ソニーがセンサー上でHDR合成を行ってダイナミックレンジを拡大する技術の特許を申請中

エンジニアの嗜みで、ソニーの撮像素子に関する特許が紹介されています。

・Sony ダイナミックレンジを拡大した撮像素子に関する特許(※引用元サイトは閉鎖されています)

  • ソニーが、イメージセンサーのピクセルから複数の信号を同時に読み出すことによって、ダイナミックレンジを拡大する技術に関する特許を出願中。ソニーのパテントは、カメラのダイナミックレンジを飛躍的に向上させるもの。
  • 露光の途中で信号を読み出し、露光が最後まで終わった時点で更に信号を読み出す。電荷蓄積部を用いることでこれが実現出来る。こうすることで、露出の異なる複数の信号を得られる。
  • HDR合成をハードウェア処理の段階で行ってしまうので、構図のズレや、被写体ブレ等のデメリットが浮上しない。

 

パナソニックもセンサー上でHDRを実現する技術を開発しているようですが、ソニーの特許はこれに対抗するもののようですね。この特許を使ったセンサーが製品化されれば、コントラストの強い被写体でも白飛びや黒つぶれをあまり気にせずに撮影できるようになるかもしれません。

最近のソニーは有機三層センサーや120fpsで録画可能な高速なセンサーなどを開発していて、カメラだけではなくセンサーの開発にもとてもアグレッシブですね。これらの技術が採用された超高性能なセンサーの登場が楽しみです。

2011年2月28日 | コメント(25)

コメント(25)

カメラのダイナミックレンジがもしかしたら人間の眼を超えてえしまう日も近いかもしれませんね。

SONYは撮像素子に関してアグレッシブですね。
よくいろいろなタイプの撮像素子を考えつくものです。
東芝から九州の半導体工場の買い戻しも成立しました。
キャノン、パナをのぞく他のすべてのデジカメの撮像素子はSONY製になるのでしょうか。

1日も早くこれらの撮像素子を使用したカメラを製造してもらいたいですね。

あー、EVFに反映も出来るわけですね。なるほどこれは・・・。

デジタルカメラはフルサイズ機でもネガフィルムと比べてダイナミックレンジがかなり狭いので、明暗差の大きい構図が苦手ですが、そのうちネガフィルムに追いつくのかもしれませんね。

3層センサーの話に続き、今度は1画素で露出値の二度読みですか。原理を聞いてしまうと、なんで誰もやらなかったんだろう?というくらいコロンブスの卵ですね。これならハニカムのように解像感を犠牲にする必要も無さそうです

ここ、6~7年は高感度画質については飛躍的に進歩しましたが、低感度の画質についは画素数が増えただけで、それ以外の絵の本質的要素はあまり進歩していません。
しかしこういった今までのセンサーの限界を打ち破る技術が研究されていると10年か、それとももっと経つと、こういった画を構成する本質的要素の画期的向上で、コンデジでも画質は別次元になってるかも・・と期待してしまいます。

それとも画期的な技術開発は無視され続け、その頃でも画素数とズーム倍率だけが増えているのでしょうか
1/2センサーに7000万画素とかつけて、80倍ズームF10.0とかになったレンズをつけ、虚構のスペックをのばし続けていたらイヤすぎる

なんというか、新機種に関して、自分の脳味噌のダイナミックレンジを超えつつあります(笑)。

もはや、どんなカメラになるのか想像不可能になってきました…。

素晴らしいアイデアの特許ですね。
これなら、ダイナミックレンジを格段に広げられそうです。
凄すぎます。

ただし現状のデジイチのように、機械シャッターが撮像素子の前にある形だと、
露光の途中タイミングを正確に合わせるのが困難でしょうか。
撮像素子にシャッターを内蔵するのが前提になりますね。

このアイデアは前からありました。
ISOブラケット機能を持つオリンパスが最初にやるだろうと思っていたのだけど、もしかするとSONYが特許を持っていた関係で出来なかったのかな。

んー、デジタル化の恩恵といえば聞こえは良いのだけど、そこまで画像処理でこねくりまわすと、それってなんだかもう「写真」じゃないような気もする。
複雑な心境です。

きっと未来はカメラ操作という「技」不要の機械が出てくるはずです。長時間露光の時系列データをもち、RAWでホワイトバランスをいじるのと同じくシャッタースピードもシャッターのタイミングも設定で変えられる。
カメラの撮影技術より現像段階に決定することがますます増えるでしょう。
今のような「パシャリ」の楽しみがごく一部のマニアのものになる時代はくるでしょうね〜
少なくとも私が生きている間は来てほしくないですが(笑)
ただSonyの挑戦はEVFや透過ミラー好きです。要は素晴らしい瞬間を撮りやすくなるわけですから。

