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電子顕微鏡から人工衛星まで!「Canon EXPO 2023」で示した何でも撮れるキヤノンの技術力

2023.11.05

光は波であり、粒子であることを証明するセンサー

光は波動であり同時に粒子でもあるという量子力学の登場によって物理学の世界は大きく変わった。この二重性を証明するのがヤングの干渉実験である。1光子単位で記録できるキヤノンの超高感度SPAD(Single Photon Avalanche Diode)センサーを使い、ダブルスリットを通った光子の振る舞いを記録できる。センサーが捉えた光子が時間経過と共に増えていくと干渉縞が現れる。

SPADセンサーは、入ってきた光子を100万倍に増幅して瞬時に信号として取り出すため原理的にノイズが発生せず、暗闇でも高画質の画像が得られる。従来は約100万画素だったが、今回約320万画素までの高画素化に成功した。夜間でも800mmレンズを使って、10km先を航行する船舶の種類を識別できるという。これ以外にもグローバル電子シャッターを搭載した電子顕微鏡用CMOSセンサーなど、様々な分野で利用できるセンサーを開発している。

CMOSセンサーとは違う原理で光を捉えるSPADセンサー

ヤングの干渉波実験でSPDAセンサーがスリットを通った光子を記録

記録される光子の数が増えると共に干渉縞が現れる

従来の3倍の解像度になった約320万画素のSPADセンサー

Canonの電子顕微鏡用CMOSセンサーを採用したJEOLの透過電子顕微鏡

約1900万画素で歪みの少ないグローバル電子シャッターを搭載した電子顕微鏡用CMOSセンサー

デュアルピクセルCMOSセンサー利用の3D画像

キヤノンがデジタルカメラに採用しているデュアルピクセルCMOSセンサーはAFの広範囲化と高速化に加えて高画素化を実現できる賢いセンサーである。その原理はCMOSセンサーの画素に独立した2つのフォトダイオードを使い、位相差AF用には2つの信号を使い、撮影用には2つの信号を合計して高画素化している。この距離情報を利用することでワンショットで3D画像が生成できるのだ。もちろん、写っていない場所は3D化できないが、それでもある程度は画像を立体化してVRゴーグルにも対応できるという。展示ではECサイトでの活用を提案しており、商品や食事の献立などが3D化され、VRでは「思い出アーカイブ体験」と題して子供の写真が3Dで見られた。

撮影は通常の交換レンズを使い1回で高画質な3Dデータを生成できる

3D画像は多少であれば左右に動かすことも可能だった

VRゴーグルを使ったデモでは、写真館で撮った子供の画像を立体視できた

ECコンテンツでは旅館で提供される食事の食材などが3D化されていた

タブレットを使って、拡大や回転に対応した画像を表示

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