『凹面型の撮像素子っﾄﾅきないの？』のクチコミ掲示板

[シュレ猫]

ＡＰＳ−Ｃより、一回り小さい規格「フォーサーズ」が出たのは、言うまでもなく撮像素子の周辺部で起きる減光や色にじみ、解像低下などをできるだけ抑えるために、入射角が狭くならない手法を採ることのメリットを優先したものです。

勿論、フルサイズ撮像素子には、それなりのメリットはあるものの、この周辺部で起きやすい画質低下は、ＡＰＳ−Ｃ機より、更に助長させている結果になっています。未だに、フルサイズ撮像素子など、大型化は受光素子の特性からみて時代に逆行しているとの見方の人も多いようです。実際、５Ｄを使っていて周辺部が中央部より流れたりするケースは感じるし、特に広角系で恒常的に起きます。

では、なぜ凹面鏡のように内側に湾曲した撮像素子の開発が行われないのでしょう。このような話、聞いたこともありません。均等に撮像素子面に入射光が到達するような製造は不可能なのだろうか。焦点距離により入射角は変化するから完全な垂直とはいかないかも知れないが、少なくとも「平面」よりは周辺部の光学性能の低下は避けられるはずである。人間の網膜って、そういう構造になっているのじゃなかったかな〜〜？

現在、ウェハーと呼ばれる平面上の円盤を切り出すような方法で、大量にカメラの撮像素子が製造されているのは知っていますが、もし、凹面型となると、確かに単品ものの製造にならざるを得ないかもしれません。これが、コンシューマー用の商品として、コストに見合わないためでしょうかね。。。デジタル化の時代では、いずれ克服して欲しい技術のような気がする。

今の本質的な問題がある限り、単純にはフルサイズ機に行けない部分がある。
　

書込番号：7947332

[シュレ猫]

なぜか、タイトルが文字化け。

凹面型の撮像素子ってできないの？

書込番号：7947339

[スースエ]

勉強不足で的はずれでしたら申し訳ない。

現行の一眼用レンズを使う場合、同じ画角を得ようとしたら、素子のサイズによらず、素子周辺部に対する入射角は同じになるように思うのですが･･･

凹面型の素子では、現行のレンズだと中央と周辺でピントがずれるのでは？

書込番号：7947360

[ソニータムロンコニカミノルタ]

前提が間違っていますよ。
デジタルになったから流れているのではなくて、銀塩の時から同じです。
それと、入射角に関係すると考えられる要素は周辺減光だけです。
同じ画角、同じ絞り値ならイメージサイズに関係なく周辺の像流れは大差ありません。

書込番号：7947453

[atosパパ]

レンズを、平面上に合わせてピントが来るように設計した方が楽なのか
受光面をピントが来やすい位置にあわせて製造した方が楽なのか

フィルム時代は、取り替えの関係から、放物線上での製作は困難でしたでしょうが
半導体だと、なんとかなりそうですけどね

まだまだ、発展途上なのだと思います

書込番号：7947460

[骨＠馬]

現行の撮像素子でも、外側の素子用のマイクロレンズの集光方向を内側に向けた商品が実用化されています。
撮像素子が小さくなれば＞撮像素子の周辺部で起きる減光や色にじみ＜＞入射角が狭くならない＜などの条件が良くなりますが、それが主目的でフォーサーズが出来たとは思えません。
画面サイズ対バックフォーカスの比率で一番不利なフォーサーズが今後どれだけ解像度を上げて行けるか・・が問題です。
上記の比率で一番有利なのはフルサイズで現行のレンズでも2500万画素に対応しています。

書込番号：7947476

[厦門人]

シュレ猫さん

こんにちは
まだ技術屋だったころ、半導体レーザーやSPDの研究に数年間従事してましたけど...

仮定として、凹曲面の撮像素子が画質向上に有効と言う前提が成立するとして...

