2015年3月26日

              CCDセンサーと比較したCMOSセンサーの利点

              CCDセンサーと比較したCMOSセンサーの利点
              CMOSセンサーの性能はすでにCCDセンサーに追い付いており、CMOSセンサーに特有の強みを発揮しています。今日のCMOSセンサーは、並外れたフレームレートの高さ、優れた画質、感度の高さを実現できるようになっているのです。

              CMOS技術はCCD技術に比べて、さまざまな照度でのパフォーマンス、消費電力、スピード、価格の面においても突出しています。たとえば部品検査のスループットの大幅な向上や、カメラおよびシステムコストの大幅な抑制などを、画質を犠牲にすることなくすべて実現できます。

              CMOSとCCDの比較――技術的詳細の精査

              • CMOSセンサーは以前、変換効率が大きく劣ることで知られていましたが、今日ではすでに解消されています。オンボードマイクロレンズアレイを搭載するなどの改良により、今日のCMOSセンサーではCCDセンサーと同等以上の感度が実現されています。
              • 構造上、CMOSセンサーでは非常に高いフレームレートを実現できます。感度の向上と、最新のグローバルシャッター技術を組み合わせることにより、非常に高速な撮影が可能になりました。この結果、1秒あたりの部品検査数の増加や明瞭な交通違反画像の撮影など、各用途におけるパフォーマンスが向上しています。また、CMOSセンサーは多くの場合フルウェルキャパシティー(飽和容量)が優れています。フルウェルキャパシティーは1画素あたりに収容できる最大電子数であり、フルウェルキャパシティーと感度の比によって、センサーが処理できるダイナミックレンジが決まります。つまり、CCDセンサーの優位性である高感度に対し、CMOSセンサーではフルウェルキャパシティーの高さがその差をカバーし、CCDセンサー以上のダイナミックレンジを実現します。Sony社製 IMX174センサーは、CCDセンサーを上回るダイナミックレンジを実現しているCMOSセンサーの好例です。
              • 数年前までは、照度が低い環境ではCCDセンサーが適切な選択肢であり、照度が十分な環境ではCMOSセンサーに優位性があるとされていました。しかし最近のCMOSセンサーの画質は大きく向上しており、CMOSセンサーは照度が低い条件にも適するようになっています。
              • 照度が十分な状況におけるCMOSセンサーの優位性は今も健在です。CCDピクセルでは露出過度の場合、余分な電子が隣接するピクセルにあふれ出すことがあります。これによって、画像内の非常に明るい被写体が暗い被写体の方に広がって見える、「ブルーミング」と呼ばれる現象が発生します。非常に明るい状況での露出後にCCDセンサーの電荷が移送されるとき、CCDセンサーでは画像に光の筋が生成される場合があります。この白飛び現象は「スミア」と呼ばれます。接近してくる自動車のヘッドライトを夜間に撮影すると、スミアが簡単に確認できるでしょう。いずれの現象もCMOSセンサーでは発生しません。
              • Sony社の「Pregius」、ON Semiconductor社の「PYTHON」、CMOSIS社の「CMV」搭載aceモデルのように、最新のCMOSセンサー搭載カメラには、グローバルシャッター機能も搭載されています。これにより、ローリングシャッターカメラにおいて発生することのあるアーティファクトがなくなります。
              2015年3月、Sony社はCCDセンサーの全面的な生産中止を発表しました。これにより、CCDに基づく技術の追加開発は間もなく終了し、今後のセンサーはCMOSに基づくものに置き換えられます。CMOSセンサーはあらゆる面でCCD技術に完全に追い付きました。
              CMOSセンサーは、高速な動作と高い解像度を備え、ノイズ性能も改良されています。

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