CMOSとCCDの違い

カメラのセンサ素子の違い

CMOSの構造は比較的シンプルで、従来の大規模集積回路の製造工程と同じであるため、製造コストを削減できます。動作原理的には、CMOSの信号は画素の電気信号であるのに対し、CCDはユニットの挙動ごとの電流信号です。前者の方が高感度、高速、省電力です。

 

2つのセンサ素子の動作原理を見てわかるように、CCD (Charge Coupled Device)は画質が良いという利点はありますが、製造工程がかなり複雑になるため、それを使いこなせるメーカーは限られており、それが製造につながっています。特に大型のCCDはコストが高いです。同じ解像度でもCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)はCCDよりも安価ですが、CMOSデバイスが作り出す画質はCCDよりも劣ります。

 

CMOSがCCDより優れている点は、省電力性」です。CMOS回路は、ダイオードで構成されたCCDとは異なり、待機中の消費電力がほとんどなく、回路をオンにしたときにのみ電力を消費します。これにより、CMOSの消費電力は通常のCCDの約1/3です。CMOSの最大の問題点は、変化の激しい画像を処理する際に電流が頻繁に変化するため、オーバーヒートしてしまうことです。暗電流がしっかりと抑えられていれば大きな問題はなく、しっかりと抑えられていないとノイズが出やすくなります。

 

また、CMOSとCCDではスキャン方法が大きく異なります。例えば、解像度が300万画素であれば、CCDセンサは300万の電荷を連続してスキャンすることができます。スキャン方法は非常にシンプルです。人から人へバケツを渡すような感じで、最後のデータスキャンが終わって完了となります。そして、信号が増幅されます。CMOSセンサのそれぞれの画素は電荷を電気信号に変換する増幅回路を持っています。

そのため、CMOSセンサは画素ごとに信号を増幅することができます。この方法により、無効な送信操作を省くことができるので、少ないエネルギー消費で高速なデータスキャンを行うことができ、ノイズも低減できます。

 

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