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公開：2025-04-13

イメージセンサとは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

イメージセンサとは

イメージセンサは光の強さや色を電気信号に変換する半導体デバイスで、デジタルカメラやスマートフォンなどの撮像機器に不可欠な部品です。撮影対象からの光がレンズを通してイメージセンサに到達すると、センサ上の微細な光電変換素子が光を電気信号に変換します。この電気信号がデジタル処理されることによって、私たちが見る画像データが生成されるのです。

現在主流のイメージセンサには、CCD（Charge Coupled Device）とCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）の2種類があります。CCDセンサは高画質ながら消費電力が大きく、CMOSセンサは省電力で高速処理が可能ですが、以前は画質面で劣っていました。近年の技術進歩によって、CMOSセンサの画質が大幅に向上し、スマートフォンやデジタルカメラの多くにCMOSセンサが採用されています。

イメージセンサの性能は、画素数（解像度）、画素サイズ、感度、ダイナミックレンジ、ノイズ特性などによって決まります。高性能なイメージセンサほど、暗所での撮影性能や色再現性に優れた画像を生成できるでしょう。医療機器や自動運転技術、セキュリティシステムなど、画像認識が重要な分野でもイメージセンサの役割は拡大し続けているのです。

イメージセンサの種類と特性

「イメージセンサの種類と特性」に関して、以下を解説していきます。

• CCDとCMOSの比較と特徴
• イメージセンサのサイズと画質の関係

CCDとCMOSの比較と特徴

CCDイメージセンサは光電変換された電荷を順次転送して読み出す構造を持ち、画素ごとに均一な特性が得られるため、画質の均一性に優れています。一方、電荷転送には高電圧が必要なため消費電力が大きく、製造プロセスも複雑で高コストになる傾向があります。CMOSイメージセンサはこれらの欠点を克服し、各画素に増幅回路を持つことによって低電圧で動作可能であり、高速読み出しや部分読み出しなどの機能実装が容易になっているのです。

近年のCMOSイメージセンサは裏面照射型技術や積層型構造の採用によって感度や画質が飛躍的に向上しました。従来はCCDの方が高画質とされていましたが、現在ではハイエンドカメラからスマートフォンまで幅広くCMOSセンサが採用されています。産業用途では用途に応じて両方のセンサが使い分けられており、高精細な科学計測ではCCDが、高速処理が必要な用途ではCMOSが選ばれることが多いでしょう。

イメージセンサのサイズと画質の関係

イメージセンサのサイズは画質に直接影響を与える重要な要素であり、同じ画素数でもセンササイズが大きいほど各画素が受光できる光量が増えるため、感度やダイナミックレンジが向上します。フルサイズ（35mmフィルム相当）、APS-C、マイクロフォーサーズなど様々なサイズのセンサが存在し、一般的にはセンサが大きいほど高画質になりますが、機器の小型化やコスト面ではトレードオフが生じます。スマートフォンでは小型センサを使用しながら画像処理技術で画質向上を図っているのです。

画素サイズも重要な指標であり、単純に画素数を増やすだけでは各画素の面積が小さくなって感度が低下してしまいます。高感度撮影や夜景撮影では、画素数よりも画素サイズが大きいセンサの方が有利に働くことが多いでしょう。最近のトレンドでは、適切な画素数と画素サイズのバランスを取りつつ、多層構造や新素材の採用によって小型センサでも高画質を実現する技術開発が進んでいます。

参考サイト

1. Meta. https://about.meta.com/ja/

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