フォビオン三層CMOSセンサーのカラー撮影原理その２

質問

フォビオン三層CMOSセンサーのカラー撮影原理その２

三つお尋ねしたいことがあります。三つ全てにお答えできなくても、
一つの質問に対するご回答でも全然構いません。

１．
このフォトセンサの画素は三層のPN接合で構成されているのですが、
深部層であるほどPN接合の面積が広いので接合容量Cが大きくなり、
出力電圧信号は小さくなりそうなのですが、大丈夫なのでしょうか？

２．
撮影した後、どのような色再現法でディスプレイなどに写真を
表示するのでしょうか？このフォビオン三層CMOSセンサは１画素で３色の色を
撮るまではいいのですが、いざディスプレイなどに表示するとなると、
結局３光源で１画素を作ることになり、従来と変わらない気がします。

３．
三層の読み出し電極が独立していないので、
正しくカラー情報が取得できない気がします。
どのような処理で三色を分離しているのでしょうか？
単純に、三層目ではR、二層目ではG+R、一層目ではB+G+Rではないと思います。

回答No.2

softbankHawks · ベストアンサー

フォビオンセンサーの具体的な信号の取り出し方まではわからないので、私も2.についてだけ。

ちょっと勘違いされているようですが、一般的なカメラのセンサー（ベイヤー配列）の撮像素子1画素と、モニター画面の1pixelでは、全く違いますよ。

ベイヤー配列の撮像素子の場合、どの場所の隣り合った縦横2×2の4画素の一組であっても必ずR×1、G×2、B×1の組み合わせになるように作られています。
その4画素を合成してフルカラーを作るわけです。
（ご存じとは思いますが、Gが他の色の2倍なのは感度の問題）

したがって、たとえ1,000万画素のセンサーであっても、（どういうアルゴリズムかまでは知りませんが）4画素ずつで合成した色を再配置して1,000万画素の絵を出力するわけです。
というのが、実際の解像力は1,000万画素の半分もない、といわれる所以。

フォビオンの場合、480万画素であっても、それぞれの1画素がフルカラーを生成できる、というのが最大の特徴ですね。

おそらくこのあたりのことはわかった上での質問ですよね。

で、モニターですが、1ピクセルにRGBの3色が入っています。（虫眼鏡でモニターを見たら判ります）
つまり、1280×1024ピクセルのモニターで約130万ピクセルですが、RGBをばらせば、その3倍の発光素子がある、ということです。

モニターの1ピクセルが人間の目の解像力以下のサイズであれば、その1ピクセルはフルカラーを表示している、といって差し支えないでしょう。
したがって、フォビオンで撮影した画像をモニターの等倍で見る場合、フォビオン1画素とモニターの1ピクセルは受光した色：出力する色の1：1の関係です。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ベイヤー配列は４画素でRGB３色を、しかも補完計算で出し、
一方でフォビオン型は１画素でRGB３色を、しかも補完計算なしで得るわけですね。
そりゃあ、フォビオン型は期待できそうですね。
（ただ、フォビオン型は表面近くのB検知領域でも、確率的に赤や緑の光を
検知すると思うのですが、どう処理しているのか疑問です。分光特性が悪いのでは？）

で、表示方法ですが、１ピクセルがRGB３つの光源で構成されており、
したがって、フォビオンの１画素でRGB３色：表示１ピクセルでRGB３つの光源となり、
きれいに１：１の関係が成り立つと考えていいのでしょうか？

回答No.4

sknbsknb2

ANo.1のお礼についてお答えします。

>（２）は実現可能なのでしょうか？
>色の作製には少なくとも３色の光源が必要な気がしますが・・・。

1画素で3色取り込めなかったのでベイヤー配列で別々に取り込み
　->1画素で3色取り込めるファビオンセンサー開発

ということですから、今後1画素で3色発光できる素子が開発されないということが確定しているわけではないと思います。

参考URLのディスプレイは、一応1画素で3色発光していると言えるのでは。

参考URL：

http://eetimes.jp/news/4300

回答No.3

bardfish

２．について。
ベイヤー配列ではRGGBの原色フィルターで各フィルターのレベルを電気信号として取りだし、隣り合った画素の情報から画素補完という処理で１ピクセルのデータを作っています。
そのため偽色が発生しやすくなるのでローパスフィルターというモノが必要になります。
Foveonでは画素補完をする必要がないのでローパスフィルターが不要。その為特別な処理をしなくてもシャープで解像力の高い画像が得られます。

１と３については開発に関わった人でないと詳細はわからないでしょう。
当然そういうことは何らかの方法で対処しているはずです。
読み出し信号が独立していなくても１ラインに同居させることは不可能ではないと思います。
例えばインターネット回線のADSLでは、一般電話回線に音声通話信号とコンピューターのデータ通信信号が同居しています。
同じような技術を利用したりタイミングをずらして転送するなど方法はいくらでも考えられます。
メモリカードへの書き込みが遅い事を考えるとＲＧＢ値をシーケンシャルで転送しているのかもしれませんね。
それとFoveon独特の色合いの癖というのは１に挙げられているようなことに起因しているのかもしれませんね。

お礼

ご回答ありがとうございます。

＞Foveonでは画素補完をする必要がないのでローパスフィルターが不要。
＞その為特別な処理をしなくてもシャープで解像力の高い画像が得られます。

しかし、Foveonでは表面近くのB検知領域では確率的に赤・緑の光も
検知しそうで、結局偽色が発生しそうですが・・・。

信号の独立性についての補足：
最深部のR検知領域のPN接合ですが、片側の電極は基準のグランドに接続され、
一方ではG・B検知領域のPN接合は電極が電気的に浮いているようです。
これでは基準からの電位（＝信号電圧）が正しく測定できない気がします。

回答No.1

sknbsknb2

２．についてお答えします。

自然界と同様な表示をディスプレイで実現するためには、

(1)1画素でRGBを正確に取り込める撮像素子で取り込み、
(2)1画素でRGBを正確に表示できる表示素子で表示する。

ということだと思います。

将来(2)が実現できたとしても、(1)が実現できていなければ正確な表示はできないわけで、両者は不可分。

であれば、より正確にRGBを取り込める素子を開発することには大きな意味があると思います。

お礼

（２）は実現可能なのでしょうか？
色の作製には少なくとも３色の光源が必要な気がしますが・・・。