ハーフシャドウで人物撮影したらシャドウの部分だけまばたきしてたりして。

暗部だけ感度を上げるCCDとかどうでしょうね。

どんどん攻めてますねソニーは。
問題はダイナミックレンジが人間の認識限界を越えて広がりすぎると、
当然ながら人間の目で見て「不自然」な絵になってしまうことですが、
フルオート撮影で調整するには、かなりの試行錯誤が必要でしょうね。

α77が遅れているはセンサーの開発部門から次々に新しいアイデアのものが出てくるのでどれを使おうか迷っていたためかもしれないですね。EVFも同様でしょう。他メーカーの開発部門の技術者は羨ましいでしょうね。たぶん。

センサー作ってないオリンパスにはできないだろうし発想も無いんじゃない?
後、センサーにシャッターもいらんでしょ

この手の技術って数値上はいいんだけど
階調のなめらかさが足りないとか
不自然な感じになったりするんで
出てみないとなんとも言えないですね。

露光の途中で一度読むってことですが動いてるものを撮るとおかしなことになったりしないんですかね?

Dレンジを拡げる試みは大賛成。
でも、人と同じDレンジの撮像センサーができても、
人が見た通りに写るのかは別の問題が出てくるのと思いますよ。
人は個人の欲求や経験を反映した映像を脳で創り出している様ですから。
結局、いたちごっこは終わらない。
でもそこが好奇心をくすぐって楽しかったりするんでしょうね。

Mitさま

実はオリンパス、撮像素子の特許たくさん出しているんですね。(なんかむなしい・笑)

【公開番号】 特許公開2006-311240
【公開日】 平成18年11月9日(2006.11.9)

では、一枚のセンサーで電子シャッターが2系統ついていて、それぞれの露出を変えるという特許です。(1回の露出で露出時間の異なる2カットを撮る)
まぁ、今回のSONYの方がエレガントに思いますが、オリの方が公開日が2006年なのでずっと早いですね。

先の文章で、私が考えたのは、オリ特有のISOブラケット機能(1回の露出でISO感度を変えた複数枚のカットが撮れるもの)を合成して、ダイナミックレンジを広げればいいじゃんというもの。E3を使っていた時代は、よくISOブラケットにしておいて、一番満足のいくカットを採用していました。

HDRソフトの中には1つのRAWファイルからHDR現像ができるものがありますが、これは私が想定したことと同じことをしているのだと思います。

サンヨーはCMOS高速2回読み出しで似たことやってました
問題はシャッタースピード内で完了するものの2回の読み出しに時間差はあることで、動体撮影では完全に違和感をゼロにはできません。
またHDR合成をどんな場合でも自然に行うのは極めて難しく、特に白い雲が浮かんだ青空という非常にありふれたシーンで描写が異様になりがち。

ダイナミックレンジの拡大を図る技術が出てきたことはうれしいですね。現状のデジカメにおいて大きな課題です。ソニーは手ごわい!キャノンの1Ds4はダイナミックレンジの改善で手間取っているのかもしれません。

管理人さんが指摘したパナの開発した技術はこれかな。
http://panasonic.co.jp/corp/news/official.data/data.dir/jn080205-1/jn080205-1.html

EVFは表示部のダイナミックレンジが、ボトルネック。

私としてはネガフィルム並のDRになるなら歓迎です。
ただ、敢えて白飛び・黒潰れをさせて撮ることもあるし、一定値以上にHDR化させると不自然にならないのか?ディスプレイやプリンタが追いつくのか?という素人の疑問も湧いてきます。

この技術で当然ダイナミックレンジは広がり、白飛びと黒潰れはしにくくなるだろうけど、階調はどうなのかな。光が飽和する上限と感光を検知できない下限の間は広がっても、階調が少ないとありがたみも半減だよね。
グラデーションの明部と暗部の間には無限の階調があって、それを有限に記録する段でどうしても情報が失われる。上限と下限の間が広がっても階調数が現状のままだと、解像感が失われのっぺりとした像にしかならない。
そういう意味ではHDRベースの技術には大きな期待はできないんだよな…今よりはマシになるだろうけど。
※出力するプリンタやディスプレイがついてこれないほどの階調は要らない、という人もいるけど、高階調で記録されていれば将来はもっと良い出力が得られるかもしれないんだし、まずは記録側の技術向上が先だと思ってます。

この特許をHDRと混同されている方が多いように見受けられますが、仕組みはずっと単純です。要するに、回路内にフォトダイオードが受光によって発生した電荷を受け取るバケツを追加しただけです。フォトダイオードが飽和する前に、追加したバケツに電荷を移動させ、露光後にフォトダイオードとバケツの両方から読み出すようです。フォトダイオードの見かけ上の容量が増えますので飽和しにくくなり、結果としてダイナミックレンジが広がります。
追加されたバケツの容量まで考慮した露光を行えば、電荷の総量が増えて高分解能のA/D変換ができますので、階調も豊富になります。
この特許回路は配線が増えるため、裏面照射タイプのCMOSでないと実装はむずかしいでしょうね。


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このページは、2011年2月28日 に公開されたブログ記事です。

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