特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-120359、2013-121143
- 公開日 2013.6.17
- 出願日 2011.12.8
- ノーフレーミング
- 構図の状態が分からない
- ニコンの特許
- 振動子(バイブレーション)を備える
- デフォーカス状態(前ピンや後ピン)によって、振動の種類を変更する
携帯電話等にはバイブレーションが当たり前のように搭載されています。 機器を見なくても手に伝わる振動によって何らかの通知を知ることが出来るので、目覚まし機能やゲーム等に用いられています。
ニコンの特許は、バイブレーションをカメラに用いるというものです。 上図で示した例は、 被写体が大き過ぎる場合や小さ過ぎる場合等の、構図が適切でない場合に振動を発生させることで、 ファインダーや背面LCDを見なくても失敗の無い写真を得られるというものです。 この他に、ピントの状態によって振動の種類を変更させる案があるようです。
お祭りや等では、人混みによってイベントの風景を撮り難い場合がありますが、この特許があれば、理想的な写真を得られるかもしれませんね。
]]>先週のニュースですが、言及する暇が無かったので。
我々が普段使っている撮像素子はBayerやFoveon等がありますが、殆どがシリコンを使った無機膜です。
当Blogでは有機膜撮像素の特許を何度か紹介してきましたが、遂に実現の目途が立ったようですね。 有機膜の何が凄いかというと、材料を適切に選択すれば光の吸収効率が良い、つまり高感度に強いということです。 従来の撮像素子と同程度の光吸収効率で良いなら、その分だけ薄膜化出来ますので、入射角の改善が可能です。
有機薄膜は光吸収係数が大きく、厚さをシリコンフォトダイオードの数分の一という0.5μmに薄膜化した。この結果、光線入射角が60度と従来の2倍程度に広がり斜めから入る光も利用できるようになった。
報道資料によると、薄膜化と光吸収効率改善の両立を実現したようです。
このためイメージセンサー全面に受光部分となる有機薄膜を形成できることから従来の約1.2倍の感度を実現したとしている。
有機膜であることと直接の関係はありませんが、フルフレーム化も行われているようです。 言わずもがなですがフルサイズ(=ライカ判)のことではなく、FFT-CCD等で使われるフルフレームのことです。 誤解を招く為か、報道では、フルフレームという表現を使わなかったようです。
パナソニックの半導体デバイス技術で、信号の飽和度を従来のシリコンフォトダイオードを光電変換部とするイメージセンサーに対し4倍向上させた。さらにノイズを抑える回路を新開発することで業界最高のダイナミックレンジを実現したとする。
被写体の輝度と撮像素子の電荷の対応関係によりますが、ダイナミックレンジを単純に改善するだけでは、特定の階調変化に割り当てる色深度(bit)が少なくなることになります。 黒潰れも白飛びも無いけど、コントラストの低い画像というわけです。 フレームレート等の問題もありますが、分解能の高いADCを採用し、且つ、適切な画処理を実現してほしいものですね。
patent: Organic Imager by Thioindigo
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-118335
- 公開日 2013.6.13
- 出願日 2011.12.5
- 出願人 ソニー
- 【請求項１】
- チオインジゴの４位又は６位の炭素に結合している水素が官能基で置換されている、有機光電変換材料。
- 【００６５】
- シアンのカラーフィルタ４４Ｃによる吸収で赤成分が除去され、有機光電変換膜４２による吸収で緑成分が除去されて、残った青成分にて青を取り出すことができる。 イエローのカラーフィルタ４４Ｙによる吸収で青成分が除去され、有機光電変換膜４２による吸収で緑成分が除去されて、残った赤成分にて赤を取り出すことができる。 以上の構成により、本実施の形態の固体撮像素子３０では、緑、青、赤の分離された色信号を出力することができる。
私は有機膜に関する学が無いのでかいつまんで説明しますが、従来はチオインジゴ系色素が有効であることが分かっていても、具体的にどのチオインジゴが有効なのかまでは分かっていなかったそうです。 ソニーは、請求項1他で示した形態を知見し、出願に至ったようです。 これにより、緑色光の光吸収効率が改善するとのことです。
CY filter
パナソニックと富士フイルムが開発した有機膜撮像素子や、ソニーの今回の特許は、有機膜ではありますが、Bayer同様に、色分離の為にカラーフィルタを併用しているようです。 パナソニックの以前の特許申請は、Bayer型の有機膜撮像素子でした。 パナソニックと富士フイルムの有機膜撮像素子は単層で、RGBフィルタで色分離しているようです。 ソニーは特許の実施例においてCYフィルタで色分離していますが、吸収層は二層で、緑色光の吸収層は全面に配置されていますから、ピクセル等倍の解像を期待出来そうですね。 フィルタによる光の減衰があるので今後はフィルタレス化を期待したいものですが、現時点ではカラーフィルタを使った方が色分離の性能バランスが良いのでしょう。 【追記】ソニーの方は単層を想定しないようでしたので一部訂正しました。hi-lowさんご指摘有難うございます。
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patent embodiment1: M.Zuiko 40-200mm f/4
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-117667
- 公開日 2013.6.13
- 出願日 2011.12.5
- 実施例1
- 焦点距離 f=40.80-90.00-196.00mm
- Fno. 4.08
- 画角 2ω=30.57-13.85-6.46°
- BF 31.51-27.21-24.06mm
- 全長 158.58-170.08-193.58mm
- 像高 11.15mm
- レンズ構成 13群17枚
- 非球面 2面1枚
- EDガラス 4枚
- オリンパスの特許
- 正負正負正の5群ズーム
- ズーム率を稼げる
- インナーフォーカス(第4群)
- 絞りを中央に配置して、光学系全体を細径化
目盛りの単位が細かく、しかもきれいに中心によって寄っています。 まさに快挙と言える性能で、折り紙付きの評判になるかもしれませんね。
| Wide | Tele | |
|---|---|---|
 |
 |
 |
左から順に、球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差。
今まで記事のタグ付けはニコン関係だけ、 Nikon(ニコン全般に関する内容)、 Nikkor(レンズ)、 Nikon1(ミラーレス関係)、 の3種類を用意していました。 これを機に、Olympusタグからはレンズを分離しZuikoタグを新規で用意しました。
まさにZuiko Digital ED 50-200mm F2.8-3.5 SWDのμ4/3版と言えるでしょう。 μ4/3の本格的な望遠レンズを望んでいる方もいらっしゃるかと思いますが、 μ4/3は望遠に強いことと小型であることを同時に求められており バランスの取れたスペックが小難しいですね。
Zuiko Digital ED 50-200mm F2.8-3.5 SWDの全長は157mmです。 特許は単純計算で製品全長139.28mm(=158.58-19.3)ですから、2cm程の短縮になります。 径方向は光学系だけに依存しないので、推測が難しいです。 縮尺からすると前玉径はφ58mm位ですけど。
前回は、偶然にも換算焦点距離が大体同じ100-400mmでした。 フルサイズ用だから仕方が無いとはいえ、全長177.48mm(=221.48-44)なので、今回の40-200mmの小型さが際立ちます。
元々、富士フイルムとパナソニック以外の有機膜撮像素子の記事を考えていて、偶然にも特開2013-118335が公開されたように、 特許に限定したタイムリーな記事は割と簡単に用意出来るものなのですよ。 しかし特許公開から2週間も経って、次に何が公開されるか分からないのに、40-200mmの記事の前日にぶつけることは、狙っても出来ませんね。
