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Canon 14mm F2.8 メンテナス性に優れたコーティングの特許 [光学技術全般]

キヤノンがメンテナス性に優れた管状空間のコーティングに関する特許を出願中です。 回折限界以下の低屈折率構造によって、コーティングの表面を凸凹にしなくとも低反射率を実現することが出来るようです。 14mm F2.8のように前玉が大きく、しかも飛び出ているレンズには是非とも特許のコーティングを採用してほしいものですね。

2012_159723_fig01a.png

断面図

Canon EF14mm F2.8L III USM

patent: 14mm f/2.8

特許文献、及び要約・自己解釈

  • 特許公開番号 2012-159723
    • 公開日 2012.8.23
    • 出願日 2011.2.1
  • 実施例1
    • 焦点距離 f=14.3mm
    • Fno.=2.89
    • 半画角 ω=56.6°
    • レンズ構成 10群14枚
    • 低分散ガラス 1枚
  • 実施例2
    • 焦点距離 f=24.4mm
    • Fno.=1.45
    • 半画角 ω=41.4°
    • レンズ構成 9群11枚
    • 低分散ガラス 1枚
  • 既存の凸凹コーティング
    • 製造過程或いは普段の使用において、ゴミや汚れが付着しても、拭くことが出来ず、生産性やメンテナス性が悪い
  • キヤノンの特許
    • 薄膜層 (レンズのある一面に施されたコーティング)
    • 管を平行に配列した複数の管状空間を有する
    • 管状空間の最大開口径は400nm以下
    • 材料は無機酸化物(シリカ、チタニア)
波長ごとの反射率
入射角0° 入射角60°
2012_159723_fig02a.png 2012_159723_fig02b.png

横軸は波長(nm)、縦軸は反射率(%)

以前、追記として紹介した特許と殆ど同じ(関連特許)で恐縮ですが、追記だと広く認知出来ないので、これを機にもう一度。 詳細はそちらをご覧下さい

凸凹コーティング vs 機械強度のあるコーティング

ニコンのナノクリスタルやキヤノンのSWCは所謂凸凹コーティングなので、拭くのは憚れます。 凸凹コーティングは内部のレンズに施し、最も物体側の面には特許のコーティングを施すのが、性能、使い易さ、ともに良い塩梅かもしれませんね。

Photokina2012

SEKONIC LITEMASTER PRO L-478D セコニックの露出計、ライトマスタープロです。 露出計もカラー液晶の時代になりました。 今時、2.7inch QVGA 240x320 タッチパネルなので少々見劣りするかもしれませんが、プロ向けなので省エネ重視ですね。

Schneider Kreuznach 28mm LS f/4.5 Aspherical フルサイズ換算17mmの超広角レンズです。 マミヤ 28mm F4.5 の外観デザインを変更し、更にリーフシャッター化したのでしょう。 フォーカススクラッチの廃止は非常に好印象です。 AFロック代わりにフォーカススクラッチを使うとピント位置がズレる恐れがあるので。 それにしても標準レンズの鏡筒を繰り出したようなデザインは何とかしてほしいものです。 価格は4290EUR/5990USDなので、仕様が異なるものの40万円以下のペンタックス25mm F4はやはりお買い得です。

Leica TS-APO-Elmar-S 120 mm f/5.6 ASPH アオリレンズですが、デザインと光学系はまんまSchneiderですね。 物凄く性能の良さそうな光学系です。

Made in Japan 本来ならArt 35mm F1.4を取り上げるのが常套手段ですが、 国産への拘り、会津工場での一貫生産をアピールする姿勢が良いですね。 国内発表を遅らせる日本メーカーが多い中、シグマはほぼ世界同時発表なのも好印象。


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hi-low

高性能で物理的に強いコートという点では、ペンタックスがHDコートで他社に先行しました。光学メーカーとして底力を感じます。
Mamiya-leafにもMAMIYA AF 28MM F4.5 LS D ASPHERICALが追加されていますね。Schneider-Kreuznach設計でMamiya製造のようです。PhaseOne/Mamiya-leafの製品は、地方都市では実機を見ることもありません。国内販売元のDNPフォトルシオには、もう少し個人向けに売る気を出してほしいです。
by hi-low (2012-09-19 13:03) 

良吉

 特許申請に各層の屈折率が出ていたので、反射率を計算してみました。空気とレンズが直接ふれあう場合に比べ、各層間の反射率の合計は、確かに下回っていますね。しかし、数値は計算が違っているのか掲示された表の値とは、ほど遠いものでした。正しい計算を、ご存じでしたら、ご教授ください。

 中判ではオルソメターが現役なのですね。シグマの35/1.4は、ツアイスのディスタゴン55/1.4と共に興味を引かれるレンズです。このMFツアイスのためにスーパープレシジョンマットを備えた5D2を残しておくことにしました。

 でも、このレンズ、55ミリなのに、なんでディスタゴンなんでしょうか。ご承知の通りディスタゴンは今までインバーテッドテレフォトレンズ専用の呼称でしたよね。やはり構成図が出るまで、分からないことでしょうか。

