オリンパスが3Dレンズの特許を出願中です。 一般的な3Dレンズは全く同じ光学系を2つ搭載しますが、オリンパスは単焦点とズームで構成したようです。 これにより、異なる画角を同時に撮影する等、様々な工夫が出来そうです。

patent

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

オリンパスの特許

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。

25mm F2.8

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。

Pentax 645D II

―― 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。

キヤノンが三層構造の撮像素子の感度特性を改善する特許を出願中です。 高感度に弱いとされている最下層の赤において、共鳴現象を発生させることで、光の吸収効率を向上させるようです。

patent: Canon 3-layer image sensor

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-93553
  • 公開日 2013.5.16
  • 出願日 2011.10.4
• 三層構造の撮像素子
  • 深い層のフォトダイオード(以下、PD)では、電荷が基板に拡散する
  • よって赤は感度特性が悪い
• キヤノンの特許
  • 緑、或いは赤のPDの境界面を、凸凹形状のフォトニック結晶とする
  • 凸凹の間隔は周期構造で、光の波長の1/4倍以上2倍以下、或いは1/2倍以上2倍以下とする
  • 凸凹形状は、光を共鳴または空間的に局在させる性質を持つ
    • 入射光は回折し、境界面内の光と結合し、共鳴する
    • これにより光は通常よりも長時間、存在し、PDに吸収され易くなる

Sigma DP3 Merrill

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。

キヤノンの特許

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。

オリンパスがメガネ型ウェアラブルコンピュータの特許を出願中です。 カメラや表示装置を支える為の、もう1本のフレームをフレキシブル状とすることで、スタイリッシュな端末を実現出来るようです。

patent: Olympus Glass wearable computer

120は通常のフレーム、400は特許のフレキシブル・フレーム、300はディスプレイやカメラ

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

ウェアラブル・グラスの時代がやってきた

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。

ウェアラブル・カメラ用レンズの特許

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。

• Olympus メガネ型のファインダーで大画面超広視野率

キヤノンが500mm F5.6と、600mm F4、800mm F5.6、500mm F4の特許を出願中です。 回折光学素子(以下、DOE)と非球面を効果的に使用し軽量化を図ったようです。

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
  • 第1群に非球面を採用
  • 第1群を異符号成分で構成し、厚みの増大を防ぎ、また敏感度の分散を行う
  • DOEを設け、少ないレンズ枚数で色収差を補正
  • インナーフォーカス
  • 手ぶれ補正

性能

performance

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。

500mm F5.6

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。

しかし500mm F5.6なら前玉径が85.79mmですから、簡単ではないものの、幾らか現実味が出てきましたね。

キヤノンが30mm F2.8の特許を出願中です。 APS-Cに対応する換算48mm相当の単焦点レンズで、EF-Sマウントに対応可能です。 樹脂レンズを使用しつつも耐温性を高めた設計のようです。

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

性能

performance

	18-135mm F3.5-5.6	18-90mm F3.5-5.6	30mm F2.8
wide
tele

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。

換算50mmを欠いたキヤノン

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。

東芝が湾曲した撮像素子の製造工程に関する特許を出願中です。 切れ込みを入れて割らずに曲げる方法や、湾曲した基板上に形成する方法等、様々な方法を試行錯誤しているようです。

Curved Imager Embodiment

7		切れ込みを入れて形成
10		0.1～50μmのフィルム状の撮像素子
13		フレキシブル基板を湾曲させる
14		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

• 特許公開番号 2013-84880
  • 公開日 2013.5.9
  • 出願日 2011.9.27
• 像面湾曲収差
  • 焦点面は湾曲している
  • 中心にピントを合わせると周辺がボケる
• 東芝の特許
  • 湾曲したセンサ基板
    • 材料にシリコンを使用
    • 可視光を透過するパリレン膜(有機膜)で覆うことで耐久性を向上
    • 結像レンズに応じて最適な湾曲量を設定
  • 実施例7
    • センサ基板を薄くする(5～10μm)
    • 薄いと割れる可能性がある為、切れ込みを入れる
  • 実施例10
    • 撮像素子を0.1～50μmのフィルム状とすることで湾曲させ易くする
  • 実施例13
    • フレキシブル基板を湾曲させると、撮像素子も湾曲させることが可能
  • 実施例14
    • 段差が設けられた階段状の基板
    • その基板上に撮像素子を配置する

像面湾曲の原理

湾曲した撮像素子の重要性

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。

これまでの湾曲した撮像素子

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。

• Sony 35mm F1.8 Curved Imager の特許
• KonicaMinolta 4.33-112.64mm Curved Imagerの特許
• KonicaMinolta 26mm F1.8 Curved Imager の特許
• Toshiba 湾曲レンズを搭載した撮像素子の特許
• Sony 湾曲した撮像素子に対応したレンズの特許
• Sony 湾曲した撮像素子の製造に関する特許
• Nikon 湾曲した撮像素子に関する特許

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。

その人の趣向が、好む何かを決定してしまう件について

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。

• 画質を追求するユーザーはCCDを好む
  • 多少の労力を強いられても、高画質を得たい人
  • 低感度で圧倒的な描写
  • グローバルシャッタ
• 万能を求めるユーザーはCMOSを好む
  • 労力無しに高画質を得たい人
  • 高感度でもノイズレス
  • 省エネ、スミア、ムービー、ライブビュー

