Di Bagian 2 cerita di balik layar pengembangan EF200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x, kami menyelami prosedur pengujian secara besar-besaran lensa ini yang harus dilaluinya sebelum terwujud di depan mata kami. Uji-coba yang berulang kali adalah kunci untuk kualitas gambar yang tinggi dan daya tahan selama masa pembuatan lensa ini.

Halaman: 1 2

Babak Pertama

Pengembangan yang menantang

Lensa terbuat dari sensibilitas manusia

Optics R&D Center di Utsunomiya ditugaskan untuk mengembangkan EF200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x, lensa zoom telefoto ultra dengan built-in extender yang menawarkan kualitas gambar super tinggi yang menyaingi lensa focal length.

Pengembangan lensa dimulai dengan rancangan optik. Staf di bagian rancangan optik menyingsingkan lengan untuk menghadapi "tantangan berat, tapi berharga." Koreksi chromatic aberration (aberasi kromatik) khususnya merupakan rintangan besar dalam merancang sistem optik untuk lensa telefoto. Dengan lensa baru, yang penting, tidak hanya menekan secara menyeluruh pada chromatic aberration, tetapi juga harus meminimalkan fluktuasi dalam berbagai aberasi lainnya yang disebabkan oleh zooming.

Mudah diucapkan, sulit untuk dikerjakan. Menyisipkan 1.4x extender juga meningkatkan berbagai aberasi pada faktor 1.4, yang berarti bahwa kualitas gambar yang tinggi untuk kisaran 200-400mm saja tidak akan memadai. Kualitas gambar yang ditargetkan, juga harus diperoleh pada jarak fokus maksimum, 560mm.

Lensa fluorit dan lensa UD sering digunakan untuk mengurangi chromatic aberration. Penempatan lensa khusus itu akan menjadi kunci untuk meminimalkan fluktuasi dalam level chromatic aberration melintasi seluruh kisaran zoom. Para perancang sistem optik bekerja dengan aplikasi CAD (Computer Aided Design) optik dari hari ke hari untuk menentukan kombinasi dan penempatan lensa yang ideal.

Sistem CAD optik adalah aplikasi rancangan optik dengan bantuan komputer, menampilkan perangkat lunak simulasi dan berbagai macam teknologi lainnya yang dikembangkan oleh Canon. Ini membantu para perancang merealisasikan performa optik yang ditargetkan secara persis dan efisien.

Tetapi, yang terutama, CAD optik tidak lain adalah alat yang memungkinkan para perancang mencetak lensa yang mencerminkan tujuan mereka. Ini tampak jelas dari fakta, bahwa solusi terbaik yang disimulasikan oleh perangkat lunak tidak serta merta membuahkan hasil terbaik yang dievaluasi oleh mata manusia.

Menjawab teta-teki tentang bagaimana cara terbaik mengombinasikan lensa, dan apa solusi yang paling ideal untuk lensa tertentu, memerlukan kemampuan yang melebihi kapabilitas komputer dan perangkat lunak. Ini memerlukan pengetahuan tata-cara yang bertahun-tahun di Canon serta sensibilitas dan penilaian para perancang optik.

Para perancang terus berupaya memperoleh kombinasi dan penempatan terbaik dengan memanfaatkan CAD optik tanpa lelah. Ini merupakan proses uji-coba yang terus berlangsung. Tetapi, merancang lensa zoom telefoto ultra pertama di dunia dengan built-in extender, memang bukan tugas mudah. Tantangan mereka pun terus berlanjut.

33 lensa dalam 24 kelompok - jumlah tertinggi dalam seri lensa EF

Dari awal pengembangan, sudah diputuskan bahwa built-in extender akan dioperasikan secara manual, karena tidak ada aktuator yang dapat mengalahkan tangan manusia dari segi kecepatan dan respons. Menggunakan extender manual juga masuk akal dari segi keandalan dan stabilitas.

Salah satu masalah besar pada tahap perancangan optik yaitu menentukan tempat extender dengan pertimbangan meminimalkan aberasi secara optimal. Biasanya, extender akan menambah panjang keseluruhan lensa, meningkatkan jarak poros optik dari lensa ke focal plane (bidang fokus). Tetapi, built-in extender harus menambah kisaran focal length dengan memanfaatkan daya refraktif lensa, sehingga, dengan memperkuat indeks refraksi daya tinggi kelompok lensanya, bisa memperkuat aberasi yang dihasilkan.

Para perancang optik berpendapat bahwa penempatan terbaik untuk kelompok lensa extender akan ditentukan secara alami jika lensa baru akan silih-berganti antara kisaran fokus 200-400mm dan 280mm-560mm, dengan menukar kelompok lensa pada lokasi di mana dampak aberasinya minimal.

Para perancang memunculkan gagasan mengenai extender yang terdiri atas delapan elemen lensa dalam empat kelompok. Sistem optik yang dioptimalkan ini dipilih setelah para perancang mencurahkan perhatian pada masalah aberasi. Tapi, ternyata bahwa kelompok lensa extender terlalu besar dan mengganggu sistem optik untuk in-lens image stabilizer. Namun demikian, para perancang bertekad untuk menempatkan kelompok lensa extender, meminta kepada para perancang mekanik untuk mengembangkan unit image stabilizer yang lebih tipis.

