固体撮像素子のまとめ情報

固体撮像素子』の解説

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固体撮像素子(こたいさつぞうそし、英語: solid state image sensor)は、半導体チップの集積回路による、撮像素子(イメージセンサ)である。従来の真空管の一種である撮像管に代わり、単結晶半導体という「固体」の内部で起きる現象を利用したものであることからその名がある。様々な分類法があるが、一例を上げれば、材料・素子・電荷の転送方式など半導体技術や電子工学の観点からの分類、走査方式や用途からの分類、などといった分類がある。

概要

最初に実用化された固体撮像素子はCCDイメージセンサで画質も後発のCMOSイメージセンサを凌駕していたものの、製造には専用の生産ラインが必要なため、CMOSイメージセンサと比較して2から4倍くらい高額だった。既存のCMOSプロセスを流用して製造できるCMOSイメージセンサCCDイメージセンサよりも消費電力も少なく、原理的にスミアブルーミングが発生しないという長所があり、高速読み出しも可能で論理回路を同一製造プロセスで組み込めることから、画像処理回路をオンチップ化して画像認識デバイス等へ応用が進み、現在ではCCDと比較して劣っていた画質も改善して上回る製品もある。

半導体テクノロジによる分類

いわゆる半導体プロセス等の技術的方式からの分類である。現在、固体撮像素子の主流はCCDイメージセンサCMOSイメージセンサである。いずれもを検出して電荷を発生させるフォトダイオードを光電変換素子に使用するが、その構造の違いによる最も大きな特徴は、変換された電荷の転送方式が異なることである。CCDは隣同士で並んでいるセルに順番に電荷を受け渡すことで順次データを読み出す(シーケンシャルアクセス)方式のデバイスであるのに対し、CMOSセンサはメモリチップのようにロウとカラムで直接データを読み出す(ランダムアクセス)方式のデバイスであることである。構造の違いなどによる、両者の主な特徴をまとめると次のようになる。

有機光電変換膜

放送用テレビカメラでは撮像時の色分解にダイクロイックプリズムが使用されるが、この方法は小型化が困難なため、一般向けのビデオカメラやデジタルカメラの撮像素子ではバイヤーフィルターのようにモザイク状のカラーフィルタを配置する方法が採られている。ただし、この方式では光の利用効率が悪く、画質の面でも劣るため、これを改善する手立てとして有機光電変換膜(organic photoelectric conversion layer、OPC layer)を撮像素子に利用する方法が研究されてきた。RGB各色に反応する有機膜を3層に重ねて使用するが、対象とする色以外の光は透過するため、光の変換効率が良い。この方式の実用化には、量子効率のさらなる向上や製造上の課題が残っている。

配置による分類

リニアイメージセンサ(一次元イメージセンサ、ラインイメージセンサ)と、エリアイメージセンサ(二次元イメージセンサ)に分類できる。前者が用いられている例にはファクシミリ複写機イメージスキャナなどがあり、後者の例としてはビデオカメラデジタルスチルカメラなどがある。

リニアイメージセンサは撮像素子を一列に配置したもので、広がりをもつ領域を撮像するには、対象物(文書など)をセンサ列と直角方向に走査(スキャン)する必要がある。対象物を移動させながらライン単位で撮影することで、一方向からでは全体を捕えられない立体物を撮影する(たとえば、円筒状の対象を回転させながら撮影)などの応用が可能である。また、エリアイメージセンサよりも高分解能を持つという特徴を生かし、ファックスなどの民生機器以外に変位センサや医療分野のスキャン装置にも応用されている。対象物自体が任意に動き回る場合の撮影には向かない。

以上は走査を前提とした応用であるが、一次元の情報のみで十分なため走査等をせず固定で利用される場合もある。銀塩カメラ時代の利用例として、オートフォーカスシステムの相関検出用に、画面中央部の横一列のパターンを取得するために使用していた。

エリアイメージセンサは一般にディジタルカメラやビデオカメラで多用されている。フォトダイオードを二次元に配列したもので、一度に一画面全体のイメージを光電変換することができ、静止画動画などの映像を撮影するのに用いられる。

特殊用途のイメージセンサ

イメージセンサには、通常の映像用イメージセンサのほかに赤外線の撮像に特化したものもある。赤外線イメージセンサは霧が出ているような天候や闇夜に強いため、防衛分野や監視用カメラに利用されている。

