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CCDとCMOSの違いをわかりやすく解説!画質の良いカメラセンサーはどっち?

デジタルカメラやスマホのカメラなどには、

人間の目の機能を持ったセンサー

が内蔵されています。

このセンサには『CCD』と『CMOS』の2種類がありますが、あなたはその違いを知っていますか?

 

はなこ
デジカメのスペックを見ると、よく『CCD』とか『CMOS』って言葉があるけど、いったい何のことなの?
内蔵されているセンサーのことだね。

でも、何が違うのかは僕もよく知らないな。

たろう
はなこ
『CCD』と『CMOS』の違いって、いったい何なのかしらね?

 

今回は、『CCD』と『CMOS』の違いについて解説し、画質の良いカメラセンサーはどちらなのか見てみましょう。

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『CCD』と『CMOS』の違い

デジタルカメラやスマホのカメラなどは、

レンズを通して入ってきた光を電気信号に変えて

画像として保存します。

光を受け取って電気信号に変換する部分はカメラセンサーといって、画質を決める重要な部品のひとつです。

このカメラセンサーに、今回の『CCD』と『CMOS』の2種類があります。

 

『CCD』とは?

Charge-Coupled Device(電荷結合素子)の略で、光電変換された電荷を順次転送して読み取るセンサー

のことです。

光が電荷に変換された後、その電荷を読み取らなければ画像への変換はできません。

その読み取り方には、いくつかの方法があり、『CCD』の場合は、

端から順番に読み取る

という方式をとっています。

『CCD』は、縦横に格子のように並んでいます。

各『CCD』で、光が電荷に変換されると、例えばある『CCD』に蓄えられた電荷が、そのすぐ下にある『CCD』に転送されます。

すると、一番下の電荷は追い出される形になりますよね。

その電荷は、水平方向に並んだ別の『CCD』に蓄えられます。

縦に並んだ『CCD』の列が、それぞれひとつずつ、電荷を水平方向に並んだ『CCD』に出力するわけですね。

今度は水平方向に並んだ『CCD』が、一定方向に電荷を運んでいきます。

こうして、電荷がひとつずつ読み込まれていくのです。

 

『CMOS』とは?

Complementary Metal-Oxide-Semiconductorの略で、光電変換された電荷を各素子で増幅して読み取るセンサー

のことです。

『CMOS』の場合は、光が電荷に変換された後、その電荷を

各素子で増幅

して画像として読み取ります。

 

『CCD』と『CMOS』の違い

『CCD』と『CMOS』の主な違いは次のようになります。

『CCD』と『CMOS』の違い

  • 『CCD』は電荷を順番に読み込み、『CMOS』は電荷を一度に読み込む。
  • 『CMOS』は、ノイズによって画質が低下しやすい。
  • 『CCD』は、電荷の転送に時間がかかる。
  • 『CMOS』のほうが安価に製造しやすい。

 

電荷の読み込み方法

『CCD』は、縦横方向に順番に電荷を読み込む方式でしたね。

読み込み方が複雑なので、『CMOS』に比べて説明も長くなりました。

『CMOS』は、各素子で個別に読み込まれます

この読み込み方法の違いが、『CCD』と『CMOS』の間に、いろいろな違いを生み出しています。

 

画質の違い

『CCD』では、電荷を読み込むための部品が一つで済みます。

そのため、

それぞれの画素から得られる信号のバラツキが小さくなります。

それに対して『CMOS』は各画素で電荷を読み取ります。

部品の特性のバラツキによって、ノイズなどが生じる原因となります。

 

電荷転送のスピード

『CCD』は、電荷をひとつずつ読み取ります。

そのため、一度に読み取りができる『CMOS』に比べると

電荷の読み取りに時間がかかります。

この違いを補うため、

『CCD』はどうしても必要な電力が高めになってしまいます。

バッテリーの利用時間に影響が出ることになりますね。

 

コストの違い

『CMOS』は、『MOS』と呼ばれるトランジスタの仲間です。

このトランジスタは広い分野で使われているので、

一般的に使われているラインをそのまま流用することができます。

それに対して『CCD』は、

専用のラインが必要になり、その分コストも高くなります。

これが、製品の値段にも影響するわけですね。

 

はなこ
難しい話が続くけど、要するに『CCD』と『CMOS』では電荷の読み取り方が違うことは分かったわ。
その違いが、画質や電力、コストに影響をしているわけだね。
たろう

 

『CCD』と『CMOS』で、カメラセンサーとして画質がいいのはどっち?

デジカメ

デジカメ

『CCD』と『CMOS』では、カメラセンサーとして、どちらが画質が良いのでしょうか?

 

『CCD』というと、ソニーの製品が有名ですね。

1970年に開発をはじめて以来、ソニーの製品は高いシェアを誇っていました。

この頃は、『CCD』のほうが『CMOS』より画質も上でした。

しかし、

現在では、その差はほとんどありません。

技術の進歩により、

『CMOS』は『CCD』とほぼ同等の画質

を持っています。

そのため、2015年にソニーは『CCD』の生産を縮小し、『CMOS』の方へとシフトしました。

今では、一眼レフのデジタルカメラなども『CMOS』が使われています。

 

はなこ
『CMOS』がまだ発展途上だった頃は、デジカメのほとんどは『CCD』だったそうよ。
それが今では『CMOS』のほうが主流になっているということか。

技術の進歩というのもすごいものだね。

たろう

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まとめ

今回の違いのポイントについて、まとめていきましょう。

ポイント

  • 『CCD』とは、Charge-Coupled Device(電荷結合素子)の略で、光電変換された電荷を順次転送して読み取るセンサーのことである。
  • 『CMOS』とは、Complementary Metal-Oxide-Semiconductorの略で、光電変換された電荷を各素子で増幅して読み取るセンサーのことである。
  • 『CCD』は、電荷を順番に読み込み、『CMOS』は電荷を一度に読み込む。
  • 『CMOS』は、ノイズによって画質が低下しやすい。
  • 『CCD』は、電荷の転送に時間がかかる。
  • 『CMOS』のほうが安価に製造しやすい。
  • 現在は技術の進歩により、『CMOS』が『CCD』よりも多く使われている。

あなたが持っているデジカメやスマホのカメラは、『CCD』と『CMOS』のどちらが使われていますか?

一度、調べてみるのも面白いかもしれませんね。

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