何故一眼レフやミラーレス一眼はCMOSなのか？

Question

デジカメに使われてるイメージセンサーは大きく２種類、CMOSとCCDがあります。今の主流はCMOSで、スマホから一眼レフやプロ用のカメラまで幅広く使われています。

一方、CCDにも需要があって、よくコンパクトデジカメに使われています。コンパクトデジカメでもCMOSが主流ですが、CCDも２割くらいのシェアがあって、CMOSよりCCDの方が画質が良いと評判の声もあります。少し前の携帯電話のカメラなどにもCCDが使われてました。電池がすぐ切れたそうですが。

CMOSとCCDを比べると、どちらが高画質か、これは一長一短で難しいところでしょう。ただ、CCDには特有の良さがあって、それを好む人はCCDを選ぶでしょう。これは、カメラマン一人ひとりの選択に帰着する話です。そして、CMOSよりCCDの方が高画質といった声はよく聞きます。逆もあると思いますが。

さて、一眼レフやミラーレス一眼だと、ほぼ全てCMOSで、CCDが絶無に近いです。何故でしょうか？

CCDの最大の欠点は、消費電力の多さです。貧弱な電池だと、すぐ切れてしまうそうです。でも、一眼レフもミラーレス一眼もボディーが大きいから、大容量の電池を積めるのでは？カメラマンとしては、CCD特有の画質を一眼レフで再現したいのでは？

あと、一眼レフ用イメージセンサーの画素数の低さが気になります。コンパクトデジカメだと2000万画素とかよく見ますし、価格が１万円くらいです。でも、１０万円くらいする一眼レフの画素数は1000万とか、単純に半分です。画質は画素数の他にレンズやイメージセンサーのサイズも重要で、一眼レフは大きいサイズのイメージセンサーを使っていて有利なのでしょうが、イメージセンサーが大きくなると画素数が減るものなのでしょうか？一眼レフの方が高級で高画質という感じがしますが、画素数だけならコンパクトデジカメの方が優れていて、これが気持ち悪いです。

vaidurya · Accepted Answer

その画素数の意味を、逆方向から考えてみましょう :-)

フルHDがどのくらいの画素数かと言うと、実は207万画素しかありません。
これが、大衆が「TVがきれいになった」と錯覚した、脅威の高画素の正体です(笑)

撮像素子の画素数と、記録された写真の画素数をそのまま比較はできませんが
一般の人が必要としている画素数は、存外たいした画素数では無いのです。

IXY140はたしかに約2000万画素のCCDで、2000万画素弱の写真を撮れますが
4Kモニターでもなければ、その画素を活かす手段が無いのが現実です。
あるいは、A1に対応したプリンターを持っていれば別ですが…

一般大衆の多くが1366x768、わずか104万画素の液晶画面で
パソコンを使っているくらいですから、その20倍もの画素数を求める人は、ごく一部です。

子供の記録をうまく撮るためにミラーレスを選ぶ人も大勢いますが
2000万画素で撮って、A1でプリントするなんて人はほぼいないと思います。

すでにCMOSでも2000万画素級製品は出ているようですが
これがコンパクトデジカメに採用される理由は、最高画質のためというより
むしろ、デジタルズーム()機能のためではないかと思います。

強迫観念で最大画質で撮り続け、SDカードでも
自宅のHDDでも、容量不足に追い込まれるくらいなら
あるいはバックアップしきれずに、とりこぼすくらいなら
2000万画素CCDのカメラで、中画素設定で撮るほうが賢い気がします。
デジタルズームで撮った写真だけ、画質が落ちて見えるなんてことも避けられちゃいます(笑)

巨大なレンズを持つカメラほど、ヒエラルキーの上にあるのは
単純に、レンズの大きさが、フィルムや撮像素子よりも、より大きな意味を持つからです。

もちろん、20年前に輸入されていたような中国製中判カメラよりいい画質が
コンパクトデジカメでも得られるくらい、レンズ設計は飛躍的進化をとげました。

でも、昔のレンズの味といった曖昧なものには、永遠に勝てるわけでも無く
同時期の一眼レフやミラーレスに、撮像素子の画素数だけ勝っても、画質で勝てるわけでは無いのです。

いつか、レンズ性能が飽和する日がくれば…レンズの大きさが
画質の差として、認識できなくなる日も来るんでしょう…

たとえば、黒く見えないほど、何もないかのように、非常に黒い素材が最近発表されていて
これはレンズの小型化に、大きな効果が得られるかもしれません。
http://www.youtube.com/watch?v=vqA5072h6PU
http://tozanabo.com/archives/vantablack_cnt.html

そういった、新技術は、いつかレンズ性能を飽和させるでしょうが、かなり先のことじゃないかと思います。

もちろん、特殊な条件を除けば、素人が満足する画質は
コンパクトデジカメで、とっくに実現しているような気はしますけどね。

最終的に、シャッターチャンスに恵まれることが
究極の写真術だと感じてから、スペック厨はやめちゃいました(笑)

