キヤノン、「カメラのAF技術に関するセミナーを実施」

　キヤノンは25日、都内で「キヤノンのAF技術～カメラから放送用レンズまで～」と題したマスコミ向けセミナーを開催した。同セミナーはキヤノンが出版社などを対象に定期的に行なっているもので、同社の技術について担当者が解説するもの。これまでにレンズ技術やカラーマネジメントシステムなどのセミナーを行なっている。

　今回のセミナーではAF技術をテーマに、EOSと放送用レンズのAFシステムについて説明を行なった。

■ AFセンサーなどの独自開発が強み

キヤノンカメラ開発センター所長の大原経昌氏

　EOSのAF技術を説明したのは、キヤノンカメラ開発センター所長の大原経昌氏。まず代表的なAF方式として位相差検出AFとコントラスト(ボケ)検出方式AFの違いを説明した。

　位相差方式は、撮影レンズの違った場所を通った2つの像をAFセンサーで捉え、ピントのずれ量をAFセンサー上の像の距離の違いとして認識するもの。その距離を測定することで、どの方向にどれだけレンズを移動させればよいかがわかるため、1回の動作でピントを合わせることができる。位相差方式は構造が複雑だが、瞬間的に合焦するため、主に一眼レフカメラで採用している。

　一方、コントラスト検出方式は、撮像素子に映った映像をもとに、レンズを動かしながら画像のコントラストが最大になる部分を探してピントを合わせる方式。ピントのピークを探しながらレンズが行ったり戻ったりするため合焦するまでに時間がかかる。しかし、構造が簡単なことや小型化が容易なことから、主にコンパクトデジタルカメラやビデオカメラで採用している。


位相差検出方式の仕組み	センサー面の距離の差を検出してレンズを移動させる


MFカメラのスプリットは位相差AFに相当	マット面でのMFはコントラスト検出式に相当

各AF方式の特徴

　EOSでは、ボディのメインミラー後部にサブミラーを配置し、入射像の一部をAFセンサーに導く。さらに、AFセンサーの情報からボディのマイコンがピントのずれ量とレンズの移動方向を演算し、電子マウントを通じてレンズのマイコンに伝える。レンズではボディからの情報に基づいて、レンズ内蔵マイコンが合焦までのレンズ動作を決定し、アクチュエーター(モーター)に信号を送る仕組みになっている。

　大原氏によると、「ボディが“ずれ量と方向の検出”、レンズが“レンズ動作”という別々の役割を担っている。レンズ内蔵マイコンが決定するAF動作は、各レンズに最適化したものとなっており、たとえば古いボディに最新のレンズを装着した場合でも、高速なAFを行なうことができる」とのこと。

　AFのためのUSM(超音波モーター)については、モーターの動作音がほとんど無いことや、強力な点を挙げ、「AF動作に最適なモーター」とした。同社のUSM搭載レンズでは、リング状のほか小型のマイクロUSMを採用している。「動かす部分の近くに、レンズに応じた最適なモーターを搭載できる」(大原氏)とEOSが採用するレンズ内モーター方式の利点もアピールした。


EOSでのフォーカス制御の構成	USM搭載モデルの例

　AFフレームの進化にも触れた。初代EOSの「EOS 650」の中央1点から、45点のエリアAFに至るまで「点から線、そして面への展開」と説明。また、1方向にしかコントラストがない被写体であってもAF可能なクロス測距点数も次第に数を増やしていった。現在はエリアAFの外周部分にもクロス測距点を設けている。大原氏は、「AFセンサーは自社開発のため本当に必要な機能を実現できる。AFセンサーはCMOSだが、その技術が撮像素子のCMOSに生きている」と話した。

　なお測距点の自動選択では、「近い被写体はどれなのか」、「ボケの大きいフォーカスエリアはどこか」といった情報に加え、部分ごとの明るさなどの条件を重み付けして加味し、カメラが判断しているという。また、過去に採用していた視線検出による測距点選択機能については、「上位モデルの測距点は密接しており、実装するとすれば視線検出の精度を上げなければならない。人間の目は振動していたりして、視線を高精度に検出することは難しい。今後の機種に搭載するかは未定」という。

　AFにおける業界動向としては、「一眼レフカメラ全体としてフォーカスポイントが増え、測距点選択の自由度が高くなる方向にある。今後は、フラッグシップモデルなどの数十点というフォーカスポイントが、すべてのラインナップに広がる方向にあるのではないか」と分析。また、「高画素化に伴うさらなるAF精度向上が各社の課題ではないか」と述べ、そのうえで「キヤノンにはセンサーの独自開発技術があるので優位に立てると考えている」とした。


