デジカメに使われるCCDとCMOSの違いは?

ネコ「こんにちはライターのネコです」

カメラ型のレーザービームプロファイリングシステムで使われる撮像素子の中でも、CCDとCMOSはポピュラーな種類といえます。CCDセンサーの方がCMOSセンサーと比較して高感度です。10万倍程度の受光感度が優れています。このため、微量な光量を測定する場合にはCCDの方が有利と言われています。波長特性の違いを見てみると、CMOSは紫外領域でも直線性や均一性が若干劣るといわれています。そこで何らかの方法で蛍光物質を使って、紫外光を可視光に変換した上で、CMOSセンサーで測定する形を取らないといけません。これだけコストがかかってしまうのですが、メーカーの中には直接センサーに蛍光物質を塗布する形で、分解能の優れた紫外光用のセンサーを開発しているところも見られます。

CCDとCMOSってそもそもなに?

CCDセンサーもCMOSセンサーも共通しているのは、レーザーの光を入射させて、電気信号として処理する点です。CCDセンサーの場合、各々のピクセルの電荷は隣り合うピクセルに一斉転送します。これを繰り返し実施することによって、順次外部に信号を取り出す方式になります。電荷のバケツリレーを常に行っているとイメージすれば、わかりやすいかもしれません。CCDセンサーはCMOSセンサーと比較すると感度が優れていて、ノイズが少ないです。ただし構造が複雑になる分、コストのかかる傾向が見られます。

一方、各々のピクセルが独立した状態で電荷を増幅するとかデジタル変換できる回路を持っているのが、CMOSセンサーです。しかしここのアンプの特性がばらつくこともあるため、ノイズやオフセットパターンを持ってしまいやすい傾向が見られます。ですから、ノイズ補正機能をつける必要があるわけです。ただしCMOSセンサーの場合、構造はシンプルですし、汎用半導体プロセスの共有が可能なこともあって、CCDセンサーと比較するとよりリーズナブルに製造できるところが魅力です。

まとめ

現在の傾向として、高額で高機能なデジカメにはCCDセンサーを、低価格の機種にはCMOSセンサーを搭載する傾向が見られます。また、近年CMOSセンサーは消費電力が低い特性を持っている所に注目が集まっています。このため、CMOSセンサーの方がCCDセンサーと比較すると出荷個数が増える傾向もみられます。さらに、先に紹介したCMOSの弱点を克服した高性能のCMOSセンサーも出てきています。