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。

東芝の特許

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。

タムロンが35mm F1.4及びF1.8の特許を出願中です。 APS-Cミラーレスに対応する換算50mm近辺のレンズです。 バックフォーカスが短いのでレンズ固定式を考えているのでしょう。

patent: 35mm f/1.8

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-83783
  • 公開日 2013.5.9
  • 出願日 2011.10.7
• 実施例

  embodiment

  No.	焦点距離	Fno.	MOD [mm]	レンズ構成	非球面
  1	35.25	1.80	400.000	8群9枚
  2	32.17	1.80	600.000	8群9枚
  3	33.651	1.818	600.000	9群10枚
  4	35.62	1.34	400.000	9群10枚	4面4枚
  5	36.74	1.49	400.000	9群10枚
  6	35.38	1.50	400.000	9群10枚
  7	36.67	1.43	400.000	9群11枚
  8	36.48	1.44	400.000	9群12枚
  9	36.52	1.44	400.000	10群12枚
  10	36.003	1.45	450.000	9群10枚	6面3枚
  11	37.2	1.47	1240.000	9群11枚	2面1枚

  最大像高 14.20～14.50mm

• ガウスタイプ
  • 明るい
  • 全体繰り出しの為、AFが不利
  • サジタルコマ収差が発生
• タムロンの特許
  • 絞りより物体側に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを配置
    • 絞り近辺をトリプレット相当のレンズ構成とする
    • サジタルコマ収差も補正
  • 像側に凹面を向けた負レンズを配置
  • 標準レンズ相当の画角
  • 大口径化
  • インナーフォーカス

performance (35mm F1.8)

球面収差	像面湾曲	歪曲	倍率色収差	横収差

レンズ構成が美しくない

銘レンズはレンズ構成も美しいものです。 真に重要なのは描写の美しさであって、設計図の見た目の美しさを気にしていたら、設計なんて出来やしないと思います。 E 35mm F1.8 OSS (SEL35F18) や Zeiss Touit Planar T* 32mm F1.8 のレンズ構成も確認しましたが、全く異なるので、OEM等の関係は無いようです。

換算50mmレンズ固定式APS-Cミラーレス

単焦点レンズ固定式のカメラは、潰しのきく広角系を搭載することが多いです。 シグマは例外で、DP2Merrill 30mm(換算45mm)やDP3Merrill 50mm(換算75mm)等、望遠側にも積極的ですね。 さて、フルサイズの真の標準レンズは43mm(対角線の長さ)なのですが、歴史的な事情により、50mmが標準レンズとされています。 というわけで、換算50mmのレンズとAPS-Cの撮像素子を組み込んだカメラが登場しても不思議ではないですね。

キヤノンがレンズ内の手振れ補正機構を利用して、天体撮影の自動追尾を実現する特許を出願中です。 天体撮影用のフィルター特性を持つEOS20aやEOS60aに続き、機能面も充実させてくれるとより使い易くなりますね。

Canon Astrotracer using IS unit

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-77910
  • 公開日 2013.4.25
  • 出願日 2011.9.29
• キヤノンの特許
  • レンズ内の防振機構等から、光軸の方向を変化させる
  • GPS等から、高度や座標を求める
  • 電子水準器等から姿勢の傾きを検知し、光軸の方向を求める
  • 画角内の天体の移動方向と速度を計算し、計算結果に応じてレンズを制御する

充実してきた周辺デバイス

記事のタイトルではレンズ内の手振れ補正を強調しましたが、特許技術の実現には、GPS、電子水準器、高速演算処理を行えるCPUといった周辺デバイスが欠かせません。 幸いにして、今のキヤノンにはそれら全てが揃っています。 ISユニットを組み込んだ広角レンズも発売済みなので、あと足りないものは制御技術です。 今回の特許文献は基本的な構想だけですが、実はこの制御技術が一番難しいのです。

周辺デバイスとは高性能なカメラ、制御技術とは良い写真を撮る腕前と言えば分かり易いでしょうか。

1年程前、キヤノンはセンサーシフト方式を利用した天体自動追尾の特許を出願していましたが、レンズの駆動と併用しないのは、制御が難しいからでしょうね。 撮像素子とレンズのハイブリッド方式ならば追尾可能な時間を引き延ばすことが出来るので、星野写真の表現の幅を広げる為にも実現してほしいものです。

ニコン、ライブバルブの特許

Nikon Live Bulb

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-70298
  • 公開日 2013.4.18
  • 出願日 2011.9.25
• ニコンの特許
  • 露光中、被写体の輝度を積算していき、その積算結果を表示する
  • 輝度の値に応じて、追尾を行う
  • 積算値が閾値を超えたら警告を出す

ライブバルブが当たり前の時代に

以前、オリンパスOM-D E-M5に搭載されたライブバルブの特許を紹介したことを覚えていますか。 ニコンもそれに似た特許を出願していたようです。 頻繁に使う機能ではないですが、あると便利なので、将来はどのメーカーも搭載しているかもしれません。

ニコンは特許の請求項において、自動追尾に関しても言及していますが、具体的な駆動手段が不明なので、現時点では何も決まっていないのでしょう。 撮像素子とレンズの両方を駆動させる自動追尾と、ライブバルブの全機能を搭載したカメラが登場したら、夢のようです。

キヤノンが、レンズや撮像素子をシフトさせることで画素ずらしを実現し、高解像画像を得る特許を出願中です。 基本的に連写合成なので動体への対応が難しくなりますが、三脚、ミラーアップ、ケーブルレリーズ(or セルフタイマー)を使用する撮影条件では効果を発揮します。

