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- A. 日本の家庭で見るテレビは、1秒間に30枚の絵を作って電波を使って送受信し、テレビジョン受像器で映し出しています。そしてテレビは一筆書きのように左上から右に、一段下がって左から右という形で1/30秒の間に1枚の画像を作っています（カラー画像の場合は、1/29.97秒）。これを走査（そうさ：scanning）と言います。厳密に言うと、30枚の絵は2つに間引きされた絵を合成して構成されているので、テレビ画面は1秒間に60枚（60フィールド）の絵を作っています。つまり1枚の絵を作るのに半分の画面を二回にわたって送って画面を構成しています。
- これをインタレース：Interlace = 編み合わせる、と言っています。
なぜこのような難しい走査を行っているのでしょう。
- これには歴史的な伏線があります。テレビ画面（といっても、ブラウン管での話）の走査する状況を想像してみましょう。テレビ画面を作るのは1本の電子ビームで、これを左上から右下に走査して照射ビームのエネルギー密度で画面明るさを決めています。左上の最小の画像スポットと左下の画像スポットでは1/30秒（33.3ms）の時間遅れがでます。通常、蛍光面は電子が当たって明るく光って暗くなるまでの時間（残光時間）は、数ミリ秒から数十ミリ秒です。こうした蛍光剤を使用したテレビ画面では電子ビームが当たっている所だけが明るくなって電子ビームが走り去ると急速に明るさを失って暗くなります。この明るさの変動を1回の走査で抑えるのが難しくて解決策の一つとして2回に分けて画面を走査して画面のチラツキを抑えようとしたわけです。
- このチラツキのことをフリッカーと言います。NTSC方式では、1/30秒で電子ビームが上から下まで一筆書きをするの場合、上の画面と下の画面で発光している蛍光時間差が減衰時間よりも長いため、画面がチカチカするフリッカーを抑えるために、粗い画面（第1フィールド）を最初に出して2番目（第2フィールド）で仕上げるという方式をとっているのです。これらの取り決めは1950年代にNTSC = National Television System Committeeとして米国で規格化され、カナダ、日本、韓国が採用しました。英国、ドイツなどの欧州はPAL（Phase Alternation by Line）という別の規格を採用しています。NTSCの詳しい説明は、本ページQ23を参照して下さい。
- 現在（2000年以降）では、技術が進みデジタル映像も確立してきたのでインターレースは特に必要というわけではなくなりました。しかし、テレビ放送規格はおいそれと簡単に変更できないため、デジタル放送が始まるまでこの方式が使われてきました。
- ■ 放送信号とビデオ信号
- 一般的なテレビ映像を論ずるときは、放送局から放送電波で送られてくるテレビ信号（放送用テレビ信号）と、8mmビデオカメラなどで録画して再生するビデオ信号の2種類あることに注意して下さい。
- 放送用のテレビ信号は、厳しい規格で出来上がっています。これを守らないと映像を受信できなくなってしまいます。放送信号は電波で飛ばすために、90MHz以上のRF（Radio Frequency）搬送波信号と呼ばれる基本信号に映像信号を重畳（ちょうじょう = 重ね合わせる）させます。ビデオ信号は電波で空中を飛ばす必要が無く、放送信号に比べれば限られた範囲での使用のため独自の規格を作ることができます。R.G.Bビデオ信号（赤、緑、青の三原色カラー信号を個々に独立して発生するビデオ信号）、ビデオのS-VHS、コンピュータのビデオ信号などはこの一例です。また、最近はコンピュータの発達によってコンピュータの独自の規格VGA、SVGAという規格ができたり、デジタルカメラの台頭でDV（Digital Video）フォーマット、BMP（Bit Map）やTIFF（Tagged Image File Format）、JPEGなどの画像フォーマットに直接記録するための読み出し方式も出てきました。