シリコン基板に、パターンを露光。その後、回路を形成するプロセスを使っている間は
曲面形成のデジタル一眼用素子の生成は難しいと思います。

学会用に研究室レベルでは「段々畑みたいになるでしょうけど...」似たもの作れるかもしれませんけど

引退してからは学会情報チェックしてませんでしたので、すでに作られているのであれば、恐縮ですが

量産化は「非常に」コストが掛かるかと思います。

それよりも周辺回路の開口とか、オンチップマイクロレンズのさらなる最適化
画像処理回路の改善の方が現実的な回答かと思います。

書込番号：7947515

[て っ ち ゃ ん]

　
モグモグ。ワクワク。革新ハ希望ナリ！！

気持ちを自由に持ち、ちょちょいのちょいとスケッチを描いてみる……
できたできた、まったく発想を変えた構造にすると凹面結像面は可能！！
凹面は像の写り具合が主で、周辺減光は構造の方が効いて“ゼロ”になります
えいっ、凹面カーブは可動にしちゃえ。できるできる。
これで、各レンズにジャスト・フィット。（特許取れるかな？）

僕らのようなド素人でもすぐ単純堅牢な新構造は思いつく位ですから
メーカーさんには山のようにアイデアスケッチは積んであるでしょうね。

スースエさんが仰るように、レンズの方も編成変えが必要な気がします。
これ、どこかチャレンジ精神の旺盛なところが先陣を切ってくれないかなあ。

別方向の構造改善では
ソニータムロンコニカミノルタさんがご紹介くださった
SONYさんの技術資料にもあるように、撮像素子を裏返すと
感度ばかりか周辺減光も改善されるようです。
（「光の入射角変化に対する感度低下を抑えることが可能」と記述）
http://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/200806/08-069/

キヤノンさんも早くから情報を掴んでいて欲しい。
開発を先行させた対抗素子を“サプライズ”のメインに据えてほしいナ。

書込番号：7947528

[いつものんきに]

シュレ猫さん、こんにちは。
理論はだいぶ違いますが、天体望遠鏡の世界ではシュミットカメラと言うのがあります。
広視界を得ることと各収差を押さえるためにフイルムを湾曲させて撮影するカメラです。
シュレ猫さんの提案と良く似た方法です。
もう望遠鏡の世界から離れて久しいので詳しいことは忘れてしまいましたが、フイルムを湾曲させるための治具そのものがかなり高精度の球面（球面か非球面か忘れました）だったと記憶しています。
レンズの焦点距離に合わせて湾曲を調整する必要もあり、またレンズごとの収差もまちまちでしょうから実用カメラに採用するのは無理では思います。

書込番号：7947558

[GALLA]

カメラのレンズは被写体の平面が撮像子の平面に合焦し、そのときの歪曲や色収差を最小とするよう設計で
非球面やら、特殊なガラスやら、複雑な組合せやらになっていると聞いてます。
それで、撮像面を凹面にしたら、合焦する被写体の面はどうなるのでしょう？
歪曲は？　色収差は？　等々？

書込番号：7947634

[torokuroz]

とても面白い発想ですね　私には思いもつきませんでした
たしかに物理的にはそちらの方が無理が無くCMOSならではの考えだと思います
フィルムではとても出来ませんしね

ただそれに合わせて専用のレンズを設計しなければ能力を発揮出来ないと思うので技術的、コスト的なハードルは高そうですね

でもデジカメはまだまだ発展途上なのでこの先あるかもしれませんよ!?　

書込番号：7947693

[miyajin]

平面ではなく、凹面型・・・、

つまり、球面体（の一部）という事ですよね？

書込番号：7947733

[ソニータムロンコニカミノルタ]

というか今までの総てのレンズは極力平面上に結像するように作られていますので、今後凹面結像するレンズを作って撮像素子もそれに合わせると過去のレンズは全て使えなくなってしまいますね。

書込番号：7947917

[沼の住人]

私も上に同じく。もともと、フィルムという平面（厳密には平面にならないかもしれませんが）に結像させるためにレンズを設計してきていますから。

しかも、直進光だけではなく、様々な曲折光、収差も、レンズの味として愛でているような状況では新しく曲面を前提とした結像を設計するよりも平面を前提とした結像を設計する方がノウハウとしては多く持っているということでしょう。