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patent embodiment1: 70-300mm f/4.5-5.6
patent embodiment3: 100-400mm f/4.5-5.6
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-105053
- 公開日 2013.5.30
- 出願日 2011.11.15
- 実施例1
- ズーム比 4.01
- 焦点距離 f=72.48-135.49-290.86mm
- Fno. 4.58-4.94-5.85
- 半画角 ω=16.62-9.07-4.25°
- 像高 Y=21.64mm
- レンズ全長 143.42-175.48-201.87mm
- BF 39.98mm
- レンズ構成 12群19枚
- 正負正負正負正の7群ズーム
- 非球面 1面1枚
- 前玉有効径 58.00mm
- 実施例3
- ズーム比 3.75
- 焦点距離 f=104.16-166.66-391.00mm
- Fno. 4.60-5.20-5.80
- 半画角 ω=11.73-7.40-3.17°
- 像高 Y=21.64mm
- レンズ全長 221.48-252.31-300.68mm
- BF 70.65-87.69-113.37mm
- レンズ構成 14群18枚
- 正負正負正負の6群ズーム
- 蛍石 1枚
- UDガラス 1枚
- 前玉有効径 67.41mm
- キヤノンの特許
- 異常分散光学素子を第1群に配置する
- 軸上色収差と倍率色収差を補正可能だが、像面湾曲や色の球面収差が発生する
- 配置の最適化により、像面湾曲や、g線の色の球面収差を補正
| 70-300mm | 100-400mm | |
|---|---|---|
| Wide(Inf) |  |
 |
| Tele(Inf) |  |
 |
左から順に、球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差。
g線の球面収差がアンダー側に発生するが、これをオーバー側に補正して性能の最適化を図る
100-400mmに関する特許はこれまでにも申請されており、 広角側の開放F値を4にしたものや、 製造誤差を考慮したもの等があるようです。 今回は光学設計の最適化のようですが、工夫が何も無いと、左図のように、中心と周辺で傾向が大きく異なってしまう性能になってしまうのですね。
EF100-400mm F4.5-5.6L IS USMの発売日は1998年ですから、15年程になりますね。 競合品と言える製品として、ニコンの80-400mmやシグマの望遠3兄弟(80-400mm等)等がようやく登場するようになりました。 でも不思議とキヤノンには古さを感じません。 最軽量であることや、直進ズームであること等、他に無い特徴があるからでしょう。 最近は各社とも性能を追求しがちな傾向にありますから、性能以外の面にも力を入れて、色褪せない製品に仕上げてほしいものですね。
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patent embodiment1: 85mm f/1.2
patent embodiment2: 85mm f/1.8
patent embodiment3: 135mm f/2
patent embodiment4: 50mm f/1.4
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-114133
- 公開日 2013.6.10
- 出願日 2011.11.30
- 実施例
embodiment 焦点距離 Fno. レンズ全長 BF レンズ構成 パワー配置 光線有効径 フォーカス方式 1 85.00 1.24 122.56 38.35 6群10枚 正正正 68.55 front focus 2 83.30 1.80 116.11 39.11 7群10枚 正正正 46.28 inner focus 3 132.30 2.06 162.67 43.23 7群10枚 正正負 67.97 inner focus 4 51.70 1.41 87.84 38.94 7群9枚 正正正 37.17 unit focus 像高 Y=21.64mm
- 軸上色収差や倍率色収差等の色収差が発生する要因
- 全長を短縮すること
- 焦点距離が長いこと
- アッベ数70～90、屈折率1.4～1.5の硝材
- 軸上色収差の補正が可能
- 曲率を強める必要があり、球面収差や像面湾曲が発生
- キヤノンの特許
- 所定の異常部分分散性を備えた硝材を用いる
- 有機複合物と無機物から成る
| 85mm F1.2 | 85mm F1.8 | 135mm F2 | 50mm F1.4 |
|---|---|---|---|
 |
 |
 |
 |
左から、球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差。
キヤノンの特許は有機物や無機物から成る異常部分分散性の最適化によって、性能を出すというもの。 蛍石やUDガラス(アッベ数70～90、屈折率1.4～1.5の硝材。全ての蛍石とUDガラスが該当するか不明)等の硝材は、色収差の補正に効果がある反面、球面収差や像面湾曲を同時に補正することが難しいようです。
未来のレンズでは、蛍石やUDガラスは使われなくなるのかもしれませんね。 しかし特殊な硝材を使った特許は試作であることが多く、まだ先の話でしょう。 それに有機材料は耐候性等も改善しないといけません。 また、蛍石やUDガラスは、高級な硝材というブランド力の象徴でもありますから、簡単に他の硝材には換えられないでしょう。
フォーカス方式は、 実施例1の85mm F1.2が前群繰り出し(front focus)です。後玉が固定されていて、全長が伸びるタイプですね。 実施例2の85mm F1.8と実施例3の135mm F2は、インナーフォーカス(inner focus、internal focus)。 現行品は2本ともリアフォーカス(rear focus、internal rear focus)で、特許も現行品も全長は固定のようです。 実施例4の50mm F1.4は古典的な全体繰り出し(unit focus)。 光学的な全長は変化しますが、ニコンやシグマでは鏡筒内にすっぽり収める設計を行っており、製品としての全長が変化しないので、キヤノンも取り入れてほしいものです。
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patent:積層型の撮像素子と開口部走査機構 (積層というのは電荷の読み出し方向がZ方向である為であって、RGB三層ではない)
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-110539
- 公開日 2013.6.6
- 出願日 2011.11.18
- 高解像度化の問題
- インテグラルフォトグラフィーでは更なる画素数が必要
- ライトフィールドのこと
- 画素サイズが小さいと、S/N比が低下
- NHKの特許
- 開口部とマスク部から成る開口部走査機構を有する
- アクチュエータによって、XY方向に駆動する
- 開口部の大きさは、画素の半分以下
- アクチュエータを駆動させ、分割露光する
- マスクによって遮光し、被写体の1部の領域のみを受光する為、高い解像度を得られる
外出先で耳にはさんだ会話なので、何を以てコンデジの画質が悪いとするかは不明です。 当時の液晶では綺麗に見えないでしょうし、手振れ補正やAF、対応するISO感度が劣っている可能性もあります。 しかし素人にとって、そんな言い訳は意味を成しません。 素人本人が使った時に、素人本人がきれいと感じるかどうかが全てです。
オリンパス、低価格コンデジ撤退 事業再建へ製造拠点集約低価格コンデジは今でもスペックの低い液晶モニタを積んでいることが多く、スマフォよりも不利かもしれませんね、 一眼レフやミラーレスとコンデジを同じ画素数で設計すれば、一眼レフ等の研究開発過程で役に立つと思うのですが、それは贅沢過ぎる実験で、赤字になってまで続ける必要は無いのでしょう。 メーカーはそんなこと意図していないのかもしれませんが。
