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「髪より薄い6枚」ってまじ?分解記録で確かめてみた【となりの研究室 #0】

    どうも、となりです。

    今回から、新しいシリーズを始めることになりまして。

    名前は「となりの研究室」でございます。Appleの製品を、特許・分解記録・各社の公式資料まで広げて読み込み、「で、結局なにがすごいのか」を確かめるシリーズです。

    研究室と名乗っておりますが、白衣も顕微鏡もございません。あるのは読み込んだ資料の山だけです。

    まあ、名前は勢いです。

    基本は1本100円からの有料で出していく予定です。この第0号だけは、どんなものが届くのかを見てもらう見本として、全部無料で置いておきます。

    題材は、iPhone 18 Proの可変絞り。

    日本時間の9月10日未明の発表イベントで、Appleの副社長がこう紹介していました。

    To create variable aperture, we developed a system of six laser-cut blades, each thinner than a human hair.
    (可変絞りのために、レーザーで切り出した6枚の羽根の仕組みを作りました。1枚1枚が、人の髪の毛より薄い)

    髪より薄い。

    ぼくはこれを聞いて、9月10日のnoteで「めっちゃ壊れやすそう」と書いております。

    で、それからずっと引っかかっていたんですよ。

    髪より薄いって、本当に?

    先に結論を3行で置いておきます。

    • 「髪より薄い」かは決めきれません。ただ、分解した人が顕微鏡で並べたら「髪とほぼ同じ厚さ」でした

    • 可変絞りは世界初ではありません。仕組みは1858年の特許からあって、スマホでも2009年のNokiaが先です

    • それでもAppleの手柄はあります。場所は「発明」ではなく、「明るいレンズを成り立たせるために、面倒な仕組みを去年と同じ大きさへ入れ切ったこと」だと見ています

    「髪より薄い」、言ったのは誰なんです?

    まず、出どころから確かめておきたいんですよね。

    「髪より薄い」は、Appleの副社長のKaiann Dranceさんが発表イベントで話した言葉です。米CNBCの実況記事が、この発言をそのまま引用しています。

    じゃあAppleの公式の文書にも書いてあるのかというと、これが書いてないんです。

    Appleの日本のプレスリリースにあるのは、「レーザーカット加工の6枚のブレード」と「新しいローターメカニズム」まで。「髪」の字は、どこにもありません。

    つまり、壇上の言葉です。

    まあ、壇上なら多少は盛りますよね。

    ここで出てくるのが、修理情報サイトのiFixitでございます。発売後に分解して羽根を取り出し、人の髪の毛と並べて顕微鏡で撮っています。

    やることが本気すぎる。

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    画像:iFixit「Inside the Tiny Unfixable Eye: iPhone 18 Pro and Pro Max Teardown」より。片方が羽根、片方が髪。iFixitのヒントは『髪にはケラチンの層がある』

    iFixitの書き方は「about as thin as a human hair」。髪と「ほぼ同じ」で、「より薄い」とは書いていません。

    羽根の厚みを数字で出した資料は、Appleからも、分解した側からも見つけられませんでした。なので「より薄い」のか「同じくらい」なのかの最後の一歩は、いまは決められないんです。

    とはいえ、第三者が顕微鏡で並べて「だいたい髪」なのは確かです。

    だいたい、まじでした。

    いや、それはそれでおかしいんですけどね。

    髪の毛1本ぶんの板が、ポケットから出して撮るときに、明るさに合わせて開いたり閉じたりするわけでして。

    そもそも絞りって、デジカメのやつですよね

    ここで一回、絞りの話を整理させてください。ぼくも最初、ここがふわっとしておりましたので。

    絞りは、カメラの「瞳」です。人の目は、明るい場所では瞳が小さくなり、暗い場所では大きくなる。カメラも同じで、光が入る穴を広げたり狭めたりして、入ってくる光の量を変えます。

    この「瞳」のたとえ、ぼくの発明ではございません。2018年にGalaxy S9でこの機能を出したときのSamsungの説明が、まさに「人の目の虹彩が広がったり縮んだりするように」でした。

    瞳の大きさは「f/1.48」「f/4.0」のような数字で表します。数字が小さいほど瞳は大きいという、ややこしい決まりでして。

    逆じゃね?と毎回思うんですけど、ここはもう慣れです。

    で、瞳を狭める方法として昔からあるのが、薄い羽根を何枚も重ねて、ぐるっと回して穴の大きさを変える仕組み。

    これ、いつからあると思います?

