CCD/CMOSイメージセンサの基礎技術
−携帯電話・デジカメに向けて−

『CCD/CMOSイメージセンサの原理的な成り立ちを解説』

　撮像管に始まったイメージセンサの歴史は古いが、固体（シリコン）でできるようになってから、多くのエレクトロニクス商品が生まれた。家庭用ビデオ・カメラの実現に始まり、現在のデジタル・カメラが普及したのは、シリコン・イメージセンサの開発があったからこそである。パーソナル通信がさまざまな形でできるようになると、映像通信の要求が増え、イメージセンサへの要求も拡大する一方である。
　携帯電話にまでカメラ付きが登場するに及んで、イメージセンサの性能/コストをどこに定めるかが大きな問題となっている。商品要求だけが先走り、技術的な根拠を見失うことがあっては、この問題を正確に把握することはできない。本書はCCD/CMOSイメージセンサの原理的な成り立ちを執筆したものである。半導体の基礎知識をもつ初中級技術者レベルを念頭に置いているが、技術者以外の人にも読めるよう分かりやすい解説を心がけた。なお、CCDの知識をすでに持っている技術者は読者対象としていない。

＜目次＞

はじめに

第1章　イメージセンサの原理
　1.1　撮像の原理　
　　　1.1.1　イメージセンサの機能と用途 　
　　　1.1.2　撮像動作
　1.2　CCDとCMOSイメージセンサの原理
　　　1.2.1　CCDイメージセンサの撮像 　
　　　1.2.2　CMOSイメージセンサの撮像
　1.3　信号の読み出し
　　　1.3.1　蓄積時間と読み出し機能 　
　　　1.3.2　読み出しの分割、間引き

第2章　CCDとCCDイメージセンサ
　2.1　シリコン・センサのしくみ
　　　2.1.1　シリコン表面の光センサ 　
　　　2.1.2　埋め込みダイオード・センサ
　2.2　CCDの電荷転送
　　　2.2.1　電荷転送 　
　　　2.2.2　クロック形式 　
　　　2.2.3　電荷検出とリセット・ノイズ
　2.3　CCDイメージセンサの構造
　　　2.3.1　フレーム・トランスファCCDイメージセンサの構造 　
　　　2.3.2　インターラインCCDイメージセンサの構造 　
　　　2.3.3　オーバーフローによる過剰電荷制御 　
　　　2.3.4　電子シャッタ
　2.4　CMOSイメージセンサの構造
　　　2.4.1　APSの構造 　
　　　2.4.2　固定パターン・ノイズの除去
　2.5　マイクロ・レンズ

第3章　カメラへの応用
　3.1　イメージセンサの性能
　　　3.1.1　感度 　
　　　3.1.2　ダイナミック・レンジとノイズ 　
　　　3.1.3　傷
　3.2　単板カラー撮像
　　　3.2.1　カラー映像信号 　
　　　3.2.2　カラー・フィルタ配列
　3.3　カメラ・システム
　　　3.3.1　カメラ・システムの構成 　
　　　3.3.2　カメラ・システムの実装

第4章　CCDとCMOSイメージセンサの考察
　4.1　消費電力
　　　4.1.1　消費電力低減の必要性 　
　　　4.1.2　CCDとCMOSの消費電力 　
　　　4.1.3　動画と静止画
　4.2　CMOSのデメリット
　　　4.2.1　露出同時化 　
　　　4.2.2　固定パターン・ノイズ、リセット・ノイズ 　
　　　4.2.3　画素の微細化
　4.3　CMOSのメリット
　　　4.3.1　消費電力 　
　　　4.3.2　システム・オン・チップ 　
　　　4.3.3　ランダム・アクセスと非破壊読み出し 　
　　　4.3.4　製造コスト


まとめ

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