例えば、新しい回路設計や、アートフィルター等の新しいアルゴリズムを試験的に導入し、問題無ければ一眼レフ等に採用というやり方も可能です。 画素数が同じなら、同等のDSPが必要になり量産効果もあります。
画素サイズを縮小した時の問題点も見つけ易いです。
画素サイズを縮小した時の問題に対応すべく、画素サイズを縮小せずに高解像を得る特許は幾つかのメーカーが特許を申請しています。 例えば、画素の位置を何らかの方法でずらして露光し、後で合成する方法があります。 NHKの特許は、画素をずらすのではなく、画素の前に設けられたマスクをずらすようです。 マスクの径によっては回折現象が気になりますが、何とかうまくやるのでしょう。
分割露光
偶然にも同じ話題を前回も扱いました。 正確には高解像ではなく、ライトフィールドが必要な理由です。
例えばAFがあります。 時々、パナソニックのG20/1.7のAFが遅いという意見を耳にしますが、感じ方は人それぞれです。 動体であれば撮れる条件は限定されますが、静物であればそこまで困らないでしょう。 ライトフィールドであれば、問題となるAF時間をゼロに出来ます。 オリンパスのボディキャップレンズのように。
勿論、設計次第では重度のピンボケを回復出来ませんので限界はありますが、今までより改善することは確かです。 AF時間の代わりに後処理の時間が必要になりますが、ピンボケで使えない画像を得るよりはマシですね。
アクチュエータレスもメリットの1つです。 液体レンズによるAFも何らかのアクチュエータ(=駆動手段)を必要とするので、AF時間や故障等の問題があります。 ライトフィールドで完全なアクチュエータレスを実現すれば、ミラーレス以上の革命になるかもしれませんね。
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patent: light field adapter
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-105151
- 公開日 2013.5.30
- 出願日 2011.11.16
- オリンパスの特許
- プレノプティクカメラ(Plenoptic Camera)
- ライトフィールドカメラ(光照射野)のこと
- アダプタ(第1装着部)は、光軸と垂直方向にマイクロレンズアレイを備える
- マイクロレンズアレイは、アダプタの結像光学系を装着する部分とは反対側に設けられており、小型化が可能
ライトフィールドに興味をお持ちの方は多いと思います。 しかしリフォーカスを楽しむなら、Lytroではなく、マイクロフォーサーズ等の大きな撮像素子で楽しみたいものです。 新規でカメラを購入するより、アダプタで済むならそれに越したことはありません。
オリンパスの特許は、アダプタ内に、ピクセル数個分の大きさのマイクロレンズを一面に並べたものです。 数個のピクセルで光線を記録するので、ライトフィールドの原理が実現されています。 オリンパスは特許において、マイクロレンズアレイがカメラ側マウント内部に入り込むような構成を採ったことで、小型化に成功したようです。 後玉の飛び出た、Biogon等の対称型レンズのようですね。
 |
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ライトフィールドの欠点は、1つのマイクロレンズにつきピクセルが数個分ということで、出力画素数が大幅に減ってしまうことです。 16:9の4Kモニタに等倍表示する場合は800万画素必要で、アスペクト比を3:2にすると1000万画素です。 ライトフィールド化により、仮に10画素で1光線とすると、単純計算で1億画素が必要と言えます。
物理的な構造で言うと、像面位相差画素をより複雑化したものが光照射野画素です。 様々な特許の図面を見る限りでは、像面位相差画素は大体2画素で1組、 光照射野画素は具体的な数が明記してありませんが数個で1組のようです。
従って、今回の特許の構成を少し変えれば、机上の理論では、像面位相差AF化アダプタを実現可能です。 しかし今回の特許は、画素ピッチの影響を受けるので、画素ピッチ毎にアダプタを用意する欠点があります。 また画素ピッチ以上に加工や組立精度も要求されますね。
像面位相差AFがコモディティ化を果たし、高付加価値と言えなくなるのは時間の問題です。 その近い未来に備えているのか分かりませんが、数多のメーカーが光照射野技術に関する特許を相次いで申請していることは確かです。 像面位相差AFも光照射野技術もまだ離陸したばかりで、今後も様々な発展を見せてくれるのでしょうね。
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patent embodiment1: 135mm f/2.8 VC
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-97212
- 公開日 2013.5.20
- 出願日 2011.11.1
- 実施例1
- 焦点距離 f=133.00mm
- Fno. 2.86
- 画角 2ω=12.1°
- 望遠比 0.752
- 像高 Y=14.2mm
- 前玉有効径 23.50mm
- タムロンの特許
- 正負負の3群構成
- インナーフォーカス (第2群)
- 手振れ補正 (第3群の1部)
| 球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差(Inf) | 横収差(Inf) |
|---|---|
 |
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最近は、無理のないF値で設計された単焦点の中望遠レンズの新製品が減ってしまいました(以下、単に中望遠と称します)。 昔は、135mm F2.8や100mm F2といったレンズをどのメーカーもラインナップしていたものです。 中望遠は画角だけならキットに付属する望遠ズームでまかなえるので、大口径(85mm F1.4等)、マクロ(100mmマクロ)、ズーム(70-200mm)等の明らかに分かる優位点がないと訴求し難いのでしょう。
中望遠のメリットは一般的に、小型軽量や、開放から使える描写など。 新製品も無いわけではなく ソニー85mm F2.8や シグマ60mm F2.8、やや大口径ですが ペンタックス70mm F2.4等がありますね。
タムロンの特許は小型軽量ながら高性能な設計を目指したもののようです。 換算200mmだと中望遠とは言い難いですが、やはり使い所を選ぶレンズではあります。 球面収差等は敢えて残してあるようで、味わい深い描写を期待出来るかもしれませんね。
光学系全長は単純計算で約100mm(≒133.00x0.752)になり、ソニーNEXに装着した場合、マウントからの出っ張り(鏡筒の長さ)は約82mmです。 かなり小型なレンズのようですので、ポケットに忍ばせても、あまり気にならないかもしれませんね。
【追記】隔日での更新を原則としていましたが諸事情により。
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patent: ファインダー光学系
patent: フレームを表示し、実際の撮像範囲を示す
特許文献の説明・自己解釈
サムスンの特許は、富士フイルムのハイブリッド・ファインダーとは別物で、あくまでもOVFに拘ったようです。 それは一眼レフやEVF等のファインダーが有する欠点から逃れたい為です。 しかし外部ファインダーの欠点を電子的に補うということは、電子的な欠点を新たに抱えるということでもあります。 撮影距離や光学系の画角が目覚しく変化するようなシーンでは、パララックス補正用のフレームの更新が、遅延によって間に合わなくなるかもしれないからです。
ファインダーを内蔵するカメラは今日も新製品が登場し続けていますが、それは需要があるからでしょう。 老眼の方ですとライブビューが見え難いということもあってファインダーが役立ちますし、日中屋外だと背面LCDの反射でライブビューが殆ど見えないこともあります。 何も懐古主義の為だけではないのです。