Setelah komposisi lensa dan kelompok lensa rampung, EF200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x diberi 25 elemen dalam 20 kelompok untuk penggunaan normal. Namun, setelah extender disisipkan, jumlahnya meningkat menjadi 33 elemen dalam 24 kelompok - jumlah elemen dan kelompok paling besar dalam sejarah lensa EF.

Keterampilan seni yang memungkinkan terwujudnya kelompok lensa besar secara mekanis

Dengan rampungnya rancangan optik, proses pengembangan masuk ke tahap rancangan mekanis, di mana tantangan terbesar adalah, bagaimana cara memindahkan kelompok lensa kedua yang besar dengan presisi tinggi.

Jika Anda memutar ring zoom saat melihat ke dalam EF200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x melalui lensa paling luar, Anda bisa melihat massa kaca yang besar bergerak maju-mundur pada jarak yang cukup jauh. Massa ini adalah kelompok lensa kedua - kunci optik ke rasio zoom dan kualitas gambar.

Kelompok kedua lensa baru menjadi amat sangat berat, dengan bobot total kaca melampaui 200g/7 oz. Tidak ada lensa EF sebelumnya yang pernah dibuat untuk menggerakkan massa kaca seberat itu dengan mulus.

Untuk mengatasi tantangan, barel lensa zoom-cam yang menggerakkan lensa dan bingkai yang menopang barel lensa harus lebih kuat. Para perancang mekanis memeriksa berbagai bahan, bentuk dan polesan permukaan untuk bermacam komponen. Tidak ada standar rancangan yang tersedia untuk menangani massa kaca 200g-plus. Jadi, para perancang mengerjakan perhitungan kasar berdasarkan pengalaman mereka, lalu memasukkan angka-angka ke sistem 3D CAD mereka. Hanya berkonsentrasi mendapatkan kekuatan yang cukup untuk bagian sekitar kelompok lensa yang bergerak, kemungkinan akan menghasilkan lensa besar, berat dan amat sangat kuat. Untuk menghindari hasil semacam itu, maka, penting untuk mendapatkan keseimbangan yang tepat dalam segala hal, termasuk penempatan aktuator dan difusi tekanan kalau lensa akan mengalami benturan dampak akibat terjatuh tanpa sengaja.

Jumlah komponen meningkat menjadi lebih dari dua kali lipat dibandingkan lensa focal length tunggal telefoto ultra konvensional. Para perancang menggambar banyak komponen dengan bentuk baru yang belum pernah mereka lihat pada layar 3D CAD. Mereka yakin akan semakin dekat untuk merealisasikan lensa baru yang sangat bisa diandalkan mudah digunakan jika mereka mengombinasikan semua komponen yang bentuknya serba unik.

Rancangan lensa baru yang begitu rumit mencakup sekitar 900 komponen, yang mencatat rekor untuk seri lensa EF. Karena skala rancangan begitu besar, para perancang harus mengulang-ulang simulasi berkecepatan tinggi berkali-kali. "Semakin lanjut kami bekerja, semakin tinggi rintangannya saat kami menyadari betapa sulit proyek ini," demikian kenang seorang perancang mekanis.

Pengalaman dan pengetahuan para perancang mekanis mengisi kesenjangan yang tidak dapat dijawab oleh simulasi. Berdasarkan sejumlah besar contoh pengembangan lensa di waktu lalu, para perancang mekanis menentukan ketebalan setiap komponen, jarak antara komponen dan parameter lainnya yang tak terhitung banyaknya. Di sini, rancangan mekanis dilaksanakan dengan keterampilan karya seni yang sangat mahir.

Begitu banyak waktu yang dihabiskan untuk membuat purwarupa dan pengujian

Satu-satunya cara untuk memverifikasi rancangan sudah memadai, yaitu melakukan pengujian dan menganalisis hasilnya. Canon telah mengembangkan sejumlah kriteria pengujian dan standar evaluasi untuk berbagai kondisi yang terkait dengan lingkungan, ketahanan benturan dan getaran, durabilitas dan bidang lainnya.

Anggota tim yang bertanggung jawab untuk evaluasi kualitas, melakukan pendekatan pada lensa baru dengan ekstra hati-hati. Lantaran jumlah unit lensa serta struktur mekanisnya yang begitu rumit dan belum pernah terjadi, lensa ini bisa saja menghadirkan masalah.

Kekhawatiran ini memicu personel evaluasi kualitas untuk memutuskan bahwa mereka akan berulang kali melakukan pengujian keandalan yang setepat-tepatnya dengan menggunakan lingkungan kerja yang setangguh mungkin untuk fotografer profesional.

Contohnya, tim pengembangan menghabiskan waktu berhari-hari, menghidupkan dan mematikan puluhan ribu kali tuas pengoperasian extender untuk menentukan batas operasional mekanisme sisip-tarik extender.

