【カメラ・イメージセンサ】シェーディング (周辺減光)とは?

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工学
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シェーディング (周辺減光)とは

 シェーディング (周辺減光)は下の図のように,写真の中心に比べ隅が暗くなってしまう現象です.これを写真の味とすることもできますが,邪魔にもなります.

 原因としてはイメージセンサの周辺部 (像高が高い部分)では,斜めに入射する光が多いことにあります.光が斜めから入射すると暗くなる理由としては口径食,画素の感度違い,コサイン4条測があります.

※シェーディング (周辺減光)の再現

口径食

 口径食は斜めから入射した光が,レンズの筒に一部が遮られてしまうことです.これによって隅が中心に比べて暗くなってしまいます.口径食はレンズを絞ることで抑えられるため,シェーディング (周辺減光)も抑えることができます.

画素の感度の違い

 また,シェーディングはイメージセンサの中央にある画素と隅にある画素の感度の違いによっても発生します.隅にある画素は斜めから入射する光が多いため,光が遮られやすく,感度が落ちてしまいます.結果としてシェーディングの原因の一つとなります.

 これもレンズを絞ることで少し抑えられます.また,イメージセンサを設計する際に,これを考慮した瞳補正によっても抑えることができます.

コサイン4条測

 他の原因にコサイン4条測があります.コサイン4条測はイメージセンサにまっすぐ入射する光に比べ,斜めに入射する光がセンサの受光面で広がるため,隅でより暗くなる物理現象です.これはレンズを絞っても抑えることはできません.

シェーディングの対策

 シェーディングはレンズを絞ることで抑えることができます.また,信号処理で周辺を明るくする処理も行われます.イメージセンサとしては,瞳補正などの技術によって,周辺の感度をなるべく落とさないことでも対策になります.

シェーディングの利用

 シェーディングは多くの場合は邪魔な現象になりますが,これを活かして味のある写真を撮影することにも利用できます.このときはシェーディングを抑えたいときとは反対に絞りを開けることでよりシェーディングを発生させられます.

まとめ

  • シェーディング (周辺減光):写真の中心に比べ隅が暗くなってしまう現象
  • シェーディングの原因:口径食,画素の感度の違い,コサイン4条測
  • 口径食:斜めから入射した光がレンズの筒に一部が遮られること
  • 画素の感度の違い:中央と周辺の画素の感度の違いがシェーディングの一つの原因となる
  • コサイン4条測:斜めに入射する光がセンサの受光面で広がるため、隅でより暗くなる物理現象

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