じゃあ、回折の原理について光を含む電磁波について説明します。空間を進む電
磁波に対して進行方向に障害物がある場合に、電磁波がその障害物の背後など、
直進する電磁波の性質上、幾何学的には到達できない領域に回り込む現象のこと
です。障害物に対して電磁波の波長が大きいほど回折角が大きくなります。言い
換えると、該当する電磁波は可視光なので、前提とする波長は決まってますよね。
そこで、障害物に相当するのが、撮像素子の個々の画素です。個々の画素が小さ
くなっていくことが、｢障害物に対して電磁波の波長が大きく｣なっていくことに
相当します。個々の画素で既に電磁波が直進しなくなって本来行くべき方向でず
れていてその状態が記録されるわけですから、4個を一纏めにしても、無駄なの
です。受光する部分がモノリシクな構造でなくタイル状でもいいのではと思って
いるのでしょうけど、個々の素子間には溝があるので、その溝部分で回折が発生
してしてしまう為、4個一纏めということは出来ないんです。この原理をより積極
的に応用したのがフレネルレンズであり、解説格子(グレーティング)です。これ
らは、話をうんと単純化していうと、透明な平面に溝を刻んだり一定のパターン
をプリントすることで、光を一定の方に曲げているわけです。
物理法則の壁を越えた技術も何も、電磁波の回折の原理は既に19世紀にフレネル
とフランホファーによって確立された基本的な光学原理です。納得出来ないなら
ば、フレネルとフランホファーの回折原理について、おかしな点を指摘しなけれ
ば議論になりませんよ。因みに、無限遠からの光に対する回折の原理がフランホ
ーファー回折で、有限距離からの光に対する回折の原理がフレネル回折です。私
は、フレネルとフランホファーの回折原理に共通する初歩の初歩段階でしか話を
してません。
画素混合による感度アップの原理は、複数の素子から送られた電気信号を束ねる
ことで、束ねる前の個々の微弱の信号との比較で、より強度の大きい信号を得る
ことです。もっと簡単に言えば、4個の乾電池を並列接続で使うと電圧は一個の電
池と同じですが、直列で使えば電圧は4倍になります。但し、乾電池として放電し
きる迄の時間は4分の1になりますよね。それとおなじことです。画素混合による
感度アップは、光の明るさが電気信号の強弱に置き換えられた後に、さらに個々の
取り出された信号をいわば直列接続することで、より強い信号(＝明るい)に変換
しているということです。