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Nikon 交換式の撮像素子ユニットの特許 [機械設計・メカニズム機構]

ニコンが交換式の撮像素子ユニットを高い精度で実現する特許を出願中です。 デザイン以外のカメラの違いは、撮像素子くらいなものですから、 これを交換式にしてしまえばカメラボディを末永く愛用することが出来ますね。

Nikon

撮像素子ユニットを装着した状態

Nikon

撮像素子ユニットを外した状態

Nikon

裏面図

Nikon

撮像素子ユニットを装着する様子

特許文献の説明・自己解釈

  • 特許公開番号 2013-187834
    • 公開日 2013.9.19
    • 出願日 2012.3.9
  • 交換式の撮像素子ユニット
    • 位置決めが困難
  • ニコンの特許
    • 交換式の撮像素子ユニット
    • カメラボディと撮像素子ユニットの接合面をオプティカルフラットとする
      • 表面の凸凹の大きさが、光の波長の数分の1~1/10程度であること
      • 金属よりも安定した平面を実現可能なガラスを用いる

何故、精度が必要なのか

マウントのフランジ面から撮像面までの距離は規定の値でないといけません。 バックフォーカスが想定の値でないと、収差等の性能が劣化してしまう場合があるからです。 全体繰り出しなら問題ありません。

撮像面は光軸に対し垂直でないといけません。 でないと片ボケ等が発生します。 また一眼レフやレンジファインダー特有の問題に、撮像面の光路長が変わってしまうと、AFユニットのピント精度が悪化する可能性がありますね。

交換式の撮像素子ユニットに限った話ではなく、マウントアダプタも同様の問題を抱えています。 マウントアダプタは遊びですからあまり気にしなくて良いのでしょう。

何故、交換式が必要なのか

新製品のスペックを見ると、画素数しか変わっていないケースを時々見掛けます。 最近の例では像面位相差AFが付いただけの場合もあります。

撮像素子が交換式なら、廉価で新型の機能を味わえることになります。 そのボディを末永く使えるということですから、HasselbladのLunar等も高価な買い物ではなくなってくるでしょう。

実際はDSPも一新しなくてはならない場合も多く、またLCDやEVFも新しくなっていますから、 ボディ丸ごと変える方が良いかもしれません。 どちらかというと、モノクロ専用センサーや、赤外線撮影用センサー等のラインナップを用意する方が理に適っていますね。


タグ:NIKON imager
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hi-low

中判カメラやローライSL2000/3000シリーズのようにユーザーがバックパックを交換出来ると便利ですが、センサーの高画素化が進むと金属マウントでは精度が確保できないのですね。サービスセンターなどでの交換になるのでしょうか。

えがみさんが指摘されたように、メーカーにとってはセンサーの多様化が容易になりますので、ぜひ実現してほしいです。

電子機器は陳腐化しますが、良い機械製品は一生ものです。ニコンには、交換式センサー以外は全て機械式のフルマニュアルDSLRも期待します。
by hi-low (2013-09-27 18:04) 

ヌルポン

5000万がそのモスとか
800万がそのccdとか
東芝
富士
Σ
ソニー
のセンサーから自由にえらべるようになるのか
by ヌルポン (2013-09-28 19:23) 

RAVEN

今日は風景メインだから5000万画素の超高精細素子。
今日はスポーツだから2000万画素の高速撮影対応素子。
今日はビデオ撮影で16:9の8K素子、、、、、、

というように、将来は使い分けられると利便性が向上しますね。
もっとも、素子ブロック自体がかなり高額になるような気もしますが。

少なくとも素子の清掃はしやすくなるかも、、、シャッター付きかな?
by RAVEN (2013-09-30 16:24) 

えがみ

> hi-low さん
少ない画素数のラインナップを豊富にして精度に対する要求を下げ、多画素センサーのみCSで交換なら良いと思います。
ニコンは銀塩バックの特許出願もありましたし、興味を持っていないわけでもないと思います。


> ヌルポン さん
実際に企画が通るかどうかは別として。
数を捌けない場合は現行PhaseOne程度のラインナップ、数を捌ける場合は銀塩の銘柄の種類くらいに増えるでしょうね。