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-74337
  • 公開日 2013.4.22
  • 出願日 2011.9.26
• サブピクセルの位置ずれがあれば、低解像画像から高解像画像を得ることが可能
• キヤノンの特許
  • 画素ずらしと連写合成によって、高解像画像を得る
  • 画素ずらしの方法は、レンズや撮像素子のシフト
  • 超解像倍率に応じた変位量を適切に設定することで、最適化

画素ずらし

撮像素子のシフト	レンズのシフト

画素ずらしを何らかの方法で実現する技術は過去にも特許出願されていて、幾つかのメーカーが興味を持っていることが分かります。 製品化済みとしては例えばハッセルブラッドのマルチショットがあります。 更なる高解像を追求する手段は、素の画素数の多画素化だけではありません。

連写合成は動体への対応が難しいという欠点がありますが、実現出来る効果は多岐に渡ります。 本特許は超解像を実現可能で、他の連写合成は例えば、露出ブラケットによるHDR合成や フォーカスブラケットによる全焦点マクロ等が挙げられ、 単なる平均化だけでも、ランダムノイズの低減による高感度耐性改善(マルチショットノイズリダクション)や大気の揺らぎの除去等があります。 素の撮像素子を無難な画素ピッチで設計しておけば、あとは多機能化で様々なユーザーに対応出来るのかもしれません。

キヤノンがTS(Tilt-Shift)レンズのアシスト機能に関する特許を出願中です。 あおり量に応じてライブビューやEVFの格子線(グリッド線)の角度を変更する為、ピントの変化する方向を掴み易くするというものです。

patent:Tilt量に応じて格子線を回転表示

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-81129
  • 公開日 2013.5.2
  • 出願日 2011.10.5
• ティルトレンズに適した撮影アシスト機能
• グリッド線を回転表示する
  • ティルトレンズの角度情報によって、格子線の角度を決定する
  • 格子線の角度は、ピントの変化する方向に合わせる為、構図を決め易い

システムに1本は必要なティルトレンズ

新たにマウントを買い足す時、ティルトレンズが用意されていないと、購入を躊躇してしまいます。 本格的にシステムを組もうと思ったら、自動的にニコンかキヤノンの二択になってしまうのです。 普通絞りで構わないのであれば選択肢は無数ですが、今時は自動絞りに頼りたいものです。

ピントの変化する方向

ティルトレンズはピント合わせが面倒で、レンズのティルト量調整と、画面の複数領域の拡大表示、それからフォーカス位置を、交互に繰り返しています。 格子線の直線に沿ってピントが変化してくれたら非常に分かり易いのかもしれません。

もしキヤノンがこの特許を製品化するとしたら、ティルト量を正確に求める為に、分解能のかなり高い高価なエンコーダーを使うのでしょうか。 安いエンコーダーでも構わないのですが、分解能が高ければ、格子線の角度や収差やパース等のデジタル補正が、より正確になります。 また古い機種ですとファームウェアアップデートが必要になると思いますが、幅広い機種をサポートしてほしいものですね。

Canon 90mm F2.8 Tilt Shift Macro の特許

Zeiss Touit

少し古いニュースです。 PlanarやDistagonといった伝統的な名称に代えて、ミラーレス用のレンズ構成にTouitと名付けたのかと思いました。 フロント部分にPlanar T* 32mm F1.8と、Distagon T* 12mm F2.8があるので、そういうわけではなさそうです。

Zeissと言えど距離指標は無いのですね。 パワーフォーカスとはいえ距離指標とCPUの付いたミラーレス用レンズは、M.Zuiko DigitalED 12mm F2.0やFujinon XF 14mm F2.8R等、ごく少数です。

ソニーがマイクロレンズを多層化した撮像素子に関する特許を出願中です。 この構造はギャップレスマイクロレンズの一種で、感度特性の改善が可能になります。

patent: gapless micro-lens

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-77740
  • 公開日 2013.4.25
  • 出願日 2011.9.30
• 多層構造のマイクロレンズ
  • 上から順に、第2層、第1層、カラーフィルタ、フォトダイオード
  • 別の実施例では、第2層の上側に第3層を備える
• 第1層
  • ギャップレスではない
  • 第1層のみでギャップレスを行うことは困難
  • ギャップ有りだとドライエッチングの時間を短縮可能で、性能向上
• 第2層
  • マイクロレンズの中心は薄い
  • マイクロレンズは、第1層よりも低屈折率
  • 第1層のギャップを埋める
  • ギャップレス化による集光力の改善

ギャップレスマイクロレンズの採用有無

ソニーのギャップレスマイクロレンズに関する特許出願は今回が初めてではありません。 しかしソニーは、自社製品においてギャップレスをアピールしていないので、製品化には至っていないか、或いはギャップが最適化されていないのかもしれません。 ここでニコンの一眼レフを例に挙げると、ギャップレスマイクロレンズを採用した撮像素子と、記述の無い撮像素子に分類することが出来ます。

数が多いので絞りました。

ギャップレスマイクロレンズを採用したソニー製の撮像素子は、D800/E以降ということになります。 ソニーは特許文献で製造方法にも言及しているので、量産に関する工程をかなり研究していて、ようやく実用化に至ったのでしょうか。 D800/Eよりも後に発売されたD600がギャップレスマイクロレンズでないことに疑問が残りますが、型番の命名と、開発開始時期、開発完了時期、出荷開始時期との相関が不明ですので、その疑問を解決する術はありません。