AFフレームの進化	併せてクロスセンサーも展開


AFセンサーのCMOS技術が撮像素子のCMOSにつながっている	AFセンサーの例。縦、横両方の線に対応できる

AF測距の概念。右下はAFセンサーから被写体(サイコロ)を見たところ

EF 200mm F2 L IS USMを装着したEOS-1D Mark III

　さらに、高速連写のための工夫も解説した。10枚/秒の高速連写が可能な「EOS-1D Mark III」では、AFを行ないながら連写するが、ミラーダウンしたときにミラーがバウンドしてしまい、正確に測距できなくなる問題を解決するために、ミラーのバウンドを素早く抑える「アクティブミラーストッパー」を搭載している。また、高速で一定に動く被写体を捉えるためには、レリーズタイムラグを考慮しなければならないため、あらかじめ被写体の動きに合わせてピント位置を調整しておく「動体予測AIサーボAF」を採用している。シャッター動作に入った後もレンズを動かし続けるもので、「EF 300mm F2.8 L IS USM」使用時の近距離追従限界は、時速300kmの被写体は20mまで、時速20kmの被写体だと、5mまで追従できるという。

　また、EOS-1D Mark IIIなどではランダムな動きや突発的な動きに対しても、敏感に対応できるように、撮影シーンに応じたAF動作をカスタム設定できるようになっている。


測距光学系の仕組み	アクティブミラーストッパーによりミラーバウンドを抑える工夫も

EOS-1D Mark IIIにおける近距離追従限界

EOS-1D Mark IIIには多彩なAF設定がある

　EOS-1D Mark IIIなどで採用している「AFマイクロアジャストメント」は、レンズ個別のレンズでベストのピント位置を微調整できる機能。「ボディは1台1台キヤノンの基準の範囲で調整して出荷しているが、ユーザーによってはより厳密なAFが求められるシーンがあるため、カメラとレンズをセットでチューニングできる機能として提供している」(大原氏)という。

　大原氏は、「現在のAFは、暗い場所や全くコントラストのない被写体には弱く、“瞬間的な合焦”という点でもまだ十分とはいえず、ユーザーの使いこなしに頼っている部分もある。今後は、より理想のAFに近づけるように開発をしていきたい」と締めくくった。

■ 放送用高倍率レンズのAF実現にもEOSの技術

キヤノン放送機器開発センター部長の今岡康訓氏

　後半は、キヤノン放送機器開発センター部長の今岡康訓氏が放送用レンズのAFについて解説した。

　放送用レンズは、主にニュース取材、TVスタジオ、スポーツイベントの中継などで使用しているレンズ。ズームレンズの登場以来、高倍率タイプが大前提となっており、ニュース取材用で10～20倍、スタジオ用で20～25倍、中継用で60～100倍クラスが使用されている。

　セミナーでは、放送業界で初めて倍率100倍を実現したレンズ「XJ100x9.3B」を例にとって説明した。35mm判換算の焦点距離は18.6～1,860mm。焦点距離を2倍にできる電動切り替え式のエクステンダーを内蔵している。光学式ブレ補正機能も搭載する。2007年の発売で、価格は2,365万円。

　同レンズのAF搭載に当たっては、EOSのAF技術を展開したという。今岡氏は、「位相差AFセンサーや、サブミクロン単位での計測ができるエンコーダーを独自に開発した。光学設計技術や製造技術なども含めたキャノンの総合力で実現できた」と話した。


XJ100x9.3B(白い箱の部分)。「望遠端では、野球の外野席からピッチャーの握りが見えるくらい」(今岡氏)	ファインダーを覗いたところ。白い四角がAFフレームで任意の場所に移動できる

　これまで、被写体が必ずしも画面の中央に無いことやAF誤動作によるピンぼけなどの心配から、こうしたレンズでの撮影ではAFはほとんど使用されていなかったという。しかし、ハイビジョンの普及やそれに合わせたテレビの大画面化、また、ブレ補正機能の搭載によるレンズの高倍率化などにより、ピント精度の向上が求められていた。さらに、ハイビジョン用の撮像素子は、従来のSDとセンサーサイズは同じ2/3型だが、画素数が多いことも理由の1つ。


画素が少ないと少しのボケも被写界深度内に入ってしまう	画素が多いと、隣の画素に光が回り込むためボケとして認識される

　レンズ一体型ビデオカメラや、一部の放送用レンズではコントラスト検出方式を採用しているが、XJ100x9.3Bでは位相差検出方式を採用。マニュアル操作と共存しやすく、高速な合焦が可能になったという。

　位相差方式では、AFセンサーに常時入射像を導きながら測距しているため映像のタイミング(1/60秒)とは無関係にAFを動作できる。コントラスト方式では、3～4フレームの映像を比較してピント位置を割り出すため動きの速い被写体には追従しづらい。


オートフォーカス方式と採用機器	合焦速度などの理由から位相差方式を選択した

位相差AF方式では常時映像を監視してフォーカス動作ができる


位相差方式は映像のタイミングと無関係にフォーカス可能	コントラスト方式では動きの速い被写体で不利になる

■ ＵＲＬ
　キヤノン
　 http://canon.jp/

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【お詫びと訂正】記事初出時、「EF 200mm F2 L IS USM」のキャプションを「EF 300mm F2.8 L IS USM」と誤って記載しておりました。お詫びして訂正いたします。

（本誌：武石修）
2008/06/25 19:46

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