ピーター・LP・ディロン

ディロン、 1970年代頃

ピーター・LP・ディロン（1934年3月22日生まれ）は、アメリカの物理学者であり、インテグラルカラーイメージセンサー[ 1 ]とシングルチップカラービデオカメラ[ 2 ]の発明者です。ジョージ・イーストマン博物館のテクノロジーコレクションのキュレーターであるトッド・グスタフソンは、「ピーター・ディロンが開発したカラーセンサー技術は、あらゆる形式のカラー写真に革命をもたらしました。これらのカラーセンサーは現在、スマートフォンのカメラ、デジタルカメラやビデオカメラ、デジタルシネマカメラ、医療用カメラ、自動車用カメラ、ドローンなどの製品に広く使用されています」と述べています。[ 3 ]ディロンは1959年にコダック研究所に入社し、1991年にコダックを退職しました。[ 4 ]彼はニューヨーク州ピッツフォード在住です。

幼少期と教育

ピーター・ディロンは1934年3月22日にバージニア州リッチモンドで生まれました。彼はバージニア大学に入学し、1956年に物理学の学士号を取得しました。 [ 4 ]卒業後、イギリスのケンブリッジ大学でフルブライト奨学金を受賞しました。[ 4 ]彼は1959年にコダック研究所（KRL）に入社しました。[ 4 ]

一体型カラーイメージセンサー

1974年初頭、KRLは8mmフィルムを使用するホームムービーカメラに代わる一体型のカラービデオカメラ/レコーダー（現在はカムコーダーとして知られている）の開発に着手した。[ 4 ]磁気レコーダー部分の作業はJames U. Lemkeが率い、[ 5 ] Peter Dillonがカメラ部分を担当した。[ 3 ] KRLは、1960年代後半にベル研究所で発明された電荷結合素子（CCD）に関する研究を既に開始していた。[ 6 ]しかし、CCDセンサーは白黒（つまりモノクロ）画像しか撮影できなかった。当時のカラーCCDカメラには3つのセンサーとカラービームスプリッター（プリズムなど）が必要だったため、手持ちのカムコーダーには大きすぎて高価だった。[ 7 ]

1974年、ディロンはウェーハ製造工程の後半で、CCDイメージセンサーの個々のピクセルの上に直接カラーフィルターのパターンを製造するというアイデアを思いつきました。[ 1 ]彼は、このようなカラーフィルターアレイ（CFA）が、センサーのピクセルの一部を赤色光のみ、一部を緑色光のみ、残りを青色光のみを捉えるように選択的に感光させることを認識しました。[ 8 ] KRLの同僚と協力してCFAを製造し、シングルチップカラーカメラに必要な回路を開発した後、ディロンは1976年12月にIEEE会議でその研究成果を発表しました。 [ 1 ]

使用する最適なカラーパターンを決定するために、ディロンは KRL の同僚であるブライス・ベイヤーに相談しました。[ 3 ]ベイヤーはこれに応えて、50% の緑のピクセルがチェッカーボード状に配置され、その間に赤と青のピクセルが交互に配置されたパターンを発明しました。これは現在「ベイヤーフィルタ」として広く知られています。 [ 9 ]しかし、ベイヤー CFA は、赤と青が交互にライン上にのみ表示され、したがって交互にフィールドにのみ表示されるため、NTSC テレビスキャンで使用されるインターレース読み出しとは互換性がありませんでした。[ 2 ]その後、ディロンは緑のチェッカーボードと各ラインに青色の値を持つ別の CFA パターンを発明しました。[ 10 ]彼はこのパターンを、自身が開発したシングルチップカメラのカラー CCD センサー (下の図を参照) に使用しました[ 2 ]

ディロンは、半導体製造プロセスと互換性のあるカラーフィルタアレイ製造プロセスを開発するために、コダックの同僚であるKRL物理化学者アルバート・ブロートと共同研究を行った。[ 3 ]ブロートは、ウェハ製造段階でCCDイメージセンサのピクセル上に塗布された受容ポリマー層に、フォトレジスト窓を通して染料昇華法を用いるプロセスを発明した。[ 11 ]その結果、チップをダイシングしてパッケージングする前に、同一ウェハ上に製造される数百個のイメージセンサチップにカラーフィルタを同時に適用することが可能になった。これにより、プロセスは非常に経済的になった。

最初のカラーCCDイメージセンサー

コダックがまだ実用的なCCDイメージセンサーを開発していなかったため、KRLは小さなガラス板上に最初のCFA（ディロンのCFAパターンを使用）を製造した。[ 1 ] CFAでコーティングされたガラス板は、カバーガラスを取り除いたフェアチャイルド製の既存の100 x 100ピクセルCCDセンサーの上部に登録され、接着された。 [ 12 ] CFA自体の性能と、CFAとモノクロCCDの組み合わせは、1978年の論文で報告された。[ 12 ]

シングルチップカラーカメラ処理

カラー画像補間（デモザイク）

ディロンは、この 100 x 100 ピクセルのカラー画像センサーを世界初のシングルチップカラービデオカメラに組み込み、1978 年 2 月に発表された IEEE 論文でこれについて説明しています。[ 2 ]ディロンとベイヤーは、カメラで使用される画像処理アルゴリズムと回路を発明しました。これは、米国特許第 4,176,373 号に記載されています。[ 13 ]この特許では、CFA ピクセル値から完全な赤、緑、青のカメラ出力信号を作成するために使用される信号処理回路について説明しています。この回路は、色パターンをデコードするために、センサーの出力信号を適切なタイミングでサンプリングし、サンプル間の中間値を補間します。緑のピクセルを処理して高空間周波数の輝度信号を生成し、この信号が 3 つの低空間周波数の色チャネルに追加されます[ 8 ]図に示すように、今日では、すべてのシングルセンサーカラーカメラがこの基本的なアプローチのより洗練されたバージョンを使用しており、現在は「デモザイキング」と呼ばれています。[ 14 ]

