ミツオ君はミチコちゃんが説得に応じてくれたようでホッとしていたようですが、ママは、はたしてあの程度で納得するものかどうか、疑問でした。
ママがグラスをふきながら独り言を言っていると
「カランコロン」
そもそもフィルムとは？
今でこそカメラといえばデジカメですが、かつてはフィルムカメラでした。そのもっと前はどうだったのか？というところからお話をしていきます。
フィルムの前にカメラの語源を考えてみます。カメラはラテン語で「小さな部屋」を意味しています。外壁に穴があると景色が部屋の壁に映り込むのを人が書き写すのが始まりだといわれています。
外の景色が映った壁がある部屋を「カメラ」といったのですね。写ったものをなぞって人が壁に書き写す、これがカメラの始まりです。そんな時代がしばらく続いたあと、なんとか人が書かずに済む方法がないかと、銀板に写すことが発見されました。フランスのダゲールという画家が発明しました。
この方法は画期的ではありましたが、銀板に画像が映り込むのにとても時間がかかってしまうという欠点がありました。よく幕末の時代劇で志士たちが写真をとるのにしばらく動かないように、じっとしている映像がありますよね。
そしてこの銀板こそがフィルムの祖先、と言えるわけです。しかし銀板では「焼き増し」ができないので、今の「ネガポジ法」というのが開発されました。一度ネガを作ってそれを印画紙に写すという方法です。
ネガさえあれば同じ写真ができる、というわけですね。ただし、最初のネガポジ法ではネガに紙を使用していたので、画像があまり綺麗ではありませんでした。そこで紙の代わりにガラスをつかうことが考えられました。
ガラスはご承知のとおり、割れてしまいますね。しかも重量もあるので持ち運ぶには不便です。そこで次はセルロイドを使おうということになったのです。柔らかいので、ロール状にすることができ、一般に普及するようになりました。これがカメラ、フィルムの歴史です。
私たちが知っているフィルムも確かにロール状ですし、今も販売されています。
撮像素子とは？
人間は物を見るときには、脳が目から入ってきた情報を網膜に写し、脳に送り込むことによって、画像を認識します。同じように、昔のアナログのカメラはレンズが目となり、網膜はフィルムと考えてできたものです。
デジカメの場合でも最初はレンズを通して光が入ります。情報が光なので電気に変える必要があります。光を電気に変えるものを撮像素子と呼んでいます。これには半導体が使用されています。
この撮像素子は以前紹介した、光る半導体を使用しています。この場合は光を受け取る半導体を使います。撮像素子には、ＣＣＤとＣＭＯＳと２つのものがあります。
ＣＣＤとは、チャージ・カップルド・デバイスのことで日本語にすると電荷結合素子のことです。かえってよくわかりませんね。電荷とは、電気を帯びた粒子のことです。本格的に説明すると長くなりすぎますのでまたの機会に。
レンズを通して入ってきた画像はＣＣＤ上に写されます。そうすると、その光の強さに応じた電荷ができます。（例えば、緑の光が入ってきた場合と赤い光が入ってきた場合、できる電荷の大きさが違います）これを信号として取り出し、入力した光に合わせて出力します。
一方のＣＭＯＳはComplemntary metal oxide semiconductorの略で日本語にすると相補型金属酸化膜半導体となります。以前にバイポーラトランジスタのところでＭＯＳについてお話しました。（ユニポーラトランジスタ参照）
ＭＯＳＦＥＴにはＰチャネル型とＮチャネル型があり、これらを並べて配置したものがＣＭＯＳです。互いの弱みを補填しあう、ということですね。話が少しそれますがＣＭＯＳには汎用性があり、撮像素子のほか、インバータや以前紹介した消えない記憶（不揮発性メモリー）などにも使用されています。
感度のよさという点では、ＣＣＤに軍配が上がるものの、消費電力が少ない、伝送速度が速い、価格も低いという特徴があり採用されてきました。
しかし近年ではＣＭＯＳの弱点は随分と克服され、かつての常識はくつがえされつつあります。
