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8K映像技術 8K映像技術

8K映像技術

革新的な自然科学研究を後押しするキヤノンの8K技術

キヤノンの8K映像技術とともに進む北海道大学のトモグラフィー技術。
全く新しいイノベーションを生み出す手法として、今後あらゆる分野で応用が期待されています。
キヤノンはこの研究にイメージング技術で協力しています。

2019/12/19技術紹介

#オープンイノベーション#イメージング技術#社会貢献#電気工学#情報工学

生命進化の研究を加速させる次世代3Dイメージング技術に貢献

地球に生命が誕生して40億年。人類の歴史はその一瞬でしかありません。多くの古生物学研究者が億年スケールの生命進化の謎に挑み、その過程を少しずつ明らかにしてきました。しかし、まだ多くの未知が残されています。

40億年間もの長い時間の生命進化の唯一の物的証拠が化石です。地球表面を覆う岩石や地層中には無数の化石が保存されており、これは生命の記録メディアともいえる存在です。

北海道大学大学院 理学研究院の伊庭靖弘准教授は、生命進化の謎を追い求める研究者の一人です。研究チームでは、高性能化したデジタルカメラを使った岩石の断面撮影に着目。断面撮影を積み重ねることで従来の手法より格段に効率的にかつ高解像で化石探査ができるイメージング技術を開発しました。この技術に欠かせないのが、キヤノンの8K技術です。

デジタルカメラを使用した全く新しいトモグラフィー技術

多くの研究者は化石や岩石の内部調査にX線CTスキャナを用いています。X線を使った手法は、試料を破壊せずに調査ができますが、内部情報を詳細に知ることが難しいという状況でした。得られる画像はグレースケールで解像度が低く、明暗だけで表現するため過去の生物の姿を捉えることができませんでした。

CTで得られる試料断面像

CTで得られる試料断面像

伊庭准教授はこれまで古生物学研究の世界で常識と考えられてきた「非破壊分析」という制約を取り払うことで、全く新しい化石の探査が可能だと考えました。それがデジタルカメラを用いたイメージング技術です。この手法では、化石・岩石試料を研磨加工し、その加工面をキヤノンの超高解像度一眼レフカメラ「EOS 5Ds」(約9K解像度)で撮影。これを1000回以上繰り返すことにより超高精細な連続断層像データを作り出すことに成功しました。

この手法で得られるイメージデータは従来手法よりも圧倒的に高解像で、3Dモデルにした時の1ボクセルあたりの情報量は、CTスキャナの約1億倍になりました。

新しいトモグラフィー技術を用いて得られる試料断面像

新しいトモグラフィー技術を用いて得られる試料断面像

  • ※3次元の画像を構成する最小の要素

開発したイメージング法では従来の手法に比べ化石発見確率が桁違いに上がると期待されています。化石調査以外の幅広い分野でも応用可能で、自然科学研究にイノベーションを起こす画期的な技術です。

太古の生命をありのまま捉えるキヤノンのカメラ・レンズ

試料を磨いて撮影するという一見シンプルなこの手法。一方で、装置の開発では、デジタルカメラに画像安定性が求められました。

正確な3Dモデルを得るためには1000回以上繰り返される断面撮影で全く同じ色、明るさを維持しなければなりません。伊庭准教授の研究チームはさまざまなデジタルカメラ、マクロレンズで連続耐久撮影テストをしましたが、ほとんどの組み合わせで撮影結果にバラツキが出る結果となりました。そのようななか、「EOS 5Ds」と「MP-E65mm F2.8 1-5×マクロフォト」および「EF100mm F2.8Lマクロ IS USM」の組み合わせは、露出に変化がなく、テストしたどのマクロレンズよりも優れた安定性が得られたのです。

さらに、キヤノンの約5060万画素の35mmフルサイズCMOSセンサーを搭載するEOS 5Dsの解像度は8688×5792と8Kを超え、5倍マクロ撮影が可能なレンズMP-E65mm F2.8 1-5×マクロフォトとの組み合わせで、実体顕微鏡を上回る分解能を得ることが可能でした。

約9Kの解像度をほこるデジタルカメラ

約9Kの解像度をほこるデジタルカメラ

5倍マクロレンズ

5倍マクロレンズ

本物を肉眼で見た時と同じ感覚を得られるキヤノンの8Kディスプレイ

次世代3Dイメージング技術で得られた超高精細イメージの観察、解析には8Kディスプレイが欠かせません。8Kディスプレイはフルハイビジョンの16倍もの情報を表示でき、試料全体から顕微鏡並みのミクロな構造までを一度に観察することができます。通常のディスプレイでも、拡大表示を使えばデータの細部を確認することはできますが、ディスプレイの解像度を超えるデータを縮小して全画面に表示する場合、データは間引かれて表示されることになります。

北海道大学における8Kディスプレイによる試料断面の観察

北海道大学における8Kディスプレイによる試料断面の観察

キヤノンの8Kディスプレイは、人間の目の解像限界を超える超高精細の映像表現処理と独自のバックライト制御により、肉眼で本物を見ているかのような立体感や質感を表現します。伊庭准教授は「通常は現場で試料の実物を観察することで、新たなひらめきを得ることが多いが、キヤノンの8Kディスプレイなら、本物を見た時と同じ感覚を味わうことができ、研究のアイデアが湧く。普通の民生用8Kディスプレイとはまったく違う感覚」と言います。プロの厳しい目にも応える発色の良さや、コントラストの優れた表現により、試料の色の僅かな差や微細な構造もしっかりと認識できるのです。

北海道大学大学院理学研究院 伊庭靖弘准教授

北海道大学大学院理学研究院 伊庭靖弘准教授

キヤノン8Kディスプレイ

キヤノン自社開発の画像処理技術を用いて高輝度・高コントラスト・広色域表示を実現し、実物さながらのイメージを提供することができます。

キヤノン8Kディスプレイ

自然科学研究の最先端イノベーションの大きな力に

次世代3Dイメージング技術は古生物学の分野にとどまらず、医学分野などへの応用が期待されます。得られるイメージデータは、デジタルであるため、世界中の研究者と分析結果をリアルタイムに共有しながら研究を推進できるようになります。さまざまな分野の研究者が高品質な情報にアクセスできるようになれば、異分野におけるイノベーションが生まれることも期待されます。キヤノンでは、8K映像技術のさらなる向上を図り、世界をリードする先端研究の進展に貢献していきます。

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