サムスンは韓国の企業ですが、特許出願は韓国の本社から申請される場合と、サムスン横浜研究所から申請される場合があり、日本もまたカメラの開発拠点のようです。 サムスン社製のカメラを日本国内で見掛けることはありませんが、サムスン社製のスマートフォン「GALAXY」をお使いの方は少なくありません。 またサムスンNXのスペックを見る限り、ソニーNEXと遜色無いようです。 スペックや筐体の大きさ、ファインダー性能といったバランス次第では、サムスンのカメラが日本市場で受け入れられることもあるかもしれませんね。
【追記】隔日での更新を原則としていましたが諸事情により。
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patent embodiment1: 6-24mm f/1.8-2.7
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-97143
- 公開日 2013.5.20
- 出願日 2011.10.31
- 実施例1
- ズーム比 3.92
- Fno. 1.8-2.5-2.7
- 焦点距離 f=6.18-11.43-24.22mm
- 半画角 ω=41.8-21.5-10.5°
- 像高 Y=4.62mm
- BF 0.50mm
- 全長 64.12-64.51-65.94mm
- レンズ構成 7群11枚
- 非球面 2面1枚
- 既存の技術
- 防振によってレンズがシフトした時に、像面湾曲が発生する
- 防振のレンズ群が肥大化する
- 高精度な制御が難しい
- Hoyaの特許
- 防振群から入射瞳位置までの距離が適正になるよう、防振群を移動させて結像位置を最適化し、像面湾曲を抑える
- 正負正正か正負正負の4群ズーム
- 防振 (第3レンズ群の1部)
- リアフォーカス (第4群)
レンズ内手振れ補正は光学系の画質が不利という話を時々聞きますが、本当にそうなのでしょうか。 その真意の程は不明ですが、少なくとも3つの問題があると思います(他にもあるかもしれません)。
1は、レンズ枚数が増えれば収差軽減にも使えるので、長短は相殺といったところ。 防振群がレンズ1枚のものもありますし、レンズ枚数が増えた理由は手振れ補正に限らないと思います。
2は、使用者の責任です。 手振れ補正をONにしても、ブレが無ければ、防振群が周辺に移動することはないので、この問題は発生しない筈です。
3は、一応考えられる影響ということ。
Hoyaの特許は、これらに対応すべく、光学系を最適化したものです。 勿論、他のメーカーもこれらの工夫は行っていますから、Hoyaが初というわけではありません。 レンズ内手振れ補正は画質で不利というレッテルを覆してほしいものですね。 因みにバックフォーカス(BF)は、UV-IRCFやOLPF等から撮像素子までの距離ですので、極端に短いわけではありません。 また、EDガラス等の硝子は使われていないように思います。
| Tele(Inf) | Wide(Inf) |
|---|---|
 |
 |
左から順に、球面収差、倍率色収差、非点収差、歪曲。
Hoyaとペンタックスついでの閑話。 実は今まで知らなかったのですが、GRの光学系は対称型だったのですね。
従来はレトロフォーカス構成だったが、今回は非レトロフォーカスタイプとした。非レトロフォーカスタイプは、レトロフォーカスタイプに比べて、同じレンズのサイズであればマクロ時の性能は良くなるという。
http://dc.watch.impress.co.jp/docs/news/20130417_596344.html
Zeiss風に言うならば、殆どのミラーレス広角レンズはDistagonで、対するリコーGRはBiogonです。 他メーカーは軒並みDistagonなので、湾曲型の撮像素子でも使わなければ実現出来ないと思っていましたが、相当苦労をされたのでしょうね。
Biogonは諸収差をよく抑え込めることや、歪曲が非常に少ない等のメリットがあります。 リコーGRのスッキリとした描写は、レンズ設計の優秀さも然ることながら、原理的に優れたレンズ構成も要因でしょう。 サンプルや投稿画像等を適当に見て回りましたが、色ずれが皆無なのは素晴らしいですね。 特に凄いと思ったのは周辺の解像で、Web等の投稿画像だと条件が違うので単純比較は出来ませんが、周辺の悪化は極めて少ないと思います。
逆に周辺減光は原理的に不利なのですが、それはそれ、万能なレンズは無いということで。
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patent embodiment1: 70-200mm F4
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-105131
- 公開日 2013.5.30
- 出願日 2011.11.16
- 実施例1
- ズーム比 2.68
- 焦点距離 f=72.11-131.37-193.4mm
- Fno. 4
- 半画角 ω=16.7-9.35-6.38°
- 像高 21.64mm
- レンズ全長 234.52mm
- BF 50.12mm
- 前玉有効径 61.79mm
- レンズ構成 16群21枚
- UDガラス 2枚
- 蛍石 1枚
- 撮影倍率 1.3-0.5
- 正負正正負正負の7群ズーム
- 実施例2
- ズーム比 2.68
- 焦点距離 f=72.14-130.58-193.38mm
- Fno. 4
- 半画角 ω=16.69-9.41-6.38°
- 像高 21.64mm
- レンズ全長 213.85mm
- BF 39.96mm
- 前玉有効径 61.09mm
- レンズ構成 17群22枚
- UDガラス 1枚
- 蛍石 2枚
- 正負正正負正正負の8群ズーム
- 実施例3
- ズーム比 2.68
- 焦点距離 f=72.11-132.09-193.4mm
- Fno. 4
- 半画角 ω=16.7-9.3-6.38°
- 像高 21.64mm
- レンズ全長 233.51mm
- BF 49.05mm
- 前玉有効径 61.45mm
- レンズ構成 17群22枚
- UDガラス 1枚
- 蛍石 2枚
- 正負正正負正正負の8群ズーム
- 既存の技術
- IFやRFにおいてフォーカス群が1つの場合、収差変動が生じ易い
- キヤノンの特許
- インナーズーム
- インナーフォーカス
- フローティング
- MOD 300mm
- 最大撮影倍率 β(Tele) = -0.5
| Wide | Tele | ||
|---|---|---|---|
| Inf |  |
 |
 |
| Mod |  |
 |
 |
左から、球面収差、非点収差、歪曲。目盛りの単位が不明です。
ケースバイケースですが、EF70-200mm F2.8L IS II USM(I型は2001年、II型は2010年に発売)等、高級レンズは10年もすれば後継機が出てきます。 これもケースバイケースですが、特にニコンやキヤノンの場合、レンズの開発に数年かかることも珍しくないようです。 特にニコンの80-400mmは、私がブログを始める数年前から特許が公開され続けていましたが、実際に発売されたのは2013年ですからね(I型は2002年発売)。 そして現行機種EF70-200mm F4L IS USMの発売は2006年です。
ただ現行品はこれ以上の改善の余地が無い位に完成度が高いと思います。 しかし最近はシグマ 70-200mm F2.8EX DG OS HSMやタムロン SP70-200mm F2.8 Di VC USD等の競合機種も増えてきました。 EF70-200mm F4L IS USMの最大の魅力は小型軽量であることだと思いますが、価格で判断する方も少なくないわけで、近い価格なら大口径F2.8のシグマやタムロンが有力候補になるのでしょう。
そこで特許の70-200mmは何を訴求するのかというと、マクロ機能が特に優れているようです。 どの実施例もテレ側で最大撮影倍率0.5倍らしく、本格的なマクロ撮影を行えると言っても過言ではありません。 そういえばEF24-70mm F4L IS USMは最大撮影倍率0.7倍ですから、今後のキヤノンの大三元・中三元ズームはマクロ機能を売りにするのかもしれませんね。
