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しくみと技術デジタル一眼レフカメラ

レンズ、センサー、映像エンジン。
圧倒的シェアを実現する技術

光学ファインダーで被写体をリアルタイムに確認できる一眼レフカメラ。レンズ、CMOSセンサー、映像エンジンなど技術革新が惜しみなく投入され、プロフェッショナルからも厚い信頼が寄せられています

2021/12/23

デジタル一眼レフカメラのしくみ

デジタル一眼レフカメラは、大きく4つの機構から構成されています。


①レンズ

    被写体からの反射光が、レンズを通り、カメラ本体に入ります。


②光学ファインダー

    カメラ本体に入り、ミラーで反射させた光を撮影者はそのまま確認できます。


③イメージセンサー

    光は、イメージセンサーに届き、デジタル情報に変換されます。


④画像処理エンジン

    デジタル情報は、画像処理エンジンにより画像データに生成されます。




画像を確認しながら、撮影者が光の量・明るさ・アングルなどを調整し、シャッターを切ると、画像データが記録媒体に記録されます。

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キヤノンのデジタル一眼レフカメラ技術

イメージセンサー技術

ミラーレス・一眼レフ問わず、カメラの性能を語る上で欠かせないのが、イメージセンサーの性能です。そのイメージセンサーに求められる重要な要素は、高解像度および高感度であることです。高解像度であれば、被写体のディテールまで描写することができ、高感度であれば、暗がりなどでもノイズを少なく写真を撮ることができます。

キヤノンは独自技術を活かし、自社でセンサーを開発・生産しています。高い解像力と優れた高感度特性などに特長があり、フルサイズ約4500万画素という高解像度と常用最高ISO51200(拡張ISO:102400 相当)という高感度性能を実現しています。

映像エンジン技術

カメラのレンズから入ってきた光は、イメージセンサーで電気信号へと変換されます。その信号から自然な色を再現し、豊かな階調を持ち、ノイズの少ない画像データを生成するのが画像処理プロセッサー「DIGIC」(映像エンジン)*¹です。キヤノンの映像エンジン「DIGIC」は2002年の開発スタートから、現在最新の「DIGIC X」に至るまで、ブレークスルーを繰り返し、性能向上が図られてきました。静止画、動画処理においては、独自のアルゴリズムによりそれぞれで最適化処理が行われ、暗いシーンなどにおいても、解像感を保ちながらノイズを低減することが可能です。また、「DIGIC」は、美しい静止画、動画を生成、処理することに加え、オートフォーカス、手振れ補正の評価演算、連写処理、ライブビュー表示を、独自のアーキテクチャーにより、高速処理を可能とした高性能システムLSI*2です。

*¹:CPUコア部、プログラムを格納するメモリー部、タイマー機能、外部との入出力部が、一つの集積回路につくり込まれたマイクロコンピューター。
*²:CPU、メモリー、専用LSIなどで実現していた機能を1個のチップ上に集積した大規模集積回路のこと。システムLSIでは、複数のチップを使用する場合の複雑な配線が不要となるため動作が高速化します。また、1チップのため基板上の専有面積が小さくなり、基板の小型化、機器の小型化も可能となります。



デュアルピクセルCMOS AF


「デュアルピクセルCMOS AF」は、すべての画素が撮像と位相差AFの両方の機能を備えている新構造のCMOSセンサーを使用した、画期的な撮像面位相差AF技術です。デュアルピクセルCMOS AFのセンサーでは、一つひとつの画素が、独立した2つのフォトダイオードで構成され、撮像信号と同時に位相差AFに利用できる信号の出力が可能です。2つのフォトダイオードは、独立して光を取り込むことができ、位相差AF時にはそれぞれのフォトダイオードからの信号を検出し、撮像時には2つのフォトダイオードを合わせ、一つの画素として画像信号を出力します。

デュアルピクセルCMOS AF動画(13秒)



エリアAF(オートフォーカス)技術


1987年に誕生したキヤノンの一眼レフカメラEOSシリーズのAF(オートフォーカス)技術は快速・快適AFとしてインパクトを与え続けてきました。当初の中央1点AFから、3点AF(1990年)、5点AF(1992年)、45点エリアAF(1998年)、61点AF(2012年)を実現。2020年発売のEOS-1D X Mark IIIでは、最大191点*AFへと進化し、測距の精度アップも実現しています。
*使用レンズにより測距点数、クロス測距点数、デュアルクロス測距点数が変動します。

被写体の動きをリアルタイムでつかむ光学ファインダー


一眼レフカメラの大きな特長として、被写体をリアルタイムに見たままに確認できる光学ファインダーを備えていることがあります。EOS-1D X Mark IIIの光学ファインダーは光学系に高屈折率ペンタプリズム、高屈折率ガラスにより光を集めるコンデンサレンズ/接眼レンズを使用し、視野率約100%、倍率約0.76倍を実現。広い視野と低収差を両立し、光軸から視線が外れても見え方の変化が少なく、周辺までヌケがよい鮮明なファインダー視野となっています。一眼レフカメラの特徴的な部品の1つペンタプリズムは、光を正確に歪まないように反射させ、しかも明るい光とする必要があり、キヤノンは高い光学技術と生産技術を駆使し、プロフェッショナルが納得できるペンタプリズムを実現しています。

EOS-1D X Mark IIIの光学ユニット



最高約16コマ/秒 高速連続撮影


EOS-1D X Mark IIIの連続撮影速度は、最高約16コマ/秒。従来の約14コマ/秒(EOS-1D X Mark II)を凌ぐ高速性能を実現しています。CMOSセンサーから映像エンジン、カード書き込みに至るまでの内部処理を高速化し、ミラーユニットとシステム全体の駆動配列を刷新しました。シャッターを切る前にミラーをあげておくミラーアップに伴う像消失時間を短縮することにより、コマ速を上げつつ優れたファインダー視認性を確保し、狙った瞬間を切り取ることを可能にしています。

ファインダー像消失時間の比較


新ミラー駆動システム

一眼レフカメラにおけるミラーの駆動はカメラ自体の性能を左右する大切な機構です。キヤノンのEOS-1D X Mark IIIでは、メインミラーの駆動にモーターダイレクト方式を採用。ミラーを衝突直前に減速させて、衝突によるバウンドを抑制し、瞬時に安定させます。さらに、メインミラーとサブミラーの動きを正確に連動させるリンク機構を開発。メインミラーのブレーキに連動してサブミラーも減速できるようになり、メインミラーとサブミラーのバウンドの両方を瞬時に収束させることを実現しました。これにより最高約16コマ/秒の高速駆動とAFの高精度化の両立を叶えています。

サブミラーリンク機構(サブミラー連動レバー)


ミラー駆動システム構成図


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