CMOSイメージセンサとは？構造と原理

イメージセンサとは？

(出典:ソニー株式会社)

デジタルカメラなどに使用されており、レンズで取り込んだ光をイメージセンサーで電気信号に変換することで、画像データを得ています。

信号の転送にCMOS回路を用いたものが「CMOSイメージセンサー」です。

イメージセンサの構造と原理

イメージセンサーは表面から順番に1.マイクロレンズ、2.カラーフィルター、3.フォトダイオード、4.配線(転送回路)で構成されています。

1. マイクロレンズ

μmオーダーの極小レンズで集光し、個々のチップに光を集めます。チップの表面に結像するよう焦点が調整され、センサーの感度が向上します。

2. カラーフィルタ

入射光を色ごとに分離するフィルターです。フォトダイオードは、光の強弱は検出可能ですが、色(波長)を検出することはできません。カラーフィルターであらかじめ色ごとに光を分離し、フォトダイオードに伝えます。

3. フォトダイオード

光の強弱に応じて電荷を発生させる素子です。光の強弱を電気信号に変換します。

4. 配線(転送回路)

フォトダイオードの電荷・信号を取り出す回路です。メモリに送り保存したり、ディスプレイに送り表示させたりすることが出来ます。

イメージセンサのデバイス構造

実際のCMOSイメージセンサーのSEM像を下記に示します。

1. マイクロレンズ
2. カラーフィルタ
3. 配線(転送回路)
4. フォトダイオード

が層状に積み重なっていることが確認できます。

マイクロレンズで集光され、カラーフィルターで分離した光は、配線をすり抜けフォトダイオードで検出されます。

検出された光信号(キャリア)は転送回路により転送され、メモリーに保存されたり、表示デバイスによって表示されます。

イメージセンサ―は転送回路方式によって

• CCD
• CMOS

に分類されます。