撮像素子にはどんな種類があるの？

現在、デジタル一服レフカメラに使用されているおもな撮像素子(センサー) には、①CCD、②CMOSやNMOS (MOS系) 、③スーパ一CCDハニカム(SRタイプ)、④Foveon X3の4種類があります。CCDセンサーはデジタルカメラ草創期から現在まで、撮像素子として最も長く使用されているものです。

MOS系もまた歴史の長いセンサーです。デジタルカメラに本格的に使用されるようになったCMOSはキヤノンのEOS D30からです。NMOSはオリンパスのE-330やパナソニックのLlで初めて採用されました。CCD もMOS系も、フォトセンサーの形はいわゆる真四角（正方画素） です。CCDとMOS系との最も大きな相違点は、フォトセンサーで光を受けてそれをコントロール処理する制御回路をどこに持っているかです。

CCD はフォトセンサー部とは別の場所にまとめて配置されているものが多いのですが、MOS系は１つ１つのフォトセンサ一部に組み込まれています。ですから、撮像素子全体の中 で、あるセンサ一部分だけに限定して制御するということも可能で、そうした機能を活用したのがニコンのD3/D2Xsなどに搭載されているクロップ撮影モードです。今後の撮像素子の傾向としては、CCDからMOS系に変わっていくだろうとも言われています。

スーパ一CCDハニカムは富士フィルムが独自で開発し、製造しているものです。基本的にはCCDと同じ構造なのですが、最大の特徴はフォトセンサーが正方形ではなく蜂の巣のように八角形をしていることです。この形にすることで同じ占有面積内で、より大型のフォトセンサーを作ることができるため高感度の画質に有利です。なお、スーパ一CCDハニカムには、おもにコンパクトデジタルカメラなどに使用されている「HR」 タイプと、フォトセンサーの大きさの異なる2種類 を組み合わせて幅広い諧調描写力を発揮する「SR」 タイプ。

があって、富士フィルムの一眼レフカメラにはその「SR」タイプが使用されています。CCD もMOS系も、R /G /B3色のフィルターを持ったフォトセンサーを平面上に市松模様のように並べて配置し、各センサーの情報を取り込んでカラー画像に仕上げています。これをベイヤ一方式と呼んでいます。それに対して、Foveon X3センサーはR /G /Bそれぞれのフィルターを持ったセンサーを1つの層に並べ、それを3層に重ねて配置しています。ちょうどカラーフィルムと同じ考え方です。

シグマのSDシリーズのカメラに採用されています。この方式の最大のメリットは、ベイヤ一方式では避けることができなかった偽色や色モアレの発生がなく、そのためローパスフィルターの必要がないことです。Foveon X3センサーの副像がシャープでWI像感がきわめて高いと言われるのはこうした理由からです。

CCDの構造

デジタルカメラ用の撮像素子として古くから使われているCCDは、画素の中にトランジスタなどを設置する必要があるCMOSに比べ、フォトダイオードの面積を確保しやすいという利点があります。そのため、コンパケトデジカメに搭載するような小型センサーの分野では特に有利です。

スーパーCCDハニカムSRの構造

ハニカム（蜂の巣）という名の由来である八角形型のフォトタイオードがスーパーCCDハニカムの最大の特徴です。一般的なCCDは画素が碁盤目状に並んでいますが、スーパーCCDハニカムはこれを45度傾けたような画素直E列にすることで、フォトダイオードの受光面積を広げることに成功しました。

CMOSの構造

バケツリレー式にデータ転送が行われるCCDに対し、CMOSセンサーは1つひとつの画素のデータを直接読み出すX-Yアドレス方式を用いています。そのため、データ転送の高速化と低電力化に優れています。また、センサーの一部分だけを利用するといったことが行えるのも、CCDとは大きく異なる点です。

Foveon X3 とベイヤー配列式センサーの構造の違い

ベイヤー配列のセンサーでは1 画素につきR、G、日いずれかの情報しか持てません力士3層式の偽造を持つFoveon X3は1画素でRGBフルカラーの情報が得られます。また、原理的に偽色が発生しにくく、ローパスフィルターを必要としないという利点も合わせ持っています。