フォトサイト

概要

フォトサイト（「センセル」、sensor element より）は、デジタルイメージセンサー（CMOSまたはCCD）の最小の感光性構造単位です。シネマカメラや写真カメラのセンサーには、このセルが数百万個グリッド状に配置されています。各フォトサイトは、入射光を集めて電気電荷に変換します。これがデジタル撮影の物理的な基礎となります。

セットでの理解のために重要なこと：フォトサイトはピクセルと同じではありません。フォトサイトはセンサー上の物理的なコンポーネントであり、ピクセルは変換と処理（デモザイキング）を経て初めてデジタル画像点として生成されます。信号がアナログである限り、ピクセルではなくフォトサイトと呼ぶのが正しいです。

フォトサイトセルの構造

個々のフォトサイトセルは、通常、複数の層で構成されています。

• マイクロレンズ： 入射光を漏斗状に感光面へ集束させ、光の利用効率を高めます。
• カラーフィルター： カラーセンサーの場合、各セルには赤、緑、または青のフィルター（カラーフィルターアレイ）が配置されています。一般的に使用されるのはベイヤー配列で、赤や青のフィルターの2倍の緑フィルターが含まれています。
• フォトダイオード： 光子を電気電荷に変換する、実際の感光素子です。
• 読み出し回路： 収集された電荷を伝達する関連電子機器。

個々のフォトダイオードは色盲であり、明るさしか測定しないため、カラーフィルターが色情報を生成します。各画像点に必要な欠落色値は、後で隣接セルから補間されます（デモザイキング）。

セットでの重要性

フォトサイトのサイズは、画質、ひいては照明計画の重要な調整パラメータです。

• 感光性： フォトサイトが大きいほど、より多くの光を集め、暗い場所や高ISO設定でノイズの少ない画像を提供します。これは、低照度撮影や厳しい照明設定に関連します。
• ダイナミックレンジ： セルが最大で保存できる電荷量（フルウェル容量）は、その物理的なサイズに依存し、ディテールが白飛びする前にどれだけ明るくなれるかを決定する要因の1つです。
• 解像度対感度： 特定のセンサー面積において、フォトサイトが多いほど解像度は高くなりますが、個々のセルは小さくなります。逆に、感度とダイナミクスを高めるには、より大きな、つまりセル数が少ない方が有利です。これが、一部のシネマカメラが意図的に適度な解像度と大きなフォトサイトを採用している理由を説明しています。

実際には、これは次を意味します。大きなフォトサイトを持つセンサーは、光量が不足していても比較的寛容であり、照明に多くの自由度を与えます。一方、非常に高解像度の小さなセルを持つセンサーは、より多くの光量またはより慎重な露出を必要とします。