影像業務的市場規模非常巨大，蘊藏著巨大的可能性。佳能在光學領域的拍攝和圖像處理相關技術方面處于世界頂級水平。通過利用其核心的鏡頭可換式數碼相機EOS系統，新的業務領域正在不斷拓展。將EOS R5搭載于人造衛星的項目便是其中之一。本文采訪了參與佳能與佳能電子合作項目的7位開發人員，請他們談談進軍太空事業的情況。

將EOS搭載到人造衛星的計劃是如何開始的？

答：從事人造衛星業務的佳能電子向我們提出，希望在衛星搭載的太空望遠鏡上“使用高像素的EOS”。這是一個高難度的要求，旨在反射望遠鏡這種光學系統中實現自動對焦。因此，作為佳能的相機開發部門，我們成立了跨組織的項目團隊。

 

最終完成的搭載EOS R5的超小型衛星CE-SAT-IE，于2024年2月17日由JAXA（日本太空航空研究開發機構）的種子島太空中心，通過H3火箭試驗機2號機成功發射升空，并成功進入軌道、建立通信，現已開始運行。

CE-SAT-IE是一顆怎樣的人造衛星？

答：它主要是以拍攝地表為目的的光學衛星。尺寸為50×50×80cm，重量約70kg，屬于超小型衛星。它運行在高度約670km的軌道上，有機會從高空拍攝地球上的各種地點。

 

選擇搭載EOS R5作為相機。是基于哪些方面的考量？

答：EOS R5能夠獲得約4500萬像素的高精細圖像。因此，它可以拍攝到地表的細微狀況，有助于確認災區的受災情況、進行地圖拍攝等。此外，能夠拍攝8K視頻也是一個重要因素。

聽說選擇EOS R5的理由之一是它擁有高像素CMOS傳感器。

答：CMOS傳感器作為圖像傳感器，是佳能自單反相機數字化之初就開始自主研發并培育至今的核心技術之一。目前，佳能相機中的高像素CMOS傳感器達到了約4500萬像素。擁有如此高的像素數，既能獲得高分辨率的靜態圖像，也能確保8K/30P視頻拍攝所需的像素數。

能夠在相機內生成JPEG圖像也是使用EOS R5的優勢之一。傳統光學衛星搭載的相機通常以RAW格式拍攝。拍攝的圖像會以數據量龐大的RAW格式直接傳輸到地面，由操作員逐張進行顯像處理。而EOS R5搭載了影像處理器DIGIC X，除了支持未壓縮的RAW格式外，還支持壓縮格式的C-RAW（數據量約為RAW的一半）以及JPEG，共三種圖像數據記錄格式。C-RAW和JPEG的數據量較小，因此在有限的通信時間內，可以向地面傳輸更多的圖像數據。這對于光學衛星的運營來說是一個巨大的優勢。

EOS R5的自動對焦機構是怎樣的？

答：它采用的是在拍攝用的CMOS傳感器上集成一種利用視差進行相位差檢測的對焦功能，從而實現自動對焦的機制，可以在畫面的廣闊范圍內進行測距。在EOS R5中，采用了新一代的全像素雙核CMOS AF II，進化為可以在畫面任何位置進行相位差測距。

 

反射望遠鏡不是很難對焦嗎？

答：反射望遠鏡通過一個中心有孔的甜甜圈狀主鏡反射光線，再由副鏡反射，將光線引導至相機的圖像傳感器上。由于主鏡是這種甜甜圈形狀，導致反射望遠鏡的中央開口沒有光線通過，因此被認為對焦檢測非常困難。此外，反射望遠鏡普遍光圈值較暗（進光量少），存在對焦所需的光束有限的問題。而利用CMOS傳感器感光元件的全像素雙核CMOS AF II，可以利用高密度排列的所有像素進行自動對焦，并且區分極其微小視差的分辨率很高，因此即使在這樣嚴苛的條件下，也能快速、準確地檢測焦點。

為了在太空環境中使用EOS R5，你們考慮了哪些方面？

答：使用環境與地面最大的不同在于：首先是真空狀態。隨之而來的是散熱困難。需要應對放射線等太空射線。還必須承受發射時的沖擊和振動等。

由于無法像在地面那樣將熱量散發到空氣中，我們利用了熱傳導原理。EOS R5的鎂合金機身也通過熱傳導將熱量散發到外部。佳能電子對CMOS傳感器模塊進行了改造，將其固定，并在傳感器背面加裝金屬板以便向外散熱。

針對太空射線采取了哪些對策？

答：我們基于對EOS R5進行放射線照射試驗的數據，制作了厚度數毫米的盒狀屏蔽罩，并安裝到衛星上。自開始運行至今已超過一年，相機功能一切正常。

 

針對沖擊和振動的對策如何？

答：我們使用振動試驗機進行了實驗，驗證其能否承受發射時產生的大加速度和強振動。雖然沒有采取特別的加固措施，但在實驗中成功達到了目標要求，并且在實際的H3火箭試驗機2號機的發射中也經受住了考驗。

原本EOS產品為了應對各種拍攝條件，在設計上就能承受強振動和低氣壓，因此我們認為，即使不采取特別對策，它也能承受發射時受到的加速度和振動。

 

聽說除了地球，還能拍攝其他天體？

答：CE-SAT-IE能夠通過自身傳感器掌握姿態信息，并通過調整高速旋轉的反作用輪的速度來控制衛星的方向。在將衛星朝向月球或星云等天體時，也會用到這種姿態控制。正因為采用了能夠進行精細姿態控制、并能單次拍攝廣闊范圍的“面陣傳感器”方式，才使得拍攝其他天體成為可能。

反射望遠鏡是怎樣的？

答：這顆衛星搭載的望遠鏡屬于卡塞格林類型，特點是擁有長焦距的同時，整體長度可以縮短。我們在此基礎上增加了校正用的光學系統，形成了原創設計的鏡頭。