デジタルカメラの光の流れ

CG画像処理

デジタルカメラを使うことで、画像をデジタルデータとしてコンピュータに取り込むことができます。
さまざまな種類のカメラがありますが、基本的な構成要素や動作の仕組みは共通しています。

デジタルカメラの全体構成
CG画像処理

デジタルカメラの内部では、光がいくつもの部品を順に通り抜けていきます。
光の流れにそって並べると、次のような連鎖になります。

それぞれの部品は、受け取った光を別の形へと変えていく役割を担っています。その役割をひとつずつ見ていきましょう。

カメラの入り口で最初に光を受け入れるのがレンズです。
レンズは、さまざまな方向へ広がっていく光を集め、撮像素子に像を結ぶ役割を担います。

レンズが集めた光は、次に絞りを通り抜けます。
絞りは、光が通る穴の大きさを変えることで、撮像素子へ届く光量を調節するものです。

絞りで光量を整えても、光をそのまま撮像素子に当て続けていては、いつの光景を写したのか定まりません。そこで、撮像素子への光を遮っておくのがシャッタです。普段は光を遮り、撮影する瞬間だけ光を通します。

光を遮る／通すを切り替えることは、いつ・どれだけの時間、撮像素子に光を当てるかを決めることにあたります。シャッタを開いたら撮像素子が光を受け取り、像が記録されます。

レンズ・絞り・シャッタを経て届いた光は、ようやく撮像素子に到達します。

撮像素子は、格子状に並んだ単位素子のそれぞれが明るさ（色）を測り、その明るさの分布を電圧信号として取り出すものです。
こうして、光学的な像が電圧信号という別の形に置き換えられます。

撮像素子が生み出す電圧信号は、強さが連続的に変化するアナログの信号です。
A/D変換器は、これをコンピュータで扱える離散的な数値に変換します。ここで行われる変換をA/D変換と呼び、この変換を経てようやくデジタル画像が得られます。

A/D変換の内部で行われるのは、標本化・量子化・符号化の処理です。