なぜ紫色になるのか？

赤外線は波長が約800nm以上あるため人間の目には見えませんが、デジタルカメラを通して見てみると人間の目にも紫色に光って見えます。ではなぜデジタルカメラは赤外線を紫色として捉えているのでしょうか？
ご教示くださいますようお願いいたします。

【デジカメでリモコンやレーザーマウスの赤外線を見る】
http://align-centre.hatenablog.com/entry/2009111 …
上に掲載した記事を書いた方も、なぜ紫色になるのか分からないようです。

【可視光線】
http://www.toho-u.ac.jp/sci/biomol/glossary/chem …

No.7 ベストアンサー 回答者： peko-taro 回答日時： 2017/04/15 19:48

#6回答者です。

私の言も理解したいとのことなので、お返事書きますね。
ただ、とても長くなります。

＞R:G:B = 50:50:50で全てが同じ強さであれば、光の三原色から白色になると思うのですが･･････。
ちゃうちゃう、↑にホワイトバランス施したらって話ｗ（RGB等値ならグレーってのは合ってる）
もう一度書き直しますが、図では入力のR:G:B = 72:100:83　に対してR*1.39, G*1.00 B*1.20の係数ゲインかけて
出力R':G':B' = 100:100:100にしてるでしょ？　
白い物体（視覚的にR=G=B）を撮影した時のセンサRAW信号が白じゃない（R≠G≠B）から、
それを信号処理で白に調整しますってのがホワイトバランス。ここまではOKですかね？

じゃあ、そこにR:G:B = 50:50:50のRAW信号が入ってきました。
ホワイトバランスの係数は、可視光域の白物体が白く見える様に調整されてます。（↑の係数そのままを想定）
さて、この信号にホワイトバランスをかけると何色になるかってのが問い掛け。
答え書いちゃうけど、R':G':B' = 70, 50, 60になりますよね？

＞人間の目では見えない赤外線の光が、デジカメを通して見ると紫色になるかがいまいちよく分からないのです。
赤外線は可視光域の問題で人間の目が知覚しないだけで、デジカメにとっては可視光も赤外光も同じ電磁波でしょ？
だからセンサは可視光と同じように赤外光を電気に変えて信号値にしてしまうので、写真には赤外線が写り込んでいる。
で、この時の信号値はRAW（信号処理の何も加わってない状態）だと白色のはずだから、ホワイトバランスのゲインで紫になるんじゃない？って話。

＞これは、実際人間が見たときの白色がデジカメで撮っても白色に見えるように調節すると、白色以外のものもRとBが強くなるということでしょうか？
ちょっと違います。
前提として、センサの取得する色は我々が目で認識している色とは違うという点を最初に教えた方が良かったかな。
白色が白色の信号として取得されないのだから、当然他の色についても正しい色味としてセンサは取得できていないんですよ。
だからホワイトバランスをかけたことで色が変になる、という訳ではない。
ホワイトバランスを掛けないと、白色も白色以外の色も訳の分からん色になっている、が正しい。

＞そうすると、人間の目には見えていなかった赤外線の光が、例えばはじめR:G:B = 0:0:0の状態？からR:G:B = 50:0:50のようになり、紫色に見えてくるということなのでしょうか？
違います。たぶん根本の理解を外している。入力値が0だったら、何を掛けても0でしょ？ ホワイトバランスは信号を増幅しているだけ。
始めの状態がR:G:B = 50:0:50で、RGBに異なる係数が掛かるから、R:G:B = 70, 50, 60になる。

＞また、もしこのホワイトバランスゲインをしなければ、赤外線はデジカメを通して見ても何も見えないままということなのでしょうか？
違います。
ほぼ、白く見えると思いますよ。最初の投稿で書いたけど、IRに対する感度はRGBでほぼ一緒のはずだから。
ただし、ホワイトバランス調整をしない時は、可視光域で白く見えるはずの物体は白く映らない。ということ

＞デジカメはこのホワイトバランスゲインを自動的にしているということなのでしょうか？
するものもある。
環境光などの違いでホワイトバランスの係数は変動するのだから、時々に変化させるのが正しい。
普通、デフォルト値として何らかの環境下で適性な色再現を行う係数が与えられていますね。

OK?
詳しくは、デジタルカメラの信号処理に関する書籍を漁って下さいな。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
理解できたと思います。