書込番号：7947966

[壹號]

センサ全体で見て中央に湾曲している訳では無いようですが、
周辺の個々の画像素子は中央へ傾けて,入射角がなるべく垂直になるよう調整しているとの事です。

書込番号：7948019

[D60&1D2]

私も同じことを考えたことがありました。
写真の使命というものは撮影者のとらえたイメージをその写真を見た人と共有することにあると思っています。
立体空間を平面で完全に表現することは不可能だと思います。
人間の眼球も網膜もその性能はたいしたものではないらしく脳による事後処理がすぐれいるそうです。人間の脳は網膜でとらえた像を実在の立体空間へ戻す能力がありますが写真はその前半で終わっていますので限界があってもしょうがないでしょうね。人間はDIGIC　Z　内蔵ですよ。

書込番号：7948186

[て っ ち ゃ ん]

　
D60&1D2さん
新幹線などに乗ってボーッとしていると、窓外の風景変化に影響されて
車内の電光掲示板あたりがグィ〜ンと歪んで感じられますよね。
これも脳の計算結果によるもののひとつと思います。

さて
これまでのご意見を集約すると
1　凹面では光の入射角や綺麗な像を結ぶことにメリットが見込める
とはいうものの

2　凹面の撮像素子形成は現行構造では極めて困難
3　凹面にすると、レンズすべてを新規設計する必要があり
　　設計ノウハウもゼロ・スタートとなってしまう
という、大デメリットが。

さらに、一方では平面タイプの撮像素子は進化を続けており
4　新世代の撮像素子は構造変更や集光レンズ、補正技術などにより
　　入射角対策は理想に近づきつつある
ということで、平面に分があるのかな？

すでに3年間馴染んだ5Dはじめ
これからのフルサイズ機の周辺減光も、微妙にはあるにしても
気にしなくてもいいように感じます。

書込番号：7948285

[D60&1D2]

て っ ち ゃ んさん
凹面受光になれば広角レンズの設計は楽になるでしょうがズーム対応フレキシブル受光素子、ミラー等々、凹面プリントこりゃ無理ですなぁ〜。
レンズを２つ使ってこれを合成する。これはできるかも。

だれでも体験することですが「下り坂」を写しても下にあるものが上に写っている。それを人間の脳が「下だ！下だ！」という。写真ってまだその辺りの世界なんでしょうね。

書込番号：7948420

[シュレ猫]

仮に、凹面型の撮像素子の製造が可能になったとして、現行のレンズ設計と合わなくなると言う見方は、にわかに信じがたい。周辺部への光線が垂直に当たるようなったからと言って、生じる弊害というものがあるのだろうか。。？

レンズ自身の周辺部の屈折率の違いを克服するレンズ設計は様々あるだろうけど、撮像素子の周辺部の入射角を考慮したレンズ設計は無いだろう。そんなことが可能なら、凹脚のような光線をレンズに当てるような手法を採らなければならない。

ま、メーカー関係者レベルの裏付けがない限り、この辺は、素人では何とも言えないはずである。

少なくとも、フルサイズ撮像素子が周辺部光学性能でより小型の撮像素子より悪影響が出ていることはまぎれもない、事実である。撮像素子もサイズによる使い分けの時代に入ろうとしているのだろう。それぞれ短所長所があるのだと思う。フルサイズが万能ではないと言うこと。

書込番号：7948452

[miyajin]

>これまでのご意見を集約すると

ＡＰＳ−Ｃ or Ｈサイズでの高画素化（1600万、2000万画素・・・）が実現できれば、
今ある資産や技術をそのまま活かせる様ですね・・・

書込番号：7948458

[jwag]

>仮に、凹面型の撮像素子の製造が可能になったとして、現行のレンズ設計と合わなくなると言う見方は、にわかに信じがたい。周辺部への光線が垂直に当たるようなったからと言って、生じる弊害というものがあるのだろうか。。？

