ニコンが三脚穴を使って撮像センサーを冷却するアクセサリーの特許を出願中

エンジニアの嗜みで、ニコンの撮像センサーの冷却用アクセサリーに関する特許が紹介されています。

・Nikon 撮像素子を冷却するアクセサリーの特許(※引用元サイトは閉鎖されています)

  • ニコンが、カメラの三脚穴に取り付け可能な撮像素子冷却アクセサリーの特許を出願中。 アクセサリー内部に設けられたファンから送風し、三脚穴とスピーカを利用することで空気が循環するようにしたようだ。 これならデザイン性を損ねることなく熱問題を解決出来る。
  • ニコンの特許: カメラ(吸排気口。排気入口は三脚穴。排気出口はスピーカ放音口。三脚着脱部分に冷却装置を取り付け可)、冷却装置(吸排気口、送風装置)。
  • 空気が循環するように専用設計でカメラボディを作るとコスト大で、しかもそれ用にデザインを変更する必要があるかもしれない。 ニコンの特許は既存のものを流用することで低コストになり、デザインにも悪影響を与え難い。 しかもアクセサリーなので、炎天下や夏場でのみ使用すればよく、冬場は外してボディを軽量化するのも良さそう。

 

三脚穴とスピーカーの穴を使って、放熱するというのは面白いアイディアですね。カメラの冷却装置と言うと天体撮影用の大掛かりな物が思い浮かびますが、この特許の冷却装置なら手軽なアクセサリーとして使用できそうですね。

最近では小さなボディでハイスペックな動画機能を備えている機種も多くなってきたので、これからはますます放熱機構が重要になってくるかもしれませんね。

2012年10月19日 | コメント(28)

コメント(28)

外気導入による冷却ですか?
埃などの進入をどう処理するのでしょうかね。

私も管理人さん同様、天体写真撮影のための冷却改造を思い出しました。
ただ三脚穴を使うなら三脚撮影は不可ということでしょうかね。

特許を狙ってるものです、これをつけたら三脚が使えなくなるとか、ゴミが紛れ込むような代物ではないでしょう。
ニコンですから、そのぐらいのことは考えてると思います。

たとえば、送風ユニットは従来の三脚に固定し、送風ユニットにはカメラを取り付けて送風もできるパイプ状のネジがあり、それでカメラの三脚穴に固定し、送風。
カメラを三脚から外したら自動で蓋が閉まるか、もっと簡単にダミーのネジを差し込んで蓋をしたら普段はゴミが入らないでしょう。
送風ユニットはキャップを被せる様な方式でいいでしょうね。
当然送風ユニットの吸気口はフィルターでゴミを取り除くようにするのではないでしょうか。

かつての外付けモータドライブのような外観になるのですかね

元記事の時点で 「排気入口は三脚穴」 って書いてますね。 これはちょっとおかしいですね。 普通は空気の入り口は 「吸気口」 出す方が 「排気口」 あわせて 「吸排気口」 でしょうね。

機械換気の考え方には3通りあって 「第1種機械換気」 は 「強制的に吸気し 強制的に排気」 つまり 「機械吸気 + 機械排気」 吸排気量(圧)のバランス調整が要りますが これがいちばん効果の高い方法ですね。

「第2種機械換気」 は 「強制的に吸気し その正圧を利用して排気」 つまり対象となる室内は正圧となります。 外部からの異物や気体などの侵入を防ぐにはこの方法となります。

「第3種機械換気」 は 「強制的に排気し その負圧を利用して吸気」 室内は負圧となり室内の汚染空気を排出するのに適した方法 トイレはこれですね。 悪臭は換気扇からに限定し ほかの部屋へは漏らさない。

ニコンの方法はこれで言うと 「第2種機械換気」 カメラ内部を正圧にすることで 送風機にフィルタなどをつけてやれば 外部からの埃の侵入は防げることになりますね。

三脚穴とその周辺に熱を伝導させて冷却装置を取り付けるのかとおもったら

全然違った

すのこタンを使えばいいのに。

冷媒ガス封入式のヒートパイプをセンサーと金属外装に橋渡しすればいいような。
そしてその金属外装にはオプションでペルチェをセットできる様にするとか。
そうすれば防塵性は保てますね。
ヒートパイプユニットはある程度形の自由度がありますから、空気の通り道と
同程度の体積で内蔵できそうですが。

電源はどうするんでしょうね?

縦グリップに内蔵とかしそうですね
これでバッテリー問題も解決!!

