CMOS撮像素子のノイズと音頭


最近の比較的安価な静止画/動画カメラの撮像素子としてCMO
センサの利用が広まっている。
CMOS撮像素子はCCDのような特別な製造ラインを用いることなく従来の他のCMOSデバイスの延長上にあることから製造コストが抑えられるメリットがあるほか、低消費電力単一電源動作など携帯機器に良くマッチしている。
しかしCMOS撮像素子の出始めの頃(東芝だったかな?)の画質は驚くほど悪く、クオリティの高い画像とは無縁のように思われた。
しかし一眼レフカメラにキヤノンがCMOS素子を採用するなど、その可能性を探る動きも出ていた。
キヤノンの場合は大型撮像素子と言うことでノイズの影響を低減出来たわけだが、画素サイズの小さな携帯電話用カメラなどの場合は少ない光量で使うことになるのでノイズが目立つ。
元々CMOS構造の素子はノイズが多いわけだが、最近の微細配線化などによってRF CMOSなどローノイズ分野にも用途が広がっている事もあり、CMOSセンサの応用分野は広がっている。
開発当初は画素サイズを小さくするにも限界があると言われていたのだが、これに関しても現在はCCDより更に小さな画素サイズが実現できており、それに伴いレンズの小型化(レンズと素子間の寸法縮小)も可能になり薄型化にも貢献している。
CCDでもそうだし、広く言えば全ての電子部品は温度が上がるとノイズが増える。
元々ノイズの多い&増幅度を上げて感度を稼いでいる小型カメラでは温度によるノイズの差がかなり大きい。
下の写真を見比べてみれば一目瞭然だろう。


上がカメラ周辺温度10℃程度、下は30℃程度の絵である。
感度を上げて使いたくなる、天体観測用のカメラはCCD素子をペルチェで冷却したりする。
(銀塩のフィルムを冷却するのは感度低下を抑えるため)デジカメなどのノイズ比較記事でも、モデル間の比較であれば温度はさほど問題ではないと思うが、絶対ノイズを比較するような場合は温度管理も重要になると言うことだ。

VC