イメージセンサーの画質を上げる手段

質問

イメージセンサーのいわゆる「画質向上」として、プロセスの改善以外には以下のような方法があります。

■色分離
・従来のベイヤー配列
・Foveon（センサーごとにRGBを受光して偽色をなくす）
・三板式イメージセンサー（光を3つに分離してそれぞれのセンサーでRGBを受光して偽色をなくす）

■画素
・中判（センサー自体を大きくして画素密度を下げる／上がりにくくする）
・α7sや1Dの方向性（画素数を減らして画素密度を下げる）
・α7Rや5Dsの方向性（画素数を増やして解像度を上げる）

この中で将来性があり、技術として筋がいいと考えられるのはどの方法なのでしょうか？
また、この中で最も画質が上がるのはどれでしょうか。

回答No.2

eroero4649 · ベストアンサー

理屈の上ではフォベオンのようなRGBをそれぞれに受光することでしょうが、「理論上は理想だが、現実はそうじゃない」なんて話は世の中ゴロゴロあるわけでしてね。理論的に理想的なエンジンはロータリーエンジンなのですけどね。

センサーの大きさと画素数のバランスは、もうとっくに理論値を超えています。APS-Cサイズのセンサーだと、理屈上は最もバランスがいい画素数は約600万画素といわれています。そうすると大ざっぱにいって3000ピクセル×2000ピクセルですから、一般的なディスプレイでも充分です。MacBookProのRetinaディスプレイが2880×1800ピクセルですからね。
印刷する場合はA4サイズで4000×3000ピクセルくらいなので、一般的にA4（四つ切）サイズまでは印刷する可能性はあるでしょうから、そこからいうと1200万画素くらいが欲しい、とはなります。
フルサイズ機で最もバランスがいいのは1200万画素といわれていますから、そのくらいあれば一般的には充分だ、となります。

ただ、あまり大きな写真が要らない（むしろデータが重くなるデメリットがある）報道写真の分野では画素数は必要ないですが、ときに大きくプリントすることがある広告写真の分野では「縦3メートル、横5メートルで印刷する」ってこともありますから、画素数が多いほうがいいという需要があります。

もうハードウェア的にはごく一部のプロのような需要を除けば必要とされる性能ははるかに凌駕していると思います。一般道を走るのに、GT-Rの性能は要りませんでしょ？
また今は基本的に撮って出しということはなくなり、どのような媒体であれPhotoshopのようなデジタル現像を行なった上で世に出されますから、もう撮像素子にそこまでの性能も求めていないというのもあります。
料理のおいしさは無農薬野菜かで決まるのではなく、料理人の腕も重要じゃないですか。

iPhone6Sの画質がすごいというのが話題になりましたが、あれはカメラのハードウェアの性能ではなく、画像処理エンジンのチューニングが素晴らしいからです。
ちなみに、Nikonの撮像素子にはSONY製のものが使われているものがありますが、Nikonのほうが特に高感度における画質が優れています。撮像素子に写っている画像はNikonのものもSONYのものも同じなのですが、その後の画像処理エンジンの違いが画質の差に出ているのです。

回答No.3

bardfish

画質向上・・・とおっしゃいますが、画質を落としている原因とか要因を無視していたのでは本質的な解決には至らないと思いますが・・・

Foveonや３版式は改造間の上ではベイヤーを超越しています。
ベイヤーの解像感が劣る原因はローパスフィルター。
ローパスフィルターを装着していない機種も存在しますが、ローパスフィルターでぼやかさないと偽色が目立つようになってしまいます。
偽色も画質低下の要因の一つですよね。

偽色の発生を抑える方法の一つとして高画素化があると言われています。
画素が細かくなれば偽色も目立たなくなるという考え方なのかな？
そのためにはレンズの解像度も合わせてあげる必要があるから金食い虫になってしまうでしょう。

さて、目先を変えて望遠鏡に目を向けてみましょう。
望遠鏡ではデジタルカメラ(のイメージセンサー)を使用し長時間露光で数億光年先の星を撮影します。
ハワイにあるスバル天体望遠鏡ではデジタル一眼レフのフルサイズセンサー(くらいのサイズ)を十数個とか数十個並べて数億画素とか数十億がその写真を撮影しているとサイエンス番組で紹介されていました。
単純に並べただけではフチの分欠損が出来てしまうので、歯抜けの状態に並べて撮影時に合成できるようにズラして露光するそうです。

で、何がいいたいかというと、深宇宙の観測には民生品の数十倍以上の画質が求められているということ。
そこで得られた研究成果が民生品に降りてくれば素晴らしいものになるかもしれません。

今のところ学術研究用だと強制冷却とか民生品では考えられない贅沢な作りになっていたりするので、簡単に移行はできないでしょうが、研究開発に携わっている企業なら何かしら成果を持ち帰って自社製品に活かすと思います。

宇宙開発方面も調べると、違った方向性も見えてくるかもしれませんよ。
ハッブル宇宙望遠鏡なんて打ち上げ後に撮影ユニットを交換したはずですからね。

回答No.1

t_ohta

「画質」と一言で言ってますが色々な要素が有ります。
ダイナミックレンジを向上させるのであれば、今の所1画素あたりの面積を増やして受光量を増やすしかありません。
解像感（シャープネス）を向上させるのであればベイヤー配列のカラーフィルターを止めて、Foveonや三板式のように補完処理を無くすしかありません。