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科学のお話

2017年3月8日(水)

光の3原色の続き

 前回は、光の3原色についてお話をしました。テレビやカラープリンタでいろいろな色を表現するときに基本となる、色の3原色と光の3原色について説明しました。

 では、カメラなどで色を取り込むにはどのような仕組みでされているのでしょうか。
 今はあまり使われなくなりましたが、写真機ではフィルムが使用されていました。カラー撮影用のフィルムは、光の3原色(赤、青、緑)に反応する化学薬品が図のように三層に塗られていて、入ってくる光をそれぞれの層でとらえるようになっています。

 それでは、テレビカメラやデジタルカメラはどのよう仕組みになっているのでしょうか。テレビ放送開始時期のテレビカメラには撮像管(さつぞうかん)といわれる、入ってきた光を電気の信号に変える仕組みがありました。その撮像管は右のような直径8cm、長さ50㎝ぐらいの筒型のものが使用されていました。管の左側の円形の部分から光が入ります。
  初期のカラーテレビ用のカメラでは、入ってきた光を特殊な鏡で赤、青、緑の3つに分けて撮像管(さつぞうかん)に取り込み、それぞれの光の信号に変えていました。当時は撮像管(さつぞうかん)も大きく、そのためにカメラも大きなものでした。このようなものが3本も入っていましたからカメラの大きさは、たて65㎝、よこ120㎝、たかさ50㎝、重さ100kgぐらいありました。

  光を電気の信号に変えるものとして、半導体(はんどうたい)素子(そし)が利用されるようになって、撮像管は小さく薄くなり小型化されました。(P型半導体とN型半導体を重ねた半導体素子に光を当てると電気が発生する。科学館3階に、光を出す発光ダイオードに光を当てると、逆に電気が起きることを確かめられる展示があります)、撮像管が管状(かんじょう)だったけれど半導体受光素子は板状になっているので、これを固体撮像板(こたいさつぞうばん)と呼びます。現在多くの固体撮像板にCCDと呼ばれる半導体受光素子が使われているので、これを使ったカメラはCCDカメラなどと呼ばれることがあります。
  半導体受光素子を使った固体撮像板は、小さな半導体受光素子をたくさん並べた仕組みになっています。今よく使われている画素数という言葉は、1枚の固体撮像板の中に、この半導体受光素子が何個あるかをあらわしたものです。開発初期は多いもので10万画素でしたが、最近では1600万画素以上のものが多くなっています。
 この固体撮像板をもちいて、デジタルカメラやビデオカメラが作られています。カラー撮影をするには、一つずつの画素の前に、赤、青、緑のそれぞれの色のカラーフィルターを重ねて、3色それぞれの色の信号を取り出しています。

緑色に敏感な人間の目の色への感覚に近づけるために
緑色を通すカラーフィルタが多くしてある。(緑2:赤1:青1の割合)
これをベイヤー配列という。

デジタルカメラやビデオカメラは、入ってきた光をフィルターで、光の3原色に分けて、それぞれの色に応じた信号を取り出し使用しています。

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