    1858年です。

    江戸時代でございます。

    アメリカで、羽根を重ねて穴の大きさを変える写真用の絞りに特許(米国特許21470号)が出たのが1858年。168年前です。

    いまでは一眼レフやデジカメのレンズに、ほぼ当たり前に入っています。iFixitも「スマホのカメラより大きい光学機器なら、だいたい付いている」と書いているくらい。

    仕組みそのものは、Appleの発明ではありません。

    そりゃそうだ、という話ではあるんですけど。

    スマホに入れたのも、Appleが最初じゃないんです

    じゃあ「スマホに入れた」のは初めてなのかというと、正直、これも違います。

    各社の公式資料を並べると、こうなります。

    Nokiaから数えて、17年。

    17年遅れです。

    正直、ここまで遅いとは思っておりませんでした。

    しかもXiaomiも6枚羽根で、絞った側の端は同じF4.0なんですよ。仕様の表だけ並べると、Appleならではの部分がどこにも見当たりません。

    もうひとつ、耳の痛い話もございまして。

    iFixitは「Samsungは試して、やめた」と書いていて、写真メディアのPetaPixelも「これまでに入れた会社の多くが、次の機種でやめている」と書いています。

    入れるのも初めてじゃないし、やめた会社まである。

    じゃあ何がすごいんですか、という話ですよね。

    「スマホには無理」と書いてあった特許

    ここからが本題でございます。

    世界初じゃないなら、どこがすごいのか。手がかりは、「スマホに入れるのがどれだけ面倒か」を、当事者が自分で書いた文書にありました。

    1つ目は、ISSA Technologyという会社の米国特許です(2018年2月に出願、2019年3月に成立)。背景の説明に、こんな一文があります。

    Since the smart phone is in the trend of miniaturization in size and weight, installation of a motor for activation of the diaphragm blades is impossible even if other optical components are not taken into account.
    (スマホは小さく軽くなる流れにあるので、ほかの光学部品のことを考えなくても、絞りの羽根を動かすモーターを入れるのは不可能だ)

    モーターの力は足りない。熱の逃がし場所も要る。だからスマホの絞りは固定なのだ、という流れです。

    8年前の特許に「不可能」。

    言い切ってますね。

    まあ、特許の前置きって、だいたい大げさに書くもんですけど。

    この会社は「だから、うちは別の方法で解決した」という特許を出しているので、「不可能」は前置きとして強めに書いてある部分でもあります。とはいえ、この分野の特許を書く人が、わざわざ前置きに書くくらいの難しさだったとは言えそうです。

    で、2つ目のほうがもっと面白いんですよ。

    Apple自身の特許出願です(2024年12月に出願、公開済みで審査中)。

    背景の説明で、Appleは羽根の方式についてこう書いています。

    • 羽根を重ねる方式は、動く部品が多く、故障のリスクが高い

    • カメラモジュールを重くする

    • 羽根が、縦・横・奥行きの3方向に大きな場所を取る

    そのうえでこの特許は、羽根の代わりに柔らかい膜で穴を狭める方式を提案しています。

    ところが、実際に出てきたiPhone 18 Proの中身は、Appleのプレスリリースでも、iFixitの分解でも、羽根6枚。

    いや、自分で欠点って書いてたやつ。

    念のため書いておくと、特許は「こういうやり方を考えた」という出願で、膜の方式が製品になる証拠ではありません。ただ、羽根方式の面倒くささをいちばんよく分かっている会社が、その面倒な方式を量産してきた。そういう順番の記録は残っているわけです。

    わざわざ面倒なほうを出してくるの、なんなんでしょうね。

    入れ物は、去年と同じ大きさ

    その面倒な方式を、どこに入れたのか。

    ここがまた、地味にとんでもないんですよ。

    iFixitによると、可変絞りの仕組みは、去年のiPhone 17 Proと同じメインカメラの設置面積に収まっています。羽根は「ポリマー複合材」という樹脂系の素材で、動かしているのは磁石の力です。

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    画像:iFixit「Inside the Tiny Unfixable Eye: iPhone 18 Pro and Pro Max Teardown」より。カメラから取り出した6枚の羽根

    羽根1枚1枚には、小さな穴と溝がいくつも開いていて、ここに駆動部のピンが入ります。羽根は外側の丸い穴を軸に回り、真ん中の溝でピンに沿って滑り、縁の切り欠きで引っかかる。