＞＞また、もしこのホワイトバランスゲインをしなければ、赤外線はデジカメを通して見ても何も見えないままということなのでしょうか？
＞違います。
ほぼ、白く見えると思いますよ。最初の投稿で書いたけど、IRに対する感度はRGBでほぼ一緒のはずだから。
ただし、ホワイトバランス調整をしない時は、可視光域で白く見えるはずの物体は白く映らない。ということ

赤外線はホワイトバランス調整なしの場合は白色に見えるのですね。それを調整すると、RとBがそれぞれ1.39倍、1.20倍されるので、赤色と青色が強まり合わさって紫色に見えるということなのですね。

実は、漆原晃の大学受験用参考書の光の干渉のところにチョロっと書いてあったのと、カラオケに行って歌っているところを撮影していると、マイクの先が紫色に光って見えたのでずっと気になっていました。

お礼日時：2017/04/16 06:22

No.8 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/04/16 20:01

デジカメが赤外線を可視光の紫色で表示しているからでしょう。

デジカメは赤外域までセンサーが反応しますが、それを可視光である
R, G, B の組み合わせで表現すれば、目に見えるなんらかの色に
なります。単純な話です。

見え方はセンサーの赤外域での特性と信号処理次第です。
原色系センサーなら、ミドリ用のセンサーの赤外域での
感度が弱いのでしょうね。

本来の目的外である赤外線でのセンサーの感度など
無茶苦茶でしょうし、信号処理補正も想定外でしょうから
どんな色になるかはやってみて初めてわかる代物でしょう。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

＞どんな色になるかはやってみて初めてわかる代物でしょう

大学受験用参考書の光の干渉のところに、デジカメでリモコンの先から出る赤外線を実際に見てみるとびっくりするよ、ということが書いてあったのですが、予想に反して紫色でしたね。赤の外なので赤色ではないと思いながらも、でもやはり赤色っぽく見えるのかなと思ったのです。

お礼日時：2017/04/18 13:11

No.6 回答者： peko-taro 回答日時： 2017/04/15 17:29

#4回答者です。

以下補足。

URLありがとう。
拝見させてもらったけど、図の説明をみたなら判ったでしょう？
図ではR:G:B = 72:100:83になっていて、それに対してRBを増幅している。
ではR:G:B = 50:50:50だったら?　というだけの話。さて、何色になる？

＞下の記事を見つけましたが、これは色温度の調節と関係があるのでしょうか？
関係ないですね。
本質は、R=G=Bの入力に対して不均一なゲインをかけている為、という話。

＞これは何となく分かるのですが･･････
私の説明を信じろ・理解しろとは言わないです。
なーんか納得できねーと思うのであれば、眉唾回答として無視して下さい。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

＞私の説明を信じろ・理解しろとは言わないです。
＞なーんか納得できねーと思うのであれば、眉唾回答として無視して下さい。

理解できるのであれば理解したいので、無視することはできません。（笑）

＞さて、何色になる？

R:G:B = 50:50:50で全てが同じ強さであれば、光の三原色から白色になると思うのですが･･････。
しかし、何故人間の目では見えない赤外線の光が、デジカメを通して見ると紫色になるかがいまいちよく分からないのです。
これは、実際人間が見たときの白色がデジカメで撮っても白色に見えるように調節すると、白色以外のものもRとBが強くなるということでしょうか？そうすると、人間の目には見えていなかった赤外線の光が、例えばはじめR:G:B = 0:0:0の状態？からR:G:B = 50:0:50のようになり、紫色に見えてくるということなのでしょうか？
また、もしこのホワイトバランスゲインをしなければ、赤外線はデジカメを通して見ても何も見えないままということなのでしょうか？
デジカメはこのホワイトバランスゲインを自動的にしているということなのでしょうか？

お礼日時：2017/04/15 18:43

No.5 回答者： 多治見松陰塾 回答日時： 2017/04/15 15:09

http://www.higashi-h.tym.ed.jp/course/kadai20/hi … このサイトの説明で如何でしょうか。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
電波、赤外線、紫外線、Ｘ線、ガンマ線も光の仲間に入るということは分かったのですが、何故、赤外線をデジタルカメラを通してみると紫色に光って見えるのかに関しては言及されていませんでした。

