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2020年5月 3日 (日)

・フォビオンセンサでの色の捉え方

シグマの一眼などに使われているフォビオンセンサ
縦分離で色情報を得る特殊なセンサです。

1_20200503190601

上の図で、左側が多くのカメラで使われている
ベイヤ配列のセンサです。

各画素にRGBそれぞれのカラーフィルタがあり
それにより色情報を得ています。
RGBの三原色からフルカラーを得るために
補間という方法が使われます。

フォビオンセンサは図でいうとZ方向に色を分離するので
縦分離型と呼ばれることがあります。

縦分離とはどういうことかというと、
光の波長ごとの特性を利用して色を分離する仕組みです。

7_20200503190601

波長の長い光ほど、
撮像素子面(シリコン)の奥の方まで入っていきます。
これは、太陽が頭上にある昼間は
通過する空気層が薄いので青い光まで地上に届く、
夕方になると、通過する空気層が多くなるので赤い光だけ届く、
という自然現象と同じです。

2_20200503190601

センサの各層で捉える光は下の図のようになります。
2_20200503190601

センサの各層を
Top,Middle,Bottomとします。
Top層はRGBすべての光が入ってきます。
Middle層はRGの光のみ。
Bottom層はRの光のみ入ってきます。

Rの信号を得るにはBottom層の情報を用いれば良い。
Gの信号を得るためには、(M - B)で得られます。
Bの信号は(T - M)で得ることができます。

このようにして補間をすることなく各画素で
RGBのフルカラーの情報を得ることができます。
ただし、その構造上、
色分離が悪かったり、高感度に弱いなどの弱点もあります。
また、カメラで使われる画像処理エンジン
(最近はDSP = DigitalSignal Processor)は汎用のものは
ベイヤー配列の補間を行う専用回路が組み込まれています。
そのため、高速に補間が行えるのですが
フォビオンのようなセンサの出力は扱いづらい。
場合によっては一度、画像をベイヤ配列に並べ替えて
そこから画像を作っていく必要も出てきます。

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