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zoom RSS 像面位相差方式(1)

<<   作成日時 : 2012/07/16 21:19   >>

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 比較的新しく採用されている方式で像面位相差方式というものがあります。富士フィルムがコンパクトカメラに採用し、その後ニコンのミラーレス、最近ではキャノンの一眼レフにも採用されています。

 一言で説明すれば、デジカメの撮像素子(CCDやCMOS)にAFセンサーを組み込んだものであり、位相差方式のような別の光学系が不要になるため、カメラがコンパクトに構成できる上、位相差方式と同じで、フォーカスがどちらの方向にずれているかが検出できるため、高速なAF動作が可能になるというメリットがあります。

 原理的には位相差方式ではあるが、多少異なっている部分もあります。
 まず、下の図を見て下さい。下の図は、一般的なデジタルカメラの構成であり、その中の一画素分を拡大して示したものです。最近の多くのデジカメは、センサーの直前にマイクロレンズを搭載していますが、敢えてここでは省いてあります(当初のセンサーのマイクロレンズは、センサーとセンサーの間に光を感じない部分があったため、光を感じない部分に光が当たらないよう、レンズで光を集めていただけで、それほど本質的な意味はありませんでした)。右側のセンサーの部分は明確に各画素が分かれているのですが、被写体は連続的なものですから、画素が分かれているわけではありません。しかし、被写体のある領域がカメラの一画素に集まるのですから、逆の見方をすれば、カメラの1画素に相当する被写体の一画素相当の領域は存在します。それを左側に示しているのです。
画像

 被写体から出た光は、あらゆる方向に向かって進行するのですが、カメラの場合は、レンズに入った光しか画像になりません。そこで、上図ではレンズの一番端を通った光に着目しています。例えば被写体の一番上端から出てレンズの一番上端に入った光は、レンズで曲がってセンサーの画素の一番下端に達します(二重矢印)(レンズを通ると画像は反転します)。また、被写体の一番下端から出て、同じくレンズの一番上端に入った光は、レンズで曲がってセンサーの画素の一番上端に達します(一重矢印)。被写体から出た光の内、その他のレンズの上端を通る光は、この二つの光線の間のどこかを通ることになります。

 レンズの下端を通る光は薄い水色で示してあります。もちろん、レンズは上端や下端以外のあらゆるところを光を通しますから、上で述べた光線はほんの一部にしかすぎません。しかし、あとあとの説明のためにあえてこの特殊な光線に注目してみます。

 あえて付け加えておきますが、一般的には被写体の一画素分の領域に明るい部分や暗い部分が含まれているのですが、センサーに入ると明暗の分布は関係なくなってしまい、ひとつの画素はひとつの信号しか出力しませんので、被写体の明暗分布は関係なくなってしまいます。平均の明るさがセンサーの出力になるのです。同じようにレンズのどこを通った光であろうが、センサーの出力は全ての光を足し算した結果ですので、レンズのどこを取った光であるかということも関係なくなってしまうのです。

 先が長いのでこの続きは次回とします。

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