○○○レス

表では言及しませんでしたが、ギャップレスの有無は、価格によって分類することも出来ます。 普及価格帯カメラは、ギャップレスマイクロレンズかどうか定かでない機種が多く、もしギャップ有りであれば、高感度耐性の伸び代をまだ残していることになります。 ギャップレス化の製造コストは不明ですが、ミラーレス、ローパスレス、メカシャッタレス(グローバルシャッタ採用)に続く○○○レスは、ギャップレスかもしれませんね。

パナソニックがストロボ光によって生じる被写体の影を取り除く特許を出願中です。 距離と角度から影を推定し、画処理を行って補正するようです。 フラッシュを焚いた時の違和感ある画像から開放されるようになるのかもしれません。

距離と角度から影を推定

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-78112
  • 公開日 2013.4.25
  • 出願日 2011.9.16
• 被写体までの距離を求める
• 発光部の傾きから、影を推定することが可能
• 影の外側の領域を用いて、影を補正する

patent

撮影画像	推定された影	補正画像

ストロボの必要性

高感度に強いカメラがあればストロボは不要か。 いえ、そんなことはありません。 高感度に強いカメラであっても、減感を使わない範囲で、低感度で撮影すればノイズの少ない画像を得られます。 バウンスによって得られる柔らかい光は言わずもがなです。

パナソニックの特許は、ストロボを直射した時に発生する影を、影の推定と画像処理によって取り除くというもの。 ストロボの直射を嫌う方は少なくなく、バウンス撮影や高感度設定によって対処するケースもあるでしょう。 パナソニックの特許でうまく補正出来るのであれば、ストロボ光の直射も躊躇せずに使ってみたくなりますね。

オリンパスが細身の超音波モーターの特許を出願中です。 超音波モーターの仕組みを、筒状ケース内で実現したようです。 最近のオリンパスのレンズは細長いデザインが増えつつありますから、 特許のモーターを組み込んでも径方向の肥大化を防げるかもしれませんね。

12は回転軸の付いたロータ、14は板バネ状の弾性体、16は圧電素子

断面図

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-74701
  • 公開日 2013.4.22
  • 出願日 2011.9.27
• 超音波モーター
  • 従来の超音波モーターは薄型ではあっても、細径化が困難
• オリンパスの特許
  • 車輪状のロータ、板バネ状の弾性体、細長い圧電素子が一直線状に構成され、筒状ケースに収められている
  • 圧電素子へ電圧を印加すると、弾性体が振動し、その振動によって、ロータが滑り動く

ミラーレス時代の超音波モーター

ここ最近のオリンパスのレンズは、60mm F2.8マクロや12-40mm F2.8等、細長いタイプが増えています。 インナーフォーカスではレンズの移動量を確保する必要があるのと、デジタルでは射出瞳位置を撮像素子から離す必要があるのと等で、自然と長くなってしまうのですね。 この光学系にリング型の超音波モーターを組み込むと、太く長いレンズになってしまいます。

そこで特許にある細身の超音波モーターを使えば、径方向の肥大化を最小限に抑えることが可能になります。 オリンパスの次世代ミラーレスには、像面位相差AFのボディと、SWDとSTMのデュアル・モーター化したレンズを期待したいものですね。

マイクロSWD (仮称)

オリンパスの特許は、ロータと対面する弾性体の面積がかなり狭いので、少なくとも現行のSWDよりトルク等は劣ると思います。 そもそも訴求ポイントは細身ということですから、小柄なレンズにはマイクロSWD(仮称)を積み、大柄なレンズには従来のリング型SWDを積めば良いです。

ニコンの超音波モーターにはリング型のSWMと小型のマイクロSWM、同じくキヤノンにはリング型のUSMと小型のマイクロUSMがあります。 ソニーはSSM、シグマはHSM、ペンタックスはSDM、最近ではタムロンがUSDやPZDを実用化しました。 メーカー各社足並み揃ったことですし、オリンパスもそろそろ次のステップへ進み、マイクロSWD(仮称)を登場させる頃合かもしれませんね。

ソニーがズーム機能を備えた補助光レンズの特許を出願中です。 撮像レンズの画角に応じて適切な、補助光の照射角を設定することで、効率的な照射を行うようです。

ズーム付きの補助光

屈曲光学系の補助光レンズ

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-68761
  • 公開日 2013.4.18
  • 出願日 2011.9.22
• AF方式
  • アクティブ方式 (赤外線や超音波を照射する方式等)
  • パッシブ方式 (コントラストAF、位相差AF等)
  • パッシブ方式の補助光は非効率であった
• ソニーの特許
  • ズーム付きの補助光レンズ
  • 撮像レンズの画角に応じた、補助光レンズの照射角を設定する

低照度でのAF性能を補う機能

どのカメラも暗い場所だとAFが合いません。 暗いと被写体の信号を検出出来ないので仕方が無いのです。 それを補うのが補助光であり、光を被写体に照射することで、被写体の信号を検出出来るようにします。 懐中電灯やLED等をお使いの方もいらっしゃいますね。

ところがストロボにはズーム機能が付いているのに、補助光にはズーム機能が付いていません。 ソニーの特許は、補助光のレンズにズーム機能を付けるものです。 特許の図面ではファインダー部分に補助光が付いていますが、商品化するしないは別にして、実際の商品では効果やデザインを考慮したものになるでしょう。

補助光は眩しいので個人的には好みませんし、小動物にストロボや補助光を向けている方を見ると不快に思います。 補助光をカメラに付けるなら、ON/OFFを分かり易くしたり、注意書きを入れてほしいものですね。

Ricoh GR

高級コンデジの本命!

