【写真マニアによる徹底解説！】カメラの仕組み知ってる!？
皆さんこんにちは☀️PLEN Roboticsの鈴木です！
春の終わりも近づき、半袖の人が増えてきましたね🎐🍧
さて突然ですが！
皆さん、カメラで写真を撮るのは好きですか？
最近、公園では一眼レフを持った人をよく見かけたり、若い女性の間では『写ルンです』が人気になったりもしました。
『写ルンです』とは1986年に誕生した小型のレンズ付きフィルムカメラ。“エモい”写真を撮れるということでブームになりました。
ちなみに筆者である私（大学生）はずっと「しゃるんです」と読んでいたんです！（笑）
ですが調べてみると、私と同じように「しゃるんです」と読んでいる若い世代の人をたくさん見かけました。世代によって読み方が違って面白いですよね！
（正式には「写ルンです」）
このようにカメラは私たちの日常には欠かせないものですが、カメラの仕組みを詳しく説明できる人は少ないのではないでしょうか？
今回はPLEN Cubeの顔認証や顔認識に必要なカメラについて解説します！
せっかくなので仕組みを学び、カメラマニアになっちゃいましょう！
小型ロボットPLEN Cubeの技術についてはこちらから！
◯カメラの3要素
基本的にカメラは3つの要素から構成されています。
1.光の量を調節するシャッター
2.光を一点に集め、ピントを合わせるレンズ
3.レンズによって集められた光を画像にするイメージセンサー
これはデジタルカメラの場合であり、昔はフィルムカメラが使われていました。
▼フィルムカメラとは？
フィルムとは、ポリエステルに感光材料を塗ったもので、光に当たると色が変わる性質を持っています。
フィルムカメラとは、そのフィルムを感光させて像を作り出す仕組みのカメラです。
以前は主流だったフィルムカメラですが、2002年以降デジタルカメラが出荷台数を上回りました。冒頭でも書きましたが、最近またフィルムカメラの人気が出てきているようですね。
◯イメージセンサーの仕組み
まずはカメラの3要素のひとつ、イメージセンサーからいきましょう！
デジタルカメラはイメージセンサーにより、光を電気信号に変えて画像を作っています。光がたくさん入ったところは電気信号がたくさん発生し、光が少ないところは電気信号も少しになります。
このようにして画像データが作られます。
▼どうして電気信号で色が出せるの？
イメージセンサーは光の強弱を感知するだけです。
なので色を出すためにカラーフィルターを使うんです。
イメージセンサーの前に置かれた赤、青、緑の3色のカラーフィルターにより、画素ごとに入ってくる光の色を3原色に分解してカラー画像を作ります。
イメージセンサーで受光した光は、デジタル信号に変換され、画像処理エンジンで画像になり、SDカード等の媒体に記録されます。
それをディスプレイに表示しているんです。
この作業を一瞬にして行っているなんて素晴らしい技術ですね。
◯レンズの仕組み
続いてはレンズについて。
中学校でレンズを使った実験をしたのを覚えている人もいると思います。
1枚のレンズでは、レンズの外側を通った光と中心を通った光では焦点に差が出てしまいます。（これを球面収差といいます。）
また赤は波長が長く、青は波長が短い特性があるので色にもズレが出てしまいます。（これを色収差といいます。）
ですがレンズには凸レンズや凹レンズがあります。
これら複数のレンズを組み合わせることにより収差を補正することができるのです！
◯シャッターの仕組み
では3要素の最後のひとつ、シャッターにいきましょう。
シャッターとは撮影時にのみ光が入るように、撮影時にのみ開き、それ以外は閉じて光を遮る装置のことです。
シャッターには大きく分けてメカ式と電子式の2つがあります。
物理的にシャッターの開閉を行うのがメカシャッター、
機械構造を持たずにエレクトロニクスのみによるものが電子シャッターです。
電子シャッターは振動によるブレが少ない上、シャッタースピードを超高速にすることができます。一方でフリッカー減少による画面のチラつき、ストロボが使いにくいといったデメリットがあります。
◯PLEN Cubeのカメラ
PLEN Cubeにもカメラが搭載されていますが、実際にPLEN Cubeが撮った写真を見たことはありますか？
実はPLEN Cubeに搭載されているカメラはスマホやPCのカメラと同じものなんです。フルHD、5Mピクセルの画素数を持ち、画角70度のオートフォーカスレンズを搭載しています！
ちなみにですが、
スマホやカメラのイメージセンサーは、小さな筐体（ケース）内に収める必要があるため大きさに制限があります。あまりにも大きすぎる画素数だとかえって画質が悪くなることもあるそうです。
カメラって奥が深いですね。
◯まとめ
今回はカメラの仕組みについて解説しましたが、いかがだったでしょうか！
私個人的には、カメラの奥深さを再認識できた回だったと感じます。
今でこそ、息をするくらい当たり前にキレイな写真が撮れてしまいますが、
モノづくり技術がこんなにも詰まったカメラを詳しく知ることで、もっと写真を好きになれるんじゃないかと思います！
今回も読んでいただきありがとうございました。
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