三脚穴近辺を熱伝導性の高い素材にして、クイックシュープレートにもなるようなヒートシンクをつけられるようにしたほうが現実的ではなかろうか。
ヒートシンクもヒートパイプのようなパッシブな放熱機構で動力をなくしたほうがいいように思う。

キャノンの方針なのか、カメラは従来構造をとるような記述も見受けられますから、ヒートパイプのようなものを利用した複雑な仕組みはとらず、単にエアーの流れによる冷却を取り入れるようですね。
特殊な冷却機能を盛り込むことで大幅に値段が上がる=画質に反映しないような技術は不要ということでしょう。
重くもなるでしょうしいいことだと思いませんか?

たしかに、高効率な冷却機能で撮影タイミングが早くなったり、より長時間連続で撮影しても発熱を抑えて安定して撮れるのなら、それに越したことも無いと思いますが、そこにかかる費用や使いかっても考えなくてはなりません。

ノートPCのように冷却ファン内蔵一眼レフなんてのが、そのうち出てくるのでしょうか…
カメラの場合、防塵性能が求められるので、なかなか難しそうですが。

ミラーボックスとは全く別の場所にヒートシンクを用意し、そこまではヒートパイプで熱伝送するという、上でも挙げられている考えのほうが理にかなっている気がしますね。

ボディを防水構造に保ちつつ内部液冷用IN/OUTを設けて、外部アクセサリから冷却液をガンガン循環させるのはどうですかね(汗

書き込みに「縦グリップに内蔵」と書かれている方がいらっしゃいますが、私もそうかと思いました。
「縦グリップに内蔵」なら、電源確保、フィルタースペースの確保、三脚使用、防塵防滴、
さらには外観デザイン変更不要で実現できそうです。

記事には、「デザイン性を損ねることなく」とあります。
三脚穴は貫通していませんので、既存の機種は有償での改造になるのかもしれません。
(キヤノンのモードダイヤルボタンの様に。)

そもそも、内部に水滴がついたりしないのでしょうか?
これの解決が難しそう。

なんか
ホコリが入るっていう発想をしている人がいるようですが、単に冷却用の通気パイプの中にCPUヒートシンクみたいなのを露出すればいいだけで、
なんの対策もない内部に向かって空気を取り込むという話じゃないと思います。
 
自動車のエンジンの冷却のためにエンジンルームに空気を入れても、燃焼を行うエンジン内部にホコリは入らないですよ。

行き着くところはPCと同じで水冷ですかね。防塵防滴で樹脂より熱伝導の良い金属ボディなら、濡れタオル掛ければ現行モデルでも少しは冷却効果が期待できるかも。
カメラの冷却問題なんて、フィルム時代にはあり得ないテーマですね。

>素人レベルさん
おそらく通気パイプのようなものも使わないでしょう。
フィルターで清浄な空気を従来構造そのままのカメラに通すだけだと思います。
そうでないと専用に設計された一部のカメラにしか使えない、使えないシステムになってしまい、売れなくなります。
そんなものはメーカもつくろうとは思いません。
ただ、カメラ本体のそこに穴を開けないとなりません。

もしかしたら、ニコンは今まで販売したカメラについて、三脚穴に通気口を開け必要ならパッキンなどを取り付けるサービスを開始する可能性も出てきました。
そうすることでこのシステムの需要は一気に高まる可能性が見えてきます。
これが実現するのなら画期的なことと思いませんか?

すでにパスタさんが従来機について有償での改造を指摘されてました。
失礼しました。

スピーカ穴を排気口に使用するとしていることから、
その可能性が高いのではないかと、推測できます。

だいぶ脱線しますが、余談など。

学生時代に、部の先輩がメカニカルレリーズの内部構造を推測し、黒板に拡大した緻密な内部構造を描画されてました。
複雑な仕組みを何百点もの細かな部品で実現していました。
それを実際に作るにはマイクロメカニズムの技術が必要になったことでしょう。
たかだか数千円のメカニカルレリーズにそんな高度な技術は使われてはいません。
実際は数個のベアリングと数点のパーツが組み込まれてるだけの簡素な構造です。
私はすでに分解してその構造を知っておりその間違いを指摘しましたが、年功序列の世界、後輩のほとんどはその見事な内部構造に魅入り賞賛し私の言い分は端から却下されました。

この世の中、間違った解釈をしていてもそのほうが正しく動くならそれはそれでいいということもあるわけですね。

今の時代は新製品がでたらどこかで誰かがすぐにも分解して内部構造が晒されるのであからさまな勘違いを妄信するなんてこともなくなってきてますが、これから発売される画期的なシステムにあれこれと想いを馳せることぐらいは自由でいいと思います