Untuk menguji ketahanan lensa terhadap benturan akibat terjatuh, lensa purwarupa dijatuhkan selagi masih terpasang pada kamera. Di dalam ruangan pengujian, terdengar bunyi seram yang mengerikan para fotografer, terjadi berulang kali saat lensa purwarupa dan kamera dijatuhkan ke lantai.

Purwarupa yang lulus pengujian tangguh ini kemudian menjalani serangkaian pengujian evaluasi kualitas gambar. Untuk memastikan kualitas gambar yang tinggi pada seluruh kisaran zoom, resolusi gambar, kontras dan fluktuasi dalam aberasi dicek saat focal length diubah sedikit-sedikit. Selanjutnya, seluruh proses diulang lagi dengan extender yang disisipkan. Menciptakan satu purwarupa lensa baru, diperlukan waktu yang sangat lama dan upaya yang setara dengan apa yang biasanya diperlukan untuk mengembangkan beberapa lensa zoom konvensional. Setelah itu, lebih dari satu bulan dihabiskan untuk menguji purwarupa.

Para perancang mekanis mengumpulkan hasil pengujian untuk dianalisis dan dirancang ulang. Ini menggiring ke pembuatan purwarupa baru lainnya yang juga harus menjalani serangkaian pengujian. Waktu pun berlalu melintasi siklus pengulangan tatkala lusinan purwarupa dikembangkan.

Kecerdasan dihadirkan ke lensa baru oleh para pengembang

Lensa EF adalah produk komposit yang menyertakan komponen optik, mekanis dan elektronik. Itulah sebabnya, rancangan sirkuit kontrol elektronik untuk lensa baru dimulai pada tahap dini pengembangan produk.

Setiap lensa EF menyimpan volume data yang sangat banyak dalam ROM yang terpasang. ROM diberikan banyak kapasitas ekstra untuk mengantisipasi kemajuan sistem di masa depan.

Tetapi, dengan EF200-400mm f/4L IS USM Extender 1.4x, data lensa yang dihasilkan oleh tim perancang optik terlalu besar untuk disimpan seluruhnya dalam ROM. Dibandingkan dengan lensa zoom yang tidak kompatibel dengan extender, lensa baru ini memiliki volume data dua kali lipat, hanya karena memiliki built-in extender. Data yang digunakan ketika EXTENDER EF1.4X III dipasang, meningkatkan volume data dua kali lipat. Dengan memasangkan lagi EXTENDER EF2X III akan menggandakan volume data. Jadi, kalkulasi sederhananya mengemukakan bahwa lensa baru harus menyimpan kira-kira delapan kali lipat data dibandingkan lensa zoom konvensional yang tidak mendukung extender.

ROM untuk lensa EF dirancang khusus, sehingga, karena sejumlah alasan, tidaklah rasional kalau sekadar meluaskan kapasitas penyimpanan data. Contohnya, dengan menambahkan kapasitas pada ROM akan memperlambat kecepatan komunikasi data di antara sistem. Jadi, orang yang merancang sirkuit kontrol elektronik berupaya memampatkan data.

Pada saat yang bersamaan, mereka memulai tantangan baru - meningkatkan sistem komunikasi data antara kamera dan lensa (sistem EOS) yang mendukung lensa dengan built-in extender.

Salah satu filosofi produk kunci sistem EOS yaitu, bahwa tiap produk dalam rangkaian ini harus berfungsi secara akurat, bahkan apabila kerangka dan lensa dari zaman yang berbeda, atau yang menggunakan spesifikasi teknologi yang berlainan, dipadukan. Ini artinya bahwa Canon memiliki kewajiban untuk memenuhi janjinya dan membuat mekanisme baru, seperti lensa dengan built-in extender, yang dapat diakses oleh setiap pengguna EOS.

Janji tersebut dipenuhi, bahkan untuk kamera EOS berbasis film lama. Karena itulah, lensa baru diuji secara menyeluruh dengan semua model kamera EOS. Sikap sabar yang diperlukan dalam melaksanakan pengujian ini, memungkinkannya untuk menyatukan mekanisme pada lensa supaya kompatibel dengan semua kamera EOS. Melaksanakan tugas-tugas ini mungkin tidak terlalu menyenangkan, tetapi lensa tidak akan terwujud tanpa proses pengujian.

Evolusi seri EOS Digital menghadirkan tantangan lain dalam merancang sirkuit kontrol elektronik untuk lensa baru. Program kontrol elektronik untuk sistem EOS ditulis dengan mempertimbangkan interaksi sistem AF dengan kamera EOS. Karena sistem AF EOS-1D X lebih maju daripada EOS-1D Mark IV, data yang diperlukan dari lensa pun berbeda. Dengan menambahkan data yang membuat lensa kompatibel dengan EOS-1D X baru, para perancang memampatkan kode program lebih jauh lagi. Setelah semua pekerjaan tuntas, volume data yang sangat besar bisa sepenuhnya disimpan dalam ROM.