CMOSイメージセンサとは｜CCDとの違いとIoT中級

CMOSイメージセンサとは、光を受ける画素を縦横に並べ、画素ごとに光の量を電気信号に変えて読み出す半導体の撮像素子です。CMOS（相補型金属酸化膜半導体）は、ふつうのマイコンやメモリと同じ半導体の製造方式の名前です。

光が画像データになるまでは、おおむね次の順番です。

1. 1レンズが光を集め、カラーフィルタが画素ごとに赤・緑・青のどれかの光だけを通す。
2. 2画素のフォトダイオードが、受けた光の量に応じた電荷をためる。
3. 3画素の中のトランジスタが電荷を電圧に変えて増幅し、行・列を選んで読み出す。
4. 4A/D変換で数値にする。ソニーは、画素の列ごとにA/D変換器を並べる「列並列A/D変換」で雑音を抑える方式を説明している。
5. 5画像処理（色の補間・雑音除去・圧縮など）を経て、画像データになる。

IoTでは、工場の外観検査、店舗や道路のカメラ、農作物の生育の観察、メーターの読み取りなどで使われます。撮った画像をディープラーニングで判定する使い方が増えています。スマートフォンのカメラでの画像処理はスマホのカメラと画像処理で扱っています。

昔は「雑音が少ないのはCCD」と説明されることが多くありましたが、画素の構造や読み出し回路の改良で、現在はCMOSが高画質の分野でも広く使われています。試験では、信号の運び方（電荷を運ぶか、画素で増幅するか）の違いを軸に選択肢を読むのが確実です。

ローリングシャッタのゆがみは、ピンぼけとは原因が違います。行ごとに撮る時刻がずれるため、横に速く動く物が斜めに写ったり、プロペラのような回転体が曲がって写ったりします。フラッシュの光が一部の行にしか写らないこともあります。

IoTで選ぶ観点（当サイトの整理）は次のとおりです。ベルトコンベアで流れる部品の検査のように速く動く物を撮るならグローバルシャッタ、暗い場所の監視なら感度の高い裏面照射型、機器を小さくしたい・センサの近くで処理したいなら積層型が候補になります。

搬送中の長方形の箱を上から撮ると、行ごとの露光時刻がずれる方式では、箱が移動した分だけ直線の縁が傾いて写る場合があります。全体を同じタイミングで露光するグローバルシャッタは、この行ごとの時刻差をなくす仕組みです。

ただし、同じタイミングで露光しても、その露光時間のあいだに箱が大きく動けば、輪郭はぶれます。ゆがみを減らす方式と、露光時間・照明・搬送速度を調整する目的を分けます。同じフレームレートでも、各フレームの露光時間や行間の時刻差が同じとは限りません。

検査の要件は部品名でなく、判定したい欠陥と動きから整理します。センサの種類と選び方で、方式と測りたい現象の対応も確かめてください。

IoTシステム技術検定 中級の公式ページに示された出題カテゴリのうち、「センサ／アクチュエータ技術と通信方式（デバイス、ネットワーク、LPWA、プロトコル）」25〜30% に当たります（2026年9月27日確認）。この中でイメージセンサが何問出るかは公表されていません。

公式テキスト『IoT技術テキスト 第4版』では、第5章「IoTデバイス」に当たる範囲です。章とカテゴリの対応は当サイトの推定で、使っているのは目次の章名だけです。画像を分析する話は「IoTデータ活用技術」とも重なります。

4択の形としては、当サイトの作問の観点で次のようなものが考えられます（出題の傾向や頻度を示すものではありません）。

• ✓CMOSとCCDの読み出し方の違いについて適切な記述を選ぶ
• ✓裏面照射型・積層型の構造の説明を選ぶ
• ✓動く物の撮影で起きるゆがみの原因と対策を選ぶ
• ✓用途に合うイメージセンサの方式を選ぶ

試験の形式はIoTシステム技術検定 中級とはへ。合格基準は公式に非公開です。

迷った問題は「信号をどう運ぶか」「光をどちらから受けるか」「いつ露光するか」の3つのどれを問われているかを先に決めると、選択肢の取り違えを防げます。

他のカテゴリと混ぜて本番と同じ4択で確かめるなら、登録不要のIoT中級の無料お試し20問で全問の解説まで確認できます。光を電気に変える基本はセンサの原理とはに戻って確認してください。