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Nikon 画質劣化の無い像面位相差AFの特許 [半導体・エレクトロニクス技術]

ニコンが遮蔽物を設けなくても位相差検出を行える撮像素子特許を出願中です。 この像面位相差AFは4画素につき1つのマイクロレンズが設けられ、 画素と画素の区切りを遮蔽物の代わりに利用し、 全ての画素を位相差検出と撮像に用いるので、画素補間の必要がなく、画質劣化を防げるようです。

マイクロレンズの背後に、2行2列の画素を配置する
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特許文献の説明・自己解釈

  • 特許公開番号 2013-210507
    • 公開日 2013.10.10
    • 出願日 2012.3.30
  • ニコンの特許
    • マイクロレンズの背後に、2行2列の画素を配置する

画質重視ならコントラストAF、AF速度重視なら像面位相差AF

像面位相差AFは幾つかの画素を潰して瞳分割を実現するので、ドット抜けのような状態となり、それを周辺画素から補間しなければならず、画質が劣化します。 画質劣化が無いと思われるものはキヤノンEOS70Dや、今回のニコンの特許申請で、全ての画素を撮像にも使えます。

ニコンは上下左右斜め方向の位相差を検出したいらしく、ハーフミラーを用いてG信号だけ別途に受光させたようです。 これをやるなら従来の一眼レフで十分なので、単純なBayer配列にこの特許を適用してほしいものです。

Sony α7R + Sonnar T* FE 35mm F2.8

発表されました。大きな違いは、α7が2400万画素で像面位相差AF、α7Rが3600万画素でコントラストAFです。 α7Rは多画素ということも相まってレスポンスや1画素当たりの画質が不安ですが、無いものねだりをしても仕方が無いので予約しました。

画素数。 D4やEOS1DXのようなワイド画素ピッチが良かったと思いますが、それでは売れないのでしょう。 3600万画素が必要な方もいらっしゃいますし、APS-C用レンズやトリミング・デジタルズームでも十分な画素数を維持出来ますね。

大きさ。 GH3なら大柄なレンズを付けても良好なホールディング性ですが、α7/Rは小柄なレンズ向きですね。 α9/Rに期待です。

シャッター。 画質重視なら振動の少ないリーフシャッターだと思いますが、1/8000秒くらいのスペックが無いと売れないので、フォーカルプレーンシャッターになってしまうのですよね。

ズーム回転方向。 これを機にシネマレンズと統一すれば良かったと思いますが、αA/αEレンズを踏襲したようです。 因みにキヤノンLeica(Rを除く)オリンパスが、ズームとフォーカスともにシネマレンズと同じ回転方向です。 ニコンペンタックス富士フイルムはズームとフォーカスともに逆方向で、パナソニックソニーはズームのみ逆方向です。

バッテリーライフ。 これはかなり頑張ったと思います。 ということはエネルギー変換効率が良く、熱ノイズ・オーバーヒートは最小限なのでしょうか。

レンズ。 発注した私が言うのもなんですが、最初に用意されるレンズが35mm F2.8という平凡なスペックで、しかも8万円もするなんて常軌を逸しているとしか思えません。 マクロレンズが無いことを除き、やる気の感じられるラインナップですから、コンセプトは画質重視と判断して良いのでしょうか。 その割にズームは画質があまり良くなく、同日に発表されたSigma 24-105mm F4 DG OS HSMのEOS用を電子接点付きのマウントアダプタで使うとか、何か考えなくてはなりませんね。


タグ:NIKON AF imager
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RAVEN

このニコンの特許、事実上のダイレクトセンサーでしょうか?
元の素子が1億画素なら2500万画素。
もちろんローパスレス。
こういう可能性は無いかなあと友人と話していたので、ニコンと意見があったのならうれしいです。
あとは各素子のノイズ耐性が問題?。

かつてフジが作っていたハニカムセンサーは大小2種類のセンサーを輝度別に使ってダイナミックレンジを拡大させていましたが、あの小さい方をAF用に使えないのかな? と前々から思っていたのですが、どうなのでしょう?。

ところで今回のα7/Rですが、ちょっと意外だったのはEVF撮影(約270枚)の方が背面液晶使用の撮影(約340枚)よりも撮影枚数が少ないこと。
こういうデバイスの電力消費は画素数に影響されるものなのでしょうか?
α7/Rは意外にコマ速を抑えてきましたね。
ミラーレスの利点の一つはコマ速を上げやすいところにあると思っているので、その辺はαマウント機かα9/Rに残された余地なのでしょうか?
by RAVEN (2013-10-18 09:49) 

hi-low

1つのマイクロレンズ下に複数の受光素子を組にして配置し測距する方法は、キヤノンが申請済みです。
公開番号 2001-250931

キヤノンの特許ではセンサーの物理構造も請求項に挙げられていますので、この特許で作られるセンサーがそこを回避できるかがポイントでしょう。

画素ピッチ3 umでライカ判センサーを造ると、96Mピクセルになります。24Mピクセル出力なら、現時点でも技術的には可能ですね。RAWデータが96M×bit数あるいは24M×bit数×3になるので、取り扱いが大変です…。

ニコンから昨日発表されたD5300は、D5200とセンサーが異なるようです。かつて、ニコンはセンサーが自製ではないことが弱みと言われました。しかし、ソニー・東芝・アプティナ・CMOSISなどセンサーメーカーが増えた現在では、その時に最適なセンサーを選べるため強みになりましたね。
by hi-low (2013-10-18 12:36) 

kiyo

えがみさん、
ニコンも、キヤノンも、像面位相差AF向けイメージセンサーの開発は頑張っていますね。
こういった全画素使用しての劣化のない方式は素晴らしいですね。
現在主流の像面位相差AFは、横方向しか検地しない例が多いので、
縦、横、斜めのAF検地が出来るようになる事が、第2世代の像面位相差AFかもしれませんね。

