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charge coupled device

 フォトダイオードに蓄積した電荷を,転送CCDを使ってバケツ・リレーのように出力回路に転送して読み出す撮像素子。充電変換の基本的な原理はCMOSセンサと同じである。まず,入射した光をフォトダイオードで光電変換する。蓄積した電荷を電圧として読み出し,増幅して出力する。CMOS型ではこの電荷電圧変換と増幅を各画素で行なうのに対して,電荷のままバケツ・リレーのように転送して,出力段でこれらの処理を行うのがCCD型である。CCD型では,転送効率を高めるために高い電位差を作る必要がある。特に高速動作が必要な水平転送CCDでの電力消費が大きい。代わりに電荷転送時に雑音が発生しにくいことや,1カ所で増幅するため増幅器に起因するバラつきがないという利点がある。

 CCDには,FT(フレーム転送)方式とIT(インターライン転送)方式の大きく2種類がある(図)。FT方式では受光部が垂直転送レジスタを兼ねるのに対し,IT方式は受光部と垂直転送レジスタを分離しているのが大きな違いである。このため一般には,FT方式の方が1画素当たりの受光面積が大きく取れ,感度や飽和出力電圧を高めやすい。一方で雑音や,スミアが大きいといった点が課題となる。

FT方式とIT方式の違い
図 FT方式とIT方式の違い1998年12月14日号より抜粋)