遂に発表されました。 しばらく前に19mm F2.5の特許が公開されましたが、光学系は異なるようです。 Coolpix Aより大きくならないか心配でしたが、奥行き34.7mmはお見事です。

サンプル画像を見る限りでは、DP1Mの解像が恐ろしく優れていると思います。 DP1Mを見た後では、X100sやA、GRにはOLPFが付いているのではと疑ってしまいます(全てローパスレスですけど)。 しかし各Webサービスの投稿画像を見ると、DP1Mは周辺の色被りが気になる所です。 総合力ではGRが一番良さそうですが、X100sの色も捨て難いですね。

35mmクロップモードは気になりますね。換算35mmを好む方は少なくないですから。 23mm F2.5(換算35mm)の特許もありましたが、商品を乱立するのではなく、1つの商品にクロップ機能やワイコン等のアクセサリーを用意することで充実を図るのでしょう。 35mmクロップモードでの視野率と、RAW保存可能かどうかが気になりますね。

AFはCIPA基準で0.2秒とのことですが、全体繰り出しですからねぇ。 GXRやK-01でのノウハウがありますから心配不要でしょうが、体感ではどうなのか確認してみたいものです。 尚、全体繰り出しか前群繰り出しか分かりませんが、Coolpix A、DP1M、X100s各機種とも繰り出し式のようです。 X100sは像面位相差AFなので例外ですが、基本的にこの手の構成はAFがあまり速くないのですよね。 RX1はインナーフォーカスですがAFはあまり速くありません。

APS-C以上の高級コンデジは、描写性重視でAF速度を犠牲にしている面があるのかもしれません。

Sigma 18-35mm F1.8 DC HSM

広角側を換算28mmに抑えたことに意味がある

換算28mmから50mmまでをよく使う方に適していますが、カメラによってはクロップやデジタルズームで更なる望遠側に対応可能です。 このレンズのターゲットとして考えられるのはAPS-Cフラッグシップ機のユーザーでしょうが、評判が良ければ、フルサイズ+F2.8ズームではなく、APS-C+F1.8ズームというスタイルが一定の地位を築くかもしれませんね。

ソニーが4分割Bayer型RGB配列の画処理に関する特許を出願中です。 この撮像素子は特殊配列なので、先ずBayer配列に変換することで、既存のDSP/ASIC/RAW現像ソフトとの連携を可能にしたものです。 特殊な撮像素子をカメラに組み込む為には、先ずそのRAWを処理するアルゴリズムが必要ですから、特殊な撮像素子の製品化第二歩目ですね。

特殊な「4分割Bayer型RGB配列」を通常の「Bayer配列」に変換

方向判定1

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-66146
  • 公開日 2013.4.11
  • 出願日 2011.8.31
  • 関連 2013-66157
• 4分割Bayer型RGB配列
  • RRRR-GbGbGbGb-GrGrGrGr-BBBB配列
  • 1ブロック内の4画素を異なる露光時間で撮影することで、ダイナミックレンジ拡大
• ソニーの特許
  • 特殊な配列は、既存のDSP/ASIC/RAW現像ソフトでは処理出来ない
  • リモザイク処理
    • 一旦、メジャーなRGbGrBのBayer配列に変換する
    • Bayer配列に変換するまでのアルゴリズムを実現すれば、それ以降は既存のアルゴリズムを流用可能
    • 8方向の画素値勾配から補間することで実現

独自配列の採用は覚悟が必要

大型センサー、ミラーレス、小型軽量廉価…。 メーカー各社は軒並みこの方式を採用して、差別化し難くなってきました。 各社とも何らかの訴求をしていて、幾つかのメーカーは独自構成の撮像素子を優位性としているようです。

が、この独自の撮像素子というのは危険なのです。 撮像素子や周辺回路、画像処理エンジン等の細かい区分の定義はよく分かりませんが、少なくともRAWからJPEGやTIFF等へ変換する際に、DSP/ASIC/RAW現像ソフト等が必要になっくると思います。

ここでもし撮像素子が特殊であれば、DSP/ASIC/RAW現像におけるアルゴリズムも特殊なものとなります。 第1の覚悟として、DSP/ASIC/RAW現像が特殊ということは、特許文献や学会等を通じたアルゴリズムの情報共有がし難くなることが挙げられます。

第2の覚悟には、シェアが少ないにも関わらず独自構成を採用しようとすると、在庫を抱えるリスクが挙げられます。 何故ならば撮像素子/DSP/ASICは半導体。半導体の旨みはスケールメリット、つまり大量生産によって単価を抑えることです。

第1の覚悟には富士フイルムのX-Trans CMOSが挙げられ、最近になってやっとサードパーティーのRAW現像ソフトが対応し出したのは記憶に新しいところです。 これは運の良い例で、富士フイルムの純正ソフトと、CaptureOneやAdobe等のサードパーティーとで競い合う効果も期待出来ます。 運の悪い例はシグマのFoveonで、選択肢は純正RAW現像ソフトのみです。Foveon旧機種は市川ソフトやAdobeも対応していたのですが。 続かなかった例として、ソニー F828のRGBE配列ですね。

