パナソニック、カラーフィルタを使用しない「マイクロ分光素子」技術発表 30
ストーリー by reo
起死回生の狼煙 部門より
起死回生の狼煙 部門より
maia 曰く、
パナソニックは、約 2 倍の高感度化を実現するイメージセンサーの要素技術「マイクロ分光素子」の開発発表を行った (AV Watch の記事、プレスリリース、doi:10.1038/nphoton.2012.345 より) 。
カラーフィルタを使用せず、回折現象を利用して分光する。カラーフィルタで 50～70 % の光量が失われるから、その分、高感度化を実現できる。具体的には、例えば白＋赤、白－赤、白＋青、白－青の 4 つの色に分光し、演算で通常のカラー画像に変換する。この技術は CMOS でも CCD でも使える。仕組みからして、画素の高密度化や高感度化には向きそうだが、高画質化の点ではちょっと…と感じないでもないが。
なお関連特許は国内 21 件、海外 16 件 (出願中含む)。
３CCD (スコア:2)
昔、プリズムみたいので光を３つにわけて素子３つそれぞれで光を受けてって・・・やつはどこいったんだろう？
Re:３CCD (スコア:4, 参考になる)
ここにいます：http://panasonic.jp/dvc/x920m/
家庭用ビデオカメラの高級機種は結構前からプリズム分光＋３素子構成です。
コストの安い１素子でもカラーフィルタのロスを減らして高感度化出来る
というのが今回のミソ。
画質 (スコア:1)
なんでそう思うの？
高感度ってことは光の情報を余さず拾えるってことだから、むしろ良くなるんじゃないか？
後処理でRGBに再現というのを気にしてるのかもしれないけど、フィルター方式でも普通にやることだし。
Re:画質 (スコア:2)
色分離性が悪そうなのを気にしてるのかも。
混色多いと演算で分離してもクロマノイズが増えますし、色の再現性も劣化しますので。
Re:画質 (スコア:5, 参考になる)
色分解については今回の報告でも問題を認識しているようですが、分光素子の改良により改善の可能性があると書かれていますね。それと、解像感が悪化するかと思いきや、意外にもベイヤー配列イメージセンサーと同レベルを維持している、との結果が得られたようです。
Re:画質 (スコア:5, 参考になる)
その他、Nature Photonics電子版を斜め読み。
- 対称形マイクロ分光素子は、ある波長とそれ以外の光を分離する。さらに工夫して非対称形分光素子にするとRGBに分けることも可能。
- 今回使ったマイクロ分光素子は対称形で、白色を赤と赤以外、または青と青以外に分離するもの。(two-deflector method)
- 分光素子の奥に配置しているフォトダイオードには、W+R W-R W+B W-B の光が入るように構成しており、以下の演算により RGB を得る。
- 受光量は従来の原色カラーフィルタ（ベイヤー配列）の1.85倍を実現できた。
- わずかに偏光が画に影響してしまうが、多くの一般向け用途では問題ない（はず）。
Re: (スコア:0)
現時点ではGが作れないのかと思ったら、今回のでGも作れてるんですね。
せっかく表で説明して頂いているのに何故それでGが作れているのかサッパリ理解できませんでしたが、
Re:画質 (スコア:5, 参考になる)
単にゴリゴリ式を解くと、G になりますよ。W = (R,G,B) という仮定が必要ですが。
計算過程を書くと、こんな感じです。
この演算で、フォトダイオードが拾うノイズも一緒に増えたりする問題がありそう。
Re:画質 (スコア:1)
Gなんか作るな、背筋が寒くなる
Re: (スコア:0)
R + G + B = W
なので
2G = 2W - 2R - 2G
ってことでは。
Re: (スコア:0)
癶(癶;ﾟёﾟ;)癶 ｶｻｶｻ
Re: (スコア:0)
> 受光量は従来の原色カラーフィルタ（ベイヤー配列）の1.85倍を実現できた。
原色フィルタと比較して1.85倍程度だったら、普通に補色フィルタつかって実現できそう。
そして、原理的に補色フィルタと同等の残念な色づくりになりそう。
このセンサーの用途がイマイチ不明ですが、監視カメラ目的ならアリかも。
ミラーレスの一眼レフだったら、そんなことより長いフランジバックを活かして、ダイクロイックプリズムと
3CMOSセンサー入れてほしい。あるいは、2CMOS(G, R+B)＋位相差AFセンサという構成も面白いかも。
Re: (スコア:0)
小型化/薄型化が目的のミラーレスにそんなもんつっこんだら本末転倒じゃね？
Re: (スコア:0)
放送用のカメラには3CCDってあったと思います。値段もサイズもすごいものでしたが。
Re:画質 (スコア:1)
> 放送用のカメラには3CCDってあったと思います。値段もサイズもすごいものでしたが。
ダイクロイックプリズムを使った3CCDってのは家庭用ビデオカメラでも昔からごく普通の技術ですね。3CCDなハンディカム [www.sony.jp]なんてものは普通に売られてた。
最近はコストダウンのためか家庭用では絶滅危惧種ですけど、ハイエンドなら、3CMOSのビデオカメラ [www.sony.jp]もあります。
