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「スーパーCCD ハニカム EXR」
人間の眼のメカニズムに近づいた画期的なCCD
「スーパーCCD ハニカム EXR」
新配列のカラーフィルターと3つの電荷制御技術により
「ノイズの少ない高感度」、「ワイドダイナミックレンジ」、「高解像度」を一つのセンサーで実現
新開発


平成20年9月24日
富士フイルム株式会社

 富士フイルム株式会社(社長:古森 重隆)は、新配列のカラーフィルターと3つの電荷制御技術により、1つのセンサーで、「ノイズの少ない高感度」、「豊かな階調を実現するワイドダイナミックレンジ」、「高解像度」の3種類の高画質撮影を高いレベルで実現する画期的なCCD「スーパーCCD ハニカム EXR」の開発に成功しました。

 デジタルカメラにおける「高画質」には、細かいディテールまでを再現することができる「高解像度」だけでなく、「高感度撮影時のノイズの少なさ」や、「コントラストの高いシーンでの白トビを抑えた階調表現力・描写力」などの要素も求められています。
 これまでデジタルカメラの開発においては、主として画素を高密度化することで高い解像力を実現することが重要とされてきました。しかし、画素を高密度化すると「高解像度」が得られる一方で、1画素あたりの受光部(フォトダイオード)が小さくなり、「高感度撮影時にノイズが多くなる」、「豊かな階調の表現が難しい」などの問題が生じています。

 富士フイルムでは、写真メーカーとして長年培ってきた画像に関する高度な技術とノウハウを生かし、眼で見たままの自然な写真画質をデジタルカメラでも実現するため、「人間の眼に近いCCD」の開発を続けてきました。そして、今回、人間の眼が明るさによって解像力や感度を変化させるメカニズムに着目し、1つのセンサーで被写体に合わせて、「低ノイズの高感度撮影重視」/「広ダイナミックレンジ重視」/「高解像度重視」の画像をキャプチャーすることができる画期的なCCDを開発しました。「スーパーCCD ハニカム EXR」は、撮影シーンや撮影者の表現意図に合わせて、最適な絵作りを実現します。


図1)「スーパーCCD ハニカム EXR」の構造図 図2)従来のカラーフィルター配列と「EXR」のカラーフィルター配列の比較図
図1) 「スーパーCCD ハニカム EXR」の構造図
図2) 従来のカラーフィルター配列と「EXR」のカラーフィルター配列の比較図
ノイズの少ない高画質な高感度画像と、ワイドダイナミックレンジの大幅な拡大を可能にする「EXR」のカラーフィルター。


<「スーパー CCD ハニカム EXR」と3つの電荷制御技術>
1.ノイズの少ない高感度画像を実現する< Pixel Fusion Technology (ピクセル・フュージョン・テクノロジー)>
「スーパー CCDハニカム EXR」は、斜め方向に同色の画素が2つ隣り合った構造になっています。この隣接した2つの画素を1つの画素にすることで、フォトダイオードの面積が2倍になり、感度も2倍相当になります。そのため、1画素からゲインアップ(*1)して感度を上げるよりも、ノイズの少ない高画質な高感度画像をつくることが可能です。夜景など、ノイズの少ない高感度撮影を重視したいシーンにおいて威力を発揮します。

従来のCCDで画素混合(*2)を行う場合、垂直もしくは水平方向に並んだ2つの同色の画素を混合するため、混合する画素間の距離が遠くなり偽色(*3)が生じます。そして偽色を補正するために施す処理で解像感が損なわれていました。「スーパー CCDハニカム EXR」では、斜め方向に隣り合わせた同色画素をそのまま組み合わせる新開発の「C.I.C.(Close Incline Coupling:クロース・インクライン・カップリング)」方式の採用により、混合画素間の距離を短くし、偽色の発生を抑えることを可能にしました。これにより、クリアでシャープな画像を得ることができます。
*1 
電荷の信号量を電気的に増幅させること。
*2 
複数の同色の画素を1画素とみなして信号処理をすることにより、感度を高めること。
*3 
デジタルカメラで撮影した写真画像のコントラストが高い部分や色の境目などで発生する、もともとは存在しない模様や色のこと。


図3)従来の画素混合方式の概念図 偽色抑制処理のため、解像感が低下
図3) 従来の画素混合方式の概念図
図4)Pixel Fusion Technologyの概念図 偽色が出にくいため、解像感を維持できる
図4) Pixel Fusion Technologyの概念図


2.ダイナミックレンジの大幅な拡大を可能にする< Dual Capture Technology (デュアル・キャプチャー・テクノロジー)>
「スーパー CCDハニカム EXR」は、1回の撮影で、電気的に露光時間を調整して、受光量の異なる2つの画像データを作ります。これを適切に合成し、高感度と低感度の2つの画像データから、1つの画像を生成します。このDual Capture Technology(デュアル・キャプチャー・テクノロジー)により、ダイナミックレンジの大幅な拡大が可能になります。晴天の屋外での人物撮影など、被写体の明暗差が大きいシーンに効果的です。

ダイナミックレンジの拡大については、富士フイルムはこれまで、「スーパーCCD ハニカム SR」と「スーパーCCD ハニカム HR」の2種類の方式を採用してきました。「SR方式」は、大面積で感度が高い“S画素”と、面積が小さく感度の低い“R画素”の2種類の画素からなる「ダブル画素構造」で得られたデータ信号を、最適に組み合わせて画像を形成することで、低感度撮影時でもダイナミックレンジを拡大させることに成功しました。また、「HR方式」は、ハイライト部が白とびしない条件で撮影した画像データを信号処理することで、ハイライト側の豊かな階調表現を実現したものです(*4)

今回の「EXR方式」は、隣接した同じサイズの2つの画素に、露光時間を制御することによって2つの異なる感度を持たせる「Dual Exposure Control(デュアル・エクスポージャー・コントロール)」技術の採用により、「SR方式」のように異なる面積の画素を組み合わせることなく、また、「HR方式」のように撮影感度を制約せずにダイナミックレンジを拡大することができます。
*4 
「HR方式」を採用する「FinePix S100FS」「FinePix F100fd」でダイナミックレンジを拡大できるのは、撮影感度がISO200以上。


図5)Dual Capture Technology の概念図
図5) Dual Capture Technology の概念図
高感度側の画像を作るAパターンと、低感度に相当する画像を作るBパターンを組み合わせ、最適化を図ることによって、ダイナミックレンジの広い画像を作ります。


3.解像感の高い絵作りを可能にする< Fine Capture Technology (ファイン・キャプチャー・テクノロジー)>
「スーパーCCD ハニカム EXR」の全画素をフルに活用し、最適な信号処理を加えて最も解像感の高い絵作りを行います。木々の葉や人物の髪の毛など、ディテールが細かい被写体で、より微細な表現が求められる際に威力を発揮します。


 富士フイルムは、今後も写真画質の追求とともに、お客さまの表現領域を広げる製品の開発を進めていきます。



スーパーCCD ハニカム EXR (カタログ)(PDF:4.6MB)


「スーパーCCD ハニカム EXR」



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お客さま お客様コミュニケーションセンター TEL 03-5786-1712
報道関係 広報部 TEL 03-6271-2000
関連リンク 関連リンク更新日 平成20年9月24日
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