> RAVEN さん
仰る通り高価になりますが、交換の楽しみがあっても良いと思います。

大抵の方は、後処理で十分と考えるでしょうから、ニッチ過ぎる技術かもしれません。
モノクロ専用センサーで最高画質を得たい方は稀で、カラーセンサーでモノクロモードで撮ればそこそこの画質を得られますから。

by えがみ (2013-09-30 18:30) 

bpd1teikichi_satoh

えがみさん今日は!此れは、実際に製品化されると良いですね!
映像素子を交換出来る事は、過去の銀塩コンタックス645のフィルムバックの様に、仕様用途によって、例えば天文用にHα線に感度が高い映像素子とかに交換出来れば、かなり価格が高くとも、ニコンの
カメラを2台以上も購入しなくても済むでしょうし・・・・
by bpd1teikichi_satoh (2013-10-03 15:25) 

えがみ

交換式の仕組みそのものが高価で、特殊用途は更に価格が上がりますから、普通のニコン機を2台買う方がお買い得かもしれませんよ。

by えがみ (2013-10-04 07:55) 

bpd1teikichi_satoh

えがみさん、こんにちは!
再度コメントします。映像素子交換の仕組みそのものが
高価なのは分かるのですが、爺は、12年前にD1xを購入
してから、一体何台のデジタル一眼レフを買い替えて来た
のか?と考えると・・・フィルムカメラと一概に比較
出来ないのですが、デジタル一眼レフは、愛機には中々
成らない事にも関係して来る気がします。映像素子と
フィルムは、かなり違いますが交換出来ると、デジタル
一眼レフ価値が変わって来るのでは・・・・
by bpd1teikichi_satoh (2013-10-04 14:16) 

えがみ

DSLRの金額は相当額になりますね。
研究開発費もありますから、部品の原価だけでは片付けられない事情もあるのだと思います。

by えがみ (2013-10-08 08:24) 

かんてつ

ここは高度なので敷居が高いのですが、初めてコメントさせていただきます。
あるモノ紹介雑誌で、”バックフォーカス可変のカメラが、今年発表される”とあり、興味津津です。
メカマニアからすれば、ミラーアップしてプリズムユニットごと上にあげ、
撮像面を前に出してバックフォーカスを思い切って短く出来る、、SLR用のレンズも、レンジファインダー機のレンズも、、両方使える、なんて理想ですが。
基本はあくまでシンプルなビューカメラで、OVFやEVFは着脱ユニット、、
言うは易し、ですね。


by かんてつ (2014-02-01 13:36) 

えがみ

> かんてつ さん
初めまして。敷居が高いだなんてとんでもございません。
かんてつさんのような経験のある方にコメントを頂き本当に恐縮です。

コンタックスAXの例がありますから実現不可能ではないですよね。
今は多画素化し過ぎたので片ボケが懸念されますが、デジタルなら撮像素子と周辺の基板だけを動かせば良いのでトルクやスペース等の課題が少ないですよね。

個人的には接写で積極的に使いたいですが、大抵の経営者やプロジェクトリーダーは、マウントアダプタ(単なる接写リング)を同梱してバックフォーカス可変ですと称すると思います。
by えがみ (2014-02-03 01:33) 

かんてつ

えがみさん、

レスありがとうございます。

このブログで知った、キャノンの”リードスクリューでミラー駆動”の出願、、ユニット化に関係しているように邪推しています。つまりスプリングチャージを廃してオール電動にすると、ユニット化がやりやすい。

フィルムカメラ時代の知識で恐縮ですが、焦点深度は、
最小錯乱円径×開放F値、、これからすると、fB自身の絶対値(あくまで
平行として)はミクロンオーダーまで要求されない、、つまりニコンのオプティカルフラットを使った出願は、fBの絶対値確保よりも干渉等の影響を避けるため、、と思うのです。

by かんてつ (2014-02-03 17:37) 

