パナソニックがローパス不要の単層式センサーの特許を出願中

エンジニアの嗜みで、パナソニックのフォトニック結晶を用いて色分離を行う撮像素子の特許が紹介されています。

・Panasonic RGB色分離を撮像素子内部で行う特許(※引用元サイトは閉鎖されています)

  • パナソニックがフォトニック結晶を撮像素子内に設けることで色分解を行う技術に関する特許を出願中。光量をロス無く電気信号に変換することが可能で高感度に強く、ローパスフィルタも必要ないことから解像も高く、撮像素子の決定打になるかもしれない。
  • パナソニックの特許: 一つの集光レンズ(マイクロレンズ)につき、三つのPD(フォトダイオード)が対応する。集光レンズとPDの間に分光素子を設ける。分光素子には、フォトニック結晶を用いる。集光レンズを通過した光は、分光素子によって波長毎に分割され、対応するPDに入射する。
  • パナソニックの方式であれば(長いバックフォーカスが必要な三板式のように)撮影用レンズの設計で不利になることはない。ローパスを必要としない三板式の利点もそのまま踏襲している。ただ、分光感度特性は、あまりよくないようだ。

 

マイクロレンズの下に分光用の結晶を入れて、RGBに分光するというのは面白いアイデアですね。センサーは1層なので、3層のFoveonよりも容易に製造できそうな気がします(あくまでも素人考えですが・・・)。

この特許のセンサーが、Foveonのような解像感と、ベイヤーのような扱いやすさ併せ持つセンサーになれば理想的ですね。

2011年8月19日 | コメント(11)

コメント(11)

マイクロレンズの中に3CMOSを入れてしまう
とてつもない発想
たしかにこれは裏面照射型センサーに匹敵する
革命的な素子になるかもしれない

しかしいろいろ懸念はある
フォビオンみたいにデメリットがメリットを明らかに
上回るようだと、絵に描いた餅になるかもしれない
また個人的にDP1やSD1の画質は解像感を作っている
印象が強く、好みではない

ローパスは現状では必要悪だと思う
画質はむしろレンズや絵作りの要素が大きく、
ローパスを外せば画質が良くなるという
数社の考えにはなかなか賛同できない

これは面白い!!
フォビオンの縦三層とはアプローチが違ってるのが良い☆
やっぱり1ピクセルでRGBを捉えられるってのが理想だし、
それはフォビオン機を使っててつくづく思う。
かなり洗練されたベイヤーセンサーが悪いとは言わないけど、
結局は行き着くところじゃないと思うなぁ。。。
フォビオンの今後も気になるところだけど、
このパナソニックの単層式センサーの行方も気になる☆

実は光学的なLPF以外でも、
たとえば画像ファイルをリサンプルによって
拡大・縮小しただけでもLPFを通したのと同じことになります。
このLPF効果を避けようとしてリサンプリングをせずに
リサイズしようとすればジャギーだらけになります。

なので、LPF抜きの本物の画像というのは表示サイズが
等倍サイズの時のみであり、モニター上で拡大・縮小しただけで
台無しになるものなのです。

フォトニック結晶を使った、いわゆるスーパープリズムですね。
ナノスケール素子で分光が可能、プリズムを上回る分光特性を持つとして期待されていますが、まだ理論研究が大半の研究段階で、実用化や量産にはほど遠いような印象だったんですが、パナソニックではそう言う目処が立ったんでしょうかね・・。

ローパスを必要悪と感じるのは解像力に限界のある再生装置で観るからではないでしょうか?

理想的な装置(記録側、再生側)においては、無くせるものならフィルターの類いは必要ありません。

画素混合(ビニング)的な考え方を発展させた感じですね。
実現可能性としては高そう。
ただ、垂直三層素子に比べると色の感応性や高感度性能は高くなるでしょうが解像感は負けるのかも。
十分に画素ピッチが狭くなれば解像感も改善はするでしょうがそうなると別の問題も出てきそうですし…
少なくとも現状の画素ピッチを狭くしないとFoveon機と対抗するのは難しい気がします。
(DPやSD14,15対抗なら1500~2000万画素でバランスするのかも、SD1なら4000~6000万画素?)

果たして現状のローパスレスやローパス弱めのベイヤー機に対してどの程度のメリットが有るのか原理だけではちょっと分かりませんね。
(製造コスト的にはローパスレス分安くなるとか?)

Foveon素子は使いこなしが難しいので評価は二分してますね。
私は2年ほど使ってますがこれに代わる表現力を持ったカメラには出会えてないのでもう手放せないです。
(解像感の優位性を感じるのはほんの入り口、本当の実力は素子の癖を理解した撮影方法でないと引き出せないのが理解され難い一番の理由だと感じてます)

ローパス無しの絵に慣れてしまうともうローパス付きの絵には戻れません。
高感度のノイズレスに慣れた人が戻れないのと同じ感覚だと思います。
要は画質性能に何を求めるかでしょうね。
(ベイヤー機ならCCDが好みですが中版を除いて絶滅寸前ですね)

このようなフォトニック結晶ってどのようにしてウェハ上に
実装するのでしょうね?
分光感度が良くないとのことですが、問題を解決して製品化して
欲しいものです。感度は2倍くらいになるのかな?
感度が高くなるのであればLPFなしのコンデジでも導入の価値あり
ですね。
LPFは無いに越したことはないですね。解像感がキツすぎる向きは
シャープネスでコントロールすればすみますし。

分光感度特性があまり良くない、というのはカメラ用にするには致命的なような。
実用化するのは厳しそう。

分光感度特性が悪いのは問題になりませんね。
フォトダイオード部の前面にカラーフィルタ入れれば良い。

光量ロスとのトレードオフですけど、元々各色の成分が多いところをフィルタするわけなので、ベイヤに比べたらだいぶマシです。

まさかマイクロレンズの下に3MOSビデオカメラと同じダイクロイックミラーを作り込んだのか!?
と思いましたが、プリズムを作り込んだ構造でした。
てっきり、受光素子を底面1面、側面2面で構成するのかと勘違いしてしまいました。
この発想はFoveon特許をかいくぐって生み出した素晴らしいアイデアです。
さすが特許出願数1位のパナソニック。
しかし、図を見ると画素を3分割しているので、
受光面積は1/3ですから感度は落ちますね。
しかし単純な構造ですから、量産までの道のりは早い技術という印象を持ちました。
Foveon搭載のDP1sで素晴らしい発色と解像感に感動して、SDもと思っておりましたが
GH3でこの撮像素子が使われるのなら、少し様子を見ようかという感じがしました。

GaNを使ったRGB3層式のイメージセンサーの特許も
パナソニックにはありましたよね。
今回の単層式でフォトニック結晶を使って分光して
画素内各RGBのPDに受光というのもベイヤー式に比べて
捨てる光の成分が減るので期待できますね。
今回のものでも3層式のものでも実用化に期待したいです。


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このページは、2011年8月19日 に公開されたブログ記事です。

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