- ■ コンピュータのビデオ画面
- コンピュータモニタの仕様を見ますと、SVGA、75Hz、ノンインターレース方式などという記述があります。これは1280x1024画素を1秒間に75回の割合で一気に描画できる能力をもったモニタであるという性能を示しています。75秒分の1で画面の任意の位置に電子ビームが当たっても人間の目で見て画面全域に渡って濃淡の差がわからないことを表しています。こうした高性能モニターが現れたのはここ1990年代後半のことです。
- 2000年からは液晶モニタが普及しはじめ、パソコンの画面はほとんどと言っていいくらい液晶モニタに変わりました。液晶モニタの恩恵をうけてノートパソコンが普及しました。
- A. 想像してみて下さい。｢写ルンです｣を買って子供の運動会の写真を撮ろうとします。最近はCCD カメラによるデジカメになるでしょうか。フィルムを巻き上げて撮影ボタンを押す。駆けっこの瞬間をできるだけたくさん撮りたいのですが、せいぜい2秒に1回程度の撮影が限界でしょう。Nikon等のような35mmフィルムライカサイズのカメラでは、カメラに電動モータがついていますので少したくさんの連写ができます。これだと1秒間に5枚から8枚の撮影ができます。しかし、これらのカメラでは滑らかな連続画像を得ることは期待できません。
- A. 米国のエジソンやフランスのルミエール兄弟が発明した映画カメラは、1秒間に16枚の撮影を行っていました。この撮影速度は経験的に求めたものです。人間の眼は残像機能を持っていて、フラッシュのような閃光で実験を行うと1/10秒以下のフラッシュ時間では短いか長いかの区別がつかないそうです。どれだけ短いフラッシュでも暗闇で照らされた像は、脳に視覚映像としてしばらくの間記憶しているようなのです。この残像は、はたして網膜に輝度値として残っているのか、はたまた大脳の視覚を司る細胞でメモリされるのかよくわかっていません。いずれにしても映画の撮影速度（当時は撮影速度=映写速度）は、人間の残像の視覚特性から経験的に求められました。このぐらいの枚数で撮って同じ速度で映写すれば像が動いて見えるだろう、という具合です。最初は、10コマ／秒で始められた映写速度も、物体の動きが滑らかでないため16コマ／秒に落ち着きました。フィルムの消費量を抑えたいため、撮影速度はできるだけ低く抑えたかったのです。映画フィルムの端に音を入れるようになると16コマ／秒ではどうしても音質が不安定になり、最終的に24コマ／秒に落ち着きました。これが世界標準になりました。従って、「釣りバカ日誌」の映画も、「ターミネータ2」も、最近話題の「タイタニック」、「スターウォーズ Episode1」も24コマ／秒で撮影して映写しています。映画初期の無声映画「チャップリン」は16コマ／秒で撮影していました。映写の24コマ／秒は規格ですが、撮影における24コマ／秒は通常の撮影速度であって、スローモーション映写を目的とした撮影では48〜96コマ／秒で撮影されることが多くあります。
- A. 1秒間に100枚以上撮影できるカメラを｢高速度カメラ = ハイスピードカメラ｣と呼んでいます。今のところ、20,000,000コマ/秒までの高速度カメラが市販されています。また、CCDシャッタカメラ4ヶを光学的に1つに集めて光軸を同じにし、4台が同じ被写体をとらえられるようにして、少しずつ撮影のタイミングをずらしながら100,000,000コマ/秒までの撮影を行う装置もあります。高速度カメラは、次々に画像を撮影をしなければなりませんから、フィルムであるならフィルムを速く送る機構を考えなければなりません。高速度ビデオカメラならば、録画するビデオテープと撮像するビデオカメラ（CCD素子やCMOS素子）を同期させて、速く走査し記録しなければなりません。2000年からは、磁気テープに代えて、DRAMに画像を直接書き込むデジタル高速度カメラが一般的になりました。
- 高速度カメラの歴史的なエピソードは高速度カメラの「歴史背景とトピック」を参照下さい。
