先日、スキーに行ってきました。

　ちなみに、この原稿、冬に書きためたものではないですよ。6月上旬にスキーに出かけたのです。目指したのは乗鞍岳東斜面大雪渓。ここは、標高2,700mくらいなはずなので、雪がちゃんと残っておるのです。ほっほっほーっ。
　とは云っても、スキー場ではありませんからリフトなんてものはございません。月山などのように有名どころでもありませんので、ロープトゥなんてものも存在しません。三浦雄一郎さん宜しくスキー板を担いで登り、それから滑ってきます。そうですねぇ、だいたい30分担いで登ったのに、30秒くらいで滑り降りられちゃう、って感じでしょうか。ココまでくると「ほとんどビョーキ」ですね。（汗）

　とはいっても、今年は滑ってきませんでした。天候が悪かったとか、雪が無かったとかではなくて…、バスに乗り遅れまして。（笑）
　実は、乗鞍岳上部の道路は、マイカーが乗り入れ禁止になっております。今の季節だとタクシーも禁止です。唯一の例外は、1日に1本だけある路線バスのみ。これに乗れば大雪渓に行けるのですが…。何度かバス会社に打診したはずなのですが、こちらの希望したバス停がうまく伝わっていなかったのか、勘違いがあったのか、わずかに遅い時間を出発時間だと思いこんで…。まんまと乗り過ごしたのでした。とほほー。

　今年は大雪渓には行けませんでしたが、毎年、大雪渓で写真を撮影するとチト困ることがあります。云わずと知れた「白トビ」あるいは「黒つぶれ」というやつです。デジカメは、フィルムに比べるとダイナミックレンジが狭いので、コントラスト比が高いシチュエーションを撮影しようとすると、これらの症状が発生してしまいます。大自然の素晴らしさをパチリと残したはずなのに…。帰ってきてから、とほほのほ、な気分になることもしばしばです。

　前回、スーパーCCDハニカムの紹介をしましたが、このCCDは「白トビ」「黒つぶれ」を防止するのにも役立つ機構を持っています。とはいっても、前回はこのあたりにはまったく触れておりません。より高感度を実現できるしくみについてのみの紹介だったためです。しかし、白トビや黒つぶれを防止するしくみも知りたいところですよね。
　そんなわけで、今回も「スーパーCCDハニカム」についての解説を続けていくことにしましょう。

　スーパーCCDハニカムを語るには、前回のしくみだけでは完全に紹介をしたことにはなりません。なぜならば、現在、スーパーCCDハニカムには、「HR系」と「SR系」と呼ばれる2つの流れがあるからなのです。前回は、このうちの片方だけを紹介したのに過ぎないのです。

　前回紹介したものは、HR系になります。現在、流通しているHR系は「スーパーCCDハニカム V HR」と呼ばれるもの。第5世代のスーパーCCDハニカムになります。そして、今回紹介するものは、SR系になります。現在、流通しているものは「スーパーCCDハニカム SR II」と呼ばれるもので、新しい機構を取り入れたスーパーCCDハニカム SRの第2弾ということになります。機構としては、スーパーCCDハニカム SRとスーパーCCDハニカム SR IIはほとんど同じなので、以降はスーパーCCDハニカム SRとだけ表記することにします。

　スーパーCCDハニカム SRでは、このしくみをCCDの中で行えるようにしました。まず、受光領域を2つに分けます。そのうちの1つを通常の光に感光する高感度なS画素とし、もう1つを光量が多いときに感光するR画素として使うようにしました。通常のシチュエーションでは、S画素を使って画像データを生成します。光量が多いシチュエーションでは、通常のS画素に、R画素で得られたデータ信号を加えて画像データを生成します。こうすることによって、従来のスーパーCCDハニカム HRに比べて、ダイナミックレンジを約4倍に広げられたのです。長年、ネガフィルムの品質向上と闘ってきた富士写真フイルムならではの発想といえるかもしれませんね。

【ネガフィルムとスーパーCCDハニカムSR】 スーパーCCDハニカムSRは、ネガフィルムの構造をCCDに反映させたものということができるでしょう。 （『体系的に学ぶ デジタルカメラのしくみ』より）

　受光領域を2つに分けると、受ける光が少なくなってしまってあまり良くないのではないか、と思われるかもしれません。たしかに、全面を使うHR系よりは受光領域は小さくなってしまいますが、もともと通常のIT-CCDよりは大きな受光領域があるスーパーCCDハニカムですから、大きなデメリットになることはありません。多くの光を受けて画像データにするよりも、ダイナミックレンジを広げて微妙な光の増減を敏感に関知して画像データに反映した方が、写真の見た目としては綺麗に感じることが多いですから、「綺麗な写真を撮りたい」という要望には、このようなしくみの方が有効的だと云えるのです。そのためスーパーCCDハニカム SRは、高級デジタル一眼レフカメラ『FinePix S3 Pro』などの上位機種に使われることが多くなっています。