この10年で一番大事な写真は、普通にコンパクトデジカメで撮った写真なんです。
スペック厨を患っていたころは、全速シンクロの最強一眼レフペンFを使ったりもしましたけどね(笑)

kuma-gorou · Answer

失礼承知で言わせて貰うと、実践経験なしの生噛りの知識だけを詰め込み、それを絶対と固守する姿勢です。

確かに、CCD の方が色乗りが良いのは事実ですが、CMOS も画像処理プロセッサー（エンジン）の改良で、遜色のない域にあります。
CCD の欠点は、高感度ノイズ耐性に弱い事。利点は、構造が簡単でコストが安い事。
だから、今や、廉価版のコンパクトデジでしか使われていません。

も一つ言わせて貰うと、素人が陥り易い高画素信仰です。
勿論、絵の元となるdot数は多いほど、肌理の細かな絵になるので、最低限の画素は必要ですが、過剰は、百害あって一利なし。
コンパクトデジだと、４百万画素も有れば充分。レンズの性能が追い付かないのに2,000万画素何て意味がないんです。
画質は、画素数ではなく、イメージセンサーのサイズに比例するとお考え下さい。

s-wide · Answer

＞一眼レフやミラーレス一眼だと、ほぼ全てCMOSで、CCDが絶無に近いです。何故でしょうか？

CMOSで十分な画質が得られるだけの技術が確立
されてるからですよ
あとは万能性
そもそも35mmのフィルムカメラの時代は一眼レフは
高画質だから選ばれていたわけでは無いです
風景写真家なんかはほとんどが中判カメラでしたし、
デジタルカメラでも存在します

ていうか、CMOSとCCDの違いを一々気にする必要ある
んですかね？
たまに価格コム等の口コミでも同じような事を書いてる
人がいますが、だから結局何がしたくて何が言いたい
のか意味がわかりません

存在するものを上手く使えばいいだけでしょ

RandenSai · Answer

CCDとCMOSに関しては、別の質問でもう答えが出ていると判断します。すでにCCDは前世代の技術であり、今さらCMOSを押しのけて採用されるほどのメリットはもうない、と考えるべきでしょう。いつまでもこだわっていても仕方がありません。本当にCCDに画質面での優位性があるならば、突き抜けた客層しか買わないであろうペンタックス645（35mmフルサイズを超える中判カメラ）のような製品なら、採用されているはずです。しかし現実はそうではなくCMOS。これが答えです。

これは余談ですが、未だにCCDが確実な優位性を持っているのは、スキャナ向けだけじゃないですかね。ただこれは画質と言うよりも、本のように完全に平らに出来ない物を取り込む時に多少浮いていてもフォーカスが取れるから、と言う理由ですが。

それと画素数の話は散々既出なんですけど、コンデジやスマホのカメラで撮った写真をピクセル等倍まで拡大してみれば、まともに画素ごとに解像していないことが即座に理解できます。同じことを一眼の写真でもやって比べてみれば、コンデジやスマホのカメラの画素数などは全く実力を伴わない、素人を騙す数字だけの性能に過ぎないことがよく解るはずです。

それに撮像素子の面積が小さいと、受け取れる光の量が減るので感度が下がる一方、ノイズの影響は増えます。なので同じ画素数でコンデジと一眼を比べれば、素子の面積は何倍も違うことになり、それが画質の差になります。

だから個人的には、今のコンデジとかの1600万画素みたいな正気の沙汰とは思えない解像度をやめて、縦横半分の400万画素のカメラを作れば、画質はむしろ良くなると思っているんですけどね。もちろん、素子の大きさは変えたら意味がなくなるので、同じ大きさでですよ。

i-q · Answer

CCDセンサーを作っても買手がないから、物凄く高くつく、
CCDに大金払って採用してくれるメーカーもないので、
CMOSに統一されていったのだと思います。。

あと動画が苦手、大型化が困難（フルサイズCCDって無いんじゃないでしょうか）
など。。

とにかく沢山の難点が存在してそんな事するなら、他に力を要れたほうが
高画質になるという方針じゃないでしょうか・・・

＞2000万画素とかよく見ますし～
どこの情報ですか？ここ何年か発売された一眼レフで1000万画素の
カメラとかありますか？自分は知りません・・・
ただコンデジがJPEGで保存なのに対し、一眼レフはRAWが多いです。
2000万画素のRAWは1枚あたり30MB以上あると思いますが、巨大です！
1600万画素位（これでも1枚、25MB前後）で丁度いいと思いますが。。

noct_nik · Answer

失礼ながら、質問者さんのデジタルカメラのセンサにおける認識、古いですよ。

今はデジタルカメラは、ほぼCMOSセンサとなっており、コンパクトデジカメですら、CCDは少数派。というより、今売られているコンデジのCCD機は、ソニー製最後の1/1.7型センサ搭載機種くらいで、これも近々無くなるでしょう。
コンデジのCCDが2割位のシェアとは、何のソースに基づいているのでしょうか？

