CMOSカメラモジュールとは
CMOSカメラモジュールとは、CMOSイメージセンサを搭載したカメラです。
具体的には、画像の認識やアプリケーションの検知を行います。信号処理技術など技術が進歩しており、色彩豊かな色の再現や消費電力の低減が可能です。また、モジュールが小型化されており、様々な用途に応じてカスタマイズできます。
近年ではAIや5G技術が盛んであることから、CMOSカメラモジュールの市場規模は年々増加傾向にあります。
CMOSカメラモジュールの使用用途
CMOSカメラモジュールは小型で、様々な用途に応じてカスタマイズが可能です。主に車載用、パソコン・スマートフォン用、工場・住宅用と様々な用途があります。
製品としては、自動車車載の各種カメラ、事故記録装置、インターホン、監視カメラ、バーコードスキャナーや各種検知装置に用いられおり、画像入力装置に最適なデバイスです。また、パソコンカメラやウエアラブルカメラに適用されており、在宅ワークや遠隔でのweb会議を可能としています。
CMOSカメラモジュールの原理
CMOSカメラモジュールではレンズから入光してきた光を電気信号に変換し、画像を取得します。大きく分けると、光電変換からデジタル化処理までを行うセンサ部分と、画像処理を行い人の目に映える画像を作り出す信号処理部分の2つです。
まず、レンズを通して集約された光がCMOSイメージセンサや集積回路によって、電気信号に変換されます。そして、内部の画像プロセッサによってデジタル画像信号に変換されます。このデジタル信号は、DSPと呼ばれるプロセッサで画像処理を行われ、画像データとして出力されます。
レンズ、CMOSセンサー、DSPはカメラの品質を決める非常に重要なコンポーネントです。
CMOSカメラモジュールの構造
CMOSカメラモジュールは、光学系、撮影センサ、信号処理系の部品で構成されています。部品は主にレンズ、CMOSイメージセンサ、レンズ、基板です。使用されている材料は、シリコン、ガラス、金属と様々な材料が用いられています。
CMOSカメラモジュールのその他情報
1. CMOSイメージセンサーとは
デジタルカメラ等で使用されているイメージセンサーは、CCD (Charge Coupled Device) イメージセンサーもしくはCMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) イメージセンサーです。両者はフォトダイオードを使用する点は共通していますが、製造プロセスや信号の増幅方法が異なります。
CCDは、電極に順に電圧をかけてリレー式に電荷転送し、最後に増幅するセンサーです。CMOSイメージセンサーは各画素ごとにフォトダイオードとCMOSトランジスタから成るスイッチを持ち、画素ごとに信号を増幅しています。
格子状に並んだフォトダイオードにスイッチが取り付いており、スイッチを切り替えて画素単位で次々と読み出すことで電荷の高速転送を実現可能です。
2. CMOSイメージセンサーの特徴
セル単位での電荷信号増幅を行っているため、読み出しノイズがCCDと比較して小さいメリットがあります。また、汎用の半導体製造装置を流用しており、製造コストが低いです。
CCDと比較すると素子が小さいので消費電力が小さく、スミアやブルーミングが発生しづらいメリットもあります。
3. CMOSイメージセンサーの構成
イメージセンサーは表面からマイクロレンズ、カメラフィルター、フォトダイオード、転送回路で構成されています。マイクロレンズで集光した光をカラーフィルターで色ごとに分類しています。その後フォトダイオードにて光変換を行い、電荷に変換した後に電気信号を転送する原理です。
参考文献
https://www.chemi-con.co.jp/e/catalog/pdf/em-e/em-camera-e-2019.pdf
https://www.aelnet.co.jp/cmos-top/cmos-camera/