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固体撮像素子

索引 固体撮像素子

CCDイメージセンサの例 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。従来の撮像管に代表される、真空管のような機械的な構造を持つ撮像素子(イメージセンサ)に代わり、半導体の単結晶という「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。.

33 関係: APS-CサイズAPS-Hサイズ半導体素子バンドギャップボロメータビデオカメラデジタルカメラファクシミリフォーサーズシステムフォトダイオードダイクロイックミラーベイヤーフィルターイメージスキャナカラーフィルタスーパーCCDハニカムスキャナ光電効果動画CCDイメージセンサCMOSイメージセンサ画像焦電素子熱電対複写機走査電荷集積回路Foveon X3Super HAD CCD撮像管撮像素子35mmフルサイズ

APS-Cサイズ

APS-Cサイズは、デジタルカメラの固体撮像素子(イメージセンサーとも)のサイズ規格のひとつである。そのサイズがAPSカメラシステムのAPS-Cタイプ(23.4mm×16.7mm)フォーマットに近いことから通称として呼ばれるようになった。 ニコンではDXフォーマットという名称を使用している。.

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APS-Hサイズ

APS-Hサイズは、デジタルカメラの固体撮像素子(イメージセンサーとも)のサイズ規格のひとつである。 そのイメージサークルの直径(即ち対角線の長さ)がAPSカメラシステムのHタイプ(30.2×16.7mm《対角線長約34.5mm》、アスペクト16:9)フォーマットに近いことから通称として呼ばれるようになった。これがデジタル一眼レフカメラでは、アスペクトが3:2になり、サイズは27~28mm程度×18~19mm程度(対角線長33~34mm程度)、 画角比1.25倍が採用されている。.

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半導体素子

ここでは半導体素子(はんどうたいそし)や半導体部品(-ぶひん)(英:semiconductor device) セミコンダクター・デバイスについて解説する。.

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バンドギャップ

バンドギャップ(Band gap、禁止帯、禁制帯)とは、広義の意味は、結晶のバンド構造において電子が存在できない領域全般を指す。 ただし半導体、絶縁体の分野においては、バンド構造における電子に占有された最も高いエネルギーバンド(価電子帯)の頂上から、最も低い空のバンド(伝導帯)の底までの間のエネルギー準位(およびそのエネルギーの差)を指す。 E-k空間上において電子はこの状態を取ることができない。バンドギャップの存在に起因する半導体の物性は半導体素子において積極的に利用されている。 半導体のバンド構造の模式図。Eは電子の持つエネルギー、kは波数。Egが'''バンドギャップ'''。半導体(や絶縁体)では「絶対零度で電子が入っている一番上のエネルギーバンド」が電子で満たされており(価電子帯)、その上に禁制帯を隔てて空帯がある(伝導帯)。 金属、および半導体・絶縁体のバンド構造の簡単な模式図(k空間無視) バンドギャップを表現する図は、E-k空間においてバンドギャップ周辺だけに着目した図、さらにk空間を無視してエネルギー準位だけを表現した図も良く用いられる。.

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ボロメータ

NASA/JPL-Caltech。 ボロメータ (bolometer、、測るもの、放射物の から)は入射する電磁波などの放射のエネルギーを、温度に依存する電気抵抗を持つ物質の受ける熱を通して計測する観測機器である。1878年にアメリカ人天文学者サミュエル・ラングレーにより発明された。名前は、光線のことを放り投げられたものを意味する により表現している。 熱力学における熱量計として使用する事が本来の使用法である。低温物理学に於いて代替し得る物は無い。 20世紀初頭には既に現在の形態になったが、近年、MEMS技術を取り入れる事で赤外線撮像素子等、応用範囲が広がりつつある。.

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ビデオカメラ

ビデオカメラ(video camera)とは、ビデオ動画を撮影するためのカメラ。ビデオカメラ(カメラヘッド)と録画部(ビデオデッキ)が一体化したものについてはカムコーダを参照。.

