると次の露光が可能になる。 一次元イメージセンサは線状の像しか光電変換できないので、被写体とイメージセンサを相対的に移動させるか、光学系によって同等の相対移動を行うことにより被写体全体をカバーする。ファクシミリや複写機、イメージスキャナなどで使われる方式である。移動時間が秒オーダーと遅いので被写体は概ね静止画に限定される。

最近企業看護師って減ってるみたいです。というのも3/11の地震で企業の財務がかなり悪化しているようで福利厚生面での予算をあまり出せないようなのです。悲しい現実です。

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』