現行品EF70-200mm F4L IS USMのバックフォーカスは長めです。 特許の実施例2は現行品(172mm)とほぼ同じ長さ(213.85-44=169.85mm)ですが、バックフォーカスが短く、EOSマウントの規格を最大限に活かしているようです。 逆に実施例1と3は長めのバックフォーカスを持ち、全長も現行品よりも一回り長いようです。
最近のキヤノンはPLマウント(フランジバック 52mm)のレンズを相次いで投入していますから、 実施例1と3は、PLマウントとEOSマウントの両方に対応する光学系と見ることも出来ますね。
勿論、フランジバックが短いからといって、バックフォーカスを詰める必要はありません。 最適化したら、たまたまその値になっただけの話です。
NEXのフランジバックは18mm程ですが、バックフォーカスが20mm以上あるレンズも少なくありません。 今は技術的にテレセントリック性を考慮しなければなりませんが、中長期的に見るとEマウントの規格に不備はありません。 しかし短期的に見ると、ボディが極端に薄い代わりに、レンズの鏡筒が余分に延長されていると見ることも出来るわけです。 ですからバックフォーカスを詰めた方が、良い印象を受けますね。
]]>| 正面図 | 上面図 |
|---|---|
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|
| 円形の液体光学素子、その横に駆動ポンプ | 電圧の印加によって、レンズの曲率が変化している |
特許文献の説明・自己解釈
液体レンズとはその名が示す通り液体で構成されたレンズのことです。 多くのメーカーが液体レンズに関する特許を申請しており、その内容の多くは、液体レンズの特性を変化させる手段に関するものです。 機械的に液体を移動させるものもあれば、今回紹介する特許のように電気的に制御するものもあります。
液体の材質や混合比の最適化には踏み込んでませんし、カメラに使えるのは何十年も先の話でしょう。 尚、カメラではありませんが、液体レンズの商品はアドレンズから発売されています。
アドレンズ、“世界初”液体レンズで簡単に度数が調節できるメガネ
「普通のメガネと比べると、光学的にも品質的にも、まだそのレベルには達していない。まず今年は、液体レンズの“ファーストジェネレーション”として、普段使いや2本目のメガネ、パーティーグッズとして使っていただき、体験していただきたい」(中島社長)
http://kaden.watch.impress.co.jp/docs/news/20111007_482427.html
液体レンズのついで。
日本電気硝子(Nippon Electric Glass)が、液晶レンズでズームとピント調整を行う特許を出願中です。 液体レンズ同様に、光学素子(液晶レンズ)の屈折率を電気的に制御するようです。
| 液晶レンズを使った光学系 | 液晶レンズ |
|---|---|
 |
 |
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-97283
- 公開日 2013.5.20
- 出願日 2011.11.4
- 既存の技術
- カメラはレンズを駆動させるモーターが必要である為、小型化が難しい
- 日本電気硝子(NEG)の特許
- 3群構成のズームレンズ
- 第1群と第2群に液晶レンズを備える
- 第2群は1枚以上のガラスを備える
- 別形態として、第2群を液晶レンズとしたものや、第4群まで備えるもの等
- 液晶の配向方向は、互いに90°や180°異なっている
- 液晶レンズ
- 4つの液晶層
- 電界を印加すると液晶レンズの屈折率が変化する
1949年に当時のNEC(日本電気)から分離独立した会社だそうです。 事業内容は、 「特殊ガラス製品の製造・販売およびガラス製造機械の製作・販売」 とのこと。 カメラを作るだけが光学メーカーではありませんし、日本にはこういったメーカーが多数存在しますね。
ミラーレスやローパスレス等にも言えることですが、○○○レスにはメリットとデメリットがあります。 アクチュエータ・レスのメリットは駆動系をなくすことによる製品の長寿命化や小型軽量化、高速化です。 アクチュエータの代替え手段が特許に挙げた液体や液晶の場合だと、液晶漏れ等の耐久性に懸念があることや、駆動ポンプや基板、電極といった肥大化の要因があること等、まだ先は見えませんね。
液晶レンズそのものは20年以上前から特許や論文等に見られ、日本電気硝子(NEG)の特許はズーム等にも対応させたことのようです。 今後も様々なメーカーや個人・団体が研究を重ねていくのでしょうね。
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patent embodiment1: 18-200mm f/3.5-5.6 IS (APS-C)
patent embodiment3: 28-200mm f/3.5-5.6 IS (Full-Size)
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-97184
- 公開日 2013.5.20
- 出願日 2011.11.1
- 実施例1
- ズーム比 10.39
- 焦点距離 f=18.60-60.40-193.27mm
- Fno. 3.48-4.98-5.88
- 半画角 ω=36.27-12.74-4.04°
- 像高 13.65mm
- レンズ全長 144.58-176.50-208.42mm
- BF 38.09-63.96-77.06mm
- レンズ構成 13群16枚
- 非球面 4面4枚
- 前玉有効径 55.82mm
- MOD 0.5m
- 実施例3
- ズーム比 6.69
- 焦点距離 f=28.90-76.87-193.28mm
- Fno. 3.60-5.27-5.88
- 半画角 ω=36.82-15.72-6.39°
- 像高 21.64mm
- レンズ全長 144.56-176.58-208.59mm
- BF 38.00-66.95-76.98mm
- レンズ構成 11群15枚
- 非球面 4面4枚
- 前玉有効径 62.81mm
- MOD 0.5m
- キヤノンの特許
- 正負負正正の5群ズーム
- インナーフォーカス (第3群)
- 第1群の光線有効径を小さく出来る為、光学系の小型化が可能
- 手振れ補正
ボディとレンズのセット販売には様々な組み合わせがあり、その最たる例が、高倍率ズームレンズとのセットです。 最新のボディには最新のレンズを組み合わせて買いたいのは至極当然のことで、ズームレンズの更新頻度は少なくないですね。 単焦点に拘るユーザーが存在する一方で、世間の主流は、高性能と言われているボディに、様々な画角に対応出来る高倍率ズームレンズを装着することだと思います。
18-200mmというスペックには EF-S18-200mm F3.5-5.6 IS が存在しますが、 EF-S18-135mm F3.5-5.6 IS STM の様にSTM化されるのかもしれません。 28-200mmはディスコンになって久しいですが、 キヤノンのフルサイズ機にも手頃な高倍率ズームが必要でしょう。 しかし前玉有効径からすると、28-200mmは結構大きくなりそうですね。
| 18-200mm | 28-200mm | ||
|---|---|---|---|
| Wide | Inf |  |
 |
| Mod |  |
 |
|
| Tele | Inf |  |
 |
| Mod |  |
 |
|
左から順に、球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差。
性能は高倍率ズーム相応です。 ところで収差図の目盛り単位は、APS-C用が0.250mm、0.250mm、5%、0030mmに対し、フルサイズ用が0.400mm、0.400mm、5%、0.050mmと少し粗いのですね。 大抵のフルサイズ機は画素ピッチに余裕がありますから、要求される性能も緩くて済みますね。
上記特許とは関係ない特許ですが。
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-97024
- 公開日 2013.5.20
- 出願日 2011.10.28
- キヤノンの特許