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デジタルカメラ

デジタルカメラ (digital still camera、DSC) とは、撮像素子で撮影した画像をデジタルデータとして記録するカメラである。世界で初めてコダックが開発した。 一般に「デジタルカメラ」といえば静止画を撮影する「デジタルスチルカメラ」を指し、動画を撮影録画する「デジタルカムコーダ」ビデオカメラは、本来は撮影するのみの撮像機を指し、撮影と録画が同時にできるものはカムコーダという。だが一般家庭向けにも広く普及したVTRを“ビデオデッキ”、または単に“ビデオ”とも呼称することも多く、また一般向け製品の大半は撮像と録画の両方の機能をもつため、特許など厳密な製品機能を区別を必要する以外は、カムコーダも“ビデオカメラ”の呼称が一般的になってきている。は含めない。現在では静止画撮影が可能なデジタルカムコーダや、動画撮影が可能なデジタルスチルカメラが一般的になっており、双方の性能の向上もあってその境界線が徐々になくなりつつあるが、デジタルカメラはその中でも静止画の撮影に重点を置いたモデルを指す。 「デジカメ」と省略されることも多いが、当該用語は日本国内では三洋電機および他業種各社の登録商標である(2017年4月現在)。 本項で特に断りがない限り、一眼レフカメラはデジタル一眼レフカメラを、コンパクトカメラはデジタルコンパクトカメラを指す。.

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ファクシミリ

家庭用ファクシミリの一例 ファクシミリ(facsimile)は、画像情報を通信回線を通して遠隔地に伝送する機器、あるいは仕組みのこと。 日本の電波法施行規則では「ファクシミリ」は「電波を利用して、永久的な形に受信するために静止影像を送り、又は受けるための通信設備」と定義されている(電波法施行規則2条1項23号)。 ラテン語のfac simile(同じものを作れ)←{facere(為す)+simile(同一)}が語源。英語圏では、短縮語である"fax"が広く使われている。日本語では、"fax" を音声転写した「ファックス」あるいは「ファクス」という語が一般的に使用される。大文字のFAXという表記もよく使われる。 なお、FAXは本来はゼロックス社のファクシミリに附された登録商標であったが、希釈化が進み、現在では普通名詞として扱われるようになってきている。より問題の少ない表記としてはfacsあるいはfacs.が適切である。.

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フォーサーズシステム

リンパスE-1 パナソニック・ルミックスDMC-L1 ライカDIGILUX3 フォーサーズシステム(Four Thirds System)は、デジタル一眼レフカメラにおける共通規格のひとつである。日本の光学機器メーカーオリンパスとアメリカの写真用フィルム・写真機器メーカーコダックによって提唱された。 名称の由来となった4/3型(約17.3mm×13mm)のイメージセンサーと、これに適する標準規格化されたレンズマウント及びデジタル専用設計の交換レンズが規格の中核となっている。 2008年8月5日には、フォーサーズシステムの拡張規格であるマイクロフォーサーズシステムが発表されている。.

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フォトダイオード

フォトダイオード フォトダイオード フォトダイオード(Photodiode)は、光検出器として働く半導体のダイオードである。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る。真空紫外線やX線検出用のフォトダイオードは検出窓が存在しないものもある。 フォトトランジスタは、基本的にはバイポーラトランジスタで、バイポーラトランジスタのベース・コレクターのpn接合に光が到達するようなケースに封入している。フォトトランジスタはフォトダイオードの様に動作するが、光に対してはより高感度である。これは、光子によりベースコレクター間の接合に電子が生成され、それがベースに注入されるからで、この電流がトランジスター動作で増幅される。しかし、フォトトランジスタはフォトダイオードより応答時間が遅い。 ほとんどのフォトダイオードは右の写真の様な形状をしており、発光ダイオードと形状が似ている。2端子(もしくはワイヤー)がそこより出ている。端子の長さの短い方がカソードで、長い方がアノードである。下に回路図が示してあり、電流はアノードからカソードの方向に矢印の向きに流れる。.

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ダイクロイックミラー

ダイクロイックミラー板 ダイクロイックミラーとは、特殊な光学素材を用いて作成された鏡の一種で、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過するものを指す。近紫外線から近赤外線領域を対象とするものが存在する。 多層光学機能反射鏡や二色鏡とも訳される。誘電体コーティングを用いていることを強調する場合には、誘電体鏡、誘電体多層膜鏡などと呼ばれることがある 。なお、プリズムを用いているものはダイクロイックプリズムと呼ばれる。.