垂直に当たる替わりに、レンズと距離が近くなるから、ピント合わないよ？
もしくは凹の底が遠くなるか・・・。

書込番号：7948555

[乱ちゃん（男です）]

フォーサーズに関してですが開発のコンセプトとして画質とボディの軽さのバランスを考慮して決まった規格であり周辺減光などはレンズ径を大きくする事で軽減してるようです。

書込番号：7948568

[夢のデアドルフ]

ども。

　昔のフジペットはフイルム面を平面でなく湾曲させていたと思いますがその発想ですか。

　http://www.flatearth.jp/old/Fujipet.htm

書込番号：7948660

[D60&1D2]

シュレ猫さん
現時点のレンズでは単焦点の望遠は色収差だけ解決すればいいので画質がよくてあたりまえ、広角は球面収差の設計は難しい。Lレンズは周辺解像度にコストをかけている。
非LレンズのおいしいところだけをCサイズで食べるとボディもレンズも安く済む。
フルサイズにLレンズは当然その反対ですよね。っということかな？

書込番号：7948691

[かもかもがわ]

写真は真実を写すにあらず。
今更ながらですが本来は、フォトグラフ＝光を用いた画ですね。

湾曲も減光もレンズの味という意見に賛成です。
収差や癖のあるレンズの特性が死んでしまうようなカメラには私は興味がありません。

もちろん、時にはあがまま極力忠実におさめたいということもありますけどね。

書込番号：7948842

[ソニータムロンコニカミノルタ]

>垂直に当たる替わりに、レンズと距離が近くなるから、ピント合わないよ？

そういうことです。
まじめに周辺収差を補正したレンズほど周辺が悪くなるという頓珍漢な結果に。

キヤノンはテレセントリック性に関して問題が出ない程度に対策しているとコメントしているし、実際に使っている私たちはほぼ満足して使っているのです。
以前は一部APS-Cを熱狂的に支持する人たちから随分と心配していただいたものですが、いざソニーがフルサイズを発表したら手のひら返して大人しくなりました（爆）

書込番号：7948868

[bygro]

＞広角は球面収差の設計は難しい
球面収差ではなくてコマと非点収差、ディストーションですね。
球面収差は軸上収差なので、画角には無関係です。

で、凹面ですが・・・
特許レベルではそのようなものも出願されています。ですが、実際に製作されたものでは
ありません。NECだったか東芝だったかが出願していたような記憶があります。
正確な記憶ではありませんが。しかも撮像素子自体を曲げるのでなく、素子の前に導波路を
置いて導波路の入り口を曲面状にしたものだったと思います。

設計ですが、同じ半径の像面に設計するのであれば、今の収差補正と基本的に同じ思想で
設計可能です。3次収差だけで考えればペッツバール和を一定の値に揃えればいいだけです
ので、０にする今の収差補正の考えと基本は変化ありません。
逆に言えば各レンズにあわせて撮像素子のRが変化してくれるのであれば設計側として非常に
楽になるのですが、そうでない限り大幅に設計が楽になるということは無いと思います。
レンズが固定なら別に同じRで構いませんので、レンズにあわせてくれるなら設計は楽に
なりますけどね。
レンズ交換が前提の一眼であれば、メリットとデメリットの兼ね合いを考えればデメリット
のほうが大きいように思えます。

過去のレンズは全て使えなくなる・・・これも同じく、Rが可変であれば対応できますが、R
固定であるならばその通りになります。周辺ピンボケの画像ができることになりますね。

なお、曲面に素子を形成する技術自体は既にある技術です。
｢ボールセミコンダクタ｣などで検索してみてください。球体上にパターニングする技術を
保有している会社です。ただし、撮像素子のように大型のものは無いでしょう。また、実際
撮像素子のような複雑なパターニングまで対応できるかは専門外ですので分かりかねます。