- モーターを2つ搭載しているレンズ用の技術
- モーター1つにつき、距離エンコーダーは1つ
- 2つの距離情報から、対応表を参照し、正確な距離情報へ変換する
最近は複数のモーターを積んだレンズが増えているようです。 レンズ内モーターですから、コストや重量、寿命からして不利だと思うのですが、AF速度が最優先なのでしょう。 キヤノンの特許は、そのようなレンズであっても正確に距離情報を求められるようにしたものです。
ところでフルサイズ以下のフォーマットで、ボディ内モーターを採用するマウントはペンタックスKのみとなりました。 ニコンFやソニーαAもボディ内モーターがまだありますが、それ用のレンズの新製品を長らく出していませんから、終わりと見なして差し支えないでしょう。 ペンタックスKはAPS-C一眼レフであるにも関わらず一部レンズは小型ですが、レンズ内にモーターが不要ということもあるのですね。 ペンタックスKのラインナップは少々複雑で、SDM(超音波モーター)、DCM、ボディ内モーターの3種類です。
レンズ内に2つ以上のモーターを詰め込むよりも、ボディ内モーターとレンズ内モーターの2つを利用したシステムの方が、システムとして収まりが良いと思います。 レンズ内モーター用のレンズを使っている時、ボディ内モーターは無駄ですからね。 しかしボディによってモーターの種類が違うので、その度に全て見直す必要があり、開発費の負担が大きいのでしょうね。
フルサイズミラーレスはいずれ登場すると思いますが、それに対応する専用レンズは、RX1からボディを取り払ったような大きさになりかねません。 フルサイズミラーレスに望むことは個人に応じて様々ですが、コンタックスGマウントのレンズのようなものを想像している人が多いのではないかと、私は勝手に考えています。 ご存知の通り、コンタックスGはAFながら小型ですが、やはりボディ内モーターです。 レンズ内モーターだけがレンズ肥大化の原因ではありませんが、システム全体としてコンパクトに収まるボディ内モーターのメリットを一度見直しても良さそうな気がします。
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patent embodiment1: 200-500mm f/3.5-5.6 VR
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-97322
- 公開日 2013.5.20
- 出願日 2011.11.4
- 関連 2013-97323、2013-97324
- 実施例1
- 像高 21.60mm
- 変倍比 2.40
- 焦点距離 f=200.00 - 293.16 - 480.00mm
- Fno. 3.6 - 5.2 - 5.6
- 画角 2ω=12.21 - 8.32 - 5.11°
- 全長 269.97 - 280.13 - 315.05mm
- レンズ構成 11群14枚
- EDガラス 1枚
- 実施例2
- 像高 21.60mm
- 変倍比 2.40
- 焦点距離 f=199.99 - 293.28 - 480.00mm
- Fno. 4.1 - 5.1 - 5.6
- 画角 2ω=12.26 - 8.31 - 5.10°
- 全長 290.92 - 290.90 - 315.06mm
- レンズ構成 11群15枚
- EDガラス 1枚
- ニコンの特許
- 正負正正負の5群ズーム
- インナーフォーカス (第4群)
- 手振れ補正 (第2群の1部)
500というのは結構見かけます。 航空祭や野鳥等では、 500mmないし400mmや600mmの大口径超望遠レンズか、 150-500mm等のズームレンズの使用率が高いでしょう。 ニコンは前者を既にラインナップしているので、残るは後者だけです。
AF-S NIKKOR 80-400mm f/4.5-5.6G ED VRの全長が203mm、 特許のレンズは単純計算で223.47-268.55mmですから、スペックの割に短く収まっています。 200-500mmの特許出願は以前もありましたが、より短く、そして明るくなったようです。
特許のレンズがこの設計で製品化されることはなく、今後も関連特許が沢山公開されるのでしょうけど、完成度を高めてほしいものですね。
| wide | tele | |
|---|---|---|
| VR OFF |  |
 |
| VR ON (lens shift=0.2) |  |
 |
左から順に、球面収差、非点収差、歪曲、コマ収差、下は倍率色収差。 下段は防振の効果が最大である時のコマ収差。
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| 25mm f/2.8 and 24-41mm f/4.5-5.6 | 3D lens and camera body |
|---|---|
 |
 |
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-101213
- 公開日 2013.5.23
- 出願日 2011.11.8
- 異なる画角で同時に撮影する
- 光学系の大きさ、露出差、コスト、小型化といった問題がある
- オリンパスの特許
- 光学系を2つ備える
- 広角レンズとズームレンズ
- 片方の光学系が、もう一方の光学系の光路を遮らない配置にする
- 片方の光学系の合焦状態によって、もう一方の光学系のAFを制御可能
- 2つの光学系の位相差によってAFを行うことも可能
- 画角を等しくした時、3D画像を得られる
- 撮像素子は1つのみ
- 光路合成素子を用いて光路を折り曲げることが可能
- 2の光学系の像を重複させるか、させないか選択可能
- 第2光学系のミラーを動かし、撮像範囲の中心を合わせる
- 第1光学系
- 焦点距離 f=25.382mm
- Fno. 2.875
- 半画角 ω=24.303°
- 全長 59.509mm
- BF 33.824mm
- レンズ構成 4群5枚
- 非球面 2面1枚
- 第2光学系
- ズーム比 1.698
- 焦点距離 f=24.240-41.159mm
- Fno. 4.50-5.75
- 半画角 ω=25.591-15.343°
- 全長 119.709-129.381mm
- BF 18.800-18.799mm
- レンズ構成 7群7枚
- 非球面 4面2枚
撮像素子近傍にある光路合成素子
3Dレンズと言えばパナソニックの12.5mm F12がありますが、使っている方を見たことがありません。
オリンパスの特許は、単焦点とズームで構成された3Dレンズで、レンズが異なることで様々な機能を実現しているようです。 3D撮影を行う、異なる画角を同時に得る、位相差によってAFを行う等といったものです。 使い方によっては面白いことが出来るのかもしれません。
つい「半画角 ω=24.303°」と書いてしまいましたが、原文では明記がありません。 本当に半画角だとしたら4/3"用の換算50mmのレンズ、 実は画角なのだとしたら2/3"用の換算100mmのレンズになります。
μ4/3の25mmと言えば、パナソニック 25mm F1.4や、コシナ 25mm F0.95等がありますが、オリンパスにはラインナップがありません。 特許のレンズはF2.8と無理していないだけあって、厚さ26mm程のパンケーキなので携帯性が良さそうです。 バックフォーカスを無理に縮めていないので、テレセン性も良さそうです。 特許の3Dレンズではなく、普通のシングルレンズとして発売しても、棲み分けが出来そうですね。
ところで特許の3Dレンズの図は理想図ですが、実際はどこまで小型化出来るのでしょうね。 ズームレンズの方は全長130mmですから、少なくとも、大口径超望遠レンズ並の太さということになります。
―― 645Dは2010年の発売から3年、次期モデルのリリースが待たれるところですね。
前川：仮に次期モデルをD2としましょうか。D2の開発はすでに進めています。当然どのメーカーも、新機種が発売される頃には次期モデルの開発を進めています。
http://procameraman.jp/Interview/201305_int10_pentax_page02.html
現行機種645Dは、OVFで静止画を撮影し最高画質を得るという点においては、これ以上の改善の余地が殆ど無いと思います。 次機種は直ぐに登場しないようですが、期待大ですね。