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ベイヤーフィルター

べイヤーフィルターは、カラーフィルタの色パターンの配置法の一つであるベイヤー配置(Bayer arrangement)によって色が配置されたフィルターである。固体撮像素子など撮影側での採用が多いが、カラーディスプレイでの利用例もある。一般的なディスプレイに多いRGBパターンと違い、緑・青・赤がそれぞれ2:1:1の比率で含まれてることからRGBG、GRGB、またはRGGBなどと呼ばれることもある。「ベイヤー」の名称は、イーストマン・コダック社所属であった発明者、ブライ.

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イメージスキャナ

イメージスキャナの一種、フラットベッドスキャナエプソン 4870 PHOTO --> イメージスキャナ(Image Scanner )とは、通信や記録のために画像や文書などをデジタル静止画像情報化するための機器である。 OCRソフトウェアを利用して、画像情報を文字コード化するためにも使用される。.

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カラーフィルタ

ラーフィルタは、電磁波に対するフィルタのうち、主に可視域に作用する光学フィルターで、色(波長の違い)に対する特性を目的とするもの。一般的なフィルタと同様、例えば帯域に対する特性で分類するとハイパス・ローパス・バンドパス・バンドストップ等となるが、各種のものがある。.

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スーパーCCDハニカム

FinePix F10。630万画素スーパーCCDハニカムV「HR」を搭載 スーパーCCDハニカム®(スーパーシーシーディーハニカム)とは富士フイルムが開発した八角形のハニカム構造を採用したCCDイメージセンサの名称であり、同社の登録商標である。.

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スキャナ

ャナ(scanner)は、走査(スキャニング)と呼ばれる動作を行い、センサを通して多次元の情報を一次元の情報として読み取る機械装置をいう。スキャナーとも表記される。 代表的なものとしては、コンピュータに画像情報を取り込むイメージスキャナ、人体や物質の断面を走査するCTスキャナ、バーコードを読み取るバーコードスキャナなどが挙げられる。資源探査衛星、気象衛星、惑星探査機にも各種のスキャナが装備されている。.

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上方から入ってきた光の道筋が、散乱によって見えている様子。(米国のアンテロープ・キャニオンにて) 光(ひかり)とは、基本的には、人間の目を刺激して明るさを感じさせるものである。 現代の自然科学の分野では、光を「可視光線」と、異なった名称で呼ぶことも行われている。つまり「光」は電磁波の一種と位置付けつつ説明されており、同分野では「光」という言葉で赤外線・紫外線まで含めて指していることも多い。 光は宗教や、哲学、自然科学、物理などの考察の対象とされている。.

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光電効果

光電効果(こうでんこうか、photoelectric effect)とは、外部光電効果と内部光電効果の総称である。単に光電効果という場合は外部光電効果を指す場合が多い。内部光電効果は光センサなどで広く利用される。光電効果そのものは特異な現象ではなく酸化物、硫化物その他無機化合物、有機化合物等に普遍的に起こる。.

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動画

動画(どうが、video、movie)とは、動く画像(動画像、videograph)のことで、映像と呼称されることも多い。アニメーション(animation)の日本語訳でもある。 静止画と対極の語であり、狭い定義では「動く画像」、広い定義では時間軸に同期させた音声・音楽と共に提供されるメディアパッケージを指す場合もある。選択した静止画を順次切り替える「スライドショー」「紙芝居」とは異なり、連続して変化する静止画像を高速に切り替え続けると人間の視覚の錯覚として静止画が動いているように見えるを利用した表現様式(メディア)である。 日本語の「動画」は、アニメーター・映像作家の政岡憲三が「アニメーション」の訳語として考案・提唱したものが最初とされ、「〜動画」という社名のアニメ会社も複数設立されるなど実際にその意味で使われてきたが、2000年代以降はアニメーションのみにとどまらず、上記のような性質を持った表現様式も含むより広範囲な映像物を指す言葉としても使用されている。.

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CCDイメージセンサ

CCDイメージセンサ (シーシーディーイメージセンサ、CCD 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、光検出器などに広く使用されている半導体素子である。単にCCDと呼ばれることも多い神崎 洋治 (著), 西井 美鷹 (著) 「体系的に学ぶデジタルカメラのしくみ 第2版」日経BPソフトプレス; 第2版 (2009/1/29) 安藤 幸司 (著)「らくらく図解 CCD/CMOSカメラの原理と実践 」加藤俊夫 半導体入門講座(Semiconductor JapanのWeb上講義)第16回 イメージセンサ http://www.roper.co.jp/Html/roper/tech_note/html/rp00.htmhttp://www7.ocn.ne.jp/~terl/JTTAS/JTTAS-CMOS.htm。.