赤外線域に感度があり、狭いバンドギャップを持つフォトトランジスタを使用するタイプの赤外線イメージセンサは高感度で分解能に優れるが、ノイズを減らすために冷却装置を必要とする。この種類の赤外線イメージセンサを量子型、または冷却の必要性から冷却型と呼ぶ。

一方、冷却を必要としない、非冷却型と呼ばれる赤外線イメージセンサも存在する。非冷却型イメージセンサには温度の変化を検出するための焦電素子熱電対ボロメータが使用される。温度の変化を捕えて撮像することから、前述の量子型に対して熱型とも呼ばれる。非冷却型は近年の微細加工技術の進展により実用化された。画質は一般的には量子型の方が優れている。

その他

X線写真の撮影を目的としてフラットパネルディテクターが使用される。X線を硫酸ガドリニウムやヨウ化セシウムなどの蛍光体(シンチレータ)を入射したX線で励起して発生した光をフォトダイオードで電気信号に変換する間接変換方式と直接電気信号に変換する直接変換方式があり、どちらも原理的にはCMOSイメージセンサと共通する点があり、TFT液晶で培われた製造技術が応用されている。

固体撮像素子』に 関連する人気アイテム

Panasonic ウェアラブルカメラ ブラック HX-A1H-K

自転車(ロードバイク)が趣味なので、主な用途はバイクの走行記録用です。
初めは中国製の廉価製品にしようか迷ったのですが、安物買いの銭失い的なコメント
が散見されたので、思い切って信頼のパナソニック製を選びました。

第一印象としては、とにかくコンパクトで軽量でした。
拡張バッテリーを取り付けると確かに長くなりますが、その分安定性が増すので特に
不便は感じていません。これは、自転車のハンドルに取り付けているからなのでしょうね。
マウントは汎用ライトホルダーを流用していますが、使用面での支障は今の処ありません。


普段の通勤などでは、アクションカムと言うよりは、ループ記録モードを用いての
ドラレコ的使い方なのですが、このモードだと1時間の動画ループ状態になってしまいます。
しかし通勤が片道1時間ちょっとなので、ドラレコの役割としては充分です。
ちなみに都内であれば、夜間でも昼間用のレンズフィルターで充分いけます。

バッテリーに関してですが、休日に本体のみで近場をポタリングしてみた処、約1時間で
バッテリーが切れました。やはり拡張バッテリーは不可欠です。
まだ試した事はないのですが、他社の高輝度ライト用リチウムイオンバッテリーが同じ
電圧だったのでプラグを差してみたら、ちゃんと給電されていました。
もし長距離などで録画したい時に、試してみようと思います。

m-SDカードは32GBあれば、普段使用には問題ない容量です。
画角も広く画素数もまあまあなので、アクションカムとしてはよく出来て
いると思います。このモデルの後継機が出ていないのが惜しまれますが。

中華の安いカメラ同等品レベル。ただ、中華は半年しか持ちません。このまま買い換えてたらHX-A1H以上の出費になると思い買ったらノイズが酷い。画質も音も安い中華カメラと同レベル。仕方なくカメラ撮影と同時にスマホで音声も録音し、編集で合わせてます。撮影時間も驚くほど短い。ボタン類のLED消してでも節電して欲しくなるw長時間撮影には外部バッテリー必須。まったく携帯性が無くなり、軽量もへったくれも無くなります。一回り大きくなっても、予備バッテリーの交換が簡単に行える他社の使い勝手を見習うべき。結局音の別撮りがめんどくさくなって他社のアクションカメラ買って、HX-A1Hはワイプ用予備カメラ&赤外線カメラと割り切って携帯してます。

とにかく小さく、基本キットでウェアラブルカメラとして十分使えます。 初期セットアップにはモバイル端末必須ですがそれ以降は特に設定をいじろうとしなければ本体操作で十分です。 問題があるとするなら内部バッテリーの持ち時間。 ただこれも防水性を犠牲にしますがキットに入っているUSB接続用キャップとモバイルバッテリーを用いれば 充電しながら撮影できるのでSDカードとモバイルバッテリーの容量次第で長時間撮影は可能です。