えがみ

私もスプリングチャージは廃止の方向に向かうと思います。

焦点深度の式は今後も使えるのですが、デジタル一眼レフやミラーレスの画素ピッチが今では3~5μm位(≒許容錯乱円)になりましたから、やはりミクロンオーダーになってしまうと思います。
F1.2~F1.4のレンズは依然として人気であり、それらの焦点深度は10μm未満という本当にカミソリピントです。

しかしその常識をそのまま受け入れてしまうと、立体物へのジャスピンは不可能になってしまいます。
ニコンはAF-S Nikkor 58mm F1.4Gで三次元的な美しさを追求、つまりアウトフォーカス部の描写に拘っていますから、敢えて誤差を許容し、fBの精度を無視することは有り得ると思います。

by えがみ (2014-02-04 01:26) 

かんてつ

えがみさん、

ご教授ありがとうございます。
最小錯乱円を設定した光学設計上の焦点深度はあくまで計算上の目安だとは思うのですが、fBがプラスマイナス5μmというのは、レンズ交換のためのマウント構造が、(現実的には)成立しない厳しさだと感じます。
同様に、レンズ面精度、厚さ、間隔等の形状誤差についても、
銀円時代の30μmの錯乱円に対し、画素ピッチ5μmの違い、これほどの精度が現実的に要求されるのでしょうか?
例えば昔のニュートン3本公差が1本になったとか、、

α7のフルサイズセンサーとライカマウントの古いレンズで撮影した絵は
それなりに解像度の高さを感じさせます。

私のカメラメーカー経験は、銀塩からデジタルに移行して、その小さなセンサーサイズに驚き、、、というところで終わっていますので、
その後のレンズ製造での技術的なブレークスルーを知りません。

by かんてつ (2014-02-04 14:06) 

えがみ

> かんてつ さん
仰る通り、大口径レンズ+レンズ交換式という組み合わせは極めて厳しいと思います。
こんな記事もありました。

http://haniwa.asablo.jp/blog/2012/02/23/6344888
> つまり、ちょっとした組立の具合で、描写が大きくばらつくのだ。

片ボケをメーカー調整に出しても異常無しで戻ってくることがあるのは、おそらく、こうした背景がある為でしょう。
世間ではレンズ一体式の良さが評価されていますが、精度の差が多画素時代になって初めて出てきたのかもしれません。

例に出した精度は極端な例です。
F1.4のレンズと画素ピッチ3.5μmでやっと焦点深度が±5μmになります。
しかしカメラに詳しい人間は、解像しないことを大口径レンズにありがちな残存収差による問題と考えてしまい、絞って使えば残存収差が軽減されるだけでなく焦点深度も深くなりますので、この問題に気付きません。
また解像するからといって描写が美しくなるわけでもなく、ペンタックスLtdシリーズやニコン58/1.4のように、解像を追求しないレンズは非常に人気です。
またチャートでも撮影しない限り性能を比較するのは困難でしょうし、Bayerは周辺から補間しますからもう少し粗くても問題なく、誰も望まない性能とも言えますね。

by えがみ (2014-02-09 02:17) 

かんてつ

えがみさん、

ベテランエンジニアの貴重なご意見、ありがとうございました。

私は、すでに目の角分解能も落ちていますので、α7Rとオールドレンズの作例がアップされているブログで楽しんでいます。”牛鳴雑記帖”で検索されるとみつかりますが、引き伸ばしレンズやレンズベビーをつかったものまであります。

ただ困ったことに、プロバイダーのプララが6月末でサービス変更し、これらの貴重な作例が見られなくなるそうです。

by かんてつ (2014-02-09 13:42) 

えがみ

> かんてつ さん
度々のコメント有り難うございます。

書籍でいう絶版みたいなものですよね。
それは当Blogとて例外ではありませんが、数あるWebサイトもいつ閉鎖されるか分かりませんし、魚拓やPCへの保存も手間です。
数年先にはリンク先が404になったリンク集と転載サイトだらけになっているかもしれません。

by えがみ (2014-02-10 02:30) 

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Nikonが交換式センサーユニットの特許を出願中(エンジニアの嗜み)(YOUのデジタルマニアックス dmaniax.com 2013-09-28 18:00)

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