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EF鏡頭技術:Nano USM為您的相片掀起革命

全新的納米超聲波馬達(Nano USM)在EOS 80D套裝鏡頭EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM(點此查看評論)上首次登場,是一款能推翻自動對焦馬達傳統智慧的頂尖致動器。它體積極小,比指尖還要小,同時擁有高速反應,更採用了廣受注目的科技。在本文中,讓我們來看看結構緊密而簡單的納米超聲波馬達有何特點,還有它如何能對我們的拍攝環境帶來革命性影響。(撰文:Ryosuke Takahashi)

 

納米超聲波馬達的特點

特點一:三種獨特的超聲波馬達之一

納米超聲波馬達與其他超聲波馬達一樣,安裝於鏡頭內上圖中以紅框標記的位置。馬達的緊密性為鏡頭設計增進高度通用性,而且它雖然體積細小但卻擁有高扭力,令鏡頭擁有高速而安靜的自動對焦驅動。

 

佳能EF鏡頭安裝超聲波馬達以提高自動對焦準確度,這種馬達透過利用陶瓷壓電元件及被施加電壓時會改變形狀的彈性金屬體的特性,以超聲波振動為能量來源。

超聲波馬達共有三種。環形超聲波馬達和微型超聲波馬達會將由振動產生的行波轉換成旋轉運動,驅動對焦鏡片進行對焦。相反,納米超聲波馬達不會將超聲波振動轉換成旋轉運動,而是直接傳遞直線運動至透過機架組件連接的對焦鏡片。

此外,環形超聲波馬達透過以大型轉子及定子驅動鏡片元件產生高扭力,因此適合移動較重的鏡片元件。另一方面,微型超聲波馬達則因其緊密性而擁有高靈活度。而與這兩種超聲波馬達相比,納米超聲波馬達雖然體積小,但卻很強大。它適合驅動鏡片直徑小的鏡片元件,在拍攝短片方面性能出色。EF鏡頭會為不同用途採用這三種能量源頭來達成高性能。

A:轉子
B:法蘭型彈弓
C:彈性金屬體
D:陶瓷壓電元件
E:定子

環形超聲波馬達的結構非常簡單,由彈性金屬體定子及轉動體轉子組成。定子會產生超聲波振動,令轉子得以持續旋轉。

 

環形超聲波馬達: 廣為大光圈及超遠攝鏡頭採用

環形超聲波馬達運過利用由帶齒定子(彈性金屬體+陶瓷壓電元件)產生的行波令轉子持續轉動。環形超聲波馬達利用了可從緩慢旋轉得到高扭力的特性,廣受擁有較重對焦鏡片的鏡頭使用,如大光圈及超遠攝鏡頭。

 

微型超聲波馬達(左)及微型超聲波馬達II(右): 用於定焦鏡頭等等

與環形超聲波馬達運用超聲波振動的原則相似,元件內產生的滾動運動被轉化為旋轉運動,以透過齒輪元件驅動所鏡片元件。此元件體積輕便,為小型鏡頭如定焦鏡頭採用。微型超聲波馬達II是微型超聲波馬達的縮小版。

 

納米超聲波馬達: 最新超聲波馬達

納米超聲波馬達的形狀就像電腦晶片,與陶瓷壓電元件組成一對,直接前後移動由導桿支撐的對焦鏡頭。由於不需要將超聲波振動轉化為旋轉動作,因此並不需要如環形超聲波馬達般複雜的機械。在2016年6月,納米超聲波馬達為EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM採用。

 

特點二:適合高精確度及微細致動的對焦機制

納米超聲波馬達最突出的特點是直接將超聲波振動用在直線運動,而不需要將其轉化為旋轉運動。這種特性加強了啟動和停止的反應性,從而實現流暢的自動對焦驅動。

 

納米超聲波馬達其中一個機械特點是對焦鏡片由導桿支撐。這一點與EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS STM等鏡頭所採用的導螺旋型步進馬達很相似。採用這種機械消除了使用凸輪的需要,因此能實現輕便尺寸。由導桿支撐機制的對焦鏡片驅動時的負荷極小,令它適合用於高精確度而且微細致動。

A:導桿
B: 步進馬達
C:對焦鏡片
D:導螺旋
E:機架組件

步進馬達利用脈衝信號運作,因此在傳輸微細動作方面十分優秀。對焦期間幾乎完全不會發出運作聲音,因此這種致動器很適合用於需要對焦機制全程運作的短片拍攝。

 

納米超聲波馬達能安靜地運作,在自動對焦驅動過程中幾乎完全無聲音,對不同類型的拍攝活動都能派上用場。此外,由於能量源頭直接連接驅動元件而沒有使用凸輪,因此能進行高速及高反應性的自動對焦拍攝。納米超聲波馬達能有效地驅動對焦鏡片,適合要移動較長距離的對焦鏡片組,如高倍變焦及超遠攝鏡頭。它亦是其中一種能與擁有輕便對焦鏡片組的內對焦及後對焦系統良好配合的致動器。

> 如要了解內對焦及後對焦系統的詳情,請按以下連結
內對焦、後對焦

 

納米超聲波馬達的優勢──透過實際影像了解

安靜的對焦機械對需要靜音環境的場景十分理想

EOS 80D/EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM/焦距:76毫米(122毫米等效)/光圈先決自動曝光(f/8、1/400秒、EV±0)/ISO 400/白平衡:日光
在野生動物攝影中,動物對極輕微的噪音亦會作出反應,因此納米超聲波馬達安靜的對焦機械極為方便,尤其是當您近距離拍攝時。只需關閉相機蜂鳴器的聲音,您便能安靜地對焦,為動物拍攝自然的相片。

 

高速自動對焦捕捉一閃即逝的表情

EOS 80D/EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM/焦距:112毫米(相等於35毫米制式的179毫米)肖像(f/5.6、1/160秒、EV±0)/ISO 800/白平衡:日光
較短的對焦時間有助令拍攝更流暢,讓您能更容易帶出主體的自然表情。納米超聲波馬達對於為有動作的主體拍攝肖像特別有用,亦能捕捉主體極輕微的面部表情。

 

納米超聲波馬達將自動對焦攝影提升至全新層次

雖然納米超聲波馬達只是一項新開發的技術,但其潛力不可計量。與微型超聲波馬達一樣,它其中一項優勢是體積輕便,因此能令鏡頭減小體積及採用輕盈設計。此外,納米超聲波馬達與採用影像平面相位差偵測自動對焦的雙像素CMOS自動對焦配合良好。即時顯示模式下的自動對焦速度媲美觀景器拍攝,這一點有助將即時顯示功能的運用擴展至更多新類型。以街頭及肖像攝影為例,即時顯示拍攝已成為主流拍攝技巧。

除了用於超遠攝鏡頭外,我們亦可以預期將來會在輕便遠攝鏡頭中引入納米超聲波馬達。此外,納米超聲波馬達帶來簡單的自動對焦開始及停止操控,因此有可能推動對焦點自動包圍曝光功能的發展。毋庸置疑,這種全新致動器的誕生會作為將自動對焦攝影提升至另一層次的技術吸引大量注意力。

 

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EF-S18-135mm f/3.5-5.6 IS USM

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EOS 80D(機身)

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Ryosuke Takahashi

 

Ryosuke Takahashi生於1960年日本愛知縣,曾先後任職於廣告攝影工作室和出版社,並在1987年開始自由職業生涯。他曾居於日本和中國,並到過世界各地為各大雜誌進行拍攝工作。Ryosuke Takahashi是日本專業攝影師協會(JPS)的成員。

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