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patent: Canon 3-layer image sensor
特許文献の説明・自己解釈
昨夜、面白い記事を見つけたので。
月刊カメラマン6月号”人気カメラ採点簿”特集にて、Sigma #DP3 は解像度テストにおいて、-100%の評価。解像度が高過ぎ、「測定器の測定限界を超えてマイナス表示」とのこと。すみません。
https://twitter.com/KazutoYamaki/status/336805208455778304
DP3Mが何故優れているのかというと、テレセンに有利な長めの焦点距離、無理のないF値、ブレの少ないリーフシャッター、と考えられる要因は幾らでもあります。 Coolpix AやリコーGRも、無理のないF値とリーフシャッターですし、画質を狙うなら必須項目です。 そして忘れてはいけないのが、Foveonという三層構造の撮像素子です。
当Blogでも時折紹介している通り、キヤノンや東芝、ソニー等、名立たるメーカーが多層構造(三層とは限らない)の撮像素子に関する特許出願を行っています。 積層以外の色分解方法も沢山あります。 特許は既存技術を改善する形で出願に至ることが多く、多層構造の撮像素子の感度特性についてはよく言及されています。 今回紹介するキヤノンの特許は、上述した通りの方法で、感度特性を改善するものです。
昔、誰かが「これからはローパスレスの時代だ」と提唱していたように思いますけど、最近はFoveonだけでなく、一部ハイエンド機等でもローパスレスを採用し始め、解像感をアピールしています。 キヤノンは今の所、ローパスレスには消極的なので、折り返し歪みを嫌って、多層センサーでありながらOLPFを搭載することも有り得るかもしれませんね。
民生用デジタルカメラにおいて三層構造の撮像素子を採用しているのはシグマのみですが、高感度の弱さは否めません。 いつの日かシグマ(Foveon)の特許が切れ、感度特性をローコストで解決する策が見付かった時、多層センサー時代に突入するのかもしれません。
]]>特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-88725
- 公開日 2013.5.13
- 出願日 2011.10.20
- メガネ型端末
- 眼鏡フレームに、ウェアラブル端末を組み合わせたもの
- ウェアラブル端末とは表示機器やカメラ
- ユーザーの顔に合わせる位置調整を、ボールジョイントによって行うと、見栄えや大きさ等の問題がある
- オリンパスの特許
- 棒状のフレキシブル支持部に、ウェアラブル端末を接続する
- フレキシブル支持部には、芯線型や螺旋状の金属線を用いる
- フレキシブル支持部を曲げれば、ウェアラブル端末を視界から取り除け、実像を見ることが可能
- 表示機器だけでなく、小型のカメラも装着可能
最近、Googleをはじめとする企業や何らかの団体が、ウェアラブル・グラスを発表しています。 お世辞にも見栄えが良いとは言い難いですが、ディスプレイ及びカメラの小型化が難しいこともありますね。 機器全体をメガネに取り付けている状態ですから、オリンパスの特許が活きるのはまだ先の話でしょう。
オリンパス自身がウェアラブル・グラスを発売するのか、それともOEMなのか不明です。 ニコンはAndroid OSを搭載したCoolpix S800cを発売したことですし、カメラメーカーもSNSやウェアラブル技術を検討中なのかもしれませんね。 因みにこの特許と下記に紹介する特許の出願人は、オリンパスイメージングではなく、オリンパスです。
オリンパスが1/2.3型の撮像素子に対応する換算27mm相当のレンズの特許を出願中です。 携帯電話やスマートフォン、ウェアラブル・グラスといった何らかのモバイル機器向けと思われます。
patent embodiment1: 4.86mm f/2.8 (1/2.3")
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-88504
- 公開日 2013.5.13
- 出願日 2011.10.14
- 関連 2013-88674
- 実施例1
- BF 1.76mm
- 全長 5.85mm
- 焦点距離 4.86mm
- Fno. 2.8
- 像高 4.005mm
- レンズ構成 5群5枚
- 非球面 10面5枚(全面非球面)
- 実施例2
- BF 1.79mm
- 全長 5.93mm
- 焦点距離 4.90mm
- Fno. 2.4
- 像高 4mm
- レンズ構成 5群5枚
- 非球面 10面5枚(全面非球面)
左から順に、球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差
1/2.3型の撮像素子はウェアラブル用としては少々大きいような気もしますが、光学系の小型化が可能なら、感度特性の改善を優先したいのでしょう。 絞りは最も物体側面に位置しますが、おそらく固定絞りでしょう。 光学系は何と全面非球面です。
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patent embodiment1: 600mm f/4
patent embodiment2: 800mm f/5.6
patent embodiment3: 500mm f/4
patent embodiment4: 500mm f/5.6
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-92575
- 公開日 2013.5.16
- 出願日 2011.10.24
- 実施例
embodiment No. 焦点距離 [mm] Fno. 半画角 [°] 全長 [mm] BF [mm] 前玉径 [mm] レンズ構成 非球面 蛍石 1 584.99 4.12 2.12 420.00 89.03 141.99 11群16枚 2面2枚 1 2 779.99 5.80 1.59 460.00 97.84 134.48 11群16枚 2面2枚 1 3 488.99 4.11 2.53 320.00 61.00 119.00 11群16枚 2面2枚 2 4 488.99 5.70 2.53 280.01 65.01 85.79 12群17枚 1面1枚 1 5 584.96 4.12 2.12 420.00 88.88 141.98 12群16枚 2面2枚 1 6 584.97 4.12 2.12 419.89 82.96 141.98 11群17枚 2面2枚 1 7 584.99 4.12 2.12 420.00 88.15 141.99 11群17枚 2面2枚 1 8 585.00 4.12 2.12 420.00 79.33 141.99 11群16枚 2面2枚 1 9 488.99 5.70 2.53 280.00 65.01 85.79 12群17枚 1面1枚 4 10 584.99 4.12 2.12 420.00 88.78 141.99 12群17枚 2面2枚 1 像高 21.64mm
- 大口径超望遠レンズを小型化する方法
- 第1群の有効径が一番大きい
- 第1群の枚数を減らす
- 枚数を増やして収差を軽減する必要がある
- 枚数を減らすと収差を軽減出来ない
- 第1群の屈折力を強める
- レンズの厚みが増し、軽量化の効果が相殺される
- 高い屈折率は製造誤差の影響が大きい
- キヤノンの特許
| 600mm F4 | 800mm F5.6 | 500mm F4 | 500mm F5.6 |
|---|---|---|---|
 |
 |
 |
 |
左から、球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差。
言わずもがなですが、抜群に良いですね。 歪曲と倍率色収差はいずれも完璧と言えます。 記事タイトルの500mm F5.6は非点収差のメリジオナルが周辺で少々低いのが難点です。
当Blogの読者なら、キヤノンが超望遠レンズに関する特許出願を過去に何度も行っていることはご存知でしょう。