Re: (スコア:0)
Re: (スコア:0)
光量が増えるということは、暗電流の影響を受けにくくできるわけなので、画質は上がるんじゃないかと。
人間の目は、色よりコントラストの方に敏感らしいですし。
Re: (スコア:0)
論文のFig.3を見る限りでは、色分離は良くなさそうですね。が、曲線がなだらかにつながっているので、演算によりきれいに分離できるのかも知れません。
＃というのは下記Blogの受け売り。
http://egami.blog.so-net.ne.jp/2010-06-22 [so-net.ne.jp]
> が、曲線に変な浮きが無く、なだらかに下がっているので、自然な階調が期待出来そうな気がします。
演算を施した後の、実質的な分光感度曲線が見たいですね。
Re:画質 (スコア:1)
どなたかの日記にも書かれていましたが、以前は、RGBじゃなく、補色系の
シアン(緑と青を透過）、マゼンタ（赤と青を透過）、イエロー（赤と緑を透過）という
フィルタを使って後の演算処理で、RGBを再現する方式の受光素子が、ビデオカメラ向けを中心に
結構使われていました。
（例えば赤の光なら、マゼンタとイエローの二箇所で受光できるので単純に言えば二倍受光できる）
ところが補色系は、原色系に比べて色の再現性が悪かったので結局は、原色系によって駆逐されて
しまいました。
例えば、人間の目の感度が、580nmの光の強度100と、550nmの光の強度90が同じとすると、
原色系なら、緑の受光素子の分光感度とフィルタの分光透過率を掛けたものを人間の目と同じ特性
に収めればよいですが、補色系なら、シアンの受光素子と、イエローの受光素子の両方で同じ特性
を持たせる必要があります。差が生じた場合、これは演算で取り除くことはできません。
例え8bitの分解能であっても、化学や物性の調節をして何本もの感度曲線の特性を合わせて量産
するのは難しいように思えます。
もっとも今回の場合は、白と原色の青、赤ですから、補色系より調節は楽な気がします。
Re: (スコア:0)
原色フィルタだろうと、補色フィルタだろうと、人間の目の特性とはだいぶ違います。
http://www.jagat.or.jp/story_memo_view.asp?StoryID=11481 [jagat.or.jp]
Re: (スコア:0)
＞ 原色フィルタだろうと、補色フィルタだろうと、人間の目の特性とはだいぶ違います。
その通りです、原色フィルタでも人間の目の特性とは原理的なものや材料上のものなど
「ずれ」があります。（さっき書いてから、原色フィルタだと、いかにも特性が合っている
ように読めるので失敗したなあと思っていたところです）
連続した様々な波長からなる色をRGBの三つの値で代表させる際に、不公平というかずれ
が生じる訳ですが、補色フィルタだとこの材料特性上のずれが、二重に効いてくるのが、
原色フィルタと比べて見ると判るほど「色が悪い」主原因だと思われます。
後、補色フィルタを使う機器の方が安価で、使用されている他の部品（特にモニタ用の液晶）
も安価だったという要因もあったかも知れません。
Re: (スコア:0)
わきからですが、Foveonと同種の問題を抱えそうな感じがしますね。
分光が完全でなくて色かぶりしたり、特定色が飽和しやすくなったりしそうな感。
そういや (スコア:0)
HTCのUltrapixelsって何処製なんだろうか？
Foveonならシグマが嬉々として宣伝していると思うんだけど。
430万画素×３層って事だが、Foveonと同様の問題も出るのか、クリアしているのか。
Re:そういや (スコア:1)
久々の他社実績だとしても現在は高級デジカメ用がメインのはずなのでわざわざ宣伝するかどうか微妙ではないでしょうか？
原理 (スコア:0)
今は亡きＯＬＰＣのバックライト・反射兼用ディスプレイもフィルタレスだったらしいけれど、あれと似た原理なのかな
Re: (スコア:0)
CTスキャンの原理と並べて比較すると面白いですね。
観測対象の位置の違いはあるけど、最後に逆変換して元に戻すのは同じ。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%88%E3%83%A2%E3%82%B0%E3%83%A9%E3%8... [wikipedia.org]
Re: (スコア:0)
死んでないよ！
パレスチナでも活躍してますよ。
国単位で本格導入してるのはペルーとパラグアイぐらいだろうけど。
マララさんの事件があったからパキスタンにも投入されるかもしれないな。
今年発表された新モデルは7インチAndroidタブレットだから「PCちゃう！」という声も上がりそうだけど。
そのかわりウォルマートで一般販売もされるみたいだ。
分光部が (スコア:0)
縦長みたいなのですが、センサー周辺部のレンズからの光が斜めに入射するところでも特性劣化しないのかなあ
「製造の容易さ」 (スコア:0)
も大事よね。
>回折現象を利用して分光する。
たぶん回折格子の一種だから半導体プロセスで完結できる。
関連リンク（？） (スコア:0)
ニコンがローパス不要センサーの特許を出願 [srad.jp]