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CMOSイメージセンサ

CMOSイメージセンサ(シーモスイメージセンサ、CMOS image sensor)はCMOSを用いた固体撮像素子。CCDイメージセンサと同様に、フォトダイオード(PD)を使用するが、製造プロセスと信号の読み出し方法が異なる。.

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画像

画像(がぞう)とは、事象を視覚的に媒体に定着させたもので、そこから発展した文字は含まない(例:文字と画像、書画)。定着される媒体は主に2次元平面の紙であるが、金属、石、木、竹、布、樹脂や、モニター・プロジェクター等の出力装置がある。また、3次元の貼り絵、ホログラフィー等も含まれる。.

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焦電素子

電素子(しょうでんそし、)は、焦電効果によって赤外線を含む光を検出する素子である。人体検出用赤外線センサに用いられることが多い。 焦電効果は温度の変化に応じて、自発分極をもつセラミック(チタン酸ジルコン酸鉛 (PZT) など)の表面に帯電する電荷が増減する現象である。焦電素子は光を単に熱源として用いており、素子自体の波長依存性が低いため、外部に用意したフィルタによって容易に必要な波長を選ぶことができるのが特長である。また安価であることも特長である。一方、応答時間は比較的長い。 PZT等を原料とする板(焦電体板)、焦電体板に並列に挿入された高抵抗、焦電体板の高い出力インピーダンスを下げるための電界効果トランジスタを一つのパッケージに封入してある。焦電体板表面には光の吸収と電気的な接続のための電極が貼られている。電極は受光側とその裏側に対になって貼られ、この対の個数で焦電素子は分類される。人体検出用には、二組の電極対を持つデュアル素子が用いられる。二組の電極の対は逆向きの極性をもって接続されるので、両者に同時に光が当たると電圧が打ち消し合い出力が得られない。人体の運動などにより光の量に偏りが発生すると出力が得られる。他にも電極対が一組のシングル素子、四組のクワド素子があり、前者はガス分析等、後者は人体検出等に用いられる。.

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熱電対

熱電対(ねつでんつい、thermocouple)は、2種類の金属線の先端同士を接触させて回路を作り、接合点に発生する熱起電力を通じて温度差を測定する温度計。あるいは、その2種類の金属線のことを指す。 異なる2種の金属を接合すると、それぞれの熱電能の違いから、2つの接合点の間の異なる温度に応じた起電力が発生する原理(ゼーベック効果)を応用するものである。寿命の長さ・耐熱性・機械的強度などの利点があり、中高温領域の温度センサーとして工業的に最も広く用いられる。.

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複写機

PPC複写機(富士ゼロックスのDocuCentre 505 複写機(ふくしゃき)は、原稿や本等を複写する装置である。一般には、コピー機とも呼ばれる。.

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走査

走査(そうさ)、スキャン()とは、対象を探針や電子線のような点状(あるいは直線状)のものでなぞって対象物の線(面)の情報を得ることや、発振あるいは同調周波数を連続的に変化させることで対象物質の情報を得たり、対象の持つ情報を再生することである。 掃引(スウィープ)と似ており、そのように言うこともある。 また、これらになぞらえ、コンピューターのポート番号を順に変化させて情報の読み書きを行うことも同様に呼ばれることもある。(ポートスキャン) テレビの用語としては、電波法施行規則では「「走査」とは、画面を構成する絵素の輝度又は色(輝度、色相及び彩度をいう。)に従って、一定の方法により、画面を逐次分析して行くことをいう」と定義している(電波法施行規則2条1項80号)。.

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電荷

電荷(でんか、electric charge)は、素粒子が持つ性質の一つである。電気量とも呼ぶ。電荷の量を電荷量という。電荷量のことを単に電荷と呼んだり、電荷を持つ粒子のことを電荷と呼んだりすることもある。.

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集積回路

SOPパッケージに封入された標準ロジックICの例 集積回路(しゅうせきかいろ、integrated circuit, IC)は、主としてシリコン単結晶などによる「半導体チップ」の表面および内部に、不純物の拡散による半導体トランジスタとして動作する構造や、アルミ蒸着とエッチングによる配線などで、複雑な機能を果たす電子回路の多数の素子が作り込まれている電子部品である。多くの場合、複数の端子を持つ比較的小型のパッケージに封入され、内部で端子からチップに配線されモールドされた状態で、部品・製品となっている。.