Panasonic 4K ビデオカメラ VZX990M 64GB あとから補正 ホワイト HC-VZX990M-W

5つ星のうち 5.0中々良いです

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5年ぶりぐらいに買い換えました。 4k目的で買いましたが、メモリー消費量がおおく、使っていません。 。

5つ星のうち 5.0進化したなぁ

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4K 撮影がこの値段なら文句なしです。 編集も良し、スマホとの相性も良し。 コスパ最高のカメラだと思います。 GPS記録が無いのは残念! しかしながら、それ以上の価値があると思います。

5つ星のうち 5.0お買い得

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すごく良い、最近テレビも4Kにしたので子供の動画を4Kで観れるので最高です。 おまけにこの価格なら納得できる。

Panasonic HDビデオカメラ W570M ワイプ撮り 90倍ズーム ホワイト HC-W570M-W

2008年度に発売されたSONYのHDR-XR520Vからの買い換えで
購入しました。
10年ほど前の機種からの買い換えなので、
技術革新の恩恵を受けていろいろと進歩しているだろうと思っていたのですが、
結果としては、すぐに手放すことになりました。

①暗所性能がイマイチ
TDRに行った時に、夜のパレードを撮影しました。
XR520に比べて色の鮮やかさに欠け、黒の絞まりもなく緑っぽいノイズの目立つ映像でした。

②静止画性能がイマイチ
子どもの運動会など、ビデオも撮影したいが写真も撮影したい、といった時に、
ビデオ撮影中の静止画撮影の機能があると、2台持ち運ばずに済むので便利です。


ただ、こちらのビデオ、静止画撮影は解像度が低く、また撮影された写真も
コントラストに乏しく、メリハリのない眠そうな写真になっていて、
キレイな写真が撮れるものではありませんでした。

結局、
10年の技術革新よりも、
センサーサイズの物理的な大きさの方が、描写に役立ったのだと思われます。
520は1/2.88型 Exmor R CMOSセンサーであり、これは現在でも大きめの方です。

若干のフォローをすると、
ワイプ撮りは良いアイディアだと思います。使い勝手も良いです。
520に比べて広角性能には優れています。

でも、評価を覆すほどではありません。

評価としては★1つ。
10年前からビデオカメラを使っているようなユーザを
現行機種でがっかりさせたりすると、商品として致命傷だと思います。

ズームさえ要らなければ、スマホのビデオ機能で十二分、というのが
正直な感想です。ビデオ撮影中の静止画画質はスマホの方がむしろ優れています。
残念です。

5つ星のうち 1.0室内撮影の弱点

(参考になった人 1/1 人)

9月7日に購入、息子の柔道大会で撮影。撮影中に2秒~3秒ほどボヤケる事が数回あり故障かと思いパナソニックに問合せたところ体育館や室内の照明の多い場所ではピント合わせ機能が正常に?機能しない事があるとの事。高評価で購入しましたがパナソニックはその様な事例があるにもかかわらず公表はしていません。また、返品や交換、修理など故障では無いので受け付けない、販売店に相談して下さいと言われました。。
パナソニックでは何も対応できないとの事です。室内競技の撮影で一瞬を大切にされたい方はNGです。Ai撮影ではなくマニアル撮影なら大丈夫との事ですがAiの意味が無い。

問合せの担当された方は(名前は控えさせていたできます)上に話を通してホームページに記載するよう努力すると言われていましたが難しいとの事です。また、新型580M-Wも中身は同じ仕様なので同じ症状が出るそうです。

5つ星のうち 1.0素人には使えない?

(参考になった人 1/1 人)

体育館でビデオカメラ(W570M)使って撮影していたが途中で被写体がピンボケになり被写体が動いているがはっきり見えない、5分位してから被写体が見えるようになったが映像は使い物にならなかった。パナソニックビデオの修理センターにデーターを送り素人が理解できる返事はなかった。それからして今度は個室でカラオケを撮影していてピンボケになっていることに気付いたが1時間近くピンボケのまま撮影、気づいて最初から撮影したら残りは正常に撮影できた。状況をパナソニックビデオのサポートセンターに問い合わせたら顔認識するものはなにも、マニュアルで撮影してくださいと言われたが(その様なことがどこに書かれているか?)マニュアルでもオートマニュアルがあり複雑になっている。素人には使えないのではないでしょうか?

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