勘違いされている方がいますが、公開されている特許の本文を見ればわかる通り、既存のカメラを改修して対応させるような物ではありません。

まず、カメラの底部には電力供給用途とファン制御信号用のコネクタが用意され、撮像素子周辺の温度センサーが設定した温度を超えたときだけ通風します。

三脚座のネジ穴はローレットビスが挿入されることで吸気口が開くようになっています。吸気口および排気口には防塵用のフィルターで覆われていて、スピーカーは排気口を塞がないよう穴からずらして設置されています。

この装置が必要になるのは、長時間の動画撮影や大量の連写を行うような場合です。冷却用アクセサリーによるコスト・外観・重量・サイズの変化を最小限にするのが、この特許の目的です。

bkさん、よくわかりました。

特許の狙いはそういうことですよね。
余計なことを書きすぎました。

一般的な使い方なら熱の問題は分かり難いですがセンサーに関しては少しでも低温の方がノイズも乗り難く良い事づくめです。
動画や長時間露光などは特にセンサー温度が上がりますし熱の影響でのノイズも分かりやすいのでは。
熱ノイズは一般的な高感度ノイズとは出方が違うので後処理で消すのは結構大変です。
長秒時ノイズリダクションなどが主に熱ノイズ対策ですね。

動画を長時間連続で撮影したり長時間露光を繰り返したりすると放熱性の悪いカメラの場合、デッドピクセルが発生するリスクも高くなります。

画素数が増えて画像処理エンジンでも熱が出易くなってる昨今、ボディの金属化、肥大化以外で熱対策が必要になるのは各社身に滲みてるのではないでしょうか。

ニコンの方式はあまりスマートな方法じゃないですが効果はそれなりに有ると思います。
(吸気フィルターの掃除や交換できないと効果が落ちやすいですし湿気対策をどうするのかちょっと気になります)
プラスチックボディのカメラの場合、ニコン方式が一番簡単かも。

熱交換素子を使ったシステムは容積を必要としますし放熱部分を使用者が触れないようにしないとちょっと危ない気もします。
(40℃程度でも長時間触れてると低温やけどをしてしまいます)

既に採用してるモデルも有るとは思いますが背面液晶を可動式にして空いた背面部分で放熱できるようセンサーや処理チップを配置するのが当面は現実的かも。
(背面部分の表面積を増やす為にフィン状の形状にするのも効果が有るかも)

ボディ内手ぶれ補正を採用してるモデルだとセンサーがどこにも触れない状態なので放熱に関しては厳しくなりますね。
(パナソニックがレンズでの手ぶれ補正を捨てないのは動画重視のスタンスからセンサーの放熱を優先してる為だと思います)

後は各デバイスの消費電力を抑えて発熱自体を減らす方向でないとカメラとしてはデメリットの方が大きいかも。

ノイズに関しては注目されやすいですがノイズの元凶の一つに熱も有る事を知れば発熱、放熱面での性能もカメラ選びの一つの項目になるのでは。

結露とか大丈夫なの?

結露はカメラが外気より明らかに冷えているときに起こりますから、カメラ内が高温の時だけ通風する方式だと生じません。

外部の塵は、まず冷却アクセサリーの吸気口にあるフィルターで除去されます。これを取り外し可能にして、洗浄または交換が可能なようにしておけばいいでしょう。

熱問題ですか。。

熱問題はボディがコンパクトなミラーレスの方が、大きい問題ですからね。
もしかして、大型センサーミラーレス機の開発の一環で出てきてた特許だったりして・・・

もしくはNIKON1のボディ内手振れ補正とか。
勝手な想像です。

bkさんのコメントが的を射てわかり易いですね。
結露が問題になるのはヒートパイプや放熱器等を利用した
局部冷却のような場合、冷却部位とその周辺外気との
温度差が大きく湿気がこもると結露を生じやすいわけで、
カメラ内部にくまなく送風するようなシステムでは
発生しにくいでしょう。

あまり詳しい人が居なさそうなので一言。

ICなどから発生する熱量の過半数はリード線等を通じて基板に逃げていきます。よって基板の銅箔を厚くしてやればヒートシンクを大きくしたのと同じ効果が得られます。

しかしヒートシンクやヒートパイプを付けられるのはフリップチップぐらいであって、イメージセンサーへの対応は難しいでしょうね。せいぜいリード線というかハンダボールを増やす位でしょう。

D800のモジュールを見たら、ヒートパイプその他で熱を逃がせるような構造ではないですね。

フィルターに関して
基本的にフィルターの目を細かくすれば細かくするほど目詰まりが早くなります。
逆の場合だと中に入るほこりの量がふえます。
カメラの制作現場などクリーンルームで作られている環境だと考えれば、先におっしゃっておられる通気パイプのようなものの方が、縦に通っている分トンネル効果も考え一番有効なような気がします。
わざわざすごく過敏なセンサーに直接外気を当てるなんて馬鹿なことしないでしょう。


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