ソニータムロンコニカミノルタさんも挙げられているような裏面入射素子は一つの大きな
解になります。斜めからの入射に対応できますので。というか、光学系に皆さん大きな期待
をかけすぎと思います。光学系は物理的にある程度決まった形になってしまうものです。
デジタルになったから光学系に全ての負担をかける、という発想に何か違和感を感じます。
むしろ今まで同様の光学系で対応できるよう素子側がどんどん対応していくのが筋でしょう。
今回の発表や、その前にあったOmniVisionの発表の裏面入射素子のような、素子側の対応が
解により近いと思います。

書込番号：7948890

[特別純米酒]

いろいろ考えますよねMINOXなどはフィルムを変形させて収差を抑えようという考えを取り入れていたと思いますが
天体写真など極限的に画面の均一性を求める分野ではフィルムの平面性を求めて吸引までしていました。
半導体で作る以上ベースになるSiや化合物半導体ウェハでは非常に精密な平坦面の上に形成していくことになります。
そもそも半導体の作成方法が微細なパターンをステッパで結像する方法で作っているので曲面に形成するなど今のところ不可能でしょう。
もっとも作成時間を無視できるなら電子線露光する手も無くはないですが。
有機材料の上にパターンを作り込んでから何らかの方法で変形させるならひょっとするとできるかも知れないです。
それにしても色々なレンズに対して最適な曲面が得られるとも考えにくいので変数は少ないほうが良いという考え方からも
撮像素子は平面にしておいたほうが良いのかなと思います。

書込番号：7949273

[S&L]

皆さん意外に思うでしょうが、実はレンズはすでにフォーカス面は球面になってますよ。
雑誌などの非点収差図を見ると判るとおり、フォーカス位置は、周辺の画像は中央より必ずレンズ側に寄っています。
たとえば、添付の図は、キャノンの28-70は2.8ズームですが、広角端だと、0.4ミリも焦点位置がレンズに近いです。これが、レンズの周辺が甘くなる最大の原因です。
オートフォーカスの焦点位置は、レンズの中央ではなくて中間画角に合わせるようにしているものもあります。
何でこうなるかというと、レンズは黙ってフォーカスさせると必ずそのようにフォーカスする特徴があるからです。
この湾曲を少なくしようとするとペッツバール和を小さくすれば良いのですが、ガウス型では球面収差補正が優先なので、ペッツバール和は0に出来ず0.3くらいです。
トポゴンやビオゴンは0に近いです。ズームレンズはこの写真を見るとおりの大きさですが、この形は非点収差が小さいのでボケ味が綺麗だという歴史もあります。
いずれにしても、球面の焦点面のほうが良いというのは、この図を見ても明らかで、歪曲も倍率の色収差も小さく出来る可能性があるので、もしどこかで真面目に取り組めば優秀な製品になると思います。
人間の網膜が半球の一部であるのも同じ理由です。

書込番号：7950942

[JbMsh]

シャッターの構造を変えて時間でC-MOS動かせばいいんじゃないですかね。

液晶シャッターみたいなものが出来れば、中央から順に露光していきつつ撮像素子を前に出す。これならレンズ毎にコントロールも出来ますし。

全開時間の長い低速時は基本無理でしょうが、三脚前提で露光時間の数倍かかっていいなら。

書込番号：7951032

[S&L]

JbMshさん

そのやり方だと、
左右（または上下）良くても９０度違う方向の焦点位置が真ん中と端で違ってしまいますよ。（笑）

現状のシリコンウェハーに波長長さレベルでエキシマレーザーでエッチングするなんていう製造方法を見ると、撮像素子面を曲げるなんて、「おとといおいで」のレベルの話でしょう。
ステッパーレンズのペッツバール和は当然０ですし。

仮に曲げられるとしても、製品精度を計測するのがたいへんで、ウェハーから所定の大きさに切り出すのも大変です。

もし、できたら夢の撮像素子だと思いますけどね。

書込番号：7951890

[S&L]

JbMshさん

ごめん、中央からだと問題ないね。
カラムと勘違いしてましたよ。

書込番号：7952071

[特別純米酒]

MINOXの圧板ネタについて来れる人はいないのか、ちょっと寂しいね。

書込番号：7953600

[光乃涼]

コンタックスRTS�Vってのもありましたね。

書込番号：14836152