- 市場的には、超高速度カメラ（100,000コマ/秒以上）よりも、500コマ/秒〜10,000コマ/秒を持つものが高速度カメラと代名詞になっているようです。撮影速度をあげていくと、ノイズが多くなって画質が悪くなったり、画素数が小さくなったりします。VGA（640x480画素）程度で撮影速度が500コマ/秒〜10,000コマ/秒程度のものが、もっともよく使われる高速度カメラと言えましょう。
- A. 同じものとみなして差し支えないでしょう。ハイスピードカメラという言葉は、科学者やエンジニア達が好んで使い、スローモーションカメラという言葉は、映画、テレビカメラに従事する人たちが好んで使っています。得られた画像がゆっくりと動くいて再生できるという観点からスローモーションカメラと言い、方や、カメラがすごく速く駆動する（フィルムを速く送る、ビデオテープを高速で録画する、CMOS素子を高速で走査する）という意味でハイスピードカメラと言う、その違いです。
- 最近テレビで高速度カメラの映像をよく見ますが、コメンテータ達はみなスーパースローモーションカメラなどと言っています。その言葉を使う裏には、撮影手法上のことには興味がなく、見え方に注力している意識がはっきり見て取れます。科学分野の人は、高速現象を撮るために、いかに高速でサンプリングできる機械を使うかという意識が強いですから、高速度カメラとかハイスピードカメラという言い方をします。
- ちなみに、高速度カメラ、高速カメラ、ハイスピードカメラ、高速度ビデオカメラ、高速ビデオカメラ、高速度デジタルビデオカメラなどの言い方がありますが、どれが正しいかははっきりしていません。私なりの判断で、高速度カメラ（High Speed Camera）が最も認知された言葉だと思っています。
- 最近テレビで高速度カメラの映像をよく見ますが、コメンテータ達はみなスーパースローモーションカメラなどと言っています。その言葉を使う裏には、撮影手法上のことには興味がなく、見え方に注力している意識がはっきり見て取れます。科学分野の人は、高速現象を撮るために、いかに高速でサンプリングできる機械を使うかという意識が強いですから、高速度カメラとかハイスピードカメラという言い方をします。
- A. これが正しい、という正統な言い方はありません。歴史的には、カメラの源流はカメラオブスキュラから出発しました。銀塩フィルムができてフィルムカメラとなり、カメラと言えばフィルムカメラを指すようになりました。映画カメラは、通常のカメラと区別してMotion Picture Cameraと呼ばれ、一般的には親しみを込めてMovie Camera、Cine Cameraと呼ばれるようになりました。
- 高速度カメラは、映画フィルムを高速度で駆動したため、High Speed Motion Picture Cameraと呼ばれるようになり、一般的にはこれを短くして、High Speed Cameraと呼ばれていました。1980年までは、ハイスピードカメラと言えばフィルムを使ったカメラでした。1980年代に入って、ビデオテープを使った高速度ビデオカメラが出ました。当時は電子画像は新参者だったので、これらは、High Speed Video Cameraと呼ばれていました。2000年になると、ビデオ技術が格段に向上し、フィルムカメラの性能を凌駕してしまったので、高速度ビデオカメラが高速度カメラの代名詞となりました。
- スローモーションカメラという言い方は、高速度カメラを作ってきたカメラメーカで使う言葉ではなく、利用する側（カメラマン）が使う言葉です。一般のカメラよりもゆっくりと現象を撮影できるのでこの言葉が使われています。
- A. フレーミングカメラは、Framing Cameraと言い一般の映画カメラやビデオカメラを指します。ストリークカメラは、Streak Cameraと言い短い時間精度を求める学術研究に使われるカメラを指します。ストリークカメラには、スリットカメラとか流し写真カメラとかSmea Camera（スミアカメラ）などもこのグループに入ります
