ニコン 動体検出を高速化する新撮像素子の特許 AI予測にも貢献か

ニコン イメージセンサー新特許

被写体の動きを高速で検出する技術か

ニコンが新たなデジタルカメラ用のイメージセンサーの特許を出願していることが明らかになりました。特許を読むと、被写体の動く方向と量を低電力、かつ高速で検出できる新しいイメージセンサーの特許らしいことがわかります。この技術を利用することで、キヤノンのように次に被写体がどちらの方向に動くのか予想することができるかもしれません。それでは、どのような特許なのか詳しく見ていきましょう（当サイトの解釈です）。

今回の特許を読み進めていくと、従来の画像処理ベースの動体検出とはまったく異なる手法となっていることがわかります。一般的なカメラでは、動いている被写体を追跡するために、撮影した画像全体を解析し、複数フレームの差分から動体の位置を推定する方法が使われてきました。しかし高解像度化と高速連写が進むにつれ、膨大なデータ量と電力消費が問題になり、特に動画やスポーツ撮影では処理負荷が大きくなることが課題となっているようです。

この特許では、そうした従来の課題を解決するために、画素ブロックごとに露光タイミングをずらし、その読み出しタイミングの差から動体の移動方向や速度を直接検出するという新しい仕組みが採用されていると説明されています。つまり、画像処理で動きを推定するのではなく、イメージセンサー子そのものが“動きの痕跡”を持った状態で信号を出力するため、動体検出が極めて効率的になるというわけです。

イメージセンサーは複数の画素ブロックを持ち、それぞれのブロックがわずかに異なるタイミングで露光されます。動いている被写体を撮影すると、ブロック境界の画素信号に“傾き”が生じることがあり、これが動体の移動方向や速度を示す手がかりになるとされています。

例えば、被写体が右から左へ動いている場合、上のブロックと下のブロックで読み出しタイミングが異なるため、画素の位置が横方向にずれて見えます。このズレ量が大きいほど動きが速く、ズレの向きによって移動方向がわかるという仕組みです。特許では、このズレを利用して、画素ブロック間の信号を比較し、動体の移動方向と速度を算出する方法が示されています。

この“読み出しタイミングのズレを利用する”という発想は、ローリングシャッターの歪みを逆手に取ったようなもので、従来の画像処理とはまったく異なるアプローチですね。イメージセンサー自身が動体の動きを検出するため、処理負荷が大幅に減るとされています。

特許では被写体が次のフレームのどこに現れるをイメージセンサー側が推定し、その領域を読みだすことができるようです。そのためデーター量が少なくなります。データー量が多いほど、AI処理に時間や高い演算性能が必要になりますが、データー量が少ないためAIによるリアルタイム予想を実装しやすい状態になると思われます。

さらにニコンの新製品の噂を「ニコンから期待できる新製品のリスト APS-C旗艦機 フルサイズコンデジ他」で詳しくお伝えします。

–J-PlatPat

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