ディロンは、低照度下でも動作範囲を拡大する、もう一つの重要なビデオカメラ技術の発明者でもある。米国特許第4,016,597号[ 15 ]に記載されているように、ディロンとKRLの同僚ジム・デパルマは、一体型カラーイメージセンサーが赤外線（IR）波長に敏感であることを認識していた。その結果、カラービデオカメラは適切な色再現を得るために赤外線（IR）遮断フィルターを搭載する必要がある。[ 16 ]彼らは、非常に低い照度下でIR遮断フィルターを自動的に除去することで、感度を大幅に向上させ、許容できるモノクロ画像を生成できることを実証した。[ 15 ]この発明は、今日、カムコーダーやカラービデオセキュリティカメラの「ナイトビジョン」機能を提供するために広く利用されている[ 17 ]。

栄誉と賞

エミー賞の銅像を掲げるディロン氏（左）とアルバート・ブロート氏（右）

ディロンとアルバート・ブローは共に2019年に「単板カラーカメラの先駆的開発」により技術・工学エミー賞を受賞した。 [ 3 ] [ 18 ] 2022年には「デジタルビデオカメラおよび静止画カメラ用カラーフィルタアレイを集積したイメージセンサの開発への貢献」によりIEEE井深大コンシューマーエレクトロニクス賞を受賞した。[ 19 ] [ 20 ]

参考文献

  1. ^ a b c d「固体撮像装置用インテグラルカラーフィルタアレイ、1976年国際電子デバイス会議、ワシントンDC」。doi : 10.1109 /IEDM.1976.189067 . S2CID  35103154 .{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
  2. ^ a b c dディロン、ピーター (1978). 「単一CCDエリアアレイを用いたカラーイメージングシステム」、IEEE Journals of Solid-State Circuits、1978年2月. doi : 10.1109/JSSC.1978.1050992 . S2CID 41078706 . {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
  3. ^ a b c d e Overton, Gail (2019年4月7日). 「カラーセンシング技術がロチェスターの科学者にテクノロジー・エミー賞を授与」 . Laser Focus World . 2023年12月23日閲覧。
  4. ^ a b c d e Memmott, Jim (2021年9月26日). 「携帯電話で写真を撮る？コダックの研究者2人に感謝すべき」 . Rochester Democrat & Chronicle . 2023年12月13日閲覧。
  5. ^ US3962725A、レムケ、ジェームズ・U. & レンツ、ロバート・A.、「ビデオタイムベースを制御するために記録済みのタイミング信号を使用する磁気テープカートリッジ搭載ポータブルビデオカメラ」、1976年6月8日発行 
  6. ^ Boyle, WS; Smith, GE (1970). 「電荷結合半導体デバイス」 . Bell System Technical Journal . 49 (4): 587– 593. Bibcode : 1970BSTJ...49..587B . doi : 10.1002/j.1538-7305.1970.tb01790.x . 2023年12月22日閲覧。
  7. ^ Sharma, Gaurav (2003).デジタルカラーイメージングハンドブック（第1版）. ボカラトン: CRC Press. pp.  730– 731.
  8. ^ a bパルルスキ、ケネス (1985). 「ワンチップカメラ用カラーフィルタと画像処理の代替手段」IEEE Transactions on Electron Devices. doi : 10.1109/T-ED.1985.22133 . S2CID 9008653 . {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
  9. ^ US3971065A、ベイヤー、ブライスE.、「カラーイメージングアレイ」、1976年7月20日発行 
  10. ^ US4047203A、ディロン、ピーターLP、「カラーイメージングアレイ」、1977年9月6日発行 
  11. ^ US4081277A、Brault, Albert Thomas; Light, William Andrew & Martin, Thomas William、「一体型カラーフィルタを有する固体カラー撮像装置の製造方法及びその装置」、1978年3月28日発行 
  12. ^ a bディロン、ピーター (1978). 「ソリッドステートイメージャー用カラーフィルタアレイの製造と性能」、IEEE Journal of Solid-State Circuits、1978年2月. doi : 10.1109/JSSC.1978.1050991 . S2CID 38593079 . {{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=（ヘルプ）が必要です
  13. ^ US4176373A、ディロン、ピーターLP＆ベイヤー、ブライスE.、「離散サンプル型カラービデオ信号の信号処理」、1979年11月27日発行 
  14. ^ Lukac, Rastislav編（2008年9月9日）『シングルセンサーイメージング：デジタルカメラのための方法と応用』（第1版）ボカラトン、フロリダ州：CRCプレス、pp.  183– 209、ISBN 978-1-4200-5452-1。
  15. ^ a b US4016597A、ディロン、ピーターLP＆デパルマ、ジェームズJ.、「選択的に拡張された感度を備えたカラービデオカメラ」、1977年4月5日発行 
  16. ^ Sharma, Gaurav (2003).デジタルカラーイメージングハンドブック（第1版）. ボカラトン: CRC Press. pp.  738– 739.
  17. ^ 「米国で人気のナイトビジョン付きビデオカメラ10選 - 2023年クリスマス」。ベスト・プロダクト・レビュー。
  18. ^ 「第70回エミー賞受賞者」theemmys.tv . 2023年12月23日閲覧。
  19. ^ “IEEE 井深大コンシューマ エレクトロニクス賞” . ETHW。 2022 年 2 月 9 日。2023 年12 月 23 日に取得。
  20. ^ 「ICCE 2022 | 公式ウェブサイト」 . icce.org . 2023年12月23日閲覧。
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