Kiss Me Exmor

　CCDとか、CMOSとか、本来はまったく別の素子を意味する言葉が固体撮像素子名であるかのように使われています。

　撮像素子と言うのは、光を電気に換える素子＝光電変換素子を幾何学的に並べて、光学的な像を電気信号として読み出すためのセンサーであるわけです。

　光電変換素子と言うセンサー、普通はフォトダイオードに光が当たると、光の強さに応じて電子がたまって行き、その量がある値を超えたり、あるいは急に減ったりすると、ドアが開いたり、トイレの水が出たり、いらっしゃいませと歓迎されたり、エレベーターのドアがいつまでたっても閉まらずに居心地が悪くなったりするわけです。
　たまにお店に入ろうとしたら、ありがとうございました、と歓迎されないこともあったりしますが、誤動作ではなく、人を観ていると言う説もあります。

　コピー機やFAXなどではこれを一直線に並べたラインセンサーなどが使われて、紙の方がその前を移動して、結果二次元の画像を電気信号に変えたりするわけですが、カメラの場合はカメラマンが被写体の前を一定方向に定速でいつでも移動出来ません(想像するだけで怖い)から、平面状にセンサーを並べたエリアセンサーを使用するわけです。

　直線状であれば信号を順に読み出すのは簡単そうですが、平面状となるとちょっと面倒なんです。

　それでそのエリアセンサーからの、信号読み出すやり方がCCDとか、CMOSと呼ばれる方法なんです。
　※圖は全てSONYその他HPからの無断借用です。



　構造的にはCMOSの方がわかりやすいと思います。
　文学的に言えば、一つ一つのセンサーにスイッチを付けておいて、一個一個順番にオンにするだけです。



　実際にはこれらの圖のように縦方向の出力側は並列につながっていて、横方向につながっているスイッチを順番にオンしていくことで、横一列の信号を同時に読み出したりします。
　縦方向の各画素で読み出すタイミングがずれるので、ケータイカメラで車窓から撮った写真の中の電柱が斜めになったりする現象が発生するのです。

　比較的単純に見えますが、デジタルの回路と違い、光電変換はあくまでもアナログ回路で、非常に雑音の影響を受けやすいため長い間CCDの後塵を拝していましたが、最近逆転しつつありますね。

　一方CCDの方はスイッチで信号を切り替えるのではなく、フォトダイオードに溜まった電荷をCCDと言うベルトコンベアのような電荷転送素子でまず垂直方向に、そしてそれをさらに水平方向にバケツリレーしていくんです。



　一見複雑で、CMOSよりも高い電圧を必要としたりするのですが、意外と雑音に強く、今でも多くのカメラに使用されていますと言うか、まだCMOSよりもCCDを生産しているメーカーの方が多いと言うことなのかもしれません。

　上の圖はインターライン型CCDの説明ですが、この外にもフレームトランスファー型とか、フレームインターライン型とか、いろいろあるのですが、そこまでは説明しません。

　それで今回の話題はそんな過去のネタではなく、最新技術です。

　昨年SONYが、Exmor Rと言う新型CMOSセンサーを発表し最初にムービーカメラに搭載、今年になってコンパクトデジカメ、サイバーショットDSC-TX1/WX1に搭載されて話題を呼んでいます。



　裏面照射型CMOSと呼ばれます。

　下はこれまでの表面照射型。



　センサの製造上の都合で、これまでは光を電気に換えるフォトダイオードの上に転送のための回路が形成されていたんです。

　それを製造方法の工夫で、逆の並びにしたものが、裏面照射型なんですね。



　これによってフォトダイオードの到達する光の量が増え、感度が上がったのです。大きなブレークスルーですね。

　これまではSONYのCMOSそれも1/2.4インチのみだったのですが、最近東芝も同じ構造の素子を発表しました。

　これから軽量型のコンパクトカメラを買おうという方、裏面照射に注目してください。