SD1：Foveon X3 センサの解像感の秘密 －シグマ モノフェローズイベントレポート (2)

昨日に引き続き、シグマのイベントレポートをお送りします。今回は、先日の Photokina で開発が発表された、シグマ製デジタル一眼レフカメラの新製品「SD1」について。

シグマ、約4,600万画素・防塵防滴ボディの「SD1」 – デジカメWatch

レンズ開発に関するお話から、シグマという会社がとにかく品質と他社がやらないことをやる差異化戦略についてはよく理解できましたが、この SD1 をはじめとしたシグマ製デジタルカメラも、良くも悪くも非常に独自性の強い製品となっています。

シグマ製のカメラを語るときには、そのイメージセンサである「Foveon」（フォビオン）を抜きにしては語れないでしょう。

現在のデジタルカメラのイメージセンサのメーカーは限られていて、キヤノン、ソニー、パナソニック、富士フイルム、米 Kodak（昨年撤退）、そして Foveon くらいしかありません（ニコンもフルサイズセンサは自社製）。そして、これらの中でキヤノンとソニーの 2 社が圧倒的な市場シェアを誇っており、デジタルカメラで Foveon を採用しているのはシグマのみ。
また、Foveon 以外のイメージセンサは「ベイヤー配列」と呼ばれる一般的な原理を採用しているのに対して、Foveon は構造からして全く異なる、独自性の強いセンサになっています。

Foveon の歴史に関しては、シグマの公式コンテンツが分かりやすくまとまっています。

SDシリーズの誕生 | SIGMA SD15 : スペシャルコンテンツ

Foveon の創設者の一人が、カーバー・ミードという名前のこのおじいさん。CIT（カリフォルニア工科大学）の物理工学・情報工学の教授で、Foveon 以前には PC や iPod のタッチパッドのメーカーとして知られる Synaptics という企業の創始者の一人でもあるそうです。このほか、情報工学の世界ではとても有名なゼロックスのパロアルト研究所（現在の Windows や Mac OS で使われている、マウス操作を中心とした GUI の基礎を発明したことで有名）にも所属していたことがあるそうで、コンピュータ業界とは切っても切れない縁があります。

社名でありセンサの製品名である「Foveon」は、生物学用語である「Fovea Centralis（網膜中心窩）」を語源とした造語。何を言っているのかさっぱり分からないと思いますが（笑、

シグマの公式サイトの説明によると「人間の網膜の中心に位置し、視力と色に対する感度が最も高い部位」のこと。具体的には上の画像にあるとおり、人間の目の球体において、水晶体（レンズ）と正対する位置にある部位のことです。まさにカメラのレンズとイメージセンサの関係になぞらえた名称で、「最も感度が高い」という Foveon センサの特性にそれだけの自信を持っているわけです。

ちなみに、Foveon は数年前までは「Foveonics」という社名だったのが、Canon も Nikon も「～on」で終わる名前なので、カメラ関連の企業であることが分かりやすいように「Foveon」に改名したそうです。って言われるまで気がつかなかったよ！（ぉ
戦後の日本のカメラメーカーがこぞって Leica を意識した「～カ」というメーカー／ブランド名をつけたり、ニコンという名称が Zeiss Ikon を意識したものであると言われていたり（かつての社名であった日本光学のもじり、以外に「Nein Ikon（＝Not Ikon）」の意味が込められているという説もある）、というようにドイツメーカーが日本メーカーに大きな影響を与えていたのと同じことが、今逆に起きているということなのかもしれません。

Foveon センサそのものの発明者は、ナショナルセミコンダクタという半導体メーカー（かつて PC 用の「Cyrix」という Pentium 互換 CPU を開発製造していたメーカー）の技術者であったディック・メリルという人物。しかしこの人も、理論的には Foveon センサでベイヤー型センサよりも高い画質が実現できるはず、ということを考えて特許まで取っていたものの、実際にセンサを製造するのは困難だと考えていたそうです。そこに、Foveon 社の当時の画像処理エンジニアであったディック・ライアン（現在は Google に移籍）が協力し、ついに Foveon X3 センサの実用化に成功しました。

Foveon X3 センサと一般的なベイヤー型センサとの違いは露光方式。ベイヤー型センサは輝度のみを検出するモノクロセンサであり、その上に R/G/B 各色のカラーフィルタを被せることで色情報として検出しています。
それに対して、Foveon X3 は「半導体は厚みによって吸収する光の波長が異なる」というシリコンの特性を応用し、センサの表面で青、中深度で緑、高深度で赤の光を捉えるという仕組みになっています。人間の身体も紫外線（短波長の光）は皮膚の表面が反応するために日焼けし、赤外線（長波長の光）は身体の芯から温まる、ということがありますが、それと同じような話です。

ベイヤー型センサが各画素で 1 色しか受けられないのに対して、Foveon X3 は 1 画素で 3 色を検出できるため、ベイヤー型センサと比べるとセンサの画素数の 3 倍相当の解像度が得られると言われています（実際にはシリコンの深部に行くに従って光が拡散してしまうため、理論ほどきれいにはいかないようですが）。
ビデオカメラでは、従来もプロ機などを中心に 3 板式（3CCD・3CMOS）の機種があり、カメラ内部でプリズムを使って光を 3 原色に分解し、R/G/B それぞれ専用のイメージセンサで受光することで解像度を高める、という手法が採られてきましたが、Foveon X3 はイメージセンサ 1 枚でこれと同じ役割を担っていると言えます。