第2の覚悟には、どのような具体例を挙げられるでしょうか。 あるメーカーは同じ撮像素子やDSP/ASICをずっと使い続けるかもしれません。 生産計画を読み間違えて、使い続けざるを得なかった例もあるかもしれませんね。 あるメーカーは、ユーザーがレンズを1本買う毎に、撮像素子を1つ買い足さなければならない仕組みを考案しているかもしれません。

アイデア1つだけでは製品化出来ない

当Blogでは変態性あふれる撮像素子の特許を沢山紹介してきました。 しかし撮像素子だけあってもカメラは完成しませんし、そもそもそれら撮像素子が製造可能であるかどうか分かりませんしね。

ソニーの特許は、4分割Bayer型RGB配列を前提としたもので、Bayer配列へ変換する為の具体的な数値計算が定められているようです。 最終出力はRGBなのですから、RGBへの変換式を考案しても良いように思います。 それだと独自のDSP/ASICを使っているメーカーは、この撮像素子を採用し難くなってしまうでしょう。 ソニーがBayer配列へ変換するチップを撮像素子に内蔵してしまえば、ソニーの撮像素子を採用するメーカーは、既存のカメラの撮像素子を、この新しい撮像素子に交換するだけで済みます。 Bayer配列のままRAWを生成すれば、サードパーティーのRAW現像ソフトとの親和性も高まります。

ところでこの4分割Bayer型RGB配列は、4画素の露光時間を異ならせることでダイナミックレンジを拡大する技術です。 この撮像素子のアイデアだけでは製品にはならず、少なくとも今回の特許にある演算のアイデアが必要です。 前パラグラフでの推測が正しければ、他社への売り込みにも配慮したアイデアとなります。 製品化までの道のりは険しく、そして厳しいのです。

キヤノンが400mm F4の特許を出願中です。 回折光学素子(以下、DOE)そのものの色収差を軽減した光学設計のようです。

patent: 400mm f/4 DOE

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-64858
  • 公開日 2013.4.11
  • 出願日 2011.9.16
• 実施例1
  • 焦点距離 f=392.12mm
  • Fno. 4.12
  • 半画角 ω=3.16°
  • 像高 Y=21.64mm
  • レンズ全長 262.14mm
  • BF 69.97mm
  • 蛍石 2枚
• 異常部分分散材料とDOEを使用し、色収差を軽減
• 回折面の屈折力
  • 強いと、素子自体の色収差を軽減出来るが、フレアが増大する
  • 弱めにして、他の光学素子でDOEの役割を担う
• 屈折光学部
  • DOEと異常部分分散材料を接合
  • DOEの反対側の面は非球面
• 防振
• インナーフォーカス

EF400mm F4 DO IS USM

キヤノンはDOEに関する特許を頻繁に出願していて、今回もその1つです。 DOEの欠点はフレアなので、フレアが増大するような構造にはせず、他の素子との併用で全体的な最適化の向上を図るようです。

あらゆる機能を詰め込んだ撮像素子とは対照的ですね。 撮像素子はそれ1つで撮像、AEセンサ、AFセンサ、シャッタの役割を果たすまでになっています。 撮像素子に、AFセンサを埋め込むとドット抜けが生じ、シャッタ(グローバルシャッタ)を設けると開口率が低下します。

左から、球面収差、非点収差、歪曲、倍率色収差。

Canon CN-E 35mm T1.5 L F (仮称)

やっと一週間が終わったと思ったら、色々なニュースがありました。

キヤノン EF35mm F1.4L USMの発売は2002年ですから、GoogleサジェストにEF35mm F1.4L II USMが表示される位に、後継機への期待度が高まりつつあります。 キヤノンは35mm F1.4の特許を何度が出願していますが、CN-E用だったのでしょうか。 ただCN-Eの外観サンプルによると、他の単焦点同様に前玉の径は小さいですから、光学系そのものは一眼レフ用とほぼ同じ大きさでしょうね。

ところでZeissとSamyangは同じ光学系のレンズをスチル用とシネマ用でラインナップしています。 キヤノンにはその前例がまだありませんが、Cinema EOSの開発が一段落したら、返す力でCN-EレンズのEFレンズ化を行っても良さそうなものです。

ニコンがライトフィールド技術を使ったフォーカスエイドの特許を出願中です。 パンフォーカス画像から抽出したエッジ部分を、フォーカスエリアに割り当てるようです。

ミラーの反射光は、ライトフィールド撮像素子で受光し、EVF表示用画像として使う

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-61408
  • 公開日 2013.4.4
  • 出願日 2011.9.12
• 光照射野(Light Field)技術で取得したパンフォーカス画像を、EVFの表示に用いる
• ユーザーが選択したフォーカスエリアを、第1のフォーカスエリアとする
• エッジ部分の抽出を行う
• 第1フォーカスエリアに近いエッジを、第2のフォーカスエリアとする
• 第1の第2のフォーカスエリアの枠を、EVFに表示する
• 各フォーカスエリアの合焦状態を表示する

ニコンの特許は、先ずライトフィールド技術を使い、また深度合成を行うことでパンフォーカス画像を得ます。 パンフォーカス画像ならばエッジ抽出をし易いので、フォーカスエリアの自動選択が簡易になります。 ライトフィールド技術は撮影後のピント変更だけでなく、フォーカスエイドといった撮影補助等、色々なことに使えそうですね。

