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Canon 三層センサーの感度を共鳴によって改善する特許 [半導体・エレクトロニクス技術]

キヤノン三層構造の撮像素子の感度特性を改善する特許を出願中です。 高感度に弱いとされている最下層の赤において、共鳴現象を発生させることで、光の吸収効率を向上させるようです。

Canon 3-layer image sensor

patent: Canon 3-layer image sensor

特許文献の説明・自己解釈

  • 特許公開番号 2013-93553
    • 公開日 2013.5.16
    • 出願日 2011.10.4
  • 三層構造の撮像素子
    • 深い層のフォトダイオード(以下、PD)では、電荷が基板に拡散する
    • よって赤は感度特性が悪い
  • キヤノンの特許
    • 緑、或いは赤のPDの境界面を、凸凹形状のフォトニック結晶とする
    • 凸凹の間隔は周期構造で、光の波長の1/4倍以上2倍以下、或いは1/2倍以上2倍以下とする
    • 凸凹形状は、光を共鳴または空間的に局在させる性質を持つ
      • 入射光は回折し、境界面内の光と結合し、共鳴する
      • これにより光は通常よりも長時間、存在し、PDに吸収され易くなる

Sigma DP3 Merrill

昨夜、面白い記事を見つけたので。

月刊カメラマン6月号”人気カメラ採点簿”特集にて、Sigma #DP3 は解像度テストにおいて、-100%の評価。解像度が高過ぎ、「測定器の測定限界を超えてマイナス表示」とのこと。すみません。

https://twitter.com/KazutoYamaki/status/336805208455778304

DP3Mが何故優れているのかというと、テレセンに有利な長めの焦点距離、無理のないF値、ブレの少ないリーフシャッター、と考えられる要因は幾らでもあります。 Coolpix AリコーGRも、無理のないF値とリーフシャッターですし、画質を狙うなら必須項目です。 そして忘れてはいけないのが、Foveonという三層構造の撮像素子です。

キヤノンの特許

当Blogでも時折紹介している通り、キヤノン東芝ソニー等、名立たるメーカーが多層構造(三層とは限らない)の撮像素子に関する特許出願を行っています。 積層以外の色分解方法も沢山あります。 特許は既存技術を改善する形で出願に至ることが多く、多層構造の撮像素子の感度特性についてはよく言及されています。 今回紹介するキヤノンの特許は、上述した通りの方法で、感度特性を改善するものです。

昔、誰かが「これからはローパスレスの時代だ」と提唱していたように思いますけど、最近はFoveonだけでなく、一部ハイエンド機等でもローパスレスを採用し始め、解像感をアピールしています。 キヤノンは今の所、ローパスレスには消極的なので、折り返し歪みを嫌って、多層センサーでありながらOLPFを搭載することも有り得るかもしれませんね。

民生用デジタルカメラにおいて三層構造の撮像素子を採用しているのはシグマのみですが、高感度の弱さは否めません。 いつの日かシグマ(Foveon)の特許が切れ、感度特性をローコストで解決する策が見付かった時、多層センサー時代に突入するのかもしれません。


タグ:Canon FOVEON imager
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コメント 2

hi-low

Foveonのような積層型センサーは赤の感度が悪いと言われますが、Foveonが公開している論文を見る限りでは量子収率は長波長の方が高いため、センサーの物理的構造だけに由来する特性ではないと思っています。
積層型PDの分光特性を見ると、各層の吸収波長範囲が広くオーバーラップがかなり大きくなっています。そのため色の推定アルゴリズムでは、出力の大きな最下層(赤)の寄与を小さくし、出力が最も小さそうな中間層(緑)の寄与を大きく取っているのではと想像しています。その結果、赤の感度が低く、低照度ではノイズのため色推定のブレが大きくなるのでしょう。モノクロ現像では、各層からのシグナルを充分に利用できるため、実行感度が上がりダイナミックレンジも広がるのだと思います。

by hi-low (2013-05-22 09:30) 

えがみ

青と緑層で長波長をかなり吸収してしまうのかなと思っていましたが、RGBの各出力を調整していることは有り得るかもしれません。
Foveonのモノクロは評判良いみたいですが、カラーと比較して高感度に強いなら、モノクロ時だけISO上限を上げても良いと思います。

by えがみ (2013-05-22 23:46) 

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キヤノンのFOVEONタイプ三層センサー特許(エンジニアの嗜み)(YOUのデジタルマニアックス dmaniax.com 2013-05-22 10:27)

Canonが出願している三層センサーに関する特許の解説記事が掲載されています...

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