- 1990年に入るとCCD素子を使ったワンララインだけを撮像するラインスキャンカメラが現れて、スキャナーや生産ラインの検査画像装置に使われるようになりました。ラインスキャンカメラの対語としてエリアスキャンカメラという言葉もできました。エリアスキャンカメラは、通常のカメラのことです。
- A. たった1枚の写真よりも、一度にたくさんの映像を見た方が現象を良く理解できます。たしかに、1枚の決定的瞬間は非常に魅力的な情報を与えてくれますが、それを得るためには数多くの試行錯誤を経て撮影を行わなければならず、努力と忍耐が要求されます。現象を科学的にとらえようとするとき、肉眼では認識し得ない速い動きに数多く出会います。これを理解するためには映像が最も手っ取り早い方法です。写真計測の出発点であった英国の写真家エドワード・マイブリッジの馬の疾駆写真も、人間の目では捉えられなかった4つ足が宙に浮く瞬間をとらえることが目的でした。1/1000秒（1ms）、1/1,000,000秒（1μ秒）で終わってしまう現象も数多くあります。それらの複雑に絡み合った現象を解き明かして行く過程では、高速度カメラは必要不可欠な装置になります。宇宙開発、原子力開発、自動車安全実験、製造ラインでのマシントラブル、スポーツサイエンスなど分野は多岐にわたっています。詳細は、画像計測事始め、歴史背景とトピックを参照して下さい。
- A. カメラは、レンズ製造者の付属品であったので、基本的にはレンズメーカの数だけレンズマウントがありました。
- カメラレンズをカメラ本体を装着する部位をレンズマウントと呼んでいます。
- レンズマウントは、大きく分けてねじ込み式のスクリューマウントと、ワンタッチで装着するバヨネットマウントタイプの2種類があります。よく使われているレンズマウントには、
- ・F-マウント（エフ・マウント）
- ・C-マウント（シー・マウント）
- ・ENGマウント（イーエヌジー・マウント）
- ・アリマウント
- 等があります。レンズマウントは、いろいろなレンズをカメラに取り付ける際に簡単に装着できるように考え出されたもので、カメラメーカーが主導になって作られました。カメラメーカ間では同じマウントでレンズを作ろうという機運がなかったので、カメラ毎にマウントが作られるという歴史的な経緯をたどっています。
- したがって、レンズマウントは、カメラメーカ、レンズメーカーで強い力を持っていた所が生き残っていると考えて良いでしょう。現在、計測の分野で使われているレンズマウントでは、
- ・ ニコン（旧日本光学）が開発したF-マウント、
- ・ 16mm映画フィルムカメラ用に開発され、産業用テレビカメラ（多くの高速度カメラ）に
- 採用されているCマウント、
- ・ 放送局用のビデオカメラに採用されているENGマウント
- の3種類を覚えておけば良いでしょう。
- また、これらのマウントも時代の変遷とともに変更を余儀なくされてきました。
- ■ F マウント （2008.06.13追記)
- たとえば、ニコンが開発したFマウントは、1959年にニコンFという一眼レフフィルムカメラに採用されました。以後50年が経っています。その間、広角レンズの登場、オートフォーカスの開発とレンズマウントを介してレンズに情報を送ったりもらったりする機構が追加されました。それでもFマウントという規格を守りながら時代の要求に対応したのです。したがって、Fマウントと言っても差し障りのない範囲で構造が変更されています。
- Fマウント（カメラ側）。
- マウントに3つの爪があり、レンズ側の爪を間にいれて回転させると簡単に装着できる。
- Cマウント（カメラ側）。
- ねじ込み式のレンズマウント。インチ規格で作られた古い規格。現在も一般的なレンズマウントとして使われている。
- なぜ我々の高速度カメラ、産業用ビデオカメラで、一眼レフフィルムカメラのFマウントが使われるのでしょうか？ ペンタックスKマウントでも良いでしょうし、キャノンマウントでもミノルタマウント（現ソニー)でも、はたまたライカマウントでも良さそうなのに、我々はFマウントを良く使います。私が想像するのは、以下の理由です。