MFの意義

一眼レフ各機種に搭載されているフォーカスエイドや、この特許は、合焦ランプ等に頼ったMFです。 つまり機械が合焦判定を行い、人の役割はいわばレンズを動かすモーターです。

OVF・EVFや背面LCDの像のシャープさを見て行うMFは、合焦判定もモーターも人が担います。

止むを得ずMFを使う場合や、とにかく機械任せにしたい場合は前者が好まれるでしょう。 後者は精度の良し悪しではなくて、MFの行為そのものを楽しむ為にあるもの。

またMFリングを回した時に、ピンボケ状態から少しずつシャープな像を描いていく様は見ていて楽しいものです。 ニコンの特許文献の請求項では、パンフォーカス画像を表示するようですが、原理的には、パンフォーカス画像はエッジ抽出のみに使い、EVFやLCDの表示には細工をしていない画像を表示することも可能です。 今のニコンがMFの意義をどう考えているのか不明ですが、後者についても検討してほしいものですね。

Nikon 認証が必要なレンズの特許

ニコンがユーザー認証が必要となるレンズの特許を出願中です。 パスワードを入力する等しないと、撮影出来ないカメラやレンズが登場する時代が来るのでしょうか。

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-61508
  • 公開日 2013.4.4
  • 出願日 2011.9.14
• 問題点
  • カメラよりの方が高価
  • レンズにセキュリティ機能が必要
  • 盗難や転売を防止する
• ニコンの特許
  • ユーザー認証を備える
  • 認証完了後に撮影が可能となる
  • 認証出来なければ撮影不可能
  • 撮影を不可能にする為の、遮光部を設け、光束を遮る

盗難防止、転売防止

盗難に遭ったという話は稀に聞きます。 携帯電話やスマートフォンならセキュリティロックは当たり前のように付いていますし、カメラに同じ機能を載せることは技術的に難しくはないでしょう。 ところがレンズ交換式の場合、レンズの方を盗まれたら元も子もありません。 そこでレンズ側にセキュリティ関係の機能が必要となります。

というか、こんなことでコストアップしても仕方が無いです。

リコーが換算21-84mmに相当する4.6-18mm F1.8-2.8の特許を出願中です。 GR21の再来と言うべきか、この特許は銀塩フイルムの高級コンパクトGR21(21mm F3.5)を彷彿させてくれます。 リコーの特許というとGR DigitalやGXRを期待しがちですが、ペンタックス・ブランドでの登場でしょうか。

patent: 5.3-22mm f/1.8-2.8 (1/1.7", 35mm equiv.=24-100mm)

patent: 4.6-18mm f/1.8-2.8 (1/1.7", 35mm equiv.=21-84mm)

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-61573
  • 公開日 2013.4.4
  • 出願日 2011.9.14
• 実施例

  実施例

  実施例	焦点距離	Fno.	半画角	レンズ構成	非球面
  1	5.29-22.03	1.94-2.75	44.68-12.20	8群11枚	4面2枚
  2	5.29-22.02	1.85-2.83	45.01-12.48	8群11枚	4面3枚
  4	4.63-17.80	1.85-2.81	48.39-15.24	8群11枚	4面3枚

  いずれも像高は4.35-4.9mm、正負正正

Ricoh GR21

リコーの、1/1.7型の撮像素子に対応する5.3-22mm F2-3.5の特許が少し前に公開されたことを覚えてらっしゃるでしょうか。 今回の特許は同じ焦点距離でF値がより明るくなったものと、広角側へ振ったものが検討されたようで、リコーは、1/1.7型の撮像素子に対応するズームレンズの研究にかなり熱心であることが分かります。 ペンタックスMX-1はf=6.0-24mm F1.8-2.5(換算28-112mm)なので特許のレンズとは異なりますが、いずれリコーから6.0-24mm F1.8-2.5の特許が公開されても不思議ではありませんね。

リコー GR21はレンズ非交換でしかも21mmの超広角単焦点というマニアック過ぎる商品でした。 Lマウントの21mm F3.5と、それを組み込んだGR21は今でも高値で取引されています。

換算21mmのデジタルカメラを気にしてらっしゃる方や、換算28mmに0.75倍のワイコンを付けてらっしゃる方を時々見かけます。 GR21のデジタル版は流石にニッチ過ぎて売れないでしょうから、汎用性に富んだ21-84mm相当のズームレンズで検討中といったところでしょう。

おっと、DP3Mの悪口はそこまでだ

2012年4月1日からリコーのデジタルカメラなどコンシューマー向け事業をペンタックスリコーに集約するという。

ペンタックスリコーイメージング以後の、GRデジタルやGXRの今後、もとい集約をどのように行うのか気になりますね。 古いユーザーはGRレンズとsmc-PENTAX★(スター)レンズの違いを理解しますが、新規ユーザーにとって2種類の高級ブランドというのは非常に分かり難いのです。

おっと、ソニーGレンズとZeissレンズの悪口はそ（ｒｙ

performance

	5.3-22mm F1.8-2.8	4.6-18mm F1.8-2.8
wide
tele

左から、球面収差、非点収差、歪曲、コマ収差

リコーは昔からオハラ社製のガラスをよく用いていました。 今回の特許はHOYA社、オハラ社、光ガラス社の3社にガラスを納品させることを想定しているようです。

ソニーがフルサイズミラーレスに対応する35mm F1.8をはじめとする数本のレンズの特許を出願中です。 湾曲した撮像素子を前提とすることで、少ないレンズ枚数ながら収差の極めて少ない光学系に仕上がっているようです。