【ダイナミックレンジが広いスーパーCCDハニカムSR】 通常なら飽和状態になるような強い光でも、R画素のおかげでより広いダイナミックレンジを実現しています。 （『体系的に学ぶ デジタルカメラのしくみ』より）

　スーパーCCDハニカムは、人間の視覚特性を考えたときにも、IT-CCDよりも優れているということがいえます。そのため、IT-CCDを使った写真と比べたときに「綺麗だ」と感じることが多いといわれています。スーパーCCDハニカムのしくみの締めとして、人間の視覚特性とスーパーCCDハニカムの関連について紹介しておきましょう。

　人間の眼は、斜め方向に比べると水平方向、あるいは垂直方向に対してシビアです。例えば、文字盤に数字も区切り線も無い時計があるとしましょう。それでも、長針が水平・垂直方向にあるときには、微妙な違いを判別できます。長針が14分を指しているのか、15分なのか、あるいは16分なのかということの判断はさほど難しくはありません。ところが、斜め方向になるとそうはいきません。7分なのか、8分なのか、判断に苦しむことはしばしばあります。

【人間の眼は水平・垂直方向に対してシビア】 垂直方向に対するズレには敏感ですが、斜め方向のズレは判断に苦しむことがあります。ましてやどれくらいの角度で斜め方向にズレているかということは、ほとんど判別できないといっても過言ではないでしょう。 （『体系的に学ぶ デジタルカメラのしくみ』より）

　このことから、水平・垂直方向に対して多くの情報があった方が、人間は詳細な画像として感じることができる、といえます。このとき、スーパーCCDハニカムの水平・垂直方向に対しての情報を見てみましょう。画素を垂直に配置しているIT-CCDに比べて、45度傾けて配置しているスーパーCCDハニカムの方が、情報を得られるポイントの間隔は短くなります。具体的には、水平・垂直方向の間隔は2分のルート2倍、すなわち約0.71倍短くなるわけです。つまり、CCDの画素を45度傾けたスーパーCCDハニカムの方が、水平・垂直方向に対して多くの情報が得られるということになり、人間が写真画像を見たときに詳細に感じることができるというわけです。もちろん、これはHR系、SR系の違いに関わらず、スーパーCCDハニカムの特性として得られるメリットです。

【水平・垂直方向が短くなる】 画素を45度傾けると、水平・垂直方向の感覚が、約0.71倍となり、短くなります。 （『体系的に学ぶ デジタルカメラのしくみ』より）

　また、スーパーCCDハニカムは、物理的にも高解像度の画像データを取得できます。なぜなら、カラー画像のデータを生成する際には、1つの画素だけでデータを生成しているわけではなく、周囲の画素データを参照し計算を行った上で、カラー画像データの1ドットを生成しているからです。スーパーCCDハニカムでは、この計算によって信号画素と同じ扱いにすることができるポイントが通常のIT-CCDに比べて多くなります。
　具体的には、どれくらい増えるでしょうか。スーパーCCDハニカムにすることによって、データを得られる間隔は2分のルート2倍になりました。データを得られる場所の数は、間隔の逆数になりますから、ルート2倍、すなわち約1.4倍に増えることになります。つまり、スーパーCCDハニカムは、同じサイズのIT-CCDに比べて、約1.4倍の解像度の画像データを生成できるということになるです。これも、HR系、SR系の違いに関わらず、スーパーCCDハニカムの特性として得られるメリットとなります。

【スーパーCCDハニカムは解像度が約1.4倍になる】 スーパーCCDハニカムでデータを得られる場所は、同サイズのIT-CCDに比べて約1.4倍になります。 （『体系的に学ぶ デジタルカメラのしくみ』より）

　デジタルカメラは、まだ登場したばかりで、それに使われている技術にはデメリットとなる点もまだまだあります。多くのデジカメで採用されているIT-CCDも、コストパフォーマンスに優れているとはいうものの、まだまだ改良の余地があります。CMOSを紹介したときに、今後はCMOSが主流になっていくかもしれない、と書きました。しかし、このスーパーCCDハニカムのように、CCDの改良もどんどん行われています。CCDも捨てたもんじゃないよ、といったところでしょうか。

このように、CMOSとCCDの開発競争がうまくせめぎ合って進化して、品質が良くて安いデジタルカメラが創られていくと良いですよね。