- 1. 1960年代から交換レンズ用として日本光学（現ニコン）が発売していた
- レンズは、品数が多く、品質も良かった。明るいレンズもたくさんあった。
- 2. 16mm映画カメラ、高速度カメラを使うユーザは研究者が多く、研究室には
- 多くのニコンレンズがあった。
- 3. ニッコールレンズ（Fマウントを装備したニコンレンズ）は、F-Cマウントと
- いうアダプタを使ってユーザーが簡単にCマウントレンズに変換して流用する
- ことができた。
- 4. 長い間マウント構造を変更しなかったのでユーザが安心して使うことができ
- た。
- ■ C マウント
- Cマウントは、16mm映画用レンズとして登場した古い規格のレンズマウントです。マウントはねじ込み式で、ネジの呼び径とピッチがインチサイズになっています。古い古い規格のレンズが現在も生き続け、昨今のデジタルカメラの興隆で、ますます盛んに作られているレンズです。
- Cマウントレンズは、ねじ込み口径が1インチ（φ25.4mm）でピッチが1インチあたり32山という規格です。当時、Cマウントの他にも、どうもAマウント、Bマウントというのがあったようです。その規格はどのようなものかわかりませんが、Dマウントというのもありました。Dマウントは8mmフィルムカメラ（8mmビデオではない、8mmフィルムカメラ）用に作られたレンズマウントで、口径が5/8インチ（15.875mm）で1インチあたり32山のピッチをもったスクリューマウントです。
- いずれにしても、時代の流れの中でCマウントが生き残った、というわけです。ただ、最近はCCD撮像素子（CMOS撮像素子）サイズが小さくなってCマウントレンズでも撮像素子サイズによって使い分けているレンズが多くなっています。例えば、1インチタイプ用レンズ、2/3インチタイプ用レンズ、1/2インチタイプ用、という具合です。小さいサイズの撮像素子用のレンズで大きい撮像素子を持ったカメラに装着すると、撮像面の周辺が写らない（イメージサークルが小さいためにケラレる）という不具合が生じます。
- また、同じCマウントレンズの仲間で、もっと小型にレンズを設計するために、フランジバックを短く詰めたCSマウントレンズが登場しました。フランジバックとは、レンズのマウント部の付け根（ここをレンズのフランジという）から撮像素子面までの距離のことを言います。この距離はレンズを無限遠（∞）にした状態で表します。CSマウントレンズは、1/3インチ、1/2インチフォーマットの小型CCDの対応のために生まれたコンパクトなレンズマウントで、ネジ径は1インチでピッチ32山とCマウントと同じですが、フランジバックが12.50mmとCマウントレンズより5.026mmほど短くなってます。
- ■ ENG マウント
- ENGマウントとは、放送業界の3CCDカラービデオカメラズームレンズ用に採用されたバヨネットタイプのマウントです。このマウントレンズの特徴は、カメラレンズと撮像素子の間に分光プリズム（ダイクロイックミラー）が入っているため、従来からあったCマウントレンズではフランジバックが短くて流用できないため、フランジバックが長くてダイクロイックミラー分光素子が入っても特性上品質が保たれるように開発されました。ズームレンズ用としての位置づけが強いマウントです。ソニーと日本ビクターが、それぞれ独自のバヨネットマウント式ENGマウントを開発し、レンズメーカがそのマウントを取り付けたズームレンズを供給していましたが、近年ではENGマウントと言えばソニーの2/3インチバヨネットマウントレンズを指すようになりました。
