
デジタル画像処理の革新者であるウィラード・S・ボイルとジョージ・E・スミスは本日、世界初のデジタル画像センサーであるCCDに関する画期的な研究により、ノーベル物理学賞を受賞しました。CCD(電荷結合素子)は、現代のデジタル画像処理を可能にした技術です。ボイルとスミスの発明は、今日、デジタル一眼レフカメラ、ウェブカメラ、病院の画像撮影装置、さらにはハッブル宇宙望遠鏡にも利用されています。
CCDは、デジタル画像機器の目として機能する切手サイズのシリコンセンサーです。光がカメラのレンズを通過すると、CCDの数百万個の光電セルに当たり、そこで光は電子に変換されます。光電セルに当たる光が多いほど、保持される電子の数も多くなります。(この光電効果により、アルバート・アインシュタインは1921年にノーベル賞を受賞しました。)CCDの各セルからの情報は、行ごとにバイナリコードに変換され、最終的にディスプレイ上のピクセルとして再現されます。CCDは白黒の画像のみを捉えるため、各ピクセルの色を決定するためにフィルターが使用されます。
ボイルとスミスは、1969年にベル研究所で行われた短いブレインストーミングセッションで、電子メモリの一形態としてCCDのアイデアを初めて思いつきました。画像技術としてのCCDの可能性はすぐに認識され、過去40年間にわたって開発が続けられてきました。CCDを搭載した最初のカメラは1981年に登場し、最初の完全デジタルカメラは1995年に発売されました。今日、CCDは一般消費者向けデジタル写真以外にも、特に医療用画像撮影や天文学の分野で貴重なツールであることが証明されています。医師はCCD内視鏡を用いて、大手術をせずに人体の内部を観察しています。ハッブル宇宙望遠鏡は、深宇宙の写真を撮影するために0.64メガピクセルのCCDセンサーを4つ使用しています。
CCD技術には競合がいないわけではありません。近年、CMOS(相補型金属酸化膜半導体)センサーは、消費電力の低さと製造コストの低さから、急速に人気が高まっています。