お礼日時：2017/04/15 15:36

No.4 回答者： peko-taro 回答日時： 2017/04/13 23:46

カラーフィルターの特性次第、ねぇ。

一見それっぽいけど違うでしょう。
一般的なカラーフィルターは赤外についてほぼ同じ感度特性を持っていると思いますよ。

ホワイトバランスゲインが原因でしょ、これ。
#1の人が言っている通り、センサ画素面にはカラーフィルターが付いているんだけど
例えば真っ白の光を当てた時にそれぞれのフィルタを通る光の強度ってのは違うんですよ。
ザックリ書くと、緑が一番強くて赤、青が弱い。なので、カラーフィルタを通すと
白い光を受光してもR=G=Bにならない。それを調整するのが、いわゆるホワイトバランスね。
（#3の人が言っている、「可視光がそれらしく見える様に調整」のうちの一つ。）

長くなったけどマゼンタに色ついているのは、
RGBそれぞれの画素面に同じ強度の光が入ったのに
後段のホワイトバランスで、「可視光が白く見える様に」
主にRとBを増幅しているから紫になっているという話。

センサが紫外線を紫だと識別しているわけじゃない。
処理の結果、紫になって見えているだけ。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

＞ホワイトバランスゲインが原因でしょ、これ。

下の記事を見つけましたが、これは色温度の調節と関係があるのでしょうか？
【ホワイトバランスゲインとは】
http://nijikarasu.cocolog-nifty.com/blog/2016/07 …

＞主にRとBを増幅しているから紫になっているという話。

これは何となく分かるのですが･･････

お礼日時：2017/04/15 15:10

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2017/04/13 23:13

それはＣＣＤの性質とディスプレイの性質を無理やり整合させようとする冗談です。

ＣＣＤカメラは確かに赤外線を検知しますが、可視光がそれらしく見える様に調節してあります。ですから出力はディスプレーで出力を見ると、非常にきれいに見えます。ですがカメラは赤外線を受光したときに人間の眼に美しく見える様な仕様にはなっていません。同じ事を二度言いましたが、カメラの出力を調整し、ディスプレーのフィルターも調整してやれば「ステキな画像」になりますが、それは可視光を人間が見たのとは似ても似付かぬ代物になります、好きな色が出力されるように出来ますが、ファンタジーの世界です。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

＞可視光を人間が見たのとは似ても似付かぬ代物になります、好きな色が出力されるように出来ますが、ファンタジーの世界です。

デジカメの写真の色は本物ではないのですね。僕は、フィルムカメラを持っているのですが、このフィルムの色もファンタジーなのでしょうか？

お礼日時：2017/04/15 15:08

No.2 回答者： パイロギグ6284375 回答日時： 2017/04/13 23:13

紫外線カメラは熱感知それを可視光に返還します。

波長の近い赤ですが、紫外線カメラの間違いでは

この回答へのお礼

ありがとうございます。

＞紫外線カメラの間違いでは

間違いではありません。スマホなどに付いているデジカメです。テレビなどのリモコンの赤外線センサー部分を、リモコンのボタンを押しながらデジガメを通して見てみてください。紫色に光って見えるはずですよ。

お礼日時：2017/04/15 15:08

No.1 回答者： t_fumiaki 回答日時： 2017/04/13 22:12

画素の色を識別するために使われているカラーフィルターの特性による。

カメラの素子は青を感じる素子、緑を感じる素子、赤を感じる素子、の３種類を其々交互に並べた構造に成っている。

感じる色を限定するために、その色だけを透過するフィルターが各素子の前に付いているけど、完全にその色（波長）だけを透過して他の波長をカットする事は難しく漏れが発生してしまう。

フィルターを付けない素子自体は赤外線の波長の１１００nm位まで感度を持っているので、人間が見えない赤外線まで映してしまう事に成ってしまう。

その為に赤外線をカットするフィルターも併用しているものも有るけども完全でも無い。

フィルターの漏れの大きさで、赤と青のフィルターが緑のフィルターよりも赤外線を多く通した場合、赤と青の混合色である紫に見えてしまう。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

＞感じる色を限定するために、その色だけを透過するフィルターが各素子の前に付いているけど、完全にその色（波長）だけを透過して他の波長をカットする事は難しく漏れが発生してしまう。

技術的な問題もあったのですね。もし完全に人間の目には見えない波長域を完全にカットできれば、デジタルカメラを通して赤外線を見ても何も見えないということなのですね。

＞フィルターの漏れの大きさで、赤と青のフィルターが緑のフィルターよりも赤外線を多く通した場合、赤と青の混合色である紫に見えてしまう。

紫色に見えていたのには、このためだったのですね。

お礼日時：2017/04/15 15:07