スマートフォンのカメラは年々高機能化する一方で、背面のカメラバンプが大きくなり、デザイン面でも内部スペース面でも悩みの種になっています。
今回のAppleの特許「 US2025/0208484A1」では、iPhoneなどのカメラモジュールに使われるレンズ絞りに、柔らかい超弾性膜だけで開口径を制御する可変アパーチャという斬新なアイデアが提案されています。
この記事では、特許の内容を図面とともに詳しく読み解きます。
従来方式の課題
一般的な可変アパーチャは、6〜8 枚の重ね合わせブレードをピボット機構で駆動します。しかし小型カメラに使われる可変アパーチャには以下の問題がありました。
- 部品点数・重量が増す
- ブレード収納スペースが必要
- 開口部が六角形になり全閉できない
- 摩耗粉や衝撃による信頼性低下
超弾性膜アパーチャの発想
この特許のソフトメンブレン式可変アパーチャは、ブレードを単一または複数の柔軟膜（メンブレン）302に置換し、ローター306とステーター310の相対回転で膜をねじらせ、中央へ伸長させることで円形開口を可変にします。可動部が少なく、厚みと重量を劇的に削減できるのが最大の利点です。
基本構成
Fig.1, 2：カメラ全体構造
Fig.1はモジュール外観、Fig.2は断面図です。センサー208とレンズスタック204の間に、ソフトメンブレン式アパーチャ307/1307が配置され、光路101a上で絞り径を変化させます。
Fig.3：ソフトメンブレン式アパーチャ分解図
ソフトメンブレン式アパーチャは、ローター306・ステーター310・ボールベアリング316・コイル／磁石アクチュエータ304/308と、中心に貼り付けられた柔軟膜302で構成されます。薄膜は50〜100 µm厚のシリコーン系素材が推奨されています。
柔軟膜302は、30–100 µmの範囲で、伸長時でも十分な不透光性を維持します。薄いほど折り重なりが増え、遮光性が逆に向上するという特徴があります。
Fig.4a〜4c：開閉メカニズム
ローターが回転すると膜が双曲面（ハイパーボロイド）状にねじれ、開口径が段階的に縮小します。Fig.4aが全開、4bが中間、4cが全閉を示し、常に真円を維持したまま最終的には完全閉光が可能で、0 mmまで絞り込めます。
クロスセクションで見る動作
Fig.5a, 5b：断面で見る膜の折り畳み
Fig.5a, 5bは断面で、開閉過程を段階的に表示しています。膜は開口端でたるみを持たせ、回転に応じて折りたたまれながら中央へ伸長します。伸長時に膜が多数のプリーツを形成し、遮光性を保持します。1 万回以上の開閉サイクルでも光漏れがないと記載されています。
製造・組立プロセス
Fig.6：断面透視図
アパーチャ部品を環状にスタックした透視図。膜302がローター面にグリースで低摩擦貼付されている点が特徴です。膜への応力集中を避け、耐疲労性を高めています。
Fig.7a・7b：量産向け貼り付け治具
専用治具750でドーナツ状の膜を内周→外周の順に貼り付ける手順を示します。量産性を意識した治具設計が具体的に描かれています。
駆動アクチュエータのバリエーション
Fig.8：2相8コイル＋8磁石
小型でも十分なトルクを確保するベースライン構成。8 コイル＋8 磁石の VCM（Voice Coil Motor） を円周上に配置し、板状磁石808でトルクを確保します。
Fig.9：3相12コイル＋12磁石
動画撮影時の静粛性と微細ステップを重視した 12 コイル版。より細かなステップ駆動が可能で動画撮影時の静粛性を高められる
Fig.10〜12：サンドイッチ型2コイル＋前後磁石
上下二段の磁石1108a/1108b でコイル1004a/b を挟み、ピークトルクを最大化しつつ外径を削減。将来のピレスコープレンズにも応用可能と示唆しています。
多層膜バリエーション
Fig.13〜15：膜バンドを放射状に配置
1枚膜ではなく複数のバンド（1302／1402シリーズ）を放射状に配置した拡張構成です。8 枚のバンドをローターとステーター間に張り渡し、全閉時に縫い目をずらして重ねることで膜厚のばらつきを吸収し遮光性を向上させます。
特許の意義と今後の展望
この特許で示された技術により、小型カメラモジュールだけでなく、以下のような展開が期待されます。
- 連続可変 ND フィルタとしての応用
- F 値自動最適化による低照度ノイズの低減
- 光学式手ブレ補正（OIS）・AF ユニットとの一体化で更なる薄型カメラモジュールの実現
- 耐熱性エラストマー採用で自動車向けカメラなどの高温環境への展開も可能
まとめ
今回の特許は“伸びる膜”だけでカメラ絞りを構成することで、スマホカメラの物理的・光学的ボトルネックを同時に解決する画期的アイデアです。可変アパーチャを再発明することで、今後のモバイルカメラ設計に大きなインパクトを与えるかもしれません。
最後までお読みいただきありがとうございました。
特許情報
特許番号：US 2025/0208484 A1
タイトル：Camera Module With Variable Lens Aperture With Soft Membrane
発明者：Nicholas D Smyth, Samuel M Hyatt, Jason T Weaver, Nitin Kumar Chennupati, Rielly G Newton
出願人：Apple Inc.
公開日：2025/6/26
出願日：2024/12/10
特許の詳細については、US20250208484A1を参照してください。
【参考記事】[Patently Apple] （https://www.patentlyapple.com）
※企業の特許は、製品になるものも、ならないものも、どちらも出願されます。今回紹介した特許が製品になるかどうか現時点では不明です。ご注意ください。