また、ベイヤー型センサでは 1 ピクセルごとに R/G/B いずれかのカラーフィルタが貼り付けられていますが、フィルタの構成比は R:G:B で 1:2:1 になっています。これは人間の眼がグリーンに対する感度が高いため（モニタで R:100%、G:100%、B:100% それぞれを表示して見比べてみるとグリーンが一番明るく見えますよね？）、グリーンを優先的に処理したほうが見た目上の解像度が高く感じられる、という事実に基づいています。が、人間の感度が低いというだけで、光にはレッドとグリーンの要素も含まれるわけだから、それらもちゃんと解像してあげたほうが美しく見えるよね、というのが Foveon の考え方。
確かに、音楽でも MD や MP3 などの圧縮音源は音響心理学的に「人間の耳にはほとんど聞こえない周波数の音を間引くことでデータ量を減らす」というアプローチでデータを圧縮していますが、ちゃんと聴き比べるとやっぱり非圧縮音源のほうが音色が良く、再現性が高く感じられます。それと同じようなことを視覚に対して言っているのがベイヤーと Foveon の違い、と言えば分かりやすいでしょうか。

また、先述の通りベイヤー型センサではピクセルごとにカラーフィルタの色が異なるため、各ピクセルについているフィルタ以外の色が検出できません。そのため、イメージセンサの前面にローパスフィルタを置いて画像を「ぼかし」、各ピクセルが隣り合う別色のピクセルを（そのぼけた光の情報をもとに）類推して補完する処理を入れています。これにより、1,000 万画素のイメージセンサであればそのままフルカラーで 1,000 万画素相当の画像が得られるわけですが、実際にはいくら高性能なレンズを通ってきた光であっても、記録される直前にぼかし処理が入ることで「微妙に眠い」画質に劣化していることになります。
が、Foveon X3 であれば全ピクセルで RGB 全てを露光するその構造上ローパスフィルタが不要なため、レンズ本来の画質がそのまま得られる、というわけです。

こういうアプローチで開発された Foveon X3 センサですが、従来は同世代の他社製イメージセンサに比べて絶対的な解像度が見劣りするという弱点がありました。カタログスペック上は 1 ピクセルで 3 画素相当という計算で、現行の SD15 ならば 1,406 万画素相当と謳われていますが、実際のピクセル数は約 470 万画素。見た目の解像感が高いとはいえ、画素数は所詮 470 万画素相当では、Foveon の長所と短所を理解してくれるユーザー以外にはなかなか支持されなかったのも事実だと思います（そもそもカメラメーカーとしてのシグマの知名度など、他にも理由はあるでしょうが）。

が、来年発売される SD1 では Foveon X3 センサそのものの解像度を一気に 1,530 万画素に引き上げ、色解像度約 4,600 万画素相当という謳い文句だけでなく、センサ自体の解像度でも他社の現行製品と遜色ないレベル（APS-C で現在最高画素数となる EOS 7D でも 1,800 万画素）に並べた上で、画質で勝負しようとしています。これはもしかしたら初めて Foveon センサ搭載機を購入の選択肢に挙げて良いかもしれません。

SD1 は来春の発売に向けて目下開発中ということで、今回は残念ながら実機に触ることはできませんでしたが（欲を言えば試作機かモックにでも良いから触りたかった）、SD1 の試作機で撮影されたという写真のプリント（A0 判だったかな）を何枚か見せていただけました。

えー、Foveon で撮った写真のプリントをベイヤー型のカメラで撮った画像じゃ分からないと思いますが（ぉ）、雰囲気だけでも分かるかと。確かに非常に解像感が高く、

大判のデジタルカメラで撮影したわけでも、マクロレンズを使ったわけでもないのに、これだけ大きなプリントで産毛や毛穴、肌のきめまで克明に再現されています。写真の空気感が伝わってくるというか、大げさな話ではなく「立体感を持った写真」とでも言えばいいのでしょうか。
正直言って、今まで自分が使ってきたデジタル一眼レフの画質がぼやけていると感じたことがありませんでしたが、何か根本的に違うものを見てしまったような気がします。よく「シャープな描写」と表現されるシグマ製交換レンズ群の真の性能を活かせる Foveon X3 こそ、シグマのレンズに相応しい組み合わせなのかもしれません。個人的には、ツァイスレンズを Foveon で使ったらどんな画になるか・・・を一度試してみたかったりします。

なお、SD1 ではなく現行の SD15 ではありますが、ニューヨークの写真家 Bill Sullivan とシグマとのコラボレーション写真集 “Duane Park” で Foveon X3 のポテンシャルの高さを感じることができると思うので、ぜひご覧ください。

Duane

ちなみに、この SD1 の価格は現時点ではまだ未定ですが、「APS-C のデジタル一眼レフカメラとして非常識ではない価格」を目標としているとのこと。Foveon センサを付加価値と考えるならば、おそらく APS-C のハイエンド機である EOS 7D やニコン D300S クラスを狙ってくるのではないでしょうか。20 万円を超えるとフルサイズ機が見えてきてしまうので、量販店での実勢価格で 18 万円前後・・・あたりを予想します。
ただ、価格に関しては山木社長も言葉を濁しがちだったので、まだまだ新しい Foveon X3 センサの歩留まりが見えていないのかな、という気がします。量産性がコストに直結する半導体において、特殊なセンサにもかかわらず供給先が自社のみ、というのは、正直厳しいかと。だからこそ、歩留まりの問題さえクリアできれば強力な差異化に繋がるわけですが。
あとはファームウェアの仕上がり次第ですかね。DP1 あたりは正直使い勝手が悪く、じゃじゃ馬を乗りこなす愉しみを見出せなければ辛いカメラだったので、動作速度や操作性という点で当初からブラッシュアップされたものであることを期待します。

SD1 の国内お披露目は来年の CP+ あたりでしょうか？私も今から楽しみにしていたいと思います。

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