- A. デジタルという言葉が使われる根底には、デジタルでないものがあることを意味しています。時計にしても、デジタル時計が製造される以前にはアナログ時計がありました。振り子形式のネジ巻き時計がアナログ時計の典型的なものです。もっと古くは、日時計、砂時計、水時計があります。デジタル時計は、電子回路によってパルスを発生し、その数を数えて時を刻むものです。デジタル時計の中には、水晶発振子が入っているものがあり、このタイプでは、水晶の正確な発振パルスで時を刻み、そのカウントを数値表示するものです。音楽録音を考えてみます。音声信号の強度を磁性体テープに磁力の強弱に変換させる記録方式をアナログ録音といい、音声の流れを細かく区切って音の強さを数値に置き換えて数値データをそのまま記録する方式をデジタル録音と言います。
- カメラにおいても、デジタルカメラの前はデジタルではないカメラがありました。ハロゲン銀を使ったフィルムカメラがデジタルではないカメラでした。テレビで言うなら、1/2インチのVHSテープに録画した映像信号がアナログビデオ信号でした。デジタル映像はコンピュータ（デジタル電子技術）の進歩とともに急速に発展します。音声信号のデジタル化を音の強弱を時間軸に従って細切れ（サンプリング）したように、映像のデジタル化は、一枚の画像を細かいメッシュに区切って一つ一つのエレメントで構成するようにしました。その一つのエレメントを、画素（がそ = pixel、ピクセル）と呼びました。画素は、座標位置と濃度（色）情報が数値で特定されています。濃度（明るさ）情報は、通常は黒を0とし、白を255として8ビットの階調にわけて数値化しています。カラー情報は、三原色の明るさをそれぞれ8ビットで割り当てますので総合すると3ビットの3倍の24ビット（16,780,000色）の色情報となります。
- このようにして、画像を細かくメッシュ状にわけて数値化することにより、デジタル画像ができあがりました。
- デジタル画像の大きな特徴は、保存、およびコピーを繰り返しても画像の劣化がないということです。そして、パソコンでの保存、再生、離れた場所への通信と威力を発揮し、現在（2006年）では、画像と言えばデジタル画像をさすことが当たり前のようになりました。仕事で写真を残す際にも家庭でアルバムを作る時もデジカメを使って、CDやDVDにデジタル画像を保存する時代になったのです。
- A. 写真などの画像はみなさんの身近にあるので、画像をどのように保存するかはおおよそ理解できると思います。画像ファイルは、幾多の歴史的変遷を経て淘汰され、標準化されて来ています。
- デジタル画像が普及する前は、銀塩フィルムカメラによる画像の保存が一般的でした。こうした画像（写真）は、35mmフィルムや印画紙に焼き付けてアルバムという形で保存し、閲覧を行っていました。
- 1990年以降、コンピュータの発展とCCDカメラの普及、さらに、CD、DVD、HDD（磁気ディスク）、BD（ブルーレイ）、フラッシュメモリによるUSBメモリ、SDカードが安価になって、デジタル画像が急速に普及しました。
- A. 正直なところ、一般的な用途ではフィルムの利用価値はほとんど無くなってきていると言えるでしょう。現在（2007年)では、（銀塩）フィルムの利点よりもデジタルカメラのメリットの方が圧倒的に大きいものになりました。そのもっとも大きなものは、簡便性とリアルタイム性です。研究開発分野では、現像工程が必要なフィルムカメラの利用は決定的な欠点を持っていると言えます。デジタルカメラの解像度が1000 x 1000画素程度に上がって来た時点で、フィルムカメラの役割が無くなり、カラーで10,000コマ/秒（@640x480画素）の撮影ができるデジタルカメラが登場した時点がフィルムによる高速度カメラの終焉の時でした。
- 計測分野で（銀塩）フィルムが使われているのは、航空写真です。航空写真は120mmx120mmのフィルムに高精細な地上表面の写真撮影を行います。フライトコストもかかることから、これだけの解像力で一度に写真を撮っていくデジタルカメラはまだ十分に普及していません。解像力を限定した撮影においてはデジタルカメラが使われています。
- しかしながら、航空カメラメーカーもデジタルカメラ（DMC）を作り出し始めて、2004年あたりからデジタル航空カメラの普及に力を入れるようになりました。