【追記】ミラーレスと書いた理由は、バックフォーカスが短いことを強調したかったのであって、レンズ交換式か非交換式かを議論したかったわけではありません。

patent: 35mm f/1.8 (full-size mirror-less)

patent: 35mm f/2.8 (full-size mirror-less)

patent: 35mm f/2.2 (full-size mirror-less)

patent: 30mm f/2.0 (full-size mirror-less)

patent: 10-25mm f/2.8-5.6 (1inch mirror-less)

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-61476
  • 公開日 2013.4.4
  • 出願日 2011.9.13
• 実施例

  実施例

  実施例	焦点距離	Fno.	半画角	レンズ構成	非球面	フォーマット
  1	36.20	1.86	31.75	3群4枚	5面3枚	Full-Size
  2	36.45	2.85	32.76	3群4枚	5面3枚	Full-Size
  3	36.11	2.26	31.64	3群4枚	5面3枚	Full-Size
  4	29.96	2.06	37.44	4群4枚	5面3枚	Full-Size
  5	10.79-24.66	2.86-5.45	37.80-17.84	7群8枚	6面3枚	1inch

• ソニーの特許
  • 小型化と像面湾曲の補正を両立
  • 撮像面は回転対象の曲面形状
  • 最大画角主光線の入射角は45度未満(垂直入射は0度)

現代に甦るテッサー

ソニーのHDR-AS15もTessarを名乗っていますし、蘇るなんて大げさですよ。

ソニーの特許は、湾曲した撮像素子を前提として最適化を行った光学系です。 デジタル特有の問題である、テレセントリック性の重視から開放されたので、小型化が可能になります。 またデジタルとフイルム共通の問題である、像面の平坦性の追及からも開放されたので、小型化が可能になります。 このように光学設計が二重に有利になることもあって、最近は湾曲した結像面に最適化した光学系の特許が増えてきましたね。

performance

35mm F1.8	35mm F2.8	35mm F2.2	30mm F2.0	10-25mm F2.8-5.6 wide	10-25mm F2.8-5.6 tele

左から、球面収差、非点収差、歪曲

性能

3群4枚の伝統的なテッサーと言えば、種類が沢山あって一概には言えないのですが、平坦性はあまり無く、周辺でやや劣るという印象のお持ちの方が多いと思います。 実施例1の35mm F1.8と実施例2の35mm F2.8は見事な平坦性で、単焦点として遜色ありませんね。 実施例3の35mm F2.2は、タイプミスじゃないかと思う位にまとまりが良いです。 広画角化してくる実施例4～5では歪曲が目立ちますが、これはソフト補正で対応するのでしょう。

バックフォーカスが30mm位あるのでもう少し詰めて欲しいと思われるかもしれませんが、焦点距離 f=35mmのテッサーだと自動的にこの位になってしまいますね。 一連の特許は湾曲した、しかもフルサイズの撮像素子が無いと話が始まりませんが、次々世代に期待しましょう。

ニコンが暗闇であってもレンズ交換を可能とする特許を出願中です。 光路が、カメラ内の光源からマウントを経由しレンズ鏡筒の指標まで設けられているので、 レンズ鏡筒の指標の点灯によって、適切な角度で装着されているか確認出来るようです。 僅かな光量で済みますので、消費電力の発生を最低限に抑えているようです。

レンズを適切な角度で装着すると、レンズ鏡筒の指標が点灯し、暗所でもレンズ交換が可能

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-57757
  • 公開日 2013.3.28
  • 出願日 2011.9.7
• ニコンの特許
  • マウントを有するレンズ交換式カメラシステム
  • カメラは、光源と、光源からマウント面まで伸びる光路を有する
  • レンズは、マウント面から指標まで伸びる光路を有する
  • レンズ側の指標から光源を確認可能
    • レンズをマウントに真っ直ぐはめた時
    • レンズを回して、固定した時
  • 暗所でもレンズ交換し易い

ニッコールの絞り環には、大小2種類のF値があった

ニコンの特許は、カメラ内にLED等の光源を持たせ、その光が光ファイバー等の管を通るので、レンズ側の指標で確認出来るというものです。 今のニコンは費用対効果の低いことやらないでしょう。 販促品にニコンのロゴが入ったLEDライトを用意する位ですね。

ニコンはGタイプのレンズで絞り環を廃しましたが、Dタイプ以前では絞り環が設けられており、しかも大小2種類のF値が刻ま(プリントさ)れていたのです。 何故2種類あったのかというと、ファインダーに小さな覗き穴が設けられていて、 ファインダーを覗いている状態で、絞り環の物理的な位置を確認する為でした。

カニ爪が影になって非常に見難いものでしたが、メカ的ないし光学的に実現した試みは面白くもあり、個人的には非常に気に入っていました。

二重の電子接点

特許文献の説明・自己解釈

• 特許公開番号 2013-58840
  • 公開日 2013.3.28
  • 出願日 2011.9.7
• 物理的な接触は、接点の腐食による酸化や磨耗が、接触不良を引き起こす
• マウントに第2接続部を有する

こちらは電子接点の組を2基構成にして、通信不良を軽減するもの。 近距離無線等、物理的な接触をなくした方がスマートではありますが、やはり有線の方が信頼出来るのでしょう。 電子接点を増やす理由は機能の拡張であって欲しいものですね。

• Nikon マウント着脱を背面から確認する特許