また、よくデジカメの性能の一つに画素数があげられますが、たとえば、100万画素といえば、このＣＣＤ（ＣＭＯＳ）が100万個ある、ということになります。
撮像素子は作るのはむずかしい？
撮像素子も半導体ですからの大元はシリコンウェハーです。撮像素子用のシリコンウェハーを製造する際には他の半導体用のものよりも厳密に注意しなければならない点があります。
撮像素子を製造していく段階で様々な不具合がでてきます。欠陥のことを傷、といいまた画素欠陥ともいいます。画素欠陥には黒キズと白キズというのがあります。
黒キズとは、別名デッドピクセルともいい、常に暗く光を発しない点のことです。原因は様々ですが、パーティクルと呼ばれるごみや残留物があります。入射光がさえぎられて回りの正常なピクセルと比較すると感度低下を起こした結果、生じます。
白キズとはその逆で発生した場合には白い点として現れます。発生原因としては、重金属が考えられています。重金属とは比重が4以上ののものをいいます。例えば鉄がそうです。そのため、シリコンウェハーの製造工程にはウェハーに生成した膜内の金属汚染レベルを測定することが必要になってきます。
ただ、完全に金属の汚染をゼロにすることはほぼ不可能です。ですから、白キズを減らすためにゲッタリングという処理を行います。ゲッタリングとは、Getterのing形です。Getterとは気体や液体内の微量な不純物を吸着する役割があるものをいいます。
つまりゲッタリングとは「不純物を吸着すること」ということになります。
撮像素子の場合、画像解析が進化していくと、金属汚染の影響はより深刻になってきます。かつては問題にならなかったレベルの汚染が大問題となる事態が起きます。
金属はどこからくるのか？
では、金属はどこからやってくるのでしょうか？答えをいってしまうと回りの環境からです。もちろん私たちが生活する空間でもありますが、最も多いのは製造装置周辺でしょう。
シリコンウェハーを製造するための装置にはあらゆるところで金属が使われています。ステンレスや、場合によってはハステロイ、インコネルといった耐食性の高いものを使っています。（ハステロイやインコネルはステンレスにニッケルを配合して耐食性を上げています。）
製造時には金属がふれないようにシリコンの周囲を石英ガラスで覆っていますが、ガスを使用するのにどうしても金属を使わざる負えません。使用するガスは塩化水素のほか金属を腐食させる作用が強いものが使われます。参照：半導体製造には危険がいっぱい
例えば塩化水素の場合、100パーセントの塩化水素で水分が全くない状態であれば金属を腐食させないことは可能かもしれません。しかし、現実的にはそれは無理です。
ステンレスはさびない金属として知られていますから、そう簡単にはおかしくならないのですが、少しでも水分が塩化水素ガスに入ってしますと塩酸に変化しステンレスを腐食させます。
ステンレスには何種類もありますが、「鋼」です。「鋼」とは鉄に炭素を加え、その他にニッケルやマンガンなども加えて作ります。ですから腐食が進むと主成分である鉄が分子レベルで析出してくることになります。
問題は水分だけではありません。他のごみなど、とにかくできるだけクリーンな環境が必要なのです。
金属と人とのかかわり
人が最初に使った金属は金や銀ではないかと言われていますが、加工がしやすいという点で銅ではないか、という話もあります。銅は大昔からあらゆるものに使われていたので、人類の発展に貢献してきたといえるのではないかと思っています。
しかし銅もまた金属です。半導体の世界では嫌われ者です。
半導体業界が世界の花形となったころ「新・石器時代」といわれていました。北の採掘現場で採掘されたただの岩石が世の中を変える石に変貌するのですから。やがて複雑に発展を遂げた結果、盟友であった金属との確執が生まれるという結果になります。
これは運命のいたずらなのか、はたまた仕組まれた定めなのか・・いつかその答えを半導体の技術者たちがあかしてくれるでしょう。いつか金属たちとの和解が成立するような技術の開発を願います。
「カランコロン」
そんな姿を見てミツオははっと気づいたようでした。
ママはミツオの方を見て少し微笑みました。