 余談ですが、先日のライカS2を見たとき、5D2に比べファインダーから見えるボケの小さいのが気になりました。まぁ、70ミリながらf2.5のズリマットですから、そんなにピントが薄い訳ではないのでしょうけど。

by 良吉 (2012-09-19 20:39) 

hi-low

> 良吉さん
コメントを読む限りでは、コート各層表面での反射率から、総反射量を見積もられたようですね。
マルチコートでは、入射光はコート各層の接触面で反射を繰り返します。その際にn回目の反射光の位相が、n+i回目の反射光あるいは入射光の位相とずれる事で干渉し、反射光の総量が減少します。従って、コート各層の膜厚を上手く設定すれば、様々な波長で反射光の総量を各層表面の反射率の総和よりもずっと少なく出来ます。波の干渉の数値計算になるので、ちょっと面倒ですね。
光学設計の書籍なら、理論式と計算用の近似式がわかると思います。
真っ直ぐな答えでなく申し訳ありません。
by hi-low (2012-09-19 22:57) 

良吉

 ニコンのナノクリスタルやキャノンのSWC、そしてこのメソ構造体薄膜は、コーティングによる反射光の干渉を利用するものではないのですね。

 特許文章にも以前の技術としてマルチコートと言う言葉が使われていますが、今回の技術にコーティングや類する言葉が使われていないことからも分かるとおり従来のコート系とは全く異なる原理を利用する技術です。

 コーティングは、レンズの表面に光線波長の半分の厚さを持たせたコーティングを行い、わざと位相のずれた反射光を作るわけです。その反射光と、レンズの表面の反射光を干渉させる訳ですね。位相が反対なので、お互いに弱め合う効果が生まれます。

 欠点として、入射角によって反射光の位相が変化します。またコーティングの均一な厚さを維持するのが大変なようです。強度と均一性は、ペンタックスのHDコートが優秀なようですね。

 対して、このメソ構造体薄膜などは、屈折率の差が低いと反射率も下がる原理を利用しています。ナノクリスタルは可視光線周波数よりも小さいガラス玉(?)をレンズの表面に塗っています。SWCは可視光線よりも小さな突起を付けています。今回のも泡というようなものですね。 
 
 これによって、空気とレンズの間の屈折率差を小さくする効果(低屈折率層)を作るわけです。ナノクリスタルはガラス玉の屈折率と空気の屈折率が混合されます。SWCも山から谷へと屈折率が変化します。今回のも泡と薄膜の屈折率が混合され、かつ徐々に屈折率が変わっていくように各層が作られています。

 利点は、入射角の違いで効果が変化しないことでしょうか。欠点は、今回の技術を除いて表面に異物を塗るため、清掃などによって剥がれる可能性のあることでしょう。ニコンのナノクリスタコートも、開発記事を見ると強度の問題解決が鍵であったと書かれていました。

 以上のような話ですが、まだ理解していない部分も有りそうです。今回のhi-lowさんの、ご説明も今後の確認とさせていただきます。アドバイスを有り難うございました。

by 良吉 (2012-09-20 19:40) 

えがみ

> hi-low さん
28/4.5に関しては昔からのラインナップなので、マミヤ設計かなと思います(特開2007-225804)。
シュナイダーが設計に関わるなら0から設計し直すと思うので、ペンタックス(サムスンが販売していたD-Xenogon)同様に認証だけだと思います。


> 良吉 さん
一眼レフのファインダーですと、ファインダーマットの特性もボケの見え具合に関わってきます。
部品メーカーの都合や設計コンセプトの違いが理由として挙げられます。

Distagon 55/1.4は名前通りの構成図ではないでしょうか。
周辺入射角、その他諸々の問題を解決する為には、Distagonが最適と判断したのだと思います。

オルソメターはApo-Makro-Symmerとはじめとし、中判・大判では意外に多く使われていますね。
http://www.cosmonet.org/congo/alt210.htm
http://www.komamura.co.jp/rodenstock/ass.html

by えがみ (2012-09-22 19:35) 

良吉

>ファインダーマットの特性

 真意は別として、木村伊兵衛が、明るいけどマットが素通しでピントが合わせられないライカフレックスを神棚に上げて使わなかった話が有りますね。

 ライカS2と比較した時も、f1.2が付いた5D2にスーパープレシジョンマット装備でしたので更に差が付いたのでしょう。

 ボケが、よく見える拡散の多いスーパープレシジョンマットは、かなり暗い見え方です。f2.8の望遠ズーム(可視光線透過率80パーセント)を付けると、夕方には対象が見えなくなってきますね。照明が点くまでの間、難儀したことがあります。

>Distagon 55/1.4は名前通りの構成図ではないでしょうか。

 どうも、そのようですね。100ミリクラスの長い鏡胴に驚きました。カメラが頭を垂れてしまう長いレンズが嫌いなので、ちと購買意欲テンションダウンです。

>オルソメターは

 f4より明るくできないので、ライカ判では流行らなくなりましたね。しかし、ティルト・シフト機能付きとはいえ、ライカの中判最新レンズに採用されるなんて思っておりませんでした。ローデンシュトック・ジンマーは昔からの大判用定番レンズでしたね。

by 良吉 (2012-09-23 11:37) 

良吉

 ジンマーはシュナイダークロナッハでしたね。訂正します。

by 良吉 (2012-09-23 19:05) 

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