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防犯カメラが誕生する経緯をご紹介しています。

1969年にアメリカの電信電話ベル研究所において、ウィラード・ボイル氏とジョージ・E・スミス氏らによって開発され発表されたCCDイメージセンサーですが、これはその後の映像記録の方法をがらりと一変させるほどの影響力を持った技術でした。

ふたりは磁器バブルメモリの動作法則を半導体に応用することでCCDを発明したと言われています。

CCDカメラの構造は、従来のフィルム式カメラとほとんど変わりません。ただ違うのは、フィルムの代わりにCCDと呼ばれる撮像素子を使用するという点です。CCDに組み込また半導体は、画像を光の信号に変換して取り出すという作業を行う素子で、その配列の方法によって、一次元イメージセンサーと二次元イメージセンサーのふたつに大別されます。一次元イメージセンサーはリニアイメージセンサーとも言い、フォトダイオードとCCDとを並列に配置するという方法で、像を線状に光電変換するので、ファクシミリや複写機、イメージスキャナなどに利用される技術です。

もう一方の二次元イメージセンサーはエリアイメージセンサーとも言い、CCDを平面的に配列で、その配列の仕方によってさらにいくつかの種類に分けられます。

一般的なビデオカメラやデジタルカメラで広く使用されている構造は、インターライン型と呼ばれる配置のもので、電化転送部の垂直転送CCDと 受光部のフォトダイオードを一列ごとに配置し、格子状、あるいは櫛型にした構造のものです。

この、配列されている素子のひとつひとつを画素、あるいはピクセルといい、たとえば200万画素のCCDというと、200万個の画素(フォトダイオード)が配列されたものということになります。

カメラで風景や人物を写す場合、この画素に光があたり、その光に強さに対応した電化が発生します。

その伝家の大きさを電気信号に変換して取り出すことでその光の強さ、つまり光の濃度値が得られます。この作業を、200万個なら200万個の素子が一斉に行うことで、それぞれの画素にことなる濃度値が検出されることになり、その転送された信号を再構築することで画像を得ることができるようになります。これがCCDイメージセンサーを利用したデジタルカメラの構造です。

CCDイメージセンサーと似たものに、CMOSイメージセンサーというものもあります。

CMOSイメージセンサーは、基本的な構造はCCDと同じですが、CCDが光を受けることによって発生した信号電荷を転送した出力回路に設置されたアンプで増幅させ、信号電圧に変換するという方式であるのに対して、CMOSは、各画素ごとにアンプを組み込み、光電交換した信号電荷をその場ですぐに増幅させてから、電流、あるいは電圧として転送するという仕組みです。CCDよりCMOSのほうがノイズの影響を受けにくい仕組みと言われていましたが、世界的な主流がCCDであり、各国のデバイスメーカーがCCDの開発に力を注いできたため、CMOSはどうしても後手に回っているという実情がありました。しかし近年になってその状況も変わりつつあります。

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