    6枚が、お互いに引っかからずにすれ違い続ける必要があるわけです。

    髪の毛1本ぶんの板で、ですよ。

    いやあ、細かい。

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    画像:iFixit「Inside the Tiny Unfixable Eye: iPhone 18 Pro and Pro Max Teardown」より。羽根1枚と、iFixitが『2mmのネジ』と書いているネジ

    羽根の先の、レンズを覆う出っ張りは、iFixitによると1mmちょっと。

    小さい。

    分解した側の感想は「許される誤差は小さく、接着剤はねばる」。羽根が1枚曲がる余地すらない精密さで、カメラが壊れたら、たぶんユニットごと交換になるだろう、と。修理については「不可能とは言いたくないけれど、ほぼそれに近い」とまで書いております。

    分解まわりの話は、ブログのほうでも詳しく書いております。

    羽根の枚数については、Appleのカメラ担当のシニアディレクターのMatt Waldonさんが、PetaPixelの取材でこう話しています(発言の要旨です)。

    • 枚数を増やすほど穴は丸くなってきれいだが、大きさの制約があって、それ以上は入らない

    • 羽根の形を絞り値ごとに詰めていって、この設計では6枚がちょうどいいところだった

    増やしたくても、入らない。

    なんとも正直な話でございます。

    開いた瞳は4.6mm、一眼レフなら33.8mm

    ここで、数字で大きさを見ておきましょうか。

    ぼくは仕様表の数字を見ると割り算したくなる性分でして。

    f値は「レンズの焦点距離 ÷ 瞳の直径」です。iFixitによると、iPhone 18 Proのメインカメラは焦点距離が6.8mmで、いちばん開いたf/1.48のとき、瞳の直径は4.6mm。

    いちばん絞ったf/4.0だと、6.8÷4で約1.7mm。こっちはiFixitの数字を借りた、ぼくの割り算です。

    瞳が、4.6mmから1.7mmまで縮む。

    面積にすると約7分の1で、iFixitも「f/1.48はf/4.0の約7.3倍の光が入る」と書いています。

    比べる相手として、iFixitは一眼レフの50mmレンズも出しています。同じf/1.48でも、一眼レフの瞳は33.8mm。

    33.8mm。

    iPhoneの瞳は、その約13%の直径です。同じ仕組みを、7分の1くらいの大きさで作っている。

    そりゃ面倒なわけですよ。

    でも、そこまでして意味あるんです?

    ここは正直に、反対意見も置いておきます。

    iFixitは、この機能にかなり懐疑的でございます。センサーは対角で半インチ弱、焦点距離は6.8mm。これだけ小さいと、瞳を開けても背景はそこまでボケない。

    実際、iFixitが4つの設定で撮り比べた写真では、いちばん開いたf/1.48でも、奥の壁のロゴが読めるくらいでした。

    読めちゃうんですね。

    「故障しうる小さな部品がたくさん増えたわりに、得るものが少ない」。これがiFixitのまとめです。

    一方で、ブログで紹介した海外のハンズオンでは、約30cmまで寄って撮った2枚に、はっきり差が出ていました。

    つまり、遠くの背景をボカす機能としては弱いけれど、近いものを撮るときには差が出る。どっちも本当、というのがいまの落としどころだと思います。

    一眼レフみたいなボケだけを期待して買うと、がっかりするんじゃねえのかな、とは思いますけど。

    まあ、Appleもボケのためだけに入れたわけでもないんですけど。そこは次の話です。

    じゃあ、Appleの手柄はどこにあるんです?

    ここまで読むと、いいところ無しに見えませんか。

    ぼくも途中まで、そう思っておりました。

    ここで、「すごさがどこにあるか」を3つに分けてみます。

    • 仕組みそのもの:1858年からある。Appleの手柄ではありません

    • スマホに入れること:2009年のNokiaが先。これもAppleの手柄ではありません

    • 何のために入れたか、の順番:ここにAppleの手柄がある、と見ています

    3つ目が、この号でいちばん言いたいことです。

    PetaPixelの取材で、Waldonさんは「実は、始まりは感度だった」と話しています。ここから先を要約すると、暗い場所でもきれいに撮りたい。方法は2つあって、センサーを大きくするか、レンズを明るくするか。センサーを大きくすると、場所も、レンズも、処理の力も余計に要る。だから、レンズを明るくする(f/1.8→f/1.48)ほうを選んだ。

