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Fujifilm 調光素子を用いた像面位相差AFの特許 [半導体・エレクトロニクス技術]

富士フイルムが調光素子を位相差画素に組み込んだ像面位相差AFの特許を出願中です。 位相差画素は画素の半分が遮光されるので何らかの補正処理を行う必要があり、画質劣化を引き起こします。 調光素子は透過率を電気的に制御出来るので、位相差画素と撮像画素に対応するハイブリッド画素として機能し、画質劣化を最小限に抑えられますね。

Fujifilm Hybrid Pixel

Hybrid Pixel

特許文献の説明・自己解釈

  • 特許公開番号 2014-135451、2014-135451
    • 公開日 2014.7.24
    • 出願日 2013.1.11
  • 富士フイルムの特許
    • 像面位相差AF
    • 調光素子
      • 印加される電圧に応じて透過光量が変化する
      • 第1の透明電極、酸化発色層、イオン導電層、還元発色層、第2の透明電極の順で積層したエレクトロクロミック素子
      • 像面位相差AF時は不透明、撮像時は透明として機能させる

像面位相差AFの弊害

像面位相差AFは、面積の約半分を遮光した画素を、幾つか設けることで実現します。 それらの画素はそのままでは撮像としては使えないので、像面位相差AFに対応したカメラは、ドット抜けの多い撮像素子を積んでいることになります。 しかしゲインアップで対応したり、周辺画素の情報を用いて補正するので、通常用途で困ることはないでしょう。

【0006】 上述のように、位相差画素は非対称な形状に形成されているので、通常の対称な形状の画素(以下、通常画素という)とは得られる信号が異なっている。 このため、位相差AFの後、被写体の画像を撮像する場合には、位相差画素の画素値をそのまま用いることができないので、位相差画素の画素値をゲイン補正して使用したり、周辺の通常画素を用いて補間により算出した画素値で代用したりする必要がある。 このように、位相差画素の画素値をゲイン補正したり、補間により算出したりする場合、被写体の具体的態様やゲイン補正や補間の精度等によっては、位相差画素のある部分で感度や解像度が低下してしまう場合がある。

富士フイルムの特許

富士フイルムの特許申請は、画素の遮光に液晶を設けたようなもので、位相差専用の画素ではなく撮像にも対応するハイブリッド画素として扱えるようにしました。 今でも富士フイルムは位相差画素を補完アルゴリズムを用いることで撮像にも使っているようですが、画質の完成度をより高める為に、特許技術は有用かもしれませんね。 光学要素を含みますので透過率は100%ではないでしょうけど、画質劣化を最小限に抑えることが出来ますね。 【追記】富士フイルムは位相差画素を撮像にも使うとksさんよりご指摘頂き頂きました。

大石氏: 補完アルゴリズムには自信があり、画質の劣化はありません。実は位相差用の信号も、ピントが合っている箇所については絵づくりに使ってます。心配ありません。 富士フイルムに見る、撮像素子開発の継承と蓄積 (2/2)

キヤノンのEOS70Dは1ピクセルの中に2つのサブピクセルを含むような構成で、位相差画素と撮像画素に対応するハイブリッド画素を実現しています。 富士フイルムは、キヤノンとは別のアプローチでハイブリッド画素を実現するのでしょう。


タグ:FUJIFILM AF imager
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コメント 6

starwars2015

キヤノンのハイブリッドCMOSに対抗するFUJIの
技術なんですね。技術革新ってすごいです。
by starwars2015 (2014-08-06 09:27) 

toshi

遮光に使う液晶のレスポンスが気になりますね、、、
by toshi (2014-08-06 13:15) 

hi-low

実施例には、ハニカム配列もありますね。
ハニカム配列は正方配列化演算が必須ですが、補間演算でもありますので、今後の撮像面位相差AFセンサーではハニカム配列が復活するかもしれません。
CineAlta F65RSのセンサーが20M画素ハニカム構造で、4K 120fpsの記録が可能です。最新の画像処理チップなら、AFも充分処理できそうですね。
by hi-low (2014-08-06 17:24) 

えがみ

> starwars2015 さん
欠点も多いので製品化されるか分かりませんが、次の一手は必ずあると思います。


> toshi さん
仰る通りAF追従と連写を同時に行う場合は、fpsに制限があると思います。あとは動画ですね。
単写をゆっくり繰り返すユーザーには良いかもしれません。


> hi-low さん
スチルユーザーはあまり注目していませんが、ハンディカムのセンサーは、スチルからして見れば変わったものが多いのですよね。
Eマウントレンズ交換式カムコーダーでは、仰るような大胆なことをやってくれそうですし、その技術はスチルのEマウント機にも輸入されそうですね。

by えがみ (2014-08-06 23:02) 

ks

http://camera.itmedia.co.jp/dc/articles/1305/21/news037_2.html
フジの方がX-TransⅡでの撮像面位相差では「位相差用の信号も、ピントが合っている箇所については絵づくりに使ってます」と言われています
現状でも写真として最も必要なフォーカス部分はドット抜けにはなっていないわけで、利用されていないよその方式と比べて劣化は少ないはずですが
それをさらに進化させてボケていく部分でも可能な限り影響が出ないようにと言う事でしょう
by ks (2014-08-06 23:15) 

えがみ

> ks さん
ご指摘頂きありがとうございます。
記事を訂正しました。

ご紹介頂いたWebページですが
位相差画素と撮像専用画素をすると画質の差異はゼロではないが、補完アルゴリズムで対応しており、実質的に問題ない
と理解しました。

ドット抜けだとしても、周辺画素を参照して補正出来ます。
この手のアルゴリズムは、像面位相差AFが登場する前から不良画素やホットピクセル等に対する処置として蓄積されてきたノウハウを、ほぼそのまま使うことも出来るので、他メーカーの位相差画素の画質劣化も一般用途では気にする程のことではないと思っています。

by えがみ (2014-08-08 22:59) 

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