それから、えがみさん、α7シリーズを予約されたんですね。
怒涛のレンズラインナップが、単焦点に見るものがないのが寂しいですね。
といって、渾身のズームレンズともいえないのは…。
できれば、F1.4~F2.0単焦点、F2.8ズームを用意して意気込みをみせて欲しかったですね。
大口径ズーム/大口径単焦点が、あってこそのF値そこそこの標準ズーム/F2.8単焦点だと思います。
ちょっと、残念です。

by kiyo (2013-10-18 12:59) 

RAVEN

追伸です。

私が持っているレンズの中で最も描写性能がよいと思っているレンズが Leica Elmarit R 35mm f2.8 です。
コンパクトなのに鮮鋭で立体感あふれる描写力は、先に買っていたSummilux R 35mmf1.4 より上。
Summiluxは開放時の柔らかい描写力が魅力なのですが、使用頻度はElmaritの方が多くなってしまいました。
私自身それまでは明るいレンズを欲しがる傾向があったのですが、このレンズを使うことで完全にその考えを改めました。

このSonnar T* FE 35mm F2.8も3600万画素を活かしきる高性能レンズであることを期待します。往年のライカ VS ツァイスのような対決を見たいですね。
ニコンもOtusに対抗するように58mmf1.4Gを投入しましたから、いろいろ悩ましいですね。
by RAVEN (2013-10-18 16:16) 

えがみ

> RAVEN さん
位相差検出画素はただでさえ感度が悪いようなので、ハニカムの小さい画素は向いていませんが、今のX-Trans CMOSの高感度性能なら使えるかもしれません。
この特許申請は仰る通りダイレクトセンサーなのですが、入射角度によっては周辺画素から補間せねばならないのが心配です。

画素数が多い分、EVFの方が電気食いだと思います。
液晶ですとバックライトもありますね。

今思えばD800/Eの連写速度は、当時も今も驚異的ですね。
撮像素子からの読み出し速度とミラーとシャッターのどれがネックなのか分かりませんが、今回は撮像素子からの読み出し速度が問題に思えます。

Elmarit R 35mm F2.8を入手して、FE35/2.8と比較してみたいものですね。
暗いF値のレンズはなかなか評価されないことが多いです。
無理の無い設計で開放からちゃんとした写りで、大口径レンズを同じF値まで絞った時よりも良い写りをすることがあります。
今はネットの時代で描写が直ぐに分かりますから、見直されるのは時間の問題かもしれません。

by えがみ (2013-10-21 01:41) 

えがみ

> hi-low さん
情報有難うございます。
9600万画素はとんでもない値なので、今だとD800/α7の画素ピッチで900x4=3600万画素くらいが良いですね。

絵の比較はまだ出来ませんが、D800とα7の仕様表を見る限りでは、ニコンの方が撮像素子の性能を引き出していますね。
自社製でないからこそ、後がなく、そこに手を入れるのかもしれません。

by えがみ (2013-10-21 01:42) 

えがみ

> kiyo さん
しばらくは像面位相差AFの進歩が、新製品の鍵になると思います。
例えばオリンパスの手振れ補正はセンサーシフト式なので、撮像素子が横方向のみの位相差検出であっても、Z軸回転させれば若干の斜め検出が可能になります。
逆転の発想も出てくるでしょう。

α7RとFE35/2.8を予約しました。
(実質)新マウントは最初の頃にレンズが揃っていないので、今後に期待します。
選択肢としてはM4/3の方が正解かもしれませんが…

by えがみ (2013-10-21 01:42) 

hi-low

早速COSINAが、α7/7R用にVM-E Close Focus Adapterを発表しましたね。
ULTRA-WIDE HELIAR 12mm F5.6なんて楽しそうですが…。
by hi-low (2013-10-21 18:22) 

えがみ

情報有難うございます。
Hawk's Factory製のアダプタは滑らかでありませんが、コシナなら安心ですね。
マウントアダプタを発売する各社がフルサイズ対応予定を表明していることから、メーカーサイドの衝撃も大きいものと思われます。

by えがみ (2013-10-23 00:14) 

ポロ&ダハ

放送用ビデオレンズやシネマレンズとズームやフォーカスの回転方向が統一されているというのは動画撮影を視野に入れた場合、重要なファクターですよね。
大昔、nikonが業務用ビデオズームレンズを作っていた時は、fujinonやcanonと同じ回転方向にしていましたけど、フジがXシリーズは関してnikonと同じというのは解せないですね。
Xシリーズでは動画は関係ないと思ってるんでしょうかね。
by ポロ&ダハ (2013-10-25 16:54) 

えがみ

> ポロ&ダハ さん
そうなんですよ。
マウント規格は、今だけでなく将来を考えるものですから、現時点における動画の必要性を問うのは間違いです。

もしかしてニコンユーザーを取り込もうと考えていたのでしょうか。

by えがみ (2013-10-26 00:23) 

mphoto

これからのカメラは大きく変わりそうですね
α7R羨ましいです^^
by mphoto (2013-10-27 02:56) 

えがみ

> mphoto さん
コメント有難うございます。
α7Rには手頃な標準ズームがなくて困ります。
FEズームは性能があまり良くないようですし、mphotoさんがお持ちのVario Sonnar 24-70mm F2.8 ZAは重いのでアンバランスかなと。

by えがみ (2013-10-29 01:14) 

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ニコンも画質劣化が無い像面位相差の特許(エンジニアの嗜み)(YOUのデジタルマニアックス dmaniax.com 2013-10-18 11:04)

ニコンが提出している像面位相差AFに関する特許解説記事を掲載されています。...

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