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Foveon X3

Foveon X3は、アメリカのFoveon社(株式会社シグマの孫会社)によって設計されたデジタルカメラ用の撮像素子。製造はアメリカのナショナル セミコンダクターや、韓国の東部電子(Dongbu Electronics)が受注している。.

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Super HAD CCD

有効720万画素Super HAD CCDを搭載するCyber-shot P200 Super HAD CCD®(スーパーハッド シーシーディー)は、ソニーのデジタルカメラ・Cyber-shotに採用されている固体撮像素子(CCDイメージセンサ)の名称であり、同社の登録商標である。HADとはHole-Accumulation Diode(ホール・アキュムレーション・ダイオード)の略。 小型サイズはそのままに、高画素化を実現するために、ソニー独自の高密度ユニットセル搭載技術を採用。ひとつひとつの画素を高密度に配置することで、高画素を実現し、被写体を細部まで鮮やかに記録することができる。 1984年(昭和59年)にソニーが開発したn型基板、Pウェル、nダイオードセンサ表面に正孔蓄積層“P+”を付加したHADセンサに、1989年(平成元年)各画素上にオンチップマイクロレンズを搭載。1997年(平成9年)さらにレンズの間隔を狭くして光の無効領域を大幅に削減するようにレンズ形状を最適化し、CCD前面のカラーフィルターを薄型にすることで、受光感度をいっそう高めた。集光効率が従来比で30%以上向上し、トータルで+4dBの感度の向上を達成した。 なお、更に改良型として+6dB以上感度を向上させた“Super HAD CCD II”も開発されている。.

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撮像管

撮像管(さつぞうかん)は被写体の像を電気信号に変換(撮像素子)するための電子管である。テレビのプロセスの最初の段階を担う部分であり、固体撮像素子による撮像板に変わるまではビデオカメラの心臓部であった。のちに固体撮像素子が登場し、その後主流は管から板に変わっている。 機能部は真空にした筒状のガラス管に封入されており、先端に配置された撮像面に光学系により被写体の光学像を投影し、光の強弱を電気信号として取り出すものである。光-電気変換には、一般に内部光電効果を応用した光導電膜を用いることが多く、光導電膜の素材により様々な撮像管が開発された。例えば初期の撮像管であるビジコンには三硫化アンチモンを用いたものある。光の強弱によるこの光導電膜の抵抗変化を、撮像管を囲むように配置した偏向コイルなどによって走査される陰極からの電子ビームで外部に読み出すのが基本動作原理である。 世界で初めて作られた撮像管は1927年にフィロ・ファーンズワースのつくったイメージディセクタであり、実用的な撮像管として最初のものは1933年にウラジミール・ツヴォルキンのつくったアイコノスコープ (Iconoscope) である。 電子管の一種であることから、固体撮像素子に比べて性能維持や調整に手間がかかる。また固体撮像素子の品質が向上し、放送用として充分な画質を得られるようになったことから次第に固体撮像素子に置き換わり、現在では高感度暗視カメラなどの特殊な用途に使われている。.

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撮像素子

CCDイメージセンサの例 撮像素子(さつぞうそし)とは画像を電気信号に変換する素子である。可視光だけでなく、赤外線や紫外線、X線に感度のある撮像素子などもある。.

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35mmフルサイズ

α7RIIのフルサイズセンサー 各センサーサイズの比較 35mmフルサイズは、デジタルカメラの固体撮像素子のサイズ規格のひとつの通称である。サイズが135フィルム(35mmフィルム)を使用するカメラで広く用いられる24 mm×36 mmの画面サイズに近いことから、135フィルムサイズ撮像素子の開発でかつて有利であった一部のメーカーが通称として呼んだものである。なお、35mmフルサイズはフルサイズと略されることがある。よりサイズの大きい撮像素子を使用する中判デジタルカメラもあり、何に対してフルサイズなのか曖昧な表現ではあるが、一般的に用いられている。英語圏でも同様にfull-frameと略されることがある。 35mmフィルムがかつてライカに採用され全世界に広まったことから、このサイズの画面フォーマット(縦3.6 cm×横2.4 cm)をライカ判と呼ぶことがある。また、ニコンではFXフォーマットという名称を使用している。.

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イメージセンサ有機撮像素子

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