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デジタルビデオカメラの搭載技術

写真とは異なる高度なデジタルイメージング技術が求められるビデオ映像。キヤノンは高速データ処理、小型化、省電力化を実現した高品質4Kビデオカメラを送り出しています。

2018/12/27技術紹介

ビデオカメラの映像処理プロセス

ビデオカメラは、被写体の撮像信号をビデオ映像に変換する「カメラ部」と、その映像を記録メディアに記録・再生する「レコーダー部」で構成されています。映像処理の各プロセスに、キヤノン独自の技術が生かされています。

カメラ部

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レンズ
結像

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撮像素子
撮像記号に変換

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映像エンジン
画づくり

レコーダー部

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コーディックエンジン
圧縮・伸張

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記録メディア
記録・再生

DIGIC DV 6

#イメージング技術#電気工学#半導体

演算処理能力が格段に向上したビデオカメラ用エンジン

デジタルビデオカメラのカメラ部にある最新の画像処理プロセッサーが「DIGIC DV 6」です。ビデオ映像の画像処理では、動画特有のノイズ(※1)、特に暗部と平坦部のノイズ低減が必要です。キヤノンは独自開発の画像処理アルゴリズムでノイズを低減し、鮮やかな色再現性と豊かな階調性をもつ美しい映像記録を可能にしています。

超大規模LSIを実現するキヤノン独自のアーキテクチャーをはじめ、各種技術によって演算処理の高速化を実現しています。

  • (※1)動画特有のノイズ
    動画は静止画に比べてランダムノイズが目立ちやすく、また暗所撮影など撮影コンディションによってノイズがのりやすい。ビデオカメラのノイズ対策は、スチルカメラとは違うアプローチが必要になる。

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映像エンジン DIGIC DV 6

4Kビデオレンズと手ブレ補正機能

#イメージング技術#機械工学#電気工学

高解像度を実現する4K映像対応レンズ

高い解像力が要求される4K対応のビデオカメラにおいて、キヤノンは球面収差のない高画質映像を実現するためガラス非球面レンズ(※2)を採用し、レンズ内での配置と非球面形状の最適化を図り、4K撮影に適したレンズ構成を作り上げました。

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非球面レンズによる焦点の一致

また、ズーム倍率が高くなるほど映像への影響が大きくなるビデオ撮影時の手ブレに対し、低周波から高周波までの幅広いブレを検知して、補正する光学式手ブレ補正機構を採用し、補正光学系レンズを平行移動させて光軸のブレを補正し、高ズーム倍率でもしっかりブレを抑えています。

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シフト方式手ブレ補正の原理

さらに、キヤノンは光軸に対して上下左右に動く「手ブレ補正用シフトレンズ」と、前後に動く「ズーム用レンズ」を一体化した「3次元リアルタイムレンズ機構」を開発。製品サイズはコンパクトながらも、レンズ設計の自由度が高め、高画質化はもちろん広角化や高倍率化も実現しています。

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3次元リアルタイムレンズ機構
光軸に対して上下左右の矢印(オレンジ)は手ブレ補正用シフトレンズ
の動き。前後の矢印(赤)がズーム用レンズの動き。

デュアルピクセルCMOS AF

#イメージング技術#自動化#機械工学#電気工学#物理学

高速かつスムーズなピント合わせを実現するAFシステム

「デュアルピクセルCMOS AF」は、すべての画素が撮像と位相差オートフォーカス(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。CMOSセンサーの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。
これにより、高速・高精度なAFはもちろん、動画撮影に適した滑らかで追従性の高い繊細なAFを実現しています。

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1画素(※ イラストはイメージです。)

4K CMOSセンサー

#イメージング技術#電気工学#物理学#化学

高感度、広ダイナミックレンジ、低ノイズを実現

デジタルビデオカメラ用のCMOSセンサーは、製品の小型化に合わせて小さくする必要があります。しかし、4K映像の美しさを実現するには、放送用4Kと同じ水平3840×垂直2160画素(約829万画素)の読み出し記録に対応する必要があり、画素は超高密度に実装されなければなりません。

キヤノンは、デジタル一眼レフカメラ用のCMOSセンサー技術を進化させ、4Kビデオカメラ用のCMOSセンサーを独自に開発・生産しています。

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4K デジタルビデオカメラ用CMOSセンサー

キヤノンがプロ用ビデオカメラ向けに開発した高性能センサーは、画素数を放送用4Kに最適な約829万画素にすることで、一つひとつの画素面積を大きくし、集光率をアップさせています。さらに、一つひとつの画素に乗っているオンチップマイクロレンズの曲率をアップ。フォトダイオードは面積を増やすことに加えて、電子がたまる深さを深くすることで、集積可能な電荷を増やしています。技術の積み重ねが、高感度、広ダイナミックレンジ、低ノイズを実現。高画質な映像表現を可能にしています。

また、CMOSセンサーの特長である高速読み出しと低消費電力の達成に加えて、豊富な色情報をもつ原色フィルターを採用し、偽色やモアレの少ない豊かな色再現性を実現しています。ノイズについては、センサー側に低照度での低ノイズ特性を発揮する「オンチップノイズ除去回路」を搭載。DIGIC DV 6のノイズ低減を実行する信号処理技術と合わせて、高画質な映像を実現しています。

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