画質面では新開発の「裏面照射型構造」に変更することで、センサーへの入光を増やしたCMOSセンサー「“Exmor R”(エクスモア アール)」を搭載した。これにより従来機よりも感度が2倍に向上し、暗所撮影での画質が大幅に上がった。
レンズは従来機で使われていたカールツァイス製から、コニカミノルタ製の高級レンズで使われていた「Gレンズ」の名称を冠したレンズに変更。このGレンズは、同社のデジタル一眼レフカメラ「α」シリーズと同一の工程、品質管理によって製造されているとのこと。
XR500VとXR520Vに搭載されている「Gレンズ」は従来機と異なる絞り構造を備えている。これまでのハンディカムは2枚羽根の簡易的な絞りだったが、Gレンズには、より人間の目の構造に近い「虹彩絞り」を採用。一眼レフ写真のようなボケ味のある撮影が可能になったという。
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