DOEは勿論のこと、第1群に非球面を使う特許の申請がしばらく前にあったことは記憶に新しいかと思います。
似た特許を何度も紹介するのは忍びなく、当Blogではネタが無い時と新しい発見があった時だけに留めています。
今回は、500mm F5.6ですね。 私が見逃していただけかもしれませんが、ちょっと珍しい。
ペンタックスもHD DA560mm F5.6 ED AWを発売したことですし、撮像素子の高感度性能が上がった今なら、F5.6は決して使い難くはありません。 何よりも、F5.6なら小型化の恩恵が大きいです。 上の表から分かるように、殆どの実施例では前玉が140mm程度あり、しかもこれ非球面で構成するつもりらしいです。 重いのは勿論のこと、非球面の製造も困難でしょう。
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patent embodiment1: 18-135mm f/3.5-5.6
patent embodiment2: 18-90mm f/3.5-5.6
patent embodiment3: 30mm f/2.8
特許文献の説明・自己解釈
- 特許公開番号 2013-88736
- 公開日 2013.5.13
- 出願日 2011.10.21
- 実施例1
- ズーム比 7.02
- 焦点距離 f=18.60 - 130.50mm
- Fno. 3.59 - 5.88
- 半画角 ω=36.29 - 5.98°
- 像高 13.66mm
- レンズ全長 138.01 - 187.48mm
- BF 35.60 - 70.79mm
- 前玉の有効径 58.92mm
- レンズ構成 12群16枚
- 非球面 1面1枚
- UDガラス 1枚
- 正負正負正正の6群ズーム
- インナーフォーカス (第4群)
- 実施例2
- ズーム比 4.73
- 焦点距離 f=18.60 - 87.97mm
- Fno. 3.59 - 5.88
- 半画角 ω=36.29 - 8.83°
- 像高 13.66mm
- レンズ全長 125.04 - 164.98mm
- BF 35.60 - 69.29mm
- 前玉の有効径 61.54mm
- レンズ構成 9群13枚
- 非球面 1面1枚
- 正負正正の4群ズーム
- インナーフォーカス (第2群)
- 実施例3
- 焦点距離 f=29.48mm
- Fno. 2.92
- 半画角 ω=24.86°
- 像高 13.66mm
- レンズ全長 78.43mm
- BF 35.40mm
- 前玉の有効径 22.43mm
- レンズ構成 8群10枚
- 非球面 1面1枚
- 樹脂レンズ
- 温度変化に弱い
- コーティングの種類に制約があり、フレアやゴーストの原因
- キヤノンの特許
- 最終レンズ群に、像側に凹面を向けた樹脂レンズを配置し、その像側にガラスレンズを配置
- 樹脂レンズのパワーを弱くし、温度変化による性能変動を抑える
- 樹脂レンズを軸上光線の入射光が低い位置に配置し、樹脂レンズの複屈折率変動の影響を抑える
- 樹脂レンズの凹面に発生し易いはゴーストは、樹脂レンズとガラスレンズの形状、その間にある空気レンズのパワーの最適化によって避ける
| 18-135mm F3.5-5.6 | 18-90mm F3.5-5.6 | 30mm F2.8 | |
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| wide |  |
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| tele |  |
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左から球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差。
温度による性能変動やフレア・ゴーストの度合いは不明ですが、全般的に性能はなかなか良いですね。 記事タイトルの30mm F2.8に焦点を当てて見ると球面収差と、周辺の非点収差が少々残念です。
キヤノン以外のメーカーは軒並み換算50mm近辺の非フルサイズ用レンズをラインナップしています。 一眼レフ用が、ニコンDX35/1.8、ペンタックスDA35/2.4、同DA35/2.8マクロ、ソニーDT35/1.8、同30/2.8マクロ、パナソニックD25/1.4、オリンパス25/2.8、シグマ30/1.4DCです。 ミラーレス用が、ニコン18.5/1.8、ペンタックスQ8/1.9、ソニーE30/3.5マクロ、パナソニックDG25/1.4、シグマ30/2.8DN、リコーGXR33/2.5マクロ、富士フイルム35/1.4XF (あ、オリンパス…)。 樹脂レンズの効果をたまたまこのスペックでシミュレートしただけでしょうけど、ようやくキヤノンも換算50mmを出すのでしょうか。
30mm F2.8は少々暗いものの、小柄な一眼レフ EOS 100D (Kiss X7)に使いたくなるスペックですね。 但し大きさは、パンケーキというよりもバームクーヘン・レンズといったところでしょう。 太い鏡筒の割にレンズの径が小さいので、デザインはEF-M 22mm F2 STMのような印象を受けるでしょう。
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切れ込みを入れて形成 |
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0.1～50μmのフィルム状の撮像素子 |
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フレキシブル基板を湾曲させる |
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階段状の基板上に撮像素子を配置する |
特許文献の説明・自己解釈
像面湾曲の原理
湾曲した撮像素子があれば、像面湾曲の補正の為にレンズを増やす必要がなくなることと、テレセン性の良い光学設計が必要なくなること等のメリットがあります。 つまり、光学系の重量と大きさ当たりの性能が改善するのです。 歪みのデジタル補正によって生じる劣化や、レンズ交換式への採用が難しいこと等、欠点も少なくないので、湾曲した撮像素子は決して万能ではありません。 GR、Coolpix A、X100s、RX1、DP Merrill等の一体式カメラ向けでしょう。
当Blogでは、湾曲した撮像素子に関連する特許出願を数多く取り上げてきました。 全てを取り上げてきたわけではありませんが、 撮像素子に長けた東芝、 光学設計に長けたコニカミノルタ、 その両方に長けたソニーからの出願が多いようです。
特許ブログは沢山ありますが、取り上げる特許内容によってブロガーの趣向が分かってしまいますね。
上記パラグラフの最後の文をタイプした時、ふと思い出しました。 ちょっと古い記事ですが、デジカメWatchに「デジタルカメラの撮像素子はCCDセンサーとCMOSセンサーではどちらが好きですか?」という質問がありました。 一言でまとめると次のようになります。
撮像素子だけが異なるカメラは一般向けでは存在せず、センサー周りの回路やDSP/ASICの違いもあります。 画素ピッチの広いCCDと、画素ピッチの狭いCMOSを比較してしまっている不合理もあるでしょう。 だから好みの問題だと一蹴しても良いのです。
しかし、1601人中594人(37.1%)がCCDを好むという事実!
しかも母数にはCCDを知らない世代も含まれます。 彼らにCCDを知ってもらったら37.1%という数値は更に増えるかもしれません。 尤も今更CCDも無いでしょうけど。
実施例は第1～27まであるのですが、湾曲でないものや、他と類似したものは省きます。 実施例7は切れ込みを入れる方法で、図画工作を思い出しますね。 生産工程において重要な人材は、日曜DIYを行っている者や、技術家庭の成績が良かった者かもしれません。 実施例13と14は、基板そのものが何らかの湾曲状態にあることを利用したものです。 第1～27までの方法で実用化に至ったのかどうかは不明ですが、あらゆる方法を模索していることは間違いなさそうです。
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