ニコン 1画素が“4役”をこなす次世代センサーの特許

ライブビューに関する新特許

表示されない期間を短縮する特許か

ニコンが新たなデジタルカメラのライブビューに関する特許を出願していることが明らかになりました。特許によれば、この技術を利用することで、ライブビュー画像が表示されない時間を短くできる特許ということのようです。どのような特許なのか、さらに詳しく見ていきましょう（当サイトの解釈です）。

今回の特許は、1つの画素の内部に4つの光電変換部（PD）を持たせ、単なる高感度化のためではなく、撮影環境に応じて画素の意味そのものを切り替えるための仕組みとして設計されているように見えます。最近のミラーレスカメラでは、ライブビューの滑らかさと静止画の画質を同時に成立させることが求められており、この特許はその課題に対してかなり実践的なアプローチを示しているようです。

暗い場面では、複数の光電変換部をまとめて使うことでノイズを抑えた高感度撮影ができると説明されています。4つの光電変換部に蓄積された電荷を加算し、1つの画素として扱うことで感度を稼ぐ仕組みで、いわば「画素内加算型の高感度モード」といった位置づけになります。スマートフォンでよく見られるクアッドベイヤーの“4画素をまとめて1画素にする”という発想に近い部分もありますが、今回の特許はあくまで“1画素の内部構造をどう使い分けるか”という方向性となっている点が特徴です。

一方で、明るい場面では事情が大きく変わるようです。高感度が必要ない状況では、加算処理を行わず、4つの光電変換部をそれぞれ独立した画素として扱うことで解像度を高める方向に振ると記載されています。特許の図では、PD_B〜PD_Dを異なるタイミングで読み出し、それぞれの信号を個別の画素データとして扱う流れが示されていました。これをリモザイク処理で通常のベイヤー配列に戻すことで、実質的に画素数が増えた状態になり、高解像度の静止画が得られるという仕組みのようです。つまり、同じ画素が「高感度画素」としても「高解像度画素」としても振る舞う、状況適応型の画素構造になっているわけです。

この切り替えは、単なる画素数の増減ではなく、露光時間の違いも組み合わせて行われる点が興味深いところです。ライブビュー用には短い露光時間のPDを使い、静止画用には長い露光時間のPDを使うという仕組みがあり、ライブビューと静止画の両方を最適化するための工夫が随所に見られます。ミラーレスカメラでは、撮影中も常に撮像素子が動作し続けるため、ライブビューの品質と静止画の品質を同時に成立させる必要がありますが、この特許はその要求に応えるための新しい画素設計だと考えられています。

一般的なクアッドベイヤーのように“4画素をまとめるか分けるか”という発想とは少し違い、今回の特許は「1画素の内部にある4つの光電変換部をどう使い分けるか」という方向で設計されている点が大きな違いだ思われますね。画素の内部構造を柔軟に使い分けることで、暗所では高感度、明所では高解像度、そしてライブビューでは高速・低ノイズという、複数の要求を1つの画素で満たすことを狙っているようです。

まとめると、一つの見かけ上の大きな画素内に4つのフォトダイオードがあり、1つをライブビュー用、残りの3つをそれぞれ異なる露光時間で情報を読出し、状況によって高感度型に割り振ったり、高解像度型に割り振ったりできるような仕組みのようですね。このセンサーが実現すれば、なめらかなライブビュー表示が可能で、暗所に強く、明るい場所では高解像度で諧調が豊かという新しいミラーレスカメラが登場する可能性があるかもしれません。

さらにNikon DL復活の可能性について「Nikon DL復活は本当にあり得るのか その可能性を考える」で詳しくお伝えします。

–J-PlatPat

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