＞CMOSとCCDを比べると、どちらが高画質か、これは一長一短で難しいところでしょう。

既に製造されなくなって久しいCCDセンサと、現在のCMOSセンサ、何方が優れているかは言わずもがなでしょう。
古いものと画質を比較する意味はありません。

デジタル一眼レフにCMOSセンサが採用され始めたのは、2007年位から。その頃からミラーレス機も出てきました。
CMOSセンサが採用された理由は、CCDより安価に大量製造できること、ライブビュー時の発熱がCCDより少なくスミアの発生もないことが挙げられます。
とくに、ライブビューは、ミラーレス機では欠かせないもので、センサが大きいがゆえに、CCDでは発熱と消費電力やスミアの問題があり、ここから一気にCMOSが主流となりました。
CMOSの欠点であった、低照度時のノイズなども、世代を重ねるごとに改善され、今ではCCDを超える性能となりました。

＞さて、一眼レフやミラーレス一眼だと、ほぼ全てCMOSで、CCDが絶無に近いです。何故でしょうか？

ライブビューや動画撮影に、CMOSセンサのほうが好都合であることから、メーカーがCMOSセンサを採用、そうなるとセンサの製造メーカーも、CMOSにシフトするわけで、CCDセンサの新規開発をしなくなったからです。
もはやスチル一眼用のCCDセンサは製造されていません。
あのPENTAX 645ですら、長いことCCDセンサを搭載していましたが、先ごろ発売された645ZはCMOS化されました。

＞でも、一眼レフもミラーレス一眼もボディーが大きいから、大容量の電池を積めるのでは？

質問者さんは、CCD世代の一眼レフの使用経験はありませんか？
その昔、Nikon D200を使っていましたが、まあ持たないですよバッテリ。その後CMOSセンサを搭載したD300を買いましたが、別物のようにバッテリが持つようになりました。感覚的には、D200の3倍は持ちました。

＞コンパクトデジカメだと2000万画素とかよく見ますし、価格が１万円くらいです。でも、１０万円くらいする一眼レフの画素数は1000万とか、単純に半分です。

一眼レフの1000万画素って、もう7,8年前のことですよ…。何時の時代の話をされていますか？　今は少なくとも1600万画素、多いものではフルサイズで3625万画素です。

＞イメージセンサーが大きくなると画素数が減るものなのでしょうか？

違います。上にも書いたとおり、1600万画素（m4/3）から5140万画素（645Z）まで多種多様です。
他の方も書いているように、今のコンデジやスマホの画素数は過剰です。同じ2000万画素で、スマホやコンデジと一眼では比較になりませんし、例え7,8年前の1200万画素の一眼レフでも、現在の最新コンデジやスマホより画質は上です。高感度は負けるかもしれませんが。

＞画素数だけならコンパクトデジカメの方が優れていて、これが気持ち悪いです。

ぜひ画素数と画質は比例しない、ということを覚えて欲しいです。
画素数が大きいほど画質がいいと思っているのは、無知な一般消費者の心理をメーカーが逆手に取っているのです。
ちなみに、プロ御用達の最新のNikon D4Sは、Nikonの一眼レフでは一番画素数の少ない、1600万画素です。

bardfish · Answer

CCDイメージセンサーの最大の欠点って「スミア」だと思います。
これはレタッチでどうこうできるレベルではありません。
CCDとCMOSが半々もしくはCCD優勢だった頃のカメラ雑誌でスミアについて繰り返し解説されていたはずですから詳細は割愛します。

CCDとCMOSの違い。画質には違いありませんが具体的には発色ですよね。ですが、画像処理の進化と１画素に占めるフォトダイオードの面積がかなり改善されてきたためにCCDとの差は殆ど無いレベルになっているはずです。
CCDの開発が進まない間にCMOSは劇的な進化で弱点を克服しており、市場への供給も一方的となっているため同じ技術レベルで比較することじたい困難な状況です。

我々一般ユーザーは「ない物ねだり」するよりあるものを最大限有効に活用するために頭を使ったほうが前向きですよね。

それでもCCDイメージセンサーの復権をお望みなら、どこぞの研究室に入って欠点を克服した新型CCDイメージセンサーを研究するしかないでしょう。
商業的理由で今更CCDの新規開発・設備投資する企業は皆無だと思います。全てのデジタルカメラメーカーがイメージセンサーの開発・製造を行っているわけではありませんからね。自前で調達できているメーカーは世界的に見ても片手で足りるはずです。それ以外のメーカーは自社開発であっても製造は外部に委託。
望む人が集まって全額負担(投資ともいう)するというのであれば話は別ですがwww

何故一眼レフやミラーレス一眼はCMOSなのか？

失礼承知で言わせて貰うと、実践経験なしの生噛りの知識だけを詰め込み、それを絶対と固守する姿勢です。

＞一眼レフやミラーレス一眼だと、ほぼ全てCMOSで、CCDが絶無に近いです。

CCDとCMOSに関しては、別の質問でもう答えが出ていると判断します。

CCDセンサーを作っても買手がないから、物凄く高くつく、

失礼ながら、質問者さんのデジタルカメラのセンサにおける認識、古いですよ。

その画素数の意味を、逆方向から考えてみましょう :-)

CCDイメージセンサーの最大の欠点って「スミア」だと思います。

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