カメラ・写真の用語『電荷』

カメラ・写真の用語『電荷』

電荷とは？

写真用語における「電荷」とは、半導体チップ上の光受容部で光のエネルギーによって生成される電気的な粒子のことです。電荷は、光子のエネルギーに応じて発生する電子または電子の欠損です。発生した電荷は、光検出器内の回路によって増幅され、最終的にデジタル信号に変換されます。このデジタル信号は、写真や動画として記録されるのです。

正電荷と負電荷

カメラや写真の分野では、「電荷」と呼ばれる、物質のミクロな性質が重要な役割を果たします。「電荷」には、正電荷と負電荷の2種類があります。正電荷は陽子に、負電荷は電子に存在します。正電荷と負電荷は互いに引き合い、同じ電荷同士は反発し合います。この電荷の相互作用が、写真のプロセスとイメージの形成に影響を与えるのです。

同種の反発と異種の吸引

-同種の反発と異種の吸引-

電気の基本的な性質は、同種の電荷は反発し合い、異種の電荷は引き合うことです。この性質は、カメラや写真のイメージセンサーでも重要な役割を果たしています。

イメージセンサーは、光を電気信号に変換する小さな電子回路です。光がセンサーに入射すると、フォトダイオードと呼ばれる電子が放出されます。これらの電子には負の電荷があり、互いに反発します。しかし、センサーの金属層は正の電荷を持っているので、負に帯電した電子を引き付けます。

この同種の反発と異種の吸引の相互作用により、電子はセンサーの表面に集まります。センサー上の電子密度が光量に比例するため、センサーは光の強度を電気信号に変換することができます。

反発力と吸引力による電荷の量と単位

電荷の量と単位は、反発力と吸引力の強さで決まります。電荷とは、物体に蓄えられた正または負の電気の量を表します。電荷の量は記号「Q」で表され、単位は「クーロン（C）」です。正の電荷は、他の正の電荷を反発し、負の電荷を吸引します。負の電荷は、他の負の電荷を反発し、正の電荷を吸引します。電荷の反発力または吸引力は、電荷の量に比例し、お互いの距離の2乗に反比例します。

電荷の量記号と単位

電荷の量を表す基本単位として用いられているのは「クーロン」(C)です。これは、質量1グラムの陽子に含まれる電荷量と同等と定義されています。また、電荷の量の単位として使用される「アンペア時」(Ah)もよく見られます。1アンペア時の電荷は、1アンペアの電流が1秒間流れたときに移動する電荷量に相当します。