    ところが、明るいレンズには弱点があるんですよ。Waldonさんいわく、f/1.48のままだと、近くの人と奥の景色を両方写したいときに、シャープさが落ちてしまう。

    だから、閉じられるようにした。

    可変絞りは目的ではなく、「明るいレンズを成り立たせるための部品」として入ってきた、という順番です。

    なるほど、そっちか、と。

    ボケの機能だと思って見ていたの、ぼくだけでしょうか。

    さらにWaldonさんは、両端にも弱点があると話しています。f/1.48ではレンズの収差で、f/4.0では「回折」という光の性質で、どちらも少しずつシャープさが落ちる。なので、標準はf/1.8のまま。

    普段は何も触らなくていい。必要なときだけ、瞳が動く。Appleのプレスリリースも、被写界深度と明るさを「自動的に調整」すると書いています。

    ここでS9と並べると、違いが見えてきます。S9は、明るさに合わせて2つの瞳を切り替える仕組みでした。iPhone 18 Proは、仕組みとしては無段階で動かせるものを入れて、標準アプリでは4つに絞り、アプリを作る人にはもっと細かい制御を渡している。

    そしてWaldonさんは、「これはProのカメラにとって大事なもので、この先の計画の一部だ」とも話しています。入れてはやめる会社が多かった機能に、続ける前提で入ってきたわけです。

    本当に続くかどうかは、まだ分かりません。Samsungも、入れた当時は同じ気持ちだったかもしれませんし。

    どうなんですかね。

    ただ、「発明した」ではなく「面倒な仕組みを、目的のために、去年と同じ大きさへ入れ切った」。すごさの置き場所は、たぶんここです。

    世界初を名乗るより、よっぽど手間のかかる仕事なんじゃないですかね。

    手元で確かめるなら

    iPhone 18 Proを持っている方は、カメラアプリで4つの絞り設定を切り替えられます。

    WaldonさんはPetaPixelで、瞳を閉じると光の筋が星のように伸びる(スターバースト)と話しています。夜の街灯みたいな小さく明るい光を、いちばん絞ったf/4.0と、いちばん開いたf/1.48で撮り比べてみると、光の形の違いが見えるはずです。

    撮り方そのものは、9月12日のnoteでまとめております。

    なお、iFixitは部品を外した状態で、磁石を近づけて羽根を開け閉めして見せていました。完成品で試す話ではありません。

    やりませんよね、まさか。

    まだ分からないこと

    最後に、分からないことを、分からないまま置いておきます。

    ここを想像で埋めないのが、このシリーズの決まりでございます。

    • 羽根の厚さの数字:Appleも分解した側も出していません。「髪より薄い」か「髪と同じくらい」かは、数字が出るまで決着がつきません

    • 何年もつのか:羽根を何回動かしても平気なのか、耐久の試験回数は公開されていません。発売から時間がたって、修理の報告が集まるまで分かりません

    • 他社より薄いのか、丈夫なのか:XiaomiやHuaweiの羽根の厚さを、同じ条件で測った資料は見つけられませんでした。なので「Appleのほうが上」とは書けません

    • 膜の方式はいつか来るのか:Appleの特許は出願の段階で、製品に載る約束ではありません

    待つあいだに見る場所は2つ。iFixitの修理情報の続報と、次の世代の分解です。羽根が膜に変わったら、それがあの特許の続きです。

    そのときは、また読み込みます。

    おわりに

    「髪より薄い6枚」。

    読み込んでみたら、仕組みは168年前からあって、スマホでも17年遅れで、iFixitには「得るものが少ない」とまで言われておりました。

    散々です。

    なのに読み終わってみると、前より感心しているんですよね。

    世界初じゃないのに、です。

    すごいのは発明ではなく、入れ切ったこと。となりの研究室では、こういう「すごさの置き場所」を、毎回ひとつずつ確かめていきます。

    ではまた!

    ※ Amazonのアソシエイトとして、となりずむは適格販売により収入を得ています。

     
     
    Apple系ブログ『となりずむ』運営。趣味は特許や規格書、FCC資料を読み漁ること。noteでは制作側の視点を週刊の編集後記に、成果は「となりの研究室」に。スマホやキャリアの話も。と言いつつ雑記のほうが多い、絶対。https://www.apple-hacks.com

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