- このように、現在のところ、ラージフォーマット（画面サイズが大きいフィルム）がフィルムカメラの生き残っている分野と言えます。
- A. デジタル画像で作った映画やコマーシャルを観ていると、なんだってアリです。しかしながら、正直なところ、一般的な用途ではフィルムを利用することはほとんどなくなって来ています。理由は、画像が即座に見えて、維持費もほとんどかからないからです。信頼性が求められる計測分野でもほとんどデジタルカメラに置き換わっています。
- デジタルカメラは、しかしながら、画像処理によって現実とは異なった情報を追加できます。ハリウッドが作るデジタル映画は古代の恐竜が生き生きと動き回り、ビルの谷間を蜘蛛に化けたヒトが飛び回っています。建設現場での証拠写真がものの見事に改ざんされているので問題になったことがあります。
- デジタルカメラは信用できるか、というと、現時点（2009年）では、絶対大丈夫とは言えません。しかし時代は間違いなくデジタルに向かっています。デジタル画像の特徴をよく理解して、効率よく使うことが賢い使い方と言えるでしょう。
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■ 固体撮像素子の解像力
A. カメラの種類によって使用されている撮像素子、イメージサイズが違います。イメージサイズは、撮影倍率を求めるとき、レンズがカバーする被写体エリアを求めるときに必要になります。
この式は、Mの値（= 撮影倍率）が大きいほど（= 拡大撮影であるほど）必要照度が高い（明るい被写体である）必要があります。
カメラに使われているネジは、 JIS規格で言うユニファイネジで、UNC1/4-20という規格です。呼び径が1/4インチ（φ6.365mm）のもので、1インチ当たり（25.4mm当たり）20山のピッチでネジが切られています。ちょっと見るとM6ネジに似ています。カメラネジには、このほかに、大きなカメラ（映画カメラ）を取り付けるネジとして、3/8インチ（UNC3/8-16）ネジがあります。
骨格の主なものは、以下の通りです。
A. なるほど、米国で発明されたテレビジョンは、1秒間に30枚の映像を作っていました（正確にいうとフリッカーをなくすために一枚の映像をさらに2枚のフィールド画像にわけて=インタレースによる画像にして、60フィールド/秒、30フレーム/秒としていました）。
左の図が固体撮像素子の模式図です。固体撮像素子は精度の良いシリコン平面板に微細加工を施してシリコンのホトダイオードを作りあげ、一つ一つを埋め込んであります。このホトダイオード1つを1画素（または1ピクセル）と言っています。
A. シリコンのセルで受光した電荷を電位差を利用して、バケツリレーによって光の信号を送るやり方は、10MHz（100ns単位）が限界だろうといわれています。350,000画素を一つずつ100ns単位で読み出していく方法では、1秒間に約30回同じ番地のセルを読み出す事ができます。高速ビデオは、この限界の10倍もしくは100倍以上の読み出し速度を要求するのです。市販の素子を使うことの限界が、これで理解できると思います。このため、高速度ビデオメーカは、独自に高速読み出しができる撮像素子を開発しています。
左図にカラーフィルタの原理を示します。基本的なレイアウトは、素子の左上は赤のフィルタで始まることです。色情報は、4つの画素に囲まれた真ん中に仮想の画素を設けます。仮想画素のまわりの4つの実際のフィルタ付き画素は緑（G=Green）の画素2つと赤（R=Red）、青（B=Blue）の画素それぞれ1つで構成されます。緑の占める割合が多いことがわかります。これは人間の視感度が緑に対して効率がいいためCCDフィルターも余分に光を与えてバランスを取っているためです。図の仮想画素Pxに注目してみましょう。Pxのカラー情報は、近傍の画素のカラー情報からマトリクス計算によって得られるのですが、
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